TWI717014B - 具充電功能的觸控裝置及其充電控制方法 - Google Patents

Abstract

本發明為一種具充電功能的觸控裝置及其充電控制方法，該觸控裝置具有多個充電跡線分佈於觸控操作區域下，當物件懸浮或接觸觸控操作區域時，觸控裝置之控制單元透過電極單元的感測訊號來獲得物件的對應位置，控制單元進而導通鄰近於該物件對應位置的充電跡線，以構成至少一充電迴路，則物件在觸控裝置上進行觸控操作的過程中，即可同時進行充電，而能提高使用的便利性。

Description

具充電功能的觸控裝置及其充電控制方法

本發明係關於一種觸控裝置，尤指具充電功能的觸控裝置及其充電控制方法。

對於觸控裝置的操作，一般除了使用手指來作為輸入工具以外，觸控筆也是常見應用於觸控裝置的輸入裝置。其中被動式觸控筆僅於筆尖設置導電材料來模仿手指在觸控裝置的所構成的感應電容，故被視為手指的延伸，對使用者而言與使用手指的操作體驗相近。另外，還有一種能傳遞訊號給觸控裝置的主動式觸控筆，為現下發展的主流，主動式觸控筆本身需要傳送訊號給觸控裝置，以將觸控筆的位置及相關觸控資訊告知觸控裝置。因此，主動式觸控筆需要具有供電來源方能執行訊號傳遞等功能。在現有技術中，係於主動式觸控筆中設有電池來進行供電，使用者需要不時注意其電量，以避免欲使用時剩餘電量不足的窘境，則對於使用者而言，確有其不便之處。

有鑑於此，本發明係對於輸入裝置提供額外的充電方法，以期讓使用者能在使用過程中不知不覺即可對輸入裝置進行充電，而無須時刻注意輸入裝置的電量。

為達到上述之發明目的，本發明所採用的技術手段為提供一種具充電功能的觸控裝置，其中包括一觸控操作區域、多個充電跡線、一多工單元及一控制單元；該多個充電跡線對應該觸控操作區域，且對應與該觸控操作區域平行之二維區域分布設置；該多工單元連接所述充電跡線；該控制單元電連接該多工單元，其中該控制單元依據一物件對應該觸控操作區域的二維位置，且透過該多工單元控制鄰近於該物件所對應之二維位置的多個充電跡線之間導通，以形成至少一充電迴路。

進一步而言，本發明亦提供一種具充電功能的觸控裝置之充電控制方法，其中該觸控裝置包含有一觸控操作區域、一感應層、多個充電跡線及一控制單元，所述感應層及所述充電跡線位於該觸控操作區域下方，該控制單元與該第一感應層及所述充電跡線電連接，該控制方法包含以下步驟：經由該感應層進行電容感測獲得懸浮或接觸該觸控操作區域之一物件的觸控資訊；該控制單元透過該觸控資訊判斷該物件的位置，其中該觸控操作區域具有一與其平行之二維區域；依據該物件之位置對應該觸控操作區域之二維位置，來決定導通鄰近於該物件所對應之二維位置的該多個充電跡線，以形成至少一充電迴路。

本發明的優點在於，透過觸控裝置具有充電跡線的設置，在輸入裝置接近或接觸時，構成充電迴路而提供無線充電，則輸入裝置在使用的過程中即被不斷補充電力，因此，使用者可無須注意輸入裝置的剩餘電量而可持續使用，從而提高使用的便利性。

