CN112151292A - 键盘结构 - Google Patents

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Abstract

一种键盘结构，包括一底座、至少一个按键以及一电子元件。按键设置于底座上，按键由上而下依序包括一键帽、一限位结构、一弹性件以及一薄膜开关元件，其中弹性件设置于薄膜开关元件上，键帽设置于弹性件上，且限位结构用以连接键帽及底座，使键帽相对于底座于一垂直方向上运动。电子元件设置于薄膜开关元件上。电子元件的周围形成有一静电放电防护区，其中该薄膜开关元件具有一破孔，对应静电放电防护区。

Description

键盘结构
技术领域
本发明是有关于一种键盘结构，且特别是有关于一种具静电防护的键盘结构。
背景技术
为了避免静电放电(Electrostatic discharge，ESD)对键盘内部的电子元件带来破坏，传统方式会在键盘内部放置一定数量的导电件，以将累积在壳体表面上的静电经由导电件导向接地端，或是以额外制作的导线来宣泄瞬间的大电流，但这些静电防护机制因无法完整地涵盖整个键盘，而造成静电防护的能力下降。特别是针对具有灯键的键盘，由于灯键下方皆为薄膜(membrane)，瞬间的大电流无法宣泄至别处，因此电流直接流窜到灯源处，造成灯源损伤。
发明内容
本发明提出了一种键盘结构，其可提高电子元件周围的静电防护能力。
根据本发明的一方面，提出一种键盘结构，包括一底座、至少一按键以及一电子元件。按键设置于底座上，按键由上而下依序包括一键帽、一限位结构、一弹性件以及一薄膜开关元件，其中弹性件设置于薄膜开关元件上，键帽设置于弹性件上，且限位结构用以连接键帽及底座，使键帽相对于底座于一垂直方向上运动。电子元件设置于薄膜开关元件上。电子元件之周围形成有一静电放电防护区，其中薄膜开关元件具有一破孔，对应静电放电防护区。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1绘示依照本发明一实施例的键盘结构的外观示意图。
图2A绘示依照本发明一实施例的键盘结构的按键的分解示意图。
图2B绘示依照本发明一实施例的键盘结构的按键的组装示意图。
图3绘示依照本发明一实施例的键盘结构的按键的剖面示意图。
图4绘示依照本发明另一实施例的按键的剖面示意图。
图5绘示依照本发明又一实施例的按键的剖面示意图。
图6A及图6B分别绘示依照本发明另一实施例的按键的俯视图及侧视图。
图7A及图7B分别绘示依照本发明另一实施例的按键的俯视图及侧视图。
附图标记
100：键盘结构
110：底座
111：按键
第一限位单元111A
第二限位单元111B
112：键帽
112A：第三限位单元
112B：第四限位单元
113：限位结构
114：第一支撑件
115A：第一固定轴
115B：第一滑动轴
116：第二支撑件
117A：第二固定轴
117B：第二滑动轴
117C：转轴
118：弹性件
120：薄膜开关元件
121：第一薄膜
122：黏着层
123：第二薄膜
124：破孔
126：金属凸柱
130：电子元件
211、211B：按键
122：连杆
111C：第三限位单元
127：第一金属凸柱
128：第二金属凸柱
M：表面
D、D1：距离
P：正投影
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
图1绘示依照本发明一实施例的键盘结构100的外观示意图。图2A绘示依照本发明一实施例的键盘结构100的按键111的分解示意图。图2B绘示依照本发明一实施例的键盘结构100的按键111的组装示意图。图3绘示依照本发明一实施例的键盘结构100的按键111的剖面示意图。请参照图1、图2A、图2B及图3，在一实施例中，键盘结构100包括一底座110以及设置于底座110上的多个按键111。按键111可为字母键、数字键、符号键、功能键或具有灯号的按键等。此外，键盘结构100可为无线键盘、电竞键盘、背光键盘、触控键盘、超薄扁平化键盘或光轴键盘等，本发明对此不加以限制。
