TWI586243B

TWI586243B - 電子裝置

Info

Publication number: TWI586243B
Application number: TW103120326A
Authority: TW
Inventors: 周祐邦; 饒佩宗; 張志輝
Original assignee: 晶鈦國際電子股份有限公司
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-06-12
Publication date: 2017-06-01
Also published as: TW201534195A; CN104868940B; CN104868940A

Description

電子裝置

本發明是關於一種電子裝置，且特別是有關於一種可進行近場通訊(Near Field Communication,NFC)的電子裝置。

近場通訊是一種短距高頻的無線通訊技術。它利用磁場感應原理，使電子裝置在近距離內實現互聯互通。由於近場通訊對於資料的傳輸、管理和儲存有很大的便利性，且近場通訊傾向近距離交易，因此適用於交換財務信息或個人信息等重要資料。在現今許多消費性電子產品中，例如：手機、掌上型電腦(Personal Digital Assistant,PDA)、平板電腦、筆記型電腦等，皆已搭配近場通訊晶片進行身分辨識、資料交換或交易付費等用途。

然而，當近場通訊天線整合在電子裝置時，其所產生的高頻訊號有可能會被電子裝置的金屬殼體或是其他金屬元件影響，造成近場通訊天線可收發的訊號減弱，甚至無法收發訊號。為了避開這些元件的影響，近場通訊天線配置在電子裝置的位置和面積受到相當的限制。另外，由於受到面積的限制，使得近場通訊天線的尺寸越來越小，而天線尺寸的差異會導致弱的磁場耦合，進而抑制了近場通訊天線傳輸能量的能力。

為了解決上述問題，本發明揭示一種電子裝置，在有限的佈局面積下可增加近場通訊天線收發訊號的能力。

本揭示內容之一態樣是關於一種電子裝置。電子裝置包含殼體、顯示模組和通訊模組。殼體具有第一表面以及第二表面。顯示模組設置於第一表面且具有顯示區。通訊模組包含第一天線模組和第二天線模組。第一天線模組設置鄰近於顯示模組並垂直對應顯示區之至少一部份。第二天線模組設置鄰近第二表面。通訊模組選擇性透過第一天線模組朝第一表面外側之方向或透過第二天線模組朝第二表面外側之方向收發無線訊號。

根據本發明一實施例，所述電子裝置更包含感測模組。感測模組設置於所述殼體上並用以產生至少一個感測訊號。通訊模組更包含控制單元。控制單元用以根據至少一個感測訊號選擇利用所述第一天線模組與所述第二天線模組至少一者收發所述無線訊號。

根據本發明一實施例，所述感測模組包含感測單元。感測單元設置於所述第一表面或所述第二表面。

根據本發明一實施例，所述感測模組包含多個感測單元。所述感測單元分別設置於所述第一表面或所述第二表面上不同位置。

根據本發明一實施例，所述第一天線模組與所述第二天線模組各自包含近場通訊天線單元。

根據本發明一實施例，所述通訊模組包含近場通訊電路。所述通訊模組選擇性將近場通訊電路與所述第一天線模組及所述第二天線模組串聯連接，以同時驅動所述第一天線模組及所述第二天線模組。

根據本發明一實施例，所述通訊模組包含近場通訊電路。所述通訊模組選擇性將近場通訊電路與所述第一天線模組及所述第二天線模組並聯連接，以同時驅動所述第一天線模組及所述第二天線模組。

根據本發明一實施例，所述通訊模組包含近場通訊電路。所述通訊模組選擇性將近場通訊電路通過第一開關與第二開關分別與所述第一天線模組及所述第二天線模組並聯連接。所述通訊模組透過控制第一開關與第二開關以各自驅動所述通訊模組第一天線模組或所述通訊模組第二天線模組。

