触控笔的制作方法

本实用新型涉及一种触控操作装置，特别是涉及一种搭配投射电容式触控面板使用的触控笔。

背景技术：

投射电容式触控面板是目前被广泛应用的触控技术，大量应用在中小型的电子装置(例如平板电脑及智能型手机等)，一般习惯上，使用者会使用手指来进行操作，但若是需要长时间操作或是进行较精密的点选时，会有指头易僵硬不舒适或精细度不足的问题。

市面上的电容触控笔虽可以解决长时间使用而导致指头僵硬的问题，但由于电容笔的笔头需要够大(外径>5公厘(mm))才能与触控面板间产生足够的电容值而达成触控效果，但过大的笔头不仅会挡住视线也无法进行较精密的触控。

为了解决上述问题，如中国台湾发明专利编号第I502439号及实用新型专利编号第M449303号皆提出一种主动式电容触控笔，然而，前者必须搭配特定的触控面板及控制晶片才能运作，无法适用于目前市面上的各种产品，后者虽然可以应用于非特定的触控面板，但其需使用两组线圈来进行收发及同步，由于两组线圈距离相近又使用相同频率，容易互相感应干扰造成反馈震荡，导致运作不稳定。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能解决上述问题的触控笔。

本实用新型触控笔，适用于受操作以触控一个电容式触控面板，该触控笔包含一个笔头元件、一个信号放大单元，及一个握持单元。

该笔头元件于邻近该触控面板时与该触控面板间形成一个触控电容，并用于接收该触控面板产生的电场以输出一个相关该电场的输入信号。

该信号放大单元电连接该笔头元件，用于接收该输入信号并放大为一个输出信号。

该握持单元包括一个电连接该信号放大单元以接收该输出信号的反馈元件，及一个绝缘元件，该反馈元件为导电材质且邻近该笔头元件设置，以将该输出信号产生的电场反馈至该笔头元件，该绝缘元件夹设于该反馈元件与该笔头元件间以绝缘两者。

本实用新型的触控笔，该笔头元件的表面阻抗值介于1K欧姆～1M欧姆间。

本实用新型的触控笔，该笔头元件所使用的材质具有弹性及耐磨性至少其中一个。

本实用新型的触控笔，该笔头元件的铅笔硬度不小于2H。

本实用新型的触控笔，该笔头元件所使用的材质为导电聚甲醛。

本实用新型的触控笔，还包含一个保护层，该保护层包覆该笔头元件能邻近该触控面板处。

本实用新型的触控笔，该保护层为聚氨酯材质。

本实用新型的触控笔，该保护层为耐磨材质，且以喷涂方式喷涂于该笔头元件。

本实用新型的触控笔，还包含一个导电连接件，该导电连接件一端穿设该笔头元件且另一端电连接该信号放大单元，并用于传输该输入信号。

本实用新型的触控笔，该信号放大单元包括一个电连接该笔头元件的晶体管放大电路及一个电连接该晶体管放大电路的放大器放大电路，该晶体管放大电路为一个电压随耦器，用于接收该输入信号并放大输出为一个内部信号，该放大器放大电路用于接收该内部信号并放大输出为该输出信号。

本实用新型的有益效果在于：通过设置该信号放大单元及该反馈元件，以将该笔头元件所接收的该输入信号放大后经由该反馈元件反馈至该笔头元件，可以加强该笔头元件对该触控面板的电场的影响程度，因此，能设计较小的该笔头元件以进行精密触控，且能适用于目前市面上的各种触控面板，具有极佳的市场潜力。

附图说明

图1是本实用新型触控笔的一个实施例的一个部分剖面示意图；

图2是该实施例的一个电路方块示意图；

图3是一个示意图，说明当一个使用者握持该实施例触碰一个触控面板时，其电场线的状态；

图4是该实施例的一个信号放大单元的电路图；

图5是一个示意图，说明该触控面板的多个感应线的电场线的状态；及

图6是一个示意图，说明当一个使用者用手指触碰该触控面板时，其电场线的状态。

具体实施方式

参阅图1、图2及图3，本实用新型触控笔的一个实施例，适用于受操作以触控一个投射电容式触控面板9，该实施例包含一个笔头元件2、一个保护层3、一个导电连接件4、一个信号放大单元5、一个握持单元6，及一个电源单元7。

