具有按键输入功能的触控板的制作方法

1.本发明涉及一种具有按键输入功能的触控板，尤其涉及一种具有微型发光二极管的触控板。


背景技术：

2.现代人于日常生活里常会使用到笔记本电脑，而使用者除了可搭配外接的鼠标装置来操作笔记本电脑之外，还可通过一般都会配置在笔记本电脑上的一触控板(touch pad)来进行例如光标移动或点选(click)的控制与操作。
3.随着触控与背光技术的进步，目前许多笔记本电脑所配置的触控板还进一步内建有按键输入功能。其设计是对触控板的一特定位置进行触压后就可点亮下方的背光模块并显示出多个数字或符号，同时触控板就会将显示的数字或符号所对应的区域切换成相应的按键，使用者对其点按就可输出相应的数字、符号或做退格(backspace)、输入(enter)等功能。如此，笔记本电脑可不必外接数字按键装置也能够快速地提供输入功能。
4.请参见图1a至图1c。其中图1a为公知具有按键输入功能的触控板1的示意图；图1b为该触控板1的平面设置示意图；图1c为该触控板1的侧面设置示意图。如图1a所示，该触控板1的按键输入功能包括了多个数字或符号，且由分隔线所划分出的每一区域代表一个触控按键110。其次，如图1b和图1c所示，该触控板1是采用侧向式光源设置，也就是将多个发光二极管(led)单元13设置在该触控板1的一侧上，并由一导光板12扩散至该触控板1的整个平面区域以形成面光源。
5.承上所述，该触控板1是在一印刷电路板10上形成有以阵列形式呈现的多个触控感应单元111，并将多个发光二极管单元13分布设置在该印刷电路板10的一侧上。此外，该导光板12具有多个相应于多个发光二极管单元13的缺口120，用以提供与多个发光二极管单元13的组装和置放。在该导光板12上方还依序设有一掩模层14、一扩散层15和一透光片16，该掩模层14上形成有相应其数字或符号的透光图案，以将其数字或符号的光线透射而出，而该扩散层15和该透光片16则可分别提供透射光线的均匀化与使用者手指的接触。
6.但众所周知的，在触控感应单元111上设置发光二极管单元13会影响触控感应的效果。以电容式的触控技术来说，多个触控感应单元111是分别由具有特定图案的感应电路和驱动电路所构成，若发光二极管单元13的设置遮蔽了相关的电路结构将会造成该处的电容值改变，使得在其相应位置上的触控感应单元111的敏感度较差，让手指的触控无法被正常的感应。以图1b来说，位于该触控板1的一上缘部分a的触控感应单元111会成为触控的失效区域。
7.此外，由于多个发光二极管单元13是采用以白光为主的侧向投射，所以当该触控板1被点亮时是呈现全部范围的单色发光，而被关闭时则是一起变暗。可知，这样的光源并无法进行多样化的显示变化应用。或者，在特定的驱动控制设计下可使该触控板1做到某几行的触控按键110呈现为发光，而某几行的触控按键110呈现为不发光的效果，例如数字键7、4、1和一半的数字键0呈现为发光，而其他则呈现为不发光，但这样的设计会增加电路的
复杂度，也有相对较高的制造成本。
8.因此，如何改善此一公知触控板的设计以提供更有效的触控感应和更多样的显示效果，便为本案发展的主要目的。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提出一种具有按键输入功能的触控板。该触控板采用了微型发光二极管作为光源的设置，因此可有效缩小整体装置的厚度，并能达到多样化的显示变化应用以及减少感应失效的问题等技术增进。
10.本发明为一种具有按键输入功能的触控板，包含有：一印刷电路板、多个微型发光二极管单元以及一导光模块。该印刷电路板具有一第一表面和一触控感应层，该触控感应层形成于该第一表面上，且该触控感应层具有一触控感应范围。多个所述微型发光二极管单元相应于该触控感应范围而设置于该第一表面上。该导光模块设置于该触控感应层与多个所述微型发光二极管单元上，且该导光模块包含有一导光板，该导光板具有多个相应于多个所述微型发光二极管单元的凹槽，用以容置多个所述微型发光二极管单元。其中，该触控感应层具有多个触控感应单元，多个所述触控感应单元构成多个触控感应区域，每一触控感应区域形成代表一预设内容的一触控按键。
11.本发明的有益效果在于，本发明所提出的具有按键输入功能的触控板相较于现有技术可达到以下几点的技术增进：其一，本发明采用微型发光二极管，使得导光板在所组装的位置上不必形成整个贯穿的缺口，不但减少了光线的干涉问题，也能有效缩小整体装置的厚度；其二，本发明可将微型发光二极管单元设置在触控感应范围内的任何位置上，并可单独地对其进行发光与否或显示颜色的控制，而能达到多样化的显示变化应用；其三，本发明的微型发光二极管单元不会对感应电路造成显著的破坏，从而能减少感应失效的问题，即使有需要进行补偿或调整，其程度亦远小于设置现有发光二极管单元时的情形。
