键盘的制作方法

本

技术实现要素：
涉及一种键盘。

背景技术：

就目前个人电脑的使用习惯而言，键盘为不可或缺的输入设备之一，用以输入文字或数字。不仅如此，举凡日常生活所接触的消费级电子产品，皆设有键盘作为输入装置，以利进行操作。对于键盘的工作机制来说，当使用者按压键盘按键，可触发按键内的电性开关，使得按键可输出代表此按压动作的信号。举例来说，当按键未受到按压时，按键会输出低电平信号，而当按键受到按压时，按键可通过电性开关输出高电平信号。

对此，对于按键所输出的信号而言，其仅能用来判断出按键是否有受到按压，而无法对按压程度做出判断。另一方面，若考量到要对按压程度做出判断，则按键提供给使用者的按压手感也将会显得更加重要。因此，如何提出对目前的按键进行改良，已成为当前重要研发课题之一。

发明内容

本发明内容的一实施方式是提供一种键盘，包含弹性件、光发射器、光接收器、按压件以及键帽。弹性件设置于下壳体上方，并具有顶面，且顶面背向下壳体，其中当顶面受到朝向下壳体的力的时候，在顶面自相对下壳体的第一位置移动至第二位置的路径中，推动顶面所需的力与自顶面至下壳体的距离呈负相关，而于顶面自相对下壳体的第二位置移动至第三位置的路径中，推动顶面所需的力与自顶面至下壳体的距离呈正相关。光发射器设置于弹性件上方。光接收器设置于弹性件上方。按压件设置于弹性件上方且相对下壳体为可移动的，其中按压件具有第一内墙，第一内墙位在光发射器与光接收器的光路之间并具有开口，且开口的宽度在沿着远离弹性件的方向上为渐变的。键帽设置于按压件上方。

在部分实施方式中，当开口的下边界高于光接收器的下表面时，顶面相对下壳体的位置落在第一位置与第二位置之间。

在部分实施方式中，当开口的下边界低于光接收器的下表面时，顶面相对下壳体的位置落在第二位置与第三位置之间。

在部分实施方式中，当开口的下边界与光接收器的下表面切齐时，顶面相对下壳体的位置落在第一位置与第三位置之间。

在部分实施方式中，弹性件还具有止挡面。止档面面向下壳体，其中按压件还具有至少一边框，边框位在光发射器上方并具有面向光发射器的底面，且止档面至下壳体的距离小于或等于底面至光发射器的距离。

在部分实施方式中，键盘还包含基板以及上壳体。基板设置于弹性件上方，并具有孔洞，其中按压件的底部至少位在孔洞内。上壳体设置于基板上方，并具有限位部，其中限位部延伸至孔洞上方，且按压件的底部延伸至限位部下方。

在部分实施方式中，弹性件的顶面抵顶基板及按压件的第一内墙。

在部分实施方式中，弹性件固定于下壳体，且弹性件的材料异于下壳体的材料。

在部分实施方式中，键盘还包含发光件。发光件设置于弹性件与键帽之间，其中按压件还具有第二内墙，第二内墙连接第一内墙，且第二内墙位于发光件与光发射器之间以及位于发光件与光接收器之间。

在部分实施方式中，按压件还具有第二内墙。第二内墙连接第一内墙，其中第二内墙具有一对突出部，突出部位在顶面上方，并朝着远离第一内墙的方向延伸，且第一内墙与突出部于顶面的接触区域互相分离。

