TWI616915B - 光學式開關鍵盤 - Google Patents

Abstract

本案係提供一種光學式開關鍵盤，包括一電路板總成以及設置於該電路板總成上的複數按鍵。該電路板總成包括一電路板、複數出光元件以及複數光接收器，其中，每一該按鍵設置於該電路板的一上表面，每一該出光元件以及每一該光接收器對應於一該按鍵，設置於該電路板的一下表面，藉此以避免來自該電路板上方的環境光干擾及液體的滲入。

Description

光學式開關鍵盤

本案是關於一種鍵盤，特別是一種裝配光學式開關之鍵盤。

鍵盤為現代人使用電腦所不可或缺的設備。鍵盤上面有許多按鍵，供使用者按壓以輸入指令。傳統鍵盤具有很多種產生按鍵訊號的按鍵設計。例如機械式按鍵設計使用導電接腳觸發電路開關而產生按鍵觸發訊號，而光學式按鍵設計則藉由光線的接收或阻斷的變化而產生按鍵觸發訊號。

習知的光學式開關9的結構係為，如圖1所示，按鍵部84設置於電路板83上方，以供一使用者作按壓。負責產生導通訊號的一出光器81與一接收器82相對設置，且位於按鍵部84與電路板83之間。如此一來，於使用者下壓按鍵時，按鍵部84得伸出一遮擋臂84a以阻斷出光器81與接收器82之間的光路經，使接收器82無法接收到來自出光器81的光，而光學式開關9此時相應產生一觸發訊號。從圖中明顯可見，習知的光學式開關9，其出光器81、 接收器82以及按鍵部84皆設置於電路板83的相同一側，即按鍵部84、出光器81以及接收器82皆設置於電路板83上方。但是，由於每個按鍵部84與按鍵部84之間存在有間隙，故若依上述設置，灰塵/液體容易從按鍵部84與按鍵部84之間的間隙飄入/滲入而停留於電路板83上方，此將嚴重干擾接收器82無法精密地接收來自出光器81的光線進而產生訊號誤判，影響精準度。因此，習知光學式開關仍需要改善。

本發明之主要目的在於提供一種光學式開關鍵盤，藉由將按鍵設置於電路板上方，而產生導通訊號的出光元件以及光接收器設置於電路板下方以避免光接收器受到異物及環境光的干擾，而提高光學式按鍵的判斷靈敏度以及準確度。

本案之一較佳實施概念，在於提供一種光學式開關鍵盤，包括：一電路板總成，包括：一電路板；複數出光元件，設置於該電路板的一下表面，每一該出光元件向外發射光線；以及複數光接收器，設置於該電路板的該下表面，每一該光接收器相對應於一該出光元件設置，以接收來自該出光元件所發射的一光線而產生一導通訊號；以及 複數按鍵，設置於該電路板的一上表面，且每一該按鍵對應於一該出光元件以及一該光接收器，每一該按鍵包括：一鍵帽；一殼體，設置於該鍵帽下方；以及一觸發件，係連接該鍵帽並穿入該殼體內部；其中，當該觸發件位於一第一位置時，該光接收器接收來自該出光元件之該光線，當該觸發件位於一第二位置時，該光接收器未接收來自該出光元件之該光線，其中該電路板依據該導通訊號的改變而相應產生一開關訊號。

於一較佳實施例中，該電路板總成更包括複數照射光源，該些照射光源設置於該電路板的該上表面且電性連接於該電路板，每一該照射光源對應於一該按鍵，以使該照射光源朝該鍵帽照射。

於一較佳實施例中，該光學式開關鍵盤更包括一鍵盤底座，該鍵盤底座設置於該電路板總成的下方，該鍵盤底座包括複數遮光壁，每一該遮光壁向上朝該電路板總成延伸而界定出一容置空間，以容置兩相對應的一該出光元件以及一該光接收器並遮蔽環境光。

於一較佳實施例中，該電路板具有複數貫穿孔，每一該按鍵對應設置於一該貫穿孔上方，該觸發件具有一光擋部，當該觸發件下移時，該光擋部穿出該貫穿孔而位於該出光元件所發射的該光線的一行進路徑上。

於一較佳實施例中，當該觸發件位於該第一位置時，該出光元件所發射之該光線照射至該光接收器，當該觸發件位於該第二位置時，該光擋部穿出該貫穿孔而位於該出光元件所發射的該光線的該行進路徑上，使該出光元件所發射的該光線被該光擋部遮擋截斷而未照射至該光接收器。

