CN102236495B - 手持装置及其触控感测装置 - Google Patents

Abstract

一种手持装置及其触控感测装置，包括第一触控垫、第二触控垫、阻抗单元以及微处理器。当输入工具同时接触第一触控垫与第二触控垫时，于第二触控垫与阻抗单元的共同接点产生一触控电压讯号，其中阻抗单元的电阻值大于输入工具的电阻值。微处理器则依据触控电压讯号执行特定的功能。

Description

手持装置及其触控感测装置

技术领域

本发明涉及一种手持装置，特别是涉及一种手持装置的触控感测装置。 

背景技术

随着科技的日益进步，人们借着触控装置的辅助使生活愈加便利。使用者可通过触碰触控装置来执行触控装置的各项功能，因此可简化使用者在操作上的复杂度。 

以触控式手机(touch phone)为例，电容式的触控装置为目前触控式手机最普遍采用的触控装置之一，其原理为持续地对感测电容进行充电，并侦测感测电容上的电平变化，以判断感测电容的对应位置是否被触碰。电容式的触控装置容易受到使用者的手汗或电磁波的干扰，而导致触控面板产生误动作。例如误开、误关某些程序等，而这些误动作会为使用者带来不必要的麻烦。另外，由于必须对感测电容持续地充电，因此将会消耗许多不必要的电能，而减少手机的待机和使用时间。 

发明内容

本发明提供一种手持装置及其触控感测装置，可大幅减少触控感测装置的耗电量，以延长手持装置的使用时间。 

本发明提出一种手持装置，包括至少一第一触控垫、至少一第二触控垫、至少一阻抗单元以及微处理器。其中第一触控垫耦接至第一参考电压。阻抗单元耦接于第二触控垫与第二参考电压之间，当一输入工具同时接触第一触控垫与第二触控垫时，于第二触控垫与阻抗单元的共同接点产生一触控电压讯号，其中阻抗单元的电阻值大于输入工具的电阻值。另外，微处理器则耦接第二触控垫，依据触控电压讯号执行一特定功能。 

在本发明的一实施例中，手持装置还包括耦接微处理器的电压供应单元，电压供应单元产生第一参考电压与第二参考电压，并受控于微处理器而开启或关闭其所提供的第一参考电压与第二参考电压。 

在本发明的一实施例中，手持装置还包括耦接微处理器的计时单元，微处理器依据计时单元所计时的时间控制电压供应单元产生第一参考电压与第二参考电压的时间。 

在本发明的一实施例中，手持装置还包括至少一限流保护单元，限流保护单元耦接于第一参考电压与第一触控垫之间，并限制流往第一触控垫的电流量。 

在本发明的一实施例中，手持装置还包括至少一逻辑门，逻辑门耦接于对应的第二触控垫与微处理器之间，用以加强触控电压讯号的驱动能力，并提供静电放电保护。 

在本发明的一实施例中，手持装置还包括至少一模拟数字转换器，模拟数字转换器耦接于对应的第二触控垫与微处理器之间，并将第二触控垫对应的触控电压讯号转换为一数字讯号。 

在本发明的一实施例中，手持装置还包括一本体，本体具有第一表面，且多个第一触控垫与多个第二触控垫交替地排列配置于第一表面上。 

在本发明的一实施例中，手持装置还包括一本体，本体具有相对的第二表面以及第三表面，且第一触控垫与第二触控垫分别配置于第二表面与第三表面上。 

在本发明的一实施例中，上述的本体还具有相对的第四表面以及第五表面，第四表面相邻于第二表面与第三表面，第五表面亦相邻于第二表面与第三表面，且另一第一触控垫与另一第二触控垫分别配置于第四表面与第五表面上。 

在本发明的一实施例中，上述的限流保护单元包括第一电阻。 

在本发明的一实施例中，上述的阻抗单元的电阻值大于限流保护单元的电阻值与输入工具的电阻值之和。 

在本发明的一实施例中，上述的第一参考电压大于第二参考电压，且触控电压讯号自逻辑低电平升上逻辑高电平。 

在本发明的一实施例中，上述的第一参考电压小于第二参考电压，且触控电压讯号自逻辑高电平降至逻辑低电平。 

在本发明的一实施例中，上述的逻辑门为反相器。 

在本发明的一实施例中，上述的阻抗单元包括第二电阻。 

在本发明的一实施例中，上述的输入工具为手指。 

基于上述，本发明利用分开的第一、第二触控垫以及电阻值大于输入工具的电阻值的阻抗单元来节省电源的消耗。平时没有电流，当输入工具同时接触第一、第二触控垫时才开始消耗电源，因而可使手持装置具有更长的使用及待机时间。 

