TWI613691B - 輸入裝置 - Google Patents

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TWI613691B TW105133001A TW105133001A TWI613691B TW I613691 B TWI613691 B TW I613691B TW 105133001 A TW105133001 A TW 105133001A TW 105133001 A TW105133001 A TW 105133001A TW I613691 B TWI613691 B TW I613691B
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蘇志文
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光寶電子（廣州）有限公司
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    • H01H2235/00—Springs
    • H01H2235/03—Two serial springs

Abstract

一種輸入裝置，包括至少一按鍵結構以及一配置於按鍵結構的薄膜電路板。按鍵結構包括一上蓋、一柱塞、一套筒、一桿件、一第一彈性件、一第二彈性件以及一下蓋。柱塞組裝於上蓋上且具有一突起部與一導正部，其中柱塞的突起部突出於上蓋的一第一開口。套筒組裝於柱塞內。桿件可移動地套設於套筒內。第一彈性件套設於桿件內，其中導正部穿入第一彈性件，以使第一彈性件的一第一端抵接柱塞。下蓋具有一第二開口且與上蓋相互卡扣。第二彈性件的一第二端與一第三端分別抵接於套筒與下蓋。

Description

輸入裝置
本發明是有關於一種輸入裝置，且特別是有關於一種具有機械式按鍵手感的按鍵結構的輸入裝置。
鍵盤是個人電腦與筆記型電腦最重要的輸入界面，使用者經由按壓不同的按鍵，使電腦產生相對應的動作。依鍵盤的按鍵結構，可以簡單的分為機械式與薄膜式二種。機械式按鍵具有手感最佳、壽命最長且觸發行程短的優點，但其缺點在於所搭配觸發的印刷電路板製程複雜且價格昂貴。另一方面，薄膜式按鍵則因搭配薄膜電路板所有有輕重量、價格低與製程簡單的優點，但其缺點在於手感不佳、壽命短且觸發行程較長。因此如何設計出可同時具有機械式按鍵與薄膜式按鍵優點的按鍵結構已成為製造商在開發產品時的重要課題之一。
本發明提供一種輸入裝置，具有按鍵結構，可達到機械式按鍵手感與薄膜式按鍵的低成本的優點。
本發明的輸入裝置，其包括至少一按鍵結構以及一薄膜電路板。按鍵結構包括一上蓋、一柱塞、一套筒、一桿件、一第一彈性件、一第二彈性件以及一下蓋。上蓋具有一第一開口。柱塞組裝於上蓋上，且具有一突起部與一連接突起部的導正部，其中柱塞的突起部突出於上蓋的第一開口。套筒組裝於柱塞內。桿件可移動地套設於套筒內。第一彈性件套設於桿件內，其中柱塞的導正部穿入第一彈性件，以使第一彈性件的一第一端抵接柱塞。第二彈性件套設於套筒之外。下蓋與上蓋相互卡扣，且下蓋具有一第二開口。第二彈性件彼此相對的一第二端與一第三端分別抵接於套筒與下蓋。薄膜電路板配置於按鍵結構的下方。當柱塞的突起部受到按壓時，第二彈性件彈性變形而使桿件穿過於下蓋的第二開口而接觸薄膜電路板並獲得一反作用力，而反作用力迫使桿件因第一彈性件彈性變形而潰縮於第二開口中並觸發薄膜電路板。
在本發明的一實施例中，上述的薄膜電路板至少包括一第一圖案化線路薄膜、一第二圖案化線路薄膜以及一絕緣薄膜。絕緣薄膜位於第一圖案化線路薄膜與第二圖案化線路薄膜之間，且具有一對應下蓋的第二開口的第一貫孔。當柱塞的突起部受到按壓時，桿件接觸薄膜電路板的第一圖案化線路薄膜，以使第一圖案化線路薄膜形變且透過絕緣薄膜的第一貫孔與第二圖案化線路薄膜接觸而觸發薄膜電路板。
