TWI615869B - 鍵盤 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種鍵盤，包括按鍵、開關電路板、彈性蓋以及密封元件。開關電路板具有一開孔區域，而彈性蓋設置於開關電路板上且覆蓋開孔區域，以避免外來液體進入開關電路板內。密封元件設置於開關電路板之側壁，使開關電路板以及彈性蓋之間形成一密封區域。當位於密封區域中之內部氣體的之體積變化時，彈性蓋進行膨脹或收縮，使開關電路板不因內部氣體之體積變化而形變。

Description

鍵盤
本發明係關於一種輸入裝置，尤其係有關於包含有複數按鍵結構之鍵盤。
常見的電腦週邊輸入裝置包括滑鼠、鍵盤以及軌跡球等，其中鍵盤可直接鍵入文字以及符號予電腦，因此相當受到使用者以及輸入裝置廠商之重視。其中，較為常見的是一種包含有複數按鍵結構的鍵盤。
接下來說明鍵盤中之按鍵結構的架構，以包含有剪刀式連接元件之按鍵結構為例說明。請參閱圖1，其為習知按鍵結構之剖面側視示意圖。習知按鍵結構1包括按鍵帽11、剪刀式連接元件12、彈性橡膠體13、薄膜開關電路14以及底板15，且底板15用以承載按鍵帽11、剪刀式連接元件12、彈性橡膠體13以及薄膜開關電路14。其中剪刀式連接元件12係用以連接底板15與按鍵帽11。
剪刀式連接元件12位於底板15以及按鍵帽11之間且分別連接二者。剪刀式連接元件12包括第一框架121以及第二框架122。第一 框架121之第一端連接於按鍵帽11，而第一框架121之第二端則連接於底板15。彈性橡膠體13被剪刀式連接元件12環繞，而薄膜開關電路14具有複數按鍵接點(未顯示於圖中)。該按鍵接點於被觸發時輸出相對應之按鍵訊號。彈性橡膠體13設置於薄膜開關電路14上且一個彈性橡膠體13係對應於一個按鍵接點，當彈性橡膠體13被觸壓時，彈性橡膠體13發生形變且觸壓薄膜開關電路14中相對應之按鍵接點而產生按鍵訊號。
接下來說明習知按鍵結構1被使用者觸壓之運作情形。圖1中，當使用者觸壓按鍵帽11時，按鍵帽11受力而推抵剪刀式連接元件12使其運動，故按鍵帽11可相對於底板15往下移動且觸壓相對應的彈性橡膠體13。此時，彈性橡膠體13發生形變且觸壓薄膜開關電路14以觸發薄膜開關電路14之按鍵接點，使得薄膜開關電路14輸出相對應之按鍵訊號。而當使用者停止觸壓按鍵帽11時，按鍵帽11不再受力而停止觸壓彈性橡膠體13，使得彈性橡膠體13因應其彈性而恢復原狀，同時提供往上的彈性恢復力，按鍵帽11因此而被推回被觸壓之前的位置。
另外，為了避免外來液體進入薄膜開關電路內部所造成的短路情形，會將薄膜開關電路中設計為密封的結構，以具有防水功能。然而，密封的薄膜開關電路中存在有內部氣體，其內部氣體會因應氣溫變化而膨脹及收縮。當氣溫升高時，內部氣體之體積增加，造成薄膜開關電路中之按鍵接點不易導通。反之，當氣溫降低時，內部氣體之體積減少，造成薄膜開關電路中之按鍵接點容易接觸而導通。因此，某些製造廠會於薄膜開關電路中設置有逃氣道，以排出內部氣體，而避免影響薄膜開關電路之導通。然而，亦由於逃氣道的設置，使得薄膜開關電路不再密封，而難以防水。
因此，需要一種可具備防水功能且克服導通誤動作之鍵盤。
本發明之目的在於提供一種可具備防水功能且克服導通誤動作之鍵盤。
於一較佳實施例中，本發明提供一種鍵盤，包括複數按鍵、一開關電路板、一彈性蓋以及一密封元件。該複數按鍵顯露於該鍵盤之外，該開關電路板位於該複數按鍵之下方，用以被該複數按鍵觸發，而產生相對應之一按鍵訊號，該開關電路板具有一開孔區域。該彈性蓋設置於該開關電路板上且覆蓋該開孔區域，用以避免一外來液體進入該開關電路板內。該密封元件設置於該開關電路板之側壁，使該開關電路板以及該彈性蓋之間形成一密封區域，且可避免該外來液體進入該開關電路板內；其中，當位於該密封區域中之一內部氣體之體積增加時，該彈性蓋因應其彈性以及該內部氣體之體積而膨脹，而當該內部氣體之體積減少時，該彈性蓋因應其彈性以及該內部氣體之體積而收縮。
