TWI836653B - 鍵盤裝置 - Google Patents

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TWI836653B
TWI836653B TW111137871A TW111137871A TWI836653B TW I836653 B TWI836653 B TW I836653B TW 111137871 A TW111137871 A TW 111137871A TW 111137871 A TW111137871 A TW 111137871A TW I836653 B TWI836653 B TW I836653B
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潘錦松
蘇柏豪
徐振軒
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致伸科技股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種鍵盤裝置，包括：多個鍵帽、支撐板、多個支撐元件、及電路板。所述支撐元間連接鍵帽與支撐板。所述電路板設置於支撐板上並具有多個薄膜開關及多個第一電容感測單元。所述第一電容感測單元用以偵測接近的導電體或導電體之動作，以產生驅動訊號或輸出控制訊號。

Description

鍵盤裝置
本發明係關於一種輸入裝置，尤指一種鍵盤裝置。
現今社會中，電子產品的使用已經成為生活中不可或缺的一部分，舉凡食、衣、住、行、育、樂，每樣都與電子產品有關。為了讓電子產品更方便攜帶或使用，電子產品的設計也越趨輕薄。
通常來說，電子產品都配備有鍵盤裝置，由於電子產品的體積日趨輕薄化，相對的，在體積縮減的情況下，許多鍵盤裝置原先附加的操作功能也因而被省略了，難以滿足現今社會對於電子產品多元化的需求。
是以，如何在體積縮減的情況下，提供一種具有附加操作功能的鍵盤裝置，為本發明欲解決的技術課題。
本發明之主要目的，在於提供一種具有附加操作功能且體積輕薄的鍵盤裝置。
為達前述之目的，本發明提供一種鍵盤裝置，包括：多個鍵帽；支撐板；多個支撐元件，分別連接鍵帽與支撐板，並可導引鍵帽相對於支撐板進行上下移動；電路板，設置於支撐板上並具有多個薄膜開關及多個第一電容感測單 元，其包括：間隔層；第一薄膜電路層，設置於間隔層之下；第二薄膜電路層，設置於間隔層之上；以及保護膜，設置於第二薄膜電路層之上；以及多個彈性體，分別設置於鍵帽與電路板之間且對應於薄膜開關；其中，薄膜開關設置於第一薄膜電路層與第二薄膜電路層之間，第一電容感測單元設置於保護膜與第二薄膜電路層之間，第一電容感測單元用以偵測接近的導電體或導電體之動作，並產生驅動訊號或輸出控制訊號。
於上述較佳實施方式中，其中間隔層具有貫穿的多個通孔，通孔分別對應於彈性體，各薄膜開關的第一導電接點形成於第一薄膜電路層的上表面並對應於各通孔，各薄膜開關的第二導電接點形成於第二薄膜電路層的下表面並對應於各通孔。
於上述較佳實施方式中，其中當外力按壓鍵帽中之任一者時，對應的彈性體產生形變使對應的第二導電接點向下位移並接觸對應的第一導電接點，以產生按鍵訊號。
於上述較佳實施方式中，其中各第一電容感測單元包括第一接收電極及第一發射電極，第一發射電極環繞第一接收電極設置且不與第一接收電極相接觸。
於上述較佳實施方式中，其中電路板進一步包括第二電容感測單元，第二電容感測單元設置於第一薄膜電路層與間隔層之間或間隔層與第二薄膜電路層之間，並用於偵測所處環境的環境資訊，以校準第一電容感測單元。
於上述較佳實施方式中，其中第二電容感測單元包括第二接收電極及第二發射電極，第二發射電極環繞第二接收電極設置且不與第二接收電極相接觸。
於上述較佳實施方式中，其中支撐元件包括第一支架及第二支架。
於上述較佳實施方式中，其進一步包括多個發光單元，發光單元設置於保護膜之上且對應於鍵帽。
於上述較佳實施方式中，其中第一電容感測單元中之至少一者偵測到導電體時，驅動訊號驅動電路板，使鄰近第一電容感測單元的發光單元中之至少一者投射光線至鍵帽中之至少一者。
於上述較佳實施方式中，其中電路板包括多個按壓區及位於按壓區之間的非按壓區。
於上述較佳實施方式中，其中薄膜開關分別配置於按壓區之中，第一電容感測單元配置於非按壓區之中。
於上述較佳實施方式中，其中第一電容感測單元的偵測距離介於3cm至5cm之間。
