TWI559350B - 低行程薄膜按鍵、用於製造低行程薄膜按鍵之方法及關開總成 - Google Patents
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Description
本文中描述之實施例可大體係關於用於輸入裝置之一開關,且更確切而言,係關於用於鍵盤或其他輸入裝置之一低行程開關總成。
許多電子裝置(例如,桌上型電腦、膝上型電腦、行動裝置及其類似者)包括一鍵盤作為其輸入裝置中的一者。存在通常包括在電子裝置中之若干類型之鍵盤。此等類型主要藉由其使用之開關技術進行區分。最常見鍵盤類型中之一者為薄膜按鍵開關鍵盤。薄膜按鍵開關鍵盤至少包括鍵帽(key cap)、層狀電膜片,及安置於該鍵帽與該層狀電膜片之間的彈性薄膜按鍵。當鍵帽自其原始位置被壓下時,彈性薄膜按鍵之最高部分向下移動或位移(自其原始位置),且接觸層狀電膜片以導致一開關操作或事件。當鍵帽隨後得以釋放時,彈性薄膜按鍵之最高部分返回至其原始位置,且強制鍵帽亦移動回至其原始位置。
除促進開關事件之外,典型彈性薄膜按鍵亦將觸覺回饋提供至壓下鍵帽之使用者。典型彈性薄膜按鍵藉由在於一距離範圍內被壓下且釋放時以某一方式(例如,藉由改變形狀、屈曲、解屈曲等)表現來提供此觸覺回饋。此行為通常藉由力-位移曲線表徵,該曲線定義將鍵帽(在擱置於彈性薄膜按鍵上時)自其自然位置移動某一距離所需的力的量。
常常需要將電子裝置及鍵盤製作得較小。為實現此目的,可需
要將裝置之一些組件製作得較小。此外,裝置之某些可移動組件亦可具有較小移動空間,此可使得該等組件難以執行其預期功能。舉例而言,典型鍵帽經設計以在被壓下時移動某一最大距離。自鍵帽之自然(未經壓下)位置至其最遠(經壓下)位置之間的總距離常常被稱作「行程」或「行程量」。當一裝置被製作得較小時,此行程可需要較小。然而,較小行程需要對應彈性薄膜按鍵之移動的較小且受限範圍,此可干擾彈性薄膜按鍵的根據其預期力-位移特性操作且將合適觸覺回饋提供至使用者的能力。
提供一種低行程開關總成及系統以及其使用方法。
在一些實施例中,提供一種低行程薄膜按鍵,其包括:一穹頂狀表面,其具有上部及下部部分;及一組調諧部件,其整合於上部與下部部分之間的穹頂狀表面內。該等調諧部件可操作以控制該低行程薄膜按鍵之力-位移曲線特性。
在一些實施例中,一種製造低行程薄膜按鍵之方法藉由選擇性地移除穹頂形表面之一組預界定部分,以調諧該穹頂形表面以根據一預界定力-位移曲線特性而操作。
在一些實施例中,提供一種開關總成,其包括:一鍵帽;一支撐結構,其駐留於該鍵帽下;一穹頂狀表面,其安置於該鍵帽下方且其上形成有一組開口;及一電膜片,其位於該穹頂狀表面之下且操作以觸發一開關事件。該組開口可操作以將該開關總成維持於該電膜片未觸發該開關事件時的位置中,且控制該開關總成以根據一預界定力-位移曲線而表現。
100‧‧‧低行程薄膜按鍵
102‧‧‧穹頂狀表面
110‧‧‧下部部分
130‧‧‧十字形部分
132、134、136、138‧‧‧臂部分
140‧‧‧上部部分
152、154、156、158‧‧‧調諧部件
172、174、176、178‧‧‧部分
200‧‧‧鍵帽
201‧‧‧主體部分
202‧‧‧帽表面
204‧‧‧底面
210‧‧‧接觸部分
212‧‧‧接觸表面
220‧‧‧自然位置
230‧‧‧位置
240‧‧‧位置
250‧‧‧位置
300‧‧‧支撐結構
500‧‧‧膜片
510‧‧‧頂層
520‧‧‧底層
530‧‧‧隔片
550‧‧‧支撐層
552‧‧‧通孔
1000‧‧‧低行程薄膜按鍵
1020、1040、1060、1080‧‧‧調諧部件
1030‧‧‧十字形部分
1100‧‧‧低行程薄膜按鍵
1150‧‧‧調諧部件
1180‧‧‧表面
1200‧‧‧力集中器結塊
1202‧‧‧上側
1204‧‧‧底面
1300‧‧‧過程
1400‧‧‧薄膜按鍵
1402、1404、1406、1408‧‧‧主要側壁
1410‧‧‧斜向邊緣/斜向拐角
1412、1414、1416‧‧‧橫桿
