複数の押圧点を有するキーボード

本発明は、キーボードに関し、特に、複数の押圧点を有する薄型軽量のキーボードに関する。

IT技術の急速な発展に伴い、電子機器の普及が進んでいる。市販のコンピュータは、デスクトップコンピュータと、ノートブックコンピュータと、タブレットコンピュータとに分類される。文書処理速度を向上するため、ユーザのデータ入力操作を容易にするキーボードが利用される。キーボードは、キーキャップと、基板と、を有する構造であることが一般的である。キーキャップと基板との間にはキー柱が設けられる。ユーザがキーキャップを押圧すると、キーキャップが基板に対して垂直に変位するように、キー柱はキーキャップを支持する。これにより、キーキャップが押圧されると、基板に設けられたスイッチが作動され、基準信号がプロセッサーに送られて、プロセッサーが所望の出力信号を出力する。さらに、ユーザがキーキャップの中央部ではなく両側を押圧した場合に、キーキャップが傾いて不安定になりスイッチを作動できないといった問題を回避するため、高感度キーボードが開発された。これにより、ユーザがキーキャップの中央部を押圧せず、キーキャップの両側を押圧した場合でも、スイッチを作動させることが可能となった。

例えば、特許文献1の中華民国発明I346965号の「高感度キーボードの構造」がある。このようなキーボードは、キーキャップの外側に突出ユニットが複数設けられ、底板にカンチレバーが複数設けられる。ユーザがキーキャップの側面を押圧するときには、突出ユニットがカンチレバーに接触し、てこの原理によりカンチレバーの自由端がスイッチを作動させる。このように、ユーザがキーキャップの中央部を押圧せず、キーキャップの両側を押圧した場合でも、スイッチを作動させることができ、高感度を実現できる。

さらに、例えば、特許文献2の中華民国発明I396218号のキーボードがある。このようなキーボードは、キーキャップ上にトリガー部が複数設けられ、薄膜回路基板には、これらのトリガー部にそれぞれ対応するスイッチが複数設けられる。このように、ユーザがキーキャップのどの場所を押圧しても、トリガー部がスイッチと接触して、スイッチが作動状態となって信号を出力することができ、キーキャップの感度を向上させることができる。

上記のキーボードはいずれも、弾性を有する支持枠によってキーキャップを支持し、支持枠から突出する押圧部が回路基板に設けられたスイッチと接触する。さらに、上記のキーボードは、弾性を有する支持枠を備えるため、キーキャップの押圧部が支持枠を支点として相対的に回転する。しかし、支持枠を使用するキーボードは、小型化が困難であり、また、キーキャップが支持枠を支持するため、キーキャップに大きな力を加えないと支持枠を変形させて押圧部をスイッチに接触させることができない。このため、ユーザがキーキャップの角部を軽く押圧した場合には、スイッチを作動させることができない。

中華民国発明I346965号公報

中華民国発明I396218号公報

本発明の目的は、小型であり感度の良いキーボードを提供することにある。

本発明に係るキーボードによると、 底板と、複数のキーキャップが設けられた支持フレームから構成されたキーキャップユニットと、前記キーキャップユニットによって作動されてキーボード命令を出力する命令作動ユニットと、を備え、 前記命令作動ユニットは、命令回路基板と、複数の弾性スイッチと、を含み、 前記命令回路基板は、前記キーキャップの押圧部に対応するとともに前記キーキャップによって作動されてキーボード命令を出力する複数のトリガ部と、前記各トリガ部と電気的に接続する少なくとも一つの主命令配線と、を有し、 前記各トリガ部は、前記各キーキャップの中央部に対向する主トリガスイッチと、前記主トリガスイッチから所定距離だけ離隔する少なくとも2つの補助トリガスイッチと、を有し、 前記各補助トリガスイッチは、前記主トリガスイッチの両側にそれぞれ設けられた第1の補助トリガスイッチ及び第2の補助トリガスイッチを有し、 前記主トリガスイッチと前記補助トリガスイッチとの間には、前記主トリガスイッチと前記補助トリガスイッチとを電気的に接続する補助命令配線が少なくとも一つ設けられ、 前記複数の弾性スイッチは、前記キーキャップの押圧部に対応するとともに、前記キーキャップに押圧されることによって前記トリガ部を作動してキーボード命令を出力し、 前記各弾性スイッチは、ベースと、前記主トリガスイッチに対応するように前記ベースに設けられた主作動部と、前記第1の補助トリガスイッチに対応するように前記ベースに設けられた第1の補助作動部と、前記第2の補助トリガスイッチに対応するように前記ベースに設けられた第2の補助作動部と、を有することを特徴とする。

