无框声学触摸设备制造技术

提出了一种声学触摸设备，所述声学触摸设备包括基板，能够传播例如Rayleigh波或者Love波的表面声波。所述基板具有前表面、后表面以及在前表面和后表面之间形成的弯曲连接面。所述设备还包括至少一个声波换能器和至少一个反射阵列，声波换能器和反射阵列在所述基板的后表面的后面。声波换能器能够向反射阵列发射表面声波或者从反射阵列接收表面声波。反射阵列能够声学地耦合表面声波，以经由弯曲连接面从后表面并穿过前表面传播表面声波。根据特定的实施例，可以提供各种类型的具有边缘感应触摸功能的声学触摸设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及声学触摸传感器系统的领域，更具体地涉及一种表面声波触摸屏、触摸监视器或者触摸计算装置。
技术介绍
诸如触摸屏或者触摸监视器之类的触摸传感器系统可以用作交互式计算机系统的输入装置，所述交互式计算机系统用于诸如信息亭、计算机、餐厅订单输入系统、视频显示器或者信号指示器、移动装置等等。可以将触摸传感器系统或者触摸屏集成到计算装置，从而提供交互式触摸的计算装置，包括计算机、视频显示器或者信号指示器；或者移动装置。主导的触摸传感器技术是电阻、电容和声学的。当应用需要非常耐久的触敏表面以及所显示图像的最小光学退化时，诸如使用表面声波的超声触摸传感器之类的声学触摸传感器特别有利。存在许多类型的声学触摸传感器。例如，一种类型的声学触摸屏包括触摸基板，所述触摸基板具有沿基板的第一外围表面定位的发射机阵列，所述发射机阵列用于同时产生平行表面限制波或者板波，所述波通过所述面板直接传播至相应的检测器阵列，检测器阵列在基板的第二外围表面上与第一阵列相对地定位。将另一对换能器阵列与第一组换能器阵列成直角地设置在所述基板表面上。在某点触摸所述基板引起通过所述触摸点的波的衰减，从而使得来自两组换能器阵列的输出的解释能够表示触摸的坐标。在W094/02911 (Toda)中示出了这种类型的声学触摸位置传感器，将该专利文献合并在此作为参考。声学触摸传感器系统的另一个示例(称作Adler型声学触摸屏)通过空间地扩展信号和分析对位置加以表示的微扰的时间状况来有效地利用换能器。因此，典型的矩形触摸屏包括两组换能器，每一组均具有分别与由基板限定的物理笛卡尔坐标系统的轴对齐的不同轴。声学脉冲或者脉冲链通过一个换能器产生，作为例如窄Rayleigh波沿与反射元件阵列相交叉的轴传播，每一个反射元件成45°角并且与声波脉冲的波长的整数倍相对应的间隔开。阵列中的每一个反射元件沿与所述轴垂直的路径反射所述波的一部分、穿过适用于触摸感测的基板的前表面上的宽触摸区域至相对的反射阵列和换能器，相对的反射阵列和换能器是所述第一阵列和换能器的镜像，同时允许一部分波传播至所述阵列的下一个反射元件。镜像阵列的换能器接收由两个阵列的反射元件反射的、并且反平行地导引至发射脉冲的递增变化的波的叠加部分组成的声波。从而收集了所述声波，同时保持了对衰减的波发源的坐标位置加以表征的时间色散信息。所述传感器的有源区域中的波径具有特征时间延迟，因此可以通过确定在限制回波波形中的衰减时间来识别由触摸所述触敏区域的物体衰减的波径(wave path)。第二组阵列和换能器与第一组阵列和换能器成直角地设置，并且类似地操作。因为换能器的轴与基板的物理坐标轴相对应，回波中的衰减时间表示基板上位置的笛卡尔坐标。随后确定所述坐标，以确定所述衰减物体的二维笛卡尔坐标位置。系统基于以下原理进行操作:表面上的触摸衰减了表面处具有功率密度的表面限制波或者板波。横穿基板传播的波的衰减引起在特征时间段撞击到接收换能器上的波的相应衰减。因此，控制器只需要检测衰减的时间特性以确定坐标位置。沿两个轴顺序地进行测量以便确定笛卡尔坐标位置。还已知的是利用声波导引效应的优势来减小Adler型触摸屏中的边框宽度。