CN103296785A - 无线电力传输系统 - Google Patents

Abstract

一种无线电力传输系统包括一电子装置以及一矩阵显示装置。矩阵显示装置包括一显示面及一矩阵基板。矩阵基板具有一基板以及一矩阵，矩阵设置于基板的一侧，矩阵基板发射一电力信号，电力信号从显示面耦合至电子装置，其中电子装置使用电力信号进行运作。此无线电力传输系统利用显示装置将电力传送至电子装置，以提升充电便利性，且减少连接器的使用，进而降低成本，节能环保。

Description

无线电力传输系统

技术领域

本发明关于一种无线电力传输系统。

背景技术

近年来，触控面板已经逐渐广泛应用于一般的消费性电子商品上，例如智能型手机、数字相机、数字音乐播放器（MP3）、个人数字助理器（PDA）、卫星导航器（GPS）、掌上型电脑（hand-held PC），甚至崭新的超级行动电脑（UltraMobile PC,UMPC）等，上述的触控面板皆结合于一显示屏幕而成为一触控显示装置。

另一方面，针对便携式电子装置的充电方便性，遂发展出应用于便携式电子装置的充电装置，例如：蓝芽耳机的太阳能充电装置、行动电话的太阳能充电装置。已知便携式电子装置皆通过连接器与电池或充电器电性连接，以进行充电，因而造成便携式电子装置的外壳须设置开口供连接器使用，而造成湿气容易从外壳开口接触外露的连接器甚至内部电路，因而影响电子组件造成故障。举例来说，手机设置一电源插孔用于连接充电器，对手机充电，因此湿气容易从电源插孔接触手机的内部电路。再者，用户于进行连接器的插拔时，易使用不当而造成连接器或便携式电子装置的毁损。

另一方面，对于商品卷标的电子化，亦是未来趋势之一。电子化不仅可以提供新的顾客购物型态，还可以提升营运管理。但在推广时最大的问题亦在电力的来源，如能设置于现有的硬件，如货架或仓储，而不需额外接线提供电源，将可大幅提高电子卷标的使用。

再者，近期有关笔写输入的人机接口发展相当快速，当笔的设计为有源式时，如何能兼顾流线的外形，并提供长时间使用的电力，亦是推广笔写输入的一重要课题。

因此，本发明提供一种无线电力传输系统，改善已知充电不便利及不可靠的问题，增加充电便利性，并减少连接器的使用，进而降低成本，节能环保。

发明内容

本发明的目的为提供一种架构于显示装置上的无线电力传输系统，此系统利用显示装置将电力传送至电子装置，以提升充电便利性，且减少连接器的使用，进而降低成本，节能环保。

本发明可采用以下技术方案来实现的。

一种无线电力传输系统包括一电子装置以及一矩阵显示装置。矩阵显示装置包括一显示面及一矩阵基板。矩阵基板具有一基板以及一矩阵，矩阵设置于基板的一侧包括一电极列阵，矩阵基板发射一电力信号，电力信号从显示面耦合至电子装置，其中，电力信号为电子装置的运作提供能量。

在一实施例中，电力信号从矩阵基板通过电容或电感耦合至电子装置。

在一实施例中，电子装置具有一接收单元，以接收电力信号。接收单元具有一线圈或一电容，电力信号从显示面耦合至线圈或电容。

在一实施例中，电子装置与矩阵显示装置之间的耦合距离小于1公尺。

在一实施例中，显示面位于基板的另一侧。

在一实施例中，无线电力传输系统还包括一模式触发模块，一用户或电子装置触发模式触发模块，以启动矩阵显示装置进入一工作模式而发送电力信号。

在一实施例中，模式触发模块设置于矩阵显示装置。

在一实施例中，模式触发模块设置于电子装置。

在一实施例中，矩阵还包括多个行电极以及多个列电极，所述行电极与所述列电极交错设置，电力信号从至少一个列电极或至少一个行电极发出。

在一实施例中，矩阵基板还包括一电极，设置于矩阵之外，并发射电力信号。

承上所述，因本发明的无线电力传输系统包括一矩阵显示装置及一电子装置，矩阵显示装置将电力信号从显示面耦合至电子装置，以使电子装置可使用电力信号进行运作。更详细来说，电力信号从矩阵显示装置的矩阵基板通过电容或电感耦合至电子装置，电子装置以接收单元接收电力信号，并转换成一电力源直接使用或是通过内部控制电路转化成一充电电源。

