CN207503195U - 一种超声波触摸屏装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种超声波触摸屏装置，该装置包括，基板，用于传播超声波；多个换能器，位于所述基板周边的上侧或下侧，同一所述换能器用于接收和发射所述超声波，其中，所述换能器为压电陶瓷阵列；反射条纹，位于所述基板周边的上侧，用于改变所述超声波传播方向；控制器，与所述换能器电连接，用于驱动所述换能器振动以产生所述超声波，所述换能器将接收到的所述超声波转换为电信号，所述控制器用于处理所述电信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及超声波领域，尤指一种超声波触摸屏装置。
背景技术
超声波触摸技术是目前使用较为广泛的一种触摸技术。随着使用环境的变化，触摸装置从之前专业的应用领域，如工业控制、POS等行业，逐渐向普通应用转换，在这个过程中，触摸装置的安全性日益重要。
目前的超声波触摸屏通常结合指纹生物特征识别功能来实现较好的安全性，现有的超声波触摸屏通过使用压电陶瓷基片作为换能器来实现触摸识别功能。该触摸装置没有实现指纹生物特征识别功能，在需要实现指纹生物特征识别功能的应用中，通常必须采用集成指纹生物特征识别功能的其他设备来实现，一种方式是在上述超声波触摸装置的基板上挖通孔的方式以便安装指纹生物特征识别设备，这种方式增加了所述触摸装置设计的难度(由于超声波传播的路径限制，通孔的设计位置必须置于超声波传播路径以外，这样在空间上限制了指纹生物特征识别设备的大小和安装位置)，同时降低了基板的强度，且基于集成的美观度和通常应用的防尘防水设计，难度都极大提升；另一种方式是不破坏触摸装置基板强度的设计，在触摸装置以外的其他部位集成指纹生物特征识别设备，例如在装置的侧边，或者基板的外部，这种集成的方法同样存在集成的美观度低、集成成本高及集成难度大等问题。
实用新型内容
为解决目前超声波触摸屏装置中，触摸屏与指纹生物特征识别设备的集成美观度低、集成成本高及集成难度大等问题，本实用新型实施例提供一种超声波触摸屏装置，该装置包括，
基板，用于传播超声波；
多个换能器，位于所述基板周边的上侧或下侧，同一所述换能器用于接收和发射所述超声波，其中，所述换能器为压电陶瓷阵列；
反射条纹，位于所述基板周边的上侧，用于改变所述超声波传播方向；
控制器，与所述换能器电连接，用于驱动所述换能器振动以产生所述超声波，所述换能器将接收到的所述超声波转换为电信号，所述控制器用于处理所述电信号。
本实用新型的超声波触摸屏装置实现触摸屏的基本触摸功能，同时增加了指纹生物特征识别功能。在超声波触摸屏装置的安全性得到保证的同时，提高装置集成度及集成美观度，降低集成成本及集成难度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例一种超声波触摸屏装置的结构示意图；
图2A及图2B为本实用新型一具体实施例的触摸示意图；
图3为本实用新型另一具体实施例的触摸示意图。
具体实施方式
本实用新型实施例提供一种超声波触摸屏装置。
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示本实用新型实施例一种超声波触摸屏装置的结构示意图，图中所示具体包括，基板1，用于传播超声波；
多个换能器2，位于所述基板周边的上侧或下侧，同一所述换能器用于接收和发射所述超声波，其中，所述换能器为压电陶瓷阵列；
反射条纹3，位于所述基板周边的上侧，用于改变所述超声波传播方向；
控制器，与所述换能器电连接，用于驱动所述换能器振动以产生所述超声波，所述换能器将接收到的所述超声波转换为电信号，所述控制器用于处理所述电信号。
其中，图中基板表面的箭头方向为超声波在基板表面传播的方向。装置工作时，控制器通过固定频率信号驱动换能器工作，产生超声波，所述固定频率信号为脉冲信号，频率可为5MHz，但不限于5MHz，即产生的超声波信号为持续脉冲信号。其中，传播方向垂直于基板的超声波，可以用于指纹识别，沿基板表面传播的超声波可以用于触摸识别，也可以用于指纹识别。
在本实施例中，超声波经反射条纹后改变传播方向，由于反射条纹分布在所述基板周边，可使超声波在基板表面形成声波栅格，同一换能器或其他换能器接收该超声波并转换为电信号后传输给控制器。
其中，换能器数量可为多个，如图1所示换能器为四个，分布于所述基板四角，图1为本实用新型的一个实施例，本实用新型装置也可以有其他结构，例如包括基板形状为圆形等等，并不限于图1所示结构。
作为本实用新型的一个实施例，当所述换能器位于所述基板下侧且其产生沿所述基板表面传播的超声波时，所述基板的边为圆弧状倒角。
其中，若换能器水平振动，则产生垂直方向的超声波；若换能器垂直振动，则产生水平方向的超声波。
在本实施例中，若换能器位于基板上侧，且换能器垂直振动，即可在基本上表面产生沿基板表面传播的超声波，经反射条纹后布满整个基板表面，形成超声波栅格，即超声波的传播无需经过基板的边；若换能器位于基板下侧，换能器水平振动，产生垂直方向的超声波可穿透基板，经反射条纹反射后沿基板表面传播，在基板表面形成超声波栅格，即超声波的传播也无需经过基板的边；若换能器位于基板下侧，换能器垂直振动，产生的水平方向的超声波需要经过基板的边向上传播至基板上表面，因此，在此情况下，基板的边需要为圆弧状倒角，可使超声波无阻挡的沿整块基板的上下表面传播，再经反射条纹后布满整个基板表面，形成超声波栅格。
作为本实用新型的一个实施例，所述反射条纹为等宽等距的反射条纹阵列，其中，所述反射条纹阵列的宽度为所述超声波波长大小，间距为所述超声波波长的整数倍。
在本实施例中，反射条纹可使大部分超声波能够沿基板表面传播，根据基板材料及工艺的不同，反射条纹可采用烧结或蚀刻固化到基板表面，或者采用粘贴的方式贴合在基板表面。其中，反射条纹对超声波的反射为部分反射，反射后依然有部分超声波沿原传播方向继续传播。
