TWI478036B - 電容式觸控筆 - Google Patents

Description

電容式觸控筆

本發明是關於一種電容式觸控筆，尤指一種可提供三維資訊的被動型電容式觸控筆。

目前如智慧型手機、平板電腦等行動裝置都採用觸控面板作為操作介面，在使用者方面是以其手指作為輸入工具。以手指操作固然直覺且方便，但不見得適合所有的使用場合。以書寫為例，用手指在觸控面板上滑動，可能因摩擦力太大，不適合大量或快速輸入。在點擊應用程式時，也可能因為手指接觸面積太大，發生誤觸其他應用程式或功能項目的情況。為解決上述問題，乃有觸控筆問世，既有的觸控筆可分為主動式與被動式，主動式電容筆包括電池和信號發射電路，成本較為昂貴。被動式電容式觸控筆的優點是構造單純、成本低廉，其利用導電的筆頭作為觸控面板與使用者的媒介，當使用者手持電容式觸控筆並接觸觸控面板時，將使觸控面板被接觸的位置出現電容變化，藉此可判斷出電容式觸控筆點觸位置的座標。然而被動式電容式觸控筆只能提供基本的二維(X軸、Y軸)資訊，無法提供第三軸(Z軸)資訊。以繪圖為例，在使用過程中如要改變筆劃粗細必須先點選線條粗細，之後才 能以選擇的線條粗細書寫繪圖，若須改變線條粗細，則必須以上述方式重新點選線條粗細。

由上述可知，屬於被動式的電容式觸控筆儘管具備結構單純、成本低廉等優點，但受限於無法提供第三軸資訊，以致在功能性上明顯不足，同時在應用上也受限制。

因此本發明主要目的在提供一種電容式觸控筆，主要是在電容式觸控筆的基礎下，利用書寫時施予不同壓力，使電容式觸控面板產生不同的感應量，以作為第三軸資訊。

為達成前述目的採取的主要技術手段係令前述電容式觸控筆包括：一筆身，具有一感應部；一筆頭，具有一筆尖，該筆頭是可伸縮地設在前述筆身的一端，使其筆尖與筆身上所設感應部的相對距離為可變。

前述電容式觸控筆是在筆身的一端可伸縮地設有一筆頭，該筆頭具有一筆尖，用以與電容式觸控面板接觸，由於筆頭可在筆身一端伸縮，當使用者對筆尖上施加不同壓力，將使筆身上的感應部與筆尖之間具有不同的距離，從而改變了感應部與觸控面板的距離，當感應部愈接近觸控面板表面，觸控面板上被點觸位置的感應量愈大，反之，感應部距離觸控面板表面愈遠，觸控面板上的感應量即愈小，甚至沒有感應量；而觸控面板可利用前述感 應量的變化作為第三軸資訊，以支援特定應用程式的使用，例如在書寫、繪圖過程中即時改變線條粗細等。

10‧‧‧筆身

100‧‧‧容室

101‧‧‧端部

102‧‧‧穿孔

103‧‧‧肩部

20,20’,20”‧‧‧筆頭

21‧‧‧筆尖

22‧‧‧擋環

30,30’‧‧‧感應部

40,40’‧‧‧彈性元件

圖1是本發明第一實施例的外觀圖。

圖2是本發明第一實施例的剖視圖。

圖3是本發明第一實施例的剖視暨動作示意圖。

圖4是本發明第二實施例的剖視圖。

圖5是本發明第二實施例的剖視暨動作示意圖。

圖6是本發明第三實施例的剖視圖。

圖7是本發明第四實施例的外觀圖。

圖8A至8C是本發明的動作示意圖。

圖9至11是觸控面板與感應部在不同距離下所產生不同感應量的示意圖。

關於本發明的第一實施例，請參閱圖1、圖2所示，主要是在一筆身10的一端可伸縮地設有一筆頭20，該筆身10上設有一感應部30；在本實施例中，前述筆身10的一端係指一前端，該筆身10在前端內部形成有一容室100，以容置該筆頭20；該筆身10的前端具有一端部101，端部101上形成有一與容室100連通的穿孔102，該穿孔102孔徑小於容室100內徑，而在穿孔102與容室100相交處形成有一肩部103；該筆頭20係呈細桿狀，其一端形成有一筆尖 21，該筆尖21係經由筆身10的端部101穿出；該筆頭20在位於容室100內的一端形成有一擋環22，該擋環22外徑大於穿孔102孔徑、小於容室100內寬，且位於肩部103內側，適為該肩部103所擋止，以限制筆頭20脫離筆身10。

