JPH1055240A - 超音波タッチパネル - Google Patents
超音波タッチパネルInfo
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- JPH1055240A JPH1055240A JP22936396A JP22936396A JPH1055240A JP H1055240 A JPH1055240 A JP H1055240A JP 22936396 A JP22936396 A JP 22936396A JP 22936396 A JP22936396 A JP 22936396A JP H1055240 A JPH1055240 A JP H1055240A
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- piezoelectric plate
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パネルへの軽い手つきやパネルへの少量の異
物の付着などによる影響を受けずに、接触したことを感
知すること。 【解決手段】 電極Ｔ1と接地電極ＧTとの間および電極
Ｔ2と接地電極ＧTとの間に位相差を有する電気信号ＥT1
およびＥT2を移相器ＳTを介して入力すると、一方向性
を有する弾性波が２層構造部ＬTに励振される。その弾
性波はガラス板１中を経て２層構造部ＬRに伝搬され、
電極Ｒ1と接地電極ＧRとの間および電極Ｒ2と接地電極
ＧRとの間から電気信号ＥR1およびＥR2として出力さ
れ、移相器ＳRを介することにより位相差が零の単一の
電気信号ＥRとして検出される。ガラス板１上を接触す
ると、電気信号ＥRが消滅または減衰する。
物の付着などによる影響を受けずに、接触したことを感
知すること。 【解決手段】 電極Ｔ1と接地電極ＧTとの間および電極
Ｔ2と接地電極ＧTとの間に位相差を有する電気信号ＥT1
およびＥT2を移相器ＳTを介して入力すると、一方向性
を有する弾性波が２層構造部ＬTに励振される。その弾
性波はガラス板１中を経て２層構造部ＬRに伝搬され、
電極Ｒ1と接地電極ＧRとの間および電極Ｒ2と接地電極
ＧRとの間から電気信号ＥR1およびＥR2として出力さ
れ、移相器ＳRを介することにより位相差が零の単一の
電気信号ＥRとして検出される。ガラス板１上を接触す
ると、電気信号ＥRが消滅または減衰する。
Description
【発明の属する技術分野】本発明はすだれ状電極を備え
た圧電板が非圧電板に固着されることにより、その非圧
電板に人指または物体が所定の値を越える圧力で接触し
たことを検出する超音波タッチパネルに関する。
た圧電板が非圧電板に固着されることにより、その非圧
電板に人指または物体が所定の値を越える圧力で接触し
たことを検出する超音波タッチパネルに関する。
【従来の技術】従来のタッチパネルには抵抗膜を用いる
方法と超音波を用いる方法が主に挙げられる。抵抗膜を
用いる方法は透明導電性フィルム（抵抗膜）に接触する
ことによりその透明導電性フィルムの抵抗値が変化する
ことを利用したものであり、低消費電力であるものの応
答時間、感度、耐久性等の点で問題を有している。ま
た、パネルの大面積化が難しいという欠点を有する。超
音波を用いる方法は予め弾性表面波を励振させておいた
非圧電板に接触することによりその弾性表面波が減衰す
るということを利用したものである。非圧電板に弾性表
面波を励振する従来の方法としては、バルク波振動子を
用いたくさび形トランスデューサにより間接的に励振す
る方法、圧電薄膜トランスデューサにより直接的に励振
する方法等が挙げられる。くさび形トランスデューサは
超音波による非破壊検査等に用いられているが、くさび
角の工作精度の問題等から比較的低い周波数領域におい
てのみ用いられる。圧電薄膜トランスデューサはＺｎＯ
等の圧電薄膜を基板に蒸着しすだれ状電極により弾性表
面波を励振する方法で、すだれ状電極の構成により種々
の伝送特性を示すことから高周波デバイスとして用いら
れるが、ＵＨＦ，ＶＨＦ帯に限られるとともに加工性や
量産性に問題がある。このようにして、従来のタッチパ
ネルでは応答時間、感度、耐久性、工作精度、加工性、
量産性および使用しやすさ等の点で問題があり、使用周
波数領域も制限されている。そこで、これらの問題点を
解決する超音波タッチパネルが本願発明者により特願平
４−２１８３３６等で出願された。この超音波タッチパ
ネルは、圧電薄板とすだれ状電極とから成る超音波デバ
イスを非圧電板の一方の板面に少なくとも２つ設けて成
り、低消費電力で効率良く弾性表面波を非圧電板の板面
に励振することができる。従って、非圧電板の一方の板
面における弾性表面波の伝搬路に人指または物体が接触
すれば弾性表面波が減衰または消滅することから人指ま
たは物体による接触が感知される。しかし、このような
弾性表面波を用いる方法では、電磁ノイズの影響を受け
にくいことからパネルの大面積化が容易である等の長所
を有するものの、パネルに接触する際の接触圧の大小に
左右されることなく応答が起こることから、高感度であ
る反面、誤動作しやすく使用しにくいという短所を有す
る。たとえば、ほんの軽くパネルに手を触れた程度では
応答せずに入力ペンのペン先でパネルに接触したときに
のみ応答があるようなパネルの実現は難しい。また、パ
ネルへの少量の異物の付着などによる影響を受け易い。
さらに、この超音波タッチパネルではすだれ状電極の電
極指に垂直な双方向に均等に超音波が励振されることか
ら、少なくとも超音波エネルギーの半分を浪費していた
ことになるばかりでなく、圧電薄板の厚さによっては不
要信号を引き起こすもととなっていた。
方法と超音波を用いる方法が主に挙げられる。抵抗膜を
用いる方法は透明導電性フィルム（抵抗膜）に接触する
ことによりその透明導電性フィルムの抵抗値が変化する
ことを利用したものであり、低消費電力であるものの応
答時間、感度、耐久性等の点で問題を有している。ま
た、パネルの大面積化が難しいという欠点を有する。超
音波を用いる方法は予め弾性表面波を励振させておいた
非圧電板に接触することによりその弾性表面波が減衰す
るということを利用したものである。非圧電板に弾性表
面波を励振する従来の方法としては、バルク波振動子を
用いたくさび形トランスデューサにより間接的に励振す
る方法、圧電薄膜トランスデューサにより直接的に励振
する方法等が挙げられる。くさび形トランスデューサは
超音波による非破壊検査等に用いられているが、くさび
角の工作精度の問題等から比較的低い周波数領域におい
てのみ用いられる。圧電薄膜トランスデューサはＺｎＯ
等の圧電薄膜を基板に蒸着しすだれ状電極により弾性表
面波を励振する方法で、すだれ状電極の構成により種々
の伝送特性を示すことから高周波デバイスとして用いら
れるが、ＵＨＦ，ＶＨＦ帯に限られるとともに加工性や
量産性に問題がある。このようにして、従来のタッチパ
ネルでは応答時間、感度、耐久性、工作精度、加工性、
量産性および使用しやすさ等の点で問題があり、使用周
波数領域も制限されている。そこで、これらの問題点を
解決する超音波タッチパネルが本願発明者により特願平
４−２１８３３６等で出願された。この超音波タッチパ
ネルは、圧電薄板とすだれ状電極とから成る超音波デバ
イスを非圧電板の一方の板面に少なくとも２つ設けて成
り、低消費電力で効率良く弾性表面波を非圧電板の板面
に励振することができる。従って、非圧電板の一方の板
面における弾性表面波の伝搬路に人指または物体が接触
すれば弾性表面波が減衰または消滅することから人指ま
たは物体による接触が感知される。しかし、このような
弾性表面波を用いる方法では、電磁ノイズの影響を受け
にくいことからパネルの大面積化が容易である等の長所
を有するものの、パネルに接触する際の接触圧の大小に
左右されることなく応答が起こることから、高感度であ
る反面、誤動作しやすく使用しにくいという短所を有す
る。たとえば、ほんの軽くパネルに手を触れた程度では
応答せずに入力ペンのペン先でパネルに接触したときに
のみ応答があるようなパネルの実現は難しい。また、パ
ネルへの少量の異物の付着などによる影響を受け易い。
さらに、この超音波タッチパネルではすだれ状電極の電
極指に垂直な双方向に均等に超音波が励振されることか
ら、少なくとも超音波エネルギーの半分を浪費していた
ことになるばかりでなく、圧電薄板の厚さによっては不
要信号を引き起こすもととなっていた。
【発明が解決しようとする課題】従来のタッチパネルで
は応答時間、感度、耐久性、工作精度、加工性、量産性
および使用しやすさ等の点で問題があるばかりでなく、
超音波エネルギーの浪費や不要信号の発生等にも問題が
あった。本発明の目的は、加工性、耐久性および量産性
に優れ、低消費電力駆動で応答時間が短く、パネルへの
軽い手つきやパネルへの少量の異物の付着などによる影
響を受けることのない使用しやすさに優れた超音波タッ
チパネルを提供することにある。
は応答時間、感度、耐久性、工作精度、加工性、量産性
および使用しやすさ等の点で問題があるばかりでなく、
超音波エネルギーの浪費や不要信号の発生等にも問題が
あった。本発明の目的は、加工性、耐久性および量産性
に優れ、低消費電力駆動で応答時間が短く、パネルへの
軽い手つきやパネルへの少量の異物の付着などによる影
響を受けることのない使用しやすさに優れた超音波タッ
チパネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の超音波
タッチパネルは、少なくとも１組のすだれ状電極ＩTを
備えた圧電板ＰTと、少なくとも１組のすだれ状電極ＩR
を備えた圧電板ＰRとを非圧電板の一方の板面に設けて
成る超音波タッチパネルであって、前記すだれ状電極Ｉ
Tは前記圧電板ＰTの一方の板面に設けられ、前記すだれ
状電極ＩRは前記圧電板ＰRの一方の板面に設けられてお
り、前記圧電板ＰTは前記圧電板ＰTの前記一方の板面ま
たはもう一方の板面を介して前記非圧電板に固着され、
前記圧電板ＰRは前記圧電板ＰRの前記一方の板面または
もう一方の板面を介して前記非圧電板に固着されてい
て、前記すだれ状電極ＩTは、前記すだれ状電極ＩTの電
極周期長ｐにほぼ対応する周波数の電気信号を入力され
ることにより、前記圧電板ＰTと前記非圧電板とから成
る２層構造部ＬTに前記すだれ状電極ＩTの前記電極周期
長ｐとほぼ等しい波長を有する弾性波を励振し、該弾性
波を前記非圧電板中に伝搬させ、前記２層構造部ＬTに
励振される前記弾性波はＳ0モードおよび１次以上の高
次モードの波で、前記２層構造部ＬTに励振される前記
弾性波の位相速度は、前記弾性波の周波数ｆと前記圧電
板の厚さｄとの積ｆｄが零の場合のＳ0モードの弾性波
の位相速度Ｖfd=0とほぼ等しく、前記すだれ状電極ＩR
は、前記非圧電板中に伝搬した前記弾性波を前記圧電板
ＰRと前記非圧電板とから成る２層構造部ＬRに伝搬さ
せ、前記２層構造部ＬRに伝搬された弾性波を前記すだ
れ状電極ＩRの電極周期長ｐにほぼ対応する周波数の電
気信号に変換して出力し、前記２層構造部ＬRに伝搬し
た前記弾性波の波長は前記すだれ状電極ＩRの前記電極
周期長ｐとほぼ等しく、前記２層構造部ＬRに伝搬した
前記弾性波の位相速度は、前記弾性波の周波数ｆと前記
圧電板の厚さｄとの積ｆｄが零の場合のＳ0モードの弾
性波の位相速度Ｖfd=0とほぼ等しく、前記各圧電板の厚
さｄは前記各電極周期長ｐとほぼ等しいかまたはそれ以
下であり、前記非圧電板の厚さは前記各圧電板の厚さｄ
とほぼ等しいかまたはそれ以下であり、前記非圧電板単
体に伝搬する弾性波の位相速度は、前記各圧電板単体に
伝搬する弾性波の位相速度の近傍にあり、前記非圧電板
の前記一方の板面またはもう一方の板面に人指または物
体が所定の値を越える圧力で接触したことを、前記すだ
れ状電極ＩRで出力される前記電気信号の大きさから検
出する。請求項２に記載の超音波タッチパネルは、１組
のすだれ状電極Ｔおよび接地電極ＧTを備えた圧電板ＰT
と、１組のすだれ状電極Ｒおよび接地電極ＧRを備えた
圧電板ＰRと、非圧電板と、移相器ＳTと、移相器ＳRと
を備えて成る超音波タッチパネルであって、前記すだれ
状電極Ｔは前記圧電板ＰTの一方の板面に設けられ、前
