TWI631486B - 觸控筆 - Google Patents

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Abstract

本案揭示一種觸控筆，其包含本體、導電件以及蓋體。導電件設置於本體的一端，且具有至少一通孔。蓋體至少覆蓋導電件遠離本體的一部位，且嵌入於通孔中。

Description

觸控筆
本案係關於一種觸控筆。
隨著技術的日新月異，大多數的電子裝置，例如平板電腦(Tablet PC)、智慧型手機(Smart Phone)或是筆記型電腦(Notebook Computer)等電子裝置，多配置有觸控面板，以作為輸入介面。其中，電容式觸控面板可經由觸控筆靠近或觸碰觸控面板，而使觸控面板的電容值產生變化，以執行觸碰位置所對應之功能操作。
然而，一般的觸控筆對於觸控面板的觸感無法提供使用者類似於一般常用筆於使用時之觸感，且觸控筆與觸控面板之間的接觸常常會造成觸控筆的損傷。此外，一般的觸控筆於面板上書寫時通常會因為接觸面太光滑或無摩擦力，而造成觸控筆的書寫感不佳。
本案揭示一種觸控筆，其包含本體、導電件以及蓋體。導電件設置於本體的一端，且具有至少一通孔。蓋體至少覆蓋導電件遠離本體的一部位，且嵌入於通孔中。
於前述結構配置下可使觸控筆模擬一般使用筆(如，鉛筆或原子筆)的書寫感受。此外，還可減少觸控筆的筆頭因長時間書寫而造成的磨耗。再者，更可讓主動式觸控筆之筆頭內部之導電部位(即，本案之導電件)更靠近觸控面板，如此可達成觸控筆於面板書寫時可具有較佳以及較精準的感應位置。
1‧‧‧觸控筆
2‧‧‧觸控面板
10‧‧‧本體
12‧‧‧導電件
14‧‧‧蓋體
16‧‧‧驅動電路
18‧‧‧電源
19、29‧‧‧方向感測器
24‧‧‧行感測電極
26‧‧‧列感測電極
28、30‧‧‧電場線
120‧‧‧通孔
122‧‧‧結合面
124‧‧‧開口
126‧‧‧部位
140‧‧‧第一嵌入部
142‧‧‧第二嵌入部
144‧‧‧包覆部
160‧‧‧計時器
162‧‧‧微控制器
164‧‧‧訊號放大器
A‧‧‧角度
C1、C2‧‧‧最大電場位置
D‧‧‧軸向
G‧‧‧局部
L1‧‧‧第一長度
L2‧‧‧第二長度
M‧‧‧補償距離
W‧‧‧交點
R‧‧‧徑向
S‧‧‧內表面
B-B、C-C‧‧‧線段
第1圖繪示依據本案之一實施方式之觸控筆的立體圖。
第2圖繪示依據本案之一實施方式之觸控筆之部分結構剖視圖。
第3A至3C圖分別繪示依據本案之一實施方式之導電件的剖視圖、側視圖以及下視圖。
第3D圖繪示第3A圖中之局部放大示意圖。
第4A圖繪示依據本案之一實施方式之蓋體的上視圖。
第4B以及4C圖分別繪示沿著第4A圖中線段B-B以及線段C-C的剖視圖。
第4D圖繪示依據本案之一實施方式之導電件以及蓋體的側視圖。
第5圖繪示依據本案之一實施方式之驅動電路的示意圖。
第6A圖繪示依據本案之一實施方式之觸控筆以及觸控面板的剖視圖，其中觸控筆的軸向實質上垂直於觸控面板的表面。
第6B圖繪示第6A圖中觸控筆於觸控面板上所定義之最大電場位置與觸控面板的上視圖。
第7圖繪示依據本案之一實施方式之感測觸控筆相對於觸控面板之方位的方法流程圖。
第8A圖繪示依據本案之一實施方式之觸控筆以及觸控面板的剖視圖，其中觸控筆的軸向與觸控面板的表面相夾一角度。
第8B圖繪示第8A圖中觸控筆於觸控面板上所定義之最大電場位置與觸控面板的上視圖。
