TWI585616B - 資訊輸入筆 - Google Patents

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TWI585616B
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長澤俊輔
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西村智彥
宮崎伸一
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夏普股份有限公司
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Description

資訊輸入筆
本發明係關於一種資訊輸入筆，且具體而言，係關於一種用於在一電容性觸控面板中輸入資訊之資訊輸入筆。
慣例上，存在諸多類型之習用觸控面板，諸如電阻膜、紅外線及超音波型。然而，近年來，用於行動電話中之電容型逐漸吸引人們的注意。
在使用一電容型之一觸控面板中，藉由使一手指或一資訊輸入筆(下文中，亦稱作一手寫筆)接觸一觸控面板之觸控表面，在該觸控面板之一電極與該手寫筆之間形成電容，且藉由偵測流動穿過該電容之微電流之改變量，偵測該手寫筆與觸控螢幕接觸之一接觸位置。
若手寫筆完全由黃銅或鋼製成，則組態變得簡單且可以低成本製造手寫筆。
圖10係闡述使用一習用手寫筆之一觸控面板設備之一圖式且係圖解說明該觸控面板設備之外部之一透視圖。
此觸控面板設備201具有一電容性觸控面板110及用於在一觸控面板110中輸入資訊之一手寫筆200，且該觸控面板設備經組態以在手寫筆200接觸或接近觸控面板110之一觸控表面111時偵測該手寫筆在該觸控表面上觸控之一位置。手寫筆200由諸如黃銅及鋼之金屬材料形成。
此外，一般而言，此一觸控面板設備201與一顯示設備(未展示)整合在一起，且觸控面板設備201之觸控表面經安 置以堆疊於該顯示設備之顯示表面上。
在其中整合有此一觸控面板設備201及一顯示設備之一資訊輸入設備中，一操作者可藉由對在該顯示設備之顯示表面上顯示一操作按鈕之一區域執行一觸控操作來輸入資訊。
專利文獻1揭示一種手寫筆，其集中於一筆之一尖端電連接至一手指以及該筆之可操作性上。
圖11係闡述專利文獻1中所揭示之一手寫筆之一圖式。圖11(a)圖解說明此手寫筆之外部。圖11(b)圖解說明此手寫筆之筆尖端區段之剖面結構。
此手寫筆1包括由一操作者握持之一筆主體1及形成於筆主體1之尖端區段上之一導電筆尖端2。在筆主體1之外圓周區段上，一導電構件4安置於大體上由一手握持之部分處以便形成電連接至導電筆尖端2之一導電部分5。筆主體1之其他部分形成為諸如一樹脂模製物項之一不導電區段3。
針對具有此一組態之手寫筆1，可藉由筆尖端判定形成於一電容性觸控面板設備之一電極與一操作者之間的電容之位置，且使得極其準確位置資訊之輸入成為可能。此外，在圖11(b)中，P係一觸控面板顯示器之一觸控表面。
此外，在專利文獻2中揭示一種用於一電容性觸控面板設備中之手寫筆。
圖12圖解說明專利文獻2中所揭示之此手寫筆。
此手寫筆20供一操作者用於用其手握著該手寫筆來使該 手寫筆之尖端區段與電容性觸控面板30接觸以在一觸控面板30中輸入字元及圖式。
手寫筆20包括一筆主體21、一筆尖端區段22及由金屬製成之一導電區段23。導電區段23安置於一操作者握持之一抓握區段上，且筆尖端區段22與導電區段23藉由一預定導電構件而電連接。筆尖端區段22係在輸入字元及圖式時接觸一絕緣層31之部分且由諸如鋁之一導電物質構成。
觸控面板30具有其中一基底材料33、一透明導電膜32及絕緣層31堆疊於一LCD顯示區段(其未展示)上之一組態。
[專利文獻]
專利文獻1：日本特許公開案第10-171579號
專利文獻2：日本特許公開案第2010-61351號
然而，一習用手寫筆可取決於一操作者在一高精度觸控面板中握持一筆之方式而導致一不便。
握持一筆之方式取決於人而變化，諸如有人筆直地握持一筆而有人傾斜地握持一筆。存在其中如上文所闡述握持一筆之方式之差異成為以高敏感度偵測一電容改變之一高精度觸控面板中之所偵測觸控位置分散之一原因之一問題。
下文將詳細地闡述此問題。
圖13係闡述圖10中所圖解說明之習用觸控面板設備中之一觸控操作之一圖式。圖13(a)圖解說明其中相對於一觸控 表面垂直地握持此手寫筆來執行一觸控操作之一狀態。圖13(b)藉助輪廓線Lc1圖解說明在一觸控面板之一觸控位置處及該觸控位置附近所偵測之電容改變之大小之一分佈。圖13(c)藉助一圖形G1圖解說明沿水平方向之電容改變之大小S。
圖14係闡述圖10中所圖解說明之習用觸控面板設備中之一觸控操作之一圖式。圖14(a)圖解說明其中相對於一觸控表面對角地傾斜此手寫筆來執行一觸控操作之一狀態。圖14(b)藉助輪廓線Lc2圖解說明在一觸控面板之一觸控位置處及該觸控位置附近所偵測之電容改變之大小之一分佈。圖14(c)藉助一圖形G2圖解說明沿水平方向之電容改變之大小S。
