TW201913706A - 按鍵裝置 - Google Patents

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Abstract

本案揭示一種按鍵裝置，其包含開關電路板、第一發光電路層、開關元件以及鍵帽。第一發光電路層設置於開關電路板上，且包含多個微型發光二極體。開關元件穿過第一發光電路層，並配置以接觸開關電路板，其中多個微型發光二極體中之兩者分別位於開關元件相對的兩側。鍵帽連接開關元件，覆蓋多個微型發光二極體，且具有至少一透光部。

Description

按鍵裝置
本案係關於一種按鍵裝置，特別係關於一種具有發光效果之按鍵裝置。
一般來說，由於鍵盤之按鍵裝置於結構上的配置關係，使得發光鍵盤所產生的光束會不均勻的自鍵帽上的透光部位發出，而導致透光部位產生偏光的問題，而使使用者無法藉由發光鍵盤的發光效果以適當地操作。
本案揭示一種按鍵裝置，其包含開關電路板、第一發光電路層、開關元件以及鍵帽。第一發光電路層設置於開關電路板上，且包含多個微型發光二極體。開關元件穿過第一發光電路層，並配置以接觸開關電路板。第一發光電路層中的多個微型發光二極體中之兩者分別位於開關元件相對的兩側。鍵帽連接開關元件，覆蓋第一發光電路層中的多個微型發光二極體，且具有至少一透光部。
1、2‧‧‧按鍵裝置
10‧‧‧支撐板
12‧‧‧開關電路板
14‧‧‧發光電路層
16‧‧‧開關元件
18‧‧‧鍵帽
24‧‧‧第一發光電路層
25‧‧‧第二發光電路層
140‧‧‧微型發光二極體
140R1、140R2、140R3、140R4‧‧‧紅光微型發光二極體
140G1、140G2、140G3、140G4‧‧‧綠光微型發光二極體
140B1、140B2、140B3、140B4‧‧‧藍光微型發光二極體
141‧‧‧電性黏著層
142‧‧‧驅動電極層
142R‧‧‧紅光驅動電極
142G‧‧‧綠光驅動電極
142B‧‧‧藍光驅動電極
144‧‧‧共通電極
146‧‧‧絕緣層
147‧‧‧開口
148‧‧‧通孔
180‧‧‧透光部
180a‧‧‧第一部位
180b‧‧‧第二部位
248‧‧‧第一通孔
250‧‧‧第二通孔
1400‧‧‧第一型半導體層
1402‧‧‧主動層
1404‧‧‧第二型半導體層
D‧‧‧方向
S1、S2、S3‧‧‧出光面
第1圖繪示依據本案之一實施方式之按鍵裝置的立體圖。
第2圖繪示為第1圖中之按鍵裝置的上視圖，並省略繪示鍵帽。
第3圖繪示第2圖中的結構沿著線段2-2的剖視圖。
第4圖繪示依據本案之另一實施方式之按鍵裝置的立體圖。
第5圖繪示第4圖中的結構沿著線段4-4的剖視圖。
請參照第1圖、第2圖以及第3圖。第1圖繪示依據本案之一實施方式之按鍵裝置1的立體圖。第2圖繪示為第1圖中之按鍵裝置1的上視圖。為了方便理解本案，第2圖省略繪示如第1圖中所示之鍵帽18。第3圖繪示第2圖中的結構沿著線段2-2的剖視圖。如第1圖至第3圖所示，於本實施方式中，按鍵裝置1由下而上依序包含支撐板10、開關電路板12、發光電路層14、開關元件16以及鍵帽18。
於本實施方式中，支撐板10的材質為金屬材料，且用以承載開關電路板12、發光電路層14、開關元件16以及鍵帽18。開關電路板12設置於支撐板10上，且配置以在方向D上受開關元件16按壓時導電以傳遞信號。前述之方向D實質上垂直於開關電路板12遠離支撐板10的表面。
如第1圖至第3圖所示，本實施方式之發光電路層14設置於開關電路板12上，且為可拆卸的。此外，發光 電路層14包含多個微型發光二極體140以及如第3圖所示之電性黏著層141、驅動電極層142、共通電極144以及絕緣層146，且具有通孔148(見第1圖)。微型發光二極體140的尺寸為微米等級。更詳細而言，微型發光二極體140的邊長尺寸介於約1微米(μm)與約150微米(μm)之間。然而，應當理解的是，本案不以前述尺寸為限，且本案之實施方式的某些範疇可應用至更大或更小的尺度。
