TWI623008B - 鍵盤模組及使用此鍵盤模組的電子裝置 - Google Patents

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Abstract

一種鍵盤模組及使用此鍵盤模組的電子裝置。鍵盤模組包括殼體、按鍵、微型幫浦及致動元件。殼體具有開口，按鍵設置於殼體內。按鍵包括：開關薄膜、鍵蓋、彈性變形元件及剪刀腳單元。開關薄膜具有鍵開關，鍵蓋配置於開關薄膜上方，而彈性變形元件設置於開關薄膜及鍵蓋之間且受壓會變形以觸發鍵開關。剪刀腳單元設置於鍵蓋及開關薄膜之間以支承鍵蓋。位於鍵蓋下方的微型幫浦腔室包括第一腔室及與第一腔室連通的第二腔室，設置於第一腔室與第二腔室之間的單向閥，以及致動元件，其中致動元件用於使按鍵內縮於開口中或突出於開口之外。

Description

鍵盤模組及使用此鍵盤模組的電子裝置
本發明是有關於一種鍵盤模組及電子裝置，且特別是有關於一種按鍵可內縮的鍵盤模組及使用此鍵盤模組的電子裝置。
習知的按鍵內常設置有彈性變形元件，例如橡膠墊圈(Rubber Dome)等，以作為按鍵被按壓後，用以使鍵帽復位的彈力來源。
然而，習知的彈性變形元件具有特定之高度，所以在按鍵被按壓之後鍵帽會恢復到固定的高度。但由於現今筆記型電腦的變形方式甚多，尤其是顯示螢幕可以相較於鍵盤模組翻轉大於180度的筆記型電腦，或是平板電腦與其周邊裝置如鍵盤模組的組合，當鍵盤模組的鍵盤面被翻轉至背向顯示螢幕(或平板電腦)而使用時，凸出的按鍵因為會直接接觸到擺置平面，因此有可能因為自重的壓力施加而觸發按鍵。
本發明提供一種按鍵可依照需求而凸出或內縮的鍵盤模組。
本發明提供一種使用前述鍵盤模組的電子裝置。
本發明的一種鍵盤模組，包括殼體、多個按鍵、微型幫浦腔室以及致動元件，其中殼體具有多個開口，而按鍵設置於殼體內，且按鍵適於自開口中凸出，其中每一個按鍵包括：開關薄膜、鍵蓋、彈性變形元件以及剪刀腳單元。開關薄膜具有鍵開關，鍵蓋配置於開關薄膜上方，而彈性變形元件設置於開關薄膜以及鍵蓋之間，且彈性變形元件適於受鍵蓋施壓而變形以觸發鍵開關。剪刀腳單元設置於鍵蓋及開關薄膜之間，用於支承鍵蓋。設置於殼體內並位於鍵蓋下方的微型幫浦腔室包括第一腔室以及第二腔室，其中第二腔室設置於第一腔室的下方，且第二腔室適於與第一腔室連通；單向閥，設置於第一腔室與第二腔室之間，以使第一腔室及第二腔室中的氣體從其中一個單向地進入另一個內；以及連接於微型幫浦腔室的致動元件，致動元件適於改變微型幫浦腔室內的氣體體積以帶動按鍵內縮於開口中或突出於開口之外。
在本發明的一實施例中，彈性變形元件為橡膠墊圈。
在本發明的一實施例中，致動元件為壓電元件。
在本發明的一實施例中，壓電元件設置於第二腔室的底壁。
在本發明的一實施例中，第二腔室通過薄膜隔成上半部及下半部，而壓電元件貼合於薄膜設置。
在本發明的一實施例中，致動元件為抽氣泵或進氣泵。
在本發明的一實施例中，彈性變形元件具有第一腔室。
在本發明的一實施例中，鍵盤模組更包括流道，流道設置於第一腔室以及第二腔室之間，並與第一腔室連通，且第二腔室通過單向閥與流道隔絕。
在本發明的一實施例中，每一個第一腔室對應連通於流道的一個進氣口及一個排氣口。
在本發明的一實施例中，鍵盤模組更包括多個通氣管，且通氣管設置於第一腔室與第二腔室之間。
一種電子裝置，包括顯示螢幕以及前述的鍵盤模組，其中鍵盤模組與顯示螢幕樞接，且顯示螢幕適於相對鍵盤模組翻轉。
在本發明的一實施例中，當鍵盤模組的多個按鍵背向顯示螢幕時，按鍵內縮於開口中。
在本發明的一實施例中，電子裝置更包括設置於第一腔室及第二腔室之間的鎖定元件，鎖定元件並與電子裝置的中央控制單元電性連接，並受中央控制單元控制以鎖定按鍵內縮於開口的狀態。
在本發明的一實施例中，鎖定元件為適於阻絕第一腔室及第二腔室連通的隔板。
基於上述，本發明的鍵盤模組藉由微型幫浦腔室與按鍵的連通以及致動元件的作動而使得按鍵可以內縮於機殼的開口內，因此使用此鍵盤模組的電子裝置可以在按鍵內縮於機殼的開口內的情況下安置於平面上，防止當鍵盤模組的鍵盤面置於平面上時按鍵受壓而觸發功能。
