タッチパネル装置
【課題】終端抵抗を用いない場合でも終端での反射波の影響を抑え、表面弾性波の励振強度のばらつきを低減すること。
【解決手段】励振用のトランスデューサは、２つの電極２２，２３のうちの少なくとも１つの電極が、複数の櫛電極指２４と複数の櫛電極指２４のそれぞれの一端側に接続される直線状のバス電極２５とを有する櫛形電極２３であり、トランスデューサをバス電極２５の長さ方向において２等分した場合の２つの領域の一方の領域に、２つの電極２２，２３のうちの１つの電極に対する少なくとも１つの接続部分ＳＢが設けられ、他方の領域に、２つの電極２２，２３のうちの他の１つの電極に対する少なくとも１つの接続部分ＳＢが設けられる。
【解決手段】励振用のトランスデューサは、２つの電極２２，２３のうちの少なくとも１つの電極が、複数の櫛電極指２４と複数の櫛電極指２４のそれぞれの一端側に接続される直線状のバス電極２５とを有する櫛形電極２３であり、トランスデューサをバス電極２５の長さ方向において２等分した場合の２つの領域の一方の領域に、２つの電極２２，２３のうちの１つの電極に対する少なくとも１つの接続部分ＳＢが設けられ、他方の領域に、２つの電極２２，２３のうちの他の１つの電極に対する少なくとも１つの接続部分ＳＢが設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の接触による表面弾性波の減衰位置を検知して物体の接触位置を検出するタッチパネル装置に関し、例えばパーソナルコンピュータや携帯情報端末などの入力装置として使用される。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータやモバイルコンピュータまたは携帯情報端末装置（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの入力装置として、表示装置の表示面上に指やペンを接触することにより情報の入力を行うタッチパネル装置がしばしば用いられる。
【０００３】
そのようなタッチパネル装置として、抵抗膜を用いたものと表面弾性波（ＳＡＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）を利用したものとがある。抵抗膜方式のものは、タッチ領域に複数の層の抵抗膜が形成されるため、これにより光が錯乱して透過率が低い。表面弾性波方式のタッチパネル装置は、表面弾性波を励振しまたは受信するトランスデューサをタッチ領域の左右上下に配置し、タッチ領域に指等が接触したときにその接触位置を表面弾性波の減衰位置に基づいて検出する。表面弾性波方式のものは、抵抗膜のような層がタッチ領域に存在しないので透過率が高く、表示面の視認性が優れ、傷に対して強いという利点がある。
【０００４】
表面弾性波方式のタッチパネル装置として、圧電薄膜を櫛形電極と平板電極とで挟み込むことによって１つの面に１つの電極のみを配置する電極構造のトランスデューサ（ＳＰＴ：Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈａｓｅ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を用い、且つ、くの字形の櫛形電極を連続して配置するシェブロン形電極構成としたタッチパネル装置を、本出願人は先に提案した（特許文献１）。
【０００５】
そのタッチパネル装置は、矩形状の透明な基板の上縁部および下縁部に励振用のトランスデューサが、左縁部および右縁部に受信用のトランスデューサが、それぞれ合計４つ配置されて構成される。４つのトランスデューサで囲まれた部分がタッチ領域である。各トランスデューサは、上に述べたＳＰＴ電極構造であり、シェブロン形電極構成となっている。
【０００６】
それぞれのトランスデューサは、長さ方向の一端部において、配線電極と櫛形電極および平板電極との接続部分が近接して設けられている。この接続部分に対して配線電極から供給される励振電圧が印加され、これによって信号給電が行われ、また接続部分から配線電極に受信信号が取り出され、これによって信号取出しが行われる。各配線電極の他端は基板の一箇所に結線部として引き出されており、結線部に取り付けられるフレキシブルケーブルなどによって信号処理回路に接続される。
【０００７】
上下に配置されたトランスデューサに励振電圧を印加して表面弾性波を発生させ、発生した表面弾性波を基板によって対角線の方向に沿って伝播させ、左右に配置されたトランスデューサで受信する。タッチ領域の１ヵ所に指やペンなどを接触させると、接触した部分の表面弾性波が減衰する。したがって、受信信号のレベルが減衰した位置に基づいて信号処理を行うことにより、その接触位置を検出することができる。
【特許文献１】特開２００４−１７１２１３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
表面弾性波を利用したタッチパネル装置においては、表面弾性波の励振強度がタッチ領域内で一様であることが望まれる。ところが、トランスデューサに対して接続部分から励振電圧を印加した場合に、接続部分とは反対側の端部において信号の反射が起こる。つまり、励振電圧である信号波が電極の終端で反射し、その反射波が信号波と重なる。そのため、信号波および反射波それぞれの遅延によってトランスデューサの長さ方向に強度分布が生じる。これに起因して、タッチ領域内において表面弾性波の励振強度にかなり大きなばらつきが生じる。
【０００９】
この問題を解決するためには、理論的には上の特許文献１に記載されているように終端に終端抵抗を挿入すればよい。しかし、トランスデューサの製造プロセスの複雑化やコストの面から、終端抵抗を追加することはできるだけ避けたいところである。
【００１０】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、終端抵抗を用いない場合でも終端での反射波の影響を抑え、表面弾性波の励振強度のばらつきを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るタッチパネル装置は、透明な基板の中央部にタッチ領域が設けられ、膜状の圧電体と２つの電極を有して表面弾性波を励振しまたは受信するトランスデューサが前記タッチ領域の周辺部に配置されているタッチパネル装置であって、励振用の前記トランスデューサは、前記２つの電極のうちの少なくとも１つの電極が、複数の櫛電極指と前記複数の櫛電極指のそれぞれの一端側に接続される直線状のバス電極とを有する櫛形電極であり、前記トランスデューサを前記バス電極の長さ方向において２等分した場合の２つの領域の一方の領域に、前記２つの電極のうちの１つの電極に対する少なくとも１つの接続部分が設けられ、他方の領域に、前記２つの電極のうちの他の１つの電極に対する少なくとも１つの接続部分が設けられてなる。
【００１２】
好ましくは、前記２つの電極のそれぞれに対する接続部分が２つずつ設けられ、前記２つの電極のそれぞれについて、その接続部分が前記一方の領域と前記他方の領域とに設けられてなる。
【００１３】
また、前記トランスデューサは、前記圧電体の一方の表面に形成された前記櫛形電極および前記圧電体の他方の表面において前記櫛形電極と対向するように形成された平板電極を有し、前記櫛形電極および前記平板電極のそれぞれ外方において前記櫛形電極または前記平板電極に平行な配線電極がそれぞれ設けられ、それぞれの前記配線電極が前記２つの接続部分において前記バス電極または前記平板電極に接続されてなる。
【００１４】