附图说明

图1a为根据本发明内容的第一实施方式所示键盘的立体示意图。

图1b所示图1a的按键将键帽拆卸后的上视示意图。

图2a为沿着图1b的线段a-a’所示键盘的立体剖面示意图。

图2b为沿着图1b的线段b-b’所示键盘的立体剖面示意图。

图3所示弹性件的力与行程的关系图。

图4a至图4c分别为沿着图1b的线段a-a’所示按键的侧剖面示意图。

图5为依据本发明内容的第二实施方式所示键盘的光接收器与第一内墙的开口之间的相对位置的示意图。

图6为依据本发明内容的第三实施方式所示键盘的光接收器与第一内墙的开口之间的相对位置的示意图。

图7为依据本发明内容的第四实施方式所示键盘的光接收器与第一内墙的开口之间的相对位置的示意图。

【附图标记列表】

100a、100b、100c、100d键盘

102上壳体

103限位部

104下壳体

106基板

107孔洞

110按键

112键帽

114按压件

116光发射器

118光接收器

120发光件

122弹性件

122a顶面

122b止挡面

124a、124b、124c、124d边框

126第一内墙

128第二内墙

127开口

127b下边界

127t上边界

130突出部

a-a’、b-b’线段

c曲线

l1、l2距离

p0、p1、p2座标点

st上表面

sb下表面

具体实施方式

以下将以附图公开本发明内容的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明内容。也就是说，在本发明内容部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式显示。在所有附图中相同的标号将用于表示相同或相似的元件。

在本文中，使用第一、第二与第三等等的词汇，来描述各种元件、组件、区域、层是可以被理解的。但是这些元件、组件、区域、层不应该被这些术语所限制。这些词汇是用来辨别单一元件、组件、区域、层。因此，在下文中的第一元件、组件、区域、层也可被称为第二元件、组件、区域、层，而不脱离本发明内容的本意。此外，在本文中，用语「连接」，指的可以是「直接连接」或「间接连接」。例如，当第一元件与第二元件为直接连接时，第一元件对第二元件会有物理上的接触。例如，当第一元件与第二元件为间接连接时，第一元件与第二元件之间可存在第三元件，且第三元件对第一元件与第二元件会有物理上的接触。

本发明内容的键盘包含可依据按键中的光接收器是否有接收到光束来判断按压动作，且可进一步依据光接收器接收到的光束的光通量来判断按压程度。此外，可使用弹性件来提升键盘提供给使用者的按压体验。

请先参照图1a及图1b，图1a为根据本发明内容的第一实施方式所示键盘100a的立体示意图，而图1b所示图1a的按键110将键帽112拆卸后的上视示意图。本发明内容的键盘100a可以是供桌上型电脑使用的外接键盘(例如，ps2接口的键盘或usb接口的键盘)或是包含按键形式的输入装置(例如，连接于笔记本电脑的本体的键盘)，但并不以此为限，本发明内容的键盘100a也可应用于其他以按压作为输入方式的电子产品。

键盘100a包含组装于一起的上壳体102及按键110，其中各按键110的结构可自上壳体102下方延伸至上壳体102上方。按键110包含键帽112、按压件114、光发射器116、光接收器118、发光件120及弹性件122。键帽112设置于上壳体102上方，按压件114自上壳体102下方延伸至上壳体102上方，按压件114穿设于上壳体102之开口并相对于上壳体102可移动，而光发射器116、光接收器118、发光件120及弹性件122则可设置于上壳体102下方。为了使附图易于理解，图1a将按键110的键帽112显示为与按压件114分开。

键帽112可沿着点线组装至按压件114，使得键帽112可直接连接或间接连接按压件114，并位在按压件114的上方。当使用者按压按键110的键帽112时，可通过键帽112来推动按压件114，以使按键110能输出代表此按压动作的信号，且此信号可依据按压动作的程度而有变化。以下将对按键110输出代表按压动作的信号机制做进一步说明。

请再看到图2a及图2b。图2a为沿着图1b的线段a-a’所示键盘100a的立体剖面示意图，而图2b为沿着图1b的线段b-b’所示键盘100a的立体剖面示意图。为了不使附图过于复杂，图2a及图2b省略显示了图1a的键帽112。键盘100a还包含下壳体104。下壳体104可做为键盘100a的底板，并与上壳体102相连接，从而在其之间形成容置空间。

按键110的弹性件122设置于下壳体104上方，并固定于下壳体104。弹性件122具有顶面122a及止挡面122b，其中顶面122a背向下壳体104，而止挡面122b面向下壳体104。弹性件122的顶面122a及止挡面122b可相对下壳体104移动。具体来说，当弹性件122的顶面122a受到按压时，弹性件122可因自身弹性产生形变，使得顶面122a及止挡面122b会往下壳体104靠近。

