CN110879664A - 键盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种键盘，其包括底板、多个按键结构、电路板、电容传感模块以及处理模块。底板具有多个中空部。按键结构分别配置在中空部。电路板设置在底板的表面上。电容传感模块包括多个传感单元及控制单元。传感单元分别设置在多个净空区内，净空区邻近于部分按键结构。控制单元设置在电路板上，控制单元电性连接至传感单元。当邻近于传感单元的这些按键结构被按压时，控制单元产生电容变化值。处理模块电性连接至电容传感模块的控制单元，并接收电容变化值，处理模块依据电容变化值判断按键结构的被按压程度，并产生输入信号。

Description

键盘

【技术领域】

本发明涉及一种键盘。

【背景技术】

依据目前计算机的使用习惯，键盘为不可或缺的输入设备之一。一般而言，键盘具有多个按键结构，且每次按压按键结构仅都产生单一的触发信号，并对应产生单一的输入信号。换言之，按压其中一个按键时，不论按压的程度(全压、或半压)，都产生相同的输入信号，并对应于相同的操作指令。对于处理文书或其他事务所使用的一般键盘而言，单一按键结构对应于单一的输入信号，即符合用户的需求。然而，对于电竞游戏的玩家而言，以电竞键盘操控游戏目标前进、后退、旋转、跳跃等动作时，即有同时控制动作速度的需求。

目前的设计是利用光反射式的感测模块，以取得按键结构被按压的深度(程度)，并依据不同按压深度产生不同的输入信号，以对应于不同动作速度的指令。例如，在按键结构的底部设置红外线发射单元及红外线传感单元，并往键帽的方向发射红外线，由红外线传感单元接收自键帽反射的红外线，由此取得键帽被按压的深度，进而产生不同的输入信号。然而，利用光反射的方式需额外设置红外线发射单元及红外线传感单元，提高了制造成本，且按键结构需有额外的空间设置红外线发射单元及红外线传感单元。

【发明内容】

鉴于上述课题，本发明的主要目的是在提供一种键盘，通过电容传感模块包括传感单元及控制单元，当邻近于传感单元的按键结构被按压时，控制单元产生电容变化值，处理模块可依据电容变化值判断按键结构被按压程度，并产生对应的输入信号，以解决现有电竞键盘利用光反射原理所造成的问题。

为达成上述目的，本发明提供一种键盘，其包括底板、多个按键结构、电路板、电容传感模块以及处理模块。底板具有多个中空部。按键结构分别配置在中空部。电路板设置在底板的表面上。电容传感模块包括多个传感单元及控制单元。传感单元分别设置在多个净空区内，净空区邻近于部分按键结构。控制单元设置在电路板上，控制单元电性连接至传感单元。当邻近于传感单元的所述按键结构被按压时，控制单元产生电容变化值。处理模块电性连接至电容传感模块的控制单元，并接收电容变化值，处理模块依据电容变化值判断所述按键结构的被按压程度，并产生对应的输入信号。

根据本发明的一种实施例，当邻近于传感单元的按键结构被导体按压时，传感单元依据与导体的距离差值产生电容变化，控制单元检测电容变化并产生电容变化值。

根据本发明的一种实施例，处理模块包括记忆单元，储存电容变化输入信号对照表，其包含多个电容变化区段及其对应的输入信号。处理模块判断电容变化值位于电容变化区段的其中之一，并产生对应的输入信号。

根据本发明的一种实施例，处理模块包括记忆单元，储存按压深度输入信号对照表，其包含多个按压深度区段及其对应的输入信号，处理模块依据电容变化值计算取得按压深度，并判断按压深度位于所述按压深度区段的其中之一，并产生对应的输入信号。

根据本发明的一种实施例，处理模块包括记忆单元，储存电容变化按压深度对照表，其包含多个电容变化区段及其对应的按压深度，处理模块依据电容变化值取得按压深度。

根据本发明的一种实施例，传感单元为导电件。

根据本发明的一种实施例，净空区位于电路板的表面上，并分别在所述净空区涂布多个金属涂层，金属涂层作为传感单元。

根据本发明的一种实施例，净空区位于按键结构，且部分按键结构分别包括相对设置的第一金属弹片及第二金属弹片，第一金属弹片电性连接至处理模块，第二金属弹片电性连接至电路板上的接地件。

