TWI488087B - 輸入裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種輸入裝置,特別是一種具有泳動粒子之輸入裝置。
早期觸控型輸入裝置為電阻式觸控,其中此觸控型輸入裝置的固定基板及撓性基板之間具有一間隔。當此觸控型輸入裝置受到使用者的觸碰時,撓性基板會產生變形並且與固定基板電性接觸,是以此觸控型輸入裝置能夠產生被觸碰的位置的訊號。然而,為了使撓性基板與固定基板電性接觸,使用者對輸入裝置必須施加較大壓力以使撓性基板產生較大的變形量。然而,如此之設計容易造成撓性基板內的電極破裂,而縮短觸控型輸入裝置的使用壽命。
近年觸控型輸入裝置為電容式觸控,其中此觸控型輸入裝置的導電玻璃能夠提供均勻電場。當此觸控型輸入裝置受到使用者的觸碰時,導電玻璃之被觸碰的位置會因為人體等導體吸走部分電流而造成電壓下降。因此,此觸控型輸入裝置能夠計算並且產生觸控位置的訊號。雖然電容式觸控型輸入裝置比具有比電阻式觸控型輸入裝置較長的使用壽命,但使用者在使用電容式觸控型輸入裝置時,往往只能使
用人體或特定種類的觸控筆。當使用者配戴絕緣的手套時,電容式觸控面板便無法運作。
另外,還有業者發展光學偵測式的輸入裝置。此種輸入裝置具有背光模組及光學感測模組。背光模組的光線能穿過光學感測模組。當使用者利用其自身或物品觸碰光學感測模組時,背光模組的光線穿過光學感測模組後,再由使用者其自身或物品反射而回到光學感測模組,以令光學感測模組偵測被觸碰的位置。然而,此種設計在容易受到外界背景光線影響而發生誤判。
因此提供一種使用壽命長,各種場合及工具皆能適用,且輸入訊號準確的輸入裝置,為目前相關業者所面臨課題。
有鑑於以上的問題,本發明提出一種輸入裝置,利用偵測多個泳動粒子整體的光線反射變化,而得知輸入情形。
本發明揭露一種輸入裝置,包括一背光模組、一面板及一光學感測模組。背光模組用以提供一光線。面板設置於背光模組上方。面板包括一電極基板、一撓性基板、一第一電極、一流體層及多個泳動粒子。撓性基板設置於電極基板上,且與電極基板間隔一距離。第一電極設置於電極基板及撓性基板之間,且用以提供一第一電場。流體層設置於
電極基板及撓性基板之間。此些泳動粒子具有一電性,且可活動的設置於流體層中。此些泳動粒子具有反射特性以反射光線以及一外界光,且用以受第一電場之驅動而鋪設於撓性基板。光學感測模組設置於背光模組及面板之間。光學感測模組具有多個感光單元。於第一電極提供第一電場時,光線被此些泳動粒子反射至此些感光單元。
根據本發明之輸入裝置,於第一電極提供第一電場時,泳動粒子受第一電場之驅動而鋪設於撓性基板,背光模組所提供之光線被此些泳動粒子反射至此些感光單元。當使用者觸摸撓性基板時,撓性基板會略為變形,連帶改變鋪設於撓性基板之泳動粒子的排列。當泳動粒子的排列改變時,不同位置之泳動粒子使光線反射的角度亦會隨之改變。光學感測模組之感光單元能夠藉由反射角度的改變位置,偵測面板上受到外力觸摸的位置。輸入裝置藉此能夠得知使用者觸碰的位置,而能讓使用者進行觸控操作。由於輸入裝置受到外力觸摸即可進行觸控操作,故使用者能夠利用任何物品或工具使用輸入裝置進行觸控。由於撓性基板的變形幅度僅需使泳動粒子的排列情形改變,而使其變形幅度能比習知技術中令撓性基板與電極基板電性接觸的變形幅度要小。輸入裝置因此能具有較長的使用壽命。泳動粒子鋪設於撓性基板時能夠遮擋外界光線,使外界光線不會進入輸入裝置中。因此,輸入裝置能夠解決外界光線干擾而造成輸入訊號誤判
的問題。
以上之關於本發明內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理,並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