为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并结合附图详细说明如下。 

附图说明

图1示出了本发明一实施例的触控感测装置的方块图。 

图2示出了本发明另一实施例的触控感测装置的方块图。 

图3示出了本发明另一实施例的触控感测装置的方块图。 

图4A～4C示出了本发明的实施例的手持装置的示意图。 

附图符号说明 

100、200、300：触控感测装置 

102：阻抗单元 

104：微处理器 

106：输入工具 

202：限流保护单元 

204：计时单元 

206：电压供应单元 

208：逻辑门 

302：模拟数字转换器 

400：手持装置 

402：本体 

P1、P2：触控垫 

V1、V2：参考电压 

S1：触控电压讯号 

A1：反相器 

R1、R2：电阻 

F1～F5：表面 

具体实施方式

图1示出了本发明一实施例的触控感测装置的方块图。请参照图1，触控感测装置100包括触控垫P1、触控垫P2、阻抗单元102以及微处理器104。其中，触控垫P1耦接参考电压V1，阻抗单元102耦接于触控垫P2与参考电压V2之间，微处理器104则耦接触控垫P2。 

当一电阻值小于阻抗单元102的电阻值的输入工具106(假设其为手指)同时碰触到触控垫P1、触控垫P2时，触控垫P1、触控垫P2变为导通状态，而使得在触控垫P2与阻抗单元102的共同接点上的触控电压讯号S1的电压电平发生变化。微处理器104接收触控电压讯号S 1并依据触控电压讯号S1的电压电平变化来执行特定的功能。由于在输入工具106未同时碰触到触控垫P1与触控垫P2时，触控垫P1与触控垫P2之间为开路状态(opencircuit)，因此在此开路情形下触控感测装置100不会增加额外的耗电，可避免如现有的电容式触控装置般不断地对电容进行充电而造成电源的浪费。值得注意的是，本实施例中的输入工具106并不以手指为限，任何电阻值小于阻抗单元102的导体皆可做为输入工具106。 

图2示出了本发明另一实施例的触控感测装置的方块图。请参照图2，本实施例的触控感测装置200与图1的触控感测装置100的不同之处在于，触控感测装置200还包括限流保护单元202、计时单元204、电压供应单元206以及逻辑门208。 

其中，限流保护单元202耦接于参考电压V1与触控垫P1之间，阻抗单元102耦接于触控垫P2与参考电压V2之间，电压供应单元206耦接微处理器104，逻辑门208耦接于触控垫P2与微处理器104之间，计时单元204则耦接微处理器104。在本实施例中，假设参考电压V1为电源电压，而参考电压V2为接地电压，限流保护单元202为一电阻R1，阻抗单元102为一电阻R2，而逻辑门208则为一金属氧化物半导体场效晶体管(metaloxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)构成的反相器A1。其中电阻R2的电阻值大于电阻R1与输入工具106的电阻值的总和。举例来说，可假设电阻R1的电阻值为1K欧姆，电阻R2的电阻值为30M欧姆，而输入工具106为手指(其电阻值约介于1M～20M欧姆)。 

当输入工具106还未同时碰触到触控垫P1与触控垫P2时，触控垫P1 与触控垫P2之间为开路状态，因此触控垫P1、P2上无电流流通，触控感测装置200也不会有功率的消耗，相较于现有的电容式触控装置必须持续供电给感测电容，触控感测装置200可大幅地节省电源。而此时触控电压讯号S1的电压电平等于接地电压的电压电平，也就是说此时触控电压讯号S1为逻辑低电平。 

值得注意的是，在实际应用上，触控垫P1可能发生短路而直接接地，导致触控感测装置200因电流过大而毁损。此时电阻R1(亦即限流保护单元202)可限制流往触控垫P1的电流量，以避免触控垫P1直接接地而导致触控感测装置200的毁损。然而若在实际应用上触控垫P1并无发生短路情形的可能性，亦可不须于参考电压V1与触控垫P1之间设置限流保护单元202。 

