TWI493586B - 鍵盤的觸控板按鍵 - Google Patents

Description

鍵盤的觸控板按鍵

本發明係有關一種鍵盤的按鍵，特別是關於一種鍵盤的觸控板按鍵。

因為空間的限制，筆記型電腦通常配備較小的鍵盤，有些筆記型電腦為了提供更方便的操作，使用觸控板或指點桿(trackpoint)來實現滑鼠功能。圖1係在筆記型電腦上同時配備指點桿10及觸控板12的示意圖，通常把指點桿10的位置安排在鍵盤按鍵的間隙中，觸控板12的位置安排在鍵盤按鍵區的下側，另外還配置滑鼠功能的左鍵14及右鍵16鄰近觸控板12。有些筆記型電腦為了儘量縮減鍵盤的體積，僅使用指點桿10，而不使用觸控板12，但是指點桿10的操作不如觸控板12方便。使用觸控板或指點桿雖然有利於使用者長時間作業，但是硬體的成本較高，而且需要佔據額外的空間。

美國專利號5,841,423在鍵盤空白鍵上挖設長溝槽嵌設圓柱桿感測器，藉其偵測滑動、轉動或按壓來控制螢幕上的游標，雖然可以縮減空間，但是構造非常複雜，而且容易因為誤觸感測器而移動游標。美國專利號7,659,887在按鍵的上表面結合提供滑鼠功能的微型觸控板，雖然也可以縮減空間，但是同樣容易造成在操作滑鼠功能時誤觸發按鍵信號，或在按壓按鍵時移動游標。

目前應用觸控板結合按鍵的方法，是將觸控板上每一條軸線偵測到的資訊逐一輸出給其他的控制單元，因此需要在控制 單元及按鍵的週圍設置多條傳輸線，影響兩者之間的空間設計，有待改進。

本發明的目的之一，在於提出一種鍵盤的觸控板按鍵。

本發明的目的之一，在於提出一種兼具指向功能的觸控板按鍵。

本發明的目的之一，在於提出一種減少誤觸的觸控板按鍵。

本發明的目的之一，在於提出一種提升靈敏度的觸控板按鍵。

根據本發明，一種鍵盤，包含有鍵盤架、主板及數個按鍵，該主板及數個按鍵設置於該鍵盤架，且各該按鍵分別與該主板的表面上的數個開關相對位，其中至少一按鍵包含：鍵體，設置於該鍵盤架；觸控板，與該鍵體相貼接；以及觸控晶片，電性連接該觸控板及該主板，控制該觸控板的操作並輸出位置資訊至該主板。

在一實施例中，該鍵體的正面供按壓及觸摸，背面有槽容置該觸控板，該觸控晶片在該觸控板的表面上。

在一實施例中，該鍵體的正面有槽容置該觸控板，該觸控晶片在該觸控板的表面上。較佳者，更包含頂蓋單元覆蓋在該觸控板上。

在一實施例中，該鍵體包含可彼此套合的內蓋及外蓋，其中該觸控板夾在該內蓋及外蓋之間。

如圖2所示，本發明係以觸控板空白鍵18取代傳統鍵盤20的空白鍵，不需要佔據額外的空間。觸控板空白鍵18除了提供空白鍵的功能，也提供指向的功能。觸控板空白鍵18的下側配置滑鼠功能的左鍵14及右鍵16。觸控板空白鍵18的外觀和傳統的空白鍵相同，但是內藏觸控板(圖中未示)，觸摸觸控板空白鍵18的表面可以操作該觸控板。在其他實施例中，觸控板也可以根據需求結合在其他按鍵上。

