JP4562294B2 - タッチパネル装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指または物体が接触したことを検出するタッチパネル装置に関し、特に、ＩＤＴを用いた弾性表面波の遮断を検知してそれらの接触位置を検出するタッチパネル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
主としてパーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムの普及に伴って、コンピュータシステムにより情報が表示される表示装置の表示画面上を指または物体により指示することにより、新たな情報を入力したり、コンピュータシステムに対して種々の指示を与えたりする装置が利用されている。パーソナルコンピュータ等の表示装置の表示画面に表示された情報に対してタッチ方式にて入力操作を行う場合には、その表示画面上での接触位置（指示位置）を高精度に検出する必要がある。
【０００３】
指または物体の接触位置を検出するタッチパネル装置としては、抵抗膜を用いた装置と超音波を用いた装置とが良く知られている。前者の抵抗膜を用いた装置では、抵抗膜に指または物体が接触することによって生じるその抵抗膜の抵抗値の変化を検知する。これは、消費電力が少なくて良いが、応答時間，検出性能，耐久性の点で問題がある。
【０００４】
これに対して、超音波を用いた装置では、例えば非圧電基板に弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave)を伝播させて、その非圧電基板に指または物体が接触することによって生じる弾性表面波の減衰を検知して、指または物体による接触位置を検出するものである。しかしながら、従来の超音波方式のタッチパネル装置では、弾性表面波を発生，検出するトランスデューサがセラミック振動子にて構成されていたため、他の方式と比べて、薄形・小型化が困難である、部品コストが高い、取付けが難しいなどの問題があった。
【０００５】
そこで、トランスデューサとして、フォトリソグラフィ技術を用いて一括形成が可能なＩＤＴ（Inter Digital Transducer：櫛形電極）を用いるタッチパネル装置が提案された。このタッチパネル装置では、弾性表面波を励振する励振素子及び伝播された弾性表面波を受信する受信素子として、ＩＤＴ及び圧電薄膜にて構成される素子を使用する。
【０００６】
図１８は、ＩＤＴを用いるこのような従来のタッチパネル装置の構成を示す図である。図１８において、１は例えばガラス材からなる矩形状の非圧電基板であり、非圧電基板１のＸ方向，Ｙ方向夫々の一端部には、入力ＩＤＴ及び圧電薄膜で構成されており、弾性表面波を励振する複数の励振素子２が、夫々を複数のトラック夫々に対応させて、一列状に配列して形成されている。また、非圧電基板１のＸ方向，Ｙ方向夫々の他端部には、励振素子２に対向させた態様で、出力ＩＤＴ及び圧電薄膜で構成されており、弾性表面波を受信する複数の受信素子３が一列状に配列して形成されている。
【０００７】
図１８に示すタッチパネル装置では、各励振素子２に電気信号を入力して弾性表面波を励振させて、非圧電基板１を伝播させ、伝播した弾性表面波を受信素子３で受信させる。そして、非圧電基板１上の弾性表面波の伝播路に指または物体が接触した場合には、弾性表面波は減衰する。よって、受信素子３の受信信号のレベル減衰の有無を検知することによって、接触の有無及びその接触位置を検出することが可能である。なお、破線で示す領域が接触位置を検出できる領域（以下、検出領域１ａという）であり、励振素子２及び受信素子３を設置するその周縁部の領域を額縁領域という。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成を有するタッチパネル装置にあっては、ＩＤＴの開口長によってその分解能が決定する。従って、開口長は小さくした方が好ましい。しかしながら、開口長と弾性表面波の波長とには相関があり、開口を狭くした場合には回折効果が急激に高まって、弾性表面波が伝播した各トラックの判別が困難となる。また、開口を小さくするためには弾性表面波の波長を短くする必要があるが、波長が短くなると周波数が高くなるため高周波数用の回路を設ける必要があるだけでなく、散乱等によって減衰率が高くなるためにＳ／Ｎ比に注意を払う必要がある。
【０００９】
そこで、本発明者等は、非圧電基板１の斜め方向（対角方向）に弾性表面波を伝播させるように励振素子，受信素子を複数配置するようにしたタッチパネル装置（以下、先行例という）を提案している。図１９は、このようなタッチパネル装置の構成を示す図である。図１９に示す構成にあっては、非圧電基板１の各辺方向に対して４５°傾けて、励振素子２，受信素子３間に弾性表面波の伝播路を形成して、２次元の接触位置を検出する。この例では、弾性表面波が伝播するトラックのサイズが、図１８に示すような構成のタッチパネル装置と同じであっても、１．４倍程度の位置分解能の向上を図ることができる。
【００１０】
しかしながら、複数の励振素子，受信素子を列状に配設した構成であるため、その構成上回折効果を考慮した場合に広い開口が必要であるので、弾性表面波が伝播するトラックサイズを細くするには限界があり、改善が望まれている。
【００１１】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、物***置の検出精度（検出位置の分解能）を大幅に向上できるタッチパネル装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係るタッチパネル装置は、対向する電極基部に櫛形電極指を連ならせた構成のＩＤＴを有していて弾性表面波を励振する励振手段、及び、対向する電極基部に櫛形電極指を連ならせた構成のＩＤＴを有していて弾性表面波を受信する受信手段の少なくとも一対を、矩形状の非圧電基板の対角方向の周縁部に設けており、前記非圧電基板上を対角方向に前記励振手段と前記受信手段との間で弾性表面波を伝播させ、前記受信手段での受信結果に基づいて、前記非圧電基板に接触された物体の位置を検出するタッチパネル装置において、前記励振手段及び受信手段における前記ＩＤＴの前記櫛形電極指が、前記電極基部の対向方向から傾いて前記電極基部に連なっていることを特徴とする。
【００１３】
ここで、本発明のタッチパネル装置の構成について先行例と比較しながら説明する。図２０は上述した先行例におけるＩＤＴの構成を示す図である。矩形状をなす非圧電基板１の１つの周縁部に列状に配設された複数の励振素子２夫々は、対向する電極基部４，４と各電極基部４，４から交互に連なる複数の櫛形電極指５とを持ったＩＤＴ６を有する。また、これに隣合った非圧電基板１の周縁部に列状に配設された複数の受信素子３夫々も、励振素子２と同様の構成のＩＤＴ６を有している。各ＩＤＴ６にあっては、電極基部４，４の対向方向と同じ方向に、言い換えると電極基部４，４の表面に垂直な方向に、各櫛形電極指５が電極基部４から延びている。このような構成にあって、励振素子２（ＩＤＴ６）にて弾性表面波が励振され、励振された弾性表面波が非圧電基板１の対角方向に伝播されて受信素子３（ＩＤＴ６）で受信される。
【００１４】
図１は、本発明のタッチパネル装置におけるＩＤＴの構成を示す図である。矩形状をなす非圧電基板１の１つの周縁部に励振素子２が設けられている。この励振素子２は、対向する電極基部４，４と各電極基部４，４から交互に連なる複数の櫛形電極指５とを持ったＩＤＴ６を有する。また、これに隣合った非圧電基板１の周縁部に配設された受信素子３も、励振素子２と同様の構成のＩＤＴ６を有している。各ＩＤＴ６にあっては、電極基部４，４の対向方向から傾いた方向に、言い換えると電極基部４，４の表面に垂直な方向から傾いた態様にて、各櫛形電極指５が電極基部４から延びている。
