TWM658140U - 觸控板模組及應用觸控板模組的電子計算機 - Google Patents

Abstract

本創作提供一種觸控板模組，包括彈性支架、基板、複數個連接件及壓力感測單元。彈性支架具有複數個懸臂，複數個懸臂分別包括自由端及固定端。基板設置於彈性支架的上方。複數個連接件分別設置於複數個自由端，複數個連接件分別連接複數個自由端與基板。壓力感測單元設置於彈性支架與基板之間，壓力感測單元靠近彈性支架與基板的幾何中心。當基板因應外力觸壓時，外力藉由連接件傳遞至自由端，自由端相對該固定端轉動遠離基板，基板朝向彈性支架移動，使壓力感測單元產生形變，壓力感測單元根據形變而感測出施加於基板上的觸壓力，進而輸出壓力感測訊號。

Description

觸控板模組及應用觸控板模組的電子計算機

本創作關於一種觸摸輸入裝置，特別關於一種觸控板模組。

隨著科技的日新月異，電子設備的蓬勃發展為人類的生活帶來許多的便利性，因此如何讓電子設備的操作更人性化是重要的課題。舉例來說，日常生活常見的電子設備為筆記型電腦、手機、衛星導航裝置等，由於該些電子設備的儲存容量以及處理器運算效能大幅提昇，使得其所具有的功能日益變得強大且複雜。為了能有效率地操作這些電子設備，電子設備的製造商使用了觸控板作為輸入裝置以操控該些電子設備，例如使用者可藉由手指接觸觸控板且於觸控板上滑動以移動螢幕上的游標，亦可藉由觸壓觸控板而使電子設備執行特定功能，因此，觸控板可替代滑鼠的功用，令使用者不需因額外攜帶或裝設滑鼠而帶來不便。

再者，越來越多的觸控板具有壓力感測器，以在使用者觸壓觸控板時感測使用者施加在觸控板上的觸壓力並輸出壓力感測訊號，進而使得觸壓板根據此壓力感測訊號來控制電子設備執行相應的功能。現今觸控板多半是將多顆壓力感測器配置在觸控板模組的周圍，也就 是當觸控板被觸壓時，懸臂結構被推擠而產生形變，壓力感測器根據此形變量而感測出施加在觸控板上的觸壓力大小。此種設計較為複雜且價格也相對昂貴。為此，如何改善複雜的結構及降低成本，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模組。

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模組，應用於電子計算機，觸控板模組設置於電子計算機的框架內，觸控板模組包括彈性支架、基板、複數個連接件以及壓力感測單元。彈性支架具有複數個懸臂，複數個懸臂分別包括自由端及固定端，自由端可相對固定端轉動。基板設置於彈性支架的上方，基板可相對彈性支架移動。複數個連接件分別設置於複數個自由端，複數個連接件分別連接複數個自由端與基板。壓力感測單元設置於彈性支架與基板之間，壓力感測單元靠近彈性支架與基板的幾何中心。其中，當基板因應外力觸壓時，外力藉由至少一連接件傳遞至至少一自由端，至少一自由端相對至少一固定端轉動遠離基板，基板朝向彈性支架移動，使壓力感測單元產生形變，壓力感測單元根據形變而感測出施加於基板上的觸壓力，進而輸出壓力感測訊號。

在本創作的一實施例中，上述的複數個懸臂包括複數個第一懸臂部及第二懸臂部，複數個第一懸臂部分別設置靠近彈性支架與基板的周圍，第二懸臂部設置靠近彈性支架與基板的幾何中心。

在本創作的一實施例中，上述的複數個第一懸臂部分別包括第一自由端及第一固定端，第二懸臂部包括第二自由端及第二固定端，第一自由端會相對第一固定端轉動，第二自由端會相對第二固定端轉動。

