主动式触控笔和触控显示装置的制作方法

本发明涉及触控技术领域，尤其涉及一种主动式触控笔和触控显示装置。

背景技术：

传统的电容屏主动笔，需要额外的电池供电发射信号，并需要单独的压力传感器测量书写时笔头收到的压力，当压力不同时，压力传感器反馈给信号发射电路不同的信号，进而信号发射电路会发射不同的讯号给电容触摸屏，最终系统显示为不同粗细的笔迹。现有的主动笔需要采用压力传感器以及信号发射电路，结构复杂，成本高；另外现有主动笔都需要额外的电池进行供电，不能达到节能环保的作用。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种主动式触控笔和触控显示装置，解决现有技术中需要额外的电池供电发射信号，需要采用压力传感器和信号发射电路，并需要采用额外的电池进行供电，结构复杂，成本高，不能达到节能环保的作用的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种主动式触控笔，包括由导电材料制成的笔头、由导电材料制成的笔身、由绝缘材料制成的绝缘单元以及由压电材料制成的压电块；

所述笔身包括一容纳腔，所述笔头设置于所述容纳腔内；

所述压电块，包括相对设置的第一极化面和第二极化面，设置于所述笔身和所述笔头之间，用于将所述压电块的第二极化面受到的压力转换为相应的电压信号，并将该电压信号通过所述笔头传出；

所述第一极化面与所述笔身电连接，所述第二极化面与所述笔头电连接；

所述绝缘单元，设置于所述笔头和所述笔身之间，以使得所述笔头和所述笔身绝缘。

实施时，所述压电块为压电陶瓷块。

实施时，所述压电块的第一极化面固定连接于所述笔身的容纳腔的腔体末端。

实施时，所述笔头具有相对设置的第一端与第二端，所述第一端为尖端，所述第二端为平面端；

所述笔头的第二端设置于所述容纳腔内，所述压电块的第二极化面固定连接于所述笔头的第二端。

实施时，所述第一极化面和所述第二极化面都为平面；所述第一极化面和所述第二极化面之间的角度小于预定角度。

实施时，所述笔头的第二极化面受到的压力的方向与所述第二极化面的平面方向相垂直。

实施时，所述第一极化面和所述第二极化面平行。

本发明还提供了一种触控显示装置，包括触控显示面板，还包括上述的主动式触控笔。

实施时，本发明所述的触控显示装置还包括：触控单元，用于接收所述笔头传出的电压信号，根据该电压信号确定所述主动式触控笔在所述触控显示面板上的笔迹。

与现有技术相比，本发明所述的主动式触控笔和触控显示装置节省了压力传感器以及信号发射电路，没有单独的压力传感器测量书写时笔头收到的压力，结构简单，成本低；并且，本发明实施例所述的主动式触控笔不需额外采用电池供电，利用压电效应提供电能，能够达到节能环保的效果。

附图说明

图1是本发明实施例所述的主动式触控笔的结构图；

图2是本发明所述的主动式触控笔的一具体实施例的结构图；

图3是本发明如图2所示的主动式触控笔的具体实施例中的压电陶瓷块的压电效应示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例所述的主动式触控笔包括由导电材料制成的笔头11、由导电材料制成的笔身12、由绝缘材料制成的绝缘单元13以及由压电材料制成的压电块14；

所述笔身12包括一容纳腔，所述笔头11设置于所述容纳腔内；

所述压电块14，包括相对设置的第一极化面141和第二极化面142，设置于所述笔身12和所述笔头11之间，用于将所述压电块14的第二极化面142受到的压力转换为相应的电压信号，并将该电压信号通过所述笔头11传出；

所述第一极化面141与所述笔身12电连接，所述第二极化面142与所述笔头11电连接；

所述绝缘单元13，设置于所述笔头11和所述笔身12之间，以使得所述笔头11和所述笔身12绝缘。

在如图1所示的实施例中，所述压电块14的第一极化面141与所述笔身12电连接，所述压电块14的第二极化面142与所述笔头11电连接，所述笔头11和所述笔身12都是由导电材料制成的，以使得在所述压电块14受到挤压时产生极化，第一极化面141和第二极化面142之间形成电势差；所述笔头11受到压力的大小决定了压电块14产生的电势差的大小，通过电容屏感应到信号强度的差异衡量书写力度的大小。

在图1所示的实施例中，所述绝缘单元13用于使得笔头11和笔身12绝缘，从而避免由于导电的笔头11和笔身12接触从而使得所述压电块14受到压力而产生的电势差被抵消。