【００１５】
このような構成にあって、励振素子２（ＩＤＴ６）にて弾性表面波が励振され、励振された弾性表面波が非圧電基板１の対角方向に伝播されて受信素子３（ＩＤＴ６）で受信される。この際、ＩＤＴ６で励振される弾性表面波の全体での波面は櫛形電極指５の傾き方向に斜めになるが、その伝播方向は開口と直交する方向となる。そのため、あるタイミングでの励振中心は、開口に直交する弾性表面波が通過する複数の櫛形電極指５の中心位置となる。また、そのときに寄与する開口幅は交差幅の２倍になる。
【００１６】
図２１は、先行例での位置検出における励振信号及び受信信号の波形の一例を示す図である。指などが接触された位置に対応する部分の受信信号が減衰するので、その位置検出は可能である。しかしながら、複数の励振素子２及び受信素子３夫々を離散的な階段状に設置しているので、ディジタル的な検出となり、一定の幅である開口幅によって規定される分解能の向上には限界があり、また、隣合うトラック間にあってはその両トラックにおける受信信号レベルを用いた補間処理を行わなければならないという問題がある。
【００１７】
図２は、本発明のタッチパネル装置での位置検出における励振信号及び受信信号の波形の一例を示す図である。図１に示す本発明例では、電極基部４，４の対向方向から傾けて櫛形電極指５を連ねている、つまり、開口を少しずつずらせた構成をなしているので、指などが接触された位置を連続的に（アナログ的に）検出することが可能となって、先行例に比して検出位置の分解能は大幅に向上すると共に、先行例に見られたような補間処理も不要となる。
【００１８】
請求項２に係るタッチパネル装置は、請求項１において、前記櫛形電極指が、前記電極基部の対向方向から２方向の傾き角度を有することを特徴とする。
【００１９】
図３，図４は、請求項２の例、つまり、１つの励振素子２にて２方向の弾性表面波を励振する（または１つの受信素子３にて２方向の弾性表面波を受信する）例におけるＩＤＴ６の構成を示す図である。
【００２０】
図３の例では、中央に１つの共通電極としての電極基部４を設け、これを挾む位置に２つの信号電極としての電極基部４，４を設けてあり、２組の対向する電極基部４，４（信号電極と共通電極）間で、夫々それらの対向方向から傾けた態様で複数の櫛形電極指５を交互に連ねている。信号電極としての各電極基部４，４に同時に駆動信号を印加することにより夫々の開口方向に弾性表面波を励振し、また、夫々の開口方向から弾性表面波を受信する。なお、夫々異なるタイミングで駆動信号を印加するようにした場合には、弾性表面波の伝播方向を切り換えることも可能である。
【００２１】
図４の例は、ＩＤＴ６の開口面を図３の例から反転させたものである。この例では、どの部分でも同じ数の櫛形電極指５を弾性表面波が通過することになり、何れの領域にあっても等しいレベルの弾性表面波を励振または受信することができる。
【００２２】
請求項３に係るタッチパネル装置は、請求項２において、前記櫛形電極指が屈曲していることを特徴とする。
【００２３】
図５は、請求項３の例、つまり、１対の電極基部構成により励振素子にて２方向の弾性表面波を励振する、または、１つの受信素子にて２方向の弾性表面波を受信する例におけるＩＤＴ６の構成を示す図である。
【００２４】
図５の例では、対向する電極基部４，４から櫛形電極指５を交互に連ねているが、各櫛形電極指５をその途中で屈曲させてあり、この構成によって、電極基部４，４の対向方向から２方向に傾けた櫛形電極指５の配列を形成し、２方向への弾性表面波の励振または２方向からの弾性表面波の受信を実現している。この例では、図３，図４に比べて電極基部を少なくでき、額縁領域を狭くすることが可能となる。
【００２５】
請求項４に係るタッチパネル装置は、請求項２において、前記櫛形電極指の前記傾き角度が、前記非圧電基板における物体の位置検出領域のサイズのアスペクト比に対応して設定されていることを特徴とする。
【００２６】
図６は、請求項４における例を示す図である。図６（ａ）に破線で示す非圧電基板１の検出領域１ａのサイズは縦：３インチ，横：４インチ，対角：５インチであり、検出領域１ａは３：４のアスペクト比を有する。この例では、このアスペクト比に応じて、図５に示す屈曲型のＩＤＴ６における櫛形電極指５の屈曲角度を設定している。
【００２７】
具体的には、長辺側に設けるＩＤＴ６では、図６（ｂ）に示すように、軸心方向から５３．１°（４／５＝ｓｉｎ５３．１°）の角度で櫛形電極指５を屈曲させ、短辺側に設けるＩＤＴ６では、図６（ｃ）に示すように、軸心方向から３６．９°（３／５＝ｓｉｎ３６．９°）の角度で櫛形電極指５を屈曲させている。このようにすることにより、弾性表面波の励振−受信の関係を１対１に対応させることができる。
【００２８】
請求項５に係るタッチパネル装置は、請求項１〜４の何れかにおいて、物体の位置検出領域外を伝播する弾性表面波に関する前記ＩＤＴは削除してあることを特徴とする。
【００２９】
図７は、請求項５における励振素子２（ＩＤＴ６）及び受信素子３（ＩＤＴ６）の配置例、つまり、これらの好ましい配置例を示す図である。物体検出に寄与しない弾性表面波、即ち、非圧電基板１の検出領域１ａ内を伝播しない弾性表面波に関連する部分のＩＤＴ６は削除している。前述した図４に示すＩＤＴ６を変形して、つまり、両側部分における櫛形電極指５の形成位置をずらせて、無駄がない効率的なＩＤＴ６の配置を実現している。このようにすることにより、額縁領域の低減化を図れる。
【００３０】
また、図７のような構成にすることにより、検出精度の向上も図れる。例えば、検出領域１ａの隅部の周縁において、図８に示すようにＩＤＴ６を配置した場合、次のような問題がある。励振素子２のＩＤＴ６が受信素子３のＩＤＴ６に被さる位置まで延在しているので（Ａの部分）、本来は検出領域１ａを伝播した弾性表面波（矢符Ｂ）を受信すべき受信素子３のＩＤＴ６が、隣接する励振素子２のＩＤＴ６に励振された弾性表面波（矢符Ｃ）を受信してしまうことになる。この結果、この受信成分はノイズとなり正しい位置検出を行えなくなる。図７のような配置構成ではこのような問題はなく、正確な位置検出結果を得ることができる。
【００３１】
請求項６に係るタッチパネル装置は、請求項１〜５の何れかにおいて、前記励振手段及び前記受信手段の対を複数備えており、各対における前記ＩＤＴの周波数が異なるようにしたことを特徴とする。
請求項７に係るタッチパネル装置は、請求項６において、各対における前記ＩＤＴの前記櫛型電極指は、異なる形成ピッチを有する。
【００３２】
請求項６のタッチパネル装置にあっては、ある対の励振素子／受信素子における周波数を他の対の励振素子／受信素子における周波数と異ならせており、信号の重複によるＳ／Ｎ比の低下を防げる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。
（第１実施の形態）
図９は、本発明の第１実施の形態によるタッチパネル装置の基本構成を示す図である。図９において、１は例えばガラス材からなる矩形状の非圧電基板１であり、中央の破線で囲まれた部分が検出領域１ａである。非圧電基板１の周縁部である検出領域１ａの外側の額縁領域には、前述した図５と同様の構成を有する４個のＩＤＴ６が配置されている。第１実施の形態では、上辺側及び下辺側のＩＤＴ６が異なる２方向へ同時に弾性表面波（周波数：ｆ）を励振する励振素子として機能し、左辺側及び右辺側のＩＤＴ６が異なる２方向から弾性表面波（周波数：ｆ）を受信する受信素子として機能する。
