CN109032385A - 触控笔 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种触控笔，本发明的实施例的触控笔包括：主体；支持件，连接于主体，在支持件的末端形成有开口部；针尖，其全部或一部分导出于支持件的开口部而形成，针尖呈其至少一部分由导电材质构成的球形态或接触于检测表面的一部分区域具有预定的曲率的形态；以及导电构件，电连接于针尖，延伸至支持件及主体的内部。根据本发明的实施例，能够改善触控笔的倾斜效果，并且能够提高针尖的触摸灵敏度。
Description
技术领域
本公开涉及触控笔，尤其是涉及电容式触摸屏用触控笔。
背景技术
一般而言，智能手机、导航装置、PDA终端、MP3播放器、便携式多媒体播放器(Portable Multimedia Player：PMP)、电子书等便携终端或掌上PC等设置有触摸屏(又称为“触摸面板”)，通过对触摸屏上显示的键盘或图标等进行触摸来执行输入。
这样的在各种终端的触摸屏上的输入主要利用用户的手来执行。最近，随着智能手机相较于过去增大至5～6英寸，除了在智能手机或掌上PC等的触摸屏上执行单纯的触摸输入以外，还直接在触摸屏上写字或画画等对精确触摸输入的必要性日趋增加。
为了实现这样的精确的触摸输入而使用触控笔。触控笔可以被划分为：通过向触摸屏上施加预定的压力来使键盘等进行动作的电阻式触控笔；通过接触触摸屏的所需位置来引起电容的变化，并对其进行检测的电容式触控笔。在电阻式触控笔的情况下，由于每次接触触摸屏时继续作用有预定的压力，可能使触摸屏被损坏而存在有触摸识别不佳或发生错误的问题。基于这样的原因，最近更倾向于使用更为稳定的电容式触控笔。
另外，触控笔根据在其内部是否设置有电子部件而可以划分为主动式触控(active stylus)笔和被动式触控(passive stylus)笔。
主动式触控笔相较于被动式触控笔具有能够实现精确的触摸输入的优点，但是由于需要在触控笔包括电池和电子部件，具有费用增加且变重的缺点。被动式触控笔相较于主动式触控笔具有价格低廉且较轻地进行制作的优点，但是具有灵敏度低且不易实现精确的输入的缺点。
图1是示出现有技术的被动式触控笔的图。参照图1，触控笔10包括弹头模样的针尖11和触控主体12。针尖11的全体或一部分由导电物质构成。
实际在用户使用触控笔10的情况下，一般以相对于检测表面20倾斜10度至45度之间的方式使用，而不是以垂直于检测表面20的方式使用。在以倾斜的方式使用触控笔10的情况下，并不是在针尖11和检测表面20之间的接触位置21的电容变化量最大，而是在针尖11的接触位置21上位于触控笔10倾斜的方向侧的位置22的电容变化量最大。因此，针尖11被识别为接触了与接触位置21邻近的其它位置22，而不是标示检测表面20上实际接触的接触位置21。此时，接触位置21和实际识别的位置22之间的偏差(即，倾斜偏差)值23将可能达到数百μm以上。
如上所述，当以倾斜的方式使用现有技术的被动式触控笔时，随着触控笔的斜率将产生线性度误差(linearity error)，从而不易实现精确的触摸输入。
美国专利第9,298,285号中披露有触控笔，其用于解决以倾斜的方式使用被动式触控笔10的情况下的问题。
图2及图3是示出美国专利第9,298,285号中披露的触控笔的结构的图。
在图2中，触控笔30包括球模样的针尖31和与针尖31相连接的导电构件32。针尖31的一部分区域及导电构件32被由非导电物质构成的支持件33包围而进行固定。支持件33连接于触控主体34。根据图2所示的触控笔30的结构，由于使用球模样的针尖31，与倾斜的程度无关地在接触地点的电容的变化量达到最大，并且由于导电构件32较细地形成，能够使基于导电构件32的电容的变化量达到最小，从而能够使基于倾斜的偏差达到最小。
但是，根据图2及图3所示的触控笔的结构，由于导电构件处于浮动状态且用户握持的部分和导电构件32之间的距离较长，用户的手和导电构件之间的电容C1较小，存在有针尖31的触摸灵敏度降低的问题。
