TWI396115B - 滑控墊膜 - Google Patents
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Description
本發明係有關於滑控墊膜。
目前存在各種輸入裝置以在一顯示器中引導一指標。此等裝置之範例包括滑鼠、操控桿、及觸控墊。這些裝置從使用者處接收輸入並偕同主機轉移該輸入以在該顯示器中移動該指標。該輸入裝置亦可具有一選擇機制如按鈕以使使用者可以在該顯示器中執行功能。
各種類型之輸入裝置皆可做為可用的功能以使使用者與一主機裝置互動。由於主機如行動電話的設計限制，特定的輸入裝置可能不適合特定的主機或主機的使用者互動類型。舉例來說，主機的尺寸限制可能阻止若干類型之輸入裝置的使用。有必要提供一種可以儘可能提供主機各種功能的輸入裝置。
一示範實施例提供一滑控墊膜。該滑控墊膜包括一具有一內部邊緣之輪狀環、一具有一外部邊緣之中央部分、以及複數個同心輪狀波紋，該同心輪狀波紋包括一連接至該輪狀環之該內部邊緣的外部輪狀波紋以及一連接至該中央部分之該外部邊緣的內部輪狀波紋。
第1A－1C圖例示一滑控墊膜之實施例的各種透視圖；第2A－2B圖例示一滑控墊膜之一部分的實施例；第3圖例示一具有一滑控墊膜之滑控墊系統的實施例；第4A－4B圖例示電容感應電極之實施例；以及第5圖為一概略圖，例示一包括具有一滑控墊膜之滑控墊系統的主機實施例。
在下列詳細說明中，我們將參照構成本發明一部分之隨附圖示，圖示中以例示方式顯示本發明可資以實施之特定實施例。在此，方向術語如“頂部”、“底部”、“正面”、“背面”、“前導”、“拖曳”等係參照所說明之圖示的方位。由於本發明之實施例的零件可以定位於各種不同的方位上，該方向術語僅做為例示用途且絕無限制意圖。我們應該理解，在沒有違背本發明之範疇下，其他實施例亦可使用且結構或邏輯改變亦可做成。因此，下列詳細說明不應以限制意圖詮釋之，且本發明之範疇係由隨附申請專利範圍界定。
如此處所說明者，本發明提供一具有一滑控墊膜之滑控墊系統。使用者在兩個方向(如x及y方向)上移動該滑控墊膜之一中央部分以調整一主機之顯示裝置中的指標位置，並在一第三方向(如z方向)上施加壓力至該滑控墊膜之該中央部分以使一或多個功能被執行。控制電路依據與該滑控墊膜接觸之元件在該兩方向上的移動決定位置資訊，並依據被施加於該第三方向上之壓力決定點擊狀態與手指壓力。該控制電路提供該位置資訊與點擊狀態給該主機。
第1A－1C圖例示一滑控墊膜10之實施例的各種透視圖。第1A圖例示該滑控墊膜10之一透視圖。該滑控墊膜10包括一構成一輪狀環之部分100、一構成複數個同心輪狀波紋之部分110、以及一構成一實質圓形之圓盤的中央部分120。
第1B圖例示該滑控墊膜10在x及y平面上的頂視圖。如第1B圖所示，該部分100之該輪狀環具有一內部邊緣，該內部邊緣連接至該部分110之最外側輪狀波紋的外部邊緣。該部分110之最內側輪狀波紋的內部邊緣連接至該部分120之該圓盤的外部邊緣。
第1C圖例示該滑控墊膜10在z及x/y平面上的橫剖面圖。如第1C圖所示，該部分110之該同心輪狀波紋構成一成放射對稱之彈簧以使該部分120中之該圓盤在x/y平面上朝該部分100之該輪狀環的中央偏斜。該部分110之該同心輪狀波紋允許該部分120之該圓盤在任何方向上朝x/y平面上之該部分100的該輪狀環移動。該同心輪狀波紋亦使該部分120中之該圓盤朝z方向之一中立位置偏斜。該同心輪狀波紋允許該部分120之該圓盤在z方向，亦即與包括該部分100之該輪狀環的x/y平面成直角之方向上，上、下移動。
