CN113325961B - 一种触控笔及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触控笔及电子设备。该触控笔包括：本体；笔嘴，固定在本体上，从与本体的连接处聚合形成笔口；主感应电极，设置在笔嘴与本体形成的容纳腔内，且一端伸出笔口；副感应电极，包括多个独立的子感应电极，子感应电极设置在笔嘴内侧，且向笔口聚合设置；检测模块，连接主感应电极以及副感应电极，用于根据主感应电极的电信号确定触控笔的触控位置，根据副感应电极的电信号确定触控笔的倾斜角度和倾斜方向；通信模块，用于将触控位置、倾斜角度和倾斜方向发送至被控制设备。本发明使触控面板根据触控笔的触控位置、倾斜角度和倾斜方向，显示笔迹的粗细和笔画方向，呈现出的笔迹更接近真实书写的笔锋效果，提升用户体验。

Description

一种触控笔及电子设备

技术领域

本发明涉及触控技术领域，尤其涉及一种触控笔及电子设备。

背景技术

当前的各种电子设备，人机交互系统的使用非常普及。在操作人机交互系统时，通过触控笔例如触控笔的应用，可以让用户保持笔的书写习惯，也可以为用户带来更好的操作体验，实现如精确点击、书写以及绘画等功能。

触控笔的工作原理如图1所示，是在笔尖(笔芯的书写端)中间嵌有电极。当触控笔在智能手机、平板电脑等终端触控屏上划动时，电极与触控屏之间构成电容。电容的存在，使得触控屏能够检测到笔尖的位置。

但是现有的触控笔书写的笔锋较为单一，无法满足用户真实书写的需求。

发明内容

基于上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种触控笔及电子设备，可以使触控面板上呈现出的笔迹更接近真实书写的笔锋效果。

为实现上述目的，本发明首先提供一种触控笔，包括：

本体；

笔嘴，固定在本体上，从与本体的连接处聚合形成笔口；

主感应电极，设置在笔嘴与本体形成的容纳腔内，且一端伸出笔口；

副感应电极，包括多个独立的子感应电极，子感应电极设置在笔嘴内侧，且向笔口聚合设置；

检测模块，连接主感应电极以及副感应电极，用于根据主感应电极的电信号确定触控笔的触控位置，根据副感应电极的电信号确定触控笔的倾斜角度和倾斜方向；

通信模块，用于将触控位置、倾斜角度和倾斜方向发送至被控制设备。

进一步地，笔嘴为类圆台结构，主感应电极的一端从类圆台结构较小的底面伸出，类圆台结构较大的底面与本体连接，类圆台结构侧面上的母线将类圆台结构分成多个子区域，每个第二电极设置在一个子区域上。

进一步地，子感应电极为片状弧面结构，片状弧面结构较小弧线的一端朝向笔口聚合，片状弧面结构较大弧线的一端朝向本体发散。

进一步地，笔嘴为类棱台结构，主感应电极的一端从类棱台较小的底面伸出，类棱台结构较大的底面与本体连接，第二电极设置在类棱台结构的侧面上，第二电极以类棱台结构的侧棱或斜高线为间隔线进行间隔设置。

进一步地，子感应电极为梯形结构，梯形结构较小的底朝向笔口聚合，梯形结构较大的底朝向本体。

进一步地，子感应电极为条状结构，子感应电极的一端向笔口聚合，另一端向本体方向发散，且每个子感应电极之间彼此互不相连。

进一步地，检测模块包括第一检测模块和第二检测模块，第一检测模块用于检测主感应电极的电信号，第二检测模块用于检测副感应电极的电信号。

进一步地，第二检测模块包括多个检测电路，检测电路的数量与子感应电极的数量相同，每个检测电路检测一个子感应电极的电信号。

进一步地，第二检测模块包括至少一个检测电路，检测电路的数量少于子感应电极的数量，检测电路分时检测子感应电极的电信号。

进一步地，还包括压力传感模块，用于检测触控笔受到的来自被控设备反作用力形成的压力信号，并将压力信号通过通信模块发送至被控设备。

本发明还提供一种电子设备，包括触控面板和上述的触控笔。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：检测模块检测主感应电极和副感应电极的电信号，根据主感应电极的电信号确定触控笔的触控位置，根据副感应电极的电信号确定触控笔的倾斜角度和倾斜方向。然后通过通信模块将触控位置、倾斜角度和倾斜方向发送至被控制设备，被控设备根据触控位置、倾斜角度和倾斜方向的信息，控制其触控面板上显示笔迹的粗细和笔画方向，使触控面板上呈现出的笔迹更接近真实书写的笔锋效果，提升了用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中触控笔的结构示意图；