簡言之，本發明鍵盤係設置彈性蓋於開關電路板上，而不設置逃氣道於開關電路板中，以維持開關電路板之內部為密封區域，故本發明鍵盤具有防水功能。當氣溫變化時，位於開關電路板內部的內部氣體之體積隨之變化，使得彈性蓋因應內部氣體之體積變化以及本身的彈性而進行膨脹或收縮，以維持開關電路板中之第一接點與第二接點之間的距離，因此可解決按鍵接點不易導通或容易發生誤動作的問題。
1‧‧‧按鍵結構
2、3、4‧‧‧鍵盤
11、201‧‧‧按鍵帽
12、202‧‧‧剪刀式連接元件
13‧‧‧彈性橡膠體
14‧‧‧薄膜開關電路
15、21‧‧‧底板
20、20’、30’、40’‧‧‧按鍵
22、32、42‧‧‧開關電路板
23、33、43‧‧‧彈性蓋
24、34、44‧‧‧密封元件
25、45‧‧‧密封區域
121‧‧‧第一框架
122‧‧‧第二框架
203、303、403‧‧‧彈性元件
204、304、404‧‧‧平衡桿
220、320、420‧‧‧開孔區域
221、321、421‧‧‧上線路板
222、322、422‧‧‧下線路板
223、323、423‧‧‧隔離層
224、324、424‧‧‧按鍵接點
431‧‧‧排氣細孔
2211、3222、4211‧‧‧第一開孔
2212、3211、4212‧‧‧第一接點
2221、3221、4221‧‧‧第二接點
2231、3231、4231‧‧‧第二開孔
2232、3232、4232‧‧‧第三開孔
A‧‧‧外來液體
L‧‧‧按鍵之長度
W‧‧‧按鍵之寬度
圖1係習知按鍵結構之剖面側視示意圖。
圖2係本發明鍵盤於第一較佳實施例中之外觀結構示意圖。
圖3係本發明鍵盤於第一較佳實施例中之局部結構分解示意圖。
圖4係本發明鍵盤於第一較佳實施例中之局部結構剖面側視示意圖。
圖5係本發明鍵盤之彈性蓋於第一較佳實施例中發生膨脹之局部結構剖面側視示意圖。
圖6係本發明鍵盤之彈性蓋於第一較佳實施例中發生收縮之局部結構剖面側視示意圖。
圖7係本發明鍵盤於第二較佳實施例中之局部結構剖面側視示意圖。
圖8係本發明鍵盤於第三較佳實施例中之局部結構剖面側視示意圖。
圖9係本發明鍵盤之彈性蓋於第三較佳實施例中發生膨脹之局部結構剖面側視示意圖。
鑑於習知技術之問題，本發明提供一種可解決習知技術問題之鍵盤。首先說明本發明鍵盤的結構，請參閱圖2，其為本發明鍵盤於第一較佳實施例中之外觀結構示意圖。首先說明本發明鍵盤的結構，請參閱圖6，其為本發明鍵盤於一較佳實施例中之外觀結構示意圖。本發明鍵盤2包括複數按鍵20、20’，其顯露於鍵盤2之外，該些按鍵20、20’可供使用者以手指觸壓而產生相對應之訊號予連接於鍵盤2之電腦(未顯示於圖中)，使電腦執行被觸壓之按鍵功能。其中，按鍵20之長度略大於其寬度，而按鍵20’之長度L則遠大於其寬度W，故按鍵20’俗稱為倍數鍵。
接下來說明本發明鍵盤2之內部結構，以按鍵20’為例說明。請參閱圖3，其為本發明鍵盤於一較佳實施例中之局部結構分解示意 圖。鍵盤2除了複數按鍵20、20’之外更包括底板21、開關電路板22、彈性蓋23以及密封元件24，底板21設置於按鍵20’之下方，其可連接按鍵20’。開關電路板22位於按鍵20’以及底板21之間，其功能為被按鍵20’觸發而輸出相對應之按鍵訊號，且開關電路板22之開孔區域220顯露於外。彈性蓋23設置於開關電路板22上且對應於開孔區域220，彈性蓋23覆蓋相對應之開孔區域220，以避免外來液體A(請參照圖4)進入開關電路板22內。密封元件24設置於開關電路板22之側壁，使開關電路板22以及彈性蓋23之間形成密封區域25(請參照圖4)，且可避免外來液體A進入開關電路板22內。
