KR20020063097A

KR20020063097A - 터치 패널 장치

Info

Publication number: KR20020063097A
Application number: KR1020010040848A
Authority: KR
Inventors: 사노사또시; 나까자와후미히꼬; 마쯔다다까시; 사또요시오; 가쯔끼다까시; 다까하시유지
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2001-01-26
Filing date: 2001-07-09
Publication date: 2002-08-01
Also published as: KR100764964B1; US20020101408A1; KR100744866B1; US6756973B2; JP2002222041A; KR20050097890A; EP1227431A2; DE60109265D1; JP4562294B2; EP1227431A3; DE60109265T2; EP1227431B1

Abstract

접촉한 물체의 위치 검출 정밀도(검출 위치의 분해능)를 높게 할 수 있는 터치 패널 장치를 제공한다.

비압전 기판(1)의 상변측 및 하변측의 IDT(6, 6: 여진 소자)로부터 각각 2방향으로 탄성 표면파를 여진시키고, 검출 영역(1a) 상에서 전파된 탄성 표면파를, 좌변측 및 우변측의 IDT(6, 6: 수신 소자)에서 수신하고, 그 수신 결과에 기초하여 비압전 기판(1)에 접촉된 물체의 위치를 검출한다. 각 IDT(6)는 대향하는 두개의 전극 기초부[신호 전극(7) 및 접지 전극(8)]의 대향 방향으로부터 경사진 형태로, 콤형 전극 핑거(5)가 전극 기초부에 배치되어 있다.

Description

터치 패널 장치{TOUCH PANEL DEVICE}

본 발명은 손가락 또는 물체가 접촉한 것을 검출하는 터치 패널 장치에 관한 것으로, 특히, IDT를 이용한 탄성 표면파의 차단을 검지하여 이들 접촉 위치를 검출하는 터치 패널 장치에 관한 것이다.

주로 퍼스널 컴퓨터 등의 컴퓨터 시스템의 보급에 따라, 컴퓨터 시스템에 의해 정보가 표시되는 표시 장치의 표시 화면 상을 손가락 또는 물체에 의해 지시함으로써, 새로운 정보를 입력하거나, 컴퓨터 시스템에 대하여 여러 지시를 제공하는 등의 장치가 이용되고 있다. 퍼스널 컴퓨터 등의 표시 장치의 표시 화면에 표시된 정보에 대하여 터치 방식으로 입력 조작을 행하는 경우에는, 그 표시 화면 상에서의 접촉 위치(지시 위치)를 고정밀도로 검출할 필요가 있다.

손가락 또는 물체의 접촉 위치를 검출하는 터치 패널 장치로서는, 저항막을 이용한 장치와 초음파를 이용한 장치가 잘 알려져 있다. 저항막을 이용한 장치에서는, 저항막에 손가락 또는 물체가 접촉함으로써 생기는 그 저항막의 저항치의 변화를 검지한다. 이것은, 소비 전력이 적어 좋지만, 응답 시간, 검출 성능, 내구성의 점에서 문제가 있다.

이것에 대하여, 초음파를 이용한 장치에서는, 예를 들면 비압전 기판에 탄성 표면파(SAW: Surface Acoustic Wave)를 전파시켜서, 그 비압전 기판에 손가락 또는 물체가 접촉함으로써 생기는 탄성 표면파의 감쇠를 검지하여, 손가락 또는 물체에 의한 접촉 위치를 검출하는 것이다. 그러나, 종래의 초음파 방식의 터치 패널 장치에서는, 탄성 표면파를 발생, 검출하는 트랜스듀서가 세라믹 진동자로 구성되어 있었기 때문에, 다른 방식에 비하여 박형·소형화가 곤란하며, 부품 비용이 비싸고, 부착이 어려운 등의 문제가 있었다.

그래서, 트랜스듀서로서, 포토리소그래피 기술을 이용하여 일괄 형성이 가능한 IDT(Inter Digital Transducer: 콤형 전극)를 이용하는 터치 패널 장치가 제안되었다. 이 터치 패널 장치에서는, 탄성 표면파를 여진하는(exciting) 여진 소자 및 전파된 탄성 표면파를 수신하는 수신 소자로서, IDT 및 압전 박막으로 구성되는 소자를 사용한다.

도 18은, IDT를 이용하는 이러한 종래의 터치 패널 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 18에 있어서, 참조 번호(1)는 예를 들면 유리재로 이루어지는 구형의 비압전 기판이며, 비압전 기판(1)의 X 방향, Y 방향 각각의 한 단부에는, 입력 IDT 및 압전 박막으로 구성되어 있으며, 탄성 표면파를 여진하는 복수의 여진 소자(2)가, 각각을 복수의 트랙 각각에 대응시켜, 일렬로 배열하여 형성되어 있다.또한, 비압전 기판(1)의 X 방향, Y 방향 각각의 다른 단부에는, 여진 소자(2)에 대향시킨 형태로, 출력 IDT 및 압전 박막으로 구성되어 있으며, 탄성 표면파를 수신하는 복수의 수신 소자(3)가 일렬로 배열하여 형성되어 있다.