於一較佳實施例中，該光學式開關鍵盤更包括複數防水片，每一該防水片設置於一該殼體與一該鍵帽之間，且該防水片設置於該殼體的一頂面，其中，該頂面具有一上穿孔，該防水片具有一開孔，且該上穿孔對應於該開孔，其中，該觸發件穿設於該殼體的該上穿孔以及該防水片的該開孔，而連接於該鍵帽。

於一較佳實施例中，該光學式開關鍵盤更包括複數防水環，每一該防水環設置於一該殼體與該電路板之間，且該防水環設置於該殼體的一底面，其中，該底面具有一下穿孔，每一該防水環具有一開口，且每一該開口對應於該底面的一該下穿孔以及該電路板的一該貫穿孔，每一該防水環被一該殼體以及該電路板所夾持，使該防水環環側地密封該殼體與該電路板之間的空間，其中，該觸發件穿設於該殼體的該下穿孔、該防水環之該開口以及該電路板之該貫穿孔。

於一較佳實施例中，每一該按鍵具有一定位柱，該電路板具有複數第一定位孔，其中，每一該按鍵對應設置於一該第一定位孔上方，且該按鍵的該一定位柱插入該電路板相應的該第一定位孔以作固定。

於一較佳實施例中，該光學式開關鍵盤更包括一定位板，該定位板具有複數第二定位孔，且每一該按鍵對應穿設於該定位板的一該第二定位孔之中。

於一較佳實施例中，每一該按鍵更包括一彈性元件，該彈性元件的一第一端部抵頂於該觸發件，該彈性元件的一第二端部抵頂於該殼體；其中，當該鍵帽被按壓時，該觸發件下移位於該第二位置，當該按鍵被釋放時，該觸發件藉由該彈性元件回復至該第一位置。

於一較佳實施例中，每一該按鍵更包括一簧片，設置於該殼體內，當該鍵帽被一使用者向下按壓時，該觸發件被下推而致動該簧片產生一回饋聲響。

1‧‧‧光學式開關鍵盤

2‧‧‧電路板總成

20‧‧‧電路板

20a‧‧‧上表面

20b‧‧‧下表面

20c‧‧‧貫穿孔

20d‧‧‧第一定位孔

20e‧‧‧擴散透鏡

21‧‧‧出光元件

22‧‧‧光接收器

25‧‧‧照射光源

3‧‧‧按鍵

31‧‧‧鍵帽

32‧‧‧殼體

321‧‧‧上殼體

321a‧‧‧上開口

322‧‧‧下殼體

322a‧‧‧定位柱

322b‧‧‧下穿孔

33‧‧‧觸發件

33a、33b‧‧‧觸發件的相對兩端

33c‧‧‧光擋部

33d‧‧‧光線透孔

34‧‧‧彈性元件

34a‧‧‧第一端部

34b‧‧‧第二端部

35‧‧‧簧片

4‧‧‧鍵盤外殼

5‧‧‧鍵盤底座

53‧‧‧遮光壁

6‧‧‧定位板

60‧‧‧第二定位孔

7‧‧‧防水片

70‧‧‧開孔

8‧‧‧防水環

80‧‧‧開口

81‧‧‧出光器

82‧‧‧接收器

83‧‧‧電路板

84‧‧‧按鍵部

84a‧‧‧遮擋臂

9‧‧‧習知的光學式開關

圖1係為本案習知光學式開關鍵盤的部份剖面示意圖。

圖2係為本案光學式開關鍵盤的俯面示意圖。

圖3係為本案光學式開關鍵盤的單個光學式開關的立體示意圖。

圖4係為本案光學式開關鍵盤的單個光學式開關的爆炸示意圖。

圖5係為本案第一實施例中按鍵未被按壓而觸發件位於未按壓位置時的剖面示意圖。

圖6係為本案第一實施例中按鍵被按壓而觸發件位於按壓位置時的剖面示意圖。

圖7係為本案第二實施例中按鍵未被按壓而觸發件位於未按壓位置時的剖面示意圖。

圖8係為本案第二實施例中按鍵被按壓而觸發件位於按壓位置時的剖面示意圖。

如圖2所示，圖2係為本案光學式開關鍵盤的俯面示意圖。本案光學式開關鍵盤1包括一電路板總成2、複數按鍵3以及一鍵盤外殼4，複數按鍵3排列設置於電路板總成2上，以共同組合成複數光學式開關。鍵盤外殼4包覆電路板總成2的環周緣且包圍複數按鍵3，而構成鍵盤樣貌。

