CN101882017A - 输入装置及输入方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种输入装置，包含至少一个输入单元，其中每一个输入单元由热电材料构成且具有温度感测面。每一输入单元根据该温度感测面的温度变化所导致该热电材料发生的温差变化，产生输入信号。

Description

输入装置及输入方法

技术领域

本发明涉及一种输入装置，并且特别地，本发明涉及一种利用热电材料发生的温差变化产生输入信号的输入装置。

背景技术

近年来，随着信息科技不断的演进，笔记型计算机的发展也相当迅速。由于笔记型计算机具有轻薄短小且易于携带等优点，因此，笔记型计算机已经逐渐成为现代人日常生活中最常使用的计算机设备之一。

一般而言，当使用者在操作笔记型计算机时，除了可以使用键盘或鼠标等装置进行输入的动作外，设置于笔记型计算机上的触控板也是一种相当常见的输入装置。传统的触控板所具备的最主要功能是向使用者提供控制笔记型计算机屏幕上所显示的鼠标光标的移动状态。使用者可透过手指碰触该触控板并在触控板上进行移动以控制屏幕上鼠标光标的移动。

触控板的技术一般分为电阻式、电容式、光电式以及超声波式等。电阻式触控板由上下两层氧化铟锡(Indium Tin Oxides，ITO)导电层叠合而成，当物体碰触上层ITO层使其凹陷而与下层ITO层接触时，面板本身将形成电压变化，并且经由控制器感测其变化进而算出接触点位置以进行输入动作。

电容式触控板利用电极顺序排列的透明电极与物体间的静电结合产生的电容变化，进而产生诱导电流以检测接触点的坐标。

光学式触控板的原理是将面板四周内布置红外线发射器及接收器，使红外线在面板内部形成X轴及Y轴的矩阵式排列。当不透明物体接触面板时将会遮断接触点的红外线，通过被遮断的红外线坐标可定出接触点位置。

超声波式触控板表面完全由玻璃所组成，由面板角落的超声波发射器在中央区域形成均匀声波力场。当软性物体接触面板时会吸收超声波而造成其强度衰减，通过控制器比较接收信号的衰减量以计算获得接触点的位置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输入装置，其利用热电材料发生的温差变化产生输入信号。

根据本发明的具体实施例，输入装置包含至少一个输入单元。其中，每一输入单元由热电材料构成且具有温度感测面。每一输入单元根据该温度感测面的温度变化所导致该热电材料发生的温差变化(variation of temperature difference)，产生输入信号。

在实际应用中，该温度感测面可作为触控面，该触控面被触碰后会发生温度变化以导致热电材料发生温差变化，而每一输入单元根据该温差变化产生输入信号。或者，该温度感测面可接收辐射热量发生该温度变化以导致热电材料发生温差变化，而每一输入单元根据该温差变化产生输入信号。

在一个具体实施例中，输入装置根据每一输入单元中的热电材料发生的温差变化频率决定输入模式。在一个具体实施例中，输入装置可包含多个输入单元，其中输入装置根据同时发生温差变化的热电材料数目决定输入模式。此外，以温度感测面作为触控面当范例，当触碰在该多个输入单元的触控面上移动时，输入装置根据该多个输入单元中的热电材料整体发生的温差变化延伸方向，产生对应移动中的该触碰的移动输入信号。

此外，在实际应用中，输入装置可插拔地连接至电子设备。在一个具体实施例中，输入装置可设计成插卡，且电子设备具有配合该插卡的插槽，致使输入装置可插拔地插入至插槽中以与电子设备连接，使该输入信号能够传送至电子设备处理。

除了产生输入信号之外，每一输入单元中的热电材料进一步可接收热源来利用，其中该热源可来自电子设备。功能上，该热源可用以将热电材料的温差维持在一基准范围内，以维持输入装置的输入灵敏度。或者，该热源可促使热电材料进行发电动作，以提供电力给电子设备。

本发明的另一目的在于提供一种输入方法，适用于输入装置。该输入装置包含至少一个输入单元，其中每一输入单元由热电材料构成且具有温度感测面。根据本发明的一个具体实施例，该方法包含下列步骤。

