用于触摸显示屏的主动笔的制作方法

1.本技术实施例涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种用于触摸显示屏的主动笔。


背景技术：

2.现有的主动笔往往采用机械按键来响应用户的操作。传统的机械按键一般是通过将switch按键或dome按键贴片于pcb板上，并另外配合高于主动笔外壳表面的键帽来实现。
3.但是，由于键帽与主动笔外壳之间通常会存在装配缝隙，导致主动笔的防尘、防水性能较差，且主动笔外壳需要开孔以设置键帽，影响了主动笔外观设计的美观性。另外，机械按键所能够实现的操作功能也比较单一。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术实施例提供了一种用于触摸显示屏的主动笔，用以部分或者全部解决现有技术中存在的技术问题。
5.本技术实施例提供的主动笔，用于对触摸显示屏进行触摸控制，包括：笔身，所述笔身的外壳设置有感测区域；压力触控检测模组，包括：第一压力检测电极、第二压力检测电极、第一电路板以及触控检测电极；其中，所述第一压力检测电极和所述第二压力检测电极用于检测用户施加在所述感测区域内的按压操作；所述触控检测电极用于检测用户施加在所述感测区域内的触控操作；所述触控检测电极的第一表面靠近所述感测区域的内表面，所述触控检测电极的第二表面贴合于所述第一电路板的第一表面；所述第一压力检测电极的第一表面贴合于所述第一电路板的第二表面，所述第一压力检测电极的第二表面与所述第二压力检测电极的第一表面相对；所述第二压力检测电极的第二表面朝向所述外壳的与所述感测区域相对的内表面；所述第一压力检测电极与所述第二压力检测电极之间具有间距并形成电容信号；所述第一压力检测电极或所述第二压力检测电极基于所述用户施加的按压操作而发生形变，令所述间距发生变化，以改变所述电容信号的大小；当所述压力触控检测模组检测到所述用户施加在所述感测区域内的触控操作时，所述电容信号用于确定所述用户施加在所述感测区域内的按压操作。
6.本技术实施例通过将压力触控检测模组安装于主动笔外壳的内部，以替代安装于主动笔外壳表面的机械按键来识别用户的多种操作，实现了主动笔外壳结构的一体化，即无需对外壳进行开孔，改善了主动笔的防尘、防水性能，也避免了采用凸出于主动笔外壳表面之外的键帽而影响主动笔外观设计的美观性。另外，用户手握主动笔进行操作时，容易在对主动笔外壳的非感测区域施加压力的情况下，因外壳发生形变而使得压力触控检测模组感测到压力，进而使主动笔错误地响应用户操作，而本技术实施例提供的主动笔是在触控检测电极检测到用户施加在感测区域内的触控操作的情况下，再利用第一压力检测电极和第二压力检测电极形成的电容信号来确定用户的按压操作，以保证用户的按压操作是施加在感测区域内的，避免用户在使用主动笔时因容易发生误触而严重影响体验感。
7.可选地，所述压力触控检测模组通过粘合层贴合于所述外壳的内侧；所述压力触
控检测模组还包括支撑件，所述支撑件用于在所述第一压力检测电极与所述第二压力检测电极之间形成所述间距，并使所述第一压力检测电极与所述第二压力检测电极之间形成电连接；所述第一压力检测电极的第二表面与所述第二压力检测电极的第一表面之间具有空气间隙；当所述用户在所述感测区域内施加按压操作时，所述外壳发生形变并带动所述第一压力检测电极发生形变，所述第二压力检测电极在所述支撑件的作用下发生与所述第一压力检测电极不同的形变，以改变所述间距；其中，所述支撑件为焊锡或导电胶；所述粘合层的厚度大于或等于0.1mm。
8.可选地，在所述压力触控检测模组的厚度方向上，所述支撑件的一端与所述第一电路板的第二表面相接触，所述支撑件的另一端与所述第二压力检测电极的第一表面相接触。
9.可选地，所述压力触控检测模组还包括：第二电路板；所述第二压力检测电极的第二表面贴合于所述第二电路板的第一表面，所述第二电路板的第二表面朝向所述外壳的与所述感测区域相对的内表面；在所述压力触控检测模组的厚度方向上，所述支撑件的一端与所述第一电路板的第二表面相接触，所述支撑件的另一端与所述第二电路板的第一表面相接触。
