TW201421516A - 發光鍵盤 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種發光鍵盤，包括鍵帽、鍵帽導引支架、導光板以及感應線路層以由上至下的順序依序排列。鍵帽導引支架用於固定並引導鍵帽上下移動，導光板則用於固定鍵帽導引支架並傳遞來自發光元件之光線。當使用者按壓鍵帽時，感應線路層感應鍵帽接近而產生非接觸式按鍵開關訊號。

Description

發光鍵盤
本發明關於一種鍵盤，尤其是指一種具有發光功能之鍵盤。
鍵盤是常用的電腦週邊裝置，用以輸入文字或指令至電腦。請參閱圖1，圖1係顯示習知之鍵盤之外觀示意圖。習知鍵盤1具有複數按鍵10，當使用者以手指觸壓該些按鍵10時，將產生相對應之訊號予電腦，使電腦執行按鍵功能，例如按壓按鍵101時可輸入英文字母等符號，按壓按鍵102時可輸入數字，而按壓按鍵103時則可以快速執行各種功能。
近來鍵盤廠商致力於研發各種具有特殊功能之鍵盤以滿足不同使用者之各種需求，例如為令使用者在光源不足的環境中仍能清楚看見按鍵上的字樣，而有了發光鍵盤的問世。
習知之發光鍵盤之外觀與前述之習知鍵盤1大致相同，故以下僅就習知之發光鍵盤之內部結構進行說明。請參閱圖2，圖2係顯示習知之發光鍵盤之剖面示意圖。
首先說明習知發光鍵盤之元件。習知發光鍵盤2包含按鍵21、薄膜開關電路22、底板23以及背光模組24。
按鍵21包含鍵帽211、升降支撐裝置212以及彈性件213。
再者，薄膜開關電路22包括上線路板221以及下線路板222，上 線路板221具有上接點221a，而下線路板222具有對應於上接點221a之下接點222a。
此外，背光模組24則包含有導光板241、反射板242以及發光元件243。
接下來說明習知發光鍵盤之組裝順序與作動原理。首先，按鍵21與薄膜開關電路22皆設置於底板23上，背光模組24則設置於底板23下。
詳細的說，按鍵21之升降支撐裝置212連接鍵帽211與底板23，彈性件213設置於升降支撐裝置212中並位於鍵帽211與底板23之間，薄膜開關電路22則設置於彈性件213與底板23之間。
當按鍵21被按壓時，鍵帽211伴隨升降支撐裝置212朝底板23的方向垂直移動，使彈性件213內部之突出部213a觸壓薄膜開關電路22，於是薄膜開關電路22之上接點221a與下接點222a接觸而導通，進而執行使用者所欲輸入的功能。此外，彈性件213亦是鍵帽211相對底板23上下移動時所需的彈力來源。
再者，導光板241設置於底板23下，反射板242則設置於導光板241下，且發光元件243設置於導光板241之一側。發光元件243提供發光鍵盤2發光所需的光源，導光板241引導發光元件243所發射之光線朝底板23的方向投射。另外，反射板242反射發光元件243所發射之光線，使光線能更一致地於導光板241中傳遞。
由上述內容可知，習知的發光鍵盤2包含下述元件以由上而下的 排列順序組裝而成，包括鍵帽211、升降支撐裝置212、彈性件213、薄膜開關電路22、底板23、導光板241以及反射板242。
首先，習知的發光鍵盤2需要底板23支撐固定升降支撐裝置212，並需要導光板241傳導光線，如此將增加發光鍵盤2的整體厚度，再者，於導光板241中傳遞的光線向上投射至鍵帽211時，首先會受薄膜開關電路22中之線路影響而部分散失或改變投射方向，接下來則會受升降支撐裝置212或彈性件213影響而部分散失或改變投射方向，因此最終投射至鍵帽211的光線將分布不均，亮度也將受影響。
此外，習知的發光鍵盤2的彈性件213主要用於觸壓薄膜開關電路22，使上接點221a與下接點222a接觸，因此彈性件213內部必須具有突出部213a，彈性件213的形狀即受到限制而不能隨意變更，但這樣的形狀容易使光線朝鍵帽211以外的方向投射，而嚴重影響鍵帽211處的亮度。
因此需要一種改良的發光鍵盤以改善習知的發光鍵盤的問題。
本發明之目的在於提供一種薄型發光鍵盤。
