JP2007065799A - Touch panel device - Google Patents

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Tsukasa Funasaka
司 舩坂
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a touch panel device whose detecting sensitivity for detecting the contact of an object is high. <P>SOLUTION: The touch panel device 1 shown by figure 1 is provided with a substrate 2; a transmission part 3X and a transmission part 3Y for generating an acoustic surface wave; a reception part 4X and a reception part 4Y for receiving the acoustic surface wave and a reflector 5X and a reflector 5Y for reflecting the acoustic surface wave. The reflector 5X for reflecting an acoustic surface wave generated from the transmission part 3X to the second side faced to the first side is installed along the first side among four sides of the substrate 2 and the reception part 4X for receiving the acoustic surface wave reflected by the reflector 5X is installed along the second side. Also, the reflector 5Y for reflecting the surface acoustic wave generated by the transmission part 3Y to the fourth side faced to the third side is installed along the third side adjacent to the first side of the substrate 2. The reception part 4Y for receiving the surface acoustic wave reflected by the reflector 5Y is installed along the fourth side. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、タッチパネル装置に関する。   The present invention relates to a touch panel device.

例えば、電子機器の液晶ディスプレイ等の表示装置に装着され、表示内容に応じて指先またはその他の物体をタッチパネル表面に接触させることにより、接触位置を特定して電子機器の各種操作、入力等を行うタッチパネル装置が知られている。
タッチパネル装置の駆動方法には多種の方法が提案されているが、そのうちの1つとして、弾性表面波方式のタッチパネル装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
For example, it is mounted on a display device such as a liquid crystal display of an electronic device, and by touching the surface of the touch panel with a fingertip or other object according to the display content, the contact position is specified and various operations and input of the electronic device are performed. A touch panel device is known.
Various methods have been proposed for driving the touch panel device, and as one of them, a surface acoustic wave type touch panel device has been proposed (for example, see Patent Document 1).

弾性表面波方式のタッチパネル装置は、基板上に弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave)を励振させた状態で、この基板上を指先や物体等で接触(タッチ)することによって生じる弾性表面波の強度変化を検出して、タッチ位置を検出する機能を有するものである。
このタッチパネル装置は、基板上に、この基板のX方向のタッチ位置を検出するための第1の弾性表面波を発生するX方向送信部と、X方向とほぼ直交するY方向のタッチ位置を検出するための第2の弾性表面波を発生するY方向送信部と、第1の弾性表面波を受信するX方向受信部と、第2の弾性表面波を受信するY方向受信部とが、それぞれ設けられている。
A surface acoustic wave type touch panel device is a surface acoustic wave (SAW: Surface Acoustic Wave) excited on a substrate, and the surface acoustic wave generated by contacting (touching) the substrate with a fingertip or an object. It has a function of detecting a touch position by detecting a change in intensity.
The touch panel device detects an X-direction transmission unit that generates a first surface acoustic wave for detecting the X-direction touch position on the substrate, and a Y-direction touch position substantially orthogonal to the X direction. A Y-direction transmitter for generating a second surface acoustic wave, an X-direction receiver for receiving the first surface acoustic wave, and a Y-direction receiver for receiving the second surface acoustic wave, respectively. Is provided.

そして、この基板の上面がタッチ面となり、指先等の接触によって第1の弾性表面波および第2の弾性表面波に減衰、すなわち強度変化が生じる。この強度変化をX方向受信部およびY方向受信部で受信して位置情報に変換することにより、指先等の接触位置を特定することができる。
このようなタッチパネル装置では、第1の弾性表面波と第2の弾性表面波とを、それぞれ反射させる反射器を備えている。この反射器は、弾性表面波の伝播方向を、それぞれ2回ずつ、ほぼ直角に変更するよう構成されている。すなわち、第1の弾性表面波および第2の弾性表面波の伝搬方向は、最終的には180°変更されることとなる。
ところが、主に2回目の反射において、弾性表面波の一部が反射器を透過して、弾性表面波が基板の外部に漏れ出てしまい、X方向受信部およびY方向受信部が受信する弾性表面波が減衰するという問題がある。その結果、物体等の接触に伴う弾性表面波の強度変化の検出感度が低下し、タッチ位置の特定が困難になるおそれがある。
The upper surface of the substrate becomes the touch surface, and the first surface acoustic wave and the second surface acoustic wave are attenuated, that is, the intensity is changed by the contact of the fingertip or the like. By receiving this intensity change by the X direction receiving unit and the Y direction receiving unit and converting it into position information, the contact position of the fingertip or the like can be specified.
Such a touch panel device includes a reflector that reflects the first surface acoustic wave and the second surface acoustic wave, respectively. This reflector is configured to change the propagation direction of the surface acoustic wave to a substantially right angle twice. That is, the propagation directions of the first surface acoustic wave and the second surface acoustic wave are finally changed by 180 °.
However, mainly in the second reflection, part of the surface acoustic wave is transmitted through the reflector and the surface acoustic wave leaks out of the substrate, and the X direction receiving unit and the Y direction receiving unit receive the elasticity. There is a problem that surface waves are attenuated. As a result, the detection sensitivity of the change in the intensity of the surface acoustic wave due to contact with an object or the like is lowered, and it may be difficult to specify the touch position.

特開昭61−239322号公報JP-A 61-239322

本発明の目的は、物体の接触を検出する検出感度が高いタッチパネル装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a touch panel device having high detection sensitivity for detecting contact of an object.

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のタッチパネル装置は、タッチ面を有し、該タッチ面に接触する物体のタッチ位置を検出するタッチパネル装置であって、
長方形または正方形をなし、第1の弾性表面波および第2の弾性表面波を伝播する基板と、
該基板の4つの辺のうちの第1の辺の一端部に設けられ、前記第1の辺の他端部に向けて前記第1の弾性表面波を発生させる第1の送信部と、
前記第1の辺に沿って設けられ、前記第1の送信部から発生した前記第1の弾性表面波を、前記第1の辺と対向する第2の辺に向けて反射させる第1の反射器と、
前記第2の辺に沿って設けられ、前記第1の弾性表面波を受信する第1の受信部と、
前記第1の辺に隣接する第3の辺の一端部に設けられ、前記第3の辺の他端部に向けて前記第2の弾性表面波を発生させる第2の送信部と、
前記第3の辺に沿って設けられ、前記第2の送信部から発生した前記第2の弾性表面波を、前記第3の辺と対向する第4の辺に向けて反射させる第2の反射器と、
前記第4の辺に沿って設けられ、前記第2の弾性表面波を受信する第2の受信部と、
前記第1の送信部および前記第2の送信部に、これらを動作させる高周波電圧を印加する電力供給部と、
前記第1の受信部が受信した前記第1の弾性表面波の強度の経時変化と前記第2の受信部が受信した前記第2の弾性表面波の強度の経時変化とを検出する検出部と、
該検出部の検出結果に基づいて、前記タッチ位置を特定する機能を備える制御部とを有することを特徴とする。
これにより、物体の接触を検出する検出感度が高いタッチパネル装置が得られる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The touch panel device of the present invention is a touch panel device that has a touch surface and detects the touch position of an object that contacts the touch surface,
A substrate that is rectangular or square and propagates the first and second surface acoustic waves;
A first transmitter that is provided at one end of a first side of the four sides of the substrate and that generates the first surface acoustic wave toward the other end of the first side;
A first reflection provided along the first side and configured to reflect the first surface acoustic wave generated from the first transmission unit toward a second side opposite to the first side. And
A first receiver provided along the second side for receiving the first surface acoustic wave;
A second transmitter that is provided at one end of a third side adjacent to the first side and generates the second surface acoustic wave toward the other end of the third side;
A second reflection provided along the third side and configured to reflect the second surface acoustic wave generated from the second transmission unit toward a fourth side opposite to the third side. And
A second receiving unit provided along the fourth side for receiving the second surface acoustic wave;
A power supply unit that applies a high-frequency voltage to operate the first transmission unit and the second transmission unit;
A detecting unit for detecting a temporal change in intensity of the first surface acoustic wave received by the first receiving unit and a temporal change in intensity of the second surface acoustic wave received by the second receiving unit; ,
And a control unit having a function of specifying the touch position based on a detection result of the detection unit.
Thereby, a touch panel device with high detection sensitivity for detecting contact of an object is obtained.

本発明のタッチパネル装置では、前記第1の送信部および前記第2の送信部は、いずれも、弾性表面波素子で構成されていることが好ましい。
弾性表面波素子は、発生させる弾性表面波の周波数特性等の条件を容易かつ確実に設定することができるため、各弾性表面波素子から発生する弾性表面波の条件を高い精度で調整することができる。これにより、タッチ位置の検出精度に優れたタッチパネル装置が得られる。また、弾性表面波素子は、それ自体の厚さを非常に薄くすることができるため、タッチパネル装置の薄型化および軽量化を図ることができる。
本発明のタッチパネル装置では、前記第1の受信部および前記第2の受信部は、いずれも、弾性表面波素子で構成されていることが好ましい。
弾性表面波素子は、それ自体の厚さを非常に薄くすることができるため、タッチパネル装置の薄型化および軽量化を図ることができる。
In the touch panel device according to the aspect of the invention, it is preferable that each of the first transmission unit and the second transmission unit includes a surface acoustic wave element.
Since surface acoustic wave elements can easily and reliably set conditions such as frequency characteristics of surface acoustic waves to be generated, the conditions of surface acoustic waves generated from each surface acoustic wave element can be adjusted with high accuracy. it can. As a result, a touch panel device with excellent touch position detection accuracy can be obtained. In addition, since the surface acoustic wave element can be made very thin, the touch panel device can be made thinner and lighter.
In the touch panel device according to the aspect of the invention, it is preferable that each of the first reception unit and the second reception unit is configured by a surface acoustic wave element.
Since the surface acoustic wave element itself can be made very thin, the touch panel device can be made thinner and lighter.

本発明のタッチパネル装置では、前記第1の受信部および前記第2の受信部の少なくとも一方は、複数個の弾性表面波素子を並列に接続して構成されていることが好ましい。
これにより、例えば、一対の電極指における電極幅、電極間距離および電極の電気抵抗等のバラツキに伴う第1の受信部または第2の受信部の受信感度の低下を、各構成単位に対して分散させることができ、受信部全体の受信感度の低下を抑制することができる。換言すれば、所定の受信感度を得る場合には、電極指における電極幅、電極間距離および電極の電気抵抗等のバラツキの許容範囲を拡大することができる。その結果、第1の受信部または第2の受信部をより容易かつ確実に製造することができる。
In the touch panel device of the present invention, it is preferable that at least one of the first receiving unit and the second receiving unit is configured by connecting a plurality of surface acoustic wave elements in parallel.
Thereby, for example, a decrease in the reception sensitivity of the first receiving unit or the second receiving unit due to variations in the electrode width, the inter-electrode distance, the electrode electrical resistance, etc. in the pair of electrode fingers is reduced for each constituent unit. It is possible to disperse, and it is possible to suppress a decrease in reception sensitivity of the entire receiving unit. In other words, when a predetermined reception sensitivity is obtained, it is possible to expand an allowable range of variations such as electrode width, distance between electrodes, and electric resistance of the electrodes. As a result, the first receiver or the second receiver can be manufactured more easily and reliably.

本発明のタッチパネル装置では、前記弾性表面波素子は、圧電体層と、該圧電体層を介して対向配置され、該圧電体層に電圧を印加する一対の電極とを有することが好ましい。
このような構成の弾性表面波素子は、電極の電極指同士の間隔を比較的広くしても、効率よく弾性表面波を発生させることができる。
本発明のタッチパネル装置では、前記弾性表面波素子は、圧電体層と、該圧電体層の一方の面に設けられ、該圧電体層に電圧を印加する一対の櫛歯状の電極とを有することが好ましい。
このような構成の弾性表面波素子は、比較的強度の大きい弾性表面波を効率よく発生させることができる。
In the touch panel device according to the aspect of the invention, it is preferable that the surface acoustic wave element includes a piezoelectric layer and a pair of electrodes that are arranged to face each other via the piezoelectric layer and apply a voltage to the piezoelectric layer.
The surface acoustic wave device having such a configuration can efficiently generate surface acoustic waves even when the distance between electrode fingers of the electrodes is relatively wide.
In the touch panel device according to the aspect of the invention, the surface acoustic wave element includes a piezoelectric layer and a pair of comb-like electrodes that are provided on one surface of the piezoelectric layer and apply a voltage to the piezoelectric layer. It is preferable.
The surface acoustic wave device having such a configuration can efficiently generate a surface acoustic wave having a relatively high strength.

本発明のタッチパネル装置では、前記第1の送信部が備える弾性表面波素子および前記第2の送信部が備える弾性表面波素子の少なくとも一方は、弾性表面波を発生させるべき一方向に発生させる弾性表面波の強度が、前記一方向と反対方向に発生させる弾性表面波の強度より大きくなるよう構成されていることが好ましい。
これにより、圧電体層に印加する電圧を変えることなく、より強い弾性表面波を発生させることができる。その結果、消費電力を維持しつつ、タッチパネル装置の検出感度の向上を図ることができる。
In the touch panel device according to the aspect of the invention, at least one of the surface acoustic wave element included in the first transmission unit and the surface acoustic wave element included in the second transmission unit may generate elasticity in one direction to generate the surface acoustic wave. It is preferable that the intensity of the surface wave is larger than the intensity of the surface acoustic wave generated in the direction opposite to the one direction.
Thereby, a stronger surface acoustic wave can be generated without changing the voltage applied to the piezoelectric layer. As a result, it is possible to improve the detection sensitivity of the touch panel device while maintaining power consumption.

