TWI545484B - 力量感測之電子裝置 - Google Patents

Description

力量感測之電子裝置

本發明係關於一種力量感測裝置，且特別係關於一種具有力量感測功能之顯示螢幕。

由於觸控顯示面板可供使用者透過接觸螢幕的方式來操作電子裝置，大幅提昇電子裝置的操作便利性，因此，舉凡智慧型手機、平板電腦或智慧手錶等電子裝置，均廣泛使用觸控顯示面板做為操作介面。

目前許多電子裝置係採用電容式觸控面板來感測使用者的接觸位置。然而，由於電容式觸控面板較為靈敏，當使用者誤觸此觸控面板時，會導致電子裝置的誤動作。因此，部份廠商在電容式觸控面板下方額外設置力量感測器，以感測使用者的按壓力量，並在使用者按壓力量大於特定值時，再命令電子裝置執行對應的程式，如此便能夠防止使用者誤觸所導致的電子裝置之誤動作。

目前的力量感測器均係直接黏合於觸控面板之玻璃基板內表面的周邊區域，可能造成玻璃基板與基座黏貼面積減少進而提高剝落風險，而玻璃基板直接黏貼在基座上 也會減低振動裝置回饋的力道。

本發明之一目的係在於提供一種力量感測之電子裝置，其不僅可感測保護蓋所承受的力量，還可提供觸控螢幕穩定支撐與振動時所需的彈性結構。

為了達到上述目的，依據本發明之一實施方式，一種力量感測之電子裝置包含一保護蓋、一顯示面板、一支撐框、外框以及一力量感測器。保護蓋包含一內表面。顯示面板係設置於內表面。支撐框圍繞顯示面板，且支撐框包含設置於相對側的一第一表面及一第二表面、以及一延伸壁。延伸壁凸出於第二表面。第一表面係疊合於保護蓋之內表面。外框具有一容置空間及一開口，顯示面板與支撐框容置於容置空間。保護蓋係對應開口設置並遮蔽至少部份支撐框與至少部份顯示面板，其中延伸壁與外框相隔一距離。力量感測器係設置於支撐框之第二表面。

藉由上述實施方式，支撐框可圍繞顯示面板，並疊合在保護蓋的內表面，從而支撐保護蓋。此外，力量感測器可設置在支撐框上，藉此，當使用者觸碰保護蓋時，保護蓋所承受的力量可藉由支撐框傳遞至力量感測器，故力量感測器可感測到保護蓋所承受的力量。因此，上述力量感測之電子裝置不僅可感測保護蓋所承受的力量，還可在保護蓋周邊裝設支撐框以支撐保護蓋，從而防止保護蓋承受過大的力量而變形。

