JP2002351604A - タッチパネルの実装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電体上に形成していたターミナル電極をな
くして超音波伝搬基板上の不感部分を減少させたことに
より、接触部位検出精度が向上したタッチパネルの提
供。 【解決手段】 すだれ状電極の各電極指からグランド電
位と信号電位を取出すためのターミナル電極を介せず、
回路基板上に形成された配線に、前記各電極指を直接接
続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、携帯機器等や、
電子手帳または、各種表示装置に使用されているタッチ
パネルの実装構造及びタッチパネルのトランスデューサ
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、タッチパネルは超音波を用いる場
合、非圧電性の前記伝搬基板と前記伝搬基板にとりつけ
られた送信用圧電体、受信用圧電体、それぞれの圧電体
と接続される回路基板から成っている。送信用圧電体と
受信用圧電体上にすだれ状電極とターミナル電極を形成
し、超音波トランスデューサとしている。

【０００３】前記トランスデューサのパターン構造を、
図7を用いて説明する。すだれ状電極は、電極指６と呼
ばれる線状のパターンを、複数、平行に形成したもので
ある。またターミナル電極１０は、それぞれ電極指６と
１つおきに接続される。すなわち一方のターミナル電極
１０はグランド電位電極指６ａを、他方のターミナル電
極１０は信号電位電極指６ｂを結線する。さらにターミ
ナル電極１０は、それぞれ前記回路基板上のグランド電
位と信号電位の二つの異なる電位の配線と電気接続され
る。これにより電極指６には、交互にグランド電位と信
号電位となるように、電圧が印加されることとなる。

【０００４】前述の通り、ターミナル電極１０を通じ
て、前記送信用圧電体のすだれ状電極に電圧を印加した
場合、圧電効果を介在して送信用圧電体に超音波が励振
する。この圧電体５を伝搬基板７上に固着すると、超音
波が伝搬基板７上を伝搬し、前記送信用圧電体と対にな
る受信用圧電体で受信される。受信用圧電体に超音波を
受信することで、超音波が電気信号として出力される。
伝搬基板７に指で接触するなどして負荷がかかった場
合、前記送信用圧電体から送信した超音波の強度は負荷
箇所において減衰し、前記受信用圧電体で受信する超音
波の強度が小さくなるため、得られる電気信号の電圧が
小さくなる。前記電気信号の電圧の変化を測定すること
により、タッチパネルへの接触の有無が判明する。

【０００５】圧電体５は、超音波の伝搬方向と垂直にす
だれ状電極が向くように配置される。配置方法の例とし
て、送信用圧電体と受信用圧電体のそれぞれのすだれ状
電極が平行になるように対向して配置する方法、もしく
は、プリズムのような超音波反射装置を用いて所定の超
音波伝搬方向と垂直にすだれ状電極が向くように配置す
る方法が挙げられる。この送受信機能を有した超音波伝
搬の構成は、電気的に見ればバンドバスフィルターとし
ての機能を持っている。そのため、すだれ状電極の電極
指の周期長などで決定される特定の周波数で最も大きな
出力電圧が得られる。

【０００６】タッチパネルの接触部位検出のためには、
前記トランスデューサが複数配列される。複数の超音波
が、タッチパネルのＸＹ軸に平行に伝搬するようにした
場合、タッチパネルは伝搬超音波により座標化すること
が可能となる。前述した通り、タッチパネルへの接触の
検出は、超音波の強度変化を前記受信用圧電体で得られ
る電圧変化として検出されるが、電圧変化した超音波の
座標からタッチパネル上への接触部位が検出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、トランスデュ
ーサには前記ターミナル電極が形成されていることか
ら、超音波を励振しない部分が大きくなっていた。従っ
て前記伝搬基板上には、超音波が伝搬しない不感部分の
割合が高く、検出精度が低下していた。

【０００８】また、前記電極指の長さを短くしたトラン
スデューサを配列することにより、タッチパネルの座標
を精細にし、高分解能化することができる。しかし、前
記トランスデューサにしめる前記ターミナル電極の面積
が大きくなる。そのため、超音波が伝搬する面積に対し
て不感部分の割合が大きくなり、タッチパネルへの接触
検出の精度が低下する。つまり、高分解能化が困難とな
っていた。