舉例而言，在圖10中所圖解說明之觸控面板設備201中，如圖13(a)中所圖解說明，當在相對於觸控面板區段110之觸控表面111垂直地握持手寫筆200時執行一觸控操作時，由此觸控操作所導致之電容改變之大小S之分佈由沿左及右方向(X方向)以及頂部及底部方向(Y方向)對稱之輪廓線Lc1表示，其中觸控表面111上之實際觸控位置RTp作為中心，如圖13(b)中所圖解說明。Xp係通過實際觸控位置RTp且沿X方向平行之一軸線，Yp係通過實際觸控位置RTp且沿Y方向平行之一軸線，Zp係通過實際觸控位置RTp且相對於觸控表面111垂直之一軸線，且Xp軸線與Yp軸線正交。
在此情形中，在觸控面板區段中，將一觸控位置之X方 向之座標Ax計算為位置A1與位置A2之間的中間位置(Ax=(A1+A2)/2)，電容改變之大小匹配在位置A1及位置A2處之一預定臨限值Sth。在此情形中，所偵測觸控位置之X方向之座標Ax匹配實際觸控位置RTp之X方向之座標。
另一方面，在圖10中所圖解說明之觸控面板設備201中，如圖14(a)中所圖解說明，當在相對於觸控面板110之觸控表面111對角地將手寫筆200向左傾斜時執行一觸控操作時，由此觸控操作所導致之電容改變之大小S之分佈係如圖14(b)中藉助輪廓線Lc2所展示。θx表示手寫筆200相對於觸控表面111之斜坡之角度，且在此情形中，斜坡之角度θx小於90度。
換言之，展示由此觸控操作所導致之電容改變之大小之分佈的輪廓線Lc2在由該觸控操作所導致之電容改變之一峰值Sp位置之右側上係密集的且在此峰值位置之左側上係稀疏的，藉此形成沿左及右方向(X方向)不對稱之一幾何圖。
在此情形中，在該觸控面板區段中，將一觸控位置之X方向之座標Bx計算為位置B1與位置B2之間的中間位置(Bx=(B1+B2)/2)，電容改變之大小匹配在位置B1及位置B2處之一預定臨限值Sth。因此，所偵測觸控位置之X方向之座標Bx自實際觸控位置RTp之X方向之座標向左側偏移。
在其中使用手寫筆200對觸控表面111執行一觸控操作之一情形中，由於此一手寫筆200之傾斜而發生所偵測觸控 位置之分散。此乃因，在一高精度觸控面板上，電容改變不僅由於與觸控面板之一觸控表面接觸之筆尖端且亦係由於觸控表面附近之一手寫筆之尖端區段之一導電部分而在觸控面板上發生，藉此當手寫筆傾斜時，由於此導電部分而在觸控面板上之電容改變之大小之分佈相對於觸控位置係不對稱的。
針對專利文獻1及專利文獻2中所揭示之手寫筆，類似地發生此一問題。具體而言，此乃因，在專利文獻1及專利文獻2中所揭示之手寫筆中，筆尖端區段之一導電構件係一導電棒狀主體，且在此情形中，在一觸控面板與該導電棒狀主體之間所產生之電容之大小根據手寫筆之斜坡之角度而改變。
此外，在專利文獻1中，揭示了在筆尖端區段處包括一球形導體之一手寫筆。然而，複數個球形導體沿筆之軸線之方向配置於此手寫筆之尖端區段中。此外，用於將此等球形導體連接至一人之一手之一連接器主體具有與筆主體相同之直徑。針對此一組態，在一觸控面板與該連接器主體或該等球形導體之間所產生之電容之大小根據手寫筆之斜坡之角度而改變。
本發明意欲解決諸如上文所闡述之彼等問題之問題。本發明之一目標係提供一種資訊輸入筆，其允許對一觸控位置之準確偵測，而無論在使用該資訊輸入筆對一電容性觸控面板之一操作時此資訊輸入筆如何傾斜。
提供一種用於在一電容性觸控面板上輸入資訊之資訊輸入筆，其包括：一筆主體區段，其由一操作者握持且由一不導電構件構成，一筆尖端區段，其形成於該筆主體區段之一端上以朝向一尖端側逐漸變細；及一球形構件，其安裝於該筆尖端區段之一尖端上且由一導電構件構成，其中該筆主體區段包括：一接觸構件，其安裝於該筆主體區段上以在該操作者握持該筆主體區段時接觸該操作者之一手且由一導電構件構成；及一導電導線，其經安置以穿過該筆主體區段及該筆尖端區段，用於連接該接觸構件與該球形構件，藉此達成上文所闡述之目標。
較佳地，在根據本發明之一資訊輸入筆中，該球形構件由金屬材料製成。
再較佳地，在根據本發明之一資訊輸入筆中，構成該球形構件之該金屬材料係不銹鋼。
再較佳地，在根據本發明之一資訊輸入筆中，該球形構件之一表面由樹脂材料覆蓋。
再較佳地，在根據本發明之一資訊輸入筆中，該球形構件由導電樹脂材料製成。
再較佳地，在根據本發明之一資訊輸入筆中，該球形構件以可旋轉方式安裝於該筆尖端區段上。
再較佳地，在根據本發明之一資訊輸入筆中，該接觸構件由安裝於當該操作者握持該筆主體區段時該操作者之一手指尖端接觸該筆尖端區段之側之一位置處的一管狀導電構件構成。
再較佳地，在根據本發明之一資訊輸入筆中，該管狀導電構件之一筆尖端區段側上之一邊緣經安置以與該筆尖端區段之該尖端間隔開30 mm至40 mm。
