JP2007512594A - 音波タッチ検出装置 - Google Patents

Abstract

フレキシブル・プリント回路（ＦＰＣ）（４）が、２つのＦＰＣ分岐（４ａ，４ｂ）、およびコントローラ（６）に接続する接続ライン（４ｃ）から構成される。接続ラインのプリント配線は、１０のプリントされた線（６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ，６４ｅ，６４ｆ，６４ｇ，６４ｈ，６４ｉ，６４ｊ）を含む。中央の４つのプリントされた線は、信号受信線（６４ｄ，６４ｅ，６４ｆ，６４ｇ）であり、２つのコンバータ（センサ）（１２，１４）に接続される。これら４つの信号受信線の両側には、グラウンド線（６４ｃ，６４ｈ）が備えられる。ほかの２つの信号線（６４ｂ，６４ｉ）は、これらのグラウンド線とそれぞれ隣接してその外側に備えられる。さらに、これらの外側の信号線とそれぞれ隣接して、２つのグラウンド線（６４ａ，６４ｊ）がその外側に備えられる。この構成の結果として、すべての信号線のシールドがもたらされる。この関係は、ＦＰＣ分岐においても維持される。

Description

本発明は、超音波タッチ・パネル等の音波接触検出装置に関する。

超音波接触検出装置は、広く使用されている。それらの応用の例として、パーソナル・コンピュータの操作スクリーン、鉄道の駅のチケット販売機、コンビニエンス・ストアに設置されたコピア、金融施設にあるＡＴＭ等が挙げられる。これらの音波接触検出装置は、ガラスなどから形成された基板（タッチ・パネル）上に備えられた圧電振動子（圧電素子）を含むトランスデューサを使用する。これらのトランスデューサは、バルク波のための発生手段、およびタッチ・パネルに接触する指などによって散乱された音波を検出するためのセンサの両方として機能する。トランスデューサおよびコントロール回路のコントローラは、絶縁外被によって絶縁されたワイヤによって接続されている。

しかしながら、基板の周囲がベゼル等によって覆われている場合には、スペースの不足からワイヤを整えることが困難になる。

また、特許文献１（第５ページ、図９）に開示されているとおり、フレキシブル・プリント回路（ＦＰＣ）等のフラット・ケーブルが使用される場合もある。ＦＰＣは、回路がプリントされる柔軟な基板である。

基板との接続のためにＦＰＣが使用される場合には、ＦＰＣ上に形成された信号回路（信号線）に外部電磁波が容易に入り込む。それに加えて、当該信号線から外部に向けられた電磁波の放射の問題もある。その理由は、ＦＰＣの信号線が実質的に外部に露出されるように構成されていることによる。特許文献１に採用されているＦＰＣの場合には、ＦＰＣより大きいシールド電極がＦＰＣをカバーし、シールド部材として機能する。しかしながらこの構成は、別体の部材の必要性から装置のコストを増加させる。
特開平６−３２４７９２号公報

本発明は、以上の観点から開発された。本発明は、電磁障害（ＥＭＩ）防止特性に優れた音波接触検出装置を低いコストで提供することをその目的とする。

本発明の音波接触検出装置は：
表面を有し、その表面に沿って音波が伝播する基板；
音波発生手段；
発生された音波を、基板の表面に沿って伝播させるための反射アレイ；
基板の表面に接触する物体によって生じる音波内の変化を検出するための検出器；および、
その物体の幾何学的座標を決定するためのコントローラ；
を包含し、それにおいて音波発生手段および検出器のうちの少なくとも１つがフレキシブル平面配線によってコントローラに接続されており；かつ、そのフレキシブル平面配線が、信号線の少なくとも一方の側にグラウンド線が備えられる配線パターンのものになる。

フレキシブル平面配線は：
複数の信号線が配置される信号線グループ；および、
信号線グループの両側にあるグラウンド線；
を包含することができる。

音波は、基板の表面上を伝播する表面音波に加えて、薄い基板を、その表面に沿って伝播する超音波を含む。

音波発生手段は、モード変換エレメントおよび超音波振動子を含むことができる。モード変換エレメントは、基板と一体的に形成された複数の平行リッジによって構成することができる。

検出器はコンバータとすることができる。このコンバータは、基板の裏面に接着により取り付けられるタイプのものとすることができる。それに代えて、コンバータをくさびタイプのコンバータとしてもよく、それが、基板の前面に接着により取り付けられる三角形プリズムの端に接着により取り付けられる。

フレキシブル平面配線は、ＦＰＣおよびフレキシブル・フラット・ケーブル（ＦＦＣ）を含む。フレキシブル平面配線に代えて、バイファイラ・ワイヤを使用することもできる。

本発明の音波接触検出装置においては、音波発生手段および検出器の少なくとも１つがフレキシブル平面配線によってコントローラに接続される。このフレキシブル平面配線は、信号線の少なくとも一方の側にグラウンド線が備えられる配線パターンのものである。したがって、信号線がグラウンド線によって電磁気的にシールドされ、音波接触検出装置のＥＭＩ防止特性が改善される。それに加えて、追加のシールド構造の必要性が回避されることから、装置のコストが縮小される。

