專利名稱：手寫筆及其電容性壓力感應(yīng)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓力感應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種手寫筆及其電容性壓力感應(yīng)元件。
背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)品的進(jìn)步與發(fā)展，具有手寫輸入功能的電子設(shè)備越來越廣泛地用于個(gè)人數(shù)字處理(PDA)、手機(jī)、掌上電腦、平板計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備上，使用者可使用手寫筆接觸電子設(shè)備，實(shí)現(xiàn)手寫輸入操作?，F(xiàn)有的手寫筆大都具有壓力傳感器，用以進(jìn)行手寫輸入時(shí)觸發(fā)電子設(shè)備顯示相應(yīng)的輸入內(nèi)容。壓力傳感器一般都采用力敏電阻，力敏電阻的電阻值 隨著施加在其上的壓力的變化而變化，從而通過感測(cè)電阻值的改變而確定按壓動(dòng)作。然而，壓阻式壓力傳感器固有的較大的溫度漂移性使其在溫度變化范圍很大的環(huán)境下易發(fā)生感測(cè)失靈的情況，并且感測(cè)元件經(jīng)過多次使用易存在元件磨損、老化的情況。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種手寫筆及其電容性壓力感應(yīng)元件，以延長(zhǎng)使用壽命及提高感測(cè)靈敏度。本發(fā)明提供一種手寫筆，包括控制單元和通信單元，該通信單元用于與一具有顯示屏的電子裝置通信連接，該手寫筆還包括
電容性壓力感應(yīng)元件，包括本體、設(shè)置于該本體第一端且分別與一電源正極和負(fù)極連接的第一電極和第二電極、與該第一電極電性連接的第一金屬片、彈性元件及第二金屬片，該彈性元件電性連接在該第二電極與該第二金屬片之間。當(dāng)該彈性元件處于初始位置時(shí)，該第一金屬片與該第二金屬片相對(duì)的面積為一預(yù)定值，當(dāng)按壓該手寫筆而使該第二金屬片的自由端與該顯示屏接觸時(shí)，該第二金屬片受到壓力而向靠近該本體第一端的方向運(yùn)動(dòng)并壓縮該彈性元件，使該第一金屬片與該第二金屬片相對(duì)的面積增加并大于該預(yù)定值，從而在該第一金屬片與該第二金屬片相對(duì)面之間形成一感應(yīng)電容。定位單元，用于響應(yīng)該控制單元偵測(cè)到該電容性壓力感應(yīng)元件產(chǎn)生的感應(yīng)電容而產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)而對(duì)該手寫筆當(dāng)前的位置進(jìn)行偵測(cè)，以獲取位置信息。存儲(chǔ)單元，用于預(yù)先存儲(chǔ)該電子裝置的顯示屏對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)系。該控制單元用于獲取該存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的坐標(biāo)系，并根據(jù)該定位單元確定的位置信息確定該位置信息位于該坐標(biāo)系的座標(biāo)。該通信單元還用于響應(yīng)該控制單元的控制發(fā)送該座標(biāo)至該電子裝置，觸發(fā)該電子裝置根據(jù)該座標(biāo)確定該手寫筆與該顯示屏接觸的位置，并顯示該位置。本發(fā)明還提供一種電容性壓力感應(yīng)元件，包括本體和設(shè)置于該本體第一端且分別與一電源正極和負(fù)極連接的第一電極和第二電極，該電容性壓力感應(yīng)元件還包括與該第一電極電性連接的第一金屬片、彈性元件及第二金屬片，該彈性元件電性連接在該第二電極與該第二金屬片之間，當(dāng)該彈性元件處于初始位置時(shí)，該第一金屬片與該第二金屬片相對(duì)的面積為一預(yù)定值，當(dāng)一物體按壓該第二金屬片的自由端而使該第二金屬片向靠近該本體第一端的方向運(yùn)動(dòng)并壓縮該彈性元件，使該第一金屬片與該第二金屬片相對(duì)的面積增加并大于該預(yù)定值，從而在該第一金屬片與該第二金屬片相對(duì)面之間形成一感應(yīng)電容。