TW201339942A - 結合磁感應天線的觸控裝置 - Google Patents

Abstract

一種結合磁感應天線的觸控裝置，其包括觸控板、磁感應天線及導磁介質。其中，觸控板具有多個觸碰感應元件，用以偵測觸碰操作以產生觸碰訊號。磁感應天線配置於觸控板上方，用以偵測磁通量的變化以傳輸資料。導磁介質配置於觸控板與磁感應天線之間，用以導引磁感應天線周圍的磁場，以隔絕觸控板的影響。

Description

結合磁感應天線的觸控裝置

本發明是有關於一種觸控裝置，且特別是有關於一種可提供近場通訊功能的觸控裝置。

近場通訊(Near Field Communication，NFC)又稱為近距離無線通訊，是一種短距離的高頻無線通訊技術，由非接觸式的射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)以及互連技術演變而來。近場通訊技術允許兩個欲互相連結通訊的電子裝置藉由靠近或近距離接觸而進行點對點的連結，而可實現資料的無線傳輸及交換。

由於近場通訊技術對於資料的儲存、管理和傳輸有莫大的便利性，若配備在手機、手錶、相機、可攜式遊戲機或筆記型電腦等消費性電子產品上，則可提供電子產品作為身分辨識、資料交換、交易付費等多種用途，從而提高電子產品的功能性。

然而，當近場通訊天線整合至電子產品時，其所產生高頻諧波會被電子裝置的金屬殼體或內部的其他金屬元件影響，從而導致近場通訊的辨識率降低，甚至無法工作。為了避開這些元件的影響，近場通訊天線配置在電子裝置上的位置及面積受到相當的限制，難以提供一個位置適當且不受干擾的天線設計。

有鑑於此，本發明提出一種結合磁感應天線的觸控裝置，可將磁感應天線整合在觸控板上，且不受到觸控板的干擾。

本發明提出一種結合磁感應天線的觸控裝置，其包括觸控板、磁感應天線及導磁介質。其中，觸控板具有多個觸碰感應元件，用以偵測觸碰操作以產生觸碰訊號。磁感應天線配置於觸控板上方，用以偵測磁通量的變化以傳輸資料。導磁介質配置於觸控板與磁感應天線之間，用以導引磁感應天線周圍的磁場，以隔絕觸控板對於磁通量的影響。

在本發明之一實施例中，上述的觸控裝置更包括間隙物，其係配置於磁感應天線與導磁介質之間，使得磁感應天線與導磁介質之間維持一間隙。

在本發明之一實施例中，上述的觸控裝置更包括外殼，其係配置於磁感應天線上並覆蓋磁感應天線，此外殼係採用非金屬材料。

在本發明之一實施例中，上述的觸控裝置更包括裝置基座、固定軸及按壓開關。其中，固定軸係配置於裝置基座上且位於觸控板之第一邊緣的下方，用以將觸控板固定於裝置基座。按壓開關係配置於裝置基座上且位於觸控板相對於上述第一邊緣之第二邊緣的下方，而用以偵測觸控板的下壓操作以觸發按鍵訊號。

在本發明之一實施例中，上述的觸控裝置更包括天線驅動電路，其係連接觸控板、按壓開關及磁感應天線，用以接收觸控板的觸碰訊號及按壓開關的按鍵訊號，而在僅接收到按鍵訊號但未接收到觸碰訊號時，驅動磁感應天線以偵測磁通量變化。

在本發明之一實施例中，上述導磁介質的尺寸大於磁感應天線，且超出磁感應天線之邊緣至少一段距離，此距離為1至2毫米。

在本發明之一實施例中，上述的磁感應天線包括配置於觸控板中特定區域以外的區域的上方，此特定區域包括模擬卷軸區。

在本發明之一實施例中，上述的磁感應天線為近場通訊(Near-Field Communications，NFC)天線。

在本發明之一實施例中，上述的導磁介質包括採用鐵氧(ferrite)或吸波(absorber)材料，且此導磁介質的厚度介於0.1至2毫米。

基於上述，本發明之結合磁感應天線的觸控裝置藉由在磁感應天線與觸控板之間配置導磁介質，以導引磁感應天線周圍的磁場，從而隔絕觸控板對於磁場的影響，提升磁感應天線的效能。

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。

筆記型電腦上的觸控板是以偵測電場變化為主，當手指在觸控板上滑動時會對電場產生影響，而觸控板即透過偵測電場的變化，來判斷手指的觸碰位置。近場通訊(Near-Field Communications，NFC)的工作原理則是藉由將電流導入磁感應天線以產生磁場，而利用磁場感應原理，實現電子裝置之間近距離的資料傳輸。