在本創作的一實施例中，上述的複數個連接件進一步包括複數個第一連接件及第二連接件，複數個第一連接件分別設置於複數個第一自由端，第二連接件設置於第二自由端。

在本創作的一實施例中，上述的壓力感測單元設置於第二懸臂部，壓力感測單元與第二連接件相鄰。

在本創作的一實施例中，上述的第二懸臂部進一步包括穿孔，壓力感測單元容置於穿孔之中。

在本創作的一實施例中，上述的複數個第一連接件及第二連接件為彈性材質。

在本創作的一實施例中，上述的彈性材質為液態矽膠(LSR，Liquid silicon rubber)。

在本創作的一實施例中，上述的基板具有二長邊及二短邊，二長邊相對設置，二短邊相對設置，任一長邊與二短邊相鄰，任一短邊與二長邊相鄰，長邊不大於120公厘，短邊不大於70公厘。

在本創作的一實施例中，上述的壓力感測單元系為微機電加速度計(MEMS Accelerometer)。

在本創作的一實施例中，上述的觸控板模組進一步包括柔性電路板，柔性電路板設置於基板及壓力感測單元之間，柔性電路板電性連接基板及壓力感測單元。

在本創作的一實施例中，上述的觸控板模組進一步包括控制單元，控制單元建構於基板，控制單元進一步包括韌體，韌體用以校正基板的觸壓靈敏度。

為達上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本創作亦提供一種電子計算機，包括外殼、處理器及觸控板模組。外殼具有向內凹陷的框架。處理器配置於外殼內。觸控板模組包括彈性支架、基板、複數個連接件以及壓力感測單元。彈性支架具有複數個懸臂，複數個懸臂分別包括自由端及固定端，自由端可相對固定端轉動。基板設置於彈性支架的上方，基板可相對彈性支架移動。複數個連接件分別設置於複數個自由端，複數個連接件分別連接複數個自由端與基板。壓力感測單元設置於彈性支架與基板之間，壓力感測單元靠近彈性支架與基板的幾何中心。其中，當基板因應外力觸壓時，外力藉由至少一連接件傳遞至至少一自由端，至少一自由端相對至少一固定端轉動遠離基板，基板朝向彈性支架移動，使壓力感測單元產生形變，壓力感測單元根據形變而感測出施加於基板上的觸壓力，進而輸出壓力感測訊號。

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。

1:電子計算機

2:觸控板模組

11:外殼

12:螢幕

13:游標

14:框架

15:處理器

21:彈性支架

22:基板

22a:長邊

22b:短邊

23:連接件

23a:第一連接件

23b:第二連接件

24:壓力感測單元

25:柔性電路板

211:懸臂

R:自由端

F:固定端

211a:第一懸臂部

211b:第二懸臂部

R1:第一自由端

R2:第二自由端

F1:第一固定端

F2:第二固定端

213:避讓孔

214:安裝孔

221:上蓋板

222:印刷電路板

223:黏膠層

h1:穿孔

h2:定位穿孔

h3:定位孔

2221:第一面

2222:第二面

C:控制單元

S:韌體

G:間距

G1:第一距離

G2:第二距離

X:X軸

Y:Y軸

Z:Z軸

圖1為本創作一實施例所述的電子計算機及其觸控板模組的外觀結構示意圖。

圖2為本創作觸控板模組的爆炸示意圖。

圖3為本創作彈性支架、第一連接件及第二連接件的俯視示意圖。

圖4A為本創作觸控板模組被觸壓前的俯視示意圖。

圖4B為圖4A觸控板模組沿線A-A的簡易剖面示意圖。

圖5A為本創作觸控板模組被觸壓後的俯視示意圖。

圖5B為圖5A觸控板模組沿線A-A的簡易剖面示意圖。

圖1為本創作一實施例電子計算機1及其觸控板模組2的外觀結構示意圖。圖2為本創作觸控板模組2的爆炸示意圖。圖3為本創作彈性支架21、第一連接件23a及第二連接件23b的俯視示意圖。圖4A為本創作觸控板模組2被觸壓前的俯視示意圖。圖4B為圖4A觸控板模組2沿線A-A的簡易剖面示意圖。圖5A為本創作觸控板模組2被觸壓後的俯視示意圖。圖5B為圖5A觸控板模組2沿線A-A的簡易剖面示意圖。

