TWM654000U

TWM654000U - 觸控板

Info

Publication number: TWM654000U
Application number: TW112212358U
Authority: TW
Inventors: 黃韋強; 詹偉平; 關澤平; 葉明輝
Original assignee: 致伸科技股份有限公司
Filing date: 2023-11-14
Publication date: 2024-04-11

Abstract

本創作提供一種觸控板，包括：基板、彈性支架及致動裝置。基板具有第一面及第二面，第一面與第二面相對設置。彈性支架設置於第二面的一側。致動裝置包括第一致動組件及第二致動組件，第一致動組件固定於第二面或彈性支架朝向基板的一面，第二致動組件相對第一致動組件固定於第二面或彈性支架朝向基板的一面，第一致動組件與第二致動組件之間通過磁場力產生相對移動，以帶動基板與彈性支架相對振動。其中，第一致動組件包括線圈，線圈螺旋捲繞成中空柱體，中空柱體延伸方向平行基板及彈性支架。

Description

觸控板

本創作關於一種觸摸輸入裝置，特別關於一種觸控板。

觸控板是用於操控電腦、平板電腦等的游標的輸入裝置。觸控板透過觸控感應器感知使用者手指的位置和移動，並在顯示器上控制游標移動。壓力觸控板透過觸覺回饋裝置和壓力感測裝置取代實體按鍵，也解決了傳統觸控板只能局部按壓的問題。

為了提供使用者更好的使用體驗，壓力觸控板會設置觸覺回饋裝置來模擬實體振動回饋的手感。常見的觸覺回饋裝置有，例如：壓電陶瓷和線性馬達。其中，壓電陶瓷形式的觸覺回饋裝置，通常會將多個壓電陶瓷錯位佈置在電子設備殼體上，在壓電陶瓷受按壓產生形變而感測壓力時，控制單元輸出脈衝訊號給壓電陶瓷，使得壓電陶瓷極化方向產生電場，進而產生機械形變，實現振動回饋。然而壓電陶瓷的缺點在於：多個壓電陶瓷的組裝容易造成壓電陶瓷的支點不共面，產生公差，因此會造成按壓和振動反饋不一致的問題，並且，壓電陶瓷所提供的振動方向僅限於垂直於觸控面板的方向來回擺動。

關於線性馬達形式的觸覺回饋裝置，線性馬達直接固定於觸控面板的底部，透過特定的驅動訊號驅動線性馬達內部振子在垂直於觸控面板的方向來回擺動，從而帶動馬達整體振動，進而帶動觸控面板振動，實現振動反饋。線性馬達的缺點在於內部結構複雜、製程難度大，導致生產成本高，且線性馬達厚度與體積都較大，佔用電子設備的電池空間，無法適用於一些輕薄的電子設備。

為了適用薄型化的電子設備及提供更直接的振感，以美國專利US11619997的觸控模組(TOUCH MODULE WITH MAGNET AND MAGNETIC COIL TO GENERATE VIBRATION)為例，進而發展出觸覺回饋裝置是將感應線蝕刻在電路板上形成感應線圈的迴路，再將電路板貼合於觸控電路板的表面，並透過與磁性體的磁場力產生振動回饋，此設計雖可將模組薄型化，但若想要提升電感而設計多層迴路的話，則會用到多層電路板的製程需求，價格相對昂貴且易有良率問題，為此，如何改善觸覺回饋裝置的成本及提供更直覺的觸控回饋，成為需要解決的問題。

本創作的目的之一在於提供一種改良的觸控板。

本創作的其他目的和優點可以從本創作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，本創作提供一種觸控板，包括基板、彈性支架及致動裝置。基板具有第一面及第二面，第一面與第二面相對設置。彈性支架設置於第二面的一側。致動裝置包括第一致動組件及第二致動組件，第一致動組件固定於第二面或彈性支架朝向基板的一面，第二致動組件相對第一致動組件固定於第二面或彈性支架朝向基板的一面，第一致動組件與第二致動組件之間通過磁場力產生相對移動，以帶動基板與彈性支架相對振動，其中，第一致動組件包括線圈，線圈螺旋捲繞成中空柱體，中空柱體延伸方向平行該基板及彈性支架。

