TW202411823A - 觸控板模組以及具有觸控板模組的電子計算機 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種觸控板模組， 包括基板、觸壓板、多個支撐元件、多個壓力感測元件以及回饋元件。基板包括板體以及形成於板體上的多個彈臂。觸壓板配置於基板的上方。這些支撐元件配置於基板與觸壓板之間並分別對應於這些彈臂。當觸壓板朝靠近基板方向移動的過程中，觸壓板帶動這些支撐元件分別抵壓對應的彈臂，使得這些彈臂產生形變。這些壓力感測元件分別對應於這些彈臂。當這些彈臂的至少其中之一的形變量達到門檻值時，對應的壓力感測元件輸出壓力感測訊號。回饋元件電性連接於這些壓力感測元件並因應壓力感測訊號而產生觸覺反饋。

Description

觸控板模組以及具有觸控板模組的電子計算機
本發明係涉及一種輸入裝置的領域，尤其係關於一種具有觸控功能的輸入裝置。
隨著科技的日新月異，電子設備的蓬勃發展為人類的生活帶來許多的便利性，因此如何讓電子設備的操作更人性化是重要的課題。舉例來說，日常生活常見的電子設備為筆記型電腦、手機、衛星導航裝置等，由於該些電子設備的儲存容量以及處理器運算效能大幅提昇，使得其所具有的功能日益變得強大且複雜。為了能有效率地操作這些電子設備，電子設備的製造商使用了觸控板作為輸入裝置以操控該些電子設備。
請參閱圖1，其為習知筆記型電腦與其觸控板模組的結構示意圖。觸控板模組1設置於筆記型電腦2的外殼21中，並至少部分顯露於外以供使用者接觸而對筆記型電腦2進行操作，例如，使用者可藉由手指接觸觸控板模組1且於觸控板模組1上滑動以移動螢幕22上的游標23，亦可藉由按壓觸控板模組1而使筆記型電腦2執行特定功能，因使觸控板模組1可替代滑鼠的功用，令使用者不需因額外攜帶或裝設滑鼠而帶來不便。
請同步參閱圖2~圖3，圖2為圖1所示觸控板模組於未被觸壓時的概念示意圖，圖3為圖2所示觸控板模組於被按壓後的概念示意圖。筆記型電腦2的外殼21具有向內凹陷的框架24，觸控板模組1配置於框架24內，觸控板模組1包括配置於框架24相對兩側的支撐結構11與觸發部12以及觸壓板13，而觸控板模組1的觸壓板13連接於支撐結構11，使得觸控板模組1的觸壓板13能以支撐結構11為支點而相對於觸發部12擺動。此外，觸控板模組1包括開關14，開關14位於觸壓板13的下方並相對應於觸發部12。
再者，當使用者觸壓觸壓板13時，觸壓板13以支撐結構11為支點而相對於觸發部12向下擺動，直至觸控板模組1的開關14抵頂位於框架24上的觸發部12，如此一來，開關14被觸發而輸出開關信號予筆記型電腦2，藉此令筆記型電腦2執行相對應的功能。而當使用者不再觸壓觸壓板13時，觸壓板13會因應支撐結構11的彈性力而相對於觸發部12向上擺動，使得觸壓板13恢復原位。
上述觸控板模組1的支撐結構11主要是以鐵件或塑膠結構(例如是海棉)來連接上下部件，並藉由鐵件或塑膠結構的形變使得觸壓板13可以上下擺動，然而，習知觸控板模組1的缺點在於，支撐結構11所在的區域無法下壓作動，只有非支撐結構11所在的區域能夠下壓作動。也就是說，觸控板模組1的觸壓板13僅有局部可下壓作動，無法整面可下壓作動。因此，如何針對上述的問題進行改善，實為本領域相關人員所關注的焦點。
本發明的目的之一在於提供一種觸控板模組，其結構設計可使觸壓板的全部區域皆可被下壓作動，有效解決習知觸控板模組的觸壓板僅局部可下壓作動的問題。
本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。