在本發明的一實施例中，上述的第一彈性件與第二彈性件分別為一壓縮彈簧，且第二彈性件的外徑大於第一彈性件的外徑。
在本發明的一實施例中，上述的絕緣薄膜的第一貫孔的孔徑與第一彈性件的彈簧常數成反比。
在本發明的一實施例中，上述的輸入裝置，更包括：一光源模組，配置於按鍵結構的下方，且包括一電路板以及至少一與電路板電性連接的發光二極體。光源模組位於按鍵結構與薄膜電路板之間。電路板具有一對應下蓋的第二開口的一第二貫孔。當柱塞的突起部受到按壓時，桿件穿過第二貫孔而接觸薄膜電路板。
在本發明的一實施例中，上述的按鍵結構的下蓋更具有一容納部，光源模組的發光二極體對應下蓋的容納部設置。
在本發明的一實施例中，上述的輸入裝置更包括：一平面光源，配置於按鍵結構下方，其中薄膜電路板位於平面光源與按鍵結構之間。
在本發明的一實施例中，上述的按鍵結構的上蓋與下蓋的材質皆為透光材料。
在本發明的一實施例中，上述的輸入裝置更包括：至少一光源，配置於薄膜電路板上，且與薄膜電路板電性連接，其中光源與薄膜電路板定義出一背光模組。
在本發明的一實施例中，上述的按鍵結構更包括一彈片，插設於下蓋上，用以提供柱塞的突起部受到按壓時的段落感。
在本發明的一實施例中，上述的按鍵結構更包括一鍵帽，組裝於柱塞的突起部上。
基於上述，在本發明的按鍵結構的設計中，由於按鍵結構具有柱塞、套筒、桿件以及第一彈性件，因此當柱塞的突起部受到按壓時，第二彈性件彈性變形而使桿件穿過於下蓋而接觸物體（如薄膜電路板）並獲得反作用力，而反作用力可迫使桿件因第一彈性件彈性變形而潰縮於下蓋的第二開口中。如此一來，本發明的按鍵結構可具有機械式按鍵的手感與觸發行程。此外，本發明的輸入裝置的設計是採用上述的按鍵結構與薄膜電路板的搭配，因此相較於習知的機械式按鍵是搭配印刷電路板而言，本發明的輸入裝置可具有較低成本及輕重量的優勢。簡言之，本發明的輸入裝置可具有機械式按鍵手感與薄膜式按鍵的低成本的優點。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A繪示為本發明的一實施例的一種按鍵結構的立體示意圖。圖1B繪示為圖1A的按鍵結構的立體分解示意圖。圖1C繪示為圖1A的按鍵結構的局部剖面立體示意圖。請同時參考圖1A、圖1B與圖1C，本實施例的按鍵結構100a包括一上蓋110、一柱塞120、一套筒130、一桿件140、一第一彈性件150、一第二彈性件160以及一下蓋170。
詳細來說，上蓋110具有一第一開口112。柱塞120組裝於上蓋110上，且具有一突起部122與一連接突起部122的導正部124，其中柱塞120的突起部122突出於上蓋110的第一開口112。套筒130組裝於柱塞120內。桿件140可移動地套設於套筒130內。第一彈性件150套設於桿件140內，其中柱塞120的導正部124穿入第一彈性件150，以使第一彈性件150的一第一端152抵接柱塞120。第二彈性件160套設於套筒130之外。下蓋170與上蓋110相互卡扣，且下蓋170具有一第二開口172。第二彈性件160彼此相對的一第二端162與一第三端164分別抵接於套筒130與下蓋170。