10.可选地，所述第一电路板为柔性电路板，所述第一电路板通过第一黏结层贴合于第一补强板，所述第一补强板通过所述粘合层贴合于所述感测区域的内侧；其中，所述第一电路板的厚度大于或等于0.1mm；所述第一黏结层的厚度大于或等于0.03mm；所述第一补强板的厚度大于或等于0.1mm。
11.可选地，所述第二电路板为柔性电路板，所述第二电路板通过第二黏结层贴合于第二补强板；或者，所述第二电路板为硬质电路板或软硬结合板；其中，所述第二电路板的厚度大于或等于0.1mm。
12.可选地，所述支撑件沿所述笔身的长度方向对称设置。
13.可选地，所述主动笔还包括：支架结构；所述压力触控检测模组通过粘附层贴合于所述支架结构，并通过所述支架结构固定于所述外壳。
14.可选地，所述压力触控检测模组还包括：压缩回弹层；所述压缩回弹层的第一表面粘接于所述第一压力检测电极的第二表面，所述压缩回弹层的第二表面粘接于所述第二压力检测电极的第一表面；当所述用户在所述感测区域内施加按压操作时，所述外壳发生形变并带动所述第一压力检测电极发生形变，所述第二压力检测电极在所述支架结构的作用下完全或几乎不发生形变，令所述压缩回弹层发生压缩或回弹，以改变所述间距；其中，所述压缩回弹层的厚度大于或等于0.2mm。
15.可选地，所述第一电路板为柔性电路板，且处于弯折状态；所述第一电路板包括第一平板部、第二平板部和弯折部，并且所述第一平板部与所述第二平板部相平行；所述弯折部的两端分别与述第一平板部和所述第二平板部相接；所述第一电路板的第一表面包括所述第一平板部的第一表面、所述弯折部的第一表面和所述第二平板部的第二表面，所述第一电路板的第二表面包括所述第一平板部的第二表面、所述弯折部的第二表面和所述第二平板部的第一表面；所述第一平板部的第二表面与所述第二平板部的第一表面相对；所述触控检测电极的第一表面贴合于所述感测区域的内侧，所述触控检测电极的第二表面贴合于所述第一平板部的第一表面；所述第一压力检测电极的第一表面贴合于所述第一平板部
的第二表面，所述第二压力检测电极的第二表面贴合于所述第二平板部的第一表面。
16.可选地，所述第一平板部和所述第二平板部的厚度大于或等于0.1mm。
17.可选地，所述粘附层的厚度大于或等于0.05mm。
18.可选地，所述触控检测电极包括至少两个触控子电极；所述至少两个触控子电极位于同一平面上，并且每两个所述触控子电极之间具有间隔；所述触控检测电极还用于检测用户施加在所述感测区域内的滑动操作。
19.可选地，所述压力触控检测模组的长度方向沿所述笔身的长度方向设置。
20.可选地，所述感测区域的外形与所述外壳的形状一致。
21.可选地，所述外壳上印制有识别图案，用于使用户识别出所述感测区域。
附图说明
22.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本技术实施例的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比值绘制的。
23.图1a和图1b为本技术实施例提供的一种主动笔的结构示意图；
24.图2为本技术实施例提供的一种压力触控检测模组的结构示意图；
25.图3为本技术实施例提供的另一种压力触控检测模组的结构示意图；
26.图4为本技术实施例提供的又一种压力触控检测模组的结构示意图；
27.图5为本技术实施例提供的再一种压力触控检测模组的结构示意图；
28.图6a和图6b为本技术实施例提供的另一种主动笔的结构示意图；
29.图7为本技术实施例提供的再一种压力触控检测模组的结构示意图。
具体实施方式
30.为了解决上述技术问题，本技术实施例提供一种用于触摸显示屏的主动笔，下面将结合本技术实施例的附图进一步说明本技术实施例的具体实现。
31.本技术实施例提供一种主动笔，用于对触摸显示屏进行触摸控制，参见图1a和图1b，为本技术实施例提供的一种主动笔的结构示意图；其中，图1a为主动笔沿着a-1方向的横切视图，图1b为主动笔的外观结构示意图。
