(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非圧電基板の中央部に略矩形のタッチ領域が設けられ、該タッチ領域の周辺部に圧電薄膜と櫛形電極からなる複数対の表面弾性波の発信素子及び受信素子が配置されているタッチパネル装置であって、
前記タッチ領域の隣り合う２辺の一方に配置された複数の発信素子用櫛形電極と他方に配置された複数の受信素子用櫛形電極とがそれぞれ対を成し、前記発信素子用櫛形電極から前記受信素子用櫛形電極への表面弾性波信号の伝播経路が前記タッチ領域の４辺に対して斜めに設けられ、
前記圧電薄膜のタッチ領域側端部が前記タッチ領域の辺に沿って直線状に形成され、前記圧電薄膜のタッチ領域側端部で生じる表面弾性波の屈折角に応じて、前記発信素子用櫛形電極を構成する電極指と前記受信素子用櫛形電極を構成する電極指とが互いに非平行となるように各櫛形電極の向きが決定されていることを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
前記圧電薄膜が酸化亜鉛を用いて形成され、前記発信素子用櫛形電極を構成する電極指に沿う直線と前記受信素子用櫛形電極を構成する電極指に沿う直線とが互いに非平行で、かつ、前記タッチ領域側で開くように、各櫛形電極が配置されていることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル装置。
【請求項３】
前記圧電薄膜が窒化アルミを用いて形成され、前記発信素子用櫛形電極を構成する電極指に沿う直線と前記受信素子用櫛形電極を構成する電極指に沿う直線とが互いに非平行で、かつ、前記タッチ領域側で交わるように、各櫛形電極が配置されていることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル装置。
【請求項４】
非圧電基板の中央部に略矩形のタッチ領域が設けられ、該タッチ領域の周辺部に、一対の平行電極の一方から他方に向かって斜めに延びる櫛形電極指が交互に所定ピッチで配置された連続櫛形電極と圧電薄膜とからなる表面弾性波の発信素子及び受信素子が配置されているタッチパネル装置であって、
前記タッチ領域の隣り合う２辺の一方に配置された発信素子用連続櫛形電極と他方に配置された受信素子用連続櫛形電極とが対を成し、前記発信素子用連続櫛形電極から前記受信素子用連続櫛形電極への表面弾性波信号の伝播経路が前記タッチ領域の４辺に対して斜めに設けられ、
前記圧電薄膜のタッチ領域側端部が前記タッチ領域の辺に沿って直線状に形成され、前記圧電薄膜のタッチ領域側端部で生じる表面弾性波の屈折角に応じて、前記発信素子用連続櫛形電極の電極指と前記受信素子用連続櫛形電極の電極指とが互いに非平行となるように前記連続櫛形電極が形成されていることを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項５】
前記圧電薄膜が酸化亜鉛を用いて形成され、前記発信素子用連続櫛形電極の電極指に沿う直線と前記受信素子用連続櫛形電極の電極指に沿う直線とが互いに非平行で、かつ、前記タッチ領域側で開くように前記連続櫛形電極が形成されていることを特徴とする請求項４記載のタッチパネル装置。
【請求項６】
前記圧電薄膜が窒化アルミを用いて形成され、前記発信素子用連続櫛形電極の電極指に沿う直線と前記受信素子用連続櫛形電極の電極指に沿う直線とが互いに非平行で、かつ、前記タッチ領域側で交わるように前記連続櫛形電極が形成されていることを特徴とする請求項４記載のタッチパネル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピュータ等の入力手段として用いられるタッチパネル装置に関し、詳しくは、櫛型電極と圧電薄膜からなる表面弾性波信号の発信・受信素子を複数対用いて接触位置を検出する方式のタッチパネル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のタッチパネル装置は、ＣＲＴやＬＣＤのような表示装置と組み合わせることにより、ユーザフレンドリーな入力インターフェイスを提供することができる。例えば、表示装置の画面上に表示されたボタンやアイコン等を指で触るだけでコマンド入力や選択を容易に行うことができる。