また、前記トランスデューサは、前記圧電体の一方の表面に形成された前記櫛形電極および前記圧電体の他方の表面において前記櫛形電極と対向するように形成された平板電極を有し、前記バス電極の単位長さ当たりの抵抗値と前記平板電極の単位長さ当たりの抵抗値が互いにほぼ等しく形成される。
【００１５】
また、前記一方の領域に設けられた接続部分および前記他方の領域に設けられた接続部分が、前記トランスデューサの長さをほぼ３等分する位置にある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、終端抵抗を用いない場合でも終端での反射波の影響を抑え、表面弾性波の励振強度のばらつきを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
〔第１の実施形態〕
図１は本発明の第１の実施形態のタッチパネル装置１の正面図、図２はタッチパネル装置１の一部を拡大して示す図、図３はタッチパネル装置１のトランスデューサ２０の部分を拡大して示す断面図、図４は接続部分ＳＢの位置を説明する図、図５はトランスデューサ２０の電圧分布の例を示す図、図６はトランスデューサ２０の等価回路を示す図、図７は励振信号と受信信号のタイミングの例を示す図である。
【００１８】
図１において、タッチパネル装置１は、矩形状の透明なガラス基板１１の周辺部に４つのトランスデューサ２０ａ〜ｄが設けられ、さらにその外周に沿って配線電極３０ａ〜ｄ、３１ａ〜ｄが設けられることによって構成されている。タッチパネル装置１の中央部、つまりトランスデューサ２０ａ〜ｄで囲まれた矩形状の部分は、タッチ領域ＴＥとなっている。
【００１９】
上辺部および下辺部に設けられた２つのトランスデューサ２０ａ，ｂは励振用であり、左辺部および右辺部に設けられた２つのトランスデューサ２０ｃ，ｄは受信用である。励振用のトランスデューサ２０ａ，ｂに励振電圧（励振信号、図７参照）を印加して表面弾性波を発生させ、発生した表面弾性波をガラス基板１１によって対角線の方向に沿って伝播させ、受信用のトランスデューサ２０ｃ，ｄで受信する。
【００２０】
具体的には、上辺部のトランスデューサ２０ａからの表面弾性波は右下斜め方向（チャンネル１）および左下斜め方向（チャンネル２）に伝播されて右辺部および左辺部のトランスデューサ２０ｃ，ｄでそれぞれ受信され、下辺部のトランスデューサ２０ｂからの表面弾性波は右上斜め方向（チャンネル３）および左上斜め方向（チャンネル４）に伝播されて右辺部および左辺部のトランスデューサ２０ｃ，ｄでそれぞれ受信される。なお、励振用の２つのトランスデューサ２０ａ，ｂへの励振電圧の印加は、互いに時間をずらせて交互に行われる。
【００２１】
表面弾性波の伝播に要する時間はその距離に比例するので、表面弾性波が受信用のトランスデューサ２０ｃ，ｄに到達するのに、送信用のトランスデューサ２０ａ，ｂからそれぞれ遠い方の端部にいく程遅延する。したがって、受信用の各トランスデューサ２０ｃ，ｄでの受信信号は、表面弾性波が最初に到達したときから最後に到達するまでの間において若干減衰しながら持続する（図７参照）。タッチ領域ＴＥの１ヵ所に指やペンなどを接触させると、接触した部分の表面弾性波が減衰する。受信信号のレベルが減衰した位置に基づいて、接触位置を検出する。
【００２２】
なお、図７においては、励振信号および受信信号のタイミングのみを示しており、実際の信号の波形は示されていない。つまり、実際の励振信号は、周波数が２０ＭＨｚ程度の方形波が１０〜２０個程度連続するバースト波である。このバースト波による表面弾性波がレイリー波として伝わる。したがって、受信信号も、このバースト波による表面弾性波を位置に応じて遅延して受信することによって得られる波形となる。なお、このバースト波は、励振用の２つのトランスデューサ２０ａ，ｂに交互に印加されるように適当な周期で発生される。
【００２３】
トランスデューサ２０ａ〜ｄは、いずれも同じ構造である。したがって、トランスデューサの構造については、１つのトランスデューサ２０ａについてのみ説明する。本明細書および図面において、全てのトランスデューサ２０ａ〜ｄまたはその一部を「トランスデューサ２０」と記載することがある。
【００２４】
なお、図１においては、タッチ領域ＴＥに対してトランスデューサ２０および配線電極が拡大されて描かれている。実際の寸法は、例えば、ガラス基板１１の一辺の長さが数ｃｍ〜数十ｃｍ、厚さが１０分の数ｍｍ〜数ｍｍ、各トランスデューサ２０の幅が数ｍｍ程度である。つまり、ガラス基板１１の表面は、その周縁の僅かな部分を除いてほとんどがタッチ領域ＴＥである。また、図３においては、横方向よりも縦方向が大きく拡大されている。
【００２５】
図２および図３によく示されるように、トランスデューサ２０ａは、圧電薄膜２１を平板電極２２と櫛形電極２３で挟み込んだ構造（ＳＰＴ構造）となっている。櫛形電極２３は、平面視がくの字状の複数の櫛電極指２４，２４，２４…と、複数の櫛電極指２４のそれぞれの一端側に接続される直線状のバス電極２５とからなる。なお、平板電極２２は、櫛形電極２３の櫛電極指２４と圧電薄膜２１を介して対向する。
【００２６】
圧電薄膜２１は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなり、厚さが例えば２μｍ程度、幅が例えば２ｍｍ強程度である。平板電極２２は、例えばアルミニウムからなり、厚さが例えば０．４μｍ程度、幅が例えば２ｍｍ程度である。櫛形電極２３は、例えばナノ銀ペースト（微細粒径の銀ペースト）を印刷して焼成することにより形成される。櫛電極指２４は、厚さが例えば１〜１．５μｍ、幅が例えば６０μｍ程度、間隔が例えば９０μｍ程度、したがってピッチが例えば１５０μｍ程度である。バス電極２５は、厚さが例えば２．５μｍ程度、幅が例えば１５０μｍ程度である。
【００２７】
なお、圧電薄膜２１、平板電極２２、および櫛形電極２３の寸法は、上に述べた以外の値としてもよい。例えば、圧電薄膜２１の幅は例えば１〜３ｍｍ程度の範囲から、平板電極２２の厚さは例えば０．３〜０．４μｍ程度の範囲から、幅は例えば１〜２ｍｍ程度の範囲から、櫛電極指２４の厚さは例えば１〜２μｍ程度の範囲から、幅は例えば５０〜７５μｍ程度の範囲から、間隔は例えば７５〜１００μｍ程度の範囲から、バス電極２５の厚さは例えば２〜３μｍ程度の範囲から、幅は例えば１００〜２５０μｍ程度の範囲から、それぞれ選択してもよい。
【００２８】
各トランスデューサ２０ａ〜ｄの櫛形電極２３および平板電極２２は、それぞれ、接続部分ＳＢにおいて配線電極３０ａ〜ｄ、３１ａ〜ｄと接続されている。各配線電極３０ａ〜ｄ、３１ａ〜ｄは、トランスデューサ２０の外側の周囲に沿ってガラス基板１１上を引き回され、ガラス基板１１の図１における右下方の一箇所に結線部ＫＳとして引き出されている。結線部ＫＳには、図示しないフレキシブルケーブルなどが取り付けられ、信号処理回路と接続される。なお、配線電極３０ａ〜ｄまたは３１ａ〜ｄの全てまたはその一部をそれぞれ「配線電極３０」「配線電極３１」と記載することがある。
【００２９】
図３において、配線電極３０、３１は、それぞれ、ガラス基板１１の表面にナノ銀ペーストの印刷によって形成された電極基部３０１、３１１と、電極基部３１１の上にハイブリッドナノ銀ペースト（大粒微細粒径混合の銀ペースト）の印刷によって形成された電極本体３０２、３１２とからなる。バス電極２５および平板電極２２は、それぞれの接続部分ＳＢから電極基部３０１、３１１に繋がっている。
【００３０】
電極基部３０１、３１１は、厚さが例えば２〜３μｍ程度、幅が例えば２００μｍ程度である。電極本体３０２、３１２は、厚さが例えば２０μｍ程度、幅が例えば２００μｍ程度である。配線電極３０と配線電極３１との間隔は２００μｍ程度、配線電極３１とバス電極２５（圧電薄膜２１）との間隔は１５０μｍ程度である。
