CN106406642B

CN106406642B - 无框声学触摸设备

Info

Publication number: CN106406642B
Application number: CN201610885643.8A
Authority: CN
Inventors: 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
Original assignee: Touch Panel Systems Corp; Elo Touch Solutions Inc
Current assignee: Yiluo Touch Control System Co; Touch Panel Systems Corp
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2019-06-04
Anticipated expiration: 2031-03-15
Also published as: JP5718448B2; KR20130029382A; WO2011119368A1; TWI550476B; JP2013524316A; RU2012145348A; US20140176508A1; CN103097998B; KR101441224B1; EP2550585B1; EP3121694A1; TW201203056A; RU2543311C2; US9552106B2; US8576202B2; CN106406642A; US10678379B2; US20110234545A1; EP2550585A1; EP3121694B1

Abstract

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。

Description

无框声学触摸设备

本申请是申请日为2011年03月15日的中国专利申请“无框声学触摸设备”(国家申请号：201180020854.0)的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年1月24日递交的美国专利申请No.13/012,523和2010年3月25日递交的美国专利申请No.12/732,132的优先权。

技术领域

本发明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。

背景技术

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WO94/02911(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。

发明内容

根据特定实施例，本发明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。

为了全面地理解本发明的这一实施例和其他实施例，现在参考结合附图所示的本发明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是根据本发明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；

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发明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发明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)示出了根据本发明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)分别是根据再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10(a)和图10(b)分别是根据又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11(a)和图11(c)以及图11(b)和图11(d)分别是根据再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12(a)和图12(b)分别是根据再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12(c)是根据与图12(a)和12(b)相关联的特定实施例的声学触摸传感器的基本的后表面的角部处的放大部分平面图；以及

图13是绘制了根据特定示例的声学触摸传感器的波速与声学良性层的厚度关系的曲线。

具体实施方式

本发明提出了一种触摸传感器设备，所述触摸传感器设备可以是触摸屏或者其他触摸传感器或者触摸装置(例如触摸计算机、触摸显示器或信号指示器或者移动装置)，其中将例如压电元件之类的声学换能器用于产生“表面声波”，这里所述表面声波用于表示Rayleigh波、Love波或者其他表面限制声波。

由于限制到触摸表面的事实，Rayleigh波将有用的功率密度保持在接触表面。Rayleigh波是一种具有垂直波分量和横波分量的波，基板质点在包括波传播轴在内的垂直平面内沿椭圆路径移动，并且波能量随着在基板中深度的增加而减小。切应力和压应力/张应力与Rayleigh波相关联。数学上讲，Rayleigh波只存在于半无限介质中。在有限厚度的可实现基板中，可以将所得到的波更精确地称作准Rayleigh波。这里应该理解的是Rayleigh波只存在于理论中，因此提到Rayleigh波表示准Rayleigh波。出于工程目的，厚度为3或4个Rayleigh波长的基板足够支持在触摸传感器设计感兴趣的距离上的Rayleigh波传播。

与Rayleigh波一样，Love波是“表面限制波”，即由一个表面限制或者导引、并且不会受到基板其他表面影响的波，假设基板足够厚。与Rayleigh波相反，Love波的质点运动是水平的，即与触摸表面平行并且与传播方向垂直。只有切应力与Love波相关联。

出于描述的目的，根据特定实施例讨论了使用Rayleigh波的Adler型声学触摸传感器。然而应该理解的是非Adler型声学触摸传感器或者使用包括Love波在内的其他类型表面声波的声学触摸传感器可以用于其他实施例。

图1是声学触摸传感器或触摸屏的简化截面图。图2(a)和图2(b)分别是根据本发明特定实施例的声学触摸传感器的基板5的正视图和后视图。在作为声学触摸传感器的前表面10的正视图的图2(a)中，以虚线示出了换能器35以提供图2(b)的参考框，图2(b)是以实线示出了换能器35的声学触摸传感器的后表面15的平面图。为了提供另外的参考框架，在图2(a)和2(b)中示出了X-Y坐标轴。

如图1中所示，触摸传感器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的外围区域14的弯曲连接面20。下面结合图3(a)-3(f)进一步描述弯曲连接面20。前表面10具有额定触摸区13，在额定触摸区上对象30产生接触以根据在后表面15后面设置的显示器上显示的图形用户界面来提供输入。这里将额定接触区13定义为作为所述前表面10的内部部分的那部分前表面10，通常将所述内部部分看作是用于传统表面声波触摸传感器的有源触摸区域，典型地没有被边框覆盖。额定接触区13用图2(a)中的虚线所示，外围区域14是额定触摸区13外部的那部分前表面10。在传统的表面声波触摸传感器中，前表面10上的外围区域被所述边框覆盖。在图1中将对象30看作是手指，但是应该理解的是根据一些特定实施例，由声波感测的触摸可以包括直接或者间接通过盖板或者抗反射涂层按压前表面的笔。声学换能器35和反射元件阵列40设置在后表面15上。

根据特定实施例，触摸传感器1是通常放置在显示装置前表面的矩形触摸屏，其面对后表面15。触摸屏典型地与具有多种功能的控制系统(未示出)相关联。首先，产生电信号，所述电信号激励换能器产生随后形成波集合的表面声波。换能器然后接收所述波的集合，并且将其转换为电信号。接收电信号，在低电平控制系统中保留了具有相对高数据率的重要信息。在许多实施例中，不需要捕获在接收的信号中包含的相位信息。因此，控制器和/或处理器经由布线或引线与触摸传感器1的各种换能器相耦合，以控制所述表面声波的发射和接收，并且处理表的波形微扰以便检测触摸坐标和位置信息。如这里所使用的控制器意思是典型地包括微处理器在内的电子装置，微处理器具有固件和模拟电子装置以产生机理信号、并且接收从所述触摸屏返回的信号。控制器和/或处理器将触摸坐标和位置信息映射至显示器中所示的用户界面的适当控制动作。

下面结合图1、2(a)和2(b)以及其他图进一步描述根据特定实施例的本发明的一般结构和操作。

根据本发明的特定实施例，可以将基板形成为具有矩形形状或非矩形形状的平板，例如六边形板。在一些实施例中，传播基板5由平板或者低曲率面板组成。替代地，基板可以沿一个或两个轴弯曲成圆柱、球面或椭球面或者截面，或者可以具有其他结构。根据其他特定实施例，大实心角球形和完全圆柱体基板也是可能的，其中基板5的前表面10和后表面15是弯曲而不是平面或平坦的。其他实施例可以提供沿中心裁切的基板5(例如圆环或框形结构)，在内沿和外沿上具有弯曲连接面20。例如，多边形触摸传感器可以在每一侧配置有反射阵列，并且在每个顶点处配置有换能器。本发明不必局限于标准矩形传感器几何形状。应该注意的是出于该应用的目的，基板不必是单片结构，而是可以是同质或不同质元件的声学耦合结合(例如，利用Love波，可以使用具有内部材料和外部材料的复合基板，内部材料和外部材料具有不同的密度)。从发射换能器到接收换能器的声学路径可以可选地通过作为制造工艺的一部分而结合在一起的基板区域。

基板5用作具有其上可以传播表面声波的表面的传播介质。尽管传播介质的种类没有特别地限制，采用其中表面声波(具体是超声表面声波)可以传播的面板。面板的显示区域包括可触摸坐标输入范围，并且通常形成为与上述实施例相同的横向对称形状，具体地，线性对称形状(具体地，矩形形状)。根据特定实施例，构建为面板的传播介质基板5通常具有透明性以使设置在触摸面板下面的显示器可见。

优选的，传播介质是透明的并且是各向同性的。根据各种实施例，对于触摸屏或者触摸监视器或者触摸计算机型装置，用于形成基板的适当玻璃包括碱石灰玻璃；含硼玻璃(例如硼硅酸玻璃)；含钡、锶、锆、铅玻璃；以及冕玻璃。根据一些实施例，优选透明基板的示例可以是来自Schott的270^TM玻璃、来自Asahi玻璃有限公司的PD200玻璃或者具有低损耗表面声波传播的任意玻璃，其结果是更好的信号。

对于不能用作触摸屏的触摸传感器的其他实施例(例如，电白板应用或者触摸垫)，可以采用具有可接受声学损耗的其他不透明基板材料，包括但是不局限于铝和钢。有利地，可以用具有相对缓慢声学相位传播速度的珐琅来涂覆铝和一些其他金属，从而支持在前表面10上具有(相对于水平剪切板波模式)高触摸灵敏度的Love波。在一定条件下，合适的基板5也可以由低声学损耗聚合物构成。合适的基板也可以由具有不同类声学性质的层压或其他基板形成。层压可以有利地支持在前表面10上集中的声波能量的Love波传播，例如硼硅酸盐玻璃或者Schott B270^TM和碱石灰玻璃的层压；或者铝上的珐琅。

各种类型的换能器可以用于本发明。换能器是一种将能量从一种形式转换为另一种形式的物理元件或者元件的集合。这包括在声学波模式之间的转换或者在电能和声学能之间的转换。形成声学换能器一部分的声学发射或感应结构典型地是压电元件，但是不局限于此。例如，电声换能器、光声换能器、磁声换能器、声声换能器(将一种声波模式转换为另一种声波模式)以及热声换能器可用并且可以被使用。优选地，可以将超声楔形换能器设置在后表面15上，用于发射和接收Rayleigh波或者Love波。诸如梳状电极换能器之类的压电换能器可以用于一些实施例中以通过安装在基板5的后表面15上形成的陶瓷元件或者金属电极的平坦表面来声学地耦合至后表面15，所述梳状电极换能器由具有在表面上形成的导体的矩形棱镜压电陶瓷构成。所选择的换能器应该发射足够数量的表面声波，足以检测到接收的波以及与具体尺寸的具体基板上的触摸相关联的微扰，并且探知坐标数据。

