TWI459239B - 一種鍵盤 - Google Patents

Description

一種鍵盤

本發明涉及一種資料輸入裝置，特別是涉及一種結合複合全息技術與觸控技術的鍵盤，使用該鍵盤的電子裝置，及一種輸入方法。

如今，鍵盤是最常見最主要的電腦輸入設備，它廣泛應用於微型電腦和各種終端設備上。QWERTY佈局方式是目前常見的較通用的鍵盤佈局，常用於桌面型電腦或筆記本電腦上。按照鍵盤的按鍵方式的不同，可以劃分為四種類型：機械式鍵盤，塑膠薄膜式鍵盤，導電橡膠式鍵盤，無接點靜電電容式鍵盤。根據其工作原理，又可以分為接觸式和非接觸式。

眾所周知，機械式鍵盤是普遍使用在鍵盤發展史的早期階段。該機械式鍵盤的按鍵的工作原理是屬於接觸式的。每個鍵有內置金屬零件作為接觸點。該金屬零件通常包括兩個獨立的部分：一彈性元件和一對應的金屬觸點，兩者都是採用金屬材料製成的，如銅。當用戶敲擊按鍵時，兩個金屬部件相互接觸，由此輸入一個開啟狀態並輸出信號。與此相反，當用戶鬆開按鍵時，將兩個金屬部件分開，回到關閉的狀態。這種機械式鍵盤具有製造工藝簡單和維修方便等優點，但它手感差，噪音大，易磨損。此外，大部分機械鍵盤採用銅片彈簧作為彈性材料，使用時銅片經壓折後易失去彈性，使用時間一長故障率升高。塑膠薄膜式鍵盤和導電橡膠式鍵盤的工作原理也同樣是屬於接觸式的，其按鍵結構類似於前述的機械式鍵盤。每個鍵都有相應的兩個金屬材料製成的金屬部件，例如薄銅片。當這兩個部件相互接觸時，按鍵就呈開啟狀態。在這種情況下，薄銅片將承受的壓力並產生磨損。一 段時間後，薄銅片可能被損壞，甚至導致整個鍵盤的失效。

因此，電容式鍵盤的誕生解決了上述問題。該電容式鍵盤的工作原理是屬於非接觸的。每個按鍵包括兩個獨立的電極。當用戶按下按鍵時，兩個電極間的距離將減少，兩者之間的電容而相應地改變。由於電容的變化，從而激發了鍵盤的暫態電流。當暫態電流超過一定值時，電容式鍵盤就輸出電信號。該電容式鍵盤的工作原理是利用電極距離的變化從而引起電容變化。由於電容式鍵盤是非接觸式的，其磨損率極小可忽略不計，並具有噪音小、手感好的特點，但其製造工藝較為複雜。

上述鍵盤可統稱為實體鍵盤，是由多個單一按鍵組成一整體鍵盤，由於鍵盤按鍵之間存在的間隙比較大，容易藏汙納垢，難以清潔，導致按鍵失靈。另外，為滿足各國使用者不同語言的需求，通常在按鍵上印上所需國家語言的字碼和符號用以標記。目前鍵盤業者大多採用鐳射雕刻方式，先製造出標準鍵盤，再依不同需求刻印上相對應的字碼及符號，一旦鍵盤的字碼和符號印上後則無法更改。當出現刻印錯誤或錯誤運送時無法使用，則需要報廢或用貼紙遮掩或做更換等處理，相當浪費成本。而且，當使用者需要在各國語言之間進行切換，傳統實體鍵盤無法根據需要更換所需的鍵盤介面。

近年來，書寫板因方便性優於傳統鍵盤輸入，也逐漸成為另一種流行的輸入裝置，但因其大多採用手寫筆輸入，如果手寫筆遺失將導致整個手寫板無法使用。此外，書寫板通常都與前述鍵盤同時使用。在這種情況下，這兩個獨立的部件將在工作場所佔據更多的空間。

隨著電子技術的發展，越來越多的用戶都在追求具有便攜性，方便性和多功能的電子裝置，需要一種新的輸入工具來解決前述實體鍵盤和手寫板所存在的問題和缺陷。因此，一種集鍵盤、手寫板和滑鼠於一體的輸入設備是值得期待的。

