TWI410851B - 手持裝置及其觸控感測裝置 - Google Patents

Description

手持裝置及其觸控感測裝置

本發明是有關於一種手持裝置，且特別是有關於一種手持裝置的觸控感測裝置。

隨著科技的日益進步，人們藉著觸控裝置的輔助使生活愈加便利。使用者可透過觸碰觸控裝置來執行觸控裝置的各項功能，因此可簡化使用者在操作上的複雜度。

以觸控式手機(touch phone)為例，電容式的觸控裝置為目前觸控式手機最普遍採用的觸控裝置之一，其原理為持續地對感測電容進行充電，並偵測感測電容上的電位變化，以判斷感測電容的對應位置是否被觸碰。電容式的觸控裝置容易受到使用者的手汗或電磁波的干擾，而導致觸控面板產生誤動作。例如誤開、誤關某些程式等，而這些誤動作會為使用者帶來不必要的麻煩。另外，由於必須對感測電容持續地充電，因此將會消耗許多不必要的電能，而減少手機的待機和使用時間。

本發明提供一種手持裝置及其觸控感測裝置，可大幅減少觸控感測裝置的耗電量，以延長手持裝置的使用時間。

本發明提出一種手持裝置，包括至少一第一觸控墊、至少一第二觸控墊、至少一阻抗單元以及微處理器。其中 第一觸控墊耦接至第一參考電壓。阻抗單元耦接於第二觸控墊與第二參考電壓之間，當一輸入工具同時接觸第一觸控墊與第二觸控墊時，於第二觸控墊與阻抗單元的共同接點產生一觸控電壓訊號，其中阻抗單元之電阻值大於輸入工具之電阻值。另外，微處理器則耦接第二觸控墊，依據觸控電壓訊號執行一特定功能。

在本發明之一實施例中，手持裝置更包括耦接微處理器的電壓供應單元，電壓供應單元產生第一參考電壓與第二參考電壓，並受控於微處理器而開啟或關閉其所提供之第一參考電壓與第二參考電壓。

在本發明之一實施例中，手持裝置更包括耦接微處理器的計時單元，微處理器依據計時單元所計時之時間控制電壓供應單元產生第一參考電壓與第二參考電壓的時間。

在本發明之一實施例中，手持裝置更包括至少一限流保護單元，限流保護單元耦接於第一參考電壓與第一觸控墊之間，並限制流往第一觸控墊的電流量。

在本發明之一實施例中，手持裝置更包括至少一邏輯閘，邏輯閘耦接於對應的第二觸控墊與微處理器之間，用以加強觸控電壓訊號的驅動能力，並提供靜電放電保護。

在本發明之一實施例中，手持裝置更包括至少一類比數位轉換器，類比數位轉換器耦接於對應的第二觸控墊與微處理器之間，並將第二觸控墊對應的觸控電壓訊號轉換為一數位訊號。

在本發明之一實施例中，手持裝置更包括一本體，本 體具有第一表面，且多個第一觸控墊與多個第二觸控墊交替地排列配置於第一表面上。

在本發明之一實施例中，手持裝置更包括一本體，本體具有相對的第二表面以及第三表面，且第一觸控墊與第二觸控墊分別配置於第二表面與第三表面上。

在本發明之一實施例中，上述之本體更具有相對的第四表面以及第五表面，第四表面相鄰於第二表面與第三表面，第五表面亦相鄰於第二表面與第三表面，且另一第一觸控墊與另一第二觸控墊分別配置於第四表面與第五表面上。

在本發明之一實施例中，上述之限流保護單元包括第一電阻。

在本發明之一實施例中，上述之阻抗單元之電阻值大於限流保護單元之電阻值與輸入工具之電阻值之和。

在本發明之一實施例中，上述之第一參考電壓大於第二參考電壓，且觸控電壓訊號自邏輯低電位升上邏輯高電位。

在本發明之一實施例中，上述之第一參考電壓小於第二參考電壓，且觸控電壓訊號自邏輯高電位降至邏輯低電位。

在本發明之一實施例中，上述之邏輯閘為反相器。

在本發明之一實施例中，上述之阻抗單元包括第二電阻。

在本發明之一實施例中，上述之輸入工具為手指。

基於上述，本發明利用分開的第一、第二觸控墊以及電阻值大於輸入工具之電阻值的阻抗單元來節省電源的消耗。平時沒有電流，當輸入工具同時接觸第一、第二觸控墊時才開始消耗電源，因而可使手持裝置具有更長的使用及待機時間。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1繪示為本發明一實施例之觸控感測裝置的方塊圖。請參照圖1，觸控感測裝置100包括觸控墊P1、觸控墊P2、阻抗單元102以及微處理器104。其中，觸控墊P1耦接參考電壓V1，阻抗單元102耦接於觸控墊P2與參考電壓V2之間，微處理器104則耦接觸控墊P2。

