JP3867254B2

JP3867254B2 - Ultrasonic touch panel

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Publication number: JP3867254B2
Application number: JP22936196A
Authority: JP
Inventors: 耕司戸田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-08-12
Filing date: 1996-08-12
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2016-08-12
Also published as: JPH1055239A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はすだれ状電極を備えた圧電板を非圧電板に設けることにより、入力ペンのペン先が所定の値を越える圧力でその非圧電板の板面上に接触した位置の座標を特定する超音波タッチパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のタッチパネルには抵抗膜を用いる方法と超音波を用いる方法が主に挙げられる。抵抗膜を用いる方法は透明導電性フィルム（抵抗膜）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、低消費電力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。また、パネルの大面積化が難しいという欠点を有する。超音波を用いる方法は予め弾性表面波を励振させておいた非圧電板に接触することによりその弾性表面波が減衰するということを利用したものである。非圧電板に弾性表面波を励振する従来の方法としては、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励振する方法、圧電薄膜トランスデューサにより直接的に励振する方法等が挙げられる。くさび形トランスデューサは超音波による非破壊検査等に用いられているが、くさび角の工作精度の問題等から比較的低い周波数領域においてのみ用いられる。圧電薄膜トランスデューサはＺｎＯ等の圧電薄膜を基板に蒸着しすだれ状電極により弾性表面波を励振する方法で、すだれ状電極の構成により種々の伝送特性を示すことから高周波デバイスとして用いられるが、ＵＨＦ，ＶＨＦ帯に限られるとともに加工性や量産性に問題がある。このようにして、従来のタッチパネルでは応答時間、感度、耐久性、工作精度、加工性、量産性および使用しやすさ等の点で問題があり、使用周波数領域も制限されている。そこで、これらの問題点を解決する超音波タッチパネルが本願発明者により特願平４−２１８３３６等で出願された。この超音波タッチパネルは、圧電薄板とすだれ状電極とから成る超音波デバイスを非圧電板の一方の板面に少なくとも２つ設けて成り、低消費電力で効率良く弾性表面波を非圧電板の板面に励振することができる。従って、非圧電板の一方の板面における弾性表面波の伝搬路に人指または物体が接触すれば弾性表面波が減衰または消滅することから人指または物体による接触が感知される。しかし、このような弾性表面波を用いる方法では、電磁ノイズの影響を受けにくいことからパネルの大面積化が容易である等の長所を有するものの、パネルに接触する際の接触圧の大小に左右されることなく応答が起こることから、高感度である反面、誤動作しやすく使用しにくいという短所を有する。たとえば、入力ペンのペン先でパネルに接触しその位置の座標を算出するには、ほんの少しでもパネルに手を触れることは許されない。これは、パネルに手を触れることにより座標の算出が不可能になるからである。また、パネルへの少量の異物の付着などによる影響を受け易い。さらに、この超音波タッチパネルではすだれ状電極の電極指に垂直な双方向に均等に超音波が励振されることから、少なくとも超音波エネルギーの半分を浪費していたことになるばかりでなく、圧電薄板の厚さによっては不要信号を引き起こすもととなっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のタッチパネルでは応答時間、感度、耐久性、工作精度、加工性、量産性および使用しやすさ等の点で問題があるばかりでなく、超音波エネルギーの浪費、支持の仕方および不要信号等の点でも問題があった。