10、10A:蓋板

101、101A:觸控操作面

20:感應層

20A:第一感應層

200A:第二感應層

21:電極單元

21A:第一電極單元

201A:第二電極單元

30、30A:充電跡線

40:多工單元

400A:多工器

50、50A:控制單元

60B:顯示單元

70:物件

圖1為本發明之觸控裝置的第一實施例之上視內部結構示意圖；圖2為本發明之觸控裝置的第一實施例之側視內部結構示意圖；圖3為本發明之觸控裝置的第二實施例之上視內部結構示意圖；圖4為本發明之觸控裝置的第二實施例之側視內部結構示意圖；圖5為本發明之觸控裝置的第三實施例之側視內部結構示意圖；圖6為本發明之觸控裝置的第四實施例之側視內部結構示意圖；圖7為本發明之充電控制方法的流程圖；圖8為本發明之觸控裝置實施時之上視示意圖；圖9及圖10為本發明之觸控裝置實施時之側視示意圖；圖11為本發明之充電控制方法配合圖4之觸控裝置的時相示意圖；圖12為本發明之充電控制方法配合圖6之觸控裝置的時相示意圖。

以下配合圖式及本發明之實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段，其中圖式僅為了說明目的而已被簡化，並通過描述本發明的元件和組件之間的關係來說明本發明的結構或方法發明，因此，圖中所示的元件不以實際數量、實際形狀、實際尺寸以及實際比例呈現，尺寸或尺寸比例已被放大或簡化，藉此提供更好的說明，已選擇性地設計和配置實際數量、實際形狀或實際尺寸比例，而詳細的元件佈局可能更複雜。

本發明之具充電功能的觸控裝置包含有一觸控操作區域、至少一感應層、多個充電跡線、至少一多工單元及一控制單元。所述感應層及所述充電跡線設置於該觸控操作區域下方，各該感應層包含多個電極單元，該多工單元連接所述充電跡線，該控制單元電連接所述電極單元及多工單元。本發明 之觸控裝置的結構具有多種實施態樣，以下分別配合圖式一一說明，但不以此為限。

請參閱圖1及圖2所示，於第一實施例中，觸控裝置包含有一觸控操作區域101、一感應層20、多個充電跡線30、一多工單元40及一控制單元50，一蓋板10位於該感應層20上，該感應層20之多個電極單元21與所述充電跡線30設置於該觸控操作區域101下方，本實施例之所述充電跡線30與該感應層20位於同一層，其中所述電極單元21為多行矩陣排列，而各該充電跡線30圍繞於各行之該電極單元21的兩長邊及一短邊，各該充電跡線30的兩端與該多工單元40連接，該控制單元50則分別與所述電極單元21及該多工單元40連接，該控制單元50透過所述電極單元21之自電容感應來偵測懸浮或接觸於該觸控操作區域101之物件的位置，該控制單元50並透過該多工單元40來控制至少部份的所述充電跡線30來導通而形成至少一充電迴路，來對懸浮或接觸於該觸控操作區域101上的該物件進行充電。

請參閱圖3及圖4所示，於第二實施例中，觸控裝置包含有一觸控操作區域101A、一第一感應層20A、一第二感應層200A、多個充電跡線30A、一多工單元及一控制單元50A，一蓋板10A位於該第二感應層200A上，該第一感應層20A之多個第一電極單元21A、該第二感應層200A之多個第二電極單元201A與所述充電跡線30A設置於該觸控操作區域101A下方，且所述充電跡線30A與該第一感應層20A位於同一層，而該第二感應層200A與所述充電跡線30A位於相異層，其中各該第一電極單元21A作為驅動電極單元，而各該第二電極單元201A則作為感應電極單元，所述第一電極單元21A與所述第二電極單元201A沿不同方向排列。各該充電跡線30A設於二個相鄰的該第一電極單元21A之間的間隙中，且該充電跡線30A與相鄰的該第一電極單元21A之間係彼此電性絕緣。本實施例之該多工單元包含兩個多工器400A，各該充電跡線30A的 一端分別與該其中一多工器400A連接，各該充電跡線30A的另一端則分別與該另一多工器400A連接。該控制單元50A則與所述第一電極單元21A、所述第二電極單元201A及所述多工器400A連接，該控制單元50A透過所述第一電極單元21A及所述第二電極單元201A之互電容感應來偵測懸浮或接觸於該觸控操作區域101A之物件的位置，該控制單元50A並透過所述多工器400A來控制至少部份的所述充電跡線30A來導通而形成至少一充電迴路，來對懸浮或接觸於該觸控操作區域101A上的該物件進行充電。