10、20、30‧‧‧輸入裝置
110‧‧‧背光模組
120、220、320‧‧‧面板
121、221、321‧‧‧電極基板
122、222、322‧‧‧撓性基板
1231、2232、3231‧‧‧第一電極
124、224、324‧‧‧流體層
125、225、325‧‧‧泳動粒子
130‧‧‧光學感測模組
131‧‧‧感光單元
2232、3232‧‧‧第二電極
2233、3233‧‧‧第三電極
2234、3234‧‧‧第四電極
3231a‧‧‧第一子電極
3232a‧‧‧第二子電極
3233a‧‧‧第三子電極
3234a‧‧‧第四子電極
326‧‧‧間隔牆
327‧‧‧黑色矩陣
F‧‧‧外力
L‧‧‧光線
R‧‧‧子畫素區域
S‧‧‧物品
第1A圖繪示依照本發明之實施例之輸入裝置之側視圖。
第1B圖繪示第1A圖之輸入裝置受到外力時之側視圖。
第2A圖繪示依照本發明之另一實施例之輸入裝置之側視圖。
第2B圖繪示第2A圖之輸入裝置受到外力時之側視圖。
第2C圖繪示第2A圖之輸入裝置之泳動粒子受到第二電場驅動之側視圖。
第3A圖繪示依照本發明之另一實施例之輸入裝置之側視圖。
第3B圖繪示第3A圖之輸入裝置受到外力時之側視圖。
第3C圖繪示第3A圖之輸入裝置之泳動粒子受到第二電場驅動之側視圖。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點,其內容足以使任何本領域中具通常知識者了解本發明之技術內容並據以實施,且根據本說明書所揭露之內
容、申請專利範圍及圖式,任何本領域中具通常知識者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點,但非以任何觀點限制本發明之範疇。圖式中之比例並非用以限定本發明。
請參照第1A圖,繪示依照本發明之實施例之輸入裝置10之側視圖。於本實施例中,輸入裝置10包括一背光模組110、一面板120及一光學感測模組130。
背光模組110用以提供一光線L。面板120設置於背光模組110上方。光學感測模組130具有多個感光單元131,且設置於背光模組110及面板120之間。
面板120包括一電極基板121、一撓性基板122、一第一電極1231、一流體層124及多個泳動粒子125。撓性基板122設置於電極基板121上,且與電極基板121間隔一距離。
第一電極1231設置於電極基板121上,且位於電極基板121及撓性基板122之間。第一電極1231用以提供一第一電場。
流體層124設置於電極基板121及撓性基板122之間。流體層124為透明者而能供光線L通過。泳動粒子125具有一電性,且可活動的設置於流體層124中。泳動粒子125具有反射特性以反射光線L以及一外界光。泳動粒子125具有反射特性,表示泳動粒子125為能夠將光線反射的粒子。光線於泳動粒子125上反射與入射的比例大於零。
於第一電極1231提供第一電場時,第一電極1231排斥泳動粒子125。泳動粒子125受第一電場之驅動而鋪設於撓性基板122。背光模組110所提供之光線L能被泳動粒子125反射至光學感測模組130之感光單元131。
請參照第1B圖,繪示第1A圖之輸入裝置10受到外力F時之側視圖。當使用者利用手指、觸控筆或其他物品對輸入裝置10進行觸控操作時,會對輸入裝置施加外力F。撓性基板122受到外力而變形,連帶改變鋪設於撓性基板122之泳動粒子125的排列。當泳動粒子125的排列改變時,不同位置之泳動粒子使光線反射的角度亦會隨之改變。光學感測模組130之感光單元131能夠藉由反射角度的改變位置,偵測面板120上施加有外力F的位置。輸入裝置10藉此能夠得知使用者觸控的位置,而能讓使用者進行觸控操作。
