主动式触控笔及其笔头结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种主动式触控笔及其笔头结构，该主动式触控笔包括一笔头与一笔身，其中该笔头是由金属材料所构成，并可伸缩地设在该笔身的一端，该笔身内设有一动态电场感测组件与一电路模块；该笔头具有两端，其中一端露在笔身外，另一端与笔身内的动态电场感测组件连接；当前述主动式触控笔在相应的触控面板上使用时，随着使用者对笔头施予不同的压力，使该动态电场感测组件因笔头与笔身的相对距离改变以产生不同的电场变化量，进而在触控面板上产生不同的电场变化量，利用该不同的电场变化量可提供多阶压感及三维信息，以达到提升使用方便性的功效。
【专利说明】主动式触控笔及其笔头结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种触控笔及其笔头结构，尤其涉及一种可提供多阶压感及三维信息的主动式触控笔及其笔头结构。
【背景技术】
[0002]随着科技的进步与发展，市面上有多种电子装置都采用触控面板作为操作界面，使用者通常以手指在触控面板上操作，但是用手指在触控面板上滑动时因手指接触面积广而易造成摩擦力太大，不适合大量或快速输入，亦可能发生误触其他应用程序或功能项目的情况，因此，坊间有触控笔问世，现有的触控笔可分为主动式与被动式。
[0003]被动式是目前最常见的触控笔，其笔头较粗且具有弹性，使用者以被动式触控笔代替手指在触控面板上操作，该笔头必须是导电材料，例如导电泡棉、导电纤维、导电橡胶等导电材料，但是这种触控笔产生的电容变化量小，所以需要用较大面积的笔头来增加在触控面板上的接触面积以增大电容，其精确度较差，且笔头较粗仍不适合大量或快速输入；而主动式触控笔包括电池和信号发射电路，由信号发射电路发送信号使相应的触控面板收到信号后判断其被接触位置的坐标，在此状况下，可使触控笔与触控面板的接触面积很小时仍可接受到触控笔的信号。
[0004]如中国实用新型专利权第CN203012655U号“一种触控笔及其无线充电系统”，其提供一种触控笔包括一笔身与一笔头，该笔头内设置有一电极，该笔身内设置有一驱动电路、一电池、一整流电路以及一接收线圈，该驱动电路连接于该电极与该电池之间，该电池、该整流电路及该接收线圈依次序电连接；前述接收线圈用以接收一电能，该整流电路将接收线圈所接收的电能进行整流以使该电池进行充电，而该电池将电能供应给该驱动电路后，由驱动电路以脉冲信号触发该笔头内的电极，使触控笔能够在相应的触控屏幕上书写工作。
[0005]以上述现有的技术而言，被动式触控笔虽然相当广泛地被使用，但是笔头仍然面积较大而不方便使用，上述专利权虽然不限制笔头与触控面板之间的接触面积，令使用者较方便使用，但是仍无法提供使用者在触控面板上操作时除了基本的二维(X轴、Y轴)信息之外的第三轴(Z轴)信息，进而无法测量使用者在触控面板上的点击力度；因此，当使用者在绘图时若需要改变笔划粗细，则必须先点选线条粗细，之后才能以选择的线条粗细书写绘图，若须改变线条粗细，则必须以上述方式重新点选线条粗细，使用时亦经常造成使用者的不便。
实用新型内容
[0006]为了解决上述现有技术的问题，本实用新型主要目的是提供一种主动式触控笔及其笔头结构，并通过使用者对笔头在相应的触控面板上施予不同的压力的状况下，以达到在触控面板上产生多阶压感及三维信息的目的。
[0007]为达上述目的，本实用新型所使用的主要技术手段是使前述主动式触控笔包括有:
[0008]一笔身，其呈中空；
[0009]一笔头，其由金属构成，该笔头以能够伸缩的方式设在该笔身的一端；
[0010]一动态电场感测组件，其与该笔头的一端连接，并设于该笔身内；当该笔头与笔身的相对距离改变，使得该动态电场感测组件被连动，进而产生一电场变化量；
[0011]一电路模块，其与该动态电场感测组件连接，并根据该动态电场感测组件产生的电场变化量产生一发射信号。
[0012]该笔头呈细杆状，具有两个位置相对的一第一端与一第二端，该第二端内伸于该笔身内，并与该动态电场感测组件连接，而该第一端则外露于该笔身外，当作一个天线用以发射信号。
[0013]优选地,该笔头与该笔身之间进一步设有一金属材料的内壳，作为屏蔽。
