触控笔和输入设备制造技术

本申请涉及触控笔和输入设备，具体而言涉及一种触控笔，用于向电子设备的输入表面提供用户输入。该触控笔包括：主体；尖端组件，相对于主体的端部定位并被构造为接触输入表面；及力敏感结构，部署在主体内并且支撑尖端组件。该尖端组件包括：第一电场发生器，被构造为产生指示尖端组件和输入表面之间的接触点的第一电场；及第二电场发生器，从第一电场发生器偏移并与主体的中轴对齐，第二电场发生器被构造为产生指示主体相对于输入表面的角度的第二电场。力敏感结构包括被构造为确定由尖端组件施加到输入表面的力的力传感器。

【技术实现步骤摘要】
触控笔和输入设备
本文所述的实施例针对用于电子设备的用户输入系统，并且，更具体而言，针对能够与电子设备的触摸屏一起操作的高精度触控笔。
技术介绍
电子设备可以将触摸传感器集成到显示器中，以促进用户与显示器上显示的元素的交互。当用户用一个或多个手指触摸显示器时，触摸传感器向电子设备提供每个触摸的位置，电子设备又可以使显示器上显示的元素(诸如图标、按钮、按键、工具栏、菜单、图片、子画面(sprites)、应用、文档、画布、地图等)改变。在一些情况下，用户可能更喜欢利用比用户的手指更精确的仪器，诸如触控笔，来与显示器交互。但是，常规的触控笔往往向用户提供仅略有增强的精度，因为常规的触摸敏感电子设备主要被构造为检测用户的手指的存在和位置。例如，许多常规的触摸敏感电子设备可能无法可靠区分来自触控笔的输入与来自用户的手掌、手腕或手指的故意或偶然输入。在其它情况下，为了适应触控笔输入，一些常规的电子设备可以结合单独的输入传感器，诸如电磁数字转换器，具体而言是专用于从产生磁场的触控笔接收输入。但是，除了增加电子设备的厚度和功耗，这些附加的部件常常还增加制造电子设备的成本和复杂性。
技术实现思路
本文所述的实施例一般而言参考触控笔，包括至少主体和尖端。尖端可以部署在主体的第一端部。尖端可被构造为发射要由电子设备检测的电场。此外，尖端被构造为当尖端接触电子设备时接收力。控制电路可以位于主体内。控制电路被构造为产生被用来生成电场的电信号。力敏感结构也位于主体内并被构造为响应于力而产生非二元输出。最后，主体内的刚性导管将控制电路电耦合到尖端并且机械地向力敏感结构传递力。一些实施例可以包括其中外部设备可被构造为基于电场的位置检测尖端的位置的构造。一些实施例可以将该电场称为第一电场并且还可以至少包括在刚性导管周围部署的环形元件。环形元件可被构造为发射第二电场。一些实施例可以包括其中外部设备被构造为利用第二电场检测触控笔的角位置的构造。一些实施例还可以包括将在力敏感结构内或耦合到力敏感结构的电路电耦合到位于主体内的电路和力敏感结构后面的电路的柔性电路。柔性电路包括被构造为响应于力敏感结构的运动而屈曲的铰接区域。一些实施例可以包括其中这两个电路中任意一个或二者可以包括通过折叠柔性连接附连的两个或更多个基板的构造。一些实施例还可以至少包括位于触控笔的主体内并具有圆形内部容积的圆柱形底架。电池可以附连到底架并位于圆形内部容积内。电池可以包括至少一个折叠的电极对。一些实施例可以包括其中刚性导管包括沿该刚性导管的长度形成的传导迹线的阵列的构造。例如，传导迹线的阵列可以在交替偏移的行中形成。在这些和相关的实施例中，刚性导管包括从其外表面延伸到传导迹线的阵列中的一条或多条传导迹线的凹口通孔。一些实施例可以包括一种构造，其中刚性导管包括被构造为发送尖端信号的第一组导体、被构造为发送环形信号的第二组导体，以及位于第一组导体和第二组导体之间的一组接地导体。本文所述的实施例一般而言参考触控笔，至少包括主体和部署在主体的第一端部处的尖端，并且至少包括被构造为发射要由电子设备检测的电场的球状物，以及围绕球状物形成的具有可以小于球状物的硬度的涂层。