动态侦测电容笔在触控面板上显示笔划的临界值的方法与流程

本发明是有关于一种侦测临界值的方法，特别是有关于一种动态侦测电容笔在触控面板上显示笔划的临界值的方法。

背景技术：

电容式触控输入技术是应用在已被广泛使用的触控面板的主流技术。一个典型的电容式触控面板包含布满透明电极图案的基板。当手指或电容笔触碰触控面板或在触控面板上方的悬浮时，由于手指或电容笔的笔尖具有导电性，使手指或电容笔与透明电极图案之间将建立电容耦合。同时，手指或电容笔下方的触控面板的透明电极图案的电容将会改变，因此，透明电极图案的电极中的电压或电流也将改变。借由比较手指或电容笔下方的电极与相邻电极之间的电压差，可以决定手指或电容笔的坐标。

不过使用者手指并不适合进行比较细腻的输入操作，例如可呈现笔画粗细变化的书写输入操作。此外，以使用者手指进行输入操作缺乏各种应用功能。因此在具备电容式触控输入功能的触控面板上执行细腻输入操作的是电容笔而不会是使用者的手指。电容笔可进一步让使用者在触控面板上描绘具有各种粗细程度的线条。电容笔还可以侦测使用者通过电容笔施加在触控面板上的力量。

电容笔在触控面板上显示的笔划粗细是反应电容笔的压力感测模块产生的信号的结果。电容笔在触控面板上显示的笔划粗细在理想条件下应该是与电容笔笔尖上施加的压力差(与笔尖未接触触控面板状态的相比)成正比。此外，在理想条件下，触控面板上显示的电容笔的笔划应该是在电容笔笔尖接触触控面板时出现。不过由于各种问题，例如电容笔的压力侦测组件的物理与机械误差或电容笔压力传感器不稳定特性，使得在笔尖接触触控面板之前触控面板就已显示电容笔的笔划，或是触控面板上显示的电容笔的笔划宽度比预期来得细。因此，本发明提出一种动态侦测电容笔在触控面板上显示笔划的临界值的方法，以克服上述在触控面板上显示电容笔笔划的问题。

技术实现要素：

本发明公开一种动态侦测电容笔在触控面板上显示笔划的临界值的方法，其解决的技术问题是使电容笔在触控面板上显示的笔划粗细与电容笔笔尖上施加的压力差(与笔尖未接触触控面板状态的相比)成正比，触控面板上显示的电容笔的笔划在电容笔笔尖接触触控面板时出现。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种动态侦测电容笔在触控面板上显示笔划的临界值的方法，包含侦测多个合格零压力感测信号取样值的平均值；决定该多个合格零压力感测信号取样值的该平均值为零压力感测信号的动态值；及借由该零压力感测信号的动态值与压力感测信号的偏移量计算压力感测信号的临界值。

本发明解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳的，所述的方法，其中该多个合格零压力感测信号取样值是位于标准偏差的范围内。

较佳的，所述的方法，其中该零压力感测信号的动态值加上该压力感测信号的偏移量等于该压力感测信号的临界值。

较佳的，所述的方法，其中该多个合格零压力感测信号取样值小于压力感测信号的默认临界值。

本发明解决其技术问题还可以采用以下技术方案来实现的。

本发明更提出一种具有动态侦测在触控面板上显示笔划的临界值功能的电容笔，包含具有嵌入非挥发性内存的控制单元，该非挥发性内存储存可执行指令以执行一种动态侦测在触控面板上显示笔划的临界值的方法，包含侦测多个合格零压力感测信号取样值的平均值；决定该多个合格零压力感测信号取样值的该平均值为零压力感测信号的动态值；及借由该零压力感测信号的动态值与压力感测信号的偏移量计算压力感测信号的临界值。

本发明解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳的，所述的电容笔，其中该零压力感测信号的动态值大于零压力感测信号的默认临界值。