請進一步參閱圖5所示，前述圖3及圖4之實施態樣，可將所述充電跡線30A與該第一感應層20A再分設於不同層，例如所述充電跡線30A位於該第一感應層20A之下方。

請進一步參閱圖6所示，前述圖3及圖4之實施態樣，可進一步包含有一顯示單元60B，該顯示單元60B之共電極層係同時作為該第一感應層20A，則該觸控裝置為具有顯示功能的觸控裝置。

在前述實施例中，該第一感應層與該第二感應層可上下對調，該顯示單元之共電極層可依需求選擇為該第一感應層(驅動電極單元)或該第二感應層(感應電極單元)。所述充電跡線也可與該第一感應層或該第二感應層同一層，又或所述充電跡線可與該第一感應層和該第二感應層均位於相異層。當所述充電跡線與該第一感應層和該第二感應層均位於相異層時，所述充電跡線與該第一感應層或該第二感應層之間在疊構上的設置彼此不完全重疊。再者，所述充電跡線之線徑可小於位於同層之電極單元的寬度，以使位於同層之電極單元仍能維持足夠的寬度而產生足夠的感應量，所述充電跡線之阻抗小於500歐姆。

請參閱圖7所示，本發明之充電控制方法包含以下步驟：經由該感應層進行電容感測(S10)，並判斷是否有一物件懸浮或接觸該觸控操作區 域(S20)，若無，則持續進行步驟S10之電容感測，若有，則由該感應層感測到之電容感測量來獲得對應該物件的觸控資訊(S30)，再由該控制單元透過該觸控資訊來判斷該物件的位置(S40)，接著依據該物件的位置，來決定導通鄰近於該物件的多條充電跡線，以形成至少一充電迴路來對該物件進行充電(S50)。

以下圖8至圖10係配合圖7所示之流程及圖3、圖4所示之第三實施例的結構來具體說明本發明之充電控制方法的具體實施態樣。圖中所示之物件70係以觸控筆為例，但不以此為限。

當該物件70懸浮或接觸該觸控操作區域101A時，在對應於該物件70位置之該第一感應層20A之第一電極單元21A與該第二感應層200A之第二電極單元201A係產生電容變化，當該控制單元50A獲得該第一感應層20A與該第二感應層200A之電容變化後，該控制單元50A藉此可判斷該物件70所對應的位置，則依據該物件70所對應的位置，該控制單元50A透過所述多工器400A導通對應該物件70位置附近的多個充電跡線30A，以構成充電迴路來對該物件70充電。當導通的充電跡線30A越多時，所提供的充電功率越高，反之亦然。而當該物件70距離充電跡線30A越近時，所能獲得的充電效率越高，反之亦然。

請參閱圖8及9所示，當該物件70接觸該觸控操作區域101A時，該控制單元50A可僅導通與該物件70最靠近的兩條充電跡線30A(圖上所示為由左至右第3及第4條充電跡線30A)，並構成一個充電迴路來對該物件70進行充電，由於該物件70此時最靠近所述充電跡線30A，故有最佳的充電效率，因此構成一個充電迴路即足以對該物件70進行充電。由此可知，該多工器400A僅透過部分之該充電跡線30A在靠近該物件70的位置形成該充電迴路，相較於選擇讓該全部的充電跡線30A對應在該整個觸控操作區域上形成多個充電迴路的 做法，本實施樣態不但能兼顧對該物件70的充電效率，還可達到節省觸控裝置耗電的目的。

又請參閱圖8及10所示，當該物件70懸浮於該觸控操作區域101A尚且具有距離H時，該控制單元50A導通該所有充電跡線30A，而構成多個充電迴路來對該物件70進行充電，由於該物件70此時距離所述充電跡線30A較遠，此時該充電迴路相對於該物件70的充電效率較差，因此構成該多個充電迴路以求該觸控裝置能保有對該物件70較佳的充電效率。