再較佳地，在根據本發明之一資訊輸入筆中，該觸控面板：具有包括沿一第一方向延伸的彼此平行之複數個第一電極及沿一第二方向延伸的彼此平行之複數個第二電極之一組態，該複數個第一電極及該複數個第二電極經安置以在兩個層級中交叉；且當由該操作者握持之該筆主體區段之該筆尖端區段接觸或接近該觸控面板時，根據在其中該筆尖端區段觸控之該觸控面板上之一部分處或其中該筆尖端區段最緊密地接近之一位置處及該位置之周圍區域所產生之一電容改變，偵測由該操作者操作之一位置，該電容形成於該等第一電極與該等第二電極之一相交點處。
再較佳地，在根據本發明之一資訊輸入筆中，該各別複數個第一電極係藉由沿一縱向或橫向方向配置稜形形狀單元電極區段且將該等稜形形狀單元電極區段彼此電連接而製成，毗鄰第一電極經安置以使得該等毗鄰第一電極中之一者之該等稜形形狀單元電極區段中之每一者之一對角側與另一毗鄰第一電極之該等稜形形狀單元電極區段中之每一者之一對角側彼此相對，該各別複數個第二電極係藉由沿一橫向或縱向方向配置稜形形狀單元電極區段且將該等稜形形狀單元電極區段彼此電連接而製成，毗鄰第二電極經安置以使得該等毗鄰第二電極中之一者之該等稜形形狀單元電極區段中之每一者之一對角側與另一毗鄰第二電極 之該等稜形形狀單元電極區段中之每一者之一對角側彼此相對，且該複數個第一電極及該複數個第二電極經安置以使得該等第一電極及該等第二電極之該等各別稜形形狀單元電極堆疊而在其間插置有一絕緣構件。
再較佳地，在根據本發明之一資訊輸入筆中，該等毗鄰第一電極經定位以使得該等毗鄰第一電極中之一者之該等稜形形狀單元電極區段之一配置節距經安置以相對於另一毗鄰第一電極之該稜形形狀單元電極區段之一配置節距偏移一節距之二分之一，且該等毗鄰第二電極經定位以使得該等毗鄰第二電極中之一者之該等稜形形狀單元電極區段之一配置節距經安置以相對於另一毗鄰第二電極之該稜形形狀單元電極區段之一配置節距偏移一節距之二分之一。
下文中將闡述具有上文所闡述之組態之本發明之功能。
在本發明中，一資訊輸入筆包括：一筆主體區段，其由一操作者握持且由一不導電構件構成；一筆尖端區段，其形成於該筆主體區段之一端上以朝向一尖端側逐漸變細且由一不導電構件構成；及一球形構件，其安裝於該筆尖端區段之一尖端上且由一導電構件構成，其中一接觸構件安裝於該筆主體區段上以使得當一操作者握持該筆主體區段時該操作者之一手接觸該接觸構件，且該接觸構件與該球形構件藉由穿過該筆主體區段及該筆尖端區段之一導電導線而連接。因此，當使用該資訊輸入筆對觸控面板執行一觸控操作時，實質上僅在該資訊輸入筆中之筆尖端區段之尖端上之球形構件與觸控面板之電極之間形成電容。
換言之，在除該資訊輸入筆中之筆尖端區段之尖端之外的一部分與觸控面板之電極之間不形成電容。出於此原因，甚至在其中在相對於一觸控表面對角地傾斜該資訊輸入筆時執行一觸控操作之一狀態中，由此觸控操作產生之電容改變之大小之分佈沿左及右方向以及頂部及底部方向係均勻的，其中觸控表面上之實際觸控位置作為中心。
因此，可準確地偵測一觸控位置，而無論在對一電容性觸控面板之一觸控操作時該資訊輸入筆如何傾斜。
如上文所闡述，根據本發明，可獲得一種資訊輸入筆，其允許對一觸控位置之準確偵測，而無論在對一電容性觸控面板之一觸控操作時該資訊輸入筆如何傾斜。
下文中，將參考附圖來闡述本發明之實施例。
(實施例1)
圖1係闡述根據本發明之實施例1之作為一資訊輸入筆之一手寫筆之一圖式且係圖解說明包括此手寫筆之一觸控面板設備之外部之一透視圖。
此觸控面板設備10包括一電容性觸控面板110及用於在觸控面板110上輸入資訊之一手寫筆100，且經組態以使得觸控面板110藉由使手寫筆100與觸控面板110之一觸控表面111接觸或接近來偵測由手寫筆100進行之操作之一位置。
此外，一般而言，此一觸控面板設備10與一顯示設備 (未展示)整合在一起，且該觸控面板設備之觸控表面111經安置以堆疊於該顯示設備之顯示表面上。
在其中整合有此一觸控面板設備10及該顯示設備之一資訊輸入設備中，一操作者可藉由對在該顯示設備之顯示表面上顯示一操作按鈕及諸如此類之一區域執行一觸控操作來輸入資訊。
圖2係闡述包括根據本發明之實施例1之手寫筆之一觸控面板設備之一方塊圖且圖解說明構成該觸控面板設備之一觸控面板之一組態。
觸控面板110包括：一面板主體110a，其具有複數個驅動線(第一電極)2及複數個感測線(第二電極)3；一驅動線驅動區段112，其用於將一驅動信號Ds施加至面板主體110a之驅動線2；及一信號處理區段120，其用於自感測線3接收由此驅動信號Ds之施加所產生之一感測信號Ss以藉由對感測信號Ss進行信號處理來產生指示一操作位置(觸控位置)RTp(參見圖5及圖6)之觸控資訊ISp。
此信號處理區段120包括：一放大器電路113，其用於放大來自複數個感測線3之感測信號Ss；一信號選擇區段114，其用於依序選擇來自複數個感測線3之經放大感測信號ASs以輸出選定經放大感測信號ASs；一A/D轉換器區段115，其用於將來自信號選擇區段114之感測信號ASs轉換為一數位信號DSs；一解碼處理區段116，其用於解碼在此A/D轉換器區段115(使用一轉換信號基於用於產生驅動信號Ds之序列信號進行解碼)處所獲得之數位信號DSs以獲得 對應於面板主體110a中之驅動線2與源極線3之相交點處之電容改變之大小的信號強度Cd；及一觸控位置偵測區段117，其用於基於信號強度Cd而偵測指示一操作者在面板主體110a上之觸控位置之觸控資訊ISp。