鍵盤2中，每一按鍵20’包括有按鍵帽201、至少一剪刀式連接元件202、彈性元件203以及複數平衡桿204。剪刀式連接元件202連接於相對應之按鍵帽201以及底板21，其可固定按鍵帽201於底板21上，且使按鍵帽201相對於底板21移動。彈性元件203位於相對應之按鍵帽201以及開關電路板22之間，其功能為被相對應之按鍵帽201推抵而抵頂開關電路板22。而複數平衡桿204連接於相對應之按鍵帽201以及底板21，其功能為擺動而輔助按鍵帽201之移動，以提升按鍵帽201的移動穩定度。於本較佳實施例中，底板21以及複數平衡桿204係以金屬材料製成，而彈性元件203係為彈性橡膠體，而剪刀式連接元件202係以塑膠材料所製成。
請同時參閱圖3以及圖4，圖4係為本發明鍵盤於一較佳實施例中之局部結構剖面側視示意圖。開關電路板22包括上線路板221、下線路板222、隔離層223以及按鍵接點224，上線路板221包括第一開孔2211以及第一接點2212，下線路板222位於上線路板221之下方，且其具有對應於第一接點2212之第二接點2221。隔離層223位於上線路板221以及下線路板222之間，且隔離層223包括第二開孔2231以及第三開孔2232，其 中，第一開孔2211以及第二開孔2231共同形成開孔區域220，而第一接點2212、第二接點2221以及第三開孔2232共同形成按鍵接點224。於本較佳實施例中，開關電路板22係為薄膜開關電路，而密封元件24係為防水膠。
另一方面，密封元件24包覆上線路板221之側壁、隔離層223之側壁以及下線路板222之側壁而設置於開關電路板22之側壁上。開關電路板22中，上線路板221、下線路板222以及隔離層223之間皆存在有氣體，而於密封元件24設置於開關電路板22的側壁之後，該氣體仍存在於開關電路板22之密封區域25內。由圖4可看出，彈性蓋23係由上線路板221之上方覆蓋第一開孔2211，且彈性蓋23係藉由熱壓或貼合等方式固定於上線路板221上，藉此可確保外來液體A不會進入開關電路板22之密封區域25。於本較佳實施例中，彈性蓋23係以矽橡膠(Silicone Rubber)材料所製成，其僅為例示之用，而非以此為限。
接下來說明按鍵20’被觸壓之運作情形：當使用者觸壓任一按鍵20’的按鍵帽201時，按鍵帽201相對於底板21往下移動，使得剪刀式連接元件202以及平衡桿204被推抵而擺動，且往下移動的按鍵帽201推抵彈性元件203。彈性元件203被抵頂而發生形變且觸壓開關電路板22之按鍵接點224。其中，當彈性元件203按鍵接點224中之第一接點2212時，第一接點2212伸入第三開孔2232內而與相對應之第二接點2221接觸，使第一接點2212與第二接點2221導通，亦即按鍵接點224被觸發，以產生相對應的按鍵訊號。而當使用者不再觸壓按鍵20’時，其按鍵帽201會因應彈性元件203由形變狀態恢復所產生的彈性力而相對於底板21往上移動，以帶動剪刀式連接元件202以及平衡桿204擺動而由疊合狀態恢復為開合狀態，且按鍵帽201會恢復至被觸壓前之位置。
