鍵盤技術
電腦鍵盤可以按照其按鍵開關所使用的技術分類。大部分電腦鍵盤有80到110粒按鍵開關，其分段感／段落感、鍵程（輸入字元所需的按鍵距離）因技術而異。
種類
[編輯]薄膜鍵盤（英語：Membrane Keyboard）
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薄膜鍵盤常由三層組成。頂層薄膜由框架支撐，底部塗有導電材料；底層有斷開的導電材料，按下頂層薄膜使兩層接觸時，電路接通。
最基本的平板薄膜鍵盤常見於微波爐、複印機等需防水防塵的電器。此類鍵盤沒有分段感，多以按鍵音或按鍵燈提示代替。Sinclair ZX80、ZX81、Atari 400等早期個人電腦也採用這類鍵盤。
後來的薄膜鍵盤通過修改頂層薄膜的結構和機制，提高了鍵程和分段感。這些鍵盤使用一個帶柄的吸盤按下頂層薄膜。
- 拱形開關
火山口式導套
改良式導套
- 剪刀腳開關（英語：Scissor Switch）
剪刀腳開關是在拱形開關的基礎上增加了剪刀形機械支撐的鍵盤。
- 屈蹲彈簧軸（英語：Buckling-spring Switch）
由IBM公司所設計與生產機械鍵盤，共有兩代。初代為Model F，於1981年推出，使用屈蹲彈簧軸並電容偵測。第二代，亦是較為出名的一代，於1985年所推出之IBM Model M Enhanced Keyboard鍵盤，此鍵盤的配位型式奠定日後所有鍵盤的基礎。據說，Model F的設計初衷就是為克服橫樑彈簧軸（英語：Beam Spring）的兩大問題：其一是軸體繁複、造價過高，其二是橫樑彈簧軸（英語：Beam Spring）軸的高度過高，不符合當時逐漸抬頭的人體工學原則。
靜電容鍵盤
[編輯]- Topre軸（英語：Topre Switch）
以電容變化偵測按鍵是否按下。
機械開關鍵盤
[編輯]機械鍵盤（英語：Mechanical Keyboard）按鍵都由獨立微動開關（Switch，通稱「軸」）組成，部分設計焊在電路板，部分為熱插拔（hotswap、hot swap），方便無需焊接換軸；而軸（按鍵）依觸感可大致分為分段軸（或稱段落軸；tactile；按到某個位會突然感到阻力增大，之後才回復之前的小阻力直到按盡）和線性軸（linear；直上直下、無分段），取決於軸體設計。
歷史沿革
[編輯]鍵盤略分為三種型式：機械鍵盤、薄膜鍵盤、電容鍵盤；機械鍵盤在薄膜鍵盤之前發明，是世界上最早使用的鍵盤型式，隨着PC的發明，機械鍵盤也隨之引進做為PC的標準輸入裝置，其盛行期約在1980至1995年，隨着橡膠帽薄膜鍵盤低製造成本與盛行，造價相對高昂的機械鍵盤逐漸由薄膜鍵盤取代。
種類
[編輯]在機械鍵盤盛行期，依軸心可略分：IBM、ALPS、Cherry MX、MLK、Mitsumi或其他軸等。
- 橫樑彈簧軸（英語：Beam-spring Switch）
- 由IBM公司設計及生產之鍵盤採用，專利於1971年申請，並於同年開始生產，至1981年左右停產。因造價高昂，採用此科技的鍵盤多應用於大型電腦之終端機或其他高階電腦，軸體下方使用電容偵測。
- ALPS軸
- 日本ALPS公司所推出的機械鍵盤軸心，在機械鍵盤盛行期市佔率最高，其中以BIG FOOT系列（又稱ALPS原生軸）最為廣泛使用，其外觀特色在與鍵帽接口為口字型，1985年台灣福華電子公司與ALPS ELECTRIC公司技術合作生產鍵盤及鍵盤用開關，後推出ALPS衍生軸，如ALPS簡易軸。由於當時機械鍵盤市場已大多由廉價的薄膜鍵盤取代，後期ALPS ELECTRIC公司退出鍵盤市場並結束與台灣福華電子公司[1]，最終Alps SKBL/SKBM系列簡易軸由台灣福華電子公司生產至2012年停產。
- Cherry（MX系列）軸[2][3]
- 創立於1953年美國伊利諾州Cherry公司，在1984年取得專利所推出Cherry MX系列軸，其外觀特色在與鍵帽接口為十字型，雖有不錯的製造品質，但因成本較高，在機械鍵盤盛行期（1980－1995）Cherry銷售量遠低於ALPS，市場僅見應用於高階伺服器或PC。由於未曾退出鍵盤市場，同時自電競文化興起帶動玩家對機械鍵盤的需求，許多廠商推出新機械鍵盤並採用Cherry MX系列軸作按鍵。
