CN106249922A - 一种触控笔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触控笔，用以实现一种全新触控笔的用户体验感。触控笔包括笔尖和外壳，所述外壳内设置有压力感应单元，用于根据手对所述外壳的握持力的大小，确定所述笔尖书写时的压力值。

Description

一种触控笔

技术领域

本发明涉及触控显示技术领域，尤其涉及一种触控笔。

背景技术

随着智能手机、平板电脑的爆发式增长，触摸屏在日常生活中已经得到广泛的应用，越来越多的应用软件需要更高精度的触摸，由于手指较粗所以很难在尺寸较小的屏幕上进行精确书写和快速书写，由此用于触摸屏的触控笔的使用渐渐广泛，对于触控笔的性能要求也越来越高。

用于触摸屏的触控笔主要包括被动触控笔和主动触控笔。其中，被动触控笔的作用相当于人的手指，当被动触控笔接触触摸显示屏时，触摸显示屏有一小部分电流从触摸点处流入被动触控笔，这等效为触摸点处电极电容的改变，触摸显示屏的触控芯片通过检测电极电容的变化可以确定出触摸点的位置，一般被动触控笔无法表达笔触以及笔压力道的大小，因此无法表现出文字的线条以及粗细美感。而主动触控笔是在现有电容式触摸屏系统的硬件基础上实现的高精度，低成本，优异用户体验的手写笔方案，不同于被动触控笔。主动触控笔自身相当于信号发射源，可以发射出激励信号，改变触摸点处的电极电容，触摸屏的触控芯片通过检测电极电容的变化可以确定出触摸点的位置。

主动触控笔主要通过压感原理实现线宽的差异，即加入压力传感器，根据压力信号模拟真实笔触与线条，可以使笔能感测用户书写力度的变化，从而可以根据书写力度的变化来改变笔迹的粗细，达到优异的用户效果体验。

现有技术的压力传感器的组成部件包括一弹簧和与弹簧连接的电容，弹簧与触控笔的笔尖连接，触控笔在书写时，笔尖由于书写时的压力向笔内收缩，使得弹簧发生形变，进而改变电容的大小，控制单元接收电容的变化情况，识别书写时的压力大小，实现压力检测，即现有技术根据笔尖书写时的压力大小，实现压力检测。

发明内容

本发明实施例提供了一种触控笔，用以实现一种全新触控笔的用户体验感。

本发明实施例提供的一种触控笔，包括笔尖和外壳，所述外壳内设置有压力感应单元，用于根据手对所述外壳的握持力的大小，确定所述笔尖书写时的压力值。

由本发明实施例提供的触控笔，包括笔尖和外壳，外壳内设置有压力感应单元，用于根据手对外壳的握持力的大小，确定笔尖书写时的压力值。与现有技术根据笔尖书写时的压力大小，实现压力检测相比，本发明实施例根据手对外壳的握持力的大小，实现压力检测，能够提供一种全新的触控笔用户体验感。

较佳地，所述压力感应单元包括检测单元和控制单元；

所述检测单元用于根据手对所述外壳的握持力的大小，输出对应的电容值或电流值给所述控制单元；

所述控制单元用于根据所述电容值或所述电流值的大小，确定所述笔尖书写时的压力值。

较佳地，所述检测单元包括第一电极板、第二电极板，以及设置在所述外壳内部的支撑柱；

所述第一电极板设置在所述外壳的内表面，所述第二电极板设置在所述支撑柱的表面，所述第一电极板和所述第二电极板形成电容；以及

所述第一电极板和所述第二电极板与所述控制单元连接。

较佳地，所述支撑柱以所述外壳的中心对称轴线对称设置。

较佳地，所述检测单元包括设置在所述外壳内部的第三电极板和第四电极板，以及与所述第三电极板连接的第一支撑杆和与所述第四电极板连接的第二支撑杆；

所述第一支撑杆和所述第二支撑杆均固定在所述外壳的内表面，所述第一支撑杆用于固定所述第三电极板，所述第二支撑杆用于固定所述第四电极板，使得所述第三电极板和所述第四电极板形成电容；

