CN217821539U - 手写笔 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及手写笔领域,旨在解决已知技术的手写笔的压感信号传递部分结构复杂、成本较高的问题,提供手写笔,包括主电路板、压感模组和第一柔性电路板。主电路板包括压感芯片;压感模组包括压应力采集元件;第一柔性电路板一端电连接于压应力采集元件,另一端电连接至主电路板,用于压感芯片和压应力采集元件之间的通信。手写笔还可用于发射第一打码信号和第二打码信号。其中,打码芯片的第二打码信号通过第二柔性电路板传输。本申请的有益效果是采用柔性电路板即可实现压感信号传输,而无需设置成本相对较高的软硬结合板,手写笔整体成本较低。

Description

手写笔
技术领域
本申请涉及电子设备配件领域,具体而言,涉及手写笔。
背景技术
手写笔可作为一些电子设备(如手机、平板电脑、笔记本电脑)的输入设备。为实现交互,一些手写笔需要设置压感***。
已知技术中,手写笔通过在一软硬结合板的硬板部分布置压感芯片,压力或应变通过应变片采集后通过软硬结合板传递至压感芯片转化为数字信号,再通过软硬结合板的软板部分传输至主电路板,存在结构复杂、成本较高的问题。
实用新型内容
本申请提供手写笔及电子设备组件,以解决已知技术的手写笔的压感信号传递部分结构复杂、成本较高的问题。
第一方面,本申请实施例提供一种手写笔,包括主电路板、压感模组和第一柔性电路板。主电路板包括压感芯片;压感模组包括压应力采集元件;第一柔性电路板一端电连接于压应力采集元件,另一端电连接至主电路板,用于压感芯片和压应力采集元件之间的通信。
本申请实施例中,通过将压感芯片布置于主电路板,使得压应力采集元件通过第一柔性电路板即可电连接至主电路板上的压感芯片,将压感信号传递至压感芯片乃至主电路板进行信号处理。
相较于本实施例,一些已知技术采取方式为,在一软硬结合板的硬板部分布置压感芯片,压力或应变通过应变片采集后通过软硬结合板传递至压感芯片转化为数字信号后,通过软硬结合板的软板部分传输至主电路板。
因此,本实施例相对上述已知技术,采用第一柔性电路板即可实现压感信号传输,而无需设置成本相对较高的软硬结合板,降低产品成本。
在一种可能的实施方式中,主电路板包括电连接于压感芯片的板对板连接器,第一柔性电路板通过板对板连接器连接至主电路板,以实现压应力采集元件与压感芯片之间的通信。
该实施方式中,通过板对板连接器能够方便地实现第一柔性电路板和主电路板的连接。
在一种可能的实施方式中,手写笔还包括笔尖和笔筒。其中,笔筒限定内部空间。压感模组还包括传导架,传导架设置于内部空间,压应力采集元件安装于传导架。笔尖位于笔筒的轴向一端处,并连接于传导架,且笔尖受到的压力或应变能够通过传导架传导至压应力采集元件。
该实施方式中,第一打码电极设置于笔尖,方便笔尖位置的确定,通过笔尖、传导架的结构设置,利于压力或应变传导至压应力采集元件。
在一种可能的实施方式中,笔尖远离笔筒的一端呈锥形。
该实施方式中,笔尖呈锥形,利于被准确定位。
在一种可能的实施方式中,传导架包括支架件和压感弹片。支架件一端安装笔尖、另一端将压感弹片压抵于笔筒,压应力采集元件贴设于压感弹片,以使笔尖受到的压力或应变能够通过支架件传导并使压感弹片发生形变,进而带动压应力采集元件形变。
该实施方式中,通过支架件传递压力和应变至压感弹片,利于压力和应变传递至压应力采集元件,被压应力采集元件感应。
在一种可能的实施方式中,压感弹片呈U形,并包括底片、第一侧片和第二侧片;底片沿第一方向延伸,第一方向为手写笔的轴线方向;第一侧片和第二侧片分别从底片沿第一方向的两端向垂直于底片的方向延伸至连接于笔筒。底片固定连接于支架件。压应力采集元件为应变片,应变片贴合于压感弹片的外侧面,并覆盖于第一侧片和底片的弯折角两侧和/或于第二侧片和底片的弯折角两侧。
该实施方式中,压感弹片能够较可靠地传递压力或应变。
在一种可能的实施方式中,支架件包括支撑台和主轴部,支撑台与主电路板沿第一方向相间隔,第一方向为手写笔的轴线方向;主轴部连接于支撑台远离主电路板的一端并连接笔尖。第一柔性电路板包括第一柔板部和第二柔板部,第一柔板部贴合安装于支撑台,第二柔板部从第一柔板部引出并连接至主电路板。压应力采集元件为应变片,应变片通过第二柔板部电连接至主电路板。
该实施方式中,支架件结构设计便于第一柔性电路板的设置,结构简单合理。
在一种可能的实施方式中,笔尖处设置有第一打码电极。主电路板上布置有打码芯片,打码芯片能够产生第一打码信号;打码芯片电连接至第一打码电极,用于将第一打码信号传输至第一打码电极。手写笔还包括条形电路板。条形电路板沿第一方向延伸,且一端电连接于第二柔板部、另一端延伸至笔尖处并电连接于第一打码电极,以传输第一打码信号。
该实施方式中,通过条形电路板能够方便地实现第一打码信号沿轴向传输。
