TWI841006B - 觸控板組件及應用於其之支架 - Google Patents

Abstract

一種支架應用於觸控板組件。支架包含應變部以及固定部。固定部連接於應變部的一側，並具有固定點。支架係以固定點為支點形成懸臂結構。支架的楊氏模量介於120 Gpa至220 Gpa之間。支架的蒲松比小於0.4。

Description

觸控板組件及應用於其之支架

本揭露是有關於一種觸控板組件及應用於其之支架。

當前觸控板組件的發展趨勢是從單純觸控功能到觸控、力感測與觸覺反饋的整合。一種習知的觸覺反饋方式是利用應變計，例如中國專利申請公布號第107025017B號。然而，此習知技術存在有整體信號均勻性差的問題。

因此，如何提出一種可解決上述問題的觸控板組件及應用於其之支架，是目前業界亟欲投入研發資源解決的問題之一。

有鑑於此，本揭露之一目的在於提出一種可有解決上述問題的觸控板組件及應用於其之支架。

為了達到上述目的，依據本揭露之一實施方式，一種支架應用於觸控板組件。支架包含應變部以及固定部。固定部連接於應變部的一側，並具有固定點。支架係以固定點為支點形成懸臂結構。支架的楊氏模量介於120 Gpa至220 Gpa之間。支架的蒲松比小於0.4。

於本揭露的一或多個實施方式中，支架進一步包含連接體。連接體連接應變部。連接體的楊氏模量介於110 Kpa至750 Kpa之間。連接體的厚度大於0.4 mm。

於本揭露的一或多個實施方式中，連接體的楊氏模量介於200 Kpa至500 Kpa之間。

於本揭露的一或多個實施方式中，連接體為矽膠。

於本揭露的一或多個實施方式中，應變部與該固定部共平面延伸。

於本揭露的一或多個實施方式中，應變部與固定部之間形成段差。

為了達到上述目的，依據本揭露之一實施方式，一種觸控板組件包含觸控電路板以及複數個力感測組件。力感測組件設置於觸控電路板下。每一力感測組件包含支架以及力感測單元。支架包含應變部以及固定部。固定部連接於應變部的一側，並具有固定點。支架係以固定點為支點形成懸臂結構。支架的楊氏模量介於120 Gpa至220 Gpa之間。支架的蒲松比小於0.4。力感測單元設置於支架上，並位於支架與觸控電路板之間。

於本揭露的一或多個實施方式中，支架進一步包含連接體。連接體連接應變部。連接體的楊氏模量介於110 Kpa至750 Kpa之間。連接體的厚度大於0.4 mm。

於本揭露的一或多個實施方式中，連接體連接於應變部與觸控電路板之間。

於本揭露的一或多個實施方式中，固定部以固定點固定至觸控電路板。連接體位於應變部遠離觸控電路板的一側。

於本揭露的一或多個實施方式中，連接體的楊氏模量介於200 Kpa至500 Kpa之間。

於本揭露的一或多個實施方式中，連接體為矽膠。

於本揭露的一或多個實施方式中，應變部與固定部共平面延伸。

於本揭露的一或多個實施方式中，應變部與固定部之間形成段差。

於本揭露的一或多個實施方式中，應變部與觸控電路板之間的距離小於固定部與觸控電路板之間的距離。

於本揭露的一或多個實施方式中，觸控板組件進一步包含框體以及力回饋單元。框體設置於觸控電路板下，並具有鏤空部。力感測組件環繞框體。力回饋單元設置於觸控電路板下，並容置於鏤空部。

綜上所述，於本揭露的觸控板組件中，藉由對力感測組件的支架的楊氏模量與蒲松比進行限定，支架即可在觸控板組件被使用者按壓時取得結構剛性與彈性之間的良好平衡。藉此，即可使設置於支架上的力感測單元回應於觸控板組件不同位置被按壓時所產生的力感測訊號的均勻性顯著地提升。另外，藉由對支架上的連接體的楊氏模量與厚度進行限定，還可使前述力感測訊號的均勻性進一步提升。由於本揭露的觸控板組件採用各自獨立的力感測組件，前揭各自獨立的力感測組件將成為具備特定尺寸之標準規格品，因此不僅可避免個別力感測單元所產生的力感測訊號彼此干擾，還可彈性地應用至不同型號之觸控板組件的設計中，從而有效降低開發成本。

