TWI621053B - 使用觸敏藍姆波之聲波觸控設備及方法 - Google Patents

使用觸敏藍姆波之聲波觸控設備及方法 Download PDF

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TWI621053B
TWI621053B TW103109577A TW103109577A TWI621053B TW I621053 B TWI621053 B TW I621053B TW 103109577 A TW103109577 A TW 103109577A TW 103109577 A TW103109577 A TW 103109577A TW I621053 B TWI621053 B TW I621053B
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大衛 賀奇
丹尼爾 夏芙
喬爾 肯特
圭澤 孫
竹內正夫
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艾羅觸控解決方案公司
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/043—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves
    • G06F3/0436—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves in which generating transducers and detecting transducers are attached to a single acoustic waves transmission substrate

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Abstract

本文中揭露提供用於使用高靈敏度藍姆波之觸控感測器的系統及相關方法。一種觸控設備可包括一基板，具有一前表面和一後表面，其中觸控區域係在前表面上。觸控設備可配置以在後表面之至少一部分上傳播表面聲波及在基板的觸控區域之至少一部分中傳播高靈敏度藍姆波(如近縱向共振藍姆波)。觸控系統可更包括電路，配置以基於收到之高靈敏度藍姆波之衰減來判定前表面上的一觸控之一位置。一些實施例可提供用於提高觸控感測器可靠度的無框邊觸控感測器設計和抗分散技術。

Description

使用觸敏藍姆波之聲波觸控設備及方法
本文所論述之實施例一般關於使用藍姆波來偵測觸控事件及觸控之位置的觸控感測器。
觸控感測器系統(如與顯示螢幕一起使用以形成觸控顯示器的那些)可當作用於互動式電腦系統的輸入裝置。這類系統也可用於如資訊站、電腦、用於餐廳的訂單登錄系統、視頻顯示器或招牌、行動裝置等的應用。藉由將觸控感測器系統整合至計算裝置中，電腦可提供使用者直覺的互動式人機介面。
商業上，觸控裝置的美觀和工業設計以及這類裝置的成本、堅固性、和可靠度變得愈來愈重要。然而，用以提供上述功能的元件、物理學、及其他科學原理往往禁止或甚至降低某些特徵及所期望之特徵組合。
透過所施加的努力，獨創性、及利用意外結 果的創新，已藉由開發包括在本發明之實施例中的解決方法來解決現有之觸控感測器系統的許多已識別問題，本文說明了解決方法的一些實例。
一般而言，提出系統、設備及相關方法以致能使用高靈敏度藍姆波的觸控感測器。在一示範實例中，可激發安裝於基板之後面的傳送轉換器以產生(傳送)耦接至基板之後表面的表面聲波信號。在基板之後面上的模式轉換陣列可配置以將表面聲波相干地散射至傳播通過基板(例如，前表面)之觸控區域的近縱向共振藍姆波中，其中使用者可觸控基板，且藉此與觸控感測器系統互動並影響連接的電腦系統之變化。在基板之後面上的第二模式轉換陣列可配置以將近縱向共振藍姆波，或在觸控事件之事件中的產生之近縱向共振藍姆波轉換成耦接至基板之後面且可被安裝於基板之後面上的接收轉換器偵測到的(回波)表面聲波。接收轉換器所接收之信號可被提供至用於偵測觸控事件和觸控之位置的處理裝置，其資訊可被連接的電腦系統使用。
例如，一些實施例可包括一種觸控設備，包含基板。基板可具有包括一觸控區域的一前表面和一後表面。觸控設備可配置以在後表面之至少一部分上傳播表面聲波及在基板的觸控區域之至少一部分中傳播近縱向共振藍姆波。
在一些實施例中，近縱向共振藍姆波可以相速VP傳播通過觸控區域，表面聲波可以速度VSAW在後表 面上傳播，且VP可至少約為VSAW三倍。在一些實施例中，近縱向共振藍姆波可以一操作頻率f傳播通過觸控區域；基板可具有一體壓力波速VLONG和一厚度d，及d可大於(m/2)*(VLONG/f)且小於(5/4)．(m/2)．(VLONG/f)，其中m係一正整數。
一些實施例可提供一種包括一或更多模式轉換陣列的觸控設備。例如，模式轉換陣列可設置於觸控區域外部之基板的後表面上。模式轉換陣列可配置以將沿著模式轉換陣列之長度的一第一方向上傳播的一表面聲波相干地散射至在一第二方向上傳播通過觸控區域的一近縱向共振藍姆波中。
在一些實施例中，模式轉換陣列可包括多個反射器元件，沿著第一方向設置。多個反射器元件可由玻璃熔塊、陶瓷、裝填聚合物、及蝕刻溝槽的群組之至少一者組成。在一些實施例中，近縱向共振藍姆波可以相速VP傳播通過觸控區域；表面聲波可以速度VSAW在後表面上傳播；第一方向和第二方向可定義一散射角Φ；模式轉換陣列可包括沿著第一方向設置的多個反射器元件，多個反射器元件的每個反射器元件設置於相對於第一方向的一反射器角度θ；及cos(θ)/VSAW=cos(θ-Φ)/VP。在一些實施例中，近縱向共振藍姆波可以一操作頻率f傳播通過觸控區域；及在多個反射器元件的兩個連續反射器元件之間沿著第一方向的一距離S可由S=n*(VSAW/f)/(1-(VSAW/VP)*cos(Φ))來給定，其中n係一整 數。例如，散射角Φ可以是90°。
在一些實施例中，模式轉換陣列可經由一聽覺有利層來耦接至基板的後表面，聽覺有利層係配置以減少從基板之後表面至前表面的表面聲波振盪。
一些實施例可提供一種配置以最小化分散的觸控感測器。例如，觸控感測器可包括一或更多轉換器及一控制器。轉換器可設置於基板的後表面上且配置以產生表面聲波。控制器可配置以產生具有一操作頻率f的一激發信號，其驅動轉換器。激發信號可包括在操作頻率f周圍的一頻率範圍△f。近縱向共振藍姆波可在具有頻率範圍△f的操作頻率f下傳播通過基板的觸控區域。
在一些實施例中，控制器可更配置以藉由一頻率相關相位誤差來抗分散激發信號，頻率相關相位誤差係配置以補償近縱向共振藍姆波以頻率範圍△f傳播通過基板所引起之近縱向共振藍姆波的分散。例如，近縱向共振藍姆波可以隨不同操作頻率而變化的一群速度VG LAMB傳播通過基板；及操作頻率f可接近群速度VG LAMB的一反曲點作為不同頻率的函數。此外及/或另外，群速度VG LAMB可具有在頻率範圍△f內的一低頻率相關性。
在一些實施例中，近縱向共振藍姆波可傳播通過觸控區域一距離L；近縱向共振藍姆波可以一群速度VG LAMB傳播；表面聲波可以速度VSAW在後表面上傳播；在觸控區域中的基板之前表面上的一觸控可定義一距離△X；及(VSAW/VG LAMB)*|d(In(VG LAMB)/d(In (f))|可小於或等於2 *(△X/L)/(f/△f)。在一些實施例中，近縱向共振藍姆波可傳播通過觸控區域一距離L；近縱向共振藍姆波可以一群速度VG LAMB傳播；表面聲波可以速度VSAW在後表面上傳播；及(VSAW/VG LAMB)*|d(In(VG LAMB)/d(In(f))|可小於4或等於4。
在一些實施例中，基板可具有一厚度d；觸控設備可具有一操作頻率f；及基板可配置以在大於9.00兆赫-毫米且小於(5/4)* 9.00兆赫-毫米的一頻率-厚度乘積f*d下傳播近縱向共振藍姆波。
一些實施例可提供一種配置以促進無框邊設計及其他美觀優點的觸控設備。例如，觸控設備可包括安裝帶，設置於基板的後表面上，其定義在基板之前表面的觸控區域外部之基板的後表面之一安裝帶周邊區域。安裝帶可配置以當安裝帶附接於一顯示裝置時，保護設置於安裝帶周邊區域內之後表面上的至少一轉換器和至少一模式轉換陣列免受汙染。
在一些實施例中，前表面與後表面之間的基板之一連接部分實質上可以是平面的。例如，連接部分可以是平坦的。在其他實例中，連接部分實際上可以是任何形狀且實質上可以是非平面的。
在一些實施例中，觸控設備可包括一蓋板。蓋板可設置於基板的前表面上且配置以接收衰減在基板的觸控區域之至少這部分中的近縱向共振藍姆波之觸控。在一些實施例中，蓋板可包括一前表面、後表面、及一不透 明塗層，設置於後表面上，不透明塗層定義蓋板之後表面的一不透明周邊區域；及一周邊黏接材料，設置於基板的前表面與不透明塗層之間，周邊黏接係配置以將蓋板黏附於基板。
在一些實施例中，基板的一周邊邊緣可以是非直線的。例如，周邊邊緣可以是彎曲的、有角度的或之類。在一些實施例中，觸控設備可更包括一圖形，設置於觸控區域外部之基板的後表面及/或前表面上。
觸控設備之一些實施例可提供多餘觸控判定及/或使用高靈敏度藍姆波之觸控判定的特性。例如，觸控設備可配置以在基板的觸控區域中傳播近切變共振藍姆波。在一些實施例中，觸控設備可更包括一控制器，配置以基於表示一觸控所引起之觸控區域中的近縱向共振藍姆波之一第一衰減和近切變共振藍姆波之一第二衰減的一電回波信號來多餘地判定觸控區域內之觸控的位置。例如，控制器可配置以比較第一衰減的幅度與第二衰減的幅度。
一些實施例可提供一種偵測一聲波觸控設備上的觸控之位置的方法。例如，方法可包括：產生一電激發信號；將電激發信號發送至設置於一基板之一後表面上的一傳送轉換器，傳送轉換器係配置以將電激發信號轉換成一聲波，其耦接至基板作為一表面聲波；從設置於基板之後表面上的一接收轉換器接收一電回波信號，接收轉換器係配置以將聲波轉換成電回波信號，其中電回波信號將當傳播通過基板之一觸控區域時之包括從基板的一前表面 上之一觸控發生之一衰減的聲波表示為一近縱向共振藍姆波；及基於電回波信號來判定觸控的一位置。
在一些實施例中，近縱向共振藍姆波可以相速VP傳播通過觸控區域；表面聲波可以速度VSAW在後表面上傳播；且VP可至少約為VSAW三倍。在一些實施例中，產生電激發信號可包括以一操作頻率f產生電激發信號；近縱向共振藍姆波可在操作頻率f下傳播通過觸控區域；基板可具有一體壓力波速VLONG；基板的後表面和前表面可被分開一厚度d；且d可大於(m/2)*(VLONG/f)且小於(5/4)．(m/2)．(VLONG/f)，其中m係一正整數。
在一些實施例中，基板可包括一模式轉換陣列，在觸控區域外部之基板的後表面上。模式轉換陣列可配置以當表面聲波在沿著模式轉換陣列之長度的一第一方向上傳播時將表面聲波相干地散射至在一第二方向上傳播通過觸控區域的一近縱向共振藍姆波中。在一些實施例中，模式轉換陣列可包括多個反射器元件，沿著第一方向設置。多個反射器元件可由玻璃熔塊、陶瓷、裝填聚合物、或蝕刻溝槽的群組之至少一者組成。在一些實施例中，近縱向共振藍姆波可以一相速VP傳播通過觸控區域；表面聲波可以速度VSAW在後表面上傳播；第一方向和第二方向可定義一散射角Φ；模式轉換陣列可包括沿著第一方向設置的多個反射器元件，多個反射器元件的每個反射器元件設置於相對於第一方向的一反射器角度θ；及 cos(θ)/VSAW=cos(θ-Φ)/VP。在一些實施例中，在多個反射器元件的兩個連續反射器元件之間沿著第一方向的一距離S係由S=n*(VSAW/f)/(1-(VSAW/VP)*cos(Φ))來給定，其中n係一正整數。
方法之一些實施例可提供對觸控設備最小化分散。例如，產生電激發信號可包括以在一操作頻率f周圍的一頻率範圍△f產生電激發信號。近縱向共振藍姆波可在具有頻率範圍△f的操作頻率f下傳播通過基板的觸控區域。
在一些實施例中，方法可更包括在將電激發信號發送至傳送轉換器之前，藉由一頻率相關相位誤差來抗分散電激發信號。頻率相關相位誤差可配置以補償近縱向共振藍姆波以頻率範圍△f傳播通過基板所引起之近縱向共振藍姆波的分散。
在一些實施例中，近縱向共振藍姆波以隨不同操作頻率而變化的一群速度VG LAMB傳播通過基板；及產生電激發信號可包括以接近群速度VG LAMB的一反曲點之操作頻率f產生電激發作為不同操作頻率的函數。此外及/或另外，產生電激發信號可包括以操作頻率f產生電激發，使得群速度VG LAMB具有在頻率範圍△f內的一低操作頻率相關性。在一些實施例中，近縱向共振藍姆波可傳播通過觸控區域一距離L；近縱向共振藍姆波可以一群速度VG LAMB傳播；表面聲波可以速度VSAW在後表面上傳播；在觸控區域中的基板之前表面上的觸控可定義一距離 △X；及(VSAW/VG LAMB)*|d(In(VG LAMB)/d(In(f))|可小於或等於2 *(△X/L)/(f/△f)。在一些實施例中，近縱向共振藍姆波可傳播通過觸控區域一距離L；近縱向共振藍姆波可以一群速度VG LAMB傳播；表面聲波可以速度VSAW在後表面上傳播；及(VSAW/VG LAMB)*|d(In(VG LAMB)/d(In(f))|可小於或等於2 *(△X/L)/(f/△f)。
方法之一些實施例可提供多餘觸控判定及/或使用高靈敏度藍姆波之觸控判定的特性。例如，電回波信號可將當傳播通過基板之一觸控區域時之包括從基板的前表面上之觸控發生之一第二衰減的聲波表示為一近切變共振藍姆波。方法可更包括基於表示包括觸控所引起之觸控區域中的近縱向共振藍姆波之衰減和近切變共振藍姆波之第二衰減之聲波的電回波信號來多餘地判定觸控的位置。方法可更包括比較電回波信號所表示之衰減的幅度與電回波信號所表示之第二衰減的幅度。
一些實施例可包括一或更多機器，如設備及/或系統，配置以實作本文所論述之方法及/或其他功能。例如，機器可包括電路及/或一或更多處理器及/或其他機器元件，配置以基於儲存於記憶體及/或其他非暫態電腦可讀媒體中的指令來實作本文所論述之功能。
下面說明了各種實施例之這些特性以及額外特徵、功能、及細節。同樣地，下面也說明了對應及額外實施例。
100‧‧‧觸控感測器
105‧‧‧基板
110‧‧‧聲波轉換器
115‧‧‧反射陣列
120‧‧‧前表面
125‧‧‧後表面
130‧‧‧連接表面
d‧‧‧厚度
110a‧‧‧轉換器
110b‧‧‧轉換器
110c‧‧‧轉換器
110d‧‧‧轉換器
115a‧‧‧反射陣列
115b‧‧‧反射陣列
115c‧‧‧反射陣列
115d‧‧‧反射陣列
205‧‧‧觸敏區域
140‧‧‧路徑區段
150‧‧‧路徑區段
160‧‧‧路徑區段