在一种可能的实施方式中,主轴部具有沿第一方向贯通的轴孔,条形电路板部分容置于轴孔、部分伸出轴孔并支撑于支撑台并电连接于第二柔板部。
该实施方式中,主轴部设置轴孔容置条形电路板,结构紧凑合理。
在一种可能的实施方式中,主轴部包括第一轴部和第二轴部。第一轴部为空心筒状结构,并与支撑台一体成型;条形电路板贯穿第一轴部。第二轴部一端填充于第一轴部内侧、另一端沿第一方向向远离支撑台一侧延伸出第一轴部,第二轴部包裹条形电路板的部分。
该实施方式中,通过第二轴部包裹条形电路板,提高了条形电路板的弯曲刚度。
在一种可能的实施方式中,手写笔还包括补强条,补强条固定连接于条形电路板并包裹于第二轴部之内。
该实施方式中,补强条进一步提高了条形电路板的弯曲刚度。
在一种可能的实施方式中,手写笔还包括弹簧顶针。弹簧顶针支撑于第一打码电极和主轴部之间。弹簧顶针电连接于第一打码电极和条形电路板,用于传输第一打码信号。
该实施方式中,设置弹簧顶针在第一打码电极和主轴部之间提高缓冲,且能够保持第一打码电极和条形电路板的电连接。
在一种可能的实施方式中,支撑台具有沿第一方向相对的第一端和第二端;第一端靠近主电路板,第二端远离主电路板;支撑台具有沿第二方向相对的第一侧和第二侧,支撑台具有沿第三方向相对的第一面和第二面;第二方向垂直于第一方向,第三方向垂直于第一方向并垂直于第二方向。
该实施方式中,支撑台的合理设计便于安装第一柔性电路板等结构。
在一种可能的实施方式中,第一柔板部呈板状,并叠合于第一面。第二柔板部呈板状,第二柔板部位于支撑台的第一侧,且第一柔板部的板面平行于主电路板的板面,第二柔板部的板面垂直于主电路板的板面。
该实施方式中,通过分设于两侧,能够减小第二打码信号和第一打码信号/压感信号的相互干扰。
在一种可能的实施方式中,第二柔板部的板面呈波浪形。
该实施方式中,第二柔板部的板面呈波浪形具有一定的轴向伸缩能力,能够适应主电路板和支撑台之间的相对位置偏差。
在一种可能的实施方式中,第二柔板部具有第一导电线路和第二导电线路。第一导电线路用于传输第一打码信号,第二导电线路用于传输压感信号,压感信号为应变片在来自笔尖的压力或应变的作用下产生的模拟电信号。第一导电线路和第二导电线路沿第二柔板部的宽度方向间隔设置,第二柔板部的宽度方向垂直于第二柔板部的延伸方向。
该实施方式中,通过使两导电线路间隔设置,能够降低两者相互干扰。
在一种可能的实施方式中,手写笔还包括第二打码电极,打码芯片能够产生第二打码信号;第二打码电极和第一打码电极相间隔;手写笔还包括第二柔性电路板。第二打码电极通过第二柔性电路板电连接至打码芯片。第二柔性电路位于支撑台的第二侧。
该实施方式中,第二柔性电路板设在第二侧,结合第二柔板部设于第一侧,两者分设两侧,降低两者之上传递的信号的相互干扰。
在一种可能的实施方式中,手写笔还包括第一打码电极。主电路板上布置有打码芯片,打码芯片能够产生第一打码信号;打码芯片电连接至第一打码电极,用于将第一打码信号传输至第一打码电极。
该实施方式中,通过打码芯片和第一打码电极能够反射第一打码信号,以与匹配的电子设备交互。
在一种可能的实施方式中,手写笔还包括第二打码电极,第二打码电极和第一打码电极相间隔。打码芯片能够产生第二打码信号;打码芯片电连接至第二打码电极,用于将第二打码信号传输至第二打码电极。
该实施方式中,通过打码芯片和第二打码电极能够反射第二打码信号,以与匹配的电子设备交互。
在一种可能的实施方式中,手写笔还包括第二柔性电路板。第二打码电极通过第二柔性电路板电连接至打码芯片。
该实施方式中,第二打码信号通过第二柔性电路板传输,规避了一些已知技术多个打码信号或压感信号全部通过接近的线路传输带来的信号相互干扰的问题,且实现成本较低。
在一种可能的实施方式中,手写笔还包括隔离电极,隔离电极接地。隔离电极位于第二打码电极和第一打码电极之间。
该实施方式中,设置隔离电极能够分隔第一打码信号和第二打码信号,降低两者相互干扰,影响电子设备判断第一打码电极和第二打码电极的位置。
在一种可能的实施方式中,第二柔性电路板和第一柔性电路板为两个相互独立的柔性电路板,或者为一个柔性电路板的两部分。
该实施方式中,第二柔性电路板和第一柔性电路板相互独立,利于设置两者的间距,提高抗相互干扰的能力;第二柔性电路板和第一柔性电路板为一个柔性电路板的两部分,减少零件数量。
第二方面,本申请实施例提供一种电子设备组件,包括电子设备和手写笔,电子设备包括触摸屏,手写笔为前述的手写笔。手写笔与触摸屏耦合,用作电子设备的输入设备。
本申请实施例中的电子设备组件能够实现手写笔和电子设备的交互,且采用前述的手写笔,具有成本较低的有益效果。
在一种可能的实施方式中,电子设备为平板电脑,触摸屏设有面分布的电极。手写笔具有打码电极,手写笔的打码电极与电子设备的面分布的电极能够配合形成电容。