在本實施例中，該容室100內設有一彈性元件40，該彈性元件40可以是一彈簧，該彈簧套設在筆頭20上，其兩端分別抵掣在筆頭20的擋環22和容室100的內壁間，該筆頭20將因筆尖21受壓而內縮，該彈性元件40將受到該筆尖21的抵推而壓縮變形(如圖3所示)，而在筆尖21的壓力解除或變小時，彈性元件40將提供一回復彈性，將筆頭20朝筆身10的端部101方向頂推。

在本實施例中，該感應部30由一環狀金屬片構成，其設於筆身10的端部101處。在筆尖21未受壓以前，筆尖21與感應部30之間具有一初始距離D，當筆尖21受壓後，筆尖21與感應部30之間具有一可變的變動距離△D，該變動距離△D恆小於初始距離D。

關於本發明的第二實施例，請參閱圖4、圖5所示，其基本架構與前一實施例大致相同，不同在於該筆頭20’的形狀略作變化，另採用不同的彈性元件40’；在本實施例中，該筆頭20’略呈T字形，其位於筆身10容室100的一端形成有擋環22，位於容室100外的另端則形成有筆尖21；該彈性元件40’是由一彈性塊構成，其抵頂在筆頭20’與容室100內壁之間；當筆尖21受壓時，筆頭20’內縮，同時壓縮彈性塊變形，俟壓力解除或變小， 彈性塊的回復彈性將使筆頭20’朝筆身10的端部101方向推出。

關於本發明的第三實施例，請參閱圖6所示，關於筆身10的構造與前述第一、第二實施例所揭示者相同，不同處在於該筆頭20”的構造，在本實施例中，並不採用彈性元件使筆頭伸縮，而是令筆頭20”由彈性材料構成，且該筆頭20”具有一長度，其在長度方向的一端構成該筆尖21，另端則抵掣於容室100內壁；與前揭實施例相同的是：筆頭20”在容室100內的一端形成有擋環22，其位於肩部103內側，以限制筆頭20”脫離筆身10。由於筆頭20”本身是由彈性材料構成，當其筆尖21受壓時，將使筆頭20”形變而壓縮其長度，並使其筆尖21與筆身10上所設感應部30的相對距離改變。

在前述各個實施例中，已揭示筆頭可伸縮地設於筆身10一端的具體技術手段；以下將進一步說明該感應部30的可行實施方式：如前述各實施例中所揭示，該感應部30係由設於筆身10端部101處。當筆頭20伸縮時，其改變其筆尖21與筆身10上所設感應部30的相對距離。除上述構造外，亦可令筆身10由金屬材料構成，以作為感應部使用；另可在筆身10表面的局部位置形成一金屬層，以構成該感應部30。請參閱圖7所示，該筆身10係在接近筆頭20的一端形成有一環狀金屬層，以構成該感應部30’。

由前揭各實施例可瞭解本發明的具體技術內容，以下謹進一步說明其工作原理： 本發明利用可伸縮的筆頭20使其筆身10上的感應部30可以改變其與筆尖21之間的相對距離，當該電容式觸控筆在互容式或自容式觸控面板上使用時，是以筆頭20的筆尖21與觸控面板表面接觸，請參閱圖8所示，在使用者未對筆尖21顯著施力時，觸控面板表面與筆身10上的感應部30之間具有一初始距離D(如圖8A所示)，在此狀況下，筆尖21接觸與感應部30的接近均使觸控面板產生感應量，並具有一峰值(感應量分布請參閱圖9所示)，該峰值的感應量(DV)為66，此感應量可用於提供二維資訊，也就是計算點觸位置的座標，並且亦可作為一初始的第三軸資訊。