為方便描述起見，接下來圖3以及圖4特別僅繪示出單個光學式開關來作說明，圖3係為本案光學式開關鍵盤的單個光學式開關的立體示意圖，圖4係為本案光學式開關鍵盤的單個光學式開關的爆炸示意圖。本案按鍵3包括一鍵帽31、一殼體32、一觸發件33、一彈性元件34以及一簧片35。鍵帽31設置於最外端，以一般正常鍵盤的使用擺置情形來說，鍵帽31位於最頂端，以供一使用者作按壓。殼體32設置於鍵帽31下方，即殼體32係位於鍵帽31和電路板總成2之間。其中，殼體32可拆分為一上殼體321以及一下殼體322，以便於組裝時得以容納裝入觸發件33、彈性元件34 以及一簧片35。

詳細而言，觸發件33容置於殼體32內，且觸發件33的相對兩端的其中一端33a係經上殼體321的一上開口321a穿出上殼體321，並卡掣連接於鍵帽31的一底面。觸發件33的相對兩端的其中另一端33b則受彈性元件34所抵頂，其中，彈性元件34的一第一端部34a抵頂於觸發件33，彈性元件34的一第二端部34b抵頂於下殼體322。藉此設置，使得鍵帽31於接受該使用者的向下按壓施力時，觸發件33亦受力朝向電路板總成2移動而壓擠彈性元件34，使彈性元件34儲存有彈性位能。因此，於鍵帽31未被按壓前，鍵帽31以及觸發件33位於一未按壓位置(如圖5所示)。當鍵帽31被按壓時，鍵帽31以及觸發件33受力向下移動至一按壓位置(如圖6所示)。當該使用者釋放鍵帽31後，鍵帽31以及觸發件33即可藉由彈性元件34釋放其所儲存的彈性位能而被推回至該未按壓位置，此即為按鍵3的受壓時及復歸時所呈現的作動。

接下來介紹電路板總成2。請繼續參閱圖4，本案電路板總成2包括一電路板20、複數出光元件21、複數光接收器22以及複數照射光源25。按鍵3設置於電路板20的上方，出光元件21以及光接收器22設置於電路板20的下方。較佳地，按鍵3設置於電路板20的一上表面20a，出光元件21以及光接收器22設置於電路板20的一下表面20b。其中，出光元件21以及光接收器22訊號連接於電路板20，出光元件21以及光接收器22的功用是，出光元件21向外發射光線且可被相對應的光接收器22接收，進而產生一導通訊號。

再者，為使出光元件21與光接收器22之間的光線的接收狀態能因應到使用者按壓鍵帽的動作而改變，故電路板20被設計為具有複數貫穿孔20c，以供觸發件33可從電路板20上方向下穿入電路板20並伸出至電路板20下方，以遮擋自出光元件21發出的光線。且於鍵帽31被使用者向下按壓時，且觸發件33同步下移的過程中，簧片35被致動而產生一回饋聲響，藉此以同步增加按壓時的聽覺效果。

詳細而言，如圖5以及圖6所示，圖5係為本案第一實施例中按鍵3未被按壓而觸發件33位於未按壓位置時的剖面示意圖，圖6係為本案第一實施例中按鍵3被按壓而觸發件33位於按壓位置時的剖面示意圖。於本案第一實施例中，出光元件21以及光接收器22為相互面對，其導通的方式為，觸發件33具有一光擋部33c，而光擋部33c係作為遮擋光線之用。每一按鍵3對應設置於一貫穿孔20c上方，以使得光擋部33c得以對準於一貫穿孔20c設置。藉此，於使用者按壓鍵帽31使觸發件33下移時，光擋部33c即穿入貫穿孔20c且伸出電路板20下方。如圖5所示，於鍵帽31尚未被按壓前而觸發件33位於一未按壓位置時，因觸發件33尚未下移至相同於出光元件21及光接收器22的水平高度，故出光元件21所發射之光線會被光接收器22所接收進而產生該導通訊號。再者，如圖6所示，於鍵帽31被按壓而使觸發件33受力向下移動至該按壓位置時，因光擋部33c穿出貫穿孔20c下移至與出光元件21及光接收器22相同的水平高度，並伸出位於出光元件21所發出的光線的行進 路徑上，故出光元件21所發射的光線即被光擋部33c遮擋截斷，使得光接收器22無法接收到光線而該導通訊號消失。本案光學式開關鍵盤的第一實施例即係依據該導通訊號的從有到無的改變，而相應產生一開關訊號。

