TWI536208B - 主動式電容觸控筆 - Google Patents

Description

主動式電容觸控筆

本發明係有關於一種主動式電容觸控筆，尤指一種通過壓敏電阻來感應使用者的書寫力道的主動式電容觸控筆。

觸控板有電阻式、電磁式及電容式三種。電阻式觸控板在操作時需利用筆尖在極小的面積上施力。電磁式觸控板需配合具有電池的特殊筆才能進行輸入。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，因而可藉由電容值的變化來偵測物件的接觸位置，因此電容式觸控板不必藉助消耗電源的輸入筆。電容式觸控板的使用也不需要施壓點集中，因此使用壽命較長。再者，電容式觸控板的組成簡單、元件少、產品良率高，使得電容式觸控板在大量生產時成本較低。

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，以便觸控板中的感應器產生相應的信號。但是隨著的電容式觸控板的應用越來越多，其於偵測上卻有精準度較低的缺點，在某些可能需要更精準的偵測效能的應用上，將會使得操作流暢度大打折扣，因此很多使用者選擇使用電容式觸控筆來增加其觸控的精準度。

然而，使用者使用習知電容式觸控筆在電容式觸控板上進行書寫時，習知電容式觸控筆無法直接依據使用者所施加的不同力道，而在電容式觸控板上呈現不同粗細大小的線條。故，如何藉由結構設計的改良，來克服上述的缺失，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。

本發明實施例在於提供一種主動式電容觸控筆，其可有效決解習知“使用者使用習知電容式觸控筆在電容式觸控板上進行書寫時，習知電容式觸控筆無法直接依據使用者所施加的不同力道，而在電容式觸控板上呈現不同粗細大小的線條”的缺失。

本發明其中一實施例所提供的一種主動式電容觸控筆，其包括：一殼體單元、一電路單元、一供電單元及一筆頭單元。所述殼體單元包括一筆形殼體結構。所述電路單元包括一設置在所述筆形殼體結構內的電路基板及至少一設置在所述筆形殼體結構內且位於所述電路基板的一側端上的壓敏電阻，其中至少一所述壓敏電阻電性連接於所述電路基板。所述供電單元包括至少一設置在所述筆形殼體結構內且電性連接於所述電路基板的供電元件。所述筆頭單元包括一可活動地設置在所述筆形殼體結構內的筆頭結構及一設置在所述筆頭結構及至少一所述壓敏電阻之間的彈性結構，其中所述筆頭結構具有一從所述筆形殼體結構外露而出的外露接觸部，且所述筆頭結構通過所述彈性結構以施加一預定壓力在至少一所述壓敏電阻上。

本發明另外一實施例所提供的一種主動式電容觸控筆，其包括：一殼體單元、一電路單元及一筆頭單元。所述殼體單元包括一筆形殼體結構。所述電路單元包括一設置在所述筆形殼體結構內的電路基板及至少一設置在所述筆形殼體結構內且電性連接於所述電路基板的壓敏電阻。所述筆頭單元設置在所述筆形殼體結構內，其中所述筆頭單元包括一筆頭結構及一彈性結構，且所述筆頭結構通過所述彈性結構以施加一預定壓力在至少一所述壓敏電阻上。

本發明的有益效果可以在於，本發明實施例所提供的主動式電容觸控筆，其可透過“至少一電性連接於所述電路基板且位於所述電路基板的一側端上的壓敏電阻”及“所述筆頭結構通過所 述彈性結構以施加一預定壓力在至少一所述壓敏電阻上”的設計，以感應使用者施加在觸控面板上的書寫力道。藉此，本發明可以直接通過至少一所述壓敏電阻來判斷使用者在使用所述主動式電容觸控筆時，所施加在觸控面板上的書寫力道(壓力大小)為何，並且能夠將所施加在觸控面板上的不同壓力所產生的不同粗細線條呈現在觸控面板上。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

