TW201504914A - 電磁感應壓力階度的修正方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種電磁筆之電磁感應壓力階度的修正方法。首先將電磁筆置於觸控面板上，觸控面板具有感應層與至少一感應線圈於透明基板上，感應線圈位於感應層之外圍與透明基板之周邊區域。接著計算該電磁筆之訊號強度並根據電磁筆之頻率計算壓力階度值。然後根據訊號強度計算電磁筆與感應線圈距離，以確定電磁筆之位置。接著根據位置查詢壓力階度補償參數表以取得壓力階度補償參數值。最後將壓力階度值加上壓力階度補償參數值以獲得校正壓力階度值。

Description

電磁感應壓力階度的修正方法
本發明是有關於一種電磁筆之電磁感應壓力階度的修正方法，特別是有關於一種使用壓力階度補償參數表的電磁感應壓力階度的修正方法。
電磁式輸入技術係使用電磁筆與具有感應線圈的輸入裝置。電磁筆具有方便書寫、筆尖壓感功能以及感應高度等優點，另外還可具有側邊按鍵（作為右鍵／中鍵）功能以及電磁筆尾部橡皮擦功能以增加使用上的功能及彈性。
被廣泛應用的觸控面板則是以電容式觸控輸入技術為主流。觸控面板模組中包含一可儲存電荷的感應層。位於觸控螢幕周邊的感應器施加電場於觸控面板表面，並形成一電容。對於一被動式觸控源而言，例如使用者的手指或導電裝置，當觸控源接觸觸控面板表面時與位於觸控面板周邊的感應器之間將產生電流。不同觸控面板周邊的感應器產生的電流差異可用於計算觸控點位於觸控面板表面的位置。由於被動式觸控面板必須以導體才能有效運作，當使用非導電裝置例如使用者戴手套或非導體觸控筆（stylus）時被動式觸控面板的運作效果並不理想。對於主動式電容觸控輸入技術而言，當觸控點感應到觸控動作時，主動元件自觸控點發出一激發訊號電流至感應器，並因此計算觸控點位於觸控面板表面的位置。
電磁式輸入技術的優點是如以上所述具有方便書寫、筆尖壓感功能以及感應高度等優點，可是如果用手或是其他的接觸物直接點選不會有反應，必需要有特定的電磁筆才可以操作。電容式觸控輸入技術的優點是可以用手或是任何的接觸物進行輸入操作，且多點式觸控可利用手勢變化進行多樣化的操作，根據特有的對應動作，可產生多種應用。因此若將電磁式與電容式輸入技術整合進入觸控面板可兼具二種輸入技術的優點，並可大幅提高使用的便利性。
不過觸控面板的發展趨勢是趨向重量輕、厚度薄以及低成本。雖然將電磁感應線圈基板置於觸控面板後方有不影響觸控面板光學特性的優點，但仍須增加額外的感應線圈印刷電路板（PCB），使得觸控面板的重量及成本均增加，且在製造上也有顯示面板與電磁感應線圈基板對位的問題。
因此為了節省成本，新的技術出現將感應線圈基板省略直接將感應線圈形成於觸控面板上趨勢。甚至僅將感應線圈形成於觸控面板之感應層四周。不過由於感應線圈僅位於感應層四周，電磁筆在感應線圈內的不同位置，發出或接收到的訊號會出現強度不同的現象，也導致產生的壓力階度出現誤差的問題。因此，有必要找出一種改善的對策，以解決電磁筆因位於感應線圈內的不同位置而出現壓力階度誤差的問題。
本發明的目的在於提出一種電磁筆之電磁感應壓力階度的修正方法。利用對應座標的電磁筆壓力階度補償參數表，在電磁筆於觸控面板上使用壓力階度功能時，根據所處位置的座標自動查詢壓力階度補償參數表補償校正以獲得較接近真實數值的壓力階度值，可有效避免因電磁筆與位於觸控面板四周感應線圈之間的距離不同而造成訊號強度不均所導致的壓力階度誤差的問題。
壓力階度補償參數表係利用以下的步驟建立。首先具有標準頻率與標準訊號強度值的電磁筆置於觸控面板上，觸控面板具有感應層與至少一感應線圈於透明基板上，感應線圈位於感應層之外圍與透明基板之周邊區域。接著量測電磁筆各預定位置所接收到的訊號強度值。將訊號強度值減去標準訊號強度值以計算電磁筆與感應線圈之間的距離，並確定各預定位置。然後量測觸控面板上各預定位置所接收到的電磁筆之頻率值。最後將頻率值減去標準頻率值以產生各預定位置的誤差值以建立壓力階度補償參數表。