為達上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本發明提供一種觸控板模組，應用於電子計算機，觸控板模組配置於電子計算機的框架內，觸控板模組包括基板、觸壓板、多個支撐元件、多個感測元件以及回饋元件。基板包括板體以及形成於板體上的多個彈臂。觸壓板配置於基板的上方，觸壓板因應外力的觸壓而朝靠近基板的方向移動。這些支撐元件配置於基板與觸壓板之間，且這些支撐元件分別對應於這些彈臂。當觸壓板朝靠近該基板方向移動的過程中，觸壓板帶動這些支撐元件分別抵壓對應的彈臂，使得這些彈臂產生形變而具有形變量。這些壓力感測元件配置於觸壓板的下方並分別對應於這些彈臂。當這些彈臂的至少其中之一的形變量達到門檻值時，對應的壓力感測元件輸出壓力感測訊號。回饋元件電性連接於這些壓力感測元件，回饋元件因應壓力感測訊號而產生觸覺反饋。
在本發明的一實施例中，上述的觸壓板包括電路板與上蓋板，上蓋板配置於電路板的上方，這些支撐元件配置於電路板上，回饋元件配置於電路板上並電性連接於電路板，且回饋元件位於這些支撐元件之間。
在本發明的一實施例中，上述的觸控板模組更包括軟性電路板。軟性電路板配置於這些支撐元件與基板之間，且軟性電路板電性連接於電路板，這些壓力感側元件配置於軟性電路板並電性連接於軟性電路板。
在本發明的一實施例中，上述的軟性電路板具有彼此相對的第一表面與第二表面，第一表面面向電路板，第二表面面向基板，這些壓力感測元件配置於軟性電路板的第二表面上。
在本發明的一實施例中，上述的基板的這些彈臂分別具有擺動部以及開設於擺動部上的鏤空區域，這些支撐元件分別配置於觸壓板與對應的擺動部之間，這些壓力感測元件分別位於對應的鏤空區域內。
在本發明的一實施例中，上述當觸壓板朝靠近基板方向移動的過程中，觸壓板帶動這些支撐元件分別抵壓對應的彈臂，使得這些彈臂的擺動部朝遠離板體的方向擺動而具有形變量。
在本發明的一實施例中，上述的基板的該板體為矩形，這些彈臂分別形成於板體的四個角隅處。
在本發明的一實施例中，上述的基板的這些彈臂係經由沖壓製程而形成於板體上。
在本發明的一實施例中，上述的回饋元件為線性諧振制動器(Linear Resonant Actuator)。
為達上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本發明亦提供一種電子計算機，包括外殼、處理器以及觸控板模組。外殼具有向內凹陷的框架。處理器配置於外殼內。觸控板模組配置於框架內並與處理器電性相連，觸控板模組包括基板、觸壓板、多個支撐元件、多個感測元件以及回饋元件。基板包括板體以及形成於板體上的多個彈臂。觸壓板配置於基板的上方，觸壓板因應外力的觸壓而朝靠近基板的方向移動。這些支撐元件配置於基板與觸壓板之間，且這些支撐元件分別對應於這些彈臂。當觸壓板朝靠近該基板方向移動的過程中，觸壓板帶動這些支撐元件分別抵壓對應的彈臂，使得這些彈臂產生形變而具有形變量。這些壓力感測元件配置於觸壓板的下方並分別對應於這些彈臂。當這些彈臂的至少其中之一的形變量達到門檻值時，對應的壓力感測元件輸出壓力感測訊號。回饋元件配置於觸壓板並電性連接於這些壓力感測元件，回饋元件因應壓力感測訊號而產生觸覺反饋。
本發明實施例的觸控板模組，其結構設計可使觸壓板的全部區域皆可被下壓作動，有效解決習知觸控板模組的觸壓板僅局部可下壓作動的問題。再者，本發明實施例的觸壓板模組具有多個壓力感測元件以及回饋元件，當觸壓板的任一區域因應外力的觸壓時，對應於被觸壓區域的壓力感測元件輸出壓力感測訊號，進而使得回饋元件產生如震動形態的觸覺反饋，藉以提升使用者的操作手感。此外，本發明實施例的觸控板模組的結構設計簡單且容易進行組裝，有效降低製作成本以及整體的重量。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
