CN106293247B - 一种表面声波触摸屏及触摸显示系统 - Google Patents

一种表面声波触摸屏及触摸显示系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及触摸屏领域，具体涉及一种表面声波触摸屏及触摸显示系统。其中，表面声波触摸屏包括：屏体；至少一组超声表面波发送单元，设置在屏体的一侧，用于经由屏体表面沿直线发送超声表面波；以及至少一组超声表面波接收单元，设置在屏体上与至少一组超声表面波发送单元相对的一侧，至少两组超声表面波接收单元中的超声表面波接收单元与至少两组超声表面波发送单元中的超声表面波发送单元一一对应设置，超声表面波接收单元设置在与超声表面波发送单元相对的一侧，用于接收超声表面波发送单元发送的超声表面波。通过本发明，可以实现触摸屏上多点识别，解决了现有技术中的表面波触摸屏无法实现多点触摸识别的问题。

Description

一种表面声波触摸屏及触摸显示系统
技术领域
本发明涉及触摸屏领域，具体涉及一种表面声波触摸屏及触摸显示系统。
背景技术
近年来触控技术得到迅猛发展，多点触控、轻力度、零边框、抗污染、低成本已成该行业的客观要求。目前投射电容屏已经在智能手机、平板电脑和其他消费类电子设备上广泛应用，但是投射电容屏最明显的缺点是成本较高，且由于自身的因素存在难以避免的光学缺陷。
超声波以其优越的光学性能在触摸屏领域的得到了相应的应用，现有的一种超声传感触摸屏是在触摸屏的矩形外框上设置两组超声传感装置，每组超声传感装置都包括超声波发射传感器和超声波接收传感器；两组超声传感装置分别具有超声波发射接收区域，其交集区域作为触摸区域，当该区域内存在一个触摸物体时，控制器根据超声波接收传感器检测到的超声波信号得到触摸点的位置。这种触摸屏在进行单点触摸识别时，可以准确地计算出触摸点的位置，但是，当存在多个触摸点时，则无法计算每个触摸点的位置，因此，这种触摸屏只能够实现单点触摸识别，还无法实现多点触摸，这严重影响了用户体验，制约了声波触摸屏的发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于现有技术中的采用超声波技术的触摸屏无法实现多点触摸识别。
为此，根据第一方面，本发明实施例提供了一种表面声波触摸屏，包括：屏体；至少一组超声表面波发送单元，设置在所述屏体的一侧，用于经由所述屏体表面沿直线发送超声表面波；以及至少一组超声表面波接收单元，设置在所述屏体上与所述至少一组超声表面波发送单元相对的一侧，所述至少两组超声表面波接收单元中的超声表面波接收单元与所述至少两组超声表面波发送单元中的超声表面波发送单元一一对应设置，所述超声表面波接收单元设置在与所述超声表面波发送单元相对的一侧，用于接收所述超声表面波发送单元发送的超声表面波。
进一步地，所述超声表面波发送单元包括：表面波生成单元、折线线圈和条形磁铁，所述折线线圈设置在所述表面波生成单元上，所述条形磁铁设置在所述折线线圈上方。
进一步地，所述条形磁铁的N极朝向所述折线线圈设置。
进一步地，所述表面波生成单元在所述屏体的外边缘上通过金属浆丝网印刷制成。
进一步地，所述表面波生成单元采用低温银浆或者高温银浆制成。
进一步地，所述表面波生成单元的厚度大于超声表面波的一个波长。
进一步地，所述折线线圈中线圈与线圈之间的间距D满足以下条件：
其中，Vs为切变波速度，f为超声表面波频率，为超声表面波的声束角。
根据第二方面，本发明实施例提供了一种表面声波触摸屏，包括：屏体；以及设置在所述屏体四周的2M个超声表面波收发器，每两个超声表面波收发器对应设置，其中，用于发送超声表面波的超声表面波收发器将所述超声表面波经由所述屏体表面沿直线发送至用于接收所述超声表面波的超声表面波收发器，M为大于1的整数。
进一步地，所述超声表面波收发器包括：表面波生成单元、折线线圈和条形磁铁，所述折线线圈设置在所述表面波生成单元上，所述条形磁铁设置在所述折线线圈上方。
