专利名称：整合电磁式及电容感应输入装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种输入装置，特别是涉及一种整合电磁式及电容感应多点输入装置。
背景技术：
取决于接触物种类，例如使用者的手指、数字笔(digital pen)或电磁笔 (stylus)等，以及接触点位置的决定方式，例如接触物操作时靠近的位置或距离等，触控或输入技术区分为电容感应(resistive-type)、电容式(capacitive-type)、电磁式 (electromagnetic-type)及红夕卜线式(infrared-type)等角虫控技术。电容式触控输入技术是荧幕模块中包含一可储存电荷的感应层。位于触控荧幕周边的感应器施加电场于触控荧幕表面，并形成一电容。对于一被动式触控源而言例如使用者的手指或导电装置，当触控源接触触控荧幕表面时与位于触控荧幕周边的感应器之间将产生电流。不同触控荧幕周边的感应器产生的电流差异可用于计算触控点位于触控荧幕表面的位置。由于被动式触控荧幕必须以导体才能有效运作，当使用非导电装置例如使用者戴手套或非导体触控笔(stylus)时被动式触控荧幕的运作效果并不理想。对于主动式电容触控输入技术而言，当触控点感应到触控动作时主动元件自触控点发出一激发信号电流至感应器，并因此计算触控点位于触控荧幕表面的位置。电磁式输入技术一般应用于座标输入装置例如数字板(Digitizer)。座标输入装置通常包含沿X与Y轴排列的多个紧密排列的感应线圈或天线构成的一感应平面以及一位置指向装置例如内含有一共振电路(resonancecircuit)的电磁笔。输入位置的座标例如位置指向装置的位置是藉由位置指向装置共振电路与感应线圈之间的电磁波传送与接收获得。不过目前电磁式输入、电容式触控输入，在个别的领域中都有其优缺点。举例来说，电磁式输入的优点可以做到精准的定位，可是如果用手或是其他的接触物直接点选不会有反应，必需要有特定的电磁笔才可以操作。电容式触控输入的优点是可以用手或是任何的接触物进行输入操作，且通过多点式触控可利用手势变化进行多样化的操作，根据特有的对应动作，可产生多种应用。但是多点触控的精密度是取决于电容式触控元件的矩阵密度，因此无法做到精准的定位。因此，若能将两种输入技术整合，即可兼具二种输入方式优点。为了结合电磁感应的准确性及电容感应的方便性，且由于电容感应的触控元件需要近距离的感应，因此传统上一般的做法是将电容感应的触控元件制作在电磁感应回路的上方。然而将电容感应的触控元件制作在电磁感应回路上，将造成电容感应的触控元件阻隔 (Shielding)电磁感应回路接收输入装置所发射或反射的电磁波，严重降低了电磁感应侦测的准确性。由此可见，上述现有的整合电磁式及电容感应输入装置在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的整合电磁式及电容感应输入装置，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。鉴于上述先前技术的缺点，本发明提出一种整合电磁式及电容感应输入装置，兼具电磁式输入及电容感应输入的优点，同时可避免电容感应的触控元件阻隔电磁感应回路接收电磁信号，导致电磁感应侦测准确性的降低。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的整合电磁式及电容感应输入装置存在的缺陷，而提出一种新型结构的整合电磁式及电容感应输入装置，所要解决的技术问题是使其兼具电容感应与电磁感应输入优点，同时避免电容感应触控元件阻隔电磁感应回路接收电磁信号的问题，非常适于实用。本发明的另一目的在于，提供一种新型结构的整合电磁式及电容感应输入装置， 所要解决的技术问题是其由于将电磁感应回路与电容感应触控回路整合为一输入装置，而使得本发明的指标输入装置与单一输入模式装置的成本相近，不但具有双重输入模式，更具有较佳的成本效益，从而更加适于实用。