WO2004044725A1 - 音響波型接触検出装置 - Google Patents

音響波型接触検出装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2004044725A1
WO2004044725A1 PCT/JP2003/014322 JP0314322W WO2004044725A1 WO 2004044725 A1 WO2004044725 A1 WO 2004044725A1 JP 0314322 W JP0314322 W JP 0314322W WO 2004044725 A1 WO2004044725 A1 WO 2004044725A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substrate
acoustic wave
wave
unnecessary
waves
Prior art date
Application number
PCT/JP2003/014322
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yoshikazu Tanaka
Original Assignee
Touch Panel Systems K.K.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Touch Panel Systems K.K. filed Critical Touch Panel Systems K.K.
Priority to DE60336424T priority Critical patent/DE60336424D1/de
Priority to AU2003301926A priority patent/AU2003301926A1/en
Priority to EP03811118A priority patent/EP1580651B1/en
Publication of WO2004044725A1 publication Critical patent/WO2004044725A1/ja

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/043—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves
    • G06F3/0436—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves in which generating transducers and detecting transducers are attached to a single acoustic waves transmission substrate
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form

Definitions

  • the present invention relates to an acoustic wave type contact detection device for acoustically detecting a contact position, such as an ultrasonic touch panel.
  • Acoustic wave type contact detection devices using ultrasonic waves are used, for example, in operation screens of personal computers, vending machines for tickets at stations, copiers installed in convenience stores, and unmanned terminals in financial institutions.
  • a transducer including a piezoelectric vibrator (piezo element) disposed on a substrate such as glass is used. This transducer is used not only as a means for generating a bulk wave but also as a sensor for detecting an acoustic wave scattered by a finger or the like touched on a touch panel.
  • the ultrasonic vibration generated as a bulk wave is converted into a surface acoustic wave propagating on the substrate by the acoustic wave generating means.
  • the surface acoustic wave is scattered by a finger or the like, and the scatter is detected by the detecting means.
  • the detected signal is compared with the controller's clock signal to determine the location where the surface acoustic waves are scattered.
  • a so-called unnecessary wave consisting of a surface acoustic wave reflected out of the direction is incidentally generated.
  • this unnecessary wave propagates while being reflected on the substrate and reaches the converter on the sensor side, it vibrates this converter to generate a voltage. This voltage is received as noise and upsets the normal decision of the controller.
  • a vibration damping material or an absorbing material is provided on the substrate in order to absorb the generated unnecessary waves (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-324792 (page 2, FIG. 1)). ), Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 61-23939 (page 11, FIG. 2)).
  • These vibration insulators and absorbers are usually made of resin tape or the like, and are adhered to a substrate. Unwanted waves that reach this tape are absorbed and attenuated.
  • the present invention has been made in view of the above points, and it is possible to effectively scatter unnecessary waves to eliminate them, improve productivity, and reduce manufacturing costs. It is intended to provide a device. Disclosure of the invention
  • An acoustic wave contact detection device includes: a substrate having a surface through which an acoustic wave propagates; an acoustic wave generating unit; a reflection array for propagating the generated acoustic wave along the substrate surface;
  • an acoustic wave type contact detection device including a detection means for detecting a change in an acoustic wave due to contact with an object and a controller as a control means, when an acoustic wave is generated, an unnecessary wave that is incidentally generated on a surface is generated.
  • An unnecessary wave scattering means for scattering is formed on the substrate.
  • the unnecessary wave scattering means can be constituted by a reflection array formed from the same material as the substrate.
  • the acoustic wave generating means and the unnecessary wave scattering means may be formed by printing or by etching.
  • the acoustic wave here includes not only a surface acoustic wave propagating on the surface of the substrate but also an ultrasonic wave propagating along the surface of the substrate in a thin substrate.
  • the acoustic wave generation means can include a mode conversion element and an ultrasonic transducer.
  • the detecting means can be a converter.
  • the converter referred to here is an element that converts ultrasonic vibration into an electric signal or converts an electric signal into ultrasonic vibration.
  • the unwanted wave scattering means may be a diffusion grating.
  • the acoustic wave type contact detection device of the present invention can Since the unnecessary wave scattering means for scattering the generated unnecessary waves is formed on the substrate, the unnecessary waves can be effectively scattered by the unnecessary wave scattering means.
  • the unnecessary wave scattering means is constituted by a reflection array formed of the same material as the substrate, the unnecessary waves can be effectively scattered.
  • the acoustic wave generating means and the unnecessary wave scattering means are formed by printing, unnecessary waves can be scattered effectively, and printing can be automated and efficiently produced, thereby increasing productivity. It is possible to improve the manufacturing cost. Furthermore, even when the acoustic wave generating means and the unnecessary wave scattering means are formed by etching, the unnecessary waves can be effectively scattered and can be formed by the same method, so that productivity is improved. Manufacturing costs can be reduced. Simple words of drawings
  • FIG. 1 is a front view of a touch panel used in the acoustic wave type contact detection device of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view showing an FPC bonded to a substrate.
  • Figure 3 is a schematic plan view showing the entire FPC
  • Fig. 4 is a partially enlarged view of the FPC in which the portion indicated by B in Fig. 3 is enlarged.
  • Fig. 5 is a front view of the reflection array corresponding to the reflection array shown in Fig. 1.
  • Fig. 6 is a front view showing the diffusion grating corresponding to Fig. 1 together with the mode conversion element.
  • Fig. 7 is a partially enlarged view showing the diffusion grating together with the reflection array.
  • Figure 8 shows a partially enlarged view of the diffusion grating with the reflection array.
  • Figure 9 is an enlarged view showing a modification of the diffusion grating.
  • FIG. 10 is a front view showing the relative positional relationship between the diffusion grating and the reflection array.
  • FIG. 11 is a partially enlarged view of the substrate of FIG. 1 viewed from the direction of arrow A.
  • FIG. 1 is a front view of a touch panel 3 used in the device 1.
  • the touch panel 3 includes a substrate 2 formed of a rectangular glass plate, an FPC (flexible printed circuit) 4 attached to the substrate 2, It consists of a control unit (controller) 6 that is connected pneumatically.
  • FPC flexible printed circuit
  • the FPC 4 branches into a branch line 4 a extending in the horizontal direction of the substrate 2, that is, along the X-axis direction indicated by an arrow X in the figure, and a branch line 4 b extending along the Y-axis direction indicated by an arrow Y orthogonal to the X axis. ing.
  • the FPC 4 is provided with transducers (bulk wave generating means) 8, 10 for generating ultrasonic waves and transducers (detecting means) 12, 14 serving as sensors.
  • transducers (bulk wave generating means) 8, 10 for generating ultrasonic waves and transducers (detecting means) 12, 14 serving as sensors.
  • a reflection array 18 composed of a number of oblique lines 16 along the Y axis, and a number of inclinations facing the reflection array 18.
  • the reflection array 22 composed of the lines 20 is formed near the side edge 44 of the substrate 2. Further, along the X-axis, a reflective array 28 composed of a large number of inclined lines 26 near the upper edge 24 of the substrate 2, and a reflective array 3 composed of a large number of inclined lines 30 facing the reflective array 28 2 is formed along the vicinity of the lower edge 45 of the substrate 2.
  • the patterns of these reflection arrays 18, 22, 28, and 32 are disclosed in JP-A-61-23932 and JP-A-2001-14094. It was disclosed.
  • the reflection arrays 18, 22, 28, and 32 are collectively referred to as a reflection array 33.
