(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス、プラスチックなどの透明基板上の周囲にすだれ状電極が形成された圧電板が固着配置され、この圧電板の圧電効果によって透明基板上に弾性表面波を励振させる機能を持ち、さらに、指先または他の物質が透明基板上に接触する事で、励振表面波の伝播強度が変化し、その強度変化を検出する事で接触位置を特定できる機能をもった表面波タッチパネルの構造において、
圧電板の側面には二個の側面リード電極が形成されており、第一の側面リード電極はすだれ状電極のバイアス電極と電気的に接続され、第二の側面リード電極はすだれ状電極のグランド電極と電気的に接続されているとともに、すだれ状電極が形成されていない圧電板裏面には少なくとも一個以上の独立した裏面ターミナル電極が形成され、さらに前記の裏面ターミナル電極の少なくとも一個が、一個の側面リード電極と接続されている事を特徴とする表面波タッチパネル。
【請求項２】
圧電板裏面には、第一、第二及び第三の裏面ターミナル電極、さらに側面には第一及び第二の側面リード電極が形成されており、前記第一の裏面ターミナル電極は前記第二の側面リード電極を介して圧電板表面のすだれ状電極のグランド電極と電気的接続されていると共に、前記第二の裏面ターミナル電極は前記第一の側面リード電極を介して圧電板表面のすだれ状電極のバイアス電極と電気的に接続されており、第三の裏面ターミナル電極は前記第一、第二の裏面ターミナル電極と電気的に接続される事なく形成されると共にその面積及び実効寸法形状は、表面のすだれ状電極によって決定される実効励振部の寸法形状及び面積と等しいかまたはそれ以上の値でありかつ、その位置関係においては圧電板の厚み方向から投影した場合、前記実効励振部と同一位置関係にあるかまたは前記第三の裏面ターミナル電極が前記実効励振部を覆い隠す位置関係にある事を特徴とする請求項１の表面波タッチパネル。
【請求項３】
圧電板裏面には、第一及び第二の裏面ターミナル電極、さらに側面には第一及び第二の側面リード電極が形成されており、前記第一の裏面ターミナル電極は前記第二の側面リード電極を介して圧電板表面のすだれ状電極のグランド電極と電気的接続されていると共に、前記第二の裏面ターミナル電極は前記第一の側面リード電極を介して圧電板表面のすだれ状電極のバイアス電極と電気的に接続されており、さらに第一の裏面ターミナル電極の寸法形状及び面積は、すだれ状電極によって決定される実効励振部の寸法形状及び面積以上の値であると共にその位置関係においては、圧電板の厚み方向から投影した場合、すだれ状電極によって決定される前記実効励振部を覆い隠す位置関係にある事を特徴とする請求項１の表面波タッチパネル。
【請求項４】
表面波励振用の圧電板のすだれ状電極が形成されている面が透明基板上の周囲端部に固着されている事を特徴とする請求項１及び請求項２または請求項３の表面波タッチパネル。
【請求項５】
透明基板上の周囲端部に固着アレイ化されている圧電板の裏面上に、異方性導電膜さらにはフレキ基板を固着せしめる事により、表面波駆動回路及び制御回路と電気的接続をした事を特徴とする請求項１から４記載のいずれかの表面波タッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶、パソコンCRT等の表示デバイスにたいして、表示画面から直接情報等を入力する機能をもつタッチパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
タッチパネルの機能は、人体指先または他の物質等の媒体をタッチパネル表面の特定位置に接触させ、その接触位置を検出する事にある。
【０００３】
従来のタッチパネルは、抵抗膜及び導電性フィルムを使用する方法と表面波を使用する方法に大別されている。まず抵抗膜を用いる方法では、透明導電性フィルムに接触することにより、その透明導電性フィルムの抵抗値が変化することを利用したものであり、小型化及び薄型化が可能でありしかも低消費電力化も可能であるものの応答時間、感度、耐久性等の点で問題を有している。さらに抵抗膜や導電性フィルムを透明基板に貼り付けるために光の透過率が著しく低下してしまい表示品質が劣化するという欠点があった。それにたいして、表面波方式は表面弾性波を透明基板上に励振させその表面波の伝播特性が媒体接触によって変化する事を利用している。それゆえ、光の透過率が非常に高くなるので、表示品質が劣化しないばかりか、応答時間、感度、耐久性等の点も優れている。この表面弾性波を励振させるための手段として、バルク波振動子を用いたくさび形トランスデューサにより間接的に透明基板を励振する方法が採用されている。この方式は透明基板を間接的に励振し、かつ非圧電基板周辺部に配置された反射アレイで表面弾性波を２回反射させる方式である。そのため、表面弾性波の損失が大きく、トランスデューサの駆動電圧を高くする必要があり、低消費電力化が困難であった。また、くさび形トランスデューサが存在する事が原因でにデバイスの小型化及び薄型化が困難である事が指摘されている。