さらに、フレキシブル平面配線が、複数の信号線が配置される信号線グループ；および、その信号線グループの両側にあるグラウンド線を包含する構成を採用してもよい。その場合、信号線のグループを集合的に、かつ効率的にシールドすることが可能になり、さらにＥＭＩ防止特性が改善される。この構成もまた、フレキシブル平面配線の小型化を可能にする。ＦＰＣの小型化は、ＦＰＣのコストがその面積と実質的に比例することから、そのコストの縮小に寄与する。

以下、添付図面を参照して音波接触検出装置（以下、簡単に「装置」と言う）の好ましい実施態様を説明する。

図１は、装置１内において使用されることになるタッチ・パネル３の正面図である。図１に示されているとおり、タッチ・パネル３は、矩形のガラス・プレートによって形成された基板２；基板２上に搭載されたフレキシブル・プリント回路４（ＦＰＣ）；およびＦＰＣ ４と電気的にリンクされたコントローラ６を包含する。

ＦＰＣ ４は、ＦＰＣ分岐４ａおよびＦＰＣ分岐４ｂに分岐されている。ＦＰＣ分岐４ａは、基板２の水平方向、すなわち矢印Ｘによって示されるＸ軸方向に沿って延びている。ＦＰＣ分岐４ｂは、基板のＸ軸と直交する垂直方向、すなわち矢印Ｙによって示されるＹ軸方向に沿って延びている。超音波を発生するためのコンバータ（バルク波発生手段）８および１０が、ＦＰＣ ４上に搭載されている。それに加えて、センサとして機能するコンバータ（検出器）１２および１４がＦＰＣ ４上に搭載されている。

基板２の前面上には、Ｙ軸に沿ってその側縁４４の近傍に多数の傾斜ライン１６を包含する反射アレイ１８が形成されている。基板の他方の側縁４４には、多数の傾斜ライン２０を包含する反射アレイ２２が、反射アレイ１８と対向して形成されている。基板２の上縁２４の近傍には、Ｘ軸に沿って多数の傾斜ライン２６を包含する反射アレイ２８が形成されている。基板の下縁４５の近傍には、多数の傾斜ライン３０を包含する反射アレイ３２が、反射アレイ２８と対向して形成されている。これらの反射アレイ１８、２２、２８、および３２のパターンは、特開昭６１−２３９３２２号公報および特開２００１−１４０９４号公報に開示されているパターンである。ここで注意が必要であるが、反射アレイ１８、２２、２８、および３２を、集合的に反射アレイ３３と呼ぶ。反射アレイ３３は、音波を反射し、それらを基板２の前面に沿って伝播させる。

コンバータ８、１０、１２、および１４は、基板２の裏面に接着により取り付けられている。基板２の前面上には、それぞれコンバータ８、１０、１２、および１４と対応する位置に、モード変換エレメント７８、８０、８２、および８４（格子）が形成されている。この構成について、図１１を参照し、モード変換エレメント８０を例に挙げて説明する。図１１は、基板２を矢印Ａの方向から見た部分拡大断面図である。図１１のモード変換エレメント８０は、基板２上におけるガラス・ペーストの焼結によって形成され、複数の平行リッジ８０ａを包含する。図１１に示されているリッジ８０ａは、この図の描画紙面に対して垂直の方向に延びている。

リッジ８０ａの幅は、４００μｍとなるように設定されており、それらの高さは、３５μｍもしくはそれを超えるように設定されている。バルク波が反射される方向は、リッジ８０ａの間の間隔を変えることによって変更される。この実施態様においては、リッジ８０ａが、リッジ８０ａの直隣に表面音波を発生させる間隔で形成される。コンバータ１０は、モード変換エレメント８０と反対側の基板上に接着により取り付けられ、はんだ付けによってＦＰＣ分岐４ｂと電気的に接続される。

残りのモード変換エレメント７８、８２、および８４についても同じ構成である。それらのうち、参照番号７８および８０によって示されるモード変換エレメント（音波発生手段）は、送信側コンバータ８および１０によって発生されるバルク波を表面音波に変換する。モード変換エレメント８２および８４は、基板２の前面に沿って伝播してきた表面音波（音波）をバルク波に変換する。

コンバータ１０は、約５．５ＭＨｚの周波数で超音波振動（バルク波）を発生する。超音波振動は、基板２の裏面からその内側を通って移動し、モード変換エレメント８０に達する。モード変換エレメント８０は、超音波振動を表面音波に変換し、それがリッジ８０ａに対して垂直に、反射アレイ３２に向かって伝達される（反射される）。この表面音波は、反射アレイ３２の内側に傾斜した傾斜ライン３０によって反射され、反射アレイ２８に向かい、基板２の前面に沿って、内側に傾斜した傾斜ライン２６に到達するまで伝播する。

モード変換エレメント７８および８０によって表面音波に変換されなかったバルク波は、特定の方向に放射されず、モード変換エレメント７８および８０から全方向に伝播する。変換されなかったバルク波の一部がコンバータ１２および１４に向かって伝達された場合には、それらが、主信号の検出を妨害するスプリアス波になる。それに加えて、モード変換エレメント７８および８０が、それらのリッジに垂直な方向に表面音波を発生するべく構成されている場合であっても、わずかな表面音波が意図しない方向に発生されることは知られている。これらの表面音波もまた、主信号の検出を妨害するスプリアス波となり得る。これらのスプリアス波がコンバータ１２および１４に到達すると、そこでノイズ信号が生成される。

