圖1示出了示例交互式顯示器系統(tǒng)。

圖2示出了圖1的交互式顯示器系統(tǒng)的示例電極矩陣。

圖3示出了圖1的交互式顯示器系統(tǒng)的示例內部組件。

圖4示出了在圖1的交互式顯示器系統(tǒng)的交互式顯示器和指示筆之間的示例數(shù)據(jù)傳輸。

圖5示出了圖1的交互式顯示器系統(tǒng)的輸入設備。

圖6示出了經(jīng)由靜電信道在交互式顯示器與輸入設備之間傳送密碼密鑰的示例方法。

圖7示出了示例計算設備。

詳細描述

已經(jīng)開發(fā)了從指示筆接收用戶輸入的交互式顯示器。在一種類型的實現(xiàn)中，每支指示筆由無線電信道鏈接到交互式顯示器。當指示筆被放置在交互式顯示器附近時，該指示筆可經(jīng)由無線電信道將它的Y(或X)位置報告給交互式顯示器。為了查明該Y位置，指示筆經(jīng)由其尖端處的電極來進行靜電測量。相應地，交互式顯示器的電極矩陣的電極可被以循環(huán)順序地驅動。具體而言，“傳送”電極(例如，具有驅動電壓)處的激勵在此電極與“接收”電極之間創(chuàng)建電容耦合，該電容耦合在接收電極處通常被檢測為檢測到的電流。從檢測到的電流導出的電容測量可指示該指示筆的Y位置。在電極之間經(jīng)由電容耦合的信息傳遞可被稱為靜電信道。

此外，通過此靜電信道，指示筆和交互式顯示器可確定電極尖端與電極矩陣的行(或列)之間的電壓被驅動為高(或者在一些情況下，被驅動為低)的精確共享的時序感。具體而言，由指示筆進行的電容測量可通過無線電信道被報告給交互式顯示器，其與由交互式顯示器內的電子器件進行的測量相結合，可被用于查明指示筆的行和列的位置。交互式顯示器可相應地處理該輸入以便顯示，例如，諸如指示筆的所報告的位置處的光標的GUI元素。

此外，指示筆和交互式顯示器可傳送除了位置信息之外的信息。例如，交互式顯示器可向指示筆發(fā)送升級版本的固件。在一個示例中，該升級版本的固件經(jīng)由無線電信道被發(fā)送。然而，此方式可能容易遭受惡意行為。例如，惡意設備可讀取通過無線電信道發(fā)送的數(shù)據(jù)。在另一示例中，惡意設備可以以與在合法指示筆和交互式顯示器之間發(fā)送的數(shù)據(jù)不可區(qū)分的方式注入數(shù)據(jù)。在一個特定示例中，惡意設備可被用于向指示筆寫入使得該指示筆永久地不起作用的惡意固件，如拒絕服務攻擊。在另一示例中，惡意固件可被用于跟蹤經(jīng)由指示筆提供的用戶輸入信息，如一種形式的間諜軟件。

因此，本描述涉及經(jīng)由靜電通信在交互式顯示器與指示筆之間電容性地交換密碼密鑰，以便保護該交互式顯示器與該指示筆之間的后續(xù)通信。在一個實現(xiàn)中，交互式顯示器包括一個或多個電極和無線電收發(fā)機。該一個或多個電極可被激勵以便與鄰近指示筆的電極電容地耦合，以通過靜電信道進行通信。具體而言，靜電信道可被用于將密碼密鑰從交互式顯示器電容性地發(fā)送到指示筆。后續(xù)通信可使用密碼密鑰來被加密。例如，交互式顯示器可被配置為隨后通過無線電信道與指示筆交換經(jīng)加密的通信，該無線電信道形成于交互式顯示器的無線電收發(fā)機與指示筆的無線電收發(fā)機之間。

在另一實現(xiàn)中，指示筆可經(jīng)由靜電信道將密碼密鑰電容性地發(fā)送到交互式顯示器。通過經(jīng)由交互式顯示器與指示筆之間的靜電信道電容性地發(fā)送密碼密鑰，相對于經(jīng)由無線電信道在交互式顯示器與指示筆之間發(fā)送不安全的通信，交互式顯示器與指示筆之間的通信可能較不易遭受惡意行為。

圖1示出了示例性交互式顯示器系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括被配置成同時感測來自多個源的輸入的交互式顯示器102。例如，顯示器102可感測由人類手指101施加的觸摸輸入以及由一個或多個輸入設備施加的輸入。輸入設備可具有指示筆104的外形，或可以另一種合適的外形因素來配置。如在下文中更詳細地示出和描述的，可響應于在交互式顯示器102處輸入的接收來生成并顯示合適的圖形輸出108。

圖2示意性示出可被包括于交互式顯示器系統(tǒng)100中以便于輸入檢測的示例性電極矩陣200。電極矩陣200可作為或被包括于交互式顯示器的觸摸傳感器中。電極矩陣200包括相互電絕緣的多個行電極202和多個列電極204。在矩陣中的每個交點處(例如，節(jié)點206)，可存在從行電極到列電極的電容。該電容可隨觸摸位置而變化。其他電容，例如到指示筆尖端中的電極的電容，可隨其他設備(例如該指示筆)的位置而變化。

