KR100680685B1

KR100680685B1 - 터치 패널 장치

Info

Publication number: KR100680685B1
Application number: KR1020040095578A
Authority: KR
Inventors: 가쯔끼다까시; 사노사또시; 다까하시유우지; 나까자와후미히꼬
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-08-20
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2007-02-09
Also published as: TWI257063B; JP2006059168A; KR20060017454A; CN1737826A; TW200608273A; US7502015B2; JP4401259B2; CN100347646C; US20060038798A1

Abstract

본 발명의 과제는 종단부 저항을 이용하지 않는 경우라도 종단부에서의 반사파의 영향을 억제하여, 표면 탄성파의 여진 강도의 변동을 저감시키는 것이다.

여진용 변환기는 2개의 전극(22, 23) 중 적어도 1개의 전극이 복수의 빗살형 전극 핑거(24)와 복수의 빗살형 전극 핑거(24)의 각각의 일단부측에 접속되는 직선형의 버스 전극(25)을 갖는 빗살형 전극(23)이며, 변환기를 버스 전극(25)의 길이 방향에 있어서 2등분한 경우의 2개의 영역 중 한 쪽 영역에 2개의 전극(22, 23) 중 1개의 전극에 대한 적어도 1개의 접속 부분(SB)이 설치되고, 다른 쪽 영역에 2개의 전극(22, 23) 중 다른 1개의 전극에 대한 적어도 1개의 접속 부분(SB)이 설치된다.

버스 전극, 전극 핑거, 빗살형 전극, 변환기, 접속 부분

Description

터치 패널 장치 {TOUCH PANEL DEVICE}

도1은 본 발명의 제1 실시 형태의 터치 패널 장치의 정면도.

도2는 터치 패널 장치의 일부를 확대하여 도시한 도면.

도3은 변환기의 부분을 확대하여 도시한 단면도.

도4는 접속 부분의 위치를 설명한 도면.

도5는 변환기의 전압 분포의 예를 나타낸 그래프.

도6은 변환기의 등가 회로를 도시한 도면.

도7은 여진 신호와 수신 신호의 파형의 예를 나타낸 그래프.

도8은 본 발명의 제2 실시 형태의 터치 패널 장치의 정면도.

도9는 접속 부분과 배선 전극의 접속의 변형예를 도시한 도면.

도10은 본 발명의 제3 실시 형태의 터치 패널 장치의 정면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 1B, 1C : 터치 패널 장치

11 : 유리 기판(기판)

20 : 변환기

21, 21C : 압전 박막(압전체)

22, 22C : 평판 전극(전극)

23, 23C : 빗살형 전극(전극)

24, 24C : 빗살형 전극 핑거

25, 25C : 버스 전극

30, 31 : 배선 전극

TE : 터치 영역

SB : 접속 부분

EA, EB : 영역

본 발명은 물체의 접촉에 의한 표면 탄성파의 감쇠 위치를 검지하여 물체의 접촉 위치를 검출하는 터치 패널 장치에 관한 것으로, 예를 들어 퍼스널 컴퓨터나 휴대 정보 단말기 등의 입력 장치로서 사용된다.

퍼스널 컴퓨터나 모바일 컴퓨터 또는 휴대 정보 단말 장치(PDA : Personal Digital Assistant) 등의 입력 장치로서, 표시 장치의 표시면 상에 손가락이나 펜을 접촉시킴으로써 정보의 입력을 행하는 터치 패널 장치가 종종 이용된다.

그와 같은 터치 패널 장치로서, 저항막을 이용한 것과 표면 탄성파(SAW : Surface Acoustic Wave)를 이용한 것이 있다. 저항막 방식인 것은 터치 영역에 복수층의 저항막이 형성되므로, 이에 의해 빛이 착란되어 투과율이 낮다. 표면 탄성파 방식의 터치 패널 장치는 표면 탄성파를 여진하거나 또는 수신하는 변환기를 터 치 영역의 좌우 상하에 배치하여, 터치 영역에 손가락 등이 접촉하였을 때에 그 접촉 위치를 표면 탄성파의 감쇠 위치를 기초로 하여 검출한다. 표면 탄성파 방식의 것은 저항막과 같은 층이 터치 영역에 존재하지 않으므로 투과율이 높고, 표시면의 시인성이 우수하고 흠집에 대해 강하다고 하는 이점이 있다.

표면 탄성파 방식의 터치 패널 장치로서 압전 박막을 빗살형 전극과 평판 전극 사이에 끼워 넣음으로써 1개의 면에 1개의 전극만을 배치하는 전극 구조의 변환기(SPT : Single Phase Transducer)를 이용하고, 또한 く자형의 빗살형 전극을 연속하여 배치하는 쉐브론형 전극 구성으로 한 터치 패널 장치를 본 출원인은 앞서 제안하였다(특허 문헌 1).