根據上述工作原理，本發明將用於近場通訊的磁感應天線整合在筆記型電腦的觸控板上，而能夠在不影響筆記型電腦外觀設計的情況下，提供使用者一種方便且直覺的方式操作近場通訊功能。而藉由在觸控板與磁感應天線之間配置導磁介質，則可隔絕觸控板對於磁感應天線中磁場的影響，從而提高近場通訊的辨識率。

圖1是依照本發明一實施例所繪示的結合磁感應天線的觸控裝置的示意圖。請參照圖1，本實施例的觸控裝置10係在觸控板11上配置磁感應天線12。觸控板11例如是電阻式或電容式觸控板，其中具有多個觸碰感應元件，而用以偵測使用者的觸碰操作並產生觸碰訊號；磁感應天線12例如是近場通訊天線，其係配置於觸控板11的上方，而用以偵測磁通量的變化以傳輸資料。

其中，觸控板11主要是偵測電場變化，其必須產生一個穩態電場，以偵測外部導體接觸所產生的電場變化，且在設計上需儘量縮短導體與觸控板之間的距離。磁感應天線12則是採用迴路天線(loop antenna)的設計，而用以感應產生磁場。其中，由於觸控板11的限制，磁感應天線12的設計必須採用薄型天線，因此可以軟性電路板為主。此外，由於磁感應天線12所要偵測的磁通量變化主要集中在迴圈之內，因此其大小及形狀的設計需考量磁通量的大小。在一實施例中，磁感應天線12例如可採用約40公分乘50公分的長方型，或其他適當的尺寸，以使磁通量的密度不致過於分散。

此外，必要時磁感應天線12的配置還可避開觸控板11中會對磁場產生影響的區域，例如模擬卷軸區。舉例來說，圖2(a)及圖2(b)分別是依照本發明一實施例所繪示的磁感應天線的配置圖。請參照圖2(a)，假設觸控板21的右側具有一個用以執行上下方向捲動的模擬卷軸區212，則磁感應天線214可配置在模擬卷軸區212的左側，以避開模擬卷軸區212的影響。請參照圖2(b)，假設觸控板22的右側具有一個用以執行上下方向捲動的模擬卷軸區222，而下方則具有一個用以執行左右方向捲動的模擬卷軸區224，則磁感應天線226可配置在模擬卷軸區222的左上方區塊，以避開模擬卷軸區222、224的影響。

需注意的是，由於磁場通過金屬時會產生渦流效應而影響到磁場的傳遞，因此有必要減少磁場動作區域中的金屬成分。據此，本發明即在觸控板11與磁感應天線12之間額外配置導磁介質，以隔絕觸控制11對於磁感應天線12的影響。

舉例來說，圖3是依照本發明一實施例所繪示之結合磁感應天線的觸控裝置的剖面圖，其係為圖1的觸控裝置10中線段AB的剖面圖。請參照圖3，磁感應天線12係配置在觸控板11上方，磁感應天線12的兩側即為圖1中迴路天線的金屬導線部分，而可藉由將電流導入金屬導線，在迴路天線的迴圈內部(即金屬導線之間)產生磁場。

觸控板11與磁感應天線12之間係配置有導磁介質13，用以導引磁感應天線12周圍的磁場，而隔絕觸控板11對於磁感應天線12所偵測磁通量的影響。

詳言之，雖然觸控板11與磁感應天線12的工作原理不同，但彼此的限制條件都是要儘量避免金屬干擾影響其效能。其中，由於磁感應天線12本身的材質為金屬，因此會對觸控板11產生影響，此問題可藉由適當的天線配置與觸控板11本身的校正來解決。相對地，觸控板11本身也有金屬感測線路，此線路會對磁感應天線12的效能產生更大的影響。對此，本實施例藉由在觸控板11與磁感應天線12之間配置採用鐵氧(ferrite)或吸波(absorber)材料的導磁介質13，並依照材料特性選擇使用厚度介於0.1至2毫米之間的導磁介質13。

藉由導磁介質13的導磁特性，原本磁感應天線12所感應磁場的磁力線會被引導到導磁介質13內或是靠近導磁介質13，從而避免在通過下方的觸控板11或其他金屬元件時，磁場被金屬吸收從而導致磁力衰減。