  • the acoustic wave is reflected by the reflection array 33 and propagates on the surface of the substrate 2.
  • FIG. 11 is a partially schematic enlarged view of the substrate 2 of FIG. 1 viewed from the direction of arrow A.
  • the mode conversion element 80 in FIG. 11 is formed on the substrate 2 by sintering a glass paste, and includes a plurality of parallel ridges 80a separated from each other.
  • the ridge 80a shown in FIG. 11 actually extends in a direction perpendicular to the paper surface.
  • the width of the ridge 80a is set to be about 400 micrometers, and the height is set to be about 35 meters or more.
  • the distance between the ridges 80a By changing the distance between the ridges 80a, the direction of reflection of the Parc wave changes.
  • the gap is formed right next to the ridge 80a so that the surface acoustic wave is generated.
  • a converter 10 is adhered to the substrate 2, and is electrically connected to the branch line 4 b of the FPC 4 by solder 5.
  • Other mode conversion elements 78, 82, 84 have the same configuration.
  • the mode conversion elements (acoustic wave generation means) indicated by 78, 80 are the bulk generated from the converters 8, 10 on the transmitting side. It converts waves into surface elastic waves. However, the mode conversion elements 82 and 84 convert surface acoustic waves (acoustic waves) propagating on the surface of the substrate 2 into bulk waves again.
  • the mode conversion elements 78, 80 the remaining bulk waves that are not converted to surface acoustic waves are not emitted in a specific direction, and propagate in all directions around the mode conversion elements 78, 80. .
  • a part of the bulk wave becomes an unnecessary wave that can interfere with the original signal detection when transmitted to the converters 12 and 14.
  • the mode conversion elements 78 and 80 are composed of the above-mentioned plurality of ridges. Basically, surface waves are generated in a direction orthogonal to these ridges, but slight surface waves are generated in unintended directions. Is known to occur. This surface wave is also an unnecessary wave that can interfere with signal detection. When these unnecessary waves reach the converters 12 and 14, the converters 12 and 14 generate noise signals.
  • the surface acoustic waves that have reached the reflection array 28 are further reflected and propagated toward the mode conversion element 84.
  • the surface acoustic wave that has reached the mode conversion element 84 is converted into a bulk wave by the mode conversion element 84, and the vibration propagates to the transducer 14 on the back side of the substrate 2, which serves as a sensor, on the receiving side. Then, it is converted into an electric signal by the converter 14.
  • the ultrasonic vibration (Banorec wave) emitted from the converter 8 is converted into a surface acoustic wave by the mode conversion element 78, and is incident on the mode conversion element 82 through the reflection array 18 and the reflection array 22. Is done.
  • the surface acoustic wave is converted into a park wave by the mode conversion element 82 and propagated to the converter 12 as a sensor, where it is converted into an electric signal Is done.
  • the surface acoustic wave propagates all over the area on the substrate 2 which is controlled by the reflection arrays 18, 22, 28, and 32, so that, for example, a finger (object) When touching (touching) 2, the surface acoustic wave blocked by this finger disappears or attenuates.
  • the change in the signal caused by the change in the surface acoustic wave is sent from the transducers 12 and 14 as sensors to the timing circuit (not shown) of the controller 6 combined with the sensor, and is sent to the controller. 6 determines the geometric coordinates of the position where the finger touches.
  • the surface acoustic wave is reflected by each of the inclined lines 16, 20, 26, and 30 in the reflection array 33, but 0.5% to 1% of the surface acoustic wave arrived at one inclined line.
  • the light is reflected, the others are transmitted toward the next succeeding inclined line, and are sequentially reflected by the succeeding inclined line.
  • a diffusion grating is formed on the surface of the substrate 2.
  • This diffusion grating is composed of a rectangular portion indicated by 34, 36, and 38 in FIG. 1, a diffusion grating 43 composed of inclined lines 40 and 42 along the upper edge 24, and inclined lines 46 and 48 along the side edge 44. Includes diffusion grating 49.
  • These inclined lines 40, 42, 46, 48 constitute a second reflective array having a function different from that of the reflective arrays 18, 22, 28, 32.
  • a second reflection array is also formed in the diffusion gratings 34, 36, and 38 (Fig. 7). The details of these diffusion gratings 34, 36, 38, 43, 49 will be described later.
  • the diffusion grating is indicated by 50.
  • FIG. 2 is a front view showing the FPC 4 bonded to the substrate 2.
  • the FPC 4 is adhered to the back surface of the substrate 2, but is indicated by a solid line in FIG. 2 for convenience.
  • the reflection array 33 and the diffusion grating 50 are omitted.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing the entire FPC 4.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of the FPC 4 in which a portion indicated by B in FIG. 3 is enlarged.
  • the FPCs 4 shown in FIGS. 3 and 4 correspond to the state in which the FPCs 4 are viewed from the back surface of the substrate 2 in FIG.
  • the FPC4 has a transducer 1 It has electrodes 52 and 54 corresponding to 2 and 14, respectively. As described above, these electrodes 52 and 54 are connected to the converters 12 and 14 bonded to the substrate 2 by soldering from above, using a conductive adhesive such as silver paste, or an anisotropic conductive adhesive. Is done. That is, converters 12 and 14 are located between FPC 4 and the back surface of substrate 2.
  • the FPC 4 includes the aforementioned branch lines 4 a and 4 b and a connection line 4 c connected to the controller 6.
  • the connecting line 4c and the branch line 4a have the same length and are integrally formed in a belt shape (FIG. 3).
  • the connection line 4c and the branch line 4a can be separated by a perforation 56 formed longitudinally between them.
  • an electrode 58 to which the converter 8 is connected is formed, and at the other end of the connecting line 4c, an electrode 60 to be connected to the controller 6 is formed.
  • an electrode 62 connected to the converter 10 is formed at the other end of the branch line 4b (FIG. 3).
  • the printed wiring 64 of the connection line 4c connected to the controller 6 includes printed wiring 64a, 64b, 64c, 64d, 64e, 64f, 64g, 64h, 64 i and 64 j are formed.
  • the signal lines are composed of four print wirings 64 (! To 64 g) connected to the converters 12 and 14 as sensors and serving as reception lines.
  • the printed wiring 64c and 64h for the dandall (ground) are arranged in this case.
  • printed wirings 64 b and 64 i serving as signal lines connected to the transmitting converters 8 and 10, respectively, are further disposed.
  • the printed wirings 64a and 64j for the ground are arranged respectively. This means that the printed wiring 64 4 (! ⁇ 64 g force) to be the receiving line (signal line), the printed wiring 64 b and 64 i to be the transmitting line (signal line) surrounded by the ground lines 64 c and 64 h This shows that a shield is formed around the force S, ground lines 64a and 64c and 64h and 64j, respectively, and this relationship is also maintained at branch lines 4a and 4b.
  • the signal line group composed of the print wiring 64b, 64d, 64e, 64f, 64g, and 64i is hardly affected by external electromagnetic waves, and conversely, With the above configuration, the EMI resistance is particularly effective when the FPC 4 is arranged along the board 2 and the reception line is extended for a long time. It will be fruitful.
  • branch line 4b is bent once along the folding line 66 toward the near side of the paper in FIG. 4, and the electrode 6 2 (FIG. 3) on the opposite side is directed to the converter 10. It is folded along the fold curve 68 to the other side of the page. This bend is shown at 69 in FIG. In this way, the branch line 4 b is arranged along the side edge 44 of the substrate 2.
  • the FPC 4 is fixed to the substrate 2 by bonding with an adhesive (not shown) or the like.
  • FIG. 5 shows an arrangement of only the reflection array 33 described above.
  • FIG. 5 is a front view of the reflection array 33 corresponding to the reflection array 33 shown in FIG.
  • the diffusion gratings 34, 36, 38, etc. of other unnecessary wave scattering means are omitted.
  • Each of the reflection arrays 18, 22, 28, 32 has an inclination line 16, 20, 26, 30, which has a 45 ° inclination, and the reflection array opposes surface acoustic waves. It is designed to reflect toward.
  • These reflection arrays 33 are formed by printing a paste of fine powder of lead glass on the surface of the substrate 2 by screen printing or the like, and sintering at about 500 ° C. .