【０００９】本発明は、この問題を解決し、前記伝搬基
板上の不感部分を減少させ、接触部位検出精度の高いタ
ッチパネルを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、非圧電性である超音波伝搬基板
と、圧電体と、前記圧電体に接続される回路基板とから
成り、複数のグランド電位電極指と複数の信号電位電極
指とからなるすだれ状電極が形成されている前記圧電体
が、前記伝搬基板の各辺に沿って、前記伝搬基板上面に
配列されて成るタッチパネルにおいて、前記すだれ状電
極のグランド電位電極指からグランド電位を、信号電位
電極指から信号電位を取出すために、前記グランド電位
電極指を結ぶあるいは信号電位電極指を結ぶターミナル
電極を前記圧電体上に形成せず、前記回路基板上に形成
されたグランド電位用配線あるいは信号電位用配線に、
前記グランド電位電極指あるいは信号電位電極指をそれ
ぞれ直接接続したことを特徴としている。

【００１１】これにより、前記トランスデューサには、
前記圧電体上の前記ターミナル電極が不要となる。その
ため、超音波を励振する面積を大きくとれるようにな
り、タッチパネル上の不感部分を減少することができる
ようになる。従って、高分解能化した場合、超音波の伝
搬面積に対して不感部分の割合が少なくなる。よって、
検出精度が高いタッチパネルの作製が可能となる。

【００１２】前記電極指と前記回路基板上配線との接続
部の構造には特に指定はないが、前記電極指上、あるい
は、前記配線上の接続部位に、突起電極を形成すること
がより好ましい。

【００１３】これにより、接続部位での接続信頼性が向
上し、前記トランスデューサにおいて送受信する電気信
号を確実に伝送すること可能となる。

【００１４】前記電極指と前記回路基板の配線との接続
に、リード線やワイヤボンディングを用いても良いが、
はんだやすず、金などの金属結合や、異方性導電膜、導
電性接着剤を介して電気接続することがより好ましい。

【００１５】これにより、強固に接続することが可能と
なり、製品の品質を向上することができる。これらの接
続方法を用いた場合、前記回路基板と前記複数のトラン
スデューサとを一括して電気接続することが可能とな
る。従って製造のサイクルタイムを短縮できるメリット
がある。

【００１６】以上のいずれかのタッチパネルの実装構造
を備え、かつ、前記圧電体パターンを分割して、複数の
トランスデューサとする。

【００１７】これにより、複数のトランスデューサを、
１つの圧電体上に作り込むことができる。前記伝搬基板
上に固着するトランスデューサ数が増加しても、圧電体
の固着数を減少でき、製造時の歩留まりを向上し、サイ
クルタイムを短縮できる。

【００１８】さらに、前記電極指の内、グランド電位と
するパターンを、複数のトランスデューサにまたがった
連続したパターンとする。

【００１９】これにより、前記グランド電位とするパタ
ーンと前記回路基板上の配線との接続部位を減少するこ
とができる。従って、製造時の歩留まりを向上すること
ができる。また、前記電極指と前記回路基板上の配線と
の接続に、リード線やワイヤーボンディングを用いる
際、サイクルタイムを短縮できる。

【００２０】以上のトランスデューサ構造は、超音波を
励振しない不感部分は各トランスデューサを分けるスペ
ース部分だけとすることができる。従って従来と比較し
て不感部分の割合が著しく減少することが可能となる。
これによりタッチパネルを高分解能化した場合でも、不
感部分が少なくなるため、検出精度が高いタッチパネル
の作製が可能となった。

【００２１】

【発明の実施の形態】[実施例１]図１は本発明のタッチ
パネル断面図で、グランド電位電極指６ａとグランド電
位回路基板配線４ａとの接続部を示している。また、図
２は図１のタッチパネルの上面図で、回路基板３を受信
用圧電体５ｂと接続している図である。本図では、回路
基板３は送信用圧電体５ａから取り外しているが、実際
には、受信用圧電体５ｂと同様に回路基板３と接続され
る。

【００２２】本タッチパネルは、矩形の非導電性の伝搬
基板７上に、矩形の圧電体５が複数個、伝搬基板７の各
辺に沿って固着されている。圧電体５表面には、すだれ
状電極のグランド電位電極指６ａ、信号電位電極指６ｂ
が交互に形成されている。さらに、グランド電位電極指
６ａはグランド電位配線４ａと、信号電位電極指６ｂは
信号電位配線４ｂと、電極指６上に形成された突起電極
９を介して、はんだ８によって接続されている。回路基
板上の電位配線４ａ、４ｂはそれぞれ、圧電体上の電極
指６ａ、６ｂ上に例えば垂直に交差するように重ね合わ
せ、１本のグランド電位配線４ａは１つのすだれ状電極
を形成する複数のグランド電位電極指６ａに、1本の信
号電位配線４ｂは１つのすだれ状電極を形成する複数の
信号電位電極指６ｂに、それぞれ各電極指６上に形成さ
れた突起電極９を介して接続されている。

