TWI566464B - 穿戴式電子裝置 - Google Patents

Description

穿戴式電子裝置

本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種穿戴式電子裝置。

近年來，隨著科技微型化技術的進展與健康意識的抬頭，穿戴式電子裝置，例如是智慧型手錶(smart watch)，逐漸快速發展且技術趨於成熟。穿戴式電子裝置的設計需顧及兩項重要指標：便利攜帶性以及產品外型與傳統手錶相似。換言之，在追求穿戴式電子裝置的便利攜帶性(尺寸設計趨向輕薄微小)的同時，為了提高使用者對穿戴式電子裝置的使用意願與接受度，穿戴式電子裝置的外型較佳地須與傳統手錶相似。藉此，穿戴式電子裝置較佳地需具有全金屬外觀，即採用金屬材質的外框。此外，採用金屬材質的外框亦有助於提升穿戴式電子裝置的機械強度。

然而，當穿戴式電子裝置配置有天線(antenna)而用於傳送或接收無線訊號時，金屬材質的外框會對天線的無線訊號產生屏蔽，而不利於得到良好的天線輻射效率，進而使穿戴式電子裝置的收訊效果變差。然而，若為了改善訊號屏蔽的情況而改用 塑膠材質的外框，則穿戴式電子裝置的外觀難以和傳統手錶相似，而可能大幅降低使用者的使用意願與接受度，且同時降低了穿戴式電子裝置的機械強度。藉此，如何在穿戴式電子裝置採用金屬材質外框的條件下仍維持良好的天線輻射效率而提供使用者良好的收訊效果，亦成為設計者關注的焦點。

本發明提供一種穿戴式電子裝置，其具有金屬外觀以及良好的天線輻射效率。

本發明的穿戴式電子裝置包括一金屬環形外框、一導電膜、一接地件以及一訊號件。導電膜配置於金屬環形外框內，且導電膜與金屬環形外框相隔一預定間隙，並構成一共振腔。接地件配置於金屬環形外框內，並連接至金屬環形外框與導電膜。訊號件配置於金屬環形外框內，並連接金屬環形外框與一電路板。接地件與訊號件間構成一特定長度之封閉共振腔，以透過封閉共振腔作為一天線。

基於上述，本發明的穿戴式電子裝置採用金屬環形外框提供金屬外觀，並配置導電膜、接地件以及訊號件，其中導電膜與金屬環形外框相隔預定間隙，以使預定間隙構成共振腔，且接地件連接至金屬環形外框與導電膜，而訊號件連接至金屬環形外框，並與接地件之間形成特定長度之封閉共振腔，以透過共振腔作為天線。由此可知，本發明的穿戴式電子裝置採用金屬外觀， 並採用訊號件、接地件與共振腔作為天線而輻射無線訊號，以改善金屬外觀屏蔽天線輻射的情況。據此，本發明的穿戴式電子裝置具有金屬外觀以及良好的天線輻射效率。