本発明に係るキーボードによると、 前記各キーキャップは、4つの側面と、前記側面のいずれかの2つが接触して構成される4つの角部と、を含み、 前記第1の補助トリガスイッチは、前記側面の2つに対応し、前記対応する側面と前記主トリガスイッチとの間に位置し、 前記第2の補助トリガスイッチは、前記第1の補助トリガスイッチの反対側に位置する別の前記側面に設けられ、前記別の側面と前記主トリガスイッチとの間に位置することを特徴とする。

本発明に係るキーボードによると、 前記各キーキャップは、4つの側面と、前記側面のいずれかの2つが接触して構成される4つの角部と、を含み、 前記第1の補助トリガスイッチは、前記角部の2つに対応し、前記対応する角部と前記主トリガスイッチとの間に位置し、 前記第2の補助トリガスイッチは、前記第1の補助トリガスイッチの反対側に位置する別の前記角部に設けられ、前記別の角部と前記主トリガスイッチとの間に位置することを特徴とする。

本発明に係るキーボードによると、前記主作動部は、前記キーキャップに押圧されると前記命令回路基板に向かって変位して前記主トリガスイッチを作動させる主運動支柱と、前記主運動支柱に結合されるとともに前記主運動支柱に復元力を与える主変形部と、を有し、前記第1の補助作動部は、前記キーキャップに押圧されると前記命令回路基板に向かって変位して前記第1の補助トリガスイッチを作動させる第1の補助運動支柱と、前記第1の補助運動支柱に結合されるとともに前記第1の補助運動支柱に復元力を与える第1の補助変形部と、を有し、前記第2の補助作動部は、前記キーキャップに押圧されると前記命令回路基板に向かって変位して前記第2の補助トリガスイッチを作動させる第2の補助運動支柱と、前記第2の補助運動支柱に結合されるとともに前記第2の補助運動支柱に復元力を与える第2の補助変形部と、を含むことを特徴とする。

本発明に係るキーボードによると、前記主作動部の長さは、前記第1の補助作動部及び前記第2の補助作動部の長さより大きいことを特徴とする。

本発明に係るキーボードによると、 前記第1の補助作動部は、前記各キーキャップに面する第1の押圧平面と、前記第1の押圧平面に結合されるとともに前記第1の補助運動支柱の前記主運動支柱から遠ざかった方の側部に設けられた第1の押圧斜面と、を有し、 前記第2の補助作動部は、前記各キーキャップに面する第2の押圧平面と、前記第2の押圧平面に結合されるとともに前記第2の補助運動支柱の前記主運動支柱から遠ざかった方の側部に設けられた第2の押圧斜面と、を有することを特徴とする。

本発明に係るキーボードによると、前記主作動部の長さは、前記第1の補助作動部及び前記第2の補助作動部の長さより大きいことを特徴とする。

本発明に係るキーボードによると、 前記命令回路基板は、下回路基板と、上回路基板と、前記下回路基板と前記上回路基板との間に設けられた仕切り板と、を有し、 前記下回路基板及び前記上回路基板には、前記主トリガスイッチ及び前記補助トリガスイッチがそれぞれ設けられ、 前記仕切り板には、前記主トリガスイッチ又は前記補助トリガスイッチに対応する複数の貫通孔が設けられることを特徴とする。