[0014]优选地，该笔头的第一端包覆一保护层，该保护层系以塑料或橡胶材料所构成。
[0015]优选地，该动态电场感测组件进一步包括一连动件、一金属环件；该金属环件具有两个端口，供该连动件穿设其中，该连动件与笔头连接。
[0016]优选地，该金属环件的其中一端口上设有一环形固定件，用以将该金属环件固定在笔身的内壁上，该环形固定件在轴向上形成有一穿口，供前述连动件的连接部穿过；该连动件在轴向上的一端形成有一穿槽部，供笔头插置，该连动件在轴向上的另一端延伸一连接部。
[0017]优选地，该笔身内进一步设有一电池，该电池与该电路模块电连接。
[0018]为达上述目的，本实用新型提供一种主动式触控笔的笔头结构，其包括:
[0019]一笔身，其呈中空；
[0020]一笔头，其由金属构成，该笔头以能够伸缩的方式设在该笔身的一端；
[0021]一动态电场感测组件，其与该笔头的一端连接，并设于该笔身内；当该笔头与笔身的相对距离改变，使得该动态电场感测组件被连动，进而产生一电场变化量。
[0022]优选地，该笔头呈细杆状，具有两个位置相对的一第一端与一第二端，该第二端与该动态电场感测组件连接，而该第一端则当作一个天线用以发射信号；该笔头外进一步设有一金属材料的内壳，作为屏蔽。
[0023]优选地，该笔头的第一端包覆一保护层，该保护层以塑料或橡胶材料所构成。
[0024]优选地，该动态电场感测组件进一步包括一连动件、一金属环件；该金属环件具有两个端口，供该连动件穿设其中，该连动件与笔头连接。
[0025]优选地，该金属环件的其中一端口上设有一环形固定件，用以将该金属环件固定在笔身的内壁上，该环形固定件在轴向上形成有一穿口，供前述连动件的连接部穿过；该连动件在轴向上的一端形成有一穿槽部，供笔头插置，该连动件在轴向上的另一端延伸一连接部。
[0026]本实用新型的有益效果是:前述主动式触控笔是在笔身的一端可伸缩地设有一笔头，该笔头为金属材料，可当作天线发射信号给相应的触控面板，亦用以与触控面板接触，其接触面积小而方便书写，由于笔头可在笔身一端伸缩，当使用者对笔尖上施加不同压力，将使笔头与笔身之间的相对距离改变，使得与笔头相连的动态电场感测组件被连动，从而产生一随连动距离改变的电场变化量，供电路模块发射一对应该电场变化量的发射信号，以提供本实用新型在触控面板上可具有多阶压感及三维的信息，以达到提升使用方便性的功效。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型一较佳实施例外观图。
[0028]图2为本实用新型一较佳实施例的局部剖面图。
[0029]图2A为本实用新型一较佳实施例的另一侧的局部剖面图。
[0030]图2B为本实用新型一较佳实施例的又一侧的局部剖面图。
[0031]图3为本实用新型一较佳实施例的另一剖面图。
[0032]图4为本实用新型一较佳实施例状态剖面图。
[0033]图4A为本实用新型一较佳实施例另一侧的状态剖面图。
[0034]图5为本实用新型的具体应用方式示意图。
[0035]符号说明:
[0036]10 笔头
[0037]101 第一端 102 第二端
[0038]11保护层12内壳
[0039]20动态电场感测组件
[0040]21连动件22环件
[0041]211穿槽部212连接部
[0042]23固定件24弹性件
[0043]30笔身31 弹簧
[0044]40电路模块50 电池
[0045]60行动装置61触控面板。
【具体实施方式】
[0046]关于本实用新型主动式触控笔及其笔头结构的一较佳实施例，请参考图1与图2所不，其中包括一笔头10、一动态电场感测组件20、一笔身30及一电路模块40 ;该笔头10与该动态电场感测组件20连接，该笔身30呈中空杆状，且在一端朝轴向形成有一开口供穿设该笔头10，该电路模块40设于该笔身30内且与该动态电场感测组件20电连接，在本实施例中，该笔身30内进一步设有一电池50，且该电池50与该电路模块40电连接。
[0047]该笔头10呈长条细杆状，并以金属材料构成，该笔头10具有两个位置相对的一第一端101与一第二端102,且以可伸缩的方式由轴向穿设在该笔身30的一端开口中，使该笔头10的第二端102位于该笔身30内，并与该动态电场感测组件20固定连接，而该笔头10的第一端101则外露于该笔身30的一端开口外。