反射アレイ２８に到達した表面音波は、それによって反射されてモード変換エレメント８４に向かって伝播する。モード変換エレメント８４に到達した表面音波は、それによってバルク波に変換される。変換されたバルク波は、基板２の裏面にあるコンバータ１４に伝達され、それがその振動を検出して電気信号に変換する。

コンバータ８によって発生された超音波振動（バルク波）についても類似の態様で、モード変換エレメント７８によって表面音波に変換される。その後、これらの表面音波が反射アレイ１８および反射アレイ２２を介してモード変換エレメント８２に到達する。これらの表面音波は、モード変換エレメント８２によってバルク波に変換され、コンバータ１４に伝達されて、そこでそれらが検出され、電気信号に変換される。

このようにして、基板２の前面の、反射アレイ１８、２２、２８、および３２によって覆われるすべての領域にわたって表面音波が伝播する。したがって、この領域内において基板２に指（物体）が接触（タッチ）すると、表面音波がその指によってブロックされて消失するか減衰される。表面音波内の変化に付随する信号の変化が、センサとして機能するコンバータ１２および１４から、それに接続されているコントローラ６のタイミング回路（図示せず）に送信される。コントローラ６は、指によってタッチされた位置の幾何学的座標を決定する。

表面音波は、反射アレイ３３の傾斜ライン１６、２０、２６、および３０のそれぞれによって反射される。それぞれの傾斜ラインに到達する表面音波の０．５％〜１％がそれによって反射される。残りは通過して隣接する傾斜ラインに伝達され、その結果、すべての傾斜ラインが、表面音波を連続的に反射する。

スプリアス波の拡散によりノイズを低減するためのスプリアス波散乱手段、すなわち拡散格子（拡散部分）は、装置１の基板２の前面上に形成される。拡散格子は、図１内に参照番号３４、３６、および３８によって示されている矩形部分、上縁２４に沿った傾斜ライン４０および４２によって形成される拡散格子４３、および側縁４４に沿った傾斜ライン４６および４８によって形成される拡散格子４９を含む。傾斜ライン４０、４２、４６、および４８は、反射アレイ１８、２２、２８、および３２とは異なる機能を有する第２の反射アレイを構成する。また第２の反射アレイは、拡散格子３４、３６、および３８内にも備えられる（図７参照）。拡散格子３４、３６、３８、４３、および４９の詳細については後述する。ここで注意を要するが、これらの拡散格子を、集合的に拡散格子５０と呼んでいる。

次に、接着により基板２に取り付けられるＦＰＣ ４について、図２、図３、および図４を参照して説明する。図２は、基板２に取り付けられるＦＰＣ ４を例示した正面図である。ＦＰＣ ４は、接着により基板２の裏面に取り付けられるが、便宜上それが実線を用いて描かれている。ここで注意が必要であるが、図２では反射アレイ３３および拡散格子５０が省略されている。図３は、ＦＰＣ ４の全体を示した略図的な平面図である。図４は、図３のＢによって示されるＦＰＣ ４の部分の拡大図である。これらの図３および図４に示されているＦＰＣ ４は、図２の基板２の裏面から見た状態に対応する。

電極５２および５４は、それぞれコンバータ（センサ）１２および１４に対応し、図３および図４に示されているとおり、ＦＰＣ ４の一端に備えられている。電極５２および５４は、はんだ付け、銀ペースト等の導電性接着剤、または非等方性導電性接着剤によって上側からコンバータ１２および１４に接続される。言い替えると、コンバータ１２および１４は、ＦＰＣ ４と基板２の裏面の間に配置される。ＦＰＣ ４は、前述したＦＰＣ分岐４ａならびに４ｂ、およびコントローラ６に接続するための接続ライン４ｃによって構成されている。

接続ライン４ｃおよびＦＰＣ分岐４ａは同一の長さのものであり、帯として一体的に形成される（図３参照）。接続ライン４ｃとＦＰＣ分岐４ａの間にはパーフォレーション５６が形成されており、これら２つの間の分離を可能にしている。ＦＰＣ分岐４ａの、電極５２が備えられている端の反対側の端には、コンバータ８と接続するための電極５８が備えられている。接続ライン４ｃの電極５８に近い端には、コントローラ６と接続するための電極６０が備えられている。ＦＰＣ分岐４ｂの、電極５４が備えられている端の反対側の端には、コンバータ１０と接続するための電極６２が備えられている（図３参照）。

図４に示されているとおり、接続ライン４ｃのプリント配線６４は、１０のプリントされた線、すなわち６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ、６４ｅ、６４ｆ、６４ｇ、６４ｈ、６４ｉ、および６４ｊを含む。信号線グループは、コンバータ（センサ）１２および１４に接続された４つのプリントされた線（信号受信線）６４ｄ、６４ｅ、６４ｆ、および６４ｇによって構成される。ここで重要なことは、信号線グループのいずれの側にもグラウンド線６４ｃおよび６４ｈが備えられていることである。