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。
[第一實施例]
圖1為電子裝置的示意圖，而圖2A為圖1之電子裝置的鍵盤模組的第一實施例之單個按鍵與微型幫浦腔室及致動元件的示意圖。請同時參考圖1及圖2A，本實施例之電子裝置100包括顯示螢幕110以及鍵盤模組120，其中鍵盤模組120與顯示螢幕110樞接，且顯示螢幕110適於相對鍵盤模組120翻轉，而使得鍵盤模組120的鍵盤面120a背向顯示螢幕110。
承上述，鍵盤模組120包括殼體122、多個按鍵124、微型幫浦腔室126以及致動元件128，其中殼體122具有多個開口122a，而按鍵124設置於殼體122內，且按鍵124在一般狀態是自開口122a中凸出的。每一個按鍵124包括：開關薄膜1241、鍵蓋1242、彈性變形元件1243以及剪刀腳單元1244。開關薄膜1241具有鍵開關1245，鍵蓋1242配置於開關薄膜1241上方，而彈性變形元件1243設置於開關薄膜1241以及鍵蓋1242之間，且彈性變形元件1243適於受鍵蓋1242施壓而變形以觸發鍵開關1245。剪刀腳單元1244設置於鍵蓋1242及開關薄膜1241之間，用於支承鍵蓋1242。設置於殼體122內並位於鍵蓋1242下方的微型幫浦腔室126包括第一腔室126a以及第二腔室126b，其中第二腔室126b設置於第一腔室126a的下方，且第二腔室126b適於與第一腔室126a連通；單向閥1246，設置於第一腔室126a與第二腔室126b之間，以使第一腔室126a及第二腔室126b中的氣體從其中一個單向地進入另一個內；以及連接於微型幫浦腔室126的致動元件128，致動元件128適於改變微型幫浦腔室126內的氣體體積以帶動按鍵124內縮於開口122a中或突出於開口122a之外。
詳細而言，前述的彈性變形元件1243為橡膠墊圈(rubber dome)，而致動元件128為壓電元件，且壓電元件設置於第二腔室126b的底壁127。此外，彈性變形元件1243具有前述的第一腔室126a，且通過致動元件128的擠壓而微型幫浦腔室126內的氣體是可從第一腔室126a通過單向閥1246及第二腔室126b而排出於外。
在一般的收納狀態下，顯示螢幕110相對鍵盤模組120閉合，且顯示螢幕110的顯示面110a朝向鍵盤模組120的鍵盤面120a，而鍵盤模組120的按鍵124可突出於開口122a之外。
而在電子裝置100通常的使用狀態下(如圖3A示)，顯示螢幕110相對鍵盤模組120打開，此時顯示螢幕110的顯示面110a仍朝向鍵盤模組120的鍵盤面120a，且鍵盤模組120的按鍵124仍是突出於開口122a之外，而使用者可透過按壓按鍵124，於鍵蓋1242上施加力並進而壓縮彈性變形元件1243促使彈性變形元件1243變形，且在此同時受按壓的鍵蓋1242同時會帶動剪刀腳單元1244變形，而彈性變形元件1243壓縮變形後適於觸發鍵開關1245。
特別的是，當將鍵盤模組120的多個按鍵124背向顯示螢幕110時，即，使顯示螢幕110相對鍵盤模組120翻轉超過180度而使得鍵盤模組120的鍵盤面120a背向顯示面110a時，例如是需要觀看顯示螢幕110而又不欲使鍵盤模組120位在顯示螢幕110前方影響視覺的狀況下，因此將鍵盤模組120翻轉至顯示螢幕110的後方，而鍵盤模組120的鍵盤面120a朝向放置平面G(例如桌面)擺置(如圖3B示)。此時，為了避免電子裝置100的自重施加於鍵蓋1242上促使彈性變形元件1243變形而觸發鍵開關1245，因此需要使按鍵124(標示於圖1)內縮於開口122a(標示於圖1)中。
在本實施例中，是通過致動元件128以及微型幫浦腔室126的相互作用以使得按鍵124內縮於開口122a中。
