CN105824442A - 触控笔和触摸面板 - Google Patents

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Abstract

提供一种触控笔和触摸面板。所述触控笔包括：导电顶端，被构造为从触摸面板的至少一个电极接收电场发送信号；电路部分，被构造为产生与接收的电场发送信号对应的电场接收信号；可变电容器，位于导电顶端与电路部分之间，并被构造为根据施加到导电顶端的书写压力而改变电场接收信号；导电主体，位于可变电容器外部并使导电顶端与电路部分电连接。

Description

触控笔和触摸面板
本申请要求于2015年1月27日在韩国知识产权局提交的第10-2015-0012895号韩国专利申请的优先权，该申请的全部公开内容通过引用包含于此。
技术领域
与示例性实施例一致的装置和方法涉及一种触控笔和触摸面板，更具体地，涉及一种无需单独的连接构件而能使可变电容器的第二电极与电路部分连接的触控笔和触摸面板。
背景技术
最近，智能电话和平板计算机已经变得越来越流行，已经积极地开发了关于嵌入其中的接触位置测量装置的技术。智能电话和平板计算机通常设置有触摸屏，用户可使用例如触控笔来指定触摸屏的特定坐标。用户可通过指定触摸屏的特定坐标向智能电话输入特定信号。
此外，触摸屏能感测触控笔的位置和对应位置处的书写压力二者，从而根据位置和书写压力来执行各种功能。为了感测触控笔的书写压力，触控笔设置有电容根据触控笔的书写压力而改变的可变电容器。
可变电容器可根据两个电极之间距离或两个电极之间的面积的改变而改变电容。例如，触控笔可使用电容通过两个电极之间面积的变化而改变的可变电容器。
在采用这样的可变电容器的触控笔中，因为电容器的两个电极将被布置在笔的竖直方向，谐振电路被布置在笔的后端，因此，难以使设置为接近笔的前端的电极连接到谐振电路。
为了提供具有最小直径的触控笔，需要在不改变触控笔的直径的情况下而使可变电容器的两个电极连接到谐振电路的技术。
发明内容
已经开发了一个或更多个示例性实施例的方面以克服上述缺点和与现有技术设置相关联的其他问题。示例性实施例的一方面涉及无需单独的连接构件而能使可变电容器的第二电极与电路部分连接的触控笔以及触摸面板。
根据示例性实施例的一方面，提供一种用于对触摸面板上的位置进行输入的触控笔，所述触控笔包括：导电顶端，被构造为从触摸面板的至少一个电极接收电场发送信号；电路部分，被构造为产生与接收的电场发送信号对应的电场接收信号；可变电容器，在导电顶端与电路部分之间，并被构造为根据施加到导电顶端的书写压力来改变电场接收信号；导电主体，在可变电容器外部并被构造为使导电顶端与电路部分电连接。
所述可变电容器可包括：介电质，包括第一表面和位于第一表面的对面的第二表面；第一电极，与介电质的第一表面接触；导电可变电极，被构造为使得导电可变电极与介电质的第二表面之间的接触面积根据通过导电顶端施加的压力而改变。
所述导电可变电极可被构造为使得与介电质的第二表面接触的表面的中央部自所述表面的边缘部分凸出。
所述导电可变电极可被构造为使得与介电质的第二表面接触的表面的中央部自所述表面的边缘部分凹入。
所述导电可变电极可包括导电橡胶。
所述触控笔还可包括插入在导电可变电极的内部的弹性构件。
所述触控笔还可包括通过直接接触和电容耦合中的至少一个而电连接到用户的接地部。
所述触控笔还可包括与导电主体绝缘并连接到接地部的导电壳。
所述触控笔还可包括使导电顶端的位置恢复的弹性构件。
所述触控笔还可包括呈管状并罩住可变电容器的外壳，其中，所述外壳可由非导电材料形成，并可包括形成在外壳的外周表面上并使导电主体穿过的至少一个开口。
所述触控笔还可包括在导电顶端的外周表面上的绝缘体，以使导电顶端与弹性构件和可变电容器绝缘。
所述绝缘体可包括第一盖和第二盖；所述第一盖可在外壳的端部上并支撑弹性构件的第一端，所述第二盖可在导电顶端的外周表面上并支撑弹性构件的第二端。
所述绝缘体可包括在导电顶端的外周表面上并被构造为沿外壳的长度方向引导导电顶端的导向构件。
所述导向构件可支撑弹性构件的第一端并且在外壳的内周表面上的突起可支撑弹性构件的第二端。
所述弹性构件可包括非导电材料。
所述触控笔还可包括导电支撑构件，所述导电支撑构件包括导电支撑构件的第一端中的第一接纳孔和导电支撑构件的第二端中的第二接纳孔，其中，所述第二接纳孔可与导电可变电极结合，其中，所述第一接纳孔可与导电顶端的端部结合。
所述触控笔还可包括在导电支撑构件的外周表面上的绝缘体以使导电支撑构件与弹性构件绝缘。
所述导电主体可包括多个板和与所述多个板中每个的端部连接的圆形构件；所述多个板可彼此分开且并排设置；所述圆形构件可包括使导电顶端穿过的开口。
所述电路部分可包括：电容器，具有预定电容；开关，允许电容器选择性地与可变电容器并联连接。
所述可变电容器的第一端可直接地连接到电路部分的一端，所述可变电容器的第二端可通过导电主体连接到电路部分。
根据另一示例性实施例的一方面，提供一种触控笔，所述触控笔包括：导电顶端，从触控笔的一端突出；介电质，包括第一表面和位于第一表面的对面的第二表面；第一电极，与介电质的第一表面接触；导电可变电极，被构造为使得导电可变电极与介电质的第二表面之间的接触面积根据通过导电顶端施加的压力而改变；导电主体，在介电质外部，使导电顶端与导电可变电极连接，并与介电质和第一电极绝缘。
所述触控笔还可包括与导电顶端绝缘并使导电顶端的位置恢复的弹性构件。
所述触控笔还可包括外壳，所述外壳由非导电材料形成且在外壳的外周包面上包括使导电主体穿过的至少一个开口。
所述触控笔还可包括在导电顶端的外周表面上的绝缘体，以使导电顶端与弹性构件绝缘。
所述绝缘体可包括第一盖和第二盖；所述第一盖可在外壳的端部上并支撑弹性构件的第一端，所述第二盖可在导电顶端的外周表面上并支撑弹性构件的第二端。
所述绝缘体可包括在导电顶端的外周表面上并被构造为沿外壳的长度方向引导导电顶端的导向构件。
所述导向构件可支撑弹性构件的第一端并且外壳的内周表面上的突起可支撑弹性构件的第二端。
