TWM531613U - 觸控筆 - Google Patents

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TWM531613U
TWM531613U TW105208455U TW105208455U TWM531613U TW M531613 U TWM531613 U TW M531613U TW 105208455 U TW105208455 U TW 105208455U TW 105208455 U TW105208455 U TW 105208455U TW M531613 U TWM531613 U TW M531613U
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TW105208455U
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Chi-Wai Chan
Te-Sen Liu
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Kye Systems Corp
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03545—Pens or stylus

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Description

觸控筆
本新型係關於一種觸控筆，特別關於一種適用於電容式觸控面板的主動式觸控筆。
觸控面板可以讓使用者以手寫的方式輸入指令，因此被用作電子裝置的輸入元件之一。由於觸控面板能與顯示螢幕整合，因此在近年來已經成為電子裝置的標準輸入元件。其中電容式觸控面板由於定位精準、對觸碰的感應靈敏而成為主流的觸控面板。
電容式觸控面板分為自容式觸控面板與互容式觸控面板。而不管哪一種觸控面板，均是偵測、推估電容的變化，以對應地判斷觸控點。而現今用於電容式觸控面板的觸控筆通常為被動式觸控筆。被動式觸控筆通常僅僅用來取代人手，其主要作用類似於人手改變觸控面板上被觸控點的感測電極等效電容值，從而使得觸控面板的嵌入式控制器有能力偵測觸控點。
然而若是被動式觸控筆的筆尖大小接近於一個感測電極的大小，甚或筆尖大小小於感測電極的大小，則被動式觸控筆對感測電極的等效電容值的改變就極其有限，導致觸控面板的嵌入式控制器難以偵測到觸控點。而觸控面板的觸控電極大小隨著產品不同，因此往往無法以一支被動式觸控筆來適用於大多數的觸控面板。因此當使用者擁有多個具有電容式觸控面板的電子裝置時，若使用者習慣使用觸控筆來操作電子裝置，則往往需要準備多支與前述電子裝置配對的觸控筆。
更具體來說，當觸控筆的筆頭大於感測電極時，觸控面板對於觸碰點的定位精確度會下降。例如使用者可能只想要描繪細線，卻因為觸控筆筆頭同時觸碰多個感應電極，使得最終呈現在畫面上的是粗線。
為解決上述問題，本新型在於提供一種不受限於感測電極大小的觸控筆。
依據本新型一實施例的觸控筆，具有筆殼、電源、升壓模組、導電筆頭與洩流電路。筆殼表面、筆殼外側或筆殼內側具有至少一導電部。電源用以提供第一直流電能。升壓模組電性連接於電源，用以於被致能時將第一直流電能轉換為第二直流電能，第二直流電能的電壓大於第一直流電能的電壓。洩流電路分別電性連接升壓模組、導電筆頭與導電部，當導電筆頭觸碰於物件時，洩流電路透過導電筆頭從物件抽取電荷至導電部。
綜上所述，本新型所揭示的觸控筆，係藉由主動地從物件(觸控面板)抽取電荷，使得觸控面板被觸控筆觸碰的位置對應的感應電極感應的電壓改變，讓觸控面板的嵌入式控制器能辨識出觸碰點。
以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本新型之精神與原理，並且提供本新型之專利申請範圍更進一步之解釋。
以下在實施方式中詳細敘述本新型之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本新型之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本新型相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本新型之觀點，但非以任何觀點限制本新型之範疇。
請參照圖1，其係依據本新型一實施例的觸控筆功能方塊圖。如圖1所示，依據本新型一實施例的觸控筆1000具有電源1100、升壓模組1200、導電筆頭1300與洩流電路1400。升壓模組1200電性連接於電源1100，洩流電路1400分別電性連接升壓模組1200、導電筆頭1300與電源1100。電源1100用以提供第一直流電能P1。舉例來說，電源1100例如為一電池，提供3.7伏特的電能。具體來說，電源1100可以是不可充電電池或可充電電池如鋰電池、鎳氫電池，本新型於此不加以限定。
升壓模組1200用以於被致能時將第一直流電能P1轉換為第二直流電能P2，第二直流電能的電壓大於第一直流電能的電壓。於一實施例中，如圖1所示，升壓模組1200具有直流交流轉換器1210與交流直流轉換器1220。直流交流轉換器1210電性連接電源1100，並且將第一直流電能P1轉換為第一交流電能P3。而交流直流轉換器1220電性連接直流交流轉換器1210，並將第一交流電能P3轉換為第二直流電能P2。藉由升壓模組1200的連接方式，從升壓模組1200的正輸出端與負輸出端所量到的電壓差(第二直流電能的電壓)，會大於從電源1100的正極與負極所能量到的電壓差(第一直流電能P1的電壓)。然而本新型並不對實際的配置有所限制，所屬領域具有通常知識者當能適當地調整。
洩流電路1400透過導電筆頭1300從物件抽取電荷至導電部。物件例如是觸控面板。具體來說，請參照圖2A與圖2B，其中圖2A係依據本新型一實施例的洩流電路示意圖，而圖2B係依據本新型一實施例的導電筆頭剖面示意圖。如圖2A所示，洩流電路1400中的放大器OP1、放大器OP2主要發揮抽取電荷的作用。當正壓端+VCC與負壓端-VCC有正常供電時，發光二極體LD1會發光，來指示正常運作。齊納二極體D4、D5與電晶體Q2、Q4用來發揮分壓與穩壓的作用。端點TP2如後續所述電性連接至暴露於觸控筆1000的導電部。而電路架構圖中的接地端GND於一實施例中電性連接至電源1100的負端。於另一實施例中，接地端GND也電性耦合至導電部TP2。因此，從導電筆頭1300處汲取的電荷，會釋放到導電部TP2。於本實施例中，正電壓端+VCC的電位高於接地端GND的電位，接地端GND的電位高於負電壓端-VCC的電位。