本発明の目的は、加工性、耐久性および量産性に優れ、低消費電力駆動で応答時間が短く、パネルへの軽い手つきやパネルへの少量の異物の付着などによる影響を受けることのない使用しやすさに優れた超音波タッチパネルを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の超音波タッチパネルは、非圧電板と、少なくとも２つの超音波送受波手段ＸおよびＹと、前記非圧電板の一方の板面またはもう一方の板面に備えられた少なくとも１種類の色で表示される表示画面と、情報処理部とから成る超音波タッチパネルであって、前記情報処理部は前記各超音波送受波手段および前記表示画面に接続されており、前記各超音波送受波手段はＮ組のすだれ状電極Ｉ_Ｔｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を備えた圧電板Ｐ_Ｔと、すだれ状電極Ｉ_Ｒを備えた圧電板Ｐ_Ｒと、Ｎ個のスイッチＣ_ｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）とから成り、前記すだれ状電極Ｉ_Ｔｉは前記圧電板Ｐ_Ｔの一方の板面に設けられ、前記すだれ状電極Ｉ_Ｒは前記圧電板Ｐ_Ｒの一方の板面に設けられており、前記圧電板Ｐ_Ｔは前記圧電板Ｐ_Ｔの前記一方の板面またはもう一方の板面を介して前記非圧電板に固着され、前記圧電板Ｐ_Ｒは前記圧電板Ｐ_Ｒの前記一方の板面またはもう一方の板面を介して前記非圧電板に固着されていて、前記圧電板Ｐ_Ｔは前記すだれ状電極Ｉ_Ｔｉに対応する部分Ｐ_Ｔｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）で成り、前記非圧電板は前記部分Ｐ_Ｔｉに対応する部分と、前記圧電板Ｐ_Ｒに対応する部分とを含み、前記スイッチＣ_ｉの出力端は前記すだれ状電極Ｉ_Ｔｉの入力端に接続されており、前記すだれ状電極Ｉ_Ｔｉは、前記すだれ状電極Ｉ_Ｔｉの電極周期長ｐにほぼ対応する周波数の電気信号Ｅ_Ｔを入力されることにより、前記部分Ｐ_Ｔｉと、前記非圧電板のうち前記部分Ｐ_Ｔｉに対応する部分とから成る２層構造部Ｌ_Ｔｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）に弾性波を励振し、該弾性波を前記非圧電板中に伝搬させ、前記２層構造部Ｌ_Ｔｉに励振される前記弾性波はＳ_０モードおよび１次以上の高次モードの波で、該弾性波の波長は前記すだれ状電極Ｉ_Ｔｉの前記電極周期長ｐとほぼ等しく、該弾性波の位相速度は、該弾性波の波数Ｋと前記圧電板Ｐ_Ｔの厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ_０モードの弾性波の位相速度Ｖ_ｋｄ＝０とほぼ等しく、前記すだれ状電極Ｉ_Ｒは、前記非圧電板中に伝搬した弾性波を前記圧電板Ｐ_Ｒと、前記非圧電板のうち前記圧電板Ｐ_Ｒに対応する部分とから成る２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬させ、該２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬した弾性波を前記すだれ状電極Ｉ_Ｒの電極周期長ｐにほぼ対応する周波数の電気信号Ｅ_Ｒに変換して出力し、前記２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬した前記弾性波の波長は前記すだれ状電極Ｉ_Ｒの前記電極周期長ｐとほぼ等しく、該弾性波の位相速度は、該弾性波の波数Ｋと前記圧電板Ｐ_Ｒの厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ_０モードの弾性波の位相速度Ｖ_ｋｄ＝０とほぼ等しく、前記各圧電板の厚さＤは前記各電極周期長ｐとほぼ同じかまたはそれ以下であり、前記非圧電板の厚さは前記各圧電板の厚さＤとほぼ等しいかまたはそれ以上で、前記各圧電板の厚さＤのほぼ２．