根据另一示例性实施例的一方面，提供用于确定输入对象的输入位置的触摸面板，所述触摸面板包括：至少一个电极；控制器，被构造为控制将在至少一点电极中产生电场发送信号发送至输入对象，以及控制通过至少一个电极从输入对象接收与电场发送信号对应的电场接收信号。
所述控制器可被构造为基于接收电场接收信号的至少一个电极来确定输入对象的输入位置。
所述控制器可被构造为基于接收的电场接收信号确定输入对象对于触摸面板的输入位置和压力。
所述触摸面板还可包括：驱动器，被构造为根据控制器的控制来控制将从至少一个电极发送的电场发送信号；接收器，被构造为通过至少一个电极接收电场接收信号，其中，控制器可被构造为控制驱动器和接收器交替地操作。
根据另一示例性实施例的一方面，提供用于对于触摸面板上的位置进行输入的输入对象，所述输入对象包括：导电顶端，被构造为从触摸面板的至少一个电极接收电场发送信号；电路部分，被构造为产生与接收的电场发送信号对应的电场接收信号，使得电场接收信号根据施加到导电顶端的压力而改变；导电主体，使导电顶端与电路部分电连接。
所述输入对象还可包括在导电顶端与电路部分之间的可变电容器，并被构造为根据施加到导电顶端的电场接收信号而改变。
所述电路部分可包括：电容器，具有预定电容；开关，被构造为允许可变电容器选择性地与可变电容器并联连接。
所述可变电容器的第一端可直接地连接到电路部分的一端，所述可变电容器的第二端可通过导电主体连接到电路部分。
所述输入对象还可包括被构造为使导电顶端的位置恢复的弹性构件。
所述输入对象还可包括外壳，所述外壳由非导电材料形成，并在外壳的外周表面上包括使导电顶端穿过至少一个开口。
所述输入对象还可包括在导电顶端的外周表面上的绝缘体，以使导电顶端与弹性构件绝缘。
所述绝缘体可包括第一盖和第二盖；第一盖可在外壳的端部上并支撑弹性构件的第一端，第二盖可在导电顶端的外周表面上并支撑弹性构件的第二端。
所述绝缘体可包括在导电顶端的外周表面上并被构造为沿外壳的长度方向引导导电顶端的导向构件。
所述导向构件可支撑弹性构件的第一端并且所述外壳的外周表面上的突起可支撑弹性构件的第二端。
通过下面结合附图对公开示例性实施例的详细描述，本公开的其他对象、优点和显著特征将变得显而易见。
附图说明
根据下面结合附图对示例性实施例进行的描述，这些和/或其他方面及优点将变得清楚且更加易于领会，其中：
图1是示出根据示例性实施例的坐标测量系统的配置的框图；
图2是示出根据示例性实施例的图1的触控笔的配置的框图；
图3是示出根据第一示例性实施例的触控笔的电路图的示图；
图4是示出根据示例性实施例的图3的触控笔的书写压力模块的立体图；
图5是示出根据示例性实施例的图3的触控笔的书写压力模块的分解立体图；
图6是示出根据示例性实施例的图5的可变电容器的介电质的截面图；
图7是示出根据示例性实施例的图5的可变电容器的第一电极的截面图；
图8是示出根据示例性实施例的图5的可变电容器的导电可变电极的截面图；
图9是示出根据示例性实施例的图5的可变电容器的导电可变电极的另一示例的立体图；
图10是示出图9的导电可变电极的截面图；
图11是示出形成图5的可变电容器的导电可变电极的又一示例的立体图；
图12是示出图11的导电可变电极的截面图；
图13是示出根据示例性实施例的图5的导电主体的立体图；
图14是示出根据示例性实施例的图5的外壳的立体图；
图15是示出根据示例性实施例的图5的形成绝缘体的多个盖的立体图；
图16是示出根据示例性实施例的图5的形成绝缘体的导向构件的立体图；
图17A和图17B是示出根据示例性实施例的图5的第一导电支撑构件与第二导电支撑构件彼此结合的状态的立体图；
图18是根据示例性实施例的图5的弹性构件的另一示例的侧视图；
图19是根据示例性实施例的图5的弹性构件的又一示例的侧视图；
图20是沿图4的I-I线截取的截面图；
图21是示出根据示例性实施例的图3的触控笔的书写压力模块的另一示例的立体图；
图22是示出根据示例性实施例的图21的书写压力模块的分解立体图；
图23是示出根据示例性实施例的沿图21的II-II线截取的截面图；
图24是示出根据第二示例性实施例的触控笔的电路图的示图；
图25是示出根据第二示例性实施例的触控笔的立体图；
图26是示出根据示例性实施例的沿图25中的III-III线截取的截面图；
图27是示出根据示例性实施例的图1的触摸面板的具体配置的框图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述特定示例性实施例，其中，相同的标号将被理解为自始至终指示相同的部件、组件和结构。
提供了这里所限定的内容(例如，详细结构及其元件)以帮助全面地理解详细的描述。因此，显而易见的是，没有那些限定的内容，也可实施示例性实施例。此外，省略了公知功能和结构的描述以提供清晰和简洁的示例性实施例的描述。此外，附图中各个元件的直径可任意地放大和缩小以帮助全面地理解。在下文中，可以理解的是，当诸如“至少一个”的表述位于所列元件之后时，修饰整列元件而不修饰所列的个别元件。
图1是示出根据示例性实施例的坐标测量系统300的配置的框图；
参照图1，坐标测量系统300包括触摸面板200和输入对象。虽然参照作为输入对象的触控笔100公开了一个或更多个示例性实施例，但是，可以理解的是，一个或更多个其他示例性实施例并不限于此。
触摸面板200确定触控笔100的位置。特别地，触摸面板200包括多个电极，并能通过将电场发送信号施加到多个电极中的至少一个电极通过电容耦合将电场发送信号(例如，驱动信号)发送至接近触摸面板200的对象(例如，触控笔)的谐振电路。
触摸面板200可通过经由多个电极中的至少一个电极来接收在触控笔100的谐振电路中产生的响应信号(例如，电场接收信号)而确定触控笔100的位置。下面将参照图27描述根据示例性实施例的触摸面板200的具体配置和操作。这里，触摸面板200可包括平板计算机、数字转换器、触摸板、触摸屏。此外，触摸面板200可实施在笔记本计算机、移动电话、智能手机、便携式多媒体播放器(PMP)、MP3播放器和电子黑板等。
