TWI578355B - 按鍵及其鍵盤 - Google Patents

Description

按鍵及其鍵盤

本發明關於一種按鍵及其鍵盤，尤指一種利用彈臂隨著致動件之滑動以觸發開關單元以及將第一連接結構以及第二連接結構直接與底板部之下蓋、抵接面，以及固定座一體成型以與第一支撐件以及第二支撐件可活動地連接的按鍵及其鍵盤。

就目前個人電腦的使用習慣而言，鍵盤為不可或缺的輸入設備之一，用以輸入文字、符號或數字。不僅如此，舉凡日常生活所接觸的消費性電子產品或是工業界使用的大型加工設備，皆需設有按鍵結構作為輸入裝置，以操作上述之電子產品與加工設備。

請參閱第1圖，其為先前技術之按鍵1的剖面示意圖。如第1圖所示，按鍵1包含底板10、鍵帽12、電路板14、升降支撐裝置16以及彈性件18。電路板14設置於底板10上。升降支撐裝置16設置於鍵帽12與底板10之間，用以支撐鍵帽12。彈性件18亦設置於鍵帽12與底板10之間，如此一來，在鍵帽12被使用者按壓後，彈性件18之觸發部19會觸發電路板14上的開關15，進而執行使用者所欲輸入的功能。

然而，由於電路板14上之開關15係利用按壓鍵帽12以使彈性件18之觸發部19下壓之方式觸發，因此電路板14以及彈性件18就會相對地承受較大之壓應力，從而導致按鍵1之按壓手感不夠靈敏以及彈性件18之使用壽命受影響的問題，更進一步地，若是使用者按壓不當而使得電路板14承受過大的壓應力，則電路板14就有可能會出現永久變形，致使電路損壞或是開關15出現持續觸發等問題。

本發明之目的之一在於提供一種利用彈臂隨著致動件之滑動以觸發開關單元以及將第一連接結構以及第二連接結構直接與底板部之下蓋、抵接面，以及固定座一體成型以與第一支撐件以及第二支撐件可活動地連接的按鍵及其鍵盤，以解決上述之問題。

根據一實施例，本發明之按鍵包含一鍵帽、一底板部一上蓋、一開關單元、一致動件、一第一支撐件，以及一第二支撐件。該底板部具有至少一第一連接結構、至少一第二連接結構、一下蓋、一抵接面，以及一固定座。該上蓋具有一滑槽，且該上蓋套設於該下蓋以與該下蓋共同構成一容置空間。該開關單元設置於該固定座且位於該容置空間中，該開關單元具有一延伸部，用以電連接一印刷電路板。該致動件之一端抵接於該鍵帽且該致動件可活動地穿設於該滑槽。彈性件設置於該容置空間中且抵接於該抵接面以及該致動件之間。該第一支撐件之兩端分別可活動地連接於該第一連接結構以及該鍵帽。該第二支撐件之兩端分別可活動地連接於該第二連接結構以及該鍵帽。當該鍵帽被一外力按壓而伴隨該第一支撐件以及該第二支撐件之樞轉從一未按壓位置移動至一按壓位置時，該致動件相對於該滑槽向下移動而觸發該開關單元。當該外力釋放時，該彈性件驅動該致動件相對於該滑槽向上移動，以驅動該鍵帽從該按壓位置回位至該未按壓位置。

根據另一實施例，本發明之鍵盤包含複數個按鍵以及一印刷電路板。該複數個按鍵之至少其中之一包含一鍵帽、一底板部一上蓋、一開關單元、一致動件、一第一支撐件，以及一第二支撐件。該底板部具有至少一第一連接結構、至少一第二連接結構、一下蓋、一抵接面，以及一固定座。該上蓋具有一滑槽，且該上蓋套設於該下蓋以與該下蓋共同構成一容置空間。該開關單元設置於該固定座以及位於該容置空間中且具有一延伸部。該致動件之一端抵接於該鍵帽且該致動件可活動地穿設於該滑槽。該彈性件設置於該容置空間中且抵接於該抵接面以及該致動件之間。該第一支撐件之兩端分別可活動地連接於該第一連接結構以及該鍵帽。該第二支撐件之兩端分別可活動地連接於該第二連接結構以及該鍵帽。該印刷電路板電連接於該開關單元之該延伸部。當該鍵帽被一外力按壓而伴隨該第一支撐件以及該第二支撐件之樞轉從一未按壓位置移動至一按壓位置時，該致動件相對於該滑槽向下移動而觸發該開關單元。當該外力釋放時，該彈性件驅動該致動件相對於該滑槽向上移動，以驅動該鍵帽從該按壓位置回位至該未按壓位置。