本發明之主要目的在於提供一種發光鍵盤，包括：至少一鍵帽；至少一發光元件，用以提供光線予鍵帽； 一導光板，用以傳導來自發光元件之光線；一感應線路層，設置於導光板下方，用以產生至少一非接觸式按鍵開關訊號；以及至少一鍵帽導引支架，設置於導光板上用以連結鍵帽與導光板，其中鍵帽導引支架與鍵帽接觸，用以固定並導引鍵帽之移動。
於一較佳實施例中，其中感應線路層包括一第一基板以及形成於第一基板上之一第一電極層以及一第二電極層。
於一較佳實施例中，其中第一電極層包括複數第一電極電路圖案，第二電極層包括複數第二電極電路圖案，當感應線路層通電時，第一電極電路圖案與第二電極電路圖案之間形成一電場，於鍵帽接近電場時，電場發生變化而產生非接觸式按鍵開關訊號。
於一較佳實施例中，其中感應線路層包括一第二基板、一第三基板以及分別形成於第二基板與第三基板上之一第一電極層以及一第二電極層。
於一較佳實施例中，其中第一電極層包括複數第一電極電路圖案，第二電極層包括複數第二電極電路圖案，當感應線路層通電時，第一電極電路圖案與第二電極電路圖案之間形成一電場，於鍵帽接近電場時，電場發生變化而產生非接觸式按鍵開關訊號。
於一較佳實施例中，更包括一反射片設置於導光板與感應線路層之間或感應線路層下方。
於一較佳實施例中，更包括一反射層形成於感應線路層上方或下方。
於一較佳實施例中，更包括一金屬底板設置於感應線路層下方。
於一較佳實施例中，更包括一緩衝層形成於導光板上。
於一較佳實施例中，其中緩衝層之折射率介於1與導光板之折射率之間。
於一較佳實施例中，更包括一遮蔽層形成於緩衝層上。
於一較佳實施例中，其中發光元件設置於導光板之側邊。
於一較佳實施例中，更包括複數導光結構形成於導光板上對應鍵帽之處，用以引導來自發光元件之光線被投射至鍵帽。
於一較佳實施例中，其中鍵帽包括一透光部。
於一較佳實施例中，更包括一彈性元件設置於鍵帽與導光板之間，用以提供鍵帽一彈性力，其中彈性元件具有透光性。
於一較佳實施例中，更包括一導電物質設置於鍵帽之一內表面。
於一較佳實施例中，其中導電物質為金屬漆或導電泡棉。
於一較佳實施例中，其中鍵帽導引支架包括至少一鏤空部，鍵帽於鏤空部內移動。
於一較佳實施例中，其中感應線路層為電容式感應線路層。
以下說明本發明一第一較佳實施例之發光鍵盤。請參閱圖3A以及圖3B，圖3A係顯示本發明一第一較佳實施例之發光鍵盤之第一剖面示意圖，圖3B係顯示本發明一第一較佳實施例之發光鍵盤之第二剖面示意圖。
發光鍵盤3包括鍵帽31、鍵帽導引支架32、導光板33、反射片34、感應線路層35以及金屬底板36以由上至下的順序排列。此外，更包括發光元件37設置於導光板33側邊以及彈性元件38設置於鍵帽31與導光板33之間。
以下詳細說明發光鍵盤3之每一元件的結構與該些元件之間的關係。首先，鍵帽31具有透光區域311，且透光區域311為字母或符號所在之位置。
鍵帽31之內表面312具有導電物質313，與本例中，導電物質313可為塗佈於鍵帽31之內表面312之金屬漆或者固設於鍵帽31之內表面312之導電泡棉，但並不以此為限。
接下來，鍵帽導引支架32具有鏤空部321，鍵帽31固定於鍵帽 導引支架32之鏤空部321，並可於鏤空部321內上下移動。
需要特別說明的是，鍵帽導引支架32可如圖3A所示，為一完整片狀體，亦即複數鍵帽31共用一鍵帽導引支架32，並於每一鍵帽31下方形成鏤空部321以容置鍵帽31，亦可如圖3B所示，每一鍵帽31下方皆具有獨立之鍵帽導引支架32，每一鍵帽導引支架32具有一鏤空部321以容置鍵帽31。
接著，彈性元件38設置於鍵帽31下方，以使鍵帽31壓抵彈性元件38並向下移動後，可受到彈性元件38提供之一彈性力而回歸未被按壓時之位置，需要特別說明的是，彈性元件38為透明材質製成而具有透光性。
彈性元件38之形狀並無限制，只要是可以提供鍵帽31彈性力且不影響來自發光元件37之光線投射至鍵帽31的結構設計，皆屬本發明所保護之範疇。