【００３１】
なお、電極基部３０１、３１１の寸法や間隔は上に述べた以外の値としてもよい。例えば、電極基部３０１、３１１および電極本体３０２、３１２の幅は１００〜２５０μｍ程度の範囲から、配線電極３０と配線電極３１との間隔は数十〜２５０μｍ程度の範囲から、配線電極３１とバス電極２５（圧電薄膜２１）との間隔は数十〜１５０μｍ程度の範囲から、それぞれ選択してもよい。
【００３２】
ところで、ナノ銀ペーストには、直径が数ｎｍ程度の微細粒径の銀粒子が用いられている。ハイブリッドナノ銀ペーストには、直径が数ｎｍ程度の微細粒径の銀粒子と直径が１〜２μｍ程度の大粒粒径の銀粒子とが混合されている。ナノ銀ペーストを用いた場合には、従来用いられている普通の銀ペースト（直径が１〜２μｍ程度の大粒粒径の銀粒子が用いられている）を用いた場合と比べて、抵抗率を１０分の１程度に低減することができ、且つ、膜厚が１μｍ程度の薄いものでも形成することができる。ハイブリッドナノ銀ペーストを用いた場合には、従来の普通の銀ペーストを用いた場合と比べて、抵抗率を同じく１０分の１程度に低減することができる。これら、ナノ銀ペーストおよびハイブリッドナノ銀ペーストのいずれも、多重印刷が可能であるから、厚膜化することが可能である。その場合に、ハイブリッドナノ銀ペーストであれば、少ない印刷回数で容易に厚膜化することが可能である。例えば、上に述べた２０μｍ程度の厚さであればハイブリッドナノ銀ペーストを１回印刷することによって形成することが可能である。なお、ナノ銀ペーストおよびハイブリッドナノ銀ペーストは、いずれも市販されておりそれ自体は公知である。
【００３３】
厚膜の電極本体３０２、３１２が存在することによって、配線電極３０、３１の全体の抵抗値が小さくなる。電極基部３０１、３１１が存在することによって、印刷時にガラス基板１１ににじんで拡がってしまうことがなく、電極本体３０２、３１２との電気的および機械的な結合も良好である。これらの結果、少ない断面積で充分に低い抵抗値の配線電極３０、３１を形成することができる。
【００３４】
さて、本実施形態において、配線電極３０、３１と櫛形電極２３および平板電極２２との接続部分ＳＢは、次に説明する位置に設けられている。すなわち、図４によく示されるように、トランスデューサ２０をバス電極２５の長さ方向Ｍ１において２等分した場合の２つの領域ＥＡ，ＥＢのうちの一方の領域ＥＡに、バス電極２５と配線電極３０との接続部分ＳＢが設けられ、他方の領域ＥＢに、平板電極２２と配線電極３１との接続部分ＳＢが設けられている。
【００３５】
しかも、本実施形態においては、これら２つの接続部分ＳＢが、トランスデューサ２０の長さ、つまり２つの領域ＥＡ，ＥＢを合わせた領域の長さをほぼ３等分する位置にある。
【００３６】
励振用のトランスデューサ２０は、このような２つの接続部分ＳＢから励振電圧の給電を受ける。つまり、接続部分ＳＢは給電点である。トランスデューサ２０に給電した場合の電圧分布は次のとおりである。
【００３７】
図５において、トランスデューサ２０の励振領域の長さを約１２０ｍｍとして横軸にとり、上に述べた２つの接続部分ＳＢ（給電点１，２）から給電を行ったときの電圧強度を縦軸にとったときの電圧分布が曲線ＪＲ１で示されている。これによると、給電点１，２において電圧強度が最も低く、給電点１，２から離れるにしたがって高くなっている。しかし、全体的に大きなばらつきはなく、励振領域の全体にわたってほぼ一様な電圧分布となっている。
【００３８】
なお、図５には、給電を従来のように一方の端部（励振端１）から行った場合の電圧分布の例が曲線ＪＲｊで示されている。曲線ＪＲ１と曲線ＪＲｊとを比較すると、曲線ＪＲ１の方が曲線ＪＲｊよりも電圧強度のばらつき（振幅の変化）が小さく、電圧分布が一様になっていることが分かる。
【００３９】
通常、トランスデューサ２０に励振電圧を印加した場合に、励振電圧は、給電点から遠ざかるに連れて漸減する。しかし、終端において反射波が発生すると、終端に反射波による信号が印加された状態と等価となる。反射波による信号も、終端から遠ざかるに連れて漸減する。それらを合成すると、図５の曲線ＪＲｊで示すようになる。
【００４０】
ところで、図６に示すように、トランスデューサ２０の等価回路は分布定数回路で表すことができる。図５に示す電圧分布は、この等価回路を用いてシミュレーションした結果に基づくものである。等価回路には、図１に示されていないマッチング回路の部分、および配線電極３０，３１による引き回しの部分も含まれている。トランスデューサ２０の部分は、複数の単位ユニットの結合によって構成される。各単位ユニットは、励振領域を例えば２０００等分して得られるものである。
【００４１】
各単位ユニットは、平板電極２２およびバス電極２５の抵抗Ｒ１、櫛形電極２３および平板電極２２のインダクタンスＬ１、櫛形電極２３と平板電極２２との間のキャパシタンスＣ２、および櫛電極指２４の抵抗Ｒ２によって表される。これらの定数は例えば、Ｒ１＝７．５ｍΩ、Ｌ１＝７１．４ｐＨ、Ｃ２＝０．９６ｐＦ、Ｒ２＝７２ｋΩである。
【００４２】
上に述べたように、第１の実施形態のタッチパネル装置１によると、トランスデューサ２０への給電点を、励振領域の端部ではなく、励振領域の途中とし、しかも平板電極２２とバス電極２５とでその接続部分ＳＢの位置を互いに異ならせ、端部からの距離を異ならせることによって、終端における反射の効果を低減させることができる。これによって、励振領域において励振電圧が大きくばらつくことがなく、励振領域の全体にわたってほぼ一様な電圧分布を得ることができる。その結果、終端抵抗を用いることなく、終端での反射波の影響を抑え、表面弾性波の励振強度のばらつきを低減することができる。
【００４３】
また、受信用のトランスデューサ２０においても、終端抵抗を用いることなく、終端での反射波の影響を抑え、受信領域における受信信号のばらつきを抑えることができる。
【００４４】
表面弾性波の励振強度のばらつきを低減し、且つ受信領域における受信信号のばらつきを抑えることによって、受信信号からそのレベルが減衰した位置に基づいて接触位置を検出する際に、その検出精度が向上する。つまり、受信領域における受信信号のばらつきが少なくなることによって、その間に生じるレベルの変化の検出が容易となる。また、受信信号をＡ／Ｄ変換するに当たって、同じビット数のＡ／Ｄ変換器を用いた場合に変換精度が向上する。その結果、指やペンがタッチ領域ＴＥに接触したことを高精度で検出することができる。
〔第２の実施形態〕
上に述べた第１の実施形態では、トランスデューサ２０の平板電極２２および櫛形電極２３への給電点はそれぞれ１ヵ所であった。次に、平板電極２２および櫛形電極２３に対してそれぞれ２ヵ所から給電を行う場合について説明する。
【００４５】
図８は本発明の第２の実施形態のタッチパネル装置１Ｂの正面図、図９は接続部分ＳＢと配線電極３０、３１との接続の変形例を示す図であるである。図８において、基本的な構成は図１に示す第１の実施形態のタッチパネル装置１と同じであるので、それらの相違点のみについて説明する。
【００４６】
図８に示すタッチパネル装置１Ｂでは、各トランスデューサ２０について、櫛形電極２３および平板電極２２と配線電極３０、３１との接続部分ＳＢが、それぞれ２ヵ所設けられている。それら接続部分ＳＢは次に説明する位置に設けられている。すなわち、図４に示す２つの領域ＥＡ，ＥＢのうちの一方の領域ＥＡに、バス電極２５と配線電極３０との１つの接続部分ＳＢおよび平板電極２２と配線電極３１との接続部分ＳＢが設けられ、他方の領域ＥＢに、平板電極２２と配線電極３１との他の１つの接続部分ＳＢおよびバス電極２５と配線電極３０との他の１つの接続部分ＳＢが設けられている。しかも、これらの接続部分ＳＢは、トランスデューサ２０の長さをほぼ３等分する位置に設けられている。
