TWI578351B - 按鍵結構及輸入裝置 - Google Patents

Description

按鍵結構及輸入裝置

本發明一般係關於一種按鍵結構，具體而言，本發明係關於一種具有力傳導路徑設計的按鍵結構及具有此按鍵結構的輸入裝置。

隨著電子裝置的薄型化要求日益增高，適用的按鍵結構高度顯著縮小。因此，習知按壓行程較大的機械式按鍵結構已逐漸為小行程按鍵或觸碰式按鍵所取代。然而，隨著行程的縮小或採用觸碰式輸入，使用者通常難以感受到按壓回饋，導致使用者無法確認按壓操作是否完成，造成操作上的困擾。

目前已有以震動器產生震動以提供使用者按壓回饋的設計，但此設計通常是在既有的按鍵結構加設震動器，或是震動器與按鍵結構的整合具有複雜的電路及支撐設計，不利於薄型化。再者，行動裝置，例如平板電腦或智慧型手機之螢幕鍵盤，在手指觸碰時雖然會提供震動回饋，提示使用者已完成按壓操作。然而，此類提供震動回饋的裝置通常是使整個裝置一起震動，或是使裝置的某個面震動，無法提供獨立與局部的回饋，不利於操作確認。

此外，由於此類鍵盤在使用者按壓時並無有效的力傳遞路徑，常導致下方感應區因未感受到按壓力而無法有效地被觸發。另一方面，感應區內之感應線路亦有可能因上述震動器或其他機構的加入，卻在不應 該被觸發時被觸發了，而產生了錯誤的觸發訊號。

本發明之一目的在於提供一種按鍵結構及具有此按鍵結構之輸入裝置，其具有多層式薄膜結構，有效縮小按鍵尺寸，增加可應用性。

本發明之一目的在於提供一種按鍵結構及具有此按鍵結構之輸入裝置，其具有力傳導單元及對應形狀之感應單元，有效增加力傳導的效果及降低誤觸機會。

本發明之一目的在於提供一種具有觸覺回饋功能的按鍵結構及具有此按鍵結構之輸入裝置，以提供獨立及局部的按壓回饋，提升使用者的使用經驗。

於一實施例，本發明提供一種按鍵結構，其包含鍵帽層、支撐層、力傳導單元、感應單元及控制電路。鍵帽層具有鍵帽區；支撐層設置於鍵帽層下方，並具有開口。力傳導單元至少部分設置於支撐層下方，且具包含膜片部及突出部。膜片部具有通孔，而突出部則自通孔周圍延伸而出；其中通孔及突出部均位於支撐層的開口內。感應單元設置於力傳導單元下方，當感應單元被觸發時可輸出觸發訊號。當外界施加按壓力時，該按壓力透過力傳導單元向下傳遞，突出部之底面壓迫感應單元以觸發感應單元，使感應單元輸出觸發訊號。

於另一實施例，本發明提供一種輸入裝置，其包含鍵帽層、支撐層、力傳導單元及感應單元。鍵帽層具有複數個鍵帽區；支撐層設置於鍵帽層下方，並具有複數個開口分別對應於各鍵帽區；力傳導單元包含有膜片部及複數個突出部，膜片部具有複數個通孔，而每一突出部則設置 於每一通孔的周圍，且通孔及突出部分別位於開口內；感應單元設置於力傳導單元下方，感應單元被觸發時可輸出觸發訊號。當外界施加按壓力於複數按鍵區其中一個時，按壓力透過力傳導單元向下傳遞，藉由突出部之底面壓迫感應單元，使感應單元輸出觸發訊號。

