TWI473136B - 薄型壓力式按鍵結構 - Google Patents

Description

薄型壓力式按鍵結構

本發明係關於一種薄型壓力式按鍵結構，具體言之，特別是有關於一種具有感測按鍵力道之薄型壓力式按鍵結構。

目前攜帶式平板電腦普及，在輸入介面及使用者習慣也有所改變，其輸入方式多使用電容式螢幕兼做文字輸入，但在使用便利性仍不及現今之筆記型電腦所使用之剪刀腳式結構鍵盤方便，其擁有手掌輕放按鍵上而不觸發之特性及快速按壓反應，更是電容式鍵盤難以克服之問題，但在剪刀腳式鍵盤應用於平板式電腦在重量及厚度上仍然無法滿足平板的輕薄易攜性；然而電容式鍵盤雖然得以實現較為薄型化的設計，但在使用方面，無法提供使用者較佳的按壓觸感，且在預壓行為時，亦即使用者將手指靜置於電容是鍵盤表面時，容易發生誤觸，故習知技藝在實際應用上仍存在有缺陷，而有待改善。

本發明為解決上述缺點，改以使用碳膜按鍵對應階段式觸發結構，以提供使用者在使用鍵盤時，能有預壓行為而不造成觸發，並透過階段式觸發阻抗變化，偵測使用者按壓力道與速度，進而增加鍵盤輸入的功能性，另外，透過彈性體構造上的設計，讓使用者於按壓時，針對各個階段的觸發有明確的按壓觸感，並精簡鍵盤架構而達成輕量化、薄型化設計。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明提供一種薄型壓力式按鍵結構，其包含彈性導電體與導電層，當該彈性導電體被按壓而產生一施力值，該施力值未達到一設定值時，該彈性導電體與該導電層形成斷路，而該施力值大於該設定值時，該彈性導電體與該導電層則依按壓時產生的向下位移量，以導通不同的導電路徑呈現階段式導通。

達到上述目的之薄型壓力式按鍵結構，包含：一彈性導電體，該彈性導電體下表面具有一凸出圖形，該凸出圖形以該彈性導電體之中心點呈對稱式的層狀排列；以及一導電層，設於該彈性導電體之下，該導電層上面設有一導電物質，且該導電物質具有一圖形，且該彈性導電體之凸出圖形與該導電層之圖形具有複數個導電路徑；該凸出圖形之內層至該導電層之距離小於該凸出圖形之外層至該導電層之距離；其中，施力於該彈性導電體而產生一施力值，該施力值產生之位移量未達到一設定值時，該彈性導電體與該導電層形成斷路，而該施力值產生之位移量大於該設定值時，該彈性導電體與該導電層則依所按壓所產生之位移量的大小，以階段式地導通不同的導電路徑。

較佳地，該彈性導電體係一碳黑橡膠且呈一圓弧形體，該彈性導電體之凸出圖形包含複數個同心圓及同心圓溝槽。

較佳地，該導電層可為一印刷電路板或由一聚酯薄膜與該導電物質組成，該導電物質可用印刷方式將其印於該 聚酯薄膜表面，該導電物質可為銀漿或碳膜。

較佳地，該導電層之導電物質之圖形係兩個以上之獨立圖形。

較佳地，該彈性導電體上方設有一鍵帽。

較佳地，該鍵帽與該彈性導電體之間係具有一空間。

較佳地，該鍵帽與該彈性導電體係以雙模射出或模內射出成形製成。

達到上述另一目的之薄型壓力式按鍵結構，包含：一彈性體，該彈性體外表具有一凸出圖形，該凸出圖形以該彈性體之中心點呈對稱式的層狀排列；一第一導電層，設於該彈性體之下，該第一導電層下面設有一第一導電物質，該第一導電物質為兩個以上之獨立圖形；一間隔層，設於該第一導電層之下並具有一孔洞以相應該彈性體與該第一導電層之第一導電物質；以及一第二導電層，設於該間隔層之下，並且其上設有一第二導電物質以相應該第一導電層之第一導電物質，該第二導電物質為單一獨立圖形；該凸出圖形之內層至該第一導電層之距離小於該凸出圖形之外層至該第一導電層之距離；其中，當施不同的力量予該彈性體時，該第一導電層之第一導電物質與該第二導電層之第二導電物質會有不同的接觸面積，藉由按壓時產生的位移量而轉換成對應電壓阻抗變化值。

