CN112825290B - 按键结构与键盘 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种按键结构，包括基座、光感测模块、载台、磁性件、键帽以及剪刀结构。光感测模块设置于基座，载台位于基座上方，磁性件设置于载台，键帽适于通过磁性件的磁吸力而组装至载台，或适于克服磁性件的磁吸力从载台拆卸。剪刀结构连接在基座与载台之间，载台与其上的键帽通过剪刀结构而相对于基座产生上下运动。磁性件在基座上的正投影不重叠于光感测模块在基座上的正投影。另揭示一种键盘。

Description

按键结构与键盘

技术领域

本发明涉及一种按键结构与键盘。

背景技术

就目前电子装置(例如电脑)的使用习惯而言，键盘为不可或缺的输入设备之一，其用以对电子装置输入文字、符号或数字。近来，随着电子装置小型化的发展趋势，键盘皆朝向轻、薄、短、小的方向发展。然而，现有键盘具有键帽、剪刀脚、弹性件等元件，其具有一定的体积而不利于产品小型化的发展趋势。

一般而言，现有键盘的按键结构大多只有导通和断开的功能。当按键下压时，其开关电路导通以能输入相应的指令，而当按键放松回弹时，其开关电路断开而结束所述指令。但随着电竞游戏的普及，现有的键盘已经不能满足电竞玩家的需求。举例来说，有些游戏程序对键盘按键更进一步地要求其可以同时体现速度、动作的力度、方向、以及对动作过程连续的控制。因此，具有线性按键的相关键盘也随之而生，其能让游戏程序通过按压按键的力量大小，来决定其输出指令的延迟时间或速度，以达到上述的控制效果。

但对于使用者而言，其需依据不同使用环境或对象而更换对应的键盘，如此反而造成使用上的不便。因此，如何能提高键盘的适用范围并提高方便性，实为相关技术人员所需思考并解决的课题。

发明内容

本发明提供一种按键结构与键盘，其能对键帽进行更换，并通过光感测模块感测键帽的型式。

本发明的按键结构，包括基座、光感测模块、载台、磁性件、键帽以及剪刀结构。光感测模块设置于基座，载台位于基座上方，磁性件设置于载台，键帽适于通过磁性件的磁吸力而组装至载台，或适于克服磁性件的磁吸力从载台拆卸。剪刀结构连接在基座与载台之间，载台与其上的键帽通过剪刀结构而相对于基座产生上下运动。磁性件在基座上的正投影不重叠于光感测模块在基座上的正投影。

本发明的键盘，包括基座、光感测模块、载台、磁性件、键帽以及剪刀结构。基座具有薄膜电路。光感测模块设置于基座。载台位于基座上方。磁性件设置于载台。剪刀结构连接在基座与载台之间，载台与其上的键帽通过剪刀结构而相对于基座产生上下运动。控制单元电性连接薄膜电路与光感测模块。光感测模块投射光线至键帽后，键帽反射光线至光感测模块。键帽适于通过磁性件的磁吸力而组装至载台，或适于克服磁性件的磁吸力从载台拆卸，以让键盘适于更换不同型式的键帽，且控制单元依据光感测模块接收从键帽产生的反射光线而判断键帽的型式。

基于上述，按键结构通过配置在载台上的磁性件，以让键帽能因磁性件产生的磁吸力而组装至载台，或让键帽能被施以外力而克服所述磁吸力，以将键盘从载台拆卸。再者，光感测模块设置于基座，并用以对键帽提供光线后接收从键帽反射回的光线，而据以判别出键帽的型式，且在按键结构中，磁性件在基座上的正投影不重叠于光感测模块在基座上的正投影，据以使上述光线的行经路径得以畅通而无阻碍，而让键盘的控制单元能依据光感测模块接收从键帽产生的反射光线判断出键帽的型式，并据以提供对应所述型式的按键功能。