基於此，有必要提供一種易清潔的鍵盤，使用該鍵盤的電子裝置，及一種輸入方法。

一種鍵盤，包括：複合全息像片，其上記錄有鍵盤全息資訊；投射光源，設置於所述複合全息像片一側，所述投射光源發出的投射光在所述複合全息像片上投射出一虛擬鍵盤影像；及觸控面板，緊貼設置於所述複合全息像片的一側，用以偵測在所述虛擬鍵盤影像上被觸碰的位置資訊。

進一步的，所述觸控面板緊貼設置於所述複合全息像片面向所述投射光源的一側，所述投射光源發出的投射光透過所述觸控面板投射於該複合全息像片並在所述複合全息像片的遠離所述投射光源的一側形成所述虛擬鍵盤影像。

或者，所述複合全息像片設置於所述觸控面板面向所述投射光源的一側，所述投射光源發出的投射光投射於該複合全息像片並在所述觸控面板的遠離所述投射光源的一側形成所述虛擬鍵盤影像。

上述鍵盤採用穿透式複合全息像片的技術原理，先將所需鍵盤的位置及符號記錄在複合全息像片上，再輔以發光二極體(LED)作為背光，當LED點亮時，其發出的光照射到複合全息像片上，該複合全息像片表面上便會浮現一預先存儲在像片內的鍵盤影像資訊的虛擬鍵盤影像。在複合全息像片下方襯以透明的觸控面板，用以偵測該虛擬鍵盤影像被觸碰的位置，同時提供手寫輸入功能。

一種電子裝置，包括主機、鍵盤，及傳輸設備。所述鍵盤包括：複合全息像片，其上記錄有鍵盤全息資訊；投射光源，設置於複合全息像片一側，投射光源發出的投射光在複合全息像片上投射出一虛擬鍵盤影像；及觸控面板，緊貼設置於複合全息像片的一側，用以偵測在虛擬鍵盤影像上被觸碰的位置資訊。傳輸設備與觸控面板電性連接，並將觸控面板的信號傳輸至主機。

一種輸入方法，包括：發出投射光在設於觸控面板一側的複合全息像片上投射出虛擬鍵盤影像；偵測觸控面板被觸碰的位置資訊；根據位置資訊查找並輸出與虛擬鍵盤影像對應的按鍵的指令。

上述鍵盤結合了複合全息技術與觸控技術，除保留傳統的實體鍵盤功能外，還提供了手寫輸入及滑鼠功能，可用作手寫板或滑鼠輸入，便於攜帶。上述鍵盤上的字元採用複合全息像片記錄的方式，記錄不同國家語言所需的形式及字元，不需要針對不同國家語言使用鐳射雕刻相應的鍵盤字元，避免因刻印錯誤或錯誤運送時造成的浪費，同時也避免了按鍵間存在間隙難以清潔的問題。上述複合全息像片易於複製，就如同底片複製一樣，快速、正確、且造價低廉，當使用者有不同需要時只需更換複合全息像片即可，快速且簡便。

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。

圖1所示為一實施例的鍵盤的使用狀態圖。該鍵盤10採用複合全息術的技術原理，在鍵盤10表面投射出一虛擬鍵盤影像20。使用者可根據該虛擬鍵盤影像20來“敲擊”該鍵盤10的相應位置。該鍵盤10利用電容式觸控原理偵測其表面被觸碰的位置資訊，並根據所述位置資訊查找並輸出與該虛擬鍵盤影像對應的按鍵的指令。另外，上述觸控式鍵盤除保留傳統的實體鍵盤功能外，還提供了手寫輸入的功能，並能通過更換不同的複合全息像片以適應不同國家語言的輸入，具有很強的實用性。