1418、1420、1422、1424‧‧‧臂
1426‧‧‧調諧部件
1428‧‧‧頂部
在結合隨附圖式來考慮以下詳細描述後,本發明之以上及其他態樣與優點便將變得更加顯而易見,其中相同參考字符始終指代相同
部分,且其中:圖1為根據至少一實施例之包括低行程薄膜按鍵、鍵帽、支撐結構及膜片之一開關機構的橫截面圖;圖2為根據至少一實施例之圖1之低行程薄膜按鍵的透視圖;圖3為根據至少一實施例之圖2之低行程薄膜按鍵的俯視圖;圖4為根據至少一實施例之自圖3之線A-A截取的圖3之低行程薄膜按鍵之橫截面圖;圖5為根據至少一實施例之圖3之低行程薄膜按鍵之橫截面圖(類似於圖4),該低行程薄膜按鍵在第一狀態中駐留於圖1之鍵帽及膜片之間;圖6為根據至少一實施例之處於第二狀態中的圖5之低行程薄膜按鍵、鍵帽及膜片之橫截面圖(類似於圖5);圖7為根據至少一實施例之處於第三狀態中的圖5之低行程薄膜按鍵、鍵帽及膜片之橫截面圖(類似於圖5);圖8為根據至少一實施例之處於第四狀態中的圖5之低行程薄膜按鍵、鍵帽及膜片之橫截面圖(類似於圖5);圖9展示根據至少一實施例之一預界定力-位移曲線,圖5至圖8之鍵帽及低行程薄膜按鍵可根據該預界定力-位移曲線而操作;圖10為根據至少一實施例之另一低行程薄膜按鍵之俯視圖;圖11為根據至少一實施例之又一低行程薄膜按鍵之自上至下視圖;圖12為根據至少一實施例之包括結塊(nub)的圖3之低行程薄膜按鍵之橫截面圖(類似於圖4);以及圖13為根據至少一實施例之提供圖2之低行程薄膜按鍵的一說明性過程。
圖14為根據至少一實施例之一低行程薄膜按鍵之俯視圖。
參考圖1至圖13描述一種低行程開關總成及系統以及其使用方法。
圖1為開關機構之橫截面圖,其包括低行程薄膜按鍵100、鍵帽200、支撐結構300及膜片500。低行程薄膜按鍵100可由任何合適類型之材料(例如,金屬、橡膠等)構成,且可為彈性的。舉例而言,當將一力施加至低行程薄膜按鍵100時,該低行程薄膜按鍵之彈性可使其在力隨後被釋放時返回至其原始形狀。在一些實施例中,低行程薄膜按鍵100可為複數個薄膜按鍵中之一者,其可為薄膜按鍵襯墊或薄片(圖中未示)之一部分。舉例而言,低行程薄膜按鍵100可在+Y方向上自此薄膜按鍵薄片突出。此薄膜按鍵薄片可駐留於鍵盤(圖中未示)之一組鍵帽(例如,鍵帽200)下方,使得薄膜按鍵襯墊之每一薄膜按鍵可駐留於該鍵盤之一特定鍵帽下方。
如圖1中所示,例如,低行程薄膜按鍵100可駐留於鍵帽200下方。鍵帽200可由支撐結構300支撐。支撐結構300可由任何合適材料(例如,塑膠、金屬、複合物等)構成,且可將機械穩定性提供至鍵帽200。支撐結構300可(例如)為可分別在鍵帽200之壓下及釋放期間收縮及擴展的剪式機構或蝶式機構。在一些實施例中,支撐結構300可為鍵帽200之底面的可按壓至低行程薄膜按鍵100之各部分上的一部分,而非為獨立的剪式或蝶式機構。無論支撐結構300之實體性質如何,鍵帽200可按壓至低行程薄膜按鍵100上,以經由膜片500實現一開關操作或事件(下文關於圖5至圖8更詳細地描述)。儘管圖1中未展示,但鍵帽200亦可包括一下端部分,其可經組態以在鍵帽200之壓下期間接觸低行程薄膜按鍵100之最高部分。
圖1可展示處於未經壓下狀態中之鍵帽200、低行程薄膜按鍵100、支撐結構300及膜片500(例如,其中在鍵帽200經壓下之前,每
一組件可位於其各別自然位置中)。儘管圖1中未展示處於部分壓下或完全壓下狀態中之鍵帽200、低行程薄膜按鍵100、支撐結構300及膜片500,但應瞭解,此等組件可佔據此等狀態中之任一者。
除在鍵帽被壓下時促進一開關事件之外,薄膜按鍵開關開關之薄膜按鍵亦可用於其他目的。作為一實例,薄膜按鍵可使得鍵帽在該鍵帽自壓下釋放之後返回至其自然狀態或位置。作為另一實例,薄膜按鍵可在使用者壓下鍵帽時將觸覺回饋提供至使用者。薄膜按鍵之實體屬性(例如,彈性、大小、形狀等)可判定其提供之觸覺回饋的位準。詳言之,實體屬性可界定移動鍵帽所需之力的量(例如,當鍵帽擱置於薄膜按鍵上時)與一距離範圍之間的關係。此關係可由力-位移曲線表示,且薄膜按鍵可根據此曲線操作。