較佳地，該彈性體係一橡膠且呈一圓弧形體，該彈性體之凸出圖形包含複數個同心圓及同心圓溝槽。

較佳地，該第一導電層由一聚酯薄膜與該第一導電物質組成，該第一導電物質可用印刷方式將其印於該聚酯薄 膜表面，該第一導電物質可為銀漿或碳膜。

較佳地，該間隔層為一聚酯薄膜，用以控制該第一導電層與該第二導電層的間距。

較佳地，該第二導電層由一聚酯薄膜與該第二導電物質組成，該第二導電物質可為碳黑橡膠。

較佳地，該彈性體上方設有一鍵帽。

較佳地，該鍵帽與該彈性體之間係具有一空間。

較佳地，該鍵帽與該彈性體係以雙模射出或模內射出成形製成。

為利 貴審查員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

請參閱第一A圖與第一B圖，係分別顯示本發明薄型壓力式按鍵結構第一實施例之上視立體分解圖與下視立體分解圖。在此第一實施例中，本發明薄型壓力式按鍵結構1包含：一鍵帽2；一彈性導電體3，設於該鍵帽2之下，該彈性導電體3外表具有一凸出圖形，該凸出圖形以該彈性導電體3之中心點呈對稱式的層狀排列；以及一導電層4，設於該彈性導電體3之下，該導電層4上面設有一導電物質5，且該導電物質5具有一圖形，且該彈性導電體3之凸 出圖形與該導電層5之圖形具有複數個導電路徑。該彈性導電體3係一碳黑橡膠，且從外觀看起來係呈現一圓弧形體，該彈性導電體3之凸出圖形包含複數個同心圓及同心圓溝槽，愈往圓中心處愈是向外凸出，因此，該凸出圖形之內層至該導電層5之距離小於該凸出圖形之外層至該導電層5之距離。該導電層4可為一印刷電路板(PCB)或由一聚酯薄膜(PET)與該導電物質5組成，該導電物質5可用印刷方式將其印於該聚酯薄膜表面，該導電物質5可為銀漿或碳膜。又該導電物質5之圖形係兩個以上之獨立圖形：即圖形51與圖形52，其中該圖形51之右側為一C字形狀，而該圖形51之左側為一字形；該圖形52為一反C字形狀與一字形相互交叉形成，其中該圖形52之反C字形狀係包圍著該圖形51之C字形狀。

請參閱第二圖，係顯示本發明薄型壓力式按鍵結構第一實施例之側視圖以及該導電物質之圖形俯視示意圖。該導電物質5之圖形52最裡面的小圓係為L1，該圖形51之C字形狀為L2，而該圖形52之反C字形狀為L3。施力於該鍵帽2而產生一施力值(F)，該施力值所產生之位移量未達到一設定值時，該彈性導電體3與該導電層4形成斷路，而該施力值所產生之位移量大於該設定值時，該彈性導電體3與該導電層4則依所按壓之施力值的大小，階段式地導通不同的導電路徑。詳細說明如下：在本實施例中，未按壓該鍵帽2時，該彈性導電體3與該導電物質5的中心點L1是互相抵接的，但由於L1、L2與L3為不連通，該彈性導電體3與該導電層4形成一斷 路。當該鍵帽2被按壓而產生一位移量時，該彈性導電體3接觸到該導電層4上面的該導電物質5，也就是該彈性導電體3接觸到L1與L2，該圖形51與該圖形52導通。再者，當該鍵帽2被按壓而產生一更大位移量時(亦即該鍵帽2被按壓地更往下沉)，該彈性導電體3接觸到該導電層4上面的該導電物質5，也就是該彈性導電體3接觸到L1、L2與L3，該圖形51與該圖形52導通。施予不同的力量於該鍵帽2時，該彈性導電體3與該導電層4之導電物質5會因不同的位移量而導致不同的接觸面積，即該圖形51與該圖形52之間會產生不同的阻抗，此時將可藉由量測此阻抗(電壓)來判斷按鍵的狀態。

