專利名稱：提高表面聲波觸摸屏性能的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種表面聲波觸摸屏技術，尤其涉及一種提高表面聲波觸摸屏性 能的方法。
背景技術：
當前觸摸屏主要有表面聲波、紅外、電阻、電容等類型。表面聲波觸摸屏具 分辨率高、響應時間短、穩(wěn)定性很好、防暴性好、透光性好等特點；紅外屏觸摸 屏分辨率一般、響應時間長、穩(wěn)定性一般、防暴性好、透光性好、容易被光干擾 等特點；電阻觸摸屏具分辨率高、響應時間短、穩(wěn)定性好、透光性差、防暴性差 等特點；電容觸摸屏具分辨率高、響應時間短、穩(wěn)定性一般、透光性一般、防暴 性較好、定位坐標容易漂移等特點。綜上所述，表面聲波觸摸屏由于其具有性能 指標高、穩(wěn)定可靠、環(huán)境適應強等優(yōu)點，是幾種主流觸摸屏中最具使用價值的觸 摸屏?，F(xiàn)有表面聲波觸摸屏一般由至少2個發(fā)射換能器(或發(fā)射基片，導向條紋)、 至少2個接收換能器(或接收基片，導向條紋)、至少2組發(fā)射條紋陣列、至少2 組接收條紋陣列組成圍合區(qū)域，其中換能器按規(guī)則設置在屏體角或邊上，屏體四 個周邊刻有45度或135度由疏到密間隔精密的至少4組反射條紋陣列。聲波觸 摸屏控制器通過發(fā)射電路向每個發(fā)射換能器發(fā)送驅動信號，產生表面聲波，表面 聲波通過反射陣列基本均勻分布于整個觸摸屏體觸摸區(qū)域內，接收電路通過接收 換能器獲得接收信號，控制處理電路分析接收信號確定觸摸坐標。當前表面聲波 觸摸屏表面聲波頻率為5.54MHZ。表面聲波觸摸屏使用了表面聲波技術，表面聲波在傳輸介質(玻璃基板等， 以及反射條紋)中具較大衰減性，因此屏體尺寸做大存在較大困難。為此產生了 聲波級連專利技術，專利號02221458.5，專利名稱通過觸摸區(qū)域級聯(lián)增大有 效觸摸區(qū)的表面聲波觸摸屏。此專利通過屏體物理分區(qū)的方法實現(xiàn)屏體做大，這 種分區(qū)實現(xiàn)方法存在各區(qū)之間具觸摸盲區(qū)的缺點，而這種盲區(qū)往往處于屏體中部 等主要被觸摸地帶，因此限制了此方式觸摸屏在一些場合的應用。常規(guī)表面聲波觸摸屏因為發(fā)射換能器輸出表面聲波總能量本身有限及傳輸介 質衰減的原因，使接收換能器接收到的信號過弱、噪聲過大，很難通過信號處理 來提高觸摸的穩(wěn)定性，產生觸摸斷線、亂跳等現(xiàn)象。從而限制了表面聲波屏的一 些應用和推廣。發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有表面聲波觸摸屏存在的上述問題，提供一種提高 表面聲波觸摸屏性能的方法，本發(fā)明能提高屏體表面聲波能量利用率，有利于表 面聲波能量分布在更大的觸摸區(qū)域內，實現(xiàn)有效的觸摸檢測；提高了表面聲波傳 輸距離更遠，從而實現(xiàn)表面聲波觸摸屏屏體尺寸增大的需求，并且提高了性能而 能夠不增加觸摸響應時間；提高了接收電路接收到的信號強度，能提高從發(fā)射電 路到接收電路的信噪比，提高觸摸識別的可靠性。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案如下一種提高表面聲波觸摸屏性能的方法，其特征在于調整發(fā)射電路發(fā)射控制信號頻率位于2.56 MHZ—3.89MHZ，發(fā)射換能器和接收換能器基準諧振頻率位于 2.56 MHZ—3.89MHZ，接收電路諧振頻率位于2.56 MHZ—3.89MHZ，發(fā)射條紋 陣列和接收條紋陣列工作頻率位于2.56 MHZ—3.89MHZ。