本発明のタッチパネル装置では、前記第1の送信部が備える弾性表面波素子および前記第2の送信部が備える弾性表面波素子の少なくとも一方は、弾性表面波を発生させる側と反対側に反射アレイを備えていることが好ましい。
これにより、より強度の強い弾性表面波を発生することができる。
本発明のタッチパネル装置では、前記第1の受信部が備える弾性表面波素子および前記第2の受信部が備える弾性表面波素子の少なくとも一方は、弾性表面波を受信する側と反対側に反射アレイを備えていることが好ましい。
これにより、第1の受信部または第2の受信部の受信感度を向上させることができる。
In the touch panel device according to the aspect of the invention, at least one of the surface acoustic wave element included in the first transmission unit and the surface acoustic wave element included in the second transmission unit is a reflective array on the side opposite to the side that generates the surface acoustic wave. It is preferable to provide.
Thereby, a stronger surface acoustic wave can be generated.
In the touch panel device according to the aspect of the invention, at least one of the surface acoustic wave element included in the first reception unit and the surface acoustic wave element included in the second reception unit is a reflective array on the side opposite to the side receiving the surface acoustic wave. It is preferable to provide.
Thereby, the receiving sensitivity of a 1st receiving part or a 2nd receiving part can be improved.

本発明のタッチパネル装置では、前記圧電体層は、薄膜であることが好ましい。
これにより、圧電体層の構成材料に、大型の単結晶を得ることが困難な圧電材料を用いる場合に、好適に適用される。このため、多種多様の圧電特性(例えば、弾性表面波の伝播速度等)を有する圧電材料を用いることにより、第1の送信部または第2の送信部の発振周波数をより広範囲に調整することができる。
In the touch panel device of the present invention, the piezoelectric layer is preferably a thin film.
Thereby, it is suitably applied when a piezoelectric material that is difficult to obtain a large single crystal is used as the constituent material of the piezoelectric layer. For this reason, it is possible to adjust the oscillation frequency of the first transmission unit or the second transmission unit over a wider range by using piezoelectric materials having a wide variety of piezoelectric characteristics (for example, propagation speed of surface acoustic waves). it can.

本発明のタッチパネル装置では、前記圧電体層は、酸化亜鉛、窒化アルミニウムおよびチタン酸ジルコン酸鉛のうちの少なくとも1種を主材料として構成されていることが好ましい。
このような材料は、均一な結晶の薄膜を比較的容易に形成可能なものである。また、これらの材料は、弾性表面波の伝播速度が比較的速いものであるため、応答速度の速いタッチパネル装置を得ることができる。
In the touch panel device of the present invention, it is preferable that the piezoelectric layer is composed mainly of at least one of zinc oxide, aluminum nitride, and lead zirconate titanate.
Such a material can form a uniform crystal thin film relatively easily. In addition, since these materials have a relatively high propagation speed of surface acoustic waves, a touch panel device with a high response speed can be obtained.

本発明のタッチパネル装置では、前記第1の受信部と前記第2の受信部とが、バイアス電極を共有していることが好ましい。
これにより、バイアス電極を共有しない場合に比べ、受信用配線の配線パターンの簡素化を図ることや、タッチパネル装置の設計の自由度を高めることができる。その結果、タッチパネル装置の額縁部の縮小化を図ることができ、タッチ有効領域の拡大を図ることができる。
本発明のタッチパネル装置では、前記検出部により、前記第1の弾性表面波を検出する時間と前記第2の弾性表面波を検出する時間とが、時間分割されていることが好ましい。
これにより、第1の受信部からの電気信号と第2の受信部からの電気信号の混在を防止しつつ、タッチ位置の位置情報を確実に得ることができる。
In the touch panel device of the present invention, it is preferable that the first receiving unit and the second receiving unit share a bias electrode.
Thereby, compared with the case where a bias electrode is not shared, the wiring pattern of a receiving wiring can be simplified, and the degree of freedom in designing a touch panel device can be increased. As a result, the frame portion of the touch panel device can be reduced, and the effective touch area can be enlarged.
In the touch panel device according to the aspect of the invention, it is preferable that a time for detecting the first surface acoustic wave and a time for detecting the second surface acoustic wave are time-divided by the detection unit.
Accordingly, it is possible to reliably obtain the position information of the touch position while preventing the electric signal from the first receiving unit and the electric signal from the second receiving unit from being mixed.

本発明のタッチパネル装置では、前記基板は、長方形または正方形をなしており、第1の弾性表面波および第2の弾性表面波を伝播するものであり、
前記位置特定手段は、前記基板において、前記第1の弾性表面波を発生する第1の送信部と、
前記第1の弾性表面波とほぼ直交する方向に、前記第1の弾性表面波と周波数の異なる前記第2の弾性表面波を発生する第2の送信部と、
前記第1の弾性表面波を受信する第1の受信部と、
前記第2の弾性表面波を受信する第2の受信部と、
前記第1の弾性表面波を発生させ得る第1の周波数の高周波電圧を前記第1の送信部に印加するとともに、前記第2の弾性表面波を発生させ得る前記第1の周波数と異なる第2の周波数の高周波電圧を前記第2の送信部に印加する電力供給部と、
前記第1の受信部が受信した前記第1の弾性表面波の強度の経時変化と前記第2の受信部が受信した前記第2の弾性表面波の強度の経時変化とを検出する検出部と、
該検出部の検出結果に基づいて、前記タッチ位置を特定する機能を備える制御部とを有するのが好ましい。
これにより、X/Y切替器を省略することができ、小型かつ軽量で、回路の構成が簡単なタッチパネル装置を得ることができる。
In the touch panel device of the present invention, the substrate has a rectangular or square shape, and propagates the first surface acoustic wave and the second surface acoustic wave,
The position specifying means includes a first transmitter that generates the first surface acoustic wave in the substrate;
A second transmitter for generating the second surface acoustic wave having a frequency different from that of the first surface acoustic wave in a direction substantially orthogonal to the first surface acoustic wave;
A first receiver for receiving the first surface acoustic wave;
A second receiver for receiving the second surface acoustic wave;
A second high-frequency voltage having a first frequency capable of generating the first surface acoustic wave is applied to the first transmitter, and a second frequency different from the first frequency capable of generating the second surface acoustic wave. A power supply unit that applies a high-frequency voltage of the frequency to the second transmission unit;
A detecting unit for detecting a temporal change in intensity of the first surface acoustic wave received by the first receiving unit and a temporal change in intensity of the second surface acoustic wave received by the second receiving unit; ,
It is preferable to have a control unit having a function of specifying the touch position based on the detection result of the detection unit.
Accordingly, an X / Y switch can be omitted, and a touch panel device that is small and lightweight and has a simple circuit configuration can be obtained.

本発明のタッチパネル装置では、前記第1の送信部と前記第2の送信部とが、バイアス電極を共有しているのが好ましい。
これにより、給電用配線の配線パターンの簡素化や、タッチパネル装置の設計の自由度を高めることができる。その結果、タッチパネル装置の額縁部の縮小化を図ることができ、タッチ有効領域の拡大を図ることができる。
In the touch panel device of the present invention, it is preferable that the first transmission unit and the second transmission unit share a bias electrode.
Thereby, the wiring pattern of the power supply wiring can be simplified and the degree of freedom in designing the touch panel device can be increased. As a result, the frame portion of the touch panel device can be reduced, and the effective touch area can be enlarged.

本発明のタッチパネル装置では、前記弾性表面波素子は、前記厚膜状の圧電体層の結晶方位に応じて、互いに周波数の異なる弾性表面波を発生するものが好ましい。
これにより、同種の圧電材料で、かつ電極指の幅、間隔、厚さ等が同一になるように形成した弾性表面波素子であっても、結晶方位を異ならせることで、異なる発振周波数のものを得ることができる。
In the touch panel device of the present invention, the surface acoustic wave element preferably generates surface acoustic waves having different frequencies according to the crystal orientation of the thick piezoelectric layer.
Thus, even a surface acoustic wave element made of the same kind of piezoelectric material and having the same width, spacing, thickness, etc., of electrode fingers can have different oscillation frequencies by changing the crystal orientation. Can be obtained.

本発明のタッチパネル装置では、前記弾性表面波素子は、前記厚膜状の圧電体層の結晶方位に応じて、SH波およびレイリー波を発生するものであり、
前記第1の送信部および前記第2の送信部のいずれか一方は前記SH波を発生し、他方は前記レイリー波を発生するのが好ましい。
これらの発振モードは、比較的安定したモードであるため、タッチパネル装置で用いる弾性表面波として好適なものである。
In the touch panel device of the present invention, the surface acoustic wave element generates an SH wave and a Rayleigh wave according to the crystal orientation of the thick film piezoelectric layer,
It is preferable that either one of the first transmission unit and the second transmission unit generates the SH wave, and the other generates the Rayleigh wave.
Since these oscillation modes are relatively stable modes, they are suitable as surface acoustic waves used in a touch panel device.

本発明のタッチパネル装置では、前記厚膜状の圧電体層は、水晶を主材料として構成されているのが好ましい。
水晶は、多くの有用な結晶方位を有するため、多彩な発振モード(発振周波数)の弾性表面波を発生する素子を容易に得ることができる。また、熱伝導率が高く、高温下での熱安定性に優れているという利点もある。さらに、原材料が安価であるため、大型の結晶を入手し易いという側面もある。
In the touch panel device of the present invention, it is preferable that the thick-film piezoelectric layer is composed mainly of quartz.
Since quartz has many useful crystal orientations, an element that generates surface acoustic waves in various oscillation modes (oscillation frequencies) can be easily obtained. In addition, there is an advantage that the thermal conductivity is high and the thermal stability at high temperature is excellent. Furthermore, since raw materials are inexpensive, there is also an aspect that large crystals are easily available.

本発明のタッチパネル装置では、前記電力供給部は、前記第1の送信部および前記第2の送信部に印加する高周波電圧の周波数を、前記第1の周波数と前記第2の周波数とに変調させることにより、前記第1の送信部および前記第2の送信部を、互いに排他的に動作し得るよう制御するのが好ましい。
これにより、従来、第1の送信部および第2の送信部に供給する動作電力を切り替える際に必要とされていた切替器を省略することができ、タッチパネル装置の製造コストの削減を図ることができる。
In the touch panel device of the present invention, the power supply unit modulates the frequency of the high-frequency voltage applied to the first transmission unit and the second transmission unit to the first frequency and the second frequency. Accordingly, it is preferable to control the first transmission unit and the second transmission unit so that they can operate exclusively.
Thereby, the switch required conventionally when switching the operating power supplied to the first transmitter and the second transmitter can be omitted, and the manufacturing cost of the touch panel device can be reduced. it can.

以下、本発明のタッチパネル装置について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
<第1実施形態>
まず、本発明のタッチパネル装置の第1実施形態について説明する。
図1は、本発明のタッチパネル装置の第1実施形態を示す概略図(平面図)、図2は、図1に示すタッチパネル装置のX方向送信部周辺の拡大図、図3は、図2に示すX方向送信部周辺のA’−A’線断面図、図4は、X方向送信部の他の構成例を示す図、図5は、図4に示すX方向送信部周辺のA”−A”線断面図、図6および図7は、X方向送信部の他の構成例を示す図、図8は、X方向受信部の他の構成例を示す図、図9は、図1に示すタッチパネル装置のA−A線断面図、図10は、送信部から送信および受信部で受信された各弾性表面波の波形の一例を示す図である。なお、以下では、説明の便宜上、図1、図2、図4および図6〜8中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」、下側を「手前」、上側を「奥」と言い、図3、図5および図9中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」、紙面手前側を「手前」、紙面奥側を「奥」と言う。
図1に示すタッチパネル装置1は、基板2と、基板2上に設けられた送信部3と、受信部4と、反射器5と、基板2に対して送信部3、受信部4および反射器5を介して設けられたシート材8と、基板2の外部に設けられた外部装置10とを有している。
Hereinafter, the touch panel device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<First Embodiment>
First, a first embodiment of the touch panel device of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic view (plan view) showing a first embodiment of the touch panel device of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view around the X-direction transmission unit of the touch panel device shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line A′-A ′ in the vicinity of the X-direction transmitter, FIG. 4 is a diagram illustrating another configuration example of the X-direction transmitter, and FIG. 5 is an A ″ -around the X-direction transmitter illustrated in FIG. FIG. 6 and FIG. 7 are diagrams showing another configuration example of the X-direction transmission unit, FIG. 8 is a diagram showing another configuration example of the X-direction reception unit, and FIG. 9 is FIG. AA line sectional view of the touch panel device shown, FIG. 10 is a diagram showing an example of the waveform of each surface acoustic wave transmitted from the transmitting unit and received by the receiving unit. In the following, for convenience of explanation, the front side of the page in FIGS. 1, 2, 4 and 6 to 8 is “up”, the back side of the page is “down”, the right side is “right”, and the left side is “left”. ”, The lower side is called“ front ”, the upper side is called“ back ”, the upper side in FIGS. 3, 5 and 9 is“ up ”, the lower side is“ lower ”, the right side is“ right ”, and the left side is“ left ” "The front side of the paper is called" front "and the back side of the paper is called" back ".
A touch panel device 1 shown in FIG. 1 includes a substrate 2, a transmission unit 3 provided on the substrate 2, a reception unit 4, a reflector 5, and a transmission unit 3, a reception unit 4, and a reflector with respect to the substrate 2. 5 and a sheet material 8 provided via 5 and an external device 10 provided outside the substrate 2.

基板2は、長方形または正方形をなしている。
この基板2および後述するシート材8は、実質的に透明(無色透明、着色透明、半透明)とされる。これにより、タッチパネル装置1を介して、例えば、基板2のシート材8と反対側に設けられた表示装置等の表示内容を確認することができる。
この表示装置としては、例えば、ブラウン管、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等が挙げられる。また、表示内容としては、文字、数字、図形等の画像(動画および静止画の双方を含む)が挙げられる。
The substrate 2 is rectangular or square.
The substrate 2 and a sheet material 8 described later are substantially transparent (colorless transparent, colored transparent, translucent). Thereby, the display content of the display apparatus etc. which were provided on the opposite side to the sheet | seat material 8 of the board | substrate 2 can be confirmed via the touch panel apparatus 1, for example.
Examples of the display device include a cathode ray tube, a plasma display, a liquid crystal display, and an organic EL display. The display contents include images such as letters, numbers, and figures (including both moving images and still images).

