CN107835973B - 输入装置和用于从输入装置接收信号的电子设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种输入装置和用于从输入装置接收信号的电子设备。所述输入装置包括：导电尖端，被配置为接收从电子设备的至少一个电极生成的电场传输信号；电路，被配置为生成与电场传输信号对应的电场响应信号；可变电容器，被布置在导电尖端与所述电路之间，并被配置为根据施加到导电尖端的书写压力来改变电场响应信号；壳，布置有所述电路和可变电容器。可变电容器包括：连接到所述电路的第一电极和第二电极；被布置为面对第一电极的导电可变电极；以及被布置在第一电极与导电可变电极之间的电介质。第一电极和第二电极被固定到所述壳。

Description

输入装置和用于从输入装置接收信号的电子设备
技术领域
本公开涉及一种输入装置和用于从输入装置接收信号的电子设备。更具体地讲，本公开涉及一种能够提高可变电容器中的第一电极和第二电极的耐久性的输入装置和用于从输入装置接收信号的电子设备。
背景技术
近年来，智能电话或平板个人计算机(PC)已得到积极传播，并且用于安装有接触位置测量装置的电子设备的技术已被积极地开发。智能电话或平板PC通常可包括触摸屏，并且用户可使用触控笔(stylus pen)来指定触摸屏的特定位置。可通过由用户指定触摸屏的特定位置而将特定信号输入到智能电话。
当今的触摸屏可通过检测触控笔的位置和书写压力，根据触控笔的位置和在所述触控笔的位置的书写压力来执行各种功能。为了检测触控笔的书写压力，可在触控笔中设置其电容根据触控笔的书写压力而变化的可变电容器。
可变电容器的电容可根据两个电极之间的距离或两个电极之间的面积而变化。通常可在触控笔中采用通过两个电极之间的面积的变化来改变电容的可变电容器。
将靠近采用可变电容器的触控笔的前端布置的电极连接到谐振电路是困难的，因为电容器的两个电极必须沿触控笔的纵向方向布置，并且谐振电路被布置在触控笔的后端。
需要一种用于将两个电极均连接到谐振电路而不改变触控笔的直径的技术，因为当今的触控笔必须被实现为具有尽可能小的直径。
以上信息仅作为背景信息提出，以帮助理解本公开。至于以上的任意信息是否可作为关于本公开的现有技术而应用，不作任何决定且不作任何声明。
发明内容
技术问题
本公开的方面将至少解决上述问题和/或缺点，并且至少提供下面描述的优点。
本公开的一方面将提供一种能够提高可变电容器中的第一电极和第二电极的耐久性的输入装置以及用于从输入装置接收信号的电子设备。
技术方案
根据本公开的一方面，提供一种向接收触摸信号的电子设备输入位置的输入装置。所述输入装置包括：导电尖端，被配置为接收从电子设备的至少一个电极生成的传输信号；电路，被配置为生成与传输信号对应的响应信号；可变电容器，被布置在导电尖端与电路之间，并可变电容器被配置为根据施加到导电尖端的书写压力来改变响应信号；壳，布置有电路和可变电容器。可变电容器可包括：连接到所述电路的第一电极和第二电极；被布置为面对第一电极的导电可变电极；以及被布置在第一电极与导电可变电极之间的电介质。第一电极和第二电极可被固定到所述壳。
根据本公开的另一方面，提供一种向接收触摸信号的电子设备输入位置的输入装置。所述输入装置包括：导电尖端；导电可变电极，其形状根据导电尖端的施加压力而变形；第一电极，被布置在与导电可变电极的接触面积或者到导电可变电极的距离根据导电可变电极的变形而变化的位置；电介质，被布置在第一电极与导电可变电极之间；第二电极，电连接到导电可变电极。第一电极和第二电极的位置可以是固定的。
根据本公开的另一方面，提供一种电子设备。所述电子设备包括：触摸面板，被配置为测量输入装置的输入位置。所述触摸面板可包括：至少一个电极；以及控制器，被配置为控制从所述至少一个电极生成的电场传输信号被发送到所述输入装置，并控制针对电场传输信号的所述输入装置的响应信号被接收。
通过下面结合附图公开了本公开的各种实施例的详细描述，本公开的其他方面、优点和显著特征对于本领域技术人员将变得清楚。
附图说明
通过下面结合附图的描述，本公开的特定实施例的以上和其它方面、特征和优点将变得更清楚，其中：
图1是示出根据本公开的实施例的输入装置和从输入装置接收信号的电子设备的示意性立体图；
图2是示出根据本公开的实施例的图1中示出的输入装置的配置的示意性框图；
图3是示出根据本公开的实施例的图1中示出的输入装置的电路示例的示意性示图；
图4是示出根据本公开的实施例的图1中示出的输入装置的组合立体图；
图5是示出根据本公开的实施例的图1中示出的输入装置的分解立体图；
图6是示出根据本公开的实施例的图1中示出的输入装置中的印刷电路板(PCB)和连接到PCB的书写压力模块的示意性立体图；
图7是示出根据本公开的实施例的图4中示出的区段“A”的截面图；
图8a是示出根据本公开的实施例的当可变电极与电介质以预设压力紧密接触时可变电极的形状变形的状态的示意性截面图；
图8b是示出根据本公开的实施例的在释放施加到导电尖端(tip)的压力时可变电极与电介质分开的状态的示意性截面图；
图9、图10和图11是示出根据本公开的实施例的图4中示出的输入装置的接地结构的示图；
图12是示出根据本公开的实施例的图4中示出的区段“B”的截面图；
图13是示出根据本公开的实施例的图1中示出的输入装置的另一电路示例的示意性示图；
图14是示出根据本公开的另一实施例的输入装置的截面图；
图15是示出根据本公开的实施例的图14中示出的可变电容器的分解立体图；
图16是示出根据本公开的实施例的图14中示出的可变电容器的操作状态的截面图；
图17是示出根据本公开的实施例的根据另一实施例的输入装置的截面图；
图18是示出根据本公开的实施例的图17中示出的可变电容器的操作状态的截面图；
图19是示出根据本公开的实施例的图1中示出的电子设备的配置的详细的框图。
