TWI471783B - 觸控面板與觸控裝置 - Google Patents

Description

觸控面板與觸控裝置

一種觸控裝置，特別有關於一種觸控面板與觸控裝置。

目前市面上的觸控面板大都搭配無線指標元件使用，當無線指標元件接觸到觸控面板時，無線指標元件會產生一電磁場，讓觸控面板可利用磁耦合的方式來演算出無線指標元件目前的座標位置，再將座標位置傳送到電腦端。

目前無線指標元件工作所需的電源，主要使用一次性電池供電或是使用電磁共振的方式來取得供電。若採用一次性電池供電的方式，無線指標元件必須頻繁的更換電池，對使用者來說極不方便也不環保。因此採用電磁共振方式為目前最為適當的供電方式。

然而，目前有些觸控面板採用了氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)的感應器，由於氧化銦錫之材質的阻抗偏高，可能不適合作能量上的傳導，使得無線指標元件無法有效地取得供電，而造成操作觸控面板上的不便，因此無線指標元件仍需使用一次性電池來取得供電。如此一來，會增加無線指標元件的體積及成本，因此無線指標元件與觸控面板的供電上仍有改善的空間。

本發明在於提供一種觸控面板與觸控裝置，藉以可使無線指標裝置無需使用電池，以減少無線指標裝置的體積，進而增加使用的便利性。

本發明所揭露之一種觸控面板，適於感應免電池無線指標 元件。此觸控面板包括顯示單元、觸控單元、天線單元與處理單元。顯示單元具有第一面與相對於第一面的第二面。觸控單元配置於顯示單元的第一面，用以接收免電池無線指標元件所產生的感應信號，以產生觸控訊號。天線單元配置於顯示單元的該第二面，用以依據控制訊號，以發射頻率訊號。處理單元耦接觸控單元與天線單元，用以接收觸控訊號，並依據觸控信號，計算出免電池無線指標元件的座標位置，且依據座標位置，產生控制訊號控制天線單元發射頻率訊號。

在一實施例中，前述觸控單元的材料為氧化銦錫。

在一實施例中，前述天線單元包括多個天線迴路。這些天線迴路用以發射該頻率訊號，其中處理單元更依據座標位置，控制天線迴路至少其一來發射頻率信號。

在一實施例中，前述天線迴路以邊緣重疊或邊緣鄰接的方式形成天線單元。

在一實施例中，前述天線單元的面積小於顯示單元的面積。

本發明另揭露之一種觸控裝置，包括觸控面板與免電池無線指標元件。觸控面板包括顯示單元、觸控單元、天線單元與處理單元。顯示單元具有第一面與相對於第一面的第二面。觸控單元配置於顯示單元的第一面，用以接收免電池無線指標元件所產生的感應信號，以產生觸控訊號。天線單元配置於顯示單元的第二面，用以依據控制訊號，以發射頻率訊號。處理單元耦接觸控單元與天線單元，用以接收觸控訊號，並依據觸控信號，計算出免電池無線指標元件的座標位置，且依據座標位置，產生控制訊號控制天線單元發射頻率訊號。免電池無線指標元件包括供電單元與感應單元。供電單元用以接收頻率信號，據以產生電力訊號。感應單元用以接收電力訊號，以產生感應信號，並將感應訊號發射至觸控單元。

在一實施例中，前述觸控單元的材料為氧化銦錫。

在一實施例中，前述天線單元包括多個天線迴路。這些天線迴路用以發射頻率訊號，其中處理單元更依據座標位置，控制天線迴路 至少其一來發射頻率信號。

在一實施例中，前述天線迴路以邊緣重疊或邊緣鄰接的方式形成天線單元。

在一實施例中，前述天線單元的面積小於顯示單元的面積。

本發明所揭露之一種觸控面板與觸控裝置，藉由於觸控面板之顯示單元的第一面上配置觸控單元，而於顯示單元相對第一面的第二面上配置天線單元，再藉由觸控單元感應免電池無線指標元件，並利用處理單元計算並得知電池無線指標元件接觸的座標位置，以產生控制訊號來控制天線單元產生頻率訊號給免電池無線指標元件，進而供應免電池無線指標元件所需的工作電力。另外，充電單元還可包括多個天線迴路，而處理單元更可據以選擇性控制天線迴路來產生頻率訊號，並且充電單元的面積也可設置成小於顯示面板的面積。如此一來，可減少免電池無線指標裝置的體積以及天線單元的佈局面積，進而增加使用的便利性。

