一种装置包括壳体、基于施加的接触力相对于该壳体移动的尖端、以及检测施加在该尖端上的力的压力传感器。压力传感器包括被集成或被固定到该尖端的第一元件和相对于该壳体静止并且面向该第一元件定位的第二元件。该第一元件由导电的刚性材料形成。第二元件是导电的并且具有弹性属性。另外，第一元件或第二元件中的一者被涂覆有非导电层。第一元件基于被施加在尖端上的力朝向第二元件移动并基于该力使第二元件变形。传感器附加地包括用于检测该第一元件和该第二元件之间的电容的电路。一元件和该第二元件之间的电容的电路。一元件和该第二元件之间的电容的电路。
【技术实现步骤摘要】
压敏触控笔
[0001]本申请是进入中国国家阶段日期为2018年1月23日，申请号为201880009186.3，名为“压敏触控笔”的申请的分案申请。
[0002]专利技术的领域与背景
[0003]触控笔在本领域中已知用于计算设备。触控笔的位置检测向与计算设备相关联的数字化仪传感器提供输入并且可被解释为用户命令。位置检测可在触控笔尖端触摸数字化仪传感器的检测表面和/或悬停在数字化仪传感器的检测表面之上时被执行。数字化仪传感器通常被集成在电子显示屏内，并且计算设备将触控笔的位置与屏幕上描绘的信息相关联。
[0004]一些触控笔是压敏的，因为它们感测并且可选地报告在用户使用该触控笔时施加在触控笔尖端上的压力的水平。然后，在计算设备上执行的应用可以使用此信息。例如，图形应用可以基于检测到的压力水平来调整绘制线的线条粗细或线条阴影。
[0005]专利技术概述
[0006]本公开涉及一种手持设备，该手持设备包括用于感测施加在该设备的交互尖端上的压力的传感器。例如，手持设备可以是触控笔。根据本公开的各实施例，传感器是可以以低成本实现的经改进的基于电容的压力传感器，其具有相对简单的构造并且可以提供经改进的灵敏度和准确度。
[0007]除非另外定义，否则本文中所使用的所有技术和/或科学术语具有与本领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。虽然与本文中所描述的那些方法和材料类似或等同的方法和材料可被用于实践或测试本公开的各实施例，但是下文描述了各示例方法和/或材料。在冲突的情况下，包括定义的专利申请将优先。另外，各材料、方法和示例仅是说明性的，而并非旨在进行必要的限制。
[0008]附图的若干视图的简要描述
[0009]此处参考附图描述本公开的一些实现，仅作为示例。现在专门详细地参考附图，需要强调的是，所示的细节是举例而言的并且只是出于对本公开的各实现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现。
[0010]在附图中：
[0011]图1是示例压敏触控笔的简化框图；
[0012]图2A和2B是可被集成在触控笔内的示例压力传感器的元件的简化示意图，传感器分别以中立和按压状态被示出；
[0013]图3是可以用被集成在触控笔中的示例压力传感器检测的电容的简化图；
[0014]图4是示出与触控笔集成在一起的示例压力传感器的替换配置的简化示意图；
[0015]图5是示出与触控笔集成在一起的示例压力传感器的又一配置的简化示意图；
[0016]图6是示出与触控笔集成在一起的示例压力传感器的替换介电层的简化示意图；以及
[0017]图7是用压敏触控笔操作的示例计算设备的简化框图。
[0018]本专利技术的具体实施例的描述
[0019]具有可相对于手持设备的壳体移动的交互尖端的手持设备包括基于电容的压力传感器，用于在用户操作设备时感测施加在尖端上的压力。根据一些示例实现，传感器包括固定到交互尖端的刚性元件、固定到壳体的弹性体和用于检测它们之间的电容耦合的电路。刚性元件和弹性体被定位在壳体中，使得当压力被施加在交互尖端上时，刚性元件朝向弹性体移动并压靠弹性体。刚性元件和弹性体两者都是导电的。在一些示例实现中，刚性元件涂覆有在刚性元件和弹性体之间提供介电分离的电绝缘材料。替换地或附加地，弹性体可被涂覆有提供介电分离的电绝缘材料。可基于检测到的电容耦合的水平来感测被施加在尖端上的压力。
[0020]可选地，刚性元件被形成在尖端或尖端保持器的一端上，并且与交互尖端或容纳该尖端的尖端保持器成一体，例如形成为单个部件。通过将刚性元件与设备中的现有部件集成，可减少材料账单，可消除与连接部件相关的公差并且可避免由于各部件之间的脱离而导致的任何故障。将刚性元件与现有部件集成的另一个优点可以是减少纳入压力传感器所需的空间。
[0021]通常，刚性元件和弹性体中的一者为穹顶形、锥形或非扁平的，使得各元件之间的有效接触面积可随着压力的变化而变化。这可提高可被用于检测压力的分辨率，因为刚性元件和弹性体之间的邻近和接触区域两者都可影响检测到的电容耦合。
[0022]在一些实现中，刚性元件的形状提供期望的力曲线，例如检测到的电容耦合与被施加在尖端上的压力之间的期望的关系。利用刚性元件形成期望的形状并使用扁平弹性体的优点在于刚性元件的材料(例如，金属或导电塑料)可以以低于弹性体的公差被塑形。由于设计的简单性和部件的低公差，期望的力曲线可在时间上和在一定温度范围内连续。在刚性元件与尖端或尖端保持器成一体的实现中，将刚性元件塑形成经定义的形状很可能不会增加成本并且很可能消除按所需形状制造弹性体的需要。当由刚性元件提供期望的形状时，可从现成可用的产品中选择扁平弹性体。
