TW201818440A - 能夠反饋按壓深度的按鍵及其鍵盤 - Google Patents

Abstract

一種能夠反饋按壓深度的按鍵及其鍵盤，該按鍵包含有一底板、一升降支撐單元、一多段式定位元件以及一鍵帽。該升降支撐單元設置在該底板上。該多段式定位元件設置在該底板上，且具有複數個第一致動部。該鍵帽連結該升降支撐單元、且鄰設於該多段式定位元件之旁側。該鍵帽具有一第二致動部。該鍵帽利用該升降支撐單元相對該底板移動，使該第二致動部碰觸到該複數個第一致動部的其中之一，並相應產生一回饋訊號。

Description

能夠反饋按壓深度的按鍵及其鍵盤

本發明係提供一種按鍵及其鍵盤，尤指一種能夠反饋按壓深度的按鍵及其鍵盤。

請參閱第7圖，第7圖為習知技術之機械式按鍵70之結構示意圖。傳統機械式按鍵70的鍵帽72及其下端延伸部活動設置在支撐件74內，鍵帽72利用升降支撐單元76相對於支撐件74上下移動。當鍵帽72被按壓而沿著支撐件74下移時，第一彈力元件78可因彈性變形觸及第二彈力元件80，產生導電通路並發出啟動訊號，該啟動訊號經解析以獲取機械式按鍵70的控制指令。然而，傳統機械式按鍵70係藉由壓縮彈簧形式的升降支撐單元76提供彈性恢復力，於其移動行程裡只能感受到一段操作觸感，故如何改善傳統按鍵的按壓觸感以提供多段式操控功能，便為相關機構設計產業的發展目標之一。

本發明係提供一種能夠反饋按壓深度的按鍵及其鍵盤，以解決上述之問題。

本發明之申請專利範圍係揭露一種能夠反饋按壓深度的按鍵，其包含有一底板、一升降支撐單元、一多段式定位元件以及一鍵帽。該升降支撐單元設置在該底板上。該多段式定位元件設置在該底板上，且具有複數個第一致動部。該鍵帽連結該升降支撐單元、且鄰設於該多段式定位元件之旁側。該鍵帽具有一第二致動部。該鍵帽利用該升降支撐單元相對該底板移動，使該第二致動部碰觸到該複數個第一致動部的其中之一，並相應產生一回饋訊號。

本發明之申請專利範圍另揭露該按鍵進一步包含有一運算單元，設置在該底板。該運算單元分析該鍵帽相對於該底板之一移動距離、或分析該第二致動部和該複數個第一致動部的其中之一的碰觸關係，以轉換為該按鍵被按壓時的輸出資訊。

本發明之申請專利範圍另揭露該多段式定位元件為一彈片，該複數個第一致動部分別為多個曲型結構，該多個曲型結構沿著該鍵帽之一移動方向形成於該多段式定位元件之一本體。該多段式定位元件之一固定端連接於該底板，該多段式定位元件之一自由端指向經由該升降支撐單元懸於該底板上之該鍵帽。或者，該多段式定位元件之兩相對端分別設置在一支撐件之一內壁。該複數個第一致動部與該第二致動部的至少其中之一係由彈性材料製作。

本發明之申請專利範圍另揭露該按鍵進一步包含有一光偵測單元，設置於該底板、且電連接該運算單元，用以偵測該鍵帽相對於該底板之移動。該支撐件設置在該底板上，該鍵帽以可活動方式部份容置於該支撐件之內部。

本發明之申請專利範圍另揭露該該多段式定位元件為一電極模組，該複數個第一致動部分別為多個電極接片，該多個電極接片沿著該鍵帽之一移動方向形成於一支撐件之一內壁。該第二致動部由導電材料製作，該運算單元電連接於該多個電極接片，且該運算單元分析該第二致動部碰觸到該多個電極接片的其中之一所產生的該回饋訊號，取得該鍵帽被按壓時的輸出資訊。

