專利名稱：電磁感應式輸入設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電磁感應式輸入設備，特別是涉及一種適用于非回圈式長直導體接收天線的電磁感應式輸入設備。
背景技術：
已知一種數位板(Digitizer)輸入設備包括一個如圖1所示的作為磁場發射的有源的專用筆(Active pen)8及一個如圖2所示的作為磁場接收的數位板9。參閱圖1，專用筆8具有一個電源81、一個振蕩電路82、一個鐵粉芯83及一個線圈 84，鐵粉芯83及線圈84主要作為可產生磁場的電感元件，由于專用筆8內有電源81提供能量來源，所以會持續地供應電能到振蕩電路82而發射特定頻率的電磁波。參閱圖2，數位板9的感測線圈Xl X25作為接收天線，是同方向平行配置，各感測線圈Xl X25的一端連接至接地，及另一端連接至個別的開關元件，所述開關元件組成一選擇電路91，且該選擇電路91受控制單元90控制，控制單元90通過對各開關元件的循序控制來獲得令每一感測線圈Xl X25的感應信號。需補充說明的是，圖2僅例示數位板 9作為X-座標檢測的數個感測線圈Xl X25，未示出Y-座標檢測的數個感測線圈與X-座標檢測的數個感測線圈Xl X25呈正交方向排列。參閱圖1及圖2，發射電磁場的專用筆8的電磁場的間距Sl與各感測線圈Xl X25的間距S2相配合，使得專用筆8的間距Sl恰與感測線圈Xl X25的間距S2的位置相符時，該位置所接收到的信號會最強，數位板9的控制單元90循序掃描感測線圈Xl X25 中的相鄰信號進行比較后，就可依據分析感測線圈Xl X25所接收到的幾組信號中的強弱判斷出專用筆8位于數位板9的那一條感測線圈的范圍內，進而計算出其位置座標。已知如圖2的感測線圈Xl X25就目前的制作工藝來說是采用金或銅的金屬導線，單一金屬導線的電阻值約為1歐姆以下，其電阻值較低而易于傳導感測信號，但是采用金或銅的金屬導線只適用于不透光的數位板。然而，以目前常用的電容式觸控屏幕為例，其為透光式，目前多采用半導體式銦錫氧化物(ITO)制作工藝，半導體式銦錫氧化物的電阻值相當高，一條線路可能會超過100K 歐姆，若希望應用于數位板，單一感測線圈經過此半導體式銦錫氧化物的較高電阻分壓后， 輸入電壓也需提高才能得到較大的感測信號，但是就消費性商品的電壓通常無法太高，需
要一套解決方案。
實用新型內容因此，為了克服現有技術的不足，本實用新型的目的是提供一種適用于具有透明基板及長直導體的電磁感應式輸入設備。于是，本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是電磁感應式輸入設備包含一發信裝置及一接收裝置。該發信裝置具有一信號發射器，該信號發射器具有繞制成線圈的螺旋導線及線圈纏繞的鐵磁性物質，且線圈形成有磁場。該接收裝置具有一透明基板、多條非回圈式的長直導體層及一控制裝置。所述非回圈式的長直導體層為透明的且分別間隔并排設置于該透明基板上的兩正交方向，但各不互相連接導通，所述長直導體層具有降低阻抗值的預定寬度；該控制裝置電性連接并檢測所述長直導體，當該發信裝置的磁場接近該透明基板上的所述長直導體的任一位置時，該控制裝置利用檢測得到的感應信號判斷該發信裝置位于該透明基板的位置。本實用新型的接收裝置的一實施例中，該接收裝置的控制裝置具有一控制單元、 一選擇電路及一信號處理電路；該控制單元主控協調各元件運作；該選擇電路電性連接該控制單元及所述長直導體層的一端，受該控制單元控制將相鄰數個長直導體層選擇接地; 該信號處理電路連接該控制單元及所述長直導體層的另一端，將所述相鄰數個長直導體的感應信號濾波后傳遞予該控制單元以供判斷該發信裝置位于該透明基板的位置。