触摸笔系统以及触摸笔的制作方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供在搭载擦除功能的情况下能够以小型且低成本的结构构成触摸笔的触摸笔系统以及触摸笔。本实施方式的触摸笔系统具备：静电电容型的触摸面板；触摸笔，其具有用于指示上述触摸面板上的任意位置的笔尖、和形成有规定的导电性图案的笔后端部；规定图案检测机构，其检测上述规定的导电性图案相对于上述触摸面板的接触；以及擦除功能执行机构，其在检测到上述规定的导电性图案的情况下，执行擦除功能。
【专利说明】
触摸笔系统以及触摸笔
技术领域
[0001]本发明涉及触摸笔系统以及触摸笔。【背景技术】
[0002]触摸面板用于便携式信息设备(平板电脑、笔记本PC、智能手机、移动电话、PDA 等)、数字音频播放器、便携游戏机、车辆导航装置、复印机、金融机关的ATM、以及车站或餐饮店的自动售票机等多方面。这样的触摸面板的操作，通过利用手指、被称为触摸笔或手写笔(stylus)等的专用笔(以下，称为“触摸笔”)触摸或按压显示图像的显示器表面的所希望的位置来进行。
[0003]触摸面板存在电阻膜方式、表面弹性波方式、红外线方式、电磁感应方式或静电电容方式等。这里，在静电电容方式的触摸面板中，通过在指尖或笔与导电膜之间捕捉静电电容的变化来检测显示器上的输入位置。
[0004]在上述静电电容方式的触摸面板中使用的触摸笔，有被动笔和主动笔。被动笔一般主要由笔杆和安装于该笔杆的末端的导电性橡胶等柔软材质的笔尖构成。
[0005] 另一方面，主动笔主要由笔杆、安装于该笔杆的末端的笔尖、以及使笔尖产生电场且设置于笔杆的内部的电路构成。在主动笔中，由于从笔尖产生电场，因此触摸面板中的位置检测精度比较高，能够使笔尖变细。
[0006]另外，近些年，还提出具备擦除功能的触摸笔。这里，在触摸笔的后端部搭载擦除功能的情况下，若将后端部设为主动方式，则需要擦除功能用的电路，因此触摸笔变长，另夕卜，成本也升高。
[0007] 专利文献1:日本特开平7-200133号公报
[0008] 专利文献2:日本特开2013-186869号公报
[0009] 专利文献3:日本特开2007-249670号公报
【发明内容】
[0010]本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供在搭载擦除功能的情况下能够以小型且低成本的结构构成触摸笔的触摸笔系统以及触摸笔。
[0011] 为了解决上述课题、实现目的，本发明的特征在于，具备:静电电容型的触摸面板； 触摸笔，其具有用于指示上述触摸面板上的任意位置的笔尖、和形成有规定的导电性图案的笔后端部；规定图案检测机构，其检测上述规定的导电性图案相对于上述触摸面板的接触；以及擦除功能执行机构，其在检测到上述规定的导电性图案的情况下，执行擦除功能。
[0012] 另外，根据本发明的优选形态，优选上述规定的导电性图案是相互分开规定距离的多个导电性图案。
[0013] 另外，根据本发明的优选形态，优选在设上述规定距离为L、上述触摸面板的电极间的距离为P的情况下，上述规定距离L彡2P。
[0014] 另外，根据本发明的优选形态，优选上述笔后端部具有斜面形状的端面，上述规定的导电性图案形成于斜面形状的端面。
[0015]另外，根据本发明的优选形态，优选上述擦除功能执行机构在检测到上述多个导电性图案以维持规定间隔的状态移动规定距离时，执行擦除功能。
[0016]为了解决上述课题、实现目的，本发明是一种在静电电容型的触摸面板中使用的触摸笔，优选具备:笔尖，其用于指示上述触摸面板上的任意位置；以及笔后端部，其形成有规定的导电性图案，在上述笔后端部形成有规定的导电性图案。
[0017]另外，根据本发明的优选形态，优选上述规定的导电性图案是相互分开规定距离的多个导电性图案。
[0018]另外，根据本发明的优选形态，优选在设上述规定距离为L、上述触摸面板的电极间的距离为P的情况下，上述规定距离L彡2P。
[0019]另外，根据本发明的优选形态，优选上述笔后端部具有斜面形状的端面，上述规定的导电性图案形成于斜面形状的端面。
[0020]根据本发明，起到能够提供在搭载擦除功能的情况下能够以小型且低成本的结构构成触摸笔的触摸笔系统以及触摸笔的效果。【附图说明】
[0021]图1是表示本实施方式所涉及的触摸笔系统的简要结构的立体图(使用触摸笔的笔尖的状态)。