当输入工具106同时碰触到触控垫P1与触控垫P2时，触控垫P1与触控垫P2间变为导通状态，此时触控电压讯号S1的电压电平将等于电阻R2上的跨压。由于电阻R2的电阻值大于电阻R1与输入工具106的电阻值的总和，因此大部份的压降将落于电阻R2上，而使得触控电压讯号S1得以由原本的逻辑低电平转为逻辑高电平。如此微处理器104便可依据触控电压讯号S1执行特定的功能，举例来说，若触控感测装置200为设置在手持装置中，例如是手机，微处理器104可依据触控电压讯号S1的逻辑电平变化开启手机显示面板的背光模块以显示画面。 

值得注意的是，图2的实施例虽假设参考电压V1为电源电压，而参考电压V2为接地电压，然实际应用上不以此为限。在本发明其它实施例中参考电压V2亦可大于参考电压V1，例如参考电压V1为接地电压，而参考电压V2为电源电压的情形。在此情形下，当输入工具106同时碰触到触控垫P1、触控垫P2时，触控电压讯号S1将由逻辑高电平转为逻辑低电平，其逻辑电平的变化情形虽有不同，但作动原理与图2的实施例相同，因此不再赘述。同样地，微处理器104亦可依照触控电压讯号S1的上述电压电平变化执行特定的功能。 

另外，图2中的参考电压V1与参考电压V2为电压供应单元206所产生，电压供应单元206受控于微处理器104而开启或关闭参考电压V1与参考电压V2。微处理器104可依据计时单元204所计时的时间控制电压供应单元206产生参考电压V1与V2的时间，在需要使用触控感测装置200时再开启参考电压V1与V2。举例来说，当触控感测装置200为设置在手持 装置(例如手机)时，可设定手持装置处在省电模式或睡眠模式时，参考电压V1与V2的开启时间间隔为每秒一次，以减少电源的消耗。 

图2中的反相器A1(逻辑门208)则提供静电放电保护的功能，另外也可加强触控电压讯号S1的驱动能力，以触发微处理器104执行特定的功能。在本发明其它实施例中，逻辑门208可替换为模拟数字转换器。如图3所绘示的本发明一实施例的触控感测装置300所示，模拟数字转换器302耦接于触控垫P2与微处理器104之间。模拟数字转换器302可将触控电压讯号S1的电压电平变化转换为数字讯号D1，以使微处理器可依据数字讯号D1执行特定的功能。 

举例来说，若触控感测装置300为设置在手持的音乐播放装置(例如MP3播放器)，当使用者的手紧握手持装置时，手的电阻值将会下降，进而使得触控电压讯号S1的电压电平升高，模拟数字转换器302将升高的电压电平转换为数字讯号D1后，微处理器104便可依据数字讯号D1来调整音乐播放器的播放效果(例如音量大小)。也就是说，音乐播放器的音量可依据使用者握持音乐播放器的力道来调整音乐播放器的播放效果。 

如上所述，触控感测装置可设置于不同的手持装置中(例如手机、MP3播放器等)，而随着触控感测装置在手持装置上的配置的数量与位置不同，手持装置可以和使用者达到不同的互动效果。举例来说，图4A～4C示出了本发明的实施例的手持装置的示意图。请参照图4A～图4C，在此假设图4A～图4C的手持装置为具有游戏及照相等功能的智能型手机，然不以此为限。手持装置400包括一本体402，而本体402具有相对的表面F1、F2以及相对的表面F3、F4。其中表面F1相邻于表面F3、F4，而表面F2亦相邻于表面F3、F4，表面F5则同时与表面F1～F4相邻。在图4A中，触控垫P1与P2分别配置于表面F1与F2上。假设图4A的手机为处于休眠的状态，当使用者用手拿起手持装置的本体402时，只要同时触碰表面F1与F2上的触控垫P1与P2便可产生触控电压讯号S1，将休眠中的手机唤醒。 