10‧‧‧輸入裝置

100、100’‧‧‧按鍵結構

110、210‧‧‧鍵帽層

111、211‧‧‧區域界定符

112、212‧‧‧鍵帽區

112a‧‧‧字符或圖案

114、214‧‧‧周邊區

120、220‧‧‧電路層

122、222‧‧‧第一線路

122a、222a‧‧‧第一接點

124、224‧‧‧第二線路

124a、224a‧‧‧第二接點

130、230‧‧‧觸覺產生器

140、240‧‧‧支撐層

140a、240a‧‧‧開口

150、250‧‧‧力傳導單元

150a、250a‧‧‧容置空間

152、252‧‧‧膜片部

152a‧‧‧容置區

154、254‧‧‧突出部

155‧‧‧底面

156、256‧‧‧延伸部

158‧‧‧頂面

160、262‧‧‧感應單元

170、270‧‧‧控制電路

180、280‧‧‧黏著層

260‧‧‧感應層

D‧‧‧驅動訊號

F‧‧‧按壓力

T‧‧‧觸發訊號

圖1A為本發明一實施例之按鍵結構之爆炸圖；圖1B為圖1A之截面示意圖；圖1C為圖1A之按鍵結構之作動示意圖；圖2為感應單元之實施例爆炸圖；圖3A為本發明另一實施例之按鍵結構之爆炸圖；圖3B為本發明另一實施例之按鍵結構之電路層、觸覺產生器、支撐層及力傳導單元之配置示意圖；圖3C為圖3A之截面示意圖；圖3D為圖3A之按鍵結構之作動示意圖；圖3E為本發明另一實施例之按鍵結構之電路層、觸覺產生器、支撐層及力傳導單元之配置示意圖；圖4A及圖4B分別為本發明一實施例之輸入裝置之爆炸圖及組合圖；圖5A為圖4A之鍵帽層之示意圖；圖5B為圖4A之電路層之示意圖；圖5B-1為圖5B之電路層之第一線路之配置示意圖； 圖5B-2為圖5B之電路層之第二線路之配置示意圖；圖5C為圖4A之支撐層之示意圖；圖5D為圖4A之力傳導單元之示意圖；以及圖6為本發明另一實施例之輸入裝置之鍵帽層及黏著層之配置示意圖。

本發明提供一種具有力傳導單元的按鍵結構及具有此按鍵結構之輸入裝置。具體而言，本發明之輸入裝置可為任何具有按鍵結構的輸入裝置，例如獨立的鍵盤裝置、整合於電子產品的輸入裝置(例如行動裝置、平板電腦等配備之按鍵或鍵盤等)，但不以此為限。於後以鍵盤為例，參考圖式詳細說明本發明實施例之按鍵結構及輸入裝置之細節。

如圖1A至圖1B所示，於一實施例，本發明之按鍵結構100係具有多層式薄膜結構，其包含鍵帽層110、支撐層140、力傳導單元150、感應單元160及控制電路170(見圖1B)。於此實施例，鍵帽層110具有鍵帽區112，係作為使用者按壓按鍵結構100之介面層。支撐層140係設置於鍵帽層110及力傳導單元150之間，以作為按鍵結構100的主要支撐結構層，並具有開口140a。力傳導單元150設置於鍵帽層110與感應單元160之間，係作為傳導按壓力至感應單元160之力傳導路徑。感應單元160設置於力傳導單元150下方，且感應單元160被觸發時可輸出觸發訊號T。控制電路170耦接於感應單元160與電路層120，且可依據實際應用需求設置於任何合宜的位置。控制電路170係用以接收感應單元160之觸發訊號T以產生感應訊號及驅動觸覺產生器130之驅動訊號D。

具體而言，力傳導單元150係用以傳遞自鍵帽層110傳遞下來 的按壓力，當外界施加按壓力時，按壓力透過力傳導單元150向下傳遞以觸發感應單元160。感應單元160係為開關式感應單元，當感應單元160被按壓觸發時，感應單元160可輸出觸發訊號T，進而使控制電路170產生(1)使用者輸入字元或指令的感應訊號。

如圖1A至圖1B所示，鍵帽層110係覆蓋於支撐層140上，且鍵帽層110具有鍵帽區112及周邊區114，其中周邊區114係鄰接於鍵帽區112之周圍。鍵帽區112係作為供使用者按壓的區域，且周邊區114係用於與相鄰按鍵連接。於此實施例，周邊區114係環繞鍵帽區112設置，且鍵帽區112可具有字符或圖案112a，以指示按鍵結構100所輸入的對應指令或字符。再者，於鍵帽區112周圍可具有區域界定符111，以定義鍵帽區112的範圍，讓使用者輕易辨識鍵帽區112的位置，提高按壓的正確性。換言之，區域界定符111係設置於鍵帽區112及周邊區114之交界處，以界定出鍵帽區112及周邊區114。於此實施例，區域界定符111可為突起的框形圖案，且於框形圖案內定義為鍵帽區112，於框形圖案外定義為周邊區114。當使用者進行盲打時，可藉由鍵帽區112周圍突起的區域界定符111辨識鍵帽區112的位置，有助於提升輸入的速度及正確性。再者，區域界定符111及字符或圖案112a可藉由印刷、壓印、黏貼、雷射等方式形成於鍵帽層110之上表面，且區域界定符111及字符或圖案112a可具有不同形式，不以實施例所示為限。

鍵帽層110的厚度較佳為0.075~2mm，且較佳為軟性材質，以增加使用者按壓按鍵結構100的舒適感。當使用者按壓鍵帽區112時，軟性材質可具有相對較低的硬度以提升按壓舒適感，且在按壓點的徑向上具有較小的能量損失。此外，軟性材質因為鍵帽區112的按壓撓曲對於接受觸 覺回饋亦可提供較佳的效應。當鍵帽區112的按壓撓曲越大時，鍵帽區112對應按壓點之厚度越小，使得將能量傳遞至使用者(例如手指)的路徑越短，有利於減少觸覺產生器130發生震動時的動能損耗。鍵帽層110之材料可包含例如聚酯(PU)、熱塑聚酯(TPU)、皮革、織物、矽膠等。

