压敏触控笔制造技术

一种包括壳体、能相对于壳体移动的细长杆、金字塔结构和电路的手持式设备。细长杆包括第一端处的笔尖和第二端处的可压缩元件。可压缩元件包括被配置成基于施加在笔尖上的力向量而压靠电极的导电材料。金字塔结构包括至少三个壁和在该至少三个壁中的每一者上的电极，并且被与壳体固定或集成在一起。电路在可压缩元件或电极上传送信号，检测来自电极的输出，并且基于该输出来提供压力相关的信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压敏触控笔背景数字化仪系统被用作用于捕捉数据、手写签名、文本、绘图、符号等的计算机输入设备。数字化平板和触摸屏是用来替代鼠标作为台式计算机的主要定点和导航设备的示例性数字化仪系统。用户通过在数字化仪系统的感测表面(例如，平板和/或触摸屏)上定位并移动一物体(诸如触控笔和/或手指)来与该系统交互。该物体相对于感测表面的位置被数字化仪系统跟踪并被解释为用户命令。概述用户在与计算设备的感测表面进行交互时通常以某一角度(例如，20-40度角)来握持触控笔。在交互期间，由于与感测表面的接触压力，在触控笔的轴向和横轴(cross-axial)两个方向上的力被施加在触控笔的书写笔尖上。轴向方向上的力可导致书写笔尖朝向触控笔壳体的缩回，而横轴方向上的力导致书写笔尖的倾斜或弯曲。横轴力通常是很大的且可能大于轴向力。根据本公开的一些实施例，提供了一种对施加在书写笔尖上的轴向和横轴力两者都敏感的触控笔。在一些示例性实施例中，该触控笔提供了在用户使用触控笔书写、绘制或指向屏幕上所显示的对象的同时检测被施加在书写笔尖上的力的方向和幅值。除非以其他方式定义，否则本文中所使用的所有技术和/或科学术语具有如本领域的普通技术人员共同理解的相同含义。虽然类似于或等同于本文中所描述的方法和材料可被用于本公开的各实施例的实践和测试中，但是下文描述了示例性方法和/或材料。在冲突的情况下，包括定义的专利申请将优先。此外，材料、方法和示例仅是说明性的，并不一定旨在限制。附图的若干视图的简要描述此处参考附图描述本公开的一些实施例，仅作为示例。现在专门详细地参考附图，强调的是，所示的细节是举例而言的并且只是出于对本公开的各实施例的说明性讨论的目的。就此而言，参考附图所进行的描述使得本领域技术人员显见该如何实践本公开的各实施例。在附图中：图1A和1B是根据本公开的一些实施例的包括压敏书写笔尖的示例性触控笔的简化示意图，该书写笔尖在悬停和触摸表面时被分别示出；图2A和2B是根据本公开的一些实施例的当触控笔正分别悬停和触摸表面时的示例性压力传感器的结构元件的简化示意图。图3A和3B是根据本公开的一些其他实施例的当触控笔正分别悬停和触摸表面时的示例性压力传感器的结构元件的简化示意图。图4A、4B、4C和4D是根据本公开的一些实施例的压力传感器的示例性电极的简化图；图5是示出了根据本公开的一些实施例的压敏触控笔的组件的简化示意框图；图6是根据本公开的一些实施例的用于感测施加在触控笔的书写笔尖上的压力的示例性方法的简化流程图；图7是根据本公开的又一些其他实施例的示例性压力传感器的结构元件的简化示意图；图8A和8B是根据本公开的该又一些其他实施例的当触控笔正分别悬停在表面上和触摸表面时的示例性压力传感器的结构元件的简化示意图；以及图9是根据本公开的该又一些其他实施例的用于利用压力传感器感测压力的另一示例性方法的简化流程图。详细描述用于与数字化仪传感器交互的触控笔或其他手持式设备可以是无源导电物体或传送信号的有源设备。电磁触控笔是本领域已知的用于操作数字化仪系统的一种类型的触控笔。