基板2の構成材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレートのような樹脂材料や、石英ガラス、ソーダガラスのようなガラス材料等が挙げられる。
このような基板2の平均厚さは、特に限定されないが、0.1〜30mm程度であるのが好ましく、0.1〜10mm程度であるのがより好ましい。
As a constituent material of the substrate 2, resin materials such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polypropylene, cycloolefin polymer, polyamide, polyether sulfone, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polyarylate, quartz glass, soda glass, etc. Glass materials and the like.
Although the average thickness of such a board | substrate 2 is not specifically limited, It is preferable that it is about 0.1-30 mm, and it is more preferable that it is about 0.1-10 mm.

なお、前述の表示装置が有する透明基板を、基板2として用いるようにしてもよい。この場合、基板2をタッチパネル装置1と表示装置とが共用することになるため、タッチパネル装置1に表示装置を含めた全体の部品点数を削減して軽量化を図ることができる。また、表示内容を含む光が透過する基板の枚数が減少するため、タッチパネル装置1における光の透過率を高めることもできる。   Note that a transparent substrate included in the display device described above may be used as the substrate 2. In this case, since the substrate 2 is shared by the touch panel device 1 and the display device, the total number of parts including the display device in the touch panel device 1 can be reduced to reduce the weight. Further, since the number of substrates through which light including display content is transmitted decreases, the light transmittance in the touch panel device 1 can be increased.

図1に示す基板2は、平面視で長方形をなしており、弾性表面波が伝播する媒体となるものである。
この基板2の角部付近には、送信部3および受信部4が設けられている。
このうち、送信部3は、基板2のX方向のタッチ位置を検出するための弾性表面波(第1の弾性表面波)をX方向とほぼ直交するY方向に発生させるX方向送信部(第1の送信部)3Xと、基板2のY方向のタッチ位置を検出するための弾性表面波(第2の弾性表面波)をX方向に発生させるY方向送信部(第2の送信部)3Yとで構成されている。
A substrate 2 shown in FIG. 1 has a rectangular shape in plan view, and serves as a medium through which surface acoustic waves propagate.
A transmitter 3 and a receiver 4 are provided in the vicinity of the corner of the substrate 2.
Among these, the transmission unit 3 generates an X-direction transmission unit (first surface wave) that generates a surface acoustic wave (first surface acoustic wave) for detecting the X-direction touch position of the substrate 2 in the Y direction substantially orthogonal to the X direction. 1 transmission unit) 3X and a Y-direction transmission unit (second transmission unit) 3Y that generates a surface acoustic wave (second surface acoustic wave) for detecting the Y-direction touch position of the substrate 2 in the X direction. It consists of and.

本実施形態では、X方向送信部3XとY方向送信部3Yとは、それぞれ、基板2の4つの辺のうちの左辺(第1の辺)の両端付近に設けられている。
図2および図3に示すX方向送信部3Xは、弾性表面波素子で構成され、基板2上に順に積層されたIDT(一対の櫛歯状をなす電極)33と圧電体層32とを有している。すなわち、X方向送信部3Xは、圧電体層32の下面(一方の面)に設けられたIDT33を有している。このような構成のX方向送信部3Xは、比較的強度の大きい弾性表面波を効率よく発生させることができる。
このようなX方向送信部3Xは、IDT(Interdigital Transducer)33により圧電体層32に対して高周波電圧を印加することにより、圧電体層32の表面に逆圧電効果による変位を生じさせ、基板2の左辺の手前側端部から奥側端部に向けて第1の弾性表面波を発生させるものである。
In the present embodiment, the X-direction transmission unit 3X and the Y-direction transmission unit 3Y are provided near both ends of the left side (first side) of the four sides of the substrate 2, respectively.
The X-direction transmitter 3X shown in FIGS. 2 and 3 includes a surface acoustic wave element, and has an IDT (a pair of comb-shaped electrodes) 33 and a piezoelectric layer 32 that are sequentially stacked on the substrate 2. is doing. That is, the X-direction transmission unit 3 </ b> X has the IDT 33 provided on the lower surface (one surface) of the piezoelectric layer 32. The X-direction transmitter 3X having such a configuration can efficiently generate a surface acoustic wave having a relatively high strength.
Such an X-direction transmission unit 3X applies a high-frequency voltage to the piezoelectric layer 32 by an IDT (Interdigital Transducer) 33, thereby causing displacement on the surface of the piezoelectric layer 32 due to the reverse piezoelectric effect. The first surface acoustic wave is generated from the front side end of the left side of the left side toward the back side end.

図2および図3に示すIDT33は、ほぼ等間隔で併設された一対の電極指332、333を2対備えている。この電極指332、333の各幅、各厚さ、隣接する電極指332と電極指333との間隔d、後述する圧電体層32の組成、結晶方位等を設定することにより、X方向送信部3Xから発生する第1の弾性表面波の周波数特性等を所望のものに調整することができる。 The IDT 33 shown in FIG. 2 and FIG. 3 includes two pairs of electrode fingers 332 and 333 arranged side by side at substantially equal intervals. By setting the widths and thicknesses of the electrode fingers 332 and 333, the distance d X between the adjacent electrode fingers 332 and the electrode fingers 333, the composition of the piezoelectric layer 32 described later, the crystal orientation, and the like, transmission in the X direction is performed. The frequency characteristics and the like of the first surface acoustic wave generated from the portion 3X can be adjusted to a desired one.

また、IDT33の電極指332、333の数は、特に限定されないが、電極指332と電極指333の1本ずつで一対の電極指を形成する場合、5〜50対程度が好ましく、20〜40対程度がより好ましい。IDT33では、一般に、電極指332、333の数に対応して、エネルギーの散逸量が変化する。具体的には、電極指332、333の数が多いほど、エネルギー散逸量が小さくなり、逆に、電極指332、333の数が少ないほど、エネルギー散逸量が大きくなる。このため、一対の電極指332、333の数を前記範囲内とすることにより、エネルギー散逸量を確実に低減させるとともに、十分な振幅の弾性表面波を発生させ、タッチパネル装置1の検出感度の低下を防止することができる。また、IDT33の占める面積の最適化を図ることができ、十分な面積のタッチ有効領域を確保することができる。   Further, the number of electrode fingers 332 and 333 of the IDT 33 is not particularly limited. However, when a pair of electrode fingers 332 and one electrode finger 333 is formed, about 5 to 50 pairs are preferable, and 20 to 40 are preferable. The degree of pairing is more preferable. In the IDT 33, generally, the amount of energy dissipation changes in accordance with the number of electrode fingers 332 and 333. Specifically, the greater the number of electrode fingers 332 and 333, the smaller the energy dissipation amount. Conversely, the smaller the number of electrode fingers 332 and 333, the greater the energy dissipation amount. For this reason, by making the number of the pair of electrode fingers 332 and 333 within the above range, the energy dissipation amount can be surely reduced, and a surface acoustic wave with sufficient amplitude can be generated, and the detection sensitivity of the touch panel device 1 can be lowered. Can be prevented. In addition, the area occupied by the IDT 33 can be optimized, and a sufficient touch effective area can be secured.

なお、本実施形態では、電極指332と電極指333はほぼ等間隔に設けられているが、間隔が変化する部分があってもよい。
IDT33の構成材料としては、例えば、Al、Cu、W、Mo、Ti、Au、Y、Pb、Sc、Crまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(例えば積層体として)用いることができる。
In the present embodiment, the electrode finger 332 and the electrode finger 333 are provided at substantially equal intervals, but there may be a portion where the interval changes.
Examples of the constituent material of IDT33 include Al, Cu, W, Mo, Ti, Au, Y, Pb, Sc, Cr, and alloys containing these, and one or more of these are combined. (For example, as a laminate).

圧電体層32は、圧電特性を有しており、IDT33を介して高周波電圧が印加されることにより、その逆圧電効果によって表面付近に変位を生じる機能を有するものである。また逆に、圧電体層32に変位が生じると、圧電効果によってIDT33に電位差を生じる。
このような圧電体層32に印加する高周波電圧の周波数が、IDT33および圧電体層32の各種条件によって定められるX方向送信部3Xの共振条件を満足すると、X方向送信部3Xから第1の弾性表面波の定在波を特に効率よく発生することができる。
このような圧電体層32としては、例えば、薄膜またはバルクの形態をなすものが挙げられる。以下、圧電体層32を、その形態毎に順次説明する。
The piezoelectric layer 32 has piezoelectric characteristics, and has a function of causing displacement near the surface due to the inverse piezoelectric effect when a high-frequency voltage is applied via the IDT 33. Conversely, when displacement occurs in the piezoelectric layer 32, a potential difference is generated in the IDT 33 due to the piezoelectric effect.
When the frequency of the high-frequency voltage applied to the piezoelectric layer 32 satisfies the resonance conditions of the X-direction transmission unit 3X determined by various conditions of the IDT 33 and the piezoelectric layer 32, the X-direction transmission unit 3X causes the first elasticity. A standing wave of a surface wave can be generated particularly efficiently.
Examples of such a piezoelectric layer 32 include those in the form of a thin film or a bulk. Hereinafter, the piezoelectric layer 32 will be sequentially described for each form.

I.圧電体層32が薄膜で構成されている場合
かかる構成は、圧電体層32の構成材料に、大型の単結晶を得ることが困難な圧電材料を用いる場合に、好適に適用される。このため、多種多様の圧電特性(例えば、弾性表面波の伝播速度等)を有する圧電材料を用いることにより、X方向送信部3Xの発振周波数をより広範囲に調整することができる。
I. When the piezoelectric layer 32 is formed of a thin film This configuration is suitably applied when a piezoelectric material that is difficult to obtain a large single crystal is used as the constituent material of the piezoelectric layer 32. For this reason, the oscillation frequency of the X-direction transmitting unit 3X can be adjusted in a wider range by using piezoelectric materials having various piezoelectric characteristics (for example, propagation speed of surface acoustic waves).

具体的な圧電材料としては、例えば、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸バリウム、その他、各種のものが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができるが、特に、酸化亜鉛、窒化アルミニウムおよびチタン酸ジルコン酸鉛のうちの少なくとも1種を主材料とするものが好ましい。このような材料は、均一な結晶の薄膜を比較的容易に形成可能なものである。また、これらの材料は、弾性表面波の伝播速度が比較的速いものであるため、応答速度の速いタッチパネル装置1を得ることができる。
このような圧電体層32の平均厚さは、特に限定されないが、1〜20μm程度であるのが好ましく、2〜10μm程度であるのがより好ましい。これにより、タッチパネル装置1のタッチ位置の検出に必要十分な振幅を有する弾性表面波を得ることができる。
Specific examples of the piezoelectric material include zinc oxide, aluminum nitride, lithium tantalate, lithium niobate, potassium niobate, lead zirconate titanate (PZT), barium titanate, and various other materials. One of these or a combination of two or more thereof can be used, and in particular, a material mainly containing at least one of zinc oxide, aluminum nitride, and lead zirconate titanate is preferable. Such a material can form a uniform crystal thin film relatively easily. Moreover, since these materials have a relatively high propagation speed of surface acoustic waves, the touch panel device 1 having a high response speed can be obtained.
The average thickness of the piezoelectric layer 32 is not particularly limited, but is preferably about 1 to 20 μm, and more preferably about 2 to 10 μm. Thereby, a surface acoustic wave having an amplitude necessary and sufficient for detecting the touch position of the touch panel device 1 can be obtained.

II.圧電体層32がバルクで構成されている場合
かかる構成は、圧電体層32の構成材料に、大型の単結晶を容易に得られる圧電材料を用いる場合に、好適に適用される。
バルク(単結晶)の圧電材料は、その切り出し角を設定することにより、異なる結晶方位の圧電体層32を得ることができる。圧電体層32は、その圧電特性が結晶方位に応じて異なるため、結晶方位を選択することによって同種の圧電材料であっても異なる圧電特性を有するものが得られる。これにより、同種の圧電材料で、かつ電極指の幅、間隔、厚さ等が同一になるように形成した弾性表面波素子であっても、結晶方位を設定することで発振周波数をより容易に調整することができる。
II. When Piezoelectric Layer 32 is Configured in Bulk This configuration is preferably applied when a piezoelectric material that can easily obtain a large single crystal is used as the constituent material of the piezoelectric layer 32.
The bulk (single crystal) piezoelectric material can obtain piezoelectric layers 32 having different crystal orientations by setting the cutting angle. Since the piezoelectric characteristics of the piezoelectric layer 32 differ depending on the crystal orientation, even if the piezoelectric material is of the same type, one having different piezoelectric characteristics can be obtained by selecting the crystal orientation. This makes it easier to set the crystal orientation to make the oscillation frequency easier even for surface acoustic wave elements made of the same kind of piezoelectric material and having the same width, spacing, thickness, etc. of electrode fingers. Can be adjusted.

また、バルクの圧電体層32は、複数の発振モードで弾性表面波を発振し得るものが好ましい。これにより、タッチパネル装置の動作に好適な発振モードの弾性表面波を容易に選択することができる。
弾性表面波の発振モードとしては、例えば、レイリー波、SH波、ラム波、クリーピング波等が挙げられる。このうち、X方向送信部3Xに用いる圧電体層32は、その結晶方位に応じてレイリー波およびSH波を発生し得るものが好ましい。これらの発振モードは、比較的安定したモードであるため、タッチパネル装置1で用いる弾性表面波として好適なものである。
The bulk piezoelectric layer 32 is preferably capable of oscillating surface acoustic waves in a plurality of oscillation modes. Thereby, a surface acoustic wave in an oscillation mode suitable for the operation of the touch panel device can be easily selected.
Examples of surface acoustic wave oscillation modes include Rayleigh waves, SH waves, Lamb waves, creeping waves, and the like. Among these, it is preferable that the piezoelectric layer 32 used in the X direction transmission unit 3X can generate Rayleigh waves and SH waves according to the crystal orientation. Since these oscillation modes are relatively stable modes, they are suitable as surface acoustic waves used in the touch panel device 1.

