TWI399681B - 發光觸控板模組 - Google Patents

Description

發光觸控板模組

本發明是有關於一種觸控板模組，且特別是有關於一種發光觸控板模組。

隨著筆記型電腦與觸控式手機等消費電子產品之薄輕化與時尚化，整體可客製利用的空間相對減少，因此可供多元應用的輸入介面軟/韌體與硬體結構尚待進一步整合，從而能夠兼顧炫目與實用的觸控板模組/螢幕亦為研發課題之一。例如，筆記型電腦與觸控式手機等消費電子產品通常具有實體或虛擬輸入按鍵以及多種功能操作區與介面，然而，隨著使用者對於薄輕與簡潔產品的要求，向直覺化操作的觸控板(Touchpad)整合已是明朗的趨勢。

觸控板的應用相當廣泛，諸如筆記型電腦、觸控式手機、遙控器、影音設備輸出入介面等，均可配置使用。其中，觸控板雖然可提供許多功能，例如在Graphical User Interface(GUI)中的控制游標移動、視窗捲動以及虛擬式按鍵(Virtual Button)輸入等功能，但是在照明度較低的使用環境中，觸控板所在位置與邊界也隨之不明顯，往往造成使用者的操作困擾。因此，具有照明輔助及操作上視覺感受提昇的發光觸控板模組及相關電子裝置，實為研發課題之一。

本發明的目的就是在提供一種發光觸控板模組，能夠藉由整合導光層與光源的控制，並可根據對於使用者觸控輸入狀態調整光源亮度，與使用者產生具互動性的發光效果。

本發明的再一目的是提供一種發光觸控板模組，能夠藉由整合導光層與光源的控制，滿足使用者直覺性的單點與多點觸控需求。

依據本發明之一種發光觸控板模組，包含感測器、發光裝置以及控制器。發光裝置包含多數個導光層以及多數個光源，各該導光層包含底面與出光面，底面設有一個以上微元件，並分別接收光源所發出之光線，其中微元件分別改變導光層中光線的行進路徑到往出光面方向。

控制器係電性連接於發光裝置，以分別控制開關光源，使光線可選擇地進入其中一個導光層，以切換發光觸控板模組不同之操作模式，其中感測器以及發光裝置係相互堆疊設置。

依據本發明之一種發光觸控板模組，包含表層、感測器、發光裝置以及控制器。表層係可透光並提供物體接近或接觸，表層均勻塗佈遮光物質而具有預定遮光率。

感測器係用以感測物體接近或接觸時的位置資訊。發光裝置包含導光層以及多數個光源，並具有多數個子區域，導光層之底面設有多數個微元件，並接收光源所發出之光線，其中微元件分別對應於子區域，以改變導光層中光線的行進路徑到往表層方向，以提供該發光裝置發光模式。

控制器係電性連接於發光裝置，以根據位置資訊分別調整光源的亮度，以使對應於物體之位置資訊的子區域的亮度高於該預定遮光率，其餘子區域的亮度低於該預定遮光率，其中表層、感測器以及發光裝置係相互堆疊設置。

依據本發明之一種電子裝置，包含殼體以及發光觸控板模組，發光觸控板模組設於殼體中並包含感測器、發光裝置以及控制器。發光裝置包含多數個導光層以及多數個光源，各該導光層包含底面與出光面，底面設有一個以上微元件，並分別接收光源所發出之光線，其中微元件分別改變導光層中光線的行進路徑到往出光面方向。

控制器係電性連接於發光裝置，以分別控制開關光源，使光線可選擇地進入其中一個導光層，以切換發光觸控板模組不同之操作模式，其中感測器以及發光裝置係相互堆疊設置。

經由感測器、發光裝置以及微元件整合配置的結構，可控制發光裝置之光線亮度有無與強弱以及光線入射與反射等，從而能與使用者單與多點觸控操作類型產生互動發光效果，提供具有多元應用且炫目效果之觸控板有效解決方案。