触控笔100与触摸面板200的多个电极中的至少一个电极形成电容，并可通过形成的电容接收谐振能量(例如，电场发送信号)。
触控笔100可将通过谐振电路产生的响应信号(例如，电场接收信号)发送至触摸面板200中的至少一个电极。触控笔100可实现为笔的形式，但其并不限于此。下面将参照图2至图26描述根据一个或更多个示例性实施例的触控笔100的具体配置和操作。
因为根据示例性实施例的坐标测量系统300被构造为使得触摸面板200通过电容耦合将电场发送信号提供到触控笔100，因此，当存在电容耦合时，触控笔100可在自己没有电源或不使用自己的电源的情况下进行操作。
也就是说，虽然在上述示例性实施例中，触控笔100被描述为以被动的形式操作，但是，可以理解的是，一个或更多个其他示例性实施例并不限于此。例如，根据另一示例性实施例的触控笔100还可利用自己的电源以主动形式进行操作。
此外，在上述示例性实施例中，触摸面板200被描述为确定包括谐振电路的触控笔100的位置。然而，可以理解的是，一个或更多个其他示例性实施例并不限于触控笔100。例如，根据另一示例性实施例，触摸面板200可通过根据手指10的位置在多个电极中检测电极的电容的变化或由于电容的变化而产生的信号电平的变化来确定手指10的位置。
此外，在上述示例性实施例中，描述单个触控笔100连接到触摸面板。然而，可以理解的是，一个或更多个其他示例性实施例并不限于此。例如，根据另一示例性实施例，多个触控笔100可连接到单个触摸面板200。在这种情况下，触摸面板200能检测多个触控笔100中的每个的位置。
图2是示出根据示例性实施例的图1的触控笔100的配置的示图；
参照图2，触控笔100可包括导电顶端110、谐振电路部分120和接地部130。触控笔100可实现为笔的形状。
导电顶端110与触摸面板200中的多个电极中的至少一个电极形成电容。例如，导电顶端110可由金属顶端形成。导电顶端110可设置在非导电材料中或导电顶端110的部分可暴露到外部。此外，为了在使用中感觉到平滑书写，还可包括防止导电顶端110与外部直接接触的绝缘部分。
谐振电路部分120(或者电路部分)可包括可变电容器和包括连接到导电顶端110的电容器和电感器的并联谐振电路。
谐振电路部分120可通过触摸面板200中的至少一个电极与导电顶端110之间的电容耦合来接收谐振能量(例如，电场发送信号)。详细地，谐振电路部分120可与将从触摸面板200输入的电场发送信号谐振。即使在电场发送信号的输入已经停止之后，谐振电路部分120也可通过谐振输出电场接收信号。例如，谐振电路部分120可输出具有谐振电路部分120的谐振频率的正弦波信号。
在谐振电路部分120中，可通过根据导电顶端110的接触压力的可变电容器的电容的变化来改变谐振频率。下面将参照图3描述该操作。
此外，在谐振电路部分120中，根据用户操作来改变电容器的电容或电感器的电感，从而可改变谐振频率。下面将参照图24描述该操作。
图3是示出图1的触控笔100的电路图的示图；
参照图3，谐振电路部分120可包括电感器125、电容器126和可变电容器121。谐振电路部分120的一端连接到导电顶端110，其另一端可接地。
电感器125和电容器126并联连接，并操作为谐振电路。谐振电路在特定谐振频率可具有高阻抗特性。
可变电容器121与谐振电路并联连接，可变电容器121的电容可根据导电顶端110的接触压力的变化而改变。因此，当可变电容器121的电容变化时，整个谐振电路的电容也被改变，从而可改变谐振电路的谐振频率。换句话说，可变电容器121可根据施加到导电顶端110的书写压力而改变电场接收信号。下面将参照图6至图12描述根据一个或更多个示例性实施例的可变电容器121的具体形状和操作。
因为提供至根据第一示例性实施例的触摸面板200的响应信号根据与触摸面板200的接触压力而改变，所以触摸面板200不仅可检测触控笔100的位置，还可基于触控笔100的响应信号而检测触控笔100的书写压力。
在上述示例性实施例中，通过使用可变电容器121来改变谐振频率。然而，可以理解的是，一个或更多个其他示例性实施例并不限于此。例如，根据另一示例性实施例，可实现通过使用可变电感器来执行相同功能的谐振电路部分120，所述可变电感器的电感的能根据导电顶端110的接触压力而改变。
图4是示出图3的触控笔的书写压力模块190’的立体图，图5是示出图3的触控笔的书写压力模块190’的分解立体图。
参照图4和图5，根据示例性实施例的触控笔100的书写压力模块190’可包括可变电容器121、导电顶端110、弹性构件160、外壳140、绝缘体150、导电主体127、第一导电支撑构件171和第二导电支撑构件172。
导电顶端110设置在触控笔100的前端，并且，当触控笔100设置在触摸面板200上时，根据用户的书写压力来接收压力。导电顶端110可接收包含于触摸面板200的多个电极中的至少一个电极中产生的电场发送信号。根据示例性实施例，为了防止导电顶端110与外部直接接触，可在导电顶端110的外表面设置绝缘部分111。
可变电容器121可通过外壳140等物理地连接到导电顶端110，并根据导电顶端110的纵向运动将压力施加到可变电容器121。可变电容器121包括介电质122、第一电极123和导电可变电极124。下面将参照图6描述根据示例性实施例的介电质122的具体形式，下面将参照图7描述根据示例性实施例的第一电极123的具体形式，下面将参照图8至图12描述根据一个或更多个示例性实施例的导电可变电极124的具体形式。
导电主体127将导电顶端110与并联谐振电路电连接。详细地，导电主体127设置在可变电容器121的外部，并可使导电顶端110与并联谐振电路电连接。下面将参照图13描述根据示例性实施例的导电主体127的具体形状。
外壳140呈管状以接纳可变电容器121。下面将参照图14描述根据示例性实施例的外壳140的具体形状。