此外，於一實施例，鍵帽層110可僅覆蓋於支撐層140上作為按鍵結構100的最上層；此時按鍵結構100可選擇性具有將各元件整合的殼體，使得各元件設置於殼體中且裸露出鍵帽層110供使用者操作。再者，按鍵結構100可選擇性包含基底層(未圖示)，其中基底層係設置於感應單元160下方，以增進按鍵結構100之整體結構強度。基底層較佳為相對剛性較大的材質(例如金屬板材，硬質塑料或聚合物層)，以維持按鍵結構100的強度而不至於彎折損壞。上述殼體亦可與基底層整合在一起，使得殼體的底部係作為基底層。於另一實施例，鍵帽層110可作為包覆按鍵結構100之整體元件的包覆層，但不以此為限。

如圖1A至圖1B所示，力傳導單元150至少部分設置於支撐層140下方。具體而言，力傳導單元150包含膜片部152及突出部154，其中膜片部152具有容置區152a，突出部154係設置於容置區152a周圍並自膜片部152突起，以定義容置空間150a。於此實施例，膜片部152具有通孔以作為容置區152a。換言之，突出部154係設置於通孔152a周圍並自膜片部152上表面朝鍵帽層110突起，以形成容置空間150a，使得突出部154之頂面158係高於膜片部152之上表面。在此需注意，於此實施例，雖以通孔作為膜片部152之容置區152a，但不以此為限。於其他實施例，膜片部152之容置區152a可為膜片部152之部分表面區域或凹陷區域。此外，容置區152a較佳係對應於 鍵帽區112，且可依據按鍵實際需求設計，而不限於圖1A所示的矩形。於其他實施例(未圖示)，容置區152a可為圓形、橢圓形或任何合宜形狀。對應於容置區152a的形狀，突出部154可僅環繞容置區152a的部分周邊或實質環繞容置區152a的所有周邊。舉例而言，如圖1A所示，當容置區152a對應鍵帽區112為矩形時，突出部154可環繞容置區152a的三個側邊設置。於此實施例，突出部154較佳為連續的突出結構，但不以此為限。於其他實施例，突出部154亦可為不連續的突出結構，即突出部154可由複數個凸柱或凸塊沿容置區152a之周圍設置所構成。

力傳導單元150，特別是突出部154，較佳係由硬度70A以下的緩衝材，更佳係由硬度10A~60A之緩衝材，藉由雷射或熱壓模技術所製成。於一實施例，力傳導單元150係由例如矽膠材料所製成。亦即，力傳導單元150可為軟性材料，以免設置於感應單元160上時會因其自身的重量而使感應單元160在鍵帽層110未被按壓的情況下產生誤觸訊號。如上所述，力傳導單元150係用以傳遞按壓力至其下方的感應單元160，以觸發感應單元160輸出觸發訊號T。於此實施例，按壓力可透過鍵帽層110及突出部154傳遞；當鍵帽區受壓迫時，突出部154之底面155即壓迫感應單元160而產生觸發訊號T。於一實施例，如圖1B所示，突出部154之外側壁較佳係實質對準鍵帽區112之邊界，或略大於鍵帽區112之邊界，藉此當使用者按壓於鍵帽區112之邊界時，亦可有效透過突出部154向下傳遞按壓力，但不以此為限。

如圖1A至圖1B所示，支撐層140係設置於膜片部152上且具有開口140a，使得突出部154係位於開口140a。亦即，開口140a較佳係對應 鍵帽層110之鍵帽區112且範圍涵蓋環繞容置區152a之突出部154，而使得支撐層140設置於膜片部152上時，突出部154係位於開口140a中(如圖1B所示)。於此實施例，支撐層140之硬度較佳係大於力傳導單元150的硬度。換言之，支撐層140的設置可確保使用者按壓鍵帽層110時不會因為力傳導單元150的硬度太低而變形壓縮容置空間150a。

於一實施例，當力傳導單元150之突出部154穿設於支撐層140的開口140a時，支撐層140的頂面較佳係實質等於或略高於突出部154的頂面158，以供支撐鍵帽層110，且減少誤觸發生的機會，但不限於此。於一實施例，支撐層140之開口140a較佳係對應鍵帽區112，亦即開口140a的形狀、大小、位置較佳與鍵帽區112對應，以使得使用者按壓於鍵帽區112時可確保藉由力傳導單元150之力傳遞部分(例如突出部154)傳遞按壓力至感應單元160。

如圖1C所示，當外界施加按壓力F時，按壓力F透過力傳導單元150向下傳遞以觸發感應單元160，使得感應單元160輸出觸發訊號T到控制電路170。亦即，當使用者按壓按鍵結構100時(例如按壓於鍵帽層110之鍵帽區112時)，藉由力傳導單元150的結構特性(例如突出部154的底面155壓迫感應單元160)，按壓力係透過上述的途徑向下傳遞以觸發感應單元160發出觸發訊號T，觸發訊號T較佳係作為操作按鍵結構100以輸入相應的字元或指令的感應訊號。

