TWI463353B - 觸控筆 - Google Patents

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TWI463353B TW101135928A TW101135928A TWI463353B TW I463353 B TWI463353 B TW I463353B TW 101135928 A TW101135928 A TW 101135928A TW 101135928 A TW101135928 A TW 101135928A TW I463353 B TWI463353 B TW I463353B
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Chi Chen Huang
Jung Hui Hsu
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Au Optronics Corp
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觸控筆
本發明係關於一種觸控筆,特別是一種適用於光感應觸控技術之觸控筆。
請參照第1圖,係為習知的光感應式觸控筆100之筆頭端110示意圖。於光感應式觸控筆100的筆頭端110設有一容室120,以容置發光元件130、磁性移動件140及磁性固定件150。發光元件130與磁性移動件140固定連接。磁性移動件140與磁性固定件150具有相同磁極,並設置於兩者間磁力有效範圍內,使得發光元件130因磁性移動件140與磁性固定件150間的相斥磁力而保持凸出於筆頭端110外。此時,發光元件130與供電線路(圖未示)斷路而不發光。
當以光感應式觸控筆100對如觸控面板、觸控板或電子白板等觸控裝置(圖未示)進行觸控輸入時,發光元件130抵頂觸控裝置而向容室120內部位移,帶動磁性移動件140向磁性固定件150位移。此時,發光元件130電連接供電線路(圖未示)而發光。
也就是說,欲使發光元件130電連接供電線路,必須對發光元件130施予外力,以克服磁性移動件140與磁性固定件150間的相斥磁力。但由於相斥磁力的作用,將導致使用者須持續輸出大於可克服相斥磁力的力量。若無法持續輸出一定力量,將導致 發光元件130無法連續發光,而造成觸控裝置感應到的觸控訊號不連續。
再者,在遭遇反向作用力時,使用者輸出的力量通常是逐步增加的,導致克服相斥磁力需耗費一定期間,使得使用者無法即時於施予觸控動作時,察覺觸控裝置因感應到發光元件130而進行對應動作。
又,以光感應式觸控筆100在觸控裝置上進行觸控輸入時,不但要控制觸碰位置,還要保持一定的輸出力量,因此在操作上容易引起觸碰位置不準確的問題。
鑒於以上的問題,本發明在於提供一種觸控筆,藉以解決先前技術所存在以磁性元件致使發光元件復位所帶來的反應時間遲緩、操作不準確等問題。
本發明之一實施例提供一種觸控筆,包含殼體及接觸感應模組。
殼體包含容置空間、開口及筆頭內壁。容置空間包含頂端及相對的底端。開口位於容置空間之頂端。筆頭內壁自開口延伸並包圍容置空間。
接觸感應模組設置於殼體之容置空間,包含移動件、彈性件、發光元件及光感測器。移動件包含彼此連接的透光層及阻光層。彈性件設置於移動件與容置空間的底端之間,其中阻光層位於相 鄰彈性件之一側。發光元件設置於移動件之透光層上,以於被啟動時朝遠離透光層的方向發光。
光感測器設置於殼體的筆頭內壁上。於第一狀態下,彈性件受一外力而壓縮,使透光層位於光感測器前方,光感測器偵測到通過透光層的光訊號,而觸發發光元件啟動。於第二狀態下,彈性件向移動件提供推力,使阻光層位於光感測器前方,而阻斷光感測器接收光訊號,發光元件關閉。
根據本發明之適用於光感應觸控技術之觸控筆可根據移動件遮斷光訊號與否判斷觸控筆是否正在執行觸控輸入動作,進而致使發光元件發光,可改善先前技術所述利用磁性元件之缺點,並具有反應時間快速、出光穩定性高、操作順暢等優點。