請參閱圖4，其為本發明一實施例所述的電子計算機及其觸控板模組的外觀結構示意圖。電子計算機4例如是筆記型電腦，但不以此為限，並包括外殼41、螢幕42、處理器45以及觸控板模組3，且處理器45設置於外殼41內並用以處理電子計算機4的電子訊號，而外殼41具有向內凹陷的框架44(如圖10A與圖10B所示)；其中，觸控板模組3可被配置於框架44中而與處理器45電性相連，且至少部分的觸控板模組3顯露於外以供使用者接觸而對電子計算機4進行操作，例如，使用者可藉由將手指接觸觸控板模組3且於觸控板模組3上滑動以移動螢幕42上的游標43，亦可藉由按壓觸控板模組3而使電子計算機4執行特定功能。
以下再針對本發明實施例的觸控板模組3的其它詳細構造做更進一步的描述。
請參閱圖5至圖9，圖5為圖4所示觸控板模組的外觀結構示意圖。圖6為圖5所示之觸控板模組於一視角的元件分解示意圖。圖7為圖5所示之觸控板模組於另一視角的元件分解示意圖。圖8為沿著圖5所示之AA線段的剖面示意圖。圖9為沿著圖5所示之BB線段的剖面示意圖。
如圖5至圖9所示，本實施例的觸控板模組3包括基板31、觸壓板32、多個支撐元件33、多個壓力感測元件34以及回饋元件35。基板31包括板體310以及形成於板體310上的多個彈臂311。觸壓板32配置於基板31的上方，且觸壓板32可因應外力的觸壓而朝靠近基板31的方向移動。這些支撐元件33配置於基板31與觸壓板32之間，且這些支撐元件33分別對應於基板31的這些彈臂311。這些壓力感測元件34配置於觸壓板32的下方，且這些壓力感測元件34分別對應於基板31的這些彈臂311。回饋元件35電性連接於這些壓力感測元件34。
在本實施例中，觸壓板32因應外力的觸壓而朝靠近基板31方向移動的過程中，觸壓板32帶動這些支撐元件33分別抵壓對應的彈臂311，使得這些彈臂311產生形變而具有形變量。當這些彈臂311的至少其中之一的形變量達到門檻值時，對應的壓力感測元件34輸出壓力感測訊號，而回饋元件35因應此壓力感測訊號而產生觸覺反饋。在本實施例中，回饋元件35例如是線性諧振制動器(Linear Resonant Actuator)，而回饋元件35因應壓力感測訊號而產生如震動形態的觸覺反饋，藉以提升使用者的操作手感。
在本實施例中，基板31的板體310的形狀例如是為矩形，而形成於板體310上的彈臂311的數量例如是四個，具體而言，這四個彈臂311為板體310的一部分，經由在板體310上進行沖壓製程後分別於板體310的四個角隅處形成這四個彈臂311，再者，支撐元件33與壓力感測元件34的數量也同樣為四個，但本發明並不加以限定彈臂311、支撐元件33以及壓力感測元件34的數量，在觸壓板32朝外露出的表面區域R皆可被使用者觸壓而進行下壓作動的前提下，彈臂311、支撐元件33以及壓力感測元件34的數量可以分別增加到四個以上。此外，在本實施例中，基板31的材質例如是金屬材質，但本發明並不以此為限。
如圖5至圖9所示，本實施例的觸壓板32包括電路板321與上蓋板322。上蓋板322配置於電路板321的上方。這些支撐元件33配置於電路板321上。回饋元件35配置於電路板321上並與電路板321彼此電性連接，且回饋元件35位於這些支撐元件33之間。在本實施例中，上蓋板322的材質例如是玻璃，但本發明並不以此為限，上蓋板322的材質可依照實際情況的需求而置換成所需的材質。在本實施例中，電路板321例如是透過壓感膠(Pressure Sensitive Adhesive, PSA)來黏合於上蓋板322，但本發明並不以此為限。