反射元件的阵列40具有矩形间隔或间隔增量，可以衍射或者散射表面声波。已知的Adler型触摸传感器设计采用反射阵列来按照预定的角度相干地反射声波，其中入射角等于反射角。反射阵列元件通常形成为彼此平行，并且反射构件或每一个反射阵列元件的角度通常与X-轴或Y-轴近似45°，以便沿X-轴和Y-轴传播表面声波，例如Rayleigh型波。根据本发明，后表面15上的反射阵列40具有反射元件，所述反射元件形成为当从发射换能器发送这些波时，将声波朝着弯曲连接面20外面导引；以及收集来自弯曲连接面20朝着接收换能器的表面声波。如从合并在此作为参考的美国专利5,591,945中已知，反射阵列元件也可以按照其他角度倾斜以产生用于触摸屏的非矩形波径，或者以在入射波和反射波(例如准Rayleigh波到Love波)之间实现模式转换。

可以按照多种方式形成反射阵列，例如金属基板的印刷、刻蚀、冲压或者用于聚合物基板的铸模整形。已知的反射阵列通常由丝网印刷到碱石灰玻璃片或者其他基底材料上的玻璃粉构成，通过悬浮工艺形成，并且在炉中固化以形成升高的玻璃遮断物的回纹状表面。这些遮断物典型地具有在声学波长的1％量级的高度或深度，因此只会部分地反射声学能量。为了在接收换能器处提供相等的声学功率，可以随着与发射换能器的距离增加而减小反射元件的间距，或者可以更改反射元件的声学透射率和反射率的平衡，允许随着与发射换能器的距离增加而增大反射率。由于将触摸传感器通常放置于显示装置的前表面，并且由于反射阵列通常是光学可见的，通常将反射阵列放置于所述基板前表面的外围、额定触摸区域的外部，并且在边框下面隐藏和保护。然而，利用本发明，反射阵列40形成于基板5的后表面15上，而基板5的前表面10不需要在其外围有任何保护边框。

参考图2(a)和2(b)，本发明的一个特定实施例提供了一种Adler型触摸屏系统，其采用换能器35来将压电元件耦合至基板中的感测波。因此，触摸传感器1提供了一种坐标输入装置系统，包括具有横向对称显示区域的基板5，表面声波可以在基板上传播。像典型的四换能器Adler系统那样，分别针对X轴和Y轴提供两对换能器35，但是代替位于前表面10上，换能器35位于基板35的后表面15上。具体地，发射换能器35a放置于Y轴发射区域中，以及发射换能器35b放置于X轴发射区域中，其中发射区域位于基板5的后表面15上。放置于与后表面15上的Y轴反射区域相对的Y轴接收区域中的接收换能器35c用于检测在前表面10上的触摸的Y坐标。放置于与后表面15上的X轴发射区域相对的X轴接收区域中的接收换能器35d用于检测前表面10上的触摸的X坐标。也就是说，发射换能器35a和接收换能器35c用于检测Y坐标的触摸位置，而发射换能器35b和接收换能器35d用于检测X坐标的触摸位置。每一个换能器35可以对称地发射或接收声波。将两个换能器对按照直角设置以定义坐标系统。

触摸传感器还包括一对Y轴反射阵列40a和40b以及一对X轴反射阵列40c和40d，代替位于前表面10上，反射阵列40位于基板50的后表面15上。通常，表面声波从发射换能器沿其上在面板边缘附近设置了反射阵列的轴传播。可选地，声学波导效应可以用于减小反射阵列的宽度。反射阵列的元件每一个均将声波的一部分与穿过面板传播的感测波相耦合，并且向阵列中的相邻元件透射一部分，从而将来自整个触敏区域的色散感测波耦合到窄的声学波束，所述窄的声学波束耦合至换能器。通常，系统通过发射声波换能器35发射脉冲形式的短时间超声波信号，并且接收阵列40对所发射的信号从弯曲连接面20周围的后表面15向外分散、穿过具有额定触摸区域13的前表面、在相对的弯曲连接面20周围向内分散回后表面15、并且通过反射阵列40至接收声波换能器35。反射阵列40a和40c用作声波分散器，而反射阵列40b和40d用作声波收集器。系统控制器以时间为基准分析接收的信号，以检测在前表面上的额定触摸区域13内的触摸(发生在图2(a)所述的传播路径交叉的地方)所表示的坐标。图2(a)和图2(b)的特定实施例提供了使用表面声波的XY触摸传感器。

具体地，表面声波从发射换能器35a沿负(-)Y轴方向传播，沿负Y轴在基板5的后表面外围边缘附近设置了反射阵列40a。如对图2(a)和图2(b)中的感测波传播路径加以表示的实线箭头所示，反射阵列40a的元件每一个均将声波的一部分与感测波相耦合或者反射：从反射阵列40a沿着负(-)X轴方向朝着基板的最近连接面20向外传播并且在其周围传播、沿正(+)X轴方向穿过前表面传播、沿负(-)X轴方向朝着后表面15上的反射阵列40b的相对弯曲连接面20传播并且在其周围传播、并且沿正(+)X轴方向沿着反射阵列40b传播至接收换能器35c。反射阵列40a和40b的元件还分别将声波的一部分发射至阵列40a和40b的相邻元件。类似地，表面声波从发射换能器35b沿负(-)X轴方向传播，沿负Y轴将反射阵列40c设置在基板5的后表面15的外围边缘附近。如对图2(a)和2(b)中的感测波传播路径加以表示的由实线箭头所示，反射阵列40c的元件每一个均将声波的一部分与感测波相耦合或者反射：从反射阵列40c沿着负(-)Y轴方向朝着基板的最近连接面20向外传播并且在其周围传播、沿正(+)Y轴方向穿过前表面传播、沿负(-)Y轴方向朝着后表面15上的反射阵列40d的相对弯曲连接面20传播并且在其周围传播、并且沿正(+)X轴方向沿着反射阵列40Db传播至接收换能器35c。

结合图3(a)、图3(b)和图3(c)更加详细地描述弯曲连接面20周围的表面声波的传播，图3(a)、图3(b)和图3(c)是根据本发明各种特定实施例的声学触摸传感器的基板的不同弯曲的边缘连接面的部分截面图。合并在此作为参考的美国专利6,567,077描述了一种传播介质基板的斜切或铰接端或角面(声波方向改变部分)，使得声波可以转向并且从传播介质的前表面传播至后表面，或者通过斜切部分从传播介质的后表面传播至前表面。如在美国专利6,567,077的图1和图2中所示，在球形传播介质上传播的表面声波等与通过对沿包括球形中心在内的平面裁切球形得到的界面的轮廓相对应，并且在这种柱形传播介质的表面上传播的这种波在传播介质的表面上螺旋形地传播。因此，声波能够通过传播介质的弯曲表面几乎无损耗的传播来改变方向。美国专利6,567,077的图3和图4说明了斜切以形成具有半径R的半球形截面的传播介质的修圆外围边缘部分。

图3(a)说明了具有基板5的厚度T一半的半径R的传播介质或基板5的修圆部分，与美国专利6,567,077的图4所示的半球形截面类似。利用具有半径R的半球形截面，当假设T是五个Rayleigh波波长λ时，传播介质的修圆部分的长度b等于R，等于T/2。然而，本发明的发明人已经确定半球形截面不是必要的，用于实现在没有可察觉损耗的情况下改变在穿过传播介质的弯曲表面传播的表面声波的方向。如在图3(b)中所示，对基板5的顶部和底部尖锐边缘修圆使得弯曲表面20的相应半径R是约T/4，其结果是基板5的表面20具有明显小于针对半球形截面的长度b的长度b。此外，如图3(c)中所示，即使修改基板5的顶部和底部尖锐边缘，使得弯曲表面20的相应半径R是约T/8，其结果是基板5的表面20具有甚至小于图3(a)和图3(b)的长度b的长度b。

本发明的发明人已经示出了：当R(或b)渐增地接近T/2(或者对于T＝5λ时的5λ/2)时，弯曲表面20对于表面声波传播略微更好；但是当R(或b)渐减地接近T/8并且保持远大于表面声波的波长时，触摸传感器的边界区域如所需地变小。因此，进行这些期望和成本因素考虑的折衷，并且对于特定的优选实施例，已经将R选择为是约T/4至约T/8。应该理解的是，半径R可以小于T/8，只要存在足够的接收信号并且满足其他设计限制。当将铝类似于玻璃用作表面波传播的基板时，本发明的发明人对于具有不同边缘曲率半径和约3mm厚度(T)的弯曲连接面20的铝基板执行实验测量。实验使用具有约3mm宽的陶瓷压电元件(在PZT相关压电陶瓷的族中，并且具有在5.53MHz的基频谐振)的声波楔形换能器。激励发射换能器以发射表面声波，穿过基板的前表面传播、朝着的基板的具有半径R弯曲连接面或者在其周围传播、然后传播穿过基板的后表面来通过接收换能器进行测量。对于向发射换能器施加的5.53MHz频率的给定激励电压，在接收换能器处的接收信号在相关的延迟时间下测量的信号的幅度对于不同的半径不会可观地改变，如与图3(d)(其中半径R＝T/2)相比较的在图3(e)(其中半径R＝T/4)和图3(f)(其中半径R＝T/8)中所示的。这些测量示出了在期待的延迟时间(所述期待的接收信号在约17至约25微秒的延迟时间之后到达)下测量的接收信号的幅度对于给定的激励不会可观地改变。接收信号任一侧上的其他波形只是基于在测试系统中发生基板中的其他非故意和外来波或者模式传播的假象。

