超聲波換能器的制造方法
【專利摘要】一種超聲波換能器，包括：底座、二側(cè)壁及振動(dòng)件。兩側(cè)壁相互平行地且垂直地形成于底座的兩側(cè)，側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面鄰近兩端分別形成凹槽，凹槽的方向垂直于底座。振動(dòng)件的中心點(diǎn)重疊設(shè)于底座的中心點(diǎn)，振動(dòng)件產(chǎn)生振動(dòng)以令底座對(duì)應(yīng)振動(dòng)件發(fā)出一超聲波，且超聲波的水平指向角與垂直指向角的比值約3：1。藉以于觸控領(lǐng)域中得以應(yīng)用于大尺寸的面板，且能避免垂直角度過大而造成誤判。
【專利說明】超聲波換能器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種超聲波換能器，尤其涉及一種具高指向角比的超聲波換能 器。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著智能型手機(jī)的普及化，觸控的技術(shù)已成為中小型面板中的必要功能，且其常 見的觸控技術(shù)皆為接觸式的觸控技術(shù)。
[0003] 坊間接觸式的觸控技術(shù)（如電容式觸控）中，以未來的觸控面板的尺寸與應(yīng)用技 術(shù)的市場(chǎng)分析，接觸式的觸控技術(shù)是無法應(yīng)用于非接觸式20公分內(nèi)和10吋以上的觸控面 板，目前雖有微機(jī)電技術(shù)所制作出的探頭可大幅降低元件尺寸，惟其成本較為高昂。
[0004] 目前已有發(fā)展出3D非接觸式的觸控技術(shù)，其中一種方式是利用超聲波技術(shù)，因利 用超聲波技術(shù)以應(yīng)用于觸控領(lǐng)域具有低成本、多點(diǎn)觸控、輕易掛載與可延伸發(fā)展等多項(xiàng)優(yōu) 勢(shì)。惟超聲波技術(shù)應(yīng)用于觸控領(lǐng)域中，尚有多個(gè)技術(shù)層面須發(fā)展與改進(jìn)，例如，因超聲波技 術(shù)于非接觸式觸控領(lǐng)域中，必須讓使用者盡可能有大范圍的手勢(shì)控制，亦即面板的尺寸愈 大愈好，因此超聲波的水平發(fā)射角度需愈大愈好，而超聲波是發(fā)射照射在面板或使用者的 手掌上，極有可能造成誤判，因此超聲波的垂直角度需愈小愈好，然以目前的超聲波發(fā)射器 的信號(hào)指向角多為60?120度之間，而此一角度于3D非接觸式的觸控領(lǐng)域中是無法符合 此一應(yīng)用。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 有鑒于上述的各種問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種具高指向角比的超聲波 換能器，藉以于觸控領(lǐng)域中得以應(yīng)用于大尺寸的面板，且能避免垂直角度過大而造成誤判。
[0006] 為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型提供一種超聲波換能器，其包括：
[0007] -底座；
[0008] 兩側(cè)壁，相互平行地形成于該底座的相對(duì)兩側(cè)，且該些側(cè)壁垂直于該底座，該兩側(cè) 壁的內(nèi)側(cè)面鄰近兩端分別形成有一凹槽，該些凹槽的方向垂直于該底座；以及
[0009] -振動(dòng)件，設(shè)于該底座，該振動(dòng)件的中心點(diǎn)與該底座的中心點(diǎn)重疊，用以使該超聲 波換能器產(chǎn)生一超聲波，且該超聲波具有一水平指向角與一垂直指向角，該水平指向角大 于該垂直指向角。
[0010] 上述的超聲波換能器，其中更包含兩固定壁，分別位于該底座及該兩側(cè)壁之間，該 兩固定壁兩端分別連接各該兩側(cè)壁的一端。
[0011] 上述的超聲波換能器，其中該兩固定壁的高度小于各該側(cè)壁的高度。
[0012] 上述的超聲波換能器，其中各該側(cè)壁的高度與各該固定壁的高度的比值為20 : 1 ?6 :5〇
[0013] 上述的超聲波換能器，其中該底座呈矩形，具有兩相對(duì)的第一側(cè)邊及兩相對(duì)的第 二側(cè)邊，該兩側(cè)壁分別位于該底座的第一側(cè)邊，該兩固定壁分別位于該底座的第二側(cè)邊。
