CN110249293A - 振动触摸屏 - Google Patents

Abstract

本发明涉及振动触摸屏，其包括：板(22)；两个第一细长部分(32)，近似关于彼此平行，具有大于板的声反射系数，并连接到板的第一面；和两条压电致动器(4)，近似平行于所述部分并布置在它们之间。

Description

振动触摸屏

本专利申请要求法国专利申请FR17/50070的优先权，该法国专利申请通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体涉及用于电子设备的触摸屏，并且更具体地，涉及包括压电致动器的振动触摸屏的形成。

背景技术

触摸屏广泛用于许多电子设备中，并且更具体地，用于创建例如用于手机、触摸板、控制界面等的触敏显示器。

在用于创建触摸屏的技术中，本公开更具体地应用于能够改变触感并且使用压电致动器来产生超声波的触摸屏。

发明内容

实施例提供了改善振动触摸屏的共振的解决方案。

实施例提供了能够使超声波在触摸屏的有用表面区域上的传播均匀化的解决方案。

实施例提供了一种特别适于在触摸屏的周边张紧的触摸屏的解决方案。

因此，实施例提供一种振动触摸屏，包括：

板；

两个第一细长部分，该两个第一细长部分彼此近似平行，具有的声反射系数大于板的声反射系数，并连接到板的第一表面；和

两条压电致动器，近似平行于所述部分并位于它们之间。

根据实施例，所述第一部分比板厚。

根据实施例，触摸屏还包括第二细长部分，该第二细长部分彼此平行并且与第一部分平行，具有的声反射系数小于板的声反射系数且小于第一部分的声反射系数，并且布置在由所述第一部分界定的区域的外部。

根据实施例，孔形成在所述区域的外部。

根据实施例，所述部分形成布拉格共振器。

根据实施例，第二部分比板薄。

根据实施例，所述第一部分垂直于包含板的平面突出。

根据实施例，所述第一部分包含在与包含板的平面平行的平面中。

根据实施例，所述第一部分通过垂直于包含板的平面突出的第三部分连接到板。

根据实施例，触摸屏形成用于手机、平板电脑、手表或计算机屏的振动触摸屏。

实施例提供了一种包括触摸屏的电子设备。

实施例提供了一种包括触摸屏的手机。

附图说明

结合附图在下面的特定实施例的非限制性描述中将详细讨论前述和其他特征和优点，其中：

图1是设备的示例的分解立体图的非常简化的表示，该设备配备有所描述实施例所适用类型的触摸屏；

图2A和图2B非常示意性地示出了振动触摸屏的实施例；和

图3A和图3B非常示意性地示出了振动触摸屏的另一实施例。

具体实施方式

为清楚起见，仅示出了对理解所描述实施例有用的那些元件，并将对其进行详细描述。特别是，没有详细描述振动触摸屏或界面的压电元件的控制，所描述实施例与通常的控制方法和电路兼容。此外，电子设备的其他元件和电路也未详细描述，所描述实施例在此再次与通常的元件和电路兼容。

应当注意，在附图中，不同实施例共有的结构和/或功能元件可以用相同的附图标记表示，并且可以具有相同的结构、尺寸和材料特性。此外，当提及限定绝对位置的术语时，例如术语“前”、“后”、“顶”、“底”、“左”、“右”等，或当提及限定相对位置的术语时，例如术语“在…上方”、“在…下方”、“上方的”、“下方的”等，或当提及限定方向的术语时，例如“垂直”、“水平”等，除非另有说明，否则是指附图的方向或正常的使用位置。术语“近似”、“基本上”和“大约”在本文中用于表示所讨论的值的正或负10％，优选正或负5％的公差，或者正或负10°，优选正或负5°的公差。

图1是设备1的示例的分解立体图的非常简化的表示，该设备1配备有所描述实施例所适用类型的触摸屏。

在下文中将参考智能手机类型的手机。然而，将被更一般描述的所有内容都适用于包括振动触摸屏的任何电子设备或装置，例如平板电脑、计算机屏、手表、医疗设备、移动终端、触摸板等。

设备1总体包括支撑件或封装12，支撑件或封装12具有容纳在其中的一个或多个元件(由块14表示)，例如处理单元、存储器、电池、无线通信接口、各种处理电路和其他设备。显示屏16总体覆盖组件以使显示表面最大化。屏顶部有板22，该板22由玻璃或塑料或者另一种透明材料制成，以形成振动触摸屏或界面2。为此目的，压电元件4总体布置在板22下方。板22的形状(轮廓)适于设备的形状，并且特别是适于其屏16的形状，并且总体包括孔24或区域，该孔24或区域专用于按钮、致动器等通过，或者专用于接近声音、图像传感器类型等附件。

在文献FR-A-29755197、WO-A-201253061、EP-A2707787、US-A-2014327839、JP-A-2014513370、CA-A-2835348和WO-A-2008116980、EP-A-1956466、JP-A-2010518500、CN-B-101632054中，描述了本公开的实施例所适用的类型的振动触摸屏的结构的示例以及控制的原理的示例和操作的原理的示例，这些被视为形成本公开的一部分。它们在法律授权的条件下通过引用并入本文。

