TWI578360B - 按鍵結構及輸入裝置 - Google Patents

Description

按鍵結構及輸入裝置

本發明係與按鍵結構有關，特別是關於一種具有觸覺回饋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，對於可攜式電子裝置(例如平板電腦或智慧型手機)的螢幕鍵盤而言，雖然使用者的手指觸碰到螢幕鍵盤時會感受到震動回饋，藉以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並無法因應不同強度的外力輸入相對應提供具有不同頻率的震動回饋輸出。

因此，本發明提供一種輸入裝置及按鍵結構，以改善先前技 術所遭遇到的上述種種問題。

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，當使用者以不同力道按壓按鍵結構時能分別體驗到不同頻率的震動回饋，以提升使用者的使用經驗。

本發明之另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。

根據本發明之一具體實施例係為一種按鍵結構。於此實施例中，按鍵結構包含鍵帽層、電路層、觸覺產生器及緩衝層。鍵帽層具有鍵帽區。電路層設置於鍵帽層下方，電路層的下表面對應鍵帽區。觸覺產生器設置於電路層下方且電連接電路層。緩衝層設置於電路層下方，緩衝層具有容置空間以容置觸覺產生器。電路層還具有弱化結構。弱化結構係平行於觸覺產生器的震動方向而設置。當觸覺產生器接收到驅動訊號時，觸覺產生器係選擇性地以高頻率或低頻率進行震動。

於一實施例中，按鍵結構進一步包含感應單元及控制電路。感應單元設置於緩衝層下方。當感應單元被觸發時會輸出觸發訊號。控制電路耦接感應單元及電路層，用以接收觸發訊號並輸出驅動訊號至觸覺產生器。當外界施加按壓力時，按壓力透過緩衝層向下傳遞以觸發感應單元，使感應單元輸出觸發訊號，進而使觸覺產生器接收到驅動訊號而選擇性地以高頻率或低頻率進行震動。

於一實施例中，弱化結構包含複數個破孔。該複數個破孔係沿著觸覺產生器的震動方向彼此相隔設置。緩衝層係避開該複數個破孔的 位置而設置於電路層下方。

於一實施例中，緩衝層還具有一突出部及一延伸部。延伸部係沿突出部朝容置空間之內側不連續延伸，並且延伸部延伸至複數個破孔中之相隔設置的兩破孔之間，而又避開兩破孔的位置。

於一實施例中，弱化結構至少包含兩破孔及一縫隙。兩破孔與縫隙係沿著觸覺產生器的震動方向彼此相隔設置，並且縫隙係位於兩破孔之間。緩衝層係避開兩破孔與縫隙的位置而設置於電路層下方。

於一實施例中，電路層係包含有聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)。

於一實施例中，電路層的厚度係介於0.05mm至0.5mm之間。

於一實施例中，高頻率為250HZ。

於一實施例中，低頻率為16HZ。

於一實施例中，該觸覺產生器係根據外界所施加的該按壓力的大小相對應地以該高頻率或該低頻率進行震動。

根據本發明之另一具體實施例係為一種輸入裝置。於此實施例中，輸入裝置包含鍵帽層、電路層、複數個觸覺產生器及緩衝層。鍵帽層具有複數個鍵帽區。電路層設置於鍵帽層下方。電路層的下表面對應各鍵帽區。複數個觸覺產生器分別對應該複數個鍵帽區設置於電路層下方且分別電連接電路層。緩衝層設置於電路層下方。緩衝層對應該複數個鍵帽區具有複數個容置空間以容置該複數個觸覺產生器。電路層還具有弱化結構。弱化結構係平行於該複數個觸覺產生器的震動方向而設置。當該複數個觸覺產生器接收到驅動訊號時，該複數個觸覺產生器分別選擇性地以高 頻率或低頻率進行震動。