电磁触控笔发射可以在数字化仪系统的感测表面上的各位置处被拾取的电磁信号。触控笔的书写笔尖的位置可以在该书写笔尖要么正触摸感测表面要么正悬停在感测表面上时基于触控笔经由该书写笔尖所传送的信号来被跟踪。基于所跟踪的触控笔位置的着墨可以在触控笔正触摸感测表面时被显示在显示器上。用于着墨的线的厚度可以对在着墨期间施加在书写笔尖上的压力敏感。根据一些示例性实施例，施加在书写笔尖上的压力利用被集成在触控笔中的压力传感器来进行检测。通常，检测到的压力或与检测到的压力相关的信息通过触控笔来报告。数字化仪系统的控制器或与数字化仪系统相关联的计算设备接收报告并将信息提供给与显示器相关联的控制器。根据本公开的一些实施例，触控笔包括对其书写笔尖的倾斜和缩回两者都敏感的压力传感器。用于触控笔的已知压力传感器通常感测由于对交互表面(例如，触摸屏)的接触压力而造成的书写笔尖的缩回。然而，用户通常以相对于交互表面的某一角度来握持触控笔，并因此施加在书写笔尖上的力不仅仅在轴向方向上。书写笔尖在朝向触控笔壳体缩回之前可能甚至由于接触力而弯曲或倾斜。压力感测可通过检测相对于触控笔的纵轴的轴向和横轴两个方向上的力来被改进。任选地，检测书写笔尖何时第一次触摸感测表面的灵敏度可通过检测轴向力和横轴力两者来被改进。改进该灵敏度提高了准确地检测触控笔的悬停和触摸状态之间的转换的能力。在一些示例性实施例中，压力传感器包括具有导电材料的弹性或可压缩元件以及包括电极的金字塔结构。金字塔结构上的电极和弹性元件通常都被连接到触控笔中的电路。通常，弹性元件是圆形的，例如，被球形地或半球形地成形。在一些示例性实施例中，弹性元件被固定到书写笔尖的一端上，而金字塔结构被固定或集成在触控笔的壳体上。替代地，金字塔结构被固定或集成在书写笔尖的一端上，而弹性元件则被固定到触控笔的壳体。当书写笔尖缩回和倾斜时，弹性元件被配置成压靠金字塔结构的一个或多个内壁并靠着金字塔结构的一个或多个内壁变平。弹性元件可基于倾斜的方向以不同程度靠着每个壁变平。变平的量取决于所施加的力的大小和方向两者以及弹性元件的弹性。来自连接到电极的电路的输出可被检测。根据本公开的一些实施例，来自电路的输出与施加在书写笔尖上的力和所施加的力的方向两者相关。该关系通常基于经验数据来被定义。在一些示例性实施例中，金字塔结构包括涂覆有隔离材料的电极，并且弹性元件的变平增加了弹性元件与金字塔结构上的一个或多个电极之间的电容耦合。替代地或附加地，弹性元件涂覆有隔离材料。从电极检测到的输出可表示弹性元件和金字塔的每个壁之间的电容耦合。在一些示例性实施例中，多个电极被图案化在金字塔结构的内壁上，并且这些电极被暴露。弹性元件的变平可增加与弹性元件电接触的电极的数量。在这些实施例中，电路可被连接到被图案化在壁上的每个电极，并且输出可表示由于弹性元件靠着电极变平而在电极之间创建的短路的数量。在一些示例性实施例中，金字塔结构包括暴露的电极和涂覆有隔离材料的电极两者，在它们之间具有电容耦合。弹性元件的变平可增加被暴露的电极的有效区域的面积，这增加了电容。在一些示例性实施例中，弹性元件或电极包括基于电极和弹性元件之间的力或接触面积改变电阻率的材料。任选地，电阻率被检测并且与施加在书写笔尖上的力向量相关。在一些示例性实施例中，弹性元件被连接到书写笔尖的远端并且被封闭在双金字塔中。在书写笔尖的中性状态中，当没有力被施加时，弹性元件可靠一个金字塔的内壁搁置，并且当压力被施加在书写笔尖上时，弹性元件可以与书写笔尖一起移动并且压靠另一金字塔的内壁。任选地，弹性元件被电容地耦合到双金字塔的每个金字塔的壁，并且电路检测来自每个壁的电容耦合。