本發明之申請專利範圍另揭露該一種能夠反饋按壓深度的鍵盤，其包含有一底板以及多個按鍵，該多個按鍵設置於該底板上。各按鍵包含一升降支撐單元、一多段式定位元件以及一鍵帽。該升降支撐單元設置在該底板上。該多段式定位元件設置在該底板上，且具有複數個第一致動部。該鍵帽連結該升降支撐單元、且鄰設於該多段式定位元件之旁側。該鍵帽具有一第二致動部。該鍵帽利用該升降支撐單元相對該底板移動，使該第二致動部碰觸到該複數個第一致動部的其中之一，並相應產生一回饋訊號。

本發明之按鍵及其鍵盤利用多段式定位元件配合鍵帽之致動部提供反饋按壓深度的功能。多段式定位元件可以是具有自由端、可左右晃動搖擺的彈片結構，或可以是兩端固定、利用中間區段扭曲變形的彈片結構，或可以是利用導通電流形成回饋訊號的電極接片形式。彈片形式的多段式定位元件係根據反彈力量或反彈聲響作為回饋訊號，讓使用者或運算單元辨識按鍵的按壓深度。多段式定位元件另能夠以第一致動部的數量、或電極接片的數量界定按壓的反饋段數量，按鍵被按壓時在每一個反饋段都會產生一個回饋訊號，按鍵在多段式定位元件的所有反饋段分別產生的回饋訊號可用來單純地提供觸控手感給使用者，例如按鍵下移越深，多段式定位元件會生成多次反饋聲響、或是提供更大的反饋力讓使用者透過聽覺與觸覺感受按壓深度；或者，不同反饋段各自產生的回饋訊號可依其按壓深度給予不同控制指令，例如按鍵輕按時係用來輸出小寫字母、同一按鍵重按時另改成輸出大寫字母。

請參閱第1圖至第3圖，第1圖為本發明實施例之鍵盤10的結構示意圖，第2圖與第3圖分別為本發明第一實施例之按鍵14於不同操作階段的結構示意圖。鍵盤10包含底板12以及多個按鍵14，多個按鍵14依序排列設置在底板12上。多個按鍵14裡的至少其中一個或數個按鍵14包含有升降支撐單元16、多段式定位元件18、鍵帽20、支撐件22以及運算單元24。升降支撐單元16、多段式定位元件18、支撐件22與運算單元24分設在底板12上的不同位置，多段式定位元件18較佳係具有複數個第一致動部26。鍵帽20之部分下端活動容置於支撐件22內。鍵帽20連結升降支撐單元16、且鄰設於多段式定位元件18之旁側。鍵帽20具有用來配合複數個第一致動部26的第二致動部28。

第一實施例中，按鍵14可在底板12上設置光偵測單元30。光偵測單元30電連接於運算單元24。按鍵14被按壓時，鍵帽20透過升降支撐單元16相對於底板12移動而上下起伏，光偵測單元30投射光偵測訊號到鍵帽20的下端，運算單元24取得並分析來自鍵帽20的光反射訊號，就能計算出鍵帽20相對底板12的移動距離；此時，第二致動部28會沿著複數個第一致動部26依序碰觸而停留在觸及其中一個第一致動部26的位置，產生相應的回饋訊號，使用者根據回饋訊號辨識出按鍵14的按壓深度。再者，運算單元24進一步還能依照回饋訊號的參數變化分析第二致動部28與特定第一致動部26的碰觸關係，轉換出按鍵14被按壓所生成的輸出資訊或控制指令。

一般來說，多段式定位元件18可為彈片結構。多段式定位元件18之固定端181連接於底板12，多段式定位元件18之自由端182指向懸於底板12上的鍵帽20。複數個第一致動部26分別為多個曲型結構，且該些曲型結構沿著鍵帽20之移動方向D順序性形成於多段式定位元件18的彈片本體上。因此，第二致動部28和第一致動部26因接觸或碰撞所產生的回饋訊號可能是聲音訊號(因摩擦產生)、或反彈力訊號(因施壓彈片的變形恢復力產生)，回饋訊號提供使用者感受按鍵14的多段按壓手感。該些曲型結構的數量和曲率不限於本實施例所示，端依設計需求而定。