绝缘体150设置在导电顶端110的外周表面上。详细地，绝缘体150可包括第一盖和第二盖。下面将参照图15和图16描述根据一个或更多个示例性实施例的绝缘体150的具体操作和构造。
弹性构件160恢复导电顶端110的位置。详细地，弹性构件160可沿远离形成(例如，设置)在外壳140的内周表面上的突起141的方向挤压导向构件153。
接纳槽形成在导电支撑构件170(见图17A)的相对端的每个中。绝缘体150设置在导电支撑构件170的外周表面上，以便使导电支撑构件170与弹性构件160绝缘。下面将参照图17A和图17B描述根据一个或更多个示例性实施例的导电支撑构件170的具体功能和形式。
图6是示出根据示例性实施例的图5的可变电容器121的介电质122的截面图。
参照图6，介电质122可形成为具有预定厚度的圆盘状。介电质122包括第一表面122a和位于第一表面122a背面的第二表面122b。介电质122可具有预定的介电常数。
介电质122可被接纳在形成于在下文中将描述的外壳140的另一端的开口中，使得介电质122的第一表面122a和第二表面122b与外壳140的长度方向垂直。接纳在开口中的介电质122的第一表面122a可与可变电容器121的第一电极123接触，介电质122的第二表面122b可设置为与可变电容器121的导电可变电极124隔开并面向可变电容器121的导电可变电极124。
图7是示出根据示例性实施例的图5的可变电容器121的第一电极123的截面图。
参照图7，第一电极123可形成为具有预定厚度的圆盘状。第一电极123包括第一表面123a和位于第一表面123a背面的第二表面123b。
第一电极123被设置为使得第一电极123的第一表面123a和第二表面123b与外壳140的长度方向垂直。第一表面123a直接地电连接到并联谐振电路的一端，第二表面123b可与介电质122的第一表面122a接触。此外，第一电极123可包括形成在直接地连接到并联谐振电路的一端的第一表面123a上并沿外壳140的长度方向延伸的突起部123c。这里，第二表面123b的尺寸可等于或大于介电质122的第一表面122a的尺寸。
图8是示出根据示例性实施例的图5的可变电容器121的导电可变电极124的截面图。
参照图8，导电可变电极124可形成为沿外壳140的长度方向延伸的圆柱状。导电可变电极124的一个端表面124a可形成为使得其中央部自其边缘部分朝着一个端表面124a的外部凸出，导电可变电极124的另一端表面124b可以是平坦的。
导电可变电极124的一个端表面124a可设置为与介电质122的第二表面122b分开，导电可变电极124的另一端表面124b可接收通过导电顶端110施加的压力。
当导电可变电极124的另一端表面124b接收通过导电顶端110施加的压力时，其一个端表面124a可立即与介电质122的第二表面122b接触。
如果通过导电顶端110连续不断地施加压力，那么导电可变电极124的一个端表面124a可沿施加压力的方向挤压介电质122的第二表面122b。因此，导电可变电极124的一个端表面124a与介电质122的第二表面122b之间的接触面积会增大。
如果通过导电顶端110施加的压力减小，那么导致导电可变电极124的一个端表面124a挤压介电质122的第二表面122b的力量减小。因此，导电可变电极124的一个端表面124a与介电质122的第二表面122b之间的接触面积会减小。
如果完全移除通过导电顶端110施加的压力，那么导电可变电极124的一个端表面124a不挤压介电质122的第二表面122b，从而通过将在下面描述的弹性构件160使导电可变电极124的一个端表面124a和介电质122的第二表面122b彼此分开。
图9是示出图5的可变电容器121的导电可变电极124’的另一示例的立体图，图10是示出图9的导电可变电极124’的截面图。
参照图9和图10，导电可变电极124’可形成为沿外壳140的长度方向延伸的圆柱状。导电可变电极124’的一个端表面124’a可形成为使得边缘部分124’c朝着一个端表面124’a的中央部向上倾斜，中央部形成在凹部124’e。因此，边缘部分124’c与凹部124’e之间的边界可形成为从一个端表面124’a向外突出。
当导电可变电极124’的另一端表面124’b接收通过导电顶端110施加的压力时，形成为从一个端表面124’a突出的边界124’d可立即与介电质122的第二表面122b接触，从而形成具有中空的环状接触区域。在这种情况下，对于同样的压力接触面积是不同的。
根据通过导电顶端110施加的压力的变化的接触面积的变化与根据前述示例性实施例的导电可变电极124的变化相同；因此，这里将省略多余描述。
可以理解的是，导电可变电极124可形成为不限于上述形状的各种形状。
此外，导电可变电极124可由导电橡胶形成(例如，包括)。尽管橡胶通常是绝缘材料，但橡胶可通过混合诸如金属或碳的导电材料而具有导电性。如果移除通过导电顶端110施加到导电可变电极124的压力，那么导电可变电极124可通过导电橡胶的弹力恢复初始位置。由于恢复了初始位置，因此可减小导电可变电极124的一个端表面124a与介电质122的第二表面122b之间的接触面积。
图11是示出形成图5的可变电容器121的导电可变电极124”的又一示例的立体图，图12示出图11的导电可变电极124”的截面图。
参照图11和图12，导电可变电极124”包括一个端表面124”a、另一端表面124”b和边缘部分124”c。此外，弹性构件124”d插入在导电可变电极124”中，从而可增强导电可变电极124”的弹力。弹性构件124”d可插入在由导电橡胶制成(例如，包括)的导电可变电极中。导电可变电极124”与介电质122的第二表面122b之间的接触面积可根据导电橡胶的弹性以及通过导电顶端110传递的压力而改变。例如，如果通过导电顶端110传递的压力相同，那么，导电橡胶的弹性越大，导电可变电极124”与介电质122的第二表面122b之间的接触面积越小。
