CN103365522B - 结合磁感应天线的触控装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种结合磁感应天线的触控装置，其包括触控板、磁感应天线及导磁介质。其中，触控板具有多个触碰感应元件，用以检测触碰操作以产生触碰信号。磁感应天线配置在触控板上方，用以检测磁通量的变化以传输数据。导磁介质配置在触控板与磁感应天线之间，用以引导磁感应天线周围的磁场，以隔绝触控板的影响。

Description

结合磁感应天线的触控装置

技术领域

本发明是有关于一种触控装置，且特别是有关于一种可提供近场通信功能的结合磁感应天线的触控装置。

背景技术

近场通信(NearFieldCommunication，NFC)又称为近距离无线通信，是一种短距离的高频无线通信技术，由非接触式的射频识别(RadioFrequencyIdentification，RFID)以及互连技术演变而来。近场通信技术允许两个欲互相连接通信的电子装置借助于靠近或近距离接触而进行点对点的连接，而可实现数据的无线传输及交换。

由于近场通信技术对于数据的储存、管理和传输有莫大的便利性，若配备在手机、手表、相机、可携式游戏机或笔记本电脑等消费性电子产品上，则可提供电子产品作为身份识别、数据交换、交易付费等多种用途，从而提高电子产品的功能性。

然而，当近场通信天线整合至电子产品时，其所产生高频谐波会被电子装置的金属壳体或内部的其他金属元件影响，从而导致近场通信的识别率降低，甚至无法工作。为了避开这些元件的影响，近场通信天线配置在电子装置上的位置及面积受到相当的限制，难以提供一个位置适当且不受干扰的天线设计。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种结合磁感应天线的触控装置，可将磁感应天线整合在触控板上，且不受到触控板的干扰。

本发明提出一种结合磁感应天线的触控装置，其包括触控板、磁感应天线及导磁介质。其中，触控板具有多个触碰感应元件，用以检测触碰操作以产生触碰信号。磁感应天线配置在触控板上方，用以检测磁通量的变化以传输数据。导磁介质配置在触控板与磁感应天线之间，用以引导磁感应天线周围的磁场，以隔绝触控板对于磁通量的影响。

在本发明的一实施例中，上述的触控装置还包括间隙物，其是配置在磁感应天线与导磁介质之间，使得磁感应天线与导磁介质之间维持一间隙。

在本发明的一实施例中，上述的触控装置还包括外壳，其是配置在磁感应天线上并覆盖磁感应天线，此外壳是采用非金属材料。

在本发明的一实施例中，上述的触控装置还包括装置基座、固定轴及按压开关。其中，固定轴是配置在装置基座上且位于触控板的第一边缘的下方，用以将触控板固定于装置基座。按压开关是配置在装置基座上且位于触控板相对于上述第一边缘的第二边缘的下方，而用以检测触控板的下压操作以触发按键信号。

在本发明的一实施例中，上述的触控装置还包括天线驱动电路，其是连接触控板、按压开关及磁感应天线，用以接收触控板的触碰信号及按压开关的按键信号，而在仅接收到按键信号但未接收到触碰信号时，驱动磁感应天线以检测磁通量变化。

在本发明的一实施例中，上述导磁介质的尺寸大于磁感应天线，且超出磁感应天线的边缘至少一段距离，此距离为1至2毫米。

在本发明的一实施例中，上述的磁感应天线包括配置在触控板中特定区域以外的区域的上方，此特定区域包括模拟卷轴区。

在本发明的一实施例中，上述的磁感应天线为近场通信(Near-FieldCommunications，NFC)天线。

在本发明的一实施例中，上述的导磁介质包括采用铁氧(ferrite)或吸波(absorber)材料，且此导磁介质的厚度介于0.1至2毫米之间。

基于上述，本发明的结合磁感应天线的触控装置借助于在磁感应天线与触控板之间配置导磁介质，以引导磁感应天线周围的磁场，从而隔绝触控板对于磁场的影响，提升磁感应天线的效能。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明一实施例所绘示的结合磁感应天线的触控装置的示意图；