以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

10、10a、10b、10c‧‧‧力量感測之電子裝置

100‧‧‧保護蓋

110‧‧‧內表面

120‧‧‧外表面

200‧‧‧顯示面板

300‧‧‧支撐框

310‧‧‧第一表面

320‧‧‧第二表面

400、400a、400b‧‧‧力量感測器

410‧‧‧主表面

411‧‧‧感測區域

412‧‧‧非感測區域

500、500a‧‧‧延伸壁

510‧‧‧可彎曲片體

511‧‧‧第一子片體

512‧‧‧第二子片體

513‧‧‧貫穿孔

520‧‧‧固定片體

530‧‧‧開槽

600‧‧‧力量傳遞體

700‧‧‧振動裝置

710‧‧‧第一磁性元件

711‧‧‧螺旋管

712‧‧‧磁芯

720‧‧‧第二磁性元件

800‧‧‧基座

900‧‧‧鎖附件

1000‧‧‧緩衝結構

1100‧‧‧外框

1110‧‧‧頂框體

1120‧‧‧側框體

A‧‧‧排列方向

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

G‧‧‧間隙

L‧‧‧長度方向

O‧‧‧開口

R‧‧‧局部區域

S‧‧‧容置空間

V1、V2、V3、V4‧‧‧視角

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示依據本發明一實施方式之力量感測之電子裝置之立體圖；第2圖繪示第1圖之力量感測之電子裝置沿著A-A’線的剖面圖；第3圖繪示第2圖之局部區域R去掉基座的放大圖；第4圖繪示2圖之力量感測之電子裝置不具基座時由視角V1觀之的下視圖；第5圖繪示依據本發明另一實施方式之力量感測之電子裝置的立體圖；第6圖繪示第5圖所示之力量感測之電子裝置不具基座時由視角V2觀之的下視圖；第7圖繪示依據本發明另一實施方式之力量感測之電子裝置的立體圖；第8圖繪示第7圖所示之力量感測之電子裝置不具基座時由視角V3觀之的下視圖；第9圖繪示依據本發明另一實施方式之力量感測之電子裝置的立體圖； 第10圖繪示第9圖所示力量感測之電子裝置沿著B-B’線的剖面圖；第11圖繪示第10圖之力量感測之電子裝置不具外框時，由視角V4觀之的側視圖；以及第12圖繪示第9圖之力量感測之電子裝置沿著C-C’線的剖面圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，熟悉本領域之技術人員應當瞭解到，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節並非必要的，因此不應用以限制本發明。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。另外，為了便於讀者觀看，圖式中各元件的尺寸並非依實際比例繪示。

第1圖繪示依據本發明一實施方式之力量感測之電子裝置10之立體圖。第2圖繪示第1圖之力量感測之電子裝置10沿著A-A’線的剖面圖。如第1及2圖所示，於本實施方式中，力量感測之電子裝置10包含保護蓋100、顯示面板200、支撐框300、外框1100以及力量感測器400。保護蓋100包含內表面110以及外表面120。內表面110以及外表面120係相對的。於本實施方式中，內表面110係實質上平行於外表面120。顯示面板200與支撐框300係設置於保護蓋100之內表面110。換句話說，顯示面板200與支撐框300 均係固定於(如黏著於)保護蓋100之內表面110。支撐框300圍繞顯示面板200。支撐框300包含第一表面310、第二表面320以及延伸壁500。第一表面310與第二表面320係設置於相對側。於本實施方式中，第一表面310係實質上平行於第二表面320。延伸壁500係凸出於第二表面320。支撐框300之第一表面310係疊合於保護蓋100之內表面110。外框1100具有容置空間S及開口O。顯示面板200與支撐框300容置於容置空間S。保護蓋100係對應開口O設置並遮蔽開口O下方的至少部份支撐框300與至少部份顯示面板200。延伸壁500與外框1100相隔一距離。力量感測器400係設置於支撐框300之第二表面320。換句話說，保護蓋100、支撐框300與力量感測器400依序相互設置。

於上述實施方式中，支撐框300係設置於保護蓋100之內表面110並圍繞顯示面板200。換句話說，支撐框300係設置於內表面110之周邊區域，而可支撐保護蓋100。此外，力量感測器400係設置於支撐框300，藉此，當使用者觸碰保護蓋100之外表面120時，保護蓋100所承受的力量可藉由支撐框300傳遞至力量感測器400，故力量感測器400可感測到保護蓋100所承受的力量。因此，上述力量感測之電子裝置10兼具了感測保護蓋100受力的效果以及支撐保護蓋100的效果。

於部份實施方式中，如第2圖所示，力量感測器400係位於延伸壁500朝向顯示面板200之一側。換句話說，力量感測器400係位於延伸壁500的內側，而可被延伸 壁500所保護，避免受到側向外力的影響。進一步來說，支撐框300與延伸壁500的截面共同構成L形結構，而力量感測器400係位於此L形結構的缺口內，並可被支撐框300與延伸壁500所保護。於本實施方式中，支撐框300與延伸壁500係一體成型的，以增加支撐框300與延伸壁500的結構強度。於其他實施方式中，支撐框300與延伸壁500亦可為兩個板體，且這兩個板體係相互接合或黏著的。