根據本發明一實施例，所述第一天線模組和所述第二天線模組其中至少一者包含多個近場通訊天線單元。所述近場通訊天線單元分為多個天線單元群組。所述通訊模組選擇性透過所述天線單元群組朝所述第一表面外側之方向或朝所述第二表面外側之方向收發所述無線訊號。

根據本發明一實施例，所述電子裝置更包含電路主板。電路主板設置於所述顯示模組與所述殼體之所述第二表面之間。所述第一天線模組設置介於所述顯示模組與所述電路主板之間。

根據本發明一實施例，所述電子裝置更包含電池模組。電池模組設置於所述電路主板與所述殼體之所述第二表面之間。所述第二天線模組設置介於電池模組與所述殼體之所述第二表面之間或設置於所述殼體之所述第二表面上。

根據本發明一實施例，所述第一表面包含非可視區與所述顯示區不重疊。所述第一天線模組之部份延伸至垂直對應該非可視區。

根據本發明一實施例，所述第二表面與所述第一表面相對，且所述第二表面位於所述殼體之背蓋。

根據本發明一實施例，所述第二表面大致與所述第一表面垂直，且所述第二表面位於該殼體之側邊。

根據本發明一實施例，所述第二天線模組設置鄰近所述電子裝置之耳機孔、揚聲器或音量按鈕。

綜上所述，透過設置第二天線模組於電子裝置的殼體中的任一表面(除第一表面外)上，並且朝向與第一天線模組接收無線訊號之方向不同的方向接收無線訊號，電子裝置可選擇性地透過第一天線模組或第二天線模組朝不同方向收發無線訊號。因此，即使第一天線模組於特定方向或是有遮蔽物而收發無線訊號的能力減弱時，電子裝置仍可透過第二天線模組進行收發無線訊號使得電子裝置可確實與其它裝置進行交換資料和讀寫資料。另外，將第二天線模組設置於殼體的其它表面上亦可有效利用整體的面積，並且不會影響第二通訊模組收發無線訊號的能力。再者，電子裝置不需要設置兩個近場通訊電路以分別啟動第一近場通訊天線和第二近場通訊天線，因此，可節省額外設置近場通訊晶片的成本，以及電路佈局所需的面積。

100a‧‧‧電子裝置

110‧‧‧殼體

120‧‧‧顯示模組

130‧‧‧通訊模組

131‧‧‧第一天線模組

132‧‧‧第二天線模組

133‧‧‧控制單元

134‧‧‧近場通訊電路

140‧‧‧感測模組

150‧‧‧電路主板

160‧‧‧電池模組

100b‧‧‧電子裝置

141‧‧‧第一感測單元

142‧‧‧第二感測單元

100c‧‧‧電子裝置

400a‧‧‧電子裝置

410‧‧‧殼體

400b‧‧‧電子裝置

400c‧‧‧電子裝置

100d‧‧‧電子裝置

1311~1315‧‧‧第一近場通訊天線單元

1321~1323‧‧‧第二近場通訊天線單元

FS‧‧‧第一表面

BS‧‧‧第二表面

AR1‧‧‧顯示區

AR2‧‧‧不可視區

SW1‧‧‧第一開關

SW2‧‧‧第二開關

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1A圖是根據本發明第一實施例繪示的一種電子裝置的示意圖；第1B圖是根據本發明第一實施例繪示的第1A圖的電子裝置的剖面圖；第1C圖是根據本發明第二實施例繪示的一種電子裝置的剖面圖；第2A圖是根據本發明一第一實施例繪示的近場通訊電路與第一天線模組及第二天線模組之連接關係的示意圖；第2B圖是根據本發明一第二實施例繪示的近場通訊電路與第一天線模組及第二天線模組之連接關係的示意圖；第2C圖是根據本發明一第三實施例繪示的近場通訊電路與第一天線模組及第二天線模組之連接關係的示意圖；第3圖是根據本發明一第三實施例繪示的一種電子裝置的剖面圖；第4A圖是根據本發明一第四實施例繪示的一種電子裝置的示意圖；第4B圖是根據本發明一第五實施例繪示的一種電子裝置的剖面圖；第4C圖是根據本發明一第六實施例繪示的一種電子裝置的剖面圖；第5A圖是根據本發明一第七實施例繪示的一種電子裝置的剖面圖；以及第5B圖是根據本發明一實施例繪示的第一天線模組和第二天線模組的示意圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，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，在本發明部分實施方式中，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。

