TW202248818A - 主動式觸控筆 - Google Patents

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Abstract

一種主動式觸控筆，包括筆桿、筆芯模組、控制模組以及彈性件。筆芯模組設置於筆桿內而具有彼此相對的第一端與第二端，第一端伸出筆桿。控制模組設置於筆桿內而具有壓感元件。彈性件組裝至控制模組與筆芯模組，其中彈性件的彈力恆驅動筆芯模組的第二端無縫抵接於壓感元件。

Description

主動式觸控筆
本發明是有關於一種主動式觸控筆。
著科技的進步與發展，市面上有多種電子裝置都採用觸控面板（touch panel）或觸控板（touch pad）作為操作介面，使用者通常以手指在觸控面板上操作，但是用手指在觸控面板上滑動時因手指接觸面積較廣而容易造成摩擦力太大，不適合大量或快速輸入，同時也可能發生誤觸的情形，因此便有觸控筆問世。
既有的觸控筆可分為主動式與被動式，其中主動式觸控筆是由筆內的訊號發射電路發送訊號，而使相應的觸控面板（或觸控板）收到訊號後判斷其被接觸位置的座標以及觸壓力。
一般而言，現有主動式觸控筆中有採用在觸控筆的筆芯上設置導電橡膠的手段，並讓導電橡膠抵壓至壓感元件，以在受壓時導電橡膠變形並與壓感元件產生電容值變化或電阻值變化，而據以產生觸壓訊號。然而，受限於導電橡膠的材質特性，其常面臨變形量不足的情形，故而採用導電橡膠時多會讓筆芯的觸壓移動路徑中存在空行程，以確保導電橡膠的變形量足以產生上述電容值變化或電阻值變化，但此舉卻讓使用者操作時會產生不佳的潰縮手感，且空行程的存在也代表著構件之間是呈零散而非緊湊的配置，也容易對整體結構強度產生不良影響。
本發明提供一種主動式觸控筆，其藉由緊湊的結構件配置，而使筆芯被按壓時能省卻不必要的空行程。
本發明的主動式觸控筆，包括筆桿、筆芯模組、控制模組以及彈性件。筆芯模組設置於筆桿內而具有彼此相對的第一端與第二端，第一端伸出筆桿。控制模組設置於筆桿內而具有壓感元件。彈性件組裝至控制模組與筆芯模組，其中彈性件的彈力恆驅動筆芯模組的第二端無縫抵接於壓感元件。
在本發明的一實施例中，上述彈力的方向與壓感元件的受壓方向一致。
在本發明的一實施例中，上述的筆芯模組包括主體、抵接件以及緩衝件。主體具有上述的第一端。抵接件活動地插設於主體，且抵接件具有上述的第二端。緩衝件抵接於主體與抵接件之間。
在本發明的一實施例中，上述的主體具有凸肋，彈性件的線圈部套設於主體且抵接於凸肋。
在本發明的一實施例中，上述的抵接件是硬質結構。
在本發明的一實施例中，上述的彈性件具有線圈部與桿部，線圈部套設於筆芯模組而位於第一端與第二端之間，桿部從線圈部延伸出並電性連接至控制模組。
在本發明的一實施例中，上述的控制模組還具有電路板，壓感元件配置於電路板上，彈性件的桿部銲接至電路板。
在本發明的一實施例中，上述的電路板具有開孔及設置於開孔的接墊，桿部的彎折沉入且撐持於開孔並銲接於接墊。
在本發明的一實施例中，上述的線圈部在筆芯模組的正投影位於桿部在筆芯模組的正投影的長度範圍內。
在本發明的一實施例中，上述的筆芯模組與彈性件分別具有導電性，且筆芯模組通過彈性件電性連接至控制模組。
在本發明的一實施例中，上述的筆芯模組在第二端處是硬質結構。
在本發明的一實施例中，上述的壓感元件是由電容式微機電結構形成的數位式輸出壓感元件。
基於上述，主動式觸控筆藉由彈性件組裝至控制模組與筆芯模組，並讓彈性件的彈力是恆驅動筆芯模組的第二端無縫抵接於壓感元件，進而使筆芯模組與控制模組的壓感元件是呈現結構抵接的緊湊配置。如此一來，在主動式觸控筆的觸壓操作過程中，筆芯模組與控制模組的壓感元件之間不會存在因應習知導電橡膠而需有的空行程。此舉能讓主動式觸控筆能以更直接的觸壓動作而產生直接的觸壓反應，而避免讓使用者感受到筆芯潰縮的不良手感。
圖1是依據本發明一實施例的主動式觸控筆的示意圖。圖2是圖1的主動式觸控筆的部分構件爆炸圖。請同時參考圖1與圖2，在本實施例中，主動式觸控筆100包括筆桿110、筆芯模組120、控制模組130、彈性件140以及電池150。筆芯模組120設置於筆桿110內而具有彼此相對的第一端E1與第二端E2，第一端E1伸出筆桿110。控制模組130設置於筆桿110內而具有壓感元件131。彈性件140組裝至控制模組130與筆芯模組120，其中彈性件140的彈力恆驅動筆芯模組120的第二端E2無縫抵接於壓感元件131。
進一步地說，筆芯模組120包括主體121、抵接件122以及緩衝件123。主體121具有上述的第一端E1。抵接件122活動地插設於主體121，且抵接件122具有上述的第二端E2。緩衝件123抵接於主體121與抵接件122之間。
圖3是圖1的主動式觸控筆的局部示意圖，在此省略筆桿110的部分結構，而能更清楚地辨識控制模組130、筆芯模組120與彈性件140在筆桿110內的相對關係。請同時參考圖2與圖3，在本實施例中，主體121包括筆芯121a與固持件121b，筆芯121a插置於固持件121b，緩衝件123例如是以橡膠製成的O型環，抵接件122呈螺栓外型，其桿體穿過O型環後活動地插設於固持件121b而與筆芯121a相對。
再者，彈性件140具有線圈部141與桿部142，線圈部141套設於筆芯模組120的主體121的固持件121b，而位於第一端E1與第二端E2之間，桿部142從線圈部141延伸出並電性連接至控制模組130。在此，控制模組130還包括電路板132（及其上的電子元件），其承載於筆桿110的內部結構，而壓感元件131則設置（且電性連接）於電路板132上以對應筆芯模組120，其中電路板132具有開孔與設置於開孔的接墊132a。彈性件140的桿部142的一端延續自線圈部141，而另一端形成彎折143，且所述彎折143沉入且撐持於開孔並銲接於接墊132a，在此省略銲接材的繪示，以清楚辨識桿部142與開孔處的接墊132a的對應關係。在此同時，筆芯模組120與彈性件140分別具有導電性，以讓筆芯模組120能通過彈性件140電性連接至控制模組130。在此，電路板132相對於筆芯模組120的一側電性連接至同樣設置於筆桿110（標示於圖1）內的電池150。