그 터치 패널 장치는 직사각형의 투명한 기판의 상부 모서리부 및 하부 모서리부에 여진용 변환기가, 좌측 모서리부 및 우측 모서리부에 수신용 변환기가 각각 합계 4개 배치되어 구성된다. 4개의 변환기로 둘러싸인 부분이 터치 영역이다. 각 변환기는 이상에 서술한 SPT 전극 구조로, 쉐브론형 전극 구성으로 되어 있다.

각각의 변환기는 길이 방향의 일단부에 있어서, 배선 전극과 빗살형 전극 및 평판 전극과의 접속 부분이 근접하여 설치되어 있다. 이 접속 부분에 대해 배선 전극으로부터 공급되는 여진 전압이 인가되어 이에 의해 신호 급전이 행해지고, 또한 접속 부분으로부터 배선 전극으로 수신 신호가 취출되어 이에 의해 신호 취출이 행해진다. 각 배선 전극의 타단부는 기판의 1부위에 결선부로서 인출되어 있고, 결선부에 부착되는 가요성 케이블 등에 의해 신호 처리 회로에 접속된다.

상하에 배치된 변환기에 여진 전압을 인가하여 표면 탄성파를 발생시키고, 발생한 표면 탄성파를 기판에 의해 대각선의 방향에 따라 전파시켜 좌우에 배치된 변환기에서 수신한다. 터치 영역의 1부위에 손가락이나 펜 등을 접촉시키면, 접촉된 부분의 표면 탄성파가 감쇠한다. 따라서, 수신 신호의 레벨이 감쇠한 위치를 기초로 하여 신호 처리를 행함으로써, 그 접촉 위치를 검출할 수 있다.

[특허 문헌 1]

일본 특허 공개 제2004-171213호

표면 탄성파를 이용한 터치 패널 장치에 있어서는, 표면 탄성파의 여진 강도가 터치 영역 내에서 똑같은 것이 요망된다. 그런데, 변환기에 대해 접속 부분으로부터 여진 전압을 인가한 경우에 접속 부분과는 반대측의 단부에 있어서 신호의 반사가 일어난다. 즉, 여진 전압인 신호파가 전극의 종단부에서 반사되고, 그 반사파가 신호파와 겹쳐진다. 그로 인해, 신호파 및 반사파 각각의 지연에 의해 변환기의 길이 방향으로 강도 분포가 발생된다. 이에 기인하여, 터치 영역 내에 있어서 표면 탄성파의 여진 강도에 상당히 큰 변동이 발생된다.

이 문제를 해결하기 위해서는, 이론적으로는 이상의 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이 종단부에 종단부 저항을 삽입하면 된다. 그러나, 변환기의 제조 프로세스의 복잡화나 비용의 면으로부터 종단부 저항을 추가하는 것은 가능한 한 피하고자 하는 부분이다.

본 발명은 상술한 문제에 비추어 이루어진 것으로, 종단부 저항을 이용하지 않는 경우라도 종단부에서의 반사파의 영향을 억제하여 표면 탄성파의 여진 강도의 변동을 저감시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 터치 패널 장치는 투명한 기판의 중앙부에 터치 영역이 마련되고, 막형의 압전체와 2개의 전극을 갖고 표면 탄성파를 여진하거나 또는 수신하는 변환기가 상기 터치 영역의 주변부에 배치되어 있는 터치 패널 장치이며, 여진용 상기 변환기는 상기 2개의 전극 중 적어도 1개의 전극이 복수의 빗살형 전극 핑거와 상기 복수의 빗살형 전극 핑거의 각각의 일단부측에 접속되는 직선형의 버스 전극을 갖는 빗살형 전극이고, 상기 변환기를 상기 버스 전극의 길이 방향에 있어서 2등분한 경우의 2개의 영역 중 한 쪽 영역에 상기 2개의 전극 중 1개의 전극에 대한 적어도 1개의 접속 부분이 설치되고, 다른 쪽 영역에 상기 2개의 전극 중 다른 1개의 전극에 대한 적어도 1개의 접속 부분이 설치되어 이루어진다.

바람직하게는, 상기 2개의 전극의 각각에 대한 접속 부분이 2개씩 설치되고 상기 2개의 전극의 각각에 대해 그 접속 부분이 상기 한 쪽 영역과 상기 다른 쪽 영역에 설치되어 이루어진다.

또한, 상기 변환기는 상기 압전체의 한 쪽 표면에 형성된 상기 빗살형 전극 및 상기 압전체의 다른 쪽 표면에 있어서 상기 빗살형 전극과 대향하도록 형성된 평판 전극을 갖고, 상기 빗살형 전극 및 상기 평판 전극의 각각 외측에 있어서 상기 빗살형 전극 또는 상기 평판 전극에 평행한 배선 전극이 각각 설치되고, 각각의 상기 배선 전극이 상기 2개의 접속 부분에 있어서 상기 버스 전극 또는 상기 평판 전극에 접속되어 이루어진다.