於一實施例中，輸入裝置進一步包含感應層及控制電路。感應層設置於緩衝層下方。感應層包含複數個感應單元分別對應該複數個鍵帽區。當各感應單元被觸發時會輸出觸發訊號。控制電路耦接於該複數個感應單元及電路層，用以接收觸發訊號並輸出驅動訊號至對應的觸覺產生器。當外界施加按壓力於該複數個鍵帽區中之一鍵帽區時，按壓力透過緩衝層向下傳遞以觸發對應的感應單元，使感應單元輸出觸發訊號，進而使對應的觸覺產生器接收到驅動訊號而選擇性地以高頻率或低頻率進行震動。

於一實施例中，弱化結構包含複數個破孔，該複數個破孔係沿著該複數個觸覺產生器的震動方向彼此相隔設置，該緩衝層係避開該複數個破孔的位置而設置於該電路層下方。

於一實施例中，緩衝層還具有一突出部及一延伸部。延伸部係沿突出部朝容置空間之內側不連續延伸，並且延伸部延伸至複數個破孔中之相隔設置的兩破孔之間，而又避開兩破孔的位置。

於一實施例中，弱化結構至少包含兩破孔及一縫隙，該兩破孔與該縫隙係沿著該複數個觸覺產生器的震動方向彼此相隔設置，並且該縫隙係位於該兩破孔之間，該緩衝層係避開該兩破孔與該縫隙的位置而設置於該電路層下方。

於一實施例中，電路層係包含有聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)。

於一實施例中，電路層的厚度係介於0.05mm至0.5mm之間。

於一實施例中，高頻率為250HZ。

於一實施例中，低頻率為16HZ。

於一實施例中，該觸覺產生器係根據外界所施加的該按壓力的大小相對應地以該高頻率或該低頻率進行震動。

相較於先前技術，根據本發明之按鍵結構及具有此按鍵結構之輸入裝置係在其電路層上設置有平行壓電材料之震動方向的弱化結構，使得按鍵在受到使用者施加不同大小的按壓力時會相對應以不同頻率進行震動，藉以讓使用者以不同力道按壓按鍵時能分別體驗到不同頻率的震動回饋。此外，由於本發明之按鍵結構具有多層式薄膜結構，有效縮小按鍵尺寸，故可增加其應用性。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

10‧‧‧輸入裝置

100‧‧‧按鍵結構

110、210‧‧‧鍵帽層

111‧‧‧區域界定符

112、212‧‧‧鍵帽區

112a‧‧‧字符或圖案

114‧‧‧周邊區

120、220‧‧‧電路層

122‧‧‧第一電路徑

122a‧‧‧第一接點

124‧‧‧第二電路徑

124a‧‧‧第二接點

126‧‧‧縫隙

128‧‧‧破孔

130、230‧‧‧觸覺產生器

140、240‧‧‧支撐層

140a、240a‧‧‧開口

150、250‧‧‧緩衝層

150a、250a‧‧‧容置空間

152‧‧‧膜片部

152a‧‧‧容置區

154、154’、254‧‧‧突出部

156、156’‧‧‧延伸部

160‧‧‧感應單元

170、270‧‧‧控制電路

180‧‧‧黏著層

260‧‧‧感應層

D‧‧‧驅動訊號

F‧‧‧按壓力

T‧‧‧觸發訊號

圖1A為本發明之一實施例的按鍵結構的爆炸圖；圖1B為本發明之一實施例的按鍵結構之電路層、觸覺產生器及緩衝層的配置示意圖；圖1C為圖1A的截面示意圖；圖1D為圖1A的按鍵結構的作動示意圖；圖1E至圖1G分別為電路層之弱化結構的不同實施例；圖2A及圖2B分別為本發明之一實施例的輸入裝置的爆炸圖及組合圖。

本發明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。於實際應用中，本發明之輸入裝置可以是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。接下來，係以鍵盤為例，配合圖式來詳細說明本發明實施例之按鍵結構及輸入裝置之技術內容。

如圖1A至圖1C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、電路層120、至少一觸覺產生器130、支撐層140、緩衝層150、感應單元160及控制電路170(見圖1C)。

