TWI809834B - 可發光的按鍵開關 - Google Patents

Abstract

一種可發光的按鍵開關，包含一基座單元、一開關單元，及一按壓單元，該基座單元包括一基板，及一設置於該基板之發光模組，該開關單元包括一設置於該基板之開關主體，及一設置於該開關主體之透光主體，該按壓單元包括一與該開關主體連接之鍵帽，該鍵帽可相對該開關主體移動，該發光模組與該鍵帽分別設置於該透光主體的兩側，該發光模組的發光方向朝向該透光主體及該鍵帽。

Description

可發光的按鍵開關

本發明是有關於一種按鍵開關，尤其是一種設置於鍵盤上並且可對外發光的按鍵開關。

電腦已是現代人不可或缺的電子設備，而鍵盤是電腦主要的輸入設備，用於對電腦輸入資訊。早期的鍵盤並未設置發光元件，因此鍵盤的操作需在明亮且光線充足的環境中，以充足的外部光源來確定鍵盤上按鍵的操作。

請參閱圖1及圖2，為台灣專利I663620，說明一種發光鍵盤4，該發光鍵盤4包含一基板41、一薄膜42、一發光件43、一導光板44、一底板45，及一按鍵46，該發光件43設置於該基板41上，該導光板44上具有擴散結構441，該擴散結構441位於該發光件43與該按鍵46的中間，該發光件43發出的光以光線方向L1進行照射，而光穿透該擴散結構441後會另以光線方向L2進行照射，該擴散結構441主要是將光線擴散，以使光線進一步外擴到按鍵46的周圍。

雖然目前在鍵盤上設置發光件已經是常見的技術，但一般的發光鍵盤以及習知技術在實際使用時仍具有下列缺點：

一、光線亮度不足： 雖然設置於鍵盤上的發光件可以對外發光，但是發光件發出的光線主要為散射狀況，光線會向四周發散照射，造成鍵盤上主要顯示區域的照明光線並不足夠，產生鍵盤上雖然設置有發光元件，但是光源都被外擴散射出去，故仍有光線亮度不足的問題。

二、無法結合可更換的按鍵： 市售的高階鍵盤會提供按鍵的更換功能，以使鍵盤可以提供多種的按壓手感，但是可更換之按鍵的結構複雜，並不容易讓光線向上穿透，因此目前可更換按鍵的鍵盤不易與發光元件進行結合。

三、發光亮度不均勻： 習知技術雖然揭露一種具有擴散結構的發光鍵盤，但是擴散結構是設置鍵盤的底板中，且由於該擴散結構相對靠近該發光件，該發光件所射出的最短距離光線只能侷限在該擴散結構的中心處，雖然該擴散結構可將部分光線擴散，但整體擴散結構會呈現中心亮外圍暗，導致發光亮度不均勻的現象。

因此，如何在可更換按鍵的鍵盤上設置發光元件，並且可讓發光元件的光線集中，還能將光線從鍵帽的頂面向外透出，是相關技術人員亟需努力的目標。

有鑑於此，本發明之目的是在提供一種可發光的按鍵開關。

該可發光的按鍵開關包含一基座單元、一開關單元，及一按壓單元。

該基座單元包括一基板，及一設置於該基板之發光模組。

該開關單元包括一設置於該基板之開關主體，及一設置於該開關主體之透光主體。

該按壓單元包括一與該開關主體連接之鍵帽，該鍵帽可相對該開關主體移動，該發光模組與該鍵帽分別設置於該透光主體的兩側，該發光模組的發光方向是朝向該透光主體及該鍵帽。

本發明的又一技術手段，是在於上述之透光主體的結構為菲涅耳螺紋透鏡（Fresnel Lens），該透光主體用於折射該發光模組輸出的光線，而使光線以基本平行的方向照射於該鍵帽。

