JP2007108959A

JP2007108959A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JP2007108959A
Application number: JP2005298113A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Funasaka; 司舩坂
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-10-12
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2025-10-12
Also published as: JP4544123B2

Abstract

【課題】構成が複雑となることなく、且つ消費電力が大きくなることがなく入力部を大型化することができる弾性表面波装置を提供すること。
【解決手段】弾性表面波が伝搬すると共に、入力部１１１を有する弾性波伝搬基材１１０と、弾性表面波送信部１２０と、弾性表面波反射部１３０と、弾性表面波受信部１２１と、を有し、弾性表面波反射部は、弾性表面波を発信する発信方向において弾性表面波送信部に近接する側である送信部近接領域に配置される近接側反射部１３１と、弾性表面波の発信方向において弾性表面波送信部及び近接側反射部から離間する側である送信部離間領域に配置される離間側反射部１３２と、を有し、近接側反射部の近傍には、弾性表面波が反射されない弾性表面波非反射領域１３３が形成され、弾性表面波の前記発信方向において、弾性表面波送信部及び弾性表面波非反射領域から離間方向に離間側反射部が形成される弾性表面波装置１００。
【選択図】図１

Description

本発明は、利用者が触れた部分の座標を検出する弾性表面波装置に関するものである。

従来より、携帯端末等には、タッチパネル装置等の弾性表面波装置が備わっている。このようなタッチパネル装置は、入力装置であって利用者が触れた部分の例えば、数字等の座標等を検出するためのものである（例えば、特許文献１）。
特許文献１に示すようなタッチパネルは、同文献の図２に示すように、その表面にガラス基板である表示面１６が形成されている。この表示面１６には、その表示面１６上に表面音響波を送信する送波器である送波トランスデューサＴ１と、この送波トランスデューサＴ１から送信された表面音響波を表示面１６側に転向させる反射格子Ｇ１と、このように転向させられた表面音響波を検出する検出器である受波トランスデューサＲ１が形成されている。
そして、この表示面１６を利用者が触れ、表面音響波が弱まると、この弱まった部分のアドレスを識別し、利用者が触れた数字等を認識する構成となっている。

しかし、この表示面１６が大きく形成されると、送波トランスデューサＴ１から離間するにつれて送信される表面音響波が減衰するため所定の大きさ以上の表示面１６等の入力部を有するタッチパネル装置を構成することができないという問題があった。
そこで、送波トランスデューサＴ１と受波トランスデューサＲ１にそれぞれ相当する発信手段２１、２３と受信手段２２、２４を２組設けることで表示面である透明ガラス基板１を大型化できる座標入力装置に関する提案がなされている（例えば、特許文献２）。
特開昭６１−２３９３２２号公報（図２等）特開平１１−３１０４９号公報（図５等）

しかし、このような座標入力装置では、弾性表面波等を送信する送信手段２１、２３と受信手段２２、２４をそれぞれ、透明ガラス基板１の一側に２つ形成する必要がる。
これでは、２組の送信側及び受信側の駆動回路が必要となり、構成が煩雑となるという問題がある。また、装置の検出速度を上げるために同時に２組の送信及び受信手段を検出した場合は、消費電力が大きくなるという問題がある。

そこで、本発明は、構成が複雑となることなく、且つ消費電力が大きくなることがなく入力部を大型化することができる弾性表面波装置を提供することを目的とする。

前記課題は、本発明によれば、弾性表面波が伝搬すると共に、利用者が入力する入力部を有する弾性波伝搬基材と、前記弾性表面波を送信する弾性表面波送信部と、前記弾性表面波を前記入力部へ導く弾性表面波反射部と、前記弾性表面波を受信する弾性表面波受信部と、を有する弾性表面波装置であって、前記弾性表面波反射部は、前記弾性表面波送信部が前記弾性表面波を発信する発信方向において前記弾性表面波送信部に近接する側である送信部近接領域に配置される近接側反射部と、前記弾性表面波の前記発信方向において前記弾性表面波送信部及び前記近接側反射部から離間する側である送信部離間領域に配置される離間側反射部と、を有し、少なくとも、前記近接側反射部の近傍には、前記弾性表面波が前記弾性表面波反射部によって反射されない弾性表面波非反射領域が形成され、前記弾性表面波の前記発信方向において、前記弾性表面波送信部及び前記弾性表面波非反射領域から離間方向に前記離間側反射部が形成されることを特徴とする弾性表面波装置により達成される。