而後導光板33設置於鍵帽導引支架32下方並連接於彈性元件38，用以傳導來自發光元件37之光線。
於本例中，發光元件37為發光二極體(Light Emitting Diode，LED)，而導光板33的材質可為聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)或矽樹脂(silicone)等透明材質，但並不以此為限。
此外，導光板33之上表面331形成有緩衝層391，緩衝層391 上方則形成有遮蔽層392，緩衝層391可阻隔導光板33與遮蔽層392，使導光板33中的光線依循全反射原理進行傳遞，並避免來自發光元件37之光線被遮蔽層392吸收。
請注意，需要透光的區域不需要形成遮蔽層392，於本例中，為使於導光板33中傳遞之來自發光元件37之光線向上投射至鍵帽31，導光板33之上表面331對應鍵帽31位置之處不具有遮蔽層392。
另外，緩衝層391之分佈範圍並無限制，圖3中之緩衝層391僅為例示說明之用。
需要特別說明的是，為使緩衝層391對導光板33中之光線傳遞效率之影響降至最低，緩衝層391需選用對光線有低吸收率以及低散射率的材質，另外依據全反射原理，為使於導光板33中傳遞的光線發生全反射，緩衝層391的折射率須小於導光板33的折射率。
例如使用材質為聚碳酸酯的導光板33時，緩衝層391的折射率則應介於1(空氣的折射率)與1.5872(聚碳酸酯的折射率)之間。
當緩衝層391的折射率愈接近1時，緩衝層391之折射率與導光板33之折射率之間的比值愈小，而光線產生全反射的臨界角愈小，意即光線愈容易產生全反射。換言之，緩衝層391的折射率愈接近空氣的折射率，導光板33傳導光線的效能愈佳。
為了使於導光板33中傳遞的來自發光元件37之光線能夠順利向上透出導光板33，更包括複數導光結構332形成於導光板33之下表面，複數導光結構332可引導來自發光元件37之光線被投射至鍵 帽31。
需要補充說明的是，導光板33的複數導光結構332製造技術可以分為印刷式及非印刷式兩類型。
前者利用網印方式將導光油墨印在導光板33上而形成不同之複數導光結構332形狀及分佈範圍。後者則以化學蝕刻製程或雷射雕刻製程等方式設計模具，而後以射出成型或熱壓成型等技術，使複數導光結構332形成於導光板33上。
請注意，圖3中之複數導光結構332僅為例示說明之用，並非用以限定本發明之複數導光結構332之形狀、形成方式及分佈範圍。
此外，複數導光結構332位於鍵帽31下方，以便來自發光元件37之光線透過複數導光結構332而被引導至鍵帽31之透光區域311。藉此，鍵帽31上之字母或符號得以透出光線而具有發光效果。
需要補充說明的是，鍵帽導引支架32與彈性元件38將於導光板33之上表面331形成緩衝層391或者遮蔽層392後固定於導光板33上，亦即鍵帽導引支架32與彈性元件38被固定於導光板33上時可能與緩衝層391或者遮蔽層392接觸，圖3中之鍵帽導引支架32以及彈性元件38與導光板33結合之狀態僅為例示說明之用，並非用以限定本發明之範圍。
再者，反射片34設置於導光板33下方，用以增加光線的反射率，減少光線散失，進而提升發光鍵盤3之亮度。
接下來，感應線路層35設置於反射片34下方，用以感應鍵帽 31被使用者按壓與否而產生相應之非接觸式按鍵開關訊號以執行相應之功能，例如於電腦系統中輸入文字、符號、數字等。
於本例中，感應線路層35為電容式感應線路層，感應線路層35可分為兩種類型，首先說明第一種類型的感應線路層35，請同時參照圖3A以及圖4A，圖4A係顯示本發明一第一較佳實施例之第一類型之感應線路層之外觀示意圖。請注意，圖4A中之感應線路層35僅為例示說明之用，並非用以限定本發明之感應線路層35之形成方式及圖樣。
感應線路層35包括第一電極層351、第二電極層352以及第一基板353，第一電極層351與第二電極層352依序形成於第一基板353上。