請參閱第三A至第三H圖，其中的第三A圖至第三F圖係顯示本發明之彈性導電體依不同的施力被下壓，產生不同位移量而與導電層接觸之示意圖，第三.G圖係顯示力與位移量之關係圖，而第三H圖係顯示本發明之不同施力時位移量與阻抗的變化圖，並配合參閱第二圖。Z0代表此時未對該鍵帽2之彈性導電體3施力，因此未產生向下位移，該彈性導電體3未同時接觸在該導電層4上的L1、L2與L3，故L1、L2與L3為不連通，該彈性導電體3與該導電層4形成一斷路。當施予給該鍵帽2一輕壓之力，但是此施力所產生之位移量Z1仍未達設定值時，此時L1、L2與L3仍然為不連通，該彈性導電體3與該導電層4仍然形成一斷路。而位移量Z2恰好達到位移量之設定值，則該彈性導電體3同時接觸在該導電層4上的L1與L2，此時L1與L2導通，阻抗開始急遽變化(可視為第一階段觸發)。當 位移量係Z3時，其代表著該彈性導電體3在該導電層4上的L2接觸面積改變。當位移量係Z4時，其代表著該彈性導電體3在該導電層4上的L1與L2的區域完全接觸，且該彈性導電體3同時接觸在該導電層4上的L1、L2與L3，此時L1、L2與L3導通，阻抗開始另一個急遽變化(可視為第二階段觸發)。當位移量Z5時，該彈性導電體3在該導電層4上的L3接觸面積改變。另請參閱第三H圖，位移量於Z2及Z4時，由於該彈性導電體3之凸出圖形結構因按壓產生變形崩潰，而使所需按壓力量降低，因而得以讓使用者於按壓時感受到不同觸發段落的觸感。

請參閱第四A圖與第四B圖，係分別顯示本發明薄型壓力式按鍵結構第二實施例之上視立體分解圖與下視立體分解圖。在此第二實施例中，本發明薄型壓力式按鍵結構11包含一鍵帽12；一彈性體13，設於該鍵帽12之下，該彈性體13外表具有一凸出圖形，該凸出圖形以該彈性體13之中心點呈對稱式的層狀排列；一第一導電層14，設於該彈性體13之下，該第一導電層14下面設有一第一導電物質15，該第一導電物質15為兩個以上之獨立圖形；一間隔層16，設於該第一導電層14之下並具有一孔洞17以相應該彈性體13與該第一導電層14之第一導電物質15；以及一第二導電層18，設於該間隔層16之下，並且其上設有一第二導電物質19以相應該第一導電層14之第一導電物質15，該第二導電物質19為單一獨立圖形。

該彈性體13係一橡膠，且從外觀看起來係呈現一圓弧形體，該彈性體13之凸出圖形包含複數個同心圓及同心圓 溝槽，愈往圓中心處愈是向外凸出，因此，該凸出圖形之內層至該第一導電層14之距離小於該凸出圖形之外層至該第一導電層14之距離。該第一導電層14由一聚酯薄膜(PET)與該第一導電物質15組成，該第一導電物質15可用印刷方式將其印於該聚酯薄膜表面，該第一導電物質15可為銀漿或碳膜。又該導電物質15之圖形係兩個以上之獨立圖形：即圖形151與圖形152，其中該圖形151之右側為一C字形狀，而該圖形151之左側為一字形；該圖形152為一反C字形狀與一字形相互交叉形成，其中該圖形152之反C字形狀係包圍著該圖形151之C字形狀。較佳地，該間隔層16為一聚酯薄膜，用以控制該第一導電層14與該第二導電層18的間距。該第二導電層18由一聚酯薄膜(PET)與該第二導電物質19組成，該第二導電物質19可為碳黑橡膠。