较佳的，所述的电容笔，其中该压力感测信号的偏移量小于压力感测信号的默认偏移量。

较佳的，所述的电容笔，其中该零压力感测信号的动态值加上该压力感测信号的偏移量等于该压力感测信号的临界值。

较佳的，所述的电容笔，其中该多个合格零压力感测信号取样值小于压力感测信号的默认临界值。

借由本发明的实施，至少可以达到下列进步功效：

由于在触控面板上显示电容笔笔划的临界值可以动态地侦测与调整，包含笔尖接触触控面板之前触控面板就已显示电容笔的笔划或触控面板上显示的电容笔的笔划宽度比预期来得细等电容笔笔划显示的故障问题可被避免，同时电容笔在触控面板上的笔划粗细则可准确良好的呈现。因此本发明提供动态侦测临界值的方法以解决上述在触控面板上显示电容笔笔划的问题。

附图说明

图1显示根据本发明一实施例在触控面板上使用电容笔的示意图；

图2为显示多个电容笔的压力感测信号曲线的示意图；

图3为图2中压力感测信号曲线的局部放大部分显示动态调整可显示笔划的压力感测信号临界值；

图4为根据本发明一实施例的动态侦测电容笔显示笔划的压力感测信号临界值的示意图；

图5为根据本发明一实施例的动态侦测电容笔在触控面板上显示笔划的临界值的方法。

【主要组件符号说明】

10:触控面板 100:电容笔

102:笔管 104:导电笔芯

105:笔芯固定座 106:屏蔽

108:弹性体 110:压力传感器

112:压力传感器电路板 114:控制电路板

20:侦测多个合格零压力感测信号取样值的平均值

22:决定多个合格零压力感测信号取样值的平均值为零压力感测信号的动态值

24:借由零压力感测信号的动态值与压力感测信号的偏移量计算压力感测信号的临界值。

具体实施方式

本发明的一些实施例将详细描述如下。然而，除了如下描述外，本发明还可以广泛地在其他的实施例施行，且本发明的范围并不受实施例的限定，其以权利要求书的保护范围为准。再者为提供更清楚的描述及更易理解本发明，图式内各部分并没有依照其相对尺寸绘图，某些尺寸与其他相关尺度相比已经被夸张；不相关的细节部分也未完全绘出，以求图式的简洁。

图1显示根据本发明一实施例在触控面板上使用电容笔的示意图。电容笔100用于执行在触控面板10上的细腻的输入操作。在此实施例中，电容笔100包含笔管102，导电笔芯104、笔芯固定座105、屏蔽106、弹性体108、压力传感器110、压力传感器电路板112与控制电路板114。导电笔芯104电性连接至控制电路板114。导电笔芯104与触控面板10上的透明电极之间则建立电容耦合。位于导电笔芯104下方的触控面板10上的透明电极的电容会改变，透明电极中的电压或电流也会改变。因此可以通过透明电极电容的变化或透明电极中的电压或电流的变化侦测电容笔100的坐标。

在此实施例中，导电笔芯104、笔芯固定座105、弹性体108、压力传感器110与压力传感器电路板112的设置是用于提供电容笔100的压力感测功能。更可进一步包含一些组件，以增强功能，例如当笔尖压力消失后，使导电笔芯104回复到原来位置的弹簧。在其他实施例中，各种压力感测模块可以用于提供电容笔100的笔尖压力侦测功能。

电容笔可进一步包含位于控制电路板114上的控制单元(未显示)。控制单元包含内建嵌入式非挥发性内存或非挥发性的计算机可读取媒体的微处理器(microprocessor)或微控制器(MCU)。非挥发性内存包含闪存。控制单元借由压力传感器110的信号计算施加于电容笔100的笔尖压力。控制单元通过导电笔芯104输出压力感测信号至触控面板10。触控面板10根据电容笔100的坐标与笔划粗细显示电容笔100的笔划，笔划粗细部分则是根据压力感测信号。当导电笔芯104接触触控面板10且压力感测信号超过预定压力感测信号临界值时，触控面板10将会显示电容笔100的笔划。

来自压力传感器110的信号可能因各种原因而波动。举例来说，导电笔芯104、笔芯固定座105、弹性体108或恢复导电笔芯104位置的弹簧的实体或机械的缺陷，以及电容笔100使用时，弹性体108与压力传感器110之间变动的接触状况。压力感测模块的实体或机械缺陷可能造成压力感测信号临界值波动使得在导电笔芯104接触触控面板10之前，触控面板10就显示电容笔100的笔划，或是触控面板10上显示的电容笔100的笔划宽度比预期的细。