該部分100之該輪狀環包括一O形環102，該O形環102被組態以和一殼體部分302聯繫，如第3圖所示。在第1C圖所示之實施例中，該部分110之各該同心輪狀波紋112具有一實質成正弦曲線之橫剖面。一圓筒部分122從該圓盤部分延伸以形成一空腔以和一按鈕308聯繫，如第3圖所示，以及一引導結構如引導環306，如第3圖所示。
在一實施例中，該滑控墊膜10以一壓縮或射出成形製程被形成。在其他實施例中，該滑控墊膜10以其他製程被形成。
在一實施例中，該滑控墊膜10，包括該部分100、110、120，被一體成形且具有一實質均勻的材料組合物(如彈性聚合物、矽或橡膠)。在其他實施例中，該部分100、110、120可以在被組合之前分開形成及/或具有一或多種不同的材料組合物。
在一實施例中，該滑控墊膜10之該部分100、110、120中的其中一者為透明或半透明以允許一經選擇之光線量穿過該滑控墊膜10。
第2A圖例示一滑控墊膜之一部分200的實施例。該部分200構成複數個同心輪狀波紋，其中各該波紋202形成一實質成三角形的橫剖面。在一實施例中，該部分200取代該滑控墊膜10之該部分110，使該部分200之最外側輪狀波紋202的外部邊緣連接至該部分100之該輪狀環的該內部邊緣，且該部分200之最內側輪狀波紋202的內部邊緣連接至該部分120之該圓盤的該外部邊緣。
第2B圖圖例示一滑控墊膜之一部分210的實施例。該部分210構成複數個同心輪狀波紋，其中各該波紋212形成一實質成正方形的橫剖面。在一實施例中，該部分210取代該滑控墊膜10之該部分110，使該部分210之最外側輪狀波紋212的外部邊緣連接至該部分100之該輪狀環的該內部邊緣，且該部分210之最內側輪狀波紋212的內部邊緣連接至該部分120之該圓盤的該外部邊緣。
在其他實施例中，該部分110可以包括具有其他或不同橫剖面之同心輪狀波紋的部分取代。此外，該同心輪狀波紋可以均勻或可變的間距互相隔開。再者，一或多個該同心輪狀波紋可以在z方向上具有相對於其他同心輪狀波紋之不同的尺寸。此外，一或多個該同心輪狀波紋可以具有相對於其他同心輪狀波紋之不同的材料組合。
第3圖例示一具有一滑控墊膜10之滑控墊系統300的實施例。該滑控墊系統300與一主機裝置(如第5圖所示之主機600)之殼體頂部302及殼體底部304聯繫。在第3圖之實施例中，該滑控墊膜10之該部分100的一頂部表面與該殼體頂部302之一底部表面302A聯繫，且一包含該部分100之該O形環102的底部表面與該殼體底部304之一v形溝槽304A聯繫。該殼體頂部302包括一圓筒部分302B，該圓筒部分302B沿該殼體底部304之一圓筒表面延伸。一從該圓筒部分302B延伸之輪狀凹口302C與該殼體底部304聯繫以允許該殼體底部卡入該殼體頂部302，進而固定該滑控墊膜10。
一引導環306包括一圓筒部分306A，該圓筒部分306A與該滑控墊膜10之該圓筒部分122聯繫並構成一空腔312。該引導環306之一圓盤部分306B在x/y平面上從該圓筒部分306A延伸出去。該殼體底部304之一圓盤部分304B在x/y平面上延伸以和該引導環306之該圓盤部分306B部分重疊以將該引導環306之移動固定於正z方向上。依據該滑控墊膜10之該圓盤部分120在x/y平面上的移動，該圓盤部分306B沿該圓盤部分304B在x/y平面上滑動。
在第3圖所示之實施例中，該圓盤部分304B具有一平直的橫剖面。在其他實施例中，該圓盤部分304B可以形成一彎曲或角度橫剖面以在負z方向上對該圓盤部分306B提供一力量。該力量使該圓盤部分306B及滑動表面316維持平坦且與一印刷電路板(PCB)320在該滑動表面316與該PCB 320之間的整個接觸區域上方維持接觸。