當使用者對筆尖21施壓時，請參閱圖8B所示，筆頭20朝筆身10內縮回，此時筆身10上的感應部30更接近觸控面板，二者間形成一第一變動距離△D1，該第一變動距離△D1小於初始距離D，由於感應部30更接近觸控面板，觸控面板上的感應量亦隨之提高(請參閱圖10所示)，作為峰值的感應量提高至90。感應量的變化可作為變動的第三軸資訊。

當使用者對筆尖21再進一步施壓，如圖8C所示，筆身10上的感應部30將進一步趨近觸控面板，並在二者間形成一小於第一變動距離△D1的第二變動距離△D2，由於感應部30進一步接近觸控面板，觸控面板上即出現更高的感應量(請參閱圖11所示)，其中作為峰值的感應量提升至cb，藉此可提供進一步變動的第三軸資訊。

由於觸控面板上的感應量隨著筆身10上所設感應部30的趨近程度而改變，因此觸控面板可利用該感應量的變化趨勢提供高解析度的第三軸資訊，以目前的應用狀況可達256階的變化分級。

由上述可知，本發明是在電容式觸控筆的架構下，利用可伸縮筆頭提供一可相對觸控面板改變距離的感應部，使觸控面板因感應部的趨近程度而產生不同的感應量，進而據以提供第三軸資訊。藉此可以結構單純、低成本的電容式觸控筆提供三維資訊。

10‧‧‧筆身

100‧‧‧容室

101‧‧‧端部

102‧‧‧穿孔

103‧‧‧肩部

20‧‧‧筆頭

21‧‧‧筆尖

22‧‧‧擋環

30‧‧‧感應部

40‧‧‧彈性元件

Claims (12)

1. 一種電容式觸控筆，包括：一筆身，具有一感應部；一筆頭，具有一筆尖，該筆頭是可伸縮地設在前述筆身的一端，使其筆尖與筆身上所設感應部的相對距離為可變。
2. 如請求項1所述之電容式觸控筆，該筆身具有一前端，該筆身的前端內部具有一容室，以容置該筆頭。
3. 如請求項2所述之電容式觸控筆，該筆身的前端具有一端部，該端部上形成有一與容室連通的穿孔，供該筆頭的筆尖穿出；該穿孔與容室相交處形成有一肩部；該筆頭位在容室內的一端形成有一擋環，該擋環外徑大於該穿孔孔徑，小於容室內寬，該擋環係位於該肩部內側，由該肩部對該筆頭的擋環構成擋止。
4. 如請求項3所述之電容式觸控筆，該容室內設有一彈性元件，該彈性元件位於該筆頭內側和該容室內壁之間。
5. 如請求項4所述之電容式觸控筆，該彈性元件是一彈簧，該彈簧套設在該筆頭上，其兩端分別抵掣在該筆頭的擋環和該容室內壁間。
6. 如請求項3所述之電容式觸控筆，該筆頭由彈性材料構成，其一端構成該筆尖；藉此在該筆尖受壓時，使該筆頭產生形變，以改變該筆尖與該感應部之間的相對距離。
7. 如請求項1至6中任一項所述之電容式觸控筆，該 筆身由金屬材料構成，並以金屬材料構成之筆身作為該感應部。
8. 如請求項2至6中任一項所述之電容式觸控筆，該感應部局部環設於該筆身表面。
9. 如請求項8所述之電容式觸控筆，該感應部為一金屬層。
10. 如請求項9所述之電容式觸控筆，該感應部位於該筆身的前端。
11. 如請求項3至6中任一項所述之電容式觸控筆，該感應部位於該筆身的端部。
12. 如請求項11所述之電容式觸控筆，該感應部為一環狀金屬片。