請參照第1A圖和第1B圖。第1A圖是根據本發明一第一實施例繪示的一種電子裝置100a的示意圖。第1B圖是根據本發明一第一實施例繪示的第1A圖的電子裝置100a的剖面圖。電子裝置100a可包含手機、掌上型電腦(Personal Digital Assistant,PDA)、平板電腦、筆記型電腦等可攜式電子裝置。電子裝置100a包含殼體110、顯示模組120、通訊模組130。殼體110包含第一表面FS和第二表面BS。顯示模組120設置於第一表面FS。第一表面FS可分成顯示區AR1和不可視區AR2，其中不可視區AR2不重疊於顯示區AR1。另外，顯示區AR1的範圍相應於顯示模組120的面積。通訊模組130包含第一天線模組131和第二天線模組132。第一天線模組131設置鄰近於顯示模組120並垂直對應顯示區AR1之至少一部份。第二天線模組132設置鄰近第二表面BS。通訊模組130可選擇性透過第一天線模組131朝第一表面FS外側之方向DR1或透過第二天線模組132朝第二表面BS外側之方向DR2收發無線訊號。

具體來說，當電子裝置100a接近一個無線訊號收發裝置(未繪示於圖中)或是另一個電子裝置100a時，電子裝置100a可選擇性透過第一天線模組131朝第一表面FS外側之方向DR1或透過第二天線模組132朝第二表面BS外側之方向DR2與無線訊號收發裝置或是另一個電子裝置100a交換或是讀寫彼此的資料。無線訊號收發裝置可包含近場通訊(Near Field Communication,NFC)收發裝置、無線射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)收發裝置、藍芽(Blue Tooth)收發裝置、紅外線收發裝置或ZigBee收發裝置等等。

在一實施例中，電子裝置100a還包含感測模組140。感測模組140包含一感測單元。感測模組140可設置於殼體110上的第一表面FS、第二表面BS或是其它四個表面中至少一者。在本實施例中，感測模組140設置於第一表面FS中的不可視區AR2上，然本發明並不以此為限。感測模組140用以產生感測訊號。另外，通訊模組130還包含控制單元133耦接第一天線模組131、第二天線模組132和感測模組140。控制單元133用以根據感測訊號選擇第一天線模組131與第二天線模組132至少一者收發無線訊號。

在一實施例中，感測單元可包含光感測器、磁感測器、壓力感測器、溫度感測器等等。控制單元133可根據不同類型的感測器產生之感測訊號及感測器的設置位置相應地的開啟第一天線模組131與第二天線模組132至少一者。舉例來說，當感測單元為光感測器並且設置於第一表面FS時，如第1B圖所示，控制單元133可根據光感測器是否接收到光訊號(即感測訊號)以判斷當下是否有遮蔽物置於光感測器前。當光感測器接收不到光訊號，控制單元133則判斷第一表面FS有遮蔽物(例如：手)並開啟第二天線模組132及/或關閉第一天線模組131。當光感測器可接收到光訊號，控制單元133則可開啟第一天線模組131及/或關閉第二天線模組132。

在另一實施例中，感測模組140可包含多個不同或相同的感測單元設置於殼體110中不同的表面。請參照第1C圖，第1C圖是根據本發明一第二實施例繪示的電子裝置100b的剖面圖。在本實施例中，感測模組140包含第一感測單元141和第二感測單元142分別設置於第一表面FS和第二表面BS。舉例來說，第一感測單元141可包含磁感測器而第二感測單元142可包含溫度感測器。控制單元133可根據磁感測器是否偵測到磁通訊號以及溫度感測器偵測的溫度是否大於門檻值來決定開啟第一天線模組131和第二天線模組132中至少一者。