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种整合电磁式及电容感应输入装置，该装置包含一基板，该基板包含一第一电磁感应回路层与一第二电磁感应回路层；一电容感应回路层，该第一电磁感应回路层、该第二电磁感应回路层与该电容感应回路层叠合而构成该基板，其中该第一电磁感应回路层位于该基板用于电容触控输入或电磁感应输入的一侧；以及一控制元件与至少一信号处理元件位于该基板上连接该第一与第二电磁感应回路层及该电容感应回路层以进行电磁信号发送与接收、电容感应触控感应信号接收及电磁与电容信号处理。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的整合电磁式及电容感应输入装置，其中所述的基板包含一印刷电路板。前述的整合电磁式及电容感应输入装置，其中所述的第一电磁感应回路层包含多个沿X轴或Y轴方向排列的感应线圈及连接线路以连接至该控制元件与该信号处理元件。前述的整合电磁式及电容感应输入装置，其中所述的第二电磁感应回路层包含多个沿Y轴或X轴方向排列的感应线圈及连接线路以连接至该控制元件与该信号处理元件。前述的整合电磁式及电容感应输入装置，其中所述的电容感应回路层包含多个感应电极及导体线路以连接该感应电极至该信号处理元件。前述的整合电磁式及电容感应输入装置，更包含一线路层，该线路层包含该第一电磁感应回路层与该第二电磁感应回路层的连接线路及该电容感应回路层的导体线路以连接至该控制元件与该信号处理元件，该线路层位于相对于该基板用于电容触控输入或电磁感应输入的另一侧。前述的整合电磁式及电容感应输入装置，其中所述的第一电磁感应回路层的连接线路位于该基板周边且不覆盖该电容感应回路层的一感测区域。前述的整合电磁式及电容感应输入装置，其中所述的第二电磁感应回路层的连接线路位于该基板周边且不覆盖该电容感应回路层的一感测区域。
前述的整合电磁式及电容感应输入装置，其中所述的控制元件包含一微控制器。前述的整合电磁式及电容感应输入装置，其中所述的信号处理元件包含一电磁感应信号处理元件与一电容感应信号处理元件。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为达到上述目的，本发明提供了一种一种整合电磁式及电容感应输入装置，此装置包含一基板及一控制元件与至少一信号处理元件。基板包含第一电磁感应回路层、第二电磁感应回路层、电容感应回路层及线路层。第一与第二电磁感应回路层、电容感应回路层及线路层叠合而构成基板，而第一电磁感应回路层位于基板用于电容触控输入或电磁感应输入的一侧。线路层包含第一电磁感应回路层与第二电磁感应回路层的连接线路及电容感应回路层的导体线路以连接至控制元件与信号处理元件，线路层位于相对于该基板用于电容触控输入或电磁感应输入的另一侧。借由上述技术方案，本发明整合电磁式及电容感应输入装置至少具有下列优点及有益效果本发明整合电磁式及电容感应输入装置的基板将电磁感应回路与电容感应的触控回路以交错排列的线路走线设置于基板不同层，搭配回路的布线方式，将电容感应的触控元件设置于电磁感应回路的下方，将电磁感应回路设置于电容感应的触控回路上方。而电磁感应回路的收线区布线在电容感应回路的外围，即使电磁感应回路收线布线密集，也不会使下方的电容感应受干扰，而导致感应灵敏度不佳。本发明整合电磁式输入及电容感应触控输入方式，兼具二种输入方式的优点，使用整合电磁式输入及电容感应触控输入装置可以让使用者精准的定位。当需要准确定位时，使用电磁式输入笔定位精准。而当只是要点选或是作一些多点触控及因手势变化而判定的特定操作时，可以直接用手操作。综上所述，本发明是有关于一种整合电磁式及电容感应输入装置，该整合电磁式及电容感应输入装置包含一基板、一控制元件与至少一信号处理元件位于基板上。