附图说明

图1是依据本发明一实施例的按键结构的爆炸图；

图2以另一视角示出图1的按键结构；

图3是图1的按键结构于组装后的侧视图；

图4是本发明另一实施例的按键结构的爆炸图；

图5是依据本发明一实施例的键盘的示意图；

图6是图5的键盘中部分构件的电性关系示意图；

图7是依据本发明一实施例的键盘进行更换键帽的流程图。

附图标号说明：10：键盘

100、100A、100B：按键结构

110：基座

111：开口

112：薄膜电路

114：支架

114a、114b：扣持部

120：光感测模块

130：载台

131：穿透区域

141、142：磁性件

150、250：键帽

151：帽体

152：弹簧

160、260：剪刀结构

161、261：第一连动件

162、262：第二连动件

171、172：感测区域

180：控制单元

252：橡胶圆顶

261a、262a：穿透部

261b、262b：非穿透部

d1、d2：高度

S01、S02、S03、S04、S05：步骤

X-Y-Z：直角坐标

具体实施方式

图1是依据本发明一实施例的按键结构的爆炸图。图2以另一视角示出图1的按键结构。图3是图1的按键结构于组装后的侧视图。请同时参考图1至图3，在本实施例中，按键结构100A包括基座110、光感测模块120、载台130、磁性件141、键帽150以及剪刀结构160。基座110包括彼此叠置的支架114与其上的薄膜电路112，其中支架114提供相关扣持部114a以连接剪刀结构160，光感测模块120设置于基座110的下方且对应于开口111，载台130位于基座110上方，磁性件141设置于载台130，剪刀结构160连接(枢接)在基座110与载台130之间，键帽150配置于载台130上。键帽150包括帽体151与弹簧152，且帽体151通过弹簧152抵接至薄膜电路112。据此，载台130与其上的键帽150得以通过剪刀结构160而相对于基座110产生上下运动。请参考图1，按键结构100A受外力按压时，键帽150及载台130驱动剪刀结构160改变状态以朝向负Z轴方向移动，直至键帽150启动薄膜电路112的开关。相对地，当上述按压的外力释放时，弹簧152在先前按压时所蓄积的弹性力得以驱使键帽150及载台130朝向正Z轴方向移动，且让剪刀结构160随之恢复原型态以达到复位效果，前述薄膜电路112的开关也因此关闭。

再者，本实施例的键帽150适于通过磁性件141的磁吸力而组装至载台130，或适于克服磁性件141的磁吸力而从载台130被拆卸。换句话说，本实施例的按键结构100A可供使用者进行键帽150的更换，以利于对应所需的操作环境，后续会有进一步说明。在本实施例中，按键结构100A还包括磁性件142，设置于键帽150的内表面而位于感测区域171旁，磁性件142配置在键帽150的区域也需错位于感测区域171而使两者不重叠。在此，磁性件141、142用以产生所需的磁吸力以让键帽150能稳固地组装于载台130上，但本实施例并未因此限制磁性件的设置。举例来说，在其他未示出的实施例中，可仅以单一磁性件配置于键帽或载台的其中之一，而键帽与载台的其中之另一则采以具有导磁性的材质制成，同样也能产生组装时所需的磁吸力。

在本实施例中，光感测模块120沿路径投射光线至键帽150的感测区域171后，感测区域171再沿所述路径反射光线至光感测模块120。进一步地说，本实施例的光感测模块120包括光源与接收器，例如是发光二极管(LED)与光检测二极管(PD)，在此未示出。如图1与图2所示由光感测模块120直至键帽150的点链线所示，其用以示出光线的路径与范围，从光感测模块120的光源发出的光线会依序经过开口111、剪刀结构160的内部、载台130的穿透区域131直至键帽150上的感测区域171，而由于感测区域171具备有特定光学特性，会对上述光线予以反射，反射光线将反向依循上述路径而传回光感测模块120，以利于光检测二极管对反射光线进行感测。在此，所述特性光学特性包括图案或色阶的至少其中之一。

据此，为确保上述光线或反射光线的行经路径得以通畅而无受阻的可能，本实施例的按键结构100A需对光线路径上的相关构件予以进一步限定。对于基座110而言，其已具有开口111供光线通过。对于载台130而言，由于其位于光线的行经路径上且无法避让，因此载台130实际上是以可透光材质制成，例如是透明的PC(聚碳酸酯，Polycarbonate)，以让至少局部(例如穿透区域131)甚至全区域皆可透光，也就是载台130的至少局部为透明且位于所述路径上。更重要的是，磁性件141在基座110上的正投影不重叠于光感测模块120在基座110上的正投影，以让磁性件141不在光线行径的路径上，也就是位于载台130上的磁性件141需与穿透区域131错位且不重叠。同样地，磁性件142也具有与磁性件141相同限制。