本発明に係るキーボードによると、 前記支持フレームは、交差するように設けられた複数の支軸によって、前記キーキャップを収容する複数の組付け穴に分割され、 前記各キーキャップは、4つの側面と、前記側面のいずれか2つが接触して構成される4つの角部と、を含み、 前記支軸は、前記側面に面する複数の壁面を有し、 前記各側面と前記各壁面との間に可動ラックが4つ連結され、 射出成形により、前記可動ラック、前記キーキャップ、及び前記支軸が一体成形され、 前記各可動ラックは、前記角部のいずれかに結合される第1の結合部と、前記第1の結合部に結合されるとともに前記角部のいずれかから第1の屈折点を経由し別の前記角部に延出して別の前記支軸に結合される支持アーム部と、を有することを特徴とする。

本発明に係るキーボードによると、 前記支持フレームは、交差するように設けられた複数の支軸によって、前記キーキャップを収容する複数の組付け穴に分割され、 前記各キーキャップは、4つの側面と、前記側面のいずれかの2つが接触して構成される4つの角部と、を含み、 前記支軸は、前記側面に面する複数の壁面を有し、 前記各側面と前記各壁面との間に可動ラックが4つ連結され、 射出成形により、前記可動ラック、前記キーキャップ、及び前記支軸が一体成形され、 前記各可動ラックは、第1の結合部と、第2の結合部と、前記第1の結合部と前記第2の結合部とを結合する支持アーム部と、を有し、 前記第1の結合部は、前記角部のいずれかに結合され、 前記支持アーム部は、前記第1の結合部から第1の屈折点を経由して前記側面と前記支軸との間から別の前記角部に延出するとともに、別の前記角部から第2の屈折点を経由して前記支軸に結合されて前記第2の結合部が形成されることを特徴とする。

本発明に係るキーボードによれば、次のような効果がある。 (1)キーキャップと弾性スイッチとによって、全体の体積を効果的に低減することが可能であり、キーボードを軽薄化することが可能である。 (2)弾性スイッチとトリガスイッチとを有するため、キーボードのいずれかの箇所を押圧しても、弾性スイッチによってトリガスイッチを導通することが可能である。これにより、押圧の感度を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るキーボードの構造を示す分解斜視図である。

本発明の一実施形態に係るキーボードの構造を別の視点から見た分解斜視図である。

本発明の一実施形態に係るキーボードを示す断面図である。

本発明の一実施形態に係る命令作動ユニットの構造を示す分解斜視図である。

本発明の一実施形態に係る弾性スイッチの第1の形態を示す断面図である。

本発明の一実施形態に係る弾性スイッチの第2の形態を示す断面図である。

本発明の一実施形態に係るキーキャップユニットの第1の形態の構造を示す図である。

本発明の一実施形態に係るキーキャップユニットの第1の形態の構造を示す図である。

本発明の一実施形態に係るキーキャップユニットの第1の形態の構造を示す図である。

本発明の一実施形態に係るキーキャップユニットの第2の形態の構造を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図1から図4を参照すると、本実施形態に係るキーボードは、底板1と、キーキャップユニット2と、命令作動ユニット3と、を少なくとも含む。命令作動ユニット3は、キーキャップユニット2によって作動され、キーボード命令を出力する。底板1は、キーキャップユニット2と、命令作動ユニット3と、を支持する。キーキャップユニット2は、支持フレーム21と、支持フレーム21に設けられた複数のキーキャップ22と、を含む。各キーキャップ22は、4つの側面221と、いずれか2つの側面221が接触して構成される4つの角部222と、を有する。