根据本发明的一种实施例，控制单元电性连接至第一金属弹片，且第一金属弹片作为传感单元。

根据本发明的一种实施例，控制单元电性连接至第二金属弹片，且第二金属弹片作为传感单元。

根据本发明的一种实施例，当所述按键结构被按压时，第一金属弹片及第二金属弹片相互接触，并产生触发信号，处理模块并对应产生输入信号。

根据本发明的一种实施例，所述净空区所邻近的所述按键结构为箭头键。

根据本发明的一种实施例，箭头键包括上、下、左、右、A字符、S字符、D字符、或W字符所对应的所述按键结构。

如上所述，依据本发明的键盘，其包括电容传感模块及处理模块，且电容传感模块包括多个传感单元及控制单元。传感单元分别设置在邻近于部分按键结构的净空区。控制单元设置在电路板上，且控制单元电性连接至传感单元。当邻近于传感单元的按键结构被按压时，控制单元可检测并取得电容变化值，处理模块依据电容变化值产生对应的输入信号。电容变化值可因应按键结构被按压的深度不同而有所不同，处理模块可依据不同电容变化值，判断按键结构被按压的程度，并产生对应的输入信号。换言之，通过电容变化的原理，以达到单一按键结构可产生多个不同输入信号的效果。另外，由于电容传感模块的传感单元的体积小，甚至可直接利用按键结构的金属弹片作为传感单元，相较于现有键盘利用光反射原理，更可达到节省空间、及降低制造成本的效果。

【附图说明】

图1为本发明的一种实施例的键盘的示意图。

图2为图1所示的键盘的分解示意图。

图3为本发明的一种实施例的电容传感模块及处理模块的方块示意图。

图4为图2所示的按键结构的分解示意图。

图5为图2所示的电路板的下表面的部分示意图。

图6为本发明另一种实施例的按键结构的示意图。

【具体实施方式】

为更清楚地了解本发明的技术内容，特举较佳具体实施例并说明如下。

图1为本发明的一种实施例的键盘的示意图，图2为图1所示的键盘的分解示意图，图3为本发明的一种实施例的电容传感模块及处理模块的方块示意图，请同时参考图1、图2及图3所示。本实施例的键盘1包括底板10、多个按键结构20、电路板30、电容传感模块40以及处理模块50。电路板30设置在底板10的表面上，本实施例的电路板30是迭置于底板10的下表面上。底板10具有多个中空部11，用以配置按键结构20。按键结构20穿过中空部11，以分别配置在中空部11，并固定在底板10上。

本实施例的键盘1可以为电竞键盘，按键结构20可以为机械式按键。按键结构20包括键帽21及按键开关22，键帽21组装在按键开关22上，且按键开关22穿过中空部11后，与电路板30电性连接。图4为图2所示的按键结构的分解示意图，请搭配参考图4所示。又，按键开关22包括壳体221、按压件222、弹性件223。壳体221穿设在中空部11，弹性件223套设在按压件222，且按压件222及弹性件223配置在壳体221内。本实施例的壳体221包括上壳体2211及下壳体2212。上壳体2211具有通孔，使按压件222的一端穿过上壳体2211并连接至键帽21。

请参考图3所示，电容传感模块40包括多个传感单元41及控制单元42。本实施例的传感单元41为导电件，且控制单元42设置在电路板30，控制单元42电性连接至传感单元41，以输出定电压至传感单元41，并可检测传感单元41的电容变化。换言之，本实施例的传感单元41即为检测电容变化的感应区域。本实施例的传感单元41设置在邻近部分按键结构20的净空区C(在下文进一步说明)，当用户按压按键结构20时，用户的手指(导体)随着按压程度接近传感单元41，传感单元41因电容偶合效应产生电容变化，而控制单元42可检测所述电容变化，并产生电容变化值。具体而言，控制单元42能够在用户手指按压按键结构20后依按压深浅而感应出不同的电容值。

在本实施例所称的「部分」按键结构20，可以是进行游戏有控制动作速度需求的按键结构20，例如箭头键。除了对应于上、下、左、右功能的按键结构20是箭头键以外，电竞键盘的A字符、S字符、D字符、W字符的按键结构20亦常被作为箭头键使用，本实施例所称的「部分」按键结构20可以是A字符、S字符、D字符、W字符的按键结构20。电容传感模块40的传感单元41则设置在邻近于前述箭头键的净空区C。换言之，本实施例的多个传感单元41分别设置在多个净空区C内，所述多个净空区C分别邻近于部分按键结构20，所述部分按键结构20为多个箭头键的按键结构20。例如，上、下、左、右功能所对应的按键结构20和A字符、S字符、D字符、W字符所对应的按键结构20。