该笔头元件2于受使用者操控而邻近该触控面板9时，与该触控面板9间形成一个触控电容21，并用于接收该触控面板9产生的电场以输出一个相关该电场的输入信号。

其中，能适当地选择现有技术中已知的材料使该笔头元件2与该触控面板9间有较佳的电容效应，较佳的是，使该笔头元件2的表面阻抗值介于1K欧姆(Ω)～1M欧姆(Ω)间，以避免表面阻抗值太低无法产生足够电容值，表面阻抗值太高又会形成绝缘。

该笔头元件2所使用的材质具有弹性、或耐磨性、或兼具弹性及耐磨性，较佳的是，该笔头元件2的铅笔硬度不小于2H，以获得较好的抗刮效果，此处的铅笔硬度指的是抗铅笔刮画的硬度。

其中，该笔头元件2能选用现有技术中已知的导电聚甲醛(POM，英文：polyformaldehyde)实施，以兼具合适的表面阻抗值、强度、弹性、及耐磨性。

该保护层3包覆该笔头元件2能邻近该触控面板9处，以增加对该笔头元件2的保护而避免磨损，较佳的是，该保护层3为耐磨材质，且以喷涂方式喷涂于该笔头元件2，该保护层3能选用现有技术中已知的聚氨酯(PU，英语：Polyurethane，以IUPAC命名法的缩写为PUR，一般缩写为PU)材质。

该导电连接件4呈直立杆状，一端穿设该笔头元件2且另一端电连接该信号放大单元5，能提供该笔头元件2良好的支撑性，并用于传输该输入信号，较佳为使用金属材质实施，以得到较佳的传输效果。

参阅图1、图2及图4，该信号放大单元5电连接该笔头元件2，用于接收该输入信号并放大为一个输出信号，且该信号放大单元5用于接收该输入信号并输出为同相位的该输出信号，该信号放大单元5包括一个电连接该笔头元件2的晶体管放大电路51及一个电连接该晶体管放大电路51的放大器放大电路52。

该晶体管放大电路51用于接收该输入信号并放大输出为一个内部信号，其中，该晶体管放大电路51较佳为一个电压随耦器(voltage follower)，其主要作用在于提供该输入信号缓冲以避免失真，该晶体管放大电路51的放大增益为1倍。

该放大器放大电路52用于接收该内部信号并放大输出为该输出信号，其中，该放大器放大电路52较佳为非反相放大器电路，借此，使所输出的该输出信号仍与该输入信号为同相位。

该握持单元6包括一个电连接该信号放大单元5以接收该输出信号的反馈元件61，及一个绝缘元件62。

该反馈元件61呈笔管状且容置该信号放大单元5，该反馈元件61为导电材质且邻近该笔头元件2设置，以将该输出信号产生的电场反馈至该笔头元件2，该绝缘元件62夹设于该反馈元件61与该笔头元件2间以绝缘两者。

其中，为符合使用者书写习惯，能将该反馈元件61设计为呈笔管状，并搭配将该绝缘元件62设计为笔头的斜面区域，该笔头元件2则设计为笔尖状，以增加使用便利性。

参阅图1、图2及图3，值得一提的是，本实施例中，直接将该反馈元件61设计为呈笔管状以供使用者握持本实施例时与手碰触，借此，使本实施例于触碰该触控面板9时，漏电流能由该反馈元件61流向人体，但也能设计为将该反馈元件61仅部分铺设于呈笔管状的该握持单元6上，只需该反馈元件61的面积能供使用者握持本实施例时与手碰触、且该反馈元件61与该笔头元件2的距离及该反馈元件61面积能供反馈足够电场至该笔头元件2即可。

