TW201339918A - 觸控鍵盤 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種觸控鍵盤包括一框板、一觸控板以及一回饋裝置，其中觸控板與回饋裝置設置於框板的下方。框板具有複數穿孔，用以提供觸鍵。當使用者透過穿孔接觸觸控板時，觸控板產生一按鍵訊號，且回饋裝置產生一回饋訊號予使用者。觸控鍵盤輕薄而容易攜帶，且框板與回饋裝置所提供的觸鍵使觸控鍵盤更加友善。

Description

觸控鍵盤

本發明關於一種鍵盤，尤其是指一種觸控鍵盤。

近期，應用於平板電腦的多點觸控輸入技術被導入至個人電腦市場的虛擬鍵盤或觸控鍵盤之中，但是虛擬鍵盤因缺乏觸覺回饋使得觸鍵感受不充份，而無法提供友善的使用者介面。因此，當使用者利用平板電腦進行文書作業或其他打字動作時，大多仍會選擇額外設置標準鍵盤(例如具有機械式按鍵的鍵盤)以克服上述問題。

然而，增設於平板電腦的標準鍵盤與習知鍵盤無異，不僅厚度大且具有龐大的硬體設計。基於這些習知鍵盤的特性，許多使用者認為目前應用於平板電腦的鍵盤大小並不適合被置於平板電腦的外出袋中，因而造成無法隨身攜帶鍵盤的困擾。

有鑑於此，發展一種應用於平板電腦的輕薄鍵盤是十分必要的。

本發明之主要目的係提供一種薄型的觸控鍵盤。

於一較佳實施例中，本發明提供一種觸控鍵盤，包括：一框板，包括複數穿孔；一觸控板，設置於框板之下方，當觸控板透過一穿孔被接觸 時，觸控板產生一按鍵訊號；以及一回饋裝置，設置於框板之下方，用以於按鍵訊號被產生時產生一回饋訊號。

於一較佳實施例中，觸控板設置於回饋裝置之上方。

於一較佳實施例中，觸控板設置於回饋裝置之下方。

於一較佳實施例中，觸控板為電容式觸控板或電阻式觸控板。

於一較佳實施例中，回饋裝置為一壓力致動器(Piezo Actuator)。

於一較佳實施例中，回饋裝置更包括一喇叭。

於一較佳實施例中，回饋裝置包括一回饋區。

於一較佳實施例中，回饋裝置包括複數回饋區。

於一較佳實施例中，複數回饋區為水平排列。

於一較佳實施例中，複數回饋區為垂直排列。

於一較佳實施例中，任一回饋區具有一短邊以及一長斜邊，且短邊與長斜邊形成一夾角。

於一較佳實施例中，框板之任二穿孔之間包括一間隙。

於一較佳實施例中，框板之每一穿孔中包括一絕緣片，且絕緣片設置於穿孔之一邊緣。

於一較佳實施例中，絕緣片為一彈性元件。

於一較佳實施例中，觸控鍵盤更包括一絕緣板設置於框板下方，絕緣板包括複數破孔與複數凸部，且複數凸部分別設置於複數破孔之一邊緣，複數破孔分別對應框板之複數穿孔。

於一較佳實施例中，框板為絕緣材質。

於一較佳實施例中，框板之複數穿孔為矩形或圓形。

於一較佳實施例中，觸控鍵盤更包括一底板，設置於觸控板以及回饋裝置之下方，底板包括一滑槽，且滑槽設置於底板之一側邊，用以容置框板。

透過框板與回饋裝置產生多模式觸控回饋

本發明揭露一種新穎的鍵盤設計，其中本發明的鍵盤為具有多模式觸控回饋的薄輕觸控鍵盤，且觸控鍵盤提供複數觸控回饋機制，用以正確地產生鍵觸(keystrock)。觸控鍵盤的硬體包括：(i)觸控板，特別是多點觸控板，例如電容式觸控板或電阻式觸控板；(i)回饋裝置，例如壓力致動器(piezo actuator)，設置於觸控板的下方或上方，用以使觸控板的表面產生機械式震動；以及(iii)框板，設置於觸控板之上方，用以提供觸覺回饋予使用者的指尖。