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

以下將以圖式揭露本揭露之複數個實施方式，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，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本揭露。也就是說，在本揭露部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。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。

請參照第1圖，其為繪示根據本揭露一實施方式之電子裝置100的立體圖。如第1圖所示，於本實施方式中，電子裝置100包含主機110、顯示器120以及觸控板組件200A。觸控板組件200A設置於主機110內，並由主機110的殼體部111(亦可稱A-cover)的開口暴露出。觸控板組件200A是設置於主機110的之輸入裝置，但本揭露不以此為限。此外，觸控板組件200A以長寬組成之矩形區域，可依據不同機種拉長左右寬度(亦即更長條之觸控板組件200A)，尺寸並不以第1圖所繪示長度為限。於實際應用中，觸控板組件200A亦可為以觸控板作為輸入或操作介面的電子產品(例如：個人數位助理、包含觸控板之鍵盤…等)。換言之，本揭露之觸控板組件200A的概念可以應用於任何以觸控板作為輸入或操作介面的電子產品。以下將詳細說明觸控板組件200A所包含的部分元件的結構、功能以及這些元件之間的連接與作動關係。

請參照第2A圖以及第2B圖。第2A圖為繪示根據本揭露一實施方式之觸控板組件200A的仰視圖。第2B圖為繪示第2A圖中之觸控板組件200A沿著線段2B-2B的剖面圖。如第2A圖與第2B圖所示，於本實施方式中，觸控板組件200A包含觸控電路板210、複數個力感測組件220以及蓋板280。力感測組件220設置於觸控電路板210下，並連接於觸控電路板210與主機110的殼體部111之間。蓋板280設置於觸控電路板210遠離力感測組件220的一側，並配置以用作使用者對觸控電路板210進行觸控或按壓操作時的保護層。當使用者經由蓋板280對觸控電路板210進行觸控或按壓操作時，蓋板280與觸控電路板210會被施力而朝向殼體部111的內表面111a擺動，而力感測組件220即可據以產生力感測訊號。

於一些實施方式中，蓋板280係經由連接件271連接觸控電路板210。於一些實施方式中，連接件271為壓感膠（Pressure Sensitive Adhesive，PSA），但本揭露並不以此為限。

如第2B圖所示，於本實施方式中，每一力感測組件220包含支架221以及力感測單元222。支架221包含應變部221a以及固定部221b。固定部221b連接於應變部221a的一側，並具有固定點FP。支架221係以固定點FP為支點形成懸臂結構，並固定至殼體部111的內表面111a。舉例來說，觸控板組件200A進一步包含例如螺絲之固定件230，而固定部221b的固定點FP例如為螺孔。藉此，即可藉由固定件230將固定部221b的固定點FP固定至殼體部111的內表面111a。另外，支架221進一步包含連接體221c。連接體221c連接於應變部221a與觸控電路板210之間。力感測單元222設置於支架221上，並位於支架221與觸控電路板210之間。

於一些實施方式中，力感測單元222為應變計。由於支架221為懸臂結構，因此會在觸控板組件200A被使用者按壓時彈性變形。力感測單元222即可回應於支架221的變形而產生力感測訊號。

如第2B圖所示，於本實施方式中，觸控板組件200A進一步包含軟性電路板240、框體250以及力回饋單元260。軟性電路板240電性連接於觸控電路板210與力感測單元222之間，藉以將力感測單元222所產生的力感測訊號傳遞至觸控電路板210。框體250設置於觸控電路板210下，並具有鏤空部251。框體250配置以增加觸控電路板210的結構剛性。力感測組件220環繞框體250。力回饋單元260設置於觸控電路板210下，並容置於鏤空部251。觸控電路板210配置以基於所接收的力感測訊號產生對應的力回饋訊號，並將力回饋訊號傳遞至力回饋單元260。力回饋單元260在接收到力回饋訊號後會產生振動，藉以提供力回饋。

