本发明专利技术涉及接触式传感器、接触式传感器系统和检测接触的方法。接触式传感器包括能够传播声波的衬底并且包括具有接触灵敏区的第一表面。第一侧壁沿着第一边缘和第一表面相交。第一边缘配置为沿着第一边缘传播第一声波。第一声波可以是一维边缘波。波转换器将第一声波转换为第二声波并且第一表面配置为传播第二声波横过接触灵敏区。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及接触式传感器，尤其是具有窄的功能边界和增加的接触敏感区域的声 音接触式传感器以及声音触摸屏。本专利技术的引言声音接触式传感器具有接触敏感区，在其上接触的存在和位置是通过对接触式传感器 衬底上的声波传输接触的影响而感知的。声音接触式传感器可以使用瑞利波(Rayleigh wave)(包括准瑞利波)、拉姆(Lamb)波或切变波，或不同类型声波的组合。附附图说明图1示出传统的声音接触式传感器(声音触摸屏1)的操作。所述触摸屏1具有 接触敏感区2，在其中确定接触的二维坐标。例如，接触敏感区2可以包括通过虚线框16界 定的区域，其表示聚光圈(bezel)lO的内部边界。第一传播换能器3a位于接触敏感区2之 外并且声学地耦合到触摸屏1的表面。换能器3a发送以声波Ila形式的声信号，其平行于 触摸屏1的顶部边缘并且一般位于触摸屏1的平面内行进。和声波Ila传输路径对准的是 部分声学反射的元件4的第一线性阵列13a，其中的每个元件部分地传输声信号并且部分 反射它们(大约90°的角度)，创建横过接触敏感区2垂直行进的若干声波(例如5a，恥和 5c)。借助增加到第一发射器3a的距离，反射元件4的间距是可变的以补偿声信号的衰减。 同时公知的是即使反射元件4是均勻间隔的，信号均衡可以通过变化反射元件4的反射强 度获得。声波5a、恥和5c在达到触摸屏1的下边缘时由部分声学反射元件4的第二线性阵 列Hb再次反射大约90°的角度(参见箭头lib)朝向第一接收换能器6a的方向。在接收 换能器6a，所述波被检测并且转换为电信号用于数据处理。同样配置的反射元件沿着触摸 屏1的左和右边缘定位。第二传播换能器北沿着左边缘产生声波12a，而部分声学反射元 件4的第三线性阵列13c创建横过接触敏感区2水平行进的若干声波(例如7a、7b和7c)。 声波7a、7b和7c沿着12b由部分声学反射元件4的第四线性阵列13d重定向朝向接收换 能器6b的方向，在那里它们被检测并且转换为电信号用于数据处理。如果接触敏感区2在位置8由诸如手指或触针的对象接触，那么声波恥和7a的 一部分能量为接触对象所吸收。产生的衰减由接收换能器6a和6b检测为声信号中的扰动 (perturbation)。借助于微处理器(未示出)数据的时间延迟分析允许确定接触位置8的坐 标。附图1的设备还可以起仅仅具有两个换能器的触摸屏的作用，其使用发射/接收换能 器方案。在附图1中由虚线表示的外壳9可以是与触摸屏1有关。外壳可以由任何合适的 材料组成，例如模制的聚合物或金属片。外壳9包括聚光圈(bezelMO，其由附图1中的虚 线16和虚线17表示，所述虚线16表示聚光圈10的内部边界，而虚线17表示聚光圈10的 外部边界。内部虚线16显示了外壳9覆盖触摸屏1的外围，隐藏发射和接收换能器、反射 元件及其它部件，但是暴露出接触敏感区2。这种配置可以防止隐藏的部件遭到污染和/或 损害，提供了美观的外观并且为定义了用户的接触敏感区。触摸屏可以包括覆盖在显示器面板上的单独的面板。所述面板一般由玻璃构成， 但是可以使用任何其它合适的衬底。显示板可以是阴极射线管(CRT)、液晶显示器(IXD)、 等离子体、电致发光、有机发光二极管(OLED)显示器或任何其它类型的显示器。如附图1所示，接触敏感区2由边界区域15包围，其中设置有反射元件4和发射 和接收换能器3a、3b、6a和6b。边界区域15宽度的减小增加了接触敏感区2。对于使用诸 如触摸屏透明的接触式传感器的接触式传感器应用，边界的宽度尤其是重要的。具有窄的 边界区域15的接触式传感器可以集成到在显示图象周围本身具有窄的边界的显示监视器 中。这种特点为一般市场趋势所需要，所述趋势为诸如监视器的设备朝着圆滑并且更加机 械紧凑的方向设计。具有窄的边界区域15的接触式传感器此外更加容易地密封并且是更 轻的，还可以具有加大的传感器区域。