TWI380001B - Touch sensor, touch sensor system and method for detecting a touch on a touch region of a substrate capable of propagating acoustic waves - Google Patents

Description

1380001 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於接觸式感應器，尤指聲接觸式感應器與 具有窄功能邊緣與遞增接觸式威應區域之聲接觸式螢 幕。 相關_諸案之交互參照 本申請案關於美國臨時專利申請案第60/562,461 號，律師文件編號ELG064-US1，發明名稱「聲接觸式 感應器」，申請於2004年4月14日；以及美國臨時專 利申請案第60/562,455號，律師艾件編號ELG065-US1， 發明名稱「聲接觸式感應器」，申請於2004年4月14 曰，其揭示在此併入參考。 【先前技術】 聲接觸式感應器具有接觸之存在與位置由聲波之 傳送上之接觸式效果跨接觸式感應器基板所感應之接 ^式感應區域。聲接觸式感應器一般實施瑞立波（包含類 %立，）、平板或男力波、或該聲波之不同型態之組合。 第一圖圖解傳統聲接觸式感應器，聲接觸式螢幕i 觸該聲接觸式勞幕！具有接觸式感應區域2，接 應^二維座標決定於其内部。舉例而言，該接觸式感 ^可包含代表前蓋1〇之内邊界之由虛線16框起 且聲第一傳送變換器3a置於接觸式感應區域2外， 之妾，式螢幕1 之表面。該變換器3a以聲波 接觸平行於接觸式營幕1之頂邊緣移動J•一般於 傳送故:^ 1之平面中傳送聲信號。排列於聲波11&之 各部分=部，射元件4之第-線性陣列13a， 达以聲信號並部分加以反射（約9〇。），建立複數 5 個聲波（如5a、5b及5c)，跨接觸式感應區域2垂直移動。 反射元件4之間隔可變，以補償該聲信號由於與第一變 換器3a遞增距離之衰減。於到達接觸式螢幕1之下邊緣 後，聲波5a、5b、及5c再次由部份聲反射元件4之第 二線性陣列13b朝向第一接收變換器6a反射約90°(見箭 頭lib)。於該接收變換器6a處，偵測與轉換該波至電 氣信號，以供資料處理。反射元件之類似配置沿著接觸 式螢幕1之左與右邊緣放置。第二傳送變換器3b沿著 該左邊緣產生聲波12a，且部分聲反射元件4之第三線 性陣列13c建立複數個聲波(如7a、7b、及7c)，跨接觸 式感應區域2水平移動。聲波7a、7b、及7c由部分聲 反射元件4之第四線性陣列13d朝向接收變換器6b沿 著12b重新導向，在此其被偵測與轉換至電氣信號，以 供資料處理。 若接觸式感應區域2由物件例如手指或尖筆於位置 8接觸，該聲波5b與7a之能量之一部分由該接觸物件 吸收。該結果衰減由接收變換器6a與6b偵測，作為該 聲信號中之擾動。藉由微處理器（未顯示）之幫助，該資 料之時間延遲分析允許決定接觸位置8之座標。第一圖 之裝置亦可作用為使用傳送/接收變換器架構僅具有二 變換器之接觸式螢幕。 由第一圖中虛線所指之殼體9可關聯於接觸式螢幕 1。該殼體可由任何適當材料製成，舉例而言為鑄模聚 合物或薄金屬板。該殼體9包含前蓋10，由代表前蓋 10之内邊界之虛線16表示與第一圖中前蓋10之外邊界 之虛線17表示。該内虛線16顯示該殼體9覆蓋接觸式 螢幕1之周圍，隱蔽該傳送與接收變換器、該反射元件、 1380001 及其他元件’但暴露接觸式感應區域 該隱蔽組件被污染與/或損壞，撻盖4 β保\ 用者定義·觸式—t ㈣外表’並為該使 f觸”f可包含分離面板覆蓋於顯示窗上。兮面 板二般*玻璃製成’但可❹任何其 二 示窗可為陰極線管(CRT)、液晶顯示器(lcd)、電嘴= 致發光:有機發光二極體(0LED)顯示器、或任何其他^ 態之顯示器。 如第一圖所示，該接觸式感應區域2由邊緣區域Μ 環繞，在此置有反射元件4與傳送與接收變換器3心3卜 6a及6b。減小邊緣區域15之寬度增加該接觸式感應區 域2。對於使用透明接觸式感應器之接觸式感應器^用 而言，例如接觸式螢幕，該邊緣之寬度可能特別重^。 具有窄化邊緣區域15之接觸式感應器可整合至本身具 有窄邊緣環繞該顯示影像之顯示螢幕中。此元件是& 置，例如螢幕，如一般市場潮流所需的，朝向更光滑丄 更機械壓縮設計。具有窄化邊緣區域15之接觸式减應 器亦更容易密封且更輕，並可具有增大的感應器了 於競爭接觸式螢幕技術（如聲、電容、電阻與紅外線） 之中’聲接觸式螢幕傾向具有較寬邊緣。 ^ ’ 了月b猎由使用波導聚集S亥邊緣區域中之聲波以減 小接觸式螢幕之邊緣區域，如揭示於美國專利第 M36,2〇l號中者’其揭示在此併入參考。然而，可能想 要不需提供波導於該接觸式感應器基板之接觸式表面 上之其他解決方法。 基於上述描述的理由想要具有可適應非常窄邊緣 區域之聲接觸式感應器設計。 7 【發明内容】 於一實施例中，接觸式感應器包含基板。該基板可 ，導聲波，且包含具有接觸式感應區域之第一表面。第 側壁沿著第-邊緣與該第—表面相交^該第—邊緣配 以沿著該第-邊緣傳導第—聲波，而該第—表面配置 =跨該接觸式感應區域傳導第H波轉換器轉換該 • 一聲波至該第二聲波，且該第二聲波係基於該第一聲 波0 —=另了貝加例令，接觸式感應器系統包含用以產生 本第聲波之傳送器。接觸式感應器包含可傳導聲波 ^基板。該基板包含具有接觸式感應區域之第一表面。 與第二側壁沿著第一與第二邊緣與該第一表面相 父。該第-邊緣配置以傳導該第—聲波，㈣第一表面 觸式感應區域傳導第二聲波。第-轉換器 =於该基板上，用以轉換該第—聲波至該第二聲波。 提供於該基板上，用以於傳過該接觸式感應區 域之至>、一部分後偵測該第二聲波。 ，另-貫施例中，提供—方法用以制可傳導聲波 接ί感應區域上之接觸。該基板包含具有該 if第一表面。該基板之第-與第二側壁 邊緣與該第—表面相交。該方法包含沿 一維第一聲波。該第-聲波轉換至第 接觸式感應區域沿著該第-表面導向該 第-聲波^近絲板之第二側壁處偵測該第二聲波。 某板於中’接觸式感應器包含可傳導聲波之 ίίϊίί具有接觸式感應區域之第-表面及沿 者弟一邊_弟一表面相交之第-側壁。該第-邊緣 1380001 配置以沿著該第一邊緣傳導第一聲波，而該第一表面配 置以跨該接觸式感應區域傳導第二聲波。該第二聲波係 基於該第一聲波。該接觸式感應器另包含具有反射器元 件形成於該基板上之反射陣列，以供該第一與第二聲波 間之模式轉換。該第一邊緣可形成一彎曲區域。該接觸 式感應區域具有平坦、彎曲及半球狀其中之一之表面。 該基板可另包含沿著四邊緣與該第一表面相交之四側 壁，並形成與相鄰側壁之來者。變換器裝設於各角上， 用以產生或接收聲波，且反射陣列裝設於靠近四邊緣之 各者。至少二變換器可裝設至該基板，且用以產生或接 收聲波。該接觸式感應區域接收具有識別接觸式事件之 位置之二座標之事件。第一與第二變換器可裝設至該基 板，以產生與接收聲波，用以分別偵測該接觸式感應區 域上之接觸式事件之第一與第二座標。可選擇地，至少 二變換器可裝設至該基板，其中至少一變換器用以產生 與接收聲波，以偵測該接觸事件之座標。變換器裝設至 該基板，用以透過該接觸式感應區域之整個或一部分其 中之一產生與接收聲波。於另一實施例中，實質形成無 缺陷之第二侧壁沿著第二邊緣與該第一表面相交。該第 二邊緣形成約90°角於該第二側壁與該第一表面之間， 且該第二邊緣於穿過該接觸式感應區域之至少一部分 後反射該第二聲波。或者，一或多個反射條形成接近該 第二邊緣，且由一整數乘上該第二聲波之二分之一波長 互相分離。該反射條與該第二邊緣於穿過該接觸式感應 區域之至少一部分後反射該第二聲波。 於另一實施例中，接觸式感應器包含可傳導聲波之 基板。該基板包含具有接觸式感應區域之第一表面及沿 9 1380001 著第-邊緣與該第-表面相交之第—側壁。該第一邊緣 酉己置以沿著該第—邊緣傳導第—聲波，而該第一表面配 f以跨該接觸式感應區域傳導m該第二聲波係 ，該々第-聲波。包含部分反射元件之反射陣列形成於 ，近該第-邊緣之基板上，用以模式轉換該第—與第二 聲波之間。該部分反射元件可藉由增加材料至該基板以 形成突出’或自該基板移除材料以形成溝槽加以形成。 或者°亥。卩刀反射元件之第一部分可藉由加入材料至該 基板加以形成，而依第二部分可藉由自該基板移除材料 加以=成。