【０００４】
以上のように、表面波方式のタッチパネルは光の透過率及び耐久性などの観点では、優れているものの小型化、薄型化及び低消費電力化の観点では大きな問題があり、近年とみに発展が著しい携帯機器には搭載が困難な状況にあった。この問題を解決するために、従来のくさび形トランスデューサを用いた表面波の励振構造に対して、すだれ状電極が形成された圧電板を直接透明基板の周囲端部に固着アレイ化する事で、透明電極基板表面に表面弾性波を伝播させる方式が提案されている。図３は本発明に係る表面波タッチパネルの位置検出原理を説明する図である。図において、ガラス等の透明基板３０１の周囲端部に圧電板３０２が固着アレイ化されている。このアレイ化された圧電板３０２によって、たとえば透明基板３０１の表面を伝播する伝播表面波Ａ３０３と伝播表面波Ｂ３０４の交叉点Ｘ３０５を指３０６等で触る事によって、伝播表面波Ａ３０３と伝播表面波Ｂ３０４の双方の伝播特性が阻害され、その結果、指３０６の接触位置が検出できる。これが、本発明に係る表面波タッチパネルの検出原理である。
【０００５】
図３記載の圧電板３０２の詳細図が図４である。図４において、圧電板３０２の表面には、表面波励振用のバイアス電極４０１とグランド電極４０２が形成されており、両電極は圧電板４０２の表面の中心部にすだれ状に配置されている。このバイアス電極４０１とグランド電極４０２がすだれ状に配置されている部分が実効励振部４０３でありその図中横方向寸法がＡ寸法４０４、図中縦方向寸法がｂ寸法４０５である。それゆえ、この実効励振部の面積はＡ・Ｂで定義できる。
【０００６】
この圧電板３０２とすだれ状電極による表面波の励振原理及び技術的な説明は、特開平成６−０４６４９６等に詳細に述べられているので省略するが、この励振方式の大きな特徴は、くさび型トランスデューサー方式に比較して、単純な圧電板を固着アレイ化するので、小型化、薄型化及び低消費電力化が実現できる特徴をもっている。また、先にあげた特開平成６−０４６４９６等の技術資料には、表面波の伝播効率を向上させる手段として、さらにすだれ状電極側の圧電板面を透明基板に固着する事が挙げられている。また、さらなる伝播効率向上の方策としては表面波励振時に圧電効果によって圧電板裏面に発生する表面電荷を電気的にキャンセルする事も挙げられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この新しく提案された表面波方式のタッチパネルは、その構造の特殊性から実際的な実装構造及び電極配置構造が提案されておらず、先に述べた大きな利点があるにもかかわらず、製品化ができていないのが現状であった。
【０００８】
すなわち、本発明が解決しようとする課題とは、製品化可能な電極配置構造及び実装構造を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る表面波タッチパネルの表面波の伝播効率を向上させる為には、先に述べたように圧電板裏面に発生する表面電荷を電気的にキャンセルするとともに、すだれ状電極が形成されている面を固着する事が必要である。まず第一に裏面に発生する表面電荷をキャンセルするためには導電性の膜を表面電荷が発生する領域に形成する事であり、第二にすだれ状電極が形成された圧電板面を透明基板に固着する事である。
【００１０】
この二つの要求を同じに満足させるためにの手段として、圧電板側面に側面リード電極を形成する構造を採用した。図５は本発明に係る圧電板の電極構造を示す第一の例の概念図であって、圧電板のすだれ状電極が形成されている面を表面として、表裏両面の斜視図である。図５において圧電板５０１の表面にはバイアス電極５０２とグランド電極５０３の両電極によってくしば状電極が形成されている。このくしば状電極によって実効励振部５０４が限定される。この実効励振部５０４で決定される圧電板内の３次元領域で超音波振動が発生し、この超音波振動が透明基板固着後においては、透明基板表面を伝播する表面波に変換される。この実効励振部５０４の図中横方向寸法がＬｏ寸法値５０５であり図中縦方向寸法値がＷｏ寸法値５０６である。よって、この実効励振部５０４の面積ＳｅはＳｅ＝Ｗｏ×Ｌｏ