首先，该方法判断每一输入单元中的热电材料的温差是否维持在一基准范围内。若是，该方法根据该温度感测面的温度变化所导致该电材料发生的温差变化，产生输入信号。

在实际应用中，该温度感测面可作为触控面，通过触碰该触控面后会发生该温度变化以导致热电材料发生该温差变化，并进一步产生该输入信号。或者，该温度感测面可通过接收辐射热量发生该温度变化以导致热电材料发生该温差变化，并进一步产生该输入信号。

然而，若该方法判断出并非每一输入单元中的热电材料的温差维持在一基准范围内，则执行温控程序，致使每一输入单元中的热电材料的温差维持在该基准范围内。

此外，在一个具体实施例中，若未持续产生该输入信号，则该方法利用每一输入单元中的热电材料进行散热动作。在另一个具体实施例中，若未持续产生该输入信号，则该方法利用每一输入单元中的热电材料进行发电动作。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个具体实施例的输入装置的示意图。

图2示出了图1的输入装置中的每一输入单元的剖面示意图。

图3示出了输入装置被触碰前及触碰时的状态示意图。

图4A至图4C示出了本发明的输入装置的输入模式及其对应的信号时序图。

图5示出了根据本发明的具体实施例的输入装置设计成插卡以与电子设备连接的示意图。

图6示出了根据本发明的一个具体实施例的输入装置设计成插卡以接收源自电子设备的热源的示意图。

图7示出了根据本发明的具体实施例的输入装置与电子设备间的功能方块图。

图8示出了根据本发明的一个具体实施例的输入方法的流程图。

具体实施方式

请参阅图1。图1示出了根据本发明的一个具体实施例的输入装置1的示意图。如图1所示，输入装置1可包含多个输入单元10，而这些输入单元10可排列成数组形式，在实际操作中可应用为触控板、手写板及其它类似装置。但是需注意的是，本发明的输入装置1也可只包含一个输入单元10，在实际操作中可作为输入按键。

请参阅图2。图2示出了图1的输入装置1中的每一输入单元10的剖面示意图。每一输入单元10由热电(thermoelectric)材料102构成且具有温度感测面100。其中，热电材料102可包含多组N型半导体块材1020及P型半导体块材1022互相串联形成。

在此需说明的是，热电材料的原理如下列所述：

当二种不同导体所组成的封闭电路其二端接点温度不同时，两端之间就有一定的电动势，于是产生电流，此即为塞贝克(Seeback)效应，其利用供应的热源造成热电材料产生温度差而引发电流。此外，若温差越大，产生的电流越强。

本发明的输入装置1即利用热电材料102的热电转换机制来操作。请参阅图3。图3示出了本发明的输入装置1被触碰前及触碰时的状态示意图。

如图3所示，在实际应用中，输入装置1的温度感测面100可作为触控面，而使用者可通过本身的手指或其它触控介质(例如触控笔)在触控面上触碰以执行输入功能。图3的上半部示出了输入装置1被触碰前的状态，假设此时热电材料102的两端具有温度差ΔT0，而输入单元10可根据温度差ΔT0输出电压信号V0。需特别注意的是，此温度差ΔT0可设定为未触碰状态的温度差基准范围，而此电压信号V0可设定为未触碰状态的基准信号。

如图3的下半部所示，当手指在输入装置1的触控面上触碰时，由于手指和触控面彼此之间发生热量转移，因此触控面被触碰后会发生温度变化以导致热电材料102的两端间的温度差由ΔT0变成ΔT1。在这个情况下，输入单元10则根据温度差ΔT1输出另一电压信号V1。由此，该电压信号V1可设定为利用接触触控面所产生的输入信号。

需注意的是，上述输入装置1的温度感测面100的温度变化是利用热传导来完成的，但是在实际应用中，温度感测面100也可接收辐射热量以发生该温度变化。举例来说，利用红外线装置或激光装置的光源照射温度感测面100可使温度感测面100发生温度变化来导致热电材料102发生温差变化。