图2(a)及图2(b)分别是依照本发明一实施例所绘示的磁感应天线的配置图；

图3是依照本发明一实施例所绘示的结合磁感应天线的触控装置的剖面图；

图4是依照本发明一实施例所绘示的结合磁感应天线的触控装置的剖面图；

图5是依照本发明一实施例所绘示的结合磁感应天线的触控装置的剖面图。

附图标记说明：

10、40、50：触控装置；

11、21、22、45、55：触控板；

12、214、226、42、52：磁感应天线；

13、44、54：导磁介质；

212、222、224：模拟卷轴区；

41、51：外壳；

43、53：间隙物；

46：磁力线；

56：基座；

57：固定轴；

58：按压开关；

59：天线驱动电路。

具体实施方式

笔记本电脑上的触控板是以检测电场变化为主，当手指在触控板上滑动时会对电场产生影响，而触控板即通过检测电场的变化，来判断手指的触碰位置。近场通信(Near-FieldCommunications，NFC)的工作原理则是借助于将电流导入磁感应天线以产生磁场，而利用磁场感应原理，实现电子装置之间近距离的数据传输。

根据上述工作原理，本发明将用于近场通信的磁感应天线整合在笔记本电脑的触控板上，而能够在不影响笔记本电脑外观设计的情况下，提供使用者一种方便且直觉的方式操作近场通信功能。而借助于在触控板与磁感应天线之间配置导磁介质，则可隔绝触控板对于磁感应天线中磁场的影响，从而提高近场通信的识别率。

图1是依照本发明一实施例所绘示的结合磁感应天线的触控装置的示意图。请参照图1，本实施例的触控装置10是在触控板11上配置磁感应天线12。触控板11例如是电阻式或电容式触控板，其中具有多个触碰感应元件，而用以检测使用者的触碰操作并产生触碰信号；磁感应天线12例如是近场通信天线，其是配置在触控板11的上方，而用以检测磁通量的变化以传输数据。

其中，触控板11主要是检测电场变化，其必须产生一个稳态电场，以检测外部导体接触所产生的电场变化，且在设计上需尽量缩短导体与触控板之间的距离。磁感应天线12则是采用回路天线(loopantenna)的设计，而用以感应产生磁场。其中，由于触控板11的限制，磁感应天线12的设计必须采用薄型天线，因此可以软性电路板为主。此外，由于磁感应天线12所要检测的磁通量变化主要集中在回圈之内，因此其大小及形状的设计需考量磁通量的大小。在一实施例中，磁感应天线12例如可采用约40厘米乘50厘米的长方形，或其他适当的尺寸，以使磁通量的密度不致过于分散。

此外，必要时磁感应天线12的配置还可避开触控板11中会对磁场产生影响的区域，例如模拟卷轴区。举例来说，图2(a)及图2(b)分别是依照本发明一实施例所绘示的磁感应天线的配置图。请参照图2(a)，假设触控板21的右侧具有一个用以执行上下方向卷动的模拟卷轴区212，则磁感应天线214可配置在模拟卷轴区212的左侧，以避开模拟卷轴区212的影响。请参照图2(b)，假设触控板22的右侧具有一个用以执行上下方向卷动的模拟卷轴区222，而下方则具有一个用以执行左右方向卷动的模拟卷轴区224，则磁感应天线226可配置在模拟卷轴区222的左上方区块，以避开模拟卷轴区222、224的影响。

需注意的是，由于磁场通过金属时会产生涡流效应而影响到磁场的传递，因此有必要减少磁场动作区域中的金属成分。据此，本发明即在触控板11与磁感应天线12之间额外配置导磁介质，以隔绝触控板11对于磁感应天线12的影响。

举例来说，图3是依照本发明一实施例所绘示的结合磁感应天线的触控装置的剖面图，其是为图1的触控装置10中线段AB的剖面图。请参照图3，磁感应天线12是配置在触控板11上方，磁感应天线12的两侧即为图1中回路天线的金属导线部分，而可借助于将电流导入金属导线，在回路天线的回圈内部(即金属导线之间)产生磁场。