於此實施例中，鍵帽層110具有鍵帽區112，用來作為使用者按壓按鍵結構100之介面層。電路層120係設置於鍵帽層110下方，用來作為提供驅動觸覺產生器130之訊號傳遞途徑的電路徑層以及用來設置觸覺產生器130之基板層。至少一觸覺產生器130係設置於電路層120下方並電連接電路層120，用來作為按鍵結構100被按壓後的觸覺回饋層。

支撐層140係設置於電路層120及緩衝層150之間，用來支撐電路層120，以作為按鍵結構100的主要支撐結構層，並可提供觸覺產生器130進行震動的空間。緩衝層150設置於電路層120下方，用來作為傳導按壓力至感應單元160之力傳導層以及支撐電路層120之支撐結構層。

感應單元160設置於緩衝層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適當的位置。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。

電路層120係用來電連接觸覺產生器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。

緩衝層150具有容置空間150a，可用來容置觸覺產生器130。此外，緩衝層150亦可用來傳遞按壓力。當外界施加按壓力時，按壓力透過緩衝層150向下傳遞以觸發感應單元160。緩衝層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。

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係穿設於開口140。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1C所示)。

於此實施例中，支撐層140之硬度較佳係大於緩衝層150的硬度，且支撐層140之厚度係大於觸覺產生器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，而不會因為緩衝層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。

需說明的是，若按壓力不會使緩衝層150過度變形壓縮容置空間150a，按鍵結構100內亦可選擇不設置支撐層140。此時，緩衝層150不僅作為按鍵結構100之力傳導層，亦同時作為支撐結構層。

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會輸出觸發訊號T至控制電路170，致使控制電路170產生使用者輸入字元或指令的感應訊號，以及驅動觸覺產生器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係位於緩衝層150之容置空間150a中，且電連接第一接點部122a及第二接點124a。當感應單元160被觸發時，感應單元160會輸出觸發訊號T至控制電路170；當控制電路170接收到觸發訊號T時，控制電路170會輸出驅動訊號D至觸覺產生器130，以驅動觸覺產生器130產生震動(詳見圖1D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1A至圖1C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。

於此實施例中，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。

於此實施例中，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。

於實際應用中，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，但不以此為限。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。實際上，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，並無特定之限制。

於一實施例中，鍵帽層110可僅覆蓋於電路層120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。

於一實施例中，電路層120較佳為相對較硬的材料所構成的薄片形式，用來作為設置觸覺產生器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，但不以此為限。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1A及圖1B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。

於此實施例中，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)。

需說明的是，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，於其他實施例中，除了藉由第一接點122a及第二電接點124a之外，觸覺產生器130亦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，但不以此為限。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1A至圖1C所示，緩衝層150設置於電路層120下方，且緩衝層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，緩衝層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。

於此實施例中，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上表面朝電路層120突起，以形成容置空間150a，使得突出部154之頂面係高於膜片部152之上表面。

需說明的是，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。於其他實施例中，亦可以膜片部152之部分表面區域或凹陷區域作為膜片部152之容置區152a。

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)中，容置區152a亦可為圓形、橢圓形或任何適合的形狀，並無特定之限制。

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及圖1B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。

於此實施例中，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。當緩衝層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，且當觸覺產生器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)。

於一實施例中，緩衝層150更具有延伸部156。延伸部156係為沿突出部154朝容置空間150a內側連續延伸，且延伸部156之頂面低於突出部154之頂面。如圖1C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。換言之，延伸部156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156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，緩衝層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。

於一實施例，緩衝層150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，但不以此為限。舉例而言，緩衝層150可由例如矽膠材料所製成。亦即，緩衝層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，緩衝層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，按壓力可透過下列兩種途徑向下傳遞至感應單元160：(1)按壓力係透過電路層120及突出部154傳遞，(2)按壓力係透過電路層120、觸覺產生器130及延伸部156傳遞。

於一實施例，如圖1C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。

於一實施例，如圖1C所示，按鍵結構100更包含有黏著層180。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，可減少觸覺產生器130發生震動時的動能損耗。

也就是說，若電路層120與鍵帽層110全都黏起來的話，觸覺產生器130的“負載”會增加，不易產生震動，而使得動能損耗加大。於此實施例，黏著層180的厚度較佳係小於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、緩衝層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，並無特定之限制。