所述發(fā)射電路發(fā)射控制信號頻率、發(fā)射換能器基準諧振頻率、接收換能器基 準諧振頻率、接收電路諧振頻率、發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列的工作頻率相同， 為3.49 MHZ—3.89 MHZ。所述發(fā)射電路發(fā)射控制信號頻率、發(fā)射換能器基準諧振頻率、接收換能器基 準諧振頻率、接收電路諧振頻率、發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列的工作頻率相同， 為2.96 MHZ—3.36 MHZ。所述發(fā)射電路發(fā)射控制信號頻率、發(fā)射換能器基準諧振頻率、接收換能器基 準諧振頻率、接收電路諧振頻率、發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列的工作頻率相同， 為2.56 MHZ—2.96 MHZ。采用本發(fā)明的有益效果在于一、 與現(xiàn)有表面聲波觸摸屏相比，提高屏體表面聲波能量利用率，有利于表 面聲波能量分布在更大的觸摸區(qū)域內，實現(xiàn)有效的觸摸檢測。二、 與現(xiàn)有表面聲波觸摸屏相比，提高了接收電路接收到的信號強度，提 高了從發(fā)射電路到接收電路的信噪比，顯著提高了觸摸識別的可靠性。三、 與現(xiàn)有表面聲波觸摸屏相比，能夠使聲表面波傳輸距離更遠，從而實現(xiàn) 表面聲波觸摸屏屏體尺寸增大的需求。四、 與現(xiàn)有表面聲波觸摸屏相比，只需要調整相應部件的參數，以不增加成 本的方式實現(xiàn)表面聲波觸摸屏更穩(wěn)定、可靠。五、 與現(xiàn)有表面聲波觸摸屏相比，提高了性能而能夠不增加觸摸響應時間。六、 與現(xiàn)有表面聲波觸摸屏相比，本發(fā)明不僅能實現(xiàn)屏體做大，并且在觸摸 區(qū)域不會存在觸摸盲區(qū)，應用范圍更廣。七、 與現(xiàn)有表面聲波觸摸屏相比，本發(fā)明由于提高了接收電路接收到的信號 強度，提高了從發(fā)射電路到接收電路的信噪比，保證了觸摸屏的穩(wěn)定性，不會產 生觸摸斷線、亂跳等現(xiàn)象。八、本發(fā)明中，26-32英寸的表面聲波屏體，最佳選用表面聲波頻率f為3.49 MHZ—3.89 MHZ; 37-40英寸的表面聲波屏體，最佳選用表面聲波頻率f為2.96 MHZ—3.36 MHZ; 42-46英寸的表面聲波屏體，最佳選用表面聲波頻率f為2.56 MHZ—2.96 MHZ?？筛鶕煌笮〉钠馏w，對其頻率進行調整，達到提高表面聲 波觸摸屏性能的目的。


圖1為本發(fā)明原理結構框示意圖具體實施方式
實施例1一種提高表面聲波觸摸屏性能的方法，該方法中，調整發(fā)射電路發(fā)射控制信 號頻率位于2.56 MHZ—3.89MHZ，發(fā)射換能器和接收換能器基準諧振頻率位于 2.56 MHZ—3.89MHZ，接收電路諧振頻率位于2.56 MHZ—3.89MHZ，發(fā)射條紋 陣列和接收條紋陣列工作頻率位于2.56 MHZ—3.89MHZ。本發(fā)明中，發(fā)射電路發(fā)射控制信號頻率、發(fā)射換能器基準諧振頻率、接收換 能器基準諧振頻率、接收電路諧振頻率、發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列的工作頻 率相同。表面聲波觸摸屏主要包括發(fā)射電路、接收電路、發(fā)射換能器、接收換能 器、發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列，發(fā)射電路包括發(fā)射控制電路、功率驅動電路、 變壓器l、阻抗匹配電路；接收電路包括前置放大電路、AGC放大電路、整形濾 波電路和A/D轉換電路。