KR20070011247A - 음향파형 접촉 검출 장치 - Google Patents

Abstract

불요파 산란 수단에 포함되는 두 그룹의 경사선(16, 20)이 기판(2)의 상부 에지 부근에서 서로에 대해 반대 각도로 형성된다. 경사선의 각도는 기판의 중앙부를 향할수록 수직에 가깝고, 기판의 에지를 향하여 점진적으로 감소된다. 유사한 방식으로, 불요파 산란 수단에 또한 포함되는 두 개의 다른 그룹의 경사선(26, 30)이 점진적으로 변화하는 각도를 가지며 서로에 대해 반대 각도로 형성된다. 이러한 영역에 도달하는 불요파는 경사선에 의해 확산되어, (센서인) 컨버터(12, 14)로 전파되지 않는다. 경사선에 의해 형성된, 45°가 아닌 다른 각도로 경사진 세 개의 직사각형 불요파 산란 수단(34, 36, 38)도 또한 기판의 전면을 따라 전파되는 불요파를 확산시켜 제거하도록 기능한다.

음향파형 접촉 검출, 불요파 산란, 경사선, 불요파 확산, 표면 음향파

Description

음향파형 접촉 검출 장치{ACOUSTIC WAVE TOUCH DETECTING APPARATUS}

본 발명은 초음파 터치 패널과 같은 음향파형 접촉 검출 장치에 관한 것이다.

초음파 음향파형 접촉 검출 장치는 널리 사용된다. 그들의 적용의 예로는, 개인용 컴퓨터의 조작 스크린, 역의 티켓 자동판매기, 편의점에 설치된 복사기 및 금융기관의 ATM등이 있다. 이러한 음향파형 접촉 검출 장치는 유리 등에 의해 형성된 기판(터치 패널) 상에 제공된 압전 진동자(피에조 소자)를 포함하는 트랜스듀서를 사용한다. 이러한 트랜스듀서는 벌크파(bulk wave)용 발생 수단과, 터치 패널과 접촉하는 손가락 등에 의해 산란된 음향파를 검출하기 위한 센서로서 기능한다. 표면 음향파는 손가락 등에 의해 산란된다. 표면 음향파의 산란은 검출 수단에 의해 검출된다. 검출된 신호는 제어기의 클럭(clock) 신호와 대조되어, 표면 음향파가 산란된 위치가 결정된다.

벌크파로서 발생되는 초음파 진동은 음향파 발생 수단에 의해 표면 음향파로 변환되어 기판을 따라 전파된다.

벌크파가 음향파 발생 수단에 의하여 표면 음향파로 변환될 때, 모든 벌크파가 변환되는 것은 아니다. 비변환된 벌크파와, 반사 어레이를 통과한 표면 음향파 와, 소정의 방향이 아닌 다른 방향으로 반사된 표면 음향파를 포함하는 불요파(spurious wave)가 발생된다. 이러한 불요파가 기판을 따라 반사되고 센서 측 컨버터에 도달하게 되면, 불요파는 이러한 컨버터를 진동시켜 전압을 발생시킨다. 이러한 전압은 노이즈로서 수신되어, 제어기에 의한 적절한 판단을 혼란시킨다.

이러한 이유로, 방진재 또는 진동 흡수 재료가 발생된 불요파를 흡수하도록 기판상에 제공된다[예를 들어 일본 무심사 특허 공개공보 제1994-324792호(2페이지 , 도1)와 제1986-239322호(11페이지, 도2)]. 이러한 방진재 및 진동 흡수 재료는 통상적으로는 기판에 접착되는 수지 테입(tape)의 형태이다. 테입에 도달하는 불요파는 흡수되고 감쇠된다.

종래의 기술에서는, 방진재 또는 진동 흡수 부재를 기판에 접착하는 것이 필수적이었다. 접착 작업은 수작업으로 행해지기 대문에 제조 단계를 증가시키고 생산성을 감소시킨다. 결과적으로, 제조 비용이 증가되는 문제점이 있다.

본 발명은 이상의 점을 감안하여 개발되었다. 본 발명의 목적은 생산성이 향상되고 제조 비용이 낮으면서, 불요파를 효과적으로 산란시켜 제거시킬 수 있는 음향파형 접촉 검출 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 음향파형 접촉 검출 장치는, 음향파가 전파되는 표면을 갖는 기판과, 음향파 발생 수단과, 발생된 음향파를 기판의 표면을 따라 전파시키는 반사 어레이와, 기판의 표면을 접촉하는 물체에 의해 야기되는 음향파의 변화를 검출하기 위한 검출기와, 물체의 기하학적 좌표를 결정하기 위한 제어기를 포함하며, 음향파의 발생에 동반하여 발생되는 불요파를 확산시키기 위한 불요파 산란 수단이 기판 상에 형성된다.

불요파 산란 수단이 기판의 재료와 동일한 재료로 형성된 반사 어레이를 포함하는 구성을 채용할 수 있다.

음향파 발생 수단과 불요파 산란 수단은 인쇄 또는 에칭에 의해 형성될 수 있다.

여기서, "음향파"는 기판의 표면을 따라 전파되는 표면 음향파 뿐만 아니라 얇은 기판 내에서 그 표면을 따라 전파되는 초음파를 포함한다.

음향파 발생 수단은 모드 변환 소자와 초음파 진동자를 포함할 수 있다.

검출기는 컨버터일 수 있다. 컨버터는 초음파 진동을 전기 신호로 변환하는 소자 또는 전기 신호를 초음파 진동으로 변환하는 소자이다.

