主动式压感电容触控笔的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种主动式压感电容触控笔。主动式压感电容触控笔包括壳体单元、压感侦测单元、笔芯单元、电路板单元及发射信号单元。压感侦测单元包括基座、感应线圈及磁性结构，感应线圈围绕于基座外，磁性结构可动地位于基座内。笔芯单元连动于压感侦测单元。电路板单元电性耦接于压感侦测单元。发射信号单元的第一端电性耦接于电路板单元，发射信号单元的第二端电性耦接于笔芯单元。通过发射信号单元发射该可变动的压感信号至一触控面板。
【专利说明】
主动式压感电容触控笔
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种触控笔，特别涉及一种操控触控面板的主动式压感电容触控笔。
【背景技术】
[0002]电容式触控面板是在基板的表面镀上一层通明的金属电极图案，当手指接近或触碰此电容式触控面板时，手指因为属导体且带有静电，因此手指与金属电极图案会形成一耦合电容，此时电容式触控面板在触碰点上电极的静电电容量就会发生变化，进而使得电极的电压或电流发生改变，进而再比较相邻电极的电压差异，触控点的位置就可被计算出来。
[0003]然而，前述以使用手指输入的作法虽然方便，但是，如果要在触控面板上描绘出不同粗细的线条，或是针对精细位置之间的触碰辨识，通过手指输入的作法显然难以达到上述要求。因此，为了提高触控的精准度，提出了触控笔的技术方案，在此之中，主动式电容触控笔发射驱动信号，触控面板接收自主动式电容触控笔发射的驱动信号，并根据驱动信号的发射点确认主动式触控笔笔头的位置，以达到触控触控面板的目的。
[0004]然而，为了精确计算出主动式电容触控笔笔尖按压的力道，需要较为精密的计算软件去计算，不仅过于繁杂且也提高整体主动式电容笔的成本。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型提供了一种主动式压感电容触控笔，通过发射信号单元发射可变动的压感信号至触控面板，使触控面板能依据该压感信号的大小而显示触碰屏轨迹的粗细。
[0006]本实用新型公开了一种主动式压感电容触控笔，主动式压感电容触控笔包括一壳体单元、一压感侦测单元、一笔芯单元、一电路板单元以及一发射信号单元。压感侦测单元设于壳体单元内部，压感侦测单元包括一基座、一感应线圈以及一磁性结构，感应线圈围绕于基座外，磁性结构可动地位于基座内。笔芯单元可拆卸地设于壳体单元，且笔芯单元的一端位于壳体单元外，笔芯单元连动于压感侦测单元。电路板单元设于壳体单元内部，电路板单元电性耦接于压感侦测单元。发射信号单元设于壳体单元内部。发射信号单元串接于感应线圈以产生一可变动的压感信号，其中发射信号单元具有一第一端与一第二端，发射信号单元的第一端电性耦接于电路板单元，发射信号单元的第二端电性耦接于笔芯单元，通过发射信号单元发射可变动的压感信号至一触控面板。
[0007]在本实用新型的一实施例中，该压感侦测单元包括一导电弹簧，该导电弹簧围绕于该基座外，且该导电弹簧耦接于该发射信号单元。
[0008]在本实用新型的一实施例中，该压感侦测单元包括一导电笔芯座以及一导电弹片结构，该导电笔芯座连接于该基座，该弹片结构配置于该导电笔芯座内，且该笔芯单元用以抵触该导电弹片结构。
[0009]在本实用新型的一实施例中，主动式压感电容触控笔还包括:
[0010]一超级电容，设于该壳体单元内部，该超级电容电性耦接于该电路板单元。
[0011]在本实用新型的一实施例中，该电路板单元包括一第一焊接部、一第二焊接部以及一连接部，该第一焊接部与该第二焊接部分别连接于该压感侦测单元，该第二焊接部连接于该连接部，该连接部连接于该发射信号单元的该第一端。
[0012]在本实用新型的一实施例中，该电路板单元包括一第一充电接点与一第二充电接点，该第一充电接点与该第二充电接点分别突出于该壳体单元外。