命令作動ユニット3は、命令回路基板4と、複数の弾性スイッチ5と、を含む。命令回路基板4は、キーキャップ22の押圧部に対応するとともに、キーキャップ22によって作動されてキーボード命令を出力する複数のトリガ部41と、各トリガ部41と電気的に接続する少なくとも一つの主命令配線42と、を含む。各トリガ部41は、各キーキャップ22の中央部に対向する主トリガスイッチ411と、主トリガスイッチ411から所定間隔だけ離隔した少なくとも2つの補助トリガスイッチ412と、を含む。各補助トリガスイッチ412は、第1の補助トリガスイッチ413と、第2の補助トリガスイッチ414と、をそれぞれ備え、主トリガスイッチ411の両側にそれぞれ設けられる。すなわち、第1の補助トリガスイッチ413及び第2の補助トリガスイッチ414は、主トリガスイッチ411の両側にそれぞれ位置するため、主トリガスイッチ411が第1の補助トリガスイッチ413と第2の補助トリガスイッチ414との間に位置し、第1の補助トリガスイッチ413、主トリガスイッチ411、及び第2の補助トリガスイッチ414が一列に配列される。一方、主トリガスイッチ411と補助トリガスイッチ412との間には、これらを電気的に接続する補助命令配線415が少なくとも一つ設けられる。図3及び図4を参照すると、本実施形態では、命令回路基板4は、上回路基板43と、下回路基板44と、下回路基板44と上回路基板43との間に設けられた仕切り板45と、を含む。上回路基板43及び下回路基板44には、主トリガスイッチ411及び補助トリガスイッチ412がそれぞれ設けられる。仕切り板45は、主トリガスイッチ411又は補助トリガスイッチ412に対応するように設けられた複数の貫通孔451を有する。これにより、上回路基板43と下回路基板44とは、貫通孔451によって互いに導通してキーボード命令を出力するが、本発明はこれらに限定されない。本実施形態では、命令回路基板4が底板1の上方に設けられるため、下回路基板44が底板1に向くように設けられるが、本発明はこれらに限定されない。また、命令回路基板4が底板1の下方に設け、上回路基板43が底板1に向くように設けられてもよい。

本実施形態では、トリガ部41の補助トリガスイッチ412の相対的位置について2つの実施の態様を有するが、本発明はこれらに限定されない。まず、本実施形態に係る補助トリガスイッチ412の第1の態様では、第1の補助トリガスイッチ413及び第2の補助トリガスイッチ414は、それぞれキーキャップ22の側面221に対応するように設けられる。すなわち、第1の補助トリガスイッチ413は、2つの側面221に対応し、これに対応する側面221と主トリガスイッチ411との間に位置する。第2の補助トリガスイッチ414は、第1の補助トリガスイッチ413の反対側に位置する別の側面221に設けられ、別の側面221と主トリガスイッチ411との間に位置する。一方、本実施形態に係る補助トリガスイッチ412の第2の態様では、第1の補助トリガスイッチ413及び第2の補助トリガスイッチ414は、それぞれキーキャップ22の角部222に対応するように設けられる。すなわち、第1の補助トリガスイッチ413は、2つの角部222に対応し、これに対応する角部222と主トリガスイッチ411との間に位置する。第2の補助トリガスイッチ414は、第1の補助トリガスイッチ413の反対側に位置する別の角部222に設けられ、別の角部222と主トリガスイッチ411との間に位置する。

また、本実施形態では、トリガ部41における主トリガスイッチ411と補助トリガスイッチ412との電気的な接続方式について2つの実施の態様を有するが、本発明はこれらに限定されない。まず、本実施形態に係るトリガ部41の電気的な接続方式の第1の態様では、主トリガスイッチ411と補助トリガスイッチ412との間の補助命令配線415が、図1及び図4に示すように、M字状のレイアウト方式によって互いを電気的に接続する。なお、本実施形態に係るトリガ部41の電気的な接続方式の第2の態様では、主トリガスイッチ411と補助トリガスイッチ412との間の補助命令配線415が、図2に示すように、X字状とロ字状を結合したレイアウト方式によって互いを電気的に接続する。なお、本実施形態に係るトリガ部41に対し、上記の2つの実施の態様を同時に適用しないことに留意すべきである。