贯穿附图，应注意，相同的参考标号用于描绘相同或相似的元件、特征和结构。
具体实施方式
提供下面参照附图的描述，以帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本公开的各种实施例。下面的描述包括用于帮助理解的各种具体细节，但这些具体细节仅被视为示例性的。因此，本领域的普通技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可对在此描述的各种实施例进行各种改变和修改。另外，为了清楚和简明，可省略对公知的功能和结构的描述。
在下面的描述和权利要求中使用的术语和词语不限于书面含义，而是仅由发明人使用以能够清楚和一致地理解本公开。因此，本领域技术人员应清楚，提供本公开的各种实施例的下面的描述仅为了说明的目的，而不是为了限制由权利要求及其等同物限定的本公开的目的。
将理解，除非上下文清楚地另有指示，否则单数形式包括复数指示对象。因此，例如，对“组件表面”的引用包括对一个或多个这种表面的引用。
将理解，虽然可参照本公开的元件在此使用术语第一、第二等而不管顺序和/或重要性，但是这样的元件不应被解释为受这些术语的限制。所述术语仅用于区分一个元件与另一个元件。例如，第一用户设备和第二用户设备可表示不同的用户设备，而不管顺序或重要性。例如，在不脱离本发明构思的精神的情况下，第一元件可表示第二元件，类似地，第二元件可表示第一元件。
将理解，当元件(例如，第一元件)被称为“与另一元件(例如，第二元件)(操作地或通信地)结合/(操作地或通信地)结合到另一元件”或“连接到”另一元件时，所述元件可直接连接到或结合到所述另一元件，或可存在中间元件(例如，第三元件)。相反，当元件被称为“直接连接到”或“直接结合到”另一元件时，不存在中间元件或层。
在此使用的术语仅为了描述具体实施例的目的，而不意图限制本公开。如在此使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式也意图包括复数形式。在本公开的各种实施例中，冠词是单数，因为它们具有单个指示对象；然而，在本文件中单数形式的使用不应排除多于一个的指示对象的存在。换句话说，除非上下文另外清楚地指示，否则以单数形式表示的本公开的元件可计入一个或多个。除非另外定义，否则在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明构思所属的领域中的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解，诸如通用字典中定义的那些术语应被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且除非在此明确这样定义，否则将不以理想化的或过于正式的意义来理解。
在下文中，将参照附图详细描述根据各种实施例的输入装置和从输入装置接收信号的电子设备。
图1是示出根据本公开的实施例的输入装置和从输入装置接收信号的电子设备的示意性立体图。
参照图1，可示出电子设备200和输入装置100。
电子设备200可确定输入装置100的触摸或接近位置。例如，电子设备200可包括多个电极，并且可通过向至少一个电极施加传输信号(即，驱动信号)，经由静电电容耦合而将传输信号发送到靠近电子设备200的对象(即，输入装置100)的谐振电路。
电子设备200可通过从至少一个电极接收在输入装置100的谐振电路中生成的响应信号来确定输入装置100的位置。稍后将参照图19来描述电子设备200的详细配置和操作。例如，电子设备200可以是平板、数字化器、触摸板、触摸屏等。在另一个示例中，电子设备200可以是包括平板、数字化器、触摸板、触摸屏等的膝上型计算机、便携式电话、智能电话、便携式多媒体播放器(PMP)、运动图像专家组阶段1(MPEG-1)或运动图像专家组阶段2(MPEG-2)音频层3(MP3)播放器、电子公告板等。
输入装置100可与电子设备200中的多个电极之中的至少一个电极形成电容，并且可通过形成的电容接收用于谐振的能量(即，电场传输信号)。
输入装置100可将在谐振电路中生成的响应信号发送到电子设备200中的至少一个电极。可以以触控笔的形式来实现输入装置100，但是输入装置100不限于此。稍后将参照图2至图12来描述输入装置100的详细配置和操作。
如上所述，根据实施例的电子设备200可通过静电电容耦合将电场传输信号提供给输入装置100，因此输入装置100可在没有自供电(self-power)的情况下工作。
虽然在图1中已经描述了输入装置100仅以被动方式工作，但是输入装置100可利用自供电以主动方式工作。
在图1中已经描述了电子设备200仅确定包括谐振电路的输入装置100的位置，但是电子设备200可通过检测电极的电容根据用户的手指10的位置的改变或者由于电容改变而引起的信号幅度的改变，来确定用户的手指10的位置。然而，在包括多个电极的电子设备200中确定手指的位置的操作是公知的技术，因此在此将仅详细描述用于检测输入装置100的位置的技术。
虽然图1已经示出了一个输入装置100耦合到电子设备200，但是可以以多个输入装置耦合到一个电子设备200这样的方式来实现电子设备200，并且可通过电子设备200来检测所述多个输入装置的位置。
图2是示出根据本公开的实施例的图1中示出的输入装置的配置的示意性框图。
参照图2，输入装置100可配置有导电尖端110、谐振电路120和接地单元130。例如，可以以笔的形式来实现输入装置100。
导电尖端110可与电子设备200中的多个电极之中的至少一个电极形成静电电容耦合。例如，导电尖端110可以由金属尖端形成。导电尖端110可位于非导电材料的内部，或者导电尖端110的一部分可被暴露于外部。为了使得使用输入装置100时的书写感受流畅，输入装置100还可包括防止导电尖端110与电子设备200接触的绝缘构件(参见图5的111)。