有關本發明的特徵與實作，茲配合圖式作實施例詳細說明如下。

100‧‧‧觸控裝置

110‧‧‧觸控面板

120‧‧‧顯示單元

121‧‧‧第一面

122‧‧‧第二面

130‧‧‧觸控單元

140‧‧‧天線單元

141、142、143‧‧‧天線迴路

150‧‧‧處理單元

160‧‧‧免電池無線指標元件

170‧‧‧供電單元

180‧‧‧感應單元

501、502、503‧‧‧觸控點

第1圖為本發明之觸控裝置的電路方塊圖。

第2圖為本發明之觸控裝置的立體圖。

第3圖為本發明之天線單元之天線迴路的配置關係示意圖。

第4圖為本發明之天線單元之天線迴路的另一配置關係示意圖。

第5圖為本發明之顯示單元與天線單元的配置關係示意圖。

以下所列舉的各實施例中，將以相同的標號代表相同或相 似的元件。

請參考「第1圖」及「第2圖」所示，其分別為本發明之 觸控裝置的電路方塊圖及立體圖。觸控裝置100包括觸控面板110與免電池無線指標裝置160。其中，觸控面板110可為具有電磁式觸控面板的手寫板或繪圖板等周邊裝置，而免電池無線指標元件160可為用以操作觸控面板110的電磁觸控筆。

觸控面板110包括顯示單元120、觸控單元130、天線單元140與處理單元150。顯示單元120具有第一面121與相對於第一面121的第二面122，並且顯示單元120用以將觸控面板110對應的操作顯示出來。

觸控單元130配置於顯示單元120的第一面121，用以接收免電池無線指標元件160所產生的感應信號，以產生觸控訊號。其中，觸控單元130構成用以感應免電池無線指標元件160的感應區，使得當免電池無線指標元件160接觸到觸控單元130時，觸控單元130可感應到免電池無線指標元件160所產生的感應信號，而據以產生對應的觸控訊號。在本實施例中，觸控單元130的材料例如為氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)。

天線單元140配置於顯示單元120的第二面122，用以依據控制訊號，以將控制訊號轉換成頻率訊號，並發射前述頻率訊號。也就是說，天線單元140可依據控制訊號的觸發，而轉換控制訊號成對應的頻率訊號，並將頻率訊號發射至免電池無線指標元件160，以提供免電池無線指標元件160所需的工作電力。

處理單元150耦接觸控單元130與天線單元140，用以接收觸控訊號，並依據觸控訊號，計算出免電池無線指標元件160的座標位置。並且，處理單元150會依據其所計算出來的座標位置，產生控制訊號給天線單元140，以控制天線單元140發射對應的頻率訊號。另外，處理單元150還進一步耦接顯示單元120，以對應觸控訊號而產生的處理狀態訊號，並傳送至顯示單元120，以於顯示單元120上顯示出相應的操作。

在本實施例中，天線單元140可包括多個天線迴路141、 142、143，用以發射頻率訊號。在一實施例中，相鄰之天線迴路141、142與142、143之間可局部重疊，即其邊緣部分重疊，如「第3圖」所示。在另一實施例中，相鄰之天線迴路141、142與142、143之間亦可設計成邊緣部分不重疊，即邊緣鄰接，如「第4圖」所示。

在「第3圖」及「第4圖」中，僅繪出3個天線迴路141、142、143，但本實施例不限於此，使用者可以採用2個、4個或4個以上之天線迴路來實施。

進一步來說，處理單元150可依據其所計算出來的座標位置，選擇性產生控制訊號至天線迴路141、142、143至少其一，以控制由天線迴路141、142、143至少其一來發射頻率訊號。