【００２３】回路基板３は、回路基板ベース部１、回路
基板カバーレイ部２と、これらの間にパターニングされ
る回路基板配線４からなっている。圧電体５の電極指６
と接続する箇所は、カバーレイ部２が開口しており、回
路基板配線４が露出している。

【００２４】図１に示すタッチパネルに実装した圧電体
５のパターン構造を、図３に斜視図で示す。直方体の圧
電体５表面には、電極指６が平行、かつ、同一ピッチで
形成される。この電極指６上には突起電極９が設けられ
ている。突起電極９は、電極指６一本おきに、同列上に
並べられる。従って、突起電極９と回路基板３の配線と
接続すると、電極指６の電位は交互にグランド電位、信
号電位となる。

【００２５】突起電極９と回路基板配線４との接続に
は、はんだ８が用いられる。異方性導電膜、導電性接着
剤などを塗布して接続しても良い。また突起電極９表面
と回路基板配線４表面が、すず、金である場合、相互を
熱圧着することにより接続することも可能である。

【００２６】また、図４に示す通り、突起電極９を回路
基板配線４上に形成しても良い。この場合突起電極９
は、グランド電位電極指６ａとグランド電位配線４ａ、
信号電位電極指６ｂと信号電位配線４ｂが、それぞれ接
続されるように、形成される。接続方法は、圧電体５上
に突起電極９を設ける場合と同様に行われる。

【００２７】以上の突起電極９は、設けられない場合も
ある。しかし、突起電極９がある場合、接続部位での接
続信頼性が向上するため、送受信する電気信号を確実に
伝送すること可能となる。また上記接続方法を行うこと
により、回路基板３を複数の圧電体５上に一括で実装す
ることができる。従って、製造のサイクルタイムを短縮
できる。

【００２８】以上の通り本発明では、電極指６と回路基
板配線４とを直接接続する構造を取った。これにより従
来電極指６を接続するために用いられていたターミナル
電極１０が不要になった。ターミナル電極１０では超音
波が励振されないため、これが形成されないことにより
超音波を励振する密度が高くなった。従って、タッチパ
ネル上の不感部分を減少することができるようになっ
た。また、高分解能化した場合、超音波の伝搬面積に対
して不感部分の割合が少なくなる。よって、検出精度が
高いタッチパネルの作製が可能となった。

【００２９】[実施例２]図５は本発明のタッチパネルの
トランスデューサ構造を示す斜視図である。基本構造は
図３と同様である。ただし、単一の圧電体５上にすだれ
状電極を複数組配列している。従って単一の圧電体５上
に、複数のトランスデューサが形成されている。

【００３０】これにより、伝搬基板上に固着するトラン
スデューサ数が増加しても、圧電体５の固着数を減少で
きるため、製造時の歩留まりを向上し、サイクルタイム
を短縮できるようになった。

【００３１】図６は本発明のタッチパネルで、図５と異
なるトランスデューサ構造を示す斜視図である。このよ
うに、グランド電位電極指６ａを、複数のトランスデュ
ーサにまたがった連続したパターンとしても良い。

【００３２】これにより、グランド電位電極指６ａとグ
ランド電位配線４ａとの接続部位を減少することができ
る。従って図５と比較して、より、製造時の歩留まりを
向上することができた。また、電極指６と回路基板配線
４との接続に、リード線やワイヤーボンディングを用い
る際、サイクルタイムを短縮できるようになった。

【００３３】本発明のタッチパネル構造は、ターミナル
電極１０を用いずに各電極指６の電位を制御している。
これにより、個々のトランスデューサに占めるすだれ状
電極の面積、すなわち、超音波励振可能な部分の面積が
大きくなった。さらにトランスデューサ構造に図５、図
６を適用したため、超音波を励振しない不感部分は各ト
ランスデューサを分けるスペース部分だけとなった。そ
のため従来と比較して、不感部分の割合が著しく減少し
た。これは電極指６を短くし、トランスデューサ数を増
加することにより、タッチパネルを高分解能化した場合
でも、不感部分が少なくなるため、検出精度が高いタッ
チパネルの作製が可能となった。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、前記すだれ状電極
の各電極指からグランド電位と信号電位を取出すための
ターミナル電極を介せず、前記回路基板上に形成された
配線に、前記各電極指を直接接続した。これにより、前
記圧電体上の前記ターミナル電極が不要となるため、タ
ッチパネル上の不感部分を減少することができるように
なる。従って、高分解能化した場合、超音波の伝搬面積
に対して不感部分の割合が少なくなる。よって、検出精
度が高いタッチパネルの作製が可能となった。

