相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2011年1月24日遞交的美國專利申請(qǐng)No.13/012,523和2010年3月25日遞交的美國專利申請(qǐng)No.12/732,132的優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聲學(xué)觸摸傳感器系統(tǒng)的領(lǐng)域，更具體地涉及一種表面聲波觸摸屏、觸摸監(jiān)視器或者觸摸計(jì)算裝置。

背景技術(shù)：

諸如觸摸屏或者觸摸監(jiān)視器之類的觸摸傳感器系統(tǒng)可以用作交互式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入裝置，所述交互式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用于諸如信息亭、計(jì)算機(jī)、餐廳訂單輸入系統(tǒng)、視頻顯示器或者信號(hào)指示器、移動(dòng)裝置等等?？梢詫⒂|摸傳感器系統(tǒng)或者觸摸屏集成到計(jì)算裝置，從而提供交互式觸摸的計(jì)算裝置，包括計(jì)算機(jī)、視頻顯示器或者信號(hào)指示器；或者移動(dòng)裝置。

主導(dǎo)的觸摸傳感器技術(shù)是電阻、電容和聲學(xué)的。當(dāng)應(yīng)用需要非常耐久的觸敏表面以及所顯示圖像的最小光學(xué)退化時(shí)，諸如使用表面聲波的超聲觸摸傳感器之類的聲學(xué)觸摸傳感器特別有利。

存在許多類型的聲學(xué)觸摸傳感器。例如，一種類型的聲學(xué)觸摸屏包括觸摸基板，所述觸摸基板具有沿基板的第一外圍表面定位的發(fā)射機(jī)陣列，所述發(fā)射機(jī)陣列用于同時(shí)產(chǎn)生平行表面限制波或者板波，所述波通過所述面板直接傳播至相應(yīng)的檢測(cè)器陣列，檢測(cè)器陣列在基板的第二外圍表面上與第一陣列相對(duì)地定位。將另一對(duì)換能器陣列與第一組換能器陣列成直角地設(shè)置在所述基板表面上。在某點(diǎn)觸摸所述基板引起通過所述觸摸點(diǎn)的波的衰減，從而使得來自兩組換能器陣列的輸出的解釋能夠表示觸摸的坐標(biāo)。在WO94/02911(Toda)中示出了這種類型的聲學(xué)觸摸位置傳感器，將該專利文獻(xiàn)合并在此作為參考。

聲學(xué)觸摸傳感器系統(tǒng)的另一個(gè)示例(稱作Adler型聲學(xué)觸摸屏)通過空間地?cái)U(kuò)展信號(hào)和分析對(duì)位置加以表示的微擾的時(shí)間狀況來有效地利用換能器。因此，典型的矩形觸摸屏包括兩組換能器，每一組均具有分別與由基板限定的物理笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)的軸對(duì)齊的不同軸。聲學(xué)脈沖或者脈沖鏈通過一個(gè)換能器產(chǎn)生，作為例如窄Rayleigh波沿與反射元件陣列相交叉的軸傳播，每一個(gè)反射元件成45°角并且與聲波脈沖的波長的整數(shù)倍相對(duì)應(yīng)的間隔開。陣列中的每一個(gè)反射元件沿與所述軸垂直的路徑反射所述波的一部分、穿過適用于觸摸感測(cè)的基板的前表面上的寬觸摸區(qū)域至相對(duì)的反射陣列和換能器，相對(duì)的反射陣列和換能器是所述第一陣列和換能器的鏡像，同時(shí)允許一部分波傳播至所述陣列的下一個(gè)反射元件。鏡像陣列的換能器接收由兩個(gè)陣列的反射元件反射的、并且反平行地導(dǎo)引至發(fā)射脈沖的遞增變化的波的疊加部分組成的聲波。從而收集了所述聲波，同時(shí)保持了對(duì)衰減的波發(fā)源的坐標(biāo)位置加以表征的時(shí)間色散信息。所述傳感器的有源區(qū)域中的波徑具有特征時(shí)間延遲，因此可以通過確定在限制回波波形中的衰減時(shí)間來識(shí)別由觸摸所述觸敏區(qū)域的物體衰減的波徑(wave path)。第二組陣列和換能器與第一組陣列和換能器成直角地設(shè)置，并且類似地操作。因?yàn)閾Q能器的軸與基板的物理坐標(biāo)軸相對(duì)應(yīng)，回波中的衰減時(shí)間表示基板上位置的笛卡爾坐標(biāo)。隨后確定所述坐標(biāo)，以確定所述衰減物體的二維笛卡爾坐標(biāo)位置。系統(tǒng)基于以下原理進(jìn)行操作：表面上的觸摸衰減了表面處具有功率密度的表面限制波或者板波。橫穿基板傳播的波的衰減引起在特征時(shí)間段撞擊到接收換能器上的波的相應(yīng)衰減。因此，控制器只需要檢測(cè)衰減的時(shí)間特性以確定坐標(biāo)位置。沿兩個(gè)軸順序地進(jìn)行測(cè)量以便確定笛卡爾坐標(biāo)位置。還已知的是利用聲波導(dǎo)引效應(yīng)的優(yōu)勢(shì)來減小Adler型觸摸屏中的邊框?qū)挾?。參考美國專?,642,423；4,644,100；4,645,870；4,700,176；4,746,914；Re.33,151；以及6,636,201，每一個(gè)均合并在此作為參考。

聲學(xué)觸摸系統(tǒng)的這些示例典型地具有設(shè)置在基板表面或者沿基板表面設(shè)置的大量操作元件(或者是多個(gè)換能器，或者是換能器和反射陣列)。為了防止由于暴露到環(huán)境或外部物體中導(dǎo)致的損壞，通過在基板前表面上的這些元件上設(shè)置框來隱藏和保護(hù)這些外圍操作元件并且進(jìn)行密封，使得只將所述基板表面上的有源觸摸區(qū)域暴露給可能的觸摸輸入。這些類型的聲學(xué)觸摸系統(tǒng)還局限于只針對(duì)有源觸摸區(qū)域處理觸摸輸入，有源觸摸區(qū)域是在觸摸傳感器下面顯示器上層的透明觸摸傳感器的一部分。

在用于觸摸系統(tǒng)裝置的商業(yè)市場中，裝置的修飾外表和這些裝置的特征容量的魯棒性和可靠性變得越來越重要。例如，已經(jīng)進(jìn)行了各種嘗試來最小化這些裝置中的觸摸屏的外圍上的邊框尺寸。然而，觸摸裝置通常仍然具有在裝置前表面上的邊框，盡管所述邊框在外形上已經(jīng)減小和/或具有較薄的邊框?qū)挾取?/p>

因此，需要具有一種無框聲學(xué)觸摸系統(tǒng)，其提供超過所述有源觸摸區(qū)域中設(shè)置的之外的附加觸摸功能特征。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)特定實(shí)施例，本發(fā)明提出了一種聲學(xué)觸摸設(shè)備。所述設(shè)備包括能夠傳播表面聲波的基板。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間形成的彎曲連接面。所述設(shè)備還包括至少一個(gè)聲波換能器和至少一個(gè)反射陣列。所述聲波換能器和所述反射陣列位于所述基板后表面的后面。所述聲波換能器能夠向所述反射陣列發(fā)射表面聲波或者從所述反射陣列接收表面聲波。所述反射陣列能夠聲學(xué)地耦合所述表面聲波，以經(jīng)由所述彎曲連接面從所述后表面穿過所述前表面?zhèn)鞑ケ砻媛暡ā?/p>

為了全面地理解本發(fā)明的這一實(shí)施例和其他實(shí)施例，現(xiàn)在參考結(jié)合附圖所示的本發(fā)明的各種特定實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，所述附圖沒有按比例繪制。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸傳感器或觸摸屏的簡化截面圖；

圖2(a)和圖2(b)分別是根據(jù)特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸傳感器的基板的正視圖和后視圖；

圖3(a)、圖3(b)和圖3(c)是根據(jù)各種特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸傳感器的基板的不同彎曲連接面的部分截面圖；

圖3(d)、圖3(e)和圖3(f)分別是示出了在圖3(a)、圖3(b)和圖3(c)的不同彎曲連接面上傳播的表面聲波性能的實(shí)驗(yàn)測(cè)量；

圖3(g)是利用可以用于根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施例的磨削工具17制造的聲學(xué)觸摸傳感器的基板的不正確處理的邊緣的部分截面圖；

圖3(h)是利用可以用于根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施例的磨削工具18制造的聲學(xué)觸摸傳感器的基板的已處理邊緣的部分截面圖；

圖3(i)和圖3(j)是根據(jù)另一特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸傳感器的基板的不同配置的彎曲連接面的部分截面圖；

圖4是根據(jù)再一個(gè)特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸設(shè)備的簡化截面圖；

圖5是根據(jù)特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸設(shè)備的放大透視圖；

圖6(a)和圖6(b)分別是根據(jù)特定實(shí)施例的用于無框聲學(xué)觸摸裝置的角部結(jié)構(gòu)和安裝方案的部分截面圖和部分平面圖；

圖6(c)示出了根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)特定實(shí)施例的用于無框聲學(xué)觸摸傳感器的另一個(gè)角部結(jié)構(gòu)和安裝方案的部分截面圖；

圖6(d)是根據(jù)特定實(shí)施例作為諸如報(bào)亭系統(tǒng)的另一個(gè)系統(tǒng)的一部分提供的無框聲學(xué)觸摸傳感器的正視圖；

圖6(e)是根據(jù)特定實(shí)施例在作為諸如報(bào)亭系統(tǒng)的另一個(gè)系統(tǒng)的一部分嵌入安裝之前所示的用于無框聲學(xué)觸摸傳感器的密封方案的部分截面片段透視圖；

圖6(f)示出了根據(jù)圖6(e)實(shí)施例為諸如報(bào)亭系統(tǒng)的另一個(gè)系統(tǒng)的一部分來安裝所示的用于無框聲學(xué)觸摸傳感器的安裝方案的部分截面片段透視圖；

圖6(g)和圖6(h)示出了根據(jù)其他特定實(shí)施例作為諸如報(bào)亭系統(tǒng)的另一個(gè)系統(tǒng)的一部分來安裝所示的用于無框聲學(xué)觸摸裝置的兩個(gè)其他安裝方案的部分截面片段透視圖；

圖7是根據(jù)特定所述的具有邊緣感應(yīng)觸摸功能的像觸摸監(jiān)視器那樣的無框聲學(xué)觸摸裝置的透視圖；

圖8(a)和圖8(b)分別是根據(jù)另一個(gè)特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸傳感器的基板的正視圖和后視圖；

圖9(a)和圖9(b)分別是根據(jù)再一個(gè)特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸傳感器的基板的正視圖和后視圖；

圖10(a)和圖10(b)分別是根據(jù)又一個(gè)特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸傳感器的基板的正視圖和后視圖；

圖11(a)和圖11(c)以及圖11(b)和圖11(d)分別是根據(jù)再一個(gè)特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸傳感器的基板的正視圖和后視圖；

圖12(a)和圖12(b)分別是根據(jù)再一個(gè)特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸傳感器的基板的正視圖和后視圖；

圖12(c)是根據(jù)與圖12(a)和12(b)相關(guān)聯(lián)的特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸傳感器的基本的后表面的角部處的放大部分平面圖；以及

圖13是繪制了根據(jù)特定示例的聲學(xué)觸摸傳感器的波速與聲學(xué)良性層的厚度關(guān)系的曲線。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出了一種觸摸傳感器設(shè)備，所述觸摸傳感器設(shè)備可以是觸摸屏或者其他觸摸傳感器或者觸摸裝置(例如觸摸計(jì)算機(jī)、觸摸顯示器或信號(hào)指示器或者移動(dòng)裝置)，其中將例如壓電元件之類的聲學(xué)換能器用于產(chǎn)生“表面聲波”，這里所述表面聲波用于表示Rayleigh波、Love波或者其他表面限制聲波。

由于限制到觸摸表面的事實(shí)，Rayleigh波將有用的功率密度保持在接觸表面。Rayleigh波是一種具有垂直波分量和橫波分量的波，基板質(zhì)點(diǎn)在包括波傳播軸在內(nèi)的垂直平面內(nèi)沿橢圓路徑移動(dòng)，并且波能量隨著在基板中深度的增加而減小。切應(yīng)力和壓應(yīng)力/張應(yīng)力與Rayleigh波相關(guān)聯(lián)。數(shù)學(xué)上講，Rayleigh波只存在于半無限介質(zhì)中。在有限厚度的可實(shí)現(xiàn)基板中，可以將所得到的波更精確地稱作準(zhǔn)Rayleigh波。這里應(yīng)該理解的是Rayleigh波只存在于理論中，因此提到Rayleigh波表示準(zhǔn)Rayleigh波。出于工程目的，厚度為3或4個(gè)Rayleigh波長的基板足夠支持在觸摸傳感器設(shè)計(jì)感興趣的距離上的Rayleigh波傳播。

與Rayleigh波一樣，Love波是“表面限制波”，即由一個(gè)表面限制或者導(dǎo)引、并且不會(huì)受到基板其他表面影響的波，假設(shè)基板足夠厚。與Rayleigh波相反，Love波的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)是水平的，即與觸摸表面平行并且與傳播方向垂直。只有切應(yīng)力與Love波相關(guān)聯(lián)。

出于描述的目的，根據(jù)特定實(shí)施例討論了使用Rayleigh波的Adler型聲學(xué)觸摸傳感器。然而應(yīng)該理解的是非Adler型聲學(xué)觸摸傳感器或者使用包括Love波在內(nèi)的其他類型表面聲波的聲學(xué)觸摸傳感器可以用于其他實(shí)施例。