225‧‧‧安裝材料
270‧‧‧聽覺有利層
300‧‧‧觸控感測器裝置
310‧‧‧顯示裝置
315‧‧‧觸控控制器
320‧‧‧外殼
400‧‧‧圖
402‧‧‧垂直軸
404‧‧‧水平軸
406‧‧‧垂直軸
408‧‧‧水平軸
410‧‧‧水平軸
f‧‧‧操作頻率
500‧‧‧表格
550‧‧‧表格
570‧‧‧表格
700‧‧‧圖
702‧‧‧水平軸
805‧‧‧基板
820‧‧‧上表面
825‧‧‧下表面
800‧‧‧圖
900‧‧‧圖
950‧‧‧圖
1000‧‧‧表格
1100‧‧‧圖
1205‧‧‧基板
1220‧‧‧上表面
1225‧‧‧下表面
1210‧‧‧轉換器
1270‧‧‧聽覺有利層
1300‧‧‧觸控感測器
1305‧‧‧基板
1325‧‧‧後表面
1340‧‧‧路徑區段
1310a‧‧‧轉換器
1315a‧‧‧反射陣列
1350‧‧‧路徑區段
1310b‧‧‧轉換器
1315b‧‧‧反射陣列
1360‧‧‧路徑區段
1352‧‧‧路徑區段
1302‧‧‧回波信號
1400‧‧‧觸控感測器
1405‧‧‧基板
1420‧‧‧前表面
1402‧‧‧形狀
1410a-1410d‧‧‧轉換器
1415a-1415d‧‧‧反射陣列
1440‧‧‧路徑區段
1450‧‧‧路徑區段
1460‧‧‧路徑區段
1480a‧‧‧圖形項目
1480b‧‧‧圖形項目
1480c‧‧‧圖形項目
1500‧‧‧觸控感測器
1505‧‧‧基板
1525‧‧‧後表面
1510a‧‧‧轉換器
1510b‧‧‧轉換器
1510c‧‧‧轉換器
1510d‧‧‧轉換器
1515a‧‧‧反射陣列
1515b‧‧‧反射陣列
1515c‧‧‧反射陣列
1515d‧‧‧反射陣列
1540‧‧‧路徑區段
1550‧‧‧路徑區段
1560‧‧‧路徑區段
1512a‧‧‧傳送轉換器
1512d‧‧‧傳送轉換器
1512b‧‧‧接收轉換器
1512c‧‧‧接收轉換器
1517a‧‧‧反射陣列
1517b‧‧‧反射陣列
1517c‧‧‧反射陣列
1517d‧‧‧反射陣列
1542‧‧‧路徑區段
1552‧‧‧路徑區段
1562‧‧‧路徑區段
1530‧‧‧對角線
1552a‧‧‧藍姆射線
1552b‧‧‧藍姆射線
1580‧‧‧反射器
1585‧‧‧射線
1586‧‧‧射線
1562a‧‧‧SAW射線
1562b‧‧‧SAW射線
1572‧‧‧路經區段
1572a‧‧‧射線
1572b‧‧‧射線
1600‧‧‧觸控感測器
1605‧‧‧基板
1625‧‧‧後表面
1627‧‧‧分束器
1627a‧‧‧分束器
1627b‧‧‧分束器
1627c‧‧‧分束器
1627d‧‧‧分束器
1610a‧‧‧轉換器
1643‧‧‧路徑區段
1615a‧‧‧反射陣列
1644‧‧‧路徑區段
1645‧‧‧路徑區段
1646‧‧‧路徑區段
1647‧‧‧路徑區段
1610b‧‧‧轉換器
1648‧‧‧路徑區段
1615c‧‧‧反射陣列
1610c‧‧‧轉換器
1610d‧‧‧轉換器
1660‧‧‧路徑區段
1617a-1617c‧‧‧反射陣列
1700‧‧‧觸控感測器
1705‧‧‧基板
1720‧‧‧前表面
1725‧‧‧黏接材料
1730‧‧‧黏接材料
1740‧‧‧蓋板
1710a-1710d‧‧‧轉換器
1715a-1715d‧‧‧反射陣列
1800‧‧‧觸控感測器
1805‧‧‧基板
1825‧‧‧後表面
1820‧‧‧轉換器
1830‧‧‧轉換器
1840‧‧‧轉換器
1850‧‧‧路徑
1860‧‧‧路徑區段
1880‧‧‧邊緣
1862‧‧‧路徑區段
1900‧‧‧觸控感測器
1905‧‧‧基板
1940‧‧‧路徑區段
1950‧‧‧路徑區段
1960‧‧‧路徑區段
1915a‧‧‧反射陣列
1915b‧‧‧反射陣列
1910a‧‧‧轉換器
1910b‧‧‧轉換器
1970‧‧‧左邊緣
1972‧‧‧右邊緣
1915‧‧‧反射陣列
1910‧‧‧轉換器
2000‧‧‧方法
2100‧‧‧控制系統
2102‧‧‧觸控控制器
2104‧‧‧主控制器
2110‧‧‧轉換器
2130‧‧‧顯示裝置
2102a‧‧‧處理器
2102b‧‧‧記憶體裝置
2104a‧‧‧處理器
2104b‧‧‧記憶體裝置
概括來說，已由此說明了一些實施例，現在將參考附圖，附圖不一定係按比例來繪製，且其中：第1圖顯示依照一些實施例之觸控感測器的簡化剖面圖之實例；第2a和2b圖分別顯示依照一些實施例之觸控感測器的示範基板之前視和後視圖；第2c圖顯示依照一些實施例之沿著剖面AA的第2a圖之觸控感測器；第3圖顯示依照一些實施例之示範觸控感測器裝置的剖面圖；第4圖顯示依照一些實施例之作為基板厚度d與操作頻率f之函數的藍姆波相速(VP)之示範圖；第5a和5b圖顯示依照一些實施例之顯示用於藍姆波模式之示範截止厚度值的示範表格；第5c圖顯示依照一些實施例之顯示用於藍姆波模式之示範截止頻率-厚度乘積值的示範表格；第6a、6b和6c圖顯示依照一些實施例之基板中的示範藍姆波；第7圖顯示依照一些實施例之作為函數頻率之藍姆波相速(VP)與群速度VG LAMB的示範圖；第8圖顯示依照一些實施例之基板中的示範拉梅波； 第9a和9b圖顯示依照一些實施例之作為頻率-厚度乘積的函數之藍姆波相速(VP)與群速度VG LAMB的示範圖；第10圖顯示依照一些實施例之用於拉梅波相對於表面聲波之所計算的觸控靈敏度之表格；第11圖顯示依照一些實施例之作為用於S0藍姆模式之頻率-距離乘積的函數之藍姆波相速(VP)與群速度VG LAMB(在第11圖也表示為「Vg」)的圖；第12a圖顯示表面聲波所引起的波差效應；第12b圖顯示依照一些實施例之包括抑制表面聲波的波差效應之聽覺有利層的示範基板；第13a圖顯示依照一些實施例之配置以傳播近切變共振藍姆波的基板之後表面的平面圖；第13b圖顯示依照一些實施例之包括多餘衰減信號之回波信號的圖；第14圖顯示依照一些實施例之包括具有任意輪廓形狀和圖形之基板的示範觸控感測器；第15a圖顯示依照一些實施例之XYU觸控感測器的基板之後表面的平面圖；第15b和15c圖顯示依照一些實施例之反射陣列(或模式轉換陣列)的近視圖；第16a圖顯示依照一些實施例之XYU觸控感測器的基板之後表面的平面圖；第16b圖顯示依照一些實施例之XYU觸控感 測器的基板之後表面的平面圖；第17a圖顯示依照一些實施例之配置以與蓋板連接之觸控感測器的基板之前表面的平面圖；第17b圖顯示依照一些實施例之沿著剖面BB且包括蓋板的第17a圖之觸控感測器；第18圖顯示依照一些實施例之不包括反射陣列之基板的示範後表面；第19圖顯示依照一些實施例之用於大型觸控感測器之基板的示範後表面；第20圖顯示依照一些實施例所進行之用於判定觸控之位置的示範方法；及第21圖顯示依照一些實施例所配置之用於觸控感測器的示範控制系統。
下面將參考附圖來更充分說明實施例，其中顯示了本文所考慮之一些，但並非所有實施例。實際上，各種實施例可以許多不同的形式來實作且不應被解釋為限於本文所提出之實施例，反而，提出了這些實施例，使得本揭露將滿足可適用的法律要求。整篇中的相同數字係指類似元件。
一些實施例可提供在觸控區域中使用高靈敏度藍姆波(如近縱向共振藍姆波或近拉梅波)的觸控感測器。通常，傳播給定功率之藍姆波之基板表面上的粒子運 動實質上低於相同功率的表面聲波(SAW或瑞利)波的，導致藍姆波觸控靈敏度比用於SAW的觸控靈敏度低得多。傳統觀念認為期望的觸控靈敏度難以在於期望觸控區域中不使用SAW下實現。由此，一些無框邊SAW觸控螢幕設計(例如，只使用表面聲波)可將轉換器和反射陣列置放於基板的後側上且提供精確環繞基板邊緣，使後(這裡SAW被產生和收集)和前表面(例如，這裡SAW在產生和收集之間通過以被觸控事件衰減)之間的SAW能傳送，如在美國專利申請書第2011/0234545號，標題為「Bezel-less Acoustic Touch Apparatus」中更詳細所述。這類無框邊SAW觸控螢幕產品已遇到了商業上的成功，但製造成本昂貴，因為必須仔細地控制精確環繞基板邊緣。此外，由於表面聲波藉由隨著精確環繞基板邊緣從基板的後表面傳送至前表面且從基板的前表面傳送至後表面，因此其他元件(如圖形和安裝帶)能禁止或降低使用這種類型的表面聲波觸控系統，且可使用本發明之實施例來代替。
在本文所述之特定條件下，藍姆波可具有比通常所預期更高的觸控靈敏度。又，一些實施例可對寄生信號提供低分散及/或降低的敏感度。由於藍姆波在基板之兩側上為觸敏的(例如，不同於表面聲波)，可實現無框邊觸控感測器設計(例如，其中轉換器和反射陣列係置放於基板的後表面上)而不要求基板包括精確環繞基板連接邊緣、或連接部分。
可藉由使用高靈敏度藍姆波之各種實施例所實現的其他示範(但非詳盡的)優點可包括抗分散而為了更準確的觸控感測、較大觸控感測器尺寸、多點觸控偵測(例如，XYU感測器)、較小觸控感測器厚度、觸控感測器輪廓形狀及/或工業設計的靈活性、多餘觸控感測、觸控區別的性質。
第1圖顯示依照一些實施例所配置之示範觸控感測器100的簡化剖面圖，但其中厚度d(例如，高度)係相對於所示之長度而誇大。觸控感測器100可包括基板105、聲波轉換器110(或轉換器110)和反射陣列115。觸控感測器100的基板105被顯示為具有前表面120、後表面125、和沿著基板105之周邊接合前表面120與後表面125的連接表面130。前表面120與後表面125之間的距離(即，連接表面130)可定義基板105的厚度d。轉換器110和反射陣列115可設置於後表面125上。
第2a和2b圖分別顯示依照一些實施例所配置之觸控感測器100的前視和後視圖。更具體來說，第2a圖顯示觸控感測器100之前表面120的平面圖，且第2b圖顯示觸控感測器100之後表面125的平面圖。設置於後表面125上的轉換器110(包括轉換器110a、110b、110c和110d)及反射陣列115(包括反射陣列115a、115b、115c和115d)在第2a圖中係顯示為虛線以提供關於第2b圖之參考的架構，其中轉換器110係以實線來顯示。為了提供參考的另一架構，在第2a和2b圖中顯示了 X-Y座標軸。
前表面120可包括觸敏區域205(或觸控區域205)，於其上物件135(如第1圖所示)可建立接觸事件或觸控事件。觸控區域205可被定義為視為有效觸控區域之前表面120的內部部分。觸控區域205被顯示於第2a圖中的虛線內。物件135在第1圖中被顯示為手指，但可被觸控感測器系統感測到的觸控事件可包括例如手指、電筆、或直接或間接接觸前表面120穿過蓋板、抗反射塗層、及/或任何其他適當材料的其他物件。在一些實施例中，觸控區域205可對應於觸控感測器100的透明區域，使用者能透過它觀看顯示(例如，設置於後表面125後面)及可判定觸控之位置的X和Y座標。在這方面，觸控感測器100可耦接至控制系統或具有一些功能的控制器，包括協調觸控功能與顯示之呈現，下面討論了其中一些實例。
基板105可當作一種傳播媒體，其支援表面聲波(SAW)和藍姆波之傳播。如下面更詳細討論，表面聲波和藍姆波係不同類型的聲波。在一些實施例中，基板105可以是透明和等向性的。基板105可包含任何適當的玻璃(例如，鈉鈣玻璃；含硼玻璃，例如，硼矽玻璃；含鋇、鍶、鋯或鉛的玻璃；冕玻璃)、及/或其他適當材料。例如，根據一些實施例，能夠以相對低損耗傳播表面聲波和藍姆波，藉此導致更好信號的材料可能是較佳的。在不打算作為觸控螢幕的觸控感測器(例如，打算作為周 邊觸控墊或整合觸控板的那些)之一些實施例中，在觸敏區域205中可使用具有可接受聲損耗的一或更多不透明基板材料(如鋁及/或鋼)。
一或更多聲波轉換器110可位於或以其他方式耦接至基板105的後表面125。可依照一些實施例來使用各種類型的轉換器。如本文所提及，「轉換器」包括實體元件或元件組，其將能量從一種形式轉換成另一種形式，如在電能與期望之聲能形式之間。例如，轉換器110可包括一或更多壓電元件，其當作聽覺發射及/或靈敏結構。依照一些實施例，可配置以將電能轉換成聲能或將聲能轉換成電能的任何裝置可以是轉換器或轉換工具。
轉換器110可設置於後表面125上用於傳送及/或接收聲波。如本文所使用之「傳送轉換器」係指配置以將電能轉換成期望之聲能形式的至少一轉換器110。例如，傳送轉換器可包括耦接至控制器的一或更多電極。控制器可配置以產生一或更多電信號，如位於一或更多期望頻率的準正弦波聲脈波群。這些由控制器產生且提供給傳送轉換器的電信號在本文中有時稱為「激發信號」。可對傳送轉換器的電極施用激發信號以使壓電元件在裡面振動，藉此將電信號轉換成具有一或更多可控制和可配置特性(例如，操作頻率、相速等)的聲波。
如本文所使用之「接收轉換器」係指配置以將聲能轉換成期望之電能形式的至少一轉換器110。接收轉換器可包括例如耦接至控制器的電極、壓電元件、楔形 耦合塊、及/或任何其他適當元件。由此，通過基板的表面聲波可導致壓電元件中的振動(例如，經由耦合塊)，其依序使振盪電壓出現於電極上。在一些實施例中，單一實體轉換器可當作接收轉換器與傳送轉換器兩者。
在接收轉換器中，電極上的振盪電壓可包括與在接收轉換器中接收的回波表面聲波之振幅對應的振幅。因此，當擾動時，如觸控事件所引起的那些衰減在傳送轉換器與接收轉換器之間之基板上傳播的聲波，衰減也以電壓擾動形式出現於接收轉換器的電極(如第13b圖所示之回波信號1302的衰減1380)，包括在接收轉換器所產生且提供給控制器的電回波信號中。控制器電子元件可與轉換器分開纜線的長度；控制器電子元件的交替部分可位於轉換器中，如加入至接收轉換器組件的信號功率增壓前置放大器電路。在各種實施例中，轉換器110可配置以與基板105傳送及/或接收不同類型的聲波，如表面聲波及/或藍姆波。
一或更多反射陣列115可置放於基板105的後表面125上。每個反射陣列115可包括複數個反射器元件。在一些實施例中，一或更多反射器元件可配置以有目的地當作無效反射器，其(1)當聲波沿著反射陣列傳播時允許聲波的實質部分未散射地通過，及(2)導致聲波之較小部分的相干散射。在一些實施例中，一或更多反射陣列115可以是模式轉換陣列。如本文所使用之模式轉換陣列係指反射陣列，其也配置以(例如，經由相干散射) 將聲能從第一聲音模式轉換成第二聲音模式，如從表面聲波模式轉換成藍姆波模式及/或反之亦然。
可以任何適當方式來形成反射陣列115。例如，反射陣列115可由玻璃熔塊、陶瓷、裝填聚合物、及/或蝕刻溝槽組成。可藉由印刷、蝕刻、沖壓成形金屬基板、及/或對聚合物基板成形模具來製造反射陣列115。在一實例中，反射陣列115可由被絲網印刷至玻璃板上的玻璃熔料及/或UV可固化油墨及/或如浮接程序所形成之其他基板材料組成，並在爐中固化以形成凸起玻璃中斷的尖頂形樣式，其可藉此當作上述反射器元件。在一些實施例中，反射器元件可配置為在基板105內具有約1%之表面聲波波長的高度及/或深度，且因此，只有部分地耦接和反射聲波的能量，如上所論述。
