TWI812125B - 具有觸控功能的天線裝置及天線設備 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種具有觸控功能的天線裝置，特別是一種晶片天線，包括一介電基材、一第一導電層、一第二導電層及一觸控導電層。第一導電層設置在介電基材內部，第二導電層設置在介電基材的內部或底部。第一導電層及第二導電層部分重疊，並形成一重疊區。第一導電層連接一訊號饋入端，第二導電層連接一接地端。觸控導電層設置在介電基材的內部或頂部，並連接一觸控訊號傳輸端。透過觸控導電層的設置，可增加天線裝置的功能，使得天線裝置可用以感測觸控訊號。

Description

具有觸控功能的天線裝置及天線設備

本發明提供一種具有觸控功能的天線裝置，特別是一種晶片天線，主要將觸控導電層整合在天線裝置中，使得天線裝置可用以感測觸控訊號。

隨著無線通訊技術的普及，現今大多數的可攜式電子裝置通常具備有行動通訊模組。手機、智慧型手機及筆記型電腦可透過行動通訊技術，進行聲音、資訊、視訊等資料的遠距離傳輸，大幅提高電子裝置使用的便利性。

此外兩個電子裝置之間亦可透過短距離通訊模組連線，例如手機及耳機內可設置藍芽傳輸模組，並於手機及耳機完成藍牙配對及連線後，透過藍牙傳輸音訊及控制訊號。

不論是遠距離的行動通訊模組或短距離的通訊模組，天線都是通訊模組內必要的設備。對於可攜式電子裝置而言，通常會選擇金屬片沖壓成型天線、印刷電路板天線或晶片天線(Chip Antenna)，以利於縮小天線及可攜式電子裝置的體積。

為了進一步改良先前技術，本發明提出一種具有觸控功能的天線裝置，主要將觸控導電層設置在晶片天線內，使得天線裝置除了可用以傳輸無線訊號之外，還可用以感測觸控訊號。透過本發明所述的天線裝置，可增加天線裝置的附加功能，亦可降低具有觸控功能的電子設備的體積。

本發明的一目的，在於提供一種具有觸控功能的天線裝置，具有一介電基材、一第一導電層、一第二導電層及一觸控導電層。第一導電層、第二導電層及觸控導電層設置在介電基材的表面或內部，第一導電層與第二導電層部分重疊，並用以傳輸無線訊號。

觸控導電層可以作為電容式觸控電極，並經由至少一觸控訊號傳輸端連接一控制器。當人體靠近觸控導電層時會產生電容的變化，而控制器會依據觸控導電層上的電流變化感測觸控的位置。觸控導電層可與第一導電層及第二導電層重疊或不重疊，只要不影響第一導電層及第二導電層傳輸訊號即可。

電子設備在安裝本發明所述的天線裝置後，便可經由天線裝置傳輸無線訊號，同時可透過天線裝置感測觸控訊號，而不需要在電子設備內另外設置觸控介面，有利於降低電子設備的體積及製作成本。

此外在製作電子設備的過程中，僅需要將本發明所述的的天線裝置直接設置在電子設備的電路板上，便可同時完成天線裝置及觸控介面的設置。不需要分別將傳統的天線及觸控介面安裝在電子設備的電路板上，可大幅簡化電子設備的製作流程，並提高生產的效率。

本發明的一目的，在於提供一種具有觸控功能的天線裝置，其中第一導電層、第二導電層及觸控導電層可使用相同的材料製作，並具有相近的厚度。因此在製作天線裝置的過程中，僅需要使用傳統晶片天線的製程步驟，便可完成本發明所述的具有觸控功能的天線裝置的製作，而不需要額外的製程設備。

本發明所述的天線裝置可以是藍牙通訊模組內的晶片天線，在製作時只需要在介電基材上額外設置一大面積的導電層作為觸控導電層，便可完成天線裝置的製作，而不會增加天線裝置的製作成本。

為了達到上述的目的，本發明提出一種具有觸控功能的天線裝置，包括：一介電基材；一第一導電層，設置在介電基材的表面或內部，並電性連接一訊號饋入端；一第二導電層，設置在介電基材的表面或內部，並電性連接一接地端，其中第一導電層及第二導電層部分重疊，並形成一重疊區；及一觸控導電層，設置在介電基材的表面或內部，並電性連接至少一觸控訊號傳輸端。