弹性件122可以是独立地配置并固定于下壳体104，即弹性件122与下壳体104非为一体成形，且弹性件122的材料会异于下壳体104的材料。此配置将利于更换弹性件122。例如当键盘100a中的单一弹性件坏损的时候，可更换坏损的弹性件即可，而不用连同下壳体104一起更换。此外，弹性件122的材料可以是橡胶，且弹性件122的结构可由具弹性的侧壁与侧壁定义出的空心腔体形成。举例来说，弹性件122的结构可通过橡胶圆顶(rubberdome)来实现。

如此的结构可使弹性件122在其力与行程的关系图之中，会至少存在峰值力(peakforce)与接触力(contactforce)。更进一步来说，如图3所示，图3所示弹性件122的力与行程的关系图。图3中，横轴为弹性件122的行程，即弹性件122的顶面122a受按压的距离。纵轴为推动弹性件122的顶面122a所需的力。图3的曲线c上标示有做座标点p0、座标点p1及座标点p2，其中座标点p0与图3的原点重合。

各座标点可表示弹性件122的不同状态。具体而言，当弹性件122的顶面122a未被按压的时候，弹性件122的力与行程的关系可对应座标点p0。当弹性件122的顶面122a开始被按压的时候，弹性件122的力与行程的关系可开始自座标点p0沿着曲线c往座标点p1移动。此时，推动顶面122a所需的力与顶面122a被按压的深度呈正相关。当弹性件122的顶面122a持续被按压至座标点p1的时候，将会到达曲线c的峰值点(peakpoint)。此峰值即为峰值力，其表示弹性件122的侧壁所能承受的力的最大值。

当弹性件122的顶面122a再持续被按压的时候，弹性件122的力与行程的关系可开始自座标点p1沿着曲线c往座标点p2移动。此时，推动顶面122a所需的力与顶面122a被按压的深度呈负相关，此是因弹性件122的侧壁开始弯曲而无法承受按压所导致。当弹性件122的顶面122a持续被按压至座标点p2的时候，将会到达曲线c的触底点(bottompoint)。此触底点即为接触力，其表示弹性件122的止挡面122b已接触到下壳体104。

请再回到图2a及图2b。键盘100a还包含基板106。基板106设置于下壳体104与弹性件122上方。基板106可具有孔洞107，且孔洞107的位置位于弹性件122上方，并对准弹性件122。上壳体102覆盖在基板106上，且接触基板106。基板106可以是电路板，并包含线路层或数字/模拟元件(未显示)。此外，在按键110未被按压的时候，弹性件122的顶面122a可抵顶按压件114，从而使未被按压的按压件114可维持在特定的初始水平位置。

光发射器116、光接收器118及发光件120设置于基板106及弹性件122上方。具体来说，光发射器116、光接收器118及发光件120可位于弹性件122与键帽(如图1a的键帽112)之间，并固定至基板106，从而电性连接基板106的线路层。

光发射器116可包含光源，像是有机或无机发光二极管，使得光发射器116可用以提供光束。光接收器118可包含光探测器，像是光电二极管(photodiode；pd)，使得光接收器118可用以接收光束，并转换成电性信号输出。光接收器118所输出的电性信号的强度与接收到的光束的光通量会有相关性，例如呈现正相关或负相关。

光发射器116与光接收器118会互相对齐。在此，「光发射器116与光接收器118会互相对齐」指的是，当光发射器116与光接收器118之间不存在遮蔽物时，光接收器118能接收到由光发射器116提供的光束。

发光件120可以是有机或无机发光二极管，其可用以提供光照。此光照可自上壳体102与按压件114之间的缝隙以及上壳体102与键帽(如图1a的键帽112)散出，从而提升键盘100a能提供给使用者的视觉效果。