图2是本发明实施例触控笔倾斜于触控面板的结构示意图；

图3是本发明实施例触控笔的模块连接图；

图4是本发明实施例第二检测模块与第二电极的对应关系图一；

图5是本发明实施例第二检测模块与第二电极的对应关系图二；

图6是本发明实施例第一检测模块与第一电极的对应关系图；

图7是本发明实施例触控笔垂直于触控面板时的结构示意图；

图8是本发明实施例笔嘴和第二电极的结构示意图；

图9是基于图8中笔嘴的仰视图一；

图10是基于图8中笔嘴的仰视图二；

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

本发明实施例首先提供一种触控笔，如图2-8所示，

本体1；

笔嘴2，固定在本体1上，从与本体1的连接处聚合形成笔口21；

主感应电极3，设置在笔嘴与本体形成的容纳腔内，且一端伸出笔口21；

副感应电极4，包括多个独立的子感应电极41，子感应电极41设置在笔嘴2内侧，且向笔口21聚合设置；

检测模块，连接主感应电极以及副感应电极，用于根据主感应电极的电信号确定触控笔的触控位置，根据副感应电极的电信号确定触控笔的倾斜角度和倾斜方向；

通信模块，用于将触控位置、倾斜角度和倾斜方向发送至被控制设备。

本实施例中，主感应电极3优选为导电塑胶材质，导电塑胶材质具有导电能力，并且硬度也不高，当主感应电极3在触控面板5上划动时，不会划伤屏幕。

采用上述结构，检测模块检测主感应电极3和副感应电极4的电信号，根据主感应电极3的电信号确定触控笔的触控位置，根据副感应电极4的电信号确定触控笔的倾斜角度和倾斜方向。然后通过通信模块将触控位置、倾斜角度和倾斜方向发送至被控制设备，被控设备根据触控位置、倾斜角度和倾斜方向的信息，控制其触控面板5上显示笔迹的粗细和笔画方向，使触控面板5上呈现出的笔迹更接近真实书写的笔锋效果，提升了用户体验。

具体地，主感应电极.与被控设备的触控面板5配合形成第一电容C1，副感应电极4与触控面板5配合形成第二电容C2。检测模块检测第一电容C1的电容值信号与第二电容C2电容值信号。

当触控笔垂直于触控面板5时，如图7所示，各个子感应电极41相对于触控面板5的高度相同，各个子感应电极41对应的第二电容C2的电容值大小也相同，此时可以确定触控笔垂直于触控面板5，被控设备在触控面板5上显示触控笔垂直的笔迹。

如图2所示，当触控笔在触控面板5上倾斜时，各个子感应电极41与触控面板5之间的间距不完全相同，一部分子感应电极41与触控屏形成的第二电容C2变大，一部分子感应电极41与触控屏形成的第二电容C2变小，通过综合计算每个第二电容C2的电容值、变化值以及各个第二电容C2之间的差值，然后与触控笔倾斜角度进行匹配，可以获得触控笔与触控面板5的倾斜角度和倾斜方向。电容值相关数据与倾斜角度及倾斜方向数据的匹配关系，本领域技术人员可以通过大量实验，获取足够多的样本数据分析统计得出。

子感应电极41的个数越多，最终计算得出的触控笔倾斜角度和方向也就越精准。本实施例中子感应电极41的个数优选为奇数，因为如果子感应电极41的个数为偶数时，例如四个时，在某些角度下，四个子感应电极41的位置两两对称，部分第二电容C2值相同，因此无法通过电容值差异来判断倾斜角度或倾斜方向。而本实施例中子感应电极41个数为奇数，例如为三个、五个或七个，则不会出现第二电级两两互相对称的情况，这样可以避免这些特殊情况的发生。

本实施例中，如图8所示，笔嘴2以笔口21为前端开始，从前往后，其在垂直于本体1的方向上的截面面积越来越大，子感应电极41的截面也越来越大。子感应电极41以书写端到笔嘴2底部边缘的连线为间隔线，互相间隔布置在笔嘴2的侧面上。

具体的一种实施方式中，笔嘴2为类圆台结构或类漏斗结构，主感应电极3的一端从类圆台结构较小的底面伸出，类圆台结构侧面上的母线将类圆台或类漏斗结构分成多个子区域。如图9所示，每个子感应电极41设置在一个子区域上。这样在触控笔倾斜时，每个子感应电极41与触控面板5的间距不一样，形成的第二电容C2的大小都不一样。