[0048]本实施例中，该笔头10的第一端101可当作一个天线用以发射信号，亦可与一触控面板直接接触使用，为避免摩擦力太大而造成触控面板损伤，进一步在该笔头10的第一端101包覆一保护层11，该保护层以塑料或橡胶材料所构成，使用不同的材料时可使笔头10具有不同的摩擦力；本实施例中，该笔头10在笔身30内的一端设有一金属材料的内壳12，当笔头10作为天线并用以发射信号时，该内壳12可遮蔽过量的信号，使笔头10仅以第一端101发射适量的信号。
[0049]该动态电场感测组件20设于该笔身30内且与该笔头10的第二端102固定连接，当该笔头10在轴向上受到外力施压后，笔头10与笔身30的相对距离产生改变，该笔头10使得该动态电场感测组件20被连动而触发该电路模块40上的电极，进而产生一随连动距离改变的电场变化量，该动态电场感测组件20可依据上述相对距离改变的程度而产生不同电场变化量的变化，供该电路模块40发射一对应该电场变化量的发射信号,并且依据对应不同电场变化量的发射信号使得本实用新型在触控面板上能提供多阶的压感效果，以方便使用者使用并且提升在触控面板上的书写效率。
[0050]在本实施例中，该动态电场感测组件20进一步包括一连动件21、一金属环件22 ；请参考图2A、图2B与图3所示，该金属环件22呈中空筒状且具有两个端口，供该连动件21轴向穿设在其中；其中，该连动件21呈柱状，其同轴地穿置于金属环件22中，该连动件21的外径壁与金属环件22的内径壁具有相同的距离，有如电容的两个平行板，根据电容值公式:
[0051]C = Sj其中，ε为介电系数，A为两个平行板面积，d则为两个平行板距离。
[0052]当前述的距离d固定，若平行板的面积A改变，则电容值C即随之改变，而本实用新型使该连动件21随着笔头10移动，将改变连动件21和金属环件22的相对面积，从而产生不同的电容值C。
[0053]如图2A与图2B所示，该金属环件22的其中一端口上设有一环形固定件23，用以将该金属环件22固定在笔身30的内壁上,该金属环件22的一端与该电路模块40的一第二电极端电连接；该环形固定件23在轴向上形成有一穿口，供前述连动件21的连接部212穿过后与电路模块40连接；
[0054]该连动件21在轴向上的一端形成有一穿槽部211，供笔头10的第二端102插置以构成固定连接，该连动件21在轴向上的另一端延伸一连接部212，该连接部212呈柱状，其自由端与该电路模块40的一第一电极端电连接。
[0055]本实施例中，当笔头10在轴向上受到外力施压时，为提供较佳的动作缓冲以减少磨损，该动态电场感测组件20与该电路模块40之间进一步设有一弹簧31，供上述连动件21以其连接部212可伸缩的轴向穿过该弹簧31，并通过该弹簧31与该电路模块40的第一电极端构成电连接；另外，该连动件21与金属环件22之间进一步设有一弹性件24，该弹性件24用以缓冲连动件21被笔头10所带动，而对金属环件22产生的碰撞。
[0056]由上述说明可知，在本实施例的动态电场感测组件20中，该金属环件22呈中空且具有两个端口，供该连动件21以可伸缩的轴向穿设在其中，并且该连动件21与该电路模块40的第一电极端电连接，该金属环件22与该电路模块40的第二电极端电连接；当该连动件21的外径壁与该金属环件22的内径壁等同电容的两个平行板，且该第一电极端与第二电极端的极性相异，依据该平行板面积的大小而产生相对应的电场变化量；
[0057]而依据该接触面的大小而产生相对应的电场变化量的判断方式为:若平行板面积越大，则代表使用者对笔头10的施压越重，若平行板面积越小，则代表对笔头10的施压越轻。通过上述判断方式，本实用新型可依据笔头10与笔身30相对距离改变的程度而产生不同电场变化量的变化，以提供本实用新型在触控面板上可具有多阶压感及三维的信息，以达到提升使用方便性的功效。