12.为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例并配合所附附图进行详细说明。
附图说明
13.图1a为公知具有按键输入功能的触控板的示意图。
14.图1b为公知的触控板的平面设置示意图。
15.图1c为公知的触控板的侧面设置示意图。
16.图2为本发明的触控板的侧面设置示意图。
17.图3a为本发明的触控板部分元件的平面设置示意图。
18.图3b为图3a的局部放大示意图。
19.图4为本发明的触控板进行触控应用的示意图。
20.附图标记如下：
21.1：触控板
22.10：印刷电路板
23.110：触控按键
24.111：触控感应单元
25.12：导光板
26.120：缺口
27.13：发光二极管单元
28.14：掩模层
29.15：扩散层
30.16：透光片
31.a：上缘部分
32.2：触控板
33.2a：导光模块
34.20：印刷电路板
35.200：穿孔
36.201：第一表面
37.202：第二表面
38.21：触控感应层
39.21a：触控感应范围
40.210：触控感应区域
41.211、211’：触控感应单元
42.211a、211a’：感应电路
43.211b、211b’：驱动电路
44.22：导光板
45.220：凹槽
46.23：微型发光二极管单元
47.24：掩模层
48.25：扩散层
49.26：透光片
50.27：控制器
具体实施方式
51.以下提出实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并不会限缩本发明欲保护的范围。此外，实施例中的附图省略不必要或以通常技术即可完成的元件，以清楚显示本发明的技术特点。
52.现以一实施例进行本发明所提出的具有按键输入功能的触控板的实施说明。请同时参见图2至图3b，其中图2为本发明的一触控板2的侧面设置示意图；图3a为该触控板2的部分元件的平面设置示意图；图3b为图3a的局部放大示意图。
53.如图2所示，本发明的该触控板2主要包含有一印刷电路板20、多个微型发光二极管单元23以及一导光模块2a，其中该印刷电路板20具有一第一表面201和一触控感应层21，该触控感应层21形成于该第一表面201上。其次，多个微型发光二极管单元23是设置于该第一表面201上，而该导光模块2a是设置于该触控感应层21与多个微型发光二极管单元23上。
54.于此实施例中，该导光模块2a包含有一导光板22、一掩模层24以及一扩散层25。从
下而上依序是该导光板22相应各微型发光二极管单元23而设置于该触控感应层21上，该掩模层24设置于该导光板22上，而该扩散层25设置于该掩模层24上。该导光板22可将点光源的光线加以扩散成面光源，而该掩模层24上形成有多种预设内容的透光图案(即数字或符号)，而该扩散层25则可对透射光线做进一步的均匀化。该导光模块2a的功能与公知技术类似，故于此不多赘述。
55.本发明的其一特征在于，光源所采用的是微型化的发光二极管(mini led或称micro led)，其尺寸是数个量级差距地小于传统的发光二极管(led)。就目前技术来说，现有发光二极管(led)每颗尺寸在长度或宽度上最大可达到约5毫米(mm)；而微型发光二极管(mini led)又可称为次毫米发光二极管，也就是其尺寸可小至约100微米(μm)(即0.1毫米(mm))的程度，故本发明的微型发光二极管单元23明显尺寸较小。
56.此外，多个微型发光二极管单元23可采用彩色显示设计，即其一个单元就具有rgb三原色的模块，使得多个微型发光二极管单元23不止可运作背光功能，还可运作全彩显示功能，并能根据需求来显示出相同或不同的颜色。
57.在多个微型发光二极管单元23的小尺寸条件下，如图2所示，该导光板22具有多个相应于多个微型发光二极管单元23的凹槽220，用以容置多个微型发光二极管单元23。进一步来说，为减少对触控感应上的影响，多个凹槽220的形状、尺寸或所形成的位置、数目等皆与多个微型发光二极管单元23的条件相互对应，以使多个微型发光二极管单元23能吻合地组装和置放于相应的凹槽220中，且该导光板22可选取适当厚度的材料进行制作。