基板包含电磁感应回路与电容感应回路。本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果， 诚为一新颖、进步、实用的新设计。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1是显示本发明整合电磁式及电容感应输入装置的一实施例的功能架构方框图。图2是显示本发明整合电磁式及电容感应输入装置的电磁感应回路与电容感应回路的一实施例的剖面图。图3A与图:3B是分别显示本发明整合电磁式及电容感应输入装置的电磁感应回路层的实施例的示意图。图3C是显示本发明整合电磁式及电容感应输入装置电容感应回路层的实施例的示意图。
图3D是显示本发明整合电磁式及电容感应输入装置线路层的实施例的示意图。100电磁式及电容感应输入装置102 控制单元104电磁感应信号处理单元106 电容感应信号处理单元108电磁感应回路110 电容感应回路202电磁感应回路层204 电磁感应回路层206电容感应回路层 207感应电极208线路层
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的整合电磁式及电容感应输入装置其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。本发明的一些实施例将详细描述如下。然而，除了以下描述外，本发明还可以广泛地在其他实施例施行，并且本发明的保护范围并不受实施例的限定，其以权利要求的保护范围为准。再者，为提供更清楚的描述及更容易理解本发明，图式内各部分并没有依照其相对尺寸绘图，某些尺寸与其他相关尺度相比已经被夸张；不相关的细节部分也未完全绘示出，以求图式的简洁。图1是显示本发明整合电磁式及电容感应输入装置的一实施例的功能架构方框图。在此实施例中，本发明整合电磁式及电容感应输入装置100包含一控制单元102、一电磁感应信号处理单元104、一电容感应信号处理单元106、一电磁感应回路108、一电容感应回路110。控制单元102包含微控制器(Micro-controller Unit, MCU)，电磁感应信号处理单元104与电容感应信号处理单元106包含特殊应用集成电路元件(ASICs)，但不限于微控制器与特殊应用集成电路元件。电磁感应回路108包含多个沿X与Y轴方向排列彼此平行部分重叠的由导体构成的天线(antenna)或感应线圈(sensor coil)。每一天线或线圈一端连接至一开关(switch)及电磁感应信号处理单元104的选择电路(selecting circuit)，而另一端则连接至一接地点(COM)。电磁感应信号处理单元104的天线或感应线圈是与电磁指向装置(pointer)例如数字笔(digital pen)或电磁笔(stylus)之间产生电磁场交互作用以决定指向装置的位置。控制单元102通过电磁感应信号处理单元104 的选择电路选择电磁感应回路108的天线或感应线圈，此时连接天线或感应线圈的开关则接通，控制单元102通过电磁感应信号处理单元104的传送电路(transmitting circuit) 与接收电路(receivingcircuit)经电磁感应回路108的天线或感应线圈交互传送与接收与电磁指向装置之间的电磁信号，如此在X与Y方向天线或感应线圈重复进行，以感应电磁指向装置的位置。电磁感应信号处理单元104包含信号放大电路(signal amplifier)、相位侦测电路(phase detector)与模拟数字转换电路(analog to digital converter)等。 电磁感应信号处理单元104并不限于前述者，更可包含滤波、整流等电路，凡其他未脱离本发明所揭示精神的各种等效改变或修饰都涵盖在本发明所揭露的范围内。