JP2001014092A

JP2001014092A - 音響的接触検出装置

Info

Publication number: JP2001014092A
Application number: JP18641799A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Kanbara; 茂樹蒲原; Hiroshi Kaneda; 宏金田
Original assignee: Touch Panel Systems Corp
Current assignee: Touch Panel Systems Corp
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2001-01-19
Also published as: AU5705800A; TW538367B; WO2001002943A1

Abstract

(57)【要約】【課題】タッチ式座標入力装置において、回折音響波
トランスデューサにより音響波のモードを実用的に高い
レベルで効率よく変換し、高い信号強度を得る。【解決手段】本発明の装置は、基板１の表面２に向け
てバルク波（第１の波）を生成させる音響波トランスデ
ューサ（圧電振動子）３ａ，４ａ、前記バルク波と表面
音響波（第２の波）とを相互に変換させるための回折音
響波トランスデューサ（回折格子）５ａ〜６ｂ、及び前
記基板表面での第２の波の乱れを検出するための手段を
備えている。前記回折音響波トランスデューサ５ａ〜６
ｂは下記特性を備えている。（ｉ）格子の厚みｈ＝１５
〜３９μｍ、（ii）格子の径ＷとピッチＰとの比Ｗ／Ｐ
＝０．４〜０．９５、（iii）回折音響波トランスデュ
ーサの結合長をＬとしたとき、ｈ²Ｌ＝７５０μｍ²・ｍ
ｍ以上、（iv）格子の密度をρとしたとき、ρｈ²Ｌ＝
３．５×１０⁶μｍ²・ｍｍ・ｋｇ／ｍ³以上。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波方式タッチ
パネルなどの音響的に接触位置を検出するための音響的
接触検出装置又はタッチ式座標入力装置、そのための基
板に関する。

【０００２】

【従来の技術】タッチパネルは対話型コンピュータシス
テムのための入力装置として、キオスク情報端末やレス
トランのオーダー入力方式などに広く利用されている。
主要なタッチパネルとしては、抵抗膜方式タッチパネ
ル、静電容量方式タッチパネル、および音響方式タッチ
パネルが知られている。音響方式タッチパネル、特に超
音波タッチパネルは、非常に丈夫な接触感知表面や、デ
ィスプレイ画像の透過度の向上が要求されるとき、特に
有利である。

【０００３】音響方式タッチパネルには、種々のトラン
スデューサ（特にウェッジトランスデューサ）が使用さ
れ、圧電振動子とタッチ基板との間を直接結合してい
る。トランスデューサとは、或る形態から他の形態へと
エネルギーを変換する１又は一連の物理的要素であり、
音響波のモード間の変換や電気エネルギーと音響エネル
ギーとの間の変換も含むエレメントである。典型的な圧
電方式トランスデューサは、表面に導電体を有する角柱
形圧電振動子で形成されており、基板表面の素子（例え
ば、くさび材料）と接触する金属電極や、基板表面への
圧電素子表面の配置により、音響的に基板表面と結合し
ている。

【０００４】前記ウェッジトランスデューサは、異なる
媒体の境界面に音波が斜めに入射したとき、音波が屈折
する現象を利用しており、ウェッジトランスデューサは
表面波や板波を基板に励起する。典型的なウェッジトラ
ンスデューサは、１つの側面に貼着された圧電振動子
と、その斜辺が基板（例えばガラスなど）と接着したプ
ラスチックのくさびとで構成されており、圧電振動子は
くさび材料を介してバルク波と結合する。バルク波は、
臨界角すなわち「くさびの角度」で屈折してガラスの平
面方向に伝播し、表面波は、前記臨界角で屈折してバル
ク波として伝播する。従って、ウェッジトランスデュー
サは、レーリー（Rayleigh）波やラブ（Love）波などの
表面波、およびラム（Lamb）波などの板波の送信と受信
と両方に使用できる。