第2圖為根據本發明第一實施例之觸控筆200之立體示意圖。第3圖為根據本發明第一實施例之觸控筆200之筆頭端210之示意圖(即沿第2圖之A-A線之剖面圖)。
合併參照第2圖及第3圖,圖中繪示適用於光感應觸控技術之觸控筆200,該觸控筆200包含殼體220及接觸感應模組230。殼體220包含容置空間221、容置空間222、開口223、筆頭內壁224及筆體內壁225。
容置空間221包含頂端2211及相對的底端2212。開口223位於容置空間221之頂端。筆頭內壁224自開口223延伸並包圍容置空間221。也就是說,開口223位於觸控筆200之筆頭端210 的頂部,並由筆頭端210的筆頭內壁224形成容置空間221以容納接觸感應模組230。
於此,筆頭內壁224可包含頂壁部2241、側壁部2242及底壁部2243。頂壁部2241與底壁部2243相對設置,側壁部2242介於頂壁部2241與底壁部2243之間,並與頂壁部2241的邊緣及底壁部2243的邊緣相接,藉以由頂壁部2241、側壁部2242與底壁部2243共同形成容置空間221。
在一些實施例中,頂壁部2241、側壁部2242及底壁部2243為一體成型。
在一些實施例中,底壁部2243係以可活動的方式連接於側壁部2242。例如,底壁部2243可為一片體,側壁部2242可具有一環狀溝槽以嵌合固定底壁部2243。
如第3圖所示,接觸感應模組230設置於殼體220之容置空間221。接觸感應模組230包含移動件231、彈性件232、發光元件233及光感測器234。在本實施例中,彈性件232係以彈簧為例,但本發明非以此為限,彈性件232亦可為彈性薄板(即彈片)等可受外力壓縮形變而後又可恢復原狀者。
移動件231包含彼此連接的透光層2311及阻光層2312。彈性件232設置於移動件231與容置空間221的底端2212之間,其中阻光層2312位於相鄰彈性件232之一側。發光元件233設置於移動件231之透光層2311上,以於被啟動時朝遠離透光層2311的方向發光。也就是說,發光元件233、透光層2311、阻光層2312及彈性件232依序沿開口223朝向容置空間221之底端2212的方 向(即彈性件232的壓縮方向)連接設置,並於彈性件232的末端固定連接於容置空間221之底端2212。於此,彈性件232可以黏接、鎖接、卡扣連接等方式固定連接於底壁部2243(即容置空間221之底端2212)。
在本實施例中,如第2圖所示,開口223的形狀為圓形,但本發明之實施例並非以此為限,亦可為其他幾何圖形或可配合發光元件233的外形。
第4圖為根據本發明第一實施例之觸發發光元件233啟動之示意圖(即沿第2圖之A-A線之剖面圖)。
合併參照第3圖及第4圖。光感測器234設置於殼體220的筆頭內壁224上,意即光感測器234設置於筆頭內壁224的側壁部2242上。於第一狀態下,如第4圖所示,彈性件232受一外力而壓縮,使透光層2311位於光感測器234前方,此時光感測器234偵測到通過透光層2311的光訊號L,而觸發發光元件233啟動而發光。於第二狀態下,前述之外力消失(或減弱),如第3圖所示,彈性件232向移動件231提供的推力使發光元件233凸伸於開口223,並使阻光層2312位於光感測器234前方,而阻斷光感測器234接收光訊號L,此時發光元件233關閉而不發光。藉此,可透過發光元件233是否因觸控筆200抵頂前述之觸控裝置而向內位移,作為是否致使發光元件233發光之依據。
於此,發光元件233可為發光二極體、雷射二極體等可控制發光與否的發光元件。如第3圖所示,發光元件233為一發光二極體,具有發光二極體芯片2331及包圍發光二極體芯片2331的 透光層2332。
第5圖為根據本發明第一實施例之觸控筆200之控制電路240示意圖,係用以說明光感測器234如何觸發發光元件233啟動。