このような圧電材料としては、例えば、水晶、サファイア、ホウ酸リチウム、リン酸アルミニウム、酸化テルル、ニオブ酸カリウム、その他、各種のものが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができるが、特に、水晶を用いるのが好ましい。水晶は、多くの有用な結晶方位を有するため、多彩な発振モード(発振周波数)の弾性表面波を発生する素子を容易に得ることができる。また、熱伝導率が高く、高温下での熱安定性に優れているという利点もある。さらに、原材料が安価であるため、大型の結晶を入手し易いという側面もある。   Examples of such piezoelectric materials include quartz, sapphire, lithium borate, aluminum phosphate, tellurium oxide, potassium niobate, and various other materials, and one or more of these are combined. In particular, it is preferable to use quartz. Since quartz has many useful crystal orientations, an element that generates surface acoustic waves in various oscillation modes (oscillation frequencies) can be easily obtained. In addition, there is an advantage that the thermal conductivity is high and the thermal stability at high temperature is excellent. Furthermore, since raw materials are inexpensive, there is also an aspect that large crystals are easily available.

また、この場合、圧電体層32の平均厚さは、特に限定されないが、10〜500μm程度であるのが好ましく、20〜400μm程度であるのがより好ましい。これにより、タッチパネル装置1のタッチ位置の検出に必要十分な弾性表面波の振幅を得ることができる。
Y方向送信部3Yは、上記のようなX方向送信部3Xと同様の構成とされる。すなわち、Y方向送信部3Yは、基板2上に順に積層されたIDT33および圧電体層32を有している。
In this case, the average thickness of the piezoelectric layer 32 is not particularly limited, but is preferably about 10 to 500 μm, more preferably about 20 to 400 μm. Thereby, the amplitude of the surface acoustic wave necessary and sufficient for detecting the touch position of the touch panel device 1 can be obtained.
The Y-direction transmission unit 3Y has the same configuration as the X-direction transmission unit 3X as described above. That is, the Y-direction transmission unit 3Y includes an IDT 33 and a piezoelectric layer 32 that are sequentially stacked on the substrate 2.

このようなY方向送信部3Yは、IDT33を介して圧電体層32に高周波電圧を印加することにより、圧電体層32の表面に逆圧電効果による変位を生じさせ、基板2の奥の辺(第1の辺に隣接する第3の辺)の左側端部から右側端部に向けて第2の弾性表面波を発生させるものである。
そして、このY方向送信部3Yにおいても、X方向送信部3Xと同様に、圧電体層32に印加する高周波電圧の周波数が、圧電体層32およびIDT33の各種条件によって定められるY方向送信部3Yの共振条件を満足すると、Y方向送信部3Yから第2の弾性表面波の定在波を特に効率よく発生することができる。
Such a Y-direction transmitter 3Y applies a high-frequency voltage to the piezoelectric layer 32 via the IDT 33, thereby causing displacement on the surface of the piezoelectric layer 32 due to the reverse piezoelectric effect, and the back side of the substrate 2 ( A second surface acoustic wave is generated from the left end of the third side adjacent to the first side toward the right end.
In the Y-direction transmitter 3Y, as in the X-direction transmitter 3X, the frequency of the high-frequency voltage applied to the piezoelectric layer 32 is determined by various conditions of the piezoelectric layer 32 and the IDT 33. If the resonance condition is satisfied, the standing wave of the second surface acoustic wave can be generated particularly efficiently from the Y-direction transmitter 3Y.

また、X方向送信部3XおよびY方向送信部3Yは、それぞれ、給電用配線6を介して後述するX/Y切替器12と接続されている。
この給電用配線6は、電導性を有する各種の材料で構成されるが、特に、IDT33と同様の材料で構成され、IDT33と一体的に形成されているのが好ましい。これにより、後述するタッチパネル装置1の製造工程において、給電用配線6とIDT33とを同時に形成することができ、製造工程の簡略化を図ることができる。
Further, the X direction transmission unit 3X and the Y direction transmission unit 3Y are each connected to an X / Y switch 12 described later via a power supply wiring 6.
The power supply wiring 6 is made of various conductive materials, but is preferably made of the same material as the IDT 33 and formed integrally with the IDT 33. Thereby, in the manufacturing process of the touch panel device 1 to be described later, the power supply wiring 6 and the IDT 33 can be formed at the same time, and the manufacturing process can be simplified.

なお、上記のX方向送信部3XおよびY方向送信部3Yは、それぞれ基板2上に、平板状の下部電極31、圧電体層32’およびIDT(櫛歯状またはすだれ状をなす上部電極)33’の順に積層した、図4および図5に示すX方向送信部3X’のような構成であってもよい。このX方向送信部3X’は、換言すると、圧電体層32’と、この圧電体層32を介して対向配置された下部電極31とIDT33’(一対の電極)とを有している。このような構成のX方向送信部3X’は、IDT33’の電極指同士の間隔を比較的広くしても、効率よく弾性表面波を発生させることができる。   The X-direction transmission unit 3X and the Y-direction transmission unit 3Y include a flat plate-like lower electrode 31, a piezoelectric layer 32 ′, and an IDT (upper electrode having a comb shape or a comb shape) 33 on the substrate 2, respectively. A configuration like the X-direction transmitting unit 3X ′ shown in FIGS. In other words, the X-direction transmitting unit 3X ′ includes a piezoelectric layer 32 ′, a lower electrode 31 and an IDT 33 ′ (a pair of electrodes) that are disposed to face each other with the piezoelectric layer 32 interposed therebetween. The X-direction transmitter 3X ′ having such a configuration can efficiently generate surface acoustic waves even if the distance between the electrode fingers of the IDT 33 ′ is relatively wide.

このようなX方向送信部3X’は、下部電極31とIDT33’との間に高周波電圧を印加することにより、圧電体層32’の表面に逆圧電効果による変位を生じさせ、第1の弾性表面波を発生するものである。
このIDT33’は、図4および図5に示すように、ほぼ等間隔で設けられた複数の電極指331を備えている。この電極指331の幅、厚さ、隣接する電極指331同士の間隔d、圧電体層32’の組成、結晶方位等を設定することにより、X方向送信部3X’から発生する第1の弾性表面波の発振周波数等の特性を所望のものに調整することができる。
下部電極31は、IDT33’と同様の材料で構成することができる。
Such an X-direction transmitter 3X ′ applies a high-frequency voltage between the lower electrode 31 and the IDT 33 ′, thereby causing a displacement due to the inverse piezoelectric effect on the surface of the piezoelectric layer 32 ′, and the first elasticity. It generates surface waves.
As shown in FIGS. 4 and 5, the IDT 33 ′ includes a plurality of electrode fingers 331 provided at approximately equal intervals. By setting the width and thickness of the electrode fingers 331, the distance d X between adjacent electrode fingers 331, the composition of the piezoelectric layer 32 ′, the crystal orientation, and the like, the first generated from the X-direction transmitter 3X ′ The characteristics such as the oscillation frequency of the surface acoustic wave can be adjusted to a desired one.
The lower electrode 31 can be made of the same material as the IDT 33 ′.

ところで、X方向送信部3XおよびY方向送信部3Yの少なくとも一方は、弾性表面波を発生させる側と反対側に反射アレイ35を備えているのが好ましい。
図6のIDT33は、奥側に向けて弾性表面波が発生しているため、IDT33の手前側に反射アレイ35が設けられている。IDT33は、通常、図6の奥側および手前側の双方に弾性表面波を発生している。そして、図6のようにIDT33の手前側に反射アレイ35を設けることにより、IDT33から反射アレイ35に向かって伝播してきた弾性表面波は、反射アレイ35によって反射され、奥側に伝播する。これにより、X方向送信部3Xからは、より強度の強い弾性表面波を発生することができる。
By the way, it is preferable that at least one of the X-direction transmission unit 3X and the Y-direction transmission unit 3Y includes the reflection array 35 on the side opposite to the side that generates the surface acoustic wave.
In the IDT 33 of FIG. 6, the surface acoustic wave is generated toward the back side, and thus the reflective array 35 is provided on the front side of the IDT 33. The IDT 33 normally generates surface acoustic waves on both the back side and the near side in FIG. Then, by providing the reflective array 35 on the front side of the IDT 33 as shown in FIG. 6, the surface acoustic wave propagating from the IDT 33 toward the reflective array 35 is reflected by the reflective array 35 and propagates to the back side. Thereby, a stronger surface acoustic wave can be generated from the X-direction transmitter 3X.

このとき、IDT33から奥側に向かって発生した弾性表面波と、反射アレイ35によって反射された反射波とは、互いの位相が揃うように反射アレイ35の位置を設定するのが好ましい。これにより、前記弾性表面波と前記反射波とが合成され、より強度の強い弾性表面波を発生することができる。その結果、タッチパネル装置1の検出感度の向上を図ることができる。   At this time, it is preferable to set the position of the reflective array 35 so that the surface acoustic wave generated from the IDT 33 toward the back side and the reflected wave reflected by the reflective array 35 are in phase with each other. As a result, the surface acoustic wave and the reflected wave are combined, and a surface acoustic wave having higher strength can be generated. As a result, the detection sensitivity of the touch panel device 1 can be improved.

この反射アレイ35は、複数本の電極指334が所定の間隔で配列して構成されたものである。これらの電極指334は、例えば、弾性表面波にブラッグ反射が生じる条件を満たす間隔で設けられる。
また、X方向送信部3XおよびY方向送信部3Yの少なくとも一方は、弾性表面波を発生させるべき一方向に発生させる弾性表面波の強度が、前記一方向と反対方向に発生させる弾性表面波の強度より大きくなるよう構成されているのが好ましい。
The reflection array 35 is configured by arranging a plurality of electrode fingers 334 at a predetermined interval. These electrode fingers 334 are provided at intervals satisfying a condition that causes Bragg reflection in the surface acoustic wave, for example.
In addition, at least one of the X-direction transmission unit 3X and the Y-direction transmission unit 3Y has a surface acoustic wave intensity that is generated in a direction opposite to the one direction. It is preferable to be configured to be greater than the strength.

図7に示すIDT33”は、電極指333の本数が、電極指332の本数より多くなるよう構成されている。かかる構成のIDT33”では、所定の一方向、ここでは、図7の奥側に向かって発生した弾性表面波の強度が、手前側に向かって発生した弾性表面波の強度より強いものとなる。これにより、圧電体層32に印加する電圧を変えることなく、より強い弾性表面波を発生させることができる。その結果、消費電力を維持しつつ、タッチパネル装置1の検出感度の向上を図ることができる。   The IDT 33 ″ shown in FIG. 7 is configured such that the number of electrode fingers 333 is larger than the number of electrode fingers 332. In the IDT 33 ″ having such a configuration, the IDT 33 ″ is arranged in a predetermined direction, here in the back of FIG. The intensity of the surface acoustic wave generated toward the front is stronger than the intensity of the surface acoustic wave generated toward the near side. Thereby, a stronger surface acoustic wave can be generated without changing the voltage applied to the piezoelectric layer 32. As a result, it is possible to improve the detection sensitivity of the touch panel device 1 while maintaining power consumption.

受信部4は、X方向送信部3Xから発生した第1の弾性表面波を受信するX方向受信部(第1の受信部)4Xと、Y方向送信部3Yから発生した第2の弾性表面波を受信するY方向受信部(第2の受信部)4Yとで構成されている。
X方向受信部4Xは、図1に示すように、基板2の右辺(第1の辺と対向する第2の辺)に沿って設けられている。
このX方向受信部4Xは、弾性表面波素子で構成され、基板2上に順に積層されたIDT43と図示しない圧電体層とを有している。
The receiving unit 4 includes an X-direction receiving unit (first receiving unit) 4X that receives the first surface acoustic wave generated from the X-direction transmitting unit 3X, and a second surface acoustic wave generated from the Y-direction transmitting unit 3Y. And a Y-direction receiving unit (second receiving unit) 4Y.
As shown in FIG. 1, the X-direction receiving unit 4 </ b> X is provided along the right side of the substrate 2 (second side facing the first side).
The X-direction receiving unit 4X includes a surface acoustic wave element, and includes an IDT 43 and a piezoelectric layer (not shown) that are sequentially stacked on the substrate 2.

図1に示すIDT43は、ほぼ等間隔で併設された一対の櫛歯状の電極指432、433を2対備えている。この一対の電極指432、433は、基板2の右辺のほぼ全長に沿って配設されている。この電極指432、433の各幅、各厚さ、隣接する電極指432と電極指433との間隔、圧電体層の組成、結晶方位等を設定することにより、X方向受信部4Xが主に受信可能な周波数等の特性を所望のものに調整することができる。   The IDT 43 shown in FIG. 1 includes two pairs of comb-like electrode fingers 432 and 433 that are provided at approximately equal intervals. The pair of electrode fingers 432 and 433 are disposed along substantially the entire length of the right side of the substrate 2. By setting the widths and thicknesses of the electrode fingers 432 and 433, the distance between the adjacent electrode fingers 432 and the electrode fingers 433, the composition of the piezoelectric layer, the crystal orientation, etc., the X-direction receiving unit 4X mainly Characteristics such as receivable frequency can be adjusted to a desired one.

また、電極指432、433の数は、特に限定されないが、電極指332と電極指333の1本ずつを一対とすると、5〜50対程度が好ましく、20〜40対程度がより好ましい。一対の電極指432、433の数を前記範囲内とすることにより、エネルギー散逸量を確実に低減させるとともに、十分な振幅の弾性表面波を発生させ、タッチパネル装置1の検出感度の低下を防止することができる。また、IDT43の占める面積の最適化を図ることができ、十分な面積のタッチ有効領域を確保することができる。   Further, the number of electrode fingers 432 and 433 is not particularly limited. However, when one electrode finger 332 and one electrode finger 333 are paired, about 5 to 50 pairs are preferable, and about 20 to 40 pairs are more preferable. By making the number of the pair of electrode fingers 432 and 433 within the above range, the amount of energy dissipation can be surely reduced, and a surface acoustic wave with sufficient amplitude can be generated to prevent a decrease in detection sensitivity of the touch panel device 1. be able to. In addition, the area occupied by the IDT 43 can be optimized, and a sufficient touch effective area can be secured.