还需提及的是，本实施例的剪刀结构160也不在上述光线或反射光线的行经路径上，以避免对其造成阻挡。进一步地说，剪刀结构160包括第一连动件161与第二连动件162，彼此枢接在一起且同枢接至基座110的支架114的扣持部114a，其中载台130枢接于第一连动件161与第二连动件162，且第二连动件162具有避让空间以供光线或反射光线通过。详细来说，第一连动件161与第二连动件162在基座110上的正投影会形成封闭轮廓，且所述避让空间在基座110上的正投影属于封闭轮廓的一部分，也就是如图1与图2所示，代表光线或反射光线的行经路径的点链线，其是通过第一连动件161与第二连动件162的内部范围，且邻近于第二连动件162的内缘空间。

对于本实施例的剪刀结构160而言，由于光线或反射光线偏向于第二连动件162，因此相较于第一连动件161，第二连动件162仅能进一步地限缩其体积以利于产生上述的避让空间。也就是说，限缩体积后的第二连动件162，其在基座110上的正投影面积实质上会小于第一连动件161(不需要上述的避让空间)在基座110上的正投影面积。据此，本实施例的第二连动件162是以金属材质制成，而第一连动件161则以塑胶材质或多聚甲醛(Polyoxymethylene，POM)制成，以让第二连动件162在较小体积的情形下也能保有一定的结构强度。

在此并未限定第一连动件161与第二连动件162的制作方式，一般而言，在不需要形成避让空间的连动件(如第一连动件161，但不以此为限)可存在较大体积而采用塑胶或多聚甲醛材质，而在需要形成避让空间的连动件(如第二连动件162，但不以此为限)则需要较小体积，但又在需维持其结构强度的前提下，可采用金属材质制成。藉此，剪刀结构160可望采用嵌入射出(insert molding)而结合第一连动件161与第二连动件162。当然，在另一未示出的实施例中，也可将剪刀结构的第一连动件与第二连动件皆以金属材质制成且同时形成避让空间，据此，按键结构在组装时则毋须考虑组装方向性而提高组装时的便利性。

图4是本发明另一实施例的按键结构的爆炸图。请参考图4，本实施例的按键结构100B大部分相同于前述实施例而不再赘述，与前述实施例不同的在于按键结构100B的键帽250与剪刀结构260，其中关于键帽250的部分留待后叙。在本实施例中，剪刀结构260为透明且其局部位于光线或反射光线的行经路径上。进一步地说，本实施例的剪刀结构260包括第一连动件261与第二连动件262，分别枢接至基座110的支架114的扣持部114b，且第一连动件261的局部与第二连动件262的局部分别为透明且同位于上述光线或反射光线的行经路径上。如图4所示，第一连动件261具有穿透部261a与非穿透部261b，而第二连动件262具有穿透部262a与非穿透部262b，其中穿透部261a、262a位于同一侧，而非穿透部261b、262b位于相对另同一侧。在此，第一连动件261与第二连动件262分别是以双料射出成型而将透明的PC(聚碳酸酯，Polycarbonate)与不透明的多聚甲醛(Polyoxymethylene，POM)予以结合，其中透明的PC即形成上述的穿透部261a、262a，而不透明的多聚甲醛则形成上述的非穿透部261b、262b。如此一来，第一连动件261与第二连动件262各自结合有透明材质及非透明材质，且让所述透明材质的部分是位于光线与反射光线的行经路径上，而让光线或反射光线能穿透上述的穿透部261a、262a。

在另一未示出的实施例中，剪刀结构也可采用全部透明的设计，在组装时毋须考虑组装方向性而提高组装时的便利性。

图5是依据本发明一实施例的键盘的示意图。图6是图5的键盘中部分构件的电性关系示意图。图7是依据本发明一实施例的键盘进行更换键帽的流程图。如前述实施例所述按键结构100A与按键结构100B是存在不同型式的键帽150、250而可供使用者进行更换，以利于应对不同的使用环境。据此，在本实施例的键盘10中，当使用者对按键结构100进行更换时，键盘10能因此判断出键帽的型式而在后续的操作中提供对应的功能指令。