如上所述，本实施例的电容传感模块40还可具有二控制单元42，其分别具有四个接脚。其中控制单元42可电性连接分别邻近于上、下、左、右功能所对应的按键结构20的四个传感单元41；另一控制单元42可电性连接分别邻近于A字符、S字符、D字符、W字符的按键结构20的四个传感单元41。在其他实施例中，电容传感模块40具有控制单元42，其具有八个接脚，分别电性连接至邻近于前述箭头键的八个传感单元41。

本实施例所称的净空区C是指不具有导电材质的区域，亦即，除了传感单元41(导电件)以外，不具有其他导电件的区域。传感单元41设置在净空区C，即可避免控制单元42所提供的定电压传导至其他导电件，以准确地检测传感单元41的电容变化。在本实施例中，净空区C可位于电路板30的表面上，本发明不限定为电路板30的上表面、或下表面，图5是以电路板30的下表面为例。图5为图2所示的电路板的下表面的部分示意图，请参考图5所示。虽底板10为金属件，且电路板30与底板10相邻设置，但按键结构20配置在中空部11内，故电路板30对应于按键结构20且不具有走线或者接地件的位置即可作为本实施例的净空区C。

在本实施例中，分别在净空区C涂布金属涂层，金属涂层作为传感单元41。亦即，传感单元41(例如金属涂层)对应于按键结构20而位于中空部11下方。换言之，本实施例电路板30的下表面具有八个金属涂层，且分别对应于前述的箭头键(上、下、左、右功能所对应的按键结构20、A字符、S字符、D字符、或W字符所对应的按键结构20)，这些金属涂层作为电容传感模块40的传感单元41，并例如透过走线与控制单元42电性连接。

如前述，控制单元42提供定电压至传感单元41(例如金属涂层)，并在传感单元41所对应的箭头键形成感应区域。当使用的手指(导体)按压前述的箭头键时，传感单元41发生电容变化，而控制单元42检测到该电容变化并产生电容变化值。简言之，当邻近于传感单元41的按键结构20被按压时，控制单元42产生电容变化值。

详细地，传感单元41可依据其与手指(导体)的距离差值产生电容变化，亦即，传感单元41可依据传感单元41与手指(导体)之间的距离变化而对应产生电容变化。举例而言，当键帽21未被按压时，传感单元41所储存的电容值最大。当使用者的手指(导体)按压键帽21时，手指(导体)与传感单元41(例如金属涂层)之间的距离随着键帽21被按压的程度而渐小，而传感单元41所储存的电容值亦变小。当键帽21被按压至底(全压)时，手指与传感单元41之间的距离最小，传感单元41所储存的电容值最小。换言之，传感单元41随着按键结构20被按压的程度(即传感单元41与导体之间的距离差值)而发生电容变化，而控制单元42检测到该电容变化并产生对应的电容变化值。

请参考图3所示，本实施例的处理模块50可以设置在电路板30上。处理模块50电性连接至电容传感模块40的控制单元42，并接收电容变化值，处理模块50依据电容变化值产生输入信号。具体而言，本实施例的处理模块50包括记忆单元51及处理单元52，其相互耦接。记忆单元51储存电容变化输入信号对照表，其包含多个电容变化区段及其对应的输入信号。举例而言，按键结构20的键帽21被按压至底(全压)时所测得的电容变化值可定义为100，而按键结构20的键帽21未被按压时的电容变化值为0，落于其间的电容变化值区分为多个电容变化区段，分别对应于不同的输入信号。例如可区分为4个电容变化区段，分别对应于不同动作速度(快速、中快速、中慢速、慢速)的输入信号。

处理模块50的处理单元52自控制单元42接收电容变化值后，依据电容变化值判断按键结构20被按压的程度。亦即，处理单元52可判断电容变化值位于电容变化区段的其中之一，并产生对应的输入信号。例如，处理单元52判断电容变化值介于75～100之间，则产生快速动作的输入信号；若电容变化值介于0～25之间，则处理单元52产生慢速动作的输入信号。

在其他实施例中，处理模块50的处理单元52亦可依据电容变化值计算取得按压深度，而记忆单元51储存按压深度输入信号对照表，其包含多个按压深度区段及其对应的输入信号。同样的，可区分为4个按压深度区段，分别对应于不同动作速度(快速、中快速、中慢速、慢速)的输入信号。处理模块50判断按压深度位于按压深度区段的其中之一，并产生对应的输入信号。

在其他实施例中，记忆单元51亦可储存电容变化按压深度对照表，其包含多个电容变化区段及其对应的按压深度。处理模块50处理单元52自控制单元42接收电容变化后，可依据电容变化值评估所位于的电容变化区段，再查表取得按压深度，并将这些按压深度输出给外部。如此一来，电容传感模块40就能够在用户手指按压后依按压深浅而感应出不同的电容值，处理模块50进而产生出不同的数值输出而让系统或用户可以知道按键的按压程度。

