CN103354185B - 按键结构 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种按键结构，其包含基座及薄板电致动器。该薄板电致动器的固定端固定于该基座上，该薄板电致动器的活动端简单支撑于该基座上，使得该薄板电致动器能相对于该基座弹性弯曲。该薄板电致动器能受外力而变形以接触该基座的感测部，进而触发该薄板电致动器震动。此震动作为回馈使用者按压操作，使得使用者得以触觉辨识按压操作是否有效。本发明的按键结构的键盘仍可维持薄型且同时能提供按压回馈，解决现有技术中按压回馈与键盘薄型化难以兼得的问题。

Description

按键结构

技术领域

本发明关于一种按键结构，尤指一种能产生震动回馈的按键结构。

背景技术

随着键盘薄型化的趋势，键盘高度显著缩小，传统具有较大按压行程的机械式按键结构已难以适用，故目前薄型键盘多采用小行程的按键或触碰式按键的设计。然而，无论是小行程的按键或是触碰式按键，使用者均难以感受到按压回馈，导致于实际使用时使用者时有无法确认按压操作是否完成的情况，造成不少操作上的困扰。另外，目前亦有另以震动器产生震动以提供使用者按压回馈的键盘，但此设计多为于原本按键结构之外，再加上震动器，如此设计将增加键盘厚度，与键盘薄型化的趋势背道而驰。

发明内容

鉴于现有技术中的问题，本发明的目的之一在于提供一种按键结构，其结构整合一电致动器，使得采用本发明的按键结构的键盘整体厚度仍能维持于薄型且此电致动器同时能提供震动的按压回馈，解决现有技术中按压回馈与键盘薄型化难以兼得的问题。

于一实施例中，本发明提供一种按键结构，其包含：基座以及薄板电致动器。该基座包含第一感测部；该薄板电致动器设置于该基座上并具有中间部及围绕该中间部的周围部，该第一感测部靠近该周围部，该周围部的第一部分固定至该基座，该周围部的第二部分简单支撑于该基座上，使得该薄板电致动器能够相对于该基座弹性弯曲；其中当该薄板电致动器受外力变形达一变形量时，该周围部接触该第一感测部，用以触发该薄板电致动器震动。

作为可选的技术方案，该基座包含第一板件及与该第一板件叠置的第二板件，该第一部分夹置于该第一板件与该第二板件之间。

作为可选的技术方案，该基座包含第一电路板，该第一电路板与该薄板电致动器电性连接并与该第一部分一同夹置于该第一板件与该第二板件之间。

作为可选的技术方案，该薄板电致动器具有第一电极及第二电极，该第一电路板与该第一电极电性连接且与该第二电极绝缘，该第二板件可导电且电性连接该第二电极。

作为可选的技术方案，该薄板电致动器为压电蜂鸣器，该第一电极设置该压电蜂鸣器的压电陶瓷层上，该第二电极为该压电蜂鸣器的金属基板。

作为可选的技术方案，该第一感测部为金属垫，该金属基板形成该周围部。

作为可选的技术方案，该基座包含第二电路板，该第二电路板包含第一绝缘层、第二绝缘层及电路，该电路设置于该第二绝缘层上，该第一绝缘层叠置于该第二绝缘层上并覆盖该电路，该第一感测部为金属垫，露出设置于该第二绝缘层上并与该电路电性连接，该第二部分简单支撑于该第一绝缘层上，该薄板电致动器包含金属基板，该金属基板形成该周围部。

作为可选的技术方案，该基座包含第一板件、与该第一板件叠置的第二板件及底板，该第一部分夹置于该第一板件与该第二板件之间，该第一板件、该第二板件及该第二电路板围绕该薄板电致动器设置于该底板上。

作为可选的技术方案，该基座包含底板，该薄板电致动器设置于该底板之上，该底板具有通孔或凹槽，位于该薄板电致动器下方，当该薄板电致动器变形时，该薄板电致动器部分伸入该通孔或凹槽。

