TWI443987B - 近場通訊系統及其相關之顯示裝置 - Google Patents

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Description

近場通訊系統及其相關之顯示裝置
本發明係有關於近場通訊(Near Field Communication)，尤指一種具有複數個天線之設計的近場通訊系統及其相關之顯示裝置。
近場通訊技術係用於近距離的無線通訊，在目前已普遍應用於生活之中，例如，非接觸(contact－less)感應式的射頻識別(Radio Frequency Identification，簡稱RFID)卡，已應用於大眾運輸的票證及信用卡交易當中。近場通訊技術利用感應耦合(inductive coupling)的方式進行資料傳輸，以被動式(即本身無電源)的RFID卡或RFID標籤(tag)為例，RFID卡與讀卡機內部均具有線圈天線。讀卡機藉由其線圈天線產生交流磁場，RFID卡之線圈天線則感應此交流磁場以產生電力，供RFID卡之內部電路運作所需。RFID卡與讀卡機間之通訊係藉由頻譜中高頻(HF，如13.56MHz)或低頻(LF，如125KHz)的載波部份來進行。RFID卡可將其儲存之資訊回覆(backscatter)給讀卡機，讀卡機亦可傳輸資料至RFID卡，以將資料寫入RFID卡。除了讀卡機與被動式的RFID卡外，近場通訊也可藉由兩個收發機(transceiver)進行，一端收發機傳送資訊後，另一端的收發機依事先定義好的溝通格式回覆。例如，兩支手機間即可以近場通訊技術互相傳遞資料。
目前有種應用是運用近場通訊技術，在電腦與RFID卡或手機間進行無線通訊，其近場通訊用的線圈天線係纏繞於顯示面板的周圍，使用者將RFID卡或手機靠近周圍纏繞有線圈天線的顯示面板，RFID卡或手機可經由天線感應耦合至射頻模組，以傳送資訊至射頻模組，射頻模組再將該資訊傳至電腦，並呈現在顯示面板上。一種實際應用方式顯示於第1圖與第2圖，其分別為俯視圖及側視圖。當兩支手機15、16(或RFID卡)靠近觸控顯示面板11時，射頻模組13藉由天線12所產生的交流磁場(圖中以磁力線表示)，可感應耦合至手機15、16，使用者可以操作觸控顯示面板11，以指示電腦主機14將手機15的資料傳輸至手機16。於是，電腦主機14在射頻模組13與手機15完成交握(handshaking)後，即將手機15送出的資料經由射頻模組13傳至電腦主機14，電腦主機14在射頻模組13與手機16完成交握後，將資料透過射頻模組13傳輸至手機16。
然而，在上述應用中，天線12係纏繞於觸控顯示面板11的周圍，當觸控顯示面板11及周圍天線12變大時，手機15、16(或RFID卡)內天線之面積與天線12的面積比例相對變小，手機15、16所能擷取的磁力線相對減少，因而磁場強度也變小。為了讓手機15、16能擷取足夠的磁場強度進行通訊，射頻模組13及天線12必須提供更大的能量，如提高流經天線12之電流或增加天線12之線圈圈數，以產生更大的磁場強度。然而，如此也會造成觸控顯示面板11內的電子元件與近場通訊間彼此相互干擾，而影響顯示及無線通訊品質。另一方面，由於手機15、16內天線之面積與天線12的面積比例相對變小，耦合係數(coupling coefficient)隨之變小，也會影響通訊品質。
此外，在上述應用中，若同時有多個手機或RFID卡要經由電腦主機14進行通訊，由於電腦主機14僅能藉由一個天線12與這些手機或RFID卡作溝通，因此難以達到多工的效率。
有鑑於此，本發明之一目的，在於提供一種近場通訊系統，以提升近場通訊系統的無線電通訊品質。
本發明之另一目的，在於提供一種近場通訊系統，其具有多個天線之設計，相較於先前技術可達到多工的效率。
本發明之又一目的，在於提供一種整合近場通訊天線之顯示裝置，可整合多組天線，又不會影響顯示裝置的顯示品質。
本發明揭露一種近場通訊系統，其包含：一顯示面板；一電腦主機，耦接至該顯示面板；複數個射頻模組，耦接至該電腦主機；複數個天線，設置於該顯示面板背面，每一天線耦接至該些射頻模組其中之一；以及第一近場通訊裝置，感應耦合至該些天線中之第一天線，以進行近場通訊。
本發明另揭露一種整合近場通訊天線之顯示裝置，其包括：一顯示面板，耦接於一電腦主機；以及複數個線圈天線，設置於該顯示面板背面，每一線圈天線耦接於複數射頻模組其中之一，而該些射頻模組係耦接於該電腦主機；其中，當一近場通訊裝置接近該顯示面板之表面時，該近場通訊裝置感應耦合至該些線圈天線中之一，以進行近場通訊。