[0058]为说明本较佳实施例一具体应用方式，请参阅图4、图4A与图5所示，其中包括一行动装置60，该行动装置60具有一触控面板61，供使用者利用本实用新型笔头10的第一端101当作一天线的发射端与该触控面板61的表面接触，当使用者对该笔头10施压时，如图2A与图4A所示，该笔头10朝笔身30内缩，此时该动态电场感测组件20被连动而触发该电路模块40上的第一电极端，由于该连动件21的外径壁与该金属环件22的内径壁分别构成两个平行板，进而依据该平行板相对面积的大小不同而在触控面板61上产生相对应的电场变化量，并且依据不同电场变化量的变化使得行动装置60在触控面板61上提供多阶的压感效果，同时可判断该笔头10的三维(X轴、Y轴、Z轴)信息，以及其中二维(X轴、Y轴)信息所构成的一夹角Θ，以提高定位效率、准确性，而更方便使用者使用，并且提升在触控面板61上的书写效率。
【权利要求】
1.一种主动式触控笔，其特征在于，其包括: 一笔身，其呈中空； 一笔头，其由金属构成，该笔头以能够伸缩的方式设在该笔身的一端； 一动态电场感测组件，其与该笔头的一端连接，并设于该笔身内；当该笔头与笔身的相对距离改变，使得该动态电场感测组件被连动，进而产生一电场变化量； 一电路模块，其与该动态电场感测组件连接，并根据该动态电场感测组件产生的电场变化量产生一发射信号。
2.根据权利要求1所述的主动式触控笔，其特征在于，该笔头呈细杆状，具有两个位置相对的一第一端与一第二端，该第二端内伸于该笔身内，并与该动态电场感测组件连接，而该第一端则外露于该笔身外，当作一个天线用以发射信号。
3.根据权利要求2所述的主动式触控笔，其特征在于，该笔头与该笔身之间进一步设有一金属材料的内壳，作为屏蔽。
4.根据权利要 求3所述的主动式触控笔，其特征在于，该笔头的第一端包覆一保护层，该保护层以塑料或橡胶材料所构成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的主动式触控笔，其特征在于，该动态电场感测组件进一步包括一连动件、一金属环件；该金属环件具有两个端口，供该连动件穿设其中，该连动件与笔头连接。
6.根据权利要求5所述的主动式触控笔，其特征在于，该金属环件的其中一端口上设有一环形固定件，用以将该金属环件固定在笔身的内壁上，该环形固定件在轴向上形成有一穿口，供前述连动件的连接部穿过；该连动件在轴向上的一端形成有一穿槽部，供笔头插置，该连动件在轴向上的另一端延伸一连接部。
7.根据权利要求6所述的主动式触控笔，其特征在于，该笔身内进一步设有一电池，该电池与该电路模块电连接。
8.—种主动式触控笔的笔头结构，其特征在于，其包括: 一笔身，其呈中空； 一笔头，其由金属构成，该笔头以能够伸缩的方式设在该笔身的一端； 一动态电场感测组件，其与该笔头的一端连接，并设于该笔身内；当该笔头与笔身的相对距离改变，使得该动态电场感测组件被连动，进而产生一电场变化量。
9.根据权利要求8所述的主动式触控笔的笔头结构，其特征在于，该笔头呈细杆状，具有两个位置相对的一第一端与一第二端，该第二端与该动态电场感测组件连接，而该第一端则当作一个天线用以发射信号；该笔头外进一步设有一金属材料的内壳，作为屏蔽。
10.根据权利要求9所述的主动式触控笔的笔头结构，其特征在于，该笔头的第一端包覆一保护层，该保护层以塑料或橡胶材料所构成。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的主动式触控笔的笔头结构，其特征在于，该动态电场感测组件进一步包括一连动件、一金属环件；该金属环件具有两个端口，供该连动件穿设其中，该连动件与笔头连接。
12.根据权利要求11所述的主动式触控笔的笔头结构，其特征在于，该金属环件的其中一端口上设有一环形固定件，用以将该金属环件固定在笔身的内壁上，该环形固定件在轴向上形成有一穿口，供前述连动件的连接部穿过；该连动件在轴向上的一端形成有一穿槽部，供笔 头插置，该连动件在轴向上的另一端延伸一连接部。
【文档编号】G06F3/0354GK203720795SQ201420062690
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年2月12日 优先权日:2014年2月12日
【发明者】陈志平, 李建毅, 郑力魁 申请人:昆盈企业股份有限公司