도 18에 도시한 터치 패널 장치에서는, 각 여진 소자(2)에 전기 신호를 입력하여 탄성 표면파를 여진시키고, 비압전 기판(1)을 전파시켜, 전파된 탄성 표면파를 수신 소자(3)로 수신한다. 그리고, 비압전 기판(1) 상의 탄성 표면파의 전파로에 손가락 또는 물체가 접촉한 경우에는, 탄성 표면파는 감쇠된다. 따라서, 수신 소자(3)의 수신 신호의 레벨 감쇠의 유무를 검지함으로써, 접촉 유무 및 그 접촉 위치를 검출하는 것이 가능하다. 또, 파선으로 나타내는 영역이 접촉 위치를 검출할 수 있는 영역[이하, 검출 영역(1a)이라고 함]이며, 여진 소자(2) 및 수신 소자(3)를 설치하는 그 주연부의 영역을 프레임 영역이라고 한다.

이러한 구성을 갖는 터치 패널 장치에 있어서는, IDT의 개구 길이에 의해 그 분해능이 결정된다. 따라서, 개구 길이는 작게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 개구 길이와 탄성 표면파의 파장은 상관이 있으며, 개구를 좁게 한 경우에는 회절 효과가 급격히 높아져, 탄성 표면파가 전파된 각 트랙의 판별이 곤란해진다. 또한, 개구를 작게 하기 위해서는 탄성 표면파의 파장을 짧게 할 필요가 있지만, 파장이 짧아지면 주파수가 높아지기 때문에 고주파수용의 회로를 설치할 필요가 있을 뿐만 아니라, 산란 등에 의해 감쇠율이 높아지기 때문에 S/N비에 주의를 할 필요가 있다.

그래서, 본 발명자 등은, 비압전 기판(1)의 경사 방향(대각 방향)으로 탄성 표면파를 전파시키도록 여진 소자, 수신 소자를 복수 배치하도록 한 터치 패널 장치(이하, 종래예라고 함)를 제안하고 있다. 도 19는, 이러한 터치 패널 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 19에 도시한 구성에 있어서는, 비압전 기판(1)의 각 변 방향에 대하여 45°기울여, 여진 소자(2), 수신 소자(3) 사이에 탄성 표면파의 전파로를 형성하여, 2차원의 접촉 위치를 검출한다. 이 예에서는, 탄성 표면파가 전파되는 트랙의 사이즈가, 도 18에 도시한 바와 같은 구성의 터치 패널 장치와 동일하지만, 1.4배 정도의 위치 분해능의 향상을 도모할 수 있다.

그러나, 복수의 여진 소자, 수신 소자를 일렬로 배치한 구성이기 때문에, 그 구성 상의 회절 효과를 고려한 경우에 넓은 개구가 필요하므로, 탄성 표면파가 전파되는 트랙 사이즈를 가늘게 하는 데 한계가 있어 개선이 기대되고 있다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 물체 위치의 검출 정밀도(검출 위치의 분해능)를 대폭 향상시킬 수 있는 터치 패널 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 터치 패널 장치에서의 IDT의 구성을 나타내는 도면.

도 2는 본 발명의 터치 패널 장치에서의 위치 검출에 있어서의 여진 신호 및 수신 신호의 파형의 일례를 나타내는 도면.

도 3은 청구항 2에 있어서의 IDT의 구성예를 나타내는 도면.

도 4는 청구항 2에 있어서의 IDT의 구성예를 나타내는 도면.

도 5는 청구항 3에 있어서의 IDT의 구성예를 나타내는 도면.

도 6은 청구항 4에 있어서의 IDT의 구성예를 나타내는 도면.

도 7은 청구항 5에 있어서의 여진 소자(IDT) 및 수신 소자(IDT)의 배치예를 나타내는 도면.

도 8은 여진 소자(IDT) 및 수신 소자(IDT)의 배치예의 문제점을 나타내는 도면.

도 9는 제1 실시예에 따른 터치 패널 장치의 기본 구성을 나타내는 도면.

도 10은 제1 실시예에 있어서의 탄성 표면파의 여진/수신 신호예를 나타내는 도면.

도 11은 IDT의 형상예를 나타내는 도면.

도 12는 제2 실시예에 따른 터치 패널 장치의 기본 구성을 나타내는 도면.

도 13은 도 12의 D 부분의 확대도.

도 14는 제2 실시예에 있어서의 탄성 표면파의 여진/수신 신호예를 나타내는 도면.

도 15는 제3 실시예에 따른 터치 패널 장치의 기본 구성을 나타내는 도면.

도 16은 도 15의 E 부분의 확대도.

도 17은 제3 실시예에 있어서의 탄성 표면파의 여진/수신 신호예를 나타내는 도면.

도 18은 종래의 터치 패널 장치의 구성을 나타내는 도면.

도 19는 종래예에 있어서의 터치 패널 장치의 구성을 나타내는 도면.

도 20은 종래예에 있어서의 IDT의 구성을 나타내는 도면.