在本創作的一實施例中，上述的線圈包括銅線。

在本創作的一實施例中，上述的線圈直徑為0.05mm-0.1mm，線圈匝數為265匝-285匝。

在本創作的一實施例中，上述的第一致動組件進一步包括磁芯，磁芯穿設於中空柱體，線圈大致覆蓋磁芯表面。

在本創作的一實施例中，上述的磁芯包括塑膠件或鐵件。

在本創作的一實施例中，上述的第二致動組件包括第一磁性件及第二磁性件，其中第一磁性件與第二磁性件的極性方向與中空柱體延伸方向平行，且第一磁性件的極性方向與第二磁性件的極性方向相反設置。

在本創作的一實施例中，上述的線圈進一步包括第一端及第二端，第一端與第二端相對設置，其中，第一磁性件設置靠近第一端，該第二磁性件設置靠近該第二端。

在本創作的一實施例中，上述的彈性支架包括支撐區域及承載區域，其中，支撐區域具有第一厚度，承載區域具有第二厚度，第一厚度大於第二厚度。

在本創作的一實施例中，當上述的第一致動組件固定於第二面時，第一致動組件靠近承載區域的中央位置，第一磁性件及該第二磁性件固定於承載區域並分別靠近第一端及第二端。

在本創作的一實施例中，上述的承載區域的中央位置進一步包括容置空間，第一致動組件設置於對應容置空間之處。

在本創作的一實施例中，當上述的第一致動組件固定於彈性支架朝向基板的一面時，第一致動組件設置於承載區域的中央位置，第一磁性件及第二磁性件固定於第二面並分別靠近第一端及第二端。

為讓本創作之上述和其他目的、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。

10、10’:觸控板

11:基板

12:彈性支架

13:致動裝置

111:第一面

112:第二面

121:支撐區域

122、122’:承載區域

131、131’:第一致動組件

132、132’:第二致動組件

1211:避讓孔

1212:第一懸臂部

1213:第二懸臂部

1214:安裝孔

1221:載台部

1222:連接部

1311:線圈

1312:磁芯

1321:第一磁性件

1322、1322’:第二磁性件

1323:第三磁性件

1324:第四磁性件

1321’:磁性件

12211:容置空間

12212:破孔

12213、12213’:第一限位件

12214、12214’:第二限位件

12131:彈性連接件

13111:中空柱體

13111a:第一端

13111b:第二端

D:延伸方向

D1、D1’:第一振動方向

D2、D2’:第二振動方向

T1:第一厚度

T2:第二厚度

X:X軸

Y:Y軸

Z:Z軸

圖1為本創作第一實施例的觸控板爆炸示意圖。

圖2為本創作第一實施例的觸控板剖面示意圖。

圖3A至3D為本發第一實施例中第一致動組件與第二致動組件相對移動示意圖。

圖4為本創作第二實施例的觸控板爆炸示意圖。

圖5A至5D為本發第二實施例中第一致動組件與第二致動組件相對移動示意圖。

圖6為本創作其他實施例簡易側視示意圖。

圖1為本創作第一實施例的觸控板10爆炸示意圖。圖2為本創作第一實施例的觸控板10剖視示意圖。圖3A至3D為本發第一實施例中第一致動組件131與第二致動組件132相對移動示意圖。圖4為本創作第二實施例的觸控板10’爆炸示意圖。圖5A至5D為本發第二實施例中第一致動組件131’與第二致動組件132’相對移動示意圖。圖6為本創作其他實施例簡易側視示意圖。