  • reference numeral 25 indicates a corner of the substrate 2 partially.
  • an ultraviolet curable organic ink or a material obtained by adding a filler made of a metal powder for improving the reflectance to the organic ink may be used.
  • the distance between the inclined lines 16, 20, 26, 30 is narrower and denser as the distance from the transmitter 8, 10 on the transmitting side is increased. Since the intensity of the surface acoustic wave is attenuated as the light passes through the substrate 30, the surface acoustic wave propagates to the surface of the substrate 2 on average by compensating for the attenuation.
  • the reflection arrays 22 and 28 are arranged slightly inside from the upper edge 24 and the side edge 44 (FIG. 1) of the substrate 2. The reason for this is to make it possible to arrange the inclined lines 40, 42, 46, 48 of the diffusion grating 50 outside, which will be described later.
  • FIG. 6 is a front view corresponding to FIG. 1 and showing the diffusion grating 50 together with the mode conversion elements 78, 80, 82, and 84.
  • the inclined lines 40 and 42 constituting the above-described second reflection array are formed at angles opposite to each other near the upper edge 24 of the substrate 2. Then, the angle is formed almost vertically near the center of the substrate 2, It gradually changes to a small angle toward the end of 2.
  • the other inclined lines 46 and 48 constituting the second reflective array are also formed so as to have mutually opposite inclinations, and their angles gradually change.
  • the rectangular diffusion gratings 34, 36, 38 are formed by gathering a plurality of ridges or inclined lines spaced apart from each other and having an angle different from 45 ° or ⁇ 45 °.
  • FIG. 7 and FIG. 7 and 8 are partially enlarged views showing the diffusion gratings 36 and 38, respectively, together with the reflection array.
  • FIG. 7 shows the diffusion grating 36
  • the inclination line 36a has a different angle compared to the inclination lines 16 and 30 of the reflection arrays 18 and 32, respectively. Is clearly shown.
  • FIG. 8 also shows a diffusion grating 38 having a steeply inclined line 38a.
  • diffusion gratings 36 and 38 are also for erasing unnecessary waves propagating on the surface of the substrate 2 by irregularly reflecting them outward at an angle other than 45 ° or 144 °.
  • the diffusion grating 34 has a similar shape and function.
  • the inclination lines of the diffusion grating 34 and the inclination lines 36a, 38a of the diffusion gratings 36, 38 may be parallel or have gradually different angles within the same diffusion grating. Good.
  • the diffusion gratings 34 and 38 also have a function of cutting off the path where the surface acoustic waves propagating from a predetermined direction reach the converters 12 and 14 on the receiving side.
  • diffusion gratings 50 are printed on the substrate 2 using, as in the case of the reflection array 33, fine powder of lead glass in a base shape as an ink. Therefore, When the reflective array 33 is formed, printing can be performed at the same time, thereby improving productivity and reducing manufacturing cost.
  • the illustrated inclined lines 36a and 38a of the diffusion gratings 36 and 38 are composed of a plurality of ridges, but are not necessarily limited to the ridges, and various modifications may be considered. .
  • This modification is shown in FIG. FIG. 9 is an enlarged view showing a modification of the diffusion grating.
  • the diffusion grating 51 is constituted by a set of a large number of protrusions 51 a having a diamond shape in a plan view.
  • the unnecessary wave that has reached the diffusion grating 51 is attenuated while repeatedly reflecting between the protrusions 51a in a region formed by the protrusions 51a.
  • the shape of the projection is not limited to a rhombus, and may be any shape such as a polygon, such as a rectangle or a triangle, or an ellipse in plan view.
  • FIG. 10 is a front view showing a relative positional relationship between the diffusion grating 50 formed on the surface of the substrate 2 and the reflection array 33. It is clearly shown that the inclined lines 40 and 42 are located outside the reflective array 28, and the inclined lines 46 and 48 are located outside the reflective array 22.
  • the diffusing gratings 34, 36, 38 are directed in a direction different from the direction reflected by the reflective array 33 immediately after transmission of the acoustic waves (surface acoustic waves) transmitted without being reflected by the reflective array 33. It is arranged to be reflected.
  • the surface acoustic waves generated by the converter 8 and the mode conversion element 78 are reflected toward the reflection array 22 while passing through the reflection array 18.
  • the surface acoustic waves transmitted through the reflection array 18 without being reflected by the reflection array 18 reach the diffusion grating 36.
  • the diffusion grating 36 functions to reflect the surface acoustic wave toward the outside of the substrate 2 as shown in FIG. In other words, the light is reflected in a direction opposite to the original reflection direction, so that ultrasonic vibration causing noise does not reach the converter 12 on the receiving side.
  • the inclined lines 40, 42, 46, 48 of the diffusion grating 50 formed along the edge of the substrate 2 are designed to diffusely attenuate and attenuate bulk waves propagating on the surface of the substrate 2. Is configured. Normally, the mode conversion elements 78, 80 convert the pulsating wave into a surface acoustic wave, but the bulk wave remaining without 100% conversion propagates out of the specified direction. It is used to attenuate various Parc waves. In addition, when the surface acoustic wave is converted from the predetermined direction when the surface acoustic wave is converted by the mode conversion elements 78, 80, these inclined lines 40, 42, 46, 48 Is irregularly reflected so as to be discrete in various directions. Due to this discrete reflection, the possibility that unnecessary ultrasonic vibrations reach the converters 12 and 14 on the receiving side and become noises is reduced.
  • each of these pictures 82 is formed by a curved line, and the above-mentioned pulsating wave or surface elastic wave reaching this outer peripheral portion is reflected and attenuated in various directions.
  • This figure may be any picture as long as the outer periphery is composed of a curved surface, or the outer periphery has an angle at which unwanted waves are diffusely reflected in various directions, or It may be a pattern.
  • the diffusion grating 50 may be formed by etching using hydrofluoric acid or the like, or may be formed by chemical or physical removal processing such as laser, sandblasting, or cutting. In other words, a groove may be formed instead of forming the protrusion.
  • the present invention is not limited to this embodiment.
  • the present invention can be applied to an acoustic wave type contact detection device that generates a surface acoustic wave using an edge type converter (not shown) using an acrylic prism (not shown).
  • the present invention can also be applied to an acoustic wave contact detection device using a pair of comb-shaped electrodes formed on an ultrasonic vibrator and having no grating or ⁇ edge.
  • the FPC 4 used in the present invention may be adhered to the substrate 2 with an arbitrary adhesive, and the adhesion of the piezoelectric vibrator is preferably an ultraviolet curable adhesive.
  • the reason for this was that the tentative positioning of the converters 8, 10, 0, 12, and 14 with respect to the mode conversion elements 78, 80, 82, and 84 was performed, and the generation of optimal surface acoustic waves was confirmed. This is because the adhesive can be bonded by irradiating ultraviolet rays later.
  • the unnecessary wave scattering means may be of a type that generates irregular reflection and attenuates.
  • the two receiving converters 12 and 14 are arranged close to each other.
  • the transmitting converters 8 and 10 are replaced with each other, and the receiving converter 1 2, 14 may be spaced apart from each other.
  • the surface acoustic wave leaking from one of the receiving converters 12 or 14 does not have the other receiving converter 14 or 12 in a close position, noise picked up by the other can be suppressed.
  • the electric path from the controller 6 to the transmitter-side converters 8 and 10 can be shortened, unnecessary radiation, that is, electromagnetic wave radiation from this electric path can be suppressed.
  • an FFC that is, a flexible flat cable may be used instead of the FPC. If an FFC is used, converters 8, 10, 12, and 14 are electrically connected to the conductors of the FFC. The FFC is bonded to the substrate 2 and attached to the substrate 2 as in the case of the FPC 4.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