[0013]在本实用新型的一实施例中，该第一充电接点与该第二充电接点分别位于该壳体单元表面远离该笔芯单元的一侧。
[0014]在本实用新型的一实施例中，主动式压感电容触控笔还包括:
[0015]—缓冲部，设于该基座内，且该磁性结构用以接触该缓冲部。
[0016]在本实用新型的一实施例中，该笔芯单元包括一笔尖部与一书写部，该笔尖部连动于该磁性结构。
[0017]在本实用新型的一实施例中，主动式压感电容触控笔还包括:
[0018]—绝缘部，配置于该基座内，且该绝缘部位于该笔芯单元与该磁性结构之间。
[0019]基于上述，在本实用新型提供的主动式压感电容触控笔中。发射信号单元串接于感应线圈以产生一可变动的压感信号，并通过发射信号单元发射可变动的压感信号至一触控面板。如此一来，依据压感信号的大小变化，触控面板能接受到笔芯单元相对应受压的压力值信息，以判断笔芯单元施加于触控面板上的压力的大小。因此，当触控面板根据该压感信号显示触碰轨迹时，可依据该压感信号的大小变化而显示触碰屏轨迹的粗细，以提升主动式压感电容触控笔的使用便利性。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型一实施例的主动式压感电容触控笔的示意图；
[0021 ]图2为图1所示的主动式压感电容触控笔的局部放大图；
[0022]图3为图2所示的主动式压感电容触控笔于一使用过程的局部放大图；
[0023]图4为本实用新型另一实施例的主动式压感电容触控笔的局部示意图；
[0024]图5为本实用新型又一实施例的主动式压感电容触控笔的局部示意图；
[0025]图6为本实用新型再一实施例的主动式压感电容触控笔的示意图。
[0026]附图标记说明:100、200、300、400-主动式压感电容触控笔；110-壳体单元；112-按键单元；120-笔芯单元；122-书写部；124-笔尖部；130-压感侦测单元；131-导电笔芯座；131a-第二容置槽;132-基座；132a-第一容置槽;134-磁性结构；136-缓冲部；136a-弹性体；136b-弹簧；137-感应线圈；138-导电弹簧；139-导电弹片结构；140、240_电路板单元；142a-第一焊接部；142b-第二焊接部；144-连接部；146a-第一导线；146b_第二导线；148a_第一充电接点；148b-第二充电接点；150-发射信号单元；152-第一端；154-第二端;160-固定单元；170-绝缘部；180-超级电容。
【具体实施方式】
[0027]以下谨结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此限制本实用新型的保护范围。
[0028]图1为本实用新型一实施例的主动式压感电容触控笔的示意图。图2为图1所示的主动式压感电容触控笔的局部放大图。图3为图2所示的主动式压感电容触控笔于一使用过程的局部放大图。请先参阅图1。
[0029]在本实施例中，主动式压感电容触控笔100用于配合一触控面板(图未绘)进行输入，从而能作为一输入触控面板的输入元件。该触控面板可以是一电容式触控面板，但本实用新型不以此为限制。
[0030]主动式压感电容触控笔100包括一壳体单元110、一按键单元112、一笔芯单元120、一压感侦测单元130、一电路板单元140、一发射信号单元150以及一固定单元160。
[0031]壳体单元110的外观形状例如为一椭圆形。壳体单元110内部具有一容置空间，压感侦测单元130、电路板单元140、发射信号单元150、固定单元160以及部分笔芯单元120能被装设在壳体单元110的容置空间内。壳体单元110可由任何金属材料制成，例如铜、招、不锈钢等，在其他实施例中，壳体单元110可由塑料制成，可以根据实际产品选择壳体单元的材质。
[0032]笔芯单元120可拆卸地设于壳体单元110，且笔芯单元120的一端位于壳体单元110夕卜，并根据实际损坏状况可拆换笔芯单元120。