請參照第1圖以及第2圖。第1圖繪示依據本案之一實施方式之觸控筆1的立體圖。第2圖繪示依據本案之一實施方式之觸控筆1之部分結構剖視圖。如圖所示，於本實施方式中，觸控筆1包含本體10、導電件12、蓋體14、驅動電路16、電源18以及方向感測器19。
請參照第3A至3D圖。第3A至3C圖依序繪示依據本案之一實施方式之導電件12的剖視圖、側視圖以及下視圖。第3D圖繪示第3A圖中之局部G的放大示意圖。如圖所示，於本實施方式中，觸控筆1的導電件12設置於本體10的一端(見第2圖)，且具有至少一通孔120(繪示為一個)、至少一開口124(繪示為一個)以及結合面122(見第3D圖)。在一實施例中，結合面122可為粗糙表面或具有多個凹槽的表面，但不以此為限。導電件12的開口124設置於導電件12遠離本體 10的部位126(見第2圖)，且連通於導電件12的通孔120。結合面122至少設置於導電件12的部位126。於本實施方式中，結合面122繪示為具有多個圓形凹槽的表面，但本案不以此為限。於其他實施方式中，結合面122的形式也可為任何適合的形式。
於本實施方式中，導電件12的材料包含聚甲醛(polyoxymethylene,POM)，但本案不以此材料為限。
請參照第2圖以及第4A至第4D圖。第4A圖繪示依據本案之一實施方式之蓋體14的上視圖。第4B圖以及第4C圖分別繪示沿著第4A圖中線段B-B以及線段C-C的剖視圖。第4D圖繪示依據本案之一實施方式之導電件12加上蓋體14的側視圖。如圖所示，於本實施方式中，觸控筆1之蓋體14覆蓋導電件12的部位126(見第2圖)且其外觀形狀可相同於導電件12的外觀形狀，且，嵌入於導電件12的通孔120中，且透過結合面122與導電件12的互相固定。蓋體14包含至少一第一嵌入部140(繪示為一個)、至少一第二嵌入部142(繪示為一個)以及包覆部144。蓋體14之第一嵌入部140的兩端連接包覆部144的內表面S，並通過導電件12的通孔120。蓋體14的第二嵌入部142自包覆部144的內表面S延伸出，通過導電件12的開口124，並連接於第一嵌入部140。
於第2圖中，觸控筆1的蓋體14的一軸向D上具有第一長度L1，且其一徑向R上具有第二長度L2，其中第二長度L2可相等於或不等於第一長度L1。在一實施例中，第一長度L1以及第二長度L2可分別為一範圍從約0.5mm 至約1.5mm。蓋體14的徑向R實質上垂直於蓋體14的軸向D。蓋體14的包覆部144於垂直於導電件12之表面之方向的厚度可為一範圍從約0.2mm至約0.5mm。
於一些實施方式中，導電件12係由射出成型的方式所製造。通孔120以及開口124係藉由鑽孔的形式(例如：Computer Numerical Control process,CNC process)而形成於導電件12。接著，蓋體14藉由射出成型的方式包覆導電件12，且填充導電件12的通孔120以及開口124，以形成本案之觸控筆1。然而，本案之觸控筆1的製造方法不以前述為限，任何適合的製程皆能應用於本案。
於本實施方式中，蓋體14的材料包含熱塑性聚胺基甲酸酯(thermoplastic polyurethane,TPU)，但本案不以此為限。於一些實施方式中，蓋體14為可導電材料或非導電材料。