図1から図4を参照すると、弾性スイッチ5は、一体成形されるか、又は複数の独立した部材から構成される。弾性スイッチ5は、キーキャップ22の押圧部に対応し、キーキャップ22に押圧されると、トリガ部41が作動されてキーボード命令を出力する。各弾性スイッチ5は、ベース51と、主作動部52と、第1の補助作動部53と、第2の補助作動部54と、を含む。主作動部52は、ベース51に設けられ、主トリガスイッチ411に対応する。第1の補助作動部53は、ベース51に設けられ、第1の補助トリガスイッチ413に対応する。第2の補助作動部54は、ベース51に設けられ、第2の補助トリガスイッチ414に対応する。主作動部52は、ベース51に結合される主変形部521と、主変形部521に結合される主運動支柱522と、を含む。主作動部52は、キーキャップ22に押圧されて命令回路基板4に向かって変位し、主トリガスイッチ411を作動させる。主変形部521が主運動支柱522に復元力を与えることにより、主運動支柱522は押圧されていない本来の位置に戻される。第1の補助作動部53は、ベース51に結合される第1の補助変形部531と、第1の補助変形部531に結合される第1の補助運動支柱532と、を含む。第1の補助運動支柱532は、キーキャップ22に押圧されて命令回路基板4に向かって変位し、第1の補助トリガスイッチ413を作動させる。第1の補助変形部531が第1の補助運動支柱532に復元力を与えることにより、第1の補助運動支柱532は、押圧されていない本来の位置に戻される。第2の補助作動部53は、ベース51に結合される第2の補助変形部541と、第2の補助変形部541に結合される第2の補助運動支柱542と、を含む。第2の補助運動支柱542は、キーキャップ22に押圧されて命令回路基板4に向かって変位し、第2の補助トリガスイッチ414を作動させる。第2の補助変形部541が第2の補助運動支柱542に復元力を与えることにより、第2の補助運動支柱542は、押圧されていない本来の位置に戻される。具体的には、弾性スイッチ5を、所定の距離だけキーキャップ22から離隔する。そして、主変形部521、第1の補助変形部531、及び第2の補助変形部541の厚さはベース51の厚さより小さいため、主変形部521、第1の補助変形部531、及び第2の補助変形部541が各キーキャップ22に押圧されると、主変形部521、第1の補助変形部531、及び第2の補助変形部541が変形して、主運動支柱522、第1の補助運動支柱532、及び第2の補助運動支柱542が命令回路基板4に向かって変位する。

図4を参照すると、第1の補助運動支柱532は、各キーキャップ22に面する第1の押圧平面533と、第1の押圧平面533に結合されるとともに、第1の補助運動支柱532の主運動支柱522から遠ざかった方の側部に設けられた第1の押圧斜面534と、を含む。第2の補助運動支柱542は、各キーキャップ22に面する第2の押圧平面543と、第2の押圧平面543に結合されるとともに、第2の補助運動支柱542の主運動支柱522から遠ざかった方の側部に設けられた第2の押圧斜面544と、を含む。第1の押圧斜面534及び第2の押圧斜面544を設ける目的は、第1の補助作動部53及び第2の補助作動部54とキーキャップ22との接触面積をそれぞれ増加することにある。これにより、キーキャップ22が第1の補助作動部53又は第2の補助作動部54に向かって傾斜した場合でも、キーキャップ22が第1の補助運動支柱532の第1の押圧斜面534、又は第2の補助運動支柱542の第2の押圧斜面544と安定的に接触することが可能となる。

本実施形態では、弾性スイッチ5は2つの実施の態様を有する。まず、本実施形態に係る弾性スイッチ5の第1の態様では、図5に示すように、主作動部52の長さが第1の補助作動部53及び第2の補助作動部54の長さと同じである。一方、本実施形態に係る弾性スイッチ5の第2の態様では、図6に示すように、主作動部52の長さが第1の補助作動部53及び第2の補助作動部54の長さより大きい。

図7から図9を参照すると、本実施形態に係るキーキャップユニット2は2つの実施の態様を有する。本実施形態に係るキーキャップユニット2の第1の態様では、支持フレーム21は、交差するように設けられた複数の支軸211によって、キーキャップ22を収容する複数の組付け穴212に分割される。支軸211は、側面221に面する複数の壁面213を有する。各側面221と各壁面213との間に可動ラック23が4つ連結されている。射出成形により、可動ラック23、キーキャップ22、及び支軸211が一体成形される。各可動ラック23は、いずれかの角部222に結合される第1の結合部231と、第1の結合部231に結合されるとともに、いずれかの角部222から第1の屈折点232を経由して別の角部222に延出して結合される支持アーム部233と、を有するが、本発明はこれらに限定されない。支持アーム部233は、図7に示すように、壁面213に平行に延出する。支持アーム部233は、図8及び図9に示すように、傾斜度Cで壁面213に傾斜するように延出する。