因此，可根据导电可变电极124与介电质122的第二表面122b之间的接触面积的大小来改变可变电容器121的电容大小。如果通过导电顶端110传递的压力相同，那么可根据导电可变电极124的形状和弹性来改变接触面积的大小。
可提前测出可变电容器121的电容的大小与导电可变电极124和介电质122的第二表面122b间的接触面积之间的关系。可基于预先测量的值通过可变电容器121的电容来确定施加到导电顶端110的压力。
如上所述，导电可变电极124的一个端表面124a与介电质122的第二表面122b之间的接触面积可根据通过导电顶端110施加的压力的变化而改变，从而可改变可变电容器的电容(即，静电电容)。
另一方面，如果弹性构件124”d设置在如图11和图12的导电可变电极124”中，那么可省略如图4和图5所示的弹性构件160。通过在上述导电可变电极124”中设置弹性构件124”d，使用单独的弹性构件160变得多余。因此，在尺寸控制、易组装和产率方面存在有益效果。
此外，可以理解的是，尽管如上所述的可变电容器121是圆盘状，但一个或更多个其他示例性实施例并不限于此。例如，根据另一示例性实施例，可变电容器121可实现为多边形盘的形式。在这种情况下，可变电容器121的电极和第一电极123的第一表面也可形成为多边形。
图13是示出根据示例性实施例的图5的导电主体127的立体图.
参照图13，导电主体127可包括彼此分开且并排设置的多个板127a和127b。导电主体127还可包括连接到多个板127a和127b中每个的一端的圆形构件127c。
导电主体127可设置有形成在圆形构件127c的中央部中的开口127d。导电顶端110和可变电容器121的导电可变电极124可设置在开口127d中。因此，导电顶端110和可变电容器121的导电可变电极124可电连接到导电主体127。
此外，彼此分开且并排设置的导电主体127的多个板127a和127b的另一端可电连接到并联谐振电路的另一端。因此，导电主体127可使可变电容器121的导电可变电极124与并联谐振电路的另一端电连接。
因此，不需要诸如端子的单独的连接构件而使可变电容器121的导电可变电极124与并联谐振电路的另一端连接。详细地，在现有技术中为了使导电可变电极与并联谐振电路的另一端连接，将弹性构件设置在导电可变电极的外部，并通过在弹性构件的一侧上焊接金属条而使导电可变电极与并联谐振电路连接。然而，在本示例性实施例中，因为不需要焊接等来使导电可变电极124与并联谐振电路的另一端连接，因此，增加了机械可靠性，并且使装配和维修更简单。
图14是示出根据示例性实施例的图5的外壳140的立体图。
参照图14，外壳140可形成为筒形，并由非导电材料制成。
外壳140可将可变电容器121容纳在其中，外壳140的外表面可具有自外壳140的一端沿长度方向延伸的至少一个开口145。导电主体127的多个板127a和127b可穿过至少一个开口145。
详细地，导电顶端110穿过的开口146可形成在外壳140的一端，开口147可形成在外壳的另一端，可变电容器121的第一电极123设置在外壳140的另一端。
因为使导电主体127的多个板127a和127b可穿过的至少一个开口145形成在外壳140的外表面，所以连接到可变电容器121的导电可变电极124的导电主体127可通过开口145延伸到外壳140外部。
因此，外壳140可使可变电容器121的导电可变电极124与第二电极123以及介电质122电隔开。
此外，包括使导电主体127的多个板127a和127b穿过并被引导的导向槽142a和143a的至少一个外支撑部142和143可形成在外壳140的另一端的外周表面。
通过外支撑部142和143支撑的导电主体127的多个板127a和127b可设置为与可变电容器121的第一电极123分开。即使当施加外部冲击时，也可减小导电主体127电连接到可变电容器121的第一电极123的风险，从而提供稳定的操作。
此外，能够支撑将在以下描述的弹性构件160的另一端(例如，第二端)的环状的突起141可形成在外壳140的内周表面。
图15是示出根据示例性实施例的图5的绝缘体150的多个盖151和152的立体图。
参照图15，绝缘体150可包括例如第一盖151和第二盖152。第一盖151可以与外壳140的一端(例如，第一端)分开，并设置为固定到导电顶端110的外周表面，从而支撑弹性构件160的一端(例如，第一端)。第二盖152可设置在外壳140的一端中并支撑弹性构件160的另一端(例如，第二端)。
详细地，第一盖151可形成为沿导电顶端110的长度方向延伸的环状，并包括使导电顶端110穿过的开口151c。
第一盖151包括围绕外周表面151a并具有自外周表面151a沿径向方向的预定高度的环状突起151b。
弹性构件160的内周表面可设置在第一盖151的外周表面151a上，形成在第一盖151的外周表面151a上的环状突起151b的侧部可接触并支撑弹性构件160的一端。
详细地，第二盖152可形成为沿导电顶端的长度方向延伸的环状，并包括使导电顶端110穿过的开口152c。
第二盖152包括围绕外周表面152a并具有自外周表面152a沿径向方向的预定高度的环状第一突起152b。此外，第二盖152还可包括在面向第一盖151的第二盖152的侧表面上沿导电顶端110的长度方向延伸的环状第二突起152d。因此，弹性构件160的内周表面可设置在第二突起152d的外周表面上，第二盖152的第一突起152b的侧部可接触并支撑弹性构件160的另一端。
因此，弹性构件160可沿施加压力的方向运动的导电顶端110被挤压并收缩。在这种情况下，被第二盖152支撑另一端的弹性构件160可沿远离第二盖152的方向挤压第一盖151。其结果是，当移除压力时，可通过弹性构件160恢复固定到第一盖151的导电顶端110的位置。此外，导电顶端110可通过绝缘体150的第一盖151和第二盖152与弹性构件160绝缘。
图16是示出根据示例性实施例的图5的绝缘体150的导向构件153的立体图。
