TWI802256B - 主動式觸控筆的筆頭 - Google Patents

Abstract

一種主動式觸控筆的筆頭，包括一第一電極以及一第二電極。該第二電極設置於該第一電極之一側，且具有一第一開口及一第二開口。該第二電極與該第一電極係沿著一第一方向配置。該第一開口小於該第二開口，且位在該第一電極及該第二開口之間。該第一電極遠離該第一開口的一端與該第一開口之間具有一第一距離。該第一開口及該第二開口之間具有一第二距離。

Description

主動式觸控筆的筆頭

本發明是有關一種主動式觸控筆，特別是關於一種主動式觸控筆的筆頭。

主動式觸控筆已應用在手機或筆電等具有觸控螢幕的電子裝置，主動式觸控筆可以在觸控螢幕上進行書寫，也可以透過傾斜角度來改變線條的粗細，讓主動式觸控筆使用起來更像真筆。

本發明的目的之一在於提出一種主動式觸控筆的筆頭。

根據本發明，一種主動式觸控筆的筆頭，包括一第一電極以及一第二電極。該第二電極設置於該第一電極之一側，且具有一第一開口及一第二開口。該第二電極與該第一電極係沿著一第一方向配置。該第一開口小於該第二開口，而且位在該第一電極及該第二開口之間。該第一電極遠離該第一開口的一端與該第一開口之間具有一第一距離。該第一開口及該第二開口之間具有一第二距離。該第一距離為2.5mm~6mm，該第二距離為4mm~10mm。

本發明的主動式觸控筆的筆頭設計，可以讓接受觸控筆輸入的觸控裝置(例如觸控螢幕)更準確的判斷該筆頭的位置以及主動式觸控筆的傾斜角度。

10:筆頭

12:第一電極

13:桿體

14:第二電極

142:第一開口

144:第二開口

20:觸控螢幕

22:位置

24:位置

30:第一下行信號

32:第二下行信號

40:筆頭

42:第三電極

422:第三開口

424:第四開口

50:筆頭

60:筆頭

62:第一電極

63:桿體

70:筆頭

72:第一電極

73:桿體

圖1顯示本發明主動式觸控筆的筆頭的第一實施例。

圖2顯示判斷主動式觸控筆傾斜角度的實施例。

圖3顯示本發明主動式觸控筆的筆頭的第二實施例。

圖4顯示本發明主動式觸控筆的筆頭的第三實施例。

圖5顯示本發明主動式觸控筆的筆頭的第四實施例。

圖6顯示本發明主動式觸控筆的筆頭的第五實施例。

圖1顯示本發明主動式觸控筆的筆頭的第一實施例。筆頭10包括一第一電極12及一第二電極14，第二電極14與第一電極12是沿著圖1中往下的方向配置。第二電極14設置於第一電極12的一側且不與第一電極12接觸。桿體13延著圖1中往下的方向延伸，通過第二電極14連接至第一電極12。第一電極12是用以接觸觸控裝置，例如觸控螢幕20。為了避免刮傷觸控螢幕20的表面，第一電極12可以是導電塑膠。由於第一電極12在觸控螢幕20上滑動時，導電塑膠可能出現磨損，因此第一電極12的外部可以再包覆一絕緣體(圖中未示)來保護導電塑膠。在一實施例中，第一電極12也可以是導電金屬，為了避免導電金屬刮傷觸控螢幕20的表面，第一電極12的外部會包覆一絕緣體(圖中未示)來保護觸控螢幕。桿體13可以是導電塑膠、金屬或混合導電塑膠與金屬的導電材質。桿體13及第一電極12可以是相同材質或不同材質，當桿體13及第一電極12為相同材質時，桿體13及第一電極12可以是一體成型。

在圖1中，第二電極14為一環狀電極且環繞桿體13的一部分。第二電極14具有一第一開口142及一第二開口144，第一開口142小於第二開口144，即第二開口144的寬度d1大於該第一開口的寬度c1。桿體13穿過第一開口142及第二開口144，其中第一開口142是位在第一電極12及第二開口144之間。 第一電極12遠離第一開口142的一端與第一開口142之間具有距離a1，而第一開口142及第二開口144之間具有距離b1。在一實施例中，第二開口144的寬度d1小於第一開口142的寬度c1與第二距離b1的總和c1+b1。在圖1的實施例中，第一電極12遠離第一開口142的一端是指第一電極12的下緣，故距離a1是第一電極12的下緣至第一開口142的距離。

