TW201801116A - 按鍵、應用其之觸控板及其觸控方法 - Google Patents

Abstract

一種按鍵、應用其之觸控板及其觸控方法。按鍵包括一導電彈片及彼此隔離配置之環狀接地接點、第一環狀電位接點及第二電位接點。環狀接地接點、第一環狀電位接點及第二電位接點係由外而內依序配置。導電彈片電性連接於環狀接地接點且包括由外而內依序配置之第一接觸部及第二接觸部。第一接觸部沿按壓方向的投影與第一環狀電位接點重疊，而第二接觸部沿按壓方向的投影與第二電位接點重疊。

Description

按鍵、應用其之觸控板及其觸控方法

本發明是有關於一種按鍵、應用其之觸控板及其觸控方法，且特別是有關於一種具有多接點的按鍵、應用其之觸控板及其觸控方法。

觸控板的應用愈來愈廣泛。例如，家電、手機、筆記型電腦上幾乎都裝配有觸控板，以讓使用者能夠進行觸控。然而，傳統的觸控板一般只能進行平面上的觸控，限縮了觸控顯示面板的應用範圍。因此，如何擴大觸控板的應用是本技術領域業者努力目標之一。

本發明係有關於一種按鍵、應用其之觸控板及其觸控方法，可擴大觸控板的應用。

根據本發明之一實施例，提出一種按鍵。按鍵包括彼此隔離配置之一環狀接地接點、一第一環狀電位接點及一第二電位接點及一導電彈片。該環狀接地接點、第一環狀電位接點及第二電位接點係由外而內依序配置。導電彈片電性連接於環狀接 地接點且包括由外而內依序配置之一第一接觸部及一第二接觸部。第一接觸部沿一按壓方向的投影與第一環狀電位接點重疊，而第二接觸部沿按壓方向的投影與第二電位接點重疊。

根據本發明之另一實施例，提出一種觸控板。觸控板包括一電路板、一按鍵及一控制器。按鍵配置於電路板上。控制器用以操作在：判斷第一環狀電位接點的電位是否變化至與環狀接地接點等電位；若第一環狀電位接點的電位變化至與環狀接地接點等電位，執行一第一功能；判斷第一環狀電位接點的電位及第二電位接點的電位是否變化至與環狀接地接點等電位，及若第一環狀電位接點的電位及第二電位接點的電位變化至與環狀接地接點等電位，執行一第二功能。

根據本發明之另一實施例，提出一種觸控方法。觸控方法包括以下步驟。判斷第一環狀電位接點的電位是否變化至與環狀接地接點等電位；若第一環狀電位接點的電位變化至與環狀接地接點等電位，執行一第一功能；判斷第一環狀電位接點的電位及第二電位接點的電位是否變化至與環狀接地接點等電位，及若第一環狀電位接點的電位及第二電位接點的電位變化至與環狀接地接點等電位，執行一第二功能。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