再者，感應單元160之感應線路較佳係對應於力傳導單元150之力傳遞部分(例如突出部154之155)設置，以使得按壓力僅藉由上述途徑傳遞，而不會透過支撐層140傳遞，進而降低誤觸鄰近按鍵之感應區165的可 能性。具體而言，感應單元160係為薄膜式開關(membrane)，如圖1A所示。作為感應單元160的薄膜式開關具有感應區165，其形狀較佳與突出部154的形狀近似，例如與突出部154的底面155形狀對應。如圖1A所示，由於突出部154係圍繞著一矩形空間的三邊設置而形成類似U字形，因此感應區165之形狀亦隨之為圍繞矩形空間的三邊設置，而形成類似U字形的形狀。然而在不同實施例中，由於突出部154亦可形成為環形或其他形狀，因此感應區165亦可隨之改變分佈的形狀。

如圖2所示，作為感應單元160的薄膜式開關係由第一薄膜161、第二薄膜162及間隔層168疊合而成，其中間隔層168係夾設於第一薄膜161及第二薄膜162之間。第一薄膜161及第二薄膜162上分別形成有金屬線路163，而形成感應區165內的開關線路。如圖2B所示，第一薄膜161上的金屬線路163與第二薄膜162上的金屬線路163係呈交錯設置，因此所組成的開關線路從上方俯看即形成為一網格形狀。

如圖3A至圖3C所示，為本發明之另一實施例。在此實施例中，按鍵結構100進一步包含電路層120及至少一觸覺產生器130。於此實施例，電路層120設置於鍵帽層110下方，係作為提供驅動觸覺產生器130之訊號傳遞途徑的電路徑層及載置觸覺產生器130之基板層。至少一觸覺產生器130設置於電路層120下方並電連接電路層120，以作為按壓後之觸覺回饋層。控制電路170耦接於感應單元160與電路層120，且可依據實際應用需求設置於任何合宜的位置。當控制電路170係用以接收感應單元160之觸發訊號T時，即產生感應訊號及驅動觸覺產生器130之驅動訊號D。

具體而言，力傳導單元150具有容置空間150a供容置觸覺產 生器130。電路層120用以電連接觸覺產生器130，並提供驅動觸覺產生器130的電路徑，使得控制電路170可透過電路層120電連接觸覺產生器130。如上所述，感應單元160較佳為開關式感應單元，當感應單元160被按壓觸發時，感應單元160可輸出觸發訊號T，進而使控制電路170產生(1)使用者輸入字元或指令的感應訊號，及(2)驅動觸覺產生器130震動之驅動訊號D。電路層120之下表面對應鍵帽區112具有至少一第一接點122a及至少一第二接點124a，其中第一接點122a係與第二接點124a電性隔離。至少一觸覺產生器130係位於力傳導單元150之容置空間150a中，且電連接第一接點部122a及第二接點124a。感應單元160被觸發時可輸出觸發訊號T，而控制電路170於接收觸發訊號T後，會輸出驅動訊號D給觸覺產生器130，以驅動觸覺產生器130發生震動(詳見圖3D之相關說明)。

再者，本發明於此所述之「觸覺產生器」係泛指可受驅動訊號D驅動而提供觸覺回饋(例如震動)的元件。觸覺產生器可包含，例如但不限於：壓電致動器(piezoelectric actuator)、聲圈致動器(voice coil actuator)、震動馬達(pager motor)、電磁震動器(solenoid)或其他類型的觸覺產生器。壓電致動器具有非常薄且小的優點，因此非常適合用於多層式薄膜結構的按鍵結構。於後，以壓電致動器為例，說明本發明之按鍵結構各元件的細部結構及相互作用。

如圖3A至圖3C所示，鍵帽層110係覆蓋於電路層120上，且鍵帽層110具有鍵帽區112及周邊區114，其中周邊區114係鄰接於鍵帽區112之周圍。鍵帽區112係對應觸覺產生器130並作為供使用者按壓的區域，且周邊區114係用於連接下方的電路層120。

鍵帽層110的厚度較佳為0.075~2mm，且較佳為軟性材質，軟性材質因為鍵帽區112的按壓撓曲對於接受觸覺回饋亦可提供較佳的效應。當鍵帽區112的按壓撓曲越大時，鍵帽區112對應按壓點之厚度越小，使得將能量傳遞至使用者(例如手指)的路徑越短，有利於減少觸覺產生器130發生震動時的動能損耗。鍵帽層110之材料可包含例如聚酯(PU)、熱塑聚酯(TPU)、皮革、織物、矽膠等。