前記構成によれば、弾性表面波反射部は、弾性表面波送信部が弾性表面波を発信する発信方向において弾性表面波送信部に近接する側である送信部近接領域に配置される近接側反射部を有している。
このため、弾性表面波送信部から送信された弾性表面波は、近接側反射部により、入力部へ導かれ、弾性表面波受信部で検出される。
一方、少なくとも、近接側反射部の近傍には、弾性表面波が弾性表面波反射部によって反射されない弾性表面波非反射領域が形成され、弾性表面波の発信方向において、弾性表面波送信部及び弾性表面波非反射領域から離間方向に前記離間側反射部が形成されている。
このため、弾性表面波送信部から送信された弾性表面波のうち、弾性表面波非反射領域を通過した弾性表面波は、近接側反射部に反射することなく、直接、離間側反射部に反射して入力部へ導かれる。
すなわち、この弾性表面波非反射領域を通過する弾性表面波は、離間側反射部で初めて反射するので、弾性表面波送信部の近傍で減衰することなく送信される。このため、たとえ大型の入力部を有する弾性波伝搬基材でも使用することができる。
しかも、本請求項の構成では、従来のように、弾性表面波送信部を２組備える必要がないので、装置が複雑な構成となることがなく、且つ、消費電力を大きくすることなく、入力部を大型化することができる。

好ましくは、前記近接側反射部と前記離間側反射部は、それぞれ異なった直線上に配置され、これらは、単一の前記弾性表面波送信部で弾性表面波が送信される幅であるトラック幅内に配置されていることを特徴とする弾性表面波装置である。

前記構成によれば、近接側反射部と離間側反射部は、それぞれ異なった直線上に配置され、これらは、単一の弾性表面波送信部で弾性表面波が送信される幅であるトラック幅内に配置されている。このため、異なった直線上に近接側反射部と離間側反射部をそれぞれ別個に形成しても、２個の弾性表面波送信部を形成する必要がないので、装置の構成を複雑にすることがなく、かつ、入力部の大型化にも対応することができる。

好ましくは、前記離間側反射部が前記弾性表面波を反射する反射率が、前記近接側反射部が前記弾性表面波を反射する反射率より大きいことを特徴とする弾性表面波装置である。

前記構成によれば、離間側反射部が弾性表面波を反射する反射率が、近接側反射部が弾性表面波を反射する反射率より大きく構成されている。このため、弾性表面波送信部から送信された弾性表面波が、弾性表面波送信部から離れたところでも、より減衰せずに入力部側へ反射させることができる。

好ましくは、前記前記離間側反射部が前記弾性表面波を反射する反射率が、前記近接側反射部が前記弾性表面波を反射する反射率より５０％以上で大きいことを特徴とする弾性表面波装置である。

好ましくは、前記弾性表面波反射部は、重金属材料で形成されていることを特徴とする弾性表面波装置である。

前記構成によれば、弾性表面波反射部は、Ａｕ（金）、Ｔａ（タンタル）、Ｗ（タングステン）、Ｐｔ（白金）等の重金属材料で形成されているため、弾性表面波の反射効率が良い。このため、弾性表面波送信部から送信された弾性表面波が、弾性表面波送信部から離れたところでも、より減衰せずに入力部側へ反射させることができる。

以下、この発明の好適な実施の形態を添付図面等を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１は、本発明の表面弾性装置の実施の形態にかかるタッチパネル装置１００の主な構成を示す概略図である。図２は、図１のＡ−Ａ’線概略断面図である。
図１及び図２に示すように、タッチパネル装置１００は、弾性表面波が伝搬する弾性波伝搬基材である例えば、カバーガラス１１０を有している。
カバーガラス１１０は、透明基材であり、例えば、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）を主成分とするガラス基板であるが、ソーダガラス、ホウケイサンガラス、石英等を用いることもできる。
また、カバーガラス１１０には、利用者が指等で触れる入力部１１１を有している。

また、図１に示すように、タッチパネル装置１００は、弾性表面波を送信する弾性表面波送信部である例えば、Ｘ方向送信部１２０及びＹ方向送信部１２２を有している。
また、弾性表面波を受信する弾性表面波受信部である例えば、Ｘ方向受信部１２１及びＹ方向受信部１２３を有している。
また、タッチパネル装置１００は、弾性表面波を入力部１１１に導く弾性表面波反射部である例えば、反射アレイ１３０を有している。
反射アレイ１３０は、例えばＸ方向送信部１２０が弾性表面波を発信する発信方向（図１の矢印Ｙ方向）においてＸ方向送信部１２０に近接する側である送信部近接領域に配置される例えば、複数の近接側反射アレイ１３１（図１参照）を有している。すなわち、近接側反射アレイ１３１は、近接側反射部の一例となっている。
また、反射アレイ１３０は、例えば、弾性表面波の発信方向（図１の矢印Ｙ方向）において、Ｘ方向送信部１２０及び近接側反射アレイ１３１から離間する側である送信部離間領域に配置される例えば、複数の離間側反射アレイ１３２を有している。すなわち、離間側反射アレイ１３２は、離間側反射部の一例となっている。