一圓頂致動按鈕308銜接至該滑控墊膜10之該圓盤部分120的一底部表面並與該空腔312中之該引導環306的該圓筒部分306A聯繫。依據該滑控墊膜10之該圓盤部分120在x/y平面上的移動，該按鈕308與該引導環306在x/y平面上移動。依據該滑控墊膜10之該圓盤部分120在z平面上的移動，該按鈕308沿該空腔312中之該圓筒部分306A在z平面上滑動。
一圓頂致動開關310被容納於該空腔312中且依據使用者以該滑控墊膜10之該圓盤部分120在z方向上下壓的狀態產生一有聲且可觸之點擊。該開關310與該按鈕308聯繫，並依據該滑控墊膜10之該圓盤部分120在x/y平面上的移動與該引導環306及該按鈕308在x及y平面上移動。該開關310與該按鈕308一起依據該滑控墊膜10之該圓盤部分120在z平面上的向下移動而在z平面上向下移動。該開關310隨一彈簧/感應板314所提供之彈簧力量及其潰曲變形之鬆緩而向上移動。
該彈簧/感應板314銜接至該引導環306(如透過一夾鉗機制、黏合劑或焊接等方式)，且除了做為該抬升開關310之彈簧外，亦做為一傳導感應板以進行x、y及z位移之電容量測。該彈簧/感應板314在正z方向上提供該開關310一復原力，且在該彈簧/感應板314之導電部分移向該PCB 320之電容感應電極322時提供所量測之電容的改變。一平滑、低摩擦電介質316被銜接(比方說透過黏合劑)至該彈簧314以設定該彈簧/感應板314之不在z方向上移動的部分與該PCB 320上之該電極322之間的空間。該彈簧/感應板314亦確保一平滑的滑動觸覺並包括一相對柔軟的組合物以降低該PCB 320上之磨損。
該PCB 320被緊鄰設置於該彈簧/感應板314附近。該PCB 320包括該電容感應電極322及控制電路324。在一實施例中，該控制電路324感應該電容感應電極322與該彈簧/感應板314之間的電容以產生。該滑控墊系統300之位置與點擊狀態資訊。
在另一實施例中，可使用屈曲電路或薄線以達成該彈簧/感應板314之直接電氣連接並加速x、y及z位置之電容量測。直接電線連接可降低噪音並允許天電干擾電容之輕鬆剔除。使用多條電線，其中一條連接該感應板314而另一條連接該圓頂開關310，可允許測量該按鈕308上可輕易從該感應板314之位置量測解耦合的手指力量。
在另一實施例中，該彈簧/感應板314之位置可以光學方式量測(舉例來說以一光學滑鼠感應器)。
在另一實施例中，該彈簧/感應板314之位置可以磁性方式量測(比方說以一永久磁鐵及霍爾效應感應器)。
操作時，該滑控墊系統300依據使用者之輸入提供資訊給該主機600(示於第5圖)。使用者透過使該滑控墊膜10之該圓盤部分120在x及/或y方向上移動來提供該輸入。藉由使該圓盤部分120在x及/或y方向上移動，使用者亦使該引導環306、該按鈕308、該開關310、該彈簧/感應板314及該電介質316在x及/或y方向上移動。該控制電路324將x及/或y方向上的輸入轉換成位置資訊並提供該位置資訊給該主機600以使一指標(如游標)在該主機600之一顯示裝置中調整。使用者亦透過在z方向上施加壓力至該圓盤部分120來提供輸入。藉由在z方向上施加壓力至該圓盤部分120，使用者使該圓盤部分120、該按鈕308、該開關310、及部分該彈簧/感應板314在z方向上移動。該滑控墊系統300將z方向上的輸入轉換成點擊狀態與手指壓力資訊並提供該點擊狀態給該主機600以使該主機600執行一或多項功能。