請同時參閱圖4以及圖5，圖5係為本發明鍵盤之彈性蓋於 第一較佳實施例中發生膨脹之局部結構剖面側視示意圖。當氣溫升高時，開關電路板22的密封區域25之內部氣體受熱而膨脹，由於彈性蓋23以及密封元件24之設置，使得內部氣體不會被排出，且內部氣體之體積增加，故上線路板221、下線路板222以及隔離層223會因內部氣體之體積增加而發生形變，亦即上線路板221與下線路板222之間的距離增大。另一方面，彈性蓋23因應內部氣體之體積增加以及本身的彈性，彈性蓋23發生膨脹，以增加密封區域25的空間，而可容納體積增加的內部氣體於其中，如圖5所示。藉由彈性蓋23之設置，可避免上線路板221、下線路板222以及隔離層223發生形變，以維持第一接點2212與第二接點2221之間的距離，故可解決按鍵接點不易導通的問題。
請同時參閱圖4以及圖6，圖6係為本發明鍵盤之彈性蓋於第一較佳實施例中發生收縮之局部結構剖面側視示意圖。當氣溫降低時，開關電路板22的密封區域25之內部氣體因冷卻而收縮，使得內部氣體之體積減少，故上線路板221、下線路板222以及隔離層223會因內部氣體之體積增加而發生形變，亦即上線路板221與下線路板222之間的距離縮小。另一方面，彈性蓋23因應內部氣體之體積減少以及本身的彈性，彈性蓋23發生收縮，以減少密封區域25的空間，藉此可補償開關電路板22之形變，如圖6所示。因此，彈性蓋23之設置可避免上線路板221、下線路板222以及隔離層223發生形變，以維持第一接點2212與第二接點2221之間的距離，故可解決按鍵接點容易誤觸而發生誤動作的問題。
再者，本發明更提供與上述不同作法之第二較佳實施例。請參閱圖7，其為本發明鍵盤於第二較佳實施例中之局部結構剖面側視示意圖。鍵盤3包括按鍵30’、底板(未顯示於圖中)、開關電路板32、彈性蓋33以及密封元件34，按鍵30’包括有按鍵帽(未顯示於圖中)、剪刀式連接元件 (未顯示於圖中)、彈性元件303以及複數平衡桿(未顯示於圖中)，本較佳實施例之鍵盤3中之各元件的結構以及功能大致上與上述第一較佳實施例相同，而不再贅述。該兩者之間的不同之處在於，開關電路板32之結構以及彈性蓋33之設置方式。
圖7中，開關電路板32包括上線路板321、下線路板322、隔離層323以及按鍵接點324，上線路板321具有第一接點3211，下線路板322具有對應於第一接點3211之第二接點3221以及第一開孔3222。隔離層323位於上線路板321以及下線路板322之間，且隔離層323包括第二開孔3231以及第三開孔3232，其中，第一接點3211、第二接點3221以及第三開孔3232共同形成按鍵接點324，而第一開孔3222以及第二開孔3231共同形成開孔區域320，亦即開孔區域320位於開關電路板32之下表面上。由圖7可看出，彈性蓋33係由下線路板322之下方覆蓋第一開孔3222，且彈性蓋33係藉由防水膠而固定於下線路板322上。而彈性蓋33之運作情形係與上述第一較佳實施例相同，故不再贅述。
此外，本發明更提供與上述不同作法之第三較佳實施例。請參閱圖8，其為本發明鍵盤於第三較佳實施例中之局部結構剖面側視示意圖。鍵盤4包括按鍵40’、底板(未顯示於圖中)、開關電路板42、彈性蓋43以及密封元件44，且按鍵40’包括有按鍵帽(未顯示於圖中)、剪刀式連接元件(未顯示於圖中)、彈性元件403以及複數平衡桿(未顯示於圖中)。開關電路板42包括上線路板421、下線路板422、隔離層423以及按鍵接點424，上線路板421包括第一開孔4211以及第一接點4212，下線路板422具有對應於第一接點4212之第二接點4221。隔離層423位於上線路板421以及下線路板422之間，且隔離層423包括第二開孔4231以及第三開孔4232，其中，第一開孔4211以及第二開孔4231共同形成開孔區域420，而第一接點 4212、第二接點4221以及第三開孔4232共同形成按鍵接點424。本較佳實施例之鍵盤4中之各元件的結構以及功能大致上與上述第一較佳實施例相同，而不再贅述。該兩者之間的不同之處在於，彈性蓋43之結構。