本實用新型的接收裝置的另一實施例中，該接收裝置的所述長直導體層的一端均接地，該控制裝置具有一控制單元、一選擇電路及一信號處理電路；該控制單元主控協調各元件運作；該選擇電路電性連接該控制單元及所述長直導體層的另一端，受該控制單元控制將所述長直導體層中的相鄰數個的感應信號選擇輸出；該信號處理電路連接該控制單元及接收該選擇電路的選擇輸出，將所述長直導體中的相鄰數個的感應信號濾波后傳遞予該控制單元以供該控制單元判斷該發信裝置位于該透明基板的位置。本實用新型的發信裝置的一實施例中，該發信裝置包括一筆身及一裝設于該筆身以一末端碰觸該透明基板的筆尖，該信號發射器具有呈十字型的鐵磁性物質，且螺旋導線分別繞制在十字型的鐵磁性物質的四個臂部上，于該發信裝置接近該透明基板時，該控制裝置利用檢測得到的感應信號的波峰判斷該發信裝置位于該透明基板的位置。本實用新型的發信裝置的另一實施例中，該發信裝置包括一筆身及一裝設于該筆身以一末端碰觸該透明基板的筆尖，該信號發射器裝設于該筆尖的另一端且距離該筆尖末端一預定高度，該預定高度是設計成于該發信裝置接近該透明基板時，該控制裝置利用檢測得到的一類似波谷形的感應信號，以該類似波谷形的兩波峰間的谷底判斷該發信裝置位于該透明基板的位置。本實用新型的有益效果在于接收裝置具有非回圈式的長直導體層，分別間隔并排設置于該透明基板上的兩正交方向，所述長直導體層具有降低阻抗值的預定寬度，可降低輸入電壓并可得到較大的感測信號，加上配合發信裝置的特殊設計，讓電磁感應式輸入設備得以有更廣泛的應用層面。
圖1是說明數位板輸入設備的專用筆的示意圖；圖2是說明數位板輸入設備的數位板的示意圖；圖3是說明本實用新型一較佳實施例的電磁感應式輸入設備的示意圖；圖4是說明電磁感應式輸入設備的接收裝置的一實施例的示意圖；圖5是說明電磁感應式輸入設備的接收裝置的另一實施例的示意圖；圖6是說明電磁感應式輸入設備的發信裝置的一實施例的示意圖，圖中示出信號發射器是具有呈十字型的鐵磁性物質及螺旋圈繞導線；圖7是說明如圖6的電磁感應式輸入設備產生的相關信號的波形示意4[0022]圖8是說明電磁感應式輸入設備的發信裝置的另一實施例的示意圖，圖中示出信號發射器遠離導體至預定高度；圖9是說明如圖8的電磁感應式輸入設備產生的相關信號的波形示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型進行詳細說明參閱圖3，本實用新型的一較佳實施例的電磁感應式輸入設備100適用于與一透明基板21組配，該電磁感應式輸入設備100包含一發信裝置1及一接收裝置2。發信裝置1具有一筆身10，和裝設于筆身10內的一電源11、一振蕩電路12、一調整機構13、一開關14、一信號發射器15及一以一末端161碰觸透明基板21的筆尖16，其中的電源11供應各元件的用電，振蕩電路12具有可調電感及/或可變電容，當開關14被使用者按壓后，調整機構13受開關14連動而依據振蕩電路12的設計結構，使可調電感改變其電感值或是改變可變電容的電容值，以令振蕩電路12的頻率改變，進而傳遞給接收裝置 2通知其變化而做出相應的處理，信號發射器15具有繞制成線圈的螺旋導線及線圈纏繞的鐵磁性物質，且線圈形成有磁場(容后再述)。接收裝置2具有設置于透明基板21上的多條非回圈式的長直導體層211、212及一控制裝置23。