详细来说，本实施例的键盘10还包括控制单元180，电性连接按键结构100的薄膜电路112与光感测模块120，在此，按键结构100一如前述的按键结构100A或按键结构100B。

在此需先提及的是，前述实施例的按键结构100A或按键结构100B的差异如前所提在于键帽150与键帽250，其中键帽150包括帽体151与弹簧152(例如线性弹簧)，并因此构成线性按键结构。在此所述线性按键结构即是按键结构100A能随着键帽150的被按压程度不同而提供速度、动作的力度、方向、以及对动作过程连续的控制。另一方面，键帽250包括帽体151与橡胶圆顶(rubber dome)252，其与其他构件形成的按键结构100B属于标准按键结构，亦即仅提供启动/关闭(on/off)的简单指令。由于键帽150或键帽250皆是通过磁吸力而组装至载体130，因此使用者便能依据所需而随时更换键帽150或250。

据此，当使用者执行步骤S01，即更换键帽后(例如将上述的键帽150、键帽250之间进行更换)，接着在步骤S02中，由于对不同型式的键帽150、250而言，其感测区域171、172也会具有不同的光学特性，例如是不同图案或不同色阶，由此造成的反射光线在经过光感测模块120的感测之后也会产生不同的感测结果。故，控制单元180便能依据光感测模块120接收从键帽(例如前述键帽150或键帽250)产生的反射光线而判断键帽(键帽150或键帽250)的型式。

此外，请再参考图3，附图右侧将图4所示键帽250绘入以利于比对。在本实施例中，控制单元180是依据反射光线的光学特性而据以判断出为何种键帽，且在此光学特性是指光感测模块120从发出光线投射至键帽150或250后，直至接收到反射光线的时间，据以判断出键帽150或键帽250相对于基座110的高度，如图3所示，按键结构100A的键帽150，其帽体151相对于基座110的薄膜电路112的高度d1，而若更换为按键结构100B的键帽250时，则其相对于薄膜电路112高度d2，且高度d2小于高度d1。

举例来说，当控制单元180据以判断出按键结构100A时，则执行步骤S03，控制单元180会维持光感测模块120的启动状态，以让光感测模块120持续地对键帽150进行感测，而据以判断键帽150的按压行程或其相对于基座110的位置，以让控制单元180据以驱动薄膜电路112提供对应的指令，达到上述线性按键结构的效果。当控制单元180据以判断出按键结构100B时，则执行步骤S04，也就是让控制单元180关闭光感测模块120，其理由在于此时的按键结构100B仅需有开启/关闭的对应指令即可。另外，当控制单元180无法据以判断出按键结构为何者时，则可能代表键帽尚未组装至载台或存在其他组装错误的情形，此时执行步骤S05，控制单元180经由警示单元对使用者提出警示信息，以待使用者进一步确认按键结构的状态。

综上所述，在本发明的上述实施例中，按键结构通过配置在载台上的磁性件，以让键帽能因磁性件产生的磁吸力而组装至载台，或让键帽能被施以外力而克服所述磁吸力，以将键盘从载台拆卸。再者，光感测模块设置于基座，并用以对键帽提供光线后接收从键帽反射回的光线，而据以判别出键帽的型式，进而在后续驱动薄膜电路给与所述按键结构对应的指令。

再者，在上述实施例的按键结构中，磁性件在基座上的正投影不重叠于光感测模块在基座上的正投影，据以使上述光线的行经路径得以畅通而无阻碍。此外，为使光感测模块具有顺利的感测过程，光线或反射光线行经的路径上的相关构件也需采用较小体积或透明材质而有利于光线(或反射光线)的穿透，其中剪刀结构可视情形采用体积较小的设计，但改以金属材质制成以确保其结构强度。另外，剪刀结构也可采用双塑胶材质射出，而让第一连动件与该第二连动件各自具备穿透区与非穿透区。

Claims (20)

1.一种按键结构，包括：

基座；

光感测模块，设置于所述基座；

载台，位于所述基座上方；

磁性件，设置于所述载台；

键帽，适于通过所述磁性件的磁吸力而组装至所述载台，或适于克服所述磁性件的磁吸力从所述载台拆卸；以及

剪刀结构，连接在所述基座与所述载台之间，所述载台与其上的所述键帽通过所述剪刀结构而相对于所述基座产生上下运动，

其中所述磁性件在所述基座上的正投影不重叠于所述光感测模块在所述基座上的正投影，所述光感测模块投射光线至所述键帽后，所述键帽反射光线至所述光感测模块，所述光感测模块接收从所述键帽产生的反射光线而判断所述键帽的型式。