Z‧‧‧主動式電容觸控筆

1‧‧‧殼體單元

10‧‧‧筆形殼體結構

100‧‧‧中空金屬外管

1001‧‧‧第一側端部

1002‧‧‧第二側端部

101‧‧‧中空塑膠內管

1011‧‧‧第一側端部

1012‧‧‧第二側端部

102‧‧‧筆尾蓋體

103‧‧‧筆頭蓋體

1030‧‧‧環狀限位凸塊

11‧‧‧電源按鈕

2‧‧‧電路單元

20‧‧‧電路基板

200‧‧‧側端

21‧‧‧壓敏電阻

22‧‧‧第一導電元件

23‧‧‧第二導電元件

24‧‧‧第一支撐件

25‧‧‧第二支撐件

250‧‧‧卡固槽

26‧‧‧切換開關

3‧‧‧供電單元

30‧‧‧供電元件

4‧‧‧筆頭單元

40‧‧‧筆頭結構

400‧‧‧第一筆頭部

4000‧‧‧外露接觸部

401‧‧‧第二筆頭部

41‧‧‧彈性結構

410‧‧‧彈性本體

411‧‧‧彈性元件

42‧‧‧限位套管

421‧‧‧第一容置空間

D1‧‧‧直徑

422‧‧‧第二容置空間

D2‧‧‧直徑

423‧‧‧卡固凸塊

圖1為本發明主動式電容觸控筆的側視分解示意圖。

圖2為本發明主動式電容觸控筆的側視組合示意圖。

圖3為圖2的A-A割面線的剖面示意圖。

圖4為圖3的部分放大示意圖。

請參閱圖1至圖4所示，圖1為側視分解示意圖，圖2為側視組合示意圖，圖3為圖2的A-A割面線的剖面示意圖，圖4為圖3的部分放大示意圖。由上述圖中可知，本發明提供一種主動式電容觸控筆Z，其包括：一殼體單元1、一電路單元2、一供電單元3及一筆頭單元4。

首先，配合圖1、圖2及圖3所示，殼體單元1包括一筆形殼體結構10。更進一步來說，筆形殼體結構10包括一中空金屬外管100、一中空塑膠內管101、一筆尾蓋體102及一筆頭蓋體103。 其中，中空塑膠內管101的其中一側端部(例如第一側端部1011)與中空金屬外管100的其中一側端部(例如第一側端部1001)相互配合(亦即中空塑膠內管101的第一側端部1011插入中空金屬外管100的第一側端部1001內)。筆尾蓋體102與中空金屬外管100的另外一側端部(例如相反於第一側端部1001的第二側端部1002)相 互配合(亦即筆尾蓋體102的末端插入中空金屬外管100的第二側端部1002內)。筆頭蓋體103與中空塑膠內管101的另外一側端部(例如相反於第一側端部1011的第二側端部1012)相互配合(亦即筆頭蓋體103的末端插入中空塑膠內管101的第二側端部1012內)。舉例來說，中空金屬外管100及筆頭蓋體103皆可為銅材料所製成，然而本發明不以此為限。

再者，配合圖2及圖3所示，電路單元2包括一設置在筆形殼體結構10內的電路基板20及至少一設置在筆形殼體結構10內且位於電路基板20的一側端200上的壓敏電阻21，並且壓敏電阻21電性連接於電路基板20。更進一步來說，電路單元2包括一第一導電元件22(例如彈片)及一與第一導電元件22彼此分離一預定距離的第二導電元件23(例如彈片)，其中第一導電元件22設置在電路基板20上且電性連接於電路基板20及中空金屬外管100之間，並且第二導電元件23設置在電路基板20上且電性連接於電路基板20及筆頭蓋體103之間。此外，壓敏電阻21又稱變阻器或變阻體(Varistor)，是一種具有顯著非歐姆導體性質的電子元件，其電阻值會隨外部電壓而改變，因此它的電流-電壓特性曲線具有顯著的非線性關係。

另外，配合圖2及圖3所示，供電單元3包括至少一設置在筆形殼體結構10內且電性連接於電路基板20的供電元件30，以用於提供一預定電壓給電路單元2使用。更進一步來說，至少一供電元件30可為一設置在中空金屬外管100內且位於電路基板20及筆尾蓋體102之間的可替換式電池，並且電路基板20設置在中空塑膠內管101內且位於壓敏電阻21及至少一供電元件30之間。