該部分反射元件互相規律間隔加以形成，並 可&著該弟一側壁與該第一表面至少其中之一延伸。或 ，，該部分反射元件可具有距離該第一邊緣小於該第一 聲波之波長之長度。該反射陣列可形成規律間隔部分反 射凡件之第一與第二組。該第一組具有關於該第一聲波 之波^之期間之相對強傅立葉組件，而該第二組具有關 於該第厂聲波之二分之一波長之期間之最小傅立葉組 件，且该第一與第二組互相疊置◎或者，該反射陣列可 形成規律間隔部分反射元件之第一與第二組，其中該第 ^組對該第一組位移該第一聲波之四分之一波長，且該 ^與第二組互相疊置。該部分反射元件可形成具有沿 著該第一聲波之約二分之一波長之第一邊緣之寬度。 於另一實施例中，接觸式感應器包含可傳導聲波之 基板。该基板包含具有接觸式感應區域之第一表面及沿 著第一邊緣與該第一表面相交之第一側壁。該第一邊緣 配置以沿著該第一邊緣傳導第一聲波，而該第一表面配 置以跨該接觸式感應區域傳導第二聲波。該第二聲波係 基於該第一聲波。該接觸式感應器另包含用以產生與接 10 1380001 收聲波包含壓電元件之變換器，及反射陣列用以於該第 一與第二聲波間模式轉換。該變換器可耦合至沿著該第 一邊緣放置之繞射光栅、形成於接近該第一邊緣之第一 側壁上之繞射光栅、或形成於接近該第一邊緣之第一表 面上之繞射光栅。該繞射光栅可包含由該第一聲波之大 約一個波長相隔之一連串溝槽。可選擇地，該繞射光栅 包含形成於該基板中之一連串溝槽，其由該第一聲波之 大約一個波長相隔。或者，該繞射光柵包含形成於該壓 電元件中之一連串溝槽。該壓電元件可為壓力模式壓與 剪力模式壓其中之一。該變換器可另包含結合至該壓電 元件之楔元件。該楔元件裝設於該第一側壁與該第一表 與該第一表面其中之一上，且光栅置於靠近該楔元件之 第一邊緣上。或者，該楔元件可裝設於該第一側壁上， 並與相對平行該第一表面之平面形成銳角，且包含規律 相隔溝槽於該基板中之光栅形成於靠近該楔元件之第 邊緣上。可選擇地，有角度凹處可藉由自該基板移除材 料加以形成，且結合至該壓電元件之楔元件裝設於該有 角度凹處中。於另一實施例中，該變換器裝設於沿著第 二邊緣與該第一表面相交之第二側壁上，該第二側壁形 成垂直於該第一聲波之傳導方向之平面。裝設於該第二 側壁上之變換器之壓電元件可為剪力模式壓。可替換 地，該剪力模式壓可具有相對該接觸式表面約45°之支 撐方向。於另一實施例中，該壓電元件另包含前與後 側。第一與第二電極可應用以覆蓋該壓電元件之前與後 側之一部分及實質所有部份，形成對應至壓電元件之區 域之主動區域，在此該第一與第二電極重疊。或者，該 變換器結合至該基板，其中該結合對應至該主動區域之 11 1380001 一部分，並提供強聲耦合至小於該第一聲波之一個波長 平方之區域中之基板與變換器。可替換地，該第一電極 應用以覆蓋該前側之至少一部分，而第二電極應用以覆 蓋該前與後側之至少一部分，其中該前側上之第一與第 二電極接收附加至第一與第二電氣連接，用以激勵該壓 電元件。該壓電元件另包含與該前與後側各者相交之第 二邊緣。該第二邊緣相鄰該第一邊緣，並佔用垂直該第 一邊緣之平面。形成該前與後側其中之一以裝設至該基 板，且以垂直於平行該前與後側之平面之方向支撐該壓 電元件。第一與第二電極形成於該第一與第二邊緣上， 且該第一與第二電極接收附加至第一與第二電氣接 點，用以激勵該壓電元件。於另一實施例中，該壓電元 件裝設至具有該壓電元件之一部分延伸出該第一表面 與該侧壁之至少其中之一之外之基板。或者，延伸超出 該第一表面與該側壁至少其中之一之壓電元件之部分 延伸小於該第一聲波之一個波長之距離。 【實施方式】 如第一圖所示之傳統反射陣列13a-13d之寬度範圍 介於約0.21’’(5.3mm)與0.6”（15.2mm)之間，其對應至範 圍約9.3-26.5之聲波長（假設傳統頻率約5MHz，對應至 約0.0226”或0.57mm之波長）。具有較窄寬度之反射陣 列一般使用於較小螢幕上。 聲表面波聚集靠近二維表面之聲能量。該表面可描 述為當該聲表面波傳導靠近該表面時引導該波，若該表 面係平坦，或甚至若該表面具有稍微彎曲，而不從該表 面擴散出去。一維邊緣聲波係聲波之型態。一維邊緣聲 波可指邊緣波、彎曲邊緣波、或直線聲波。邊緣波之波 12 1380001 能量局部化為表面之邊緣，且以正交於該邊緣之方向約 指數化衰退。因此，該能量向量沿著該邊緣傳導。邊緣 波係非分散，使得其速度獨立於頻率之外。由於聲波之 傳導將不會扭曲來自其簡單下沉形狀之接收信號之接 觸引發之擾動為較複雜振動形狀，使用接觸式感應器中 之非分散波是很有利的。 邊緣波之能量主要於定義該邊緣之約90°角之波長 中。由於遠離該邊緣能量中指數下降，基本上超過該邊 緣二波長外不會發現能量。對於具有玻璃中約5MHz之 頻率之邊緣波而言，這表示邊緣波受限在1mm之邊緣 内。對2mm厚的玻璃板而言，邊緣波可沿著側壁之頂 邊緣傳導，而不受該側壁僅2mm之底邊緣之存在之影 響。當該邊緣波能量限制為該邊緣之約1mm時，可能 使用邊緣波技術做出具有非常窄功能邊緣之接觸式感 應器。因此，殼體可為併入邊緣波之接觸式感應器具有 非常窄前蓋區域，且可增加該接觸式感應器之接觸式感 應區域。 第二圖圖解根據本發明之實施例具有接觸式表面 24與側壁32之接觸式感應器基板20。可為該基板20 使用任何適當材料，包含玻璃、陶曼、及金屬（如紹或 鋼）。對於某些應用而言，可能想要低聲損失玻璃。舉例 而言，硼矽酸玻璃係低損失，且可提供允許較大接觸式 感應器區域之較大接收信號振幅。 乾淨邊緣22於對應至該接觸式表面24之平面與對 應至各側壁32之平面間之相交處形成於該基板20上。 該乾淨邊緣22形成為實質無缺陷，使得該乾淨邊緣22 上之任何誤差，例如碎片、條紋、凹痕、不平坦區域等 13 1380001 等，具有小於該聲波長之尺寸。對於已給予的頻率而 言，該邊緣波波長僅比較熟知之瑞立波之波長短數百分 比。因此，使用該瑞立波長為已知且已定義測量，可注 意缺陷最好小於瑞立波長之20%。 該乾淨邊緣22可由適用於該基板20製造之材料之 任何方法加以形成。舉例而言，玻璃可切割且機器加工 以提供乾淨邊緣22。或者，該乾淨邊緣22可藉由使用 熱應力傳導控制裂缝加以形成，舉例而言，藉由使用區 域化雷射加熱與煤氣口冷卻製程。可替換地，該玻璃可 被刻劃或打破，若仔細做的話，可產生相對該刻劃表面 之乾淨邊緣22。 角度42與44形成於該侧壁32鄰接該接觸式表面 24為90。處，或於90°之20°中，使側壁32垂直或實質 垂直相對於該接觸式表面24。僅作為範例，對於具有遠 小於90°之角度42或44之邊緣22而言，可存在具有不 同速度之多重邊緣波模式。然而，若該邊緣22具有於 90°之+/-10°中之角度42或44,該邊緣22將僅支援單一 邊緣波模式。這會在當消除於邊緣波沿著該邊緣22傳 導時模式混合的可能性時想要。 相對邊緣26於對應至該基板20之第二表面28之 平面與對應至各側壁32之平面間之相交處形成於該基 板20上。該相對邊緣26不一定要乾淨，除非也想要利 用該第二表面28作為一接觸式表面。若僅想要接觸式 表面，可藉由僅需形成乾淨邊緣相鄰於表面縮小製造時 間或成本。 第三十圖圖解根據本發明之實施例沿著該基板20 之約90°邊緣22傳導之邊緣波封包580。該邊緣波以該 14 1380001 X方向傳導，如第三十圖所示。當該邊緣波經 ϊί:(:义20t之原子動作)之支配組件垂直“ 目的’材科偏斜已於第三十时 f 了W月的 封包580尹能量之大多數含於 ς雜思该邊緣波 該側壁32離該9〇。邊緣22之接觸式表面24與 第三圖圖解根據本發=實袭離令。 =2傳導之邊緣波之部分反射陣 确。一般而言，對於接觸式感應哭 二下方另加纣 將傳送於控制器與變而:’電氣信號 號。 錢益之間’以產生與/或接收聲信 ^反射陣列30包含靠近該乾淨邊緣2 =^34二擾動沿著該邊緣22傳導之 之^射 亥—維邊緣波，沿著該邊緣22產生與傳ί，f — ΐ 22之一個波長，。該反射陣列30可用以轉拖Ϊ J、.豪波至跨祕板2〇之接觸式表面24傳導之J換:亥 ί因=維表面聲波(saw)。該反射陣列3〇係可i:聲 :此亦可用以轉換該第二聲波至第三聲波，或一二番 接觸式感應之任何型態波々含面f， (在此該詞意指包含類瑞立波)與藍姆波(如平二 1波