本發明的另一技術手段，是在於上述之基板具有一發光設置部，及一開關設置部，該發光模組設置於該發光設置部，該開關主體設置於開關設置部。

本發明的再一技術手段，是在於上述之開關主體具有一設置於該基板之下殼、一與該下殼連接之上殼，及一設置於該下殼與該上殼中的活動件，該鍵帽設置於該活動件上。

本發明的又一技術手段，是在於上述之透光主體設置於該開關主體的上殼，該上殼、該透光主體，及該鍵帽的材質具有透光性。

本發明的另一技術手段，是在於上述之開關主體更具有一設置於該下殼中的光通道，該透光主體及該發光模組分別設置於該光通道的上下兩端。

本發明的再一技術手段，是在於上述之開關主體更具有一設置於該下殼上之第一卡扣部，及一設置於該上殼上之第二卡扣部，該第二卡扣部夾扣於該第一卡扣部上以使該上殼固設於該下殼上。

本發明的又一技術手段，是在於上述之開關主體更具有設置於該上殼側邊之第三卡扣部。

本發明的另一技術手段，是在於上述之鍵帽具有一設置於該開關主體上之組合件、一與該組合件連接之按壓壁，及一設置於該按壓壁周緣之圍繞壁，該組合件設置於該圍繞壁的中間。

本發明的再一技術手段，是在於上述之開關主體更具有一設置於該上殼之止擋部，該鍵帽更具有一設置於按壓壁之抵接部，該抵接部可分離地接觸該止擋部，用於限定該鍵帽的下壓位置。

本發明之有益功效在於，該透光主體是固定於該開關主體上，並且該透光主體是設置於該發光模組及該鍵帽的中間，該透光主體可使該發光模組發出的光線穿透並向該鍵帽照射，以使該發光模組發出的光線由該鍵帽處向外透出。

有關本發明之相關申請專利特色與技術內容，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現。在進行詳細說明前應注意的是，類似的元件是以相同的編號來做表示。

參閱圖3、圖4、圖5、圖6及圖7，為本發明一種可發光的按鍵開關之一第一較佳實施例，該可發光的按鍵開關是設置於鍵盤（圖式未示出）上，該可發光的按鍵開關包含一基座單元1、一開關單元2及一按壓單元3，其中，圖6為圖5中切線AA的剖面圖，圖7為圖5及圖6中切線BB的剖面圖，其中，圖6及圖7中具有斜線的區塊為剖面區域，未有斜線的區塊則為剖面後方的結構線條。

該基座單元1包括一基板11，及一設置於該基板11之發光模組12，該基板11具有一發光設置部111，及一開關設置部112，該發光模組12設置於該發光設置部111中，該開關單元2設置於開關設置部112中，其中，該基板11為設置於鍵盤內部的電路板，該發光模組12為設置於電路板上的發光二極體（LED），該開關設置部112中設有接觸電極（圖式未示出），該開關單元2可分離地與該開關設置部112電性連接，以使該基板11可以接收該開關單元2的開關觸發訊號。

該開關單元2包括一設置於該基板11之開關主體21，及一設置於該開關主體21之透光主體22，其中，該開關主體21具有一設置於該基板11之下殼211、一與該下殼211連接之上殼212，及一設置於該下殼211及該上殼212中的活動件213，該活動件213可相對該下殼211及該上殼212上下移動。

該按壓單元3包括一與該開關主體21連接之鍵帽31，其中，該鍵帽31具有一設置於該活動件213上組合件311、一與該組合件311連接之按壓壁312，及一設置於該按壓壁312周緣之圍繞壁313，該組合件311設置於該圍繞壁313的中間。於該第一較佳實施例，該活動件213頂部設有十字形狀的柱體並且從該上殼212的中間向上突出，該組合件311底部設有十字形狀的凹槽，十字形狀的柱體可以插入十字形狀的凹槽，以使該鍵帽31可以設置於該開關主體21上，該鍵帽31可相對該開關主體21移動，使用者可壓下該鍵帽31之按壓壁312，以將該開關主體21之活動件213下壓。