如此一來，當使用者在操作主動式觸控筆100時，筆芯模組120會隨著不同的書寫姿態、筆跡，而承受不同程度的壓力，而通過壓感元件131直接承受來自抵接件122的壓力並感測之。控制模組130的運算處理單元（例如是配置在電路板132上的處理器，在此未繪示）用以接收壓感元件131傳遞來的電訊號，而計算出筆尖壓力大小，並轉換成對應的壓力階數。之後，再將不同的壓力階數轉換為不同的頻率或數位信號，並經電路板132上的變壓單元（未繪示）將上述頻率或信號轉換為筆芯模組120所需的電壓，依序經由彈性件140的彎折143、桿部142以傳遞至線圈部141，再傳遞至筆芯模組120以利於發送至觸控面板（或觸控板），而形成對應的筆跡。
值得一提的是，在本實施例中，壓感元件131是由電容式微機電結構（capacitive MEMS structure）形成的數位式輸出壓感元件，其在受力範圍0～10N具有較佳的靈敏度（sensitivity）700lsb/N與解析度（resolution）0.14g/lsb以及線性度（linearity）小於1%。據此，壓感元件131能直接反應並感測出極小的受壓外力，進而筆芯模組120的抵接件122是硬質結構，所以能直接反應筆芯模組120在第一端E1所承受的壓力，避免如前述技術所提空行程的產生。換句話說，本實施例的筆芯模組120能藉由硬質結構的抵壓而感測出壓力，而毋須擔心習知導電橡膠之變形量所帶來的感測誤差。上述硬質結構，係指筆芯模組120的抵接件122在主動式觸控筆100的操作觸壓過程中不會產生變形，而與習知的導電橡膠作為區隔。
更重要的是，如圖3所示，彈性件140的線圈部141在筆芯模組120的正投影L2，是位於桿部142在筆芯模組120的正投影L1的長度範圍內（在此為利於辨識而將正投影L1、L2標示於構件之外）。也就是說，從彈性件140的彎折143作為起始而朝圖3左方行經桿部142後，線圈部141實質上是以反向（朝圖3右方）進行捲繞與延伸，直至抵接設置於固持件121b上的凸肋121c。如此一來，彈性件140施予筆芯模組120的彈力方向F1即與壓感元件131的受壓方向一致，以達到構件緊湊配置，也就是前述「恆驅動筆芯模組120的第二端E2無縫抵接於壓感元件131」的作用。再者，筆芯模組120在前述彈性件140所施予彈力的驅動前提下，由於緩衝件123是被夾持在抵接件122與主體121的固持件121b之間，因此藉由其提供的緩衝作用，而進一步地確保抵接件122能無縫地抵接於壓感元件131。同時，其緩衝作用也能吸收更多當主動式觸控筆100由高處摔落時產生的衝擊力，以大幅降低筆芯模組120因落摔而斷裂的風險。
圖4是本發明另一實施例的主動式觸控筆的局部示意圖。請參考圖4，其與圖3所示實施例類似，而不同處在於，本實施例的主動式觸控筆200的筆芯模組220是呈一體式結構，在圖4所示由左至右依序是筆芯A1、固持部A3、凸肋A4與抵接部A2，其中筆芯A1、固持部A3與凸肋A4一如前述的筆芯121a、固持件121b與凸肋121c，因此相當於將前述抵接件122與緩衝件123的分開構件配置變更為本實施例的一體結構。同時，正因壓感元件131具備前述能直接反應並感測出極小的受壓外力，因此筆芯模組220能被視為剛體，而同樣能讓筆芯模組220直接傳遞主動式觸控筆200於操作觸壓時的壓力至壓感元件131。
綜上所述，在本發明的上述實施例中，主動式觸控筆藉由彈性件組裝至控制模組與筆芯模組，並讓彈性件的彈力是恆驅動筆芯模組的第二端無縫抵接於壓感元件，進而使筆芯模組與控制模組的壓感元件是呈現結構抵接的緊湊配置。
其中，因所述彈性件施予至筆芯模組的彈力方向是與壓感元件的受壓方向一致，因此所述彈力能有效地將筆芯模組，且特別是抵接件，朝向壓感元件進行有效且無縫隙地抵接。如此一來，除了能讓筆芯模組在操作觸壓時的壓力直接反應（傳遞）至壓感元件，對於使用者而言，其在操作觸控筆時不需提供抵抗彈性件的彈力的額外施力，以達到省力效果。
據此，在主動式觸控筆的觸壓操作過程中，筆芯模組與控制模組的壓感元件之間不會存在因應習知導電橡膠而需有的空行程。此舉能讓主動式觸控筆能以更直接的觸壓動作而產生直接的觸壓反應，而避免讓使用者感受到筆芯潰縮的不良手感。
100、200:主動式觸控筆 110:筆桿 120、220:筆芯模組 121:主體 121a、A1:筆芯 121b:固持件 121c、A4:凸肋 122:抵接件 123:緩衝件 130:控制模組 131:壓感元件 132:電路板 132a:接墊 140:彈性件 141:線圈部 142:桿部 143:彎折 150:電池 A2:抵接部 A3:固持部 E1:第一端 E2:第二端 F1:彈力方向 L1、L2:正投影
圖1是依據本發明一實施例的主動式觸控筆的示意圖。 圖2是圖1的主動式觸控筆的部分構件爆炸圖。 圖3是圖1的主動式觸控筆的局部示意圖。 圖4是本發明另一實施例的主動式觸控筆的局部示意圖。
120:筆芯模組
121:主體
121a:筆芯
121b:固持件
121c:凸肋
122:抵接件
123:緩衝件
130:控制模組
131:壓感元件
132:電路板
132a:接墊
140:彈性件
141:線圈部
142:桿部
143:彎折
E1:第一端
E2:第二端