為了偵測觸控事件，轉換器115可產生沿著第一模式轉換陣列傳播的表面聲波。參考第2b圖，以沿著其傳播表面聲波(例如，沿著反射陣列115a)的第一路徑區段140來顯示從傳送轉換器110a至接收轉換器110b的聲音路徑。當表面聲波傳播時，其聲能的部分被反射陣列115a相干地散射至跨觸控區域205傳播的藍姆波中，由第二路徑區段150所示。當藍姆波跨觸控區域205傳播時，它們被反射陣列115b相干地散射回至表面聲波中。表面聲波沿著反射陣列115b傳播至接收轉換器110b，如第三路徑區段160所示。當觸控區域205內發生觸控事件時，沿著路徑區段150傳播的藍姆波可能變得衰 減。衰減之時序可藉由分析接收轉換器110b中的聲音信號來判定，其可接著用以判定觸控事件的觸控座標(例如，X座標)。觸控事件可以是例如觸控、觸控和拖曳動作、或與表面的其他互動。
在一些實施例中，沿著路徑區段150傳播的藍姆波可對基板105之前表面120與後表面125兩者上的觸控敏感。在大多數應用中，當其他表面(通常稱為後表面)不可用於觸控且以短距離面對顯示裝置時(例如，如第3圖所示)，只有使用一個表面(通常稱為前表面)的觸控靈敏度。然而，在基板105的一些實施例中，兩個表面上的觸控靈敏度可用以提供雙側觸控偵測。
在各種實施例中，可沿著路徑區段140、150、和160來傳播不同類型的聲波。若沿著路徑區段140和160傳播SAW且沿著路徑區段150傳播藍姆波，則觸控感測器100可稱為SAW-LAMB-SAW感測器。若沿著路徑區段140、150、和160傳播LAMB，則觸控感測器100可稱為LAMB-LAMB-LAMB感測器。同樣地，若沿著路徑區段140、150、和160傳播表面聲波，則觸控感測器可稱為SAW-SAW-SAW感測器。類似元件可適用於從傳送轉換器110c至接收轉換器110d的聲音路徑(例如，使用反射陣列110d和110c)，其可用以判定觸控事件的另一觸控座標(例如，Y座標)。
在一些實施例中，可選擇(例如，激發信號的)操作頻率f和基板105的厚度d以支援期望特性的特 定藍姆波模式，如下面更詳細所論述。反射陣列115中的反射器元件可適用於支援在期望方向上的相干散射且在期望聲音模式(例如，如模式轉換陣列)之間。例如，若期望表面聲波沿著路徑區段140以90°散射且模式被轉換成沿著路徑區段150的藍姆波，則可選擇反射器元件(例如，如反射器元件116所示)與聲音路徑140的方向之間的反射器角度θ以滿足以下之關係：tan(θ)=VP/VSAW 等式1，其中VP和VSAW分別是路徑區段150之藍姆波的相速和路徑區段140的相速。
在第2a圖中，以虛線來顯示轉換器110、反射陣列115以表示它們係置放於基板105的後表面125上。聲音路徑區段140和160在第2a圖中被顯示為虛線以表示它們可能只在基板105之後表面上為觸敏的，其可能是當聲音模式是表面聲波時的情況。然而，當聲音路徑區段150是藍姆波模式時，藍姆波可以在前表面120和後表面125上為觸敏的，如使用第2a和2b圖中的實線所示。
在一些實施例中，觸控感測器100可支援無框邊觸控/顯示器設計(如第3圖所示)。為了避免繁瑣的詞彙，支援無框邊觸控/顯示器設計的觸控感測器可稱為「無框邊觸控感測器」。例如，如上所論述，轉換器110和反射陣列115可位於基板105的後表面125，使得 不需要位於前表面120的框邊來保護轉換器110或反射陣列115。再者，使用沿著路徑區段150的藍姆波(例如，在觸控區域205中)而不是表面聲波(例如，如沿著路徑區段140和160所使用)使位於前表面120的觸控事件即使聲音路徑區段140和160兩者被限制為後表面125仍衰減聲波。由此，可建立無框邊觸控感測器100，其不需要表面聲波從後表面125(例如，它們所產生之處)通過至前表面120(例如，它們被觸控事件衰減之處)且至後表面125(例如，它們被接收用於觸控位置判定之處)。也不需要用以支援表面聲波從基板之後表面傳播至前表面(且反之亦然)的精確環繞連接表面。由此，可藉由使用觸控區域205中的藍姆波來避免精確環繞連接表面的成本和製造複雜性(例如，用以適當地支援在環繞連接表面周圍的SAW傳播)。再者，連接表面130上的偶然觸控對聲音信號沒有任何影響且因此不會導致錯誤觸控，不同於使用精確環繞連接表面來支援表面聲波傳播的感測器。
在一些實施例中，觸控感測器100可更包括安裝材料225，位於後表面125上之基板105的外周邊。安裝材料225可以是例如泡沫安裝帶(如3M VHB)。在許多無框邊應用中，可能期望不只保護轉換器110和反射陣列115，還要為了美觀原因而在視覺上隱藏它們。基於此原因，觸控感測器100可包括聽覺有利層270，如第2c圖所示。第2c圖顯示沿著剖面AA的觸控感測器100，如第2a圖所示。聽覺有利層270可以是不透明的(例如， 黑色)。反射陣列115和安裝材料225可黏接至聽覺有利層270，其依序黏接至基板105的後表面。
第3圖顯示示範觸控感測器裝置300的簡化剖面圖，其可以是觸控螢幕、觸控電腦、觸控視頻顯示器、觸控行動裝置、及/或具有觸控輸入功能的任何其他適當機器。觸控感測器裝置300可包括基板105、聽覺有利層270、轉換器110、安裝材料225、反射陣列115、顯示裝置310、觸控控制器315、及外殼320、等等。
顯示裝置310可以是例如液晶顯示器(LCD)、有機發光裝置(OLED)顯示器、電泳顯示器(EPD)、真空熒光、陰極射線管、及/或任何其他顯示元件。在一些實施例中，顯示裝置310可提供與觸控輸入相容的圖形使用者介面。可定位顯示裝置310，使得它透過基板105為可見的，藉此使人能觀看基板105的前表面120以透過基板105來看見顯示裝置310。在一些實施例中，顯示裝置310可光學上黏接至後表面125。例如，顯示裝置310可經由聽覺有利層270和安裝帶225來黏接至後表面125。觸控控制器315可配置以控制轉換器110及判定觸控座標。
外殼320可包含和保護顯示裝置310、轉換器110、反射陣列115、觸控控制器315、以及未示出以避免不必要地過度複雜化圖之裝置的其他元件。可經由外殼320來黏附觸控感測器裝置300的一或更多元件。在一些實施例中，觸控感測器105可嵌入式安裝於外殼320內， 使得前表面120與外殼320的頂部齊平(例如，位於相同高度)。又，在一些實施例中，基板105可藉由空氣隙302與外殼320分開。
基於美觀原因，通常期望聽覺有利層270一路延伸至位於連接表面130之基板105的邊緣，如第2c圖所示。由於將塗料塗於非平坦表面的製造難處，因此這更難以製造使用精確環繞連接表面130的無框邊設計以支援聲波傳播。
除了將基板105固定就位，安裝帶225也可提供保護反射陣列115和轉換器110免受灰塵、水、和環境中其他汙染的密封件。在使用精確環繞連接表面130的無框邊設計中，安裝帶225必須在反射陣列115內部(例如，在無效區域中)以防止安裝帶225所引起之表面聲波的不希望衰減。由此，需要單獨的外密封件以保護反射陣列115和轉換器110免受汙染。針對觸控感測器300，由於安裝帶225可在基板105的聽覺無效區域中，其也當作一密封件，因此避免了設計和製造外密封件(例如，用以適當地與環繞連接表面連接)的複雜性。再者，藉由避免外密封件的需要且藉由消除環繞連接表面的附加基板寬度，觸控感測器300可包括比傳統無框邊觸控螢幕設計更小的邊界寬度。
除了安裝帶之外，藉由避免密封件的需要，且藉由消除環繞玻璃邊緣之平面圖的寬度，第2c圖之設計相較於傳統無框邊觸控螢幕設計減少了邊界寬度。
高靈敏度藍姆波
「藍姆波」之術語涵蓋了各種各樣具有廣泛不同特性的可能波，這取決於基板厚度d、操作頻率f的選擇、及藍姆波模式的特定選擇。如所預期的，由於藍姆波的聲功率分佈於整個基板厚度d而不是像表面聲波般結合至一個表面，因此藍姆波對觸控通常比表面聲波具有顯著較低的靈敏度。然而，本發明入已了解在例外情況下，藍姆波可具有接近表面聲波觸控靈敏度的觸控靈敏度。如本文所使用之「高靈敏度藍姆波」係指上述例外情況的藍姆波。
一種類型的高靈敏度藍姆波在本文中稱為「近厚度共振藍姆波」或「近共振藍姆波」。可參考第4圖來定義近共振藍姆波。第4圖顯示圖400，其中藍姆波相速(VP)被繪製為基板厚度d與操作頻率f之函數。在垂直軸402上，如對具有0.2638之帕松比之鈉鈣玻璃的基板和對5.53MHz的操作頻率f之計算來繪製藍姆波相速(VP)。基板厚度d被給定在標記為「d」的水平軸404上且藍姆波相速被給定在標記為「VP」的垂直軸402上。標記為「VP/VSHEAR」的垂直軸406給定藍姆波相速除以基板材料的體切變波速VSHEAR。交替垂直軸406係無單位的(即，沒有測量單位，但只有絕對值)。
藉由將基板厚度「d」乘以操作頻率f且接著除以基板材料的體切變速度VSHEAR和體壓力波或縱向速 度VLONG，兩個交替和無單位水平軸408和410也包括在第4圖中；這分別相當於以體切變波長λ SHEAR與縱向波長λ LONG為單元的表達厚度d。第4圖中的曲線顯示藍姆波相速(VP)係頻率-厚度乘積(例如，f*d)的函數。由此，第4圖中的曲線可藉由參考交替和無單位軸406、408、和410來適用於任何操作頻率f和任何基板厚度d。類似的曲線可適用於任何同質基板材料，但準確的曲線形狀可例如隨基板材料之帕松比的值而變化。
參考第4圖，最低階藍姆波A0(反對稱)和S0(對稱)存在於任意薄基板(d→0)中。只有當基板足夠厚時，所有其他的藍姆模式才在基板中存在作為傳播模式。同等地(參考無單位水平軸408和410之其一者)，藍姆模式可在用於給定厚度d的足夠高操作頻率f下存在作為傳播模式。換言之，每個藍姆模式具有它自己的截止厚度(用於給定操作頻率)或截止頻率(用於給定基板厚度)。在截止下，藍姆模式相速VP變成無限大，波長(λ LAMB)無限大，其實體上對應於基板105的厚度共振，其中厚度振動的相位係獨立於基板105之平面內的位置。當選擇接近其截止值的模式時，或更數量上地，當藍姆波相速VP超過表面聲波速VSAW三倍時，如在412中所示，存在提供用於高靈敏度藍姆波的條件。換言之，高靈敏度藍姆波可存在於標記為「3VSAW」的虛線上方。
然而，並非所有接近截止的藍姆模式都是高靈敏度藍姆波。所有截止值對應於在第4圖之兩個無單位 水平軸408和410之其一者上的整數或半整數值。下面的等式2和3a給定分別對應於在第一和第二無單位水平軸上的整數或半整數值之截止厚度的值；dCUT-OFF=(k/2)．(VSHEAR/f)=(k/2)．λSHEAR 等式2，dCUT-OFF=(m/2)．(VLONG/f)=(m/2)．λLONG 等式3a，其中k和m係任何整數。在第4圖中，虛曲線對應於具有等於切變波長λ SHEAR的整數倍數一半之截止厚度的藍姆模式且實曲線對應於具有等於縱向波長λ LONG的整數倍數一半之截止厚度的藍姆模式。若其截止厚度是縱向波長λ LONG的整數倍數一半，則接近其截止的藍姆模式只是「高靈敏度」的。這類藍姆模式在本文中稱為「近縱向共振藍姆波」。圖解地，這對應於關聯於3VSAW臨界線上方之實曲線部分的藍姆波。由此，近縱向共振藍姆波可指藍姆波，其中dCUT-OFF=(m/2)．λLONG，其中m=1,2,3,等，且其中相速VP大於SAW速度VSAW三倍。
在縱向厚度共振下，具有零群速的藍姆波對於跨觸控區域的傳播用處不大。於是，針對對應於整數m的近縱向共振藍姆波，期望大於截止厚度的基板厚度。然而，不期望具有比截止厚度厚太多的基板厚度。若不再符合相速超過SAW速度三倍的近縱向共振條件，則厚度厚得過多。檢視第4圖，顯示若符合近縱向共振條件，則很 有可能基板厚度小於截止厚度(5/4)倍。概括來說，在一些實施例中，較佳基板厚度d可滿足等式3b和3c的不等式：d>(m/2)．(VLONG/f)=(m/2)．λLONG 等式3b，
若其截止厚度是切變波長λ SHEAR的整數倍數一半，則接近其截止的藍姆模式不是「高靈敏度」的。這類藍姆模式在本文中稱為「近切變共振藍姆波」。如上所述，並非所有接近截止的藍姆模式都是高靈敏度藍姆波。
第4圖中的點虛曲線對應於切變板波模式。針對具有0.2638之帕松比的鈉鈣玻璃，近共振藍姆波對應於模式S1、A3、S4、A6、S7等。第5a圖所示之表格500給定以毫米為單位之截止厚度的數值。具有形式dCUT-OFF=(m/2)．λLONG之截止厚度的近縱向共振藍姆波係以底線來顯示。第5c圖所示之表格570給定用於以兆赫-毫米為單位的頻率厚度乘積之截止的數值。第5c圖中的數量係乘以5.53MHz的操作頻率之第5a圖中的值。若操作頻率f對於具有0.2638之帕松比的鈉鈣玻璃基板而言不是5.53MHz，則第5c圖之表格570可用以對任何選定操作頻率f判定截止厚度。
第5b圖所示之表格550類似於表格500，除了對具有0.2100之帕松比的交替基板材料所呈現的結果 以外。在這種情況下，近厚度共振藍姆波對應於模式S1、A3、S4、A5、S7、A8等。表格500和550顯示基板材料(例如，帕松比)可導致不同的近縱向共振藍姆波模式。例如，表格550中的dCUT-OFF=2．λLONG(例如，其中在等式3中m等於4)現在是A5而不是A6，如在表格500的鈉鈣玻璃實例中。
為了深入了解第4圖及表格500和550之近縱向共振藍姆波之較高觸控靈敏度的來源，更詳細地考慮S4和A4模式。第6a圖繪示如可用於觸控感測器100之S4近縱向共振藍姆波的快照。由於此S4藍姆波從左傳播至右，因此在基板之前表面上的原子可以橢圓運動和以小型向前水平運動、大型向下垂直運動、與小型向後水平運動、大型向上垂直運動之間的順序循環來移動(參見標記為602的粒子速度箭頭)，且接著回到小型向前水平運動(參見標記為604的粒子速度箭頭)。在基板的觸控表面上，表面運動在垂直於表面比在表面的平面內可能強更多。
在截止極限中，此S4藍姆波變成第6b圖所示之厚度共振，其中表面運動完全垂直於在表面平面上沒有任何運動的表面(參見標記為606的粒子速度箭頭)。由於S4運動完全垂直於位於截止的表面，由此可見S4運動將顯著地垂直於接近截止的表面。相比之下，如第6c圖中標記為608的粒子速度箭頭所示，在截止下，A4變成與完全在表面平面內之表面運動的切變模式厚度共振， 且因此對於A4近截止而言只有微弱的垂直表面運動。
