專利名稱：聲接觸式傳感器的制作方法
聲接觸式傳繊
5 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本發(fā)明涉及2004年4月14日提出的標(biāo)題為"聲 蟲式傳感器"的美國(guó)臨 時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)為60/562,461以及2004年4月14曰提出的標(biāo)題為"聲接觸 式傳繊"的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)為60/562,455的申請(qǐng)，其公開內(nèi) 結(jié) 釺此作為參考。 io 發(fā)明背景 發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及接觸式傳感器，特別涉及具有窄功能邊界以及增加的觸摸敏感 區(qū)域的聲^式傳 以及聲觸,。 發(fā)明介紹
15 —種聲接觸式傳感器，具有觸摸敏感區(qū)域，在其上接觸的雜和定^M過 接觸穿，摸傳 ^底的聲波的傳送的影響而感測(cè)。聲接觸式傳感器可以使 用瑞利波(包括準(zhǔn)瑞利波)，拉姆或切變波，^不同類型的聲波的組合。


圖1說明了傳統(tǒng)聲,式傳感器、聲觸摸屏1的操作。劍蟲摸屏1具有觸 摸敏感區(qū)域2，在其內(nèi) 定2維接 標(biāo)。例如，觸摸敏感區(qū)域2可以包括由
20虛線16限制的區(qū)域，其表示窗口 10的內(nèi)部邊界。第一傳送轉(zhuǎn)換器3a被定位在 觸摸鵬區(qū)域2之外以及被聲學(xué)地耦^M, 1的表面。該轉(zhuǎn)換器3a以荊亍 地傳播到觸摸屏1的上邊以O(shè)T常^摸屏1的平面內(nèi)的聲波lla的形式發(fā)送 聲信號(hào)。在聲波lla的傳itm5J^準(zhǔn)的是部分聲學(xué)g元件4的第一線性陣 列13a，其每一^P分地傳送聲信號(hào)以及部分地艦它們(以大約卯。的角度)，
25創(chuàng)建多個(gè)垂直傳播穿過觸摸敏感區(qū)域2的聲波(例如，5a， 5b和5c)。鄉(xiāng)元 件4的間距是可變的以補(bǔ)償聲信號(hào)隨著到第一傳送器3a距離的增加造成的衰 減。同樣知曉的是即使頗元件4具有統(tǒng)一的間距，艦改^HIt元件4的反 射強(qiáng)度也可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)均化。iiii部分聲學(xué)g元件4的第二線性陣列13b聲 波5a， 5b和5c被再次鄉(xiāng)大約90°的角度(參見箭頭llb)，在到達(dá)觸,1
30的下邊時(shí)朝向第一接收轉(zhuǎn)換器6a。在接收轉(zhuǎn)換器6a，波被檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為用于數(shù)
據(jù)鵬的電信號(hào)。湖元件的類似配置被沿魏辦1的左邊和右邊定位。第
二#^轉(zhuǎn)換器3b沿著左邊產(chǎn)生聲波12a,以及部分聲學(xué)目元件4的第H^性 陣列13c創(chuàng)建多個(gè)水平地傳播穿3iM摸敏感區(qū)域2的聲波(例如，7a， 7b和7c)。 i!31部分聲學(xué)g元件4的第四線性陣列13d,聲波7a, 7b和7c沿著12b而被 5重新定向朝向接收轉(zhuǎn)換器6b，在那里它們被檢測(cè)和轉(zhuǎn)換為用于數(shù)據(jù)鵬的電信 號(hào)。
如 31物體例如手指或鐵筆在位置8觸,摸敏感區(qū)域2,聲波5b和7a 的一部分育遣被觸摸物體吸收。艦接收轉(zhuǎn)換器6a和6b作為聲信號(hào)中的擾動(dòng) 而檢測(cè)所得到的衰減。在微,器(未示出)的幫助下數(shù)據(jù)的時(shí)間延遲分析允 10許確定觸摸位置8的坐標(biāo)。圖1的設(shè)備同樣用作具有僅僅兩^H^傳您接收轉(zhuǎn) 換器設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換器的觸自。
由圖1中的虛線所指示的外殼9與觸麟1關(guān)聯(lián)。該外殼可以用任意誠(chéng) 的材料制作，例如模制聚，或金屬片。該外殼9包括窗口10，由恭示窗口IO 的內(nèi)部邊的虛線16以及指示圖1中的窗口 10的外部邊的虛線17指示。內(nèi)部虛 15線16示出了外殼9覆蓋了觸麟1的外圍，隱藏了傳送禾嗾收轉(zhuǎn)換器、反射元 件以及其他部件，但是露出了觸摸敏感區(qū)域2。該配置可以保護(hù)隱藏的部件免受 污染和/或破壞，提供美學(xué)夕卜觀以及為用戶定義觸摸敏感區(qū)域。
觸摸屏包括在顯示板上的覆蓋的分離面板。典型地，該面板由玻璃制作， 但是可以使用其他任何合適的襯底。該顯示板可以是陰極射線管(CRT)、液晶 20顯示器(LCD)，等離子體、電致發(fā)光、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示器或者 其他樹可，的顯示器。
如圖1所示，觸摸鵬區(qū)域2被邊區(qū)15環(huán)繞，婦P里鄉(xiāng)元件4和傳送以 及接收轉(zhuǎn)換器3a、 3b、 6a和6b被定位。減少邊區(qū)15的寬度增加了觸摸敏感區(qū) 域2。對(duì)于使用通明^K傳,的^M式傳自應(yīng)用例如觸,，邊的寬度特 25別重要。具有窄的邊區(qū)域15的^式傳感器可以集成到監(jiān)視器中，，視器自 身具有環(huán)繞顯示圖像的窄的邊。當(dāng)設(shè)備例如監(jiān)視器的總的市場(chǎng)趨,近磨光以 及更高的機(jī)械緊湊設(shè)計(jì)時(shí)該特征是可取的。具有窄的邊區(qū)域15的撒蟲式傳感器 也更易于密封以及更輕并可以具有增加的感觀y區(qū)域。在競(jìng)爭(zhēng)的觸,技粒中， (例如，聲、電容性、電阻性的以及紅外線的)聲角蟲摸屏易于具有更寬的邊。 30 基本上在聲接觸式傳感器的襯底的上部觸摸感測(cè)表面安裝用于傳輸和接收
聲波的轉(zhuǎn)換器是己知的。發(fā)送器^^測(cè)器通道可以被用于聲波而代替組合用于定 向聲波穿過接觸式傳感器的觸摸敏感區(qū)域的反射陣列，但是需要使用大量的轉(zhuǎn) 換器。該轉(zhuǎn)換器是安置在觸摸表面上的楔形轉(zhuǎn)換器，因此占據(jù)了有價(jià)值的邊空 間。交叉指型的轉(zhuǎn)換器可以被用于設(shè)計(jì)不^ffl目陣列的觸摸屏，如在美國(guó)專
5利號(hào)為6,756,973專利中公開的，其公開內(nèi)容被結(jié)合于此作為參考。在其中公開 的交叉指型轉(zhuǎn)換器被定位在觸摸屏的觸摸表面上因此占據(jù)了有價(jià)值的邊空間。 到此為止，使用少量轉(zhuǎn)換器和結(jié)合反射陣列以定向聲能穿過接觸式傳感器的接 觸式傳感器已經(jīng)將陣列定位在襯底的與觸摸敏感區(qū)域相同表面的邊，因此占據(jù) 了邊空間。
10 在聲撤蟲式傳麟的襯底的側(cè)壁上安糊于傳送禾啦收聲波的轉(zhuǎn)換器是己 知的。但是，在該兩種情況中，反射陣列必須安置在觸摸表面上因而占據(jù)了有 價(jià)值的邊空間。
如美國(guó)專利號(hào)6，636,201中公開的，m^在邊區(qū)域使用波導(dǎo)來聚集聲波以減 少觸摸屏的觸摸表面上的邊區(qū)域的大小是可能的，其公開內(nèi)容被結(jié)合于此作為 15參考。但是，不需要在接觸式傳感辦寸底的表面上提供波導(dǎo)的替換解決方案是 可取的。
除了M^、接觸式傳麟的邊區(qū)域，期望盡可能平地制作接觸式傳感器。特 別^M式傳感器與LCD板集^制作觸自有優(yōu)點(diǎn)。如果接觸式傳,非常 平以及平，汗LCD板，二者容易結(jié)合成易于密封的緊湊系統(tǒng)。如m^4式傳感 20器具有大的窗口和邊區(qū)域，接觸式傳繊到LCD板的密封將很復(fù)雜。
由于Jl^略述的原因，期望具有育^提供非常窄的邊區(qū)域的新的聲撤蟲式 傳感器設(shè)計(jì)。此外，期望具有其中傳感器是平的新的聲接觸式傳 設(shè)計(jì)，允 許它易于集成并與平面設(shè)備例如LCD監(jiān)視M封。
發(fā)明概要
25 在一個(gè)實(shí)施例中， 一種觸摸式傳自包括肖嫩傳播聲波的襯底。該襯底包
含具有一觸摸敏感區(qū)域的第一表面和在第一邊橫斷第一表面的第一側(cè)壁。在襯 底的第一側(cè)壁上提側(cè)專送器。該傳送器產(chǎn)生通過觸摸敏感區(qū)域的至少一部分而 直接織—側(cè)壁傳播的聲波。
在另一個(gè)實(shí)施例中，一種接觸式傳感器系統(tǒng)，包括肖辦傳播聲波的襯底，
30該襯底包含具有一觸摸敏感區(qū)域的第一表面。第一和第二側(cè)壁橫斷第一表面。
傳送親皮提供在襯底的第m。該^^器產(chǎn)^m接，一側(cè)壁傳播的聲波， 以及該聲波穿過觸摸敏感區(qū)域的至少一部分傳播。檢測(cè)器被提供在襯底的第二 側(cè)mh，用于檢測(cè)穿憑摸敏感區(qū)域的至少一部分之后的聲波。
另一個(gè)實(shí)施例中，一種檢測(cè)在能斷專播聲波的襯底的觸摸鵬區(qū)域上的接 5觸的方法。該襯底包括具有觸摸敏感區(qū)域的第一表面，以麟一和第二側(cè)壁橫 斷第i面。接近于襯底的第一側(cè),生聲波。艦襯底的第一側(cè)歷的一部分 至附底中的以及穿過觸摸敏感區(qū)域的至少一部分定向聲波。接近于襯底的第二 側(cè)壁檢測(cè)聲波。
在另一個(gè)實(shí)施例中，接觸式傳感器包括肖灘傳播聲波的襯底。該襯底包括