发明内容
本发明的实施例的目的在于提供一种触控笔，用于改善倾斜偏差和提高触摸灵敏度。
并且，本发明的实施例的目的在于提供一种触控笔，能够消除因基于针尖的冲击导致触摸屏的盖玻片破损或在针尖和检测表面之间产生噪音的问题。
本发明的一实施例的触控笔包括：主体；支持件，连接于主体，在支持件的末端形成有开口部；针尖，其全部或一部分导出于支持件的开口部而形成，针尖呈其至少一部分由导电材质构成的球形态或接触于检测表面的一部分区域具有预定的曲率的形态；以及导电构件，电连接于针尖，延伸至支持件及主体的内部。
主体和支持件可以具有彼此不同的介电常数。
主体的介电常数可以大于支持件的介电常数。
主体的一部分可以开放以向外部露出导电构件。
针尖可以包括：中心体，由塑料材质形成；以及导电层，形成于中心体的外侧。
在中心体的一部分区域可以形成有供导电构件插入的插孔。
本发明的另一实施例的触控笔包括：第一主体，在末端形成有开口部；第二主体，连接于第一主体；针尖，其全部或一部分导出于第一主体的开口部而形成，针尖呈其至少一部分由导电材质构成的球形态或接触于检测表面的一部分区域具有预定的曲率的形态；导电构件，电连接于针尖，延伸至第一主体内部；以及导电块，电连接于导电构件，延伸至第二主体内部。
第一主体和第二主体可以具有彼此不同的介电常数。
第二主体的介电常数可以大于第一主体的介电常数。
导电块的表面积可以大于导电构件的表面积。
在第一主体的内部可以设置有用于固定针尖的固定部。
在第二主体中的手指接触的区域可以形成有一个以上的接触孔。
在接触孔内可以填充导电材质，以电连接于导电块。
针尖可以包括：中心体，由塑料材质形成；以及导电层，形成于中心体的外侧。
在中心体的一部分区域可以形成有供导电构件插入的插孔。
本发明的又一实施例的触控笔包括：针尖，呈其至少一部分由导电材质构成的球形态或接触于检测表面的一部分区域具有预定的曲率；以及导电构件，电连接于针尖；针尖包括：中心体，由非导电材质形成，以及导电层，形成于中心体的外侧。
在中心体的第一区域和第二区域可以分别形成有第一插孔和第二插孔，在第一插孔及第二插孔交叉的空间设置导电构件的弯曲部分。
导电构件可以插入于第一插孔，导电构件的端部插入于第二插孔。
在中心体的一部分区域可以形成有供导电构件插入并贯通的贯通孔，在贯通贯通孔的导电构件的端部形成有导电构件防松开部分。
本发明可以还包括：防松开盖，紧贴包围导电构件防松开部分。
根据本发明的实施例，能够改善触控笔的倾斜偏差，并且能够提高针尖的触摸灵敏度。
并且，根据本发明的实施例，能够消除因基于针尖的冲击导致触摸屏的盖玻片破损或在针尖和检测表面之间产生噪音的问题。
附图说明
图1至图3是示出现有技术的触控笔的图。
图4是示出本发明的第一实施例的触控笔的图。
图5A及图5B是示出本发明的第一实施例的触控笔的主体及支持件的结构的图。
图6及图7是示出本发明的第二实施例的触控笔的图。
图8A及图8B是示出本发明的第二实施例的触控笔的主体的结构的图。
图9及图10是示出本发明的一个实施例的针尖的详细结构的图。
图11是示出本发明的一个实施例的针尖形成方法的图。
图12、图13A及图13B是示出本发明的另一实施例的触控笔的详细结构的图。
图14是示出本发明的另一实施例的针尖形成方法的图。
图15是示出本发明的又一实施例的针尖的详细结构的图。
附图标记的说明
10、30：触控笔；11、31：针尖；20：检测表面；32：导电构件；33：支持件；34：主体；100：触控笔；120：导电构件；130：导电块；140：主体；150：支持件；140a：第一主体；140b：第二主体；142：接触孔；160：导电材质；122：防松开部分；123：防松开盖
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施例进行详细的说明，以使本发明所属的技术领域的一般技术人员能够容易地实施本发明。本发明可以由多种不同的形态来实现，因此并不限定于在此说明的实施例。为了更加清楚地说明本发明，附图中省去了与本发明的说明无关的部分，并且在整个说明书中对于相同或类似的结构要素使用了相同的附图标记。并且，对于广泛周知的公知技术，将省去对其具体的说明。