불요파 산란 수단은 확산 격자일 수 있다.

본 발명의 음향파형 접촉 검출 장치에서, 음향파의 발생에 동반하여 발생되는 불요파를 산란시키기 위한 불요파 산란 수단이 기판 상에 형성된다. 따라서, 불요파 산란 수단에 의해 불요파가 효과적으로 산란되는 것이 가능하다.

불요파 산란 수단이 기판의 재료와 동일한 재료로 형성된 반사 어레이를 포함하는 구성을 채용할 수 있다. 이 경우에, 불요파는 효과적으로 산란될 수 있다.

음향파 발생 수단 및 불요파 산란 수단은 인쇄에 의해 형성될 수 있다. 이 경우에 불요파의 효과적인 산란이 가능할 뿐만 아니라 자동화된 인쇄에 의해 효율적인 생산이 가능하기 때문에, 생산성은 향상되고 제조 비용은 감소된다. 달리, 음향파 발생 수단 및 불요파 산란 수단은 에칭에 의해 형성될 수도 있다. 이 경우에도 역시 불요파의 효과적인 산란이 가능할 뿐만 아니라 하나의 방법으로 상기 두 개의 수단을 형성할 수 있기 때문에, 생산성은 향상되고 제조 비용은 감소된다.

도1은 본 발명의 음향파형 접촉 검출 장치에서 사용되는 터치 패널의 정면도이다.

도2는 기판에 부착된 FPC를 도시하는 정면도이다.

도3은 FPC 전체를 도시하는 개략적인 평면도이다.

도4는 도3에서 B로 표시되는 FPC의 부분의 확대도이다.

도5는 도1에 도시된 반사 어레이에 대응하는 반사 어레이의 정면도이다.

도6은 도1에 도시된 확산 격자에 대응하는 확산 격자 및 모드 변환 소자의 정면도이다.

도7은 반사 어레이 및 확산 격자의 부분 확대도이다.

도8은 반사 어레이 및 확산 격자의 또다른 부분 확대도이다.

도9는 확산 격자의 변형예의 확대도이다.

도10은 확산 격자 및 반사 어레이의 상대 위치를 도시하는 정면도이다.

도11은 화살표 A의 방향으로부터 본 도1의 기판의 개략적인 부분 확대도이다.

도12는 불요파를 랜덤하게 산란시켜 제거하기 위한 불요파 산란 수단이 상부에 형성된 기판의 정면도이다.

도13은 도12의 기판상에 불요파 산란 수단이 형성된 영역의 부분 확대도이다.

도14는 불요파 산란 수단의 또다른 실시예를 갖는 기판의 정면도이다.

도15는 도14의 불요파 산란 수단과 유사한 불요파 산란 수단이 상부에 형성된 기판의 정면도이다.

음향파형 접촉 검출 장치(이하에서 간단히 "장치"로 언급함)의 양호한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도1은 장치(1)에 사용되기 위한 터치 패널(3)의 정면도이다. 도1에 도시되는 바와 같이, 터치 패널(3)은 직사각형 유리판으로 형성된 기판(2)과, 기판(2) 상에 장착되는 가요성 회로 기판(4, FPC)과, FPC(4)에 전기적으로 연결된 제어기(6)를 포함한다.

FPC(4)는 FPC 분기선(4a)과 FPC 분기선(4b)으로 분기된다. FPC 분기선(4a)는 기판(2)의 수평방향 즉, 화살표 X에 의해 표시되는 X축 방향을 따라 연장된다. FPC 분기선(4b)는 X축에 수직인 기판의 수직 방향 즉, 화살표 Y에 의해 표시되는 Y축 방향을 따라 연장된다. 초음파를 발생시키기 위한 컨버터(벌크파 발생 수단; 8, 10)는 FPC(4) 상에 장착된다. 또한, 센서로 기능하는 컨버터(검출기; 12, 14)는 FPC(4) 상에 장착된다.

다수의 경사선(16)을 포함하는 반사 어레이(18)는 그 일측면 에지 부근에서, 기판(2)의 전면 상에 Y축을 따라 형성된다. 반사 어레이(22)는 기판의 다른 측면 에지(44)에서 반사 어레이(18)에 대향하도록 형성된다. 다수의 경사선(26)을 포함하는 반사 어레이(28)는 기판(2)의 상부 에지(24) 부근에서 X축을 따라 형성된다. 다수의 경사선(30)을 포함하는 반사 어레이(32)는 기판의 하부 에지(45)의 부근에서 반사 어레이(28)에 대향하도록 형성된다. 이러한 반사 어레이(18, 22, 28, 32)의 패턴은 일본 무심사 특허 공개공보 제1986-239322호 및 제2001-14094호에 개시된 것들이다. 반사 어레이(18, 22, 28, 32)는 총괄하여 반사 어레이(33)로 언급된다. 반사 어레이(33)는 음향파를 반사하며, 그들이 기판(2)의 전면을 따라 전파된다.

컨버터(8, 10, 12, 14)는 기판(2)의 배면에 접착된다. 모드 전환 소자(격자)(78, 80, 82, 84)는 컨버터(8, 10, 12, 14)에 각각 대응하는 위치에서 기판(2)의 전면에 형성된다. 이러한 구성을 모드 변환 소자(80)를 예로 들어, 도11을 참조하여 설명한다. 도11은 화살표 A의 방향에서 본 기판(2)의 개략적인 부분 확대도이다. 도11의 모드 변환 소자(80)는 기판(2) 상에 유리 페이스트를 소결하는 것에 의해 형성되며 복수의 평행한 리지(80a)를 포함한다. 도11에 도시된 리지(80a)는 도면 용지의 표면에 수직인 방향으로 연장된다.