또한, 상기 변환기는 상기 압전체의 한 쪽 표면에 형성된 상기 빗살형 전극 및 상기 압전체의 다른 쪽 표면에 있어서 상기 빗살형 전극과 대향하도록 형성된 평판 전극을 갖고, 상기 버스 전극의 단위 길이당 저항치와 상기 평판 전극의 단위 길이당 저항치가 서로 대략 동등하게 형성된다.

또한, 상기 한 쪽 영역에 설치된 접속 부분 및 상기 다른 쪽 영역에 설치된 접속 부분이 상기 변환기의 길이를 대략 3등분하는 위치에 있다.

[제1 실시 형태]

도1은 본 발명의 제1 실시 형태의 터치 패널 장치(1)의 정면도, 도2는 터치 패널 장치(1)의 일부를 확대하여 도시한 도면, 도3은 터치 패널 장치(1)의 변환기(20)의 부분을 확대하여 도시한 단면도, 도4는 접속 부분(SB)의 위치를 설명하는 도면, 도5는 변환기(20)의 전압 분포의 예를 나타낸 그래프, 도6은 변환기(20)의 등가 회로를 도시한 도면, 도7은 여진 신호와 수신 신호의 타이밍의 예를 나타낸 그래프이다.

도1에 있어서, 터치 패널 장치(1)는 직사각형의 투명한 유리 기판(11)의 주변부에 4개의 변환기(20a 내지 20d)가 설치되고, 또한 그 외주에 따라 배선 전극(30a 내지 30d, 31a 내지 31d)이 설치됨으로써 구성되어 있다. 터치 패널 장치(1)의 중앙부, 즉 변환기(20a 내지 20d)로 둘러싸인 직사각형의 부분은 터치 영역(TE)으로 되어 있다.

상변부 및 하변부에 설치된 2개의 변환기(20a, 20b)는 여진용이고, 좌변부 및 우변부에 설치된 2개의 변환기(20c, 20d)는 수신용이다. 여진용 변환기(20a, 20b)에 여진 전압(여진 신호, 도7 참조)을 인가하여 표면 탄성파를 발생시키고, 발생된 표면 탄성파를 유리 기판(11)에 의해 대각선의 방향에 따라 전파시켜 수신용 변환기(20c, 20d)에서 수신한다.

구체적으로는, 상변부의 변환기(20a)로부터의 표면 탄성파는 우측 하부 경사 방향(채널 1) 및 좌측 하부 경사 방향(채널 2)으로 전파되어 우변부 및 좌변부의 변환기(20c, 20d)에서 각각 수신되고, 하변부의 변환기(20b)로부터의 표면 탄성파는 우측 상부 경사 방향(채널 3) 및 좌측 상부 경사 방향(채널 4)으로 전파되어 우변부 및 좌변부의 변환기(20c, 20d)에서 각각 수신된다. 또한, 여진용의 2개의 변환기(20a, 20b)로의 여진 전압의 인가는 서로 시간을 옮겨 번갈아 행해진다.

표면 탄성파의 전파에 필요로 하는 시간은 그 거리에 비례하므로, 표면 탄성파가 수신용 변환기(20c, 20d)에 도달하는 데, 송신용 변환기(20a, 20b)로부터 각각 먼 쪽의 단부로 갈수록 지연된다. 따라서, 수신용 변환기(20c, 20d)에서의 수신 신호는 표면 탄성파가 최초에 도달하였을 때부터 마지막으로 도달할 때까지의 동안에 있어서 약간 감쇠하면서 지속된다(도7 참조). 터치 영역(TE)의 1부위에 손가락이나 펜 등을 접촉시키면, 접촉된 부분의 표면 탄성파가 감쇠한다. 수신 신호의 레벨이 감쇠한 위치를 기초로 하여 접촉 위치를 검출한다.

또한, 도7에 있어서는 여진 신호 및 수신 신호의 타이밍만을 나타내고 있고, 실제의 신호의 파형은 나타나 있지 않다. 즉, 실제의 여진 신호는 주파수가 20 ㎒ 정도의 방형파가 10 내지 20개 정도 연속하는 버스트파이다. 이 버스트파에 의한 표면 탄성파가 레일리파로서 전달된다. 따라서, 수신 신호도 이 버스트파에 의한 표면 탄성파를 위치에 따라서 지연시켜 수신함으로써 얻어지는 파형이 된다. 또한, 이 버스트파는 여진용의 2개의 변환기(20a, 20b)에 번갈아 인가되도록 적당한 주기로 발생된다.

변환기(20a 내지 20d)는 모두 동일한 구조이다. 따라서, 변환기의 구조에 대해서는, 1개의 변환기(20a)에 대해서만 설명한다. 본 명세서 및 도면에 있어서, 모든 변환기(20a 내지 20d) 또는 그 일부를「변환기(20)」라 기재하는 경우가 있다.