上述感測單元的數量以及實現方式僅為例示說明。換言之，任何本領域具通常知識者，在不脫離本發明的精神及範圍的情況下，當可根據環境及需求配置不同的感測器和判斷條件，實現上述第一天線模組131和第二天線模組132的控制方式。

在一實施例中，第一天線模組131包含一第一近場通訊天線單元，且第二天線模組132包含一第二近場通訊天線單元。另外，通訊模組130還包含近場通訊電路134。於部份實施例中，近場通訊電路134包含產生或是接收無線通訊訊號的解調器、訊號產生器或通訊晶片。

近場通訊電路134可以透過第一天線模組131和第二天線模組132對外發送無線通訊訊號或由外界接收無線通訊訊號。控制單元133用以決定近場通訊電路134與第一天線模組131和第二天線模組132之間的互動關係。

請參照第2A圖，第2A圖是根據本發明一第一實施例繪示的近場通訊電路134與第一天線模組131和第二天線模組132之連接關係的示意圖。控制單元133可選擇性地將近場通訊電路134與第一天線模組131和第二天線模組132串聯連接，以同時驅動第一天線模組131和第二天線模組132，如第2A圖所示。

另外，請一併參照第2B圖，第2B圖是根據本發明一第二實施例繪示的近場通訊電路134與第一天線模組131及第二天線模組132之連接關係的示意圖。如第2B圖所示，控制單元133可選擇性地將近場通訊電路134與第一天線模組131及第二天線模組132並聯連接，以同時驅動第一天線模組131和第二天線模組132。

換言之，當電子裝置100a包含一近場通訊電路134時，控制單元133可選擇性地將近場通訊電路134與第一天線模組131及第二天線模組132進行串聯連接或是並聯連接，藉此，電子裝置100a可透過單一近場通訊電路134同時操作第一天線模組131及第二天線模組132。換言之，電子裝置100a不需要設置兩個近場通訊電路以分別啟動第一天線模組131及第二天線模組132。因此，可節省額外設置近場通訊晶片的成本，以及電路佈局所需的面積。另外，同時啟動第一天線模組131及第二天線模組132亦可增加電子裝置100a收發無線訊號的能力。

請參照第2C圖，第2C圖是根據本發明一第三實施例繪示的近場通訊電路134與第一天線模組131及第二天線模組132之連接關係的示意圖。在本實施例中，通訊模組130還可包含第一開關SW1和第二開關SW2。控制單元133可選擇性將近場通訊電路134通過第一開關SW1和第二開關SW2分別與第一天線模組131及第二天線模組 132並聯連接。換言之，控制單元133可透過控制第一開關SW1和第二開關SW2以各自驅動第一近場通訊天線單元1311及第二近場通訊天線單元1321。

具體來說，控制單元133可根據感測訊號選擇性地只開啟第一開關SW1或第二開關SW2，或是同時開啟第一開關SW1和第二開關SW2，藉此有效率地使用第一天線模組131及第二天線模組132。舉例來說，當第一表面FS外側之方向DR1有遮蔽物時，控制單元133可選擇地開啟第二開關SW2，使得電子裝置100a可透過第二天線模組132收發無線訊號，藉此節省開啟第一天線模組131所需的電力。另一方面，當第一表面FS外側之方向DR1和第二表面BS外側之方向DR2皆有遮蔽物時，控制單元133則可選擇同時開啟第一開關SW1和第二開關SW2，使得電子裝置100a可同時透過第一天線模組131和第二天線模組132收發無線訊號，藉此避免因訊號不佳而無法與其它裝置進行讀寫或交換資料。