綜上所述，透過致動件上下移動以使開關單元導通或斷路的機械式觸發設計以取代先前技術利用彈性件直接向下觸發之彈性觸發設計，本發明不僅可大幅地提升按鍵之觸發靈敏度與按壓手感，同時也可使按鍵之印刷電路板所承受之壓應力相對應地降低，從而解決在先前技術中所提及之按鍵按壓手感以及彈性件之使用壽命受影響之問題，並且避免因使用者按壓不當而使電路損壞或開關出現持續觸發等情況發生。除此之外，相較於先前技術需要在用來容置致動件、彈性件以及開關單元的上下蓋結構以及印刷電路板之間額外配置底板的設計，本發明係採用將第一連接結構以及第二連接結構直接與底板部之下蓋、抵接面，以及固定座一體成型之設計以達到省略底板的功效，進而有效地縮減按鍵整體厚度以利於後續鍵盤薄型化設計。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的實施方式及所附圖式得到進一步的瞭解。

請參閱第2圖以及第3圖，第2圖為根據本發明之一實施例所提出之鍵盤100之部分放大示意圖，第3圖為第2圖之鍵盤100之***示意圖，其中為了清楚地顯示按鍵102之內部機構設計，鍵帽106在第2圖中係以虛線簡示之。如第2圖以及第3圖所示，鍵盤100包含複數個按鍵102（為求清楚地顯示鍵盤100之按鍵結構設計，在第2圖中僅繪示出單一按鍵102，其他按鍵102之設計係可以此類推）以及印刷電路板104。複數個按鍵102包含鍵帽106、底板部108、上蓋110、開關單元112、致動件114、彈性件116、第一支撐件118，以及第二支撐件120，且設置於印刷電路板104上以供使用者按壓而執行使用者所欲輸入之功能。底板部108具有至少一第一連接結構122（於第3圖中顯示二個，但不受此限）、至少一第二連接結構124（於第3圖中顯示二個，但不受此限）、下蓋126、抵接面128，以及固定座130。上蓋110具有滑槽132，且上蓋110套設於下蓋126以與下蓋126共同構成容置空間134。開關單元112設置於固定座130以及位於容置空間134中且具有延伸部136以電連接印刷電路板104，其中用來固定開關單元112之固定座130的結構設計係常見於先前技術中，故其相關描述於此不再贅述。致動件114之一端抵接於鍵帽106且致動件114可活動地穿設於滑槽132，以使致動件114可隨著鍵帽106之向下移動而在滑槽132中滑動。彈性件116係可較佳地為一彈簧（但不受此限），彈性件116係設置於容置空間134中且抵接於抵接面128以及致動件114之間，用以提供彈性回復力至致動件114以驅動鍵帽106回位。

至於在按鍵102之升降支撐設計方面，第一支撐件118之兩端係分別可活動地連接於第一連接結構122以及鍵帽106，第二支撐件120之兩端係分別可活動地連接於第二連接結構124以及鍵帽106，更詳細地說，在此實施例中，第一連接結構122係可與第二連接結構124、下蓋126、抵接面128，以及固定座130以塑膠射出方式一體成型，如此一來，相較於先前技術需額外配置一底板在用來容置致動件、彈性件以及開關單元的上下蓋結構之下以與按鍵支撐件可活動地相連接的設計，本發明係採用將第一連接結構122以及第二連接結構124直接與下蓋126、抵接面128，以及固定座130一體成型之設計以達到可省略底板之配置的功效，進而有效地縮減按鍵整體厚度以利於後續鍵盤薄型化設計。在實際應用中，第一連接結構122係可較佳地為轉動槽，第二連接結構124係可較佳地為滑動槽，於組裝第一支撐件118時，第一支撐件118可滑動地連接於鍵帽106，且可轉動地樞接於第一連接結構122（轉動槽），於組裝第二支撐件120時，第二支撐件120可滑動地連接於第二連接結構124（滑動槽），且第二支撐件120可轉動地樞接於鍵帽106，透過上述結構連接設計，鍵帽106係可經由第一支撐件118以及第二支撐件120而相對於底板部108做上下運動。