為讓本發明的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。

1000‧‧‧穿戴式電子裝置

1010‧‧‧金屬環形外框

1012‧‧‧內部空間

1014‧‧‧開口

1020‧‧‧導電膜

1030‧‧‧接地件

1040‧‧‧訊號件

1050‧‧‧觸控面板

1060‧‧‧顯示面板

1070‧‧‧透明蓋板

1080‧‧‧雙面膠材

1090‧‧‧電路板

1092‧‧‧金屬界接件

1100‧‧‧固定框

1110‧‧‧電池

1120‧‧‧底座

1130‧‧‧穿戴件

1132‧‧‧環形錶座

1134‧‧‧錶帶

C‧‧‧共振腔

D‧‧‧直徑

g‧‧‧預定間隙

L‧‧‧長度

圖1是本發明一實施例的穿戴式電子裝置的分解示意圖。

圖2是圖1的穿戴式電子裝置的剖面示意圖。

圖3是圖1的穿戴式電子裝置的另一剖面示意圖。

圖4是圖1的穿戴式電子裝置的俯視示意圖。

圖1是本發明一實施例的穿戴式電子裝置的分解示意圖。圖2是圖1的穿戴式電子裝置的剖面示意圖。圖3是圖1的穿戴式電子裝置的另一剖面示意圖。在本實施例中，穿戴式電子裝置1000例如是智慧型手錶(smart watch)或其他適用的電子裝置，其可配戴在使用者身上，例如是配戴在使用者的手腕上，但本發明不限制穿戴式電子裝置1000的種類。穿戴式電子裝置1000包括金屬環形外框1010、導電膜1020、接地件1030以及訊號件1040。導電膜1020配置於金屬環形外框1010內，且導電膜1020 與金屬環形外框1010相隔預定間隙g，並構成共振腔C。接地件1030配置於金屬環形外框1010內，並連接至金屬環形外框1010與導電膜1020，以使金屬環形外框1010與導電膜1020之間的預定間隙g所構成的共振腔C為特定長度之封閉共振腔C。訊號件1040配置於金屬環形外框1010內，並連接至金屬環形外框1010，且訊號件1040與接地件1030間形成特定長度之封閉共振腔C，以透過共振腔C作為天線。據此，穿戴式電子裝置1000具有金屬外觀，並具有天線功能，且所述天線功能不因金屬外觀的屏蔽而影響其天線輻射效率。

具體而言，在本實施例中，金屬環形外框1010的材質包括不鏽鋼或鋁，且呈現圓形，其直徑D介於37毫米(millimeter，mm)至50毫米之間，但本發明不限制其材質、形狀與尺寸，其可依據需求作選擇。更進一步地說，金屬環形外框1010為一金屬環形蓋體，且具有內部空間1012與開口1014，而穿戴式電子裝置1000的大部分構件(例如導電膜1020、接地件1030以及訊號件1040)配置於金屬環形外框1010的內部空間1012，而部分構件(例如後續提出的透明蓋板)可從金屬環形外框1010的開口1014暴露出來。金屬環形外框1010為穿戴式電子裝置1000的最外層構件，且其為完整的金屬結構，亦即金屬環形外框1010並無塑膠材質的接縫結構。藉此，金屬環形外框1010可提供穿戴式電子裝置1000具有金屬外觀以及良好的結構強度。

再者，在本實施例中，穿戴式電子裝置1000更包括觸控 面板1050，配置於金屬環形外框1010內，以作為輸入介面。此時，觸控面板1050內的觸控膜即可作為前述導電膜1020。更進一步地說，由於穿戴式電子裝置1000可依據需求配置觸控面板1050作為輸入介面，而觸控面板1050內部通常配置有觸控膜，例如是以銦錫氧化物(indium tin oxide，ITO)或其他導電材料作為觸控導電圖案的透明薄膜。在此情況下，觸控面板1050內的觸控膜即可作為前述導電膜1020，而不需額外採用有別於觸控膜的另一導電膜。換言之，本實施例以觸控面板1050作為配置導電膜1020的實施方式。然而，本發明並不限制觸控面板1050的配置與否。在其他未配置觸控面板1050的實施例中，導電膜1020可為配置有導電材料的透明薄膜，本發明不限制導電膜1020的實施方式。

此外，在本實施例中，接地件1030例如是導電膠布或導電銅箔，其連接至金屬環形外框1010與導電膜1020，以使訊號件1040與接地件1030之間構成特定長度L之封閉共振腔C。換言之，所述特定長度L之封閉共振腔C對應於接地件1030、金屬環形外框1010、導電膜1020與訊號件1040之間的區域。更進一步地說，接地件1030實際上連接至金屬環形外框1010與觸控面板1050，其具體作法例如是將導電膠布或導電銅箔貼附至金屬環形外框1010與觸控面板1050，藉此在金屬環形外框1010與導電膜1020之間的預定間隙g中形成封閉處作為接地點，並使所述預定間隙g所構成的共振腔C與訊號件1040以及接地件1030之間具有特定長度L。換言之，導電膜1020與金屬環形外框1010相隔 預定間隙g以構成共振腔C，而訊號件1040與接地件1030在共振腔C的兩端作為封閉點，使共振腔C成為特定長度之封閉共振腔C。然而，本發明不限制接地件1030的實施方式，其可依據需求選擇。