由圖6可以瞭解，該發光模組12與該鍵帽31分別設置於該透光主體22的上下兩側，該開關主體21更具有一設置於該下殼211中的光通道214，該透光主體22及該發光模組12分別設置於該光通道214的上下兩端，並且該透光主體22與該發光模組12之間的空間是位於該光通道214中，因此該光通道214中沒有設置任何可以阻擋光線的結構，並且該透光主體22及該鍵帽31之間也沒有設置可以阻擋光線的結構，因此基於該發光模組12的發光方向朝向該透光主體22及該鍵帽31，該發光模組12所發出的光線可以穿透該透光主體22再朝向該鍵帽31照射，加上該上殼212、該透光主體22，及該鍵帽31的材質具有透光特性，因此該發光模組12所發出的光線可以從該透光主體22向外透出，其中，該鍵帽31的上表面設有遮光層，並且可以界定出不同符號圖案，光線可由符號圖案向外透出，藉此達成該鍵帽31設有的可發光符號圖案。

除此之外，該透光主體22設置於該開關主體21的上殼212，加上該上殼212及該透光主體22可以讓光穿透，因此當該發光模組12發出的光線進入該透光主體22時，光線會再進入該上殼212的結構中，並由該上殼212的表面向外透出，以該鍵帽31底部具有發光的效果，實際實施時，該上殼212的材質可為不透光，不應以此為限。

請配合參閱圖7，該透光主體22的結構為菲涅耳螺紋透鏡（Fresnel Lens），尤其是一種具有聚光特性的菲涅耳螺紋透鏡（Fresnel Lens），該透光主體22主要的目的是將該發光模組12輸出的光線由散射的狀態折射為基本平行的狀態（substantially parallel），以使光線可以更均勻地向上照射該鍵帽31，不會產生過度發散的狀況，有效提升該鍵帽31上的透光亮度，所述基本平行的狀態（substantially parallel）是說明雖然該菲涅耳螺紋透鏡的目的是將光線折射為平行的狀態，但是並無法將全部的光線折射為平行，仍然會有極小部分的光線散射至周圍，於該第一較佳實施例中，該菲涅耳螺紋透鏡（Fresnel Lens）結構是位於該透光主體22的上表面，也就是該透光主體22朝向該鍵帽31之按壓壁312方向的表面設置有菲涅耳螺紋透鏡（Fresnel Lens）結構。

該開關主體21更具有一設置於該下殼211上之第一卡扣部215，及一設置於該上殼212上之第二卡扣部216，該第一卡扣部215為該下殼211側面向外突出的複數凸塊，該第二卡扣部216為該上殼212側面向內突出的複數凸塊，該第二卡扣部216夾扣於該第一卡扣部215上，以使該上殼212能夠固定於該下殼211的上方。

該開關主體21更具有設置於該上殼212上之第三卡扣部217，該第三卡扣部217主要的目的是將該開關主體21設置於該基板11的上方，舉例來說，該基板11是設置於鍵盤的殼體（圖式未示出）中，鍵盤的殼體上設有設置孔，用於提供該開關主體21設置，而該第三卡扣部217為設置於該上殼212側面向外突出的複數凸塊，該第三卡扣部217可以卡住該鍵盤的殼體。

值得一提的是，使用者可以向該第三卡扣部217施加力量，以使該第三卡扣部217不會與該鍵盤的殼體產生干涉，因此該開關主體21可由該鍵盤的殼體向外抽出，以達成更換該開關主體21之目的。

該開關主體21更具有一設置於該上殼212之止擋部218，該鍵帽31更具有一設置於按壓壁312之抵接部314，該止擋部218與該抵接部314可分離地接觸，用於限定該鍵帽31的下壓位置。

