TW201516766A - 觸控筆 - Google Patents

Abstract

本發明提供之觸控筆是用於配合一電容式觸控面板進行輸入，其包含一筆殼、一磁芯及一筆尖。該磁芯設置在該筆殼內部，該磁芯具有一軸向通孔，該軸向通孔定義有一孔徑。該筆尖設置於該筆殼的一端部，該筆尖係為導體材質。該筆尖具有一桿部及一接觸部，該桿部插設於該軸向通孔中，該接觸部突出於該筆殼且該接觸部具有一圓柱表面及一部分球表面。該圓柱表面定義有一第一直徑，該部分球表面定義有一第二直徑，且該第一直徑小於該第二直徑，該第一直徑大於等於該孔徑。

Description

觸控筆

本發明係關於一種輸入裝置，尤指一種具有壓力感測功能的觸控筆。

電容式觸控面板是利用在基板的表面鍍上一層透明的金屬電極圖案，當手指接近或觸碰此觸控面板時，手指因為屬導體且帶有靜電，因此手指會與金屬電極圖案會形成一耦合電容，此時觸控面板在觸碰點上的電極的靜電電容量就會發生變化，進而使得該電極的電壓或電流發生改善。再經由比較相鄰電極的電壓差異，觸控點的位置就可被計算出來。

然而，使用手指輸入雖然方便，但如要在觸控螢幕上描繪出不同粗細的線條，或是針對精細位置之間的觸碰辨識，透過手指顯然難以達上述要求。因此，為了增加觸控的精準度，而有採用觸控筆的方案被提出。現有的常見的電容式觸控筆其原理大多是在金屬筆管前緣設置一導電橡皮或導電泡棉材質的筆頭，其雖然可比使用手指輸入達到較精準的觸控，但電容式觸控筆卻無法根據下筆力道的大小而於螢幕上呈現對應的線條粗細，仍有使用上的缺憾。

因此，為了呈現筆尖的壓力感應，現在有電磁筆的提出。習知的電磁筆需配合觸控螢幕背後的電磁感應板進行交互作用，當電磁筆靠 近觸控螢幕時，觸控螢幕後面的電磁感應板會感應到筆的電磁信號從而獲得筆所在的X、Y座標位置。另外，電磁筆具有縱向的壓力感應器，當使用者通過電磁筆書寫使得筆尖受力時，壓力通過筆芯傳遞到壓力感應器，壓力的變化導致電磁筆發出的電磁信號發生變化，電磁感應板能夠根據感應信號顯現出不同的壓感。

然而，上述達成壓力感應的方案需要在觸控螢幕設置電磁感應板，將會大大的提高成本。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種觸控筆，其具有導體的筆尖可在電容式觸控面板產生電容變化以獲得位置訊號，並且具有特殊的筆尖設計可增加與電容式觸控面板的接觸面積，並保持筆尖的體積不至於過大，以確保書寫的精確度。此外，本發明的觸控筆也可發出電磁訊號以具有壓力感測功能。

為達成上述目的，本發明提供之觸控筆是用於配合一電容式觸控面板進行輸入，其包含一筆殼、一磁芯及一筆尖。該磁芯設置在該筆殼內部，該磁芯具有一軸向通孔，該軸向通孔定義有一孔徑。該筆尖設置於該筆殼的一端部，該筆尖係為導體材質。該筆尖具有一桿部及一接觸部，該桿部插設於該軸向通孔中，該接觸部突出於該筆殼且該接觸部具有一圓柱表面及一部分球表面。該圓柱表面定義有一第一直徑，該部分球表面定義有一第二直徑，且該第一直徑小於該第二直徑，該第一直徑大於等於該孔徑。

在一較佳實施例中，該筆尖的該接觸部覆蓋有一塗層，其中 塗層為導體或非導體。較佳地，該塗層為導電塑膠。

在一較佳實施例中，該部分球表面定義有一徑度，該徑度對應該觸控筆可書寫的最大傾斜角度。具體來說，該徑度介於π/2至2 π/3之間。對應該徑度為π/2的最大傾斜角度為45度，對應該徑度為2 π/3的最大傾斜角度為60度。

在一較佳實施例中，該觸控筆進一步包含一感應線圈，該感應線圈設置在該筆殼內部且套設於該磁芯周圍。此外，該感應線圈用於發出一電磁訊號，其中該電磁訊號對應該筆尖於書寫時的壓力。