送信コンバータ８および１０に接続される信号線６４ｂおよび６４ｉが、グラウンド線６４ｃおよび６４ｈにそれぞれ隣接して備えられる。さらに、グラウンド線６４ａおよび６４ｊが信号線６４ｂおよび６４ｉにそれぞれ隣接してそれらの外側に備えられている。この構成は、信号受信線６４ｄ、６４ｅ、６４ｆ、および６４ｇがグラウンド線６４ｃと６４ｈによって囲まれ、信号送信線６４ｂおよび６４ｉがグラウンド線６４ｃと６４ａおよび６４ｈと６４ｊによってそれぞれ囲まれることから、結果としてすべての信号線のシールドがもたらされる。この関係は、ＦＰＣ分岐４ａおよびＦＰＣ分岐４ｂにおいても同様に維持される。この構成によって、プリントされた線６４ｂ、６４ｄ、６４ｅ、６４ｆ、６４ｇ、および６４ｉからなる信号線グループが、外部の電磁波による影響を受けにくくなる。同時に、電磁波が外部に向かって放射されにくくなる効果も得られる。上記の構成は、ＦＰＣ ４が基板２に沿って長い距離にわたって延ばされる場合のＥＭＩ防止特性の向上に特に効果的である。

ここで注意を要するが、ＦＰＣ分岐４ｂの曲げラインが、図４の参照番号６６および６８によって示されている。ＦＰＣ分岐４ｂは、曲げライン６６に沿って、図４の描画紙面の表面に向かう方向に曲げられる。その後、ＦＰＣ分岐４ｂは、曲げライン６８に沿って、図４の描画紙面の表面から離れる方向に曲げられ、その結果、電極６２（図３参照）がコンバータ１０に面する。図２においては、曲げ部分が参照番号６９によって示されている。このようにして、ＦＰＣ分岐４ｂが基板２の側縁４４に沿って配置される。ここで注意が必要であるが、ＦＰＣ ４は、接着剤（図示せず）などによって基板２に固定される。

次に、図５を参照して反射アレイ３３の構成を説明する。図５は、図１に示されているものに対応する反射アレイ３３の正面図である。図５においては、スプリアス波を散乱するための拡散格子３４、３６、３８、およびその他が省略されている。反射アレイ１８、２２、２８、および３２の傾斜ライン１６、２０、２６、および３０は、それぞれ４５°の角度で傾斜されている。傾斜ライン１６、２０、２６、および３０は、表面音波を、それらが基板２を横断して面する反射アレイに向けて反射するべく構成されている。反射アレイ３３は、ペーストに形成された鉛ガラスの微粒子を、スクリーン・プリントまたはその他によって基板２の前面上にプリントし、その後、約５００℃において焼結することによって形成される。ここで注意を要するが、図５においては基板２のコーナが部分的に例示されており、参照番号２５によって示されている。上記に代えて、フィラーとして金属粒子が添加されて反射特性が向上したＵＶ効果インクまたは有機インクを、反射アレイの材料として使用してもよい。

傾斜ライン１６、２０、２６、および３０の間の間隔は漸減しており、言い替えると傾斜ラインは、送信側コンバータ８および１０から離れるに従って傾斜ラインの密度が高くなるように構成されている。これは、表面音波の強度が傾斜ライン１６、２０、２６、および３０を通過するに従って減衰されることによる。そのため、この減衰を補償して基板２の前面に沿って表面音波を一様に伝播させるべく上記の構成を採用する必要がある。ここで注意が必要であるが、反射アレイ２２および２８は、基板の上縁２４および側縁４４（図１参照）からそれぞれわずかに内側に備えられている。これは、次に述べる拡散格子５０の傾斜ライン４０、４２、４６、および４８が反射アレイ２２および２８の外側に備えられるようにするためである。

次に、スプリアス波散乱手段として機能する拡散格子５０について、図６を参照して説明する。図６は、図１に対応する正面図であり、モード変換エレメント７８、８０、８２、および８４とともに拡散格子５０を示している。第２の反射アレイを構成する傾斜ライン４０および４２が、基板２の上縁２４の近傍で互いに関して反対になる角度に形成されている。これらの傾斜ラインの角度は、基板２の中止部分に向かって垂直に近づき、それらの端に向かって漸進的に小さくなるようになっている。ほかの第２の反射アレイを構成する傾斜ライン４６および４８についても、類似の態様で互いに関して反対になる角度で、漸進的に変化する角度を伴って形成されている。これは、同一の方向にスプリアス波が反射されずに拡散されるようにするためである。

傾斜ライン４０、４２、４６、および４８は、従来のタッチ・パネルにおいてテープ等が接着される領域に位置決めされる。言い替えると、従来のタッチ・パネルのテープに置き換わるものとして傾斜ライン４０、４２、４６、および４８が形成される。これらの領域に到達するスプリアス波は、傾斜ライン４０、４２、４６、および４８によって拡散的に反射され、その結果、それらがコンバータ（センサ）１２および１４に伝達されない。超音波振動エネルギの減衰レートは、超音波の周波数、振動モード、およびガラスのタイプに応じて異なる。５．５ＭＨｚの表面音波の強度は、ソーダ・ライム・ガラスから形成された一般的な基板２に沿って４０ｃｍの伝播の後に、オリジナルの強度の１／１０まで減衰される。したがって、拡散的に減衰されたスプリアス波は、それらが基板２を横断して反射されるとき急速に減衰して消失する。

複数の独立したリッジ、すなわち４５°もしくは−４５°を除く角度で傾斜された傾斜ラインが、矩形の拡散格子３４、３６、および３８に形成されている。これらのリッジの形状について、図７および図８を参照して説明する。図７は、拡散格子３６および反射アレイ３３の部分拡大図である。図８は、拡散格子３８および反射アレイ３３の部分拡大図である。図７には、拡散格子３６の傾斜ライン３６ａが反射アレイ１８および３２とは異なる角度で配向されていることが明確に示されている。同様に図８には、より傾斜の急な傾斜ライン３８ａによって構成される拡散格子３８が明確に示されている。