其中，該控制單元50A係透過該第一感應層20A與該第二感應層200A所感測到的感應量來判斷該物件70與該觸控操作區域101A的距離，該控制單元50A亦可視該物件70與該觸控操作區域101A的距離來調整導通充電跡線的數量，舉例而言，當大於一第一距離時，導通一第一數量的充電跡線30A，而當大於一第二距離時，導通一第二數量的充電跡線30A，該第二距離大於該第一距離，該第二數量大於該第一數量。

進一步而言，當該控制單元50A導通所述充電跡線30A時，可選擇導通相鄰或不相鄰的充電跡線30A，所述充電跡線30A兩兩導通即可構成充電迴路，而不限於須相鄰者方能導通。例如該控制單元50A可導通第三及第五條充電跡線30A來構成一充電迴路，並導通第四及第六條充電跡線30A來構成另一充電迴路，只要感應電流的方向在通過物件時均為同向，即可構成相疊加的充電迴路。

再者，當物件70位於第三及第四條充電跡線30A之間時，若該控制單元50A導通第一及第六條充電跡線30A來構成一第一充電迴路、導通第二及第五條充電跡線30A來構成一第二充電迴路、導通第三及第四條充電跡線30A來構成一第三充電迴路，則對於物件70而言，其具有多組同向的充電迴路在對其進行充電，而能有較佳的充電效率。

另一方面，當一物件位於第一及第二條充電跡線30A之間、而另一物件位於第五及第六條充電跡線30A之間時，若該控制單元50A導通第一及第二條充電跡線來構成一第一充電迴路、導通第五及第六條充電跡線30A來構成一第二充電迴路，則第一及第二充電迴路分別對兩個物件進行感應充電，亦可有較佳的充電效率。

請參閱圖11配合圖4所示，本發明之觸控裝置於第一工作時段T11透過第一感應層20A及第二感應層200A進行觸控感測、於第二工作時段T12透過充電跡線30A進行感應充電，而在一週期P中，所述第一工作時段T11及所述第二工作時段T12為分時交替進行。

請參閱圖12配合圖6所示，本發明之觸控裝置於第一工作時段T21透過顯示單元進行影像顯示、於第二工作時段T22透過第一感應層20A及第二感應層200A進行觸控感測、於第三工作時段T23透過充電跡線30A進行感應充電，而在一週期P中，所述第一工作時段T21、所述第二工作時段T22及所述第三工作時段T23為分時交替進行。

以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

21A:第一電極單元

201A:第二電極單元

30A:充電跡線

400A:多工器

50A:控制單元

70:物件

Claims (22)