[0022]图2是表示本实施方式所涉及的触摸笔系统的简要结构的立体图(使用触摸笔的笔后端部(擦除部)的状态)。
[0023]图3是平板式计算机的简要的剖视图。
[0024]图4是触摸笔的笔后端部的端面的简要的俯视图。
[0025]图5是触摸笔的示意性剖视图。
[0026]图6是表示平板式计算机的简要硬件构成例的图。
[0027]图7是用于对X电极、Y电极的间隔与两个导电性图案间的距离L的关系进行说明的图。
[0028]图8是用于对X电极、Y电极的间隔与两个导电性图案间的距离L的关系进行说明的图。
[0029]图9是用于对触摸笔系统的变形例进行说明的图。
[0030]图10是用于对触摸笔的变形例进行说明的图。
[0031]图11是用于对触摸笔的变形例进行说明的图。
[0032]图12是用于对触摸笔的变形例进行说明的图。
[0033]附图标记说明:
[0034]1…触摸笔系统；10…平板式计算机；11…框体；12…触摸面板；13…触摸传感器； 14…显不部；20…触摸笔；21…笔主体部；22…基板；23…支架；23b…弹簧；30…笔主体； 32…电池；33…变换器；34…控制1C ;35…压力检测部；40…笔尖；50…笔后端部；52…帽部；53."端面；54a、54b…导电性图案；101…内存；102…主控制器；103…存储器；104…1/ F ; 105…驱动检测部；106…VRAM ; 107…电源电路；108…通信器件。【具体实施方式】
[0035]以下，对本发明所涉及的触摸笔系统以及触摸笔的实施方式进行说明。本发明的构成要素在本说明书的附图中以一般性结构示出，但也可以以各种结构以各种样式配置设计，这是容易理解的。因此，对本发明的触摸笔系统以及触摸笔的实施方式的以下的更详细的说明并不限定权利要求书所示的本发明的范围，仅表示本发明所选择的实施方式的一个例子，与本说明书的权利要求书所示的本发明不相矛盾，仅表示针对装置、构成、构造所选择的实施方式。本领域技术人员能够理解，即便特定的细节中的一个以上消失，或通过其他方法、部件、材料也能够实现本发明。
[0036]图1以及图2是表示本实施方式所涉及的触摸笔系统的简要结构的立体图，图1 表示使用触摸笔的笔尖的状态，图2表示使用触摸笔的笔后端部(擦除部)的状态。图3 表示图1的平板式计算机10的简要的剖视图，图4表示触摸笔的笔后端部的端面的简要的俯视图。
[0037]如图1以及图2所示，触摸笔系统1具备平板式计算机10和用于在平板式计算机 10进行坐标输入和擦除的触摸笔20。本实施方式所涉及的触摸笔系统1构成为能够识别由触摸笔20的主动式笔尖进行的笔输入、由手指进行的手指输入(被动方式)、以及由触摸笔20的笔后端部进行的擦除输入(被动方式)，并能够区分它们。
[0038]如图1?图3所示，平板式计算机10在前表面侧配置有触摸面板12,该触摸面板 12由显示部14和重叠于显示部14上的触摸传感器13构成。平板式计算机10在大致呈长方体的框体11收纳有基板15、显示部14以及触摸传感器13,该基板15搭载有控制触摸面板12的显示以及坐标检测的电路等的各种电子部件。框体11例如可以由合成树脂或金属构成。触摸传感器12配置于与框体11的边框大致相同的平面上。
[0039]触摸笔20是笔尖为所谓的主动型的笔，后端为被动型的擦除部。触摸笔20具备笔主体30、安装于笔主体30的笔尖40、安装于笔主体30的帽形状的笔后端部50。例如，笔尖40由金属芯构成，其表面可以由毛毡形成。触摸笔20通过笔尖40能够实现坐标输入。
[0040]如图1、图2以及图4所示，笔后端部50在大致呈圆形状的端面53形成有两个导电性的图案54a、54b。两个导电性的图案54a、54b大致呈圆形状，从彼此的中心位置或重心位置C分开规定距离L。笔后端部50形成为相对于笔主体30可更换。通过触摸笔20的笔后端部50能够实现擦除。
[0041]触摸传感器13是静电电容方式的触摸传感器，能够实现指示体的多点检测以及面检测。触摸传感器13构成为通过触摸笔20的笔后端部50能够执行擦除功能。触摸传感器13具备透明的X电极以及Y电极，它们在X方向以及Y方向上呈矩阵状地排列有多个， 通过对由手指等指示体引起的静电电容的变化、以及由触摸笔20的笔尖40产生的规定频率的交流电场引起的静电电容的变化进行检测，能够实现由手指或触摸笔20等进行的坐标输入。另外，触摸传感器13通过对形成于触摸笔20的笔后端部50的端面53的导电性的图案54a、54b进行检测，能够利用触摸笔20的笔后端部50执行擦除功能。