또한, 도1에 있어서는 터치 영역(TE)에 대해 변환기(20) 및 배선 전극이 확대되어 그려져 있다. 실제의 치수는, 예를 들어 유리 기판(11)의 1변의 길이가 수 cm 내지 수십 cm, 두께가 10분의 수 ㎜ 내지 수십 ㎜, 각 변환기(20)의 폭이 수 ㎜ 정도이다. 즉, 유리 기판(11)의 표면은 그 주연부의 약간의 부분을 제외하고 대부분이 터치 영역(TE)이다. 또한, 도3에 있어서는 횡방향보다도 종방향이 크게 확대되어 있다.

도2 및 도3에 잘 도시된 바와 같이, 변환기(20a)는 압전 박막(21)을 평판 전극(22)과 빗살형 전극(23) 사이에 끼워 넣은 구조(SPT 구조)로 되어 있다. 빗살형 전극(23)은 평면으로부터 보아 く자형의 복수의 빗살형 전극 핑거(24, 24, 24 …)와, 복수의 빗살형 전극 핑거(24)의 각각의 일단부측에 접속되는 직선형의 버스 전극(25)으로 이루어진다. 또한, 평판 전극(22)은 빗살형 전극(23)의 빗살형 전극 핑거(24)와 압전 박막(21)을 거쳐서 대향한다.

압전 박막(21)은 산화아연(ZnO)으로 이루어지고, 두께가 예를 들어 2 ㎛ 정 도, 폭이 예를 들어 2 ㎜강 정도이다. 평판 전극(22)은, 예를 들어 알루미늄으로 이루어지고, 두께가 예를 들어 0.4 ㎛ 정도, 폭이 예를 들어 2 ㎜ 정도이다. 빗살형 전극(23)은, 예를 들어 나노 은 페이스트(미세 입경의 은 페이스트)를 인쇄하여 소성함으로써 형성된다. 빗살형 전극 핑거(24)는, 두께가 예를 들어 1 내지 1.5 ㎛, 폭이 예를 들어 60 ㎛ 정도, 간격이 예를 들어 90 ㎛ 정도, 따라서 피치가 예를 들어 150 ㎛ 정도이다. 버스 전극(25)은, 두께가 예를 들어 2.5 ㎛ 정도, 폭이 예를 들어 150 ㎛ 정도이다.

또한 압전 박막(21), 평판 전극(22) 및 빗살형 전극(23)의 치수는, 이상에 서술한 이외의 값으로 해도 좋다. 예를 들어, 압전 박막(21)의 폭은 예를 들어 1 내지 3 ㎜ 정도의 범위로부터, 평판 전극(22)의 두께는 예를 들어 0.3 내지 0.4 ㎛ 정도의 범위로부터, 폭은 예를 들어 1 내지 2 ㎜ 정도의 범위로부터, 빗살형 전극 핑거(24)의 두께는 예를 들어 1 내지 2 ㎛ 정도의 범위로부터, 폭은 예를 들어 50 내지 75 ㎛ 정도의 범위로부터, 간격은 예를 들어 75 내지 100 ㎛ 정도의 범위로부터, 버스 전극(25)의 두께는 예를 들어 2 내지 3 ㎛ 정도의 범위로부터, 폭은 예를 들어 100 내지 250 ㎛ 정도의 범위로부터 각각 선택해도 좋다.

각 변환기(20a 내지 20d)의 빗살형 전극(23) 및 평판 전극(22)은, 각각 접속 부분(SB)에 있어서 배선 전극(30a 내지 30d, 31a 내지 31d)과 접속되어 있다. 각 배선 전극(30a 내지 30d, 31a 내지 31d)은 변환기(20)의 외측의 주위에 따라 유리 기판(11) 상에 배치되고, 유리 기판(11)의 도1에 있어서의 우측 하방의 1부위에 결선부(KS)로서 배치되어 있다. 결선부(KS)에는 도시하지 않은 가요성 케이블 등이 부착되어 신호 처리 회로와 접속된다. 또한, 배선 전극(30a 내지 30d 또는 31a 내지 31d) 전부 또는 그 일부를 각각「배선 전극(30)」「배선 전극(31)」이라 기재하는 경우가 있다.

도3에 있어서, 배선 전극(30, 31)은 각각 유리 기판(11)의 표면에 나노 은 페이스트의 인쇄에 의해 형성된 전극 베이스부(301, 311)와, 전극 베이스부(311) 상에 하이브리드 나노 은 페이스트(큰 입경 미세 입경 혼합 은 페이스트)의 인쇄에 의해 형성된 전극 본체(302, 312)로 이루어진다. 버스 전극(25) 및 평판 전극(22)은 각각의 접속 부분(SB)으로부터 전극 베이스부(301, 311)에 이어져 있다.