記接地電極ＧTは前記圧電板ＰTのもう一方の板面に設け
られており、前記圧電板ＰTは前記接地電極ＧTを介して
前記非圧電板の一方の板面に固着されていて、前記すだ
れ状電極Ｒは前記圧電板ＰRの一方の板面に設けられ、
前記接地電極ＧRは前記圧電板ＰRのもう一方の板面に設
けられており、前記圧電板ＰRは前記接地電極ＧRを介し
て前記非圧電板の前記一方の板面に固着されていて、前
記すだれ状電極Ｔは、電極Ｔ1およびＴ2から成り、前記
電極Ｔ1の電極指と前記電極Ｔ2の電極指との間の距離に
は２種類あり、前記電極Ｔ1およびＴ2の入力端は前記移
相器ＳTに並列に接続され、前記移相器ＳTは少なくとも
コイルＬ1を含み、前記すだれ状電極Ｔおよび前記接地
電極ＧTは、前記電極Ｔ1と前記接地電極ＧTとの間およ
び前記電極Ｔ2と前記接地電極ＧTとの間に位相差２πｙ
を有する電気信号ＥT1およびＥT2を前記移相器ＳTを介
して入力されることにより、前記圧電板ＰTと前記非圧
電板とから成る２層構造部ＬTに弾性波を励振し、該弾
性波を前記非圧電板中に伝搬させ、前記電気信号ＥT1お
よびＥT2の周波数は前記すだれ状電極Ｔの電極周期長ｐ
にほぼ対応しており、前記２層構造部ＬTに励振される
前記弾性波はＳ0モードおよび１次以上の高次モードの
波で、前記２層構造部ＬTに励振される前記弾性波の波
長は前記すだれ状電極Ｔの前記電極周期長ｐとほぼ等し
く、前記２層構造部ＬTに励振される前記弾性波の位相
速度は、前記弾性波の周波数ｆと前記圧電板の厚さｄと
の積ｆｄが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速度Ｖ
fd=0とほぼ等しく、前記すだれ状電極Ｒは、電極Ｒ1お
よびＲ2から成り、前記電極Ｒ1の電極指と前記電極Ｒ2
の電極指との間の距離には２種類あり、前記電極Ｒ1お
よびＲ2の出力端は前記移相器ＳRに並列に接続され、前
記移相器ＳRは少なくともコイルＬ2を含み、前記すだれ
状電極Ｒおよび前記接地電極ＧRは、前記非圧電板中に
伝搬されている弾性波を前記圧電板ＰRと前記非圧電板
とから成る２層構造部ＬRに伝搬させ、該２層構造部ＬR
に伝搬した弾性波を位相差２πｙを有する電気信号ＥR1
およびＥR2として前記電極Ｒ1と前記接地電極ＧRとの間
および前記電極Ｒ2と前記接地電極ＧRとの間から出力
し、前記移相器ＳRは前記電気信号ＥR1およびＥR2を同
じ位相の電気信号ＥRに合成して出力し、前記電気信号
ＥR1およびＥR2の周波数は前記すだれ状電極Ｒの電極周
期長ｐにほぼ対応しており、前記２層構造部ＬRに伝搬
した前記弾性波の波長は前記すだれ状電極ＩRの前記電
極周期長ｐとほぼ等しく、前記２層構造部ＬRに伝搬し
た前記弾性波の位相速度は、前記弾性波の周波数ｆと前
記圧電板の厚さｄとの積ｆｄが零の場合のＳ0モードの
弾性波の位相速度Ｖfd=0とほぼ等しく、前記各圧電板の
厚さｄは前記各電極周期長ｐとほぼ等しいかまたはそれ
以下であり、前記非圧電板の厚さは前記各圧電板の厚さ
ｄとほぼ等しいかまたはそれ以下であり、前記非圧電板
単体に伝搬する弾性波の位相速度は、前記各圧電板単体
に伝搬する弾性波の位相速度の近傍にあり、前記非圧電
板の前記一方の板面またはもう一方の板面に人指または
物体が所定の値を越える圧力で接触したことを、前記移
相器ＳRで出力される前記電気信号ＥRの大きさから検出
する。請求項３に記載の超音波タッチパネルは、前記電
極Ｔ1の電極指と前記電極Ｔ2の電極指との間の距離のう
ち短い方の距離ｘｐにおいて、ｘ＜１／２で、同時に、
前記電気信号ＥT1とＥT2との間の前記位相差２πｙにお
いて、ｘ＋ｙ＝±１／２が成り立ち、前記電極Ｒ1の電
極指と前記電極Ｒ2の電極指との間の距離のうち短い方
の距離ｘｐにおいて、ｘ＜１／２で、同時に、前記電気
信号ＥR1とＥR2との間の前記位相差２πｙにおいて、ｘ
＋ｙ＝±１／２が成り立つことを特徴とする。請求項４
に記載の超音波タッチパネルは、前記各圧電板が圧電セ
ラミックで成り、該圧電セラミックの分極軸の方向は該
圧電セラミックの厚さ方向と平行である。請求項５に記
載の超音波タッチパネルは、前記各圧電板がＰＶＤＦそ
の他の圧電性高分子化合物で成る。請求項６に記載の超
音波タッチパネルは、前記非圧電板がガラスで成る。
タッチパネルは、少なくとも１組のすだれ状電極ＩTを
備えた圧電板ＰTと、少なくとも１組のすだれ状電極ＩR
を備えた圧電板ＰRとを非圧電板の一方の板面に設けて
成る超音波タッチパネルであって、前記すだれ状電極Ｉ
Tは前記圧電板ＰTの一方の板面に設けられ、前記すだれ
状電極ＩRは前記圧電板ＰRの一方の板面に設けられてお
り、前記圧電板ＰTは前記圧電板ＰTの前記一方の板面ま
たはもう一方の板面を介して前記非圧電板に固着され、
前記圧電板ＰRは前記圧電板ＰRの前記一方の板面または
もう一方の板面を介して前記非圧電板に固着されてい
て、前記すだれ状電極ＩTは、前記すだれ状電極ＩTの電
極周期長ｐにほぼ対応する周波数の電気信号を入力され
ることにより、前記圧電板ＰTと前記非圧電板とから成
る２層構造部ＬTに前記すだれ状電極ＩTの前記電極周期
長ｐとほぼ等しい波長を有する弾性波を励振し、該弾性
波を前記非圧電板中に伝搬させ、前記２層構造部ＬTに
励振される前記弾性波はＳ0モードおよび１次以上の高
次モードの波で、前記２層構造部ＬTに励振される前記
弾性波の位相速度は、前記弾性波の周波数ｆと前記圧電
板の厚さｄとの積ｆｄが零の場合のＳ0モードの弾性波
の位相速度Ｖfd=0とほぼ等しく、前記すだれ状電極ＩR
は、前記非圧電板中に伝搬した前記弾性波を前記圧電板
ＰRと前記非圧電板とから成る２層構造部ＬRに伝搬さ
せ、前記２層構造部ＬRに伝搬された弾性波を前記すだ
れ状電極ＩRの電極周期長ｐにほぼ対応する周波数の電
気信号に変換して出力し、前記２層構造部ＬRに伝搬し
た前記弾性波の波長は前記すだれ状電極ＩRの前記電極
周期長ｐとほぼ等しく、前記２層構造部ＬRに伝搬した
前記弾性波の位相速度は、前記弾性波の周波数ｆと前記
圧電板の厚さｄとの積ｆｄが零の場合のＳ0モードの弾
性波の位相速度Ｖfd=0とほぼ等しく、前記各圧電板の厚
さｄは前記各電極周期長ｐとほぼ等しいかまたはそれ以
下であり、前記非圧電板の厚さは前記各圧電板の厚さｄ
とほぼ等しいかまたはそれ以下であり、前記非圧電板単
体に伝搬する弾性波の位相速度は、前記各圧電板単体に
伝搬する弾性波の位相速度の近傍にあり、前記非圧電板
の前記一方の板面またはもう一方の板面に人指または物
体が所定の値を越える圧力で接触したことを、前記すだ
れ状電極ＩRで出力される前記電気信号の大きさから検
出する。請求項２に記載の超音波タッチパネルは、１組
のすだれ状電極Ｔおよび接地電極ＧTを備えた圧電板ＰT
と、１組のすだれ状電極Ｒおよび接地電極ＧRを備えた
圧電板ＰRと、非圧電板と、移相器ＳTと、移相器ＳRと
を備えて成る超音波タッチパネルであって、前記すだれ
状電極Ｔは前記圧電板ＰTの一方の板面に設けられ、前
記接地電極ＧTは前記圧電板ＰTのもう一方の板面に設け
られており、前記圧電板ＰTは前記接地電極ＧTを介して
前記非圧電板の一方の板面に固着されていて、前記すだ
れ状電極Ｒは前記圧電板ＰRの一方の板面に設けられ、
前記接地電極ＧRは前記圧電板ＰRのもう一方の板面に設
けられており、前記圧電板ＰRは前記接地電極ＧRを介し
て前記非圧電板の前記一方の板面に固着されていて、前
記すだれ状電極Ｔは、電極Ｔ1およびＴ2から成り、前記
電極Ｔ1の電極指と前記電極Ｔ2の電極指との間の距離に
は２種類あり、前記電極Ｔ1およびＴ2の入力端は前記移
相器ＳTに並列に接続され、前記移相器ＳTは少なくとも
コイルＬ1を含み、前記すだれ状電極Ｔおよび前記接地
電極ＧTは、前記電極Ｔ1と前記接地電極ＧTとの間およ
び前記電極Ｔ2と前記接地電極ＧTとの間に位相差２πｙ
を有する電気信号ＥT1およびＥT2を前記移相器ＳTを介
して入力されることにより、前記圧電板ＰTと前記非圧
電板とから成る２層構造部ＬTに弾性波を励振し、該弾
性波を前記非圧電板中に伝搬させ、前記電気信号ＥT1お
よびＥT2の周波数は前記すだれ状電極Ｔの電極周期長ｐ
にほぼ対応しており、前記２層構造部ＬTに励振される
前記弾性波はＳ0モードおよび１次以上の高次モードの
波で、前記２層構造部ＬTに励振される前記弾性波の波
長は前記すだれ状電極Ｔの前記電極周期長ｐとほぼ等し
く、前記２層構造部ＬTに励振される前記弾性波の位相
速度は、前記弾性波の周波数ｆと前記圧電板の厚さｄと
の積ｆｄが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速度Ｖ
fd=0とほぼ等しく、前記すだれ状電極Ｒは、電極Ｒ1お
よびＲ2から成り、前記電極Ｒ1の電極指と前記電極Ｒ2
の電極指との間の距離には２種類あり、前記電極Ｒ1お
よびＲ2の出力端は前記移相器ＳRに並列に接続され、前
記移相器ＳRは少なくともコイルＬ2を含み、前記すだれ
状電極Ｒおよび前記接地電極ＧRは、前記非圧電板中に
伝搬されている弾性波を前記圧電板ＰRと前記非圧電板
とから成る２層構造部ＬRに伝搬させ、該２層構造部ＬR
に伝搬した弾性波を位相差２πｙを有する電気信号ＥR1
およびＥR2として前記電極Ｒ1と前記接地電極ＧRとの間
および前記電極Ｒ2と前記接地電極ＧRとの間から出力
し、前記移相器ＳRは前記電気信号ＥR1およびＥR2を同
じ位相の電気信号ＥRに合成して出力し、前記電気信号
ＥR1およびＥR2の周波数は前記すだれ状電極Ｒの電極周
期長ｐにほぼ対応しており、前記２層構造部ＬRに伝搬
した前記弾性波の波長は前記すだれ状電極ＩRの前記電
極周期長ｐとほぼ等しく、前記２層構造部ＬRに伝搬し
た前記弾性波の位相速度は、前記弾性波の周波数ｆと前
記圧電板の厚さｄとの積ｆｄが零の場合のＳ0モードの
弾性波の位相速度Ｖfd=0とほぼ等しく、前記各圧電板の
厚さｄは前記各電極周期長ｐとほぼ等しいかまたはそれ
以下であり、前記非圧電板の厚さは前記各圧電板の厚さ
ｄとほぼ等しいかまたはそれ以下であり、前記非圧電板
単体に伝搬する弾性波の位相速度は、前記各圧電板単体
に伝搬する弾性波の位相速度の近傍にあり、前記非圧電
板の前記一方の板面またはもう一方の板面に人指または
物体が所定の値を越える圧力で接触したことを、前記移
相器ＳRで出力される前記電気信号ＥRの大きさから検出
する。請求項３に記載の超音波タッチパネルは、前記電
極Ｔ1の電極指と前記電極Ｔ2の電極指との間の距離のう
ち短い方の距離ｘｐにおいて、ｘ＜１／２で、同時に、
前記電気信号ＥT1とＥT2との間の前記位相差２πｙにお
いて、ｘ＋ｙ＝±１／２が成り立ち、前記電極Ｒ1の電
極指と前記電極Ｒ2の電極指との間の距離のうち短い方
の距離ｘｐにおいて、ｘ＜１／２で、同時に、前記電気
信号ＥR1とＥR2との間の前記位相差２πｙにおいて、ｘ
＋ｙ＝±１／２が成り立つことを特徴とする。請求項４
に記載の超音波タッチパネルは、前記各圧電板が圧電セ
ラミックで成り、該圧電セラミックの分極軸の方向は該
圧電セラミックの厚さ方向と平行である。請求項５に記
載の超音波タッチパネルは、前記各圧電板がＰＶＤＦそ
の他の圧電性高分子化合物で成る。請求項６に記載の超
音波タッチパネルは、前記非圧電板がガラスで成る。
【発明の実施の形態】本発明の超音波タッチパネルの第
１の構造は、少なくとも１組のすだれ状電極ＩTを備え
た圧電板ＰTと、少なくとも１組のすだれ状電極ＩRを備
えた圧電板ＰRとを非圧電板の一方の板面に設けたもの
である。このとき、すだれ状電極ＩTは圧電板ＰTの一方
の板面に設けられている。圧電板ＰTはこのすだれ状電
極ＩTが設けられた方の板面またはもう一方の板面を介
して非圧電板に固着されている。すだれ状電極ＩRは圧
電板ＰRの一方の板面に設けられている。圧電板ＰRはこ
のすだれ状電極ＩRが設けられた方の板面またはもう一
方の板面を介して非圧電板に固着されている。すだれ状
電極ＩTの電極周期長ｐにほぼ対応する周波数の電気信
号をすだれ状電極ＩTに入力する構造を採用することに
より、その電極周期長ｐとほぼ等しい波長を有する弾性
波を圧電板ＰTと非圧電板とから成る２層構造部ＬTに励
振させ、２層構造部ＬTに励振された弾性波を非圧電板
中に伝搬させることができる。このとき、２層構造部Ｌ