請參考圖1、圖2及圖3。本創作提供一種觸控板模組2，應用於電子計算機1，觸控板模組2設置於電子計算機1的框架14內，觸控板模組2包括彈性支架21、基板22、複數個連接件23及壓力感測單元24。彈性支架21具有複數個懸臂211，複數個懸臂211分別包括自由端R及固定端F，自由端R可相對固定端F轉動。基板22設置於彈性支架21的上方，基板22可相對彈性支架21移動。複數個連接件23分別設置於複數個自 由端R，複數個連接件23分別連接複數個自由端R與基板22。壓力感測單元24設置於彈性支架21與基板22之間，壓力感測單元24靠近彈性支架21與基板22的幾何中心。其中，當基板22因應外力觸壓時，外力藉由至少一連接件23傳遞至至少一自由端R，至少一自由端R相對該至少一固定端F轉動遠離基板22，基板22朝向彈性支架21移動，使壓力感測單元24產生形變，壓力感測單元24根據形變而感測出施加於基板22上的觸壓力，進而輸出壓力感測訊號。以下針對本創作觸控板模組2各部件做詳細描述。

請再次參閱圖1，電子計算機1可以是但不限於，例如：筆記型電腦。電子計算機1包括外殼11、螢幕12、處理器15及觸控板模組2。處理器15設置於外殼11之內，處理器15用以處理電子計算機1的電子訊號，而外殼11具有向內凹陷的框架14。觸控板模組2設置置於框架14中，觸控板模組2處理器15電性相連，至少部分的觸控板模組2顯露於外以供使用者接觸而對電子計算機1進行操作，舉例來說，使用者可藉由將手指接觸觸控板模組2並於觸控板模組2上滑動以移動螢幕12上的游標13，亦可藉由按壓觸控板模組2而使電子計算機1執行特定功能。

請再次參閱圖2及圖3。彈性支架21外觀大致呈矩形的板體。彈性支架21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21包括複數個懸臂211、至少一避讓孔213及複數個安裝孔214。

複數個懸臂211是由彈性支架21沖壓形成。複數個懸臂211用於支撐連接件23。複數個懸臂211包括複數個第一懸臂部211a及第二懸臂部211b。複數個第一懸臂部211a分別設置靠近彈性支架21的周圍。任一第一懸臂部211a具有第一自由端R1及第一固定端F1，第一自由端 R1可相對第一固定端F1轉動。第二懸臂部211b設置靠近彈性支架21的幾何中心，第二懸臂部211b具有第二自由端R2及第二固定端F2，第二自由端R2可相對第二固定端F2轉動。在本創作較佳實施方式中，彈性支架21具有四個第一懸臂部211a及一個第二懸臂部211b，四個第一懸臂部211a分別設置靠近彈性支架21的四個角，第一懸臂部211a的延伸方向與X軸平行，第二懸臂部211b的延伸方向與Y軸平行，亦即，第一懸臂部211a的延伸方向會與第二懸臂部211b的延伸方向垂直。在本創作較佳實施方式中，第二懸臂部211b進一步包括穿孔h1及複數個定位穿孔h2，穿孔h1及複數個定位穿孔h2由第二懸臂部211b貫穿形成，穿孔h1用以容置壓力感測單元24，穿孔h1的形狀可以是但不限於，例如：矩形或圓形等。在本創作較佳實施方式中，第二懸臂部211b設置有二個定位穿孔h2，定位穿孔h2的形狀可以是但不限於，例如：圓形。

至少一避讓孔213用於提供各種電子元件避讓空間，因此避讓孔213具有多種不同形狀及大小，例如：矩形、圓形或是不規則形狀。複數個安裝孔214用以將觸控板模組2與電子計算機1互相固定，複數個安裝孔214可以是但不限於，例如：螺孔。在本創作較佳實施方式中，觸控板模組2透過複數個螺絲(圖未示)與電子計算機1固定。