藉此，本實施方式之蓋體14提供觸控筆1於書寫時可具有較佳的書寫感，且可提高觸控筆1的耐磨性。此外，藉由蓋體14的第一嵌入部140以及第二嵌入部142分別嵌入於導電件12的通孔120以及開口124，蓋體14可穩固地結合於導電件12。藉由前述結構配置可避免蓋體14與導電件12於使用過程中發生相對移動，以提高觸控筆1於結構上的穩定性，降低觸控筆1的耗損，並可增加觸控筆1的使用壽命。再者，本實施方式的觸控筆1之蓋體14還具有結合面122。結合面122與蓋體14互相固定，如此可增加蓋體14與導電件12之間的結合強度，以提高觸控筆1整體結構的穩定 性。
請參照第2圖以及第5圖。第5圖繪示依據本案之一實施方式之驅動電路16的示意圖。如第2圖所示，驅動電路16設置於本體10中，電性連接於導電件12，且連接於電源18(例如：設置於觸控筆1中的電池)而接受電源。於其他實施方式中，驅動電路16可藉由觸控筆1與另一電子裝置(例如，第6A圖中所示之觸控面板2)的纜線連接或感應耦合，而利用前述之另一電子裝置中的電源。本實施方式的驅動電路16產生驅動訊號，且藉由導電件12而主動傳輸訊號至觸控筆1外。
於第5圖中，驅動電路16可包含計時器160(例如：時脈產生電路)、微控制器162以及訊號放大器164。計時器160提供驅動訊號。微控制器162控制計時器160所產生的驅動訊號，而訊號放大器164用以使驅動訊號增益放大至導電件12。
請參照第6A圖以及第6B圖。第6A圖繪示依據本案之一實施方式之觸控筆1以及觸控面板2的剖視圖。第6B圖繪示第6A圖中觸控筆1於觸控面板2上所定義之最大電場位置C1與觸控面板2的上視圖。如圖所示，於本實施方式中，觸控筆1之蓋體14的軸向D實質上垂直於觸控面板2的表面。觸控面板2包含多個行感測電極24以及多個列感測電極26。當觸控筆1接近觸控面板2的可感測範圍或實際接觸到觸控面板2時，觸控面板2感測到藉由觸控筆1之激勵而耦合到其行感測電極24及列感測電極26的電荷，以確定觸控筆1 在其表面上的位置。
於第6A圖中，當觸控筆1的蓋體14接觸(或緊鄰)觸控面板2時，觸控筆1的導電件12被激勵而產生電場線28，並與觸控面板2之行感測電極24及/或列感測電極26形成電容耦合。於前述結構配置下，觸控筆1與觸控面板2之間可形成電容路徑以便將來自觸控筆1的電荷耦合至行感測電極24以及列感測電極26。每個行感測電極24以及列感測電極26可分別將電荷耦合的訊號(電容值)傳輸至觸控面板2的處理單元(圖未示)。處理單元依據接收到訊號的行以及列而可確定觸控筆1於觸控面板2上所接觸的位置。
於第6B圖中，當觸控筆1接觸(或緊鄰)觸控面板2時，導電件12與觸控面板2中鄰近之導電元件(例如，行感測電極24及/或列感測電極26)之間形成電容。此時，觸控面板2上具有感應到導電件12之最大電場位置C1。此外，因為觸控筆1垂直於觸控面板2，因而導電件12於觸控面板2上的垂直投影為圓形，進而於觸控面板2上的最大電場位置C1可顯示為圓形。此時，最大電場位置C1重合於控筆1於觸控面板2上的接觸位置，且相關資訊係顯示於觸控筆1於觸控面板2上的接觸位置。
請參照第7圖。第7圖繪示依據本案之一實施方式之感測觸控筆1相對於觸控面板2之方位的方法流程圖。儘管本文將所揭示之方法繪示及描述為一系列步驟或事件，但應瞭解到，並不以限制性意義解讀此類步驟或事件之所繪示次序。舉例而言，除本文繪示及/或描述之次序外， 一些步驟可以不同次序發生及/或與其他步驟或事件同時發生。另外，實施本文描述之一或多個態樣或實施方式可並不需要全部繪示操作。進一步地，可在一或多個獨立步驟及/或階段中實施本文所描繪之步驟中的一或更多者。具體來說，感測觸控筆1相對於觸控面板2之方位的方法包含步驟1001至步驟1003。
