TWI444869B - 具有發光圖案之輸入裝置 - Google Patents

Description

具有發光圖案之輸入裝置

本發明係關於一種輸入裝置，尤指一種具有發光圖案之輸入裝置。

觸控輸入裝置的應用相當廣泛，目前市面上有一些觸控輸入裝置同時具備兩種不同的輸入模式。其中，觸控輸入裝置具有一背光模組，當背光模組開啟時，觸控輸入裝置顯示預設之圖案且提供第一種輸入模式；當背光模組未開啟時不顯示圖案，並提供第二種輸入模式。亦即，使用者可藉由是否顯示圖案而知道目前是處於何種輸入模式，進而依模式輸入訊號。例如背光不開啟時觸控輸入裝置外觀為整面黑色的狀態，且輸入模式為控制滑鼠游標的模式，使用者在看到整面黑色的外觀狀態時即可知道此時可透過此輸入裝置作移動滑鼠及點選的動作；在背光開啟時觸控輸入裝置顯示發光的鍵盤，且輸入模式設定為控制鍵盤的模式，使用者在看到發光的鍵盤圖案時即可知道此時可透過此輸入裝置輸入文字、數字或使用鍵盤所提供的其他功能。因此，此種背光觸控輸入裝置的一個設計重點在於如何確保在背光未開啟時不顯示圖案，而於背光開啟時才顯示發光的圖案，以避免使用者發生混淆的情形。

請參閱圖1，其為一種習知背光輸入裝置之側視圖。習知背光輸入裝置1由下而上依序為輸入介面11、背光模組12及麥拉片19(Mylar plate)。其中背光模組12包含光源13及導光板14，而麥拉片19之下表面設置有複數圖案17。圖案17係以遮光率98%左右的透光黑色油墨印製而成，圖案17以外之區域則以不透光的黑色油墨印製遮光層18，因此，光線僅能穿透麥拉片19表面圖案17的位置，其他區域則無法透光。當背光輸入裝置1的背光模組12未開啟時，環境中仍有微弱的光線進入背光輸入裝置1，但由於圖案17的區域遮光率為98%，人眼無法辨別經由此區域透出的2%環境中微弱光線的光量，因此麥拉片19上的圖案17不會被呈現出來，亦即不會被使用者看見；當背光輸入裝置1的背光模組12開啟時，有大量的光線進入背光輸入裝置1，因此，其中雖然僅有2%的光線能穿透麥拉片19，也足以使人眼辨別光量差異而能觀察到發光的圖案17。

請參閱圖2，其為另一種習知背光輸入裝置2之側視圖。習知背光輸入裝置2由下而上依序為輸入介面21、背光模組22及表層29。表層29之上表面印製遮光油墨，形成一具有預定遮光率的遮光層28。背光模組22包含光源23及導光板24。導光板24的下表面26具有至少一個由微導光結構密集排列形成的圖案27。導光板24中的微導光結構會影響光線的入射角而破壞光線的全反射路徑，使光線折射穿透導光板24，因此，當光線充足時，微導光結構位置的上方會透出光線而呈現圖案27。當背光輸入裝置2的背光模組22未開啟時，進入背光輸入裝置2的光量不足，沒有足夠的光線穿透遮光層28而不會呈現圖案27，亦即不會被使用者看見。當背光模組22開啟時，始有足夠的光線經微導光結構穿透遮光層28而呈現發光的圖案27。

然而，習知的兩種背光輸入裝置各有其應用上的限制。習知背光輸入裝置1為了確保在背光模組12未開啟時不呈現圖案17，必須選用遮光率98%的透光黑色油墨印製圖案17，使得背光利用率僅2%，因此必須搭配高亮度的LED發光二極體光源13，才能使背光模組22開啟時有足夠的光線穿透遮光層28而呈現圖案17，提高了使用的成本。此外，習知背光輸入裝置1及習知背光輸入裝置2的遮光方式係在導光板24的上方設置一麥拉片19或一表層29，並藉由網版印刷的方式在其表面塗佈遮光物質，此種方式所需的網版印刷製程複雜，使得製造成本提高。另外，塗佈的遮光物質位於麥拉片19或表層29的表面，易隨時間或運送過程磨損脫落，可能縮短背光輸入裝置的使用壽命。因此，有必要設計一種新的背光輸入裝置，以解決習知背光輸入裝置的缺失。