리지(80a)의 너비는 400㎛로 설정되며 높이는 35㎛ 이상으로 설정된다. 벌크파가 반사되는 방향은 리지(80a) 사이의 간격을 변화시키는 것에 의해 변화된다. 본 발명에서, 리지(80a)는 표면 음향파를 리지(80a)의 바로 옆에서 발생시키는 간격으로 형성된다. 컨버터(10)는 모드 변환 소자(80)에 대향하는 기판의 측면에 접착되며 FPC 분기선(4b)에 땜납에 의해 전기적으로 연결된다.

다른 모드 변환 소자(78, 82, 84)도 동일한 구성을 갖는다. 이들 중, (음향파 발생 수단인) 모드 변환 소자(78, 80)는 송신측 컨버터(8, 10)에 의해 발생된 벌크파를 표면 음향파로 변환시킨다. 모드 변환 소자(82, 84)는 기판(2)의 전면을 따라 전파된 표면 음향파를 다시 벌크파로 변환시킨다.

컨버터(10)는 대략 5.5 ㎒의 주파수에서 초음파 진동(벌크파)을 발생시킨다. 초음파 진동은 기판(2)의 배면으로부터 기판(2)의 내부를 통과하여 모드 변환 소자(80)에 도달한다. 모드 변환 소자(80)는 초음파 진동을 반사 어레이(32)를 향해 리지(80a)에 수직하게 전파되는(반사되는) 표면 음향파로 변환시킨다. 표면 음향파는 반사 어레이(32)의 내향으로 경사선(30)에 의해 반사되며, 내향 경사선(26)에 도달할 때까지 기판(2)의 전면을 따라 그들이 반사 어레이(28)를 향해 전파된다.

모드 변환 소자(78, 80)에 의해 표면 음향파로 변환되지 않은 벌크파는 특정한 방향으로 방사되지 않고, 모드 변환 소자(78, 80)로부터 모든 방향으로 전파된다. 변환되지 않은 벌크파의 일부가 컨버터(12, 14)로 송신되면, 주된 신호 검출을 방해하는 불요(spurious) 파가 된다. 또한, 모드 변환 소자(78, 80)가 리지에 수직인 방향으로 표면 음향파를 발생시키도록 구성되었으나, 약간의 표면 음향파가 의도되지 않은 방향으로 생성된다는 것이 알려져 있다. 이러한 표면 음향파는 주된 신호 검출을 방해하는 불요(spurious) 파가 또한 될 수 있다. 만약 이러한 불요파가 컨버터(12, 14)에 도달하면, 그곳에서 노이즈 신호가 발생된다.

반사 어레이(28)에 도달하는 표면 음향파는 그에 의해 반사되어 모드 변환 소자(84)를 향해 전파된다. 모드 변환 소자(84)에 도달하는 표면 음향파는 그에 의해 벌크파로 변환된다. 변환된 벌크파는 기판(2)의 배면에서 컨버터(14)로 송신되는데, 컨버터는 그것의 진동을 감지하고 전기적인 신호로 변환시킨다.

마찬가지 방식으로, 컨버터(8)에 의해 발생되는 초음파 진동(벌크파)은 모드 변환 소자(78)에 의해 표면 음향파로 변환된다. 이어서, 표면 음향파는 반사 어레이(18) 및 반사 어레이(22)를 통해 모드 변환 소자(82)에 도달한다. 표면 음향파는 모드 변환 소자(82)에 의해 벌크파로 변환되고, 그를 감지하여 전기적인 신호로 변환시키는 컨버터(14)로 송신된다.

이러한 방식으로, 표면 음향파는 반사 어레이(18, 22, 28, 32)에 의해 덮인 기판(2)의 전면의 전체 영역을 가로질러 전파된다. 따라서, 손가락(물체)이 이 영역 내의 기판(2)을 접촉하면(터치하면), 손가락에 의해 차단된 표면 음향파는 사라지거나 감쇠된다. 표면 음향파의 변화에 수반되는 신호 변화는 센서로서 작용하는 컨버터(12, 14)로부터 그것에 연결된 제어기(6)의 타이밍 회로(도시 안함)로 송신된다. 제어기(6)는 손가락에 의해 접촉된 위치의 기하학적인 좌표를 결정한다.

표면 음향파는 반사 어레이(33)의 각각의 경사선(16, 20, 26, 30)에 의해 반사된다. 각각의 경사선에 도달하는 표면 음향파의 0.5% 내지 1%는 그에 의해 반사된다. 나머지는 통과하여 인접한 경사선으로 보내어져, 모든 경사선이 순차적으로 표면 음향파를 반사하게 된다.

불요파를 산란시켜 노이즈를 감소시키기 위한 불요파 산란 수단, 즉, 확산 격자(확산부)가 장치(1)의 기판(2)의 전면에 형성된다. 확산 격자는 도1의 직사각형부(34, 36, 38)와, 상부 에지(24)를 따르는 경사선(40, 42)에 의해 형성된 확산 격자(43)와, 측면 에지(44)를 따르는 경사선(46, 48)에 의해 형성된 확산 격자(49)를 포함한다. 경사선(40, 42, 46, 48)은 반사 어레이(18, 22, 28, 32)의 기능과 다른 기능을 갖는 제2 반사 어레이를 구성한다. 제2 반사 어레이는 확산 격자(34, 36, 38) 내에 또한 제공된다(도7을 참조). 확산 격자(34, 36, 38, 43, 49)의 상세한 설명은 후에 기술될 것이다. 확산 격자들은 총괄하여 확산 격자(50)로 언급된다.