对于具有范围在约T/4至约T/8的R的弯曲连接面20，本发明的发明人对于铝传播材料的实验提出了对于玻璃传播基板上的表面声波传输，只有当不存在“扭曲”或急剧倾斜的边缘时较小的R是可接受的。对于玻璃卖主来说，“修圆边缘”玻璃基板典型地仍然具有扭曲。如结合美国专利5,739,479的图9中所示的公式所述，针对单片碱石灰玻璃基板的斜切表面和有源触摸表面之间16°的斜切角度θ导致在声学路径上明显小于6dB的信号损耗。对于单片碱石灰玻璃基板的斜切表面和有源触摸表面之间25°的斜切角度θ示出了在声学路径上约8dB的测量信号损耗。从25°斜切数据的二次外推暗示了对于33度的斜切角度θ的14dB的信号损耗。在特定的实施例中，任何扭曲都应该具有小于约10°的斜切角度θ以对于在整个声学路径上具有四个扭曲(对于基板5的相对侧上的每一个弯曲部分20均有两个)而言具有小于3dB的损耗。

可以通过将玻璃研磨成所需轮廓、然后可选地进行抛光以获得针对特定实施例的所需平滑轮廓来实现玻璃基板的尖锐斜切边缘的修圆。根据一些实施例，可以最小化或者避免包括例如图3(g)所示台阶16在内的扭曲。当使用具有所需半径R的研磨工具17(示出了其截面)并且基板5在与工具17对齐时具有偏移和/或在不同基板5的厚度之间存在变化时，可以产生这种扭曲或台阶。根据一些实施例，可以最小化或者避免在触摸基板边缘上的这种扭曲或者尖锐的斜切边缘，其可能不希望地产生声波寄生信号。寄生信号(例如可以源自于表面声波和板波或者其他波模式之间的转换)可能不希望地导致触摸传感器似乎检测到并非真实触摸的“幽灵”触摸、或者测量到失真的坐标，并且根据这些特定实施例应该最小化这些寄生效应。在图3(g)中，将配置有例如R＝T/3的研磨工具17用于传统的计算机数字控制(“CNC”)研磨机器。甚至当(由于所述偏移或者基板厚度变化产生的)所述台阶在大约是表面声波波长量级时，台阶16也导致了不希望的寄生信号(来自于板波)。为了对于基板厚度中的这种变化和/或基板与所使用的研磨工具之间的偏移提供更好的容差，可以使用如图3(h)所示的改进研磨工具18，所述改进的研磨工具18具有例如R＝T/6和具有圆锥角d的宽口，在一些实施例中圆锥角的范围在约10至12°之间，在其他特定实施例中是具有约3至5°圆锥角的R＝T/3的宽口。图3(h)示出了当基板5没有与工具偏移而是按照所需对准时使用工具18制造的基板5的弯曲边缘轮廓；图3(i)示出了当基板5与工具18偏移时使用具有R＝T/6的工具18制造的基板5的弯曲边缘轮廓；以及图3(j)示出了基板5与工具17’偏移时，使用研磨工具17’(与图3(g)所示的工具17类似，但是例如R＝T/3、具有角度d的圆锥开口)制造的基板5的弯曲边缘轮廓。尽管对于其中频率是约5.53MHz的特定实施例，对于约3mm的基板厚度使用具有4°圆锥角和R＝T/3的研磨工具是最理想的(但是对于相同基板厚度具有12°圆锥角和R＝T/6的研磨工具具有不希望的寄生效应)，许多因素影响寄生信号的强度和可接受电平，因此对于一些应用使用12°圆锥角和R＝T/6的研磨工具是可接受的。依赖于实现的对准或者现有的容差，基板5的前表面10和后表面15经由可以包括平坦部分的至少一个弯曲连接面相耦合，例如所述弯曲连接面位于前表面10和后表面15之间(根据特定的实施例，所述平坦部分和所述前表面10之间的角度小于5°)、在两个相应的弯曲部分之间和/或在后表面15和弯曲部分之间(根据特定的实施例，在所述平坦部分和所述前表面10之间的角度小于5°)。当然，所示示例可以与具有特定基板厚度的相同基板具有一些制造厚度变动时的情况类似。如上所述的边缘可以可选地进行抛光以平滑。根据其他实施例，对基板的尖锐边缘进行修圆的其他方法可以包括塑性铸模、玻璃铸模或者铝铸模。

应该理解，弯曲连接面20可以是诸如图3(a)-3(c)或图3(h)-3(j)所示的各种截面轮廓，并且所述弯曲连接面20包括半径R的至少一个弯曲部分。图3(b)-3(c)说明了具有通过直线部分耦合的两个对称弯曲部分(每一个均具有相同的半径)的弯曲连接面20的示例，但是利用本发明的其他实施例，弯曲连接面20可以具有通过直线部分耦合的两个不对称弯曲的部分(具有不同的R值)。图3(h)-(j)是如上所述根据另外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。当然，图3(a)-3(c)和3(h)-3(j)中的视图并非是穷举的，而是提供基板弯曲边缘轮廓的示例。另外，图3(g)、3(h)等中的半径R可以由圆弧的半径到与连续变化曲率曲线的正切圆的最小半径来概括得到。以上已经假设触摸基板厚度T是约5个Rayleigh波波长λ，因为其在大多数商用产品设计中是典型的，使得可以将诸如R＝T/3之类的表达式重新表达为R＝5λ/3。类似地，可以将表达式R＝T/6重新表达为R＝5λ/6。当然，可以针对不同于5个锐利波长的基板厚度来修改所述表达式。例如，对于5.4λ厚的玻璃的R＝T/2的边缘修圆半径已经观察到了良好的寄生效应抑制效应。对于5.4λ厚的玻璃，也可以将这种边缘修圆半径表达为R＝2.7λ。尽管对于声学原因没有要求，市场对于更厚(且淬火的)玻璃基板构建的SAW触摸屏感兴趣，例如具有约11λ厚的玻璃的TycoElectronics的Secure Touch^TM产品；可以利用良好寄生波抑制效应的半径R＝2.7λ的修圆边缘来实现这些产品的无框变体。

图4是根据本发明的各种特定实施例的声学触摸传感器装置50(也称作触摸装置50)的简化截面图，所述触摸装置可以是触摸监视器、触摸计算机、触摸视频显示器或信号指示器或者触摸移动装置。与图1的触摸传感器1类似，触摸装置50包括基板5，基板5具有前表面、后表面15以及将前表面和后表面15的外围区域14接合在一起的弯曲表面20。前表面10具有额定触摸区域13，前表面的内部部分，在所述额定触摸区上物体30产生接触以根据与后表面15耦合的显示器25(如图4所示)上显示的图形用户界面来提供输入。根据特定实施例，显示器25可以可选地结合到后表面15，但是在其他实施例中显示器25不接触后表面15，而只是设置在基板5的下面并且通过外壳55和粘合剂相对于基板5保持稳定。图4还示出了包括作为盒体69的触摸控制器(如下面详细描述的)在内的电子装置，所述盒体具有与布线和/或缆线(未示出)相连的引线。将额定触摸区域13定义为图2(a)中虚线内的那部分前表面10，并且外围区域14是额定触摸区域13外部的那部分前表面10。对象30在图4中可以看出是手指，但是应该理解的是根据一些特定实施例，由声波感测的触摸可以包括直接或者间接通过盖板(将所述盖板设置为覆盖用于声学感测波传播路径的基板5的那些表面)或者抗反射涂层按压抵靠在前表面上的笔。

根据特定实施例的本发明的触摸方面的一般结构和操作与结合图1、2(a)和2(b)如上所述的那些类似，现在将描述其差异。

根据这一特定实施例，声学换能器35和反射元件阵列40经由声学良性层60耦合至后表面15。出于描述的目的，“声学良性”材料是一种传播表面声波而不会迅速衰减的的料，优选地只对于表面声波速度导产生微小变化，以便容易制造控制所述波的速度，而不论其材料厚度的部分变化。根据一些特定实施例，声学良性层60优选是不透明的，能够与基板5结合，并且用作其上形成的换能器35和反射阵列40的合适处理表面。例如，将楔形换能器35结合到层60上，并且用玻璃料在层60上形成反射阵列40。在一些实施例中，层60可以是在基板5的后表面15上的黑色无机材料(例如丝网印刷、涂漆、溅射或者另外涂覆的墨水或者颜料)的薄膜。

根据特定实施例，声学良性层60可以是由陶瓷树脂或者瓷质珐琅型材料构成的无机黑漆。层60的示例可以包括二氧化钛(TiO₂)或硅石(SiO₂)，为了彩色在一些实施例中可以将二氧化钛(TiO₂)或硅石(SiO₂)与钴(Co)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)或者锰(Mn)进行组合。一定的高热组涂料配方可以适用于用作声学良性层60，例如RustOleum^TM高热超级漆或者Ferro^TM的玻璃涂料1597。在其他实施例中，层60可以是白色或者其他颜色。层60可以提供引人注意或者充满活力的视觉外观，同时通过基板5隐藏了换能器35和阵列40。层60也可以具有在图案中使用的复合颜色、其他装饰特征和/或有用的特征，以表示根据本发明特定实施例的边缘感应触摸功能输入。在一些实施例中，声学良性层60可以是半透明的，使得可以将光源(例如发光二极管)设置在后表面15后面以当激活时通过半透明层40来照明。当然在一些实施例中，如果寻求更多工业或者技术上的外观，可能不需要隐藏换能器35和阵列40，其中箱体层60可以是透明的，根本不会使用箱体层(例如图1所示)，或者只在后表面15的外围区域14的一部分上使用箱体层。

