具有力量及/或角度感测功能性的触摸屏触控笔的制作方法
【专利说明】具有力量及/或角度感测功能性的触摸屏触控笔
[0001 ] 相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案主张2013年8月22日申请的第61/868,899号美国临时申请案的权益，所述申请案以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003]本发明涉及一种用于与电子装置介接的触控笔，例如，电子装置(例如智能手机、平板计算机、电子阅读器等等)的触摸屏。
【背景技术】
[0004]触摸屏已普遍存在于(例如)包含智能手机、平板计算机、电子阅读器及众多其它装置的装置中。触摸屏触控笔允许用户输入数据，尤其是图形数据、核选标记、签名等等，或处置用户接口，包含用户屏幕的按钮、滑块或其它操作元件。然而，多数用户仍不习惯于用其等手指来画图。此外，运用现有触控笔，不可能轻易选择参数，例如线宽及色彩。多数触控笔仅为不具有关于触摸屏的特定或次要功能性的指向装置。一些常规触控笔最多允许测量点压力来确定线宽或使用调制方案来在用户手掌的触控与触控笔笔头的触控之间辨别。
【发明内容】
[0005]需要一种用于此类触摸屏应用的经改进触控笔，尤其需要一种允许容易地选择参数(例如(举例来说)线宽、线型或色彩)的触控笔。此外，需要由笔赋予的一定水平的艺术控制，例如，针对细线保持触控笔垂直及针对较宽线使触控笔倾斜的能力。一种推荐的智能触控笔将能够(例如)通过笔的旋转来辨别线宽的角度，其将允许实时控制色彩或明暗度或任何其它合适参数。经检测力量可用于控制(例如)色彩选择或色彩密度或任何其它合适参数。
[0006]根据各种实施例，触摸屏触控笔可经设计以包括所述触控笔的特定笔头，其允许(例如)选择一参数，例如色彩及线粗细。当用户对触控笔笔头施加压力时，所述笔头朝向所述触控笔的相对壁位移。可由所述触控笔的壁周围的电容式传感器的相对移位确定所述触控笔相对于触摸屏表面的角度(例如)以确定所述触摸屏上产生的标记的视觉参数，例如此类标记的色彩。可由适用传感器的电容的绝对移位确定位移量(例如)以确定另一视觉参数，例如所述屏幕上所画的线的宽度。此系统也可增强模拟笔在纸上拖拽的触觉反馈。
[0007]—个实施例提供一种结合显示装置使用的手持触控笔，其可包含:手持本体；笔头，其可移动地耦合到所述本体;及至少一个电容式传感器，其经配置以检测所述笔头相对于所述本体的移动。所述至少一个电容式传感器可包括:至少一个第一导电元件，其固定到所述本体或与所述本体成一体;及至少一个第二导电元件，其固定到所述可移动笔头或与所述可移动笔头成一体。所述笔头可经布置使得所述至少一个第一导电元件及所述至少一个第二导电元件彼此间隔开。所述至少一个电容式传感器可经配置以检测由所述笔头相对于所述本体的移动引起的所述至少一个第一导电元件与所述至少一个第二导电元件之间的相应距离的变化。
[0008]另一实施例提供一种结合显示装置使用的手持触控笔，其可包含:手持本体；外环，其固定到所述本体或与所述本体成一体;笔头，其布置于所述外环内且与所述外环间隔开，且可移动地耦合到所述本体以响应于施加到所述笔头的力量而相对于所述外环移动；及至少一个电容式传感器，其界定于所述外环与所述笔头之间且经配置以检测所述笔头与所述外环之间的相对移动。所述触控笔可经配置以在所述显示装置上产生标记，且可包含控制电子器件，所述控制电子器件经配置以:从所述触控笔的至少一个电容式传感器接收信号;及基于从所述至少一个电容式传感器接收的信号而产生信号以用于控制所述显示装置上产生的标记的视觉参数。
[0009]另一实施例提供一种系统，其包含:显示装置;及手持触控笔，其经配置以与所述显示装置交互以在所述显示装置上产生标记。所述触控笔可包含:手持本体;笔头，其可移动地耦合到所述本体;至少一个电容式传感器，其经配置以检测所述笔头相对于所述本体的移动;及控制电子器件，其经配置以:从所述触控笔的至少一个电容式传感器接收信号；及基于从所述至少一个电容式传感器接收的信号而产生信号以用于控制所述显示装置上产生的标记的视觉参数。
