TWI592834B - 靜電方式觸控筆 - Google Patents

Description

靜電方式觸控筆

本發明係關於作為藉由靜電方式來檢測觸控板上之指示位置的位置指示器之靜電方式觸控筆，其係具備有將筆壓資訊等之相關資訊進行送出的送出電路者。

於此申請案之前，本申請人係於專利文獻1(日本特開2007-164356號公報)中，提案有：針對在位置指示部設有線圈來藉由與觸控板間之電磁感應而求得座標位置之電磁感應方式的位置指示器，使用電雙層電容器作為電源，並且使用筆座形狀之充電器，來進行以與設置於位置指示部的線圈間之電磁感應所致之非接觸充電。若依據此，則可藉由放置於筆座之普通的操作而高速的充電，且可不特別意識到充電操作之進行地，而實現操作性極為良好的位置指示器。

前述之電磁感應方式之位置指示器，由於係藉由與觸控板之電磁感應而求得座標位置，因此難以與觸控板感測器與靜電方式之觸控面板作兼用。

於上述之專利文獻1中，作為其他的實施例，亦針對將能夠與觸控面板兼用的靜電方式之位置指示器而進行提案。此外，作為使用有靜電方式之其他的位置指示器，亦有揭示於專利文獻2(日本特開平07-295722號公報)、或專利文獻3(日本特開平06-250772號公報)等者。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2007-164356號公報

[專利文獻2]日本特開平07-295722號公報

[專利文獻3]日本特開平06-250772號公報

於在上述之專利文獻1中所記載的靜電方式之位置指示器的實施例中，雖使用有電雙層電容器作為電源，但為了進行其之充電而必須設有與外部電源連接的接點。因而，不僅充電之操作煩雜，亦具有會引起接觸不良等的問題。

此外，於前述之靜電方式位置指示器中，在接觸或接近於觸控板之前端部附近的位置指示部處，係設置有位置檢測用電極、屏蔽電極、筆壓感測器等，故有無法取得設置用以非接觸充電之線圈的空間之問題。

本發明係對於前述之問題而提出解決方案者，其目的為提供一種能夠以筆座形狀的充電器進行非接觸充電之操作性良好的靜電方式觸控筆。

於申請專利範圍第1項之發明中，係為了達成前述目的，而提供一種靜電方式觸控筆，其係藉由以與觸控板間之容量結合來將交流訊號送訊至前述觸控板處而輸入指示位置之靜電方式觸控筆，其特徵為設有：電源，係可進行充電；線圈，構成為藉由與外部之充電裝置進行磁性結合而對前述電源充電；電極，係配置於芯體之至少前端部；以及交流訊號產生電路，係將前述交流訊號供給於前述電極，從前述交流訊號產生電路而來之前述交流訊號，係通過貫通前述線圈之電性傳輸路徑而被供給至前述電極處，並且，前述線圈，係構成為當並未與前述外部之充電裝置作磁性結合時會成為固定電位，而構成為將前述線圈作為相對於貫通前述線圈之電性傳輸路徑的遮蔽電極來作使用。

又，申請專利範圍第2項之發明，係設有筆壓檢測感測器，且於將從前述前端部側施加至前述電極的壓力傳達至前述筆壓檢測感測器的芯體，設置有前述電極或對於電極之接線部。

此外，於申請專利範圍第3項之發明中，前述筆壓檢測感測器與前述芯體之卡合部，係成為用以將訊號供給於前述電極之接點。

又，如申請專利範圍第4項之發明般，前述 線圈係以被捲繞於中空之磁性體芯較為理想。

進而，於申請專利範圍第1項之發明中，於非充電狀態之通常動作時，線圈係構成會成為固定電位，而將線圈作為屏蔽電極使用。

若依據本發明，則可提供一種能夠以筆座形狀的充電器進行非接觸充電之操作性良好的靜電方式觸控筆。

11‧‧‧電極芯

12‧‧‧線圈

13‧‧‧可變容量電容器

14‧‧‧連接線

15‧‧‧電雙層電容器

16‧‧‧二極體

17‧‧‧電壓轉換電路

18‧‧‧振盪電路

21‧‧‧鐵氧體芯

[第1圖]係本發明所致之靜電方式觸控筆之實施形態的位置指示部之內部結構圖。

[第2圖]係第1圖之實施形態的靜電方式觸控筆之電路構造圖。

[第3圖]係用於說明第1圖之實施形態的靜電方式觸控筆之動作的圖。

[第4圖]係用以對於本發明所致之靜電方式觸控筆的其他實施形態之一部分作說明的圖。

第1圖，係展示本發明所致之靜電方式觸控筆的位置指示部之內部結構的圖。第2圖係為實施例之電路構造圖。於第1圖與第2圖中，相同之構造要素係標示相同的符號。11係電極芯，12係線圈，其係被捲繞於作為在軸方向開設貫通孔21a的磁性體芯之例的鐵氧體芯 21，13係可變容量電容器，其係因應筆壓而改變容量。設置於前述鐵氧體芯21的貫通孔21a之直徑，係設為充分大於電極芯11的外徑。於此實施形態中，電極芯11係由棒狀的導體所構成，且將電極與推壓可變容量電容器13之芯體構成為一體者。

