CN108228007B - 声波式触控装置及应用该声波式触控装置的电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种声波式触控装置，包括软性电路板、超声感测器及用于实施触控操作的盖板，所述超声感测器与所述软性电路板电连接以实现信号传输，超声感测器用于发射超声波及接收反射的超声波，所述软性电路板至少部分位于所述超声感测器与所述盖板之间，软性电路板位于超声感测器与盖板之间的部分对应超声感测器形成有一开口，所述盖板与所述软性电路板之间通过第一粘胶直接粘结，所述第一粘胶填满所述开口并粘结超声感测器对应开口的部分。本发明还提供应用该声波式触控装置的电子装置。

Description

声波式触控装置及应用该声波式触控装置的电子装置
技术领域
本发明涉及一种触控装置，尤其涉及一种声波式触控装置及应用该声波式触控装置的电子装置。
背景技术
触摸是人类最重要的感知方式,是人与机器进行互动的最自然的方式。触控装置发展至今己广泛用于个人计算机、智能电话、公共信息、智能家电、工业控制等众多领域。在目前的触控领域，主要有电阻式触控装置、光电式触控装置、声波式触控装置、平面电容式触控装置、投射电容式触控装置。
声波式触控装置是一种新型的人机交互方式，目前的声波触控技术中，声波发生器能发送一种高频声波并抵达盖板表面，当手指触及盖板时，触点上的声波即被阻止，然后终端找出未接收到声波的声波接收器，基于找出的声波接收器所在的位置确定出手指的坐标位置，基于手指的坐标位置，执行相应操作，以实现用户与终端之间的交互。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：现有的声波式触控装置中，声波式触控装置包括用于发射或接收超声波的感测单元，盖板覆盖所述感测单元，盖板的一侧表面为与使用者手指接触的触摸操作界面，感测单元到触摸操作界面之间还存在一定距离的必要传播路径，在声波式触控装置的工作过程中，超声波必然会途经所述必要传播路径。现有的声波式触控装置的必要传播路径上一般存在间隙，间隙之间存在空气，常用频率的超声波遇到空气后会发生反射、折射以及透射，导致超声波讯号强度减弱。超声波在由超声感测器向触摸操作界面传递过程中会穿透多层不同介质，超声波的一部分在不同介质的交界处时会发生反射、折射以及透射，使得超声波讯号强度减弱，尤其是软性电路板，软性电路板结构较为复杂，其内部设置有金属线以及金属块等结构，相较于其他单一材料原件(如导电胶、银电极等)，软性电路板各处的密度及声阻抗往往不相同，超声波在穿透软性电路板之后，其讯号强度往往会大幅减弱。超声波讯号强度的减弱将会造成触控灵敏度的下降。
发明内容
本发明提供了一种可以有效避免声波在传递过程中衰减的声波式触控装置。
另，还提供一种应用该声波式触控装置的电子装置。
一种声波式触控装置，包括软性电路板、超声感测器及用于实施触控操作的盖板，所述超声感测器与所述软性电路板电连接以实现信号传输，超声感测器用于发射超声波及接收反射的超声波，所述软性电路板至少部分位于所述超声感测器与所述盖板之间，软性电路板位于超声感测器与盖板之间的部分对应超声感测器形成有一开口，所述盖板与所述软性电路板之间通过第一粘胶直接粘结，所述第一粘胶填满所述开口并粘结超声感测器对应开口的部分。
一种应用上述声波式触控装置的电子装置，该电子装置包括本体，该声波式触控装置设置于该本体内。
另一种声波式触控装置，包括软性电路板、超声感测器及用于实施触控操作的盖板，所述超声感测器与所述软性电路板电连接以实现信号传输，超声感测器用于发射超声波及接收反射的超声波，所述软性电路板至少部分位于所述超声感测器与所述盖板之间，所述软性电路板位于超声感测器与盖板之间的部分存在一开口，所述开口的面积占该超声感测器朝向盖板发射超声波的表面面积的90％以上，所述开口被第一粘胶完全填满，使得由超声感测器向盖板发射的超声波中，至少90％的超声波穿透的介质仅有第一粘胶。
上述声波式触控装置中，超声感测器至盖板之间的软性电路板形成有一开口，开口中填满第一粘胶，使得超声波由超声波发射单元传播至盖板的过程中，超声波穿透的介质主要为第一粘胶，超声波穿透的介质较为单一，超声波的衰减程度较弱，触控的灵敏度较高。
附图说明
图1为本发明第一实施例的声波式触控装置的剖视示意图。
图2为本发明第一实施例的声波式触控装置的软性电路板的局部平面示意图。
图3为应用本发明声波式触控装置的较佳实施例的电子装置示意图。