在表面聲波觸摸屏中，表面聲波通過發(fā)射反射條紋時既有反射波、透射波、 折射波，還有衍射波。反射波是聲波觸摸屏必須的分量波，透射波是下一根反射 條紋的輸入波，衍射波也是下一根反射條紋的輸入波，折射波不是聲波觸摸屏需 要的分量波，應盡量減少及限制。也就是除靠近發(fā)射換能器的第一根反射條紋輸 入波是發(fā)射換能器外，其他發(fā)射反射條紋的輸入波是由上一根發(fā)射條紋的透射波 分量和衍射波分量之和，依次通過反射條紋傳遞；由于聲波觸摸屏單一軸向反射 條紋數量較大，如幾十至千根以上，為保證所在軸向單位長度反射能量的基本均 勻性，反射條紋的表面聲波透射波分量和衍射波分量之和遠大于反射波分量，其 中衍射波分量是必需的比例較大分量。根據惠更斯原理產生衍射的必要條件，應 用到表面聲波觸摸屏，作為障礙物的反射條紋不能高于表面聲波波長；根據反射 條紋的表面聲波透射波分量和衍射波分量之和遠大于反射分量的需求，反射條紋 高度應比表面聲波波長小得多。同理設計接收反射條紋。在表面聲波觸摸屏中，除了反射條紋對表面聲波的反射、透射、折射、衍射 等外，還包括傳輸介質如玻璃對發(fā)射換能器輸出的表面聲波的較大衰減。為提高觸摸屏性能，降低傳輸介質的衰減是改善途徑。表面聲波波長越大，在同樣傳輸介質中單位長度衰減越小。這樣在發(fā)射換能 器輸出能量不變情況下，當整個屏體單位面積能量分布需求不變時，表面聲波傳 輸距離更遠，從而可實現(xiàn)聲波觸摸屏體尺寸更大；當觸摸屏體尺寸不變時，通過 改變反射條紋反射系數，屏體單位面積能獲得更大能量，從而接收換能器獲得更 大有效信號，提高信噪比。表面聲波波速V和頻率f、波長入關系為V=A *f。波速V大小取決于傳輸 介質的性質，而典型聲表面波觸摸屏基本均采用玻璃等同樣性質材料，則波速是 相對衡定的。在波速v衡定即屏體材料確定時，表面聲波波長入與頻率f成反比。 因此可以通過降低表面聲波頻率的方法來提高觸摸屏性能。在玻璃傳輸介質中，頻率3.69士0.2MHZ時，波長0.7mm—0.9mm，為合理 分配反射條紋反射波分量和透射波分量、衍射波分量，反射條紋高度約30um— 60um;頻率3.16土0.2MHZ時，波長0.9mm—l.lmm，為合理分配反射條紋反射波 分量和透射波分量、衍射波分量，反射條紋高度約50um—80um;頻率2.56± 0.2MHZ ，波長1.1mm—1.3mm時，為合理分配反射條紋反射波分量和透射波分 量、衍射波分量，反射條紋高度約70um—100um。在玻璃傳輸介質中，如果頻率低于2.56MHZ，相應波長要求反射條紋高度大 于約100um。在聲波觸摸屏應用中，反射條紋過高加工難度加大；即使能加工完 成，在實際生產、使用過程中容易受外力損傷及脫落。不利于開發(fā)出的產品生產、 運輸和安裝使用。因此使用玻璃傳輸介質時，頻率不宜低2.56MHZ。表面聲波具有散射特性，其散射角e ( e值不會太大)和波入長關系為正比 關系sine = P*x。即表面聲波頻率f越小，波長入越長，散射角e就會越大。因此表面聲波頻率不能過低。實施例2本發(fā)明中，控制處理電路和發(fā)射控制電路分頻和控制，使發(fā)射電路發(fā)射控制信號頻率位于2.56MHZ，選用基準諧振頻率為2.56MHZ的發(fā)射換能器和接收換 能器，使接收電路諧振頻率位于2.56MHZ，調整發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列的 條紋疏密和條紋高度，使發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列工作頻率位于2.56MHZ。