如第2圖所示，按鍵14處於初始狀態，升降支撐單元16將鍵帽20抬昇到高點位置，多段式定位元件18尚未受到第二致動部28推擠而扭曲變形。如第3圖所示，當使用者按下鍵帽20，鍵帽20相對支撐件22下移，升降支撐單元16被壓縮以存儲彈性恢復力，第二致動部28由上而下逐步觸碰複數個第一致動部26，使用者可藉由辨識第一致動部26和第二致動部28觸碰產生的聲音回饋訊號(例如聲響次數)，得知按鍵14的按壓深度；或者，使用者還可根據多段式定位元件18受壓變形所施予第二致動部28的反彈力回饋訊號(例如按壓越深、阻力越高)，判斷按鍵14的按壓深度。

前揭實施態樣以光學式按鍵為例，然實際應用不限於此，按鍵之多段式定位元件亦可適用於機械式按鍵。請參閱第4圖，第4圖為本發明第二實施例之按鍵14’的結構示意圖。按鍵14’另包含有致動部32以及彈性導通件34，致動部32設置於鍵帽20之下端，彈性導通件34位於支撐件22內且抵觸底板12上之導電端子36。鍵帽20沒有被按壓時，彈性導通件34的兩部件34a, 34b相分離。當鍵帽20受壓下移，致動部32驅使彈性導通件34的兩部件34a, 34b因彈性變形而接觸，從而經由導電端子36輸出致發訊號；此時，第二致動部28相應地逐步觸碰多段式定位元件18的複數個第一致動部26，據此產生聲音型態或反彈力型態的回饋訊號，供使用者判斷按鍵14’之按壓深度。

請參閱第5圖，第5圖為本發明第三實施例之按鍵38的結構示意圖。按鍵38之多段式定位元件18’的兩相對端分別設置在支撐件22的內壁。支撐件22可為不限類型的罩體結構，多段式定位元件18’係將其兩相對端18a’固定在罩體結構的內壁，讓多段式定位元件18’的中段區域(兩相對端18a’以外的區域，意即複數個第一致動部26所在區段)較佳不接觸、不貼附於罩體內壁；複數個第一致動部26和罩體內壁留有微幅間隙，用作多段式定位元件18’產生彈性變形的緩衝空間。當鍵帽20受壓下移時，第二致動部28順序性抵觸於複數個第一致動部26，利用第一致動部26和第二致動部28碰撞時產生的摩擦力和/或彈性恢復力來產生回饋訊號，以供判斷按鍵38的按壓深度。

在第二實施例及第三實施例中，與第一實施例具有相同編號之元件具有相同的結構與功能，故此不再重複說明。第三實施例之按鍵38也能應用到第二實施例之機械式按鍵，其致動部以及彈性導通件的結構配置與功能類同第二實施例相關說明。除此之外，第一實施例、第二實施例和第三實施例的第一致動部26與第二致動部28的至少其中之一較佳由彈性材料製作，如此就能利用兩個致動部之間的碰撞與摩擦產生回饋訊號；然，本發明另可選擇性將第一致動部26與第二致動部28皆以彈性材料製作。第一致動部26的數量及曲率參數並不限於圖式揭露特徵，可根據使用者所需的反饋恢復力手感、反饋段數手感定義第一致動部26的排列方式與尺寸大小，提供客製化需求。