[0042]图5表示图1的触摸笔20的示意性剖视图。如图5所示，触摸笔20的笔主体30 具备作为中空的圆筒的笔主体部21、和收纳于笔主体部21的基板22。在笔主体部21设置有电源开关31。笔主体部21使用导电性树脂等材料形成为适于用户用手把持来进行操作的大小以及形状。
[0043]在基板22搭载有将笔尖40保持为能够滑动的支架23、电池32、变换器 (transducer) 33、控制IC34以及压力检测部35。支架23供笔尖40的插入部40a插入，具备对笔尖40向外施力的弹簧23b。笔尖40可以形成为相对于支架23可更换。
[0044]压力检测部35对笔尖40抵接于触摸面板13等而导致笔尖40借助该按压力克服弹簧23b的弹力而被压入时的压力进行检测，输出至控制IC34。此外，虽然利用压力检测部 35检测笔尖40的按下，但并不局限于此，也可以使用其他公知的检测方法。
[0045]电池32例如是锂离子电池或碱性离子电池。从电池32向控制IC34供给电力，控制IC34调整电压电平并向变换器33以及压力检测部35供给电压。若变换器33被供给电压，则开始振荡，生成正弦波信号，被用作主动触摸笔。
[0046]变换器33例如是电压控制振荡器，与笔尖40的金属芯电连接。变换器33根据由控制IC34输出的电压生成正弦波信号(频率fl、振幅A1)，通过笔尖40的金属芯发送正弦波信号，驱动检测部105 (参照图6)经由触摸传感器13接收该正弦波信号。
[0047]控制IC34在根据压力检测部35的压力检测结果而检测到笔尖40的按下的情况下，对输出至变换器33的电压进行变更，生成正弦波信号(频率f2 (其中，f2 > fl)，振幅 A1) 〇
[0048]例如，触摸笔20构成为，在由压力检测部35检测到压力的情况下，处于主动状态， 在规定时间内未使用的情况下，转移至睡眠状态。
[0049]另一方面，笔后端部50具备外嵌于笔主体部21且构成为可装卸的帽部52、和形成于帽部52的圆形状的端面53的两个导电性图案54a、54b。帽部52的侧面例如可以由导电性树脂构成，帽部52的端面53例如由绝缘性材料构成。在图5所示的例子中，示出笔后端部50外嵌于笔主体部21的例子，笔后端部50也可以构成为内嵌于笔主体21。此外， 为了能够利用触摸面板12检测导电性图案54a、54b，例如可以构成为在用户把持笔主体30 时能够将导电性图案54a、54b与人体导通，另外，也可以不将它们导通，而是在笔主体部30 涂覆涂料，从而根据结电容来进行动作。
[0050]图6是表示平板式计算机10的简要硬件构成例的图。如该图所示，平板式计算机 10具备主控制器102、内存101、存储器103、I/F104、触摸传感器13、驱动检测部105、显示部14、VRAM106、电源电路107、以及通信器件108等，各部经由总线直接或间接地连接。
[0051]主控制器102根据储存在存储器103的程序来进行平板式计算机10整体的控制。 例如，主控制器102将显示信息储存于VRAM106,使储存在VRAM106的显示信息显示于显示部14。另外，主控制器102经由驱动检测部105控制触摸传感器13的动作。
[0052]内存101由高速缓冲内存或RAM构成，是当做主控制器102的执行程序的读取区域、写入执行程序的处理数据的作业区域使用的可写入内存。
[0053]存储器103例如可以由SSD等非易失性内存构成，具有对供主控制器102执行的程序进行存储的功能。
[0054]VRAM106是用于储存显示信息的位图内存。显示部14例如由IXD或有机EL等构成，显示描绘于VRAM106的显示信息。I/F104是用于连接USB设备或蓝牙(注册商标)设备的有线/无线接口。
[0055]通信器件108用于根据主控制器102的控制来经由网络进行数据的收发。
[0056]电源电路107具备AC适配器、智能电池、用于对智能电池进行充电的充电器、以及DC/DC转换器等，根据主控制器102的控制向各部供给电力。
[0057]触摸传感器13是用于供用户进行输入操作的用户界面，用于供用户选择显示于显示部14的画面的各种菜单、图标、按钮、以及键盘等的画面对象来进行输入操作、进行文本的输入操作或进行滚动或滑动等画面操作的部件。触摸传感器13具备透明的X电极X1、x2..xn以及Y电极Y1、Y2..Yn，它们由IT0构成且在X方向以及Y方向上呈矩阵状地排列有多个。