と定義できる。さらにグランド電極５０３は圧電板５０１の側面に形成されたグランド側面リード電極５０７を介在して、裏面の第一裏面ターミナル電極５０８と電気的に接続されている。それにたいして、バイアス電極５０２は圧電板５０１の側面に形成された第二の側面リード電極すなわちバイアス側面電極５１０を介在して裏面の第二裏面ターミナル電極５０９に接続されている。さらに圧電板５０１の裏面には第三のターミナル電極が形成されている。これが図中の第三裏面ターミナル電極５１１である。この第三裏面ターミナル電極５１１の図中横方向寸法はＬ１寸法値５１２であり、図中縦方向寸法がＷ１寸法値５１３である。この第三裏面ターミナル電極５１１は第一裏面ターミナル電極５０８及び第二裏面ターミナル電極５０９とは電気的には接続されていない。また図５においては、第三裏面ターミナル電極５１１のＬ１寸法値５１２及びＷ１寸法値５１３は表面の実効励振部５０４のＬｏ寸法値５０５およびＷｏ寸法値５０６とそれぞれ等しい数値に設定されている。それゆえ、面積も等しい。さらに第三裏面ターミナル電極５１１と実効励振部５０４の位置関係は本図にて示してあるように、圧電板の厚み方向から投影すると同一位置関係に設定されている。この第三裏面ターミナル電極５１１と実効励振部５０４の位置関係及び形状寸法位置関係においては、先にのべた超音波励振時に圧電板５０１の裏面に発生する表面電荷をほぼ１００％キャンセルする事が可能であり、その結果、表面波の伝播効率を向上させる事ができる。さらに、Ｌ１寸法値５１２及びＷ１寸法値５１３の双方をＬｏ寸法値５０５及びＷｏ寸法値５０６よりも大きな値に設定するとともに、実効励振部５０４との位置関係においては、第三ターミナル電極５１１が実効励振部５０４を覆い隠す位置関係にあれば、圧電板５０１の裏面に発生する表面電荷をほぼ１００％キャンセルする事が可能である。
【００１１】
また圧電板の側面にリード電極を形成することで裏面のターミナル電極との電気的接続が可能になるので、すだれ状電極が形成されている表面を透明電極に固着しても駆動回路及び制御回路に接続する端子を取り出す事も可能となる。
【００１２】
図６は本発明に係る圧電板の電極構造を示す第二例の概念図である。図において、圧電板６０１の表面にはバイアス電極６０２とグランド電極６０３の両電極によってくしば状電極が形成されている。このくしば状電極によって実効励振部６０４が限定される。この実効励振部６０４で決定される圧電板内の３次元領域で超音波振動が発生し、この超音波振動が透明基板固着後においては、透明基板表面を伝播する表面波に変換される。この実効励振部６０４の図中横方向寸法がＬｏ寸法値６０５であり図中縦方向寸法値がＷｏ寸法値６０６である。さらにグランド電極６０３は圧電板５０１の側面に形成されたグランド側面リード電極６０７を介在して、裏面の第一裏面ターミナル電極６０８と電気的に接続されている。この第一裏面ターミナル電極６０８は、実効励振部６０４に対応する拡張電極部６１１を持っている。この拡張電極部６１１の図中横方向寸法がL2寸法値６１２であり図中縦方向寸法値がW2寸法値６１３である。
【００１３】
この拡張電極部６１１のＬ１寸法値６１２及びＷ１寸法値６１３は表面の実効励振部６０４のＬｏ寸法値６０５およびＷｏ寸法値６０６とそれぞれ等しい数値に設定されている。それゆえ、面積も等しい。さらに拡張電極部６１１と実効励振部６０４の位置関係は本図にて示してあるように、圧電板の厚み方向から投影すると同一位置関係に設定されている。この拡張電極部６１１と実効励振部６０４の位置関係及び形状寸法位置関係においては、先にのべた超音波励振時に圧電板５０１の裏面に発生する表面電荷をほぼ１００％キャンセルする事が可能であり、その結果、表面波の伝播効率を向上させる事ができる。さらに、Ｌ１寸法値６１２及びＷ１寸法値６１３の双方をＬｏ寸法値６０５及びＷｏ寸法値６０６よりも大きな値に設定するとともに、実効励振部６０４との位置関係においては、第三ターミナル電極６１１が実効励振部６０４を覆い隠す位置関係にあれば、圧電板５０１の裏面に発生する表面電荷をほぼ１００％キャンセルする事が可能である。
【００１４】
それにたいして、バイアス電極６０２は圧電板６０１の側面に形成された第二の側面リード電極すなわちバイアス側面電極６１０を介在して裏面の第二裏面ターミナル電極６０９に接続されている。また圧電板の側面にリード電極を形成することで裏面のターミナル電極との電気的接続が可能になるので、すだれ状電極が形成されている表面を透明電極に固着しても駆動回路及び制御回路に接続する端子を取り出す事も可能となる。