第五圖係顯示本發明薄型壓力式按鍵結構第二實施例之側視圖。在第二實施例中，當施不同的力量予該鍵帽12時，該彈性體13會下壓該第一導電層14，之後該第一導電層14之第一導電物質15亦會向下移動，並且穿過該間隔層16之孔洞17，而與該第二導電層18之第二導電物質19接觸。其中，隨著施予力量的大小而產生不同的位移量，該第一導電層14之第一導電物質15與該第二導電層18之第二導電物質19就會有不同大小的接觸面積，而也就是因為如此，便會有不同的電壓阻抗，所以藉由不同之施力大小所產生之位移量可轉換成對應電壓阻抗變化值。

請參閱第六圖，係顯示本發明之鍵帽的另一種實施 例。在上面所述之第一實施例的該鍵帽2與該彈性導電體3之間係為實體結合而不具有空間。上面所述之第二實施例的該鍵帽12與彈性體13之間係為實體結合而不具有空間。然而，值得一提的是，本發明之另一種實施例可為：一鍵帽22與一彈性體23之間係為部分結合，亦即該鍵帽22與該彈性體23之間係具有一空間24。上面所述之任一實施例的鍵帽及彈性導電體(彈性體)係可為兩個獨立元件，以嵌合、卡合或黏合等方式使之相互連結，或可利用模內射出、雙模射出等成形技術進行製造。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1、11‧‧‧薄型壓力式按鍵結構

2、12、22‧‧‧鍵帽

3‧‧‧彈性導電體

4‧‧‧導電層

5‧‧‧導電物質

13、23‧‧‧彈性體

14‧‧‧第一導電層

15‧‧‧第一導電物質

16‧‧‧間隔層

17‧‧‧孔洞

18‧‧‧第二導電層

19‧‧‧第二導電物質

24‧‧‧空間

51、52、151、152‧‧‧圖形

第一A圖係顯示本發明薄型壓力式按鍵結構第一實施例之上視立體分解圖。

第一B圖係顯示本發明薄型壓力式按鍵結構第一實施例之下視立體分解圖。

第二圖係顯示本發明薄型壓力式按鍵結構第一實施例之側視圖以及該導電物質之圖形俯視示意圖。

第三A圖至第三F圖係顯示本發明之彈性導電體依不同的施力而被下壓並與導電層接觸之示意圖；第三G圖係顯示力與位移量之關係圖；第三H圖係顯示本發明不同施力時的阻抗變化圖。

第四A圖係顯示本發明薄型壓力式按鍵結構第二實施 例之上視立體分解圖。

第四B圖係顯示本發明薄型壓力式按鍵結構第二實施例之下視立體分解圖。

第五圖係顯示本發明薄型壓力式按鍵結構第二實施例之側視圖。

第六圖係顯示本發明之鍵帽的另一種實施例。

1‧‧‧薄型壓力式按鍵結構

2‧‧‧鍵帽

3‧‧‧彈性導電體

4‧‧‧導電層

5‧‧‧導電物質

51、52‧‧‧圖形

F‧‧‧施力值

Claims (15)