根据本发明的特定实施例，当设置在后表面15和换能器35以及阵列40之间时，层60通过基板5可见(并且对于其中层60不透明的实施例，遮蔽观看到换能器35和阵列40)，因此向用户展示了框架额定触摸区域13(在图5的虚线内示出，图5是声学触摸传感器50的简化分解透视图)。根据特定实施例，触摸传感器50是矩形形状的触摸装置，所述触摸装置集成了面向后表面15的显示器25，使得所述显示器通过基板5是可见的。在一些实施例中，甚至可以将薄层60涂覆于基板5的前表面的外围区域14。

应该控制层60的厚度，使得将由层60产生的信号衰减和与其不透明性相关的任意装饰目的进行平衡。如图13所示，通过层60的涂覆厚度来影响在用于触摸传感器的层60的区域中传播的表面声波的波速(或者更精确地与波包的群速度相反的波前的相速度)。对于可以在与玻璃基板兼容的温度下烧结的许多材料，比在玻璃中的声音速度更慢。在这种情况下，随着传播通过层60的表面声波功率的部分增加而减小了波速v_SAW(即，层60的厚度导致了较慢的波传播)。如果层60的材料具有比基板5的材料更快的声音传播速度，那么随着传播通过层60的表面声波功率的部分增加而增加了波速v_SAW(即，层60的厚度导致较快的波传播)。从波速V_SAW的制造工艺的方面来说，层60的理想材料将导致波速没有变化，因此波速不会随着层60的厚度而变化。对于用于产生图13的数据的层60的材料，还观察到了当层60的厚度对于这些频率是大于50微米时发生非常强烈的衰减。对于其中频率是约5.53MHz并且基板是B270玻璃的特定实施例，发现范围在约15-21微米之间或者优选地12-20微米的层60的厚度是可接受的厚度，当使用Ferro黑墨水24-8328用于层60时，所述可接受厚度对低的波衰减和整洁的装饰外观(不具有可察觉的半透明性的高不透明性)的需求进行了均衡。可以存在其他的墨水产品，其具有较高的光学密度，使得能够利用薄涂层实现整洁的装饰外观，这对于考虑声学设计因素是需要的，因为可以减小声学衰减并且减小了波速的变化。

触摸装置50包括外壳55，其包含并且保护显示器25、层60、换能器35、反射元件阵列40以及装置的其他部件，例如处理器、控制器、连接器和其他无源或有源电子或者对于所述装置的操作所需要的部件。为了简化起见，没有示出这些其他部件。

根据本发明的触摸传感器系统或者装置典型地采用电子控制系统(附图中未示出)，其产生声波并且确定对触摸位置或坐标加以表示的微扰。所述电子控制进而与计算机系统(附图中未示出)交互，例如个人计算机、嵌入式系统、作为人界面装置的亭子或用户终端。因此，所述计算机系统可以是任意合适类型的，例如可以包括显示器25、音频输入和/或输出能力、键盘、电子照相机、其他定点输入装置等。计算系统使用定制软件来操作，但是更典型地使用诸如微软视窗(例如视窗3.1、3.11、7、WFW、CE、NT、95、98等或者符合WindowsApplication Program Interface或API的集合、子集或超集得其他操作系统)、MAC操作系统、UNIX变体等之类的标准操作系统。因此，可以采用触摸传感器作为用于图形用户界面系统的主要或者次要定点装置。例如，也可以将触摸传感器控制器和计算机系统集成到嵌入式系统中。

根据所述特定实施例，外壳55与基板5耦合并且可以通过一些合适的手段在外围65处环境地密封，所述合适的手段例如是闭孔泡沫塑料带、具有刮片截面的软橡胶衬垫以及RTV硅树脂或环氧树脂的窄粘合结合、或者其他材料以及声学良性的接触宽度。因此，外围65处的密封配置用于允许足够的声波能量穿透触摸传感器操作，同时保护阵列40和换能器35以及显示器25和外壳55内的其他部件/引线/部件免受沾污。在一些实施例中，除了外围65处的密封之外，基板5可以具有在一定位置处连接的柱(未示出，例如在后表面15上的角部附近)，以附着到外壳55。在一些其他实施例中，例如下面对于图6(a)和6(b)以及6(c)所述，可以经由诸如子框之类的其他硬件将基板5接合和/或结合到外壳55。

根据特定的实施例，基板5可以是约3mm厚的退火玻璃、热淬火或者化学强化玻璃的片。额定触摸区域13位于基板5的前表面10内。根据特定实施例，不存在平坦基板前表面10的中断，并且不使用或者不需要其上的边框。具体地，需要注意的是在基板5的前表面10上不存在反射阵列或者换能器部件。

根据特定实施例，在基板5的额定触摸区域13的后面，将显示器25在结合区域中利用合适的结合材料光学地结合到基板5的后表面15。光学结合材料是声学吸收的光学透明结合材料，例如3M^TM的光学清洁粘合剂8171。光学结合材料是与基板5紧密机械接触的固体材料，因此声学地吸收后表面15上的任意不需要的板波和/或表面声波路径，否则其将在反射阵列40的相对的配对之间传播。例如，显示器25可以是液晶显示器(LCD)、有机发光器件(OLED)显示器、电泳显示器(EPD)、真空荧光管、阴极射线管或者其他显示器。替代地，显示器25可以是光学地结合至基板5的背投屏幕。在一些实施例中，将显示器25可选地耦合至用于附着至外壳55的机械支架67。在其他实施例中，显示器25可以不是光学地结合至基板5，而是使用机械支架67。在另外的实施例中，例如以下针对图6(a)-6(c)所述，显示器25可以经由诸如子框或者诸如针对图6(d)-6(h)所述的其他硬件接合和/或结合至外壳55。对于其中不使用光学结合材料的实施例，仍然需要涂覆光学透明且声学吸收材料，例如在基板5的后表面15上的额定触摸区域13后面通过粘附抗碎材料或者通过丝网印刷涂覆薄透明聚合物层，使得最小化或者避免由相对配对的反射阵列40之间的不需要的板波或者表面声波引起的寄生信号。

在基板5的后表面15上，按照与图2(a)和2(b)所示的系统类似的结构来设置四个反射元件阵列40和四个Rayleigh波楔形换能器35。注意：在显示器25光学地耦合至基板后表面15的实施例中，通过声学地吸收显示器25的光学结合材料阻碍了在后表面15上在反射阵列40的配对之间的任意不需要的声学路径。

根据特定实施例，图6(a)说明了用于无框声学触摸传感器装置的角部结构和安装方案的部分截面图，图6(b)是根据本发明特定实施例的用于无框声学触摸传感器装置的角部结构和安装方案的部分平面图。如图6(a)和图6(b)中所示的，包括设置在基板5下面的子框或者凸缘110在内的外壳55包封了触摸传感器装置50的各种部件。根据装置用户的未放大透视图，凸缘110的外部部分的整个顶部表面117可以表现为与基板5的后表面接触。然而，凸缘110的外部部分的顶部表面117实际上表面15分离，其间具有空气隙，除了在凸缘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的后表面和凸缘110之间的隔板。根据特定实施例，突出部高度上在10微米的量级，并且那些接触面积不足以导致任意适当的表面声波吸收，如果凸缘110的表面117实际上与后表面15接触时引起所述表面声波吸收。在一些实施例中，表面15和顶部表面117之间的空气隙可以设置在声学良性周界密封剂中，例如闭孔泡沫塑料带或者具有刮片截面的软橡胶衬垫，以便防止污染物或者液体进入外壳55并且可能损坏其中的显示器25或者电子部件。

提供沿图6(b)所示的线A-A获得的截面视图，图6(a)演示了外围显示器结合层115，外围显示器结合层115将显示器25固定到外壳55的凸缘110；以及外围基板结合层120，外围基板结合层120将触摸基板5固定到外壳55的凸缘110。根据特定的实施例，外壳55的凸缘110具有用于容纳换能器25的尺寸的图案，换能器经由声学良性层60(未示出)或者直接地与后表面15耦合。外围显示器结合层115可以是双面胶带、环氧树脂或者用于提供可靠机械结合的任意其他装置。理想地，结合层120的材料是声学吸收的，并且典型地是用作机械或者结构可靠的粘合剂。在特定的实施例中，四毫米宽的双面胶带可以足以用作结合层115和/或120。根据特定的实施例，在图6(b)的虚线中示出了两个反射阵列40，以说明它们相对于换能器35的位置。利用这种安装结构，由于突出部119，阵列40不与凸缘110接触。注意：在该实施例中通过外围基板结合层120阻碍了将在相对配对的反射阵列40之间的后表面15上传播的任意非故意声波路径。