如圖1D所示，當外界施加按壓力F時，按壓力F透過緩衝層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。也就是說，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，且藉由緩衝層150的結構特性(例如突出部154、延伸部156)，按壓力F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至控制電路170。

觸發訊號T除了作為操作按鍵結構100以輸入相應的字元或指令的感應訊號之外，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，使得使用者能夠感受到按壓的震動回饋。

需特別說明的是，本發明之按鍵結構100中的電路層120還具有弱化結構，並且弱化結構係平行於觸覺產生器(壓電材料)130的震動方向而設置。

於一實施例中，當使用者施加不同大小的按壓力F於鍵帽層110之鍵帽區112時，按壓力F透過緩衝層150傳遞至感應單元160，感應單元160根據按壓力F的大小輸出不同的觸發訊號T到控制電路170，使控制電路170輸出不同的驅動訊號D至觸覺產生器130。當觸覺產生器130接收到不同的驅動訊號D時，觸覺產生器130會根據不同的驅動訊號D相對應地以高頻率(例如250HZ，但不以此為限)或低頻率(例如16HZ，但不以此為限)進行震動，藉以讓使用者可以感受到不同的震動感受。

舉例而言，當使用者用力按壓鍵帽層110之鍵帽區112時，觸覺產生器130會相對應地以高頻率250HZ震動，讓使用者感受到較快的震動；當使用者輕按鍵帽層110之鍵帽區112時，觸覺產生器130會相對應地以低頻率16HZ震動，讓使用者感受到較慢的震動。

實際上，本發明之按鍵結構100亦可進一步包含切換單元(圖未示)，用來切換高頻或低頻的震動模式，但不以此為限。

接著，請參照圖1E至圖1G，圖1E至圖1G係分別繪示電路層120之弱化結構的不同實施例。

如圖1E所示，電路層120的弱化結構可包含複數個破孔128。該複數個破孔128係沿著觸覺產生器130的震動方向彼此相隔設置。至於緩衝層150的突出部154係避開該複數個破孔128的位置而設置於電路層120下方。

需說明的是，電路層120所開設的該複數個破孔128能夠改變電路層120與壓電耦合的震動邊界條件，藉以提高震動的效果並擴大適用的頻率範圍。

當電路層120並未開設任何破孔時，由於其本身表面張力較大，此時即使輸入低頻(例如100HZ以下，但不以此為限)，也會因為其表面繃得太緊而導致震動效果不佳，故其僅能適用於高頻，使得其適用的頻率範圍明顯較小(例如100HZ~250HZ的頻率範圍，但不以此為限)。

當電路層120於壓電材料附近開設破孔128時，可有效降低其本身表面張力，使其表面緊繃程度降低，此時即使輸入低頻(例如100HZ以下，但不以此為限)，也會因為其表面較不緊繃而有良好的震動效果，故可同時適用於高頻及低頻，使得其適用的頻率範圍明顯較大(例如20~250HZ的頻率範圍，但不以此為限)。

如圖1F所示，電路層120的弱化結構可至少包含兩破孔128及一縫隙126。兩破孔128與縫隙126係沿著觸覺產生器130的震動方向彼此相隔設置，並且縫隙126係位於兩破孔128之間。至於緩衝層150的突出部154係避開兩破孔128與縫隙126的位置而設置於電路層120下方。

需注意的是，如圖1G所示，緩衝層150的延伸部156’可為沿突出部154’朝容置空間150a內側不連續延伸的形式，並且每一個延伸部156’分別延伸至相隔設置的兩個破孔128之間，而又避開該兩個破孔128的位置，使得緩衝層150仍能避開該複數個破孔128的位置而設置於電路層120下方，不僅可配合實際需求增加按鍵結構的設計彈性，還能提供更佳的支撐效果。

於實際應用中，電路層120的弱化結構並不以上述實施例為限，例如弱化結構亦可包含平行於觸覺產生器130的震動方向延伸的至少一縫隙(圖未示)，並且緩衝層150會避開該至少一縫隙的位置而設置於電路層120下方。此外，電路層120的下表面還可具有至少一電路(圖未示)，並且該至少一電路會與弱化結構彼此分離。