根据第三方面，本发明实施例提供了一种触摸显示系统，包括所述的表面声波触摸屏；以及处理单元，用于根据所述表面声波触摸屏上的超声表面波接收单元或者超声表面波收发器接收到的超声表面波识别出触摸点的位置，其中，所述超声表面波接收单元或者所述超声表面波收发器用于将接收到的超声表面波转化为电信号，所述处理单元将产生的电信号减小的所述超声表面波接收单元或者所述超声表面波收发器所对应的坐标作为所述触摸点的坐标。
根据本发明实施例，通过在触摸屏屏体的外边缘对应设置超声表面波发送单元和超声表面波接收单元，将接收的超声表面波发生变化的超声表面波接收单元所对应的坐标作为触摸点的坐标，从而使得实现触摸屏上多点识别，解决了现有技术中的表面波触摸屏无法实现多点触摸识别的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
图1为本发明实施例中表面声波触摸屏的一个具体示例的示意图；
图2为本发明实施例中表面波生成单元和折线线圈的一个具体示例的示意图；
图3为本发明实施例中条形磁铁的一个具体示例的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明实施例提供一种表面声波触摸屏，如图1所示，包括：屏体10、至少一组超声表面波发送单元20和至少一组超声表面波接收单元30。
至少一组超声表面波发送单元20设置在屏体10的一侧，用于经由屏体10表面沿直线发送超声表面波；至少一组超声表面波接收单元30设置在屏体10上与至少一组超声表面波发送单元20相对的一侧，至少两组超声表面波接收单元中的超声表面波接收单元30与至少两组超声表面波发送单元中的超声表面波发送单元20一一对应设置，超声表面波接收单元设置在与超声表面波发送单元相对的一侧，用于接收超声表面波发送单元20发送的超声表面波。
图1所示的为矩形触摸屏，本示例中优选2组超声表面波发送单元20和2组超声表面波接收单元，其中，图示的屏体10上侧和左侧分别设置一组超声表面波发送单元20，下侧和右侧分别设置一组超声表面波接收单元30，其中，每个超声表面波发送单元20对应设置一个超声表面波接收单元30。如图1所示，超声表面波发送单元20-1与超声表面波接收单元30-1对应设置，超声表面波发送单元20-2与超声表面波接收单元30-2对应设置，超声表面波发送单元20-3与超声表面波接收单元30-3对应设置，超声表面波发送单元20-4与超声表面波接收单元30-4对应设置。每一对超声表面波发送单元和超声表面波接收单元，对应一个横坐标或者一个纵坐标。
超声表面波发送单元20沿直线将超声表面波发送至对应设置的超声表面波接收单元30，超声表面波接收单元30将接收到的超声表面波转化为电信号，由处理单元根据该电信号来判断该超声表面波接收单元30对应的坐标位置上是否出现触摸点。当没有屏体上没有发生触摸时，超声表面波接收单元30接收到的超声表面波信号大小不发生变化；当没有屏体上发生触摸时，触摸物体会对其所在位置对应的路线上的超声表面波发生阻挡，导致对应的超声表面波接收单元30接收到超声表面波发生变化，进而使得转化后的电信号发生变化。处理单元可以通过识别出电信号发生变化的超声表面波接收单元30，将其做对应的坐标作为触摸点的坐标。
如图1所述，超声表面波发送单元20-1与超声表面波接收单元30-1对应设置，超声表面波发送单元20-4与超声表面波接收单元30-4对应设置，由这两对可以确定出一个触摸点A；超声表面波发送单元20-2与超声表面波接收单元30-2对应设置，超声表面波发送单元20-3与超声表面波接收单元30-3对应设置，由这两对超声表面波收发器可以确定出一个触摸点B。
根据本发明实施例，通过在触摸屏屏体的外边缘对应设置超声表面波发送单元和超声表面波接收单元，将接收的超声表面波发生变化的超声表面波接收单元所对应的坐标作为触摸点的坐标，从而使得实现触摸屏上多点识别，解决了现有技术中的表面波触摸屏无法实现多点触摸识别的问题。