图6(c)演示了根据另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(c)并没有示出沿图6(b)的A-A’线的截面，而是示出了根据该特定实施例的类似区域中的截面，其中将换能器35设置在比图6(b)的实施例中所示的更高的角部位置中的基板5后面。与图6(a)所示的实施例类似，包括设置的子框或者凸缘110在内的外壳55包封了触摸传感器装置50的各种部件。在该实施例中，示出了将声学良性层60设置在基板5的后表面15与换能器35和反射阵列40之间。将声学良性周界密封剂121设置在层60和凸缘110之间，以提供防止污染物或液体进入外壳55并且可能损坏其中的显示器25或者电子部件的障碍物。对于特定实施例，密封剂121可以是闭孔泡沫塑料带(例如Volara^TM泡沫塑料)或者具有刮片截面的橡胶衬垫。显示器25具有如上所述的经由结合层115设置在其上的托架123。托架123通过结合层120经由声学良性层60与基板5相耦合。可选地可以耦合至外壳55以提供基板5的附加固定安装的托架123将用于触摸传感器和/或显示器25的任意缆线或者布线124(由虚线圆表示)与反射阵列40物理地(和/或电学地和/或声学地)隔离。托架123可以是框状结构，由金属材料构成，具有使得例如可以通过所述图案和折叠下部托架123提供楔形换能器35及其相关联布线的图案(未示出)。在该实施例中，托架123可以与反射阵列40接触，但是所述金属材料具有不会实现足够接触的表面以声学地衰减或者干扰传播的表面声波。包括托架123在内的这种安装结构实现了令人满意的与显示器25的结合，显示器25具有窄的周围边界以及缆线和/或布线124的必要隔离，以将基板5、换能器35、阵列40和显示器25集成到外壳55内。

图6(d)是根据一些特定实施例的设置为诸如亭子系统之类的另一个系统一部分的无框声学触摸传感器的正视图。例如，所述无框声学触摸传感器1可以是较大系统的一部分，例如具有包围所述声学触摸传感器的框架57的亭子。当然，如果传感器1作为工作台面的一部分从背面安装，框架57可以延伸超过图6(d)所示的周界。图6(e)-6(h)示出了从图6(d)的箭头B-B’向里边看的截面透视片段，并且在这些视图中没有示出传感器1的反射阵列和换能器。

图6(e)说明了根据特定实施例作为诸如亭子系统之类的较大系统的一部分而嵌入式安装之前、所示的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)说明了根据图6(f)的实施例诸如亭子系统之类的另一个系统的一部分安装的所示无框声学触摸传感器的安装方案的部分截面片段透视图。为了提供对于具有较大系统的框架57的触摸传感器1的密封方案的背景，图6(e)-6(f)示出了具有前表面10和后表面15的触摸基板5的一部分，其具有在外围区域14中涂覆的声学良性层60，具有与后表面15耦合的显示器25，使得显示器上的图像通过区域13中的基板5是可见的。由弹性材料或者其他声学良性材料制成的衬垫61沿基板5的周界包围了所述弯曲连接面20并且与其接触。根据特定实施例，衬垫61可以是挤压的可固定硅或者刚性橡胶。在安装之前，衬垫61具有刮片状截面轮廓，具有突出的头，所述突出的头与基板5的弯曲连接面20的上半部分接触、然后在刀片或者凸缘中向外延伸，并且具有向下的杆状部分。如在图6(e)和6(f)中所示，将托架63设置在衬垫61的杆状部分的右侧和层60的外围部分处的弯曲连接面20的下半部分之间，所述层60涂覆了基板5的下表面15。形成为基板5的外围周围的框架，托架63可以由金属或塑料构成，并且用于控制将衬垫61压缩抵靠在基板5上。托架63具有双面胶(未示出)，涂覆以加固至基板5的后表面15。这种粘合剂在后表面15上的换能器和反射阵列内部(朝着显示器25)。由弹簧钢或者其他弹簧金属材料构成的托架71(也称作弹簧托架)设置在衬垫61的杆状部分的左侧和底部与托架63的至少一部分之间。托架71定位衬垫61抵靠在基板5上，使得施加恒定均匀的压力。衬垫61、托架71和托架63组合地向基板5提供恒定但是最小的接触，具有均匀的压力以提供对于湿气和环境的良好密封，同时将衬垫与基板5的接触面积最小化以避免在弯曲连接面20周围传播的声波的过度声学衰减。经由双面胶81将附着托架73至少附着至框架托架63。尽管在图中只部分地示出，应该理解的是也可以将粘合剂81设置在弹簧托架71和托架73的底面之间。通常与框架57相连并且经由通过螺钉与螺母(未示出)之类的传统紧固件79的狭缝高度可调的托架77设置用于与托架73相连，所述托架具有与托架77重叠的孔或者狭缝。可以将托架73和77的每一个均形成为通常与传感器1的外围成比例的托架，和/或可以在沿所述外围的多个位置中使用多个这些托架。托架73和77可以由金属构成。

图6(g)和图6(h)演示了根据其他特定实施例的无框声学触摸装置的两个其他密封方案的部分截面片段透视图，作为诸如亭子系统之类的另一个系统的一部分安装。这里不再重复与图6(e)-6(f)所示相同的图6(g)-6(h)中所示元件的描述。图6(g)的实施例与图6(e)-6(f)所示的实施例类似，不同之处在于：框架57’具有足够薄的厚度，使得其可以搁在衬垫61的顶部刮片部分上，只暴露出基板5和框架57’之间最小量的衬垫61，例如约1mm的宽度。托架77和73可以利用紧固件79经由适当调节尺寸的隔板83(如果必要)耦合在一起，以便提供触摸传感器到框架57’的适当安装。图6(h)的实施例也与图6(e)-6(f)的实施例类似，因为框架57”可以是可变的厚度，不同之处在于：甚至当框架57”的边缘是粗糙的而不是光面修整的边缘时，该实施例也是合适的。在图6(h)的实施例中，可以将衬垫61的刮片部分设置在框架57”的顶部上，以覆盖其粗糙的边缘，并且提供良好的密封以及针对其他实施例而讨论的其他优势。

如上所述的图2(a)和2(b)的特定实施例提供了一种XY表面声波触摸传感器，能够检测额定触摸区域13上以及前表面10上的额定触摸区域外部的外围区域14上的触摸和/或弯曲连接面20上的触摸。然而，当对于外围区域14或者弯曲连接面20上进行触摸时，根据该特定实施例的XY触摸传感器可以在只检测一个位置坐标：X坐标或者是Y坐标。如果只从对于顶部或底部边缘连接面20或者外围区域14的顶部或底部部分到触摸检测X坐标，或者如果只从侧边缘连接面20或者外围部分14的侧面部分的触摸检测Y坐标，需要另一个坐标或者位置数据来解决触摸哪个区域(顶部、底部、右或者左)的不确定性。当根据本发明提供边缘感应触摸功能时，可以根据下面描述的不同实施例按照多种方式进行这种解决方案。这里为了描述的目的，“边缘感应触摸功能”是指基于检测外围区域14和/或弯曲连接面20的触摸的交互触摸功能。

图7是根据本发明特定实施例诸如触摸监视器之类的无框声学触摸传感装置50的透视图，具有在放大的右下角视图中所示的边缘感应触摸功能。图7包括结合图1的触摸传感器1和图4的触摸传感器50已经讨论的各种元件，这里将不再描述那些元件。当然，应该理解的是，如果不是将声学触摸传感器集成到监视器，而是代替地集成到便携触摸装置的计算机，则不需要监视器架90。如提供了触摸传感器装置50的放大角部视图的图7所示，示出了将基板5的前表面和弯曲连接面20a和20b与外壳55相耦合。前表面包括设置在显示器25上的外围区域14(示出为限定(虚线内的)额定触摸区域13的虚线外部)。

可以通过确定在外围区域14的适当部分上或者在弯曲连接面20上的触摸来检测特定边缘感测触摸功能。可以通过确定出现手势来检测其他边缘触摸感应触摸功能。利用手势，当识别一部分外围区域14上或者弯曲连接面20上的初始触摸时，则观察在接收的表面声波信号中微扰是否具有随着连续扫描增加或者随着连续扫描减小的时延，作为触摸是某个手势的讯号，例如滑动或者挥击运动。利用手势，连续触摸的位置的绝对坐标可能不太重要，只要在适当的边缘感应触摸功能区域中检测到初始触摸之后发生随时间的增加或减小。

根据特定实施例，外围区域14可以具有不同的图标或者印刷按钮，例如在该示例中所示的盒体95、盒体97、图标101和/或图标103，将其设置为层60(根据各种实施例，可以将层60设置在基板5的后表面15或者前表面)的一部分。因为声学良性层60可以是不透明的，并且使用包括黑色、白色和/或其他颜色在内的颜色的组合，可以定制对外围区域14上的按钮或者其他边缘触摸感应功能加以指定的具体图标或者盒体。因此，在外围区域14的适当部分中检测到的触摸将导致指定的功能动作，如通过系统控制软件和/或固件映射的。替代地或者附加地，在弯曲连接面20a和/或20b上检测的触摸可以用于导致所述指定的功能动作。在使用连接表面20的边缘触摸检测能力的情况下，表面20本身可以在其上具有薄的材料层(与层60类似)以指定适当的边缘感应触摸功能，或者靠近连接表面20的相关部分的外壳55可以具有诸如向上箭头105或向下箭头107之类的印刷图标，以分别表示装置音量的所需增加或降低、显示器亮度、显示器对比度或者其他指定或者可配置的边缘感应功能。可以按照滑动动作触摸箭头105和107附近的那部分表面20，以提供所述装置的滑动控制。

可以向按钮95或97分配预定的功能(例如开/关，从休眠模式唤醒，或者其他操作)，或者可以通过用户或装置50的制造商使用配置软件来配置这种功能，以将特定的触摸区域映射为特定的功能。作为另一个示例，可以对外围区域14上的图标101(表示为用于显示器亮度调节的太阳)进行触摸以指示所述装置控制器：可以滑动地触摸弯曲连接面20的邻近部分以增加或者降低显示器亮度。作为另外的示例，可以对外围区域14上的图标103(表示为用于显示器对比度调节的半暗的圆圈)以指示所述装置控制器：可以滑动地触摸弯曲连接面20的邻近部分以增加或者降低显示器对比度。很明显可以类似地提供麦克风图标以实现音量控制。替代地，箭头105和107可以配置用于引起两手指触摸来在显示器25上缩小或者放大图像、在显示器25上滚动图像等等。