按压件114相对光接收器118、发光件120、弹性件122及下壳体104为可移动的。按压件114具有相连接的边框124a、124b、124c、124d、第一内墙126及第二内墙128。边框124a-124d可共同形成矩形轮廓(如图1b所示)，并围绕第一内墙126及第二内墙128。第一内墙126可自边框124a朝着边框124c延伸至连接第二内墙128，且第一内墙126位于光发射器116与光接收器118的光路之间。

第一内墙126具有开口127，且开口127的宽度在沿着远离弹性件122的方向上为渐变的。本实施方式中，第一内墙126的宽度在沿着远离弹性件122的方向上为渐宽的，使得开口127的轮廓会是倒梯形。在其他实施方式中，第一内墙126的宽度在沿着远离弹性件122的方向上也可为渐窄的，使得开口127的轮廓会是正梯形。

第二内墙128可自边框124b延伸至边框124d(如图1b所示)，且第二内墙128会位于光发射器116与发光件120之间，并也位于光接收器118与发光件120之间。由此，第二内墙128可将发光件120与光发射器116及光接收器118分隔开来，以避免发光件120所提供的光照会影响到光发射器116与光接收器118之间的光耦合关系。

按压件114可由弹性件122的顶面122a支撑。具体来说，第一内墙126可接触弹性件122的顶面122a，使得弹性件122的顶面122a可提供正向力于第一内墙126，从而支撑按压件114。

除此之外，请同时看到图1b及图2a，第二内墙128可具有一对突出部130，且突出部130位于弹性件122的顶面122a上方。突出部130朝着远离第一内墙126的方向延伸，并接触弹性件122的顶面122a。换言之，弹性件122的顶面122a除可提供正向力于第一内墙126以外，也可提供正向力于突出部130，从而进一步支撑按压件114。对此，第一内墙126与突出部130于弹性件122的顶面122a的接触区域互相分离，使得弹性件122的顶面122a可均匀地提供正向力于按压件114，以避免按压件114因受力不均而倾斜。

请回到图2a及图2b。按压件114的底部至少会位在基板106的孔洞107内。上壳体102可具有限位部103，限位部103延伸至孔洞107上方，且按压件114的底部会延伸至限位部103下方。因此，上壳体102的限位部103可提供限位效果于按压件114的底部，从而防止按压件114自孔洞107内脱落。

通过上述配置。当使用者按压按键110的键帽(如图1a的键帽112)，并致使键帽推动按压件114朝向弹性件122移动时，第一内墙126的开口127将会移动至光发射器116与光接收器118的光路之间，使得光接收器118能接收到由光发射器116提供的光束。通过此配置，除了可将光接收器118是否接收到光束做为按压动作的判断依据之外，尚可通过接收到的光束的光通量来判断按压动作的程度。

更具体来说，请先看到图3及图4a至图4c，其中图4a至图4c分别为沿着图1b的线段a-a’所示按键110的侧剖面示意图。为了方便说明，以下内容中，当弹性件122的力与行程的关系为对应曲线c的座标点p0时，定义弹性件122的顶面122a相对下壳体104的位置为第一位置；当弹性件122的力与行程的关系为对应曲线c的座标点p1时，定义弹性件122的顶面122a相对下壳体104的位置为第二位置；当弹性件122的力与行程的关系为对应曲线c的座标点p2时，定义弹性件122的顶面122a相对下壳体104的位置为第三位置。

如3图3及图4a所示，在按键110未被按压的时候，第一内墙126的开口127的下边界127b会切齐光接收器118的上表面st。此时，弹性件122的顶面122a相对下壳体104的位置可对应至第一位置。由于第一内墙126的开口127的下边界127b会切齐光接收器118的上表面st，故第一内墙126会遮蔽住自光发射器(参见图2b的光发射器116)至光接收器118的光路，使得光接收器118不会输出电性信号，或者仅输出强度微弱的电性信号。

如图3及图4b所示，当按键110被按压一段距离后，第一内墙126的开口127的下边界127b会切齐光接收器118的下表面sb。此时，弹性件122的顶面122a相对下壳体104的位置可对应至第二位置。