本發明的有益效果在於，所提供之鍵盤裝置將非接觸式的電容感測單元設置於電路板之中，而可有效利用鍵盤裝置的內部空間，以達到電子裝置輕薄化的目的。另一方面，藉由電容感測單元的設置，讓使用者可藉由附加的操作功能控制鍵盤裝置，或是藉由手勢動作輸出相應的控制訊號。
d:偵測距離
I:按壓區
II:非按壓區
KS、KS’:按鍵裝置
O:讓位開口部
Sc:控制訊號
1:鍵盤裝置
10:鍵帽
101:第一結合部
102:第二結合部
20:支撐元件
21:第一支架
211、221:第一端
212、222:第二端
22:第二支架
30:彈性體
40:電路板
41:第一薄膜電路層
42:間隔層
421:通孔
43:第二薄膜電路層
44:保護膜
50:薄膜開關
51:第一導電接點
52:第二導電接點
60:第一電容感測單元
61:第一接收電極
62:第一接收電極
70:第二電容感測單元
71:第二接收電極
72:第二接收電極
80:發光單元
90:支撐板
91:第三結合部
92:第四結合部
圖1：係為本發明所提供之鍵盤裝置的俯視示意圖；圖2A：係為本發明按鍵結構之第一實施例的立體示意圖；圖2B：係為本發明按鍵結構之第一實施例的立體分解圖；圖3A：係為圖2B中之電路板沿A-A’線段的剖面圖；圖3B：係為第一電容感測單元的俯視圖；圖4A及圖4B：係為本發明鍵盤裝置一偵測作動的示意圖；圖5：係為本發明按鍵結構之第二實施例的立體分解圖；圖6A：係為圖5中之電路板沿A-A’線段的剖面圖；圖6B：係為第二電容感測單元的俯視圖；以及圖7：係為本發明鍵盤裝置另一偵測作動的示意圖。
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。
首先，請參閱圖1、圖2A及圖2B所示。圖1係為本發明所提供之鍵盤裝置的俯視示意圖；圖2A係為本發明按鍵結構之第一實施例的立體示意圖；圖2B係為本發明按鍵結構之第一實施例的立體分解圖。所述鍵盤裝置1包括多個按鍵結構KS，各按鍵結構KS具有：鍵帽10、支撐元件20、彈性體30、電路板40、薄膜開關50、第一電容感測單元60、發光單元80及支撐板90。
所述薄膜開關50及第一電容感測單元60配置於電路板40之中，而發光單元80則設置於電路板40之上且對應於鍵帽10。所述電路板40設置支撐板90上。所述彈性體30設置於鍵帽10與電路板40之間，且對應於薄膜開關50；所述支撐元件20則圍繞彈性體30並用於連接鍵帽10及支撐板90。於本實施例中，電路板40包括多個按壓區I及位於按壓區I之間的非按壓區II，其中，薄膜開關50配置於按壓區I之中，且按壓區I內設置有讓位開口部O；第一電容感測單元60則配置於非按壓區II之中。另一方面，發光單元80則設置於非按壓區II，並位於按壓區I與非按壓區II的交界邊緣處。本實施例雖僅提出發光單元80設置於非按壓區II的實施方式，但於實際應用時，發光單元80亦可設置於按壓區I且未被支撐元件20遮擋的位置。
所述鍵帽10的下表面凸設有第一結合部101及第二結合部102；所述支撐元件20包括第一支架21及第二支架22，其中，第一支架21具有相對的第一端211及第二端212；第二支架22亦具有相對的第一端221及第二端222；所述支撐板90具有第三結合部91及第四結合部92， 且第三結合部91及第四結合部92可穿設或暴露於電路板40的讓位開口部O之中。
於組裝鍵盤裝置1的多個按鍵結構KS時，所述支撐元件20的第一支架21及第二支架22可透過樞轉軸(未示於圖中)相互樞接，且第一支架21的第一端211樞接於鍵帽10的第一結合部101，第一支架21的第二端212則樞接於支撐板90的第四結合部92；第二支架22的第一端221樞接於鍵帽10的第二結合部102，第二支架22的第二端222則樞接於支撐板90的第三結合部91。如此，第一支架21及第二支架22即可轉動地連接於鍵帽10及支撐板90，以藉此帶動並導引鍵帽10相對於支撐板90進行上下移動。本發明雖僅提出支撐元件20為剪刀腳結構的實施方式，但於實際應用時，亦可替換成其他具有類似功能的支撐元件，例如V型、A型或兩平行的連桿結構，並不以本發明所提出之實施方式為限。
請繼續參閱圖3A及圖3B所示。圖3A係為圖2B中之電路板沿A-A’線段的剖面圖；圖3B係為第一電容感測單元的俯視圖。需先說明的是，為方便說明，電路板40的剖面圖中並未繪示連接功能單元的電路圖案及連接線路。所述電路板40由下而上依序包括：第一薄膜電路層41、間隔層42、第二薄膜電路層43及保護膜44。所述薄膜開關50設置於第一薄膜電路層41與第二薄膜電路層43之間。於本實施例中，間隔層42具有貫穿的通孔421，而通孔421的設置位置則對應於彈性體30(如圖2B所示)。另一方面，薄膜開關50的第一導電接點51形成於第一薄膜電路層41的上表面並對應於通孔421；薄膜開關50的第二導電接52點形成於第二薄膜電路層43的下表面並對應於通孔421。如此，當外力按壓鍵帽10(如圖2B所示)時，對應的彈性體30產生形變並擠壓第一薄膜電路層41，使對應的第二導電接點52向下位移並通過通孔421而接觸對應的第一導電接點51，以藉此產生按鍵訊號。