다음으로, 기판(2)에 접착되는 FPC(4)를 도2, 도3 및 도4를 참조하여 설명한다. 도2는 기판(2)에 부착되는 FPC(4)를 도시하는 정면도이다. FPC(4)가 기판(2)의 배면에 접착되었지만, 편의를 위해 실선으로 도시된다. 반사 어레이(33)와 확산 격자(50)는 도2에서 생략되었다. 도3은 FPC(4) 전체를 도시하는 개략적인 평면도이다. 도4는 도3에서 B로 표시되는 FPC(4)의 부분의 확대도이다. 도3 및 도4에서 도시된 FPC(4)는 도2의 기판(2)의 배면으로부터 본 상태와 대응된다.

(센서인) 컨버터(12, 14)에 각각 대응하는 전극(52, 54)은 도3 및 도4에 도시된 것과 같이, FPC(4)의 일 단부에 제공된다. 전극(52, 54)은 납땜, 은 페이스트와 같은 전도성 접착제, 또는 이방성 전도성 접착제에 의해 위로부터 컨버터(12, 14)에 연결된다. 즉, 컨버터(12, 14)가 FPC(4)와 기판(2)의 배면 사이에 위치된다. FPC(4)는 전술한 FPC 분기선(4a, 4b)와, 제어기(6)와 연결하기 위한 연결선(4c)에 의해 구성된다.

연결선(4c)과 FPC 분기선(4a)는 동일한 길이를 가지며, 띠 형상으로 일체로 형성된다(도3 참조). 절취선(56)이 연결선(4c)과 FPC 분기선(4a) 사이에 둘 사이 의 분리가 가능하도록 형성된다. 컨버터(8)와 연결되기 위한 전극(58)은 전극(52)이 제공되는 단부에 대향인 FPC 분기선(4a)의 단부에 형성된다. 제어기(6)와 연결되기 위한 전극(60)은 전극(58) 부근의 연결선(4c)의 단부에 형성된다. 컨버터(10)와 연결되기 위한 전극(62)은 전극(54)이 제공되는 단부에 대향인 FPC 분기선(4b)의 단부에 형성된다(도3 참조).

도4에 도시된 바와 같이, 연결선(4c)의 인쇄 배선(64)은 열 개의 인쇄 와이어(64a, 64b, 64c, 64d, 64e, 64f, 64g, 64h, 64i, 64j)를 포함한다. 신호 와이어 그룹은 (센서인) 컨버터(12, 14)에 연결되는 (수신 와이어인) 네 개의 인쇄 와이어(64d, 64e, 64f, 64g)로 구성된다. 여기서 중요한 것은 접지 와이어(64c, 64h)가 신호 와이어 그룹의 양측에 제공된다는 것이다.

송신 컨버터(8, 10)에 연결되는 신호 와이어(64b, 64i)는 각각 접지 와이어(64c, 64h)에 인접하여 제공된다. 또한, 접지 와이어(64a, 64j)는 각각 그들의 외부에 있는 신호 와이어(64b, 64i)에 인접하여 제공된다. 이러한 구성에 의하면, 수신 와이어(64d, 64e, 64f, 64g)는 접지 와이어(64c, 64h)에 의해 포위되고, 송신 와이어(64b, 64i)는 접지 와이어(64c, 64a)와 접지와이어(64h, 64j)에 의해 각각 포위됨으로써, 모든 신호 와이어가 차폐된다. 이러한 관계는 FPC 분기선(4a, 4b)에서도 여전히 유지된다. 이러한 구성에 의해, 인쇄 와이어(64b, 64d, 64e, 64f, 64g, 64i)로 구성되는 신호 와이어 그룹은 외부 전자기파에 의한 영향을 거의 받지 않는다. 동시에, 전자기파가 외부를 향해 거의 방사되지 않는 효과가 또한 얻어진다. 상기 구성은 FPC(4)가 기판(2)을 따라 긴 거리에 걸쳐 연장되는 경우에 EMI 방지 특성을 향상시키는데 특히 효과적이다.

FPC 분기선(4b)의 절곡선이 도4에서 참조번호(66, 68)로 표기된다. FPC 분기선(4b)는 도4의 도면 용지의 표면을 향하는 방향으로 절곡선(66)을 따라 절곡된다. 이어서, FPC 분기선(4b)는 도4의 도면 용지의 표면으로부터 멀어지는 방향으로 절곡선(68)을 따라 다시 절곡되어, 전극(62)이 컨버터(10)를 대면하도록한다(도3 참조). 절곡부(69)가 도2에 도시된다. 이러한 방식으로, FPC 분기선(4b)는 기판(2)의 측면 에지(44)를 따라 배열된다. FPC(4)는 (도시되지 않은) 접착제 등에 의해 기판(2)에 고정된다.

다음으로, 반사 어레이(33)의 배치를 도5를 참조하여 설명한다. 도5는 도1에 도시된 반사 어레이에 대응하는 반사 어레이(33)의 정면도이다. 불요파를 산란시키기 위한 확산 격자(34, 36, 38) 등은 도5에서 생략된다. 반사 어레이(18, 22, 28, 32)의 각각의 경사선(16, 20, 26, 30)은 45°각도로 경사진다. 경사선(16, 20, 26, 30)은, 기판(2)를 가로질러 그들을 대향하는 반사 어레이를 향해 표면 음향파를 반사하도록 구성된다. 반사 어레이(33)는 기판(2)의 전면 상에 페이스트로 형성된 납 유리의 미세한 입자들을 스크린 인쇄 등에 의해 인쇄한 후에 대략 500℃에서 소결함으로써 형성된다. 기판(2)의 코너(25)가 도5에 부분적으로 도시된다. 다르게는, UV 경화형 유기 잉크 또는 반사 특성을 향상시키도록 내부에 필러로서 첨가된 금속 입자를 갖는 유기 잉크가 반사 어레이의 재료로서 사용될 수 있다.