在图4B中，表面F1与F3上各配置一个触控垫P1，而表面F2与F4上则各配置一个触控垫P2。当使用者拿起手机而同时接触表面F1和F2的触控垫P1和P2，微处理器104会接收对应表面F1和F2的触控电压讯号S1。当使用者拿起手机而同时接触表面F3和F4的触控垫P1和P2，微处理器104则会接收对应表面F3和F4的触控电压讯号S1。藉由不同来源的 触控电压讯号S1，微处理器104可让手机和使用者进行不同的互动，例如进入游戏模式或照相模式等不同功能模式，或改变画面内容的显示方向，而不须其它额外的操作，让手机的使用更加便利。 

另外在图4C中，多个触控垫P1与多个触控垫P2交替地排列配置于表面F5上，例如，当使用者的手同时触碰表面F5不同区块的触控垫P1、P2时，藉由不同来源的触控电压讯号S1，手机可辨识出被触碰区块而执行特定的功能，例如进行拨号或传发Email等等。 

综上所述，本发明利用分开的触控垫以及电阻值大于输入工具的电阻值的阻抗单元来节省电源的消耗。当输入工具同时接触第一、第二触控垫时，才开始消耗电源，因而可使手持装置具有更长的使用及待机时间。另外，藉由同时触碰两触控垫才达成有效触控的方式亦可避免发生误触的情形。 

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作若干的更动与润饰，故本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。 

Claims (15)

1.一种手持装置，包括：

至少一第一触控垫，耦接至一第一参考电压；

至少一第二触控垫；

至少一阻抗单元，该阻抗单元耦接于该第二触控垫与一第二参考电压之间，当一输入工具同时接触该第一触控垫与该第二触控垫时，于该第二触控垫与该阻抗单元的共同接点产生一触控电压讯号，其中该阻抗单元的电阻值大于该输入工具的电阻值；以及

一微处理器，耦接该第二触控垫，依据该触控电压讯号执行一特定功能。

2.如权利要求1所述的手持装置，还包括：

一电压供应单元，耦接该微处理器，该电压供应单元产生该第一参考电压与该第二参考电压，并受控于该微处理器而开启或关闭其所提供的该第一参考电压与该第二参考电压。

3.如权利要求2所述的手持装置，还包括：

一计时单元，耦接该微处理器，该微处理器依据该计时单元所计时的时间控制该电压供应单元产生该第一参考电压与该第二参考电压的时间。

4.如权利要求1所述的手持装置，还包括：

至少一限流保护单元，该限流保护单元耦接于该第一参考电压与对应的该第一触控垫之间，限制流往该第一触控垫的电流量。

5.如权利要求4所述的手持装置，其中该限流保护单元包括一第一电阻。

6.如权利要求4所述的手持装置，其中该阻抗单元的电阻值大于该限流保护单元的电阻值与该输入工具的电阻值之和。

7.如权利要求1所述的手持装置，其中该第一参考电压大于该第二参考电压，且该触控电压讯号自逻辑低电平升上逻辑高电平。

8.如权利要求1所述的手持装置，其中该第一参考电压小于该第二参考电压，且该触控电压讯号自逻辑高电平降至逻辑低电平。

9.如权利要求1所述的手持装置，还包括：

至少一逻辑门，耦接于对应的该第二触控垫与该微处理器之间，加强该触控电压讯号的驱动能力，并提供静电放电保护。

10.如权利要求9所述的手持装置，其中该逻辑门为一反相器。

11.如权利要求1所述的手持装置，还包括：

至少一模拟数字转换器，该模拟数字转换器耦接于对应的该第二触控垫与该微处理器之间，将该第二触控垫对应的该触控电压讯号转换为一数字讯号。

12.如权利要求1所述的手持装置，其中该阻抗单元包括一第二电阻；以及其中该输入工具为手指。

13.如权利要求1所述的手持装置，还包括：

一本体，该本体具有一第一表面，且多个该第一触控垫与多个该第二触控垫交替地排列配置于该第一表面上。

14.如权利要求1所述的手持装置，还包括：

一本体，该本体具有相对的一第二表面以及一第三表面，且该第一触控垫与该第二触控垫分别配置于该第二表面与该第三表面上。

15.如权利要求14所述的手持装置，其中该本体还具有相对的一第四表面以及一第五表面，该第四表面相邻于该第二表面与该第三表面，该第五表面亦相邻于该第二表面与该第三表面，且另一该第一触控垫与另一该第二触控垫分别配置于该第四表面与该第五表面上。

Images