また、近接側反射アレイ１３１の近傍（図１の左側）には、例えば、Ｘ方向送信部１２０から発信された弾性表面波が反射アレイ１３０によって反射されない例えば、非反射領域１３３（図１の斜線部分）が形成されている。すなわち、非反射流域１３３は弾性表面波非反射領域の一例となっている。
また、図１のＸ方向送信部１２０の弾性表面波の発信方向（図１の矢印Ｙ方向）において、Ｘ方向送信部１２０及び非反射領域１３３から離間する方向に離間側反射アレイ１３２が形成されている。
なお、反射アレイ１３０は、ガラスの段差で構成してもよいが、後述するように重金属とした場合は薄い膜厚で構成でき、反射効率も向上することになる。

ここで、Ｘ方向送信部１２０等の構成を説明する。図２に示すようにＸ方向送信部１２０は、カバーガラス１１０の上に形成されている。
具体的には、カバーガラス１１０上に蒸着等で形成された櫛歯電極１４０を有している。櫛歯電極１４０は、例えばＡｕ（金）／Ｃｒ（クロム）の合金等よりなっているが、他にＡｌ（アルミニウム）、Ａｕ（金）、Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｐｔ（白金）等により形成することができる。
櫛歯電極１４０の上には、電圧を印加すると伸縮する圧電体である例えば、水晶基板１４１が配置されている。圧電体は、バルク材料としては、水晶の他に、ニオブ酸リチウム、タルタル酸リチウム、ＰＺＴ、ＰＺＴＮ等があげられる。また、圧電薄膜の場合は、チッカアルミ、ニオブ酸カリウムやバルク材料の薄膜化等が含まれる。
したがって、電圧が水晶基板１４１に印加され、水晶基板１４１が伸縮すると、弾性表面波がカバーガラス１１０に供給され、カバーガラス１１０上を伝播する構成となっている。

次に、Ｘ方向送信部１２０及びＹ方向送信部１２２から発信される弾性表面波の伝播について説明する。
Ｘ方向送信部１２０から発信された弾性表面波は、図１に示すように近接側反射アレイ１３１と離間側反射アレイ１３２によって反射し、カバーガラス１１０の入力部１１１を図１の矢印Ｘ方向に導かれ、図１の右端側に配置される反射アレイ１３０に反射し、Ｘ方向受信部１２１に入力され、検出される構成となっている。

一方、図１のＹ方向送信部１２２から発信された弾性表面波は図１の下端側の反射アレイ１３０で反射し、入力部１１１を図１の矢印Ｘ方向に導かれ、その後、上端側の反射アレイ１３０で反射し、Ｙ方向受信部１２３に入力される構成となっている。

このような弾性表面波は、図示していないが、実際にはカバーガラス１１０上を多数、矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向に伝播している。この状態で、利用者が指等でカバーガラス１１０上の一部分に触れると、その部分の弾性表面波は指に吸収され弱まって、Ｘ方向受信部１２１及びＹ方向受信部１２３に受信される。
そこで、タッチパネル装置１００は、この弱まったＸＹ座標を検出することで、利用者が触れた位置を認識する構成となっている。

ところで、本実施の形態では、図１に示すように、Ｘ方向送信部１２０から発信された弾性表面波の一部は、近接側反射アレイ１３１で反射され入力部１１１に導かれ、Ｘ方向受信部１２１で検出される。
一方、Ｘ方向送信部１２０から発信され、図１の非反射領域１３３を通過する弾性表面波は、近接側反射アレイ１３３で反射されずに、直接、離間側反射アレイ１３２に反射して、入力部１１１へ導かれ、その後、Ｘ方向受信部１２１に入力される。
すなわち、非反射領域１３３を通過する弾性表面波は、離間側反射アレイ１３２で初めて反射されるので、Ｘ方向送信部１２０の近傍で減衰することなく送信されることになる。
このため、カバーガラス１１０等を大型にし、入力部１１１も大型にしても、信頼性を高く維持しつつ使用可能なタッチパネル装置１００となる。
しかも、本実施の形態では、従来のようにＸ方向送信部１２０等を２組備える必要がないので、タッチパネル装置１００が複雑な構成となることがない。また、本実施の形態では、消費電力を大きくすることなく、入力部１１１を大型化することができる。

図３は、本実施の形態にかかるＸ方向送信部１２０から出力したバースト信号において、図１の近接側反射アレイ１３１で反射した反射信号と、離間側反射アレイ１３２で反射した反射信号を示したものである。また、併せて反射アレイが一つであった従来のタッチパネル装置１００の反射信号を示した図である。
図３に示すように、本実施の形態では、従来に比べ高い反射信号となっている。これは従来は、Ｘ方向送信部から遠い部分の反射信号を一定レベル以上で受信するため全体的に信号レベルが下がったためである。