本發明提出另一種具有觸控功能的天線裝置，包括：一介電基材；一第一導電層，設置在介電基材的表面或內部；一第二導電層，設置在介電基材的表面或內部，其中第一導電層及第二導電層部分重疊，並形成一第一重疊區；一第三導電層，設置在介電基材的表面及內部，其中第二導電層及第三導電層部分重疊，並形成一第二重疊區；複數個接地端，分別連接第一導電層、第二導電層及第三導電層；一訊號饋入端，連接第三導電層；及一觸控導電層，設置在介電基材的表面或內部，並連接至少一觸控訊號傳輸端。

本發明提出一種具有觸控功能的天線設備，包括：一電路板，包括一訊號饋入端、一接地端及至少一觸控訊號傳輸端；及一天線裝置，設置於電路板內部或電路板的表面，並包括：一介電基材；一第一導電層，設置在介電基材的表面或內部，並電性連接訊號饋入端；一第二導電層，設置在介電基材的表面或內部，並電性連接接地端，其中第一導電層及第二導電層部分重疊，並形成一重疊區；及一觸控導電層，設置在介電基材的表面或內部，並電性連接觸控訊號傳輸端。

所述的具有觸控功能的天線裝置，其中觸控導電層與第一導電層及第二導電層重疊，第一導電層位於觸控導電層及第二導電層之間。

所述的具有觸控功能的天線裝置，其中觸控導電層的面積大於第一導電層及第二導電層的面積。

所述的具有觸控功能的天線裝置，其中觸控導電層不與第一導電層及第二導電層重疊。

所述的具有觸控功能的天線裝置，包括一第一連接單元連接第一導電層及訊號饋入端；一第二連接單元連接第二導電層及接地端；及至少一第三連接單元連接觸控導電層及觸控訊號傳輸端。

所述的具有觸控功能的天線裝置，其中第一連接單元、第二連接單元及第三連接單元貫穿介電基材。

所述的具有觸控功能的天線設備，其中電路板包括一淨空區，天線裝置、訊號饋入端、接地端及觸控訊號傳輸端位於淨空區內。

所述的具有觸控功能的天線設備，包括一第一連接單元連接第一導電層及訊號饋入端；一第二連接單元連接第二導電層及接地端；及至少一第三連接單元連接觸控導電層及觸控訊號傳輸端。

請參閱圖1及圖2，分別為本發明具有觸控功能的天線裝置10一實施例的立體透視圖及側面透視圖。如圖所示，具有觸控功能的天線裝置10可以是晶片天線(chip antenna)，並包括一介電基材11、至少一第一導電層13、至少一第二導電層15及至少一觸控導電層17，其中第一導電層13、第二導電層15及觸控導電層17設置在介電基材11的表面或內部。

在本發明一實施例中，介電基材11包括一第一表面111及一第二表面113。第一表面111及第二表面113可以是介電基材11的相對兩面，例如第一表面111與第二表面113相面對，其中第一表面111為下表面，而第二表面113則為上表面。

在本發明一實施例中，第二導電層15可設置在介電基材11的第一表面111，觸控導電層17設置在介電基材11的第二表面113，而第一導電層13則設置在介電基材11的內部，例如第一導電層13可位於第二導電層15及觸控導電層17之間。觸控導電層17可設置在介電基材11的表面或內部，所述位於/設置於「內部」，是指觸控導電層17可以是埋設構成介電基材11的介電材料中。

本發明所述的第一導電層13、第二導電層15及觸控導電層17由具有導電特性的材質所製成，例如金屬，而介電基材11則由絕緣或磁性的材質所製成，並用以隔絕第一導電層13、第二導電層15及觸控導電層17。

部分的第一導電層13與部分的第二導電層15在介電基材11的厚度方向（第一表面111指向第二表面113的方向）上重疊，並在介電基材11中形成一重疊區12。

天線裝置10的共振頻率與第一導電層13及第二導電層15之間的距離、重疊區12面積的倒數及介電基材11的介電常數的倒數為正相關。

第一導電層13電性連接一訊號饋入端23，第二導電層15電性連接接地端25，而觸控導電層17則電性連接一觸控訊號傳輸端27。在本發明另一實施例中，第一導電層13亦可連接一接地端。