二隔分離，且可沿著該〜(如第:圓邊:::著，T 二”壁32延伸，及，伸至該水平接觸&= 料其7所述’s玄反射裔70件34可藉由沉積材料或移 亥基板20之一部分加以形成。 多 S邊缘波4著料緣22移動， 牛34時，部分傳送該邊緣波，㈣達下H ，由該反射器元件34部分吸收或散射：:二 ::件34透過90。散射與一維邊 之科_，較㈣至結合= 器4ΓΛ解Λί本發明之實施㈣三圖中之反射 .^ 本6之分解圖。該反射器元件34圖解 為犬出反^元件861反射器元件86以沿著該邊緣 移動之、·緣波之大約波長（λΕ)之距離48週期間隔分 ^因此，由該反射器元件％以該模式轉換開始之表 波，互相同步。許多可能的形狀對反射器元件86 紅。疋可貞b的如特定範例，該反射器元件86可為 ，形’具有沿著約ΛΕ/2<χ轴之宽度4〇，沿著約“ ^下之Υ軸之高度38’及沿著遠小於“之2轴之深 :46作丄如小於又Ε數百分比。舉例而f，該反射器元 86之冰度46尺寸沿著該z轴自側壁％之外表面向 j伸Ln件86之頂邊緣⑽可形成為緊接該 邊緣22或於該邊緣22之距離幻中。 ^該反射器元件86可由任何適當材料製成。舉例而 二’可使用素燒㈣(如破魏塊）。或者，該反射器元 86可包含載入承合物Uv可治墨水例如揭示於美國 專利第5,883,457號中者，其在此併入參考。-有用載 ^聚合物UV可治墨水之範例係載人無餘子，卻由於 二聚合物矩陣’相較於該基板2〇较軟。包含此載入聚 。物墨水之反射A7G件86將僅引發微小僵硬擾動，且 將經由大量載人或慣性效果4味合。因此，反射器元 1380001 件86在本質上可主要以大量載入製造。反射器元件86 可由任何適當方法形成於該基板20上，例如由網版印 刷、移動印刷、噴墨製程、微分配等等加以沉積。 第五圖圖解根據本發明之實施例第三圖中之反射 器元件34之子集36之另一分解圖。於第五圖中，該反 射器元件34圖解為溝槽反射器元件88。該反射器元件 88可藉由沿著該側壁32移除該基板20之小區域以形成 溝槽或凹痕加以形成。如前所述，該反射器元件88以 沿著該邊緣22移動之邊緣波（；lE)之大約波長之距離48 週期間隔分離。反射器元件88可具有任何各種形狀， 舉例而言，反射器元件88可為矩形，具有沿著大約Λ e/2 之X軸之一寬度40,沿著大約λΕ或以下之Y轴之高度 38，及沿著遠小於；ΙΕ之Ζ軸之深度84，例如小於；lE 數百分比。反射器元件88之深度84尺寸沿著該Ζ軸自 該側壁32之外表面向内延伸。 相較於以僅引發微小僵硬擾動且經由大量載入或 慣性效果支配耦合之例如第四圖所討論之UV可治墨水 之材料形成之突出反射器元件86，溝槽反射器元件88 更如同基板硬度中之擾動耦合至邊緣波。反射器元件88 可以其他材料後填入，例如軟載入聚合物，舉例而言， 以調整該反射器元件88之大量載入與僵硬擾動特性。 第六圖圖解根據本發明之實施例形成於該接觸式 表面24上之反射器元件34。該反射器元件34以沿著該 邊緣22移動之邊緣波之大約波長（又ε)之距離48週期間 隔分離。該反射器元件34具有沿著大約；lE/2之X軸之 寬度40，沿著大約λ ε或更小之Ζ軸之高度38，及沿著 Υ軸之深度（未顯示）。如前所述，如該反射器元件34以 1380001 ，讀深度尺寸可自該接觸式表面24之外