可變容量電容器13，係為筆壓檢測感測器之一例，例如，可如同日本特開平4-96212號公報所記載，藉由由彼此相對向的2個電極和設置於該2個電極之間的介電體所構成並且因應施加的壓力來改變2個電極之其中一方的電極與介電體之接觸面積的可變容量電容器而構成。基本上，作為此筆壓檢測感測器之一例的可變容量電容器13，並不限於上述一般之可變容量電容器，例如，可藉由如同日本特願2012-15254所記載一般之因應施加壓力來改變靜電容量的靜電容量方式壓力感測半導體裝置之類的可變容量電容器而構成。

於第2圖中，15係電雙層電容器，16係整流用二極體，17係電壓轉換電路，18係振盪電路。如第2圖所示般，於此例中，線圈12之一端係連接於二極體16之陽極，另一端係接地(GND)。此外，電雙層電容器15之一端係連接於二極體16之陰極，另一端係接地。

電極芯11，係貫穿線圈12所捲繞的鐵氧體芯21之貫通孔21a，而與可變容量電容器13物理性結合(卡合)，並且在電極芯11與可變容量電容器13之前述結合部處，係被與連接線14電連接。連接線14係將電極 芯11與振盪電路18電連接。因而，藉由電極芯11與可變容量電容器13之前述物理性結合，施加於電極芯11的壓力(筆壓)，係可傳達至可變容量電容器13，並且經由連接線14而使來自振盪電路18之送訊訊號從電極芯11送訊。

振盪電路18係產生因應可變容量電容器13之容量而使頻率產生變化的訊號，將其所產生的訊號供給於電極芯11。來自振盪電路18之訊號，係作為基於從電極芯11而來之訊號的電場而進行放射。振盪電路18，係藉由利用了例如以線圈與電容器所致之共振的LC振盪電路所構成。

第3圖係展示施加於可變容量電容器13的壓力與來自振盪電路18之訊號的頻率間之關係的圖。於檢測此實施形態之靜電方式觸控筆的座標位置之觸控板處，係可依據此訊號的頻率而求得施加於電極芯11的筆壓。

電壓轉換電路17，係將積蓄於電雙層電容器15的電壓轉換成一定的電壓，來作為振盪電路18的電源而進行供給。此電壓轉換電路17，係可為如同成為低於電雙層電容器15之兩端的電壓之降壓型者，亦可為如同成為高於電雙層電容器15之兩端的電壓之昇壓型者。此外，亦可為電雙層電容器15之兩端的電壓高於前述一定的電壓時，係作為降壓電路而進行動作，且低於前述一定的電壓時，係作為昇壓電路而進行動作的昇降壓型者。

將此實施形態之靜電方式觸控筆安裝於未圖 示的充電器(參照專利文獻1)時，藉由充電器所產生的交流磁場而於線圈12產生感應電動勢，透過二極體16而將電雙層電容器15進行充電。

當此實施形態之靜電方式觸控筆進行通常動作時(不進行充電動作時)，由於線圈12會成為固定電位(於此例中為接地電位(GND))，因此係作為設置於電極芯11之周圍的屏蔽電極而發揮作用。另外，靜電方式觸控筆進行通常動作時之線圈12的固定電位，並不限於接地電位，可為電源之正側電位，亦可為電源之正側電位與接地電位之中間的電位。

[實施形態之效果]

若依據上述實施形態之靜電方式觸控筆，則由於以貫穿充電用線圈12的方式配置了電極芯11，因此施加於電極芯11的筆壓係可不受阻礙地傳達至可變容量電容器13。

此外，若依據上述實施形態之靜電方式觸控筆，則由於以貫穿充電用線圈12的方式配置了電極芯11，因此可增加充電用線圈12的剖面積，故可高速且效率佳地進行充電。

此外，若依據上述實施形態之靜電方式觸控筆，則由於以貫穿充電用線圈12的方式配置了電極芯11，因此可將充電用線圈12與電極芯11配置於狹窄的空間，而可將靜電方式觸控筆製成更細。

又，若依據上述實施形態之靜電方式觸控筆，則於非充電動作時之通常動作時，由於充電用線圈12係作為屏蔽電極而發揮作用，因此，即使手持位置指示部亦不會對電極芯11所輸出的訊號造成影響。

此外，若依據上述實施形態之靜電方式觸控筆，則由於設為於電極芯11的周圍設置非接觸充電用的線圈12，因此可實現能夠以筆座形狀之充電器進行非接觸充電，且操作性良好的靜電方式觸控筆。

[其他實施形態或變形例]