大型縱向或垂直表面運動可關聯於較高觸控靈敏度。表面聲波觸控螢幕(例如，其在觸控區域中使用表面聲波)對觸控的高靈敏度係由於輻射阻尼機制(例如，將壓力波發射至手指肉中)，這取決於垂直表面運動。切變觸控螢幕(例如，其在觸控區域中使用切變波)的低許多觸控靈敏姆(以dB信號還原為單元)係由於其表面運動僅在表面平面上，且因此觸控感應的衰減取決於比輻射阻尼機制弱許多的黏性阻尼機制之事實。由此，與在表面平面內的表面運動相比，高靈敏度藍姆波或近縱向共振藍姆波可具有較大的垂直表面運動。
回到第5a和5b圖，外加表格500和550中的括號項目，且若表格被擴展為任意大的n，則表格可對平板基板中的所有聲音模式(即，所有板模式)提供截止值。如第4圖所示，針對大於約3倍體切變波長λ SHEAR的基板厚度d(例如，如在414中所示)，S0和A0相速緊密地會聚於表面聲波速度VSAW上；且實際上，準瑞利波或表面聲波能在數學上被顯示為S0和A0藍姆波的疊加。基於此原因，已對表格的n=0項目加入「(SAW)」。表格項目「(SH1)」、「(SH2)」、「(SH3)」等代表不同階級的橫向切變板波。例如，「(SH3)」代表具有三個節點平面的第三階切變板波。「(SH5)」切變板波具有位於進入基板中之不同深度和位於截止的五個節點平面，其中它變成通過基板區域之恆 相位的厚度共振。
第6c圖可表示切變板波SH5以及藍姆波A4兩者的截止極限，唯一的差別在於藍姆波傳播方向(截止上方)係平行於第6c圖中的用於A4藍姆波之箭頭，而切變波傳播方向(截止上方)係垂直於第6c圖中的用於SH5切變板波之箭頭(在紙平面中或外)。A4藍姆和SH5切變模式具有相同截止厚度共振極限(除了90°旋轉以外)之事實相當於這兩個模式共享相同截止值之事實。同樣地，所有其他切變板模式具有與藍姆模式共享的截止值。這明確地以表格500和550中的括號項目顯示。未出現於表格500和550中的唯一板模式係最低階的切變板波SH0，其(如同A0和S0)具有零的截止值。
如上所論述，表格500和550中的值係用於5.53MHz的名目操作頻率f且能擴展用於其他操作頻率。例如，項目可乘以5.53MHz且接著除以期望的操作頻率(例如，以便保持頻率-厚度乘積不變)。表格500和550對應於帕松比的兩個特定選擇(分別是0.2638和0.2100)且能重新計算用於帕松比的其他值。表格570對應於與表格500相同之0.2638的帕松比。
這類表格係不僅用於選擇期望高靈敏度藍姆模式，而且從其他模式得知寄生或虛假信號之威脅的值。例如，表格500將S4識別為鈉鈣玻璃中之潛在有趣的高靈敏度藍姆模式。第4圖顯示d=1.8mm的厚度足夠接近用於S4藍姆波相速的截止以超過SAW速度三倍。且在表 格500中，厚度d=1.8mm係低於用於藍姆模式S5、S6、S7等、和藍姆模式A5、A6、A7等、以及切變模式SH6、SH7、SH8等的截止。因此，這些模式當中沒有任何一個能在5.53MHz下於1.8mm厚度鈉鈣玻璃基板中傳播且在此操作頻率下被消除為寄生信號的來源。
相比之下，A4藍姆波和SH5切變波將在5.53MHz下於1.8mm玻璃中傳播，如將至S4左側之表格500中的其他模式。例如，若期望感測器100的聲音路徑區段150在1.8mm鈉鈣玻璃中為在5.53MHz的S4藍姆模式，而沿著陣列的聲音路徑區段140和160為表面聲波，則反射陣列115中的反射器元件可以不是45°的角度(例如，如在沒有聲音模式轉換的觸控感測器(如SAW-SAW-SAW感測器)中所見)，反而是定向於反射器角度θ(例如，第2b圖所示之反射器元件116與聲音路徑140方向之間的角度θ，且由等式1來給定)滿足：tan(θ)=VS4/VSAW 等式4，其中VS4是S4藍姆波模式的相速VP。
在一些實施例中，反射器角度θ可配置以滿足高靈敏度藍姆條件(例如，當VS4/VSAW>3時)。在此，反射器角度θ大於71°，如第2b圖所示。可基於經由大反射器角度θ之S4模式的大相速(例如，相對於VSAW)來選擇陣列，如調節用於表面聲波至S4藍姆波模式的相干散射。具有遠低於3VSAW之相速VP的藍姆波模 式將不相干地散射的且被強烈地抑制，且這將是針對具有遠離d=1.8mm之截止值的模式(即S0、S1、S2、S3、A0、A1、A2、A3、SH0、SH1、SH2、SH3、和SH4)之情況。由此，模式A4和SH5可能是最嚴重的潛在寄生。
不同於接近如第6b圖所示之具有垂直運動的厚度共振之S4，A4和SH5兩者接近如第6c圖所示之具有水平運動的厚度共振。因此，用於期望S4模式之運動的「極化」或方向係顯著地垂直於表面105的表面且不同於主要在基板105的表面平面上之A4和SH5的極化方向。事實上，它通常可能是在近縱向共振藍姆波與具有類似截止值之最嚴重的潛在寄生之間將有此極化差的情況(例如，針對許多適當的基板材料)。這是因為近縱向共振藍姆波(如以第4圖中的實曲線所示)具有顯著垂直極化近截止，且再者，這些近縱向共振藍姆波具有完全分開的截止值(以第4圖之水平軸410的至少0.5單位分開)。如在下一個段落中所論述，選定之高靈敏度近厚度共振藍姆模式與相速中最接近的寄生模式之間的此極化差能用以將寄生模式抑制為選定之高靈敏度藍姆模式。
在聲音路徑區段140和150之間、且在聲音路徑區段150和160之間的聲波之散射的詳細機制可強烈地取決於所包含之波的極化以及在反射陣列115之結構中使用的材料。在各種實施例中，可藉由如玻璃熔塊之陶瓷材料的燒結、或藉由UV固化、熱固化或化學固化裝填有無機材料的聚合物材料、或藉由經由化學蝕刻或雷射剝蝕 形成溝槽來製造反射陣列115。這些不同的反射陣列材料選擇可不同地影響期望和寄生波的振幅。藉由使用不同的反射器材料選擇，有可能進一步抑制不希望的寄生模式。在各種實施例中，例如，反射陣列115的反射器元件可由玻璃熔塊、陶瓷材料、裝填聚合物材料及蝕刻溝槽組成。
抗分散
如上所論述，觸控事件偵測可藉由產生具有操作頻率f之電激發信號的控制器(例如，第3圖所示之觸控控制器315)來進行。從電激發信號產生的表面聲波和藍姆波也具有操作頻率f。然而，在應用中，使用有限期間的電激發信號，以及尋找有限期間之觸控感應的信號擾動可使觸控偵測信號具有有限頻寬，即，非零頻率範圍△f。藍姆波可具有在頻率範圍△f內的不同群速度VG LAMB，其可能導致因藍姆波之分散所引起之不可靠的觸控位置偵測(例如，如藍姆波的不同頻率在不同群速度VG LAMB下傳播通過基板105)。
在一些實施例中，觸控控制器315可包括抗分散電子元件，配置以補償分散。用以解決藍姆波分散的一種「抗分散」方法係使用接收信號的數位信號處理來進行校正以補償或消除分散的效果。這種方法可使用不只數位化接收信號之幅度，而且數位化其相位，或等效地數位化完整的RF波形且不只其包絡的電子元件。在美國專利第5,854,450號，標題為「Acoustic Condition Sensor Employing a Plurality of Mutually Non-orthogonal Waves」中更詳細討論了可適用於一些實施例的處理接收信號之實例，藉由引用其全文來合併之。
在一些實施例中，觸控控制器315可配置以抗分散驅動傳送轉換器(例如，第2b圖所示之轉換器110a)的電激發信號。ST(t)可被定義為驅動傳送轉換器的電激發信號且ST(ω)可以是其傅立葉轉換，使得：
針對作為聲音路徑區段140、150和160之如第2a和2b圖所示之特定SAW-Lamb-SAW聲音路徑，SR(t)可被定義為接收信號的對應元件且SR(ω)是其傅立葉轉換，使得：
若沿著聲音路徑區段150的藍姆波(及表面聲波或沿著聲音路徑區段140和160的其他波)係完全非分散的，則接收信號SR(t)將具有完全相同之傳送信號ST(t)的時間相關性，除了時間延遲TDELAY和衰減A以外。數學上顯示，我們具有用於無分散條件的下列等式：SR(t)=A．ST(t-TDELAY)
以進一步的數學操作，我們具有下列之：
上述等式之極右和左側的相等提供在頻域中的無分散條件：SR(ω)=A．ST(ω)．e-iωTdelay
當有分散時，可採用頻率相關相位誤差δΦ(ω)，使得無分散條件失敗，即，SR(t)≠A．ST(t-TDELAY)或：SR(ω)=A．ST(ω)．eiδΦ(ω)．e-iωTdelay
其中δΦ(ω)≠0。
參考第2a和2b圖，針對許多SAW-Lamb-SAW實施例，在與路徑區段140和160及對應於路徑區段150的固定藍姆路徑長度(例如，如基板尺寸所固定)對應的表面聲波路徑中可能有很少或沒有分散。(另外，也可考慮LAMB’-LAMB-LAMB’觸控感測器而不是SAW-LAMB-SAW，其中為高觸控靈敏度選擇觸控感測藍姆波且為低分散選擇沿著路徑440和460的藍姆模式。由於分散發生所遍及的藍姆路徑長度係獨立於觸控座標的固定長度(例如，路徑區段150)，因此相同的分散相位誤差δΦ(ω)可適用於接收信號的整個期間。
在各種實施例中，δΦ(ω)可藉由實驗或理論上的設計來預定。接下來，可定義「抗分散」電激發信號 S’T(ω)，使得：S’T(ω)=e-iδΦ(ω)．ST(ω) 等式5，其中ST(ω)係非抗分散電激發信號ST(t)的傅立葉轉換。另一方面，在一些實施例中，控制器315可配置以產生抗分散電激發信號S’T(ω)以校正分散。
若接收信號被定義為S’R(t)，則從等式5得出：
S’R(ω)=A．S’T(ω)．eiδΦ(ω)．e-iωTdelay=A．ST(ω)．e-iδΦ(ω)．eiδΦ(ω)．e-iωTdelay=A．ST(ω)．e-iωTdelay
S’R(ω)等於A．ST(ω)．e-iωTdelay，其在非分散情況下正好是SR(ω)值。因此，藉由使用抗分散激發信號，在接收轉換器中的接收信號將是分散，如下所示地校正：
在一些實施例中，其中觸控感測器300的聲音路徑區段140和160也是分散的，然後，相位誤差變成取決於觸控座標和聲音路徑的延遲時間。等式中的延遲時間無關相位誤差δΦ(ω)可以延遲時間相關相位誤差δΦ(ω,TDELAY)來取代。為了校正相位誤差的此延遲時間相關性，可使用兩個激發信號來準確地測量觸控座標，如在無抗分散下使用第一激發脈衝來大致上判定觸控的位置且 因此在抗分散的第二激發脈衝中使用用以判定δΦ(ω,TDELAY)之TDELAY的近似值。由此，可定義抗分散電激發信號S’T(ω)，使得： 其中ST(ω)係非抗分散電激發信號ST(t)的傅立葉轉換。另外及/或此外，可對用於TDELAY的一組值重覆抗分散激發叢發，使得以對分散大致上校正的至少一個信號來探測每個可能的觸控位置。
在一些實施例中，可藉助於數位至類比轉換器(DAC)以顯著高於觸控螢幕操作頻率f，最好比觸控螢幕操作頻率f大約高四倍的轉換率來實現抗分散激發信號S’T(t)之產生。例如，就5.53MHz的觸控螢幕操作頻率f而言，可使用22MHz或更高的DAC轉換率。
在一些實施例中，可使用具有足夠小分散的高靈敏度藍姆波來取代抗分散激發信號，或除了抗分散激發信號之外，還可使用具有足夠小分散的高靈敏度藍姆波。例如，可能期望最小化對加入至傳送激發電路或接收信號電路之抗分散特徵的要求。再者，在一些實施例中，可能期望完全地避免這類抗分散校正技術之增加的複雜性。例如，可能期望使用與本日商用控制器產品相同或類似的控制器，其不數位化接收信號相位資訊或致能激發信號的抗分散修改。針對上述實施例，可能期望選擇具有足夠小分散的高靈敏度藍姆波。
第7圖顯示圖700，其再生第4圖所示之S4相速曲線之一部分。在此，以不同頻率f或厚度d=1.8mm的固定鈉鈣玻璃基板來表示水平軸702。如在704中所示，S4藍姆波的相速VP在高於3VSAW的高靈敏度區域中隨頻率而快速地變化。
名目操作頻率f係由在706中的粗垂直虛線表示，其在第7圖中被顯示位於f=5.53MHz的值。例如，操作頻率的數值可對應於用以產生激發聲脈波群的參考時脈頻率，其本身具有在操作頻率周圍的頻率範圍。在操作頻率f周圍的頻率範圍△f係顯示在708中，且通常可包括在操作頻率f之幾個百分比內的頻率。作為一具體實例，第7圖顯示頻率範圍△f為3%或±1.5%的操作頻率f，其可對應於具有30RF週期之激發聲脈波群的觸控感測器。S4藍姆波群速度VG LAMB在此頻率範圍△f內變化，如在710中所示。
如上所論述，觸控座標可藉由測量部分藉由波速所判定的時間延遲來判定。參考第2b圖，可對包括長度X之路徑區段140、長度L之路徑區段150和長度X之路徑區段160的聲音路徑定義延遲時間T。X可與路徑區段150上之觸控的水平座標(例如，X座標)對應。再者，路徑區段140和160上的聲音模式可以是表面聲波。由此可見，可由下列等式來給定延遲時間T，其中VSAW是SAW速度且VG LAMB是路徑區段150之藍姆波的群速度： T=2*X/VSAW+L/VG LAMB
若觸控具有寬度△X，則觸控的有限寬度將對應於延遲時間的範圍，由下列等式來給定：△TTOUCH=2*△X/VSAW
當藍姆波群速度VG LAMB在頻率範圍△f上變化時，對延遲時間範圍可能有另一作用，延遲時間範圍的絕對值係由下列公式來給定：△TDISPERSION=(L/VG LAMB)*|d(ln(VG LAMB)/d(ln(f))|*(△f/f)
其中(L/VG LAMB)是用於聲音路徑區段150的傳播時間，|d(ln(VG LAMB)/d(ln(f))|是包含自然對數之無單位導數的量值，其可被解釋為在頻率上每個百分比變化之藍姆波群速度的百分比變化。
若藍姆波分散所引起的延遲時間範圍△TDISPERSION比觸控之寬度所引起的時間範圍△TTOUCH小，則分散可對觸控感測器操作具有很少的實際效果。這個小分散條件可以下列不等式來表示：△TTOUCH/△TDISPERSION 1，或等效地，
這個小分散條件也能表示如下：
在可適用於一些實施例的數值實例中，△X=12mm(例如，典型觸控的大小)，L=200mm且△f/f=3%，等式7和8的小分散條件變成：
等式7、8和9之小分散條件不包含藍姆波相速VP，而是包含藍姆波群速度VG LAMB。儘管它是對如陣列115之反射器的方向選擇之相干散射分析而言是相關的相速VP，但它是對如路徑區段150之聲音路徑判定傳播延遲時間的群速度VG LAMB。
第7圖中之在710的虛曲線將S4藍姆波群速度VG LAMB繪製為頻率的函數。如圖所示，在710中的S4藍姆波群速度曲線在相速VP滿足在712中超過3VSAW之高靈敏度條件的頻率區域中具有反曲點。在反曲點上，速度的頻率相關性|d(ln(VG LAMB)/d(ln(f))|具有最小值，具有由切線714之斜率表示的值。由此，群速度VG LAMB具有在位於5.53MHz的f周圍之頻率範圍△f內的低頻率相關性。在一些實施例中，可能有利於選擇接近群速度反曲點的高靈敏度藍姆波。換言之，操作頻率f可被選擇為接近群速度VG LAMB的反曲點作為不同頻率的函數。