請參考圖2B，本實施例中選用壓電元件作為致動元件128，其中壓電元件設置在微型幫浦腔室126的下表面(即底壁127)，且通過對壓電元件施加信號而讓壓電元件有不斷地上下作動進而擠壓微型幫浦腔室126，以通過改變微型幫浦腔室126內的氣體體積(進而改變壓力)而促使按鍵124內縮於開口122a內。詳細而言，微型幫浦腔室126包含第一腔室126a以及第二腔室126b，其中彈性變形元件1243具有該第一腔室126a，而第二腔室126b位在第一腔室126a的下方，並與第一腔室126a連通，且第一腔室126a以及第二腔室126b之間透過設置的單向閥1246而使第一腔室126a內的氣體單向地進入第二腔室126b，但第二腔室126b內的氣體並不會回流至第一腔室126a內。此外，自第一腔室126a單向地進入第二腔室126b內的氣體受到致動元件128的作動而再排出第二腔室126b之外，但是外部的氣體並無法立即性地使氣體通過單向閥1246進入第二腔室126b或更甚至進入第一腔室126a。因此，在致動元件128作動使得微型幫浦腔室126中的氣體排出於微型幫浦腔室126之外後，第一腔室126a及第二腔室126b內的氣體體積較之前少，因此壓力小於外部的大氣壓力，促使具有第一腔室126a的彈性變形元件1243皺縮，而鍵蓋1242隨著彈性變形元件1243的皺縮而將重量壓在剪刀腳單元1244之上，促使剪刀腳單元1244變形而鍵蓋1242向下移動，進而按鍵124內縮於殼體122的開口122a之內。此處的按鍵124內縮於殼體122的開口122a之內是指鍵蓋1242的頂表面1242a可與殼體122的表面(即鍵盤面120a)齊平，或低於殼體122的表面(鍵盤面120a)，而並未突出於殼體122的表面(鍵盤面120a)。
如前所述，由於電子裝置100是以鍵盤模組120的鍵盤面120a朝向擺置平面G放置，因此為了維持按鍵124內縮於開口122a的狀態，電子裝置100可更包括設置於第一腔室126a及第二腔室126b之間的鎖定元件130。此鎖定元件130可與電子裝置100的中央控制單元(未繪示)電性連接，並受中央控制單元控制。或者，鎖定元件130也可以是經由機械方式控制。於本實施例中，鎖定元件130為用於阻絕第一腔室126a及第二腔室126b連通的隔板。
進一步而言，經由電控方式或機械方式使鎖定元件130將第一腔室126a與第二腔室126b之間彼此隔絕，使彈性變形元件1243保持皺縮的狀態，因此可讓按鍵124維持內縮於開口122a內。
當解除鎖定元件130對第一腔室126a及第二腔室126b的隔絕狀態後，微型幫浦腔室126內的氣體體積可慢慢恢復，因此彈性變形元件1243也逐漸回復成原本的形狀，因此按鍵124再次突出於開口122a之外。
[第二實施例]
本實施例與前述第一實施例大致相同，因此相同或相似的元件標號代表相同或相似的元件。圖4A至圖4C為第二實施例的按鍵與微型幫浦腔室及致動元件的示意圖。請同時參考圖4A至圖4C，本實施例與前述實施例不同的是：第二腔室126b通過薄膜131隔成上半部及下半部，而作為致動元件128的壓電元件貼合於薄膜設置。如圖4A至圖4C所示，壓電元件是貼合在薄膜131的下方，但是在其他的可能實施態樣中，壓電元件也可以是貼合在薄膜131的上方，依照需求選用。
[第三實施例]
本實施例與前述實施例大致相同，因此相同或相似的元件標號代表相同或相似的元件。圖5為第三實施例的按鍵與微型幫浦腔室及致動元件的示意圖。請參考圖5，本實施例與前述實施例不同的是：每一個按鍵124的第一腔室126a通過管132對應連通至兩個微型幫浦腔室126的第二腔室126b，其中一個微型幫浦腔室126用於將第一腔室126a內的氣體抽出，而另一個微型幫浦腔室126用於將氣體打入第一腔室126a內。
此外，上述的兩個微型幫浦腔室126中的其中一個用來將氣體從第一腔室126a中抽出，而其中另一個用來將氣體打入第一腔室126a中，因此將這兩個成對的微型幫浦腔室126視為一組，而在鍵盤模組120中需要使用三組成對的微型幫浦腔室126，且依據這三組成對的微型幫浦腔室126將鍵盤裝置劃分為多個區域A、B、C，如圖6示。
由於同一區域A、B或C的按鍵124的第一腔室126a內的氣體是通過同一個微型幫浦腔室126來達到抽氣或進氣，因此僅使用壓電元件作為致動元件128不僅需要很多的壓電元件，因此造成成本昂貴且在電路設計上可能較為複雜。因此，在本實施例中，致動元件128可以選用抽氣泵及進氣泵，其中抽氣泵與用以與將第一腔室126a的氣體抽出的微型幫浦腔室126連通，而進氣泵用以與將氣體打入第一腔室126a的微型幫浦腔室126連通。