【０００５】これに対して、圧電振動子の直接結合やエ
ッジトランスデューサは、一般的には、基板表面に多く
のエネルギーを有する音波を直接励起する。エッジトラ
ンスデューサは、板波との結合のために、最も自然に使
われている。レーリー波と結合するエッジトランスデュ
ーサを開発するため、いくつかの検討が行われてきた。
このようなエッジトランスデューサは小型であるが、露
呈した圧電トランスデューサは無防備なままである。

【０００６】タッチパネルの表面上で、ウェッジ型トラ
ンスデューサが位置する部分は、パネルの表面よりも必
然的に高くなる。また、ディスプレイが一般の陰極線管
のような局面パネルで形成されているとき、ウェッジト
ランスデューサを配設可能なスペースは、曲面パネル
と、この曲面パネルの周囲を覆う外枠との間に存在す
る。しかし、ディスプレイが、液晶ディスプレイやプラ
ズマディスプレイなどのフラットパネルで形成されてい
るとき、外枠で覆われたパネル表面の周囲において、パ
ネルと外枠との間には隙間がなく、そのため、ウェッジ
トランスデューサを配置するための空間がない。従っ
て、ウェッジトランスデューサを使用すると、超音波方
式タッチパネルをフラットパネルに十分に適応させるこ
とができない。さらに、適用可能なディスプレイおよび
外枠構造が大きく制約される。特に、レーリー波（Rayl
eigh波）を利用した音響タッチセンサにおいてウェッジ
トランスデューサを使用すると、機械的な設計を複雑化
させ、オプションを制限する虞がある。

【０００７】米国特許出願番号０８／６１０，２６０号
には、ウェッジトランスデューサをタッチ領域に隣接し
た前面傾斜部に取り付け、パネル基板の前面の高さより
もウェッジトランスデューサを低くすることが提案され
ている。しかし、このような設計では、音響損失を招く
とともに、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）設計で要求され
ることとは逆に、パネル基板の縁幅を大きくする必要が
ある。

【０００８】このように、ウェッジトランスデューサは
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）には不向きである。特開平
１０−２４０４４３号公報には、上記課題を解決するた
め、グレーティングトランスデューサ（回折音響波トラ
ンスデューサ）が開示されている。この文献には、回折
音響波トランスデューサを構成する回折格子の格子間距
離（ピッチ）が約０．０１〜１０ｍｍ、格子幅が約０．
０１〜１０ｍｍ、格子の高さが５ｍｍ以下（好ましくは
０．１〜１ｍｍ）の範囲から選択できることが記載され
ているとともに、実施例４には、スクリーン印刷法によ
りガラスフリット（密度約５．６ｇ／ｃｍ³）を用いて
格子高さ４０μｍ及び格子間隔０．８９ｍｍのグレーテ
ィングトランスデューサを形成したことも開示されてい
る。また、竹内の文献には、大きな摂動を得るために
は、グレーティングの厚さと密度、及び結合長が重要で
あることが報告されている。このグレーディングトラン
スデューサは、圧電振動子を、ガラス基板の裏面または
端面と裏面との間に設けた第３面に貼り付けてガラス基
板内部にバルク波を励起させ、このバルク波を表面に設
けた回折格子によってモード変換させることにより、弾
性表面波に代表される表面にエネルギーを集中させる波
を励起する。このトランスデューサはウェッジの必要が
ないため、表面の凹凸をほぼゼロにできる。また、圧電
振動子を裏面に設置できるため、ケーブル配線も基板の
裏側に配置することができ、省スペース化につながる。

【０００９】しかし、基板の表面に、回折格子で構成さ
れたグレーティングトランスデューサ（回折音響波トラ
ンスデューサ）を形成しても、摂動周期により音響波の
モード変換を確実に行うことができない。特に、格子線
径と線間距離との比を、理論的に最も高い効率でモード
変換できると思われる比１：１に設定しても、高い効率
でモード変換できない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、回折音響波トランスデューサにより音響波のモード
を高い効率で変換できる音響的接触検出装置（又はタッ
チ式座標入力装置）、およびそのための基板を提供する
ことにある。