该实施方式中,手写笔可与平板电脑交互,作为平板电脑的输入设备,使用方便。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1中示出了本申请一实施例的电子设备组件的示意图;
图2为图1中的电子设备组件检测手写笔的倾斜角度的原理示意图;
图3中示出了本申请一实施例中的手写笔的结构示意图;
图4为图3的手写笔的内部结构示意图;
图5为图4的A向视图(部分结构隐藏未示出);
图6为图4的剖视图(部分结构隐藏未示出);
图7为图6的C处放大图。
主要元件符号说明:
电子设备组件 500
电子设备 300
触摸屏 310
电极 311
手写笔 100
打码电极 101a,101b
主电路板 10
压感芯片 10a
板对板连接器 10b
打码芯片 10c
第一柔性电路板 11
压感模组 12
压应力采集元件 13
应变片 13a
传导架 14
笔筒 15
笔尖 16
条形电路板 17
压感弹片 18
支架件 19
第一柔板部 20
第二柔板部 21
第一打码电极 22
第二打码电极 23
隔离电极 24
弹簧顶针 25
第一导电线路 26
第二导电线路 27
第二柔性电路板 28
接地触点 29
支撑台 30
主轴部 31
第一轴部 32
第二轴部 33
补强条 34
导通金属 35
底片 36
第一侧片 37
第二侧片 38
第一端 D1
第二端 D2
连通孔 K1
轴孔 K2
过孔 K3
中轴线 L1
分界线 L2
第一侧 M1
第二侧 M2
螺钉 N1
第一面 P1
第二面 P2
内部空间 Q1
第一方向 X
第二方向 Y
第三方向 Z
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设置于”另一个元件,它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下,下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
图1示出了一种电子设备组件500,该电子设备组件500包括电子设备300和手写笔100。其中,电子设备300可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、工控屏设备等具有触摸屏310的设备。
手写笔100与触摸屏310耦合,即,手写笔100能够被触摸屏310感应和/或向触摸屏310发送信号。
触摸屏310实现与手写笔100耦合的方式有多种。例如,图1示出的,触摸屏310采用电容屏,并具有面分布的电极311。在手写笔100靠近或接触摸屏310时,手写笔100靠近或接触触摸屏310的部分(如笔尖)与触摸屏310对应位置附近的电极311形成电容。电子设备300通过检测该电容的位置、容值等,可判断手写笔100的位置、倾斜角度等信息,进而可以判断用户所要输入的信号。其中,电容的不同位置和/或容值与手写笔100的位置/倾斜角度等信息的对应关系可通过模拟的方式获得并预存于电子设备300,手写笔100的位置/倾斜角度等信息与用户所要输入的信号之间的对应关系可以预定义并存储于电子设别的存储单元中。
或者,在手写笔100和触摸屏310的电极311之间形成电容后,通过手写笔100发射打码信号(如>20Vp-p的方波信号),触摸屏310能够接收到该信号,从而定位手写笔100的位置。
参见图2,在需要时,手写笔100可设置两个相间隔的打码电极101a,101b,触摸屏310通过感应两个打码电极101a,101b的位置,可计算出手写笔100与触摸屏310的夹角。其计算方式可以是:计算两个打码电极101a,101b在触摸屏310上的投影的间距s1,此时,手写笔100与触摸屏310之间的夹角A1满足:cosA1=s1/s2,其中:s2为手写笔100上两个打码电极101a,101b的间距。
在需要时,手写笔100还可设置压力传感器(图中未示出),用于获得手写笔100与触摸屏310之间的压力信号。该压力信号可通过手写笔100的打码电极101a或打码电极101b传输给电子设备300。
电子设备300可以根据获得的手写笔100的位置、倾斜角度、压力等信号,预定义多种不同的输入方式,如点选、绘制线条、呼出菜单等。
例如,使用手写笔100在触摸屏310上进行绘画时,压力的大小对应绘制线条的粗细等。
又如,使用手写笔100替代鼠标点击操作时,通过点击的压力、持续时间或倾斜角度来定义该点击为左键单击、右键单击或双击等输入方式。
手写笔100与电子设备300之间的交互,除采用上述示例性方式外,还可以采用其他任何合适的交互方式。
图3-图6示出了本申请一示例性的手写笔100,可用作电子设备300(如平板电脑)的输入设备。
参见图3和图4,该手写笔100包括笔筒15、笔尖16、主电路板10、第一柔性电路板11和压感模组12。笔筒15限定内部空间Q1,主电路板10、第一柔性电路板11和压感模组12安装于笔筒15的内部空间Q1内。笔尖16位于笔筒15的端部,并连接压感模组12。