另一方面，在本實施例中，穿戴式電子裝置1000還可依據需求配置顯示面板1060，以作為輸出介面。顯示面板1060配置於金屬環形外框1010內，，且與觸控面板1050疊置在一起。藉此，觸控面板1050(提供導電膜1020)與金屬環形外框1010之間的預定間隙g更延伸至顯示面板1060與金屬環形外框1010之間，而接地件1030實際上連接至金屬環形外框1010、觸控面板1050與顯示面板1060，以使預定間隙g所構成的共振腔C與訊號件1040以及接地件1030之間構成特定長度L，而共振腔C之特定長度L對應於接地件1030、金屬環形外框1010、觸控面板1050、顯示面板1060與訊號件1040之間的區域。然而，本發明不限制顯示面板1060的配置與否，其可依據需求調整。

類似地，在本實施例中，穿戴式電子裝置1000還可依據需求配置透明蓋板1070，以提供保護功能。透明蓋板1070例如是玻璃蓋板或其他適用的透明板材，其配置於金屬環形外框1010內，例如是藉由雙面膠材1080貼附於金屬環形外框1010內，並覆蓋提供導電膜1020的觸控面板1050。換言之，透明蓋板1070、觸控面板1050與顯示面板1060依序疊置在一起。藉此，觸控面板1050(提供導電膜1020)與金屬環形外框1010之間的預定間 隙g更延伸至透明蓋板1070與金屬環形外框1010之間，以使延伸至透明蓋板1070與金屬環形外框1010之間的預定間隙g構成共振腔C，而共振腔C對應於接地件1030、訊號件1040、金屬環形外框1010、觸控面板1050與透明蓋板1070之間的區域。此外，透明蓋板1070配置在金屬環形外框1010與位在金屬環形外框1010內的其他構件(例如觸控面板1050與顯示面板1060)之間，並可從金屬環形外框1010的開口1014暴露出來，以作為穿戴式電子裝置1000的操作面。較佳地，透明蓋板1070具有高硬度與防刮特性，以提供保護功能。然而，本發明不限制透明蓋板1070的配置方式以及配置與否，其可依據需求調整。

再者，在本實施例中，穿戴式電子裝置1000更包括電路板1090、固定框1100與電池1110。電路板1090例如是印刷電路板(printed circuit board，PCB)或其他適用的電路板，其配置於金屬環形外框1010內，且配置有未繪示的無線通訊元件，其連接至位在作為電路板1090的印刷電路板上的金屬界接件1092，用以傳送或接收無線訊號。此時，金屬環形外框1010藉由訊號件1040與金屬界接件1092連接至電路板1090，以透過共振腔C作為天線而傳送或接收所述無線訊號。換言之，訊號件1040連接至金屬環形外框1010與電路板1090。此外，固定框1100配置於金屬環形外框1010內，並具有未繪示的導電圖案，而訊號件1040與金屬界接件1092連接至導電圖案，以構成天線的訊號饋入點。電池1110配置於金屬環形外框1010內，並位於電路板1090的一側， 以作為穿戴式電子裝置1000的電力來源而提供電力至電路板1090、觸控面板1050與顯示面板1060等構件。

具體而言，在本實施例中，固定框1100由塑膠材質與金屬材質構成。更進一步地說，固定框1100大致上為塑膠元件，且其配置有金屬材質(例如是鐵片)，例如是採用雷射直接成型(laser direct structuring，LDS)技術而在塑膠元件上構成導電圖案。藉此，固定框1100可用於固定電路板1090與電池1110等構件(例如是將電路板1090與電池1110固定在固定框1100的相對兩側)，且還可具有天線功能。更進一步地說，在本實施例中，訊號件1040例如是金屬彈片，其配置在固定框1100上並連接前述導電圖案，且訊號件1040更透過前述導電圖案與金屬界接件1092接觸而連接至電路板1090。藉此，固定框1100可藉由雷射直接成型技術搭配作為訊號件1040的金屬彈片構成天線的訊號饋入點，而構成訊號饋入點的訊號件1040與固定框1100經由接觸金屬界接件1092而連接至電路板1090的未繪示無線通訊元件與金屬環狀外框1010(例如是以作為訊號件1040的金屬彈片接觸金屬環狀外框1010的內壁)。