硬體結構與應用

請參閱圖1，圖1為本發明之觸控鍵盤之第一實施例之示意圖。如圖1所示，觸控鍵盤10包括一框板11、一多點觸控板12以及四個獨立的壓力致動器13a、13b、13c、13d，其中壓力致動器13a、13b、13c、13d用以使每一壓力致動器13a、13b、13c、13d所對應的預設觸控板區域的表面產生機械式震動。框板11包括複數穿孔111，且框 板11設置於多點觸控板12之上方，用以提供觸覺回饋。當使用者將指尖置於框板11之穿孔111(相當於一鍵帽區域)時，多點觸控板12偵測到指尖的位置，而依據指尖的二維位置產生一按鍵訊號。此外，壓力致動器13a、13b、13c、13d設置於框板11與多點觸控板12之間，且壓力致動器13a、13b、13c、13d將被驅動以產生一回饋訊號。於本較佳實施例中，觸控鍵盤10之多點式觸控板12可為電容式觸控板，用以將電容差值轉換為指尖位置的二維座標，或為電阻式觸控板，用以將電阻值轉換為指尖位置的二維座標，但並不以此為限。透過框板11的觸覺以及壓力制動器13a、13b、13c、13d所提供的回饋訊號(如機械式震動)，使用者能夠感受觸控鍵盤10的鍵觸而進行精確的打字動作。

以下說明本發明之觸控鍵盤之第二實施例。請參閱圖2A與圖2B，圖2A為本發明之觸控鍵盤之第二實施例之示意圖，圖2B為本發明之觸控鍵盤之第二實施例之剖面圖。如圖2A與圖2B所示，觸控鍵盤20包括一框板21、一觸控板22、一回饋裝置23以及一底板24，其中框板21設置於觸控板22之上方且覆蓋於觸控板22。回饋裝置23設置於觸控板22之下方，用以於觸控板22被接觸而產生一按鍵訊號時產生一回饋訊號。回饋裝置23包括一回饋區231，當回饋裝置23產生回饋訊號時，接觸回饋區231的使用者將感受到回饋訊號而滿足鍵觸需求。底板24則設置於觸控板22與回饋裝置23之下方。

底板24包括一滑槽241以及一容置空間242，其中滑槽241設置於底板24之側邊，用以容置框板21，且框板21可相對於底板24滑動，而容置空間242用以容置觸控板22與回饋裝置23。使用者可以自行依據不同的語言需求進行框板21的更換，藉以改變框板21之穿孔的排列順序與數量。

於本較佳實施例中，框板21係由絕緣材質所製成的堅硬平板，且框板21具有複數矩形穿孔211，用以取代習知鍵盤的鍵帽而達到引導使用者的手指之功能。此外，框板21之矩形穿孔211可具有不同的大小，但並不以此為限。如圖2A所示，框板21之矩形穿孔211a的面積大於另一矩形穿孔211b的面積，其中面積較大的矩形穿孔211a可對應觸控鍵盤20之數字鍵區或是操控游標移動的滑鼠區。

以下說明應用於本發明之觸控鍵盤之框板的其他實施態樣。請參閱圖3。圖3為本發明之觸控鍵盤之第三實施例之框板之示意圖。如圖3所示，框板31係為具有複數圓形穿孔311的堅硬板體，其中圓形穿孔311用以取代習知鍵盤的鍵帽以引導使用者的手指。此外，框板31之任二穿孔311之間包括一間隙312，且間隙312環繞於穿孔311而形成矩形邊界，用以取代習知鍵盤的鍵帽。間隙312與圓形穿孔311用以提供觸控鍵盤表面的虛擬鍵帽的觸覺回饋。於本較佳實施例中，間隙312為V型凹槽，但並不以此為限。