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的手寫筆及其電容性壓力感應(yīng)元件，通過手寫筆與一電子裝置本體接觸而按壓該手寫筆，使得該電容性壓力感應(yīng)元件由于壓力的變化而產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電容，該手寫筆當(dāng)產(chǎn)生感應(yīng)電容時(shí)偵測(cè)其當(dāng)前位置，并由電子裝置顯示該手寫筆的當(dāng)前位置，實(shí)現(xiàn)手寫筆手寫輸入功能。利用本發(fā)明的電容性壓力感應(yīng)元件解決了現(xiàn)有技術(shù)中使用的壓力傳感器易損壞的問題。



圖I為本發(fā)明實(shí)施方式中電容性壓力感應(yīng)元件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I的電容性壓力感應(yīng)元件操作狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施方式中應(yīng)用于一電子裝置的手寫筆的功能模塊圖。主要元件符號(hào)說明
龜容性壓力感應(yīng)元件 I ο —
:_U_
第一端_110
_m
第一側(cè)壁_112_
蛋~二側(cè)壁113 "
第一金屬片_12_
第二金屬片
固定端_130
自由端_131
第一電極_14
第二電極i5
彈性元件__
I!麗!簧-i7
第一輔助彈簧_170_
第二輔助彈簧_171_
通道_172
■ 感應(yīng)層
軍寫筆20
定位單元_21_
掉制單元丑
通信單元^3、32
百~子裝置30 "
瓦通單元 31 顯示單元_33_
如下具體實(shí)施方式
將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明實(shí)施方式中電容性壓力感應(yīng)元件的結(jié)構(gòu)示意圖，該電容性壓力感應(yīng)兀件10包括本體11、第一金屬片12、第二金屬片13、第一電極14、第二電極15、彈性兀件16、輔助彈簧17和感應(yīng)層18。其中，該第一電極14和第二電極15設(shè)置于本體11的第一端110,并分別與一電源(圖未75)的正極和負(fù)極連接。在本實(shí)施方式中，該彈性兀件16為一彈簧。該第一金屬片12的一端與第一電極14電性連接而獲得該第一電極14提供的電壓，該彈性兀件16的一端與第二電極15電性連接,并與第一金屬片12相對(duì)。該第二金屬片13包括一固定端130和一自由端131，其中，該彈性元件16的另一端與第二金屬片13的固定端130電性連接，從而第二金屬片13獲得該第二電極15提供的電壓。該感應(yīng)層18形成于第一金屬片12和彈性兀件16之間的空間中。在本實(shí)施方式中，該感應(yīng)層18在本體11徑向上(即從第一端110至本體11第二端111的方向)的長(zhǎng)度與第一金屬片12在本體徑向上的長(zhǎng)度大致相等，用于填充具有一介電常數(shù)的導(dǎo)電介質(zhì)。當(dāng)該彈性元件16處于初始位置時(shí)，該第一金屬片12和第二金屬片13相對(duì)的面積為一預(yù)定值，在本實(shí)施方式中，該預(yù)定值為零。該本體11還包括第一側(cè)壁112和第二側(cè)壁113，該第一端110和第二端111設(shè)置于第一側(cè)壁112和第二側(cè)壁113之間。該輔助彈 簧17包括第一輔助彈簧170和第二輔助彈簧171，分別與該本體11的第一側(cè)壁112和第二側(cè)壁113固定連接，并且在該第一輔助彈簧170和第二輔助彈簧171之間形成一通道172，該第二金屬片13容納于該通道172中。當(dāng)按壓該第二金屬片13的自由端131時(shí)，該第二金屬片13可在該通道172中相對(duì)該第一金屬片12靠近或遠(yuǎn)離。請(qǐng)參閱圖2，具體地，當(dāng)按壓第二金屬片13的自由端131時(shí)，該第二金屬片13向靠近第一金屬片12的方向運(yùn)動(dòng)而壓縮彈性元件16，并當(dāng)該第二金屬片13持續(xù)向靠近第一金屬片12的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，使其與第一金屬片12相對(duì)的面積由零逐漸增加，從而在第一金屬片12與第二金屬片13相對(duì)的部分形成一感應(yīng)電容。