100‧‧‧觸控板

110‧‧‧電路板

110u‧‧‧觸控面

110b‧‧‧背面

120、220、320、420、520‧‧‧按鍵

121、321、421、521、621‧‧‧導電彈片

1211、4211‧‧‧第一接觸部

1211s、4211s‧‧‧第一接觸面

1212、4212‧‧‧第二接觸部

1212s、4212s‧‧‧第二接觸面

122‧‧‧環狀接地接點

123、223‧‧‧第一環狀電位接點

123u、223u‧‧‧第一頂面

124‧‧‧第二電位接點

124u‧‧‧第二頂面

130‧‧‧觸發部

140‧‧‧控制器

3211‧‧‧第一突部

525‧‧‧第三電位接點

5213‧‧‧第三接觸部

B‧‧‧區域

d1‧‧‧距離

C1‧‧‧中心點

D1‧‧‧第一行程

D2‧‧‧第二行程

D3‧‧‧第三行程

F1‧‧‧第一按壓力

F2‧‧‧第二按壓力

F3‧‧‧第三按壓力

H1‧‧‧間距

S1‧‧‧按壓方向

r1‧‧‧俯視半徑

t1‧‧‧厚度

S110、S120、S130、S140‧‧‧步驟

第1A圖繪示依照本發明一實施例之觸控板的俯視圖。

第1B圖繪示第1A圖之觸控板沿方向1B-1B’的剖視圖。

第2A圖繪示第1B圖之按鍵的倒置圖。

第2B圖繪示第2A圖之環狀接地接點、第一環狀電位接點及第二電位接點的俯視圖。

第2C圖繪示第2A圖之導電彈片的俯視圖。

第2D圖繪示第2A圖之導電彈片的變形行程與按壓力的關係圖。

第3圖繪示第2A圖之電路板受到第一按壓力F1的變形示意圖。

第4圖繪示第2A圖之電路板受到第二按壓力的變形示意圖。

第5圖繪示依照本發明另一實施例之按鍵的剖視圖。

第6圖繪示依照本發明另一實施例之按鍵的剖視圖。

第7圖繪示依照本發明另一實施例之按鍵的剖視圖。

第8A圖繪示依照本發明另一實施例之按鍵的剖視圖。

第8B圖繪示第8A圖之環狀接地接點、第一環狀電位接點、第二電位接點及第三電位接點的俯視圖。

第8C圖繪示第8A圖之導電彈片的俯視圖。

第9A圖繪示第8A圖之電路板受到第一按壓力的變形示意圖。

第9B圖繪示第9A圖之導電彈片的變形行程與按壓力的關係圖。

第10圖繪示第9A圖之電路板受到第二按壓力的變形示意圖。

第11圖繪示第10圖之電路板受到第三按壓力的變形示意圖。

第12A圖繪示依照本發明一實施例之導電彈片的俯視圖。

第12B圖繪示第12A圖之導電彈片沿方向12B-12B’的剖視圖。

第13圖繪示第1A圖之觸控板之觸控方法的流程圖。

請參照第1A及1B圖，第1A圖繪示依照本發明一實施例之觸控板100的俯視圖，第1B圖繪示第1A圖之觸控板100沿方向1B-1B’的剖視圖。

觸控板100可配置於電子裝置(未繪示)中，如筆記型電腦，以提供電子裝置的輸入功能。觸控板100包括電路板110、至少一按鍵120、觸發部130及控制器140。

電路板110具有相對之觸控面110u與背面110b。使用者的手指可在觸控面110u上進行觸控動作，如拖曳或點擊，以控制電子裝置的顯示面板(未繪示)所顯示的指標。

按鍵120的配置區域繪示於第1A圖的區域B。如第1A圖所示，按鍵120的數量係三個，然亦可為一個、二個或三個以上。本發明實施例的按鍵120提供了額外的數個觸控區段，增加了觸控板100的應用性。以下進一步說明。

如第1B圖所示，按鍵120配置於電路板110的背面110b，且觸發部130正對按鍵120配置。當使用者的手指從觸控面110u對電路板110的區域B施以一按壓力時，可讓電路板 110往觸發部130方向形變，致使觸發部130去觸發按鍵120。本發明實施例之按鍵120可依據按壓力的不同而輸出不同的按壓訊號，以執行不同或對應的功能。詳言之，由於按壓方向S1垂直於觸控面110u，使觸控板100沿按壓方向S1上提供了一觸控維度，因此，本發明實施例之觸控板100提供一三維(3D)觸控功能(觸控面110u提供了二維觸控，再加上按鍵120提供一垂直於觸控面110u方向的觸控維度)。

按鍵120包括導電彈片121、環狀接地接點122、第一環狀電位接點123及第二電位接點124。導電彈片121電性連接於環狀接地接點122。例如，導電彈片121與環狀接地接點122可透過一形成於電路板110中的走線(未繪示)彼此電性連接。

當使用者的手指對電路板110的區域B施加按壓力時，可讓觸發部130擠壓導電彈片121，而使導電彈片121形變。依據導電彈片121形變量的不同，按鍵120可輸出對應的不同按壓訊號，以執行不同或對應的功能。以下係舉例說明。