[0014] 上述的超聲波換能器，其中該底座的第一側(cè)邊的長(zhǎng)度與第二側(cè)邊的長(zhǎng)度的比值為 5 :4 ?3 :7〇
[0015] 上述的超聲波換能器，其中該底座的第一側(cè)邊的長(zhǎng)度與該固定壁的厚度的比值為 70 :1 ?5 :1。
[0016] 上述的超聲波換能器，其中該固定壁的高度與厚度的比值為25 :3?5 :8。
[0017] 上述的超聲波換能器，其中該超聲波的該水平指向角約80?90度。
[0018] 上述的超聲波換能器，其中該垂直指向角約25?30度。
[0019] 上述的超聲波換能器，其中該水平指向角與該垂直指向角的比值約3 :1。
[0020] 上述的超聲波換能器，其中該底座為平坦?fàn)睢?br> [0021] 為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型提供一種超聲波換能器，其包括：
[0022] 一殼體，包括一底座以及兩側(cè)壁，具有一容置腔室呈工字形的一邊緣曲線，該邊緣 曲線的四個(gè)端點(diǎn)分別延伸出凸出的一圓弧，各該側(cè)壁分別對(duì)應(yīng)該邊緣曲線及該些圓弧以鄰 接該底座而形成多個(gè)凹槽；以及
[0023] -振動(dòng)件，設(shè)于該容置腔室的該底座，該振動(dòng)件的中心點(diǎn)與該底座的中心點(diǎn)重疊， 用以使該超聲波換能器發(fā)出一超聲波，且該超聲波具有一水平指向角與一垂直指向角，該 水平指向角大于該垂直指向角。
[0024] 上述的超聲波換能器，其中更包含兩固定壁，分別位于該容置腔室的該底座及該 兩側(cè)壁之間，該兩固定壁兩端分別連接各該兩側(cè)壁的一端。
[0025] 上述的超聲波換能器，其中該兩固定壁的高度小于各該側(cè)壁的高度
[0026] 上述的超聲波換能器，其中各該側(cè)壁的高度與各該固定壁的高度的比值為20 : 1 ?6 :5〇
[0027] 上述的超聲波換能器，其中該底座概呈矩形，具有兩相對(duì)的第一側(cè)邊及兩相對(duì)的 第二側(cè)邊，該兩側(cè)壁分別位于該底座的第一側(cè)邊，該兩固定壁分別位于該底座的第二側(cè)邊。
[0028] 上述的超聲波換能器，其中該底座的第一側(cè)邊的長(zhǎng)度與第二側(cè)邊的長(zhǎng)度的比值為 5 :4 ?3 :7〇
[0029] 上述的超聲波換能器，其中該底座的第一側(cè)邊長(zhǎng)度與該固定壁的厚度的比值為 70 :1 ?5 :1。
[0030] 上述的超聲波換能器，其中該固定壁的高度與厚度的比值為25 :3?5 :8。
[0031] 上述的超聲波換能器，其中該超聲波的該水平指向角約80?90度。
[0032] 上述的超聲波換能器，其中該垂直指向角約25?30度。
[0033] 上述的超聲波換能器，其中該水平指向角與該垂直指向角的比值約3 :1。
[0034] 上述的超聲波換能器，其中該容置腔室的該底座為平坦?fàn)睢?br> [0035] 依據(jù)上述結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的超聲波換能器，經(jīng)由振動(dòng)件的振動(dòng)可使其發(fā)出超聲波，并 通過底座及側(cè)壁所構(gòu)成的邊界條件可使超聲波換能器發(fā)出的超聲波的水平指向角大于垂 直指向角，如此一來，本實(shí)用新型所提出的超聲波換能器于3D非接觸式的觸控技術(shù)中，由 于水平指向角的角度夠大，因此可使用于大尺寸的面板，更可避免垂直指向角度過大而觸 控時(shí)造成誤判的情況。
[0036] 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本實(shí)用新型 的限定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037] 圖1為本實(shí)用新型超聲波換能器一實(shí)施例的一立體圖；
[0038] 圖2為本實(shí)用新型超聲波換能器一實(shí)施例的一俯視圖；
[0039] 圖3為本實(shí)用新型超聲波換能器的底座另一實(shí)施例的一立體不意圖；
[0040] 圖4為本實(shí)用新型超聲波換能器的底座又一實(shí)施例的一立體不意圖；