电容感应回路110包含多个感应电极(detection electrode)及连接感应电极至电容感应信号处理单元106的导体线路。感应电极排列组成一感应侦测区域，当接触物例如使用者手指接近或接触感应电极时，使用者手指与感应电极之间即构成一电容。使用者手指位于感应侦测区域上的位置即接近或接触的感应电极的位置，而感应电极的电容值则因使用者手指与感应电极之间的电容而改变。电容感应信号处理单元106侦测感应电极的电容值变化，并由控制单元102计算使用者手指位于感应侦测区域上的位置。图2是显示本发明整合电磁式及电容感应输入装置的电磁感应回路与电容感应回路的一实施例的剖面图。在此实施例中，本发明整合电磁式及电容感应输入装置将电磁感应回路与电容感应回路以多层叠合的方式整合成一基板。基板包含一印刷电路板，但不限于印刷电路板。如图2所示，电磁感应回路层202、电磁感应回路层204、电容感应回路层 206及线路层208，其中电磁感应回路层202位于基板用于电容触控输入或电磁感应输入的一侧。图2所示的基板省略连接电磁感应回路层202与204、电容感应回路层206及线路层208以进行电磁信号发送与接收、电容感应触控感应信号接收及电磁与电容信号处理的控制元件、信号处理元件，例如控制单元102、电磁感应信号处理单元104、电容感应信号处理单元106等。控制元件例如微控制器，电磁感应信号处理单元与电容感应信号处理单元包含特殊应用集成电路元件(ASICs)等。本实施例中整合电磁式及电容感应输入装置省略的部分可应用任何相关的现有习知技术加以实施，任何熟悉本领域技术者均能根据一般技术水准实施本发明。电磁感应回路层202与电磁感应回路层204分别包含多个沿X/Y轴或 Y/X轴方向排列彼此平行部分重叠的由导体构成的天线或感应线圈及相关连接线路以连接至开关及电磁感应信号处理单元。即单一电磁感应回路层包含沿X轴或Y轴方向导体天线或感应线圈。电容感应回路层206包含多个感应电极及连接感应电极至电容感应信号处理单元的导体线路。线路层208包含电磁感应回路层202与204、电容感应回路层206的线路走线。电磁感应回路层202、电磁感应回路层204、电容感应回路层206及线路层208叠合而成一印刷电路板，但不限于印刷电路板，凡其他未脱离本发明所揭示精神的各种等效改变或修饰都涵盖在本发明所揭露的范围内。图3A与图:3B是分别显示本发明整合电磁式及电容感应输入装置的电磁感应回路层的实施例的示意图。如图3A所示，电磁感应回路层202包含多个沿X轴方向排列彼此平行部分重叠的导体天线或感应线圈。如图3B所示，电磁感应回路层204包含多个沿Y轴方向排列彼此平行部分重叠的导体天线或感应线圈。电磁感应回路层202或204的导体天线或感应线圈通过多个贯孔走线至基板的其他层。上述电磁感应回路走线仅为范例而非限制，凡其他未脱离本发明所揭示精神的各种等效改变或修饰都涵盖在本发明所揭露的范围内。图3C是显示本发明整合电磁式及电容感应输入装置电容感应回路层的实施例的示意图。电容感应回路层206包含多个感应电极207及连接感应电极至电容感应信号处理单元的导体线路。图3C中相邻二行感应电极207是交错分布且分别由沿X/Y轴方向导线串联，而图3C中仅显示部分感应电极207。图3C中感应侦测区域上方及右侧仅显示部分导线走线。请参阅图3A至图3C所示，由于电磁感应回路层202与204是位于电容感应回路层206上方，电磁感应回路层202与204的线路走线须位于电容感应回路206感应侦测区域的外围。图3D是显示本发明整合电磁式及电容感应输入装置线路层的实施例的示意图。 线路层208包含电磁感应回路层202与204的连接线路走线及电容感应回路层206的导体线路走线，电磁感应回路层202与204连接线路走线位于电容感应回路206感应侦测区域的外围。上述感应电极及导体线路分布仅为范例，其他未脱离本发明所揭示精神的各种等效改变或修饰都涵盖在本发明所揭露的范围内。