1. 一種具充電功能的觸控裝置，其中包括：一觸控操作區域；多個充電跡線，其對應該觸控操作區域，且對應與該觸控操作區域平行之二維區域分布設置；一多工單元，其連接所述充電跡線；以及一控制單元，其電連接該多工單元；其中該控制單元依據一物件對應該觸控操作區域的二維位置，且透過該多工單元控制鄰近於該物件所對應之二維位置的多個充電跡線之間導通，以形成至少一充電迴路。
2. 如請求項1所述之具充電功能的觸控裝置，其進一步包含一第一感應層，其包含多個第一電極單元，該多個第一電極單元對應設置於該觸控操作區域下方，該控制單元電連接所述第一電極單元，該控制單元經由所述第一電極單元偵測該物件的位置。
3. 如請求項2所述之具充電功能的觸控裝置，其中所述充電跡線與該第一感應層設於同層。
4. 如請求項3所述之具充電功能的觸控裝置，其中所述第一電極單元排列成多行，各行之第一電極單元之間設有其中一充電跡線。
5. 如請求項2所述之具充電功能的觸控裝置，其中所述充電跡線與該第一感應層設於相異層。
6. 如請求項3至5中任一項所述之具充電功能的觸控裝置，其進一步包含有一顯示單元，其中所述第一感應層構成該顯示單元之一共電極層。
7. 如請求項2所述之具充電功能的觸控裝置，其進一步包含有一第二感應層，其包含多個第二電極單元，該多個第二電極單元對應設置於該觸 控操作區域下方，該第二感應層與該第一感應層設於相異層，所述第二電極單元與所述第一電極單元絕緣並沿不同方向排列。
8. 如請求項7所述之具充電功能的觸控裝置，其中所述充電跡線與所述第一感應層位於同層。
9. 如請求項8所述之具充電功能的觸控裝置，其中所述第一電極單元排列成多行，各二行之該第一電極單元之間設有其中一充電跡線。
10. 如請求項7所述之具充電功能的觸控裝置，其中所述充電跡線與所述第二感應層位於同層。
11. 如請求項10所述之具充電功能的觸控裝置，其中所述第二電極單元排列成多行，各二行之該第二電極單元之間設有其中一充電跡線。
12. 如請求項7所述之具充電功能的觸控裝置，其中所述充電跡線與所述第一感應層及所述第二感應層均位於不同層，且所述充電跡線與該第一感應層或該第二感應層之間在疊構上的設置彼此不完全重疊。
13. 如請求項8至11中任一項所述之具充電功能的觸控裝置，其中所述充電跡線之線徑小於位於同層之所述電極單元之寬度。
14. 如請求項8至12中任一項所述之具充電功能的觸控裝置，其進一步包含有一顯示單元，其中所述第一感應層構成該顯示單元之一共電極層。
15. 如請求項8至12中任一項所述之具充電功能的觸控裝置，其進一步包含有一顯示單元，其中所述第二感應層構成該顯示單元之一共電極層。
16. 一種具充電功能的觸控裝置之充電控制方法，其中該觸控裝置包含有一觸控操作區域、多個充電跡線及一控制單元，所述充電跡線位於該 觸控操作區域下方，該控制單元與所述充電跡線電連接，該控制方法包含以下步驟：該控制單元透過判斷一物件懸浮或接觸該觸控操作區域的位置，其中該觸控操作區域具有一與其平行之二維區域；以及依據該物件之位置對應該觸控操作區域之二維位置，來決定導通鄰近於該物件所對應之二維位置的該多個充電跡線，以形成至少一充電迴路。
17. 如請求項16所述之具充電功能的觸控裝置之充電控制方法，其中該觸控裝置包含一感應層，該感應層設於該觸控操作區域下方，經由該感應層進行電容感測獲得懸浮或接觸該觸控操作區域之該物件的觸控資訊，該控制單元係透過該觸控資訊來判斷該物件的位置。
18. 如請求項17所述之具充電功能的觸控裝置之充電控制方法，其進一步包含：當該控制單元透過該觸控資訊判斷該物件的位置時，亦透過該觸控資訊判斷該物件與該觸控操作區域的距離；依據該距離來決定所導通之充電跡線的數量，當距離越大時，導通的充電跡線越多，當距離越小時，導通的充電跡線越少。
19. 如請求項18所述之充電功能的觸控裝置之充電控制方法，其中當距離大於一第一距離時，所導通之充電跡線的數量為一第一數量。
20. 如請求項19所述之充電功能的觸控裝置之充電控制方法，其中當距離大於一第二距離時，所導通之充電跡線的數量為一第二數量，該第二距離大於該第一距離，該第二數量大於該第一數量。
21. 如請求項16所述之具充電功能的觸控裝置之充電控制方法，其中當導通其中多個充電跡線時，係將導通之充電跡線呈兩兩一組導通以構成至少一迴路。
22. 如請求項21所述之具充電功能的觸控裝置之充電控制方法，其中所導通之充電跡線為相鄰或不相鄰之充電跡線。

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