在本实施例中，所述反射条纹为等宽等距的反射条纹阵列，其中，所述反射条纹阵列的宽度及间距为微米级，即，反射条纹为微结构模式。
作为本实用新型的一个实施例，所述压电陶瓷阵列采用微结构模式。采用微结构模式的压电陶瓷阵列，具有更高的精度及灵敏度，由此可以保证装置同时实现触摸识别及指纹识别。
通过上述本实用新型实施例中的装置，可实现触摸屏的基本触摸功能，同时增加了指纹生物特征识别功能。在超声波触摸屏装置的安全性得到保证的同时，提高装置集成度及集成美观度，降低集成成本及集成难度。
如图2A及图2B所示为本实用新型一具体实施例的触摸示意图，图中所示具体包括，基板1，换能器2，控制器以及反射条纹3。其中，图2A及图2B所示为换能器两种工作形式，图2A所示为换能器水平振动，产生垂直方向的超声波；图2B所示为换能器垂直振动，产生水平方向的超声波。
在本实施例中，如图2A及图2B中所示的触摸位置，当手指触摸基板表面时，触摸位置处的超声波栅格能量被吸收，导致换能器接收到的超声波能量变化，进而导致换能器产生的电信号变化，控制器通过这一信号变化计算出触摸位置，从而实现触摸功能。进一步的，与触摸识别过程相比，指纹识别过程可视为多点触摸识别过程，通过触摸后的产生多个变化电信号，经控制器处理后，可计算出指纹上指纹脊及指纹谷的相对位置，由此得到指纹图像，实现指纹识别。
如图3所示为本实用新型另一具体实施例的触摸示意图，如图中所示的触摸位置，当手指触摸基板表面时，触摸位置处的超声波栅格能量被吸收，导致换能器接收到的超声波能量变化，进而导致换能器产生的多个电信号变化，控制器通过处理电信号得到指纹的二维图像，实现指纹识别。
在本实施例中，如图3中所示换能器产生垂直于基板传播的超声波，若换能器产生水平方向的超声波，由于部分超声波也可垂直于基板传播，因此也可以实现上述实施例中的指纹识别过程。
类似的，若换能器产生垂直于基板传播的超声波，有部分超声波会沿水平方向传播，沿基板的边向上传播形成干扰信号，为避免此类干扰，基板的边可以不采用圆弧状倒角或采用软件的方式滤波。
在实际应用过程中，装置通过形成新的二维指纹图形，识别用户指纹信息。装置根据用户需求，可以保存该二维图形信息，以便后续进行指纹对比或识别工作。
通过上述本实用新型实施例中的装置，可实现触摸屏的基本触摸功能，同时增加了指纹生物特征识别功能。在超声波触摸屏装置的安全性得到保证的同时，提高装置集成度及集成美观度，降低集成成本及集成难度。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种超声波触摸屏装置，其特征在于，所述装置包括，
基板，用于传播超声波；
多个换能器，位于所述基板周边的上侧或下侧，同一所述换能器用于接收和发射所述超声波，其中，所述换能器为压电陶瓷阵列，分布于所述基板四角；
反射条纹，位于所述基板周边的上侧，用于改变所述超声波传播方向；
控制器，与所述换能器电连接，用于驱动所述换能器振动以产生所述超声波，所述换能器将接收到的所述超声波转换为电信号，所述控制器用于处理所述电信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述换能器位于所述基板下侧且其产生沿所述基板表面传播的超声波时，所述基板的边为圆弧状倒角。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反射条纹为等宽等距的反射条纹阵列，其中，所述反射条纹阵列的宽度为所述超声波波长大小，间距为所述超声波波长的整数倍。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压电陶瓷阵列采用微结构模式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201721207955.XU CN207503195U (zh) | 2017-09-20 | 2017-09-20 | 一种超声波触摸屏装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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| CN207503195U true CN207503195U (zh) | 2018-06-15 |
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Family Applications (1)
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| CN201721207955.XU Active CN207503195U (zh) | 2017-09-20 | 2017-09-20 | 一种超声波触摸屏装置 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107665068A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-02-06 | 成都睿联创想科技有限责任公司 | 一种超声波触摸屏系统 |
| CN110658956A (zh) * | 2019-10-10 | 2020-01-07 | 业成科技（成都）有限公司 | 超声波触控装置及其制作方法 |
| WO2023274073A1 (zh) * | 2021-07-01 | 2023-01-05 | 维沃移动通信有限公司 | 显示屏模组、电子设备、按压操作检测方法及装置 |
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