도 21은 종래예에서의 위치 검출에 있어서의 여진 신호 및 수신 신호의 파형의 일례를 나타내는 도면.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 비압전 기판

1a : 검출 영역

2 : 여진 소자

3 : 수신 소자

4 : 전극 기초부

5 : 콤형 전극 핑거

6 : IDT

7 : 신호 전극

8 : 접지 전극

11a, 11b, 14a, 14b : 입력 단자

12a, 12b, 15a, 15b : 출력 단자

13a∼13d, 16a∼16d, 18 : 접지 단자

17 : 입출력 단자

청구항 1에 따른 터치 패널 장치는, 대향하는 전극 기초부에 콤형 전극 핑거를 배치시킨 구성의 IDT를 갖고 있으며 탄성 표면파를 여진하는 여진 수단 및, 대향하는 전극 기초부에 콤형 전극 핑거를 배치시킨 구성의 IDT를 갖고 있으며 탄성 표면파를 수신하는 수신 수단 중 적어도 한 쌍을, 구형의 비압전 기판의 대각 방향의 주연부에 설치하고 있으며, 상기 비압전 기판 상을 대각 방향으로 상기 여진 수단과 상기 수신 수단 사이에서 탄성 표면파를 전파시키고, 상기 수신 수단에서의 수신 결과에 기초하여, 상기 비압전 기판에 접촉된 물체의 위치를 검출하는 터치 패널 장치에 있어서, 상기 여진 수단 및 수신 수단에 있어서의 상기 IDT의 상기 콤형 전극 핑거는, 상기 전극 기초부의 대향 방향으로부터 경사져 상기 전극 기초부에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 본 발명의 터치 패널 장치의 구성에 대하여 종래예와 비교하면서 설명한다. 도 20은 상술한 종래예에 있어서의 IDT의 구성을 나타내는 도면이다. 구형을 이루는 비압전 기판(1)의 하나의 주연부에 일렬로 배치된 복수의 여진 소자(2) 각각은, 대향하는 전극 기초부(4, 4)와 각 전극 기초부(4, 4)로부터 교대로 배치되는 복수의 콤형 전극 핑거(5)를 갖는 IDT(6)를 구비한다. 또한, 이것에 인접한 비압전 기판(1)의 주연부에 일렬로 배치된 복수의 수신 소자(3) 각각도, 여진 소자(2)와 마찬가지의 구성의 IDT(6)를 구비하고 있다. 각 IDT(6)에 있어서는, 전극 기초부(4, 4)의 대향 방향과 동일한 방향으로, 다시 말해서 전극 기초부(4, 4)의 표면에 수직 방향으로, 각 콤형 전극 핑거(5)가 전극 기초부(4)로부터 연장되어 있다. 이러한 구성에 있어서, 여진 소자(2)(IDT: 6)에서 탄성 표면파가 여진되고, 여진된 탄성 표면파가 비압전 기판(1)의 대각 방향으로 전파되어 수신 소자(3)(IDT: 6)에 의해 수신된다.

도 1은 본 발명의 터치 패널 장치에서의 IDT의 구성을 나타내는 도면이다. 구형을 이루는 비압전 기판(1)의 하나의 주연부에 여진 소자(2)가 설치되어 있다. 이 여진 소자(2)는, 대향하는 전극 기초부(4, 4)와 각 전극 기초부(4, 4)로부터 교대로 배치되어 있는 복수의 콤형 전극 핑거(5)를 갖는 IDT(6)를 구비한다. 또한, 이것에 인접한 비압전 기판(1)의 주연부에 배치된 수신 소자(3)도, 여진 소자(2)와 마찬가지의 구성의 IDT(6)를 구비하고 있다. 각 IDT(6)에 있어서는, 전극 기초부(4, 4)의 대향 방향으로부터 경사진 방향으로, 다시 말해서 전극 기초부(4, 4)의 표면에 수직 방향으로부터 경사진 형태로 각 콤형 전극 핑거(5)가 전극 기초부(4)로부터 연장되어 있다.

이러한 구성에 있어서, 여진 소자(2)(IDT: 6)에서 탄성 표면파가 여진하고, 여진된 탄성 표면파가 비압전 기판(1)의 대각 방향으로 전파되어 수신 소자(3)(IDT: 6)에서 수신된다. 이 때, IDT(6)에서 여진되는 전체 탄성 표면파의 파면은 콤형 전극 핑거(5)의 기울기 방향으로 기울어지지만, 그 전파 방향은 개구와 직교하는 방향으로 된다. 그 때문에, 임의의 타이밍에서의 여진 중심은, 개구와 직교하는 탄성 표면이 통과하는 복수의 콤형 전극 핑거(5)의 중심 위치가 된다. 또한, 그 때 기여하는 개구 폭은 교차 폭의 2배가 된다.

도 21은, 종래예에서의 위치 검출에 있어서의 여진 신호 및 수신 신호의 파형의 일례를 나타내는 도면이다. 손가락 등이 접촉된 위치에 대응하는 부분의 수신 신호가 감쇠되므로, 그 위치 검출은 가능하다. 그러나, 복수의 여진 소자(2) 및 수신 소자(3) 각각을 이산적인 계단형으로 설치하고 있으므로, 디지털적으로 검출되어, 일정한 폭인 개구 폭에 의해 규정되는 분해능의 향상에는 한계가 있으며, 또한, 인접하는 트랙 사이에 있어서 그 양 트랙에서의 수신 신호 레벨을 이용한 보간 처리를 행하지 않으면 안 된다고 하는 문제가 있다.

도 2는, 본 발명의 터치 패널 장치에서의 위치 검출에 있어서의 여진 신호 및 수신 신호의 파형의 일례를 나타내는 도면이다. 도 1에 도시한 본 발명의 예에서는, 전극 기초부(4, 4)의 대향 방향으로부터 경사져 콤형 전극 핑거(5)가 배치되어 있는, 즉, 개구를 조금씩 어긋나게 할 수 있는 구성을 이루고 있으므로, 손가락 등이 접촉된 위치를 연속적(아날로그적)으로 검출하는 것이 가능해져, 종래예에 비하여 검출 위치의 분해능은 대폭 향상됨과 함께, 종래예에서 보여졌던 보간 처리도 불필요해진다.