在本说明书中，如果描述为某一部分“包括”某一结构要素，除非有特别相反的记载，其并不标示将其它结构要素排除在外，而是还可以包括其它结构要素。并且，如果提及到某一部分设置于其它部分“上方”，其可以设置于其它部分的直上方，或者在它们之间可以还伴随设置其它部分。作为对照，如果提及到某一部分设置于其它部分的“直上方”，则在它们之间不伴随设置其它部分。
图4是示出本发明的第一实施例的触控笔的图。
如图4所示，本发明的第一实施例的触控笔100包括：主体140、支持件150(holder)、针尖110(stylus tip)以及导电构件120。
主体140由用于供用户容易用手把持的直径形成。并且，虽未在图4所示，主体140的一部分可以开放以向外部露出导电构件120。此时，导电构件120可以与用户的手指或手直接接触而进行接地。
支持件150连接于主体140的末端，在支持件150的末端形成有开口部151。虽然图4中示出触控主体140和支持件150进行分离及结合的结构，但是触控主体140和支持件150也可以实现为一体式。支持件150可以呈半球形或圆锥形等越从主体140远离、其截面积逐渐变小的多种形状。这样的支持件由非导电物质构成。
针尖110呈球形态或接触于检测表面的一部分区域具有预定的曲率的形态(例如，半球形态)，其一部分或全部导出于支持件的开口部151而形成。针尖110是直接接触于检测表面200的部分，尖的全体或尖的一部分由导电材质构成。此时，针尖110优选地具有10Ω以下的电阻值。并且，虽然针尖的直径越大、越能够改善基于倾斜偏差的问题，但是如果直径变大，则不易接触于正确的位置，因此，直径为0.5mm至3mm较佳，尤其是优选地具有2mm以内的直径。
导电构件120连接于针尖110，并较长地延伸至支持件150及主体140的内部。根据本发明的第一实施例，导电构件120延伸至用户用手握住的主体140的区域，其优选地形成为20mm以上的长度。并且，导电构件120优选地较细地制作为其直径达到1mm以下，以使基于倾斜的灵敏度的影响达到最小。
在图4中，根据本发明的第一实施例，由于导电构件120延伸至用户用手握住的主体140的区域，用户的手指和导电构件之间的电容C2大于图3所示的现有技术。因此，与现有技术相比，将更多地受到接地状态的用户的手指的影响，由于从针尖110传送到接地的电荷量增多，能够提高针尖110的触摸灵敏度。
如上所述，根据本发明的第一实施例，通过使用球形态或接触于检测表面的一部分区域具有预定的曲率的形态的针尖110，能够改善触控笔的倾斜偏差，由于导电构件120延伸至用户用手握住的主体140的区域，能够提高针尖的触摸灵敏度。
图5A是示出本发明的第一实施例的触控笔的主体140及支持件150结构的图。在图5A中，主体140为中空的管体，其内部填充有空气。
在图5A中，支持件150及主体140由具有彼此不同的介电常数的物质形成。具体而言，使形成主体140的物质的介电常数大于形成支持件150的物质的介电常数。
在图5A中，触控笔的支持件150由介电常数尽可能低的物质形成，支持件150内部由空气填充。此外，主体140由介电常数尽可能高的物质形成，内部由空气填充。即，根据图5A，介电常数将按照导电构件120、主体140外部、支持件150外部、空气的顺序变高。
图5B是示出本发明的第一实施例的触控笔的主体140及支持件150的另一结构的图。在图5B中，主体140由实心的封装体构成。
在图5B中，使形成主体140的封装体的介电常数大于形成支持件150的物质的介电常数。具体而言，触控笔的支持件150由介电常数尽可能低的物质形成，支持件150内部由空气填充。此外，主体140由介电常数尽可能高的物质的封装体形成。即，根据图5B，介电常数将按照导电构件120、主体140、支持件150外部、空气的顺序变高。