【０００３】
図９に、表面弾性波（ＳＡＷと記す場合もある）を利用したタッチパネル装置の従来例を簡略化して示す。ガラス板等の基板５１の中央部にタッチ領域である矩形領域５２が設けられ、その周囲に複数対（図９では１０対）の櫛形電極５３，５４が配置されている。表面弾性波信号の発信素子を構成する櫛形電極５３が矩形領域５２の上辺及び左辺に沿って配置され、受信素子を構成する櫛形電極５４が下辺及び右辺に沿って配置されている。
【０００４】
矩形領域５２の周囲の櫛形電極５３，５４が配置された領域には、圧電薄膜５５が形成されている。圧電薄膜５５は例えば酸化亜鉛の薄膜であり、基板５１とその上に形成された櫛形電極５３，５４を覆うように形成される。あるいは、基板５１の上に圧電薄膜５５を形成し、圧電薄膜５５の上に櫛形電極５３，５４が形成された構成でもよい。
【０００５】
発信素子用櫛形電極５３の電極間に所定の励振電圧を印加すると、表面弾性波信号が発生する。この表面弾性波信号は、矢印線で示すように、圧電薄膜５５から基板５１の表面を伝播して対向する櫛形電極５４及び圧電薄膜５５で構成された受信素子によって受信され、櫛形電極５４から受信電圧信号が出力される。
【０００６】
矢印線で示す表面弾性波信号の伝播経路の途中における基板５１の表面を指で触ると、表面弾性波信号の伝播が遮られる。その結果、受信素子を構成する櫛形電極５４から得られる受信電圧信号が大きく減衰する。したがって、図９の従来例では、縦方向に５本の矢印と横方向に５本の矢印とが交わる２５箇所について、基板５１の表面が触れられたか否かを（すなわちタッチ位置を）検出することができる。
【０００７】
図１０に示す別の従来例では、発信素子用櫛形電極５３と受信素子用櫛形電極５４との対を、矩形領域５２の周囲の対向する２辺に配置するのではなく、隣り合う２辺に配置している。したがって、発信素子用櫛形電極５３から受信素子用櫛形電極５４への表面弾性波信号の伝播経路は、矩形領域５２の対角方向（斜め方向）となり、互いに対向する櫛形電極５３及び５４の向きは矩形領域５２の４辺に対して斜めになっている。
【０００８】
こうすることにより、図９の構成に比べて、同じ大きさの櫛形電極５３，５４を用いても、隣接する櫛形電極間のピッチを狭めて、タッチパネルの分解能を高めることが可能となる。また、それぞれの櫛形電極対５３及び５４の間の伝播経路長（すなわち伝播時間）が一定ではなくなるので、例えば複数の発信素子用櫛形電極５３を同時に励振しても、対応する受信素子用櫛形電極５４が表面弾性波信号を受信するタイミングがずれる。したがって、各伝播経路の伝播時間の差を利用してタッチ位置を検出することが可能になる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０の構成の場合は、矩形領域５２の周囲の櫛形電極５３，５４が配置された領域に形成される圧電薄膜５５の形状が複雑になる短所を有する。すなわち、図９の構成の場合は矩形領域５２の４辺に沿うように圧電薄膜５５の端部を直線状に形成すればよいが、図１０の構成の場合は矩形領域５２の４辺に対して斜めに配置された櫛形電極５３，５４の輪郭に沿って圧電薄膜５５の端部をジグザグに（階段状に）形成する必要がある。
【００１０】
少なくとも、各櫛形電極対５３及び５４の間の伝播経路に対して、圧電薄膜５５の端部が直角になるようにしなければならない。さもなければ、圧電薄膜５５が形成されている領域と形成されていない領域（基板５１の領域）との境目で表面弾性波の伝播速度の差に起因して屈折が生じ、発信素子用櫛形電極５３から対向する受信素子用櫛形電極５４へ効率良く表面弾性波信号が伝播しなくなってしまう。