また拡散格子３６および３８は、基板２の前面に沿って伝播するスプリアス波を４５°もしくは−４５°を除く角度で外側に向けて拡散的に反射するべく機能する。詳細は例示していないが、拡散格子３４もまた類似の構造および機能を有する。傾斜ライン３６ａおよび３８ａは、それぞれの拡散格子３６および拡散格子３８内において平行もしくは漸進的に変化する角度を有することができる。また拡散格子３４および拡散格子３８は、所定の方向以外の方向に伝播する表面音波の進路を遮断し、その結果それらがコンバータ（センサ）１２および１４に到達しない。

拡散格子５０は、ペーストに形成された鉛ガラスの微粒子によって、反射アレイ３３と同じ態様で基板２上にプリントされる。したがって拡散格子５０を、反射アレイ３３の形成と同時にプリントすることができる。これは、生産性を向上し、製造コストを下げる。

拡散格子３６および３８の傾斜ライン３６ａおよび３８ａは、複数のリッジとして形成される。しかしながら拡散格子がリッジによって形成されることに限定されることはなく、種々の修正が可能である。拡散格子（拡散部分）の代替構成を図９に示す。図９は、拡散格子（拡散部分）の代替形式を示した拡大図である。この拡散部分５１は、平面図において菱形を有する多数の突起５１ａによって構成される。拡散部分５１に到達するスプリアス波は、領域内の突起５１ａによって、それらが形成する領域内において反復的に反射される間に減衰する。突起の形状は、菱形に限定されず、矩形、三角形、そのほかの多角形、または楕円といった任意の所望の形状とすることができる。

図１０は、基板２の前面上に形成された拡散格子５０および反射アレイ３３の相対的な位置を例示した正面図である。図１０には、傾斜ライン４０および４２が反射アレイ２８の外側に位置決めされ、傾斜ライン４６および４８が反射アレイ２２の外側に位置決めされることが明確に例示されている。拡散格子３４、３６、および３８は、反射されずに反射アレイ３３を通過した音波（表面音波）が、反射アレイ３３がそれらを反射する方向とは異なる方向に反射されるように位置決めされている。

より詳細に述べれば、たとえばコンバータ８およびモード変換エレメント７８によって発生された表面音波が、反射アレイ１８を通過する間に、それらによって反射アレイ２２に向けて反射される。反射アレイ１８によって反射されなかった表面音波は、拡散格子３６に到達する。図７に示されているとおり、拡散格子３６は、表面音波を基板２の外側に向けて反射する。言い替えると、拡散格子３６は、主方向と反対の方向に表面音波を反射し、その結果、ノイズを発生することになる超音波振動がコンバータ（センサ）１２に到達しない。

基板２の縁に沿って形成された傾斜ライン４０、４２、４６、および４８は、基板２の前面に沿って伝播するバルク波を拡散的に反射し、減衰する。通常、バルク波は、モード変換エレメント７８および８０によって表面音波に変換される。しかしながら変換されるバルク波は１００％ではなく、それが所定の方向とは異なる方向に伝播する。したがって、それらのスプリアス・バルク波を減衰するために傾斜ライン４０、４２、４６、および４８が使用される。

それに加えて、モード変換エレメント７８および８０による変換の後に、所定の方向とは異なる方向に表面音波が伝播する。傾斜ライン４０、４２、４６、および４８は、それらの迷表面音波の拡散的な反射も行い、その結果、それらが種々の方向に散乱される。スプリアス超音波振動がコンバータ（センサ）１２および１４に到達してノイズを生じるリスクは、この拡散性の反射によって下げられる。

図１０の傾斜ライン４０と４２の間、および傾斜ライン４６と４８の間に、イルカ模様の絵柄８２がプリントされている。絵柄８２もまた、ノイズの低減に有効である。これらの絵柄８２は、曲線の輪郭を有する。絵柄８２の輪郭に到達したバルク波または迷表面音波は、種々の方向に反射され、減衰される。輪郭が曲線から形成される限り、あるいはスプリアス波を種々の方向に拡散的に反射させる角度を有するものである限り、任意の絵柄を採用することができる。それに代えて、基板２のこれらの部分にパターンをプリントしてもよい。

次に図１２を参照して本発明の装置の第２の実施態様を説明する。図１２は、タッチ・パネルの部分拡大図であり、ガラス基板の縁に傾斜表面が形成されており、当該傾斜表面上にコンバータが搭載されている。上側を向く傾斜表面９４は、この第２の実施態様のタッチ・パネル９２の基板９０の縁の全長に沿って形成されており、先行する実施態様の上縁２４および側縁４４に対応する。傾斜表面９４には、断面が三角形のコンバータ９８（くさびタイプのコンバータ）が接着により取り付けられている。基板９０の裏面９０ａには、ＦＰＣ ９６が接着により取り付けられている。ＦＰＣ ９６の部分９６ａが外に向かって延び、電極９９を介してコンバータ９８に接続されている。ここで注意が必要であるが、図１２において参照番号９７は、コンバータ９８の一部である圧電素子を示す。コンバータ９８は、送信コンバータもしくは受信コンバータとすることができる。それとは別に、ＦＰＣ ９６を、上記に代えて傾斜表面９４上に備えることもできる。