Tに励振される弾性波はＳ0モードおよび１次以上の高次
モードの波（つまりＡ0モードを除く波）であって、こ
の２層構造部ＬTに励振される弾性波の位相速度が、弾
性波の周波数ｆと圧電板ＰTの厚さｄとの積ｆｄが零の
場合のＳ0モードの弾性波の位相速度Ｖfd=0とほぼ等し
くなるような構造を採用することにより、すだれ状電極
ＩTから加えられる電気的エネルギーが弾性波に変換さ
れる度合を大きくすることができるだけでなく、圧電板
ＰTと非圧電板との界面での音響インピーダンスの不整
合等によって生じる反射等を除去することができる。ま
た、圧電板ＰTの厚さｄをすだれ状電極ＩTの電極周期長
ｐとほぼ等しいかまたはそれ以下にし、非圧電板の厚さ
を圧電板ＰTの厚さｄと等しくするかまたはそれ以下に
する構造を採用することにより、２層構造部ＬTに効率
よくＳ0モードおよび１次以上の高次モードの弾性波を
励振することが可能となる。つまり、すだれ状電極ＩT
から加えられる電気的エネルギーが弾性波に変換される
度合を増大させることができる。さらに、非圧電板とし
て、非圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度が圧電板
ＰT単体に伝搬する弾性波の位相速度の近傍にある物
質、たとえばガラス等を採用することにより、２層構造
部ＬTに効率よく弾性波を励振し非圧電板中に伝搬させ
ることが可能となる。このようにして、低電圧で低消費
電力駆動が可能となる。すだれ状電極ＩTおよびＩRを弾
性波の送受波の指向軸が共通になるように互いに１対１
に対を成すような構造を採用することにより、非圧電板
中に伝搬されている弾性波を圧電板ＰRと非圧電板とか
ら成る２層構造部ＬRに伝搬させ、２層構造部ＬRに伝搬
された弾性波をすだれ状電極ＩRから電気信号として出
力させることができる。このとき、２層構造部ＬRに伝
搬された弾性波の波長はすだれ状電極ＩRの電極周期長
ｐとほぼ等しい。この弾性波の位相速度が、弾性波の周
波数ｆと圧電板ＰRの厚さｄとの積ｆｄが零の場合のＳ0
モードの弾性波の位相速度Ｖfd=0とほぼ等しくなるよう
な構造を採用することにより、２層構造部ＬRに伝搬さ
れた弾性波がすだれ状電極ＩRにおいて電気信号に変換
される度合を大きくすることができるだけでなく、圧電
板ＰRと非圧電板との界面での音響インピーダンスの不
整合等によって生じる反射等を除去することができる。
また、圧電板ＰRの厚さｄをすだれ状電極ＩRの電極周期
長ｐとほぼ等しいかまたはそれ以下にし、非圧電板の厚
さを圧電板ＰRの厚さｄと等しくするかまたはそれ以下
にする構造を採用することにより、非圧電板中に伝搬さ
れている弾性波を効率よく２層構造部ＬRに伝搬させた
後、すだれ状電極ＩRから電気信号として出力させるこ
とが可能となり、弾性波が電気信号に変換される度合を
増大させることができる。さらに、非圧電板として、非
圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度が圧電板ＰR単
体に伝搬する弾性波の位相速度の近傍にある物質、たと
えばガラス等を採用することにより、非圧電板中に伝搬
されている弾性波を効率よく２層構造部ＬRに伝搬させ
た後、すだれ状電極ＩRから電気信号として出力させる
ことができる。本発明の超音波タッチパネルの第２の構
造は、１組のすだれ状電極Ｔおよび接地電極ＧTを備え
た圧電板ＰTと、１組のすだれ状電極Ｒおよび接地電極
ＧRを備えた圧電板ＰRと、非圧電板と、移相器ＳTと、
移相器ＳRとを備えてたものである。このとき、すだれ
状電極Ｔは圧電板ＰTの一方の板面に設けられ、接地電
極ＧTは圧電板ＰTのもう一方の板面に設けられている。
圧電板ＰTは接地電極ＧTが設けられた方の板面を介して
非圧電板に固着されている。すだれ状電極Ｒは圧電板Ｐ
Rの一方の板面に設けられ、接地電極ＧRは圧電板ＰRの
もう一方の板面に設けられている。圧電板ＰRは接地電
極ＧRが設けられた方の板面を介して非圧電板に固着さ
れている。すだれ状電極Ｔは、電極Ｔ1およびＴ2から成
り、電極Ｔ1の電極指と電極Ｔ2の電極指との間の距離に
は２種類ある。すだれ状電極Ｒは、電極Ｒ1およびＲ2か
ら成り、電極Ｒ1の電極指と電極Ｒ2の電極指との間の距
離には２種類ある。電極Ｔ1およびＴ2の入力端を移相器
ＳTに並列に接続し、電極Ｔ1と接地電極ＧTとの間およ
び電極Ｔ2と接地電極ＧTとの間に互いに位相の異なる電
気信号ＥT1およびＥT2を移相器ＳTを介して入力する構
造を採用することにより、２層構造部ＬTに一方向性の
弾性波を励振し、その弾性波を非圧電板中に伝搬させる
ことができる。一方向性の弾性波の励振は、よりいっそ
うの低消費電力駆動を可能にする。移相器ＳTは少なく
とも１つのコイルＬ1を含むことを必要とし、コイルＬ1
は電極Ｔ1またはＴ2の入力端に接続されている。電気信
号ＥT1およびＥT2の位相差は２πｙで表わされ、電気信
号ＥT1およびＥT2の周波数はすだれ状電極Ｔの電極周期
長ｐにほぼ対応している。ここで、電極Ｔ1の電極指と
電極Ｔ2の電極指との間の距離のうち短い方の距離ｘｐ
において、ｘ＜１／２で、同時に、電気信号ＥT1とＥT2
との間の位相差２πｙにおいて、ｘ＋ｙ＝±１／２が成
り立つ場合には２層構造部ＬTに一方向性の弾性波が励
振される。たとえば、ｘが１／４のときにはｙ＝１／４
またはｙ＝−３／４となる。つまり、距離ｘｐをｐ／４
とし、位相差２πｙをπ／２（９０°）または−３π／
２（−２７０°）とする電気信号ＥT1およびＥT2を入力
することにより、２層構造部ＬTに一方向性の弾性波を
励振することが可能となる。２層構造部ＬTに励振され
る弾性波はＳ0モードおよび１次以上の高次モードの波
であり、この弾性波の波長はすだれ状電極Ｔの電極周期
長ｐとほぼ等しい。また、２層構造部ＬTに励振される
弾性波の位相速度が、弾性波の周波数ｆと圧電板ＰTの
厚さｄとの積ｆｄが零の場合のＳ0モードの弾性波の位
相速度Ｖfd=0とほぼ等しくなるような構造を採用するこ
とにより、すだれ状電極Ｔから加えられる電気的エネル
ギーが弾性波に変換される度合を大きくすることができ
るだけでなく、圧電板ＰTと非圧電板との界面での音響
インピーダンスの不整合等によって生じる反射等を除去
することができる。また、圧電板ＰTの厚さｄをすだれ
状電極ＩTの電極周期長ｐとほぼ等しいかまたはそれ以
下にし、非圧電板の厚さを圧電板ＰTの厚さｄと等しく
するかまたはそれ以下にする構造を採用することによ
り、２層構造部ＬTに効率よくＳ0モードおよび１次以上
の高次モードの弾性波を励振することが可能となる。つ
まり、すだれ状電極Ｔから加えられる電気的エネルギー
が弾性波に変換される度合を増大させることができる。
さらに、非圧電板として、非圧電板単体に伝搬する弾性
波の位相速度が圧電板ＰT単体に伝搬する弾性波の位相
速度の近傍にある物質を採用することにより、２層構造
部ＬTに効率よく弾性波を励振し非圧電板中に伝搬させ
ることが可能となる。 電極Ｒ1およびＲ2の出力端を移
相器ＳRに並列に接続する構造を採用することにより、
非圧電板中に伝搬されている弾性波を２層構造部ＬRに
伝搬させ、その２層構造部ＬRに伝搬した弾性波を位相
差２πｙを有する電気信号ＥR1およびＥR 2として電極Ｒ
1と接地電極ＧRとの間および電極Ｒ2と接地電極ＧRとの
間から出力することができる。移相器ＳRは少なくとも
１つのコイルＬ2を含み、コイルＬ2は電極Ｒ1またはＲ2
の出力端に接続される。出力された電気信号ＥR1および
ＥR 2は移相器ＳRによって同じ位相の電気信号ＥRに合成
される。このとき、電気信号ＥR1およびＥR2の周波数は
すだれ状電極Ｒの電極周期長ｐにほぼ対応している。こ
こで、電極Ｒ1の電極指と電極Ｒ2の電極指との間の距離
のうち短い方の距離ｘｐにおいて、ｘ＜１／２で、しか
も、電気信号ＥR1とＥR2との間の位相差２πｙにおい
て、ｘ＋ｙ＝±１／２の場合には、すだれ状電極Ｒおよ
び接地電極ＧRは２層構造部ＬRに伝搬している一方向性
の弾性波のみを検出して電気信号ＥR1およびＥR2として
出力することを可能にする。たとえば、ｘが１／４のと
きにはｙ＝１／４またはｙ＝−３／４となる。つまり、
距離ｘｐをｐ／４とすれば、位相差２πｙがπ／２（９
０°）または−３π／２（−２７０°）である電気信号
ＥR1およびＥR2が電極Ｒ1と接地電極ＧRとの間および電
極Ｒ2と接地電極ＧRとの間から出力される。また、２層
構造部ＬRに伝搬した弾性波はＳ0モードおよび１次以上
の高次モードの波である。この弾性波の波長がすだれ状
電極Ｒの電極周期長ｐとほぼ等しくなるように電極周期
長ｐを設定し、２層構造部ＬRに伝搬した弾性波の位相
速度が、弾性波の周波数ｆと圧電板ＰRの厚さｄとの積
ｆｄが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速度Ｖfd=0
とほぼ等しくなるような構造を採用することにより、２
層構造部ＬRに伝搬した弾性波が電気信号ＥR1およびＥ
R2に変換される度合を大きくすることができるだけでな
く、圧電板ＰRと非圧電板との界面での音響インピーダ
ンスの不整合等によって生じる反射等を除去することが
できる。また、圧電板ＰRの厚さｄをすだれ状電極Ｒの
電極周期長ｐとほぼ等しいかまたはそれ以下にし、非圧
電板の厚さを圧電板ＰRの厚さｄと等しくするかまたは
それ以下にする構造を採用することにより、非圧電板中
に伝搬されている弾性波を効率よく２層構造部ＬRに伝
搬させた後、すだれ状電極Ｒから電気信号ＥR1およびＥ
R2として出力させることが可能となり、弾性波が電気信
号に変換される度合を増大させることができる。さら
に、非圧電板として、非圧電板単体に伝搬する弾性波の
位相速度が圧電板ＰR単体に伝搬する弾性波の位相速度
の近傍にある物質を採用することにより、非圧電板中に
伝搬されている弾性波を効率よく２層構造部ＬRに伝搬
させた後、すだれ状電極Ｒから電気信号ＥR1およびＥR 2
として出力させることができる。本発明の超音波タッチ
パネルでは、非圧電板上におけるすだれ状電極ＩTとＩR
との間、またはすだれ状電極ＴとＲとの間が人指または
物体に所定の値を越える圧力で接触されると、弾性波の
伝搬路が遮断されるので、弾性波が消滅または減衰す
る。従って、それに伴ってすだれ状電極ＩRに出力され
る電気信号または移相器ＳRに出力される電気信号ＥRの
大きさも消滅または減衰する。つまり、すだれ状電極Ｉ
Rに出力される電気信号または移相器ＳRに出力される電
気信号ＥRの大きさから非圧電板上に接触したかどうか
を検出することが可能となる。この際、弾性波が非圧電
板の表面付近ではなく内部を伝搬する波であることか
ら、非圧電板の２つの板面のうちどちらの板面を接触す
ることによっても弾性波が消滅または減衰するので、ど
ちらの板面の使用も可能である。また、ほんの軽く手を
触れた程度では弾性波は消滅または減衰しないことか
ら、非圧電板上への軽い手付き等による誤動作を防ぐこ
とができる。このようにして、本発明の超音波タッチパ
ネルは非圧電板の両板面の使用が可能であるばかりでな
く、非圧電板上への軽い手つきや少量の異物の付着など
による影響を受けることがなく、所定の値を越える圧力
で接触したときにのみ応答があり、しかもその応答時間
が短い。従って、入力ペンのペン先等で所定の値を越え
る圧力で非圧電板上に接触したときにのみ応答があるよ
うなタッチパネルの実現が可能である。また、一方向性
を有する弾性波の励振が可能なタイプの超音波タッチパ
ネルでは、よりいっそうの低消費電力駆動が可能で、不
要信号も少なく高感度である。本発明の超音波タッチパ
ネルの第１および第２の構造において、圧電板ＰTとし
て圧電セラミックを採用し、その圧電セラミックの分極
軸の方向と厚さ方向とを平行にする構造を採用すること
により、２層構造部ＬTに効率よく弾性波を励振し非圧
電板中に伝搬させることができる。また、圧電板ＰRと
して圧電セラミックを採用し、その圧電セラミックの分
極軸の方向と厚さ方向とを平行にする構造を採用するこ
とにより、非圧電板中に伝搬された弾性波を効率よく２
層構造部ＬRに伝搬させることができる。本発明の超音
波タッチパネルの第１および第２の構造において、圧電