本實施方式之發光電路層14中的微型發光二極體140包含多個第一微型發光二極體、多個第二微型發光二極體以及多個第三微型發光二極體。於本實施方式中，第一微型發光二極體為紅光微型發光二極體140R1、140R2、140R3及140R4。第二微型發光二極體為綠光微型發光二極體140G1、140G2、140G3及140G4。第三微型發光二極體為藍光微型發光二極體140B1、140B2、140B3及140B4。然而，本實施方式之發光二極體的數量不以前述為限。
如第3圖所示，本實施方式之每一微型發光二極體140包含第一型半導體層1400(例如，p摻雜層)、主動層1402以及第二型半導體層1404(例如，n摻雜層)。第3圖中雖僅標示於紅光微型發光二極體140R1，但應了解的是紅光微型發光二極體140R2、140R3及140R4、綠光微型發光二極體140G1、140G2、140G3及140G4以及藍光微型發光二極體140B1、140B2、140B3及140B4也具有相同之結構，且分別發出紅色光、綠色光以及藍色光(亦即，第一、 第二及第三微型發光二極體所發出的色光彼此不相同)。於本實施方式中，微型發光二極體140的主動層1402設置於第一型半導體層1400上，而第二型半導體層1404設置於主動層1402上。
於一些實施方式中，第一型半導體層1400、主動層1402與第二型半導體層1404的組合為具有至少相對兩平面的柱狀體。舉例來說，第一型半導體層1400、主動層1402與第二型半導體層1404的組合為圓柱體、多面柱體或梯形柱體。於本實施方式中，第二型半導體層1404相對主動層1402之表面具有出光面S1。相同地，綠光微型發光二極體140G以及藍光微型發光二極體140B之第二型半導體層1404也分別具有出光面S2以及出光面S3。
於一些實施方式中，微型發光二極體140係成長於一成長基材(圖未示)。詳細而言，位於成長基材上的塊狀發光二極體基材被處理而形成微型發光二極體140之陣列。這些微型發光二極體140可以個別、群組或整個陣列的形式，藉由一微機械裝置而自成長基材上被拾取，並轉移至本實施方式之發光電路層14的驅動電極層142上，但不以此為限。
於一些實施方式中，第一型半導體層1400的材質包含p摻雜氮化鎵(GaN)或p摻雜磷化鋁鎵銦(AlGaInP)，而第二型半導體層1404的材質包含n摻雜矽基氮化鎵(GaN：Si)，但本案不以前述材料為限。主動層1402的配置方式包含PN接面(p-n junction)、多種單量子井(single quantum Well,SQW)或多重量子井(multiple quantum well,MQW)。於一些實施 方式中，本實施方式之主動層1402可被省略，使得第二型半導體層1404直接連接第一型半導體層1400。本實施方式之第一型半導體層1400、第二型半導體層1404以及主動層1402的形成方法包含磊晶(epitaxy)製程或金屬有機化學氣相沉積(metalorganic chemical vapor deposition,MOCVD)製程。
如第3圖所示，發光電路層14中的驅動電極層142位於開關電路板12上方，且包含第一驅動電極、第二驅動電極以及第三驅動電極。於本實施方式中，第一驅動電極為紅光驅動電極142R。第二驅動電極為綠光驅動電極142G。第三驅動電極為藍光驅動電極142B。
發光電路層14中的紅光驅動電極142R電性連接並用以驅動紅光微型發光二極體140R1、140R2、140R3及140R4，使之發出紅色光。綠光驅動電極142G電性連接並用以驅動綠光微型發光二極體140G1、140G2、140G3及140G4，使之發出綠色光。藍光驅動電極142B電性連接並用以驅動藍光微型發光二極體140B1、140B2、140B3及140B4，使之發出藍色光。此外，發光電路層14中的紅光驅動電極142R、綠光驅動電極142G及藍光驅動電極142B彼此電性隔離。
