TW201314545A - 雙模數位板與其輸入訊號的偵測與切換方法 - Google Patents

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Abstract

一種雙模數位板與其輸入訊號的偵測與切換方法，應用於具有電磁感應模組與觸控輸入模組的數位板中。偵測與切換方法包括：微處理器將感應線圈組連接於電磁感應模組；微處理器偵測有無電磁感應訊號被傳入；當電磁感應模組完成電磁感應訊號的接收後，微處理器將感應線圈組切換並連接於觸控輸入模組；微處理器在接收觸控輸入訊號的期間，微處理器會依序的將感應線圈組連接於電磁感應模組或觸控輸入模組之任一；當微處理器偵測有電磁感應訊號傳入時，則微處理器持續的將電磁感應模組連接於感應線圈組，直至接收電磁感應訊號完成為止。

Description

雙模數位板與其輸入訊號的偵測與切換方法
一種數位板與訊號偵測與切換方法，特別有關於一種雙模數位板與其輸入訊號的偵測與切換方法。
隨著科技的快速發展，也帶動許多觸碰操作的人機介面的產生。這樣的操作方式不僅可以被應用在獨立的數位板上，也可以被應用在顯示裝置中。一般而言，觸碰操作可以分為筆式操作與手指操作。筆式觸控是藉由數位板與電磁筆間的電磁變化進而偵測其對應位置。而手指操作則是透過按壓數位板時所產生的電容變化而判斷其對應位置。
由於前述觸控技術所帶來的便利，因此更有廠商將前述觸控技術與顯示裝置做了更進一步的結合，在此將其定義為觸控顯示器。請參考第1圖所示，其係為習知技術的雙模數位板之架構示意圖。習知技術的觸控顯示器100係同時具有電磁訊號接收模組110與觸控感應模組121。使用者可以在顯示器上透過筆寫或手寫的方式操作，對於使用者可以更直覺的操作。
習知技術的觸控顯示器100雖然具有上述的優點，但是對於製造廠商而言卻有製造與維修上的困難。由於習知技術的觸控顯示器100係由多組感應天線112、電磁訊號接收模組110與觸控感應模組121、顯示單元141與顯示驅動器151所構成。由處理單元131切換電磁訊號接收模組110與觸控感應模組121用以接收電磁訊號或觸控訊號。當顯示器中的一項元件發生毀損時，將使得整個觸控顯示器100必須送廠維修。因此習知技術的觸控顯示器100的製造成本勢必會提高，而且其後續維修費用也不便宜。
鑒於以上的問題，本發明在於提供一種雙模數位板，應用在具有兩種操作模式的數位板，特別是對電磁筆與手指觸控的操作模式。
本發明所揭露之雙模數位板包括：微處理器、感應線圈組、電磁感應模組與觸控輸入模組。電磁感應模組可選擇性的電性連接於感應線圈組，電磁感應模組用以接收電磁筆與數位板所產生的電磁感應訊號。觸控輸入模組可選擇性的電性連接於感應線圈組，觸控輸入模組用以接收手指在數位板上的觸控輸入訊號。微處理器電性連接於電磁感應模組與觸控輸入模組，微處理器從電磁感應模組與觸控輸入模組中任選其一並連接於感應線圈組。
其中，微處理器在接收電磁筆所產的電磁感應訊號時，微處理器透過電磁感應模組連接於感應線圈組時，微處理器持續的接收電磁感應訊號，直至電磁筆離開數位板為止。若是使用者透過手指觸控數位板時，微處理器會透過觸控輸入模組連接於感應線圈組，用以接收觸控輸入訊號。微處理器在接收觸控輸入訊號的同時，微處理器也會將電磁感應模組連接於感應線圈組，用以偵測有無電磁筆接近時所產生的電磁感應訊號。
本發明另提出一種雙模數位板的輸入訊號的偵測與切換方法包括以下步驟：由微處理器執行電磁感應模式，將感應線圈組連接於電磁感應模組，用以接收電磁感應訊號；當微處理器完成電磁感應訊號的接收後，微處理器執行觸控輸入模式；在觸控輸入模式下，微處理器依序的將感應線圈連接於觸控輸入模組或電磁感應模組之任一，用以接收觸控輸入訊號或電磁感應訊號；當觸控輸入模式下且接收到電磁感應訊號時，則微處理器切換為電磁感應模式，直至完成電磁感應訊號的接收為止，並切換回觸控輸入模式；在觸控輸入模式完成接收觸控輸入訊號後，則執行電磁感應模式。