[0058]驱动检测部105具备用于驱动触摸传感器103的驱动电路、用于检测触摸位置的检测电路，根据主控制器102的控制来控制触摸传感器12的动作。驱动检测部105向触摸传感器13的X电极X1、X2.Xn以及Y电极Y1、Y2、…、Yn送出驱动信号，检测X电极Xpx2..xn以及Y电极Y 1、Y2.Yn的输出，由此来识别主动方式的基于笔尖40的触摸和被动方式的触摸(手指或导电性图案54a、54b等的触摸)，将该识别信号与被触摸的X电极以及Y电极的坐标位置(X，Y) —起输出至主控制器102。
[0059]例如，驱动检测部105在检测到主动方式的笔尖40的触摸的情况下，将表示笔输入模式的信号和被触摸的X电极以及Y电极的坐标位置(X，Y)输出至主控制器102。另一方面，驱动检测部105在检测到被动方式的触摸(手指或导电性图案54a、54b等的触摸) 的情况下，将表示被动模式的信号和被触摸的X电极以及Y电极的坐标位置(X，Y)输出至主控制器102。
[0060]在驱动检测部105中，例如在主动方式的笔尖中，对由触摸笔20的笔尖40产生的规定频率的交流电场的变化进行检测，能够判定为主动方式的笔被触摸(电容固定、施加电压变化)。另一方面，对被动方式的触摸(手指或导电性图案54a、54b等的触摸)而言， 通过检测静电电容的变化，能够判定被动方式的触摸(电容变化、施加电压不变)。
[0061]主控制器102执行笔输入模式、手指输入模式以及擦除模式(擦除功能)。对主控制器102而言，若从驱动检测部105输入表示被动模式的信号和检测出的坐标位置(X，Y)， 则对检测出的坐标位置(X，Y)是否与分开规定距离L的两个导体图案54a、54b对应进行判断，在不与分开规定距离L的两个导体图案54a、54b对应的情况下，执行手指输入模式，在与分开规定距离L的两个导体图案54a、54b对应的情况下，执行擦除模式。
[0062]在笔输入模式下，主控制器102根据由驱动检测部105检测出的坐标位置(X，Y)， 即根据笔尖40的轨迹来在VRAM106描绘显示信息，在显示部14对显示信息进行显示。例如，主控制器102可以构成为在笔尖40触摸到触摸传感器13的情况下，显示光标，在由触摸传感器12按下笔尖40的情况下，开始描绘(书写)。
[0063]在擦除模式下，主控制器102根据描绘于VRAM106的显示信息中的由驱动检测部 105检测到的坐标位置(X，Y)，即消除笔后端部50的端面53的轨迹上的数据。用户通过使笔后端部50的端面53触摸触摸传感器13,追踪显示在触摸面板12上的描绘信息，从而能够擦除描绘信息。
[0064]接下来，参照图7以及图8,对触摸笔20的笔后端部50的导电性图案54a、54b间的距离L(参照上述图4)进行说明。图7以及图8是用于对X电极、Y电极的间隔与两个导电性图案54a、54b间的距尚L的关系进彳丁说明的图。在图7以及图8中，设X电极X1、X2..Xn间以及Y电极Y ^ Y2.YJl]的间隔为P。图7表示两个导电性图案54a、54b间的距离L < 2P的情况。图8表示两个导电性图案54a、54b间的距离L彡2P的情况。
[0065]两个导电性图案54a、54b间的距离L越大，越能够高精度地通过触摸传感器13检测出是2个图案这一情况，因此优选增大距离L。另一方面，因触摸笔20的笔后端部50的粗细的关系，距离L的大小存在限制。
[0066]在图7中，若两个导电性图案54a、54b间的距离L < 2P，则存在无法检测出是2个图案这一情况的可能性。例如，在X电极乂3中，检测出导电性图案54a、54b两方重叠的情况，因此存在无法检测到两个图案的情况(例如，无法与手指的触摸相区分)。
[0067]另一方面，在图8中，若两个导电性图案54a、54b间的距离L多2P，则例如在X电极X2、X3、X4、乂5中，不会检测到导电性图案54a、54b两方重叠的情况，因此能够检测到两个图案。因此，优选两个导电性图案54a、54b间的距离L彡2P。
[0068](变形例1)