如圖2A及圖2B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。需說明的是，於此實施例中，輸入裝置10係以鍵盤裝置為例進行說明，但於其他實施例，輸入裝置亦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1A之按鍵結構為例說明，但不以此為限。亦即，本發明之輸入裝置亦可由具有圖1A、圖1E、圖1F及/或圖1G的多個按鍵結構所組成，並無特定之限制。

具體而言，如圖2A及圖2B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、支撐層240、緩衝層250、感應層260及控制電路270。於此實施例中，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。

支撐層240係設置於電路層220及緩衝層250之間，其中支撐層240具有複數個開口240a分別對應複數個鍵帽區212，並且複數個開口240a係供複數個突出部254分別穿設於其中。類似於上述，支撐層240之硬度係大於緩衝層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。

緩衝層250設置於電路層220下方，且緩衝層250對應複數個鍵帽區212具有複數個容置空間250a，以供容置複數個觸覺產生器230。感應層260設置於緩衝層250下方，且感應層260包含複數個感應單元(圖未示)分別對應複數個鍵帽區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。

需說明的是，電路層220還具有弱化結構，並且弱化結構係平行於該複數個觸覺產生器230的震動方向而設置。當該複數個觸覺產生器230接收到驅動訊號時，該複數個觸覺產生器230分別選擇性地以高頻率或低頻率進行震動。至於電路層220的弱化結構之不同實施例，則請參照前述圖1E至圖1G及相關說明，於此不另行贅述。

相較於先前技術，根據本發明之按鍵結構及具有此按鍵結構之輸入裝置係在其電路層上設置有平行壓電材料之震動方向的弱化結構，使得按鍵在受到使用者施加不同大小的按壓力時會相對應以不同頻率進行震動，藉以讓使用者以不同力道按壓按鍵時能分別體驗到不同頻率的震動回饋。此外，由於本發明之按鍵結構具有多層式薄膜結構，有效縮小按鍵尺寸，故可增加其應用性。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

120‧‧‧電路層

122‧‧‧第一電路徑

122a‧‧‧第一接點

124‧‧‧第二電路徑

124a‧‧‧第二接點

126‧‧‧縫隙

128‧‧‧破孔

130‧‧‧觸覺產生器

140‧‧‧支撐層

154‧‧‧緩衝層的突出部

Claims (20)