請參照第2A至2D圖，第2A圖繪示第1B圖之按鍵120的倒置圖，第2B圖繪示第2A圖之環狀接地接點122、第一環狀電位接點123及第二電位接點124的俯視圖，第2C圖繪示第2A圖之導電彈片121的俯視圖，而第2D圖繪示第2A圖之導電彈片121的變形行程與按壓力的關係圖。

如第2A及2B圖所示，環狀接地接點122、第一環狀電位接點123及第二電位接點124彼此隔離且由外而內依序配 置。第一環狀電位接點123的電位及第二電位接點124的電位與環狀接地接點122的電位相異。例如，環狀接地接點122例如是0伏特，而第一環狀電位接點123的電位及第二電位接點124的電位可大於0伏特。此外，第一環狀電位接點123的電位與第二電位接點124的電位可相異或相同。本發明實施例不限定環狀接地接點122、第一環狀電位接點123及/或第二電位接點124的電位值。另外，如第2B圖所示，第二電位接點124為點狀，然亦可為環狀。只要環狀接地接點122、第一環狀電位接點123及第二電位接點124彼此隔離即可，本發明實施例不限定此些接點的幾何形狀。

如第2A及2C圖所示，導電彈片121電性連接於環狀接地接點122且包括由外而內依序配置之第一接觸部1211及第二接觸部1212。如第2A圖所示，第一接觸部1211及第二接觸部1212分別具有第一接觸面1211s及第二接觸面1212s。在本實施例中，第一接觸面1211s及第二接觸面1212s係曲面，例如是二平順連接的弧面。

如第2A圖所示，第一接觸部1211沿按壓方向S1的投影與第一環狀電位接點123至少部分重疊，而第二接觸部1212沿按壓方向S1的投影與第二電位接點124至少部分重疊。如此一來，當導電彈片121沿按壓方向S1形變時，第一接觸部1211及第二接觸部1212可分別與第一環狀電位接點123及第二電位接點124接觸。

如第3圖及2D圖所示，第3圖繪示第2A圖之電路板110受到第一按壓力F1的變形示意圖。當電路板110受到第一按壓力F1時，觸發部130與導電彈片121相對接近了一第一行程D1，且觸發部130擠壓導電彈片121，致使導電彈片121形變。由於導電彈片121的特性，形變後的導電彈片121的第一接觸部1211接觸到第一環狀電位接點123，使第一環狀電位接點123的電位變化至與環狀接地接點122等電位。當控制器140判斷第一環狀電位接點123的電位變化至與環狀接地接點122等電位時，輸出一第一按壓訊號給其它電路元件，或直接執行一第一功能。

如第4及2D圖所示，第4圖繪示第3A圖之電路板110受到第二按壓力F2的變形示意圖。當電路板110受到比第一按壓力F1更大的第二按壓力F2時，觸發部130與導電彈片121相對接近了一比第一行程D1更長的第二行程D2，且觸發部130擠壓導電彈片121，致使導電彈片121形變。由於導電彈片121的特性，形變後的導電彈片121的第二接觸部1212接觸到第一環狀電位接點123及第二電位接點124，使第二電位接點124的電位變化至與環狀接地接點122等電位。當控制器140判斷第一環狀電位接點123的電位及第二電位接點124的電位變化至與環狀接地接點122等電位時，輸出一第二按壓訊號給其它電路元件，或直接執行一第二功能，其中第二按壓訊號與第一按壓訊號相異或相同且/或第二功能與第一功能相異或相同。

第5圖繪示依照本發明另一實施例之按鍵220的剖 視圖。按鍵220包括導電彈片121、環狀接地接點122、第一環狀電位接點223及第二電位接點124。第一環狀電位接點223及第二電位接點124分別具有第一頂面223u及第二頂面124u。與上述按鍵120不同的是，本實施例之按鍵220的第一頂面223u高於第二頂面124u，以減少第一頂面223u與導電彈片121之間的間距H1。如此，可減少導電彈片121接觸第一環狀電位接點223的按壓力。由此可知，透過第一頂面223u及第二頂面124u的高度設計，可改變第一按壓力F1及第二按壓力F2的大小。