此外，透過改變發光裝置之導光層上之微元件的型態變化，加上使用控制光源方式使不同對應於導光層之光源(如發光二極體)的明滅，例如使用者可以於不同操作模式間進行切換觸控板所最後呈現出的視覺效果，諸如不同圖形、文字、數字、符號、顏色、光亮度等等，不僅操作方便，同時可節省製造成本。

同時，藉由微元件設置原則並且搭配不同的光源亮度，並可配合利用主機端軟體配合發光觸控板模組點亮的全部或部分區域，提供使用者指引功能，從而使用者可更輕易的採用單/雙擊或其它等手勢操作觸控板，達到欲選擇的功能，且擴大控板的應用範圍，不單純僅有傳統的滑鼠功能而已。

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。

本發明提供之數種發光式觸控板實施例，可以提供多樣化且均勻的發光效果和觸控功能。請參照圖1，其係依據本發明一實施例的發光觸控板模組分解示意圖。在此實施例中，發光觸控板模組10包含表層11、反射層12、發光裝置20、感測器13以及控制器14疊合組裝。

表層11可呈現多種操作模式而提供使用者手指或其他導電物體接觸，並可保護發光裝置20、反射層12以及感測器13等元件。在一實施例中，表層11可為擴散層，具有擴散(Diffuse)發光裝置20光線，使光線看起來更為均勻與柔和的功用。在一實施例中，表層11可透光且均勻塗佈遮光物質而具有預定遮光率，因此更具有濾光或吸光功用。遮光物質可塗佈在表層11表面與底面，但塗佈於底面可避免使用者操作過程與長期使用的磨損。因此，當發光裝置20的全部或一部區域其亮度低於預定遮光率時，光線無法通過表層11而使發光觸控板模組10全部或一部區域無發光效果。

反射層12設於感測器13以及發光裝置20之間，可使光源發出的光線反射均勻，其可為單一元件，或是形成於感測器13上的不導電漆層，在其他實施例中，反射層12亦可省略。

感測器13用以感測物體(例如手指或觸控筆等)接近或接觸，其可以是例如電容式(Capacitive)、電阻式或電感式感測器等，其所感測之位置資訊可為單維或雙維座標而電性連接至控制器14。控制器用以根據位置資訊驅動發光裝置20的發光模式與光源亮度。以電容式感測器為例，感測器13包含例如軟式電路板的電路板，其上設有感應線或電極以感測物體接近或接觸。

控制器14係電性連接於該發光裝置20。其中表層11、感測器13以及發光裝置20係相互堆疊設置。控制器14接收感測器13的輸出訊號而驅動相對應的應用程式、脈寬調變、發光模式或操作模式。

請參照圖2，其係依據本發明另一實施例的發光觸控板模組分解示意圖。在此實施例中，感測器15可為透明形式，例如氧化銦錫感測器(ITO Sensor;Indium Tin Oxide sensor)。因為其透明屬性，因此反射層12以及發光裝置20組裝於感測器15的內側，以利導光層的文數字、符號或圖案能被呈現在表層11而呈現對應的操作模式。惟可以依照實際應用，感測器15為透明形式並不限於僅能位於發光裝置20上方。

請進一步參照圖3A、圖3B以及圖4A，在一實施例中，發光裝置20設於表層11以及感測器13之間(若有反射層12，則位於表層11以及反射層12之間)，其可包含導光層(Light Guide Film)21,22與光源41,41’，並且具有發光模式。在一實施例中，導光層21,22為兩層，即包含第一導光層21與第二導光層22；光源41,41’的光線可以從導光層21,22的第一側面211與第二側面222進入，導光層21,22的底面可設置微元件24’當第一導光層21與第二導光層22分別接收該些光源41,41’所發出之光線，該些微元件24分別改變該導光層21,22中光線的行進路徑到往出光面方向(如該表層11方向)，亦即導光層21,22中光線的行進路徑由入射光411方向改變為出射光412方向。