第一電極層351包括複數第一電極電路圖案351a，第二電極層352包括複數第二電極電路圖案352a設置於複數第一電極電路圖案351a旁。
於本例中，第一電極電路圖案351a與第二電極電路圖案352a形成一按鍵開關354，每一個按鍵開關354對應一鍵帽31。
第一電極層351與第二電極層352為導電材質，可選自氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅、氧化鋅鋁、導電高分子、石墨烯(Graphene)、溴化銀(AgBr)、氧化銦鎵鋅(IGZO)、碳奈米管(carbon nanotube)、奈米銀(nano silver)或奈米銅(nano Cu)，但並不以此為限。
當感應線路層35通電時，按鍵開關354之第一電極電路圖案 351a與第二電極電路圖案352a之間形成電場，當使用者向下按壓鍵帽31時，設置於鍵帽31之內表面312之導電物質313接近位於其下方之電場，使電場產生變化，而令控制器(圖中未示)以此為依據產生相應之非接觸式按鍵開關訊號。
接下來說明第二種類型的感應線路層，請同時參照圖3A以及圖4B，圖4B係顯示本發明一第一較佳實施例之第二類型之感應線路層之外觀示意圖。請注意，圖4B中之感應線路層35僅為例示說明之用，並非用以限定本發明之感應線路層35之形成方式及圖樣。
感應線路層35包括第一電極層351、第二電極層352、第二基板353a以及第三基板353b，第一電極層351以及第二電極層352分別形成於第二基板353a以及第三基板353b上。
於本例中，第一電極層351形成於第二基板353a之下表面，第二電極層352形成於第三基板353b之上表面，但並不以此為限。
第一電極層351包括複數第一電極電路圖案351b，第二電極層352包括複數第二電極電路圖案352b(虛線處)形成於複數第一電極電路圖案351b旁。
於本例中，第一電極電路圖案351b與第二電極電路圖案352b(虛線處)形成一按鍵開關355，每一個按鍵開關355對應一鍵帽31。
當感應線路層35通電時，按鍵開關355之第一電極電路圖案351b與第二電極電路圖案352b(虛線處)之間形成電場，當使用者向下按壓鍵帽31時，設置於鍵帽31之內表面312之導電物質313接 近位於其下方之電場，使電場產生變化，而令控制器(圖中未示)以此為依據產生相應之非接觸式按鍵開關訊號。
最後，金屬底板36設置於感應線路層35下方，以支撐前述之所有元件並增強整體強度。
需要特別說明的，金屬底板36並非必要元件，若整體強度已經足夠，則不必設置金屬底板36。
以下說明本發明一第二較佳實施例之發光鍵盤，請參閱圖5，圖5係顯示本發明一第二較佳實施例之發光鍵盤之剖面示意圖。
發光鍵盤4包括鍵帽41、鍵帽導引支架42、導光板43、感應線路層44、反射片45以及金屬底板46以由上至下的順序排列。此外，更包括發光元件47設置於導光板43側邊以及彈性元件48設置於鍵帽41與導光板43之間。
發光鍵盤4之每一元件的結構與材質皆與第一較佳實施例之發光鍵盤3相同，故於此不再贅述。
與第一較佳實施例不同的是，發光鍵盤4之反射片45設置於感應線路層44下方，同樣用於降低來自發光元件47之光線於導光板43中傳導時之散失率，以提高發光鍵盤4之亮度。
以下說明本發明一第三較佳實施例以及一第四較佳實施例之發光鍵盤，請參閱圖6以及圖7，圖6係顯示本發明一第三較佳實施例之發光鍵盤之剖面示意圖，圖7係顯示本發明一第四較佳實施例之發光鍵盤之剖面示意圖。
發光鍵盤5包括鍵帽51、鍵帽導引支架52、導光板53、感應線路層54以及金屬底板55以由上至下的順序排列組裝而成。此外，更包括發光元件56設置於導光板53側邊以及彈性元件57設置於鍵帽51與導光板53之間。
發光鍵盤5之每一元件的結構與材質皆與第一較佳實施例之發光鍵盤3相同，故於此不再贅述。
與第一較佳實施例及第二較佳實施例不同的是，發光鍵盤5係藉由分佈形成於感應線路層上方或下方之反射層58降低來自發光元件56之光線於導光板53中傳導時之散失率。