多個行電極202可電耦合于相應的驅動電路208，其被配置成以以下各種描述的方式驅動行電極。相應地，多個列電極204可電耦合到相應的檢測電路210，其可檢測由多個行電極202的驅動導致的列電極中的電流和/或電壓，由指示筆104和/或手指101對顯示器的觸摸而對顯示器102的電壓施加。然而，在其他實現(xiàn)中，伴隨著多個列電極204被驅動，檢測電路可替代地被耦合到多個行電極202。如下所述，如此構成的電極矩陣可被用于檢測不僅來自用戶手指的觸摸輸入，而且還確定諸如指示筆104的輸入設備的位置的至少一個坐標。在圖2中示出的行和列的數(shù)量僅用于說明性的用途，并且，在典型顯示器中比圖2所例示的更多的列和行被包括在電極矩陣200中。

現(xiàn)在轉向圖3，例示出交互式顯示器系統(tǒng)100的附加內部組件的示意圖被示出。如所示，系統(tǒng)100包括交互式顯示器102，其包括具有位于多個列電極204上方(在發(fā)光方向)的多個行電極202的上述電極矩陣200。多個行電極202和列電極204由介電層308隔離，該介電層308可包括各種合適的介電材料(例如，玻璃、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、環(huán)烯聚合物(COP)薄膜等)。位于電極矩陣200下方(相對于發(fā)光方向)的是發(fā)光層310，該發(fā)光層310可以是，例如，液晶顯示器(LCD)棧、發(fā)光二極管(LED)棧、有機發(fā)光二極管(OLED)棧、或等離子顯示面板(PDP)。發(fā)光層310被配置成通過電極矩陣200發(fā)射光L，使得光通過交互式顯示器102的頂面，并作為顯示于顯示器頂面的圖像顯現(xiàn)給用戶。發(fā)光層310和電極矩陣200在控制器314的控制下進行操作。

交互式顯示器系統(tǒng)100進一步包括圖像源312，其可經(jīng)由控制器314從電極矩陣200接收具有經(jīng)檢測的觸摸數(shù)據(jù)324和經(jīng)檢測的輸入設備數(shù)據(jù)322的形式的輸入，在圖像源312處理輸入，并生成合適的圖形輸出108作為響應，該響應被發(fā)送回控制器314以用于通過交互式顯示器102的發(fā)光層310來顯示。如所示，圖像源312可以是外部計算設備，或集成到交互式顯示器102的外殼中的計算設備，并可包括合適的程序、處理器、和存儲子系統(tǒng)以執(zhí)行本文描述的功能?？杀挥米鲌D像源312的示例計算設備在以下參考圖7描述。

為了便于各種指示筆104與交互式顯示器102之間通信信道(鏈路)的建立，交互式顯示器102可經(jīng)由建立于電極矩陣200與鄰近指示筆104之間各靜電信道302來與鄰近指示筆104進行通信。具體而言，當電極尖端被定位于離多個行電極202的在垂直范圍R內的一距離時，可由矩陣200的電極與每個指示筆104的電極尖端318之間的電容耦合形成靜電信道302。R表示在其內電容耦合可被形成以經(jīng)由靜電信道發(fā)送和接收信息的范圍。在一些示例中，R可以是從0至1米、從0至20厘米、或從0至5厘米的范圍。系統(tǒng)可被配置為利用其他合適的范圍值。如下所述，可經(jīng)由靜電信道302傳遞各種類型的信息，包括發(fā)送隨后被用于在交互式顯示器和指示筆之間發(fā)送安全通信的密碼密鑰。

在一些實現(xiàn)中，具有以不同方式隨位置變化并且在與交互式顯示器相距一定距離(例如，三米)處呈現(xiàn)更大或更小的電場的電場的兩個不同的單向靜電信道可被用于在鄰近設備的電極之間電容性地傳遞信息。第一靜電信道可被用于將信息從交互式顯示器的電極電容性地發(fā)送到指示筆。在此第一靜電信道中，電場的大小可由電極矩陣中被激勵以將信息發(fā)送到指示筆的行電極的數(shù)量以及該電極的大小來指示。例如，顯示器越大，則行電極越長，并且電場越大。在一些實現(xiàn)中，通過相對于激勵電極矩陣的所有行電極來激勵電矩陣的電極的子集，可減小第一靜電信道的電場大小。例如，可基于檢測到的指示筆的位置來選擇子集。在一個特定示例中，可僅激勵與檢測到的指示筆的Y位置相對應的行電極以形成電容耦合。

第二靜電信道可被用于將信息從指示筆的電極發(fā)送到交互式顯示器的電極。由第二靜電信道生成的電場可以是顯著小于由第一靜電信道生成的靜電場的，因為相對于被激勵以形成電容耦合的整行或多行，單點電極被激勵以形成電容耦合。

注意，由上述靜電信道生成的電場可以是顯著小于由無線電信道生成的電場的。換言之，靜電信道可比無線電信道更安全，因為惡意設備可能更難以被定位于靜電信道的較小的竊聽范圍中。此外，第二靜電信道可比第一靜電信道更安全，因為惡意設備可能更難以被定位于第二靜電信道的較小的竊聽范圍中。例如，無線電信道的有效竊聽范圍可以是10-100米，第二靜電的有效竊聽范圍可以是1-10米，而第二靜電信道的有效竊聽范圍可以小于1米。注意，靜電信道和無線電信道可被設計成任何合適的規(guī)范，但是通常靜電信道可具有比無線電信道更小的有效范圍。