該滑控墊膜10之該部分110的該同心輪狀波紋操作以使該部分120之該圓盤在x及y方向上朝該部分100之該輪狀環的中央偏斜。使用者透過在x及/或y方向上施加充分的壓力於該圓盤上來移動該部分120之該圓盤，俾克服該輪狀波紋之阻力。當該輪狀波紋之阻力超過使用者施加至該圓盤之x及/或y方向上的壓力(比方說當使用者釋放該圓盤部分120上之x及/或y方向上的壓力時)，該輪狀波紋使該圓盤返回或朝往x及y方向上的中央位置。
該圓頂開關310及該彈簧314操作以使該圓盤偏斜朝向z方向上之一稍高位置。使用者透過在z方向上施加及/或釋放該圓盤上之壓力以啟動及制動該圓頂開關310之方式使該主機之功能被執行。舉例來說，使用者可以任何次數施加及釋放該圓盤上之壓力以使具不同時間長度之一或多次點擊可以該圓頂開關310執行。當該圓頂開關310及該彈簧314之阻力超過使用者施加至該圓盤之z方向上的壓力(比方說當使用者釋放該圓盤之z方向上的壓力時)，該圓頂開關310及該彈簧314使該圓盤返回或朝往z方向上的中央位置。
該控制電路324使用該電容電路322測量該圓盤在x、y及z方向上之移動量。從x及y方向上之量測值，該控制電路324產生位置資訊並提供該位置資訊給該主機600(示於第5圖)以使該主機調整一顯示裝置602(示於第5圖)中之指標的位置。從z方向上之量測值，該控制電路324產生該點擊狀態並提供該點擊狀態給該主機以使該主機執行一或多項功能。
第4A圖為一頂視圖，例示該滑控墊系統300中之該電容感應電極322的一佈局實施例。該滑控墊系統300包括使用者利用該滑控墊膜10之該部分120的該圓盤在x及y方向上相對於電極E1、E2、E3、E4移動之該彈簧/感應板314。第4B圖為沿第4A圖中一軸502檢視之該滑控墊系統300實施例的橫剖面。
如第4B圖之橫剖面所示，該電極E2、E4被設定於一形成於x及y方向上之第一平面中。該電極E1、E3亦被設定於該第一平面(未示於第4B圖)中。該彈簧/感應板314被設定於一形成於x及y方向上之第二平面中，使該第二平面與該第一平面產生位移，如該彈簧/感應板314與該E2之間之縫隙g2及該電極406與該E4之間之縫隙g4所示。該控制電路324依據電極E6相對於該電極E1、E2、E3、E4之位置，透過量測該電極E1、E2、E3、E4與該彈簧/感應板314之間的電容來產生位置資訊。
在一實施例中，該滑控墊膜10在該殼體頂部302之外部與內部之間形成一水分及/或粒子封口。
該殼體頂部302、該殼體底部304、該引導環306、及該圓頂致動按鈕308可以各自以任何適當的製程形成，如塑膠或金屬射出成形或金屬衝壓製程。該圓頂致動開關310可以任何適當的製程形成，如金屬衝壓製程。該彈簧314可以任何適當的製程形成，如金屬蝕刻或金屬衝壓及形成製程。
第5圖為一概略圖，例示一包括具有一滑控墊膜10之滑控墊系統300的主機600實施例，其中該滑控墊膜10被容納於該殼體302中。在第5圖之實施例中，該主機600包括一行動電話，該行動電話包括該顯示器602以顯示一指標604。該主機600之使用者利用該滑控墊系統300之該滑控墊膜10來移動該顯示器602中之該指標604。在其他實施例中，該主機600包括一被組態成可以執行其他功能之電子裝置。
該滑控墊系統300之各種修飾與附加特徵將於下文中參照其他實施例加以說明。
在其他實施例中，可將一按鈕套或蓋(未示)銜接至該圓盤部分120之一頂部表面以提供機械致動、標記、及/或其他裝飾功能。
在其他實施例中，該按鈕308及/或該開關310可與該滑控墊膜10之該圓盤部分120一體成形。
