JP2001014093A - 音響的接触検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 両面に電極を有する圧電振動子を用いても、
トランスデューサに対して確実に電気信号を与えること
ができるタッチ式座標入力装置を提供する。 【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、導電性ペーストを用
いて転写印刷などにより基板１の裏面に形成され、かつ
前記圧電振動子に電力を供給するための平面配線７、こ
の平面配線と音響波トランスデューサ３ａ，４ａの電極
とを接続するための接続器８，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析音響波
トランスデューサ９ａ〜１０ｂ、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。平
面配線と接続器とを組み合わせて利用すると、圧電振動
子が両面に電極を有していても、ケーブル配線の脆弱性
を解消できる。

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。また、圧電振動子への電気信号の供給及び圧電
振動子から発振された信号の受信はパネル周囲に配線さ
れたケーブルを用いて行われる。

【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】ＬＣＤに超音波弾性表面波方式タッチパネ
ルを応用する場合、圧電振動子との電気信号の送受信に
使用されるケーブルが問題となる。ウェッジトランスデ
ューサは基本的に基板の表側に配置されている。そのた
め、ケーブルも表面側に配線する必要があり、反射アレ
イの外側に、ケーブル用スペースを設ける必要がある。
また、ケーブル配線作業は機械化しにくく、かなりの部
分を手作業で行う必要がある。このことは生産性向上に
とって大きな障害となる。また、圧電振動子とケーブル
との接合部には応力集中が起こりやすく、半田のはがれ
や圧電振動子の割れの原因となる。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。

【０００８】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
サが開示されている。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
析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省スペース化につながる。しか
し、ケーブル配線に起因して生産性を向上できず、機械
的な脆弱性を解消できない。

【０００９】また、グレーティングトランスデューサに
関する他の問題点として、圧電振動子の電極構造の複雑
さによるコストアップがある。グレーティングトランス
デューサを利用した位置検出装置では、その構造上、音
響波トランスデューサ（圧電振動子）をガラス基板に直
接接着させる必要がある。そのため、圧電セラミックス
などの圧電基板の両面にそれぞれ電極を形成した平行電
極タイプの圧電振動子では、ガラス基板との接着面側
で、圧電振動子の一方の電極と接続することが困難であ
ることに加えて、ガラス基板とは反対側に位置する圧電
振動子の他方の電極と電気的に接続することはさらに困
難である。

【００１０】そのため、グレーティングトランスデュー
サを備えたタッチパネル（又はタッチセンサー）におい
ては、圧電基板の一方の面に形成された電極を、側壁を
経て他方の面側まで折り返して延出させ、圧電基板の他
方の面において、両電極を対向させて配置することによ
り、電極との接続性を確保している。しかし、このよう
な電極構造を有する圧電振動子は、製造工程数の増加に
伴って、コストが上昇する。さらに、ガラス基板の裏面
に対する配線、特にアーチ状又はカーブ状基板の裏面で
は凹面となるため、ガラス基板の裏面に対する配線作業
性が大きく低下する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、両面に電極（引出電極）を有するトランスデューサ
（特に圧電振動子）に対して高い信頼性で配線された音
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】本発明の他の目的は、音響波トランスデュ
ーサが圧電基板の両面に電極を有する平行電極型圧電振
動子であっても、確実かつ効率よく配線できるととも、
厚みの増加を抑制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。

【００１３】本発明のさらに他の目的は、基板の裏面に
トランスデューサを配置しても、高い信頼性で確実かつ
効率よく配線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。

【００１４】本発明の別の目的は、基板又はパネル上に
ケーブル配線を実質的に備えていない音響的接触検出装
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。

【００１５】

【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、圧電振動子の一方の面
の電極には導電性ペーストを用いて平面配線し、圧電振
動子の他方の面の電極には接続器（接続ユニット又はコ
ネクター）を介して平面配線すると、厚みの増加を抑制
しつつ基板の裏面であっても確実に電気的に接続できる
こと、このような配線形態によりトランスデューサを構
成する圧電振動子への電力又は電気信号の供給を高い信
頼性で行うことができ、ケーブル配線の脆弱性を解消で
きることを見出し、本発明を完成した。