如以上所提到的，交互式顯示器系統(tǒng)100還可經(jīng)由建立在顯示器側無線電收發(fā)機320與在圖5中示出的輸入設備側無線電收發(fā)機512之間的各自雙向無線電信道304來與指示筆104進行通信。無線電信道304的每一個可被形成于被用于在顯示器側收發(fā)機320與輸入設備側收發(fā)機512之間無線地通信的多個可能的信道321中的不同的信道或相同的信道上，但每個輸入設備側無線電收發(fā)機512被分配給此信道內不同的時間槽。

當指示筆104被首先帶入顯示器的范圍R內時，交互式顯示器102的控制器314被配置為經(jīng)由靜電信道302來傳遞由顯示器側無線電收發(fā)機320使用的信道的信道信息和同步模式兩者。具體而言，指示筆104的電極尖端318和電極矩陣200的一個或多個鄰近電極可形成電容耦合，以在交互式顯示器102與指示筆104之間電容性地發(fā)送信息。通過使用該信息，指示筆104能夠在顯示器側收發(fā)機使用的信道上建立無線電信道304，并且能夠基于同步模式建立與交互式顯示器分享的時序感，由于電極矩陣被循環(huán)地驅動，這使指示筆能基于在電極尖端與最近行電極之間的電容變化來準確地查明它的Y(即，行)的位置。

檢測到的觸摸數(shù)據(jù)324通常包括所檢測到的用戶手指的觸摸的X、Y數(shù)據(jù)。在圖像源處的程序邏輯接收經(jīng)檢測的輸入設備數(shù)據(jù)322和經(jīng)檢測的觸摸數(shù)據(jù)324，并執(zhí)行程序處理以生成圖形輸出108。如上所述，圖形輸出108從圖像源312被發(fā)送給控制器314，進而以合適于在交互式顯示器102上顯示圖形輸出108的方式來控制發(fā)光層310。在圖3中，左側的指示筆104被示為觸摸顯示器表面、按壓指示筆的電極尖端，而右側的指示筆104被示為用電極尖端318以未按壓狀態(tài)懸停并位于范圍R內。

將包括經(jīng)由無線電信道304接收的指示筆104的Y(行)位置以及由電極矩陣200感測到的指示筆104的X(列)位置的經(jīng)檢測的輸入設備數(shù)據(jù)322，連同來自用戶手指的任何經(jīng)檢測的觸摸數(shù)據(jù)324一起，被發(fā)送給圖像源312。除了指示筆104的X，Y(列，行)位置，經(jīng)檢測的輸入設備數(shù)據(jù)322可包括電極尖端318是否被按壓的指示。其他數(shù)據(jù)也可被包括于所檢測的輸入設備數(shù)據(jù)322內，諸如時鐘同步信號、模式指示(寫入或擦除)、以及輸入設備標識符等。

在一些實現(xiàn)中，在交互式顯示器與指示筆之間的不同類型的數(shù)據(jù)的交換可以被組織成幀的不同部分。在一個示例中，幀指的是對施加的輸入完成一次電極矩陣掃描所花費的持續(xù)時間。該幀可被劃分成多個等分的時隙。此外，幀可被劃分成三個或更多個不同的部分。出于建立指示筆的Y位置的目的以及出于確定手指觸摸的X和Y位置的目的，幀的第一部分可專用于順序地驅動行電極。

出于確定指示筆的X位置的目的，幀的第二部分可專用于檢測指示筆電極的激勵。注意，在幀的第二部分期間電極矩陣可不激勵行電極。通常，第二部分中的時隙數(shù)量可大致地小于第一部分中的時隙數(shù)量。

幀的第三部分可專用于從交互式顯示器向指示筆或從指示筆向交互式顯示器發(fā)送除了位置信息之外的信息。在幀的第三部分期間可被傳遞的示例信息可包括時序同步信息、無線電信道信息、以及安全通信信息。在一個特定示例中，在幀的第三部分期間(或在多個幀的第三部分期間)密碼密鑰通過靜電信道被電容性地發(fā)送。

指示筆104的電極尖端318與電極矩陣200之間的電容耦合可被用于在交互式顯示器102與指示筆104之間發(fā)送密碼密鑰323。密碼密鑰323可被用于加密指示筆104與交互式顯示器102之間的通過無線電信道304的后續(xù)通信。在一個示例中，此類經(jīng)加密的通信包括指示筆104的位置信息。在另一示例中，此類經(jīng)加密的通信包括將被安裝在指示筆104上的升級版本的固件。任何合適的信息可被包括在交互式顯示器102與指示筆104之間的經(jīng)加密的通信中。

在一些實現(xiàn)中，密碼密鑰可在幀的指定時隙期間被發(fā)送，在該指定時隙期間位置信息經(jīng)由電極尖端與電極矩陣之間的電容耦合來被交換。具體而言，如上所述，可在被指定用于傳輸除了位置數(shù)據(jù)之外的數(shù)據(jù)的時隙期間發(fā)送密碼密鑰。在一些實現(xiàn)中，可響應于中斷或觸發(fā)事件來發(fā)送密碼密鑰。例如，由電極矩陣執(zhí)行的位置感測例程可被中斷以發(fā)送密碼密鑰。