[0010]另一实施例提供一种系统，其包含:显示装置;及手持触控笔，其经配置以与所述显示装置交互以在所述显示装置上产生标记。所述触控笔可包含:手持本体;外环，其固定到所述本体或与所述本体成一体;笔头，其布置于所述外环内且与所述外环间隔开，且可移动地耦合到所述本体使得所述笔头可响应于施加到所述笔头的力量而相对于所述外环移动；至少一个电容式传感器，其界定于所述外环与所述笔头之间且经配置以检测所述笔头与所述外环之间的相对移动;及控制电子器件，其经配置以:从所述触控笔的至少一个电容式传感器接收信号，及基于从所述至少一个电容式传感器接收的信号而产生信号以用于控制所述显示装置上产生的标记的视觉参数。
【附图说明】
[0011]通过部分参考以下描述及随附图式可理解本发明的实例实施例，其中:
[0012]图1说明根据本发明的力量检测触控笔的简化视图；
[0013]图2A说明在触控笔笔头处包含多个电容式传感器的触控笔的实例实施例，所述触控笔笔头包含围绕接地导电元件布置的多个传感器元件；
[0014]图2B说明在触控笔笔头处包含多个电容式传感器的触控笔的实例实施例，所述触控笔笔头包含围绕多个传感器元件布置的接地导电元件；
[0015]图3说明经配置以检测触控笔笔头的横向移动的触控笔的实例配置；
[0016]图4说明经配置以检测触控笔笔头的横向移动及轴向移动两者的触控笔的实例配置；
[0017]图5说明图4的实例触控笔配置的另一视图；
[0018]图6说明用于提供轴向偏置力量及管理触控笔笔头的轴向移动的替代实施例；
[0019]图7说明经配置以检测触控笔笔头的横向移动的触控笔的另一实例配置；
[0020]图8说明经配置以检测触控笔笔头的横向移动及轴向移动两者的触控笔的另一实例配置；
[0021]图9说明经配置以通过使用在轴向方向上偏移彼此的多行电容式传感器检测触控笔笔头的横向移动及轴向移动两者的触控笔的另一实例配置;及
[0022]图10说明包含触控笔及具有电容式触摸屏的显示装置的实例系统。
【具体实施方式】
[0023]通过部分参考以下描述及随附图式可理解本发明的一些实施例，其中相似的元件符号指代相同或相似部件。
[0024]图1说明根据本发明的力量检测触控笔10的简化视图。力量检测触控笔10包含:本体12，其被设定大小及塑形为手持本体;笔头14，其可移动地耦合到所述本体;力量检测系统16，其经配置以检测笔头14相对于本体12的移动;及控制电子器件20，其经配置以分析来自力量检测系统16的信号且将相关数据信号传送到相关联显示装置，如下文论述。
[0025]力量检测系统16可经配置以检测触控笔笔头14相对于触控笔本体12在一或多个方向上的移动。举例来说，取决于特定实施例，力量检测系统16可经配置以检测:(a)笔头14相对于本体12 (例如)大体上垂直于触控笔本体12的纵轴A的横向移动(由箭头Ml指示此类横向移动)；或(b)笔头14相对于本体12(例如)大体上沿纵轴A或平行于纵轴A的轴向移动(由箭头Ma指示此类轴向移动)；(c)笔头14的横向移动及轴向移动两者。笔头14的此类移动可起因于用户以不同压力且以相对于显示装置10成不同角度将触控笔10的笔头14压抵于显示装置。
[0026]力量检测系统16可包含一或多个电容式传感器，所述一或多个电容式传感器经配置以检测笔头14的横向移动、轴向移动、或横向移动及轴向移动两者。如下文更详细论述，此类电容式传感器可包含:至少一个第一导电元件，其固定到触控笔本体12或与触控笔本体12成一体;及至少一个第二导电元件，其固定到可移动笔头14或与可移动笔头14成一体，其中第一导电元件及第二导电元件彼此交互以界定至少一个电容式传感器。
[0027]控制电子器件20可经配置以分析从力量检测系统16接收的信号(例如，来自电容式传感器的指示笔头14的移动的信号)，以计算一或多个参数，例如笔头14上的力量的角度(例如，指示触控笔10被固持为抵着显示装置所成的角度)及/或笔头14上的力量的量值(例如，指示用户将触控笔10压抵于显示装置所用的力量)。在一些实施例中，接着，控制电子器件20可以数据信号的形式将此类参数传送到显示装置，接着，所述显示装置可基于从触控笔10接收的数据信号影响屏幕上显示的标记(例如，由触控笔所画的点或线)的视觉外观。举例来说，所述显示装置可基于从触控笔接收的数据信号调整由所述触控笔追踪的标记的厚度/宽度、色彩、明