在触摸屏技术竞争当中，(例如声音、电容、电阻和红 外线的)声音触摸屏倾向于具有更宽的边界。通过使用波导以在边界区域集中声波来减小触摸屏边界区域是可能的，如美国专 利号6，636，201所公开的，这里将其公开的内容一并引用至此。然而，可以期望得到不需要 在接触式传感器衬底的接触表面上提供波导的替代办法。因为上述原因，具有能够容纳很窄的边界区域新的声音接触式传感器设计是合乎 需要的。专利技术概要在一个实施例中，接触式传感器包括衬底。所述衬底能够传播声波并且包括具有 接触灵敏区的第一表面。第一侧壁沿着第一边缘和第一表面相交。第一边缘配置为沿着第 一边缘传播第一声波，并且第一表面配置为横过接触灵敏区传播第二声波。波转换器将第 一声波转换为第二声波，并且第二声波以第一声波为基础。任选的，波换能器可以是相干地 散射并且模式变换第一声波为第二声波的反射阵列。在另一个实施例中，接触式传感器系统包括用于产生一维第一声波的发射器。接 触式传感器包括能够传播声波的衬底。所述衬底包括具有接触灵敏区的第一表面。第一和 第二侧壁沿着第一和第二边缘和第一表面相交。第一边缘配置为传播第一声波，并且第一 表面配置为横过接触灵敏区传播第二声波。第一转换器提供在衬底上用于将第一声波转换 为第二声波。检测器提供在所述衬底上用于检测横越接触灵敏区的至少一部分以后的第二 声波。第二声波的这种检测可以是直接或间接的。在另一个实施例中，提供一种用于检测能够传播声波的衬底的接触灵敏区上接触 的方法。衬底包括具有接触灵敏区的第一表面。衬底的第一和第二侧壁沿着第一和第二边 缘和第一表面相交。所述方法包括沿着第一侧壁传输一维第一声波。第一声波转化为第二 声波。第二声波沿着第一表面被引导通过接触灵敏区。第二声波最接近所述衬底在第二侧壁被检测。第二声波的这种检测可以是直接或间接的。在另一个实施例中，接触式传感器包括能够传播声波的衬底。所述衬底包括具有 接触灵敏区的第一表面和沿着第一边缘和第一表面相交的第一侧壁。第一边缘配置为沿 着第一边缘传播第一声波，并且第一表面配置为横过接触灵敏区传播第二声波。第二声波 以第一声波为基础。接触式传感器更进一步的包括具有形成在所述衬底上的反射元件用于 第一和第二声波之间波型转换的反射阵列。第一边缘可以形成弯曲区域。接触灵敏区具有 是平、弯曲和半球中的一个的表面。衬底可以进一步包括沿着四个边缘和第一表面相交的 四个侧壁，并且和相邻侧壁形角。换能器装配在每个角上用于产生或接收声波，而反射阵列 最接近四个边缘中的每一个安装。至少两个换能器可以装配到衬底并且用于产生或接收声 波。接触灵敏区接收具有识别接触事件位置的两个坐标的接触事件。第一和第二换能器可 以装配到衬底以产生并且接收声波用于分别检测接触灵敏区上接触事件的第一和第二坐 标。任选的，至少两个换能器可以装配到衬底，其中至少一个换能器用于产生和接收声波以 检测接触事件的坐标。换能器装配到衬底用于产生和接收整个或一部分接触灵敏区之一上 的声波。在另一个实施例中，基本上无缺陷地形成的第二侧壁沿着第二边缘和第一表面相 交。第二边缘在第二侧壁和第一表面之间形成大约90°的角度，并且第二边缘反射在横越 接触灵敏区至少一部分以后的第二声波。替代地，一个或多个反射条最接近第二边缘形成 并且互相间本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种在接触式传感器中产生或接收声边缘波的切变模式换能器，该接触式传感器具有衬底，该衬底具有含有接触区的第一表面以及沿着第一边缘和第一表面相交的第二表面，该声边缘波沿着第一边缘传播，被装配在衬底上的该切变模式换能器在第二表面上，该切变模式换能器包括：切变模式压电元件，所述切变模式压电元件在相对于Ｘ和Ｙ轴定义的第二表面的平面的方向中提供切变运动以便耦合到声边缘波；以及第一电极和第二电极，其被布置在切变模式压电元件上以提供切变模式压电元件的有效区域，所述有效区域包括声边缘波的横截面积。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·C·肯特，P·I·戈姆斯，R·阿德勒，
申请(专利权)人：泰科电子有限公司，
类型：发明
国别省市：US
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