本发明实施例还提供了一种表面声波触摸屏，包括：屏体和设置在屏体四周的2M个超声表面波收发器，每两个超声表面波收发器对应设置，其中，用于发送超声表面波的超声表面波收发器将超声表面波经由屏体表面沿直线发送至用于接收超声表面波的超声表面波收发器，M为大于1的整数。
本实施例中，超声表面波收发器即可以用于生成并发出超声表面波，也可以用于接收超声表面波并将其转化为电信号。超声表面波收发器之间的区域为触摸区域，每两个超声表面波收发器对应设置，在工作的过程中，一个用于发送超声表面波，另一个用于接收该超声表面波，当接收的超声表面波出现变化，则表明该超声表面波的传播路径上出现障碍，也即是该传播路径上存在触摸点；在与该传播路径垂直的方向上，按照相同的原理确定出出现障碍的传播路径，与之间的路径交叉即可得到触摸点的位置坐标。
需要说明的是，本实施例中所述的表面声波触摸屏与前面所述的表面声波触摸屏的区别在于，本实施例中，超声表面波收发器既可以用于生成并发出超声表面波，也可以用于接收超声表面波并将其转化为电信号，其它的关于位置设置、工作原理等基本类似，将不再追诉。本实施例的优点在于可以任意选择用于发送超声表面波的超声表面波收发器，且制造工艺上相对简单。
优选地，本发明上述实施例的超声表面波发送单元20包括：表面波生成单元201、折线线圈202和条形磁铁203，如图2所示，折线线圈202设置在表面波生成单元201上，条形磁铁203设置在折线线圈202上方。
可选地，本实施例中，超声表面波接收单元可以与超声表面波发送单元具有相同的结构设计，也即是超声表面波接收单元包括：表面波生成单元、折线线圈和条形磁铁，该实施例中，表面波生成单元则用于感应超声表面波信号。此时，超声表面波接收单元和超声表面波接收单元可以统称为超声表面波收发器。
表面波生成单元201设置在屏体10四周的外边缘。优选地，该表面波生成单元201采用丝网印刷工艺制备而成，其中所采用的导电材料可以是铝、铜等金属材料。进一步优选地采用导电高温银浆或者低温银浆制备而成，其性能最优。
该表面波生成单元201用于生成超声表面波，因此，表面波生成单元201的厚度大于超声表面波的一个波长，以保证该表面波生成单元201能够生成超声表面波。
如图2所示，本实施例的折线线圈202贴附在表面波生成单元201上，具体地，可以采用胶体或双面胶粘贴在表面波生成单元201上。折线线圈202采用柔性线路制备工艺制备而成。
折线线圈如图3所示，其中线圈与线圈之间的间距D满足以下条件：
其中，Vs为切变波速度，f为超声表面波频率，为超声表面波的声束角。
本实施例中条形磁铁为具有强磁性磁铁，每个超声表面波接收单元或超声表面波接收单元(或超声表面波收发器)上可以单独设置一个，也可以是由多个共用一个条形磁铁，根据屏体的尺寸来制备条形磁铁203的大小，条形磁铁的N极朝向折线线圈设置。利用胶体或双面胶粘贴在折线线圈202上方。
本实施例中，触摸屏的工作原理如下：当折线线圈202中有高频电流过时，表面波生成单元201感应出相同频率的涡流，在条形磁铁203的磁场作用下产生一个与涡流频率相同的洛仑兹力，洛仑兹力带动表面波生成单元201材料晶格振动，并在表面波生成单元201中产生超声表面波。
依次对超声表面波发送单元(或电磁超声表面波收发器)中的折线线圈202施加高频电流，表面波生成单元201中产生超声表面波。产生的超声表面波沿屏体10表面传播至相对应的超声表面波接收单元(或电磁超声表面波收发器)，该电磁超声表面波接收单元(或电磁超声表面波收发器)按照与上述超声表面波的产生过程的逆向过程把接受到的表面声波转换成电流，经由折线线圈输出，该折线线圈与接收电路相连接。
在无触摸的状态下，接收电路中接收到的各个超声表面波接收单元(或电磁超声表面波收发器)中折线线圈产生的电流是恒定的；当有触摸时接受电路中接受到的相对的超声表面波接收单元(或电磁超声表面波收发器)产生的电流将减小，由此可以确定屏体中触摸的位置。