須注意的是，上述實施例皆以近場通訊為例，然本發明並不以此為限；換言之，任何本領域具通常知識者亦可將上述實施方式應用於其它無線通訊技術，例如：無線射頻識別通訊、藍芽通訊、紅外線通訊、或ZigBee通訊等等。

在一實施例中，電子裝置100a還包含電路主板150和電池模組160。電路主板150設置於顯示模組120與殼體110之第二表面BS之間。電池模組160設置於電路主板150 與第二表面BS之間。在一較佳實施例中，電池模組160可設置緊鄰於電路主板150，然本發明並不以此為限。電路主板150作為電子裝置100a中的電子元件(例如：控制單元133、近場通訊電路134、第一開關SW1和第二開關SW2等等)的支撐體，以及提供電子元件間的線路連接。電池模組160用以提供電子裝置100a所需的電力。

在一實施例中，第一天線模組131可設置介於顯示模組120和電路主板150之間。在一較佳實施例中，第一天線模組131可設置緊鄰於顯示模組120，然本發明並不以此為限。另外，第一天線模組131之設置位置可垂直對應於顯示區AR1內，如第1B圖所示。在另一實施例中，第一天線模組131之部份可延伸至垂直對應不可視區AR2，如第3圖所示，其中第3圖是根據本發明一第三實施例繪示的一種電子裝置100c的剖面圖。

另外，第二天線模組132可設置介於電池模組160和殼體110之第二表面BS之間，如第1B圖所示。在另一實施例中，第二天線模組132可設置於殼體110之第二表面BS上，如第3圖所示。需注意的是，上述第一天線模組131和第二天線模組132的設置方式並非用以限制本發明。換言之，任何本領域具通常知識者，在不脫離本發明的精神及範圍的情況下，當可根據環境及需求將一實施例中的第一天線模組131或是第二天線模組132的設置方式應用於另一實施例中。

在本實施例中，第二表面BS與第一表面FS相對，且第二表面BS位於殼體110的背蓋。換言之，第一天線模組131與第二天線模組132大致平行，且第一天線模組131收發無線訊號的方向DR1與第二天線模組132收發無線訊號的方向DR2相差大約180度。

於第1B圖之實施例中，第一天線模組131主要收發無線訊號的方向DR1(朝圖式上方)，於此實施例中，第一天線模組131的下方設置有電路主板150以及電池模組160，電路主板150通常具有許多金屬線路及主動元件，而電池模組160通常亦包含金屬材料。若第一天線模組131朝下方收發無線訊號，則將受到電路主板150以及電池模組160的金屬屏蔽現象所影響。

同理，第二天線模組132主要收發無線訊號的方向DR2(朝圖式下方)，於此實施例中，第二天線模組132的上方設置有電路主板150以及電池模組160。若第二天線模組132朝上方收發無線訊號，則將受到電路主板150以及電池模組160的金屬屏蔽現象所影響。

因此，本揭示文件中揭示了在電子裝置100a的正面/背面(於此實施例中又為電路主板150以及電池模組160的兩側)分別設置有第一天線模組131以及第二天線模組132，因此，第一天線模組131以及第二天線模組132可朝不同的方向DR1/DR2收發無線訊號，不會受到電子裝置100a其他內部元件的屏蔽。於上述實施例中，電子裝置100a的內部元件係以電路主板150以及電池模組160作舉例說明，但本揭示文件並不以此為限。實際上，電子裝置100a 可進一步包含其他可能造成金屬屏蔽的內部元件(圖中未示)。透過本揭示文件之作法，均能有效保證至少一個天線模組不受金屬屏蔽的負面影響。

請一併參照第4A圖、第4B圖和第4C圖。第4A圖是根據本發明一第四實施例繪示的一種電子裝置400a的示意圖。第4B圖是根據本發明一第五實施例繪示的一種電子裝置400b的剖面圖。第4C圖是根據本發明一第六實施例繪示的一種電子裝置400c的剖面圖。如第4A圖、第4B圖和第4C圖所示，殼體410之第二表面BS大致與第一表面FS垂直，且第二表面BS位於殼體410之側邊。換言之，第一天線模組131與第二天線模組132大致垂直，且第一天線模組131收發無線訊號的方向DR1與第二天線模組132收發無線訊號的方向DR2相差大約90度。