電路層120較佳為相對較硬的材料所構成的薄片形式，以作為載置觸覺產生器130的基板。電路層120的厚度較佳為0.05~0.5mm，且電路層120可由絕緣層及設置於絕緣層的導電路徑線路所構成，其中絕緣層可由例如聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)所構成。換言之，電路層120之硬度係大於鍵帽層110之硬度，且電路層120之厚度較佳係小於鍵帽層110之厚度。如圖3A及圖3B所示，電路層120設置於鍵帽層110下方，其中電路層120之下表面對應鍵帽區112具有電隔離的至少一第一接點122a及至少一第二接點124a，以供電連接觸覺產生器130。具體而言，電路層120具有提供驅動訊號D傳遞至觸覺產生器130的第一電路徑122及第二電路徑124，其中第一電路徑122及第二電路徑124係電隔離地設置於電路層120的下表面，且分別包含第一接點122a及第二接點124a。亦即，第一電路徑122及第二電路徑124係設置於電路層120背向於鍵帽層110的一側(即下側)，以使得觸覺產生器130及鍵帽層110係分別設置電路層120的兩相對側。

於此實施例，觸覺產生器130係由壓電材料所構成，且較佳為片狀形式，其中壓電材料可包含例如壓電單晶體、壓電多晶體(壓電陶瓷)、壓電聚合物、或壓電複合材料，但不以此為限。觸覺產生器130設置 於電路層120下方，且電連接第一電路徑122之第一接點122a及第二電路徑124之第二電接點124a，使得驅動訊號D可經由電路徑122、124傳遞，以驅動觸覺產生器130產生應變而提供觸覺回饋(例如震動)。在此需注意，觸覺產生器130較佳僅藉由第一接點122a及第二電接點124a實體連接於電路層120，以使得觸覺產生器130具有較大震動效應。亦即，觸覺產生器130可藉由例如銀膠、焊錫等電連接材料連接第一接點122a及第二電接點124a，進而達到實體連接電路層120，使得觸覺產生器130未連接電路層120的部分具有較大的震動效應。然而，於其他實施例，除了藉由第一接點122a及第二電接點124a外，觸覺產生器130可藉由其他黏著方式加強與電路層120的實體連接，以防止觸覺產生器130自電路層120脫離但仍保有預期的觸覺回饋效應。再者，觸覺產生器130相對於電路層120的震動方向可包含例如上/下蝶式震動或水平伸縮式震動，且振動方式可包含例如連續震動或脈衝式震動，但不以此為限。

如圖3A至圖3C所示，力傳導單元150設置於電路層120下方，_且力傳導單元150具有容置空間150a，其中觸覺產生器130係位於容置空間150a中。具體而言，力傳導單元150包含膜片部152及突出部154，其中膜片部152具有容置區152a，突出部154係設置於容置區152a周圍並自膜片部152突起，以定義容置空間150a供容置觸覺產生器130。於此實施例，膜片部152具有通孔以作為容置區152a。換言之，觸覺產生器130係容納於通孔中。如圖3A及圖3B所示，當容置區152a對應鍵帽區112為矩形時，突出部154可環繞容置區152a的三個側邊設置，僅保留設置第一接點122a及第二接點124a之側邊未設置突出部154。於其他實施例，當容置區152a對應鍵帽區112 為圓形時，除對應第一接點122a及第二接點124a的位置外，突出部154可實質環繞容置區152a的所有周邊。

當力傳導單元150作為電路層120之支撐結構層時，突出部154的厚度較佳係大於觸覺產生器130的厚度。當觸覺產生器130於容置空間150a震動時，突出部154的厚度係足以提供觸覺產生器130適當的震動空間(即觸覺產生器130的下方具有足夠空間)。此外，支撐層140之厚度較佳大於觸覺產生器130之厚度，以確保觸覺產生器130震動的空間。換言之，支撐層140的設置可確保使用者按壓鍵帽層110時使觸覺產生器130具有足夠的震動空間，而不會因為力傳導單元150的硬度太低而變形壓縮容置空間150a，進而使得觸覺產生器130壓抵感應單元160而無法發生震動回饋。具體而言，支撐層140的厚度係取決於觸覺產生器130的厚度及震動空間的高度。舉例而言，當震動空間的高度大於例如0.8mm時，觸覺產生器130會具有較佳的震動效果。因此，支撐層140的厚度較佳設計為大於觸覺產生器130的厚度且在按壓時能於觸覺產生器130下方保有高度大於0.8mm的震動空間。

再者，於一實施例，力傳導單元150更具有延伸部156，其中延伸部156係自突出部154朝容置空間150a內側延伸，且延伸部156之頂面低於突出部154之頂面。如圖3C所示，當觸覺產生器130容置於容置空間150a時，觸覺產生器130較佳部分重疊延伸部156或抵靠於延伸部156。換言之，延伸部154之頂面較佳係高於膜片部152的上表面且低於觸覺產生器130之底面，且延伸部154較佳係朝容置空間150a內側延伸至部分觸覺產生器130下方。藉此，力傳導單元150向上突起的突出部154係於鍵帽層110下方提供 觸覺產生器130震動的空間(例如150a)，且延伸部156提供觸覺產生器130發生震動時的局部支撐，以免觸覺產生器130壓抵感應單元160。