【００１１】本発明の他の目的は、回折音響波トランス
デューサにより実用的に高いレベルでモード変換して高
い信号強度を得ることができ、接触位置を高い精度で検
出できる音響的接触検出装置（又はタッチ式座標入力装
置）、およびそのための基板を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記課題を
解決するため鋭意検討の結果、印刷法により形成された
回折格子のプロファイル（形状）が直方体ではなく必然
的にかまぼこ型になること、このようなプロファイルの
回折格子を用いると、回折散乱のために最も重要なフー
リエ変換の第１項が小さくなり、たとえ格子の厚さを４
０μｍ以上に大きくしても、生産性が低下するとことに
加えて、さほどモード変換効率が向上しないことを見い
だし、本発明を完成した。

【００１３】すなわち、本発明の音響的接触検出装置
は、（ａ）表面を有する基板、（ｂ）前記表面と交差す
る軸に沿って前記基板を通って伝播するバルク波として
の第１の波と結合させるための音響波トランスデュー
サ、（ｃ）前記表面で多くのエネルギーを有する変換波
のモードを有し、かつ前記表面に平行な軸に沿って伝播
する第２の波と、前記第１の波とを結合させるための回
折音響波トランスデューサ、および（ｄ）前記第２の波
のエネルギーの摂動を検出するための手段を備えてい
る。そして、このような装置において、前記回折音響波
トランスデューサは、下記特性（ｉ）〜（iv）のうち少
なくとも１つの特性を備えている。

【００１４】（ｉ）回折音響波トランスデューサを構成
する格子の厚みｈが１５〜３９μｍである（ii）回折音響波トランスデューサを構成する格子の径
ＷとピッチＰとの割合Ｗ／Ｐが０．４〜０．９５（iii）回折音響波トランスデューサの結合長をＬ、回
折音響波トランスデューサを構成する格子の厚みをｈと
したとき、ｈ²Ｌが７５０μｍ²・ｍｍ以上である（iv）回折音響波トランスデューサの結合長をＬ、回折
音響波トランスデューサを構成する格子の厚みをｈ、格
子を構成する材料の密度をρとしたとき、ρｈ ²Ｌが
３．５×１０⁶μｍ²・ｍｍ・ｋｇ／ｍ³以上であるさらに、本発明は、音響的な検出装置のための基板も含
んでおり、この基板は、（ａ）基板中で前記基板表面に
交差する伝播軸を有するバルク波と結合している音響波
トランスデューサ；（ｂ）前記表面近傍に形成され、バ
ルク波の音響波エネルギーを前記表面に平行な軸に沿っ
て伝播する波へ変換するための回折音響波トランスデュ
ーサであって、前記（ｉ）〜（iv）の特性を有する回折
音響波トランスデューサ；及び（ｃ）摂動の位置に関し
て変換された音響波エネルギーを検出するための手段を
備えている。

【００１５】本発明では、回折音響波トランスデューサ
が特定の特性を備えているため、高い効率でバルク波と
音響波（表面波又は板波）とを相互にモード変換でき
る。そのため、回折音響波トランスデューサを用いても
高い信号強度で接触位置を検出できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、必要により添付図面を参
照しつつ本発明をより詳細に説明する。

【００１７】図１は本発明の装置の一例を示す概略斜視
図、図２は図１に示す装置の概略断面図である。

【００１８】前記音響的に接触位置を検出可能な装置
（タッチ式座標入力装置）は、音響波（表面波又は板
波）が伝播可能な表面を有する伝播媒体としての基板１
と、この基板の底面（又は背面）に取り付けられ、かつ
圧電振動子で構成された音響波トランスデューサ３，４
とを備えている。なお、前記基板１の表面には、Ｘ軸及
びＹ軸方向に対して左右対称の表示領域（画像表示領
域）２を有している。また、前記音響波トランスデュー
サ３，４は、装置の厚み及び重量を低減するため、ウエ
ッジ型トランスデューサではなく、板状圧電振動子で構
成さている。