請參照第2A圖,繪示依照本發明之另一實施例之輸入裝置20之側視圖。輸入裝置20與第1A圖之輸入裝置10相似,包括一背光模組110、一面板220及一光學感測模組130。面板220之流體層224設置於電極基板221及撓性基板222之間,且能供光線L通過。面板220之泳動粒子225可活動的設置於流體層224中。
然而,於本實施例中,面板220包括一第一電極2231、一第二電極2232、一第三電極2233及一第四電極2234。
第一電極2231設置於電極基板221上,且位於
電極基板221及撓性基板222之間。第四電極2234設置於撓性基板222上,並位於電極基板221及撓性基板222之間,且對應於第一電極2231。第一電極2231及第四電極2234用以共同提供一第一電場。
第二電極2232設置於電極基板221,並位於電極基板221及撓性基板222之間,且位於第一電極2231之外側。第三電極2233設置於撓性基板222,並位於電極基板221及撓性基板222之間,且對應於第二電極2232。第二電極2232及第三電極2233用以共同提供一第二電場。於本實施例中,第一電極2231及第四電極2234能夠共同提供第一電場,第二電極2232及第三電極2233能夠共同提供第二電場,但不限於此。於其他實施例中,亦能夠省略設置第三電極2233及第四電極2234。
於第一電極2231及第四電極2234提供第一電場時,第一電極2231排斥泳動粒子225,第四電極2234吸引泳動粒子225。泳動粒子225受第一電場之驅動而鋪設於撓性基板222。背光模組110所提供之光線L能被泳動粒子225反射至光學感測模組130之感光單元131。
請參照第2B圖,繪示第2A圖之輸入裝置20受到外力F時之側視圖。當使用者利用手指、觸控筆或其他物品對輸入裝置20進行觸控操作時,會對輸入裝置施加外力F。撓性基板222受到外力變形,連帶改變鋪設於撓性基板222
之泳動粒子225的排列。當泳動粒子225的排列改變時,不同位置之泳動粒子使光線反射的角度亦會隨之改變。光學感測模組130之感光單元131能夠藉由反射角度的改變位置,偵測面板220上施加有外力F的位置。輸入裝置20藉此能夠得知使用者觸控的位置,而能讓使用者進行觸控操作。
請參照第2C圖,繪示第2A圖之輸入裝置20之泳動粒子225受到第二電場驅動之側視圖。於第二電極2232及第三電極2233提供第二電場時,第二電極2232及第三電極2233吸引泳動粒子225。泳動粒子225受第二電場之驅動而移動至第一電極2231之外側。此時,光線L能夠貫穿面板220。使用者能將想要掃描的物品S放置於撓性基板222上,光線L能被物品S反射至光學感測模組130之感光單元131,而能夠偵測物品S之影像。藉此,使用者能夠使用輸入裝置20的掃描功能。
請參照第3A圖,繪示依照本發明之另一實施例之輸入裝置30之側視圖。輸入裝置30與第2A圖之輸入裝置20相似,包括一背光模組110、一面板320及一光學感測模組130。面板320之流體層324設置於電極基板321及撓性基板322之間,且能供光線L通過。面板320之泳動粒子325可活動的設置於流體層324中。
然而,於本實施例中,面板320還包括多個間隔牆326及黑色矩陣327。間隔牆326設置於電極基板321及撓
性基板322之間,將面板320劃分成多個子畫素區域R。黑色矩陣327設置於此些子畫素區域R之間,且對應於此些間隔牆326。於本實施例中,一個子畫素區域R對應二個感光單元131,但不限於此,於其他實施例中,各子畫素區域R能夠對應一個或多個感光單元131。於其他實施例中,各子畫素區域R能夠不與感光單元131相對應。
