数字板及其输入信号的检测与切换方法
【专利摘要】一种数字板及其输入信号的检测与切换方法，数字板包括感应线圈组、电磁感应模块、触控输入模块与微处理器。感应线圈组包括至少一第一方向信号线与至少一第二方向信号线。电磁感应模块与触控输入模块可选择性的电性连接感应线圈组。电磁感应模块用以接收电磁感应信号。触控输入模块用以接收触控输入信号。微处理器电性连接于电磁感应模块与触控输入模块。微处理器选择电磁感应模块或触控输入模块连接感应线圈组。其中，第一方向信号线与第二方向信号线的材质为石墨烯。藉此，以降低第一感应天线与第二感应天线的阻抗。
【专利说明】数字板及其输入信号的检测与切换方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数字板及其输入信号的检测与切换方法，特别涉及一种使用石墨烯作为感应天线的材质的数字板及其输入信号的检测与切换方法。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展，触碰操作的人机界面也逐渐成为各种电子产品的重要配备。这样的操作方式不仅可以被应用在独立的数字板上，也可以被应用在显示装置中。举例来说，具有触控屏幕的手机已逐渐成为当前手机市场的主流，而具有触控屏幕的平板计算机也越来越受到消费者的青睐。
[0003]一般而言，触碰操作可以分为笔式操作与手指操作。其中，笔式操作是使用者藉由操作电磁笔来进行输入等操作，而手指操作则是使用者直接用手指来进行输入等操作。详细来说，笔式触控是藉由数字板与电磁笔之间的电磁变化进而检测电磁笔所对应的位置，而手指操作则是通过手指按压数字板时所产生的电容变化来判断手指所对应位置。
[0004]由于使用触控技术的电子产品操作上非常便利，因此更有厂商进一步将触控技术应用在显示装置上而制备成触控显示器。使用者可以在触控显示器上通过笔写或手写的方式来进行操作，因而可提供使用者更为直觉的操作方式。
[0005]然而，为了同时满足触控显示器需要显示以及导电的功能，通常需要使用透明并且可导电的材料。因此，有业者选择氧化铟锡(Indium Tin Oxide, ITO)来使用，然而氧化铟锡在阻抗上仍有改善的空间，因而不适合使用在触控显示器。
【发明内容】
[0006]鉴于以上的问题，本发明的目的在于提供一种数字板及其输入信号的检测与切换方法，藉以解决现有技术中氧化铟锡阻抗需要改善，而不适合使用在触控显示器的问题。
[0007]本发明一实施例所揭露的数字板，其包括一感应线圈组、一电磁感应模块、一触控输入模块以及一微处理器。感应线圈组包括至少一第一方向信号线与至少一第二方向信号线。第一方向信号线与第二方向信号线的材质为石墨烯。电磁感应模块可选择性的电性连接于感应线圈组的第一方向信号线与第二方向信号线。电磁感应模块用以接收一电磁感应信号。触控输入模块可选择性的电性连接于感应线圈组。触控输入模块用以接收一触控输入信号。微处理器电性连接于电磁感应模块与触控输入模块。微处理器从电磁感应模块与触控输入模块中任选其一，并连接于感应线圈组。其中，微处理器在执行一电磁感应模式时。微处理器将电磁感应模块连接于感应线圈组。微处理器在电磁感应模式期间中接收到电磁感应信号时，则微处理器持续执行电磁感应模式并检测有无电磁感应信号。若微处理器于一第一循环的期间中未接收到电磁感应信号时，则微处理器停止执行电磁感应模式并执行一触控输入模式。微处理器在执行触控输入模式时，微处理器依序的将感应线圈组连接于触控输入模块或电磁感应模块的任一，用以接收触控输入信号或电磁感应信号。若微处理器于一第二循环的期间中且接收到电磁感应信号时，则微处理器切换至触控输入模式并接收电磁感应信号，直至完成电磁感应信号的接收。