32.该主动笔包括：笔身，笔身的外壳10设置有感测区域101；笔尖13，笔尖电极会输出驱动信号，而触摸显示屏上分布着一定数量的水平方向和竖直方向上的检测电极，因此可以通过检测电极对笔尖电极输出的驱动信号进行检测以获取检测信号，并根据检测信号计算出笔尖在触摸屏上的二维位置坐标；压力触控检测模组2设置于外壳10的内部，并且可以与主动笔的控制主板12电连接。压力触控检测模组2可用于检测用户施加在感测区域101内的按压操作和/或触控操作，并将获取的压力信号和/或触控信号传递至控制主板12，使得主动笔能够响应用户的按压操作或触控操作，并执行相应的功能。例如，用户单次按压感测区域101，则执行擦除功能；用户连续两次按压感测区域101，则执行选择功能；用户长按感测区域101，则执行拖动功能，但本技术对用户的操作以及相应的主动笔功能不作限定。
33.具体地，参见图2，压力触控检测模组2包括：触控检测电极21、第一电路板22、第一压力检测电极23以及第二压力检测电极24。其中，触控检测电极21用于检测用户施加在感
测区域101内的触控操作，即识别用户是否是在感测区域101内进行操作。第一压力检测电极23和第二压力检测电极24用于检测用户施加在感测区域101内的按压操作，例如，单次按压，连续两次按压或连续三次按压。
34.触控检测电极21的第一表面靠近感测区域101的内表面，触控检测电极21的第二表面贴合于第一电路板22的第一表面；第一压力检测电极23的第一表面贴合于第一电路板22的第二表面，第一压力检测电极23的第二表面与第二压力检测电极24的第一表面相对；第二压力检测电极24的第二表面朝向外壳10的与感测区域101相对的内表面。第一压力检测电极23与第二压力检测电极24之间具有间距并形成电容信号；第一压力检测电极23或第二压力检测电极24能够基于用户施加的按压操作而发生形变，令二者之间的间距发生变化，以改变该电容信号的大小。当压力触控检测模组2检测到用户施加在感测区域101内的触控操作时，该电容信号用于确定用户施加在感测区域101内的按压操作。
35.本技术通过将压力触控检测模组安装在主动笔外壳的内部，以替代安装于主动笔外壳表面的机械按键来识别用户的多种操作，使得主动笔能够执行相应的功能，实现了主动笔操作功能的拓展。本技术实施例提供的主动笔采用外壳一体化结构，即无需对外壳进行开孔，从而改善了主动笔的防尘、防水性能，并且避免了因采用凸出于主动笔外壳表面之外的键帽而影响主动笔外观设计的美观性。
36.另外，用户手握主动笔进行操作时，容易在对主动笔外壳的非感测区域施加压力的情况下，因外壳发生形变而使得压力触控检测模组感测到压力，进而使得主动笔错误地响应用户的操作，而本技术实施例提供的主动笔是在触控检测电极检测到用户施加在感测区域内的触控操作的情况下，利用第一压力检测电极和第二压力检测电极形成的电容信号来确定用户的按压操作，以保证用户的按压操作是施加在感测区域内的，避免用户在使用主动笔时因容易发生误触而严重影响体验感。
37.本技术实施例中的压力触控检测模组的长度方向可以沿笔身的长度方向设置，以使用户握住主动笔时更方便地执行按压操作或触控操作。优选地，感测区域的外形与笔身的外壳的外形一致(例如，当笔身为圆柱体时，感测区域与笔身的外壳具有相同的曲率半径)，使笔身的外形平整光滑，进一步提高了主动笔的外观美观度。另外，为了便于用户识别感测区域，可以在主动笔的外壳上印制识别图案，例如，用方框或圆圈来标识出感测区域的范围。
38.在本技术实施例一具体实现中，触控检测电极21包括至少两个触控子电极；优选地，该至少两个触控子电极位于同一平面上，并且每个触控子电极之间具有一定的间隔，以使得触控检测电极21还能够检测用户施加在感测区域101内的滑动操作。
39.在本技术实施例一具体实现中，如图3所示，压力触控检测模组2通过粘合层25贴合于外壳10的内侧，且对应于感测区域101的内表面；压力触控检测模组2还包括支撑件28，支撑件28用于在第一压力检测电极23与第二压力检测电极24之间形成间距，并使第一压力检测电极23与第二压力检测电极24之间形成电连接，进而使得第一压力检测电极23和第二压力检测电极24可以同时进行检测。第一压力检测电极23的第二表面与第二压力检测电极24的第一表面之间具有空气间隙29，由于支撑件是不可形变的，所以通过设置空气间隙29来为第一压力检测电极23的形变预留一定空间。因此，当用户在感测区域101内施加按压操作时，笔身的外壳10发生形变并带动第一压力检测电极23发生形变，第二压力检测电极24