【００１９】音響波トランスデューサ３，４は、基板１
背面のＸ軸及びＹ軸起点域（この例では、Ｘ軸及びＹ軸
の底部コーナー部）にそれぞれ取り付けられた発信トラ
ンスデューサ３ａ，３ｂと、基板背面のＸ軸及びＹ軸終
点域（この例ではＸ軸及びＹ軸の底部コーナー部）にそ
れぞれ取り付けられた一対の受信トランスデューサ４
ａ，４ｂとで構成されている。発信トランスデューサ３
ａ，３ｂは、伝播媒体としての基板の表面（フロント
面）に対する交差方向にバルク波（縦波モード又は横波
モードであってもよい）を伝播させるためのバルク波生
成手段として機能し、受信トランスデューサ４ａ，４ｂ
は、基板１の表面（フロント面）から交差する方向に基
板中を伝播するバルク波を受信するためのバルク波受信
手段として機能する。すなわち、音響波トランスデュー
サ３，４は、前記基板１の表面と交差する軸に沿って前
記基板１を通って伝播するバルク波（第一の波）、換言
すれば前記表面に交差する伝播軸を有するバルク波と結
合している。

【００２０】前記音響波トランスデューサ３，４の発振
トランスデューサ３ａ，３ｂからは、バルク波（第一の
波）が基板１を通じて表面（フロント面）のモード変換
部位（摂動領域又は発振領域）に向かって発射され、モ
ード変換部位に到達したバルク波は、前記モード変換部
位に設けられたＸ軸及びＹ軸回折音響波トランスデュー
サ（回折音響モード結合器）５ａ，５ｂにより、音響波
（表面波又は板波）、特に表面音響波（第二の波）に変
換される。この表面音響波は、基板表面で多くのエネル
ギーを有する変換波のモードを有している。すなわち、
回折音響波トランスデューサ（音響モード結合器）５
ａ，５ｂは、音響波生成手段として機能し、前記バルク
波（第一の波）と、基板１の表面に平行な軸に沿って基
板表面近傍を伝播する表面波（第二の波）とを結合して
おり、音響波のモードをバルク波と表面波とに相互に変
換可能である。この例では、回折音響波トランスデュー
サ５ａ，５ｂは、スクリーン印刷法により、線形格子で
構成された回折格子（グレーティング）として形成され
ており、各線形格子の断面形状は、上端両側部が湾曲又
はアール状のかまぼこ型に形成されている。

【００２１】そして、音響波トランスデューサによるモ
ード変換効率を向上させて信号強度（出力電圧）を高め
るため、音響波トランスデューサは、次のような特性
（ｉ）〜（iv）のうち少なくとも１つの特性を有してい
る。

【００２２】（ｉ）回折音響波トランスデューサを構成
する格子の厚み（高さ）ｈは、１５〜３９μｍ（好まし
くは２０〜３８μｍ、さらに好ましくは２５〜３７μ
ｍ、特に３０〜３７μｍ程度）であり、通常、２７〜３
６μｍ（例えば、３０〜３５μｍ）程度である。格子の
厚みｈが小さいとモード変換効率が低下し、大きすぎる
と格子の断面形状に起因するためか、さほどモード変換
効率が向上しない。

【００２３】（ii）回折音響波トランスデューサを構成
する格子の径ＷとピッチＰとの比Ｗ／Ｐは、０．４〜
０．９５（好ましくは０．６〜０．９５、さらに好まし
くは０．７〜０．９５、特に０．７５〜０．９５程度）
である。前記値Ｗ／Ｐが小さすぎるとモード変換効率が
低下し、大きすぎると格子を精度よく形成できなくな
る。

【００２４】（iii）回折音響波トランスデューサの結
合長をＬ、回折音響モード結合器を構成する格子の厚み
をｈとしたとき、値ｈ²Ｌ（単位μｍ²・ｍｍ）は、７５
０以上（例えば、７６０〜５０００、好ましくは１５０
０〜４０００、さらに好ましくは２０００〜４０００、
特に２２００〜４０００程度）であり、通常、２５００
〜４０００程度である。上記値ｈ²Ｌが小さすぎるとモ
ード変換効率が低下し、大きすぎてもさほどモード変換
効率が向上しない。