額外材料形成， 移除材料加以形成，則自該接觸式差&日〇卜减“

^。歧a!生使瑞立波引人注目為接觸式感應聲模 ' 瑞立波與邊緣波之深度設定非常類似，因此 • $，與優先轉合至瑞立波比邊緣波耦合至其他模式 更加谷易。數字模仿可用以最佳化該擾動設計，以最佳 化邊^波輕合至瑞立波，或至另一接觸式感應聲模式。 、射15元件34之所需本質部分根據所需接觸式 感應聲模式而定。各個別反射ϋ元件34欲僅反射該入 ^邊緣波能量之—小部分，且因此於第五圖之溝槽反射 器兀件88之情况中’該基板20中之深度84 —般遠小 於之百分比之—或數微米之順序λΕ，且可調整以達 成奪損失與该一維邊緣波與該二維表面聲波間之轉換 效率間之所需交換。 18 1380001 該反射陣列30可設計以耦合邊緣波至以對角線角 度跨該接觸式表面24傳導之瑞立波，而非垂直於該邊 緣22。可調整該反射器元件34間之距離48，以調整該 反射角度。若s代表該距離48，而0係該瑞立波傳導方 向相對正交該邊緣22之角度，於角度0之相干散射條 件係： s sin( ^) = s(Ar/Ae)_nAR, 在此η係整數，λ R代表該瑞立波之波長，而λ e代 表該邊緣波之波長。 • 第七圖圖解根據本發明之實施例具有規律間隔反 射器元件34之接觸式螢幕128。為了簡化的目的，反射 器元件34僅圖解於該四邊緣22其中之二上，即用以傳 送反射器元件陣列176與接收反射器元件陣列178。應 了解該反射器元件34可形成為如先前於第三圖至第六 圖中所討論者。該反射器元件34以沿著該邊緣22移動 之邊緣波（Λ e)之大約波長（又e)之距離48週期間隔分 離。 箭頭164、174、及166圖解自傳送變換器162至該 • 接收變換器168之所需聲路徑。亦圖解於第七圖中者為 於接收變換器168導向干擾信號之所需聲路徑。該所需 聲路徑係由該反射器’陣列Π6與178以180°後向散射邊 緣波所導致。具有波長閒隔（距離48)之規律間隔反射器 元件34之陣列於SAW至邊緣波之90°散射所需時亦可 導致該邊緣波之180°後向散射。 第一邊緣波由該傳送變換器162以箭頭164之方向 沿著邊緣22傳導。該邊緣波由該傳送反射器元件陣列 176之反射器元件34轉換至以箭頭174之方向跨該接觸 19 式表面24移動之SAW波。某些來自傳送變換器162之 邊緣波電源將繼續沿著該邊緣22傳導，如由箭頭184 =示。若反射器元件34以180。後向散射邊緣波，將以 前頭185之方向產生所需邊緣波。此所需邊緣波亦將被 散射且模式轉換於90。’因此提供所需延遲貢獻至該瑞 立波（箭頭174)，最後導至於接收變換器ι68處之寄生干 擾信號。 此外’ 180。邊緣波後向散射亦於該接收反射器元件 陣列178處產生所需寄生物。該所需；5AW波(箭頭174) 由該接收反射器元件陣列17 8之規律間隔反射器元件3 4 轉換至二邊緣波。因此’建立以箭頭166之方向移動至 接收變換器168之第二邊緣波及以箭頭186之方向移動 之所需寄生邊緣波。該寄生邊緣波接著可由該反射器元 件34以180。往回朝向該接收變換器168後向散射，如 箭頭187所圖解。可能需要依此方式設計反射器元件 34 ’以縮小該18〇。邊緣波後向散射，以縮小第七圖所示 之寄生路徑之振幅。 第八圖圖解根據本發明之實施例縮小邊緣波之後 反射之反射器陣列設計150。此類設計可應用至傳送與 接收陣列’例如第七圖之元件176與178。第一與第二 反射器元件152與154圖解於該基板20之接觸式表面 24上’但應了解除了接觸式表面24之外或取代該接觸 式表面24,該第一與第二反射器元件152與154可形成 於該側壁32上。除此之外，該第一與第二反射器元件 152與154可形成為溝槽或突出。該第一反射器元件ι52 互相以該邊緣波之i波長相間隔。該第二反射器元件154 以貫質相等於該邊緣波之四分之一波長之距離丨82對該 1380001 第一反射器元件152位移。第一與第二反射器元件152 與154具有小於四分之一波長、等於四分之一波長、或 大於四分之一波長之寬度180，其中反射器元件152與 154重疊或疊置。 換言之，該反射器陣列設計150可藉由先設計該第 一反射器元件152，而不管壓制邊緣波之180。後向反射 之需求加以建立。該第一反射器元件152接著以四分之 一波長(任一方向）位移’以建立該第二反射器元件154。 該第二反射器元件154接著疊置於該第一反射器元件 152 上。 當一邊緣波以箭頭156之方向沿著該邊緣22傳導 時’由該第一反射器152建立SAW波158與反射波17〇。 由該第二反射器154建立SAW波160與反射波172。因 此’二SAW波建立與邊緣波之傳導方向呈9〇。，且二反 射邊緣波建立與邊緣波之相對傳導方向呈18〇。。 該反射波170與172具有額外二分之一波長路徑， 且因此實質取消或縮小該18〇。後向反射之18〇。之相對 相位移動。有四分之一波長之延遲於僅建立9〇。相位位 移於不導至取消該散射振幅之二波之間之SAW波158 與160之間。換言之，若沿著該邊緣22相鄰第一與第 二反射兀件152與154之間之距離交替於四分之一與四 分之二波長之’則18〇。後向散射將被壓制而將不會 抑制90°邊緣SAW耦合。 僅用以舉例說明’讓該座標X代表第A®所示沿著 邊緣22之距離。讓Ρ(χ)代表反射器152之散射強度之 週期k化。P(x)可為傅立葉擴展至ρ⑴=心*柳(i(27r η/λ)Χ)之形式。於下方’考慮該傅立葉係數Pn方面之 21 最小18G。後向反射之條件。（此討論可-般化至該反射 咨152之強度—般增加與該變換it之距離常常於信號等 2所需之ΐ況。於此情況中，讓r(x)為X之函數之缓 ，變異反射S強度加權，且亦mR⑴= r(x)*p⑻在此 (X)係描述各溝槽之細節形狀之週期聽ρ(χ)=ρ(χ+ λ ) 〇 ) SAW至邊緣波於9〇。之散射（以箭頭158與16〇之方 ^係由於料槽雜之傅立葉賴巾之η=±卜而邊緣 ^之=〇。後向散射（以箭頭17〇與172之方向）係由於該 ’立葉序列之η =±2。若消除該傅立葉序列中之^ =±2 =’可消除該邊緣波以箭頭17〇與172之方向之不想要 後向散射。 於相立葉序列中之”土2項之方法係開始具有 於，要_合SAW與邊緣波之非零基礎η= ± 1组件之 2週期錄Ρ⑻’㈣分之—波祕動案，並將 宜置於該原本圖案上ρ(χ)—ρ，⑴={ρ(χ)+ρ(χ+又⑷）， 或於該傅立葉組件之JMPn—p，n = (1+in)pn，使得對η = ±2 而言 P’n = 〇，但非 η=±ι。 八參照第四圖與第五圖，該反射器元件86與88係二 二之二，長寬且間隔1波長。此對應至第八圖之情況， 、中。玄第與第一反射器元件152與154各四分之一波 長寬且間隔1波長β當複製該第一反射器元件152時， ^四t之一波長位移且疊置，該結果係具有二分之一波 、之九度40且以一個波長之距離48分離放置之一連串 反射器元件86與88。 、變換器可用以轉換電氣信號至沿著該邊緣22傳導 之聲邊緣波。變換器組合之範例係壓電元件結合光栅元 22 1380001 件，在此該光柵元件置於該壓電元件與該媒介之間，例 如基板20,其中該產生聲波模式於其中傳導。該光柵作 用為繞射元件，自該變換器耦合聲能量至該基板20上 之聲波。 第九圖圖解根據本發明之實施例包含沿著該基板 20之邊緣22形成之序列週期間隔溝槽52之光柵50。 該溝槽52可使用任何適當製造方法形成於該基板20 中，舉例而言，機械加工、餘刻、雷射消融、碾磨、圖 案化、鑄模等等。 第十圖圖解根據本發明之實施例之光柵50之分解 圖。沿著該溝槽52之Y軸之高度54約等於或小於該邊 緣波之波長λΕ。沿著該Z軸之溝槽52之深度58約等 於或遠小於該邊緣波之波長λ ε。該溝槽5 2以約等於該 邊緣波之波長又ε之距離7 4間隔分離。沿者該X轴之溝 槽52之寬度56約為該邊緣波之波長之二分之一，或λ ε/2。該光柵50之設計多處與如第五圖所示包含溝槽反 射器元件88之反射器陣列之設計一樣，皆作為清楚耦 合至邊緣波之類似功能。該主要差異係於該耦合之強 度。對於有效變換器設計而言，該光栅50必須於光栅 50之短長度中激勵或取出邊緣波之多數能量，而第三圖 中之反射器陣列30跨該邊緣22之大部分長度散開邊緣 波與瑞立波間之耦合。如此一來，光柵50中之深度58 一般遠深於第五圖中之深度84。 第十一圖圖解根據本發明之實施例可用以結合繞 射光柵以包含變換器之具有重疊式電極之壓電元件 90。第一電極64存在於該壓電元件90之前側66之下 區域65上，並包覆該壓電元件90之底側76至該壓電 23 1380001 元件90之後側70。第二電極72存在於該壓電元件90 之前側66之上區域73上。該第一與第二電極64與72 可包含銀熔塊、印刷鎳、或任何其他傳導材料。 包含該壓電元件90與電極64與72之組合通常稱 為壓60。該壓電元件90係壓力模式壓電元件。PZT(鉛 锆鈦酸鹽陶瓷）係用以製造壓電元件之常見材料，但是亦 可使用其他壓電材料，例如聚合物PVDF與無鉛陶瓷。 該壓60之主動區域之高度匹配該邊緣波之垂直設定， 即大約等於或小於；lE。當電壓應用至該電極72與64 時，當僅機械化激勵夾層於電極72與64之間之壓電材 料時，該壓60之主動區域係由該電極7 2之幾何形狀決 定。為了處理上的容易，該壓尺寸62可延伸出該主動 區域外，且因此允許遠大於該邊緣波波長λ e是很方便 的。 第十二圖圖解根據本發明之實施例應用至第十一 圖中之第一與第二電極64與72之交替電氣信號96。該 重疊式第一電極64與第二電極72僅導致該壓60之上 區域73電氣啟動。 壓電元件90 —般具有對應置於操作頻率之壓電材 料中聲波之二分之一波長之厚度78。（為了澄清的目 的，電極64與72之厚度於第十二圖中誇張化。）對於約 5MHz處操作之壓力模式壓60而言，該厚度78 —般約 為400#m。可使用任何適當方法做成至該第一與第二 電極64與72之電氣連接，舉例而言，藉由彈簧接點、 焊料、傳導環氧化物（如銀載入）、或具有方向傳導性之 傳導黏著劑（如具有僅垂直於該電極64與72之之平面之 重大傳導性之Z軸黏著劑）。歸因於考量當決定連接方法 24 低等阻抗接點、低電磁干擾與磁化率' 2。之=2\=據本發明之實施例結合ϊ 处入 至60。四個壓60沿著該四不同邊，·豕 結合於四不同位置中。 板20第二：圖圖解根據本發明之實施例包含透過該基 器98。二—32一中之光柵50結合之壓6〇之邊緣波變換 柵由弟装十二圖與第十四圖所示，該壓60透過該光 =二中Τ曹52結合，該電氣啟動上區域73重4該 得“著劑過該光樹5〇、结合該壓6〇，使 之機械性質，使楫=；!填滿該溝槽5 2。可選取該黏著劑 之基板20之側壁=壓60之動作自該溝槽52之區域中 設計以提供該壓6G 合^者’該光拇5〇可 些應用中，可处相與该溝槽52間之強壯聲耦合。於某 慢該壓力波於取該溝槽52中之黏著劑’以減 20之逮度，使钇之底部自該壓60移動至該基板 動對該溝_ 52門目對耦合至該溝槽52中邊緣波之壓振 耦合至該i槽52B3,相位移動約180。°依此方式， 之耦合，# 壓振動增加一致性至該溝槽52間 M屋生邊緣波。 非於i基形餘該壓6G之—側上，而 於基板20中。节题土 上，使得不需要光柵50製造 20，以提供由該之光栅侧接著可結合至該基板 制。此外，告4、惠a產生之聲波與邊緣波間之耦合機 時，例如該邊緣之二表面之間 邊緣&邊緣波ί侧壁32之相交所形成之 換。。98可替代裝設至該基板20之接 25 1380001 觸式表面24。