在支撑件28的作用下能够发生与第一压力检测电极23不同的形变，改变了第一压力检测电极23与第二压力检测电极24之间的间距，从而改变了形成的电容信号的大小。
40.在没有用户施加压力的情况下，第一压力检测电极23与第二压力检测电极24之间的电容值是一个相对稳定的值。当用户在感测区域101的中心位置p处施加压力时，外壳10会发生弧形的微形变且中心位置p处(即受力点处)的形变量最大，第一压力检测电极23的形变主要受p处压力的影响，第二压力检测电极24的形变主要受a处支撑件和b处支撑件的支撑作用的影响，导致第二压力检测电极24的形变量小于第一压力检测电极23的形变量，从而使第一压力检测电极23与第二压力检测电极24之间的距离发生改变。由于两个压力检测电极构成了一个近似的平行板电容器，所以当两个压力检测电极之间的距离改变时，形成电容信号的大小也会发生相应的改变。
41.具体地，支撑件28可以为焊锡或者导电胶。焊锡方案可以采用smt(表面组装技术)贴合工艺实现，导电胶方案可以采用热压贴合工艺实现。支撑件28可以设置于两端的位置，以在其中间形成空气间隙29。
42.采用焊锡或者导电胶形成支撑件28能够在第一压力检测电极23与第二压力检测电极24之间提供更好的导电性能和支撑作用。
43.在本技术实施例一具体实现中，支撑件28可以沿笔身的长度方向对称设置。由于在用户使用主动笔时，指尖的方向往往与笔身的长度方向呈一定角度，或者几乎垂直于笔身的长度方向，并且用户施加按压操作时往往是按压到感测区域的中心位置，所以将支撑件沿笔身的长度方向对称设置，有利于在用户施加按压操作时使第一压力检测电极和第二压力检测电极的最大形变位置刚好对应在受力位置，以提高压力检测的准确度和有效性。
44.优选地，粘合层25的厚度大于或等于0.1mm，以使得粘合层25能够提供良好的粘合力，并且不会影响触控检测电极对用户施加的触控操作进行检测的准确性。具体地，粘合层25可以为双面胶，以降低压力触控检测模组2在外壳10内的装配难度与装配成本，并且有利于第一压力检测电极23跟随外壳10的形变而发生相应的形变。
45.在本技术实施例一具体实现中，第一电路板22可以为柔性电路板(fpc)，第一电路板22通过第一黏结层27贴合于第一补强板26，第一补强板26通过粘合层25贴合于感测区域101的内侧。
46.优选地，第一电路板22的厚度大于或等于0.1mm；第一黏结层27的厚度大于或等于0.03mm，以提供较好的黏结性；第一补强板26的厚度大于或等于0.1mm，以保证模组结构的稳定性。
47.具体地，第一补强板26可以为fr4补强板，第一黏结层27可以为fr4热压胶。
48.在本技术实施例一具体实现中，在压力触控检测模组2的厚度方向上，支撑件28的一端与第一电路板22的第二表面相接触，支撑件28的另一端与第二压力检测电极24的第一表面相接触。其中，第二压力检测电极24可以采用钢片或洋白铜等导电板材，并且无需贴合于印刷电路板上，有利于减小压力触控检测模组2的厚度，节约主动笔的内部空间。
49.在本技术实施例一具体实现中，如图4所示，压力触控检测模组2还包括：第二电路板20；第二压力检测电极24的第二表面贴合于第二电路板的第一表面，第二电路板20的第二表面朝向外壳10的与感测区域101相对的内表面；在压力触控检测模组2的厚度方向上，支撑件28的一端与第一电路板22的第二表面相接触，支撑件28的另一端与第二电路板20的
第一表面相接触。其中，第二电路板20可以为硬质电路板或软硬结合板；或者，第二电路板20可以为柔性电路板，并且第二电路板20通过第二黏结层贴合于第二补强板。优选地，第二电路板20的厚度大于或等于0.1mm。