所述第一電容感測單元60設置於保護膜44與第二薄膜電路層43之間。第一電容感測單元60用以偵測接近鍵盤裝置1的導電體或導電體之動作，使鍵盤裝置1產生驅動訊號或輸出控制訊號，而導電體可為： 手指或手掌。於本實施例中，第一電容感測單60元包括第一接收電極61，即RX電極；第一發射電極62，即TX電極。第一發射電極62環繞第一接收電極61設置且不與第一接收電極61相接觸，而第一發射電極62與第一接收電極61之間會形成用於偵測導電體接近狀態或動作狀態的投射式電容。
請參閱圖4A及圖4B所示，圖4A及圖4B係為本發明鍵盤裝置一偵測作動的示意圖。於圖4A中，當第一電容感測單元60偵測到導電體，例如手指F接近鍵帽10時，鍵盤裝置1會產生驅動訊號(未示於圖中)來驅動電路板40，使鄰近第一電容感測單元60的發光單元80投射光線L至鍵帽10，使得鍵帽10發光而可為使用者所識別。在一些可能的實施方式，發光單元80亦可同時投射光線L至鄰近的多個鍵帽10，使鄰近該第一電容感測單元60的多個鍵帽10亦可同時發光。又或者，鍵盤裝置1所產生驅動訊號會驅動鄰近該第一電容感測單元60的多個發光單元80，使多個發光單元80分別投射光線L至鍵帽10，使鄰近該第一電容感測單元60的多個鍵帽10同時發光。於本實施例中，第一電容感測單元60可偵測到導電體，即手指F的偵測距離d介於3cm至5cm之間。
於圖4B中，當手部F於偵測距離d的範圍內，並在鍵盤裝置1上方移動時，第一電容感測單元60可偵測手部F的動作，使鍵盤裝置1輸出對應於手部F之手勢的控制訊號Sc。於本實施例中，當手部F進行左右移動時，鍵盤裝置1可輸出切換頁面的控制訊號Sc，使顯示器(未示於圖中)中所顯示的網頁頁面進行左右的切換。在其它可能的實施方式中，若鍵盤裝置1在休眠或關機的狀態下，當第一電容感測單元60偵測到手部F位於偵測距離d的範圍時，亦可藉此喚醒鍵盤裝置1。
請參閱圖5、圖6A及圖6B所示。圖5係為本發明按鍵結構之第二實施例的立體分解圖；圖6A係為圖5中之電路板沿A-A’線段的剖面圖；圖6B係為第二電容感測單元的俯視圖。第二實施例之按鍵結構KS’所包含的元件及其功能與第一實施例之按鍵結構KS相同，在此就不再進行贅述。唯，差異之處在於，按鍵結構KS’中之電路板40進一步包括一個 或多個第二電容感測單元70。於本實施例中，所述第二電容感測單元70設置於間隔層42與第二薄膜電路層43之間，並包括第二接收電極71，即RX電極；第二發射電極72，即TX電極。第二發射電極72環繞第二接收電極71設置且不與第二接收電極相接觸，而第二發射電極72與第二接收電極71之間會形成用於偵測所處環境狀態的投射式電容。在其它可能的實施方式中，第二電容感測單元70亦可設置於第一薄膜電路層41與間隔層42之間。
請參閱圖7所示，圖7係為本發明鍵盤裝置另一偵測作動的示意圖。所述第二電容感測單元70用於偵測所處環境的環境資訊，例如當將鍵盤裝置1放置於桌面(未示於圖中)上時，第二電容感測單元70可偵測桌面周遭的環境資訊。如此便可利用第二電容感測單元70偵測環境中是否有其他的導電物體或干擾源等環境資訊，使電路板40中的集成電路(Integrated Circuit)(未示於圖中)可基於所偵測到的環境資訊調整第一電容感測單元60運作的功率來校準第一電容感測單元60，使第一電容感測單元60可維持預設的偵測距離d。
本發明的有益效果在於，所提供之鍵盤裝置將非接觸式的電容感測單元設置於電路板之中，而可有效利用鍵盤裝置的內部空間，以達到電子裝置輕薄化的目的。另一方面，藉由電容感測單元的設置，讓使用者可藉由附加的操作功能控制鍵盤裝置，或是藉由手勢動作輸出相應的控制訊號；故，本發明實為一極具產業價值之創作。
本發明得由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護。
I:按壓區
II:非按壓區
40:電路板
41:第一薄膜電路層
42:間隔層
421:通孔
43:第二薄膜電路層
44:保護膜
50:薄膜開關
51:第一導電接點
52:第二導電接點
60:第一電容感測單元
61:第一接收電極
62:第一接收電極