在其他實施例中，該按鈕308及/或該開關310可一體成形。
在其他實施例中，可包括一O形環或其他密封元件以使流體密封於該滑控墊系統300之中。該流體可用以提供潤滑，以及來自表面張力之承扣力量，以使該按鈕308及該屈曲電路316與該基板322緊密接觸。
在其他實施例中，該滑控墊膜10可包括一附加的過模壓層，如硬式塑膠。該過模壓層可包括該按鈕308。
在其他實施例中，該滑控墊膜10可做成能夠導電。
在其他實施例中，該滑控墊系統300包括一或多個發光元件如LED，以將光線傳經該滑控墊膜10。
在其他實施例中，該滑控墊膜10可包括一附加的墊蓆表面層以增加該滑控墊膜10之一或多個表面的表面摩擦。
在其他實施例中，該滑控墊膜10可以一體形成一主機之鍵盤或其他功能膜的一部分。
在其他實施例中，該滑控墊膜10可包括一顏料、染料、模鑄圖像或文字影像(如標識或其他資訊)，或各種形狀與尺寸之彩色或清晰粒子以做為功能或裝飾元件。
在其他實施例中，該圓盤部分120可與該滑控墊膜10分開形成，以使該滑控墊膜10配合於該圓盤部分120四周或齒合之。舉例來說，該滑控墊膜10可形成一孔以取代該圓盤部分120俾使一硬式按鈕經由該滑控墊膜10被扣進該引導環306。
在其他實施例中，該滑控墊膜10之該輪狀波紋部分110或該圓盤部分120可包括小凹部、下陷部、穿孔部、隆起部、或其他文字元件以改變該輪狀波紋部分110之彈簧常數或該圓盤部分120之觸感。
在其他實施例中，該滑控墊膜10之該輪狀環部分100、該輪狀波紋部分110、及/或該圓盤部分120可以一雙模鑄製程形成以便在該滑控墊膜10之不同的徑向位置上產生不同材料的組合物俾改善移動或機械耐久性。
在其他實施例中，該滑控墊膜10可以形成一v形橫剖面，其中該圓盤部分120比該輪狀環部分100低以在z方向上於該引導環306上產生一預負載，使其平壓基板330並藉由黏附至使用者的手指來抵抗該滑控墊膜10之抬升。
雖然特定的實施例已在此例示且說明如上，熟悉此項技藝之人士將理解，在沒有背離本發明之範疇下，各種替代及/或等效實施皆可用以取代所例示且說明之特定實施例。本申請案涵蓋此處所討論之特定實施例的任何修改或變化。因此，本發明應該僅由申請專利範圍及其等效物限制。
10．．．滑控墊膜
100,110,120,200,210．．．部分
102．．．O形環
112,202,212．．．同心輪狀波紋
122,302B,306A．．．圓筒部分
300．．．滑控墊系統
302．．．殼體頂部
302A．．．底部表面
302C．．．輪狀凹口
304．．．殼體底部
304A．．．v形溝槽
306．．．引導環
306B,304B．．．圓盤部分
308．．．圓頂致動按鈕
308．．．按鈕
310．．．圓頂致動開關
312．．．空腔
314．．．彈簧/感應板
316．．．滑動表面
316．．．電介質
320．．．印刷電路板
322．．．電容感應電極
324．．．控制電路
330．．．基板
502．．．軸
600．．．主機
602．．．顯示裝置
604．．．指標
E1,E2,E3,E4,E6．．．電極
G2,g4．．．縫隙
第1A－1C圖例示一滑控墊膜之實施例的各種透視圖；第2A－2B圖例示一滑控墊膜之一部分的實施例；第3圖例示一具有一滑控墊膜之滑控墊系統的實施例；第4A－4B圖例示電容感應電極之實施例；以及第5圖為一概略圖，例示一包括具有一滑控墊膜之滑控墊系統的主機實施例。
10．．．滑控墊膜
100,110,120．．．部分
Claims (19)