使用时,使用者手握笔筒15,使笔尖16压合在触摸屏310(见于图1)上,压感模组12接收并将笔尖16受到的压力或应变转化为模拟电信号,并通过第一柔性电路板11传输给主电路板10。
其中,主电路板10可以为一印制电路板(Printed Circuit Board,PCB),例如以酚醛纸质层压板、环氧纸质层压板、聚酯玻璃毡层压板、环氧玻璃布层压板或其他材料为基材,并在其上布置电气元件(如电容、点组、芯片)和导电线路形成,可以为单面板、双面板或多层板。
本实施例中,主电路板10包括压感芯片10a。本实施例中所说的压感芯片10a,指用于接收和处理来自应变片等压感元件的模拟电信号的芯片。例如,压感芯片10a可以接收应变片的模拟电信号后,转化为数字信号,并传输给主电路板的微控制单元(Microcontroller Unit,MCU,图中未示出),进行处理,微控制单元可单独或配合主电路板10上的其他功能模块(如无线模组等)对该信号进行处理(如放大)或运用(如无线传输给电子设备)。
本实施例中的压感芯片10a设置于主电路板10,例如,在主电路板10上设置用于固定压感芯片10a各引脚(图中未示出)的焊盘(图中未示出),通过压感芯片10a的引脚和主电路板10上焊盘的焊接连接实现压感芯片10a集成于主电路板10。
压感模组12包括压应力采集元件13。压应力采集元件13可以为应变片13a,能够将感应到的压力或应变转化为模拟电信号。例如,手写笔100的笔尖16通过一能够传导压力或应变的结构抵顶于压应力采集元件13,如此,使用者手握笔筒15并将手写笔100的笔尖16压在触摸屏310上时,笔尖受到的压力或应变可通过该结构传导至压应力采集元件13,被压应力采集元件13感知。第一柔性电路板11为一柔性电路板(Flexible Printed Circuit,FPC),以聚酰亚胺、聚酯薄膜或其他柔性材料为基材并在其上布设导电线路而成,具有较好的变形能力。
压应力采集元件13和压感芯片10a之间通过第一柔性电路板11电连接。其中,第一柔性电路板11与压感芯片10a的连接方式可以为,在主电路板10上设置与压感芯片10a电连接的板对板连接器10b(Board to board,BTB),第一柔性电路板11通过板对板连接器10b连接至主电路板10,并通过主电路板10上的导通电路实现与压感芯片10a的通信。通过将压感芯片10a布置于主电路板10,使得压应力采集元件13通过第一柔性电路板11即可电连接至主电路板10上的压感芯片10a,将压感信号传递至压感芯片10a乃至主电路板10进行信号处理。
而一些已知技术为布置压感芯片,采用一软硬结合板的硬板部分布置压感芯片,压感信号由应变片采集后通过软硬结合板传递至压感芯片转化为数字信号,再通过软硬结合板的软板部分传输至主电路板。由于软硬结合板本身制造成本较高,该已知技术将增大手写笔整体成本。
本实施例相对上述已知技术,采用一柔性电路板(即第一柔性电路板11)即可实现压感信号传输,无需设置成本相对较高的软硬结合板,降低了手写笔100的整体成本。
对于本实施例中的手写笔100,在与电子设备300(见于图1或图2)交互时,手写笔100按压电子设备300的触摸屏310时,其位置或坐标可被电子设备300感知。另外,可在手写笔100上设置无线信号发射模组(如蓝牙模块、WIFI模组,图中未示出),用于将压感信号传输给电子设备300。该压感信号可作为电子设备300判断手写笔100所输入的信息的一个参数。基于坐标信息和压力信息,手写笔100可实现在触摸屏310上进行点击、不同粗细线条的绘制和文字书写等方式的输入。
压感信号除采用蓝牙、WIFI等无线信号发射模组来传输外,还可通过手写笔100上的打码电极发送。即,打码电极发送的打码信号既可以作为电子设备300获知手写笔100位置和姿态的信号,也可包含压感信号的数据(如压力值)。
在一些实施例中,若应变片13a接收到的模拟电信号较小,压感芯片10a或主电路板10可以包括用于放大该信号的放大单元(图中未示出)。
本实施例中,笔筒15主要限定手写笔100的外观形状,用于操作者手持点击、书写或绘画等。笔筒15的外观形状可根据需要设置。示例性地,笔筒15大致为杆状,其截面可以是方形、圆形、椭圆形、多边形或其他形状。
笔尖16位于笔筒15的轴向一端,可设置为锥形。笔尖16尖端的外表面可设置为球弧面,以提高笔尖16滑动的顺畅程度。笔尖16处的球弧面的半径可设置得较小(如小于0.5mm),以提高确保触摸屏310的定位精度。
本实施例中的压感模组12还包括传导架14,用于传导压力或应变。传导架14设置于笔筒15的内部空间Q1,压应力采集元件13安装于传导架14靠近主电路板10的部分。笔尖16位于笔筒15的轴向一端处,并连接于传导架14,且笔尖16受到的压力或应变能够通过传导架14传导至压应力采集元件13。