請參閱圖4A與圖4B，圖4A為本發明之觸控鍵盤之第四實施例之框板之示意圖。如圖4A所示，框板41包括複數穿孔411以及複數 絕緣片412，且每一穿孔411包括一邊緣413。絕緣片412設置於穿孔411的邊緣413，特別是穿孔的內圓周之一部分，用以供使用者放置手指以進行休息。絕緣片412可為堅硬元件，但並不以此為限。

請參閱圖4B，圖4B為本發明之觸控鍵盤之第四實施例之剖面圖。如圖4B所示，本發明之第四實施例之觸控鍵盤40包括框板41、絕緣片412、一觸控板42以及一回饋裝置43，其中觸控板42設置於框板41之下方，用以產生一按鍵訊號。回饋裝置43設置於觸控板42之下方，用以產生一回饋訊號。

由於本發明之第四實施例的觸控板42及回饋裝置43與前述實施例並無太大不同，因此於此將不再贅述。如圖4B所示。使用者能夠將手指舒適地放置於絕緣片412上以使手指休息，並且避免指尖在開始打字之前意外誤觸於觸控板42而產生錯誤的按鍵訊號。

請參閱圖5A，圖5A為本發明之觸控鍵盤之第五實施例之框板之示意圖。如圖5A所示，框板51包括複數環形絕緣片52以及複數穿孔53，且每一穿孔53包括一邊緣531。環形絕緣片52設置於穿孔53的邊緣531，特別是穿孔53的內圓周。於本較佳實施例中，環形邊緣片52為彈性元件。請參閱圖5B，圖5B為圖5A之環形絕緣片之上視圖。請參閱圖5C~5E，圖5C~5E為圖5A之環形絕緣片之其他實施態樣之上視圖。如圖5B~5E所示，使用者可依據自己的手指大小與自身喜好挑選不同形狀的環形絕緣片52、52a、52b、52c，且上述環形絕緣片52、52a、52b、52c可以被容易的置換為任何形狀。

請參閱圖5F，圖5F為本發明之觸控鍵盤之第六實施例之示意圖。如圖5F所示，觸控鍵盤60包括一框板61、一觸控板62、一回饋裝置63以及一絕緣板64，其中觸控板62設置於框板61之下方，且回饋裝置63設置於觸控板62之下方。

絕緣板64設置於框板61之下方，且位於框板61與觸控板62之間，覆蓋於觸控板62與回饋裝置63，用以取代圖5A的環形絕緣片52而形成觸控鍵盤之鍵帽區域。其中，絕緣板64包括複數破孔641與複數凸部642，且每一破孔641包括一邊緣643。凸部642分別設置於破孔641之邊緣643，用以使使用者的手指休息與避免誤觸，且每一破孔641的設置位置分別對應框板61之每一穿孔611的設置位置。於本較佳實施例中，絕緣板64之破孔641與凸部642位於框板61之穿孔611的正下方。

請參閱圖6A與圖6B，圖6A與圖6B為壓力致動器之動作示意圖。如圖6A與圖6B所示，壓力致動器70具有一放鬆狀態A與一變形狀態B。利用壓力變化使壓力致動器70形變，造成壓力致動器70的狀態改變而產生震動現象，已為熟知本技術領域之人士習知的技術，且壓力致動器70屬於被廣泛應用的電子元件之一，故於此不再贅述。

請參閱圖7，圖7為習知美國標準鍵盤排列之示意圖。如圖7所示，美國標準鍵盤排列的鍵帽區域可依據使用者雙手的拇指、食指、中指、無名指以及小指劃分為九個區域Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、 Z7、Z8、Z9。為了加強按鍵的辨識性，對應按鍵F與按鍵J位置的觸控板或回饋裝置之表面，係由不同材料或結構製成或覆蓋一層特殊材料以增加觸感的差異，例如凸點或是高摩擦係數的材料，但並不以此為限。