【００３４】
第１実施の形態では、上辺側，下辺側，左辺側，右辺側における夫々のＩＤＴ６に対して独立的に電極配線を施している。非圧電基板１の上辺側の右端部には、上辺側のＩＤＴ６用の入力端子１１ａとグランド端子１３ａとが設けられている。また、同様に、その下辺側の左端部、その右辺側の下端部、その左辺側の上端部には、夫々、下辺側のＩＤＴ６用の入力端子１１ｂとグランド端子１３ｃ、右辺側のＩＤＴ６用の出力端子１２ａとグランド端子１３ｂ、左辺側のＩＤＴ６用の出力端子１２ｂとグランド端子１３ｄが設けられている。
【００３５】
入力端子１１ａは、上辺側のＩＤＴ６の信号電極７に接続されている。同様に、入力端子１１ｂ，出力端子１２ａ，出力端子１２ｂは、下辺側，右辺側，左辺側のＩＤＴ６の各信号電極７に夫々接続されている。グランド端子１３ａは、上辺側のＩＤＴ６のグランド電極８に接続されている。同様に、グランド端子１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、右辺側，下辺側，左辺側のＩＤＴ６の各グランド電極８に夫々接続されている。
【００３６】
次に、このような構成のタッチパネル装置（周波数固定２入力２出力タイプ）における動作について説明する。図１０に、その弾性表面波の励振／受信の信号例を示す。入力端子１１ａを周波数ｆで駆動して、上辺側のＩＤＴ６から２方向に周波数ｆの弾性表面波を励振させ、この周波数ｆの弾性表面波を右辺側及び左辺側のＩＤＴ６にて受信して（▲１▼，▲１▼）、受信出力を出力端子１２ａ，１２ｂから取り出す。次いで、入力端子１１ｂを同じく周波数ｆで駆動して、下辺側のＩＤＴ６から２方向に周波数ｆの弾性表面波を励振させ、この周波数ｆの弾性表面波を右辺側及び左辺側のＩＤＴ６にて受信して（▲２▼，▲２▼）、受信出力を出力端子１２ａ，１２ｂから取り出す。
【００３７】
この第１実施の形態では、１種類の周波数の弾性表面波を用いるだけであるので、櫛型電極指５の形成ピッチが異なる複数種のＩＤＴ６を設ける必要がなく、装置構成を簡略化できる。
【００３８】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、タッチパネル装置の各周縁部に配置するＩＤＴ６の形状例をその端子（入力端子１１（または出力端子１２）とグランド端子１３）を付けて示したものである。なお、図１１（ａ）の例は、上述した第１実施の形態での構成例を示している。これらの何れの構成例にあっても、それらを４個、図９の如く環状に配置することにより、タッチパネル装置における検出領域１ａの全域を漏れなく弾性表面波で走査することができると共に、検出領域１ａの隅部において重複して弾性表面波を励振／受信することがない。
【００３９】
（第２実施の形態）
図１２は、本発明の第２実施の形態によるタッチパネル装置の基本構成を示す図である。図１２において、ガラス材からなる矩形状の非圧電基板１の中央の検出領域１ａの額縁領域には、４個のＩＤＴ６が配置されている。この第２実施の形態でも、第１実施の形態と同様に、上辺側及び下辺側のＩＤＴ６は異なる２方向へ同時に弾性表面波を励振する励振素子として機能し、左辺側及び右辺側のＩＤＴ６は異なる２方向から弾性表面波を受信する受信素子として機能するが、上辺側のＩＤＴ６の両側部分，左辺側のＩＤＴ６の外側部分及び右辺側のＩＤＴ６の内側部分と、下辺側のＩＤＴ６の両側部分、右辺側のＩＤＴ６の外側部分及び左辺側のＩＤＴ６の内側部分とでは、櫛形電極指５の形成ピッチが異なっており、前者の各部分では励振／受信する弾性表面波の周波数がｆ1 であり、後者の各部分ではその周波数がｆ2 となっている。図１３は、図１２のＤの部分の拡大図である。右辺側のＩＤＴ６の内側部分の櫛型電極指５の形成ピッチはλであり、右辺側のＩＤＴ６の外側部分の櫛型電極指５の形成ピッチはλ／２である。よって、弾性表面波の伝搬速度をｖとした場合、ｆ1 ＝ｖ／λであり、ｆ2 ＝ｖ／（λ／２）＝２ｖ／λ＝２ｆ1 となる。
【００４０】
また、この第２実施の形態でも、第１実施の形態と同様に、夫々の４個のＩＤＴ６に対して独立的に電極配線を施している。即ち、非圧電基板１の上辺側の右端部には、上辺側のＩＤＴ６用の入力端子１４ａとグランド端子１６ａとが設けられており、同様に、その下辺側の左端部、その右辺側の下端部、その左辺側の上端部には、夫々、下辺側のＩＤＴ６用の入力端子１４ｂとグランド端子１６ｃ、右辺側のＩＤＴ６用の出力端子１５ａとグランド端子１６ｂ、左辺側のＩＤＴ６用の出力端子１５ｂとグランド端子１６ｄが設けられている。入力端子１４ａは、上辺側のＩＤＴ６の信号電極７に接続されている。同様に、入力端子１４ｂ，出力端子１５ａ，出力端子１５ｂは、下辺側，右辺側，左辺側のＩＤＴ６の各信号電極７に夫々接続されている。グランド端子１６ａは、上辺側のＩＤＴ６のグランド電極８に接続されている。同様に、グランド端子１６ｂ，１６ｃ，１６ｄは、右辺側，下辺側，左辺側のＩＤＴ６の各グランド電極８に夫々接続されている。
【００４１】
次に、このような構成のタッチパネル装置（２周波数同時２入力２出力タイプ）における動作について説明する。この例では、２つの周波数ｆ1 ，ｆ2 を用い、上辺側のＩＤＴ６の外側部分から右辺側のＩＤＴ６の内側部分へ伝播する弾性表面波及び上辺側のＩＤＴ６の内側部分から左辺側のＩＤＴ６の外側部分へ伝播する弾性表面波は周波数ｆ1 とし、下辺側のＩＤＴ６の内側部分から右辺側のＩＤＴ６の外側部分へ伝播する弾性表面波及び下辺側のＩＤＴ６の外側部分から左辺側のＩＤＴ６の内側部分へ伝播する弾性表面波は周波数ｆ2 としている。
【００４２】
図１４に、その弾性表面波の励振／受信の信号例を示す。入力端子１４ａを周波数ｆ1 、入力端子１４ｂを周波数ｆ2 で同時に駆動して、上辺側のＩＤＴ６から２方向に周波数ｆ1 の弾性表面波を励振させ、この周波数ｆ1 の弾性表面波を右辺側のＩＤＴ６の内側部分及び左辺側のＩＤＴ６の外側部分にて受信して（▲１▼，▲１▼）、受信出力を出力端子１２ａ，１２ｂから取り出すと共に、下辺側のＩＤＴ６から２方向に周波数ｆ2 の弾性表面波を励振させ、この周波数ｆ2 の弾性表面波を右辺側のＩＤＴ６の外側部分及び左辺側のＩＤＴ６の内側部分にて受信して（▲１▼，▲１▼）、受信出力を出力端子１２ａ，１２ｂから取り出す。
【００４３】
この第２実施の形態では、１回のタイミングによって位置検出を行えるので、動作処理を迅速かつ簡便に行うことができる。
【００４４】
また、第１，第２実施の形態では、各ＩＤＴ６において電極配線を独立的に構成したので、各弾性表面波におけるノイズ対策も独立して行え、ノイズ処理を容易に実行できるという利点もある。
【００４５】
（第３実施の形態）
図１５は、本発明の第３実施の形態によるタッチパネル装置の基本構成を示す図である。図１５において、ガラス材からなる矩形状の非圧電基板１の中央の検出領域１ａの額縁領域には、４個のＩＤＴ６が配置されている。この第３実施の形態では、第１，第２実施の形態と同様に、上辺側及び下辺側のＩＤＴ６が弾性表面波を励振する励振素子として機能し、左辺側及び右辺側のＩＤＴ６が弾性表面波を受信する受信素子として機能するが、異なる４種類の周波数ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 ，ｆ4 を利用している。即ち、上辺側のＩＤＴ６の内側部分と左辺側のＩＤＴ６の外側部分とは櫛形電極指５の形成ピッチが同じで周波数ｆ1 に対応しており、同様に、上辺側のＩＤＴ６の外側部分と右辺側のＩＤＴ６の内側部分とは周波数ｆ2 に対応し、下辺側のＩＤＴ６の内側部分と右辺側のＩＤＴ６の外側部分とは周波数ｆ3 に対応し、下辺側のＩＤＴ６の外側部分と左辺側のＩＤＴ６の内側部分とは周波数ｆ4 に対応している。図１６は、図１５のＥの部分の拡大図である。右辺側のＩＤＴ６の内側部分の櫛型電極指５の形成ピッチはλであり、右辺側のＩＤＴ６の外側部分の櫛型電極指５の形成ピッチは２λ／３である。よって、周波数ｆ2 ，ｆ3 の関係を例とした場合、弾性表面波の伝搬速度をｖとしたときに、ｆ2 ＝ｖ／λであり、ｆ3 ＝ｖ／（２λ／３）＝３ｖ／２λ＝３ｆ2 ／２となる。
