TWI653649B - 鍵盤裝置 - Google Patents

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Abstract

鍵盤裝置包含有一底板、一薄膜開關電路，以及一觸發元件。觸發元件用來在受一外力下壓時觸發該薄膜開關電路，其包含一橡膠圓頂和一金屬彈片。該橡膠圓頂用來在受到外力下壓期間的一第一段按壓過程中提供一第一段落感，以及在移除外力後的一第一段釋壓過程中提供一第一回彈力。金屬彈片結合於橡膠圓頂，用來在受到外力下壓期間的一第二段按壓過程中提供一第二段落感，以及在移除外力後的一第二段釋壓過程中提供一第二回彈力。

Description

鍵盤裝置
本發明相關於一種鍵盤裝置，尤指一種可提供高回彈力和兩階段手感之鍵盤裝置。
隨著科技的進步，各式各樣的電子裝置已經充斥在現代人的日常生活中。舉例來說，桌上型電腦、筆記型電腦及行動電話等電子裝置，已經成為人們生活及工作的必要工具之一。一般來說，使用者需利用輸入裝置來操作電子裝置，例如利用滑鼠或鍵盤來進行移動游標或者輸入資料的動作。隨著電子產品薄型化的趨勢，對鍵盤厚度的要求也顯著縮小，傳統具有較大行程距離(stroke)之機械式按鍵結構已難以適用，故目前薄型鍵盤多半採用較小行程距離的薄膜式鍵盤。
第1圖為先前技術中薄膜式鍵盤之彈力曲線圖。橫軸代表壓下/釋放按鍵動作的行程距離，單位為毫米(mm)。縱軸代表手指壓下按鍵所要花費的力道或按鍵回彈時手指所感受到的力道，單位為公克(g)。上方曲線Curve1代表鍵帽壓下去的變化過程，而下方曲線Curve2則是鍵帽壓下後再彈回原狀的變化過程。O點為起始點，P點為峰值點，C點為接觸點，R點為回彈點，M點為最高回彈點，而E點為結束點。
在沒壓下按鍵時，手指的力道位於左下角O點的位置。當開始壓下按鍵時，曲線Curve1變會往右上方爬，手指的力道越強，按鍵壓下去的距離就會變長。當橡膠帽的兩側斜壁(也另稱為彈力壁)無法承受力道時，便開始變形往下凹陷，峰值點P所承受的力道便是使用者感受最明顯的下壓力道。從P點開始橡膠帽的兩側因為承受不了而開始彎曲，手指感受到的下壓力道也會變輕，因此曲線Curve1往右下方走。當抵達接觸點C時，按鍵會接觸到底下的電路板或導電薄膜層，進而形成通路讓訊號通過。在接觸點C之後因為按鍵已經到底了，所以後來的行程距離會受到橡膠壓縮變形的阻力，手指花的力道也最大，因此結束點E之力道值可能會非常大。
曲線Curve2記錄橡膠帽鬆開後的彈力變化圖，因此方向是由右往左看回來。在橡膠帽壓到底而受到擠壓變形的期間已經累積了不少力量，所以當按鍵被放開時，這些力量便一下子就全部釋放出來(亦即手指感受到的回彈力)，從E點直接滑到回彈點R。當橡膠帽回到被壓到底的形狀後，便會進行反彈使橡膠帽回到原始狀態。此時的回饋力道會變高，直到橡膠帽的兩側斜壁回復原狀，在這過程反彈的力道也會變小，而來到了最高回彈點M，之後曲線再慢慢地回到起始點O點。
受限於橡膠材質的特性，先前技術之薄膜式鍵盤無法提供高回彈力的機械式手感。
本發明提供一種鍵盤裝置，其包含有一底板、設置於該底板上之一薄膜開關電路，以及一觸發元件。觸發元件用來在受一外力下壓時觸發該薄膜開關電路，其包含一橡膠圓頂和一金屬彈片。該橡膠圓頂包含一突出部，用來在受到該外力下壓期間的一第一段按壓過程中提供一第一段落感，以及在移除該外力後的一第一段釋壓過程中提供一第一回彈力。該金屬彈片結合於該橡膠圓頂，用來在受到該外力下壓期間的一第二段按壓過程中提供一第二段落感，以及在移除該外力後的一第二段釋壓過程中提供一第二回彈力。
6‧‧‧連接點
7‧‧‧卡榫
16‧‧‧橡膠圓頂
18‧‧‧金屬彈片
22‧‧‧突出部
30‧‧‧凸型鍵帽結構
32‧‧‧按鍵帽
34‧‧‧支撐結構
36‧‧‧薄膜開關電路
38‧‧‧鍵接點
40‧‧‧觸發元件
48‧‧‧接觸面
50‧‧‧底板
58‧‧‧接觸結構
68‧‧‧開口
100‧‧‧鍵盤裝置
第1圖為先前技術中薄膜式鍵盤之彈力曲線圖。
第2圖為本發明實施例一鍵盤裝置之外觀示意圖。
第3圖為本發明實施例中鍵盤裝置之爆炸示意圖。
第4圖為本發明實施例中鍵盤裝置之剖面示意圖。
第5圖至第8圖為本發明實施例中結合橡膠圓頂和金屬彈片以形成觸發元件之示意圖。
第9圖和第10圖為本發明實施例中觸發元件作動時之示意圖。
第11圖和至第12圖為本發明另一實施例中結合橡膠圓頂16和金屬彈片18以形成觸發元件40之示意圖。
第13圖至第15圖為本發明另一實施例中觸發元件40作動時之示意圖。
第16圖為本發明實施例中薄膜式鍵盤之彈力曲線圖。
第2圖為本發明實施例一鍵盤裝置100之外觀示意圖。鍵盤裝置100包含有一底板50以及複數個凸型鍵帽結構30，各凸型鍵帽結構30設置於底板50上，分別對應於鍵盤裝置100之按鍵。在一實施例中，鍵盤裝置100可為應用於筆記型電腦、平板電腦、電視遙控器、桌上型電腦等電子裝置之鍵盤模組。然而，鍵盤裝置100之應用場所並不限定本發明之範疇。