此外，於本實施例中，由於接線複雜，因此所有標示O2的端點實際上於電路中為同一端點。所有標示U3-3的端點在電路中為同一端點。所有標示U3-5的端點在電路中為同一端點。
於本實施例中，導電筆頭1300具有第一電極1301、第二電極1302與第三電極1303，三個電極之間彼此絕緣。其中第一電極1301具有直徑D，並且如圖2A，第一電極1301電性連接放大器OP1的負輸入端IN-並經過電容C20與電阻R25耦接至放大器OP1的輸出端。第二電極1302套設於第一電極1301外側，並電性連接至洩流電路1400的接地端GND。第三電極1303套設於第二電極1302外側，並電性連接至放大器OP2的輸出端。
通常的電容式觸控面板，分為自容式感應與互容式感應。以自容式感應而言，例如以下電極(遠離觸控螢幕表面的電極)為共通電極、以上電極(靠近觸控螢幕表面的電極)為感應電極為例。觸控面板發出脈衝信號或步階信號至感應電極，隨後偵測感應電極的電壓，來判斷感應電極是否有被觸碰。當感應電極未被觸碰時，偵測所得到的電壓例如為第一電壓。則當感應電極被觸碰時，偵測得到的第二電壓會低於第一電壓。以互容式觸控面板為例，觸控面板發出脈衝信號至傳送電極(TX)，而從感應電極(RX)偵測其因為電容耦合而感應到的電壓。當感應電極未被觸碰時，偵測所得到的電壓例如為第三電壓。則當感應電極被觸碰時，偵測得到的第四電壓會低於第三電壓。而前述一實施例中的洩流電路1400，就是從觸控面板的感應電極抽取電荷，使得感應電極的電壓下降，從而讓觸控面板的嵌入式控制器能判斷出觸碰點。
於一實施例中，請一並參照圖1與圖3，其中圖3係依據本新型一實施例的觸控筆外觀示意圖。觸控筆1000更具有致能元件1500、充電晶片1600、指示元件1700與筆殼1800。致能元件1500分別電性連接電源1100與升壓模組1200的直流交流轉換器1210。於一實施例中，致能元件1500例如為設置於筆殼1800的按鍵。當致能元件1500被制動(按壓)時，致能元件1500致能直流交流轉換器1210產生第一交流電能P3，從而使得交流直流轉換器1220能對洩流電路1400提供第二直流電能P2。
於一實施例中，當觸控筆1000被電性連接至一外部電源(未繪示)時，充電晶片1600從外部電源汲取電能對電源1100充電。並且充電晶片1600同時控制指示元件1700發出指示信號，讓使用者能了解當前觸控筆1000的充電狀態。於一實施例中，充電晶片1600係以有線的方式(例如通用序列傳輸線USB)電性連接至外部電源。於另一實施例中，充電晶片1600具有電磁感應線圈，而能以無線的方式使用一個具電磁線圈充電功能的外部電源來對電源1100充電。
於一實施例中，指示元件1700除了電性連接於充電晶片1600，還電性連接至升壓模組1200。更具體來說，指示元件1700係電性連接至直流交流轉換器1210。因此當觸控筆1000正常使用中，直流交流轉換器1210被致能，同時指示元件1700能發出指示信號告知使用者當前使用狀況。
於另一實施例中，筆殼1800上具有導電部TP2。導電部TP2電性耦合至電源1100的負極以及洩流電路1400。具體來說，導電部TP2設置在筆殼1800的表面上、其內部或其外部，當使用者握持觸控筆1000時，手指會碰觸的區域。當使用者使用觸控筆1000操作電子裝置的觸控面板時，觸控筆1000的洩流電路1400透過導電筆頭1300從觸控面板抽取電荷，並通過導電部TP2與人體，將電荷釋放至地。於一實施例中，導電部TP2的數量不限定為一個，筆殼1800可具有多個導電部TP2。如此，當使用者握持觸控筆1000時更容易碰觸到導電部TP2，而無須以限定的姿勢來握持觸控筆1000。於另一實施例中，筆殼1800可設計為金屬筆殼，則整個筆殼1800就是導電部TP2。於再一實施例中，筆殼1800上的多個導電部TP2可作為外觀設計的一部份，賦予觸控筆1000優美的外觀。
由於前述的架構，使得觸控筆1000的導電筆頭1300的直徑D不需要特地限制其大小。即使導電筆頭1300的直徑D小於觸控面板的感應電極的長或寬，觸控筆1000仍然能從所觸碰的感應電極抽取電荷，使得觸控面板能偵測到感應電極的電壓與預設值(未被觸碰時)不同，從而判斷出觸碰點。現有一般的感應電極的長寬大約4毫米，而基於前述作動方式，依據本新型的觸控筆1000得以實現直徑小於等於5毫米的導電筆頭。於一實施例中，導電筆頭1300的直徑為1.8毫米。
綜上所述，依據本新型所揭示的觸控筆，係藉由主動地從物件(觸控面板)抽取電荷，使得觸控面板被觸控筆觸碰的位置對應的感應電極感應的電壓改變，讓觸控面板的嵌入式控制器能辨識出觸碰點。
雖然本新型以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型。在不脫離本新型之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本新型之專利保護範圍。關於本新型所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
1000‧‧‧觸控筆
1100‧‧‧電源
1200‧‧‧升壓模組
1210‧‧‧直流交流轉換器
1220‧‧‧交流直流轉換器
1300‧‧‧導電筆頭
1301~1303‧‧‧電極
1400‧‧‧洩流電路
1500‧‧‧致能元件
1600‧‧‧充電晶片
1700‧‧‧指示元件
1800‧‧‧筆殼
OP1、OP2‧‧‧放大器
R1~R28‧‧‧電阻
C6~C22‧‧‧電容
D4、D5‧‧‧齊納二極體
D‧‧‧直徑
Q2、Q4‧‧‧電晶體
+VCC、V+‧‧‧正壓端
-VCC、V-‧‧‧負壓端
IN+、IN-‧‧‧輸入端
OUT‧‧‧輸出端
LD1‧‧‧發光二極體
VR1‧‧‧可變電阻
GND‧‧‧接地端
TP2‧‧‧導電部
U3-3、U3-5、O2‧‧‧端點
圖1係依據本新型一實施例的觸控筆功能方塊圖。 圖2A係依據本新型一實施例的洩流電路示意圖。 圖2B係依據本新型一實施例的導電筆頭剖面示意圖。 圖3係依據本新型一實施例的觸控筆外觀示意圖。
1000‧‧‧觸控筆
1100‧‧‧電源
1200‧‧‧升壓模組
1210‧‧‧直流交流轉換器
1220‧‧‧交流直流轉換器
1300‧‧‧導電筆頭
1400‧‧‧洩流電路
1500‧‧‧致能元件
1600‧‧‧充電晶片
1700‧‧‧指示元件
1800‧‧‧筆殼
TP2‧‧‧導電部