移動鍵帽所需之力的量可取決於鍵帽已自其自然位置移動多遠,且使用者可體驗作為此變化之結果的觸覺回饋。舉例而言,將薄膜按鍵之最高部分自其自然或初始位置移動至第一距離(例如,直至薄膜按鍵塌陷或屈曲之前的點)所需的力可為力F1。
繼續移動最高部分而超過此第一距離所需的力可小於力F1。此係因為當最高部分移動通過第一距離時,薄膜按鍵可屈曲或塌陷,此可減少繼續移動最高部分所需的力。
將最高部分移動至薄膜按鍵正好完全屈曲或塌陷之點所需的力可為力F2。繼續移動最高部分直至鍵帽到達其最遠或最凹陷點所需的力可接著增大。使用者可因此體驗歸因於薄膜按鍵之力-位移特性的某一觸覺回饋。
應瞭解,當已知薄膜按鍵之力-位移特性時,可量化觸覺回饋。更確切而言,觸覺回饋係依據薄膜按鍵之最高部分自其自然位置移動至薄膜按鍵開始屈曲或塌陷前的距離所需的力(例如,力F1)與將最高部分自其自然位置移動至薄膜按鍵正好完全屈曲或塌陷時的距離所需
的力(例如,力F2)之比率(例如,彈跳觸感比(click ratio))而變化。
因為薄膜按鍵之觸覺回饋受制於薄膜按鍵之力-位移特性,所以應瞭解,可在預界定最佳或合適觸覺回饋時判定薄膜按鍵之力-位移特性。舉例而言,當彈跳觸感比為約50%時,薄膜按鍵可提供最佳觸覺回饋。此彈跳觸感比可用以判定提供最佳觸覺回饋所需的力-位移特性(例如,力F1及力F2)。相應地,因為薄膜按鍵之實體屬性對應於力-位移特性,因此薄膜按鍵可經特殊建構以便滿足此等特性。
如上文所描述,常常需要將電子裝置及鍵盤製作得較小。為實現此目的,可需要將裝置之一些組件製作得較小。此外,裝置之某些可移動組件亦可具有較小移動空間,此可使得該等組件難以執行其預期功能。舉例而言,鍵盤之鍵帽的行程將必須較小。然而,較小行程需要對應薄膜按鍵之移動的較小且受限範圍,此可干擾薄膜按鍵的根據其預期力-位移特性操作且將合適觸覺回饋提供至使用者的能力。
由於薄膜按鍵之實體屬性與薄膜按鍵之觸覺回饋相關聯,因此該等實體屬性可經調整、修改、操縱或以其他方式調諧以補償較小行程,同時亦提供預界定的最佳觸覺回饋。
薄膜按鍵之某些實體屬性可經調整、修改、操縱或以其他方式調諧以補償一指定行程,同時亦提供預界定的觸覺回饋。亦即,薄膜按鍵之某些實體屬性可經調諧,使得該薄膜按鍵根據預界定之力-位移曲線特性操作。在一些實施例中,薄膜按鍵之高度、厚度及直徑可經調諧。在一些實施例中,薄膜按鍵之一表面可經調整或修改以調諧該表面之結構完整性。
圖2為低行程薄膜按鍵100之透視圖。圖3為低行程薄膜按鍵100之俯視圖。如圖2及圖3所示,低行程薄膜按鍵100可包括穹頂狀表面102,穹頂狀表面102具有上部部分140(例如,其可包括穹頂狀表面102之最高部分)、下部部分110,及安置於上部部分140與下部部分
110之間的一組調諧部件152、154、156及158。穹頂狀表面102可具有半球形、半球面或凸面剖面,其中上部部分140形成該剖面之頂部,且下部部分110形成該剖面之底座。下部部分110可採用任何合適形狀,諸如(例如)圓形、橢圓形或多邊形。
低行程薄膜按鍵100之實體屬性可以任何合適方式調諧。在一些實施例中,調諧部件152、154、156及158可為可整合或形成於穹頂狀表面102中之穹頂狀表面102之切口或開口。亦即,可移除穹頂狀表面102之預界定部分(例如,具有預界定大小及形狀之部分),以便控制或調諧低行程薄膜按鍵100,使得其根據預界定力-位移曲線特性而操作。
調諧部件152、154、156及158可彼此間隔開,使得穹頂狀表面102之一或多個部分可自穹頂狀表面102之下部部分110延伸至穹頂狀表面102之最高部分140。舉例而言,調諧部件152、154、156及158可彼此均勻間隔開,使得穹頂狀表面102之壁或臂部分132、134、136及138可形成十字形(或X形)部分130,其可自部分110跨至最高部分140。
如圖2中所示,穹頂狀表面102之部分172、174、176及178可各與十字形部分130之一些部位部分地相接,但亦可歸因於調諧部件152、154、156及158而與十字形部分130之其他部位部分地隔離。