所述第三电极板所在的平面和所述第四电极板所在的平面与所述外壳的中心对称轴线无交点；以及

所述第三电极板和所述第四电极板与所述控制单元连接。

较佳地，所述第三电极板和所述第四电极板以所述中心对称轴线对称设置。

较佳地，所述第一支撑杆和所述第二支撑杆以所述中心对称轴线对称设置。

较佳地，所述第一支撑杆与所述第三电极板所在的平面垂直，所述第二支撑杆与所述第四电极板所在的平面垂直。

较佳地，所述检测单元包括线圈和条形磁铁，所述线圈设置在所述外壳的内部，所述条形磁铁固定在所述外壳的内表面，所述线圈与所述控制单元连接；

随着所述握持力的改变，所述条形磁铁进入到所述线圈内的深度发生改变，通过线圈环形截面的磁通量发生变化。

较佳地，所述线圈以所述外壳的中心对称轴线对称设置。

较佳地，所述控制单元包括积分电路、采样电路、压力指标量化模块和压力数据输出模块；

所述积分电路用于将接收到的所述电容值或所述电流值的幅值进行积分，并将积分后的数据发送给所述采样电路；

所述采样电路用于通过模数转换器将接收到的积分后的数据采样为数字信号，并将该数字信号发送给所述压力指标量化模块；

所述压力指标量化模块用于根据所述数字信号进行运算，得到压力指标，并将该压力指标发送给所述压力数据输出模块；

所述压力数据输出模块用于输出所述压力指标，确定所述笔尖书写时的压力值。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种触控笔的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种触控笔的内部具体结构示意图；

图3(a)为本发明实施例一提供的触控笔包括的检测单元的具体结构示意图；

图3(b)为本发明实施例一提供的触控笔包括的检测单元的俯视图；

图4为本发明实施例二提供的触控笔包括的检测单元的具体结构示意图；

图5为本发明实施例三提供的触控笔包括的检测单元的具体结构示意图；

图6为本发明实施例提供的触控笔中压力检测的一种电路框图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种触控笔，用以实现一种全新触控笔的用户体验感。

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图详细介绍本发明具体实施例提供的触控笔。

如图1所示，本发明具体实施例提供了一种触控笔，包括笔尖11和外壳12，外壳12内设置有压力感应单元13，用于根据手10对外壳12的握持力的大小，确定笔尖11书写时的压力值。另外，本发明具体实施例中的触控笔的外壳内还设置有供电单元和触控单元，其中：供电单元可以为锂电池，触控单元用于提供高压驱动信号，触摸屏上的触控电极接收此高压驱动信号来计算触控笔的具体位置，本发明具体实施例中供电单元和触控单元的具体设置方式以及工作原理与现有技术类似，这里不再赘述。

具体地，如图2所示，本发明具体实施例中的压力感应单元13包括检测单元131和控制单元132；

检测单元131用于根据手10对外壳12的握持力的大小，输出对应的电容值或电流值给控制单元132；

控制单元132用于根据电容值或电流值的大小，确定笔尖11书写时的压力值。

下面结合附图详细介绍本发明具体实施例中的检测单元131内部包括的具体结构部件。

实施例一：

如同3(a)所示，本发明具体实施例的检测单元131包括第一电极板31、第二电极板32，以及设置在外壳12内部的支撑柱33；

第一电极板31设置在外壳12的内表面，第二电极板32设置在支撑柱33的表面，第一电极板31和第二电极板32形成电容；以及

第一电极板31和第二电极板32与控制单元132连接。

优选地，本发明具体实施例中支撑柱33以外壳12的中心对称轴线30对称设置，此时，本发明具体实施例中的第一电极板31和第二电极板32呈两个同心圆，如图3(b)所示。