５倍以下であり、前記非圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度は、前記各圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度よりも小さく、前記情報処理部は前記スイッチＣ_ｉを順次に所定の周期で断続し、前記電気信号Ｅ_Ｒの大きさを検出し、前記非圧電板における前記表示画面を有しない方の板面上に入力ペンのペン先が所定の値を越える圧力で接触することを前記電気信号Ｅ_Ｒの大きさが減衰または消滅することによって判断し、前記電気信号Ｅ_Ｒの大きさが減衰または消滅した時に接続されていた前記スイッチＣ_ｉを特定することにより接触位置を特定し、特定された前記接触位置に対応する情報を前記表示画面に表示する。
【０００５】
請求項２に記載の超音波タッチパネルは、前記超音波送受波手段Ｘにおける前記２層構造部Ｌ_Ｔｉと前記２層構造部Ｌ_Ｒとの間の弾性波の伝搬路Ｕ_Ｘｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、前記超音波送受波手段Ｙにおける前記２層構造部Ｌ_Ｔｉと前記２層構造部Ｌ_Ｒとの間の弾性波の伝搬路Ｕ_Ｙｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）とが互いに直交している。
【０００６】
請求項３に記載の超音波タッチパネルは、前記伝搬路Ｕ_Ｘｉが互いに隣接するかまたは一部分を重複させており、前記伝搬路Ｕ_Ｙｉが互いに隣接するかまたは一部分を重複させている。
【０００７】
請求項４に記載の超音波タッチパネルは、前記伝搬路Ｕ_ＸｉおよびＵ_Ｙｉを遅延素子とする発振器Ｈ_ｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）が構成されていて、前記超音波送受波手段Ｘにおける前記スイッチＣ_ｉの入力端は、前記超音波送受波手段Ｙにおける前記すだれ状電極Ｉ_Ｒの出力端に増幅器Ａ_Ｙを介して接続されており、前記超音波送受波手段Ｙにおける前記スイッチＣ_ｉの入力端は、前記超音波送受波手段Ｘにおける前記すだれ状電極Ｉ_Ｒの出力端に増幅器Ａ_Ｘを介して接続されており、前記発振器Ｈ_ｉの信号ループは、前記超音波送受波手段Ｘにおける前記スイッチＣ_ｉ、前記伝搬路Ｕ_Ｘｉ、前記増幅器Ａ_Ｘ、および前記超音波送受波手段Ｙにおける前記スイッチＣ_ｉ、前記伝搬路Ｕ_Ｙｉ、前記増幅器Ａ_Ｙから成る。
【０００８】
請求項５に記載の超音波タッチパネルは、非圧電板と、少なくとも２つの超音波送受波手段ＸおよびＹと、前記非圧電板の一方の板面またはもう一方の板面に備えられた少なくとも１種類の色で表示される表示画面と、情報処理部とから成る超音波タッチパネルであって、前記情報処理部は前記各超音波送受波手段および前記表示画面に接続されており、前記各超音波送受波手段はＮ組のすだれ状電極Ｔ_ｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）およびＮ個の接地電極Ｇ_Ｔｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を備えた圧電板Ｐ_Ｔと、すだれ状電極Ｒおよび接地電極Ｇ_Ｒを備えた圧電板Ｐ_Ｒと、移相器Ｓ_Ｔと、移相器Ｓ_Ｒと、Ｎ組のスイッチＷ_ｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）とから成り、前記すだれ状電極Ｔ_ｉは前記圧電板Ｐ_Ｔの一方の板面に設けられ、前記接地電極Ｇ_Ｔｉは前記圧電板Ｐ_Ｔのもう一方の板面に設けられており、前記すだれ状電極Ｒは前記圧電板Ｐ_Ｒの一方の板面に設けられ、前記接地電極Ｇ_Ｒは前記圧電板Ｐ_Ｒのもう一方の板面に設けられており、前記圧電板Ｐ_Ｔは前記接地電極Ｇ_Ｔｉを介して前記非圧電板に固着され、前記圧電板Ｐ_Ｒは前記接地電極Ｇ_Ｒを介して前記非圧電板に固着されていて、前記圧電板Ｐ_Ｔは前記すだれ状電極Ｔ_ｉに対応する