圖1是聲學(xué)觸摸傳感器或觸摸屏的簡化截面圖。圖2(a)和圖2(b)分別是根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸傳感器的基板5的正視圖和后視圖。在作為聲學(xué)觸摸傳感器的前表面10的正視圖的圖2(a)中，以虛線示出了換能器35以提供圖2(b)的參考框，圖2(b)是以實(shí)線示出了換能器35的聲學(xué)觸摸傳感器的后表面15的平面圖。為了提供另外的參考框架，在圖2(a)和2(b)中示出了X-Y坐標(biāo)軸。

如圖1中所示，觸摸傳感器1包括基板5，基板5具有前表面10、后表面15和用于接合前表面10和后表面15的外圍區(qū)域14的彎曲連接面20。下面結(jié)合圖3(a)-3(f)進(jìn)一步描述彎曲連接面20。前表面10具有額定觸摸區(qū)13，在額定觸摸區(qū)上對(duì)象30產(chǎn)生接觸以根據(jù)在后表面15后面設(shè)置的顯示器上顯示的圖形用戶界面來提供輸入。這里將額定接觸區(qū)13定義為作為所述前表面10的內(nèi)部部分的那部分前表面10，通常將所述內(nèi)部部分看作是用于傳統(tǒng)表面聲波觸摸傳感器的有源觸摸區(qū)域，典型地沒有被邊框覆蓋。額定接觸區(qū)13用圖2(a)中的虛線所示，外圍區(qū)域14是額定觸摸區(qū)13外部的那部分前表面10。在傳統(tǒng)的表面聲波觸摸傳感器中，前表面10上的外圍區(qū)域被所述邊框覆蓋。在圖1中將對(duì)象30看作是手指，但是應(yīng)該理解的是根據(jù)一些特定實(shí)施例，由聲波感測(cè)的觸摸可以包括直接或者間接通過蓋板或者抗反射涂層按壓前表面的筆。聲學(xué)換能器35和反射元件陣列40設(shè)置在后表面15上。

根據(jù)特定實(shí)施例，觸摸傳感器1是通常放置在顯示裝置前表面的矩形觸摸屏，其面對(duì)后表面15。觸摸屏典型地與具有多種功能的控制系統(tǒng)(未示出)相關(guān)聯(lián)。首先，產(chǎn)生電信號(hào)，所述電信號(hào)激勵(lì)換能器產(chǎn)生隨后形成波集合的表面聲波。換能器然后接收所述波的集合，并且將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。接收電信號(hào)，在低電平控制系統(tǒng)中保留了具有相對(duì)高數(shù)據(jù)率的重要信息。在許多實(shí)施例中，不需要捕獲在接收的信號(hào)中包含的相位信息。因此，控制器和/或處理器經(jīng)由布線或引線與觸摸傳感器1的各種換能器相耦合，以控制所述表面聲波的發(fā)射和接收，并且處理表的波形微擾以便檢測(cè)觸摸坐標(biāo)和位置信息。如這里所使用的控制器意思是典型地包括微處理器在內(nèi)的電子裝置，微處理器具有固件和模擬電子裝置以產(chǎn)生機(jī)理信號(hào)、并且接收從所述觸摸屏返回的信號(hào)。控制器和/或處理器將觸摸坐標(biāo)和位置信息映射至顯示器中所示的用戶界面的適當(dāng)控制動(dòng)作。

下面結(jié)合圖1、2(a)和2(b)以及其他圖進(jìn)一步描述根據(jù)特定實(shí)施例的本發(fā)明的一般結(jié)構(gòu)和操作。

根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例，可以將基板形成為具有矩形形狀或非矩形形狀的平板，例如六邊形板。在一些實(shí)施例中，傳播基板5由平板或者低曲率面板組成。替代地，基板可以沿一個(gè)或兩個(gè)軸彎曲成圓柱、球面或橢球面或者截面，或者可以具有其他結(jié)構(gòu)。根據(jù)其他特定實(shí)施例，大實(shí)心角球形和完全圓柱體基板也是可能的，其中基板5的前表面10和后表面15是彎曲而不是平面或平坦的。其他實(shí)施例可以提供沿中心裁切的基板5(例如圓環(huán)或框形結(jié)構(gòu))，在內(nèi)沿和外沿上具有彎曲連接面20。例如，多邊形觸摸傳感器可以在每一個(gè)側(cè)配置有的反射陣列以及每一個(gè)頂點(diǎn)處的換能器。本發(fā)明不必局限于標(biāo)準(zhǔn)矩形傳感器幾何形狀。應(yīng)該注意的是出于該應(yīng)用的目的，基板不必是單片結(jié)構(gòu)，而是可以是同質(zhì)或不同質(zhì)元件的聲學(xué)耦合結(jié)合(例如，利用Love波，可以使用具有內(nèi)部材料和外部材料的復(fù)合基板，內(nèi)部材料和外部材料具有不同的密度)。從發(fā)射換能器到接收換能器的聲學(xué)路徑可以可選地通過作為制造工藝的一部分而結(jié)合在一起的基板區(qū)域。

基板5用作具有其上可以傳播表面聲波的表面的傳播介質(zhì)。盡管傳播介質(zhì)的種類沒有特別地限制，采用其中表面聲波(具體是超聲表面聲波)可以傳播的面板。面板的顯示區(qū)域包括可觸摸坐標(biāo)輸入范圍，并且通常形成為與上述實(shí)施例相同的橫向?qū)ΨQ形狀，具體地，線性對(duì)稱形狀(具體地，矩形形狀)。根據(jù)特定實(shí)施例，構(gòu)建為面板的傳播介質(zhì)基板5通常具有透明性以使設(shè)置在觸摸面板下面的顯示器可見。

優(yōu)選的，傳播介質(zhì)是透明的并且是各向同性的。根據(jù)各種實(shí)施例，對(duì)于觸摸屏或者觸摸監(jiān)視器或者觸摸計(jì)算機(jī)型裝置，用于形成基板的適當(dāng)玻璃包括堿石灰玻璃；含硼玻璃(例如硼硅酸玻璃)；含鋇、鍶、鋯、鉛玻璃；以及冕玻璃。根據(jù)一些實(shí)施例，優(yōu)選透明基板的示例可以是來自Schott的270^TM玻璃、來自Asahi玻璃有限公司的PD200玻璃或者具有低損耗表面聲波傳播的任意玻璃，其結(jié)果是更好的信號(hào)。

對(duì)于不能用作觸摸屏的觸摸傳感器的其他實(shí)施例(例如，電白板應(yīng)用或者觸摸墊)，可以采用具有可接受聲學(xué)損耗的其他不透明基板材料，包括但是不局限于鋁和鋼。有利地，可以用具有相對(duì)緩慢聲學(xué)相位傳播速度的琺瑯來涂覆鋁和一些其他金屬，從而支持在前表面10上具有(相對(duì)于水平剪切板波模式)高觸摸靈敏度的Love波。在一定條件下，合適的基板5也可以由低聲學(xué)損耗聚合物構(gòu)成。合適的基板也可以由具有不同類聲學(xué)性質(zhì)的層壓或其他基板形成。層壓可以有利地支持在前表面10上集中的聲波能量的Love波傳播，例如硼硅酸鹽玻璃或者Schott B270^TM和堿石灰玻璃的層壓；或者鋁上的琺瑯。

各種類型的換能器可以用于本發(fā)明。換能器是一種將能量從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式的物理元件或者元件的集合。這包括在聲學(xué)波模式之間的轉(zhuǎn)換或者在電能和聲學(xué)能之間的轉(zhuǎn)換。形成聲學(xué)換能器一部分的聲學(xué)發(fā)射或感應(yīng)結(jié)構(gòu)典型地是壓電元件，但是不局限于此。例如，電聲換能器、光聲換能器、磁聲換能器、聲聲換能器(將一種聲波模式轉(zhuǎn)換為另一種聲波模式)以及熱聲換能器可用并且可以被使用。優(yōu)選地，可以將超聲楔形換能器設(shè)置在后表面15上，用于發(fā)射和接收Rayleigh波或者Love波。諸如梳狀電極換能器之類的壓電換能器可以用于一些實(shí)施例中以通過安裝在基板5的后表面15上形成的陶瓷元件或者金屬電極的平坦表面來聲學(xué)地耦合至后表面15，所述梳狀電極換能器由具有在表面上形成的導(dǎo)體的矩形棱鏡壓電陶瓷構(gòu)成。所選擇的換能器應(yīng)該發(fā)射足夠數(shù)量的表面聲波，足以檢測(cè)到接收的波以及與具體尺寸的具體基板上的觸摸相關(guān)聯(lián)的微擾，并且探知坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

反射元件的陣列40具有矩形間隔或間隔增量，可以衍射或者散射表面聲波。已知的Adler型觸摸傳感器設(shè)計(jì)采用反射陣列來按照預(yù)定的角度相干地反射聲波，其中入射角等于反射角。反射陣列元件通常形成為彼此平行，并且反射構(gòu)件或每一個(gè)反射陣列元件的角度通常與X-軸或Y-軸近似45°，以便沿X-軸和Y-軸傳播表面聲波，例如Rayleigh型波。根據(jù)本發(fā)明，后表面15上的反射陣列40具有反射元件，所述反射元件形成為當(dāng)從發(fā)射換能器發(fā)送這些波時(shí)，將聲波朝著彎曲連接面20外面導(dǎo)引；以及收集來自彎曲連接面20朝著接收換能器的表面聲波。如從合并在此作為參考的美國專利5,591,945中已知，反射陣列元件也可以按照其他角度傾斜以產(chǎn)生用于觸摸屏的非矩形波徑，或者以在入射波和反射波(例如準(zhǔn)Rayleigh波到Love波)之間實(shí)現(xiàn)模式轉(zhuǎn)換。

可以按照多種方式形成反射陣列，例如金屬基板的印刷、刻蝕、沖壓或者用于聚合物基板的鑄模整形。已知的反射陣列通常由絲網(wǎng)印刷到堿石灰玻璃片或者其他基底材料上的玻璃粉構(gòu)成，通過懸浮工藝形成，并且在爐中固化以形成升高的玻璃遮斷物的回紋狀表面。這些遮斷物典型地具有在聲學(xué)波長的1％量級(jí)的高度或深度，因此只會(huì)部分地反射聲學(xué)能量。為了在接收換能器處提供相等的聲學(xué)功率，可以隨著與發(fā)射換能器的距離增加而減小反射元件的間距，或者可以更改反射元件的聲學(xué)透射率和反射率的平衡，允許隨著與發(fā)射換能器的距離增加而增大反射率。由于將觸摸傳感器通常放置于顯示裝置的前表面，并且由于反射陣列通常是光學(xué)可見的，通常將反射陣列放置于所述基板前表面的外圍、額定觸摸區(qū)域的外部，并且在邊框下面隱藏和保護(hù)。然而，利用本發(fā)明，反射陣列40形成于基板5的后表面15上，而基板5的前表面10不需要在其外圍有任何保護(hù)邊框。

參考圖2(a)和2(b)，本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例提供了一種Adler型觸摸屏系統(tǒng)，其采用換能器35來將壓電元件耦合至基板中的感測(cè)波。因此，觸摸傳感器1提供了一種坐標(biāo)輸入裝置系統(tǒng)，包括具有橫向?qū)ΨQ顯示區(qū)域的基板5，表面聲波可以在基板上傳播。像典型的四換能器Adler系統(tǒng)那樣，分別針對(duì)X軸和Y軸提供兩對(duì)換能器35，但是代替位于前表面10上，換能器35位于基板35的后表面15上。具體地，發(fā)射換能器35a放置于Y軸發(fā)射區(qū)域中，以及發(fā)射換能器35b放置于X軸發(fā)射區(qū)域中，其中發(fā)射區(qū)域位于基板5的后表面15上。放置于與后表面15上的Y軸反射區(qū)域相對(duì)的Y軸接收區(qū)域中的接收換能器35c用于檢測(cè)在前表面10上的觸摸的Y坐標(biāo)。放置于與后表面15上的X軸發(fā)射區(qū)域相對(duì)的X軸接收區(qū)域中的接收換能器35d用于檢測(cè)前表面10上的觸摸的X坐標(biāo)。也就是說，發(fā)射換能器35a和接收換能器35c用于檢測(cè)Y坐標(biāo)的觸摸位置，而發(fā)射換能器35b和接收換能器35d用于檢測(cè)X坐標(biāo)的觸摸位置。每一個(gè)換能器35可以對(duì)稱地發(fā)射或接收聲波。將兩個(gè)換能器對(duì)按照直角設(shè)置以定義坐標(biāo)系統(tǒng)。