第一電極3231包括多個第一子電極3231a。此些第一子電極3231a分別位於此些子畫素區域R中。第四電極3234包括多個第四子電極3234a。位於各子畫素區域R之各第四子電極3234a對應於各第一子電極3231a。此些第一子電極3231a及此些第四子電極3234a共同提供第一電場。
第二電極3232包括多個第二子電極3232a,且此些間隔牆326對應於此些第二子電極3232a設置。位於各子畫素區域R之各第二子電極3232a位於各第一子電極3231a之外側。第三電極3233包括多個第三子電極3233a,且此些間隔牆326對應於此些第三子電極3233a設置。位於各子畫素區域R之各第三子電極3233a位於各第四子電極3234a之外側。此些第二子電極3232a及此些第三子電極3233a共同提供第二電場。於本實施例中,第一電極2231及第四電極2234能夠提供第一電場,第二電極2232及第三電極2233能夠提供第二電場,但不限於此。於其他實施例中,亦能夠省略設置第三子電極3233a及第四子電極3234a。
於第一子電極3231a及第四子電極3234a提供第一電場時,第一子電極3231a排斥泳動粒子325,第四子電極3234a吸引泳動粒子325。泳動粒子325受第一電場之驅動而鋪設於撓性基板322。背光模組110所提供之光線L能被泳動粒子325反射至光學感測模組130之感光單元131。
請參照第3B圖,繪示第3A圖之輸入裝置30受到外力F時之側視圖。當使用者利用手指、觸控筆或其他物品對輸入裝置30進行觸控操作時,會對輸入裝置施加外力F。撓性基板322受到外力變形,連帶使間隔牆326變形,且改變鋪設於撓性基板322之泳動粒子325的排列。當泳動粒子325的排列改變時,不同位置之泳動粒子使光線反射的角度亦會隨之改變。光學感測模組130之感光單元131能夠藉由反射角度的改變位置,偵測面板320上施加有外力F的位置。輸入裝置30藉此能夠得知使用者觸控的位置,而能讓使用者進行觸控操作。
請參照第3C圖,繪示第3A圖之輸入裝置30之泳動粒子325受到第二電場驅動之側視圖。於第二子電極3232a及第三子電極3233a提供第二電場時,第二子電極3232a及第三子電極3233a吸引泳動粒子325。泳動粒子325受第二電場之驅動而移動至第一子電極3231a之外側,且由黑色矩陣327所遮蔽。此時,光線L能夠貫穿面板320。使用者能將想要掃描的物品S放置於撓性基板322上,光線L能被物品S
反射至光學感測模組130之感光單元131,而能夠偵測物品S之影像。藉此,使用者能夠使用輸入裝置30的掃描功能。
綜上所述,本發明之輸入裝置,於第一電極及第四電極提供第一電場時,泳動粒子受第一電場之驅動而鋪設於撓性基板,背光模組所提供之光線被此些泳動粒子反射至此些感光單元。當使用者觸摸撓性基板時,撓性基板會略為變形,連帶改變鋪設於撓性基板之泳動粒子的排列。當泳動粒子的排列改變時,不同位置之泳動粒子使光線反射的角度亦會隨之改變。光學感測模組之感光單元能夠藉由反射角度的改變位置,偵測面板上受到外力觸摸的位置。輸入裝置藉此能夠得知使用者觸碰的位置,而能讓使用者進行觸控操作。由於輸入裝置受到外力觸摸即可進行觸控操作,故使用者能夠利用任何物品或工具使用輸入裝置進行觸控。另外,間隔牆之設置還能提供面板之強度。由於撓性基板的變形幅度僅需使泳動粒子的排列情形改變,而使其變形幅度能比習知技術中令撓性基板與電極基板電性接觸的變形幅度要小。輸入裝置因此能具有較長的使用壽命。泳動粒子鋪設於撓性基板時能夠遮擋外界光線,使外界光線不會進入輸入裝置中。因此,輸入裝置能夠解決外界光線干擾而造成輸入訊號誤判的問題。
另一方面,於第二電極及第三電極提供第二電場時,泳動粒子受第二電場之驅動而移動至第一電極之外側。
