TWI795882B

TWI795882B - 鍵帽結構

Info

Publication number: TWI795882B
Application number: TW110131059A
Authority: TW
Inventors: 蔡磊龍; 劉鈞源; 陳祖儀
Original assignee: 致伸科技股份有限公司
Priority date: 2021-08-23
Filing date: 2021-08-23
Publication date: 2023-03-11
Also published as: TW202309954A

Abstract

一種鍵帽結構，包括鍵帽及含類鑽石碳層。含類鑽石碳層設置在鍵帽上方，其中含類鑽石碳層不包括貫穿含類鑽石碳層的開口。

Description

鍵帽結構

本發明係涉及一種鍵帽結構。

隨著科技日新月異，電子設備的蓬勃發展為人類生活帶來許多便利性，因此如何讓電子設備的操作更人性化是重要的課題。常見的電子設備的輸入裝置包括滑鼠裝置、鍵盤裝置以及軌跡球裝置等，其中鍵盤裝置可供使用者直接將文字以及符號輸入至電腦，因此相當受到重視。

然而鍵盤裝置的按鍵結構的鍵帽表面通常會隨著使用者的使用次數（或可稱摩擦次數）增加而被磨耗，導致鍵帽表面局部變得光滑，產生明顯的反光，而使鍵帽外觀具有缺陷。因此如何避免前述現象發生成為本領域的技術課題。

本發明提供一種鍵帽結構，包括鍵帽及含類鑽石碳層。含類鑽石碳層設置在鍵帽上方，其中含類鑽石碳層不包括貫穿含類鑽石碳層的開口。

在本發明的一些實施例中，含類鑽石碳層覆蓋並接觸鍵帽的上表面。

在本發明的一些實施例中，含類鑽石碳層的厚度介於5奈米與30奈米之間。

在本發明的一些實施例中，含類鑽石碳層的摩擦係數小於或等於0.20。

在本發明的一些實施例中，含類鑽石碳層的莫氏硬度大於或等於7。

在本發明的一些實施例中，含類鑽石碳層包括類富勒烯碳（Fullerene-like carbon）、鑽石奈米粒子（diamond nanoparticles）或其組合。

在本發明的一些實施例中，含類鑽石碳層暴露於外。

在本發明的一些實施例中，鍵帽結構更包括：第一材料層，設置在鍵帽與含類鑽石碳層之間，其中第一材料層不包括貫穿第一材料層的開口。

在本發明的一些實施例中，鍵帽結構更包括：第二材料層，設置在鍵帽與第一材料層之間，第二材料層的顏色與第一材料層的顏色不同，第二材料層不包括貫穿第二材料層的開口。

在本發明的一些實施例中，鍵帽結構更包括：紫外光固化材料層，設置在第一材料層與含類鑽石碳層之間，其中紫外光固化材料層不包括貫穿紫外光固化材料層的開口。

由於本發明的鍵帽結構具有含類鑽石碳層，其使鍵帽結構的表面的耐磨性佳且硬度高，因此即便鍵帽結構表面的摩擦次數增加，鍵帽結構表面也不會被磨耗，故可有效解決先前技術中所述的技術課題。

本發明的優點及特徵以及達到其方法將參照例示性實施例及附圖進行更詳細的描述而更容易理解。然而，本發明可以不同形式來實現且不應被理解僅限於此處所陳述的實施例。相反地，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的此些實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達本發明的範疇。

如先前技術所述，鍵盤裝置的按鍵結構的鍵帽表面通常會隨著使用者的使用次數（或可稱摩擦次數）增加而被磨耗，導致鍵帽表面局部變得光滑，產生明顯的反光，而使鍵帽外觀具有缺陷。據此，本發明提供一種新的鍵帽結構，以解決前述問題。以下將詳述本發明的鍵帽結構的各種實施例。

鍵盤裝置包括多個鍵帽結構。圖1為根據本發明一實施例之鍵帽結構的剖面示意圖。如圖1所示，鍵帽結構包括鍵帽110及含類鑽石碳層130。鍵帽110可為全透光、半透光或不透光的材質，並可由塑料製成。塑料可例如為ABS(acrylonitrile butadiene styrene, ABS)樹脂、聚碳酸酯(polycarbonate, PC)、聚對苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate, PBT)、其他合適的材料或其組合。