另外，於上述實施形態中，雖藉由因應筆壓來改變可變容量電容器13之容量而改變振盪電路18的頻率，但亦可藉由因應於筆壓的電極芯11之衝程變化來改變LC振盪電路之電感，藉此而改變頻率。

又，於上述實施形態中進行充電的電路，雖設為以線圈12和二極體16所成之半波整流電路，但亦可設為於線圈12設置中間端子而成為GND連接的全波整流電路，亦可使用橋式整流電路。

又，於上述實施形態中，電極芯11，雖設為電極與芯體為一體化的棒狀之導體的構造，但亦可為以個別的構件來構成電極與芯體，並使此等結合的構造。第4圖(A)~(C)係分別展示將電極結合於例如將壓力(筆壓)傳達至由可變容量電容器所構成的筆壓檢測感測器之芯體的例子。

於第4圖(A)所示的第1例中，係使芯體31A之軸芯方向的一端部成為尖細形狀，而成為觸控筆之筆尖形狀，該芯體31A係由樹脂等之絕緣材的圓柱狀或角柱狀之棒狀體所構成。接著，於此芯體31A之中心軸位置，配置由細的棒狀之導電體所構成的電極32A。於此第1例的情況中，電極32A係構成為亦會暴露於芯體31A與作為筆壓檢測感測器的一例之可變容量電容器13的結合部(卡合部)處，而將電極32A與連接線14直接地電連接。

接著，於第4圖(B)所示的第2例中，係藉由接著材等而將電極32B與芯體31B之軸芯方向的一方之端部結合，該電極32B係由略三角錐形狀之導電體所構成，該芯體31B係由樹脂等之絕緣材的圓柱狀或角柱狀之棒狀體所構成。接著，構成為：使由線狀或棒狀之導體所構成的連接部33B內藏於芯體31B的中心軸位置，且將此連接部33B與電極32B電連接。於此第2例的情況中，電極32B與連接線14係透過連接部33B而電連接。

接著，於第4圖(C)所示的第3例中，係構成為：使球狀之電極32C埋入芯體31C之軸芯方向的一方之端部，該芯體31C係由樹脂等之絕緣材的圓柱狀或角柱狀之棒狀體所構成。接著，構成為：使由線狀或棒狀之導體所構成的連接部33C內藏於芯體31C的中心軸位置，且將此連接部33C與電極32C電連接。於此第3例的情況中，電極32C與連接線14係透過連接部33C而電 連接。

另外，於上述實施形態中，雖設為將以筆壓檢測感測器所檢測出的筆壓轉換成頻率而供給於電極，但作為使筆壓對應的訊號屬性並不限定於頻率，亦可使筆壓對應於訊號的相位或訊號的斷續次數等。

另外，於上述實施形態中，交流訊號產生電路，雖設為通過電極而送出與筆壓檢測感測器所檢測出的筆壓相對應之交流訊號，但從交流訊號產生電路所產生的交流訊號並不限定於與筆壓相對應的訊號。亦可構成為例如將藉由檢測出觸控筆之相對於指示輸入面的傾斜之傾斜檢測感測器所檢測出的傾斜，作為交流訊號而供給於電極。

11‧‧‧電極芯

12‧‧‧線圈

13‧‧‧可變容量電容器

14‧‧‧連接線

15‧‧‧電雙層電容器

16‧‧‧二極體

17‧‧‧電壓轉換電路

18‧‧‧振盪電路

Claims (5)

1. 一種靜電方式觸控筆，其係藉由以與觸控板間之容量結合來將交流訊號送訊至前述觸控板處而輸入指示位置之靜電方式觸控筆，其特徵為設有：電源，係可進行充電；線圈，構成為藉由與外部之充電裝置進行磁性結合而對前述電源充電；電極，係配置於芯體之至少前端部；以及交流訊號產生電路，係將前述交流訊號供給於前述電極，從前述交流訊號產生電路而來之前述交流訊號，係通過貫通前述線圈之電性傳輸路徑而被供給至前述電極處，並且，前述線圈，係構成為當並未與前述外部之充電裝置作磁性結合時會成為固定電位，而構成為將前述線圈作為相對於貫通前述線圈之電性傳輸路徑的遮蔽電極來作使用。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之靜電方式觸控筆，其中，設有筆壓檢測感測器，且於將壓力傳達至前述筆壓檢測感測器的前述芯體，設置有前述電極或對於電極之接線部。
3. 如申請專利範圍第2項所記載之靜電方式觸控筆，其中，前述筆壓檢測感測器與前述芯體之卡合部，係成為用以將前述交流訊號供給於前述電極之接點。
4. 如申請專利範圍第1項~第3項中任一項所記載 之靜電方式觸控筆，其中，前述線圈，係被捲繞於中空之磁性體芯，在前述磁性體芯之前述中空之部分處，被配置有前述電性傳輸路徑。
5. 如申請專利範圍第1項~第3項中任一項所記載之靜電方式觸控筆，其中，前述芯體，係藉由貫通前述線圈之棒狀之導體所構成，並被兼用為前述電極。