但當然，出光元件以及光接收器的設置位置亦不僅限於上述，亦可以變化成如圖7以及圖8所示，圖7係為本案第二實施例中按鍵3’未被按壓而觸發件33’位於未按壓位置時的剖面示意圖，圖8係為本案第二實施例中按鍵3’被按壓而觸發件33’位於按壓位置時的剖面示意圖。相似於第一實施例，於本案第二實施例中，出光元件21以及光接收器22相互面對，且光擋部33c’為遮擋光線之用。異於第一實施例的結構為，於本案第二實施例中，光擋部33c’具有一光線透孔33d。於鍵帽31尚未被按壓前而觸發件33’位於一未按壓位置時，因光擋部33c穿出貫穿孔20c且伸出位於出光元件21所發出的光線的行進路徑上，故出光元件21所發射的光線即被光擋部33c’遮擋截斷，使得光接收器22無法接收到光線而無產生導通訊號。於鍵帽31被按壓而使觸發件33’受力向下移動至一按壓位置時，光擋部33c’的光線透孔33d隨之下移，藉使光線透孔33d能位於出光元件21所發射的光線的行進路徑上，使出光元件21所發射的光線能夠照射至光接收器22，進而產生一導通訊號。本案光學式開關鍵盤的第二實施例即係依據該導通訊號的從無到有的改變，而相應產生一開關訊號。

於此需特別說明者為，出光元件21以及光接收器22 可如圖5至圖8所示為相互面對，使來自出光元件21所發出的光線直線射入光接收器22。又或是，出光元件以及光接收器可改為不相互面對，其係透過一反射面或折射面(圖未示)，以將來自出光元件所發出的光線改變行進方向而導向光接收器，此亦屬可行之設置。

請合併參考圖3至圖8，當然，本案光學式開關鍵盤1更包括一鍵盤底座5，鍵盤底座5設置於電路板總成2的下方，鍵盤底座5包括複數遮光壁53，每一遮光壁53向上朝電路板總成2延伸而界定出一容置空間，以容置兩相對應的一出光元件21以及一光接收器22並有屏蔽環境光以避免環境光干擾的功效。

此外，本案按鍵3固定在電路板20的方式為，如圖4所示，每一下殼體322具有一定位柱322a，每一電路板20具有複數第一定位孔20d，每一按鍵3對應設置於第一定位孔20d上方，且下殼體322的定位柱322a插入電路板20上相應的第一定位孔20d之中，以作固定。再者，本案光學式開關鍵盤更包括一定位板6，定位板6具有複數第二定位孔60，第二定位孔60的大小符合於每一按鍵3的殼體32的大小，以供殼體32對應穿設於其中，作為固定限位。

另一方面，本案光學式開關鍵盤的多個活動縫隙之處設置有防水結構，以防外物侵入。詳細而言，光學式開關鍵盤更包括複數防水片7，每一防水片7設置於一殼體32與一鍵帽31之間，且防水片7設置於上殼體321的一頂面，頂面具有一上穿孔321a。相似地，防水片7具有一開孔70，且上穿孔321a對應於開孔 70，使得觸發件33的上端33a得以穿過於上殼體321的上穿孔321a以及防水片7的開孔70，而連接於鍵帽31。

再者，光學式開關鍵盤更包括複數防水環8，每一防水環8設置於電路板20與一殼體32之間。其中，底面具有一下穿孔322b(如圖5及圖6)，每一防水環8具有一開口80，且每一下穿孔322b對應於防水環8的開口80以及電路板20的一貫穿孔20c，並且，觸發件33穿設下殼體322的下穿孔322b、防水環8之開口80以及電路板20之貫穿孔20c。再者，防水環8設置於殼體32的一底面，且每一防水環80被一殼體32以及電路板20所夾持，使得防水環80能環側地密封殼體32與電路板20之間的空間，藉此以達到良好的防水效果。

除此之外，如圖3所示，每一按鍵3配置有一照射光源25，照射光源25的以其接腳設置於電路板20的上表面20a。因觸發件33材質為部份或全部由透光材料所製成，即觸發件33的部份或全部屬透光區。藉此設置，照射光源25所射出的光線即可穿經觸發件33的透光區朝向鍵帽31照射，以達到光學式開關鍵盤的發光效果。

綜上所述，本案光學式開關鍵盤藉由將出光元件以及光接收器設置於電路板的下方，出光元件以及光接收器就可避免來自上方的灰塵、液體或光線的干擾，以維持高精度的訊號偵測。並且，藉由在按鍵的殼體上的活動縫隙之處設置防水結構，以避免液體滲入電路板，以維持良好的偵測空間。