在一些實現(xiàn)中，密碼密鑰323包括對稱密鑰。例如，諸如AES或類似SHA-2的散列函數(shù)的對稱密鑰加密算法可被用于實現(xiàn)對稱密鑰。任何合適的算法可被用于實現(xiàn)對稱密鑰。

在對稱密鑰實現(xiàn)中，可在指示筆與交互式顯示器之間共享單個秘密，以便加密后續(xù)通信。如此，該秘密必須因此存在于指示筆自身內，這使得該秘密對反向工程是可訪問的。系統(tǒng)可采取各步驟以使反向工程更困難(例如，通過僅在計算簽名的相同微處理器中的片上存儲器中保存秘密)，但通過對單個指示筆進行反向工程，該系統(tǒng)中的所有指示筆的安全性可能受損，因為各指示筆可使用相同的對稱密鑰。

此外，通過空氣(例如，經(jīng)由無線電信道)傳送對稱密鑰通常可能使對稱密鑰暴露從而被惡意設備截取，而無需該惡意設備鄰近于交互式顯示器和/或指示筆。具體而言，因為無線電信道的竊聽范圍可以是大致大于靜電信道的竊聽范圍的，所以惡意設備可能能夠從更大的距離截取對稱密鑰。

因此，可經(jīng)由交互式顯示器的電極與指示筆之間的電容耦合來發(fā)送對稱密鑰，以顯著地減小竊聽范圍，使得可以以相對于經(jīng)由無線電信道發(fā)送對稱密鑰更安全的方式來發(fā)送對稱密鑰。

此外，在一些實現(xiàn)中，作為安全性的進一步措施，每當發(fā)生觸發(fā)事件時可隨機地生成對稱密鑰的新版本，以減小惡意設備對可用對稱密鑰進行反向工程的可能性。在一個特定示例中，每當升級版本的固件將被安裝在指示筆上時，新的對稱密鑰就可隨機地被生成。在另一示例中，新的對稱密鑰在指定時間段(諸如每天一次或另一持續(xù)時間)之后可被隨機地生成。任何合適的事件可觸發(fā)對要在指示筆與交互式顯示器之間被傳遞的新的對稱密鑰的隨機生成。

在其他實現(xiàn)中，密碼密鑰323包括非對稱密鑰?？山?jīng)由在交互式顯示器的一個或多個電極與輸入設備的電極尖端之間形成的靜電信道來在交互式顯示設備與輸入設備之間內發(fā)送非對稱密鑰。非對稱密鑰可被用于加密隨后經(jīng)由無線電信道在交互式顯示設備與輸入設備之間發(fā)送的通信。在一些實現(xiàn)中，密碼密鑰323可由交互式顯示器102生成并且經(jīng)由靜電信道302被發(fā)送到指示筆104。具體而言，電極矩陣200的驅動電極可被激勵以將密碼密鑰323電容性地發(fā)送到指示筆104。驅動電極通過使用時變的激勵電壓來傳送數(shù)據(jù)，該時變的激勵電壓進而產(chǎn)生時變的檢測到的電流，該檢測到的電流被處理以提取數(shù)字信號(例如，密碼密鑰)。

在一些實現(xiàn)中，電極矩陣的一些或所有驅動電極可被激勵以傳送密碼密鑰。相對于通過無線電信道傳送密碼密鑰，使用這種方式可使惡意設備更難以截取密碼密鑰。然而，通過激勵電極矩陣的所有驅動電極而創(chuàng)建的電場可在某一距離(例如，幾十英尺)處創(chuàng)建可測量的電場。

因此，在一些實現(xiàn)中，為了減小在其中密碼密鑰被傳送的電場的大小，指示筆相對于電極矩陣的位置可被用于指定電極矩陣的特定驅動電極，以將密碼密鑰傳送給指示筆。具體而言，可通過激勵電極矩陣的電極的子集來發(fā)送密碼密鑰。可基于指示筆的電極尖端相對于電極矩陣的位置來選擇電極子集。通過僅激勵鄰近指示筆的發(fā)射電極，電場大小可被減小以防止在距交互式顯示器某一距離處的惡意設備觀察到該傳送。

在一些實現(xiàn)中，密碼密鑰323可由指示筆104生成并且經(jīng)由靜電信道302被發(fā)送到交互式顯示器102。指示筆中的電極比顯示矩陣的行電極或列電極小得多。假定電場被指示筆上的較小點電極生成時較小，則相對于其中交互式顯示器將密碼密鑰傳送給指示筆的實現(xiàn)，惡意攻擊者可能更難以竊聽。

在一些實現(xiàn)中，指示筆可經(jīng)由靜電信道以隨機板(random pad)的形式將密碼密鑰傳送給交互式顯示器。隨后，可通過使用無損操作(例如，XOR)將固件與隨機板相組合來加密升級版本的固件，并且該加密的通信可通過無線電信道發(fā)送。由于指示筆知道隨機板，所以指示筆可使用隨機墊解密所接收的信息以認證固件。在密碼密鑰是隨機生成的對稱密鑰的一些實現(xiàn)中，指示筆可使用被用于作出其電容測量的模擬電子器件來附加地測量環(huán)境和半導體設備噪聲，作為用于隨機生成對稱密鑰的真隨機源。