含類鑽石碳層130設置在鍵帽110上方。含類鑽石碳層130不包括貫穿含類鑽石碳層130的開口。在一些實施例中，含類鑽石碳層130由類鑽石碳組成，或者基本上由類鑽石碳組成，因此含類鑽石碳層130在此可稱為類鑽石碳層。含類鑽石碳層130可利用離子束沉積（ion beam deposition）、濺鍍沉積（sputtering deposition）、化學氣相沉積（chemical vapor deposition）或其他合適的方式形成。

在一些實施例中，含類鑽石碳層130的厚度小於或等於1微米，或者小於或等於500奈米。在一些實施例中，含類鑽石碳層130的厚度介於1奈米與200奈米之間。在一些實施例中，含類鑽石碳層130的厚度介於5奈米與30奈米之間，例如為10奈米、15奈米、20奈米、25奈米或者為前述兩數值之間的任何數值。由於含類鑽石碳層130的厚度很薄，因此透光性極佳。

在一些實施例中，含類鑽石碳層130的可見光（波長範圍例如為400奈米至700奈米）穿透度大於或等於85%，例如為86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、99.9%或者為前述兩數值之間的任何數值。

在一些實施例中，含類鑽石碳層130的摩擦係數小於或等於0.20，例如為0.19、0.18、0.17、0.16、0.15、0.14、0.13、0.12、0.11、0.10、0.05或者為前述兩數值之間的任何數值。在一些實施例中，含類鑽石碳層130的摩擦係數小於或等於0.10，例如為0.09、0.08、0.07、0.06、0.05、0.04、0.03、0.02、0.01、0.005或者為前述兩數值之間的任何數值。

在一些實施例中，含類鑽石碳層130的表面粗糙度Ra（算數平均粗度）小於2奈米，例如為1.9奈米、1.8奈米、1.7奈米、1.6奈米、1.5奈米、1.4奈米、1.3奈米、1.2奈米、1.1奈米、1.0奈米、0.5奈米或者為前述兩數值之間的任何數值。

在一些實施例中，含類鑽石碳層130的莫氏硬度大於或等於7，例如為7.5、8、8.5、9或9.5。

在一些實施例中，含類鑽石碳層130包括類富勒烯碳（Fullerene-like carbon）、鑽石奈米粒子（diamond nanoparticles）或其組合。鑽石奈米粒子的粒徑小於或等於1微米。在一些實施例中，鑽石奈米粒子的粒徑小於或等於50奈米，例如為45奈米、40奈米、35奈米、30奈米、25奈米、20奈米、15奈米、10奈米、5奈米、1奈米或者為前述兩數值之間的任何數值。

在一些實施例中，如圖1所示，含類鑽石碳層130覆蓋並接觸鍵帽110的上表面110u。在一些實施例中，含類鑽石碳層130暴露於外。由於含類鑽石碳層130的硬度高、耐磨性佳、表面平滑並且摩擦係數小，而可作為鍵帽的保護層，大幅提升鍵帽結構表面的耐用性，因此即便鍵帽結構表面的摩擦次數增加，鍵帽結構表面也不會被磨耗，故可有效解決先前技術中所述的技術課題。

圖2為根據本發明一實施例之鍵帽結構的剖面示意圖。圖2的實施例與圖1的實施例的差異在於，圖2的實施例的鍵帽結構更包括第一材料層120，其設置在鍵帽110與含類鑽石碳層130之間。第一材料層120不包括貫穿第一材料層120的開口。在一些實施例中，第一材料層120由包括塗料、固化劑（hardener）及其他合適的添加劑（例如稀釋劑（thinner））的材料製成。在一些實施例中，塗料包括壓克力系（acrylic system）樹脂、橡膠、聚氨酯（polyurethane, PU）、其他合適的材料或其組合。在一些實施例中，第一材料層120的厚度介於10微米與30微米之間，或者介於18微米與22微米之間。