板ＰTとしてＰＶＤＦその他の高分子圧電フィルムを採
用することにより、２層構造部ＬTに効率よく弾性波を
励振し非圧電板中に伝搬させることができる。また、圧
電板ＰRとしてＰＶＤＦその他の高分子圧電フィルムを
採用することにより、非圧電板中に伝搬された弾性波を
効率よく２層構造部ＬRに伝搬させることができる。
１の構造は、少なくとも１組のすだれ状電極ＩTを備え
た圧電板ＰTと、少なくとも１組のすだれ状電極ＩRを備
えた圧電板ＰRとを非圧電板の一方の板面に設けたもの
である。このとき、すだれ状電極ＩTは圧電板ＰTの一方
の板面に設けられている。圧電板ＰTはこのすだれ状電
極ＩTが設けられた方の板面またはもう一方の板面を介
して非圧電板に固着されている。すだれ状電極ＩRは圧
電板ＰRの一方の板面に設けられている。圧電板ＰRはこ
のすだれ状電極ＩRが設けられた方の板面またはもう一
方の板面を介して非圧電板に固着されている。すだれ状
電極ＩTの電極周期長ｐにほぼ対応する周波数の電気信
号をすだれ状電極ＩTに入力する構造を採用することに
より、その電極周期長ｐとほぼ等しい波長を有する弾性
波を圧電板ＰTと非圧電板とから成る２層構造部ＬTに励
振させ、２層構造部ＬTに励振された弾性波を非圧電板
中に伝搬させることができる。このとき、２層構造部Ｌ
Tに励振される弾性波はＳ0モードおよび１次以上の高次
モードの波（つまりＡ0モードを除く波）であって、こ
の２層構造部ＬTに励振される弾性波の位相速度が、弾
性波の周波数ｆと圧電板ＰTの厚さｄとの積ｆｄが零の
場合のＳ0モードの弾性波の位相速度Ｖfd=0とほぼ等し
くなるような構造を採用することにより、すだれ状電極
ＩTから加えられる電気的エネルギーが弾性波に変換さ
れる度合を大きくすることができるだけでなく、圧電板
ＰTと非圧電板との界面での音響インピーダンスの不整
合等によって生じる反射等を除去することができる。ま
た、圧電板ＰTの厚さｄをすだれ状電極ＩTの電極周期長
ｐとほぼ等しいかまたはそれ以下にし、非圧電板の厚さ
を圧電板ＰTの厚さｄと等しくするかまたはそれ以下に
する構造を採用することにより、２層構造部ＬTに効率
よくＳ0モードおよび１次以上の高次モードの弾性波を
励振することが可能となる。つまり、すだれ状電極ＩT
から加えられる電気的エネルギーが弾性波に変換される
度合を増大させることができる。さらに、非圧電板とし
て、非圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度が圧電板
ＰT単体に伝搬する弾性波の位相速度の近傍にある物
質、たとえばガラス等を採用することにより、２層構造
部ＬTに効率よく弾性波を励振し非圧電板中に伝搬させ
ることが可能となる。このようにして、低電圧で低消費
電力駆動が可能となる。すだれ状電極ＩTおよびＩRを弾
性波の送受波の指向軸が共通になるように互いに１対１
に対を成すような構造を採用することにより、非圧電板
中に伝搬されている弾性波を圧電板ＰRと非圧電板とか
ら成る２層構造部ＬRに伝搬させ、２層構造部ＬRに伝搬
された弾性波をすだれ状電極ＩRから電気信号として出
力させることができる。このとき、２層構造部ＬRに伝
搬された弾性波の波長はすだれ状電極ＩRの電極周期長
ｐとほぼ等しい。この弾性波の位相速度が、弾性波の周
波数ｆと圧電板ＰRの厚さｄとの積ｆｄが零の場合のＳ0
モードの弾性波の位相速度Ｖfd=0とほぼ等しくなるよう
な構造を採用することにより、２層構造部ＬRに伝搬さ
れた弾性波がすだれ状電極ＩRにおいて電気信号に変換
される度合を大きくすることができるだけでなく、圧電
板ＰRと非圧電板との界面での音響インピーダンスの不
整合等によって生じる反射等を除去することができる。
また、圧電板ＰRの厚さｄをすだれ状電極ＩRの電極周期
長ｐとほぼ等しいかまたはそれ以下にし、非圧電板の厚
さを圧電板ＰRの厚さｄと等しくするかまたはそれ以下
にする構造を採用することにより、非圧電板中に伝搬さ
れている弾性波を効率よく２層構造部ＬRに伝搬させた
後、すだれ状電極ＩRから電気信号として出力させるこ
とが可能となり、弾性波が電気信号に変換される度合を
増大させることができる。さらに、非圧電板として、非
圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度が圧電板ＰR単
体に伝搬する弾性波の位相速度の近傍にある物質、たと
えばガラス等を採用することにより、非圧電板中に伝搬
されている弾性波を効率よく２層構造部ＬRに伝搬させ
た後、すだれ状電極ＩRから電気信号として出力させる
ことができる。本発明の超音波タッチパネルの第２の構
造は、１組のすだれ状電極Ｔおよび接地電極ＧTを備え
た圧電板ＰTと、１組のすだれ状電極Ｒおよび接地電極
ＧRを備えた圧電板ＰRと、非圧電板と、移相器ＳTと、
移相器ＳRとを備えてたものである。このとき、すだれ
状電極Ｔは圧電板ＰTの一方の板面に設けられ、接地電
極ＧTは圧電板ＰTのもう一方の板面に設けられている。
圧電板ＰTは接地電極ＧTが設けられた方の板面を介して
非圧電板に固着されている。すだれ状電極Ｒは圧電板Ｐ
Rの一方の板面に設けられ、接地電極ＧRは圧電板ＰRの
もう一方の板面に設けられている。圧電板ＰRは接地電
極ＧRが設けられた方の板面を介して非圧電板に固着さ
れている。すだれ状電極Ｔは、電極Ｔ1およびＴ2から成
り、電極Ｔ1の電極指と電極Ｔ2の電極指との間の距離に
は２種類ある。すだれ状電極Ｒは、電極Ｒ1およびＲ2か
ら成り、電極Ｒ1の電極指と電極Ｒ2の電極指との間の距
離には２種類ある。電極Ｔ1およびＴ2の入力端を移相器
ＳTに並列に接続し、電極Ｔ1と接地電極ＧTとの間およ
び電極Ｔ2と接地電極ＧTとの間に互いに位相の異なる電
気信号ＥT1およびＥT2を移相器ＳTを介して入力する構
造を採用することにより、２層構造部ＬTに一方向性の
弾性波を励振し、その弾性波を非圧電板中に伝搬させる
ことができる。一方向性の弾性波の励振は、よりいっそ
うの低消費電力駆動を可能にする。移相器ＳTは少なく
とも１つのコイルＬ1を含むことを必要とし、コイルＬ1
は電極Ｔ1またはＴ2の入力端に接続されている。電気信
号ＥT1およびＥT2の位相差は２πｙで表わされ、電気信
号ＥT1およびＥT2の周波数はすだれ状電極Ｔの電極周期
長ｐにほぼ対応している。ここで、電極Ｔ1の電極指と
電極Ｔ2の電極指との間の距離のうち短い方の距離ｘｐ
において、ｘ＜１／２で、同時に、電気信号ＥT1とＥT2
との間の位相差２πｙにおいて、ｘ＋ｙ＝±１／２が成
り立つ場合には２層構造部ＬTに一方向性の弾性波が励
振される。たとえば、ｘが１／４のときにはｙ＝１／４
またはｙ＝−３／４となる。つまり、距離ｘｐをｐ／４
とし、位相差２πｙをπ／２（９０°）または−３π／
２（−２７０°）とする電気信号ＥT1およびＥT2を入力
することにより、２層構造部ＬTに一方向性の弾性波を
励振することが可能となる。２層構造部ＬTに励振され
る弾性波はＳ0モードおよび１次以上の高次モードの波
であり、この弾性波の波長はすだれ状電極Ｔの電極周期
長ｐとほぼ等しい。また、２層構造部ＬTに励振される
弾性波の位相速度が、弾性波の周波数ｆと圧電板ＰTの
厚さｄとの積ｆｄが零の場合のＳ0モードの弾性波の位
相速度Ｖfd=0とほぼ等しくなるような構造を採用するこ
とにより、すだれ状電極Ｔから加えられる電気的エネル
ギーが弾性波に変換される度合を大きくすることができ
るだけでなく、圧電板ＰTと非圧電板との界面での音響
インピーダンスの不整合等によって生じる反射等を除去
することができる。また、圧電板ＰTの厚さｄをすだれ
状電極ＩTの電極周期長ｐとほぼ等しいかまたはそれ以
下にし、非圧電板の厚さを圧電板ＰTの厚さｄと等しく
するかまたはそれ以下にする構造を採用することによ
り、２層構造部ＬTに効率よくＳ0モードおよび１次以上
の高次モードの弾性波を励振することが可能となる。つ
まり、すだれ状電極Ｔから加えられる電気的エネルギー
が弾性波に変換される度合を増大させることができる。
さらに、非圧電板として、非圧電板単体に伝搬する弾性
波の位相速度が圧電板ＰT単体に伝搬する弾性波の位相
速度の近傍にある物質を採用することにより、２層構造
部ＬTに効率よく弾性波を励振し非圧電板中に伝搬させ
ることが可能となる。 電極Ｒ1およびＲ2の出力端を移
相器ＳRに並列に接続する構造を採用することにより、
非圧電板中に伝搬されている弾性波を２層構造部ＬRに
伝搬させ、その２層構造部ＬRに伝搬した弾性波を位相
差２πｙを有する電気信号ＥR1およびＥR 2として電極Ｒ
1と接地電極ＧRとの間および電極Ｒ2と接地電極ＧRとの
間から出力することができる。移相器ＳRは少なくとも
１つのコイルＬ2を含み、コイルＬ2は電極Ｒ1またはＲ2
の出力端に接続される。出力された電気信号ＥR1および
ＥR 2は移相器ＳRによって同じ位相の電気信号ＥRに合成
される。このとき、電気信号ＥR1およびＥR2の周波数は
すだれ状電極Ｒの電極周期長ｐにほぼ対応している。こ
こで、電極Ｒ1の電極指と電極Ｒ2の電極指との間の距離
のうち短い方の距離ｘｐにおいて、ｘ＜１／２で、しか
も、電気信号ＥR1とＥR2との間の位相差２πｙにおい
て、ｘ＋ｙ＝±１／２の場合には、すだれ状電極Ｒおよ
び接地電極ＧRは２層構造部ＬRに伝搬している一方向性
の弾性波のみを検出して電気信号ＥR1およびＥR2として
出力することを可能にする。たとえば、ｘが１／４のと
きにはｙ＝１／４またはｙ＝−３／４となる。つまり、
距離ｘｐをｐ／４とすれば、位相差２πｙがπ／２（９
０°）または−３π／２（−２７０°）である電気信号
ＥR1およびＥR2が電極Ｒ1と接地電極ＧRとの間および電
極Ｒ2と接地電極ＧRとの間から出力される。また、２層
構造部ＬRに伝搬した弾性波はＳ0モードおよび１次以上
の高次モードの波である。この弾性波の波長がすだれ状
電極Ｒの電極周期長ｐとほぼ等しくなるように電極周期
長ｐを設定し、２層構造部ＬRに伝搬した弾性波の位相
速度が、弾性波の周波数ｆと圧電板ＰRの厚さｄとの積
ｆｄが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速度Ｖfd=0
とほぼ等しくなるような構造を採用することにより、２
層構造部ＬRに伝搬した弾性波が電気信号ＥR1およびＥ
R2に変換される度合を大きくすることができるだけでな
く、圧電板ＰRと非圧電板との界面での音響インピーダ
ンスの不整合等によって生じる反射等を除去することが
できる。また、圧電板ＰRの厚さｄをすだれ状電極Ｒの
電極周期長ｐとほぼ等しいかまたはそれ以下にし、非圧
電板の厚さを圧電板ＰRの厚さｄと等しくするかまたは
それ以下にする構造を採用することにより、非圧電板中
に伝搬されている弾性波を効率よく２層構造部ＬRに伝
搬させた後、すだれ状電極Ｒから電気信号ＥR1およびＥ
R2として出力させることが可能となり、弾性波が電気信
号に変換される度合を増大させることができる。さら
に、非圧電板として、非圧電板単体に伝搬する弾性波の
位相速度が圧電板ＰR単体に伝搬する弾性波の位相速度
の近傍にある物質を採用することにより、非圧電板中に
伝搬されている弾性波を効率よく２層構造部ＬRに伝搬
させた後、すだれ状電極Ｒから電気信号ＥR1およびＥR 2
として出力させることができる。本発明の超音波タッチ
パネルでは、非圧電板上におけるすだれ状電極ＩTとＩR
との間、またはすだれ状電極ＴとＲとの間が人指または
物体に所定の値を越える圧力で接触されると、弾性波の
伝搬路が遮断されるので、弾性波が消滅または減衰す
る。従って、それに伴ってすだれ状電極ＩRに出力され
る電気信号または移相器ＳRに出力される電気信号ＥRの
大きさも消滅または減衰する。つまり、すだれ状電極Ｉ
Rに出力される電気信号または移相器ＳRに出力される電
気信号ＥRの大きさから非圧電板上に接触したかどうか
を検出することが可能となる。この際、弾性波が非圧電
板の表面付近ではなく内部を伝搬する波であることか
ら、非圧電板の２つの板面のうちどちらの板面を接触す
ることによっても弾性波が消滅または減衰するので、ど
ちらの板面の使用も可能である。また、ほんの軽く手を
触れた程度では弾性波は消滅または減衰しないことか
