用于电子设备的触笔制造技术

本发明专利技术公开了一种包括触笔和电子设备的用户输入系统。用户可在所述电子设备的输入表面上操纵所述触笔，并且可使用由所述触笔生成的轴向对准的电场来检测移动。所述触笔还可包括能够用于估计由所述触笔施加到所述电子设备的力的力敏结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电子设备的触笔相关申请的交叉引用本专利合作条约专利申请要求2015年9月8日提交的名称为“StylusForElectronicDevices”的美国临时专利申请62/215,620以及2016年3月17日提交的名称为“StylusForElectronicDevices”的美国临时专利申请62/309,816的优先权，这两个专利的公开内容全文据此以引用方式并入本文。
本文所述的实施方案涉及用于电子设备的用户输入系统，更具体地讲，涉及可与电子设备的触摸屏一起操作的高精度触笔。
技术介绍
电子设备可以将触摸传感器集成到显示器中，以有利于用户与显示器上所示的元素的交互。当用户用一根或多根手指触摸显示器时，触摸传感器将每个触摸位置提供给电子设备，这继而可以引起显示器上显示的元素(诸如图标、按钮、键、工具栏、菜单、图片、子图形、应用程序、文档、画板、地图等)发生改变。在一些情况下，用户可能喜欢使用比用户手指更精确的仪器诸如触笔来与显示器进行交互。然而，传统触笔通常仅为用户提供了略微增强的精度，这是因为传统触敏电子设备主要被配置为检测用户手指的存在情况及其位置。例如，许多传统触敏电子设备可能无法可靠地区分来自触笔的输入和来自用户手掌、手腕或手指的有意输入或意外输入。在其他情况下，为了适应触笔输入，一些常规电子设备可以装配单独的输入传感器，诸如电磁数字转换器，其专门用于接收来自产生磁场的触笔的输入。然而，除了增加电子设备的厚度和功耗之外，这些附加部件还常常增加了电子设备的制造成本和复杂性。
技术实现思路
本文所述的实施方案总体上涉及触笔，该触笔至少包括主体和尖端。尖端可以设置在主体的第一端。尖端可被配置为发射出待由电子设备检测的电场。此外，尖端被配置为当尖端接触电子设备时接收力。控制电路可以定位在主体内。控制电路被配置为产生用于生成电场的电信号。力敏结构也定位在主体内，并被配置为响应于所述力而产生非二进制输出。最后，主体内的刚性导管将控制电路电耦接至尖端，并将所述力机械地传递到力敏结构。一些实施方案可以包括这样一种配置：其中外部设备可被配置为基于电场的位置来检测尖端的位置。一些实施方案可以将电场称为第一电场，并且还可以包括围绕刚性导管设置的至少一个环形元件。该环形元件可被配置为发射第二电场。一些实施方案可以包括这样一种配置：其中外部设备被配置为使用第二电场来检测触笔的角位置。一些实施方案还可以包括柔性电路，该柔性电路将力敏结构内的电路或耦接至力敏结构的电路电耦接至设置于主体内的电路和力敏结构后方的电路。柔性电路包括关节运动区域，该关节运动区域被配置为响应于力敏结构的移动而弯曲。一些实施方案可以包括这样一种配置：其中所述电路中的任一者或两者可以包括由折叠的柔性连接件所附接的两个或更多个基板。一些实施方案还可以包括至少一个圆柱形底盘，其定位在触笔的主体内，并具有圆形内部体积。电池可以连接到底盘并定位在圆形内部体积内。电池可以包括至少一个折叠电极对。一些实施方案可以包括这样一种配置：其中刚性导管包括沿着刚性导管的长度形成的导电迹线阵列。例如，导电迹线阵列可以形成交替偏置的行。在这些和相关实施方案中，刚性导管包括凹口，刚性导管从其外表面经由该凹口延伸到导电迹线阵列中的一个或多个导电迹线。一些实施方案可以包括这样一种配置：其中刚性导管包括被配置为传输尖端信号的第一组导体、被配置为传输环信号的第二组导体。