【００２５】（iv）回折音響波トランスデューサの結合
長をＬ、回折音響モード結合器を構成する格子の厚みを
ｈ、格子を構成する材料の密度をρとしたとき、ρｈ²
Ｌ（単位μｍ²・ｍｍ・ｋｇ／ｍ³）は、３．５×１０⁶
以上（例えば、５×１０⁶〜２．５×１０⁷、好ましくは
１×１０⁷〜２×１０⁷、さらに好ましくは１．２×１０
⁷〜２×１０⁷程度）である。上記値ρｈ²Ｌが小さすぎ
るとモード変換効率が低下し、大きすぎてもさほどモー
ド変換効率が向上しない。

【００２６】なお、回折音響波トランスデューサは、上
記特性（ｉ）〜（iv）のうち少なくとも１つの特性を備
えていればよく、複数の特性を備えていてもよい。例え
ば、２つの特性の組み合わせ［前記（ｉ）と（ii）との
組み合わせ、前記（ｉ）と（iii）との組み合わせ、前
記（ｉ）と（iv）との組み合わせ、前記（ii）と（ii
i）との組み合わせ、前記（ii）と（iv）との組み合わ
せなど］による特性、３つの特性の組み合わせ［例え
ば、前記（ｉ）と（ii）と（iii）との組み合わせ、前
記（ｉ）と（ii）と（iv）との組み合わせ、（ii）と
（iii）と（iv）との組み合わせなど］による特性、４
つの特性の組み合わせによる特性を備えていてもよい。

【００２７】前記基板１の表面の第１の両側部には、そ
れぞれＸ軸方向に延びるＸ軸反射手段７ａ，７ｂが対向
して設けられ、基板１の表面の第２の両側部には、それ
ぞれＹ軸方向に延びるＹ軸反射手段８ａ，８ｂが対向し
て設けられている。各反射手段は、表面音響波の進行方
向に対して約４５°の角度で傾斜したアレイ群からなる
反射アレイで構成されており、表面音響波の一部は、反
射アレイのアレイを透過可能である。そのため、回折音
響波トランスデューサ５ａ，５ｂにより変換された表面
音響波（表面波又は板波、特に表面弾性波）は、基板１
の表面において、それぞれ第１のＸ軸反射手段（反射ア
レイ）７ａ及び第１のＹ軸反射手段（反射アレイ）８ａ
により、Ｙ軸及びＸ軸方向に反射され、基板１の表面の
表示領域２を全体に亘り伝播する。

【００２８】Ｙ軸及びＸ軸方向に反射された表面音響波
は、それぞれ第２のＸ軸反射手段（反射アレイ）７ｂ及
び第２のＹ軸反射手段（反射アレイ）８ｂにより、Ｘ軸
及びＹ軸方向に反射され、モード変換部位（受信領域又
は摂動領域）のＸ軸及びＹ軸回折音響波トランスデュー
サ６ａ，６ｂに向けられる。回折音響波トランスデュー
サ６ａ，６ｂは前記回折音響波トランスデューサ５ａ，
５ｂと同様に構成されており、表面音響波をバルク波に
変換する。変換されたバルク波は、前記と同様に、圧電
振動子で構成された音響波トランスデューサ（Ｘ軸及び
Ｙ軸受信トランスデューサ）４ａ，４ｂにより受信さ
れ、電気信号に変換され、検出手段に与えられる。

【００２９】そして、画像表示領域２のタッチにより生
じる受信信号の攪乱又は散乱成分が、時系列的受信情報
の減衰情報に対応することを利用して、音響波生成手段
からの表面音響波（第２の波）の基板表面でのエネルギ
ーの摂動（ひいてはタッチ位置に対応する摂動の位置）
は、受信トランスデューサ４ａ，４ｂからの信号を、コ
ントローラの検出手段により信号処理して分析又は解析
することにより行うことができる。