根據以上較佳實施例之說明可知，本發明使用非接觸式感應線路層感應鍵帽被使用者按壓與否，而不需使用傳統的具有用於觸壓薄膜開關電路之突出部之彈性元件(rubber dome)，並藉由鍵帽導引支架固定並引導鍵帽移動，而省去了傳統的升降支撐裝置(即剪刀腳結構)，使得來自發光元件之光線向上投射至鍵帽時，不會受其他元件影響而被大量吸收或大幅改變行進方向，而能均勻的投射至鍵帽。
最重要的是，本發明之導光板同時兼具固定鍵帽導引支架之功能，使得發光鍵盤不必額外設置固定鍵帽導引支架之基材，而令發光鍵盤之整體厚度大幅減少。
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。
1‧‧‧鍵盤
10、101、102、103‧‧‧按鍵
2‧‧‧發光鍵盤
21‧‧‧按鍵
211‧‧‧鍵帽
212‧‧‧升降支撐裝置
213‧‧‧彈性件
213a‧‧‧突出部
22‧‧‧薄膜開關電路
221‧‧‧上線路板
221a‧‧‧上接點
222‧‧‧下線路板
222a‧‧‧下接點
23‧‧‧底板
24‧‧‧背光模組
241‧‧‧導光板
242‧‧‧反射板
243‧‧‧發光元件
3‧‧‧發光鍵盤
31‧‧‧鍵帽
311‧‧‧透光區域
312‧‧‧內表面
313‧‧‧導電物質
32‧‧‧鍵帽導引支架
321‧‧‧鏤空部
33‧‧‧導光板
331‧‧‧上表面
332‧‧‧導光結構
34‧‧‧反射片
35‧‧‧感應線路層
351‧‧‧第一電極層
351a、351b‧‧‧第一電極電路圖案
352‧‧‧第二電極層
352a、352b‧‧‧第二電極電路圖案
353‧‧‧第一基板
354‧‧‧按鍵開關
353a‧‧‧第二基板
353b‧‧‧第三基板
355‧‧‧按鍵開關
36‧‧‧金屬底板
37‧‧‧發光元件
38‧‧‧彈性元件
391‧‧‧緩衝層
392‧‧‧遮蔽層
4‧‧‧發光鍵盤
41‧‧‧鍵帽
42‧‧‧鍵帽導引支架
43‧‧‧導光板
44‧‧‧感應線路層
45‧‧‧反射片
46‧‧‧金屬底板
47‧‧‧發光元件
48‧‧‧彈性元件
5‧‧‧發光鍵盤
51‧‧‧鍵帽
52‧‧‧鍵帽導引支架
53‧‧‧導光板
54‧‧‧感應線路層
55‧‧‧金屬底板
56‧‧‧發光元件
57‧‧‧彈性元件
58‧‧‧反射層
圖1係顯示習知之鍵盤之外觀示意圖。
圖2係顯示習知之發光鍵盤之剖面示意圖。
圖3A係顯示本發明一第一較佳實施例之發光鍵盤之第一剖面示意圖。
圖3B係顯示本發明一第一較佳實施例之發光鍵盤之第二剖面示意圖。
圖4A係顯示本發明一第一較佳實施例之第一類型之感應線路層之外觀示意圖。
圖4B係顯示本發明一第一較佳實施例之第二類型之感應線路層之外觀示意圖。
圖5係顯示本發明一第二較佳實施例之發光鍵盤之剖面示意圖。
圖6係顯示本發明一第三較佳實施例之發光鍵盤之剖面示意圖。
圖7係顯示本發明一第四較佳實施例之發光鍵盤之剖面示意圖。
3‧‧‧發光鍵盤
31‧‧‧鍵帽
311‧‧‧透光區域
312‧‧‧內表面
313‧‧‧導電物質
32‧‧‧鍵帽導引支架
321‧‧‧鏤空部
33‧‧‧導光板
331‧‧‧上表面
332‧‧‧導光結構
34‧‧‧反射片
35‧‧‧感應線路層
36‧‧‧金屬底板
37‧‧‧發光元件
38‧‧‧彈性元件
391‧‧‧緩衝層
392‧‧‧遮蔽層

Claims (19)

  1. 一種發光鍵盤，包括：至少一鍵帽；至少一發光元件，用以提供光線予該鍵帽；一導光板，用以傳導來自該發光元件之光線；一感應線路層，設置於該導光板下方，用以產生至少一非接觸式按鍵開關訊號；以及至少一鍵帽導引支架，設置於該導光板上用以連結該鍵帽與該導光板，其中該鍵帽導引支架與該鍵帽接觸，用以固定並導引該鍵帽之移動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光鍵盤，其中該感應線路層包括一第一基板以及形成於該第一基板上之一第一電極層以及一第二電極層。