송신측 컨버터(8, 10)로부터 멀어질수록 경사선(16, 20, 26, 30) 사이의 간격이 감소되는데, 즉 경사선이 더 높은 밀도로 배열된다. 이것은 표면 음향파의 강도가 경사선(16, 20, 26, 30)을 통과할 때 감쇠되기 때문이다. 따라서, 기판(2)의 전면을 따라 표면 음향파를 고르게 전파시키도록 감쇠에 대한 보상을 하도록 상기 구성을 채용하는 것이 필요하게 된다. 반사 어레이(22, 28)는 기판의 상부 에지(24)와 측면 에지(44)로부터 각각 약간 내측으로 제공된다(도1 참조). 이것은 후에 기술될, 확산 격자(50)의 경사선(40, 42, 46, 48)이 반사 어레이(22, 28)의 외부에 제공될 수 있도록 하기 위한 것이다.

다음으로, 불요파 산란 수단으로서 기능하는 확산 격자(50)를 도6을 참조하여 설명한다. 도6은 모드 변환 소자(78, 80, 82, 84)를 따르는 확산 격자(50)를 도시하는 도1에 대응하는 정면도이다. 제2 반사 어레이를 구성하는 경사선(40, 42)은 기판(2)의 상부 에지(24)의 부근에서 서로에 대해 반대되는 각도로 형성된다. 경사선의 각도는 기판(2)의 중앙부를 향해서는 직각에 가깝게 되고 그들의 에지를 향해서는 점진적으로 감소한다. 유사한 방식으로, 제2 반사 어레이를 구성하는 다른 경사선(46, 48)들은 점진적으로 변화하는 각도로 서로에 대해 반대되는 각도로 형성된다. 이것은 불요파들이 동일한 방향으로 반사되기 보다는 확산되도록 하기 위한 것이다.

경사선(40, 42, 46, 48)은 테이프 등이 종래의 터치 패널에 접착되는 구역에 위치된다. 즉, 경사선(40, 42, 46, 48)은 종래의 터치 패널의 테이프를 대신하여 형성된다. 이러한 구역에 도달하는 불요파는 경사선(40, 42, 46, 48)에 의해 난반사되어 (센서인) 컨버터(12, 14)로 전파되지 않는다. 초음파 진동 에너지의 감쇠비는 초음파의 주파수와, 진동 모드와, 유리의 타입에 따라 달라진다. 5.5㎒의 주 파수에서 표면 음향파의 강도는 소다 석회 유리로 형성된 통상의 기판(2)를 따라 40㎝ 전파된 후에 그 원래의 강도의 1/10로 감쇠된다. 따라서, 난반사된 불요파는 빠르게 감쇠하며, 기판(2)을 가로질러 반사되면서 사라진다.

복수의 분리 리지 즉, 45°또는 -45°가 아닌 각도로 경사선들이 직사각형 확산 격자(34, 36, 38)에 형성된다. 리지의 형상을 도7 및 도8을 참조하여 설명한다. 도7은 확산 격자(36)와 반사 어레이(33)의 부분 확대도이다. 도8은 반사 어레이(33) 및 확산 격자(38)의 부분 확대도이다. 확산 격자(36)의 경사선(36a)은 반사 어레이(18, 32)의 경사선과 상이한 각도로 배향된다는 것이 도7에 명확하게 도시된다. 마찬가지로, 도8은 가파르게 경사선(38a)에 의해 구성되는 확산 격자(38)를 명확하게 도시한다.

이러한 확산 격자(36, 38)는 기판(2)의 전면을 따라 전파되는 불요파를 외부를 향하여 45°또는 -45°가 아닌 각도로 난반사하도록 또한 기능한다. 상세하게 도시되지는 않았지만, 확산 격자(34)는 유사한 구조와 기능을 소유한다. 경사선(36a, 38a)은 각각의 확산 격자(36, 38) 내에서 평행하거나 점진적으로 변화하는 각도를 가질 수 있다. 확산 격자(34, 38)는 소정의 방향 이외의 방향으로 전파되는 표면 음향파의 경로를 차단하도록 또한 기능하여, 표면 음향파가 (센서인) 컨버터(12, 14)에 도달하지 않도록 한다.

확산 격자(50)는 반사 어레이(33)와 동일한 방식으로 페이스트로 형성된 납 유리 입자에 의해 기판(2) 상에 인쇄된다. 따라서, 확산 격자(50)는 반사 어레이(33)가 형성되는 것과 동시에 인쇄될 수 있을 것이다. 이것은 생산성을 향상시 키고 제조 비용을 감소시킨다.