本發明之主要目的在提供一種背光利用率高之具有發光圖案之輸入裝置。

本發明之次一目的是要提供一種製程簡單且更輕薄之具有發光圖案之輸入裝置。

本發明之另一目的是要提供一種遮光物質不易隨時間或運送過程磨損之具有發光圖案之輸入裝置。

本發明之再一目的是要提供一種遮光效果均勻之具有發光圖案之輸入裝置。

於一較佳實施例中，本發明提供一種具有發光圖案之輸入裝置，包括：一輸入介面；以及一背光模組，包括：一光源；以及一導光板，該導光板具有一上表面及一下表面，且該導光板之該下表面具有至少一圖案；其中，該導光板具有一預定遮光率，當該光源未開啟時該導光板之亮度低於該預定遮光率而未呈現該至少一發光圖案。

於一較佳實施例中，該導光板被摻雜複數遮光粒子，使該導光板具有該預定遮光率。

於一較佳實施例中，該預定遮光率介於75%-80%。

於一較佳實施例中，該圖案係以微導光結構密集排佈形成。

於一較佳實施例中，該微導光結構係密集排列之網點。

於一較佳實施例中，該微導光結構係密集排列之微結構。

於一較佳實施例中，該光源係設置於該導光板之一側邊。

於一較佳實施例中更包括一黑色底板。

於一較佳實施例中，該輸入介面係一觸控感測器。

於一較佳實施例中，該觸控感測器設置於該背光模組的上方或下方。

於一較佳實施例中，該圖案係一按鍵圖樣。

於一較佳實施例中，該圖案係一鍵盤圖樣。

於一較佳實施例中，該圖案係互動元件之圖樣。

鑑於習知技術之缺陷，本發明提供一種具有發光圖案之輸入裝置。請參閱圖3，其為本發明具有發光圖案之輸入裝置於第一較佳實施例中之側視圖。具有發光圖案之輸入裝置3包括輸入介面31以及背光模組32。背光模組32包括光源33以及導光板34。導光板34具有一上表面35及一下表面36，並於導光板34之下表面36形成有至少一圖案37。圖3實施例中顯示出複數圖案。圖案37可以是，例如功能按鍵(如電源鍵的圖案)，或標準鍵盤圖案，或是輸入裝置之作業系統之互動元件圖案(如顯示於桌面的應用程式圖式)。較佳者，本發明輸入裝置3更包括一黑色底板39，設置於輸入介面31下方。輸入介面31為，例如，觸控感測器。

本發明導光板34係藉由將透明塑膠料均勻混摻特定比例的複數遮光粒子38後，再經射出成形而成，使該導光板34具有一預定遮光率及均勻的遮光效果。於一較佳實施例中，導光板34之預定遮光率介於75~80%之間。此外，導光板34之下表面36具有複數個圖案37，每一圖案37係藉由微導光結構密集排列而成。本發明微導光結構包括，例如圖3中所顯示之密集排列之微結構(例如微透鏡、v型切口)或圖4所示的密集排列之網點。形成圖案37(或37’)之微導光結構係用以影響導光板34(或34’)內局部光線的入射角，破壞其全反射路徑而讓光線折射穿透導光板34(或34’)，使微導光結構位置上方透出光線而呈現發光的該圖案37(或37’)。

請參閱圖5及圖6，圖5為圖3具有發光圖案之輸入裝置3於光源33未被開啟時之狀態示意圖，圖6係圖3具有發光圖案之輸入裝置於光源33被開啟後之狀態示意圖。請參閱圖5，當背光輸入裝置3的背光模組32未開啟時，輸入裝置3本身不提供光源，僅有周邊環境中的微弱光線可經由上表面35進入導光板34。於導光板34之預定遮光率為75~80%的情況中，進入導光板34的微弱光線中有75%-80%會被複數遮光粒子38吸收，其餘20~25%的光線則入射至導光板34之下表面36，並抵達導光板34之下表面36的微導光結構。由於不同方向之光線入射至微導光結構時的入射角度不同，約有一半的光線會經折射而繼續往導光板34下表面36的方向前進，因此僅剩約10%的光線會被反射而往導光板34上表面35的方向行進。於反射的過程中，導光板34內複數遮光粒子38將再吸收一些光線，因此僅剩約2%原進光量會透出導光板34，而無法呈現圖案37，亦即使用者將不會看見圖案37。當然，圖3中之黑色底板39的設置目的在於當背光模組32未被開啟時，提供更佳的遮光效果。