本実施形態では、電極指432と電極指433とがほぼ等間隔に設けられているが、本発明のタッチパネル装置ではこのような構成に限定されない。すなわち、部分的に間隔が変化するように設けられていてもよい。また、電極指432および電極指433の数がそれぞれ異なっていてもよく、その数も特に限定されない。
このようなIDT43は、前述のIDT33と同様の材料で構成される。
また、圧電体層も、前述の圧電体層32と同様の材料で構成される。
In the present embodiment, the electrode fingers 432 and the electrode fingers 433 are provided at substantially equal intervals, but the touch panel device of the present invention is not limited to such a configuration. That is, it may be provided such that the interval changes partially. Further, the numbers of the electrode fingers 432 and the electrode fingers 433 may be different from each other, and the numbers are not particularly limited.
Such an IDT 43 is made of the same material as the IDT 33 described above.
The piezoelectric layer is also made of the same material as that of the piezoelectric layer 32 described above.

Y方向受信部4Yは、図1に示すように、基板2の手前の辺(第3の辺と対向する第4の辺)に沿って設けられている。
このY方向受信部4Yも、X方向受信部4Xと同様の構成を有している。すなわち、Y方向受信部4Yは、基板2上に順に積層されたIDT43および圧電体層を有し、IDT43は、一対の櫛歯状の電極指432、433を2対備えている。この一対の電極指432、433の各幅、各厚さ、隣接する電極指432と電極指433との間隔、圧電体層の組成、結晶方位等を設定することにより、Y方向受信部4Yが主に受信可能な周波数等の特性を所望のものに調整することができる。
このようなX方向受信部4XおよびY方向受信部4Yの少なくとも一方は、図8に示すように、弾性表面波を受信する側と反対側に反射アレイ45を備えているのが好ましい。
As shown in FIG. 1, the Y-direction receiving unit 4 </ b> Y is provided along the front side of the substrate 2 (the fourth side facing the third side).
The Y direction receiving unit 4Y also has the same configuration as the X direction receiving unit 4X. That is, the Y-direction receiving unit 4Y includes an IDT 43 and a piezoelectric layer that are sequentially stacked on the substrate 2, and the IDT 43 includes two pairs of comb-like electrode fingers 432 and 433. By setting the width and thickness of the pair of electrode fingers 432 and 433, the distance between the adjacent electrode fingers 432 and the electrode fingers 433, the composition of the piezoelectric layer, the crystal orientation, etc., the Y-direction receiving unit 4Y It is possible to adjust characteristics such as receivable frequency to a desired one.
As shown in FIG. 8, at least one of the X-direction receiving unit 4X and the Y-direction receiving unit 4Y preferably includes a reflection array 45 on the side opposite to the surface receiving the surface acoustic wave.

例えば、図8のX方向受信部4Xは、IDT43の左側から伝播してきた弾性表面波を受信するため、IDT43の右側に反射アレイ45を備えている。これにより、IDT43の左側から伝播してきた弾性表面波が、不本意にも、IDT43を透過してしまった場合に、この弾性表面波を反射アレイ45で反射させてIDT43に戻すことができ、IDT43の受信感度を向上させることができる。   For example, the X-direction receiving unit 4X in FIG. 8 includes a reflective array 45 on the right side of the IDT 43 in order to receive a surface acoustic wave propagating from the left side of the IDT 43. Thereby, when the surface acoustic wave propagating from the left side of the IDT 43 unintentionally passes through the IDT 43, the surface acoustic wave can be reflected by the reflection array 45 and returned to the IDT 43. The reception sensitivity can be improved.

また、Y方向受信部4Yも、X方向受信部4Xと同様に、反射アレイ45を備えることにより、IDT43の受信感度を向上させることができる。
この反射アレイ45は、複数本の電極指434が所定の間隔で配列して構成されたものである。これらの電極指434は、例えば、弾性表面波にブラッグ反射が生じる条件を満たす間隔で設けられる。
Similarly to the X direction receiver 4X, the Y direction receiver 4Y can also improve the reception sensitivity of the IDT 43 by including the reflective array 45.
The reflection array 45 is configured by arranging a plurality of electrode fingers 434 at a predetermined interval. For example, the electrode fingers 434 are provided at intervals satisfying a condition that causes Bragg reflection in the surface acoustic wave.

また、反射アレイ45は、その長手方向において、部分的に反射率が異なるように構成されるのが好ましい。通常、反射アレイ45の奥側に到達する弾性表面波は、手前側に到達する弾性表面波に比べて、伝播の経路長が長いため、より減衰している。そこで、このような場合には、反射アレイ45を奥側に位置する部分ほど反射率が高くなるように構成することにより、経路長の差による弾性表面波の強度のバラツキを平均化して、IDT43の長手方向の全体に渡ってほぼ均一の受信感度が得られるようになる。   Moreover, it is preferable that the reflective array 45 is configured to have partially different reflectivities in the longitudinal direction. Normally, the surface acoustic wave that reaches the back side of the reflective array 45 is more attenuated because the propagation path length is longer than the surface acoustic wave that reaches the near side. Therefore, in such a case, the reflection array 45 is configured such that the portion of the reflection array 45 located on the back side has a higher reflectance, thereby averaging the variation in the intensity of the surface acoustic wave due to the difference in the path length to obtain the IDT 43. A substantially uniform reception sensitivity can be obtained over the entire length of the.

このようなX方向受信部4XおよびY方向受信部4Yは、それぞれ、受信用配線7を介して後述するX/Y切替器15と接続されている。
この受信用配線7は、前述の給電用配線6と同様の材料で構成されるが、特に、IDT43と一体的に形成されているのが好ましい。これにより、後述するタッチパネル装置1の製造方法において、受信用配線7とIDT43とを同時に形成することができ、製造工程の簡略化を図ることができる。
The X direction receiving unit 4X and the Y direction receiving unit 4Y are each connected to an X / Y switch 15 to be described later via a receiving wiring 7.
The receiving wiring 7 is made of the same material as that of the power feeding wiring 6 described above, but is preferably formed integrally with the IDT 43 in particular. Thereby, in the manufacturing method of the touch panel device 1 described later, the receiving wiring 7 and the IDT 43 can be formed at the same time, and the manufacturing process can be simplified.

なお、本実施形態では、X方向送信部3X、Y方向送信部3Y、X方向受信部4XおよびY方向受信部4Yのいずれも弾性表面波素子で構成されている場合について説明したが、例えば、X方向送信部3XとY方向送信部3Yとが弾性表面波素子で構成され、残りのものがその他の弾性表面波を発生させる手段で構成されていてもよい。また、X方向受信部4XとY方向受信部4Yとが弾性表面波素子で構成され、残りのものがその他の弾性表面波素子で構成されていてもよい。弾性表面波素子は、発生させる弾性表面波の周波数特性等の条件を容易かつ確実に設定することができるため、各弾性表面波素子から発生する弾性表面波の条件を高い精度で調整することができる。これにより、タッチ位置の検出精度に優れたタッチパネル装置が得られる。   In the present embodiment, a case has been described in which all of the X-direction transmission unit 3X, the Y-direction transmission unit 3Y, the X-direction reception unit 4X, and the Y-direction reception unit 4Y are configured by surface acoustic wave elements. The X direction transmission unit 3X and the Y direction transmission unit 3Y may be configured by surface acoustic wave elements, and the remaining ones may be configured by other means for generating surface acoustic waves. Further, the X-direction receiving unit 4X and the Y-direction receiving unit 4Y may be constituted by surface acoustic wave elements, and the remaining ones may be constituted by other surface acoustic wave elements. Since surface acoustic wave elements can easily and reliably set conditions such as frequency characteristics of surface acoustic waves to be generated, the conditions of surface acoustic waves generated from each surface acoustic wave element can be adjusted with high accuracy. it can. As a result, a touch panel device with excellent touch position detection accuracy can be obtained.

また、弾性表面波素子は、それ自体の厚さを非常に薄くすることができるため、タッチパネル装置の薄型化および軽量化を図ることができる。
基板2上には、反射器5が設けられている。この反射器5は、基板2の左辺に沿って設けられた第1の反射器5Xと、奥の辺に沿って設けられた第2の反射器5Yとを有している。
In addition, since the surface acoustic wave element can be made very thin, the touch panel device can be made thinner and lighter.
A reflector 5 is provided on the substrate 2. The reflector 5 includes a first reflector 5X provided along the left side of the substrate 2 and a second reflector 5Y provided along the back side.

第1の反射器5Xは、X方向送信部3Xから発生した第1の弾性表面波を、右辺に向けてほぼ直角に反射させる機能を有するものである。
第2の反射器5Yも同様に、Y方向送信部3Yから発生した第2の弾性表面波を、手前の辺に向けてほぼ直角に反射させる機能を有するものである。
このような第1の反射器5Xおよび第2の反射器5Yは、基板2の辺に対してほぼ45°傾斜した反射面を有する多数の反射素子が所定の間隔(ブラッグ反射の条件を満たす間隔)で配列して構成された反射素子群で構成されている。
The first reflector 5X has a function of reflecting the first surface acoustic wave generated from the X-direction transmitting unit 3X at a substantially right angle toward the right side.
Similarly, the second reflector 5Y has a function of reflecting the second surface acoustic wave generated from the Y-direction transmitter 3Y substantially at right angles toward the front side.
In the first reflector 5X and the second reflector 5Y, a large number of reflective elements having reflective surfaces inclined by approximately 45 ° with respect to the side of the substrate 2 are provided at predetermined intervals (intervals that satisfy the Bragg reflection condition). ), And a reflection element group configured by the arrangement.

この反射素子群は、反射面を有しており、この反射面に到達した弾性表面波のうち、一部を反射、残部を透過させるよう構成されている。これにより、弾性表面波は、各反射素子で分岐され、基板2のX方向およびY方向を、それぞれ均一に走査するよう伝播することとなる。
この場合、反射素子毎に反射される弾性表面波の経路長が異なるため、各反射素子で反射された弾性表面波は、この経路長差に応じた時間差を有して各受信部4X、4Yに到達することとなる。この時間差により、後述する検出部および制御部においてタッチ位置を特定する位置情報を得ることができる。なお、基板2の弾性表面波が伝播する領域が、タッチ位置を検出し得る領域、すなわち、タッチ有効領域となる。
The reflective element group has a reflective surface, and is configured to reflect a part of the surface acoustic wave that has reached the reflective surface and transmit the remaining part. As a result, the surface acoustic wave is branched by each reflecting element and propagates so as to scan the X direction and the Y direction of the substrate 2 uniformly.
In this case, since the path length of the surface acoustic wave reflected for each reflection element is different, the surface acoustic wave reflected by each reflection element has a time difference corresponding to this path length difference, and each receiving unit 4X, 4Y. Will be reached. With this time difference, position information for specifying the touch position can be obtained in the detection unit and the control unit described later. In addition, the area | region where the surface acoustic wave of the board | substrate 2 propagates becomes an area | region which can detect a touch position, ie, a touch effective area | region.

このように、弾性表面波が発生した後、ほぼ直角に1回のみの反射を経て受信されるよう構成されていることにより、従来の2回の反射を行う場合に比べ、反射に伴う弾性表面波の減衰を低減することができる。これにより、弾性表面波は、相対的に、より強度の大きい状態で受信されるようになるため、タッチ面への物体等の接触に伴う弾性表面波の強度変化をより容易に検出することができる。その結果、タッチパネル装置1の検出感度を向上させることができる。   In this way, after the surface acoustic wave is generated, it is configured to be received through only one reflection at a right angle, so that the elastic surface associated with the reflection is compared with the case where the conventional two reflections are performed. Wave attenuation can be reduced. As a result, the surface acoustic wave is received in a relatively high intensity state, so that it is possible to more easily detect the intensity change of the surface acoustic wave due to the contact of an object or the like with the touch surface. it can. As a result, the detection sensitivity of the touch panel device 1 can be improved.

この反射器5の構成材料としては、特に限定されず、例えば、前述の給電用配線6および受信用配線7と同様の材料で構成される。
基板2上の送信部3、受信部4および反射器5の上方には、シート材8が設けられている。
このシート材8は、通常は基板2と接触しないよう、スペーサ(図示せず)等により所定の間隔を保持した状態で設けられている。
The constituent material of the reflector 5 is not particularly limited, and is made of, for example, the same material as the power supply wiring 6 and the reception wiring 7 described above.
A sheet material 8 is provided above the transmitter 3, the receiver 4, and the reflector 5 on the substrate 2.
The sheet material 8 is normally provided in a state where a predetermined interval is maintained by a spacer (not shown) or the like so as not to contact the substrate 2.

本実施形態では、タッチパネル装置1を操作(タッチ)する際に、このシート材8の上面がタッチ面として機能する。すなわち、シート材8が下方に撓み、シート材8が基板2と接触することで、基板2のタッチ位置に対応する部分を通過する弾性表面波を減衰させることができる。その結果、後述する検出部により、タッチ位置を特定することができる。   In the present embodiment, when the touch panel device 1 is operated (touched), the upper surface of the sheet material 8 functions as a touch surface. That is, when the sheet material 8 bends downward and the sheet material 8 comes into contact with the substrate 2, the surface acoustic wave that passes through the portion corresponding to the touch position of the substrate 2 can be attenuated. As a result, the touch position can be specified by a detection unit described later.

また、シート材8は、弾性部材で構成されるのが好ましい。この弾性部材としては、具体的には、基板2の構成材料と同様の樹脂材料やガラス材料、またはこれらを組み合わせた材料等が挙げられる。
なお、このシート材8は、必要に応じて設ければよく、省略することもできる。この場合、基板2の上面をタッチ面として操作することができる。
The sheet material 8 is preferably composed of an elastic member. Specific examples of the elastic member include a resin material and a glass material similar to the constituent material of the substrate 2, or a material combining these materials.
The sheet material 8 may be provided as necessary and can be omitted. In this case, the upper surface of the substrate 2 can be operated as a touch surface.