2.根据权利要求1所述的按键结构，其中所述光感测模块沿路径投射光线至所述键帽的感测区域后，所述感测区域沿所述路径反射光线至所述光感测模块。

3.根据权利要求2所述的按键结构，其中所述载台的至少局部为透明且位于所述路径上，所述磁性件不在所述路径上。

4.根据权利要求2所述的按键结构，其中所述剪刀结构不在所述路径上。

5.根据权利要求4所述的按键结构，其中所述剪刀结构包括第一连动件与第二连动件，彼此枢接在一起且枢接至所述基座，所述载台枢接于所述第一连动件与所述第二连动件，所述第二连动件具有避让空间以供所述光线或所述反射光线通过。

6.根据权利要求5所述的按键结构，其中所述第一连动件与所述第二连动件在所述基座上的正投影形成封闭轮廓，所述避让空间在所述基座上的正投影属于所述封闭轮廓的一部分。

7.根据权利要求5所述的按键结构，其中所述第二连动件的材质为金属，所述第一连动件的材质为塑胶。

8.根据权利要求2所述的按键结构，所述剪刀结构为透明且其局部位于所述路径上。

9.根据权利要求8所述的按键结构，其中所述剪刀结构包括第一连动件与第二连动件，分别枢接至所述基座，所述第一连动件的局部与所述第二连动件的局部分别为透明且同位于所述路径上。

10.根据权利要求9所述的按键结构，其中所述第一连动件与所述第二连动件各自结合有透明材质及非透明材质，且所述透明材质的部分位于所述路径上。

11.根据权利要求2所述的按键结构，适于更换不同型式的键帽，且所述不同型式的键帽分别具有不同光学特性的感测区域。

12.根据权利要求11所述的按键结构，其中所述光学特性包括图案或色阶。

13.根据权利要求2所述的按键结构，还包括另一磁性件，设置于所述键帽且对应位于所述载台的所述磁性件，所述另一磁性件在所述键帽上的位置异于所述感测区域且不在所述路径上。

14.一种键盘，包括：

基座，具有薄膜电路；

光感测模块，设置于所述基座；

载台，位于所述基座上方；

磁性件，设置于所述载台；

键帽；以及

剪刀结构，连接在所述基座与所述载台之间，所述载台与其上的所述键帽通过所述剪刀结构而相对于所述基座产生上下运动；以及

控制单元，电性连接所述薄膜电路与所述光感测模块，

其中所述光感测模块投射光线至所述键帽后，所述键帽反射光线至所述光感测模块，

其中所述键帽适于通过所述磁性件的磁吸力而组装至所述载台，或适于克服所述磁性件的磁吸力从所述载台拆卸，以让所述键盘适于更换不同型式的键帽，且所述控制单元依据所述光感测模块接收从所述键帽产生的反射光线而判断所述键帽的型式。

15.根据权利要求14所述的键盘，其中所述光感测模块沿路径投射光线至所述键帽的感测区域后，所述感测区域沿所述路径反射光线至所述光感测模块，且所述不同型式的键帽的感测区域分别具有不同图案或不同色阶。

16.根据权利要求15所述的键盘，其中所述载台的至少局部位于所述路径上且为透明，所述磁性件不在所述路径上。

17.根据权利要求15所述的键盘，其中所述剪刀结构包括第一连动件与第二连动件，彼此枢接在一起且枢接至所述基座，所述载台枢接于所述第一连动件与所述第二连动件，所述第一连动件具有避让空间以供所述光线或所述反射光线通过。

18.根据权利要求17所述的键盘，其中所述第一连动件的材质为金属，所述第二连动件的材质为塑胶。

19.根据权利要求15所述的键盘，其中所述剪刀结构包括第一连动件与第二连动件，分别枢接至所述基座，所述第一连动件的局部与所述第二连动件的局部分别为透明且同位于所述路径上。

20.根据权利要求19所述的键盘，其中所述第一连动件的材质与所述第二连动件的材质分别为塑胶。

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