具有低外形衍射栅转换器组件的声触摸传感器制造技术

提供一种具有声基底、声转换器以及声衍射栅的触摸传感器。该栅设置在转换器和基底之间，从而来自转换器的声能量被耦合到沿着基底的表面传播的声波。如果用于显示装置，转换器和栅的结合可提供低外形，这使得组件能够更加容易地设置在声基底和位于该基底前面的玻璃框之间。无需在基底的后表面上安装声元件，使得声基底能够形成在显示装置的前表面上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的领域涉及触摸传感器技术，并且更具体涉及声触摸传感器技术。
技术介绍
触摸传感器是用于计算机和其它电子系统的透明的或不透明的输入装置。如其名称所意味的，触摸传感器通过触摸激发，这种触摸或者来自使用者的手指，或者来自触针或某些其它装置。透明的触摸传感器，并且特别是触摸屏与显示装置例如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子体、电致发光、或其它类型的显示器一起使用以形成触摸显示器。这些触摸显示器日益增长的用于商业应用中，例如餐馆订单输入系统、工业过程控制应用、交互式博物馆展览、公共信息亭、呼机、蜂窝式电话、个人数字助理以及视频游戏。目前使用的主要触摸技术有电阻性、电容性、红外、以及声波技术。利用这些技术的触摸屏在有竞争优势的价格下提供了高标准的性能。它们都是透明装置，并且通过将触摸位置坐标发送到主计算机而对触摸产生响应。也称为超声波触摸屏的声触摸屏与这些其它的触摸技术相比具有竞争优势。这在很大程度上是由于声触摸屏应对要求有高透明度和高分辨率的触摸性能的应用的能力，而同时提供耐用的触摸表面。一般，声触摸屏包括触敏基底，声波在该基底中传播。当在基底表面上发生触摸时，这导致通过基底传播的波能量的至少一部分被吸收。使用电子电路来确定该触摸位置，以便在概念性的和非可视的添加到触摸屏上的XY坐标系中定位吸收位置。实质上，这是通过记录声波开始传播的时间以及引起声波振幅衰减的触摸发生的时间来实现的。然后可以与声波通过该基底的已知速度相结合地利用这些时间的差异来确定触摸的精确位置。通常将透明的触摸传感器并且特别是触摸屏设置到显示装置上，例如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子体、电致发光、或其它类型的显示器。可选的是，该触摸屏可以直接构造于显示装置的前表面上，从而该显示装置的表面是触敏的。后一种构造的情形是理想的，因为它在观察者和显示装置之间无需设置玻璃片或其它材料，从而提高了可视的显示亮度以及对比率。而且，免除了覆盖的玻璃并且无需改动显示装置的机架以便腾出覆盖玻璃的空间，这在经济方面具有优势。声触摸屏包括声波基底和转换器，转换器是将能量从一种形式转化成另一种形式的元件。例如，发射转换器可以从相关电子电路接收猝发音且然后发射通过基底的声波。接收转换器可以从基底接收所发射的声波并且产生发射到相关的电子电路以便用于处理的电信号。现在已知有多种类型的声变换器组件。在声触摸屏中最为普遍使用的类型有斜角转换器组件、栅式转换器组件以及边缘转换器。图1(A)示意了一种典型的斜角转换器组件10a，该组件利用了当声波斜射到具有适当的不同波速的不同介质的边界面上时发生折射的现象。基于这种原理，该斜角转换器组件10a包括楔12(例如可由塑料制成)，楔12的斜边粘结到声波基底16的前表面18上，该基底的构成材料例如玻璃不同于楔12的构成材料。该斜角转换器组件10a还包括转换器，并且具体是安装到该楔12的不同于其斜边的侧边上的压电元件14。如箭头所示意的，该压电元件14与楔12中的体波耦合，该体波以临界角即“楔角”传播，以便折射到在基底16中水平传播的波或者从该水平传播波折射。图1(B)示意了一种典型的栅式转换器组件10b，该转换器组件包括由扰动元件24构成的栅22，该扰动元件沿着基底前表面18排列成平行的条带。该栅式转换器组件10b还包括转换器，并且具体为安装到基底16的与基底前表面18相对的后表面28上的压电元件26。如箭头所示意的，该压电元件26与基底16中的体波耦合。该体波利用栅22耦合到在基底18中沿着相对的方向行进的两个水平传播波。在美国专利No.6,091,406中公开了关于栅式转换器的结构和使用的进一步的细节，该专利通过引用明确地结合在本文中。图1(C)示意了一种典型的边缘转换器10c，该转换器包括以如此方式直接安装在基底16的边缘34上的压电元件32，即使得在基底前表面18处产生具有明显能量的声波。该界面因此提供用于将压电元件32连接到基底16的机械功能以及耦合到在基底16中的水平传播波的声功能，如由箭头所示意的。在美国专利No.5,177,327中公开了关于边缘转换器的结构和使用以激发水平极化的剪切波的进一步的细节，该专利通过引用明确地结合在本文中。最终，对所使用的转换器类型进行选择将至少部分地决定于其中安装触摸屏的结构环境。例如，对转换器类型的选择可依赖于声波基底是覆盖到显示装置的前部面板上以形成单独的面板，还是直接集成到显示装置的前部面板上。转换器类型的选择还可依赖于声波基底的形状，比如该基底是弯曲的还是平坦的。