【００３０】このような音響的接触検出装置（又はユニ
ット）や前記表面及びエレメントを備えた基板では、回
折音響波トランスデューサを特定の回折格子で形成して
いるため、バルク波と表面音響波とを相互に効率よくモ
ード変換できる。そのため、検出強度を高めることがで
き、高い精度でタッチ位置を検出できる。また、基板の
裏面に板状の音響波トランスデューサを配置し、基板の
表面に前記回折格子を配置しているため、装置の厚み及
び重量を大きく低減できる。そのため、液晶ディスプレ
イ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイなどに好適に適用
できる。

【００３１】なお、前記伝播媒体の基板材料と構造や形
状、音響波トランスデューサ、回折音響波トランスデュ
ーサ（音響波モード結合器）、反射手段、摂動を検出す
るための手段などの詳細については、特開平１０−２４
０４４３号公報を参照できる。例えば、音響波として
は、レイリー波などの超音波表面弾性波、ラム波、ラブ
波、振動方向が水平方向に偏向している０次の横波（Ｚ
ＯＨＰＳ）、振動方向が水平方向に偏向している高次の
横波（ＨＯＨＰＳ）などが例示できる。

【００３２】伝播媒体は、ガラス、セラミックス、アル
ミニウム、ポリマーなどで形成でき、不均質な積層体で
あってもよく、伝播媒体の形状は特に制限されない。伝
播媒体は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイな
どのフラットパネル基板であってもよく、曲面パネルで
あってもよい。

【００３３】音響波トランスデューサは、圧電振動子や
圧電トランスデューサなどの音響放出素子などで構成で
き、圧電基板と種々の電極構造とで構成された圧電共振
子が利用できる。特に、厚みの増加を抑制するために
は、板状の圧電振動子を用いるのが有利である。米国特
許第４，７００，１７６号明細書に開示されているよう
に、表面音響波が反射アレイの反対側に反射する構造を
採用し、折返し音響波経路を利用することにより、音響
波トランスデューサの数を低減してもよい。

【００３４】さらに、音響波トランスデューサは、伝播
媒体の適所に取り付けることができ、例えば、前記図に
示すように基板の底面又は底壁、基板の側面又は側壁、
基板の下部側面又は側壁に形成した傾斜面などに形成で
きる。このような場合であっても、前記回折音響波トラ
ンスデューサにより、音響波をバルク波と表面音響波と
に相互に効率よくモード変換できる。

【００３５】また、回折音響波トランスデューサ（音響
波モード結合器）は、グレーティングトランスデュー
サ、一連の散乱中心や散乱要素、間隔をおいて形成され
た線形要素又は格子、溝状の散乱要素などで構成でき、
ドット状、線状などであってもよく、表面音響波を収束
又はフォーカシング可能な円弧状などであってもよい。
バルク波と表面音響波とを相互に変換し、かつ所定方向
に回折するためのモード変換手段は、通常、バルク波の
進行方向に対して、直交する方向に周期的に平行に延び
る複数の線形格子（グリッド格子）で構成されている。

【００３６】回折音響波トランスデューサにおいて、格
子の幅Ｗは、例えば、０．２〜０．５２ｍｍ程度の範囲
から選択してもよく、通常、０．４〜０．５２ｍｍ、好
ましくは０．４２〜０．５ｍｍ、さらに好ましくは０．
４３〜０．４９ｍｍ程度であってもよい。結合長Ｌは、
格子の密度や数に応じて選択でき、例えば、２〜５ｍ
ｍ、好ましくは２．５〜４．５ｍｍ、さらに好ましくは
３〜４ｍｍ程度であってもよい。さらに、格子の密度ρ
は、モード変換のためには大きい程有利であり、例え
ば、４〜１０ｇ／ｃｍ³程度の範囲から選択でき、通
常、５〜８ｇ／ｃｍ³程度である。また、格子は種々の
材料で形成でき、通常、ガラスやセラミックスなどで形
成できる。