於步驟1001中，基於一參考基準並藉由觸控筆1中的方向感測器19而感測觸控筆1的方位。舉例來說，方向感測器19可包含加速度計、陀螺儀或磁力計，但本案不以此為限。
於步驟1002中，基於前述之參考基準並藉由觸控面板2中的方向感測器29而感測觸控面板2的方位。舉例來說，方向感測器29可包含加速度計、陀螺儀或磁力計，但本案不以此為限。
於步驟1003中，基於步驟1001以及步驟1002所感測到的方位來計算觸控筆1相對於觸控面板2的方位。具體來說，前述之計算可包含觸控筆1藉由有線或無線通信而將其方向感測器19所讀取的訊號傳送至處理單元(圖未示)，而觸控面板2將其方向感測器29所讀取的訊號傳送至處理單元。接著，處理單元基於前述兩感應器所發送的方位而計算觸控筆1相對於觸控面板2的方位。於一些實施方式中，處理單元可設置於觸控面板2中。於一實施例中，處理單元可設置於觸控筆1，而觸控面板2將其方向感測器29之讀數傳送至觸控筆1，接著，觸控筆1可將其計算出的相對方位傳送回觸控面板2。
請參照第8A圖以及第8B圖。第8A圖繪示依據本案之一實施方式之觸控筆1以及觸控面板2的剖視圖。第8B圖繪示第8A圖中觸控筆1於觸控面板2上所定義之最大電場位置C2的虛擬接觸圖像與觸控面板2的上視圖。如圖所示，於本實施方式中，觸控筆1之蓋體14的軸向D與觸控面板2的表面相夾角度A，且蓋體14與觸控面板2的表面接觸於交點W。
於第8A圖及第8B圖中，當觸控筆1接觸觸控面板2時，觸控筆1的導電件12被激勵而產生電場線30，導電件12與觸控面板2中鄰近之導電元件(例如，行感測電極24及/或列感測電極26)之間會形成電容。此時，觸控面板2上具有感應到導電件12之最大電場位置C2(見第8B圖)。此外，由於觸控筆1之蓋體14於軸向D以及徑向R分別具有第一長度L1以及第二長度L2，且第二長度L2實質上相等於第一長度L1(見第2圖)，因而於觸控面板2上最大電場位置C2實質上顯示為圓形。再者，由於觸控筆1之蓋體14的軸向D與觸控面板2的表面相夾角度A，且觸控面板2與導電件12之間至少相距蓋體14的厚度，使得觸控面板2上的最大電場位置C2會偏離蓋體14於觸控面板2上的接觸位置W。亦即，最大電場位置C2的中心與接觸位置W會相距一補償距離M。
因此，在觸控筆1之蓋體14的軸向D與觸控面板2的表面相夾角度A，且觸控面板2與導電件12之間至少相距蓋體14的厚度的情況下，本實施方式藉由觸控筆1及觸控面板2中的方向感測器19及29並配合一處理單元(圖未示)，而可於觸控面板2上，將相關資訊顯示觸控筆1於觸控面板2上的 接觸位置W，而非顯示於觸控面板2的最大電場位置C2。
具體而言，本實施方式藉由觸控筆1及觸控面板2中的方向感測器19及29計算觸控筆1相對於觸控面板2的方位(例如，傾斜角度及/或傾斜方向)。處理單元依據所計算出的相對方位(例如：角度A)而從預先設計的相對方位對應補償距離M(最大電場位置C2與接觸位置W之間相距的距離)關係中得到此相對方位之下的補償距離M。接著，處理單元將前述之補償距離M回饋至觸控面板2，以進一步依據最大電場位置C2計算而得觸控筆1於觸控面板2上的接觸位置W，進而可於接觸位置W顯示相關資訊。舉例來說，當觸控筆1向右傾時，最大電場位置C2位在接觸位置W的右邊，所以此時於觸控面板2上會對像素(pixel)向左補償一補償距離M。相對地，當觸控筆1向左傾時，最大電場位置C2位在接觸位置W的左邊，所以此時於觸控面板2上會對像素(pixel)向右補償一補償距離M。
