TWI582663B - 整合太陽能發電與觸控功能的結構 - Google Patents

Description

整合太陽能發電與觸控功能的結構

本發明係關於一種發電功能與觸控功能的整合結構；更特別言之，本發明的結構係整合太陽能發電與手部觸控功能於一體。

許多電子設備皆需透過輸入指令操作；諸如按鈕、鍵盤、滑鼠、軌跡球、觸控板(touch pad)以及觸控螢幕(touch screen)等輸入結構，皆已被廣泛地使用。於此等輸入結構中，觸控螢幕基於其易於使用及多功能性等諸多特點，已然成為目前發展主流。基本上，觸控螢幕大致包含具有觸控感應(touch sensitive)表面的觸控面板(touch panel)以及用於顯示圖標(icon)或其他圖像的顯示幕。觸控面板可設置於顯示幕前方，並覆蓋顯示幕所有顯示區域。各式圖標可對應電子設備不同功能。當物體與觸控感應表面接觸時，觸控面板可偵測觸控動作以及觸控位置，並依據各圖標所對應功能產生對應之觸控事件，而控制IC可根據前述觸控事件發出命令，令電子設備執行相關功能。上述觸控動作可為單點或多點觸控，而物體與觸控感應表面的接觸，亦 可區分為直接接觸或懸浮接觸(floating touch)等多種形式。觸控動作可以藉由手指、觸控筆或任何可形成觸控感應的物體完成。

觸控面板基本包含觸控感測器(touch sensor)以便偵測觸控動作。觸控感測器已有多種實施型態，例如電阻式、電容式、表面聲波或光學式等。其中，電容式觸控面板因其可準確偵測觸控位置，以及可形成多點觸控等特點，故電容式觸控面板已經成為現行主流。

一般於小型可攜之電子設備上，常配備有如鋰電池、鎳氫電池等化學燃料電池。然而，此等電池之電量往往無法供應長時間使用。再者，固然目前已有可充電式電池，惟其電量仍有限，且多次循環充電造成使用不便。現行亦開發如行動電源等產品，惟其仍須事先充電，且其需額外攜帶及龐大體積亦不利於使用。現行市場上遂發展出太陽能電池，試圖利用源源不絕之日光，解決能源耗盡之問題。

然而，欲將太陽能電池與上述配備觸控面板之可攜電子設備整合仍遭遇問題。基於現行對可攜電子設備輕薄尺寸的要求，已無足夠大之空間容納此等太陽能電池。例如於如第1圖的太陽能電池計算機中，扣除顯示幕及按鍵區102，僅留置狹小區域供太陽能電池101設置。由於太陽能電池101所產生之電能，受其吸光面積影響，因此，如此狹小之吸光面積仍無法提供足夠之電能。

據上，如何能將太陽能電池與輕薄化可攜式電子設備之觸控面板良好整合，係為一重要課題。

明確言之，本發明係提供整合太陽能發電與觸控功能的結構。透過緊湊與有效之配置方式，令太陽能發電所使用之面板面積，其可等同於觸控面板之面積，藉以使吸光面積增加，以便得到足夠之電力。

為達上述目的，於一實施例中，整合太陽能發電與觸控功能的結構包含一透明基材、一第一電極圖案層、一光電轉換材料、一第二電極圖案層以及一第三電極圖案層。透明基材包含一光入射面。前述第一電極圖案層形成於透明基材上，第一電極圖案層與光入射面分別位於透明基材之二個相對側。光電轉換材料設置於第一電極圖案層上。第二電極圖案層形成於光電轉換材料上。而第三電極圖案層形成於光入射面上。因此，第一電極圖案層及第三電極圖案層用以提供一觸控功能，第一電極圖案層及第二電極圖案層用以傳導透過光電轉換材料轉換之電能。

上述之結構中，第一電極圖案層可包含複數間隔排列之導線；第三電極圖案層可包含複數間隔排列之導線，且第三電極圖案層之導線延伸方向相異於第一電極圖案層之導線延伸方向，其可形成正交或斜向交錯。上述之各導線材質可為銦錫氧化物(ITO，Indium Tin Oxide)。此外，可以第一電極圖案層及第三電極圖案層組成電容式觸控結構；並以第一電極圖案層的導線或第三電極圖案層的導線其中之一作為訊號驅動線，而另一作為訊號接收線。