图2为显示多个电容笔的压力感测信号曲线的示意图。在图2中，五支电容笔C6、C8、C12、C16与C20在触控面板上施加笔尖压力以产生压力感测信号曲线。这些压力感测信号曲线显示可能是来自各电容笔的压力感测模块的物理与机械误差所导致的发散的感测灵敏度。

图3为图2中压力感测信号曲线的局部放大部分显示动态调整可显示笔划的压力感测信号临界值。在图3中，特别显示电容笔C6与C8压力感测信号临界值的调整。V_{zero_0}是所有电容笔零压力感测信号的默认值，而V_{th_0}是所有电容笔在触控面板上显示笔划的压力感测信号的临界值。电容笔零压力感测信号的默认值V_{zero_0}加上偏移量V_{offset_0}等于压力感测信号的临界值V_{th_0}。为了调整电容笔C6与C8压力感测信号的临界值，使用小于偏移量V_{offset_0}的偏移量V_{offset_1}。V_{zero_x}是经由取样与动态计算所得的零压力感测信号的动态值。如图3所示，由于各种物理或机械特性，每支电容笔可能具有不同的零压力感测信号的动态值V_{zero_x}。零压力感测信号动态值V_{zero_x}再加上V_{offset_1}偏移量等于压力感测信号的动态临界值V_{th_x}。

图4为根据本发明一实施例的动态侦测电容笔显示笔划的压力感测信号临界值的示意图。如图4所示，零压力感测信号默认值V_{zero_0}与默认偏移量V_{offset_0}是预先设定于电容笔内。零压力感测信号默认值V_{zero_0}加上默认偏移量V_{offset_0}等于可在触控面板上显示电容笔笔划的压力感测信号默认临界值V_{th_0}。预设偏移量V_{offset_0}被设定至足够宽的范围以涵盖电容笔因生产与不同的操作环境所造成的特性变化。

V_{th_0}＝V_{zero_0}+V_{offset_0}，其中V_{zero_0}与V_{offset_0}是预先定义。

在电容笔的使用过程中，当电容笔开启时，首先执行侦测合格的零压力感测信号的取样值V_k的平均值的步骤。取样值V_k是小于压力感测信号默认临界值V_{th_0}。取样值V_k位于标准偏差V_dev内，即

V_k<V_{th_0}

|V_k-V_k-1|<V_dev

如果合格的零压力感测信号的取样值V_k的平均值产生且被侦测到，则此平均值则被设定为零压力感测信号的新动态值V_{zero_1}。然而，如果合格的零压力感测信号的取样值V_k的平均值未产生且未被侦测到，则零压力感测信号默认值V_{zero_0}仍然是零压力感测信号值。值得注意的是零压力感测信号默认值V_{zero_0}为尚未离开生产线以及实际使用前的电容笔的规格且为预先设定。因此生产在线的电容笔在良好的控制条件下，可产生与侦测更真实、更可靠的零压力感测信号的新动态值V_{zero_1}，并将新动态值V_{zero_1}编码并写入每支电容笔的控制单元的包含闪存的非挥发性内存中。

如果电容笔再次开启，从电容笔控制单元的非挥发性内存中读取零压力感测信号值V_{zero_1}。然后，零压力感测信号值V_{zero_1}再加上偏移量V_{offset_1}可得到足以在触控面板上显示电容笔笔划的压力感测信号临界值V_{th_1}，以取代压力感测信号默认临界值V_{th_0}。偏移量V_{offset_1}小于预设偏移量V_{offset_0}。

在本发明一实施例中，在离开生产线之前，最理想的零压力感测信号值V_{zero_1}储存在每支电容笔的非挥发性内存中；因此，当具有相同偏移量V_{offset_1}的电容笔开启时，每支电容笔都具有最理想的压力感测信号临界值V_{th_1}。零压力感测信号值V_{zero_1}与压力感测信号临界值V_{th_1}可以由下列公式，获得，