【００４７】
第２の実施形態の給電方法によった場合には、トランスデューサ２０の電圧分布のばらつきがより少なくなるように改善され、励振領域の全体にわたってより一様な電圧分布となる。
【００４８】
第２の実施形態では平板電極２２および櫛形電極２３に対するそれぞれの接続部分ＳＢを互いに近接位置に設けたが、互いにずれるように、例えば、合計４つの接続部分ＳＢによって励振領域を５等分するような位置に接続部分ＳＢを設けてもよい。平板電極２２および櫛形電極２３に対する接続部分ＳＢをそれぞれ３ヵ所以上設けてもよい。
【００４９】
また、バス電極２５と配線電極３０との間の２つの接続部分ＳＢ、および平板電極２２と配線電極３１との２つの接続部分ＳＢのそれぞれについて、２つの接続部分ＳＢに対する電気的なバランスが得られるように、図９に示すように、２つの接続部分ＳＢを互いに接続電極３３により接続し、接続電極３３の中央部に対して配線電極３０または３１を接続してもよい。
〔第３の実施形態〕
上に述べた第１の実施形態では、トランスデューサ２０の平板電極２２とバス電極２５とについて、使用する材料や断面積などが互いに異なるため、それぞれの単位長当たりの抵抗値が相違する。第３の実施形態では、使用する材料や断面積などを調整することによって、それぞれの単位長当たりの抵抗値を等しくする。
【００５０】
図１０は本発明の第３の実施形態のタッチパネル装置１Ｃの正面図である。図１０において、基本的な構成は図１に示す第１の実施形態のタッチパネル装置１と同じであるので、それらの相違点のみについて説明する。
【００５１】
図１０において、トランスデューサ２０の平板電極２２Ｃおよびバス電極２５Ｃは、ともに同じアルミニウムからなる。つまり材料の抵抗率は互いに同一である。平板電極２２Ｃは、厚さが０．４μｍ程度、幅が１ｍｍ程度である。バス電極２５Ｃは、厚さが０．８μｍ程度、幅が０．５ｍｍ程度である。つまり、平板電極２２Ｃおよびバス電極２５Ｃは、断面積が互いに同一である。したがって、平板電極２２Ｃとバス電極２５Ｃとは、単位長当たりの抵抗値が等しい。
【００５２】
このように、使用する材料および断面積を旨く選定することによって単位長当たりの抵抗値を等しくすることができる。これによって、トランスデューサの励振領域における電圧分布のばらつきをより少なくし、励振領域の全体にわたってより一様な電圧分布を得ることが可能となる。
【００５３】
なお、平板電極２２Ｃとバス電極２５Ｃとで使用する材料が異なる場合には、それぞれの材料の抵抗率に応じて、膜厚および電極幅を選定すればよい。第３の実施形態の内容は、第１または第２の実施形態のいずれに対しても適用することができる。
【００５４】
上に述べた各実施形態では、平板電極２２，２２Ｃが圧電薄膜２１，２１Ｃの下側に、櫛形電極２３，２３Ｃが圧電薄膜２１，２１Ｃの上側に、それぞれ設けられているが、これらの位置関係が逆であってもよい。各トランスデューサ２０ａ〜ｄにおける接続部分ＳＢから結線部ＫＳまでの電気的な長さについては特に考慮が払われていないが、それらが互いに等しくなるよう、配線電極３０ａ〜ｄ、３１ａ〜ｄおよび結線部ＫＳを旨く配置すればなおよい。
【００５５】
また、上に述べた各実施形態では、圧電薄膜２１を平板電極２２と櫛形電極２３で挟み込んだ構造の所謂ＳＰＴ構造のトランスデューサ２０を例にとって説明したが、他の構造、例えば対向電極構造のトランスデューサについても適用することができる。対向電極構造については、上に述べた特許文献１の図２３に示されているのでこれを参照することができる。この場合に、ガラス基板１１と圧電薄膜２１との間または圧電薄膜２１の上のいずれに対向電極構造を形成してもよい。圧電薄膜２１を酸化亜鉛ではなく窒化アルミ、その他の物質を用いて形成してもよい。圧電薄膜２１に代えて、薄板状のセラミックス素子を用いてもよい。
【００５６】
上に述べた各実施形態において、トランスデューサ２０およびタッチパネル装置１，１Ｂ，１Ｃの全体または各部の構造、形状、寸法、個数、材質、形成方法などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、または携帯情報端末装置などの入力装置として利用される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施形態のタッチパネル装置の正面図である。
【図２】タッチパネル装置の一部を拡大して示す図である。
【図３】トランスデューサの部分を拡大して示す断面図である。
【図４】接続部分の位置を説明する図である。
【図５】トランスデューサの電圧分布の例を示す図である。
【図６】トランスデューサの等価回路を示す図である。
【図７】励振信号と受信信号の波形の例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態のタッチパネル装置の正面図である。
【図９】接続部分と配線電極との接続の変形例を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態のタッチパネル装置の正面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１，１Ｂ，１Ｃ タッチパネル装置
１１ ガラス基板（基板）
２０ トランスデューサ
２１，２１Ｃ 圧電薄膜（圧電体）
２２，２２Ｃ 平板電極（電極）
２３，２３Ｃ 櫛形電極（電極）
２４，２４Ｃ 櫛電極指
２５，２５Ｃ バス電極
３０，３１ 配線電極
ＴＥ タッチ領域
ＳＢ 接続部分
ＥＡ，ＥＢ 領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の接触による表面弾性波の減衰位置を検知して物体の接触位置を検出するタッチパネル装置に関し、例えばパーソナルコンピュータや携帯情報端末などの入力装置として使用される。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータやモバイルコンピュータまたは携帯情報端末装置（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの入力装置として、表示装置の表示面上に指やペンを接触することにより情報の入力を行うタッチパネル装置がしばしば用いられる。
【０００３】
そのようなタッチパネル装置として、抵抗膜を用いたものと表面弾性波（ＳＡＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）を利用したものとがある。抵抗膜方式のものは、タッチ領域に複数の層の抵抗膜が形成されるため、これにより光が錯乱して透過率が低い。表面弾性波方式のタッチパネル装置は、表面弾性波を励振しまたは受信するトランスデューサをタッチ領域の左右上下に配置し、タッチ領域に指等が接触したときにその接触位置を表面弾性波の減衰位置に基づいて検出する。表面弾性波方式のものは、抵抗膜のような層がタッチ領域に存在しないので透過率が高く、表示面の視認性が優れ、傷に対して強いという利点がある。
【０００４】
表面弾性波方式のタッチパネル装置として、圧電薄膜を櫛形電極と平板電極とで挟み込むことによって１つの面に１つの電極のみを配置する電極構造のトランスデューサ（ＳＰＴ：Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈａｓｅ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を用い、且つ、くの字形の櫛形電極を連続して配置するシェブロン形電極構成としたタッチパネル装置を、本出願人は先に提案した（特許文献１）。
