CN109390175B - 立体电路膜、其按键及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种立体电路膜，其包含热塑性塑料片与布线。热塑性塑料片具有表面、以及从表面向外突出的热成型结构。布线印刷于表面且延伸至热成型结构。热成型结构在布线旁具有镂空部以使热成型结构易于塌陷。因此，提出具有此立体电路膜的按键、此立体电路膜的制造方法以及此按键的制造方法。利用本发明所提供的立体电路膜在显示单元按键的情境下，能简易组装成所需的按键，此外，还能提供显示单元的控制线路且能避免各按键的间形成干涉，在使用上相当便利。另外，本发明所提供的前述立体电路结构的制造方法及/或按键的制造方法可在单一程序中同时完成键盘上所有按键的加工，简易其工序、降低制造成本，且适于大量制造。

Description

立体电路膜、其按键及其制造方法

【技术领域】

本发明是关于立体电路结构，尤指一种立体电路膜、其按键及其制造方法。

【背景技术】

随科技演变，电脑技术日新月异，带动周边产品的发展，例如键盘、鼠标、轨迹球等，对于上述周边产品，人们除了追求便利性之外，更进一步要求在使用过程中视觉及触觉的享受。

近年来，以电子纸作为键盘上单一按键的显示器的相关技术已被提出，例如美国专利(专利号：US9360948)及台湾专利(公告号：I556137)，提出一种具有可变的按键显示的键盘系统。然而，关于控制电子纸的信号线路，目前仍需通过电连接软排线或是连接器分别连接电路板以及显示面板，将外部的控制元件发送的信号传送至显示面板以形成电路控制路径，其结构设计造成制造工序繁复且成本高昂，除此之外，在实际使用过程中，各按键之间也容易形成干涉，相互影响，反而不便使用、保养，或维修。

此外，现有键盘为了采纳各式显示器，例如电子墨水显示器、有机电激发光显示器、薄膜电晶体液晶显示器等等，以使单一按键可变换显示适用于不同语系或使用情境下的符号，必须改造单一按键的结构以容纳并控制显示器，前述改造容易增加按键结构的厚度和复杂度。

【发明内容】

在一实施例中，一种立体电路膜，其包含：热塑性塑料片与布线。热塑性塑料片具有表面以及向外突出的热成型结构。布线印刷于表面且延伸至热成型结构。

在一些实施例中，热成型结构在布线旁具有镂空部以使热成型结构易于塌陷。

在一些实施例中，布线可包含头尾相接的连接段与爬升段，连接段位于热成型结构的顶部，爬升段位于热成型结构的侧壁。

在一实施例中，一种具有立体电路膜的按键，其包含：显示单元、连接座以及上述的立体电路膜。显示单元具有显示面和接合面。接合面配置有电极。连接座具有承接面、卡合面以及贯穿承接面和卡合面的导电路径。承接面用以承载显示单元。导电路径电性连接电极。立体电路膜的热成型结构位于卡合面之下，并且立体电路膜的布线电性连接导电路径。

在一些实施例中，上述具有立体电路膜的按键可还包含橡胶穹顶(rubber dome)，并且此橡胶穹顶容置于热成型结构中。

在一些实施例中，上述具有立体电路膜的按键还包含支撑机构。于此，卡合面一体成型卡合结构，并且支撑机构的一端扣于卡合结构。

在一实施例中，一种立体电路膜的制造方法，其包含：利用网版印刷技术将导电油墨涂布于热塑性塑料片的表面以形成布线、利用真空热成型技术于布线的一端形成向外突出的热成型结构。其中，热成型结构可塌陷。

在一些实施例中，上述立体电路膜的制造方法还包含：在涂布导电油墨之前，增加热塑性塑料片表面的表面粗糙度以增加导电油墨的附着力。

在一些实施例中，上述立体电路膜的制造方法还包含：于布线旁镂空热成型结构使热成型结构更易于塌陷。

在一实施例中，一种按键的制造方法，包含下列步骤。首先，利用网版印刷技术将导电油墨涂布于热塑性塑料片的表面以形成布线。利用真空热成型技术于布线的一端形成向外突出的热成型结构。利用雷射切割技术于布线旁镂空热成型结构。接着在热成型结构上设置连接座。最后设置橡胶穹顶于热成型结构下。