尽管在图7所示的示例中在装置50的一个角部处示出了各种图标和按钮，应该理解的是所述图标或按钮之一、全部或者组合可以用于边缘感应触摸功能。例如，对于一些实施例，不需要具有向上箭头105和向下箭头107两者，一个就足够了。另外，可以通过本发明的边缘感应触摸功能特征来实现与上述不同的许多不同边缘感应触摸功能。应该理解的是尽管图7说明了20b和区域14b位于装置50的右侧(因为图7用于提供边缘感应触摸功能的示例类型)，图11(a)-11(d)中所示的区域14b位于装置50的左侧上。然而，依赖于特定的实施例，图7的表面20b和区域14b可以位于装置50的右侧或左侧。也就是说，通过使用根据本发明的不同特定实施例，边缘感应触摸功能的位置可用于外围区域14和/或表面20的顶部、底部、右侧或左侧的任一个、或者其任意组合。

现在描述具有结合图2(a)和2(b)如上所述的类似操作的各种其他特定实施例，用于检测额定触摸区域13上的触摸的X-Y坐标，并且这里将不再重复其描述。当根据本发明提供边缘感应触摸功能时，将要描述的这些实施例的各个方面关注于提供另一个坐标或附加位置数据来解决触摸区域的不确定性(顶部、底部、左或右)。

图8(a)和8(b)分别是根据本发明特定实施例的声学触摸传感器的基板5的正视图和后视图。图9(a)和图9(b)分别是根据另一个特定实施例的另一个声学触摸传感器的基板5的正视图和后视图。图10(a)和图10(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5的正视图和后视图。作为图2(a)和2(b)的情况，图8(a)、9(a)和10(a)中的换能器35以虚线示出以相对于图8(b)、9(b)和10(b)提供参考框架，图8(b)、9(b)和10(b)是声学触摸传感器的后表面15的平面图，其中以实线示出了换能器35。为了提供参考的另一框架和相关的X-Y坐标轴，在图8(a)、8(b)、9(a)、9(b)、10(a)和10(b)中示出了U-坐标轴。所述U坐标是在与X和Y相同平面但是沿倾斜方向的坐标。测量触摸的X、Y和U坐标提供了在位置测量时的冗余度，高性能双触摸或多个同时触摸应用需要所述冗余度。如下面将讨论的，U坐标测量能力的添加提供了对于无框声学触摸装置的附加益处。

图8(a)和图8(b)分别是根据本发明特定实施例的声学触摸传感器的基板5的正视图和后视图。图8(a)和8(b)的实施例与针对图2(a)和2(b)如上所述的实施例类似地构建，并且与用于检测额定触摸区域13中的触摸类似地操作。将描述图8(a)和8(b)的特定实施例的附加方面。在该特定实施例中，与图2(a)和2(b)的实施例不同，将四个分束器75设置在基板5的前表面上。因此，图8(a)和8(b)的特定实施例使用U-坐标轴来提供XYU表面声波触摸传感器，能够可靠地检测额定触摸区域13上、前表面上的额定触摸区域13外部的外围区域14上的多个触摸和/或弯曲连接面20上的触摸。可以在外围区域14和/或弯曲连接面20上实现边缘感应触摸功能。

如图8(a)和8(b)所示，分束器75偏斜沿与U坐标轴垂直的方向的入射表面声波束的一部分，同时让其他部分不偏斜。例如，可以通过丝网印刷玻璃浆或者复合聚合物材料墨水、或者替代地通过刻蚀凹槽来在基板5的前表面上制造分束器75。每一个分束器75具有多个反射元件，反射元件可以是平行反射器段，将平行反射器段相对于垂直方向旋转预定的角度(对于预定纵横比的系统，例如4∶3的纵横比)，并且沿所述分束器的轴间隔开，具有表面声波波长除以90°差异的正弦的中心-中心间距和限定的角度。所述顶部和底部分束器75b和75c的倾斜元件具有第一倾斜角度，而侧面分束器75a和75d的倾斜元件具有第二倾斜角度(与第一限定角度不同)。按照相对于分束器的轴的预定角度相干地检测所述分束器倾斜元件上入射的声波，其中反射角度等于入射角度。应该理解的是依赖于基板尺寸的几何性质以及纵横比，可以针对其他实施例改变所述分束器的倾斜元件角度，并且可以结合美国专利申请公开2008/0266266A1的至少图4-6可以发现这种声波分束器有关的另外细节，将其全部合并在此作为参考。与分束器75a和75d的反射元件的预定角度垂直的角度定义了U坐标轴。

应该注意的是：在基板5的前表面10上具有暴露的分束器75的一些特定实施例可能是装饰上不需要的，并且可能导致耐用性或磨损问题。如果使用铅基陶瓷浆，也存在通过诸如酸性软饮料之类的酸溶解所述分束器75的暴露浆液、并且可能将用户暴露到铅污染中的风险。如果分束器75由铅基浆液制造，希望将其用密封剂覆盖。替代地，可以使用无铅基材料，包括合成聚合物墨水或者非铅基高固化温度材料浆液和腐蚀的凹槽，可选地用浆液或其他材料回填腐蚀的凹槽。

在操作中，通过阵列40a将从发射换能器35a反射的那部分表面声波在弯曲连接面20周围传播并入射到分束器75a，获得了沿恒定坐标U的线路的部分倾斜(U1束)，同时未倾斜的部分如前所述地前进以检测触摸的Y轴坐标。如通过对图8(a)和8(b)中的U感测波传播路径加以表示的虚线箭头所示，U1束的部分倾斜部分沿前表面10上的恒定坐标的线路传播，并且入射到分束器75b上，所述分束器75b使弯曲连接面20周围的那部分束朝着后表面15倾斜，其中反射阵列40d将所述束部分反射至接收换能器35d。因此，除了用作X-坐标信号接收换能器之外，接收换能器35d还作为U1-信号接收换能器。U1信号测量针对所述触摸区域的一部分的U坐标。

类似地，通过阵列40c将从发射换能器35b反射的那部分表面声波在弯曲连接面20周围传播、入射到分束器75c，获得了沿恒定坐标U的线路的部分倾斜(U2束)，同时未倾斜的部分如前所述地前进以检测触摸的X轴坐标。如通过对图8(a)和8(b)中的U感测波传播路径加以表示的虚线箭头所示，U2束的部分倾斜部分沿前表面10上的恒定坐标的线路传播，并且入射到分束器75b上，分束器75b使弯曲连接面20周围的那部分束朝着后表面15倾斜，其中反射阵列40b将所述束部分反射至接收换能器35c。因此，除了用作Y-坐标信号接收换能器之外，接收换能器35c还作为U2-信号接收换能器。U2信号测量针对没有由信号U1覆盖的那部分触摸区域的U坐标。

系统控制器以时间为基础分析接收的信号，以检测前表面10上的额定触摸区域13内的触摸(在图2(a)所示的传播路径交叉的地方发生)的坐标。另外，系统控制器以时间为基础分析接收的信号，以检测基于图8(a)和8(b)所示的传播路径在前表面10上的外围区域14或者连接面20上发生的任意触摸的所示坐标。因此，U坐标信号的使用不但提供了对于鲁棒多次触摸操作的坐标测量冗余度，而且使得装置控制器能够区分可能提供的边缘感应触摸功能。

图9(a)和9(b)分别是根据本发明另一特定实施例的声学触摸传感器的基板5的正视图和后视图。图9(a)和9(b)的实施例与针对图2(a)和2(b)如上所述实施例类似地构建，并且与用于检测额定触摸区域13中的触摸类似地操作，并且将不再重复其描述。代替地，将描述图9(a)和9(b)的特定实施例的附加方面。为了提供另外的参考框架，在图9(a)和9(b)中示出了X-Y-U坐标轴。在该特定实施例中，与图2(a)和2(b)的实施例不同，将四个分束器85设置在基板5的后表面15上。因此，图9(a)和9(b)的特定实施例提供XYU表面声波触摸传感器的另一个示例，能够可靠地检测额定触摸区域13上的多个触摸、并且区分可能配置有如上所述的触摸输入边缘功能的弯曲连接面20或者外围区域14上的触摸。

与上述分束器75类似，分束器85沿U方向倾斜入射表面声波束的一部分，同时另一部分未倾斜。根据这一特定实施例，可以在基板5的后表面15上制造分束器85(根据各种实施例，没有层60而直接制造，或者经由层60)。利用在后表面15上具有分束器85的特定实施例，不存在视觉装饰性问题也不存在耐久性和/或安全性问题，因为暴露的分束器被保护在外壳55内并且通过外壳保护。

在操作中，通过阵列40a从发射换能器35a反射的那部分表面声波束沿负(-)X轴方向入射到分束器85a上，部分地倾斜(U1束)，并且在弯曲连接面20周围沿恒定U的线路传播，同时未倾斜的部分如前所述前进以检测触摸的Y轴坐标。如通过对图9(a)和9(b)中的U感测波传播路径加以表示的虚线箭头所示，U1束的部分倾斜部分沿前表面10上的恒定值U的线路传播，并且在弯曲连接面20周围传播至后表面15，以入射到分束器85b，分束器85将所述束的一部分沿负(-)Y方向向反射阵列40d倾斜，反射阵列40d沿正(+)X方向将所述束部分反射至接收换能器35d。因此，除了用作X-坐标信号接收换能器之外，接收换能器35d还用作U1-信号接收换能器。