上述結構中，一外部光線可以由透明基材之光入射面入射後，穿透透明基材及第一電極圖案層至光電轉換材料，以便將光能轉換成電能。

於另一實施例中，整合太陽能發電與觸控功能的結構包含一透明基材、一第一電極圖案層、一光電轉換材料、一第二電極圖案層、一第三電極圖案層以及一蓋板。透明基材包含一光入射面。第一電極圖案層形成於透明基材上，第一電極圖案層與光入射面分別位於透明基材之相對側。光電轉換材料設置於第一電極圖案層上。第二電極圖案層形成於光電轉換材料上。第三電極圖案層形成於光入射面上。蓋板形成於第三電極圖案層上。蓋板、第一電極圖案層及第三電極圖案層用以提供一觸控功能，第一電極圖案層及第二電極圖案層用以傳導透過光電轉換材料轉換之電能。

上述結構中，更包含一液晶顯示幕，其係設置於第二電極圖案層下方。第一電極圖案層及該第三電極圖案層透過一可撓印刷電路板連接線(FPC Connector，Flexible Printed Circuit board Connector)連接至一控制IC，並透過該控制IC控制觸控功能。

上述整合太陽能發電與觸控功能的結構，可於提供觸控功能的同時，獲致較大之吸光面積以增進光電轉換效率，並且以高度集成緊湊之配置達到小型化需求。

101‧‧‧太陽能電池

102‧‧‧按鍵區

200‧‧‧整合太陽能發電與觸控功能的結構

210‧‧‧透明基材

210a‧‧‧光入射面

220‧‧‧第一電極圖案層

221‧‧‧導線

230‧‧‧光電轉換材料

240‧‧‧第二電極圖案層

250‧‧‧第三電極圖案層

251‧‧‧導線

310‧‧‧蓋板

320‧‧‧液晶顯示幕

330‧‧‧控制IC

340‧‧‧柔性電路板

350‧‧‧可撓印刷電路板連接線

C1‧‧‧互電容

C2‧‧‧自電容

C3‧‧‧自電容

第1圖係繪示習知太陽能計算機示意圖；第2圖係繪示依據本發明一實施例之整合太陽能發電與觸控功能的結構示意圖；第3圖係繪示依據第2圖之整合太陽能發電與觸控功能的結構之分解示意圖；第4圖係繪示依據第3圖中之觸控功能結構一實施例示意圖；第5圖係繪示依據第4圖中之觸控功能結構另一實施例示意圖；第6圖係繪示本發明所使用之電容式觸控結構圖；第7圖係繪示本發明所使用之電容式觸控原理示意圖；第8圖係繪示依據本發明一實施例之觸控螢幕結構示意圖；第9圖係繪示依據第8圖之觸控螢幕系統架構示意圖；以及第10圖係繪示依據本發明一實施例之整合太陽能發電與觸控功能的結構示意圖。

以下將參照圖式說明本發明之複數個實施例。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構 與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

請一併參照第2圖及第3圖。第2圖係繪示依據本發明一實施例之整合太陽能發電與觸控功能的結構200示意圖；第3圖係繪示依據第2圖之整合太陽能發電與觸控功能的結構200之分解示意圖。

整合太陽能發電與觸控功能的結構200基本包含一透明基材210、一第一電極圖案層220、一光電轉換材料230、一第二電極圖案層240以及一第三電極圖案層250。

透明基材210包含一光入射面210a，其材質可為玻璃(Glass)或其餘可讓光穿透之透明材質。

第一電極圖案層220形成於透明基材210上。第一電極圖案層220與光入射面210a分別位於透明基材210之相對兩側。詳而言之，透明基材210包含光入射面210a及其餘表面；而第一電極圖案層220之位置位於與光入射面210a相對側的表面上。