【００１６】すなわち、本発明の音響的接触検出装置
は、下記の構成を備えている。（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）前記音響波トラン
スデューサに電力を供給するための平面配線、（ｄ）前
記音響波トランスデューサと平面配線とを接続するため
の接続器、（ｅ）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
めの回析音響波モード結合器、および（ｆ）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。

【００１７】また、本発明のタッチ式座標入力装置は、
音響波が伝播可能な表面を有する伝播媒体と、この伝播
媒体の前記表面に対する交差方向にバルク波を伝播させ
るためのバルク波生成手段と、このバルク波生成手段に
電力を供給するための平面配線と、前記バルク波生成手
段と平面配線とを接続するための接続器と、前記バルク
波を音響波に変換し、前記伝播媒体の表面を伝播させる
ための音響波生成手段と、この音響波生成手段からの音
響波の表面での散乱を検出するための検出手段とを備え
ている。

【００１８】このような装置において、配線は圧電振動
子に電気的に接続されており、前記配線（又はプリント
配線）及び接続器は、音響波タッチスクリーンのための
トランスデューサシステムに使用する圧電振動子への電
力供給システムを構成する。すなわち、本発明によれ
ば、圧電振動子への電力又は電気信号は、接続器を介し
て、パネル（特にパネル裏面）の配線（転写印刷による
配線など）により供給される。前記音響波トランスデュ
ーサは圧電振動子で構成でき、前記配線は、導電性ペー
ストを用いて形成することができる。例えば、導電性ペ
ーストを所定のパターンに印刷又は塗布し、乾燥した
後、焼成することにより配線を形成できる。配線は、基
板に直接印刷してもよく、転写印刷により形成してもよ
い。本発明では、配線が平面状であるため、基板の表面
および裏面のいずれにも配線できる。前記接続器（接続
ユニット）の形状は、特に制限されず、音響波トランス
デューサの厚みに対応した段差を有する導体で形成して
もよい。より具体的には、音響波トランスデューサが、
圧電基板と、この圧電基板の両面に電極部を備えた圧電
振動子とで構成され手いる場合、平面配線は、圧電振動
子の一方の電極部と線又は面接触可能な第１の配線部
と、この第１の配線部と間隔をおいて絶縁された第２の
配線部とで構成でき、接続器は、圧電振動子の他方の電
極部と前記第２の配線部とを接続可能な形態に形成でき
る。

【００１９】本発明には、前記装置に使用するための基
板も含まれる。この基板は音響的な検出装置のために利
用され、下記構成と表面とを有している。（ａ）基板中
で前記表面に交差する伝播軸を有するバルク波と結合し
ている音響波トランスデューサ；（ｂ）この音響波トラ
ンスデューサに電力を供給するための配線であって、前
記基板の裏面に印刷された配線；（ｃ）前記音響波トラ
ンスデューサと配線とを接続するための接続器；（ｄ）
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
めの回析音響波モード結合構造；及び（ｅ）摂動の位置
に対応して、変換された音響波エネルギーを検出するた
めの手段。本発明では配線が平面配線であるため、ケー
ブルに起因する機械的な脆弱さ解消でき、高い信頼性で
電気信号の授受が可能である。また、印刷や塗布などに
より配線できるため、自動化が容易であり、生産性を向
上できる。さらに、転写印刷を利用すると、印刷対象物
の形状の選択の幅が広がり、アーチ型パネルや球面型パ
ネルにも配線可能である。

【００２０】なお、本明細書において「平面配線」と
は、プリント配線などのように、実質的に平面状の形態
に形成され、かつ線接触又は面接触により音響波トラン
スデューサ（又は圧電振動子）と電気的に接続可能な配
線を意味する。

【００２１】なお、本音響波タッチスクリーンでは高周
波交流電流が利用されるので、金属電極と印刷配線及び
この配線から延出するコネクタとの間が比較的薄い絶縁
体であるならば、絶縁体がコンデンサとして機能し、信
号の授受が可能となる。そのため、前記「電気的接続」
は必ずしも導電体だけで接続されていることを意味しな
い。

【００２２】

【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。

【００２３】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、図３は図１に
示す装置の平面配線部と音響波トランスデューサとの接
続形態を示す概略斜視図である。

【００２４】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、前記基板１の底面に形成され、前記音響波トランス
デューサ３，４に電力又は電気信号を供給するための平
面配線７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。