筆頭10的第一電極12是用以發送一第一下行信號給觸控螢幕20，觸控螢幕20接收該第一下行信號以判斷主動式觸控筆的位置。筆頭10的第二電極14是用以發送一第二下行信號給觸控螢幕20，觸控螢幕20接收該第一下行信號與該第二下行信號，並據以判斷主動式觸控筆的傾斜角度。參照圖2，當主動式觸控筆的筆頭10觸碰觸控螢幕20以進行輸入操作時，第一電極12會發送第一下行信號30至觸控螢幕20，使得觸控螢幕20的第一區域內的感應量出現變化。觸控螢幕20可以根據第一區域內的感應量變化計算出對應第一電極12的位置22。同樣的，筆頭10的第二電極14也會發送第二下行信號32至觸控螢幕20，使得觸控螢幕20的第二區域內的感應量出現變化。觸控螢幕20可以根據第二區域內的感應量變化計算出對應第二電極14的位置24。觸控螢幕20藉由計算位置22及24之間的距離L1來判斷主動式觸控筆的傾斜角度。當距離L1越大時，代表主動式觸控筆的傾斜角度越大。在一實施例中，第一下行信號30與第二下行信號32可以是相同的信號，並且第一下行信號30與第二下行信號32的發送時間錯開。

在圖2中，第二電極14除了可以用來發送第二下行信號32之外，也可以用來接收來自觸控螢幕20的上行信號(圖中未示)。第二電極14發送第二下行信號32及接收上行信號的時間必需錯開，例如第二電極14可以在一第一時段發送第二下行信號32，並在一第二時段接收上行信號。

參照圖1及圖2，為了讓觸控螢幕20可以更精確的判斷傾斜角 度，本發明在此提供筆頭10的較佳規格作為說明，但本發明不限於此。距離a1為2.5mm~6mm，距離b1為4mm~10mm，寬度c1及d1可依工業設計(ID design)的需求決定，例如寬度d1大於c1且小於c1+b1。在一實施例中，距離a1為4mm，距離b1為7mm，寬度c1為2.6mm，寬度d1為6.7mm。

圖3顯示本發明主動式觸控筆的筆頭的第二實施例。圖3的筆頭40除了具有圖1所示的第一電極12及第二電極14之外，還具有一第三電極42。在圖3的實施例中，筆頭40的第二電極14只用來發送第二下行信號32。在筆頭40中，觸控螢幕20發送的上行信號是由第三電極42接收。第三電極42係沿著圖3中往下的方向設置於第一電極12與第二電極14之間。第三電極42為一環狀電極且環繞桿體13的一部分，而第二電極14環繞且覆蓋第三電極42的一部分。第一電極12、第二電極14及第三電極42之間互不接觸。第三電極42具有一第三開口422及一第四開口424，其中第三開口422在第二電極14的外部，而第四開口424在第二電極14的內部，即第一開口142在第三開口422及第四開口424之間，第四開口424在第一開口142及第二開口144之間。桿體13穿過第一開口142、第二開口144、第三開口422及第四開口424。第一電極12遠離第三開口422的一端與第三開口422之間具有距離a2。第一開口142與第二開口144之間具有距離b2。在一實施例中，第二開口144的寬度d2大於第一開口142的寬度c2，且小於第一開口142的寬度c2與第二距離b2的總和c2+b2。第三開口422與第一開口142之間具有距離f1。第一電極12遠離第三開口422的一端與第一開口142之間具有距離e1=a2+f1。在圖3的實施例中，第一電極12遠離第三開口422的一端是指第一電極12的下緣，故距離a2是第一電極12的下緣至第三開口422的距離。

為了讓觸控螢幕20可以更精確的判斷傾斜角度，本發明在此提供筆頭40的較佳規格作為說明，但本發明不限於此。距離a2為2.5mm~5.5mm。距離b2為4mm~10mm。距離e1為3mm~6mm。寬度c2、寬度d2、第三開口422的寬 度g1及第四開口424的寬度h1可依工業設計的需求決定，例如寬度d2大於c2且小於c2+b2。在一實施例中，距離a2為3mm，距離b2為7mm，寬度c2為4.2mm，寬度d2為6.7mm，距離e1為4.5mm，距離f1為1.5mm，寬度g1為2.6mm。