附图说明

图1为本发明优选实施例的一种无线电力传输系统的方块示意图；

图2A为本发明优选实施例的矩阵显示装置的侧视图；

图2B为本发明另一实施例的矩阵显示装置的上视图；

图3为本发明所使用的薄膜晶体管基板的示意图；

图4为图3的薄膜晶体管基板的其中两个行电极与两个列电极的信号示意图；

图5为本发明再一实施例薄膜晶体管基板的两个行电极与两个列电极的信号示意图；

图6为本发明再一实施例薄膜晶体管基板的两个行电极与两个列电极的信号示意图；以及

图7为本发明优选实施例的无线电力传输系统的外观示意图。

主要组件符号说明：

1：无线电力传输系统

2、2a：矩阵显示装置

21：显示面

22、22a：矩阵基板

23：基板

24：矩阵

25：电极

26：保护玻璃

3：电子装置

31：接收单元

4：模式触发模块

CF：彩色滤光基板

D₁～D_N：列电极

E₁₁～E_MN：像素电极

N：扫描信号

P：电力信号

S₁～S_M：行电极

T₁₁～T_MN：晶体管

Y：显示数据信号

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明优选实施例的一种无线电力传输系统，其中相同的组件将以相同的组件符号加以说明。

请参照图1所示，其为本发明优选实施例的一种无线电力传输系统的方块示意图。本发明的无线电力传输系统1包括一矩阵显示装置2以及一电子装置3，两者耦接，例如可通过电容或电感耦合的方式而耦接，借此矩阵显示装置2以非接触连接的方式传送一电力信号P予电子装置3，以使电子装置3可使用电力信号P进行运作，故称为无线电力传输。在本实施例中，矩阵显示装置2例如为一液晶显示装置、一有机发光二极管显示装置、一发光二极管显示装置、一电泳显示装置或一微机电（MEMS）显示装置等的显示装置。电子装置3可例如为一行动通讯装置、一多媒体播放装置、一影像撷取装置、一平板电脑、一用于笔写输入的触控笔或其它便携式电子产品或一电子卷标。

请参照图2A所示，其为本发明优选实施例的矩阵显示装置的侧视图。矩阵显示装置2包括一显示面21以及一矩阵基板22。矩阵基板22包括一基板23及一矩阵24，矩阵24设置于基板23的一侧，而显示面21位于基板23的另一侧。显示面21指用户观看矩阵显示装置2的显示影像时，矩阵显示装置2最靠近用户的一个表面。

请参照图2B所示，其为本发明另一实施例的矩阵显示装置的上视图。矩阵显示装置2a包括一显示面21以及一矩阵基板22a。与上述实施例不同之处在于，本实施例的矩阵基板22a除了包括基板23及矩阵24之外，还包括一电极25。矩阵24及电极25设置于基板23的一侧，显示面21则位于基板23的另一侧。其中，电极25位于矩阵24之外，且发射电力信号。本实施例的矩阵基板22a可例如为一般已知液晶显示装置中的薄膜晶体管基板，其中，电极25独立于所述晶体管阵列外的电极，由一驱动电路（图未绘示）所驱动。

再参照图2A所示，本实施例的矩阵显示装置2例如为液晶显示装置，矩阵显示装置2还可包括一彩色滤光片基板CF，彩色滤光片基板CF邻设于矩阵基板22具有矩阵24的一侧，并与矩阵基板22相对设置。与已知液晶显示装置中的矩阵基板相比较，本实施例的矩阵显示装置2为反置，亦即矩阵基板22的基板23侧可作为靠近用户的显示面21，以利电力信号P于矩阵显示装置2及电子装置3之间的相互耦合；而彩色滤光基板CF则设置于较远离用户的一侧。于本实施例中，矩阵显示装置2还可包括一保护玻璃26设置于基板23相对于矩阵24的一侧，而显示面21即为保护玻璃26靠近用户的一表面。另外，基板23上靠近保护玻璃26的一侧还可包括其它构件，例如光学膜，铁框等等。再者，于其它实施例中，若矩阵显示装置2为一电子纸时，矩阵显示装置2还可包括一电泳性材料（图未显示）而邻设于矩阵基板22具有矩阵24的一侧。