1. 一種按鍵結構，包含：一鍵帽層，具有一鍵帽區；一電路層，設置於該鍵帽層下方，該電路層的下表面對應該鍵帽區；一觸覺產生器，設置於該電路層下方且電連接該電路層；以及一緩衝層，設置於該電路層下方，該緩衝層具有一容置空間以容置該觸覺產生器，該緩衝層還具有一延伸部；其中，該電路層還具有一弱化結構，該弱化結構包含複數個破孔，該複數個破孔係彼此相隔設置，該緩衝層係避開該複數個破孔的位置而設置於該電路層下方，該延伸部係朝該容置空間之內側不連續延伸，並且該延伸部延伸至該複數個破孔中之相隔設置的兩破孔之間，而又避開該兩破孔的位置，當該觸覺產生器接收到一驅動訊號時，該觸覺產生器係被該驅動訊號驅動而進行震動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵結構，進一步包含：一感應單元，設置於該緩衝層下方，當該感應單元被觸發時會輸出一觸發訊號；以及一控制電路，耦接該感應單元及該電路層，用以接收該觸發訊號並輸出該驅動訊號至該觸覺產生器；其中，當外界施加一按壓力時，該按壓力透過該緩衝層向下傳遞以觸發該感應單元，使該感應單元輸出該觸發訊號，進而使該觸覺產生器被該驅動訊號驅動而選擇性地以一高頻率或一低頻率進行震動。
3. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵結構，其中該複數個破孔係沿著該觸 覺產生器的震動方向彼此相隔設置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵結構，其中該緩衝層還具有一突出部，該突出部係設置於一容置區周圍並突起於該緩衝層之上表面，以定義該容置空間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵結構，其中該電路層的厚度係介於0.05mm至0.5mm之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵結構，其中該電路層係包含有聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)。
7. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵結構，其中該觸覺產生器係根據外界所施加的該按壓力的大小相對應地以該高頻率或該低頻率進行震動。
8. 一種按鍵結構，包含：一鍵帽層，具有一鍵帽區；一電路層，設置於該鍵帽層下方，該電路層的下表面對應該鍵帽區；一觸覺產生器，設置於該電路層下方且電連接該電路層；以及一緩衝層，設置於該電路層下方，該緩衝層具有一容置空間以容置該觸覺產生器；其中，該電路層還具有一弱化結構，該弱化結構至少包含兩破孔及一縫隙，該兩破孔與該縫隙係彼此相隔設置，並且該縫隙係位於該兩破孔之間，該緩衝層係避開該兩破孔與該縫隙的位置而設置於該電路層下方，當該觸覺產生器接收到一驅動訊號時，該觸覺產生器係被該驅動訊號驅動而進行震動。
9. 一種按鍵結構，包含： 一鍵帽層，具有一鍵帽區；一電路層，設置於該鍵帽層下方，該電路層的下表面對應該鍵帽區；一觸覺產生器，設置於該電路層下方且電連接該電路層；以及一緩衝層，設置於該電路層下方，該緩衝層具有一容置空間以容置該觸覺產生器；其中，該電路層還具有一弱化結構，該弱化結構包含複數個破孔，該複數個破孔係彼此相隔設置，當該觸覺產生器接收到一驅動訊號時，該觸覺產生器可選擇性地以一高頻率或一低頻率進行震動，其中該高頻率為250HZ且該低頻率為16HZ。
10. 一種按鍵結構，包含：一鍵帽層，具有一鍵帽區；一電路層，設置於該鍵帽層下方，該電路層的下表面對應該鍵帽區，該電路層具有一第一接點及一第二接點，該第一接點係與該第二接點電性隔離；一觸覺產生器，設置於該電路層下方且電連接該第一接點係與該第二接點，該觸覺產生器具有一第一側邊、一第二側邊、一第三側邊與一第四側邊；以及一緩衝層，設置於該電路層下方，該緩衝層具有一容置空間以容置該觸覺產生器；其中，該電路層還具有一弱化結構，該弱化結構包含複數個破孔，該複數個破孔係環繞該第二側邊、該第三側邊與該第四側邊設置而呈一U形排列，該第一接點係與該第二接點係設置於鄰近該第一側邊處而位於 該U形開口處，當該觸覺產生器透過該第一接點與該第二接點而接收到一驅動訊號時，該觸覺產生器係被該驅動訊號驅動而進行震動。