第3圖及第4圖分別為本發明之近場通訊系統之一實施例的俯視圖及側視圖，其中，近場通訊系統30包含一觸控顯示面板31、複數個線圈天線321~326、複數個射頻模組331~336、一電腦主機34、第一近場通訊裝置35及第二近場通訊裝置36。圖中，第一近場通訊裝置35及第二近場通訊裝置36係以手機為例，不過，第一近場通訊裝置35及第二近場通訊裝置36可為其他具有近場通訊能力之可攜式電子裝置，如RFID卡、數位相機、個人數位助理(PDA)、MP3播放器等等。第一近場通訊裝置35及第二近場通訊裝置36可為主動式或被動式，主動式如手機，本身具有電源；被動式如RFID卡，本身不具電源。此外，線圈天線之個數亦不限於圖中所示的六個。而近場通訊系統30中之觸控顯示面板31只是本發明之一實施例，一般顯示面板，如液晶顯示面板、電漿顯示面板、及有機電激光顯示面板(OLED)，皆可使用於本發明之近場通訊系統中。
線圈天線321~326係以一陣列形式設置於觸控顯示面板31之背面，每一線圈天線耦接至對應之射頻模組，亦即，線圈天線321耦接至射頻模組331、...線圈天線326耦接至射頻模組336。線圈天線321~326之磁場輻射範圍涵蓋了觸控顯示面板31，以使得第一近場通訊裝置35及第二近場通訊裝置36在靠近觸控顯示面板31表面的任何位置時，皆能感應耦合至其中某個天線。射頻模組331~336與電腦主機34皆耦接於一匯流排上，例如，射頻模組331~336耦接至電腦主機34之傳輸介面(如USB、RS232)或與電腦主機相通之匯流排(如I2 C、RS485)，每一射頻模組具有一對應之識別碼，用來與電腦主機34及其他射頻模組進行通訊。在另一實施例中，線圈天線與射頻模組的個數並非是1比1，可多個線圈天線共用一射頻模組，例如每3個線圈天線共用一個射頻模組。
當第一近場通訊裝置35接近觸控顯示面板31表面時，第一近場通訊裝置35會與線圈天線321~326其中之一感應耦合，例如與線圈天線321感應耦合，然後，第一近場通訊裝置35可將所儲存之第一資料經由線圈天線321所耦接之射頻模組331傳輸至電腦主機34，電腦主機34再將第一資料顯示於觸控顯示面板31。另一方面，若觸控顯示面板31顯示了電腦主機34所儲存之第二資料，則當使用者操作觸控顯示面板31，以指示電腦主機34將第二資料傳送至第一近場通訊裝置35時，電腦主機34將第二資料經由射頻模組331及線圈天線321傳輸至第一近場通訊裝置35。第一資料與第二資料可為相片或其他各種檔案。在另一實施例中，使用者亦可使用滑鼠或鍵盤(圖未顯示)來指示電腦主機34，以進行第一近場通訊裝置35與電腦主機34之資料通訊。
第二近場通訊裝置36係感應耦合至天線326。當使用者操作觸控顯示面板31，以指示電腦主機34將前述之第一資料傳送至第二近場通訊裝置36時，第一近場通訊裝置35之第一資料即依序經由線圈天線321、射頻模組331、電腦主機34、射頻模組336及線圈天線326，傳輸至第二近場通訊裝置36，如第5圖所示。
在另一實施例中，當使用者操作觸控顯示面板31，以指示電腦主機34將第一資料傳送至第二近場通訊裝置36時，電腦主機34指示射頻模組331與射頻模組336兩者直接進行傳輸，以使第一近場通訊裝置35之第一資料依序經由線圈天線321、射頻模組331、射頻模組336及線圈天線326，傳輸至第二近場通訊裝置36，如第6圖所示。第6圖中，實線箭頭表示第一資料的傳遞路徑，虛線箭頭表示電腦主機34對射頻模組331與射頻模組336的指示。
第3圖及第4圖中，藉由將複數個線圈天線以陣列形式設置於顯示面板背面，可縮小每個線圈天線之面積，以提高與近場通訊裝置間之耦合係數，進而提高通訊品質；而且，線圈天線面積較小，就可避免先前技術需要藉由增加電流強度或線圈數來提高磁場強度才能進行通訊的問題，並降低與顯示面板彼此間的干擾。另外，當有兩個以上的近場通訊裝置要進行通訊時，近場通訊系統30可利用其所具有之複數個線圈天線同時進行資料之收發，以達到多工的效果，提高通訊效率。
以上所述係利用較佳實施例詳細說明本發明，而非限制本發明之範圍。凡熟知此類技藝人士皆能明瞭，可根據以上實施例之揭示而做出諸多可能變化，仍不脫離本發明之精神和範圍。
11、31．．．觸控顯示面板
12、321~326．．．線圈天線
13、331~336．．．射頻模組
14、34．．．電腦主機
15、16．．．手機
30．．．近場通訊系統
35．．．第一近場通訊裝置
36．．．第二近場通訊裝置
第1圖與第2圖分別為近場通訊技術之一實際應用的俯視圖及側視圖。
第3圖及第4圖分別為本發明之近場通訊系統之一實施例的俯視圖及側視圖。
第5圖及第6圖分別顯示第3圖之第一近場通訊裝置與第二近場通訊裝置進行資料傳輸之兩個不同實施例的示意圖。
30．．．近場通訊系統
31．．．觸控顯示面板