在一些實現(xiàn)中，為了進一步降低在指示筆將密碼密鑰傳送給交互式顯示器時惡意設備成功竊聽的概率，交互式顯示器可被配置為隨機激勵電極矩陣的一個或多個電極以創(chuàng)建隨機噪聲電場。這可導致附加的電流流入惡意設備的測量電極內，從而隱藏由指示筆傳送的信號。在一個示例中，來自交互式顯示器的噪聲信號可使用密碼上安全的隨機數(shù)生成器來生成。

在這樣的隨機噪聲實現(xiàn)中，交互式顯示器感測來自它的觸摸傳感器的電容性信號，并通過減去由矩陣電極的隨機激勵生成的隨機噪聲來從電容性信號中提取密碼密鑰。交互式顯示器具有由矩陣電極傳送的噪聲波形的知識，并因此可使用此知識來濾除噪聲并提取由指示筆電極發(fā)送的密碼密鑰。惡意設備不知道波形，并因此不能將密碼密鑰與噪聲進行區(qū)分。如上所述，當使用密碼上安全的隨機數(shù)生成器來生成噪聲時，安全性更強。

在一些實現(xiàn)中，可使用公鑰密碼算法來實現(xiàn)密碼密鑰。在這種方式中，用于檢查簽名的秘密不同于用于生成簽名的秘密。這意味著設備自身不包含可被用于生成有效簽名的信息。如此，對設備進行反向工程以獲取被用于生成簽名的秘密可被禁止。然而，處理公鑰算法可以是資源密集的，過于資源密集使得低功率微處理器(諸如指示筆中使用的處理器)可能不能夠處理該公鑰。如此，公鑰算法可被用于具有比指示筆的處理能力更大的處理能力的輸入設備的實現(xiàn)中。

盡管對交互式顯示器的討論一般涉及大規(guī)格壁掛式顯示設備。交互式顯示器可以采用任何合適的形式而不偏離本公開的范圍。例如，交互式顯示器可被包括在膝上型計算設備、平板計算設備、或智能電話計算設備，以及其他形式的計算設備中。在一個示例中，指示筆的電極尖端與平板計算設備的顯示器的一個或多個電極電容耦合以形成靜電信道。電極尖端與顯示器的一個或多個電極之間的電容耦合可被用于通過靜電信道以安全方式(例如，從指示筆到平板或從平板到指示筆)發(fā)送密碼密鑰。此外，電極尖端與顯示器的一個或多個電極之間的電容耦合可被用于確定電極尖端相對于顯示器的一個或多個電極的位置，以確定指示筆相對于顯示器的位置。

圖4是交互式顯示器系統(tǒng)100的局部分解圖，例示出交互式顯示器系統(tǒng)100如何與指示筆104建立通信鏈路。在該分解圖中，示出被配置成顯示圖形輸出108并且從用戶的手指或從指示筆104接收輸入的表面400。例如，表面400可以是位于多個行電極202之上的保護層的頂面。圖4還示出位于表面400下方(相對于發(fā)光方向)的電極矩陣200，以及在電極矩陣與指示筆104的電極尖端318之間形成的靜電信道402。為了說明起見，表面400與電極矩陣200之間的間距被夸大了，并且這些組件的合成和位置并非旨在以任何方式被限制。

在一些實現(xiàn)中，例如，電極矩陣200的驅動電路208可被形成控制器314的部分的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)內實現(xiàn)的微編碼的狀態(tài)機驅動。每個驅動電路208可作為移位寄存器實現(xiàn)，其具有一個觸發(fā)器并為每個行電極輸出，并且可被操作以獨立于寄存器狀態(tài)強制所有輸出值為零。對每個移位寄存器的輸入可以是時鐘、數(shù)據(jù)輸入、以及空輸入，其可被來自微編碼的狀態(tài)機的輸出驅動?？赏ㄟ^將要被激勵的每個輸出用一而別處用零來填充移位寄存器來傳送信號，并接著利用所需調制來切換空輸入。如果以這種方式使用移位寄存器，則輸出電壓可只取兩個值。在其他實現(xiàn)中，例如其他電路可被用于允許輸出電壓取較大的范圍的值，以減少輸出波形的諧波內容，并降低交互式顯示器系統(tǒng)100輻射的發(fā)射量。

由于多個行電極202被順序地驅動從而確定其至少一部分相對于交互式顯示器系統(tǒng)100的位置，故指示筆104可檢測位置信號。具體而言，指示筆104的電極尖端318可在該階段期間(其中多個行電極202中每行電極被連續(xù)地驅動)接收不同的電流。例如，最高的接收到的電流可指示最接近的電極尖端318的行電極。此外，指示筆104可經(jīng)由電極尖端318檢測通過以上述方式操作移位寄存器產(chǎn)生的其他信號。