청구항 2에 따른 터치 패널 장치는, 청구항 1에 있어서, 상기 콤형 전극 핑거가, 상기 전극 기초부의 대향 방향으로부터 2방향의 기울기 각도를 갖는 것을 특징으로 한다.

도 3, 도 4는, 청구항 2의 예, 즉, 하나의 여진 소자(2)로 2방향의 탄성 표면파를 여진하는 [또는 하나의 수신 소자(3)로 2방향의 탄성 표면파를 수신하는] 예에 있어서의 IDT(6)의 구성을 나타내는 도면이다.

도 3의 예에서는, 중앙에 하나의 공통 전극으로서의 전극 기초부(4)를 설치하고, 이러한 공통 전극을 샌드위치시키는 위치에 두개의 신호 전극으로서의 전극 기초부(4, 4)를 설치하고 있으며, 2조의 대향하는 전극 기초부(4, 4: 신호 전극과 공통 전극) 사이에서, 각각 이들의 대향 방향으로부터 경사진 형태로 복수의 콤형 전극 핑거(5)가 교대로 배치되어 있다. 신호 전극으로서의 각 전극 기초부(4, 4)에 동시에 구동 신호를 인가함으로써 각각의 개구 방향으로 탄성 표면파를 여진하고, 또한, 각각의 개구 방향으로부터 탄성 표면파를 수신한다. 또, 각각 다른 타이밍에서 구동 신호를 인가하도록 한 경우에는, 탄성 표면파의 전파 방향을 전환시키는 것도 가능하다.

도 4의 예는, IDT(6)의 개구면을 도 3의 예로부터 반전시킨 것이다. 이 예에서는, 어떤 부분에서도 동일한 수의 콤형 전극 핑거(5)를 탄성 표면파가 통과하게 되어, 어떠한 영역에 있어서도 같은 레벨의 탄성 표면파를 여진 또는 수신할 수 있다.

청구항 3에 따른 터치 패널 장치는, 청구항 2에 있어서, 상기 콤형 전극 핑거가 굴곡되어 있는 것을 특징으로 한다.

도 5는, 청구항 3의 예, 즉, 한 쌍의 전극 기초부 구성에 의해 여진 소자로 2방향의 탄성 표면파를 여진하거나, 또는, 하나의 수신 소자로 2방향의 탄성 표면파를 수신하는 예에 있어서의 IDT(6)의 구성을 나타내는 도면이다.

도 5의 예에서는, 대향하는 전극 기초부(4, 4)로부터 콤형 전극 핑거(5)가 교대로 배치되어 있지만, 각 콤형 전극 핑거(5)를 그 도중에서 굴곡시키고 있고, 이 구성에 의해, 전극 기초부(4, 4)의 대향 방향으로부터 2방향으로 경사진 콤형 전극 핑거(5)의 배열을 형성하고, 2방향으로의 탄성 표면파의 여진 또는 2방향으로부터의 탄성 표면파의 수신을 실현하고 있다. 이 예에서는, 도 3, 도 4에 비하여 전극 기초부를 적게 할 수 있어, 프레임 영역을 좁게 하는 것이 가능해진다.

청구항 4에 따른 터치 패널 장치는, 청구항 2에 있어서, 상기 콤형 전극 핑거의 상기 기울기 각도가, 상기 비압전 기판에 있어서의 물체의 위치 검출 영역 사이즈의 애스펙트비에 대응하여 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

도 6은, 청구항 4에 있어서의 예를 나타내는 도면이다. 도 6의 (a)에 파선으로 나타내는 비압전 기판(1)의 검출 영역(1a)의 사이즈는 세로: 3인치, 가로: 4인치, 대각: 5인치이며, 검출 영역(1a)은 3:4의 애스펙트비를 갖는다. 이 예에서는, 이 애스펙트비에 따라, 도 5에 도시한 굴곡형의 IDT(6)에 있어서의 콤형 전극 핑거(5)의 굴곡 각도를 설정하고 있다.

구체적으로는, 긴 변측에 설치하는 IDT(6)에서는, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 축심 방향으로부터 53.1°(4/5= sin53.1°)의 각도로 콤형 전극 핑거(5)를 굴곡시키고, 짧은 변측에 설치하는 IDT(6)에서는, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 축심 방향으로부터 36.9°(3/5=sin36.9°)의 각도로 콤형 전극 핑거(5)를 굴곡시키고 있다. 이와 같이 함으로써, 탄성 표면파의 여진-수신의 관계를 일대일로 대응시킬 수 있다.

청구항 5에 따른 터치 패널 장치는, 물체의 위치 검출 영역 외부에서 전파되는 탄성 표면파에 관한 상기 IDT는 삭제되어 있는 것을 특징으로 한다.