【００２５】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。す
なわち、図３に示されるように、音響波トランスデュー
サ３，４は、圧電セラミックなどの圧電基板５と、この
基板に形成された電極６とで構成されており、前記電極
６は、圧電基板５の一方の面に形成された第１の電極
（引出電極）６ａと、圧電基板５の他方の面に形成され
た第２の電極（引出電極）６ｂとで構成されている。な
お、板状圧電振動子において、圧電基板５の両面に形成
された電極６ａ，６ｂの少なくとも一部は、圧電基板５
の厚みを介して対向する対向電極を形成している。

【００２６】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。

【００２７】前記平面配線７は、図３に示されるよう
に、前記基板１の裏面にプリント配線により形成されて
おり、前記配線７は、前記音響波トランスデューサ（又
は圧電トランスデューサ）３，４の第１の電極６ａに対
して線状又は平面状に延びて接続された第１の配線部７
ａと、この第１の配線部と間隔をおいて絶縁状態で線状
又は平面状に延び、かつ第２の電極６ｂに対して接続す
るための第２の配線部７ｂとで構成されている。なお、
図示する例では、第１の配線部７ａと第２の配線部７ｂ
はほぼ並行して互いに電気的に絶縁状態で延びており、
第１の配線部７ａは、圧電基板５の第１の電極６ａ（す
なわち、基板１側の電極）と面接触により接続されてい
る。

【００２８】そして、圧電基板５の第２の電極６ｂは、
導体で形成された接続器（接続ユニット又はコネクタ
ー）８を介して、第２の配線部７ｂと接続されている。
この接続器８は、前記音響波トランスデューサ（圧電振
動子）の厚みに対応した段差を有する屈曲形状に形成さ
れており、接続器８はブリッジ状の形態で電極６ｂと第
２の配線部７ｂとを接続可能である。接続器８の一方の
端部は前記圧電基板５の他方の電極６ｂと接触（特に面
接触）可能であり、接続器８の他方の端部は、前記第１
の配線部７ａに隣接する絶縁部を跨いで、前記第２の配
線部７ｂと面接触可能である。また、厚みが増加するの
を抑制するため、前記接続器５は、板状又は帯状導電体
を屈曲させて形成されている。

【００２９】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軸音響モード結合器（回析音
響波トランスデューサ）９ａ，９ｂ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、音響
モード結合器（回析音響波トランスデューサ）９ａ，９
ｂ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、音響モード結合器（回析音響波ト
ランスデューサ）９ａ，９ｂは、回析音響波モード結合
器（又はグレーティングトランスデューサ）、すなわち
回析格子で構成されている。

【００３０】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１１ａ，１１ｂ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１２ａ，１２ｂ
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、音響モード結合器９ａ，９ｂ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）１１ａ及び第１のＹ軸反射手段（反射アレイ）１
２ａ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。

【００３１】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）１１ｂ
及び第２のＹ軸反射手段（反射アレイ）１２ｂ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軸音響モード結合器１０
ａ，１０ｂに向けられる。音響モード結合器１０ａ，１
０ｂは前記音響モード結合器９ａ，９ｂ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
れる。

【００３２】Ｘ軸及びＹ軸受信トランスデューサ４ａ，
４ｂは、前記圧電振動子の電極６ａ，６ｂと平面配線７
ａ，７ｂと接続器８と同様に、基板１の裏面に形成され
た平面配線（図示せず）と電気的に接続されており、受
信トランスデューサ４ａ，４ｂからの信号は、平面配線
を通じて、検出手段に与えられる。

【００３３】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。

【００３４】前記受信音響波トランスデューサ（圧電振
動子など）４ａ，４ｂの平面配線とコントローラとの電
気的接続は、ケーブルを用いて行うこともできる。しか
し、ケーブルの脆弱性を改善するためには、基板に対し
て密着可能なケーブル（例えば、ヒートシール性ケーブ
ルなど）を用い、ケーブルが基板から遊離するのを抑制
するのが好ましい。