参照图16，作为另一示例，绝缘体150可形成为固定地设置在导电顶端110的外周表面上并沿外壳140的长度方向引导导电顶端110的导向构件153。
详细地，导向构件153设置有开口153a，并可固定到穿过开口153a的导电顶端110的外周表面。
导向构件153包括围绕外周表面153f并具有自外周表面153f沿径向方向的预定高度的环状突起153b。
环状突起153b可设置有从其一端沿长度方向延伸并且使导电主体127的多个板127a和127b能穿过的至少一个开口153g。穿过至少一个开口153g的导电主体127的多个板127a和127b可通过形成在环状突起153b的外周表面的支撑部153d和153e来支撑，并可延伸到导向构件153的外部。
支撑部153d和153e的侧表面可支撑弹性构件160的一端。
此外，导向构件153设置有形成在环状突起153b的外周表面上并可被接纳在沿外壳140的长度方向形成在外壳140的侧表面上的至少一个细长孔144a和144b中的至少一个突出部153c。
由于至少一个突出部153c被接纳在形成在外壳140的侧表面上的至少一个细长孔144a和144b中，因此，导向构件153在被设置在外壳140内时可沿外壳140的长度方向引导导向构件153。
此外，当导向构件153沿外壳140的长度方向被引导时，固定到导向构件153的导电顶端110也沿外壳140的长度方向被引导。
因此，当导电顶端110沿施加压力的方向运动时，可挤压并收缩另一端被形成在外壳140的内周表面上的突起141支撑的弹性构件160。在这种情况下，弹性构件160可沿远离形成在外壳140的内周表面的突起141的方向挤压导向构件153。其结果是，当移除压力时，可通过弹性构件160恢复导电顶端110的位置。此外，绝缘体150的导向构件153可使弹性构件160与导电顶端110绝缘。
图17A和图17B是示出根据示例性实施例的图5的第一导电支撑构件171与第二导电支撑构件172彼此结合的状态的立体图。
参照图17A和图17B，导电支撑构件170可包括部分地容纳在外壳140中并设置在外壳140之内的一个端部和设置在外壳140的一端的外部的另一端部。此外，导电支撑构件170可包括形成在导电支撑构件170的相对的端部中的接纳孔171c和172a。
详细地，导电支撑构件170可设置有形成在导电支撑构件170的另一端中并连接到导电顶端110的一个端部的第一接纳孔171c，以及形成在导电支撑构件170的一端中并连接到导电可变电极124的第二接纳孔172a。
导电支撑构件170可包括第一支撑构件和第二支撑构件172。
能接纳导电顶端110的第一接纳孔171c形成在第一导电支撑构件171的另一端中，其另一端可沿径向方向朝外延伸。第一导电支撑构件171的外周表面可接触并支撑第一盖151和第二盖152的内周表面，且第一盖151可安坐并固定到向外延伸的外延伸部171b。
第二导电支撑构件172可设置有能接纳可变电容器121的导电可变电极124并形成在第二导电支撑构件172的一端中的第二接纳孔172a。此外，第二导电支撑构件172的另一端部172b可形成为具有与导向构件153的开口153a具有相同的直径，以使导向构件153的开口153a的内周表面能安坐在另一端部172b上。此外，参照图20，能接纳第一导电支撑构件171的一个端部的第三接纳孔172c可形成在第二导电支撑构件172的另一端中。
如果接纳导电顶端110的接纳孔171c被沿不同方向施加到导电顶端110的力弄松，则可只需要替换具有结合到导电顶端110的接纳孔171c的第一导电支撑构件171。因此，可容易地执行触控笔100的维修。
当触摸面板200与触控笔100之间的接触压力通过导电顶端110施加到导电支撑构件170时，导电支撑构件170可将施加的压力传递到可变电容器121的导电可变电极124。通过导电支撑构件170传递的压力可使可变电容器121的导电可变电极124变形。
使可变电容器121的电容根据通过导电顶端110施加的压力而改变的操作与上述操作相同或相似，因此，将省略其多余描述。
图18是示出图5的弹性构件160’的另一示例的侧视图，图19是示出图5的弹性构件160”的又一示例的侧视图；
参照图18，根据另一示例性实施例的弹性构件160’可由叶片弹簧形成，参照图19，根据又一示例性实施例的弹性构件160”可由波纹管弹簧形成。因为可形成如图18所示的叶片弹簧或如图19所示的波纹管弹簧使得其外表面被绝缘体150包裹，因此叶片弹簧或波纹管弹簧可与导电顶端110或导电支撑构件170绝缘。
图20是根据示例性实施例的沿图4的I-I线截取的截面图
参照图20，示出了弹性构件160设置在第一盖151和第二盖152之间的书写压力模块190’。
图21是示出根据示例性实施例的图3的触控笔100的书写压力模块190”的另一示例的立体图。图22是示出根据示例性实施例的图21的书写压力模块190”的分解立体图。图23是示出根据示例性实施例的沿图21的II-II线截取的截面图。
参照图21至图23，示出了弹性构件160设置在导向构件153与外壳140的内周表面之间的书写压力模块190”的立体图。在这种情况下，可省略第一盖151和第二盖152。此外，在本示例性实施例中，导向构件153支撑弹性构件160的第一端，外壳140的内周表面上的突起141支撑弹性构件160的第二端。书写压力模块190”的结构和操作与弹性构件160设置在第一盖151和第二盖152之间的书写压力模块190’的结构和操作相同或相似；因此，这里省略其多余描述。
图24是示出根据第二示例性实施例的触控笔100’的电路图的示图。
参照图24，谐振电路部分120’可包括电感器125、电容器126、可变电容器121、第二电容器128和开关129。
电感器125和电容器126并联连接并操作为并联谐振电路。并联谐振电路在特定谐振频率可具有高阻抗特性。
因为可变电容器121与并联谐振电路并联电连接并物理地连接到导电顶端110，因此可变电容器121的电容可根据导电顶端110的接触压力而改变。因此，当导电顶端110的接触压力改变时，可变电容器121的电容改变，因此，谐振系统的电容也被改变，使得谐振频率可被改变。