請參閱第6圖，第6圖為本發明第四實施例之按鍵40的結構示意圖。按鍵40之多段式定位元件18”可為電極模組，複數個第一致動部26’則是電極模組上的多個電極接片，該多個電極接片電連接於運算單元24，且沿著鍵帽20之移動方向D形成在支撐件22之內壁。第一致動部26’可設計成不具彈力的導電墊片、或是具有彈性恢復特性的導電彈片。鍵帽20之第二致動部28’相應由導電材料製作。隨著鍵帽20受壓時的下移距離變化，第二致動部28’會輪流碰觸到複數個第一致動部26’的其中一個第一致動部26’，第一致動部26’與第二致動部28’因導通接觸生成回饋訊號，運算單元24可根據回饋訊號的參數變化判斷按鍵40被按壓的下移深度與其輸出資訊。例如：第二致動部28’電接觸最上端第一致動部26’時，判斷按鍵40被輕壓且輸出第一控制指令；第二致動部28’電接觸最下端第一致動部26’時，判斷按鍵40被重壓且輸出第二控制指令。

綜上所述，本發明的按鍵及其鍵盤利用多段式定位元件配合鍵帽之致動部提供反饋按壓深度的功能。多段式定位元件可以是具有自由端、可左右晃動搖擺的彈片結構，或可以是兩端固定、利用中間區段扭曲變形的彈片結構，或可以是利用導通電流形成回饋訊號的電極接片形式。彈片形式的多段式定位元件係根據反彈力量或反彈聲響作為回饋訊號，讓使用者或運算單元辨識按鍵的按壓深度。多段式定位元件另能夠以第一致動部的數量、或電極接片的數量界定按壓的反饋段數量，按鍵被按壓時在每一個反饋段都會產生一個回饋訊號，按鍵在多段式定位元件的所有反饋段分別產生的回饋訊號可用來單純地提供觸控手感給使用者，例如按鍵下移越深，多段式定位元件會生成多次反饋聲響、或是提供更大的反饋力讓使用者透過聽覺與觸覺感受按壓深度；或者，不同反饋段各自產生的回饋訊號可依其按壓深度給予不同控制指令，例如按鍵輕按時係用來輸出小寫字母、同一按鍵重按時另改成輸出大寫字母。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧鍵盤
12‧‧‧底板
14、14’‧‧‧按鍵
16‧‧‧升降支撐單元
18、18’‧‧‧多段式定位元件
181‧‧‧固定端
182‧‧‧自由端
18a’‧‧‧多段式定位元件之兩相對端
20‧‧‧鍵帽
22‧‧‧支撐件
24‧‧‧運算單元
26、26’‧‧‧第一致動部
28、28’‧‧‧第二致動部
30‧‧‧光偵測單元
32‧‧‧致動部
34‧‧‧彈性導通件
34a、34b‧‧‧彈性導通件之部件
36‧‧‧導電端子
38‧‧‧按鍵
40‧‧‧按鍵
70‧‧‧傳統按鍵
72‧‧‧鍵帽
74‧‧‧支撐件
76‧‧‧升降支撐單元
78‧‧‧第一彈力元件
80‧‧‧第二彈力元件
D‧‧‧移動方向

第1圖為本發明實施例之鍵盤的結構示意圖。 第2圖與第3圖分別為本發明第一實施例之按鍵於不同操作階段的結構示意圖。 第4圖為本發明第二實施例之按鍵的結構示意圖。 第5圖為本發明第三實施例之按鍵的結構示意圖。 第6圖為本發明第四實施例之按鍵的結構示意圖。 第7圖為習知技術之機械式按鍵之結構示意圖。

Claims (20)