도 7은, 청구항 5에 있어서의 여진 소자(2)(IDT: 6) 및 수신 소자(3)(IDT: 6)의 배치예, 즉, 이들의 바람직한 배치예를 나타내는 도면이다. 물체 검출에 기여하지 않는 탄성 표면파, 즉, 비압전 기판(1)의 검출 영역(1a) 내에서 전파되지 않는 탄성 표면파와 관련된 부분의 IDT(6)는 삭제하고 있다. 상술한 도 4에 도시한 IDT(6)를 변형하여, 즉, 양측 부분에서의 콤형 전극 핑거(5)의 형성 위치를 어긋나게 하여, 낭비가 없는 효율적인 IDT(6)의 배치를 실현하고 있다. 이와 같이 함으로써, 프레임 영역의 저감화를 도모할 수 있다.

또한, 도 7과 같은 구성으로 함으로써, 검출 정밀도의 향상도 도모할 수 있다. 예를 들면, 검출 영역(1a)의 코너부의 주연부에 있어서, 도 8에 도시한 바와 같이 IDT(6)를 배치한 경우, 다음과 같은 문제가 있다. 여진 소자(2)의 IDT(6)가 수신 소자(3)의 IDT(6)를 커버하는 위치까지 연장되어 있으므로(A 부분), 본래는 검출 영역(1a)에서 전파된 탄성 표면파(화살표 B)를 수신하여야 할 수신 소자(3)의 IDT(6)가, 인접하는 여진 소자(2)의 IDT(6)에 여진된 탄성 표면파(화살표 C)를 수신하게 된다. 이 결과, 이 수신 성분은 노이즈로 되어 올바른 위치 검출을 행할 수 없게 된다. 도 7과 같은 배치 구성에서는 이러한 문제가 없어, 정확한 위치 검출 결과를 얻을 수 있다.

청구항 6에 따른 터치 패널 장치는, 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여진 수단 및 상기 수신 수단의 쌍을 복수 구비하고 있으며, 각 쌍에 있어서의 상기 IDT의 주파수를 다르게 한 것을 특징으로 한다.

청구항 6의 터치 패널 장치에 있어서는, 임의의 쌍의 여진 소자/수신 소자에 있어서의 주파수를 다른 쌍의 여진 소자/수신 소자에 있어서의 주파수와 다르게 하고 있으며, 신호의 중복에 의한 S/N비의 저하를 방지할 수 있다.

이하, 본 발명을 그 실시예를 나타내는 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

(제1 실시예)

도 9는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 패널 장치의 기본 구성을 나타내는 도면이다. 도 9에 있어서, 참조 번호(1)는 예를 들면 유리재로 이루어지는 구형의 비압전 기판(1)이며, 중앙의 파선으로 둘러싸인 부분이 검출 영역(1a)이다. 비압전 기판(1)의 주연부인 검출 영역(1a)의 외측의 프레임 영역에는, 상술한 도 5와 마찬가지의 구성을 갖는 4개의 IDT(6)가 배치되어 있다. 제1 실시예에서는, 상변측 및 하변측의 IDT(6)가 다른 2방향으로 동시에 탄성 표면파(주파수: f)를 여진하는 여진 소자로서 기능하며, 좌변측 및 우변측의 IDT(6)가 다른 2방향으로부터 탄성 표면파(주파수 f)를 수신하는 수신 소자로서 기능한다.

제1 실시예에서는, 상변측, 하변측 및 좌변측, 우변측에서의 각각의 IDT(6)에 대하여 독립적으로 전극 배선을 실시하고 있다. 비압전 기판(1)의 상변측의 우단부에는, 상변측의 IDT(6)용의 입력 단자(11a)와 접지 단자(13a)가 설치되어 있다. 또한, 마찬가지로, 그 하변측의 좌단부, 그 우변측의 하단부, 그 좌변측의 상단부에는, 각각, 하변측의 IDT(6)용의 입력 단자(11b)와 접지 단자(13c), 우변측의 IDT(6)용의 출력 단자(12a)와 접지 단자(13b), 좌변측의 IDT(6)용의 출력 단자(12b)와 접지 단자(13d)가 설치되어 있다.

입력 단자(11a)는 상변측의 IDT(6)의 신호 전극(7)에 접속되어 있다. 마찬가지로, 입력 단자(11b), 출력 단자(12a), 출력 단자(12b)는 하변측, 우변측 및 좌변측의 IDT(6)의 각 신호 전극(7)에 각각 접속되어 있다. 접지 단자(13a)는 상변측의 IDT(6)의 접지 전극(8)에 접속되어 있다. 마찬가지로, 접지 단자(13b, 13c, 13d)는 우변측, 하변측 및 좌변측의 IDT(6)의 각 접지 전극(8)에 각각 접속되어 있다.

다음에, 이러한 구성의 터치 패널 장치(주파수 고정 2 입력 2 출력 타입)에있어서의 동작에 대하여 설명한다. 도 10에, 그 탄성 표면파의 여진/수신 신호예를 나타낸다. 입력 단자(11a)를 주파수 f로 구동하여, 상변측의 IDT(6)로부터 2방향으로 주파수 f의 탄성 표면파를 여진시키고, 이 주파수 f의 탄성 표면파를 우변측 및 좌변측의 IDT(6)에서 수신하여(①, ①), 수신 출력을 출력 단자(12a, 12b)로부터 추출한다. 계속해서, 입력 단자(11b)를 동일하게 주파수 f로 구동하여, 하변측의 IDT(6)로부터 2방향으로 주파수 f의 탄성 표면파를 여진시키고, 이 주파수 f의 탄성 표면파를 우변측 및 좌변측의 IDT(6)에서 수신하여(②, ②), 수신 출력을 출력 단자(12a, 12b)로부터 추출한다.