ら、非圧電板上への軽い手付き等による誤動作を防ぐこ
とができる。このようにして、本発明の超音波タッチパ
ネルは非圧電板の両板面の使用が可能であるばかりでな
く、非圧電板上への軽い手つきや少量の異物の付着など
による影響を受けることがなく、所定の値を越える圧力
で接触したときにのみ応答があり、しかもその応答時間
が短い。従って、入力ペンのペン先等で所定の値を越え
る圧力で非圧電板上に接触したときにのみ応答があるよ
うなタッチパネルの実現が可能である。また、一方向性
を有する弾性波の励振が可能なタイプの超音波タッチパ
ネルでは、よりいっそうの低消費電力駆動が可能で、不
要信号も少なく高感度である。本発明の超音波タッチパ
ネルの第１および第２の構造において、圧電板ＰTとし
て圧電セラミックを採用し、その圧電セラミックの分極
軸の方向と厚さ方向とを平行にする構造を採用すること
により、２層構造部ＬTに効率よく弾性波を励振し非圧
電板中に伝搬させることができる。また、圧電板ＰRと
して圧電セラミックを採用し、その圧電セラミックの分
極軸の方向と厚さ方向とを平行にする構造を採用するこ
とにより、非圧電板中に伝搬された弾性波を効率よく２
層構造部ＬRに伝搬させることができる。本発明の超音
波タッチパネルの第１および第２の構造において、圧電
板ＰTとしてＰＶＤＦその他の高分子圧電フィルムを採
用することにより、２層構造部ＬTに効率よく弾性波を
励振し非圧電板中に伝搬させることができる。また、圧
電板ＰRとしてＰＶＤＦその他の高分子圧電フィルムを
採用することにより、非圧電板中に伝搬された弾性波を
効率よく２層構造部ＬRに伝搬させることができる。
【実施例】図１は本発明の超音波タッチパネルの第１の
実施例を示す断面図である。本実施例はすだれ状電極
Ｔ、Ｒ、接地電極ＧT、ＧR、圧電磁器板ＰT、ＰR、移相
器ＳT、ＳRおよびガラス板１から成る。すだれ状電極
Ｔ、Ｒ、接地電極ＧTおよびＧRはアルミニウム薄膜で成
る。圧電磁器板ＰTおよびＰRはともに厚さ１．５ｍｍの
ＴＤＫ製１０１Ａ材（製品名）で成る。ガラス板１は厚
さ０．１５ｍｍのガラスで成る。すだれ状電極Ｔは圧電
磁器板ＰT上に設けられ、すだれ状電極Ｒは圧電磁器板
ＰR上に設けられ、圧電磁器板ＰTおよびＰRは厚さ約２
０μｍのエポキシ系樹脂によってガラス板１上に固着さ
れている。図２は図１の超音波タッチパネルの部分斜視
図であり、図１の超音波タッチパネルの入力側部分を示
すものである。入力側部分はすだれ状電極Ｔ、接地電極
ＧT、圧電磁器板ＰT、移相器ＳTおよびガラス板１を含
む。出力側部分はすだれ状電極Ｒ、接地電極ＧR、圧電
磁器板ＰR、移相器ＳRおよびガラス板１を含む。出力側
部分も入力側部分と同様の構造を有し、すだれ状電極
Ｒ、接地電極ＧR、圧電磁器板ＰRおよび移相器ＳRはそ
れぞれすだれ状電極Ｔ、接地電極ＧT、圧電磁器板ＰTお
よび移相器ＳTに対応する。すだれ状電極ＴおよびＲは
ともに１０対の電極指を有する正規型のものであり、電
極周期長ｐは１．６ｍｍである。すだれ状電極Ｔは電極
Ｔ1およびＴ2から成る。すだれ状電極Ｒは電極Ｒ1およ
びＲ2から成り、電極Ｒ1およびＲ2は電極Ｔ1およびＴ2
に対応している。電極Ｔ1の電極指と電極Ｔ2の電極指と
の間の距離には２種類あり、そのうち短い方の距離ｘｐ
は４００μｍである。同様にして、電極Ｒ1の電極指と
電極Ｒ2の電極指との間の距離には２種類あり、そのう
ち短い方の距離ｘｐは４００μｍである。移相器ＳTは
コイルＬ1を含み、移相器ＳRはコイルＬ2を含み、コイ
ルＬ2はコイルＬ1に対応している。図１の超音波タッチ
パネルの駆動時、電極Ｔ1と接地電極ＧTとの間および電
極Ｔ2と接地電極ＧTとの間に位相差が９０°または−２
７０°の電気信号ＥT1およびＥT2を移相器ＳTを介して
入力すると、電気信号ＥT1およびＥT2の周波数のうちす
だれ状電極Ｔの示す中心周波数とその近傍の周波数の電
気信号のみが一方向性を有する弾性波に変換されて圧電
磁器板ＰTとガラス板１とから成る２層構造部ＬTを伝搬
し、さらにその弾性波はガラス板１中に伝搬される。ガ
ラス板１中に伝搬された弾性波は圧電磁器板ＰRとガラ
ス板１とから成る２層構造部ＬRに伝搬され、その２層
構造部ＬRに伝搬された弾性波のうちすだれ状電極Ｒの
示す中心周波数とその近傍の周波数の弾性波のみが位相
差が９０°または−２７０°の電気信号ＥR1およびＥR2
に変換されて、電極Ｒ1と接地電極ＧRとの間および電極
Ｒ2と接地電極ＧRとの間から出力される。出力された電
気信号ＥR1およびＥR2は移相器ＳRを介することにより
位相差が零の単一の電気信号ＥRとして検出される。つ
まり、移相器ＳRを介することにより２つの電気信号Ｅ
R1およびＥR2が合成されて単一の電気信号ＥRとなり強
度が増大することから、超音波の検出感度が増大され
る。ガラス板１の２つの板面のうちどちらか一方を人指
または物体によって所定の値を越える圧力で接触する
と、すだれ状電極ＴとＲとの間の弾性波の伝搬路が遮断
されるので、弾性波が消滅または減衰する。従って、そ
れに伴ってすだれ状電極Ｒに出力される電気信号も消滅
または減衰する。つまり、移相器ＳRから出力される電
気信号ＥRも消滅または減衰する。このようにして、移
相器ＳRから出力される電気信号ＥRの大きさからガラス
板１上に接触したかどうかを検出することが可能とな
る。この際、弾性波がガラス板１の表面付近ではなく内
部を伝搬する波であることから、ガラス板１の２つの板
面のうちどちらの板面を接触することによっても弾性波
が消滅または減衰するので、どちらの板面の使用も可能
である。また、ほんの軽く手を触れた程度では弾性波は
消滅または減衰しないことから、ガラス板１上への軽い
手付き等による誤動作を防ぐことができる。図３は本発
明の超音波タッチパネルの第２の実施例を示す断面図で
ある。本実施例はすだれ状電極ＩT、ＩR、圧電磁器板Ｐ
T、ＰRおよびガラス板１から成る。すだれ状電極ＩTお
よびＩRはアルミニウム薄膜で成る。すだれ状電極ＩTは
圧電磁器板ＰT上に設けられ、圧電磁器板ＰTはそのすだ
れ状電極ＩTが設けられた方の板面を介して厚さ約２０
μｍのエポキシ系樹脂によってガラス板１上に固着され
ている。すだれ状電極ＩRは圧電磁器板ＰR上に設けら
れ、圧電磁器板ＰRはそのすだれ状電極ＩRが設けられた
方の板面を介して厚さ約２０μｍのエポキシ系樹脂によ
ってガラス板１上に固着されている。図４は図３の超音
波タッチパネルの部分斜視図であり、図３の超音波タッ
チパネルの入力側部分を示すものである。入力側部分は
すだれ状電極ＩT、圧電磁器板ＰTおよびガラス板１を含
む。出力側部分はすだれ状電極ＩR、圧電磁器板ＰRおよ
びガラス板１を含む。出力側部分も入力側部分と同様の
構造を有し、すだれ状電極ＩRおよび圧電磁器板ＰRはそ
れぞれすだれ状電極ＩTおよび圧電磁器板ＰTに対応す
る。すだれ状電極ＩTおよびＩRはともに１０対の電極指
を有する正規型のものであり、電極周期長ｐは１．６ｍ
ｍである。すだれ状電極ＩTから電気信号を入力すると
その電気信号の周波数のうちすだれ状電極ＩTの示す中
心周波数とその近傍の周波数の電気信号のみが弾性波に
変換されて２層構造部ＬTを伝搬し、さらにその弾性波
はガラス板１中に伝搬される。ガラス板１中に伝搬され
た弾性波は２層構造部ＬRに伝搬され、その２層構造部
ＬRに伝搬された弾性波のうちすだれ状電極ＩRの示す中
心周波数とその近傍の周波数の弾性波のみが電気信号に
変換されてすだれ状電極ＩRから出力される。図３の超
音波タッチパネルではすだれ状電極ＩTは圧電磁器板ＰT
とガラス板１との界面に、すだれ状電極ＩRは圧電磁器
板ＰRとガラス板１との界面に設けられた構造を有する
が、すだれ状電極ＩTが圧電磁器板ＰTの空気側板面に、
すだれ状電極ＩRが圧電磁器板ＰRの空気側板面に設けら
れた構造においても同様な効果が見られた。図１および
図３の２つの超音波タッチパネルを比較した場合、図１
の方がより低消費電力で低電圧駆動が可能であり、しか
も感度がよい。図５は本発明の超音波タッチパネルの第
３の実施例を示す断面図である。本実施例は図１の超音
波タッチパネルのガラス板１がガラス板２に置き換わる
とともに、圧電磁器板ＰTおよびＰRの厚さが１ｍｍの場
合のものである。ガラス板２は厚さ１ｍｍのガラスで成
る。圧電磁器板ＰTとガラス板２は２層構造部ＬTを形成
し、圧電磁器板ＰRとガラス板２は２層構造部ＬRを形成
する。図６は本発明の超音波タッチパネルの第４の実施
例を示す断面図である。本実施例は図３の超音波タッチ
パネルのガラス板１がガラス板２に置き換わるととも
に、圧電磁器板ＰTおよびＰRの厚さが１ｍｍの場合のも
のである。圧電磁器板ＰTとガラス板２は２層構造部ＬT
を形成し、圧電磁器板ＰRとガラス板２は２層構造部ＬR
を形成する。図５の超音波タッチパネルではすだれ状電
極ＩTは圧電磁器板ＰTとガラス板２との界面に、すだれ
状電極ＩRは圧電磁器板ＰRとガラス板２との界面に設け
られた構造を有するが、すだれ状電極ＩTが圧電磁器板
ＰTの空気側板面に、すだれ状電極ＩRが圧電磁器板ＰR
の空気側板面に設けられた構造においても同様な効果が
見られた。図５および図６の２つの超音波タッチパネル
を比較した場合、図５の方がより低消費電力で低電圧駆
動が可能であり、しかも感度がよい。図７は図５の圧電
磁器板ＰT単体に伝搬する弾性波の位相速度を示す特性
図であり、弾性波の周波数ｆと圧電磁器板ＰTの厚さｄ
との積（ｆｄ）に対する各モードの位相速度を示す図で
ある。圧電磁器板ＰT単体を伝搬する弾性波の横波の速
度（ｖｇ−ｔ）は２４５０ｍ／ｓであり、縦波の速度
（ｖｇ−ｌ）は４３９０ｍ／ｓである。圧電磁器板ＰR
単体を伝搬する弾性波の横波および縦波の速度について
も同様な値を示す。図８は図５の２層構造部ＬTにおけ
る圧電磁器板ＰTの異なる２つの電気的境界条件下での
位相速度差から算出した電気機械結合係数ｋ2とｆｄ値
との関係を示す特性図である。但し、図８では、ガラス
板２が、ガラス板２単体を伝搬する弾性波の横波の速度
が３０９１ｍ／ｓで縦波の速度が５５９２ｍ／ｓである
ような材質で成る場合の特性図が示される。この横波速
度３０９１ｍ／ｓおよび縦波速度５５９２ｍ／ｓという
値は、圧電磁器板ＰT単体の場合の横波速度２４５０ｍ
／ｓおよび縦波速度４３９０ｍ／ｓそれぞれのほぼ１．
３倍である。図８ではＡ0モードのｋ2値のみが常に５％
を下回っている。従って、Ａ0モードを除くモード、つ
まりＳ0モードおよび１次（Ａ1およびＳ1）以上の高次
モードの弾性波が効率よく２層構造部ＬTに励振される
ことが分かる。また、すだれ状電極Ｔに加えられる電気
的エネルギーは特にＳ1モードの弾性波に最も効率よく
変換され、高次モードになるにつれて変換されにくくな
る傾向があることが分かる。同様にして、すだれ状電極
Ｒにおいて弾性波が電気信号に変換される場合、Ｓ0モ
ードおよび１次以上の高次モードの弾性波が効率よく電
気信号に変換されることが分かる。また、すだれ状電極
Ｔに加えられる電気的エネルギーがＳ1モードの弾性波
に最も変換されやすいのはｆｄ値が約１．９ＭＨｚ・ｍ
ｍのときであり、このときｋ2値は最大値の約２０％に
達する。ここでのｋ2値は、弾性表面波用の圧電基板と
して実用域にあるＬｉＮｂＯ3単結晶が５％程度の値で
あることと比較しても評価に値することが明らかであ
る。図９は図５の２層構造部ＬTを伝搬する弾性波の速
度分散曲線を示す特性図であり、ｆｄ値に対する各モー
ドの位相速度を示す図である。但し、図９では、ガラス
板２が、図８と同様な材質で成る場合の特性図が示され
る。図９ではｆｄ値が零の場合のＳ0モードの弾性波の
位相速度Ｖfd=0は約４０７０ｍ／ｓである。図９におけ
る○印は、すだれ状電極Ｔに加えられる電気的エネルギ
ーが各モードの弾性波に最も効率よく変換されるｆｄ値
（図８から算出した値、つまりｋ2値が最大値を示すｆ
ｄ値）を示す。○印における位相速度はほぼＶfd=0値と
等しいことが分かる。このようにして、２層構造部ＬT
に励振される弾性波の位相速度とＶfd=0値とがほぼ一致
するときのｆｄ値がｋ2の最大値をもたらすことが分か
る。同様にして、２層構造部ＬRに伝搬される弾性波の