Claims (8)

  1. 一種觸控筆，包含：至少一導電部；一電源，用以提供一第一直流電能；一升壓模組，電性連接於該電源，用以於被致能時將該第一直流電能轉換為一第二直流電能，該第二直流電能的電壓大於該第一直流電能的電壓；一導電筆頭，電性連接該至少一導電部；以及一洩流電路，分別電性連接該升壓模組、該導電筆頭與該電源，當該導電筆頭觸碰於一物件時，該洩流電路透過該導電筆頭從該物件抽取電荷至該至少一導電部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的觸控筆，其中該升壓模組包含：一直流交流轉換器，電性連接該電源，用以於被致能時將該第一直流電能轉換為一交流電能；以及一交流直流轉換器，分別電性連接該直流交流轉換器與該洩流電路，用以將該交流電能轉換為該第二直流電能以對該洩流電路供電。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的觸控筆，更包含一致能元件，分別電性連接該電源與該升壓模組，該致能元件於被制動時致能該升壓模組。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的觸控筆，其中該致能元件分別電性連接該電源與該直流交流轉換器，用以致能該直流交流轉換器。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的觸控筆，該至少一導電部電性耦合該電源的負極。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的觸控筆，其中該導電筆頭的一直徑小 於5毫米。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的觸控筆，其中該直徑為1.8毫米。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的觸控筆，更包含一筆殼，該至少一導電部位於該筆殼之表面、該筆殼之外側或該筆殼之內部。
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