圖3為根據本發明一實施例之鍵帽結構的剖面示意圖。圖3的實施例與圖2的實施例的差異在於，圖3的實施例的鍵帽結構更包括第二材料層115，其設置在鍵帽110與第一材料層120之間。第二材料層115不包括貫穿第二材料層115的開口。在一些實施例中，第二材料層115由包括塗料、固化劑及其他合適的添加劑（例如稀釋劑）的材料製成。在一些實施例中，塗料包括壓克力系樹脂、橡膠、聚氨酯、其他合適的材料或其組合。在一些實施例中，第二材料層115的厚度小於第一材料層120的厚度。在一些實施例中，第二材料層115的厚度介於8微米與20微米之間，或者介於10微米與15微米之間。在一些實施例中，第二材料層115可稱為底漆（primer）。

在一些實施例中，第二材料層115的顏色與第一材料層120的顏色不同。在一些實施例中，第二材料層115具有較淺的顏色（例如灰色），第一材料層120具有較深的顏色（例如黑色），但本發明不限於此。在其他實施例中，第二材料層115具有較深的顏色，第一材料層120具有較淺的顏色。

圖4為根據本發明一實施例之鍵帽結構的剖面示意圖。圖4的實施例與圖2的實施例的差異在於，圖4的實施例的鍵帽結構更包括紫外光固化材料層125，其設置在第一材料層120與含類鑽石碳層130之間。紫外光固化材料層125不包括貫穿紫外光固化材料層125的開口。在一些實施例中，紫外光固化材料層125由包括丙烯酸酯、其他合適的材料或其組合的材料製成。丙烯酸酯可例如為環氧丙烯酸酯（epoxy acrylate）、聚氨酯丙烯酸酯（polyurethane acrylate, PUA）、聚酯丙烯酸酯（polyester acrylate）、聚醚丙烯酸酯（polyether acrylate）、氨改性丙烯酸酯（amine acrylate）或其組合。在一些實施例中，紫外光固化材料層125的厚度小於第一材料層120的厚度。在一些實施例中，紫外光固化材料層125的厚度介於8微米與20微米之間，或者介於10微米與15微米之間。

在一些實施例中，紫外光固化材料層125具有透光性。在一些實施例中，紫外光固化材料層125的摩擦係數大於含類鑽石碳層130的摩擦係數。在一些實施例中，紫外光固化材料層125的摩擦係數大於0.20並且小於或等於0.35，例如為0.25、0.30或者為前述兩數值之間的任何數值。在一些實施例中，紫外光固化材料層125的60度角光澤度（gloss @ 60 degree）介於4GU與6GU之間。

圖5為根據本發明一實施例之鍵帽結構的剖面示意圖。圖5的實施例與圖3的實施例的差異在於，圖5的實施例的鍵帽結構更包括紫外光固化材料層125。圖5的紫外光固化材料層125的實施例可與圖4的紫外光固化材料層125的實施例相同，故在此不贅述。

以下將詳述製造本發明的鍵帽結構的方法的各種實施例。如圖1所示，形成含類鑽石碳層130於鍵帽110上方，以形成如圖1所示的鍵帽結構。形成含類鑽石碳層130係透過執行化學氣相沉積製程形成，例如透過執行電漿增強化學氣相沉積（plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD）形成。在一些實施例中，化學氣相沉積製程使用碳氫氣體，碳氫氣體包括甲烷（CH ₄）、乙烷（C ₂H ₆）、乙烯（C ₂H ₄）、乙炔（C ₂H ₂）、其他合適的碳氫氣體或其組合。此製程利用電場將碳氫氣體的碳元素沉積在鍵帽110上方，以形成類鑽石碳奈米薄膜。於實際應用中，可根據含類鑽石碳層130所需的厚度，調整化學氣相沉積製程的處理時間。

在一些實施例中，含類鑽石碳層130由類鑽石碳組成，或者基本上由類鑽石碳組成，因此含類鑽石碳層130在此可稱為類鑽石碳層。在一些實施例中，含類鑽石碳層130包括類富勒烯碳、鑽石奈米粒子或其組合。有關於含類鑽石碳層130的厚度、可見光穿透度、摩擦係數、表面粗糙度Ra及莫氏硬度的實施例可參考上述，故在此不贅述。

在一些實施例中，如圖2所示，於鍵帽110上依序形成第一材料層120及含類鑽石碳層130，以形成如圖2所示的鍵帽結構。在一些實施例中，第一材料層120由包括塗料、固化劑及其他合適的添加劑（例如稀釋劑）的材料製成。在一些實施例中，以空氣噴塗（air spray）方式形成上述材料於鍵帽110上方，然後進行固化處理，以形成第一材料層120。在一些實施例中，固化處理為在室溫下閃乾（air flash）數分鐘，然後加熱（例如60°C至80°C）烘烤數十分鐘。形成含類鑽石碳層130的實施例可參考上述，故在此不贅述。