【００１１】
この場合、タッチパネルの分解能を高めるために伝播経路のピッチ（すなわち櫛形電極の配列ピッチ）を狭めていくと、それに合わせて圧電薄膜５５の端部のジグザグ形状が細かくなり、高い加工精度が要求される。圧電薄膜５５の端部のジグザグ形状と櫛形電極５３，５４との位置合わせについても高い精度が要求される。この結果、製造歩留まりが悪くなったり、製造コストが高くなったりする問題が生ずる。
【００１２】
本発明は、上記のような従来の課題を解決し、圧電薄膜の形成に際して特に高い加工精度を必要とせずに、十分な分解能及び精度のタッチ位置検出が可能なタッチパネル装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によるタッチパネル装置の第１の構成は、非圧電基板の中央部に略矩形のタッチ領域が設けられ、該タッチ領域の周辺部に圧電薄膜と櫛形電極からなる複数対の表面弾性波の発信素子及び受信素子が配置されているタッチパネル装置において、前記タッチ領域の隣り合う２辺の一方に配置された複数の発信素子用櫛形電極と他方に配置された複数の受信素子用櫛形電極とがそれぞれ対を成し、前記発信素子用櫛形電極から前記受信素子用櫛形電極への表面弾性波信号の伝播経路が前記タッチ領域の４辺に対して斜めに設けられ、前記圧電薄膜のタッチ領域側端部が前記タッチ領域の辺に沿って直線状に形成され、前記圧電薄膜のタッチ領域側端部で生じる表面弾性波の屈折角に応じて、前記発信素子用櫛形電極を構成する電極指と前記受信素子用櫛形電極を構成する電極指とが互いに非平行となるように各櫛形電極の向きが決定されていることを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、前記圧電薄膜が酸化亜鉛を用いて形成され、前記発信素子用櫛形電極を構成する電極指に沿う直線と前記受信素子用櫛形電極を構成する電極指に沿う直線とが互いに非平行で、かつ、前記タッチ領域側で開くように、各櫛形電極が配置されている。あるいは、前記圧電薄膜が窒化アルミを用いて形成され、前記発信素子用櫛形電極を構成する電極指に沿う直線と前記受信素子用櫛形電極を構成する電極指に沿う直線とが互いに非平行で、かつ、前記タッチ領域側で交わるように、各櫛形電極が配置されている。
【００１５】
本発明によるタッチパネル装置の第２の構成は、非圧電基板の中央部に略矩形のタッチ領域が設けられ、該タッチ領域の周辺部に、一対の平行電極の一方から他方に向かって斜めに延びる櫛形電極指が交互に所定ピッチで配置された連続櫛形電極と圧電薄膜とからなる表面弾性波の発信素子及び受信素子が配置されているタッチパネル装置において、前記タッチ領域の隣り合う２辺の一方に配置された発信素子用連続櫛形電極と他方に配置された受信素子用連続櫛形電極とが対を成し、前記発信素子用連続櫛形電極から前記受信素子用連続櫛形電極への表面弾性波信号の伝播経路が前記タッチ領域の４辺に対して斜めに設けられ、前記圧電薄膜のタッチ領域側端部が前記タッチ領域の辺に沿って直線状に形成され、前記圧電薄膜のタッチ領域側端部で生じる表面弾性波の屈折角に応じて、前記発信素子用連続櫛形電極の電極指と前記受信素子用連続櫛形電極の電極指とが互いに非平行となるように前記連続櫛形電極が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、前記圧電薄膜が酸化亜鉛を用いて形成され、前記発信素子用連続櫛形電極の電極指に沿う直線と前記受信素子用連続櫛形電極の電極指に沿う直線とが互いに非平行で、かつ、前記タッチ領域側で開くように前記連続櫛形電極が形成されている。あるいは、前記圧電薄膜が窒化アルミを用いて形成され、前記発信素子用連続櫛形電極の電極指に沿う直線と前記受信素子用連続櫛形電極の電極指に沿う直線とが互いに非平行で、かつ、前記タッチ領域側で交わるように前記連続櫛形電極が形成されている。