除此之外，在致動件114與開關單元112之觸發設計方面，鍵盤100係可較佳地採用致動件偏壓彈臂以使開關單元導通或斷路之設計（但不受此限，其亦可改採用其他之開關單元可隨著致動件之移動而被觸發的設計，例如可使用致動件直接觸發開關單元之電極的設計），舉例來說，在此實施例中，開關單元112可包含彈臂140、第一電極142，以及第二電極144，延伸部136可具有第一延伸件146以及第二延伸件148，致動件114可向外延伸形成有裙邊115，彈臂138可自第一電極142之一端延伸形成以用來抵靠到致動件114之裙邊115，第一延伸件146可自第一電極142之另一端延伸形成以用來電連接至印刷電路板104，第二延伸件148可自第二電極144之一端延伸形成以用來電連接至印刷電路板104，藉此，當致動件114向上移動時，致動件114之裙邊115係可偏壓彈臂140以使得第一電極142與第二電極144分離，當致動件114向下移動時，致動件114之裙邊可與彈臂140錯開，以使彈臂140往第二電極144移動而驅動第一電極142接觸導通第二電極144，從而據以執行使用者所欲輸入之功能。

在實際應用中，為了提升組裝便利性，底板部108可另具有定位結構109以用來卡合於印刷電路板104上（其可採用常見之結構定位設計，例如可採用如第3圖所示之定位結構109（定位軸）插設於電路板104之定位孔105中之孔軸配合設計），以協助底板部108可更快速地且穩固地定位於印刷電路板104上。此外，按鍵102可另包含發光單元150（如發光二極體，但不受此限），發光單元150係可電連接於印刷電路板104且設置於容置空間134中，用來發射光線至鍵帽106（在此設計中，鍵帽106、上蓋110、致動件114、第一支撐件118，以及第二支撐件120可選擇性由透光材質所組成，但不受此限），藉以產生按鍵發光功效。

於此係針對按鍵102之觸發設計進行說明，請參閱第4圖以及第5圖，第4圖為第2圖之鍵盤100沿剖面線A-A之剖面示意圖，第5圖為第4圖之鍵帽106被按壓至按壓位置之剖面示意圖。當鍵帽106從如第4圖所示之未按壓位置被外力按壓而隨著第一支撐件118以及第二支撐件120之相對樞轉向下移動至如第5圖所示之按壓位置時，致動件114就會隨著鍵帽106之向下移動而從如第4圖所示之裙邊115抵接偏壓彈臂140之位置相對於底板部108向下移動至如第5圖所示之裙邊115與彈臂140錯開之位置，此時，由於裙邊115已不再抵接偏壓彈臂140，因此，彈臂140就會從如第4圖所示之使第一電極142與第二電極144分離之位置彈性回復至如第5圖所示之使第一電極142接觸導通第二電極144之位置，以確保開關單元112可以在鍵帽106移動至如第5圖所示之按壓位置時被觸發，從而使鍵盤100可據以執行使用者所欲輸入之功能。

另一方面，當上述外力釋放時，彈性件116即可經由致動件114驅動鍵帽106由如第5圖所示之按壓位置回位至如第4圖所示之未按壓位置而產生自動回位的功效。在上述過程中，彈性件116可提供彈力至致動件114而驅動致動件114從如第5圖所示之裙邊115與彈臂140錯開之位置向上移動至如第4圖所示之裙邊115抵接偏壓彈臂140之位置，此時，彈臂140就會從如第5圖所示之使第一電極142接觸導通第二電極144之位置被裙邊115偏壓至如第4圖所示之使第一電極142與第二電極144分離之位置，從而使開關單元112回復至未觸發狀態，以便使用者進行後續按壓操作。