儘管圖2及圖3僅展示四個調諧部件152、154、156及158,但在一些實施例中,低行程薄膜按鍵100可包括更多或更少調諧部件。在一些實施例中,調諧部件152、154、156及158中之每一者的形狀可經調諧而使得低行程薄膜按鍵100可根據預界定之力-位移曲線特性操作。詳言之,調諧部件152、154、156及158中之每一者可具有一特定形狀。如圖3中所示,例如,當自頂部查看低行程薄膜按鍵100時,調諧部件152、154、156及158中之每一者可呈現為具有L形。在一些實
施例中,調諧部件152、154、156及158可具有圓餅形。
一般而言,應瞭解,圖2至圖3中所示之薄膜按鍵100界定一組相對橫桿。每一橫桿係由一對臂段界定,且一般跨越薄膜按鍵100之表面上而相接。舉例而言,第一橫桿可由臂部分134及138界定,而第二臂可由臂部分132及136界定。因此,該等橫桿在薄膜按鍵之頂部彼此交叉,但一般彼此相對(例如,在不同方向上延伸)。在本實施例中,該等橫桿相對90度,但其他實施例可具有相對或偏移不同角度之橫桿。類似地,各種實施例中可存在或界定更多或更少橫桿。
橫桿可經組態以在將足夠的力施加於薄膜按鍵上時塌陷或位移。因此,橫桿可根據特定力-位移曲線向下行進;修改大小、形狀、厚度及其他實體特性可以類似方式修改力-位移曲線。因此,橫桿可按在第一力下提供向下運動且在第二力下提供向上運動或行進之方式進行調諧。因此,橫桿可在施加於鍵帽(且因此施加於薄膜按鍵)上之力超過第一臨限值時向下鎖扣,且可在所施加之力小於第二臨限值時恢復至初始或預設位置。第一及第二臨限值可經選擇而使得第二臨限值小於第一臨限值,因此向薄膜按鍵100提供滯後。
應瞭解,可不僅藉由調整橫桿及/或臂部分132、134、136、138之某些特性,亦藉由修改調諧部件152、154、156、158之大小及形狀,來調整薄膜按鍵100之力曲線。舉例而言,調諧部件可製作得較大或較小,可具有不同面積及/或橫截面,及其類似者。對調諧部件152、154、156、158之此等調整亦可修改薄膜按鍵100之力-位移曲線。
在一些實施例中,低行程薄膜按鍵100之臂部分132、134、136及138中之每一者可經調諧而使得低行程薄膜按鍵100可根據預界定之力-位移曲線特性操作。詳言之,臂部分132、134、136及138中之每一者可經調諧具有厚度a1(例如,如圖3中所示),其可小於一預界定
厚度。舉例而言,厚度a1可小於或等於約0.6毫米。
在一些實施例中,低行程薄膜按鍵100之材料的硬度可經調諧而使得低行程薄膜按鍵100可根據預界定之力-位移曲線特性操作。詳言之,低行程薄膜按鍵100之材料的硬度可經調諧大於一預界定硬度,使得十字形部分130可不容易屈曲。
儘管圖2及圖3可展示具有十字形部分130之穹頂狀表面102,但應瞭解,穹頂狀表面102可具有可包括任何合適數目個臂部分的一部分。在一些實施例中,穹頂狀表面102可包括更多或更少臂部分,而非具有四個臂部分132、134、136、138。在一些實施例中,低行程薄膜按鍵100可經調諧而使得其操作以在鍵帽200未經歷開關事件(例如,未被壓下)時將鍵帽200及支撐結構300維持於其各別自然位置中。在此等實施例中,低行程薄膜按鍵100可控制鍵帽200(及支撐結構300,若其包括在內)根據預界定之力-位移曲線特性操作。
無論低行程薄膜按鍵100如何調諧,當將外力施加至上部部分140時(例如,自圖1之鍵帽200),十字形部分130可在-Y方向上移動,且可導致臂部分132、134、136及138改變形狀且屈曲。因此,一底面(例如,正對穹頂狀表面102之最高部分140)可在十字形部分130在-Y方向上移動足夠距離時接觸鍵盤之膜片(例如,圖1之膜片500)的一部分。以此方式,可觸發一開關操作或事件。
圖10為可類似於低行程薄膜按鍵100且可經調諧根據預界定力-位移曲線特性操作的替代性低行程薄膜按鍵1000的俯視圖。如圖10中所示,低行程薄膜按鍵1000可包括十字形部分1030及一組調諧部件1020、1040、1060及1080。當自頂部查看低行程薄膜按鍵1000時(如圖10中所示),調諧部件1020、1040、1060及1080中之每一者可呈現為圓餅形。