於一些實施方式中，框體250係經由連接件272連接觸控電路板210。於一些實施方式中，連接件272為壓感膠，但本揭露並不以此為限。

於一些實施方式中，力回饋單元260係經由連接件273連接且電性接觸觸控電路板210。於一些實施方式中，連接件272為具導電性的壓感膠，以由觸控電路板210接收力回饋訊號，但本揭露並不以此為限。

於一些實施方式中，支架221的楊氏模量介於120 Gpa至220 Gpa之間。支架221的蒲松比小於0.4。具體來說，當楊氏模量大於220 Gpa時，支架221的按壓形變會明顯變小，進而造成設置於支架221上的力感測單元222產生的力感測訊號也明顯變小。當楊氏模量小於120 Gpa時，支架221的按壓形變與力感測單元222所產生的力感測訊號的均勻性皆會明顯劣化。藉由前述配置，支架221即可在觸控板組件200A被使用者按壓時取得結構剛性與彈性之間的良好平衡。藉此，即可使設置於支架221上的力感測單元222回應於觸控板組件200A不同位置被按壓時所產生的力感測訊號的均勻性顯著地提升。

於一些實施方式中，不銹鋼的楊氏模量介於200 Gpa至220 Gpa之間。鑄鐵的楊氏模量介於120 Gpa至180 Gpa之間。鋁的楊氏模量介於65 Gpa至75 Gpa之間。金屬一般的蒲松比介於0.25至0.35之間。由此可知，由於不銹鋼與鑄鐵的楊氏模量符合前述限制，因此可作為製造支架221的材料。

於一些實施方式中，連接體221c的楊氏模量介於110 Kpa至750 Kpa之間。連接體221c的厚度大於0.4 mm。具體來說，當楊氏模量大於750 Kpa時，連接體221c會受到力回饋單元260的力回饋而產生結構共振的問題。當楊氏模量小於110 Kpa時，使用者對於力回饋單元260的力回饋的感受度會明顯下降。藉由前述配置，可使設置於支架221上的力感測單元222回應於觸控板組件200A不同位置被按壓時所產生的力感測訊號的均勻性進一步提升。於一些實施方式中，連接體221c的楊氏模量較佳地介於200 Kpa至500 Kpa之間。

於一些實施方式中，橡膠的楊氏模量介於7000 Kpa至8000 Kpa之間。矽膠的楊氏模量介於30 Kpa至1000 Kpa之間。感壓膠的楊氏模量介於0.5 Kpa至10 Kpa之間。由此可知，由於矽膠的楊氏模量符合前述限制，因此可作為製造連接體221c的材料。

如第2B圖所示，於本實施方式中，殼體部111的內表面111a具有凹槽111b。於一些實施方式中，支架221的固定部221b可定義為支架221抵靠殼體部111的內表面111a的區段，而支架221的應變部221a可定義為支架221延伸至凹槽111b的開口上方的區段，但本揭露並不以此為限。在前述結構配置下，殼體部111的凹槽111b可提供支架221的應變部221a因彈性變形所需的擺動空間，因此支架221的應變部221a與固定部221b可共平面延伸。

請參照第3圖，其為繪示根據本揭露另一實施方式之觸控板組件200A的部分元件的局部剖面圖。如第3圖所示，於本實施方式中，力感測組件320的支架321的應變部321a與固定部321b之間形成段差321d。應變部321a與觸控電路板210之間的距離D1小於固定部321b與觸控電路板210之間的距離D2。換句話說，應變部321a比固定部321b更遠離殼體部111的內表面111a，且段差321d使得應變部321a與殼體部111的內表面111a之間可產生應變部321a因彈性變形所需的擺動空間。因此，本實施方式的殼體部111可省略第2B圖中所示的凹槽111b。

請參照第4圖，其為繪示根據本揭露另一實施方式之觸控板組件200A的部分元件的局部剖面圖。本實施方式的支架321相同或相似於第3圖所示之支架321。本實施方式的觸控板組件200A相較於第3圖所示之實施方式的差異處，在於本實施方式的固定部321b係以固定點FP（藉由固定件230）固定至觸控電路板210。相對地，連接體221c位於應變部321a遠離觸控電路板210的一側，並與殼體部111的內表面111a連接。藉此，段差321d使得應變部321a與觸控電路板210之間可產生應變部321a因彈性變形所需的擺動空間。