1. 一種薄型壓力式按鍵結構，包含：一彈性導電體，該彈性導電體外表具有一凸出圖形，該凸出圖形以該彈性導電體之中心點呈對稱式的層狀排列；以及一導電層，設於該彈性導電體之下，該導電層表面設有一導電物質，且該導電物質具有一圖形，且該彈性導電體之凸出圖形與該導電層之圖形具有複數個導電路徑，該彈性導電體與該導電物質互相抵接；該凸出圖形之內層至該導電層之距離小於該凸出圖形之外層至該導電層之距離；其中，施力於該彈性導電體而產生一施力值，該施力值所產生之位移量未達到一設定值時，該彈性導電體與該導電層形成斷路，而該施力值所產生之位移量大於該設定值時，該彈性導電體與該導電層則依所按壓所產生之位移量的大小，階段式地導通不同的導電路徑。
2. 如申請專利範圍第1項所述之薄型壓力式按鍵結構，其中該彈性導電體係一碳黑橡膠且呈一圓弧形體，該彈性導電體之凸出圖形包含複數個同心圓及同心圓溝槽。
3. 如申請專利範圍第1項所述之薄型壓力式按鍵結構，其中該導電層可為一印刷電路板或由一聚酯薄膜與該導電物質組成，該導電物質可用印刷方式將其印於該聚酯薄膜表面，該導電物質可為銀漿或碳膜。
4. 如申請專利範圍第1項所述之薄型壓力式按鍵結構，其中該導電層之導電物質之圖形係兩個以上之獨立圖 形。
5. 如申請專利範圍第1項所述之薄型壓力式按鍵結構，其中該彈性導電體上方設有一鍵帽。
6. 如申請專利範圍第5項所述之薄型壓力式按鍵結構，其中該鍵帽與該彈性導電體之間係具有一空間。
7. 如申請專利範圍第5項所述之薄型壓力式按鍵結構，其中該鍵帽與該彈性導電體係以雙模射出或模內射出成形製成。
8. 一種薄型壓力式按鍵結構，包含：一彈性體，該彈性體外表具有一凸出圖形，該凸出圖形以該彈性體之中心點呈對稱式的層狀排列；一第一導電層，設於該彈性體之下，該第一導電層下面設有一第一導電物質，該第一導電物質為兩個以上之獨立圖形；一間隔層，設於該第一導電層之下並具有一孔洞以相應該彈性體與該第一導電層之第一導電物質；以及一第二導電層，設於該間隔層之下，並且其上設有一第二導電物質以相應該第一導電層之第一導電物質，該第二導電物質為單一獨立圖形；該凸出圖形之內層至該第一導電層之距離小於該凸出圖形之外層至該第一導電層之距離；其中，當施不同的力量予該彈性體時，該第一導電層之第一導電物質與該第二導電層之第二導電物質會有不同的接觸面積，藉由按壓時產生的位移量而轉換成對應電壓阻抗變化值。
9. 如申請專利範圍第8項所述之薄型壓力式按鍵結構，其中該彈性體係一橡膠且呈一圓弧形體，該彈性體之凸出圖形包含複數個同心圓及同心圓溝槽。
10. 如申請專利範圍第8項所述之薄型壓力式按鍵結構，其中該第一導電層由一聚酯薄膜與該第一導電物質組成，該第一導電物質可用印刷方式將其印於該聚酯薄膜表面，該第一導電物質可為銀漿或碳膜。
11. 如申請專利範圍第8項所述之薄型壓力式按鍵結構，其中該間隔層為一聚酯薄膜，用以控制該第一導電層與該第二導電層的間距。
12. 如申請專利範圍第8項所述之薄型壓力式按鍵結構，其中該第二導電層由一聚酯薄膜與該第二導電物質組成，該第二導電物質可為碳黑橡膠。
13. 如申請專利範圍第8項所述之薄型壓力式按鍵結構，其中該彈性體上方設有一鍵帽。
14. 如申請專利範圍第13項所述之薄型壓力式按鍵結構，其中該鍵帽與該彈性體之間係具有一空間。
15. 如申請專利範圍第13項所述之薄型壓力式按鍵結構，其中該鍵帽與該彈性體係以雙模射出或模內射出成形製成。