58.因此，本发明的另一特征在于，由于多个微型发光二极管单元23的小尺寸特性，使得所容置的多个凹槽220的尺寸亦不大，从而避免了现有技术需要形成整个贯穿的缺口才有足够的空间、尺寸来容置现有的发光二极管单元。就另一角度来说，本发明的该导光板22的厚度以至于是该导光模块2a整体的厚度都可较现有技术更加缩小，因而减少了光线在层叠结构中所可能出现的干涉问题。
59.在图2中还示意了本发明的该触控板2还包含有设置于该导光模块2a的该扩散层25上的一透光片26，用以提供使用者手指的接触及保护下方的结构。该透光片26可例如为玻璃。可以理解的是，本发明的该导光模块2a与该透光片26的设置方式并不限于此实施例，而可做其他进一步的变化。例如于其他实施方式中可将透光片整合在导光模块中，或是可视需求省略其中的扩散层，或是可将掩模层与扩散层整合成同一元件等，亦能达成与本实施例相同或类似的功效。
60.另外，如图3a所示，该触控感应层21具有一触控感应范围21a，而多个微型发光二极管单元23是相应于该触控感应范围21a设置于该第一表面201上。详细来说，该触控感应层21具有多个触控感应单元211，且这些触控感应单元211呈现出阵列形式，而所述的触控感应范围21a即为由多个触控感应单元211所组成能对使用者手指进行接触感应的范围。
61.于此实施例中，如图3a所示，多个微型发光二极管单元23的设置方式是于该触控感应范围21a中以呈现均匀分布的方式作设计，即大致是使两两相邻的微型发光二极管单元23具有相同的间距，以达到均匀面光源的效果。可以理解的是，本发明的微型发光二极管单元23的设置方式并不限于此实施例，而可做其他进一步的变化；例如于其他实施方式中可采用不均匀分布的方式设置微型发光二极管单元。
62.由此可知，本发明的又一特征在于，在小尺寸特性下的各微型发光二极管单元23
可分别设置或是可设置在所需的或指定的位置上，而能不受限于现有的发光二极管单元仅能放置于触控板靠近印刷电路板的一侧的设计限制边。
63.再者，如图3b所示，其中每一触控感应单元211包含有一感应电路211a和一驱动电路211b，且该感应电路211a与该驱动电路211b呈现交叉设置。详细来说，整个该触控感应层21是由多条驱动线(tx)和多条感应线(rx)从水平方向与垂直方向在不同平面上相互交叉所构成。每一驱动线有一驱动线图案，每一感应线有一感应线图案，而每一触控感应单元211即为该驱动线图案与该感应线图案形成交叉的部分。关于驱动线图案与感应线图案的设计为公知技术，且视应用的不同亦有各种不同的图案设计，故于此不多赘述。
64.承上所述，于此实施例中，多个微型发光二极管单元23的进一步设置方式是将其设置于例如图3b中的任两触控感应单元211、211’的驱动电路211b、211b’之间。详细来说，触控感应单元211是利用所分布的感应电路211a与驱动电路211b之间的电容值变化情形来提供被触碰与否的判断。因此，在小尺寸的条件下，就可将多个微型发光二极管单元23设置在这些电路的间隙之中，或是设置在这些电路未作用到的地方。
65.因此，如图3b所示，在该微型发光二极管单元23的设置位置上，两驱动电路211b、211b’呈现有相应的让位，以供该微型发光二极管单元23设置于该第一表面201上。可以理解的是，图3b中的感应电路211a、211a’、驱动电路211b、211b’仅为概示，其具体的图案内容可再进一步设计。换句话说，本发明亦可将微型发光二极管单元23设置于变化设计后的各驱动电路本身所呈现疏密分布的间隙中，或可设置于任两触控感应单元的感应电路之间。
66.由于微型发光二极管单元23的尺寸较小，所以各微型发光二极管单元23的大部分或全部结构不会有重叠或遮蔽相关电路的情形。再更进一步来说，本发明的各微型发光二极管单元23的两连接点在该第一表面201上的设置，并不会有跨越邻近的感应电路211a的情形，也就是两连接点之间不会被感应电路211a穿越，从而能对触控感应造成最小的影响，也不需要为了焊接光源而将相关的感应电路挖空。
67.因此，本发明的又一特征在于，在小尺寸特性下，各微型发光二极管单元23的设置与分布可大幅地降低对触控感应单元211所造成的破坏，避免了现有的发光二极管单元设置在触控感应单元上时所造成的感应失效的问题。再者，即使所应用的感应线图案被设计的愈密集，微型发光二极管单元23也不会或可极小地对其造成重叠或遮蔽，使得后续所需要进行的感应补偿或感应调整等应用的程度亦不至于过大。