【０００５】
そのタッチパネル装置は、矩形状の透明な基板の上縁部および下縁部に励振用のトランスデューサが、左縁部および右縁部に受信用のトランスデューサが、それぞれ合計４つ配置されて構成される。４つのトランスデューサで囲まれた部分がタッチ領域である。各トランスデューサは、上に述べたＳＰＴ電極構造であり、シェブロン形電極構成となっている。
【０００６】
それぞれのトランスデューサは、長さ方向の一端部において、配線電極と櫛形電極および平板電極との接続部分が近接して設けられている。この接続部分に対して配線電極から供給される励振電圧が印加され、これによって信号給電が行われ、また接続部分から配線電極に受信信号が取り出され、これによって信号取出しが行われる。各配線電極の他端は基板の一箇所に結線部として引き出されており、結線部に取り付けられるフレキシブルケーブルなどによって信号処理回路に接続される。
【０００７】
上下に配置されたトランスデューサに励振電圧を印加して表面弾性波を発生させ、発生した表面弾性波を基板によって対角線の方向に沿って伝播させ、左右に配置されたトランスデューサで受信する。タッチ領域の１ヵ所に指やペンなどを接触させると、接触した部分の表面弾性波が減衰する。したがって、受信信号のレベルが減衰した位置に基づいて信号処理を行うことにより、その接触位置を検出することができる。
【特許文献１】特開２００４−１７１２１３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
表面弾性波を利用したタッチパネル装置においては、表面弾性波の励振強度がタッチ領域内で一様であることが望まれる。ところが、トランスデューサに対して接続部分から励振電圧を印加した場合に、接続部分とは反対側の端部において信号の反射が起こる。つまり、励振電圧である信号波が電極の終端で反射し、その反射波が信号波と重なる。そのため、信号波および反射波それぞれの遅延によってトランスデューサの長さ方向に強度分布が生じる。これに起因して、タッチ領域内において表面弾性波の励振強度にかなり大きなばらつきが生じる。
【０００９】
この問題を解決するためには、理論的には上の特許文献１に記載されているように終端に終端抵抗を挿入すればよい。しかし、トランスデューサの製造プロセスの複雑化やコストの面から、終端抵抗を追加することはできるだけ避けたいところである。
【００１０】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、終端抵抗を用いない場合でも終端での反射波の影響を抑え、表面弾性波の励振強度のばらつきを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るタッチパネル装置は、透明な基板の中央部にタッチ領域が設けられ、膜状の圧電体と２つの電極を有して表面弾性波を励振しまたは受信するトランスデューサが前記タッチ領域の周辺部に配置されているタッチパネル装置であって、励振用の前記トランスデューサは、前記２つの電極のうちの少なくとも１つの電極が、複数の櫛電極指と前記複数の櫛電極指のそれぞれの一端側に接続される直線状のバス電極とを有する櫛形電極であり、前記トランスデューサを前記バス電極の長さ方向において２等分した場合の２つの領域の一方の領域に、前記２つの電極のうちの１つの電極に対する少なくとも１つの接続部分が設けられ、他方の領域に、前記２つの電極のうちの他の１つの電極に対する少なくとも１つの接続部分が設けられてなる。
【００１２】
好ましくは、前記２つの電極のそれぞれに対する接続部分が２つずつ設けられ、前記２つの電極のそれぞれについて、その接続部分が前記一方の領域と前記他方の領域とに設けられてなる。
【００１３】
また、前記トランスデューサは、前記圧電体の一方の表面に形成された前記櫛形電極および前記圧電体の他方の表面において前記櫛形電極と対向するように形成された平板電極を有し、前記櫛形電極および前記平板電極のそれぞれ外方において前記櫛形電極または前記平板電極に平行な配線電極がそれぞれ設けられ、それぞれの前記配線電極が前記２つの接続部分において前記バス電極または前記平板電極に接続されてなる。
【００１４】
また、前記トランスデューサは、前記圧電体の一方の表面に形成された前記櫛形電極および前記圧電体の他方の表面において前記櫛形電極と対向するように形成された平板電極を有し、前記バス電極の単位長さ当たりの抵抗値と前記平板電極の単位長さ当たりの抵抗値が互いにほぼ等しく形成される。
【００１５】
また、前記一方の領域に設けられた接続部分および前記他方の領域に設けられた接続部分が、前記トランスデューサの長さをほぼ３等分する位置にある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、終端抵抗を用いない場合でも終端での反射波の影響を抑え、表面弾性波の励振強度のばらつきを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
〔第１の実施形態〕
図１は本発明の第１の実施形態のタッチパネル装置１の正面図、図２はタッチパネル装置１の一部を拡大して示す図、図３はタッチパネル装置１のトランスデューサ２０の部分を拡大して示す断面図、図４は接続部分ＳＢの位置を説明する図、図５はトランスデューサ２０の電圧分布の例を示す図、図６はトランスデューサ２０の等価回路を示す図、図７は励振信号と受信信号のタイミングの例を示す図である。
【００１８】
図１において、タッチパネル装置１は、矩形状の透明なガラス基板１１の周辺部に４つのトランスデューサ２０ａ〜ｄが設けられ、さらにその外周に沿って配線電極３０ａ〜ｄ、３１ａ〜ｄが設けられることによって構成されている。タッチパネル装置１の中央部、つまりトランスデューサ２０ａ〜ｄで囲まれた矩形状の部分は、タッチ領域ＴＥとなっている。
【００１９】
上辺部および下辺部に設けられた２つのトランスデューサ２０ａ，ｂは励振用であり、左辺部および右辺部に設けられた２つのトランスデューサ２０ｃ，ｄは受信用である。励振用のトランスデューサ２０ａ，ｂに励振電圧（励振信号、図７参照）を印加して表面弾性波を発生させ、発生した表面弾性波をガラス基板１１によって対角線の方向に沿って伝播させ、受信用のトランスデューサ２０ｃ，ｄで受信する。
【００２０】
具体的には、上辺部のトランスデューサ２０ａからの表面弾性波は右下斜め方向（チャンネル１）および左下斜め方向（チャンネル２）に伝播されて右辺部および左辺部のトランスデューサ２０ｃ，ｄでそれぞれ受信され、下辺部のトランスデューサ２０ｂからの表面弾性波は右上斜め方向（チャンネル３）および左上斜め方向（チャンネル４）に伝播されて右辺部および左辺部のトランスデューサ２０ｃ，ｄでそれぞれ受信される。なお、励振用の２つのトランスデューサ２０ａ，ｂへの励振電圧の印加は、互いに時間をずらせて交互に行われる。
【００２１】
表面弾性波の伝播に要する時間はその距離に比例するので、表面弾性波が受信用のトランスデューサ２０ｃ，ｄに到達するのに、送信用のトランスデューサ２０ａ，ｂからそれぞれ遠い方の端部にいく程遅延する。したがって、受信用の各トランスデューサ２０ｃ，ｄでの受信信号は、表面弾性波が最初に到達したときから最後に到達するまでの間において若干減衰しながら持続する（図７参照）。タッチ領域ＴＥの１ヵ所に指やペンなどを接触させると、接触した部分の表面弾性波が減衰する。受信信号のレベルが減衰した位置に基づいて、接触位置を検出する。
【００２２】