[0041] 圖5為本實(shí)用新型超聲波換能器的底座再一實(shí)施例的一立體不意圖；
[0042] 圖6為本實(shí)用新型超聲波換能器又一實(shí)施例的一立體圖；
[0043] 圖7為本實(shí)用新型超聲波換能器又一實(shí)施例的一俯視圖；
[0044] 圖8為本實(shí)用新型超聲波換能器又一實(shí)施例的一側(cè)視圖；
[0045] 圖9為本實(shí)用新型又一實(shí)施例的一超聲波換能指向的實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果圖；
[0046] 圖10為本實(shí)用新型又一實(shí)施例的一超聲波換能指向的實(shí)際量測(cè)結(jié)果圖。

【具體實(shí)施方式】
[0047] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述：
[0048] 圖1為本實(shí)用新型超聲波換能器一實(shí)施例的一立體圖。圖2為本實(shí)用新型超聲波 換能器一實(shí)施例的一俯視圖。請(qǐng)參閱圖1?圖2所示，本實(shí)用新型的超聲波換能器具有容 置腔室的殼體10,殼體10具有底座11、側(cè)壁12及振動(dòng)件13。底座11位于殼體10的底部， 側(cè)壁12位于殼體10的兩側(cè)，且側(cè)壁12垂直于底座11。由俯視圖觀的，容置腔室具有呈工 字型或Η型的邊緣曲線（如圖2所示），邊緣曲線的四個(gè)端點(diǎn)分別向外凸出一圓弧，故兩側(cè) 壁12分別對(duì)應(yīng)圓弧而分別鄰接底座11以形成凹槽121，因側(cè)壁12垂直于底座11，故凹槽 121的形成方向亦垂直于底座11，也因此各側(cè)壁12與底座11是圍繞出該容置腔室。振動(dòng) 件13設(shè)于容置腔室內(nèi)的底座11上，且振動(dòng)件13的中心點(diǎn)較佳是與底座11的中心點(diǎn)重疊， 振動(dòng)件13是接收振動(dòng)信號(hào)后藉以產(chǎn)生振動(dòng)，以令底座11對(duì)應(yīng)振動(dòng)件13發(fā)出超聲波，此超 聲波會(huì)受到殼體10的底座11及側(cè)壁12所構(gòu)成的邊界條件而使水平指向角Α1大于垂直指 向角Α2,于本實(shí)施例中，超聲波的水平指向角Α1與垂直指向角Α2的比值約3 :1。又，水平 方向系為與兩側(cè)壁12相互垂直的方向Α2,故垂直方向是與兩側(cè)壁12相互平行的方向。于 本實(shí)施例中，殼體10是以金屬所構(gòu)成，如鋁、鐵、或銅材質(zhì)所構(gòu)成，另于一些實(shí)施例中，殼體 10亦可以塑膠所構(gòu)成，本實(shí)用新型并非以此為限。
[0049] 圖3為本實(shí)用新型超聲波換能器的底座11另一實(shí)施例的一立體不意圖。圖4為 本實(shí)用新型超聲波換能器的底座11又一實(shí)施例的一立體示意圖。圖5為本實(shí)用新型超聲 波換能器的底座11再一實(shí)施例的一立體示意圖。請(qǐng)參閱圖1所示，本實(shí)施例中的底座11 概呈平坦的矩形狀，其具有兩相對(duì)的第一側(cè)邊及兩相對(duì)的第二側(cè)邊，兩側(cè)壁12分別位于底 座11的兩相對(duì)第一側(cè)邊，本實(shí)用新型并非以此為限，于一些實(shí)施例中，殼體10的側(cè)壁12亦 可為平坦?fàn)疃鵁o凹槽，如圖3所示；另于一些實(shí)施例中，底座11概呈圓形狀，如圖4所示；再 于一些實(shí)施例中，底座11概呈橢圓形狀，如圖5所示。再者，底座11的第一側(cè)邊長(zhǎng)度（L1) 與第二側(cè)邊長(zhǎng)度（L2)的比值為5 :4?3 :7。
[0050] 依據(jù)上述結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的超聲波換能器，藉由底座11與側(cè)壁12之間所構(gòu)成的邊界 條件，使水平指向角Α1與垂直指向角Α2的比值約3 :1，即水平指向角Α1的角度夠?qū)拸V，且 垂直指向角A2的角度夠窄小，藉以于觸控領(lǐng)域中得以應(yīng)用于大尺寸的面板，且能避免垂直 角度過大而造成誤判。