在一些示例性实施例中，施加在书写笔尖上的力与在形成双金字塔的每个金字塔上检测到的输出之间的差异相关。在详细解释示例性实施例中的至少一个实施例之前，应当理解本公开不一定限于其应用于构造的细节以及在以下描述中阐述和/或在附图中例示的组件的布置和/或方法。本公开能够具有其他实施例或者能够以各种方式来被实践或执行。现在参考图1A和1B，图1A和1B示出了根据本公开的一些实施例的包括压敏书写笔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种手持式设备，包括：壳体；包括第一端处的笔尖和第二端处的可压缩元件的细长杆，其中所述可压缩元件包括导电材料，并且其中所述细长杆能相对于所述壳体移动；金字塔结构，包括至少三个壁和在所述至少三个壁中的每一者上的电极，其中所述金字塔结构被与所述壳体固定或集成在一起，并且其中所述可压缩元件被配置成基于施加在所述笔尖上的力向量来压靠所述电极；以及电路，所述电路被配置成：在所述可压缩元件或所述电极上施加信号；检测来自所述电极的输出；以及基于所述输出来提供压力相关的信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.20 US 15/133,5211.一种手持式设备，包括：壳体；包括第一端处的笔尖和第二端处的可压缩元件的细长杆，其中所述可压缩元件包括导电材料，并且其中所述细长杆能相对于所述壳体移动；金字塔结构，包括至少三个壁和在所述至少三个壁中的每一者上的电极，其中所述金字塔结构被与所述壳体固定或集成在一起，并且其中所述可压缩元件被配置成基于施加在所述笔尖上的力向量来压靠所述电极；以及电路，所述电路被配置成：在所述可压缩元件或所述电极上施加信号；检测来自所述电极的输出；以及基于所述输出来提供压力相关的信息。2.根据权利要求1所述的手持式设备，其特征在于，所述金字塔结构或所述可压缩元件包括被配置成在所述可压缩元件和所述金字塔结构之间的物理接触期间在所述金字塔结构上的所述电极和所述可压缩元件之间建立电容耦合的隔离材料，其中所述电路被配置成检测所述可压缩元件和所述电极中的每一者之间的电容耦合。3.根据权利要求1所述的手持式设备，其特征在于，所述电路被配置成检测所述可压缩元件和所述电极中的每一者之间的电耦合。4.根据权利要求1-3中任一项所述的手持式设备，其特征在于，所述电路被配置成基于来自所述电极的所述输出来检测所述力向量的方向。5.根据权利要求1-4中任一项所述的手持式设备，其特征在于，其中所述金字塔结构是包括至少三个壁和由截去塔峰形成的附加表面的截顶的金字塔结构，并且其中所述附加表面包括附加电极。6.根据权利要求1-5中任一项所述的手持式设备，其特征在于，包括被布置成形成六面体的一对金字塔结构，所述一对金字塔结构中的每个金字塔结构包括至少三个壁和在所述至少三个壁中的每一者上的电极，其中所述金字塔结构中的每一者被与所述壳体固定或集成在一起，其中所述一对金字塔结构的第一金字塔结构包括孔，并且所述杆被装配穿过所述孔，并且其中所述电路被配置成检测来自所述一对金字塔结构的所述第一金字塔结构和所述第二金字塔结构的电极的输出之间的差异，以及基于所述差异提供压力相关的信息。7.根据权利要求6所述的手持式设备，其特征在于，所述可压缩元件当所述笔尖不具有施加在它上的力向量时被支持在所述一对金字...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·佩列兹，V·米沙洛夫，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US