[0033]详细而言，笔芯单元120包括一书写部122与一笔尖部124。书写部122可由非导体的材质及具软性的材质制成，笔尖部124由导体制成，部分书写部122外表面被笔尖部124包覆。如此，未被笔尖部124包覆的书写部122的一端位于壳体单元110外并能够作为书写触控对应的触控面板，笔尖部124用以传导压感信号。
[0034]笔芯单元120连动于压感侦测单元130。压感侦测单元130设于壳体单元110内部。[00；35]固定单元160设于壳体单元110内，且固定单元160连接压感侦测单元130并用以固定压感侦测单元130。在本实施例中，固定单元160并未限制是何种机制，只要是能固定压感侦测单元130的构件均可。在其他实施例中，亦可将压感侦测单元直接固定至壳体单元。
[0036]如图2所示，压感侦测单元130包括一基座132、一磁性结构134、一缓冲部136以及一感应线圈137，其中笔芯单元120的笔尖部124连动于磁性结构134，磁性结构134可动地位于基座132，缓冲部136设于基座132内，感应线圈137围绕于基座132外。
[0037]具体而言，基座132内形成一第一容置槽132a，缓冲部136设于第一容置槽132a的底壁内，磁性结构134可动地位于基座132的第一容置槽132a内。
[0038]在本实施例中，磁性结构134内包含铁粉芯、铁磁材料或氧化磁铁(ferrite)等具感磁材质，缓冲部136由具弹性的材质制成，在一实施中，缓冲部136是以弹性体材质制成。如此配置之下，磁性结构134于第一容置槽132a内移动，且磁性结构134用以接触缓冲部136，缓冲部136能够使该磁性结构134进行回弹归位。此外，本实施例不限制磁性结构与缓冲部的形状，可以根据实际容置槽的形状而设计适配形状的磁性结构与缓冲部。
[0039]如图1所示，发射信号单元150设于壳体单元110内部。
[0040]发射信号单元150具有一第一端152与一第二端154，发射信号单元150的第一端152电性耦接于电路板单元140，发射信号单元150的第二端154电性耦接于笔芯单元120，并由笔芯单元120发出由发射信号单元150发射的信号。
[0041]电路板单元140设于壳体单元110内部，电路板单元140电性耦接于压感侦测单元130。
[0042]具体而言，电路板单元140包括一第一焊接部142a、一第二焊接部142b、一连接部144、一第一导线146a以及一第二导线146b。
[0043]第一焊接部142a通过第一导线146a连接于压感侦测单元130的感应线圈137，第二焊接部142b通过第二导线146b连接于压感侦测单元130的感应线圈137，第二焊接部142b连接于连接部144，连接部144连接发射信号单元150的第一端152，换言之，发射信号单元150串接于感应线圈137以产生压感信号。在本实施例中，连接部144是以金属制成，用以传导压感信号至发射信号单元150，发射信号单元150为一金属导体，以传输压感信号。
[0044]在上述配置之下，通过发射信号单元150发射可变动的压感信号，并经由笔芯单元120的笔尖部124将该可变动的压感信号发射至一触控面板。
[0045]于一应用例中，笔芯单元120的书写部122用以接触触控面板，当笔芯单元120悬浮于触控面板上，即书写部122未触碰至触控面板，笔芯单元120与磁性结构134处于一初始位置(如图2所示)，可变动的压感信号随着笔芯单元120与触控面板之间的距离而变动，并且，依据该可变动的压感信号大小变化，触控面板能接收并在触碰屏显示主动式压感电容触控笔100移动轨迹。
[0046]在另一实施例中，当笔芯单元120的书写部122被触压时，使笔芯单元120沿着其轴向方向移动，笔芯单兀120中的笔尖部124带动磁性结构134由如图2所不的初始位置移动，于此同时，磁性结构134挤压缓冲部136，使缓冲部136产生形变，如图3所示的一按压位置。