再者，配合圖2、圖3及圖4所示，筆頭單元4包括一可活動地設置在筆形殼體結構10內的筆頭結構40及一設置在筆頭結構40及壓敏電阻21之間的彈性結構41。更進一步來說，筆頭結構40具有一從筆形殼體結構10外露而出的外露接觸部4000，並且 彈性結構41包括一設置在筆頭結構40及壓敏電阻21之間的彈性本體410(例如由橡膠所製成的圓柱體)及一設置在筆頭結構40及壓敏電阻21之間且套設在彈性本體410上的彈性元件411(例如使用環繞彈性本體410的壓縮彈簧)。另外，壓敏電阻21被設置在筆頭蓋體103內且位於彈性結構41及電路基板20之間，藉此筆頭結構40可通過彈性結構41以施加一預定壓力在壓敏電阻21上。

舉例來說，當筆頭結構40通過彈性結構41以施加一預定壓力在壓敏電阻21上時，壓敏電阻21會將所接收到的預定壓力傳送至電路基板20的CPU晶片(圖未示)來進行計算。藉此，本發明可以直接通過壓敏電阻來判斷使用者在使用主動式電容觸控筆Z時，所施加在觸控面板(圖未示)上的書寫力道(壓力大小)為何，並且能夠將所施加在觸控面板上的不同壓力所產生的不同粗細線條呈現在觸控面板上。

更進一步來說，配合圖3及圖4所示，電路單元2包括一用於支撐電路基板20的第一支撐件24、一連接於第一支撐件24且用於支撐(或說容置)壓敏電阻21的第二支撐件25、及一設置在電路基板20上的切換開關26，並且筆形殼體結構10包括一穿過中空金屬外管100及中空塑膠內管101以接觸切換開關26的電源按鈕11。因此，主動式電容觸控筆Z可通過電源按鈕11的壓按來控制切換開關26的開啟與關閉。舉例來說，當切換開關26通過電源按鈕11的壓按而被開啟時，至少一供電元件30處於可供應電源給電路基板20的狀態，此時主動式電容觸控筆Z呈現“開啟”狀態。當切換開關26通過電源按鈕11的壓按而被關閉時，至少一供電元件30處於無法供應電源給電路基板20的狀態，此時主動式電容觸控筆Z呈現“關閉”狀態。

更進一步來說，配合圖3及圖4所示，筆頭單元4包括一設置在筆頭蓋體103內且被限位在筆頭蓋體103及第二支撐件25之間的限位套管42(亦即限位套管42被卡固在筆頭蓋體103及第二 支撐件25之間)。其中，筆頭結構40可活動地設置在限位套管42內，並且筆頭結構40的外露接觸部4000從限位套管42外露而出。 舉例來說，限位套管42的內部具有一第一容置空間421及一連接於第一容置空間421的第二容置空間422，並且第一容置空間421的直徑D1會小於第二容置空間422的直徑D2。筆頭結構40具有一穿過第一容置空間421且部分地外露於第一容置空間421的第一筆頭部400及一連接於第一筆頭部400且被限位在第二容置空間422內的第二筆頭部401，所以筆頭結構40的第二筆頭部401只可以在限位套管42的第二容置空間422內來進行移動。藉此，本發明可通過限位套管42的設計，以避免筆頭結構40會產生脫離筆頭蓋體103的可能性。

再者，配合圖3及圖4所示，限位套管42的外表面上具有至少兩個相互對應的卡固凸塊423，並且第二支撐件25具有至少兩個相互對應且分別與至少兩個卡固凸塊423相互卡扣配合的卡固槽250，以將限位套管42卡固在筆頭蓋體103上。換言之，限位套管42的其中一末端部可通過“至少兩個卡固凸塊423及至少兩個卡固槽250相互卡扣配合”的設計以卡固在第二支撐件25上，並且限位套管42的另外一末端部可直接頂抵於一形成在筆頭蓋體103的內表面上的環狀限位凸塊1030。藉此，限位套管42將可被穩固地卡固在筆頭蓋體103與筆頭蓋體103之間，以避免筆頭結構40會產生脫離筆頭蓋體103的可能性。