圖11為可類似於低行程薄膜按鍵100且可經調諧根據預界定力-位
移曲線特性操作的另一替代低行程薄膜按鍵1100的俯視圖。如圖11中所示,低行程薄膜按鍵1100可包括一表面1180及一組調諧部件1150。當自頂部查看低行程薄膜按鍵1100時(如圖11中所示),調諧部件1150中之每一者可呈現為具有任何合適形狀(例如,橢圓形、圓形、矩形等)。
圖4為自圖3之線A-A截取的低行程薄膜按鍵100之橫截面圖。圖4類似於圖1,但未展示支撐結構300。在一些實施例中,支撐結構300可為不必要的,且開關總成可僅包括鍵帽200、低行程薄膜按鍵100及膜片500。如圖4中所示,十字形部分130之臂部分132及136可形成可橫跨穹頂狀表面102上之相接臂部分。
圖5為低行程薄膜按鍵100之橫截面圖(類似於圖4),其中低行程薄膜按鍵100在第一狀態中駐留於鍵帽200與膜片500之間。鍵帽200、低行程薄膜按鍵100及膜片500可(例如)形成鍵盤之鍵開關或開關總成中的一者。如圖5中所示,鍵帽200可包括一主體部分201及一接觸部分210。主體部分201可包括一帽表面202及一底面204,且接觸部分210可包括一接觸表面212。如圖5中所示,鍵帽200可位於其自然位置220中(例如,在帽表面202接收任何力(例如,來自使用者)之前)。此外,低行程薄膜按鍵100及膜片500之每一者可位於其各別自然位置中。
在一些實施例中,膜片500可為可與低行程薄膜按鍵100互動的印刷電路板(「PCB」)之一部分。如上文參考圖1描述,低行程薄膜按鍵100可為鍵盤(圖中未示)之一組件。在一些實施例中,鍵盤可包括一PCB及可提供鍵開關(例如,在鍵帽200經由外力在-Y方向上被壓下時)之膜片。膜片500可包括一頂層510、一底層520及介於頂層510與底層520之間的一隔片530。在一些實施例中,膜片500亦可包括一支撐層550,其可包括一通孔552(例如,電鍍通孔)。頂層510及底層520
可駐留於支撐層550上。在一些實施例中,頂層510及底層520可各在Y方向上具有預界定之厚度,且隔片530可具有預界定高度。頂層510、底層520及支撐層550中之每一者可由任何合適材料構成(例如塑膠,諸如聚對苯二甲酸乙二酯(「PET」)、聚合物薄片等)。舉例而言,頂層510及底層520中之每一者可由PET聚合物薄片構成,其可各具有一預界定厚度。頂層510可耦接至或包括對應導電襯墊(圖中未示),且底層520可耦接至或包括對應導電襯墊(圖中未示)。在一些實施例中,此等導電襯墊中之每一者可呈導電凝膠之形式。導電襯墊之凝膠樣性質可在(例如)使用者壓下鍵帽200時將改良之觸覺回饋提供至該使用者。與頂層510相關聯之導電襯墊可包括頂層510之底面上的對應導電跡線,且與底層520相關聯之導電襯墊可包括底層520之上側上的導電跡線。此等導電襯墊及對應導電跡線可由任何合適材料構成(例如,諸如銀或銅之金屬、導電凝膠、奈米線等)。
如圖5中所示,隔片530可允許頂層510在(例如)低行程薄膜按鍵100屈曲且十字形部分130在-Y方向上移動(例如,歸因於正施加至鍵帽200之帽表面202之外力)時接觸底層520。詳言之,隔片530可允許與頂層510相關聯之導電襯墊實體接取與底層520相關聯之導電襯墊,使得其對應導電跡線可彼此接觸。此接觸可接著由處理單元偵測(例如,電子裝置或鍵盤之晶片)(圖中未示),該處理單元可產生對應於鍵帽200之一代碼。
在一些實施例中,鍵帽200、低行程薄膜按鍵100及膜片500可包括在表面可安裝之封裝中,此可促進(例如)電子裝置或鍵盤之組裝,且亦可向各種組件提供可靠性。
儘管圖5展示可用以觸發一開關事件之特定層狀膜片,但應瞭解,亦可使用其他機構來觸發該開關事件。舉例而言,在一些實施例中,低行程薄膜按鍵100可包括導電材料。在此等實施例中,單獨導