作为可选的技术方案，该第一部分与该第二部分相对设置。

作为可选的技术方案，该周围部的第三部分简单支撑于该基座上，该第二部分与该第三部分相对于该第一部分对称设置。

作为可选的技术方案，该基座包含第二感测部，该第一感测部靠近该第二部分，该第二感测部靠近该第三部分，当该薄板电致动器受该外力变形达该变形量时，该周围部接触该第二感测部，用以触发该薄板电致动器震动。

作为可选的技术方案，所述的按键结构还包含挠性键帽，放置于该薄板电致动器上。

根据另一具体实施方式，本发明提供一种按键结构，其包含：薄板电致动器以及基座。该薄板电致动器结构上具有中间部、致动器固定端及致动器活动端，该薄板电致动器电路上具有电源端点及接地端点，当驱动信号流经该电源端点及该接地端点时，驱动该薄板电致动器震动，该接地端点至少延伸于该致动器活动端；该基座包含基座固定部、第一绝缘层及第一感测部，该第一感测部邻近该第一绝缘层侧面，且该第一感测部位置低于该第一绝缘层而相差一预设高度差，该致动器固定端固定于该基座固定部；其中当该薄板电致动器未变形时，该致动器活动端简单支撑于该第一绝缘层上，使该接地端点远离该第一感测部；其中当该薄板电致动器受外力作用而使该致动器活动端向下变形超过该预设高度差时，该接地端点接触该第一感测部，如此触发该驱动信号流经该电源端点及该接地端点，而驱动该薄板电致动器震动。

作为可选的技术方案，所述的按键结构还包含控制器，分别电性连接该接地端点和该第一感测部，其中当该接地端点和该第一感测部间存在电压差时，该控制器判定该按键结构为断路，而不输出该按键结构所代表的字元讯号；及其中当该接地端点和该第一感测部间电压差消失时，该控制器判定该按键结构为导通，而输出该按键结构所代表的该字元讯号。

作为可选的技术方案，所述的按键结构还包含控制器，分别电性连接该接地端点和该第一感测部，其中当该接地端点和该第一感测部间存在电压差时，该控制器判定该按键结构为断路，而不输出该驱动信号至该电源端点；及其中当该接地端点和该第一感测部间电压差消失时，该控制器判定该按键结构为导通，而开始输出该驱动信号至该电源端点。

作为可选的技术方案，当该薄板电致动器未变形时，该致动器活动端支撑于该第一绝缘层上，该第一感测部电压具有原始电压，该原始电压异于该接地端点电压；及其中当该薄板电致动器受外力作用而使该致动器活动端向下变形超过该预设高度差时，该接地端点接触该第一感测部，该第一感测部电压自该原始电压转变成相同于该接地端点电压。

作为可选的技术方案，该薄板电致动器结构上还具有非金属层及设置在该非金属层下方的金属层，该电源端点设置于该非金属层上，该接地端点设置于该金属层上，该金属层自该致动器固定端延伸到该致动器活动端，如此该接地端点能够延伸至该薄板电致动器结构下方任一位置。

相对于现有技术，本发明的按键结构将该薄板电致动器整合至支撑结构中，亦即该薄板电致动器本身即为支撑结构的一部分，该薄板电致动器可直接或间接承受使用者按压按键所施加的该外力，并且该按键结构直接利用该薄板电致动器受外力作用而变形的特性来触发该薄板电致动器震动，以回馈使用者的按压操作。简言之，采用本发明的按键结构的键盘仍可维持薄型且同时能提供按压回馈，解决现有技术中按压回馈与键盘薄型化难以兼得的问题。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1为根据本发明的一较佳具体实施例的按键结构的爆炸图。