〔實施例的可能功效〕

綜上所述，本發明的有益效果可以在於，本發明實施例所提供的主動式電容觸控筆Z，其可透過“至少一電性連接於電路基板20且位於電路基板20的一側端200上的壓敏電阻21”及“筆頭結構40通過彈性結構41以施加一預定壓力在壓敏電阻21上”的設計，以感應使用者施加在觸控面板上的書寫力道。藉此，本發明可以直接通過壓敏電阻21來判斷使用者在使用主動式電容觸 控筆Z時，所施加在觸控面板(圖未示)上的書寫力道(壓力大小)為何，並且能夠將所施加在觸控面板上的不同壓力所產生的不同粗細線條呈現在觸控面板上。

以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此侷限本發明的專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的範圍內。

1‧‧‧殼體單元

100‧‧‧中空金屬外管

101‧‧‧中空塑膠內管

103‧‧‧筆頭蓋體

1030‧‧‧環狀限位凸塊

2‧‧‧電路單元

20‧‧‧電路基板

200‧‧‧側端

21‧‧‧壓敏電阻

22‧‧‧第一導電元件

23‧‧‧第二導電元件

24‧‧‧第一支撐件

25‧‧‧第二支撐件

250‧‧‧卡固槽

4‧‧‧筆頭單元

40‧‧‧筆頭結構

400‧‧‧第一筆頭部

4000‧‧‧外露接觸部

401‧‧‧第二筆頭部

41‧‧‧彈性結構

410‧‧‧彈性本體

411‧‧‧彈性元件

42‧‧‧限位套管

421‧‧‧第一容置空間

D1‧‧‧直徑

422‧‧‧第二容置空間

D2‧‧‧直徑

423‧‧‧卡固凸塊

Claims (13)