[0047]具体而言，当笔芯单元120中的笔尖部124带动磁性结构134时，磁性结构134相对于感应线圈137产生一位移变化量，使压感侦测单元130的感应线圈137具有一电感变化，电路板单元140根据电感变化而产生一频率，发射信号单元150接收频率并经高压导电的方式发射对应的压感信号至触控面板。
[0048]如此一来，依据频率的大小，触控面板能接收到笔芯单元120相对应受压的压力值信息，以判断笔芯单元120施加于触控面板上的压力的大小。因此，当触控面板根据该频率去显示触碰轨迹时，便可依据该频率的大小变化而能显示触碰屏轨迹的粗细。
[0049]另外，当触压笔芯单元120的力道逐渐消失时，缓冲部136将逐渐恢复原状，缓冲部136通过本身的弹性恢复力推动磁性结构134回复到如图2所示的初始位置。
[0050]在本实施例中，按键单元112位于壳体单元110外，且按键单元112电性连接电路板单元140。当用户按压按键单元112后，电路板单元115依据电容值(定值常数)及电感变化量得出的电感值，以产生相应的按键功能的频率，发射信号单元150接收频率并经高压导电的方式发射对应的频率至触控面板，以使触控面板能判断出按键单元112中各个功能按键的信号。
[0051]图4为本实用新型另一实施例的主动式压感电容触控笔的局部示意图。如图4所示。图4中的主动式压感电容触控笔200与图1至图3中的主动式压感电容触控笔100相似，其中相同的元件以相同的标号表示且具有相同的功效而不再重复说明，以下仅说明差异处。
[0052]在本实施例中，缓冲部包括一弹性体136a与一弹簧136b，弹簧136b围绕于弹性体136a外。弹性体136a由具弹性的材质制成，在一实施中，弹性体136a是以弹性体材质制成。如此一来，当笔芯单元120的书写部122被触压时，使笔芯单元120沿着其轴向方向移动，磁性结构134挤压弹性体136a及弹簧136b，使弹性体136a及弹簧136b产生形变，当触压笔芯单元120的力道逐渐消失时，弹性体136a与弹簧136b将逐渐恢复原状，通过弹性体136a与弹簧136b本身的弹性恢复力推动磁性结构134复位到初始位置。在一未绘示实施例中，亦可将弹簧配置于弹性体与磁性结构之间，亦可达到上述回弹复位的效果。
[0053]图5为本实用新型又一实施例的主动式压感电容触控笔的局部示意图。如图5所示。图5中的主动式压感电容触控笔300与图1至图4中的主动式压感电容触控笔100、200相似，其中相同的元件以相同的标号表示且具有相同的功效而不再重复说明，以下仅说明差异处。
[0054]在本实施例中，主动式压感电容触控笔300还包括一绝缘部170，压感侦测单元130包括一导电笔芯座131、一导电弹簧138以及一导电弹片结构139。
[0055]导电笔芯座131连接于基座132，绝缘部170配置于基座132内，且该绝缘体170位于导电笔芯座131与磁性结构134之间。
[0056]导电弹片结构139配置于导电笔芯座131的第二容置槽131a内，且笔芯单元120的笔尖部124用以抵触导电弹片结构139。如此一来，当笔芯单元120置入于第二容置槽131a内时，通过该导电弹片结构139能便于将笔芯单元120固定在第二容置槽131a内。
[0057]此外，导电弹片结构139除了可以提供固定笔芯单元120以外，还可作为导通发射信号单元150与笔芯单元120之间的媒介。
[0058]导电弹簧138围绕于基座132外，导电弹簧138邻近于笔芯单元120，且导电弹簧138耦接于发射信号单元150的第二端154。如此一来，发射信号单元150发射对应的频率可通过导电弹簧138及导电弹片结构139传送至笔芯单元120，进而经由笔芯单元120的笔尖部124将对应的频率发射至触控面板。
[0059]需说明的是，上述主动式压感电容触控笔100、200、300可以采用蓄电池或充电电池，以作为供电电源。