具有經(jīng)檢測的位置信號，指示筆104可經(jīng)由在顯示器側無線電收發(fā)機320與輸入設備側無線電收發(fā)機(圖5中的512處示出)之間建立的無線電信道304傳送關于其至少一部分相對于交互式顯示器系統(tǒng)100的位置的數(shù)據(jù)。無線電信道304上的傳輸可發(fā)生于預先確定的無線電信道上，其可以是預先確定的無線電跳頻序列中的多個無線電信道之一。用于經(jīng)由無線電信道304傳輸?shù)臉俗R當前無線電信道的信道標識符可經(jīng)由靜電信道302被傳送給指示筆104，如下文進一步詳細描述的。

圖5示出了示例指示筆104。如上所述，指示筆104包括導電的且被配置成當鄰近電極矩陣200的經(jīng)驅動電極時接收電流的電極尖端318。如圖所示，尖端318被可操作地耦合到模擬電路504，該模擬電路被配置成將在尖端接收到的電流轉換成對應的電壓。模擬電路504可進一步包括電壓源，該電壓源被配置成將尖端318保存于恒定電壓，或，在其他操作模式期間，將時變電壓施加于該尖端，如下文進一步詳細描述的。

在一些實現(xiàn)中，電極尖端318可以是可開關尖端，該可開關尖端包括被配置成在指示筆104與表面(例如，對著表面400被按壓)接觸的情況下提供第一輸出并在指示筆未與表面接觸(例如，未按壓)的情況下提供第二輸出的可按壓開關505。來自開關505的輸出可接著經(jīng)由無線電信道304被中繼至交互式顯示器102，使得懸停輸入可與接觸輸入?yún)^(qū)別開，即，使得交互式顯示器102可確定指示筆104是與表面400接觸還是并未接觸而是懸停于交互式顯示器102的表面400之上。

在一些實現(xiàn)中，電極尖端318可被配置為測量力。因此，尖端318可生成在輸出范圍內的輸出，這指示由尖端感測到的力。如圖5所示，尖端318與指示筆104的主體間隔距離D，按壓尖端可減少該距離。該尖端可被彈簧向外壓偏，而且距離D被關閉的程度可被感測為施加于尖端的力的代理。

指示筆104進一步包括模數(shù)(A/D)轉換器506，其操作地耦合于模擬電路504并且被配置成數(shù)字化從模擬電路接收到的電壓。作為一個非限制性示例，轉換器506可以1Mbit/s的采樣率轉換具有100kHz帶寬的傳入靜電信號。

指示筆104進一步包括處理器508，其操作地耦合到A/D轉換器506、存儲器510、以及輸入設備側的無線電收發(fā)機512。處理器508被配置成處理來自轉換器506的數(shù)字化信號，執(zhí)行存儲器510中保持的指令，并控制輸入設備側的收發(fā)機512。在一些實現(xiàn)中，輸入設備側收發(fā)機512可被配置成傳送和接收具有例如，2.4GHz與2.5GHz之間的頻率的信號，并且可經(jīng)由同步串行端口被操作地耦合到處理器508。

為了將指示筆104與交互式顯示器102配對并在適當?shù)男诺郎辖o線電信道304，交互式顯示器102的控制器314可通過以將無線電信道信息編碼到驅動信號的一部分中的方法來驅動電極矩陣，經(jīng)由電極矩陣200與在使用中的無線電信道通信，如下面所討論的。指示筆104可經(jīng)由來自電極矩陣200的電極尖端318，經(jīng)由靜電信道302，靜電地接收無線電信道標識符以及同步模式。處理器508可接著執(zhí)行存儲于存儲器510中的指令，以基于從電極矩陣200傳送的無線電信道標識符來從存儲于存儲器中的表或其他合適的數(shù)據(jù)結構中檢索無線電頻率。例如，指示筆104可接著經(jīng)由輸入設備側收發(fā)機512與顯示器側無線電收發(fā)機320之間形成的無線電信道304以所檢索到的無線電頻率來傳送數(shù)據(jù)。以此方式，指示筆可將來自該指示筆的諸如該指示筆相對于電極矩陣200的行位置(Y坐標)的位置信息經(jīng)由無線電信道傳送給交互式顯示器，如參考圖6所詳細地描述的。

在一些實現(xiàn)中，指示筆104可被配置成生成密碼密鑰323。指示筆104可被配置成激勵電極尖端318，以便經(jīng)由指示筆的電極尖端與鄰近的交互式顯示器的電極矩陣的一個或多個感測電極的電容耦合，將密碼密鑰從指示筆電容性地發(fā)送到鄰近的交互式顯示器。指示筆還可被進一步配置成隨后通過無線電信道與交互式顯示器交換經(jīng)加密的通信。經(jīng)加密的通信可使用密碼密鑰來被加密。

圖6示出了在第一通信設備與第二通信設備之間從交互式顯示器向輸入設備傳送信息的示例方法600。例如，方法600可在交互式顯示器系統(tǒng)100中實現(xiàn)，并用于經(jīng)由靜電信道302和建立于交互式顯示器102與指示筆104之間的無線電信道304在交互式顯示器102與指示筆104之間傳送密碼密鑰。