需说明的是，目前的电竞键盘为提升按键结构的触发效果，在按键结构设置二片金属弹片，利用金属弹片互相接触导通达到按压时的信号触发效果。以下实施例是应用于前述类型的按键结构。

图6为本发明另一种实施例的按键结构的示意图，由于键盘1的其他结构及其连接关系可参考前述实施例中，所以以下请参考图2、图3、及图6所示，且按键结构20a以外的组件名称沿用前述实施例。在本实施例中，按键结构20a分别包括相对设置在壳体221a的第一金属弹片24a和第二金属弹片25a上。第一金属弹片24a及第二金属弹片25a与电路板30电性连接。举例而言，第一金属弹片24a经由电路板30上的走线电性连接于处理模块(在本实例中，所描述处理模块可以是处理模块50)，第二金属弹片25a电性连接至电路板30上的接地件。当按键结构20a没有被按压时，第一金属弹片24a及第二金属弹片25a相互不接触导通。当按键结构20a被按压时，第一金属弹片24a及第二金属弹片25a相互接触导通，产生单一的触发信号，处理模块50并产生对应的输入信号。

此外，第一金属弹片24a的至少局部为导电件，本实施例的传感单元41为所述导电件，经由电路板30上的走线电性连接至电路板30上的控制单元42。控制单元42以输出定电压至传感单元41，并可检测传感单元41的电容变化。详细地，当使用的手指(导体)按压键帽21a时，壳体221a为固定件，并由键帽21a带动按压件222a向下移动，故手指与传感单元41(例如第一金属弹片24a)的相对距离随着按键结构20a的键帽21a被按压的程度而渐近。当按键结构20a被按压至底(全压)时，手指与传感单元41的相对距离最接近。传感单元41随着按键结构20a被按压的程度而发生电容变化，而控制单元42检测到该电容变化并产生电容变化值。

由于按键结构20a配置在中空部11内，故按键结构20a内不具有其他导电件的区域亦可作为净空区C。亦即，净空区C亦可位于按键结构20a，并可将第一金属弹片24a或第二金属弹片25a作为电容传感模块40的传感单元41。具体而言，电容传感模块40的控制单元42亦设置在电路板30上，控制单元42的接脚电性连接至按键结构20a的第一金属弹片24a，则第一金属弹片24a作为传感单元41；若控制单元42的接脚电性连接至第二金属弹片25a，则第二金属弹片25a作为传感单元41。需说明的是，控制单元42可电性连接至键盘1部分或全部的按键结构20a，较佳可以为前述箭头键(上、下、左、右、A字符、S字符、D字符、或W字符所对应的按键结构20a)。

本实施例是以控制单元42电性连接至第一金属弹片24a为例，控制单元42可提供定电压至第一金属弹片24a，当按键结构20a被按压时，第一金属弹片24a产生电容变化。控制单元42电性连接至第一金属弹片24a，故可透过第一金属弹片24a(传感单元41)检测该电容变化，并取得电容变化值。

在一种实施例中，处理模块50可持续地对电容传感模块40发送请求信号，以取得传感单元41在各时间点的电容值。当按键结构20a被按压时，第一金属弹片24a及第二金属弹片25a相互接触而产生触发信号，处理模块50即可依据电容传感模块40所产生的电容变化值，并产生对应于不同动作的输入信号。其他细节内容可参考前述实施例，在此不加赘述。

在其他实施例中，若控制单元42电性连接至第二金属弹片25a，则第二金属弹片25a可作为传感单元41。在此实施例中，第一金属弹片24a电性连接至电路板30上的接地件，第二金属弹片25a经由电路板30上的走线电性连接至处理模块(在本实例中，所描述处理模块可以是处理模块50)。此外，第二金属弹片25a的至少局部为导电件，本实施例的传感单元41为所述导电件，经由电路板30上的走线电性连接至电路板30上的控制单元42。控制单元42以输出定电压至传感单元41，并可检测传感单元41的电容变化。同样的，当按键结构20a被按压时，第一金属弹片24a及第二金属弹片25a相互接触导通，产生触发信号，处理模块50并对应产生单一的输入信号。当使用的手指(导体)按压键帽21a时，手指与传感单元41的相对距离随着按键结构20a被按压的程度而渐近。换言之，当按键结构20a被按压至底(全压)时，手指与传感单元41的相对距离最接近。传感单元41随着按键结构20a被按压的程度而发生电容变化，而控制单元42检测到该电容变化并产生电容变化值。处理模块50再依据电容传感模块40所产生的电容变化值，产生对应于不同动作的输入信号。其他细节内容可参考前述实施例，在此不加赘述。