合併參照第4圖及第5圖,觸控筆200還包含控制電路240。控制電路240包含觸發開關241及電源242。觸發開關241包含第一端2411、第二端2412及控制端2413。第一端2411電性連接至電源242。第二端2412電性連接至發光元件233。控制端2413電性連接至光感測器234,用以接收光感測器234根據所接收之光訊號L而產生之電訊號S,該觸發開關241根據電訊號S使第一端2411與第二端2412導通,以使發光元件233接收電源242之供電而啟動。
在一些實施例中,光感測器234與觸發開關241之間還連接有放大單元243,用以放大電訊號S,並輸出至觸發開關241,以使電訊號S可放大至符合觸發開關241可偵測到的電壓值。於此,放大單元243,舉例而言,可為運算放大器。
在一些實施例中,電源242可置放於由筆體內壁225所構成的容置空間222中。並且,筆頭內壁224之底壁部2243可具有至少一開孔,以供連接於電源242與發光元件233之間的導電線路穿過底壁部2243。
於此,電源242可為鋅錳電池、鹼錳電池、碳鋅電池、氫氧電池、鎳氫電池、鋰電池或光伏打電池等,用以對觸控筆200內部電子元件(如發光元件233、光源元件235等)提供電力。觸發開關241可為由至少一電晶體構成的電子開關元件。
復參照第3圖與第4圖,接觸感應模組230更包含光源元件235,設置於殼體220的筆頭內壁224上,並位於光感測器234之相對處,用以輸出光訊號L。
於此,控制電路240還可包含電源開關(圖未示),以根據電源開關的啟閉,決定是否根據電源242提供電力予光源元件235,而控制光源元件235是否輸出光訊號L。也就是說,當使用者欲使用觸控筆200時,需先開啟電源開關,此時光源元件235持續輸出光訊號L,當使用者將觸控筆200抵頂觸控裝置而致使光感測器234偵測到光訊號L後,發光元件233即可發光。
第6圖為根據本發明第二實施例之觸控筆200之筆頭端210之示意圖(即沿第2圖之A-A線之剖面圖)。
請參照第6圖,本實施例之觸控筆200與第一實施例大致相同,差異在於本實施例之殼體220更包含透光孔226,設置於相對光感測器234之一側,用以供殼體220外部之光源通過而形成光訊號L。也就是說,第一實施例利用光源元件235產生光訊號L,本實施例則利用殼體220外部之光源通過透光孔226而形成光訊號L。
於此,殼體220更可包含聚光鏡(圖未示),設置於透光孔226上,以聚合殼體220外部之光源而產生較未設置聚光鏡時更強的光訊號L。
在一些實施例中,殼體220可包含前述之透光孔226,設置於相對光感測器234之一側,以供殼體220外部之光源通過而形成光訊號L。同時,接觸感應模組230更包含前述之光源元件235 及一光偵測模組(圖未示)。光源元件235設置於殼體220的筆頭內壁224上,並位於光感測器234之相對處,用以輸出另一光訊號L。光偵測模組設置於可接受觸控筆200外部光源之處(如殼體220外部),用以偵測環境光強度並據以選擇性開啟光源元件235。也就是說,當環境光強度足以能被光偵測模組238偵測到時,可不開啟光源元件235,當環境光強度不足時,則將光源元件235開啟。
第7圖為根據本發明第三實施例之觸控筆200之筆頭端210之示意圖(即沿第2圖之A-A線之剖面圖)。
請參照第7圖,本實施例之觸控筆200與第一實施例大致相同,差異在於本實施例之接觸感應模組230更包含濾光片236。濾光片236貼附於透光層2332,並具有沿彈性件232之壓縮方向逐步遞減的透光度。也就是說,濾光片236具有色彩由淺至深的漸層圖樣,使光訊號L根據外力之大小通過濾光片236的不同透光度位置而改變射向光感測器234之光訊號L的大小(即光訊號L’)。發光元件233根據光感測器234所偵測到光訊號L’之大小輸出對應光量。當觸控筆200抵頂觸控裝置之力道較小時,移動件231向內位移量較小,使得光訊號L射向濾光片236具有透光度較小的位置,光感測器234接收到的光訊號L’則較小。反之,當觸控筆200抵頂觸控裝置之力道較大時,移動件231向內位移量較大,使得光訊號L射向濾光片236具有透光度較大的位置,光感測器234接收到的光訊號L’則較大。藉此,當發光元件233所發出的光隨光感測器234接收到的光訊號L’改變時,觸控裝置可 接收到由觸控筆200發出隨使用者出力大小不同對應改變的光量,進而可供觸控裝置以視覺或聽覺等方式展現出筆觸強弱之變化。