【００４６】
この第３実施の形態では、第１，第２実施の形態と異なり、各ＩＤＴ６を一体的に駆動する。非圧電基板１の右側縁部には１つの入出力端子１７が設けられており、この入出力端子１７は、各ＩＤＴ６の各信号電極７に接続されている。また、非圧電基板１の右下隅部には１つのグランド端子１８が設けられており、このグランド端子１８は、各ＩＤＴ６の各グランド電極８に接続されている。
【００４７】
次に、このような構成のタッチパネル装置（４周波数１入出力タイプ）における動作について説明する。図１７に、その弾性表面波の励振／受信の信号例を示す。入出力端子１７を周波数ｆ1 で駆動して、上辺側のＩＤＴ６の内側部分から周波数ｆ1 の弾性表面波を励振させ、この周波数ｆ1 の弾性表面波を左辺側のＩＤＴ６の外側部分にて受信して（▲１▼）、受信出力を入出力端子１７から取り出し、次いで、入出力端子１７を周波数ｆ2 で駆動して、上辺側のＩＤＴ６の外側部分から周波数ｆ2 の弾性表面波を励振させ、この周波数ｆ2 の弾性表面波を右辺側のＩＤＴ６の内側部分にて受信して（▲２▼）、受信出力を入出力端子１７から取り出し、次いで、入出力端子１７を周波数ｆ3 で駆動して、下辺側のＩＤＴ６の内側部分から周波数ｆ3 の弾性表面波を励振させ、この周波数ｆ3 の弾性表面波を右辺側のＩＤＴ６の外側部分にて受信して（▲３▼）、受信出力を入出力端子１７から取り出し、次いで、入出力端子１７を周波数ｆ4 で駆動して、下辺側のＩＤＴ６の外側部分から周波数ｆ4 の弾性表面波を励振させ、この周波数ｆ4 の弾性表面波を左辺側のＩＤＴ６の内側部分にて受信して（▲４▼）、受信出力を入出力端子１７から取り出す。
【００４８】
この第３実施の形態では、４種類の異なる周波数を使用するようにしてあり、任意のタイミングにおいて１方向にしか弾性表面波が伝搬しないので、伝播する弾性表面波の重複によるＳ／Ｎ比の劣化を防止することができる。
【００４９】
なお、上述した第１〜第３実施の形態は、本発明の一例を述べたに過ぎず、使用する周波数の個数及び各ＩＤＴ対における励振／受信処理のタイミングを正当に設定した他の実施の形態（例えば、１種類の周波数を用いて４方向の各ＩＤＴ対における励振／受信処理を経時的に順次行うようにした構成例、４種類の周波数を用いて各ＩＤＴ対における励振／受信処理を同時に行うようにした構成例等）においても、本発明を適用できることは言うまでもない。
【００５０】
【発明の効果】
本発明のタッチパネル装置では、弾性表面波を非圧電基板の対角方向に伝播させる構成とし、対向する電極基部の対向方向からずれた方向に電極基部から櫛形電極指を延在させたＩＤＴを使用するようにしたので、指などが接触された位置を連続的に検出することが可能となって、先行例に比して検出位置の分解能を大幅に向上することができる。
【００５１】
また、１つの励振素子にて２方向の弾性表面波を励振する、及び／または、１つの受信素子にて２方向の弾性表面波を受信するようにしたので、弾性表面波の励振処理及び／または弾性表面波の受信処理を効率良く行うことができる。
【００５２】
また、中途で屈曲させた櫛形電極指を有するＩＤＴを用いるようにしたので、１対の電極基部の構成であっても、２方向の弾性表面波の励振及び／または受信を行うことができ、額縁領域を狭くすることができる。
【００５３】
また、検出領域のアスペクト比に応じて、ＩＤＴにおける櫛形電極指の傾き角度を設定するようにしたので、弾性表面波の励振−受信の関係を１対１に対応させることができる。
【００５４】
また、検出領域内を伝播しない弾性表面波に関連する部分のＩＤＴを削除するようにしたので、無駄がない効率的なＩＤＴの配置を実現でき、ノイズの影響を除去して検出精度を向上できると共に、額縁領域の低減化を図ることができる。
【００５５】
また、ある対の励振素子／受信素子における弾性表面波の周波数を他の対の励振素子／受信素子における弾性表面波の周波数と異ならせるようにしたので、弾性表面波の重なりに伴うＳ／Ｎ比の低下を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタッチパネル装置におけるＩＤＴの構成を示す図である。
【図２】本発明のタッチパネル装置での位置検出における励振信号及び受信信号の波形の一例を示す図である。
【図３】請求項２におけるＩＤＴの構成例を示す図である。
【図４】請求項２におけるＩＤＴの構成例を示す図である。
【図５】請求項３におけるＩＤＴの構成例を示す図である。
【図６】請求項４におけるＩＤＴの構成例を示す図である。
【図７】請求項５における励振素子（ＩＤＴ）及び受信素子（ＩＤＴ）の配置例を示す図である。
【図８】励振素子（ＩＤＴ）及び受信素子（ＩＤＴ）の配置例の問題点を示す図である。
【図９】第１実施の形態によるタッチパネル装置の基本構成を示す図である。
【図１０】第１実施の形態における弾性表面波の励振／受信の信号例を示す図である。
【図１１】ＩＤＴの形状例を示す図である。
【図１２】第２実施の形態によるタッチパネル装置の基本構成を示す図である。
【図１３】図１２のＤの部分の拡大図である。
【図１４】第２実施の形態における弾性表面波の励振／受信の信号例を示す図である。
【図１５】第３実施の形態によるタッチパネル装置の基本構成を示す図である。
【図１６】図１５のＥの部分の拡大図である。
【図１７】第３実施の形態における弾性表面波の励振／受信の信号例を示す図である。
【図１８】従来のタッチパネル装置の構成を示す図である。
【図１９】先行例におけるタッチパネル装置の構成を示す図である。
【図２０】先行例におけるＩＤＴの構成を示す図である。
【図２１】先行例での位置検出における励振信号及び受信信号の波形の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 非圧電基板
１ａ 検出領域
２ 励振素子
３ 受信素子
４ 電極基部
５ 櫛形電極指
６ ＩＤＴ
７ 信号電極
８ グランド電極
１１ａ，１１ｂ，１４ａ，１４ｂ 入力端子
１２ａ，１２ｂ，１５ａ，１５ｂ 出力端子
１３ａ〜１３ｄ，１６ａ〜１６ｄ，１８ グランド端子
１７ 入出力端子
【発明の属する技術分野】
本発明は、指または物体が接触したことを検出するタッチパネル装置に関し、特に、ＩＤＴを用いた弾性表面波の遮断を検知してそれらの接触位置を検出するタッチパネル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
主としてパーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムの普及に伴って、コンピュータシステムにより情報が表示される表示装置の表示画面上を指または物体により指示することにより、新たな情報を入力したり、コンピュータシステムに対して種々の指示を与えたりする装置が利用されている。パーソナルコンピュータ等の表示装置の表示画面に表示された情報に対してタッチ方式にて入力操作を行う場合には、その表示画面上での接触位置（指示位置）を高精度に検出する必要がある。