【００１７】
上記のような構成によれば、圧電薄膜が形成された領域と形成されていない領域との表面弾性波の伝播速度の差に起因して、櫛形電極を含む発信素子から出た表面弾性波が圧電薄膜の端部とタッチ領域との境目で屈折し、更に、タッチ領域から櫛形電極を含む受信素子側の圧電薄膜に入射する際に屈折しても、発信素子から受信素子へ効率良く表面弾性波を伝送することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に、第１の実施形態に係るタッチパネル装置のタッチ領域とその周辺を簡略化して示す。ガラス基板１１の中央部に矩形のタッチ領域１２が設けられ、その周囲に複数対の櫛形電極１３，１４が配置されている。一対の櫛形電極１３，１４のうちの一方１３が表面弾性波の発信素子を構成し、他方１４が受信素子を構成する。
【００１９】
タッチ領域１２の一辺に配置された発信素子用櫛形電極１３から、隣接する辺に配置された受信素子用櫛形電極１４に向かって、矢印線で示すように斜め方向に表面弾性波信号が伝播する。説明を簡単にするために、タッチ領域１２は正方形であり、表面弾性波信号の伝播経路（図中の矢印線）ＰＡはタッチ領域１２の４辺に対して４５°の方向に設定されているものとする。
【００２０】
タッチ領域１２の周囲の櫛形電極１３，１４が配置された領域には、圧電薄膜１５が形成されている。圧電薄膜１５は酸化亜鉛（ＺｎＯ）の薄膜であり、ガラス基板（非圧電基板）１１とその上に形成された櫛形電極１３，１４を覆うように積層される。あるいは、ガラス基板１１の上に圧電薄膜１５を形成し、圧電薄膜１５の上に櫛形電極１３，１４が積層された構成でもよい。
【００２１】
発信素子用櫛形電極１３の電極間に所定の励振電圧を印加すると、表面弾性波信号が発生する。この表面弾性波信号は、矢印線で示す伝播経路ＰＡに沿って、圧電薄膜１５から基板１１の中央部のタッチ領域１２の表面を斜めに伝播する。そして、櫛形電極１３と対向する櫛形電極１４及び圧電薄膜１５で構成された受信素子が表面弾性波信号を受信し、櫛形電極１４から受信電圧信号が出力される。図１の例では、１６対の櫛形電極１３及び１４がタッチ領域１２の周囲に配置され、１６本（８本×２）の伝播経路ＰＡが格子状にタッチ領域１２を横切っている。
【００２２】
表面弾性波信号の伝播経路ＰＡの途中におけるタッチ領域１２の表面を指で触ると、表面弾性波信号の伝播が遮られる。その結果、受信素子を構成する櫛形電極１４から得られる受信電圧信号が大きく減衰する。図１の例では、タッチ領域１２において、左上から右下に向かう８本の伝播経路と、左下から右上に向かう８本の伝播経路との交点４０箇所について、タッチ位置を検出することができる。検出回路については後述する。
【００２３】
図１から分かるように、本実施形態のタッチパネル装置では、図１０に示した従来のタッチパネル装置と異なり、圧電薄膜１５の端部がジグザグ状ではなく、タッチ領域１２の４辺に沿って直線状に形成されている。そして、対向する櫛形電極１３及び１４が非平行に配置されている。すなわち、発信素子用櫛形電極１３を構成する電極指に沿う直線Ｌ１と、受信素子用櫛形電極１４を構成する電極指に沿う直線Ｌ２とが、タッチ領域１２側で開くように互いに非平行となっている。こうすることにより、櫛形電極１３を含む発信素子から出た表面弾性波が圧電薄膜１５の端部とタッチ領域１２（ガラス基板１１のみの領域）との境目で屈折し、更に、タッチ領域１２から櫛形電極１４を含む受信素子側の圧電薄膜１５に入射する際に屈折しても、受信素子側の圧電薄膜１５による表面弾性波信号の受信効率が低下しない。
【００２４】