電材料亦可駐留於上部部分140之底面的下方。當發生鍵擊時(例如,當將外力A施加至鍵帽200時),低行程薄膜按鍵100之導電材料可接觸單獨導電材料,此可觸發開關事件。
如上文描述,低行程薄膜按鍵100可以任何合適方式調諧,使得低行程薄膜按鍵100(且因此,鍵帽200)可根據預界定之力-位移曲線特性操作。圖6至圖8分別為低行程薄膜按鍵100、鍵帽200及膜片500在第二、第三及第四狀態中的橫截面圖(類似於圖5)。圖9展示預界定之力-位移曲線900,其中鍵帽200及低行程薄膜按鍵100可根據該力-位移曲線而操作。F軸可表示施加至鍵帽200之力(以公克為單位),且D軸可表示鍵帽200回應於所施加之力的位移。
將鍵帽200自其自然位置220(例如,在將任何力施加至鍵帽200之前的該鍵帽之位置,如圖5中所示)壓下至一最大位移位置250(例如,如圖8中所示)所需的力可變化。如圖9中所示,例如,使鍵帽200位移所需之力可隨著鍵帽200在-Y方向上自自然位置220(例如,0毫米)至位置230(例如,VIa毫米)位移而逐漸增大。此所需之力的逐漸增大係至少部分歸因於低行程薄膜按鍵100改變形狀之阻力(例如,上部部分140在-Y方向上位移的阻力)。將鍵帽200位移至位置230所需的力可被稱作操作力或峰值力。
當鍵帽200位移至位置230(例如,VIa毫米)時,低行程薄膜按鍵100可不再能夠抵抗壓力,且可開始屈曲(例如,十字形部分130可開始屈曲)。隨後鍵帽200自位置230(例如,VIa毫米)位移至位置240(例如,VIb毫米)所需的力可逐漸減小。
當鍵帽200位移至位置240(例如,VIb毫米)時,低行程薄膜按鍵100之上部部分140的底面可接觸膜片500以導致或觸發一開關事件或操作。在一些實施例中,底面可在鍵帽200位移至位置240稍前或稍後接觸膜片500。當接觸表面107接觸膜片500時,膜片500可在+Y方向
上提供反作用力,此可增大繼續使鍵帽200位移超過位置240所需的力。將鍵帽200位移至位置240所需的力可被稱作拉力或返回力。
當鍵帽200位移至位置240時,低行程薄膜按鍵100亦可完成其屈曲。在一些實施例中,上部部分140可繼續在-Y方向上位移,但低行程薄膜按鍵100之十字形部分130可實質上屈曲。隨後鍵帽200自位置240(例如,VIb毫米)位移至位置250(例如,VIc毫米)所需的力可逐漸增大。位置250可為鍵帽200之最大位移位置(例如,觸底位置)。當力(例如,外力A)自鍵帽200移除時,彈性薄膜按鍵100可接著不屈曲且返回至其自然位置,且鍵帽亦可返回至自然位置220。
在一些實施例中,接觸部分210之大小或高度可經界定以判定最大位移位置250或鍵帽200在-Y方向上之行程。舉例而言,鍵帽200之行程可被界定為約0.75毫米、1.0毫米或1.25毫米。
除藉由頂層510及底層520之凝膠樣導電襯墊提供至低行程薄膜按鍵100及鍵帽200之緩衝效應之外,在一些實施例中,通孔552亦可提供一緩衝效應。如圖8中所示,例如,當鍵帽200位移至最大位移位置250且低行程薄膜按鍵100完全屈曲且按壓至頂層510上時,底層520可彎曲或以其他方式與支撐層550互動,使得底層520之一部分可進入通孔552之空隙中。以此方式,鍵帽200可接收一緩衝效應,此可轉換為用於使用者之改良觸覺回饋。
在一些實施例中,鍵帽200可或可不包括接觸部分210。當鍵帽200不包括接觸部分210時,例如,鍵帽200之底面204可不足以按壓至十字形部分130之上部部分140上。因此,在此等實施例中,低行程薄膜按鍵100可包括一力集中器結塊,其可在將力在-Y方向上施加至帽表面202時接觸底面204。圖12為包括結塊1200之低行程薄膜按鍵100的橫截面圖(類似於圖4)。如圖12中所示,力集中器結塊1200可具有塊狀,該塊狀具有可接觸薄膜按鍵100之上部部分140的底面1204及可
接觸鍵帽200之底面204的上側1202。以此方式,當鍵帽200歸因於外力而在-Y方向上位移時,底面204可按壓至上側1202上,且將外力引導至上部部分140上。