在602，方法600可包括通過將第一通信設備的一個或多個電極與鄰近于第一通信設備的第二通信設備的一個或多個電極電容耦合來建立靜電信道。在一個示例中，交互式顯示器的電極矩陣的一個或多個行電極可在幀期間被順序地驅動。例如，可在輸入檢測模式期間順序地驅動行電極，以便檢測在交互式顯示器處或交互式顯示器上方施加的觸摸輸入和指示筆輸入。在另一示例中，指示筆可激勵電極尖端，并且交互式顯示器的檢測電路可檢測列電極的電容的變化。在任一示例中，靜電信道可被形成于交互式顯示器的(一個或多個)電極與指示筆的電極尖端之間。靜電信道可被用于在交互式顯示器與指示筆之間電容性地發(fā)送信息。

在604，方法600可包括在第一通信設備的第一無線電收發(fā)機與第二通信設備的第二無線電收發(fā)機之間建立無線電信道。在一個示例中，同步和信道標識符信息可通過靜電信道從交互式顯示器被傳送到指示筆。同步信息可被用于同步指示筆與交互式顯示器之間的時序。信道標識符信息可標識在其上數(shù)據(jù)可在指示筆與交互式顯示器之間被發(fā)送的無線電信道。

在606處，方法600可包括經(jīng)由第一通信設備的一個或多個電極與第二通信設備的一個或多個電極的電容耦合，將密碼密鑰從第一通信設備發(fā)送到第二通信設備。在一個示例中，交互式顯示器通過靜電信道將密碼密鑰發(fā)送到指示筆。在另一示例中，指示筆通過靜電信道將密碼密鑰發(fā)送到交互式顯示器。

在一些實現(xiàn)中，密碼密鑰可以是對稱密鑰。此外，在一些實現(xiàn)中，每次發(fā)生觸發(fā)事件時就可隨機地生成對稱密鑰的新版本。在一個示例中，每次在指示筆上安裝升級版本的固件時，就隨機地生成新的對稱密鑰。在一些實現(xiàn)中，密碼密鑰可以是非對稱密鑰。

在指示筆發(fā)送密碼密鑰的一些實現(xiàn)中，交互式顯示器可被配置成在輸入設備正在向交互式顯示器發(fā)送密碼密鑰時隨機地激勵電極矩陣的一個或多個電極。這種隨機激勵可如上所述地創(chuàng)建隱藏密碼密鑰的傳輸?shù)脑肼?。此外，交互式顯示器可被配置成感測來自電極矩陣的電容性信號，并且通過從電容性信號中減去由一個或多個電極的隨機激勵生成的噪聲來從電容性信號中提取密碼密鑰。

在608，方法600可包括使用對稱密鑰來加密第一通信設備與第二通信設備之間的通信。在一個示例中，經(jīng)加密的通信可包括用于指示筆的升級版本的固件。在另一示例中，經(jīng)加密的通信可包括指示筆位置信息。交互式顯示器與指示筆之間的任何合適的通信可使用對稱密鑰來加密。

在610，方法600可包括通過在第一通信設備的第一無線電收發(fā)機與第二通信設備的第二無線電收發(fā)機之間形成的無線電信道來與第二通信設備交換經(jīng)加密的通信。

上述方法可被執(zhí)行以便以竊聽設備難以篡改系統(tǒng)或獲取密碼密鑰的方式在交互式顯示器與指示筆之間傳遞密碼密鑰。具體而言，通過在交互式顯示器的電極與指示筆之間電容性地發(fā)送密碼密鑰，由電極的激勵而生成的電場相對于通過無線電信道的傳輸可以是小的。如此，惡意設備將必須靠近交互式顯示器以便甚至檢測信號。因此，可以以相對于其他方式更安全的方式傳送密碼密鑰。

此外，在一些實現(xiàn)中，附加的安全措施可被采取以便禁止惡意設備篡改系統(tǒng)。例如，可響應于各種觸發(fā)事件隨機地生成新的對稱密鑰，以減少惡意設備篡改系統(tǒng)的可能性。作為另一示例，在指示筆將密碼密鑰傳送給交互式顯示器的情況下，交互式顯示器可在指示筆傳送時隨機地生成噪聲，以便對惡意設備隱藏密碼密鑰。

如上討論的，本文描述的方法和過程可實現(xiàn)于具有外部或內部圖像源312的交互式顯示器102，這通常是計算設備?？杀挥米鲌D像源312的計算設備的內部組件在圖7中被例示出。

圖7示意性地示出了可執(zhí)行上述方法和過程中的一個或多個的計算系統(tǒng)700的非限制性實現(xiàn)。以簡化形式示出了計算系統(tǒng)700。計算系統(tǒng)700可采取以下形式：一個或多個個人計算機、服務器計算機、平板計算機、家庭娛樂計算機、網(wǎng)絡計算設備、游戲設備、移動計算設備、移動通信設備(例如，智能電話)和/或其他計算設備。

計算系統(tǒng)700包括邏輯子系統(tǒng)702和存儲機704。計算系統(tǒng)700可任選地包括顯示子系統(tǒng)706、輸入子系統(tǒng)708、通信子系統(tǒng)710、和/或在圖7中未示出的其他組件。