参考美国专利 4，642，423 ;4，644，100 ;4，645，870 ;4，700，176 ;4，746，914 ；Re.33，151 ;以及6，636，201，每一个均合并在此作为参考。声学触摸系统的这些示例典型地具有设置在基板表面或者沿基板表面设置的大量操作元件(或者是多个换能器，或者是换能器和反射阵列)。为了防止由于暴露到环境或外部物体中导致的损坏，通过在基板前表面上的这些元件上设置框来隐藏和保护这些外围操作元件并且进行密封，使得只将所述基板表面上的有源触摸区域暴露给可能的触摸输入。这些类型的声学触摸系统还局限于只针对有源触摸区域处理触摸输入，有源触摸区域是在触摸传感器下面显示器上层的透明触摸传感器的一部分。在用于触摸系统装置的商业市场中，装置的修饰外表和这些装置的特征容量的鲁棒性和可靠性变得越来越重要。例如，已经进行了各种尝试来最小化这些装置中的触摸屏的外围上的边框尺寸。然而，触摸装置通常仍然具有在装置前表面上的边框，尽管所述边框在外形上已经减小和/或具有较薄的边框宽度。因此，需要具有一种无框声学触摸系统，其提供超过所述有源触摸区域中设置的之外的附加触摸功能特征。
技术实现思路
根据特定实施例，本专利技术提出了一种声学触摸设备。所述设备包括能够传播表面声波的基板。所述基板具有前表面、后表面以及在所述前表面和所述后表面之间形成的弯曲连接面。所述设备还包括至少一个声波换能器和至少一个反射阵列。所述声波换能器和所述反射阵列位于所述基板后表面的后面。所述声波换能器能够向所述反射阵列发射表面声波或者从所述反射阵列接收表面声波。所述反射阵列能够声学地耦合所述表面声波，以经由所述弯曲连接面从所述后表面穿过所述前表面传播表面声波。为了全面地理解本专利技术的这一实施例和其他实施例，现在参考结合附图所示的本专利技术的各种特定实施例的以下详细描述，所述附图没有按比例绘制。附图说明图1是根据本专利技术特定实施例的声学触摸传感器或触摸屏的简化截面图；图2 (a)和图2 (b)分别是根据特定实施例的声学触摸传感器的基板的正视图和后视图；图3 (a)、图3 (b)和图3 (c)是根据各种特定实施例的声学触摸传感器的基板的不同弯曲连接面的部分截面图3(d)、图3(e)和图3(f)分别是示出了在图3 (a)、图3 (b)和图3(c)的不同弯曲连接面上传播的表面声波性能的实验测量；图3(g)是利用可以用于根据本专利技术特定实施例的磨削工具17制造的声学触摸传感器的基板的不正确处理的边缘的部分截面图；图3(h)是利用可以用于根据本专利技术特定实施例的磨削工具18制造的声学触摸传感器的基板的已处理边缘的部分截面图；图3(i)和图3(j)是根据另一特定实施例的声学触摸传感器的基板的不同配置的弯曲连接面的部分截面图；图4是根据再一个特定实施例的声学触摸设备的简化截面图；图5是根据特定实施例的声学触摸设备的放大透视图；图6 (a)和图6 (b)分别是根据特定实施例的用于无框声学触摸装置的角部结构和安装方案的部分截面图和部分平面图；图6(c)示出了根据本专利技术又一个特定实施例的用于无框声学触摸传感器的另一个角部结构和安装方案的部分截面图；图6(d)是根据特定实施例作为诸如报亭系统的另一个系统的一部分提供的无框声学触摸传感器的正视图；图6(e)是根据特定实施例在作为诸如报亭系统的另一个系统的一部分嵌入安装之前所示的用于无框声学触摸传感器的密封方案的部分截面片段透视图；图6(f)示出了根据图6(e)实施例为诸如报亭系统的另一个系统的一部分来安装所示的用于无框声学触摸传感器的安装方案的部分截面片段透视图；图6(g)和图6(h)示出了根据其他特定实施例作为诸如报亭系统的另一个系统的一部分来安装所示的用于无框声学触摸装置的两个其他安装方案的部分截面片段透视图；图7是根据特定所述的具有边缘感应触摸功能的像触摸监视器那样的无框声学触摸装置的透视图；图8 (a)和图8 (b)分别是根据另一个特定实施例的声学触摸传感器的基板的正视图和后视图；图9 (a)和图9 (b)分别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.25 US 12/732,132;2011.01.24 US 13/012,5131.