以及设置在第一组导体和第二组导体之间的一组接地导体。本文所述的实施方案总体上涉及触笔，该触笔包括至少一个主体和设置在主体的第一端的尖端，并且包括至少一个灯泡形部，该灯泡形部被配置为发射出待由电子设备检测的电场，以及围绕灯泡形部而形成的涂层，该涂层具有可低于灯泡形部的硬度。在其他情况下，触笔可以包括围绕灯泡形部而形成的涂层，该涂层具有小于电子设备的输入表面的硬度。一些实施方案可以包括这样一种配置：其中电场可以是在第一半径处具有半功率点的第一电场，并且触笔还包括导电环，该导电环设置于灯泡形部后方，并被配置为发射第二电场，该第二电场在不同于第一半径的第二半径处具有半功率点。一些实施方案可以包括这样一种配置：其中对于可被配置为与电子设备相交的一部分电场而言，第一电场或第二电场可以大体上是球形的。一些实施方案可以包括这样一种配置，其中尖端可以通过螺纹连接部而从主体移除。一些实施方案可以包括这样一种配置，其中灯泡形部具有根部，该根部朝向主体延伸，并且可以与信号发生器电连通。一些实施方案可以包括这样一种配置：其中涂层可以由可采用包覆成型工艺所形成的聚合物材料来形成。一些实施方案可以包括这样一种配置：其中涂层包括由第一聚合物材料形成的第一内部射孔，和由第二聚合物材料形成的第二外部射孔。一些实施方案可以包括这样一种配置：其中第二聚合物材料可以比第一聚合物材料软。在一些实施方案中，第一内部射孔包括纤维增强聚合物材料，并且第二外部射孔的第二聚合物材料可以基本上不含纤维。一些实施方案可以包括这样一种配置：其中主体可以由中空管形成。信号发生器可以设置在管内并可操作地耦接至灯泡形部。在这些情况下，尖端和灯泡形部被配置为经由螺纹连接部而从主体和驱动电路移除。本文所述的实施方案总体上涉及手持式用户输入设备，其至少包括：主体；尖端，该尖端设置在主体的第一端并被配置为接收力；和力敏结构，该力敏结构设置在主体内并至少包括：第一悬臂支柱，其具有相对于主体固定的第一边缘；第二悬臂支柱，其大致平行于第一悬臂支柱并具有相对于主体固定的第二边缘；以及侧向床，其在第一悬臂支柱和第二悬臂支柱之间延伸并连接第一悬臂支柱和第二悬臂支柱。应变敏感元件可以连接到第一悬臂支柱。第一悬臂支柱可被配置为响应于尖端所接收的力而偏转。一些实施方案可以包括这样一种配置：其中尖端可以机械耦接至侧向床。在一些情况下，机械耦接由设置在尖端和侧向床之间的刚性信号导管提供。一些实施方案可以包括这样一种配置：其中第二悬臂支柱可被配置为响应于尖端所接收的力而偏转。一些实施方案可以包括这样的配置，其中第一悬臂支柱可被配置为响应于尖端所接收的力而沿着蛇形曲线偏转。一些实施方案还可以包括附接到第一悬臂支柱的表面的至少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所述力而处于拉伸应变中，并且一个或多个其他应变敏感元件响应于所述力而处于压缩应变中。一些实施方案还可以包括至少传感器电路，其可操作地耦接到所述两个或更多个应变敏感元件，并且被配置为基于由尖端上的力所引起的拉伸应变和压缩应变之差来产生输出。一些实施方案可以包括这样一种配置：其中传感器电路的至少一部分可以被布置在第一床和侧向床之间，并且传感器电路可以相对于第二悬臂支柱固定。一些实施方案可以包括这样一种配置：其中尖端通过力敏结构将力传递到主体。一些实施方案可以包括这样一种配置，其中第一悬臂支柱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该管构件，并且管构件可以被布置在主体内并且附接到主体。