相較於習知技術，本發明採用金屬的筆尖，因此可與電容式觸控面板進行位置感測。另外，透過部分球表面的第二直徑大於圓柱表面的第一直徑，可增加該筆尖與電容式觸控面板的接觸面積而增加電容反應。此外，本發明也可根據預定的可書寫的最大傾斜角度，而設計出適當的部分球表面的徑度，以確保該筆尖與該電容式觸控面板有最大的接觸面積。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，配合所附圖式，作詳細說明如下：

10‧‧‧觸控筆

20‧‧‧電容式觸控面板

110‧‧‧筆殼

120‧‧‧磁芯

122‧‧‧軸向通孔

130‧‧‧感應線圈

140‧‧‧筆尖

142‧‧‧桿部

144‧‧‧接觸部

1442‧‧‧圓柱表面

1444‧‧‧部分球表面

146‧‧‧塗層

D‧‧‧孔徑

D1‧‧‧第一直徑

D2‧‧‧第二直徑

θ‧‧‧最大傾斜角度

R‧‧‧徑度

第1圖繪示本創作之較佳實施例之觸控筆之結構示意圖。

第2圖為第1圖之筆尖之局部放大圖。

第3圖為該觸控筆之筆尖處於最大傾斜角之示意圖。

本發明之數個較佳實施例藉由所附圖式與下面之說明作詳細描述，在不同的圖式中，相同的元件符號表示相同或相似的元件。

請參照第1圖，第1圖繪示本創作之較佳實施例之觸控筆之結構示意圖，本實施例之觸控筆10用於配合一電容式觸控面板20進行輸入。值得一提的是，電容式觸控面板20之周圍可設有感應線圈(圖未示)用以與本實施例之觸控筆10進行感應。該觸控筆10包含一筆殼110、一磁芯120、一感應線圈130、一筆尖140。然而，本實施例之觸控筆10可還包含電路板、壓力感測器等所屬技術領域中具有通常知識者所熟知的元件，在此不予以贅述。

該磁芯120為鐵磁性材質所製成，其包含鐵、鈷、鎳三種鐵磁性元素。具體而言，該磁芯120可為一種磁粉芯，該磁粉芯是由鐵磁性粉粒與絕緣介質混合壓製而成的一種軟磁材料，可包括鐵粉芯、鐵矽鋁粉芯、高磁通量粉芯(High Flux)、鎳鋼鐵芯(Permalloy)、鐵氧體(ferrite)磁芯等。如第1圖所示，該磁芯120設置在該筆殼110內部，該磁芯120具有一軸向通孔122，該軸向通孔122定義有一孔徑D。

請參照第1圖，該感應線圈130設置在該筆殼110內部且套設於該磁芯120周圍。具體來說，該感應線圈130電性連接於該電路板(圖未示)。該感應線圈130用於發出一電磁訊號，以跟電容式觸控面板20周圍之感應線圈作用。也就是說，該電磁訊號對應該筆尖於書寫時的壓力，使得外部主機(例如電腦或行動裝置)可根據該感應線圈反應之感測訊號計算出壓力大小。

再參照第1圖，該筆尖140設置於該筆殼110的一端部，該筆尖係為導體材質，使得該筆尖接觸或靠近該電容式觸控面板20時，該電容式觸控面板20可產生電容變化，因而該接觸位置可由原有的該電容式觸控面板20位置感應機制所得出。如圖所示，該筆尖140具有一桿部142及一接觸部144，該桿部142插設於該軸向通孔122中。該桿部142之一端可連接該壓力感應器(圖未示)，以感應縱向的壓力。實際上，該桿部142的直徑略小於軸向通孔122的孔徑D。

在其他實施例中，該筆尖140接觸該電容式觸控面板20時，該磁芯120與該感應線圈130具有軸向相對移動。也就是說，該磁芯120可隨筆尖140的移動而帶動磁芯120，而於該筆殼110內產生軸向移動。而筆尖140的移動又是隨著使用者的下筆力道大小而改變。因此，若下筆力道越大，筆尖140的移動也越大，進而使得該磁芯120與該感應線圈130的相對移動也越大。類似地，若下筆力道越小，筆尖140的移動也越小，進而使得該磁芯120與該感應線圈130的相對移動也越小。另一方面，該磁芯120與該感應線圈130產生軸向相對移動時，感應線圈130的電感值L也會隨之變化，進而改變電磁訊號。

請一併參照第1圖及第2圖，第2圖為第1圖之筆尖140之局部放大圖。該接觸部144突出於該筆殼110，且該接觸部144具有一圓柱表面1442及一部分球表面1444，該圓柱表面1442耦接於該部分球表面1444。如第2圖所示，該圓柱表面1442定義有一第一直徑D1，即圓柱之直徑。該部分球表面1444定義有一第二直徑D2，即球之直徑。更近一步來說，該第一直徑D1小於該第二直徑D2，該第一直徑大於等於該孔徑D。