此處，觸控面板110具有與一習用觸控面板設備200中之組態相同之一組態，該觸控面板具有其中彼此平行安置之複數個驅動線2及彼此平行安置之複數個感測線3經安置以在兩個層級中交叉之一組態。
圖3係用於闡述包括根據本發明之實施例1之手寫筆之一觸控面板設備之一圖式。圖3(a)係此觸控面板設備中之一面板主體之一局部剖視透視圖。圖3(b)係在圖3(a)之線IIIb-IIIb'處之一剖面圖。圖3(c)係圖解說明圖3(a)中所圖解說明之面板主體之一部分之一平面圖。
構成一觸控面板之此面板主體110a具有在頂部及底部上之一對絕緣基板1a及1c(諸如一玻璃基板)，該對絕緣基板有間隔地安置以彼此相對。在頂部側之絕緣基板1a之底部表面上，複數個驅動線2沿X方向平行安置，且在底部側之絕緣基板1c之頂部表面上，複數個感測線3沿Y方向平行安置。此處，驅動線2及感測線3各自由一帶形導電層構成，且驅動線2與感測線3藉由由PET樹脂或諸如此類製成之一絕緣層1b而絕緣。在其中驅動線2及感測線3與插置於其間之一絕緣層1b三維地相交之每一相交點A處形成一電容Cp。藉由分析在其中驅動線2與感測線3相交之一相交位置(觸控面板主體之每一座標)處之信號強度來求出在每一相 交點A處形成之電容Cp，該信號強度係藉由對上述感測信號Ss進行信號處理而獲得。
圖4係闡述根據本發明之實施例1之手寫筆之一圖式。圖4(a)圖解說明此手寫筆之一剖面結構。圖4(b)圖解說明其中此手寫筆正接觸一觸控表面之一狀態。
此手寫筆100包括：一筆主體103，其由一操作者握持且由不導電構件構成；一筆尖端區段102，其形成於筆主體區段103之一端上以朝向尖端側逐漸變細且由一不導電構件構成；及一球形構件101，其安裝於筆尖端區段102之尖端上且由一導電構件構成。此處，絕緣樹脂或剛性塑膠用於該不導電構件。
筆主體區段103具有：一導電接觸構件104，其安裝於筆主體區段103上以在一操作者握持筆主體區段103時接觸該操作者之手；及一導電導線105，其經安置以穿過筆主體區段103及筆尖端區段102用於連接接觸構件104與球形構件101。
此處，球形構件101係一不銹鋼球。然而，此球形構件101可由其他金屬材料製成，且此外，可由除金屬之外的材料製成，諸如導電樹脂材料。
此外，接觸構件104由安裝於筆主體區段103之筆尖端區段102之側上之當一操作者握持筆主體區段103時該操作者之一手指尖端H所接觸之位置處之一管狀金屬構件構成。
此外，導電導線105使用具有0.1 mm或更小之一直徑之一銅導線。可期望用於導電導線之一金屬導線之直徑係儘 可能細以便使對在觸控面板之驅動線2與源極線3之間形成的電容施加之影響係小的。然而，若考量到耐久性，則難以使用極其細之一導線。
此外，管狀導電構件(接觸構件)104安裝於筆主體區段103之尖端側上，而管狀導電構件之筆尖端區段側邊緣與筆尖端區段之尖端間隔開30 mm。然而，自管狀導電構件之筆尖端區段側邊緣至筆尖端區段之尖端之距離D並不限於30 mm。該距離可係等於或大於以下距離之一距離：針對此距離，在觸控面板處實質上偵測不到在此管狀導電構件104與觸控面板之間形成的電容之大小。然而，若此距離D太大，則接觸構件104並不接觸握持手寫筆之一人之手H。因此，30 mm至40 mm之範圍係較佳的。
此外，出於可寫性考慮，可期望筆尖端區段之尖端之大小(直徑)等於或小於2 mm。此外，若觸控面板之驅動線2與感測線3之配置節距在1 mm至2 mm之範圍內，則球形構件101之直徑在1 mm至2 mm之範圍內尤其較佳。
舉例而言，在其中球形構件101之直徑相對於電極(或換言之，驅動線及源極線)之配置節距極其小之一情形中，當球形構件101定位於電極之間的中間位置處時觸控面板中之電容改變係小的。相比而言，在其中球形構件101之直徑相對於電極之配置節距極其大之一情形中，由於球形構件所致的觸控面板中之電容改變跨越一寬廣範圍而發生，且因此精確地計算球形構件之位置變得不可能。出於此原因，可期望球形構件101之直徑大於或等於電極節距 的1/2且小於或等於電極節距的兩倍。
以此方式，在實施例1中，僅將所需的手寫筆之最小部分形成為一導體以使得除手寫筆之尖端區段之外的導體部分並不影響觸控面板。此外，筆尖端區段之導電球形構件101與安置於由一手握持之筆主體103之部分處之接觸構件104藉助一細導電導線(約0.1 mm)而鏈接，且接觸構件104安置於儘可能遠離筆尖端之一位置處。
當使用具有此一組態之手寫筆100對觸控面板110執行一觸控操作時，如圖4(b)中所圖解說明，握持手寫筆100之一人之手H處於接觸手寫筆100之接觸構件104之一狀態中。
在此狀態中，人之整個身體之電容連接至手寫筆100之尖端上之球形構件101。因此，手寫筆之球形構件101基本上處於接地之一狀態中。