于本实施例中，矩阵基板22指具有像素矩阵，例如可为液晶显示面板、有机发光二极管面板、发光二极管面板、电泳显示面板或微机电显示面板等的矩阵基板。其中，矩阵24可包括多个行电极、多个列电极、以及多个像素电极，所述行电极与所述列电极交错设置。另外，矩阵24可为一有源式矩阵（activematrix）或为一无源式矩阵（passive matrix）显示面板的一电极列阵。于此，矩阵24以有源式矩阵为例，其还可包括多个晶体管，且所述晶体管分别与所述行电极、所述列电极、以及所述像素电极电性连接。

值得注意的是，若利用像素矩阵的行电极或列电极来传送电力信号P，则可于矩阵显示装置2的一图框（frame）画面结束后或于一图框画面结束前传送并耦合至电子装置3。换言之，矩阵显示装置2可于一个显示图框画面结束后，并于下一显示图框画面开始前，或于一个显示图框画面的期间，将电力信号P开始传送至电子装置3。需注意的是，若是利用于像素矩阵外的独立电极来进行电力信号的传送时，则可不用与图框画面传送的时间配合。

此外，当完成电力信号P传送至电子装置3后，矩阵显示装置2可至少显示一个完整或部分的图框画面。换言之，电力信号P传送结束的时间点可以位于一图框画面结束后，并于下一图框画面开始显示前，或于一图框画面的期间，于此，并不加以限制。另外，于电力信号P开始传送前，矩阵显示装置2可以用至少一个图框画面显示准备进行传送电力信号P的程序；另外，于结束电力信号P传送后，矩阵显示装置2可以用至少一个图框画面显示电力信号P传送程序已完成。换言之，在矩阵显示装置2开始传输第一个电力信号P前及最后一个电力信号P结束传输后，矩阵显示装置2均可显示提示画面，以提醒用户注意。另于电力信号P传输期间，矩阵显示装置2亦可在显示画面中标示出用于传输的电极区域范围以方便电子装置3进行信号耦合。

以下，针对本发明所揭露的无线电力传输系统1的结构予以论述，接续，则仍基于上述的附图（图1至图2A），并以液晶显示装置的薄膜晶体管基板（TFTsubstrate）为例，以说明矩阵基板22如何将电力信号P自矩阵显示装置2的行电极或列电极耦合至电子装置3的作动。

请同时参照图2A及图3所示，其中，图3为本实施例所使用的薄膜晶体管基板的示意图。矩阵24可包括多个行电极S₁～S_M、多个列电极D₁～D_N、以及多个像素电极E₁₁～E_MN，所述行电极S₁～S_M与所述列电极D₁～D_N交错设置，且实质上相互垂直或夹一角度。另外，矩阵24还可包括多个晶体管T₁₁～T_MN，所述晶体管T₁₁～T_MN分别与所述行电极S₁～S_M、所述列电极D₁～D_N、以及所述像素电极E₁₁～E_MN电性连接。于此，行电极S₁～S_M以扫描线为例，列电极D₁～D_N以数据线为例，当然也可以是行电极S₁～S_M为数据线，列电极D₁～D_N为扫描线。

另外，基板23上还可设置驱动模块，其中包括数据驱动电路、扫描驱动电路、时序控制电路（图未显示）以及珈玛校正电路（图未显示），通过驱动模块的驱动可使液晶显示面板显示影像。由于驱动模块对于影像的驱动为已知技术，于此不再说明。另外，此态样的矩阵基板仅为举例说明，并非用以限制本发明。本实施例的重点在于，利用行电极S₁～S_M及/或列电极D₁～D_N的至少其中之一从矩阵基板22传送电力信号P至电子装置3。

于本实施例中，列电极D₁～D_N除了可传送一般图框画面的显示数据信号之外，于此还可用以传送电力信号P。例如，在显示数据信号上直接迭加一个高于显示信号频率的电力信号P或在其传送显示数据信号的空档时间，例如所有行电极S₁～S_M扫描完后在接续下一次扫描前的时间（图框画面与图框画面之间的空档时间）；或是在一条行电极扫描完成且在下一条开始扫描前；或是在每一条行电极扫描时间内借缩短显示数据信号并在传送显示数据信号前等。于此，电力信号P可由扩展时序控制（T-con）电路的功能以及数据或扫描驱动电路来提供，以简化整体电路设计。