上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及其功效，以及闡釋本發明之技術特徵，而非用於限制本發明之保護範疇。任何熟悉本技術者之人士均可在不違背本發明之技術原理及精神的情況下，可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍。因此，本發明之權利保護範圍應如後述之申請專利範圍所列。

Claims (9)

1. 一種光學式開關鍵盤，包括：一電路板總成，包括：一電路板，具有複數貫穿孔；複數出光元件，設置於該電路板的一下表面，每一該出光元件向外發射光線；以及複數光接收器，設置於該電路板的該下表面，每一該光接收器相對應於一該出光元件設置，以接收來自該出光元件所發射的一光線而產生一導通訊號；複數按鍵，設置於該電路板的一上表面，每一該按鍵對應設置於一該貫穿孔上方，且每一該按鍵對應於一該出光元件以及一該光接收器，每一該按鍵包括：一鍵帽；一殼體，設置於該鍵帽下方；以及一觸發件，係連接該鍵帽並穿入該殼體內部，該觸發件具有一光擋部；以及複數防水片，每一該防水片設置於一該殼體與一該鍵帽之間，且該防水片設置於該殼體的一頂面，該頂面具有一上穿孔，該防水片具有一開孔，且該上穿孔對應於該開孔，該觸發件穿設於該殼體的該上穿孔以及該防水片的該開孔，而連接於該鍵帽；其中，當該觸發件位於一第一位置時，該光接收器接收來自該出光元件之該光線，當該觸發件位於一第二位置時，該光擋部穿出該貫穿孔而位於該出光元件所發射的該光線的一行進路徑上，該光接收器未接收 來自該出光元件之該光線，其中該電路板依據該導通訊號的改變而相應產生一開關訊號。
2. 如申請範圍第1項所述之光學式開關鍵盤，其中該電路板總成更包括複數照射光源，該些照射光源設置於該電路板的該上表面且電性連接於該電路板，每一該照射光源對應於一該按鍵，以使該照射光源朝該鍵帽照射。
3. 如申請範圍第1項所述之光學式開關鍵盤，更包括一鍵盤底座，該鍵盤底座設置於該電路板總成的下方，該鍵盤底座包括複數遮光壁，每一該遮光壁向上朝該電路板總成延伸而界定出一容置空間，以容置兩相對應的一該出光元件以及一該光接收器並遮蔽環境光。
4. 如申請範圍第1項所述之光學式開關鍵盤，其中當該觸發件位於該第一位置時，該出光元件所發射之該光線照射至該光接收器，當該觸發件位於該第二位置時，該光擋部穿出該貫穿孔而位於該出光元件所發射的該光線的該行進路徑上，使該出光元件所發射的該光線被該光擋部遮擋截斷而未照射至該光接收器。
5. 如申請範圍第1項所述之光學式開關鍵盤，更包括複數防水環，每一該防水環設置於一該殼體與該電路板之間，且該防水環設置於該殼體的一底面，其中，該底面具有一下穿孔，每一該防水環具有一開口，且每一該開口對應於該底面的一該下穿孔以及該電路板的一該貫穿孔，每一該防水環被一該殼體以及該電路板所夾持，使該防水環環側地密封該殼體與該電路板之間的空間，其中，該觸發件穿設於該殼體的該下穿孔、該防水環之該開口以及該電路板之該貫穿孔。
6. 如申請範圍第1項所述之光學式開關鍵盤，其中每一該按鍵具有一定位柱，該電路板具有複數第一定位孔，其中，每一該按鍵對應設置於一 該第一定位孔上方，且該按鍵的該一定位柱插入該電路板相應的該第一定位孔以作固定。
7. 如申請範圍第6項所述之光學式開關鍵盤，更包括一定位板，該定位板具有複數第二定位孔，且每一該按鍵對應穿設於該定位板的一該第二定位孔之中。
8. 如申請範圍第1項所述之光學式開關鍵盤，其中每一該按鍵更包括一彈性元件，該彈性元件的一第一端部抵頂於該觸發件，該彈性元件的一第二端部抵頂於該殼體；其中，當該鍵帽被按壓時，該觸發件下移位於該第二位置，當該按鍵被釋放時，該觸發件藉由該彈性元件回復至該第一位置。
9. 如申請範圍第1項所述之光學式開關鍵盤，其中每一該按鍵更包括一簧片，設置於該殼體內，當該鍵帽被一使用者向下按壓時，該觸發件被下推而致動該簧片產生一回饋聲響。