TWI475431B - 電容觸控筆筆頭結構 - Google Patents

Description

電容觸控筆筆頭結構

本發明係關於一種電容式觸控面板之輸入設備，尤指一種在不同書寫角度之下可提供相同感應電容值以維持流暢感應操作之電容式觸控筆筆頭結構。

電容式觸控面板目前廣泛應用在多種電子裝置上以作為一操作介面而可供使用者輸入操控指令。觸控面板本身係建立有多數的電容性元件，當觸控面板的某一位置上存在有觸控事件時，依據電容變化值可判斷出該觸控事件所在之座標位置。

該觸控事件可能是藉由人體或觸控筆接觸該觸控面板時而產生的，相對於人體手指與觸控面板之間的接觸面積，筆狀輸入設備與面板之間的接觸面積即顯得相對微小。使用者雖然可以直接以手指在觸控面板的表面進行點選、拖曳等其它手勢動作，但是當顯示在面板上的觸控操作畫面相對微小時，手指指面可能涵蓋範圍仍嫌過大而發生誤觸，此時即可配合觸控筆來達成較精細的觸控操作。

當使用者在利用觸控筆執行觸控操作時，因為各人的執筆書寫習慣不同，觸控筆與觸控面板之間的接觸方式亦隨之改變，如此一來有可能令產生的感應電容值無法維持在穩定的狀態，而使得觸控操作變得不甚順暢。

美國專利公開第2010/0006350號發明申請案中揭露一種觸控筆的構造，請參考圖11所示，該觸控筆包含有一筆桿91、一固設在筆桿91端部的筆頭92、一設在該筆頭92的活動關節93及一感應墊94。其中，該活動關節93可相對筆頭92轉動，該感應墊94係與活動關節93相對固接，當使用者握持筆桿91而於觸控面板上操作時，活動關節93可隨著筆桿91的角度而適當偏轉，維持該感應墊94恆與觸控面板相對接觸，藉此，可確保該觸控面板上能產生固定的感應電容值。

前揭專利雖可提供固定的感應電容值，但該觸控筆的結構相對較為複雜，當中使用較多數量的零件彼此銜接，例如設於筆頭92的活動關節93、與該活動關節93連接的感應墊94，製作、組裝方面將變得複雜，且成本勢必提高。再者，當活動關節93受到外力衝撞、使用時間增加、雜質堵塞等諸多外界因素干擾而失去其轉動功能時，該觸控筆即失去效用，感應墊94無法隨著握持角度與觸控面板正常接觸，難以提供固定之感應電容值。

有鑑於現有觸控筆的構造相對複雜需要以較多之零件構成，亦可能因為其活動構件失去轉動功能而使該觸控筆失去效用，本發明之主要目的係提供一種電容觸控筆筆頭結構，以相對簡單的結構便可允許使用者在各種書寫角度下令觸控筆與觸控面板維持等面積接觸，產生固定的感應電容值。

欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該電容觸控筆筆頭結構，包含有一結合部及一感應件，該結合部的一端供結合至一筆桿前端而其另一端係連接該感應件，該感應件之末端係具有一接觸部，接觸部之表面係以一弧形接觸面或平坦接觸面共同形成。

藉此，本發明在不須額外利用活動式零件的前提下，即可使得觸控筆在不同書寫角度時，藉由末端之接觸部與觸控面板維持等面積的接觸操作，令觸控面板感應出之電容值能維持穩定不變，確保操作流暢。

10‧‧‧筆桿

21‧‧‧結合部

22‧‧‧感應件

222a,222b,222c,222d,222e‧‧‧接觸部

224,226‧‧‧平坦接觸面

30‧‧‧觸控面板

圖1：依據本發明第一較佳實施例所構成之電容觸控筆外觀示意圖。

圖2：本發明第一較佳實施例於不同傾斜角度θ下之書寫狀態示意圖。

圖3：本發明第二較佳實施例之示意圖。

圖4：本發明第三較佳實施例之示意圖。

圖5：本發明第四較佳實施例之示意圖。

圖6：本發明第五較佳實施例之示意圖。

圖7：本發明第五較佳實施例之前視平面示意圖。

圖8：本發明第五較佳實施例之端視圖。

圖9：本發明第六較佳實施例之端視圖。

圖10：本發明第七較佳實施例之端視圖。

圖11：現有觸控筆之外觀示意圖。

本發明係一種應用於電容式觸控面板的電容式觸控筆筆頭結構，該筆頭結構係提供有至少一接觸面，即使不同使用者其握持書寫角度不盡相同，該接觸面可與一電容式觸控面板維持相等的接觸面積，而在該電容式觸控面板上產生相同感應電容值。

請參考圖1所示，為本發明電容式觸控筆筆頭結構第一較佳實施例結合至一筆桿10之外觀圖，該電容式觸控筆筆頭包含有一結合部21及一感應件22。

該結合部21的一端係供連接筆桿10的端部，該感應件22自該結合部21的另一端向外延伸，其中，該感應件22的末端形成一接觸部222a，於該接觸部222a上具有一弧形接觸面，該弧形接觸面係形成一圓心角大於180度的球形表面。請參考圖2，本較佳實施例可允許使用者在一電容式的觸控面板30上以大範圍的傾斜角度進行書寫，在允許的角度範圍內，無論使用者轉動至任何書寫角度θa、θb，該接觸部222a皆與觸控面板30維持同等的接觸面積，在較佳的觸控操作方式下，書寫角度θ即使達270度仍具有同等接觸面積，而球形接觸部222a之較佳直徑尺寸可選擇大於或等於1.5mm。