請一併參閱圖1及圖6，本創作的觸控板10包括基板11、彈性支架12以及致動裝置13。基板11具有第一面111及第二面112，第一面111與第二面112相對設置。彈性支架12設置於第二面112的一側。致動裝置13包括第一致動組件131及第二致動組件132，第一致動組件 131可以固定於第二面112或固定於彈性支架12朝向基板11的一面。如圖1所示，當第一致動組件131固定於第二面112時，第二致動組件會固定於彈性支架12朝向基板11的一面。如圖6所示，當第一致動組件131固定於彈性支架12朝向基板11的一面時，第二致動組件132會固定於第二面112。第一致動組件131與第二致動組件132之間通過磁場力產生相對移動，以帶動基板11與彈性支架12相對振動，其中，第一致動組件131包括線圈1311，線圈1311螺旋捲繞成中空柱體13111，中空柱體13111延伸方向D平行基板11及彈性支架12。以下針對本創作觸控板10各部件做詳細說明。

請再次參閱圖1，基板11外觀呈矩形板體，基板11可以是但不限於，例如：印刷電路板。第一面111上設置有觸摸感測電極，觸摸感測電極用於在手指觸摸或按壓觸控板時感測手指的觸控位置並輸出對應的觸控感應訊號。第二面112上安裝有複數電子元件(圖未示)。

請進一步參閱圖1及圖2，彈性支架12外觀大致呈矩形板體，彈性支架12的材質可以是但不限於，例如：鋁或鐵等具有彈性的金屬材質。彈性支架12包括支撐區域121及承載區域122，承載區域122相對於支撐區域121朝Z軸負向方向凹陷。在本創作的較佳實施例中，支撐區域121連接承載區域122，但並不以此為限，支撐區域121與承載區域122亦可是一體成形的。支撐區域121具有第一厚度T1，承載區域122具有第二厚度T2，其中，第一厚度T1會大於第二厚度T2。支撐區域121包括複數避讓孔1211、複數第一懸臂部1212、複數第二懸臂部1213及複數安裝孔1214。避讓孔1211用於提供各種電子元件避讓空間，因此避讓孔1211具有多種不同的形狀及大小，例如：矩形、圓形或是不規則形狀。第一懸臂部1212是由彈性支架12沖壓形成，第一懸臂部1212的自由端朝向基板11的一側上安裝有壓力傳感器，第一懸臂部1212用於支撐壓力傳感器，在觸控板10受到壓力時，帶動壓力傳感器一起發生彈性形變，從而使得壓力傳感器能夠檢測觸控板10受到的壓力，在本創作較佳實施例中，第一懸臂部1212設置在支撐區域121靠近中央的位置，支撐區域121具有三個第一懸臂部1212，但並不以此為限，第一懸臂部的1212的數量可依照壓力傳感器的數量做調整。第二懸臂部1213由支撐區域121的邊緣沖壓形成，第二懸臂部1213的自由端靠近基板11的一面黏接有彈性連接件12131及安裝壓力傳感器，彈性連接件12131用於彈性支撐基板11，彈性連接件12131與基板11的第二面112黏合。彈性連接件12131可以是但不限於，例如：硅膠、矽膠或橡膠墊等。安裝孔1214用以將彈性支架12與電子設備(例如：筆記型電腦)的殼體固定，在本實施例中，安裝孔1214包括螺孔，彈性支架12是透過螺絲鎖固的方式與電子設備的殼體固定，但不限於此。承載區域122包括載台部1221及複數連接部1222。載台部1221呈平板狀。連接部1222由載台部1221的邊緣朝Z軸正向方向延伸而出形成的斜面，連接部1222用於連接承載區域122及支撐區域121並使承載區域122相對於支撐區域121朝Z軸負向方向凹陷。載台部1221進一步包括容置空間12211、二破孔12212、二第一限位件12213及二第二限位件12214。容置空間12211設置於載台部1221的中央位置，用於提供致動裝置13的Z軸方向的空間。二破孔12212分別並對稱設置於容置空間12211的兩側。二第一限位件12213分別從二破孔12212邊緣處朝Z軸正向方向彎折凸起形成，並且二第一限位件12213對稱設置。二第二限位件 12214是分別從載台部1221遠離支撐區域121的一邊朝Z軸正向方向彎折凸起形成，並且二第二限位件12214對稱設置。