如圖5至圖9所示，本實施例的觸控板模組3更包括軟性電路板36。軟性電路板36配置於這些支撐元件33與基板31之間，且軟性電路板36電性連接於電路板321，這些壓力感測元件34配置於軟性電路板36上並與軟性電路板36彼此電性連接。當這些彈臂311的至少其中之一所產生的形變量達到門檻值時，對應的壓力感測元件34輸出壓力感測訊號，且壓力感測訊號藉由軟性電路板36傳遞至電路板321，此時，建構於電路板321上的控制單元(未繪示出)根據此壓力感測訊號來驅動回饋元件35產生如震動形態的觸覺反饋。
如圖5至圖9所示，本實施例的軟性電路板36具有彼此相對第一表面F1與第二表面F2，且第一表面F1面向電路板321，第二表面F2面向基板31。這些壓力感測元件34配置於軟性電路板36的第二表面F2上，且軟性電路板36的第二表面F2貼合於基板31上。這些支撐元件33配置於軟性電路板36的第一表面F1的上方，此外，在這些支撐元件33與軟性電路板36的第一表面F1之間配置有緩衝板體37。緩衝板體37的功效在於避免這些支撐元件33直接接觸於軟性電路板36，進一步防止這些支撐元件33在抵壓對應彈臂311的過程中對軟性電路板36造成損壞。
需特別說明的是，本實施例的軟性電路板36包括第一部分軟性電路板361與第二部分軟性電路板362。第一部分軟性電路板361電性連接於電路板321的一側，第二部分軟性電路板362電性連接於電路板321的相對另一側，且部分的壓力感測元件34配置於第一部分軟性電路板361上，而另一部分的壓力感測元件34配置於第二部分軟性電路板362上，也就是第一部分軟性電路板361與第二部分軟性電路板362上分別配置有兩個壓力感測元件34。
如圖5至圖9所示，本實施例的這些彈臂311分別具有擺動部3111以及開設於擺動部3111上的鏤空區域3112。在本實施例中，這些支撐元件33分別配置於觸壓板32與對應的擺動部3111之間，當觸壓板32朝靠近基板31方向移動的過程中，觸壓板32帶動這些支撐元件33分別抵壓對應的彈臂311，使得這些彈臂311的擺動部3111朝遠離板體312的方向擺動而具有形變量。此外，當軟性電路板36的第二表面F2貼合於基板31上時，位於軟性電路板36第二表面F2上的這些壓力感測元件34分別位於對應的鏤空區域3112內，避免這些壓力感測元件34與彈臂311的擺動部3111直接接觸，進一步防止擺動部3111在擺動的過程中對壓力感測元件34造成損壞。
以下再針對本發明實施例的觸控板模組3的作動方式做進一步的描述。
請參閱圖10A與圖10B，其為圖5所示之觸控板模組的作動示意圖，並請同時參閱圖5至圖9。需特別說明的是，在本實施例中，觸壓板32朝外露出的表面區域R皆可被使用者觸壓而使觸壓板進行下壓作動，為了方便後續說明，將觸壓板32的表面區域R區分為左下區域R1、右下區域R2、左上區域R3以及右上區域R4。上述的左下區域R1、右下區域R2、左上區域R3以及右上區域R4的下方皆分別對應有支撐元件33、壓力感測元件34以及彈臂311。
如圖10A所示，當觸壓板32的左下區域R1因應外力的觸壓時，觸壓板32朝靠近基板31的方向移動，在觸壓板32朝靠近基板31方向移動的過程中，觸壓板32帶動這些支撐元件33分別抵壓對應的彈臂311，使得這些彈臂311產生形變而具有形變量，也就是這些彈臂311的擺動部3111朝遠離基板31方向擺動的距離，由於觸壓板32的左下區域R1所承受的觸壓力最大，因此對應於左下區域R1的彈臂311被對應的支撐元件33抵壓形變後所具有的形變量最大，在這樣的情況下，對應於左下區域R1的彈臂311的形變量達到預定的門檻值，使得對應的壓力感測元件34輸出壓力感測訊號，進而使得回饋元件35因應此壓力感測訊號而產生如震動形態的觸覺反饋。