圖4顯示本發明主動式觸控筆的筆頭的第三實施例。類似於圖3的筆頭40，圖4的筆頭50同樣包括第一電極12、第二電極14及第三電極42，差別在於筆頭50的第三電極42未被第二電極14環繞，而是與第二電極相鄰。桿體13穿過第二電極14的第一開口142及第二開口144和第三電極42的第三開口422及第四開口424。第三電極42的第四開口424在第一開口142及第三開口422之間。第一電極12、第二電極14及第三電極42之間互不接觸。筆頭50的第一電極12及第二電極14分別用以發送第一下行信號及第二下行信號，第三電極42是用於接收觸控螢幕20的上行信號。第一電極12遠離第三開口422的一端與第三開口422之間具有距離a3。第一開口142與第二開口144之間具有距離b3。在一實施例中，第二開口144的寬度d3大於第一開口142的寬度c3，且小於第一開口142的寬度c3與第二距離b3的總和c3+b3。第三開口422與第四開口424之間具有距離f2。第一開口142與第四開口424之間具有距離i1。第一電極12遠離第三開口422的一端與第一開口142之間具有距離e2=a3+f2+i1。在圖4的實施例中，第一電極12遠離第三開口422的一端是指第一電極12的下緣，故距離a3是第一電極12的下緣至第三開口422的距離。

為了讓觸控螢幕20可以更精確的判斷傾斜角度，本發明在此提供筆頭50的較佳規格作為說明，但本發明不限於此。距離a3為2.5mm~5mm。距離b3為4mm~10mm。距離f2為0.5mm~2.5mm。距離i1為0.5mm~1.5mm。距離e2為3.5mm~6mm。寬度c3、寬度d3、第三開口422的寬度g2及第四開口424的寬度h2可依工業設計的需求決定，例如寬度d3大於c3且小於c3+b3。在一實施例中，距離a3為3mm，距離b3為7mm，寬度c3為4.2mm，寬度d3為6.7mm，距離e2為5.5mm， 距離f3為1.5mm，寬度g2為2.6mm，寬度h2為4mm，距離i1為1mm。

如圖2所示，第一下行信號30是觸控筆的筆身裡的控制器(圖中未示出)經由桿體13提供給第一電極12。當第一電極12發送第一下行信號30時，桿體13也會發出下行信號30。在筆頭10傾斜的情況下，如果桿體13發出的下行信號30太強，可能導致觸控螢幕20計算出的第一電極12的位置22出現偏移。為了降低位置22的偏移程度，本發明可以縮小桿體13的寬度以降低桿體13發出的下行信號30的強度，或是增加第一電極12的寬度以提高第一電極12發出的下行信號30的強度。換言之，本發明可以讓第一電極12的寬度大於桿體13的寬度，使觸控螢幕20計算出的位置22接近於第一電極12實際接觸觸控螢幕20的位置。

圖5顯示本發明主動式觸控筆的筆頭的第四實施例，其中第一電極62的寬度大於桿體63的寬度。類似圖1的筆頭10，圖5的筆頭60同樣具有第二電極14，差別在於，筆頭60的第一電極62為圓球形狀，而且第一電極62的直徑(或寬度)D1大於桿體63的直徑(或寬度)D2。在圖5的實施例中，第一電極62為圓球形狀，但本發明不限於此，第一電極62也可以是其他規則或不規則形狀，只要第一電極62的寬度D1大於桿體63的寬度D2即可。由於第一電極62的直徑D1大於桿體63的直徑D2，因此第一電極62送出的下行信號的強度會大於桿體63送出的下行信號的強度，使得觸控螢幕20可以更精確的判斷第一電極62的位置。此外，由於第一電極62為圓球形狀，第一電極62投影在觸控螢幕20的範圍皆相同，因此觸控螢幕20計算出來的觸控筆的位置較不會受到主動式觸控筆的傾斜角度影響。為了避免刮傷觸控螢幕的表面，第一電極62可以是導電塑膠，第一電極62的外部可以再包覆一絕緣體64來保護第一電極62，防止第一電極62被磨損。在一實施例中，第一電極62也可以是導電金屬，為了避免導電金屬所製成的第一電極62刮傷觸控螢幕20的表面，第一電極62的外部會包覆絕緣體64來保護觸控螢幕。桿體63可以是導電塑膠、金屬或混合導電塑膠與金屬的導電材質。桿體 63及第一電極62可以是相同材質或不同材質，當桿體63及第一電極62為相同材質時，桿體63及第一電極62可以是一體成型。