圖13為製造低行程薄膜按鍵100之說明性過程1300。過程1300開始於步驟1302處。
在步驟1304處,過程可包括提供一穹頂形表面。舉例而言,步驟1304可包括提供一穹頂形表面,諸如穹頂狀表面102(在將任何調諧部件與該穹頂形表面整合之前)。
在步驟1306處,過程可包括選擇性地移除該穹頂形表面之複數個預界定部分,以調諧該穹頂形表面以根據一預界定之力-位移曲線特性操作。舉例而言,步驟1306可包括在該穹頂形表面之複數個預界定部分處形成開口或切口152、154、156及158,該等開口中之每一者具有預界定形狀,諸如L形或圓餅形。在一些實施例中,步驟1306可包括形成可呈現為十字形的該穹頂形表面之剩餘部分。此外,在一些實施例中,步驟1306可包括該穹頂形表面之模切或衝壓,以形成切口152、154、156及158。
圖14說明可用於某些實施例中之又一實例薄膜按鍵1400。此薄膜按鍵1400可一般為正方形或矩形。亦即,主要側壁1402、1404、1406、1408可為直,且界定薄膜按鍵1400之外邊緣或表面的全部或多數。薄膜按鍵1400可具有一或多個斜向邊緣1410。此處,四個拐角中之每一者為斜向的。斜向拐角1410可在鍵及/或鍵盤相對於鄰近薄膜按鍵、固持或保持機構及其類似者之組裝期間為薄膜按鍵1400提供間隙。此外,在一些實施例中,斜向角可提供與底層膜片之額外表面接觸,由此提供額外面積以緊固至膜片。應瞭解,替代實施例可省略一些或全部斜向邊緣1410。諸如圖14中所示的正方形及/或部分正方形的底座可用於前述實施例中之任一者。類似地,在一些實施例中,圓
形底座(或具有另一形狀之底座)可用於圖14中所示之臂結構。
如圖14之實施例中所示,兩個橫桿1412、1414可在對角線相對之斜向邊緣1410(或拐角,若不存在斜向邊緣)之間延伸。替代實施例可包括更多或更少橫桿。每一橫桿1412、1416可被視為由多個臂1418、1420、1422、1424形成。臂1418、1420、1422、1424在薄膜按鍵1400之頂部1428處相交。可藉由調整所移除之材料的材料量及形狀以形成調諧部件1426來改變臂之形狀,該等調諧部件實質上為形成於薄膜按鍵1400中之空隙或孔隙。先前已論述用以產生力-位移曲線的調諧部件1426與橫桿/臂之相互關係。
藉由使用具有大體上正方形或矩形剖面之薄膜按鍵1400,可最大化正方形鍵帽下方的薄膜按鍵之不可用面積。因此,當與剖面為圓形之薄膜按鍵相比時,橫桿1412、1416之長度可增大。此可允許薄膜按鍵1400根據一力-位移曲線操作,此可在橫桿歸因於圓形薄膜按鍵剖面而被限於較短的情況下難以達成。舉例而言,一旦達成必要的力臨限值,橫桿之偏移(在向上或向下方向上)便可在較短週期內出現。此可提供一脆響感覺,或可提供相關聯之鍵的更突然的壓下或彈回。此外,由於橫桿1412、1416之長度得以增大,因此可簡化薄膜按鍵1400之力-位移曲線的精密調諧。
雖然已描述一低行程開關總成及系統以及其使用方法,但應理解,可在不偏離本發明之精神及範疇的情況下作出許多改變。明顯預期由一般熟習此項技術者觀察、現已知或稍後設計的對所主張之標的的非實質改變等效地處於申請專利範圍之範疇內。因此,將一般熟習此項技術者現今或稍後已知的明顯替代界定為處於所界定之元件的範疇內。亦應理解,諸如「上」及「下」、「前」及「後」、「頂」及「底」、「左」及「右」、「長」及「寬」及其類似者之各種方向及定向術語在本文中僅出於方便起見而使用,且此等詞語之使用並非意欲為
固定或絕對的方向或定向限制。舉例而言,本發明之裝置可具有任何所要之定向。若重新定向,則可能需要在描述中使用不同方向或定向術語,但彼將不會改變其如在本發明之範疇及精神內的基本性質。此外,根據本發明之原理進行建構的電子裝置可具有任何合適的三維形狀,包括(但不限於)球體、圓錐體、八面體或其組合。
因此,熟習此項技術者將瞭解,本發明可由不同於所描述之實施例的出於說明而非限制之目的而呈現的實施例實踐。
100‧‧‧低行程薄膜按鍵
200‧‧‧鍵帽
300‧‧‧支撐結構
500‧‧‧膜片
Claims (25)