本發明所提出的雙模數位板透過單一的感應線圈組可以同時接收電磁筆與手指的輸入訊號，藉以降低兩種不同輸入方式所需設置的元件與製造成本。
有關本發明的特徵與實作，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。
本發明之雙模數位板200是應用在電磁筆與手指觸控的兩種操作模式。而雙模數位板200可以透過電容式、電阻式或光學式等感應方式所實現。本發明的雙模數位板200除了可以獨立的運作，也可以應用於不同的裝置(例如：顯示器、行動電話或個人電腦)之中。例如本發明的雙模數位板200可以與顯示單元進一步的結合。以下為方便說明，因此僅以雙模數位板200本體進行說明，並非僅侷限於此一態樣之中。其中，兩種操作模式分別為感應電磁筆的電磁感應模式，與偵測手指的觸控輸入模式。
請參考第2A圖所示，其係為本發明之架構示意圖。本發明的雙模數位板200包括微處理器210、感應線圈組220、電磁感應模組230與觸控輸入模組240。微處理器210電性連接於電磁感應模組230與觸控輸入模組240。感應線圈組220可選擇的連接於電磁感應模組230或觸控輸入模組240之任一(在第2A圖中係以虛線表示)。
當電磁感應模組230連接於感應線圈組220時，感應線圈組220用以接收電磁筆接近雙模數位板200所產生的電磁感應訊號。感應線圈組220係由多條的第一方向訊號線221與多條的第二方向訊號線222所構成，請參考第2B圖所示。在第2B圖中係以黑色粗虛線框用以代表所選取的第一方向訊號線221與多條的第二方向訊號線222。第一方向訊號線221與第二方向訊號線222係分屬於不同層。在第2B圖中係以俯視的觀點看雙模數位板200，因此第一方向訊號線221與第二方向訊號線222就像重疊般的形成如同網格狀所示。
在本發明中將第一方向訊號線221指的是水平軸(意即第2B圖的X軸)上的訊號線，而第一方向訊號線221的總量定義為n個。在本發明中將第二方向訊號線222指的是垂直軸(意即第2B圖的Y軸)上的訊號線，而第二方向訊號線222的總量定義為n個。電磁感應模組230更包括第一方向訊號切換裝置231、第一方向訊號連接單元232、第二方向訊號切換裝置233與第二方向訊號連接單元234。為能清楚表示第一方向訊號連接單元232與觸控輸入模組240同時連接第一方向訊號線221，因此在第2B圖中係以一匯流排的方式分別的連接至第一方向訊號連接單元232與觸控輸入模組240。
微處理器210分別電性連接於第一方向訊號切換裝置231、第一方向訊號連接單元232、第二方向訊號切換裝置233與第二方向訊號連接單元234。為清楚定義所使用中的訊號線，因此將所選取的第一方向訊號線221定義為Xa，其中X係為第一方向訊號線221、a係為1～m中之任一，而m為一自然數。同理，將所選取的第二方向訊號線222定義為Yb，其中Y係為第一方向訊號線221、b係為1～n中之任一，而n為一自然數。
每一第一方向訊號線221的兩端分別電性連接於第一方向訊號切換裝置231與第一方向訊號連接單元232。每一第二方向訊號線222的兩端分別電性連接於第二方向訊號切換裝置233與第二方向訊號連接單元234。本發明在電磁感應或觸控輸入的操作模式下，感應線圈組220也會有相應的感應處理(其操作過程將於後文詳述)。
以下係以第一方向訊號線221作為說明，請參考第2C圖所示，其係為本發明的第一方向訊號線221與第一方向訊號切換裝置231、第一方向訊號連接單元232的連接示意圖。在第2C圖中係以相鄰的兩第一方向訊號線Xa、Xa+1作為說明。但實際上可以根據不同的演算法從第一方向訊號線221中任選兩條進行下述的處理。例如，微處理器210可以以間隔較大的方式選擇兩第一方向訊號線Xa、Xa+3，藉以加快掃描的速度。而第二方向訊號線222的選取與第一方向訊號線221相同，所以不重複描述。