이 제1 실시예에서는, 1종류의 주파수의 탄성 표면파만을 이용하기 때문에, 콤형 전극 핑거(5)의 형성 피치가 다른 복수종의 IDT(6)를 설치할 필요가 없어, 장치 구성을 간략화할 수 있다.

도 11의 (a) 내지 (c)는, 터치 패널 장치의 각 주연부에 배치하는 IDT(6)의 형상 예를 그 단자[입력 단자(11)(또는 출력 단자: 12)와 접지 단자(13)]를 함께 나타낸 것이다. 또, 도 11의 (a)의 예는, 상술한 제1 실시예에서의 구성예를 나타내고 있다. 이들 중 어느 하나의 구성예에 있어서도, 4개의 IDT를 도 9와 같이 환형으로 배치함으로써, 터치 패널 장치에서의 검출 영역(1a)의 전역을 빠짐 없이 탄성 표면파로 주사할 수 있음과 함께, 검출 영역(1a)의 코너부에 있어서 중복하여 탄성 표면파를 여진/수신하지 않는다.

(제2 실시예)

도 12는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 패널 장치의 기본 구성을 나타내는 도면이다. 도 12에 있어서, 유리재로 이루어지는 구형의 비압전 기판(1)의 중앙의 검출 영역(1a)의 프레임 영역에는 4개의 IDT(6)가 배치되어 있다. 이 제2 실시예에서도, 제1 실시예와 마찬가지로, 상변측 및 하변측의 IDT(6)는 다른 2방향으로 동시에 탄성 표면파를 여진하는 여진 소자로서 기능하며, 좌변측 및 우변측의 IDT(6)는 다른 2방향으로부터 탄성 표면파를 수신하는 수신 소자로서 기능하지만, 상변측의 IDT(6)의 양측 부분, 좌변측의 IDT(6)의 외측 부분 및 우변측의 IDT(6)의 내측 부분과, 하변측의 IDT(6)의 양측 부분, 우변측의 IDT(6)의 외측 부분 및 좌변측의 IDT(6)의 내측 부분에서는, 콤형 전극 핑거(5)의 형성 피치가 다르며, 전자의 각 부분에서는 여진/수신하는 탄성 표면파의 주파수가 f₁이고, 후자의 각 부분에서는 그 주파수가 f₂로 되어 있다. 도 13은, 도 12의 D 부분의 확대도이다. 우변측의 IDT(6)의 내측 부분의 콤형 전극 핑거(5)의 형성 피치는 λ이고, 우변측의 IDT(6)의 외측 부분의 콤형 전극 핑거(5)의 형성 피치는 λ/2이다. 따라서, 탄성 표면파의 전파 속도를 v로 한 경우, f₁=v/λ이고, f₂=v/(λ/2)=2v/λ= 2f₁로 된다.

또한, 이 제2 실시예에서도, 제1 실시예와 마찬가지로, 각각의 4개의 IDT(6)에 대하여 독립적으로 전극 배선을 실시하고 있다. 즉, 비압전 기판(1)의 상변측의 우단부에는, 상변측의 IDT(6)용의 입력 단자(14a)와 접지 단자(16a)가 설치되어 있으며, 마찬가지로, 그 하변측의 좌단부, 그 우변측의 하단부, 그 좌변측의 상단부에는, 각각, 하변측의 IDT(6)용의 입력 단자(14b)와 접지 단자(16c), 우변측의 IDT(6)용의 출력 단자(15a)와 접지 단자(16b), 좌변측의 IDT(6)용의 출력단자(15b)와 접지 단자(16d)가 설치되어 있다. 입력 단자(14a)는 상변측의 IDT(6)의 신호 전극(7)에 접속되어 있다. 마찬가지로, 입력 단자(14b), 출력 단자(15a), 출력 단자(15b)는 하변측, 우변측 및 좌변측의 IDT(6)의 각 신호 전극(7)에 각각 접속되어 있다. 접지 단자(16a)는 상변측의 IDT(6)의 접지 전극(8)에 접속되어 있다. 마찬가지로, 접지 단자(16b, 16c, 16d)는 우변측, 하변측 및 좌변측의 IDT(6)의 각 접지 전극(8)에 각각 접속되어 있다.

다음에, 이러한 구성의 터치 패널 장치(2 주파수 동시 2 입력 2 출력 타입)에 있어서의 동작에 대하여 설명한다. 이 예에서는, 두개의 주파수 f₁, f₂를 이용하고, 상변측의 IDT(6)의 외측 부분으로부터 우변측의 IDT(6)의 내측 부분으로 전파되는 탄성 표면파 및 상변측의 IDT(6)의 내측 부분으로부터 좌변측의 IDT(6)의 외측 부분으로 전파하는 탄성 표면파는 주파수 f₁로 하고, 하변측의 IDT(6)의 내측 부분으로부터 우변측의 IDT(6)의 외측 부분으로 전파되는 탄성 표면파 및 하변측의 IDT(6)의 외측 부분으로부터 좌변측의 IDT(6)의 내측 부분으로 전파되는 탄성 표면파는 주파수 f₂로 하고 있다.