図10を参照すると、本実施形態に係るキーキャップユニット2の第2の態様では、支持フレーム21が、交差するように設けられた複数の支軸211により、キーキャップ22を収容する複数の組付け穴212に分割される。支軸211は、側面221に面する複数の壁面213を有する。各側面221と各壁面213との間に可動ラック24が4つ連結されている。射出成形により、可動ラック24、キーキャップ22、及び支軸211が一体成形される。各可動ラック24は、第1の結合部241と、第2の結合部242と、第1の結合部241と第2の結合部242とを結合される支持アーム部243と、を有する。第1の結合部241はいずれかの角部222に結合される。支持アーム部243は、第1の結合部241から、第1の屈折点244を経由して、側面221と支軸211との間から別の角部222に延出するが、本発明はこれらに限定されない。支持アーム部243は壁面213に平行に延出するが、本発明はこれらに限定されない。

本実施形態に係る複数の押圧部を有するキーボードの作動原理をより明確に説明するために、図3、図4及び図7を参照して、キーキャップユニット2の第1の態様を例にして説明する。ユーザがキーキャップ22を押圧すると、キーキャップ22及び可動ラック23の支持アーム部233が弾性スイッチ5に向かって同時に変位し、その後、キーキャップ22が弾性スイッチ5の主作動部52、第1の補助作動部53、及び第2の補助作動部54を押圧する。このとき、主作動部52、第1の補助作動部53、及び第2の補助作動部54が押圧されて、主変形部521、第1の補助変形部531及び第2の補助変形部541が変形すると、主運動支柱522、第1の補助運動支柱532、及び第2の補助運動支柱542が命令回路基板4に向かって同時に変位し、その後、主運動支柱522、第1の補助運動支柱532、及び第2の補助運動支柱542が、主トリガスイッチ411、第1の補助トリガスイッチ413、又は第2の補助トリガスイッチ414を作動させキーボード命令を出力する。ここで、ユーザがキーキャップ22の隅だけを押圧すると、キーキャップ22が第1の補助作動部53又は第2の補助作動部54を押圧し、その後、第1の補助運動支柱532又は第2の補助運動支柱542が、第1の補助トリガスイッチ413もしくは第2の補助トリガスイッチ414を作動させ、あるいは、第1の補助運動支柱532及び第2の補助運動支柱542が、第1の補助トリガスイッチ413及び第2の補助トリガスイッチ414を同時に作動させる。

以上説明したように、本実施形態に係るキーボードによれば、小型化、軽薄化が可能であり、さらに、押圧に対する感度を向上させることができる。

本発明は、キーボードに適用することができる。

1 底板 2 キーキャップユニット 3 命令作動ユニット 4 命令回路基板 5 弾性スイッチ 21 支持フレーム 22 キーキャップ 23、24 可動ラック 41 トリガ部 42 主命令配線 43 上回路基板 44 下回路基板 45 仕切り板 51 ベース 52 主作動部 53 第1の補助作動部 54 第2の補助作動部 211 支軸 212 組付け穴 213 壁面 221 側面 222 角部 231、241 第1の結合部 232、244 第1の屈折点 233、243 支持アーム部 242 第2の結合部 245 第2の屈折点 411 主トリガスイッチ 412 補助トリガスイッチ 413 第1の補助トリガスイッチ 414 第2の補助トリガスイッチ 415 補助命令配線 451 貫通孔 521 主変形部 522 主運動支柱 531 第1の補助変形部 532 第1の補助運動支柱 533 第1の押圧平面 534 第1の押圧斜面 541 第2の補助変形部 542 第2の補助運動支柱 543 第2の押圧平面 544 第1の押圧斜面 C 傾斜度