於部份實施方式中，如第2圖所示，力量感測之電子裝置10包含基座800。顯示面板200係設置於基座800上。外框1100包含相連接的頂框體1110以及側框體1120。頂框體1110覆蓋支撐框300，側框體1120覆蓋延伸壁500，故支撐框300與延伸壁500係遮蔽於外框1100內側，而不會外露。於本實施方式中，外框1100與保護蓋100係接觸的，以遮蔽下方的支撐框300與延伸壁500。於其他實施方式中，外框1100與保護蓋100係分離的，但兩者之間可夾有緩衝結構(如海綿或橡膠等等)，以遮蔽下方的支撐框300與延伸壁500。

於一實施方式中，保護蓋100可為觸控面板。舉例來說，保護蓋100可為電容式觸控面板、電阻式觸控面板或光學式觸控面板，但本發明並不以此為限。舉例來說，保護蓋100可包含透明導電圖案(未示於圖中)於其中，當使用者觸碰保護蓋100的外表面120時，觸控IC(未示於圖中)可藉由透明導電圖案的電容值變化或電阻值變化來得到使用者的觸碰位置。因此，力量感測之電子裝置10不僅可藉 由力量感測器400來感測使用者的觸碰力量，還可藉由保護蓋100中的透明導電圖案來感測使用者的觸碰位置。於部份實施方式中，保護蓋100亦可不為觸控面板，舉例來說，保護蓋100可為玻璃蓋板。

如第2圖所示，只要保護蓋100所承受的力量可傳遞至力量感測器400，力量感測器400可接觸第二表面320，亦可藉由另一物體設置於第二表面320上。舉例來說，力量感測之電子裝置10還包含力量傳遞體600。力量傳遞體600係夾設於支撐框300之第二表面320與力量感測器400之間，以利力量感測器400感測到保護蓋100所承受的力量。

進一步來說，可參閱第3圖，本圖繪示第2圖之局部區域R去掉基座800的放大圖。如第3圖所示，力量感測器400包含主表面410。主表面410係朝向支撐框300之第二表面320，且力量傳遞體600係夾設於第二表面320與主表面410的局部區域之間。具體來說，主表面410具有感測區域411以及非感測區域412。感測區域411係鄰接於非感測區域412。感測區域411可感測力量，而非感測區域412無法感測力量。力量傳遞體600係夾設於感測區域411與第二表面320之間，且非感測區域412與第二表面320及力量傳遞體600均係分離的。

如此一來，力量傳遞體600可將力量集中地傳遞至感測區域411，而不將力量傳遞至非感測區域412，從而利於力量感測器400有效地感測保護蓋100所承受的力量。

於部份實施方式中，感測區域411可包含力敏電阻(Force-Sensing Resistor)，力敏電阻之電阻值係隨著其承受力量而改變，故可從力敏電阻之電阻值變化來計算出力量感測器400所承受的力量。非感測區域412可包含連接力敏電阻的走線，但不包含力敏電阻。因此，感測區域411可感測力量，而非感測區域412無法感測力量。當力量傳遞體600夾設於感測區域411與第二表面320之間，且非感測區域412與第二表面320相隔一間隙時，力量傳遞體600可將力量集中地傳遞至感測區域411的力敏電阻，從而利於力量感測器400有效地感測保護蓋100所承受的力量。於部份實施方式中。力量傳遞體600可為塑膠墊片，但本發明不以此為限。

第4圖繪示2圖之力量感測之電子裝置10不具基座800時由視角V1觀之的下視圖。如第4圖所示，於本實施方式中，力量感測器400可為兩條狀的感測結構，這兩個條狀的感測結構可分別位於顯示面板200的相對兩側。

第5圖繪示依據本發明另一實施方式之力量感測之電子裝置10a的立體圖。第6圖繪示第5圖所示之力量感測之電子裝置10a不具基座時由視角V2觀之的下視圖。如第5及6圖所示，力量感測之電子裝置10a與前述力量感測之電子裝置10之間的主要差異係在於：本實施方式之力量感測器400a為複數個扁平圓柱形的感測結構。