io具有鄉(xiāng)感測(cè)區(qū)域的第一表面。在襯/gi:形成轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器包括在形成于 襯底上之后被熱固化的壓電元件。該轉(zhuǎn)換器配置成用于產(chǎn)生聲波和檢測(cè)聲波中 的至少一個(gè)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，接觸式傳感器包括肖辦傳播聲波的襯底。該襯底包括 具有觸摸敏感區(qū)域的第一表面。該轉(zhuǎn)換器配置成用于產(chǎn)生聲波和接收聲波中的 15至少一個(gè)。該轉(zhuǎn)換器包括含有壓電材料的帶。該帶被隨著到襯底。
在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于在接觸式傳自寸底上形自換器的方 法。該襯底包括具有接觸感測(cè)區(qū)域的第一表面。 一導(dǎo)電層被施加到該襯底，壓 電層M加到襯底，以及壓電層覆蓋了第一導(dǎo)電層的至少一部分。在施加到襯 底之后壓電層被熱固化。 20 附圖簡(jiǎn)要說明
當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，前述的概要以及本發(fā)明的特定實(shí)施例的以下詳細(xì)描述 將更力瞎易離?？梢噪x的是本發(fā)明不被限定在附圖所示的隨和手段。
圖1說明了傳統(tǒng)聲,式傳感器、聲觸,的操作。
圖2說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例具有觸摸表面、邊和側(cè)壁的接觸式傳
25 S^寸底。
圖3說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例具有用于產(chǎn)生或檢測(cè)在側(cè)魔上形成的
聲波的機(jī)構(gòu)的接觸式傳自。
圖4說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于產(chǎn)生或接收在偵幢上形成的聲波 的機(jī)構(gòu)。
30 圖5說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在圖4的襯底上的層的橫斷面。
圖6說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的襯底的觸摸表面上的觸摸區(qū)域。 圖7說明了說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的其中傳送機(jī)構(gòu)被定位在襯底
兩鋪IJ壁上，以及接收機(jī)構(gòu)被定位在襯底的另兩個(gè)側(cè)壁上的接觸式傳感器的幾
何結(jié)構(gòu)。
5 圖8說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有交叉指型電極的傳誠(chéng)接收機(jī)構(gòu)。
圖9說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于產(chǎn)生和接ilW角線聲路徑"U" 或者"V"坐標(biāo)的聚溯膜壓力模式壓電帶。
圖10說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例具有附著至l傑二表面的壓電帶的襯 io底的側(cè)視圖。
圖11說明了根據(jù)本發(fā)明的一 個(gè)實(shí)施例的形鵬觸摸表面上的柵。 圖12說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于產(chǎn)生和接收聲波的可替換聚 ，膜壓電帶。
圖13說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于產(chǎn)生和接收聲波的可替換聚 15合物膜壓電帶。
圖14說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于產(chǎn)生和接收聲波的聚溯膜 壓電轉(zhuǎn)換器。
圖15說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于從側(cè)壁產(chǎn)生和接收聲波的可 替換聚，鵬電帶。 20 圖16說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的接觸式傳感器的幾何結(jié)構(gòu)。
圖17說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖3的傳誠(chéng)接收機(jī)構(gòu)的偵艦圖。 圖18說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于Ul方向(圖6)的電極指(圖 4)之間的間距鄉(xiāng)巨離。
圖19說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的在U1區(qū)域中聲波以^J1頓(例 25如，PVDF膜或者燒成壓電陶瓷層)例如壓電材料的電場(chǎng)感應(yīng)擴(kuò)展和收縮之間 的耦合機(jī)制。
圖20說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的襯底內(nèi)的零階水平偏振的切變波 (ZOHPS或者有時(shí)商業(yè)上稱為"GAW")的聲功率密度。
圖21說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的的更高階板波的傳送。 30 圖22說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的瑞利波的傳送。 圖23說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的耦合至l勝先艦"33"耦合的瑞利 波的機(jī)制的壓電材料。
圖24說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有周期性調(diào)制層的轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)。
圖25和26說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的其中壓電WJ包括具有^ 5比半波長(zhǎng)更薄的厚度的壓電層的第一種情況的例子。
圖27和28說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的其中壓電機(jī)構(gòu)包括具有比半 波長(zhǎng)僅僅薄一點(diǎn)的厚度的壓電層以及相移被用于實(shí)1L調(diào)制的第二種情況的例 子。
圖29說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的Mil在口o的諧振用于耦合的相位 io和振幅的關(guān)系曲線。
圖30說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的設(shè)計(jì),生瑞利波的壓電機(jī)構(gòu)。 圖31說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的其中襯底可以被周期性地改變以 產(chǎn)生調(diào)制的例子。
圖32說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的被形成于襯底上的柵轉(zhuǎn)換器。 15圖33說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的被形成于襯/gJ:的梳狀轉(zhuǎn)換器。
圖34說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的被形成于襯底上的交叉指型轉(zhuǎn)換器。
圖35說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有沿,摸表面的周邊形成的 轉(zhuǎn)換器的撤蟲式傳麟。 20 圖36說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的被形成于襯底上的可替換交叉指
型轉(zhuǎn)換器c
圖37說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有沿^M摸表面的周邊形成的 轉(zhuǎn)換器的^1拭傳 。
圖38說明了說明了根據(jù)本發(fā)明的一 個(gè)實(shí)施例形成的可,接觸式傳感器。 25 圖39說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的被定位以實(shí)現(xiàn)信號(hào)均衡的波導(dǎo)。
圖40說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例被形成以實(shí)現(xiàn)信號(hào)均衡的波導(dǎo)。 圖41說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的接M^傳感器的另一個(gè)實(shí)施例。
圖42說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)合帶的接i^:傳自。
圖43說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有形^襯底的側(cè)鹽上的轉(zhuǎn)換 30器的接觸式傳感器。
發(fā)明詳細(xì)描述
在圖1中所示的傳統(tǒng)反射陣列的寬度范圍在約5mm到15mm之間，其相 應(yīng)于大約9-26聲波長(zhǎng)的范圍(假定傳統(tǒng)頻率大約5MHz，相應(yīng)于大約0.57mm