舉例來說，當免電池無線指標元件160接觸到觸控單元130且位於天線迴路141上的位置時，處理單元150可依據觸控單元130所產生的觸控訊號，而計算並得知免電池無線指標元件160的座標位置，據以產生控制訊號至天線迴路141，以控制由天線迴路141發射出頻率信號。

另一方面，由於處理單元150並未提供給天線迴路142、143，使得天線迴路142、143不被致能而不發射頻率訊號。其餘則類推。如此一來，選擇性地控制對應之天線迴路141、142、143發射頻率訊號給免電池無線指標元件160，將可避免能量的損耗。

在另一實施例中，處理單元150亦可同時產生控制訊號至多個相鄰的天線迴路，例如同時產生控制訊號至天線迴路141及142，以選擇控制由天線迴路141及142來發射頻率訊號，或者同時產生控制訊號至天線迴路142及143，以選擇控制由天線迴路142及143來發射頻率訊號。

另外，在本實施例中，天線單元140的面積例如可設計為小於顯示面板120的面積，如「第5圖」所示，而仍可使得觸控面板110達到對免電池無線指標元件160提供工作電力的作用。並且，觸控單元130的面積例如與顯示面板120的面積相符，亦即天線單元140的面積也例如小於觸控單元130所構成的感應區。

由於天線單元140的面積小於觸控單元130所構成的感應區，因此當免電池無線指標元件160接觸到觸控單元130時，免電池無線指標元件160會例如鄰近於天線單元140的位置(例如「第5圖」所示之觸控點501或503的位置)，而非位於天線單元140上的位置，或是位於天線單元140上的位置(例如「第5圖」所示之觸控點502的位置)。

舉例來說，當免電池無線指標元件160接觸到觸控單元130且鄰近於天線迴路141的位置(例如「第5圖」所示之觸控點501的位置)時，處理單元150可依據觸控單元130所產生的觸控訊號，而計算並得知免電池無線指標元件160的座標位置，據以產生控制訊號至天線迴路141，以控制由天線迴路141發射出頻率信號。並且，由於處理單元150亦未提供給天線迴路142、143，使得天線迴路142、143不被致能而不發射頻率訊號。其餘則類推。

另外，當免電池無線指標元件160接觸到觸控單元130且同時鄰近於相鄰的天線迴路141及142的位置(例如「第5圖」所示之觸控點503的位置)時，處理單元150可同時產生控制訊號至相鄰的天線迴路141及142，以控制由天線迴路141及142來發射頻率訊號。其餘則類推。

另一方面，當免電池無線指標元件160接觸到觸控單元130且位於天線迴路141上的位置(例如「第5圖」所示之觸控點502的位置)時，處理單元150仍可產生控制訊號至天線迴路141，以控制由天線迴路141發射出頻率信號，且未提供給天線迴路142、143，使得天線迴路142、143不被致能而不發射頻率訊號。其餘則類推。

另外，當免電池無線指標元件160接觸到觸控單元130且位於天線迴路141上的位置(例如「第5圖」所示之觸控點502的位置)時，處理單元150仍可同時產生控制訊號至相鄰的天線迴路141及142，以控制由天線迴路141及142來發射頻率訊號。其餘則類推。

在「第5圖」中，天線單元140的天線迴路141、142、143的繪示方式類似於「第3圖」，但本實施例不限於此，天線單元140的天線 迴路141、142、143的繪示方式類似於「第4圖」，亦可達到相同的作用，故在此不再贅述。

免電池無線指標元件160包括供電單元170與感應單元180。供電單元170用以接收頻率信號，據以產生電力訊號。進一步來說，供電單元170例如可包括多個感應線圈和整流電路。這些感應線圈可同時接收到天線單元140所送出之頻率信號後，這些感應線圈會呈現同頻率，而引發電磁共振效應，以產生能量信號給整流電路。之後，整流電路利用前述的能量信號產生出所需之電力訊號，以供應免電池無線指標元件160運作所需之電力。

感應單元180用以接收電力訊號，以產生感應信號，並將感應訊號發射至觸控單元130。進一步來說，感應單元180例如可包括振盪電路和感應線圈。振盪電路藉由供電單元170產生的電力訊號維持其運作，以產生感應信號。接著，感應線圈可將振盪電路所產生之感應信號發射至觸控單元130。

