触控笔的制作方法

本发明涉及一种触控笔，特别涉及一种适用于电容式触控面板的主动式触控笔。

背景技术：

触控面板可以让使用者以手写的方式输入指令，因此被用作电子装置的输入元件之一。由于触控面板能与显示屏幕整合，因此在近年来已经成为电子装置的标准输入元件。其中电容式触控面板由于定位精准、对触碰的感应灵敏而成为主流的触控面板。

电容式触控面板分为自容式触控面板与互容式触控面板。而不管哪一种触控面板，均是侦测、推估电容的变化，以对应地判断触控点。而现今用于电容式触控面板的触控笔通常为被动式触控笔。被动式触控笔通常仅仅用来取代人手，其主要作用类似于人手改变触控面板上被触控点的感测电极等效电容值，从而使得触控面板的嵌入式控制器有能力侦测触控点。

然而若是被动式触控笔的笔尖大小接近于一个感测电极的大小，甚或笔尖大小小于感测电极的大小，则被动式触控笔对感测电极的等效电容值的改变就极其有限，导致触控面板的嵌入式控制器难以侦测到触控点。而触控面板的触控电极大小随着产品不同，因此往往无法以一支被动式触控笔来适用于大多数的触控面板。因此当使用者拥有多个具有电容式触控面板的电子装置时，若用户习惯使用触控笔来操作电子装置，则往往需要准备多支与前述电子装置配对的触控笔。

更具体来说，当触控笔的笔头大于感测电极时，触控面板对于触碰点的定位精确度会下降。例如使用者可能只想要描绘细线，却因为触控笔笔头同时触碰多个感应电极，使得最终呈现在画面上的是粗线。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明在于提供一种不受限于感测电极大小的触控笔。

依据本发明一实施例的触控笔，具有笔壳、电源、升压模块、导电笔头与泄流电路。笔壳表面、笔壳外侧或笔壳内侧具有至少一导电部。电源用以提供第一直流电能。升压模块电性连接于电源，用以于被致能时将第一直流电能转换为第二直流电能，第二直流电能的电压大于第一直流电能的电压。泄流电路分别电性连接升压模块、导电笔头与导电部，当导电笔头触碰于对象时，泄流电路通过导电笔头从对象抽取电荷至导电部。

综上所述，本发明所揭示的触控笔，藉由主动地从物件(触控面板)抽取电荷，使得触控面板被触控笔触碰的位置对应的感应电极感应的电压改变，让触控面板的嵌入式控制器能辨识出触碰点。

以上关于本揭露内容的说明及以下实施方式的说明用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步解释。

附图说明

图1为依据本发明一实施例的触控笔功能方块图。

图2a为依据本发明一实施例的泄流电路示意图。

图2b为依据本发明一实施例的导电笔头剖面示意图。

图3为依据本发明一实施例的触控笔外观示意图。

其中附图标记为：

1000触控笔

1100电源

1200升压模块

1210直流交流转换器

1220交流直流转换器

1300导电笔头

1301～1303电极

1400泄流电路

1500致能元件

1600充电芯片

1700指示元件

1800笔壳

op1、op2放大器

r1～r28电阻

c6、c7、c20～c22电容

d4、d5齐纳二极管

d直径

q2、q4晶体管

+vcc、v+正压端

-vcc、v-负压端

in+、in-输入端

out输出端

ld1发光二极管

vr1可变电阻

gnd接地端

tp2导电部

u3-3、u3-5、o2端点

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。

请参照图1，其依据本发明一实施例的触控笔功能方块图。如图1所示，依据本发明一实施例的触控笔1000具有电源1100、升压模块1200、导电笔头1300与泄流电路1400。升压模块1200电性连接于电源1100，泄流电路1400分别电性连接升压模块1200、导电笔头1300与电源1100。电源1100用以提供第一直流电能p1。举例来说，电源1100例如为一电池，提供3.7伏特的电能。具体来说，电源1100可以是不可充电电池或可充电电池如锂电池、镍氢电池，本发明于此不加以限定。

升压模块1200用以于被致能时将第一直流电能p1转换为第二直流电能p2，第二直流电能的电压大于第一直流电能的电压。于一实施例中，如图1所示，升压模块1200具有直流交流转换器1210与交流直流转换器1220。直流交流转换器1210电性连接电源1100，并且将第一直流电能p1转换为第一交流电能p3。而交流直流转换器1220电性连接直流交流转换器1210，并将第一交流电能p3转换为第二直流电能p2。藉由升压模块1200的连接方式，从升压模块1200的正输出端与负输出端所量到的电压差(第二直流电能的电压)，会大于从电源1100的正极与负极所能量到的电压差(第一直流电能p1的电压)。然而本发明并不对实际的配置有所限制，所属领域具有通常知识者当能适当地调整。

泄流电路1400通过导电笔头1300从对象抽取电荷至导电部。对象例如是触控面板。具体来说，请参照图2a与图2b，其中图2a依据本发明一实施例的泄流电路示意图，而图2b依据本发明一实施例的导电笔头剖面示意图。如图2a所示，泄流电路1400中的放大器op1、放大器op2主要发挥抽取电荷的作用。当正压端+vcc与负压端-vcc有正常供电时，发光二极管ld1会发光，来指示正常运作。齐纳二极管d4、d5与晶体管q2、q4用来发挥分压与稳压的作用。端点tp2如后续所述电性连接至暴露于触控笔1000的导电部。而电路架构图中的接地端gnd于一实施例中电性连接至电源1100的负端。于另一实施例中，接地端gnd也电性耦合至导电部tp2。因此，从导电笔头1300处汲取的电荷，会释放到导电部tp2。于本实施例中，正电压端+vcc的电位高于接地端gnd的电位，接地端gnd的电位高于负电压端-vcc的电位。