不要波散乱手段50の傾斜線40、42は、基板2の上縁24近傍で、互いに逆向きの角度に形成されている。その角度は、基板2の中央部近傍で垂直に近く形成され、基板2の端部に行くに従って小さな角度に漸次変化している。また、傾斜線46、48も同様に互いに逆の傾斜を有するように形成され、且つその角度が漸次変化している。この領域に達した不要波は、これらの傾斜線40、42、46、48により乱反射されて減衰し、受信側の変換器12、14に達しないようにされる。また、矩形の不要波散乱手段34、36、38も基板2の表面に伝搬する不要波を乱反射させて消去するためのものであり、45゜以外の角度の平行な複数の突条により構成されている。

Description

糸田 »
音響波型接触検出装置
技術分野
本発明は超音波方式によるタツチパネルのような、 音響的に接触位置を検出 するための音響波型接触検出装置に関するものである。 背景技術
超音波による音響波型接触検出装置は、 例えば、 パーソナルコンピュータの 操作画面、駅の切符の自動販売機、 コンビニエンスストアに設置された複写機、 或いは金融機関の無人端末機等に使用されている。 これらの音響波型接触検出 装置においては、 ガラス等の基板上に配置された圧電振動子 （ピエゾ素子） を 含むトランスデューサが使用されている。 このトランスデューサは、 バルク波 の発生手段として使用されるとともに、 タツチパネルにタツチした指等により 散乱された音響波を検出するセンサとしても使用される。
バルク波として生成された超音波振動は、 音響波生成手段により基板上を伝 搬する表面弾性波に変換される。 そしてこの表面弾性波が指等により散乱され て、 その散乱が検出手段により検出される。 検出された信号は、 コントローラ のクロック信号と照合されて、 表面弾性波が散乱された位置が特定される。 上記音響波生成手段により表面弾性波に変換される際、 全てが表面弾性波に 変換される訳ではなく、 表面弾性波に変換されなかったパルク波、 反射アレイ を透過し、 或いは反射アレイで所定方向外に反射された表面弾性波からなる所 謂不要波が付随的に生じる。 この不要波は、 基板上を反射しながら伝播してセ ンサ側の変換器に達すると、 この変換器を振動させて電圧を発生させる。 この 電圧は、 ノイズとして受信され、 コントローラの正常な判定を狂わすこととな る。
このため、 発生した不要波を吸収するために、 基板上に防振材或いは吸収材 が設けられている （例えば、 特開昭 6— 3 2 4 7 9 2号公報 （第 2頁、 図 1 )、 特開昭 6 1 - 2 3 9 3 2 2号公報 （第 1 1頁、 図 2 ) )。 これらの防振材、 吸収 材は、 通常、 樹脂製のテープ等で構成され、 基板上に貼着される。 このテープ に到達した不要波は吸収され、 減衰される。
従来の技術においては、 防振材、 吸収材とも基板上に貼着する必要があり、 この貼着作業は手作業で行われるため、 工数がかかり、 生産性が低い。 また、 その結果、 製造コストが高くなるという問題があった。
本発明は、 以上の点に鑑みてなされたものであり、 不要波を効果的に散乱さ せて消去することができるとともに、 生産性が向上し、 製造コストを低減でき る音響波型接触検出装置を提供することを目的とするものである。 発明の開示
本発明の音響波型接触検出装置は、 音響波が伝搬する表面を有する基板と、 音響波生成手段と、 生成された音響波を基板表面に沿って伝搬させる反射ァレ ィと、 表面での物体の接触による音響波の変化を検出する検出手段と、 制御手 段としてのコントローラとを備える音響波型接触検出装置において、 音響波が 生成される際、 表面で付随的に発生する不要波を散乱させる不要波散乱手段が 基板に形成されていることを特徴とするものである。
また、 不要波散乱手段は、 基板と同じ材料から形成された反射アレイから構 成することができる。
さらに、 音響波生成手段および不要波散乱手段は、 印刷により形成しても、 エッチングにより形成してもよい。
ここでいう音響波は、 基板表面上を伝搬する表面弾性波の他に、 薄い基板内 を基板の表面に沿って伝搬する超音波も含む。
また、 音響波生成手段はモード変換要素および超音波振動子を含むことがで きる。
さらに、 検出手段は、 変換器とすることができる。 ここでいう変換器は、 超 音波振動を電気信号に変換し、 或いは電気信号を超音波振動に変換する要素を いう。
不要波散乱手段は、 拡散格子とすることができる。
本発明の音響波型接触検出装置は、 音響波が生成される際、 表面で付随的に 発生する不要波を散乱させる不要波散乱手段が基板に形成されているので、 不 要波散乱手段によって、 不要波を効果的に散乱させることができる。
また、 不要波散乱手段が、 基板と同じ材料から形成された反射アレイから構 成されている場合は、 不要波を効果的に散乱させることができる。
さらに、 音響波生成手段および不要波散乱手段が、 印刷により形成されてい る場合は、 不要波を効果的に散乱させることができるとともに、 印刷を自動化 して効率的に生産できるので、 生産性が向上し製造コストが低減できる。 さら に、 音響波生成手段と不要波散乱手段が、 エッチングにより形成されている場 合も、 不要波を効果的に散乱させることができるとともに、 同じ手法で形成で きるので、 生産性が向上し製造コストが低減できる。 図面の簡単な言兌明
図 1は、 本発明の音響波型接触検出装置に使用されるタツチパネルの正面図 図 2は、 基板に接着されている F P Cを示す正面図
図 3は、 F P Cの全体を示す概略平面図
図 4は、 図 3において Bで示す部分を拡大した F P Cの部分拡大図 図 5は、 図 1に示す反射アレイに対応する、 反射アレイの正面図
図 6は、 図 1に対応する拡散格子をモード変換要素とともに示す正面図 図 7は、 拡散格子を反射アレイとともに示す部分拡大図
図 8は、 拡散格子を反射ァレイとともに示す部分拡大図
図 9は、 拡散格子の変形例を示す拡大図
図 1 0は、 拡散格子と反射アレイの相対的な位置関係を示す正面図 図 1 1は、 図 1の基板を矢印 A方向から見た部分概略拡大図 発明を実施する ための最良の形態
以下、 本発明の音響波型接触検出装置 （以下、 単に装置という） の好ましい 実施の形態について、 添付図面を参照して説明する。
図 1は、 装置 1に使用されるタツチパネル 3の正面図である。 図 1に示すよ うに、 タツチパネル 3は、 矩形のガラス板から構成された基板 2と、 この基板 2に取り付けられた F P C (フレキシブル印刷回路） 4と、 この F P C 4と電 気的に連結された制御部 （コントローラ） 6から構成されている。
F P C 4は、 基板 2の横長方向即ち図中矢印 Xで示す X軸方向に沿う分岐線 4 aと、 X軸と直交する、 矢印 Yで示す Y軸方向に沿う分岐線 4 bとに分岐し ている。 F P C 4には、 超音波を発生する変換器 （バルク波生成手段） 8、 1 0と、 センサとなる変換器 （検出手段） 1 2、 1 4が取り付けられている。 また、 基板 2の表面即ち図 1において手前側には、 Y軸に沿って多数の斜め の傾斜線 1 6からなる反射アレイ 1 8と、 この反射アレイ 1 8に対向して、 多 数の傾斜線 2 0からなる反射アレイ 2 2力 基板 2の側縁 4 4近傍に各々形成 されている。 さらに X軸に沿って、 基板 2の上縁 2 4近傍に多数の傾斜線 2 6 からなる反射アレイ 2 8と、 この反射アレイ 2 8に対向して多数の傾斜線 3 0 からなる反射アレイ 3 2が、 基板 2の下縁 4 5近傍に沿って形成されている。 これらの反射アレイ 1 8、 2 2、 2 8、 3 2のパターンは、 特開昭 6 1— 2 3 9 3 2 2号および特開 2 0 0 1 - 1 4 0 9 4号の各公報に開示されたものであ る。 なお反射アレイ 1 8、 2 2、 2 8、 3 2を総括して反射アレイ 3 3という。 この反射アレイ 3 3によって音響波が反射されて、 基板 2の表面上を伝搬する ようになっている。
前述の変換器 8、 1 0、 1 2、 1 4は、 基板 2の裏面に接着されており、 こ の変換器 8、 1 0、 1 2、 1 4に対応して、 基板 2の表面にモード変換要素 （グ レ一ティング） 7 8、 8 0、 8 2、 8 4が夫々形成されている。 この構成につ いて、 図 1 1を参照して、 代表としてモード変換要素 8 0を取り上げて説明す る。 図 1 1は、 図 1の基板 2を矢印 A方向から見た部分概略拡大図である。 図 1 1のモード変換要素 8 0は、 ガラスペーストを焼結して基板 2上に形成され、 互いに離隔した平行な複数の突条 8 0 aから構成されている。 図 1 1に示す突 条 8 0 aは、 実際は紙面と直交方向に延びている。