这种振动触摸屏使用压电元件产生驻声(超声)表面波，以能够创建振动触摸界面，以为用户提供纹理、厚度等感觉。以上技术使用所谓的兰姆(Lamb)波或瑞利(Rayleigh)波。

为简化起见，考虑以下具有玻璃板作为其表面板的智能手机的示例。

在智能手机中，困难在于玻璃板通常嵌入和/或胶合在周边处。此外，该板总体包括用于声音或图像传感器和按钮的孔。所有这些都产生对由压电致动器产生的表面波的阻尼，这不利地影响振动触摸界面的效率。

在下文描述的实施例中，提供以特定方式形成触摸屏，以将振动限制在确定的区域内，以减小所产生的波的阻尼并在有用区域中提供均匀强度的振动。

更具体地，提供使触摸屏的两侧安装有形成布拉格(Bragg)共振器的结构，以集中两个结构之间的振动。

布拉格共振器理论本身是已知的。通过面对面设置两个布拉格共振器或镜子，在两个共振器之间产生的声波包含在将它们分开的表面中。

通过在振动触摸屏的所谓有用区域的端部处布置两个布拉格共振器，孔型干扰元件位于该区域的外部，布置在布拉格共振器之间的压电元件产生的振动的阻尼显着减小。

图2A和图2B非常示意性地示出了振动触摸屏的实施例。图2A是仰视图。图2B是沿图2A的线B-B的横截面视图。

触摸屏2包括例如近似矩形的玻璃板22，玻璃板22具有在其小侧面中形成的面对面的两个布拉格共振器3。每个共振器3包括具有不同声反射率的至少两个平行的条。在图2A和图2B的示例中，假设条由相同的材料(板22的玻璃)以如下形式制成：相对于板22的中部，垂直于板22的表面的第一矩形反射部分或壁32以及在壁32后面的也为矩形的阻尼槽或第二部分34。

壁32将有用的触摸区域I——即用户感觉到振动的触摸屏2的区域——界定在一起。在图2A和图2B的示例中，在与槽34相对的侧(在有用区域I的纵向端部处)上，平行于壁32形成两条压电致动器4，例如，陶瓷点状元件行42或以薄膜溅射的压电材料的条。考虑到所使用的制造技术的限制，尽可能靠近壁32形成条4。

在由共振器3界定的纵向空间的外部，触摸屏2的区域II在触摸界面方面是损失的，但是用于容纳将在有用区域I中对声反射率的均匀性进行干扰的不同元件。特别地，在这样的区域II中，玻璃板22优选地包括开口52，开口52用于对声音和图像传感器进行控制的按钮或其他构件通过，并且接近声音和图像传感器。因此，改善了中心区域I中的共振。

在非常简单的方式中，假设壁由与板相同的材料制成，壁具有比中心区域更大的反射率，该中心区域参与声波朝向另一壁的反射，并且槽具有比板的其余部分更小的反射率，且因此有利于对穿过壁并从有用区域出来的波的阻尼。

优选地，壁32的端部(下部分)被阻挡，即，被保持在智能手机封装的底部。然而，只有它们的端部应该被阻挡，而不会妨碍它们的其他表面(侧表面)。因此，在触摸屏2下面的其余智能手机部件被布置为或形成为具有用于壁32通过的、直到封装的后部的开口。例如，在存在印刷电路晶片的情况下，开口垂直地打开以与壁32成直线。阻挡布拉格共振器的端部的优点在于，这给予它准无限长度(这里，在图2B的方向上的高度)，并因此在有用区域I中集中声波的能力更好。

例如，通过仅留下固定板22的纵向边缘所需的空间，部分32从触摸屏的一个纵向边缘延伸到另一纵向边缘。

部分32的高度取决于它们的声学反射率和希望包含在中心区域I中的振动的频带。

在振动触摸屏的示例中，所使用的超声频率例如是近似20kHz至近似100kHz。这导致波长是近似5至15毫米。在部分32具有自由端部的情况下，15毫米的高度可能与智能手机的厚度不兼容。如果部分32由与板22相同的材料制成，则通过阻挡部分32的端部，部分32的高度能够减小到进行5至10毫米，这将通常与智能手机的厚度最兼容。

根据实施例，布拉格共振器3可以与板22一体形成(例如，通过模制，或通过从厚板挤出)或者全部或部分地结合。例如，槽34在板22中制造，并且垂直部分32与板结合。

此外，部分32不一定由玻璃制成或是透明的。此外，它们可以由铜、钨、铝等，塑料或不同材料的组合制成。此外，槽34可以填充有另一种材料以调节声反射系数并改善阻尼。根据另一实施例，在板22的后侧上设置具有不同声反射系数的多个平行的条(两个或更多个)，而不是形成槽和垂直部分。在图2A和图2B的示例中，能够认为部分32比板22厚，并且部分34比板22薄。