如圖3所示，天線裝置10可用以連接一電路板20，例如設置在電子裝置的電路板20上，並形成一天線設備1。電路板20具有一淨空區21，淨空區21為電路板20上未設置其他電路元件的區域。天線裝置10設置在淨空區21內，以透過淨空區21隔離天線裝置10與電路板20上的其他電路元件。

在本發明一實施例中，淨空區21內可設置一訊號饋入端23、一接地端25及至少一觸控訊號傳輸端27，其中訊號饋入端23連接天線裝置10的第一導電層13，接地端25連接天線裝置10的第二導電層15，而觸控訊號傳輸端27則連接觸控導電層17。

具體而言，具有觸控功能的天線裝置10包括第一連接單元131、第二連接單元151及第三連接單元171。第一導電層13可透過第一連接單元131電性連接訊號饋入端23，第二導電層15可透過第二連接單元151電性連接接地端25，而觸控導電層17則透過第三連接單元171電性連接觸控訊號傳輸端27。

在本發明一實施例中，第一連接單元131、第二連接單元151及第三連接單元171可貫穿部分或全部的介電基材11。例如第一連接單元131、第二連接單元151及第三連接單元171可延伸至介電基材11的第一表面111，並經由介電基材11的第一表面111連接訊號饋入端23、接地端25及觸控訊號傳輸端27；第一連接單元131、第二連接單元151及第三連接單元171的另一端分別連接第一導電層13、第二導電層15與觸控導電層17。

在另一實施例中，第一連接單元131、第二連接單元151及第三連接單元171可沿著介電基材11的表面或側表面設置。

在本發明圖式中，第一連接單元131、第二連接單元151及第三連接單元171為直線，但在實際應用時亦可以是彎折的曲線。

此外，第一連接單元131、第二連接單元151及第三連接單元171並非本發明的必要構件，例如當第二導電層15設置在介電基材11的第一表面111時，第二導電層15可直接連接電路板20上的接地端25，而第二導電層15及接地端25之間便不需要設置第二連接單元151。

在實際應用時，觸控導電層17的面積較大時，可增加天線裝置10的觸控感應區域及靈敏度，因此本發明所述的觸控導電層17的面積可大於第一導電層13及第二導電層15的面積。

在本發明一實施例中，如圖1所示，觸控導電層17可完整的覆蓋介電基材11的第二表面113，並與第一導電層13及第二導電層15重疊，其中第一導電層13位於觸控導電層17及第二導電層15之間。

在本發明上述實施例中，如圖1至圖3所示，第一導電層13、第二導電層15及觸控導電層17之間約略平行。然而在實際應用時，僅需要使得第一導電層13及第二導電層15平行，觸控導電層17則不一定要平行第一導電層13及第二導電層15，例如觸控導電層17與第一導電層13及/或第二導電層15之間具有夾角，其中觸控導電層17的延伸線可與第一導電層13及/或第二導電層15的延伸線相交。

具體而言，如圖4所示，當介電基材11為長方體時，第一導電層13及第二導電層15可平行介電基材11的第一表面111及第二表面113，例如下表面及上表面，而觸控導電層17則可設置在垂直第一表面111及第二表面113的側表面115上，使得觸控導電層17垂直第一導電層13及第二導電層15。

如圖5所示，觸控導電層17的數量可為兩個，並分別設置在介電基材11的兩個側表面115上，例如相面對的兩個側表面。此外兩個觸控導電層17可經由一導電連接單元173電性相連接，例如兩個觸控導電層17分別設置在介電基材11相面對的兩個側表面115，而導電連接單元173則設置在第二表面113上，並連接兩個觸控導電層17。

在本發明另一實施例中，如圖6所示，觸控導電層17僅覆蓋介電基材11的部分第二表面113，且不與第一導電層13及第二導電層15重疊。

觸控導電層17可以作為電容式觸控電極，並經由觸控訊號傳輸端27連接一控制器。當人體靠近觸控導電層17時會產生電容的變化，而控制器便可依據觸控導電層17上的電流變化感測觸控的位置。

具體而言，觸控導電層17可經由複數個觸控訊號傳輸端27連接控制器，例如於觸控導電層17的四個角落分別設置觸控訊號傳輸端27，而控制器可由四個角落的觸控訊號傳輸端27接收的電流變化差異，推算出觸控的位置。