[0008]本发明一实施例所揭露的数字板的输入信号的检测与切换方法，应用于具有一电磁感应模块与一触控输入模块的一数字板中。输入信号的检测与切换方法包括以下步骤。由一微处理器执行一电磁感应模式，将一感应线圈组连接于电磁感应模块的至少一第一方向信号线与至少一第二方向信号线，用以接收一电磁感应信号，其中，第一方向信号线与第二方向信号线的材质为石墨烯。当微处理器完成电磁感应信号的接收后，微处理器执行一触控输入模式。在触控输入模式下，微处理器依序的将感应线圈连接于触控输入模块或电磁感应模块的任一，用以接收一触控输入信号或电磁感应信号。当触控输入模式下且接收到电磁感应信号时，则微处理器切换为电磁感应模式，直至完成电磁感应信号的接收为止，并切换回触控输入模式。在触控输入模式完成接收触控输入信号后，则执行电磁感应模式。
[0009]根据上述本发明实施例所揭露的数字板及其输入信号的检测与切换方法，由于第一感应天线与第二感应天线的材质为石墨烯，并且由于石墨烯的阻抗较低，因而适合使用在具有双使用模式的触控显示器。因此，解决了现有技术中氧化铟锡阻抗需要改善，而不适合使用在触控显示器的问题。
[0010]此外，根据上述本发明实施例所揭露的数字板的输入信号的检测与切换方法，由于数字板是通过单一的感应线圈组来同时接收电磁笔与手指的输入信号。因此，还可降低两种不同输入方式所需设置的元件、制造成本与维修成本。
[0011]以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1A为本发明一实施例所揭露的数字板的示意图；
[0013]图1B为图1A的第一方向信号线与第二方向信号线的示意图；
[0014]图1C为图1A的第一方向信号线与第一方向信号切换装置、第一方向信号连接单元的连接示意图；
[0015]图1D为图1A的数字板的运作流程示意图；
[0016]图1E为图1A的数字板的运作流程示意图。
[0017]其中，附图标记
[0018]100数字板
[0019]110感应线圈组
[0020]111第一方向信号线
[0021]112第二方向信号线
[0022]120电磁感应模块
[0023]121第一方向信号切换装置
[0024]122第一方向信号连接单兀
[0025]123第二方向信号切换装置
[0026]124第二方向信号连接单元
[0027]130触控输入模块
[0028]140微处理器
[0029]150充电天线
【具体实施方式】
[0030]以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求范围及附图，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例是进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。
[0031]首先，请参阅图1A，图1A为本发明一实施例所揭露的数字板的示意图。在本实施例中，数字板100例如为一平板计算机的触控屏幕，但不限于此。在其他实施例中，数字板也可应用于手机或其他显示装置，数字板也可以单独使用。其中，数字板100具有电磁笔与手指触控的两种操作模式。
[0032]详细来说，数字板100包括一感应线圈组110、一电磁感应模块120、一触控输入模块130以及一微处理器140。在本实施例及部分其他实施例中，数字板100还包含一充电天线 150。
[0033]请一并参阅图1A至图1C，图1B为图1A的第一方向信号线与第二方向信号线的示意图，图1C为图1A的第一方向信号线与第一方向信号切换装置、第一方向信号连接单元的连接示意图。在本实施例中，感应线圈组110是可选择的连接于电磁感应模块120或触控输入模块130的任一。
[0034]详细而言，感应线圈组110包括至少一第一方向信号线111与至少一第二方向信号线112。第一方向信号线111与第二方向信号线112的材质为石墨烯。
[0035]石墨烯是一种由碳原子以Sp2混成轨域所形成的平面薄膜，并且石墨烯具有良好的透光性以及极低的电阻。石墨烯的电阻约为10_6Ω.Cm，因而适合使用于触控显示器上。
[0036]在图1B中，第一方向信号线111与第二方向信号线112就像重叠般的形成如同网格状，且第一方向信号线111与第二方向信号线112相垂直。然而，须注意的是，图1B是以俯视的观点看数字板100，其中第一方向信号线111与第二方向信号线112是分属于数字板100的不同层上。