該感應(yīng)層18填充的導(dǎo)電介質(zhì)用于增強(qiáng)該感應(yīng)電容。隨著持續(xù)按壓第二金屬片的自由端131,第一金屬片12與第二金屬片13相對(duì)的部分增加，形成的感應(yīng)電容的電容值也隨之增加。當(dāng)持續(xù)按壓該自由端131而使其剛好全部進(jìn)入通道172中時(shí)，而使得按壓該自由端131的物體與輔助彈簧17接觸，該物體通過壓縮第一輔助彈簧170和第二輔助彈簧171而能夠按壓該自由端131繼續(xù)向靠近第一端110的方向移動(dòng)，使得第一金屬片12與第二金屬片13相對(duì)的部分繼續(xù)增加。當(dāng)撤去壓力時(shí)，由于輔助彈簧17和彈性元件16的彈性回復(fù)力而回到初始位置時(shí)，該第二金屬片13恢復(fù)至初始位置，該第一金屬片12與第二金屬片13相對(duì)的面積恢復(fù)為初始零值，從而不形成該感應(yīng)電容，即，感應(yīng)電容值減為零。請(qǐng)參閱圖3，為應(yīng)用于一電子裝置的手寫筆的功能模塊示意圖，該手寫筆20包括該電容性壓力感應(yīng)元件10 (下稱感應(yīng)元件10)、定位單元21、控制單元22、通信單元23和存儲(chǔ)單元24。其中，該感應(yīng)元件10的第二金屬片13可作為該手寫筆的筆尖在顯示屏上進(jìn)行書寫。該存儲(chǔ)單元24用于預(yù)先存儲(chǔ)該電子裝置30的顯示屏(圖未示)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系可以在出廠時(shí)預(yù)先設(shè)置，每只手寫筆20對(duì)應(yīng)一個(gè)電子裝置30。該坐標(biāo)系還可以在使用時(shí)由用戶進(jìn)行更新設(shè)置，即，該手寫筆20能夠獲取需要匹配使用的電子裝置30的坐標(biāo)系，并更新存儲(chǔ)單元24中存儲(chǔ)的坐標(biāo)系。該電子裝置30包括處理單元31、通信單元32和顯示單元33。當(dāng)該手寫筆20與該電子裝置30的顯示屏(圖未示)接觸并按壓時(shí)，即，該第二金屬片13與顯示屏接觸并受到顯示屏的壓力，該感應(yīng)元件10由于受到壓力而相應(yīng)地產(chǎn)生一感應(yīng)電容，該控制單元22偵測(cè)到由感應(yīng)元件10產(chǎn)生的感應(yīng)電容時(shí)觸發(fā)定位單元21對(duì)該手寫筆20當(dāng)前的位置進(jìn)行偵測(cè)，以獲取相應(yīng)的位置信息。在本實(shí)施方式中，該定位單元21為一陀螺儀，能夠偵測(cè)并獲取該手寫筆20當(dāng)前位置的座標(biāo)值以及位移方向。該控制單元22獲取存儲(chǔ)單元24中存儲(chǔ)的坐標(biāo)系，根據(jù)定位單元21確定的位置信息確定該位置信息位于該坐標(biāo)系的座標(biāo)，并控制通信單元23將該確定的位置信息發(fā)送至電子裝置30。當(dāng)該電子裝置本體11通過通信單元32接收到由手寫筆20發(fā)送的位置信息時(shí)，處理單元31根據(jù)該位置信息確定手寫筆20與該電子裝置30的顯示屏接觸的位置，同時(shí)控制顯示單元33顯示該確定的位置。如此，該手寫筆20持續(xù)與該電子裝置30的顯示屏接觸并按照一定軌跡移動(dòng)時(shí)，該電子裝置30的顯示單元33能夠顯示該軌跡。使用上述的手寫筆及其電容性壓力感應(yīng)元件，通過手寫筆與一電子裝置本體接觸而按壓該手寫筆，使得該電容性壓力感應(yīng)元件由于壓力的變化而產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電容，該手寫筆當(dāng)產(chǎn)生感應(yīng)電容時(shí)偵測(cè)其當(dāng)前位置，并由電子裝置顯示該手寫筆的當(dāng)前位置，實(shí)現(xiàn)手寫筆手寫輸入功能。利用本發(fā)明的電容性壓力感應(yīng)元件解決了現(xiàn) 有技術(shù)中電子裝置使用壓力傳感器易損壞的問題?？