参照图2，谐振电路120(或电路单元)可包括并联谐振电路，其中，并联谐振电路配置有连接到导电尖端110的电感器120b、电容器120c和可变电容器120a。
谐振电路120可通过电子设备200中的至少一个电极与导电尖端之间的电容耦合来接收用于谐振的能量(即，电场传输信号)。例如，谐振电路120可与从电子设备200输入的电场传输信号谐振。即使在电场传输信号的输入被终止之后，谐振电路120也可输出由于谐振引起的电场响应信号。在这个示例中，谐振电路120可输出具有该谐振电路的谐振频率的正弦波信号。
谐振电路120中的可变电容器的电容可根据导电尖端的接触压力而变化，并且谐振频率可被改变。下面将参照图3来描述这个操作。
图3是示出根据本公开的实施例的图1中示出的输入装置的电路的示图。
参照图3，谐振电路120可配置有可变电容器120a、电感器120b、第一电容器120c和第二电容器120d。谐振电路120的一端可连接到导电尖端110，谐振电路120的另一端可接地。
电感器120b和第一电容器120c可并联连接以用作谐振电路。谐振电路可在特定的谐振频率下具有高阻抗特性。
可变电容器120a可并联连接到谐振电路，并且可变电容器120a的电容可根据导电尖端(参见图5的110)的接触压力的改变而变化。响应于可变电容器120a的电容被改变，谐振电路120的电容可被改变，并且谐振电路120的谐振频率可被改变。也就是说，可变电容器120a可根据施加到导电尖端110的书写压力来改变电场响应信号。稍后将参照图5至图12来描述可变电容器120a的详细形式和操作。
根据实施例的提供给电子设备200的响应信号可根据与电子设备200的接触压力而变化，并且电子设备200可基于输入装置100的响应信号来检测输入装置100的位置和输入装置100的书写压力。
虽然已经描述了使用可变电容器120a来改变谐振频率，但是谐振电路120可被实现为使用可变电感器来执行相同的功能，其中，可变电感器的电感根据导电尖端110的接触压力而变化。
在下文中，将参照图4至图12详细描述根据实施例的输入装置100的配置。
图4和图5是示出根据本公开的实施例的输入装置的组合立体图和分解立体图，图6是示出根据本公开的实施例的印刷电路板(PCB)和连接到PCB的书写压力模块的示意性立体图，图7是示出根据本公开的实施例的图4中示出的区段“A”的截面图，图8a是示出根据本公开的实施例的当可变电极与具有预设压力的电介质紧密接触时可变电极的形状变形的状态的示意性截面图，图8b是示出根据本公开的实施例的在释放施加到导电尖端的压力时可变电极与电介质分开的状态的示意性截面图，图9是示出根据本公开的实施例的图4中示出的区段“B”的示图，图10至图12是示出根据本公开的实施例的图4中示出的输入装置的接地结构的示图。
参照图4和图5，输入装置100可包括内壳150和外壳140，其中，书写压力模块P和接地单元130被布置在内壳150的内部，内壳150被插入到外壳140中。头单元128可被布置在外壳140的前端部分140a中，帽190可被布置在外壳140的后端部分140b中。
参照图5和图6，书写压力模块P可响应于由用户使用输入装置100执行书写，根据电子设备200的挤压程度来改变谐振电路的电容。书写压力模块P可包括壳体(housing)121、可变电容器VC、第一弹性构件122a、第二弹性构件122b、可移动构件124、头单元128和导电尖端110。书写压力模块P可在组装状态下具有预定长度，并可通过书写压力模块P的第一电极126和第二电极127电连接到PCB 160。将描述：可变电容器VC包括导电可变电极(在下文中，称为可变电极)123、电介质125、第一电极126和第二电极127。
在下文中，将描述书写压力模块P的配置。
壳体121可被固定地插入到形成在内壳150的前端部分F中的接收空间153中。可变电容器VC和可移动构件124可连接到壳体121的内侧。作为构成可变电容器VC的组件中的一个组件的第二电极127可被布置在壳体121的外侧。可变电容器VC可被固定到壳体121，可移动构件124可连接到壳体121以沿着壳体121的纵向方向可滑动预设距离。可移动构件124的一部分可从壳体121的一端开口突出，第一电极126的一部分可从壳体121的另一端开口突出。
可在壳体121中形成一对延长孔121a，其中，在可移动部件124的两侧形成的一对连接突起(coupling protrusion)124a可移动地连接到一对延长孔121a。一对延长孔121a可被形成为沿壳体121的纵向方向的预设长度，一对连接突起124a可被形成为具有比一对延长孔121a的长度短的长度。一对固定孔121b可被形成在壳体121中，并且在第一电极126的两侧上形成的一对固定突起126a固定地连接到所述一对固定孔121b，使得一对固定突起126a不可移动。因此，可移动构件124可在可移动构件124连接到壳体121的状态下沿着壳体121的纵向方向前后移动。
参照图7，可移动构件124可由具有导电性的合成树脂或金属形成。可移动构件124可被布置在可变电容器(参见图5的VC)的一侧以将导电尖端110电连接到并联谐振电路。导电尖端110的后端110a可连接到在可移动构件124的前端部分124b中形成的连接孔124d，并且可移动构件124可通过第一弹性构件122a电连接到第二电极127的第一连接部分127a。可变电极123的前端部分123a可连接到在可移动构件124的后端部分124c中形成的连接孔124e。