如图3(a)和图3(b)所示，当使用触控笔时，手对外壳12的握持力的大小发生变化，这时会导致第一电极板31和第二电极板32之间的间距d和重叠面积S发生变化，根据电容公式：C＝(ε*S)/d，其中ε为介电常数，在本发明具体实施例中ε是一固定的常数值，由于第一电极板31和第二电极板32之间的间距d和重叠面积S发生变化，会导致第一电极板31和第二电极板32的电容值发生变化，手对外壳12的握持力越大，该电容值也相应的越大。

与此同时，本发明具体实施例中第一电极板31和第二电极板32的电容值实时反馈给控制单元，控制单元根据电容值的大小，确定笔尖书写时的压力值，完成触控压力的检测，本发明具体实施例中控制单元根据电容值的大小确定笔尖书写时的压力值的具体过程将在后续进行介绍。

实施例二：

如图4所示，本发明具体实施例的检测单元131包括设置在外壳12内部的第三电极板41和第四电极板42，以及与第三电极板41连接的第一支撑杆43和与第四电极板42连接的第二支撑杆44；

第一支撑杆43和第二支撑杆44均固定在外壳12的内表面，第一支撑杆43用于固定第三电极板41，第二支撑杆44用于固定第四电极板42，使得第三电极板41和第四电极板42形成电容；

第三电极板41所在的平面和第四电极板42所在的平面与外壳12的中心对称轴线30无交点；以及第三电极板41和第四电极板42与控制单元132连接。即本发明具体实施例中当触控笔按如图4所示竖直放置时，第三电极板41和第四电极板42竖直设置，当然，在实际生产过程中，第三电极板41和第四电极板42也可以设置成与竖直面成一定的角度。

优选地，如图4所示，本发明具体实施例中第三电极板41和第四电极板42以中心对称轴线30对称设置，第一支撑杆43和第二支撑杆44以中心对称轴线30对称设置。

具体地，本发明具体实施例中的第一支撑杆43与第三电极板41所在的平面垂直，第二支撑杆44与第四电极板42所在的平面垂直，即本发明具体实施例中当触控笔按如图4所示竖直放置时，第一支撑杆43和第二支撑杆44水平设置，当然，在实际生产过程中，第一支撑杆43和第二支撑杆44也可以设置成与水平面成一定的角度。

如图4所示，当使用触控笔时，手对外壳12的握持力的大小发生变化，这时会导致第三电极板41和第四电极板42之间的间距d发生变化，进而导致第三电极板41和第四电极板42的电容值发生变化，手对外壳12的握持力越大，该电容值也相应的越大。与此同时，本发明具体实施例中第三电极板41和第四电极板42的电容值实时反馈给控制单元，控制单元根据电容值的大小，确定笔尖书写时的压力值，完成触控压力的检测。

实施例三：

如图5所示，本发明具体实施例的检测单元131包括线圈52和条形磁铁51，线圈52设置在外壳12的内部，条形磁铁51固定在外壳12的内表面，线圈52与控制单元132连接。

随着握持力的增加，条形磁铁51进入到线圈52内的深度增加，通过线圈52环形截面的磁通量随着改变，从而在线圈52上产生感应电流。

优选地，如图5所示，本发明具体实施例中的线圈52以外壳12的中心对称轴线30对称设置，条形磁铁51有两个，两个条形磁铁以中心对称轴线30对称设置。当使用触控笔时，手对外壳12的握持力的大小发生变化，条形磁铁51进入线圈52深度发生变化，握持力越大，进入线圈52的深度越大，条形磁铁51进入线圈52的深度不同会改变通过线圈52环形截面的磁通量，进而使得线圈52上的电流值发生变化，条形磁铁51进入线圈52的深度不一样，线圈52上的电流值的变化大小也不一样，线圈52的电流值实时反馈给控制单元，控制单元根据电流值的大小，确定笔尖书写时的压力值，完成触控压力的检测。

下面结合图6介绍本发明具体实施例中的触控笔的压力检测过程，本发明具体实施例中的控制单元132具体包括积分电路61、采样电路62、压力指标量化模块63和压力数据输出模块64。