請參閱圖8，圖8為本發明之觸控鍵盤之第七實施例之回饋區之示意圖。如圖8所示，回饋裝置81包括九個壓力致動器，且每一壓力致動器分別對應一回饋區81a、81b、81c、81d、81e、81f、81g、81h、81i，並分別提供回饋訊號至回饋區81a、81b、81c、81d、81e、81f、81g、81h、81i，且每一回饋區81a、81b、81c、81d、81e、81f、81g、81h、81i分別對應至使用者不同的手指。任一回饋區，例如回饋區81a，具有一短邊R1以及一長斜邊R2，且短邊R1與長斜邊R2之間形成一夾角θ。於本較佳實施例中，夾角θ為鈍角。透過整合壓力致動器之震動以及觸控板(圖中未示)之感應後，每一回饋區81a、81b、81c、81d、81e、81f、81g、81h、81i能夠分別提供震動至所對應的手指(拇指、食指、中指、無名指以及小指)。

因此，應用回饋裝置81的觸控鍵盤所提供的可高度信賴的使用者介面將比擬於習知鍵盤。藉由九個壓力致動器產生的不同回饋訊號，回饋裝置81提供一種直覺的回饋，令使用者能夠認知自己的手指是否正確接觸於觸控鍵盤的鍵帽區域。於本較佳實施例中，若觸控鍵盤之觸控板採用電阻觸控板，則電阻觸控板將偵測手指壓力資料，而手指壓力資料可用以微調觸控板的感應靈敏度，並判斷使用者是否 具有打字的意圖，或是依據手指壓力資料訂定打字動作的閥值。此外，手指壓力資料亦可用以區別使用者是否試圖推壓觸控鍵盤的虛擬按鍵，抑或是僅將手指置於觸控板上休息。

接下來請參閱圖9A、9B、9C以及9D，圖9A~9D為本發明之觸控鍵盤之回饋區之其他實施態樣之示意圖。如圖9A所示，回饋裝置82具有九個回饋區82a、82b、82c、82d、82e、82f、82g、82h、82i，且九個回饋區82a、82b、82c、82d、82e、82f、82g、82h、82i相似於圖7之美國標準鍵盤的排列。

圖9B與圖9C中顯示回饋區的簡化版本，提供四至五個獨立的回饋區以產生回饋訊號。如圖9B所示，回饋裝置83具有五個回饋區83a、83b、83c、83d、83e。如圖9C所示，回饋裝置84具有四個回饋區84a、84b、84c、84d，且四個回饋區84a、84b、84c、84d為垂直排列。圖9D中顯示由成列(row)的壓力致動器所組成的五個回饋區。如圖9D所示，回饋裝置85具有五個回饋區85a、85b、85c、85d、85e，且五個回饋區85a、85b、85c、85d、85e為水平排列。回饋區的最合適配置可依據觸控鍵盤之可用性測試、製作複雜度以及成本等因素而決定。

請參閱圖9E，圖9E為本發明之觸控鍵盤之第八實施例之示意圖。如圖9E所示，觸控鍵盤90包括一框板91、一觸控板92以及複數回饋裝置93，且回饋裝置93設置於框板91與觸控板92之間。每一回饋裝置93之回饋區93a、93b、93c、93d、93e具有鍵觸以及同 步產生的回饋訊號，但回饋區與回饋區之間並不互相互動。此外，上述的回饋訊號之間無須互相合作，因為每一手指的打字動作皆屬於獨立的輸入動作。於圖9E中，觸控鍵盤90包括五個獨立的回饋裝置93，且每一回饋裝置93具有二壓力致動器931，其中五個回饋裝置93提供震動以回饋對應於接觸於觸控鍵盤90上的手指。