所述非回圈式的長直導體層211、212是在透明基板21上的兩正交方向分別間隔并排設置但各不互相連接導通，包括垂直方向的長直導體層211及水平方向的長直導體層212，長直導體層211、212是光學鍍膜的透明導體如銦錫氧化物，可利用蒸鍍法、濺鍍法、電鍍法、化學氣相沉積法或濕式涂布法形成于透明基板21上，導體材料可為印刷電路、銀漿印刷電路或銅導線材質，透明基板21材料可為玻璃纖維板、玻璃板、塑料板等。特別的是，所述長直導體層211、212具有降低阻抗值的預定寬度W1及^，本實施例中的預定寬度W1及W2約為1厘米；這是因為ITO的材質特性，透明度越高其阻抗越高，然而，依據歐姆定律，導體的寬度與阻抗成反比，因此依據預定寬度巧及^越大則阻抗越低的原理設計，可大幅降低接收裝置2所需的輸入及信號發射器15電壓，以符合消費性電子產品的需求。控制裝置23電性連接并檢測所述長直導體211、212，具有一選擇電路231、一信號處理電路232及一控制單元對，控制單元M具有一處理器241及一模擬數字轉換器對2， 當發信裝置1的磁場接近透明基板21上的所述長直導體211、212的任一位置時，控制裝置 23控制選擇電路231依序將取得的信號經過信號處理電路232的濾波放大等信號處理及模擬數字轉換器242數字化后，處理器241就可依據數字化數據判斷出發信裝置1位于透明基板21的位置。信號處理電路232可包括例如放大電路，放大增益可受程序控制在不同工作區內因應阻抗或效益不同致收到的電磁場能量不一致時，依各天線導體校正時記錄的信號列表儲存補償值以調整放大電路的放大倍數，使各天線導體接收能量能驅于一致；此外，信號處理電路232可包括頻率帶通電路以接收發信裝置1的特定頻段形成的磁場以增加鑒別度，頻率帶通電路也可設計為可調式以避開干擾。本實用新型主要利用兩種原理一是電磁鐵的原理螺旋導線繞制成線圈且線圈纏繞于鐵磁性物質，使線圈外側匯聚多條磁力線；二是磁場感應產生電流的原理電流通過長直導線，導線周圍會產生磁場，反過來也是如此，磁場靠近長直導線附近會使長直導線產生感應電壓/電流。以下配合圖4及圖5介紹如圖3的接收裝置2的兩種實施例。參閱圖4，本實用新型的一實施例中，接收裝置2’的控制單元M主控協調各元件運作；選擇電路231電性連接控制單元M及所述長直導體層211、212的一端，選擇電路 231包括一連接長直導體層211的X多路復用器31及一連接長直導體層212的Y多路復用器32，X多路復用器31、Y多路復用器32受控制單元M控制，分別將相鄰數個長直導體層 211、212選擇接地；信號處理電路232連接控制單元M及所述長直導體層211、212的另一端，將所述相鄰數個長直導體211、212的感應信號濾波后傳遞予該控制單元M以供判斷如圖3所示的的發信裝置1位于透明基板21的位置。參閱圖5，本實用新型的另一實施例中，接收裝置2”的所述長直導體層211、212的一端均接地，接收裝置2”的控制單元M主控協調各元件運作；選擇電路231電性連接控制單元M及所述長直導體層211、212的另一端，選擇電路231包括一連接長直導體層211的 X多路分配器41及一連接長直導體層212的Y多路分配器42，X多路分配器41及Y多路分配器42受控制單元對控制將所述長直導體層211、212中的相鄰數個的感應信號選擇輸出；信號處理電路232連接控制單元M及接收選擇電路231的選擇輸出，將所述長直導體 211,212中的相鄰數個的感應信號濾波后傳遞予控制單元M以供該控制單元M判斷如圖 3的發信裝置1位于透明基板21的位置。以下介紹如圖3的發信裝置1的兩種實施例。