如圖2A所示，鍵盤10包括：用以偵測被觸碰位置座標的觸控面板40；兩個投射光源50，位於觸控面板40的下方；記錄鍵盤全息資訊的複合全息像片30，設置於觸控面板40的上表面。其中，複合全息像片30的記錄過程是採用穿透式 全息技術，即記錄實物光和參考光是在底片的同側，通過衍射透過光在一底片上記錄鍵盤的位置、符號以及相對應光波的振幅和相位等全息資訊。運作時，所述投射光源50發出一投射光並透過觸控面板40投射於複合全息像片30上，使得複合全息像片30的表面浮現出一虛擬鍵盤影像20，該虛擬鍵盤影像20採用與所述觸控面板40相匹配的較佳尺寸及位置。由於採用複合全息術，所述複合全息像片30上所記錄的相對應光波的振幅及相位差異重現後，可形成更加立體的虛擬鍵盤影像20。藉此，使用者可通過所呈現的該虛擬鍵盤影像20來觸碰複合全息像片30，並由所述觸控面板40偵測觸碰位置並判斷其座標資訊。同樣的，所述複合全息像片30採用與所述觸控面板40相匹配的較佳尺寸及形狀。

其中，複合全息像片30可由透明絕緣材料製成，例如玻璃、乳膠、光子晶體或塑膠等材料，並採用平面型透射式的全息技術進行拍攝而成。所述的複合全息像片30可直接採用膠黏劑70(如圖4所示)與所述觸控面板40相貼合。其中，膠黏劑70可採用光學膠OCA(Optical Clear Adhesive)。所述複合全息像片30還可以採用機構設計方式與所述觸控面板40相貼合。在機構設計上，所述鍵盤10進一步包括一可拆卸式結構，用來固定並壓緊貼合所述複合全息像片30與所述觸控面板40。當然，根據實際需要，亦可同時採用膠黏劑及機械結構兩種方式來使所述複合全息像片30與所述觸控面板40貼合。

上述可拆卸式結構可採用卡扣連接或螺栓連接等結構，以將複合全息像片30與觸控面板40固定並壓緊。

圖3A所示為可拆卸結構的第一實施方式結構示意圖，該可拆卸結構為對稱設置的卡扣連接結構，包括一滑動卡扣71及與所述滑動卡扣71相連的彈性件72。當需要使用不同國家語言的鍵盤時，只需推開滑動卡扣71，更換所需的複合全息像片30即可。

圖3B所示為可拆卸結構的第二實施方式結構示意圖，該可拆卸結構為對稱設置的螺栓連接結構73，所述螺栓連接結構73的下端74被固定。當需要使用不同國家語言的鍵盤時，只需卸下螺栓連接結構73上端的螺母75，更換所需的複合全息像片30即可。

觸控面板40為透明材料製成的，可採用電容式觸控板、或電阻式觸控板、或紅外式觸控板、或電磁式觸控板、或聲波式觸控板。

所述投射光源50發出的透射光可透過該觸控面板40投射在複合全息像片30上。其中，所述觸控面板40包括一透明導電材料製成的感應層。所述的感應層上設置有複數個感應單元，與複合全息像片30上的鍵盤排布及相應字元相對應，以感測並判斷所述鍵盤10被觸碰的位置，同時可以感測提供手寫功能輸入。

投射光源50可採用一個或多個單色發光二極體(LED)作為背光，或者，所述投射光源50還可採用一個或多個鐳射二極體(LD)。此外，投射光源50還可包括一擴束鏡(圖未示)，設置在投射光源50的光源投射端，以使投射光源所發出的投射光能發散並佈滿整個複合全息像片30的表面。此外，所述投射光源50實際的排列設置方式則是依據實際設計來決定，以能提供足夠的投射光以及使投射光可以均勻分佈為標準。

請再次參閱圖2A，本發明鍵盤10作為一獨立裝置時還包括一外框60，該外框60形成有凹槽。所述複合全息像片30及觸控面板40相互貼合並架設於該外框60凹槽的開口端。所述投射光源50則設置在該外框60凹槽的底端，對應設置於所述觸控面板40的下方。

圖2B是本發明鍵盤10的另一實施方式，其中，複合全息像片30設置於觸控面板40的下方，投射光源50設置於複合全息像片30的下方，其發出的投射光投射於複合全息像片 30並在觸控面板40的上方形成虛擬鍵盤影像20。其工作原理與前述圖2A實施方式類似，於此不再贅述。