[0060]图6为本实用新型再一实施例的主动式压感电容触控笔的示意图。如图6所示。图6中的主动式压感电容触控笔400与图1至图5中的主动式压感电容触控笔100、200、300相似，其中相同的元件以相同的标号表示且具有相同的功效而不再重复说明，以下仅说明差异处。
[0061 ] 在本实施例中，主动式压感电容触控笔400还包括一超级电容(Super-Capacitor)180。换言之，本实施例的主动式压感电容触控笔400与前述图1至图5中的主动式压感电容触控笔100、200、300不同之处在于，本实施例的主动式压感电容触控笔400采用超级电容180，以作为供电电源，从而提供主动式压感电容触控笔400的所需电能。
[0062]超级电容180设于壳体单元110内部，超级电容180电性耦接于电路板单元240。在此配置之下，由于超级电容180具有体积小且重量轻的特性，因此能够降低主动式压感电容触控笔400的内部配置空间，以缩小整体主动式压感电容触控笔400的体积，并降低主动式压感电容触控笔400的重量。
[0063]在本实施例中，电路板单元240包括一第一充电接点148a、一第二充电接点148b以及一充电电路(未绘示)，第一充电接点148a与第二充电接点148b分别突出于壳体单元110夕卜。因此，通过第一充电接点148a与第二充电接点148b连接于一外部电源，以获取所需的充电电能。
[0064]举例而言，将本实施例的主动式压感电容触控笔400收纳至电子装置(如平板计算机)，主动式压感电容触控笔400的第一充电接点148a与第二充电接点148b用以与电子装置的充电接点相互电性连接，以通过电子装置自外部电源获取所需的充电电能。主动式压感电容触控笔400内部的充电电路与第一充电接点148a与第二充电接点148b电性连接，以将用以充电的电能传送至主动式压感电容触控笔400的超级电容180。
[0065]由于超级电容180具有电容量大、输出功率密度高的稳定放电、无记忆效应、不易漏电、充放电次数达数十万次等快速充放电特性。因此，以超级电容180取代电池，无需另行更换电池，除了能够降低维护成本以外，能够快速充放电特性，且使用年限长，以提升对于主动式压感电容触控笔400的便利性。
[0066]进一步而言，本实施例的第一充电接点148a与第二充电接点148b分别位于壳体单元110表面远离笔芯单元120的一侧，以避开使用者握持之处，故可提高握笔书写时的稳定性及舒适性。
[0067]综上所述，在本实用新型提供的主动式压感电容触控笔中，发射信号单元串接于感应线圈以产生一可变动的压感信号，并通过发射信号单元发射可变动的压感信号至一触控面板。如此一来，依据压感信号的大小变化，触控面板能接收并在触碰屏显示主动式压感电容触控笔移动轨迹。
[0068]另外，笔芯单元的一端用以接触触控面板，并于笔芯单元被触压时，笔芯单元带动磁性结构，磁性结构相对于感应线圈产生一位移变化量，使压感侦测单元具有一电感变化量，电路板单元根据电感变化量产生一频率，发射信号单元接收频率并发射对应的频率至触控面板。由此可知，不需要其他额外的计算软件去计算笔芯单元受压的压力值，主动式电容触控笔依据频率的大小，触控面板能接受到笔芯单元相对应受压的压力值信息，以判断笔芯单元施加于触控面板上的压力的大小。因此，当触控面板根据该频率去显示触碰轨迹时，可依据该频率的大小变化而显示触碰屏轨迹的粗细，以提升主动式电容触控笔的使用便利性。
[0069]另外，当触压笔芯单元的接触部的力道逐渐消失时，缓冲部将逐渐恢复原状，缓冲部通过本身的弹性恢复力，以推动磁性结构回复到初始位置，使笔芯单元复位至初始状态的位置。
[0070]此外，当用户按压按键单元后，电路板单元依据电容值(定值常数)及电感变化量得出的电感值，发射信号单元接收频率并经高压导电的方式发射对应的频率至触控面板，以让触控面板能判断出按键单元中各个功能按键的信号。