50.图6a和图6b为本技术实施例提供的另一种主动笔的结构示意图。其中，图6a为主动笔沿着a-1方向的横切视图；图6b为主动笔的外观结构示意图。该主动笔包括：笔身，笔身的外壳10设置有感测区域102；笔尖13，笔尖电极会输出驱动信号，而触摸显示屏上分布着一定数量的水平方向和竖直方向上的检测电极，因此可以通过检测电极对笔尖电极输出的驱动信号进行检测以获取检测信号，并根据检测信号计算出笔尖在触摸屏上的二维位置坐标；压力触控检测模组2设置于外壳10的内部，并且可以与主动笔的控制主板12电连接，压力触控检测模组2可用于检测用户施加在感测区域101内的按压操作和/或触控操作，并将获取的压力信号和/或触控信号传递至控制主板12，使得主动笔能够响应用户的按压操作或触控操作，并执行相应的功能；以及，支架结构11，压力触控检测模组2固定于支架结构11上，并通过支架结构11固定于笔身的内部，压力触控检测模组2可以与主动笔的控制主板12电连接。
51.具体地，如图7所示，压力触控检测模组2通过粘附层32贴合于支架结构11，并通过支架结构11固定于笔身的内部。第一电路板为柔性电路板(fpc)，且处于弯折状态。第一电路板包括第一平板部31a、第二平板部31b和弯折部31c，并且第一平板部31a与第二平板部31b相平行；弯折部31c的两端分别与第一平板部31a和第二平板部31b相接。第一电路板的第一表面包括第一平板部31a的第一表面、弯折部31c的第一表面和第二平板部31b的第二表面，第一电路板的第二表面包括第一平板部31a的第二表面、弯折部31c的第二表面和第二平板部31b的第一表面；第一平板部31a的第二表面与第二平板部31b的第一表面相对。触控检测电极21的第一表面贴合于感测区域102的内侧，触控检测电极21的第二表面贴合于第一平板部31a的第一表面；第一压力检测电极23的第一表面贴合于第一平板部31a的第二表面，第一压力检测电极23的第二表面与第二压力检测电极24的第一表面相对，第二压力检测电极24的第二表面贴合于第二平板部31b的第一表面。
52.通过将一整个柔性电路板弯折成近似u型，可以划分为两块子电路板并分别与不同的电极进行贴合，从而节省工艺步骤和物料成本。
53.优选地，第一平板部31a和第二平板部31b的厚度大于或等于0.1mm。
54.具体地，粘附层32可以为双面胶。优选地，粘附层32的厚度大于或等于0.05mm，以实现更加良好的粘附效果。
55.在本技术实施例一具体实现中，触控检测电极21包括至少两个触控子电极；优选地，该至少两个触控子电极位于同一平面上，并且每个触控子电极之间具有一定的间隔，以使得触控检测电极21还能够检测用户施加在感测区域101内的滑动操作。
56.在本技术实施例一具体实现中，压力触控检测模组2还包括：压缩回弹层33；压缩回弹层33的第一表面粘接于第一压力检测电极23的第二表面，压缩回弹层33的第二表面粘接于第二压力检测电极24的第一表面。
57.采用支架结构11将压力触控检测模组2固定于笔身的内部时，优选在第一压力检测电极23与第二压力检测电极24之间使用压缩回弹层33。压力触控检测模组2可以利用压缩回弹层33吸收公差在笔身的内部插入，整体设计过盈配合，以使得第一电路板能够紧贴
外壳10的内壁。由此，当用户在感测区域102内施加按压操作时，外壳10会发生形变并带动第一压力检测电极23发生形变，第二压力检测电极24在支架结构11的作用下完全或几乎不发生形变，从而令压缩回弹层33发生压缩或回弹，以改变第一压力检测电极23与第二压力检测电极24之间的间距。
58.具体地，压缩回弹层33可以为泡棉胶；优选地，压缩回弹层33的厚度大于或等于0.2mm。
59.需要说明的是，在不冲突的前提下，本技术描述的各个实施例和/或各个实施例中的技术特征可以任意的相互组合，组合之后得到的技术方案也应落入本技术的保护范围。
60.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
61.本技术说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
62.以上仅为本技术的实施例，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。