本実施形態では、圧電薄膜１５が酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いて形成されている。この場合、圧電薄膜１５が形成されている領域よりも形成されていないガラス基板のみの領域（タッチ領域１２）のほうが表面弾性波の伝播速度が速い。したがって、圧電薄膜１５が形成されている領域と形成されていない領域（タッチ領域１２）との境界において表面弾性波の屈折が生じ、屈折方向は図１に示す矢印線の伝播経路ＰＡのようになる。
【００２５】
したがって、発信素子用櫛形電極１３を構成する電極指に沿う直線Ｌ１と、受信素子用櫛形電極１４を構成する電極指に沿う直線Ｌ２とが非平行で、かつ、タッチ領域１２側で開くように、櫛形電極１３及び１４を配置することにより、上記のような屈折が生じても発信素子（櫛形電極１３）から発した表面弾性波信号が少ない損失で効率良く受信素子（櫛形電極１４）に受信される。
【００２６】
次に、発信素子用櫛形電極１３を構成する電極指に沿う直線Ｌ１と、受信素子用櫛形電極１４を構成する電極指に沿う直線Ｌ２とが成す角度の適切な値について説明する。ただし、説明を簡単にするために、一対の櫛形電極１３及び１４が互いに平行な状態から逆方向に同じ角度αだけ傾き、櫛形電極１３を構成する電極指に沿う直線Ｌ１と、櫛形電極１４を構成する電極指に沿う直線Ｌ２とが成す角度が２αになっているとする。
【００２７】
図２は、図１におけるタッチ領域１２の左辺に配置された１つの櫛形電極１３とその周辺（破線の円で囲まれた部分）の拡大図である。櫛形電極１３から発した表面弾性波の伝播経路ＰＡが、圧電薄膜１５が形成されている領域と形成されていない領域との境界（タッチ領域１２の左辺）２１において屈折している状態が示されている。屈折後の出射角は４５°であり、酸化亜鉛の圧電薄膜１５における表面弾性波の伝播速度がガラス基板のみの領域（タッチ領域１２）における伝播速度より遅いことから、入射角θは４５°より小さい値となる。
【００２８】
図３（ａ）は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を圧電薄膜１５に使用したときの表面弾性波位相速度（ｍ／ｓ）と正規化膜厚との関係を示すグラフである。正規化膜厚は、膜厚Ｈを波長λで割った値（Ｈ／λ）である。また、図３（ｂ）は、電気機械結合定数ｋｓと正規化膜厚Ｈ／λとの関係を示すグラフである。図３（ｂ）から分かるように、正規化膜厚Ｈ／λが０．４〜０．５のときに電気機械結合定数ｋｓが最も高く、効率良く表面弾性波の発信及び受信を行うことができる。このとき、圧電薄膜１５が形成された領域の表面弾性波位相速度（伝播速度）は、図３（ａ）から分かるように約２７００ｍ／ｓであり、圧電薄膜１５が形成されていないガラス基板１１のみの領域（タッチ領域１２）では約３２００ｍ／ｓの伝播速度となる。
【００２９】
上記の伝播速度の差から、図２における屈折入射角θは約３６．６°となる。したがって、櫛形電極１３（を構成する電極指に沿う直線Ｌ１）を４５度から約７．４°傾ければよいことになる。つまり、前述の角度αが７．４°であり、櫛形電極１３を構成する電極指に沿う直線Ｌ１と、櫛形電極１４を構成する電極指に沿う直線Ｌ２とが成す角度２αを約１４．８°に設定すればよいことになる。このとき、櫛形電極１３を含む発信素子から櫛形電極１４を含む受信素子への表面弾性波の伝達が最も効率良く行われる。
【００３０】
なお、タッチ領域１２が長方形の場合は、その対角方向に沿う方向に伝播経路ＰＡを設けることになるので、伝播経路ＰＡとタッチ領域１２の４辺との成す角度が４５°ではなくなる。しかし、この場合も上記と同様に、櫛形電極対１３及び１４を平行状態から互いに逆方向に同じ角度αだけ傾けることにより、表面弾性波の発信及び受信の効率が最も高くなる。
【００３１】
