TW201535166A - 電容式觸控筆 - Google Patents

Abstract

電容式觸控筆包括殼體、筆頭部、第一磁性元件、第二磁性元件與處理電路。筆頭部配置於殼體之一端，筆頭部相對於殼體具有能沿著該殼體之軸心方向的移動自由度。第一磁性元件結合於筆頭部之一端，以使筆頭部在產生沿著該殼體之軸心方向的移動時能帶動第一磁性元件產生相同方向的移動。第二磁性元件固定地配置於殼體並且對應位於第一磁性元件之一側。第一磁性元件與第二磁性元件之間具有同極斥力，使其二磁性元件之間具有間隙，以使處理電路經由第一磁性元件與第二磁性元件之間的間隙變化來計算出一感應電容變化量，作為電容式觸控筆相對於一觸控裝置的壓力資訊。

Description

電容式觸控筆

本發明乃是關於一種觸控筆，特別是指一種能提供壓力資訊的電容式觸控筆。

電容式觸控板的工作原理是利用物件接觸到觸控板的瞬間產生電容耦合效應，並藉由電容值的變化偵測物件接觸的位置，且因電容式觸控板的組成簡單、元件少、產品良率高，使得電容式觸控板為現今觸控面板的主流樣態。

操作電容式觸控板的方式有許多，最常見的是以手指或筆在其表面碰觸或滑動，以便觸控板表面的感應器產生相應的信號。雖然使用者直接透過手指在觸控板上執行點擊或其他手勢，會比透過觸控筆進行操控來得更為直覺且方便，但是在觸控板上執行小面積或精度要求高的行為時，觸控筆會比手指來得更實用，例如：繪圖。

在習知技藝下，請參照圖1，圖1為傳統電容式觸控筆之結構示意圖。傳統電容式觸控筆100包括殼體110、筆頭部120、支撐部130、導電橡膠140與導電層150。當筆頭部120受到一軸向外力時，該筆頭部120係透過支撐部130來擠壓導電橡膠140產生形變，以使得導電橡膠140與導電層150之間的接觸面積產生變化，進而產生感應電容變化量。然而，透過先前技術之方式，感應電容變化量之敏感度不高，所以會導致使用者在操作傳統電容式觸控筆時會產生不順暢的現象。

本發明實施例提供一種電容式觸控筆，電容式觸控筆包括殼體、筆頭部、第一磁性元件、第二磁性元件與處理電路。筆頭部配置於殼體之一端，所述筆頭部相對於殼體具有能沿著該殼體之軸心方向的移動自由度。第一磁性元件結合於筆頭部之一端，以使筆頭部在產生沿著該殼體之軸心方向的移動時能帶動第一磁性元件產生相同方向的移動。第二磁性元件固定地配置於殼體並且對應位於第一磁性元件之一側。處理電路分別電性連接第一磁性元件與第二磁性元件。第一磁性元件與第二磁性元件之間具有同極斥力，使其二磁性元件之間具有間隙，以使處理電路經由第一磁性元件與第二磁性元件之間的間隙變化來計算出一感應電容變化量，作為電容式觸控筆相對於一觸控裝置的壓力資訊。

在本發明其中一個實施例中，上述之筆頭部另包含連接件，所述連接件配置於筆頭部與第一磁性元件之間，連接件由絕緣材質所構成。

在本發明其中一個實施例中，上述之殼體設有支撐部，所述支撐部形成於殼體內，所述第二磁性元件固定於支撐部，並且支撐部由絕緣材質所構成。

在本發明其中一個實施例中，電容式觸控筆更包括絕緣層。絕緣層配置於第一磁性元件與第二磁性元件之間，以避免該第一磁性元件與該第二磁性元件形成電性接觸。

在本發明其中一個實施例中，上述之間隙之範圍為0.5毫米至1毫米之間。

在本發明其中一個實施例中，上述之處理電路電性連接筆頭部，並且透過筆頭部傳送驅動訊號。

綜上所述，本發明實施例所提出之電容式觸控筆，利用第一磁性元件、絕緣層與第二磁性元件來取代先前技術下之等效電容之結構，並且透過第一磁性元件與第二磁性元件之間相對距離之 變化來改善先前技術中使用橡膠之公差與使用壽命，以使得處理電路能夠更精準地計算與分析使用者操作電容式觸控筆。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

100‧‧‧傳統電容式觸控筆

110‧‧‧殼體

120‧‧‧筆頭部

130‧‧‧支撐部

140‧‧‧導電橡膠

150‧‧‧導電層

200‧‧‧電容式觸控筆

210‧‧‧殼體

212‧‧‧開口

220‧‧‧筆頭部

222‧‧‧書寫端

224‧‧‧卡掣端

230‧‧‧第一磁性元件

240‧‧‧第二磁性元件

250‧‧‧處理電路

252‧‧‧感應單元

254‧‧‧地端

256‧‧‧驅動單元

260‧‧‧連接件

270‧‧‧支撐部

280‧‧‧絕緣層

290‧‧‧金屬棒

d‧‧‧間隙

TD‧‧‧驅動訊號

圖1為傳統電容式觸控筆之結構示意圖。

圖2為根據本發明例示性實施例所繪示之電容式觸控筆之立體分解圖。

圖3為根據本發明例示性實施例所繪示之電容式觸控筆之剖面示意圖。

在下文將參看隨附圖式更充分地描述各種例示性實施例，在隨附圖式中展示一些例示性實施例。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例使得本發明將為詳盡且完整，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明概念的範疇。在諸圖式中，可為了清楚而誇示層及區之大小及相對大小。類似數字始終指示類似元件。