[第四實施例]
本實施例與前述第三實施例大致相同，因此相同或相似的元件標號代表相同或相似的元件。圖7為第四實施例的按鍵124與微型幫浦腔室126及致動元件128的示意圖。請參考圖7，本實施例與前述實施例不同的是：前述用來連接第一腔室126a及第二腔室126b的管改用整合為一體的流道133來取代。對應一組微型幫浦腔室126可設置一個流道133，因此在本實施例中對應鍵盤模組120的三個區域A、B、C(標示於圖6)而設置有三個流道133，且這三個流道133可以彼此組裝在一起而整合為一體。流道133設置於第一腔室126a以及第二腔室126b之間，並與第一腔室126a連通，而第二腔室126b通過單向閥1246與流道133隔絕。
詳細而言，每一個第一腔室126a對應連通流道133的一個進氣口I及一個排氣口O，其中流道133可被區分為進氣區(未標示)以及排氣區(未標示)，其中進氣口I位於進氣區而排氣口O位於排氣區，且流道133的進氣區以及排氣區並不互相連通。
因此，當抽氣泵作動時，此時進氣泵不作動，而通過流道133的排氣區以及第二腔室126b將第一腔室126a的氣體排出，而彈性變形元件1243皺縮，按鍵124內縮於開口122a(標示於圖1)內。當欲使按鍵124突出於開口122a外，只需要使進氣泵作動而抽氣泵不作動，將氣體打入第一腔室126a中使彈性變形元件1243恢復成原本的形狀，按鍵124再次突出於開口122a外。
綜上所述，本發明的鍵盤模組藉由微型幫浦腔室與按鍵的連通以及致動元件的作動而使得按鍵可以內縮於機殼的開口內。因此增加了鍵盤模組的應用多元性。例如，可以將此鍵盤模組應用於如筆記型電腦的電子裝置中，也可以將此鍵盤模組與平板電腦作組合，以使得平板電腦或筆記型電腦可以在按鍵內縮於機殼的開口內的情況下而將鍵盤面安置於平面上，防止因為電子裝置的自重而對按鍵施壓觸發功能。
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。
100‧‧‧電子裝置
110‧‧‧顯示螢幕
110a‧‧‧顯示面
120‧‧‧鍵盤模組
120a‧‧‧鍵盤面
122‧‧‧殼體
122a‧‧‧開口
124‧‧‧按鍵
1241‧‧‧開關薄膜
1242‧‧‧鍵蓋
1242a‧‧‧頂表面
1243‧‧‧彈性變形元件
1244‧‧‧剪刀腳單元
1245‧‧‧鍵開關
1246‧‧‧單向閥
126‧‧‧微型幫浦腔室
126a‧‧‧第一腔室
126b‧‧‧第二腔室
127‧‧‧底壁
128‧‧‧致動元件
130‧‧‧鎖定元件
131‧‧‧薄膜
132‧‧‧管
133‧‧‧流道
A、B、C‧‧‧區域
G‧‧‧平面
I‧‧‧進氣口
O‧‧‧排氣口
圖1為電子裝置的示意圖。 圖2A為圖1之電子裝置的鍵盤模組的第一實施例的單個按鍵與微型幫浦腔室及致動元件的示意圖。 圖2B為圖2A之致動元件作動時的示意圖。 圖3A為電子裝置一般使用狀態下的示意圖。 圖3B為電子裝置的鍵盤面擺置於放置平面上的示意圖。 圖4A至圖4C為第二實施例的微型幫浦腔室及致動元件的示意圖。 圖5為第三實施例的按鍵與微型幫浦腔室及致動元件的示意圖。 圖6為鍵盤裝置使用三組微型幫浦腔室的示意圖。 圖7為第四實施例的按鍵與微型幫浦腔室及致動元件的示意圖。

Claims (14)