觸摸傳感器還包括一對(duì)Y軸反射陣列40a和40b以及一對(duì)X軸反射陣列40c和40d，代替位于前表面10上，反射陣列40位于基板50的后表面15上。通常，表面聲波從發(fā)射換能器沿其上在面板邊緣附近設(shè)置了反射陣列的軸傳播?？蛇x地，聲學(xué)波導(dǎo)效應(yīng)可以用于減小反射陣列的寬度。反射陣列的元件每一個(gè)均將聲波的一部分與穿過面板傳播的感測(cè)波相耦合，并且向陣列中的相鄰元件透射一部分，從而將來自整個(gè)觸敏區(qū)域的色散感測(cè)波耦合到窄的聲學(xué)波束，所述窄的聲學(xué)波束耦合至換能器。通常，系統(tǒng)通過發(fā)射聲波換能器35發(fā)射脈沖形式的短時(shí)間超聲波信號(hào)，并且接收陣列40對(duì)所發(fā)射的信號(hào)從彎曲連接面20周圍的后表面15向外分散、穿過具有額定觸摸區(qū)域13的前表面、在相對(duì)的彎曲連接面20周圍向內(nèi)分散回后表面15、并且通過反射陣列40至接收聲波換能器35。反射陣列40a和40c用作聲波分散器，而反射陣列40b和40d用作聲波收集器。系統(tǒng)控制器以時(shí)間為基準(zhǔn)分析接收的信號(hào)，以檢測(cè)在前表面上的額定觸摸區(qū)域13內(nèi)的觸摸(發(fā)生在圖2(a)所述的傳播路徑交叉的地方)所表示的坐標(biāo)。圖2(a)和圖2(b)的特定實(shí)施例提供了使用表面聲波的XY觸摸傳感器。

具體地，表面聲波從發(fā)射換能器35a沿負(fù)(-)Y軸方向傳播，沿負(fù)Y軸在基板5的后表面外圍邊緣附近設(shè)置了反射陣列40a。如對(duì)圖2(a)和圖2(b)中的感測(cè)波傳播路徑加以表示的實(shí)線箭頭所示，反射陣列40a的元件每一個(gè)均將聲波的一部分與感測(cè)波相耦合或者反射：從反射陣列40a沿著負(fù)(-)X軸方向朝著基板的最近連接面20向外傳播并且在其周圍傳播、沿正(+)X軸方向穿過前表面?zhèn)鞑?、沿?fù)(-)X軸方向朝著后表面15上的反射陣列40b的相對(duì)彎曲連接面20傳播并且在其周圍傳播、并且沿正(+)X軸方向沿著反射陣列40b傳播至接收換能器35c。反射陣列40a和40b的元件還分別將聲波的一部分發(fā)射至陣列40a和40b的相鄰元件。類似地，表面聲波從發(fā)射換能器35b沿負(fù)(-)X軸方向傳播，沿負(fù)Y軸將反射陣列40c設(shè)置在基板5的后表面15的外圍邊緣附近。如對(duì)圖2(a)和2(b)中的感測(cè)波傳播路徑加以表示的由實(shí)線箭頭所示，反射陣列40c的元件每一個(gè)均將聲波的一部分與感測(cè)波相耦合或者反射：從反射陣列40c沿著負(fù)(-)Y軸方向朝著基板的最近連接面20向外傳播并且在其周圍傳播、沿正(+)Y軸方向穿過前表面?zhèn)鞑?、沿?fù)(-)Y軸方向朝著后表面15上的反射陣列40d的相對(duì)彎曲連接面20傳播并且在其周圍傳播、并且沿正(+)X軸方向沿著反射陣列40Db傳播至接收換能器35c。

結(jié)合圖3(a)、圖3(b)和圖3(c)更加詳細(xì)地描述彎曲連接面20周圍的表面聲波的傳播，圖3(a)、圖3(b)和圖3(c)是根據(jù)本發(fā)明各種特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸傳感器的基板的不同彎曲的邊緣連接面的部分截面圖。合并在此作為參考的美國專利6,567,077描述了一種傳播介質(zhì)基板的斜切或鉸接端或角面(聲波方向改變部分)，使得聲波可以轉(zhuǎn)向并且從傳播介質(zhì)的前表面?zhèn)鞑ブ梁蟊砻?，或者通過斜切部分從傳播介質(zhì)的后表面?zhèn)鞑ブ燎氨砻?。如在美國專?,567,077的圖1和圖2中所示，在球形傳播介質(zhì)上傳播的表面聲波等與通過對(duì)沿包括球形中心在內(nèi)的平面裁切球形得到的界面的輪廓相對(duì)應(yīng)，并且在這種柱形傳播介質(zhì)的表面上傳播的這種波在傳播介質(zhì)的表面上螺旋形地傳播。因此，聲波能夠通過傳播介質(zhì)的彎曲表面幾乎無損耗的傳播來改變方向。美國專利6,567,077的圖3和圖4說明了斜切以形成具有半徑R的半球形截面的傳播介質(zhì)的修圓外圍邊緣部分。

圖3(a)說明了具有基板5的厚度T一半的半徑R的傳播介質(zhì)或基板5的修圓部分，與美國專利6,567,077的圖4所示的半球形截面類似。利用具有半徑R的半球形截面，當(dāng)假設(shè)T是五個(gè)Rayleigh波波長λ時(shí)，傳播介質(zhì)的修圓部分的長度b等于R，等于T/2。然而，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)確定半球形截面不是必要的，用于實(shí)現(xiàn)在沒有可察覺損耗的情況下改變?cè)诖┻^傳播介質(zhì)的彎曲表面?zhèn)鞑サ谋砻媛暡ǖ姆较颉Ｈ缭趫D3(b)中所示，對(duì)基板5的頂部和底部尖銳邊緣修圓使得彎曲表面20的相應(yīng)半徑R是約T/4，其結(jié)果是基板5的表面20具有明顯小于針對(duì)半球形截面的長度b的長度b。此外，如圖3(c)中所示，即使修改基板5的頂部和底部尖銳邊緣，使得彎曲表面20的相應(yīng)半徑R是約T/8，其結(jié)果是基板5的表面20具有甚至小于圖3(a)和圖3(b)的長度b的長度b。

本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)示出了：當(dāng)R(或b)漸增地接近T/2(或者對(duì)于T＝5λ時(shí)的5λ/2)時(shí)，彎曲表面20對(duì)于表面聲波傳播略微更好；但是當(dāng)R(或b)漸減地接近T/8并且保持遠(yuǎn)大于表面聲波的波長時(shí)，觸摸傳感器的邊界區(qū)域如所需地變小。因此，進(jìn)行這些期望和成本因素考慮的折衷，并且對(duì)于特定的優(yōu)選實(shí)施例，已經(jīng)將R選擇為是約T/4至約T/8。應(yīng)該理解的是，半徑R可以小于T/8，只要存在足夠的接收信號(hào)并且滿足其他設(shè)計(jì)限制。當(dāng)將鋁類似于玻璃用作表面波傳播的基板時(shí)，本發(fā)明的發(fā)明人對(duì)于具有不同邊緣曲率半徑和約3mm厚度(T)的彎曲連接面20的鋁基板執(zhí)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量。實(shí)驗(yàn)使用具有約3mm寬的陶瓷壓電元件(在PZT相關(guān)壓電陶瓷的族中，并且具有在5.53MHz的基頻諧振)的聲波楔形換能器。激勵(lì)發(fā)射換能器以發(fā)射表面聲波，穿過基板的前表面?zhèn)鞑ァ⒊幕宓木哂邪霃絉彎曲連接面或者在其周圍傳播、然后傳播穿過基板的后表面來通過接收換能器進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于向發(fā)射換能器施加的5.53MHz頻率的給定激勵(lì)電壓，在接收換能器處的接收信號(hào)在相關(guān)的延遲時(shí)間下測(cè)量的信號(hào)的幅度對(duì)于不同的半徑不會(huì)可觀地改變，如與圖3(d)(其中半徑R＝T/2)相比較的在圖3(e)(其中半徑R＝T/4)和圖3(f)(其中半徑R＝T/8)中所示的。這些測(cè)量示出了在期待的延遲時(shí)間(所述期待的接收信號(hào)在約17至約25微秒的延遲時(shí)間之后到達(dá))下測(cè)量的接收信號(hào)的幅度對(duì)于給定的激勵(lì)不會(huì)可觀地改變。接收信號(hào)任一側(cè)上的其他波形只是基于在測(cè)試系統(tǒng)中發(fā)生基板中的其他非故意和外來波或者模式傳播的假象。

對(duì)于具有范圍在約T/4至約T/8的R的彎曲連接面20，本發(fā)明的發(fā)明人對(duì)于鋁傳播材料的實(shí)驗(yàn)提出了對(duì)于玻璃傳播基板上的表面聲波傳輸，只有當(dāng)不存在“扭曲”或急劇傾斜的邊緣時(shí)較小的R是可接受的。對(duì)于玻璃賣主來說，“修圓邊緣”玻璃基板典型地仍然具有扭曲。如結(jié)合美國專利5，739，479的圖9中所示的公式所述，針對(duì)單片堿石灰玻璃基板的斜切表面和有源觸摸表面之間16°的斜切角度θ導(dǎo)致在聲學(xué)路徑上明顯小于6dB的信號(hào)損耗。對(duì)于單片堿石灰玻璃基板的斜切表面和有源觸摸表面之間25°的斜切角度θ示出了在聲學(xué)路徑上約8dB的測(cè)量信號(hào)損耗。從25°斜切數(shù)據(jù)的二次外推暗示了對(duì)于33度的斜切角度θ的14dB的信號(hào)損耗。在特定的實(shí)施例中，任何扭曲都應(yīng)該具有小于約10°的斜切角度θ以對(duì)于在整個(gè)聲學(xué)路徑上具有四個(gè)扭曲(對(duì)于基板5的相對(duì)側(cè)上的每一個(gè)彎曲部分20均有兩個(gè))而言具有小于3dB的損耗。

可以通過將玻璃研磨成所需輪廓、然后可選地進(jìn)行拋光以獲得針對(duì)特定實(shí)施例的所需平滑輪廓來實(shí)現(xiàn)玻璃基板的尖銳斜切邊緣的修圓。根據(jù)一些實(shí)施例，可以最小化或者避免包括例如圖3(g)所示臺(tái)階16在內(nèi)的扭曲。當(dāng)使用具有所需半徑R的研磨工具17(示出了其截面)并且基板5在與工具17對(duì)齊時(shí)具有偏移和/或在不同基板5的厚度之間存在變化時(shí)，可以產(chǎn)生這種扭曲或臺(tái)階。根據(jù)一些實(shí)施例，可以最小化或者避免在觸摸基板邊緣上的這種扭曲或者尖銳的斜切邊緣，其可能不希望地產(chǎn)生聲波寄生信號(hào)。寄生信號(hào)(例如可以源自于表面聲波和板波或者其他波模式之間的轉(zhuǎn)換)可能不希望地導(dǎo)致觸摸傳感器似乎檢測(cè)到并非真實(shí)觸摸的“幽靈”觸摸、或者測(cè)量到失真的坐標(biāo)，并且根據(jù)這些特定實(shí)施例應(yīng)該最小化這些寄生效應(yīng)。在圖3(g)中，將配置有例如R＝T/3的研磨工具17用于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(“CNC”)研磨機(jī)器。甚至當(dāng)(由于所述偏移或者基板厚度變化產(chǎn)生的)所述臺(tái)階在大約是表面聲波波長量級(jí)時(shí)，臺(tái)階16也導(dǎo)致了不希望的寄生信號(hào)(來自于板波)。為了對(duì)于基板厚度中的這種變化和/或基板與所使用的研磨工具之間的偏移提供更好的容差，可以使用如圖3(h)所示的改進(jìn)研磨工具18，所述改進(jìn)的研磨工具18具有例如R＝T/6和具有圓錐角d的寬口，在一些實(shí)施例中圓錐角的范圍在約10至12°之間，在其他特定實(shí)施例中是具有約3至5°圓錐角的R＝T/3的寬口。圖3(h)示出了當(dāng)基板5沒有與工具偏移而是按照所需對(duì)準(zhǔn)時(shí)使用工具18制造的基板5的彎曲邊緣輪廓；圖3(i)示出了當(dāng)基板5與工具18偏移時(shí)使用具有R＝T/6的工具18制造的基板5的彎曲邊緣輪廓；以及圖3(j)示出了基板5與工具17’偏移時(shí)，使用研磨工具17’(與圖3(g)所示的工具17類似，但是例如R＝T/3、具有角度α的圓錐開口)制造的基板5的彎曲邊緣輪廓。盡管對(duì)于其中頻率是約5.53MHz的特定實(shí)施例，對(duì)于約3mm的基板厚度使用具有4°圓錐角和R＝T/3的研磨工具是最理想的(但是對(duì)于相同基板厚度具有12°圓錐角和R＝T/6的研磨工具具有不希望的寄生效應(yīng))，許多因素影響寄生信號(hào)的強(qiáng)度和可接受電平，因此對(duì)于一些應(yīng)用使用12°圓錐角和R＝T/6的研磨工具是可接受的。依賴于實(shí)現(xiàn)的對(duì)準(zhǔn)或者現(xiàn)有的容差，基板5的前表面10和后表面15經(jīng)由可以包括平坦部分的至少一個(gè)彎曲連接面相耦合，例如所述彎曲連接面位于前表面10和后表面15之間(根據(jù)特定的實(shí)施例，所述平坦部分和所述前表面10之間的角度小于5°)、在兩個(gè)相應(yīng)的彎曲部分之間和/或在后表面15和彎曲部分之間(根據(jù)特定的實(shí)施例，在所述平坦部分和所述前表面10之間的角度小于5°)。當(dāng)然，所示示例可以與具有特定基板厚度的相同基板具有一些制造厚度變動(dòng)時(shí)的情況類似。如上所述的邊緣可以可選地進(jìn)行拋光以平滑。根據(jù)其他實(shí)施例，對(duì)基板的尖銳邊緣進(jìn)行修圓的其他方法可以包括塑性鑄模、玻璃鑄?；蛘咪X鑄模。