承前述所言，第一方向訊號線221的一端係連接於第一方向訊號切換裝置231。而微處理器210將所選擇的第一方向訊號線221Xa連接至第一方向訊號切換裝置231的類比轉數位器，而另一條第一方向訊號線Xa+1則連接於第一方向訊號切換裝置231的接地點。第一方向訊號線221的另一端則是連接於第一方向訊號連接單元232。同理，將兩條第二方向訊號線Yb、Yb+1的兩端也分別連接於第二方向訊號切換裝置233與第二方向訊號連接單元234。
當雙模數位板200在電磁感應模式時，微處理器210會依序的進行上述的第一方向訊號線221的選擇，並驅動第一方向訊號連接單元232將所選擇的兩第一方向訊號線221進行短路。微處理器210也會對第二方向訊號線222進行前述的選擇，並驅動第二方向訊號連接單元234將所選擇的兩第二方向訊號線222進行短路。每當微處理器210掃描一次就可以根據各位置的短路情況判斷是否有電磁筆251接近。請參考第2D圖所示，其係為本發明的電磁感應模式之訊號接收示意圖。
當雙模數位板200在觸控輸入模式時，微處理器210會驅動觸控輸入模組240進行觸控輸入訊號的接收。微處理器210會將感應線圈組220斷開與電磁感應模組230的連接，於此同時觸控輸入模組240會連接至感應線圈組220。在觸控輸入模式下，感應線圈組220則是根據手指252按壓數位板所產生的電容值改變作為手指252位置的判斷依據。由於第一方向訊號線221與第二方向訊號線222的設置方式如同網狀結構(請參考第2B圖)，因此在按壓雙模數位板200的同時就會改變第一方向訊號線221與第二方向訊號線222之間的距離，進而使得該位置的電容值有所改變。觸控輸入模組240可根據改變的電容值得到手指252位於數位板上的位置，請參考第2E圖所示。在第2E圖中係以黑色粗線作為該位置上所發出的觸控輸入訊號，並為方便說明在第2E圖左邊的第二方向訊號線係透過匯流排的方式連接至觸控輸入模組240。
請同時參考第3A圖與第3B圖所示，其係為本發明之運作流程示意圖與狀態轉換示意圖。本發明的訊號偵測與切換方法包括以下步驟：
步驟S310：微處理器將感應線圈連接於電磁感應模組，用以接收電磁感應訊號；
步驟S320：當微處理器完成電磁感應訊號的接收後，微處理器執行觸控輸入模式；
步驟S330：在觸控輸入模式下，微處理器依序的將感應線圈連接於觸控輸入模組或電磁感應模組之任一，用以接收觸控輸入訊號或電磁感應訊號；
步驟S340：當觸控輸入模式下且接收到電磁感應訊號時，則微處理器切換為電磁感應模式，直至完成電磁感應訊號的接收為止，並切換回觸控輸入模式；以及
步驟S350：在觸控輸入模式完成接收觸控輸入訊號後，則執行電磁感應模式。
本發明的雙模數位板200可切換於電磁感應模式與觸控輸入模式，在不同模式下數位板會有相應的訊號接收處理。首先，雙模數位板200開始運作時，雙模數位板200會驅動電磁感應模組230連接於感應線圈組220並執行電磁感應模式(對應步驟S310)。當雙模數位板200進入電磁感應模式時，微處理器210可以透過感應線圈組220與電磁感應模組230接收電磁筆251移動時的電磁感應訊號。
當微處理器210執行電磁感應模式，微處理器210會以第一迴圈Loop1的方式持續的偵測有無電磁感應訊號輸入。若微處理器210在第一迴圈Loop1的期間中偵測到有電磁感應訊號輸入時，微處理器210會重新的計數第一迴圈Loop1並偵測有無電磁感應訊號輸入。換言之，微處理器210每當偵測到新的電磁感應訊號時，微處理器210就會重頭開始計時，並在新的第一迴圈Loop1中偵測有沒有電磁感應訊號。如第3B圖所示，微處理器210在第一迴圈Loop1中接收到電磁感應訊號的話，則會持續的維持在電磁感應模式。若微處理器210在第一迴圈Loop1的期間中沒有偵測到有電磁感應訊號輸入，則微處理器210會退出電磁感應模式，並執行觸控輸入模式(對應步驟S320)。而第一迴圈Loop1的時間長度可以根據雙模數位板200的面積或訊號線的數量而決定。