為了讓觸控螢幕20可以更精確的判斷第一電極62的位置，本發明在此提供筆頭60的較佳規格作為說明，但本發明不限於此。直徑D1大於0.8mm，且直徑D1與直徑D2的比值(D1/D2)大於1.5，絕緣體64的厚度為0.1mm~0.5mm，第一電極62的圓心為絕緣體64的圓心。在一實施例中，直徑D1為1.2mm。

圖6顯示本發明主動式觸控筆的筆頭的第五實施例，其中第一電極的寬度大於桿體的寬度。類似圖1的筆頭10，圖6的筆頭70同樣具有第二電極14，差別在於，筆頭70的第一電極72為弧狀，其中弧狀可以是但不限於半圓球形狀。第一電極72的直徑(或寬度)D3大於桿體73的直徑(或寬度)D4。在圖6的實施例中，第一電極72具有弧狀表面，但本發明不限於此，第一電極72也可以是其他規則或不規則形狀，只要第一電極72的寬度D3大於桿體73的寬度D4即可。筆頭70還包括絕緣體74在第一電極72及第二電極14之間。絕緣體74包覆部分的桿體73並抵止於第一電極72的一側，為第一電極72提供結構上的強度。為了避免刮傷觸控螢幕的表面，第一電極72可以是導電塑膠。在一實施例中，絕緣體74也可以包覆第一電極72，防止第一電極72被磨損。在一實施例中，第一電極72也可以是導電金屬，為了避免導電金屬刮傷觸控螢幕的表面，絕緣體74可以包覆第一電極72來保護觸控螢幕20。桿體73可以是導電塑膠或、金屬或混合導電塑膠與金屬的導電材質。桿體73及第一電極72可以是相同材質或不同材質，當桿體73及第一電極72為相同材質時，桿體73及第一電極72可以是一體成型。

為了讓觸控螢幕20可以更精確的判斷第一電極72的位置，本發明在此提供筆頭70的較佳規格作為說明，但本發明不限於此。直徑D3大於1mm，且直徑D3與直徑D4的比值(D3/D4)大於2。在一實施例中，直徑D3為1.6mm。

在圖1至圖6的實施例中，基於圖式簡潔的目的，省略了筆頭的外 殼。筆頭的外殼為一圓錐體，以絕緣材料製成。圖1、圖5與圖6的第二電極14是環設於筆頭外殼的內壁。圖3與圖4的第二電極14與第三電極42也是環設於筆頭外殼的內壁，藉由該內壁的結構或其他固定的手段，使第二電極14與第三電極42分開且固定於筆頭外殼的內部。

在圖1至圖6的實施例中，基於圖式簡潔的目的，省略了繪製觸控筆的筆身。筆身是連接在筆頭的一端，供使用者握持。筆身內具有空間容置桿體，筆身裡面設置有控制器，用於提供下行信號給第一電極與第二電極。在一實施例中，桿體為導體，該控制器電連接該桿體，並經由該桿體將該下行信號提供給第一電極。

上述各實施例之規格，係經由反覆的實驗及模擬而產生，能夠有助於觸控螢幕準確的偵測觸控筆的位置以及傾斜角。

以上對於本發明之較佳實施例所作的敘述係為闡明之目的，而無意限定本發明精確地為所揭露的形式，基於以上的教導或從本發明的實施例學習而作修改或變化是可能的，實施例係為解說本發明的原理以及讓熟習該項技術者以各種實施例利用本發明在實際應用上而選擇及敘述，本發明的技術思想企圖由之後的申請專利範圍及其均等來決定。

10:筆頭

12:第一電極

13:桿體

14:第二電極

142:第一開口

144:第二開口

Claims (20)