第二电容128具有预定的电容，并与上述并联谐振电路并联连接。
开关129可接收用户的开/关命令，并允许第二电容器128根据用户的开/关命令而选择性地与并联谐振电路并联连接。因此，当用户打开开关129时，第二电容器128与并联谐振电路并联连接，从而改变谐振系统的谐振频率。此时，变化的谐振频率可与上述可变电容器121的变化范围不同。例如，如果根据可变电容器121的变化的谐振频率的变化范围在5kHz之内，那么根据开关129的操作的谐振频率的变化范围可超过5kHz。因此，触摸面板200可通过改变的谐振频率的范围而检测谐振频率的变化是由于可变电容器121的变化导致的或是由于开关129的开/关操作导致的。此外，也可实现为同时执行由可变电容器121导致的谐振频率的变化和由开关129导致的谐振频率的变化。
如上所述，因为根据第二示例性实施例的触控笔100’形成为使得谐振频率根据用户的开关操作而改变，因此，触摸面板200能容易地检测触控笔100’的操作方式
在上述示例性实施例中，与开关串联连接的第二电容器128被用于改变谐振频率。然而，可以理解的是，一个或更多个其他示例性实施例并不限于此。例如，根据另一示例性实施例，谐振电路部分120’可实现为通过使用代替电容器的电感器或其他电路组件执行上述功能。
图25是示出根据第二示例性实施例的触控笔100’的立体图，图26是示出沿图25中的III-III线截取的截面图。
参照图25和图26，根据第二示例性实施例的触控笔100’可设置有设置在其外表面并能被用户操作的开关129。导电壳131设置在外表面上，以使并联谐振电路的部分通过用户的抓握动作而接地。触控笔100’包括具有螺钉133的连接部132，螺钉133通过印刷电路板(PCB)134连接到导电壳131，以使导电壳131与包括并联谐振电路的PCB134电连接。
导电壳131与导电主体127绝缘，并在PCB内电连接到地。
在根据第一示例性实施例的触控笔100中，未描述导电壳131。然而，可以理解的是，除了将开关129设置在其中的孔，如图25和图26所示的导电壳131可同样地应用到根据第一示例性实施例的触控笔100。
图27是示出根据示例性实施例的图1的触摸面板200的具体配置的框图。
参照图27，触摸面板200可包括通道电极部分210、驱动单元220(例如，驱动或驱动器)、接收单元230(例如，接收器)和控制器240。
通道电极部分210包括多个电极。详细地，通道电极部分210可包括以矩阵形式设置的多个电极。例如，通道电极部分210可包括沿第一方向设置的第一电极组和沿与第一方向垂直的第二方向设置的第二电极组。
第一电极组可包括沿第一方向(例如，垂直方向)设置的多个第一电极211-1、211-2、211-3、211-4、211-5和211-6。这里，第一电极是透明电极，并可由铟锡氧化物(ITO)形成。第一电极组的多个第一电极211-1、211-2、211-3、211-4、211-5和211-6可以是在检测手指的位置时用于发送预定的发送信号(Tx信号)的发送电极。
第二电极组可包括沿第二方向(例如，水平方向)设置的多个第二电极212-1、212-2、212-3、212-4、212-5和212-6。这里，第二电极是透明电极，并可由铟锡氧化物(ITO)形成。第二电极组212的多个第二电极212-1、212-2、212-3、212-4、212-5和212-6可以是在检测手指的位置时用于接收由从第一电极输入的Tx信号导致的Rx信号的接收电极。
虽然在图27的示例性实施例中示出了第一电极组和第二电极组均只包括六个电极，但可以理解的是，一个或更多个其他示例性实施例并不限于此。例如，在一个或更多个其他示例性实施例中，第一电极组和第二电极组均可包括多于六个电极或少于六个电极。此外，虽然在图27中第一电极组和第二电极组的电极被示出为简单的矩形形状，但可以理解的是，一个或更多个其他示例性实施例并不限于此。例如，根据另一示例性实施例，每个电极的形状可比矩形形状更复杂。
驱动单元220可通过将电场信号施加到通道电极部分210的电极通过电容耦合将电场发送信号(例如，驱动信号)发送至接近触摸面板200的对象(例如，输入对象)的谐振电路。此时，驱动单元220可通过多个电极对通道电极部分210之内的电极施加相同的电场发送信号。电场发送信号可包括具有预定谐振频率的正弦波信号。
接收单元230在未施加电场发送信号的部分中接收通道电极部分210之内的每个电极的电场接收信号。详细地，接收单元230可通过一个电极顺序地接收全部电极的电场接收信号。可选地，接收单元230可通过多个电极接收全部电极的电场接收信号。
接收单元230可对接收的响应信号(例如，电场接收信号)执行各种信号处理。例如，接收单元230可使用放大器放大每个响应信号。接收单元230可通过两个响应信号执行用于放大不同响应信号的信号处理。接收单元230可执行从接收的响应信号中只提取预定频率范围的信息的信号处理。
控制器240可控制驱动单元220和接收单元230，以便交替地执行电场发送信号的施加和电场接收信号的接收。例如，控制器240可控制驱动单元220在第一时间间隔将相同的电场发送信号同时施加到全部第一电极211-1、211-2、211-3、211-4、211-5和211-6，并可控制接收单元230，以便在施加电场发送信号之后在第二时间间隔接收至少一个电极(例如，211-1)的响应信号。随后，控制器240可控制驱动单元220，以便在第三时间间隔同时将相同的电场发送信号重新施加到全部第一电极211-1、211-2、211-3、211-4、211-5和211-6，并可控制接收单元230，以便在施加电场发送信号之后在第四时间时隔接收另一电极(例如，211-2)的响应信号。控制器240可在接收到全部电极的响应信号时多次重复上述过程。在图27中，因为通道电极部分210包括12个电极，因此，控制器240可交替地执行施加/接收操作。