第7圖繪示依據本發明另一實施方式之力量感測之電子裝置10b的立體圖。第8圖繪示第7圖所示之力量感 測之電子裝置10b不具基座時由視角V3觀之的下視圖。如第7及8圖所示，力量感測之電子裝置10b與前述力量感測之電子裝置10之間的主要差異係在於：力量感測器400b的數量為一個，且力量感測器400b為一環狀結構，並圍繞顯示面板200。

第9圖繪示依據本發明另一實施方式之力量感測之電子裝置10c的立體圖。第10圖繪示第9圖所示力量感測之電子裝置10c沿著B-B’線的剖面圖。如第9及10圖所示，本實施方式與前述實施方式之間的主要差異在於本實施方式之力量感測之電子裝置10c包含振動裝置700，對應顯示面板200設置。振動裝置700係用以在力量感測器400感測到的力量大於一預設值時，振動保護蓋100。相對地，當力量感測器400感測到的力量小於或等於該預設值時，振動裝置700不會振動保護蓋100。

如此一來，當使用者施加於保護蓋100上的力量大於預設值時，振動裝置700會使保護蓋100振動，而供使用者瞭解其已成功地輸入指令給力量感測之電子裝置10c的控制IC(未示於圖中)，此外，顯示面板200可根據該指令控制顯示畫面。相對地，當使用者施加於保護蓋100上的力量小於或等於預設值時，力量感測之電子裝置10c的控制IC不會輸入指令給顯示面板200，且振動裝置700亦不會使保護蓋100振動，從而防止力量感測之電子裝置10c的誤動作。上述預設值可由力量感測之電子裝置10c的控制IC所決定，舉例來說，控制IC可根據人類手指的正常按壓力量， 來決定上述預設值。

如第10圖所示，由於顯示面板200可放置於基座800上，而不與基座800相固定，故顯示面板200可相對基座800移動，而可在基座800上振動。振動裝置700包含第一磁性元件710以及第二磁性元件720。第一磁性元件710係設置於基座800。第二磁性元件720係設置於顯示面板200。更具體地說，第一磁性元件710與基座800相固定，第二磁性元件720與顯示面板200相固定。第一磁性元件710之磁場或第二磁性元件720之磁場係可變的，使得第一磁性元件710與第二磁性元件720相對往復運動。

如此一來，第二磁性元件720可帶動顯示面板200相對基座800做往復運動，而振動顯示面板200，且由於顯示面板200係固定於保護蓋100的內表面110，故當顯示面板200振動時，保護蓋100會與顯示面板200共同振動，而供使用者瞭解其已成功地輸入指令給力量感測之電子裝置10c的控制IC。為了利於保護蓋100振動，於本實施方式中，外框1100與保護蓋100可相隔一間隙，以提供空間給保護蓋100振動。於其他實施方式中，外框1100與保護蓋100之間夾有緩衝結構(如海綿或橡膠等等)，此緩衝結構係可變形的，以允許保護蓋100振動。

舉例來說，第一磁性元件710可包含螺旋管711與磁芯712。螺旋管711係纏繞於磁芯712上。第二磁性元件720可為磁鐵。在使用時，螺旋管711可被施加交流電，使得螺旋管711所產生的磁場隨著時間改變，而讓第二磁性 元件720相對第一磁性元件710往復運動。於部份實施方式中，當螺旋管711尚未通電時，第一磁性元件710與第二磁性元件720可相隔一間隙，以使螺旋管711通電時，第二磁性元件720能夠被螺旋管711產生的磁場所吸引而朝第一磁性元件710移動。於其他實施方式中，第一磁性元件710亦可不包含磁芯712。

於一實施方式中，如第10圖所示，延伸壁500a係連接於基座800，藉此，當顯示面板200帶動保護蓋100振動，使得保護蓋100帶動支撐框300與延伸壁500a共同振動時，延伸壁500a、支撐框300、保護蓋100與顯示面板200不致於脫離於整個力量感測之電子裝置10c外。值得注意的是，為了讓與基座800相連接的延伸壁500a能夠振動，於部份實施方式中，使延伸壁500a彎曲的最小力量係低於使延伸壁500a脫離基座800的最小力量。換句話說，延伸壁500a可在不脫離基座800的情況下彎曲。更具體地說，當延伸壁500a受到一定程度的側向應力時，延伸壁500a會彎曲，但不會與基座800相分離。