其中，子感应电极41为片状弧面结构，片状弧面结构较小弧线的一端朝向笔口21聚合，片状弧面结构较大弧线的一端朝向本体1发散。

另一种具体的一种实施方式中，笔嘴2还可以为类棱台结构，主感应电极3的一端从类棱台较小的底面伸出。如图10所示，子感应电极41设置在类棱台结构的侧面上，子感应电极41以类棱台结构的侧棱或斜高线为间隔线进行间隔设置。这样在触控笔倾斜时，每个子感应电极41与触控面板5的间距不一样，形成的第二电容C2的大小都不一样。

其中，子感应电极41为梯形结构，梯形结构较小的底朝向笔口21聚合，梯形结构较大的底朝向本体1。

本实施例的一种实施方式中，子感应电极41还可以为条状结构，子感应电极41的一端向笔口聚合，另一端向本体方向发散，并且每个子感应电极41之间彼此互不相连。这样在触控笔倾斜时，可以根据每个子感应电极41对应的不同第二电容C2的电容值大小和差值获得触控笔的倾斜角度和倾斜方向。

检测模块包括第一检测模块和第二检测模块，第一检测模块用于检测主感应电极3的电信号，第二检测模块用于检测副感应电极4的电信号。具体地，第一检测模块检测主感应电极3对应的第一电容C1的电容值，第二检测模块检测子感应电极41对应的第二电容C2的电容值。

本实施例的一种实施方式中，第二检测模块包括多个检测电路，检测电路的数量与子感应电极41的数量相同，每个检测电路检测一个子感应电极41对应的第二电容C2的电容值。例如当子感应电极41数量是三个，检测电路则是三个。

本实施例的一种实施方式中，如图4所示，第二检测模块包括至少一个检测电路，检测电路的数量少于子感应电极41的数量，检测电路分时检测子感应电极41对应的第二电容C2的电容值。例如当子感应电极41为三个，检测电路可以只有一个，检测电路分时检测三个子感应电极41的第二电容C2的电容值。

当子感应电极41数量较多，例如九个时，检测电路可以小于九个，例如为三个，然后每个检测电路通过分时检测的方式从第一个到第九个进行快速的检测。这样可以节省生产成本和简化制造工艺。

本实施例的一种实施方式中，如图10所示，触控笔还可以包括处理模块、压力传感模块、模数转换模块及电源模块。

处理模块接收检测模块的信号并对检测模块的信号进行处理，并通过通信模块，将处理后的信息发送至触控面板5。这样处理模块可以与触控面板5之间进行实时的数据交互。

压力传感模块用于检测主感应电极3受到的来自触控面板5反作用力形成的压力，并将压力的信号传输至处理模块。当触控笔在触控面上书写、滑动或点击时，会对触控面板5产生一个压力，同时触控面板5也会对笔主感应电极3施加一个反作用力，压力传感模块检测到这个压力后，向处理模块传输这个压力信息，处理模块根据压力信息获得笔迹粗细的信息，再反馈给触控面板5，触控面板5对应显示笔迹的粗细。因为在实际的书写过程中，用力越大，笔迹会越粗，本实施例结合触控笔书写的力度和角度，来展示笔迹的粗细，可以使触控面板5上的笔迹更接近真实书写的笔锋效果。

模数转换模块用于将第一检测模块的第一电容C1的电容值模拟信息，和第二检测模块的第二电容C2的电容值模拟信息转化为数字信息，并将数字信息传输至处理模块。模数转换模块还可以将压力传感模块的压力模拟信息转化为数字信息再传输至处理模块。第一检测模块、第二检测模块及压力传感模块所采集到的信息都是模拟信息，是不能直接被处理模块进行处理的，因此通过模数转换模块将模拟信息转换为二进制的数字信息，以使得处理模块能够处理这些信息。

电源模块用于向第一电极3、子感应电极41、第一检测模块、第二检测模块及处理模块提供用电。还可以向通信模块、压力传感模块、模数转换模块等提供工作用电。电源模块可以使蓄电池、干电池，也可以直接与外接电源连接。

本实施例中触控笔与触控面板5的一种工作方法如下：

第一检测模块检测主感应电极3对应的第一电容C1的电容值，第二检测模块检测子感应电极41对应的第二电容C2的电容值。

触控面板5检测到触控笔与屏幕之间构成了第一电容C1的存在，然后直接定位产生第一电容C1所在的具体位置，此位置即为触控笔与触控面板5所接触的位置。

通信模块将第一电容C1的电容值和第二电容C2的电容值发送至被控设备，被控设备对第一电容C1的电容值和第二电容C2的电容值进行计算分析，获得触控笔的倾斜角度和倾斜方向，进而在触控面板上进行显示触控笔的笔迹粗细、笔锋转向。