如果接收到全部电极的响应信号，那么控制器240可基于在第一电极211-1、211-2、211-3、211-4、211-5和211-6接收的响应信号的比例和在第二电极212-1、212-2、212-3、212-4、212-5和212-6接收的响应信号的比例而确定触控笔的位置。
例如，如果一个第一电极211-3的响应信号的大小比其他第一电极211-1、211-2、211-4、211-5和211-6的响应信号的大小大且一个第二电极212-2的响应信号的大小比其他第二电极212-1、212-3、212-4、212-5和212-6的响应信号的大小大，那么控制器240可确定第一电极211-3与第二电极212-2相交的位置为触控笔100的位置。
此外，基于响应信号，控制器240可确定触摸面板200上的输入对象的压力(例如，书写压力)。如上所述，响应信号可根据书写压力而改变。
可以理解的是，在一个或更多个其他示例性实施例中，触摸面板200还可包括除了上述结构之外的结构。例如，如果触摸面板200是触摸屏，那么还可包括显示器。如果触摸面板200是诸如智能手机、便携式多媒体播放器等的设备，那么触摸面板200还可包括显示器、存储单元(例如，存储器)和通信单元(例如，通信器、收发器、互联网适配器、射频发射器等)等。
虽然在以上参照图27描述的示例性实施例中，通道电极部分210由多个电极组成，但可以理解的是，一个或更多个其他示例性实施例并不限于此。例如，根据另一示例性实施例，可通过多个天线线圈实现通道电极部分210。此外，根据另一示例性实施例，通道电极部分210可实现为包括多个电极和多个天线线圈的形式。
此外，以上参照图27描述的示例性实施例，已经将驱动单元220、接收单元230和控制器240示出并描述为单独的组件。然而，以上组件中每个的功能可实现为通过单个组件(例如，控制器)执行。
虽然未限制于此，但示例性实施例能被实现为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是可存储之后能通过计算机系统读取的数据的任何数据存储设备。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光学数据存储设备。计算机可读记录介质还能分布于联网计算机系统，以便以分散的方式存储并执行计算机可读代码。此外，示例性实施例可被编写成在诸如载波的计算机可读传输媒介上传输的计算机程序，并可被接收和实现在执行所述程序的通用或专用数字计算机中。此外，可以理解的是，在示例性实施例中，上述组件(例如，控制器240)的一个或更多个单元可包括电路、处理器、微处理器等，并可执行存储在计算机可读介质中的计算机程序。
虽然上面已经描述了示例性实施例，但基于本公开本领域技术人员可对示例性实施例进行另外的变化和修改。因此，意图在于权利要求应被解释为包括上述示例性实施例以及落入本发明构思的精神和范围的全部变化和修改。

Claims (15)

1.一种触控笔，用于对触摸面板上的位置进行输入，所述触控笔包括：
导电顶端，从触摸面板的至少一个电极接收电场发送信号；
电路部分，产生与接收的电场发送信号对应的电场接收信号；
可变电容器，设置在导电顶端与电路部分之间，并根据施加到导电顶端的书写压力来改变电场接收信号；
导电主体，设置在可变电容器外部并使导电顶端与电路部分电连接。
2.根据权利要求1所述的触控笔，其中，所述可变电容器包括：
介电质，包括第一表面和位于第一表面的对面的第二表面；
第一电极，与所述第一表面接触；
导电可变电极，形成为使得导电可变电极与介电质的第二表面之间的接触面积根据通过导电顶端施加的压力而改变。
3.根据权利要求2所述的触控笔，其中，所述导电可变电极被形成为使得与介电质的第二表面接触的表面的中央部自所述表面的边缘部分凸出。
4.根据权利要求2所述的触控笔，其中，所述导电可变电极被形成为使得与介电质的第二表面接触的表面的中央部自所述表面的边缘部分凹入。
5.根据权利要求2所述的触控笔，其中，所述导电可变电极由导电橡胶形成。
6.根据权利要求2所述的触控笔，所述触控笔还包括插入在导电可变电极的内部的弹性构件。
7.根据权利要求1所述的触控笔，所述触控笔还包括：
接地部，通过直接接触和电容耦合中的至少一个而电连接到用户；
导电壳，与导电主体绝缘并连接到接地部。
8.根据权利要求1所述的触控笔，所述触控笔还包括：
弹性构件，使导电顶端的位置恢复；
外壳，呈管状并接纳可变电容器，
其中，所述外壳由非导电材料形成，并设置有使导电主体穿过并形成在外壳的外周表面上的至少一个开口。
9.根据权利要求8所述的触控笔，其中，绝缘体设置在导电顶端的外周表面上，以使导电顶端与弹性构件和可变电容器绝缘。
10.根据权利要求9所述的触控笔，其中：
所述绝缘体包括第一盖和第二盖；
所述第一盖设置在外壳的一端并支撑弹性构件的一端，所述第二盖设置在导电顶端的外周表面上并支撑弹性构件的另一端。
11.根据权利要求9所述的触控笔，其中：
所述绝缘体包括设置在导电顶端的外周表面上并沿外壳的长度方向引导导电顶端的导向构件；
所述导向构件支撑弹性构件的一端并且形成在外壳的内周表面上的突起支撑弹性构件的另一端。
12.根据权利要求9所述的触控笔，其中，所述弹性构件包括非导电材料。
13.根据权利要求1所述的触控笔，其中：
所述导电主体包括多个板和与所述多个板中每个的一端连接的圆形构件；
所述多个板彼此分开且并排设置；
使所述导电顶端穿过的开口形成在圆形构件中。
14.根据权利要求8所述的触控笔，所述触控笔还包括：
导电支撑构件，具有形成在导电支撑构件的相对端的每个中的接纳孔，
其中，形成在导电支撑构件的一端中的第二接纳孔与导电可变电极结合，
其中，形成在导电支撑构件的另一端中的第一接纳孔与导电顶端的一个端部结合。
15.根据权利要求14所述的触控笔，所述触控笔还包括设置在导电支撑构件的外周表面上的绝缘体，以使导电支撑构件与弹性构件绝缘。
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