藉此，依據使用上的實際需求可個別地驅動紅光驅動電極142R、綠光驅動電極142G以及藍光驅動電極142B，以分別控制紅光微型發光二極體140R1、140R2、140R3及140R4、綠光微型發光二極體140G1、140G2、140G3及140G4以及藍光微型發光二極體140B1、 140B2、140B3及140B4發光。
本實施方式之絕緣層146位於驅動電極層142上方，且開設有複數個開口147(第3圖中僅示例性標示一個)以分別暴露紅光驅動電極142R、綠光驅動電極142G以及藍光驅動電極142B的一部位。紅光微型發光二極體140R1、綠光微型發光二極體140G1以及藍光微型發光二極體140B1分別嵌入於絕緣層146的開口147中，且藉由第一型半導體層1400以及電性黏著層141而分別電性連接於紅光驅動電極142R、綠光驅動電極142G以及藍光驅動電極142B。
本實施方式之共通電極144電性連接微型發光二極體140的第二型半導體層1404，使得第一型半導體層1400、主動層1402以及第二型半導體層1404設置於驅動電極層142與共通電極144之間。此外，本實施方式之共通電極144完全接觸第二型半導體層1404，但本發明並不以此為限。於一些實施方式中，共通電極144是以接合線的方式呈現，並部分地電性接觸第二型半導體層1404。
於本實施方式中，發光電路層14中的紅光驅動電極142R、綠光驅動電極142G、藍光驅動電極142B以及共通電極144係藉由導電材料所製成。舉例來說，紅光驅動電極142R、綠光驅動電極142G、藍光驅動電極142B以及共通電極144的材質可包含非透明導電材料(如，銀(Ag)、鋁(Al)、銅(Cu)、鎂(Mg)或鉬(Mo))、透明導電材料(如，氧化銦錫、氧化銦鋅或氧化鋁鋅)、上述材料之複合層或上述材料之合 金，但本案並不以前述材料為限。本實施方式之紅光驅動電極142R、綠光驅動電極142G、藍光驅動電極142B具有良好的導電性及光反射性。
本實施之電性黏著層141設置於開口147中，用以固定微型發光二極體140，並且電性連接驅動電極層142。於本實施方式中，電性黏著層141為導電膠或其它合適的導電材料，例如，銦(In)、鉍(Bi)、錫(Sn)、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、鎵(Ga)與銻(Sb)，但本案不以前述材料為限。
如第1圖以及第2圖所示，本實施方式之開關元件16藉由通孔148而穿過發光電路層14，並配置以接觸開關電路板12。於本實施方式中，開關元件16為機械軸開關元件，但本揭露不以此為限。發光電路層14中的多個微型發光二極體140中之兩者分別位於開關元件16相對的兩側。舉例來說，本實施方式之紅光微型發光二極體140R1以及紅光微型發光二極體140R3分別位於開關元件16相對的兩側(亦即，第2圖中的上下兩側)。相對地，本實施方式之紅光微型發光二極體140R2以及紅光微型發光二極體140R4分別位於開關元件16相對的兩側(亦即，第2圖中的左右兩側)。
此外，綠光微型發光二極體140G1以及綠光微型發光二極體140G3相同於紅光微型發光二極體140R1以及紅光微型發光二極體140R3，係位於前述之開關元件16相對的兩側(亦即，第2圖中的上下兩側)。相對地，本實施方式的綠光微型發光二極體140G2以及綠光微型發光二極體140G4不同於綠光微型發光二極體140G1以及綠光微型 發光二極體140G3，係位於開關元件16另外相對之兩側(亦即，第2圖中的左右兩側)。相似地，藍光微型發光二極體140B1以及藍光微型發光二極體140B3位於前述之開關元件16相對的兩側(亦即，第2圖中的上下兩側)。相對地，本實施方式的藍光微型發光二極體140B2以及藍光微型發光二極體140B4不同於藍光微型發光二極體140B1以及藍光微型發光二極體140B3，係位於前述之開關元件16另外相對之兩側(亦即，第2圖中的左右兩側)。