的波長(zhǎng))。具有更窄寬度的反射陣列被典型地用在更小的屏上。 5 圖2說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有觸摸表面24、邊22和偵幢32
的^M式傳繊寸底20。在相應(yīng)于襯底20的第1面28的平面以及相應(yīng)于每 一鋪i歷32的平面之間的交叉處，在襯底20上形艦向邊26。任何合適的材 料可以被用于襯底20，包括玻璃、陶瓷以及金屬(例如，鋁或鋼)。對(duì)于一些應(yīng) 用，需要低聲損耗玻璃。例如，硼硅 玻璃具有低損耗，以及可以提供增加
io的接收信號(hào)振幅，從而反戰(zhàn)育灘增加觸摸敏感區(qū)域。
在側(cè)壁32 ffl比鄰觸摸表面24的位置形成的角度42和44是90°，或者在20° 到90。之間，使得側(cè)壁32垂直于或者基本垂直于觸摸表面24。側(cè)壁32形成為 基本沒有缺陷，這樣以致于任何在側(cè)壁32上的偏差，例如碎片、條紋、凹痕、 不均勻區(qū)域等具有比聲波長(zhǎng)例如，瑞利波長(zhǎng)更小的尺寸，更可取地少于瑞利波
15長(zhǎng)的20%。
清潔側(cè)壁32可以通過樹可適舒制造襯底20的材料的方法而形成。例如， 玻璃可以被切割和機(jī)械葡臘以M^清潔側(cè)壁32。任艦，玻璃可以被劃痕以及 斷裂，如果仔細(xì)做，可以產(chǎn)生相對(duì)于劃痕表面的清潔邊22?？?地，可以通 過使用熱應(yīng)力擴(kuò)展，裂痕而形自潔邊32,例如i!31利用局部激光加熱以及 20氣體噴射^i卩處理。此外，邊22也可以以與清潔側(cè)壁32類似的方式形成以基 本上沒有缺陷。
圖3說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例具有用于產(chǎn)生^t^測(cè)在側(cè)壁32上形成的聲 波的機(jī)構(gòu)52-58的劍蟲式傳繊50。為了清楚，側(cè)壁32已經(jīng)被指示為側(cè)壁3440。 該撤蟲式傳繊50包括具有觸摸感測(cè)表面24的襯底20。在側(cè)壁3440分別設(shè) 25置的機(jī)構(gòu)52-58的每一個(gè)，產(chǎn)生和/^^測(cè)聲波。因此，沒有必要在襯底20的觸 摸表面24上形成招可機(jī)構(gòu)，例如反射陣列。任選池，機(jī)構(gòu)52-58的每一個(gè)具有 延伸艦襯底20的接頭60^66，用于制作到那里的電連接。
僅僅為了舉例，兩個(gè)機(jī)構(gòu)52和56可以產(chǎn)生聲波以及兩個(gè)機(jī)構(gòu)54和58可 以檢測(cè)聲波。該機(jī)構(gòu)52和56以大體平纟汗由箭頭71所指示的矩船寸底20的 30對(duì)角線之一的方向皿聲波，例如體切變波。
圖4說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于產(chǎn)生或接收在側(cè)壁32上形成的聲 波的機(jī)構(gòu)52。第一導(dǎo)電層，或者第一電極84,被布置在徹魔32上。形成第一 電極84以覆蓋頓，^#微頓的側(cè)壁32的表面。綠一電極84^bl加 了一層壓電材料83 (例如，壓電聚糊膜繊律岐電陶瓷材料)。第一電極84 5的部分85可以超出壓電層83的范圍延伸以允許制作電連接，例如接頭60。具 有基礎(chǔ)部分81和從其延伸的周期性結(jié)構(gòu)例如指標(biāo)件82的第二電極80，被沿 著壓電層83之上的側(cè)壁32布置。第二電極80可以由例如銅的材料形成。指狀 元件82用作相干地在希望的方向上產(chǎn)生或接收聲波的傳送器或接收器的相控陣 列?？商鎿Q地，在圖4中的機(jī)構(gòu)52可以形戯從襯底20分離的壓電帶，類似
io于下面參照?qǐng)D9和12-14討論的壓電帶。
機(jī)構(gòu)52可以細(xì)于產(chǎn)生和接收切變波、拉姆波或者瑞禾啵。振蕩電壓(未 示出)可以,用到第二電極80同時(shí)第一電極84被接地。下面將詳細(xì)討論切 變波應(yīng)用。如果l細(xì)于切變波，該機(jī)構(gòu)52被優(yōu)化如果基礎(chǔ)部分81制作得很小， 以致于指狀元件82的長(zhǎng)度70 '歸惻壁32的幾乎整體高度棘襯底20的深度
15 68延伸。但是，由于瑞禾啵集中在襯底20的觸摸表面24附近，如果結(jié)合瑞利 波使用，機(jī)構(gòu)52可以Mil使得指狀元件82的長(zhǎng)度70小于兩倍于聲波的波長(zhǎng)A, 或者小于聲波的波長(zhǎng)/l而被優(yōu)化。指狀元件82以距離72而被間隔開，從中心 到中心或者M(jìn)端到末端測(cè)量(如所圖示的)，其中距離72大于產(chǎn)生的或者接 收的聲波的波長(zhǎng);i 。該A與距離72的比率等于相對(duì)于襯底僩歷32的法線的mr
20或接收角度的正弦值。
圖5說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的在圖4的襯底20上的層的TOg面 74和76。橫截面74說明了包括第二電極80的指狀元件82的一部分。橫截面 76說明了在指狀元件82之間的部分，其中第二電極80占據(jù)了基礎(chǔ)部分81 。 圖6說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例在襯底20的觸摸表面24上的觸摸區(qū)域
25 102-108。為了清楚側(cè)壁3440已經(jīng)被如圖3中示出。觸摸區(qū)域102-108的每一 個(gè)與對(duì)角線聲學(xué)路徑"U"或"V"相關(guān)而不是傳統(tǒng)的笛卡爾"X"和"Y"坐 標(biāo)。箭頭122-128指示從襯底20的Hi到鄰接1啲^f樣性聲學(xué)路徑的方向。 僅僅為了舉例，由M側(cè)壁38的機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的信號(hào)將在箭頭122和126的方向上 分別產(chǎn)生將由沿著側(cè)壁36和40的機(jī)構(gòu)接收的U1 (觸摸區(qū)域102)和V1 (觸摸
30區(qū)域106)。 二維觸摸坐標(biāo)可以從4個(gè)對(duì)角線信號(hào)Ul 、 U2、 VI和V2中重建。
圖7說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的接觸式傳感器100的幾何結(jié)構(gòu)，其 中傳送機(jī)構(gòu)52和56被分別定位在襯底20的偵幢34和38上，以及接收機(jī)構(gòu)54 和58被分別定位在襯底20的側(cè)壁36和40上。僅僅為了舉例，如果襯底20具 有高116和寬118的矩形微，以致于比率是3: 4 (高寬)，在傳送機(jī)構(gòu)52 5和56上的電極指狀元件82的間距136是5;i/4,以及在接收機(jī)構(gòu)54和58上的 電極指狀元件82的間距138是5A/3。 Mil使ftit機(jī)構(gòu)52和56的電極指狀元 件82的定間距大于1個(gè)波長(zhǎng)，在期望方向上的相干耦合被實(shí)現(xiàn)。
圖8說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有^X指型電極的傳^接收機(jī) 構(gòu)52。壓電材料83可以被應(yīng)用到接地電極之上(未示出)。第一電極88和第二
io電極90的每一個(gè)形成一系列周期性結(jié)構(gòu)，例如分別具有電極指92和94的效 指型電極，形，壓電材料83之上。指^i件92規(guī)則地彼此隔開，以及指狀 元件94MM則地彼此隔開，以及如在先在圖4中描述間隔被確定。例如，指狀 元件92以距離72而被間隔幵(圖4)，其中指^lt^件92和相鄰指^件94之 間的距離題B離72的二分之一。
15 在布置在偵幢32上之前集合傳送和接收機(jī)構(gòu)52-58是可會(huì)猾架的。例如，
可以使用聚合物膜傳感器的帶。聚合物的特殊子集(具有長(zhǎng)鏈碳骨架的材料) 是壓電的，當(dāng)遭受電場(chǎng)時(shí)具有膨脹和收縮特性。壓電聚合物是絕緣的連續(xù)膜。 這徵包括壓電聚糊層(例如，聚偏氟乙稀(PVDF)或者二氟乙烯的共聚抓 例如二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物，p (VDF-TrFE))。該壓電材料83被夾在接
20地電極和 指型電極88和90的陣列之間，其可以由銅 或者金屬化的鋁 形成。該壓電材料83或者聚合物，與指狀元件92和94的寬度比較典型地是薄 尺寸(例如，30 )。帶i!51樹可統(tǒng)的方法可以被布置在側(cè)壁32上，雌 M3i使用有效地耦合聚合物壓電部件和襯底20 (例如，玻璃)之間的剪切應(yīng) 變的層，例如艦<頓薄的剛性粘結(jié)層。從控制器(未示出)到帶的電連接通
25過軟性電纜制作,以及任ifiW過也用作轉(zhuǎn)換器^構(gòu)52-58的壓電材料的相同 聚^t/膜襯底的遊賣制作。
接地電極(未示出)被連接到地和指狀元件92和94被反相極性激勵(lì)。機(jī) 構(gòu)52可傳送和/或接收聲波，以及指^件92和94異相180°傳送。當(dāng)?shù)谝缓?第二電極88和90利用反相相位W)時(shí)，聚^t)壓電，或者壓電材料83，將易
30于在箭頭98指示的平面中膨脹和收縮。例如，當(dāng)負(fù)電壓被應(yīng)用到指^件94
時(shí)，壓電材料83收縮。該指狀元件92和94也經(jīng)歷擴(kuò)展和收縮的小的測(cè)量，但
是更重要的，相M力lte用到襯底20的側(cè)壁32。
圖9說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于產(chǎn)生和接艦角線聲通路"U"或"V"