图2为图1中按键结构组合后的俯视图。

图3为图1中按键结构的薄板电致动器的示意图。

图4为图2中按键结构沿线X-X的剖面示意图。

图5为图1中按键结构的功能方块图。

图6为图2中按键结构沿线Y-Y的剖面示意图。

图7为根据另一实施例的按键结构的俯视图。

图8为根据另一实施例的按键结构的俯视图。

图9为根据另一实施例的按键结构的剖面示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图5。图1为根据本发明的一较佳具体实施例的按键结构1的爆炸图。图2为按键结构1的俯视图，其中按键结构1的挠性键帽14未绘示以便于清楚显示其他部件的设置关系。图3为按键结构1的薄板电致动器12的示意图。图4为图2中按键结构1沿线X-X的剖面示意图。图5为按键结构1的功能方块图。按键结构1包含基座10、薄板电致动器12、挠性键帽14及控制器16。基座10包含底板100、第一板件102、与第一板件102叠置的第二板件104、第一电路板106及第二电路板108。第一电路板106夹置于第一板件102与第二板件104之间，第一板件102、第一电路板106及第二板件104叠置于底板100上，第二电路板108相对第一电路板106设置于底板100上。挠性键帽14(例如硅胶垫)放置于薄板电致动器12上。控制器16与第一电路板106及第二电路板108电性连接；其中，前述附图主要在显示按键结构1的机构作动部分，于实际应用上，习知技艺者自可轻易配合实际应用情形而适度变化结构以容置控制器16，不待赘述，例如应用于键盘(即包含复数个按键结构1)时，控制器16即可设置于键盘的边框部分，且此时得仅以单一控制器16与该复数个按键结构1电性连接，但本发明不以此为限。

薄板电致动器12具有中间部120a及围绕中间部120a的周围部120b，周围部120b的第一部分120c作为致动器固定端，第一部分120c夹置于第一板件102与第二板件104之间以固定至基座10。逻辑上，第一板件102与第二板件104夹持该致动器固定端的部分可定义为基座固定部，换言之，该致动器固定端是固定于该基座固定部。周围部120b的第二部分120d作为致动器活动端，简单支撑于基座10上。其中，第一板件102、第二板件104及第二电路板108围绕薄板电致动器12设置于底板100上，第一板件102、第二板件104、第二电路板108及底板100形成活动空间10a，薄板电致动器12即对应活动空间10a设置于基座10上。藉此，薄板电致动器12能相对于基座10弹性弯曲于活动空间10a中，例如使用者手指按压挠性键帽14使得薄板电致动器12向下弯曲。第一电路板106与薄板电致动器12电性连接，用以驱动薄板电致动器12震动。基座10包含第一感测部110a，整合至第二电路板108，因此，第一感测部110a经由第二电路板108与控制器16电性连接。第一感测部110a靠近周围部120b设置，使得当薄板电致动器12受一外力变形达一变形量时(如图4中虚线所示)，例如使用者按压挠性键帽14致使薄板电致动器12弯曲变形，周围部120b能接触第一感测部110a，用以触发薄板电致动器12震动。

于本实施例中，薄板电致动器12为压电蜂鸣器，但本发明不以此为限。薄板电致动器12包含金属基板122及形成于金属基板122上的压电陶瓷层124，结构上，压电陶瓷层124为非金属层，金属基板122为设置于非金属层下方的金属层。中间部120a即对应压电陶瓷层124的位置，周围部120b即对应金属基板122为被压电陶瓷层124覆盖的部分，换言之，金属基板122形成周围部120b。薄板电致动器12具有第一电极120e(于图4中以粗线表示)及第二电极，第一电极120e作为薄板电致动器12的电源端点，设置于压电陶瓷层124(即该非金属层)上，第二电极作为薄板电致动器12的接地端点，设置于金属基板122(即该金属层)上；其中，于本实施例中，整个金属基板122直接作为第二电极，亦即整个金属基板122均为接地端，该接地端点(即金属基板122)至少延伸于该致动器活动端(即第二部分120d)，换言之，该金属层自该致动器固定端(即第一部分120c)延伸到该致动器活动端(即第二部分120d)，如此该接地端点可轻易延伸至在薄板电致动器12结构下方任一位置。当一驱动信号S1流经该电源端点(即第一电极120e)及该接地端点(即金属基板122)时，可驱动薄板电致动器12震动。第一电路板106与第一部分120c一同夹置于第一板件102与第二板件104之间。第一电路板106由两层绝缘层106a、106b及设置于其中之一电路106c组成，藉此可使电路106c与第一板件102、第二板件104及金属基板122(或谓第一部分120c，即第二电极)绝缘但与电路106c与第一电极120e电性连接(例如焊接)，即使于薄板电致动器12震动时，仍能保持电性连接，并且可使第二电极(即金属基板122)与第二板件104电性连接。于本实施例中，第一板件102及第二板件104采金属板件制作，可提供良好的结构强度且第二板件104可直接充作接地，控制器16即通过第一电路板106与该电源端点(即第一电极120e)电性连接，控制器16即通过第二板件104与该接地端点(即金属基板122)电性连接，但本发明不以此为限。