该电源单元7电连接该信号放大单元5，以提供运作所需电源，其中，该电源单元7能包括一个或一个以上的电池(图未示)。

参阅图5及图6，说明触控笔的原理如下，其中，由于投射电容式触控面板9的运作及原理已为此业界所熟悉的内容，在此不赘述。

图5所示为一个包括多个感应线91的触控面板9，所述感应线91间彼此形成对应的感应线电容92，当未有任何东西碰触该触控面板9时，所述感应线91因电压差异所产生的电场线会互相指向相邻的感应线91。

如图6的示意图所示，当使用者用手指触碰该触控面板9时，手指与该触控面板9间形成了一个手指触控电容93，由于人的皮肤具有导电性，因此通过人体接地，能提供该手指触控电容93与接地端间的导通路径，而使电场线改变，并因而改变对应的该感应线91所感应到的电容值，借此，以达到触控效果。

参阅图1及图3，图3为使用者使用本实施例触控该触控面板9的示意图，此时，该笔头元件2与该触控面板9间形成了该触控电容21，该触控电容21感应所述感应线91的电场并输出为该输入信号，该输入信号经该信号放大单元5放大后输出至该反馈元件61，由于该反馈元件61邻近该笔头元件2设置，该输出信号所产生的电场会反馈至该笔头元件2，因为该输出信号与该输入信号为同相位，因此产生正向反馈，进而加强该笔头元件2对该触控面板9的电场的影响程度，而使对应的该感应线91所感应到的电容值增大，也就是说，即使该笔头元件2的面积很小(外径小于2公厘(mm))，仍然可以通过该信号放大单元5及该反馈元件61的运作而使对应的该感应线91感应到足够大的电容值，所以能达到良好的触控效果。

其中，通过该反馈元件61与使用者接触，同样能经由人体接地提供该反馈元件61的漏电流与接地端间的导通路径，如此，能借人体吸收大部分的杂讯(例如：环境杂讯)，因此，当环境杂讯较大时，通过人体接触即可降低杂讯干扰以增加触控效果，而当杂讯小或没有杂讯时，可不须人体接触(戴手套)也能使用。

经由以上的说明，能将本实施例的优点归纳如下：

一、通过设置该信号放大单元5及该反馈元件61，以将该笔头元件2所接收的该输入信号放大后经由该反馈元件61反馈至该笔头元件2，可以加强该笔头元件2对该触控面板9的电场的影响程度，而使对应的该感应线91所感应到的电容值增大，因此，可以将该笔头元件2的面积设计得很小，并仍然可以达到良好的触控效果，所以可以使用较细的该笔头元件2进行精密触控，且其设计上并不需要与特定的触控面板9进行搭配才能运作，因此可以适用于目前市面上的各种产品，具有极佳的市场潜力。

二、通过选择表面阻抗值介于1K欧姆～1M欧姆间的现有已知材质来实施该笔头元件2，能使该笔头元件2与该触控面板9间有较佳的电容效应。

三、通过选用具有弹性及耐磨性至少其中一个的材质来实施该笔头元件2，或通过增设该保护层3以包覆该笔头元件2能邻近该触控面板9处，并选择合适的材质以实施该保护层3，可以提升本实施例于书写时的缓冲度及耐用度，以增加使用者使用时的舒适度及提升产品的使用寿命。

四、通过设计该反馈元件61至该笔头元件2的正反馈增益比例值(即调整绝缘元件62的尺寸以控制该反馈元件61至该笔头元件2的反馈距离)，不仅可以减少该信号放大单元5的放大倍率仍能提升放大效率，所以能增加电源使用效率以达到省电效果，也可以通过设计该放大器放大电路52的最大增益范围，以控制经由该信号放大单元5经该反馈元件61至该笔头元件2的正反馈增益，以避免如现有技术产生反馈震荡而造成运作不稳定的情况。

综上所述，所以确实能达成本实用新型的目的。

以上所述者，仅为本实用新型的实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型的范围。