如圖10B所示，當觸壓板32的右下區域R2因應外力的觸壓時，觸壓板32朝靠近基板31的方向移動，在觸壓板32朝靠近基板31方向移動的過程中，觸壓板32帶動這些支撐元件33分別抵壓對應的彈臂311，使得這些彈臂311產生形變而具有形變量，由於觸壓板32的右下區域R2所承受的觸壓力最大，因此對應於右下區域R2的彈臂311被對應的支撐元件33抵壓形變後所具有的形變量最大，在這樣的情況下，對應於右下區域R2的彈臂311的形變量達到預定的門檻值，使得對應的壓力感測元件34輸出壓力感測訊號，進而使得回饋元件35因應此壓力感測訊號而產生如震動形態的觸覺反饋。
需特別說明的是，當上述觸壓板32的左下區域R1或是右下區域R2被觸壓時，實際上所有的彈臂311皆會被對應的支撐元件33抵壓而產生形變，但由於觸壓板32的左下區域R1或是右下區域R2所承受的觸壓力最大，因此僅有對應於左下區域R1或是右下區域R2的彈臂311所具有的形變量可以達到預定的門檻值並使得對應的壓力感測元件34輸出壓力感測訊號，而其餘彈臂311的形變量則是未達到預定的門檻值而不會使對應的壓力感測元件34輸出壓力感測訊號。此外，關於觸壓板32的左上區域R3以及右上區域R4被觸壓時的作動方式與圖10A、圖10B所示之作動方式類似，故不贅述之。
綜上所述，本發明實施例的觸控板模組，其結構設計可使觸壓板的全部區域皆可被下壓作動，有效解決習知觸控板模組的觸壓板僅局部可下壓作動的問題。再者，本發明實施例的觸壓板模組具有多個壓力感測元件以及回饋元件，當觸壓板的任一區域因應外力的觸壓時，對應被觸壓區域的壓力感測元件輸出壓力感測訊號，進而使得回饋元件產生如震動形態的觸覺反饋，藉以提升使用者的操作手感。此外，本發明實施例的觸控板模組的結構設計簡單且容易進行組裝，有效降低製作成本以及整體的重量。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的”第一”、”第二”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。
1、3:觸控板模組 2:筆記型電腦 4:電子計算機 11:支撐結構 12:觸發部 13、32:觸壓板 14:開關 21、41:外殼 22、42:螢幕 23、43:游標 24、44:框架 45:處理器 31:基板 33:支撐元件 34:壓力感測元件 35:回饋元件 36:軟性電路板 37:緩衝板體 310:板體 311:彈臂 321:電路板 322:上蓋板 361:第一部分軟性電路板 362:第二部分軟性電路板 3111:擺動部 3112:鏤空區域 F1:第一表面 F2:第二表面 R:表面區域 R1:左下區域 R2:右下區域 R3:左上區域 R4:右上區域
圖1為習知筆記型電腦與其觸控板模組的結構示意圖。 圖2為圖1所示觸控板模組於未被觸壓時的概念示意圖。 圖3為圖2所示觸控板模組於被按壓後的概念示意圖。 圖4為本發明一實施例所述的電子計算機及其觸控板模組的外觀結構示意圖。 圖5為圖4所示觸控板模組的外觀結構示意圖。 圖6為圖5所示之觸控板模組於一視角的元件分解示意圖。 圖7為圖5所示之觸控板模組於另一視角的元件分解示意圖。 圖8為沿著圖5所示之AA線段的剖面示意圖。 圖9為沿著圖5所示之BB線段的剖面示意圖。 圖10A與圖10B為圖5所示之觸控板模組的作動示意圖。
3:觸控板模組
31:基板
32:觸壓板
33:支撐元件
34:壓力感測元件