例如，如第7圖所示，在1.8mm厚之鈉鈣玻璃中的S4藍姆波接近位於5.53MHz之操作頻率f的群速 度反曲點。在於706中所示之5.53MHz的名目操作頻率下，第7圖中的S4群速度曲線具有|d(ln(VG LAMB)/d(ln(f))|=1.8的速度分散值及等於約表面聲波速度VSAW一半的群速度VG LAMB，使得等式9的左側約為3.6，由此符合小分散條件。
高靈敏度拉梅類型的藍姆波
在一些實施例中，觸控感測器300可配置以利用近拉梅波或為拉梅波或接近拉梅波的藍姆波模式。類似於以縱向共振的藍姆波(例如，如第6b圖所示)，位於基板表面的拉梅波運動完全垂直於在表面平面上沒有運動的表面。由於垂直運動比平面內運動提供更多觸控靈敏度，因此具有顯著垂直運動的近拉梅波也是高靈敏度藍姆波的實例。一些實施例可包括LAME-LAME-LAME觸控感測器，其中第2a和2b圖所示之路徑區段140、150和160是近拉梅波(例如，沒有表面聲音路徑區段)。例如，期望的低階拉梅波可能利用太小以致於不能支援可靠之表面聲波傳播的基板厚度d。由此，在一些實施例中，拉梅波可與將可適用於位於相同頻率之表面聲波的較薄基板一起使用。
拉梅波可被定義為藍姆波的特殊情況。如第8圖所示，描述拉梅波的一種方式係為在相對於基板805平面之45°方向上傳播的垂直極化體切變波，其被基板805的上表面820和下表面825重覆地反射。第8圖中的虛線 表示上述體切變波的傳播和反射且短雙箭頭繪示關聯於傳播體切變波的極化或粒子運動。
第9a圖顯示圖900，其中針對數個低階藍姆波，在902繪製以每秒-米為單位的相速VP，對上在904的操作頻率f與基板厚度d之乘積。從第8圖所示之45°的傳播方向，拉梅波的相速VP可由下列等式來給定：
其中VSHEAR是體切變波速度。對應於相速(2)．VSHEAR的水平實線906係顯示於第9a圖中。水平線906與S0藍姆模式曲線之交叉點係由箭頭908指示且對應於低階拉梅模式，其在本文中稱為「S0/Lamé」波。同樣地，箭頭908之右側的其他箭頭分別對應於A1/Lamé、S1/Lamé、A2/Lamé、和S2/Lamé模式。由於藍姆波特性隨頻率-厚度乘積f*d變化而連續地變化，因此對應於第9a圖中的箭頭所示之拉梅模式的近拉梅模式(例如，在f*d值中)將也具有顯著垂直表面運動，且因此具有高觸控靈敏度。
換言之，當基板厚度dLAME與切變波長λSHEAR相關時可能存在拉梅模式，如下： 其中p係一整數。這個拉梅模式條件能以操作頻率f和體切變波速VSHEAR來重新表示，如下： 其中p係一整數。在一些實施例中，「近拉梅」波可被定義為一藍姆模式，若操作頻率f或基板厚度d分別從如等式10和11所表示之其拉梅模式條件值增加或減少20%、或更低，則藍姆模式將成為拉梅模式。
在一些實施例中，觸控感測器可使用具有低分散的近拉梅波。第9b圖顯示圖950，其中針對數個低階藍姆波，在952繪製以每秒-米為單位的群速度VG LAMB，對上在954的操作頻率f與基板厚度d之乘積。第9b圖中的箭頭對應於其中群速度VG LAMB之分散為零，即，d(ln(VG LAMB)/d(ln(f))=0的位置。這具有的有利結果為由於藍姆波的頻率分散，因此很少或沒有模糊所測量的觸控延遲時間，即，△TDISPERSION=0。第9a和9b圖之檢視顯示第9b圖中的最小分散之頻率-厚度值f*d緊密對應於第9a圖所示之六個拉梅模式。因此，可由拉梅模式或近拉梅波提供低分散和垂直表面運動的結合益處。
第10圖中的表格1000顯示相對於在相同操作頻率f(和厚到足以支撐表面聲波傳播的基板)的表面聲波之第9a和9b圖之拉梅波之所計算的觸控靈敏度。如未帶括號的值所示，S0/Lamé和A1/Lamé波具有在約大約兩倍表面聲波觸控靈敏度內的觸控靈敏度。如表格1000中所見，相對於表面聲波的觸控靈敏度隨模式階級增加而減少，但五個最低階的拉梅模式(例如，S0、A1、S1、 A2和S2)仍然在大約五倍表面聲波觸控靈敏度內，且因此有資格可作為高靈敏度藍姆波且可被這樣使用。
第11圖顯示圖1100，其中針對S0/Lamé模式，在1102繪製用於鈉鈣玻璃中的S0藍姆模式之相速VP與群速度VG LAMB(或如第11圖所示之Vg)，對上在1104的操作頻率f與基板厚度d之乘積。在第11圖中，S0/Lamé模式可對應於標記為「VLame」之點虛水平線1108與實群速度線1110之在1106中的交叉點，其中頻率-厚度乘積值是2.4MHz*mm。相比之下，在1112中的最小分散點對應於2.6MHz*mm的稍高頻率-厚度乘積值。在表格1000中，帶括號的值對應於對在最小分散點(例如，如第9b圖中的箭頭所示)上的近拉梅藍姆模式所計算之相對觸控靈敏度，如用於S0/Lamé模式的2.6MHz*mm。如表格1000所示，這些帶括號的值可類似於未帶括號的值，且由此，在最小分散點上的近拉梅波也可具有觸控高靈敏度。
如上所論述，第9a、9b、10和11圖係針對具有0.2638之帕松比的鈉鈣玻璃基板。在各種實施例中，本文所論述之技術可適用於品質上具有類似效果之基板材料(例如，具有不同帕松比)的其他選擇。
使用藍姆波之薄基板
在一些實施例中，聽覺有利層270(例如，於其上可設置反設陣列115和轉換器110，且如第2c和3 圖所示)可以是聽覺有利層，其允許表面聲波(例如，沿著路徑區段140和150)在底部基板表面上傳播而不會轉移至頂部基板表面。由此，基板105可能具有通常比支援可靠的表面聲波傳播所需更薄的厚度d。
第12a和12b圖繪示在一些實施例中，SAW-LAMB-SAW感測器可優於SAW-SAW-SAW感測器(例如，無框邊感測器設計)。如上所論述，表面聲波的穿透深度限制它們使用具有大到足以支援表面聲波傳播之厚度d的基板，或「SAW基板」。拇指的一般規則是SAW基板的厚度d必須為表面聲波波長λ SAW的至少三到四倍。其中更薄和更輕的產品設計是更好的，使用表面聲波可能存在缺點。
乍看起來，可能假設用於SAW-LAMB-SAW感測器的最小可接受基板厚度d會與用於SAW-SAW-SAW感測器的相同，畢竟，這兩者都必須厚到足以支援表面聲波。然而，這可能不是當提供如第12b圖所示之聽覺有利層1202的情況。由於下面解釋的原因，聽覺有利層1270可使表面聲波能在比在觸控區域205中沿著聲音路徑區段150傳播表面聲波所需更薄的基板中良好地傳播(例如，沿著包括聽覺有利層1270的路徑區段140和160)，其中可不延長聽覺有利層1270(例如，為不透明的)。
第12a圖顯示當基板1205太薄時，在基板1205之上表面1220和下表面1225上傳播的表面聲波形成一對耦合的相同振盪器，其導致當表面聲波能量在上表 面1220與下表面1225之間振盪時的波差樣式。這種效果會導致不均勻和降低的觸控靈敏度，如在SAW-SAW-SAW感測器的觸控區域內。
在第12b圖中，聽覺有利層1270係設置於基板1205和轉換器1210與反射陣列(未示出)之間。基於用以形成聽覺有利層1270的材料，下表面1225上的表面聲波可具有與無塗層上表面1220上的表面聲波不同(例如，通常較慢)之相速VSAW。由此，上和下表面聲波可能不再是一對弱耦合的相同振盪器，藉此抑制波差效應。在一些實施例中，反射陣列115對相速VSAW可具有類似效果且也可抑制波差效應。
在一些實施例中，聽覺有利層1270及/或反射陣列115經由抑制波差效應可在SAW-LAMB-SAW感測器中允許減少的基板厚度d。這是因為表面聲波只可在具有聽覺有利層1270及/或反射陣列115之基板的區域中傳播。因此，有可能使用對於SAW-SAW-SAW感測器而言過薄的基板來建構SAW-LAMB-SAW感測器。例如，1.75mm厚的鈉鈣過薄而不能成為用於在5.53MHz下操作之SAW-SAW-SAW感測器的基板，但對於在相同操作頻率f下操作的SAW-Lamb-SAW感測器而言不會過薄。
使用藍姆波之觸控區別的性質
在一些實施例中，近切變共振藍姆波可與近縱向共振藍姆波一起使用以提供多餘資訊來確認觸控位置 及/或判定關於觸控性質的資訊。第13a圖顯示用於觸控感測器1300的基板1305之後表面1325的平面圖。
在具有5.53MHz之操作頻率f的SAW-LAMB-SAW感測器之結構中，如第13a圖所示，觀察到2.8mm的基板厚度d和具有被定向用於與近縱向共振藍姆模式S7一起使用之反射器角度θ的反射器元件、弱SAW-A7-SAW信號係疊加在預期接收的SAW-S7-SAW信號上。尤其是，除了沿著路徑區段1340來自傳送轉換器1310a的聲音路徑之外，其中經由反射陣列1315a散射至藍姆S7路徑區段1350跨觸控區域至反射陣列1315b，其中模式轉換回至表面聲波且沿著路徑區段1360散射至接收轉換器1310b，也有一交替聲音路徑，除了以藍姆A7聲音路徑區段1352來取代藍姆S7路徑區段1350以外，其他都是相同的(顯示為具有稍微偏移的虛線，使得能在第13a圖中看出它)。發現到S7和A7的相速VP的充分類似之處為以90°散射的SAW-A7甚至與對S7相速所設計之反射陣列1315的反射器角度θ一起發生。這導致可測量的SAW-A7-SAW信號。
在一些實施例中，在轉換器1310b中接收之信號的SAW-A7-SAW元件可能被認為是不希望的寄生信號，且可設計觸控感測器1300來抑制它。然而，在其他實施例中，SAW-A7-SAW信號可被視為一期望的第二信號，其提供額外的多餘資訊以確認觸控位置且藉其判定關於觸控性質的資訊。
第13b圖顯示用於觸控感測器1300之在轉換器1310b中之回波信號1302的圖1350，其中1304繪製信號振幅且1306繪製時間。經由S7藍姆波之衰減，路徑區段1350上的觸控可導致在等於關聯於路徑區段1340、1350和1360之傳播時間的總和之延遲時間之回波信號1302中的擾動1380。經由A7藍姆波之衰減，相同觸控也導致在等於關聯於路徑區段1340、1352和1360之傳播時間的總和之延遲時間之回波信號1302中的擾動1390。由於A7藍姆波具有比S7藍姆波更快的群速度VG LAMB(例如，針對5.53MHz的操作頻率和2.8mm的基板厚度d)，因此A7藍姆波之觸控衰減所引起的擾動1390發生於比S7藍姆波之觸控衰減所引起的擾動1380更早的延遲時間。
在一些實施例中，可設計觸控感測器，使得由於SAW-S7-SAW和SAW-A7-SAW而疊加的信號係同相的。在這種情況下，對照於更複雜的干擾樣式，回波信號擾動1380和1390可採取衰減下跌的形式，如第13b圖所示。如上所論述，S7藍姆模式是近縱向共振藍姆波(例如，接近縱向共振截止，如針對S4藍姆模式於第6b圖所示)且A7藍姆模式是近切變共振藍姆波(例如，接近切變共振截止，如針對A4藍姆模式於第6c圖所示)。於是，壓力波幅射阻尼可在S7之觸控擾動中起較強的作用，且黏性阻尼和水平切變運動可在A7之觸控擾動中起較強的作用。在一些實施例中，可判定A7擾動1390與 S7擾動1380的幅度比以提供觸控物件之黏性切變阻尼與壓力波輻射阻尼的相對強度之測量。這提供了用以探測觸控之聲音特性的工具。在一些實施例中，擾動1390可引起回波信號1302的信號增加而不是第13b圖所示之信號減少。例如，這可以是回波信號1302係兩個或更多干擾信號之疊加的情況。
在一些實例中，裸露的指尖和被遮蓋的指尖(例如，用乳膠手套)之聲音特性的差異可用以判定使用者當操作位於生物有害區域之裝置的觸控介面時是否適當地戴著手套。在另一實例中，觸控感測器可設置於置放在汽車之洩漏引擎下方的承油盤底部，其中相關的「觸控」係由液滴所引起。若洩漏液滴為低黏性(如來自輻射器的水)，則觸控擾動1390和1380之比例會因缺乏黏性阻尼而相對較小。相比之下，較高的黏性機油將導致觸控擾動1390和1380的較大比例。
在一些實施例中，觸控感測器可包括相敏控制器，配置以充分地擷取由於干擾可能永遠不會同相的SAW-S7-SAW和回波信號之SAW-A7-SAW元件所造成之信號中的資訊。相敏控制器可配置以測量隨這種形式之複雜的接收振幅而改變的觸控擾動：|振幅|*ei*phase 等式12
這是對照於隨接收信號之絕對值(或外層)而改變的觸控擾動之傳統測量。在美國專利第7,683,894 號，標題為「Acoustic Condition Sensor Employing a Plurality of Mutually Non-orthgonal Waves」中討論了可適用於一些實施例之關於相敏控制器的額外細節，藉由引用其全文來合併之。
曲線輪廓的觸控感測器
在一些實施例中，觸控感測器可具有曲線或其他非直線輪廓。第14圖顯示依照一些實施例所配置之用於觸控感測器1400的基板1405之前表面1420的平面圖。如圖所示，基板1405在平面圖中可具有任意形狀1402，只要形狀1402包圍包括轉換器1410a-1410d、反射陣列1415a-1415d和聲音路徑區段(例如，路徑區段1440、1450和1460)的聽覺活性區域即可。路徑區段1440、1450和1460在功能上可對應於第2a和2b圖之路徑區段140、150和160。實際上，在各種實施例中，任何其他形狀是可能的，如心形、圓形、蝶形輪廓等，藉此對藝術工業設計提供了許多選擇。
再者，如圖形項目1480a、1480b和1480c所示，能在對觸控螢幕功能沒有任何影響下對聽覺活性區域外部之區域的基板加入印花、塗料和各種美觀添加物。在一些實施例中，也可在反射陣列上方加入材料，其對於所加入的材料而言可比觸控區域1405更不敏感，如圖形項目1482所示。由此，可在觸控區域1405外部加入一或更多圖形。
使用藍姆波之無框邊XYU感測器
在一些實施例中，可不只藉由在觸控區域中之X和Y方向(例如，如第2a和2b圖所示)上傳播的藍姆波，還可藉由在對角線「U」方向上傳播的藍姆波來感測觸控。XYU觸控感測器可對多點觸控操作提供利益，例如，藉由經由檢查位於X和Y座標所預測之U(X,Y)座標之U波束中的陰影之存在來致能確認X觸控陰影和Y觸控陰影之適當關聯。(藉由上述引用所合併之)美國專利第5,854,450號和(藉由引用其全文所合併之)美國專利第8,243,048號，標題為「Touchscreen for Detecting Multiple Touches」顯示示範XYU SAW-SAW-SAW感測器。然而，SAW-SAW-SAW無框邊設計(例如，使用傳播表面聲波的精確彎曲連接表面)通常由於無框邊與XYU技術之間的不相容性(例如，在避免U座標死區域方面的難處)而不利用XYU感測。如下面所解釋，SAW-LAMB-SAW感測器可考慮無框邊XYU觸控感測器。