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之發光鍵盤，其中該第一電極層包括複數第一電極電路圖案，該第二電極層包括複數第二電極電路圖案，當該感應線路層通電時，該第一電極電路圖案與該第二電極電路圖案之間形成一電場，於該鍵帽接近該電場時，該電場發生變化而產生該非接觸式按鍵開關訊號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之發光鍵盤，其中該感應線路層包括一第二基板、一第三基板以及分別形成於該第二基 板與該第三基板上之一第一電極層以及一第二電極層。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之發光鍵盤，其中該第一電極層包括複數第一電極電路圖案，該第二電極層包括複數第二電極電路圖案，當該感應線路層通電時，該第一電極電路圖案與該第二電極電路圖案之間形成一電場，於該鍵帽接近該電場時，該電場發生變化而產生該非接觸式按鍵開關訊號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之發光鍵盤，更包括一反射片設置於該導光板與該感應線路層之間或該感應線路層下方。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之發光鍵盤，更包括一反射層形成於該感應線路層上方或下方。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之發光鍵盤，更包括一金屬底板設置於該感應線路層下方。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之發光鍵盤，更包括一緩衝層形成於該導光板上。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之發光鍵盤，其中該緩衝層之折射率介於1與該導光板之折射率之間。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之發光鍵盤，更包括一遮蔽層形成於該緩衝層上。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之發光鍵盤，其中該發光元 件設置於該導光板之側邊。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之發光鍵盤，更包括複數導光結構形成於該導光板上對應該鍵帽之處，用以引導來自該發光元件之光線被投射至該鍵帽。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之發光鍵盤，其中該鍵帽包括一透光部。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之發光鍵盤，更包括一彈性元件設置於該鍵帽與該導光板之間，用以提供該鍵帽一彈性力，其中該彈性元件具有透光性。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之發光鍵盤，更包括一導電物質設置於該鍵帽之一內表面。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之發光鍵盤，其中該導電物質為金屬漆或導電泡棉。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之發光鍵盤，其中該鍵帽導引支架包括至少一鏤空部，該鍵帽於該鏤空部內移動。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之發光鍵盤，其中該感應線路層為電容式感應線路層。
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