如第1圖以及第2圖所示，鍵帽18連接開關元件16，覆蓋發光電路層14中的多個微型發光二極體140，且具有至少一透光部180。於本實施方式中，發光電路層14中的微型發光二極體140電性耦接驅動電極層142，以接收驅動電極層142所提供的電力，使得微型發光二極體140的主動層1402發出色光。前述之色光通過第一型半導體層1400(見第3圖)以及共通電極144(見第3圖)而抵達鍵帽18，並穿過鍵帽18的透光部180以使得按鍵裝置1發出色光。
進一步而言，本實施方式之透光部180區分為第一部位180a以及第二部位180b。透光部180的第一部位180a位於靠近紅光微型發光二極體140R1的一側，而第二部位180b為靠近紅光微型發光二極體140R3的一側。紅光微型發光二極體140R1所發出的紅色光係穿過透光部180的第一部位180a。由於紅光微型發光二極體140R1所發出的紅色光係被開關元件16所阻擋，因而無法抵達透光部180的第二部位180b，進而無法提供第二部位180b光線以發出 紅色光。然，於本實施方式中，位於開關元件16相對側之紅光微型發光二極體140R3所發出的紅色光係穿過透光部180的第二部位180b，以彌補紅光微型發光二極體140R1所發出的紅色光無法抵達透光部180的第二部位180b所造成之光線的缺乏。
因此，本實施方式的結構配置使得透光部180可均勻地發光以避免鍵帽18的透光部180產生偏光的問題。藉由改善透光部180之發光效果可避免使用者對於鍵帽18之位置的識別錯誤而按錯，因而使用者可精準地操作按鍵裝置1。再者，本實施方式的按鍵裝置1包含發光電路層14並採用微型發光二極體140，進而可在有限的空間中藉由多個微型發光二極體140而提供足夠的光源，並可彈性地配置微型發光二極體140於按鍵裝置1中的位置。
此外，當發光電路層14上的微型發光二極體140受損時，只需對發光電路層14進行抽換即可完成按鍵裝置1的維修，進而減少對於按鍵裝置1的維修時間。
再者，本實施方式的按鍵裝置1包含具有不同色光之微型發光二極體140，因而多個按鍵裝置1可藉由具有不同色光之微型發光二極體140或其混光而發出不同的色光，因而可針對鍵盤(圖未示)上不同功能的區域設定不同的色光，進而可讓使用者可快速地依據不同的色光而對鍵盤上具有特定功能的區域進行操作。
請參照第4圖以及第5圖。第4圖繪示依據本案之另一實施方式之按鍵裝置2的立體圖。第5圖繪示第4圖中的結 構沿著線段4-4的剖視圖。如第4圖以及第5圖所示，本實施方式之按鍵裝置2包含支撐板10、開關電路板12、第一發光電路層24、第二發光電路層25、開關元件16以及鍵帽18。這些元件的結構、功能以及各元件之間的連接關係皆與第1圖至第3圖所示之按鍵裝置1大致相同，因此可參照前述相關說明，在此不再贅述。
在此要說明的是，本實施方式與第1圖至第3圖所示之實施方式的差異之處，在於本實施方式中，按鍵裝置2還進一步包含第二發光電路層25。
如第4圖以及第5圖所示，第一發光電路層24中的多個微型發光二極體140係紅光微型發光二極體140R1、140R2、140R3及140R4，且第一發光電路層24具有第一通孔248。第二發光電路層25設置於開關電路板12與第一發光電路層24之間，包含綠光微型發光二極體140G1及140G4(此外，於第4圖相對側之視角上還包還兩個綠光微型發光二極體(圖未示))，且具有第二通孔250。開關元件16穿過第一發光電路層24的第一通孔248以及第二發光電路層25的第二通孔250。
本實施方式之第一發光電路層24以及第二發發光電路層25皆為可拆卸的。因此，使用者可依據實際上的需求以配置第一發光電路層24或第二發光電路層25。此外，當第一發光電路層24或第二發光電路層25上的微型發光二極體140受損時，只需對第一發光電路層24或第二發光電路層25進行抽換即可完成按鍵裝置2的維修，進而減少對 於按鍵裝置2的維修時間。