第二电路板108包含第一绝缘层108a、第二绝缘层108b及电路108c，电路108c设置于第二绝缘层108b上，第一绝缘层108a叠置于第二绝缘层108b上并覆盖电路108c，第一感测部110a为金属垫，露出设置于第二绝缘层108b上并与电路108c电性连接；于实际应用上，第一感测部110a可直接整合至第二电路板108的电路结构中。第二电路板108以第二绝缘层108b设置于底板100上。第二部分120d简单支撑于第一绝缘层108a上，第一感测部110a邻近第一绝缘层108a侧面，由于第一感测部110a位置低于第一绝缘层108a而相差一预设高度差(于本实施例中，即第一绝缘层108a的厚度)，使得薄板电致动器12未变形时，该致动器活动端(即第二部分120d)简单支撑于第一绝缘层108a上，使该接地端点(即金属基板122)远离第一感测部110a，亦即与第一感测部110a绝缘，周围部120b(或谓第二部分120d)与第一感测部110a之间形成一间隔。当薄板电致动器12受外力作用而使该致动器活动端(即第二部分120d)向下变形超过该变形量(即该预设高度差)时，周围部120b(或谓第二部分120d或该致动器活动端)接触第一感测部110a，如此即触发驱动信号S1流经该电源端点(即第一电极120e)及该接地端点(即金属基板122)，而驱动薄板电致动器12震动。其中，当该外力持续作用时，中间部120a持续震动而让一使用者感受到按键结构1在震动，以作为按压回馈，但该接地端点(即金属基板122)因应该外力作用仍保持接触第一感测部110a。其中，原则上，为使薄板电致动器12平稳支撑于基座10上，第二电路板108整体厚度大致与第二板件104相当，而前述用于触发的变形量则可由设定第一绝缘层108a的厚度来控制。补充说明的是，前述变形量是指薄板电致动器12对应第一感测部110a处变形时的位移量，其与薄板电致动器12中央处变形时的位移量(即按键按压行程)有一定的关系，此为习知技艺者可根据实际支撑结构而轻易推得，不另赘述。

于本实施例中，控制器16判断第一感测部110a是否与周围部120b(或谓该接地端点)间是否电性接触可通过侦测电压差的手段达到。并且，控制器16可根据前述判断以决定是否输出对应字元讯号，如此按键结构1即无需另行设置触发输出对应字元讯号的按键开关。例如，当该接地端点(即金属基板122)和第一感测部110a间存在电压差时，即未有电性接触发生，控制器16判定按键结构1为断路，控制器16即不输出按键结构1所代表的一字元讯号且不输出驱动信号S1至该电源端点(即第一电极120e)；反之，当该接地端点(即金属基板122)和第一感测部110a间电压差消失时，即有电性接触发生，控制器16判定按键结构1为导通，控制器16即输出按键结构1所代表的该字元讯号且开始输出该驱动信号S1至该电源端点(即第一电极120e)，使得薄板电致动器12震动。其中，当薄板电致动器12未变形时，该致动器活动端(即第二部分120d)简单支撑于第一绝缘层108a上，第一感测部110a电压具有一原始电压，该原始电压异于该接地端点(即金属基板122)电压；当薄板电致动器12受外力作用而使该致动器活动端(即第二部分120d)向下变形超过该预设高度差时，该接地端点(即金属基板122)接触第一感测部110a，第一感测部110a电压自该原始电压转变成相同于该接地端点(即金属基板122)电压。