出於此原因，當手寫筆100之尖端上之球形構件101接觸或接近觸控面板之觸控表面111時，在該球形構件與觸控面板之操作表面側上之驅動線2之間形成一大電容。此時，球形構件101之直徑大於或等於電極節距的1/2且小於或等於電極節距的兩倍。因此，在驅動線2與感測線3之相交點當中，準確地判定藉由球形構件101之接近產生最大電容改變之一相交點。
此外，在手寫筆100之筆尖端區段102處，具有一大體積之一導電部分僅係球形構件101，且連接至球形構件101之導電導線105係細的且具有小於或等於0.1 mm之一直徑同 時與球形構件101之體積相比具有一較小體積。因此，由於此導電導線105所致的觸控面板上之電容改變與由於球形構件101所致的電容改變相比小得多。
因此，即使因手寫筆100之角度之差異而發生由於導電導線105所致的觸控面板上之電容改變，觸控面板上之電容改變亦係為一微小量。因此，並不發生觸控面板上之觸控位置之一偵測錯誤。
圖5係闡述根據實施例1之手寫筆之功能之一圖式。圖5(a)圖解說明其中在相對於觸控表面垂直地握持此手寫筆之情形下執行一觸控操作之一狀態。圖5(b)藉助輪廓線Lc1圖解說明在觸控面板之一觸控位置處及該觸控位置附近所偵測之電容改變之大小之一分佈。圖5(c)藉助一圖形G1圖解說明沿水平方向之電容改變之大小S。
圖6係闡述根據本發明之實施例1之手寫筆之功能之一圖式。圖6(a)圖解說明其中在相對於一觸控表面對角地傾斜此手寫筆之情形下執行一觸控操作之一狀態。圖6(b)藉助輪廓線Lc1a圖解說明在觸控面板之一觸控位置處及該觸控位置附近所偵測之電容改變之大小之一分佈。圖6(c)藉助一圖形G3圖解說明沿水平方向之電容改變之大小S。
舉例而言，在圖1中所圖解說明之觸控面板設備10中，如圖5(a)中所圖解說明，當在相對於觸控面板110之觸控表面111垂直地握持手寫筆100之情形下執行一觸控操作時，如圖中5(b)所圖解說明，由此觸控操作產生之電容改變之大小S之分佈係由沿左及右方向(X方向)以及頂部及底部方 向(Y方向)對稱的輪廓線Lc1表示，其中觸控表面111上之實際觸控位置RTp作為中心。
在此情形中，在觸控面板110上，將觸控位置之X方向之一座標Ax計算為係位置A1與位置A2之中間位置之座標Ax(=(A1+A2)/2)，電容改變之大小匹配在位置A1及位置A2處之一臨限值Sth。所偵測觸控位置之X方向之座標Ax匹配實際觸控位置RTp之X方向之座標。
此外，在實施例1之觸控面板設備10中，如圖6(a)中所圖解說明，當在相對於觸控面板區段110之觸控表面111對角地將手寫筆100向左傾斜時執行一觸控操作時，由此觸控操作產生之電容改變之大小S之分佈係由圖6(b)中所圖解說明之輪廓線Lc1a展示。在圖6中，θx係手寫筆100相對於觸控表面111之斜坡之角度。
換言之，針對實施例1之手寫筆100，由於筆尖端區段102之導電主體係球形構件101，因此即使手寫筆傾斜，亦幾乎不存在此球形構件101與觸控面板之電極(驅動線或源極線)之間的任何電容改變。此外，由於此球形構件101與筆主體區段103之接觸構件104係藉由細導電導線105而連接，因此此導電導線105與觸控面板之電極之間的電容改變係極小的。
出於此原因，展示由一觸控操作產生之電容改變之大小S之分佈的輪廓線Lc1a變為沿左及右方向(X方向)實質上對稱之一圖式，此乃因在由一觸控操作產生之電容改變之峰值位置右側上之密集程度與在此峰值位置左側上之密集程 度變得約相同。
在此情形中，在觸控面板區段上，將一觸控位置之X方向之一座標Cx計算為係位置C1與位置C2之中間位置之座標Cx(=(C1+C2)/2)，其中電容改變之大小匹配一臨限值Sth。因此，所偵測觸控位置之X方向之座標Cx實質上匹配實際觸控位置RTp之X方向之座標。
以此方式，實施例1之手寫筆100包括由一操作者握持且由一不導電構件構成之筆主體區段103、形成於筆主體區段103之一端上以朝向尖端側逐漸變細且由一不導電構件構成之筆尖端區段102及安裝於筆尖端區段之尖端上且由一導電構件構成之球形構件101；接觸構件104安裝於筆主體區段103上以使得當一操作者握持該筆主體區段時該操作者之手H接觸接觸構件104；且接觸構件104與球形構件101藉由穿過筆主體區段103及筆尖端區段102之導電導線105而連接。因此，當使用手寫筆100對觸控面板110執行一觸控操作時，基本上僅在筆尖端區段102之尖端上之球形構件101與觸控面板110之間形成電容。
藉由以此方式設計手寫筆100之組態，可在一電容性觸控面板上獲得輸入資訊而不會由於手寫筆100傾斜而誘發一觸控位置之偵測精度之一降低。
因此，可準確地偵測一觸控位置，而無論在對一電容性觸控面板之一觸控操作時手寫筆如何傾斜。
上述實施例1之手寫筆100具有其中筆尖端區段之球形構件直接接觸觸控面板之觸控表面之一組態。然而，此筆尖 端區段之球形構件可係為其中球形構件之表面由樹脂材料覆蓋之一組態。
在此情形中，存在防止由於觸控面板與手寫筆之筆尖端區段上之球形構件之接觸而形成對觸控面板之一刮傷的一效應。