一种声学触摸设备，包括: 基板，能够传播表面声波，所述基板具有前表面、后表面以及在所述前表面和所述后表面之间形成的弯曲连接面；以及 至少ー个声波换能器和至少ー个反射阵列，所述声波换能器和所述反射阵列在所述基板后表面的后面，所述声波换能器能够向所述反射阵列发射表面声波或者从所述反射阵列接收表面声波，所述反射阵列能够声学地耦合所述表面声波以经由所述弯曲连接面在所述前表面和所述后表面之间传播表面声波。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述前表面包括额定接触区和所述额定接触区外部的外围区域，所述设备还包括: 控制器，基于检测到的所述表面声波的波形微扰，来确定在所述额定触摸区、所述外围区域或者所述弯曲连接面上的触摸的坐标，所述控制器与所述声波换能器电耦合； 显示器，在所述后表面后面；以及 其中所述外围区域没有被边框覆盖。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述控制器在确定所述外围区域或者所述弯曲连接面上的所述触摸的所述坐标时，产生针对所述外围区域或者所述弯曲连接面的触摸坐标数据。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述触摸坐标数据发起所述设备的边缘感应触摸功能。5.根据权利要求4所述的设备，其中所述设备配备有与所述外围区域或者所述弯曲连接面上的不同坐标相对应的多个边缘感应触摸功能。6.根据权利要求1所述的设备，还包括至少ー个分束器。7.根据权利要求6所述的设备，其中所述分束器在所述后表面的后面。8.根据权利要求1所述的设备，其中所述基板具有厚度T，所述弯曲连接面经由至少ー个弯曲部接合所述前表面和所述后表面，所述弯曲部具有范围在约T/3到约T/16之间的半ィ5 R。9.根据权利要求1所述的设备，其中所述声波换能器和所述反射阵列经由所述后表面上的声学良性层与所述后表面耦合。10.根据权利要求1所述的设备，其中所述声学良性层包括无机材料。11.根据权利要求10所述的设备，其中所述声学良性层是不透明或者半透明的。12.根据权利要求3所述的设备，其中所述声波换能器和所述反射阵列经由所述后表面上的声学良性层与所述后表面耦合，所述声学良性层提供对所述边缘触摸感应功能加以表示的图标。13.根据权利要求7所述的设备，其中所述声波换能器、所述反射阵列和所述分束器经由所述后表面上的声学良性层与所述后表面耦合。14.根据权利要求3所述的设备，其中所述边缘感应触摸功能包括通过确定发生了手势而发起的输入动作。15.根据权利要求1所述的设备，还包括: 至少ー个导电电极，设置在所述外围区域或所述弯曲连接面附近。16.根据权利要求15所述的设备，其中所述至少ー个导电电极在所述后表面的后面。17.根据权利要求16所述的设备，其中所述至少ー个导电电极包括所述反射阵列的反射元件和耦合所述反射元件的导电引线，其中所述至少ー个导电电极和所述反射元件经由所述声学良性层形成于所述后表面上。18.根据权利要求1所述的设备，还包括第二反射阵列，其中所述第二反射阵列和所述至少ー个反射阵列共享公共反射元件。19.一种声学触摸设备,包括: 基板，能够传播表面声波，所述基板具有前表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中良和，高婷，约珥·C·肯特，杰弗里·T·豪勒，丹尼尔·H·沙夫，蒂莫西·艾弗里，
申请(专利权)人：电子触控产品解决方案公司，接触板系统股份有限公司，
类型：
国别省市：