请参阅图4A至图4C。图4A至图4C示出了本发明的输入装置1的输入模式及其对应的信号时序图。

在一个具体实施例中，输入装置1可根据同时发生温差变化的热电材料102数目决定输入模式。如图4A所示，当手指触碰到其中一个输入单元10A的触控面，输入单元10A产生的信号VA可发生脉冲变化以代表感应到触碰。同理，当手指触碰到多个，例如图4A示出的两个输入单元(10A、10B)的触控面，这两个输入单元(10A、10B)各自产生的信号(VA、VB)可同时发生脉冲变化。一般来说，当使用者施力按压时，手指与触控面的接触面积较大，故触碰到的输入单元10数目也就愈多。因此，在该实施例中，施力按压造成多个信号同时发生脉冲变化可使输入装置1执行，例如计算机鼠标的单击(one click)输入。

在一个具体实施例中，当触碰在图1所示的该多个输入单元10的触控面上移动时，输入装置1可根据该多个输入单元10中的热电材料102整体发生的温差变化延伸方向，产生对应移动中的该触碰的移动输入信号。如图4B所示，当手指由左向右依次触碰输入单元(10A～10N)的过程中，这些输入单元(10A～10N)产生的信号(VA～VN)会随着时间依次发生脉冲变化，而这些输入单元(10A～10N)产生的信号时序经过判读后则可产生移动输入信号。举例来说，此移动输入信号可控制计算机屏幕上的光标由左向右移动。

在一个具体实施例中，输入装置1可根据每一输入单元10中的热电材料102发生的温差变化频率决定输入模式。如图4C所示的范例，在单位时间T内，若输入单元10产生的信号V发生的脉冲变化由一次增为两次，则可使输入装置1执行，例如计算机鼠标的双击(double click)输入。另外，关于温差变化频率的大小可根据实际应用而设计，在此便不再赘述。

此外，在一个具体实施例中，本发明的输入装置1可插拔地连接至一电子设备。请参阅图5及图6。图5及图6示出了本发明的输入装置1设计成插卡以与电子设备连接的示意图。其中，电子设备以笔记型计算机2为例说明，但不以此为限。另外，请一并参阅图7。图7示出了根据本发明的具体实施例的输入装置1与电子设备间的功能方块图。

如图5所示，输入装置1可设计成插卡，且笔记型计算机2的键盘座32上可具有配合该插卡的插槽20，致使输入装置1可插拔地插入至插槽20中以与笔记型计算机2连接，使输入装置1产生的输入信号能够传送至笔记型计算机2中的数据处理模块22(例如CPU)处理。

需特别说明的是，在优选的具体实施例中，本发明的输入装置1除了产生输入信号之外，输入单元10中的热电材料102进一步可辅助笔记型计算机2散热。在该实施例中，笔记型计算机2可另具有配合该插卡的插槽28。如图6所示，此插槽28可设置于笔记型计算机2的面板盖30上，以直接接收来自占据面积较广的背光模块26产生的热量H。

另外，在实际应用中，笔记型计算机2中的其它热源，例如CPU在运作中产生的热量H，可通过热导管或热流道传导至插槽28处，以供输入单元10中的热电材料102散发出去。在进一步的具体实施例中，热量H可用以将热电材料102的温差维持在预定的温差基准范围内，维持输入装置1的输入灵敏度以避免在触控点判读时造成误判。

在另一优选具体实施例中，当热电材料102接收到热量H后，热电材料102可利用其本身的温差发电效应进行发电动作，以提供电力E给笔记型计算机2中的电源模块24，增加笔记型计算机2的续航力。

因此，当要使用输入装置1进行输入动作时，可将输入装置1插入插槽20来使用；当输入装置1使用完毕时，则可将输入装置1插入插槽28来使用，以进行上述散热、温差调控或发电等动作。