在一實施例中，當第二天線模組132設置於殼體410之第二表面BS大致與第一表面FS垂直時，第二天線模組132還可進一步設置鄰近電子裝置400a~400c的耳機孔、揚聲器或音量按鈕(未繪示於圖中)，本發明並不以此為限。

具體來說，於上述實施例中，第二天線模組可根據實際設計需求設置於殼體中的任一表面(除第一表面外)上，並且朝向與第一天線模組接收無線訊號之方向不同的方向接收無線訊號。藉此，當電子裝置由於第一天線模組於特定方向或是有遮蔽物而收發無線訊號的能力減弱時，電子裝置仍可透過第二天線模組進行收發無線訊號，使得電子裝置可確實與其它裝置進行交換資料和讀寫資料。另外，將第二天線模組設置於殼體的其它表面上亦可有效利用整體的面積(即利用未使用到的佈局範圍)，並且不會影響第二天線模組收發無線訊號的能力。

請參照第5A圖，第5A圖是根據本發明第七實施例繪示的一種電子裝置100d的剖面圖。在一實施例中，第一天線模組131可包含多個第一近場通訊天線單元(如圖中繪示五個第一近場通訊天線單元1311,1312,1313,1314,1315)，且第二天線模組132可包含多個第二近場通訊天線單元(如圖中繪示三個第二近場通訊天線單元1321,1322,1323)，其連接和操作可類似於第2A圖、第2B圖和第2C圖中第一天線模組131和第二天線模組132的連接和操作，因此不再贅述。

請參照第5B圖，第5B圖是根據本發明一第七實施例繪示的第5A圖的第一天線模組131和第二天線模組132的示意圖。在本實施例中，控制單元(未繪示於圖中)還可將第一近場通訊天線單元1311~1315分為多個第一天線單元群組(如圖中繪示三個第一天線單元群組131a,131b和131c)，以及將第二近場通訊天線單元1321~1323分為多個第二天線單元群組(如圖中繪示二個第二天線單元群組132a和132b)。上述群組的選擇方式僅例示，並非用以限制本發明。

具體來說，控制單元可選擇性地透過第一天線單元群組131a,131b和131c至少一者朝殼體(未繪示於圖中) 之第一表面外側之方向收發無線訊號，以及透過第二天線單元群組132a和132b至少一者朝殼體(未繪示於圖中)之第二表面外側之方向收發無線訊號。進一步來說，控制單元可根據設置於第一表面或第二表面中的多個感測單元(未繪示於圖中)偵測之感測訊號，來選擇透過哪些天線單元群組進行收發無線訊號，藉此進一步增加天線單元的使用效率。

由上述本發明的實施例可知，透過設置第二天線模組於電子裝置的殼體中的任一表面(除第一表面外)上，並且朝向與第一天線模組接收無線訊號之方向不同的方向接收無線訊號，電子裝置可選擇性地透過第一天線模組或第二天線模組朝不同方向收發無線訊號。因此，即使第一天線模組於特定方向或是有遮蔽物而收發無線訊號的能力減弱時，電子裝置仍可透過第二天線模組進行收發無線訊號使得電子裝置可確實與其它裝置進行交換資料和讀寫資料。另外，將第二天線模組設置於殼體的其它表面上亦可有效利用整體的面積，並且不會影響第二通訊模組收發無線訊號的能力。再者，電子裝置不需要設置兩個近場通訊電路以分別啟動第一近場通訊天線和第二近場通訊天線，因此，可節省額外設置近場通訊晶片的成本，以及電路佈局所需的面積。

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。