電磁筆之電磁感應壓力階度的修正方法則包含以下步驟。首先將電磁筆置於觸控面板上，觸控面板具有感應層與至少一感應線圈於透明基板上，感應線圈位於感應層之外圍與透明基板之周邊區域。接著計算電磁筆之訊號強度並根據電磁筆之頻率計算壓力階度值。然後根據訊號強度計算電磁筆與感應線圈距離，以確定電磁筆之位置。接著根據該位置查詢壓力階度補償參數表以取得壓力階度補償參數值。最後將壓力階度值加上壓力階度補償參數值以獲得校正壓力階度值。
本發明的一些實施例將詳細描述如下。然而，除了如下描述外，本發明還可以廣泛地在其他的實施例施行，且本發明的範圍並不受實施例之限定，其以之後的專利範圍為準。再者，為提供更清楚的描述及更易理解本發明，圖式內各部分並沒有依照其相對尺寸繪圖，某些尺寸與其他相關尺度相比已經被誇張；不相關之細節部分也未完全繪出，以求圖式的簡潔。
第一圖顯示一觸控面板之感應基板。感應基板10具有電容感應層14與電磁感應線圈16位於一透明基板12上。感應基板10一般置於觸控面板之液晶面板上方。透明基板12一般為玻璃基板，但亦不排除使用其他透明基板。電容感應層14包含複數個感應電極（detectionelectrode）及連接感應電極至觸控感應控制電路之導體線路。感應電極排列組成一感應偵測區域，當接觸物例如使用者手指接近或接觸感應電極時，使用者手指與感應電極之間即構成一電容。使用者手指位於感應偵測區域上的位置即接近或接觸的感應電極的位置，而感應電極的電容値則因使用者手指與感應電極之間的電容而改變。
電磁感應線圈16包含複數個金屬導體線圈，配置於電容感應層14外圍透明基板12上之周邊區域，並連接至電磁感應控制電路。電磁感應線圈16可接收偵測電磁筆發出的訊號，藉由電磁筆頻率的變化辨識電磁筆筆尖壓感階度變化、按鍵是否被按下以及電磁筆尾部橡皮擦功能是否被使用等操作。
第二圖顯示一可使用於第一圖所示之感應基板的電磁筆。電磁筆20包含筆殼21、筆芯22、電路板24、鐵心（ferrite core）26及按鍵28。為了能夠在第一圖所示之感應基板上使用，筆芯22為導體材料構成，例如金屬材料。筆芯22一般為可移動以模擬及反應電磁筆20的筆尖壓感階度變化。一般的設計為筆芯22移動可帶動電磁筆20的發射訊號頻率變化，以反應電磁筆20的筆尖壓感階度變化。由筆芯22移動帶動的電磁筆20的發射訊號頻率變化通常藉由電磁筆20之共振電路中電感值的變化達成。例如筆芯22與鐵心26相對位置的變化造成共振電路中電感值的變化，或是筆芯22移動造成鐵心26與其他鐵心相對位置的變化造成共振電路中電感值的變化。鐵心26則以導線連接電路板24，電路板24上具有電磁筆20之共振電路與控制電路等。按鍵28可藉由電路板24上的開關改變電磁筆20的發射訊號頻率，以執行電磁筆20預設的功能。
第三A圖顯示一觸控面板之觸控感應模組之功能方塊圖。觸控面板之觸控感應模組1包含感應基板10、電磁感應控制電路30、觸控感應控制電路40及處理器50。電磁感應控制電路30係用於處理電磁感應線圈16接收來自電磁筆的訊號，以計算電磁筆訊號的頻率變化，以供後續產生筆尖壓感階度變化、按鍵被按下等預先設定欲執行的功能。觸控感應控制電路40係用於處理來自電容感應層14的觸控訊號，以產生電磁筆座標位置。電磁感應控制電路30一般包含雙通道多工器、功率放大及過濾電路、取樣電路以及微處理器等。觸控感應控制電路40則包含多通道多工器、功率放大及過濾電路、取樣電路以及微控制器等。處理器50則根據電磁感應控制電路30與觸控感應控制電路40輸出的訊號，整合處理因電磁筆訊號的頻率變化產生的筆尖壓感階度變化、按鍵被按下等訊號，以及電磁筆座標位置的訊號。
值得注意的是電磁感應控制電路30與觸控感應控制電路40並不必然是分開的實體元件，而僅是執行不同功能的部分。亦即電磁感應控制電路30與觸控感應控制電路40亦可為單一實體元件中執行不同功能的部分。第三B圖顯示一觸控面板之另一種觸控感應模組之功能方塊圖。