在觸控輸入模式下，微處理器210依序的將感應線圈連接於觸控輸入模組240或電磁感應模組230之任一。微處理器210以第二迴圈Loop2的期間中偵測有無觸控輸入訊號或電磁感應訊號。本發明的雙模數位板200在觸控輸入模式時會先將觸控輸入模組240連接於感應線圈組220。微處理器210接著將感應線圈組220切換至電磁感應模組230。換言之，微處理器210在第二迴圈Loop2中會依序的將觸控輸入模組240與電磁感應模組230連接於感應線圈組220。在第二迴圈Loop2期間中，若是觸控輸入模組240連接於感應線圈組220，微處理器210則透過觸控輸入模組240接收觸控輸入訊號。若是電磁感應模組230連接於感應線圈組220，微處理器210則透過電磁感應模組230接收電磁感應訊號(對應步驟S330)。而第二迴圈Loop2的時間長度可以根據雙模數位板200的面積或訊號線的數量而決定。
在第二迴圈Loop2的期間若是接收到電磁感應訊號，則微處理器210會以第一迴圈Loop1的方式持續偵測是否還有電磁感應訊號。若是微處理器210在第一迴圈Loop1時，仍接收到新的電磁感應訊號，則微處理器210會以第一迴圈Loop1的方式持續偵測是否還有電磁感應訊號。若是超過第一迴圈Loop1且並未接收到新的電磁感應訊號，則微處理器210則重新進入電磁感應模式，請參考第3B圖所示。當使用者以手指252觸控的時候，若同時以電磁筆251接近雙模數位板200時，雙模數位板200會優先接收電磁筆251的電磁感應訊號。如此一來，可以降低雙模數位板200在使用電磁筆251時手對電磁筆251的位置干擾，此一防干擾機制被稱為防手掌誤觸(Palm rejection)。
在第二迴圈Loop2中除了上述運作方式外，本發明可以有以下的變化態樣。在第二迴圈Loop2的期間若是接收到電磁感應訊號，則微處理器210會以第一迴圈Loop1的方式持續偵測是否還有電磁感應訊號。微處理器210在切換成第一迴圈Loop1的同時，微處理器210也會記錄第二迴圈Loop2的剩餘時間。微處理器210若是經過第一迴圈Loop1後沒有接收到新的電磁感應訊號，則微處理器210就會返回第二迴圈Loop2的後續處理，繼續偵測觸控輸入訊號。與前述實施態樣不同的是，本實施態樣中微處理器120在執行完第一迴圈Loop1後會回到第二迴圈Loop2未完成的狀態並繼續執行。
本發明所提出的雙模數位板200透過單一的感應線圈組220可以同時接收電磁筆251與手指252的輸入訊號，藉以降低兩種不同輸入方式所需設置的元件、製造成本與維修成本。
雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．觸控顯示器
111．．．電磁訊號接收模組
112．．．感應天線
121．．．觸控感應模組
131．．．處理單元
141．．．顯示單元
151．．．顯示驅動器
200．．．雙模數位板
210．．．微處理器
220．．．感應線圈組
221．．．第一方向訊號線
222．．．第二方向訊號線
230．．．電磁感應模組
231．．．第一方向訊號切換裝置
232．．．第一方向訊號連接單元
233．．．第二方向訊號切換裝置
234．．．第二方向訊號連接單元
240．．．觸控輸入模組
251．．．電磁筆
252．．．手指
Loop1．．．第一迴圈
Loop2．．．第二迴圈
第1圖係為習知技術的雙模數位板之架構示意圖。
第2A圖係為本發明之架構示意圖。
第2B圖係為本發明之第一方向訊號線與第二方向訊號線之架構示意圖。
第2C圖係為本發明的第一方向訊號線與第一方向訊號切換裝置、第一方向訊號連接單元的連接示意圖。
第2D圖係為本發明的電磁感應模式之訊號接收示意圖。
第2E圖係為本發明的觸控輸入模式之訊號接收示意圖。
第3A圖係為本發明之運作流程示意圖。
第3B圖係為本發明之狀態轉換示意圖。

Claims (8)