Claims (12)

  1. 一種鍵盤裝置，包括：複數個鍵帽；一支撐板；複數支撐元件，分別連接該些鍵帽與該支撐板，並可導引該些鍵帽相對於該支撐板進行上下移動；一電路板，設置於該支撐板上並具有複數薄膜開關及複數個第一電容感測單元，其包括：一間隔層；一第一薄膜電路層，設置於該間隔層之下；一第二薄膜電路層，設置於該間隔層之上；以及一保護膜，設置於該第二薄膜電路層之上；以及複數個彈性體，分別設置於該些鍵帽與該電路板之間且對應於該些薄膜開關；其中，該些薄膜開關設置於該第一薄膜電路層與該第二薄膜電路層之間，該些第一電容感測單元設置於該保護膜與該第二薄膜電路層之間，該些第一電容感測單元用以偵測接近的一導電體或該導電體之動作，並產生一驅動訊號或輸出一控制訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤裝置，其中該間隔層具有貫穿的複數個通孔，該些通孔分別對應於該些彈性體，各該薄膜開關的一第一導電接點形成於該第一薄膜電路層的上表面並對應於各該通孔，各該薄膜開關的一第二導電接點形成於該第二薄膜電路層的下表面並對應於各該通孔。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之鍵盤裝置，其中當外力按壓該些鍵帽中之任一者時，對應的該彈性體產生形變使對應的該第二導電接點向下位移並接觸對應的該第一導電接點，以產生一按鍵訊號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤裝置，其中各該第一電容感測單元包括一第一接收電極及一第一發射電極，該第一發射電極環繞該第一接收電極設置且不與該第一接收電極相接觸。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤裝置，其中該電路板進一步包括至少一第二電容感測單元，該至少一第二電容感測單元設置於該第一薄膜電路層與該間隔層之間或該間隔層與該第二薄膜電路層之間，並用於偵測所處環境的環境資訊，以校準該些第一電容感測單元。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之鍵盤裝置，其中該至少一第二電容感測單元包括一第二接收電極及一第二發射電極，該第二發射電極環繞該第二接收電極設置且不與該第二接收電極相接觸。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤裝置，其中該支撐元件包括一第一支架及一第二支架。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤裝置，其進一步包括複數個發光單元，該些發光單元設置於該保護膜之上且對應於該些鍵帽。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之鍵盤裝置，其中該些第一電容感測單元中之至少一者偵測到該導電體時，該驅動訊號驅動該電路板，使鄰近該第一電容感測單元的該些發光單元中之至少一者投射光線至該些鍵帽中之至少一者。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤裝置，其中該電路板包括複數個按壓區及位於該些按壓區之間的一非按壓區。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之鍵盤裝置，其中該些薄膜開關分別配置於該些按壓區之中，該些第一電容感測單元配置於該非按壓區之中。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之鍵盤裝置，其中該些第一電容感測單元可的一偵測距離介於3cm至5cm之間。
TW111137871A 2022-10-05 2022-10-05 鍵盤裝置 TWI836653B (zh)

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TW111137871A TWI836653B (zh) 2022-10-05 2022-10-05 鍵盤裝置
US17/973,260 US20240120161A1 (en) 2022-10-05 2022-10-25 Keyboard device

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