[0051] 圖6為本實(shí)用新型超聲波換能器又一實(shí)施例的一立體圖。圖7為本實(shí)用新型超聲 波換能器又一實(shí)施例的一俯視圖。圖8為本實(shí)用新型超聲波換能器又一實(shí)施例的一側(cè)視 圖。請(qǐng)參閱圖6?圖7所示，本實(shí)施例與前一實(shí)施例不同之處在于一側(cè)壁12的兩端分別與 另一側(cè)壁12的兩端形成有一固定壁14,且連接于底座11上；換言之，固定壁14分別位于 底座11及兩側(cè)壁12之間，各固定壁14兩端分別連接各側(cè)壁12的一端，亦即，兩側(cè)壁12分 別位于底座11的兩相對(duì)第一側(cè)邊，固定壁14是分別位于底座11的兩相對(duì)第二側(cè)邊。各固 定壁14的高度是小于各側(cè)壁12的高度，其中，請(qǐng)參閱圖8所示，于本實(shí)施例中，殼體總高度 (H4)=側(cè)壁12高度（Hl) +底座11高度（H3)，殼體總高度（H4)與各固定壁14的高度（H2) 的比值為20 :1?6 :5。底座11的第一側(cè)邊長(zhǎng)度（L1)與固定壁14的厚度（T1)的比值為 70 :1?5 :1。固定壁14的高度（H2)與其厚度（T1)的比值為25 :3?5 :8,藉此一結(jié)構(gòu)的 超聲波換能器所發(fā)出的超聲波的水平指向角A1約80?90度，垂直指向角A2約25?30 度。
[0052] 其中，本實(shí)施例是為3D觸控面板的【技術(shù)領(lǐng)域】，因此本實(shí)用新型超聲波換能器的殼 體10用來設(shè)置于面板周緣，其殼體10的長(zhǎng)度、寬度及高度均有一定的限制。下表是為殼體 10的底座11、側(cè)壁12及固定壁14的長(zhǎng)度、寬度及高度的范圍實(shí)施例，且其長(zhǎng)度、寬度及高 度的范圍的比值均為前述的各項(xiàng)比值范圍內(nèi)。
[0053]
[0054]

【權(quán)利要求】
1. 一種超聲波換能器，其特征在于，包括： 一底座； 兩側(cè)壁，相互平行地形成于該底座的相對(duì)兩側(cè)，且該些側(cè)壁垂直于該底座，該兩側(cè)壁的 內(nèi)側(cè)面鄰近兩端分別形成有一凹槽，該些凹槽的方向垂直于該底座；以及 一振動(dòng)件，設(shè)于該底座，該振動(dòng)件的中心點(diǎn)與該底座的中心點(diǎn)重疊，用以使該超聲波換 能器產(chǎn)生一超聲波，且該超聲波具有一水平指向角與一垂直指向角，該水平指向角大于該 垂直指向角。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波換能器，其特征在于，更包含兩固定壁，分別位于該底 座及該兩側(cè)壁之間，該兩固定壁兩端分別連接各該兩側(cè)壁的一端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波換能器，其特征在于，該兩固定壁的高度小于各該側(cè) 壁的高度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超聲波換能器，其特征在于，各該側(cè)壁的高度與各該固定 壁的高度的比值為20 :1?6 :5。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波換能器，其特征在于，該底座呈矩形，具有兩相對(duì)的第 一側(cè)邊及兩相對(duì)的第二側(cè)邊，該兩側(cè)壁分別位于該底座的第一側(cè)邊，該兩固定壁分別位于 該底座的第二側(cè)邊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波換能器，其特征在于，該底座的第一側(cè)邊的長(zhǎng)度與第 二側(cè)邊的長(zhǎng)度的比值為5 :4?3 :7。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波換能器，其特征在于，該底座的第一側(cè)邊的長(zhǎng)度與該 固定壁的厚度的比值為70 :1?5 :1。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波換能器，其特征在于，該固定壁的高度與厚度的比值 為 25 :3 ?5 :8。