具体地，当使用触控笔时，本发明具体实施例中的检测单元131将电容值或电流值反馈给积分电路61，积分电路61将接收到的电容值或电流值的幅值进行积分，并抑制噪声幅值；之后将积分后的数据发送给采样电路62，采样电路62通过模数转换器将接收到积分后的数据采样为数字信号；之后将数字信号发送给压力指标量化模块63，压力指标量化模块63根据数字信号进行运算，得到压力指标，并通过压力数据输出模块64将压力指标输出，确定笔尖书写时的压力值。

综上所述，本发明具体实施例提供一种触控笔，包括笔尖和外壳，外壳内设置有压力感应单元，用于根据手对外壳的握持力的大小，确定笔尖书写时的压力值。与现有技术根据笔尖书写时的压力大小，实现压力检测相比，本发明具体实施例根据手对外壳的握持力的大小，实现压力检测，提供了一种全新的触控笔用户体验感。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种触控笔，其特征在于，包括笔尖和外壳，所述外壳内设置有压力感应单元，用于根据手对所述外壳的握持力的大小，确定所述笔尖书写时的压力值。

2.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述压力感应单元包括检测单元和控制单元；

所述检测单元用于根据手对所述外壳的握持力的大小，输出对应的电容值或电流值给所述控制单元；

所述控制单元用于根据所述电容值或所述电流值的大小，确定所述笔尖书写时的压力值。

3.根据权利要求2所述的触控笔，其特征在于，所述检测单元包括第一电极板、第二电极板，以及设置在所述外壳内部的支撑柱；

所述第一电极板设置在所述外壳的内表面，所述第二电极板设置在所述支撑柱的表面，所述第一电极板和所述第二电极板形成电容；以及

所述第一电极板和所述第二电极板与所述控制单元连接。

4.根据权利要求3所述的触控笔，其特征在于，所述支撑柱以所述外壳的中心对称轴线对称设置。

5.根据权利要求2所述的触控笔，其特征在于，所述检测单元包括设置在所述外壳内部的第三电极板和第四电极板，以及与所述第三电极板连接的第一支撑杆和与所述第四电极板连接的第二支撑杆；

所述第一支撑杆和所述第二支撑杆均固定在所述外壳的内表面，所述第一支撑杆用于固定所述第三电极板，所述第二支撑杆用于固定所述第四电极板，使得所述第三电极板和所述第四电极板形成电容；

所述第三电极板所在的平面和所述第四电极板所在的平面与所述外壳的中心对称轴线无交点；以及

所述第三电极板和所述第四电极板与所述控制单元连接。

6.根据权利要求5所述的触控笔，其特征在于，所述第三电极板和所述第四电极板以所述中心对称轴线对称设置。

7.根据权利要求5或6所述的触控笔，其特征在于，所述第一支撑杆和所述第二支撑杆以所述中心对称轴线对称设置。

8.根据权利要求5或6所述的触控笔，其特征在于，所述第一支撑杆与所述第三电极板所在的平面垂直，所述第二支撑杆与所述第四电极板所在的平面垂直。

9.根据权利要求2所述的触控笔，其特征在于，所述检测单元包括线圈和条形磁铁，所述线圈设置在所述外壳的内部，所述条形磁铁固定在所述外壳的内表面，所述线圈与所述控制单元连接；

随着所述握持力的改变，所述条形磁铁进入到所述线圈内的深度发生改变，通过线圈环形截面的磁通量发生变化。

10.根据权利要求9所述的触控笔，其特征在于，所述线圈以所述外壳的中心对称轴线对称设置。

11.根据权利要求2所述的触控笔，其特征在于，所述控制单元包括积分电路、采样电路、压力指标量化模块和压力数据输出模块；

所述积分电路用于将接收到的所述电容值或所述电流值的幅值进行积分，并将积分后的数据发送给所述采样电路；

所述采样电路用于通过模数转换器将接收到的积分后的数据采样为数字信号，并将该数字信号发送给所述压力指标量化模块；

所述压力指标量化模块用于根据所述数字信号进行运算，得到压力指标，并将该压力指标发送给所述压力数据输出模块；

所述压力数据输出模块用于输出所述压力指标，确定所述笔尖书写时的压力值。