梢岳斫獾氖牵瑢?duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思做出其它各種相應(yīng)的改變與變形，而所有這些改變與變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種手寫筆，包括控制單元和通信單元，所述通信單元用于與一具有顯示屏的電子裝置通信連接，其特征在于，所述手寫筆還包括 電容性壓力感應(yīng)元件，包括本體、設(shè)置于所述本體第一端且分別與一電源正極和負(fù)極連接的第一電極和第二電極、與所述第一電極電性連接的第一金屬片、彈性元件及第二金屬片，所述彈性元件電性連接在所述第二電極與所述第二金屬片之間；當(dāng)所述彈性元件處于初始位置時(shí)，所述第一金屬片與所述第二金屬片相對(duì)的面積為一預(yù)定值，當(dāng)按壓所述手寫筆而使所述第二金屬片的自由端與所述顯示屏接觸時(shí)，所述第二金屬片受到壓力而向靠近所述本體第一端的方向運(yùn)動(dòng)并壓縮所述彈性元件，使所述第一金屬片與所述第二金屬片相對(duì)的面積增加并大于所述預(yù)定值，從而在所述第一金屬片與所述第二金屬片相對(duì)面之間形成一感應(yīng)電容； 定位單元，用于響應(yīng)所述控制單元偵測(cè)到所述電容性壓力感應(yīng)元件產(chǎn)生的感應(yīng)電容而產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)而對(duì)所述手寫筆當(dāng)前的位置進(jìn)行偵測(cè)，以獲取位置信息； 存儲(chǔ)單元，用于預(yù)先存儲(chǔ)所述電子裝置的顯示屏對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)系； 所述控制單元用于獲取所述存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的坐標(biāo)系，并根據(jù)所述定位單元確定的位置信息確定所述位置信息位于所述坐標(biāo)系的座標(biāo)； 所述通信單元還用于響應(yīng)所述控制單元的控制發(fā)送所述座標(biāo)至所述電子裝置，觸發(fā)所述電子裝置根據(jù)所述座標(biāo)確定所述手寫筆與所述顯示屏接觸的位置，并顯示所述位置。
2.如權(quán)利要求I所述的手寫筆，其特征在于，所述定位單元為一陀螺儀，用于偵測(cè)并獲取所述手寫筆當(dāng)前位置的座標(biāo)值以及位移方向。
3.如權(quán)利要求I所述的手寫筆，其特征在于，所述電容性壓力感應(yīng)元件還包括一填充導(dǎo)電介質(zhì)的感應(yīng)層，形成于所述第一金屬片與所述彈性元件之間，用于增強(qiáng)所述第一金屬片與所述第二金屬片相對(duì)面之間產(chǎn)生的感應(yīng)電容。
4.如權(quán)利要求3所述的手寫筆，其特征在于，所述感應(yīng)層在所述本體沿所述第一端至所述第二端的方向的長(zhǎng)度與所述第一金屬片長(zhǎng)度相同。
5.如權(quán)利要求I所述的手寫筆，其特征在于，所述預(yù)定值為零，當(dāng)所述手寫筆脫離所述顯示屏?xí)r，所述彈性元件回復(fù)到初始位置，所述第一金屬片與所述第二金屬片相對(duì)的面積恢復(fù)為所述預(yù)定值，所述感應(yīng)電容值減為零。
6.如權(quán)利要求I所述的手寫筆，其特征在于，所述電容性壓力感應(yīng)元件還包括第一輔助彈簧和第二輔助彈簧，分別與所述本體相對(duì)的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁固定連接，并且在所述第一輔助彈簧和第二輔助彈簧之間形成一通道，所述第二金屬片容納于所述通道中。
7.如權(quán)利要求6所述的手寫筆，其特征在于，當(dāng)所述第二金屬片被持續(xù)按壓而完全進(jìn)入所述通道時(shí)，所述顯示屏與所述第一輔助彈簧和第二輔助彈簧接觸，并壓縮所述第一輔助彈簧和第二輔助彈簧使所述第二金屬片繼續(xù)向靠近所述本體第一端的方向繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，使所述第一金屬片與第二金屬片相對(duì)面的面積增加，所述產(chǎn)生的感應(yīng)電容值隨之增加。