[0037]进一步而言，第一方向信号线111指的是方向X上的信号线，而第一方向信号线111的总量定义为η个。另一方面，第二方向信号线112指的是方向Y上的信号线，而第二方向信号线112的总量定义为m个。
[0038]电磁感应模块120可选择性的电性连接于感应线圈组110的第一方向信号线111与第二方向信号线112。电磁感应模块120用以接收一电磁感应信号。当电磁感应模块120连接于感应线圈组110时，感应线圈组110用以接收电磁笔接近数字板100所产生的电磁感应信号。
[0039]在本实施例及其他实施例中，电磁感应模块120还包含一第一方向信号切换装置121与一第一方向信号连接单兀122,对应于第一方向信号线111。详细来说,第一方向信号线111的两端分别电性连接于第一方向信号切换装置121与第一方向信号连接单元122。并且，第一方向信号连接单元122可以选择至少两条第一方向信号线111，并将所选择的第一方向信号线111进行短路处理。另一方面，电磁感应模块120还包含一第二方向信号切换装置123与一第二方向信号连接单元124，对应于第二方向信号线112。详细而言，第二方向信号线112的两端分别电性连接于第二方向信号切换装置123与第二方向信号连接单元124。并且，第二方向信号连接单元124可以选择至少两条第二方向信号线112并将所选择的第二方向信号线112进行短路处理。
[0040]触控输入模块130可选择性的电性连接于感应线圈组110。触控输入模块130用以接收一触控输入信号。当触控输入模块130连接于感应线圈组110时，感应线圈组110用以接收使用者触碰数字板100所产生的触控输入信号。在图1B中，为了清楚表示第一方向信号连接单元122与触控输入模块130同时连接第一方向信号线111，因此在图1B中是以一总线的方式分别的连接至第一方向信号连接单元122与触控输入模块130。
[0041]微处理器140电性连接于电磁感应模块120与触控输入模块130。微处理器140从电磁感应模块120与触控输入模块130中任选其一，并连接于感应线圈组110。详细来说，微处理器140分别电性连接于第一方向信号切换装置121、第一方向信号连接单兀122、第二方向信号切换装置123与第二方向信号连接单元124。为清楚定义所使用中的信号线，因此将所选取的第一方向信号线111定义为Xa，其中X是为第一方向信号线111，a是为I?η中的任一，而η为一自然数。同理，将所选取的第二方向信号线112定义为Yb，其中Y是为第一方向信号线111，b是为I?m中的任一,而m为一自然数。
[0042]充电天线150电性连接于微处理器140。充电天线150用以提供一充电信号。由于第一方向信号线111与第二方向信号线112的材质为石墨烯而具有较低的电阻，因而充电天线150所提供的充电信号较不易被第一方向信号线111与第二方向信号线112屏蔽，进而具有较强的信号强度。在本实施例中，充电天线150的材质为石墨烯，但并不以此为限。
[0043]以下将对数字板100的运作进行更详细的介绍。在使用者操作数字板100时，微处理器140可切换感应线圈组110来检测使用者使用电磁笔(未绘示)或者是进行触控时所输入的信息。接着，感应线圈组110再据此处理所接收的信号。其中，充电天线150所提供的充电信号是对应于电磁笔。详细来说，充电信号可使电磁笔充电(例如可使电磁笔中的线圈产生对应的感应电流)。如此一来，感应线圈组110可依此检测电磁笔。
[0044]以下将介绍感应线圈组110如何处理所接收的信号。在以下段落中，是以第一方向信号线111作为举例说明。在图1C中，是以相邻的两第一方向信号线Xa、Xa+1作为说明。但实际上可以根据不同的演算法从第一方向信号线111中任选两条进行下述的处理。例如，微处理器140可以以间隔较大的方式选择两第一方向信号线Xa、Xa+3,藉以加快扫描的速度。而第二方向信号线112的选取与第一方向信号线111相同，所以不重复描述。