[0071]进一步地，一实施例中，以超级电容取代电池式，能够降低主动式压感电容触控笔的内部配置空间，此举不仅能缩小整体主动式压感电容触控笔的体积，降低主动式压感电容触控笔的重量以外，更能便于使用者携带。
[0072]此外，以超级电容取代电池，无需另行更换电池，除了能够降低维护成本以外，通过第一充电接点与第二充电接点连接于外部电源，从而能够通过外部电源获取所需的充电电能，并将此充电的电能传送至主动式压感电容触控笔的超级电容，故超级电容具有快速充放电且使用年限长，能够提升对于主动式压感电容触控笔的便利性。
[0073]另外，本实用新型调整第一充电接点与第二充电接点的设置位置，以避开用户握持之处，故可提高使用者握笔书写时的稳定性及舒适性。
[0074]以上所述仅记载本实用新型为呈现解决问题所采用的技术手段的较佳实施方式或实施例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡与本实用新型权利要求范围文义相符，或依本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆为本实用新型的保护范围所涵盖。
【主权项】
1.一种主动式压感电容触控笔，其特征在于，包括: 一壳体单元； 一压感侦测单元，设于该壳体单元内部，该压感侦测单元包括一基座、一感应线圈以及一磁性结构，该感应线圈围绕于该基座外，该磁性结构可动地位于该基座内； 一笔芯单元，可拆卸地设于该壳体单元，且该笔芯单元的一端位于该壳体单元外，该笔芯单元连动于该压感侦测单元； 一电路板单元，设于该壳体单元内部，该电路板单元电性耦接于该压感侦测单元；以及 一发射信号单元，设于该壳体单元内部，该发射信号单元串接于该感应线圈以产生一可变动的压感信号，其中该发射信号单元具有一第一端与一第二端，该发射信号单元的该第一端电性耦接于该电路板单元，该发射信号单元的该第二端电性耦接于该笔芯单元，通过该发射信号单元发射该可变动的压感信号至一触控面板。2.根据权利要求1所述的主动式压感电容触控笔，其特征在于，该压感侦测单元包括一导电弹簧，该导电弹簧围绕于该基座外，且该导电弹簧耦接于该发射信号单元。3.根据权利要求1所述的主动式压感电容触控笔，其特征在于，该压感侦测单元包括一导电笔芯座以及一导电弹片结构，该导电笔芯座连接于该基座，该弹片结构配置于该导电笔芯座内，且该笔芯单元用以抵触该导电弹片结构。4.根据权利要求1所述的主动式压感电容触控笔，其特征在于，还包括: 一超级电容，设于该壳体单元内部，该超级电容电性耦接于该电路板单元。5.根据权利要求1所述的主动式压感电容触控笔，其特征在于，该电路板单元包括一第一焊接部、一第二焊接部以及一连接部，该第一焊接部与该第二焊接部分别连接于该压感侦测单元，该第二焊接部连接于该连接部，该连接部连接于该发射信号单元的该第一端。6.根据权利要求1所述的主动式压感电容触控笔，其特征在于，该电路板单元包括一第一充电接点与一第二充电接点，该第一充电接点与该第二充电接点分别突出于该壳体单元外。7.根据权利要求6所述的主动式压感电容触控笔，其特征在于，该第一充电接点与该第二充电接点分别位于该壳体单元表面远离该笔芯单元的一侧。8.根据权利要求1所述的主动式压感电容触控笔，其特征在于，还包括: 一缓冲部，设于该基座内，且该磁性结构用以接触该缓冲部。9.根据权利要求1所述的主动式压感电容触控笔，其特征在于，该笔芯单元包括一笔尖部与一书写部，该笔尖部连动于该磁性结构。10.根据权利要求1所述的主动式压感电容触控笔，其特征在于，还包括: 一绝缘部，配置于该基座内，且该绝缘部位于该笔芯单元与该磁性结构之间。
【文档编号】G06F3/0354GK205594600SQ201620346319
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】连建枷
【申请人】立迈科技股份有限公司