【００３５】このような音響的接触検出装置（又はユニ
ット）、前記表面及びエレメントを備えた基板では、両
面に電極（引出電極）が形成された音響波トランスデュ
ーサであっても、接続器を利用することにより、音響波
トランスデューサの電極と配線部とを電気的に確実に接
続できる。また、平面配線により接続しているため、接
続部での応力集中を防止して、ケーブルに起因する機械
的な脆弱さ解消でき、平面配線を通じて音響波トランス
デューサとの電気信号の授受を高い信頼性で行うことが
できる。また、平面配線と板状音響波トランスデューサ
と厚みの薄い接続器とを組み合わせることにより、配線
部の厚みを大きく低減できるとともに、印刷や塗布など
により配線できるため、自動化が容易であり、生産性を
向上できる。さらに、転写印刷を利用すると、印刷対象
物の形状の選択の幅が広がるだけでなく、アーチ型パネ
ルの裏面や球面型パネルにも配線可能である。そのた
め、装置の厚み及び重量を大きく低減でき、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。

【００３６】なお、前記配線は、基板の所定部位に、音
響波トランスデューサ（圧電振動子など）の電極形状に
応じて形成すればよく、線接触又は面接触により音響波
トランスデューサ（圧電振動子など）と電気的に接続可
能な種々のパターンに形成できる。

【００３７】前記配線は、種々の回路形成方法、例え
ば、導電膜形成手段（蒸着、スパッタリングなど）、ホ
トレジスト、エッチングなどを利用したリソグラフィ技
術により形成してもよいが、簡便かつ効率よく配線する
ためには、導電性ペースト、例えば、銀、アルミニウ
ム、銅、導電性カーボンブラックなどの導電剤を含むペ
ーストを用いるのが有利である。配線の信頼性を高める
ため、好ましい導電性ペーストは、焼成により高い密着
力で導電性パターンを形成できる導電性ペーストであ
る。

【００３８】配線は、基板に対して直接形成してもよ
く、間接的に形成してもよい。例えば、平面配線は、導
電性ペーストを印刷又は塗布（プロッタや筆記などによ
るマーキングも含む）することにより形成できる。好ま
しい態様では、音響波トランスデューサに電力又は電気
信号を与えるための配線は、プリント配線、すなわち印
刷により配線されている。特に、前記グレーティングト
ランスデューサや反射アレイなどを印刷技術（スクリー
ン印刷など）で印刷し、乾燥させた後、焼成により形成
する場合、前記配線も、焼結性導電性ペーストを所定の
パターンに印刷又は塗布した後、乾燥し、焼成すること
により形成できる。導電性ペーストはスクリーン印刷な
どの方法で所定のパターンに印刷できる。

【００３９】基板の裏面に平面配線する場合、基板の裏
面に直接的に印刷することも可能であるが、湾曲した基
板の裏面に対しては、転写印刷などにより間接的に配線
するのが有利である。転写印刷は、例えば、導電性ペー
ストを用いて転写媒体に所定のパターンを形成した後、
基板の裏面に転写する種々の方法で行うことができる。
例えば、焼成により配線する場合、ベースフィルムに所
定の導電性パターンを形成し、基板の裏面にベースフィ
ルム又は導電性パターンを密着させ、加熱して焼成し、
ベースフィルムを消失させることにより、配線パターン
を形成できる。

【００４０】なお、焼成は、不活性ガスの雰囲気中で行
ってもよく、前記ベースフィルムを用いた転写印刷を利
用する場合には、酸素含有雰囲気中で行うことができ
る。焼成温度は、例えば、基板の材料に応じて、３００
℃以上であって基板材料の融点又は熱変形温度未満の温
度から選択でき、通常、３００〜１２００℃、好ましく
は４００〜１０００℃程度の範囲から適当に選択でき
る。

【００４１】前記接続器は、音響波トランスデューサの
少なくとも１つの電極（例えば、第１の電極）と少なく
とも１つの配線部（例えば、第１の配線部）とを電気的
に接続可能であればよい。通常、接続器の一方の端部
は、音響波トランスデューサの電極に対して電気的に接
続可能であり、接続器の他方の端部は、配線部に対して
電気的に接続可能である。また、接続器は、通常、音響
波トランスデューサの厚みに対応する段差を有してお
り、この段差部は、前記のようにＬ字状に限らず、湾曲
形状、傾斜状などであってもよい。接続器は、通常、板
状（プレート状）導電体、すなわち導電板（例えば、銅
板、アルミニウム板など）で形成できる。