另外，于本实施例中，基座10还包含第二感测部110b及第三感测部110c，均整合至第二电路板108，与前述关于第一感测部110a的说明相同，不另赘述。薄板电致动器12的周围部120b的第三部分120f及第四部分120g即对应第二感测部110b及第三感测部110c简单支撑于第二电路板108的第一绝缘层108a上。对应每一个部分120d、120f、120g均靠近设置有感测部110a、110b、110c，并且感测部110a、110b、110c彼此相互电性连接，故当薄板电致动器12受外力变形达该变形量时，周围部120b能接触感测部110a、110b、110c至少其中之一，即可触发薄板电致动器12震动。第二部分120d接触第一感测部110a的示意图如图4所示，第三部分120f及第四部分120g接触第二感测部110b及第三感测部110c的示意图如图6所示(其为图2中按键结构1沿线Y-Y的剖面示意图)。一般而言，若使用者大致对应于薄板电致动器12的中央区域按压时，周围部120b原则上可同时接触感测部110a、110b、110c。藉此，纵使于使用者偏移按压按键结构1时，按键结构1仍能有效感测使用者的按压操作。

由于薄板电致动器12通过四个部分120c、120d、120f、120g支撑于基座10，此四个部分120c、120d、120f、120g大致平均配置于周围部120b，使得薄板电致动器12可获得平稳的支撑效果；于本实施例中，此四个部分120c、120d、120f、120g大致呈相隔90度圆心角设置。于实际应用上，如图7所示(其中挠性键帽14亦未绘示于图中)，若薄板电致动器12主要通过第一部分120c及第二部分120d支撑于基座10时，则第一部分120c与第二部分120d可相对设置，以获致薄板电致动器12平稳作动的效果。同样地，如图8所示(其中挠性键帽14亦未绘示于图中)，若薄板电致动器12主要通过第一部分120c、第二部分120d及第三部分120f支撑于基座10时，则第二部分120d与第三部分120f可相对于第一部分120c对称设置，以获致薄板电致动器12平稳作动的效果。

另外，于前述各实施例中，薄板电致动器12设置于底板100之上，薄板电致动器12的弯曲变形除作为触发薄板电致动器12的机制外，亦与按键结构1可提供的按压行程有关。如图9所示，当按键结构1需提供更大的按压行程时，可于底板100形成通孔1002或凹槽，位于薄板电致动器12下方，使得当薄板电致动器12变形时，薄板电致动器12可部分伸入通孔1002(以虚线表示于图中)。补充说明的是，于实际应用上，周围部120b不限于薄板电致动器12伸入通孔1002内后始接触感测部110a、110b、110c。

再补充说明的是，前述按键结构1仅为适例，其采用现行按键结构常用的设计手段，但本发明不以此为限。例如，基座可直接以埋入射出的方式将支撑结构(例如工程塑胶)及电路布局(例如金属导线框架)一并形成，甚至将薄板电致动器12一并整合至前述埋入射出制程中，此有助于构件数量的减少及按键结构进一步的薄型化，甚至有助于简化制程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (18)

1.一种按键结构，其特征在于包含：

基座，包含第一感测部；以及

薄板电致动器，设置于该基座上并具有中间部及围绕该中间部的周围部，该第一感测部靠近该周围部，该周围部的第一部分固定至该基座，该周围部的第二部分简单支撑于该基座上，使得该薄板电致动器能够相对于该基座弹性弯曲；

其中当该薄板电致动器受外力变形达一变形量时，该周围部接触该第一感测部，用以触发该薄板电致动器震动。

2.如权利要求1所述的按键结构，其特征在于：该基座包含第一板件及与该第一板件叠置的第二板件，该第一部分夹置于该第一板件与该第二板件之间。

3.如权利要求2所述的按键结构，其特征在于：该基座包含第一电路板，该第一电路板与该薄板电致动器电性连接并与该第一部分一同夹置于该第一板件与该第二板件之间。

4.如权利要求3所述的按键结构，其特征在于：该薄板电致动器具有第一电极及第二电极，该第一电路板与该第一电极电性连接且与该第二电极绝缘，该第二板件可导电且电性连接该第二电极。

5.如权利要求4所述的按键结构，其特征在于：该薄板电致动器为压电蜂鸣器，该第一电极设置该压电蜂鸣器的压电陶瓷层上，该第二电极为该压电蜂鸣器的金属基板。

6.如权利要求5所述的按键结构，其特征在于：该第一感测部为金属垫，该金属基板形成该周围部。

7.如权利要求1所述的按键结构，其特征在于：该基座包含第二电路板，该第二电路板包含第一绝缘层、第二绝缘层及电路，该电路设置于该第二绝缘层上，该第一绝缘层叠置于该第二绝缘层上并覆盖该电路，该第一感测部为金属垫，露出设置于该第二绝缘层上并与该电路电性连接，该第二部分简单支撑于该第一绝缘层上，该薄板电致动器包含金属基板，该金属基板形成该周围部。