[0069]图9是用于对触摸笔系统1的变形例进行说明的图。主控制器102也可以构成为， 在触摸传感器13中，检测出两个图案维持该图案间的距离L的状态进行的规定距离S的移动的情况下，开始擦除。由此，能够防止与用户的意图相反地在以间隔L触摸两个导电体的情况下变为擦除模式的情况，能够提高用于转移至擦除模式的精度。
[0070](变形例2)
[0071]图10是用于对触摸笔20的变形例进行说明的图。两个导电性图案54a、54b间的距离L越大，越能够高精度地通过触摸传感器13检测出是两个图案这一情况。因此，例如， 可以如图10所示，将触摸笔20的笔后端部50的端面53形成为斜面状。由此，能够增大距离L而不加粗笔后端部50。
[0072](变形例3)
[0073]图11以及图12是用于对触摸笔20的变形例进行说明的图。形成于触摸笔20的笔后端部50的端面53的导电性图案并不局限于图4等所示的两个导电性图案54a、54b，例如，可以是其他形状的导电性图案，另外，所形成的导电性图案的数量可以为3个以上。例如，可以如图11所示，形成为环状的导电性图案54。另外，也可以如图12所示，形成为L字形的导电性图案54。
[0074]如以上已说明的那样，根据本实施方式的触摸笔系统1，具备:静电电容型的触摸面板12 ;触摸笔20,其具有用于指示触摸面板12上的任意位置的笔尖40和形成有规定的导电性图案的笔后端部50 ;驱动检测部105以及主控制器102,它们检测规定的导电性图案对触摸面板12的接触，并且在检测到规定的导电性图案的情况下，执行擦除功能，因此在搭载擦除功能的情况下，能够以小型且低成本的结构构成触摸笔。
[0075]另外，根据本实施方式，规定的导电性图案是相互分开规定距离的多个导电性图案54a、54b，因此能够高精度地检测规定的导电性图案。
[0076]另外，根据本发明的形态，在设导电性图案54a、54b间的距离为规定距离L、触摸面板12的电极间的距离为P的情况下，规定距离L多2P，因此能够更高精度地检测规定的导电性图案。
[0077]另外，根据本发明的形态，笔后端部50具有斜面形状的端面53,导电性图案54a、 54b形成于斜面形状的端面53,因此能够增大导电性图案54a、54b间的距离L而不加粗笔后端部50。
[0078]另外，根据本发明的形态，主控制器102在检测到多个导电性图案维持规定间隔L的状态移动规定距离S时，执行擦除功能，因此能够防止与用户的意图相反地执行擦除功能的情况。
[0079] 此外，在本实施方式中，将笔输入(笔尖40)作为主动方式，但也可以使用被动方式。
【主权项】
1.一种触摸笔系统，其特征在于，具备:静电电容型的触摸面板；触摸笔，其具有用于指示所述触摸面板上的任意位置的笔尖、和形成有规定的导电性 图案的笔后端部；规定图案检测机构，其检测所述规定的导电性图案相对于所述触摸面板的接触；以及 擦除功能执行机构，其在检测到所述规定的导电性图案的情况下，执行擦除功能。2.根据权利要求1所述的触摸笔系统，其特征在于，所述规定的导电性图案是相互分开规定距离的多个导电性图案。3.根据权利要求2所述的触摸笔系统，其特征在于，在设所述规定距离为L、所述触摸面板的电极间的距离为P的情况下，所述规定距离 L 彡 2P〇4.根据权利要求1?3中任一项所述的触摸笔系统，其特征在于，所述笔后端部具有斜面形状的端面，所述规定的导电性图案形成于所述斜面形状的端面。5.根据权利要求2或3所述的触摸笔系统，其特征在于，所述擦除功能执行机构在检测到所述多个导电性图案以维持规定间隔的状态移动规 定距离时，执行擦除功能。6.—种触摸笔，其在静电电容型的触摸面板中使用，所述触摸笔的特征在于，具备:笔尖，其用于指示所述触摸面板上的任意位置；以及 笔后端部，其形成有规定的导电性图案，所述笔后端部形成有规定的导电性图案。7.根据权利要求6所述的触摸笔，其特征在于，所述规定的导电性图案是相互分开规定距离的多个导电性图案。8.根据权利要求6所述的触摸笔，其特征在于，在设所述规定距离为L、所述触摸面板的电极间的距离为P的情况下，所述规定距离 L 彡 2P〇9.根据权利要求6?8中任一项所述的触摸笔，其特征在于，所述笔后端部具有斜面形状的端面，所述规定的导电性图案形成于斜面形状的端面。
【文档编号】G06F3/0354GK105975105SQ201510957373
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年12月18日
【发明人】肖利民, 王迁
【申请人】联想（新加坡）私人有限公司