この第２の実施態様のタッチ・パネル９２においては、コンバータ９８が送信コンバータとなる場合に、それによって発生された超音波振動が、矢印９５によって示されるとおり傾斜表面９４に沿って上方に、その後、基板９０の前面９０ｂに沿って伝播される。前面９０ｂに沿って伝播する音波は、指またはその他の接触によって変化を受ける。この変化が検出され、接触位置が先行する実施態様における態様と同一の態様で検定される。図１２に例示されている実施態様においては、コンバータ９８が基板９０の傾斜表面９４上に備えられている。したがって、コンバータ９８が基板９０から突出することはなく、基板９０の周囲がベゼルなどによって覆われる場合であってもベゼル内に容易に適応される。

続いて図１３〜図１５を参照して本発明の装置の第３の実施態様を説明する。この第３の実施態様の装置は、そのタッチ・パネル１０３上にフレキシブル・フラット・ケーブル（以下、単純に「ＦＦＣ」と呼ぶ）を採用している。ここで注意する必要があるが、第１の実施態様と共通する部品については同一の参照番号を用いて示されている。図１３は、基板２に取り付けられたＦＦＣ １００の正面図である。図１４は、図１３のＦＦＣ １００の部分拡大図である。図１５は、ＦＦＣ １００の略図的な拡大断面図である。図１５に示されているとおり、ＦＦＣ １００は、３つのフラット直線導体を包含する。これらの３つのフラット直線導体は、２つの実質的に平行な信号線１０４ならびに１０４、およびそれら２つの信号線１０４の間に備えられた、それらと実質的に平行なグラウンド線１０２である。信号線１０４およびグラウンド線１０２は、フラット絶縁体１０６に覆われており、それによって互いに絶縁されている。この構成により、信号線１０４がグラウンド線１０２によってシールドされる。

絶縁体１０６の外周囲は、銅メッキ等の導体膜１０８によって覆われ、それが接続部分１０８ａを介してグラウンド線１０２と電気的に接続される。この構成によって、２つの信号線１０４が、グラウンド線１０２に加えて膜１０８によってシールドされ、さらにＥＭＩ防止特性が改善される。膜１０８は、絶縁外被１１０によって覆われて保護される。

図１３ならびに図１４に示されているとおり、この態様で構成された２つのＦＦＣ １００が基板２上に使用されている。言い替えると、ＦＦＣ １００ａが基板２の上縁２４に備えられており、ＦＦＣ １００ｂが側縁４４に備えられている。ＦＦＣ １００ａおよびＦＦＣ １００ｂは、固定回路基板１１２を介して接続される。固定回路基板１１２上には、電気コネクタ１１４が搭載されている。電気コネクタ１１４は、破線によって部分的に示されているＦＦＣ １００を介してコントローラ６との電気接続を設定するべく機能する。ＦＦＣ １００ｂの方向は、側縁４４から上縁２４に向けて折り返されることによって変更される。コンバータ１２および１４は、導体１１６および１１６を介して固定回路基板１１２と接続されている。コンバータ８および１０は、はんだ付けによってそれぞれＦＦＣ １００ａおよび１００ｂの遠端と電気的に接続されている。ＦＦＣ １００、コンバータ８、１０、１２、および１４をはじめ固定回路基板１１２は、接着により基板２に取り付けられている。ここで注意する必要があるが、固定回路基板１１２は、ＦＰＣによって置き換えてもよい。電気コネクタ１１４とコントローラ６を接続するための配線は、ＦＦＣ １００に限定されない。ＦＰＣ、バイファイラ・ワイヤ（後述）、あるいは図１５に示されている導体膜１０８ならびに絶縁外被１１０が取り除かれたＦＦＣ、すなわちグラウンド線１０２、信号線１０４、およびフラット絶縁体１０６を包含するＦＦＣを代替として採用することができる。

次に、図１６〜図１８を参照して本発明の装置の第４の実施態様を説明する。この第４の実施態様のタッチ・パネル１３３は、ＦＦＣの代替形式を採用している。図１６〜図１８は、それぞれ図１３〜図１５に対応する。図１６は、基板に取り付けられたＦＦＣ １３０の正面図である。図１７は、図１６のＦＦＣ １３０の部分拡大図である。図１８は、図１６のＦＦＣ １３０の略図的な拡大断面図である。図１８に示されているとおり、ＦＦＣ １３０は、２つのフラット導体を包含する。これらの２つのフラット導体は、互いに平行に配置された信号線１３２およびグラウンド線１３４である。信号線１３２およびグラウンド線１３４の周囲は、絶縁体１３６によって覆われている。さらに外被１３８によって絶縁体１３６が覆われるが、この外被１３８は、必ずしも常に必要とは限らない。この実施態様においては、図１３〜図１５に例示されている以前の実施態様の膜１０８が省略されている。しかしながら信号線１３２は、グラウンド線１３４によってシールドされている状態にある。