實施例3本發(fā)明中，控制處理電路和發(fā)射控制電路分頻和控制，使發(fā)射電路發(fā)射控制 信號頻率位于3.89MHZ，選用基準諧振頻率為3.89MHZ的發(fā)射換能器和接收換 能器，使接收電路諧振頻率位于3.89MHZ，調整發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列的 條紋疏密和條紋高度，使發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列工作頻率位于3.89MHZ。實施例4基于表面聲波頻率f大小與傳輸衰減、散射角e以及傳輸距離關系，針對 26-32英寸的表面聲波屏體，最佳選用表面聲波頻率f=3.69i0.2MHZ，即表面聲 波頻率位于3. 49—3. 89 MHZ之間。XT1為發(fā)射換能器，XT2為接收換能器，fl為發(fā)射控制電路輸出信號頻率， f2為變壓器輸入選頻電路選頻頻率，f3為發(fā)射換能器XTl基準諧振頻率，f4為 接收換能器XT2基準諧振頻率，f5為接收電路中的前置放大電路選頻頻率，f6 為接收電路中的中放電路選頻頻率。以水平X軸為例說明原理過程。本電路中系統(tǒng)時鐘選擇典型頻率 22.1184MHZ,通過控制處理電路和發(fā)射電路6分頻和控制產生頻率fl=3.69MHZ 的發(fā)射控制信號，發(fā)射控制信號經過功率驅動電路和變壓器1產生驅動發(fā)射換能 器XT1的功率驅動信號。變壓器1確定后即Ll確定，f2為Ll、 Cl電路的諧振......_____ —..______, =—^可以計算出電容C1的值。通過變壓器電路得到的功率驅動信號頻率f3-f^f2-3.69MHZ，選 用基準諧振頻率等于f3的發(fā)射換能器XT1。發(fā)射換能器XT1將頻率為 f3=3.69MHZ的電信號轉換為頻率為fi=3.69MHZ的表面聲波信號，調整發(fā)射反射 陣列和接收反射陣列的條紋疏密和條紋高度等，以使發(fā)射換能器輸出的表面聲波 能量基本均勻分布于觸摸屏體所需觸摸區(qū)域。選用基準諧振頻率f4等于發(fā)射換能 器基準諧振頻率fi的接收換能器，接收換能器XT2接收到的信號經過接收變壓 器(變壓器2)藕合電路至前置放大電路，接收變壓器確定后即L2確定，f5為 L2、 C2電路的諧振頻率，f5的值等于f3 (即3.69MHZ)，這樣通過公式1可以計算出電容C2的值。前置放大電路輸出信號經過AGC放大電路放大后，再經過變壓器3選頻藕合電路至整形濾波電路，變壓器藕合選頻電 路選頻頻率f6等于f5 (即3.69MHZ)，變壓器3確定后L3確定，這樣通過公式可以計算出電容C3的值。整形濾波電路輸出信號經過A/D轉換電路得到表面聲波觸摸便于控制處理電路處理的數字信號。此數字信號經過控制 處理電路計算處理可以確定X軸的觸摸坐標。同理可以定位確定Y軸的觸摸坐標。然后控制處理電路綜合計算后通過通訊 電路將觸摸坐標發(fā)送至計算機主機。實施例5基于表面聲波頻率f大小與傳輸衰減、散射角e以及傳輸距離關系，針對 37-40英寸的表面聲波屏體，最佳選用表面聲波頻率f:3.16土0.2MHZ，即表面聲 波頻率位于2.96—3.36 MHZ之間。XT1為發(fā)射換能器，XT2為接收換能器，fl為發(fā)射控制電路輸出信號頻率， f2為變壓器輸入選頻電路選頻頻率，f3為發(fā)射換能器XTl基準諧振頻率，f4為 接收換能器XT2基準諧振頻率，f5為接收電路中的前置放大電路選頻頻率，f6 為接收電路中的中放電路選頻頻率。以水平X軸為例說明原理采用本發(fā)明的聲波觸摸屏工作過程。