鍵盤10可應用於一電子裝置中。該電子裝置可為桌面型電腦、筆記本電腦、手機等，其包含一主機、一鍵盤10，及一傳輸設備。該傳輸設備電性連接於所述鍵盤10的觸控面板40，並將所述觸控面板40的信號傳輸至該主機。下面就其實施方式做進一步說明。

圖4所示為應用本發明鍵盤10的電子裝置的第一實施方式。於第一實施方式中，電子裝置為桌面型電腦。鍵盤10通過一傳輸線80與桌面型電腦的主機90相連接，形成有線傳輸架構。其中，傳輸線80可採用通用串列匯流排(USB)、RS-232等串列傳輸方式。此外，鍵盤10亦可通過無線傳輸方式，如無線保真技術(WIFI)、射頻識別技術(RFID)、紅外線技術(IR)或藍牙技術(Bluetooth)等無線方式，來與桌面型電腦的主機90相連接。再者，本實施方式的複合全息像片30是通過膠黏劑70與觸控面板40相貼合，其工作原理與前述圖2A實施方式類似，於此不再贅述。

圖5所示為應用本發明鍵盤10的電子裝置的第二實施方式。於第二實施方式中，電子裝置為筆記本電腦。本實施方式的結構大致與上述第一實施方式相同，主要的差異點在於，所述的鍵盤10是以內嵌的形式整合於筆記本電腦的主機100中。同樣的，本發明所提供的鍵盤10可整合於手機等需要按鍵輸入的電子裝置中。

此外，所述鍵盤10亦可根據實際應用的需求，以嵌入的方式整合於一桌面或牆面上，以更多樣化地應用於各種環境中。

本發明的鍵盤10，在使用時需要先將所需國家語言常用之鍵盤排布及各按鍵上的對應字元皆記錄在複合全息像片30上。當投射光源50被點亮時，使用者可以看到一個浮在複合全息像片30表面的虛擬鍵盤影像20。該虛擬鍵盤影像20與 記錄在複合全息像片30上的鍵盤排布及相應字元是一致的，其影像大小和形狀也與觸控面板40相對應。當使用者觸碰與該虛擬鍵盤影像20上的字元對應位置的複合全息像片30時，所述觸控面板40通過其上的感應單元偵測使用者觸碰的位置並識別該觸碰位置所對應的資訊，或者偵測使用者觸碰鍵盤的手勢，判斷該觸碰手勢對應的資訊，提供手寫輸入功能。

以上所述，僅為本發明較佳實施例而已，故不能以此限定本發明的範圍，即依本發明申請專利範圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

10‧‧‧鍵盤

20‧‧‧虛擬鍵盤影像

30‧‧‧複合全息像片

40‧‧‧觸控面板

50‧‧‧投射光源

60‧‧‧外框

70‧‧‧膠黏劑

71‧‧‧滑動卡扣

72‧‧‧彈性件

73‧‧‧螺栓連接結構

80‧‧‧傳輸線

90‧‧‧桌面型電腦主機

100‧‧‧筆記本電腦主機

圖1是鍵盤的使用狀態示意圖；圖2A是圖1所示鍵盤的第一實施方式結構剖視示意圖；圖2B是圖1所示鍵盤的第二實施方式結構剖視示意圖；圖3A是鍵盤可拆卸結構的第一實施方式結構示意圖；圖3B是鍵盤可拆卸結構的第二實施方式結構示意圖；圖4是電子裝置的第一實施方式立體示意圖；圖5是電子裝置的第二實施方式立體示意圖。

10‧‧‧鍵盤

20‧‧‧虛擬鍵盤影像

30‧‧‧複合全息像片

40‧‧‧觸控面板

50‧‧‧投射光源

70‧‧‧膠黏劑

80‧‧‧傳輸線

90‧‧‧桌面型電腦主機

Claims (23)