按键111各自分开且各按键111可相对于底座110上下运动，以产生一按压信号。各个按键111由上而下依序可包括一键帽112、一限位结构113、一弹性件118以及一薄膜开关元件120。此外，键盘结构100还可包括至少一电子元件130，例如是发光二极管(LED)元件、光电开关(Optical switch)元件或传感器等，其设置于薄膜开关元件120上。
在一实施例中，发光二极管(LED)元件可做为按键111的灯源，用以指示键盘的电源状态或信号。光电开关可包括一发射器以及一接收器。发射器例如为红外光发射器、可见光发射器等，接收器例如为红外光接收器、可见光接收器等。发射器用以发射一光信号，接收器用以接收发射器所传送的光信号。当光信号被按键111的遮光部切断时，光电开关对应产生一电信号至薄膜开关元件120，以取得按键111的一按压信号。
请参照图2A及图2B，底座110上例如设有一第一限位单元111A以及一第二限位单元111B，用以连接限位结构113。限位结构113包括一第一支撑件114以及一第二支撑件116。第一限位单元111A以及第二限位单元111B例如以塑胶材料射出成型，或是以冲压金属底座110的方式，与底座110一体成型。此外，键帽112的底面设有一第三限位单元112A以及一第四限位单元112B。第三限位单元112A以及第四限位单元112B例如以塑胶材料射出成型，用以连接第一支撑件114以及第二支撑件116。
请参照图2A及图2B，第一支撑件114的一端具有一第一固定轴115A，而第一支撑件114的另一端具有一第一滑动轴115B。此外，第二支撑件116的一端具有一第二固定轴117A，而第二支撑件116的另一端具有一第二滑动轴117B。在一实施例中，第一固定轴115A可转动地枢接第一限位单元111A，第一滑动轴115B可滑动地连接第四限位单元112B，第二固定轴117A可转动地枢接第三限位单元112A，第二滑动轴117B可滑动地连接第二限位单元111B。然而，第一固定轴115A与第一滑动轴115B的位置可交换，第二固定轴117A与第二滑动轴117B的位置可交换，本发明的第一支撑件114与第二支撑件116不限定以单边固定、单边滑动的方式实施，亦可采用第一支撑件114的两端可转动地连接键帽112与底座110，而第二支撑件的两端可滑动地连接键帽112与底座110，本发明对此不加以限制。
另外，第一支撑件114与第二支撑件116以一转轴117C相连接，以使第一支撑件114与第二支撑件116以转轴117C为中心相对转动。然而，第一支撑件114与第二支撑件116亦可为各自独立的支撑件，本发明不限定以转轴117C相连接的方式实施。
在一实施例中，第一支撑件114与第二支撑件116可组成一超薄扁平化的剪刀脚结构，其中第一支撑件114例如为外框件，第二支撑件116例如为内框件，第二支撑件116容置于第一支撑件114中，节省按键111内部空间，以使包括多个按键111的键盘结构100受压后的整体高度减少，用以改善传统键盘高度过高的问题，让使用者可在超薄型计算机上或桌上型计算机上使用到优化的键盘。
此外，弹性件118支撑于底座110与键帽112之间。弹性件118可垂直地活动于第一支撑件114与第二支撑件116所围成的中空区域内，以提供键帽112受压后所需的弹性恢复力。在一实施例中，弹性件118例如为橡胶或金属弹片，其设置于薄膜开关元件120上，此薄膜开关元件120可具有图案化开口，以让出空间给设置于底座110上的第一限位单元111A、第二限位单元111B可穿过薄膜开关元件120等。
请参照图2A、图2B及图3，电子元件130设置于薄膜开关元件120上，薄膜开关元件120例如为软性电路板，其包括一第一薄膜121、一黏着层122以及一第二薄膜123。黏着层122位于第一薄膜121与第二薄膜123之间，用以形成一间隙层，以使第一薄膜121上的一电性接点与第二薄膜123上的一电性接点分离而避免产生不必要的接触。当使用者按压按键111时，弹性件118可压迫薄膜开关元件120，使上下相对的二电性接点接触而导电，以产生一按压信号。在本实施例中，黏着层122例如是防水黏着层，可避免水气或湿气进入薄膜开关元件120内，以达到防水的功效。