請再參閱圖6，當背光模組32啟動而開啟光源33時，大量的光線從側邊進入導光板34。其中，經微導光結構37的光線因全反射路徑被破壞而往導光板34上表面35的方向行進，於導光板34之預定遮光率為75~80%的情況中，約有75~80%的光線會被導光板34中的遮光粒子38吸收，因此約有20~25%的光線能穿透導光板34而呈現發光的圖案37，讓使用者看見發光的圖案37，如圖6所顯示之具有複數按鍵的鍵盤圖案。

需特別說明的是，習知背光輸入裝置1為了達到在背光未開啟時不呈現圖案之需求，必須選用遮光率98%的透光黑色油墨印製圖案17，才能讓大部分環境中的微弱光線在進入麥拉片19後都能被油墨吸收，僅保留2%光線透出麥拉片19，令人眼無法感知到圖案17。但使用透光率僅2%的透光黑色油墨印製圖案會造成光源開啟時背光利用率也僅有2%的不利效果，因此需搭配更高亮度的光源，增加了電力消耗量及成本。本發明的導光板34係以透明塑膠料均勻混摻複數遮光粒子38後射出成形而成，並以微導光結構於導光板34之下表面36密集排列形成圖案37。當背光未開啟時，環境中的微弱光線進入及反射離開導光板34時，微弱光線之光量會各經導光板34內複數遮光粒子38吸收一次，且因光線入射的角度不同，約僅剩一半的光量能往透出導光板的方向反射，如此的設計使得環境中的微弱光線在進入背光輸入裝置3後，光量隨著光線行進的過程被層層吸收、折射，因此，使用80%遮光率的情況下即可達到背光未開啟時不呈現圖案的需求，同時提升背光開啟時的背光利用率達20%，因此可以選用成本較低的低亮度LED發光二極體，達到省電節能、降低成本的效果。此外，習知背光輸入裝置2以網版印刷將遮光油墨印製於另一表層之表面，其印製過程需經原稿製版、清潔網版、塗佈感光乳劑、曬版、洗版顯像等網版製作過程後，再將網版置於表層上進行刮印，最後並進行晾乾之程序。其製作不但繁瑣複雜，且其中遮光油墨殘留的程度、刮刀平整度、檯面平整度、油墨分子固化程度等都時常造成遮光油墨印製不均勻的問題，進而產生遮光不均勻的不利結果。此外，網版印刷僅能將遮光物質印製於物體的表面，易發生遮光物質隨時間或運送過程磨損的不利現象。本發明在製作導光板前先將透明塑膠料與複數遮光粒子均勻混掺後再射出成形，不但以導光板取代表層而達更輕更薄之效果，更大幅簡化與遮光物質結合的製程、降低遮光物質分佈不均勻之機會，且避免遮光物質因長時間碰撞而產生磨耗的問題。

本發明更提供一第二較佳實施例。請參閱圖7，其為本發明具有發光圖案之輸入裝置於第二較佳實施例之側視圖。具有發光圖案之輸入裝置4包括輸入介面41以及背光模組42。背光模組42包括光源43以及導光板44。導光板44包含複數遮光粒子48，並具有一上表面45及一下表面46。於導光板44之下表面46形成有至少一圖案47。當然，於本實施例中亦可設置一黑色底板49。第二較佳實施例與第一較佳實施例中各元件的位置及功能都一致，唯一差別只在於第一較佳實施例中背光模組32位於輸入介面31的上面，而第二較佳實施例中背光模組42則位於輸入介面41的下面，而能依觸控感測器及導光板之特性給予適當的上下配置關係。