1. 一種鍵盤，其特徵在於，包括：複合全息像片，其上記錄有鍵盤全息資訊；投射光源，設置於所述複合全息像片一側，所述投射光源發出的投射光在所述複合全息像片上投射出虛擬鍵盤影像，該虛擬鍵盤影像成形於該複合全息像片的一表面；及觸控面板，緊貼設置於所述複合全息像片的一側，用以偵測在所述虛擬鍵盤影像上被觸碰的位置資訊。
2. 如請求項1所述的鍵盤，其特徵在於，所述虛擬鍵盤影像的尺寸及位置與所述觸控面板相匹配。
3. 如請求項1所述的鍵盤，其特徵在於，所述觸控面板緊貼設置於所述複合全息像片面向所述投射光源的一側，所述投射光源發出的投射光透過所述觸控面板投射於該複合全息像片並在所述複合全息像片的遠離所述投射光源的一側形成所述虛擬鍵盤影像。
4. 如請求項3所述的鍵盤，其特徵在於，所述複合全息像片通過膠黏劑與所述觸控面板相貼合。
5. 如請求項4所述的鍵盤，其特徵在於，所述膠黏劑為光學膠。
6. 如請求項3所述的鍵盤，其特徵在於，所述鍵盤還包括可拆卸式結構，該可拆卸式結構固定所述複合全息像片與所述觸控面板以形成貼合。
7. 如請求項6所述的鍵盤，其特徵在於，所述可拆卸式結構的 連接方法採用卡扣連接或螺栓連接。
8. 如請求項1所述的鍵盤，其特徵在於，所述複合全息像片設置於所述觸控面板面向所述投射光源的一側，所述投射光源發出的投射光投射於該複合全息像片並在所述觸控面板的遠離所述投射光源的一側形成所述虛擬鍵盤影像。
9. 如請求項1述的鍵盤，其特徵在於，所述複合全息像片為平面型結構。
10. 如請求項1所述的鍵盤，其特徵在於，所述複合全息像片由透明絕緣材料製成。
11. 如請求項10所述的鍵盤，其特徵在於，所述透明絕緣材料為玻璃、乳膠、光子晶體、塑膠中的一種。
12. 如請求項1所述的鍵盤，其特徵在於，所述複合全息像片是採用透射式全息技術拍攝而成的像片。
13. 如請求項1所述的鍵盤，其特徵在於，所述投射光源為發光二極體或鐳射二極體。
14. 如請求項1所述的鍵盤，其特徵在於，所述投射光源還包括一擴束鏡，設置於所述投射光源的光源投射端，用以發散所述投射光源發出的投射光。
15. 如請求項1所述的鍵盤，其特徵在於，所述觸控面板為電容式觸控板、電阻式觸控板、紅外式觸控板、電磁式觸控板、和聲波式觸控板中的一種。
16. 如請求項1所述的鍵盤，其特徵在於，所述觸控面板包括感 應層，用以檢測並判斷所述觸碰位置資訊。
17. 如請求項1所述的鍵盤，其特徵在於，所述觸控面板由透光材料製成。
18. 如請求項1所述的鍵盤，其特徵在於，所述鍵盤還包括外框，所述外框形成有凹槽，所述觸控面板架設於該凹槽的開口端，所述投射光源設置於該凹槽的底端。
19. 一種電子裝置，包括主機、鍵盤，及傳輸設備，其特徵在於，所述鍵盤包括：複合全息像片，其上記錄有鍵盤全息資訊；投射光源，設置於所述複合全息像片一側，所述投射光源發出的投射光在所述複合全息像片上投射出一虛擬鍵盤影像，該虛擬鍵盤影像成形於該複合全息像片的一表面；及觸控面板，緊貼設置於所述複合全息像片的一側，用以偵測在所述虛擬鍵盤影像上被觸碰的位置資訊；所述傳輸設備與所述觸控面板電性連接，並將所述觸控面板的信號傳輸至所述主機。
20. 如請求項19所述的電子裝置，其特徵在於，所述鍵盤整合於所述主機中。
21. 如請求項20所述的電子裝置，其特徵在於，所述的電子裝置為筆記本電腦或手機。
22. 如請求項19所述的電子裝置，其特徵在於，所述鍵盤嵌入式整合於桌面或牆面。
23. 一種輸入方法，其特徵在於，包括：發出投射光在設於觸控面板一側的複合全息像片上投射出虛擬鍵盤影像，該虛擬鍵盤影像成形於該複合全息像片的一表面；偵測觸控面板被觸碰的位置資訊；根據所述位置資訊查找並輸出與所述虛擬鍵盤影像對應的按鍵的指令。