再者，於一實施例，如圖3C所示，按鍵結構100更包含黏著層180，其中黏著層180係設置於鍵帽層110下表面且位於鍵帽區112之外，以黏著鍵帽層110及電路層120。具體而言，黏著層180係僅設置於鍵帽層110對應於周邊區114的下表面。換言之，黏著層180並未設置於鍵帽層110對應於鍵帽區112的下表面，使得鍵帽區112及電路層120對應鍵帽區112的部分不黏著在一起(或有空隙)。藉此，當觸覺產生器130受到驅動訊號D的驅動而震動時，可以減少觸覺產生器130發生震動時的動能損耗。亦即，若電路層120與鍵帽層110全部都黏起來時，觸覺產生器130的「負載」加重，不易產生震動，而使得動能損耗加大。於此實施例，黏著層180的厚度較佳小於0.5mm，但不以此為限。再者，按鍵結構100的其餘元件(例如電路層120、力傳導單元150、感應單元160等)之間亦可藉由黏著方式固定，以定位各元件間的相對位置。

如圖3D所示，當外界施加按壓力F時，按壓力F透過力傳導單元150向下傳遞以觸發感應單元160，使得感應單元160輸出觸發訊號T到控制電路170。控制電路170接收觸發訊號T而可輸出驅動訊號D給觸覺產生器130進而驅動觸覺產生器130發生震動。亦即，當使用者按壓按鍵結構100時(例如按壓於鍵帽層110之鍵帽區112時)，支撐層140在按壓力的作用下使觸覺產生器130仍有足夠的震動空間，且藉由力傳導單元150的結構特性(例如突出部154、延伸部156)，按壓力係透過上述的兩種途徑向下傳遞以觸發感應單元160發出觸發訊號T，觸發訊號T一方面係作為操作按鍵結構100以 輸入相應的字元或指令的感應訊號，同時亦作為產生驅動訊號D的指示訊號，使得控制電路170接收觸發訊號T而發出驅動訊號D。當觸覺產生器130經由電路層120的電路徑(例如第一電路徑122及第二電路徑124)接收到來自控制電路170的驅動訊號D時，觸覺產生器130可於容置空間150a中產生震動，以提供使用者確認按壓的震動回饋。

再者，於前述實施例中，延伸部156係為沿突出部154朝容置空間150a內側連續延伸的形式。然而，於其他實施例，如圖3E所示，延伸部156’可為沿突出部154’朝容置空間150a內側不連續延伸的形式，以配合實際需求增加按鍵結構的設計彈性。

如圖4A及圖4B所示，於另一實施例，本發明提供一種包含多個前述實施例之按鍵結構的輸入裝置10。在此需注意，於此實施例，輸入裝置10係以鍵盤裝置為例進行說明，但於其他實施例，輸入裝置可包含一個以上的按鍵結構且以任何合宜的方式配置，不以實施例所示為限。再者，於此實施例，輸入裝置10係以圖3A之按鍵結構為例說明，但不以此為限。

具體而言，如圖4A所示，輸入裝置10包含鍵帽層210、電路層220、複數觸覺產生器230、力傳導單元250、感應層260及控制電路270(參見4B)。此外，輸入裝置10進一步可選擇性包含支撐層240。於此實施例，鍵帽層210具有複數個鍵帽區212。電路層220設置於鍵帽層210下方，且電路層220之下表面對應各鍵帽區212具有電隔離的至少一第一接點222a及至少一第二接點224a。力傳導單元250設置於電路層220下方，且力傳導單元250對應複數個鍵帽區212具有複數容置空間250a，以供容置複數觸覺產生 器230。感應層260設置於力傳導單元250下方，且感應層260包含複數感應單元262分別對應複數鍵帽區212。換言之，當多個按鍵結構整合成輸入裝置10(例如鍵盤)時，各按鍵結構的元件可對應整合成單一部件層。

舉例而言，如圖4A及圖5A所示，複數個鍵帽區212可藉由周邊區214相互連接形成單一鍵帽層210。具體而言，鍵帽層210可依據各按鍵配置的位置於其上表面形成複數個區域界定符211，以界定出對應的鍵帽區212，而鍵帽區212之間的空間及周邊部分即形成周邊區214。類似於上述，各鍵帽區212具有對應的字符或圖案(未圖示)，以指示各按鍵結構所輸入的對應指令或字符。於此實施例，鍵帽層210可具有與上述鍵帽層110類似的特性，例如材質、厚度等，於此不再贅述。