請參照圖3A與3B，其係依據本發明一實施例之發光裝置各導光層平面示意圖。微元件24可以是使用網版印刷或雷射加工等方式形成之微細構造(Micro Structure)，其形狀可為細圓點或是其他足以改變入射光411行進路徑以產生出射光412的形狀。當入射光411進入第一導光層21時，在沒有設置微元件24的區域，入射光411行進路徑不被改變，直到碰到微元件24即產生路徑改變，產生向外的出射光412。

在此實施例中，發光裝置20可以依照實際應用增加或減少導光層的數量。發光裝置20的層體間、層體中或表面上可設有文字、符號或數字等。此外也可將微元件24製作成文字、符號或數字等形狀。微元件的密度、位置、個數或形狀可以不同。在實施例中，第一導光層21在此實施例設有數字(圖3A)，可作為呈現在表層11的第一操作模式，而且第二導光層22設有英文字母(圖3B)，可作為呈現在表層11的第二操作模式。

利用控制器14分別控制開關該些光源41,41’，使光線可選擇地進入其中一個導光層21,22，達到使發光裝置20呈現不同發光模式的效果。因此可應用多層導光層上微元件的不同配置方式，達到於不同切換模式中，顯示出不同視覺效果。在本實施例中，以使用兩導光層，即第一導光層21以及第二導光層22為例子說明。

如圖3A，第一導光層21的底面，微元件24的分布將其製作成數字型態(如阿拉伯數字1~6)，如圖3B，第二導光層22的底面，微元件24的分布將其製作成文字型態(如英文字A~F)。

於觸控板10組裝完成時，第一導光層21與第二導光層22是相互堆疊，若第一導光層21與第二導光層22面積過大時，兩者之間更可設有支撐膠肋。第一導光層21與第二導光層22分別有各自獨立光源，即圖4A中所示之第一光源41與第二光源41’，如發光二極體。其中，第一光源41對應於第一導光層21，其並接設有一遮光片42，遮光片42可使用海綿(Sponge)、膠等，用以防止第一光源41的光線進入第二導光層22。同理，第二光源41’對應於第二導光層22，其並接設有一遮光片42，遮光片42可使用海綿(Sponge)、膠等，用以防止第二光源41’的光線進入第一導光層21。在此實施例中，反射層12是形成於感測器13上的不導電漆層。

因此，當點亮第一光源41，熄滅第二光源41’時，其光線進入第一導光層21後，受到第一導光層21上之微元件24產生路徑改變，同時，第二導光層22未受有光線，因此，發光裝置20的表面整體即僅呈現出阿拉伯數字1~6，即第一操作模式；同理，當點亮第二光源41’，熄滅第一光源41時，其光線進入第二導光層22後，受到第二導光層22上之微元件24而呈現出英文數字A~F，同時，第一導光層21未受有光線而不會呈現出阿拉伯數字1~6，因此，發光裝置20的表面整體即僅呈現出英文數字A~F，即第二操作模式。

另外，亦可透過改變發光二極體41,41’的顏色、明暗度等方式，達到於不同的操作模式中，顯示出不同顏色、光亮度之光線彩色視覺效果。

藉此，透過改變導光層21,22上之微元件24的型態變化，加上使用至少兩層以上之導光層堆疊，以及控制不同對應於導光層之光源(如發光二極體)的明滅，例如使用者可以於不同操作模式間進行切換觸控板所最後呈現出的視覺效果，諸如不同圖形、文字、數字、符號、顏色、光亮度等等，不僅操作方便，同時可節省製造成本。

請參照圖4B，其係依據本發明一實施例之發光觸控板模組剖面示意圖。在一實施例中，發光觸控板模組更包含觸感開關裝置45。觸感開關裝置45設置於感測器13下方，以提供按壓觸感(Tactile)或手感，其更包含基材451以及多個例如金屬蓋(Metal Dome)而設置於各操作模式對應操作區的開關元件452。金屬蓋52為圓頂型的彈性薄殼體，其位置可對應於表層11所呈現操作模式的操作區(例如實體或虛擬按鍵所在區域等)。當使用者按壓操作區時，會同時下壓金屬蓋52的圓頂部，使其向下接觸基材51。