應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件，但此等元件不應受此等術語限制。此等術語乃用以區分一元件與另一元件。因此，下文論述之第一元件可稱為第二元件而不偏離本發明概念之教示。如本文中所使用，術語「及/或」包括相關聯之列出項目中之任一者及一或多者之所有組合。

以下將以至少一種實施例配合圖式來說明所述電容式觸控筆，然而，下述實施例並非用以限制本揭露內容。

〔電容式觸控筆的實施例〕

請同時參照圖2與圖3，圖2為根據本發明例示性實施例所繪示之電容式觸控筆之立體分解圖。圖3為根據本發明例示性實施例所繪示之電容式觸控筆之剖面示意圖。如圖2或圖3所示，本揭露內容提出一種用來改善先前技術中使用橡膠之公差與使用壽命的電容式觸控筆200，電容式觸控筆200包括殼體210、筆頭部220、第一磁性元件230、第二磁性元件240與處理電路250，其中處理電路250包括感應單元252、接地端254與驅動單元256。殼體210具有一個容室(未標示)，殼體210之前端具有一開口212，開口212與容室相連通。筆頭部220配置於殼體210之開口212，所述筆頭部220配置於容室內且能夠相對於殼體210具有能沿著殼體210之軸心方向的移動自由度，亦即筆頭部220能夠在殼體210內的容室沿著其軸心方向順暢地移動。

筆頭部220之一端為書寫端222，其另一端為卡掣端224。書寫端222穿過開口212外露於殼體210外，用以供與一電容式觸控裝置相接觸。卡掣端224外徑大於開口212，使得筆頭部220能夠被限位在殼體210之開口212處。

第一磁性元件230結合於卡掣端224並且配置於容室內，其中第一磁性元件230可隨著筆頭部220連動而沿著殼體210之軸心方向移動。筆頭部220與第一磁性元件230之間設有連接件260，在本實施例中，連接件260係由絕緣材質所構成，其中連接件260之絕緣材料為聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)，但並不以本實施例為限。

此外，殼體210設有支撐部270，支撐部270形成於殼體210之容室內，所述第二磁性元件240被固定於支撐部270，並且對應地位於第一磁性元件230之一側，其中支撐部270由絕緣材質所構成。另外，第一磁性元件230與第二磁性元件240之間具有同極斥力(repulsive force)，使第一磁性元件230與第二磁性元件240之間留有間隙d。在本揭露內容中，第一磁性元件230與第二磁性元件 240可為相同的S極或為相同的N極，並且間隙d之範圍為0.5毫米至1毫米之間。詳細來說，第一、第二磁性元件230、240可以是同時具有S極與N極的磁鐵，並且在一實施例中，第一磁性元件230與第二磁性元件240是以S極面對面來配置(產生同極斥力)，在另一實施例中，第一磁性元件230與第二磁性元件240是以N極面對面來配置(產生同極斥力)。因此，透過上述說明可知，只要能產生同極斥力之磁性元件或構造都屬於本揭露內容之所揭露之範圍。接下來，在本實施例中，電容式觸控筆200包括一絕緣層280，絕緣層280配置於第一磁性元件230與第二磁性元件240之間，其中第一磁性元件230、絕緣層280與第二磁性元件270構成非接觸電容。處理電路250配置於容室內並且分別電性連接筆頭部220、第一磁性元件230與第二磁性元件240，也就是說，筆頭部220電性連接驅動單元256、第一磁性元件230電性連接接地端254並且第二磁性元件240電性連接感應單元252。本實施例之筆頭部220、第一磁性元件230與第二磁性元件240分別對應連接至傳送端、地端與接收端，但不以此為限，例如第一磁性元件230也可對應連接至接收端，而第二磁性元件240為地端。所述處理電路250內的驅動單元256透過筆頭部220傳送驅動訊號TD至電容式觸控裝置，並接收電容式觸控裝置的感應訊號，藉由感應訊號判斷電容變化量。

在本實施例中，電容式觸控筆200包括一金屬棒290(例如銅材質)，配置於筆頭部220之內，所述金屬棒290為電性連接至處理電路250以傳送驅動訊號TD。另外，在另一實施樣態下，當然筆頭部220本身可直接為導電材質所構成，如此可省略金屬棒290的配置，在實際使用上可依照需求選擇其結構。