應(yīng)該理解，彎曲連接面20可以是諸如圖3(a)-3(c)或圖3(h)-3(j)所示的各種截面輪廓，并且所述彎曲連接面20包括半徑R的至少一個(gè)彎曲部分。圖3(b)-3(c)說明了具有通過直線部分耦合的兩個(gè)對(duì)稱彎曲部分(每一個(gè)均具有相同的半徑)的彎曲連接面20的示例，但是利用本發(fā)明的其他實(shí)施例，彎曲連接面20可以具有通過直線部分耦合的兩個(gè)不對(duì)稱彎曲的部分(具有不同的R值)。圖3(h)-(j)是如上所述根據(jù)另外特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸傳感器的基板的不同配置的彎曲連接面的部分截面圖。當(dāng)然，圖3(a)-3(c)和3(h)-3(j)中的視圖并非是窮舉的，而是提供基板彎曲邊緣輪廓的示例。另外，圖3(g)、3(h)等中的半徑R可以由圓弧的半徑到與連續(xù)變化曲率曲線的正切圓的最小半徑來概括得到。以上已經(jīng)假設(shè)觸摸基板厚度T是約5個(gè)Rayleigh波波長λ，因?yàn)槠湓诖蠖鄶?shù)商用產(chǎn)品設(shè)計(jì)中是典型的，使得可以將諸如R＝T/3之類的表達(dá)式重新表達(dá)為R＝5λ/3。類似地，可以將表達(dá)式R＝T/6重新表達(dá)為R＝5λ/6。當(dāng)然，可以針對(duì)不同于5個(gè)銳利波長的基板厚度來修改所述表達(dá)式。例如，對(duì)于5.4λ厚的玻璃的R＝T/2的邊緣修圓半徑已經(jīng)觀察到了良好的寄生效應(yīng)抑制效應(yīng)。對(duì)于5.4λ厚的玻璃，也可以將這種邊緣修圓半徑表達(dá)為R＝2.7λ。盡管對(duì)于聲學(xué)原因沒有要求，市場對(duì)于更厚(且淬火的)玻璃基板構(gòu)建的SAW觸摸屏感興趣，例如具有約11λ厚的玻璃的Tyco Electronics的Secure Touch^TM產(chǎn)品；可以利用良好寄生波抑制效應(yīng)的半徑R＝2.7λ的修圓邊緣來實(shí)現(xiàn)這些產(chǎn)品的無框變體。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的各種特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸傳感器裝置50(也稱作觸摸裝置50)的簡化截面圖，所述觸摸裝置可以是觸摸監(jiān)視器、觸摸計(jì)算機(jī)、觸摸視頻顯示器或信號(hào)指示器或者觸摸移動(dòng)裝置。與圖1的觸摸傳感器1類似，觸摸裝置50包括基板5，基板5具有前表面、后表面15以及將前表面和后表面15的外圍區(qū)域14接合在一起的彎曲表面20。前表面10具有額定觸摸區(qū)域13，前表面的內(nèi)部部分，在所述額定觸摸區(qū)上物體30產(chǎn)生接觸以根據(jù)與后表面15耦合的顯示器25(如圖4所示)上顯示的圖形用戶界面來提供輸入。根據(jù)特定實(shí)施例，顯示器25可以可選地結(jié)合到后表面15，但是在其他實(shí)施例中顯示器25不接觸后表面15，而只是設(shè)置在基板5的下面并且通過外殼55和粘合劑相對(duì)于基板5保持穩(wěn)定。圖4還示出了包括作為盒體69的觸摸控制器(如下面詳細(xì)描述的)在內(nèi)的電子裝置，所述盒體具有與布線和/或纜線(未示出)相連的引線。將額定觸摸區(qū)域13定義為圖2(a)中虛線內(nèi)的那部分前表面10，并且外圍區(qū)域14是額定觸摸區(qū)域13外部的那部分前表面10。對(duì)象30在圖4中可以看出是手指，但是應(yīng)該理解的是根據(jù)一些特定實(shí)施例，由聲波感測(cè)的觸摸可以包括直接或者間接通過蓋板(將所述蓋板設(shè)置為覆蓋用于聲學(xué)感測(cè)波傳播路徑的基板5的那些表面)或者抗反射涂層按壓抵靠在前表面上的筆。

根據(jù)特定實(shí)施例的本發(fā)明的觸摸方面的一般結(jié)構(gòu)和操作與結(jié)合圖1、2(a)和2(b)如上所述的那些類似，現(xiàn)在將描述其差異。

根據(jù)這一特定實(shí)施例，聲學(xué)換能器35和反射元件陣列40經(jīng)由聲學(xué)良性層60耦合至后表面15。出于描述的目的，“聲學(xué)良性”材料是一種傳播表面聲波而不會(huì)迅速衰減的的料，優(yōu)選地只對(duì)于表面聲波速度導(dǎo)產(chǎn)生微小變化，以便容易制造控制所述波的速度，而不論其材料厚度的部分變化。根據(jù)一些特定實(shí)施例，聲學(xué)良性層60優(yōu)選是不透明的，能夠與基板5結(jié)合，并且用作其上形成的換能器35和反射陣列40的合適處理表面。例如，將楔形換能器35結(jié)合到層60上，并且用玻璃料在層60上形成反射陣列40。在一些實(shí)施例中，層60可以是在基板5的后表面15上的黑色無機(jī)材料(例如絲網(wǎng)印刷、涂漆、濺射或者另外涂覆的墨水或者顏料)的薄膜。

根據(jù)特定實(shí)施例，聲學(xué)良性層60可以是由陶瓷樹脂或者瓷質(zhì)琺瑯型材料構(gòu)成的無機(jī)黑漆。層60的示例可以包括二氧化鈦(TiO₂)或硅石(SiO₂)，為了彩色在一些實(shí)施例中可以將二氧化鈦(TiO₂)或硅石(SiO₂)與鈷(Co)、鉻(Cr)、銅(Cu)、鎳(Ni)或者錳(Mn)進(jìn)行組合。一定的高熱組涂料配方可以適用于用作聲學(xué)良性層60，例如RustOleum^TM高熱超級(jí)漆或者Ferro^TM的玻璃涂料1597。在其他實(shí)施例中，層60可以是白色或者其他顏色。層60可以提供引人注意或者充滿活力的視覺外觀，同時(shí)通過基板5隱藏了換能器35和陣列40。層60也可以具有在圖案中使用的復(fù)合顏色、其他裝飾特征和/或有用的特征，以表示根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施例的邊緣感應(yīng)觸摸功能輸入。在一些實(shí)施例中，聲學(xué)良性層60可以是半透明的，使得可以將光源(例如發(fā)光二極管)設(shè)置在后表面15后面以當(dāng)激活時(shí)通過半透明層40來照明。當(dāng)然在一些實(shí)施例中，如果尋求更多工業(yè)或者技術(shù)上的外觀，可能不需要隱藏?fù)Q能器35和陣列40，其中箱體層60可以是透明的，根本不會(huì)使用箱體層(例如圖1所示)，或者只在后表面15的外圍區(qū)域14的一部分上使用箱體層。

根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例，當(dāng)設(shè)置在后表面15和換能器35以及陣列40之間時(shí)，層60通過基板5可見(并且對(duì)于其中層60不透明的實(shí)施例，遮蔽觀看到換能器35和陣列40)，因此向用戶展示了框架額定觸摸區(qū)域13(在圖5的虛線內(nèi)示出，圖5是聲學(xué)觸摸傳感器50的簡化分解透視圖)。根據(jù)特定實(shí)施例，觸摸傳感器50是矩形形狀的觸摸裝置，所述觸摸裝置集成了面向后表面15的顯示器25，使得所述顯示器通過基板5是可見的。在一些實(shí)施例中，甚至可以將薄層60涂覆于基板5的前表面的外圍區(qū)域14。

應(yīng)該控制層60的厚度，使得將由層60產(chǎn)生的信號(hào)衰減和與其不透明性相關(guān)的任意裝飾目的進(jìn)行平衡。如圖13所示，通過層60的涂覆厚度來影響在用于觸摸傳感器的層60的區(qū)域中傳播的表面聲波的波速(或者更精確地與波包的群速度相反的波前的相速度)。對(duì)于可以在與玻璃基板兼容的溫度下燒結(jié)的許多材料，比在玻璃中的聲音速度更慢。在這種情況下，隨著傳播通過層60的表面聲波功率的部分增加而減小了波速v_SAW(即，層60的厚度導(dǎo)致了較慢的波傳播)。如果層60的材料具有比基板5的材料更快的聲音傳播速度，那么隨著傳播通過層60的表面聲波功率的部分增加而增加了波速v_SAW(即，層60的厚度導(dǎo)致較快的波傳播)。從波速v_SAW的制造工藝的方面來說，層60的理想材料將導(dǎo)致波速?zèng)]有變化，因此波速不會(huì)隨著層60的厚度而變化。對(duì)于用于產(chǎn)生圖13的數(shù)據(jù)的層60的材料，還觀察到了當(dāng)層60的厚度對(duì)于這些頻率是大于50微米時(shí)發(fā)生非常強(qiáng)烈的衰減。對(duì)于其中頻率是約5.53MHz并且基板是B270玻璃的特定實(shí)施例，發(fā)現(xiàn)范圍在約15-21微米之間或者優(yōu)選地12-20微米的層60的厚度是可接受的厚度，當(dāng)使用Ferro黑墨水24-8328用于層60時(shí)，所述可接受厚度對(duì)低的波衰減和整潔的裝飾外觀(不具有可察覺的半透明性的高不透明性)的需求進(jìn)行了均衡?？梢源嬖谄渌哪a(chǎn)品，其具有較高的光學(xué)密度，使得能夠利用薄涂層實(shí)現(xiàn)整潔的裝飾外觀，這對(duì)于考慮聲學(xué)設(shè)計(jì)因素是需要的，因?yàn)榭梢詼p小聲學(xué)衰減并且減小了波速的變化。

觸摸裝置50包括外殼55，其包含并且保護(hù)顯示器25、層60、換能器35、反射元件陣列40以及裝置的其他部件，例如處理器、控制器、連接器和其他無源或有源電子或者對(duì)于所述裝置的操作所需要的部件。為了簡化起見，沒有示出這些其他部件。

根據(jù)本發(fā)明的觸摸傳感器系統(tǒng)或者裝置典型地采用電子控制系統(tǒng)(附圖中未示出)，其產(chǎn)生聲波并且確定對(duì)觸摸位置或坐標(biāo)加以表示的微擾。所述電子控制進(jìn)而與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(附圖中未示出)交互，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)、嵌入式系統(tǒng)、作為人界面裝置的亭子或用戶終端。因此，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以是任意合適類型的，例如可以包括顯示器25、音頻輸入和/或輸出能力、鍵盤、電子照相機(jī)、其他定點(diǎn)輸入裝置等。計(jì)算系統(tǒng)使用定制軟件來操作，但是更典型地使用諸如微軟視窗(例如視窗3.1、3.11、7、WFW、CE、NT、95、98等或者符合Windows Application Program Interface或API的集合、子集或超集得其他操作系統(tǒng))、MAC操作系統(tǒng)、UNIX變體等之類的標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)。因此，可以采用觸摸傳感器作為用于圖形用戶界面系統(tǒng)的主要或者次要定點(diǎn)裝置。例如，也可以將觸摸傳感器控制器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到嵌入式系統(tǒng)中。

根據(jù)所述特定實(shí)施例，外殼55與基板5耦合并且可以通過一些合適的手段在外圍65處環(huán)境地密封，所述合適的手段例如是閉孔泡沫塑料帶、具有刮片截面的軟橡膠襯墊以及RTV硅樹脂或環(huán)氧樹脂的窄粘合結(jié)合、或者其他材料以及聲學(xué)良性的接觸寬度。因此，外圍65處的密封配置用于允許足夠的聲波能量穿透觸摸傳感器操作，同時(shí)保護(hù)陣列40和換能器35以及顯示器25和外殼55內(nèi)的其他部件/引線/部件免受沾污。在一些實(shí)施例中，除了外圍65處的密封之外，基板5可以具有在一定位置處連接的柱(未示出，例如在后表面15上的角部附近)，以附著到外殼55。在一些其他實(shí)施例中，例如下面對(duì)于圖6(a)和6(b)以及6(c)所述，可以經(jīng)由諸如子框之類的其他硬件將基板5接合和/或結(jié)合到外殼55。

根據(jù)特定的實(shí)施例，基板5可以是約3mm厚的退火玻璃、熱淬火或者化學(xué)強(qiáng)化玻璃的片。額定觸摸區(qū)域13位于基板5的前表面10內(nèi)。根據(jù)特定實(shí)施例，不存在平坦基板前表面10的中斷，并且不使用或者不需要其上的邊框。具體地，需要注意的是在基板5的前表面10上不存在反射陣列或者換能器部件。