於此,本實施例之濾光片236亦可應用至前述第二實施例中。
第8圖為根據本發明第三實施例之觸控筆200之控制電路240示意圖。
如第8圖所示,與前述第一實施例之控制電路240大致相同,差異在於本實施例之控制電路240更包含控制單元244及光量調變單元245。控制單元244訊號連接於光感測器234(或放大單元243)與觸發開關241之間,以根據所接收之電訊號S致使觸發開關241開啟。控制單元244還訊號連接於光量調變單元245,以根據電訊號S調整並輸出控制訊號予光量調變單元245。光量調變單元245電連接於觸發開關241與發光元件130之間,用以根據控制訊號K調整來自電源242之電壓或/及電流,以控制發光元件130之出光強弱。
於此,控制單元244實質可為微處理器。光量調變單元245實質可為限流元件,如可變電阻、電晶體等。
第9圖為根據本發明第四實施例之觸控筆200之筆頭端210之示意圖(即沿第2圖之A-A線之剖面圖)。
如第9圖所示,相較於第一實施例,本實施例係以彈性薄板237實現前述之彈性件232。彈性薄板237具有可反轉的鼓出部2371及位於鼓出部2371上的連接部2372。連接部2372用以連接移動件231。於前述第二狀態下,鼓出部2371反轉而凹陷,而於 前述第一狀態下,鼓出部2371恢復原狀,使移動件231復位。於此,鼓出部2371可大致呈圓形,連接部2372位於鼓出部2371之中心。彈性薄板237可以橡膠、塑膠、金屬等材質製成。
第10圖為根據本發明第四實施例之彈性薄板237之力量對位移的關係圖,係顯示了透過鼓出部2371的設計,可使力量對位移呈非線性關係,進而可讓使用者以觸控筆200抵頂觸控裝置時,可有觸覺回饋之感受。
於此,本實施例之彈性薄板237亦可應用至前述第二或第三實施例中。
在本發明實施例中,光感測器234及光偵測模組實質可以光二極體或光電晶體等光電轉換元件實現。
綜上所述,根據本發明之適用於光感應觸控技術之觸控筆,可根據移動件231遮斷光訊號L與否判斷觸控筆200是否正在執行觸控輸入動作,進而致使發光元件130發光,可改善先前技術所述利用磁性元件之缺點,並具有反應時間快速、出光穩定性高、操作順暢等優點。並且,透過增加濾光片236,可進一步偵測使用者使用觸控筆200書寫的力道。再者,透過透光孔226可進一步以環境光作為偵測移動件231位移之光源,可節省電源242消耗。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習相像技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧光感應式觸控筆
110‧‧‧筆頭端
120‧‧‧容室
130‧‧‧發光元件
140‧‧‧磁性移動件
150‧‧‧磁性固定件
200‧‧‧觸控筆
210‧‧‧筆頭端
220‧‧‧殼體
221、222‧‧‧容置空間
2211‧‧‧頂端
2212‧‧‧底端
223‧‧‧開口
224‧‧‧筆頭內壁
2241‧‧‧頂壁部
2242‧‧‧側壁部
2243‧‧‧底壁部
225‧‧‧筆體內壁
226‧‧‧透光孔
230‧‧‧接觸感應模組
231‧‧‧移動件
2311‧‧‧透光層
2312‧‧‧阻光層
232‧‧‧彈性件
233‧‧‧發光元件
2331‧‧‧發光二極體芯片
2332‧‧‧透明層
234‧‧‧光感測器
235‧‧‧光源元件
236‧‧‧濾光片
237‧‧‧彈性薄板
2371‧‧‧鼓出部
2372‧‧‧連接部
240‧‧‧控制電路
241‧‧‧觸發開關