基材51對應金屬蓋52設有電路佈局，當金屬蓋52的圓頂部被下壓接觸基材51時，金屬蓋52的圓頂部以及金屬蓋52的底部周緣產生短路。當下壓金屬蓋52圓頂部的壓力被移除後，金屬蓋52本身之彈性使其回復原狀，金屬蓋52之圓頂部及其底部周緣產生開路，達到開關的功能使用，從而提供兼具發光與按鍵的發光觸控板模組。

請參照圖5其係依據本發明實施例之微元件配置示意圖。請參照圖6A與圖6B依據本發明實施例之光源亮度示意圖。在此些實施例中，以單層的第一導光層21為例，第一導光層21規劃為4行與4列共16個子區域210，並且於第一導光層21相鄰的兩個側面，對應於各行列分別依序設置發光二極體311至318。由於光源亮度遞減的特性，藉由調整光源亮度、調整微元件24的密度或是同時調整兩者，達到分區發光的效果。

圖5中的實施例，是根據實際應用，調整設於第一導光層21底面的微元件24的密度，使得位在距離發光二極體311至318較近的子區域210的微元件24密度較低，距離較遠的子區域210的微元件24密度較高，微元件24改變導光層中光線的行進路徑到往表層11方向，以提供發光裝置的發光模式，利用遠近加上微元件24疏密的變化，即可使用固定亮度的光源，可調整出亮度不同變化的子區域210可以達到分區發光的效果。

圖6A與圖6B中的實施例，是利用控制器控制發光二極體311至318的亮度不同，微元件24的疏密相同，但透過改變光源的亮度，亦可調整出亮度不同變化的子區域210，可以達到分區發光的效果。以下以圖6A與圖6B的實施例中說明。

在圖6A所示實施例中，對應於第1至4列的發光二極體311至314的亮度分別以例如脈寬調變(PWM;Pulse Width Modulation)方式驅動為亮度5、4、3、2，數字越大代表驅動頻率越快，亮度越亮。另外，將對應於第1至4行的發光二極體315至318的亮度分別驅動為亮度5、6、7、7。

當同時點亮發光二極體311與315時，第1列的四個子區域210的亮度示意地標示於左上角，即5、4、3以及2，並且第1行的四個子區域210的亮度示意地標示於右下角，即2、3、4以及5。因此，第1行第1列的子區域210的總亮度為7(5+2)，其他子區域210的亮度為低於6，如第1行第2列為3、第3列為4、第4列為5、第2行第1列為4、第3行第1列為3、第4行第1列為3。此時配合表層11均勻塗佈遮光物質而具有預定遮光率的擴散效果，對所有子區域210擴散1單位的亮度，則所有子區域210就可達到均勻化的亮度6，同時利用表層11過濾亮度低於6的子區域210，即達到不同子區域210產生不同發光亮度之效果，例如可顯示圖6B所示第1列的英文字母A~D，或是僅顯示第1列之英文字母A。

因此，藉由微元件24設置原則並且搭配不同的光源亮度，可以使具有微元件24出射光412且亮度超過表層11預定遮光率的子區域發亮。另外，配合利用主機端軟體配合觸控板點亮的子區域210於表層11呈現預定的操作模式，為使用者提供指引功能，從而使用者可更輕易的採用單/雙擊或其它等手勢操作觸控板，或是進一步按壓設置在發光裝置20下方的觸感開關裝置，達到欲選擇的功能，且擴大控板的應用範圍，不單純僅有傳統的滑鼠功能而已。

更進一步來看，亦可透過改變發光二極體的顏色或明暗度等方式，達到於不同的操作模式中顯示出不同顏色、光亮度、圖形、文字、數字、符號之光線彩色視覺效果，不僅操作方便，同時可節省製造成本。