坐標(biāo)的聚合物膜壓力模式壓電帶250。壓電帶250由應(yīng)用到聚合物壓電膜254 5的第一側(cè)258的第一電極252形成。第二電極256被用于聚合物壓電膜254的
第二側(cè)260。壓電帶250可以g性的，與剛性的和/或易碎的材料比,許比
較容易的組裝以皿連。壓電帶250的第一部分262可以被粘結(jié)或者粘附到接
近邊22的襯底20的第二表面28。壓電帶250的第二部分264可以皿襯底20
延伸以允許電連接(未示出)容易地附著到第一和第二電極252和256。 10 壓電帶250從襯底20分離形成，允許在制造和組裝中的靈活性。因此，沒
有必要考慮由于固化包括壓電帶250的材料時(shí)使用高溫而發(fā)生在襯底20中的翹
曲和/或其他破壞結(jié)果。這允許襯底20可以考慮^ffl其他材料，打開了在產(chǎn)品設(shè)
計(jì)、i柳環(huán)境中的可能性。
圖10說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有附著到第1面28的壓電帶250 15的襯底20的側(cè)視圖。柵266形^接近邊22的觸摸表面24上，并且對(duì)著壓電
帶250。任選的，固體材料268可以形，壓電帶250上或者附著到壓電帶250,
提供用于壓電帶250的慣性質(zhì)量以推壓來提高耦合效率。
圖11說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例形自蟲摸表面24上的柵266。該
壓電帶250 (未示出)具有相應(yīng)于壓電帶250的第一部分262的有效區(qū)域以及由 20柵轉(zhuǎn)換器266覆蓋的區(qū)域。當(dāng)?shù)谝缓偷诙姌O252和256彼M時(shí)，在箭頭244
的方向上產(chǎn)生聲波。
圖12說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于產(chǎn)生和接收聲波的可替換聚合
物膜壓電帶270。該壓電帶270由應(yīng)用到聚，壓電膜274的第一側(cè)278的第一
電極272形成。第二電極276 ,用到聚合物壓電膜274的第二側(cè)280。第二電 25極276具有指狀電極282。壓電帶270的第一部分284被固定至贖iffii 22的襯
底20的觸摸表面24。壓電帶270的第二部分286可以延伸皿襯底20以允許
電連接附著到第一和第二電極272和276。
圖13說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于產(chǎn)生和接收聲波的可替換聚合
物膜壓電帶290。該壓電帶290由應(yīng)用到聚合物壓電膜294的第一側(cè)300的接地 30電極292形成。第一和第二電極296和298具M(jìn)叉指型指^件308和310
'并且被應(yīng)用到聚合物壓 294的第二側(cè)302。壓電帶290的第一部分304被固 定至附底20的觸摸表面24上。壓電帶290的第二部分306可以延伸超過襯底 20以允許電連接附著到接地電極292以及第一和第二電極296和298。
圖14說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于產(chǎn)生和接收聲波的聚^tl膜 5壓電轉(zhuǎn)換器320。該壓電轉(zhuǎn)換器320由應(yīng)用至驟，壓TO 324的第~#」330 的接地電極322形成。第一和第二電極326和328具有^X指型指^;件372 和374，并且被應(yīng)用到聚合物壓電膜324的第二側(cè)332。壓電轉(zhuǎn)換器320的第一 部分334被固定到接近于襯底20的兩個(gè)或者更多個(gè)拐角的襯底20的觸摸表面 34。壓電轉(zhuǎn)換器330的第二部分336可以IS31襯底20延伸以允許電連接附著到
io接地電極322和第一和第二電極326和328。為了形戯蟲摸屏，壓電轉(zhuǎn)換器320 可以與沿著接近于邊22的觸摸表面24形成的艦陣列組合，例如在先討論的 圖1的線形陣列13a-13d。
圖15說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于從側(cè)鷹32產(chǎn)生和接收聲波的 可,聚^tl膜壓電帶350。壓電帶350由應(yīng)用到聚^/壓^M 354的第"tJ
15 360的接地電極352形成。第一和第二電極356和358具W^指型指粉件 368和370并且被應(yīng)用到聚合物壓電膜354的第二側(cè)362。壓電帶350的第一部 分364被固定到襯底20的側(cè)壁32。壓電帶350的第二部分366可以鵬襯底 20延伸以允許電連接附著到接地電極352以鵬一和第二電極356和358。結(jié) 合至柳IJ壁32的壓電帶350是圖3的機(jī)構(gòu)52的一^擇。
20 圖16說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的接觸式傳感器340的幾何結(jié)構(gòu)。接
M^傳感器340包括具有觸摸表面24的襯底20。壓電帶342-348被附著，例如 禾IJ用粘結(jié)劑，到觸摸表面24的周邊338。僅僅為了舉例，壓電帶342-348可以 形成作為圖12和13中說明的壓電帶的其中之一。帶342-348可以在箭頭376 指示的方向上產(chǎn)生和接收聲波?？梢岳斫獾氖菫榱饲宄弘妿?42-348被^f似
25及沒有相對(duì)于接觸式傳 340被按比例纟餽ij。
圖17說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖3的傳誠(chéng)接收機(jī)構(gòu)52的側(cè)視 圖。機(jī)構(gòu)52被形成具有第一電極84、壓電層83和外部電極86,例如如圖8中 的 指，一和第二電極88和90或者圖4中的第二電極80。機(jī)構(gòu)52的第一 電極84用粘結(jié)層85例如環(huán)氧樹脂結(jié)，幢32。任選的，機(jī)構(gòu)52可以,蟲摸
30表面24的平面以及襯底20的相對(duì)側(cè)28的平面的一個(gè)g^兩個(gè)延伸以允許電連
接被附著到電極84和86。
圖18說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于U1方向(圖6)的電極指82 (圖4)之間的間距郷巨離。在先在圖4中討論的電極指82的間距(距離72) 可以調(diào)整來以期望的角度傳送和接收零斷JC，振的切變波(ZOHPS)，也被稱 5為GAW，以提供如圖6所示的U和V聲M。襯底20具有高度116和寬度118。 實(shí)線110和虛線111分別f^在^7K平側(cè)113產(chǎn)生的聲波中的最大值和最小值 (具有與最大值同樣大小的最大負(fù)振幅)。沿著水刊IJ 113的水平軸設(shè)計(jì)的最大 值之間的間距被示為Sw。 AMC平側(cè)113發(fā)射的聲波而后傳播到由箭頭112指示 的垂直側(cè)114。髓垂直側(cè)114設(shè)計(jì)的最大值(以及最小值)之間的間距被示為
10SH。皿下列等式給出量Sw和SH:
Sw=;i (H2+W2) 1/2/W Sh=;1 (H2+W2) 1/2/H
波長(zhǎng)義由在接角拭傳繊中4頓的聲模式的相^IV確定，以感測(cè)觸摸 以及操作頻率f，具有關(guān)系;^V/f。 ^在上陳述的Sw和SH設(shè)置電極指82之間 15的間距將導(dǎo) 波的相干耦合平行于矩形觸摸平面20的對(duì)角線以及支持 摸區(qū),成2維坐標(biāo)測(cè)量的U1、 U2、 V1和V2信號(hào)路徑。
圖19說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的在Ul區(qū)域中在聲波以腿 (例如，PVDF膜或者燒成壓電層)例如壓電材料83的電場(chǎng)感應(yīng)區(qū):W脹和收 縮之間的耦合機(jī)構(gòu)。填充箭頭120表示切變聲波的動(dòng)作?？招募^121表示歸 20因于圖8中所示的傳送機(jī)構(gòu)52,例如交叉指型電極88和90以及壓電材料83， 、，水平側(cè)113的力。沿著垂直側(cè)114存在類似的接收結(jié)構(gòu)52。膨脹區(qū)域140 指示為加符號(hào)以及收縮區(qū)域142指示為減符號(hào)。
如果壓電材料83是mE電,^聚合物層例如PVDF，利用電場(chǎng)極接 以誘發(fā)偶極矩，以便證明壓電行為。參見圖17，禾傭可應(yīng)用的電極結(jié)構(gòu)壓電材 25料83很容易極接，就是說，在垂直于柳歷32的方向144上。禾擁在方向144 上極接的壓電材料83,施加電壓到第一電極84和外部電極86將通常在方向144 上誘發(fā)膨脹或收縮，該方向平行于施加的電場(chǎng)(在這里稱為"33"耦合)以及 在垂直于電場(chǎng)并平行于側(cè)壁32的方向146上的膨脹或收縮(在這里稱為"31" 耦合)。取決于壓電材料83的自然特性，由于"31"耦合的收縮 脹的方向 30 146將平行于或者垂直于(或兩者都)襯底20的觸摸表面24 。所有這3種，的壓電耦合，也就是"33"耦合以及兩種類型的"31"耦合，可用來提供耦合 以產(chǎn)生和接收需要的聲波。
參見圖19，在例如零階水平偏振的切變(ZOHPS)波的水平,切變波之 間的耦合機(jī)構(gòu)被說明。填充箭頭120 ^切變聲波的動(dòng)作同時(shí)空心箭頭121表 5示歸因于壓電材料83的"31"耦合的力，在那里，方向146劍蟲摸表面24的 平面中。同Bt沒有示出，艦'M垂直于側(cè)壁32的切變波動(dòng)作(由填充箭頭120 指示)的分量^S電材料83中的"33"耦合可以被用來產(chǎn)生聲波。由于對(duì)角線 地傳播瑞禾啵與在側(cè)壁32的髓所有三條軸的材料動(dòng)作關(guān)聯(lián)，該"33"耦合和 "31"耦合的雙偏振可以ICT于'M瑞利波以及拉姆波。