配合参见图4和图5,在一种实施方式中,传导架14包括压感弹片18和支架件19。
其中,支架件19一端安装笔尖16(见图3)、另一端将压感弹片18压抵于笔筒15,压应力采集元件13贴设于压感弹片18,以使笔尖16受到的压力或应变能够通过支架件19传导并使压感弹片18发生形变,进而带动压应力采集元件13形变。
本实施例中的支架件19的具体结构可根据需要设置。例如,参见图4-图6,本实施例中,支架件19包括沿第一方向X(指手写笔的轴线方向)连接的支撑台30和主轴部31。支撑台30与主电路板10在第一方向X上相间隔,主轴部31位于支撑台30远离主电路板10一侧,笔尖16连接于主轴部31远离支撑台30的一端。
其中,支撑台30具有沿第一方向X相对的第一端D1和第二端D2;支撑台30具有沿第二方向Y相对的第一侧M1和第二侧M2,第一侧M1和第二侧M2对应于主电路板10的宽度方向两侧。支撑台30具有沿第三方向Z相对的第一面P1和第二面P2;第二方向Y垂直于第一方向X,第三方向Z垂直于第一方向X并垂直于第二方向Y。
压感弹片18呈U形,并包括底片36、第一侧片37和第二侧片38。压感弹片18可采用金属等材质构成,并具有一定的弹性变形能力。底片36沿第一方向X延伸;第一侧片37和第二侧片38分别从底片36沿第一方向X的两端向垂直于底片36的方向延伸至连接于笔筒15。底片36固定连接于支撑台30的第二面P2。压应力采集元件13为应变片13a,应变片13a贴合于压感弹片18的外侧面(指压感弹片18远离第一侧片37和第二侧片38的折弯方向的一侧表面),并覆盖于第一侧片37和底片36的弯折角两侧和/或于第二侧片38和底片36的弯折角两侧。可选地,可通过螺钉等锁紧件将层叠的应变片13a和底片36锁紧连接于支撑台30的第二面P2。
如此,笔尖16受到的压力和应变将通过支架件19传导至压感弹片18的底片36,使底片36沿手写笔100的轴线方向(即第一方向X)发生形变,该形变结合第一侧片37和第二侧片38的端部连接于笔筒15的结构设置,将使第一侧片37/第二侧片38和底片36之间的夹角发生变化,进而将该压力或应变传导至覆盖于第一侧片37/第二侧片38与底片36的应变片13a,使应变片13a产生对应的模拟电信号。
本实施方式中应变片13a覆盖第一侧片37和底片36的折弯角处,整体呈L形。在其他实施例中,应变片13a可以为U形,且延伸至覆盖底片36和两侧的第一侧片37和第二侧片38。
本实施方式中,支架件19在支撑台30上开设有过孔K3,用于容许第二侧片38穿过。过孔K3在第一方向X的尺寸大于第二侧片38的厚度,使第二侧片38具有一定的变形空间而不被支架件19阻碍。底片36靠近主电路板10一端伸出支架件19的支撑台30外,第一侧片37连接于底片36的伸出端,使得第一侧片37和支架件19存在一定间隔,避免第一侧片37的变形被支架件19阻挡。
主要参见图6,本实施方式中,主轴部31包括第一轴部32和第二轴部33。第一轴部32为空心筒状结构,并与支撑台30一体成型;第二轴部33一端填充于第一轴部32内侧、另一端沿第一方向X向远离支撑台30一侧延伸出第一轴部32。其中,第一轴部32和支撑台30可以由金属材料一体成型,第二轴部33可以通过注塑的方式成型并连接于第一轴部32。
第二轴部33靠近笔尖16一端可以伸入笔尖16内,通过粘接、螺纹连接等方式和笔尖16连接在一起。
该结构中,笔尖16受到的压力或应变通过支架件19的第二轴部33、第一轴部32、支撑台30传递至压感弹片18的底片36,进而使压感弹片18的底片36和第一侧片37/第二侧片38之间的相对变形,该变形被应变片13a接收并转化为模拟电信号,然后通过第一柔性电路板11传递至主电路板10。
本实施例中,第一柔性电路板11包括第一柔板部20和第二柔板部21,第一柔板部20叠合连接在支架件19上、第二柔板部21从第一柔板部20引出并连接压感芯片10a,应变片13a的接电引线(指应变片的供电引线、信号引线等)可连接至第二柔板部21,并通过第二柔板部21上的导电线路电连接至压感芯片10a。可选地,第一柔板部20可叠合设置在支撑台30的第一面P1,与应变片13a所在的第二面P2相背,以降低第一柔板部20上的电路与应变片13a上电路之间传输的信号的相互干扰。
第二柔板部21可设置为波浪形。
其中,第一柔板部20和第二柔板部21可以为一柔性电路板上的两部分,共用同一基板。第一柔板部20可通过螺钉N1等紧固件固定于支架件19上或粘合于支架件19。
应变片13a可通过中间搭接结构电连接至第二柔板部21,并通过第二柔板部21电连接至主电路板10。在其他实施例中,应变片13a也可设置成与第一柔性电路板11共用同一柔性的基板,如此,用于电连接应变片13a和主电路板10的导电线路可直接在该基板内走线,无需采用额外的连接触点配对电连接,简化了结构。