請一併參照圖7A與7B，其係分別依據本發明一實施例之觸控輸入式行動通訊裝置立體示意圖，並請同時參照圖2。在此實施例中，觸控輸入式行動通訊裝置80包含機殼與發光觸控板模組10，發光觸控板模組10設於機殼中，其具有表層11、發光裝置20、感測器15(如透明形式)以及控制器14。在此一提，圖2所示的反射層12可予以省略，並且感測器15可以是電容式、電阻式或電感式感測器。

表層11可呈現多種操作模式而提供使用者手指或其他導電物體接觸，並可保護發光裝置20以及感測器15等元件。由於表層11可透光且均勻塗佈遮光物質而具有預定遮光率，因此具有擴散、濾光或吸光功用。

例如氧化銦錫感測器的透明形式的感測器15用以感測物體接近或接觸且電性連接至控制器14，並且控制器14根據位置資訊驅動發光裝置20的發光模式與光源亮度，使光線可選擇地進入其中一個導光層而切換發光觸控板模組不同的操作模式。

承上實施例，具有發光模式的發光裝置20設於感測器15下方，並且包含一、二或更多層的導光層。各導光層層體中、層體間與表面可以設有文數字、符號、圖案或甚至廠商LOGO圖案等，底面則可以設置微元件以反射微元件所在子區域的入射光為出射光。微元件的密度、位置、個數或形狀可以不同，可取決於實際應用。此外，當發光裝置20於發光模式時，光源亮度能調整到超過表層11的預定遮光率，使得導光層的文數字、符號或圖案能被呈現在表層11而呈現對應的操作模式81或82。

發光裝置20包含的第一導光層在此實施例設有數字1至9以及符號“*”與“#”，因此可在發光模式時被完全呈現而作為第一操作模式81，例如可供使用者撥電話，或者在其他應用可僅被呈現一子區域811，例如圖7A中的數字“1”。此外，第二導光層在此實施例設有英文字母，可被呈現為第二操作模式82供使用者操作。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，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，當可作些許之更動與潤飾，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．．．發光觸控板模組

11．．．表層

12．．．反射層

13、15．．．感測器

14．．．控制器

20．．．發光裝置

21．．．第一導光層

210、811．．．子區域

211．．．第一側面

22．．．第二導光層

222．．．第二側面

24．．．微元件

311~318．．．發光二極體

41、41’．．．光源

411．．．入射光

412．．．出射光

42．．．遮光片

45．．．觸感開關裝置

451．．．基材

452．．．金屬蓋

80．．．觸控輸入式行動通訊裝置

81．．．第一操作模式

82．．．第二操作模式

圖1係依據本發明一實施例之發光觸控板模組分解示意圖。

圖2係依據本發明另一實施例之發光觸控板模組分解示意圖。

圖3A係依據本發明一實施例之發光裝置之第一導光層示意圖。

圖3B係依據本發明另一實施例之發光裝置之第二導光層示意圖。

圖4A係依據本發明一實施例之發光觸控板模組剖面示意圖。

圖4B係依據本發明另一實施例之發光觸控板模組剖面示意圖。

圖5係依據本發明一實施例之微元件配置示意圖。

圖6A與圖6B係依據本發明一實施例之光源亮度示意圖。

圖7A與圖7B係依據本發明一實施例之觸控輸入式行動通訊裝置立體示意圖。

11．．．表層

12．．．反射層

13．．．感測器

21．．．第一導光層

211．．．第一側面

22．．．第二導光層

222．．．第二側面

24．．．微元件

41、41’．．．光源

411．．．入射光

412．．．出射光

42．．．遮光片

Claims (20)