  1. 一種雙模數位板，其係包括：一感應線圈組；一電磁感應模組，可選擇性的電性連接於該感應線圈組，該電磁感應模組用以接收一電磁感應訊號；一觸控輸入模組，可選擇性的電性連接於該感應線圈組，該觸控輸入模組用以接收一觸控輸入訊號；以及一微處理器電性連接於該電磁感應模組與該觸控輸入模組，該微處理器從該電磁感應模組與該觸控輸入模組中任選其一，並連接於該感應線圈組；其中，該微處理器在執行一電磁感應模式時，該微處理器將該電磁感應模組連接於該感應線圈組，該微處理器在該電磁感應模式期間中接收到該電磁感應訊號時，則該微處理器持續執行該電磁感應模式並偵測有無該電磁感應訊號，若無該電磁感應訊號輸入，則該微處理器停止執行該電磁感應模式並執行一觸控輸入模式；以及該微處理器在執行該觸控輸入模式時，該微處理器依序的將該感應線圈組連接於該觸控輸入模組或該電磁感應模組之任一，用以接收該觸控輸入訊號或該電磁感應訊號，若該微處理器於一第二迴圈的期間中且接收到該電磁感應訊號時，則該微處理器切換至該觸控輸入模式並接收該電磁感應訊號，直至完成該電磁感應訊號的接收。
  2. 如請求項1所述之雙模數位板，其中該感應線圈組更包括至少一第一方向訊號線與至少一第二方向訊號線。
  3. 如請求項2所述之雙模數位板，該電磁感應模組更包括一第一方向訊號切換裝置與一第一方向訊號連接單元(X)，該第一方向訊號線的兩端分別電性連接於該第一方向訊號切換裝置與該第一方向訊號連接單元，該第一方向訊號連接單元從該些第一方向訊號線中選擇至少兩條訊號線，並將所選擇訊號線進行短路處理。
  4. 如請求項2所述之雙模數位板，該電磁感應模組更包括一第二方向訊號切換裝置(YY)與一第二方向訊號連接單元(Y)，該第二方向訊號線的兩端分別電性連接於該第二方向訊號切換裝置與該第二方向訊號連接單元，該第二方向訊號連接單元從該些第二方向訊號線中選擇至少兩條訊號線，並將所選擇訊號線進行短路處理。
  5. 一種雙模數位板的輸入訊號的偵測與切換方法，應用於具有一電磁感應模組與一觸控輸入模組的一數位板中，該輸入訊號的偵測與切換方法包括以下步驟：由一微處理器執行一電磁感應模式，將一感應線圈組連接於該電磁感應模組，用以接收一電磁感應訊號；當該微處理器完成該電磁感應訊號的接收後，該微處理器執行一觸控輸入模式；在該觸控輸入模式下，該微處理器依序的將該感應線圈連接於該觸控輸入模組或該電磁感應模組之任一，用以接收一觸控輸入訊號或該電磁感應訊號；當該觸控輸入模式下且接收到該電磁感應訊號時，則該微處理器切換為該電磁感應模式，直至完成該電磁感應訊號的接收為止，並切換回該觸控輸入模式；以及在該觸控輸入模式完成接收該觸控輸入訊號後，則執行該電磁感應模式。
  6. 如請求項5所述之雙模數位板的輸入訊號的偵測與切換方法，其中於該電磁感應模式時判斷該微處理器完成接收該電磁感應訊號更包括：該微處理器判斷在一第一迴圈的期間中是否接收到該電磁感應訊號；以及當該微處理器接收該電磁感應訊號，則重新計數該第一迴圈，直至在經過該第一迴圈後未收到新的該電磁感應訊號為止。
  7. 如請求項5所述之雙模數位板的輸入訊號的偵測與切換方法，其中於該觸控輸入模式時判斷該微處理器完成接收該觸控輸入訊號更包括：該微處理器判斷在一第二迴圈的期間中是否接收到該電磁感應訊號或該觸控輸入訊號；以及當該微處理器接收該電磁感應訊號，則該微處理器以一第一迴圈進行計時，直至在經過該第一迴圈後未收到新的該電磁感應訊號為止。
  8. 如請求項5所述之雙模數位板的輸入訊號的偵測與切換方法，其中於該觸控輸入模式時判斷該微處理器完成接收該觸控輸入訊號更包括：該微處理器判斷在一第二迴圈的期間中是否接收到該電磁感應訊號或該觸控輸入訊號；當該微處理器接收該電磁感應訊號，則該微處理器紀錄該第二迴圈之計時進度，並以一第一迴圈進行計時，直至在經過該第一迴圈後未收到新的該電磁感應訊號為止；以及該微處理從該第一迴圈返回該第二迴圈後，該微處理器根據該第二迴圈之計時進度繼續偵測是否接收到該電磁感應訊號或該觸控輸入訊號，直至完成該第二迴圈為止。
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