請再次參照圖1及圖2，致動裝置13包括第一致動組件131及第二致動組件132。在本實施例中，第一致動組件131包括線圈1311及磁芯1312，線圈1311是由導線或漆包線螺旋捲繞構成中空柱體13111，中空柱體13111具有沿延伸方向D相對延伸的第一端13111a及第二端13111b。其中，線圈1311包括銅線，線圈1311的直徑為0.05mm-0.1mm，線圈1311的匝數為265-285匝，但並不以此為限，其直徑、匝數可依空間配置、振度需求做調整。磁芯1312外觀呈矩形板體，磁芯1312的材質可以是但不限於，例如：塑膠或鐵，磁芯1312穿設於中空柱體13111，也就是說，線圈1311螺旋纏繞於磁芯1312的外部，其中，線圈1311大致覆蓋磁芯1312的表面。第二致動組件132包括第一磁性件1321及第二磁性件1322，請進一步參閱圖3A至圖3B，第一磁性件1321及第二磁性件1322的極性方向會與延伸方向D平行，且第一磁性件1321及第二磁性件1322的極性方向呈相反設置。第二致動組件132可以是但不限於，例如：磁鐵或是電磁鐵。在本創作的較佳實施方式中，線圈1311直接固定於基板11的第二面112，其固定方式可以是但不限於，例如：焊接、黏合，線圈1311設置靠近載台部1221的中央位置，也就是靠近容置空間12211。第一磁性件1321及第二磁性件1322分別固定於載台部1221的容置空間12211的兩側並分別覆蓋二破孔12212，並且第一磁性件1321及第二磁性件1322會分別倚靠二第一限位件12213及二第二限位件12214，設置第一限位件12213及第二限位件12214的好處在於組裝觸控板10的過程中，可以將第一磁性件1321及第二磁性件1322快速定位且更加穩固的固定在載台部1221上。在本創作較佳實施例中，第一致動組件131的表面積會略小於容置空間12211的面積，此設計的目的在於讓第一致動組件131和第二致動組件132之間具有間隙，為第一致動組件131和第二致動組件132的相對移動預留空間，避免第一致動組件131和第二致動組件132的相對移動時撞擊、觸碰彼此。

請再次參閱圖3A至圖3B，此為本創作第一實施例中其中一種第一致動組件131與第二致動組件132相對移動的示意圖，在本實施方式中，第一磁性件1321及第二磁性件1322分別設置靠近線圈1311沿X軸方向延伸的第一端13111a及第二端13111b，第一磁性件1321及第二磁性件1322的極性方向平行X軸設置且兩者極性方向相反，當線圈1311通電並藉由電流方向改變產生交替變化的磁場時，線圈1311與第一磁性件1321及第二磁性件1322之間分別產生引力及斥力，進一步使致動裝置13帶動基板11相對彈性支架12沿第一振動方向D1來回振動，其中，第一振動方向D1平行於X軸。

請參閱圖3C至圖3D，此為本創作第一實施例中另外一種第一致動組件131與第二致動組件132相對移動的示意圖。本實施方式大致與前一實施方式相同，其差異在於本實施例中，在靠近線圈1311的第一端13111a處設置有第一磁性件1321及第三磁性件1323，靠近線圈1311的第二端13111b處設置有第二磁性件1322及第四磁性件1324，其中，該些磁性件的極性方向平行X軸設置，第一磁性件1321與第三磁性件1323的極性方向相反設置，第二磁性件1322與第四磁性件1324的極性方向相反設置，當線圈1311通電並藉由電流方向改變產生交替變化的磁場時，線圈1311與該些磁性件之間產生引力及斥力，進一步使致動裝置13帶動基板11相對彈性支架12沿第二振動方向D2來回振動，其中，第二振動方向D2平行於Y軸。