11. 一種輸入裝置，包含：一鍵帽層，具有複數個鍵帽區；一電路層，設置於該鍵帽層下方，該電路層的下表面對應各該鍵帽區；複數個觸覺產生器，分別對應該複數個鍵帽區設置於該電路層下方且分別電連接該電路層；以及一緩衝層，設置於該電路層下方，該緩衝層對應該複數個鍵帽區具有複數個容置空間以容置該複數個觸覺產生器，該緩衝層還具有一延伸部；其中，該電路層還具有一弱化結構，該弱化結構包含複數個破孔，該複數個破孔係彼此相隔設置，該緩衝層係避開該複數個破孔的位置而設置於該電路層下方，該延伸部係朝該容置空間之內側不連續延伸，並且該延伸部延伸至該複數個破孔中之相隔設置的兩破孔之間，而又避開該兩破孔的位置，當該複數個觸覺產生器接收到一驅動訊號時，該複數個觸覺產生器分別被該驅動訊號驅動而進行震動。
12. 如申請專利範圍第11項所述之輸入裝置，進一步包含：一感應層，設置於該緩衝層下方，該感應層包含複數個感應單元分別對應該複數個鍵帽區，當各該感應單元被觸發時會輸出一觸發訊號；以及一控制電路，耦接於該複數個感應單元及該電路層，用以接收該觸發訊號並輸出一驅動訊號至對應的該觸覺產生器； 其中當外界施加一按壓力於該複數個鍵帽區中之一鍵帽區時，該按壓力透過該緩衝層向下傳遞以觸發對應的該感應單元，使該感應單元輸出該觸發訊號，進而使對應的該觸覺產生器被該驅動訊號驅動而選擇性地以一高頻率或一低頻率進行震動。
13. 如申請專利範圍第11項所述之輸入裝置，其中該複數個破孔係沿著該複數個觸覺產生器的震動方向彼此相隔設置。
14. 如申請專利範圍第11項所述之輸入裝置，其中該緩衝層還具有一突出部，該突出部係設置於一容置區周圍並突起於該緩衝層之上表面，以定義該容置空間。
15. 如申請專利範圍第11項所述之輸入裝置，其中該電路層的厚度係介於0.05mm至0.5mm之間。
16. 如申請專利範圍第11項所述之輸入裝置，其中該電路層係包含有聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)。
17. 如申請專利範圍第11項所述之輸入裝置，其中該觸覺產生器係根據外界所施加的該按壓力的大小相對應地以該高頻率或該低頻率進行震動。
18. 一種輸入裝置，包含：一鍵帽層，具有複數個鍵帽區；一電路層，設置於該鍵帽層下方，該電路層的下表面對應各該鍵帽區；複數個觸覺產生器，分別對應該複數個鍵帽區設置於該電路層下方且分別電連接該電路層；以及一緩衝層，設置於該電路層下方，該緩衝層對應該複數個鍵帽區具有複數個容置空間以容置該複數個觸覺產生器； 其中，該電路層還具有一弱化結構，該弱化結構至少包含兩破孔及一縫隙，該兩破孔與該縫隙係彼此相隔設置，並且該縫隙係位於該兩破孔之間，該緩衝層係避開該兩破孔與該縫隙的位置而設置於該電路層下方，當該複數個觸覺產生器接收到一驅動訊號時，該複數個觸覺產生器分別被該驅動訊號驅動而進行震動。
19. 一種輸入裝置，包含：一鍵帽層，具有複數個鍵帽區；一電路層，設置於該鍵帽層下方，該電路層的下表面對應各該鍵帽區；複數個觸覺產生器，分別對應該複數個鍵帽區設置於該電路層下方且分別電連接該電路層；以及一緩衝層，設置於該電路層下方，該緩衝層對應該複數個鍵帽區具有複數個容置空間以容置該複數個觸覺產生器；其中，該電路層還具有一弱化結構，該弱化結構包含複數個破孔，該複數個破孔係彼此相隔設置，當該複數個觸覺產生器接收到一驅動訊號時，該複數個觸覺產生器可分別選擇性地以一高頻率或一低頻率進行震動，其中該高頻率為250HZ且該低頻率為16HZ。
20. 一種輸入裝置，包含：一鍵帽層，具有複數個鍵帽區；一電路層，設置於該鍵帽層下方，該電路層的下表面對應各該鍵帽區，該電路層具有一第一接點及一第二接點，該第一接點係與該第二接點電性隔離；複數個觸覺產生器，分別對應該複數個鍵帽區設置於該電路層下方且分 別電連接該第一接點係與該第二接點，該複數個觸覺產生器分別具有一第一側邊、一第二側邊、一第三側邊與一第四側邊；以及一緩衝層，設置於該電路層下方，該緩衝層對應該複數個鍵帽區具有複數個容置空間以容置該複數個觸覺產生器；其中，該電路層還具有一弱化結構，該弱化結構包含複數個破孔，該複數個破孔係環繞該第二側邊、該第三側邊與該第四側邊設置而呈一U形排列，該第一接點係與該第二接點係設置於鄰近該第一側邊處而位於該U形開口處，當該複數個觸覺產生器透過該第一接點與該第二接點而接收到一驅動訊號時，該複數個觸覺產生器係分別被該驅動訊號驅動而進行震動。