[发明专利]声接触式传感器

说明书

相关申请的交叉引用

本发明涉及2004年4月14日提出的标题为“声接触式传感器”的美国临时专利申请序列号为60/562，461以及2004年4月14日提出的标题为“声接触式传感器”的美国临时专利申请序列号为60/562,455的申请，其公开内容被结合于此作为参考。

发明背景

发明领域

本发明涉及接触式传感器，特别涉及具有窄功能边界以及增加的触摸敏感区域的声接触式传感器以及声触摸屏。

发明介绍

一种声接触式传感器，具有触摸敏感区域，在其上接触的存在和定位通过接触穿过触摸传感器衬底的声波的传送的影响而感测。声接触式传感器可以使用瑞利波(包括准瑞利波)，拉姆或切变波，或者不同类型的声波的组合。

图1说明了传统声接触式传感器、声触摸屏1的操作。该触摸屏1具有触摸敏感区域2，在其内部确定2维接触坐标。例如，触摸敏感区域2可以包括由虚线16限制的区域，其表示窗口10的内部边界。第一传送转换器3a被定位在触摸敏感区域2之外以及被声学地耦合于触摸屏1的表面。该转换器3a以并行地传播到触摸屏1的上边以及通常在触摸屏1的平面内的声波11a的形式发送声信号。在声波11a的传送路径上对准的是部分声学反射元件4的第一线性阵列13a，其每一个部分地传送声信号以及部分地反射它们(以大约90°的角度)，创建多个垂直传播穿过触摸敏感区域2的声波(例如，5a，5b和5c)。反射元件4的间距是可变的以补偿声信号随着到第一传送器3a距离的增加造成的衰减。同样知晓的是即使反射元件4具有统一的间距，通过改变反射元件4的反射强度也可以实现信号均化。通过部分声学反射元件4的第二线性阵列13b声波5a，5b和5c被再次反射大约90°的角度(参见箭头11b)，在到达触摸屏1的下边时朝向第一接收转换器6a。在接收转换器6a，波被检测并转换为用于数据处理的电信号。反射元件的类似配置被沿着触摸屏1的左边和右边定位。第二传送转换器3b沿着左边产生声波12a，以及部分声学反射元件4的第三线性阵列13c创建多个水平地传播穿过触摸敏感区域2的声波(例如，7a，7b和7c)。通过部分声学反射元件4的第四线性阵列13d，声波7a，7b和7c沿着12b而被重新定向朝向接收转换器6b，在那里它们被检测和转换为用于数据处理的电信号。

如果通过物体例如手指或铁笔在位置8触摸触摸敏感区域2，声波5b和7a的一部分能量被触摸物体吸收。通过接收转换器6a和6b作为声信号中的扰动而检测所得到的衰减。在微处理器(未示出)的帮助下数据的时间延迟分析允许确定触摸位置8的坐标。图1的设备同样用作具有仅仅两个使用传送/接收转换器设计的转换器的触摸屏。

由图1中的虚线所指示的外壳9与触摸屏1关联。该外壳可以用任意合适的材料制作，例如模制聚合物或金属片。该外壳9包括窗口10，由表示窗口10的内部边的虚线16以及指示图1中的窗口10的外部边的虚线17指示。内部虚线16示出了外壳9覆盖了触摸屏1的外围，隐藏了传送和接收转换器、反射元件以及其他部件，但是露出了触摸敏感区域2。该配置可以保护隐藏的部件免受污染和/或破坏，提供美学外观以及为用户定义触摸敏感区域。

触摸屏包括在显示板上的覆盖的分离面板。典型地，该面板由玻璃制作，但是可以使用其他任何合适的衬底。该显示板可以是阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)，等离子体、电致发光、有机发光二极管(OLED)显示器或者其他任何类型的显示器。

如图1所示，触摸敏感区域2被边区15环绕，在那里反射元件4和传送以及接收转换器3a、3b、6a和6b被定位。减少边区15的宽度增加了触摸敏感区域2。对于使用通明接触式传感器的接触式传感器应用例如触摸屏，边的宽度特别重要。具有窄的边区域15的接触式传感器可以集成到监视器中，该监视器自身具有环绕显示图像的窄的边。当设备例如监视器的总的市场趋势接近磨光以及更高的机械紧凑设计时该特征是可取的。具有窄的边区域15的接触式传感器也更易于密封以及更轻并可以具有增加的感测区域。在竞争的触摸屏技术之中，(例如，声、电容性、电阻性的以及红外线的)声触摸屏易于具有更宽的边。