邏輯子系統(tǒng)702包括被配置成執(zhí)行指令的一個或多個物理設備。例如，邏輯機可被配置成執(zhí)行作為以下各項的一部分的指令：一個或多個應用、服務、程序、例程、庫、對象、組件、數(shù)據(jù)結構、或其他邏輯構造。這種指令可被實現(xiàn)以執(zhí)行任務、實現(xiàn)數(shù)據(jù)類型、轉換一個或多個部件的狀態(tài)、實現(xiàn)技術效果、或以其他方式得到期望結果。

邏輯機可包括被配置成執(zhí)行軟件指令的一個或多個處理器。作為補充或替換，邏輯機可包括被配置成執(zhí)行硬件或固件指令的一個或多個硬件或固件邏輯機。邏輯機的處理器可以是單核或多核，且在其上執(zhí)行的指令可被配置為串行、并行和/或分布式處理。邏輯機的各個組件可任選地分布在兩個或更多單獨設備上，這些設備可以位于遠程和/或被配置成進行協(xié)同處理。邏輯機的各方面可由以云計算配置進行配置的可遠程訪問的聯(lián)網(wǎng)計算設備來虛擬化和執(zhí)行。

存儲機704包括被配置成保存可由邏輯機執(zhí)行以實現(xiàn)此處所述的方法和過程的指令的一個或多個物理設備。在實現(xiàn)這些方法和過程時，可以變換存儲機704的狀態(tài)(例如，保存不同的數(shù)據(jù))。

存儲機704可以包括可移動和/或內置設備。存儲機704可包括光學存儲器(例如，CD、DVD、HD-DVD、藍光盤等)、半導體存儲器(例如，RAM、EPROM、EEPROM等)和/或磁存儲器(例如，硬盤驅動器、軟盤驅動器、磁帶驅動器、MRAM等)等等。存儲機704可包括易失性、非易失性、動態(tài)、靜態(tài)、讀/寫、只讀、隨機存取、順序存取、位置可尋址、文件可尋址和/或內容可尋址設備。

存儲機704包括一個或多個物理設備。然而，本文描述的指令的各方面可另選地通過不由物理設備在有限時長內持有的通信介質(例如，電磁信號、光信號等)來傳播。

邏輯子系統(tǒng)702和存儲機704的各方面可被一起集成到一個或多個硬件邏輯組件中。這些硬件邏輯組件可包括例如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、程序和應用專用的集成電路(PASIC/ASIC)、程序和應用專用的標準產(chǎn)品(PSSP/ASSP)、片上系統(tǒng)(SOC)以及復雜可編程邏輯器件(CPLD)。

在被包括時，顯示子系統(tǒng)706可用于呈現(xiàn)由存儲機704保存的數(shù)據(jù)的視覺表示。此視覺表示可采用圖形用戶界面(GUI)的形式。由于本文所描述的方法和過程改變了由存儲機保持的數(shù)據(jù)，并由此變換了存儲機的狀態(tài)，因此同樣可以轉變顯示子系統(tǒng)706的狀態(tài)以視覺地表示底層數(shù)據(jù)的改變。顯示子系統(tǒng)706可以包括使用實質上任何類型的技術的一個或多個顯示設備?？蓪⒋祟愶@示設備與邏輯子系統(tǒng)702和/或存儲機704組合在共享封裝中，或者此類顯示設備可以是外圍顯示設備。

在包括輸入子系統(tǒng)708時，輸入子系統(tǒng)708包括諸如鍵盤、鼠標、觸摸屏或游戲控制器之類的一個或多個用戶輸入設備或者與其對接。在一些實現(xiàn)中，輸入子系統(tǒng)可以包括所選擇的自然用戶輸入(NUI)部件或與其對接。這種元件部分可以是集成的或外圍的，并且輸入動作的轉導和/或處理可以在板上或板外被處理。NUI部件的示例可包括用于語言和/或語音識別的話筒；用于機器視覺和/或姿勢識別的紅外、色彩、立體顯示和/或深度相機；用于運動檢測和/或意圖識別的頭部跟蹤器、眼睛跟蹤器、加速計和/或陀螺儀；以及用于評估腦部活動的電場感測部件。

當包括通信子系統(tǒng)710時，通信子系統(tǒng)710可被配置成將計算系統(tǒng)700與一個或多個其他計算設備通信地耦合。通信子系統(tǒng)710可以包括與一個或多個不同通信協(xié)議兼容的有線和/或無線通信設備。作為非限制性示例，通信子系統(tǒng)可被配置成用于經(jīng)由無線電話網(wǎng)絡或者有線或無線局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)來進行通信。在一些實現(xiàn)中，通信子系統(tǒng)可允許計算系統(tǒng)700經(jīng)由諸如因特網(wǎng)這樣的網(wǎng)絡將消息發(fā)送至其他設備以及/或者從其它設備接收消息。

本文描述的配置和/或方式本質是示例性的，這些具體實現(xiàn)或示例不應被視為限制性的，因為許多變體是可能的。本文描述的具體例程或方法可以表示任何數(shù)量的處理策略中的一個或多個。如此，所示和/或所述的各種動作可以以所示和/或所述順序、以其他順序、并行地執(zhí)行，或者被省略。同樣，上述過程的次序可以改變。

本公開的主題包括各種過程、系統(tǒng)和配置以及本文公開的其他特征、功能、動作和/或屬性、以及它們的任一和全部等價物的所有新穎且非顯而易見的組合和子組合。