在其它情况下，触控笔可以包括围绕球状物形成的具有小于电子设备的输入表面的硬度的涂层。一些实施例可以包括一种构造，其中电场可以是在第一半径处具有半功率点的第一电场，并且触控笔还包括位于球状物的后面并被构造为发射在可以与第一半径不同的第二半径处具有半功率点的第二电场的导电环。一些实施例可以包括一种构造，其中第一电场或第二电场可以对于可被构造为与电子设备交互的场的一部分是基本上球面的。一些实施例可以包括一种构造，其中尖端可以通过带螺纹的连接从主体可移除。一些实施例可以包括一种构造，其中球状物具有朝主体延伸并且可以与信号发生器电连通的根部。一些实施例可以包括一种构造，其中涂层可以由可利用包覆模制工艺形成的聚合物材料形成。一些实施例可以包括一种构造，其中涂层包括由第一聚合物材料形成的第一内射(shot)，以及由第二聚合物材料形成的第二外射。一些实施例可以包括一种构造，其中第二聚合物材料可以比第一聚合物材料软。在一些实施例中，第一内射包括纤维增强的聚合物材料，并且第二外射的第二聚合物材料可以基本上不含纤维。一些实施例可以包括一种构造，其中主体可以由中空管形成。信号发生器可以部署在管内并可操作地耦合到球状物。在这些情况下，尖端和球状物被构造为经由带螺纹的连接从主体和驱动电路移除。本文所述的实施例一般而言参考手持式用户输入设备，包括至少：主体；部署在主体的第一端部处并被构造为接收力的尖端；以及部署在主体内的力敏感结构，并且力敏感结构包括至少：具有相对于主体固定的第一边缘的第一悬臂式腿部、大致平行于第一悬臂式腿部并具有相对于主体固定的第二边缘的第二悬臂式腿部，以及在第一悬臂式腿部和第二悬臂式腿部之间延伸并连接其的侧向床。应变敏感元件可以附连到第一悬臂式腿部。第一悬臂式腿部可被构造为响应于由尖端接收到的力而偏转。一些实施例可以包括一种构造，其中尖端可以机械耦合到侧向床。在一些情况下，机械耦合是由部署在尖端和侧向床之间的刚性信号导管提供的。一些实施例可以包括一种构造，其中第二悬臂式腿部可被构造为响应于由尖端接收到的力而偏转。一些实施例可以包括一种构造，其中第一悬臂式腿部可被构造为响应于由尖端接收到的力而沿蛇形曲线偏转。一些实施例还可以包括至少两个或更多个附连到第一悬臂式腿部的表面的应变敏感元件，其中一个或多个应变敏感元件响应于力而被置于拉伸应变中，并且一个或多个其它应变敏感元件响应于力而被置于压缩应变中。一些实施例还可以至少包括操作地耦合到该两个或更多个应变敏感元件并被构造为基于由于尖端上的力而产生的拉伸应变和压缩应变之间的差产生输出的传感器电路。一些实施例可以包括一种构造，其中传感器电路的至少一部分可以部署在第一悬臂式腿部和侧向床之间，并且传感器电路可以相对于第二悬臂式腿部固定。一些实施例可以包括一种构造，其中尖端通过力敏感结构向主体发送力。一些实施例可以包括一种构造，其中第一悬臂式腿部的第一边缘可以被焊接到管构件，侧向床的第三边缘可以被焊接到管构件，并且管构件可以部署在主体内并附连到主体。本文所述的实施例一般而言参考触控笔，至少包括主体、部署在主体的第一端部处并被构造为接收力的尖端、位于主体内并操作地耦合到尖端以便传送在尖端处接收到的力的中间构件，以及部署在主体内并且包括具有相对于主体固定的相应边缘的至少两个腿部的力敏感结构、在两个腿部之间延伸并操作地耦合到中间构件的侧构件，以及附连到两条腿部中的第一腿部的应变敏感元件，其中第一腿部可被构造为响应于在尖端处接收到的力而偏转。一些实施例还可以包括至少部署在主体内的套筒，并且其中两个腿部焊接到套筒的内表面。一些实施例可以包括一种构造，其中两个腿部从侧构件的相对侧延伸。