综上，本发明所提供的立体电路膜可适用于具有橡胶穹顶的按键开关(domeswitch)，或是具有剪刀状或蝴蝶状等支撑机构的按键开关(scissor-switch)中，立体电路膜可用以容纳橡胶穹顶及/或绕过支撑机构，并在橡胶穹顶之上或之外提供控制显示单元所需的信号线路，以将控制信号上传至显示单元。前述立体电路膜在受力时易于塌陷而无受力时则能回弹。再者，本发明所提供的立体电路膜应用在具有显示单元的按键的情境下，能简易组装成所需的按键，且组装后的按键能满足使用者对于按键的视觉和触觉的需求。此外，本发明所提供的立体电路膜应用在具有多个按键的键盘的情境下，能提供显示单元的控制线路且能避免各按键之间形成干涉，在使用上相当便利。另外，本发明所提供的前述立体电路结构的制造方法及/或按键的制造方法可在单一程序中同时完成键盘上所有按键的加工，例如同时完成键盘上所有按键的布线和热成型结构，因此工序简易、制造成本低，且适于大量制造。

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。

【附图说明】

图1为根据本发明的一实施例绘示立体电路膜的立体示意图。

图2为根据本发明的一实施例绘示立体电路膜的热成型结构的立体示意图。

图3为图2的立体剖面示意图。

图4为根据本发明的一实施例绘示按键的局部立体分解图。

图5为图4的按键不同视角的局部立体分解图。

图6为图4所示实施例的按键的立体分解图。

图7为图6的按键的立体组合图。

图8为图7的按键的剖面示意图。

图9为根据本发明的第一实施例绘示立体电路膜的制造方法的流程示意图。

图10为根据本发明的第二实施例绘示立体电路膜的制造方法的流程示意图。

图11为根据本发明的第三实施例绘示立体电路膜的制造方法的流程示意图。

图12为根据本发明的第四实施例绘示立体电路膜的制造方法的流程示意图。

图13为根据本发明的一实施例绘示的按键的制造方法的流程示意图。

【具体实施方式】

图1为根据本发明的一实施例绘示立体电路膜100的立体示意图。请参阅图1，立体电路膜100包含：热塑性塑料片4与布线5。热塑性塑料片4具有上表面41、下表面42以及从上表面41向外突出的热成型结构43。热塑性塑料片4可采用聚酯纤维(polyester)或其他热塑性塑料。布线5印刷于上表面41并且延伸至热成型结构43。

图2为根据本发明一实施例绘示立体电路膜100的热成型结构43的立体示意图。图3为图2的立体剖面示意图。请参阅图2至图3，热成型结构43在布线5旁具有镂空部8，以使热成型结构43易于塌陷。于此，镂空部8形成于热成型结构43的侧边，以降低热成型结构43侧边的支撑强度。因此，在热成型结构43的顶部受外力按压时，热成型结构43的顶部易于向下移动。其中，热成型结构43内部可为一中空空间9，借以使热成型结构43更易于塌陷。

在一些实施例中，热成型结构43上的布线5包含连接段511与爬升段512，并且连接段511与爬升段512头尾相接。连接段511是位于热成型结构43的顶部，而爬升段512位于热成型结构43的侧壁。镂空部8则是位在热成型结构43的侧壁。在按压热成型结构43的顶部后，热成型结构43因侧壁的支撑而可回复原状。