对于本发明实施例提供的第一种表面声波触摸屏，其超声表面波发送单元的折线线圈与驱动电路相连接，驱动电路用于向超声表面波发送单元输入高频电流；超声表面波接收单元的折线线圈与接收电路相连接，接收电路用于接收超声表面波接收单元将接收到的超声表面波转换成的电流。
作为一种可选实施方式，第二种表面声波触摸屏的超声表面波收发器的折线线圈均与驱动电路和接收电路分别相连接，其中，驱动电路用于向超声表面波收发器输入高频电流，接收电路用于接收超声表面波收发器将接收到的超声表面波转换成的电流。
由于超声表面波收发器既可以用于产生超声表面波，也可以所接收超声表面波，将超声表面波收发器的折线线圈均与驱动电路和接收电路分别相连接。在使用过程中，可以任意选择其中两组作为发生器，另外对应的两组作为接收器，只需要将发生器的折线线圈与接收电路之间的连接通过开关等原件断开，将接收器的折线线圈与驱动电路之间的连接断开。
本施例提供一种触摸显示系统，包括本发明实施例提供的表面声波触摸屏以及处理单元，其中，处理单元用于根据所述表面声波触摸屏上的超声表面波接收单元或者超声表面波收发器接收到的超声表面波识别出触摸点的位置，其中，所述超声表面波接收单元或者所述超声表面波收发器用于将接收到的超声表面波转化为电信号，所述处理单元将产生的电信号减小的所述超声表面波接收单元或者所述超声表面波收发器所对应的坐标作为所述触摸点的坐标。
具体工作远离可参见上述对于表面声波触摸屏的描述，这里不做赘述。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种表面声波触摸屏，其特征在于，包括：
屏体；
两组超声表面波发送单元，分别设置在所述屏体的上侧和左侧，用于经由所述屏体表面沿直线发送超声表面波；以及
两组超声表面波接收单元，分别设置在所述屏体的下侧和右侧，所述两组超声表面波接收单元中的超声表面波接收单元与所述两组超声表面波发送单元中的超声表面波发送单元一一对应设置，所述超声表面波接收单元设置在与所述超声表面波发送单元相对的一侧，用于接收所述超声表面波发送单元发送的超声表面波；
所述超声表面波发送单元包括：表面波生成单元、折线线圈和条形磁铁，所述折线线圈设置在所述表面波生成单元上，所述条形磁铁设置在所述折线线圈上方，所述表面波生成单元采用低温银浆或者高温银浆制成。
2.根据权利要求1所述的表面声波触摸屏，其特征在于，所述条形磁铁的N极朝向所述折线线圈设置。
3.根据权利要求1所述的表面声波触摸屏，其特征在于，所述表面波生成单元在所述屏体的外边缘上通过金属浆丝网印刷制成。
4.根据权利要求1所述的表面声波触摸屏，其特征在于，所述表面波生成单元的厚度大于超声表面波的一个波长。
5.根据权利要求1所述的表面声波触摸屏，其特征在于，所述折线线圈中线圈与线圈之间的间距D满足以下条件：
其中，Vs为切变波速度，f为超声表面波频率，为超声表面波的声束角。
6.一种表面声波触摸屏，其特征在于，包括：
屏体；以及
设置在所述屏体四周的2M个超声表面波收发器，每两个超声表面波收发器对应设置，其中，用于发送超声表面波的超声表面波收发器将所述超声表面波经由所述屏体表面沿直线发送至用于接收所述超声表面波的超声表面波收发器，M为大于1的整数；
所述超声表面波发送单元包括：表面波生成单元、折线线圈和条形磁铁，所述折线线圈设置在所述表面波生成单元上，所述条形磁铁设置在所述折线线圈上方，所述表面波生成单元采用低温银浆或者高温银浆制成。
7.一种触摸显示系统，其特征在于，包括：
权利要求1至6中任一项所述的表面声波触摸屏；以及
处理单元，用于根据所述表面声波触摸屏上的超声表面波接收单元或者超声表面波收发器接收到的超声表面波识别出触摸点的位置，其中，所述超声表面波接收单元或者所述超声表面波收发器用于将接收到的超声表面波转化为电信号，所述处理单元将产生的电信号减小的所述超声表面波接收单元或者所述超声表面波收发器所对应的坐标作为所述触摸点的坐标。
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