部分Ｐ_Ｔｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）で成り、前記非圧電板は前記部分Ｐ_Ｔｉに対応する部分と、前記圧電板Ｐ_Ｒに対応する部分とを含み、前記すだれ状電極Ｔ_ｉは、電極Ｔ_ｉ−１およびＴ_ｉ−２から成り、前記電極Ｔ_ｉ−１の電極指と前記電極Ｔ_ｉ−２の電極指との間の距離には２種類あり、前記スイッチＷ_ｉはスイッチＷ_ｉ−１およびスイッチＷ_ｉ−２から成り、前記スイッチＷ_ｉ−１の出力端は前記電極Ｔ_ｉ−１の入力端に接続されており、前記スイッチＷ_ｉ−２の出力端は前記電極Ｔ_ｉ−２の入力端に接続されており、前記移相器Ｓ_Ｔは少なくとも１つのコイルＬ_１を含み、前記コイルＬ_１は前記スイッチＷ_ｉ−１またはＷ_ｉ−２の入力端に接続されており、前記すだれ状電極Ｔ_ｉおよび前記接地電極Ｇ_Ｔｉは、前記電極Ｔ_ｉ−１と前記接地電極Ｇ_Ｔｉとの間および前記電極Ｔ_ｉ−２と前記接地電極Ｇ_Ｔｉとの間に位相差２πｙを有する電気信号Ｅ_Ｔ１およびＥ_Ｔ２を前記移相器Ｓ_Ｔを介して入力されることにより、前記部分Ｐ_Ｔｉと、前記非圧電板のうち前記部分Ｐ_Ｔｉに対応する部分とから成る２層構造部Ｌ_Ｔｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）に弾性波を励振し、該弾性波を前記非圧電板中に伝搬させ、前記電気信号Ｅ_Ｔ１およびＥ_Ｔ２の周波数は前記すだれ状電極Ｔ_ｉの電極周期長ｐにほぼ対応しており、前記２層構造部Ｌ_Ｔｉに励振される前記弾性波はＳ_０モードおよび１次以上の高次モードの波で、該弾性波の波長は前記すだれ状電極Ｔ_ｉの前記電極周期長ｐとほぼ等しく、該弾性波の位相速度は、該弾性波の波数Ｋと前記圧電板Ｐ_Ｔの厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ_０モードの弾性波の位相速度Ｖ_ｋｄ＝０とほぼ等しく、前記すだれ状電極Ｒは、電極Ｒ_−１およびＲ_−２から成り、前記電極Ｒ_−１の電極指と前記電極Ｒ_−２の電極指との間の距離には２種類あり、前記移相器Ｓ_Ｒは少なくとも１つのコイルＬ_２を含み、前記コイルＬ_２は前記電極Ｒ_−１またはＲ_−２の出力端に接続されており、前記すだれ状電極Ｒおよび前記接地電極Ｇ_Ｒは、前記非圧電板中に伝搬されている弾性波を前記圧電板Ｐ_Ｒと、前記非圧電板のうち前記圧電板Ｐ_Ｒに対応する部分とから成る２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬させ、該２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬した弾性波を位相差２πｙを有する電気信号Ｅ_Ｒ１およびＥ_Ｒ２として前記電極Ｒ_−１と前記接地電極Ｇ_Ｒとの間および前記電極Ｒ_−２と前記接地電極Ｇ_Ｒとの間から出力し、前記移相器Ｓ_Ｒは前記電気信号Ｅ_Ｒ１およびＥ_Ｒ２を同じ位相の電気信号Ｅ_Ｒに合成して出力し、前記電気信号Ｅ_Ｒ１およびＥ_Ｒ２の周波数は前記すだれ状電極Ｒの電極周期長ｐにほぼ対応しており、前記２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬した前記弾性波の波長は前記すだれ状電極Ｉ_Ｒの前記電極周期長ｐとほぼ等しく、該弾性波の位相速度は、該弾性波の波数Ｋと前記圧電板Ｐ_Ｒの厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ_０モードの弾性波の位相速度Ｖ_ｋｄ＝０とほぼ等しく、前記各圧電板の厚さＤは前記各電極周期長ｐとほぼ同じかまたはそれ以下であり、前記非圧電板の厚さは前記各圧電板の厚さＤとほぼ等しいかまたはそれ以上で、前記各圧電板の厚さＤのほぼ２．５倍以下であり、前記非圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度は、前記各圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度よりも小さく、前記情報処理部は前記スイッチＷ_ｉを順次に所定の周期で断続し、前記電気信号Ｅ_Ｒの大きさを検出し、前記非圧電板における前記表示画面を有しない方の板面上に入力ペンのペン先が所定の値を越える圧力で接触することを前記電気信号Ｅ_Ｒの大きさが減衰または消滅することによって判断し、前記電気信号Ｅ_Ｒの大きさが減衰または消滅した時に接続されていた前記スイッチＷ_ｉを特定することにより接触位置を特定し、特定された前記接触位置に対応する情報を前記表示画面に表示する。