可移动构件124可被布置在壳体121的内部，以沿着壳体121的纵向方向可滑动预设距离。如上所述，在可移动构件124的一个表面中形成的一对连接突起124a可移动地连接到在壳体121的一侧中形成的一对延长孔121a。因此，可移动构件124可在可移动构件124连接到壳体121的状态下沿着壳体的纵向方向线性地前后移动预设距离。可移动构件124的前后移动距离可对应于导电尖端110在电子设备200的表面上的挤压程度，并且可对应于电容的变化量。例如，可变电极123与电介质125的接触面积可以与可移动构件124向PCB 160的一侧的后向移动距离成比例地增加。在这个示例中，可变电极123与第一电极126的面对面积(facing area)可被增加，并且电容可被增加。在另一个示例中，可变电极123与电介质125的接触面积可以与可移动构件124向头单元128的一侧的前向移动距离成比例地减小。在这个示例中，可变电极123与第一电极126的面对面积可被减小，并且电容可被减小。
第一弹性构件122a可由导电金属形成并且可被布置为围绕可移动构件124的前端部分124b，使得可移动构件124可被弹性地支撑。第一弹性构件122a的一端可由可移动构件124的第一锁定突起124f支撑，第一弹性构件122a的另一端可由第二电极127的第一连接部分127a支撑。因此，第一弹性构件122a可电连接可移动构件124和第二电极127的第一连接部分127a。
第二弹性构件122b的一端可由可移动构件124的第二锁定突起124g支撑，第二弹性构件122b的另一端可由在壳体121内部形成的突起124h支撑。第二弹性构件122b可被布置为围绕可移动构件124的后端部分124c。第二弹性构件122b可具有比第一弹性构件122a的弹性大的弹性，并且可与第一弹性构件122a一起弹性地支撑可移动构件124。
与第一弹性构件122a不同，第二弹性构件122b可不用于将可移动构件124电连接到第二电极127，第二弹性构件122b可仅用于弹性地支撑可移动构件124。
第二弹性构件122b可具有比第一弹性构件122a的弹性大的弹性。这是因为第二弹性构件122b将可移动构件124向头单元128挤压，使得可变电极123不与电介质125接触。
可变电容器VC可通过可移动构件124和壳体121物理地连接到导电尖端110。可根据导电尖端110向纵向方向的移动将压力施加到可变电容器VC。如上所述，可变电容器VC可包括可变电极123、电介质125、第一电极126和第二电极127。
可变电极123可被基本形成为圆柱形状并且可由具有导电性的弹性构件形成。可变电极123的前端部分123a可被插入到形成在可移动构件124的后端部分124c中的连接孔124e中，可变电极123的另一端部分123b可被布置为面对电介质125。
可朝向可变电极123的外侧在中心部分而不是边缘部分凸起地形成可变电极123的另一端部分123b。可变电极123的另一端部分123b可被布置在距离电介质125的第一表面125a预设间隔处。
可变电极123的另一端部分123b可响应于通过可移动构件124在可变电极123中接收到经由导电尖端110施加的压力，与电介质125的第一表面125a接触。
参照图8a，响应于通过导电尖端110连续地施加压力，压力可被施加到可变电极123的另一端部分123b挤压电介质125的第一表面125a的方向。因此，可变电极123的另一端部分123b与电介质125的第一表面125a之间的接触面积可被增加。
参照图8b，响应于通过导电尖端110施加的压力减小，通过可变电极123的另一端部分123b挤压电介质125的第一表面125a的力也可被减小，并且可变电极123的另一端部分123b与电介质125的第一表面125a之间的接触面积可被减小。响应于通过导电尖端110施加的压力被完全释放，可变电极123的另一端部分123b可不再挤压电介质125的第一表面125a，并且可变电极123的另一端部分123b和电介质125的第一表面125a可通过第二弹性构件122b的弹性而被相互间分开。
响应于可变电极123与第一电极126之间的相互接触面积S改变，电容C可基于下面的数学式1来变化。
数学式1
Figure GDA0001515783190000101
这里，d为可变电极123与第一电极126之间的距离，ε为电介质125的介电常数。
电容C的变化范围可根据电介质125的介电常数ε、大小、厚度等而改变。
电介质125可被形成为具有固定厚度的圆盘形状。电介质125可包括第一表面125a和位于第一表面125a的对侧的第二表面125b。电介质125可具有预设的介电常数。电介质125可以以使得第一表面125a和第二表面125b可满足与壳体121的纵向方向成直角的方式而被接收在壳体121中。电介质125的第一表面125a可被分开为面对可变电极123，电介质125的第二表面125b可以与第一电极126接触。
电介质125可由具有固定介电常数的电介质膜或绝缘体(例如，诸如聚碳酸酯(PC)或聚缩醛(POM)的合成树脂)形成，但这不受限制。
返回参照图6和图7，第一电极126可固定地连接到壳体121的内侧，并且第一连接部分126b可在第一电极126的一侧被延伸地形成为突起形状，第二连接部分126c可在第一电极126的另一侧被形成为表面形状。第一电极126的第一连接部分126b可通过焊接连接到PCB 160的第二连接焊盘161。第一电极126的第二连接部分126c可以与以圆盘形状形成的电介质125的第二表面125b接触。第二连接部分126c可被布置为与电介质125间隔一定距离。由于可变电极123与第一电极126的第二连接部分126c之间的距离可被进一步增加，因此该距离可影响在可变电容器VC中产生的电容。
返回参照图5和图7，可移动构件124可通过第一弹性构件122a与第二电极127的第一连接部分127a电接触。可在第二电极127被固定到在内壳150的前端部分F中形成的接收空间153的状态下，设置第二电极127。由于第二电极127的第一连接部分127a电连接到通过第一弹性构件122a移动的可移动构件124，因此第二电极127可被固定到内壳150而不与可移动构件124的移动联动(interlock)。可移动构件124的前端部分124b穿过的通孔127b可被形成在第二电极127的第一连接部分127a中。