図４は、第２の実施形態に係るタッチパネル装置のタッチ領域とその周辺を簡略化して示す図である。この実施形態では、いわゆる連続櫛形電極２３，２４が使用されている点が図１に示した第１の実施形態と異なる。タッチ領域１２の外側において、その４辺に沿って発信素子用の連続櫛形電極２３と受信素子用の連続櫛形電極２４が１つずつ配置されている。
【００３２】
連続櫛形電極２３，２４は、一対の平行電極の一方から他方に向かって斜めに延びる電極指が交互に所定ピッチで配置された構造を有する。図４におけるタッチ領域１２の左辺に配置された発信素子用連続櫛形電極２３の一部（破線の円で囲まれた部分）の拡大図を図５に示す。図５において、２３Ａ及び２３Ｂが一対の平行電極であり、２３ａ及び２３ｂが各平行電極から斜めに延びる電極指である。
【００３３】
図１における離散的な櫛形電極１３，１４の場合は発信素子用櫛形電極１３を個別に励振し、それぞれ対応する受信素子用櫛形電極１４から個別に受信電圧信号を取り出すことができる。これに対して、図４の連続櫛形電極２３，２４の場合は、発信素子用連続櫛形電極２３の共通の平行電極間に励振電圧を印加するとすべての電極指から直角方向に表面弾性波信号が発信される。また、受信素子用連続櫛形電極２４のいずれの部分で表面弾性波信号を受信しても共通の平行電極間に受信電圧信号が発生する。しかし、前述のように、タッチ領域１２を斜めに（対角方向に）横切っている伝播経路ＰＡの伝播時間の差を利用してタッチ位置を検出することができる。検出回路については後述する。
【００３４】
図４において、連続櫛形電極２３，２４が配置された領域には、圧電薄膜１５が形成されている。圧電薄膜１５は酸化亜鉛（ＺｎＯ）の薄膜であり、ガラス基板（非圧電基板）１１とその上に形成された連続櫛形電極２３，２４を覆うように積層される。あるいは、ガラス基板１１の上に圧電薄膜１５を形成し、圧電薄膜１５の上に連続櫛形電極２３，２４が積層された構成でもよい。
【００３５】
この実施形態においても、対向する連続櫛形電極２３及び２４（例えば左辺の発信素子用連続櫛形電極２３と上辺の受信素子用連続櫛形電極２４）の電極指は互いに非平行となっている。つまり、タッチ領域１２の４辺に対して４５°の角度から少し傾いている。第１の実施形態で詳述したように、圧電薄膜１５の材料である酸化亜鉛とガラス基板１１との伝播速度の差に起因する境界での屈折角に応じて、発信素子用連続櫛形電極２３の電極指に沿う直線Ｌ１と受信素子用連続櫛形電極２４の電極指に沿う直線Ｌ２とがタッチ領域側１２で開くように互いに非平行となっている。
【００３６】
また、図５の拡大図に示すように、圧電薄膜１５が形成されている領域と形成されていない領域との境界（タッチ領域１２の左辺）２１における伝播経路ＰＡの屈折は、屈折後の出射角４５°に対して入射角θは４５°より小さい値となる。入射角θの適切な角度は、第１の実施形態と同様に約３６．６°であり、このとき発信素子用連続櫛形電極２３の電極指２３ａに沿う直線Ｌ１はタッチ領域１２の左辺２１に対して４５°から角度α＝７．４°だけ傾くことになる。対向する受信素子用連続櫛形電極２４の櫛形電極指も同じ角度αだけ逆方向に傾けた場合、連続櫛形電極２３及び２４の櫛形電極指に沿う直線Ｌ１及びＬ２の成す角度は２α＝１４．８°となる。このように構成することにより、第１の実施形態と同様に、表面弾性波の発信及び受信の効率が最も高くなる。
【００３７】
図６は、第３の実施形態に係るタッチパネル装置のタッチ領域とその周辺を簡略化して示す図である。この実施形態では、圧電薄膜２５が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で形成されている。第１の実施形態における酸化亜鉛の圧電薄膜１５と異なり、窒化アルミニウムの圧電薄膜２５では表面弾性波の伝播速度がガラス基板１１の表面より速くなる。その結果、図６では、圧電薄膜２５が形成されている領域と形成されていない領域との境界（例えばタッチ領域１２の左辺２１）における伝播経路ＰＡ’の屈折方向が図１の場合と逆方向になる。