光電轉換材料230形成於第一電極圖案層220上。

第三電極圖案層250形成於光入射面210a上。亦即，第三電極圖案層250與第一電極圖案層220分別形成於透明基材210不同相對側表面上。

上述整合太陽能發電與觸控功能的結構200中，係可同時達到太陽能發電功能及觸控功能。詳而言之，透明基材210、第一電極圖案層220、光電轉換材料230以及第二電極圖案層240組成太陽能發電結構；而第三電極圖 案層250、透明基材210以及第一電極圖案層220組成觸控結構。由第2圖及第3圖可知，第一電極圖案層220同時作為提供太陽能發電之部分結構以及提供觸控功能之部分結構。藉此，本發明之整合太陽能發電與觸控功能的結構200中，將太陽能發電及觸控功能高度整合，有利於精簡製程及未來電子裝置薄型化之需求。於一實際例而言，光線先通過第三電極圖案層250後，入射至光入射面210a，並依序通過透明基材210、第一電極圖案層220後，到達光電轉換材料230，並將光能轉換為電能後，提供給整合太陽能發電與觸控功能的結構200所需電力。以此方式，除了可有效達到薄型化目的外，本發明中，太陽能發電之吸光面積等同於觸控面板之面積，藉此提供良好之吸光量，提昇光電轉換效率，使整體裝置之電力可持續較長時間。

第4圖係繪示依據第3圖中之觸控功能結構一實施例示意圖；第5圖係繪示依據第4圖中之觸控功能結構另一實施例示意圖。於一實施例中，本發明係利用電容式觸控原理。於第4圖中，第一電極圖案層220包含複數間隔排列之導線221；第三電極圖案層250包含複數間隔排列之導線251。導線221與導線251具相異延伸方向，其可有多種排列方式，例如其延伸方向可形成正交或斜向交錯等。舉例而言，於第4圖中，若導線221延x-軸方向平行排列，則導線251可延y-軸方向平行排列，此時導線221之延伸方向與導線251之延伸方向形成正交。導線221及導線251不必然如第4圖中之排列方式，其亦可斜向排列，令其各自之延伸 方向形成交錯排列。導線221、251材質可為銦錫氧化物(ITO，Indium Tin Oxide)。

第4圖中，第一電極圖案層220及第三電極圖案層250係於透明基材210兩側以化學蝕刻、物理蝕刻或其他可能的方式形成，即使用所謂的雙面銦錫氧化物結構。或是，如第5圖中，於透明基材210之上下相對面，第三電極圖案層250以及第一電極圖案層220個別由銦錫氧化物薄膜所組成，其中透明基材210係使用介電物質以便產生電容。

請一併參照第6圖及第7圖。第6圖係繪示本發明所使用電容式觸控結構圖；第7圖係繪示本發明所使用之電容式觸控原理示意圖。

第6圖中，延X軸排列之導線221作為訊號驅動線送出訊號，延Y軸排列之導線251作為訊號接收線，用以接收由導線221傳送之訊號。導線221具有自電容C2，導線251則具有自電容C3。導線221與導線251交錯區域形成互電容C1，數量約幾個pF。自電容C3為與其他的訊號驅動線(導線221)與訊號接收線(導線251)的交錯點並聯而成，因此自電容C3的值約相當於互電容C1的值乘上水平的訊號驅動線(導線221)總數，數量約為數十pF。訊號接收線(導線251)測量到的訊號相當於互電容C1與自電容C3的串聯分壓。當手指觸控時，產生互電容C1，並藉由互電容C1與自電容C3之訊號變化，測得手指之觸控位置。

請續參照第8圖及第9圖。第8係繪示依據本發明一實施例之觸控螢幕結構示意圖；第9圖係繪示依據第8 圖之觸控螢幕系統架構示意圖。

以第4圖或第5圖中之觸控結構，若欲組成觸控螢幕，如第8圖所示。於第三電極圖案層250上方可設置一蓋板310作為保護之用。蓋板310係可使用透明玻璃材質。另外，可於第二電極圖案層240下方設置一液晶顯示幕320。

第9圖係繪示如第8圖中之觸控結構一使用例。將第一電極圖案層220及第三電極圖案層250透過可撓印刷電路板連接線350(FPC Connector，Flexible Printed Circuit board Connector)連接至一柔性電路板340之控制IC330。當手指觸控蓋板310時，產生電容觸控效應，並透過第一電極圖案層220之導線221及第三電極圖案層250之導線251將訊號透過可撓印刷電路板連接線350傳輸至控制IC330。控制IC330可根據液晶顯示幕320所顯示之圖像，令控制IC330有效控制整體裝置執行特定功能。

第10圖係繪示依據本發明一實施例之整合太陽能發電與觸控功能的結構示意圖。

以前述第3圖中之整合太陽能發電與觸控功能的結構200為基本架構，一可能實施例如第10圖所繪示。為能同時控制觸控功能及太陽能發電，將第二電極圖案層240以可撓印刷電路板連接線350連接至柔性電路板340上之控制IC330。可使用多個控制IC330分別控制觸控功能或太陽能發電；控制IC330亦可為多工之處理器，實現以單一控制IC330同時控制觸控功能或太陽能發電，以使整體結構更為緊湊，更能符合小型化需求。控制IC330於一般狀態時，用 於控制太陽能發電；當受到觸控時，則用以接收或傳送觸控訊號，以達到觸控功能。藉此，可達到整合太陽能發電與觸控功能的效果。