其中n≥N,V_k<V_{th_0}，且|V_k–V_k-1|<V_dev

V_{zero_1}＝V_{zero_0}，其中n＜N

V_{th_1}＝V_{zero_1}+V_{offset_1}，其中V_{offset_1}<V_{offset_0}

零压力感测信号值V_{zero_1}是零压力感测信号的取样值V_k总和的平均值。零压力感测信号的取样值V_k是位于标准偏差V_dev的范围内。如果n小于N，零压力感测信号默认值V_{zero_0}仍然是零压力感测信号值，亦即V_{zero_1}等于V_{zero_0}。若V_{offset_1}小于V_{offset_0}，零压力感测信号值V_{zero_1}加上偏移量V_{offset_1}等于压力感测信号临界值V_{th_1}。

接着，基于现有的临界值，执行侦测位于标准偏差V_dev范围内的合格零压力感测信号的取样值V_k的平均值的步骤。取样值V_k是小于压力感测信号临界值V_{th_1}。取样值V_k是位于标准偏差V_dev的范围内，亦即

V_k<V_{th_1}

|V_k-V_k-1|<V_dev

如果合格零压力感测信号的取样值V_k的平均值产生且被侦测到，此平均值被设定为零压力感测信号的新动态值V_{zero_2}。然而，若合格零压力感测信号的取样值V_k的平均值并未产生且未被侦测到，零压力感测信号值V_{zero_1}仍然是零压力感测信号值。接着新/旧临界值(V_{th_2}或V_{th_1})均可供作为用于触控面板上显示电容笔笔划用。零压力感测信号值V_{zero_2}与压力感测信号临界值V_{th_2}可由以下公式获得。

其中n≥N,V_k<V_{th_1}，且|V_k–V_k-1|<V_dev

V_{zero_2}＝V_{zero_1}，其中n＜N

V_{th_2}＝V_{zero_2}+V_{offset_1}，其中V_{offset_1}<V_{offset_0}

随着循环侦测合格零压力感测信号的取样值V_k，动态零压力感测信号值V_{zero_x}将被反复侦测。接着，偏移量V_{offset_1}加上动态零压力感测信号值V_{zero_x}等于可供作为用于触控面板上显示电容笔笔划之用的动态压力感测信号临界值Vth_x。

其中n≥N,V_k<V_{th_1}，且|V_k–V_k-1|<V_dev

V_{zero_x}＝V_{zero_x-1}，其中n＜N

V_{th_x}＝V_{zero_x}+V_{offset_1}，其中V_{offset_1}<V_{offset_0}

图5为根据本发明一实施例的动态侦测电容笔在触控面板上显示笔划的临界值的方法。首先，在步骤20中，侦测多个合格零压力感测信号取样值的平均值。接着在步骤22中，决定多个合格零压力感测信号取样值的平均值为零压力感测信号的动态值。最后，在步骤24中，借由零压力感测信号的动态值与压力感测信号的偏移量计算压力感测信号的临界值。此动态侦测电容笔在触控面板上显示笔划的临界值的方法可以由储存于控制单元的嵌入式非挥发性内存或计算机可读取媒体中具有可执行指令的程序执行。

因此，可执行动态侦测电容笔在触控面板上显示笔划的临界值的方法。由于在触控面板上显示电容笔笔划的临界值可以动态地侦测与调整，包含笔尖接触触控面板之前触控面板就已显示电容笔的笔划或触控面板上显示的电容笔的笔划宽度比预期来得细等电容笔笔划显示的故障问题可被避免，同时电容笔在触控面板上的笔划粗细则可准确良好的呈现。因此本发明提供动态侦测临界值的方法以解决上述在触控面板上显示电容笔笔划的问题。

上述之实施例仅系为说明本发明之技术思想及特点，其目的在使熟悉此技艺之人士能了解本发明之内容并据以实施，当不能据以限定本发明之专利范围，即凡其他未脱离本发明所揭示精神所完成之各种等效改变或修饰都涵盖在本发明所揭露的范围内，均应包含在以下之申请专利范围内。