根據(jù)特定實(shí)施例，在基板5的額定觸摸區(qū)域13的后面，將顯示器25在結(jié)合區(qū)域中利用合適的結(jié)合材料光學(xué)地結(jié)合到基板5的后表面15。光學(xué)結(jié)合材料是聲學(xué)吸收的光學(xué)透明結(jié)合材料，例如3M^TM的光學(xué)清潔粘合劑8171。光學(xué)結(jié)合材料是與基板5緊密機(jī)械接觸的固體材料，因此聲學(xué)地吸收后表面15上的任意不需要的板波和/或表面聲波路徑，否則其將在反射陣列40的相對(duì)的配對(duì)之間傳播。例如，顯示器25可以是液晶顯示器(LCD)、有機(jī)發(fā)光器件(OLED)顯示器、電泳顯示器(EPD)、真空熒光管、陰極射線管或者其他顯示器。替代地，顯示器25可以是光學(xué)地結(jié)合至基板5的背投屏幕。在一些實(shí)施例中，將顯示器25可選地耦合至用于附著至外殼55的機(jī)械支架67。在其他實(shí)施例中，顯示器25可以不是光學(xué)地結(jié)合至基板5，而是使用機(jī)械支架67。在另外的實(shí)施例中，例如以下針對(duì)圖6(a)-6(c)所述，顯示器25可以經(jīng)由諸如子框或者諸如針對(duì)圖6(d)-6(h)所述的其他硬件接合和/或結(jié)合至外殼55。對(duì)于其中不使用光學(xué)結(jié)合材料的實(shí)施例，仍然需要涂覆光學(xué)透明且聲學(xué)吸收材料，例如在基板5的后表面15上的額定觸摸區(qū)域13后面通過粘附抗碎材料或者通過絲網(wǎng)印刷涂覆薄透明聚合物層，使得最小化或者避免由相對(duì)配對(duì)的反射陣列40之間的不需要的板波或者表面聲波引起的寄生信號(hào)。

在基板5的后表面15上，按照與圖2(a)和2(b)所示的系統(tǒng)類似的結(jié)構(gòu)來設(shè)置四個(gè)反射元件陣列40和四個(gè)Rayleigh波楔形換能器35。注意：在顯示器25光學(xué)地耦合至基板后表面15的實(shí)施例中，通過聲學(xué)地吸收顯示器25的光學(xué)結(jié)合材料阻礙了在后表面15上在反射陣列40的配對(duì)之間的任意不需要的聲學(xué)路徑。

根據(jù)特定實(shí)施例，圖6(a)說明了用于無框聲學(xué)觸摸傳感器裝置的角部結(jié)構(gòu)和安裝方案的部分截面圖，圖6(b)是根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施例的用于無框聲學(xué)觸摸傳感器裝置的角部結(jié)構(gòu)和安裝方案的部分平面圖。如圖6(a)和圖6(b)中所示的，包括設(shè)置在基板5下面的子框或者凸緣110在內(nèi)的外殼55包封了觸摸傳感器裝置50的各種部件。根據(jù)裝置用戶的未放大透視圖，凸緣110的外部部分的整個(gè)頂部表面117可以表現(xiàn)為與基板5的后表面接觸。然而，凸緣110的外部部分的頂部表面117實(shí)際上表面15分離，其間具有空氣隙，除了在凸緣110的表面117上形成的突出部119的位置之外。突出部119用作基板5的后表面和凸緣110之間的隔板。根據(jù)特定實(shí)施例，突出部高度上在10微米的量級(jí)，并且那些接觸面積不足以導(dǎo)致任意適當(dāng)?shù)谋砻媛暡ㄎ?，如果凸?10的表面117實(shí)際上與后表面15接觸時(shí)引起所述表面聲波吸收。在一些實(shí)施例中，表面15和頂部表面117之間的空氣隙可以設(shè)置在聲學(xué)良性周界密封劑中，例如閉孔泡沫塑料帶或者具有刮片截面的軟橡膠襯墊，以便防止污染物或者液體進(jìn)入外殼55并且可能損壞其中的顯示器25或者電子部件。

提供沿圖6(b)所示的線A-A獲得的截面視圖，圖6(a)演示了外圍顯示器結(jié)合層115，外圍顯示器結(jié)合層115將顯示器25固定到外殼55的凸緣110；以及外圍基板結(jié)合層120，外圍基板結(jié)合層120將觸摸基板5固定到外殼55的凸緣110。根據(jù)特定的實(shí)施例，外殼55的凸緣110具有用于容納換能器25的尺寸的圖案，換能器經(jīng)由聲學(xué)良性層60(未示出)或者直接地與后表面15耦合。外圍顯示器結(jié)合層115可以是雙面膠帶、環(huán)氧樹脂或者用于提供可靠機(jī)械結(jié)合的任意其他裝置。理想地，結(jié)合層120的材料是聲學(xué)吸收的，并且典型地是用作機(jī)械或者結(jié)構(gòu)可靠的粘合劑。在特定的實(shí)施例中，四毫米寬的雙面膠帶可以足以用作結(jié)合層115和/或120。根據(jù)特定的實(shí)施例，在圖6(b)的虛線中示出了兩個(gè)反射陣列40，以說明它們相對(duì)于換能器35的位置。利用這種安裝結(jié)構(gòu)，由于突出部119，陣列40不與凸緣110接觸。注意：在該實(shí)施例中通過外圍基板結(jié)合層120阻礙了將在相對(duì)配對(duì)的反射陣列40之間的后表面15上傳播的任意非故意聲波路徑。

圖6(c)演示了根據(jù)另一個(gè)特定實(shí)施例的用于無框聲學(xué)觸摸傳感器的另一個(gè)角部結(jié)構(gòu)和安裝方案的部分截面圖。圖6(c)并沒有示出沿圖6(b)的A-A’線的截面，而是示出了根據(jù)該特定實(shí)施例的類似區(qū)域中的截面，其中將換能器35設(shè)置在比圖6(b)的實(shí)施例中所示的更高的角部位置中的基板5后面。與圖6(a)所示的實(shí)施例類似，包括設(shè)置的子框或者凸緣110在內(nèi)的外殼55包封了觸摸傳感器裝置50的各種部件。在該實(shí)施例中，示出了將聲學(xué)良性層60設(shè)置在基板5的后表面15與換能器35和反射陣列40之間。將聲學(xué)良性周界密封劑121設(shè)置在層60和凸緣110之間，以提供防止污染物或液體進(jìn)入外殼55并且可能損壞其中的顯示器25或者電子部件的障礙物。對(duì)于特定實(shí)施例，密封劑121可以是閉孔泡沫塑料帶(例如Volara^TM泡沫塑料)或者具有刮片截面的橡膠襯墊。顯示器25具有如上所述的經(jīng)由結(jié)合層115設(shè)置在其上的托架123。托架123通過結(jié)合層120經(jīng)由聲學(xué)良性層60與基板5相耦合?？蛇x地可以耦合至外殼55以提供基板5的附加固定安裝的托架123將用于觸摸傳感器和/或顯示器25的任意纜線或者布線124(由虛線圓表示)與反射陣列40物理地(和/或電學(xué)地和/或聲學(xué)地)隔離。托架123可以是框狀結(jié)構(gòu)，由金屬材料構(gòu)成，具有使得例如可以通過所述圖案和折疊下部托架123提供楔形換能器35及其相關(guān)聯(lián)布線的圖案(未示出)。在該實(shí)施例中，托架123可以與反射陣列40接觸，但是所述金屬材料具有不會(huì)實(shí)現(xiàn)足夠接觸的表面以聲學(xué)地衰減或者干擾傳播的表面聲波。包括托架123在內(nèi)的這種安裝結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了令人滿意的與顯示器25的結(jié)合，顯示器25具有窄的周圍邊界以及纜線和/或布線124的必要隔離，以將基板5、換能器35、陣列40和顯示器25集成到外殼55內(nèi)。

圖6(d)是根據(jù)一些特定實(shí)施例的設(shè)置為諸如亭子系統(tǒng)之類的另一個(gè)系統(tǒng)一部分的無框聲學(xué)觸摸傳感器的正視圖。例如，所述無框聲學(xué)觸摸傳感器1可以是較大系統(tǒng)的一部分，例如具有包圍所述聲學(xué)觸摸傳感器的框架57的亭子。當(dāng)然，如果傳感器1作為工作臺(tái)面的一部分從背面安裝，框架57可以延伸超過圖6(d)所示的周界。圖6(e)-6(h)示出了從圖6(d)的箭頭B-B’向里邊看的截面透視片段，并且在這些視圖中沒有示出傳感器1的反射陣列和換能器。

圖6(e)說明了根據(jù)特定實(shí)施例作為諸如亭子系統(tǒng)之類的較大系統(tǒng)的一部分而嵌入式安裝之前、所示的無框聲學(xué)觸摸傳感器的密封方案的部分截面片段透視圖。圖6(f)說明了根據(jù)圖6(f)的實(shí)施例諸如亭子系統(tǒng)之類的另一個(gè)系統(tǒng)的一部分安裝的所示無框聲學(xué)觸摸傳感器的安裝方案的部分截面片段透視圖。為了提供對(duì)于具有較大系統(tǒng)的框架57的觸摸傳感器1的密封方案的背景，圖6(e)-6(f)示出了具有前表面10和后表面15的觸摸基板5的一部分，其具有在外圍區(qū)域14中涂覆的聲學(xué)良性層60，具有與后表面15耦合的顯示器25，使得顯示器上的圖像通過區(qū)域13中的基板5是可見的。由彈性材料或者其他聲學(xué)良性材料制成的襯墊61沿基板5的周界包圍了所述彎曲連接面20并且與其接觸。根據(jù)特定實(shí)施例，襯墊61可以是擠壓的可固定硅或者剛性橡膠。在安裝之前，襯墊61具有刮片狀截面輪廓，具有突出的頭，所述突出的頭與基板5的彎曲連接面20的上半部分接觸、然后在刀片或者凸緣中向外延伸，并且具有向下的桿狀部分。如在圖6(e)和6(f)中所示，將托架63設(shè)置在襯墊61的桿狀部分的右側(cè)和層60的外圍部分處的彎曲連接面20的下半部分之間，所述層60涂覆了基板5的下表面15。形成為基板5的外圍周圍的框架，托架63可以由金屬或塑料構(gòu)成，并且用于控制將襯墊61壓縮抵靠在基板5上。托架63具有雙面膠(未示出)，涂覆以加固至基板5的后表面15。這種粘合劑在后表面15上的換能器和反射陣列內(nèi)部(朝著顯示器25)。由彈簧鋼或者其他彈簧金屬材料構(gòu)成的托架71(也稱作彈簧托架)設(shè)置在襯墊61的桿狀部分的左側(cè)和底部與托架63的至少一部分之間。托架71定位襯墊61抵靠在基板5上，使得施加恒定均勻的壓力。襯墊61、托架71和托架63組合地向基板5提供恒定但是最小的接觸，具有均勻的壓力以提供對(duì)于濕氣和環(huán)境的良好密封，同時(shí)將襯墊與基板5的接觸面積最小化以避免在彎曲連接面20周圍傳播的聲波的過度聲學(xué)衰減。經(jīng)由雙面膠81將附著托架73至少附著至框架托架63。盡管在圖中只部分地示出，應(yīng)該理解的是也可以將粘合劑81設(shè)置在彈簧托架71和托架73的底面之間。通常與框架57相連并且經(jīng)由通過螺釘與螺母(未示出)之類的傳統(tǒng)緊固件79的狹縫高度可調(diào)的托架77設(shè)置用于與托架73相連，所述托架具有與托架77重疊的孔或者狹縫?？梢詫⑼屑?3和77的每一個(gè)均形成為通常與傳感器1的外圍成比例的托架，和/或可以在沿所述外圍的多個(gè)位置中使用多個(gè)這些托架。托架73和77可以由金屬構(gòu)成。

圖6(g)和圖6(h)演示了根據(jù)其他特定實(shí)施例的無框聲學(xué)觸摸裝置的兩個(gè)其他密封方案的部分截面片段透視圖，作為諸如亭子系統(tǒng)之類的另一個(gè)系統(tǒng)的一部分安裝。這里不再重復(fù)與圖6(e)-6(f)所示相同的圖6(g)-6(h)中所示元件的描述。圖6(g)的實(shí)施例與圖6(e)-6(f)所示的實(shí)施例類似，不同之處在于：框架57’具有足夠薄的厚度，使得其可以擱在襯墊61的頂部刮片部分上，只暴露出基板5和框架57’之間最小量的襯墊61，例如約1mm的寬度。托架77和73可以利用緊固件79經(jīng)由適當(dāng)調(diào)節(jié)尺寸的隔板83(如果必要)耦合在一起，以便提供觸摸傳感器到框架57’的適當(dāng)安裝。圖6(h)的實(shí)施例也與圖6(e)-6(f)的實(shí)施例類似，因?yàn)榭蚣?7”可以是可變的厚度，不同之處在于：甚至當(dāng)框架57”的邊緣是粗糙的而不是光面修整的邊緣時(shí)，該實(shí)施例也是合適的。在圖6(h)的實(shí)施例中，可以將襯墊61的刮片部分設(shè)置在框架57”的頂部上，以覆蓋其粗糙的邊緣，并且提供良好的密封以及針對(duì)其他實(shí)施例而討論的其他優(yōu)勢(shì)。

如上所述的圖2(a)和2(b)的特定實(shí)施例提供了一種XY表面聲波觸摸傳感器，能夠檢測(cè)額定觸摸區(qū)域13上以及前表面10上的額定觸摸區(qū)域外部的外圍區(qū)域14上的觸摸和/或彎曲連接面20上的觸摸。然而，當(dāng)對(duì)于外圍區(qū)域14或者彎曲連接面20上進(jìn)行觸摸時(shí)，根據(jù)該特定實(shí)施例的XY觸摸傳感器可以在只檢測(cè)一個(gè)位置坐標(biāo)：X坐標(biāo)或者是Y坐標(biāo)。如果只從對(duì)于頂部或底部邊緣連接面20或者外圍區(qū)域14的頂部或底部部分到觸摸檢測(cè)X坐標(biāo)，或者如果只從側(cè)邊緣連接面20或者外圍部分14的側(cè)面部分的觸摸檢測(cè)Y坐標(biāo)，需要另一個(gè)坐標(biāo)或者位置數(shù)據(jù)來解決觸摸哪個(gè)區(qū)域(頂部、底部、右或者左)的不確定性。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明提供邊緣感應(yīng)觸摸功能時(shí)，可以根據(jù)下面描述的不同實(shí)施例按照多種方式進(jìn)行這種解決方案。這里為了描述的目的，“邊緣感應(yīng)觸摸功能”是指基于檢測(cè)外圍區(qū)域14和/或彎曲連接面20的觸摸的交互觸摸功能。