本文所述的实施方案总体上涉及一种触笔，该触笔至少包括：主体；尖端，该尖端设置在主体的第一端并被配置为接收力；中间构件，该中间构件定位在主体内，并且可操作地耦接到尖端，以传递在尖端处接收的力；以及力敏结构，该力敏结构设置在主体内，并且包括其相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于向电子设备的输入表面提供用户输入的触笔，所述触笔包括：主体；尖端组件，所述尖端组件相对于所述主体的端部定位并被配置为接触所述输入表面，所述尖端组件包括：第一电场发生器，所述第一电场发生器被配置为产生指示所述尖端组件和所述输入表面之间的接触点的第一电场；和第二电场发生器，所述第二电场发生器与所述第一电场发生器偏置并与所述主体的中心轴线对准，所述第二电场发生器被配置为产生指示所述主体相对于所述输入表面的角度的第二电场；和力敏结构，所述力敏结构设置在所述主体内并支撑所述尖端组件，所述力敏结构包括被配置为确定由所述尖端组件施加到所述输入表面的力的力传感器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.08 US 62/215,620;2016.03.17 US 62/309,8161.一种用于向电子设备的输入表面提供用户输入的触笔，所述触笔包括：主体；尖端组件，所述尖端组件相对于所述主体的端部定位并被配置为接触所述输入表面，所述尖端组件包括：第一电场发生器，所述第一电场发生器被配置为产生指示所述尖端组件和所述输入表面之间的接触点的第一电场；和第二电场发生器，所述第二电场发生器与所述第一电场发生器偏置并与所述主体的中心轴线对准，所述第二电场发生器被配置为产生指示所述主体相对于所述输入表面的角度的第二电场；和力敏结构，所述力敏结构设置在所述主体内并支撑所述尖端组件，所述力敏结构包括被配置为确定由所述尖端组件施加到所述输入表面的力的力传感器。2.根据权利要求1所述的触笔，其中所述第一电场发生器具有与所述中心轴线对准并由导电材料形成的圆形端部；并且所述第二电场发生器具有圆柱形形状并沿所述中心轴线与所述第一电场发生器偏置。3.根据权利要求1所述的触笔，还包括定位在所述第一电场发生器和所述第二电场发生器之间的接地环。4.根据权利要求1所述的触笔，还包括刚性信号导管，所述刚性信号导管至少部分地由所述力敏结构支撑，所述刚性信号导管包括：第一信号线，所述第一信号线电耦接至所述第一电场发生器；和第二信号线，所述第二信号线电耦接至所述第二电场发生器。5.根据权利要求4所述的触笔，其中所述第二电场发生器形成在所述刚性信号导管的外表面上。6.根据权利要求4所述的触笔，其中所述尖端组件被配置为当所述尖端组件接触所述输入表面时沿着所述中心轴线相对于所述主体移位。7.根据权利要求6所述的触笔，其中所述力敏结构包括悬臂支柱，所述悬臂支柱耦接至所述主体并被配置为响应于所述尖端组件的移位而弯曲。8.根据权利要求7所述的触笔，其中：所述力传感器是应变传感器；并且所述应变传感器耦接至所述悬臂支柱并被配置为响应于所述悬臂支柱的弯曲而变形。9.根据权利要求8所述的触笔，其中：所述悬臂支柱是第一悬臂支柱；所述力敏结构进一步包括通过基部部分连接到所述第一悬臂支柱的第二悬臂支柱；并且所述基部部分平行于所述中心轴线并被配置为响应于所述尖端组件的移位而沿所述中心轴线偏移。10.根据权利要求9所述的触笔，还包括：管状屏蔽件，所述管状屏蔽件至少部分地包封所述刚性信号导管并包括耦接至所述力敏结构的所述基部部分的托盘状区段；和控制板，所述控制板设置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·N·泽梅尔曼，W·王，K·阿门达里兹，N·邦妮，C·帕斯玛，M·阿米尼，B·A·鲍赫，R·P·布罗克斯，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国,US