接下來要教示的，是進一步說明電容式觸控筆200的工作原理。

在本實施例中，當使用者在電容式觸控裝置(如智慧型手機或平板電腦)利用電容式觸控筆200對其進行操作(如進行點選、拖 曳、滑動或書寫)而使得電容式觸控筆200之筆頭部220受到一外應力時，筆頭部220會受到正向力的擠壓而連帶使得第一磁性元件230克服第一、第二磁性元件230、240之間的同極斥力，進而產生沿著殼體210之軸心方向的位移。此時，在第一、第二磁性元件230、240之間的非接觸電容會因應其二者之間的距離變化而產生感應電容變化，處理電路250係根據感應電容變化來計算與分析出筆頭部220相對於電容式觸控裝置第三軸方向上的壓力資訊。

本揭露內容之電容式觸控筆200捨棄掉傳統電容式觸控筆之導電橡膠之結構(請對照圖1)，由於傳統電容式觸控筆中等效電容之橡膠結構會有因元件公差的微小變化，且電容感應量之變化是透過等效電容之面積變化來取得，所以會容易在不同觸控筆上出現諸多感應量誤差的現象。再者，導電橡膠的材質亦有隨著使用時間而老化變質的問題，其也影響觸控筆的使用壽命。因此，本揭露內容利用第一磁性元件230、絕緣層280與第二磁性元件240來取代先前技術下之結構，並且透過第一磁性元件230與第二磁性元件240取代導電橡膠，以期改善先前技術中使用橡膠所衍生之元件公差與使用壽命的問題。換句話說，當第一磁性元件230與第二磁性元件240之間的間隙d產生變化時，則後端的處理電路250能夠根據感應電容變化量之變化幅度來分析使用者之操作電容式觸控筆200之多種態樣，例如書寫筆跡之粗或細。

〔實施例的可能功效〕

綜上所述，本發明實施例所提出之電容式觸控筆，利用第一磁性元件、絕緣層與第二磁性元件來取代先前技術下之結構，並且透過第一磁性元件與第二磁性元件取代導電橡膠，以期改善先前技術中使用橡膠所衍生之元件公差與使用壽命的問題。

本發明可在任何適合的形式中實施，包括硬體、軟體、韌體或以上這些的任意結合。本發明也可部分地以在一或多個資料處理器及/或數位信號處理器上執行的電腦軟體實施。本發明實施例 的單元及組件，可以實體地、功能地及邏輯地以任何適合的方式實施。事實上，某功能可在單一的單元、複數個單元、或其它功能單元的一部分內實施。就本發明本身而論，可在單一的單元上實施，或實體地及功能地分布於不同單元及處理器間。

以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

200‧‧‧電容式觸控筆

210‧‧‧殼體

212‧‧‧開口

220‧‧‧筆頭部

222‧‧‧書寫端

224‧‧‧卡掣端

230‧‧‧第一磁性元件

240‧‧‧第二磁性元件

250‧‧‧處理電路

252‧‧‧感應單元

254‧‧‧地端

256‧‧‧驅動單元

260‧‧‧連接件

270‧‧‧支撐部

280‧‧‧絕緣層

290‧‧‧金屬棒

d‧‧‧間隙

TD‧‧‧驅動訊號

Claims (7)

1. 一種電容式觸控筆，包括：一殼體；一筆頭部，配置於該殼體之一端，該筆頭部相對於該殼體具有能沿著該殼體之軸心方向的移動自由度；一第一磁性元件，結合於該筆頭部之一端，使該筆頭部在產生沿著該殼體之軸心方向的移動時能帶動該第一磁性元件產生相同方向的移動；一第二磁性元件，固定地配置於該殼體並且對應位於該第一磁性元件之一側；以及一處理電路，分別電性連接該第一磁性元件與該第二磁性元件；其中該第一磁性元件與該第二磁性元件之間具有一同極斥力，使其二磁性元件之間具有一間隙，該處理電路經由該第一磁性元件與該第二磁性元件之間的間隙變化來計算出一感應電容變化量，作為該電容式觸控筆相對於一觸控裝置的壓力資訊。
2. 如請求項1所述之電容式觸控筆，該筆頭部另包含一連接件，該連接件配置於該筆頭部與該第一磁性元件之間，該連接件由絕緣材質所構成。
3. 如請求項1所述之電容式觸控筆，該殼體設有一支撐部，該支撐部形成於該殼體內，該第二磁性元件固定於該支撐部，並且該支撐部由絕緣材質所構成。
4. 如請求項1所述之電容式觸控筆，更包括：一絕緣層，配置於該第一磁性元件與該第二磁性元件之間，避免該第一磁性元件與該第二磁性元件形成電性接觸。
5. 如請求項1所述之電容式觸控筆，其中該間隙之範圍為0.5毫米至1毫米之間。
6. 如請求項1所述之電容式觸控筆，其中該處理電路電性連接該筆頭部，並且透過該筆頭部傳送一驅動訊號。
7. 如請求項1所述之電容式觸控筆，其中該第一磁性元件電性連接該處理電路，該第二磁性元件電性連接一地端。