【００３７】反射手段を構成する反射アレイは、ガラス
などを用い、突起又は凸部として形成された反射アレイ
素子の集合体（反射グレーティング）として形成しても
よく、溝として形成された反射アレイ素子の集合体であ
ってもよい。反射アレイ素子は、通常、互いに平行に形
成されている。受信トランスデューサに均等な音響波エ
ネルギーを与えるため、反射アレイ素子の間隔は、発振
トランスデューサから離れるにつれて小さくしてもよ
く、発振トランスデューサから離れるにつれて反射率を
増加させてもよい。なお、前記接触検出装置（タッチ座
標入力装置）は、ディスプレイ装置のフロント部に配設
されるので、通常、反射アレイが見えるのを避けるた
め、反射アレイは検出領域（又は表示領域）の外側であ
る基板の周囲に配置され、外枠によりカバーして保護さ
れている。

【００３８】なお、前記回折音響波トランスデューサや
反射アレイは、所定の材料（特にへペースト状材料）を
印刷技術（スクリーン印刷など）を利用して所定のパタ
ーンに印刷し、乾燥させた後、焼成により形成すること
ができる。

【００３９】本発明の装置（又はユニット）や基板は、
薄くて軽量であるため、液晶表示装置、プラズマ表示装
置などの薄型表示装置のフラットパネル又は低曲率パネ
ルとして好適に利用できる。

【００４０】

【発明の効果】本発明では、特定の特性を有する回折音
響波トランスデューサを備えているため、音響波のモー
ドを表面音響波とバルク波とに相互に高い効率で変換で
きる。特に、回折音響波トランスデューサにより実用的
に高いレベルでモード変換して高い信号強度を得ること
ができ、接触位置を高い精度で検出できる。

【００４１】

【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定さ
れるものではない。

【００４２】実施例１スクリーン印刷法により、ソーダライムガラス基板の表
面のモード変換部位に、インクとしてガラスペーストを
用いて、回折音響波トランスデューサ（格子長さ７ｍ
ｍ、格子幅０．４５ｍｍ、格子数６本）を印刷し、ガラ
ス基板の表面の反射領域に、ガラスフリットペーストを
用いて、反射アレイを印刷し、乾燥した。なお、反射ア
レイ素子の角度はＸ軸及びＹ軸に対して４５°である。
ガラス基板とともに印刷パターンを、焼成温度４８５℃
〜４９０℃、トップキープ時間１０分間で、焼成し、ガ
ラス基板を得た。また、回折音響波トランスデューサの
格子の高さを代える以外、上記と同様にしてガラス基板
を作製した。

【００４３】紫外線硬化型接着剤を用い、得られた各ガ
ラス基板のうち回折音響波トランスデューサの反対側に
板状の圧電振動子を接着し、図２に示す構造のサンプル
を作製した。

【００４４】そして、圧電振動子とタッチパネルのコン
トローラ（タッチパネルシステムズ（株）製）とを電気
的に接続し、発振トランスデューサへのパルス電圧１５
Ｖ、レーリー波（周波数５．５３ＭＨｚ）、送受信トラ
ンスデューサ間の距離２５ｍｍの条件で、回折格子の厚
さｈによる受信信号強度の変化を測定した。結果を図３
に示す。図３の点線は、駆動する最低限の信号強度レベ
ルを表す。図３から明らかなように、格子の厚みｈが１
５ミクロン未満では、高い信号強度を得ることが困難で
ある。

【００４５】実施例２回折格子の厚みｈ及び回折格子の結合長Ｌを代える以
外、実施例１と同様にしてガラス基板を作製し、ｈ²Ｌ
と信号強度との関係を調べたところ、図４に示す結果を
得た。図４から明らかなように、７５０μｍ²・ｍｍ以
上において、タッチパネルとして実用的に動作可能であ
る。