第15a圖顯示依照一些實施例所配置之用於XYU觸控感測器1500的基板1505之後表面1525的平面圖。第2b圖之轉換器110a、110b、110c和110d的上述說明也可適用於第15a圖之轉換器1510a、1510b、1510c和1510d。同樣地，基板105及反射陣列115a、115b、115c、和115d的上述說明也可分別適用於基板1505及反 射陣列1515a、1515b、1515d和1515d。再者，路徑區段140、150和160的說明和功能可對應於路徑區段1540、1550和1560的說明和功能。
觸控感測器1500也可包括傳送轉換器1512a和1512d、接收轉換器1512b和1512c、反射陣列1517a、1517b、1517c和1517d，用於判定觸控的U座標。例如，傳送轉換器1512a可配置以沿著路徑區段1542產生表面聲波，其經由反射陣列1517a被散射且被模式轉換成沿著路徑區段1552傳播的藍姆波，其依序經由反射陣列1517c被轉換回沿著路徑區段1562傳播的表面聲波至接收轉換器1512c。從傳送轉換器1512a至接收轉換器1512c的聲音路徑可涵蓋對角線1530下方之觸控區域的一半。用於對角線1350上方之另一半的觸控區域之U座標測量可由從傳送轉換器1512d，沿著反射陣列1517d，跨觸控區域，且沿著反射陣列1517b至接收轉換器1512b的聲音路徑提供。由此，除了觸控之X和Y座標測量之外，整個觸控區域還可被提供U座標測量，提供相對於觸控感測器100具有增強之多點觸控能力的觸控感測器1500。
在一些實施例中，反射陣列1517a、1517b、1517c和1517d可包括具有反射器角度θ和反射器間隔S(例如，在兩個反射器元件之間)的反射器元件以支援在期望散射角Φ(例如，包括，但不一定是90°)的相干散射。第15b和15c圖顯示分別用於反射陣列1517c之反射 器角度θ和間隔s的相干散射條件；類似原理可適用於反射陣列1517a、1517b和1517d。
如第15b圖所示，反射器元件1580可形成相對於反射陣列1517c之軸的反射器角度θ，或等效地形成相對於路徑區段1562之期望傳播方向的角度θ，針對其之射線1562a和1562b係顯示於第15b圖中。可選擇反射器角度θ以支援將沿著路徑區段1552傳播的藍姆波(針對其之射線1552a和1552b係顯示於第15b圖中)沿著聲音路徑區段1562相干散射至SAW中。期望散射角Φ可被定義為聲音路徑區段1552和1562之間的角度。由此，反射器元件1580和聲音路徑區段1552之方向可形成(θ-Φ)之角度。藍姆射線1552a和1552b可到達位於藍姆波前1595的相同相位。射線1552a可在反射器1580之近端外散射，而射線1552b接著沿著射線1585另外傳播藍姆波以到達反射器1580之遠端。射線1585的長度可由下列來給定：L．cos(θ-Φ)
其中L是反射器1580的長度。以週期為單位，這對應於L．cos(θ-Φ)/λLAMB的相位延遲，其中λLAMB是沿著聲音路徑區段1552傳播之藍姆波的波長。SAW射線1562a和1562b係顯示於可對準反射器1580的端點之共同SAW前方1596的開端。在反射器1580的近端與SAW射線1562a的開端之間的是具有長度 L．cos(θ)及L．cos(θ)/λSAW之對應相位延遲的SAW射線1586，其中λSAW是SAW波長。當從射線1585和1586的相位延遲如數學上所示地相等時，可滿足反射器角度θ提供相干散射的條件(其中反射器長度L減少)：cos(θ)/λSAW=cos(θ-Φ)/λL 等式13。
分別針對SAW及藍姆相速VSAW和VP，將等式13的兩端除以操作頻率f來給定下列用於反射器角度θ的相干散射條件之相等形式：cos(θ)/VSAW=cos(θ-Φ)/VP 等式14。
等式13和等式14不僅可適用於XYU感測器實施例，還可適用於使用任何期望散射角Φ的其他觸控感測器實施例。例如，當期望散射角Φ是90°時，等式13和等式14簡化成與上面等式1所給定相同的結果。
第15c圖顯示依照一些實施例之用於反射陣列1517c的示範反射器間隔S(例如，在反射陣列中的兩個反射器元件之間)。如圖所示，藍姆波可在路經區段1572的方向上傳播，如由射線1572a和1572b所表示)。射線1572a和1572b可被反射陣列1517c模式轉換成散射角Φ所散射之SAW，其中顯示了反射器元件1580和1581。反射器間隔S可表示在反射陣列1517c之軸的方向上之反射器1580和1581之間的距離。等效地，反射器間隔S可表示反射器1580和反射器1581的近端之間的 SAW射線1582之長度。從藍姆波前1592至反射器1581之近端的藍姆射線1584之長度可由對應於以S．cos(Φ)/λL週期為單位之相位延遲的S．cos(Φ)來給定。SAW射線1582對應於S/λSAW的相位延遲。相干性不一定要求這些相位延遲是相同的，而只要求它們的整數n個週期是不同的，導致間隔相干性條件由下列等式來給定：S/λSAW-S．cos(Φ)/λL=n 等式15，其中n係一正整數。等式15(例如，間隔相干性條件)也可重新表示為：S=n．λSAW/(1-(λSAW/λL)．cos(Φ)) 等式16，或S=n．(VSAW/f)/(1-(VSAW/VP)*cos(Φ)) 等式17，其中n係一正整數。
等式15、16和17不僅可適用於XYU感測器實施例，還可適用於使用任何期望散射角Φ的其他觸控感測器實施例。例如，當期望散射角Φ是90°時，等式15、16和17簡化成：S=n．λSAW=n．(VSAW/f) 等式18。
安裝材料1530可置放於基板1505的周邊周圍以提供支撐以及密封轉換器和反射陣列隔離外部環境。
第16a圖顯示依照一些實施例之XYU觸控感 測器1600的基板1605之後表面1625的平面圖。觸控感測器可包括一或更多分束器1627，例如，如第16圖所示之分束器1627a、1627b、1627c、和1627d。在一些實施例中，分束器1627可類似於在(上述引用所合併之)美國專利第8,243,048號所述之分束器。觸控感測器1600可不包括轉換器1512a、1512b、1512c、和1512d或反射陣列1517a、1517b、1517c、和1517d(如針對觸控感測器1500於第15a圖所示)。分束器1627a、1627b、1627c、和1627d可配置以支援測量聲音路徑的U座標。例如，來自傳送轉換器1610a的表面聲波可沿著路徑區段1643傳播，其中它可被模式轉換成藍姆波且被反射陣列1615a的反射器元件散射90°至路徑區段1644中。沿著聲音路徑區段1644傳播之藍姆波的一部分能量可繼續沿著路徑區段1645且最終到達接收轉換器1610b，提供用於X座標測量的信號。沿著路徑區段1644傳播的另一部分藍姆波可沿著路徑區段1646被分束器1627a的分束器元件相干地散射和重新導向。分束器1627c可接著將沿著聲音路徑區段1646傳播的藍姆波散射和重新導向至路徑區段1647中，其依序可被模式轉換成表面聲波且沿著路徑區段1648被反射陣列1615c散射至接收轉換器1610c。轉換器1610a至1610c之間的路徑區段1643、1644、1646和1648可在一半的觸控區域上提供U座標測量(例如，如針對第15a圖中的觸控感測器1500由對角線1530所示)。
可由包括分束器1627d和1627b的傳送轉換 器1610d與接收轉換器1610b之間的聲音路徑提供用於另一半的觸控區域之U座標測量。安裝材料1630可置放於基板1605的周邊周圍以提供支撐以及密封轉換器和反射陣列隔離外部環境。轉換器、分束器和反射陣列可置放於基板1605的後表面1626上而不在前表面上。由此，可在無框邊觸控感測器中利用觸控感測器1600。在一些實施例中，可在基板1605和轉換器1610、分束器1627、與反射陣列1615之間加入聽覺有利塗層及/或聽覺有益塗層。
第16b圖顯示依照一些實施例所配置之XYU觸控感測器1655之後表面1625的平面圖。觸控感測器1655可以是包括無框邊XYU感測之SAW-Lamb-SAW感測器的另一實例。在一些實施例中，以對針對觸控感測器1500的U觸控座標判定所述之方式，可由轉換器1612a、1612b、1612c和1612d及反射陣列1617a、1617b、1617c和1617d經由聲音路徑(如與路徑區段1642、1652和1662一起顯示)提供U觸控座標測量。在觸控感測器1655中，這些元件可對U測量提供SAW-LAMB-SAW子系統。觸控感測器1655也可與對表面聲波傳播使用精確環繞連接表面之SAW-SAW-SAW子系統一起提供X和Y座標。特別是，針對X座標測量，來自傳送轉換器1610a的SAW路徑區段1640可被反射陣列1615a以90°散射至SAW路徑區段1650中，其向下往基板1605的底部邊緣通過、在連接至前表面的彎曲連接表面周圍、跨觸控區域向上通過、在至後表面的另一彎曲連接表面周圍、向下至 反射陣列1615b、及沿著SAW路徑區段1660被反射陣列1615b再次以90°散射至接收轉換器1610b中。針對Y座標測量，可由轉換器1610c和1610d及反射陣列1615c和1615d提供類似功能。在一些實施例中，安裝材料1630可置放於SAW-LAMB-SAW反射陣列1617a-1617c及SAW-SAW-SAW反射陣列1615a-1615c之間。藉由SAW-LAMB-SAW子系統與SAW-SAW-SAW子系統兩者之組合，可判定X、Y和U座標測量。
觸控感測器蓋板
在一些實施例中，觸控感測器1655可配置以提供觸控資訊的性質及/或使用來自SAW-LAMB-SAW子系統和SAW-SAW-SAW子系統之各者的兩個觸控類型之偵測的多餘觸控位置判定。例如，觸控區域中的觸控可被超過一種類型的波，即，高靈敏度藍姆波和表面聲波(例如，同時地)感測到。
在一些實施例中，觸控感測器可包括一蓋板。蓋板可提供各種益處，包括回應於不受水和其他汙染影響的任何電筆和觸控操作。第17a圖顯示依照一些實施例所配置之觸控感測器1700的基板1705之前表面1720的平面圖。
如圖所示，黏接材料1730可設置於觸控感測器1700之前表面1720的周邊周圍。黏接材料1725對期望接收信號可不具有任何影響，因為它位於遠離觸控感測 器1700之聽覺活性區域處。黏接材料1625可用以黏附(即，附接)蓋板1740，如第17b圖所示。
第17b圖顯示沿著剖面BB(如第17a圖所示)且包括蓋板1740的觸控感測器1700。在一些實施例中，蓋板1740可包括不透明塗層1730，圍繞其周邊以用美觀上吸引人的方式來隱藏轉換器1710a-1710d及反射陣列1715a-1715d(在輪廓上於第17a圖中而不是第17b圖中顯示為在基板1705的後表面上)。觸控可接觸蓋板1740的上表面，使其偏轉，使得蓋板1740的下表面與基板1705的上表面1720有強烈的機械和聲音接觸。蓋板1740與基板1705之間的接觸可引起與在基板1705之前表面1720上的直接(例如，手指、電筆等)觸控類似之藍姆波衰減。
在一些實施例中，蓋板1740可包括層狀結構以提高觸控靈敏度且增加堅固性。外部層(例如，位於蓋板1740頂部)可以是耐刮和耐磨的硬蓋。負載擴散層(例如，PET(聚對苯二甲酸乙二酯)的結構層)可設置於外部層下方。在較硬負載擴散層下方的可以是一軟彈性層，用以在位於觸控位置的蓋板1740與基板1705之間提供適合性且因此良好的聲音接觸。在一些實施例中，在蓋板1740底部可加入(例如，硬的非黏性聚合物之)額外的非黏性層以避免黏附。在美國公開專利申請書第2011/0291996號，標題為「Multi-layer Coversheet for SAW Touch Panel」中討論了可適用於一些實施例之關於 蓋板的更多細節，藉由引用其全文來合併之。
沒有反射陣列之藍姆感測器
在一些實施例中，本文所論述之使用一或更多藍姆波的觸控感測器可不包括任何反射陣列。第18圖顯示觸控感測器1800之基板1805的示範後表面1825，觸控感測器1800為在基板1805之前表面上沒有東西的無框邊。例如，轉換器1820、1830和1840可全部位於基板1805的後表面1825上。轉換器1820可以是發射高靈敏度藍姆波的傳送轉換器。例如，高靈敏度藍姆波可留下傳送轉換器1820且沿著路徑1850傳播，直到它被接收轉換器1830接收為止。由此，傳送轉換器1820所產生和接收轉換器1830所接收的信號可對觸控事件提供Y座標資料。X座標資料可由轉換器1840提供。轉換器1840可配置以傳送和接收高靈敏度藍姆波。例如，轉換器1840所產生的藍姆波可沿著路徑區段1860傳播，被基板1805的邊緣1880反射，沿著路徑區段1862傳播，且被產生藍姆波的相同轉換器1840接收。
為了清楚起見，轉換器1820、1830和1840以及分離和較寬的轉換器係顯示於第18圖中。然而，在一些實施例中，可能期望最小化轉換器之間的間隙並提供大量較窄的轉換器以消除轉換器之間的死區域且提高解析度。在一些實施例中，對應於如聲音路徑1852(繪示為虛線)之交叉波束的信號之測量也可提供提高的解析度。
在各種實施例中，轉換器1820、1830和1840以及本文所論述之其他轉換器可以是楔形轉換器、交叉指形轉換器、或任何其他類型之能夠產生及/或接收期望波模式的轉換器。
在一些實例中，藉由基板邊緣(例如，第18圖所示之邊緣1880)的藍姆波反射也可用於包括反射陣列的觸控感測器，如在如本文所論述之SAW-Lamb-SAW觸控感測器或Lamé-Lamé-Lamé觸控感測器中。
大面積Lamé-Lamé-Lamé觸控感測器
第19圖顯示依照一些實施例之用於大面積Lamé-Lamé-Lamé觸控感測器1900之基板1905的示範後表面1925。如上所論述，一些期望拉梅波模式可利用較小基板厚度d(例如，針對給定操作頻率f)，且因此能用以提供更薄的觸控感測器。針對給定基板厚度d，藉由能使用較低操作頻率f(例如，相較於將可用於SAW-SAW-SAW觸控感測器)，且因此降低波衰減率，近拉梅波可支援更大的觸控表面尺寸(例如，相較於表面聲波)。
如第19圖所示，包括聲音路徑區段1940、1950和1960的聲音路徑經由反射陣列1915a和1915b從轉換器1910a將信號提供至轉換器1910b。如同本文所論述之其他圖，第19圖並不一定按比例繪製，且為了清楚起見而具有誇大的轉換器尺寸和反射陣列寬度。路徑區段 1940、1950和1960可以是近拉梅波，藉此使觸控感測器1900成為Lamé-Lamé-Lamé觸控感測器。