ＦＦＣ １３０は、接着により基板２の上縁２４に取り付けられているＦＦＣ １３０ａ、および接着によりその側縁４４に取り付けられているＦＦＣ １３０ｂを包含する。ＦＦＣ １３０ａおよびＦＦＣ １３０ｂは、固定回路基板１４０を介して電気的に接続される。固定回路基板１４０は、上縁２４に沿っている本体１４０ａ、および側縁４４に向かって延びるアーム部分１４０ｂを包含する。ＦＦＣ １３０ａは、はんだ付けによって本体１４０ａに接続されている。ＦＦＣ １３０ｂは、アーム部分１４０ｂに接続されている。コンバータ１２および１４は、それぞれＦＦＣ １３０ｃおよびＦＦＣ １３０ｄを介して固定回路基板１４０に接続されている。固定回路基板１４０上には、ＦＦＣ １３０を介して固定回路基板１４０をコントローラ６に接続するためのコネクタ１４２が搭載されている。ここで注意が必要であるが、図１７においては、ＦＦＣ １３０が破線によって部分的にのみ示されており、コントローラ６は省略されている。また、固定回路基板１４０をＦＰＣによって置き換えできることにも注意が必要である。電気コネクタ１４２を固定回路基板に接続するための配線は、ＦＦＣ １３０の代替としてＦＰＣまたはバイファイラ・ワイヤとすることもできる。

図１３〜図１８に例示した第３および第４の実施態様においては、固定回路基板１１２および１４０、またはＦＰＣの小片しか必要とされない。そのため材料の供給が容易になり、可溶性が高まり、コストが縮小される。したがって、配線の長い部分のために廉価なＦＦＣを採用する効果と組み合わさって、第３および第４の実施態様に従った装置のコストは、全体として縮小される。固定回路基板１１２および１４０が採用される場合においては、それらとコンバータ８、１０、１２、および１４の接続にＦＦＣ １３０等の別体の導体が必要になる。しかしながら固定回路基板１１２および１４０がＦＰＣによって置き換えられる場合には、コンバータ８、１０、１２、および１４をそれらに直接はんだ付けすることができる。

ＡＷＧ４０（直径約０．５ｍｍ）等の極めて小さい断面積を有するワイヤ、すなわちバイファイラ・ワイヤをＦＦＣ １００および１３０に代えて使用してもよい。バイファイラ・ワイヤは、互いに絶縁されたツイストまたは平行導体のペアを構成する単線である。それらの直径が極めて小さいことから、バイファイラ・ワイヤは、それらが基板２の表面上に備えられる場合であっても有意に突出することがない。バイファイラ・ワイヤの導体ペアは、互いに隣接する信号線およびグラウンド線を包含する。したがって、この構成によってシールド効果が得られる。

以上、本発明の実施態様について詳細に説明してきた。しかしながら本発明は、ここに述べた実施態様に限定されない。たとえば拡散格子５０を、フッ化水素酸を用いたエッチングによって形成してもよい。また拡散格子５０を、レーザ、サンドブラスト、あるいはカッティングを採用する化学的もしくは物理的除去処理によって形成することもできる。言い替えると、突出に代えてグルーブによって拡散格子５０を形成することができる。

ここで述べた第１、第３、および第４の実施態様においては、モード変換エレメント７８、８０、８２、および８４を有する、いわゆる「格子タイプ」の表面音波発生手段が採用される場合が説明されている。しかしながら本発明は、このタイプの表面音波発生手段を採用する装置に限定されない。たとえば本発明を、アクリル・プリズムを使用する図１２に示されているくさびタイプのコンバータによって表面音波を発生する音波接触検出装置に応用することもできる。また本発明を、格子ないしはくさびを伴わない超音波振動子上に形成された櫛形電極のペアを採用する音波接触検出装置に応用することもできる。この場合、超音波振動が超音波振動子の厚さ方向ではなく、エッジ方向に伝達される。したがって、超音波振動子をモード変換エレメント７８、８０、８２、および８４と同一の表面上に備えることが可能になる。

本発明に使用されているＦＰＣ ４は、任意の所望の接着剤を用いて基板２に接着し、取り付けることができる。しかしながら圧電振動子は、紫外線硬化接着剤を使用して接着され、取り付けられることが好ましい。これは、接着をもたらす紫外線の照射の前に、モード変換エレメント７８、８０、８２、および８４に関してコンバータ８、１０、１２、および１４の位置の調整を可能にして表面音波の最適発生を確保するためである。

スプリアス波散乱手段は、ここで述べたとおり、拡散性の反射および減衰を生じさせるタイプのものとすることができる。ここで注意する必要があるが、前述した実施態様においては、２つのコンバータ（センサ）１２および１４が互いに近接して備えられている。しかしながらこれらのコンバータ（センサ）１２および１４は、送信コンバータ８および１０の場所をそれらの位置が互いに離れるように交換してもよい。この場合、コンバータ１２もしくは１４のいずれかから表面音波が漏れるとき、他方のコンバータ１４もしくは１２がそれらと近接していないことから、当該他方のコンバータによって拾われるノイズが抑圧される。それに加えて、コントローラ６から送信コンバータ８および１０までの電気的経路が短縮される。したがってスプリアス放射、すなわち電気的経路からの電磁波の放射を抑圧することができる。