於實際應用中，可由實驗求得相對方位(例如，觸控筆1與觸控面板2的相對傾斜角度及/或傾斜方向)對應補償距離M的關係圖表。處理單元可依據實際上的相對方位而從關係圖表中取得相對應的補償距離M，並將補償距離M回饋至觸控面板2以計算觸控筆1於觸控面板2上的接觸位置W。於一些實施方式中，前述之處理單元可設置於觸控面板2中。可選地，處理單元也可設置於觸控筆1。
由以上對於本案之具體實施方式之詳述，可以明顯地看出，本實施方式之觸控筆中蓋體提供觸控筆於書寫時 可具有較佳的書寫感，且可提高觸控筆的耐磨性。此外，藉由蓋體的第一嵌入部以及第二嵌入部分別嵌入於導電件的通孔及開口，蓋體可穩固地結合於導電件。藉由前述結構配置可避免蓋體與導電件於使用過程中發生相對移動，以提高觸控筆於結構上的穩定性，並可增加觸控筆的使用壽命。本實施方式的觸控筆之蓋體還具有結合面。觸控筆之結合面與蓋體互相固定可增加蓋體與導電件之間的結合強度，以提高整體結構的穩定性。再者，在觸控筆之本體的軸向與觸控面板的表面相夾一角度，且觸控面板與導電件之間至少相距蓋體之厚度的情況下，本實施方式藉由觸控筆以及觸控面板中的方向感測器並配合一處理單元，可於觸控面板上，將相關資訊顯示於觸控筆於觸控面板上的接觸位置，而非顯示於觸控面板的最大電場位置。
前述多個實施方式的特徵使此技術領域中具有通常知識者可更佳的理解本案之各方面，在此技術領域中具有通常知識者應瞭解，為了達到相同之目的及/或本案所提及之實施方式相同之優點，其可輕易利用本案為基礎，進一步設計或修飾其他製程及結構，在此技術領域中具有通常知識者亦應瞭解，該等相同之結構並未背離本案之精神及範圍，而在不背離本案之精神及範圍下，其可在此進行各種改變、取代及修正。

Claims (7)

  1. 一種觸控筆，包含：一本體；一導電件，設置於該本體的一端，且具有至少一通孔；以及一蓋體，至少覆蓋該導電件遠離該本體的一部位，且嵌入於該通孔中，其中該導電件具有一開口，該開口設置於該導電件的該部位，且連通於該通孔，該蓋體還包含至少一第一嵌入部、至少一第二嵌入部以及一包覆部，該第一嵌入部的兩端連接該包覆部的一內表面，並通過該通孔，該第二嵌入部自該包覆部的該內表面延伸出並通過該開口。
  2. 如請求項1所述之觸控筆，其中該蓋體覆蓋於該導電件的該部位。
  3. 如請求項1所述之觸控筆，其中該導電件的該部位具有複數個結合面，該蓋體透過該些結合面與該導電件互相固定。
  4. 如請求項1所述之觸控筆，其中該第二嵌入部的一端連接該包覆部的該內表面，該第二嵌入部的另一端連接該第一嵌入部。
  5. 如請求項1所述之觸控筆，其中該導電件的材料包含聚甲醛(polyoxymethylene,POM)。
  6. 如請求項1所述之觸控筆，其中該蓋體的材料包含熱塑性聚胺基甲酸酯(thermoplastic polyurethane,TPU)。
  7. 如請求項1所述之觸控筆，更包含一驅動電路，且該驅動電路電性連接於該導電件。
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