在一實例中，觸控感測器1900的基板1905可具有2mm的厚度d且可由具有低聲音衰減的玻璃組成。在美國專利第5,708,461、6,236,391和6,441,809號，標題各為「Acoustic Touch Position Sensor Using a Low-loss Transparent Substrate」中說明可適用於各種實施例之適當低聲音損耗基板的實例，且特此各藉由引用其全文來合併之。再者，可選擇操作頻率f以支援在此材料和厚度之基板中的S0/Lamé模式(例如，如以上結合第9a-11圖所論述)。所得之操作頻率f可約為1.2MHz。上述2mm厚的基板將只支援在約5MHz或更高之操作頻率下的表面聲波傳播，所以使用S0/Lamé模式使較低操作頻率f能變成約四倍(例如，1.2MHz對5MHz)。
若忽略黏度的頻率相關性，則波衰減率可大致上擴展為操作頻率f的平方，這意味著操作頻率f降低四倍會使衰減降低16倍，最大可能聲音路徑距離增加16倍，且因此最大觸控螢幕尺寸增加16倍。說明頻率相關性玻璃黏度(例如，針對最適當的基板，隨增加的操作頻率f而降低)，衰減通常擴展地比線性頻率f更快，但比頻率f的平方更慢。由此，S0/Lamé在比表面聲波低四倍之頻率f(例如，針對相同的基板厚度d)下操作的優點使最大觸控螢幕尺寸比SAW增加了約4到16倍之間。
在一些實施例中，隨著加入額外的轉換器及/ 或反射陣列，甚至更大的觸控感測器也許是可能的。在美國專利第5,854,450號中更詳細討論了可適用於一些實施例的觸控感測器設計(例如，包括八個轉換器設計)，藉由上述引用來合併之。
在一些實施例中，基板(例如，基板1905或本文所論述之其他基板之任一者)可由鋁製成。鋁的聲音衰減可類似於低損耗玻璃的聲音衰減。因此，基板1905係由鋁組成之觸控感測器1900的實施例也可支援大型觸控感測器尺寸(例如，在一些實施例中，對角線至少100吋(2½米))。
在一些實施例中，薄的白色有利良性塗層可設置於鋁基板1905的前表面上。塗層可提供當作電子白板、使用者能觸控以與顯示畫面互動的投影螢幕或之類的觸控區域。
在一些實施例中，基板1905(例如，無論是鋁、玻璃、或其他)可圍繞一垂直軸圓柱形地彎曲，使得左邊緣1970開始接觸右邊緣1972，產生具有反射陣列1915的圓柱形殼和在圓柱形殼內部的轉換器1910及在圓柱形殼外部上的觸控表面。在一些實施例中，左邊緣1970和右邊緣1972可被焊接或以其他方式附接，使得圓柱形觸控表面是平滑且不間斷的。
圓柱形殼只是許多可能的幾何觸控感測器配置中的一個。在美國專利第5,854,450號中顯示了可與本文所論述之藍姆波一起使用的其他示範(但非詳盡的)觸 控感測器幾何形狀，藉由上述引用來合併之。非平面幾何形狀可具有機器人技術方面的應用，其中可能期望在外部機器人表面上的觸控和碰撞偵測。再者，本文所論述之技術可用於建立互動式環境，其中被動表面(如桌面和牆壁表面)通常成為觸敏表面且並不限於置放於顯示器前面的觸控感測器。
偵測觸控座標
第20圖顯示依照一些實施例所進行之用於判定觸控事件之觸控座標的方法2000之實例。觸控座標可至少部分地表示觸控位置。例如，觸控座標可以是在觸控位置之X-Y軸系統中的X座標或Y座標。由此，可對表示觸控位置的每個觸控座標(例如，包括對XYU感測器中的三個觸控座標)進行方法2000。
在一些實施例中，方法2000可藉由觸控控制器315來進行。為了清楚起見，參考第2a和2b圖所示之觸控感測器100來說明方法2000，儘管也可使用其他觸控感測器。例如，觸控感測器100是SAW-LAMB-SAW觸控感測器，儘管本文所述之技術可適用於LAME-LAME-LAME觸控感測器或沒有反射陣列的觸控感測器。方法2000可開始於2002中且繼續進行至2004，其中電路可配置以產生電激發信號。電激發信號或如本文也使用之激發信號可以是以期望操作頻率f的正弦波或準正弦波聲脈波群。
在一些實施例中，可選擇操作頻率f以支援近縱向共振藍姆波(例如，或用於LAME-LAME-LAME觸控感測器的近拉梅波)或適用於觸控感測的其他高靈敏度藍姆波。例如，可判定基板材料的特性(例如，帕松比、VSAW、VSHEAR、VLONG等)。可判定、切割或以其他方式製造基板的厚度d。基於厚度d和基板材料，可判定藍姆波相速VP與頻率f之間的關係(例如，如第4圖所示)。可選擇操作頻率f，使得：(m/2)．VLONG/f=(m/2)．λLONG<厚度d(5/4)．(m/2)．λLONG，其中m=1,2,3等，且其中相速VP大於SAW速度VSAW三倍。在另一實例中，操作頻率f可以是基板厚度d之前的第一個，其中相應地選擇基板厚度d及/或基板材料特性。
在一些實施例中，操作頻率f可具有會導致不想要分散的頻率範圍△f。由此，產生電激發信號可包括在將電激發信號發送至傳送轉換器之前，藉由一頻率相關相位誤差(例如，δΦ(ω))來抗分散電激發信號，其中頻率相關相位誤差可配置以補償(例如，以頻率範圍△f傳播通過基板所引起之近縱向共振藍姆波之)聲波的分散。
在一些實施例中，可對低分散選擇操作頻率f。例如，產生操作頻率f可包括產生操作頻率f，使得群速度VG LAMB具有低操作頻率相關性及/或其中操作頻率f接近群速度VG LAMB的反曲點作為不同操作頻率的函數，如以上結合第7圖所論述。群速度VG LAMB可對操作頻率f 和厚度d具有相關性，且由此，一些實施例可包括對低分散選擇厚度d(例如，無修改操作頻率f)。此外及/或另外，能選擇操作頻率f和厚度d兩者以傳播除了高靈敏度之外還具有低分散的藍姆波。
在一些實施例中，也能選擇操作頻率f及/或厚度d以促進多餘觸控感測及/或觸控判定的性質(例如，使用近切變共振和近縱向共振藍姆波)，如以上結合第13a-13b圖所論述。
在2006中，電路可配置以將電激發信號傳送至配置以將電激發信號轉換成聲波的傳送轉換器。如上所論述，聲波可取決於所使用之觸控感測器的類型而改變。例如，若感測器是SAW-LAMB-SAW感測器，則聲波可以是表面聲波。同樣地，若感測器是LAME-LAME-LAME，則聲波可以是近拉梅波。在一些實施例中，聲波可具有電激發信號的操作頻率f和頻率範圍△f。
參考第2b圖，傳送轉換器可以是位於基板105之後表面125的轉換器110a。聲波可通過聲音路徑區段140作為表面聲波，通過路徑區段150作為藍姆波(例如，經由模式轉換陣列115a)且通過路徑區段160作為表面聲波(例如，經由模式轉換陣列115b)，在此被位於後表面125的轉換器110b接收。
在2008中，電路可配置以從配置以將聲波轉換成電回波信號的接收轉換器(例如，轉換器110b)接收電回波信號。電回波信號可表示在其傳播通過感測器之 後的聲波。由此，當聲波沿著路徑區段150傳播通過感測器時所發生之如可能由觸控事件引起之聲波中的衰減(例如，在如第2a圖所示之基板105之前表面120的觸控區域205中)可能引起電回波信號中的對應衰減。如以上所論述，近縱向共振藍姆波、近拉梅波、或一些其他適當的高靈敏度藍姆波可沿著路徑區段150傳播。
在2010中，電路可配置以處理電回波信號。處理電回波信號可包括基於電回波信號來判定觸控的位置(例如，觸控位置的觸控座標)。例如，觸控座標可部分地表示(即，沿著一個感測軸)發生衰減之觸控感測器上的實體位置。可基於電回波信號中的衰減之時序來判定觸控座標。在(藉由上述引用來合併之)美國臨時專利申請書第61/714187中，以及在(特此藉由引用其全文來合併之)美國專利申請書第13/682,621號，標題為「Segmented Waveguide Core Touch sensor Systems and Methods」中更詳細討論了關於用於基於電回波信號來判定觸控座標之技術的細節。
在一些實施例中，處理電回波信號可包括在判定觸控的位置之前抗分散電回波信號。例如，若在2004中未對電激發信號進行抗反射，則可進行抗分散電回波信號。如上所論述，這種方法可使用不只數位化電回波信號之幅度，而且數位化其相位的電子元件。在2012中，方法2000可接著結束。
觸控控制器電子元件
第21圖顯示依照一些實施例所配置之用於觸控感測器的示範控制系統2100之方塊圖。控制系統2100可包括觸控控制器2102、主控制器2104、轉換器2110及顯示裝置2130。
觸控控制器2102可包括一或更多處理器2102a，配置以執行儲存於一或更多記憶體裝置2102b中的韌體及/或軟體程式以進行本文所述之功能。例如，觸控控制器2102可經由電線、導線、及/或藉由任何其他適當方式來耦接至轉換器2110以控制聲波的傳輸(例如，以期望操作頻率f)和接收。觸控控制器2102可更配置以判定觸控位置、抗分散信號等。
在一些實施例中，觸控控制器2102可配置以與電腦系統(如個人電腦、嵌入式系統、資訊站、使用者終端、及/或如人機介面裝置的其他機器)連接。電腦系統可包括主控制器2104，具有一或更多處理器2104a，配置以執行儲存於一或更多記憶體裝置2104b中的韌體及/或軟體程式。主控制器2104可產生被發送至顯示裝置2130以供顯示的視覺元件(及/或顯示元件)。視覺元件可包括或包含可使用觸控感測器來操作的使用者介面。
計算系統可更包括其他顯示裝置、音頻輸入及/或輸出能力、鍵盤、電子攝影機、其他指向輸入裝置或之類(未示出)。電腦系統可使用定製軟體來操作，但更典型地可使用標準及/或其他類型的作業系統。在計算 系統係配置以能夠使用其他使用者輸入裝置的實例中，觸控感測器可作為主要或輔助輸入裝置。
主控制器2104可與觸控控制器2102通訊地連接。在一些實施例中，觸控位置可及/或其他位置資訊可從觸控控制器2102被發送至主控制器2104，允許使用者經由觸控感測器與執行於主控制器2104上的程式互動。在一些實施例中，觸控控制器2102可更配置以將觸控座標映射至被發送至主控制器2104的適當控制動作。例如，可使用多維資料集(如二維表)以關聯聲波衰減的時序資訊與表示感測器之實體位置的一或更多座標。在一些實施例中，觸控控制器2102可將觸控座標(例如，XY或XYU)傳送至主控制器2104。
儘管第21圖將觸控控制器2102顯示為與主控制器2104分離的裝置，但在一些實施例中，單一控制器可配置以進行本文所述之所有功能。例如，在一些實施例中，觸控控制器2102和主控制器2104可整合於嵌入式系統中。
在一些實施例中，控制系統2100的每個處理/控制元件(例如，處理器2102a及/或處理器2104a)可實作成例如電路或其他類型的硬體元件(例如，適當編程的處理器、組合邏輯電路及/或之類)。處理/控制元件可藉由包含儲存於非暫態電腦可讀媒體(例如，記憶體2102b及/或記憶體2104b)上之電腦可讀程式指令(其可被適當配置的處理、或以上之一些組合執行)的電腦程式產品來 配置。
處理器2102a及/或處理器2104a可例如實作成各種工具，包括連同附屬數位信號處理器的一或更多微處理器、沒有附屬數位信號處理器的一或更多處理器、一或更多協處理器、一或更多多核心處理器、一或更多控制器、處理電路、一或更多電腦、包括例如ASIC(專用積體電路)或FPGA(現場可程式閘陣列)之積體電路的各種其他處理元件、或以上之一些組合。因此，雖然在第21圖中顯示為單一處理器，但在一些實施例中，處理器2101a及/或處理器2104a可包含複數個處理器。複數個處理器可實作於單一計算裝置上或可分佈於共同配置以當作控制系統2100之處理模組的複數個計算裝置。複數個處理器可彼此操作地通訊且可共同配置以進行如本文所述之控制系統2100的一或更多功能。
無論是由硬體、韌體/軟體方法，或藉由以上之組合來配置，處理器2102a及/或處理器2104a當相應地配置時都可包含能夠根據各種實施例來進行操作的實體。於是，例如，當處理器2102a及/或處理器2104a實作成ASIC、FPGA或之類時，處理器2102a及/或處理器2104a可包含專門配置的硬體，用於執行本文所述之一或更多操作。另外，作為另一實例，當處理器2102a及/或處理器2104a實作成如可儲存於記憶體2102b及/或記憶體2104a中之指令的執行者時，指令可專門配置處理器2102a及/或處理器2104a以進行本文所述之一或更多演算 法及/或操作。
記憶體2102b及/或記憶體2104b可包含例如揮發性記憶體、非揮發性記憶體、或以上之一些組合。雖然在第21圖中繪示為單一記憶體元件，但記憶體2102b及/或記憶體2104b可包含複數個記憶體元件。複數個記憶體元件可實作於單一計算裝置上或分佈於複數個計算裝置。在各種實施例中，記憶體2102b及/或記憶體2104b可包含例如硬碟、隨機存取記憶體、快取記憶體、快閃記憶體、唯讀光碟機(CD-ROM)、數位化多功能光碟唯讀記憶體(DVD-ROM)、光碟、配置以儲存資訊的電路，或以上之一些組合。依照一些實施例，記憶體2102b及/或記憶體2104b可配置以儲存資訊、資料、應用程式、指令或之類，用於使控制系統2100能實現各種功能。例如，在至少一些實施例中，記憶體2102b及/或記憶體2104b可配置以緩衝輸入資料以被處理器2102a及/或處理器2104a處理。此外或另外，在至少一些實施例中，記憶體2102b及/或記憶體2104b可配置以儲存程式指令以被處理器2102a及/或處理器2104a執行。記憶體2102b及/或記憶體2104b可儲存為靜態及/或動態資訊的資訊。此儲存的資訊在進行其功能的過程期間被控制系統2100儲存及/或使用。
上面已說明關於電路之方塊圖和描述可由電路之一或更多元件實作之功能的示範程序流程圖之實施例，如上面結合與觸控感測器結合之控制系統2100所論 述的那些。電路圖和程序流程圖的每個方塊、及電路圖和程序流程圖中的方塊組合分別可由包括電腦程式指令的各種工具實作。這些電腦程式指令可載入至通用電腦、專用電腦、或其他可編程資料處理設備(如處理器2102a及/或處理器2104a)上以產生機器，使得電腦程式產品包括執行於電腦或其他可編程資料處理設備上的指令建立用於實作在流程圖方塊中指定之功能的工具。
這些電腦程式指令也可儲存於電腦可讀儲存裝置(例如，記憶體2102b及/或記憶體2104b)中，其可引導電腦或其他可編程資料處理設備以特定方式運作，使得儲存於電腦可讀儲存裝置中的指令產生製品，包括用於實作本文所論述之功能的電腦可讀指令。電腦程式指令也可載入至電腦或其他可編程資料處理設備上以使一系列操作步驟被進行於電腦或其他可編程設備上以產生電腦實作的程序，使得執行於電腦或其他可編程設備上的指令提供用於實作本文所論述之功能的步驟。
藉此，方塊圖和流程圖的方塊支援用於進行指定功能之工具、用於進行指定功能之步驟的組合及用於進行指定功能的程式指令工具的組合。將了解電路圖和程序流程圖的每個方塊、及電路圖和程序流程圖中的方塊組合分別可由進行指定功能或步驟之專用硬體為基的電腦系統、或專用硬體與電腦指令之組合實作。
結論