請參閱圖10，圖10為本發明之觸控鍵盤之第九實施例之示意圖。如圖10所示，觸控鍵盤94包括一喇叭95，且喇叭95設置於觸控鍵盤94上，用以傳送具有方向性的打字聲音，並且依據不同回饋區產生相對應的打字聲音。舉例來說，假若觸控鍵盤94具有五個獨立的回饋區(圖中未示)，則觸控鍵盤可產生五個不同的模擬按鍵聲音。此外，產生具有方向性的聲音之喇叭95是一種特殊的聲音產生器，能夠將聲波傳送至限定的角度範圍，因此只有使用者能夠聽見具有方向性的打字聲音。

韌體結構與主機支援軟體

請參閱圖11，圖11為本發明之觸控鍵盤之第十實施例之方塊圖。如圖11所示，觸控鍵盤96包括二具有方向性的喇叭97、一觸控板98以及一微晶片與韌體C，其中具有方向性的喇叭97用以產生具有方向性的打字聲音，觸控板98用以感應使用者的手指，而微晶片與韌體C用以管理觸鍵與回饋訊號，並且輸出USB鍵盤訊置至平板電腦或主機等電子裝置。此外，韌體定義習知USB鍵盤之邏輯裝 置，且韌體將於實時方法中執行以下計算任務。

(1)辨識手指的接觸以及識別手指於觸控板98的局部二維座標中的絕對位置。

(2)依據當前接觸的預設回饋區驅動對應的回饋訊號(例如壓力震動)。

(3)依據當前接觸的預設回饋區驅動對應的模擬按鍵聲音。

(4)轉換具有絕對接觸位置之資料封包至預設觸鍵資料封包。

(5)產生USB鍵盤資料封包，並傳送USB鍵盤資料封包至主機。

根據以上較佳實施例之說明可知，本發明之觸控鍵盤包括一框板、一觸控板以及一回饋裝置，且觸控板與回饋裝置設置於框板的下方。框板具有複數穿孔，用以提供觸鍵。當使用者透過穿孔接觸觸控板時，觸控板產生一按鍵訊號，且回饋裝置產生一回饋訊號，用以回饋予使用者以提供友善的使用者介面。如此一來，觸控鍵盤不僅保有輕薄的優點而容易攜帶，且由框板與回饋裝置所提供的觸鍵，使得觸控鍵盤更容易被使用者所接受，進而提升使用觸控鍵盤的舒適度。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之申請專利範圍，因此凡其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含於本案之申請專利範圍內。