【０００３】
指または物体の接触位置を検出するタッチパネル装置としては、抵抗膜を用いた装置と超音波を用いた装置とが良く知られている。前者の抵抗膜を用いた装置では、抵抗膜に指または物体が接触することによって生じるその抵抗膜の抵抗値の変化を検知する。これは、消費電力が少なくて良いが、応答時間，検出性能，耐久性の点で問題がある。
【０００４】
これに対して、超音波を用いた装置では、例えば非圧電基板に弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave)を伝播させて、その非圧電基板に指または物体が接触することによって生じる弾性表面波の減衰を検知して、指または物体による接触位置を検出するものである。しかしながら、従来の超音波方式のタッチパネル装置では、弾性表面波を発生，検出するトランスデューサがセラミック振動子にて構成されていたため、他の方式と比べて、薄形・小型化が困難である、部品コストが高い、取付けが難しいなどの問題があった。
【０００５】
そこで、トランスデューサとして、フォトリソグラフィ技術を用いて一括形成が可能なＩＤＴ（Inter Digital Transducer：櫛形電極）を用いるタッチパネル装置が提案された。このタッチパネル装置では、弾性表面波を励振する励振素子及び伝播された弾性表面波を受信する受信素子として、ＩＤＴ及び圧電薄膜にて構成される素子を使用する。
【０００６】
図１８は、ＩＤＴを用いるこのような従来のタッチパネル装置の構成を示す図である。図１８において、１は例えばガラス材からなる矩形状の非圧電基板であり、非圧電基板１のＸ方向，Ｙ方向夫々の一端部には、入力ＩＤＴ及び圧電薄膜で構成されており、弾性表面波を励振する複数の励振素子２が、夫々を複数のトラック夫々に対応させて、一列状に配列して形成されている。また、非圧電基板１のＸ方向，Ｙ方向夫々の他端部には、励振素子２に対向させた態様で、出力ＩＤＴ及び圧電薄膜で構成されており、弾性表面波を受信する複数の受信素子３が一列状に配列して形成されている。
【０００７】
図１８に示すタッチパネル装置では、各励振素子２に電気信号を入力して弾性表面波を励振させて、非圧電基板１を伝播させ、伝播した弾性表面波を受信素子３で受信させる。そして、非圧電基板１上の弾性表面波の伝播路に指または物体が接触した場合には、弾性表面波は減衰する。よって、受信素子３の受信信号のレベル減衰の有無を検知することによって、接触の有無及びその接触位置を検出することが可能である。なお、破線で示す領域が接触位置を検出できる領域（以下、検出領域１ａという）であり、励振素子２及び受信素子３を設置するその周縁部の領域を額縁領域という。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成を有するタッチパネル装置にあっては、ＩＤＴの開口長によってその分解能が決定する。従って、開口長は小さくした方が好ましい。しかしながら、開口長と弾性表面波の波長とには相関があり、開口を狭くした場合には回折効果が急激に高まって、弾性表面波が伝播した各トラックの判別が困難となる。また、開口を小さくするためには弾性表面波の波長を短くする必要があるが、波長が短くなると周波数が高くなるため高周波数用の回路を設ける必要があるだけでなく、散乱等によって減衰率が高くなるためにＳ／Ｎ比に注意を払う必要がある。
【０００９】
そこで、本発明者等は、非圧電基板１の斜め方向（対角方向）に弾性表面波を伝播させるように励振素子，受信素子を複数配置するようにしたタッチパネル装置（以下、先行例という）を提案している。図１９は、このようなタッチパネル装置の構成を示す図である。図１９に示す構成にあっては、非圧電基板１の各辺方向に対して４５°傾けて、励振素子２，受信素子３間に弾性表面波の伝播路を形成して、２次元の接触位置を検出する。この例では、弾性表面波が伝播するトラックのサイズが、図１８に示すような構成のタッチパネル装置と同じであっても、１．４倍程度の位置分解能の向上を図ることができる。
【００１０】
しかしながら、複数の励振素子，受信素子を列状に配設した構成であるため、その構成上回折効果を考慮した場合に広い開口が必要であるので、弾性表面波が伝播するトラックサイズを細くするには限界があり、改善が望まれている。
【００１１】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、物***置の検出精度（検出位置の分解能）を大幅に向上できるタッチパネル装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係るタッチパネル装置は、対向する電極基部に櫛形電極指を連ならせた構成のＩＤＴを有していて弾性表面波を励振する励振手段、及び、対向する電極基部に櫛形電極指を連ならせた構成のＩＤＴを有していて弾性表面波を受信する受信手段の少なくとも一対を、矩形状の非圧電基板の対角方向の周縁部に設けており、前記非圧電基板上を対角方向に前記励振手段と前記受信手段との間で弾性表面波を伝播させ、前記受信手段での受信結果に基づいて、前記非圧電基板に接触された物体の位置を検出するタッチパネル装置において、前記励振手段及び受信手段における前記ＩＤＴの前記櫛形電極指が、前記電極基部の対向方向から傾いて前記電極基部に連なっていることを特徴とする。
【００１３】
ここで、本発明のタッチパネル装置の構成について先行例と比較しながら説明する。図２０は上述した先行例におけるＩＤＴの構成を示す図である。矩形状をなす非圧電基板１の１つの周縁部に列状に配設された複数の励振素子２夫々は、対向する電極基部４，４と各電極基部４，４から交互に連なる複数の櫛形電極指５とを持ったＩＤＴ６を有する。また、これに隣合った非圧電基板１の周縁部に列状に配設された複数の受信素子３夫々も、励振素子２と同様の構成のＩＤＴ６を有している。各ＩＤＴ６にあっては、電極基部４，４の対向方向と同じ方向に、言い換えると電極基部４，４の表面に垂直な方向に、各櫛形電極指５が電極基部４から延びている。このような構成にあって、励振素子２（ＩＤＴ６）にて弾性表面波が励振され、励振された弾性表面波が非圧電基板１の対角方向に伝播されて受信素子３（ＩＤＴ６）で受信される。
【００１４】
図１は、本発明のタッチパネル装置におけるＩＤＴの構成を示す図である。矩形状をなす非圧電基板１の１つの周縁部に励振素子２が設けられている。この励振素子２は、対向する電極基部４，４と各電極基部４，４から交互に連なる複数の櫛形電極指５とを持ったＩＤＴ６を有する。また、これに隣合った非圧電基板１の周縁部に配設された受信素子３も、励振素子２と同様の構成のＩＤＴ６を有している。各ＩＤＴ６にあっては、電極基部４，４の対向方向から傾いた方向に、言い換えると電極基部４，４の表面に垂直な方向から傾いた態様にて、各櫛形電極指５が電極基部４から延びている。
【００１５】
このような構成にあって、励振素子２（ＩＤＴ６）にて弾性表面波が励振され、励振された弾性表面波が非圧電基板１の対角方向に伝播されて受信素子３（ＩＤＴ６）で受信される。この際、ＩＤＴ６で励振される弾性表面波の全体での波面は櫛形電極指５の傾き方向に斜めになるが、その伝播方向は開口と直交する方向となる。そのため、あるタイミングでの励振中心は、開口に直交する弾性表面波が通過する複数の櫛形電極指５の中心位置となる。また、そのときに寄与する開口幅は交差幅の２倍になる。
【００１６】