本發(fā)明電路中 系統(tǒng)時鐘選擇典型頻率22.1184MHZ，通過控制處理電路和發(fā)射電路7分頻和控 制產生頻率fl=3.16MHZ的發(fā)射控制信號，發(fā)射控制信號經過功率驅動電路和變 壓器1產生驅動發(fā)射換能器XT1的功率驅動信號。變壓器1確定后即Ll確定， f2為Ll、 Cl電路的諧振頻率，f2的值等于fl (即3.16MHZ)，這樣通過公式可以計算出電容ci的值。通過變壓器電路得到的功率驅動信號頻率f3-fhf2-3.16MHZ，選用基準諧振頻率等于f3的發(fā)射換能器XT1。發(fā)射換能 器XT1將頻率為f3=3.16MHZ的電信號轉換為頻率為fi=3.16MHZ的表面聲波信 號，調整發(fā)射反射陣列和接收反射陣列的條紋疏密和條紋高度等，以使發(fā)射換能 器輸出的表面聲波能量基本均勻分布于觸摸屏體所需觸摸區(qū)域。選用基準諧振頻 率f4等于發(fā)射換能器基準諧振頻率fi的接收換能器，接收換能器XT2接收到的 信號經過接收變壓器(變壓器2)藕合電路至前置放大電路，接收變壓器確定后 即L2確定，f5為L2、 C2電路的諧振頻率，f5的值等于fi (即3.16MHZ)，這樣通過公式t=::~^可以計算出電容c2的值。前置放大電路輸出信號經過AGC放大電路放大后，再經過變壓器3選頻藕合電路至整形濾波電路，變壓器藕 合選頻電路選頻頻率f6等于f5 (即3.16MHZ)，變壓器3確定后L3確定，這樣通過公式<formula>formula see original document page 9</formula>可以計算出電容C3的值。整形濾波電路輸出信號經過A/D轉換電路得到表面聲波觸摸便于控制處理電路處理的數字信號。此數字信號 經過控制處理電路計算處理可以確定X軸的觸摸坐標。同理可以定位確定Y軸的觸摸坐標。然后控制處理電路綜合計算后通過通訊 電路將觸摸坐標發(fā)送至計算機主機。實施例6基于表面聲波頻率f大小與傳輸衰減、散射角e以及傳輸距離關系，針對42-46英寸的表面聲波屏體，最佳選用表面聲波頻率f=2.76i0.2MHZ，即表面聲 波頻率位于2.56—2.96 MHZ之間。XTl為發(fā)射換能器，XT2為接收換能器，fl為發(fā)射控制電路輸出信號頻率， f2為變壓器輸入選頻電路選頻頻率，f3為發(fā)射換能器XTl基準諧振頻率，f4為 接收換能器XT2基準諧振頻率，f5為接收電路中的前置放大電路選頻頻率，f6 為接收電路中的中放電路選頻頻率。以水平X軸為例說明原理過程。本電路中系統(tǒng)時鐘選擇典型頻率 22.1184MHZ，通過控制處理電路和發(fā)射電路8分頻和控制產生頻率fl=2.76MHZ 的發(fā)射控制信號，發(fā)射控制信號經過功率驅動電路和變壓器l產生驅動發(fā)射換能 器XTl的功率驅動信號。變壓器1確定后即Ll確定，f2為Ll、 Cl電路的諧振1頻率，f2的值等于fl (即2.76MHZ)，這樣通過公式f^:;~^可以計算出電容C1的值。通過變壓器電路得到的功率驅動信號頻率f3-fhf2二2.76MHZ，選 用基準諧振頻率等于G的發(fā)射換能器XT1。發(fā)射換能器XT1將頻率為 f3=2.76MHZ的電信號轉換為頻率為fi=2.76MHZ的表面聲波信號，調整發(fā)射反射 陣列和接收反射陣列的條紋疏密和條紋高度等，以使發(fā)射換能器輸出的表面聲波 能量基本均勻分布于觸摸屏體所需觸摸區(qū)域。選用基準諧振頻率f4等于發(fā)射換能 器基準諧振頻率fi的接收換能器，接收換能器XT2接收到的信號經過接收變壓 器(變壓器2)藕合電路至前置放大電路，接收變壓器確定后即L2確定，f5為 L2、 C2電路的諧振頻率，f5的值等于f3 (即2.76MHZ),這樣通過公式<formula>formula see original document page 10</formula>可以計算出電容C2的值。