圖7是根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施例諸如觸摸監(jiān)視器之類的無框聲學(xué)觸摸傳感裝置50的透視圖，具有在放大的右下角視圖中所示的邊緣感應(yīng)觸摸功能。圖7包括結(jié)合圖1的觸摸傳感器1和圖4的觸摸傳感器50已經(jīng)討論的各種元件，這里將不再描述那些元件。當(dāng)然，應(yīng)該理解的是，如果不是將聲學(xué)觸摸傳感器集成到監(jiān)視器，而是代替地集成到便攜觸摸裝置的計(jì)算機(jī)，則不需要監(jiān)視器架90。如提供了觸摸傳感器裝置50的放大角部視圖的圖7所示，示出了將基板5的前表面和彎曲連接面20a和20b與外殼55相耦合。前表面包括設(shè)置在顯示器25上的外圍區(qū)域14(示出為限定(虛線內(nèi)的)額定觸摸區(qū)域13的虛線外部)。

可以通過確定在外圍區(qū)域14的適當(dāng)部分上或者在彎曲連接面20上的觸摸來檢測(cè)特定邊緣感測(cè)觸摸功能。可以通過確定出現(xiàn)手勢(shì)來檢測(cè)其他邊緣觸摸感應(yīng)觸摸功能。利用手勢(shì)，當(dāng)識(shí)別一部分外圍區(qū)域14上或者彎曲連接面20上的初始觸摸時(shí)，則觀察在接收的表面聲波信號(hào)中微擾是否具有隨著連續(xù)掃描增加或者隨著連續(xù)掃描減小的時(shí)延，作為觸摸是某個(gè)手勢(shì)的訊號(hào)，例如滑動(dòng)或者揮擊運(yùn)動(dòng)。利用手勢(shì)，連續(xù)觸摸的位置的絕對(duì)坐標(biāo)可能不太重要，只要在適當(dāng)?shù)倪吘壐袘?yīng)觸摸功能區(qū)域中檢測(cè)到初始觸摸之后發(fā)生隨時(shí)間的增加或減小。

根據(jù)特定實(shí)施例，外圍區(qū)域14可以具有不同的圖標(biāo)或者印刷按鈕，例如在該示例中所示的盒體95、盒體97、圖標(biāo)101和/或圖標(biāo)103，將其設(shè)置為層60(根據(jù)各種實(shí)施例，可以將層60設(shè)置在基板5的后表面15或者前表面)的一部分。因?yàn)槁晫W(xué)良性層60可以是不透明的，并且使用包括黑色、白色和/或其他顏色在內(nèi)的顏色的組合，可以定制對(duì)外圍區(qū)域14上的按鈕或者其他邊緣觸摸感應(yīng)功能加以指定的具體圖標(biāo)或者盒體。因此，在外圍區(qū)域14的適當(dāng)部分中檢測(cè)到的觸摸將導(dǎo)致指定的功能動(dòng)作，如通過系統(tǒng)控制軟件和/或固件映射的。替代地或者附加地，在彎曲連接面20a和/或20b上檢測(cè)的觸摸可以用于導(dǎo)致所述指定的功能動(dòng)作。在使用連接表面20的邊緣觸摸檢測(cè)能力的情況下，表面20本身可以在其上具有薄的材料層(與層60類似)以指定適當(dāng)?shù)倪吘壐袘?yīng)觸摸功能，或者靠近連接表面20的相關(guān)部分的外殼55可以具有諸如向上箭頭105或向下箭頭107之類的印刷圖標(biāo)，以分別表示裝置音量的所需增加或降低、顯示器亮度、顯示器對(duì)比度或者其他指定或者可配置的邊緣感應(yīng)功能?？梢园凑栈瑒?dòng)動(dòng)作觸摸箭頭105和107附近的那部分表面20，以提供所述裝置的滑動(dòng)控制。

可以向按鈕95或97分配預(yù)定的功能(例如開/關(guān)，從休眠模式喚醒，或者其他操作)，或者可以通過用戶或裝置50的制造商使用配置軟件來配置這種功能，以將特定的觸摸區(qū)域映射為特定的功能。作為另一個(gè)示例，可以對(duì)外圍區(qū)域14上的圖標(biāo)101(表示為用于顯示器亮度調(diào)節(jié)的太陽)進(jìn)行觸摸以指示所述裝置控制器：可以滑動(dòng)地觸摸彎曲連接面20的鄰近部分以增加或者降低顯示器亮度。作為另外的示例，可以對(duì)外圍區(qū)域14上的圖標(biāo)103(表示為用于顯示器對(duì)比度調(diào)節(jié)的半暗的圓圈)以指示所述裝置控制器：可以滑動(dòng)地觸摸彎曲連接面20的鄰近部分以增加或者降低顯示器對(duì)比度。很明顯可以類似地提供麥克風(fēng)圖標(biāo)以實(shí)現(xiàn)音量控制。替代地，箭頭105和107可以配置用于引起兩手指觸摸來在顯示器25上縮小或者放大圖像、在顯示器25上滾動(dòng)圖像等等。

盡管在圖7所示的示例中在裝置50的一個(gè)角部處示出了各種圖標(biāo)和按鈕，應(yīng)該理解的是所述圖標(biāo)或按鈕之一、全部或者組合可以用于邊緣感應(yīng)觸摸功能。例如，對(duì)于一些實(shí)施例，不需要具有向上箭頭105和向下箭頭107兩者，一個(gè)就足夠了。另外，可以通過本發(fā)明的邊緣感應(yīng)觸摸功能特征來實(shí)現(xiàn)與上述不同的許多不同邊緣感應(yīng)觸摸功能。應(yīng)該理解的是盡管圖7說明了20b和區(qū)域14b位于裝置50的右側(cè)(因?yàn)閳D7用于提供邊緣感應(yīng)觸摸功能的示例類型)，圖11(a)-11(d)中所示的區(qū)域14b位于裝置50的左側(cè)上。然而，依賴于特定的實(shí)施例，圖7的表面20b和區(qū)域14b可以位于裝置50的右側(cè)或左側(cè)。也就是說，通過使用根據(jù)本發(fā)明的不同特定實(shí)施例，邊緣感應(yīng)觸摸功能的位置可用于外圍區(qū)域14和/或表面20的頂部、底部、右側(cè)或左側(cè)的任一個(gè)、或者其任意組合。

現(xiàn)在描述具有結(jié)合圖2(a)和2(b)如上所述的類似操作的各種其他特定實(shí)施例，用于檢測(cè)額定觸摸區(qū)域13上的觸摸的X-Y坐標(biāo)，并且這里將不再重復(fù)其描述。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明提供邊緣感應(yīng)觸摸功能時(shí)，將要描述的這些實(shí)施例的各個(gè)方面關(guān)注于提供另一個(gè)坐標(biāo)或附加位置數(shù)據(jù)來解決觸摸區(qū)域的不確定性(頂部、底部、左或右)。

圖8(a)和8(b)分別是根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸傳感器的基板5的正視圖和后視圖。圖9(a)和圖9(b)分別是根據(jù)另一個(gè)特定實(shí)施例的另一個(gè)聲學(xué)觸摸傳感器的基板5的正視圖和后視圖。圖10(a)和圖10(b)分別是根據(jù)另一個(gè)特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸傳感器的基板5的正視圖和后視圖。作為圖2(a)和2(b)的情況，圖8(a)、9(a)和10(a)中的換能器35以虛線示出以相對(duì)于圖8(b)、9(b)和10(b)提供參考框架，圖8(b)、9(b)和10(b)是聲學(xué)觸摸傳感器的后表面15的平面圖，其中以實(shí)線示出了換能器35。為了提供參考的另一框架和相關(guān)的X-Y坐標(biāo)軸，在圖8(a)、8(b)、9(a)、9(b)、10(a)和10(b)中示出了U-坐標(biāo)軸。所述U坐標(biāo)是在與X和Y相同平面但是沿傾斜方向的坐標(biāo)。測(cè)量觸摸的X、Y和U坐標(biāo)提供了在位置測(cè)量時(shí)的冗余度，高性能雙觸摸或多個(gè)同時(shí)觸摸應(yīng)用需要所述冗余度。如下面將討論的，U坐標(biāo)測(cè)量能力的添加提供了對(duì)于無框聲學(xué)觸摸裝置的附加益處。

圖8(a)和圖8(b)分別是根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸傳感器的基板5的正視圖和后視圖。圖8(a)和8(b)的實(shí)施例與針對(duì)圖2(a)和2(b)如上所述的實(shí)施例類似地構(gòu)建，并且與用于檢測(cè)額定觸摸區(qū)域13中的觸摸類似地操作。將描述圖8(a)和8(b)的特定實(shí)施例的附加方面。在該特定實(shí)施例中，與圖2(a)和2(b)的實(shí)施例不同，將四個(gè)分束器75設(shè)置在基板5的前表面上。因此，圖8(a)和8(b)的特定實(shí)施例使用U-坐標(biāo)軸來提供XYU表面聲波觸摸傳感器，能夠可靠地檢測(cè)額定觸摸區(qū)域13上、前表面上的額定觸摸區(qū)域13外部的外圍區(qū)域14上的多個(gè)觸摸和/或彎曲連接面20上的觸摸?？梢栽谕鈬鷧^(qū)域14和/或彎曲連接面20上實(shí)現(xiàn)邊緣感應(yīng)觸摸功能。

如圖8(a)和8(b)所示，分束器75偏斜沿與U坐標(biāo)軸垂直的方向的入射表面聲波束的一部分，同時(shí)讓其他部分不偏斜。例如，可以通過絲網(wǎng)印刷玻璃漿或者復(fù)合聚合物材料墨水、或者替代地通過刻蝕凹槽來在基板5的前表面上制造分束器75。每一個(gè)分束器75具有多個(gè)反射元件，反射元件可以是平行反射器段，將平行反射器段相對(duì)于垂直方向旋轉(zhuǎn)預(yù)定的角度(對(duì)于預(yù)定縱橫比的系統(tǒng)，例如4∶3的縱橫比)，并且沿所述分束器的軸間隔開，具有表面聲波波長除以90°差異的正弦的中心-中心間距和限定的角度。所述頂部和底部分束器75b和75c的傾斜元件具有第一傾斜角度，而側(cè)面分束器75a和75d的傾斜元件具有第二傾斜角度(與第一限定角度不同)。按照相對(duì)于分束器的軸的預(yù)定角度相干地檢測(cè)所述分束器傾斜元件上入射的聲波，其中反射角度等于入射角度。應(yīng)該理解的是依賴于基板尺寸的幾何性質(zhì)以及縱橫比，可以針對(duì)其他實(shí)施例改變所述分束器的傾斜元件角度，并且可以結(jié)合美國專利申請(qǐng)公開2008/0266266A1的至少圖4-6可以發(fā)現(xiàn)這種聲波分束器有關(guān)的另外細(xì)節(jié)，將其全部合并在此作為參考。與分束器75a和75d的反射元件的預(yù)定角度垂直的角度定義了U坐標(biāo)軸。

應(yīng)該注意的是：在基板5的前表面10上具有暴露的分束器75的一些特定實(shí)施例可能是裝飾上不需要的，并且可能導(dǎo)致耐用性或磨損問題。如果使用鉛基陶瓷漿，也存在通過諸如酸性軟飲料之類的酸溶解所述分束器75的暴露漿液、并且可能將用戶暴露到鉛污染中的風(fēng)險(xiǎn)。如果分束器75由鉛基漿液制造，希望將其用密封劑覆蓋。替代地，可以使用無鉛基材料，包括合成聚合物墨水或者非鉛基高固化溫度材料漿液和腐蝕的凹槽，可選地用漿液或其他材料回填腐蝕的凹槽。

在操作中，通過陣列40a將從發(fā)射換能器35a反射的那部分表面聲波在彎曲連接面20周圍傳播并入射到分束器75a，獲得了沿恒定坐標(biāo)U的線路的部分傾斜(U1束)，同時(shí)未傾斜的部分如前所述地前進(jìn)以檢測(cè)觸摸的Y軸坐標(biāo)。如通過對(duì)圖8(a)和8(b)中的U感測(cè)波傳播路徑加以表示的虛線箭頭所示，U1束的部分傾斜部分沿前表面10上的恒定坐標(biāo)的線路傳播，并且入射到分束器75b上，所述分束器75b使彎曲連接面20周圍的那部分束朝著后表面15傾斜，其中反射陣列40d將所述束部分反射至接收換能器35d。因此，除了用作X-坐標(biāo)信號(hào)接收換能器之外，接收換能器35d還作為U1-信號(hào)接收換能器。U1信號(hào)測(cè)量針對(duì)所述觸摸區(qū)域的一部分的U坐標(biāo)。