於本實施方式中，第一發光電路層24中之紅光微型發光二極體140R1、140R2、140R3及140R4於開關電路板12上的垂直投影與第二發光電路層25中之綠光微型發光二極體140G1及140G4於開關電路板12上的垂直投影不重疊。藉由前述結構配置可降低不同色光之微型發光二極體140之間彼此於光線上的相互干擾，使得按鍵裝置2的第一發光電路層24以及第二發光電路層25可有較佳的發光效率。
由以上對於本案之具體實施方式之詳述，可以明顯地看出，本實施方式之多個微型發光二極體中的兩者係位於開關元件相對的兩側，因而所發出的色光可抵達鍵帽上之透光部的第一部位以及第二部位。因此，本實施方式的結構配置使得透光部可均勻地發光以避免鍵帽上之透光部產生偏光的問題。藉此，透光部之發光效果的改善可避免使用者對於鍵帽之位置的識別錯誤而按錯，因而使用者可精準地操作按鍵裝置。此外，本實施方式的發光電路層為可拆卸的。因此，當發光電路層上的微型發光二極體受損時，只需對發光電路層進行抽換即可完成按鍵裝置的維修，進而減少對於按鍵裝置的維修時間。
前述多個實施方式的特徵使此技術領域中具有通常知識者可更佳的理解本案之各方面，在此技術領域中具有通常知識者應瞭解，為了達到相同之目的及/或本案所提及之實施方式相同之優點，其可輕易利用本案為基礎，進一步設計或 修飾其他製程及結構，在此技術領域中具有通常知識者亦應瞭解，該等相同之結構並未背離本案之精神及範圍，而在不背離本案之精神及範圍下，其可在此進行各種改變、取代及修正。

Claims (10)

  1. 一種按鍵裝置，包含：一開關電路板；一第一發光電路層，設置於該開關電路板上，且包含複數個微型發光二極體；以及一開關元件，穿過該第一發光電路層，並配置以接觸該開關電路板，其中該些微型發光二極體中之兩者分別位於該開關元件相對的兩側；以及一鍵帽，連接該開關元件，覆蓋該些微型發光二極體，且具有至少一透光部。
  2. 如請求項1所述之按鍵裝置，其中該第一發光電路層具有一通孔，該開關元件穿過該通孔以接觸該開關電路板。
  3. 如請求項1所述之按鍵裝置，其中該開關元件為一機械軸開關元件。
  4. 如請求項1所述之按鍵裝置，其中該些微型發光二極體包含複數個第一微型發光二極體以及複數個第二微型發光二極體，且該些第一微型發光二極體所發出的色光不同於該些第二微型發光二極體所發出的色光。
  5. 如請求項4所述之按鍵裝置，其中該些第一微型發光二極體所發出的色光為紅色光、綠色光以及藍 色光中的一者，而該些第二微型發光二極體所發出的色光為紅色光、綠色光以及藍色光中的另一者。
  6. 如請求項4所述之按鍵裝置，其中該些第一微型發光二極體中之兩者分別位於該開關元件相對之兩側，且該些第二微型發光二極體中之兩者分別位於該開關元件該相對之兩側。
  7. 如請求項4所述之按鍵裝置，其中該些第一微型發光二極體中之兩者分別位於該開關元件相對之兩側，且該些第二微型發光二極體中之兩者分別位於該開關元件另相對之兩側。
  8. 如請求項4所述之按鍵裝置，其中該第一發光電路層更包含一第一驅動電極以及一第二驅動電極，該第一驅動電極電性連接該些第一微型發光二極體，該第二驅動電極電性連接該些第二微型發光二極體，且該第一驅動電極電性隔離於該第二驅動電極。
  9. 如請求項1所述之按鍵裝置，其中該些微型發光二極體為複數個第一微型發光二極體，該按鍵裝置還包含：一第二發光電路層，設置於該開關電路板與該第一發光電路層之間，且包含複數個第二微型發光二極體，其中該開關元件穿過該第一發光電路層以及該第二發 光電路層，且該些第一微型發光二極體所發出的色光不同於該些第二微型發光二極體所發出的色光。
  10. 如請求項9所述之按鍵裝置，該些第一微型發光二極體於該開關電路板上的垂直投影與該些第二微型發光二極體於該開關電路板上的垂直投影不重疊。
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