- 一種低行程薄膜按鍵,其包含:一穹頂狀表面,其具有上部部分及下部部分;由複數個調諧部件組成之一調諧部件陣列,其於該等上部部分與該等下部部分之間整合於該穹頂狀表面內,該調諧部件陣列經操作以控制該低行程薄膜按鍵之一力-位移曲線特性;及其中該穹頂狀表面界定該等調諧部件及隔開該調諧部件陣列中之每一調諧部件的複數個放射狀分佈臂,該複數個放射狀分佈臂組成一放射狀分佈臂陣列。
- 如請求項1之低行程薄膜按鍵,其中該力-位移曲線特性包含在一預界定之距離範圍內位移該上部部分所需之一力的一變化。
- 如請求項1之低行程薄膜按鍵,其中該穹頂狀表面由金屬形成。
- 如請求項1之低行程薄膜按鍵,其中該調諧部件陣列中之每一調諧部件包含該穹頂狀表面之一切口。
- 如請求項4之低行程薄膜按鍵,其中該切口為下列中之一者:L形;或圓餅形。
- 如請求項1之低行程薄膜按鍵,其中該等調諧部件進一步操作以根據該力-位移曲線特性將觸覺回饋提供至一使用者。
- 如請求項1之低行程薄膜按鍵,其中該上部部分包含該穹頂狀表面之一最高點。
- 如請求項1之低行程薄膜按鍵,其中該下部部分包含一圓形、一多邊形及一橢圓形中之一者。
- 如請求項1之低行程薄膜按鍵,其中該穹頂狀表面包含一十字形部分。
- 如請求項1之低行程薄膜按鍵,其中該放射狀分佈臂陣列中之每一放射狀分佈臂自該上部部分延伸至該下部部分。
- 如請求項1之低行程薄膜按鍵,其中該十字形部分操作以在將一預界定之力施加至該上部部分時屈曲。
- 一種用於製造一低行程薄膜按鍵之方法,該方法包含:提供一穹頂形表面,該穹頂形表面具有一上部部分及一下部部分;選擇性地移除位於該上部部分及該下部部分之間的該穹頂形表面之由複數個預界定部分組成之一預界定部分陣列,藉此界定連接該上部部分至該下部部分之複數個臂,該複數個臂組成一臂陣列;及其中:該預界定部分陣列之每一預界定部分之一形狀界定該一低行程薄膜按鍵之一預界定之力-位移曲線特性;及該臂陣列界定該穹頂形表面之一個十字形部分。
- 如請求項12之方法,其中該選擇性地移除包含:在該預界定部分陣列處形成複數個開口,該等開口中之每一者具有一預界定形狀。
- 如請求項13之方法,其中該選擇性地移除包含下列一者:模切該預界定部分陣列及衝壓該預界定部分陣列。
- 如請求項12之方法,其中該預界定之力-位移曲線特性包含:在一預界定之距離範圍內移動該上部部分所需之一力的一變化。
- 一種開關總成,其包含:一鍵帽;一支撐結構,其駐留於該鍵帽下;一穹頂狀表面,其安置於該鍵帽下方且在其中形成由複數個 開口組成之一開口陣列,該開口陣列界定連接該穹頂狀表面之一中央部分至該穹頂狀表面之一外邊緣的複數個臂,該複數個臂組成一臂陣列,其中該等臂中之一者經配置橫過該等臂中之另一者;及一電膜片,其位於該穹頂狀表面之下且操作以觸發一開關事件,其中該開口陣列操作以執行以下動作:將該開關總成維持於該電膜片未觸發該開關事件時的位置中;及控制該穹頂狀表面以根據一預界定力-位移曲線而表現。
- 如請求項16之開關總成,其中該支撐結構操作以向該鍵帽提供支撐。
- 如請求項16之開關總成,其中該支撐結構包含一剪式機構及一蝶式機構中之一者。
- 如請求項16之開關總成,其中該穹頂狀表面操作以在該鍵帽按壓於該穹頂狀表面之一上部部分上時根據該預界定力-位移曲線而至少部分塌陷。
- 如請求項16之開關總成,其中該鍵帽操作以行進至多0.5毫米。
- 如請求項16之開關總成,其中該電膜片包含一頂層及一底層。
- 如請求項21之開關總成,其中該頂層及該底層中之每一者耦接至一對應導電凝膠,該對應導電凝膠在該鍵帽向著該電膜片位移時向該鍵帽及該穹頂狀表面提供支撐。
- 如請求項21之開關總成,其進一步包含一支撐層,該支撐層駐留於該底層下方且具有與該穹頂狀表面之一上部部分對準的一通孔。
- 如請求項16之開關總成,其中該穹頂狀表面包含一實質上正方形的底座。
- 如請求項24之開關總成,其中該實質上正方形之底座包括至少一斜向邊緣。
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