上述實施例1展示其中藉由使手寫筆與觸控面板接觸來執行一觸控操作之一情形。然而，在一高精度觸控面板中，觸控面板甚至可在其中手寫筆接近觸控面板而手寫筆不接觸觸控面板之一狀態中偵測手寫筆之位置。甚至在藉助一手寫筆進行之其中該手寫筆接近一高精度觸控面板之一操作中，亦可在該觸控面板上準確地偵測手寫筆之筆尖端之一位置，而無論手寫筆如何傾斜。
(實施例2)
圖7係闡述根據實施例2之一手寫筆之一組態之一圖式。圖7(a)圖解說明此手寫筆之一剖面結構。圖7(b)圖解說明其中此手寫筆正接觸一觸控表面之一狀態。
根據實施例2之此手寫筆100a具有其中一球形構件101a完全嵌入於一筆尖端區段102a之尖端側中之一組態，而非其中球形構件101固持於實施例1之手寫筆100中之筆尖端區段102之尖端上之一組態。
換言之，類似於實施例1之手寫筆100，實施例2之此手寫筆100a包括由一操作者握持且由一不導電構件構成之一筆主體區段103及形成於筆主體區段103之一端之側上以朝向尖端側逐漸變細且由一不導電構件構成之筆尖端區段 102a。
在實施例2之此手寫筆100a中，筆尖端區段102a具有其中由一不導電構件構成之球形構件101a嵌入於筆尖端區段102a之尖端區段中之一組態。
此處，一不銹鋼球用於球形構件101a，且此球形構件101a藉由一導電導線105連接至筆主體區段103之一連接構件104。
實施例2之此手寫筆之其他組態與實施例1之手寫筆100相同。
在根據實施例2具有此一組態之手寫筆100a中，筆尖端區段102a具有其中作為球形構件101a之一不銹鋼球嵌入於筆尖端區段102a之尖端區段中且因此可以具有筆尖端區段之一細化尖端之一新式形狀而形成之一組態。此外，可避免作為球形構件101a之不銹鋼球與一觸控面板之一觸控表面之直接接觸，且可防止由於觸控面板與手寫筆之一接觸而刮傷觸控面板之觸控表面。
此外，在具有此一組態之手寫筆100a中，當藉助該手寫筆執行一觸控操作時，球形構件101a處於其中球形構件101a浮動於觸控面板之觸控表面上方達一特定距離處之一狀態中。當傾斜手寫筆100a時，球形構件之中心相對於手寫筆在觸控表面上之一觸控位置位移。然而，可能藉由使自手寫筆之尖端至球形構件之中心之距離係小的來實質上避免由於手寫筆之斜坡之角度所致的偵測錯誤。
(實施例3)
圖8係闡述根據本發明之實施例3之一手寫筆之一組態之一圖式。圖8(a)圖解說明此手寫筆之一剖面結構。圖8(b)圖解說明此手寫筆之尖端區段之一詳細剖面結構。
實施例3之此手寫筆100b包括以可旋轉方式固持一球形構件101b之一筆尖端區段102b而非實施例1之手寫筆100中之筆尖端區段102。其他組態與實施例1中之手寫筆相同。
換言之，實施例3之此手寫筆100b包括：一筆主體區段103，其由一操作者握持且由一不導電構件構成；筆尖端區段102b，其形成於筆主體區段103之一端上以朝向尖端側逐漸變細且由一不導電構件構成；及球形構件101b，其以可旋轉方式安裝於筆尖端區段102b之尖端上且由一導電構件構成。此處，絕緣樹脂或剛性塑膠用於一不導電構件。
此外，筆尖端區段102b包括以可旋轉方式支撐球形構件101b且由一不導電構件構成之座區段102b1及支撐此座區段102b1且由一絕緣構件構成之一支撐區段102b2。此處，球形構件101b之直徑Wp小於筆尖端區段102b之尖端之直徑。
類似於實施例1之手寫筆100，筆主體區段103包括安裝於該筆主體區段上以在一操作者握持筆主體區段時接觸該操作者之手之一接觸構件104及經安置以穿過筆主體區段103及筆尖端區段102b以連接接觸構件104與球形構件101b之一導電導線105。
在具有此一組態之實施例3之手寫筆100b中，球形構件 101b以可旋轉方式安裝於筆尖端區段102b上。因此，安裝於筆尖端區段102b之尖端上之球形構件101b在對觸控面板之一觸控操作時旋轉。出於此原因，觸控面板之觸控表面與球形構件101b並不彼此摩擦，藉此可平滑地執行一觸控操作。另外，存在防止由於在觸控面板之觸控表面與手寫筆之尖端上之球形構件之間產生的摩擦而在觸控面板之觸控表面上形成一刮傷的一效應。
作為一觸控面板之一面板主體區段，上述實施例1至實施例3展示如圖3中所圖解說明帶有具有由一帶形導電層構成之複數個驅動線及由一帶形導電層構成之複數個感測線之一組態之彼等面板主體區段，該複數個驅動線與該複數個感測線以在兩個層級中交叉以在其相交點處形成電容。然而，觸控面板之面板主體區段並不限於具有此一組態之彼等面板主體。
圖9係圖解說明可應用本發明之實施例1至實施例3中之任一者之一手寫筆之一觸控面板之一組態之另一實例之一圖式。
此觸控面板之面板主體110b具有包括沿一第一方向延伸的彼此平行之複數個第一電極(驅動線)2a1、2a2及沿一第二方向延伸的彼此平行之複數個第二電極(感測線)3a1、3a2之一組態，該複數個驅動線與該複數個感測線經安置以在兩個層級中交叉。