請再參考圖1C，在本實施例中，上蓋110與下蓋170的材質可例如是透光材料或不透光材料，於此並不加以限制。上蓋110與下蓋170相互卡扣，而將柱塞120、套筒130、桿件140、第一彈性件150與第二彈性件160固定於上蓋110與下蓋170內。柱塞120的突起部122突出於上蓋110的第一開口112之外，以供使用者按壓。柱塞120的導正部124穿過第一彈性件150，以使第一彈性件150位於導正部124與桿件140之間，其中導正部124是為了要導正第一彈性件150，以避免第一彈性件150在彈性變形時偏離其原本所在的位置。桿件140套設於套筒130內，且桿件140可因為第一彈性件150的彈性變形而在套筒130內上下移動，而產生潰縮現象。此處，第一彈性件150與第二彈性件160分別例如為一壓縮彈簧，且第二彈性件160的外徑大於第一彈性件150的外徑。第二彈性件160的外徑例如是5.7公厘+/- 0.05公厘，而第一彈性件150的外徑例如是1.6公厘+/-0.05公厘，但並不以此為限。此外，第二彈性件160的彈簧常數也大於第一彈性件150的彈簧常數，意即第一彈性件150相較於第二彈性件160較容易產生形變。
當柱塞120的突起部122受到按壓時，第二彈性件160彈性變形而使桿件140穿過於下蓋170的第二開口172而接觸一物體並獲得一反作用力，而反作用力迫使桿件140因第一彈性件150彈性變形而潰縮於第二開口172中。也就是說，當施加一外力以按壓柱塞120的突起部122時，第二彈性件160因受外力而壓縮變形且帶動桿件140向下移動並穿過下蓋170的第二開口172而接觸物體（如薄膜電路板，未繪示），即所謂的觸發行程。此物體會提供反作用力，而迫使桿件140因第一彈性件150受反作用力壓縮變形而向上移動潰縮於下蓋170的第二開口172中。此時，柱塞120的突起部122仍受到外力向下壓，而桿件140則潰縮至第二開口172中且持續接觸物體，此即所謂的觸底行程。
簡言之，在本實施例的按鍵結構100a的設計中，按鍵結構100a是採用與機械式按鍵相同的彈性力量（即第二彈性件160的彈力），以及當按壓柱塞120而產生反作用力並提供持續按壓行程的彈性力量（即第一彈性件150的彈力）。因此，本實施例的按鍵結構100a可具有機械式按鍵的手感與觸發行程。
在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
圖2繪示為本發明的另一實施例的一種按鍵結構的局部剖面立體示意圖。請同時參考圖1C與圖2，本實施例的按鍵結構100b與圖1C的按鍵結構100a相似，兩者的差異在於：本實施例按鍵結構100b更包括一鍵帽180，組裝於柱塞120的突起部122上。此處，鍵帽180可作為按鍵結構100b的最上薄膜構件，而使用者可透過按壓鍵帽180而操作按鍵結構100b。
圖3A繪示為本發明的另一實施例的一種按鍵結構的立體分解示意圖。圖3B繪示為圖3A的按鍵結構的剖面示意圖。請同時參考圖1B、圖1C、圖3A與圖3B，本實施例的按鍵結構100c與圖1B、圖1C的按鍵結構100a相似，兩者的差異在於：本實施例的按鍵結構100c更包括一彈片190，插設於下蓋170上，用以提供柱塞120的突起部122受到按壓時的段落感，藉此提供使用者在按壓與釋放突起部122的過程中有良好的操作手感。簡言之，在按鍵結構100c的全過程中，回饋力度因為彈片190的設置而分為二段，按鍵行程突破兩段的邊界時，會有一個回彈，讓使用者感覺要經過兩段才按到底，藉此可增加操作手感。
圖4A繪示為本發明的一實施例的一種輸入裝置的立體示意圖。圖4B繪示為圖4A的輸入裝置的立體分解示意圖。圖4C繪示為圖4A的輸入裝置的局部剖面立體示意圖。圖4D繪示為圖4A的輸入裝置的桿件接觸薄膜電路板的示意圖。為了方便說明起見，圖4B中省略繪示鍵帽180。請同時參考圖4A、4B與4C，本實施例的輸入裝置10a包括至少一個上述的按鍵結構100a、100b、100c（此處以按鍵結構100b作為舉例說明）以及一薄膜電路板200。薄膜電路板200配置於按鍵結構100b的下方。當柱塞120的突起部122受到按壓時，第二彈性件160彈性變形而使桿件140穿過於下蓋170的第二開口172而接觸薄膜電路板200並獲得一反作用力，而反作用力迫使桿件140因第一彈性件150彈性變形而潰縮於第二開口172中並觸發薄膜電路板200。