或者，邊緣波變換器98可形成於該側壁 32與接觸式表面24上。 第十五圖圖解根據本發明之實施例併入剪力模式 屋電元件(剪力模式壓）120之邊緣波變換器設計。該剪力 模式壓120包含具有前側138、後側184、及第一、第 二、第三與第四側188-194之壓電材料118。第一電極 122存在於該壓電材料118之前側138上之三角形區域 136上。該第二電極124存在於該壓電材料118之前側 138上之底部三角形區域上，並重疊該壓電材料118 之底側148至該後側184。 該剪力模式壓120結合至該基板20之側壁32，且 鄰接該接觸式表面24。該剪力模式壓120電氣啟動於對 應至該區域136之左上角中，且於相對於該χ與y軸約 45°角產生具有偏極化之動作或偏極化組件，如雙箭頭 127所指。該剪力模式壓120之剪力動作接著耦合至以 該z方向傳導之邊緣波’如箭頭I%所指。注意該剪力 模式壓120直接激勵該邊緣波；沒有需要光柵結構，例 如元件50。 第十六圖圖解根據本發明之實施例之另一壓2〇〇。 前電極204存在於壓電元件202之前側208之上區域206 上。後電極210存在於該壓電元件202之前側208之下 區域212上，並重疊該壓電元件202之底側214至後侧 之16。該後電極210沿著該後側216延伸，以覆蓋僅於 主動區域218中之壓電元件202之上區域2〇6。 第一電氣連接220藉由焊接、導線結合、或其他互 連方式與該前電極204互連。第二電氣連接222與該後 電極210互連。該壓200之大小大於該主動區域/218， 26 1380001 以允許空間以連接該第一與第二電氣連接220與222至 該前與後電極204與210，以供容易製作，而限制該主 動區域218之大小與形狀，以避免散射太多能量。相對 兩極應用至該前與後電極204與210。僅舉例說明，該 主動區域218之大小為邊緣波波長平方之十分之一，即 =0.1*AE2。當波長反向變更操作頻率時，若該壓力200 為一較高設計操作頻率設計，該主動區域218傾向減 少。第十六圖圖解該主動區域218係方形之範例。具有 適當形狀之電極204與210之主動區域218之其他形狀 係為可能，以產生所需重疊幾何形狀。 第十五圖與第十六圖中之壓力限制該基板20之激 勵至對應至傳導邊緣波之橫截面區域之小區域。於這些 壓中，壓電激勵限制於所需邊緣波橫截面區域。另一方 法係壓電氣激勵較大壓區域，例如建立較大主動區域 218，但限制該壓200與該基板20間之機械耦合至該傳 導邊緣波之小橫截面區域。 第十七圖圖解根據本發明之實施例具有前與後電 極226與228於該壓電元件246相對側之壓224。前電 極226與後電極228實質分別覆蓋壓電元件246之前側 254與後侧256。如於第十五圖與第十六圖之壓所示， 支撐該壓224 第十八圖圖解根據本發明之實施例之另一壓力。以 產生具有以45。方向之剪力動作之剪力模式壓。當此壓 224結合至該基板20之角時，硬化黏著劑例如環氧化 物，可用於所需主動區域中，以完成強壯機械耦合至該 基板20，而空氣裂口或弱剪力耦合材料，例如聚矽氧橡 膠（RTV)可用於其他處。若可想要做成至於相同表面上 27 1380001 之前與後電極226與228之電氣連接，可使用如第十八 圖所示之重疊式電極。 第十八圖圖解根據本發明之實施例類似第十七圖 所示之另一壓230。前電極232存在於壓電元件236之 前側234上。後電極238存在於該壓電元件236之前側 234之角區域240上，並重疊該壓電元件236之側242 之一部分至後側244。該後電極238沿著該後側244延 伸，以覆蓋該壓電元件236，形成該前電極232與後電 極238於此處重疊之主動區域。於另一壓230中，該壓 230之幾乎整個區域壓電氣啟動。該壓230與該基板20 間之結合之適當設計與製造限制該聲耦合至該基板2 0 至所需區域，以供邊緣波產生與接收。 第十九圖圖解根據本發明之實施例裝設於該基板 20之側壁32之楔變換器組合130。壓電元件250裝設 至楔252之一側。該楔252之相對側裝設至該基板20 之側壁32。該壓元件250相對側壁32之垂直表面之傾 斜定義該楔252之角度248。控制此楔角度248，使得 由該壓250激勵且傳導於該楔252中之大量壓力波可耦 合以垂直傳導瑞立波於基板20之側壁32上。 當激勵時，該壓電元件250開始一大量波於該楔252 中。開始一表面聲瑞立波(SAW)，並沿著該側壁32傳 導，如箭頭132所指，因此垂直第十九圖中之邊緣22 傳導。該瑞立波接著與包含光柵元件52之光柵50互 動。如上所述，該光樹元件5 2具有約等於或小於邊緣 波之波長λ e於Y袖方向之南度5 4 ’且以約又e間隔分 離。該光栅元件52之寬度56約λ Ε/2。該光柵50可耦 合二維表面波（該瑞立波）至一維邊緣波，藉此沿著該邊 28 1380001 緣22開始邊緣波，如箭頭134所指。 第十九圖之變換器設計可導向楔變換器組合130之 傳送/接收對間之寄生SAW路徑。舉例而言，由該楔變 換器組合130開始之第一 SAW之寄生組件可傳導上至 該侧壁32,跨該感應器表面24,且下至該相對側壁32， 至置於該相對側壁32上之接收楔變換器。此寄生路徑 可藉由相對該邊緣22傾斜該楔變換器組合130加以中 斷。 第二十圖圖解根據本發明之實施例相對該邊緣22 之平面傾斜之楔變換器組合130。因此，由該楔變換器 組合130開始之瑞立波與該邊緣22間之相交角度不同 於90°。於角度φ開始用以耦合於SAW之光柵50之溝 槽52間之空間s以下列等式給定： 1 = s/ λ e + s * sin ( φ )/ λ r. 第二十一圖圖解根據本發明之實施例裝設至該基 板20之楔變換器組合130。可移除相對該接觸式表面 24之相對邊緣26之基板20之一部分，以於靠近由二側 壁32形成之相交平面之角處形成有角度凹處140。包含 該楔142與該壓電元件144之楔變換器組合130可裝設 於該凹處140中。因此，楔變換器組合130不突出該側 壁32或基板表面24與26之平面外。 第二十二圖圖解根據本發明之實施例之另一壓 260。該壓260包含具有切口角264之壓電元件262。該 切口角264可形成具有相對由該壓電元件262之第一與 第二邊緣268與270形成之平面約45°之角度266。 僅用以舉例說明，對於5.5MHz的操作而言，該壓 電元件262可為沿著該Z軸之深度272約200微米。一 29 1380001 L \ ΐ 使得於該操作解有煎力模式 共振，亦即’味度272、約等於壓電元件262之材料中之 大量剪力波波長之二分之―。該壓電元件262分別沿著 X軸與Υ軸之寬度274與高度276可各為2咖。第一盘 第二電極278與280可分別形成於該第—與第二側⑽ 與270上。支撐沿著Z軸完成。 第二十三圖圖解根據本發明之實施例裝設至該基 板20之麼260。裝設類似於第十五圖所示之剪力模式壓 12〇。該壓260可裝設至具有裝設沖洗邊緣22之凹痕角 264之基板20，如第二十三圖所示。或者，壓側268盥 270可沖洗基板20之表面。 ~ 藉由裝設該壓260，使得該壓側268與27〇形成超 出=接，式表面24與側壁22之突出’可更有效達成。 該突出量或該壓側268與270延伸超出該接觸式表面24 與側壁22之距離可等於或小於邊緣波波長。該突出設 汁可根據第十六圖與第十八圖之壓設計以及第十四圖 之變換器，對等應用至變換器。 回到第一十二圖，導線282與284可如先前討論般 附加至該第一與第二電極278與28〇。當由交替電氣信 號286激勵時，動作或剪力模式震盪產生於該壓電元件 262中’如箭頭288-294所指。該振動之強度於該壓電 元件262中靠近該切口角264處較強’如箭頭288所指。 愈移開該切口角264’該剪力波之震動與振幅之強度以 一控制方式遞減，如箭頭290-294所指。 該基本邊緣波激勵機構相同於第十五圖與第二十 三圖之分別剪力模式壓120與壓260。第二十二圖與第 二十三圖之壓力260之優點係藉由該切口角264幾何形 30 1380001 置於ί板20上之適當設計，電激勵 圖尔可接近匹配至邊緣波動作之橫截面狀。此放大麼 耦合至所需邊緣波模式之摩力相對於搞 之寄生物之比例。 相=邊，ί波非常小’麼，例如麼260，非常小且當 二」U產生该SAW之約5〇Ω之傳統變換器時主 ΐ阻抗相對該主動區域成反比時，阻抗現 在成為kQ區域。因此’應了解該控制器，例如 二，中之控制器112,最好設計以匹配該壓之高阻乙 可使用已知電子原則，例如匹配該接收 抗至該接收變換器之阻抗β ρπ電路之輸入阻 第二十四圖圖解根據 波接觸式感應器系統3⑻。二=2 _成之邊緣 含具有該接觸式表面2 °_ ^感應^糸統300包 為了澄清的目的，該邊 土 3以未顯不）之基板20。 310與312。 、 以標不為側壁306、308、 控制器112經由電氣 變換器302鱼304， 連接110供應電氣信號至傳送 壓。光栅92鱼94 勵該傳送變換器302與304之 沿著邊緣狗3 =動至第-聲模式，例如分別 邊緣波314,如箭頭t·，316與沿著邊緣3〇8移動之 轉換至瑞立波32〇。曰山°玄邊緣波314由反射陣列318 面24之表面聲波，波320移動作為結合至該表 此其轉換回邊緣波似丨 ''遇1反射陣列322為止，在 緣310移動，在此 ，以前頊所指之方向沿著該邊 該邊緣波316由.接收變換器326偵測。同樣的， 立波330移動作/列328轉換至瑞立波330。該瑞 乍為、、。合至該表面24之表面聲波，直到 1380001 其遇到反射陣列332為止，在此其轉換回邊緣波334 , 並以箭頭所指之方向沿著該邊緣312移動，在此該邊緣 波之信號振幅可由接收變換器336偵測。做成電^連接 114 ’使得接收變換器326與336可將電氣信號二應回 該控制器112。對該接觸式表面24之擾動（如以手^戋 尖筆之接觸）接著可被偵、測為來自該接收邊緣上之邊^ 波之信號中之擾動，且可根據該擾動於該接收信號中偵 測之時間決定關於該擾動之位置該電氣連接11()^ n4. 可包含電纜控制。 接觸式感應區域108形成於該接觸式表面24上， 且由於該反射陣列318、322、328、及332與變換器3〇2、 304、326、及336可可沿著及/或結合至該感應。器基板 20之非系窄外周圍116加以形成，且於許多情泥中可製 造於该基板20之側壁32上或結合至該基板2〇之側壁 32 ’基本上包含整個接觸式表面24。產生與偵測該一維 邊緣波所需之接觸式表面24之外周圍116可如1 mm — 般小。 或者，該表面聲波（如二維SAW)可直接於穿過該接 觸式感應區域108之至少一部分後加以偵測，而不需轉 換至邊緣波，以識別對該接觸式表面24之接觸式感應 區域108之擾動之存在與位置。 第二十四圖可被修改以如前方討論般使用 >傳送/ 接收變換器提供二維接觸位置座標。除此之外，許多使 用邊緣波之其他接觸式螢幕幾何形狀亦為可能，包含具 有可s周適以使用邊緣波之非直角聲路徑之接觸忒螢幕 設計。 第一十五圖圖解根據本發明之實施例之接觸板 32 1380001 35〇。乾淨邊緣356-362形成於該基板20上。反射器元 件364與366形成於靠近二邊緣356與362之側壁32 或接觸式表面24上。該反射器元件364圖解為形成於 靠近該邊緣356之側壁32上，而該反射器元件366圖 解為形成於靠近該邊緣362之接觸式表面24上。壓352 與354用以傳送與接收邊緣波資訊。