請參照第5圖、第6圖以及第7圖以及第8圖。第5圖為繪示一比較例之觸控板組件900的仰視圖。第6圖為繪示根據本揭露另一實施方式之觸控板組件200B的仰視圖。第7圖為繪示根據本揭露另一實施方式之觸控板組件200C的仰視圖。第8圖為繪示比較例與本揭露一些實施例的區域-應變圖。以下將對這些設計詳細介紹。

如第5圖所示，比較例之觸控板組件900包含上下兩力感測組件920，且每一力感測組件920的支架上設置複數個力感測單元222（圖未示，例如三個）。如第2A圖所示，觸控板組件200A可視為本揭露的實施例1，其包含六個力感測組件220分別位於觸控板組件200A的上、下邊緣的左、中、右位置。如第6圖所示，觸控板組件200B可視為本揭露的實施例2，其包含五個力感測組件220分別位於觸控板組件200B的四個角落位置與正中央位置。如第7圖所示，觸控板組件200C可視為本揭露的實施例3，其包含四個力感測組件220分別位於觸控板組件200C的四個角落位置。

如第8圖所示，其係分別繪示第5圖中的比較例、第2A圖中的實施例1、第6圖中的實施例2與第7圖中的實施例3個別的區域-應變曲線。舉例來說，第5圖中的比較例的觸控板組件900的左下象限可分為區域A1、區域A2、區域A3、區域A4、區域A5、區域A6、區域A7、區域A8及區域A9等九個區域。當任一區域被使用者按壓時，所有力感測單元222所偵測到的最大應變被用來代表該區域所對應之應變。藉此，在按壓所有區域之後，可分別獲得所有區域所對應之應變，進而可於第8圖中繪製出比較例所對應的區域-應變曲線。藉由相同的測試方式（即按壓實施例1、實施例2、實施例3對應於前述九個區域的位置），可於第8圖中繪製出實施例1、實施例2、實施例3分別對應的區域-應變曲線。

如第8圖所示，在改變了力感測組件的形狀與位置後，實施例1、實施例2及實施例3的區域-應變曲線的與比較例的區域-應變曲線之間的差異不大，因此實施例1、實施例2及實施例3可以呈現與比較例相似的表現。

請參照第9圖，其為繪示比較例與本揭露一些實施例的區域-應變圖。具體來說，實施例4相較於比較例的差異，在於實施例4增加了所使用的連接體221c的厚度(例如由0.4 mm增加為0.8 mm)。實施例5相較於比較例的差異，在於實施例4降低了所使用的連接體221c的楊氏模量(例如由100 Mpa增加為220 Mpa)。

如第9圖所示，由比較例與實施例4的區域-應變圖可以清楚看出，當採用的連接體221c的厚度較大時，不同區域的應變的均勻性較佳。由比較例與實施例5的區域-應變圖可以清楚看出，當採用的連接體221c的楊氏模量較大時，不同區域的應變的均勻性較佳。

由以上對於本揭露之具體實施方式之詳述，可以明顯地看出，於本揭露的觸控板組件中，藉由對力感測組件的支架的楊氏模量與蒲松比進行限定，支架即可在觸控板組件被使用者按壓時取得結構剛性與彈性之間的良好平衡。藉此，即可使設置於支架上的力感測單元回應於觸控板組件不同位置被按壓時所產生的力感測訊號的均勻性顯著地提升。另外，藉由對支架上的連接體的楊氏模量與厚度進行限定，還可使前述力感測訊號的均勻性進一步提升。由於本揭露的觸控板組件採用各自獨立的力感測組件，前揭各自獨立的力感測組件將成為具備特定尺寸之標準規格品，因此不僅可避免個別力感測單元所產生的力感測訊號彼此干擾，還可彈性地應用至不同型號之觸控板組件的設計中，從而有效降低開發成本。

雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並不用以限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:電子裝置 110:主機 111:殼體部 111a:內表面 111b:凹槽 120:顯示器 200A,200B,200C,900:觸控板組件 210:觸控電路板 220,320,920:力感測組件 221,321:支架 221a,321a:應變部 221b,321b:固定部 221c:連接體 222:力感測單元 230:固定件 240:軟性電路板 250:框體 251:鏤空部 260:力回饋單元 271,272,273:連接件 280:蓋板 321d:段差 A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9:區域 D1,D2:距離 FP:固定點

為讓本揭露之上述和其他目的、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圖為繪示根據本揭露一實施方式之電子裝置的立體圖。 第2A圖為繪示根據本揭露一實施方式之觸控板組件的仰視圖。 第2B圖為繪示第2A圖中之觸控板組件沿著線段2B-2B的剖面圖。 第3圖為繪示根據本揭露另一實施方式之觸控板組件的部分元件的局部剖面圖。 第4圖為繪示根據本揭露另一實施方式之觸控板組件的部分元件的局部剖面圖。 第5圖為繪示一比較例之觸控板組件的仰視圖。 第6圖為繪示根據本揭露另一實施方式之觸控板組件的仰視圖。 第7圖為繪示根據本揭露另一實施方式之觸控板組件的仰視圖。 第8圖為繪示比較例與本揭露一些實施例的區域-應變圖。 第9圖為繪示比較例與本揭露一些實施例的區域-應變圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

111:殼體部 111a:內表面 111b:凹槽 200A:觸控板組件 210:觸控電路板 220:力感測組件 221:支架 221a:應變部 221b:固定部 221c:連接體 222:力感測單元 230:固定件 240:軟性電路板 250:框體 251:鏤空部 260:力回饋單元 271,272,273:連接件 280:蓋板 FP:固定點

Claims (14)

1. 一種支架，應用於一觸控板組件，該支架包含：一應變部；一固定部，連接於該應變部的一側，並具有一固定點，其中該支架係以該固定點為支點形成懸臂結構，其中該支架的楊氏模量介於120Gpa至220Gpa之間，且該支架的蒲松比小於0.4；以及一連接體，連接該應變部，該連接體的楊氏模量介於110Kpa至750Kpa之間，且該連接體的厚度大於0.4mm。
2. 如請求項1所述之支架，其中該連接體的楊氏模量介於200Kpa至500Kpa之間。
3. 如請求項1所述之支架，其中該連接體為矽膠。
4. 如請求項1所述之支架，其中該應變部與該固定部共平面延伸。
5. 如請求項1所述之支架，其中該應變部與該固定部之間形成一段差。
6. 一種觸控板組件，包含：一觸控電路板；以及複數個力感測組件，設置於該觸控電路板下，每一該些力感測組件包含：一支架，包含：一應變部；一固定部，連接於該應變部的一側，並具有一固定點，其中該支架係以該固定點為支點形成懸臂結構，其中該支架的楊氏模量介於120Gpa至220Gpa之間，且該支架的蒲松比小於0.4；以及一連接體，連接該應變部，該連接體的楊氏模量介於110Kpa至750Kpa之間，且該連接體的厚度大於0.4mm；以及一力感測單元，設置於該支架上，並位於該支架與該觸控電路板之間。
7. 如請求項6所述之觸控板組件，其中該連接體連接於該應變部與該觸控電路板之間。
8. 如請求項6所述之觸控板組件，其中該固定部以該固定點固定至該觸控電路板，且該連接體位於該應變部遠離該觸控電路板的一側。
9. 如請求項6所述之觸控板組件，其中該連接體的楊氏模量介於200Kpa至500Kpa之間。
10. 如請求項6所述之觸控板組件，其中該連接體為矽膠。
11. 如請求項6所述之觸控板組件，其中該應變部與該固定部共平面延伸。
12. 如請求項6所述之觸控板組件，其中該應變部與該固定部之間形成一段差。
13. 如請求項12所述之觸控板組件，其中該應變部與該觸控電路板之間的距離小於該固定部與該觸控電路板之間的距離。
14. 如請求項6所述之觸控板組件，進一步包含：一框體，設置於該觸控電路板下，並具有一鏤空部，其中該些力感測組件環繞該框體；以及一力回饋單元，設置於該觸控電路板下，並容置於該鏤空部。

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