已知技术中对应第二柔板部21的位置设置为硬板结构,用于布置压感芯片10a,导致需要采用软硬结合板来实现信号传输,成本较高。
本实施例中,第一柔板部20和第二柔板部21构成一纯柔性电路板,成本降低。该第一柔板部20上不需设置压感芯片10a,只需保留部分静电阻抗器(Electro-Staticdischarge,ESD,图中未示出),用于减小静电影响。
除用于传输前述的压感信号外,本实施例中的手写笔100还可用于发射一个或多个打码信号。
例如图3-图5示出的,该手写笔100的主电路板10上设置打码芯片10c,用于产生第一打码信号和第二打码信号。对应地,手写笔100的靠近笔尖16一端设置第一打码电极22和第二打码电极23。打码芯片10c电连接至第一打码电极22,用于将第一打码信号传输至第一打码电极22;打码芯片10c电连接至第二打码电极23,用于将第二打码信号传输至第二打码电极23。
其中,可通过使笔尖16采用导电材料(如金属或非金属导电材料)制成,来作为第一打码电极22,也可将第一打码电极22内置于笔尖16内部;第二打码电极23可设置在笔筒15的周面靠近笔尖16的位置,与第一打码电极22在第一方向X间隔。第二打码电极23可以是一环形结构,以便手写笔100周转至任意位置,第二打码电极23均能够与触摸屏310的电极311对应形成电容。
本实施例中,在第二打码电极23和第一打码电极22之间还可设置隔离电极24,隔离电极24也可设置为环形,围绕笔筒15周面外侧。隔离电极24接地,用于隔离第一打码电极22和第二打码电极23,以降低第一打码电极22和第二打码电极23的打码信号的相互影响。
当然,在其他实施例中,也可省略隔离电极24,而采用其他方式降低第一打码电极22和第二打码电极23之间的相互影响,例如,增大第一打码电极22和第二打码电极23的间距,或者,通过软件或硬件的改善来提高电子设备300的识别精度。下面示例性地介绍前述第一打码信号和第二打码信号的传输途径。
本实施例中,手写笔100还包括条形电路板17,即长条形的板状结构,其上布置导电线路。第一打码电极22通过该条形电路板17上的导电线路电连接至第一柔性电路板11。主电路板10上的打码芯片10c可通过第一柔性电路板11、条形电路板17电连接至笔尖16,用于传输第一打码信号。为方便描述,定义第一柔性电路板11上用于电连接应变片13a与压感芯片10a的导电线路为第一导电线路26,定义第一柔性电路板11上用于电连接条形电路板17和打码芯片10c并传输第一打码信号的导电线路为第二导电线路27。第一导电线路26和第二导电线路27均通过第二柔板部21。为降低第一打码信号和压感信号在第二柔板部21上传输时的相互干扰,本实施例中,使第一导电线路26和第二导电线路27在第二柔板部21上的部分沿第二柔板部21的宽向彼此平行间隔并保持较大的间距,其中,第二柔板部21的宽度垂直于第二柔板部21的延伸方向。
此外,鉴于本实施例中压感芯片10a设置在主电路板10上,应变片13a和主电路板10之间的连接需要经过前述第二柔板部21的第一导电线路26,压感信号走线路径增加,可能增加噪声风险。本实施例中,除采用前述的使第一导电线路26和第二导电线路27间隔较大、设置隔离电极24等方式外,还可采用对主电路板10进行四面接地保护、在主电路板10上预留匹配电容滤除干扰、通过软件设计避免第一打码信号和压感信号传输同时工作等方式,来降低上述信号传输噪声或相互干扰的风险。
在一些实施方式中,条形电路板17和第一打码电极22之间设有弹簧顶针25。弹簧顶针25电连接于第一打码电极22和条形电路板17之间的电连接,用于传输第一打码信号。
在一些实施方式中,参见图6,前述主轴部31可开设沿第一方向X的轴孔K2,用于容置条形电路板17。例如,通过使条形电路板17穿过第一轴部32的内孔后,浇注形成连接于第一轴部32并包覆条形电路板17部分长度的第二轴部33,第二轴部33被条形电路板17占据的空间和第一轴部32的内孔共同构成前述的轴孔K2。该设置结构紧凑,且提高了条形电路板17的结构刚度。此外,在一些实施方式中,还可设置补强条34,补强条34固定连接于条形电路板17并被包裹于第二轴部33之内。设置补强条34可以进一步提高条形电路板17的弯曲刚度,减小条形电路板17受压弯曲变形的趋势。可选地,补强条34包括贴附于条形电路板17的上下表面的钢片,并沿第一方向X跨过第一轴部32和第二轴部33在第一方向X的分界线L2。
再次参见图3-图5,本实施例中,手写笔100还包括第二柔性电路板28,打码芯片10c通过第二柔性电路板28电连接至第二打码电极23,以传输第二打码信号。第二柔性电路板28从主电路板10沿第一方向X延伸至靠近笔尖16的第二打码电极23之处。其中,打码芯片10c与第二柔性电路板28之间的连接也可采用板对板连接器。
第二柔性电路板28为一柔性电路板(Flexible Printed Circuit,FPC),以聚酰亚胺、聚酯薄膜或其他柔性材料为基材制成,具有较好的变形能力。第二柔性电路板28与第一柔性电路板11可以为两个相互独立的柔性电路板,或者为一个柔性电路板的两部分。