[0045]微处理器140将所选择的第一方向信号线\连接至第一方向信号切换装置121的模拟数字转换器，而另一条第一方向信号线xa+1则连接于第一方向信号切换装置121的接地点。第一方向信号线Xa、Xa+1的另一端则是连接于第一方向信号连接单元122。同理，将两条第二方向信号线Yb、Yb+1的两端也分别连接于第二方向信号切换装置123与第二方向信号连接单元124。
[0046]当数字板100在电磁感应模式时,微处理器140会依序的进行上述的第一方向信号线111的选择，并驱动第一方向信号连接单元122将所选择的两第一方向信号线111进行短路。微处理器140也会对第二方向信号线112进行前述的选择，并驱动第二方向信号连接单元124将所选择的两第二方向信号线112进行短路。每当微处理器140扫描一次就可以根据各位置的短路情况判断是否有电磁笔接近。
[0047]当数字板100在触控输入模式时，微处理器140会驱动触控输入模块130进行触控输入信号的接收。微处理器140会将感应线圈组110断开与电磁感应模块120的连接，于此同时触控输入模块130会连接至感应线圈组110。在触控输入模式下，感应线圈组110则是根据手指按压数字板所产生的电容值改变作为手指位置的判断依据。由于第一方向信号线111与第二方向信号线112的设置方式如同网状结构，因此在按压数字板100的同时就会改变第一方向信号线111与第二方向信号线112之间的距离，进而使得此位置的电容值有所改变。触控输入模块130可根据改变的电容值得到手指位于数字板上的位置。
[0048]以下将进一步介绍数字板100的运作流程以及如何切换电磁感应模式与触控输入模式。请一并参阅图1A、图1D以及图1E。图1D为图1A的数字板的运作流程示意图。图1E为图1A的数字板的运作流程示意图。信号检测与切换方法的步骤如下:
[0049]步骤1:微处理器将感应线圈组连接于电磁感应模块的至少一第一方向信号线与至少一第二方向信号线，用以接收电磁感应信号，其中，第一方向信号线与第二方向信号线的材质为石墨稀;
[0050]步骤2:当微处理器完成电磁感应信号的接收后，微处理器执行触控输入模式；
[0051]步骤3:在触控输入模式下，微处理器依序的将感应线圈组连接于触控输入模块或电磁感应模块的任一，用以接收触控输入信号或电磁感应信号；
[0052]步骤4:当触控输入模式下且接收到电磁感应信号时，则微处理器切换为电磁感应模式，直至完成电磁感应信号的接收为止，并切换回触控输入模式；以及
[0053]步骤5:在触控输入模式完成接收触控输入信号后，则执行电磁感应模式。
[0054]本发明的数字板100可切换于电磁感应模式与触控输入模式，在不同模式下数字板会有相应的信号接收处理。
[0055]首先，数字板100开始运作时，数字板100会驱动电磁感应模块120连接于感应线圈组110并执行电磁感应模式(对应步骤I)。当数字板100进入电磁感应模式时，微处理器140可以通过感应线圈组110与电磁感应模块120接收电磁笔移动时的电磁感应信号。
[0056]当微处理器140执行电磁感应模式,微处理器140会以第一循环Loopl的方式持续的检测有无电磁感应信号输入。若微处理器140在第一循环Loopl的期间中检测到有电磁感应信号输入时，微处理器140会重新的计数第一循环Loopl并检测有无电磁感应信号输入。也就是说，微处理器140每当检测到新的电磁感应信号时，微处理器140就会重头开始计时，并在新的第一循环Loopl中检测有没有电磁感应信号。微处理器140在第一循环Loopl中接收到电磁感应信号的话，数字板100会持续的维持在电磁感应模式。
[0057]若微处理器140在第一循环Loopl的期间中没有检测到有电磁感应信号输入,贝U微处理器140会退出电磁感应模式，并执行触控输入模式(对应步骤2)。其中，第一循环Loopl的时间长度可以根据数字板100的面积或信号线的数量而决定。