また、本実施の形態では、近接側反射アレイ１３１と離間側反射アレイ１３３は、それぞれ異なった直線上（図１のＸ方向送信部１２０からの２本の矢印）に配置され、これらは単一のＸ方向送信部１２０で弾性表面波が送信されるトラック幅（図１の矢印ｔｒ）内
に配置されている。
したがって、異なった直線上に近接側反射アレイ１３１と離間側反射アレイ１３０をそれぞれ別個に形成しても、２個のＸ方向送信部１２０を形成する必要がないので、タッチパネル装置１００の構成を複雑にすることがなく、且つ入力部１１１の大型化にも対応することができる構成となっている。

また、本実施の形態では、離間側反射アレイ１３２が弾性表面波を反射する反射率が、近接側反射アレイ１３１の反射率より大きく、例えば、５０パーセント以上となっている。
したがって、Ｘ方向送信部１２０から離れたところでも、弾性表面波がより減衰することがないので、タッチパネル装置１００を高性能にすることができる。

また、本実施の形態では、反射アレイ１３０はＡｕ（金）、Ｔａ（タンタル）、Ｗ（タングステン）、Ｐｔ（白金）等の金属材料で形成されている。このため、弾性表面波の反射効率がよく、減衰し難い構成となっている。

図４は、本実施の形態にかかるタッチパネル装置１００の変形例に係るタッチパネル装置２００を示す概略図である。
本変形例に係るタッチパネル装置２００の多くの構成は、上述の実施の形態と同様であるため、同様の構成は同一符号等として説明を省略し、以下相違点を中心に説明する。
本変形例では、上述の実施の形態と異なり離間側反射アレイ２３２が近接側反射アレイ１３１側まで張り出して配置されている。
また、近接側反射アレイ２３１も弾性表面波を全反射する構成となっていない。
したがって、近接側反射アレイ２３１を透過してきた弾性表面波は、図４において上部にある離間側反射アレイ２３２で入力部１１１側へ反射されるので、より効率よい反射が行われる構成となっている。

また、本発明は、上述の実施の形態に限定されない。

本発明の表面弾性装置の実施の形態にかかるタッチパネル装置の主な構成を示す概略図である。図１のＡ−Ａ’線概略断面図である。本実施の形態にかかるＸ方向送信部から出力したバースト信号において、図１の近接側反射アレイで反射した反射信号と、離間側反射アレイで反射した反射信号等を示したものである。本実施の形態にかかるタッチパネル装置の変形例に係るタッチパネル装置を示す概略図である。

符号の説明

１００・・・タッチパネル装置、１１０・・・カバーガラス、１１１・・・入力部、１２０・・・Ｘ方向送信部、１２１・・・Ｘ方向受信部、１２２・・・Ｙ方向送信部、１２３・・・Ｙ方向受信部、１３０・・・反射アレイ、１３１・・・近接側反射アレイ、１３２・・・離間側反射アレイ、１３３・・・非反射領域、１４０・・・櫛歯電極、１４１・・・水晶基板

Claims

弾性表面波が伝搬すると共に、利用者が入力する入力部を有する弾性波伝搬基材と、
前記弾性表面波を送信する弾性表面波送信部と
前記弾性表面波を前記入力部へ導く弾性表面波反射部と、
前記弾性表面波を受信する弾性表面波受信部と、を有する弾性表面波装置であって、
前記弾性表面波反射部は、
前記弾性表面波送信部が前記弾性表面波を発信する発信方向において前記弾性表面波送信部に近接する側である送信部近接領域に配置される近接側反射部と、
前記弾性表面波の前記発信方向において前記弾性表面波送信部及び前記近接側反射部から離間する側である送信部離間領域に配置される離間側反射部と、を有し、
少なくとも、前記近接側反射部の近傍には、前記弾性表面波が前記弾性表面波反射部によって反射されない弾性表面波非反射領域が形成され、
前記弾性表面波の前記発信方向において、前記弾性表面波送信部及び前記弾性表面波非反射領域から離間方向に前記離間側反射部が形成されることを特徴とする弾性表面波装置。
前記近接側反射部と前記離間側反射部は、それぞれ異なった直線上に配置され、これらは、単一の前記弾性表面波送信部で弾性表面波が送信される幅であるトラック幅内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。
前記離間側反射部が前記弾性表面波を反射する反射率が、前記近接側反射部が前記弾性表面波を反射する反射率より大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の弾性表面波装置。
前記前記離間側反射部が前記弾性表面波を反射する反射率が、前記近接側反射部が前記弾性表面波を反射する反射率より５０％以上で大きいことを特徴とする請求項３に記載の弾性表面波装置。
前記弾性表面波反射部は、重金属材料で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の弾性表面波装置。