位相速度とＶfd=0値とがほぼ一致するときのｆｄ値がｋ
2の最大値をもたらすことが分かる。図１０は図１の２
層構造部ＬTを伝搬する弾性波の速度分散曲線を示す特
性図であり、ｆｄ値に対する各モードの位相速度を示す
図である。但し、図１０では、ガラス板１が、図８と同
様な材質で成る場合の特性図が示される。Ｖfd=0値は約
３６５０ｍ／ｓである。図１０における○印はすだれ状
電極Ｔに加えられる電気的エネルギーが各モードの弾性
波に最も効率よく変換されるｆｄ値を示したものであ
り、圧電磁器板ＰTの異なる２つの電気的境界条件下で
の位相速度差から算出したｋ2値とｆｄ値との関係に基
づいて算出した値である。○印の付されたモードが図９
に比べて少ないものの、○印における位相速度はほぼＶ
fd=0値と等しいことが分かる。図１１は図５の２層構造
部ＬTを伝搬する弾性波の速度分散曲線を示す特性図で
あり、ｆｄ値に対する各モードの位相速度を示す図であ
る。但し、図１１では、ガラス板２が、ガラス板２単体
を伝搬する弾性波の横波の速度が２２９７ｍ／ｓで縦波
の速度が４１５５ｍ／ｓであるような材質で成る場合の
特性図が示される。Ｖfd=0値は約３６７０ｍ／ｓであ
る。図１１における○印はすだれ状電極Ｔに加えられる
電気的エネルギーが各モードの弾性波に最も効率よく変
換されるｆｄ値を示したものであり、圧電磁器板ＰTの
異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出
したｋ2値とｆｄ値との関係に基づいて算出した値であ
る。○印における位相速度はほぼＶfd=0値と等しいこと
が分かる。図１２は図１の２層構造部ＬTを伝搬する弾
性波の速度分散曲線を示す特性図であり、ｆｄ値に対す
る各モードの位相速度を示す図である。但し、図１２で
は、ガラス板１が、図１１と同様な材質で成る場合の特
性図が示される。Ｖfd=0値は約３６００ｍ／ｓである。
図１２における○印はすだれ状電極Ｔに加えられる電気
的エネルギーが各モードの弾性波に最も効率よく変換さ
れるｆｄ値を示したものであり、圧電磁器板ＰTの異な
る２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出した
ｋ2値とｆｄ値との関係に基づいて算出した値である。
○印の付されたモードが図１１に比べて少ないものの、
○印における位相速度はほぼＶfd=0値と等しいことが分
かる。図９〜１２より、ｋ2の最大値をもたらすｆｄ値
に対する各モードの位相速度は、ｆｄ値が零の場合のＳ
0モードの弾性波の位相速度Ｖfd=0とほぼ等しいことが
分かる。また、図１の２層構造部ＬTよりも図５の２層
構造部ＬTの方が、すなわち、各ガラス板および各圧電
磁器板の厚さがほぼ等しい場合の方が、すだれ状電極Ｔ
に加えられる電気的エネルギーが各モードの弾性波に効
率よく変換される。同様にして、図１の２層構造部ＬR
よりも図５の２層構造部ＬRの方が、弾性波がすだれ状
電極Ｒにおいて電気信号に変換されやすい。さらに、各
ガラス板単体に伝搬する弾性波の速度が各圧電磁器板単
体に伝搬する弾性波の速度のほぼ０．９倍からほぼ１．
３倍のときに、すなわち、各ガラス板単体に伝搬する弾
性波の速度が各圧電磁器板単体に伝搬する弾性波の速度
の近傍にあるときに、電気的エネルギーと弾性波との間
の変換効率が増大する。
実施例を示す断面図である。本実施例はすだれ状電極
Ｔ、Ｒ、接地電極ＧT、ＧR、圧電磁器板ＰT、ＰR、移相
器ＳT、ＳRおよびガラス板１から成る。すだれ状電極
Ｔ、Ｒ、接地電極ＧTおよびＧRはアルミニウム薄膜で成
る。圧電磁器板ＰTおよびＰRはともに厚さ１．５ｍｍの
ＴＤＫ製１０１Ａ材（製品名）で成る。ガラス板１は厚
さ０．１５ｍｍのガラスで成る。すだれ状電極Ｔは圧電
磁器板ＰT上に設けられ、すだれ状電極Ｒは圧電磁器板
ＰR上に設けられ、圧電磁器板ＰTおよびＰRは厚さ約２
０μｍのエポキシ系樹脂によってガラス板１上に固着さ
れている。図２は図１の超音波タッチパネルの部分斜視
図であり、図１の超音波タッチパネルの入力側部分を示
すものである。入力側部分はすだれ状電極Ｔ、接地電極
ＧT、圧電磁器板ＰT、移相器ＳTおよびガラス板１を含
む。出力側部分はすだれ状電極Ｒ、接地電極ＧR、圧電
磁器板ＰR、移相器ＳRおよびガラス板１を含む。出力側
部分も入力側部分と同様の構造を有し、すだれ状電極
Ｒ、接地電極ＧR、圧電磁器板ＰRおよび移相器ＳRはそ
れぞれすだれ状電極Ｔ、接地電極ＧT、圧電磁器板ＰTお
よび移相器ＳTに対応する。すだれ状電極ＴおよびＲは
ともに１０対の電極指を有する正規型のものであり、電
極周期長ｐは１．６ｍｍである。すだれ状電極Ｔは電極
Ｔ1およびＴ2から成る。すだれ状電極Ｒは電極Ｒ1およ
びＲ2から成り、電極Ｒ1およびＲ2は電極Ｔ1およびＴ2
に対応している。電極Ｔ1の電極指と電極Ｔ2の電極指と
の間の距離には２種類あり、そのうち短い方の距離ｘｐ
は４００μｍである。同様にして、電極Ｒ1の電極指と
電極Ｒ2の電極指との間の距離には２種類あり、そのう
ち短い方の距離ｘｐは４００μｍである。移相器ＳTは
コイルＬ1を含み、移相器ＳRはコイルＬ2を含み、コイ
ルＬ2はコイルＬ1に対応している。図１の超音波タッチ
パネルの駆動時、電極Ｔ1と接地電極ＧTとの間および電
極Ｔ2と接地電極ＧTとの間に位相差が９０°または−２
７０°の電気信号ＥT1およびＥT2を移相器ＳTを介して
入力すると、電気信号ＥT1およびＥT2の周波数のうちす
だれ状電極Ｔの示す中心周波数とその近傍の周波数の電
気信号のみが一方向性を有する弾性波に変換されて圧電
磁器板ＰTとガラス板１とから成る２層構造部ＬTを伝搬
し、さらにその弾性波はガラス板１中に伝搬される。ガ
ラス板１中に伝搬された弾性波は圧電磁器板ＰRとガラ
ス板１とから成る２層構造部ＬRに伝搬され、その２層
構造部ＬRに伝搬された弾性波のうちすだれ状電極Ｒの
示す中心周波数とその近傍の周波数の弾性波のみが位相
差が９０°または−２７０°の電気信号ＥR1およびＥR2
に変換されて、電極Ｒ1と接地電極ＧRとの間および電極
Ｒ2と接地電極ＧRとの間から出力される。出力された電
気信号ＥR1およびＥR2は移相器ＳRを介することにより
位相差が零の単一の電気信号ＥRとして検出される。つ
まり、移相器ＳRを介することにより２つの電気信号Ｅ
R1およびＥR2が合成されて単一の電気信号ＥRとなり強
度が増大することから、超音波の検出感度が増大され
る。ガラス板１の２つの板面のうちどちらか一方を人指
または物体によって所定の値を越える圧力で接触する
と、すだれ状電極ＴとＲとの間の弾性波の伝搬路が遮断
されるので、弾性波が消滅または減衰する。従って、そ
れに伴ってすだれ状電極Ｒに出力される電気信号も消滅
または減衰する。つまり、移相器ＳRから出力される電
気信号ＥRも消滅または減衰する。このようにして、移
相器ＳRから出力される電気信号ＥRの大きさからガラス
板１上に接触したかどうかを検出することが可能とな
る。この際、弾性波がガラス板１の表面付近ではなく内
部を伝搬する波であることから、ガラス板１の２つの板
面のうちどちらの板面を接触することによっても弾性波
が消滅または減衰するので、どちらの板面の使用も可能
である。また、ほんの軽く手を触れた程度では弾性波は
消滅または減衰しないことから、ガラス板１上への軽い
手付き等による誤動作を防ぐことができる。図３は本発
明の超音波タッチパネルの第２の実施例を示す断面図で
ある。本実施例はすだれ状電極ＩT、ＩR、圧電磁器板Ｐ
T、ＰRおよびガラス板１から成る。すだれ状電極ＩTお
よびＩRはアルミニウム薄膜で成る。すだれ状電極ＩTは
圧電磁器板ＰT上に設けられ、圧電磁器板ＰTはそのすだ
れ状電極ＩTが設けられた方の板面を介して厚さ約２０
μｍのエポキシ系樹脂によってガラス板１上に固着され
ている。すだれ状電極ＩRは圧電磁器板ＰR上に設けら
れ、圧電磁器板ＰRはそのすだれ状電極ＩRが設けられた
方の板面を介して厚さ約２０μｍのエポキシ系樹脂によ
ってガラス板１上に固着されている。図４は図３の超音
波タッチパネルの部分斜視図であり、図３の超音波タッ
チパネルの入力側部分を示すものである。入力側部分は
すだれ状電極ＩT、圧電磁器板ＰTおよびガラス板１を含
む。出力側部分はすだれ状電極ＩR、圧電磁器板ＰRおよ
びガラス板１を含む。出力側部分も入力側部分と同様の
構造を有し、すだれ状電極ＩRおよび圧電磁器板ＰRはそ
れぞれすだれ状電極ＩTおよび圧電磁器板ＰTに対応す
る。すだれ状電極ＩTおよびＩRはともに１０対の電極指
を有する正規型のものであり、電極周期長ｐは１．６ｍ
ｍである。すだれ状電極ＩTから電気信号を入力すると
その電気信号の周波数のうちすだれ状電極ＩTの示す中
心周波数とその近傍の周波数の電気信号のみが弾性波に
変換されて２層構造部ＬTを伝搬し、さらにその弾性波
はガラス板１中に伝搬される。ガラス板１中に伝搬され
た弾性波は２層構造部ＬRに伝搬され、その２層構造部
ＬRに伝搬された弾性波のうちすだれ状電極ＩRの示す中
心周波数とその近傍の周波数の弾性波のみが電気信号に
変換されてすだれ状電極ＩRから出力される。図３の超
音波タッチパネルではすだれ状電極ＩTは圧電磁器板ＰT
とガラス板１との界面に、すだれ状電極ＩRは圧電磁器
板ＰRとガラス板１との界面に設けられた構造を有する
が、すだれ状電極ＩTが圧電磁器板ＰTの空気側板面に、
すだれ状電極ＩRが圧電磁器板ＰRの空気側板面に設けら
れた構造においても同様な効果が見られた。図１および
図３の２つの超音波タッチパネルを比較した場合、図１
の方がより低消費電力で低電圧駆動が可能であり、しか
も感度がよい。図５は本発明の超音波タッチパネルの第
３の実施例を示す断面図である。本実施例は図１の超音
波タッチパネルのガラス板１がガラス板２に置き換わる
とともに、圧電磁器板ＰTおよびＰRの厚さが１ｍｍの場
合のものである。ガラス板２は厚さ１ｍｍのガラスで成
る。圧電磁器板ＰTとガラス板２は２層構造部ＬTを形成
し、圧電磁器板ＰRとガラス板２は２層構造部ＬRを形成
する。図６は本発明の超音波タッチパネルの第４の実施
例を示す断面図である。本実施例は図３の超音波タッチ
パネルのガラス板１がガラス板２に置き換わるととも
に、圧電磁器板ＰTおよびＰRの厚さが１ｍｍの場合のも
のである。圧電磁器板ＰTとガラス板２は２層構造部ＬT
を形成し、圧電磁器板ＰRとガラス板２は２層構造部ＬR
を形成する。図５の超音波タッチパネルではすだれ状電
極ＩTは圧電磁器板ＰTとガラス板２との界面に、すだれ
状電極ＩRは圧電磁器板ＰRとガラス板２との界面に設け
られた構造を有するが、すだれ状電極ＩTが圧電磁器板
ＰTの空気側板面に、すだれ状電極ＩRが圧電磁器板ＰR
の空気側板面に設けられた構造においても同様な効果が
見られた。図５および図６の２つの超音波タッチパネル
を比較した場合、図５の方がより低消費電力で低電圧駆
動が可能であり、しかも感度がよい。図７は図５の圧電
磁器板ＰT単体に伝搬する弾性波の位相速度を示す特性
図であり、弾性波の周波数ｆと圧電磁器板ＰTの厚さｄ
との積（ｆｄ）に対する各モードの位相速度を示す図で
ある。圧電磁器板ＰT単体を伝搬する弾性波の横波の速
度（ｖｇ−ｔ）は２４５０ｍ／ｓであり、縦波の速度
（ｖｇ−ｌ）は４３９０ｍ／ｓである。圧電磁器板ＰR
単体を伝搬する弾性波の横波および縦波の速度について
も同様な値を示す。図８は図５の２層構造部ＬTにおけ
る圧電磁器板ＰTの異なる２つの電気的境界条件下での
位相速度差から算出した電気機械結合係数ｋ2とｆｄ値
との関係を示す特性図である。但し、図８では、ガラス
板２が、ガラス板２単体を伝搬する弾性波の横波の速度
が３０９１ｍ／ｓで縦波の速度が５５９２ｍ／ｓである
ような材質で成る場合の特性図が示される。この横波速
度３０９１ｍ／ｓおよび縦波速度５５９２ｍ／ｓという
値は、圧電磁器板ＰT単体の場合の横波速度２４５０ｍ
／ｓおよび縦波速度４３９０ｍ／ｓそれぞれのほぼ１．
３倍である。図８ではＡ0モードのｋ2値のみが常に５％
を下回っている。従って、Ａ0モードを除くモード、つ
まりＳ0モードおよび１次（Ａ1およびＳ1）以上の高次
モードの弾性波が効率よく２層構造部ＬTに励振される
ことが分かる。また、すだれ状電極Ｔに加えられる電気