也就是说，当第一内墙126的开口127的下边界127b低于光接收器118的上表面st且高于光接收器118的下表面sb时，弹性件122的顶面122a相对下壳体104的位置会是对应落在第一位置与第二位置之间，且弹性件122的力与行程的关系会是对应至曲线c的座标点p0与座标点p1之间。因此，在顶面122a自相对下壳体104的第一位置移动至第二位置的路径中，当顶面122a因按键110被按压而受到朝向下壳体104的力的时候，推动顶面122a所需的力与自顶面122a至下壳体104的距离会呈负相关，使用者按压按键110所需的力与开口127被按压的深度会呈正相关。

在弹性件122的顶面122a自相对下壳体104的第一位置移动至第二位置的路径中，当第一内墙126的开口127与自光发射器(参见第2b图的光发射器116)至光接收器118的光路重迭时，光接收器118即可接收到自光发射器的光束。再者，随着开口127与光路的重迭面积增大时，光接收器118也会接收到更多的光通量。此时，光接收器118会依据接收到的光束的光通量，输出对应强度的电性信号。通过此机制，除了可依据光接收器118是否有接收到自光束来判断按压状态外，尚可通过接收到的光束之光通量来判断按压程度。

如图3及图4c所示，当按键110再受到按压后，第一内墙126的开口127的下边界127b会低于光接收器118的下表面sb并继续往下移动，直到弹性件122的止挡面122b会抵顶下壳体104。当弹性件122的止挡面122b抵顶下壳体104时，弹性件122的顶面122a相对下壳体104的位置可对应至第三位置。

也就是说，当第一内墙126的开口127的下边界127b低于光接收器118的下表面sb时，弹性件122的顶面122a相对下壳体104的位置会是落在第二位置与第三位置之间，且弹性件122之力与行程的关系会是对应至曲线c的座标点p1与座标点p2之间。因此，在弹性件122的顶面122a自相对下壳体104的第二位置移动至第三位置的路径中，当顶面122a因按键110被按压而受到朝向下壳体104的力的时候，推动顶面122a所需的力与自顶面122a至下壳体104的距离会呈正相关，使用者按压按键110所需的力与开口127被按压的深度会呈负相关。

对于使用者的按压体验而言，当按压动作进行到弹性件122的顶面122a位于第二位置与第三位置之间的时候，使用者按压按键110所需之力与按键110被按压的深度会呈负相关，使用者即可得知按键110的可按压深度已接近终点。因此，上述配置可避免使用者继续增加施力于按键110，从而防止按压件114或弹性件122损坏。

另一方面，于弹性件122的顶面122a自第一位置移动至第二位置的过程中，开口127与光路的重迭面积在纵向方向与横向方向上都会渐增大。而在弹性件122的顶面122a自第二位置移动至第三位置的过程中，开口127与光路的重迭面积仅在横向方向上会渐增大。

因此，顶面122a自第一位置移动至第二位置的过程中的「光通量对每一长度单位按压深度的变化」会大于顶面122a自第二位置移动至第三位置的过程中的「光通量对每一长度单位按压深度的变化」。也因此，光接收器118于顶面122a的第一位置与第二位置之间对按压深度变化的灵敏度会大于光接收器118于顶面122a的第二位置与第三位置之间对按压深度变化的灵敏度。换言之，通过将弹性件122的顶面122a的第三位置设计为对应弹性件122的力与行程的关系图中的座标点p2，可使按键110对按压程度的判断有较佳的灵敏度。

请再回到图2b。对应顶面122a的第三位置，按压件114的边框124b及124d可设计为避免压迫到光接收器118及光发射器116。举例来说，位于光接收器118及光发射器116上方的边框124b及124d分别具有底面，且底面分别会面向光接收器118及光发射器116。对此，在按键110未被按压的初始状态下，弹性件122的止挡面122b至下壳体104的距离l1可小于或等于上述底面至光接收器118及光发射器116的距离l2。通过此配置，当按压件114推动弹性件122的顶面122a至第三位置的时候，按压件114的边框124b及124d也不会压迫到光接收器118及光发射器116，从而避免光接收器118及光发射器116毁损。