前置放大電路輸出信號經過AGC放大電路放大后，再經過變壓器3選頻藕合電路至整形濾波電路，變壓器藕合選頻電 路選頻頻率傷等于f5 (即2.76MHZ)，變壓器3確定后L3確定，這樣通過公式可以計算出電容C3的值。整形濾波電路輸出信號經過A/D轉換電路得到表面聲波觸摸便于控制處理電路處理的數字信號。此數字信號經過控制 處理電路計算處理可以確定X軸的觸摸坐標。同理可以定位確定Y軸的觸摸坐標。然后控制處理電路綜合計算后通過通訊 電路將觸摸坐標發(fā)送至計算機主機。顯然，本領域的普通技術人員根據所掌握的技術知識和慣用手段，根據以上 所述內容，還可以作出不脫離本發(fā)明基本技術思想的多種形式，這些形式上的變 換均在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種提高表面聲波觸摸屏性能的方法，其特征在于調整發(fā)射電路發(fā)射控制信號頻率位于2.56MHZ-3.89MHZ，發(fā)射換能器和接收換能器基準諧振頻率位于2.56MHZ-3.89MHZ，接收電路諧振頻率位于2.56MHZ-3.89MHZ，發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列工作頻率位于2.56MHZ-3.89MHZ。
2、 根據權利要求1所述的提高表面聲波觸摸屏性能的方法，其特征在于所 述發(fā)射電路發(fā)射控制信號頻率、發(fā)射換能器基準諧振頻率、接收換能器基準諧振 頻率、接收電路諧振頻率、發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列的工作頻率相同，為3.49 MHZ—3.89 MHZ。
3、 根據權利要求1所述的提高表面聲波觸摸屏性能的方法，其特征在于所 述發(fā)射電路發(fā)射控制信號頻率、發(fā)射換能器基準諧振頻率、接收換能器基準諧振頻率、接收電路諧振頻率、發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列的工作頻率相同，為2.96 MHZ—3.36 MHZ。
4、 根據權利要求1所述的提高表面聲波觸摸屏性能的方法，其特征在于所 述發(fā)射電路發(fā)射控制信號頻率、發(fā)射換能器基準諧振頻率、接收換能器基準諧振頻率、接收電路諧振頻率、發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列的工作頻率相同，為2.56 MHZ—2.96 MHZ 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高表面聲波觸摸屏性能的方法，該方法中，調整發(fā)射電路發(fā)射控制信號頻率位于2.56MHZ-3.89MHZ，發(fā)射換能器和接收換能器基準諧振頻率位于2.56MHZ-3.89MHZ，接收電路諧振頻率位于2.56MHZ-3.89MHZ，調整發(fā)射條紋陣列和接收條紋陣列工作頻率位于2.56MHZ-3.89MHZ。采用本發(fā)明的聲波觸摸屏具有抗干擾能力強、更穩(wěn)定、屏體尺寸能做得更大。
文檔編號G06F3/043GK101403953SQ20081004654
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月13日 優(yōu)先權日2008年11月13日
發(fā)明者萍 張, 想 李, 黃世通 申請人:成都吉銳觸摸技術股份有限公司