図２１は、先行例での位置検出における励振信号及び受信信号の波形の一例を示す図である。指などが接触された位置に対応する部分の受信信号が減衰するので、その位置検出は可能である。しかしながら、複数の励振素子２及び受信素子３夫々を離散的な階段状に設置しているので、ディジタル的な検出となり、一定の幅である開口幅によって規定される分解能の向上には限界があり、また、隣合うトラック間にあってはその両トラックにおける受信信号レベルを用いた補間処理を行わなければならないという問題がある。
【００１７】
図２は、本発明のタッチパネル装置での位置検出における励振信号及び受信信号の波形の一例を示す図である。図１に示す本発明例では、電極基部４，４の対向方向から傾けて櫛形電極指５を連ねている、つまり、開口を少しずつずらせた構成をなしているので、指などが接触された位置を連続的に（アナログ的に）検出することが可能となって、先行例に比して検出位置の分解能は大幅に向上すると共に、先行例に見られたような補間処理も不要となる。
【００１８】
請求項２に係るタッチパネル装置は、請求項１において、前記櫛形電極指が、前記電極基部の対向方向から２方向の傾き角度を有することを特徴とする。
【００１９】
図３，図４は、請求項２の例、つまり、１つの励振素子２にて２方向の弾性表面波を励振する（または１つの受信素子３にて２方向の弾性表面波を受信する）例におけるＩＤＴ６の構成を示す図である。
【００２０】
図３の例では、中央に１つの共通電極としての電極基部４を設け、これを挾む位置に２つの信号電極としての電極基部４，４を設けてあり、２組の対向する電極基部４，４（信号電極と共通電極）間で、夫々それらの対向方向から傾けた態様で複数の櫛形電極指５を交互に連ねている。信号電極としての各電極基部４，４に同時に駆動信号を印加することにより夫々の開口方向に弾性表面波を励振し、また、夫々の開口方向から弾性表面波を受信する。なお、夫々異なるタイミングで駆動信号を印加するようにした場合には、弾性表面波の伝播方向を切り換えることも可能である。
【００２１】
図４の例は、ＩＤＴ６の開口面を図３の例から反転させたものである。この例では、どの部分でも同じ数の櫛形電極指５を弾性表面波が通過することになり、何れの領域にあっても等しいレベルの弾性表面波を励振または受信することができる。
【００２２】
請求項３に係るタッチパネル装置は、請求項２において、前記櫛形電極指が屈曲していることを特徴とする。
【００２３】
図５は、請求項３の例、つまり、１対の電極基部構成により励振素子にて２方向の弾性表面波を励振する、または、１つの受信素子にて２方向の弾性表面波を受信する例におけるＩＤＴ６の構成を示す図である。
【００２４】
図５の例では、対向する電極基部４，４から櫛形電極指５を交互に連ねているが、各櫛形電極指５をその途中で屈曲させてあり、この構成によって、電極基部４，４の対向方向から２方向に傾けた櫛形電極指５の配列を形成し、２方向への弾性表面波の励振または２方向からの弾性表面波の受信を実現している。この例では、図３，図４に比べて電極基部を少なくでき、額縁領域を狭くすることが可能となる。
【００２５】
請求項４に係るタッチパネル装置は、請求項２において、前記櫛形電極指の前記傾き角度が、前記非圧電基板における物体の位置検出領域のサイズのアスペクト比に対応して設定されていることを特徴とする。
【００２６】
図６は、請求項４における例を示す図である。図６（ａ）に破線で示す非圧電基板１の検出領域１ａのサイズは縦：３インチ，横：４インチ，対角：５インチであり、検出領域１ａは３：４のアスペクト比を有する。この例では、このアスペクト比に応じて、図５に示す屈曲型のＩＤＴ６における櫛形電極指５の屈曲角度を設定している。
【００２７】
具体的には、長辺側に設けるＩＤＴ６では、図６（ｂ）に示すように、軸心方向から５３．１°（４／５＝ｓｉｎ５３．１°）の角度で櫛形電極指５を屈曲させ、短辺側に設けるＩＤＴ６では、図６（ｃ）に示すように、軸心方向から３６．９°（３／５＝ｓｉｎ３６．９°）の角度で櫛形電極指５を屈曲させている。このようにすることにより、弾性表面波の励振−受信の関係を１対１に対応させることができる。
【００２８】
請求項５に係るタッチパネル装置は、請求項１〜４の何れかにおいて、物体の位置検出領域外を伝播する弾性表面波に関する前記ＩＤＴは削除してあることを特徴とする。
【００２９】
図７は、請求項５における励振素子２（ＩＤＴ６）及び受信素子３（ＩＤＴ６）の配置例、つまり、これらの好ましい配置例を示す図である。物体検出に寄与しない弾性表面波、即ち、非圧電基板１の検出領域１ａ内を伝播しない弾性表面波に関連する部分のＩＤＴ６は削除している。前述した図４に示すＩＤＴ６を変形して、つまり、両側部分における櫛形電極指５の形成位置をずらせて、無駄がない効率的なＩＤＴ６の配置を実現している。このようにすることにより、額縁領域の低減化を図れる。
【００３０】
また、図７のような構成にすることにより、検出精度の向上も図れる。例えば、検出領域１ａの隅部の周縁において、図８に示すようにＩＤＴ６を配置した場合、次のような問題がある。励振素子２のＩＤＴ６が受信素子３のＩＤＴ６に被さる位置まで延在しているので（Ａの部分）、本来は検出領域１ａを伝播した弾性表面波（矢符Ｂ）を受信すべき受信素子３のＩＤＴ６が、隣接する励振素子２のＩＤＴ６に励振された弾性表面波（矢符Ｃ）を受信してしまうことになる。この結果、この受信成分はノイズとなり正しい位置検出を行えなくなる。図７のような配置構成ではこのような問題はなく、正確な位置検出結果を得ることができる。
【００３１】
請求項６に係るタッチパネル装置は、請求項１〜５の何れかにおいて、前記励振手段及び前記受信手段の対を複数備えており、各対における前記ＩＤＴの周波数が異なるようにしたことを特徴とする。
請求項７に係るタッチパネル装置は、請求項６において、各対における前記ＩＤＴの前記櫛型電極指は、異なる形成ピッチを有する。
【００３２】
請求項６のタッチパネル装置にあっては、ある対の励振素子／受信素子における周波数を他の対の励振素子／受信素子における周波数と異ならせており、信号の重複によるＳ／Ｎ比の低下を防げる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。
（第１実施の形態）
図９は、本発明の第１実施の形態によるタッチパネル装置の基本構成を示す図である。図９において、１は例えばガラス材からなる矩形状の非圧電基板１であり、中央の破線で囲まれた部分が検出領域１ａである。非圧電基板１の周縁部である検出領域１ａの外側の額縁領域には、前述した図５と同様の構成を有する４個のＩＤＴ６が配置されている。第１実施の形態では、上辺側及び下辺側のＩＤＴ６が異なる２方向へ同時に弾性表面波（周波数：ｆ）を励振する励振素子として機能し、左辺側及び右辺側のＩＤＴ６が異なる２方向から弾性表面波（周波数：ｆ）を受信する受信素子として機能する。
【００３４】
第１実施の形態では、上辺側，下辺側，左辺側，右辺側における夫々のＩＤＴ６に対して独立的に電極配線を施している。非圧電基板１の上辺側の右端部には、上辺側のＩＤＴ６用の入力端子１１ａとグランド端子１３ａとが設けられている。また、同様に、その下辺側の左端部、その右辺側の下端部、その左辺側の上端部には、夫々、下辺側のＩＤＴ６用の入力端子１１ｂとグランド端子１３ｃ、右辺側のＩＤＴ６用の出力端子１２ａとグランド端子１３ｂ、左辺側のＩＤＴ６用の出力端子１２ｂとグランド端子１３ｄが設けられている。
【００３５】