【００３５】さらに前記電極指上、あるいは、前記配線
上の接続部位に、突起電極を形成した。これにより、接
続信頼性が向上し、前記トランスデューサにおいて送受
信する電気信号を確実に伝送すること可能となる。

【００３６】前記電極指と前記回路基板の配線との接続
には、はんだやすず、金などの金属結合や、異方性導電
膜、導電性接着剤を用いた。これにより、前記回路基板
と前記複数のトランスデューサとを一括して強固に接続
することが可能となる。これにより製品の品質を向上す
ることができ、また、製造のサイクルタイムを短縮でき
るメリットがある。

【００３７】また、前記圧電体パターンを分割して、単
一の圧電体を複数のトランスデューサとする。これによ
り、前記伝搬基板上に配置するトランスデューサ数が増
加しても、圧電体の固着数を減少でき、製造時の歩留ま
りを向上し、サイクルタイムを短縮できる。また、不感
部分の割合が著しく減少することが可能となる。これは
タッチパネルを高分解能化した場合でも、不感部分が少
なくなるため、検出精度が高いタッチパネルの作製が可
能となる。

【００３８】さらに、前記電極指の内、グランド電位と
するパターンを、複数のトランスデューサにまたがった
連続したパターンとする。これにより、前記グランド電
位とする電極指と前記回路基板上の配線との接続部位を
減少することができる。従って、製造時の歩留まりを向
上することができる。

【００３９】以上により、前記伝搬基板上の不感部分を
減少させ、接触部位検出精度の高いタッチパネルを提供
することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例１のタッチパネルの断面図
である。

【図２】図１のタッチパネルの上面図である。

【図３】図１のタッチパネルに固着した圧電体の斜視図
である。

【図４】実施例１のタッチパネルに実装した回路基板接
合部付近の構造を示す斜視図である。

【図５】本発明の実施例２のトランスデューサ構造を示
す圧電体の斜視図である。

【図６】実施例２のトランスデューサ構造を示す圧電体
の斜視図である。

【図７】従来のタッチパネルの一部で、回路基板を取り
外した場合の上面図である。

【符号の説明】

１ 回路基板ベース部 ２ 回路基板カバーレイ部 ３ 回路基板 ４ 回路基板配線 ４ａ グランド電位配線 ４ｂ 信号電位配線 ５ 圧電体 ５ａ 送信用圧電体 ５ｂ 受信用圧電体 ６ 電極指 ６ａ グランド電位電極指 ６ｂ 信号電位電極指 ７ 超音波伝搬基板 ８ はんだ ９ 突起電極 １０ ターミナル電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 文雄 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 株 式会社エスアイアイ・アールディセンター 内 (72)発明者 北島 秀樹 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 株 式会社エスアイアイ・アールディセンター 内 (72)発明者 新荻 正隆 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 戸田 耕司 神奈川県横須賀市二葉１丁目49番18号 Ｆターム(参考） 5B068 AA04 AA32 BB21 BC07 BC13

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非圧電性である超音波伝搬基板（以後、
   伝搬基板とする）と、圧電体と、前記圧電体に接続され
   る回路基板とから成り、複数のグランド電位電極指と複
   数の信号電位電極指とからなるすだれ状電極が形成され
   ている前記圧電体が、前記伝搬基板の各辺に沿って、前
   記伝搬基板上面に配列されて成るタッチパネルにおい
   て、前記回路基板上に形成されたグランド電位用配線あ
   るいは信号電位用配線と、前記グランド電位電極指ある
   いは信号電位電極指とをそれぞれ直接接続したことを特
   徴とするタッチパネルの実装構造。
2. 【請求項２】 前記電極指と前記回路基板上配線との接
   続部位において、前記電極指上、あるいは、前記配線上
   に、突起電極を形成していることを特徴とする請求項１
   記載のタッチパネルの実装構造。
3. 【請求項３】 前記電極指と前記回路基板の配線とが、
   はんだ、すず、金などの金属結合、異方性導電膜、導電
   性接着剤を介して電気接続していることを特徴とする請
   求項１あるいは２記載のタッチパネルの実装構造。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のタッチ
   パネルの実装構造を備え、かつ、前記圧電体パターンを
   分割して、複数のトランスデューサとしたことを特徴と
   するタッチパネルのトランスデューサ構造。
5. 【請求項５】 前記電極指の内、グランド電位とするパ
   ターンを、複数のトランスデューサにまたがった連続し
   たパターンであることを特徴とする請求項４記載のタッ
   チパネルのトランスデューサ構造。