확산 격자(36, 38)의 경사선(36a, 38a)은 복수의 리지로서 형성된다. 그러나, 확산 격자는 리지에 의해 형성되는 것에 제한되지 않고 다양한 변형이 가능하다. 확산 격자(확산부)의 다른 구성이 도9에 도시된다. 도9는 확산 격자(확산부)의 변형예의 확대도이다. 이 확산 격자(51)는 평면도에서 다이아몬드 형상을 한 다수의 돌출부(51a)에 의해 구성된다. 확산 격자(51)에 도달하는 불요파는 그에 의해 형성되는 구역 내의 돌출부(51a)에 의해 반복적으로 반사되면서 감쇠된다. 돌출부의 형상은 다이아몬드 형상에 제한되지 않으며, 사각형, 삼각형, 다른 다각형 또는 타원형과 같은 임의의 바람직한 형태일 수 있다.

도10은 기판(2)의 전면에 형성된 확산 격자(50) 및 반사 어레이(33)의 상대적인 위치를 도시하는 정면도이다. 도10은 경사선(40, 42)이 반사 어레이(28)의 외부에 위치되고, 경사선(46, 48)이 반사 어레이(22)의 외부에 위치된다는 것을 명확하게 도시한다. 확산 격자(34, 36, 38)는 반사됨이 없이 반사 어레이(33)를 통과하는 음향파(표면 음향파)가 반사 어레이(33)가 그들을 반사하는 반향과 상이한 방향으로 반사되도록 위치된다.

더욱 상세하게, 예를 들어 컨버터(8) 및 모드 변환 소자(78)에 의해 발생되는 표면 음향파는 관통해서 지나가는 동안 반사 어레이(18)에 의해 반사 어레이(22)를 향해 반사된다. 반사 어레이(18)에 의해 반사되지 않는 표면 음향파는 확산 격자(36)에 도달한다. 도7에 도시되는 바와 같이, 확산 격자(36)은 표면 음향파를 기판(2)의 외부를 향해 반사하도록 기능한다. 즉, 확산 격자(36)는 주된 방향에 대향되는 방향으로 표면 음향파를 반사하여, 노이즈를 야기할 초음파 진동이 (센서인) 컨버터(12)에 도달하지 않도록 한다.

기판(2)의 에지를 따라 형성되는 경사선(40, 42, 46, 48)은 기판(2)의 전면을 따라 전파되는 벌크파를 난반사하고 감쇠시키도록 구성된다. 보통, 벌크파는 모드 변환 소자(78, 80)에 의해 표면 음향파로 변환된다. 그러나, 100% 전환되지 않기 때문에 벌크파는 소정의 방향이 아닌 다른 방향으로 전파된다. 따라서, 경사선(40, 42, 46, 48)은 이러한 불요 벌크파를 감쇠시키도록 사용된다.

또한, 표면 음향파는 모드 변환 소자(78, 80)에 의해 변환된 후에 소정의 방향이 아닌 다른 방향으로 전파된다. 경사선(40, 42, 46, 48)은 이러한 빗나간 표면 음향파를 다양한 방향으로 산란되도록 또한 난반사한다. 불요 초음파 진동이 (센서인) 컨버터(12, 14)에 도달하여 노이즈를 야기할 위험은 이 확산 반사에 의해 감소된다.

돌고래의 그림(82)이 경사선들(40, 42) 사이에, 또한 도10의 경사선경사선) 사이에 인쇄된다. 그림(82)은 노이즈를 감소시키는데 또한 효과적이다. 그림(82)은 곡선의 윤곽선을 갖는다. 그림(82)의 윤곽선에 도달하는 벌크파 또는 빗나간 표면 음향파는 다양한 방향으로 반사되며 감쇠된다. 윤곽선이 곡선으로 형성되거나 또는 불요파를 다양한 방향으로 난반사시키는 각도인 한 어떠한 그림도 채용될 수 있다. 다르게는, 패턴들은 기판(2) 상에 이러한 부분에서 인쇄될 수 있다.

본 발명의 실시예가 상기에서 상세하게 기술되었다. 그러나, 본 발명은 전술한 실시예에 제한되지 않는다. 예를 들어, 확산 격자(50)는 플루오르화 수소 산(hydrofluoric acid)의 에칭에 의해 형성될 수 있다. 또한, 확산 격자(50)는 레이저, 샌드블라스크 또는 커팅을 이용하는 화학적 또는 물리적 제거 방법에 의해 또한 형성될 수도 있다. 환언하면, 확산 격자(50)는 돌출부 대신에 홈으로 형성될 수 있다.

본 발명에서, 모드 변환 소자(78, 80, 82, 84)를 갖는 소위 "격자 타입"의 표면 음향파 발생 수단이 채용된 경우를 기술하였다. 그러나, 본 발명은 이러한 타입의 표면 음향파 발생 수단을 채용한 장치에 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은 (도시되지 않은) 아크릴 프리즘을 사용하는 (도시되지 않은) 웨지 타입 컨버터에 의해 표면 음향파를 발생시키는 음향파형 접촉 검출 장치에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 격자도 웨지도 없이, 초음파 진동자 상에 형성된 한 쌍의 콤(comb) 전극을 채용하는 음향파형 접촉 검출 장치에 적용될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 FPC(4)는 임의의 바람직한 접착제에 의해 기판(2)에 접착될 수 있다. 그러나, 압전 진동자가 자외선 경화형 접착제를 사용하여 접착되는 것도 바람직하다. 접착을 야기하는 자외선의 조사에 앞서 표면 음향파의 최적 발생을 보장하도록 모드 변환 소자(78, 80, 82, 84)에 대한 컨버터(8, 10, 12, 14)의 위치의 조정이 가능하다.