io 僅僅為了鄉(xiāng)ij，期望撤蟲式傳繊50或100的設(shè)計(jì)使得j頓以對(duì)不需要的 寄生聲模式的最小耦合衝共最有效的產(chǎn)生和接斷萬需要的聲模式的耦合。此外， 該轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)，例如機(jī)構(gòu)52和其他在先討論的，部分取決于所需模式的深度 剖面。例如，切變波可以穿過襯底20所有的或者大部分的深度，同時(shí)瑞利波僅 僅在襯底20的觸摸表面24的附近耦合。
15 圖20說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的襯底20內(nèi)的零階水平偏振的切變
波(ZOHPS或者有時(shí)商業(yè)上稱為"GAW")的聲功率密度。ZOHPS或者GAW 具有貫穿襯底20體的統(tǒng)一的聲功率密度，如箭頭152-156所示。為了'W)和檢 測(cè)該聲波，傳送和接收結(jié)構(gòu)52 (其可以包括壓電材料層83)更可取的是、皿側(cè) 壁32在深度158均勻耦合。
20 圖21說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的更高階板波的傳送。機(jī)構(gòu)52具有反相
極性的第一和第二壓電元件164和166。第一和第二壓電元件164和166被形成 在,襯底20的頂部(觸摸表面24)和底部(第二表面28)的側(cè)壁32上以傳 送由接近觸摸表面24的箭頭168和170以及,第二表面28的箭頭172和174 所指示的更高階水平偏振切變波(或者另一個(gè)更高階板波)。
25 圖22說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的瑞禾啵的傳送。瑞利波的聲功率集中在
觸摸表面24附近，如箭頭192和194所示。對(duì)于在那里方向146垂直 摸表 面24的"31"耦合，需要限制機(jī)構(gòu)52的壓電材料83的有效面積到襯底20的 觸摸表面24的，一個(gè)瑞利波長(zhǎng);i 176的范圍內(nèi)。可以理解的J^管機(jī)構(gòu)52在 深度158被說明為僅僅一個(gè)瑞利波長(zhǎng);i 176，機(jī)構(gòu)52可以g深度158具有更
30大的尺寸同時(shí)仍舊限制壓電材料83的有效面積到觸摸表面24的域一，利
波長(zhǎng)A176的面積范圍內(nèi)。
圖23說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的主要ilil"33"耦合耦合到瑞利波 的機(jī)構(gòu)52的壓電材料83。瑞禾啵的縱向運(yùn)動(dòng)的相位，如箭頭196和198所指示， 以深度158反轉(zhuǎn)極性符號(hào)。因此，禾,不同深度的不同極性機(jī)構(gòu)52的有效壓電 5材料83層被 。通常，模擬研究和實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)合賺用來確定機(jī)構(gòu)52的 有,電材料83的層的結(jié)構(gòu)作為所需聲模式的功能以及極接的壓電層的壓電特 性。
圖24說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有周期性調(diào)第幅的轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu) 134?？梢允褂迷趫D2中示出的襯底20。如上所述，襯底20可以使樹可合適的 io材料，包括玻璃、陶瓷以及金屬例如鋁或鋼。對(duì)于一些應(yīng)用，需要低聲損耗玻 璃。如上所述，襯底的徹歷32是清潔的。
第一導(dǎo)電層130被提供給(，用于)襯底20的每一，ij壁32以及將起 至,于壓電轉(zhuǎn)換器的第一電極的作用?？梢允褂脴淇珊线m的導(dǎo)電材料，例如銀 腐蝕(silver fret)、銅 ^者絲網(wǎng)印刷導(dǎo)電可印刷墨7乂。僅僅為了鄉(xiāng)ij,第一 15導(dǎo)電層130可以是 加到側(cè)壁32之后在高溫例如45(TC烘干的可絲網(wǎng)印刷墨 水。
而后在第一導(dǎo)電層130 ^±的側(cè)壁32上施加壓電材料層131 ?？梢杂糜趬?電層131的材料的例T^括，但是不局限于，聚合物壓電材料以 成壓電陶 瓷材料。4趟的，在拐角Pf跪?qū)⒘粝卤┞兜膮^(qū)域132以允許審怖至i傑一導(dǎo)電層 20 130的電連接。
接著，提供第二導(dǎo)電層133用作壓電轉(zhuǎn)換器的第二電極。典型地，第一導(dǎo) 電層130將起到接地電極的作用以最小化電磁干擾的磁化率，以鵬二導(dǎo)電層 133將起到激勵(lì)電極或者接收的信號(hào)電極的作用。第二導(dǎo)電層133可以由與第一 導(dǎo)電層130類似或者同樣的材料制成。與圖4種所示的電極80相比，第二導(dǎo)電 25層133是&E電層131上的持續(xù)覆層，以及因此沒有5IX指型指狀元件的電極 結(jié)構(gòu)?？商娲模芷谛哉{(diào)制層134被加入到第二導(dǎo)電層133上。
周期性調(diào)制層134由周期性結(jié)構(gòu)形成，并包括作為周期性地沿著側(cè)避32 的長(zhǎng)度的"帶"施加的材料，基本上從襯底20的上部(觸摸表面24)延伸至臓 部(織j面28)。因此，布置在側(cè)壁32上的堆棧由第一導(dǎo)電層130、壓電 30層131、第二導(dǎo)電層133以及周期性調(diào)制層134形成以形^于產(chǎn)生或檢預(yù)麟斷^M式傳感器50的觸摸區(qū)域24的聲波的轉(zhuǎn)換器141 。
轉(zhuǎn)換器141的周期性調(diào)制層134用于空間地調(diào)制由轉(zhuǎn)換器141傳送或者檢 測(cè)的聲波。在存在周期性調(diào)制層134的地方，壓電層131的傳送特征被調(diào)制。 分別綠一和第二電極130和133之間應(yīng)用振蕩電壓，將導(dǎo)艦電層131的機(jī) 5械鵬。壓電"33"耦合導(dǎo)艦電層131垂直于側(cè)壁32膨脹和收縮以及因此導(dǎo) 致了施加至鵬壁32的垂直表面的壓力。壓電"31"耦合的兩個(gè)取向?qū)е缕叫杏?側(cè)壁32的平面的膨脹和收縮以及導(dǎo)致在被應(yīng)用至,歷32的垂直表面的兩個(gè)取 向中的切變力。這些類型的壓電耦合中的一個(gè)或多個(gè)對(duì)于產(chǎn)生和接收所需的聲 波模式是有用的。例如，為了相干地耦合到聲波以形成聲鵬Ul、 U2、 VI、
io V2,如前在圖18中討論的，ilil調(diào)整聲波的最大值和最小值之間的間隔可以調(diào) 制壓電轉(zhuǎn)換器。如果沒有i頓周期性調(diào)制層134,聲波的相干產(chǎn)生僅僅發(fā)生在垂 直于側(cè)壁32的方向上。但是，如果周期性調(diào)制層134鵬來相干地耦合至樹角 線傳播聲波，甚至壓電"33"耦合可以被用來、激勵(lì)和檢測(cè)水平偏振切變波(例 如，ZOHPS)。由于切變波7K污染不靈敏，因此在一些應(yīng)用中也需要<頓水平偏
15振切變波的接觸式傳自50和100。
周期性調(diào)制層134可以調(diào)銅底偵l歷32上的壓電轉(zhuǎn)換器和襯底20之間的耦 合的振幅戯目位。周期性調(diào)制層134可以包衝皆振器、移相器或者吸收器。將 考慮3種瞎況(1)如果周期性調(diào)制層134想要利用諧振調(diào)制振幅，^f^E電 層131的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于A/2 (這里義是壓電層131中的壓力波的波長(zhǎng)，而不是襯
20底20); (2)如果周期性調(diào)制層134想要ffi31,諧振頻率來調(diào)整相位，
電層131的厚度略微小于;i/2;以及(3)如果周期性調(diào)制層134想要J131阻尼 ，調(diào)制振幅，i^E電層131約等于;i/2。
圖25和26說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的其中壓電機(jī)構(gòu)206包括具有 脇小于頓長(zhǎng)的厚度200的壓電層131的第一種情況的例子。一旦壓電層131
25被制作在(燒制在)襯底20上，與在先討論的聚^l膜壓電帶比較它是剛性的。 在圖25中說明的壓電機(jī)構(gòu)206的部分沒有應(yīng)用周期性調(diào)制層134,并具有遠(yuǎn)遠(yuǎn) 高于接觸式傳感器50的操作頻率的諧振頻率。壓電層131的膨脹和收縮將不能 有效地耦合到襯底20中用于聲波的產(chǎn)生或^f!)。壓電機(jī)構(gòu)206具有周期性調(diào)制 層134的部分在圖26中說明。為了更加有效，周期性調(diào)制層134可以被選擇以
30致于具有周期性調(diào)制層134的壓電機(jī)構(gòu)206以 式傳感器50 (圖3)的操作
頻率諧振，例如5MHz。具剤氐的聲衰減的材料，例如玻綱，可以被用來形 戯n調(diào)整壓電機(jī)構(gòu)206的諧振?？晌旱?，當(dāng)厚度200被體為半波長(zhǎng)時(shí)，周 期性調(diào)制層134可以被用，調(diào)機(jī)構(gòu)206。
圖27和28說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的其中壓電機(jī)構(gòu)208包括具有 5比半波長(zhǎng)僅僅薄一點(diǎn)點(diǎn)的厚度200的壓電層131以及相移被用于實(shí)現(xiàn)調(diào)制的第 3中情況的例子。在圖27中說明的壓電機(jī)構(gòu)208沒有調(diào)制層134以及被設(shè)計(jì)成 具有比接觸式傳麟50的操作頻斜肖高的諧振頻率。在圖28中的壓電機(jī)構(gòu)208 包娜制層134，以及可以被設(shè)計(jì)成具有B^氐于接觸式傳繊50的操作頻率的 諧振頻率。