請再次參閱圖2，基板22外觀呈矩形板體。基板22具有二長邊22a及二短邊22b，二長邊22a相對設置，二短邊22b相對設置，任一長邊22a會與二短邊22b相鄰，任一短邊22b會與二長邊22a相鄰，在本創作較佳實施方式中，基板的長邊22a長度不大於120公釐，基板的短邊22b不大於為70公釐。

基板22進一步包括上蓋板221、印刷電路板222及黏膠層223。上蓋板221設置於印刷電路板222的上方，亦即，上蓋板221設置於印刷 電路板222的Z軸的正向方向。黏膠層223設置於上蓋板221與印刷電路板222之間，黏膠層223用以將上蓋板221與印刷電路板222彼此貼合。印刷電路板222具有第一面2221及第二面2222，第一面2221與第二面2222相對設置，第一面2221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2222上安裝有複數電子元件(圖未示)。在本創作較佳實施方式中，上蓋板221的材質可以是但不限於，例如：玻璃，上蓋板221的材質可依照實際情況的需求而置換成所需的材質。黏膠層223是雙面黏膠層，黏膠層223可以是但不限於，例如：雙面膠或壓感膠(Pressure Sensitive Adhesive,PSA)。

請再次參閱圖2及圖3，複數個連接件23分別設置於複數個自由端R，複數個連接件23用於分別連接複數個自由端R及基板22，複數個連接件23的材質為彈性材質，用於當外力於基板22上撤銷後，懸臂211在連接件23的作用下恢復至無受力的初始狀態。彈性材質可以是但不限於，例如：液態矽膠(LSR，Liquid silicon rubber)。在本創作較佳實施方式中，複數個連接件23包括複數個第一連接件23a及第二連接件23b，其中，複數個第一連接件23a分別設置於第一自由端R1，第二連接件23b設置於第二自由端R2，亦即，第一連接件23a的數量會對應第一自由端R1的數量設置，第二連接件23b的數量會對應第二自由端R2的數量設置，在本創作較佳實施方式中，第一連接件23a的數量為四個，四個第一連接件23a分別設置靠近彈性支架21與基板22的周圍，第二連接件23b的數量為一個，第二連接件23b設置靠近彈性支架21及基板22的幾何中心。任一第一連接件23a的中心至第二連接件23b的中心具有 間距G，在本創作較佳實施方式中，間距G可以是但不限於，例如：55-62公釐。

請一併參閱圖2及圖4A，壓力感測單元24設置於彈性支架21與基板22之間，同時，壓力感測單元24亦會設置靠近彈性支架21及基板22的幾何中心，在本創作較佳實施方式中，壓力感測單元24設置於第二懸臂部211b。壓力感測單元24用以在基板22被觸壓時的壓力作用下發生形變，壓力感測單元24會輸出相應的壓力感測訊號。在本創作較佳實施方式中，觸控板模組2進一步包括柔性電路板25，柔性電路板25設置於壓力感測單元24與印刷電路板222之間，柔性電路板25與壓力感測單元24及印刷電路板222電性連接，壓力感測單元24被施加觸壓力所輸出的壓力訊號藉由柔性電路板25傳輸至建構於印刷電路板222上的控制單元C，此時，控制單元C根據此壓力感測訊號而輸入控制訊號至電子計算機1的處理器15，藉此令電子計算機1執行相對應的功能。在本創作較佳實施方式中，壓力感測單元24可以是但不限於，例如：微機電加速度計(MEMS Accelerometer)。柔性電路板25進一步包括二定位孔h3，二定位孔h3用以與第二懸臂部211b上的二個定位穿孔h2定位。

以下再針對本創作實施方式的觸控板模組2的作動方式做進一步的說明。

請一併參閱圖4A及圖4B，當基板22未被施加觸壓力時，複數個懸臂211分別支撐複數個連接件23，換言之，複數個第一懸臂部211a支撐複數個第一連接件23a，第二懸臂部211b支撐第二連接件23b，使基板22與彈性支架21之間具有第一距離G1。