根据图5A及图5B，针尖110附近的区域(第一区域)的电容值小，而通过手进行接地或与手耦合(coupling)的主体140的区域(第二区域)的电容值大，因此，能够使倾斜错误的影响达到最小。
图6及图7是示出本发明的第二实施例的触控笔的图。本发明的第二实施例的触控笔100包括针尖110、导电构件120、导电块130、第一主体140a以及第二主体140b。
在图6及图7中，针尖110呈球形态或接触于检测表面的一部分区域具有预定的曲率的形态，其一部分或全部导出于第一主体140a的开口部141而形成。针尖110的直径形成为0.5mm至3mm。
导电构件120连接于针尖110，并延伸至第一主体140a的内部。导电构件120优选地较细地制作为其直径达到1mm以下，以使基于倾斜的灵敏度影响达到最小。
第一主体140a的内部可以由中空的管体或实心的封装体构成，但是，为使基于手指接触的影响达到最小，其优选地由介电常数最低的空气进行填充。并且，第一主体140a的内部设置有用于固定针尖110的固定部(图中未示)。
导电块130电连接于导电构件120，并形成于第二主体140b的内部。导电块130和导电构件120的连接可以由多种方法来实现，例如，可以在导电块130的一侧形成片簧(图中未示)后，将导电构件120夹设于片簧而进行连接。
在图7中，导电块130由具有比针尖的半径r1和导电构件的半径r2大的半径r3的圆筒形来实现。根据本发明的第二实施例，导电块130的电阻值低于导电构件120的电阻值。由此，在将手指把持于导电块130的对应的部分的情况下，与第一实施例相比，从针尖110传送给接地的电荷量增多，从而能够进一步提高针尖110的触摸灵敏度。在图7中，虽然导电块130实现为圆筒形，但是本发明并不限定于此，其可以由表面积大于导电构件的多种形态(例如，圆锥形、长方体等)来实现。
在图6中，本发明的第二实施例中第一主体140a和第二主体140b可以实现为一体式，也可以由可分离的结构来实现。并且，第一主体140a和第二主体140b优选地由介电常数尽可能低的塑料材质实现，以减少与设置于触摸屏的传感器的耦合。
在第二主体140b中的手指接触的区域可以形成有一个以上的接触孔142，在接触孔142内可以填充有导电材质160以与导电块130进行电连接。根据本发明的第二实施例，由于通过接触孔142中填充的导电材质160来使导电块130、导电构件120以及针尖110直接电连接于用户手指，能够提高针尖110的触摸灵敏度。并且，虽未在图6所示，导电块130也可以直接进行接地。
图8A是示出本发明的第二实施例的触控笔的主体140a、140b结构的图。
在图8A中，第一主体140a及第二主体140b由具有彼此不同的介电常数的物质形成。具体而言，使形成第二主体140b的物质的介电常数大于形成第一主体140a的物质的介电常数。
在图8A中，触控笔的第一主体140a由介电常数尽可能低的物质形成，第一主体140a内部由空气填充。此外，第二主体140b由介电常数尽可能高的物质形成，其内部由空气填充。即，根据图8A，介电常数将按照导电构件120/导电块130、第二主体140b外部、第一主体140b外部、空气的顺序变高。
图8B是示出本发明的第二实施例的触控笔的主体140a、140b的另一结构的图。在图8B中，第二主体140b由与导电块相同的物质形成。
在图8B中，使形成第二主体140b的导电块的介电常数大于形成第一主体140a的物质的介电常数。即，根据图8B，介电常数将按照导电构件120/第二主体140b，第一主体140a|空气的顺序变高。
根据图8A及图8B，针尖110附近的第一主体140a的区域(第一区域)的电容值小，通过手进行接地或与手进行耦接的第二主体140b的区域(第二区域)的电容值大，因此，能够使倾斜错误的影响达到最小。
图9是示出本发明的实施例的针尖110的详细结构的图。
在图9中，针尖110包括由塑料材质形成的中心体111和形成于中心体111的外侧的导电层112。在中心体111的一部分区域形成有供导电构件120插入的插孔113。