io 圖29說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于M:在辺。的諧織合的相位 和振幅的關(guān)系曲線。實(shí)線150，歸一化的諧振振幅A (在圖的左側(cè)的軸)。虛 線151^/示相位的度(在圖的右側(cè)的軸)。從圖29，可以看出當(dāng)相對(duì)于諧振的相 位被相對(duì)^。移位例如±45°或±60°時(shí)適當(dāng)?shù)乇３指哒穹?大于大約最大振幅的 2/3),以及因此可以實(shí)現(xiàn)范圍在90。到120。的S^相位調(diào)整同時(shí)仍舊保持大影皆
15振振幅。具有低聲衰減的材料可以被用來形淑目移調(diào)制層134。
對(duì)于第三種情況(在圖中未示出)，調(diào)制層134用作吸收器。沒有調(diào)制層 134的轉(zhuǎn)換器141設(shè)計(jì)成以操作頻率諧振用于強(qiáng)耦合到襯底20。在吸收調(diào)制層 134應(yīng)用的位置，聲諧振大;^S減?？梢杂米魑照{(diào)制層的材料的例子是魏環(huán) flM脂的金屬(例如，鎢)以及其鵬聲波吸收材料。
20 圖30說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的設(shè)計(jì)成用來產(chǎn)生瑞禾賊的壓電機(jī)
構(gòu)210。用于瑞利波的邊轉(zhuǎn)換器，例如圖4和8中的機(jī)構(gòu)52，更加有效以及如 果機(jī)構(gòu)52，例如圖13和14中的機(jī)構(gòu)52,被限制到匹配瑞利波深度剖面的深度 則產(chǎn)生少量聲寄生信號(hào)。因此，在圖30中的壓電層131的有效區(qū)域被限制到深 度212以匹配瑞利波深度剖面。這可以M將壓電層131、第二電極133、調(diào)制
25層134、導(dǎo)電層130或者它們的各種組合限制到深度212。在某些瞎況下，期望 在襯底20的底部(，1面28)上提供一層(未示出)，其可以阻尼所有的 聲模式除了瑞禾啵。這樣的阻尼層的例子是包含在襯底20和器件(例如，顯示 器)之間的環(huán)氧層的剛性光學(xué)結(jié)合。
盡管Mil例如沉積可以在導(dǎo)電層133上提供周期性調(diào)制層134,周期性調(diào)
30制層也可以艦其他方法獲得。例如，壓電層131自身可以M31以周期性的方
式退火選擇區(qū)域以使那些區(qū)域無效來調(diào)制(例如，皿在相位轉(zhuǎn)變上局部加熱 壓電材料，例如陶瓷材料的居里點(diǎn))。
圖31說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的其中襯底20可以周期性的改變以 產(chǎn)生調(diào)制的例子。例如，襯底20可以使用局部能源例如激光束而被周期性地標(biāo) 5記135，以形成周期性結(jié)構(gòu)。如果襯底20是玻璃的，以355nm操作的三重Nd: YAG可以被用于在襯底20的內(nèi)部區(qū)域細(xì)微的碎裂玻璃。該細(xì)微碎裂玻璃可以 具有修改的聲特性(例如，增加的阻尼或散射)以及被用于為到聲波的相干耦 合提供周期性的調(diào)制。換句話說，具有多個(gè)規(guī)則間隔的標(biāo)記135的光學(xué)衍射光 柵形成于襯底20中。通常，iiil任何調(diào)制側(cè)鷹32上的轉(zhuǎn)換器141的聲行為的
io其^"式，可以消除對(duì)周期性調(diào)制層134的需求。僅僅為了舉例，壓電層131 可以是壓力模式壓電。
返回到圖24,轉(zhuǎn)換器141可以在其中,層(第一導(dǎo)電層130、壓電層131、 第二導(dǎo)電層133)被"燒制(fireck)n)"的鵬中制作。也就是說，以未固化材 料的形式施加層130、 131和133以及而后熱固化。調(diào)諱i展134也可以被燒制。
15具有相對(duì)低的燒結(jié)溫度(銀燒料)的^A銀的陶瓷公知的用于在玻璃襯底上制 作導(dǎo)電軌跡以及可用在絲網(wǎng)印刷形式中。僅僅為了舉例，銀燒料可以用于導(dǎo)電 層130和133的制作。對(duì)于圖16B和17B所示的調(diào)制層134，可以使用任何具 有低聲損耗的剛性材料，包括為了方便偉隨而j頓用于層130和133的相同材 料?？商鎿Q地，如果調(diào)制層134用作阻尼層，調(diào)制層134可以由熱固化的鵒聚
20合物制成。
對(duì)于例如在圖24中所示的其中層被燒制的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，層131的壓電材 料的^1的例子是溶膨 基壓電陶瓷材料，例如分別分散在Al203和PZT溶 膨 溶液中的PZT和LiTa03顆粒。具有50-100pm厚度的膜可以由這樣的溶 膠凝膠餘艦制產(chǎn)生?？梢詉柳其他的壓電陶瓷材料，例如摻加了鍶的鈮,
25鈉，^#無鉛壓電陶瓷，例如含有鉍的壓電陶瓷。這樣的壓電材料可以通過任 意頓的方法施加，包括絲網(wǎng)印刷或噴凃。在以未固化態(tài)施加后，這樣的層134 的材料可以應(yīng)用加熱而固化。注意層130、 131、 133和134的材料可以柳, ;tW加和固化，在相同的加熱周期中施加和固化，或都們之間的組合。
如果壓電陶瓷層131是燒制的壓電陶瓷材料，需要極接以鵬作壓電陶瓷。
30可以M在導(dǎo)電層130和133之間施加大的電壓實(shí)現(xiàn)極接，因而^ffi電層131
的材料中產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)。在將在皿壓電材料的鐵電居里溫度的Mjg發(fā)生的任何 ^S步驟后必須執(zhí)4m種極接。
如果壓電材料131是燒制的壓電陶瓷材料，襯底材料必須 擇會(huì)嫩經(jīng)受
住燒制壓電陶瓷材料的燒結(jié)溫度和任何后續(xù)的退火溫度。例如，可以使用
5 Coming 1737，因?yàn)槠渫嘶瘘c(diǎn)是721'C以及它的軟化點(diǎn)是975'C, 二者都皿了 J^描述的包括在Al203和PZT溶膠 溶液中分別分散的PZT和LiTaOs顆粒 的溶膠凝膠配方的燒結(jié)旨(450'C)和退火,(650'C)。
壓電轉(zhuǎn)換器141也可以3te于襯底20制作以朋作組件。該組件可以是， 例如，f頓粘結(jié)劑或其他賴的接合駄結(jié)合到襯底20的帶(在先討論的)。
io該粘結(jié)或結(jié)合層^ 很薄以及充分，脫聲阻尼以最小4^^|蟲式傳 50 的聲操作的干擾。包括第一導(dǎo)電層130、壓電層131、第二導(dǎo)tel33以及任選 的調(diào)制層134的分層的組件，例如可以制作在帶材料上，該材料包括有 100-200pm厚度的玻璃微薄片。該分層的組件可以而后被再分為(例如，Mil 切割成片)多個(gè)可結(jié)合到多個(gè)襯底20的轉(zhuǎn)換器141 。
15 圖32說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例形皿襯底20上的柵轉(zhuǎn)換器400。
第一| 406形自第二表面28上。第一軌跡406包括導(dǎo)電材料例如銀燒料。 第一 406可以^ffi絲網(wǎng)印刷、壓印^#其他沉積*^而 加。壓力模式 壓電元件408的第1H10被應(yīng)用到第一軌跡406的一部分之上并與之互連。 第二, 414形^t第1面28上以及被施加至柳i康面418以及壓電元件408
20的第二側(cè)412之上并與之互連。如以下進(jìn)一步討論的，激勵(lì)壓電元件408的電 連接與第一和第二軌跡406和414的每一個(gè)互連。
柵元件402形成，摸表面24上。該柵元件402可以M31材料的沉積或移 除而隔開瑞禾啵的一個(gè)波長(zhǎng)的距離404形成，例如ffl31^網(wǎng)印刷或鵬lj,如前 所述。反射陣列416也形鵬觸摸表面24上，以及可ilil增加或移除材料形成。
25 圖33說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的形^襯底20上的梳狀轉(zhuǎn)換器
420。如在圖32，柵元件432被形自蟲摸表面24上。第一軌跡422形自觸 摸表面24上以及在柵元件432 :tJ:。厚度模式壓電元件426的第Hi 424被施 力口在第一 422的一部分^h并與之Sii。第二 430形皿觸摸表面24 上以及被應(yīng)用至綱表面434以及壓電元件426的第二側(cè)428之上并與之互連。
30 圖34說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的形皿襯底20上的^X指型轉(zhuǎn)換器
40。第一軌跡442和第二 444形皿襯底20的觸摸表面24上。第一和第 二軌跡442和444具有彼此是交叉指型的指^件(未示出)，例如圖8的第一 和第二電極88和90。壓電元件448 lte用到第一和第二ltt 442和444的上方 并與之互連。
5 圖35說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有^4摸表面24的周邊486
形成的轉(zhuǎn)換器452458的接觸式傳感器450。目元件460相對(duì)于邊462468成 45。形成以及在周邊486內(nèi)形成反射陣列。