如此一來，透過上述彈臂隨著致動件之上下移動以使開關單元導通或斷路的機械式觸發設計以取代先前技術利用彈性件直接向下觸發之彈性觸發設計，本發明不僅可大幅地提升按鍵之觸發靈敏度與按壓手感，同時也可使按鍵之印刷電路板所承受之壓應力相對應地降低，從而解決在先前技術中所提及之按鍵按壓手感以及彈性件之使用壽命受影響之問題，並且避免因使用者按壓不當而使電路損壞或開關出現持續觸發等情況發生。

除此之外，由上述可知，相較於先前技術需要在用來容置致動件、彈性件以及開關單元的上下蓋結構以及印刷電路板之間額外配置底板的設計，本發明係採用將第一連接結構以及第二連接結構直接與底板部之下蓋、抵接面，以及固定座一體成型之設計以達到省略底板的功效，進而有效地縮減按鍵整體厚度以利於後續鍵盤薄型化設計。

值得一提的是，底板部之結構設計係可不限於上述實施例，其亦可改採用第一連接結構以及第二連接結構自下蓋向外延伸形成之設計，舉例來說，請參閱第6圖，其為根據本發明另一實施例所提出之底板部108’之立體示意圖，於此實施例中所述之元件與上述實施例所述之元件具有相同標號者，代表其具有相似之結構或功能，其相關說明於此不再贅述。如第6圖所示，底板部108’可具有連接臂152、第一連接結構122、第二連接結構124、下蓋126、抵接面128，以及固定座130，連接臂152係可自下蓋126向外延伸以分別連接至第一連接結構122以及第二連接結構124，以使第一連接結構122與第二連接結構124可與下蓋126、抵接面128，以及固定座130一體成型，並且達到節省底板部之板材成本的功效。至於針對底板部108’與上蓋110、開關單元112、致動件114、彈性件116、第一支撐件118，以及第二支撐件120之結構關係的相關描述，其係可參照上述實施例類推，於此不再贅述。   以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1、102‧‧‧按鍵
10‧‧‧底板
12、106‧‧‧鍵帽
14‧‧‧電路板
15‧‧‧開關
16‧‧‧升降支撐裝置
18‧‧‧彈性件
19‧‧‧觸發部
100‧‧‧鍵盤
104‧‧‧印刷電路板
105‧‧‧定位孔
108、108’‧‧‧底板部
109‧‧‧定位結構
110‧‧‧上蓋
112‧‧‧開關單元
114‧‧‧致動件
115‧‧‧裙邊
116‧‧‧彈性件
118‧‧‧第一支撐件
120‧‧‧第二支撐件
122‧‧‧第一連接結構
124‧‧‧第二連接結構
126‧‧‧下蓋
128‧‧‧抵接面
130‧‧‧固定座
132‧‧‧滑槽
134‧‧‧容置空間
136‧‧‧延伸部
140‧‧‧彈臂
142‧‧‧第一電極
144‧‧‧第二電極
146‧‧‧第一延伸件
148‧‧‧第二延伸件
150‧‧‧發光單元
152‧‧‧連接臂

第1圖為先前技術之按鍵的剖面示意圖。 第2圖為根據本發明之一實施例所提出之鍵盤之部分放大示意圖。 第3圖為第2圖之鍵盤之***示意圖。 第4圖為第2圖之鍵盤沿剖面線A-A之剖面示意圖。 第5圖為第4圖之鍵帽被按壓至按壓位置之剖面示意圖。 第6圖為根據本發明另一實施例所提出之底板部之立體示意圖。