触控板11与磁感应天线12之间是配置有导磁介质13，用以引导磁感应天线12周围的磁场，而隔绝触控板11对于磁感应天线12所检测磁通量的影响。

详细而言，虽然触控板11与磁感应天线12的工作原理不同，但彼此的限制条件都是要尽量避免金属干扰影响其效能。其中，由于磁感应天线12本身的材质为金属，因此会对触控板11产生影响，此问题可借助于适当的天线配置与触控板11本身的校正来解决。相对地，触控板11本身也有金属感测线路，此线路会对磁感应天线12的效能产生更大的影响。对此，本实施例借助于在触控板11与磁感应天线12之间配置采用铁氧(ferrite)或吸波(absorber)材料的导磁介质13，并依照材料特性选择使用厚度介于0.1至2毫米之间的导磁介质13。

借助于导磁介质13的导磁特性，原本磁感应天线12所感应磁场的磁力线会被引导到导磁介质13内或是靠近导磁介质13，从而避免在通过下方的触控板11或其他金属元件时，磁场被金属吸收从而导致磁力衰减。

需说明的是，为了更进一步避免磁感应天线12所产生的磁场受到触控板11边缘金属材质的影响，在一实施例中，导磁介质13的尺寸可设计为大于磁感应天线12的尺寸，且超出磁感应天线12的边缘至少一段距离，例如为1至2毫米。

举例来说，图4是依照本发明一实施例所绘示的结合磁感应天线的触控装置的剖面图。请参照图4，本实施例的触控装置40包括外壳41、磁感应天线42、间隙物43、导磁介质44及触控板45。其中，磁感应天线42是配置在触控板45上方，导磁介质44则配置在磁感应天线42与触控板45之间，用以隔绝触控板45对于磁场的影响。其中，导磁介质44的尺寸大于磁感应天线42的尺寸，且超出磁感应天线42的边缘一小段距离，以避免磁感应天线42所产生的磁场受到触控板45边缘金属材质的影响。

此外，间隙物43是配置在磁感应天线42与导磁介质44之间，使得磁感应天线42与导磁介质44之间维持一定的间隙。其中，磁感应天线42与导磁介质44之间的间隙可以提高磁感应天线42的效能，而采用材质较佳的导磁介质44则可缩小此间隙的大小。

再者，磁感应天线42上还配置有外壳41，此外壳41是采用非金属材料且覆盖住磁感应天线42，从而避免磁感应天线42被手指触碰而影响到所感应的磁场。

由图4所绘示的磁力线46可知，磁感应天线42所产生的磁场的磁力线是环绕磁感应天线42的两端(即金属导线部分)，其除了会通过磁感应天线42的回圈内部外，在回圈外部的磁力线则会被引导到导磁介质44内，从而避免通过触控板45而受到触控板45的影响。由此可知，借助于导磁介质44的配置，可避免磁感应天线42所产生的磁场受到触控板45或装置中其他金属元件的影响，从而提高近场通信的识别率。

值得注意的是，上述的磁感应天线若是作为近场通信的主动装置，则需要将电流导入天线以产生磁场，并与外部装置所产生的磁场耦合，以在彼此间传输数据。然而，持续对磁感应天线供电的做法除了会对底下触控板的效能产生影响外，也会耗损装置的电力。对此，本发明提供一种磁感应天线的自动启动机制，可解决上述问题。

图5是依照本发明一实施例所绘示的结合磁感应天线的触控装置的剖面图。请参照图5，本实施例的触控装置50包括外壳51、磁感应天线52、间隙物53、导磁介质54、触控板55、基座56、固定轴57、按压开关58以及天线驱动电路59。其中，外壳51、磁感应天线52、间隙物53、导磁介质54、触控板55的功能及配置是与前述实施例中的外壳41、磁感应天线42、间隙物43、导磁介质44、触控板45相同或相似，在此不再赘述。

与前述实施例不同的是，本实施例进一步绘示出触控装置50的基座56，且触控板55与基座56之间还额外配置了固定轴57及按压开关58，而用以检测使用者的下压操作。其中，固定轴57例如是配置在基座56上且位于触控板55的第一边缘(例如上缘)的下方，而用以将触控板55固定在基座56上。按压开关58例如是配置在基座56上且位于触控板55相对于第一边缘的第二边缘(例如下缘)的下方，而用以检测触控板55的下压操作以触发按键信号。此按压开关58可视为鼠标的左键或右键，而可与触控板55搭配，提供使用者执行类似于鼠标的游标控制与按键输入功能。