图4为图3沿IV-IV线的剖面示意图。
主要元件符号说明
声波式触控装置 100
软性电路板 110
第一部分 116
开口 112
电连接片 120
超声感测器 102
超声波接收单元 130
超声波发射单元 140
盖板 160
第一压电片 131
第二压电片 141
第一电极 132
第二电极 133
第三电极 142
第四电极 143
第一表面 1311
第二表面 1312
第三表面 1313
第五表面 1411
第六表面 1412
第七表面 1413
第一粘胶 151
第二粘胶 153
第三粘胶 154
电子装置 10
本体 101
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可以参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或者相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所覆盖的范围。此外，附图用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。
本发明的声波式触控装置可应用于个人计算机、智能电话、智能家电、工业控制器等电子装置中。
下面通过具体实施例对本发明的声波式触控装置及电子装置进行说明。
如图1所示，在该实施例中，该声波式触控装置100包括软性电路板110、超声感测器102、粘胶及盖板160。粘胶包括不同类型，分别为第一粘胶151、第二粘胶153及第三粘胶154。软性电路板110卷绕超声感测器102，且与超声感测器102电性连接以实现信号传输，超声感测器102被软性电路板110覆盖的其中一个表面通过第一粘胶151与盖板160结合。
本实施例中，超声感测器102包括超声波接收单元130与超声波发射单元140。该超声波接收单元130与超声波发射单元140堆叠设置，并通过第三粘胶154粘结在一起，第三粘胶154为绝缘胶。超声波接收单元130远离该超声波发射单元140的一侧通过第二粘胶153与软性电路板110粘结，并由此与软性电路板110电性连接。软性电路板110沿着超声感测器102的侧部延伸至超声波发射单元140远离超声波接收单元130的一侧，并通过第二粘胶153与超声波发射单元140远离超声波接收单元130的一侧粘结，由此超声波发射单元140与软性电路板110电性连接。
超声波接收单元130包括第一压电片131、第一电极132和第二电极133。第一压电片131包括第一表面1311、第二表面1312和第三表面1313，第一表面1311和第三表面1313相对设置，第二表面1312大致垂直连接第一表面1311和第三表面1313且位于第一表面1311和第三表面1313之间。第二电极133完全覆盖第一压电片131的第一表面1311及第二表面1312，并从第二表面1312延伸至第三表面1313以局部覆盖第三表面1313。第一电极132置于该第三表面1313上，且与第二电极133间隔设置，即第一电极132与第二电极133之间无接触。
超声波发射单元140与超声波接收单元130具有相同结构，包括第二压电片141、第三电极142和第四电极143。第二压电片141包括第五表面1411、第六表面1412和第七表面1413，第五表面1411和第七表面1413相对设置，第六表面1412大致垂直连接第五表面1411和第七表面1413且位于第五表面1411和第七表面1413之间。第四电极143完全覆盖第二压电片141的第五表面1411及第六表面1412，并从第六表面1412延伸至第七表面1413以局部覆盖第七表面1413。第三电极142置于该第七表面1413上，且与第四电极143间隔设置，即第三电极142与第四电极143之间无接触。超声波发射单元140的覆盖于第五表面1411的第四电极143通过第三粘胶154与超声波接收单元130的覆盖于第一表面1311的第二电极133粘结。
软性电路板110上对应第三表面1313上的第一电极132和第二电极133、以及对应第七表面1413上的第三电极142和第四电极143分别设置有电连接片120。第一电极132及第二电极133覆盖于第三表面1313的部分通过第二粘胶153与对应的多个电连接片120电性连接；第三电极142及第四电极143覆盖于第七表面1413的部分通过第二粘胶153与对应的电连接片120电性连接。