參閱圖3及圖6，發信裝置1的一實施例中，信號發射器15’是具有呈十字型的鐵磁性物質及螺旋導線，該鐵磁性物質可以是磁性陶瓷及金屬粉末燒解而成，且螺旋導線分別繞制在十字型的鐵磁性物質的四個臂部上，十字型的優點在于就算是一方向是平行于導體而無磁力線切割感應，但另一方向因為是與導體正交所以會有感應，也就是至少有一方向可感應，無論在何方向皆可取得感應信號。因此，發信裝置15’接近透明基板21時，如圖3的控制裝置23利用檢測得到的感應信號的波峰判斷該發信裝置1的位置。詳細而言，金屬線繞置于四個延伸臂上，纏繞方式分別為形成一第一電感51及一第二電感52，當振蕩電路12作用時，第一電感51及第二電感52分別間隔接續產生磁力線， 與透明基板21上的所述長直導體層211、212產生交互作用，使得最接近信號發射器15’的長直導體層211、212接收到最強的信號，然后依據強弱比檢測知道目前信號發射器15’于長直導體層211、212的所在位置。參閱圖7，并配合圖6，信號發射器15’不斷產生一定頻率的發送信號，長直導體標號分別為及Yl Y5，假設信號發射器15，的中央150靠近導體標號(X3，Y3)時，未經信號處理的檢測信號可知靠近導體標號(Χ3，Υ3)的信號最強，通過模擬數字轉換后，其數字信號可獲知X軸掃描周期中最強的感應信號為Vx及Y軸掃描周期中最強的感應信號為 Vy,因此，比較相鄰信號(如三組相鄰信號)判斷最強者就可換算出發信裝置1位于透明基板21的位置為0(3，Y3),其他實施例中，相鄰信號最多可取至七組作比較以得到更精確的定位。配合圖3及圖8，發信裝置1的另一實施例中，不同于圖6的是，本實施例的信號發射器15”是裝設于筆尖16的上端162且距離筆尖16的末端161有一預定高度H，預定高度H的設計，是與一般利用檢測得到的波峰信號取最高峰值當作定位依據有所不同，本實施例是利用信號發射器15”遠離導體至預定高度H得到的一類似波谷形的感應信號當作定位依據，主要是以該類似波谷形的兩波峰間的谷底判斷該發信裝置1位于透明基板21的位置， 此預定高度H可通過實驗得到，例如，預定高度H為所述長直導體層的預定寬度W的兩倍， 或長直導體層的預定寬度W等于1/2H，就可得到所需的波形；若降低預定高度H，則預定寬度W需隨著變細，依據歐姆定律，改變阻抗可調整長直導體層的寬度或厚度，因此可將所述長直導體層的厚度加厚以避免阻抗增加；若是預定寬度W加寬，則預定高度H將會提高，可依據不同需求及特性進行設計。參閱圖9，并配合圖8，信號發射器15”不斷產生一定頻率的發送信號，長直導體標號分別為& )(5及Y1 Y5，假設信號發射器15”的中央150靠近導體標號(X3，Y3)時，未經信號處理的檢測信號可知靠近導體標號\的信號與相鄰的導體標號X4的信號為弱， 靠近導體標號Y3的信號與相鄰的導體標號Y2，Y4的信號為弱；通過高位(口 16位)模擬數字轉換后，其數字信號可獲知X軸掃描周期中兩波峰間的谷底的感應信號為Vx’及Y軸掃描周期中兩波峰間的谷底的感應信號為V/，因此就可換算出發信裝置1位于透明基板21 的位置為(X3，Y3)。綜上所述，本實用新型電磁感應式輸入設備100的功效在于接收裝置2具有非回圈式的長直導體層，在該透明基板21上的兩正交方向分別間隔并排設置，所述長直導體層具有降低阻抗值的預定寬度W1及W2，可降低輸入電壓并可得到較大的感測信號，加上配合發信裝置1的特殊設計，讓電磁感應式輸入設備100得以有更廣泛的應用層面，所以確實能達成本實用新型的目的。