불요파 산란 수단은 전술한 바와 같이 난반사와 감쇠를 야기하는 타입일 수 있다. (센서인) 두 개의 컨버터(12, 14)가 전술한 실시예에서는 서로에 대해 근접하게 제공된다. 그러나, (센서인) 컨버터(12, 14)는 송신 컨버터(8, 10)와 위치를 바꿀 수도 있어, 서로 이격되어 위치될 수 있다. 이 경우에, 표면 음향파가 컨버 터(12, 14)들 중 어느 하나로부터 누설될 때, 다른 컨버터(14 또는 12)가 근접해 있지 않기 때문에, 다른 컨버터에 의해 픽업된 노이즈는 억제된다. 또한, 제어기(6)로부터 송신 컨버터(8, 10)로의 전기적인 경로는 감소될 수 있다. 따라서, 전기적 경로로부터의 불요 방사, 즉 전자기파의 방출은 억제될 수 있다.

이어서, 전술한 바와 동일한 방식으로 불요파를 감쇠시켜 제거하기 위한 불요파 산란 수단의 다른 실시예를 설명한다. 이하의 기술에서, 페이스트의 형태인 유리 입자들을 반사 어레이와 동시에 인쇄하여 제조 효율이 높은 불요파 산란 수단을 형성하는 경우가 기술될 것이다. 그러나, 홀을 형성하기 위한, 플루오르화 수소산(hydrofluoric acid)에 의한 에칭법, 레이저, 샌드블라스트 또는 절단을 이용하는 방법과 같은 화학적 또는 물리적 제거 방법이 이용될 수 있다.

도12는 불요파를 랜덤하게 산란시켜 제거하기 위한 제2 실시예의 불요파 산란 수단이 상부에 형성된 기판의 정면도이다. 도13은 도12의 기판상에 불요파 산란 수단이 형성된 영역의 부분 확대도이다. 도14는 제3 실시예의 불요파 산란 수단을 갖는 기판의 정면도이다. 도15는 도14의 불요파 산란 수단과 유사한 제4 실시예의 불요파 산란 수단이 상부에 형성된 기판의 정면도이다. 도12, 도13, 도14, 및 도15는 확산 격자(34, 36, 38)가 제2, 제3, 및 제4 실시예의 불요파 산란 수단으로 대체된, 도1에 도시된 (터치 패널) 장치의 변형예를 도시한다. 다른 구조들은 세 개의 실시예에 있어서 공통이며, 따라서 동일한 구조는 동일한 참조번호에 의해 표기되며 그것의 설명은 생략된다. 도12 내지 도15에서, 중요한 부품만이 도시되고 다른 부분은 생략되었다.

1. 랜덤 산란에 의한 불요파의 제거

예로서, (전술한 인쇄 방법에 의해) 기판상에 미세한 돌출부가 랜덤하게 분포되어 불요파 산란 수단을 형성하는 경우를 설명한다. 전술한 바와 같이, 미세한 돌출부 대신에 화학적 또는 물리적 홈파기(grooving) 방법에 의해 만입부가 형성될 수 있다.

도12 및 도13에 도시되는 바와 같이, 불요파 산란 수단으로서, 확산부(100, 102)가 기판(2a)상에 측면 에지(44), 하부 에지(45), 기판의 코너에 형성된다. 확산부(100)는 직사각 형상을 가지며, 측면 에지(44)와 하부 에지(45)를 따라 연장된다. 확산부(102)는 코너에서 L형상으로 형성된다. 모든 확산부(100, 100, 102)는 반사 어레이(106, 108) 외측에 위치된다. 다수의 확산 돌출부(104)가 랜덤하게 즉, 정형성 없이 확산부(100, 100, 102) 내에 분포된다. 확산 돌출부(104)의 형상은 평면도에서 볼 때 직사각형이다. 그러나, 확산부(104)는 직사각형으로 한정되지 않으며, 원, 타원, 다각형과 같은 임의의 바람직한 형상일 수 있다. 확산부(104)들은 동일한 크기를 갖거나 또는 각각의 확산부(104)는 상이한 크기와 형상을 가질 수 있다. 여기서, 확산부(104)의 분포는 불요파(예를 들어, 기생 반향)가 충분히 산란되어 (센서에 의해 노이즈로서 검출되지 않도록) 소거될 수 있게 설정된다.

확산 돌출부(104)의 그룹인 확산부(100, 100, 102)가 기판(2a)의 표면을 따라 전파되는 불요파를 산란시켜 제거하는 방식은 전술한 실시예에서와 동일하다. 따라서, 상세한 설명은 생략될 것이다. 불요파가 제거될 때까지 이동하는 경 로(130, 132, 134, 136)는 도12에 도시된다.

2. 부합 산란(Coherent Scattering)에 의한 불요파의 제거

페이스트 형태의 유리 입자를 인쇄하는 것에 의해 기판상에 불요파 산란 수단과 반사 어레이가 동시에 형성되는 방법에 있어서, 불요파 산란 수단의 리지와 반사 어레이의 경사선의 높이가 대체로 대등한 것이 필수적이다(예를 들어, 5㎛ 내지 10㎛의 높이). 또한, 제한된 영역 내에서의 불요파의 감쇠와 제거가 요구된다. 이 경우에, 불요파의 감쇠와 제거는 부합 산란 효과를 발생시키는 확산 격자를 형성함에 의해 더욱 효과적으로 수행될 수 있다.

여기서, 컨버터로부터 방사되어 기판을 통해 전파되는 불요파의 주파수와 파장은 (소다 유리 기판의 경우) 각각 5.5㎒와 대략 570㎛로 알려져 있다. 장점은 이러한 사실들로부터 취해진다.