如圖4A及圖5B所示，電路層220設置於鍵帽層210下方，且電路層220之下表面對應各鍵帽區212具有電隔離的至少一第一接點222a及至少一第二接點224a，供電連接對應的觸覺產生器230。亦即，複數觸覺產生器230係對應複數鍵帽區212設置於電路層220下方且分別電連接對應的第一接點222a及第二接點224a。在此需注意，觸覺產生器230具有類似於上述觸覺產生器130的特性，且其與電路層220之連接方式亦可參考上述圖1A實施例之相關說明，於此不再贅述。具體而言，電路層220包含複數條第一線路222及複數條第二線路224，以分別提供驅動對應觸覺產生器230的電路徑。於一實施例，如圖5B-1所示，第一線路222的數目係對應複數觸覺產生器130的數目且複數第一線路222各具有一個第一接點222a，以分別電連接對應的觸覺產生器130。如圖5B-2所示，第二線路224的數目較佳少於觸覺產生器230的數目，且複數條第二線路224各具有一個以上的第二接點 224a，以使第二接點224a的數目對應觸覺產生器230的數目，以分別電連接對應的觸覺產生器130。於此實施例，第一線路222係作為驅動觸覺產生器230的驅動路徑，而第二路徑224係作為驅動觸覺產生器230的接地路徑。換言之，複數個觸覺產生器230的接地路徑(即第二線路224)較佳分組連接在一起，使得單一條第二線路224具有一個或至少兩個的第二接點224a，且所有第二線路224所包含的第二接點224a的總數量係與觸覺產生器230的數量相同，以達到簡化電路徑的布局，減少所需的布局面積，進而縮小輸入裝置的尺寸。

如圖4A及圖5C所示，支撐層240係設置於電路層220及力傳導單元250之間，其中支撐層240具有複數開口240a分別對應複數鍵帽區212，且複數開口240a係供複數突出部254分別穿設於其中。類似於上述，支撐層240之硬度係大於力傳導單元250的硬度，且支撐層250之厚度係大於觸覺產生器230之厚度，以提供觸覺產生器230震動的空間。

如圖4A及圖5D所示，力傳導單元250設置於電路層220下方，其中力傳導單元250對應複數個鍵帽區212具有複數容置空間250a，以供容置複數觸覺產生器230。具體而言，力傳導單元250包含膜片部252及複數突出部254，其中複數個突出部254係藉由膜片部252相互連接成單一力傳導單元250。亦即，類似於上述，膜片部252具有複數容置區(例如複數個通孔)，且複數突出部254係分別設置於複數容置區(例如通孔)周圍並自膜片部252朝電路層220突起，以形成複數容置空間250a。類似地，當支撐層240設置於力傳導單元250之膜片部252時，複數突出部254係分別穿設於複數開口254a。再者，力傳導單元250更具有複數延伸部256，其中複數延伸部256係 自複數突出部254朝對應的容置空間250a內側延伸，且各延伸部256之頂面低於各對應突出部254之頂面。再者，延伸部256較佳係延伸於對應觸覺產生器230的下表面，以使得觸覺產生器230係部分重疊對應的延伸部256。

再者，如圖4A及圖4B所示，複數個感應單元262可整合於感應層260，且可藉由單一控制電路270控制多個按鍵，以簡化製造程序及組裝程序，但不以此為限。

類似於圖1C或圖3D所示之作動說明，當外界施加按壓力於複數個鍵帽區212其中一個時，按壓力透過對應的力傳導單元250之力傳遞部分(例如突出部254、延伸部256)經由上述的兩種途徑向下傳遞以觸發對應的感應單元262，使得感應單元262輸出觸發訊號到控制電路270。觸發訊號T一方面係作為操作按鍵結構以輸入相應的字元或指令的感應訊號，同時亦作為產生驅動訊號的指示訊號，使得控制電路270接收觸發訊號而可輸出驅動訊號給對應的觸覺產生器230。當觸覺產生器230經由電路層220的電路徑(例如對應的第一電路徑222及第二電路徑224)接收到來自控制電路270的驅動訊號時，觸覺產生器230可於容置空間250a中產生震動，以提供使用者確認按壓的震動回饋。

再者，如圖6所示，本發明之輸入裝置更包含黏著層280，其中黏著層280係設置於鍵帽層210下表面且位於複數鍵帽區212之外，以黏著鍵帽層210及電路層220。類似於上述，黏著層280係僅設置於鍵帽層210對應於周邊區214的下表面。換言之，黏著層280並未設置於鍵帽層210對應於鍵帽區212的下表面，使得鍵帽區212及電路層220對應鍵帽區212的部分不黏著在一起(或有空隙)。藉此，當觸覺產生器230受到驅動訊號的驅動而震 動時，可以減少觸覺產生器230發生震動時的動能損耗。亦即，若電路層220與鍵帽層210全部都黏起來時，觸覺產生器230的「負載」加重，不易產生震動，而使得動能損耗加大。再者，輸入裝置10的其餘元件(例如電路層220、支撐層240、力傳導單元250、感應單元260等)之間亦可藉由黏著方式固定，以定位各元件間的相對位置。