  1. 一種鍵盤模組，包括： 殼體，具有多個開口； 多個按鍵，設置於所述殼體內，並適於自所述開口中凸出，其中每一個所述按鍵包括： 開關薄膜，具有鍵開關； 鍵蓋，配置於所述開關薄膜上方； 彈性變形元件，設置於所述開關薄膜以及所述鍵蓋之間，適於受所述鍵蓋施壓而變形以觸發所述鍵開關； 剪刀腳單元，設置於所述鍵蓋及所述開關薄膜之間，用於支承所述鍵蓋； 微型幫浦腔室，設置於所述殼體內，並位於所述鍵蓋下方，所述微型幫浦腔室包括： 第一腔室； 第二腔室，設置於所述第一腔室的下方，並適於與所述第一腔室連通； 單向閥，設置於所述第一腔室與所述第二腔室之間，以使所述第一腔室及所述第二腔室的其中之一的氣體單向地流通進入所述第一腔室及所述第二腔室的其中另一內；以及 致動元件，連接於所述微型幫浦腔室，適於改變所述微型幫浦腔室內的氣體體積以帶動所述按鍵內縮於所述開口中或突出於所述開口之外。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的鍵盤模組，其中所述彈性變形元件為橡膠墊圈。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的鍵盤模組，其中所述致動元件為壓電元件。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的鍵盤模組，其中所述壓電元件設置於所述第二腔室的底壁。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的鍵盤模組，其中所述第二腔室通過薄膜隔成上半部及下半部，而所述壓電元件貼合於所述薄膜設置。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的鍵盤模組，其中所述致動元件為抽氣泵或進氣泵。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的鍵盤模組，其中所述彈性變形元件具有所述第一腔室。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的鍵盤模組，更包括流道，設置於所述第一腔室以及所述第二腔室之間，並與所述第一腔室連通，且所述第二腔室通過所述單向閥與所述流道隔絕。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的鍵盤模組，其中每一個所述第一腔室對應連通所述流道的一個進氣口及一個排氣口。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的鍵盤模組，更包括多個通氣管，設置於所述第一腔室與所述第二腔室之間。
  11. 一種電子裝置，包括： 顯示螢幕； 鍵盤模組，與所述顯示螢幕樞接，且所述顯示螢幕適於相對所述鍵盤模組翻轉，所述鍵盤模組包括： 殼體，具有多個開口； 多個按鍵，設置於所述殼體內，並適於自所述開口中凸出，其中每一個所述按鍵包括： 開關薄膜，具有鍵開關； 鍵蓋，配置於所述開關薄膜上方； 彈性變形元件，設置於所述開關薄膜以及所述鍵蓋之間，適於受所述鍵蓋施壓而變形以觸發所述鍵開關； 剪刀腳單元，設置於所述鍵蓋及所述開關薄膜之間，用於支承所述鍵蓋； 微型幫浦腔室，設置於所述殼體內，並位於所述鍵蓋下方，所述微型幫浦腔室包括： 第一腔室； 第二腔室，設置於所述第一腔室的下方，並適於與所述第一腔室連通； 單向閥，設置於所述第一腔室與所述第二腔室之間，以使所述第一腔室及所述第二腔室的其中之一的氣體單向地進入所述第一腔室及所述第二腔室的其中另一內；以及 致動元件，連接於所述微型幫浦腔室，適於改變所述微型幫浦腔室內的氣體體積以帶動所述按鍵內縮於所述開口中或突出於所述開口之外。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的電子裝置，其中當所述鍵盤模組的所述多個按鍵背向所述顯示螢幕時，所述按鍵內縮於所述開口中。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的電子裝置，更包括鎖定元件，設置於所述第一腔室及所述第二腔室之間，並與所述電子裝置的中央控制單元電性連接，以受所述中央控制單元控制以鎖定所述按鍵內縮於所述開口的狀態。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的電子裝置，其中所述鎖定元件為隔板，適於阻絕所述第一腔室及所述第二腔室連通。
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