类似地，通过阵列40c从发射换能器35b反射的那部分表面声波束沿负(-)Y轴方向入射到分束器85c上，部分地倾斜(U2束)，并且在弯曲连接面20周围沿恒定U的线路传播，同时未倾斜的部分如前所述前进以检测触摸的X轴坐标。如通过对图9(a)和9(b)中的U感测波传播路径加以表示的虚线箭头所示，U2束的部分倾斜部分沿前表面10上的恒定值U的线路传播，并且在弯曲连接面20周围传播至后表面15，以入射到分束器85d，分束器85d将所述束的一部分沿负(-)X方向向反射阵列40b倾斜，反射阵列40b沿正(+)X方向将所述束部分反射至接收换能器35c。因此，除了用作Y-坐标信号接收换能器之外，接收换能器35c还用作U2-信号接收换能器。

系统控制器以时间为基础分析接收的信号，以检测前表面10上的额定触摸区域13内的触摸(在图2(a)所示的传播路径交叉的地方发生)的坐标。另外，系统控制器以时间为基础分析接收的信号，以检测基于图9(a)和9(b)所示的传播路径在前表面10上的外围区域14或者连接面20上发生的任意触摸的所示坐标。

例如在美国专利5,854,450和美国公开专利申请2008/0266266的公开中描述了关于各种类型的XYU型触摸传感器的另外细节，将其合并在此作为参考。利用Adler型声学触摸传感器的另一个示例，可以使用折叠的声学路径以便进一步减小换能器的个数，例如在美国专利4,700,176；5,072,427；5,162,618和55,177,327中所述的，将其每一个均合并在此作为参考。应该理解的是本发明可以对这些类型的XYU-型触摸传感器和/或具有减小个数的换能器的触摸传感器进行概括。例如，在本发明的特定实施例中可以使用具有在X-Y反射元件阵列上叠置的U阵列的XYU-型触摸传感器、或者具有分离的反射阵列和相邻分束器的XYU-型触摸传感器。

图10(a)和10(b)分别是根据本发明再一特定实施例的声学触摸传感器的基板5的正视图和后视图。图10(a)和10(b)的实施例与针对图2(a)和2(b)如上所述实施例类似地构建，并且与用于检测额定触摸区域13中的触摸类似地操作。将描述图10(a)和10(b)的特定实施例的附加方面。为了提供另外的参考框架，在图10(a)和10(b)中示出了X-Y-U坐标轴。在该特定实施例中，与图2(a)和2(b)的实施例不同，只将两个分束器85设置在基板5的后表面15上。因此，图10(a)和10(b)的特定实施例提供XY表面声波触摸传感器，能够可靠地检测额定触摸区域13上的多个触摸、并且区分可能配置有如上所述的触摸输入边缘功能的弯曲连接面20或者外围区域14上的触摸。

根据该特定实施例，仅在基板5的后表面15上(根据各种实施例没有层60而直接制造或者经由层60)制造了两个分束器85。

在操作中，通过阵列40a将从发射换能器35a反射的那部分表面声波束沿负(-)X方向传播、在弯曲连接面20周围传播、并且如前所述前进以检测触摸的Y轴坐标。如通过对图10(a)和10(b)中的U感测波传播路径加以表示的虚线箭头所示，包括两个U束(与针对图9(a)和9(b)所述的U2束类似，但是具有不同的U值)以便示出沿底部弯曲连接面20a和侧面弯曲连接面20b的U值的一般范围。通过阵列40c将从发射换能器35b反射的那部分表面声波束沿负(-)Y方向入射到分束器85c上、部分地倾斜、并且沿恒定值U的线路在弯曲连接面20a周围传播，同时未倾斜的部分如前所述前进以检测触摸的X轴坐标。U束的部分反射部分沿前表面10上的恒定值U的线路传播，并且在弯曲连接面20b周围传播至后表面15，入射到分束器85d上，分束器85d沿负(-)X方向将所述束的一部分倾斜至反射阵列40b，反射阵列40b沿正(+)X方向将所述束部分反射至接收换能器35c。因此，除了用作X坐标信号接收换能器之外，接收换能器35c还用作U坐标信号接收换能器。

系统控制器以时间为基础分析接收的信号，以检测前表面上的额定触摸区域13内的触摸(在图2(a)所示的传播路径交叉的地方发生)的坐标。另外，系统控制器以时间为基础分析接收的信号，以检测基于图10(a)和10(b)所示的传播路径在前表面10上的外围区域14a和/或14b或者连接面20a和/或20b上发生的任意触摸的所示坐标。具体地，只结合检测的X-坐标信号(即不存在检测的Y-坐标信号)在表面20a或者区域14a上U信号存在U信号会在存在U信号的情况下实现边缘感应触摸功能。如果只结合检测的X坐标信号在表面20或者区域14a上不存在U信号，装置控制器能够对区域14d或者表面20d上的边缘感应触摸功能加以区分。类似地，所述装置可以通过使用结合只检测Y-坐标信号(即没有检测的X-坐标信号)U信号的不存在或者存在，将在区域14b或者20b上检测的边缘感应触摸功能与区域14c或20c上的相区分。

当然，应该理解的是在其他实施例中，后表面15上的两个分束器(如图9(b)所示的85b和85a)的使用不同于图10(a)和10(b)所示的分束器(85c和85d)，使得可以对一定的弯曲连接面20(与20a和20b相对)以及其外围区域14的各自邻近部分进行区分，以提供边缘感应触摸检测功能。

另外，应该理解的是，在XY传感器的另一个示例中，对于在前表面10上具有两个分束器(75a和75b，或者75c和75d)的再一个实施例可以(按照与在后表面15上使用的两个分束器(85c和85d)的图10(a)-10(b)的实施例类似的方式)更改在前表面10上具有四个分束器的图8(a)-8(b)的实施例，以便提供边缘感应触摸功能。还应该理解的是：根据另一个特定实施例，具有只部分地沿传感器的外围角部边缘延伸(例如，裁切85d和85c，使得只存在最靠近形成换能器35b附近的角部的85d和85c的部分)、而不是沿邻近反射阵列的整个长度延伸的分束器，将只会导致将区域14和/或表面20a和20b的边缘感应触摸功能部分空间地局限于由托架87表示的区域。这将与如果与在图8(a)和8(b)中所示的实施例类似地裁切而形成的分束器75d和75c的情况类似。也就是说，边缘感应触摸功能将空间地局限于外围区域14和连接表面20的右下角，如图7所示。在又一个实施例中，可以修改图8、9、或10的实施例以只使用沿基板5的一个边(例如，顶部、左侧、右侧或底部)的一个分束器75或85，使得至少一个外围区域13和/或其相应弯曲连接面20配置有边缘感应触摸功能。

为了简化图7的讨论，将所示和/或所述边缘感应触摸功能示出为在侧面弯曲连接面20b和底部弯曲连接面20a上和/或在与20a和20b邻近的外围区域14的那些部分上。然而应该强调的是，根据各种特定实施例，装置50可以具有在弯曲连接面20和/或外围区域14上的任意地方都可用的边缘感应触摸功能能力。这是因为将U-坐标信号与X坐标或者Y坐标结合使用来确定应用于任意边缘感应功能的触摸输入。

图11(a)、11(b)、11(c)和11(d)演示了用于声学XY传感器的另一个特定实施例，其解决了在外围区域14的部分中(但是不是在弯曲连接面20)的不确定性。该实施例并没有测量U坐标，而是扩展了X坐标或Y坐标信号，用于检测对于外围区域14的部分内的触摸。该特定实施例从图2(a)和2(b)所示改变了反射阵列40和换能器35的布置。具体地，将换能器35a和35c沿负(-)Y轴方向移动，将换能器35b和35d沿负(-)轴方向移动。另外，将反射阵列40d在换能器35a上延伸，将反射阵列40b延伸至换能器35b后面，并且将反射阵列40a和40c延伸为在其交叉角处接合。也就是说，存在对于两个反射阵列公共的反射器元件。

在检测额定触摸区域13的XY数据时，在图11(a)-11(d)中所示的这一特定实施例与针对图2(a)-2(b)所述类似地操作，并且这里不再重复其描述。图11(a)和11(b)在描述外围区域14a上的边缘感应功能的触摸操作是有用的(在弯曲连接面20a上的触摸仍然是不明确的，因为其产生与在弯曲连接面20的顶部部分上的触摸相同的信号)。图11(a)和11(b)示出了可能的声波传播路径(实线箭头)，用于检测额定触摸区域13上的触摸的X坐标(与图2(a)所示的类似)以及对于在外围区域14b上的触摸的X坐标。具体地，表面声波从发射换能器35b沿负(-)X轴方向传播，沿着负(-)X轴方向将反射阵列40c设置在基板5的后表面15的外围边缘附近。如通过对图11(a)和11(b)的X坐标感测波传播路径加以表示的实线箭头所示，反射阵列40c将声波的一部分与感测波耦合或者反射：从反射阵列40c沿负(-)Y轴方向向外朝着并且在基板5的邻近连接面20a周围传播、沿正(+)Y轴方向穿过前表面传播、在相对的弯曲连接面20周围传播、沿负(-)Y轴方向朝着后表面15上的反射阵列40d传播，并且沿正(+)X轴方向沿反射阵列40d传播至接收换能器35d。