在一些實施例中，如圖3所示，於鍵帽110上依序形成第二材料層115、第一材料層120及含類鑽石碳層130，以形成如圖3所示的鍵帽結構。在一些實施例中，第二材料層115由包括塗料、固化劑及其他合適的添加劑（例如稀釋劑）的材料製成。在一些實施例中，以空氣噴塗方式形成上述材料於鍵帽110上方，然後進行固化處理，以形成第二材料層115。在一些實施例中，固化處理為在室溫下閃乾（air flash）數分鐘，然後加熱烘烤（例如60°C至80°C）數十分鐘。形成第一材料層120及含類鑽石碳層130的實施例可參考上述，故在此不贅述。

在一些實施例中，如圖4所示，於鍵帽110上依序形成第一材料層120、紫外光固化材料層125及含類鑽石碳層130，以形成如圖4所示的鍵帽結構。形成第一材料層120的實施例可參考上述，故在此不贅述。在一些實施例中，紫外光固化材料層125由包括丙烯酸酯、其他合適的材料或其組合的材料製成。在一些實施例中，以空氣噴塗方式形成上述材料於第一材料層120上方，然後進行光固化處理，以形成紫外光固化材料層125。在一些實施例中，光固化處理係先進行紅外光處理（例如在50°C至60°C處理5至10分鐘），然後進行紫外光處理（例如使用UVA波段紫外光，能量可為800毫焦/平方公分至1200毫焦/平方公分，光強度可大於或等於100毫瓦/平方公分）。形成含類鑽石碳層130的實施例可參考上述，故在此不贅述。

製造如圖5所示的鍵帽結構的方法可參考上述製造如圖2、3及4的鍵帽結構的方法的實施例，故在此不贅述。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的「第一」、「第二」等用語僅用以命名元件（element）的名稱或區別不同實施例或範圍。

110：鍵帽 110u：上表面 115：第二材料層 120：第一材料層 125：紫外光固化材料層 130：含類鑽石碳層

圖1為根據本發明一實施例之鍵帽結構的剖面示意圖。

圖2為根據本發明一實施例之鍵帽結構的剖面示意圖。

圖3為根據本發明一實施例之鍵帽結構的剖面示意圖。

圖4為根據本發明一實施例之鍵帽結構的剖面示意圖。

圖5為根據本發明一實施例之鍵帽結構的剖面示意圖。

110：鍵帽 110u：上表面 130：含類鑽石碳層

Claims

一種鍵帽結構，包括：一鍵帽；以及一含類鑽石碳(diamond-like carbon)層，設置在該鍵帽上方並且暴露於外，其中該含類鑽石碳層不包括貫穿該含類鑽石碳層的一開口，該含類鑽石碳層的一厚度介於5奈米與30奈米之間，該含類鑽石碳層的摩擦係數小於或等於0.10，該含類鑽石碳層的算數平均粗度(Ra)小於2奈米。
如請求項1所述之鍵帽結構，其中該含類鑽石碳層覆蓋並接觸該鍵帽的一上表面。
如請求項1所述之鍵帽結構，其中該含類鑽石碳層的一莫氏硬度大於或等於7。
如請求項1所述之鍵帽結構，其中該含類鑽石碳層包括類富勒烯碳(Fullerene-like carbon)、鑽石奈米粒子(diamond nanoparticles)或其組合。
如請求項1所述之鍵帽結構，更包括：一第一材料層，設置在該鍵帽與該含類鑽石碳層之間，其中該第一材料層不包括貫穿該第一材料層的一開口。
如請求項5所述之鍵帽結構，更包括：一第二材料層，設置在該鍵帽與該第一材料層之間，該第二材料層的顏色與該第一材料層的顏色不同，該第二材料層不包括貫穿該第二材料層的一開口。
如請求項5所述之鍵帽結構，更包括：一紫外光固化材料層，設置在該第一材料層與該含類鑽石碳層之間，其中該紫外光固化材料層不包括貫穿該紫外光固化材料層的一開口。