請一併參閱圖4，圖4為本創作第二實施例的觸控板10’，第二實施例的觸控板10’大致與第一實施例相同，其差異在於第一致動組件131’及第二致動組件132’的元件數量與相對擺放方式，以及承載區域122’的結構。在本實施例中，第一致動組件131’包括二線圈1311及二磁芯1312，線圈1311及磁芯1312之詳細結構已於前一實施例中說明，就不在此贅述。第二致動組件132’包括至少一磁性件1321’，請進一步參閱圖5A至圖5B，磁性件1321’的極性方向會平行於線圈1311的延伸方向D。承載區域122’與前一實施例的差異在於本實施例中，載台部1221’包括二容置空間12211，至少一磁性件1321’固定於載台部1221’的中央位置，二容置空間12211是對稱設置於載台部1221’的中央位置的兩側，在本實施例中，二容置空間12211包括方形孔，但不以此為限。二容置空間12211靠近載台部1221’的中央位置的一邊分別朝Z軸正向方向彎折凸起形成二對稱的第一限位件12213’，而中央位置遠離支撐區域121的一邊會朝Z軸正向方向彎折凸起形成第二限位件12214’。磁性件1321’設置於載台部1221’的中央位置，也就是二第一限位件12213’及第二限位件12214’之間，磁性件1321’會抵靠二第一限位件12213’。二線圈1311分別固定於基板11的第二面112並分別靠近載台部1221’中央位置的兩側，也就是靠近二容置空間12211之處，其中，二容置空間12211的面積亦略大於二線圈1311的表面積，使二線圈1311與磁性件1321’在相對移動時不會互相接觸、撞擊。

請再次參閱圖5A至圖5B，此為本創作第二實施例其中一種第一致動組件131’與第二致動組件132’相對移動的示意圖，在本實施例中，磁性件1321’的兩端會分別靠近其中一線圈1311的第二端13111b及另一線圈1311的第一端13111a，當二線圈1311通電並藉由電流方向改變產生交替變化的磁場時，二線圈1311與磁性件1321’之間產生引力及斥力，進一步使致動裝置13帶動基板11相對於彈性支架12沿第一振動方向D1’來回振動，其中，第一振動方向D1’平行於X軸。

請參閱圖5C至圖5D，此為本創作第二實施例中另一種第一致動組件131’與第二致動組件132’相對移動的示意圖，本實施方式大致與前一實施方式相同，其差異在於本實施例中，第二致動組件132’進一步包括第二磁性件1322’，第二磁性件1322’會相鄰於磁性件1321’，其極性方向會與磁性件1321’相反設置，當二線圈1311通電並藉由電流方向改變產生交替變化的磁場時，二線圈1311會與磁性件1321’及第二磁性件1322’之間產生引力及斥力，進一步使致動裝置13帶動基板11相對於彈性支架12沿第二振動方向D2’來回振動，其中，第二振動方向D2’平行於Y軸。

綜上所述，本創作的優勢在於：

1.首先，本創作的彈性支架設有支撐區域及承載區域兩部分，由於第一致動組件或第二致動組件其中一者會設置於承載區域上，而承載區域板體的厚度會小於支撐區域板體的厚度，因此可以有效縮減觸控板整體厚度。

2.再者，如圖3A至3D或圖5A至5D所示，第一致動組件與第二致動組件沿Z軸的相對位置是呈「錯位設置」，也就是說，兩者的相對位置並非在正上、下方，因此可以有效的運用觸控板的Z軸空間。

3.最後，本創作的第一致動組件是由實體線圈(例如：導線或漆包線)螺旋捲繞而成的柱體結構，相較於多層感應迴路的電路板需要蝕刻製程，生產成本大幅降低，本創作在返修拆解上也比較容易，且可以藉由調整線圈的直徑、總長度或材質進一步改變線圈的電感值以調整振動幅度的大小，在設計上的容忍度及彈性空間比較高。

惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍，即大凡依本創作申請專利範圍及創作說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本創作專利涵蓋之範圍內。另外，本創作的任一實施例或申請專利範圍不須達成本創作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，並非用來限制本創作之權利範圍。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。

10:觸控板