本发明实施例所述的主动式触控笔相比较现有的主动触控笔来说节省了压力传感器以及信号发射电路，没有采用单独的压力传感器测量书写时笔头收到的压力，结构简单，成本低。

本发明实施例所述的主动式触控笔利用书写时笔尖传递的压力引发压电块的压电效应，以产生电势差，根据该电势差相应发射信号；并且利用不同书写力度下产生电势差不同，发射信号的强度有差异，从而实现力度感知功能，控制书写笔迹粗细。

本发明实施例所述的主动触控笔相当于一个加强信号的细手指，成本低；并且，本发明实施例所述的主动式触控笔不需额外采用电池供电，利用压电效应提供电能，能够达到节能环保的效果。

在实际操作时，所述压电块可以为任何具有压电效应的由压电材料的块状体。

在优选情况下，由于压电陶瓷块的压电效应比较强，并且硬度比较高，所述压电块优选为压电陶瓷块。

在具体实施时，在如图1所示的主动触控笔的实施例中，所述压电块的第一极化面可以固定连接于所述笔身的容纳腔的腔体末端，这样压电块和笔身就固定连接在一起，使用时的稳定性好。

根据一种具体实施方式，所述笔头具有相对设置的第一端与第二端，所述第一端为尖端，所述第二端为平面端；

所述笔头的第二端设置于所述容纳腔内，所述压电块的第二极化面固定连接于所述笔头的第二端，这样压电块和笔头也固定连接在一起，进一步加强主动触控笔使用时的稳定性。

在实际操作时，所述第一极化面和所述第二极化面可以都为平面；所述第一极化面和所述第二极化面之间的角度小于预定角度。

在最优选的情况下，第一极化面和第二极化面平行，此时压电块的压电效应最强，但是实际制造时可能不会做到两极化面完全平行，因此本发明实施例所述的主动触控笔限定第一极化面和第二极化面之间的角度小于预定角度，可以保证压感准确性。在实际操作时，所述预定角度可以为179°至181°。

在优选情况下，所述笔头的第二极化面受到的压力的方向与所述第二极化面的平面方向相垂直，这样压感准确度高。

优选的，所述第一极化面和所述第二极化面平行，以提高压感效应效果。

下面通过一具体实施例来说明本发明所述的主动触控笔。

如图2所示，本发明所述的主动式触控笔的一具体实施例包括由导电材料制成的笔头21、由导电材料制成的笔身22、由绝缘材料制成的绝缘套23以及由压电材料制成的压电陶瓷块24；

所述笔身22包括一容纳腔，所述笔头21设置于所述容纳腔内；

所述压电陶瓷块24，包括相对设置的相互平行的第一极化面241和第二极化面242，设置于所述笔身22和所述笔头21之间，用于将所述压力陶瓷块24的第二极化面242受到的压力转换为相应的电压信号，并将该电压信号通过所述笔头21传出；

所述第一极化面241与所述笔身22电连接，所述第二极化面242与所述笔头21电连接；

所述绝缘套23，设置于所述笔头21和所述笔身22之间，以使得所述笔头21和所述笔身22绝缘。

在图2所示的主动式触控笔的具体实施例中，所述笔身22具有一个用于装配绝缘套23、压电陶瓷块24以及笔头21的容纳腔；所述绝缘套23紧贴笔身22容纳腔内部装配，将笔身22与笔头21隔绝接触；

所述压电陶瓷块24具有两个与极化方向垂直的粘贴面，其中一粘贴面与笔头21的平面末端粘贴牢固，另一粘贴面与笔身22的容纳腔的腔体末端粘贴连接。

如图3所示，当用户使用如图3所示的主动式触控笔进行书写时，笔头21将受到的压力F传递给压电陶瓷块24，压电陶瓷块24受到挤压产生极化，压电陶瓷极化后接触面聚集与极化相反极性的电荷，在第一极化面241和第二极化面242之间形成电势差。

所述笔头21受到压力的大小决定压电陶瓷块24产生的电势差的大小，通过电容屏感应到信号强度的差异衡量书写力度的大小。

如图3所示，压电陶瓷块24的极化方向的压电常数为d₃₃，根据压电陶瓷块的压电效应公式：d₃₃×F＝K×U，K为比例常数，可知书写时的压力F与产生的电势差U成正比关系，当书写力越大时笔头与电容屏之间的电势差越大，这样电容屏感应到的信号变化量越大，借此可以衡量书写的力度，进而改变屏幕显示笔迹的粗细。

本发明实施例所述的触控显示装置，包括触控显示面板，还包括上述的主动式触控笔。

具体的，本发明实施例所述的触控显示装置还包括：触控单元，用于接收所述笔头传出的电压信号，根据该电压信号确定所述主动式触控笔在所述触控显示面板上的笔迹；由触控单元接收笔头传出的电压信号，以决定显示面板上笔迹的粗细。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。