综上所述，依据本发明的键盘，其包括电容传感模块及处理模块，且电容传感模块包括多个传感单元及控制单元。传感单元分别设置在邻近部分按键结构的净空区。控制单元设置在电路板上，且控制单元电性连接至传感单元。当邻近于传感单元的按键结构被按压时，控制单元可检测并取得电容变化值，处理模块依据电容变化值产生对应的输入信号。电容变化值可因按键结构被按压的深度不同而有所不同，处理模块可依据不同电容变化值，判断按键结构被按压的程度，并产生对应的输入信号。换言之，通过电容变化的原理，以达到单一按键结构可产生多个不同输入信号的效果。又，由于电容传感模块的传感单元的体积小，甚至可直接利用按键结构的金属弹片作为传感单元，与现有的键盘利用光反射原理相比较，更可达到节省空间、及降低制造成本的效果。

本发明无论就目的、手段及功效，均显著区别于现有技术的特征。应注意的是，上述诸多实施例是为了便于说明而举例，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

【符号说明】

键盘1 底板10

中空部11 按键结构20、20a

键帽21、21a 按键开关22、22a

壳体221、221a 上壳体2211

下壳体2212 按压件222、222a

弹性件223、223a 第一金属弹片24a

第二金属弹片25a 电路板30

电容传感模块40 传感单元41

控制单元42 处理模块50

记忆单元51 处理单元52

净空区C

Claims (13)

1.一种键盘，其特征在于，所述键盘包括：

底板，所述底板具有多个中空部；

多个按键结构，所述多个按键结构分别配置在所述中空部；

电路板，所述电路板设置在所述底板的表面上；

电容传感模块，所述电容传感模块包括：

多个传感单元，分别设置在多个净空区内，所述净空区邻近于部分所述按键结构；及

控制单元，设置在所述电路板上，所述控制单元电性连接至所述传感单元，当邻近于所述传感单元的所述按键结构被按压时，所述控制单元产生电容变化值；以及

处理模块，电性连接至所述电容传感模块的所述控制单元，并接收所述电容变化值，所述处理模块依据所述电容变化值判断所述按键结构的被按压程度，并产生对应的输入信号。

2.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，当邻近于所述传感单元的所述按键结构被导体按压时，所述传感单元依据其与所述导体的距离差值产生电容变化，所述控制单元检测所述电容变化并产生所述电容变化值。

3.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述处理模块包括记忆单元，储存电容变化输入信号对照表，所述电容变化输入信号对照表包含多个电容变化区段及其对应的所述输入信号，所述处理模块判断所述电容变化值位于所述电容变化区段的其中之一，并产生对应的所述输入信号。

4.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述处理模块包括记忆单元，储存按压深度输入信号对照表，所述按压深度输入信号对照表包含多个按压深度区段及其对应的所述输入信号，所述处理模块依据所述电容变化值计算取得按压深度，并判断所述按压深度位于所述按压深度区段的其中之一，并产生对应的所述输入信号。

5.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述处理模块包括记忆单元，储存电容变化按压深度对照表，所述电容变化按压深度对照表包含多个电容变化区段及其对应的按压深度，所述处理模块依据所述电容变化值取得所述按压深度。

6.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述传感单元为导电件。

7.根据权利要求6所述的键盘，其特征在于，所述净空区位于所述电路板的表面上，并分别在所述多个净空区涂布金属涂层，所述金属涂层作为所述传感单元。

8.根据权利要求6所述的键盘，其特征在于，所述净空区位于所述按键结构，且部分所述按键结构分别包括相对设置的第一金属弹片及第二金属弹片，所述第一金属弹片电性连接至所述处理模块，所述第二金属弹片电性连接至所述电路板上的接地件。

9.根据权利要求8所述的键盘，其特征在于，所述控制单元电性连接至所述第一金属弹片，且所述第一金属弹片作为所述传感单元。

10.根据权利要求8所述的键盘，其特征在于，所述控制单元电性连接至所述第二金属弹片，且所述第二金属弹片作为所述传感单元。

11.根据权利要求8所述的键盘，其特征在于，当所述按键结构被按压时，所述第一金属弹片及所述第二金属弹片相互接触，并产生触发信号，所述处理模块并对应产生所述输入信号。

12.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述净空区所邻近的所述按键结构为箭头键。

13.根据权利要求12所述的键盘，其特征在于，所述箭头键包括上、下、左、右、A字符、S字符、D字符、或W字符所对应的所述按键结构。

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