- 另一方面，Cherry MX系列軸專利是在1980年代註冊，2003年過期，其他公司可合法使用其設計以生產類似甚至相同設計的軸體，如中國東莞凱華電子公司[4]、中國惠州佳達隆電子公司[5]、中國東莞高特電子公司[6]等。
- 其他
- 台灣白軸於1988年推出並取得專利，結合Cherry外觀與ALPS按壓力值的機械軸心，與鍵帽接口為十字型[7]。
機械鍵盤的軸體
[編輯]目前市面上銷售的機械鍵盤絕大多數使用Cherry公司的MX軸，專利保護結束後，開始有越來越多不同的軸體出現在市面上（如：凱華）。MX系列軸體常見的有茶軸、青軸、黑軸以及紅軸四種，並有白軸、灰軸、綠軸等少見或停產軸體。
| 軸體類型 | 鍵程 | 觸發行程 | 初始壓力 | 觸發壓力 | 分段壓力 | 分段行程 | 觸底壓力 | 觸發聲音 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 青軸（MX Blue） | 4-0.5毫米 | 2.2±0.6毫米 | 最小25 cN | 50±15 cN | 60±15 cN | 1.75毫米 | 最大60 cN | 有 |
| 綠軸（MX Green） | 4-0.5毫米 | 2.2±0.6毫米 | 最小25 cN | 70±15 cN | 80±15 cN | 1.75毫米 | 最大90 cN | 有 |
| 奶軸（MX White） | 4-0.5毫米 | 2.2±0.6毫米 | 最小30 cN | 70±20 cN | 80±20 cN | 2毫米 | 最大90 cN | 有，但甚小 |
| 茶軸（MX Brown） | 4-0.4毫米 | 2±0.6毫米 | 最小30 cN | 45±15 cN | 55±15 cN | 1.25毫米 | 最大60 cN | 有，但甚小 |
| 白軸（MX Clear） | 4-0.5毫米 | 2±0.6毫米 | 40±15 cN | 55±20 cN | 65±20 cN | 1.25毫米 | 最大100 cN | 無 |
| 紅軸（MX Red） | 4-0.4毫米 | 2±0.6毫米 | 最小30 cN | 45±15 cN | 無 | 無 | 最大60 cN | 無 |
| 黑軸（MX Black） | 4-0.4毫米 | 2±0.6毫米 | 最小30 cN | 60±20 cN | 無 | 無 | 最大90 cN | 無 |
| 灰軸（MX Linear Grey） | 4-0.4毫米 | 2±0.6毫米 | 最小30 cN | 80±25 cN | 無 | 無 | 最大120 cN | 無 |
| 橘軸（MX Orange） | 4-0.05毫米 | 1.9±0.4毫米 | 最小20 cN | 45±cN | 最大55 cN | |||
| 黃軸（MX Yellow） | 3.5毫米 | 1.2±0.3毫米 | 最小20 cN | 45±cN | 最大70 cN | |||
| 銀軸（MX Silver） | 3.4毫米 | 1.2±0.4毫米 | 最小30 cN | 45±15 cN | 最大60 cN | |||
| 紫軸（MX Purple） | 4-0.0[需要解釋] | 1.5±？毫米 | 最小20 cN | 45±cN | 最大60 cN |
表格說明：
- cN（centinewton）：百分之一牛頓、厘牛頓，也叫厘牛；1N=100cN。克力（gramforce、gf）是相似單位，但其值稍微不同：1gf爲0.980665cN；1cN爲1.019716213gf。[8]
- 觸發：開關閉合，計算機接收到鍵盤電子信號。
- 總行程：開關的軸芯（十字柱）完成整組運動過程的位移長度。
- 觸發行程：軸芯部分完成觸發的位移長度。
- 初始壓力：外物下按開關在軸芯即將發生位移時受到的壓力。
- 觸發壓力：外物下按開關到觸發時受到的壓力。
- 分段壓力：外物下按開關到分段點時受到的壓力。
- 觸底壓力：外物下按開關到底部時受到的壓力。
- 觸發聲音：外物下按開關到觸發時的聲音。