需说明的是，一般使用者操作近场通信功能的方式是将具有近场通信功能的卡片或装置(以下以卡片为例)放置在磁感应天线52上方(也就是触控板55上方)，藉以让该卡片中的天线与磁感应天线52所产生的磁场耦合，从而传输数据。然而，不同于使用者一般下压触控板55时手指会触碰到触控板55的情况，当卡片放置在触控板55上时，使用者只能通过卡片按压触控板55，此时按压开关58会触发按键信号，但触控板55却会因为检测不到手指触碰而不会产生触碰信号。本实施例即应用此种机制来作为判断使用者是否欲执行近场通信功能的依据，从而决定是否提供电力给磁感应天线。

根据上述原理，本实施例是在触控装置50中配置天线驱动电路59，并将此天线驱动电路59分别连接到触控板55、按压开关58及磁感应天线52，以接收触控板55的触碰信号以及按压开关58的按键信号。天线驱动电路59在接收到按键信号的同时，将会判断是否也接收到触碰信号。其中，若同时接收到按键信号与触碰信号，则视为一般的按键操作(例如鼠标的左键或右键操作)，从而执行对应的按键输入。反之，若仅接收到按键信号但未接收到触碰信号，则天线驱动电路59即会驱动磁感应天线52以检测磁通量变化。

综上所述，本发明的触控装置借助于在触控板与磁感应天线之间配置导磁介质，而可避免触控板影响天线效能。此外，借助于天线的自动启动机制，可提供使用者最直觉的方法启动近场通信功能，并节省触控装置执行近场通信功能所需的电力。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种结合近场通信天线的触控装置，包括：

一触控板，具有多个触碰感应元件，检测一触碰操作以产生一触碰信号；

一近场通信天线，配置在该触控板上方，检测一磁通量的变化以传输一数据；以及

一导磁介质，配置在该触控板与该近场通信天线之间，该导磁介质的尺寸大于该近场通信天线的尺寸，且该导磁介质引导该近场通信天线周围的一磁场，以隔绝该触控板的影响。

2.根据权利要求1所述的结合近场通信天线的触控装置，还包括：

一间隙物，配置在该近场通信天线与该导磁介质之间，使得该近场通信天线与该导磁介质之间维持一间隙。

3.根据权利要求1所述的结合近场通信天线的触控装置，还包括：

一外壳，配置在该近场通信天线上并覆盖该近场通信天线。

4.根据权利要求3所述的结合近场通信天线的触控装置，其中该外壳采用一非金属材料。

5.根据权利要求1所述的结合近场通信天线的触控装置，还包括：

一装置基座；

一固定轴，配置在该装置基座上且位于该触控板的一第一边缘的下方，固定该触控板于一装置基座；以及

一按压开关，配置在该装置基座上且位于该触控板相对于该第一边缘的一第二边缘的下方，检测该触控板的一下压操作以触发一按键信号。

6.根据权利要求5所述的结合近场通信天线的触控装置，还包括：

一天线驱动电路，连接该触控板、该按压开关及该近场通信天线，接收该触控板的该触碰信号及该按压开关的该按键信号，而在仅接收到该按键信号但未接收到该触碰信号时，驱动该近场通信天线以检测该磁通量的变化。

7.根据权利要求1所述的结合近场通信天线的触控装置，其中该导磁介质超出该近场通信天线的一边缘至少一距离，该距离为1至2毫米。

8.根据权利要求1所述的结合近场通信天线的触控装置，其中该近场通信天线配置在该触控板中一特定区域以外的区域的上方，该特定区域包括用以执行卷动功能的一模拟卷轴区。

9.根据权利要求1所述的结合近场通信天线的触控装置，其中该导磁介质包括采用铁氧或吸波材料，且该导磁介质的厚度介于0.1至2毫米之间。