- 一種滑控墊膜，包括：一具有一內部邊緣之輪狀環(annular ring)；一具有一外部邊緣之中央部分；以及複數個同心輪狀波紋，該同心輪狀波紋包括一連接至該輪狀環之該內部邊緣的外部輪狀波紋以及一連接至該中央部分之該外部邊緣的內部輪狀波紋，其中該複數個同心輪狀波紋被組態以使該中央部分朝該輪狀環之方向移動且其中該複數個同心輪狀波紋形成一徑向彈簧以使該中央部分朝該輪狀環之中央偏斜(bias)。
- 如申請專利範圍第1項之滑控墊膜，其中該複數個同心輪狀波紋被組態以使該中央部分朝一與包含該輪狀環之平面成直角的方向移動。
- 如申請專利範圍第1項之滑控墊膜，其中該輪狀環、該中央部分、及該複數個同心輪狀波紋被一體成形。
- 如申請專利範圍第1項之滑控墊膜，其中該輪狀環、該中央部分、及該複數個同心輪狀波紋具有一實質均勻的組合物。
- 如申請專利範圍第1項之滑控墊膜，其中該輪狀環包括一O形環以和一殼體部分聯繫。
- 如申請專利範圍第1項之滑控墊膜，其中該中央部分實質呈圓形。
- 如申請專利範圍第1項之滑控墊膜，其中該滑控墊膜之中央部分形成一空腔以和一按鈕聯繫。
- 如申請專利範圍第1項之滑控墊膜，其中該滑控墊膜之中央部分形成一空腔以和一引導結構聯繫。
- 如申請專利範圍第1項之滑控墊膜，其中各該複數個同心輪狀波紋具有一實質呈正弦曲線、實質呈三角形、及實質呈正方形之橫剖面中的一者。
- 如申請專利範圍第1項之滑控墊膜，其中該徑向彈簧係呈徑向對稱。
- 一種滑控墊系統，包括：一印刷電路板；一按鈕；以及一滑控墊膜，包括一具有一內部邊緣之輪狀環、一具有一外部邊緣之中央部分、以及複數個同心輪狀波紋，該同心輪狀波紋包括一連接至該輪狀環之該內部邊緣的外部輪狀波紋以及一連接至該中央部分之該外部邊緣的內部輪狀波紋；其中該滑控墊膜之中央部分形成一第一空腔，該第一空腔包括該按鈕且被組態以相對於該印刷電路板地移動該按鈕；以及其中該複數個同心輪狀波紋被組態以使該中央部分朝該輪狀環之方向移動且其中該複數個同心輪狀波紋形成一徑向彈簧以使該中央部分朝該輪狀環之中央偏斜。
- 如申請專利範圍第11項之系統，進一步包括：一形成一包括該按鈕之第二空腔的引導環； 其中該第一空腔包括該引導環。
- 如申請專利範圍第12項之系統，進一步包括：一與該按鈕聯繫之圓頂開關。
- 如申請專利範圍第12項之系統，進一步包括：一銜接至該引導環之彈簧。
- 如申請專利範圍第14項之系統，進一步包括：一位於該印刷電路板與該彈簧之間之電氣連接部。
- 如申請專利範圍第12項之系統，其中該印刷電路板包括控制電路以依據該按鈕相對於該印刷電路板之移動來控制一顯示器中之指標。
- 一種滑控墊裝置，包括：一滑控墊膜，包括一具有一內部邊緣之輪狀環、一具有一外部邊緣之中央部分、以及複數個同心輪狀波紋，該同心輪狀波紋包括一連接至該輪狀環之該內部邊緣的外部輪狀波紋以及一連接至該中央部分之該外部邊緣的內部輪狀波紋，其中該複數個同心輪狀波紋被組態以使該中央部分朝該輪狀環之方向移動且其中該複數個同心輪狀波紋形成一徑向彈簧以使該中央部分朝該輪狀環之中央偏斜；以及一用以容納該滑控墊膜之殼體，其中該殼體被組態以和該輪狀環聯繫。
- 如申請專利範圍第17項之滑控墊裝置，進一步包括：一滑控墊系統，該滑控墊系統包括該滑控墊膜並被組態以使該指標在該顯示裝置中依據該中央部分朝該 輪狀環之方向的移動而移動。
- 如申請專利範圍第17項之滑控墊裝置，其中該殼體被組態以固定該輪狀環俾使該中央部分朝該輪狀環之方向移動。
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