虽本实施方式是以图4a至图4c所示的内容来对应于弹性件的力与行程的关系图中的座标点，然而本发明内容不以此为限，在其他实施方式中，弹性件的顶面也可以是在其他位置对应弹性件的力与行程的关系图中的座标点。

请参照图5，图5为依据本发明内容的第二实施方式所示键盘100b的光接收器118与第一内墙126的开口127之间的相对位置的示意图。为了方便叙述，图5仅显示光接收器118与按压件的第一内墙126，而其他的元件配置可与第一实施方式雷同。

本实施方式与第一实施方式的至少一个差异点在于，当本实施方式的第一内墙126的开口127的下边界127b低于光接收器118的下表面sb时，弹性件(例如图2a及图2b的弹性件122)会对应于其力与行程的关系图中的座标点p1。换言之，弹性件会在第一内墙126的开口127的下边界127b低于光接收器118的下表面sb时，才达到对应峰值力的第二位置。

请参照图6，图6为依据本发明内容的第三实施方式所示键盘100c的光接收器118与第一内墙126的开口127之间的相对位置的示意图。为了方便叙述，图6仅显示光接收器118与按压件的第一内墙126，而其他的元件配置可与第一实施方式雷同。

本实施方式与第一实施方式的至少一个差异点在于，本实施方式的第一内墙126的开口127为封闭式的，而第一实施方式的第一内墙126的开口127为开放式的。此外，本实施方式中，当第一内墙126的开口127的下边界127b与光接收器118的下表面sb之间的垂直距离大于第一内墙126的开口127的上边界127t与光接收器118的上表面st之间的垂直距离时，弹性件(例如图2a及图2b的弹性件122)会对应于其力与行程的关系图中的座标点p2。换言之，弹性件会在第一内墙126的开口127的下边界127b低于光接收器118的下表面sb，且第一内墙126的开口127的上边界127t高于光接收器118的上表面st时，才达到对应接触力的第三位置。

请参照图7，图7为依据本发明内容的第四实施方式所示键盘100d的光接收器118与第一内墙126的开口127之间的相对位置的示意图。为了方便叙述，图7仅显示光接收器118与按压件的第一内墙126，而其他的元件配置可与第一实施方式雷同。

本实施方式与第一实施方式的至少一个差异点在于，本实施方式的第一内墙126的开口127为封闭式的，而第一实施方式的第一内墙126的开口127为开放式的。此外，本实施方式中，当第一内墙126的开口127的上边界127t与光接收器118的上表面st切齐时，弹性件(例如图2a及图2b的弹性件122)会对应于其力与行程的关系图中的座标点p2。换言之，弹性件会在第一内墙126的开口127的上边界127t与光接收器118的上表面st切齐时，达到对应接触力的第三位置。另一方面，第一内墙126的开口127最大宽度(即开口127的上边界127t的长度)可与光接收器118的宽度大致相同，以利光接收器所输出的电性信号能更符合按键的按压行程。

可依据不同使用情境来选择上述各实施方式的结构配置，以使键盘能符合不同的使用需求。此外，本发明内容中的光发射器与光接收器的设置位置为例示。本发明内容不以此为限，在其他实施方式中，光发射器与光接收器的设置位置也可以互相交换。

综合上述，本发明内容的键盘包含弹性件、光发射器、光接收器、按压件以及键帽。按压件设置于弹性件上方，并具有第一内墙。第一内墙位在光发射器与光接收器的光路之间，并具有开口，且开口的宽度在沿着远离弹性件的方向上为渐变的。当使用者按压键帽时，会致使第一内墙移动并推动弹性件的顶面，使得光接收器可通过开口接收到由光发射器提供的光束，从而判断出按压动作。由于开口的宽度为渐变的，故可依据光接收器接收到的光束的光通量来判断按压程度。可依据弹性件的力与行程的关系来调整第一内墙的开口的边界高度，从而提升键盘可提供给使用者的按压体验。

虽然本发明内容已以多种实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明内容，任何本技术领域的技术人员，在不脱离本发明内容的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明内容的保护范围当视后附的权利要求书所界定的范围为准。