第二电极127可包括第一固定部分127c、第二固定部分127d和第三固定部分127f以及被刚性地固定到接收空间153的连接部分127e。第一固定部分127c和第二固定部分127d可被形成在第二电极127的靠近第一连接部分127a的部分中，第三固定部分127f可被形成在第二电极127的通过连接部分127e靠近PCB 160的第二连接焊盘163的位置。连接部分127e可将第二固定部分127d和第三固定部分127f连接。
第一固定部分127c、第二固定部分127d和第三固定部分127f可连接到在内壳150的前端部分F的侧壁153a和侧壁153b二者中形成的固定凹槽155a、155b和155c。连接部分127e可被布置在侧壁153a和侧壁153b中的任何一个的外表面中。联结部分(connectionportion)127g可被延伸地形成在第三固定部分127f的端部中。联结部分127g可通过焊接连接到PCB 160的第二连接焊盘。
头单元128可连接到内壳150的前端。为此，连接到在内壳150的前端中形成的一对连接凹槽154a的一对连接突起128a可被形成在头单元128的后端。用于引导导电尖端110的向前和向后移动的引导构件129可被插入头单元128的内部。引导构件129穿过在内壳150的前端形成的通孔154。
返回参照图6，接地单元130可通过直接连接或电容耦合中的至少一个与用户形成电连接。接地单元130可包括接地线131和延伸构件133。
参照图9和图10，接地线131可具有基本从PCB 160延伸到内壳150的后端的长度。接地线131的一端131a可被形成为在内壳150的后端弯曲，接地线131的另一端131b可通过焊接连接到PCB 160的接地焊盘165。
接地线131的一端131a可通过以螺旋弹簧形状形成的延伸构件133而连接到帽190。帽190可通过连接突起195连接到外壳140，因此，接地单元130可电连接PCB 160的接地焊盘165和外壳140。虽然已经描述了外壳140完全由金属材料形成，但是外壳140不限于此。例如，外壳140的靠近帽190的部分可由导电金属形成，外壳140的其余部分可由非导电材料形成。
接地线131可被插入到形成在内壳150中的引导凹槽159a中，并且接地线131的一端131a可被插入到放置延伸构件133的接收凹槽159d的部分中。响应于延伸构件133被放置在接收凹槽159d中，接地线131的一端131a可与延伸构件133的一端133a接触。
参照图11，延伸构件133的一端133a可连接到被形成为在内壳150的后端中突出的固定突起159c。延伸构件133的一端133a可以与接地线131的一端131a接触，延伸构件133的另一端133b可与帽190的内部凹槽190a接触。延伸构件133可被弹性地布置在内壳150的后端与帽190的内部凹槽190a之间，以电连接接地线131和帽190。由导电金属形成的帽190可电连接到由导电金属形成的外壳140。因此，PCB 160的接地焊盘165可通过接地单元130和帽190接地到外壳140。
实施例中的接地单元130的延伸部件133被形成为螺旋弹簧形状，但是接地单元130的延伸部件133不限于此。可以以直线形状或者弯曲形状形成延伸构件133。例如，包括在接地单元130中的延伸构件133可被省略，并且接地线131的一端131a可被延伸到帽190，使得接地线131可以与帽190直接接触。在一个实施例中，接地单元130可以以一定长度延伸或者可以多级弯曲，使得接地线131的一端131a可以与外壳140直接接触。
返回参照图5，可在外壳140的一个表面形成通孔141，其中，包括在操作按钮单元180中的挤压部件181穿过通孔141而被暴露。挤压部件181可被布置在这样的位置：响应于输入装置100正被用户抓握，用户通过食指或拇指容易地推动挤压部件181。如图5所示，安装有PCB 160和书写压力模块P的内壳150可被布置在外壳140的内部。
放置PCB 160的安装空间151可被设置在内壳150的中心部分M中，布置有书写压力模块P的一部分的接收空间153可被设置在内壳150的前端部分F中，可被帽190的多个部分连接的连接凹槽158a和158c可被形成在内壳150的后端部分R中。
多个搭扣连接(snap coupling)突起152可被设置在内壳150中，使得PCB 160可不与内壳150的中心部分M分离。可以在内壳150的中心部分M的侧壁151a和侧壁151b二者的内表面中以一定的间隔形成多个搭扣连接突起152。在将PCB 160挤压到内壳150的中心部分M的一侧的处理中，多个搭扣连接突起152可平滑地搭扣连接(snap-couple)到PCB 160的两侧，以将PCB 160放置在内壳150的中心部分M中。
用于将第二电极127固定到前端部分F的侧壁153a和侧壁153b二者的多个固定凹槽155a、155b和155c可被形成在内壳150中。侧壁153a和侧壁153b二者可形成布置有书写压力模块P的接收空间153。与接收空间153通信并且被书写压力模块P的可移动构件124的一部分穿过并插入的引导孔127b可被形成在内壳150的前端部分F中。引导孔127b可具有与可移动构件124的外圆周形状对应的形状。引导孔127b的形状和可移动构件124的外圆周形状可被形成为非圆形形状，使得可移动构件可在沿着引导孔127b向前和向后移动期间不会旋转。
返回参照图10，被帽190连接的连接凹槽158b可被形成在内壳150的后端的两侧，被接地单元130的延伸构件133连接的固定突起159c可被形成为在内壳150的后端突出。