本領域之技藝者將想到本文所提出之實施例的許多修改，這些發明有關具有前面描述及相關圖中所提出之教導利益。因此，將了解發明人並不限於所揭露之具體實施例且修改和其他實施例被預期包括在所附之申請專利範圍的範圍內。雖然本文採用了特定術語，但它們僅用於通用和說明性意義而不是為了限制之目的。

Claims (47)

  1. 一種觸控設備，包含：一基板，具有包括一觸控區域的一前表面和一後表面，該觸控設備係配置以在該後表面之至少一部分上傳播表面聲波及在該基板的該觸控區域之至少一部分中傳播近縱向共振藍姆波，其中該近縱向共振藍姆波以一相速VP傳播通過該觸控區域；該表面聲波以一速度VSAW在該後表面上傳播；且VP至少約為VSAW三倍。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控設備，其中：該近縱向共振藍姆波以一操作頻率f傳播通過該觸控區域；該基板具有一體壓力波速VLONG；該基板具有一厚度d；及d大於(m/2)*(VLONG/f)且小於(5/4)*(m/2)*(VLONG/f)，其中m係一正整數。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控設備，更包含一模式轉換陣列，在該觸控區域外部之該基板的該後表面上，該模式轉換陣列係配置以將沿著該模式轉換陣列之長度的一第一方向上傳播的一表面聲波相干地散射至在一第二方向上傳播通過該觸控區域的一近縱向共振藍姆波中。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之觸控設備，其中：該模式轉換陣列包括多個反射器元件，沿著該第一方 向設置；及該多個反射器元件係由玻璃熔塊、陶瓷、裝填聚合物、及蝕刻溝槽的群組之至少一者形成。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之觸控設備，其中：該第一方向和該第二方向定義一散射角Φ；該模式轉換陣列包括沿著該第一方向設置的多個反射器元件，該多個反射器元件的每個反射器元件設置於相對於該第一方向的一反射器角度θ；及cos(θ)/VSAW=cos(θ-Φ)/VP。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之觸控設備，其中：該近縱向共振藍姆波以一操作頻率f傳播通過該觸控區域；及在該多個反射器元件的兩個連續反射器元件之間沿著該第一方向的一距離S係由S=n*(VSAW/f)/(1-(VSAW/VP)*cos(Φ))來給定，其中n係一整數。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之觸控設備，其中該散射角Φ係90°。
  8. 如申請專利範圍第3項所述之觸控設備，其中該模式轉換陣列係經由一聽覺有利層來耦接至該基板的該後表面，該聽覺有利層係配置以減少從該基板之該後表面至該前表面的表面聲波振盪。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之觸控設備，更包含：一轉換器，在該基板的該後表面上，配置以產生該表 面聲波；及一控制器，配置以產生具有一操作頻率f的一激發信號，其驅動該轉換器，該激發信號包括在該操作頻率f周圍的一頻率範圍△f，其中該近縱向共振藍姆波在具有該頻率範圍△f的該操作頻率f下傳播通過該基板的該觸控區域。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之觸控設備，其中該控制器更配置以藉由一頻率相關相位誤差來抗分散該激發信號，該頻率相關相位誤差係配置以補償該近縱向共振藍姆波以該頻率範圍△f傳播通過該基板所引起之該近縱向共振藍姆波的分散。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之觸控設備，其中：該近縱向共振藍姆波以隨不同操作頻率而變化的一群速度VG LAMB傳播通過該基板；及該操作頻率f接近該群速度VG LAMB的一反曲點作為該些不同頻率的一函數。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之觸控設備，其中：該近縱向共振藍姆波以隨不同頻率而變化的一群速度VG LAMB傳播通過該基板；及該群速度VG LAMB具有在該頻率範圍△f內的一低頻率相關性。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之觸控設備，其中：該近縱向共振藍姆波傳播通過該觸控區域一距離L；該近縱向共振藍姆波以一群速度VG LAMB傳播； 該表面聲波以速度VSAW在該後表面上傳播；在該觸控區域中的該基板之該前表面上的一觸控定義一距離△X；及(VSAW/VG LAMB)*|d(In(VG LAMB)/d(In(f))|小於或等於2 *(△X/L)/(f/△f)。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之觸控設備，其中：該近縱向共振藍姆波傳播通過該觸控區域一距離L；該近縱向共振藍姆波以一群速度VG LAMB傳播；該表面聲波以速度VSAW在該後表面上傳播；及(VSAW/VG LAMB)*|d(In(VG LAMB)/d(In(f))|小於4或等於4。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之觸控設備，其中：該基板具有一厚度d；該觸控設備具有一操作頻率f；及該基板係配置以在大於9.00兆赫-毫米且小於(5/4)* 9.00兆赫-毫米的一頻率-厚度乘積f*d下傳播該近縱向共振藍姆波。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之觸控設備，更包含安裝帶，設置於該基板的該後表面上，其定義在該基板之該前表面的該觸控區域外部之該基板的該後表面之一安裝帶周邊區域。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之觸控設備，其中該安裝帶係配置以當該安裝帶附接於一顯示裝置時，保護設置於該安裝帶周邊區域內之該後表面上的至少一轉換器 和至少一模式轉換陣列免受汙染。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之觸控設備，其中該前表面與該後表面之間的該基板之一連接部分實質上係平面的。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之觸控設備，其中該前表面與該後表面之間的該基板之一連接部分實質上係非平面的。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之觸控設備，更包含一蓋板，設置於該基板的該前表面上且配置以接收衰減在該基板的該觸控區域之至少該部分中的該近縱向共振藍姆波之一觸控。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之觸控設備，其中：該蓋板包括一前表面、後表面、及一不透明塗層，設置於該後表面上，該不透明塗層定義該蓋板之該後表面的一不透明周邊區域；及一周邊黏接材料，設置於該基板的該前表面與該不透明塗層之間，該周邊黏接係配置以將該蓋板黏附於該基板。
  22. 如申請專利範圍第1項所述之觸控設備，其中該觸控設備更配置以在該基板的該觸控區域中傳播近切變共振藍姆波。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之觸控設備，更包含一控制器，配置以基於表示一觸控所引起之該觸控區域 中的該近縱向共振藍姆波之一第一衰減和該近切變共振藍姆波之一第二衰減的一電回波信號來多餘地判定該觸控區域內之該觸控的一位置。
  24. 如申請專利範圍第22項所述之觸控設備，其中該控制器更配置以比較該第一衰減的幅度與該第二衰減的幅度。
  25. 如申請專利範圍第1項所述之觸控設備，其中該基板的一周邊邊緣係非直線的。
  26. 如申請專利範圍第1項所述之觸控設備，其中該基板的一周邊邊緣係彎曲的。
  27. 如申請專利範圍第1項所述之觸控設備，更包含一圖形，設置於該觸控區域外部之該基板的該後表面上。
  28. 如申請專利範圍第1項所述之觸控設備，更包含一圖形，設置於該觸控區域外部之該基板的該前表面上。
  29. 一種偵測一聲波觸控設備上的觸控之位置的方法，包含：產生一電激發信號；將該電激發信號發送至設置於一基板之一後表面上的一傳送轉換器，該傳送轉換器係配置以將該電激發信號轉換成一聲波，其耦接至該基板作為一表面聲波；從設置於該基板之該後表面上的一接收轉換器接收一電回波信號，該接收轉換器係配置以將該聲波轉換成該電回波信號，其中該電回波信號將當傳播通過該基板之一觸控區域時之包括從該基板的一前表面上之一觸控發生之一 衰減的該聲波表示為一近縱向共振藍姆波；及基於該電回波信號來判定該觸控的一位置，其中該近縱向共振藍姆波以一相速VP傳播通過該觸控區域；該表面聲波以一速度VSAW在該後表面上傳播；且VP至少約為VSAW三倍。
  30. 如申請專利範圍第29項所述之方法，其中：產生該電激發信號包括以一操作頻率f產生該電激發信號；該近縱向共振藍姆波在該操作頻率f下傳播通過該觸控區域；該基板具有一體壓力波速VLONG；該基板的該後表面和該前表面被分開一厚度d；且d大於(m/2)*(VLONG/f)且小於(5/4)*(m/2)*(VLONG/f)，其中m係一正整數。
  31. 如申請專利範圍第29項所述之方法，其中該基板包括一模式轉換陣列，在該觸控區域外部之該基板的該後表面上，該模式轉換陣列係配置以當該表面聲波在沿著該模式轉換陣列之長度的一第一方向上傳播時將該表面聲波相干地散射至在一第二方向上傳播通過該觸控區域的一近縱向共振藍姆波中。
  32. 如申請專利範圍第31項所述之方法，其中：該模式轉換陣列包括多個反射器元件，沿著該第一方向設置；及 該多個反射器元件係由玻璃熔塊、陶瓷、裝填聚合物、及蝕刻溝槽的群組之至少一者形成。
  33. 如申請專利範圍第31項所述之方法，其中：該第一方向和該第二方向定義一散射角Φ；該模式轉換陣列包括沿著該第一方向設置的多個反射器元件，該多個反射器元件的每個反射器元件設置於相對於該第一方向的一反射器角度θ；及cos(θ)/VSAW=cos(θ-Φ)/VP。
  34. 如申請專利範圍第33項所述之方法，其中：產生該電激發信號包括以一操作頻率f產生該電激發信號；在該多個反射器元件的兩個連續反射器元件之間沿著該第一方向的一距離S係由S=n*(VSAW/f)/(1-(VSAW/VP)*cos(Φ))來給定，其中n係一正整數。
  35. 如申請專利範圍第29項所述之方法，其中：產生該電激發信號包括以在一操作頻率f周圍的一頻率範圍△f產生該電激發信號；及該近縱向共振藍姆波在具有該頻率範圍△f的該操作頻率f下傳播通過該基板的該觸控區域。
  36. 如申請專利範圍第35項所述之方法，更包含在將該電激發信號發送至該傳送轉換器之前，藉由一頻率相關相位誤差來抗分散該電激發信號，該頻率相關相位誤差係配置以補償該近縱向共振藍姆波以該頻率範圍△f傳播通過該基板所引起之該近縱向共振藍姆波的分散。
  37. 如申請專利範圍第35項所述之方法，其中：該近縱向共振藍姆波以隨不同操作頻率而變化的一群速度VG LAMB傳播通過該基板；及產生該電激發信號包括以接近該群速度VG LAMB的一反曲點之該操作頻率f產生該電激發信號作為該些不同操作頻率的一函數。
  38. 如申請專利範圍第35項所述之方法，其中：該近縱向共振藍姆波以隨不同操作頻率而變化的一群速度VG LAMB傳播通過該基板；及產生該電激發信號包括以該操作頻率f產生該電激發信號，使得該群速度VG LAMB具有在該頻率範圍△f內的一低操作頻率相關性。
  39. 如申請專利範圍第35項所述之方法，其中配置了該基板，使得：該近縱向共振藍姆波傳播通過該觸控區域一距離L；該近縱向共振藍姆波以一群速度VG LAMB傳播；該表面聲波以速度VSAW在該後表面上傳播；在該觸控區域中的該基板之該前表面上的該觸控定義一距離△X；及(VSAW/VG LAMB)*|d(In(VG LAMB)/d(In(f))|小於或等於2 *(△X/L)/(f/△f)。
  40. 如申請專利範圍第35項所述之方法，其中：該近縱向共振藍姆波傳播通過該觸控區域一距離L；該近縱向共振藍姆波以一群速度VG LAMB傳播； 該表面聲波以速度VSAW在該後表面上傳播；及(VSAW/VG LAMB)*|d(In(VG LAMB)/d(In(f))|小於或等於2 *(△X/L)/(f/△f)。
  41. 如申請專利範圍第29項所述之方法，其中該電回波信號將當傳播通過該基板之一觸控區域時之包括從該基板的一前表面上之該觸控發生之一第二衰減的該聲波表示為一近切變共振藍姆波。
  42. 如申請專利範圍第41項所述之方法，更包含基於表示包括該觸控所引起之該觸控區域中的該近縱向共振藍姆波之該衰減和該近切變共振藍姆波之該第二衰減之該聲波的該電回波信號來多餘地判定該觸控的該位置。
  43. 如申請專利範圍第41項所述之方法，更包含比較該電回波信號所表示之該衰減的幅度與該電回波信號所表示之該第二衰減的幅度。
  44. 如申請專利範圍第29項所述之方法，其中：該基板具有一厚度d；產生該電激發信號包括以一操作頻率f產生該電激發信號；及該基板係配置以在大於9.00兆赫-毫米且小於(5/4)* 9.00兆赫-毫米的一頻率-厚度乘積f*d下傳播該近縱向共振藍姆波。
  45. 一種觸控設備，包含：一基板，具有一前表面和一後表面，該基板係配置以傳播近縱向共振藍姆波；及 一或更多模式轉換陣列，設置於該基板的該後表面上，配置以將表面聲波相干地散射至該近縱向共振藍姆波中，其中：該近縱向共振藍姆波以一相速VP傳播通過該基板；該表面聲波以一速度VSAW在該後表面上傳播；且VP至少約為VSAW三倍。
  46. 如申請專利範圍第45項所述之觸控設備，其中：該近縱向共振藍姆波在一操作頻率f下傳播通過該基板；該基板具有一體壓力波速VLONG；該基板具有一厚度d；及d大於(m/2)*(VLONG/f)且小於(5/4)*(m/2)*(VLONG/f)，其中m係一正整數。
  47. 如申請專利範圍第45項所述之觸控設備，其中：該基板具有一厚度d；該觸控設備具有一操作頻率f；及該基板係配置以在大於9.00兆赫-毫米且小於(5/4)* 9.00兆赫-毫米的一頻率-厚度乘積f*d下傳播該近縱向共振藍姆波。
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