请再参阅图1，在一些实施例中，布线5除了包括由连接段511与爬升段512所构成的按压布线51外，还可包括至少一连接布线52以及至少一接点53。各按压布线51位于热成型结构43上。各连接布线52位于热塑性塑料片4未形成热成型结构43的区域，并且分别对应若干按压布线51之一。于此，各连接布线52直接将对应的按压布线51耦接至若干接点53之一。于此，接点53作为立体电路膜100与外部元件(如电路板)的信号输入/输出端口。换言之，接点53可耦接外部电路或连接器，以形成对外的电信号传递路径。在一些实施例中，接点53可位于热塑性塑料片4的同侧边缘，以便于耦接外部电路或连接器。

在一些实施例中，立体电路膜100可应用于按键中，以提供控制信号的传递路径，如，按键图案的显示信号或按键光源的开启信号等控制信号。再者，当此具有立体电路膜100的按键实施于具有多个按键的键盘上时，立体电路膜100上形成的热成型结构43的个数与分布位置是对应于键盘中按键的个数与位置。换言之，可依据应用需求通过调整热塑性塑料片4所形成的热成型结构43的个数与分布位置，而以单一立体电路膜100实施于一或多个按键中，甚至是整个键盘。为了方便说明，以下以实施于一个按键中为例。

图4为根据本发明的一实施例绘示按键200的立体分解图。图5为图4的按键200不同视角的局部立体分解图。请参阅图4及图5，按键200包含显示单元3、连接座1以及上述的立体电路膜100(以包含一个热成型结构43为例)。显示单元3具有显示面31和接合面32，并且显示面31和接合面32彼此相对且实质上互相平行。接合面32上配置有若干个电极33，并且这些电极33电性耦接至显示面31。电极33用以控制显示面31的显示。在本实施例中，显示单元3可为电子墨水显示器，并且此电子墨水显示器可分区显示全黑或全白。然而，在其他实施例中，显示单元3亦可为电极33设置在下表面的其他类型显示器。连接座1具有承接面11、卡合面12以及若干个导电路径2。其中，承接面11是用以承载显示单元3。承接面11具有分别对应于此些导电路径2的若干个上接点11a，且卡合面12具有分别对应于此些导电路径2的若干个下接点11b。每一导电路径2贯穿承接面11和卡合面12，并且此导电路径2的两端分别耦接对应的上接点11a与对应的下接点11。于此，此些上接点11a的数量与设置位置更分别对应于显示单元3上的电极33。当显示单元3迭合于连接座1的承接面11上时，各上接点11a对准于并接触对应的电极33，以使电极33电性连接上接点11a，并经由导电路径2电性连接下接点11。此时，若立体电路膜100的热成型结构43对准并设置于卡合面12的下方，热成型结构43上的按压布线51会以连接段511直接接触卡合面12上的下接点11b，以致使立体电路膜100的按压布线51经由下接点11b、导电路径2与上接点11a电性连接至电极33。如此，从接点53接收到的外部信号即可经由连接布线52、按压布线51、下接点11b、导电路径2与上接点11a而传送至电极33，进而控制显示面31的显示。换言之，立体电路膜100能提供显示器所需的信号线路，以将控制信号上传至显示单元3。

在本实施例中，连接座11是以塑胶射出成形所制成，而连接座1的承接面11大体上与卡合面12平行，借此减少按键200的整体厚度。

在一实施例中，在承接面11的周边设有限位结构13，此限位结构13用以限制电子纸3与连接座1之间的相对位置。

在一些实施例中，显示单元3可为薄纸状或薄板状的电子纸。于此，显示单元3的显示面31上具有若干个显示分区，可以墨色颜料涂黑显示面31或显示面31上的透明键帽后再以雷射铭版的方式镂空涂于显示面31或透明键帽上的墨色颜料，以致使于显示面31产生明暗或黑白变化时，能在显示单元3或是一透明键帽上改变如图像和字母等符号的对比亮度或颜色深浅，借此改变镂空符号的显眼程度。在一实施例中，显示单元3的显示面31上可具有若干个显示分区，并且每个显示分区中符号的显示与否可各自独立控制，以单独显示一符号或同时展示多个符号。