返回参照图7和图9，被第一电极126和第二电极127分别连接的第一连接焊盘161和第二连接焊盘163可被形成在PCB 160的一个表面中，用于接地的接地焊盘165可被形成在PCB 160的相对表面中。第一连接焊盘161和第二连接焊盘163可位于靠近书写压力模块P的位置，接地焊盘165可位于靠近帽190的位置。
返回参照图5，盖170可被形成为具有基本与PCB 160的长度相似的长度，并覆盖放置在内壳150的中心部分M中的PCB 160。构成操作按钮单元180的支撑部件183可被形成在盖170中。
参照图12，操作按钮单元180可包括：顶部通过外壳140的通孔141而被暴露的挤压部件181、布置在盖170中的支撑部件183以及安装在PCB 160上的开关185(例如，触觉开关)。
防滑突起181a可被形成在操作按钮单元180的挤压部件181的顶部，并且防滑突起181a可被布置在挤压部件181的顶部的与开关185的按钮185a基本对应的位置。因此，响应于防滑突起181a被用户挤压，开关185的按钮185a可通过支撑部件183被挤压。被在挤压部件181的按钮中形成的一对固定突起181b和181c挤压连接(press-coupled)的一对插入孔183a和183b可被形成在支撑部件183中。用于挤压开关185的按钮185a的挤压突起183c可被形成在支撑部件183的底部中。
操作按钮单元180的开关185可根据用户的闭合/断开命令而将第二电容器120d与并联谐振电路选择性地并联连接。因此，响应于开关185被用户打开，第二电容器120d可与并联谐振电路并联连接，并且谐振系统中的谐振频率可被改变。谐振频率的变化范围可与可变电容器的变化范围不同。例如，响应于根据电容器的变化的谐振频率的变化范围在5kHz以内，根据开关185的操作的谐振频率的变化范围可超过5kHz。因此，电子设备200可通过谐振频率的变化范围来检测谐振频率是根据可变电容器的改变而改变还是根据开关185的闭合/断开而改变。电子设备200可被实现为同时检测可变电容器的谐振频率的改变和通过开关185的谐振频率的改变。
图13是示出根据本公开的实施例的图1中示出的输入装置的另一电路示例的示意性示图。
虽然在本公开的实施例中已经描述输入装置100包括操作按钮单元180的示例，但是操作按钮单元180可被省略。参照图13，谐振电路120'可仅包括可变电容器120a、电感器120b和第一电容器120c。除了根据开关185的闭合/断开的功能之外，谐振电路120'可执行与上述谐振电路120的操作相同的操作。
返回参照图10和图11，帽190可通过连接销J连接到内壳150的后端。连接销J可同时连接到连接部件191的连接孔191a和连接部件193的连接孔193a以及内壳150的后端中的连接孔158e。帽190可被插入到形成在内壳150的后端中的插入凹槽158f中。连接突起195可以与外壳140的内表面接触，帽190可以与外壳140电接触。
将参照图14至图16描述根据另一个实施例的输入装置的配置。
图14是示出根据本公开的另一个实施例的输入装置的截面图，图15是示出根据本公开的实施例的图14中示出的可变电容器的分解立体图，图16是示出根据本公开的实施例的图14中示出的可变电容器的操作状态的截面图。
参照图14和图15，根据另一个实施例的输入装置300可具有比上述输入装置100的结构更简单的结构。可变电容器可包括第一电极321、第二电极322、电介质323和可变电极325。
在根据另一个实施例的输入装置300中，第一电极321和第二电极322可与输入装置100的第一电极126和第二电极127的位置相反地安装，并且用于接地的接地单元130可被省略。也就是说，在输入装置300中，第一电极321可被布置在头单元328的一侧，第二电极322可被布置在PCB 360的一侧。第二电极322可以与可变电极325集成地形成并且可以是固定到电介质323的可变电极的一部分。
第一电极321可通过连接线352直接连接到外壳340的内侧。第二电极322可通过连接线353连接到PCB 360的连接焊盘361。由于固定到电介质323的可变电极325的部分被用作第二电极322，所以即使响应于可变电极325通过施加到导电尖端310的压力而变形，第二电极322也被保持在固定状态，因此，可防止耐久性下降。
第一电极321可具有基本圆盘形状，并且导电尖端310穿过的通孔321a可被形成在第一电极321的中心。通孔321a可具有比导电尖端310的外径大的内径，使得导电尖端310不与第一电极321接触。可通过粘合剂等将第一电极321固定到头单元328的第一支撑部分328a。
电介质323可被布置在第一电极321与可变电极325之间，并可被基本形成为具有固定厚度t1和固定宽度w1的环形形状。电介质323可由绝缘体形成。可通过粘合剂等将电介质323固定到第一电极323的顶表面。
参照图16，可变电极325可被基本形成为圆盘形状，并可形成为具有与第一电极321的外径相似的外径。可变电极325可由具有导电性的柔性材料形成。响应于在使用输入装置300时导电尖端310被挤压以移动可变电极325的一侧，可变电极325的中心部分325a可被导电尖端310的顶端313挤压并向导电尖端310的挤压方向凸起地突出。因此，第一电极321与可变电极325之间的距离可被增加并且电容可被减小。响应于电容被减小，谐振频率可被增大，并且电子设备200可通过检测谐振频率的增大的变化值来计算书写压力的程度。
在根据另一个实施例的应用于输入装置300的可变电容器中，可根据如数学式1中的第一电极321与可变电极325之间的距离d的变化而改变电容C。在根据实施例的输入装置100的可变电容器中，可根据第一电极126与可变电极123之间的接触面积S的变化而改变电容C。