由上可知，該筆尖140透過接觸部144之部分球表面1444與電容式觸控面板20接觸，且由於該第二直徑D2大於該第一直徑D1，可使得部分球表面1444與電容式觸控面板20之間的接觸面積加大，以確保有足夠的電容變化產生。另一方面，該第一直徑D1，即圓柱之直徑大於該孔徑D，則可使得該接觸部144不受限於軸向通孔122的大小，而可加大接觸面積。同時，因軸向通孔122不必擴大，該磁芯120的體積也可增加，因而增加了與磁芯120在該感應線圈130內的磁通量，而增加了電磁訊號的強度。

如第1圖所示，值得一提的是，該筆尖140的該接觸部140覆蓋有一塗層146，該塗層146可用來改變書寫時的摩擦力，或者具有保護電容式觸控面板20上的保護玻璃之用途。較佳地，該塗層146之厚度介於0.1毫米至2毫米之間。此外，該塗層146可為導體或非導體。在此實施例中，該塗層146為導電塑膠。然而，本發明並不限於此。

本發明較佳實施例之觸控筆10還可根據預設的可書寫的最大傾斜角度，而設計接觸部144之部分球表面1444的參數。請參照第3圖，第3圖為該觸控筆10之筆尖140處於最大傾斜角之示意圖。該部分球表面1444定義有一徑度(或稱弧度)R，該徑度R對應該觸控筆10可書寫的最大傾斜角度θ。進一步來說，該徑度R對應的角度之一半即為最大傾斜角度θ。在此實施例中，該徑度R介於π/2至2 π/3之間，其中徑度為π/2對應的角度為90度，徑度R為2 π/3對應的角度為120度。再由上可知，對應該徑度R為π/2的最大傾斜角度θ為45度，對應該徑度R為2 π/3的最大傾斜角度θ為60度。因此，部分球表面1444的徑度R可根據所預設的最大傾斜角度θ來設計成與保護電容式觸控面板20之間具有最大接觸面積，以確保電容反應。

綜上所述，本發明採用金屬的筆尖140，因此可與電容式觸控面板20進行位置感測。另外，透過部分球表面1444的第二直徑D2大於圓柱表面1442的第一直徑D1，可增加該筆尖140與電容式觸控面板20的接觸面積而增加電容反應。此外，本發明也可根據預定的可書寫的最大傾斜角度θ，而設計出適當的部分球表面1444的徑度R，以確保該筆尖140與該電容式觸控面板20有最大的接觸面積。

雖然本發明以已一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之變更和潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧觸控筆

20‧‧‧電容式觸控面板

110‧‧‧筆殼

120‧‧‧磁芯

122‧‧‧軸向通孔

130‧‧‧感應線圈

140‧‧‧筆尖

142‧‧‧桿部

144‧‧‧接觸部

146‧‧‧塗層

D‧‧‧孔徑

Claims (10)

1. 一種觸控筆，用於配合一電容式觸控面板進行輸入，包含：一筆殼；一磁芯，設置在該筆殼內部，該磁芯具有一軸向通孔，該軸向通孔定義有一孔徑；及一筆尖，設置於該筆殼的一端部，該筆尖係為導體材質，其中該筆尖具有一桿部及一接觸部，該桿部插設於該軸向通孔中，該接觸部突出於該筆殼且該接觸部具有一圓柱表面及一部分球表面，該圓柱表面定義有一第一直徑，該部分球表面定義有一第二直徑，且該第一直徑小於該第二直徑，該第一直徑大於等於該孔徑。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控筆，其中該筆尖的該接觸部覆蓋有一塗層。
3. 如申請專利範圍第2項所述之觸控筆，其中塗層為導體或非導體。
4. 如申請專利範圍第2項所述之觸控筆，其中該塗層為導電塑膠。
5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控筆，其中該部分球表面定義有一徑度，該徑度對應該觸控筆可書寫的最大傾斜角度。
6. 如申請專利範圍第5項所述之觸控筆，其中該徑度介於π/2至2 π/3之間。
7. 如申請專利範圍第6項所述之觸控筆，其中對應該徑度為π/2的最大傾斜角度為45度，對應該徑度為2 π/3的最大傾斜角度為60度。
8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控筆，進一步包含一感應線圈，該感應線圈設置在該筆殼內部且套設於該磁芯周圍。
9. 如申請專利範圍第8項所述之觸控筆，其中該感應線圈用於發出一電磁訊號。
10. 如申請專利範圍第8項所述之觸控筆，其中該電磁訊號對應該筆尖於書寫時的壓力。