藉此，未繪示的無線通訊元件所產生的無線訊號可透過金屬界接件1092接觸作為訊號饋入點的固定框1100與訊號件1040饋入位在金屬環形外框1010、觸控面板1050(提供導電膜1020)與接地件1030之間的共振腔C，以透過共振腔C作為天線，而將無線訊號傳送至穿戴式電子裝置1000外。相對地，作為天線 的前述共振腔C亦可接收穿戴式電子裝置1000外的無線訊號，並透過作為訊號饋入點的固定框1100、訊號件1040與金屬界接件1092傳遞至未繪示的無線通訊元件。藉此，穿戴式電子裝置1000具有天線功能，而可傳送或接收無線訊號。此外，由於本實施例採用訊號件1040與共振腔C作為天線而輻射無線訊號，故穿戴式電子裝置1000不因金屬屏蔽而影響其天線輻射效率。

再者，為了固定上述構件，本實施例的穿戴式電子裝置1000更包括底座1120。底座1120組裝至金屬環形外框1010，而接地件1030、訊號件1040、觸控面板1050(提供導電膜1020)、顯示面板1060、透明蓋板1070、電路板1090、固定框1100與電池1110等構件位在底座1120與金屬環形外框1010之間。換言之，底座1120與金屬環形外框1010為穿戴式電子裝置1000的最外層構件，彼此組裝在一起而將上述構件容置於其中。藉此，由於金屬環形外框1010採用金屬材質，故底座1120較佳地亦採用金屬材質，以使穿戴式電子裝置1000具有整體一致的金屬外觀，但本發明不限制底座1120的材質，其可依據需求調整。

此外，為使本實施例的穿戴式電子裝置1000易於配戴在使用者身上，穿戴式電子裝置1000更包括穿戴件1130。在本實施例中，穿戴件1130包括環形錶座1132與兩錶帶1134。環形錶座1132的輪廓符合底座1120與金屬環形外框1010的輪廓，使其可進一步組裝在底座1120與金屬環形外框1010的外側(例如是套設在底座1120上)。類似地，環形錶座1132較佳地亦採用金屬材 質，以使穿戴式電子裝置1000具有整體一致的金屬外觀，但本發明不以此為限制。錶帶1134配置在環形錶座1132的相對兩側，故穿戴式電子裝置1000可藉由錶帶1134配戴在使用者的手腕上。藉此，穿戴式電子裝置1000可為智慧型手錶，其大致上呈現傳統手錶的外型。再者，本實施例的穿戴件1130(包括環形錶座1132與錶帶1134)可從底座1120與金屬環形外框1010上拆卸，故使用者亦可依據需求更換穿戴件1130的款式(例如具有不同顏色的錶帶)。然而，在其他實施例中，穿戴式電子裝置所採用的穿戴件可為配置在底座上的錶帶而省略使用環形底座，亦可不使用穿戴件而大致上呈現傳統懷錶的外型，本發明並不限制穿戴件的實施方式以及配置與否，其可依據需求調整。

圖4是圖1的穿戴式電子裝置的俯視示意圖。其中，圖4以虛線繪示位在金屬環形外框1010內的構件(例如接地件1030與訊號件1040)，並省略繪示部分構件(例如電路板1090與固定框1100)。請參考圖1至圖4，在本實施例中，接地件1030連接至金屬環形外框1010與觸控面板1050(提供導電膜1020)，並進一步連接至顯示面板1060與透明蓋板1070，以使金屬環形外框1010、觸控面板1050、顯示面板1060與透明蓋板1070之間的預定間隙g構成共振腔C。訊號件1040連接至電路板1090、固定框1100與金屬環形外框1010，以透過共振腔C作為天線而傳送或接收所述無線訊號。詳如前述內容，在此不多加贅述。藉此，訊號件1040與接地件1030所構成的共振腔C大致上為狹長型空間， 而共振腔C的長度L(標示於圖4)將影響其作為天線時所傳送或接收的無線訊號的操作頻率。

在本實施例中，訊號件1040與接地件1030所構成的共振腔C的長度L介於天線的操作頻率的波長的0.5倍至0.7倍之間。較佳地，共振腔C的長度L介於天線的操作頻率的波長的0.64倍。在此範圍下，訊號件1040與接地件1030之間的相對距離(即共振腔C的長度L)可依據需求調整位置。舉例而言，以採用共振腔C的長度L介於天線的操作頻率的波長的0.64倍為例，假設穿戴式電子裝置1000的天線設計需求為可傳送或接收操作頻率為2.4吉赫(gigahertz，GHz)的無線訊號，若欲在穿戴式電子裝置1000上配置符合上述操作頻率需求的共振腔C，由於上述操作頻率的波長為12.5公分(centimeter，cm)，故共振腔C的長度L需為天線的操作頻率(2.4吉赫)的波長(12.5公分)的0.64倍，即為8公分。藉此，在本實施例中，訊號件1040與接地件1030之間的相對距離(即共振腔C的長度L)為8公分。由此可知，本實施例的穿戴式電子裝置1000不僅具有天線功能，還可依據所欲傳送或接收的無線訊號的操作頻率而調整共振腔C的長度L(即訊號件1040與接地件1030之間的相對距離)，使穿戴式電子裝置1000可應用於各種操作頻率的無線通訊需求。