なお、図７においては、励振信号および受信信号のタイミングのみを示しており、実際の信号の波形は示されていない。つまり、実際の励振信号は、周波数が２０ＭＨｚ程度の方形波が１０〜２０個程度連続するバースト波である。このバースト波による表面弾性波がレイリー波として伝わる。したがって、受信信号も、このバースト波による表面弾性波を位置に応じて遅延して受信することによって得られる波形となる。なお、このバースト波は、励振用の２つのトランスデューサ２０ａ，ｂに交互に印加されるように適当な周期で発生される。
【００２３】
トランスデューサ２０ａ〜ｄは、いずれも同じ構造である。したがって、トランスデューサの構造については、１つのトランスデューサ２０ａについてのみ説明する。本明細書および図面において、全てのトランスデューサ２０ａ〜ｄまたはその一部を「トランスデューサ２０」と記載することがある。
【００２４】
なお、図１においては、タッチ領域ＴＥに対してトランスデューサ２０および配線電極が拡大されて描かれている。実際の寸法は、例えば、ガラス基板１１の一辺の長さが数ｃｍ〜数十ｃｍ、厚さが１０分の数ｍｍ〜数ｍｍ、各トランスデューサ２０の幅が数ｍｍ程度である。つまり、ガラス基板１１の表面は、その周縁の僅かな部分を除いてほとんどがタッチ領域ＴＥである。また、図３においては、横方向よりも縦方向が大きく拡大されている。
【００２５】
図２および図３によく示されるように、トランスデューサ２０ａは、圧電薄膜２１を平板電極２２と櫛形電極２３で挟み込んだ構造（ＳＰＴ構造）となっている。櫛形電極２３は、平面視がくの字状の複数の櫛電極指２４，２４，２４…と、複数の櫛電極指２４のそれぞれの一端側に接続される直線状のバス電極２５とからなる。なお、平板電極２２は、櫛形電極２３の櫛電極指２４と圧電薄膜２１を介して対向する。
【００２６】
圧電薄膜２１は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなり、厚さが例えば２μｍ程度、幅が例えば２ｍｍ強程度である。平板電極２２は、例えばアルミニウムからなり、厚さが例えば０．４μｍ程度、幅が例えば２ｍｍ程度である。櫛形電極２３は、例えばナノ銀ペースト（微細粒径の銀ペースト）を印刷して焼成することにより形成される。櫛電極指２４は、厚さが例えば１〜１．５μｍ、幅が例えば６０μｍ程度、間隔が例えば９０μｍ程度、したがってピッチが例えば１５０μｍ程度である。バス電極２５は、厚さが例えば２．５μｍ程度、幅が例えば１５０μｍ程度である。
【００２７】
なお、圧電薄膜２１、平板電極２２、および櫛形電極２３の寸法は、上に述べた以外の値としてもよい。例えば、圧電薄膜２１の幅は例えば１〜３ｍｍ程度の範囲から、平板電極２２の厚さは例えば０．３〜０．４μｍ程度の範囲から、幅は例えば１〜２ｍｍ程度の範囲から、櫛電極指２４の厚さは例えば１〜２μｍ程度の範囲から、幅は例えば５０〜７５μｍ程度の範囲から、間隔は例えば７５〜１００μｍ程度の範囲から、バス電極２５の厚さは例えば２〜３μｍ程度の範囲から、幅は例えば１００〜２５０μｍ程度の範囲から、それぞれ選択してもよい。
【００２８】
各トランスデューサ２０ａ〜ｄの櫛形電極２３および平板電極２２は、それぞれ、接続部分ＳＢにおいて配線電極３０ａ〜ｄ、３１ａ〜ｄと接続されている。各配線電極３０ａ〜ｄ、３１ａ〜ｄは、トランスデューサ２０の外側の周囲に沿ってガラス基板１１上を引き回され、ガラス基板１１の図１における右下方の一箇所に結線部ＫＳとして引き出されている。結線部ＫＳには、図示しないフレキシブルケーブルなどが取り付けられ、信号処理回路と接続される。なお、配線電極３０ａ〜ｄまたは３１ａ〜ｄの全てまたはその一部をそれぞれ「配線電極３０」「配線電極３１」と記載することがある。
【００２９】
図３において、配線電極３０、３１は、それぞれ、ガラス基板１１の表面にナノ銀ペーストの印刷によって形成された電極基部３０１、３１１と、電極基部３１１の上にハイブリッドナノ銀ペースト（大粒微細粒径混合の銀ペースト）の印刷によって形成された電極本体３０２、３１２とからなる。バス電極２５および平板電極２２は、それぞれの接続部分ＳＢから電極基部３０１、３１１に繋がっている。
【００３０】
電極基部３０１、３１１は、厚さが例えば２〜３μｍ程度、幅が例えば２００μｍ程度である。電極本体３０２、３１２は、厚さが例えば２０μｍ程度、幅が例えば２００μｍ程度である。配線電極３０と配線電極３１との間隔は２００μｍ程度、配線電極３１とバス電極２５（圧電薄膜２１）との間隔は１５０μｍ程度である。
【００３１】
なお、電極基部３０１、３１１の寸法や間隔は上に述べた以外の値としてもよい。例えば、電極基部３０１、３１１および電極本体３０２、３１２の幅は１００〜２５０μｍ程度の範囲から、配線電極３０と配線電極３１との間隔は数十〜２５０μｍ程度の範囲から、配線電極３１とバス電極２５（圧電薄膜２１）との間隔は数十〜１５０μｍ程度の範囲から、それぞれ選択してもよい。
【００３２】
ところで、ナノ銀ペーストには、直径が数ｎｍ程度の微細粒径の銀粒子が用いられている。ハイブリッドナノ銀ペーストには、直径が数ｎｍ程度の微細粒径の銀粒子と直径が１〜２μｍ程度の大粒粒径の銀粒子とが混合されている。ナノ銀ペーストを用いた場合には、従来用いられている普通の銀ペースト（直径が１〜２μｍ程度の大粒粒径の銀粒子が用いられている）を用いた場合と比べて、抵抗率を１０分の１程度に低減することができ、且つ、膜厚が１μｍ程度の薄いものでも形成することができる。ハイブリッドナノ銀ペーストを用いた場合には、従来の普通の銀ペーストを用いた場合と比べて、抵抗率を同じく１０分の１程度に低減することができる。これら、ナノ銀ペーストおよびハイブリッドナノ銀ペーストのいずれも、多重印刷が可能であるから、厚膜化することが可能である。その場合に、ハイブリッドナノ銀ペーストであれば、少ない印刷回数で容易に厚膜化することが可能である。例えば、上に述べた２０μｍ程度の厚さであればハイブリッドナノ銀ペーストを１回印刷することによって形成することが可能である。なお、ナノ銀ペーストおよびハイブリッドナノ銀ペーストは、いずれも市販されておりそれ自体は公知である。
【００３３】
厚膜の電極本体３０２、３１２が存在することによって、配線電極３０、３１の全体の抵抗値が小さくなる。電極基部３０１、３１１が存在することによって、印刷時にガラス基板１１ににじんで拡がってしまうことがなく、電極本体３０２、３１２との電気的および機械的な結合も良好である。これらの結果、少ない断面積で充分に低い抵抗値の配線電極３０、３１を形成することができる。
【００３４】
さて、本実施形態において、配線電極３０、３１と櫛形電極２３および平板電極２２との接続部分ＳＢは、次に説明する位置に設けられている。すなわち、図４によく示されるように、トランスデューサ２０をバス電極２５の長さ方向Ｍ１において２等分した場合の２つの領域ＥＡ，ＥＢのうちの一方の領域ＥＡに、バス電極２５と配線電極３０との接続部分ＳＢが設けられ、他方の領域ＥＢに、平板電極２２と配線電極３１との接続部分ＳＢが設けられている。
【００３５】
しかも、本実施形態においては、これら２つの接続部分ＳＢが、トランスデューサ２０の長さ、つまり２つの領域ＥＡ，ＥＢを合わせた領域の長さをほぼ３等分する位置にある。
【００３６】
励振用のトランスデューサ２０は、このような２つの接続部分ＳＢから励振電圧の給電を受ける。つまり、接続部分ＳＢは給電点である。トランスデューサ２０に給電した場合の電圧分布は次のとおりである。
【００３７】
図５において、トランスデューサ２０の励振領域の長さを約１２０ｍｍとして横軸にとり、上に述べた２つの接続部分ＳＢ（給電点１，２）から給電を行ったときの電圧強度を縦軸にとったときの電圧分布が曲線ＪＲ１で示されている。これによると、給電点１，２において電圧強度が最も低く、給電点１，２から離れるにしたがって高くなっている。しかし、全体的に大きなばらつきはなく、励振領域の全体にわたってほぼ一様な電圧分布となっている。