請同時參閱圖8以及圖9，圖9係為本發明鍵盤之彈性蓋於第三較佳實施例中發生膨脹之局部結構剖面側視示意圖。彈性蓋43具有排氣細孔431，貫穿彈性蓋43，於內部氣體之體積未超過預設的臨界值時，排氣細孔431因應彈性蓋43之彈性而被覆蓋，亦即排氣細孔431係處於關閉狀態，如圖8所示。當氣溫劇烈升高時，開關電路板42的密封區域45之內部氣體受熱而膨脹，使得內部氣體之體積劇烈增加，故上線路板421、下線路板422以及隔離層423會因內部氣體之體積增加而發生形變。另一方面，彈性蓋43因應內部氣體之體積增加以及本身的彈性，彈性蓋43發生膨脹。當內部氣體增加的體積至超過臨界值時，彈性蓋43因應其彈性以及該內部氣體之體積而再度膨脹，彈性蓋43中接近於排氣細孔431的區域被撐開，以開啟排氣細孔431，如圖9所示。
藉此，內部氣體可經由排氣細孔431而被排出於密封區域45。當內部氣體持續被排出，且內部氣體之體積減少至未超過臨界值時，排氣細孔431則被關閉，此時，彈性蓋43之功能則與圖5中彈性蓋23相同。需特別說明的是，本較佳實施例中之彈性蓋43可提供洩氣閥的功能，以提升補償開關電路板42發生形變的能力。而於排氣細孔431被開啟之過程中，由於開關電路板42內部的壓力大於開關電路板42外部的壓力，故外來液體亦無法由排氣細孔431進入開關電路板42內。因此，具有排氣細孔431之彈性蓋43仍然具有防水功能。
需特別說明的是，本發明鍵盤中之開關電路板並非限定上述三層的形式，彈性蓋亦可應用於二層的形式之開關電路板。此外，本發明 僅揭露彈性蓋設置於開關電路板之上線路板以及下線路板上，其僅為例示之用，並非以此為限。例如：彈性蓋亦可設置於隔離層上，且彈性蓋穿過上線路板之第一開孔，如此結構亦可於開關電路板內形成密封區域。同理，彈性蓋亦可以倒置方式設置於隔離層上，且彈性蓋穿過下線路板之第一開孔，以於開關電路板內形成密封區域。
根據上述可知，本發明鍵盤係設置彈性蓋於開關電路板上，而不設置逃氣道於開關電路板中，以維持開關電路板之內部為密封區域，故本發明鍵盤具有防水功能。當氣溫變化時，位於開關電路板內部的內部氣體之體積隨之變化，使得彈性蓋因應內部氣體之體積變化以及本身的彈性而進行膨脹或收縮，以維持開關電路板中之第一接點與第二接點之間的距離，因此可解決按鍵接點不易導通或容易發生誤動作的問題。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之申請專利範圍，因此凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含於本案之申請專利範圍內。
2‧‧‧鍵盤
20’‧‧‧按鍵
22‧‧‧開關電路板
23‧‧‧彈性蓋
25‧‧‧密封區域
203‧‧‧彈性元件
220‧‧‧開孔區域
221‧‧‧上線路板
222‧‧‧下線路板
223‧‧‧隔離層
224‧‧‧按鍵接點
2211‧‧‧第一開孔
2212‧‧‧第一接點
2221‧‧‧第二接點
2231‧‧‧第二開孔
2232‧‧‧第三開孔
A‧‧‧外來液體

Claims (10)