此處，每一驅動線係藉由沿一橫向方向(X方向)配置稜形形狀單元電極區段2a11且藉由一連接區段2a12將該等稜 形形狀單元電極區段彼此電連接而製成。針對毗鄰驅動線2a1及2a2，稜形形狀單元電極區段2a11之一配置節距偏移一節距之二分之一，以使得毗鄰驅動線2a1中之一者之稜形形狀單元電極區段2a11中之每一者之一對角側與另一毗鄰驅動線2a2之稜形形狀單元電極區段2a11中之每一者之一對角側彼此相對。
類似地，每一源極線3a1、3a2係藉由沿一縱向方向(Y方向)配置稜形形狀單元電極區段3a11且藉由一連接區段3a12將該等稜形形狀單元電極區段彼此電連接而製成。針對毗鄰源極線3a1及3a2，稜形形狀單元電極區段3a11之一配置節距偏移一節距之二分之一，以使得毗鄰源極線3a1中之一者之稜形形狀單元電極區段3a11中之每一者之一對角側與另一毗鄰源極線3a2之稜形形狀單元電極區段3a11中之每一者之一對角側彼此相對。
另外，複數個驅動線2a1、2a2及複數個源極線3a1、3a2經安置以使得各別稜形形狀單元電極2a11及3a11堆疊而在其間插置有一絕緣構件。
在此一面板主體110b中，當由一操作者握持之手寫筆之筆尖端區段接觸或接近觸控面板時，在其中筆尖端區段觸控之觸控面板上之一部分處或其中筆尖端區段最緊密地接近之一位置處及該位置之周圍區域處發生一電容改變。針對圖9中所圖解說明之面板主體區段110b之組態，複數個驅動線2a1、2a2與複數個源極線3a1、3a2之間的配置密度係高的，且可以一較高敏感度偵測觸控筆之一觸控位置。 因此，上文所闡述之實施例中的抑制在操作時由於傾斜所致的觸控位置之所偵測位置之分散的手寫筆之組態變得更加有意義。
如上文所闡述，藉由使用本發明之較佳實施例來例示本發明。然而，不應僅基於上文所闡述之實施例來解釋本發明。應理解，本發明之範疇應僅基於申請專利範圍來解釋。亦應理解，熟習此項技術者可基於本發明之說明及來自本發明之較佳實施例之詳細說明之常見知識來實施一等效範疇之技術。此外，應理解，本說明書中所引用之任何專利、任何專利申請案及任何參考文獻皆應以與本說明書中具體闡述之內容相同之方式以引用方式併入本說明書中。
工業適用性
本發明可應用於資訊輸入筆之領域中。本發明提供一種資訊輸入筆，其允許準確地偵測一觸控位置，而無論在對一電容性觸控面板之一觸控操作時一手寫筆如何進行一傾斜。
1a、1c‧‧‧絕緣基板
2、2a1、2a2‧‧‧驅動線(第一電極)
2a11、3a11‧‧‧單元電極區段
2a12、3a12‧‧‧連接區段
3、3a1、3a2‧‧‧感測線(第二電極)
10‧‧‧觸控面板設備
100、100a、101b‧‧‧資訊輸入筆(手寫筆)
101、101a、101b‧‧‧球形構件
102、102a、102b‧‧‧筆尖端區段
102b1‧‧‧座區段
102b2‧‧‧支撐區段
103‧‧‧筆主體區段
104‧‧‧接觸構件
105‧‧‧導電導線
110‧‧‧觸控面板
110a、110b‧‧‧面板主體
111‧‧‧觸控表面
112‧‧‧驅動線驅動區段
113‧‧‧放大器電路
114‧‧‧信號選擇區段
115‧‧‧類比轉數位轉換器區段
116‧‧‧解碼處理區段
117‧‧‧觸控位置偵測區段
120‧‧‧信號處理區段
A‧‧‧相交點
Cp‧‧‧電容
H‧‧‧人之手
圖1係闡述根據本發明之實施例1之一手寫筆之一圖式且係圖解說明包括此手寫筆之一觸控面板設備之外部之一透視圖。
圖2係闡述包括根據本發明之實施例1之手寫筆之一觸控面板設備之一方塊圖且圖解說明構成該觸控面板設備之一觸控面板之一組態。
圖3係闡述包括根據本發明之實施例1之手寫筆之一觸控面板設備之一圖式。圖3(a)係此觸控面板設備中之一面板主體之一局部剖視透視圖。圖3(b)係在圖3(a)之線IIIb-IIIb'處之一剖面圖。圖3(c)係圖解說明圖3(a)中所圖解說明之面板主體之一部分之一平面圖。
圖4係闡述根據本發明之實施例1之手寫筆之一圖式。圖4(a)圖解說明此手寫筆之一剖面結構。圖4(b)圖解說明其中此手寫筆正接觸一觸控表面之一狀態。
圖5係闡述根據本發明之實施例1之手寫筆之功能之一圖式。圖5(a)圖解說明在相對於觸控表面垂直地握持此手寫筆之情形下執行一觸控操作之一狀態。圖5(b)藉助輪廓線Lc1圖解說明在觸控面板之一觸控位置處及該觸控位置附近所偵測之電容改變之大小之一分佈。圖5(c)圖解說明沿水平方向之電容改變。
圖6係闡述根據本發明之實施例1之手寫筆之功能之一圖式。圖6(a)圖解說明在相對於一觸控表面對角地傾斜此手寫筆之情形下執行一觸控操作之一狀態。圖6(b)圖解說明在觸控面板之一觸控位置處及該觸控位置附近所偵測之電容改變之大小之一分佈。圖6(c)圖解說明沿水平方向之電容改變。
圖7係闡述根據實施例2之一手寫筆之一組態之一圖式。圖7(a)圖解說明此手寫筆之一剖面結構。圖7(b)圖解說明其中此手寫筆正接觸一觸控表面之一狀態。
圖8係闡述根據本發明之實施例3之一手寫筆之一組態之 一圖式。圖8(a)圖解說明此手寫筆之一剖面結構。圖8(b)圖解說明此手寫筆之尖端區段之一詳細剖面結構。
圖9係圖解說明可應用本發明之實施例1至實施例3中之任一者之一手寫筆之一觸控面板之一組態之另一實例之一圖式。