【００３８】
なお、図５には、給電を従来のように一方の端部（励振端１）から行った場合の電圧分布の例が曲線ＪＲｊで示されている。曲線ＪＲ１と曲線ＪＲｊとを比較すると、曲線ＪＲ１の方が曲線ＪＲｊよりも電圧強度のばらつき（振幅の変化）が小さく、電圧分布が一様になっていることが分かる。
【００３９】
通常、トランスデューサ２０に励振電圧を印加した場合に、励振電圧は、給電点から遠ざかるに連れて漸減する。しかし、終端において反射波が発生すると、終端に反射波による信号が印加された状態と等価となる。反射波による信号も、終端から遠ざかるに連れて漸減する。それらを合成すると、図５の曲線ＪＲｊで示すようになる。
【００４０】
ところで、図６に示すように、トランスデューサ２０の等価回路は分布定数回路で表すことができる。図５に示す電圧分布は、この等価回路を用いてシミュレーションした結果に基づくものである。等価回路には、図１に示されていないマッチング回路の部分、および配線電極３０，３１による引き回しの部分も含まれている。トランスデューサ２０の部分は、複数の単位ユニットの結合によって構成される。各単位ユニットは、励振領域を例えば２０００等分して得られるものである。
【００４１】
各単位ユニットは、平板電極２２およびバス電極２５の抵抗Ｒ１、櫛形電極２３および平板電極２２のインダクタンスＬ１、櫛形電極２３と平板電極２２との間のキャパシタンスＣ２、および櫛電極指２４の抵抗Ｒ２によって表される。これらの定数は例えば、Ｒ１＝７．５ｍΩ、Ｌ１＝７１．４ｐＨ、Ｃ２＝０．９６ｐＦ、Ｒ２＝７２ｋΩである。
【００４２】
上に述べたように、第１の実施形態のタッチパネル装置１によると、トランスデューサ２０への給電点を、励振領域の端部ではなく、励振領域の途中とし、しかも平板電極２２とバス電極２５とでその接続部分ＳＢの位置を互いに異ならせ、端部からの距離を異ならせることによって、終端における反射の効果を低減させることができる。これによって、励振領域において励振電圧が大きくばらつくことがなく、励振領域の全体にわたってほぼ一様な電圧分布を得ることができる。その結果、終端抵抗を用いることなく、終端での反射波の影響を抑え、表面弾性波の励振強度のばらつきを低減することができる。
【００４３】
また、受信用のトランスデューサ２０においても、終端抵抗を用いることなく、終端での反射波の影響を抑え、受信領域における受信信号のばらつきを抑えることができる。
【００４４】
表面弾性波の励振強度のばらつきを低減し、且つ受信領域における受信信号のばらつきを抑えることによって、受信信号からそのレベルが減衰した位置に基づいて接触位置を検出する際に、その検出精度が向上する。つまり、受信領域における受信信号のばらつきが少なくなることによって、その間に生じるレベルの変化の検出が容易となる。また、受信信号をＡ／Ｄ変換するに当たって、同じビット数のＡ／Ｄ変換器を用いた場合に変換精度が向上する。その結果、指やペンがタッチ領域ＴＥに接触したことを高精度で検出することができる。
〔第２の実施形態〕
上に述べた第１の実施形態では、トランスデューサ２０の平板電極２２および櫛形電極２３への給電点はそれぞれ１ヵ所であった。次に、平板電極２２および櫛形電極２３に対してそれぞれ２ヵ所から給電を行う場合について説明する。
【００４５】
図８は本発明の第２の実施形態のタッチパネル装置１Ｂの正面図、図９は接続部分ＳＢと配線電極３０、３１との接続の変形例を示す図であるである。図８において、基本的な構成は図１に示す第１の実施形態のタッチパネル装置１と同じであるので、それらの相違点のみについて説明する。
【００４６】
図８に示すタッチパネル装置１Ｂでは、各トランスデューサ２０について、櫛形電極２３および平板電極２２と配線電極３０、３１との接続部分ＳＢが、それぞれ２ヵ所設けられている。それら接続部分ＳＢは次に説明する位置に設けられている。すなわち、図４に示す２つの領域ＥＡ，ＥＢのうちの一方の領域ＥＡに、バス電極２５と配線電極３０との１つの接続部分ＳＢおよび平板電極２２と配線電極３１との接続部分ＳＢが設けられ、他方の領域ＥＢに、平板電極２２と配線電極３１との他の１つの接続部分ＳＢおよびバス電極２５と配線電極３０との他の１つの接続部分ＳＢが設けられている。しかも、これらの接続部分ＳＢは、トランスデューサ２０の長さをほぼ３等分する位置に設けられている。
【００４７】
第２の実施形態の給電方法によった場合には、トランスデューサ２０の電圧分布のばらつきがより少なくなるように改善され、励振領域の全体にわたってより一様な電圧分布となる。
【００４８】
第２の実施形態では平板電極２２および櫛形電極２３に対するそれぞれの接続部分ＳＢを互いに近接位置に設けたが、互いにずれるように、例えば、合計４つの接続部分ＳＢによって励振領域を５等分するような位置に接続部分ＳＢを設けてもよい。平板電極２２および櫛形電極２３に対する接続部分ＳＢをそれぞれ３ヵ所以上設けてもよい。
【００４９】
また、バス電極２５と配線電極３０との間の２つの接続部分ＳＢ、および平板電極２２と配線電極３１との２つの接続部分ＳＢのそれぞれについて、２つの接続部分ＳＢに対する電気的なバランスが得られるように、図９に示すように、２つの接続部分ＳＢを互いに接続電極３３により接続し、接続電極３３の中央部に対して配線電極３０または３１を接続してもよい。
〔第３の実施形態〕
上に述べた第１の実施形態では、トランスデューサ２０の平板電極２２とバス電極２５とについて、使用する材料や断面積などが互いに異なるため、それぞれの単位長当たりの抵抗値が相違する。第３の実施形態では、使用する材料や断面積などを調整することによって、それぞれの単位長当たりの抵抗値を等しくする。
【００５０】
図１０は本発明の第３の実施形態のタッチパネル装置１Ｃの正面図である。図１０において、基本的な構成は図１に示す第１の実施形態のタッチパネル装置１と同じであるので、それらの相違点のみについて説明する。
【００５１】
図１０において、トランスデューサ２０の平板電極２２Ｃおよびバス電極２５Ｃは、ともに同じアルミニウムからなる。つまり材料の抵抗率は互いに同一である。平板電極２２Ｃは、厚さが０．４μｍ程度、幅が１ｍｍ程度である。バス電極２５Ｃは、厚さが０．８μｍ程度、幅が０．５ｍｍ程度である。つまり、平板電極２２Ｃおよびバス電極２５Ｃは、断面積が互いに同一である。したがって、平板電極２２Ｃとバス電極２５Ｃとは、単位長当たりの抵抗値が等しい。
【００５２】
このように、使用する材料および断面積を旨く選定することによって単位長当たりの抵抗値を等しくすることができる。これによって、トランスデューサの励振領域における電圧分布のばらつきをより少なくし、励振領域の全体にわたってより一様な電圧分布を得ることが可能となる。
【００５３】
なお、平板電極２２Ｃとバス電極２５Ｃとで使用する材料が異なる場合には、それぞれの材料の抵抗率に応じて、膜厚および電極幅を選定すればよい。第３の実施形態の内容は、第１または第２の実施形態のいずれに対しても適用することができる。
【００５４】
上に述べた各実施形態では、平板電極２２，２２Ｃが圧電薄膜２１，２１Ｃの下側に、櫛形電極２３，２３Ｃが圧電薄膜２１，２１Ｃの上側に、それぞれ設けられているが、これらの位置関係が逆であってもよい。各トランスデューサ２０ａ〜ｄにおける接続部分ＳＢから結線部ＫＳまでの電気的な長さについては特に考慮が払われていないが、それらが互いに等しくなるよう、配線電極３０ａ〜ｄ、３１ａ〜ｄおよび結線部ＫＳを旨く配置すればなおよい。
【００５５】