藉由觸控面板110的天線單元140發射頻率訊號給免電池無線指標元件160，以提供免電池無線指標元件160所需的工作電力，盡而使得免電池無線指標元件160可操作觸控面板110，並進行相應的操作。如此一來，由於免電池無線指標元件160無需使用電池，故可減少免電池無線指標元件160的體積。

本發明所提出的觸控面板與觸控裝置，其藉由於觸控面板之顯示單元的第一面上配置觸控單元，而於顯示單元相對第一面的第二面上配置天線單元，再藉由觸控單元感應免電池無線指標元件，並利用處理單元計算並得知電池無線指標元件接觸的座標位置，以產生控制訊號來控制天線單元產生頻率訊號給免電池無線指標元件，進而供應免電池無線指標元件所需的工作電力。另外，充電單元還可包括多個天線迴路，而處理單元更可據以選擇性控制天線迴路來產生頻率訊號，並且充電單元的面積也可設置成小於顯示面板的面積。如此一來，可減少免電池無線指標裝置 的體積以及天線單元的佈局面積，進而增加使用的便利性。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧觸控裝置

110‧‧‧觸控面板

120‧‧‧顯示單元

121‧‧‧第一面

122‧‧‧第二面

130‧‧‧觸控單元

140‧‧‧天線單元

160‧‧‧免電池無線指標元件

Claims (10)

1. 一種觸控面板，適於感應一免電池無線指標元件，該觸控面板包括：一顯示單元，具有一第一面與相對於該第一面的一第二面；一觸控單元，配置於該顯示單元的該第一面，用以接收該免電池無線指標元件所產生的一感應信號，以產生一觸控訊號；一天線單元，配置於該顯示單元的該第二面，用以依據一控制訊號，以發射一頻率訊號；以及一處理單元，耦接該觸控單元與該天線單元，用以接收該觸控訊號，並依據該觸控信號，計算出該免電池無線指標元件的一座標位置，且依據該座標位置，產生該控制訊號控制該天線單元發射該頻率訊號。
2. 如請求項1所述之觸控面板，其中該觸控單元的材料為氧化銦錫。
3. 如請求項1所述之觸控面板，其中該天線單元包括多個天線迴路，用以發射該頻率訊號，其中該處理單元更依據該座標位置，控制該些天線迴路至少其一來發射該頻率信號。
4. 如請求項3所述之觸控面板，其中該些天線迴路以邊緣重疊或邊緣鄰接的方式形成該天線單元。
5. 如請求項1所述之觸控面板，其中該天線單元的面積小於該顯示單元的面積。
6. 一種觸控裝置，包括：一觸控面板，包括：一顯示單元，具有一第一面與相對於該第一面的一第二面；一觸控單元，配置於該顯示單元的該第一面，用以接收該免電池無線指標元件所產生的一感應信號，以產生一觸控訊號；一天線單元，配置於該顯示單元的該第二面，用以依據一控制訊號，以發射一頻率訊號；以及一處理單元，耦接該觸控單元與該天線單元，用以接收該觸控訊號，並依據該觸控信號，計算出該免電池無線指標元件的一座標位 置，且依據該座標位置，產生該控制訊號控制該天線單元發射該頻率訊號；以及一免電池無線指標元件，包括：一供電單元，用以接收該頻率信號，據以產生一電力訊號；以及一感應單元，用以接收該電力訊號，以產生一感應信號，並將該感應訊號發射至該觸控單元。
7. 如請求項6所述之觸控裝置，其中該觸控單元的材料為氧化銦錫。
8. 如請求項6所述之觸控裝置，其中該天線單元包括多個天線迴路，用以發射該頻率訊號，其中該處理單元更依據該座標位置，控制該些天線迴路至少其一來發射該頻率信號。
9. 如請求項8所述之觸控裝置，其中該些天線迴路以邊緣重疊或邊緣鄰接的方式形成該天線單元。
10. 如請求項6所述之觸控裝置，其中該天線單元的面積小於該顯示單元的面積。