觸控感應模組1包含感應基板10、電磁及觸控感應控制電路31及處理器50。電磁及觸控感應控制電路31係用於處理電磁感應線圈16接收來自電磁筆的訊號以及處理來自電容感應層14的觸控訊號，以分別計算電磁筆訊號的頻率變化及產生電磁筆座標位置，以供後續產生筆尖壓感階度變化、按鍵被按下等預先設定欲執行的功能。電磁及觸控感應控制電路31一般包含雙通道多工器、功率放大及過濾電路、取樣電路以及微處理器等。處理器50則根據電磁及觸控感應控制電路31輸出的訊號，整合處理因電磁筆訊號的頻率變化產生的筆尖壓感階度變化、按鍵被按下等訊號，以及電磁筆座標位置的訊號。
如前述電磁筆的筆尖壓感階度變化是利用電磁感應線圈接收到電磁筆訊號的頻率變化產生。由於感應線圈係形成於觸控面板之電容感應層四周，不論電磁筆是位在感應線圈內的任何位置，都是由電容感應層四周感應線圈接收訊號，但不同位置與感應線圈之間的距離並不相同，因此造成發出或接收到的訊號會出現強度不均勻的現象，同時導致所產生的壓力階度出現誤差的問題。此問題會隨觸控面板或感應線圈的尺寸增大而更加惡化。第四圖顯示感應線圈，而第五A圖至第五C圖顯示感應線圈接收到的電磁筆訊號強度與電磁筆位於感應線圈內位置的關係。如第四圖及第五A圖至第五C圖所示，當感應線圈的尺寸L越大時，感應線圈接收到的訊號強度不均勻的現象就越明顯，也就是當電磁筆距離感應線圈越遠，感應線圈接收到的電磁筆訊號強度就越弱。
在本發明的一實施例中，係根據觸控面板上電磁筆的訊號強度，並利用一壓力階度補償參數表來補償壓力階度的漂移。首先以一具有標準頻率的電磁筆，並利用電磁筆與觸控面板上感應線圈之間的距離計算觸控面板上各預定位置，並計算上各預定位置所接收到電磁筆的頻率值。第六圖顯示觸控面板上感應線圈內一預定位置。由於感應線圈所感應到的電磁筆訊號強度係隨電磁筆與感應線圈之間的距離增加而減少，因此根據感應線圈所感應到的電磁筆訊號強度衰減程度可反推出電磁筆與觸控面板上感應線圈之間的距離，例如與感應線圈垂直線段部分的距離X以及與感應線圈水平線段部分的距離Y。最後，以所量得各預定位置的頻率值減去標準值，便可獲得各預定位置的誤差值，並建立一個壓力階度補償參數表。
第七 A圖顯示本發明的一實施例之建立電磁筆壓力階度補償參數表的方法流程圖。如第七 A圖所示，首先於步驟70中，將具有標準頻率的電磁筆置於觸控面板上之預定位置。接著於步驟71中，量測各預定位置所接收到的電磁筆頻率值。最後於步驟72中，將電磁筆頻率值減去電磁筆之標準頻率值可獲得各預定位置的誤差值以建立壓力階度補償參數表。壓力階度補償參數表可內建於處理器或電磁感應控制電路或電磁及觸控感應控制電路的韌體程式中。
如以上所述，觸控面板上各預定位置係藉由電磁筆與觸控面板上感應線圈之間的距離決定。由於感應線圈所感應到的電磁筆訊號強度係隨電磁筆與感應線圈之間的距離增加而減少，因此根據感應線圈所感應到的電磁筆訊號強度衰減程度可反推出電磁筆與觸控面板上感應線圈之間的距離。第七 B圖顯示本發明的一實施例之計算電磁筆與觸控面板上感應線圈之間距離的方法流程圖。如第七 B圖所示，首先於步驟73中，將具有標準訊號強度值的電磁筆置於觸控面板上之預定位置。接著於步驟74中，量測電磁筆各預定位置所接收到的訊號強度值。最後於步驟75中，訊號強度值減去標準訊號強度值以計算電磁筆感應線圈距離，並確定預定位置。
利用壓力階度補償參數表，當電磁筆於觸控面板上使用時，可執行電磁感應壓力階度的修正方法以修正補償電磁筆的感應壓力階度。第七 C圖顯示本發明的一實施例之電磁感應壓力階度的修正方法流程圖。如第七 C圖所示，首先於步驟76中，將電磁筆置於觸控面板上。接著於步驟77中，計算電磁筆訊號強度並根據電磁筆之頻率計算壓力階度值。然後於步驟78中，根據電磁筆訊號強度計算電磁筆與感應線圈距離，以確定電磁筆位置並查詢補償參數表取得壓力階度補償參數值。最後於步驟79中，將壓力階度值加上壓力階度補償參數值以獲得校正後的壓力階度值。
本發明利用對應座標的電磁筆壓力階度補償參數表，在電磁筆於觸控面板上使用壓力階度功能時，根據電磁筆訊號強度計算電磁筆與感應線圈距離，以確定電磁筆位置並藉以自動查詢壓力階度補償參數表補償校正以獲得較接近真實數值的壓力階度值，可有效避免因電磁筆與位於觸控面板四周感應線圈之間的距離不同而造成訊號強度不均所導致的壓力階度誤差的問題