轉(zhuǎn)換器452458可以包括圖32-34的轉(zhuǎn)換器400、 420或440中的一個(gè)。第 一和第二軌跡470484被印刷到接近邊466和468的觸摸表面24上，以及與所 io說明的合適的轉(zhuǎn)換器452458互連。該互連由使用的轉(zhuǎn)換器的，確定。第一和 第二軌跡470484例如Mai焊接與電纜488互連。
圖36說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例形自襯底20上的可,轉(zhuǎn)換器 490。第一和第二軌跡492和494M加到觸摸表面24上。在圖36的視圖中示 出了單個(gè)軌跡。如在圖34中討論的，第一和第二軌跡492和494可以用于交叉 15指型電極。壓電元件498的第^fj 550 M加到第一和第二 492和494之 上。接地電極548 ^S加到觸摸表面24之上以及到壓電元件498的第二側(cè)552 禾口側(cè)表面554。
圖37說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有^M摸表面24的周邊544 形成的轉(zhuǎn)換器502-508的撤蟲式傳自500。鄉(xiāng)元件510關(guān)于邊512-518成45° 20形成以及在周邊544內(nèi)形成反射陣列。
轉(zhuǎn)換器502-508可以包括圖36的轉(zhuǎn)換器490。接地、第一和第二軌跡520-542 被印刷在觸摸表面24上并與合適的轉(zhuǎn)換器502-508互連。通過焊^地、第一 和第二軌跡520-542與電纜546互連。
參見圖35和37，控制器(未示出)iiil第一和第二電極提供電信號(hào)給轉(zhuǎn) 25換器以及如果必要通過接地電極提供電信號(hào)給地。 一次只有一個(gè)轉(zhuǎn)換器是有效 的。^^f說明的Seg中，艦了 4個(gè)轉(zhuǎn)換器，以及因此兩個(gè)轉(zhuǎn)換器可以用作傳 送轉(zhuǎn)換器以及兩個(gè)轉(zhuǎn)換器可以用作接收轉(zhuǎn)換器?？梢岳斫獾氖强梢孕纬善渌?置以從具有用作或者傳送或者接收，或者傳送和接收二者，或者自蟲摸表面 24的不同部分或面積的兩個(gè)或三個(gè)轉(zhuǎn)換器的接觸式傳自接收信號(hào)。 30 圖38說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例形成的可替換接觸式傳感器214。側(cè)
壁32和邊22是清潔的，如前所述。襯底20具有布置在側(cè)壁32上的轉(zhuǎn)換器160、 波導(dǎo)161以及反射陣列162。反射陣列162可以，邊22形成或與邊22相交。 在每一4il壁32上，轉(zhuǎn)換器160、波導(dǎo)161以及反射陣列162可以被稱為機(jī)構(gòu) 171。任選地，附加波導(dǎo)和相關(guān)陣列可以形自襯底20的觸摸表面24上。如圖 5 38戶艦明的,會(huì)嫩在側(cè)壁32上定位波導(dǎo)161以及鄉(xiāng)陣列162以進(jìn)；減少用 于產(chǎn)生、定向和檢測(cè)聲波的,式傳 §機(jī)構(gòu)171所需的邊區(qū)域216。頗陣列 162和波導(dǎo)161可以由襯底20中的凹槽或奮沉積在襯底20的僩歷32上的材料 的突出形成。轉(zhuǎn)換器160產(chǎn)生耦合到波導(dǎo)161的聲波，因而在波導(dǎo)161的楊1> 聚焦聲能。該聲能而后依靠陣列162被耦合到襯底20作為表面聲波。包括轉(zhuǎn)換 io器160、波導(dǎo)161和陣列162的機(jī)構(gòu)171可操作產(chǎn)生聲波以及將它們定向穿過接 鵬傳繊214的觸摸區(qū)域24，赫來檢測(cè)已經(jīng)穿過接觸式傳繊214的觸摸 區(qū)域24的聲波。
由于聲波髓波導(dǎo)161的長(zhǎng)傳播，肖遣將丟失。在一^M摸式傳麟214 應(yīng)用中，期望由例如機(jī)構(gòu)171的檢測(cè)器接收的聲能不強(qiáng)烈取決于傳播路徑的長(zhǎng)
15度。因此，可以結(jié)合各種聲信號(hào)均衡機(jī)構(gòu)，例如各種設(shè)計(jì)成均衡信號(hào)振幅作為 路徑長(zhǎng)度的功能的娜陣列。這些設(shè)計(jì)包括在州嘗反射陣列的g元件的高或 寬上的改變，或者在目元件的密度中的改變。
圖39說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的被定位來實(shí)現(xiàn)信號(hào)均衡的波導(dǎo) 161。轉(zhuǎn)換器160、波導(dǎo)161和反射陣列162被示為布置在接觸式傳lfl^寸底20
20的側(cè)壁32上。形^Sr著側(cè)壁32的長(zhǎng)度218具有彎曲的波導(dǎo)161,以便當(dāng)在波導(dǎo) 161中的聲能最高時(shí)波導(dǎo)161在轉(zhuǎn)換器160 Pf逝的第一鄉(xiāng)220從陣列162中被 進(jìn)~^定位。當(dāng)在波導(dǎo)161中的聲能最低時(shí)在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)換器160的第二M 222, 波導(dǎo)161被定位于更靴、相交和/航陣列162的上部。艦以這種方式彎曲 波導(dǎo)161，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)均衡。
25 圖40說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的被形成來實(shí)現(xiàn)信號(hào)均衡的波導(dǎo)
161 。由于到轉(zhuǎn)換器160的距離增加，或者波導(dǎo)161從第一末端220移動(dòng)到第二 末端222，波導(dǎo)161的核心被縮窄，有效地削弱了核心。由于核心寬度被減小， 聲波變得更少受限于波導(dǎo)161并擴(kuò)展，以及聲波增加了與反射陣列162的重疊。 在這種情況下，目陣列162的元件163之間的間隔也改變以說明 的波導(dǎo)
30核心對(duì)核心中的^Jt上的任何影響?？梢噪x的JMil如圖39和40戶刑兌明
的而被形成的和/或定位的波導(dǎo)161提供的信號(hào)均衡可以被等同地應(yīng)用于其中波 導(dǎo)161被布置到觸摸表面24上的情況。
圖41說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的接 ;傳 1224的另一個(gè)實(shí)施 例。提供具有清潔側(cè)壁32的襯底20 (參見圖2)。提供育辦沿著它的軸傳播聲 5波的帶180。該帶180是波導(dǎo)，具有類似于圖3840的波導(dǎo)161的功能。沼著帶 180傳播的聲波可以鄉(xiāng)脹波、彎曲波或者其他鄉(xiāng)的聲波。帶180被布置在玻 働寸底20的側(cè)壁32上。該帶180用包括粘合元件187的粘合層186結(jié)合到側(cè) 壁32。在帶180的一個(gè)鄉(xiāng)181上裝配了壓力模式壓電元件183以及在帶180 的相對(duì)鄉(xiāng)182上，ffim鵬能源轉(zhuǎn)儲(chǔ)區(qū)域184。該能源轉(zhuǎn)儲(chǔ)區(qū)域184可以被 10應(yīng)用到帶180的一個(gè)^以抑制皿。該能源轉(zhuǎn)儲(chǔ)區(qū)域184可以包括ftj可合適 的材料，例如，加入鉤的環(huán)氧樹脂類，其可以被調(diào)整以匹配襯底20的聲阻抗。 在帶180產(chǎn)生的聲波被耦合到襯底20中的聲波，該聲自在襯底表面24上的 觸撒艮靈敏。
帶180可以包括育^(專播聲波的任何材料，例如金屬或玻璃。雌地，帶 15材料的熱膨脹系數(shù)(CTE)接近于襯底20的熱膨脹系數(shù)。在一些應(yīng)用中，帶180 的高度(髓側(cè)壁32的高度測(cè)量的)近似等于鵬襯底的厚度是有好處的。優(yōu) 艦帶180的厚度(垂直于它的高度測(cè)量的)小以便它不會(huì)從襯底20延伸大的 距離，因此保持織拭傳繊224的外部邊的尺寸最小化。帶可以艦的材料 的例T^括玻璃棒以及具有接近于玻璃的CTE的金屬帶(例如，如Invar^的 20鎳合金或相關(guān)材料)。帶材料的合適的橫截面的例子是3mmxlmm的矩形以及 1/2mmxl/2mm的正方形。
例如，壓電元件183的電鵬的例子導(dǎo)致沿著帶180的長(zhǎng)度傳播的縱波。 因?yàn)閹?80的禾纖面3勁啲邊界剝牛，在帶180中的波不是純的壓力波，而是 更好地描述為膨脹波、dialational波或者最低階拉姆對(duì)稱波。由于具有縱向分量 25波傳播，在帶180中的材料具有平行于波傳播方向(艦是，、髓帶180的長(zhǎng) 度)的運(yùn)動(dòng)分量。
粘合層186 ,mM結(jié)合以及周期性間隔的粘合部件187的間隔確定了從 在帶180中產(chǎn)生的波到發(fā)射到襯底20中的聲波的tm角度。該粘合元件187被 形成作為類似于反射陣列的周期性結(jié)構(gòu)。例如如果接觸式傳麟224是矩形的， 30以及需要以90°艦至嗰壁32，則粘合部件187的間隔應(yīng)等于帶180中的聲波
的波長(zhǎng)。在圖41中用箭頭188指示以90。娜。作為齢機(jī)構(gòu)的一個(gè)例子，粘 合元件187可以傳送剪切力因而將在帶180中的波的縱向移動(dòng)耦合到在圖41中 由箭頭189指示的在襯底20中的切變波的橫向移動(dòng)。粘合元件187的ffi^， 也可以將帶波的橫向移動(dòng)到在襯底20中的觸摸感測(cè)波(例如，瑞利波)的 5移動(dòng)的縱向分量(在圖中沒有示出這種耦合模式)。帶180也可以用于從襯底20 接收聲波。