321~326．．．線圈天線
331~336．．．射頻模組
34．．．電腦主機
35．．．第一近場通訊裝置
36．．．第二近場通訊裝置

Claims (14)

  1. 一種近場通訊(Near Field Communication)系統，包含：一顯示面板；一電腦主機，耦接至該顯示面板；複數個射頻模組，耦接至該電腦主機；兩個以上之線圈天線，係以一陣列形式設置於該顯示板背面，用以進行近場通訊，每一該線圈天線係耦接至該些射頻模組其中之一，且每一該線圈天線之面積係小於該顯示面板之面積；一第一近場通訊裝置，感應耦合(inductive coupling)至該些線圈天線中之一第一天線，以進行該近場通訊；以及一第二近場通訊裝置，感應耦合至該些線圈天線中之一第二天線。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之近場通訊系統，其中該第一近場通訊裝置為一具有近場通訊能力之可攜式電子裝置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之近場通訊系統，其中該第一近場通訊裝置中所儲存之一第一資料可經由該第一天線所耦接之射頻模組傳輸至該電腦主機，該電腦主機再將該第一資料顯示於該顯示面板。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之近場通訊系統，其中該顯示面板係一觸控顯示面板。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之近場通訊系統，其中該觸控顯示面板顯示該電腦主機所儲存之一第二資料；當一使用者操作該觸控顯示面板，以指示將該第二資料傳送至該第一近 場通訊裝置時，該電腦主機將該第二資料經由該第一天線所耦接之射頻模組及該第一天線傳輸至該第一近場通訊裝置。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之近場通訊系統，其中，當一使用者指示該電腦主機將該第一近場通訊裝置中之一第一資料傳送至該第二近場通訊裝置時，該第一近場通訊裝置之該第一資料依序經由該第一天線、該第一天線所耦接之射頻模組、該電腦主機、該第二天線所耦接之射頻模組及該第二天線，傳輸至該第二近場通訊裝置。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之近場通訊系統，其中該些射頻模組係彼此相耦接。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之近場通訊系統，其中，當該使用者指示該電腦主機將該第一近場通訊裝置中之該第一資料傳送至該第二近場通訊裝置時，該電腦主機指示該第一天線所耦接之射頻模組與該第二天線所耦接之射頻模組兩者直接進行傳輸，以使該第一近場通訊裝置之該第一資料依序經由該第一天線、該第一天線所耦接之射頻模組、該第二天線所耦接之射頻模組及該第二天線，傳輸至該第二近場通訊裝置。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之近場通訊系統，其中，該些射頻模組與該電腦主機係耦接於一匯流排上。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之近場通訊系統，其中每一射頻模組具有一對應之識別碼，用來與該電腦主機及其他射頻模組進行通訊。
  11. 一種整合近場通訊天線之顯示裝置，其包括： 一顯示面板，耦接於一電腦主機；以及兩個以上之線圈天線，係以一陣列形式設置於該顯示面板背面，用以進行近場通訊，每一該線圈天線耦接於複數射頻模組其中之一，而該些射頻模組係耦接於該電腦主機，且每一該線圈天線之面積係小於該顯示面板之面積；其中，當二近場通訊裝置接近該顯示面板之表面時，該二近場通訊裝置係分別感應耦合至不同之該些線圈天線，以進行該近場通訊。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之顯示裝置，其中該近場通訊裝置為一具有近場通訊能力之可攜式電子裝置。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之顯示裝置，其中該顯示面板係一觸控顯示面板。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之顯示裝置，其中每一射頻模組具有一對應之識別碼，用來與該電腦主機及其他射頻模組進行通訊。
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