類似地，通過陣列40c將從發(fā)射換能器35b反射的那部分表面聲波在彎曲連接面20周圍傳播、入射到分束器75c，獲得了沿恒定坐標(biāo)U的線路的部分傾斜(U2束)，同時(shí)未傾斜的部分如前所述地前進(jìn)以檢測(cè)觸摸的X軸坐標(biāo)。如通過對(duì)圖8(a)和8(b)中的U感測(cè)波傳播路徑加以表示的虛線箭頭所示，U2束的部分傾斜部分沿前表面10上的恒定坐標(biāo)的線路傳播，并且入射到分束器75b上，分束器75b使彎曲連接面20周圍的那部分束朝著后表面15傾斜，其中反射陣列40b將所述束部分反射至接收換能器35c。因此，除了用作Y-坐標(biāo)信號(hào)接收換能器之外，接收換能器35c還作為U2-信號(hào)接收換能器。U2信號(hào)測(cè)量針對(duì)沒有由信號(hào)U1覆蓋的那部分觸摸區(qū)域的U坐標(biāo)。

系統(tǒng)控制器以時(shí)間為基礎(chǔ)分析接收的信號(hào)，以檢測(cè)前表面10上的額定觸摸區(qū)域13內(nèi)的觸摸(在圖2(a)所示的傳播路徑交叉的地方發(fā)生)的坐標(biāo)。另外，系統(tǒng)控制器以時(shí)間為基礎(chǔ)分析接收的信號(hào)，以檢測(cè)基于圖8(a)和8(b)所示的傳播路徑在前表面10上的外圍區(qū)域14或者連接面20上發(fā)生的任意觸摸的所示坐標(biāo)。因此，U坐標(biāo)信號(hào)的使用不但提供了對(duì)于魯棒多次觸摸操作的坐標(biāo)測(cè)量冗余度，而且使得裝置控制器能夠區(qū)分可能提供的邊緣感應(yīng)觸摸功能。

圖9(a)和9(b)分別是根據(jù)本發(fā)明另一特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸傳感器的基板5的正視圖和后視圖。圖9(a)和9(b)的實(shí)施例與針對(duì)圖2(a)和2(b)如上所述實(shí)施例類似地構(gòu)建，并且與用于檢測(cè)額定觸摸區(qū)域13中的觸摸類似地操作，并且將不再重復(fù)其描述。代替地，將描述圖9(a)和9(b)的特定實(shí)施例的附加方面。為了提供另外的參考框架，在圖9(a)和9(b)中示出了X-Y-U坐標(biāo)軸。在該特定實(shí)施例中，與圖2(a)和2(b)的實(shí)施例不同，將四個(gè)分束器85設(shè)置在基板5的后表面15上。因此，圖9(a)和9(b)的特定實(shí)施例提供XYU表面聲波觸摸傳感器的另一個(gè)示例，能夠可靠地檢測(cè)額定觸摸區(qū)域13上的多個(gè)觸摸、并且區(qū)分可能配置有如上所述的觸摸輸入邊緣功能的彎曲連接面20或者外圍區(qū)域14上的觸摸。

與上述分束器75類似，分束器85沿U方向傾斜入射表面聲波束的一部分，同時(shí)另一部分未傾斜。根據(jù)這一特定實(shí)施例，可以在基板5的后表面15上制造分束器85(根據(jù)各種實(shí)施例，沒有層60而直接制造，或者經(jīng)由層60)。利用在后表面15上具有分束器85的特定實(shí)施例，不存在視覺裝飾性問題也不存在耐久性和/或安全性問題，因?yàn)楸┞兜姆质鞅槐Ｗo(hù)在外殼55內(nèi)并且通過外殼保護(hù)。

在操作中，通過陣列40a從發(fā)射換能器35a反射的那部分表面聲波束沿負(fù)(-)X軸方向入射到分束器85a上，部分地傾斜(U1束)，并且在彎曲連接面20周圍沿恒定U的線路傳播，同時(shí)未傾斜的部分如前所述前進(jìn)以檢測(cè)觸摸的Y軸坐標(biāo)。如通過對(duì)圖9(a)和9(b)中的U感測(cè)波傳播路徑加以表示的虛線箭頭所示，U1束的部分傾斜部分沿前表面10上的恒定值U的線路傳播，并且在彎曲連接面20周圍傳播至后表面15，以入射到分束器85b，分束器85將所述束的一部分沿負(fù)(-)Y方向向反射陣列40d傾斜，反射陣列40d沿正(+)X方向?qū)⑺鍪糠址瓷渲两邮論Q能器35d。因此，除了用作X-坐標(biāo)信號(hào)接收換能器之外，接收換能器35d還用作U1-信號(hào)接收換能器。

類似地，通過陣列40c從發(fā)射換能器35b反射的那部分表面聲波束沿負(fù)(-)Y軸方向入射到分束器85c上，部分地傾斜(U2束)，并且在彎曲連接面20周圍沿恒定U的線路傳播，同時(shí)未傾斜的部分如前所述前進(jìn)以檢測(cè)觸摸的X軸坐標(biāo)。如通過對(duì)圖9(a)和9(b)中的U感測(cè)波傳播路徑加以表示的虛線箭頭所示，U2束的部分傾斜部分沿前表面10上的恒定值U的線路傳播，并且在彎曲連接面20周圍傳播至后表面15，以入射到分束器85d，分束器85d將所述束的一部分沿負(fù)(-)X方向向反射陣列40b傾斜，反射陣列40b沿正(+)X方向?qū)⑺鍪糠址瓷渲两邮論Q能器35c。因此，除了用作Y-坐標(biāo)信號(hào)接收換能器之外，接收換能器35c還用作U2-信號(hào)接收換能器。

系統(tǒng)控制器以時(shí)間為基礎(chǔ)分析接收的信號(hào)，以檢測(cè)前表面10上的額定觸摸區(qū)域13內(nèi)的觸摸(在圖2(a)所示的傳播路徑交叉的地方發(fā)生)的坐標(biāo)。另外，系統(tǒng)控制器以時(shí)間為基礎(chǔ)分析接收的信號(hào)，以檢測(cè)基于圖9(a)和9(b)所示的傳播路徑在前表面10上的外圍區(qū)域14或者連接面20上發(fā)生的任意觸摸的所示坐標(biāo)。

例如在美國專利5,854,450和美國公開專利申請(qǐng)2008/0266266的公開中描述了關(guān)于各種類型的XYU型觸摸傳感器的另外細(xì)節(jié)，將其合并在此作為參考。利用Adler型聲學(xué)觸摸傳感器的另一個(gè)示例，可以使用折疊的聲學(xué)路徑以便進(jìn)一步減小換能器的個(gè)數(shù)，例如在美國專利4,700,176；5,072,427；5,162,618和55,177,327中所述的，將其每一個(gè)均合并在此作為參考。應(yīng)該理解的是本發(fā)明可以對(duì)這些類型的XYU-型觸摸傳感器和/或具有減小個(gè)數(shù)的換能器的觸摸傳感器進(jìn)行概括。例如，在本發(fā)明的特定實(shí)施例中可以使用具有在X-Y反射元件陣列上疊置的U陣列的XYU-型觸摸傳感器、或者具有分離的反射陣列和相鄰分束器的XYU-型觸摸傳感器。

圖10(a)和10(b)分別是根據(jù)本發(fā)明再一特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸傳感器的基板5的正視圖和后視圖。圖10(a)和10(b)的實(shí)施例與針對(duì)圖2(a)和2(b)如上所述實(shí)施例類似地構(gòu)建，并且與用于檢測(cè)額定觸摸區(qū)域13中的觸摸類似地操作。將描述圖10(a)和10(b)的特定實(shí)施例的附加方面。為了提供另外的參考框架，在圖10(a)和10(b)中示出了X-Y-U坐標(biāo)軸。在該特定實(shí)施例中，與圖2(a)和2(b)的實(shí)施例不同，只將兩個(gè)分束器85設(shè)置在基板5的后表面15上。因此，圖10(a)和10(b)的特定實(shí)施例提供XY表面聲波觸摸傳感器，能夠可靠地檢測(cè)額定觸摸區(qū)域13上的多個(gè)觸摸、并且區(qū)分可能配置有如上所述的觸摸輸入邊緣功能的彎曲連接面20或者外圍區(qū)域14上的觸摸。

根據(jù)該特定實(shí)施例，僅在基板5的后表面15上(根據(jù)各種實(shí)施例沒有層60而直接制造或者經(jīng)由層60)制造了兩個(gè)分束器85。

在操作中，通過陣列40a將從發(fā)射換能器35a反射的那部分表面聲波束沿負(fù)(-)X方向傳播、在彎曲連接面20周圍傳播、并且如前所述前進(jìn)以檢測(cè)觸摸的Y軸坐標(biāo)。如通過對(duì)圖10(a)和10(b)中的U感測(cè)波傳播路徑加以表示的虛線箭頭所示，包括兩個(gè)U束(與針對(duì)圖9(a)和9(b)所述的U2束類似，但是具有不同的U值)以便示出沿底部彎曲連接面20a和側(cè)面彎曲連接面20b的U值的一般范圍。通過陣列40c將從發(fā)射換能器35b反射的那部分表面聲波束沿負(fù)(-)Y方向入射到分束器85c上、部分地傾斜、并且沿恒定值U的線路在彎曲連接面20a周圍傳播，同時(shí)未傾斜的部分如前所述前進(jìn)以檢測(cè)觸摸的X軸坐標(biāo)。U束的部分反射部分沿前表面10上的恒定值U的線路傳播，并且在彎曲連接面20b周圍傳播至后表面15，入射到分束器85d上，分束器85d沿負(fù)(-)X方向?qū)⑺鍪囊徊糠謨A斜至反射陣列40b，反射陣列40b沿正(+)X方向?qū)⑺鍪糠址瓷渲两邮論Q能器35c。因此，除了用作X坐標(biāo)信號(hào)接收換能器之外，接收換能器35c還用作U坐標(biāo)信號(hào)接收換能器。

系統(tǒng)控制器以時(shí)間為基礎(chǔ)分析接收的信號(hào)，以檢測(cè)前表面上的額定觸摸區(qū)域13內(nèi)的觸摸(在圖2(a)所示的傳播路徑交叉的地方發(fā)生)的坐標(biāo)。另外，系統(tǒng)控制器以時(shí)間為基礎(chǔ)分析接收的信號(hào)，以檢測(cè)基于圖10(a)和10(b)所示的傳播路徑在前表面10上的外圍區(qū)域14a和/或14b或者連接面20a和/或20b上發(fā)生的任意觸摸的所示坐標(biāo)。具體地，只結(jié)合檢測(cè)的X-坐標(biāo)信號(hào)(即不存在檢測(cè)的Y-坐標(biāo)信號(hào))在表面20a或者區(qū)域14a上U信號(hào)存在U信號(hào)會(huì)在存在U信號(hào)的情況下實(shí)現(xiàn)邊緣感應(yīng)觸摸功能。如果只結(jié)合檢測(cè)的X坐標(biāo)信號(hào)在表面20或者區(qū)域14a上不存在U信號(hào)，裝置控制器能夠?qū)^(qū)域14d或者表面20d上的邊緣感應(yīng)觸摸功能加以區(qū)分。類似地，所述裝置可以通過使用結(jié)合只檢測(cè)Y-坐標(biāo)信號(hào)(即沒有檢測(cè)的X-坐標(biāo)信號(hào))U信號(hào)的不存在或者存在，將在區(qū)域14b或者20b上檢測(cè)的邊緣感應(yīng)觸摸功能與區(qū)域14c或20c上的相區(qū)分。

當(dāng)然，應(yīng)該理解的是在其他實(shí)施例中，后表面15上的兩個(gè)分束器(如圖9(b)所示的85b和85a)的使用不同于圖10(a)和10(b)所示的分束器(85c和85d)，使得可以對(duì)一定的彎曲連接面20(與20a和20b相對(duì))以及其外圍區(qū)域14的各自鄰近部分進(jìn)行區(qū)分，以提供邊緣感應(yīng)觸摸檢測(cè)功能。

另外，應(yīng)該理解的是，在XY傳感器的另一個(gè)示例中，對(duì)于在前表面10上具有兩個(gè)分束器(75a和75b，或者75c和75d)的再一個(gè)實(shí)施例可以(按照與在后表面15上使用的兩個(gè)分束器(85c和85d)的圖10(a)-10(b)的實(shí)施例類似的方式)更改在前表面10上具有四個(gè)分束器的圖8(a)-8(b)的實(shí)施例，以便提供邊緣感應(yīng)觸摸功能。還應(yīng)該理解的是：根據(jù)另一個(gè)特定實(shí)施例，具有只部分地沿傳感器的外圍角部邊緣延伸(例如，裁切85d和85c，使得只存在最靠近形成換能器35b附近的角部的85d和85c的部分)、而不是沿鄰近反射陣列的整個(gè)長度延伸的分束器，將只會(huì)導(dǎo)致將區(qū)域14和/或表面20a和20b的邊緣感應(yīng)觸摸功能部分空間地局限于由托架87表示的區(qū)域。這將與如果與在圖8(a)和8(b)中所示的實(shí)施例類似地裁切而形成的分束器75d和75c的情況類似。也就是說，邊緣感應(yīng)觸摸功能將空間地局限于外圍區(qū)域14和連接表面20的右下角，如圖7所示。在又一個(gè)實(shí)施例中，可以修改圖8、9、或10的實(shí)施例以只使用沿基板5的一個(gè)邊(例如，頂部、左側(cè)、右側(cè)或底部)的一個(gè)分束器75或85，使得至少一個(gè)外圍區(qū)域13和/或其相應(yīng)彎曲連接面20配置有邊緣感應(yīng)觸摸功能。