圖42說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)合帶180的接觸式傳感器226。 為了清楚帶180指示為帶228和230。具有壓電元件232的第一帶228 、 W襯底 20的第一側(cè)壁234布置，以及具有壓電元件236的第二帶230髓襯底20的第 io 二鄰接側(cè)壁238布置。如箭頭190所示，由壓電元件232產(chǎn)生和艦帶228弓| 導(dǎo)至附底20中的切變波育灘遠(yuǎn)離側(cè)壁240鄉(xiāng)以及鵬帶228定向?yàn)榕瀴弘?元件232檢測(cè)。如箭頭191所示，由壓電元件236產(chǎn)生并艦帶230弓l導(dǎo)至附 底20中的切變波肯辦遠(yuǎn)離側(cè)壁242目并M:帶230定向?yàn)橥ㄟ^元件236檢測(cè)。 連接到壓電元件232和236的電子設(shè)備(未示出)可以被用于時(shí)間復(fù)用信號(hào)以 15便在傳送和接收模式之間調(diào)整。
可替換的，,式傳感器可以包括安裝^f 有偵幢32上的帶(未示出)。 例如，對(duì)于矩形襯底20， 1頓4個(gè)帶180,其中帶180中的兩個(gè)操作于傳送模 式以及帶180的兩個(gè)操作于接收模式。
如果安裝至附底20的側(cè)壁32的帶180設(shè)計(jì)鵬襯底20中、M瑞利波，粘 20合元件187可以粘合在側(cè)壁32上，繊摸表面20的大約一個(gè)瑞利波長(zhǎng)的范圍 內(nèi)以便有 耦合到瑞利波，如圖22和23所示。帶180的深度尺寸可能匹配 或可能不匹,合元件187的深度尺寸。
在帶180和襯底20之間的耦合3娘鼓胖占合元件187的剛性、厚度或粘合 面積中的一個(gè)或多個(gè)的影響。,地，耦合至l井寸底20中的聲波的振幅不受沿著 25側(cè)壁32的耦入點(diǎn)的影響。任何影響帶180和襯底20之間耦合的參數(shù)可以TO 來作為沿著襯底20的長(zhǎng)的距離的函數(shù)均衡聲信號(hào)振幅。
圖41說明了粘合層186在粘合材料(粘合部件187)的存在和粘合材料不 存在之間交替的情況。 供了帶180和襯底20之間的耦合強(qiáng)度的空間調(diào)制。 存在交替方式提供耦合所需的空間調(diào)制，例如沒有氣隙的粘合層，但是粘合材 30料的機(jī)械性能(例如硬度)被調(diào)制。可以理解的是帶181和粘合元件187可以
從襯底20中分離形成以及而后被附著作為組件。
圖43示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有形成在襯底20的側(cè)壁32上的 轉(zhuǎn)換器562的接觸式傳繊560。當(dāng)被激勵(lì)時(shí)，轉(zhuǎn)換器562產(chǎn)生沿著邊22傳播 并通過反射陣列564穿過觸摸表面24被反射的邊波。這樣的接觸式傳感器被描述在美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)60/562,461中，代理文檔號(hào)ELG064-US1 ，其被結(jié)合于此作為參考。轉(zhuǎn)換器562可以包括利用在先描述的絲網(wǎng)印刷技術(shù)和其他 技術(shù)印刷在側(cè)壁32上的壓電材料。可替換地，轉(zhuǎn)換器562可以包括單獨(dú)形成并 被粘合到側(cè)避32的壓電材料。
對(duì)于在這里描述的接觸式傳感器的任何實(shí)施例，接觸式傳感器可以通過電互連而連接到控制器。可以是用任何合適的互連，例如，光纜捆束?？商鎿Q地， 該接觸式傳感器可以被直接集成到接觸式傳感器系統(tǒng)中，例如，接觸式傳感器可以被集成到顯示器中以制造觸摸屏。任選地，可以在真空熒光顯示器中使用 的襯底的表面上實(shí)現(xiàn)絲網(wǎng)印刷，例如儀表盤。為了舉例,襯底可以形成顯示設(shè) 備的外部層，例如真空熒顯示器。
可以理解的是上述的裝置的配置僅僅是本發(fā)明的原理的應(yīng)用的說明以及在 不脫離權(quán)利要求的精神和范圍的情況下可以有很多其他的實(shí)施例和改變。
權(quán)利要求
1、一種接觸式傳感器，包括襯底，能夠傳播聲波，該襯底包括具有觸摸敏感區(qū)域的第一表面；以及形成在襯底上的轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器包括在形成于襯底上之后被熱固化的壓電元件，該轉(zhuǎn)換器被配置成用于產(chǎn)生聲波和檢測(cè)聲波中的至少一個(gè)。
2、 如權(quán)利要求1的接觸式傳感器，其中壓電元件 絲網(wǎng)印刷和壓印之一形鵬寸底上。
3、 如權(quán)利要求1的接觸式傳自，襯底進(jìn)一步包括平行于第一表面的第二10表面，轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括形成在第一表面上的柵元件，形成在第二表面上與柵元件相對(duì)的壓電元件。
4、 如權(quán)禾腰求1的接觸式傳麟，轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括形鵬第一表面上的 柵元件，壓電元件形皿柵元件之上。
5、 如權(quán)利要求l的接鵬傳繊，轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括 形皿襯底上的第一導(dǎo)電層；形自第一導(dǎo)電層之上的第二層，第二層包括壓電元件； 形成，二層之上的第三導(dǎo)電層，第一和第三導(dǎo)電層分別與第一和第二電 連接互連。
6、 如權(quán)利要求1的接觸式傳感器，轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括 形皿襯底上的第一層，第一層與接地連接互連；形 成一層上方的第二層，第二層包括壓電元件；以及 形皿第二層之上的第三導(dǎo)電層，第三導(dǎo)電層包括第一和第二電極，第一 和第二電極與第一和第二電連接互連。
7、 如權(quán)利要求1的接觸式傳繊，襯底是顯/彌備的外部層。
8、如權(quán)利要求1的接觸式傳感器，轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括形皿襯底上的第一導(dǎo)電層；形皿第一導(dǎo)電層上方的第二層，第二層包括壓電元件； 形成第二層上的第三導(dǎo)電層，第一和第三導(dǎo)電層與電連接互連；以及 第四調(diào)制層包括形皿第三導(dǎo)電層上方的周期性施加的材料。
9、一種,式傳感器，包括 襯底，獸^(專播聲波，該襯底包括具有觸摸敏感區(qū)域的第一表面；以及轉(zhuǎn)換器，ieg^于產(chǎn)生聲波和接收聲波中的至少一種，轉(zhuǎn)換器包括具有 壓電材料的帶，該帶被附著到襯底。
10.如權(quán)利要求9的接M^:傳s^,該壓電材料包括聚，壓電材料。
11.如權(quán)利要求9的接鵬傳繊，該帶進(jìn)一步包括至少兩層導(dǎo)電材料，壓電材料形鵬該至少兩層導(dǎo)電材料的兩層之間。
12、 如權(quán)禾腰求9的接角拭傳繊，第1面進(jìn)一步包括具有周邊的接觸 區(qū)域，襯底進(jìn)一步包括平行于第一表面的第二表面，接觸式傳感器進(jìn)一步包括 形，周邊內(nèi)的第一表面上的柵轉(zhuǎn)換器，帶被附著到與柵轉(zhuǎn)換器相對(duì)的第二表io 面。
13、 一種用于在接觸式傳感l(wèi)^t底上形成轉(zhuǎn)換器的方法，該襯底包含具有觸摸 區(qū)域的第一表面，該方飽括 施加第一導(dǎo)電層到襯底；施加壓電層到襯底，該壓電層MM^—導(dǎo)電層的至少一部分；以及 15 熱固化壓電層。
14、 如權(quán)利要求13的方法，進(jìn)一步包括施力瞎二導(dǎo)電層到襯底，第二導(dǎo)電層M^E電層的至少一部分。
15、 如權(quán)利要求13的方法，進(jìn)一步包括施加第二導(dǎo)電層到襯底，以及 20 分別施加第一和第二電壓到第一導(dǎo)電層以及第二導(dǎo)電層，以極接壓電層。
16、 如權(quán)利要求13的方法，其中施加壓電層的步驟進(jìn)一步包括絲網(wǎng)印刷壓 電材料。
17、 如權(quán)利要求13的方法，進(jìn)一步包3OTii從襯底移除材料而在襯底上形 自元件，施加步SiiS—步包括在柵元件上施加第一導(dǎo)電層和壓電層。
18、如權(quán)利要求13的方法，進(jìn)一步包括在襯底上形成導(dǎo)電軌跡；以及將導(dǎo)電 與第一導(dǎo)電層互連以提供電信號(hào)給第一導(dǎo)電層。
19、 如權(quán)利要求13的方法，其中壓電材料包括溶膨ll^材料。
20、 如權(quán)利要求13的方法，其中襯底進(jìn)一步包括在邊與第一表面相交的側(cè) 30壁，該側(cè)壁基本上垂直于第一表面。
全文摘要
一種接觸式傳感器，包括能夠傳播聲波的襯底。該襯底包含具有一觸摸敏感區(qū)域的第一表面。在一個(gè)實(shí)施例中，該襯底包括在第一邊與第一表面相交的第一側(cè)壁。在襯底的第一側(cè)壁提供傳送器。該傳送器產(chǎn)生通過觸摸敏感區(qū)域的至少一部分而直接從第一側(cè)壁傳播的聲波。在另一個(gè)實(shí)施例中，在襯底上形成轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器包括在形成于襯底上之后被熱固化的壓電元件。該轉(zhuǎn)換器配置成用于產(chǎn)生聲波和檢測(cè)聲波中的至少一種?？蛇x地，該轉(zhuǎn)換器可以包括含有壓電元件的帶。
文檔編號(hào)G06F3/033GK101387933SQ20081016093
公開日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2005年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月14日
發(fā)明者J·C·肯特, P·I·戈姆斯, 津村昌弘 申請(qǐng)人:泰科電子有限公司