请一并参阅图2，软性电路板110延伸至超声波发射单元140远离超声波接收单元130的一侧的部分定义为第一部分116，第一部分116位于盖板160与超声感测器102之间。对应第三电极142的电连接片120和对应第四电极143的电连接片120形成于该第一部分116上。软性电路板110的第一部分116上对应超声波发射单元140形成一开口112。该开口112贯穿软性电路板110的第一部分116以暴露超声波发射单元140，及暴露第七表面1413及第七表面1413上的第三电极142和第四电极143。开口112大致位于第一部分116的中心位置，本实施例中，开口112位于对应第三电极142的电连接片120和对应第四电极143的电连接片120之间，且第三电极142与第四电极143之间的间隙对应该开口112。开口112的面积占第二压电片141的第七表面1413面积的90％以上。在本实施例中，开口112为矩形，在其他实施例中，开口112还可以是圆形、椭圆形、菱形、六边形等其他满足要求的形状。第一电极132、第二电极133、第三电极142与第四电极143为金属，可以为铜、银、金、镁铝合金。第一压电片131与第二压电片141可以为压电陶瓷材料形成，比如锆钛酸铅。电连接片120材料为金属，可以为铜、银等。第三粘胶154可以为绝缘胶，也可以为导电胶，当第三粘胶154为导电胶时，可以导通第四电极143和第二电极133。第二粘胶153为具有导电能力的胶，其可为填充有金属颗粒的粘胶，也可以是含有银的导电胶。
盖板160置于超声感测器102靠近超声波发射单元140的一侧，并通过第一粘胶151与软性电路板110粘结。盖板160提供该声波式触控装置100的触摸操作界面。第一粘胶151填充所述开口112并与位于第七表面1413上的第三电极142和第四电极143以及第三电极142和第四电极143之间的部分第七表面1413接触，即填满第三电极142和第四电极143之间的间隙。第一粘胶151填满开口112之后从开口112中溢出，溢出的第一粘胶151进一步覆盖软性电路板110的第一部分116朝向盖板160一侧表面，实现盖板160与超声感测器102的粘结。第一粘胶151为绝缘胶类，第一粘胶151具有定向声阻抗，第一粘胶151材料可以为聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)粘胶或者环氧树脂粘胶。
在传统结构中，超声波由超声感测器102向触摸操作界面传递过程中会出现衰减。一方面，超声感测器102与触摸操作界面之间存在间隙，具体为，传统结构中第三电极142与第四电极143之间的间隙中存在空气，常用频率的超声波遇到空气后会发生反射、折射以及透射，导致超声波讯号强度减弱；另一方面，超声波在由超声感测器102向触摸操作界面传递过程中会穿透多层不同介质，超声波的一部分在不同介质的交界处时会发生反射、折射以及透射，使得超声波讯号强度减弱，尤其是软性电路板，软性电路板结构较为复杂，其内部设置有金属线以及金属块等结构，相较于其他单一材料原件(如导电胶、银电极等)，软性电路板各处的密度及声阻抗往往不相同，超声波在穿透软性电路板之后，其讯号强度往往会大幅减弱。超声波讯号强度的减弱将会造成触控灵敏度的下降。
本实施例中，在位于发射超声波传播路径上的软性电路板110的第一部分116设置开口112，开口112的面积占到第二压电片141朝向盖板160的表面(即第七表面1413)的90％以上，开口112中填充有第一粘胶151，第一粘胶151经由该开口112直接与超声波发射单元140朝向盖板的表面接触，使得超声波由超声波发射单元140传播至盖板160的过程中，超声波穿透的介质主要为第一粘胶151。也就是说，第七表面1413为超声感测器102朝向盖板160发射超声波的表面，开口112的面积占该超声感测器102朝向盖板160发射超声波的表面面积的90％以上，使得由超声感测器102向盖板160发射的超声波中，至少90％的超声波穿透的介质仅有第一粘胶151。使得超声波穿透的介质较为单一，减少反射、折射以及透射的发生，超声波的衰减程度较弱，触控的灵敏度较高。
请一并参阅图3及图4，本发明还提供一种电子装置10，该电子装置包括及设置于本体101内的声波式触控装置100。图3中仅以电子装置10为手机为例，在其它实施例中，该电子装置10也可为个人计算机、智能家电、工业控制器等。当该电子装置10为手机时，该声波式触控装置100可以对应手机的home键设置，使该home键具有可触摸操作的功能。