この突条 8 0 aの幅は、 約 4 0 0マイクロメートル、 高さは、 約 3 5マイク 口メートル以上になるように設定されている。 この突条 8 0 aの相互の間隔を 変えることによって、 パルク波の反射方向が変わる。 本実施形態では、 突条 8 0 aの真横に表面弾性波が発生するような間隔に形成されている。 このモード 変換要素 8 0の反対側には、 変換器 1 0が基板 2に接着され、 且つ F P C 4の 分岐線 4 bとはんだ 5により電気的に接続されている。 他のモード変換要素 7 8、 8 2、 8 4も、 同様の構成を有している。 モード 変換要素 7 8、 8 0、 8 2、 8 4のうち、 7 8、 8 0で示すモード変換要素 （音 響波生成手段） は、 発信側の変換器 8、 1 0から生成されたバルク波を表面弾 性波に変換するものである。 しかし、 モード変換要素 8 2、 8 4は、 基板 2の 表面を伝搬した表面弾性波 （音響波） を再度バルク波に変換するものである。 変換器 1 0から発した約 5 . 5 MH zの超音波振動 （バルク波） は、 基板 2 の裏面から内部を通って基板 2の表面にあるモード変換要素 8 0に達すると、 モード変換要素 8 0により表面弾性波に変換されて、 モード変換要素 8 0の突 条 8 0 aと直角に反射アレイ 3 2の方向に伝搬 （反射） される。 そして、 反射 アレイ 3 2の、 内側に傾斜した多数の傾斜線 3 0により反射され、 反射アレイ 2 8に向けて基板 2の表面を伝搬し、 反射アレイ 2 8の、 内側に傾斜した線 2 6に達する。
モード変換要素 7 8、 8 0において、 表面弾性波に変換されずに残ったバル ク波は、 特定の方向に放射されず、 モード変換要素 7 8、 8 0を中心に四方八 方に伝搬する。 そのバルク波の一部は、 変換器 1 2、 1 4に伝わると本来の信 号検出を妨害し得る不要波となる。 また、 モード変換要素 7 8、 8 0は前述の 複数の突条から構成され、 基本的にはこれら突条に対して直交する方向に表面 波を発生するが、 意図しない方向に僅かな表面波を発生することがわかってい る。 この表面波も信号検出を妨害し得る不要波となる。 これらの不要波が変換 器 1 2、 1 4に達すると、 変換器 1 2、 1 4にノイズ信号を発生させることに なる。
反射アレイ 2 8に達した表面弾性波は、 さらに反射されてモード変換要素 8 4に向けて伝搬される。 モード変換要素 8 4に達した表面弾性波は、 このモー ド変換要素 8 4により、 バルク波に変換されて基板 2の裏面にある、 センサと なる受信側の変換器 1 4にその振動が伝搬されて、 変換器 1 4により電気信号 に変換される。
変換器 8から発した超音波振動 （バノレク波） も同様にして、 モード変換要素 7 8により表面弾性波に変換されて、 反射アレイ 1 8と反射アレイ 2 2を経て モード変換要素 8 2に入射される。 表面弾性波はこのモード変換要素 8 2によ りパルク波に変換されてセンサとなる変換器 1 2に伝搬され、 電気信号に変換 される。
このように、 表面弾性波は、 反射アレイ 18、 22、 28、 32によって力 パーされる基板 2上の領域全てに満遍なく伝搬するので、 この領域内に、 例え ば、 指 （物体） により、 基板 2に接触 （タツチ） すると、 この指により遮られ た表面弾性波は、 消えるか、 或いは減衰する。 そして、 この表面弾性波の変化 に伴う信号の変化は、 センサとしての変換器 12、 14から、 センサに組み合 わされているコントローラ 6のタイミング回路 （図示せず） へ送られて、 コン トローラ 6により、 指が接触した位置の幾何学的座標が決定される。
表面弾性波は、 反射ァレイ 33における各傾斜線 16、 20、 26、 30の 1つ 1つにより反射されるが、 1つの傾斜線においては到達した表面弾性波の 0. 5%〜1%が反射され、 他は隣接する後続の傾斜線に向けて透過し、 後続 の傾斜線で順次反射するようになっている。
装置 1では、 前述のノイズを低減するために不要波を散乱させて消去する不 要波散乱手段即ち拡散格子が、 基板 2の表面に形成されている。 この拡散格子 は、 図 1では、 34、 36、 38で示す矩形部分と、 上縁 24に沿う傾斜線 4 0、 42からなる拡散格子 43および側縁 44に沿う傾斜線 46、 48からな る拡散格子 49を含む。 これらの傾斜線 40、 42、 46、 48は、 前述の反 射アレイ 18、 22、 28、 32とは異なる機能を有する第 2の反射アレイを 構成している。 また、 拡散格子 34、 36、 38内にも第 2の反射アレイが構 成されている （図 7)。 これらの拡散格子 34、 36、 38、 43、 49につい ての詳細は、 後述する。 なお、 拡散格子を総括して 50で示す。
次に、 図 2から図 4を参照して、 基板 2に接着されている F PC 4について 説明する。 図 2は、 基板 2に接着されている FPC4を示す正面図である。 F PC 4は、 基板 2の裏面に接着されているが、 図 2では便宜上実線で示してあ る。 なお、 図 2では、 反射アレイ 33および拡散格子 50は省略されている。 図 3は、 F PC 4の全体を示す概略平面図である。 図 4は、 図 3において Bで 示す部分を拡大した F PC 4の部分拡大図である。 図 3および図 4に示す F P C 4は、 図 2において基板 2の裏面から F P C 4を見た状態と夫々対応してい る。
図 3および図 4に示すように、 FPC4は、 一端に、 センサとなる変換器 1 2、 14に夫々対応する電極 52、 54を有する。 これらの電極 52、 54は、 前述の如く、 基板 2に接着された変換器 12、 14に、 上からはんだ付け、 銀 ペース ト等の導電性接着剤、 または異方導電性接着剤等により接続される。 即 ち、 変換器 1 2、 14は、 FPC4と基板 2の裏面との間に位置する。 FPC 4は、 前述の分岐線 4 a、 4 bと、 コントローラ 6に接続される連結線 4 cか ら構成されている。
連結線 4 cと分岐線 4 aは、 同じ長さを有し、 帯状に一体に形成されている (図 3)。 連結線 4 cと分岐線 4 aは、 それらの間で長手方向に形成されたミシ ン目 56により分離できるようになつている。 分岐線 4 aの他端には、 変換器 8が接続される電極 58が形成され、 連結線 4 cの他端には、 コントローラ 6 に連結される電極 60が形成されている。 また、 分岐線 4 bの他端には、 変換 器 10に接続される電極 62が形成されている （図 3)。
図 4に示すように、 コントローラ 6に接続される連結線 4 cのプリント配線 64は、 プリント配線 64 a、 64 b、 64 c、 64 d、 64 e、 64 f 、 6 4 g、 64 h、 64 i、 64 j の 10本が形成されている。 ここで重要なこと は、 センサとしての変換器 12、 14に接続された、 受信線となる 4本のプリ ント配線 64 (！〜 64 gで信号線群が構成され、 この信号線群の両側にダラン ド （接地） 用のプリント配線 64 c、 64 hが配置されている点である。
そして、 このグランド用のプリント配線 64 c、 64 hの外側には、 発信用 の変換器 8、 10に夫々接続される信号線となるプリント配線 64 b、 64 i が配置され、 さらにその外側には、 グランド用のプリント配線 64 a、 64 j が夫々配置されている。 このことは、 受信線 （信号線） となるプリント配線 6 4 (！〜 64 g力；、 グランド線 64 c、 64 hによって囲まれ、 発信線 （信号線） となるプリント配線 64 b、 64 i力 S、 夫々グランド線 64 a、 64 cおよび 64 h、 64 jによって囲まれてシールドが形成されていることを示している。 この関係は、 分岐線 4 a、 4 bにおいても維持されている。 これによつて、 プ リント配線 64 b、 64 d、 64 e、 64 f 、 64 g、 64 iから構成される 信号線群が、 外部からの電磁波の影響を受けにくくなり、 また、 逆に電磁波を 外部に発生しにくくするという効果を奏する。 上記の構成により、 基板 2に沿 つて F P C 4を配設して受信線を長く引き延ばす場合に、 耐 EMI性は特に効 果的となる。
なお、 図中 6 6、 6 8で示すのは、 分岐線 4 bの折曲線である。 分岐線 4 b はこの折曲線 6 6に沿って、 図 4における紙面の手前側に 1回折り曲げられ、 反対側になった電極 6 2 (図 3 ) を変換器 1 0に向けるため、 さらに、 折曲線 6 8に沿って紙面の向こう側に折り曲げられる。 この折曲部は、 図 2に 6 9で 示す。 このようにして、分岐線 4 bは、基板 2の側縁 4 4に沿って配置される。 'なお、 F P C 4は、 基板 2に接着剤 （図示せず） 等により接着されて固定され る。
次に、 図 5に、 前述の反射アレイ 3 3のみの配置を示す。 図 5は、 図 1に示 す反射アレイ 3 3に対応する、 反射アレイ 3 3の正面図である。 他の不要波散 乱手段の拡散格子 3 4、 3 6、 3 8等は省略してある。 各反射アレイ 1 8、 2 2、 2 8、 3 2の傾斜線 1 6、 2 0、 2 6、 3 0は、 4 5 ° の傾斜を有してお り、 表面弾性波を対向する反射アレイに向けて反射するようになっている。 こ れらの反射アレイ 3 3は、 鉛ガラスの微粉末をペースト状にしたものをスクリ ーン印刷等により基板 2の表面に印刷し、 約 5 0 0 ° Cで焼結して形成される。 なお、 図中 2 5で基板 2の隅部を部分的に示す。 また、 反射アレイの材料とし て、 紫外線硬化型の有機系インク、 または有機系インクに反射率を向上させる ための金属粉末からなるフイラ一を添加したものを使用してもよい。