圖10係圖解說明一習用觸控面板設備之外部之一透視圖。
圖11係闡述專利文獻1中所揭示之一手寫筆之一圖式。圖11(a)圖解說明此手寫筆之外部。圖11(b)圖解說明此手寫筆之筆尖端區段之剖面結構。
圖12係闡述專利文獻2中所揭示之一手寫筆之一圖式且圖解說明一觸控面板及一手寫筆之一典型剖面結構。
圖13係闡述一習用觸控面板設備中之一觸控操作之一圖式。圖13(a)圖解說明其中相對於一觸控表面垂直地握持此手寫筆以執行一觸控操作之一狀態。圖13(b)圖解說明在一觸控面板之一觸控位置處及該觸控位置附近所偵測之電容改變之大小之一分佈。圖13(c)圖解說明沿水平方向之電容改變。
圖14係闡述一習用觸控面板設備中之一觸控操作之一圖式。圖14(a)圖解說明其中相對於一觸控表面對角地傾斜此手寫筆來執行一觸控操作之一狀態。圖14(b)圖解說明在一觸控面板之一觸控位置處及該觸控位置附近所偵測之電容改變之大小之一分佈。圖14(c)圖解說明沿水平方向之電容改變。
10‧‧‧觸控面板設備
100‧‧‧資訊輸入筆(手寫筆)
110‧‧‧觸控面板
110a‧‧‧面板主體
111‧‧‧觸控表面

Claims (11)

  1. 一種用於在一電容性觸控面板上輸入資訊之資訊輸入筆，其包括：一筆主體區段，其由一操作者握持且由一不導電構件構成；一筆尖端區段，其形成於該筆主體區段之一端上以朝向一尖端側逐漸變細；及一球形構件，其安裝於該筆尖端區段之一尖端上且由一導電構件構成；其中該筆主體區段包括：一接觸構件，其安裝於該筆主體區段上以在該操作者握持該筆主體區段時接觸該操作者之一手且由一導電構件構成；及一導電導線，其經安置以穿過該筆主體區段及該筆尖端區段，用於連接該接觸構件與該球形構件；其中，該球形構件具有一形狀即使該操作者垂直地握持該資訊輸入筆時及該操作者傾斜地握持該資訊輸入筆時，該球形構件與該電容性觸控面板之間之靜電電容無實質改變；且該導電導線係相對於該球形構件形成為細的，以使該靜電電容實質上僅形成於該球形構件與該電容性觸控面板之間，即使該操作者傾斜地握持該資訊輸入筆且該導電導線與該電容性觸控面板之間產生靜電電容。
  2. 如請求項1之資訊輸入筆，其中該球形構件由金屬材料 製成。
  3. 如請求項2之資訊輸入筆，其中構成該球形構件之該金屬材料係不銹鋼。
  4. 如請求項2或3之資訊輸入筆，其中該球形構件之一表面由樹脂材料覆蓋。
  5. 如請求項1之資訊輸入筆，其中該球形構件由導電樹脂材料製成。
  6. 如請求項1至3及5中任一項之資訊輸入筆，其中該球形構件以可旋轉方式安裝於該筆尖端區段上。
  7. 如請求項1之資訊輸入筆，其中該接觸構件由安裝於當該操作者握持該筆主體區段時該操作者之一手指尖端接觸該筆尖端區段之側之一位置處的一管狀導電構件構成。
  8. 如請求項7之資訊輸入筆，其中該管狀導電構件之一筆尖端區段側上之一邊緣經安置以與該筆尖端區段之該尖端間隔開30mm至40mm。
  9. 如請求項1之資訊輸入筆，其中該觸控面板具有包括沿一第一方向延伸的彼此平行之複數個第一電極及沿一第二方向延伸的彼此平行之複數個第二電極之一組態，該複數個第一電極及該複數個第二電極經安置以在兩個層級中交叉，且當由該操作者握持之該筆主體區段之該筆尖端區段接觸或接近該觸控面板時，該觸控面板根據在其中該筆尖端區段觸控之該觸控面板上之一部分處或其中該筆尖端 區段最緊密地接近之一位置處及該位置之周圍區域所產生之一電容改變，偵測由該操作者操作之一位置，該電容形成於該等第一電極與該等第二電極之一相交點處。
  10. 如請求項9之資訊輸入筆，其中該各別複數個第一電極係藉由沿一縱向或橫向方向配置稜形形狀單元電極區段且將該等稜形形狀單元電極區段彼此電連接而製成，毗鄰第一電極經安置以使得該等毗鄰第一電極中之一者之該等稜形形狀單元電極區段中之每一者之一對角側與另一毗鄰第一電極之該等稜形形狀單元電極區段中之每一者之一對角側彼此相對，該各別複數個第二電極係藉由沿一橫向或縱向方向配置稜形形狀單元電極區段且將該等稜形形狀單元電極區段彼此電連接而製成，毗鄰第二電極經安置以使得該等毗鄰第二電極中之一者之該等稜形形狀單元電極區段中之每一者之一對角側與另一毗鄰第二電極之該等稜形形狀單元電極區段中之每一者之一對角側彼此相對，且該複數個第一電極及該複數個第二電極經安置以使得該等第一電極及該等第二電極之該等各別稜形形狀單元電極堆疊而在其間插置有一絕緣構件。
  11. 如請求項10之資訊輸入筆，其中，該等毗鄰第一電極經定位以使得該等毗鄰第一電極中之一者之該等稜形形狀單元電極區段之一配置節距經安 置以相對於另一毗鄰第一電極之該稜形形狀單元電極區段之一配置節距偏移一節距之二分之一，且該等毗鄰第二電極經定位以使得該等毗鄰第二電極中之一者之該等稜形形狀單元電極區段之一配置節距經安置以相對於另一毗鄰第二電極之該稜形形狀單元電極區段之一配置節距偏移一節距之二分之一。
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