本発明の音波接触検出装置において使用されることになるタッチ・パネルの正面図である。 基板に取り付けられるＦＰＣを例示した正面図である。 ＦＰＣの全体を示す略図的な平面図である。 図３においてＢによって示されているＦＰＣの部分の拡大図である。 図１に示したものに対応する反射アレイの正面図である。 図１に示したものに対応するモード変換エレメントおよび拡散格子の正面図である。 反射アレイおよび拡散格子の部分拡大図である。 反射アレイおよび拡散格子の別の部分拡大図である。 拡散格子の代替形式の拡大図である。 拡散格子および反射アレイの相対的な位置を例示した正面図である。 矢印Ａの方向から見た図１の基板の略図的な部分拡大図である。 基板の縁に傾斜表面が形成されており、当該傾斜表面上にコンバータが搭載されているタッチ・パネルの第２の実施態様を例示した部分拡大断面図である。 基板に取り付けられるＦＦＣの正面図である。 図１３のＦＦＣの部分拡大図である。 ＦＦＣの略図的な拡大断面図である。 基板に取り付けられるＦＦＣの正面図である。 図１６のＦＦＣの部分拡大図である。 図１６のＦＦＣの略図的な拡大断面図である。

符号の説明

２ 基板
４ ＦＰＣ
６ コントローラ
８，１０，９８ コンバータ
１２，１４ コンバータ（センサ）
２４ 上縁
４４ 側縁
５０ 拡散格子
７８，８０，８２，８４ モード変換エレメント
９０ 基板
９０ａ 裏面
９０ｂ 前面
９２，１０３，１３３ タッチ・パネル
９４ 傾斜表面
９５ 矢印
９６ ＦＰＣ
９６ａ ＦＰＣの部分
９７ 圧電素子
９９ 電極
１００，１００ａ，１００ｂ，１３０，１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ，１３０ｄ ＦＦＣ
１０２，１３４ グラウンド線
１０４，１３２ 信号線
１０６ フラット絶縁体
１０８ 導体膜
１０８ａ 接続部分
１１０ 絶縁外被
１１２，１４０ 固定回路基板
１１４ 電気コネクタ
１１６ 導体
１３６ 絶縁体
１３８ 外被
１４０ａ 本体
１４０ｂ アーム部分
１４２ コネクタ

Claims (10)

1. 表面を有し、前記表面に沿って音波が伝播する基板、
   音波発生手段、
   前記基板の前記表面に沿って前記発生された音波を伝播させるための反射アレイ、
   前記基板の前記表面に接触する物体によって生じる前記音波内の変化を検出するための検出器、および、
   前記物体の幾何学的座標を決定するためのコントローラ、
   を備え、
   前記音波発生手段および前記検出器のうちの少なくとも１つがフレキシブル平面配線によって前記コントローラに接続されており、かつ、前記フレキシブル平面配線が、信号線の少なくとも一方の側にグラウンド線が備えられる配線パターンのものであることを特徴とする音波接触検出装置。
2. 前記フレキシブル平面配線が、
   複数の信号線が配置される信号線グループ、および、
   前記信号線グループの両側にあるグラウンド線、
   を包含することを特徴とする請求項１に記載の音波接触検出装置。
3. 表面を有し、前記表面に沿って音波が伝播する基板、
   前記基板に搭載される送信側コンバータ、
   前記コンバータによって発生されたバルク波を音波に変換するための、前記コンバータに対応する前記基板の前記表面上に搭載されたモード変換エレメント、
   前記基板の前記表面に沿って前記発生された音波を伝播させるための反射アレイ、
   前記基板の前記表面に接触する物体によって生じる前記音波内の変化を検出するための検出器、および、
   前記物体の幾何学的座標を決定するためのコントローラ、
   を備え、
   前記コンバータおよび前記検出器のうちの少なくとも１つがフレキシブル平面配線によって前記コントローラに接続されており、かつ、前記フレキシブル平面配線が、信号線の少なくとも一方の側にグラウンド線が備えられる配線パターンのものであることを特徴とする音波接触検出装置。
4. 表面を有し、前記表面に沿って音波が伝播する基板、
   前記基板に搭載される送信側コンバータ、
   前記コンバータによって発生されたバルク波を音波に変換するための、前記コンバータに対応する前記基板の前記表面上に搭載されたモード変換エレメント、
   前記基板の前記表面に沿って前記発生された音波を伝播させるための反射アレイ、
   前記基板の前記表面に接触する物体によって生じる前記音波内の変化を検出するための検出器、および、
   前記物体の幾何学的座標を決定するためのコントローラ、
   を備え、
   前記コンバータおよび前記検出器のうちの少なくとも１つがバイファイラ・ワイヤによって前記コントローラに接続されており、かつ、前記バイファイラ・ワイヤが、その中の信号線に隣接してグラウンド線が備えられるものであることを特徴とする音波接触検出装置。
5. 前記基板が、さらに、その縁に傾斜表面を包含し、かつ、
   前記コンバータが前記傾斜表面に搭載される、
   ことを特徴とする請求項３に記載の音波接触検出装置。
6. 前記基板が、さらに、その縁に傾斜表面を包含し、かつ、
   前記コンバータが前記傾斜表面に搭載される、
   ことを特徴とする請求項４に記載の音波接触検出装置。
7. 前記フレキシブル平面配線がフレキシブル・プリント回路（ＦＰＣ）であることを特徴とする請求項３に記載の音波接触検出装置。
8. 前記フレキシブル平面配線がフレキシブル・プリント回路（ＦＰＣ）であることを特徴とする請求項５に記載の音波接触検出装置。
9. 前記フレキシブル平面配線がフレキシブル・フラット・ケーブル（ＦＦＣ）であることを特徴とする請求項３に記載の音波接触検出装置。
10. 前記フレキシブル平面配線がフレキシブル・フラット・ケーブル（ＦＦＣ）であることを特徴とする請求項３に記載の音波接触検出装置。

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