シート材8の下面には、図9に示すように、複数の突起9が設けられている。
この突起9は、シート材8の上面が指先等で押下(タッチパネル装置1を操作)され、シート材8が下方に撓んだ際に、下方に変位する。これにより、突起9は、基板2の上面に優先的に接触することができる。そして、基板2の上面に接触した突起9は、基板2を伝播する弾性表面波を確実に減衰させることができる。
また、この場合、突起9が基板2に接触する面積を小さく設定することにより、シート材8の上面に接触する物体の接触面が比較的大きい場合にも、突起9が優先的に基板2に接触するために、タッチ位置の特定をより精度よく行うこともできる。
As shown in FIG. 9, a plurality of protrusions 9 are provided on the lower surface of the sheet material 8.
The protrusion 9 is displaced downward when the upper surface of the sheet material 8 is pressed by a fingertip or the like (operating the touch panel device 1) and the sheet material 8 is bent downward. Thereby, the protrusion 9 can contact the upper surface of the substrate 2 preferentially. The protrusions 9 that are in contact with the upper surface of the substrate 2 can surely attenuate the surface acoustic waves that propagate through the substrate 2.
Further, in this case, by setting the area where the protrusion 9 contacts the substrate 2 to be small, the protrusion 9 preferentially contacts the substrate 2 even when the contact surface of the object contacting the upper surface of the sheet material 8 is relatively large. In order to make contact, the touch position can be specified more accurately.

外部装置10は、給電用配線6を介して送信部3に動作電力を供給する高周波電源(電力供給部)11と、高周波電源11と送信部3との間に設けられたX/Y切替器12と、受信用配線7を介して受信部4で発生した電気信号を受信する検出部13と、受信部4と検出部13との間に設けられ、前記電気信号を増幅する増幅部14と、増幅部14と受信部4との間に設けられたX/Y切替器15と、検出部13が受信した電気信号の結果に基づいて、指先または物体等が接触した位置情報を算出する制御部16とを有する。   The external device 10 includes a high-frequency power source (power supply unit) 11 that supplies operating power to the transmission unit 3 via the power supply wiring 6, and an X / Y switch provided between the high-frequency power source 11 and the transmission unit 3. 12, a detection unit 13 that receives an electrical signal generated by the reception unit 4 via the reception wiring 7, and an amplification unit 14 that is provided between the reception unit 4 and the detection unit 13 and amplifies the electrical signal. Control which calculates the position information which the fingertip or the object etc. contact based on the result of the electric signal which X / Y switch 15 provided between amplification part 14 and receiving part 4 and detection part 13 received Part 16.

高周波電源11は、X方向送信部3XおよびY方向送信部3Yに、それぞれの弾性表面波素子の周波数特性に応じた周波数の高周波電圧を発生し得るものである。
X/Y切替器12は、高周波電源11から供給された動作電力を、X方向送信部3XとY方向送信部3Yとに切り替える機能を有するものである。これにより、X方向送信部3XおよびY方向送信部3Yは、互いに排他的に第1の弾性表面波および第2の弾性表面波を発生するよう制御される。
The high-frequency power source 11 can generate a high-frequency voltage having a frequency corresponding to the frequency characteristic of each surface acoustic wave element in the X-direction transmitter 3X and the Y-direction transmitter 3Y.
The X / Y switch 12 has a function of switching the operating power supplied from the high-frequency power supply 11 between the X-direction transmitter 3X and the Y-direction transmitter 3Y. As a result, the X-direction transmission unit 3X and the Y-direction transmission unit 3Y are controlled to generate the first surface acoustic wave and the second surface acoustic wave exclusively from each other.

X/Y切替器15は、X方向受信部4Xが第1の弾性表面波を受信して発生した電気信号と、Y方向受信部4Yが第2の弾性表面波を受信して発生した電気信号とを切り替えて、増幅部14に送信する機能を有するものである。
増幅部14は、受信部4が弾性表面波を受信して発生した電気信号を増幅し、検出部13において、指先または物体が接触したことによる電気信号の強度の変化率を相対的に増大させ、強度変化を捉え易くするものである。
The X / Y switch 15 includes an electric signal generated when the X-direction receiving unit 4X receives the first surface acoustic wave, and an electric signal generated when the Y-direction receiving unit 4Y receives the second surface acoustic wave. And has a function of transmitting to the amplifying unit 14.
The amplifying unit 14 amplifies the electrical signal generated when the receiving unit 4 receives the surface acoustic wave, and the detecting unit 13 relatively increases the rate of change in the strength of the electrical signal due to the contact of the fingertip or the object. , To make it easier to catch intensity changes.

検出部13は、増幅部14で増幅された電気信号の強度の経時変化を検出する機能を有するものである。
制御部16は、高周波電源11、X/Y切替器12、15および検出部13の各動作を制御し得るよう構成されている。これにより、高周波電源11の動作電力の供給、X/Y切替器12、15の切替、および、検出部13の電気信号受信の各動作を、所望のタイミングに制御することができる。
このタイミングの一例としては、検出部13により、第1の弾性表面波を検出する時間と、第2の弾性表面波を検出する時間とが、時間分割されるよう設定されたタイミングが挙げられる。
The detection unit 13 has a function of detecting a change over time in the intensity of the electrical signal amplified by the amplification unit 14.
The control unit 16 is configured to control each operation of the high-frequency power source 11, the X / Y switchers 12 and 15, and the detection unit 13. Thereby, each operation | movement of supply of the operating power of the high frequency power supply 11, switching of the X / Y switchers 12 and 15, and reception of the electric signal of the detection part 13 can be controlled to a desired timing.
As an example of this timing, there is a timing at which the detection unit 13 sets the time for detecting the first surface acoustic wave and the time for detecting the second surface acoustic wave to be divided in time.

具体的には、まず、X/Y切替器12を設定して、高周波電源11からX方向送信部3Xが第1の弾性表面波を発生させる条件を満足する高周波電圧を、X方向送信部3Xに印加する。これにより、X方向送信部3Xから第1の弾性表面波を発生され、この第1の弾性表面波をX方向受信部4Xで受信する。この受信により得られた電気信号は、X/Y切替器15を設定することで、受信用配線7を介して、検出部13で検出する。   Specifically, first, the X / Y switch 12 is set, and a high-frequency voltage that satisfies the condition for the X-direction transmission unit 3X to generate the first surface acoustic wave from the high-frequency power source 11 is applied to the X-direction transmission unit 3X. Apply to. As a result, a first surface acoustic wave is generated from the X-direction transmitter 3X, and the first surface acoustic wave is received by the X-direction receiver 4X. The electric signal obtained by this reception is detected by the detection unit 13 via the reception wiring 7 by setting the X / Y switch 15.

次に、X/Y切替器12を切り替えて、高周波電源11からY方向送信部3Yが第2の弾性表面波を発生させる条件を満足する高周波電圧を、Y方向送信部3Yに印加する。これにより、Y方向送信部3Yから第2の弾性表面波を発生させ、この第2の弾性表面波をY方向受信部4Yで受信する。この受信により得られた電気信号は、X/Y切替器15を切り替えることで、受信用配線7を介して、検出部13で検出する。   Next, the X / Y switch 12 is switched, and a high frequency voltage that satisfies the condition for the Y direction transmission unit 3Y to generate the second surface acoustic wave from the high frequency power supply 11 is applied to the Y direction transmission unit 3Y. Thereby, the 2nd surface acoustic wave is generated from Y direction transmitting part 3Y, and this 2nd surface acoustic wave is received by Y direction receiving part 4Y. The electrical signal obtained by this reception is detected by the detection unit 13 via the reception wiring 7 by switching the X / Y switch 15.

次に、再び、X/Y切替器12を切り替えて、高周波電源11からX方向送信部3Xが第2の弾性表面波を発生させる条件を満足する高周波電圧を、X方向送信部3Xに印加する。このような動作を繰り返し行うことにより、X方向受信部4Xからの電気信号とY方向受信部4Yからの電気信号の混在を防止しつつ、タッチ位置の位置情報を確実に得ることができる。そして、この位置情報が、各種電子機器に伝送される。
また、制御部16は、この他に、検出部13が受信した電気信号の強度の経時変化に基づいて、タッチ位置の位置情報に変換する演算部(図示せず)を有している。
Next, the X / Y switch 12 is switched again, and a high frequency voltage that satisfies the condition for the X direction transmission unit 3X to generate the second surface acoustic wave from the high frequency power supply 11 is applied to the X direction transmission unit 3X. . By repeatedly performing such an operation, it is possible to reliably obtain the position information of the touch position while preventing a mixture of the electric signal from the X direction receiving unit 4X and the electric signal from the Y direction receiving unit 4Y. Then, this position information is transmitted to various electronic devices.
In addition to this, the control unit 16 further includes a calculation unit (not shown) for converting into position information of the touch position based on the change over time of the strength of the electrical signal received by the detection unit 13.

次に、上記のようなタッチパネル装置1の使用方法(作用)の一例について説明する。
[1] まず、X/Y切替器12を、高周波電源11とX方向送信部3Xとが通電状態となるよう設定する。そして、X方向送信部3Xが第1の弾性表面波を発生させる条件を満足する高周波電圧を、給電用配線6を介してIDT33に印加する。これにより、圧電体層32には、逆圧電効果による表面付近の歪みが生じ、主に間隔dに応じた波長の第1の弾性表面波を発生する。
ここでは、第1の弾性表面波の一例として、X方向送信部3Xから図10(a)に示すような波形のバースト波(弾性表面波)51が発生した場合について説明する。
Next, an example of a usage method (action) of the touch panel device 1 as described above will be described.
[1] First, the X / Y switch 12 is set so that the high-frequency power supply 11 and the X-direction transmission unit 3X are energized. Then, a high-frequency voltage that satisfies the condition for causing the X-direction transmission unit 3 </ b> X to generate the first surface acoustic wave is applied to the IDT 33 via the power supply wiring 6. Thereby, the piezoelectric layer 32, the strain in the vicinity of the surface due to the reverse piezoelectric effect occurs, mainly to generate a first surface acoustic wave having a wavelength corresponding to the interval d X.
Here, as an example of the first surface acoustic wave, a case will be described in which a burst wave (surface acoustic wave) 51 having a waveform as shown in FIG. 10A is generated from the X-direction transmitter 3X.

[2] X方向送信部3Xで発生したバースト波51は、図1の奥側に向かって進行し、第1の反射器5Xの反射素子群で、一部が反射され、残部が透過する。これにより、バースト波51は分岐され、弾性表面波52として、基板2のX方向(右方向)に伝播し、X方向受信部4Xに到達する。このとき、シート材8の上面に指先または物体等が触れて(タッチして)いる場合には、例えば、図10(a)に示すような減衰54を含む受信波55が得られる。
X方向受信部4Xに到達した減衰54を含む受信波55は、圧電体層32の表面付近に、受信波55の強度(振幅)に応じた歪みを生じさせる。この歪みは、圧電体層32の圧電効果により、電極指332および電極指333の間に電位差を発生させる。すなわち、受信波55は、X方向受信部4Xにおいて、その強度に応じた電気信号に変換される。
[2] The burst wave 51 generated in the X-direction transmission unit 3X travels toward the back side in FIG. 1, and a part thereof is reflected by the reflection element group of the first reflector 5X and the remaining part is transmitted. As a result, the burst wave 51 is branched, propagated as the surface acoustic wave 52 in the X direction (right direction) of the substrate 2, and reaches the X direction receiving unit 4X. At this time, when a fingertip or an object touches (touches) the upper surface of the sheet material 8, for example, a received wave 55 including attenuation 54 as shown in FIG. 10A is obtained.
The received wave 55 including the attenuation 54 that has reached the X-direction receiving unit 4 </ b> X causes distortion corresponding to the intensity (amplitude) of the received wave 55 near the surface of the piezoelectric layer 32. This distortion causes a potential difference between the electrode finger 332 and the electrode finger 333 due to the piezoelectric effect of the piezoelectric layer 32. That is, the received wave 55 is converted into an electric signal corresponding to the intensity in the X-direction receiving unit 4X.

[3] 次に、X/Y切替器15を、X方向受信部4Xと検出部13とが通電状態となるよう設定する。これにより、X方向受信部4Xで得られた電気信号は、受信用配線7、X/Y切替器15および増幅部14を介して、検出部13に伝送される。検出部13では、X方向受信部4Xが受信した第1の弾性表面波の強度の経時変化を検出する。そして、この検出部13の検出結果に基づいて、制御部16が備える演算部によりタッチ位置を特定する。具体的には、例えば、図10(a)に示す受信波55の受信開始時刻から減衰54の受信時刻までの時間TをX方向の距離に変換し、タッチ位置のX座標を算出する。 [3] Next, the X / Y switch 15 is set so that the X-direction receiver 4X and the detector 13 are energized. As a result, the electrical signal obtained by the X direction receiving unit 4X is transmitted to the detecting unit 13 via the receiving wiring 7, the X / Y switch 15 and the amplifying unit 14. The detection unit 13 detects a temporal change in the intensity of the first surface acoustic wave received by the X direction reception unit 4X. And based on the detection result of this detection part 13, a touch position is specified by the calculating part with which control part 16 is provided. Specifically, for example, the time T X from the reception start time of the reception wave 55 shown in FIG. 10A to the reception time of the attenuation 54 is converted into a distance in the X direction, and the X coordinate of the touch position is calculated.

[4] 次に、X/Y切替器12を切り替えて、Y方向送信部3Yが第2の弾性表面波を発生させる条件を満足する高周波電圧を、給電用配線6を介してIDT33に印加する。これにより、Y方向送信部3Yから図10(b)に示すような波形のバースト波61が発生させる。
[5] 以下、X方向と同様に、図10(b)に示すような減衰64を含む受信波65が得られる。そして、検出部13では、Y方向受信部4Yが受信した第2の弾性表面波の強度の経時変化を検出し、時間Tからタッチ位置のY座標を算出することができる。
以上のようにして、タッチ位置の位置情報が得られ、この位置情報を用いて各種電子機器の操作等を行うことができる。
[4] Next, the X / Y switch 12 is switched, and a high-frequency voltage that satisfies the condition for the Y-direction transmitter 3Y to generate the second surface acoustic wave is applied to the IDT 33 via the power supply wiring 6. . As a result, a burst wave 61 having a waveform as shown in FIG. 10B is generated from the Y-direction transmitter 3Y.
[5] Hereinafter, similarly to the X direction, the received wave 65 including the attenuation 64 as shown in FIG. 10B is obtained. Then, the detection unit 13 detects the time-dependent change in the intensity of the second surface acoustic wave Y direction receiver 4Y has received, it is possible to calculate the Y coordinate of the touch position from the time T Y.
As described above, the position information of the touch position is obtained, and various electronic devices can be operated using the position information.