詳細來說，請同時參考圖4C與圖4D，本實施例的薄膜電路板200至少包括一第一圖案化線路薄膜210、一第二圖案化線路薄膜220以及一絕緣薄膜230。絕緣薄膜230位於第一圖案化線路薄膜210與第二圖案化線路薄膜220之間，且具有一對應下蓋170的第二開口172的第一貫孔232。此處，第一圖案化線路薄膜210、絕緣薄膜230以及第二圖案化線路薄膜220三者之間都有空氣間隙。當柱塞120的突起部122受到按壓時，桿件140接觸薄膜電路板200的第一圖案化線路薄膜210，以使第一圖案化線路薄膜210形變且透過絕緣薄膜230的第一貫孔232與第二圖案化線路薄膜220接觸而觸發薄膜電路板200。
特別是，本實施例的絕緣薄膜230的第一貫孔232的孔徑與第一彈性件150的彈簧常數成反比。舉例來說，當絕緣薄膜230的第一貫孔232的孔徑較大時，第一圖案化線路薄膜210僅需要較小的觸發壓力即可與第二圖案化線路薄膜220產生架橋現象而觸發薄膜電路板200；反之，當絕緣薄膜230的第一貫孔232的孔徑較小時，第一圖案化線路薄膜210則需要較大的觸發壓力才能與第二圖案化線路薄膜220產生架橋現象而觸發薄膜電路板200。因此，可以透過調整第一彈性件150的彈簧常數而達到所需要的觸發行程。
簡言之，在本實施例的輸入裝置10a的設計中，按鍵結構100b的柱塞120的突起部122受到按壓時，第二彈性件160彈性變形而使桿件140穿過於下蓋170而接觸薄膜電路板200並獲得反作用力，而反作用力可迫使桿件140因第一彈性件150彈性變形而潰縮於下蓋170的第二開口172中。因此，本實施例的按鍵結構100b可提供機械式按鍵的手感與觸發行程。由於本實施例的輸入裝置10a是採用具有機械式按鍵手感的按鍵結構100b與薄膜電路板200的搭配，因此相較於習知是機械式按鍵與印刷電路板的搭配而言，本實施例的輸入裝置10a可具有較低成本及輕重量的優勢。
圖5繪示為本發明的另一實施例的一種輸入裝置的立體分解示意圖。請同時參考圖4B與圖5，本實施例的輸入裝置10b與圖4B的輸入裝置10a相似，兩者的差異在於：本實施例的輸入裝置10b是採用圖1B的按鍵結構100a，且本實施例的輸入裝置10b還包括至少一光源300，配置於薄膜電路板200上，且與薄膜電路板200電性連接。此處，光源300與薄膜電路板200定義出一背光模組20，且按鍵結構100a的上蓋110與下蓋170的材質，較佳地，皆為透光材料。簡言之，背光模組20可以提供光源以使按鍵結構100b發光。此處，如圖5所示，光源300可對應下蓋170的一容納部174設置，以使光源300可從下蓋170的容納部174向上穿過上蓋110而出光。光源300例如是一發光二極體，但並不以此為限。
圖6繪示為本發明的另一實施例的一種輸入裝置的立體分解示意圖。請同時參考圖4B與圖6，本實施例的輸入裝置10c與圖4B的輸入裝置10a相似，兩者的差異在於：本實施例的輸入裝置10c是採用圖1B的按鍵結構100a，且輸入裝置10c還包括一光源模組400，配置於按鍵結構100a的下方。詳細來說，本實施例的光源模組400包括一電路板410以及至少一與電路板410電性連接的發光二極體420。光源模組400位於按鍵結構100b與薄膜電路板200之間，且電路板410具有一對應下蓋170的第二開口172（請參考圖1C）的一第二貫孔412。當柱塞120的突起部122受到按壓時，桿件140會依序穿過下蓋170的第二開口172以及電路板410的第二貫孔412而接觸薄膜電路板200。此處，光源模組400的發光二極體420對應下蓋170的一容納部174設置。也就是說，發光二極體420的光可從下蓋170的容納部174向上穿過上蓋110而出光。