本发明的实施例的针尖110在硬度不高于金属的塑料材质的中心体111的外部形成金属材质的导电层112，因此，能够消除因基于针尖110的冲击导致触摸屏的盖玻片破损或在针尖110和检测表面之间产生噪音的问题。
以下，参照图9至图11对本发明的实施例的针尖110的形成方法进行说明。
首先，将具有插孔113的塑料材质的中心体111进行注塑成型(步骤S10)。此时，插孔113的直径将形成为稍大于导电构件120。
然后，利用铬、铝、镍、银等金属材质来形成导电层112(步骤S20)。在本发明的实施例中，作为导电层使用硬度高且耐磨性优异的铬导电层，但是本发明并不限定于此。如果导电层112过厚，将可能对玻璃施加破损，如果导电层112过薄，则在导电方面上不利，因此，较佳地在10～50μm的范围内形成。
随后，将丙烯酸树脂、环氧树脂等粘结剂填充于插孔113(步骤S30)后，在填充有粘结剂的插孔113插入导电构件120，并使粘结剂进行硬化(步骤S40)。然后，在插入有导电构件120的插孔113涂覆导电糊(步骤S50)。
以下，参照图12、图13A及图13B对本发明的另一实施例的针尖110的结构进行说明。
参照图12，导电构件120以呈“V”字乃至“L”字形态的方式弯折。此时，以导电构件120的端部121a和导电构件120之间的距离设定为d1进行说明。
在图13A及图13B中，塑料材质的中心球111包括供导电构件120插入的第一插孔113a和供导电构件120的弯曲部分121插入的第二插孔113b。第一插孔113a和第二插孔113b在中心球111内交叉。在第一插孔113a和第二插孔113b交叉的空间中，可以设置导电构件120的弯曲部分121。
其中，位于中心球111内的导电构件120的端部121a和导电构件120之间的距离d1比第一插孔113a的直径d2更大。
接着，参照图13A、图13B及图14对本发明的另一实施例的针尖110的形成方法进行说明。
首先，将具有第一插孔113a及第二插孔113b的塑料材质的中心体111进行注塑成型(步骤S60)后，利用铬、铝、镍、银等金属材质来在中心体111外侧形成导电层(图中未示)(步骤S70)。
然后，将导电构件120的弯曲部分121插入于第一插孔113a(步骤S80)。
如图13A所示，由于在插入于第一插孔113a之前的导电构件120的端部121a和导电构件120之间的距离d1大于第一插孔113a的直径d2，当导电构件120的弯曲部分121开始插入于第一插孔113a时，导电构件120的弯曲部分121沿着朝导电构件120的方向(A方向)收缩。此时，导电构件120的端部121a和导电构件120之间的距离减小到d3。
如图13B所示，当导电构件120的弯曲部分121下降到形成有第二插孔113b的地点以下时，朝导电构件120方向收缩的导电构件120的弯曲部分121在弹性力的作用下朝相反方向(B方向)扩展。导电构件120的端部121a和导电构件120之间的距离将恢复到d1。此时，导电构件120的端部121a将位于第二插孔113b。
由此，即使将导电构件120朝中心体111的外侧方向抬起，利用位于第二插孔113b的导电构件120的端部121a，导电构件120也不会向外部逃离。
然后，在第一插孔113a及第二插孔113b用粘结剂进行粘结后，利用银糊(silverpaste)进行涂覆(S90)。
接着，参照图15对本发明的又一实施例的针尖110的结构进行说明。
参照图15，在中心体111的一部分区域形成有供导电构件120插入并贯通的贯通孔113c。在由塑料材质形成的中心体111的外侧形成有导电层(图中未示)。
在作为插入及贯通于贯通孔113c的导电构件的末端部分的区域的导电构件的防松开部分122紧贴盘绕于导电构件。利用导电构件防松开部分122能够防止导电构件从贯通孔113c逃离。防松开盖123紧贴包围导电构件防松开部分，以使导电构件防松开部分122牢固地结合于导电构件。虽然图15中示出导电构件防松开部分122包围导电构件的结构，但是本实施例并不限定于此，而是可以由多种形态来实现。
在图15中，为了防止导电构件从贯通孔113c逃离，在贯通孔113c可以填充有粘结剂(图中未示)。