—次僅壓352或354可主動傳送或接收。控制器368 可經由電連線370與372與各個壓352與354通訊。該 控制器368可具有開關374與370，以控制何壓352或 354連接至用以傳送信號之信號產生器378，或用以接 收與解碼信號之電子模組38〇。該控制器368可交替於 該壓力352與354之間，其中該壓352可傳送與接收信 號，接著該壓3 54傳送與接收信號。或者，電氣連接3 7°〇 與372可各提供有各具有傳送/接收模式開關之二 電路其中之一。

於啟動後，該壓352以箭頭382之方向傳送邊緣 波。該邊緣波遇到該反射器元件364，並轉換至耦合至 該接觸式表面24之表面之SAW，且以箭頭3料之^向 傳送。以方向384傳導之SAW之有意義部份將由邊緣 360反射。或者，一或多個反射條386可以二分之一波 長間隔置於靠近與平行該邊緣·之接觸式表面％ 上。該邊緣360與/或該反射條386以箭頭388之方向 180。反射該SAW。當該SAW遇到該邊緣说與該反射 器元件364時’該SAW轉換至以箭頭39〇之方送 之邊緣波。該邊緣波由該塵352 {貞測，且該電氣信於由 該控制益· 368經由該電氣連接37〇讀取。儿 該控制器368接著透過該電氣連接372自該信號產 33 Ι38〇〇〇ι 生器378傳送電氣信號以激勵壓354。該壓354產生以 箭頭392之方向沿著該邊緣362移動之邊緣波。當該邊 緣波遇到該反射元件366時’該邊緣波轉換至以箭頭394 之方向跨該接觸式表面24移動之SAW。該SAW由該邊 緣358及/或一或多個反射條396反射180°。該反射SAW 以箭頭398之方向移動，遇到該邊緣362與反射元件 366，並轉換至以箭頭400之方向移動之邊緣波。該壓 354偵測該邊緣波，並透過該電氣連接372傳送電氣信 _ 號至該控制器368。 第二十六圖圖解根據本發明之實施例之接觸板 402。該接觸板402包含如前述討論般具有側壁32之基 板20。乾淨邊緣404-410已經形成於各側壁32與該接 觸式表面24之平面間之相交處。該基板2〇形成具有大 於其他者之接觸式表面24之尺寸。舉例而言，沿著X 尺寸之基板20長於Y方向。 於接觸式感應裔或接觸式感應器系統中移動較長 聲路徑長度之聲波將經歷比移動較短聲路徑長度之聲 擊 波更多之損失。因此，欲使接觸式感應度於接觸式感應 器之整個接觸式感應區域相對統一，常常需要影響起因 於移動不同聲路徑長度之聲波之信號等化，使得信號層 大約不受聲路徑長度之支配。 ° θ 反射器元件420、422及424已經分別形成靠近該 邊緣406、410與404。如前所討論般，該反射器元件 420-424可形成為規律間隔溝槽或突出於該侧壁與/ 或該接觸式表面2 4上。可替換地，—或多個反射條42 6 可形成於靠近該邊緣408之接觸式表面24上。 該接觸板402使用三壓412、414與416。該塵412 34 1380001 可用以傳送信號’而該壓414用以接收信號。控制器418 中之信號產生器428透過電氣連接430傳送信號。該傳 送壓412以箭頭432之方向沿著邊緣406開始邊緣波。 該邊緣波由該反射器元件420部分反射，且轉換至以箭 頭434之方向跨該接觸式表面24移動之SAW。該SAW 由該反射器元件422轉換至邊緣波，並以箭頭436之方 向沿著該邊緣410移動。該壓414偵測該邊緣波，並經 由電氣連接438傳送電氣信號至該控制器418。 5玄壓416用以傳送與接收信號。此可如先前關於第 二十五圖與該控制器368所述連接般完成。該壓416經 由電氣連接440由來自該控制器418之信號產生器428 之一電氣信號激勵。該壓416以箭頭442之方向沿著邊 緣404開始邊緣波，其以箭頭444之方向由反射器元件 424部分反射為SAW。該SAW以箭頭446之方向由該 反射條426及/或該邊緣408反射180。。該SAW由該反 射器元件424反射，並轉換至以箭頭448之方向傳導之 邊緣波。該邊緣波由該壓416偵測，且電氣信號透過該 電氣連接440傳送至該控制器418。 該接觸板402利用具有反射器元件424與該邊緣 408(及任意之反射器條426)之壓416沿著Y軸偵測接觸 事件。欲沿著大於Y轴之X軸偵測接觸事件，使用該二 壓412與414與該反射器元件420與422。因此，該SAW 僅沿著X軸穿過該接觸式表面24 —次，而該SAW沿著 Y轴穿過該接觸式表面24兩次。 第二十七圖圖解根據本發明之實施例包含四個壓 452-458之大接觸板450。該接觸板450可包含大接觸式 表面24於該基板20上。因此，該波必須移動之距離變 35 l38〇〇01 得更，，且該信號經歷更多衰減。對於已給予接觸板大 小而言’第三十七@ t之設計縮小該最大路徑長度，而 於各角處具有單-變換器。注意於第十五圖與第二十三 圖中之設計之至多-個變換器處，可置於該基板2〇之 各角處。 ，壓力452-458裝設於該基板2〇之不同角處，且因 此不實際互相干擾。該愿452·458各皆如先前於第二十 五圖中所討論般傳送與接收信號，且因此將不另加討論 該控制器418。 • 該基板20形成具有乾淨邊緣460-466。反射器元件 470-476沿著靠近該壓452-458之各邊緣460-466之大約 二分之一之長度形成靠近各邊緣460-466。若存在，反 射條494-498可形成於平行於該邊緣466之接觸式表面 20上’並以大約二分之一表面聲波長之距離間隔分離。 該反射條494-498沿著大約該邊緣466之二分之一長度 形成’在此該反射器元件476不存在，或該邊緣466之 一半遠離該壓456。額外反射條以相同方式形成於平行 鲁 各邊緣46〇_464之接觸式表面2〇上。 當激勵該壓452時，該壓452以箭頭478之方向沿 著該邊緣462開始邊緣波。該邊緣波由該反射器元件472 部分反射，並轉換至以箭頭480之方向跨該接觸式表面 24移動之一 SAW。該SAW由該反射條494-498與/或該 邊緣466以箭頭482之方向反射180。。該SAW以箭頭 484之方向由該反射器元件472反射90°，並由該壓452 接收。因此’該壓452偵測代表二分之一接觸式表面24, 例如區域486之Y座標之信號。 該壓454、456及458各以為壓452所述之方式傳 36 1380001 送與接收信號，透過大約-八令认 ^ 丄、人，g —刀之—接觸式表面24之區 域谓測信號。該壓力45 4偵測代表區域4 8 8之X座標之 信，。該壓力45 6偵測代表區域4 9 〇之γ座標之信號。 ，壓458偵測代表區域492之χ座標之信號。因此，相 較於使用二壓力傳送與接收信號之接觸板，該接觸板 450使用自相較於該二壓力幾何形狀減少長度之信號路 控接收信號之四壓力452韻。該邊緣波不—定要移動 如此遠’且可實施較大接觸板45()。同樣的，當各壓力

452-458裝設於該基板2G之不同角上時，沒有實際干擾 於壓452-458之間。 第一十八圖圖解根據本發明之實施例與電腦502互 連之接觸式螢幕500之方塊圖。該電腦5〇2執行一或多 個應用程式，例如於工廠、零售商店、餐廳、醫療設施 等等中。s亥電腦502可用以校準與測試於工廠設定中， 舉例而言’且可包含顯示器504與使用者輸入5〇6，例 如鍵盤及/或滑鼠。多重接觸式螢幕5⑻可透過網路與該 電腦502互連。 ~