第6圖繪示依照本發明另一實施例之按鍵320的剖視圖。按鍵320包括導電彈片321、環狀接地接點122、第一環狀電位接點123及第二電位接點124。導電彈片321包括第一接觸部1211、第二接觸部1212及第一突部3211。與上述導電彈片121不同的是，本實施例之導電彈片321更包括第一突部3211，其中第一突部3211配置在第一接觸部1211上，以縮短第一環狀電位接點123的第一頂面123u與導電彈片321之間的間距H1。如此，可減小導電彈片321接觸第一環狀電位接點123的按壓力。由此可知，透過突部的配置，可改變第一按壓力F1及第二按壓力F2的大小。此外，第一突部3211可以是凸點或呈環狀，如封閉環形或開放環形。

第7圖繪示依照本發明另一實施例之按鍵420的剖視圖。按鍵420包括導電彈片421、環狀接地接點122、第一環狀電位接點123及第二電位接點124。導電彈片421包括第一接 觸部4211及第二接觸部4212。與上述導電彈片121不同的是，本實施例之導電彈片421的第一接觸部4211及第二接觸部4212分別具有第一接觸面4211s及第二接觸面4212s。第一接觸面4211s及第二接觸面4212s例如是平面，其中第二接觸面4212s例如是水平面，而第一接觸面4211s例如是相對第二接觸面4212s傾斜的平面，然本發明實施例不受此限。

請參照第8A至8C圖，第8A圖繪示依照本發明另一實施例之按鍵520的剖視圖，第8B圖繪示第8A圖之環狀接地接點122、第一環狀電位接點123、第二電位接點124及第三電位接點525的俯視圖，而第8C圖繪示第8A圖之導電彈片521的俯視圖。

如第8A及8B圖所示，按鍵520包括導電彈片521、環狀接地接點122、第一環狀電位接點123、第二電位接點124及第三電位接點525，其中環狀接地接點122、第一環狀電位接點123、第二電位接點124及第三電位接點525彼此隔離且由外而內依序配置。在本實施例中，第二電位接點124係環形電位接點，因此可環繞第三電位接點525，而與第三電位接點525隔離。第三電位接點525可以是點狀或環狀，本發明實施例之第三電位接點525係以點狀為例說明。

如第8A及8C圖所示，導電彈片521電性連接於環狀接地接點122且包括由外而內依序配置之第一接觸部1211、第二接觸部1212及第三接觸部5213，其中第一接觸部1211沿按壓 方向S1的投影與第一環狀電位接點123重疊，第二接觸部1212沿按壓方向S1的投影與第二電位接點124重疊，而第三接觸部5213沿按壓方向S1的投影與第三電位接點525重疊。如此一來，當導電彈片121沿按壓方向S1形變時，第一接觸部1211、第二接觸部12122及第三接觸部5213可分別與第一環狀電位接點123、第二電位接點124第三電位接點525接觸。以下進一步舉例說明。

如第9A及9B圖所示，第9A圖繪示第8A圖之電路板110受到第一按壓力F1的變形示意圖，第9B圖繪示第9A圖之導電彈片521的變形行程與按壓力的關係圖。當電路板110受到第一按壓力F1時，觸發部130與導電彈片521相對接近了一第一行程D1，且觸發部130擠壓導電彈片521，致使導電彈片121形變。由於導電彈片521的特性，形變後的導電彈片521的第一接觸部1211接觸到第一環狀電位接點123，使第一環狀電位接點123的電位變化至與環狀接地接點122等電位。當控制器140判斷第一環狀電位接點123的電位變化至與環狀接地接點122等電位時，輸出第一按壓訊號給其它電路元件，或直接執行第一功能。

如第10及9B圖所示，第10圖繪示第9A圖之電路板110受到第二按壓力F2的變形示意圖。當電路板110受到比第一按壓力F1更大的第二按壓力F2時，觸發部130與導電彈片521相對接近了一比第一行程D1更長的第二行程D2，且觸發部130 擠壓導電彈片521，致使導電彈片121形變。由於導電彈片521的特性，形變後的導電彈片521的第二接觸部1212接觸到第二電位接點124，使第二電位接點124的電位變化至與環狀接地接點122等電位。當控制器140判斷第一環狀電位接點123的電位及第二電位接點124的電位變化至與環狀接地接點122等電位時，輸出第二按壓訊號給其它電路元件，或直接執行第二功能。