的エネルギーは特にＳ1モードの弾性波に最も効率よく
変換され、高次モードになるにつれて変換されにくくな
る傾向があることが分かる。同様にして、すだれ状電極
Ｒにおいて弾性波が電気信号に変換される場合、Ｓ0モ
ードおよび１次以上の高次モードの弾性波が効率よく電
気信号に変換されることが分かる。また、すだれ状電極
Ｔに加えられる電気的エネルギーがＳ1モードの弾性波
に最も変換されやすいのはｆｄ値が約１．９ＭＨｚ・ｍ
ｍのときであり、このときｋ2値は最大値の約２０％に
達する。ここでのｋ2値は、弾性表面波用の圧電基板と
して実用域にあるＬｉＮｂＯ3単結晶が５％程度の値で
あることと比較しても評価に値することが明らかであ
る。図９は図５の２層構造部ＬTを伝搬する弾性波の速
度分散曲線を示す特性図であり、ｆｄ値に対する各モー
ドの位相速度を示す図である。但し、図９では、ガラス
板２が、図８と同様な材質で成る場合の特性図が示され
る。図９ではｆｄ値が零の場合のＳ0モードの弾性波の
位相速度Ｖfd=0は約４０７０ｍ／ｓである。図９におけ
る○印は、すだれ状電極Ｔに加えられる電気的エネルギ
ーが各モードの弾性波に最も効率よく変換されるｆｄ値
（図８から算出した値、つまりｋ2値が最大値を示すｆ
ｄ値）を示す。○印における位相速度はほぼＶfd=0値と
等しいことが分かる。このようにして、２層構造部ＬT
に励振される弾性波の位相速度とＶfd=0値とがほぼ一致
するときのｆｄ値がｋ2の最大値をもたらすことが分か
る。同様にして、２層構造部ＬRに伝搬される弾性波の
位相速度とＶfd=0値とがほぼ一致するときのｆｄ値がｋ
2の最大値をもたらすことが分かる。図１０は図１の２
層構造部ＬTを伝搬する弾性波の速度分散曲線を示す特
性図であり、ｆｄ値に対する各モードの位相速度を示す
図である。但し、図１０では、ガラス板１が、図８と同
様な材質で成る場合の特性図が示される。Ｖfd=0値は約
３６５０ｍ／ｓである。図１０における○印はすだれ状
電極Ｔに加えられる電気的エネルギーが各モードの弾性
波に最も効率よく変換されるｆｄ値を示したものであ
り、圧電磁器板ＰTの異なる２つの電気的境界条件下で
の位相速度差から算出したｋ2値とｆｄ値との関係に基
づいて算出した値である。○印の付されたモードが図９
に比べて少ないものの、○印における位相速度はほぼＶ
fd=0値と等しいことが分かる。図１１は図５の２層構造
部ＬTを伝搬する弾性波の速度分散曲線を示す特性図で
あり、ｆｄ値に対する各モードの位相速度を示す図であ
る。但し、図１１では、ガラス板２が、ガラス板２単体
を伝搬する弾性波の横波の速度が２２９７ｍ／ｓで縦波
の速度が４１５５ｍ／ｓであるような材質で成る場合の
特性図が示される。Ｖfd=0値は約３６７０ｍ／ｓであ
る。図１１における○印はすだれ状電極Ｔに加えられる
電気的エネルギーが各モードの弾性波に最も効率よく変
換されるｆｄ値を示したものであり、圧電磁器板ＰTの
異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出
したｋ2値とｆｄ値との関係に基づいて算出した値であ
る。○印における位相速度はほぼＶfd=0値と等しいこと
が分かる。図１２は図１の２層構造部ＬTを伝搬する弾
性波の速度分散曲線を示す特性図であり、ｆｄ値に対す
る各モードの位相速度を示す図である。但し、図１２で
は、ガラス板１が、図１１と同様な材質で成る場合の特
性図が示される。Ｖfd=0値は約３６００ｍ／ｓである。
図１２における○印はすだれ状電極Ｔに加えられる電気
的エネルギーが各モードの弾性波に最も効率よく変換さ
れるｆｄ値を示したものであり、圧電磁器板ＰTの異な
る２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出した
ｋ2値とｆｄ値との関係に基づいて算出した値である。
○印の付されたモードが図１１に比べて少ないものの、
○印における位相速度はほぼＶfd=0値と等しいことが分
かる。図９〜１２より、ｋ2の最大値をもたらすｆｄ値
に対する各モードの位相速度は、ｆｄ値が零の場合のＳ
0モードの弾性波の位相速度Ｖfd=0とほぼ等しいことが
分かる。また、図１の２層構造部ＬTよりも図５の２層
構造部ＬTの方が、すなわち、各ガラス板および各圧電
磁器板の厚さがほぼ等しい場合の方が、すだれ状電極Ｔ
に加えられる電気的エネルギーが各モードの弾性波に効
率よく変換される。同様にして、図１の２層構造部ＬR
よりも図５の２層構造部ＬRの方が、弾性波がすだれ状
電極Ｒにおいて電気信号に変換されやすい。さらに、各
ガラス板単体に伝搬する弾性波の速度が各圧電磁器板単
体に伝搬する弾性波の速度のほぼ０．９倍からほぼ１．
３倍のときに、すなわち、各ガラス板単体に伝搬する弾
性波の速度が各圧電磁器板単体に伝搬する弾性波の速度
の近傍にあるときに、電気的エネルギーと弾性波との間
の変換効率が増大する。
【発明の効果】本発明の超音波タッチパネルでは、圧電
板ＰTと非圧電板とから成る２層構造部ＬTにＳ0モード
および１次以上の高次モードの弾性波を励振させ、その
弾性波を非圧電板中に伝搬させることができる。この弾
性波の位相速度が、弾性波の周波数ｆと圧電板ＰTの厚
さｄとの積ｆｄが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相
速度Ｖfd=0とほぼ等しくなるような構造を採用すること
により、すだれ状電極ＩTまたはＴから加えられる電気
的エネルギーが弾性波に変換される度合を大きくするこ
とができるだけでなく、圧電板ＰTと非圧電板との界面
での音響インピーダンスの不整合等によって生じる反射
等を除去することができる。本発明の超音波タッチパネ
ルでは、非圧電板中に伝搬されているＳ0モードおよび
１次以上の高次モードの弾性波を圧電板ＰRと非圧電板
とから成る２層構造部ＬRに伝搬させ、２層構造部ＬRに
伝搬された弾性波をすだれ状電極ＩRまたはＲから電気
信号として出力させることができる。このとき、この弾
性波の位相速度が、弾性波の周波数ｆと圧電板ＰRの厚
さｄとの積ｆｄが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相
速度Ｖfd=0とほぼ等しくなるような構造を採用すること
により、非圧電板から２層構造部ＬRに伝搬した弾性波
をすだれ状電極ＩRまたはＲにおいて電気信号に変換さ
れる度合を大きくすることができるだけでなく、圧電板
ＰRと非圧電板との界面での音響インピーダンスの不整
合等によって生じる反射等を除去することができる。電
極指間の距離が２種類あるようなすだれ状電極Ｔを採用
することにより、２層構造部ＬTに一方向性の弾性波を
励振し、その弾性波を非圧電板中に伝搬させることがで
きる。一方向性の弾性波の励振は、よりいっそうの低消
費電力駆動を可能にするばかりでなく、不要信号の発生
を抑制する。また、電極指間の距離が２種類あるような
すだれ状電極Ｒを採用することにより、非圧電板に伝搬
されている一方向性の弾性波をすだれ状電極Ｒから電気
信号として出力することができ、超音波の発生源を特定
の範囲に限定すること等が可能となる。各圧電板の厚さ
ｄを電極周期長ｐとほぼ等しいかまたはそれ以下に設定
するとともに、非圧電板の厚さを各圧電板の厚さｄと等
しいかまたはそれ以下にする構造を採用することによ
り、すだれ状電極ＩTまたはＴから加えられる電気的エ
ネルギーがＳ0モードおよび１次以上の高次モードの弾
性波に変換される度合を増大させることができる。ま
た、非圧電板中に伝搬しているＳ0モードおよび１次以
上の高次モードの弾性波がすだれ状電極ＩRまたはＲに
おいて電気信号に変換される度合を増大させることがで
きる。非圧電板として、非圧電板単体に伝搬する弾性波
の位相速度が各圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度
の近傍にある物質を採用することにより、２層構造部Ｌ
Tに効率よく弾性波を励振し非圧電板中に伝搬させると
ともに、非圧電板中に伝搬している弾性波を効率よく２
層構造部ＬRに伝搬させた後、電気信号として出力させ
ることを可能にする。各圧電板として圧電セラミックや
ＰＶＤＦその他の高分子圧電フィルムを採用することに
より、２層構造部ＬTに効率よく弾性波を励振し非圧電
板中に伝搬させるとともに、非圧電板中に伝搬している
弾性波を効率よく２層構造部ＬRに伝搬させた後、電気
信号として出力させることを可能にする。圧電板として
圧電セラミックを採用する場合には、その圧電セラミッ
クの分極軸の方向と厚さ方向とを平行にする構造が採用
される。
板ＰTと非圧電板とから成る２層構造部ＬTにＳ0モード
および１次以上の高次モードの弾性波を励振させ、その
弾性波を非圧電板中に伝搬させることができる。この弾
性波の位相速度が、弾性波の周波数ｆと圧電板ＰTの厚
さｄとの積ｆｄが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相
速度Ｖfd=0とほぼ等しくなるような構造を採用すること
により、すだれ状電極ＩTまたはＴから加えられる電気
的エネルギーが弾性波に変換される度合を大きくするこ
とができるだけでなく、圧電板ＰTと非圧電板との界面
での音響インピーダンスの不整合等によって生じる反射
等を除去することができる。本発明の超音波タッチパネ
ルでは、非圧電板中に伝搬されているＳ0モードおよび
１次以上の高次モードの弾性波を圧電板ＰRと非圧電板
とから成る２層構造部ＬRに伝搬させ、２層構造部ＬRに
伝搬された弾性波をすだれ状電極ＩRまたはＲから電気
信号として出力させることができる。このとき、この弾
性波の位相速度が、弾性波の周波数ｆと圧電板ＰRの厚
さｄとの積ｆｄが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相
速度Ｖfd=0とほぼ等しくなるような構造を採用すること
により、非圧電板から２層構造部ＬRに伝搬した弾性波
をすだれ状電極ＩRまたはＲにおいて電気信号に変換さ
れる度合を大きくすることができるだけでなく、圧電板
ＰRと非圧電板との界面での音響インピーダンスの不整
合等によって生じる反射等を除去することができる。電
極指間の距離が２種類あるようなすだれ状電極Ｔを採用
することにより、２層構造部ＬTに一方向性の弾性波を
励振し、その弾性波を非圧電板中に伝搬させることがで
きる。一方向性の弾性波の励振は、よりいっそうの低消
費電力駆動を可能にするばかりでなく、不要信号の発生
を抑制する。また、電極指間の距離が２種類あるような
すだれ状電極Ｒを採用することにより、非圧電板に伝搬
されている一方向性の弾性波をすだれ状電極Ｒから電気
信号として出力することができ、超音波の発生源を特定
の範囲に限定すること等が可能となる。各圧電板の厚さ
ｄを電極周期長ｐとほぼ等しいかまたはそれ以下に設定
するとともに、非圧電板の厚さを各圧電板の厚さｄと等
しいかまたはそれ以下にする構造を採用することによ
り、すだれ状電極ＩTまたはＴから加えられる電気的エ
ネルギーがＳ0モードおよび１次以上の高次モードの弾
性波に変換される度合を増大させることができる。ま
た、非圧電板中に伝搬しているＳ0モードおよび１次以
上の高次モードの弾性波がすだれ状電極ＩRまたはＲに
おいて電気信号に変換される度合を増大させることがで
きる。非圧電板として、非圧電板単体に伝搬する弾性波
の位相速度が各圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度
の近傍にある物質を採用することにより、２層構造部Ｌ
Tに効率よく弾性波を励振し非圧電板中に伝搬させると
ともに、非圧電板中に伝搬している弾性波を効率よく２
層構造部ＬRに伝搬させた後、電気信号として出力させ
ることを可能にする。各圧電板として圧電セラミックや
ＰＶＤＦその他の高分子圧電フィルムを採用することに
より、２層構造部ＬTに効率よく弾性波を励振し非圧電
板中に伝搬させるとともに、非圧電板中に伝搬している
弾性波を効率よく２層構造部ＬRに伝搬させた後、電気
信号として出力させることを可能にする。圧電板として
圧電セラミックを採用する場合には、その圧電セラミッ