傾斜線 1 6、 2 0、 2 6、 3 0の間隔が発信側の変換器 8、 1 0から離れる に従って狭く、 高密度になっているのは、 傾斜線 1 6、 2 0、 2 6、 3 0を通 過するに従って表面弾性波の強度が減衰するので、 この減衰量を補って平均的 に基板 2の表面に表面弾性波が伝搬するようにするためである。 なお、 反射ァ レイ 2 2、 2 8は、 基板 2の上縁 2 4、 側縁 4 4 (図 1 ) から僅かに内側に配 置されている。 この理由は、 後述する、 拡散格子 5 0の傾斜線 4 0、 4 2 , 4 6、 4 8力 その外側に配置できるようにするためである。
次に、 図 6を参照して、 不要波散乱手段となる拡散格子 5 0について説明す る。 図 6は、 図 1に対応する、 拡散格子 5 0をモード変換要素 7 8、 8 0、 8 2、 8 4とともに示す正面図である。 前述の第 2の反射アレイを構成する傾斜 線 4 0、 4 2は、 基板 2の上縁 2 4近傍で、 互いに逆向きの角度に形成されて レ、る。 そして、 その角度は、 基板 2の中央部近傍で垂直に近く形成され、 基板 2の端部に行くに従って小さな角度に漸次変化している。 また、 第 2の反射ァ レイを構成する他の傾斜線 4 6、 4 8も同様に互いに逆の傾斜を有するように 形成され、 且つその角度が漸次変化している。 この理由は、 不要波を同じ方向 に反射させずに、 種々の方向に拡散させる、 即ち乱反射させるためである。 これらの傾斜線 4 0、 4 2、 4 6、 4 8は、 従来のテープ等が貼付されてい た部分に位置している。 即ち傾斜線 4 0、 4 2、 4 6、 4 8は、 テープに置き 換わるべく形成された部分である。 この領域に達した不要波は、 これらの傾斜 線 4 0、 4 2、 4 6、 4 8により乱反射されて、 受信側の変換器 1 2、 1 4に 達しないようにされる。 超音波振動エネルギーの減衰は、 超音波の周波数、 振 動モードおよびガラスの種類によって異なる。 代表的なソーダライムガラスに おける約 5 . 5 MH zの表面弾性波では、 基板 2を 4 0 c m伝搬すると、 その 強度は約 1 / 1 0程度に減衰する。 従って、 乱反射された不要波は、 基板 2上で 反射を反復するうちに急速に減衰して消え去る。
また、 矩形の拡散格子 3 4、 3 6、 3 8は、 4 5 ° または—4 5 ° と異なる 角度を有する、 互いに離隔した突条即ち傾斜線が複数個集まって形成されてい る。 図 7および図 8を参照してその形状を説明する。 図 7および図 8は、 夫々 拡散格子 3 6、 3 8を反射アレイとともに示す部分拡大図である。 図 7には拡 散格子 3 6が示されており、 傾斜線 3 6 aは、 反射ァレイ 1 8、 3 2の夫々の 傾斜線 1 6、 3 0と比較して、 その角度が異なっているのが明瞭に示されてい る。 また、 図 8には、 同様に急角度の傾斜線 3 8 aを有する拡散格子 3 8が示 されている。
これらの拡散格子 3 6、 3 8も基板 2の表面に伝搬する不要波を 4 5 ° また は一 4 5 ° 以外の角度で外方へ乱反射させて消去するためのものである。 拡散 格子 3 4については、 拡大して示さないが同様な形状および機能を有している。 また、 拡散格子 3 4の傾 ^線および拡散格子 3 6、 3 8の傾斜線 3 6 a、 3 8 aは、 同じ拡散格子内で、 平行であってもよいし、角度が漸次異なってもよい。 拡散格子 3 4、 3 8は、 所定の方向からそれて伝搬する表面弾性波が受信側の 変換器 1 2、 1 4に到達する経路を断つ機能も有する。
これらの拡散格子 5 0は、 反射アレイ 3 3と同様に鉛ガラスの微粉末をべ一 ス卜状にしたものをィンクとして、基板 2上に印刷されたものである。従って、 反射アレイ 3 3を形成するときに、 同時に印刷することができ、 生産性が向上 し、 製造コス トも低減できる。
図示した拡散格子 3 6、 3 8の傾斜線 3 6 a、 3 8 aは、 複数の突条からな るものであるが、 必ずしも突条に限定されるものではなく種々の変形例が考え られる。 この変形例を図 9に示す。 図 9は、 拡散格子の変形例を示す拡大図で ある。 この拡散格子 5 1は、 平面視が菱形の多数の突起 5 1 aの集合によって 構成されている。 この拡散格子 5 1に達した不要波は、 これらの突起 5 1 aに よって構成された領域内で、 突起 5 1 a間で反射を繰り返しながら減衰するよ うになつている。 突起の形状は、 菱形に限らず、 平面視が矩形、 三角形等の多 角形、 或いは楕円等任意の形状としてよい。
次に、 図 1 0に、 基板 2の表面に形成された拡散格子 5 0と反射アレイ 3 3 の相対的な位置関係を正面図で示す。 傾斜線 4 0、 4 2が反射ァレイ 2 8の外 側に位置し、 傾斜線 4 6、 4 8が反射ァレイ 2 2の外側に位置しているのが明 瞭に示されている。 拡散格子 3 4、 3 6、 3 8は、 反射アレイ 3 3を反射され ずに透過した音響波 （表面弾性波） 力 透過の直後に、 反射アレイ 3 3で反射 される方向とは異なる方向へ反射されるように配置されている。
より具体的には、 例えば、 変換器 8およびモード変換要素 7 8で生成された 表面弾性波が、 反射アレイ 1 8を通過する間に反射アレイ 2 2に向けて反射さ れる。 しかし、 反射アレイ 1 8で反射されずに、 反射アレイ 1 8を透過した表 面弾性波は拡散格子 3 6に達する。 拡散格子 3 6は、 図 7に示すように表面弾 性波を基板 2の外側に向けて反射させるように機能する。 即ち本来の反射方向 とは逆に反射させて、 受信側の変換器 1 2にノイズを生じる超音波振動が到達 しないようにしている。
また、 基板 2の縁部に沿って形成された拡散格子 5 0の傾斜線 4 0、 4 2、 4 6、 4 8は、 基板 2の表面上を伝搬するバルク波を乱反射させて減衰させる ように構成されている。通常、 モード変換要素 7 8、 8 0によってパルク波は、 表面弾性波に変換されるが、 1 0 0 %変換されずに残ったバルク波は、 所定方 向外に伝搬するので、 これらの不要なパルク波を減衰させるのに使用される。 また、 モード変換要素 7 8、 8 0で表面弾性波に変換される際に、 所定の方 向からそれて伝搬する表面弾性波も、 これらの傾斜線 4 0、 4 2、 4 6、 4 8 によつて種々の方向に離散するように乱反射される。 この離散的な反射により、 受信側の変換器 1 2、 1 4に不要な超音波振動が到達してノイズとなる虞が低 減される。
また、 図 1 0中、 傾斜線 4 0、 4 2の間、 および傾斜線 4 6、 4 8の間には、 ィルカの絵 8 2力 S、 傾斜線 4 0、 4 2、 4 6、 4 8と同様に印刷されているが、 このような絵 8 2もノイズ低減には有効である。 これらの絵 8 2は、 外周が曲 線で構成されており、 この外周部分に達した、 前述のパルク波、 或いは表面弾 性波は、 様々な方向に反射されて減衰する。 この図形は、 外周が曲面で構成さ れているもの、 或いは、 外周に不要波を様々な方向に乱反射させる角度を有す るものであれば、 どのような絵であってもよいし、或いは模様であってもよい。 以上、 本発明の実施形態について詳細に説明したが、 上記実施形態に限定さ れるものではない。 例えば、 拡散格子 5 0は、 フッ酸等を用いたエッチングに よって形成してもよいし、 或いは、 レーザ、 サンドブラストまたは切削等によ る化学的または物理的な除去加工によって形成してもよい。 換言すると、 突出 部を形成する代わりに、 溝を形成してもよい。
また、 本実施形態は、 モード変換要素 7 8、 8 0、 8 2、 8 4を有する所謂 グレーティングタイプの表面弾性波発生手段を用いる場合について説明したが、 この実施形態に限定されるものではない。 例えば、 アクリル製のプリズム （図 示せず） を使用した、 ゥエッジ型変換器 （図示せず） を用いて表面弾性波を発 生させる方式の音響波型接触検出装置にも適用できる。 或いは、 グレーティン グまたはゥエッジを有さない、 超音波振動子上に形成された 1対のくし形電極 を用いた方式の音響波接触検出装置にも適用できる。
また、 本発明で使用された F P C 4は任意の接着剤で基板 2に接着してよい 力、 圧電振動子の接着は紫外線硬化型接着剤が好ましい。 この理由は、 モード 変換要素 7 8、 8 0、 8 2、 8 4に対する変換器 8、 1 0、 1 2、 1 4の微妙 な仮の位置決めをして最適な表面弾性波の発生を確認した後、 紫外線を照射し て接着させることができるからである。
また、 不要波散乱手段は、 上記に説明したように、 乱反射を生ぜしめて減衰 させる方式でもよい。 なお、 本実施形態では、 2つの受信側変換器 1 2、 1 4 が近接配置されているが、 発信側変換器 8、 1 0と入れ替えて受信側変換器 1 2、 14を互いに離隔配置してもよい。 この場合、 一方の受信側変換器 12、 または 14からもれた表面弾性波が、 近接した位置に他方の受信側変換器 14 または 12がないので、他方に拾われるノイズを抑制することができる。また、 コントローラ 6から発信側変換器 8、 10までの電気路を短縮できるので、 こ の電気路からの不要輻射即ち電磁波の放射を抑制することができる。
また、上記実施形態においては、 F PCを使用した場合について説明したが、 F P Cの代わりに F F C即ちフレキシブルフラットケ一ブルを用いてもよい。 FFCを用いた場合は、 変換器 8、 10、 12、 14は FFCの導線に電気的 に接続される。 また、 FFCは、 F P C 4の場合と同様に基板 2に接着されて 基板 2に取り付けられる。