在本实施例中，由于第一薄膜121与第二薄膜123皆为绝缘薄膜而无法导电，故无法将累积在键盘表面上的静电经由第一薄膜121与第二薄膜123导向接地端，造成静电防护能力下降。因此，在本实施例中，薄膜开关元件120(或软性电路板)的空白区域(dummyarea)或非布线区域开设有一破孔124，此破孔124邻近电子元件130并显露出底座110的一表面M以形成一静电放电防护区。底座110例如为金属材质，其金属表面M与键盘结构100的接地面相通，可使瞬间的大电流宣泄至别处，因此电流不会直接流窜到电子元件130处，可避免电子元件130损伤。
在本实施例中，破孔124可贯穿第一薄膜121与第二薄膜123，而破孔124的周围例如以黏着层122形成一封闭区域，即形成一防水环于破孔124的周围，以避免水气或湿气进入薄膜开关元件120内，以达到防水的功效。
此外，破孔124的位置可依照电子元件130的位置来调整，例如当电子元件130的位置对应位于按键111的右上方时，破孔124的位置可移至按键111的右上方，当电子元件130的位置对应位于按键111的左上方时，破孔124的位置可移至按键111的左上方。如图2B所示，破孔124的位置可根据破孔124与电子元件130之间的最短距离D来决定，最短距离D例如小于或等于5mm，但不以此为限。也就是说，对应静电放电防护区的破孔124例如位于电子元件130与键帽边缘的最短距离D的一延伸方向上。
另外，破孔124的位置可选择性地位于两个按键111之间、在按键111内部或不在按键111内部。如图3所示，当破孔124的位置位于两个按键111之间或不在按键111内部时，破孔124与键帽112的正投影P不重叠。如图5所示，当破孔124的位置位于按键111内部时，破孔124与键帽112的正投影P重叠。破孔124的形状例如为圆形、四边形、长条形或不规则形。破孔124的宽度例如为5mm～10mm，破孔124的长度例如大于10mm，或者破孔124的长宽比例如为2：1或4：1，本发明对此不加以限制。在一实施例中，破孔124的大小及位置取决于静电放电测试点的位置，且破孔124的数量可为一个或多个。例如，当静电放电测试点位于电子元件130的右上方、右侧方及右下方时，可形成多个破孔124于电子元件130的右上方、右侧方及右下方，以形成多个静电放电防护区，来加强电子元件130周围的静电防护能力。当然，破孔124的位置距离电子元件130越近，越能避免电子元件130受到静电放电的破坏。当破孔124的数量为多个时，破孔124可位于电子元件130的至少相邻两侧。
请参照图4，在另一实施例中，键盘结构100更可包括一金属凸柱126，设置于破孔124中，且突出于底座110，使破孔124显露出金属表面。金属凸柱126的位置可根据金属凸柱126与电子元件130之间的最短距离D1来决定，最短距离D1例如小于或等于5mm，但不以此为限。
此外，金属凸柱126例如焊接在底座110的表面上或与底座110一体形成。金属凸柱126可经由冲压或弯折底座板材的方式突出于底座110的表面，使金属凸柱126相对高于底座110的表面。金属凸柱126可显露于破孔124中，且其高度例如可高于或低于电子元件130的高度。当金属凸柱126高于或实质上齐平电子元件130的高度时，静电放电防护效果更佳。在本实施例中，金属凸柱126可形成一静电放电防护区(或防护墙)于电子元件130的周围，其通过底座110与键盘的接地面相通，可使瞬间的大电流宣泄至别处，因此电流不会直接流窜到电子元件130处，可避免电子元件130损伤。