  1. 一種鍵盤，包括：複數按鍵，顯露於該鍵盤之外；一開關電路板，位於該複數按鍵之下方，用以被該複數按鍵觸發，而產生相對應之一按鍵訊號，該開關電路板具有一開孔區域；一彈性蓋，設置於該開關電路板上且覆蓋該開孔區域，用以避免一外來液體進入該開關電路板內；以及一密封元件，設置於該開關電路板之側壁，使該開關電路板以及該彈性蓋之間形成一密封區域，且可避免該外來液體進入該開關電路板內；其中，當位於該密封區域中之一內部氣體之體積增加時，該彈性蓋因應其彈性以及該內部氣體之體積而膨脹，而當該內部氣體之體積減少時，該彈性蓋因應其彈性以及該內部氣體之體積而收縮。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤，其中，該開關電路板包括：一上線路板，包括一第一開孔以及一第一接點；一下線路板，位於該上線路板之下方，且具有對應於該第一接點之一第二接點；以及一隔離層，位於該上線路板以及該下線路板之間，且包括一第二開孔以及一第三開孔，該第一開孔以及該第二開孔共同形成該開孔區域，而該第一接點、該第二接點以及該第三開孔共同形成一按鍵接點。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之鍵盤，其中，該密封元件係包覆該上線路板之側壁、該隔離層之側壁以及該下線路板之側壁而設置於該開關電路 板之側壁上，而該密封元件係一防水膠。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之鍵盤，其中，該彈性蓋係由該上線路板之上方覆蓋該第一開孔，且該彈性蓋係藉由熱壓方式或貼合方式而固定於該上線路板上。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤，其中，該開關電路板包括：一下線路板，具有一第一開孔以及一第二接點；一上線路板，位於該下線路板之上方，且具有對應於該第二接點之一第一接點；以及一隔離層，位於該上線路板以及該下線路板之間，且包括一第二開孔以及一第三開孔，該第一開孔以及該第二開孔形成該開孔區域，而該第一接點、該第二接點以及該第三開孔共同形成一按鍵接點。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之鍵盤，其中，該彈性蓋係由該下線路板之下方覆蓋該第一開孔，且該彈性蓋係藉由一防水膠而固定於該下線路板上。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤，其中，該彈性蓋更包括一排氣細孔，貫穿該彈性蓋，用以於該內部氣體之體積至超過一臨界值時，該彈性蓋因應其彈性以及該內部氣體之體積而膨脹，且該排氣細孔被開啟，使該內部氣體經由該排氣細孔而被排出於該密封區域；其中，該內部氣體之體積未超過該臨界值時，因應該彈性蓋之彈性，該排氣細孔係處於一關閉狀態。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤，其中該彈性蓋係以矽橡膠(Silicone Rubber)材料所製成。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤，更包括一底板，設置於該開關電路板之下方且連接於該複數按鍵，用以承載該複數按鍵以及該開關電路板。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之鍵盤，其中，該至少一按鍵包括：一按鍵帽，顯露於該鍵盤之外；一剪刀式連接元件，連接於該按鍵帽以及該底板，用以固定該按鍵帽於該底板上，且使該按鍵帽相對於該底板移動；以及一彈性元件，位於該按鍵帽以及該開關電路板之間且對應於該按鍵開關，用以被該按鍵帽推抵而抵頂該開關電路板；其中，當該彈性元件不再被該按鍵帽推抵時，該彈性元件提供一彈性力予該按鍵帽。
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