전극 베이스부(301, 311)는, 두께가 예를 들어 2 내지 3 ㎛ 정도, 폭이 예를 들어 200 ㎛ 정도이다. 전극 본체(302, 312)는, 두께가 예를 들어 20 ㎛ 정도, 폭이 예를 들어 200 ㎛ 정도이다. 배선 전극(30)과 배선 전극(31)의 간격은 200 ㎛ 정도, 배선 전극(31)과 버스 전극(25)[압전 박막(21)]의 간격은 150 ㎛ 정도이다.

또한, 전극 베이스부(301, 311)의 치수나 간격은 이상에 서술한 이외의 값으로 해도 좋다. 예를 들어, 전극 베이스부(301, 311) 및 전극 본체(302, 312)의 폭은 100 내지 250 ㎛ 정도의 범위로부터, 배선 전극(30)과 배선 전극(31)의 간격은 수십 내지 250 ㎛ 정도의 범위로부터, 배선 전극(31)과 버스 전극(25)[압전 박막(21)]의 간격은 수십 내지 150 ㎛ 정도의 범위로부터 각각 선택해도 좋다.

그런데, 나노 은 페이스트에는 직경이 수 nm 정도인 미세 입경의 은 입자가 이용되고 있다. 하이브리드 나노 은 페이스트에는, 직경이 수 nm 정도인 미세 입경의 은 입자와 직경이 1 내지 2 ㎛ 정도인 큰 입경의 은 입자가 혼합되어 있다. 나노 은 페이스트를 이용한 경우에는, 종래 이용되고 있는 보통의 은 페이스트(직경이 1 내지 2 ㎛ 정도인 큰 입경의 은 입자가 이용되고 있음)를 이용한 경우에 비해 저항율을 10분의 1 정도로 저감시킬 수 있고, 또한 막 두께가 1 ㎛ 정도인 얇은 것으로도 형성할 수 있다. 하이브리드 나노 은 페이스트를 이용한 경우에는, 종래의 보통의 은 페이스트를 이용한 경우와 비교하여 저항율을 동일하게 10분의 1 정도로 저감시킬 수 있다. 이들 나노 은 페이스트 및 하이브리드 나노 은 페이스트 모두 다중 인쇄가 가능하므로 후막화하는 것이 가능하다. 그 경우에, 하이브리드 나노 은 페이스트이면, 적은 인쇄 횟수로 쉽게 후막화하는 것이 가능하다. 예를 들어, 이상에 서술한 20 ㎛ 정도의 두께이면 하이브리드 나노 은 페이스트를 1회 인쇄함으로써 형성하는 것이 가능하다. 또한, 나노 은 페이스트 및 하이브리드 나노 은 페이스트는 모두 시판되고 있고 그 자체는 공지이다.

두꺼운 막의 전극 본체(302, 312)가 존재함으로써, 배선 전극(30, 31)의 전체의 저항치가 작아진다. 전극 베이스부(301, 311)가 존재함으로써 인쇄시에 유리 기판(11)에 스며들어 확대되어 버리는 일이 없어, 전극 본체(302, 312)와의 전기적 및 기계적인 결합도 양호하다. 이들의 결과, 적은 단면적으로 충분히 낮은 저항치의 배선 전극(30, 31)을 형성할 수 있다.

그런데, 본 실시 형태에 있어서 배선 전극(30, 31)과 빗살형 전극(23) 및 평판 전극(22)과의 접속 부분(SB)은, 다음에 설명하는 위치에 설치되어 있다. 즉, 도4에 잘 도시된 바와 같이 변환기(20)를 버스 전극(25)의 길이 방향(M1)에 있어서 2등분한 경우의 2개의 영역(EA, EB) 중 한 쪽 영역(EA)에 버스 전극(25)과 배선 전 극(30)의 접속 부분(SB)이 설치되고, 다른 쪽 영역(EB)에 평판 전극(22)과 배선 전극(31)의 접속 부분(SB)이 설치되어 있다.

게다가, 본 실시 형태에 있어서는 이들 2개의 접속 부분(SB)이 변환기(20)의 길이, 즉 2개의 영역(EA, EB)을 합친 영역의 길이를 대략 3등분하는 위치에 있다.

여진용 변환기(20)는 이러한 2개의 접속 부분(SB)으로부터 여진 전압의 급전을 받는다. 즉, 접속 부분(SB)은 급전점이다. 변환기(20)에 급전한 경우의 전압 분포는 다음과 같다.