<第2実施形態>
次に、本発明のタッチパネル装置の第2実施形態について説明する。
図11は、本発明のタッチパネル装置の第2実施形態を示す概略図(平面図)である。なお、以下では、説明の便宜上、図11中の紙面手前側を「上」と言う。
以下、この図を参照して本発明のタッチパネル装置の第2実施形態について説明するが、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the touch panel device of the present invention will be described.
FIG. 11 is a schematic view (plan view) showing a second embodiment of the touch panel device of the present invention. In the following, for convenience of explanation, the front side in FIG. 11 is referred to as “up”.
Hereinafter, the second embodiment of the touch panel device of the present invention will be described with reference to this figure, but the description will focus on differences from the first embodiment, and the description of the same matters will be omitted.

本実施形態のタッチパネル装置1は、受信部4の構成が異なること以外は、前記第1実施形態と同様である。
図11に示すX方向受信部4X’は、基板2上に順に積層されたIDT43’と圧電体層(図示せず)とを有する弾性表面波素子を構成単位とし、この構成単位を3個並列に接続して構成されている。
The touch panel device 1 of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except that the configuration of the receiving unit 4 is different.
The X-direction receiving unit 4X ′ shown in FIG. 11 includes a surface acoustic wave element having an IDT 43 ′ and a piezoelectric layer (not shown) stacked in order on the substrate 2, and three such structural units are arranged in parallel. Connected to and configured.

IDT43’は、等間隔で併設された一対の電極指432、433を2対備えている。
このように、X方向受信部4X’が複数個の弾性表面波素子を並列に接続して構成されていることにより、一対の電極指432、433における電極幅、電極間距離および電極の電気抵抗等のバラツキに伴うX方向受信部4X’の受信感度の低下を、各構成単位に対して分散させることができ、X方向受信部4X’全体の受信感度の低下を抑制することができる。
The IDT 43 ′ includes two pairs of electrode fingers 432 and 433 provided at equal intervals.
As described above, the X-direction receiving unit 4X ′ is configured by connecting a plurality of surface acoustic wave elements in parallel, so that the electrode width, the distance between the electrodes, and the electric resistance of the electrodes in the pair of electrode fingers 432 and 433 are obtained. The decrease in the reception sensitivity of the X-direction receiving unit 4X ′ due to such variations can be distributed to each structural unit, and the decrease in the reception sensitivity of the entire X-direction receiving unit 4X ′ can be suppressed.

換言すれば、所定の受信感度を得る場合には、IDT43’における電極幅、電極間距離および電極の電気抵抗等のバラツキの許容範囲を拡大することができる。その結果、X方向受信部4X’をより容易かつ確実に製造することができる。
また、図11に示すIDT43’は、弾性表面波素子を3個接続して構成されているが、接続する弾性表面波素子の数は、タッチパネル装置1で必要とするタッチ位置の検出精度(分解能)等に応じて適宜設定され、特に限定されない。
In other words, when a predetermined reception sensitivity is obtained, an allowable range of variations such as the electrode width, the distance between the electrodes, and the electric resistance of the electrodes in the IDT 43 ′ can be expanded. As a result, the X-direction receiving unit 4X ′ can be manufactured more easily and reliably.
The IDT 43 ′ shown in FIG. 11 is configured by connecting three surface acoustic wave elements. The number of surface acoustic wave elements to be connected depends on the touch position detection accuracy (resolution) required by the touch panel device 1. ) And the like, and is not particularly limited.

また、前記構成単位の櫛歯電極が有する電極指432、433の数も、特に限定されないが、5〜50対程度であるのが好ましく、20〜40対程度であるのがより好ましい。これにより、IDT43’が占める面積が必要以上に大きくなるのを防止しつつ、タッチパネル装置1の十分な検出感度を確保することができる。
一方、図11に示すY方向受信部4Y’は、構成単位の数が4個であること以外は、X方向受信部4X’と同様に構成されている。
以上のような第2実施形態のタッチパネル装置1においても、前記第1実施形態と同様の作用・効果が得られる。
Further, the number of electrode fingers 432 and 433 included in the comb electrode of the structural unit is not particularly limited, but is preferably about 5 to 50 pairs, and more preferably about 20 to 40 pairs. Thereby, sufficient detection sensitivity of the touch panel device 1 can be ensured while preventing the area occupied by the IDT 43 ′ from becoming unnecessarily large.
On the other hand, the Y-direction receiving unit 4Y ′ shown in FIG. 11 is configured in the same manner as the X-direction receiving unit 4X ′ except that the number of structural units is four.
In the touch panel device 1 of the second embodiment as described above, the same operations and effects as those of the first embodiment can be obtained.

<第3実施形態>
次に、本発明のタッチパネル装置の第3実施形態について説明する。
図12は、本発明のタッチパネル装置の第3実施形態を示す概略図(平面図)である。なお、以下では、説明の便宜上、図12中の紙面手前側を「上」と言う。
以下、この図を参照して本発明のタッチパネル装置の第3実施形態について説明するが、前記第1および前記第2実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態のタッチパネル装置1は、受信部4の構成が異なること以外は、前記第1実施形態と同様である。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the touch panel device of the present invention will be described.
FIG. 12 is a schematic view (plan view) showing a third embodiment of the touch panel device of the present invention. In the following, for convenience of explanation, the front side in FIG. 12 is referred to as “up”.
Hereinafter, the third embodiment of the touch panel device of the present invention will be described with reference to this figure, but the description will focus on differences from the first and second embodiments, and the description of the same matters will be omitted. To do.
The touch panel device 1 of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except that the configuration of the receiving unit 4 is different.

図12に示す受信部4は、X方向受信部4XとY方向受信部4Yとを有している。そして、これらのIDT43同士の一部が電気的に接続されるとともに、バイアス電極を共有している。これにより、バイアス電極を共有しない場合に比べ、受信用配線7の配線パターンの簡素化を図ることや、タッチパネル装置1の設計の自由度を高めることができる。その結果、タッチパネル装置1の額縁部の縮小化を図ることができ、タッチ有効領域の拡大を図ることができる。   The receiving unit 4 illustrated in FIG. 12 includes an X-direction receiving unit 4X and a Y-direction receiving unit 4Y. A part of these IDTs 43 are electrically connected and share a bias electrode. Thereby, compared with the case where a bias electrode is not shared, the wiring pattern of the receiving wiring 7 can be simplified, and the degree of freedom in designing the touch panel device 1 can be increased. As a result, the frame portion of the touch panel device 1 can be reduced, and the effective touch area can be increased.

また、受信部4からの電気信号の出力に用いられる端子の数、すなわち部品点数を削減することができるとともに、受信部4から増幅部14までの回路構成の簡略化を図ることもできる。
以上のような第3実施形態のタッチパネル装置1においても、前記第1および前記第2実施形態と同様の作用・効果が得られる。
In addition, the number of terminals used for output of electrical signals from the receiving unit 4, that is, the number of parts can be reduced, and the circuit configuration from the receiving unit 4 to the amplifying unit 14 can be simplified.
In the touch panel device 1 of the third embodiment as described above, the same operations and effects as those of the first and second embodiments can be obtained.

<第4実施形態>
次に、本発明のタッチパネル装置の第4実施形態について説明する。
図13は、本発明のタッチパネル装置の第4実施形態を示す概略図(断面図)である。なお、以下では、説明の便宜上、図13中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、この図を参照して本発明のタッチパネル装置の第4実施形態について説明するが、前記第1〜前記第3実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the touch panel device of the present invention will be described.
FIG. 13 is a schematic view (cross-sectional view) showing a fourth embodiment of the touch panel device of the present invention. In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 13 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
Hereinafter, the fourth embodiment of the touch panel device of the present invention will be described with reference to this figure, but the description will focus on the differences from the first to third embodiments, and the same matters will not be described. To do.

本実施形態のタッチパネル装置1は、シート材の構成が異なること以外は、前記第1実施形態と同様である。
図13に示すシート材8’は、2層からなる積層体で構成されている。この積層体は、上方にガラス層8aと、下方に樹脂層8bとを有している。
また、送信部3および受信部4は、樹脂層8bに接触するように設けられている。そして、シート材8’と基板2との間は、送信部3および受信部4が基板2と接触しないようスペーサ(図示せず)等により所定の間隔を保持した状態で設けられている。
The touch panel device 1 of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except that the configuration of the sheet material is different.
Sheet material 8 'shown in FIG. 13 is comprised by the laminated body which consists of two layers. This laminated body has a glass layer 8a on the upper side and a resin layer 8b on the lower side.
Moreover, the transmission part 3 and the receiving part 4 are provided so that the resin layer 8b may be contacted. And between the sheet | seat material 8 'and the board | substrate 2, it is provided in the state which hold | maintained the predetermined space | interval by the spacer (not shown) etc. so that the transmission part 3 and the receiving part 4 may not contact the board | substrate 2. FIG.

また、基板2の上面には、図13に示すように、複数の突起9が設けられている。
このような構成のタッチパネル装置1では、送信部3から発生した弾性表面波がシート材8’を伝播する。すなわち、シート材8’が、弾性表面波(第1の弾性表面波および第2の弾性表面波)を伝播する基板として機能する。
また、ガラス層8aの上面を指先等で押下(タッチパネル装置1を操作)した際には、シート材8’が下方に撓むとともに、樹脂層8bの下面が突起9に接触する。これにより、ガラス層8aを伝播する弾性表面波を確実に減衰させ、タッチ位置の特定をより精度よく行うことができる。
以上のような第4実施形態のタッチパネル装置1においても、前記第1〜前記第3実施形態と同様の作用・効果が得られる。
Further, a plurality of protrusions 9 are provided on the upper surface of the substrate 2 as shown in FIG.
In the touch panel device 1 having such a configuration, the surface acoustic wave generated from the transmission unit 3 propagates through the sheet material 8 ′. That is, the sheet material 8 ′ functions as a substrate that propagates surface acoustic waves (first surface acoustic wave and second surface acoustic wave).
Further, when the upper surface of the glass layer 8a is pressed with a fingertip or the like (the touch panel device 1 is operated), the sheet material 8 'is bent downward, and the lower surface of the resin layer 8b is in contact with the protrusion 9. Thereby, the surface acoustic wave propagating through the glass layer 8a can be surely attenuated, and the touch position can be specified more accurately.
In the touch panel device 1 of the fourth embodiment as described above, the same operations and effects as those of the first to third embodiments can be obtained.

<第5実施形態>
次に、本発明のタッチパネル装置の第5実施形態について説明する。
図14は、本発明のタッチパネル装置の第5実施形態を示す概略図(平面図)である。なお、以下では、説明の便宜上、図14中の紙面手前側を「上」と言う。
以下、この図を参照して本発明のタッチパネル装置の第5実施形態について説明するが、前記第1〜前記第4実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態のタッチパネル装置1は、送信部3、送信部4、給電用配線6、受信用配線7および外部装置10の構成が異なること以外は、前記第3実施形態と同様である。
図14に示す送信部3は、X方向送信部3XとY方向送信部3Yとを有している。
<Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment of the touch panel device of the present invention will be described.
FIG. 14 is a schematic view (plan view) showing a fifth embodiment of the touch panel device of the present invention. In the following, for convenience of explanation, the front side in FIG. 14 is referred to as “up”.
Hereinafter, a touch panel device according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to this drawing. However, the description will focus on differences from the first to fourth embodiments, and description of similar matters will be omitted. To do.
The touch panel device 1 of the present embodiment is the same as that of the third embodiment except that the configurations of the transmission unit 3, the transmission unit 4, the power supply wiring 6, the reception wiring 7, and the external device 10 are different.
The transmission unit 3 illustrated in FIG. 14 includes an X-direction transmission unit 3X and a Y-direction transmission unit 3Y.

そして、X方向送信部3Xが発生する第1の弾性表面波の周波数とY方向送信部3Yが発生する第2の弾性表面波の周波数とが異なるように構成されている。この場合、X方向受信部4Xが主に受信可能な周波数特性を前記第1の弾性表面波の周波数に合わせ、Y方向受信部4Yが主に受信可能な周波数特性を前記第2の弾性表面波の周波数に合わせるように構成することにより、X方向送信部3Xから発生した第1の弾性表面波は、X方向受信部4Xでのみ確実に受信され、Y方向送信部3Yから発生した第2の弾性表面波は、Y方向受信部4Yでのみ確実に受信されるようになる。その結果、本来受信すべきでない方向からの弾性表面波、すなわちノイズの受信を確実に防止し、タッチパネル装置1の検出感度を高めることができる。   The frequency of the first surface acoustic wave generated by the X-direction transmitter 3X is different from the frequency of the second surface acoustic wave generated by the Y-direction transmitter 3Y. In this case, the frequency characteristic that can be mainly received by the X-direction receiving unit 4X is matched with the frequency of the first surface acoustic wave, and the frequency characteristic that can be mainly received by the Y-direction receiving unit 4Y is made to be the second surface acoustic wave. Therefore, the first surface acoustic wave generated from the X-direction transmitter 3X is reliably received only by the X-direction receiver 4X, and the second surface wave generated from the Y-direction transmitter 3Y is obtained. The surface acoustic wave is reliably received only by the Y direction receiver 4Y. As a result, it is possible to reliably prevent the reception of the surface acoustic wave from the direction that should not be received, that is, noise, and to increase the detection sensitivity of the touch panel device 1.