需說明的是，為了更進一步避免磁感應天線12所產生的磁場受到觸控板11邊緣金屬材質的影響，在一實施例中，導磁介質13的尺寸可設計為大於磁感應天線12的尺寸，且超出磁感應天線12之邊緣至少一段距離，例如為1至2毫米。

舉例來說，圖4是依照本發明一實施例所繪示之結合磁感應天線的觸控裝置的剖面圖。請參照圖4，本實施例的觸控裝置40包括外殼41、磁感應天線42、間隙物43、導磁介質44及觸控板45。其中，磁感應天線42係配置在觸控板45上方，導磁介質44則配置於磁感應天線42與觸控板45之間，用以隔絕觸控板45對於磁場的影響。其中，導磁介質44的尺寸大於磁感應天線42的尺寸，且超出磁感應天線42之邊緣一小段距離，以避免磁感應天線42所產生的磁場受到觸控板45邊緣金屬材質的影響。

此外，間隙物43係配置於磁感應天線42與導磁介質44之間，使得磁感應天線42與導磁介質44之間維持一定的間隙。其中，磁感應天線42與導磁介質44之間的間隙可以提高磁感應天線42的效能，而採用材質較佳的導磁介質44則可縮小此間隙的大小。

再者，磁感應天線42上還配置有外殼41，此外殼41係採用非金屬材料且覆蓋住磁感應天線42，從而避免磁感應天線42被手指觸碰而影響到所感應的磁場。

由圖4所繪示的磁力線46可知，磁感應天線42所產生之磁場的磁力線係環繞磁感應天線42的兩端(即金屬導線部分)，其除了會通過磁感應天線42的迴圈內部外，在迴圈外部的磁力線則會被引導到導磁介質44內，從而避免通過觸控板45而受到觸控板45的影響。由此可知，藉由導磁介質44的配置，可避免磁感應天線42所產生之磁場受到觸控板45或裝置中其他金屬元件的影響，從而提高近場通訊的辨識率。

值得注意的是，上述的磁感應天線若是作為近場通訊的主動裝置，則需要將電流導入天線以產生磁場，並與外部裝置所產生的磁場耦合，以在彼此間傳輸資料。然而，持續對磁感應天線供電的做法除了會對底下觸控板的效能產生影響外，也會耗損裝置的電力。對此，本發明提供一種磁感應天線的自動啟動機制，可解決上述問題。

圖5是依照本發明一實施例所繪示之結合磁感應天線的觸控裝置的剖面圖。請參照圖5，本實施例的觸控裝置50包括外殼51、磁感應天線52、間隙物53、導磁介質54、觸控板55、基座56、固定軸57、按壓開關58以及天線驅動電路59。其中，外殼51、磁感應天線52、間隙物53、導磁介質54、觸控板55的功能及配置係與前述實施例中的外殼41、磁感應天線42、間隙物43、導磁介質44、觸控板45相同或相似，在此不再贅述。

與前述實施例不同的是，本實施例進一步繪示出觸控裝置50的基座56，且觸控板55與基座56之間還額外配置了固定軸57及按壓開關58，而用以偵測使用者的下壓操作。其中，固定軸57例如是配置於基座56上且位於觸控板55之第一邊緣(例如上緣)的下方，而用以將觸控板55固定於基座56上。按壓開關58例如是配置於基座56上且位於觸控板55相對於第一邊緣之第二邊緣(例如下緣)的下方，而用以偵測觸控板55的下壓操作以觸發按鍵訊號。此按壓開關58可視為滑鼠的左鍵或右鍵，而可與觸控板55搭配，提供使用者執行類似於滑鼠的游標控制與按鍵輸入功能。

需說明的是，一般使用者操作近場通訊功能的方式是將具有近場通訊功能的卡片或裝置(以下以卡片為例)放置在磁感應天線52上方(也就是觸控板55上方)，藉以讓該卡片中的天線與磁感應天線52所產生的磁場耦合，從而傳輸資料。然而，不同於使用者一般下壓觸控板55時手指會觸碰到觸控板55的情況，當卡片放置在觸控板55上時，使用者只能透過卡片按壓觸控板55，此時按壓開關58會觸發按鍵訊號，但觸控板55卻會因為偵測不到手指觸碰而不會產生觸碰訊號。本實施例即應用此種機制來作為判斷使用者是否欲執行近場通訊功能的依據，從而決定是否提供電力給磁感應天線。