螢幕508包含用以顯示資料於顯示器51〇上之組 件。該顯不器510可為LCD、CRT、電漿、攝影影像等 等。接觸式螢幕512安裝靠近該顯示器51〇。該接觸式 螢幕512經由手指接觸、尖筆等等自使用者接收輸入。 該接觸式螢幕512可由該基板20形成，邗呈右北堂空 邊緣536。該邊緣536可為μ前4論 寬度。 螢幕電纜514連接具有螢幕控制器516之螢幕 508。遠螢幕控制器516透過視訊電麗518自該電腦502 接收視訊資訊。該視訊資訊由該螢幕控制器接收與 37 1380001 處理，接著透過該螢幕電纜514傳輸至該螢幕508，以 供顯示於該顯示器510上。應了解該螢幕508與該螢幕 控制器516可連接在一起，或加以互連，使得不需要該 螢幕電纜514。該螢幕控制器516包含組件，例如CPU 520與記憶體522。 接觸式螢幕電纜524與具有接觸式螢幕控制器526 之接觸式螢幕512互連。該接觸式螢幕控制器526透過 接觸資料電纜528傳送資訊至該電腦502與自該電腦 502接收資訊。接觸資訊由該接觸式螢幕512接收，透 過該接觸式螢幕電纜524傳輸至該接觸式螢幕控制器 526，且接著透過該接觸資料電纜528傳送至該電腦 502。該接觸式螢幕控制器526包含組件，例如CPU 530 與記憶體532。 螢幕殼體534可圍住該螢幕508、該螢幕與接觸式 螢幕電纜514與524、及該螢幕與接觸式螢幕控制器516 與526。該螢幕殼體534可圍住該接觸式螢幕512之邊 緣536、固定該接觸式螢幕512並避免外部干擾該邊緣 波、反射器、變換器、壓等等。舉例而言，可能想要整 合與密封聲接觸式感應器，例如該接觸式螢幕512，至 其他設備，例如該螢幕殼體534。該密封可避免水或其 他污染進入該變換器與邊緣波傳導邊緣，以及含有該接 觸式感應器之接觸式顯示器系統之内部組件。當包含用 以產生與接收聲波之變換器與用以導向該聲波之反射 陣列之邊緣536很窄時，則當相較於具有較寬邊緣之先 前螢幕時，必須密封之總區域減少。由於該非常窄邊緣 536藉由使用邊緣波變為可能，可促進該密封，舉例而 言，藉由使用具有控制登錄與窄密封寬度之可印刷或微 38 分配至該基板20上 至該基板20之密封材^封材料。可使用熱彎曲與結合 僅用以舉例說明:誃踩 幕。可替拖汕 μ 乂史桊λ又體534可用於獨立螢 圍财=略⑽安裝於涼亭或其他 纜518旬28可么，幕风體534。該視訊與接觸資料電 觸資料電纔二:::=裝在一 502之位置。、8自邊螢幕殼體534延伸至該電腦

憶體522與532儲存包含延伸顯示識別資料 =1，料之資料。Ε_資料包含關於該榮幕5〇8與 ，螢幕512之資訊，例如一廠商或製造業者識別 碼、最大影像大小、色彩特性、預設時間、及頻率範圍 限制。可替換地，記憶體522與532可結合與提供螢幕 與接觸式螢幕控制器516與526其中之一，以形成為該 螢幕508與接觸式螢幕512儲存該EDID之單一共用記 憶體模組。可替換地，可結合該接觸式螢幕與螢幕控制 裔516與526 ’以為该接觸式營幕5〇〇形成單一共用控 制器。 應了解該接觸式螢幕500實施方式僅為該聲接觸式 感應益之命多可能貫施方式其中之一。舉例而言，金 屬，例如紹，可用以形成該基板，以建立接受接觸輸入 之工作台。邊緣波移動於彎曲表面上，且因此可繞著圓 形物件，例如圓形工作台頂部或圓柱之邊緣傳導。第二 十九圖圖解根據本發明之實施例之圓形工作台頂部550 之範例。該圓形工作台頂部550可由具有乾淨邊緣552 環繞其圓周之玻璃或金屬、方形接觸區域554、及反射 陣列556-562與於需要時製造於該圓周邊緣552上之變 39 1380001 換器564-570製成，以支撐如圖所示之聲路徑。（在此併 入參考之美國專利第5，854,450號之陣列設計原則亦可

應用至邊緣波接觸式感應器設計，以允許一般化接觸气 感應器幾何形狀。）亦可實施博物館展覽之追蹤塾與其他 一般公用應用，其中基板20係圓形或甚至半球幾何形 狀之一強健不銹鋼結構。因此，該聲接觸式感應器之幾 何形狀不限於方形或矩形平坦表面，但可用以形成大量 不同產品，例如接觸式感應機器人表面，以供碰撞偵 測。同樣的’該實施方式之大小不限制，當較大尺寸區 域時，可使用各種變換 “一一 口 υ 如前所述，於接觸式感應器或接觸式感應器系統中 移動較，聲路徑長度之聲波將經歷比移動較短聲路徑 長度之聲波更多損失。因此，欲使接觸式感應度於接觸 式感應益之整個接觸式感應區域相對統一，常常需要麥 響起因於移動不同聲路徑長度之聲波之信鮮化， 信號層大約不受聲路徑長度之支配。舉例而言，

變化沿著，聲路徑之反射器元件之密度、沿著該反^ 列之反射^件高度或深度、反射器元件之長度 中之反射器元件長度、及反射陣列與 信號等化。除此之外，可烟敕田，Α &離凡成 哭夕鉍旦，》々说 凋正用以傳迗與/或接收之變換 二之^ I換11自此傳送與/或接收信號之接觸式 說明該接觸物件之大小與/或形狀 不超與方法之配置僅為圖解說明，且於 例與修改。㈣之精神與㈣外，可做成其他實施 40 1380001 【圖式簡單說明】 前述發明内容以及前述本發明之特定實施例之詳 細說明將於結合附圖閱讀時更加了解。應了解本發明不 限於顯示於附圖中之配置與手段。 第一圖圖解傳統聲接觸式感應器，聲接觸式螢幕之 操作。 第二圖圖解根據本發明之實施例具有接觸式表面 與側壁之接觸式感應器基板。 第三圖圖解根據本發明之實施例形成以擾動沿著 該邊緣傳導之邊緣波之部分反射陣列。 第四圖圖解根據本發明之實施例第三圖中之反射 器元件之子集之分解圖。 第五圖圖解根據本發明之實施例第三圖中之反射 器元件之子集之另一分解圖。 第六圖圖解根據本發明之實施例形成於該接觸式 表面上之反射器元件。 第七圖圖解根據本發明之實施例具有規律間隔反 射器元件之接觸式螢幕。 第八圖圖解根據本發明之實施例縮小邊緣波之後 反射之反射器陣列設計。 第九圖圖解根據本發明之實施例包含沿著該基板 之邊緣形成之一連串週期間隔溝槽之光柵。 第十圖圖解根據本發明之實施例之光柵之分解圖。 第十一圖圖解根據本發明之實施例可用以結合繞 射光柵以包含變換器之具有重疊式電極之壓電元件。 第十二圖圖解根據本發明之實施例應用至第十一 圖中之第一與第二電極之交替電氣信號。 41 1380001 第十三圖圖解根據本發明之實施例結合至該基板 之側壁之壓。 第十四圖圖解根據本發明之實施例包含透過該基 板之側壁中之光柵結合之壓力之邊緣波變換器。 第十五圖圖解根據本發明之實施例併入剪力模式 壓電元件（剪力模式壓力）之邊緣波變換器設計。 第十六圖圖解根據本發明之實施例之另一壓。 第十七圖圖解根據本發明之實施例具有前與後電 極於該壓電元件相對側之壓。 • 第十八圖圖解根據本發明之實施例之另一壓。 第十九圖圖解根據本發明之實施例裝設於該基板 之側壁之楔變換器組合。 第二十圖圖解根據本發明之實施例相對該邊緣之 平面傾斜之楔變換器組合。 第二十一圖圖解根據本發明之實施例裝設至該基 板之楔變換器組合。 第二十二圖圖解根據本發明之實施例之另一壓。 第二十三圖圖解根據本發明之實施例裝設至該基 籲板之壓。 第二十四圖圖解根據本發明之實施例形成之邊緣 波接觸式感應器系統。 第二十五圖圖解根據本發明之實施例之接觸板。 第二十六圖圖解根據本發明之實施例之接觸板。 第二十七圖圖解根據本發明之實施例包含四壓力 之大接觸板。 第二十八圖圖解根據本發明之實施例與電腦互連 之接觸式螢幕之方塊圖。 42 1380001 第二十九圖圖解根據本發明之實施例之圓形工作 台頂部之範例。 第三十圖圖解根據本發明之實施例沿著該基板之 約90°邊緣傳導之邊緣波封包。 【主要元件符號說明】

20 接觸式感應器基板 22 乾淨邊緣 24 接觸表面 26 相對邊緣 28 第二表面 30 部分反射陣列 32 侧壁 34 反射器元件 36 子集 50 光柵 52 週期間隔溝槽 60 壓 62 壓尺寸 64 第一電極 65 下區域 66 前側 70 後側 72 第二電極 73 上區域 76 底側 80 頂邊缘 86 突出反射器元件 43 1380001

88 反射器元件 90 壓電元件 92 光柵 94 光柵 96 交替電氣信號 98 邊緣波變換器 108 接觸式感應區域 110 電氣連接 112 控制器 114 電氣連接 116 外周圍 118 壓電材料 120 剪力模式壓 122 第一電極 124 第二電極 128 接觸式螢幕 130 楔形變換器組合 136 區域 138 前側 140 凹處 142 楔 144 壓電元件 148 底側 150 反射器陣列設計 152 第一反射器元件 154 第二反射器元件 158 SAW波 44 1380001