如此一來，當第二磁性元件720帶動顯示面板200、保護蓋100與支撐框300做往復運動時，延伸壁500a可在不脫離基座800的情況下以彎曲的方式擺動。因此，保護蓋100可在不脫離整個力量感測之電子裝置10c外的情況下振動。

進一步來說，可參閱第11圖，本圖繪示第10圖之力量感測之電子裝置10c不具外框1100時，由視角V4觀 之的側視圖。如第11圖所示，延伸壁500a包含可彎曲片體510、複數固定片體520以及複數開槽530。此些固定片體520與可彎曲片體510係連接於基座800。兩固定片體520係位於一可彎曲片體510的相對兩側，且兩開槽530係位於可彎曲片體510的相對兩側，並隔開可彎曲片體510與其兩側的固定片體520。進一步來說，可彎曲片體510與其左右兩側的固定片體520係相分離的，使得可彎曲片體510可不受其左右兩側的固定片體520限制，而能夠前後彎曲。如此一來，當保護蓋100振動時，即使可彎曲片體510係連接於基座800，亦可以彎曲的方式前後擺動，而不會受到其左右兩側固定片體520的拘束。應瞭解到，本說明書全文所載之「前」、「後」、「左」、「右」、「上」或「下」僅係用以幫助讀者瞭解本發明之元件的相對位置或作動方向，而非限制本發明。

於一實施方式中，如第10圖所示，可彎曲片體510之數量為複數個，這些可彎曲片體510係沿著排列方向A所排列的，且排列方向A橫跨支撐框300。換句話說，至少兩可彎曲片體510係分別位於支撐框300的相對兩側。如此一來，位於支撐框300相對兩側的可彎曲片體510均可以彎曲的方式沿著排列方向A擺動，而允許支撐框300、保護蓋100與顯示面板200能夠受到振動裝置700的驅使而沿著排列方向A振動，且在振動時，支撐框300、保護蓋100與顯示面板200不會脫離於整個力量感測之電子裝置10c。為了利於支撐框300與延伸壁500a振動，延伸壁500a與外框 1100相隔一距離，其可提供空間給支撐框300與延伸壁500a振動。

如第10圖所示，可彎曲片體510可鎖附於基座800，並與基座800定義間隙G，以供使用者按壓保護蓋100的外表面120時，保護蓋100、支撐框300與延伸壁500a能夠共同向下移動。進一步來說，力量感測之電子裝置10c還包含鎖附件900。可彎曲片體510具有貫穿孔513。鎖附件900係穿過貫穿孔513與間隙G而鎖附於基座800。鎖附件900具有長度方向L。長度方向L實質上垂直於保護蓋100之外表面120。當保護蓋100未受力時，可彎曲片體510與基座800保持著間隙G。當使用者按壓保護蓋100的外表面120時，間隙G允許保護蓋100、支撐框300與延伸壁500共同沿著鎖附件900之長度方向L向下移動。

如第10圖所示，可彎曲片體510可包含第一子片體511以及第二子片體512。第一子片體511係由支撐框300之第二表面320沿著第一方向D1所延伸。第二子片體512係由第一子片體511沿著第二方向D2所延伸。第一方向D1與第二方向D2相交。舉例來說，第一方向D1與第二方向D2可實質上垂直。第二方向D2實質上平行於保護蓋100之內表面110與外表面120。貫穿孔513係開設於第二子片體512。進一步來說，第一方向D1係實質上平行於鎖附件900的長度方向L，第二方向D2係實質上平行於排列方向A。如此一來，第二子片體512可穩固地鎖附於基座800上，而第一子片體511可以彎曲的方式沿著排列方向A擺動，以利支 撐框300與保護蓋100沿著排列方向A振動。