入力端子１１ａは、上辺側のＩＤＴ６の信号電極７に接続されている。同様に、入力端子１１ｂ，出力端子１２ａ，出力端子１２ｂは、下辺側，右辺側，左辺側のＩＤＴ６の各信号電極７に夫々接続されている。グランド端子１３ａは、上辺側のＩＤＴ６のグランド電極８に接続されている。同様に、グランド端子１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、右辺側，下辺側，左辺側のＩＤＴ６の各グランド電極８に夫々接続されている。
【００３６】
次に、このような構成のタッチパネル装置（周波数固定２入力２出力タイプ）における動作について説明する。図１０に、その弾性表面波の励振／受信の信号例を示す。入力端子１１ａを周波数ｆで駆動して、上辺側のＩＤＴ６から２方向に周波数ｆの弾性表面波を励振させ、この周波数ｆの弾性表面波を右辺側及び左辺側のＩＤＴ６にて受信して（▲１▼，▲１▼）、受信出力を出力端子１２ａ，１２ｂから取り出す。次いで、入力端子１１ｂを同じく周波数ｆで駆動して、下辺側のＩＤＴ６から２方向に周波数ｆの弾性表面波を励振させ、この周波数ｆの弾性表面波を右辺側及び左辺側のＩＤＴ６にて受信して（▲２▼，▲２▼）、受信出力を出力端子１２ａ，１２ｂから取り出す。
【００３７】
この第１実施の形態では、１種類の周波数の弾性表面波を用いるだけであるので、櫛型電極指５の形成ピッチが異なる複数種のＩＤＴ６を設ける必要がなく、装置構成を簡略化できる。
【００３８】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、タッチパネル装置の各周縁部に配置するＩＤＴ６の形状例をその端子（入力端子１１（または出力端子１２）とグランド端子１３）を付けて示したものである。なお、図１１（ａ）の例は、上述した第１実施の形態での構成例を示している。これらの何れの構成例にあっても、それらを４個、図９の如く環状に配置することにより、タッチパネル装置における検出領域１ａの全域を漏れなく弾性表面波で走査することができると共に、検出領域１ａの隅部において重複して弾性表面波を励振／受信することがない。
【００３９】
（第２実施の形態）
図１２は、本発明の第２実施の形態によるタッチパネル装置の基本構成を示す図である。図１２において、ガラス材からなる矩形状の非圧電基板１の中央の検出領域１ａの額縁領域には、４個のＩＤＴ６が配置されている。この第２実施の形態でも、第１実施の形態と同様に、上辺側及び下辺側のＩＤＴ６は異なる２方向へ同時に弾性表面波を励振する励振素子として機能し、左辺側及び右辺側のＩＤＴ６は異なる２方向から弾性表面波を受信する受信素子として機能するが、上辺側のＩＤＴ６の両側部分，左辺側のＩＤＴ６の外側部分及び右辺側のＩＤＴ６の内側部分と、下辺側のＩＤＴ６の両側部分、右辺側のＩＤＴ６の外側部分及び左辺側のＩＤＴ６の内側部分とでは、櫛形電極指５の形成ピッチが異なっており、前者の各部分では励振／受信する弾性表面波の周波数がｆ1 であり、後者の各部分ではその周波数がｆ2 となっている。図１３は、図１２のＤの部分の拡大図である。右辺側のＩＤＴ６の内側部分の櫛型電極指５の形成ピッチはλであり、右辺側のＩＤＴ６の外側部分の櫛型電極指５の形成ピッチはλ／２である。よって、弾性表面波の伝搬速度をｖとした場合、ｆ1 ＝ｖ／λであり、ｆ2 ＝ｖ／（λ／２）＝２ｖ／λ＝２ｆ1 となる。
【００４０】
また、この第２実施の形態でも、第１実施の形態と同様に、夫々の４個のＩＤＴ６に対して独立的に電極配線を施している。即ち、非圧電基板１の上辺側の右端部には、上辺側のＩＤＴ６用の入力端子１４ａとグランド端子１６ａとが設けられており、同様に、その下辺側の左端部、その右辺側の下端部、その左辺側の上端部には、夫々、下辺側のＩＤＴ６用の入力端子１４ｂとグランド端子１６ｃ、右辺側のＩＤＴ６用の出力端子１５ａとグランド端子１６ｂ、左辺側のＩＤＴ６用の出力端子１５ｂとグランド端子１６ｄが設けられている。入力端子１４ａは、上辺側のＩＤＴ６の信号電極７に接続されている。同様に、入力端子１４ｂ，出力端子１５ａ，出力端子１５ｂは、下辺側，右辺側，左辺側のＩＤＴ６の各信号電極７に夫々接続されている。グランド端子１６ａは、上辺側のＩＤＴ６のグランド電極８に接続されている。同様に、グランド端子１６ｂ，１６ｃ，１６ｄは、右辺側，下辺側，左辺側のＩＤＴ６の各グランド電極８に夫々接続されている。
【００４１】
次に、このような構成のタッチパネル装置（２周波数同時２入力２出力タイプ）における動作について説明する。この例では、２つの周波数ｆ1 ，ｆ2 を用い、上辺側のＩＤＴ６の外側部分から右辺側のＩＤＴ６の内側部分へ伝播する弾性表面波及び上辺側のＩＤＴ６の内側部分から左辺側のＩＤＴ６の外側部分へ伝播する弾性表面波は周波数ｆ1 とし、下辺側のＩＤＴ６の内側部分から右辺側のＩＤＴ６の外側部分へ伝播する弾性表面波及び下辺側のＩＤＴ６の外側部分から左辺側のＩＤＴ６の内側部分へ伝播する弾性表面波は周波数ｆ2 としている。
【００４２】
図１４に、その弾性表面波の励振／受信の信号例を示す。入力端子１４ａを周波数ｆ1 、入力端子１４ｂを周波数ｆ2 で同時に駆動して、上辺側のＩＤＴ６から２方向に周波数ｆ1 の弾性表面波を励振させ、この周波数ｆ1 の弾性表面波を右辺側のＩＤＴ６の内側部分及び左辺側のＩＤＴ６の外側部分にて受信して（▲１▼，▲１▼）、受信出力を出力端子１２ａ，１２ｂから取り出すと共に、下辺側のＩＤＴ６から２方向に周波数ｆ2 の弾性表面波を励振させ、この周波数ｆ2 の弾性表面波を右辺側のＩＤＴ６の外側部分及び左辺側のＩＤＴ６の内側部分にて受信して（▲１▼，▲１▼）、受信出力を出力端子１２ａ，１２ｂから取り出す。
【００４３】
この第２実施の形態では、１回のタイミングによって位置検出を行えるので、動作処理を迅速かつ簡便に行うことができる。
【００４４】
また、第１，第２実施の形態では、各ＩＤＴ６において電極配線を独立的に構成したので、各弾性表面波におけるノイズ対策も独立して行え、ノイズ処理を容易に実行できるという利点もある。
【００４５】
（第３実施の形態）
図１５は、本発明の第３実施の形態によるタッチパネル装置の基本構成を示す図である。図１５において、ガラス材からなる矩形状の非圧電基板１の中央の検出領域１ａの額縁領域には、４個のＩＤＴ６が配置されている。この第３実施の形態では、第１，第２実施の形態と同様に、上辺側及び下辺側のＩＤＴ６が弾性表面波を励振する励振素子として機能し、左辺側及び右辺側のＩＤＴ６が弾性表面波を受信する受信素子として機能するが、異なる４種類の周波数ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 ，ｆ4 を利用している。即ち、上辺側のＩＤＴ６の内側部分と左辺側のＩＤＴ６の外側部分とは櫛形電極指５の形成ピッチが同じで周波数ｆ1 に対応しており、同様に、上辺側のＩＤＴ６の外側部分と右辺側のＩＤＴ６の内側部分とは周波数ｆ2 に対応し、下辺側のＩＤＴ６の内側部分と右辺側のＩＤＴ６の外側部分とは周波数ｆ3 に対応し、下辺側のＩＤＴ６の外側部分と左辺側のＩＤＴ６の内側部分とは周波数ｆ4 に対応している。図１６は、図１５のＥの部分の拡大図である。右辺側のＩＤＴ６の内側部分の櫛型電極指５の形成ピッチはλであり、右辺側のＩＤＴ６の外側部分の櫛型電極指５の形成ピッチは２λ／３である。よって、周波数ｆ2 ，ｆ3 の関係を例とした場合、弾性表面波の伝搬速度をｖとしたときに、ｆ2 ＝ｖ／λであり、ｆ3 ＝ｖ／（２λ／３）＝３ｖ／２λ＝３ｆ2 ／２となる。
【００４６】