10、20、40、60、90、94、96‧‧‧觸控鍵盤

11、21、31、41、51、61、91‧‧‧框板

13a、13b、13c、13d、70、81、931‧‧‧壓力致動器

22、42、62、92、98‧‧‧觸控板

23、43、63、81、82、83、84、85、93‧‧‧回饋裝置

111、411、53、611‧‧‧穿孔

12‧‧‧多點觸控板

211、211a、211b‧‧‧矩形穿孔

24‧‧‧底板

231‧‧‧回饋區

241‧‧‧滑槽

242‧‧‧容置空間

311‧‧‧圓形穿孔

312‧‧‧間隙

412‧‧‧絕緣片

413、531、643‧‧‧邊緣

52、52a~52c‧‧‧環形絕緣片

64‧‧‧絕緣板

641‧‧‧破孔

642‧‧‧凸部

95、97‧‧‧喇叭

R1‧‧‧短邊

R2‧‧‧長斜邊

θ‧‧‧夾角

A‧‧‧放鬆狀態

B‧‧‧變形狀態

C‧‧‧微晶片與韌體

81a~81i、82a~82i、83~83e‧‧‧回饋區

84a~84d、85a~85e、93a~93d‧‧‧回饋區

Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、Z8、Z9‧‧‧區域

圖1：係本發明之觸控鍵盤之第一實施例之示意圖。

圖2A：係本發明之觸控鍵盤之第二實施例之示意圖。

圖2B：係本發明之觸控鍵盤之第二實施例之剖面圖。

圖3：係本發明之觸控鍵盤之第三實施例之框板之示意圖。

圖4A：係本發明之觸控鍵盤之第四實施例之框板之示意圖。

圖4B：係本發明之觸控鍵盤之第四實施例之剖面圖。

圖5A：係本發明之觸控鍵盤之第五實施例之框板之示意圖。

圖5B：係圖5A之環形絕緣片之上視圖。

圖5C~5E：係圖5A之環形絕緣片之其他實施態樣之上視圖。

圖5F：係本發明之觸控鍵盤之第六實施例之示意圖。

圖6A與圖6B：係壓力致動器之動作示意圖。

圖7：係習知美國標準鍵盤排列之示意圖。

圖8：係本發明之觸控鍵盤之第七實施例之回饋區之示意圖。

圖9A~9D：係本發明之觸控鍵盤之回饋區之其他實施態樣之示意圖。

圖9E：係本發明之觸控鍵盤之第八實施例之示意圖。

圖10：係本發明之觸控鍵盤之第九實施例之示意圖。

圖11：係本發明之觸控鍵盤之第十實施例之方塊圖。

10‧‧‧觸控鍵盤

11‧‧‧框板

111‧‧‧穿孔

12‧‧‧多點觸控板

13a~13d‧‧‧壓力致動器

Claims (18)

1. 一種觸控鍵盤，包括：一框板，包括複數穿孔；一觸控板，設置於該框板之下方，當該觸控板透過一該穿孔被接觸時，該觸控板產生一按鍵訊號；以及一回饋裝置，設置於該框板之下方，用以於該按鍵訊號被產生時產生一回饋訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控鍵盤，其中該觸控板設置於該回饋裝置之上方。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控鍵盤，其中該觸控板設置於該回饋裝置之下方。
4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控鍵盤，其中該觸控板為電容式觸控板或電阻式觸控板。
5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控鍵盤，其中該回饋裝置為一壓力致動器(Piezo Actuator)。
6. 如申請專利範圍第5項所述之觸控鍵盤，其中該回饋裝置更包括一喇叭。
7. 如申請專利範圍第5項所述之觸控鍵盤，其中該回饋裝置包括一回饋區。
8. 如申請專利範圍第5項所述之觸控鍵盤，其中該回饋裝置包括複數回饋區。
9. 如申請專利範圍第8項所述之觸控鍵盤，其中該複數回饋區為水平排列。
10. 如申請專利範圍第8項所述之觸控鍵盤，其中該複數回饋區為垂直排列。
11. 如申請專利範圍第8項所述之觸控鍵盤，其中任一該回饋區具有一短邊以及一長斜邊，且該短邊與該長斜邊形成一夾角。
12. 如申請專利範圍第1項所述之觸控鍵盤，其中該框板之任二該穿孔之間包括一間隙。
13. 如申請專利範圍第1項所述之觸控鍵盤，其中該框板之每一該穿孔中包括一絕緣片，且該絕緣片設置於該穿孔之一邊緣。
14. 如申請專利範圍第8項所述之觸控鍵盤，其中該絕緣片為一彈性元件。
15. 如申請專利範圍第1項所述之觸控鍵盤，其中該觸控鍵盤更包括一絕緣板設置於該框板下方，該絕緣板包括複數破孔與複數凸部，且該複數凸部分別設置於該複數破孔之一邊緣，該複數破孔分別對應該框板之複數穿孔。
16. 如申請專利範圍第1項所述之觸控鍵盤，其中該框板為絕緣材質。
17. 如申請專利範圍第1項所述之觸控鍵盤，其中該框板之該複數穿孔為矩形或圓形。
18. 如申請專利範圍第1項所述之觸控鍵盤，其中該觸控鍵盤更包括一底板，設置於該觸控板以及該回饋裝置之下方，該底板包括一滑槽，且該滑槽設置於該底板之一側邊，用以容置該框板。