8.一種電容性壓力感應(yīng)元件，包括本體和設(shè)置于所述本體第一端且分別與一電源正極和負(fù)極連接的第一電極和第二電極，其特征在于，所述電容性壓力感應(yīng)元件還包括與所述第一電極電性連接的第一金屬片、彈性元件及第二金屬片，所述彈性元件電性連接在所述第二電極與所述第二金屬片之間，當(dāng)所述彈性元件處于初始位置時(shí)，所述第一金屬片與所述第二金屬片相對(duì)的面積為一預(yù)定值，當(dāng)一物體按壓所述第二金屬片的自由端而使所述第二金屬片向靠近所述本體第一端的方向運(yùn)動(dòng)并壓縮所述彈性元件，使所述第一金屬片與所述第二金屬片相對(duì)的面積增加并大于所述預(yù)定值，從而在所述第一金屬片與所述第二金屬片相對(duì)面之間形成一感應(yīng)電容。
9.如權(quán)利要求8所述的電容性壓力感應(yīng)元件，其特征在于，還包括一填充導(dǎo)電介質(zhì)的感應(yīng)層，形成于所述第一金屬片與所述彈性元件之間，用于增強(qiáng)所述第一金屬片與所述第二金屬片相對(duì)面之間產(chǎn)生的感應(yīng)電容。
10.如權(quán)利要求9所述的電容性壓力感應(yīng)元件，其特征在于，所述感應(yīng)層在所述本體沿所述第一端至所述第二端的方向的長(zhǎng)度與所述第一金屬片長(zhǎng)度相同。
11.如權(quán)利要求8所述的電容性壓力感應(yīng)元件，其特征在于，所述預(yù)定值為零，當(dāng)撤去按壓所述第二金屬片的物體時(shí)，所述彈性元件回復(fù)到初始位置，所述第一金屬片與所述第二金屬片相對(duì)的面積恢復(fù)為所述預(yù)定值，所述感應(yīng)電容值減為零。
12.如權(quán)利要求8所述的電容性壓力感應(yīng)元件，其特征在于，還包括第一輔助彈簧和第二輔助彈簧，分別與所述本體相對(duì)的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁固定連接，并且在所述第一輔助彈簧和第二輔助彈簧之間形成一通道，所述第二金屬片容納于所述通道中。
13.如權(quán)利要求12所述的電容性壓力感應(yīng)元件，其特征在于，當(dāng)所述第二金屬片被持續(xù)按壓而完全進(jìn)入所述通道時(shí)，所述物體與所述第一輔助彈簧和第二輔助彈簧接觸，并壓縮所述第一輔助彈簧和第二輔助彈簧使所述第二金屬片繼續(xù)向靠近所述本體第一端的方向繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，使所述第一金屬片與第二金屬片相對(duì)面的面積增加，所述產(chǎn)生的感應(yīng)電容值隨之增加。
全文摘要
一種電容性壓力感應(yīng)元件，包括本體和設(shè)置于該本體第一端并分別與一電源正極和負(fù)極連接的第一電極和第二電極、與該第一電極電性連接的第一金屬片、與該本體第二端固定連接的第二金屬片、電性連接于該第二電極和該第二金屬片的彈性元件以及與該本體第一端固定連接的感應(yīng)層，當(dāng)該彈性元件處于初始位置時(shí)，該感應(yīng)層位于該第一金屬片和彈性元件之間。當(dāng)按壓該本體第一端時(shí)，該第一金屬片運(yùn)動(dòng)而部分超過該感應(yīng)層與該第二金屬片相對(duì)，在第一金屬片與第二金屬片相對(duì)面之間形成感應(yīng)電容。本發(fā)明還提供一種具有該電容性壓力感應(yīng)元件的手寫筆，本發(fā)明的電容性壓力感應(yīng)元件由于壓力的變化而產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電容，解決現(xiàn)有技術(shù)中的壓力傳感器易損壞的問題。
文檔編號(hào)G06F3/0354GK102880318SQ20121031782
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者魯凡林, 吳萍紅, 何祖培, 游瑞翔, 潘俊維 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司