【００１５】
【実施例】
以上図５及び６にて説明した圧電板の電極構造を用いる事により図１に示すような表面波タッチパネルが実現できる。図１は本発明に係る圧電板の固着形態の実施例である。図１において透明基板１０１の端部周辺部には図６で説明した圧電板６０１が多数個固着アレイ化されている。この圧電板６０１はすだれ状電極が存在するおもて面が透明基板に固着されている。この場合、圧電板６０１には、圧電板６０１の側面部にグランド側面リード電極６０７及びバイアス側面電極６１０が形成されているために、圧電板６０１の裏面には、それぞれグランド電極、バイアス電極と同電位である第一ターミナル電極６０８と第二ターミナル電極６０９が外部に露出しており、これらの電極が駆動回路/制御回路と接続される事になる。また、グランド電極と同電位である拡張電極部６１１の存在によって圧電板６０１の裏面に発生する表面電荷はキャンセルされ、その結果非常に高い表面波伝播特性をもった表面波タッチパネルが実現できる。なおこの第１図は、図６にて説明した電極構造をもった圧電板をもとにしたものであるが、図５にて説明した圧電板においてもまったく同一の構成及び効果を発揮することは言うまでも無いことである。
【００１６】
図２は本発明に係る表面波タッチパネルの実装構造の実施例である。この実施例は図６にて説明した圧電板６０１をもとにした実施例である。図において透明基板１０１の端部主変部には圧電板６０１が固着アレイ化されている。このとき圧電板６０１はすだれ状電極側が透明基板と固着されており、裏面側には駆動回路/制御回路と接続されるべき電極ターミナルが形成されている。露出した圧電板６０１の裏面には異方性導電膜２０１が加圧接着される。この異方性導電膜２０１は加圧接着によって圧電板６０１の裏面に固着される共に、加圧によって厚み方向のみに導電性が実現される特徴を持つ。それゆえ、異方性導電膜２０１の加圧固着後においても、圧電板６０１の裏面の各ターミナル電極は短絡状態にはならず、その電気的独立性は保持されたままである。
【００１７】
この異方性導電膜２０１の固着後、駆動回路/制御回路と接続する目的でフレキ基板２０２が固着される。このフレキ基板２０２には、図中のアレイ化された圧電板６０１を駆動し、かつ出力信号を感知するためのリード電極が形成されており、前述の加圧固着された異方性導電膜２０１とフレキ基板２０２を固着する事によって外部の駆動/制御回路との接続が実現されている。
【００１８】
【発明の効果】
以上のような構成を実施することにより、結果非常に高い表面波伝播特性と低消費電力の表面波タッチパネルが実現できる。すなわち、図２の実施例において、透明基板に固着される圧電板の側面にリード電極を形成する事によって、すだれ状電極が形成された圧電板面を固着面にする事が可能となり、さらに圧電板裏面に生じる電荷をキャンセルするための裏面ターミナル電極を形成する事によって、表面波の伝播特性が著しく向上した。その結果低消費電力駆動の表面波タッチパネルが実現できる。さらに、このような圧電板の電極構造を採用する事によって圧電板裏面全体に異方性導電膜を貼り付ける事が可能となるので非常に簡便な実装構造が実現できる。なお実施例図２は先に説明した図６の圧電板６０１をもとにした例であるが、図５の圧電板５０１を用いても同一の構成及び効果を発揮することは言うまでも無いことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る圧電板の固着形態の実施例を示す概念図
【図２】本発明に係る表面波タッチパネルの実装構造の実施例を示す図
【図３】本発明に係る表面波タッチパネルの位置検出原理を説明する為の概念図
【図４】図１記載の圧電板の詳細図
【図５】本発明に係る圧電板の電極構造を示す第一の例の概念図
【図６】本発明に係る圧電板の電極構造を示す第二の例の概念図
【符号の説明】
６０１  圧電板
６０２  バイアス電極
６０３  グランド電極
６０４  実効励振部
６０５  Lo寸法値
６０６  Wo寸法値
６０７  グランド側面リード電極
６０８  第一裏面ターミナル電極
６０９  第二裏面ターミナル電極
６１０  バイアス側面リード電極
６１１  拡張電極部
６１２  L2寸法値
６１３  W２寸法値
１０１  透明基板
２０１  異方性導電膜
２０２  フレキ基板
【図１】
0003895543.tif 000002
【図２】
0003895543.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003895543.tif 000007