權利要求1.一種電磁感應式輸入設備，其特征在于，所述電磁感應式輸入設備包含一發信裝置，具有一信號發射器，具有繞制成線圈的螺旋導線及線圈纏繞的鐵磁性物質，且線圈形成有磁場；及一接收裝置，具有一透明基板；多條非回圈式的長直導體層，分別間隔并排設置于透明基板上的兩正交方向，但各不互相連接導通，所述長直導體層為透明且具有降低阻抗值的預定寬度；及一控制裝置，電性連接并檢測所述長直導體，具有一控制單元，主控協調各元件運作，一選擇電路，電性連接該控制單元及所述長直導體層，及一信號處理電路，電性連接該控制單元及所述長直導體層，當該發信裝置的磁場接近該透明基板上的所述長直導體的任一位置時，將所述相鄰數個長直導體的感應信號濾波后傳遞予該控制單元以供判斷該發信裝置位于該透明基板的位置。
2.如權利要求所述1的電磁感應式輸入設備，其特征在于所述選擇電路電性連接該控制單元及所述長直導體層的一端，受該控制單元控制將相鄰數個長直導體層選擇接地； 該信號處理電路電性連接該控制單元及所述長直導體層的另一端，將所述相鄰數個長直導體的感應信號濾波后傳遞予該控制單元以供判斷該發信裝置位于該透明基板的位置。
3.如權利要求所述1的電磁感應式輸入設備，其特征在于所述長直導體層的一端均接地，該選擇電路電性連接該控制單元及所述長直導體層的另一端，受該控制單元控制將所述長直導體層中的相鄰數個的感應信號選擇輸出；該信號處理電路電性連接該控制單元及接收該選擇電路的選擇輸出，將所述長直導體中的相鄰數個的感應信號濾波后傳遞予該控制單元以供該控制單元判斷該發信裝置位于該透明基板的位置。
4.如權利要求1、2或3所述的電磁感應式輸入設備，其特征在于所述發信裝置包括一筆身及一裝設于該筆身以一末端碰觸該透明基板的筆尖，該信號發射器具有呈十字型的鐵磁性物質，且螺旋導線分別繞制在十字型的鐵磁性物質的四臂部上，于該發信裝置接近該透明基板時，該控制裝置利用檢測得到的感應信號的波峰判斷該發信裝置位于該透明基板的位置。
5.如權利要求1、2或3所述的電磁感應式輸入設備，其特征在于所述發信裝置包括一筆身及一裝設于該筆身以一末端碰觸該透明基板的筆尖，該信號發射器裝設于該筆尖的另一端且距離該筆尖末端一預定高度，該預定高度是設計成于該發信裝置接近該透明基板時，該控制裝置利用檢測得到的一類似波谷形的感應信號，以該類似波谷形的兩波峰間的谷底判斷該發信裝置位于該透明基板的位置。
6.如權利要求5所述的電磁感應式輸入設備，其特征在于所述信號發射器裝設于該筆尖的另一端且距離該筆尖末端的預定高度為該預定寬度的兩倍。
7.如權利要求5所述的電磁感應式輸入設備，其特征在于所述長直導體層具有降低其阻抗值的預定寬度或厚度。
專利摘要一種電磁感應式輸入設備，包含一發信裝置及一接收裝置；發信裝置具有一信號發射器，信號發射器具有繞制成線圈的螺旋導線及線圈纏繞的鐵磁性物質，且線圈形成有磁場；接收裝置具有一透明基板及設置于透明基板的多條非回圈式的長直導體層及一控制裝置；所述長直導體層為透明的且在透明基板上的兩正交方向分別間隔并排設置，但各不互相連接導通，所述長直導體層具有降低阻抗值的預定寬度；控制裝置電性連接并檢測所述長直導體，當發信裝置的磁場接近透明基板上的所述長直導體時，控制裝置利用檢測得到的感應信號判斷發信裝置位于透明基板的位置。
文檔編號G06F3/046GK202217256SQ201120351720
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月20日 優先權日2011年9月20日
發明者余文雄, 黃文源 申請人:友碁科技股份有限公司