此時,光線能夠貫穿面板。使用者能將想要掃描的物品放置於撓性基板上。背光模組所提供之光線能被物品反射至光學感測模組,而能夠偵測物品之影像。藉此,輸入裝置還能具有掃描功能。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內,所為之更動與潤飾,均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
10‧‧‧輸入裝置
110‧‧‧背光模組
120‧‧‧面板
121‧‧‧電極基板
122‧‧‧撓性基板
1231‧‧‧第一電極
124‧‧‧流體層
125‧‧‧泳動粒子
130‧‧‧光學感測模組
131‧‧‧感光單元
L‧‧‧光線
Claims (10)
- 一種輸入裝置,包括:一背光模組,用以提供一光線;一面板,設置於該背光模組上方,該面板包括;一電極基板;一撓性基板,設置於該電極基板上,且與該電極基板間隔一距離;一第一電極,設置於該電極基板及該撓性基板之間,且用以提供一第一電場;一流體層,設置於該電極基板及該撓性基板之間;以及多個泳動粒子,具有一電性,且可活動的設置於該流體層中,該些泳動粒子具有反射特性以反射該光線以及一外界光,且用以受該第一電場之驅動而鋪設於該撓性基板;以及一光學感測模組,設置於該背光模組及該面板之間,該光學感測模組具有多個感光單元,於該第一電極提供該第一電場時,該光線被該些泳動粒子反射至該些感光單元。
- 如請求項1所述之輸入裝置,其中該面板還包括一第二電極,設置於該電極基板並位於該第一電極之外側,該第二電極用以提供一第二電場,該些泳動粒子用以受該第二電場之驅動而移動至該第一電極之外側,於該第二電極提供該第二電場時,該光線貫穿該面板。
- 如請求項2所述之輸入裝置,其中該面板還包括一第三電極,設置於該撓性基板並對應於該第二電極,該第三電極與該第二電極共同提供該第二電場。
- 如請求項1所述之輸入裝置,其中該第一電極設置於該電極基板上,該面板還包括一第四電極,設置於該撓性基板上對應於該第一電極,並位於該撓性基板及該電極基板之間,該第四電極與該第一電極共同提供該第一電場。
- 如請求項1所述之輸入裝置,其中該流體層為透明者。
- 如請求項1所述之輸入裝置,其中該面板還包括多個間隔牆,設置於該電極基板及該撓性基板之間,將該面板劃分成多個子畫素區域,該第一電極包括多個第一子電極,該些第一子電極分別位於該些子畫素區域中。
- 如請求項6所述之輸入裝置,其中該面板還包括一第二電極,設置於該電極基板並位於該撓性基板及該電極基板之間,該第二電極包括多個第二子電極,且該些間隔牆對應於該些第二子電極設置,位於各該子畫素區域之各該第二子電極位於各該第一子電極之外側,各該第二子電極用以提供一第二電場,該些泳動粒子用以受各該第二電場之驅動而移動至各該第一子電極之外側,於各該第二子電極提供各該第二電場時,該光線貫穿各該子畫素區域。
- 如請求項7所述之輸入裝置,其中該第一電極設置於該電極基板上,該面板還包括一第三電極,設置於該撓性基板並位於該撓性基板及該電極基板之間,該第三電極包括多個第三子電極,且該些間隔牆對應於該些第三子電極設置,位於各該子畫素區域之各該第三子電極位於各該第一子電極之外側,該些第三子電極與該些第二子電極共同提供該些第二電場。
- 如請求項6所述之輸入裝置,其中該第一電極設置於該電極基板上,該面板還包括一第四電極,設置於該撓性基板上並位於該撓性基板及該電極基板之間,該第四電極包括 多個第四子電極,位於各該子畫素區域之各該第四子電極對應於各該第一子電極,該些第四子電極與該些第一子電極共同提供該第一電場。
- 如請求項6所述之輸入裝置,其中該面板還包括一黑色矩陣,設置於該些子畫素區域之間且對應於該些間隔牆。
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