本发明整合电磁式及电容感应输入装置的基板将电磁感应回路与电容感应的触控回路以交错排列的线路走线设置于基板不同层，如图2所示。搭配回路的布线方式，将电容感应的触控元件设置于电磁感应回路的下方，将电磁感应回路设置于电容感应的触控回路上方。而电磁感应回路的收线区布线在电容感应回路的外围，即使电磁感应回路收线布线密集，也不会使下方的电容感应受干扰，而导致感应灵敏度不佳。本发明的目的在于整合电磁式输入及电容感应触控输入方式，兼具二种输入方式的优点，使整合电磁式输入及电容感应触控输入装置可以让使用者精准的定位。当需要准确定位时，使用电磁式输入笔定位精准。而当只是要点选或是作一些多点触控及因手势变化而判定的特定操作时，可以直接用手操作。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种整合电磁式及电容感应输入装置，其特征在于该装置包含一基板，该基板包含一第一电磁感应回路层与一第二电磁感应回路层；一电容感应回路层，该第一电磁感应回路层、该第二电磁感应回路层与该电容感应回路层叠合而构成该基板，其中该第一电磁感应回路层位于该基板用于电容触控输入或电磁感应输入的一侧；以及一控制元件与至少一信号处理元件位于该基板上连接该第一与第二电磁感应回路层及该电容感应回路层以进行电磁信号发送与接收、电容感应触控感应信号接收及电磁与电容信号处理。
2.根据权利要求1所述的整合电磁式及电容感应输入装置，其特征在于其中所述的基板包含一印刷电路板。
3.根据权利要求1所述的整合电磁式及电容感应输入装置，其特征在于其中所述的第一电磁感应回路层包含多个沿X轴或Y轴方向排列的感应线圈及连接线路以连接至该控制元件与该信号处理元件。
4.根据权利要求1所述的整合电磁式及电容感应输入装置，其特征在于其中所述的第二电磁感应回路层包含多个沿Y轴或X轴方向排列的感应线圈及连接线路以连接至该控制元件与该信号处理元件。
5.根据权利要求1所述的整合电磁式及电容感应输入装置，其特征在于其中所述的电容感应回路层包含多个感应电极及导体线路以连接该感应电极至该信号处理元件。
6.根据权利要求1所述的整合电磁式及电容感应输入装置，其特征在于更包含一线路层，该线路层包含该第一电磁感应回路层与该第二电磁感应回路层的连接线路及该电容感应回路层的导体线路以连接至该控制元件与该信号处理元件，该线路层位于相对于该基板用于电容触控输入或电磁感应输入的另一侧。
7.根据权利要求3所述的整合电磁式及电容感应输入装置，其特征在于其中所述的第一电磁感应回路层的连接线路位于该基板周边且不覆盖该电容感应回路层的一感测区域。
8.根据权利要求4所述的整合电磁式及电容感应输入装置，其特征在于其中所述的第二电磁感应回路层的连接线路位于该基板周边且不覆盖该电容感应回路层的一感测区域。
9.根据权利要求1所述的整合电磁式及电容感应输入装置，其特征在于其中所述的控制元件包含一微控制器。
10.根据权利要求1所述的整合电磁式及电容感应输入装置，其特征在于其中所述的信号处理元件包含一电磁感应信号处理元件与一电容感应信号处理元件。
全文摘要
本发明是有关于一种整合电磁式及电容感应输入装置，该整合电磁式及电容感应输入装置包含一基板、一控制元件与至少一信号处理元件位于基板上。基板包含电磁感应回路与电容感应回路。本发明的基板将电磁感应回路与电容感应的触控回路以交错排列的线路走线设置于基板不同层，搭配回路的布线方式，将电容感应的触控元件设置于电磁感应回路的下方，将电磁感应回路设置于电容感应的触控回路上方。而电磁感应回路的收线区布线在电容感应回路的外围，即使电磁感应回路收线布线密集，也不会使下方的电容感应受干扰，而导致感应灵敏度不佳。
文档编号G06F3/044GK102279689SQ20101020656
公开日2011年12月14日 申请日期2010年6月10日 优先权日2010年6月10日
发明者陈威州, 陈科维, 黄佳得 申请人:太瀚科技股份有限公司