返回参照图14，导电尖端310可被可滑动地插入到形成在头单元328的第一支撑部件238a中的第一通孔328b和在头单元328的第二支撑部件328c中形成的通孔328d。因为锁定到在头部单元328的内侧中形成的第二支撑部件328c的锁定突起315被形成为在导电尖端310的外周中突出，所以锁定突起315可防止导电尖端310从头单元328释放。单独的绝缘构件(参见图5的111)不连接到导电尖端310的前端311，但是这不限于此。绝缘构件可连接到前端311。
将参照图17和图18描述根据另一个实施例的输入装置的配置。
图17是示出根据本公开的另一个实施例的输入装置的截面图，图18是示出根据本公开的实施例的图17中示出的可变电容器的操作状态的截面图。
根据另一个实施例的输入装置可具有与图14至图16中描述的输入装置300的配置相同的配置，但是输入装置中的电介质323'的形状不同于输入装置300中的电介质323的形状。因此，将仅描述根据另一个实施例的输入装置中的电介质323'的与输入装置300的配置不同的配置。
参照图17，电介质323'可具有基本环形形状并可具有比电介质323的厚度t1和宽度w1大的厚度t2和宽度w2。因此，电介质323'可具有与电介质323的介电常数不同的介电常数，电容C的变化范围可以与电介质323的电容的变化范围不同。
参照图18，可变电极325'可由具有导电性和弹性的柔性材料形成。因此，响应于在使用输入装置时导电尖端310'被挤压以移动可变电极325'的一侧，可变电极325'的中心部分325a'可被导电尖端310'的顶端313'挤压并向导电尖端310'的挤压方向凸起地突出。因此，第一电极321'与可变电极325'之间的距离可被增加并且电容可被减小。响应于电容被减小，谐振频率可被增大，并且电子设备200可通过检测谐振频率的增大的变化值来计算书写压力的程度。在图17中，未描述的参考标号321a'表示导电尖端310穿过的通孔，图18中的参考标号322'表示形成可变电极325'的一部分的第二电极322。
图19是示出根据本公开的实施例的图1中示出的电子设备的配置的详细框图。
参照图19，电子设备200可包括电极单元210和面板控制器220。
电极单元210可包括多个电极组211和212。例如，电极单元210可包括相互向不同方向布置的第一电极组211和第二电极组212。
第一电极组211可包括平行于第一方向(水平方向)布置的多个第一电极211-1、211-2、211-3、211-4和211-5至211-n。可利用透明电极(诸如，氧化铟锡(ITO))来实现多个第一电极211-1至211-n。多个第一电极211-1至211-n可用作用于发送的电极，其中，所述用于发送的电极输出用于检测输入装置100的位置的电场传输信号(在下文中，被称为传输信号)。
第二电极组212可包括平行于第二方向(垂直方向)布置的多个第二电极212-1、212-2、212-3、212-4和212-5至212-m。也可如第一电极那样利用透明电极来实现多个第二电极212-1至212-m。多个第二电极212-1至212-m可用作用于接收的电极，其中，所述用于接收的电极接收从输入装置100输出的电场响应信号(在下文中，被称为响应信号)。
虽然已经示出第一电极组211和第二电极组212中的电极具有简单矩形形状的示例，但是电极可被实现为具有更复杂的形状。例如，第一电极可具有与第二电极的面积和形状相同的面积和形状，并且第一电极的数量可等于第二电极的数量。在另一个示例中，根据电子设备200的类型，第一电极可具有与第二电极的面积和形状不同的面积和形状，并且第一电极的数量可以与第二电极的数量不同。
面板控制器220可使用第一电极组211和第二电极组212来执行传输信号输出和响应信号接收。在下文中，为了清楚起见，传输信号输出周期可表示发送周期，响应信号接收周期可表示接收周期。发送周期和接收周期可以交替地重复。响应于电子设备200和电极单元以集成的形式形成，显示周期可被添加在发送周期与接收周期之间或者在发送周期和接收周期之前和之后。
面板控制器220可包括驱动器230、检测器240、开关单元241和处理器250。
驱动器230可在发送周期期间将驱动信号施加到电极单元。驱动信号可以是具有预定谐振频率的正弦波信号。例如，驱动器230可在发送周期期间将电信号同时或顺序地施加到多个第一电极211-1至211-n。在另一个示例中，驱动器230可以以第一电极的预定数量为单位(例如，以2至5个电极为单位)向多个第一电极顺序地施加电信号。在这个示例中，预定数量的电极可以是连续布置的电极或者根据固定模式分布地布置的电极。
检测器240可在接收周期期间从电极单元中的电极接收响应信号。响应信号接收方法可通过各种模式来完成。
在一个实施示例中，检测器240可使用第一电极组211和第二电极组212二者来接收响应信号。在另一个实施示例中，检测器240可仅使用在传输中不使用的第二电极组212来接收响应信号。例如，检测器240可以以一个电极为单位或以预设的多个电极为单位顺序地接收响应信号。在另一个示例中，检测器240可通过所有的电极同时接收响应信号。
检测器240可对接收的响应信号执行各种信号处理。例如，检测器240可使用放大器来放大响应信号。在另一个示例中，检测器240可以以两个响应信号为单位执行用于差分放大的信号处理。检测器240可执行用于仅提取接收的响应信号的预设频域内的信息的信号处理。
在各种实施例中，可通过处理器250或通过在面板控制器220中分开设置的微控制器(未示出)来控制驱动器230、检测器240和开关单元241的操作。将在实施例中描述：通过处理器250来控制驱动器230、检测器240和开关单元241的操作。
处理器250可控制驱动器230、检测器240和开关单元241可选地执行驱动信号的施加和每个电极的响应信号的接收。