2411‧‧‧第一端
2412‧‧‧第二端
2413‧‧‧控制端
242‧‧‧電源
243‧‧‧放大單元
244‧‧‧控制單元
245‧‧‧光量調變單元
L、L’‧‧‧光訊號
S‧‧‧電訊號
K‧‧‧控制訊號
第1圖為習知的光感應式觸控筆之筆頭端示意圖。
第2圖為根據本發明第一實施例之觸控筆之立體示意圖。
第3圖為根據本發明第一實施例之觸控筆之筆頭端之示意圖。
第4圖為根據本發明第一實施例之觸發發光元件啟動之示意圖。
第5圖為根據本發明第一實施例之觸控筆之控制電路示意圖。
第6圖為根據本發明第二實施例之觸控筆之筆頭端之示意圖。
第7圖為根據本發明第三實施例之觸控筆之筆頭端之示意圖。
第8圖為根據本發明第三實施例之觸控筆之控制電路示意圖。
第9圖為根據本發明第四實施例之觸控筆之筆頭端之示意圖。
第10圖為根據本發明第四實施例之彈性薄板之力量對位移的關係圖。
210‧‧‧筆頭端
220‧‧‧殼體
221、222‧‧‧容置空間
2211‧‧‧頂端
2212‧‧‧底端
223‧‧‧開口
224‧‧‧筆頭內壁
2241‧‧‧頂壁部
2242‧‧‧側壁部
2243‧‧‧底壁部
225‧‧‧筆體內壁
230‧‧‧接觸感應模組
231‧‧‧移動件
2311‧‧‧透光層
2312‧‧‧阻光層
232‧‧‧彈性件
233‧‧‧發光元件
2331‧‧‧發光二極體芯片
2332‧‧‧透明層
234‧‧‧光感測器
235‧‧‧光源元件
L‧‧‧光訊號

Claims (7)

  1. 一種觸控筆,包含:一殼體,包含:一容置空間,包含一頂端及相對的一底端;一開口,位於該容置空間之該頂端;及一筆頭內壁,自該開口延伸並包圍該容置空間;及一接觸感應模組,設置於該殼體之該容置空間,包含:一移動件,包含彼此連接的一透光層及一阻光層;一彈性件,設置於該移動件與該容置空間的該底端之間,其中該阻光層位於相鄰該彈性件之一側;一發光元件,設置於該移動件之該透光層上,以於被啟動時朝遠離該透光層的方向發光;及一光感測器,設置於該殼體的該筆頭內壁上,於一第一狀態下,該彈性件受一外力而壓縮,使該透光層位於該光感測器前方,該光感測器偵測到通過該透光層的一光訊號,而觸發該發光元件啟動,於一第二狀態下,該彈性件向該移動件提供推力,使該阻光層位於該光感測器前方,而阻斷該光感測器接收該光訊號,該發光元件關閉;其中該殼體更包含一透光孔,設置於相對該光感測器之一側,以供該殼體外部之光源通過而形成該光訊號,該接觸感應模組更包含一光源元件及一光偵測模組,該光源元件設置於該殼體的該筆頭內壁上,並位於該光感測器之相對處, 用以輸出另一該光訊號,該光偵測模組用以偵測環境光強度並據以選擇性開啟該光源元件。
  2. 如請求項1所述之觸控筆,其中該發光元件於該第二狀態下凸伸於該開口。
  3. 如請求項1所述之觸控筆,其中該接觸感應模組更包含:一濾光片,具有沿該彈性件之壓縮方向逐步遞減的透光度,該濾光片貼附於該透光層,使該光訊號根據該外力之大小通過該濾光片的不同透光度位置而改變射向該光感測器之該光訊號的大小,該發光元件根據該光感測器所偵測到該光訊號之大小輸出對應光量。
  4. 如請求項1所述之觸控筆,其中該彈性件為一彈性薄板,具有可反轉的一鼓出部,於該第二狀態下,該鼓出部反轉而凹陷,於該第一狀態下,該鼓出部恢復原狀。
  5. 如請求項1所述之觸控筆,其中該彈性件為一彈簧。
  6. 如請求項1所述之觸控筆,更包含:一觸發開關,包含:一第一端,電性連接至一電源;一第二端,電性連接至發光元件;及一控制端,電性連接至該光感測器,以接收該光感測器根據所接收之該光訊號而產生之一電訊號,該觸發開關根據該電訊號使該第一端與該第二端導通,以使該發光元件接收該電源之供電而啟動。
  7. 如請求項1所述之觸控筆,其中該殼體更包含:一聚光鏡,設置於該透光孔上,以聚合該殼體外部之光源而產生該光訊號。
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