請回顧圖7，該透光主體22上表面的弧度為外凸結構，是一種聚光型的菲涅耳螺紋透鏡（Fresnel Lens），有別習知之擴散結構為內凹結構（請參閱圖2），兩者對光的折射效果完全相反，並且本案將該透光主體22設置於該開關主體21的上殼212中，而不是將該透光主體22直接設置於該基板11上，主要的目的是藉由該光通道214將該透光主體22與該發光模組12間隔一段距離，取得該發光模組12較大範圍的照射光，由於該發光模組12輸出的光線為散射狀態，當光線經過該光通道214時可以散射到適當的範圍，之後再透過該透光主體22將光線折射為基本平行的方向，就可以使得該透光主體22整體大範圍地受光線照射，然後再向上輸出基本平行的光線，以使光線更均勻地向上穿透該鍵帽31的按壓壁312。

請配合參閱圖8，為該第一較佳實施例中，保留該發光模組12、該透光主體22、該按壓壁312，及該圍繞壁313的剖面狀態，該發光模組12發出的光線是以光線方向L3照射，光線方向L3的特徵是以該發光模組12為中心呈現散射狀態，而位於該透光主體22上表面的菲涅耳螺紋透鏡結構會將光線方向L3改變成光線方向L4，靠近該透光主體22中心的菲涅耳螺紋透鏡結構可以折射光線的角度較小，而靠近該透光主體22外側的菲涅耳螺紋透鏡結構可以折射光線的角度較大，藉此使光線方向L4的特徵呈現基本平行的狀態。

參閱圖9及表一，說明將一對照組的按鍵開關與一改善組的按鍵開關之一發光亮度的比對結果，該按鍵開關為普通按鍵，其鍵帽整體透光，該對照組為沒有設置該透光主體22的按鍵開關，該改善組為本案設有該透光主體22的按鍵開關，表一為該對照組與該改善組的亮度檢測數據，圖9是對照表一的光度比較曲線圖，橫軸為該按鍵開關之鍵帽表面以中心點為0點的檢測距離，距離單位為公厘（mm），縱軸為該按鍵開關之鍵帽表面在不同距離位置的亮度檢測結果，亮度單位為燭光（尼特，nit），虛線曲線51對應該對照組的檢測數據，實線曲線52對應該改善組的檢測數據，由表一及圖9的檢測數據可以瞭解，該透光主體22雖然減少了鍵帽中心位置的亮度，但是中心位置周圍的亮度明顯提升，不僅使發光區域的亮度更為平均，更提升了整體平均亮度（Average，AVG.）。

普通按鍵	對照組 （nit）	改善組 （nit）
檢測位置 （mm）	-5	167.60	348.95
-2.5	490.04	1287.03
0	3514.52	3351.43
2.5	489.58	1106.54
5	129.64	344.08
AVG.	958.28	1287.60

表一

請參閱表二，說明將一對照組的按鍵開關與一改善組的按鍵開關的一亮度比對結果，表二中所使用的按鍵開關為ESC按鍵，其具有「ESC」的透光圖案，由於ESC的透光圖案只透出部分光源，因此表二是針對整體亮度、最大亮度，及最小亮度的項目進行檢測，亮度單位為燭光（尼特，nit），由亮度的檢測結果可以瞭解，ESC按鍵上的最大亮度雖然沒有提升，但是ESC按鍵的最小亮度明顯提升，致使整體亮度明顯提升，具有平均發光亮度的優點，也提升了整體亮度。

ESC按鍵	對照組 （nit）	改善組 （nit）
整體亮度	37.55	42.59
最大亮度	52.30	52.20
最小亮度	23.39	32.30
亮度百分比	44.7%	61.9%

表二

請參閱圖10，為本發明一種可發光的按鍵開關之一第二較佳實施例，該第二較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同，相同之處於此不再詳述，不同之處在於，該菲涅耳螺紋透鏡（Fresnel Lens）結構是位於該透光主體22的下表面，也就是該透光主體22朝向該發光模組12方向的表面設置有菲涅耳螺紋透鏡（Fresnel Lens）結構。