도5에 있어서, 변환기(20)의 여진 영역의 길이를 약 120 ㎜로 하여 횡축에 취하고, 이상에 서술한 2개의 접속 부분(SB)(급전점 1, 2)으로부터 급전을 행하였을 때의 전압 강도를 종축에 취하였을 때의 전압 분포가 곡선(JR1)으로 나타나 있다. 이에 의하면, 급전점 1, 2에 있어서 전압 강도가 가장 낮고, 급전점 1, 2로부터 멀어짐에 따라서 높아지고 있다. 그러나, 전체적으로 큰 변동은 없고, 여진 영역의 전체에 걸쳐 거의 똑같은 전압 분포로 되어 있다.

또한, 도5에는 급전을 종래와 같이 한 쪽 단부(여진 단부 1)로부터 행한 경우의 전압 분포의 예가 곡선(JRj)으로 나타나 있다. 곡선(JR1)과 곡선(JRj)을 비교하면, 곡선(JR1) 쪽이 곡선(JRj)보다도 전압 강도의 변동(진폭의 변화)이 작고, 전압 분포가 똑같이 되어 있는 것을 알 수 있다.

통상, 변환기(20)에 여진 전압을 인가한 경우에, 여진 전압은 급전점으로부터 멀어짐에 따라서 점차 감소한다. 그러나, 종단부에 있어서 반사파가 발생하면, 종단부에 반사파에 의한 신호가 인가된 상태와 등가가 된다. 반사파에 의한 신호 도, 종단부로부터 멀어짐에 따라서 점차 감소한다. 그들을 합성하면, 도5의 곡선(JRj)으로 나타낸 바와 같아진다.

그런데, 도6에 도시한 바와 같이 변환기(20)의 등가 회로는 분포 상수 회로로 나타낼 수 있다. 도5에 나타낸 전압 분포는, 이 등가 회로를 이용하여 시뮬레이션한 결과를 기초로 한 것이다. 등가 회로에는, 도1에 도시되어 있지 않은 매칭 회로 부분 및 배선 전극(30, 31)에 의한 배치 부분도 포함되어 있다. 변환기(20)의 부분은 복수의 단위 유닛의 결합에 의해 구성된다. 각 단위 유닛은 여진 영역을, 예를 들어 2000등분하여 얻어지는 것이다.

각 단위 유닛은 평판 전극(22) 및 버스 전극(25)의 저항(R1), 빗살형 전극(23) 및 평판 전극(22)의 인덕턴스(L1), 빗살형 전극(23)과 평판 전극(22) 사이의 캐패시턴스(C2) 및 빗살형 전극 핑거(24)의 저항(R2)에 의해 표시된다. 이들 정수는 예를 들어 R1 ＝ 7.5 mΩ, L1 ＝ 71.4 pH, C2 ＝ 0.96 pF, R2 ＝ 72 kΩ이다.

이상에 서술한 바와 같이, 제1 실시 형태의 터치 패널 장치(1)에 의하면 변환기(20)로의 급전점을 여진 영역의 단부가 아닌 여진 영역의 도중으로 하고, 게다가 평판 전극(22)과 버스 전극(25)에서 그 접속 부분(SB)의 위치를 서로 다르게 하고, 단부로부터의 거리를 다르게 함으로써 종단부에 있어서의 반사의 효과를 저감시킬 수 있다. 이에 의해, 여진 영역에 있어서 여진 전압이 크게 변동되는 일이 없어, 여진 영역의 전체에 걸쳐 거의 똑같은 전압 분포를 얻을 수 있다. 그 결과, 종단부 저항을 이용하는 일 없이 종단부에서의 반사파의 영향을 억제하여, 표면 탄성파의 여진 강도의 변동을 저감시킬 수 있다.

또한, 수신용 변환기(20)에 있어서도 종단부 저항을 이용하는 일 없이, 종단부에서의 반사파의 영향을 억제하여 수신 영역에 있어서의 수신 신호의 변동을 억제할 수 있다.

표면 탄성파의 여진 강도의 변동을 저감시키고, 또한 수신 영역에 있어서의 수신 신호의 변동을 억제함으로써, 수신 신호로부터 그 레벨이 감쇠된 위치를 기초로 하여 접촉 위치를 검출할 때에 그 검출 정밀도가 향상된다. 즉, 수신 영역에 있어서의 수신 신호의 변동이 적어짐으로써, 그 동안에 발생되는 레벨 변화의 검출이 용이해진다. 또한, 수신 신호를 A/D 변환하는 데 있어서 동일한 비트수의 A/D 변환기를 이용한 경우에 변환 정밀도가 향상된다. 그 결과, 손가락이나 펜이 터치 영역(TE)에 접촉된 것을 고정밀도로 검출할 수 있다.

[제2 실시 형태]

이상에 서술한 제1 실시 형태에서는, 변환기(20)의 평판 전극(22) 및 빗살형 전극(23)으로의 급전점은 각각 1부위였다. 다음에, 평판 전극(22) 및 빗살형 전극(23)에 대해 각각 2부위로부터 급전을 행하는 경우에 대해 설명한다.