【００４６】実施例３回折音響波トランスデューサを構成する格子の線径Ｗと
線間距離（ピッチ）Ｐとの割合Ｗ／Ｐを代える以外、実
施例１と同様にしてガラス基板を作製し、割合Ｗ／Ｐと
信号強度との関係を調べたところ、図５に示す結果を得
た。図５から明らかなように、割合Ｗ／Ｐ＝０．４〜
０．９５でタッチパネルとして実用的に動作可能であ
る。

【００４７】実施例４回折音響波トランスデューサの結合長Ｌ、格子の厚み
ｈ、格子を構成する材料の密度ρを代える以外、実施例
１と同様にしてガラス基板を作製し、ρｈ²Ｌと信号強
度との関係を調べたところ、図６に示す結果を得た。図
６から明らかなように、ρｈ²Ｌが３．５×１０⁶μｍ²
・ｍｍ・ｋｇ／ｍ³以上において、タッチパネルとして
実用的に動作可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の装置の一例を示す概略斜視図で
ある。

【図２】図２は図１に示す装置の概略断面図である。

【図３】図３は実施例１での結果を示すグラフである。

【図４】図４は実施例２での結果を示すグラフである。

【図５】図５は実施例３での結果を示すグラフである。

【図６】図６は実施例４での結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１…基板２…表示領域３ａ，３ｂ…発信トランスデューサ（音響波トランスデ
ューサ）４ａ，４ｂ…受信トランスデューサ（音響波トランスデ
ューサ）５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ…回折音響波トランスデューサ７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ…反射手段（反射アレイ）

フロントページの続きＦターム(参考） 2F068 AA03 CC00 FF15 FF16 FF19 FF24 HH03 HH04 KK14 KK17 KK18 5B068 AA04 AA33 BB01 BB22 BB25 BC02 BC07 BC08 BE03 BE06 BE08 5B087 AA02 AE09 CC02 CC14 CC16 CC25 CC26 CC45 DD02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）表面を有する基板、（ｂ）前記表
面と交差する軸に沿って前記基板を通って伝播するバル
ク波としての第１の波と結合させるための音響波トラン
スデューサ、（ｃ）前記表面で多くのエネルギーを有す
る変換波のモードを有し、かつ前記表面に平行な軸に沿
って伝播する第２の波と、前記第１の波とを結合させる
ための回折音響波トランスデューサ、および（ｄ）前記
第２の波のエネルギーの摂動を検出するための手段を備
えている装置であって、前記回折音響波トランスデュー
サを構成する格子の厚みｈが１５〜３９μｍである音響
的接触検出装置。
【請求項２】請求項１記載の構成（ａ）〜（ｄ）を備
えている装置であって、回折音響波トランスデューサを
構成する格子の径ＷとピッチＰとの割合Ｗ／Ｐが、０．
４〜０．９５である音響的接触検出装置。
【請求項３】請求項１記載の構成（ａ）〜（ｄ）を備
えている装置であって、回折音響波トランスデューサの
結合長をＬ、回折音響波トランスデューサを構成する格
子の厚みをｈとしたとき、ｈ²Ｌが７５０μｍ²・ｍｍ以
上である音響的接触検出装置。
【請求項４】請求項１記載の構成（ａ）〜（ｄ）を備
えている装置であって、回折音響波トランスデューサの
結合長をＬ、回折音響波トランスデューサを構成する格
子の厚みをｈ、格子を構成する材料の密度をρとしたと
き、ρｈ²Ｌが３．５×１０⁶μｍ²・ｍｍ・ｋｇ／ｍ³以
上である音響的接触検出装置。
【請求項５】下記構成を有する音響的な検出装置のた
めの基板。（ａ）基板中で前記基板表面に交差する伝播軸を有する
バルク波と結合している音響波トランスデューサ；（ｂ）前記表面近傍に形成され、バルク波の音響波エネ
ルギーを前記表面に平行な軸に沿って伝播する波へ変換
するための回折音響波トランスデューサであって、請求
項１〜４のいずれかの項に記載の回折音響波トランスデ
ューサ；及び（ｃ）摂動の位置に関して、変換された音響波エネルギ
ーを検出するための手段