當一電阻值小於阻抗單元102的電阻值的輸入工具106(假設其為手指)同時碰觸到觸控墊P1、觸控墊P2時，觸控墊P1、觸控墊P2變為導通狀態，而使得在觸控墊P2與阻抗單元102的共同接點上的觸控電壓訊號S1的電壓準位發生變化。微處理器104接收觸控電壓訊號S1並依據觸控電壓訊號S1的電壓準位變化來執行特定的功能。由於在輸入工具106未同時碰觸到觸控墊P1與觸控墊P2時，觸控墊P1與觸控墊P2之間為開路狀態(open circuit)，因此在此開路情形下觸控感測裝置100不會增加額外的耗電，可避免如習知的電容式觸控裝置般不斷地對電容進行 充電而造成電源的浪費。值得注意的是，本實施例中的輸入工具106並不以手指為限，任何電阻值小於阻抗單元102的導體皆可做為輸入工具106。

圖2繪示為本發明另一實施例之觸控感測裝置的方塊圖。請參照圖2，本實施例之觸控感測裝置200與圖1之觸控感測裝置100的不同之處在於，觸控感測裝置200更包括限流保護單元202、計時單元204、電壓供應單元206以及邏輯閘208。

其中，限流保護單元202耦接於參考電壓V1與觸控墊P1之間，阻抗單元102耦接於觸控墊P2與參考電壓V2之間，電壓供應單元206耦接微處理器104，邏輯閘208耦接於觸控墊P2與微處理器104之間，計時單元204則耦接微處理器104。在本實施例中，假設參考電壓V1為電源電壓，而參考電壓V2為接地電壓，限流保護單元202為一電阻R1，阻抗單元102為一電阻R2，而邏輯閘208則為一金氧半場效電晶體(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)構成的反相器A1。其中電阻R2之電阻值大於電阻R1與輸入工具106之電阻值的總和。舉例來說，可假設電阻R1的電阻值為1K歐姆，電阻R2的電阻值為30M歐姆，而輸入工具106為手指(其電阻值約介於1M~20M歐姆)。

當輸入工具106還未同時碰觸到觸控墊P1與觸控墊P2時，觸控墊P1與觸控墊P2之間為開路狀態，因此觸控墊P1、P2上無電流流通，觸控感測裝置200也不會有功 率的消耗，相較於習知的電容式觸控裝置必須持續供電給感測電容，觸控感測裝置200可大幅地節省電源。而此時觸控電壓訊號S1的電壓準位等於接地電壓的電壓準位，也就是說此時觸控電壓訊號S1為邏輯低電位。

值得注意的是，在實際應用上，觸控墊P1可能發生短路而直接接地，導致觸控感測裝置200因電流過大而毀損。此時電阻R1(亦即限流保護單元202)可限制流往觸控墊P1的電流量，以避免觸控墊P1直接接地而導致觸控感測裝置200的毀損。然而若在實際應用上觸控墊P1並無發生短路情形的可能性，亦可不須於參考電壓V1與觸控墊P1之間設置限流保護單元202。

當輸入工具106同時碰觸到觸控墊P1與觸控墊P2時，觸控墊P1與觸控墊P2間變為導通狀態，此時觸控電壓訊號S1的電壓準位將等於電阻R2上的跨壓。由於電阻R2之電阻值大於電阻R1與輸入工具106之電阻值的總和，因此大部份的壓降將落於電阻R2上，而使得觸控電壓訊號S1得以由原本的邏輯低電位轉為邏輯高電位。如此微處理器104便可依據觸控電壓訊號S1執行特定的功能，舉例來說，若觸控感測裝置200為設置在手持裝置中，例如是手機，微處理器104可依據觸控電壓訊號S1的邏輯電位變化開啟手機顯示面板的背光模組以顯示畫面。

值得注意的是，圖2之實施例雖假設參考電壓V1為電源電壓，而參考電壓V2為接地電壓，然實際應用上不以此為限。在本發明其他實施例中參考電壓V2亦可大於 參考電壓V1，例如參考電壓V1為接地電壓，而參考電壓V2為電源電壓的情形。在此情形下，當輸入工具106同時碰觸到觸控墊P1、觸控墊P2時，觸控電壓訊號S1將由邏輯高電位轉為邏輯低電位，其邏輯電位的變化情形雖有不同，但作動原理與圖2之實施例相同，因此不再贅述。同樣地，微處理器104亦可依照觸控電壓訊號S1的上述電壓準位變化執行特定的功能。

