主動式觸控筆和觸控顯示裝置的製作方法

2023-11-11 19:33:58

本發明涉及觸控技術領域，尤其涉及一種主動式觸控筆和觸控顯示裝置。

背景技術：

傳統的電容屏主動筆，需要額外的電池供電發射信號，並需要單獨的壓力傳感器測量書寫時筆頭收到的壓力，當壓力不同時，壓力傳感器反饋給信號發射電路不同的信號，進而信號發射電路會發射不同的訊號給電容觸控螢幕，最終系統顯示為不同粗細的筆跡。現有的主動筆需要採用壓力傳感器以及信號發射電路，結構複雜，成本高；另外現有主動筆都需要額外的電池進行供電，不能達到節能環保的作用。

技術實現要素：

本發明的主要目的在於提供一種主動式觸控筆和觸控顯示裝置，解決現有技術中需要額外的電池供電發射信號，需要採用壓力傳感器和信號發射電路，並需要採用額外的電池進行供電，結構複雜，成本高，不能達到節能環保的作用的問題。

為了達到上述目的，本發明提供了一種主動式觸控筆，包括由導電材料製成的筆頭、由導電材料製成的筆身、由絕緣材料製成的絕緣單元以及由壓電材料製成的壓電塊；

所述筆身包括一容納腔，所述筆頭設置於所述容納腔內；

所述壓電塊，包括相對設置的第一極化面和第二極化面，設置於所述筆身和所述筆頭之間，用於將所述壓電塊的第二極化面受到的壓力轉換為相應的電壓信號，並將該電壓信號通過所述筆頭傳出；

所述第一極化面與所述筆身電連接，所述第二極化面與所述筆頭電連接；

所述絕緣單元，設置於所述筆頭和所述筆身之間，以使得所述筆頭和所述筆身絕緣。

實施時，所述壓電塊為壓電陶瓷塊。

實施時，所述壓電塊的第一極化面固定連接於所述筆身的容納腔的腔體末端。

實施時，所述筆頭具有相對設置的第一端與第二端，所述第一端為尖端，所述第二端為平面端；

所述筆頭的第二端設置於所述容納腔內，所述壓電塊的第二極化面固定連接於所述筆頭的第二端。

實施時，所述第一極化面和所述第二極化面都為平面；所述第一極化面和所述第二極化面之間的角度小於預定角度。

實施時，所述筆頭的第二極化面受到的壓力的方向與所述第二極化面的平面方向相垂直。

實施時，所述第一極化面和所述第二極化面平行。

本發明還提供了一種觸控顯示裝置，包括觸控顯示面板，還包括上述的主動式觸控筆。

實施時，本發明所述的觸控顯示裝置還包括：觸控單元，用於接收所述筆頭傳出的電壓信號，根據該電壓信號確定所述主動式觸控筆在所述觸控顯示面板上的筆跡。

與現有技術相比，本發明所述的主動式觸控筆和觸控顯示裝置節省了壓力傳感器以及信號發射電路，沒有單獨的壓力傳感器測量書寫時筆頭收到的壓力，結構簡單，成本低；並且，本發明實施例所述的主動式觸控筆不需額外採用電池供電，利用壓電效應提供電能，能夠達到節能環保的效果。

附圖說明

圖1是本發明實施例所述的主動式觸控筆的結構圖；

圖2是本發明所述的主動式觸控筆的一具體實施例的結構圖；

圖3是本發明如圖2所示的主動式觸控筆的具體實施例中的壓電陶瓷塊的壓電效應示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

如圖1所示，本發明實施例所述的主動式觸控筆包括由導電材料製成的筆頭11、由導電材料製成的筆身12、由絕緣材料製成的絕緣單元13以及由壓電材料製成的壓電塊14；

所述筆身12包括一容納腔，所述筆頭11設置於所述容納腔內；

所述壓電塊14，包括相對設置的第一極化面141和第二極化面142，設置於所述筆身12和所述筆頭11之間，用於將所述壓電塊14的第二極化面142受到的壓力轉換為相應的電壓信號，並將該電壓信號通過所述筆頭11傳出；

所述第一極化面141與所述筆身12電連接，所述第二極化面142與所述筆頭11電連接；

所述絕緣單元13，設置於所述筆頭11和所述筆身12之間，以使得所述筆頭11和所述筆身12絕緣。

在如圖1所示的實施例中，所述壓電塊14的第一極化面141與所述筆身12電連接，所述壓電塊14的第二極化面142與所述筆頭11電連接，所述筆頭11和所述筆身12都是由導電材料製成的，以使得在所述壓電塊14受到擠壓時產生極化，第一極化面141和第二極化面142之間形成電勢差；所述筆頭11受到壓力的大小決定了壓電塊14產生的電勢差的大小，通過電容屏感應到信號強度的差異衡量書寫力度的大小。

在圖1所示的實施例中，所述絕緣單元13用於使得筆頭11和筆身12絕緣，從而避免由於導電的筆頭11和筆身12接觸從而使得所述壓電塊14受到壓力而產生的電勢差被抵消。