以3个显示分区为例，3个显示分区个别耦接至三个第一电极，并且共同耦接至一个第二电极。并且，通过第一电极与第二电极之间反复通电的电压变化能致使对应的显示分区产生明暗或黑白变化，驱动显示分区所属符号显示与否。换言之，显示单元3的接合面32上设置有四个电极33(三个第一电极与一个第二电极)。连接座1具有四个上接点11a、四个导电路径2与四个下接点11b。各导电路径2的第一端位于承接面1上并耦接对应的上接点11a，并且，四个上接点11a分别对应四个电极33的位置。而各导电路径2的第二端则位于卡合面12上并耦接对应的下接点11b。因此，于显示单元3与连接座1迭合时，显示单元3的电极33经由对应的上接点11a与导电路径2而电性导通至对应的下接点11b。

此时，在热成型结构43上的按压布线51区分为四个不相连接的分支布线51a～51d。四个分支布线51a～51d的连接段511在位置上分别对应于卡合面12上的四个下接点11b。因此，当立体电路膜100与连接座1迭合时，卡合面12上的下接点11b会分别与对应的分支布线51a～51d的连接段511贴合，以致分支布线51a～51d经由下接点11b、导电路径2与上接点11a而电性连接四个电极33。

四个分支布线51a～51d更经由各自耦接的连接布线52电性导通至接点53，进而与立体电路膜100外部的控制元件电性连接。因此，立体电路膜100所连接的控制元件所发出的信号即能通过布线5传递至显示单元3，以控制显示面31的显示分区产生对应的黑白或明暗变化。

于此，虽以四个电极33对应四个分支布线51a～51d为例进行说明，然而电极33数量以及对应的分支布线数量可随显示分区数量而变动，换言之，分支布线的个数应视实际应用而定，本发明包括但不限于四个分支布线51a～51d。

在一些实施例中，如图5所示，热成型结构43顶部上的分支布线51a～51d彼此之间具有间隔以区分控制信号。在一些实施例中，在分支布线51a的爬升段512与分支布线51b的爬升段512之间、在分支布线51b的爬升段512与分支布线51c的爬升段512之间、在分支布线51c的爬升段512与分支布线51d的爬升段512之间以及在分支布线51a的爬升段512与分支布线51d的爬升段512之间均具有镂空部8，以降低侧壁的支撑强度，进而容许热成型结构43易于塌陷。

图6根据本发明的一实施例绘示具立体电路膜的按键200的立体分解图。图7根据本发明的一实施例绘示具立体电路膜的按键200的立体组合图。图8为图7的按键的剖面示意图，以图7中1-1为割面线的剖视图。请参阅图6至图8，按键200可还包含键帽1a及橡胶穹顶(rubber dome)6。键帽1a为塑性件，具透光性，可保护显示单元3。橡胶穹顶6设置于信号传递组件7上，橡胶穹顶6内部具有凸块61，信号传递组件7包含上电路膜71、中隔膜72以及下电路膜72，中隔膜72对应凸块61开设有开孔721。当按压键盘200时，橡胶穹顶6的凸块61向下抵持上电路膜71致上电路膜71朝下通过开孔721与下电路膜72接触、导通，借此传送信号至外部元件。橡胶穹顶6容置于热成型结构43中，以助于按键200在按压过程中更容易回复至按压前的高度。在一些实施例中，如图3所示，热成型结构43内部形成一中空空间9，并且橡胶穹顶6位于中空空间9中。

在一实施例中，卡合面12可还包含四个卡合结构14，并且这些卡合结构14用以与具有剪刀状或蝴蝶状支撑机构10互相卡合，以形成可复位的按键开关(scissor-switch)。于此，支撑机构10具有中央空乏区10a，并且热成型结构43与橡胶穹顶6迭合并穿设在中央空乏区10a中。其中，支撑机构10的上端与卡合结构14卡合。此外，固定座10’设置于信号传递组件7的下方，而固定座10’通常为一钣金件。在本具体实施例中，固定座10’包含至少一定位架10b，其穿过信号传递组件7、立体电路膜100而与支撑机构10的下端卡合。如此，当按键200被按压时，支撑机构10能使按键200更容易回复至按压前的高度。其中，卡合结构14可于塑胶射出成型时一体成型于卡合面12。