请参照图4所示，其为图3中的相邻两个行电极与相邻两个列电极的信号示意图。在此以每一列晶体管被开启进行显示数据输入时，各列电极依序进行电力信号P传送为例说明，要注意的是，矩阵内的晶体管被开启与否并非必要，亦可在晶体管关闭状态下进行电力信号P传送，此时电力信号P可分别传送于列电极或行电极上。行电极S₁～S_M分别传送扫描信号N依序使每一行的晶体管开启，而在每一行晶体管被开启的时间中，各列电极D₁～D_N分别轮流传送电力信号P与显示数据信号Y。在本实施例中，如图4所示，在行电极S_M-1传送其扫描信号N时，其中一列电极D_N-1传送电力信号P；在行电极S_M传送其扫描信号N时，其中一列电极D_N传送电力信号P。其中，电力信号P以与显示数据信号Y不同电压位准方式标示，实施时亦可以相同的位准标示。需注意的是，电力信号P的频率，可与显示数据信号Y的频率不相同；亦或可以兼用于调整列电极的电压位准，如预充电（pre-charge）用。此电力信号P可被一外部接收单元所耦合接收，进而产生电能。

请同时参照图1及图2，当用户拿着具有一接收单元31的电子装置3，接近矩阵显示装置2的显示面21时（例如碰触到显示面或靠近显示面21），电力信号P可从矩阵基板22的显示面21通过电容或电感耦合至电子装置3的接收单元31，以让接收单元31耦合接收电力信号P。其中，矩阵显示装置2与电子装置3之间的耦合距离可小于1公尺。当然，矩阵显示装置2与电子装置3之间的距离越靠近为最佳，以确保传送电力信号P的效率及准确度。由于本实施例以列电极D₁～D_N传送电力信号P为例，因此各列电极D₁～D_N作为电容耦合的其中一个电极，而电子装置3上具有电容耦合的另一个等效电极。

本实施例中，接收单元31可具有一线圈、或一电容、或一天线，电力信号P从显示面21传送至接收单元31的线圈、或电容、或天线，再将此电力信号P转换成一电力直接使用或储存以供将来使用，例如通过一控制电路对电子装置3的电池充电。值得说明的是，由于本发明将矩阵显示装置2以无线方式，且通过电容或电感耦合的方式，传送电力信号P至电子装置3，以对电子装置3充电，故于制作电子装置3时，可提升电子装置3的机壳密合度，以提高防水性，使得电子装置3亦可适用于富含水气的环境，并可延展电子装置3的使用年限。

请参照图5所示，其为本发明的再一实施例薄膜晶体管基板的相邻两个行电极与相邻两个列电极的信号示意图。上述实施例的矩阵基板22以只有其中一个列电极D_N-1传送电力信号P与显示数据信号Y为例。于本实施例中，各列电极D₁～D_N分别传送显示数据信号Y。另外，以其中一个列电极，例如列电极D_N-1，于各图框时间内分别传送电力信号P及显示数据信号Y，以将电力信号P耦合至电子装置3。

请参照图6所示，其为本发明的还一实施例薄膜晶体管基板的相邻两个行电极与相邻两个列电极的信号示意图。于本实施例中，各列电极D₁～D_N均可在行电极开启时一同传送信号为例，例如列电极D_N-1及D_N，于各图框时间内同时传送电力信号P及显示数据信号Y，并将电力信号P耦合至电子装置3。

值得说明的是，本实施例的电力信号P及显示数据信号Y以一驱动芯片传送电力信号P及显示数据信号Y至列电极D1～D_N，于其它实施例中，电力信号P及显示数据信号Y亦可从两个驱动芯片分别传送至列电极D1～D_N。另外，上述实施例以电力信号P及显示数据信号Y分别于不同时间传送于列电极D1～D_N为例，然而于其它实施例中，电力信号P及显示数据信号Y可重迭或同时传送于列电极D1～D_N，亦即，于传输显示数据信号Y的同时，亦传送电力信号P并耦合至电子装置3。