圖7繪示為本發明的另一實施例的一種輸入裝置的立體分解示意圖。請同時參考圖4B與圖7，本實施例的輸入裝置10d與圖4B的輸入裝置10a相似，兩者的差異在於：本實施例的輸入裝置10d是採用圖1B的按鍵結構100a，且本實施例的輸入裝置10d還包括一平面光源500，配置於按鍵結構100a下方，其中薄膜電路板200位於平面光源500與按鍵結構100a之間。簡言之，平面光源500可提供平面光給按鍵結構100a，可作為按鍵結構100a的背光源。
綜上所述，在本發明的按鍵結構的設計中，由於按鍵結構具有柱塞、套筒、桿件以及第一彈性件，因此當柱塞的突起部受到按壓時，第二彈性件彈性變形而使桿件穿過於下蓋而接觸物體（如薄膜電路板）並獲得反作用力，而反作用力可迫使桿件因第一彈性件彈性變形而潰縮於下蓋的第二開口中。如此一來，本發明的按鍵結構可具有機械式按鍵的手感與觸發行程。此外，本發明的輸入裝置的設計是採用上述的按鍵結構與薄膜電路板的搭配，因此相較於習知的機械式按鍵是搭配印刷電路板而言，本發明的輸入裝置可具有較低成本及輕重量的優勢。簡言之，本發明的輸入裝置可具有機械式按鍵手感與薄膜式按鍵的低成本的優點。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10a、10b、10c、10d‧‧‧輸入裝置
20‧‧‧背光模組
100a、100b、100c‧‧‧按鍵結構
110‧‧‧上蓋
112‧‧‧第一開口
120‧‧‧柱塞
122‧‧‧突起部
124‧‧‧導正部
130‧‧‧套筒
140‧‧‧桿件
150‧‧‧第一彈性件
152‧‧‧第一端
160‧‧‧第二彈性件
162‧‧‧第二端
164‧‧‧第三端
170‧‧‧下蓋
172‧‧‧第二開口
174‧‧‧容納部
180‧‧‧鍵帽
190‧‧‧彈片
200‧‧‧薄膜電路板
210‧‧‧第一圖案化線路薄膜
220‧‧‧第二圖案化線路薄膜
230‧‧‧絕緣薄膜
232‧‧‧第一貫孔
300‧‧‧光源
400‧‧‧光源模組
410‧‧‧電路板
412‧‧‧第二貫孔
420‧‧‧發光二極體
500‧‧‧平面光源
圖1A繪示為本發明的一實施例的一種按鍵結構的立體示意圖。 圖1B繪示為圖1A的按鍵結構的立體分解示意圖。 圖1C繪示為圖1A的按鍵結構的局部剖面立體示意圖。 圖2繪示為本發明的另一實施例的一種按鍵結構的局部剖面立體示意圖。 圖3A繪示為本發明的另一實施例的一種按鍵結構的立體分解示意圖。 圖3B繪示為圖3A的按鍵結構的剖面示意圖。 圖4A繪示為本發明的一實施例的一種輸入裝置的立體示意圖。 圖4B繪示為圖4A的輸入裝置的立體分解示意圖。 圖4C繪示為圖4A的輸入裝置的局部剖面立體示意圖。 圖4D繪示為圖4A的輸入裝置的桿件接觸薄膜電路板的示意圖。 圖5繪示為本發明的另一實施例的一種輸入裝置的立體分解示意圖。 圖6繪示為本發明的另一實施例的一種輸入裝置的立體分解示意圖。 圖7繪示為本發明的另一實施例的一種輸入裝置的立體分解示意圖。
10a‧‧‧輸入裝置
100b‧‧‧按鍵結構
110‧‧‧上蓋
112‧‧‧第一開口
120‧‧‧柱塞
122‧‧‧突起部
130‧‧‧套筒
140‧‧‧桿件
150‧‧‧第一彈性件
160‧‧‧第二彈性件
170‧‧‧下蓋
200‧‧‧薄膜電路板

Claims (11)