图9是根据本发明的第一实施例绘示立体电路膜100的制造方法的流程示意图。请参阅图9，利用网版印刷技术将导电油墨涂布于热塑性塑料片4的上表面41以形成布线5(步骤S1)。

然后，利用真空热成型技术于布线5的一端形成从上表面41向外突出的热成型结构43(步骤S2)。其中，热成型结构43内部为中空状，因此热成型结构43在受外力按压下，可呈现塌陷的状态。在步骤S2的一实施例中，热成型结构43的顶部具有四条不相连接的分支布线51’。

在一些实施例中，在进行步骤S1之前，可增加热塑性塑料片4的上表面41的表面粗糙度以增加导电油墨的附着力，增加表面粗糙度的方式例如以砂纸在热塑性塑料片4的上表面41进行摩擦。或以雷射技术在热塑性塑料片4上开凿若干个不均匀的微凹陷，以增加热塑性塑料片4上表面41整体的粗糙度。然而，本发明并无限制增加热塑性塑料片4的上表面的表面粗糙度的方式。

图10是根据本发明的第二实施例绘示立体电路膜100的制造方法的流程示意图。请参阅图10，在步骤S2之后，于布线5旁镂空热成型结构43(步骤S3)，因此热成型结构43将易于塌陷。在步骤S3的一实施例中，是将各热成型结构43的侧壁上分支布线51’与分支布线51’之间的热塑性塑料片4移除以形成镂空部8。于此，内部中空的热成型结构43加上移除分支布线51’与分支布线51’之间的热塑性塑料片4，致使热成型结构43呈现一种按压后即易陷于倒塌的状态。

在步骤S3的一些实施例中，热成型结构43的镂空步骤是利用雷射切割技术实现，然而本发明并不以此为限制，亦可以其他切割技术以镂空热成型结构43，如刀切割或线切割。

本发明并不限制步骤S2以及步骤S3的顺序，在一些实施例中，步骤S2与步骤S3的次序可相互对调。也就是说，在进行步骤S1之后，先于布线5旁镂空热成型结构43(步骤S3)。接着利用真空热成型技术于布线5的一端形成从上表面41向外突出的热成型结构43(步骤S2)。于此，同样可制作出立体电路膜100。

在一些实施例中，立体电路膜100可应用于具有发光或显示功能的键盘上。图11是根据本发明的第三实施例绘示立体电路膜100的制造方法的流程示意图。请参阅图11，在步骤S3之后，进一步焊接发光元件于热成型结构43上(步骤S41)，以致使发光元件电性连接布线5并且经由连接布线5接收驱动信号，借以控制发光元件的发光启闭，进而增加使用者使用键盘时的触压以及视觉的效果。其中，发光元件可例如为发光二极体(LED)。

图12是根据本发明的第四实施例绘示立体电路膜100的制造方法的流程示意图。在一些实施例中，请参阅图12，在步骤S3之后，进一步在热成型结构43上设置连接座1(步骤S42)，如图4至图6所示。

图13是根据本发明的一实施例绘示按键200的制造方法流程示意图。在一些实施例中，请参阅图13，如上述立体电路膜100的制造方法的步骤S1至步骤S2，接着步骤S31是利用雷射切割技术于布线旁镂空热成型结构。在步骤S42或步骤S3之后，进一步设置橡胶穹顶6于热成型结构43下(步骤S43)，如图6及图7所示。换言之，橡胶穹顶6容置于热成型结构43内部，借以提供按键200的回复力，因此按键200在按压过程中更容易回复至被按压前的高度。

在一实施例中，在步骤S3之后且在步骤S42之前，可将剪刀状或蝴蝶状的支撑机构10的上端与卡合结构14的上端卡合，并且使热成型结构43穿设于支撑机构10的中央空乏区10a中，以致使连接座1设置在热成型结构43上(步骤S42)。