根据图15所示的针尖111，由于利用导电构件的防松开部分122和/或防松开盖123能够将导电构件牢固地结合于针尖，能够消除导电构件从针尖分离的问题。
虽然图13A及图13B中关于中心体和导电构件的结合而披露有V字弯折形态的结合方法，但是也可以由L字弯折形态的结合方法来实现。并且，中心体111以由塑料材质形成为例进行了说明，但是，其也可以由具有某种程度的硬度的多种形态的非导电体物质或黑铅来实现。
以上对本发明的优选实施例进行了说明，但是本发明并不限定于此，而是可以在权利要求书和发明的详细说明及所附的附图的范围内以多样地方式变形实施。
Claims (20)
1.一种触控笔，其中，
包括：
主体；
支持件，连接于所述主体，在所述支持件的末端形成有开口部；
针尖，其全部或一部分导出于所述支持件的开口部而形成，所述针尖呈其至少一部分由导电材质构成的球形态或接触于检测表面的一部分区域具有预定的曲率的形态；以及
导电构件，电连接于所述针尖，延伸至所述支持件及所述主体的内部。
2.根据权利要求1所述的触控笔，其中，
所述主体和所述支持件具有彼此不同的介电常数。
3.根据权利要求2所述的触控笔，其中，
所述主体的介电常数大于所述支持件的介电常数。
4.根据权利要求1所述的触控笔，其中，
所述主体的一部分开放以向外部露出所述导电构件。
5.根据权利要求1所述的触控笔，其中，
所述针尖包括：
中心体，由塑料材质形成；以及
导电层，形成于所述中心体的外侧。
6.根据权利要求5所述的触控笔，其中，
在所述中心体的一部分区域形成有供所述导电构件插入的插孔。
7.一种触控笔，其中，
包括：
第一主体，在末端形成有开口部；
第二主体，连接于所述第一主体；
针尖，其全部或一部分导出于所述第一主体的开口部而形成，所述针尖呈其至少一部分由导电材质构成的球形态或接触于检测表面的一部分区域具有预定的曲率的形态；
导电构件，电连接于所述针尖，延伸至所述第一主体内部；以及
导电块，电连接于所述导电构件，延伸至所述第二主体内部。
8.根据权利要求7所述的触控笔，其中，
所述第一主体和所述第二主体具有彼此不同的介电常数。
9.根据权利要求8所述的触控笔，其中，
所述第二主体的介电常数大于所述第一主体的介电常数。
10.根据权利要求7所述的触控笔，其中，
所述导电块的表面积大于所述导电构件的表面积。
11.根据权利要求7所述的触控笔，其中，
在所述第一主体的内部设置有用于固定所述针尖的固定部。
12.根据权利要求7所述的触控笔，其中，
在所述第二主体中的手指接触的区域形成有一个以上的接触孔。
13.根据权利要求12所述的触控笔，其中，
在所述接触孔内填充导电材质，以电连接于所述导电块。
14.根据权利要求7所述的触控笔，其中，
所述针尖包括：
中心体，由塑料材质形成；以及
导电层，形成于所述中心体的外侧。
15.根据权利要求14所述的触控笔，其中，
在所述中心体的一部分区域形成有供所述导电构件插入的插孔。
16.一种触控笔，其中，
包括：
针尖，呈其至少一部分由导电材质构成的球形态或接触于检测表面的一部分区域具有预定的曲率，以及
导电构件，电连接于所述针尖；
所述针尖包括：
中心体，由非导电材质形成，以及
导电层，形成于所述中心体的外侧。
17.根据权利要求16所述的触控笔，其中，
在所述中心体的第一区域和第二区域分别形成有第一插孔和第二插孔，
在所述第一插孔及所述第二插孔交叉的空间设置所述导电构件的弯曲部分。
18.根据权利要求17所述的触控笔，其中，
所述导电构件插入于第一插孔，所述导电构件的端部插入于第二插孔。
19.根据权利要求16所述的触控笔，其中，
在所述中心体的一部分区域形成有供所述导电构件插入并贯通的贯通孔，
在贯通所述贯通孔的所述导电构件的端部形成有导电构件防松开部分。
20.根据权利要求19所述的触控笔，其中，
还包括：
防松开盖，紧贴包围所述导电构件防松开部分。
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