例如，处理器250可控制驱动器230在第一时间段内将同一驱动信号同时施加到多个第一电极211-1至211-n。处理器250可控制检测器240在第二时间段内通过至少一个电极(例如，211-1)检测响应信号。处理器250可控制驱动器230在第三时间段内再次将同一驱动信号施加到多个第一电极211-1至211-n。处理器250可控制检测器240在第四时间段内从另一个电极(例如，211-2)接收响应信号。处理器250可按照总电极的数量重复执行上述处理。例如，响应于第一电极和第二电极的数量为六，处理器250可重复执行施加/接收操作总共12次。
响应于从多个电极接收响应信号，处理器250可基于从第一电极211-1、211-2、211-3、211-4、211-5和211-6接收的响应信号之间的比率以及从第二电极212-1、212-2、212-3、212-4、212-5和212-6接收的响应信号之间的比率，来确定输入装置100的输入点。
例如，响应于一个第一电极211-3的响应信号的幅度比其他第一电极211-1、211-2、211-4、211-5和211-6的响应信号的幅度大并且一个第二电极212-2的响应信号的幅度比其他第二电极212-1、212-3、212-4、212-5和212-6的响应信号的幅度大，处理器250可将第一电极211-3和第二电极212-2的交叉位置确定为输入装置100的输入点。
虽然已经描述了在发送周期期间将驱动信号同时施加到所有第一电极的示例，但是如上所述，可以以一个第一电极为单位或者以多个第一电极为单位顺序地施加驱动信号。
响应于输入装置100不是精确地位于一个电极上而是位于两个电极之间，处理器250可基于最大响应信号与在靠近接收最大响应信号的电极的电极中接收的响应信号之间的比率，使用内插方法，来确定输入装置100的位置。响应于内插方法被使用，能够识别输入装置100的输入点的分辨率可被提高。
开关单元241可将多个电极选择性地连接到驱动器230，或者可将多个电极选择性地连接到检测器240。例如，开关单元241可根据处理器250的控制连接将被施加驱动信号的电极和驱动器230。在这个示例中，开关单元241可允许未被施加驱动信号的电极接地或浮置。在另一个示例中，开关单元241可允许多个第一电极和多个第二电极之中的至少一个电极在接收周期内接地。
虽然已经描述了通过处理器250来控制开关单元241，但是电子设备可以以下面的方式实现：在驱动信号的施加期间，驱动器230可控制开关单元241；在响应信号的接收期间，检测器240可控制开关单元241。响应于如上所述的单独的控制器被设置在面板控制器220中，可通过该控制器来控制开关单元241。
在图19中已经描述了以矩阵形式布置多个电极，但是电子设备可以以不同于矩阵形式的其他形式布置多个电极的方式来实现。在图19中已经描述了仅提供一个驱动器和一个检测器，但是电子设备可被实现为包括多个驱动器和多个检测器。如上所述，电子设备200可使用电极单元210来确定输入装置100的输入点。
虽然各个实施例被分别描述，但是实施例可以不是不可避免地单独实施，并且实施例中的任意一个实施例的配置和操作可被实现为与其他实施例中的至少一个实施例组合。
虽然已经参照本公开的各种实施例示出和描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离如由权利要求和它们的等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (12)

1.一种向接收触摸信号的电子设备输入位置的输入装置，所述输入装置包括：
导电尖端，被配置为接收从电子设备的至少一个电极生成的电场传输信号；
电路，被配置为生成与电场传输信号对应的电场响应信号；
可变电容器，被布置在导电尖端与所述电路之间，并被配置为根据施加到导电尖端的书写压力来改变电场响应信号；
壳，布置有所述电路和可变电容器；以及
导电可移动构件，可滑动地布置在所述壳中，
其中，可变电容器包括连接到所述电路的第一电极和第二电极、被布置为面对第一电极的导电可变电极以及被布置在第一电极与导电可变电极之间的电介质，其中，第一电极和第二电极被固定到所述壳，
其中，导电尖端连接到导电可移动构件的一端，导电可变电极连接到导电可移动构件的另一端，导电可移动构件的所述一端布置有第一弹性构件，并且导电可移动构件通过被布置在导电可移动构件的所述另一端且被经由导电尖端施加的压力排斥的第二弹性构件而被弹性地布置在所述壳中。
2.如权利要求1所述的输入装置，其中，导电可变电极与电介质的接触面积是变化的。
3.如权利要求2所述的输入装置，其中，导电可变电极的根据导电尖端的施加的压力而与电介质接触的部分以圆的形状突出。
4.如权利要求1所述的输入装置，其中，导电可移动构件通过第一弹性构件连接到第二电极。
5.如权利要求1所述的输入装置，其中，所述壳包括内壳和外壳，其中，内壳被插入到外壳，并且外壳由导电金属形成，
其中，所述输入装置还包括：接地单元，连接到所述壳以将所述电路接地，
其中，接地单元包括沿内壳布置的接地线和连接到接地线的延伸构件。
6.如权利要求5所述的输入装置，还包括：帽，由导电金属形成并连接到外壳，
其中，延伸构件连接到帽。
7.如权利要求1所述的输入装置，其中，导电可变电极与第一电极的距离是变化的。
8.如权利要求7所述的输入装置，其中，导电可变电极由柔性的导电金属形成，并且导电可变电极与第一电极的距离根据响应于导电尖端被挤压而被导电尖端造成的导电可变电极的形状的变形而增加。
9.如权利要求8所述的输入装置，其中，导电尖端被布置为穿过第一电极和电介质并挤压导电可变电极的中心部分。
10.如权利要求9所述的输入装置，其中，电介质被固定地布置在第一电极与导电可变电极之间。
11.如权利要求9所述的输入装置，其中，第一电极通过连接线连接到所述壳。
12.如权利要求9所述的输入装置，其中，第二电极是导电可变电极的固定到电介质的部分，并且第二电极通过连接线连接到所述电路。
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