  1. 一種輸入裝置，包括： 至少一按鍵結構，包括： 一上蓋，具有一第一開口； 一柱塞，組裝於該上蓋上，且具有一突起部與一連接該突起部的導正部，其中該柱塞的該突起部突出於該上蓋的該第一開口； 一套筒，組裝於該柱塞內； 一桿件，可移動地套設於該套筒內； 一第一彈性件，套設於該桿件內，其中該柱塞的該導正部穿入該第一彈性件，以使該第一彈性件的一第一端抵接該柱塞； 一第二彈性件，套設於該套筒之外；以及 一下蓋，與該上蓋相互卡扣，且具有一第二開口，該第二彈性件彼此相對的一第二端與一第三端分別抵接於該套筒與該下蓋；以及 一薄膜電路板，配置於該按鍵結構的下方，其中當該柱塞的該突起部受到按壓時，該第二彈性件彈性變形而使該桿件穿過於該下蓋的該第二開口而接觸該薄膜電路板並獲得一反作用力，而該反作用力迫使該桿件因該第一彈性件彈性變形而潰縮於該第二開口中並觸發該薄膜電路板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的輸入裝置，其中該薄膜電路板至少包括一第一圖案化線路薄膜、一第二圖案化線路薄膜以及一絕緣薄膜，該絕緣薄膜位於該第一圖案化線路薄膜與該第二圖案化線路薄膜之間，且具有一對應該下蓋的該第二開口的第一貫孔，當該柱塞的該突起部受到按壓時，該桿件接觸該薄膜電路板的該第一圖案化線路薄膜，以使該第一圖案化線路薄膜形變且透過該絕緣薄膜的該第一貫孔與該第二圖案化線路薄膜接觸而觸發該薄膜電路板。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的輸入裝置，其中該第一彈性件與該第二彈性件分別為一壓縮彈簧，且該第二彈性件的外徑大於該第一彈性件的外徑。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的輸入裝置，其中該絕緣薄膜的該第一貫孔的孔徑與該第一彈性件的彈簧常數成反比。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的輸入裝置，更包括： 一光源模組，配置於該按鍵結構的下方，且包括一電路板以及至少一與該電路板電性連接的發光二極體，其中該光源模組位於該按鍵結構與該薄膜電路板之間，該電路板具有一對應該下蓋的該第二開口的一第二貫孔，當該柱塞的該突起部受到按壓時，該桿件穿過該第二貫孔而接觸該薄膜電路板。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的輸入裝置，其中該按鍵結構的該下蓋更具有一容納部，該光源模組的該發光二極體對應該下蓋的該容納部設置。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的輸入裝置，更包括： 一平面光源，配置於該按鍵結構下方，其中該薄膜電路板位於該平面光源與該按鍵結構之間。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的輸入裝置，其中該按鍵結構的該上蓋與該下蓋的材質皆為透光材料。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的輸入裝置，更包括： 至少一光源，配置於該薄膜電路板上，且與該薄膜電路板電性連接，其中該光源與該薄膜電路板定義出一背光模組。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的輸入裝置，其中該按鍵結構更包括一彈片，插設於該下蓋上，用以提供該柱塞的該突起部受到按壓時的段落感。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的輸入裝置，其中該按鍵結構更包括一鍵帽，組裝於該柱塞的該突起部上。
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