為了簡化圖7的討論，將所示和/或所述邊緣感應(yīng)觸摸功能示出為在側(cè)面彎曲連接面20b和底部彎曲連接面20a上和/或在與20a和20b鄰近的外圍區(qū)域14的那些部分上。然而應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)各種特定實(shí)施例，裝置50可以具有在彎曲連接面20和/或外圍區(qū)域14上的任意地方都可用的邊緣感應(yīng)觸摸功能能力。這是因?yàn)閷-坐標(biāo)信號(hào)與X坐標(biāo)或者Y坐標(biāo)結(jié)合使用來確定應(yīng)用于任意邊緣感應(yīng)功能的觸摸輸入。

圖11(a)、11(b)、11(c)和11(d)演示了用于聲學(xué)XY傳感器的另一個(gè)特定實(shí)施例，其解決了在外圍區(qū)域14的部分中(但是不是在彎曲連接面20)的不確定性。該實(shí)施例并沒有測(cè)量U坐標(biāo)，而是擴(kuò)展了X坐標(biāo)或Y坐標(biāo)信號(hào)，用于檢測(cè)對(duì)于外圍區(qū)域14的部分內(nèi)的觸摸。該特定實(shí)施例從圖2(a)和2(b)所示改變了反射陣列40和換能器35的布置。具體地，將換能器35a和35c沿負(fù)(-)Y軸方向移動(dòng)，將換能器35b和35d沿負(fù)(-)軸方向移動(dòng)。另外，將反射陣列40d在換能器35a上延伸，將反射陣列40b延伸至換能器35b后面，并且將反射陣列40a和40c延伸為在其交叉角處接合。也就是說，存在對(duì)于兩個(gè)反射陣列公共的反射器元件。

在檢測(cè)額定觸摸區(qū)域13的XY數(shù)據(jù)時(shí)，在圖11(a)-11(d)中所示的這一特定實(shí)施例與針對(duì)圖2(a)-2(b)所述類似地操作，并且這里不再重復(fù)其描述。圖11(a)和11(b)在描述外圍區(qū)域14a上的邊緣感應(yīng)功能的觸摸操作是有用的(在彎曲連接面20a上的觸摸仍然是不明確的，因?yàn)槠洚a(chǎn)生與在彎曲連接面20的頂部部分上的觸摸相同的信號(hào))。圖11(a)和11(b)示出了可能的聲波傳播路徑(實(shí)線箭頭)，用于檢測(cè)額定觸摸區(qū)域13上的觸摸的X坐標(biāo)(與圖2(a)所示的類似)以及對(duì)于在外圍區(qū)域14b上的觸摸的X坐標(biāo)。具體地，表面聲波從發(fā)射換能器35b沿負(fù)(-)X軸方向傳播，沿著負(fù)(-)X軸方向?qū)⒎瓷潢嚵?0c設(shè)置在基板5的后表面15的外圍邊緣附近。如通過對(duì)圖11(a)和11(b)的X坐標(biāo)感測(cè)波傳播路徑加以表示的實(shí)線箭頭所示，反射陣列40c將聲波的一部分與感測(cè)波耦合或者反射：從反射陣列40c沿負(fù)(-)Y軸方向向外朝著并且在基板5的鄰近連接面20a周圍傳播、沿正(+)Y軸方向穿過前表面?zhèn)鞑ァ⒃谙鄬?duì)的彎曲連接面20周圍傳播、沿負(fù)(-)Y軸方向朝著后表面15上的反射陣列40d傳播，并且沿正(+)X軸方向沿反射陣列40d傳播至接收換能器35d。

圖11(c)和11(d)在描述對(duì)于外圍區(qū)域14b上的邊緣感應(yīng)功能的觸摸操作時(shí)是有用的(彎曲連接面20b上的觸摸保持不確定性，因?yàn)槠洚a(chǎn)生與彎曲連接面20的相對(duì)部分上的觸摸相同的信號(hào))。圖11(c)和11(d)示出了可能的聲波傳播路徑(實(shí)線箭頭)，用于檢測(cè)額定觸摸區(qū)域13上的觸摸的Y坐標(biāo)(與圖2(a)所示的類似)以及對(duì)于在外圍區(qū)域14b上的觸摸的Y坐標(biāo)。具體地，表面聲波從發(fā)射換能器35a沿負(fù)(-)Y軸方向傳播，沿負(fù)(-)Y軸方向?qū)⒎瓷潢嚵?0a設(shè)置在基板5的后表面15的外圍邊緣附近。如通過對(duì)圖11(c)和11(d)的Y坐標(biāo)感測(cè)波傳播路徑加以表示的實(shí)線箭頭所示，反射陣列40a將聲波的一部分與感測(cè)波耦合或者反射：從反射陣列40a沿負(fù)(-)X軸方向向外朝著并且在基板5的鄰近連接面20a周圍傳播、沿正(+)X軸方向穿過前表面?zhèn)鞑?、在相?duì)的彎曲連接面20周圍傳播以沿負(fù)(-)X軸方向入射到后表面15上反射陣列40b，并且沿正(+)Y軸方向沿反射陣列40b傳播至接收換能器35c。

系統(tǒng)控制器以時(shí)間為基礎(chǔ)分析接收的信號(hào)，以檢測(cè)前表面10上的額定觸摸區(qū)域13內(nèi)的觸摸(在圖2(a)所示的傳播路徑交叉的地方發(fā)生)的坐標(biāo)。系統(tǒng)控制器以時(shí)間為基礎(chǔ)分析接收的信號(hào)，以檢測(cè)基于圖11(a)-11(d)所示的傳播路徑在前表面10上的外圍區(qū)域14a和/或14b、或者連接面20a和/或20b上發(fā)生的任意觸摸的所示坐標(biāo)。

因此，圖11(a)-11(d)所示的特定實(shí)施例導(dǎo)致位于額定觸摸區(qū)域13外部的外圍區(qū)域14a和/或外圍區(qū)域14b(虛線100的下面或左側(cè))，能夠處理邊緣感應(yīng)觸摸功能。

圖12(a)和圖12(b)演示了用于聲學(xué)XY傳感器的另一個(gè)特定實(shí)施例，聲學(xué)XY傳感器具有附加的坐標(biāo)或位置數(shù)據(jù)以與外圍區(qū)域14和/或彎曲連接面20中聲學(xué)檢測(cè)的觸摸相關(guān)聯(lián)的X坐標(biāo)或Y坐標(biāo)來結(jié)合使用。該特定實(shí)施例并沒有與圖2(a)和2(b)所述的那些改變反射陣列40和換能器35的布置，而是代替地增加了一個(gè)或多個(gè)感測(cè)電極層103來提供附加的位置數(shù)據(jù)。在檢測(cè)額定觸摸區(qū)域13中的觸摸的XY數(shù)據(jù)時(shí)，圖12(a)-12(b)所示的這一特定實(shí)施例與圖2(a)-2(b)如上所述類似地操作，并且這里不再重復(fù)其描述。

裝置50上的感測(cè)電極103感測(cè)由在外圍區(qū)域14和/或連接面20上進(jìn)行的觸摸產(chǎn)生的電容變化(或者在一些實(shí)施例中的歐姆電阻)，提供了與聲學(xué)檢測(cè)的觸摸結(jié)合使用的附加位置數(shù)據(jù)以提供邊緣感應(yīng)觸摸功能。也就是說，在一些實(shí)施例中可以使用電極層103作為電容感測(cè)電極，并且在其他實(shí)施例中可以使用電極層103作為歐姆感測(cè)電極。

根據(jù)特定實(shí)施例，(虛線輪廓)只示出了根據(jù)圖12(a)的特定實(shí)施例的感測(cè)電極層103的可能布局。盡管電極層103示出為位于圖12(a)的前表面10上，應(yīng)該注意的是這可以是只在一些特定實(shí)施例中的情況。在其中感測(cè)電極層103位于前表面10上的這些實(shí)施例中，層103(對(duì)于電容感測(cè)電極或者歐姆感測(cè)電極有用)優(yōu)選地是透明的，例如氧化銦錫(ITO)或者可以絲網(wǎng)印刷或者濺射到前表面10上的其他已知透明導(dǎo)電材料。在其他實(shí)施例中，層103(用作電容感測(cè)電極)可以直接(或者經(jīng)由層60)位于后表面15上，以便位于基板5和其上的換能器/陣列/分束器之間。如果沒有使用層60，電極層103可以是透明導(dǎo)電材料；如果使用了層60，那么電極層103可以是不透明且聲學(xué)良性的任意類型的導(dǎo)電材料，例如可以絲網(wǎng)印刷或者濺射到層60上的金屬涂覆材料。在其中電極103形成于基板5的后表面10上的層60上的另一個(gè)特定實(shí)施例中，如圖12(c)所示，其是基板5的后表面15的角部的部分放大平面圖，將反射陣列20的反射元件125(可以使用分束器85，但是為了簡化起見在該圖中沒有示出)至少與導(dǎo)電引線127耦合在一起。在該實(shí)施例中，陣列20的含銀玻璃漿125不只用作反射陣列，而是與引線127一起用作電容感測(cè)的電極103(由點(diǎn)劃線表示)。引線127可以是聲學(xué)良性的任意導(dǎo)電材料，例如用于制造反射元件125的相同材料的薄線。在另一個(gè)類似實(shí)施例中，反射陣列20的反射元件125與導(dǎo)電引線127耦合在一起，并且可選地沿反射元件125的相對(duì)末端與另一個(gè)類似的引線(未示出)耦合在一起。

盡管在圖12(a)中示出了四個(gè)電極103a、103b、103c和103d，應(yīng)該理解的是具有兩個(gè)電容電極(103a和103b，或者103a和103d，或者103b和103c，或者103d和103c)將足以提供解決不確定性問題所需要的附加數(shù)據(jù)，用于提供連接面20和/或外圍區(qū)域14上的邊緣感應(yīng)觸摸功能。在一些實(shí)施例中，可以使用至少一個(gè)電極(用于電容或者歐姆感測(cè))，其中只有一個(gè)外圍區(qū)域13和/或其相應(yīng)的彎曲連接面20配置有邊緣感應(yīng)觸摸功能，而一些實(shí)施例可以通過將電極103分離為小尺寸來具有多于四個(gè)電容電極103，盡管針對(duì)這些電極103的電連接方案將變得更加復(fù)雜。還應(yīng)該理解的是根據(jù)另一個(gè)特定實(shí)施例，具有只部分地沿傳感器的外圍角部邊緣(例如裁切103a和103b，使得只存在靠近形成換能器35b附近的角部的103a和103b的部分)、而不是沿所述傳感器的整個(gè)外圍邊緣延伸的兩個(gè)電容電極103將只會(huì)導(dǎo)致區(qū)域14和/或表面20a和20b的邊緣感應(yīng)觸摸功能部分，空間上局限于由托架105表示的區(qū)域。

系統(tǒng)控制器以時(shí)間為基礎(chǔ)分析接收的信號(hào)，以檢測(cè)前表面上的額定觸摸區(qū)域13內(nèi)的觸摸(在圖2(a)所示的傳播路徑交叉的地方發(fā)生)的坐標(biāo)。對(duì)于額定觸摸區(qū)域13外部的觸摸，檢測(cè)觸摸并且通過聲學(xué)和電容(或歐姆)測(cè)量的組合明確地將其識(shí)別為頂部、底部、左側(cè)或右側(cè)觸摸。還與電容電極103相耦合的系統(tǒng)控制器分析接收的信號(hào)以檢測(cè)任意電極103附近的觸摸存在，利用坐標(biāo)對(duì)前表面10上的外圍區(qū)域14和/或連接表面20上觸摸加以表示。這確定了所述觸摸是否是頂部、底部、右側(cè)或左側(cè)朝向的。沿所選擇周界側(cè)面的坐標(biāo)基于圖11(a)-11(d)所示的聲波束傳播路徑。

已經(jīng)描述和示出了根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施例的聲學(xué)觸摸傳感器的各個(gè)方面。然而，在考慮了公開了優(yōu)選實(shí)施例的說明書和附圖之后，本發(fā)明的許多修改、改進(jìn)、變化、組合、子組合和其他用途和應(yīng)用對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明白。例如，盡管附圖中的實(shí)施例示出了彎曲連接面20沿基板5的整個(gè)周界延伸，在其他實(shí)施例中，當(dāng)將邊緣感應(yīng)觸摸功能只設(shè)置在至多兩個(gè)相應(yīng)的外圍區(qū)域14上和/或至多兩個(gè)相應(yīng)的彎曲連接面20上時(shí)，可以存在彼此相對(duì)的兩個(gè)彎曲連接面20。作為另一個(gè)示例，可以沿除了角部之外的基板5的大多數(shù)邊緣形成彎曲連接面20，在所述角部處通過可以使用角部框狀蓋板的銳利邊緣連接前表面10和后表面15。在另一個(gè)特定實(shí)施例中，基板5(具有在后表面15上形成的一個(gè)換能器35(用作發(fā)射機(jī)和接收機(jī))和一個(gè)反射陣列40)可以具有提供相對(duì)的銳利邊緣表面的一個(gè)彎曲連接面20，使得從換能器35發(fā)射的表面聲波由反射陣列40反射，在彎曲連接面20周圍并且穿過前表面10傳播，通過反射陣列40反射回?fù)Q能器35，所述換能器接收表面聲波。在這種實(shí)施例中，可以只沿一個(gè)外圍區(qū)域13和/或其一個(gè)相應(yīng)的彎曲連接面20提供邊緣感應(yīng)觸摸功能。

根據(jù)各種特定實(shí)施例，認(rèn)為是覆蓋了不脫離本發(fā)明的精神和范圍的這些和其他改變、改進(jìn)、變化和其他用途和應(yīng)用，并且其只由權(quán)利要求限制。