另外，圖2中的參考電壓V1與參考電壓V2為電壓供應單元206所產生，電壓供應單元206受控於微處理器104而開啟或關閉參考電壓V1與參考電壓V2。微處理器104可依據計時單元204所計時之時間控制電壓供應單元206產生參考電壓V1與V2的時間，在需要使用觸控感測裝置200時再開啟參考電壓V1與V2。舉例來說，當觸控感測裝置200為設置在手持裝置(例如手機)時，可設定手持裝置處在省電模式或睡眠模式時，參考電壓V1與V2的開啟時間間隔為每秒一次，以減少電源的消耗。

圖2中的反相器A1(邏輯閘208)則提供靜電放電保護的功能，另外也可加強觸控電壓訊號S1的驅動能力，以觸發微處理器104執行特定的功能。在本發明其他實施例中，邏輯閘208可替換為類比數位轉換器。如圖3所繪示之本發明一實施例之觸控感測裝置300所示，類比數位轉換器302耦接於觸控墊P2與微處理器104之間。類比數位轉換器302可將觸控電壓訊號S1的電壓準位變化轉換為數位訊號D1，以使微處理器可依據數位訊號D1執行特 定的功能。

舉例來說，若觸控感測裝置300為設置在手持的音樂播放裝置(例如MP3播放器)，當使用者的手緊握手持裝置時，手的電阻值將會下降，進而使得觸控電壓訊號S1的電壓準位升高，類比數位轉換器302將升高的電壓準位轉換為數位訊號D1後，微處理器104便可依據數位訊號D1來調整音樂播放器的播放效果(例如音量大小)。也就是說，音樂播放器的音量可依據使用者握持音樂播放器的力道來調整音樂播放器的播放效果。

如上所述，觸控感測裝置可設置於不同的手持裝置中(例如手機、MP3播放器等)，而隨著觸控感測裝置在手持裝置上的配置的數量與位置不同，手持裝置可以和使用者達到不同的互動效果。舉例來說，圖4A~4C繪示為本發明之實施例之手持裝置的示意圖。請參照圖4A~圖4C，在此假設圖4A~圖4C之手持裝置為具有遊戲及照相等功能的智慧型手機，然不以此為限。手持裝置400包括一本體402，而本體402具有相對的表面F1、F2以及相對的表面F3、F4。其中表面F1相鄰於表面F3、F4，而表面F2亦相鄰於表面F3、F4，表面F5則同時與表面F1~F4相鄰。在圖4A中，觸控墊P1與P2分別配置於表面F1與F2上。假設圖4A之手機為處於休眠的狀態，當使用者用手拿起手持裝置的本體402時，只要同時觸碰表面F1與F2上的觸控墊P1與P2便可產生觸控電壓訊號S1，將休眠中的手機喚醒。

在圖4B中，表面F1與F3上各配置一個觸控墊P1，而表面F2與F4上則各配置一個觸控墊P2。當使用者拿起手機而同時接觸表面F1和F2的觸控墊P1和P2，微處理器104會接收對應表面F1和F2的觸控電壓訊號S1。當使用者拿起手機而同時接觸表面F3和F4的觸控墊P1和P2，微處理器104則會接收對應表面F3和F4的觸控電壓訊號S1。藉由不同來源的觸控電壓訊號S1，微處理器104可讓手機和使用者進行不同的互動，例如進入遊戲模式或照相模式等不同功能模式，或改變畫面內容的顯示方向，而不須其他額外的操作，讓手機的使用更加便利。

另外在圖4C中，多個觸控墊P1與多個觸控墊P2交替地排列配置於表面F5上，例如，當使用者的手同時觸碰表面F5不同區塊的觸控墊P1、P2時，藉由不同來源的觸控電壓訊號S1，手機可辨識出被觸碰區塊而執行特定的功能，例如進行撥號或傳發Email等等。

綜上所述，本發明利用分開的觸控墊以及電阻值大於輸入工具之電阻值的阻抗單元來節省電源的消耗。當輸入工具同時接觸第一、第二觸控墊時，才開始消耗電源，因而可使手持裝置具有更長的使用及待機時間。另外，藉由同時觸碰兩觸控墊才達成有效觸控的方式亦可避免發生誤觸的情形。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其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，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本 發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200、300‧‧‧觸控感測裝置