如圖7所示，觸控導電層17可設置在介電基材11內部，其中觸控導電層17的兩側皆具有介電基材11。在本發明一實施例中，觸控導電層17下方可設置一第一介電基材112，而觸控導電層17上方則設置一第二介電基材114，第一介電基材112及第二介電基材114可由不同材質所製成，並具有不同的介電係數或厚度，例如第二介電基材114的介電係數大於第一介電基材112。

請參閱圖8，分別為本發明具有觸控功能的天線裝置又一實施例的立體透視圖。如圖所示，具有觸控功能的天線裝置30可以是晶片天線，並包括一介電基材11、一第一導電層13、一第二導電層15、一第三導電層37及至少一觸控導電層17，其中第一導電層13、第二導電層15、第三導電層37及觸控導電層17設置在介電基材11的表面或內部。

在本發明一實施例中，介電基材11包括一第一表面111及一第二表面113，例如第一表面111與第二表面113相對，其中第一表面111為下表面，而第二表面113則為上表面。

在本發明一實施例中，第二導電層15設置在介電基材11的第一表面111，觸控導電層17設置在介電基材11的第二表面113，而第一導電層13及第三導電層37則設置在介電基材11的內部。

此外，部分的第一導電層13與部分的第二導電層15重疊，並形成一第一重疊區121，而部分的第三導電層37與部分的第二導電層15重疊，並形成一第二重疊區123，使得天線裝置30具有兩個不同的共振頻率。

在實際應用時可進一步調整天線裝置30的第一導電層13及第二導電層15之間的距離、第一重疊區121的面積、第三導電層37及第二導電層15之間的距離、第二重疊區123的面積及介電基材11的介電常數，以改變天線裝置30的第一共振頻率及第二共振頻率。

如圖8所示，本發明實施例的觸控導電層17可完整的覆蓋介電基材11的第二表面113，並與第一導電層13、第二導電層15及第三導電層37重疊，例如第一導電層13及第三導電層37位於第二導電層15及觸控導電層17之間。在本發明另一實施例中，觸控導電層17僅覆蓋介電基材11的部分第二表面113，且不與第一導電層13、第二導電層15及第三導電層37重疊。

在實際應用時，天線裝置30的第一導電層13、第二導電層15及第三導電層37可分別連接一接地端，例如第一導電層13、第二導電層15及第三導電層37分別連接第一接地端33、第二接地端35及第三接地端371，其中第三導電層37還連接一訊號饋入端373。觸控導電層17則連接觸控訊號傳輸端27。

以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

1:天線設備

10:天線裝置

11:介電基材

111:第一表面

112:第一介電基材

113:第二表面

114:第二介電基材

115:側表面

12:重疊區

121:第一重疊區

123:第二重疊區

13:第一導電層

131:第一連接單元

15:第二導電層

151:第二連接單元

17:觸控導電層

171:第三連接單元

173:導電連接單元

20:電路板

21:淨空區

23:訊號饋入端

25:接地端

27:觸控訊號傳輸端

30:天線裝置

33:第一接地端

35:第二接地端

37:第三導電層

371:第三接地端

373:訊號饋入端

[圖1]為本發明具有觸控功能的天線裝置一實施例的立體透視圖。

[圖2]為本發明具有觸控功能的天線裝置一實施例的側面透視圖。

[圖3]為本發明具有觸控功能的天線設備一實施例的立體透視圖。

[圖4]為本發明具有觸控功能的天線設備又一實施例的立體透視圖。

[圖5]為本發明具有觸控功能的天線設備又一實施例的立體透視圖。

[圖6]為本發明具有觸控功能的天線裝置又一實施例的立體透視圖。

[圖7]為本發明具有觸控功能的天線裝置又一實施例的立體透視圖。

[圖8]為本發明具有觸控功能的天線裝置又一實施例的立體透視圖。

10:天線裝置

11:介電基材

12:重疊區

13:第一導電層

131:第一連接單元

15:第二導電層

151:第二連接單元

17:觸控導電層

171:第三連接單元

23:訊號饋入端

25:接地端

27:觸控訊號傳輸端

Claims (12)