图11(c)和11(d)在描述对于外围区域14b上的边缘感应功能的触摸操作时是有用的(弯曲连接面20b上的触摸保持不确定性，因为其产生与弯曲连接面20的相对部分上的触摸相同的信号)。图11(c)和11(d)示出了可能的声波传播路径(实线箭头)，用于检测额定触摸区域13上的触摸的Y坐标(与图2(a)所示的类似)以及对于在外围区域14b上的触摸的Y坐标。具体地，表面声波从发射换能器35a沿负(-)Y轴方向传播，沿负(-)Y轴方向将反射阵列40a设置在基板5的后表面15的外围边缘附近。如通过对图11(c)和11(d)的Y坐标感测波传播路径加以表示的实线箭头所示，反射阵列40a将声波的一部分与感测波耦合或者反射：从反射阵列40a沿负(-)X轴方向向外朝着并且在基板5的邻近连接面20a周围传播、沿正(+)X轴方向穿过前表面传播、在相对的弯曲连接面20周围传播以沿负(-)X轴方向入射到后表面15上反射阵列40b，并且沿正(+)Y轴方向沿反射阵列40b传播至接收换能器35c。

系统控制器以时间为基础分析接收的信号，以检测前表面10上的额定触摸区域13内的触摸(在图2(a)所示的传播路径交叉的地方发生)的坐标。系统控制器以时间为基础分析接收的信号，以检测基于图11(a)-11(d)所示的传播路径在前表面10上的外围区域14a和/或14b、或者连接面20a和/或20b上发生的任意触摸的所示坐标。

因此，图11(a)-11(d)所示的特定实施例导致位于额定触摸区域13外部的外围区域14a和/或外围区域14b(虚线100的下面或左侧)，能够处理边缘感应触摸功能。

图12(a)和图12(b)演示了用于声学XY传感器的另一个特定实施例，声学XY传感器具有附加的坐标或位置数据以与外围区域14和/或弯曲连接面20中声学检测的触摸相关联的X坐标或Y坐标来结合使用。该特定实施例并没有与图2(a)和2(b)所述的那些改变反射阵列40和换能器35的布置，而是代替地增加了一个或多个感测电极层103来提供附加的位置数据。在检测额定触摸区域13中的触摸的XY数据时，图12(a)-12(b)所示的这一特定实施例与图2(a)-2(b)如上所述类似地操作，并且这里不再重复其描述。

装置50上的感测电极103感测由在外围区域14和/或连接面20上进行的触摸产生的电容变化(或者在一些实施例中的欧姆电阻)，提供了与声学检测的触摸结合使用的附加位置数据以提供边缘感应触摸功能。也就是说，在一些实施例中可以使用电极层103作为电容感测电极，并且在其他实施例中可以使用电极层103作为欧姆感测电极。

根据特定实施例，(虚线轮廓)只示出了根据图12(a)的特定实施例的感测电极层103的可能布局。尽管电极层103示出为位于图12(a)的前表面10上，应该注意的是这可以是只在一些特定实施例中的情况。在其中感测电极层103位于前表面10上的这些实施例中，层103(对于电容感测电极或者欧姆感测电极有用)优选地是透明的，例如氧化铟锡(ITO)或者可以丝网印刷或者溅射到前表面10上的其他已知透明导电材料。在其他实施例中，层103(用作电容感测电极)可以直接(或者经由层60)位于后表面15上，以便位于基板5和其上的换能器/阵列/分束器之间。如果没有使用层60，电极层103可以是透明导电材料；如果使用了层60，那么电极层103可以是不透明且声学良性的任意类型的导电材料，例如可以丝网印刷或者溅射到层60上的金属涂覆材料。在其中电极103形成于基板5的后表面10上的层60上的另一个特定实施例中，如图12(c)所示，其是基板5的后表面15的角部的部分放大平面图，将反射阵列20的反射元件125(可以使用分束器85，但是为了简化起见在该图中没有示出)至少与导电引线127耦合在一起。在该实施例中，阵列20的含银玻璃浆125不只用作反射阵列，而是与引线127一起用作电容感测的电极103(由点划线表示)。引线127可以是声学良性的任意导电材料，例如用于制造反射元件125的相同材料的薄线。在另一个类似实施例中，反射阵列20的反射元件125与导电引线127耦合在一起，并且可选地沿反射元件125的相对末端与另一个类似的引线(未示出)耦合在一起。

尽管在图12(a)中示出了四个电极103a、103b、103c和103d，应该理解的是具有两个电容电极(103a和103b，或者103a和103d，或者103b和103c，或者103d和103c)将足以提供解决不确定性问题所需要的附加数据，用于提供连接面20和/或外围区域14上的边缘感应触摸功能。在一些实施例中，可以使用至少一个电极(用于电容或者欧姆感测)，其中只有一个外围区域13和/或其相应的弯曲连接面20配置有边缘感应触摸功能，而一些实施例可以通过将电极103分离为小尺寸来具有多于四个电容电极103，尽管针对这些电极103的电连接方案将变得更加复杂。还应该理解的是根据另一个特定实施例，具有只部分地沿传感器的外围角部边缘(例如裁切103a和103b，使得只存在靠近形成换能器35b附近的角部的103a和103b的部分)、而不是沿所述传感器的整个外围边缘延伸的两个电容电极103将只会导致区域14和/或表面20a和20b的边缘感应触摸功能部分，空间上局限于由托架105表示的区域。

系统控制器以时间为基础分析接收的信号，以检测前表面上的额定触摸区域13内的触摸(在图2(a)所示的传播路径交叉的地方发生)的坐标。对于额定触摸区域13外部的触摸，检测触摸并且通过声学和电容(或欧姆)测量的组合明确地将其识别为顶部、底部、左侧或右侧触摸。还与电容电极103相耦合的系统控制器分析接收的信号以检测任意电极103附近的触摸存在，利用坐标对前表面10上的外围区域14和/或连接表面20上触摸加以表示。这确定了所述触摸是否是顶部、底部、右侧或左侧朝向的。沿所选择周界侧面的坐标基于图11(a)-11(d)所示的声波束传播路径。

已经描述和示出了根据本发明特定实施例的声学触摸传感器的各个方面。然而，在考虑了公开了优选实施例的说明书和附图之后，本发明的许多修改、改进、变化、组合、子组合和其他用途和应用对于本领域普通技术人员将变得清楚明白。例如，尽管附图中的实施例示出了弯曲连接面20沿基板5的整个周界延伸，在其他实施例中，当将边缘感应触摸功能只设置在至多两个相应的外围区域14上和/或至多两个相应的弯曲连接面20上时，可以存在彼此相对的两个弯曲连接面20。作为另一个示例，可以沿除了角部之外的基板5的大多数边缘形成弯曲连接面20，在所述角部处通过可以使用角部框状盖板的锐利边缘连接前表面10和后表面15。在另一个特定实施例中，基板5(具有在后表面15上形成的一个换能器35(用作发射机和接收机)和一个反射阵列40)可以具有提供相对的锐利边缘表面的一个弯曲连接面20，使得从换能器35发射的表面声波由反射阵列40反射，在弯曲连接面20周围并且穿过前表面10传播，通过反射阵列40反射回换能器35，所述换能器接收表面声波。在这种实施例中，可以只沿一个外围区域13和/或其一个相应的弯曲连接面20提供边缘感应触摸功能。

根据各种特定实施例，认为是覆盖了不脱离本发明的精神和范围的这些和其他改变、改进、变化和其他用途和应用，并且其只由权利要求限制。

Claims

1.一种形成声学触摸设备的方法，包括：

提供能够传播表面声波的基板，所述基板具有触摸表面、后表面以及在所述触摸表面和所述后表面之间形成的弯曲连接面；

提供至少一个声波换能器和至少一个反射阵列，所述至少一个声波换能器和所述至少一个反射阵列设置在所述后表面处，所述至少一个声波换能器配置为向所述至少一个反射阵列发射表面声波或者从所述至少一个反射阵列接收表面声波，所述至少一个反射阵列配置为在所述后表面处散射所述表面声波以经由所述弯曲连接面在所述后表面和所述触摸表面之间传播被散射的所述表面声波。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述触摸表面包括额定触摸区和所述额定触摸区外部的外围区域，其中所述外围区域没有被边框覆盖。

3.根据权利要求2所述的方法，其中提供基板还包括提供能够传播所述表面声波的波形微扰的基板，其中所述波形微扰能够进行用于以下操作的检测：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。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述波形微扰还能够进行用于以下操作的检测：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以及发起边缘感应触摸功能。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括提供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4所述的方法，还包括提供指示所述边缘触摸感应功能的图标。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括提供至少一个分束器。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括将所述至少一个分束器设置在所述后表面。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述基板具有厚度T，所述弯曲连接面经由至少一个弯曲部接合所述触摸表面和所述后表面，所述弯曲部具有范围在T/3和T/16之间的半径R。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括经由所述后表面上的声学良性层将所述至少一个声波换能器和所述至少一个反射阵列与所述后表面耦合。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述声学良性层包括无机材料。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述声学良性层是不透明或者半透明的。

13.根据权利要求2所述的方法，还包括：

提供至少一个导电电极，设置在所述外围区域或所述弯曲连接面附近。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括将所述至少一个导电电极设置在所述后表面上。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述至少一个导电电极包括所述至少一个反射阵列的反射元件和耦合所述反射元件的导电引线，其中所述至少一个导电电极和所述反射元件经由声学良性层形成于所述后表面上。

16.根据权利要求1所述的方法，还包括提供第二反射阵列，其中所述第二反射阵列和所述至少一个反射阵列共享公共的反射器元件。

17.根据权利要求1所述的方法，还包括将声学衰减和光学透明层提供在所述后表面处。