102‧‧‧阻抗單元

104‧‧‧微處理器

106‧‧‧輸入工具

202‧‧‧限流保護單元

204‧‧‧計時單元

206‧‧‧電壓供應單元

208‧‧‧邏輯閘

302‧‧‧類比數位轉換器

400‧‧‧手持裝置

402‧‧‧本體

P1、P2‧‧‧觸控墊

V1、V2‧‧‧參考電壓

S1‧‧‧觸控電壓訊號

A1‧‧‧反相器

R1、R2‧‧‧電阻

F1~F5‧‧‧表面

圖1繪示為本發明一實施例之觸控感測裝置的方塊圖。

圖2繪示為本發明另一實施例之觸控感測裝置的方塊圖。

圖3繪示為本發明另一實施例之觸控感測裝置的方塊圖。

圖4A~4C繪示為本發明之實施例之手持裝置的示意圖。

100‧‧‧觸控感測裝置

102‧‧‧阻抗單元

104‧‧‧微處理器

106‧‧‧輸入工具

P1、P2‧‧‧觸控墊

V1、V2‧‧‧參考電壓

S1‧‧‧觸控電壓訊號

Claims (15)

1. 一種手持裝置，包括：至少一第一觸控墊，耦接至一第一參考電壓；至少一第二觸控墊；至少一阻抗單元，該阻抗單元耦接於該第二觸控墊與一第二參考電壓之間，當一輸入工具同時接觸該第一觸控墊與該第二觸控墊時，於該第二觸控墊與該阻抗單元的共同接點產生一觸控電壓訊號，其中該阻抗單元之電阻值大於該輸入工具之電阻值；以及一微處理器，耦接該第二觸控墊，依據該觸控電壓訊號執行一特定功能。
2. 如申請專利範圍第1項所述之手持裝置，更包括：一電壓供應單元，耦接該微處理器，該電壓供應單元產生該第一參考電壓與該第二參考電壓，並受控於該微處理器而開啟或關閉其所提供之該第一參考電壓與該第二參考電壓。
3. 如申請專利範圍第2項所述之手持裝置，更包括：一計時單元，耦接該微處理器，該微處理器依據該計時單元所計時之時間控制該電壓供應單元產生該第一參考電壓與該第二參考電壓的時間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之手持裝置，更包括：至少一限流保護單元，該限流保護單元耦接於該第一參考電壓與對應的該第一觸控墊之間，限制流往該第一觸控墊的電流量。
5. 如申請專利範圍第4項所述之手持裝置，其中該限流保護單元包括一第一電阻。
6. 如申請專利範圍第4項所述之手持裝置，其中該阻抗單元之電阻值大於該限流保護單元之電阻值與該輸入工具之電阻值之和。
7. 如申請專利範圍第1項所述之手持裝置，其中該第一參考電壓大於該第二參考電壓，且該觸控電壓訊號自邏輯低電位升上邏輯高電位。
8. 如申請專利範圍第1項所述之手持裝置，其中該第一參考電壓小於該第二參考電壓，且該觸控電壓訊號自邏輯高電位降至邏輯低電位。
9. 如申請專利範圍第1項所述之手持裝置，更包括：至少一邏輯閘，耦接於對應的該第二觸控墊與該微處理器之間，加強該觸控電壓訊號的驅動能力，並提供靜電放電保護。
10. 如申請專利範圍第9項所述之手持裝置，其中該邏輯閘為一反相器。
11. 如申請專利範圍第1項所述之手持裝置，更包括：至少一類比數位轉換器，該類比數位轉換器耦接於對應的該第二觸控墊與該微處理器之間，將該第二觸控墊對應的該觸控電壓訊號轉換為一數位訊號。
12. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，其中該阻抗單元包括一第二電阻；以及其中該輸入工具為手指。
13. 如申請專利範圍第1項所述之手持裝置，更包括：一本體，該本體具有一第一表面，且多個該第一觸控墊與多個該第二觸控墊交替地排列配置於該第一表面上。
14. 如申請專利範圍第1項所述之手持裝置，更包括：一本體，該本體具有相對的一第二表面以及一第三表面，且該第一觸控墊與該第二觸控墊分別配置於該第二表面與該第三表面上。
15. 如申請專利範圍第14項所述之手持裝置，其中該本體更具有相對的一第四表面以及一第五表面，該第四表面相鄰於該第二表面與該第三表面，該第五表面亦相鄰於該第二表面與該第三表面，且另一該第一觸控墊與另一該第二觸控墊分別配置於該第四表面與該第五表面上。