したがって、受信部4から生じる電気信号は、X方向成分とY方向成分とを切り替えることなく、検出部13において選択的に検出することができる。これにより、X/Y切替器15を省略することができ、タッチパネル装置1の部品点数および製造コストの削減を図ることができる。
また、X方向送信部3Xが共振して第1の弾性表面波を発生する条件を満足する高周波電圧の周波数を第1の周波数とし、Y方向送信部3Yの共振して第2の弾性表面波を発生する条件を満足する高周波電圧の周波数を第2の周波数とすると、X方向送信部3XおよびY方向送信部3Yに対して、第1の周波数および第2の周波数のいずれかの周波数の高周波電圧を印加するのが好ましい。これにより、X方向送信部3XとY方向送信部3Yとの間で高周波電圧を切り替えることなく、これらを選択的に動作させることができる。
Therefore, the electrical signal generated from the reception unit 4 can be selectively detected by the detection unit 13 without switching between the X direction component and the Y direction component. Thereby, the X / Y switch 15 can be omitted, and the number of parts and the manufacturing cost of the touch panel device 1 can be reduced.
Further, the frequency of the high-frequency voltage that satisfies the condition that the X-direction transmitter 3X resonates and generates the first surface acoustic wave is set as the first frequency, and the Y-direction transmitter 3Y resonates to generate the second surface acoustic wave. Assuming that the frequency of the high-frequency voltage that satisfies the condition for generating the second frequency is the second frequency, the X-direction transmission unit 3X and the Y-direction transmission unit 3Y have a high frequency of either the first frequency or the second frequency. It is preferable to apply a voltage. Thereby, these can be selectively operated, without switching a high frequency voltage between X direction transmission part 3X and Y direction transmission part 3Y.

換言すれば、高周波電圧の周波数を、第1の周波数と第2の周波数のいずれかに設定することにより、X方向送信部3XおよびY方向送信部3Yを、互いに排他的に弾性表面波を発生させるよう制御することができる。これにより、X/Y切替器12を省略することができ、タッチパネル装置1の部品点数および製造コストの削減を図ることができる。
さらにこの場合、図14に示すように、X方向送信部3XとY方向送信部3Yとを電気的に接続するとともに、バイアス電極を共有させることができる。これにより、バイアス電極を共有しない場合に比べ、給電用配線6の配線パターンの簡素化を図ることや、タッチパネル装置1の設計の自由度を高めることができる。その結果、タッチパネル装置1の額縁部の縮小化を図ることができ、タッチ有効領域の拡大を図ることができる。
In other words, by setting the frequency of the high-frequency voltage to either the first frequency or the second frequency, the X-direction transmitter 3X and the Y-direction transmitter 3Y generate surface acoustic waves exclusively from each other. Can be controlled. Thereby, the X / Y switch 12 can be omitted, and the number of parts and the manufacturing cost of the touch panel device 1 can be reduced.
Furthermore, in this case, as shown in FIG. 14, the X-direction transmitter 3X and the Y-direction transmitter 3Y can be electrically connected and the bias electrode can be shared. Thereby, compared with the case where a bias electrode is not shared, the wiring pattern of the power supply wiring 6 can be simplified, and the degree of freedom in designing the touch panel device 1 can be increased. As a result, the frame portion of the touch panel device 1 can be reduced, and the effective touch area can be increased.

また、送信部3に動作電力を印加するのに用いられる端子の数、すなわち部品点数を削減することができるとともに、高周波電源11から送信部3までの回路構成の簡略化を図ることもできる。
以上のような第5実施形態のタッチパネル装置1においても、前記第1〜前記第4実施形態と同様の作用・効果が得られる。
In addition, the number of terminals used to apply operating power to the transmitter 3, that is, the number of components can be reduced, and the circuit configuration from the high frequency power supply 11 to the transmitter 3 can be simplified.
In the touch panel device 1 of the fifth embodiment as described above, the same operations and effects as those of the first to fourth embodiments can be obtained.

以上、本発明のタッチパネル装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、タッチパネル装置を構成する各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明のタッチパネル装置は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
The touch panel device of the present invention has been described based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of each part constituting the touch panel device is an arbitrary configuration having the same function. Can be substituted. Moreover, other arbitrary components may be added.
In addition, the touch panel device of the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.

本発明のタッチパネル装置の第1実施形態を示す概略図(平面図)である。It is the schematic (plan view) which shows 1st Embodiment of the touchscreen apparatus of this invention. 図1に示すタッチパネル装置のX方向送信部周辺の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of an X direction transmission unit of the touch panel device shown in FIG. 1. 図2に示すX方向送信部周辺のA’−A’線断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A′-A ′ in the vicinity of the X-direction transmission unit illustrated in FIG. 2. X方向送信部の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of a X direction transmission part. 図4に示すX方向送信部周辺のA”−A”線断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line A ″ -A ″ in the vicinity of the X-direction transmission unit illustrated in FIG. 4. X方向送信部の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of a X direction transmission part. X方向送信部の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of a X direction transmission part. X方向受信部の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of a X direction receiving part. 図1に示すタッチパネル装置のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of the touch panel apparatus shown in FIG. 送信部から送信および受信部で受信された各弾性表面波の波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of each surface acoustic wave transmitted by the transmission part and received by the receiving part. 本発明のタッチパネル装置の第2実施形態を示す概略図(平面図)である。It is the schematic (plan view) which shows 2nd Embodiment of the touchscreen apparatus of this invention. 本発明のタッチパネル装置の第3実施形態を示す概略図(平面図)である。It is the schematic (plan view) which shows 3rd Embodiment of the touchscreen apparatus of this invention. 本発明のタッチパネル装置の第4実施形態を示す概略図(断面図)である。It is the schematic (sectional drawing) which shows 4th Embodiment of the touchscreen apparatus of this invention. 本発明のタッチパネル装置の第5実施形態を示す概略図(平面図)である。It is the schematic (plan view) which shows 5th Embodiment of the touchscreen apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1……タッチパネル装置 2……基板 3……送信部 3X、3X’……X方向送信部 3Y……Y方向送信部 4……受信部 4X、4X’……X方向受信部 4Y、4Y’……Y方向受信部 5……反射器 5X……第1の反射器 5Y……第2の反射器 6……給電用配線 7……受信用配線 8……シート材 8a……ガラス層 8b……樹脂層 9……突起 10……外部装置 11……高周波電源 12、15……X/Y切替器 13……検出部 14……増幅部 16……制御部 31……下部電極 32、32’……圧電体層 33、33’、33” 、43、43’……IDT 331〜334、432〜434……電極指 35、45……反射アレイ 51、61……バースト波 52……弾性表面波 54、64……減衰 55、65……受信波
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Touch panel apparatus 2 ... Board | substrate 3 ... Transmission part 3X, 3X '... X direction transmission part 3Y ... Y direction transmission part 4 ... Reception part 4X, 4X' ... X direction reception part 4Y, 4Y ' …… Y direction receiver 5 …… Reflector 5X …… First reflector 5Y …… Second reflector 6 …… Power supply wiring 7 …… Reception wiring 8 …… Sheet material 8a …… Glass layer 8b …… Resin layer 9 …… Projection 10 …… External device 11 …… High frequency power supply 12, 15 …… X / Y switch 13 …… Detection unit 14 …… Amplification unit 16 …… Control unit 31 …… Lower electrode 32, 32 ′ …… piezoelectric layer 33, 33 ′, 33 ″, 43, 43 ′ …… IDT 331-334, 432-434 …… electrode finger 35, 45 …… reflecting array 51, 61 …… burst wave 52 …… Surface acoustic wave 54, 64 …… Attenuation 55, 65 …… Receiving wave

Claims (13)

タッチ面を有し、該タッチ面に接触する物体のタッチ位置を検出するタッチパネル装置であって、
長方形または正方形をなし、第1の弾性表面波および第2の弾性表面波を伝播する基板と、
該基板の4つの辺のうちの第1の辺の一端部に設けられ、前記第1の辺の他端部に向けて前記第1の弾性表面波を発生させる第1の送信部と、
前記第1の辺に沿って設けられ、前記第1の送信部から発生した前記第1の弾性表面波を、前記第1の辺と対向する第2の辺に向けて反射させる第1の反射器と、
前記第2の辺に沿って設けられ、前記第1の弾性表面波を受信する第1の受信部と、
前記第1の辺に隣接する第3の辺の一端部に設けられ、前記第3の辺の他端部に向けて前記第2の弾性表面波を発生させる第2の送信部と、
前記第3の辺に沿って設けられ、前記第2の送信部から発生した前記第2の弾性表面波を、前記第3の辺と対向する第4の辺に向けて反射させる第2の反射器と、
前記第4の辺に沿って設けられ、前記第2の弾性表面波を受信する第2の受信部と、
前記第1の送信部および前記第2の送信部に、これらを動作させる高周波電圧を印加する電力供給部と、
前記第1の受信部が受信した前記第1の弾性表面波の強度の経時変化と前記第2の受信部が受信した前記第2の弾性表面波の強度の経時変化とを検出する検出部と、
該検出部の検出結果に基づいて、前記タッチ位置を特定する機能を備える制御部とを有することを特徴とするタッチパネル装置。
A touch panel device that has a touch surface and detects a touch position of an object that contacts the touch surface,
A substrate that is rectangular or square and propagates the first and second surface acoustic waves;
A first transmitter that is provided at one end of a first side of the four sides of the substrate and that generates the first surface acoustic wave toward the other end of the first side;
A first reflection provided along the first side and configured to reflect the first surface acoustic wave generated from the first transmission unit toward a second side opposite to the first side. And
A first receiver provided along the second side for receiving the first surface acoustic wave;
A second transmitter that is provided at one end of a third side adjacent to the first side and generates the second surface acoustic wave toward the other end of the third side;
A second reflection provided along the third side and configured to reflect the second surface acoustic wave generated from the second transmission unit toward a fourth side opposite to the third side. And
A second receiving unit provided along the fourth side for receiving the second surface acoustic wave;
A power supply unit that applies a high-frequency voltage to operate the first transmission unit and the second transmission unit;
A detecting unit for detecting a temporal change in intensity of the first surface acoustic wave received by the first receiving unit and a temporal change in intensity of the second surface acoustic wave received by the second receiving unit; ,
A touch panel device comprising: a control unit having a function of specifying the touch position based on a detection result of the detection unit.
前記第1の送信部および前記第2の送信部は、いずれも、弾性表面波素子で構成されている請求項1に記載のタッチパネル装置。   The touch panel device according to claim 1, wherein each of the first transmission unit and the second transmission unit includes a surface acoustic wave element. 前記第1の受信部および前記第2の受信部は、いずれも、弾性表面波素子で構成されている請求項1または2に記載のタッチパネル装置。   The touch panel device according to claim 1, wherein each of the first receiving unit and the second receiving unit includes a surface acoustic wave element. 前記第1の受信部および前記第2の受信部の少なくとも一方は、複数個の弾性表面波素子を並列に接続して構成されている請求項3に記載のタッチパネル装置。   The touch panel device according to claim 3, wherein at least one of the first receiving unit and the second receiving unit is configured by connecting a plurality of surface acoustic wave elements in parallel. 前記弾性表面波素子は、圧電体層と、該圧電体層を介して対向配置され、該圧電体層に電圧を印加する一対の電極とを有する請求項2ないし4のいずれかに記載のタッチパネル装置。   5. The touch panel according to claim 2, wherein the surface acoustic wave element includes a piezoelectric layer and a pair of electrodes that are arranged to face each other via the piezoelectric layer and apply a voltage to the piezoelectric layer. apparatus. 前記弾性表面波素子は、圧電体層と、該圧電体層の一方の面に設けられ、該圧電体層に電圧を印加する一対の櫛歯状の電極とを有する請求項2ないし5のいずれかに記載のタッチパネル装置。   6. The surface acoustic wave element includes a piezoelectric layer and a pair of comb-like electrodes provided on one surface of the piezoelectric layer and applying a voltage to the piezoelectric layer. A touch panel device according to any one of the above. 前記第1の送信部が備える弾性表面波素子および前記第2の送信部が備える弾性表面波素子の少なくとも一方は、弾性表面波を発生させるべき一方向に発生させる弾性表面波の強度が、前記一方向と反対方向に発生させる弾性表面波の強度より大きくなるよう構成されている請求項6に記載のタッチパネル装置。   At least one of the surface acoustic wave element included in the first transmission unit and the surface acoustic wave element included in the second transmission unit has an intensity of the surface acoustic wave generated in one direction in which the surface acoustic wave should be generated. The touch panel device according to claim 6, wherein the touch panel device is configured to be larger than the intensity of the surface acoustic wave generated in a direction opposite to the one direction. 前記第1の送信部が備える弾性表面波素子および前記第2の送信部が備える弾性表面波素子の少なくとも一方は、弾性表面波を発生させる側と反対側に反射アレイを備えている請求項5ないし7のいずれかに記載のタッチパネル装置。   The at least one of the surface acoustic wave element included in the first transmission unit and the surface acoustic wave element included in the second transmission unit includes a reflective array on the side opposite to the side that generates the surface acoustic wave. The touch panel device according to any one of 7 to 7. 前記第1の受信部が備える弾性表面波素子および前記第2の受信部が備える弾性表面波素子の少なくとも一方は、弾性表面波を受信する側と反対側に反射アレイを備えている請求項3ないし8のいずれかに記載のタッチパネル装置。   The at least one of the surface acoustic wave element provided in the first receiving unit and the surface acoustic wave element provided in the second receiving unit includes a reflective array on the side opposite to the side receiving the surface acoustic wave. The touch panel device according to any one of 8 to 8. 前記圧電体層は、薄膜である請求項5ないし9のいずれかに記載のタッチパネル装置。   The touch panel device according to claim 5, wherein the piezoelectric layer is a thin film. 前記圧電体層は、酸化亜鉛、窒化アルミニウムおよびチタン酸ジルコン酸鉛のうちの少なくとも1種を主材料として構成されている請求項5ないし10のいずれかに記載のタッチパネル装置。   The touch panel device according to any one of claims 5 to 10, wherein the piezoelectric layer is composed mainly of at least one of zinc oxide, aluminum nitride, and lead zirconate titanate. 前記第1の受信部と前記第2の受信部とが、バイアス電極を共有している請求項1ないし11のいずれかに記載のタッチパネル装置。   The touch panel device according to claim 1, wherein the first receiving unit and the second receiving unit share a bias electrode. 前記検出部により、前記第1の弾性表面波を検出する時間と前記第2の弾性表面波を検出する時間とが、時間分割されている請求項1ないし12のいずれかに記載のタッチパネル装置。
The touch panel device according to any one of claims 1 to 12, wherein a time for detecting the first surface acoustic wave and a time for detecting the second surface acoustic wave are time-divided by the detection unit.
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