圖3係觸控板空白鍵18與鍵盤20的分解圖，圖4a及4b係分別為空白鍵18的立體正面視圖及背面視圖。觸控板空白鍵18的鍵體(housing)22的背面有槽222以容置觸控板12，較佳者，係以黏膠24將觸控板12貼附在鍵體22的背面上，觸控晶片26安裝在觸控板12的背面上，例如焊接在觸控板12的印刷電路板的表面上，控制觸控板12的操作，該操作包含觸摸位置的偵測，以實現指向的功能。較佳者，更包含連接器28設置在觸控板12的背面上，例如焊接在觸控板12的印刷電路板的表面上，連接器28有端子透過觸控板12的印刷電路板電性連接觸控晶片26，以及插槽282供插入匯流排30。如果手指觸摸鍵體22的上表面，則觸控板12會偵測手指觸摸的位置產生相關的位置資訊從匯流排30送出。鍵盤20的主板32上有開關34在觸控板空白鍵18的下方，在觸控板空白鍵18下壓時，觸控板12隨著鍵體22一起下沉，因此觸控板12的背面會推壓金屬開關34而觸發開關信號。鍵盤20的控制器晶片36安裝在主板32的背面上，控制器晶片36和觸控晶片26分別處理鍵盤20的操作和觸控板12的位 置資訊，觸控晶片26再將位置資訊輸出給控制器晶片36。較佳者，在槽222的兩側設置鍵體導柱224，在鍵盤20的鍵盤架38上有鍵盤架導柱382正對著鍵體導柱224，鍵盤架導柱382有導孔，當觸控板空白鍵18安裝到鍵盤20上時，鍵體導柱224可以在鍵盤架導柱382的導孔內上下移動，因此在觸控板空白鍵18下壓時，整個觸控板空白鍵18能夠平行下沉。較佳者，匯流排30的另一端連接主板32，以輸出位置資訊。

圖5a及圖5b分別為觸控板空白鍵18的另一實施例的分解圖及立體組合圖，鍵體40的正面上有槽402供置入觸控板12,觸控板12可以使用印刷電路板或軟性電路板為基板製作的零件，如果觸控板12是使用軟性電路板為基板製作的零件，則其上覆蓋頂蓋單元122，頂蓋單元122可以使用聚脂薄膜(mylar)，槽402的底部有穿孔404供觸控板12背面上的觸控晶片26及第一連接器29露出，鍵盤20的框架38有孔384讓鍵體40有上下移動的空間，主板32上有開關42，在觸控板空白鍵18下壓時，鍵體40的背面會推壓開關42而觸發開關信號，主板32的兩側表面上還有彈性件44支撐鍵體40，在觸控板空白鍵18下壓時，讓整個觸控板空白鍵18能夠平行下沉，彈性件44可以使用例如海綿、簧片、彈簧或塑膠等具有彈性的裝置。主板32的表面上還有第二連接器46，匯流排30的一端插入第一連接器29的插槽292，另一端插入第二連接器46的插槽462，觸控板12偵測手指在其上觸摸的位置產生位置資訊從匯流排30送出。鍵盤20的控制器晶片36安裝在主板32的背面上，控制器晶片36和觸控晶片26分別處理鍵盤20的操作和觸控板12的位置資訊，觸控晶片26 再將位置資訊輸出給控制器晶片36。此實施例的機械結構設計特別適用在輕薄型的鍵盤上。

圖6a到圖6c分別為觸控板空白鍵18的第三實施例的分解圖、側面剖視圖及正面剖視圖。前述的實施例係使用印刷電路板或軟性電路板為基板製作的觸控板12，本實施例係使用薄型的聚脂薄膜為基板製作的觸控板12，其夾在可彼此套合的內蓋(inner cap)482及外蓋(outer cap)484之間，可偵測手指在外蓋484上的觸摸。內蓋482的下方有電路板50，其上安裝有觸控晶片26及第一連接器52，第一匯流排124從觸控板12延伸出來，穿過內蓋482的孔486，末端插入第一連接器52的插槽522，觸控晶片26可透過第一匯流排124施加激勵信號到觸控板12的感應器，以及從第一匯流排124接收觸控板12的感應器回傳的信號，以控制觸控板12的觸摸偵測。印刷電路板50的表面上還安裝有第二連接器54，鍵盤20的主板32上安裝有開關42及第三連接器56，第二匯流排58的兩端分別插入第二及第三連接器54及56的插槽543及562，鍵盤20的鍵盤架38有孔386供第二匯流排58穿過。內蓋482的下表面上有鍵體導柱224，鍵盤架38的上表面上有鍵盤架導柱382正對著鍵體導柱224，鍵盤導柱382有導孔讓鍵體導柱224有上下移動的空間，在觸控板空白鍵18下壓時，讓整個觸控板空白鍵18能夠平行下沉。內蓋482的下表面上還有凸柱488對著開關42，鍵盤架38還有具有穿孔的鍵盤導柱388，該穿孔的下方正對主板32上的開關42，而該穿孔的上方正對凸柱488，在觸控板空白鍵18下壓時，凸柱488經由鍵盤導柱388穿過鍵盤架38推壓開關42而觸發開關信號。