【００４２】なお、前記複数の音響波トランスデューサ
を用いる場合、音響波トランスデューサの電極部と配線
部との接続部は、少なくとも１つの接続器を用いて電気
的に接続すればよく、電極部と配線部とを接続するため
の全ての接続部で、接続器を用いる必要はない。例え
ば、少なくとも１つの接続部で前記接続器を用い、他の
接続部ではワイヤーボンディングなどにより電極部と配
線部とを電気的に接続してもよい。さらに、音響波トラ
ンスデューサの電極部と配線部とを接続するための１つ
の接続部に、複数の接続器を用いることにより、接続信
頼性をさらに向上させてもよい。

【００４３】また、必要であれば、音響波トランスデュ
ーサとして、前記のような圧電基板の両面に電極部が形
成された平行電極型トランスデューサと、圧電基板の一
方の面に電極部が対向して形成されたトランスデューサ
とを組み合わせて用いてもよい。このような場合、前者
の平行電極型トランスデューサの電極と配線部とを前記
接続器を用いて接続すればよく、後者のトランスデュー
サの各電極部については、前記接続器を用いることな
く、各平面配線部とを接続してもよい。

【００４４】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、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１０−２４０４４３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（ＺＯＨＰＳ）、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。

【００４５】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。

【００４６】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、圧電振動子や圧電トランスデューサの構造は、圧電
基板の両面に電極（引出電極）が形成されている限り、
前記実施例に限定されず、種々の電極構造を有する圧電
共振子が利用できる。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。

【００４７】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、印刷や塗布により配
線できるので、断線などの可能性を大きく低減できる。

【００４８】音響波トランスデューサの電極と平面配線
との接続は、慣用の方法、例えば、接着剤（熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂を含む接着剤など）、導電性接着剤、
半田などを用いて行うことができる。

【００４９】また、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、かつ所定方向に回析するための音響波モード結
合器は、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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】

【発明の効果】本発明では、トランスデューサ（特に圧
電振動子）との電気的接続を平面配線及び接続器を利用
して行うため、ケーブルに起因する機械的な脆弱性がな
く、両面に電極（引出電極）を有するトランスデューサ
（特に圧電振動子）に対して高い信頼性で配線できる。
また、音響波トランスデューサが圧電基板の両面に電極
を有する平行電極型圧電振動子であっても、確実かつ効
率よく配線できるととも、厚みの増加を抑制できる。さ
らに、基板の裏面にトランスデューサを配置しても、効
率よく配線でき、トランスデューサ（特に圧電振動子）
に対して確実に電気信号を与えることができる。また、
印刷技術などを利用して配線できるので、自動化が容易
であり、生産性を向上できる。そのため、基板又はパネ
ル上にケーブル配線を実質的に備えていない装置を提供
することができる。

【００５３】

【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。

【００５４】実施例１ ソーダライムガラス基板の裏面に、インクとして銀ペー
ストを用い、スクリーン印刷法により、図３に示すパタ
ーンを印刷した。印刷した後、１２０℃のオーブンで１
０分間乾燥した。

【００５５】次いで、図１に示すように、インクとして
ガラスペーストを用い、スクリーン印刷法により、基板
の表面側に、音響モード結合器（グレーディングトラン
スデューサ）と反射アレイとを印刷し、乾燥した。

【００５６】そして、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１
０分間で、焼成し、平面配線されたガラス基板を得た。
なお、グレーティングトランスデューサの格子の高さは
４０μｍであり、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。

【００５７】熱硬化性接着剤を用い、両面に電極を備え
た板状圧電振動子の一方の電極６ｂに、前記圧電振動子
に厚みと同じ段差を有する銅板（屈曲形状の接続器）の
一方の端部を接着した。また、得られたガラス基板のう
ちグレーディングトランスデューサの反対側において、
前記銅板の他方の端部を平面配線部７ｂに接着するとと
もに、圧電振動子の他方の面の電極６ａを平面配線部７
ａに接着させ、図３に示す構造のタッチパネルを作製し
た。そして、配線部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）との間をヒートシール
ケーブルを用いて接続した。このようにして作製したタ
ッチパネルの受信波形を図４に示す。座標信号がエンベ
ロープ信号へと変換されていることがわかる。パネルは
指によるタッチを認識した。

【００５８】実施例２ 基板上に固定したポリプロピレンフィルムに、インクと
して銀ペーストを用い、スクリーン印刷法により、図３
に示すパターンを印刷した。印刷した後、１２０℃のオ
ーブンで１０分間乾燥した。