1. 一種主動式觸控筆的筆頭，包括：一第一電極；以及一第二電極，設置於該第一電極之一側，具有一第一開口及一第二開口，該第二電極與該第一電極係沿著一第一方向配置，該第一開口小於該第二開口，且是在該第一電極與該第二開口之間；其中，該第一電極遠離該第一開口的一端與該第一開口之間具有一第一距離，該第一開口及該第二開口之間具有一第二距離，該第一距離為2.5mm~6mm，該第二距離為4mm~10mm。
2. 如請求項1所述的主動式觸控筆的筆頭，其中該第二開口的寬度大於該第一開口的寬度，且小於該第一開口的寬度與該第二距離的總和。
3. 如請求項1所述的主動式觸控筆的筆頭，其中該第一距離為4mm，該第二距離為7mm，該第一開口的寬度為2.6mm，該第二開口的寬度為6.7mm。
4. 如請求項1所述的主動式觸控筆的筆頭，其中該第二電極於一第一時段發送一第二下行信號，於一第二時段接收一上行信號。
5. 如請求項1所述的主動式觸控筆的筆頭，更包括：一第三電極，沿著該第一方向設置於該第一電極與該第二電極之間，用以接收一上行信號，該第三電極具有一第三開口及一第四開口；其中，該第二電極環繞該第三電極的一部分，該第三開口在該第二電極的外部，該第四開口在該第二電極內部；其中，該第一電極遠離該第三開口的一端與該第三開口之間具有一 第三距離，該第三開口及該第一開口之間具有一第四距離。
6. 如請求項5所述的主動式觸控筆的筆頭，其中該第一距離為3mm~6mm，該第三距離為2.5mm~5.5mm，該第四距離為0.5mm~3mm。
7. 如請求項5所述的主動式觸控筆的筆頭，其中該第一距離為4.5mm，該第二距離為7mm，該第三距離為3mm，該第四距離為1.5mm，該第一開口的寬度為4.2mm，該第二開口的寬度為6.7mm，該第三開口的寬度為2.6mm。
8. 如請求項1所述的主動式觸控筆的筆頭，更包括：一第三電極，沿著該第一方向設置於該第一電極與該第二電極之間，用以接收一上行信號，該第三電極具有一第三開口及一第四開口；其中，該第三電極相鄰於該第二電極，該第四開口在該第一開口及該第三開口之間；其中，該第一電極遠離該第三開口的一端與該第三開口之間具有一第三距離，該第三開口及該第四開口之間具有一第四距離，該第四開口及該第一開口之間具有一第五距離。
9. 如請求項8所述的主動式觸控筆的筆頭，其中該第一距離為3.5mm~6mm，該第三距離為2.5mm~5mm，該第四距離為0.5mm~2.5mm，該第五距離為0.5mm~1.5mm。
10. 如請求項8所述的筆頭，其中該第一距離為5.5mm，該第二距離為7mm，該第三距離為3mm，該第四距離為1.5mm，該第五距離為1mm，該第一開口的寬度為4.2mm，該第二開口的寬度為6.7mm，該第三開口的寬度為2.6mm，該第四開口的寬度為4mm。
11. 如請求項1、5、或8所述的主動式觸控筆的筆頭，其中更包括一桿體為導體材質，該桿體沿著該第一方向延伸，通過該第二電極連接至該第一電極，該桿體具有一第一直徑。
12. 如請求項11所述的主動式觸控筆的筆頭，其中該第一電極為圓球形狀，且具有一第二直徑，該第二直徑與該第一直徑的比值大於1.5。
13. 如請求項12所述的主動式觸控筆的筆頭，其中該第二直徑大於0.8mm。
14. 如請求項12所述的主動式觸控筆的筆頭，其中該第二直徑為1.2mm。
15. 如請求項12所述的主動式觸控筆的筆頭，更包括一絕緣體包覆該第一電極，且具有厚度為0.1mm~0.5mm。
16. 如請求項15所述的主動式觸控筆的筆頭，其中該第一電極的圓心為該絕緣體的圓心。
17. 如請求項11所述的主動式觸控筆的筆頭，其中該第一電極為弧狀，且具有一第二直徑，該第二直徑與該第一直徑的比值大於2。
18. 如請求項17所述的主動式觸控筆的筆頭，其中該第二直徑大於1mm。
19. 如請求項17所述的主動式觸控筆的筆頭，其中該第二直徑為1.6mm。
20. 如請求項11所述的主動式觸控筆的筆頭，其中該第一電極為導電塑膠，該桿體為導電塑膠、金屬或混合導電塑膠與金屬的導電材質。

Images