[0023]在一些实现中，传感器的灵敏度是通过利用在刚性元件上介于10纳米量级和10微米量级之间(例如，不超过20微米)的薄的非导电涂层操作该传感器来提高的。可选择非导电涂层的介电常数以提供具有期望的属性的介电或非导电层。
[0024]在介电层是被施加在刚性元件上的涂层的实现中，可使用标准制造方法(例如使用阳极氧化制造工艺)将厚度可控制地限制在具有低公差的期望的厚度内。通过控制该层的厚度，可提高传感器的准确度，并且可减小传感器之间的可制造性变化。这可消除校准每个传感器的需要。此实现优于使用印刷电路板层作为介电层的已知方法，该介电层不仅更加厚而且会涉及在其厚度方面的更高的公差以及更高的成本。在一些示例中，将经定义的纹理施加在涂层或涂层的一部分上以减少接触期间在涂层和弹性体之间的粘附。在使用标准制造方法涂覆期间，也可以以相对低的成本施加纹理。用于添加纹理的可选制造方法可包括例如喷砂或腐蚀。
[0025]现在参考图1，其示出了示例压敏触控笔的简化框图。在一些实现中，触控笔100包括容纳电源105的壳体110、一个或多个印刷电路板(PCB)组装件120和125、一个或多个用户控制的按钮130、书写尖端150、与书写尖端150相关联的压力传感器200以及可选组件115(例如附加传感器)。电源105可包括一个或多个可充电电池和/或超级电容器。PCB组装件
120可包括控制触控笔100的操作的ASIC 121。在触控笔100的操作期间，ASIC 121可生成信号，并且该信号可经由书写尖端150或经由与书写尖端150相关联的尖端保持器155被传送。
[0026]书写尖端150通常被配置成响应于施加在端部151上的接触压力而滑入和滑出壳体110。诸如螺旋弹簧之类的弹性元件160可被耦合到壳体110和书写尖端150，并且可提供抵抗书写尖端150的移动的弹力。在一些实现中，书写尖端150是固定的(例如压装到尖端保持器155上)，并且尖端保持器155被机械地耦合到弹性元件160。书写尖端150的运动范围可以是10μm(微米)的量级，例如0
‑
80μm(微米)。
[0027]压力传感器200可以是基于电容的传感器，其包括作为电容器的第一电极的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种包括壳体和尖端的触控笔，所述触控笔进一步包括：压力传感器，所述压力传感器被配置来检测被施加在所述尖端上的力，其中所述压力传感器包括：第一元件；以及置于所述壳体内的第二元件，所述第二元件至少部分导电并包括能变形的弹性体，其中所述第二元件，至少部分地，在朝向所述第一元件的所述能变形的弹性体上涂覆有非导电的等离子体；以及电路，所述电路被配置成用于检测所述第一元件和所述第二元件之间的电容以基于所检测到的电容在悬停状态和着墨状态之间进行区分。2.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述第一元件是穹顶形。3.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述非导电等离子体具有范围在10nm的数量级和10μm的数量级之间的厚度。4.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述第二元件具有扁平形状。5.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述第一元件是部分由金属形成的。6.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述非导电层是被施加在所述第一元件上的硅层。7.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，进一步包括机械地耦合到所述壳体和所述尖端的弹性元件，其中所述弹性元件被配置成在所述尖端上提供预载荷力。8.如权利要求1所述的触控笔，所述电路被配置成用于将所述电容与所述第一元件和所述第二元件之间的预定电容水平C
H2T
进行比较，以确定所述触控笔何时处于悬停状态。9.一种触控笔，包括：壳体；尖端保持器；书写尖端，所述书写尖端被压装到所述尖端保持器，所述书写尖端被配置成基于施加到所述书写尖端上的接触力相对于所述壳体移动；压力传感器，所述压力传感器被配置成基于所述书写尖端的移动来检测被施加在所述书写尖端上的力，其中所述压力传感器包括：第一元件；以及置于所述壳体内的第二元件，所述第二元件至少部分导电并包括能变形的弹性体，并且其中所述第二元件，至少部分地，在朝向所述第一元件的所述能变形的...
【专利技术属性】
技术研发人员：V，
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：
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