另外，金属凸柱126的形状例如为四角柱、圆柱、片状、长条形或不规则形。金属凸柱126的宽度例如为5mm～10mm，金属凸柱126的长度例如大于10mm，或者金属凸柱126的长宽比例如为2：1或4：1，本发明对此不加以限制。在一实施例中，金属凸柱126的大小及位置取决于静电放电测试点的位置，且金属凸柱126的数量可为一个或多个。例如，当静电放电测试点位于电子元件130的右上方、右侧方及右下方时，可形成多个金属凸柱126于电子元件130的右上方、右侧方及右下方，以形成多个静电放电防护区，来加强电子元件130周围的静电防护能力。当然，金属凸柱126的位置距离电子元件130越近，越能避免电子元件130受到静电放电的破坏。
请参照图5，在另一实施例中，键盘结构100可包括位于按键111内部的一金属凸柱126，且薄膜开关元件120的破孔124也对应位于按键111内部。也就是说，金属凸柱126、破孔124与键帽112的正投影P重叠，从键盘外部看不到金属凸柱126及破孔124。在一实施例中，金属凸柱126可与电子元件130相隔较小距离，且金属凸柱126的高度小于键帽112受压之后的键帽底面高度，可避免金属凸柱126撞击键帽112而产生声响。
请参照图6A及图6B，在另一实施例中，按键211A可为尺寸大于标准按键的倍数键，即其键帽112的长度大体上大于宽度。由于本实施例的键帽112长度较长容易发生晃动，因此按键211A包括可转动地枢接于底座110与键帽112之间的二连杆122，而电子元件130位于二连杆122所围成的区域中。连杆122的一端连接底座110上的第三限位单元111C，另一端则连接键帽112的底面，且连杆122分别沿着键帽112的长度方向延伸配置，提供按键111A在长度方向上的按压稳定性。电子元件130与连杆122于底座110上的正投影会落在键帽112的正投影P区域内，且连杆122例如是位于电子元件130与键帽112边缘之间，或是介于电子元件130与静电放电测试点之间。第三限位单元111C例如是以冲压金属底座110的方式，与底座110一体成型，且穿过薄膜开关元件120的破孔124。二连杆122例如为金属材质，其与第三限位单元111C共同形成一静电放电防护区，来加强电子元件130周围的静电防护能力。因此，静电可通过连杆122、第三限位单元111C、底座110与键盘的接地面相通，可使瞬间的大电流宣泄至别处，因此电流不会直接流窜到电子元件130处，可避免电子元件130损伤。
请参照图7A及图7B，在另一实施例中，各个按键211B可包括一第一金属凸柱127以及一第二金属凸柱128，亦可为更多个金属凸柱。第一金属凸柱127与第二金属凸柱128例如是穿过薄膜开关元件120(或软性电路板)而突出于薄膜开关元件120的上表面，且电性连接于底座110的表面，以形成一静电放电防护区(或防护墙)，来加强电子元件130周围的静电防护能力。因此静电会集中在第一金属凸柱127或第二金属凸柱128上，不会直接流窜到电子元件130处，可避免电子元件130损伤。第一金属凸柱127与第二金属凸柱128可相连或分开设置。当金属凸柱的数量为多个时，金属凸柱例如位于电子元件130的至少相邻两侧。在此实施例中，第一金属凸柱127与第二金属凸柱128彼此分离且相交90度；然而，第一金属凸柱127与第二金属凸柱128的相交角度并不限于此。第一金属凸柱127与第二金属凸柱128的遮蔽范围(对应电子元件130一侧的延伸长度)例如是大于等于电子元件130的长宽，如此可强化电子元件130相对外侧的静电防护能力。此外，第一金属凸柱127与第二金属凸柱128如同图5的金属凸柱126可经由冲压或弯折底座板材的方式突出于底座110的表面，详细内容请参照上文，在此不再赘述。
图7A及图7B的按键更包括图6A及图6B中枢接于底座110与键帽112之间的二连杆122，详细内容请参照上文，在此不再赘述。如图7A所示，位于电子元件130与键帽112边缘之间的连杆(未绘示)例如是设置于第一金属凸柱127、第二金属凸柱128的不同侧，即连杆(未绘示)、第一金属凸柱127与第二金属凸柱128分别位于电子元件130的相邻三侧，因此进一步加强电子元件130周围的静电防护能力。