Claims

言青求の範囲
( 1 ) 音響波が伝搬する表面を有する基板と、 音響波生成手段と、 生成され た前記音響波を前記基板表面に沿って伝搬させる反射アレイと、 前記表面での 物体の接触による前記音響波の変化を検出する検出手段と、 制御手段としての コントローラとを備える音響波型接触検出装置において、
前記音響波が生成される際、 前記表面で付随的に発生する不要波を散乱させ る不要波散乱手段が前記基板に形成されてなることを特徴とする音響波型接触 検出装置。
( 2 ) 前記不要波散乱手段が、 前記基板と同じ材料から形成された反射ァレ ィからなることを特徴とする請求項 1記載の音響波型接触検出装置。
( 3 ) 前記音響波生成手段および前記不要波散乱手段が印刷により形成され ていることを特徴とする請求項 1または 2記載の音響波型接触検出装置。
( 4 ) 前記音響波生成手段および前記不要波散乱手段がェツチングにより形 成されていることを特徴とする請求項 1記載の音響波型接触検出装置。
PCT/JP2003/014322 2002-11-13 2003-11-11 音響波型接触検出装置 WO2004044725A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE60336424T DE60336424D1 (de) 2002-11-13 2003-11-11 Kontaktdetektor des schallwellentyps
AU2003301926A AU2003301926A1 (en) 2002-11-13 2003-11-11 Acoustic wave type contact detector
EP03811118A EP1580651B1 (en) 2002-11-13 2003-11-11 Acoustic wave type contact detector

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002-329479 2002-11-13
JP2002329479A JP4090329B2 (ja) 2002-11-13 2002-11-13 音響波型接触検出装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004044725A1 true WO2004044725A1 (ja) 2004-05-27

Family

ID=32310571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2003/014322 WO2004044725A1 (ja) 2002-11-13 2003-11-11 音響波型接触検出装置

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7204148B2 (ja)
EP (1) EP1580651B1 (ja)
JP (1) JP4090329B2 (ja)
KR (1) KR101025945B1 (ja)
CN (1) CN1327329C (ja)
AU (1) AU2003301926A1 (ja)
DE (1) DE60336424D1 (ja)
TW (1) TWI275775B (ja)
WO (1) WO2004044725A1 (ja)

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006099608A (ja) * 2004-09-30 2006-04-13 Touch Panel Systems Kk 接触検出機能付き表示装置
JP4652826B2 (ja) 2005-01-14 2011-03-16 タッチパネル・システムズ株式会社 情報入力装置
JP4056528B2 (ja) * 2005-02-03 2008-03-05 Ｎｅｃインフロンティア株式会社 電子機器
JP4544123B2 (ja) * 2005-10-12 2010-09-15 セイコーエプソン株式会社 弾性表面波装置
US7764276B2 (en) * 2006-04-18 2010-07-27 Schermerhorn Jerry D Touch control system and apparatus with multiple acoustic coupled substrates
JP4809130B2 (ja) * 2006-05-31 2011-11-09 タッチパネル・システムズ株式会社 音響波型タッチパネル
JP2011510413A (ja) * 2008-01-25 2011-03-31 センシティブ オブジェクト タッチ感応パネル
EP2524288A1 (en) * 2010-01-13 2012-11-21 Elo Touch Solutions, Inc. Noise reduction in electronic device with touch sensitive surface
US8648815B2 (en) 2010-02-15 2014-02-11 Elo Touch Solutions, Inc. Touch panel that has an image layer and detects bending waves
JP5485041B2 (ja) * 2010-06-18 2014-05-07 オリンパス株式会社 内視鏡装置
US9189109B2 (en) 2012-07-18 2015-11-17 Sentons Inc. Detection of type of object used to provide a touch contact input
US9477350B2 (en) 2011-04-26 2016-10-25 Sentons Inc. Method and apparatus for active ultrasonic touch devices
US9639213B2 (en) 2011-04-26 2017-05-02 Sentons Inc. Using multiple signals to detect touch input
US11327599B2 (en) 2011-04-26 2022-05-10 Sentons Inc. Identifying a contact type
US10198097B2 (en) 2011-04-26 2019-02-05 Sentons Inc. Detecting touch input force
CN102270072B (zh) * 2011-08-31 2015-02-04 成都吉锐触摸技术股份有限公司 定位轴不同频率的表面声波触摸屏
US9304629B2 (en) * 2011-11-15 2016-04-05 Elo Touch Solutions, Inc. Radial transducer for acoustic wave touch sensor
US9348467B2 (en) 2011-11-15 2016-05-24 Elo Touch Solutions, Inc. Radial layout for acoustic wave touch sensor
KR101652744B1 (ko) 2011-11-18 2016-09-09 센톤스 아이엔씨. 국소형 햅틱 피드백
KR101850680B1 (ko) 2011-11-18 2018-04-20 센톤스 아이엔씨. 터치 입력 힘 검출
US10235004B1 (en) 2011-11-18 2019-03-19 Sentons Inc. Touch input detector with an integrated antenna
US11262253B2 (en) 2017-08-14 2022-03-01 Sentons Inc. Touch input detection using a piezoresistive sensor
US9524063B2 (en) 2012-07-18 2016-12-20 Sentons Inc. Detection of a number of touch contacts of a multi-touch input
US9078066B2 (en) 2012-07-18 2015-07-07 Sentons Inc. Touch input surface speaker
US9348468B2 (en) 2013-06-07 2016-05-24 Sentons Inc. Detecting multi-touch inputs
US9128567B2 (en) * 2012-11-20 2015-09-08 Elo Touch Solutions, Inc. Segmented waveguide core touch sensor systems and methods
US9588552B2 (en) 2013-09-11 2017-03-07 Sentons Inc. Attaching electrical components using non-conductive adhesive
US9459715B1 (en) 2013-09-20 2016-10-04 Sentons Inc. Using spectral control in detecting touch input
US9880671B2 (en) 2013-10-08 2018-01-30 Sentons Inc. Damping vibrational wave reflections
KR101500268B1 (ko) 2014-04-04 2015-03-06 현대자동차주식회사 가변 마운팅 음파 터치패드
CN104850277B (zh) * 2015-05-28 2019-01-15 成都吉锐触摸技术股份有限公司 用于多点表面声波触摸屏的反射条纹阵列
US10048811B2 (en) 2015-09-18 2018-08-14 Sentons Inc. Detecting touch input provided by signal transmitting stylus
US10908741B2 (en) 2016-11-10 2021-02-02 Sentons Inc. Touch input detection along device sidewall
US10296144B2 (en) 2016-12-12 2019-05-21 Sentons Inc. Touch input detection with shared receivers
US10126877B1 (en) 2017-02-01 2018-11-13 Sentons Inc. Update of reference data for touch input detection
US10585522B2 (en) 2017-02-27 2020-03-10 Sentons Inc. Detection of non-touch inputs using a signature
US11580829B2 (en) 2017-08-14 2023-02-14 Sentons Inc. Dynamic feedback for haptics
US11320938B1 (en) * 2021-04-26 2022-05-03 Texzec, Inc. Acoustic mode touch panels with selectable characteristics