請進一步參閱圖5A及圖5B，當基板22因應外力觸壓時，觸壓力藉由至少一連接件23傳導至至少一懸臂211，至少一自由端R相對至 少一固定端F朝向遠離基板22的一側轉動，使基板22朝向彈性支架21移動，基板22與彈性支架21之間從第一距離G1變成第二距離G2，第二距離G2會小於第一距離G1，使壓力感測單元24產生形變，壓力感測單元24根據形變而感測出施加於基板22上的觸壓力，壓力感測單元24進而輸出壓力感測訊號至控制單元C，當觸壓力到達預設的闕值時，控制單元C向電子計算機1的處理器15上報以實現滑鼠左鍵或右鍵的功能。

由於本創作觸控模組2的壓力感測單元24設置靠近基板22的幾何中心，因此，相同的觸壓力施加於基板22的幾何中心處或施加於基板22的周圍處，會因為施力點與壓力感測單元24的距離不同，造成壓力感測單元24所檢測到的壓力值亦有差異。在本創作較佳實施方式中，觸控板模組2進一步包括韌體S，韌體S儲存於控制單元C中。韌體S用以校正基板22上各處的觸壓靈敏度，使基板22上各處的觸壓靈敏度控制在公差範圍之內。公差範圍可以是但不限於，例如：百分之十。

舉例而言，當使用者在靠近基板22幾何中心處施加觸壓力，觸壓力會藉由第二連接件23b傳遞至第二自由端R2，第二自由端R2相對第二固定端F2遠離基板22轉動，使基板22朝向彈性支架21移動，進一步讓壓力感測單元24產生形變，壓力感測單元24進而輸出壓力感測訊號至控制單元C，當觸壓力到達預設的闕值，例如：150公克，控制單元C向電子計算機1的處理器15上報便可實現滑鼠左鍵和右鍵的功能。

當使用者施加與前述相同的觸壓力在基板22的邊角處時，亦即，施力於基板22的周圍或邊緣處，觸壓力會藉由任一第一連接件23a傳遞至任一第一自由端R1，第一自由端R1相對第一固定端F1遠離基板22轉動，使基板22朝向彈性支架21移動，進一步讓壓力感測單元24產生形變，壓力感測單元24進而輸出壓力感測訊號至控制單元C，但由於 第一懸臂部211a與壓力感測單元24之間的距離相比於第二懸臂部211b與壓力感測單元24之間的距離遠，因此相同的觸壓力對壓力感測單元24所產生的形變會與前述情形有差異，故壓力感測單元24所感測出施加於基板22上的觸壓力亦會有差異，經韌體S進一步校正後，便可令基板22上各點的觸壓靈敏度在公差範圍內，例如：正負百分之十的範圍內，此設計的優點在於使觸控板模組2各處的觸壓靈敏度均勻。

綜上所述，本創作的優勢在於，本創作僅使用單一個壓力感測單元24，即可針對小面積的觸控板模組(例如：不超過120mm*70mm)做觸壓力的感測，整體結構相對簡單，有效降低製作成本以及整體的重量。

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新型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，並非用來限制本新型之權利範圍。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。

2:觸控板模組

21:彈性支架

22:基板

22a:長邊

22b:短邊

23:連接件

23a:第一連接件

23b:第二連接件

24:壓力感測單元

25:柔性電路板

211:懸臂

211a:第一懸臂部

211b:第二懸臂部

213:避讓孔

214:安裝孔

221:上蓋板

222:印刷電路板

223:黏膠層

h3:定位孔

2221:第一面

2222:第二面

C:控制單元

S:韌體

X:X軸

Y:Y軸

Z:Z軸

Claims (13)