【００３８】
したがって、図６に示す構成では、発信素子用櫛形電極１３を構成する電極指に沿う直線Ｌ１と、受信素子用櫛形電極１４を構成する電極指に沿う直線Ｌ２とが互いに非平行で、かつ、タッチ領域１２側で交わるように櫛形電極１３及び１４を配置することにより、表面弾性波信号が効率良く発信素子（櫛形電極１３）から受信素子（櫛形電極１４）へ伝達される。
【００３９】
図７は、図６におけるタッチ領域１２の左辺に配置された１つの櫛形電極１３とその周辺（破線の円で囲まれた部分）の拡大図である。櫛形電極１３から発した表面弾性波の伝播経路ＰＡ’が、圧電薄膜２５が形成されている領域と形成されていない領域との境界（タッチ領域１２の左辺）２１において屈折している状態が示されている。屈折後の出射角は４５°であり、窒化アルミニウムの圧電薄膜２５における表面弾性波の伝播速度がガラス基板のみの領域（タッチ領域１２）における伝播速度より速いことから、入射角θは４５°より大きい値となる。
【００４０】
窒化アルミニウムの圧電薄膜２５における表面弾性波の伝播速度を例えば４４００ｍ／ｓとし、ガラス基板１１のみの領域（タッチ領域１２）での伝播速度を３２００ｍ／ｓとすると、入射角θは約７６．５°となる。したがって、櫛形電極１３を構成する電極指に沿う直線Ｌ１を４５度から約３１．５°傾ければよいことになる。受信素子用櫛形電極１４を構成する電極指に沿う直線Ｌ２についても同じ角度だけ逆方向に傾けることにより、直線Ｌ１及びＬ２が成す角度を約６３°に設定すればよいことになる。このとき、櫛形電極１３を含む発信素子から櫛形電極１４を含む受信素子への表面弾性波の伝達が最も効率良く行われる。
【００４１】
また、図示は省略するが第４の実施形態として、第２の実施形態（図４）の連続櫛形電極２３及び２４を用いた構成において、第３の実施形態と同様に窒化アルミニウムの圧電薄膜を用いてもよい。この場合は、発信素子用連続櫛形電極２３の電極指に沿う直線Ｌ１と受信素子用連続櫛形電極２４の電極指に沿う直線Ｌ２とが互いに非平行で、かつ、タッチ領域１２側で交わるように連続櫛形電極２３及び２４を形成することにより、表面弾性波信号が効率良く発信素子から受信素子へ伝達される。
【００４２】
図８は、上記の各実施形態のタッチパネル装置に使用される検出回路のブロック図である。検出回路４０は、櫛形電極１３（又は連続櫛形電極２３）を含む発信素子４８に励振電圧信号を与える駆動回路と、櫛形電極１４（又は連続櫛形電極２４）含む受信素子４９から出力される受信電圧信号を処理する信号処理回路とを含む。
【００４３】
検出回路４０は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）４１、周波数制御器４２、発振器４３、カウンタ４４、Ａ／Ｄ変換器４５、しきい値格納部４６、及び比較器４７を有する。周波数制御器４２、発振器４３及びカウンタ４４が駆動回路を構成し、発振器４３に発信素子４８が接続されている。また、Ａ／Ｄ変換器４５、しきい値格納部４６及び比較器４７が信号処理回路を構成し、Ａ／Ｄ変換器４５が受信素子４９に接続されている。ＭＰＵ４１は検出回路４０全体の制御及び判断を司り、タイマ４１ａを内蔵している。
【００４４】
周波数制御器４２は、ＭＰＵ４１からの指示に従って励振周波数を制御する。発振器４３は、周波数制御器４２から与えられる電圧に応じた周波数で発振し、発生したバースト電圧（励振電圧）を発信素子４８に印加する。これにより、発信素子４８から表面弾性波が出力される。カウンタ４４は、発振器４３での発信回数、すなわちバースト電圧の波数を計数してＭＰＵ４１にフィードバックする。
【００４５】
発信素子４８から発した表面弾性波が受信素子４９に伝達されると、受信素子４９から出力される受信電圧信号がＡ／Ｄ変換器４５でサンプリングされ、そのサンプリング値が比較器４７に与えられる。比較器４７は、しきい値格納部４６に格納されているしきい値とサンプリング値とを比較し、比較結果をＭＰＵ４１に与える。