圖7係第四實施例的示意圖，觸控板12夾在可彼此套合的內蓋482及外蓋484之間，可偵測手指在外蓋484上的觸摸。觸控晶片26及第一連接器60安裝在觸控板12上，內蓋482的底部有孔490讓觸控晶片26及第一連接器60露出，第二連接器62安裝在主板32上，匯流排30的兩端分別插入第一及第二連接器60及62的插槽602、622，以輸出觸控板12的位置資訊。鍵盤20的鍵盤架38有孔386供匯流排30穿過。內蓋482的下表面上有鍵體導柱224，鍵盤架38的上表面上有鍵盤架導柱382正對著鍵體導柱224，鍵盤導柱382有導孔讓鍵導柱體224有上下移動的空間，在觸控板空白鍵18下壓時，讓整個觸控板空白鍵18能夠平行下沉。

在不同的實施例中，可以進一步移除滑鼠功能的左鍵14及右鍵16的機械結構及電路，而改用觸控板12來模擬滑鼠功能的左鍵14及右鍵16。圖8係一個實施例的上視圖，在觸控板空白鍵18內藏著觸控板12，觸控板12的左側及右側的兩個區域分別定義為滑鼠功能左鍵14及右鍵16，較佳者，在觸控板空白鍵18的上表面有表示左鍵14及右鍵16的記號。在此實施例中，觸控板12除了提供指向的功能，也模擬滑鼠功能左鍵14及右鍵16，當手指觸摸左鍵14或右鍵16，會使觸控板12產生其相對應的按鍵信號。以觸控板模擬按鍵乃習知技術，例如參見美國專利號7274353。本發明的機構配合控制方法，能夠提升判斷的準確度，其後詳述控制方法。

本發明係在機械結構上將觸控板和傳統鍵盤的按鍵或空白鍵結合在一起，但觸控板的位置資訊由觸控晶片直接計算得 出，因此不需要將觸控板上每一條軸線連接到鍵盤的控制器晶片，鍵盤整體在機械結構的空間設計上相對簡化。前述觸控板空白鍵18的各實施例在應用時，可以有各種不同的控制方法，例如，開關34及開關42產生的開關信號仍然用來作為空白鍵信號，觸控板12產生的信號用來判斷是否為滑鼠信號，包含滑鼠移動信號或滑鼠按鍵信號。也可以使用其他的控制方法，例如圖9及圖10的實施例可以減少誤判的機率。

圖9係應用在圖8的觸控板空白鍵18的控制方法的流程圖，在步驟70中，觸控板12持續偵測是否有手指觸摸觸控板空白鍵18，直到偵測到有手指觸摸觸控板空白鍵18時，進行步驟72判斷是否按下空白鍵，例如依據開關34及開關42產生的開關信號來判斷，若偵測到按下空白鍵，則暫停觸控板12移動偵測功能，以防止游標移動，並進行步驟74進一步判斷手指觸摸的位置是否在滑鼠功能的左鍵14或右鍵16，若是，則執行步驟76送出滑鼠功能的左鍵信號或右鍵信號，若觸摸位置不在左鍵14或右鍵16上，則執行步驟78送出空白鍵信號。若步驟72的判斷是未按下空白鍵，則進行步驟80判斷手指是否移動，若手指移動則進行步驟82送出相對應的移動座標，用來控制游標移動，若手指沒移動，則回到步驟72。

一般觸控板下壓時的力量(150g)與一般鍵盤下壓的力量(50g)不同，因此可以利用力道的大小來區別不同的操作(tap-space,click-left or right)，例如，當觸控板12偵測到下壓力量約50g時，表示使用者係在輕敲(tap)觸控板空白鍵18，偵測到下壓力量大於150g時，表示使用者按下(click)觸控板空白鍵 18，這種操作也可以應用在本發明的觸控板空白鍵18上。圖10係應用在圖8的觸控板空白鍵18的另一控制方法的流程圖，在步驟70中，觸控板12持續偵測是否有手指觸摸觸控板空白鍵18，直到偵測到有手指觸摸觸控板空白鍵18，步驟72判斷是否按下觸控板空白鍵18，例如依據手指下壓力量或開關34及開關42產生的開關信號來判斷，若偵測到按下觸控板空白鍵18，則表示使用者係在操作滑鼠功能的左鍵14或右鍵16，步驟86進一步判斷手指觸摸的位置在滑鼠功能的左鍵14或右鍵16，接著步驟76送出滑鼠的左鍵信號或右鍵信號；若步驟72的判斷是未按下觸控板空白鍵18，則進行步驟84依據手指下壓力量判斷是否有輕敲觸控板空白鍵18，若是，則進行步驟78送出空白鍵信號，若否，則進行步驟80判斷手指是否移動，若手指移動則進行步驟82送出相對應的移動座標，用來控制游標移動，若手指沒移動，則回到步驟72。在其他實施例中，當步驟72判斷為未按下觸控板空白鍵18時，可以先執行步驟80判斷手指是否移動，若手指未移動則進行步驟84判斷是否有輕敲觸控板空白鍵18，若未輕敲觸控板空白鍵18，則回到步驟72。