一些实施例还可以至少包括附连到第一腿部的表面的两个或更多个应变敏感元件，其中一个或多个应变敏感元件响应于力而被置于拉伸应变中，并且一个或多个其它应变敏感元件响应于力而被置于压缩应变中。本文所述的实施例一般而言参考触控笔，至少包括：主体；位于主体的第一端部处但不相对于主体的第一端部固定并被构造为接收力的尖端；位于主体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种触控笔，用于向电子设备的输入表面提供用户输入，其特征在于该触控笔包括：主体；尖端组件，相对于主体的端部定位并被构造为接触输入表面，该尖端组件包括：第一电场发生器，被构造为产生指示尖端组件和输入表面之间的接触点的第一电场；及第二电场发生器，从第一电场发生器偏移并与主体的中轴对齐，第二电场发生器被构造为产生指示主体相对于输入表面的角度的第二电场；及力敏感结构，部署在主体内并且支撑尖端组件，力敏感结构包括被构造为确定由尖端组件施加到输入表面的力的力传感器。

【技术特征摘要】
2015.09.08 US 62/215,620;2016.03.17 US 62/309,8161.一种触控笔，用于向电子设备的输入表面提供用户输入，其特征在于该触控笔包括：主体；尖端组件，相对于主体的端部定位并被构造为接触输入表面，该尖端组件包括：第一电场发生器，被构造为产生指示尖端组件和输入表面之间的接触点的第一电场；及第二电场发生器，从第一电场发生器偏移并与主体的中轴对齐，第二电场发生器被构造为产生指示主体相对于输入表面的角度的第二电场；及力敏感结构，部署在主体内并且支撑尖端组件，力敏感结构包括被构造为确定由尖端组件施加到输入表面的力的力传感器。2.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于第一电场发生器具有与中轴对齐并且由导电材料形成的圆形端部；及第二电场发生器具有圆柱形形状并且沿着中轴从第一电场发生器偏移。3.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于还包括在第一电场发生器和第二电场发生器之间定位的接地环。4.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于还包括至少部分地由力敏感结构支撑的刚性信号导管，该刚性信号导管包括：第一信号线，电耦合到第一电场发生器；及第二信号线，电耦合到第二电场发生器。5.如权利要求4所述的触控笔，其特征在于第二电场发生器在刚性信号导管的外表面上形成。6.如权利要求4所述的触控笔，其特征在于尖端组件被构造为当尖端组件接触输入表面时沿着中轴相对于主体移置。7.如权利要求6所述的触控笔，其特征在于力敏感结构包括耦合到主体并被构造为响应于尖端组件的移置而弯曲的悬臂式腿部。8.如权利要求7所述的触控笔，其特征在于：力传感器是应变传感器；及应变传感器耦合到悬臂式腿部并被构造为响应于悬臂式腿部的弯曲而变形。9.如权利要求8所述的触控笔，其特征在于：悬臂式腿部是第一悬臂式腿部；力敏感结构还包括通过基座部分连接到第一悬臂式腿部的第二悬臂式腿部；及基座部分平行于中轴并被构造为响应于尖端组件的移置而沿着中轴移位。10.如权利要求9所述的触控笔，其特征在于还包括：管状屏蔽，至少部分地封住刚性信号导管并且包括耦合到力敏感结构的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·N·兹默曼，W·王，K·阿门达里兹，N·邦妮，C·帕斯玛，M·阿米尼，B·A·鲍，R·P·布鲁克斯，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：新型
国别省市：美国,US