註：白軸（MX Clear）和奶軸（MX White）的中英文名相當易混，MX Clear軸體白色，Clear亦有潔淨之意，且先進入華人市場，MX Clear就譯為白軸，後到的MX White則譯為奶軸。
霍爾效應鍵盤
[編輯]霍爾效應鍵盤用霍爾元件來觸發感應磁場，其軸體內部與傳統機械軸體類似，但無金屬撥片互相摩擦接觸來觸發，使用壽命較長，噪音較小，但因為沒有金屬撥片，所以也沒有敲擊時的段落感，其原理是用霍爾效應來檢測軸體內部的磁場變化來觸發，最大特點是搭配驅動軟件後可程式的觸發行程，但製造成本較高，較傳統機械鍵盤貴。
光學鍵盤
[編輯]傳統機械鍵盤以金屬接點觸發，而光軸則以光線觸發，藉此避免傳統機械軸在按壓彈簧時的反彈跳延遲。按鍵時，光束通過軸心，按鍵觸發時同步傳送訊號給電腦。
現況
[編輯]近年來電玩競技盛行，機械鍵盤的獨特手感使機械鍵盤的關注度正慢慢回升，目前市面上常見的機械鍵盤，大部份使用Cherry公司的MX機械軸（十字口），但也有少見的ALPS軸（方口）機械鍵盤，主要集中在少部分台灣產機械鍵盤上，另也有自行設計之機械軸，如羅技推出了使用歐姆龍代工的Romer-G機械軸的鍵盤。
隨着Cherry MX軸專利過期[9]，市場開始出現凱華軸、冠泰軸、高特軸、佳達隆軸等以Cherry MX機械軸作設計對象之類似產品[10]，如中國的雷柏公司（RAPOO）推出過使用借鑑Cherry MX軸的TCC軸機械鍵盤產品。
由於原廠日本ALPS原生軸與簡易軸停產多年，iRocks為複刻ALPS手感，重新設計軸體（十字口）並取得消音專利，2016年Computex推出ALPS手感自有軸。
參考資料
[編輯]- ^ About ALPS - History. [About ALPS] History. ALPS ELECTRIC CO., LTD. 2016-10-20 [2022-08-02]. 原始內容存檔於2016-10-20.
- ^ About CHERRY. Cherry. [2015-08-29]. （原始內容存檔於2015年3月17日）.
- ^ CHERRY机械键盘历史. Youku 優酷. [2015-08-28]. （原始內容存檔於2019-12-08）.
- ^ 凯华 Kailh KT传统轴. [2022-08-02]. （原始內容存檔於2022-05-20）.
- ^ 佳达隆 Gatreon 机械键盘轴开关. [2022-08-02]. （原始內容存檔於2021-09-18）.
- ^ 高特 Outemu MX键盘开关. [2022-08-02]. （原始內容存檔於2021-03-02）.
- ^ 台灣黑軸與台灣白軸的樣式. 鍵談坊. [2015-08-30]. （原始內容存檔於2015-04-25）.
- ^ Convert Gram-force to Centinewton. www.unitconverters.net. [2024-03-03]. （原始內容存檔於2024-03-03）.
- ^ Low profile switch. [2015-08-29]. （原始內容存檔於2016-08-30） （英語）.
A low profile switch key has a base which slidingly supports a pushbutton. The pushbutton is slidingly engaged with a plunger body by a lost motion connection
- ^ 劉達仁. 新鍵軸登場 入門機械鍵盤巡禮. PCM電腦廣場. 2014-08-19 [2015-08-29]. （原始內容存檔於2019-09-24）.
外部連結
[編輯]- CHERRY MX開關的數值解析（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）（簡體中文）
- 機械鍵盤軸的區別（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）（簡體中文）
- Cherry MX White（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）