Claims (10)

  1. 一種主動式觸控筆，包括： 一筆桿； 一筆芯模組，設置於該筆桿內，該筆芯模組具有彼此相對的一第一端與一第二端，該第一端伸出該筆桿； 一控制模組，設置於該筆桿內，該控制模組具有一壓感元件；以及 一彈性件，組裝至該控制模組與該筆芯模組，且該彈性件的彈力恆驅動該筆芯模組的該第二端無縫抵接於該壓感元件。
  2. 如請求項1所述的主動式觸控筆，其中該彈力的方向與該壓感元件的受壓方向一致。
  3. 如請求項1所述的主動式觸控筆，其中該筆芯模組包括： 一主體，具有該第一端； 一抵接件，活動地插設於該主體，該抵接件具有該第二端；以及 一緩衝件，抵接於該主體與該抵接件之間。
  4. 如請求項3所述的主動式觸控筆，其中該主體具有一凸肋，該彈性件的線圈部套設於該主體且抵接於該凸肋。
  5. 如請求項3所述的主動式觸控筆，其中該抵接件是硬質結構。
  6. 如請求項1所述的主動式觸控筆，其中該彈性件具有一線圈部與一桿部，該線圈部套設線圈驅動部延伸出並電性連接至該控制模組。
  7. 如請求項6所述的主動式觸控筆，其中該控制模組還具有一電路板，該壓感元件配置於該電路板上，該彈性件的該桿部銲接至該電路板。
  8. 如請求項7所述的主動式觸控筆，其中該電路板具有一開孔及設置於該開孔的接墊，該桿部的彎折沉入且撐持於該開孔並銲接於該接墊。
  9. 如請求項6所述的主動式觸控筆，其中該線圈部在該筆芯模組的正投影位於該桿部在該筆芯模組的正投影的長度範圍內。
  10. 如請求項1所述的主動式觸控筆，其中該筆芯模組與該彈性件分別具有導電性，且該筆芯模組通過該彈性件電性連接至該控制模組。
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