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5260913A (en) 1991-01-11 1993-11-09 Murata Manufacturing Co., Ltd. Surface wave device
US5648643A (en) * 1995-06-16 1997-07-15 Knowles; Terence J. Acoustic wave touch panel with inlayed, etched arrays and method of making the panel
WO1998007127A1 (en) * 1996-08-12 1998-02-19 Elo Touchsystems, Inc. Acoustic condition sensor employing a plurality of mutually non-orthogonal waves
US6313829B1 (en) * 1998-11-02 2001-11-06 The Whitaker Corporation Edge treatment method for ultrasonic wave absorption
WO2001093189A2 (en) * 2000-05-26 2001-12-06 Elo Touchsystems, Inc. Acoustic touchscreen having waveguide reflector arrays

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE190734T1 (de) * 1985-02-05 1987-06-11 Zenith Electronics Corp., Glenview, Ill. Auf akustische wellen ansprechendes beruehrungsfeld.
US4825212A (en) * 1986-11-14 1989-04-25 Zenith Electronics Corporation Arrangement for use with a touch control system having a spherically curved touch surface
US5241308A (en) 1990-02-22 1993-08-31 Paragon Systems, Inc. Force sensitive touch panel
US5329070A (en) * 1990-11-16 1994-07-12 Carroll Touch Inc. Touch panel for an acoustic touch position sensor
US5177327A (en) 1990-11-16 1993-01-05 Exzec, Inc. Acoustic touch position sensor using shear wave propagation
US5573077A (en) * 1990-11-16 1996-11-12 Knowles; Terence J. Acoustic touch position sensor
KR930005839A (ko) * 1991-09-25 1993-04-20 정용문 자동차 도난 경보 회로
JPH0682301A (ja) 1992-09-04 1994-03-22 Canon Inc 振動検出装置
JPH06324792A (ja) 1993-05-17 1994-11-25 Canon Inc 座標入力装置
TW241352B (en) * 1994-03-30 1995-02-21 Whitaker Corp Reflective mode ultrasonic touch sensitive switch
US5591945A (en) * 1995-04-19 1997-01-07 Elo Touchsystems, Inc. Acoustic touch position sensor using higher order horizontally polarized shear wave propagation
JPH09152938A (ja) 1995-11-30 1997-06-10 Sanyo Electric Co Ltd 座標入力一体型表示装置
US5739479A (en) 1996-03-04 1998-04-14 Elo Touchsystems, Inc. Gentle-bevel flat acoustic wave touch sensor
TW490632B (en) 1996-12-25 2002-06-11 Elo Touchsystems Inc Grating transducer for acoustic touchscreen
US6078315A (en) * 1997-11-03 2000-06-20 Microtouch System Inc. Touch panel using acoustic wave reflection
JP2000043484A (ja) 1998-07-30 2000-02-15 Ricoh Co Ltd 電子黒板システム
JP4024933B2 (ja) 1998-08-18 2007-12-19 タッチパネル・システムズ株式会社 タッチパネル
US20010026399A1 (en) * 1998-09-24 2001-10-04 Masaaki Nakabayashi Diffractive optical element and method of manufacture of the same
JP2001014094A (ja) 1999-06-30 2001-01-19 Touch Panel Systems Kk 音響的接触検出装置
JP3451373B2 (ja) 1999-11-24 2003-09-29 オムロン株式会社 電磁波読み取り可能なデータキャリアの製造方法
US6741237B1 (en) * 2001-08-23 2004-05-25 Rockwell Automation Technologies, Inc. Touch screen
JP3971674B2 (ja) 2002-07-10 2007-09-05 富士通株式会社 接触型センサ内蔵半導体装置及びその製造方法
JP2004163262A (ja) 2002-11-13 2004-06-10 Touch Panel Systems Kk 音響波型接触検出装置
US6871149B2 (en) * 2002-12-06 2005-03-22 New Transducers Limited Contact sensitive device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5260913A (en) 1991-01-11 1993-11-09 Murata Manufacturing Co., Ltd. Surface wave device
US5648643A (en) * 1995-06-16 1997-07-15 Knowles; Terence J. Acoustic wave touch panel with inlayed, etched arrays and method of making the panel
WO1998007127A1 (en) * 1996-08-12 1998-02-19 Elo Touchsystems, Inc. Acoustic condition sensor employing a plurality of mutually non-orthogonal waves
US6313829B1 (en) * 1998-11-02 2001-11-06 The Whitaker Corporation Edge treatment method for ultrasonic wave absorption
WO2001093189A2 (en) * 2000-05-26 2001-12-06 Elo Touchsystems, Inc. Acoustic touchscreen having waveguide reflector arrays

Also Published As

Publication number Publication date
TWI275775B (en) 2007-03-11
EP1580651A1 (en) 2005-09-28
US7204148B2 (en) 2007-04-17
JP2004164289A (ja) 2004-06-10
CN1711519A (zh) 2005-12-21
US20050156911A1 (en) 2005-07-21
CN1327329C (zh) 2007-07-18
TW200427967A (en) 2004-12-16
EP1580651A4 (en) 2009-12-02
EP1580651B1 (en) 2011-03-16
DE60336424D1 (de) 2011-04-28
AU2003301926A1 (en) 2004-06-03
JP4090329B2 (ja) 2008-05-28
KR101025945B1 (ko) 2011-03-30
KR20050086551A (ko) 2005-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2004044725A1 (ja) 音響波型接触検出装置
WO2004044726A1 (ja) 音響波型接触検出装置
JP3677035B2 (ja) 音響的タッチ・ポジション・センサーのためのタッチ・パネル
EP1741020B1 (en) Acoustic touch sensor
EP0950234A1 (en) Grating transducer for acoustic touchscreen
TW200817986A (en) Acoustic wave type touch panel
JP2001014094A (ja) 音響的接触検出装置
JP2006099608A (ja) 接触検出機能付き表示装置
JP4628367B2 (ja) 音波タッチ検出装置
KR20070011248A (ko) 음향파형 접촉 검출 장치
JPH08305481A (ja) タッチ入力装置
KR20200053195A (ko) 터치 센싱 장치

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ OM PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 20038A29755

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020057008461

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2003811118

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1020057008461

Country of ref document: KR

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2003811118

Country of ref document: EP