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波換能器，其特征在于，該超聲波的該水平指向角約 80?90度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波換能器，其特征在于，該垂直指向角約25?30度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波換能器，其特征在于，該水平指向角與該垂直指向角 的比值約3 :1。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波換能器，其特征在于，該底座為平坦?fàn)睢?br> 13. -種超聲波換能器，其特征在于，包括： 一殼體，包括一底座以及兩側(cè)壁，具有一容置腔室呈工字形的一邊緣曲線，該邊緣曲線 的四個(gè)端點(diǎn)分別延伸出凸出的一圓弧，各該側(cè)壁分別對(duì)應(yīng)該邊緣曲線及該些圓弧以鄰接該 底座而形成多個(gè)凹槽；以及 一振動(dòng)件，設(shè)于該容置腔室的該底座，該振動(dòng)件的中心點(diǎn)與該底座的中心點(diǎn)重疊，用以 使該超聲波換能器發(fā)出一超聲波，且該超聲波具有一水平指向角與一垂直指向角，該水平 指向角大于該垂直指向角。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的超聲波換能器，其特征在于，更包含兩固定壁，分別位于該 容置腔室的該底座及該兩側(cè)壁之間，該兩固定壁兩端分別連接各該兩側(cè)壁的一端。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的超聲波換能器，其特征在于，該兩固定壁的高度小于各該 側(cè)壁的高度。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的超聲波換能器，其特征在于，各該側(cè)壁的高度與各該 固定壁的高度的比值為20 :1?6 :5。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的超聲波換能器，其特征在于，該底座概呈矩形，具有兩相對(duì) 的第一側(cè)邊及兩相對(duì)的第二側(cè)邊，該兩側(cè)壁分別位于該底座的第一側(cè)邊，該兩固定壁分別 位于該底座的第二側(cè)邊。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的超聲波換能器，其特征在于，該底座的第一側(cè)邊的長(zhǎng)度與 第二側(cè)邊的長(zhǎng)度的比值為5 :4?3 :7。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的超聲波換能器，其特征在于，該底座的第一側(cè)邊長(zhǎng)度與該 固定壁的厚度的比值為70 :1?5 :1。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的超聲波換能器，其特征在于，該固定壁的高度與厚度的比 值為25 :3?5 :8。
21. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的超聲波換能器，其特征在于，該超聲波的該水平指向角約 80?90度。
22. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的超聲波換能器，其特征在于，該垂直指向角約25?30度。
23. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的超聲波換能器，其特征在于，該水平指向角與該垂直指向 角的比值約3:1。
24. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的超聲波換能器，其特征在于，該容置腔室的該底座為平坦 狀。
【文檔編號(hào)】G06F3/043GK204066074SQ201420370652
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】郭俊良, 吳文中, 李芳慶, 游志源, 陳志強(qiáng) 申請(qǐng)人:友達(dá)光電股份有限公司