【００４６】
ＭＰＵ４１は、比較器４７から与えられる比較結果に基づいて、タッチ領域１２が触れられたか否か、及び、触れられた位置を判断する。図１及び図６に示した離散的な櫛形電極１３及び１４を発信素子４８及び受信素子４９に用いた例では、受信素子４９を構成する複数の櫛形電極１４ごとに、比較器４７から与えられる比較結果を識別することができるので、いずれの伝播経路ＰＡ（又はＰＡ’）が触れられたかを容易に判断することができる。図４に示した連続櫛形電極２３及び２４を発信素子４８及び受信素子４９に用いた例では、内蔵のタイマ４１ａを用いて、発信（励振）から受信までの時間を計測することにより、各伝播経路ＰＡの伝播時間の差を利用して、いずれの伝播経路ＰＡが触れられたかを判断することができる。
【００４７】
以上、いくつかの実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明は、これらの実施形態を必要に応じて種々変形した形態で実施してもよい。例えば、上記実施形態ではタッチ領域１２が正方形の場合を説明したが、本発明はこれに限らず、タッチ領域１２が長方形の場合にも適用できる。その場合は、前述のように、長方形の対角方向に沿う方向に伝播経路ＰＡを設ければよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のタッチパネル装置によれば、圧電薄膜が形成された領域と形成されていない領域との表面弾性波の伝播速度の差に起因して、櫛形電極を含む発信素子から出た表面弾性波が圧電薄膜の端部とタッチ領域との境目で屈折し、更に、タッチ領域から櫛形電極を含む受信素子側の圧電薄膜に入射する際に屈折しても、発信素子から受信素子へ効率良く表面弾性波を伝送することができる。したがって、圧電薄膜の形成に際して特に高い加工精度を必要とせずに、十分な分解能及び精度のタッチ位置検出が可能なタッチパネル装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るタッチパネル装置のタッチ領域とその周辺を簡略化して示す図である。
【図２】図１におけるタッチ領域の左辺に配置された１つの櫛形電極とその周辺の拡大図である。
【図３】（ａ）は酸化亜鉛を圧電薄膜に使用したときの表面弾性波位相速度と正規化膜厚との関係を示すグラフである。（ｂ）は同じく電気機械結合定数と正規化膜厚との関係を示すグラフである。
【図４】第２の実施形態に係るタッチパネル装置のタッチ領域とその周辺を簡略化して示す図である。
【図５】図４におけるタッチ領域の左辺に配置された発信素子用連続櫛形電極の部分拡大図である。
【図６】第３の実施形態に係るタッチパネル装置のタッチ領域とその周辺を簡略化して示す図である。
【図７】図６におけるタッチ領域の左辺に配置された１つの櫛形電極とその周辺の拡大図である。
【図８】タッチパネル装置に使用される検出回路のブロック図である。
【図９】従来の表面弾性波を利用したタッチパネル装置の例を簡略化して示す図である。
【図１０】従来の表面弾性波を利用したタッチパネル装置の別の従来例を簡略化して示す図である。
【符号の説明】
１１  ガラス基板（非圧電基板）
１２  タッチ領域
１３  発信素子用櫛形電極
１４  受信素子用櫛形電極
１５，２５  圧電薄膜
２３，２４  連続櫛形電極
４８  発信素子
４９  受信素子
Ｌ１  発信素子用櫛形電極を構成する電極指に沿う直線
Ｌ２  受信素子用櫛形電極を構成する電極指に沿う直線
ＰＡ  伝播経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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