上述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟悉此技藝之人士能了解本發明之內容並據以實施，當不能據以限定本發明之專利範圍，即凡其他未脫離本發明所揭示精神所完成之各種等效改變或修飾都涵蓋在本發明所揭露的範圍內，均應包含在以下之申請專利範圍內。
1‧‧‧觸控感應模組
10‧‧‧感應基板
12‧‧‧透明基板
14‧‧‧電容感應層
16‧‧‧電磁感應線圈
20‧‧‧電磁筆
21‧‧‧筆殼
22‧‧‧筆芯
24‧‧‧電路板
26‧‧‧鐵心
28‧‧‧按鍵
30‧‧‧電磁感應控制電路
31‧‧‧電磁及觸控感應控制電路
40‧‧‧觸控感應控制電路
50‧‧‧處理器
70‧‧‧將具有標準頻率的電磁筆置於觸控面板上之預定位置
71‧‧‧量測各預定位置所接收到的電磁筆頻率值
72‧‧‧頻率值減去標準頻率值可獲得誤差值以建立壓力階度補償參數表
73‧‧‧將具有標準訊號強度值的電磁筆置於觸控面板上之預定位置
74‧‧‧量測電磁筆各預定位置所接收到的訊號強度值
75‧‧‧訊號強度值減去標準訊號強度值以計算電磁筆感應線圈距離
76‧‧‧將電磁筆置於觸控面板
77‧‧‧計算電磁筆訊號強度並根據頻率計算壓力階度值
78‧‧‧根據電磁筆訊號強度計算電磁筆與感應線圈距離，以查詢補償參數表取得壓力階度補償參數值
79‧‧‧將壓力階度值加上壓力階度補償參數值以獲得校正後的壓力階度值
第一圖顯示一觸控面板之感應基板。第二圖顯示一可使用於第一圖所示之感應基板的電磁筆。第三A圖顯示一觸控面板之觸控感應模組之功能方塊圖。第三B圖顯示一觸控面板之另一種觸控感應模組之功能方塊圖。第四圖顯示感應線圈。第五A圖至第五C圖顯示感應線圈接收到的電磁筆訊號強度與電磁筆位於感應線圈內位置的關係。第六圖顯示觸控面板上感應線圈內一預定位置。第七 A圖顯示本發明的一實施例之建立壓力階度補償參數表的方法流程圖。第七 B圖顯示本發明的一實施例之計算電磁筆與觸控面板上感應線圈之間距離的方法流程圖。第七C圖顯示本發明的一實施例之電磁感應壓力階度的修正方法流程圖。
76‧‧‧將電磁筆置於觸控面板
77‧‧‧計算電磁筆訊號強度並根據頻率計算壓力階度值
78‧‧‧根據電磁筆訊號強度計算電磁筆與感應線圈距離，以查詢補償參數表取得壓力階度補償參數值
79‧‧‧將壓力階度值加上壓力階度補償參數值以獲得校正後的壓力階度值

Claims (4)

  1. 一種建立電磁筆壓力階度補償參數表的方法，包含：將具有一標準頻率與一標準訊號強度值的一電磁筆置於一觸控面板上，該觸控面板具有一感應層與至少一感應線圈於一透明基板上，該感應線圈位於該感應層之外圍與該透明基板之周邊區域；量測該電磁筆各預定位置所接收到的訊號強度值；將訊號強度值減去該標準訊號強度值以計算該電磁筆與該感應線圈之間的距離，並確定該各預定位置；量測該觸控面板上該各預定位置所接收到的該電磁筆之頻率值；及將該頻率值減去該標準頻率值以產生該各預定位置的誤差值以建立一壓力階度補償參數表。
  2. 一種電磁筆之電磁感應壓力階度的修正方法將一電磁筆置於一觸控面板上，該觸控面板具有一感應層與至少一感應線圈於一透明基板上，該感應線圈位於該感應層之外圍與該透明基板之周邊區域；    計算該電磁筆之一訊號強度並根據該電磁筆之一頻率計算一壓力階度值；    根據該訊號強度計算該電磁筆與該感應線圈距離，以確定該電磁筆之一位置；    根據該位置查詢申請專利範圍第1項之該壓力階度補償參數表以取得一壓力階度補償參數值；及    將該壓力階度值加上該壓力階度補償參數值以獲得一校正壓力階度值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該感應層包含一電容感應層。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該電磁筆包含一由導體材料構成之筆芯。
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