1. 一種能夠反饋按壓深度的按鍵，其包含有： 一底板； 一升降支撐單元，設置在該底板上； 一多段式定位元件，設置在該底板上，該多段式定位元件具有複數個第一致動部；以及 一鍵帽，連結該升降支撐單元、且鄰設於該多段式定位元件之旁側，該鍵帽具有一第二致動部，該鍵帽利用該升降支撐單元相對該底板移動，使該第二致動部碰觸到該複數個第一致動部的其中之一，並相應產生一回饋訊號。
2. 如請求項1所述之按鍵，另包含有： 一運算單元，設置在該底板，該運算單元分析該鍵帽相對於該底板之一移動距離、或分析該第二致動部和該複數個第一致動部的其中之一的碰觸關係，以轉換為該按鍵被按壓時的輸出資訊。
3. 如請求項1所述之按鍵，其中該多段式定位元件為一彈片，該複數個第一致動部分別為多個曲型結構，該多個曲型結構沿著該鍵帽之一移動方向形成於該多段式定位元件之一本體。
4. 如請求項3所述之按鍵，其中該多段式定位元件之一固定端連接於該底板，該多段式定位元件之一自由端指向經由該升降支撐單元懸於該底板上之該鍵帽。
5. 如請求項3所述之按鍵，其中該多段式定位元件之兩相對端分別設置在一支撐件之一內壁。
6. 如請求項1所述之按鍵，其中該複數個第一致動部與該第二致動部的至少其中之一係由彈性材料製作。
7. 如請求項2所述之按鍵，另包含有： 一光偵測單元，設置於該底板、且電連接該運算單元，用以偵測該鍵帽相對於該底板之移動。
8. 如請求項2所述之按鍵，其中該多段式定位元件為一電極模組，該複數個第一致動部分別為多個電極接片，該多個電極接片沿著該鍵帽之一移動方向形成於一支撐件之一內壁。
9. 如請求項8所述之按鍵，其中該第二致動部由導電材料製作，該運算單元電連接於該多個電極接片，且該運算單元分析該第二致動部碰觸到該多個電極接片的其中之一所產生的該回饋訊號，取得該鍵帽被按壓時的輸出資訊。
10. 如請求項5或8所述之按鍵，其中該支撐件設置在該底板上，該鍵帽以可活動方式部份容置於該支撐件之內部。
11. 一種能夠反饋按壓深度的鍵盤，其包含有： 一底板；以及 多個按鍵，設置於該底板上，各按鍵包含： 一升降支撐單元，設置在該底板上； 一多段式定位元件，設置在該底板上，該多段式定位元件具有複數個第一致動部；以及 一鍵帽，連結該升降支撐單元、且鄰設於該多段式定位元件之旁側，該鍵帽具有一第二致動部，該鍵帽利用該升降支撐單元相對該底板移動，使該第二致動部碰觸到該複數個第一致動部的其中之一，並相應產生一回饋訊號。
12. 如請求項11所述之鍵盤，另包含有： 一運算單元，設置在該底板，該運算單元分析該多個按鍵之鍵帽相對於該底板之一移動距離、或分析該多個按鍵之該鍵帽的第二致動部和對應的該複數個第一致動部的其中之一的碰觸關係，以轉換為該多個按鍵被按壓時的輸出資訊。
13. 如請求項11所述之鍵盤，其中該多段式定位元件為一彈片，該複數個第一致動部分別為曲型結構，該些曲型結構沿著該鍵帽之一移動方向形成於該多段式定位元件之一本體。
14. 如請求項13所述之鍵盤，其中該多段式定位元件之一固定端連接於該底板，該多段式定位元件之一自由端指向經由該升降支撐單元懸於該底板上之該鍵帽。
15. 如請求項13所述之鍵盤，其中該多段式定位元件之兩相對端分別設置在一支撐件之一內壁。
16. 如請求項11所述之鍵盤，其中該複數個第一致動部與該第二致動部的至少其中之一係由彈性材料製作。
17. 如請求項12所述之鍵盤，其中該各按鍵另包含有一光偵測單元，設置於該底板、且電連接該運算單元，用以偵測該鍵帽相對於該底板之移動。
18. 如請求項12所述之鍵盤，其中該多段式定位元件為一電極模組，該複數個第一致動部分別為電極接片，該些電極接片沿著該鍵帽之一移動方向形成於一支撐件之一內壁。
19. 如請求項18所述之鍵盤，其中該第二致動部由導電材料製作，該運算單元電連接於該些電極接片，且該運算單元分析該第二致動部碰觸到該些電極接片的其中之一所產生的該回饋訊號，取得該鍵帽被按壓時的輸出資訊。
20. 如請求項15或18所述之鍵盤，其中該支撐件設置在該底板上，該鍵帽以可活動方式部份容置於該支撐件之內部。