第3圖為本發明實施例中鍵盤裝置100之爆炸示意圖。第4圖為本發明實施例中鍵盤裝置100之剖面示意圖。為了簡化說明，第3圖和第4圖僅顯示了單一凸型鍵帽結構30，其他凸型鍵帽結構亦可採取相同之設計。鍵盤裝置100中每一凸型鍵帽結構30包含一按鍵帽32、一支撐結構34、一薄膜開關電路36、一觸發元件40，設置於底板50之上。觸發元件40為一橡膠圓頂(rubber dome)16和一金屬彈片18之結合，其製作方式在發明書後續內容將有詳細說明。
薄膜開關電路36設置於底板50上且位於觸發元件40的下方，具有複數個鍵接點38。每一鍵接點38對應於一相對應之按鍵帽32，當觸發元件40被外力下壓變形時可接觸到鍵接點38，進而導通兩端與中央部分之電路，故可輸出一相對應之按鍵訊號。
在本發明中，支撐結構34可用來增加按鍵壓下與彈起的順暢度。在第3圖和第4圖所示之實施例中，支撐結構34為一剪刀式連接元件。在其它實施例中，支撐結構34亦可為一導套或一彈簧結構。然而， 支撐結構34之實施方式並不限定本發明之範疇。
第5圖至第8圖為本發明實施例中結合橡膠圓頂16和金屬彈片18以形成觸發元件40之示意圖。在第5圖所示之實施例中，觸發元件40可採用金屬-橡膠異質接合成型技術(rubber-to-metal molding)來製作，將橡膠圓頂16之橡膠材料直接射出成型於金屬彈片18之表面。在第6圖所示之實施例中，觸發元件40可採用點焊(spot welding)技術來製作，將橡膠圓頂16和金屬彈片18對準後，在複數個連接點6施加局部高溫，致使橡膠和金屬的接觸面迅速熔化以融合成一體，冷卻後即可凝固成型以達到焊接的目的。在第7圖所示之實施例中，觸發元件40可採用卡合技術，在橡膠圓頂16的底部製作複數個卡榫7，在金屬彈片18相對應位置設計開口，即可將橡膠圓頂16固定在金屬彈片18。第8圖所示之實施例中，觸發元件40可採用黏合技術來製作，將金屬彈片18以背膠固定於橡膠圓頂16之底部結構。
在第5圖至第8圖所示之實施例中，觸發元件40之橡膠圓頂16包含一突出部22，其位置對應於薄膜開關電路36之鍵接點38。金屬彈片18底部包含一接觸面48，其位置對應於薄膜開關電路36之鍵接點38。
第9圖和第10圖為本發明實施例中觸發元件40作動時之示意圖。第9圖顯示了觸發元件40之第一段按壓過程，而第10圖顯示了觸發元件40之第二段按壓過程。當使用者觸壓特定凸型鍵帽結構30之按鍵帽32時，按鍵帽32可相對於底板50往下移動，使得觸發元件40中的橡膠圓頂16發生形變，直到其突出部22接觸到金屬彈片18，如第9圖所 示。接著，當使用者持續施壓時，橡膠圓頂16會將金屬彈片18完全壓平，使得金屬彈片18底部之接觸面48可接觸到薄膜開關電路36之鍵接點38，如第10圖所示。
第11圖和至第12圖為本發明另一實施例中結合橡膠圓頂16和金屬彈片18以形成觸發元件40之示意圖。第11圖顯示未施加外力時之觸發元件40，而第12圖顯示受到外力時之觸發元件40。在此實施例中，金屬彈片18底部包含一開口68，其位置對應於薄膜開關電路36之鍵接點38，如第11圖所示。橡膠圓頂16之突出部22包含一接觸結構58，其位置對應於薄膜開關電路36之鍵接點38，接觸結構58可穿過金屬彈片18之開口68，如第12圖所示。
第13圖至第15圖為本發明另一實施例中觸發元件40作動時之示意圖。第13圖顯示了未施加外力時觸發元件40之剖面示意圖。第14圖顯示了在受到外力後第一段按壓過程中觸發元件40之剖面示意圖。第15圖顯示了在受到外力後第二段按壓過程中觸發元件40之剖面示意圖。當使用者觸壓特定凸型鍵帽結構30之按鍵帽32時，按鍵帽32可相對於底板50往下移動，使得觸發元件40中的橡膠圓頂16發生形變，直到其突出部22之接觸結構58穿過金屬彈片18之開口68，直到接觸到薄膜開關電路36之鍵接點38，如第14圖所示。接著，當使用者持續施壓時，橡膠圓頂16會將金屬彈片18完全壓平，如第15圖所示。
第16圖為本發明實施例中薄膜式鍵盤100之彈力曲線圖。橫軸代表壓下/釋放按鍵動作的行程距離，單位為毫米。縱軸代表手指壓 下按鍵所要花費的力道或按鍵回彈時手指所感受到的力道，單位為公克。上方曲線Curve3代表鍵帽壓下去的變化，而下方曲線Curve4則是鍵帽壓下後所彈回原狀的變化過程。O點為起始點，P1點為第一段按壓之峰值點，C1點為第一段按壓之接觸點，P2點為第二段按壓之峰值點，C2點為第二段按壓之接觸點，R1點為第一段按壓之回彈點，M1點為第一段按壓之最高回彈點，R2點為第二段按壓之回彈點，M2點為第二段按壓之最高回彈點，而E點為結束點。
如第16圖之曲線Curve3所示，當使用者壓下按鍵時，在第一段按壓過程中本發明可透過橡膠圓頂16之形變來提供發生在P1點與C1點之間的第一段段落感，接著在第二段按壓過程中可透過金屬彈片18之形變來提供發生在P2點與C2點之間的第二段段落感。如第11圖之曲線Curve4所示，在使用者釋放按鍵後，在第二段釋壓過程中本發明可透過金屬彈片18恢復原狀來提供發生在R2點與M2點之間的第二段回彈力，接著在第一段釋壓過程中可透過橡膠圓頂16恢復原狀來提供發生在R1點與M1點之間的第一段回彈力。
本發明之薄膜式鍵盤100可利用金屬彈片18來提供高回彈力的機械式手感，並提供兩段式觸發手感。在電競方面的應用中，本發明之薄膜式鍵盤可提供玩家更靈敏的操作。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