以上對於本發明之較佳實施例所作的敘述係為闡明之目的，而無意限定本發明精確地為所揭露的形式，基於以上的教導或從本發明的實施例學習而作修改或變化是可能的，實施例係為解說本發明的原理以及讓熟習該項技術者以各種實施例利用本發明在實際應用上而選擇及敘述，本發明的技術思想企圖由以下的申請專利範圍及其均等來決定。

10‧‧‧指點桿

12‧‧‧觸控板

122‧‧‧頂蓋單元

124‧‧‧第一匯流排

14‧‧‧滑鼠功能的左鍵

16‧‧‧滑鼠功能的右鍵

18‧‧‧觸控板空白鍵

20‧‧‧鍵盤

22‧‧‧鍵體

222‧‧‧槽

224‧‧‧鍵體導柱

24‧‧‧黏膠

26‧‧‧觸控晶片

28‧‧‧連接器

282‧‧‧插槽

29‧‧‧第一連接器

292‧‧‧插槽

30‧‧‧匯流排

32‧‧‧主板

34‧‧‧開關

36‧‧‧控制器晶片

38‧‧‧鍵盤架

382‧‧‧鍵盤架導柱

384‧‧‧孔

386‧‧‧孔

388‧‧‧鍵盤架導柱

40‧‧‧鍵體

402‧‧‧槽

42‧‧‧開關

44‧‧‧彈性件

46‧‧‧第二連接器

462‧‧‧插槽

482‧‧‧內蓋

484‧‧‧外蓋

486‧‧‧孔

488‧‧‧凸柱

50‧‧‧電路板

52‧‧‧第一連接器

522‧‧‧插槽

54‧‧‧第二連接器

542‧‧‧插槽

56‧‧‧第三連接器

562‧‧‧插槽

58‧‧‧第二匯流排

60‧‧‧第一連接器

602‧‧‧插槽

62‧‧‧第二連接器

622‧‧‧插槽

圖1係在筆記型電腦上的指點桿及觸控板的示意圖；圖2係本發明的鍵盤的示意圖；圖3係本發明的觸控板按鍵的第一實施例；圖4a及圖4b分別為圖3中空白鍵的立體正面視圖及背面視圖；圖5a及圖5b分別為本發明的觸控板按鍵的第二實施例的分解圖及立體組合圖；圖6a到圖6c分別為本發明的觸控板空白鍵的第三實施例的分解圖、側面剖視圖及正面剖視圖；圖7係本發明的觸控板按鍵的第四實施例；圖8係本發明的觸控板按鍵的第五實施例；圖9係應用在圖8的控制方法的流程圖；以及圖10係應用在圖8的另一控制方法的流程圖。

14‧‧‧滑鼠功能的左鍵

16‧‧‧滑鼠功能的右鍵

18‧‧‧觸控板空白鍵

20‧‧‧鍵盤

Claims (28)