1. 一種主動式電容觸控筆，其包括：一殼體單元，所述殼體單元包括一筆形殼體結構，其中所述筆形殼體結構包括一筆頭蓋體；一電路單元，所述電路單元包括一設置在所述筆形殼體結構內的電路基板、至少一設置在所述筆形殼體結構內且位於所述電路基板的一側端上的壓敏電阻、一用於支撐所述電路基板的第一支撐件及一連接於所述第一支撐件且用於支撐至少一所述壓敏電阻的第二支撐件，其中至少一所述壓敏電阻電性連接於所述電路基板；一供電單元，所述供電單元包括至少一設置在所述筆形殼體結構內且電性連接於所述電路基板的供電元件；以及一筆頭單元，所述筆頭單元包括一可活動地設置在所述筆形殼體結構內的筆頭結構、一設置在所述筆頭結構及至少一所述壓敏電阻之間的彈性結構及一設置在所述筆頭蓋體內且被限位在所述筆頭蓋體及所述第二支撐件之間的限位套管，其中所述筆頭結構具有一從所述筆形殼體結構外露而出的外露接觸部，且所述筆頭結構通過所述彈性結構以施加一預定壓力在至少一所述壓敏電阻上；其中所述彈性結構包括一設置在所述筆頭結構及至少一所述壓敏電阻之間的彈性本體及一設置在所述筆頭結構及至少一所述壓敏電阻之間且套設在所述彈性本體上的彈性元件；其中所述限位套管的外表面上具有至少兩個相互對應的卡固凸塊，且所述第二支撐件具有至少兩個相互對應且分別與至少兩個所述卡固凸塊相互卡扣配合的卡固槽，以將所述限位套管卡固在所述第二支撐件上。
2. 如請求項1之主動式電容觸控筆，其中所述筆形殼體結構包括 一中空金屬外管、一中空塑膠內管及一筆尾蓋體，所述中空塑膠內管的其中一側端部與所述中空金屬外管的其中一側端部相互配合，所述筆尾蓋體與所述中空金屬外管的另外一側端部相互配合，且所述筆頭蓋體與所述中空塑膠內管的另外一側端部相互配合。
3. 如請求項2之主動式電容觸控筆，其中至少一所述供電元件為一設置在所述中空金屬外管內且位於所述電路基板及所述筆尾蓋體之間的可替換式電池，所述電路基板設置在所述中空塑膠內管內且位於至少一所述壓敏電阻及至少一所述供電元件之間，且至少一所述壓敏電阻設置在所述筆頭蓋體內且位於所述彈性結構及所述電路基板之間。
4. 如請求項2之主動式電容觸控筆，其中所述電路單元包括一設置在所述電路基板上的切換開關，且所述筆形殼體結構包括一穿過所述中空金屬外管及所述中空塑膠內管以接觸所述切換開關的電源按鈕。
5. 如請求項4之主動式電容觸控筆，其中所述筆頭結構可活動地設置在所述限位套管內，且所述筆頭結構的所述外露接觸部從所述限位套管外露而出。
6. 如請求項5之主動式電容觸控筆，其中所述限位套管的內部具有一第一容置空間及一連接於所述第一容置空間的第二容置空間，且所述第一容置空間的直徑小於所述第二容置空間的直徑，其中所述筆頭結構具有一穿過所述第一容置空間且部分地外露於所述第一容置空間的第一筆頭部及一連接於所述第一筆頭部且被限位在所述第二容置空間內的第二筆頭部。
7. 如請求項2之主動式電容觸控筆，其中所述電路單元包括一第一導電元件及一與所述第一導電元件彼此分離一預定距離的第二導電元件，所述第一導電元件設置在所述電路基板上且電性連接於所述電路基板及所述中空金屬外管之間，且所述第二 導電元件設置在所述電路基板上且電性連接於所述電路基板及所述筆頭蓋體之間。
8. 一種主動式電容觸控筆，其包括：一殼體單元，所述殼體單元包括一筆形殼體結構，其中所述筆形殼體結構包括一筆頭蓋體；一電路單元，所述電路單元包括一設置在所述筆形殼體結構內的電路基板、至少一設置在所述筆形殼體結構內且電性連接於所述電路基板的壓敏電阻、一用於支撐所述電路基板的第一支撐件及一連接於所述第一支撐件且用於支撐至少一所述壓敏電阻的第二支撐件；以及一筆頭單元，所述筆頭單元設置在所述筆形殼體結構內，其中所述筆頭單元包括一筆頭結構、一彈性結構及一設置在所述筆頭蓋體內且被限位在所述筆頭蓋體及所述第二支撐件之間的限位套管，所述筆頭結構通過所述彈性結構以施加一預定壓力在至少一所述壓敏電阻上；其中所述彈性結構包括一設置在所述筆頭結構及至少一所述壓敏電阻之間的彈性本體及一設置在所述筆頭結構及至少一所述壓敏電阻之間且套設在所述彈性本體上的彈性元件；其中所述限位套管的外表面上具有至少兩個相互對應的卡固凸塊，且所述第二支撐件具有至少兩個相互對應且分別與至少兩個所述卡固凸塊相互卡扣配合的卡固槽，以將所述限位套管卡固在所述第二支撐件上。
9. 如請求項8之主動式電容觸控筆，其中所述筆形殼體結構包括一中空金屬外管、一中空塑膠內管及一筆尾蓋體，所述中空塑膠內管的其中一側端部與所述中空金屬外管的其中一側端部相互配合，所述筆尾蓋體與所述中空金屬外管的另外一側端部相互配合，且所述筆頭蓋體與所述中空塑膠內管的另外一側端部相互配合。
10. 如請求項9之主動式電容觸控筆，其中所述電路單元包括一設置在所述電路基板上的切換開關，且所述筆形殼體結構包括一穿過所述中空金屬外管及所述中空塑膠內管以接觸所述切換開關的電源按鈕，其中至少一所述壓敏電阻設置在所述筆頭蓋體內且位於所述彈性結構及所述電路基板之間。
11. 如請求項10之主動式電容觸控筆，其中所述筆頭結構可活動地設置在所述限位套管內，且所述筆頭結構具有一從所述限位套管外露而出的外露接觸部。
12. 如請求項11之主動式電容觸控筆，其中所述限位套管的內部具有一第一容置空間及一連接於所述第一容置空間的第二容置空間，且所述第一容置空間的直徑小於所述第二容置空間的直徑，其中所述筆頭結構具有一穿過所述第一容置空間且部分地外露於所述第一容置空間的第一筆頭部及一連接於所述第一筆頭部且被限位在所述第二容置空間內的第二筆頭部。
13. 如請求項9之主動式電容觸控筆，其中所述電路單元包括一第一導電元件及一與所述第一導電元件彼此分離一預定距離的第二導電元件，所述第一導電元件設置在所述電路基板上且電性連接於所述電路基板及所述中空金屬外管之間，且所述第二導電元件設置在所述電路基板上且電性連接於所述電路基板及所述筆頭蓋體之間。