例如，图2示意了一种包括显示装置52以及覆盖到显示装置52上的声波基底54的触摸显示器50。例如在典型的阴极射线管中，该显示装置52具有弯曲的前部面板56，并且该声波基底54具有对应的弯曲形状。由于声波基底54的弯曲的几何形状，在基底54和覆盖基底54的周边的玻璃框58中存在空间。在此情形，即使具有相对高的外形的斜角转换器组件10a也能在这个空间中方便地安装在基底54的前表面60上。因此，当能够或者期望在声波基底54的前表面60上安装转换器时，可以使用斜角转换器组件10a。图3示意了一种也包括显示装置72以及覆盖到显示装置72上的声波基底74的触摸显示器70。但是，例如液晶显示器、平板CRT或等离子体显示器，该显示装置72具有平坦的前部面板76，并且声波基底74也是平坦的。因此，在基底74和玻璃框58之间没有或者仅有很小的空隙。在此情形，尽管所设置的空隙很小，仍可使用栅式转换器组件10b。具有相对低外形的该转换器组件10b的栅22可在基底74的前表面80上设置在设于玻璃框58和基底74之间的很小的空隙内。压电元件26能够设置在基底74的后表面82上。该基底后表面82可以是斜角的或倾斜的以便在压电元件26和显示装置72的前部面板76之间提供间隙。在玻璃框58和声波基底的边缘之间存在可用周边空间的触摸显示器中，可在该空间中将边缘转换器10c安装到基底上。但是，对于这种应用，对竖直表面进行精细加工的要求将显著提高成本。而且，如果期望与瑞利(Rayleigh)波耦合，则边缘转换器变得更为复杂，并且因此更加的不理想。虽然当选择性的将上述转换器10结合在形成单独面板的声波基底中时，触摸屏制造商一般能够找到可行的解决方案，但是当声波基底形成显示装置的前部面板时，即显示装置自身具有触敏前部面板，则将不再是这种情形。例如，栅式转换器组件的压电元件必须设置在声波基底的后表面上-当基底形成显示装置的前部面板时无法选择。在显示装置具有平坦的触敏前部面板的情形，例如CRT或50”等离子体显示器，则难以在显示器的前表面上安装斜角转换器组件，这通常导致在玻璃框和转换器之间形成机械干扰。这种干扰可能妨碍转换器的正常运行，或者更坏的情况是，对转换器或者玻璃框造成损坏。比其中声波基底形成单独面板的情形更加困难的是，对于边缘转换器提供竖直的加工表面是非常困难的。通常，触摸屏制造商不能选择对其中封装显示装置的壳体进行改变。在制造形成显示装置的面板的触摸屏时，触摸屏制造商一般并不生产显示装置自身。而是制造商利用例如由监视器制造商提供的显示装置进行生产。因为触摸屏制造商利用新的壳体替换所提供的壳体通常是不实际本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种触摸传感器，包括：具有表面的声基底；声转换器；以及在所述基底和所述转换器之间设置的声衍射栅，该衍射栅将所述声转换器中的声能量耦合到沿着所述基底的表面传播的声波。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-6-24 10/603,5141.一种触摸传感器，包括具有表面的声基底；声转换器；以及在所述基底和所述转换器之间设置的声衍射栅，该衍射栅将所述声转换器中的声能量耦合到沿着所述基底的表面传播的声波。2.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中所述衍射栅包括平行元件的阵列。3.根据权利要求2所述的触摸传感器，其中所述元件具有等于所述声波的波长的栅距。4.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中所述衍射栅在结构上独立于所述转换器和基底。5.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中所述衍射栅在结构上与所述基底集成在一起。6.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中所述衍射栅在结构上与所述转换器集成在一起。7.根据权利要求1所述的触摸传感器，还包括另一个声转换器；以及在所述基底和所述另一个转换器之间设置的另一个声衍射栅，所述另一个衍射栅将所述另一个声转换器中的声能量耦合到所述声波。8.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中所述基底表面是基本平坦的。9.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中所述转换器包括压电元件。10.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中所述栅包括交替的齿和槽，并且通过所述齿在所述转换器和所述基底之间的耦合与通过所述槽在所述转换器和所述基底之间的耦合是大约180度异相的。11.一种触摸显示器，包括显示装置；具有表...

【专利技术属性】
技术研发人员：JC肯特，R阿德勒，CD科珀，津村昌弘，
申请(专利权)人：泰科电子有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]