도8은 본 발명의 제2 실시 형태의 터치 패널 장치(1B)의 정면도, 도9는 접속 부분(SB)과 배선 전극(30, 31)의 접속의 변형예를 도시한 도면이다. 도8에 있어서, 기본적인 구성은 도1에 도시한 제1 실시 형태의 터치 패널 장치(1)와 동일하므로, 그들의 차이점에 대해서만 설명한다.

도8에 도시한 터치 패널 장치(1B)에서는, 각 변환기(20)에 대해 빗살형 전극(23) 및 평판 전극(22)과 배선 전극(30, 31)의 접속 부분(SB)이 각각 2부위 설치되 어 있다. 그들 접속 부분(SB)은 다음에 설명하는 위치에 설치되어 있다. 즉, 도4에 도시한 2개의 영역(EA, EB) 중 한 쪽 영역(EA)에 버스 전극(25)과 배선 전극(30)과의 1개의 접속 부분(SB) 및 평판 전극(22)과 배선 전극(31)과의 접속 부분(SB)이 설치되고, 다른 쪽 영역(EB)에 평판 전극(22)과 배선 전극(31)과의 다른 1개의 접속 부분(SB) 및 버스 전극(25)과 배선 전극(30)과의 다른 1개의 접속 부분(SB)이 설치되어 있다. 게다가, 그들 접속 부분(SB)은 변환기(20)이 길이를 대략 3등분하는 위치에 설치되어 있다.

제2 실시 형태의 급전 방법에 의한 경우에는, 변환기(20)의 전압 분포의 변동이 보다 적어지도록 개선되고, 여진 영역의 전체에 걸쳐 보다 똑같은 전압 분포가 된다.

제2 실시 형태에서는 평판 전극(22) 및 빗살형 전극(23)에 대한 각각의 접속 부분(SB)을 서로 근접 위치에 설치하였지만, 서로 어긋나도록 예를 들어 합계 4개의 접속 부분(SB)에 의해 여진 영역을 5등분하는 위치에 접속 부분(SB)을 설치해도 좋다. 평판 전극(22) 및 빗살형 전극(23)에 대한 접속 부분(SB)을 각각 3부위 이상 설치해도 좋다.

또한, 버스 전극(25)과 배선 전극(30) 사이의 2개의 접속 부분(SB) 및 평판 전극(22)과 배선 전극(31)의 2개의 접속 부분(SB)의 각각에 대해, 2개의 접속 부분(SB)에 대한 전기적인 밸런스가 얻어지도록 도9에 도시한 바와 같이 2개의 접속 부분(SB)을 서로 접속 전극(33)에 의해 접속하고, 접속 전극(33)의 중앙부에 대해 배선 전극(30 또는 31)을 접속해도 좋다.

[제3 실시 형태]

이상에 서술한 제1 실시 형태에서는, 변환기(20)의 평판 전극(22)과 버스 전극(25)에 대해 사용하는 재료나 단면적 등이 서로 다르므로 각각의 단위 길이당 저항치가 서로 다르다. 제3 실시 형태에서는, 사용하는 재료나 단면적 등을 조정함으로써 각각의 단위 길이당 저항치를 동등하게 한다.

도10은 본 발명의 제3 실시 형태의 터치 패널 장치(1C)의 정면도이다. 도10에 있어서, 기본적인 구성은 도1에 도시한 제1 실시 형태의 터치 패널 장치(1)와 동일하므로, 그들의 차이점에 대해서만 설명한다.

도10에 있어서, 변환기(20)의 평판 전극(22C) 및 버스 전극(25C)은 모두 동일한 알루미늄으로 이루어진다. 즉, 재료의 저항율은 서로 동일하다. 평판 전극(22C)은 두께가 0.4 ㎛ 정도, 폭이 1 ㎜ 정도이다. 버스 전극(25C)은 두께가 0.8 ㎛ 정도, 폭이 0.5 ㎜ 정도이다. 즉, 평판 전극(22C) 및 버스 전극(25C)은 단면적이 서로 동일하다. 따라서, 평판 전극(22C)과 버스 전극(25C)은 단위 길이당의 저항치가 동일하다.

이와 같이, 사용하는 재료 및 단면적을 잘 선정함으로써 단위 길이당의 저항치를 동일하게 할 수 있다. 이에 의해, 변환기의 여진 영역에 있어서의 전압 분포의 변동을 보다 적게 하여, 여진 영역의 전체에 걸쳐 보다 똑같은 전압 분포를 얻는 것이 가능해진다.

또한, 평판 전극(22C)과 버스 전극(25C)에서 사용하는 재료가 다른 경우에는, 각각의 재료의 저항율에 따라서 막 두께 및 전극 폭을 선정하면 좋다. 제3 실 시 형태의 내용은, 제1 또는 제2 실시 형태 중 어느 하나에 대해서도 적용할 수 있다.