도 14에, 그 탄성 표면파의 여진/수신 신호예를 나타낸다. 입력 단자(14a)를 주파수 f₁, 입력 단자(14b)를 주파수 f₂로 동시에 구동하여, 상변측의 IDT(6)로부터 2방향으로 주파수 f₁의 탄성 표면파를 여진시키고, 이 주파수 f₁의 탄성 표면파를 우변측의 IDT(6)의 내측 부분 및 좌변측의 IDT(6)의 외측 부분에서 수신하여(①, ①), 수신 출력을 출력 단자(15a, 15b)로부터 추출함과 함께, 하변측의 IDT(6)로부터 2방향으로 주파수 f₂의 탄성 표면파를 여진시키고, 이 주파수 f₂의 탄성 표면파를 우변측의 IDT(6)의 외측 부분 및 좌변측의 IDT(6)의 내측 부분에서 수신하여(①, ①), 수신 출력을 출력 단자(15a, 15b)로부터 추출한다.

이 제2 실시예에서는, 1회의 타이밍에 따라 위치 검출을 행할 수 있으므로, 동작 처리를 신속하고 또한 간편하게 행할 수 있다.

또한, 제1, 제2 실시예에서는, 각 IDT(6)에 있어서 전극 배선을 독립적으로 구성하였으므로, 각 탄성 표면파에 있어서의 노이즈 대책도 독립적으로 행하고, 노이즈 처리를 용이하게 실행할 수 있다고 하는 이점도 있다.

(제3 실시예)

도 15는, 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 패널 장치의 기본 구성을 나타내는 도면이다. 도 15에 있어서, 유리재로 이루어지는 구형의 비압전 기판(1)의 중앙의 검출 영역(1a)의 프레임 영역에는, 4개의 IDT(6)가 배치되어 있다. 이 제3 실시예에서는, 제1, 제2 실시예와 마찬가지로, 상변측 및 하변측의 IDT(6)가 탄성 표면파를 여진하는 여진 소자로서 기능하며, 좌변측 및 우변측의 IDT(6)가 탄성 표면파를 수신하는 수신 소자로서 기능하지만, 다른 4종류의 주파수 f₁, f₂, f₃, f₄를 이용하고 있다. 즉, 상변측의 IDT(6)의 내측 부분과 좌변측의 IDT(6)의 외측 부분은 콤형 전극 핑거(5)의 형성 피치가 동일하여 주파수 f₁에 대응하고 있으며, 마찬가지로, 상변측의 IDT(6)의 외측 부분과 우변측의 IDT(6)의 내측 부분은 주파수 f₂에 대응하고, 하변측의 IDT(6)의 내측 부분과 우변측의 IDT(6)의 외측 부분은 주파수 f₃에 대응하며, 하변측의 IDT(6)의 외측 부분과 좌변측의 IDT(6)의 내측 부분은 주파수 f₄에 대응하고 있다. 도 16은, 도 15의 E 부분의 확대도이다. 우변측의 IDT(6)의 내측 부분의 콤형 전극 핑거(5)의 형성 피치는 λ이고, 우변측의 IDT(6)의 외측 부분의 콤형 전극 핑거(5)의 형성 피치는 2λ/3이다. 따라서, 주파수 f₂, f₃의 관계를 예로 한 경우, 탄성 표면파의 전파 속도를 v로 하였을 때, f₂=v/λ이고, f₃=v/(2λ/3)=3v/2λ=3f₂/2로 된다.

이 제3 실시예에서는, 제1, 제2 실시예와 달리, 각 IDT(6)를 일체적으로 구동한다. 비압전 기판(1)의 우측 가장자리에는 하나의 입출력 단자(17)가 설치되어 있으며, 이 입출력 단자(17)는, 각 IDT(6)의 각 신호 전극(7)에 접속되어 있다. 또한, 비압전 기판(1)의 우측 아래 코너부에는 하나의 접지 단자(18)가 설치되어 있으며, 이 접지 단자(18)는, 각 IDT(6)의 각 접지 전극(8)에 접속되어 있다.

다음에, 이러한 구성의 터치 패널 장치(4 주파수 1 입출력 타입)에 있어서의 동작에 대하여 설명한다. 도 17에, 그 탄성 표면파의 여진/수신 신호예를 나타낸다. 입출력 단자(17)를 주파수 f₁로 구동하여, 상변측의 IDT(6)의 내측 부분에서 주파수 f₁의 탄성 표면파를 여진시키고, 이 주파수 f₁의 탄성 표면파를 좌변측의 IDT(6)의 외측 부분으로부터 수신하여(①), 수신 출력을 입출력 단자(17)로부터 추출하고, 계속해서, 입출력 단자(17)를 주파수 f₂로 구동하여, 상변측의 IDT(6)의 외측 부분으로부터 주파수 f₂의 탄성 표면파를 여진시키고, 이 주파수 f₂의 탄성 표면파를 우변측의 IDT(6)의 내측 부분에서 수신하여(②), 수신 출력을 입출력 단자(17)로부터 추출한다. 계속해서, 입출력 단자(17)를 주파수 f₃으로 구동하여, 하변측의 IDT(6)의 내측 부분으로부터 주파수 f₃의 탄성 표면파를 여진시키고, 이 주파수 f₃의 탄성 표면파를 우변측의 IDT(6)의 외측 부분에서 수신하여(③), 수신 출력을 입출력 단자(17)로부터 추출하고, 계속해서, 입출력 단자(17)를 주파수 f₄로 구동하여, 하변측의 IDT(6)의 외측 부분으로부터 주파수 f₄의 탄성 표면파를 여진시키고, 이 주파수 f₄의 탄성 표면파를 좌변측의 IDT(6)의 내측 부분에서 수신하여(④), 수신 출력을 출력 단자(17)로부터 추출한다.