1. 一種觸控板模組，應用於一電子計算機，該觸控板模組設置於該電子計算機的一框架內，該觸控板模組包括：一彈性支架，該彈性支架具有複數個懸臂，該些懸臂分別包括一自由端及一固定端，該自由端可相對該固定端轉動；一基板，設置於該彈性支架的上方，該基板可相對該彈性支架移動；複數個連接件，分別設置於該些自由端，該些連接件分別連接該些自由端與該基板；以及一壓力感測單元，設置於該彈性支架與該基板之間，該壓力感測單元靠近該彈性支架與該基板的幾何中心；其中，當該基板因應一外力觸壓時，該外力藉由該至少一連接件傳遞至該至少一自由端，該至少一自由端相對該至少一固定端轉動遠離該基板，該基板朝向該彈性支架移動，使該壓力感測單元產生形變，該壓力感測單元根據形變而感測出施加於該基板上的觸壓力，進而輸出一壓力感測訊號。
2. 如請求項1所述的觸控板模組，其中，該些懸臂包括複數個第一懸臂部及一第二懸臂部，該些第一懸臂部分別設置靠近該彈性支架與該基板的周圍，該第二懸臂部設置靠近該彈性支架與該基板的幾何中心。
3. 如請求項2所述的觸控板模組，其中，該些第一懸臂部分別包括一第一自由端及一第一固定端，該第二懸臂部包括一第二自由端及一第二固定端，該第一自由端會相對該第一固定端轉動，該第二自由端會相對該第二固定端轉動。
4. 如請求項3所述的觸控板模組，其中，該些連接件進一步包括複數個第一連接件及一第二連接件，該些第一連接件分別設置於該些第一自由端，該第二連接件設置於該第二自由端。
5. 如請求項4所述的觸控板模組，其中，該壓力感測單元設置於該第二懸臂部，該壓力感測單元與該第二連接件相鄰。
6. 如請求項5所述的觸控板模組，其中，該第二懸臂部進一步包括一穿孔，該壓力感測單元容置於該穿孔之中。
7. 如請求項4所述的觸控板模組，其中，該些第一連接件及該第二連接件為一彈性材質。
8. 如請求項7所述的觸控板模組，其中，該彈性材質為液態矽膠(LSR，Liquid silicon rubber)。
9. 如請求項1所述的觸控板模組，其中，該基板具有二長邊及二短邊，該二長邊相對設置，該二短邊相對設置，該任一長邊與該二短邊相鄰，該任一短邊與該二長邊相鄰，該長邊不大於120公厘，該短邊不大於70公厘。
10. 如請求項1所述的觸控板模組，其中，該壓力感測單元系為一微機電加速度計(MEMS Accelerometer)。
11. 如請求項1所述的觸控板模組，其中，該觸控板模組進一步包括一柔性電路板，該柔性電路板設置於該基板及該壓力感測單元之間，該柔性電路板電性連接該基板及該壓力感測單元。
12. 如請求項1所述的觸控板模組，其中，該觸控板模組進一步包括一控制單元，該控制單元建構於該基板，該控制單元進一步包括一韌體，該韌體用以校正該基板的觸壓靈敏度。
13. 一種電子計算機，包括： 一外殼，具有向內凹陷的一框架；一處理器，配置於該外殼內；以及一觸控板模組，配置於該框架內並與該處理器電性相連，該觸控板模組包括：一彈性支架，該彈性支架具有複數個懸臂，該些懸臂分別包括一自由端及一固定端，該自由端可相對該固定端轉動；一基板，設置於該彈性支架的上方，該基板可相對該彈性支架移動；複數個連接件，分別設置於該些自由端，該些連接件分別連接該些自由端與該基板；以及一壓力感測單元，設置於該彈性支架與該基板之間，該壓力感測單元靠近該彈性支架與該基板的幾何中心；其中，當該基板因應一外力觸壓時，該外力藉由該至少一連接件傳遞至該至少一自由端，該至少一自由端相對該至少一固定端轉動遠離該基板，該基板朝向該彈性支架移動，使該壓力感測單元產生形變，該壓力感測單元根據形變而感測出施加於該基板上的觸壓力，進而輸出一壓力感測訊號。