35:回饋元件
36:軟性電路板
310:板體
311:彈臂
321:電路板
322:上蓋板
361:第一部分軟性電路板
362:第二部分軟性電路板
3111:擺動部
3112:鏤空區域
F2:第二表面

Claims (10)

  1. 一種觸控板模組，應用於一電子計算機，該觸控板模組配置於該電子計算機的一框架內，該觸控板模組包括： 一基板，包括一板體以及形成於該板體上的多個彈臂； 一觸壓板，配置於該基板的上方，該觸壓板因應外力的觸壓而朝靠近該基板的方向移動； 多個支撐元件，配置於該基板與該觸壓板之間，且該些支撐元件分別對應於該些彈臂，當該觸壓板朝靠近該基板方向移動的過程中，該觸壓板帶動該些支撐元件分別抵壓對應的該彈臂，使得該些彈臂產生形變而具有一形變量； 多個壓力感測元件，配置於該觸壓板的下方並分別對應於該些彈臂，當該些彈臂的至少其中之一的該形變量達到一門檻值時，對應的該壓力感測元件輸出一壓力感測訊號；以及 一回饋元件，電性連接於該些壓力感測元件，該回饋元件因應該壓力感測訊號而產生一觸覺反饋。
  2. 如請求項1所述的觸控板模組，其中該觸壓板包括一電路板與一上蓋板，該上蓋板配置於該電路板的上方，該些支撐元件配置於該電路板上，該回饋元件配置於該電路板上並電性連接於該電路板，且該回饋元件位於該些支撐元件之間。
  3. 如請求項2所述的觸控板模組，更包括一軟性電路板，該軟性電路板配置於該些支撐元件與該基板之間，且該軟性電路板電性連接於該電路板，該些壓力感側元件配置於該軟性電路板並電性連接於該軟性電路板。
  4. 如請求項3所述的觸控板模組，其中該軟性電路板具有彼此相對的一第一表面與一第二表面，該第一表面面向該電路板，該第二表面面向該基板，該些壓力感測元件配置於該軟性電路板的該第二表面上。
  5. 如請求項1所述的觸控板模組，其中該基板的該些彈臂分別具有一擺動部以及開設於該擺動部上的一鏤空區域，該些支撐元件分別配置於該觸壓板與對應的該擺動部之間，該些壓力感測元件分別位於對應的該鏤空區域內。
  6. 如請求項5所述的觸控板模組，其中當該觸壓板朝靠近該基板方向移動的過程中，該觸壓板帶動該些支撐元件分別抵壓對應的該彈臂，使得該些彈臂的該擺動部朝遠離該板體的方向擺動而具有該形變量。
  7. 如請求項1所述的觸控板模組，其中該基板的該板體為一矩形，該些彈臂分別形成於該板體的四個角隅處。
  8. 如請求項1所述的觸控板模組，其中該基板的該些彈臂係經由一沖壓製程而形成於該板體上。
  9. 如請求項1所述的觸控板模組，其中該回饋元件為線性諧振制動器(Linear Resonant Actuator)。
  10. 一種電子計算機，包括： 一外殼，具有向內凹陷的一框架； 一處理器，配置於該外殼內；以及 一觸控板模組，配置於該框架內並與該處理器電性相連，該觸控板模組包括： 一基板，包括一板體以及形成於該板體上的多個彈臂； 一觸壓板，配置於該基板的上方，該觸壓板因應外力的觸壓而朝靠近該基板的方向移動； 多個支撐元件，配置於該基板與該觸壓板之間，且該些支撐元件分別對應於該些彈臂，當該觸壓板朝靠近該基板方向移動的過程中，該觸壓板帶動該些支撐元件分別抵壓對應的該彈臂，使得該些彈臂產生形變而具有一形變量； 多個壓力感測元件，配置於該觸壓板的下方並分別對應於該些彈臂，當該些彈臂的至少其中之一的該形變量達到一門檻值時，對應的該壓力感測元件輸出一壓力感測訊號；以及 一回饋元件，電性連接於該些壓力感測元件，該回饋元件因應該壓力感測訊號而產生一觸覺反饋。
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