本發明實施例所述的主動式觸控筆相比較現有的主動觸控筆來說節省了壓力傳感器以及信號發射電路，沒有採用單獨的壓力傳感器測量書寫時筆頭收到的壓力，結構簡單，成本低。

本發明實施例所述的主動式觸控筆利用書寫時筆尖傳遞的壓力引發壓電塊的壓電效應，以產生電勢差，根據該電勢差相應發射信號；並且利用不同書寫力度下產生電勢差不同，發射信號的強度有差異，從而實現力度感知功能，控制書寫筆跡粗細。

本發明實施例所述的主動觸控筆相當於一個加強信號的細手指，成本低；並且，本發明實施例所述的主動式觸控筆不需額外採用電池供電，利用壓電效應提供電能，能夠達到節能環保的效果。

在實際操作時，所述壓電塊可以為任何具有壓電效應的由壓電材料的塊狀體。

在優選情況下，由於壓電陶瓷塊的壓電效應比較強，並且硬度比較高，所述壓電塊優選為壓電陶瓷塊。

在具體實施時，在如圖1所示的主動觸控筆的實施例中，所述壓電塊的第一極化面可以固定連接於所述筆身的容納腔的腔體末端，這樣壓電塊和筆身就固定連接在一起，使用時的穩定性好。

根據一種具體實施方式，所述筆頭具有相對設置的第一端與第二端，所述第一端為尖端，所述第二端為平面端；

所述筆頭的第二端設置於所述容納腔內，所述壓電塊的第二極化面固定連接於所述筆頭的第二端，這樣壓電塊和筆頭也固定連接在一起，進一步加強主動觸控筆使用時的穩定性。

在實際操作時，所述第一極化面和所述第二極化面可以都為平面；所述第一極化面和所述第二極化面之間的角度小於預定角度。

在最優選的情況下，第一極化面和第二極化面平行，此時壓電塊的壓電效應最強，但是實際製造時可能不會做到兩極化面完全平行，因此本發明實施例所述的主動觸控筆限定第一極化面和第二極化面之間的角度小於預定角度，可以保證壓感準確性。在實際操作時，所述預定角度可以為179°至181°。

在優選情況下，所述筆頭的第二極化面受到的壓力的方向與所述第二極化面的平面方向相垂直，這樣壓感準確度高。

優選的，所述第一極化面和所述第二極化面平行，以提高壓感效應效果。

下面通過一具體實施例來說明本發明所述的主動觸控筆。

如圖2所示，本發明所述的主動式觸控筆的一具體實施例包括由導電材料製成的筆頭21、由導電材料製成的筆身22、由絕緣材料製成的絕緣套23以及由壓電材料製成的壓電陶瓷塊24；

所述筆身22包括一容納腔，所述筆頭21設置於所述容納腔內；

所述壓電陶瓷塊24，包括相對設置的相互平行的第一極化面241和第二極化面242，設置於所述筆身22和所述筆頭21之間，用於將所述壓力陶瓷塊24的第二極化面242受到的壓力轉換為相應的電壓信號，並將該電壓信號通過所述筆頭21傳出；

所述第一極化面241與所述筆身22電連接，所述第二極化面242與所述筆頭21電連接；

所述絕緣套23，設置於所述筆頭21和所述筆身22之間，以使得所述筆頭21和所述筆身22絕緣。

在圖2所示的主動式觸控筆的具體實施例中，所述筆身22具有一個用於裝配絕緣套23、壓電陶瓷塊24以及筆頭21的容納腔；所述絕緣套23緊貼筆身22容納腔內部裝配，將筆身22與筆頭21隔絕接觸；

所述壓電陶瓷塊24具有兩個與極化方向垂直的粘貼面，其中一粘貼面與筆頭21的平面末端粘貼牢固，另一粘貼面與筆身22的容納腔的腔體末端粘貼連接。

如圖3所示，當用戶使用如圖3所示的主動式觸控筆進行書寫時，筆頭21將受到的壓力F傳遞給壓電陶瓷塊24，壓電陶瓷塊24受到擠壓產生極化，壓電陶瓷極化後接觸面聚集與極化相反極性的電荷，在第一極化面241和第二極化面242之間形成電勢差。

所述筆頭21受到壓力的大小決定壓電陶瓷塊24產生的電勢差的大小，通過電容屏感應到信號強度的差異衡量書寫力度的大小。

如圖3所示，壓電陶瓷塊24的極化方向的壓電常數為d33，根據壓電陶瓷塊的壓電效應公式：d33×F＝K×U，K為比例常數，可知書寫時的壓力F與產生的電勢差U成正比關係，當書寫力越大時筆頭與電容屏之間的電勢差越大，這樣電容屏感應到的信號變化量越大，藉此可以衡量書寫的力度，進而改變屏幕顯示筆跡的粗細。

本發明實施例所述的觸控顯示裝置，包括觸控顯示面板，還包括上述的主動式觸控筆。

具體的，本發明實施例所述的觸控顯示裝置還包括：觸控單元，用於接收所述筆頭傳出的電壓信號，根據該電壓信號確定所述主動式觸控筆在所述觸控顯示面板上的筆跡；由觸控單元接收筆頭傳出的電壓信號，以決定顯示面板上筆跡的粗細。

以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。