また、上に述べた各実施形態では、圧電薄膜２１を平板電極２２と櫛形電極２３で挟み込んだ構造の所謂ＳＰＴ構造のトランスデューサ２０を例にとって説明したが、他の構造、例えば対向電極構造のトランスデューサについても適用することができる。対向電極構造については、上に述べた特許文献１の図２３に示されているのでこれを参照することができる。この場合に、ガラス基板１１と圧電薄膜２１との間または圧電薄膜２１の上のいずれに対向電極構造を形成してもよい。圧電薄膜２１を酸化亜鉛ではなく窒化アルミ、その他の物質を用いて形成してもよい。圧電薄膜２１に代えて、薄板状のセラミックス素子を用いてもよい。
【００５６】
上に述べた各実施形態において、トランスデューサ２０およびタッチパネル装置１，１Ｂ，１Ｃの全体または各部の構造、形状、寸法、個数、材質、形成方法などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、または携帯情報端末装置などの入力装置として利用される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施形態のタッチパネル装置の正面図である。
【図２】タッチパネル装置の一部を拡大して示す図である。
【図３】トランスデューサの部分を拡大して示す断面図である。
【図４】接続部分の位置を説明する図である。
【図５】トランスデューサの電圧分布の例を示す図である。
【図６】トランスデューサの等価回路を示す図である。
【図７】励振信号と受信信号の波形の例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態のタッチパネル装置の正面図である。
【図９】接続部分と配線電極との接続の変形例を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態のタッチパネル装置の正面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１，１Ｂ，１Ｃ タッチパネル装置
１１ ガラス基板（基板）
２０ トランスデューサ
２１，２１Ｃ 圧電薄膜（圧電体）
２２，２２Ｃ 平板電極（電極）
２３，２３Ｃ 櫛形電極（電極）
２４，２４Ｃ 櫛電極指
２５，２５Ｃ バス電極
３０，３１ 配線電極
ＴＥ タッチ領域
ＳＢ 接続部分
ＥＡ，ＥＢ 領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な基板の中央部にタッチ領域が設けられ、膜状の圧電体と２つの電極を有して表面弾性波を励振しまたは受信するトランスデューサが前記タッチ領域の周辺部に配置されているタッチパネル装置であって、
励振用の前記トランスデューサは、前記２つの電極のうちの少なくとも１つの電極が、複数の櫛電極指と前記複数の櫛電極指のそれぞれの一端側に接続される直線状のバス電極とを有する櫛形電極であり、
前記トランスデューサを前記バス電極の長さ方向において２等分した場合の２つの領域の一方の領域に、前記２つの電極のうちの１つの電極に対する少なくとも１つの接続部分が設けられ、他方の領域に、前記２つの電極のうちの他の１つの電極に対する少なくとも１つの接続部分が設けられてなる、
ことを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
前記２つの電極のそれぞれに対する接続部分が２つずつ設けられ、前記２つの電極のそれぞれについて、その接続部分が前記一方の領域と前記他方の領域とに設けられてなる、
請求項１記載のタッチパネル装置。
【請求項３】
前記トランスデューサは、前記圧電体の一方の表面に形成された前記櫛形電極および前記圧電体の他方の表面において前記櫛形電極と対向するように形成された平板電極を有し、
前記櫛形電極および前記平板電極のそれぞれ外方において前記櫛形電極または前記平板電極に平行な配線電極がそれぞれ設けられ、
それぞれの前記配線電極が前記２つの接続部分において前記バス電極または前記平板電極に接続されてなる、
請求項１または２記載のタッチパネル装置。
【請求項４】
前記トランスデューサは、前記圧電体の一方の表面に形成された前記櫛形電極および前記圧電体の他方の表面において前記櫛形電極と対向するように形成された平板電極を有し、
前記バス電極の単位長さ当たりの抵抗値と前記平板電極の単位長さ当たりの抵抗値が互いにほぼ等しく形成されている、
請求項１ないし３のいずれかに記載のタッチパネル装置。
【請求項５】
前記一方の領域に設けられた接続部分および前記他方の領域に設けられた接続部分が、前記トランスデューサの長さをほぼ３等分する位置にある、
請求項１ないし４のいずれかに記載のタッチパネル装置。
【請求項１】
透明な基板の中央部にタッチ領域が設けられ、膜状の圧電体と２つの電極を有して表面弾性波を励振しまたは受信するトランスデューサが前記タッチ領域の周辺部に配置されているタッチパネル装置であって、
励振用の前記トランスデューサは、前記２つの電極のうちの少なくとも１つの電極が、複数の櫛電極指と前記複数の櫛電極指のそれぞれの一端側に接続される直線状のバス電極とを有する櫛形電極であり、
前記トランスデューサを前記バス電極の長さ方向において２等分した場合の２つの領域の一方の領域に、前記２つの電極のうちの１つの電極に対する少なくとも１つの接続部分が設けられ、他方の領域に、前記２つの電極のうちの他の１つの電極に対する少なくとも１つの接続部分が設けられてなる、
ことを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
前記２つの電極のそれぞれに対する接続部分が２つずつ設けられ、前記２つの電極のそれぞれについて、その接続部分が前記一方の領域と前記他方の領域とに設けられてなる、
請求項１記載のタッチパネル装置。
【請求項３】
前記トランスデューサは、前記圧電体の一方の表面に形成された前記櫛形電極および前記圧電体の他方の表面において前記櫛形電極と対向するように形成された平板電極を有し、
前記櫛形電極および前記平板電極のそれぞれ外方において前記櫛形電極または前記平板電極に平行な配線電極がそれぞれ設けられ、
それぞれの前記配線電極が前記２つの接続部分において前記バス電極または前記平板電極に接続されてなる、
請求項１または２記載のタッチパネル装置。
【請求項４】
前記トランスデューサは、前記圧電体の一方の表面に形成された前記櫛形電極および前記圧電体の他方の表面において前記櫛形電極と対向するように形成された平板電極を有し、
前記バス電極の単位長さ当たりの抵抗値と前記平板電極の単位長さ当たりの抵抗値が互いにほぼ等しく形成されている、
請求項１ないし３のいずれかに記載のタッチパネル装置。
【請求項５】
前記一方の領域に設けられた接続部分および前記他方の領域に設けられた接続部分が、前記トランスデューサの長さをほぼ３等分する位置にある、
請求項１ないし４のいずれかに記載のタッチパネル装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−５９１６８（Ｐ２００６−５９１６８Ａ）
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４１０６４（Ｐ２００４−２４１０６４）
【出願日】平成１６年８月２０日（２００４．８．２０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２０日（２００４．８．２０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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