160 SAW波 162 傳送變換器 168 接收變換器 170 反射波 172 反射波 176 反射器陣列 178 反射器陣列 184 後側 188 第一側 190 第二側 192 第三側 194 第四側 196 區域 200 壓 202 壓電元件 204 前電極 206 上區域 208 前側 210 後電極 212 下區域 214 底側 216 後側 218 主動區域 220 第一電氣連接 222 第二電氣連接 224 壓 226 前電極 45 1380001

228 後電極 230 壓 232 前電極 234 前側 236 壓電元件 238 後電極 240 角區域 242 側邊 244 後側 246 壓電元件 248 角度 250 壓電元件 252 楔 254 前側 256 後側 260 壓 262 壓電元件 264 切口角 266 角度 268 策一邊緣 270 第二邊緣 278 第一電極 280 第二電極 282 導線 284 導線 286 交替電氣信號 300 邊緣波接觸式感應器系統 46 1380001

302 變換器 304 變換器 306 邊緣 308 邊緣 310 邊緣 312 邊緣 314 邊緣波 316 邊緣波 318 反射陣列 320 瑞立波 322 反射陣列 324 邊缘波 326 接收變換器 328 反射陣列 330 瑞立波 332 反射陣列 334 邊緣波 336 接枚變換器 350 接觸板 352 壓 354 壓 356 邊緣 358 邊緣 360 邊緣 362 邊緣 364 反射器元件 366 反射器元件 47 1380001

368 控制器 370 電氣連接 372 電氣連接 374 開關 376 開關 378 信號產生器 380 電子模組 386 反射條 396 反射條 402 接觸板 404 乾淨邊緣 406 乾淨邊緣 408 乾淨邊緣 410 乾淨邊緣 412 壓 414 壓 416 壓 418 控制器 420 反射器元件 422 反射器元件 424 反射器元件 426 反射條 428 信號產生器 430 電連線 438 電氣連接 440 電氣連接 450 大接觸板 48 1380001

452 壓 454 壓 456 壓 458 壓 460 乾淨邊緣 462 乾淨邊緣 464 乾淨邊緣 466 乾淨邊緣 470 反射器元件 472 反射器元件 474 反射器元件 476 反射器元件 486 區域 488 區域 490 區域 492 區域 494 反射條 496 反射條 498 反射條 500 接觸螢幕 502 電腦 504 顯示器 506 使用者輸入 508 螢幕 510 顯示器 512 接觸式螢幕 514 螢幕電纜 1380001

516 螢幕控制器 518 視訊電纜 520 CPU 522 記憶體 524 接觸式螢幕電纜 526 接觸式螢幕控制器 528 接觸資料電纜 530 CPU 532 記憶體 534 螢幕殼體 536 邊緣 550 圓形工作台頂部 552 乾淨邊緣 554 方形接觸區域 556 反射陣列 558 反射陣列 560 反射陣列 562 反射陣列 564 變換器 566 變換器 568 變換器 570 變換器 580 邊緣波封包 50

Claims (1)

1. 丄丄 丄丄 2. 3. 4. 年01男7 m椒更)正替換頁 聲波 申請專利範圍： 一種接觸式感應器，包含： :傳導聲波之基板，該基板包含第_ ;!;=；；;面相對側之第二表面，該第土 =靖:表面相交並沿著第二邊二= 第一邊緣配置以沿著該第-邊緣且不ί 者，亥弟二邊緣傳導第—邊緣聲波，該第一 以跨該接觸應區域料第 係基於該第-邊緣聲波；及耳"乂第-尸耳波 波轉換器’用以轉換該第—邊緣聲波至該第二 2请專利範圍第1項所述之接觸式感應器，1中 ί緣處=與該第一表面以約90。之角度於該第- 2請專利範圍第1項所述之接觸式感應器，進-二L含5換器提供於靠近該第—邊緣處，該變換界 时生沿著該第-邊緣傳導之第—邊緣聲波，該變二 益接收跨該接觸式感應區域傳導之第二聲波。、 ，申明專利範圍第i項所述之接觸式感應器， 4波轉換n包含—部分反射元件置於緊鄰該第 緣。 疋 請f利範圍第1項所述之接觸式感應器，其中 s亥第二聲波係剪力波、藍姆波、與瑞立波其中之二。 ，申請專簡圍第丨餐狀接觸式感應器， "亥波，換器包含置於靠近該第一邊緣之部分反射元 件之第一陣列，用以轉換沿著該第一邊緣傳導之第 51 6. 1380001 年01韻7月择谢幻正替換頁 一邊緣聲波至於該基板上傳導之第二聲波。 7. 如申請專利範圍第1項所述之接觸式感應器，其中 該波轉換器包含由該第一邊緣聲波之大約波長分離 之部分反射元件。 8. 如申請專利範圍第1項所述之接觸式感應器，其中 該波轉換器包含具有規律相間溝槽之反射元件。 9. 如申請專利範圍第1項所述之接觸式感應器，進一 步包含變換器提供於靠近該第一邊緣，該變換器產 生沿著該第一邊緣傳導之第一邊緣聲波。 10. 如申請專利範圍第1項所述之接觸式感應器，進一 步包含有一連串靠近該第一邊緣之規律相間溝槽之 繞射光柵，該溝槽沿著該第一表面自該第一邊緣延 伸小於該第一邊緣聲波之波長之距離。 11. 如申請專利範圍第1項所述之接觸式感應器，進一 步包含靠近該第一邊緣之變換器，該變換器包含剪 力模式壓提供於垂直該第一邊緣聲波之傳導之方向 之基板之表面上。 12. 如申請專利範圍第1項所述之接觸式感應器，其中 該波轉換器包含具有規律相間的突出。 13. 如申請專利範圍第1項所述之接觸式感應器，其中 該波轉換器置於該第一側壁、該第一表面或該第一 側壁及該第一表面上。 14. 如申請專利範圍第1、8或12項其中之一項所述之 接觸式感應器，其中該波轉換器包含第一部分反射 元件及第二部分反射元件，該第一部分反射元件以 接近該第一邊緣聲波之一波長的距離間隔分離，該 第二部分反射元件以接近該第一邊緣聲波之該波長 52 15.1380001 "--- 年〇1厚7用_幻正替換頁 的ί ’其中該第一部分反射元件與該第 I。卩刀反射兀件會以該第一邊緣聲波之四分之一波 長位移。 收 專利範圍第1項所述之接觸式感應器，進― 供於#近該第—邊緣之變換器，該變換器 第=一邊緣聲波’其中該變換器包含裝設在該 苐一侧壁上之壓。 16. 專利範圍第1項所述之接觸式感應器，進-供於靠近該第—邊緣之變換H，該變換哭 緣聲波’其中該變換II置於該第-; 曲上。 17. 1項所述之接觸式感應器，進-2j供於*近該第—邊緣之變換器，該變換器 -垃2該第—邊緣傳導之第—邊緣聲波，該變換 益接收跨該接觸式感應區域傳導之第二聲波， 18. 一步包含於該第一側壁相對側之第二第一 側壁反射該第二聲波。 '"弟一 一種接觸式感應器系統，包含： 傳送器，用以產生第一邊緣聲波； 應器’包含可傳導聲波之基板，該基 第一側壁及於該第-表面相對側 第一表面具有接觸式感應區域，且 側壁沿著第二邊緣與該第一表面相交； ==「第：邊緣聲波，該第-表面配置以i 忒接觸式感應區域傳導第二聲波； 第一轉換器，提供於該基板上，用以轉換該第 53 一邊緣聲波至跨該接觸式感應區域傳導於該基板上 之第二聲波；及 偵測器，提供於該基板上，用以於穿越至少一 19部分該接觸式感應區域後偵測該第二聲波。 •如申請專利範圍第18項所述之接觸式感應器系統， 其中該傳送器與偵測器至少其中之一包含壓電元 件。 2〇 •如申請專利範圍第18項所述之接觸式感應器系統， 鲁 希13月S (更)正替換1 21. 其中該第一轉換器包含放置相鄰該第一邊緣之反射 元件陣列。 如申請專利範圍帛18項所述之接觸式感應器系統， 22. 步包含控制器，驅動該傳送器產生該第一邊緣 聲波，並自該偵測器接收信號。 23. 明專利，圍第18項所述之接觸式感應器系統， 步包合第二波轉換器，用以轉換該第二聲波至 由該偵測器偵測之第三邊緣聲波。 24. 其巳圍第18項所述之接觸式感應器系統， 接:ΐί:係透明’使得該接觸式感應器可運作為 上接觸：:可傳導聲波之基板之接觸式感應區域 之iC板包含具有該接觸式感應區域 第-表面相交：‘板:：沿著第-與第二邊緣與該 =之4-與红側壁，該方法包含： 送第一邊緣聲波； =:亥弟―邊緣_波至第二聲波； 透過該接觸式感應區 第二聲波；及 飞化者5亥第一表面偵測該 54 1380001 ^^丨0丨4 7辦節正替換買I 偵測靠近該基板之第二側壁第— 25·如申請專利範圍第24項所述之二 26. 驟包含偵測該第二聲波中之擾動擾j測步 觸事件之位置。 文動5亥擾動係表示接 如申請專利範圍第24項所述之方 驟進一步包含轉換該第二聲波至黛1'中_測步 =測接近該第一與第二邊緣其:^聲^，並 波。 之弟三邊緣聲

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