根據上述原理，本實施例係在觸控裝置50中配置天線驅動電路59，並將此天線驅動電路59分別連接到觸控板55、按壓開關58及磁感應天線52，以接收觸控板55的觸碰訊號以及按壓開關58的按鍵訊號。天線驅動電路59在接收到按鍵訊號的同時，將會判斷是否也接收到觸碰訊號。其中，若同時接收到按鍵訊號與觸碰訊號，則視為一般的按鍵操作(例如滑鼠的左鍵或右鍵操作)，從而執行對應的按鍵輸入。反之，若僅接收到按鍵訊號但未接收到觸碰訊號，則天線驅動電路59即會驅動磁感應天線52以偵測磁通量變化。

綜上所述，本發明的觸控裝置藉由在觸控板與磁感應天線之間配置導磁介質，而可避免觸控板影響天線效能。此外，藉由天線的自動啟動機制，可提供使用者最直覺的方法啟動近場通訊功能，並節省觸控裝置執行近場通訊功能所需的電力。

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。

10、40、50．．．觸控裝置

11、21、22、45、55．．．觸控板

12、212、226、42、52．．．磁感應天線

13、44、54．．．導磁介質

212、222、224．．．模擬卷軸區

41、51．．．外殼

43、53．．．間隙物

46．．．磁力線

56．．．基座

57．．．固定軸

58．．．按壓開關

59．．．天線驅動電路

圖1是依照本發明一實施例所繪示的結合磁感應天線的觸控裝置的示意圖。

圖2(a)及圖2(b)分別是依照本發明一實施例所繪示的磁感應天線的配置圖。

圖3是依照本發明一實施例所繪示之結合磁感應天線的觸控裝置的剖面圖。

圖4是依照本發明一實施例所繪示之結合磁感應天線的觸控裝置的剖面圖。

圖5是依照本發明一實施例所繪示之結合磁感應天線的觸控裝置的剖面圖。

10．．．觸控裝置

11．．．觸控板

12．．．磁感應天線

13．．．導磁介質

Claims (10)

1. 一種結合磁感應天線的觸控裝置，包括：一觸控板，具有多個觸碰感應元件，偵測一觸碰操作以產生一觸碰訊號；一磁感應天線，配置於該觸控板上方，偵測一磁通量的變化以傳輸一資料；以及一導磁介質，配置於該觸控板與該磁感應天線之間，導引該磁感應天線周圍的一磁場，以隔絕該觸控板的影響。
2. 如申請專利範圍第1項所述之結合磁感應天線的觸控裝置，更包括：一間隙物，配置於該磁感應天線與該導磁介質之間，使得該磁感應天線與該導磁介質之間維持一間隙。
3. 如申請專利範圍第1項所述之結合磁感應天線的觸控裝置，更包括：一外殼，配置於該磁感應天線上並覆蓋該磁感應天線。
4. 如申請專利範圍第3項所述之結合磁感應天線的觸控裝置，其中該外殼採用一非金屬材料。
5. 如申請專利範圍第1項所述之結合磁感應天線的觸控裝置，更包括：一裝置基座；一固定軸，配置於該裝置基座上且位於該觸控板之一第一邊緣的下方，固定該觸控板於一裝置基座；以及一按壓開關，配置於該裝置基座上且位於該觸控板相對於該第一邊緣之一第二邊緣的下方，偵測該觸控板的一下壓操作以觸發一按鍵訊號。
6. 如申請專利範圍第1項所述之結合磁感應天線的觸控裝置，更包括：一天線驅動電路，連接該觸控板、該按壓開關及該磁感應天線，接收該觸控板的該觸碰訊號及該按壓開關的該按鍵訊號，而在僅接收到該按鍵訊號但未接收到該觸碰訊號時，驅動該磁感應天線以偵測該磁通量的變化。
7. 如申請專利範圍第1項所述之結合磁感應天線的觸控裝置，其中該導磁介質的尺寸大於該磁感應天線，且超出該磁感應天線之一邊緣至少一距離，該距離為1至2毫米。
8. 如申請專利範圍第1項所述之結合磁感應天線的觸控裝置，其中該磁感應天線包括配置於該觸控板中一特定區域以外的區域的上方，該特定區域包括一模擬卷軸區。
9. 如申請專利範圍第1項所述之結合磁感應天線的觸控裝置，其中該磁感應天線為一近場通訊(Near-Field Communications，NFC)天線。
10. 如申請專利範圍第1項所述之結合磁感應天線的觸控裝置，其中該導磁介質包括採用鐵氧(ferrite)或吸波(absorber)材料，且該導磁介質的厚度介於0.1至2毫米。