綜上所述，本發明的穿戴式電子裝置採用金屬環形外框提供金屬外觀，並配置觸控面板(提供導電膜)、接地件以及訊號件，其中導電膜與金屬環形外框相隔預定間隙，以使預定間隙構 成共振腔，且接地件連接至金屬環形外框與導電膜。此外，訊號件連接至金屬環形外框，並與接地件之間形成特定長度之封閉共振腔，其中訊號件以電路板上的連接至無線通訊元件的金屬界接件以及固定框上的導電圖案作為訊號饋入點，而透過共振腔作為天線傳送或接收無線訊號。由此可知，本發明的穿戴式電子裝置採用金屬外觀，並採用訊號件與共振腔作為天線而輻射無線訊號，以改善金屬外觀屏蔽天線輻射的情況。據此，本發明的穿戴式電子裝置具有金屬外觀以及良好的天線輻射效率。

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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

1000‧‧‧穿戴式電子裝置

1010‧‧‧金屬環形外框

1012‧‧‧內部空間

1014‧‧‧開口

1020‧‧‧導電膜

1040‧‧‧訊號件

1050‧‧‧觸控面板

1060‧‧‧顯示面板

1070‧‧‧透明蓋板

1080‧‧‧雙面膠材

1090‧‧‧電路板

1092‧‧‧金屬界接件

1100‧‧‧固定框

1110‧‧‧電池

1120‧‧‧底座

1130‧‧‧穿戴件

1132‧‧‧環形錶座

C‧‧‧共振腔

g‧‧‧預定間隙

Claims (10)

1. 一種穿戴式電子裝置，包括：一金屬環形外框；一導電膜，配置於該金屬環形外框內，且該導電膜與該金屬環形外框相隔一間隙，並構成一共振腔；一接地件，配置於該金屬環形外框內，並連接至該金屬環形外框與該導電膜；以及一訊號件，配置於該金屬環形外框內，並連接至該金屬環形外框與一電路板，該接地件與該訊號件及該間隙間構成形成一特定長度之封閉共振腔，以透過該封閉共振腔作為一天線。
2. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式電子裝置，更包括：一觸控面板，配置於該金屬環形外框內，其中該導電膜為該觸控面板的一觸控膜，而該接地件連接至該金屬環形外框與該觸控面板。
3. 如申請專利範圍第2項所述的穿戴式電子裝置，更包括：一顯示面板，配置於該金屬環形外框內，並位在該觸控面板的一側，而該接地件連接至該金屬環形外框、該觸控面板與該顯示面板。
4. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式電子裝置，其中該電路板配置於該金屬環形外框內，且配置有一無線通訊元件，用以傳送或接收一無線訊號，而該訊號件連接至該電路板與該金屬環形外框。
5. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式電子裝置，更包括：一固定框，配置於該金屬環形外框內，並具有一導電圖案，而該訊號件連接至該導電圖案，以構成該天線的一訊號饋入點。
6. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式電子裝置，更包括：一透明蓋板，配置於該金屬環形外框內，並覆蓋該導電膜，而該接地件連接至該金屬環形外框、該導電膜與該透明蓋板。
7. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式電子裝置，更包括：一底座，組裝至該金屬環形外框，而該導電膜、該接地件與該訊號件位在該底座與該金屬環形外框之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式電子裝置，其中該訊號件與該接地件所構成的該共振腔的一長度介於該天線的一操作頻率的一波長的0.5倍至0.7倍之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式電子裝置，其中該金屬環形外框的材質包括不鏽鋼或鋁。
10. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式電子裝置，其中該金屬環形外框呈現圓形，且其直徑介於37毫米(millimeter，mm)至50毫米之間。