8.如权利要求7所述的按键结构，其特征在于：该基座包含第一板件、与该第一板件叠置的第二板件及底板，该第一部分夹置于该第一板件与该第二板件之间，该第一板件、该第二板件及该第二电路板围绕该薄板电致动器设置于该底板上。

9.如权利要求1所述的按键结构，其特征在于：该基座包含底板，该薄板电致动器设置于该底板之上，该底板具有通孔或凹槽，位于该薄板电致动器下方，当该薄板电致动器变形时，该薄板电致动器部分伸入该通孔或凹槽。

10.如权利要求1所述的按键结构，其特征在于：该第一部分与该第二部分相对设置。

11.如权利要求1所述的按键结构，其特征在于：该周围部的第三部分简单支撑于该基座上，该第二部分与该第三部分相对于该第一部分对称设置。

12.如权利要求11所述的按键结构，其特征在于：该基座包含第二感测部，该第一感测部靠近该第二部分，该第二感测部靠近该第三部分，当该薄板电致动器受该外力变形达该变形量时，该周围部接触该第二感测部，用以触发该薄板电致动器震动。

13.如权利要求1所述的按键结构，其特征在于还包含挠性键帽，放置于该薄板电致动器上。

14.一种按键结构，其特征在于包含：

薄板电致动器，该薄板电致动器结构上具有中间部、致动器固定端及致动器活动端，该薄板电致动器上具有电源端点及接地端点，当驱动信号流经该电源端点及该接地端点时，驱动该薄板电致动器震动，该接地端点至少延伸于该致动器活动端；以及

基座，包含基座固定部、第一绝缘层及第一感测部，该第一感测部邻近该第一绝缘层侧面，且该第一感测部位置低于该第一绝缘层而相差一预设高度差，该致动器固定端固定于该基座固定部；

其中当该薄板电致动器未变形时，该致动器活动端简单支撑于该第一绝缘层上，使该接地端点远离该第一感测部；

其中当该薄板电致动器受外力作用而使该致动器活动端向下变形超过该预设高度差时，该接地端点接触该第一感测部，如此触发该驱动信号流经该电源端点及该接地端点，而驱动该薄板电致动器震动。

15.如权利要求14所述的按键结构，其特征在于还包含控制器，分别电性连接该接地端点和该第一感测部，其中当该接地端点和该第一感测部间存在电压差时，该控制器判定该按键结构为断路，而不输出该按键结构所代表的字元讯号；及其中当该接地端点和该第一感测部间电压差消失时，该控制器判定该按键结构为导通，而输出该按键结构所代表的该字元讯号。

16.如权利要求14所述的按键结构，其特征在于还包含控制器，分别电性连接该接地端点和该第一感测部，其中当该接地端点和该第一感测部间存在电压差时，该控制器判定该按键结构为断路，而不输出该驱动信号至该电源端点；及其中当该接地端点和该第一感测部间电压差消失时，该控制器判定该按键结构为导通，而开始输出该驱动信号至该电源端点。

17.如权利要求14所述的按键结构，其特征在于：当该薄板电致动器未变形时，该致动器活动端支撑于该第一绝缘层上，该第一感测部电压具有原始电压，该原始电压异于该接地端点电压；及其中当该薄板电致动器受外力作用而使该致动器活动端向下变形超过该预设高度差时，该接地端点接触该第一感测部，该第一感测部电压自该原始电压转变成相同于该接地端点电压。

18.如权利要求14所述的按键结构，其特征在于：该薄板电致动器结构上还具有非金属层及设置在该非金属层下方的金属层，该电源端点设置于该非金属层上，该接地端点设置于该金属层上，该金属层自该致动器固定端延伸到该致动器活动端，如此该接地端点能够延伸至该薄板电致动器结构下方任一位置。