此外，于本实施例中，由于接线复杂，因此所有标示o2的端点实际上于电路中为同一端点。所有标示u3-3的端点在电路中为同一端点。所有标示u3-5的端点在电路中为同一端点。

于本实施例中，导电笔头1300具有第一电极1301、第二电极1302与第三电极1303，三个电极之间彼此绝缘。其中第一电极1301具有直径d，并且如图2a，第一电极1301电性连接放大器op1的负输入端in-并经过电容c20与电阻r25耦接至放大器op1的输出端。第二电极1302套设于第一电极1301外侧，并电性连接至泄流电路1400的接地端gnd。第三电极1303套设于第二电极1302外侧，并电性连接至放大器op2的输出端。

通常的电容式触控面板，分为自容式感应与互容式感应。以自容式感应而言，例如以下电极(远离触控屏幕表面的电极)为共通电极、以上电极(靠近触控屏幕表面的电极)为感应电极为例。触控面板发出脉冲信号或阶跃信号至感应电极，随后侦测感应电极的电压，来判断感应电极是否有被触碰。当感应电极未被触碰时，侦测所得到的电压例如为第一电压。则当感应电极被触碰时，侦测得到的第二电压会低于第一电压。以互容式触控面板为例，触控面板发出脉冲信号至传送电极(tx)，而从感应电极(rx)侦测其因为电容耦合而感应到的电压。当感应电极未被触碰时，侦测所得到的电压例如为第三电压。则当感应电极被触碰时，侦测得到的第四电压会低于第三电压。而前述一实施例中的泄流电路1400，就是从触控面板的感应电极抽取电荷，使得感应电极的电压下降，从而让触控面板的嵌入式控制器能判断出触碰点。

于一实施例中，请一并参照图1与图3，其中图3依据本发明一实施例的触控笔外观示意图。触控笔1000更具有致能元件1500、充电芯片1600、指示元件1700与笔壳1800。致能元件1500分别电性连接电源1100与升压模块1200的直流交流转换器1210。于一实施例中，致能元件1500例如为设置于笔壳1800的按键。当致能元件1500被制动(按压)时，致能元件1500致能直流交流转换器1210产生第一交流电能p3，从而使得交流直流转换器1220能对泄流电路1400提供第二直流电能p2。

于一实施例中，当触控笔1000被电性连接至一外部电源(未绘示)时，充电芯片1600从外部电源汲取电能对电源1100充电。并且充电芯片1600同时控制指示元件1700发出指示信号，让用户能了解当前触控笔1000的充电状态。于一实施例中，充电芯片1600以有线的方式(例如通用串行传输线usb)电性连接至外部电源。于另一实施例中，充电芯片1600具有电磁感应线圈，而能以无线的方式使用一个具电磁线圈充电功能的外部电源来对电源1100充电。

于一实施例中，指示元件1700除了电性连接于充电芯片1600，还电性连接至升压模块1200。更具体来说，指示元件1700电性连接至直流交流转换器1210。因此当触控笔1000正常使用中，直流交流转换器1210被致能，同时指示元件1700能发出指示信号告知用户当前使用状况。

于另一实施例中，笔壳1800上具有导电部tp2。导电部tp2电性耦合至电源1100的负极以及泄流电路1400。具体来说，导电部tp2设置在笔壳1800的表面上、其内部或其外部，当使用者握持触控笔1000时，手指会碰触的区域。当用户使用触控笔1000操作电子装置的触控面板时，触控笔1000的泄流电路1400通过导电笔头1300从触控面板抽取电荷，并通过导电部tp2与人体，将电荷释放至地。于一实施例中，导电部tp2的数量不限定为一个，笔壳1800可具有多个导电部tp2。如此，当使用者握持触控笔1000时更容易碰触到导电部tp2，而无须以限定的姿势来握持触控笔1000。于另一实施例中，笔壳1800可设计为金属笔壳，则整个笔壳1800就是导电部tp2。于再一实施例中，笔壳1800上的多个导电部tp2可作为外观设计的一部份，赋予触控笔1000优美的外观。

由于前述的架构，使得触控笔1000的导电笔头1300的直径d不需要特地限制其大小。即使导电笔头1300的直径d小于触控面板的感应电极的长或宽，触控笔1000仍然能从所触碰的感应电极抽取电荷，使得触控面板能侦测到感应电极的电压与预设值(未被触碰时)不同，从而判断出触碰点。现有一般的感应电极的长宽大约4毫米，而基于前述作动方式，依据本发明的触控笔1000得以实现直径小于等于5毫米的导电笔头。于一实施例中，导电笔头1300的直径为1.8毫米。

综上所述，依据本发明所揭示的触控笔，藉由主动地从物件(触控面板)抽取电荷，使得触控面板被触控笔触碰的位置对应的感应电极感应的电压改变，让触控面板的嵌入式控制器能辨识出触碰点。