請配合參閱圖11，為該第二較佳實施例中，保留該發光模組12、該透光主體22、該按壓壁312，及該圍繞壁313的剖面狀態，該發光模組12發出的光線是以光線方向L3照射，光線方向L3的特徵是以該發光模組12為中心呈現散射狀態，而位於該透光主體22下表面的菲涅耳螺紋透鏡結構會將光線方向L3改變成光線方向L4，靠近該透光主體22中心的菲涅耳螺紋透鏡結構可以折射光線的角度較小，而靠近該透光主體22外側的菲涅耳螺紋透鏡結構可以折射光線的角度較大，藉此使光線方向L4的特徵呈現基本平行的狀態。

請參閱圖12，為本發明一種可發光的按鍵開關之一第三較佳實施例，該第三較佳實施例與該第一較佳實施例大致相同，相同之處於此不再詳述，不同之處在於，該菲涅耳螺紋透鏡（Fresnel Lens）結構是同時存在該透光主體22的上表面及下表面，也就是該透光主體22朝向該發光模組12方向的表面設置有菲涅耳螺紋透鏡（Fresnel Lens）結構，並且該透光主體22朝向該鍵帽31之按壓壁312方向的表面也設置有菲涅耳螺紋透鏡（Fresnel Lens）結構。

由上述說明可知，本發明一種可發光的按鍵開關確實具有下列功效：

一、提升光線亮度： 該透光主體22的結構為菲涅耳螺紋透鏡（Fresnel Lens），該透光主體22用於將該發光模組12輸出的光線以向上且基本平行的狀態照射該鍵帽31，避免光線因過度散射而發生照明度不足的狀況，有效提升該可發光的按鍵開關的發光強度。

二、提供按鍵更換： 該發光模組12設置於該基板11上，該第三卡扣部217可卡住該鍵盤的殼體，以穩固該按鍵開關在鍵盤上的位置，並且該第三卡扣部217可受外力而讓該按鍵開關離開該基板11，藉此達成更換鍵盤之按鍵開關的目的。

三、將透鏡設置在開關主體上： 該開關主體21的下殼211中設有一光通道214，可使該發光模組12輸出的光線可以直接到達該透光主體22，藉此控制該發光模組12與該透光主體22之間的距離，使光線擴散到適當範圍後再進行平行光的折射，以進一步控制平行光的範圍，另外該透光主體22與該鍵帽31之間沒有任何可以阻擋光線的結構，加上該鍵帽31的透光特性，可使光線能夠更均勻地穿透該鍵帽31。

綜上所述，為菲涅耳螺紋透鏡（Fresnel Lens）的透光主體22可以將光線以基本平行且向上的方式照射該鍵帽31，用於提升該鍵帽31的透光亮度，設置於該下殼211之光通道214可提供光線通過，以使該發光模組12輸出的光線能夠到達該鍵帽31，設置於該開關主體21的第三卡扣部217可提供該開關主體21可分離地固設於該基板11上，故確實可以達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之一個較佳實施例而已，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。

1:基座單元 11:基板 111:發光設置部 112:開關設置部 12:發光模組 2:開關單元 21:開關主體 211:下殼 212:上殼 213:活動件 214:光通道 215:第一卡扣部 216:第二卡扣部 217:第三卡扣部 218:止擋部 22:透光主體 3:按壓單元 31:鍵帽 311:組合件 312:按壓壁 313:圍繞壁 314:抵接部 4:發光鍵盤 41:基板 42:薄膜 43:發光件 44:導光板 441:擴散結構 45:底板