請參考圖3所示，為本發明之第二較佳實施例，該感應件22的末端同樣形成一接觸部222b，惟與前述第一較佳實施例不同之處在於該弧形接觸面係形成一圓心角為180度的球形表面，即為一半球形表面。在較佳的觸控操作方式中，書寫角度θ在小於180度的情形下，皆與觸控面板30維持同等接觸面積，而該半球狀的接觸部222b之較佳半徑尺寸可選擇大於或等於0.75mm。

請參考圖4所示，為本發明之第三較佳實施例，該感應件22的末端為一接觸部222c，相較於第二較佳實施例，不同之處在於本實施例該弧形接觸面係為一圓心角小於180度的球形表面，在較佳的觸控操作方式中，書寫角度θ在小於180度的情形下皆具有同等接觸面積。

請參考圖5所示，為本發明之第四較佳實施例，該感應件22係為一倒圓錐體而其末端係形成一接觸部222d，該接觸部222c上同樣具有一個弧形接觸面，該弧形接觸面對應有一書寫角度θ；其中，該感應件22沿其斜面上之兩 相對切線所構成的夾角若視為第一夾角θ1，則弧形接觸面之最大書寫角度θ可定義為：θ=180-θ1，在此較佳書寫角度θ範圍內皆可提供相同接觸面積。

再請參考圖6~8所示，在本發明第五較佳實施例中，感應件22末端之接觸部222e係具有複數個平坦切面以構成複數個平坦接觸面224，例如在接觸部222e的圓弧外表面以等角均分的方式斜向切削出複數個平坦接觸面224，另在接觸部222e最底部復形成一橫向截面而提供另一平坦接觸面224，其等角均分可依據使用需求劃為六等分。或是如圖9所示，若接觸部本身係為一八邊形柱體，對其表面進行切削後，可區分成八個平坦接觸面224。各平坦接觸面224對應有一書寫角度θ，其中，平坦接觸面224的面積均彼此相等，使用者在書寫角度θ小於180度的情形下均與觸控面板30保持相同的接觸面積，使觸控面板30能與其互相感應而產生固定之感應電容值。

再請參閱圖10所示，本發明與上述實施例不同之處在於可提供具有不等面積的平坦接觸面226。當使用者以某一書寫角度θ操作時，會有一特定面積的平坦接觸面226與觸控面板相接觸，因此，根據不同面積而感應出的不同電容值可推算出使用者是採用何種角度進行操作。本較佳實施例可應用在握筆姿勢的訓練及矯正，例如學齡兒童以此實施例之觸控筆在觸控面板上練習書寫時，可根據感應出的電容值判斷其握筆角度、姿勢是否正確，藉此提供矯正訓練的作用。

依據前揭各實施例所描述之構造，本發明不須額外藉助活動式零件，而以相對簡單結構的結合部21及感應件22構成筆頭結構，於感應件22末端設有一接觸部222，該接觸部222之表面由一弧形接觸面或複數個平坦接觸面構成，當使用者透過該接觸部222操作於一觸控面板30的表面時，於適當的範圍之內無論如何變換握持角度，本發明可確保觸控筆與觸控面板之間恆維持固定的接觸面積，令觸控面板上能產生固定感應電容值，故即使因個人使用習慣不同， 本發明可提供穩定、流暢的觸控操作，提升觸控產品之使用便利性；且因為毋須使用活動式零件即可提供等接觸面積的功效，更能降低產品之故障損毀機率，提升觸控筆之使用壽命。

21‧‧‧結合部

22‧‧‧感應件

222a‧‧‧接觸部

30‧‧‧觸控面板

Claims (12)

1. 一種電容觸控筆筆頭結構，包含有一結合部及一感應件，該結合部的第一端之端緣係連接該感應件的第一端之端緣，該感應件之第二端的端緣係具有一接觸部，其中，該接觸部係包含一弧形接觸面，在使用該電容式觸控筆於一觸控面板進行書寫時，該接觸部係用於與一觸控面板維持大致相同的接觸面積。
2. 如請求項1所述之電容觸控筆筆頭結構，該接觸部之弧形接觸面為一圓心角大於180度的球形表面。
3. 如請求項2所述之電容觸控筆筆頭結構，該接觸部之球形表面的直徑係大於或等於1.5mm。
4. 如請求項1所述之電容觸控筆筆頭結構，該接觸部之弧形接觸面為一圓心角等於180度的球形表面。
5. 如請求項4所述之電容觸控筆筆頭結構，該接觸部之半球形表面的半徑係大於或等於0.75mm。
6. 如請求項1所述之電容觸控筆筆頭結構，該接觸部之弧形接觸面為一圓心角小於180度的球形表面。
7. 如請求項1所述之電容觸控筆筆頭結構，該感應件係為一倒圓錐體，該感應件沿其斜面上之兩相對切線所構成的夾角為第一夾角θ 1。
8. 如請求項7所述之電容觸控筆筆頭結構，該接觸部之弧形接觸面所對應之最大書寫角度θ 係為：θ =180-θ 1。
9. 一種電容觸控筆筆頭結構，包含有一結合部及一感應件，該結合部的一端供結合至一筆桿前端而另一端係連接該感應件，該感應件之末端係具有一接觸部，其中，該接觸部之表面係以複數個平坦接觸面共同形成，且各平坦接觸面均對應有一獨立的書寫角度。
10. 如請求項9所述之電容觸控筆筆頭結構，該複數個平坦接觸面係具有相同面積。
11. 如請求項9所述之電容觸控筆筆頭結構，該複數個平坦接觸面具有不同的面積。
12. 10或11所述之電容觸控筆筆頭結構，各平坦接觸面之書寫角度係小於180度。