能够认为，例如通过将触摸屏2的纵向边缘胶合或通过将它们嵌入智能手机的外壳中来阻挡触摸屏2的纵向边缘的事实将不利地影响压电共振的传播。然而，将致动器4纵向设置在两侧上的事实在于将在纵向方向上引导声波，这成为主要方向。

图3A和图3B非常示意性地示出了振动触摸屏2’的另一实施例。图3A是仰视图。图3B是沿图3A的线B-B的横截面视图。

根据该实施例，布拉格共振器或镜子3’水平布置，即，(第一)反射部分32’平行于板22的表面并且不垂直，如图2A和图2B的实施例中所示。部分32’由(第三)垂直部分36(垂直于板22的平面)支撑，垂直部分36具有自由的相应端部。阻尼槽(第二部分)34’形成在部分32’和部分36的端部之间。部分32’的端部优选是固定的。至少在智能手机的情况下，这种固定比图2A和图2B的实施例更容易。实际上，智能手机的后侧总体是可移除的外壳，该外壳提供对电池和卡(SIM和存储器)的接近。因此，将图2A和图2B的壁32的端部固定到其上可能是不方便的。在此优选的是，部分36的端部是自由的，并且因此，如果需要，可以容易地使它们摇摆穿过位于板和外壳之间的元件中形成的通道。此外，部分32’的端部可以容易地固定到智能手机的其他固定部分，例如支撑部件的印刷电路晶片。

板22的后侧与部分32’之间的(垂直)间隔取决于压电致动器4的厚度，在该实施例中，压电致动器4在由垂直部分36限定并靠近这些部分的区域I的内部。

所描述实施例的优点在于，通过使用布拉格共振器，能够实现接近全反射的反射，这一方面使得能够将声波集中在有用区域I中，并且在另一方面使得能够在有用区域中的传播均匀化。特别地，优点在于通常存在于智能手机的屏中的控制构件和开口总体布置在纵向端部处。因此，布拉格共振器执行的划分参与从有用区域消除阻尼元件。

另一个优点是所描述实施例与智能手机的小厚度兼容，并且遵守其一般架构，并且特别是屏的有用区域。

例如，根据经验，确定布拉格共振器的大小在振动触摸屏的设计上执行。例如，理论上能够通过根据触摸屏的不同尺寸和声反射率求解理想布拉格共振器的大小，且然后通过旨在降低部分32或者32’的高度的连续试验来调整尺寸。

所描述实施例的另一优点是它们减小了由压电致动器产生的波的阻尼，而不增加触摸屏的厚度，并且同时其周边的固定或其周边的嵌入兼容。

已经描述了各种实施例和变型。可以组合某些实施例和变型，并且本领域技术人员将想到其他变型和修改。特别地，共振器部分的尺寸和布置根据应用而变化。此外，尽管已经关于应用于智能手机的示例描述了实施例，但是它们容易地转移到具有透明振动触摸屏的其他电子设备，在该透明振动触摸屏中，存在类似的问题，特别地，希望具有均匀声传播的、透明有用区域，并且在不增加设备的厚度的情况下集成布拉格共振器。

最后，基于上文给出的功能指示，已经描述的实施例和变型的实际实施方式在本领域技术人员的能力内。

Claims (12)

1.一种振动触摸屏，包括：

板(22)；

两个第一细长部分(32；32’)，所述两个第一细长部分(32；32’)彼此近似平行，并从板突出或通过突出部分而连接到板，具有的声反射系数大于板的声反射系数，并连接到板的第一表面；和

两条压电致动器(4)，近似平行于所述部分并位于它们之间。

2.根据权利要求1所述的触摸屏，其中，所述第一部分(32；32’)比板(22)厚。

3.根据权利要求1或2所述的触摸屏，还包括两个细长部分，所述两个细长部分彼此平行并且与第一部分(32；32’)平行，具有的声反射系数小于板(22)的声反射系数且小于第一部分(32；32’)的声反射系数，并且布置在由所述第一部分界定的区域(I)的外部。

4.根据权利要求3所述的触摸屏，其中，孔(52)形成在所述区域的外部。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的触摸屏，其中，所述部分形成布拉格共振器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的触摸屏，其中，所述第二部分(34、34’)比板(22)薄。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的触摸屏，其中，所述第一部分(32)垂直于包含板(22)的平面突出。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的触摸屏，其中，所述第一部分(32’)包含在与包含板(22)的平面平行的平面中。

9.根据权利要求8所述的触摸屏，其中，所述第一部分通过垂直于包含板的平面突出的第三部分(36)连接到板(22)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的触摸屏，形成用于智能手机、平板电脑、手表或计算机屏的振动触摸屏。

11.一种电子设备，包括权利要求1至10中任一项所述的触摸屏(2；2’)。

12.一种手机，包括权利要求1至10中任一项所述的触摸屏(2；2’)。