[0058]在触控输入模式下，微处理器140依序的将感应线圈组110连接于触控输入模块130或电磁感应模块120的任一。微处理器140以第二循环Loop2的期间中检测有无触控输入信号或电磁感应信号。本发明的数字板100在触控输入模式时会先将触控输入模块130连接于感应线圈组110。接着，微处理器140会将感应线圈组110切换至电磁感应模块120。也就是说，微处理器140在第二循环Loop2中会依序的将触控输入模块130与电磁感应模块120连接于感应线圈组110。在第二循环Loop2期间中，若是触控输入模块130连接于感应线圈组110，微处理器140则通过触控输入模块130接收触控输入信号。若是电磁感应模块120连接于感应线圈组110，微处理器140则通过电磁感应模块120接收电磁感应信号(对应步骤3)。而第二循环Loop2的时间长度也可根据数字板100的面积或信号线的数量来决定。
[0059]在第二循环Loop2的期间若是接收到电磁感应信号，则微处理器140会以第一循环Loopl的方式持续检测是否还有电磁感应信号。若是微处理器140在第一循环Loopl时，并且仍接收到新的电磁感应信号，则微处理器140会以第一循环Loopl的方式持续检测是否还有电磁感应信号。若是超过第一循环Loopl且并未接收到新的电磁感应信号，则微处理器140则重新进入电磁感应模式。当使用者以手指进行触控时，若同时以电磁笔接近数字板100，数字板100会优先接收电磁笔的电磁感应信号。如此一来，可以降低数字板100在使用电磁笔时手指对电磁笔的位置干扰，而可作为防手掌误触(Palm reject1n)的防干扰机制。
[0060]在第二循环Loop2中除了上述运作方式外，本发明亦可有以下的变化态样。在第二循环Loop2的期间若是接收到电磁感应信号，则微处理器140会以第一循环Loopl的方式持续检测是否还有电磁感应信号。微处理器140在切换成第一循环Loopl的同时，微处理器140也会记录第二循环Loop2的剩余时间。微处理器140若是经过第一循环Loopl后没有接收到新的电磁感应信号，则微处理器140就会返回第二循环Loop2的后续处理，继续检测触控输入信号。与前述实施态样不同的是，本实施态样中微处理器140在执行完第一循环Loopl后会回到第二循环Loop2未完成的状态并继续执行。
[0061]根据上述本发明实施例所揭露的数字板及其输入信号的检测与切换方法，由于第一方向信号线与第二方向信号线的材质为石墨烯，并且由于石墨烯的阻抗较低，因而适合使用在具有双使用模式的触控显示器。由于第一方向信号线与第二方向信号线的电阻较低，因而充电天线所提供的充电信号较不易被第一方向信号线与第二方向信号线屏蔽，进而具有较强的信号强度。因此，解决了现有技术中氧化铟锡阻抗需要改善，而不适合使用在触控显示器的问题。
[0062]此外，由于数字板是通过单一的感应线圈组来同时接收电磁笔与手指的输入信号。因此，还可降低两种不同输入方式所需设置的元件、制造成本与维修成本。
[0063]当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种数字板，其特征在于，包括: 一感应线圈组，包括至少一第一方向信号线与至少一第二方向信号线，该至少一第一方向信号线与该至少一第二方向信号线的材质为石墨烯； 一电磁感应模块，可选择性的电性连接于该感应线圈组的该至少一第一方向信号线与该至少一第二方向信号线，该电磁感应模块用以接收一电磁感应信号； 一触控输入模块，可选择性的电性连接于该感应线圈组，该触控输入模块用以接收一触控输入信号；以及 一微处理器，电性连接于该电磁感应模块与该触控输入模块，该微处理器从该电磁感应模块与该触控输入模块中任选其一，并连接于该感应线圈组； 其中，该微处理器在执行一电磁感应模式时，该微处理器将该电磁感应模块连接于该感应线圈组，该微处理器在该电磁感应模式期间中接收到该电磁感应信号时，则该微处理器持续执行该电磁感应模式并检测有无该电磁感应信号，若该微处理器于一第一循环的期间中未接收到该电磁感应信号时，则该微处理器停止执行该电磁感应模式并执行一触控输入模式，该微处理器在执行该触控输入模式时，该微处理器依序的将该感应线圈组连接于该触控输入模块或该电磁感应模块的任一，用以接收该触控输入信号或该电磁感应信号，若该微处理器于一第二循环的期间中且接收到该电磁感应信号时，则该微处理器切换至该触控输入模式并接收该电磁感应信号，直至完成该电磁感应信号的接收。