68.在图2中还示意了本发明的该触控板2还包含有一控制器27，而该印刷电路板20具有一第二表面202和形成在内部的多个穿孔200，该控制器27是设置于该第二表面202上。该控制器27是作为控制各微型发光二极管单元23发光与否，或是作为接收各触控感应单元211的感应结果的主要单元。由于该第一表面201的空间主要是作为电路设计之用，故将该控制器27设置在与该第一表面201为相对一侧的该第二表面202上，而多个微型发光二极管单元23和多个触控感应单元211可经由延伸的导线与多个穿孔200电连接至该控制器27。
69.请参见图4，为该触控板2进行一触控应用的示意图。如图3a和图4所示，多个触控感应单元211构成多个触控感应区域210，也就是将阵列形式的多个触控感应单元211依据位置与范围再划分成数个区域，而构成多个触控感应区域210。每一触控感应区域210形成代表一预设内容的一触控按键以提供使用者触控输入。类似于现有技术的图1a，该预设内容即所述的数字、符号或做退格(backspace)、输入(enter)等功能。
70.于此实施例中，每一触控感应区域210所相应的触控感应单元211为多个，或者可能有一触控感应单元211相应至两个以上的触控感应区域210，而每一触控感应区域210所相应的微型发光二极管单元23则可设计为至少一个，这些设计可视所需的触控按键数目和其分区大小而定。可以理解的是，每一触控感应区域210所相应的微型发光二极管单元23及触控感应单元211在位置上是彼此相邻，而此一设计可预先由程序人员作规划，并将相关的位置信息和所分配的结果一起记录在该控制器27可存取的存储器中。
71.因此，本发明的又一特征在于，小尺寸特性的微型发光二极管单元23除可作分别设置之外，该控制器27还可通过独立线路而分别对每一微型发光二极管单元23进行发光与否的控制。举例来说，该控制器27可根据多个触控感应单元211的被触控情形而使与被触控的触控感应单元211相应的微型发光二极管单元23发光或不发光。或者，该控制器27可使多个触控感应区域210所相应的微型发光二极管单元23分别以相同或不同颜色进行发光。
72.如图4所示，此一触控应用可为当该触控板2被启动了按键输入功能时，会先使所有的微型发光二极管单元23皆发光。但当使用者开始点按其中一触控感应区域210(即触控按键)时，例如图4中的数字键5，可设计仅使被点按到的该触控感应区域210(即触控按键)所相应的微型发光二极管单元23呈现不发光，甚或是可呈现出有别于其他触控感应区域210的发光颜色的其他颜色，以明确提示使用者相应的触控按键已成功地被点且相应的预设内容也已同时完成输入。
73.由此可知，本发明的触控板2在进行按键输入功能时可呈现出多样化的显示变化应用，不但可以增加视觉上的观看效果，还能够提供人机互动的操作感，并将使用者的触控结果即时反馈给使用者得知。当然，本发明的显示变化应用并不限于上述举例说明，而是可依需求再作其他的设计。例如，可设计在按键输入功能一被启动时，各触控感应区域210(即触控按键)就已呈现出不同的颜色；或者，可设计各触控感应区域210(即触控按键)会随着时间不断在变化颜色。
74.本发明虽然采用了微型发光二极管单元23而对触控感应造成最小影响的效果，但仍有可能出现小部分遮蔽到电路的情形，而这是可再通过韧体或执行应用程序的方式进行触控参数的补偿或调整来改善。举例来说，可设计由该控制器27对全部的触控感应单元211持续进行扫描，并根据一电容值阈值针对需要被校正的触控感应单元211进行电容值调整。
75.详细来说，无论是无触控或是有触控状态，设置微型发光二极管单元23可能会造成该处相应的触控感应单元211的电容值下降，而不受微型发光二极管单元23影响的触控感应单元211的感应结果则可被定义为该电容值阈值。因此，由该控制器27将有感应失效问题的触控感应单元211的感应结果朝着该电容值阈值的大小作校正后，就可获得有效的改善。
76.综上所述，本发明所提出的具有按键输入功能的触控板相较于现有技术可达到以下几点的技术增进：其一，本发明采用微型发光二极管，使得导光板在所组装的位置上不必形成整个贯穿的缺口，不但减少了光线的干涉问题，也能有效缩小整体装置的厚度；其二，本发明可将微型发光二极管单元设置在触控感应范围内的任何位置上，并可单独地对其进行发光与否或显示颜色的控制，而能达到多样化的显示变化应用；其三，本发明的微型发光二极管单元不会对感应电路造成显著的破坏，从而能减少感应失效的问题，即使有需要进行补偿或调整，其程度亦远小于设置现有发光二极管单元时的情形。
77.是故，本发明能有效解决现有技术中所提出的相关问题，而能成功地达到本案发展的主要目的。
78.虽然本发明已以实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视随附的权利要求所界定为准。