如第11及9B圖所示，第11圖繪示第10圖之電路板110受到第三按壓力F3的變形示意圖。當電路板110受到比第二按壓力F2更大的第三按壓力F3時，觸發部130與導電彈片121相對接近了一第二行程D2更長的第三行程D3，且觸發部130擠壓導電彈片121，致使導電彈片121形變。由於導電彈片121的特性，形變後的導電彈片121的第三接觸部5213接觸到第三電位接點525，使第三電位接點525的電位變化至與環狀接地接點122等電位。當控制器140判斷第一環狀電位接點123的電位、第二電位接點124的電位及第三電位接點525的電位變化至與環狀接地接點122等電位時，輸出第三按壓訊號，或直接執行第三功能。

在本實施例中，按鍵520的電位接點的數量係以三個為例說明。然在另一實施例中，按鍵520的電位接點的數量可以是四個或更多。此外，當按鍵520的電位接點的數量是多個時，除了最後一段的觸控(如對應到第9B圖的變形行程D3的觸控段)外，其它的觸控段數(如對應到第9B圖的變形行程D1及D2的觸 控段)較佳地可被設計在如第9B圖所示之第一個峰值P1以下(包含第一個峰值P1)的區段。在其它實施例中，亦可所有的觸控段數被設計在第一個峰值P1(包含第一個峰值P1)以下的區段。

綜上可知，無論按鍵的電位接點的數量為何，隨著按鍵之導電彈片的變形行程的增加，導電彈片由外而內依序接觸愈來愈多的電位接點，即，導電彈片的變形行程愈長，接觸的電位接點數量愈多，按鍵可提供愈多的觸控段數。與導電彈片接觸的電位接點的電位會改變，控制器感知到此些電位接點的電位變化，據以輸出對應該變化的按壓訊號或執行對應的功能。

此外，不同的電位接點的數量，導電彈片的變形行程與按壓力的關係曲線可能不同，此可透過設計導電彈片的幾何尺寸實現。

例如，如第12A及12B圖所示，第12A圖繪示依照本發明一實施例之導電彈片621的俯視圖，而第12B圖繪示第12A圖之導電彈片621沿方向12B-12B’的剖視圖。導電彈片621具有俯視半徑r1、厚度t1、高度h1及距離d1，其中俯視半徑r1係導電彈片621俯視時的半徑，而距離d1係導電彈片621橫剖面時，其側壁到中心點C1的距離。在一實施例中，俯視半徑r1約6.35毫米，厚度t1係約0.1毫米，高度h1係約0.5毫米，而距離d1係約3.22毫米，如此可獲得例如是第2D圖所示的關係曲線。在另一實施例中，俯視半徑r1約8毫米，厚度t1係約0.12毫米，高度h1係約0.55毫米，而距離d1係約4.04毫米，如此可獲得 例如是第9B圖所示的關係曲線。透過俯視半徑r1、厚度t1、高度h1及距離d1的不同設計，可獲得不同的按壓力與變形行程的關係曲線。

第13圖繪示第1A圖之觸控板100之觸控方法的流程圖。

在步驟S110中，提供如上所述之觸控板100。觸控板100可配置於任何類型的電子裝置中，如筆記型電腦，以提供電子裝置的輸入功能。觸控板100包括電路板110、至少一按鍵120、觸發部130及控制器140。按鍵120包括導電彈片121、環狀接地接點122、第一環狀電位接點123及第二電位接點124。

在步驟S120中，控制器140判斷按鍵120的第一環狀電位接點123的電位是否變化至與環狀接地接點122等電位；若是，表示電路板110受到第一按壓力F1的按壓，因此進入步驟S120；若否，則繼續等待使用者的按壓。