另外，请参照图7所示，其为本发明优选实施例的无线电力传输系统的外观示意图。无线电力传输系统1还可包括一模式触发模块4，其可设置于矩阵显示装置2或电子装置3，或无线电力传输系统1亦可包括两个模式触发模块，且分别设置于矩阵显示装置2及电子装置3。本实施例以无线电力传输系统1包括一模式触发模块4，且其设置于矩阵显示装置2为例，然其非限制于本发明。

一用户或电子装置3可按压以触发此模式触发模块4，以启动矩阵显示装置2进入一工作模式而开始发送电力信号P。以触控式矩阵显示装置2为例，当用户需要发送电力信号P时，借触控方式输入指令以启动模式触发模块4，以启动矩阵显示装置2进入电力传送模式而开始传送电力信号P。此时行电极或列电极可关闭全部或部分矩阵显示装置2的触控或显示功能，如此可以防止不必要的电力传送，同时亦可节省矩阵显示装置2的电力。注意此模式触发模块4的工作模式可以有多种态样，如单次触发后经一段时间即恢复先前的工作模式、每次触发即改变工作模式、持续触发下才维持工作模式等方式。另外需注意者，模式触发模块4的触发信号亦可来自于电子装置3（例如触控笔上的一开关），在此状况下，当模式触发模块4被启动后，电子装置3传送一触发信号至模式触发模块4以使矩阵显示装置2进入电力传送的工作模式。须注意在此所称的模式触发模块4其功能可以是单次触控的方式以切换其功能的启动与否，亦可以是用户必须保持接触以启动其功能，且其位置不限定要在显示区外，亦可以与显示面板或触控面板整合。其中，模式触发模块4可为例如一机械开关、或一触控开关、或一软件的执行程序等。

综上所述，因本发明的无线电力传输系统包括一矩阵显示装置及一电子装置，矩阵显示装置将电力信号从显示面耦合至电子装置，以使电子装置可使用电力信号进行运作。更详细来说，电力信号从矩阵显示装置的矩阵基板通过电容或电感耦合至电子装置，电子装置以接收单元接收电力信号，转换成一电力源直接使用或是通过内部控制电路转换成一充电电源，以使电子装置的内部控制电路可据此对电子装置充电，或储存供将来使用。

因此，本发明的无线电力传输系统可通过无线的应用，使得触控显示装置将电力信号传送至电子装置，以对电子装置充电，以提升充电便利性，且减少连接器的使用，进而降低成本，节能环保。另外，还可提高电子装置的防水性及延展使用年限。

以上所述仅是举例性，而非限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包括在权利要求所限定的范围内。

Claims (11)

1.一种无线电力传输系统，其特征在于，其包括：

一电子装置；以及

一矩阵显示装置，包括：

一显示面；及

一矩阵基板，具有一基板以及一矩阵，所述矩阵设置于所述基板的一侧，所述矩阵基板发射一电力信号，所述电力信号从所述显示面耦合至所述电子装置，

其中，所述电子装置利用所述电力信号进行运作。

2.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，其特征在于，所述电力信号从所述矩阵基板通过电容或电感耦合至所述电子装置。

3.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，其特征在于，所述电子装置具有一接收单元，接收所述电力信号。

4.根据权利要求3所述的无线电力传输系统，其特征在于，所述接收单元具有一线圈或一电容，所述电力信号从所述显示面耦合至所述线圈或所述电容。

5.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，其特征在于，所述电子装置与所述矩阵显示装置之间的耦合距离小于1公尺。

6.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，其特征在于，所述显示面位于所述基板的另一侧。

7.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，其特征在于，还包括：

一模式触发模块，一用户或所述电子装置触发所述模式触发模块，以启动所述矩阵显示装置进入一工作模式而开始发送所述电力信号。

8.根据权利要求7所述的无线电力传输系统，其特征在于，所述模式触发模块设置于所述矩阵显示装置。

9.根据权利要求7所述的无线电力传输系统，其特征在于，所述模式触发模块设置于所述电子装置。

10.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，其特征在于，所述矩阵还包括多个行电极以及多个列电极，所述行电极与所述列电极交错设置，所述电力信号从至少一个列电极或至少一个行电极发出。

11.根据权利要求1所述的无线电力传输系统，其特征在于，所述矩阵基板还包括一电极，设置于所述矩阵之外，并发射所述电力信号。

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