相較於習知技術，本發明之按鍵結構及輸入裝置藉由層疊結構達到薄型化的特性，同時藉由觸覺產生器提供按壓的觸覺回饋作為使用者操作提示。再者，本發明之按鍵結構及輸入裝置藉由電路層同時作為觸覺產生器(例如壓電材料)的基板層及電路徑層，且藉由力傳導單元作為力傳導層及支撐結構層，有助於簡化組裝程序且增加可製造性。此外，本發明之按鍵結構及輸入裝置藉由力傳導單元作為力傳導層且藉由支撐層作為支撐結構層，不僅可確保觸覺產生器具有適宜的震動空間，更可減少誤觸發感應單元的可能性。

本發明已由上述實施例加以描述，然而上述實施例僅為例示目的而非用於限制。熟此技藝者當知在不悖離本發明精神下，於此特別說明的實施例可有例示實施例的其他修改。因此，本發明範疇亦涵蓋此類修改且僅由所附申請專利範圍限制。

110‧‧‧鍵帽層

112‧‧‧鍵帽區

114‧‧‧周邊區

150‧‧‧力傳導單元

150a‧‧‧容置空間

152‧‧‧膜片部

152a‧‧‧容置區

154‧‧‧突出部

160‧‧‧感應單元

170‧‧‧控制電路

F‧‧‧按壓力

T‧‧‧觸發訊號

Claims (14)

1. 一種按鍵結構，包含：一鍵帽層，包含一鍵帽區，該鍵帽區具有一中心區域與一週圍區域；一支撐層，設置於該鍵帽層下方，該支撐層具有一開口；一力傳導單元，包含一膜片部及一突出部，該膜片部具有一通孔，該突出部係設置於該通孔周圍，且該通孔及該突出部位於該開口內，該通孔係位於該中心區域下方，該突出部係位於該週圍區域下方；一感應單元，設置於該力傳導單元下方；其中，當該鍵帽區受壓迫時，該中心區域朝該通孔移動，該週圍區域直接或間接抵接於該突出部之頂面，然後該突出部之底面壓迫該感應單元而產生一觸發訊號。
2. 如請求項1所述之按鍵結構，其中該感應單元為一薄膜式開關，該薄膜開關具有一感應區，該感應區具有複數個開關線路，且其中該感應區的形狀與該突出部形狀近似。
3. 如請求項2所述之按鍵結構，該感應區的形狀與該突出部形狀都是U字型。
4. 如請求項1所述之按鍵結構，進一步包含：一電路層，設置於該鍵帽層及該力傳導單元之間；以及一觸覺產生器，電性連接該電路層，該觸覺產生器容納於該通孔中。
5. 如請求項4所述之按鍵結構，其中該支撐層之硬度大於該突出部的硬度，且該支撐層之厚度係大於該觸覺產生器之厚度，以提供該觸覺產生器震動的空間。
6. 如請求項5所述之按鍵結構，其中該突出部係為硬度70A以下之矽膠材 料所製成。
7. 如請求項4所述之按鍵結構，該突出部具有一延伸部，其中該延伸部係自該突出部朝該通孔內側延伸，且該延伸部之頂面低於該突起部之頂面，該觸覺產生器抵靠該延伸部。
8. 一種輸入裝置，包含：一鍵帽層，包含複數個鍵帽區，每一鍵帽區具有一中心區域與一週圍區域；一支撐層，設置於該鍵帽層下方，該支撐層具有複數開口分別對應於各該鍵帽區；一力傳導單元，包含一膜片部及複數個突出部，該膜片部具有複數個通孔，每一該突出部係設置於每一該通孔周圍，且該些通孔及該些突出部分別位於該些開口內，每一該通孔係位於每一該中心區域下方，每一該突出部係位於每一該週圍區域下方；一感應單元，設置於該力傳導單元下方；其中，當至少一該鍵帽區受壓迫時，該中心區域朝對應之該通孔移動，該週圍區域直接或間接抵接於對應之該突出部之頂面，然後對應之該突出部之底面壓迫該感應單元而產生一觸發訊號。
9. 如請求項8所述之輸入裝置，其中該感應單元為一薄膜式開關，該薄膜開關具有複數個感應區分別位於該些突出部下方，每一該感應區具有複數個開關線路，且其中該感應區的形狀與對應之該突出部形狀近似。
10. 如請求項9所述之輸入裝置，至少一該感應區的形狀與對應之該突出部形狀都是U字型。
11. 如請求項8所述之輸入裝置，進一步包含：一電路層，設置於該鍵帽層及該力傳導單元之間；以及 複數個觸覺產生器，分別電性連接該電路層，該觸覺產生器係分別容納於該些通孔中。
12. 如請求項11所述之輸入裝置，其中該支撐層之硬度大於至少一該突出部的硬度，且該支撐層之厚度係大於該觸覺產生器之厚度，以提供該觸覺產生器震動的空間。
13. 如請求項12所述之輸入裝置，其中該突出部係為硬度70A以下之矽膠材料所製成。
14. 如請求項11所述之按鍵結構，至少一該突出部具有一延伸部；其中該延伸部係自該突出部朝該通孔內側延伸，且該延伸部之頂面低於該突出部之頂面，該觸覺產生器抵靠該延伸部。