第12圖繪示第9圖之力量感測之電子裝置10c沿著C-C’線的剖面圖。如第12圖所示，力量感測之電子裝置10c還可包含緩衝結構1000。緩衝結構1000係夾設於基座800與支撐框300之間，而可提供一緩衝空間以避免力量感測器400誤動作。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，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。

10‧‧‧力量感測之電子裝置

100‧‧‧保護蓋

110‧‧‧內表面

120‧‧‧外表面

200‧‧‧顯示面板

300‧‧‧支撐框

310‧‧‧第一表面

320‧‧‧第二表面

400‧‧‧力量感測器

500‧‧‧延伸壁

600‧‧‧力量傳遞體

800‧‧‧基座

1100‧‧‧外框

1110‧‧‧頂框體

1120‧‧‧側框體

O‧‧‧開口

R‧‧‧局部區域

S‧‧‧容置空間

V1‧‧‧視角

Claims (11)

1. 一種力量感測之電子裝置，包含：一保護蓋，包含一內表面；一顯示面板，設置於該內表面；一支撐框，圍繞該顯示面板，且該支撐框包含設置於相反側的一第一表面及一第二表面、以及一延伸壁，該延伸壁凸出於該第二表面，該第一表面係疊合於該保護蓋之該內表面；一外框，具有一容置空間及一開口，該顯示面板與該支撐框容置於該容置空間，該保護蓋對應該開口設置並遮蔽至少部份該支撐框與至少部份該顯示面板，其中該延伸壁與該外框相隔一距離；以及一力量感測器，設置於該支撐框之該第二表面。
2. 如請求項1所述之力量感測之電子裝置，更包含一振動裝置，對應該顯示面板設置，用以在該力量感測器感測到的力量大於一預設值時，振動該保護蓋。
3. 如請求項2所述之力量感測之電子裝置，更包含一基座，該顯示面板係設置於該基座上，其中該振動裝置包含：一第一磁性元件，設置於該基座；以及一第二磁性元件，設置於該顯示面板，其中該第一磁性元件之磁場或該第二磁性元件之磁場係可變的，使得該第一磁性元件與該第二磁性元件相對往復運動。
4. 如請求項1所述之力量感測之電子裝置，其中該力量感測之電子裝置更包含一基座，該延伸壁係連接於該基座，且使該延伸壁彎曲的最小力量係低於使該延伸壁脫離該基座的最小力量。
5. 如請求項4所述之力量感測之電子裝置，其中該延伸壁包含至少一可彎曲片體、複數開槽以及複數固定片體，該些開槽係位於該可彎曲片體的相對兩側，並隔開該可彎曲片體與該些固定片體，該可彎曲片體係連接於該基座。
6. 如請求項5所述之力量感測之電子裝置，其中該至少一可彎曲片體之數量為複數個，該些可彎曲片體係沿著一排列方向所排列的，該排列方向橫跨該支撐框。
7. 如請求項5所述之力量感測之電子裝置，更包含一鎖附件，且該可彎曲片體具有一貫穿孔，該可彎曲片體與該基座定義一間隙，該鎖附件係穿過該貫穿孔與該間隙而鎖附於該基座。
8. 如請求項7所述之力量感測之電子裝置，其中該可彎曲片體包含：一第一子片體，由該支撐框之該第二表面沿著一第一方向所延伸；以及 一第二子片體，由該第一子片體沿著一第二方向所延伸，其中該第一方向與該第二方向相交，且該第二方向實質上平行於該保護蓋之該內表面，且該貫穿孔係開設於該第二子片體。
9. 如請求項1所述之力量感測之電子裝置，其中該力量感測器係位於該延伸壁朝向該顯示面板之一側。
10. 如請求項1所述之力量感測之電子裝置，更包含一力量傳遞體，其中該力量感測器包含一主表面，該主表面具有一感測區域以及一非感測區域，該力量傳遞體係夾設於該感測區域與該第二表面之間，且該非感測區域與該第二表面係分離的。
11. 如請求項1所述之力量感測之電子裝置，其中該力量感測器為一環狀結構並圍繞該顯示面板。