46:按鍵

51:虛線曲線

52:實線曲線

AA:切線

BB:切線

L1:光線方向

L2:光線方向

L3:光線方向

L4:光線方向

圖1是一剖面示意圖，說明台灣專利I663620，一種發光鍵盤的剖面狀態； 圖2是一局部剖面示意圖，說明習知的發光鍵盤中，一發光件及一擴散結構的剖面狀態； 圖3是一立體示意圖，為本發明一種可發光的按鍵開關之一第一較佳實施例； 圖4是一分解示意圖，說明於該第一較佳實施例中，該按鍵開關的結構分解態樣； 圖5是一俯視示意圖，說明於該第一較佳實施例中，該按鍵開關的俯視狀態； 圖6是一剖面示意圖，說明於該第一較佳實施例中，該按鍵開關的剖面態樣； 圖7是一剖面示意圖，說明於該第一較佳實施例中，該按鍵開關的另一剖面態樣； 圖8是一剖面示意圖，說明於該第一較佳實施例中，一發光模組發出的光線穿過一透光主體後照射於按壓壁的剖面態樣； 圖9是一曲線圖，說明於該第一較佳實施例中，將對照組之按鍵開關及改善組之按鍵開關進行比對之一光度比較曲線圖； 圖10是一剖面示意圖，為本發明一種可發光的按鍵開關之一第二較佳實施例，該按鍵開關的另一剖面態樣； 圖11是一剖面示意圖，說明於該第二較佳實施例中，一發光模組發出的光線穿過一透光主體後照射於按壓壁的剖面態樣；及 圖12是一剖面示意圖，為本發明一種可發光的按鍵開關之一第三較佳實施例，該按鍵開關的另一剖面態樣。

11:基板

12:發光模組

211:下殼

212:上殼

213:活動件

214:光通道

218:止擋部

22:透光主體

311:組合件

312:按壓壁

313:圍繞壁

314:抵接部

BB:切線

Claims (9)

1. 一種可發光的按鍵開關，包含：一基座單元，包括基板，及一設置於該基板之發光模組；一開關單元，包括一設置於該基板之開關主體，及一設置於該開關主體之透光主體；及一按壓單元，包括一與該開關主體連接之鍵帽，該鍵帽可相對該開關主體移動，該發光模組與該鍵帽分別設置於該透光主體的兩側，該發光模組的發光方向是朝向該透光主體及該鍵帽；其中，該透光主體朝向該鍵帽之方向的表面設置有菲涅耳螺紋透鏡(Fresnel Lens)結構，用於折射該發光模組輸出的光線，而使光線以基本平行的方向照射於該鍵帽。
2. 如請求項1所述可發光的按鍵開關，其中，該基板具有一發光設置部，及一開關設置部，該發光模組設置於該發光設置部，該開關主體設置於開關設置部。
3. 如請求項1所述可發光的按鍵開關，其中，該開關主體具有一設置於該基板之下殼、一與該下殼連接之上殼，及一設置於該下殼與該上殼中的活動件，該鍵帽設置於該活動件上。
4. 如請求項3所述可發光的按鍵開關，其中，該透光主體設置於該開關主體的上殼，該上殼、該透光主體，及該鍵帽的材質具有透光性。
5. 如請求項3所述可發光的按鍵開關，其中，該開關主體更具有一設置於該下殼中的光通道，該透光主體及該發光模組分別設置於該光通道的上下兩端。
6. 如請求項3所述可發光的按鍵開關，其中，該開關主體更具有一設置於該下殼上之第一卡扣部，及一設置於該上殼上之第二卡扣部，該第二卡扣部夾扣於該第一卡扣部上以使該上殼固設於該下殼上。
7. 如請求項3所述可發光的按鍵開關，其中，該開關主體更具有設置於該上殼側邊之第三卡扣部。
8. 如請求項3所述可發光的按鍵開關，其中，該鍵帽具有一設置於該開關主體上之組合件、一與該組合件連接之按壓壁，及一設置於該按壓壁周緣之圍繞壁，該組合件設置於該圍繞壁的中間。
9. 如請求項8所述可發光的按鍵開關，其中，該開關主體更具有一設置於該上殼之止擋部，該鍵帽更具有一設置於按壓壁之抵接部，該抵接部可分離地接觸該止擋部，用於限定該鍵帽的下壓位置。

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