本发明上述实施例所述的键盘结构，于薄膜开关元件(或软性电路板)的空白区域(dummy area)或非布线区域开设有一破孔及/或一金属结构(如凸柱或连杆)，此破孔邻近电子元件并显露出底座的一表面或使金属凸柱突出于底座的表面。在另一实施例中，利用连杆/金属结构的导电性形成一静电放电防护区于电子元件的周围，来加强电子元件周围的静电防护能力。由于底座的表面与键盘的接地面相通，因此，可使瞬间的大电流宣泄至别处，使电流不会直接流窜到电子元件处，以避免电子元件损伤。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (17)

1.一种键盘结构，其特征在于，包括：
一底座，具有一表面；
至少一按键，设置于该底座的该表面上，该按键由上而下依序包括一键帽、一限位结构、一弹性件以及一薄膜开关元件，其中该弹性件设置于该薄膜开关元件上，该键帽设置于该弹性件上，且该限位结构用以连接该键帽及该底座，使该键帽相对于该底座于一垂直方向上运动；以及
一电子元件，设置于该薄膜开关元件上，该电子元件的周围形成有一静电放电防护区，其中该薄膜开关元件具有一破孔，对应该静电放电防护区。
2.如权利要求1所述的键盘结构，其特征在于，其中该破孔邻近该电子元件并显露出该底座的部分该表面以形成该静电放电防护区，该薄膜开关元件为一软性电路板，该薄膜开关元件包括一第一薄膜、一黏着层以及一第二薄膜，该黏着层位于该第一薄膜与该第二薄膜之间，该破孔贯穿该第一薄膜与该第二薄膜。
3.如权利要求1所述的键盘结构，其特征在于，其中该破孔位于两个该按键之间或位于该按键之外，使该破孔与该键帽的正投影不重叠。
4.如权利要求1所述的键盘结构，其特征在于，其中该破孔位于该按键之内，使该破孔与该键帽的正投影重叠。
5.如权利要求1所述的键盘结构，其特征在于，其中该破孔的数量为多个且分离设置于该电子元件的至少相邻两侧。
6.如权利要求1所述的键盘结构，其特征在于，其中该破孔与该电子元件的最短距离小于或等于5mm。
7.如权利要求1所述的键盘结构，其特征在于，其中该静电放电防护区位于该电子元件与该键帽边缘的最短距离的一延伸方向上。
8.如权利要求1所述的键盘结构，其特征在于，其中该电子元件为发光二极管或光电开关元件。
9.如权利要求1至8任一项所述的键盘结构，其特征在于，更包括一金属凸柱，设置于该破孔中且突出于该底座。
10.如权利要求9所述的键盘结构，其特征在于，其中该金属凸柱焊接在该底座的该表面上或该金属凸柱与该底座一体成形。
11.如权利要求9所述的键盘结构，其特征在于，其中该金属凸柱与该电子元件的最短距离小于或等于5mm。
12.如权利要求9所述的键盘结构，其特征在于，其中该金属凸柱位于两个该按键之间、位于该按键之外或位于该按键之内，使该金属凸柱与该键帽的正投影重叠或不重叠。
13.如权利要求9所述的键盘结构，其特征在于，其中该金属凸柱高于或实质上齐平该电子元件的高度。
14.如权利要求1至8任一项所述的键盘结构，其特征在于，其中该底座为金属材质，该表面为金属表面，该金属表面与该键盘结构的接地面相通。
15.如权利要求1至8任一项所述的键盘结构，其特征在于，更包括至少一连杆，可转动地枢接于该底座与该键帽之间，该电子元件位于该连杆所围成的区域中，该连杆为金属材质。
16.如权利要求15所述的键盘结构，其特征在于，其中该连杆的一端连接该底座上的一限位单元，另一端则连接该键帽的底面，该限位单元与该底座为金属材质一体成型，且该限位单元位于该破孔中且突出于该底座，该连杆与该限位单元形成该静电放电防护区。
17.如权利要求1至8任一项所述的键盘结构，其特征在于，更包括至少二金属凸柱，突出于该薄膜开关元件且电性连接于该底座的该表面，该至少二金属凸柱位于该电子元件的至少相邻两侧。
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