Claims (7)

  1. 一種鍵盤裝置，其包含有：一底板；一薄膜開關電路，設置於該底板之上；以及一觸發元件，其用來在受一外力下壓時觸發該薄膜開關電路，該觸發元件包含：一橡膠圓頂(rubber dome)，其包含一突出部，用來在受到該外力下壓期間的一第一段按壓過程中提供一第一段落感，以及在移除該外力後的一第一段釋壓過程中提供一第一回彈力；以及一金屬彈片，結合於該橡膠圓頂，用來在受到該外力下壓期間的一第二段按壓過程中提供一第二段落感，以及在移除該外力後的一第二段釋壓過程中提供一第二回彈力，其中：該突出部包含一接觸結構；該金屬彈片包含一開口；該橡膠圓頂在該第一段按壓過程中受該外力之影響發生形變，直到該突出部之該接觸結構穿過該金屬彈片之該開口而觸發該薄膜開關電路；且該突出部在該第二段按壓過程中壓迫該金屬彈片使其發生形變。
  2. 如請求項1所述之鍵盤裝置，其中該橡膠圓頂係採用一金屬-橡膠異質接合成型技術直接射出成型於該金屬彈片之表面。
  3. 如請求項1所述之鍵盤裝置，其中該金屬彈片係採用一點焊(spot welding)技術來焊接結合於該橡膠圓頂。
  4. 如請求項1所述之鍵盤裝置，其中該橡膠圓頂包含複數個卡榫，該金屬彈片包含複數個開口以卡合相對應之複數個卡榫，進而結合於該橡膠圓頂。
  5. 如請求項1所述之鍵盤裝置，其中該金屬彈片係以背膠固定結合於該橡膠圓頂之底部。
  6. 如請求項1所述之鍵盤裝置，其中該支撐結構為一剪刀式連接元件、一導套或一彈簧結構。
  7. 如請求項1所述之鍵盤裝置，其另包含一按鍵帽，用來接收該外力。
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