綜言之，本發明具有發光圖案之輸入裝置係針對其與遮光物質結合的方式及背光利用率進行改良，將導光板的透明塑膠料均勻混摻複數遮光粒子後射出成形，不但簡化背光模組結合遮光物質的製程、降低製作過程中遮光物質分佈不均勻之機會，且遮光物質不易因長時間的碰撞而被磨耗。其中，與遮光物質均勻混摻而形成具有較低的預定遮光率的導光板時，若再搭配微導光結構於導光板上密集排列出圖案之設計，將使背光利用率顯著提升而又能同時兼顧背光未開啟時不呈現圖案的需求，研究後並發現以這種方式製成的具有發光圖案之輸入裝置，其最適當的遮光率為75~80%，不但可以達到背光未開啟時不呈現圖案的需求，且可以使本發明具有發光圖案之輸入裝置的背光利用率達到20~25%，為習知輸入裝置背光利用率的十倍。因此，本發明具有發光圖案之輸入裝置針對與遮光物質結合的方式及背光利用率進行改良而達到提升背光利用率、降低成本、簡化製程、提升遮光均勻性及避免長時間的碰撞磨耗等優勢，提升其整體產業應用價值。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之申請專利範圍，因此凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含於本案之申請專利範圍內。

1、2．．．背光輸入裝置

3、4．．．具有發光圖案之輸入裝置

11、21、31、41．．．輸入介面

12、22、32、42．．．背光模組

13、23、33、43．．．光源

14、24、34、34’、44．．．導光板

15、25、35、35’、45．．．上表面

16、26、36、36’、46．．．下表面

17、27、37、37’、47．．．圖案

18、28．．．遮光層

38、48．．．遮光粒子

19．．．麥拉片

29．．．表層

39、49．．．黑色底板

圖1係一種習知背光輸入裝置之側視圖。

圖2係另一種習知背光輸入裝置之側視圖。

圖3係本發明具有發光圖案之輸入裝置第一較佳實施例之側視圖。

圖4係本發明以網點做為微導光結構之導光板例示意圖。

圖5係本發明具有發光圖案之輸入裝置於光源未被開啟時之狀態示意圖。

圖6係本發明具有發光圖案之輸入裝置於光源被開啟時之狀態示意圖。

圖7係本發明具有發光圖案之輸入裝置第二較佳實施例之側視圖。

3．．．具有發光圖案之輸入裝置

31．．．輸入介面

32．．．背光模組

33．．．光源

34．．．導光板

35．．．上表面

36．．．下表面

37．．．圖案

38．．．遮光粒子

39．．．黑色底板

Claims (10)

1. 一種具有發光圖案之輸入裝置，包括：一背光模組，包括：一光源；以及一導光板，設置於該光源之一側邊；該導光板具有一上表面及一下表面，且該導光板之該下表面具有至少一圖案；其中，該導光板被摻雜複數遮光粒子，使該導光板具有一預定遮光率，當該光源未開啟時該導光板之亮度低於該預定遮光率而未呈現該至少一發光圖案；以及一輸入介面，設置於該背光模組的上方或下方。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有發光圖案之輸入裝置，其中該預定遮光率介於75%-80%。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有發光圖案之輸入裝置，其中該圖案係以微導光結構密集排佈形成。
4. 如申請專利範圍第3項所述之具有發光圖案之輸入裝置，其中該微導光結構係密集排列之網點。
5. 如申請專利範圍第3項所述之具有發光圖案之輸入裝置，其中該微導光結構係密集排列之微結構。
6. 如申請專利範圍第1項所述之輸入裝置，更包括一黑色底板。
7. 如申請專利範圍第1項之具有發光圖案之輸入裝置，其中該輸入介面係一觸控感測器。
8. 如申請專利範圍第1項之具有發光圖案之輸入裝置，其中該圖案係一按鍵圖樣。
9. 如申請專利範圍第1項之具有發光圖案之輸入裝置，其中該圖案係一 鍵盤圖樣。
10. 如申請專利範圍第1項之具有發光圖案之輸入裝置，其中該圖案係互動元件之圖樣。