1. 一種具有觸控功能的天線裝置，包括：一介電基材；一第一導電層，設置在該介電基材的表面或內部，並電性連接一訊號饋入端；一第二導電層，設置在該介電基材的表面或內部，並電性連接至少一接地端，其中該第一導電層及該第二導電層部分重疊，並形成一重疊區；及一觸控導電層，設置在該介電基材的表面或內部，並電性連接至少一觸控訊號傳輸端，其中該觸控導電層與該第一導電層重疊，並且該第一導電層位於該觸控導電層及該第二導電層之間。
2. 如請求項1所述的具有觸控功能的天線裝置，其中第一導電層電性連接該接地端。
3. 如請求項1所述的具有觸控功能的天線裝置，其中該觸控導電層與該第一導電層及該第二導電層重疊。
4. 如請求項1所述的具有觸控功能的天線裝置，其中該介電基材包括至少一側表面位於該第一表面及該第二表面之間，而該觸控導電層設置於該介電基材的該側表面。
5. 一種具有觸控功能的天線裝置，包括：一介電基材；一第一導電層，設置在該介電基材的表面或內部，並電性連接一訊號饋入端； 一第二導電層，設置在該介電基材的表面或內部，並電性連接至少一接地端，其中該第一導電層及該第二導電層部分重疊，並形成一重疊區；及一觸控導電層，設置在該介電基材的表面或內部，並電性連接至少一觸控訊號傳輸端，其中該介電基材包括一第一介電基材及一第二介電基材，該觸控導電層位於該第一介電基材及該第二介電基材之間。
6. 如請求項1所述的具有觸控功能的天線裝置，其中該觸控導電層的面積大於該第一導電層及該第二導電層的面積。
7. 一種具有觸控功能的天線裝置，包括：一介電基材；一第一導電層，設置在該介電基材的表面或內部，並電性連接一訊號饋入端；一第二導電層，設置在該介電基材的表面或內部，並電性連接至少一接地端，其中該第一導電層及該第二導電層部分重疊，並形成一重疊區；及一觸控導電層，設置在該介電基材的表面或內部，並電性連接至少一觸控訊號傳輸端；一第一連接單元連接該第一導電層及該訊號饋入端；一第二連接單元連接該第二導電層及該接地端；及至少一第三連接單元連接該觸控導電層及該觸控訊號傳輸端。
8. 如請求項7所述的具有觸控功能的天線裝置，其中該第一連接單元、該第二連接單元及該第三連接單元貫穿該介電基材。
9. 一種具有觸控功能的天線設備，包括： 一電路板，包括一訊號饋入端、至少一接地端及至少一觸控訊號傳輸端；及一天線裝置，設置於該電路板內部或該電路板的表面，並包括：一介電基材；一第一導電層，設置在該介電基材的表面或內部，並電性連接該訊號饋入端；一第二導電層，設置在該介電基材的表面或內部，並電性連接該接地端，其中該第一導電層及該第二導電層部分重疊，並形成一重疊區；一觸控導電層，設置在該介電基材的表面或內部，並電性連接該觸控訊號傳輸端；一第一連接單元連接該第一導電層及該訊號饋入端；一第二連接單元連接該第二導電層及該接地端；及至少一第三連接單元連接該觸控導電層及該觸控訊號傳輸端。
10. 如請求項9所述的具有觸控功能的天線設備，其中該電路板包括一淨空區，該天線裝置、該訊號饋入端、該接地端及該觸控訊號傳輸端位於該淨空區內。
11. 如請求項9所述的具有觸控功能的天線設備，其中第一導電層電性連接該接地端。
12. 一種具有觸控功能的天線裝置，包括：一介電基材；一第一導電層，設置在該介電基材的表面或內部； 一第二導電層，設置在該介電基材的表面或內部，其中該第一導電層及該第二導電層部分重疊，並形成一第一重疊區；一第三導電層，設置在該介電基材的表面及內部，其中該第二導電層及該第三導電層部分重疊，並形成一第二重疊區；複數個接地端，分別連接第一導電層、該第二導電層及該第三導電層；一訊號饋入端，連接該第三導電層；及一觸控導電層，設置在該介電基材的表面或內部，並連接至少一觸控訊號傳輸端，其中該觸控導電層與該第一導電層及該第三導電層重疊，並且該第一導電層及該第三導電層位於第二導電層及該觸控導電層之間。

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