この第３実施の形態では、第１，第２実施の形態と異なり、各ＩＤＴ６を一体的に駆動する。非圧電基板１の右側縁部には１つの入出力端子１７が設けられており、この入出力端子１７は、各ＩＤＴ６の各信号電極７に接続されている。また、非圧電基板１の右下隅部には１つのグランド端子１８が設けられており、このグランド端子１８は、各ＩＤＴ６の各グランド電極８に接続されている。
【００４７】
次に、このような構成のタッチパネル装置（４周波数１入出力タイプ）における動作について説明する。図１７に、その弾性表面波の励振／受信の信号例を示す。入出力端子１７を周波数ｆ1 で駆動して、上辺側のＩＤＴ６の内側部分から周波数ｆ1 の弾性表面波を励振させ、この周波数ｆ1 の弾性表面波を左辺側のＩＤＴ６の外側部分にて受信して（▲１▼）、受信出力を入出力端子１７から取り出し、次いで、入出力端子１７を周波数ｆ2 で駆動して、上辺側のＩＤＴ６の外側部分から周波数ｆ2 の弾性表面波を励振させ、この周波数ｆ2 の弾性表面波を右辺側のＩＤＴ６の内側部分にて受信して（▲２▼）、受信出力を入出力端子１７から取り出し、次いで、入出力端子１７を周波数ｆ3 で駆動して、下辺側のＩＤＴ６の内側部分から周波数ｆ3 の弾性表面波を励振させ、この周波数ｆ3 の弾性表面波を右辺側のＩＤＴ６の外側部分にて受信して（▲３▼）、受信出力を入出力端子１７から取り出し、次いで、入出力端子１７を周波数ｆ4 で駆動して、下辺側のＩＤＴ６の外側部分から周波数ｆ4 の弾性表面波を励振させ、この周波数ｆ4 の弾性表面波を左辺側のＩＤＴ６の内側部分にて受信して（▲４▼）、受信出力を入出力端子１７から取り出す。
【００４８】
この第３実施の形態では、４種類の異なる周波数を使用するようにしてあり、任意のタイミングにおいて１方向にしか弾性表面波が伝搬しないので、伝播する弾性表面波の重複によるＳ／Ｎ比の劣化を防止することができる。
【００４９】
なお、上述した第１〜第３実施の形態は、本発明の一例を述べたに過ぎず、使用する周波数の個数及び各ＩＤＴ対における励振／受信処理のタイミングを正当に設定した他の実施の形態（例えば、１種類の周波数を用いて４方向の各ＩＤＴ対における励振／受信処理を経時的に順次行うようにした構成例、４種類の周波数を用いて各ＩＤＴ対における励振／受信処理を同時に行うようにした構成例等）においても、本発明を適用できることは言うまでもない。
【００５０】
【発明の効果】
本発明のタッチパネル装置では、弾性表面波を非圧電基板の対角方向に伝播させる構成とし、対向する電極基部の対向方向からずれた方向に電極基部から櫛形電極指を延在させたＩＤＴを使用するようにしたので、指などが接触された位置を連続的に検出することが可能となって、先行例に比して検出位置の分解能を大幅に向上することができる。
【００５１】
また、１つの励振素子にて２方向の弾性表面波を励振する、及び／または、１つの受信素子にて２方向の弾性表面波を受信するようにしたので、弾性表面波の励振処理及び／または弾性表面波の受信処理を効率良く行うことができる。
【００５２】
また、中途で屈曲させた櫛形電極指を有するＩＤＴを用いるようにしたので、１対の電極基部の構成であっても、２方向の弾性表面波の励振及び／または受信を行うことができ、額縁領域を狭くすることができる。
【００５３】
また、検出領域のアスペクト比に応じて、ＩＤＴにおける櫛形電極指の傾き角度を設定するようにしたので、弾性表面波の励振−受信の関係を１対１に対応させることができる。
【００５４】
また、検出領域内を伝播しない弾性表面波に関連する部分のＩＤＴを削除するようにしたので、無駄がない効率的なＩＤＴの配置を実現でき、ノイズの影響を除去して検出精度を向上できると共に、額縁領域の低減化を図ることができる。
【００５５】
また、ある対の励振素子／受信素子における弾性表面波の周波数を他の対の励振素子／受信素子における弾性表面波の周波数と異ならせるようにしたので、弾性表面波の重なりに伴うＳ／Ｎ比の低下を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタッチパネル装置におけるＩＤＴの構成を示す図である。
【図２】本発明のタッチパネル装置での位置検出における励振信号及び受信信号の波形の一例を示す図である。
【図３】請求項２におけるＩＤＴの構成例を示す図である。
【図４】請求項２におけるＩＤＴの構成例を示す図である。
【図５】請求項３におけるＩＤＴの構成例を示す図である。
【図６】請求項４におけるＩＤＴの構成例を示す図である。
【図７】請求項５における励振素子（ＩＤＴ）及び受信素子（ＩＤＴ）の配置例を示す図である。
【図８】励振素子（ＩＤＴ）及び受信素子（ＩＤＴ）の配置例の問題点を示す図である。
【図９】第１実施の形態によるタッチパネル装置の基本構成を示す図である。
【図１０】第１実施の形態における弾性表面波の励振／受信の信号例を示す図である。
【図１１】ＩＤＴの形状例を示す図である。
【図１２】第２実施の形態によるタッチパネル装置の基本構成を示す図である。
【図１３】図１２のＤの部分の拡大図である。
【図１４】第２実施の形態における弾性表面波の励振／受信の信号例を示す図である。
【図１５】第３実施の形態によるタッチパネル装置の基本構成を示す図である。
【図１６】図１５のＥの部分の拡大図である。
【図１７】第３実施の形態における弾性表面波の励振／受信の信号例を示す図である。
【図１８】従来のタッチパネル装置の構成を示す図である。
【図１９】先行例におけるタッチパネル装置の構成を示す図である。
【図２０】先行例におけるＩＤＴの構成を示す図である。
【図２１】先行例での位置検出における励振信号及び受信信号の波形の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 非圧電基板
１ａ 検出領域
２ 励振素子
３ 受信素子
４ 電極基部
５ 櫛形電極指
６ ＩＤＴ
７ 信号電極
８ グランド電極
１１ａ，１１ｂ，１４ａ，１４ｂ 入力端子
１２ａ，１２ｂ，１５ａ，１５ｂ 出力端子
１３ａ〜１３ｄ，１６ａ〜１６ｄ，１８ グランド端子
１７ 入出力端子
Claims (7)
- 対向する電極基部に櫛形電極指を連ならせた構成のＩＤＴを有していて弾性表面波を励振する励振手段、及び、対向する電極基部に櫛形電極指を連ならせた構成のＩＤＴを有していて弾性表面波を受信する受信手段の少なくとも一対を、矩形状の非圧電基板の対角方向の周縁部に設けており、前記非圧電基板上を対角方向に前記励振手段と前記受信手段との間で弾性表面波を伝播させ、前記受信手段での受信結果に基づいて、前記非圧電基板に接触された物体の位置を検出するタッチパネル装置において、前記励振手段及び受信手段における前記ＩＤＴの前記櫛形電極指が、前記電極基部の対向方向から傾いて前記電極基部に連なっていることを特徴とするタッチパネル装置。
- 前記櫛形電極指が、前記電極基部の対向方向から２方向の傾き角度を有する請求項１記載のタッチパネル装置。
- 前記櫛形電極指が屈曲している請求項２記載のタッチパネル装置。
- 前記櫛形電極指の前記傾き角度が、前記非圧電基板における物体の位置検出領域のサイズのアスペクト比に対応して設定されている請求項２記載のタッチパネル装置。
- 物体の位置検出領域外を伝播する弾性表面波に関する前記ＩＤＴは削除してある請求項１から４の何れかに記載のタッチパネル装置。
- 前記励振手段及び前記受信手段の対を複数備えており、各対における前記ＩＤＴの周波数が異なるようにした請求項１から５の何れかに記載のタッチパネル装置。
- 各対における前記ＩＤＴの前記櫛型電極指は、異なる形成ピッチを有する請求項６記載のタッチパネル装置。
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