도14에 도시된 바와 같이, 확산 격자(110a, 110b)는 기판(2b)의 측면 에지(44)를 따라 형성된다. 확산 격자(110c, 110d)는 기판(2b)의 하부 에지(45)를 따라 형성된다. 확산 격자(110a, 110b, 110c, 110d)는 총괄적으로 확산 격자(110)로 칭해진다. 확산 격자(110)는 모드 변환 소자(78, 80, 82, 84)에 대항하는 기판(2b)의 에지의 근처에 제공된다. 확산 격자(110)는 확산 격자(43, 49)와 유사한 외향 경사선(112)을 포함한다. 경사선(112)들은 서로 평행하게 제공되며, 그들의 경사각은 확산 격자(43, 49)의 경사각보다 작다. 경사선(112)의 이 배열에 의해, 확산 격자(110)는 레일리(Rayleigh) 파(표면 음향파)의 부합 산란에 의해 불요파를 산란시켜 제거하도록 기능한다. 즉, 레일리파는 서로 간섭하면서 산란되어 제거된 다.

3. 부합 산란에 의해 레일리파를 벌크파로 변환시키는 것에 의한 불요파의 제거

상기 표제2 하에서 기술한 부합 산란에 의한 불요파의 제거는 불요파가 된 레일리파(표면 음향파)를 다른 형태의 레일리파로 변환시키지 않는다. 그러나, 레일리파(표면 음향파)를 기판의 표면에 대해 수직으로 진동하는 성분이 제거된 벌크파로 변환시키는 방법 또한 효과적이다.

즉, 불요파의 전파 방향이 변화되거나 또는 산란되어, 기판의 전면과 배면 사이에서 바운드되면서 전파되는 벌크파로 변화된다. 벌크파는 표면 음향파와 달리, 수평면을 따라 높은 속도로 이동하지 않고, 먼 거리로 이동하지도 않는다. 따라서, 불요파는 훨씬 빨리 감쇠되어 제거될 수 있다. 표면 음향파의 벌크파로의 변환은 음향학 분야에서는 "레일리파의 램 모드(Lamb mode)로의 병합"으로 불리운다.

도15에 도시된 바와 같이 기판(2c)상에 형성된 확산 격자[120(120a, 120b, 120c, 120d)]는 상기 표제2 하에서 기술된 부합 산란에 의해 불요파를 제거하기 위한 확산 격자(110)(도14를 참조)와 유사하다. 그러나, 확산 격자를 구성하는 경사선들 사이의 간격과 경사선의 폭은 상이하다. 또한, 경사선의 배향(각도)은 경사선(112)의 배향과 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다.

전술한 바와 같이, 불요파를 산란시켜 제거하기 위한 불요파 산란 수단으로서 다양한 구성이 적용될 수 있다.

전술한 실시예에서, 가요성 회로 기판(FPC)이 기판 상에 장착된 전기 회로의 배선으로 채용되었다. 그러나, 그 대신에 가요성 평면 케이블(FFC)도 배선으로 이용될 수 있다.

Claims (10)

1. 음향파가 전파되는 표면을 갖는 기판과,

   음향파 발생 수단과,

   발생된 음향파를 기판의 표면을 따라 전파시키기 위한 반사 어레이와,

   기판의 표면을 접촉하는 물체에 의해 야기되는 음향파에서의 변화를 검출하기 위한 검출기와,

   물체의 기하학적 좌표를 결정하기 위한 제어기를 포함하는 음향파형 접촉 검출 장치이며,

   음향파의 발생에 동반하여 발생되는 불요파를 확산시키기 위한 불요파 산란 수단이 기판상에 형성되는 음향파형 접촉 검출 장치.
2. 제1항에 있어서, 불요파 산란 수단은 기판의 재료와 동일한 재료로 형성된 반사 어레이를 포함하는 음향파형 접촉 검출 장치.
3. 제1항에 있어서, 음향파 발생 수단과 불요파 산란 수단은 인쇄 또는 에칭에 의해 형성되는 음향파형 접촉 검출 장치.
4. 제2항에 있어서, 음향파 발생 수단과 불요파 산란 수단은 인쇄 또는 에칭에 의해 형성되는 음향파형 접촉 검출 장치.
5. 음향파가 전파되는 표면을 갖는 기판과,

   모드 변환 소자와,

   발생된 음향파를 기판의 표면을 따라 전파시키기 위한 반사 어레이와,

   기판의 표면을 접촉하는 물체에 의해 야기되는 음향파의 변화를 검출하기 위한 검출기와,

   물체의 기하학적 좌표를 결정하기 위한 제어기를 포함하는 음향파형 접촉 검출 장치이며,

   음향파의 발생에 동반하여 발생되는 불요파를 확산시키기 위한 확산부가 기판상에 형성되는 음향파형 접촉 검출 장치.
6. 제5항에 있어서, 확산부는 랜덤하게 분포된 확산 돌출부의 그룹을 포함하는 음향파형 접촉 검출 장치.
7. 제5항에 있어서, 확산부는 모드 변환 소자가 제공되는 곳에 대향하는 기판의 에지의 부근에 조밀하게 분포되는 복수의 대체로 평행한 경사선을 포함하는 음향파형 접촉 검출 장치.
8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 확산부는 기판의 재료와 동일한 재료로 형성되는 음향파형 접촉 검출 장치.
9. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 모드 변환 소자와 확산부는 인쇄 또는 에칭에 의해 형성되는 음향파형 접촉 검출 장치.
10. 제8항에 있어서, 모드 변환 소자와 확산부는 인쇄 또는 에칭에 의해 형성되는 음향파형 접촉 검출 장치.

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