在步驟S130中，控制器140回應第一按壓力的按壓，執行第一功能。第一功能可以是電子裝置的任何功能。

在步驟S130中，控制器140判斷第一環狀電位接點123的電位及第二電位接點124的電位是否變化至與環狀接地接點122等電位；若是，表示按鍵120受到第二按壓力F2的按壓，因此進入步驟S150；若否，則控制器140可判斷第一環狀電位接點123是否已經回到原電位；若是，則等待使用者的再次按壓；若否，則停留在步驟S140。

在步驟S150中，控制器140回應第二按壓力F2的按壓，執行第二功能，其中第二功能與第一功能係相異或相同，且第二功能可以是電子裝置的任何功能。

綜上，本發明實施例之觸控板除了提供觸控面的二維觸控維度外，更提供了垂直觸控面的垂直觸控維度，使觸控板成為三維觸控板。在一實施例中，不同的按壓力使觸控板的按鍵的導電彈片產生不同的變形行程，而使不同數量的電位接點的電位產生變化，觸控板的控制器依據此些電位接點的電位變化發出對應的觸控訊號給其它電路元件，或直接執行對應的功能，例如是執行是配置有觸控板之電子裝置的任何功能。總之，本發明實施例之觸控板提供了沿垂直觸控維度的數個觸控段。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

110‧‧‧電路板

110u‧‧‧觸控面

110b‧‧‧背面

120‧‧‧按鍵

121‧‧‧導電彈片

122‧‧‧環狀接地接點

123‧‧‧第一環狀電位接點

124‧‧‧第二電位接點

130‧‧‧觸發部

140‧‧‧控制器

Claims (10)

1. 一種按鍵，包括：彼此隔離配置之一環狀接地接點、一第一環狀電位接點及一第二電位接點，其中該環狀接地接點、該第一環狀電位接點與該第二電位接點彼此隔離且係由外而內依序配置；以及一導電彈片，電性連接於該環狀接地接點且包括由外而內依序配置之一第一接觸部及一第二接觸部；其中，該第一接觸部沿一按壓方向的投影與該第一環狀電位接點重疊，而該第二接觸部沿該按壓方向的投影與該第二電位接點重疊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵，其中該第一接觸部與該第一環狀電位接點的間距小於該第二接觸部與該第二電位接點的間距。
3. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵，其中該第一環狀電位接點具有一第一頂面，該第二電位接點具有一第二頂面，該第一頂面高於該第二頂面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵，其中該第一接觸部及該第二接觸部分別具有一第一接觸面及一第二接觸面，該第一接觸面及該第二接觸面係平面或曲面。
5. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵，其中該導電彈片更包括：一第一突部，配置於該第一接觸部上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵，其中該第二電位接點呈環狀，該按鍵更包括：一第三電位接點；其中，該環狀接地接點、該第一環狀電位接點、該第二電位接點與該第三電位接點彼此隔離且由外而內依序配置。
7. 如申請專利範圍第6項所述之按鍵，其中該第一環狀電位的電位、該第二電位接點與該第三電位接點的電位相異。
8. 如申請專利範圍第1項所述之按鍵，其中該第一環狀電位的電位與該第二電位接點的電位相異。
9. 一種觸控板，包括：一電路板，一如申請專利範圍第1至8項任一項所述之按鍵，配置於該電路板上；以及一控制器，用以操作在： 判斷該第一環狀電位接點的電位是否變化至與該環狀接地接點等電位；若該第一環狀電位接點的電位變化至與該環狀接地接點等電位，執行一第一功能；判斷該第一環狀電位接點的電位及該第二電位接點的電位是否變化至與該環狀接地接點等電位；及若該第一環狀電位接點的電位及該第二電位接點的電位變化至與該環狀接地接點等電位，執行一第二功能。
10. 一種觸控方法，包括：提供一如申請專利範圍第1項所述之觸控板；判斷該第一環狀電位接點的電位是否變化至與該環狀接地接點等電位；若該第一環狀電位接點的電位變化至與該環狀接地接點等電位，執行一第一功能；判斷該第一環狀電位接點的電位及該第二電位接點的電位是否變化至與該環狀接地接點等電位；以及若該第一環狀電位接點的電位及該第二電位接點的電位變化至與該環狀接地接點等電位，執行一第二功能。