100‧‧‧鍵盤

102‧‧‧按鍵

104‧‧‧印刷電路板

106‧‧‧鍵帽

108‧‧‧底板部

110‧‧‧上蓋

114‧‧‧致動件

118‧‧‧第一支撐件

120‧‧‧第二支撐件

122‧‧‧第一連接結構

124‧‧‧第二連接結構

126‧‧‧下蓋

132‧‧‧滑槽

Claims (10)

1. 一種按鍵，其包含： 一鍵帽； 一底板部，其具有至少一第一連接結構、至少一第二連接結構、一下蓋、一抵接面，以及一固定座； 一上蓋，其具有一滑槽，且該上蓋套設於該下蓋以與該下蓋共同構成一容置空間； 一開關單元，其設置於該固定座且位於該容置空間中，該開關單元具有一延伸部，用以電連接一印刷電路板； 一致動件，其一端抵接於該鍵帽且可活動地穿設於該滑槽； 一彈性件，其設置於該容置空間中且抵接於該抵接面以及該致動件之間； 一第一支撐件，其兩端分別可活動地連接於該第一連接結構以及該鍵帽；以及 一第二支撐件，其兩端分別可活動地連接於該第二連接結構以及該鍵帽； 其中當該鍵帽被一外力按壓而伴隨該第一支撐件以及該第二支撐件之樞轉從一未按壓位置移動至一按壓位置時，該致動件相對於該滑槽向下移動而觸發該開關單元；當該外力釋放時，該彈性件驅動該致動件相對於該滑槽向上移動，以驅動該鍵帽從該按壓位置回位至該未按壓位置。
2. 如請求項1所述之按鍵，其另包含： 一發光單元，其電連接於該印刷電路板且設置於該容置空間中，用來發射光線至該鍵帽。
3. 如請求項1所述之按鍵，其中該第一連接結構、該第二連接結構、該下蓋、該抵接面，以及該固定座以塑膠射出方式一體成型。
4. 如請求項1所述之按鍵，其中該至少一第一連接結構為一轉動槽，該至少一第二連接結構為一滑動槽。
5. 如請求項1所述之按鍵，其中該底板部另具有一定位結構，用來卡合於該印刷電路板，以將該底板部定位於該印刷電路板上。
6. 一種鍵盤，其包含： 複數個按鍵，該複數個按鍵之至少其中之一包含： 一鍵帽； 一底板部，其具有至少一第一連接結構、至少一第二連接結構、一下蓋、一抵接面，以及一固定座； 一上蓋，其具有一滑槽，且該上蓋套設於該下蓋以與該下蓋共同構成一容置空間； 一開關單元，其設置於該固定座以及位於該容置空間中且具有一延伸部； 一致動件，其一端抵接於該鍵帽且可活動地穿設於該滑槽； 一彈性件，其設置於該容置空間中且抵接於該抵接面以及該致動件之間； 一第一支撐件，其兩端分別可活動地連接於該第一連接結構以及該鍵帽；以及 一第二支撐件，其兩端分別可活動地連接於該第二連接結構以及該鍵帽；以及 一印刷電路板，其電連接於該開關單元之該延伸部； 其中當該鍵帽被一外力按壓而伴隨該第一支撐件以及該第二支撐件之樞轉從一未按壓位置移動至一按壓位置時，該致動件相對於該滑槽向下移動而觸發該開關單元；當該外力釋放時，該彈性件驅動該致動件相對於該滑槽向上移動，以驅動該鍵帽從該按壓位置回位至該未按壓位置。
7. 如請求項6所述之鍵盤，其中該按鍵另包含： 一發光單元，其電連接於該印刷電路板且設置於該容置空間中，用來發射光線至該鍵帽。
8. 如請求項6所述之鍵盤，其中該第一連接結構、該第二連接結構、該下蓋、該抵接面，以及該固定座以塑膠射出方式一體成型。
9. 如請求項6所述之鍵盤，其中該至少一第一連接結構為一轉動槽，該至少一第二連接結構為一滑動槽。
10. 如請求項6所述之鍵盤，其中該底板部另具有一定位結構，用來卡合於該印刷電路板上，以將該底板部定位於該印刷電路板上。