綜上，本發明所揭示的整合太陽能發電與觸控功能的結構，可透過太陽能發電結構與觸控結構的高度整合配置，令具觸控功能之裝置可於小型化同時，仍能提供足夠之吸光面積以便提供所需電力，解決習知此等裝置電力不足之問題。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

200‧‧‧整合太陽能發電與觸控功能的結構

210‧‧‧透明基材

210a‧‧‧光入射面

220‧‧‧第一電極圖案層

221‧‧‧導線

230‧‧‧光電轉換材料

240‧‧‧第二電極圖案層

250‧‧‧第三電極圖案層

251‧‧‧導線

Claims (12)

1. 一種整合太陽能發電與觸控功能的結構，包含：一透明基材，其包含一光入射面；一第一電極圖案層，形成於該透明基材上，其中該第一電極圖案層與該光入射面分別位於該透明基材之二相對側；一光電轉換材料，形成於該第一電極圖案層上；一第二電極圖案層，形成於該光電轉換材料上；以及一第三電極圖案層，形成於該光入射面上；其中，該第一電極圖案層及該第三電極圖案層用以提供一觸控功能；該第一電極圖案層及該第二電極圖案層用以傳導透過該光電轉換材料轉換之電能。
2. 如申請專利範圍第1項所述之整合太陽能發電與觸控功能的結構，其中該第一電極圖案層包含複數間隔排列之導線。
3. 如申請專利範圍第2項所述之整合太陽能發電與觸控功能的結構，其中該些導線材質為銦錫氧化物(ITO，Indium Tin Oxide)。
4. 如申請專利範圍第2項所述之整合太陽能發電與觸控功能的結構，其中該第三電極圖案層包含複數間隔排列之導線，且該第三電極圖案層之該些導線延伸方 向相異於該第一電極圖案層之該些導線延伸方向。
5. 如申請專利範圍第4項所述之整合太陽能發電與觸控功能的結構，其中該第三電極圖案層之該些導線材質為銦錫氧化物。
6. 如申請專利範圍第4項所述之整合太陽能發電與觸控功能的結構，其中該第三電極圖案層之該些導線延伸方向與該第一電極圖案層之該些導線延伸方向形成正交或斜向交錯。
7. 如申請專利範圍第4項所述之整合太陽能發電與觸控功能的結構，以該第一電極圖案層之該些導線或該第三電極圖案層之該些導線的其中之一作為訊號驅動線，而另一作為訊號接收線。
8. 如申請專利範圍第7項所述之整合太陽能發電與觸控功能的結構，其中該第一電極圖案層及該第三電極圖案層組成一電容式觸控結構。
9. 如申請專利範圍第1項所述之整合太陽能發電與觸控功能的結構，其中由該光入射面入射一外部光線後，穿透該透明基材及該第一電極圖案層至該光電轉換材料而將光能轉換成電能。
10. 一種整合太陽能發電與觸控功能的結構，包含：一透明基材，其包含一光入射面；一第一電極圖案層，形成於該透明基材上，其中該第一電極圖案層與該光入射面分別位於該透明基材之二相對側；一光電轉換材料，形成於該第一電極圖案層上；一第二電極圖案層，形成於該光電轉換材料上；一第三電極圖案層，形成於該光入射面上；以及一蓋板，形成於該第三電極圖案層上；其中，該蓋板、該第一電極圖案層及該第三電極圖案層用以提供一觸控功能，該第一電極圖案層及該第二電極圖案層用以傳導透過該光電轉換材料轉換之電能。
11. 如申請專利範圍第10項所述之整合太陽能發電與觸控功能的結構，更包含一液晶顯示幕，其係設置於該第二電極圖案層下方。
12. 如申請專利範圍第10項所述之整合太陽能發電與觸控功能的結構，該第一電極圖案層及該第三電極圖案層透過一可撓印刷電路板連接線(FPC Connector，Flexible Printed Circuit board Connector)連接至一控制IC，並透過該控制IC控制觸控功能。