クの分極軸の方向と厚さ方向とを平行にする構造が採用
される。
【図１】本発明の超音波タッチパネルの第１の実施例を
示す断面図。
示す断面図。
【図２】図１の超音波タッチパネルの部分斜視図。
【図３】本発明の超音波タッチパネルの第２の実施例を
示す断面図。
示す断面図。
【図４】図３の超音波タッチパネルの部分斜視図。
【図５】本発明の超音波タッチパネルの第３の実施例を
示す断面図。
示す断面図。
【図６】本発明の超音波タッチパネルの第４の実施例を
示す断面図。
示す断面図。
【図７】図５の圧電磁器板ＰT単体に伝搬する弾性波の
位相速度を示す特性図。
位相速度を示す特性図。
【図８】図５の２層構造部ＬTにおける圧電磁器板ＰTの
異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出
したｋ2値とｆｄ値との関係を示す特性図。
異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出
したｋ2値とｆｄ値との関係を示す特性図。
【図９】図５の２層構造部ＬTを伝搬する弾性波の速度
分散曲線を示す特性図。
分散曲線を示す特性図。
【図１０】図１の２層構造部ＬTを伝搬する弾性波の速
度分散曲線を示す特性図。
度分散曲線を示す特性図。
【図１１】図５の２層構造部ＬTを伝搬する弾性波の速
度分散曲線を示す特性図。
度分散曲線を示す特性図。
【図１２】図１の２層構造部ＬTを伝搬する弾性波の速
度分散曲線を示す特性図。
度分散曲線を示す特性図。
１，２ ガラス板 Ｔ，Ｒ すだれ状電極 ＩT，ＩR すだれ状電極 ＧT，ＧR 接地電極 ＰT，ＰR 圧電磁器板 ＳT，ＳR 位相器 Ｌ1，Ｌ2 コイル
Claims (6)
- 【請求項１】 少なくとも１組のすだれ状電極ＩTを備
えた圧電板ＰTと、少なくとも１組のすだれ状電極ＩRを
備えた圧電板ＰRとを非圧電板の一方の板面に設けて成
る超音波タッチパネルであって、 前記すだれ状電極ＩTは前記圧電板ＰTの一方の板面に設
けられ、前記すだれ状電極ＩRは前記圧電板ＰRの一方の
板面に設けられており、 前記圧電板ＰTは前記圧電板ＰTの前記一方の板面または
もう一方の板面を介して前記非圧電板に固着され、前記
圧電板ＰRは前記圧電板ＰRの前記一方の板面またはもう
一方の板面を介して前記非圧電板に固着されていて、 前記すだれ状電極ＩTは、前記すだれ状電極ＩTの電極周
期長ｐにほぼ対応する周波数の電気信号を入力されるこ
とにより、前記圧電板ＰTと前記非圧電板とから成る２
層構造部ＬTに前記すだれ状電極ＩTの前記電極周期長ｐ
とほぼ等しい波長を有する弾性波を励振し、該弾性波を
前記非圧電板中に伝搬させ、 前記２層構造部ＬTに励振される前記弾性波はＳ0モード
および１次以上の高次モードの波で、 前記２層構造部ＬTに励振される前記弾性波の位相速度
は、前記弾性波の周波数ｆと前記圧電板の厚さｄとの積
ｆｄが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速度Ｖfd=0
とほぼ等しく、 前記すだれ状電極ＩRは、前記非圧電板中に伝搬した前
記弾性波を前記圧電板ＰRと前記非圧電板とから成る２
層構造部ＬRに伝搬させ、前記２層構造部ＬRに伝搬され
た弾性波を前記すだれ状電極ＩRの電極周期長ｐにほぼ
対応する周波数の電気信号に変換して出力し、 前記２層構造部ＬRに伝搬した前記弾性波の波長は前記
すだれ状電極ＩRの前記電極周期長ｐとほぼ等しく、 前記２層構造部ＬRに伝搬した前記弾性波の位相速度
は、前記弾性波の周波数ｆと前記圧電板の厚さｄとの積
ｆｄが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速度Ｖfd=0
とほぼ等しく、 前記各圧電板の厚さｄは前記各電極周期長ｐとほぼ等し
いかまたはそれ以下であり、 前記非圧電板の厚さは前記各圧電板の厚さｄとほぼ等し
いかまたはそれ以下であり、 前記非圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度は、前記
各圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度の近傍にあ
り、 前記非圧電板の前記一方の板面またはもう一方の板面に
人指または物体が所定の値を越える圧力で接触したこと
を、前記すだれ状電極ＩRで出力される前記電気信号の
大きさから検出する超音波タッチパネル。 - 【請求項２】 １組のすだれ状電極Ｔおよび接地電極Ｇ
Tを備えた圧電板ＰTと、１組のすだれ状電極Ｒおよび接
地電極ＧRを備えた圧電板ＰRと、非圧電板と、移相器Ｓ
Tと、移相器ＳRとを備えて成る超音波タッチパネルであ
って、 前記すだれ状電極Ｔは前記圧電板ＰTの一方の板面に設
けられ、前記接地電極ＧTは前記圧電板ＰTのもう一方の
板面に設けられており、 前記圧電板ＰTは前記接地電極ＧTを介して前記非圧電板
の一方の板面に固着されていて、 前記すだれ状電極Ｒは前記圧電板ＰRの一方の板面に設
けられ、前記接地電極ＧRは前記圧電板ＰRのもう一方の
板面に設けられており、 前記圧電板ＰRは前記接地電極ＧRを介して前記非圧電板
の前記一方の板面に固着されていて、 前記すだれ状電極Ｔは、電極Ｔ1およびＴ2から成り、 前記電極Ｔ1の電極指と前記電極Ｔ2の電極指との間の距
離には２種類あり、 前記電極Ｔ1およびＴ2の入力端は前記移相器ＳTに並列
に接続され、 前記移相器ＳTは少なくともコイルＬ1を含み、 前記すだれ状電極Ｔおよび前記接地電極ＧTは、前記電
極Ｔ1と前記接地電極ＧTとの間および前記電極Ｔ2と前
記接地電極ＧTとの間に位相差２πｙを有する電気信号
ＥT1およびＥT2を前記移相器ＳTを介して入力されるこ
とにより、前記圧電板ＰTと前記非圧電板とから成る２
層構造部ＬTに弾性波を励振し、該弾性波を前記非圧電
板中に伝搬させ、 前記電気信号ＥT1およびＥT2の周波数は前記すだれ状電
極Ｔの電極周期長ｐにほぼ対応しており、 前記２層構造部ＬTに励振される前記弾性波はＳ0モード
および１次以上の高次モードの波で、 前記２層構造部ＬTに励振される前記弾性波の波長は前
記すだれ状電極Ｔの前記電極周期長ｐとほぼ等しく、 前記２層構造部ＬTに励振される前記弾性波の位相速度
は、前記弾性波の周波数ｆと前記圧電板の厚さｄとの積
ｆｄが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速度Ｖfd=0
とほぼ等しく、 前記すだれ状電極Ｒは、電極Ｒ1およびＲ2から成り、 前記電極Ｒ1の電極指と前記電極Ｒ2の電極指との間の距
離には２種類あり、 前記電極Ｒ1およびＲ2の出力端は前記移相器ＳRに並列
に接続され、 前記移相器ＳRは少なくともコイルＬ2を含み、 前記すだれ状電極Ｒおよび前記接地電極ＧRは、前記非
圧電板中に伝搬されている弾性波を前記圧電板ＰRと前
記非圧電板とから成る２層構造部ＬRに伝搬させ、該２
層構造部ＬRに伝搬した弾性波を位相差２πｙを有する
電気信号ＥR1およびＥR2として前記電極Ｒ1と前記接地
電極ＧRとの間および前記電極Ｒ2と前記接地電極ＧRと
の間から出力し、 前記移相器ＳRは前記電気信号ＥR1およびＥR2を同じ位
相の電気信号ＥRに合成して出力し、 前記電気信号ＥR1およびＥR2の周波数は前記すだれ状電
極Ｒの電極周期長ｐにほぼ対応しており、 前記２層構造部ＬRに伝搬した前記弾性波の波長は前記
すだれ状電極ＩRの前記電極周期長ｐとほぼ等しく、 前記２層構造部ＬRに伝搬した前記弾性波の位相速度
は、前記弾性波の周波数ｆと前記圧電板の厚さｄとの積
ｆｄが零の場合のＳ0モードの弾性波の位相速度Ｖfd=0
とほぼ等しく、 前記各圧電板の厚さｄは前記各電極周期長ｐとほぼ等し
いかまたはそれ以下であり、 前記非圧電板の厚さは前記各圧電板の厚さｄとほぼ等し
いかまたはそれ以下であり、 前記非圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度は、前記
各圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度の近傍にあ
り、 前記非圧電板の前記一方の板面またはもう一方の板面に
人指または物体が所定の値を越える圧力で接触したこと
を、前記移相器ＳRで出力される前記電気信号ＥRの大き
さから検出する超音波タッチパネル。 - 【請求項３】 前記電極Ｔ1の電極指と前記電極Ｔ2の電
極指との間の距離のうち短い方の距離ｘｐにおいて、ｘ
＜１／２で、同時に、前記電気信号ＥT1とＥT2との間の
前記位相差２πｙにおいて、ｘ＋ｙ＝±１／２が成り立
ち、 前記電極Ｒ1の電極指と前記電極Ｒ2の電極指との間の距
離のうち短い方の距離ｘｐにおいて、ｘ＜１／２で、同
時に、前記電気信号ＥR1とＥR2との間の前記位相差２π
ｙにおいて、ｘ＋ｙ＝±１／２が成り立つ請求項２に記
載の超音波タッチパネル。 - 【請求項４】 前記各圧電板が圧電セラミックで成り、
該圧電セラミックの分極軸の方向は該圧電セラミックの
厚さ方向と平行である請求項１，２または３に記載の超
音波タッチパネル。 - 【請求項５】 前記各圧電板がＰＶＤＦその他の圧電性
高分子化合物で成る請求項１，２または３に記載の超音
波タッチパネル。 - 【請求項６】 前記非圧電板がガラスで成る請求項１，
２，３，４または５に記載の超音波タッチパネル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22936396A JPH1055240A (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 超音波タッチパネル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22936396A JPH1055240A (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 超音波タッチパネル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1055240A true JPH1055240A (ja) | 1998-02-24 |
Family
ID=16891001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22936396A Pending JPH1055240A (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 超音波タッチパネル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1055240A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7176903B2 (en) | 2003-10-07 | 2007-02-13 | Fujitsu Limited | Piezoelectric element and touch screen utilizing the same |
| US7184029B2 (en) | 2002-11-19 | 2007-02-27 | Fujitsu Limited | Touch panel device |
| US7230612B2 (en) | 2002-06-24 | 2007-06-12 | Fujitsu Limited | Touch panel device |
| KR100802882B1 (ko) * | 2005-11-18 | 2008-02-13 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | 압전 소자, 그 제조 방법 및 터치 패널 장치 |
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1996
- 1996-08-12 JP JP22936396A patent/JPH1055240A/ja active Pending
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