2.根据权利要求1所述的数字板，其特征在于，另包含一充电天线，电性连接于该微处理器，该充电天线用以提供一充电信号。
3.根据权利要求2所述的数字板，其特征在于，该充电天线的材质为石墨烯。
4.根据权利要求1所述的数字板，其特征在于，该电磁感应模块更包括一第一方向信号切换装置与一第一方向信号连接单元，该至少一第一方向信号线的两端分别电性连接于该第一方向信号切换装置与该第一方向信号连接单元，该第一方向信号连接单元从该至少一第一方向信号线中选择至少两条第一方向信号线，并将所选择的该二第一方向信号线进行短路处理。
5.根据权利要求1所述的数字板，其特征在于，该电磁感应模块更包括一第二方向信号切换装置与一第二方向信号连接单元，该至少一第二方向信号线的两端分别电性连接于该第二方向信号切换装置与该第二方向信号连接单元，该第二方向信号连接单元从该至少一第二方向信号线中选择至少两条第二方向信号线并将所选择的该二第二方向信号线进行短路处理。
6.一种数字板的输入信号的检测与切换方法，其特征在于，应用于具有一电磁感应模块与一触控输入模块的一数字板中，该输入信号的检测与切换方法包括以下步骤: 由一微处理器执行一电磁感应模式，将一感应线圈组连接于该电磁感应模块的至少一第一方向信号线与至少一第二方向信号线，用以接收一电磁感应信号，其中，该至少一第一方向信号线与该至少一第二方向信号线的材质为石墨烯； 当该微处理器完成该电磁感应信号的接收后，该微处理器执行一触控输入模式； 在该触控输入模式下，该微处理器依序的将该感应线圈组连接于该触控输入模块或该电磁感应模块的任一，用以接收一触控输入信号或该电磁感应信号； 当该触控输入模式下且接收到该电磁感应信号时，则该微处理器切换为该电磁感应模式，直至完成该电磁感应信号的接收为止，并切换回该触控输入模式；以及 在该触控输入模式完成接收该触控输入信号后，则执行该电磁感应模式。
7.根据权利要求6所述的数字板的输入信号的检测与切换方法，其特征在于，于该电磁感应模式时判断该微处理器完成接收该电磁感应信号更包括: 该微处理器判断在一第一循环的期间中是否接收到该电磁感应信号；以及当该微处理器接收该电磁感应信号，则重新计数该第一循环，直至在经过该第一循环后未收到新的该电磁感应信号为止。
8.根据权利要求6所述的数字板的输入信号的检测与切换方法，其特征在于，于该触控输入模式时判断该微处理器完成接收该触控输入信号更包括: 该微处理器判断在一第二循环的期间中是否接收到该电磁感应信号或该触控输入信号；以及 当该微处理器接收该电磁感应信号，则该微处理器以一第一循环进行计时，直至在经过该第一循环后未收到新的该电磁感应信号为止。
9.根据权利要求6所述的数字板的输入信号的检测与切换方法，其特征在于，于该触控输入模式时判断该微处理器完成接收该触控输入信号更包括: 该微处理器判断在一第二循环的期间中是否接收到该电磁感应信号或该触控输入信号; 当该微处理器接收该电磁感应信号，则该微处理器纪录该第二循环的计时进度，并以一第一循环进行计时，直至在经过该第一循环后未收到新的该电磁感应信号为止；以及该微处理从该第一循环返回该第二循环后，该微处理器根据该第二循环的计时进度继续检测是否接收到该电磁感应信号或该触控输入信号，直至完成该第二循环为止。
【文档编号】G06F3/044GK104252272SQ201310259444
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月26日 优先权日:2013年6月26日
【发明者】刘志岷 申请人:昆盈企业股份有限公司