1. 一種發光觸控板模組，包含：一感測器；一發光裝置，包含多數個導光層以及多數個光源，各該導光層包含一底面與一出光面，並分別接收該些光源所發出之光線，其中該底面設有一個以上微元件，該些微元件分別改變該導光層中光線的行進路徑到往該出光面方向；以及一控制器，係電性連接於該發光裝置，以分別控制開關該些光源，使光線可選擇地進入其中一個導光層，以切換該發光觸控板模組不同之操作模式；其中該感測器以及該發光裝置係相互堆疊設置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光觸控板模組，其中該些導光層包含相疊合的一第一導光層與一第二導光層，該第一導光層的第一側面與該第二導光層的第二側面分設有一遮光片，該第一側面與該第二側面為不同側。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光觸控板模組，更包含：一表層，其係可透光並提供一物體接近或接觸，其中該表層、該感測器以及該發光裝置係相互堆疊設置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之發光觸控板模組，其中該感測器係為透明式，並設於該表層以及該發光裝置之間。
5. 如申請專利範圍第3項所述之發光觸控板模組，其中該發光裝置係設於該表層以及該感測器之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光觸控板模組，更包含：一觸感開關裝置，係設置於該發光裝置下方，以提供按壓觸感或手感。
7. 如申請專利範圍第6項所述之發光觸控板模組，其中該觸感開關裝置包含一基材以及複數開關元件。
8. 如申請專利範圍第1項所述之發光觸控板模組，其中該些微元件的密度、位置、個數以及形狀的至少其中一個並不相同。
9. 如申請專利範圍第1項所述之發光觸控板模組，其中該微元件係以網版印刷或雷射加工形成的微細構造。
10. 如申請專利範圍第1項所述之發光觸控板模組，更包含：一反射層，設於該些導光層與該感測器之間。
11. 如申請專利範圍第1項所述之發光觸控板模組，其中該感測器係用以感測一物體之接近或接觸，並為電容式、電阻式以及電感式感測器的其中一個。
12. 一種發光觸控板模組，包含：一表層，均勻塗佈一遮光物質而具有一預定遮光率；一感測器；一發光裝置，包含一導光層以及多數個光源，並具有多數個子區域，該導光層之底面設有多數個微元件，並接收該些光源所發出之光線，其中該些微元件分別對應於該些子區域，以改變該導光層中光線的行進路徑到往該表層方向，以提供該發光裝置一發光模式；一控制器，係電性連接於該發光裝置，以分別調整該些光源使部分的子區域的亮度高於該預定遮光率，其餘子區域的亮度低於該預定遮光率；其中該表層、該感測器以及該發光裝置係相互堆疊設置。
13. 如申請專利範圍第12項所述之發光觸控板模組，其中該些微元件的密度、位置、個數以及形狀的至少其中一個並不相同。
14. 如申請專利範圍第12項所述之發光觸控板模組，其中該些光源的亮度係使用脈寬調變方式調整。
15. 如申請專利範圍第12項所述之發光觸控板模組，其中該感測器係用以感測一物體之接近或接觸，並為電容式、電阻式以及電感式感測器的其中一個。
16. 如申請專利範圍第12項所述之發光觸控板模組，其中該表層係可透光並提供一物體接近或接觸，該感測器係用以感測該物體接近或接觸時的一位置資訊；該控制器根據該位置資訊分別調整該些光源的亮度，以使對應於該物體之位置資訊的子區域的亮度高於該預定遮光率。
17. 如申請專利範圍第12項所述之發光觸控板模組，更包含：一觸感開關裝置，係設置於該發光裝置下方，以提供按壓觸感或手感，其中該觸感開關裝置包含一基材以及複數開關元件。
18. 一種電子裝置，包含：一殼體；以及一發光觸控板模組，設於該殼體中，並包含：一感測器；一發光裝置，包含多數個導光層以及多數個光源，各該導光層包含一底面與一出光面，該底面設有一個以上微元件，並分別接收該些光源所發出之光線，其中該些微元件分別改變該導光層中光線的行進路徑到往該出光面方向；以及一控制器，係電性連接於該發光裝置，以分別控制開關該些光源，使光線可選擇地進入其中一個導光層，以切換該發光觸控板模組不同之操作模式；其中該感測器以及該發光裝置係相互堆疊設置。
19. 如申請專利範圍第18項所述之電子裝置，其係為一觸控輸入式行動通訊裝置。
20. 如申請專利範圍第18項所述之電子裝置，其中該感測器係用以感測一物體之接近或接觸，並為電容式、電阻式以及電感式感測器的其中一個。