이상에 서술한 각 실시 형태에서는, 평판 전극(22, 22C)이 압전 박막(21, 21C)의 하측에, 빗살형 전극(23, 23C)이 압전 박막(21, 21C)의 상측에 각각 설치되어 있지만, 이들의 위치 관계가 반대라도 좋다. 각 변환기(20a 내지 20d)에 있어서의 접속 부분(SB)으로부터 결선부(KS)까지의 전기적인 길이에 대해서는 특별히 고려되어 있지 않지만, 그들이 서로 같아지도록 배선 전극(30a 내지 30d, 31a 내지 31d) 및 결선부(KS)를 잘 배치하면 더욱 좋다.

또한, 이상에 서술한 각 실시 형태에서는 압전 박막(21)을 평판 전극(22)과 빗살형 전극(23) 사이에 끼워 넣은 구조의 소위 SPT 구조의 변환기(20)를 예로 들어 설명하였지만, 다른 구조, 예를 들어 대향 전극 구조의 변환기에 대해서도 적용할 수 있다. 대향 전극 구조에 대해서는, 이상에 서술한 특허 문헌 1의 도23에 도시되어 있으므로 이를 참조할 수 있다. 이 경우에, 유리 기판(11)과 압전 박막(21) 사이 또는 압전 박막(21) 상 중 어느 하나에 대향 전극 구조를 형성해도 좋다. 압전 박막(21)을 산화아연이 아닌 질화 알루미늄 및 그 밖의 물질을 이용하여 형성해도 좋다. 압전 박막(21) 대신에, 얇은 판형의 세라믹스 소자를 이용해도 좋다.

이상에 서술한 각 실시 형태에 있어서, 변환기(20) 및 터치 패널 장치(1, 1B, 1C)의 전체 또는 각부의 구조, 형상, 치수, 개수, 재질, 형성 방법 등은 본 발명의 취지에 따라 적절하게 변경할 수 있다.

본 발명은 퍼스널 컴퓨터, 모바일 컴퓨터 또는 휴대 정보 단말 장치 등의 입력 장치로서 이용된다.

본 발명에 따르면, 종단부 저항을 이용하지 않는 경우라도 종단부에서의 반사파의 영향을 억제하여 표면 탄성파의 여진 강도의 변동을 저감시킬 수 있다.

Claims

투명한 기판의 중앙부에 터치 영역이 마련되고, 막형의 압전체와 2개의 전극을 갖고 표면 탄성파를 여진하거나 또는 수신하는 변환기가 상기 터치 영역의 주변부에 배치되어 있는 터치 패널 장치이며,

여진용의 상기 변환기는 상기 2개의 전극 중 적어도 1개의 전극이 복수의 빗살형 전극 핑거와 상기 복수의 빗살형 전극 핑거의 각각의 일단부측에 접속되는 직선형의 버스 전극을 갖는 빗살형 전극이고,

상기 변환기를 상기 버스 전극의 길이 방향에 있어서 2등분한 경우의 2개의 영역 중 한 쪽 영역에 상기 2개의 전극 중 1개의 전극에 대한 적어도 1개의 접속 부분이 설치되고, 다른 쪽 영역에 상기 2개의 전극 중 다른 1개의 전극에 대한 적어도 1개의 접속 부분이 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치 패널 장치.
제1항에 있어서, 상기 2개의 전극의 각각에 대한 접속 부분이 2개씩 설치되고, 상기 2개의 전극의 각각에 대해 그 접속 부분이 상기 한 쪽 영역과 상기 다른 쪽 영역에 설치되어 이루어지는 터치 패널 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변환기는 상기 압전체의 한 쪽 표면에 형성된 상기 빗살형 전극 및 상기 압전체의 다른 쪽 표면에 있어서 상기 빗살형 전극과 대향하도록 형성된 평판 전극을 갖고,

상기 빗살형 전극 및 상기 평판 전극의 각각 외측에 있어서 상기 빗살형 전극 또는 상기 평판 전극에 평행한 배선 전극이 각각 설치되고,

각각의 상기 배선 전극이 상기 2개의 접속 부분에 있어서 상기 버스 전극 또는 상기 평판 전극에 접속되어 이루어지는 터치 패널 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변환기는 상기 압전체의 한 쪽 표면에 형성된 상기 빗살형 전극 및 상기 압전체의 다른 쪽 표면에 있어서 상기 빗살형 전극과 대향하도록 형성된 평판 전극을 갖고,

상기 버스 전극의 단위 길이당 저항치와 상기 평판 전극의 단위 길이당 저항치가 서로 거의 동등하게 형성되어 있는 터치 패널 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 한 쪽 영역에 설치된 접속 부분 및 상기 다른 쪽 영역에 설치된 접속 부분이 상기 변환기의 길이를 대략 3등분하는 위치에 있는 터치 패널 장치.