【００５９】次いで、図１に示すように、インクとして
ガラスペーストを用い、スクリーン印刷法により、基板
の表面側に、音響モード結合器（グレーディングトラン
スデューサ）と反射アレイとを印刷し、乾燥した。

【００６０】ガラス基板の裏面に、ポリプロピレンフィ
ルムを密着させて、所定のパターンを印刷したフィルム
を載せ、ガラス基板とともに印刷パターンを、焼成温度
４８５℃〜４９０℃でトップキープ時間１０分間焼成
し、平面配線されたガラス基板を得た。焼成後、フィル
ム残査が残ることなく、導電性ペーストによる配線はガ
ラスに固着していた。なお、グレーティングトランスデ
ューサの格子の高さは４０μｍであり、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。

【００６１】そして、得られたガラス基板のうちグレー
ディングトランスデューサの反対側において、実施例１
と同様にして、圧電振動子の両面の電極と平面配線部と
を、銅板で形成された接続器を用いて、電気的に接続
し、図３に示す構造のタッチパネルを作製した。そし
て、配線部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）との間をヒートシールケーブル
を用いて接続した。このようにして作製したタッチパネ
ルは、実施例１と同様の受信波形を示すとともに、パネ
ルは指によるタッチを認識した。

【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は図１に示す装置の平面配線部と音響波ト
ランスデューサとの接続形態を示す概略斜視図である。

【図４】図４は本発明の装置の受信波形を示す概略図で
ある。

【符号の説明】

１…基板 ２…表示領域 ３，４…音響波トランスデューサ ３ａ，３ｂ…発信トランスデューサ ４ａ，４ｂ…受信トランスデューサ ５…圧電基板 ６，６ａ，６ｂ…電極 ７…平面配線 ７ａ…第１の配線部 ７ｂ…第２の配線部 ８…接続器 ９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ…音響モード結合器（回析
音響波トランスデューサ） １１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ…反射手段

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の構成を備えている音響的接触検出
   装置。 （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）前記音響波トランスデューサに電力を供給するた
   めの平面配線、（ｄ）前記音響波トランスデューサと平
   面配線とを接続するための接続器、（ｅ）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析音響波モード結合器、
   および（ｆ）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
2. 【請求項２】 音響波が伝播可能な表面を有する伝播媒
   体と、この伝播媒体の前記表面に対する交差方向にバル
   ク波を伝播させるためのバルク波生成手段と、このバル
   ク波生成手段に電力を供給するための平面配線と、前記
   バルク波生成手段と平面配線とを接続するための接続器
   と、前記バルク波を音響波に変換し、前記伝播媒体の表
   面を伝播させるための音響波生成手段と、この音響波生
   成手段からの音響波の表面での散乱を検出するための検
   出手段とを備えているタッチ式座標入力装置。
3. 【請求項３】 音響波トランスデューサが、圧電振動子
   で構成されている請求項１又は２記載の装置。
4. 【請求項４】 配線が、導電性ペーストを用いて形成さ
   れている請求項１又は２記載の装置。
5. 【請求項５】 配線が、転写印刷により形成されている
   請求項１，２又は４記載の装置。
6. 【請求項６】 配線が、基板の裏面に形成されている請
   求項１又は２記載の装置。
7. 【請求項７】 接続器が、音響波トランスデューサの厚
   みに対応した段差を有する導体で形成されている請求項
   １又は２記載の装置。
8. 【請求項８】 音響波トランスデューサが、圧電基板
   と、この圧電基板の両面に電極部を備えた圧電振動子で
   構成され、平面配線が、圧電振動子の一方の電極部と線
   又は面接触可能な第１の配線部と、この第１の配線部と
   間隔をおいて絶縁された第２の配線部とで構成されてお
   り、接続器が、圧電振動子の他方の電極部と前記第２の
   配線部とを接続可能な形態で形成されている請求項１又
   は２記載の装置。
9. 【請求項９】 下記構成と表面と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）こ
   の音響波トランスデューサに電力を供給するための配線
   であって、前記基板の裏面に印刷された配線；（ｃ）前
   記音響波トランスデューサと配線とを接続するための接
   続器；（ｄ）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析音響波モード結合構造；及び
   （ｅ）摂動の位置に対応して、変換された音響波エネル
   ギーを検出するための手段