通过设置第二柔性电路板28作为第二打码信号的传输线路,降低了一些已知技术通过软硬结合板和条形电路板实现第二打码信号传输的方案的成本。
在一些实施方式中,第二柔性电路板28和第一柔性电路板11的第二柔板部21分设于手写笔100的中轴线L1两侧,第二柔板部21位于第一侧M1、第二柔性电路板28设置第二侧M2。例如图示的,第二柔性电路板28和第一柔性电路板11的第二柔板部21分别位于主电路板10的宽度方向两侧。其中,主电路板10的宽度方向为平行于主电路板10的板面且垂直于手写笔100的中轴线的方向。
通过使第二柔性电路板28和第一柔性电路板11的第二柔板部21分设在两侧,能够降低两者之上传输的信号的相互干扰。
在设置有隔离电极24的实施方式中,可在前述条形电路板17上设置接地触点29(见于图7),隔离电极24可通过导电结构电连接至该接地触点29。
参见图6和图7,在一些实施方式中,条形电路板17上设置接地触点29,笔筒15外周设置隔离电极24,为实现隔离电极24和接地触点29之间的电连接,可在第二轴部33对应开沿径向贯通的连通孔K1,在连通孔K1的孔壁附设导通金属35,导通金属35一端电连接接地触点29、另一端电连接于隔离电极24,以使隔离电极24通过条形电路板17的接地触点可靠接地,实现对第一打码电极22和第二打码电极23的隔离。其中,接地触点29可通过条形电路板17、第一柔性电路板11连接至主电路板10上的接地端(图中未示出)。
本申请实施例中的手写笔100配合电子设备300使用时,可通过手写笔100以一定的倾斜角度以笔尖16在电子设备300的触摸屏310上进行点击、滑移等操作,笔尖16受到的压力或应变通过传导架14作用于应变片13a,应变片13a将该压力或应变转化为模拟电信号后,通过第一柔性电路板11传递至压感芯片10a及主电路板10,由压感芯片10a或主电路板10转化为数字信号。该数字信号可通过无线或打码的方式传输给电子设备300。
同时,手写笔100还可以通过第一打码电极22和第二打码电极23发射第一打码信号和第二打码信号。其中,打码芯片10c产生的第一打码信号依次经过第一柔性电路板11、条形电路板17、弹簧顶针25、第一打码电极22(在笔尖16处)后发射,以被电子设备300接收;打码芯片10c产生的第二打码信号依次经过第二柔性电路板28、第二打码电极23后发射,以被电子设备300接收。
电子设备300可根据接收到第一打码信号、第二打码信号和压感信号进行对应操作。
综合以上描述,本申请实施例中的手写笔100结构紧凑合理,采用柔性电路板替代软硬结构板或其他复杂结构实现压感信号和部分打码信号的传输,结构简单、成本较低,提高产品竞争力。
以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制,尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (22)

1.一种手写笔,其特征在于,包括:
主电路板,所述主电路板包括压感芯片;
压感模组,所述压感模组包括压应力采集元件;
第一柔性电路板,所述第一柔性电路板一端电连接于所述压应力采集元件,另一端电连接至所述主电路板,用于所述压感芯片和所述压应力采集元件之间的通信。
2.根据权利要求1所述的手写笔,其特征在于:
所述主电路板包括电连接于所述压感芯片的板对板连接器,所述第一柔性电路板通过所述板对板连接器连接至所述主电路板,以实现所述压应力采集元件与所述压感芯片之间的通信。
3.根据权利要求1所述的手写笔,其特征在于:
所述手写笔还包括笔尖和笔筒;
其中,所述笔筒限定内部空间;
所述压感模组还包括传导架,所述传导架设置于所述内部空间,所述压应力采集元件安装于所述传导架;
所述笔尖位于所述笔筒的轴向一端处,并连接于所述传导架,且所述笔尖受到的压力或应变能够通过所述传导架传导至所述压应力采集元件。
4.根据权利要求3所述的手写笔,其特征在于:
所述笔尖远离所述笔筒的一端呈锥形。
5.根据权利要求3所述的手写笔,其特征在于:
所述传导架包括支架件和压感弹片;
所述支架件一端安装所述笔尖、另一端将所述压感弹片压抵于所述笔筒,所述压应力采集元件贴设于所述压感弹片,以使所述笔尖受到的压力或应变能够通过所述支架件传导并使所述压感弹片发生形变,进而带动所述压应力采集元件形变。
6.根据权利要求5所述的手写笔,其特征在于:
所述压感弹片呈U形,并包括底片、第一侧片和第二侧片;所述底片沿第一方向延伸,所述第一方向为所述手写笔的轴线方向;所述第一侧片和所述第二侧片分别从所述底片沿所述第一方向的两端向垂直于所述底片的方向延伸至连接于所述笔筒;
所述底片固定连接于所述支架件;