1. 一種鍵盤，包含有鍵盤架、主板及數個按鍵，該主板及數個按鍵設置於該鍵盤架，且各該按鍵分別與該主板的表面上的數個開關相對位，其中至少一按鍵為一觸控板空白鍵，該觸控板空白鍵包含：鍵體，設置於該鍵盤架；觸控板，與該鍵體相貼接；以及觸控晶片，電性連接該觸控板及該主板，控制該觸控板的操作並輸出位置資訊至該主板。
2. 如請求項1之鍵盤，更包含黏膠將該觸控板貼附在該鍵體的表面上。
3. 如請求項1之鍵盤，其中該鍵體的正面供按壓及觸摸，背面有槽容置該觸控板，其中該觸控晶片在該觸控板的表面上。
4. 如請求項3之鍵盤，其中該鍵體的背面上有鍵體導柱在該槽的兩側。
5. 如請求項3之鍵盤，更包含：鍵體導柱，在該槽內；以及鍵盤架導柱，在該鍵盤架上且正對著該鍵體導柱，該鍵盤架導柱有導孔供該鍵體導柱在其內上下移動。
6. 如請求項3之鍵盤，更包含連接器，在該觸控板的表面上，且電性連接該觸控晶片。
7. 如請求項6之鍵盤，更包括匯流排連接在該連接器及該主板之 間。
8. 如請求項1之鍵盤，其中該鍵體的正面有槽容置該觸控板，其中該觸控晶片在該觸控板的表面上。
9. 如請求項8之鍵盤，更包含頂蓋單元覆蓋在該觸控板上。
10. 如請求項8之鍵盤，更包含：第一連接器，在該觸控板的表面上，且電性連接該觸控晶片；以及匯流排，其一端插入該第一連接器的插槽內。
11. 如請求項10之鍵盤，更包含第二連接器，在該主板的表面上，其中該匯流排的另一端插入該第二連接器的插槽內。
12. 如請求項10之鍵盤，其中該槽的底部有孔供該觸控晶片及第一連接器露出。
13. 如請求項1之鍵盤，更包含彈性件支撐該鍵體。
14. 如請求項1之鍵盤，其中該鍵體包含可彼此套合的內蓋及外蓋，其中該觸控板在該內蓋及外蓋之間。
15. 如請求項14之鍵盤，更包含：電路板，在該內蓋的下方；第一連接器，在該電路板的表面上；以及第一匯流排，連接在該觸控板及第一連接器之間；其中，該觸控晶片在該電路板的表面上。
16. 如請求項15之鍵盤，其中該內蓋有孔供該第一匯流排穿過。
17. 如請求項15之鍵盤，更包含： 第二連接器，在該電路板的表面上，且電性連接該觸控晶片；以及第二匯流排，其一端插入該第二連接器。
18. 如請求項17之鍵盤，更包含第三連接器，在該主板的表面上，其中該第二匯流排的另一端插入該第三連接器。
19. 如請求項18之鍵盤，其中該鍵盤架有孔供該第二匯流排穿過。
20. 如請求項14之鍵盤，更包含：鍵體導柱，在該內蓋的下表面上；以及鍵盤架導柱，在該鍵盤架上且正對著該鍵體導柱，該鍵盤架導柱有導孔供該鍵體導柱在其內上下移動。
21. 如請求項14之鍵盤，其中該觸控晶片在該觸控板的表面上。
22. 如請求項21之鍵盤，更包含：第一連接器，在該觸控板的表面上，且電性連接該觸控晶片；以及匯流排，其一端插入該第一連接器的插槽。
23. 如請求項22之鍵盤，更包含第二連接器，在該主板上，其中該匯流排的另一端插入該第二連接器的插槽。
24. 如請求項23之鍵盤，其中該鍵盤架有孔供該匯流排穿過。
25. 如請求項22之鍵盤，其中該內蓋的底部有孔供該觸控晶片及第一連接器露出。
26. 如請求項1之鍵盤，更包含一控制晶片，在該主板的表面上，控制該鍵盤的操作。
27. 如請求項1之鍵盤，其中該觸控晶片偵測到有手指觸摸該觸控板空白鍵時，該觸控晶片或該主板判斷該觸控板空白鍵是否被按下，若該觸控板空白鍵被按下，則該主板送出空白鍵信號，若該觸控板空白鍵未被按下且該觸控晶片偵測到該手指在該觸控板空白鍵上移動，則該觸控晶片根據該手指的移動送出相對應的移動座標給該主板。
28. 如請求項1之鍵盤，其中該觸控板具有左鍵區域及右鍵區域，該觸控晶片偵測到有手指觸摸該觸控板空白鍵時，該觸控晶片或該主板判斷該觸控板空白鍵是否被按下，若該觸控板空白鍵被按下，則當該觸摸位置在該左鍵區域時，該觸控晶片送出左鍵信號，當該觸摸位置在該右鍵區域時，該觸控晶片送出右鍵信號，若該觸控板空白鍵未被按下且該觸控晶片偵測到該觸控板空白鍵被輕敲，則該觸控晶片送出空白鍵信號，若該觸控板空白鍵未被按下且該觸控板空白鍵未被輕敲，則偵測手指在該觸控板空白鍵上的移動及送出相對應的移動座標給該主板。