本实施例中触控笔与触控面板5的另一种工作方法如下：

在触控面板5所在的平面上建立平面坐标系；

当使用触控笔在触控面板5上操作时，第一检测模块检测到主感应电极3与触控面板5形成第一电容C1，处理模块获取此第一电容C1在该坐标系中的坐标数据，并通过通信模块将该坐标数据传输至触控面板5，触控面板5根据此坐标数据确定此时书写端对应在触控面板5上的位置信息，然后在触控面板5显示屏幕对应的位置上显示笔迹。

第二检测模块检测各个子感应电极41对应的第二电容C2的电容值，经模数转换模块转换后，将这些电容值信息全部传输至处理模块，处理模块根据这些电容值信息，获得触控笔相对于触控面板5的倾斜角度和倾斜方向，通信模块将倾斜角度和倾斜方向信息传输至被控设备，触控面板5根据倾斜角度和倾斜方向等信息控制显示笔迹的粗细、笔锋转向。

压力传感模块检测笔芯1受到的来自触控面板5反作用力形成的压力，经模数转换模块处理后，数字化的压力信息传输至处理模块，处理模块根据压力信息获得笔迹粗细的信息，再反馈给触控面板5，触控面板5对应显示笔迹的粗细。

本发明实施例同时提供一种电子设备，包括触控面板5和上述的触控笔。

本实施例的电子设备通过处理模块，根据第一检测模块检测到的第一电容C1的电容值，获取书写端在触控面板5上的位置信息，并根据第二检测模块检测到的第二电容C2的电容值，获取笔芯1相对于触控面板5的倾斜角度和倾斜方向的数据信息。然后触控面板5根据位置信息和倾斜角度的数据信息，控制显示笔迹的粗细，使触控面板5上呈现出的笔迹更接近真实书写的笔锋效果，提升了用户体验。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种触控笔，其特征在于，包括：

本体；

笔嘴，固定在所述本体上，从与所述本体的连接处聚合形成笔口；

主感应电极，设置在所述笔嘴与所述本体形成的容纳腔内，且一端伸出所述笔口；

副感应电极，包括多个独立的子感应电极，所述子感应电极设置在所述笔嘴内侧，且向所述笔口聚合设置；

检测模块，连接所述主感应电极以及所述副感应电极，用于根据所述主感应电极的电信号确定所述触控笔的触控位置，根据所述副感应电极的电信号确定所述触控笔的倾斜角度和倾斜方向；

通信模块，用于将所述触控位置、倾斜角度和倾斜方向发送至被控制设备；

所述笔嘴包括类圆台结构和类棱台结构，当所述笔嘴为所述类圆台结构时，所述主感应电极的一端从所述类圆台结构较小的底面伸出，所述类圆台结构较大的底面与所述本体连接，所述类圆台结构侧面上的母线将所述类圆台结构分成多个子区域，每个所述副感应电极设置在一个所述子区域上。

2.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述子感应电极为片状弧面结构，所述片状弧面结构较小弧线的一端朝向所述笔口聚合，所述片状弧面结构较大弧线的一端朝向所述本体发散。

3.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述笔嘴为类棱台结构，所述主感应电极的一端从所述类棱台较小的底面伸出，所述类棱台结构较大的底面与所述本体连接，所述副感应电极设置在所述类棱台结构的侧面上，所述副感应电极以所述类棱台结构的侧棱或斜高线为间隔线进行间隔设置。

4.根据权利要求3所述的触控笔，其特征在于，所述子感应电极为梯形结构，所述梯形结构较小的底朝向所述笔口聚合，所述梯形结构较大的底朝向所述本体。

5.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述子感应电极为条状结构，所述子感应电极的一端向所述笔口聚合，另一端向所述本体方向发散，且每个所述子感应电极之间彼此互不相连。

6.根据权利要求1-5任一项所述的触控笔，其特征在于，所述检测模块包括第一检测模块和第二检测模块，所述第一检测模块用于检测所述主感应电极的电信号，所述第二检测模块用于检测所述副感应电极的电信号。

7.根据权利要求6所述的触控笔，其特征在于，所述第二检测模块包括多个检测电路，所述检测电路的数量与所述子感应电极的数量相同，每个所述检测电路检测一个所述子感应电极的电信号。

8.根据权利要求6所述的触控笔，其特征在于，所述第二检测模块包括至少一个检测电路，所述检测电路的数量少于所述子感应电极的数量，所述检测电路分时检测所述子感应电极的电信号。

9.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，还包括压力传感模块，用于检测所述触控笔受到的来自被控设备反作用力形成的压力信号，并将所述压力信号通过所述通信模块发送至所述被控设备。

10.一种电子设备，其特征在于，包括触控面板和权利要求1-9任一项所述的触控笔。

Images