上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (11)

1.一种声波式触控装置，包括软性电路板、超声感测器及用于实施触控操作的盖板，所述超声感测器与所述软性电路板电连接以实现信号传输，超声感测器用于发射超声波及接收反射的超声波，其特征在于：所述软性电路板至少部分位于所述超声感测器与所述盖板之间，软性电路板位于超声感测器与盖板之间的部分对应超声感测器形成有一开口，所述盖板与所述软性电路板之间通过第一粘胶直接粘结，所述第一粘胶填满所述开口并粘结超声感测器对应开口的部分，所述超声感测器包括超声波接收单元与超声波发射单元，该超声波发射单元包括第二压电片、第三电极和第四电极，所述第二压电片包括第五表面和第七表面，所述第五表面和所述第七表面相对设置，所述第四电极完全覆盖所述第五表面并从所述第五表面延伸至所述第七表面，所述第三电极设置于所述第七表面上且与所述第四电极间隔设置，所述第一粘胶填充所述开口并与位于所述第七表面上的所述第三电极和所述第四电极以及所述第三电极和所述第四电极之间的部分所述第七表面接触，所述第一粘胶填满所述开口并由所述开口向靠近所述盖板一侧溢出，溢出的所述第一粘胶覆盖所述软性电路板朝向所述盖板的表面以粘结所述盖板及所述超声感测器。
2.如权利要求1所述的声波式触控装置，其特征在于：该超声波发射单元相对于该超声波接收单元更靠近所述盖板。
3.如权利要求2所述的声波式触控装置，其特征在于：该超声波接收单元包括第一压电片，所述开口的面积占所述第二压电片朝向盖板的表面的面积的90％以上。
4.如权利要求3所述的声波式触控装置，其特征在于：所述超声波接收单元还包括第一电极和第二电极，所述第一压电片包括第一表面和第三表面，第一表面和第三表面相对设置，第二电极完全覆盖第一表面，并从第一表面延伸至第三表面，第一电极置于该第三表面上且与第二电极间隔设置；所述覆盖于第五表面的第四电极通过一导电的粘胶与所述超声波接收单元的覆盖于第一表面的第二电极粘结。
5.如权利要求4所述的声波式触控装置，其特征在于：该软性电路板上对应第三表面上的第一电极和第二电极、以及对应第七表面上的第三电极和第四电极分别设置有电连接片，第一电极及第二电极覆盖于第三表面的部分与对应的电连接片电性连接；第三电极及第四电极覆盖于第七表面的部分与对应的电连接片电性连接。
6.如权利要求1所述的声波式触控装置，其特征在于：所述第一粘胶为绝缘胶。
7.如权利要求6所述的声波式触控装置，其特征在于：所述第一粘胶为聚甲基丙烯酸甲酯粘胶或环氧树脂粘胶。
8.如权利要求1所述的声波式触控装置，其特征在于：该开口为矩形、圆形、椭圆形、菱形或六边形中的一种。
9.一种电子装置，该电子装置包括本体及设置于该本体内的声波式触控装置，其特征在于：该声波式触控装置为权利要求1-8任意一项所述的声波式触控装置。
10.一种声波式触控装置，包括软性电路板、超声感测器及用于实施触控操作的盖板，所述超声感测器与所述软性电路板电连接以实现信号传输，超声感测器用于发射超声波及接收反射的超声波，所述软性电路板至少部分位于所述超声感测器与所述盖板之间，其特征在于：所述软性电路板位于超声感测器与盖板之间的部分存在一开口，所述开口的面积占该超声感测器朝向盖板发射超声波的表面面积的90％以上，所述开口被第一粘胶完全填满，使得由超声感测器向盖板发射的超声波中，至少90％的超声波穿透的介质仅有第一粘胶，所述超声感测器包括超声波接收单元与超声波发射单元，该超声波发射单元包括第二压电片、第三电极和第四电极，所述第二压电片包括第五表面和第七表面，所述第五表面和所述第七表面相对设置，所述第四电极完全覆盖所述第五表面并从所述第五表面延伸至所述第七表面，所述第三电极设置于所述第七表面上且与所述第四电极间隔设置，所述第一粘胶填充所述开口并与位于所述第七表面上的所述第三电极和所述第四电极以及所述第三电极和所述第四电极之间的部分所述第七表面接触，所述第一粘胶填满所述开口并由所述开口向靠近所述盖板一侧溢出，溢出的所述第一粘胶覆盖所述软性电路板朝向所述盖板的表面以粘结所述盖板及所述超声感测器。
11.如权利要求10所述的声波式触控装置，其特征在于：所述第一粘胶为聚甲基丙烯酸甲酯粘胶或环氧树脂粘胶。
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