本发明的另一目的在于提供一种输入方法，适用于输入装置。图8示出了根据本发明的一个具体实施例的输入方法的流程图。请一并参阅先前的附图及相关叙述以充分了解本输入方法。该输入装置1包含至少一个输入单元10，其中每一输入单元10由热电材料102构成且具有温度感测面100。在该实施例中，该方法包含下列步骤。

首先，执行步骤S10，判断每一输入单元10中的热电材料102的温差是否维持在一基准范围内。若是，则执行步骤S12，以允许进行触控输入；然而，若步骤S10判断出并非每一输入单元10中的热电材料102的温差维持在基准范围内，则该方法在步骤S14执行温控程序，致使每一输入单元10中的热电材料102的温差维持在该基准范围内。

当输入单元10的温度感测面100被触碰时，该方法执行步骤S16，根据温度感测面100的温度变化所导致热电材料发生的温差变化，产生输入信号。

之后，该方法执行步骤S18，判断触控输入是否持续进行。若是，则执行步骤S20，持续产生输入信号；若否，则执行步骤S22，利用输入装置1中的热电材料102进行散热或发电。

综上所述，本发明的输入装置利用热电材料发生的温差变化来达成对接触点的确认。进一步来说，本发明的输入装置除了产生输入信号外，还可以利用热电材料辅助其所连接的电子设备散热或提供电力给电子设备。再者，热电材料还可利用电子设备中的热源对输入装置的输入灵敏度进行校正。相比于现有技术的输入装置仅提供输入功能，本发明的输入装置确实具有多重的附加价值。

通过以上优选具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所披露的优选具体实施例来对本发明的保护范围加以限制。相反地，其目的是希望能在本发明所欲申请的权利要求保护范围中涵盖各种变型及等同替代方式。

主要元件符号说明

1：输入装置

10、10A、10B、10N：输入单元

100：温度感测面        102：热电材料

1020：N型半导体块材    1022：P型半导体块材

2：笔记型计算机        20、28：插槽

22：数据处理模块       24：电源模块

26：背光模块           30：面板盖

32：键盘座             H：热量

E：电力                ΔT0、ΔT1：温度差

V0、V1、V、VA、VB、VN：电压信号

T：单位时间            S10～S22：流程步骤。

Claims (10)

1.一种输入装置，包含：

至少一个输入单元，其中每一个输入单元由热电材料构成且具有温度感测面，每一个输入单元根据所述温度感测面的温度变化所导致所述热电材料发生的温差变化，产生输入信号。

2.根据权利要求1所述的输入装置，其中所述温度感测面作为触控面，所述触控面被触碰后会发生所述温度变化以导致所述热电材料发生所述温差变化，而每一输入单元根据所述温差变化产生所述输入信号。

3.根据权利要求1所述的输入装置，其中所述温度感测面接收辐射热量发生所述温度变化以导致所述热电材料发生所述温差变化，而每一输入单元根据所述温差变化产生所述输入信号。

4.根据权利要求1所述的输入装置，包含多个输入单元，其中所述输入装置根据同时发生温差变化的热电材料数目决定输入模式。

5.根据权利要求1所述的输入装置，其中所述输入装置根据每一输入单元中的所述热电材料发生的温差变化频率决定输入模式。

6.根据权利要求1所述的输入装置，包含多个输入单元，所述输入装置根据所述多个输入单元中的热电材料整体发生的温差变化延伸方向，产生移动输入信号。

7.根据权利要求1所述的输入装置，所述输入装置可插拔地连接至电子设备，使所述输入信号能够传送至所述电子设备处理。

8.根据权利要求7所述的输入装置，其中所述输入装置设计成插卡，且所述电子设备具有配合所述插卡的插槽，致使所述输入装置可插拔地插入至所述插槽中以与所述电子设备连接。

9.根据权利要求1所述的输入装置，其中每一输入单元中的所述热电材料进一步接收热源来利用。

10.一种输入方法，适用于输入装置，包含至少一个输入单元，其中每一输入单元由热电材料构成且具有温度感测面，所述方法包含下列步骤：

(a)根据所述温度感测面的温度变化所导致所述热电材料发生的温差变化，产生输入信号。

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