在步骤S43的一实施例中，支撑机构10的下端固定在固定座10’的定位架10b上，定位架10b穿过信号传递组件7与立体电路模100而与支撑机构10的下端卡合，并将橡胶穹顶6限位于热成型结构43与信号传递组件7之间。

综上，本发明所提供的立体电路膜100可适用于具有橡胶穹顶6的按键开关(domeswitch)或是具有剪刀状或蝴蝶状支撑机构10的按键开关(scissor-switch)中，立体电路膜可容纳橡胶穹顶及/或绕过支撑机构，并在橡胶穹顶6之上或之外提供控制显示单元3所需的信号线路，以将控制信号上传至显示单元3。前述立体电路膜100在受力时易于塌陷而无受力时则能回弹。再者，本发明所提供的立体电路膜100应用在具有显示单元3的按键200的情境下，能简易组装成所需的按键200，且组装后的按键200能满足使用者对于按键200的视觉和触觉的需求。此外，本发明所提供的立体电路膜100应用在具有多个按键200的键盘的情境下，能提供显示单元3的控制线路且能避免各按键200之间形成干涉，在使用上相当便利。另外，本发明所提供的前述立体电路结构100的制造方法及/或按键200的制造方法可在单一程序中同时完成键盘上所有按键的加工，例如同时完成键盘上所有按键200的布线和热成型结构43，因此工序简易、制造成本低，且适于大量制造。

虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技术领域者，在不脱离本发明的精神所作些许的更动与润饰，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (8)

1.一种立体电路膜，其特征在于，该立体电路膜包含：

一热塑性塑料片，具有一表面以及向外突出的一热成型结构；以及

一布线，印刷于所述表面且延伸至所述热成型结构，所述热成型结构在所述布线旁具有一镂空部以使所述热成型结构易于塌陷。

2.如权利要求1所述的立体电路膜，其特征在于，所述布线包含头尾相接的一连接段与一爬升段，所述连接段位于所述热成型结构的一顶部，所述爬升段位于所述热成型结构的一侧壁。

3.一种具有权利要求1-2任一项所述的立体电路膜的按键，其特征在于，该立体电路膜的按键包含：

一显示单元，具有一显示面和一接合面，其中所述接合面配置有一电极；

一连接座，具有一承接面、一卡合面以及贯穿所述承接面和所述卡合面的一导电路径，其中所述承接面用以承载所述显示单元，所述导电路径电性连接所述电极；以及

立体电路膜，所述热成型结构位于所述卡合面之下，所述布线电性连接所述导电路径。

4.如权利要求3所述的按键，其特征在于，该按键还包含一橡胶穹顶，所述橡胶穹顶容置于所述热成型结构中。

5.如权利要求3所述的按键，其特征在于，该按键还包含一支撑机构，其中所述卡合面一体成型一卡合结构，所述支撑机构的一端扣于所述卡合结构。

6.一种立体电路膜的制造方法，其特征在于，该制造方法包含：

利用网版印刷技术将一导电油墨涂布于一热塑性塑料片的一表面以形成一布线；以及

利用真空热成型技术于所述布线的一端形成向外突出的一热成型结构，所述热成型结构可塌陷，于所述布线旁镂空所述热成型结构使所述热成型结构更易于塌陷。

7.如权利要求6所述的立体电路膜的制造方法，其特征在于，该制造方法还包含：在涂布所述导电油墨之前，增加所述表面的表面粗糙度以增加所述导电油墨的附着力。

8.一种按键的制造方法，其特征在于，该制造方法包含：

利用网版印刷技术将一导电油墨涂布于一热塑性塑料片的一表面以形成一布线；

利用真空热成型技术于所述布线的一端形成从向外突出的一热成型结构；

利用一雷射切割技术于所述布线旁镂空所述热成型结构；

在所述热成型结构上设置一连接座；以及

设置一橡胶穹顶于所述热成型结构下。

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