所述压应力采集元件为应变片,所述应变片贴合于所述压感弹片的外侧面,并覆盖于所述第一侧片和所述底片的弯折角两侧和/或于所述第二侧片和所述底片的弯折角两侧。
7.根据权利要求5所述的手写笔,其特征在于:
所述支架件包括支撑台和主轴部,所述支撑台与所述主电路板沿第一方向相间隔,所述第一方向为所述手写笔的轴线方向;所述主轴部连接于所述支撑台远离所述主电路板的一端并连接所述笔尖;
所述第一柔性电路板包括第一柔板部和第二柔板部,所述第一柔板部贴合安装于所述支撑台,所述第二柔板部从所述第一柔板部引出并连接至所述主电路板;
所述压应力采集元件为应变片,所述应变片通过所述第二柔板部电连接至所述主电路板。
8.根据权利要求7所述的手写笔,其特征在于:
所述笔尖处设置有第一打码电极;
所述主电路板上布置有打码芯片,所述打码芯片能够产生第一打码信号;所述打码芯片电连接至所述第一打码电极,用于将所述第一打码信号传输至所述第一打码电极;所述手写笔还包括条形电路板;
所述条形电路板沿所述第一方向延伸,且一端电连接于所述第二柔板部、另一端延伸至所述笔尖处并电连接于所述第一打码电极,以传输所述第一打码信号。
9.根据权利要求8所述的手写笔,其特征在于:
所述主轴部具有沿所述第一方向贯通的轴孔,所述条形电路板部分容置于所述轴孔、部分伸出所述轴孔并支撑于所述支撑台并电连接于所述第二柔板部。
10.根据权利要求9所述的手写笔,其特征在于:
所述主轴部包括第一轴部和第二轴部;
所述第一轴部为空心筒状结构,并与所述支撑台一体成型;所述条形电路板贯穿所述第一轴部;
所述第二轴部一端填充于所述第一轴部内侧、另一端沿所述第一方向向远离所述支撑台一侧延伸出所述第一轴部,所述第二轴部包裹所述条形电路板的部分。
11.根据权利要求10所述的手写笔,其特征在于:
所述手写笔还包括补强条,所述补强条固定连接于所述条形电路板并包裹于所述第二轴部之内。
12.根据权利要求8所述的手写笔,其特征在于:
所述手写笔还包括弹簧顶针;
所述弹簧顶针支撑于所述第一打码电极和所述主轴部之间;
所述弹簧顶针电连接于所述第一打码电极和所述条形电路板,用于传输所述第一打码信号。
13.根据权利要求9所述的手写笔,其特征在于:
所述支撑台具有沿第一方向相对的第一端和第二端;所述第一端靠近所述主电路板,所述第二端远离所述主电路板;所述支撑台具有沿第二方向相对的第一侧和第二侧,所述支撑台具有沿第三方向相对的第一面和第二面;所述第二方向垂直于所述第一方向,所述第三方向垂直于所述第一方向并垂直于所述第二方向。
14.根据权利要求13所述的手写笔,其特征在于:
所述第一柔板部呈板状,并叠合于所述第一面;
所述第二柔板部呈板状,所述第二柔板部位于所述支撑台的第一侧,且所述第一柔板部的板面平行于所述主电路板的板面,所述第二柔板部的板面垂直于所述主电路板的板面。
15.根据权利要求14所述的手写笔,其特征在于:
所述第二柔板部的板面呈波浪形。
16.根据权利要求14所述的手写笔,其特征在于:
所述第二柔板部具有第一导电线路和第二导电线路;
所述第一导电线路用于传输所述第一打码信号,所述第二导电线路用于传输压感信号,所述压感信号为所述应变片在来自笔尖的压力或应变的作用下产生的模拟电信号;
所述第一导电线路和所述第二导电线路沿所述第二柔板部的宽度方向间隔设置,所述第二柔板部的宽度方向垂直于所述第二柔板部的延伸方向。
17.根据权利要求14所述的手写笔,其特征在于:
所述手写笔还包括第二打码电极,所述打码芯片能够产生第二打码信号;所述第二打码电极和所述第一打码电极相间隔;所述手写笔还包括第二柔性电路板;
所述第二打码电极通过所述第二柔性电路板电连接至所述打码芯片;
所述第二柔性电路位于所述支撑台的第二侧。
18.根据权利要求1-17任一项所述的手写笔,其特征在于:
所述手写笔还包括第一打码电极;
所述主电路板上布置有打码芯片,所述打码芯片能够产生第一打码信号;所述打码芯片电连接至所述第一打码电极,用于将所述第一打码信号传输至所述第一打码电极。
19.根据权利要求18所述的手写笔,其特征在于:
所述手写笔还包括第二打码电极,所述第二打码电极和所述第一打码电极相间隔;
所述打码芯片能够产生第二打码信号;所述打码芯片电连接至所述第二打码电极,用于将所述第二打码信号传输至所述第二打码电极。
20.根据权利要求19所述的手写笔,其特征在于:
所述手写笔还包括第二柔性电路板;
所述第二打码电极通过所述第二柔性电路板电连接至所述打码芯片。
21.根据权利要求19所述的手写笔,其特征在于:
所述手写笔还包括隔离电极,所述隔离电极接地;
所述隔离电极位于所述第二打码电极和所述第一打码电极之间。
22.根据权利要求20所述的手写笔,其特征在于:
所述第二柔性电路板和所述第一柔性电路板为两个相互独立的柔性电路板,或者为一个柔性电路板的两部分。
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