이 제3 실시예에서는, 4종류의 다른 주파수를 사용하도록 하고 있으며, 임의의 타이밍에서 1방향으로밖에 탄성 표면파가 전파되지 않으므로, 전파되는 탄성 표면파의 중복에 의한 S/N비의 열화를 방지할 수 있다.

또, 상술한 제1 내지 제3 실시예는, 본 발명의 일례를 진술한 것에 지나지 않으며, 사용하는 주파수의 개수 및 각 IDT 쌍에 있어서의 여진/수신 처리의 타이밍을 적당하게 설정한 다른 실시예(예를 들면, 1종류의 주파수를 이용하여 4방향의 각 IDT쌍에 있어서의 여진/수신 처리를 시간 경과적으로 순차 행하도록 한 구성 예, 4종류의 주파수를 이용하여 각 IDT쌍에 있어서의 여진/수신 처리를 동시에 행하도록 한 구성 예 등)에 있어서도, 본 발명을 적용할 수 있는 것은 물론이다.

본 발명의 터치 패널 장치에서는, 탄성 표면파를 비압전 기판의 대각 방향으로 전파시키는 구성으로 하고, 대향하는 전극 기초부의 대향 방향으로부터 어긋난 방향으로 전극 기초부로부터 콤형 전극 핑거를 연장시킨 IDT를 사용하도록 하였으므로, 손가락 등이 접촉된 위치를 연속적으로 검출하는 것이 가능해져서, 종래예에 비하여 검출 위치의 분해능을 대폭 향상시킬 수 있다.

또한, 하나의 여진 소자로 2방향의 탄성 표면파를 여진하는, 및/또는, 하나의 수신 소자로 2방향의 탄성 표면파를 수신하도록 하였으므로, 탄성 표면파의 여진 처리 및/또는 탄성 표면파의 수신 처리를 효율적으로 행할 수 있다.

또한, 중도에서 굴곡시킨 콤형 전극 핑거를 갖는 IDT를 이용하도록 하였으므로, 한 쌍의 전극 기초부의 구성이더라도, 2방향의 탄성 표면파의 여진 및/또는 수신을 행할 수 있어, 프레임 영역을 좁게 할 수 있다.

또한, 검출 영역의 애스펙트비에 따라, IDT에서의 콤형 전극 핑거의 기울기 각도를 설정하도록 하였으므로, 탄성 표면파의 여진-수신의 관계를 일대일로 대응시킬 수 있다.

또한, 검출 영역 내를 전파하지 않은 탄성 표면파에 관련된 부분의 IDT를 삭제하도록 하였으므로, 낭비가 없는 효율적인 IDT의 배치를 실현할 수 있어, 노이즈의 영향을 제거하여 검출 정밀도를 향상 가능시킴과 함께, 프레임 영역의 저감화를 도모할 수 있다.

또한, 임의의 쌍의 여진 소자/수신 소자에 있어서의 탄성 표면파의 주파수를다른 쌍의 여진 소자/수신 소자에 있어서의 탄성 표면파의 주파수와 다르게 하도록 하였으므로, 탄성 표면파의 중첩에 따른 S/N비의 저하를 미연에 방지할 수 있다.

Claims

터치 패널 장치에 있어서,

구형의 비압전 기판과,

상기 비압전 기판의 대각 방향의 주연부에 설치되어 있는 적어도 한 쌍의 여진 소자 및 수신 소자 -상기 여진 소자는 대향하는 전극 기초부에 콤형 전극 핑거를 배치시킨 구성의 IDT를 갖고 있으며 탄성 표면파를 여진하고, 상기 수신 소자는 대향하는 전극 기초부에 콤형 전극 핑거를 배치시킨 구성의 IDT를 갖고 있으며 탄성 표면파를 수신함 -와,

상기 여진 소자로부터 상기 비압전 기판 상의 대각 방향으로 전파시킨 탄성 표면파의 상기 수신 소자에서의 수신 결과에 기초하여, 상기 비압전 기판에 접촉된 물체의 위치를 검출하는 검출부

를 포함하고,

상기 여진 소자 및 수신 소자에 있어서의 상기 IDT의 상기 콤형 전극 핑거 는, 상기 전극 기초부의 대향 방향으로부터 경사져 상기 전극 기초부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 패널 장치.
제1항에 있어서,

상기 콤형 전극 핑거는, 상기 전극 기초부의 대향 방향으로부터 2방향의 기울기 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 터치 패널 장치.
제2항에 있어서,

상기 콤형 전극 핑거가 굴곡되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 패널 장치.
제2항에 있어서,

상기 콤형 전극 핑거의 상기 기울기 각도가, 상기 비압전 기판에 있어서의 물체의 위치 검출 영역 사이즈의 애스펙트비에 대응하여 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 패널 장치.
제1항에 있어서,

물체의 위치 검출 영역 외부에서 전파되는 탄성 표면파에 관한 상기 IDT는 삭제되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 패널 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 여진 소자 및 상기 수신 소자의 쌍을 복수 구비하고 있으며, 각 쌍에 있어서의 상기 IDT의 주파수가 다른 것을 특징으로 하는 터치 패널 장치.