【０００９】
請求項６に記載の超音波タッチパネルは、前記電極Ｔ_ｉ−１の電極指と前記電極Ｔ_ｉ−２の電極指との間の距離のうち短い方の距離ｘｐにおいて、ｘ＜１／２で、同時に、前記電気信号Ｅ_Ｔ１とＥ_Ｔ２との間の前記位相差２πｙにおいて、ｘ＋ｙ＝±１／２が成り立ち、前記電極Ｒ_−１の電極指と前記電極Ｒ_−２の電極指との間の距離のうち短い方の距離ｘｐにおいて、ｘ＜１／２で、同時に、前記電気信号Ｅ_Ｒ１とＥ_Ｒ２との間の前記位相差２πｙにおいて、ｘ＋ｙ＝±１／２が成り立つ。
【００１０】
請求項７に記載の超音波タッチパネルは、前記超音波送受波手段Ｘにおける前記２層構造部Ｌ_Ｔｉと前記２層構造部Ｌ_Ｒとの間の弾性波の伝搬路Ｕ_Ｘｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、前記超音波送受波手段Ｙにおける前記２層構造部Ｌ_Ｔｉと前記２層構造部Ｌ_Ｒとの間の弾性波の伝搬路Ｕ_Ｙｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）とが互いに直交している。
【００１１】
請求項８に記載の超音波タッチパネルは、前記伝搬路Ｕ_Ｘｉが互いに隣接するかまたは一部分を重複させており、前記伝搬路Ｕ_Ｙｉが互いに隣接するかまたは一部分を重複させている。
【００１２】
請求項９に記載の超音波タッチパネルは、前記伝搬路Ｕ_ＸｉおよびＵ_Ｙｉを遅延素子とする発振器Ｈ_ｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）が構成されていて、前記超音波送受波手段Ｘにおける前記移相器Ｓ_Ｔの入力端は、前記超音波送受波手段Ｙにおける前記移相器Ｓ_Ｒの出力端に増幅器Ａ_Ｙを介して接続されており、前記超音波送受波手段Ｙにおける前記移相器Ｓ_Ｔの入力端は、前記超音波送受波手段Ｘにおける前記移相器Ｓ_Ｒの出力端に増幅器Ａ_Ｘを介して接続されており、前記発振器Ｈ_ｉの信号ループは、前記超音波送受波手段Ｘにおける前記移相器Ｓ_Ｔ、前記スイッチＷ_ｉ、前記伝搬路Ｕ_Ｘｉ、前記移相器Ｓ_Ｒ、前記増幅器Ａ_Ｘ、および前記超音波送受波手段Ｙにおける前記移相器Ｓ_Ｔ、前記スイッチＷ_ｉ、前記伝搬路Ｕ_Ｙｉ、前記移相器Ｓ_Ｒ、前記増幅器Ａ_Ｙから成る。
【００１３】
請求項１０に記載の超音波タッチパネルは、前記各圧電板が圧電セラミックで成り、該圧電セラミックの分極軸の方向は該圧電セラミックの厚さ方向と平行である。
【００１４】
請求項１１に記載の超音波タッチパネルは、前記各圧電板がＰＶＤＦその他の圧電性高分子化合物で成る。
【００１５】
請求項１２に記載の超音波タッチパネルは、前記非圧電板がアクリルその他の高分子化合物で成る。
【００１６】
請求項１３に記載の超音波タッチパネルは、前記表示画面単体に伝搬する弾性波の位相速度が、前記非圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度よりも大きい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の超音波タッチパネルは非圧電板と、少なくとも２つの超音波送受波手段ＸおよびＹと、非圧電板のどちらか一方の板面に備えられた少なくとも１種類の色で表示される表示画面と、情報処理部とから成る簡単な構造を有する。情報処理部は各超音波送受波手段および表示画面に接続されている。
【００１８】
超音波送受波手段としては２つの構造が提供されている。第１の構造は各超音波送受波手段がＮ組のすだれ状電極Ｉ_Ｔｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を備えた圧電板Ｐ_Ｔと、すだれ状電極Ｉ_Ｒを備えた圧電板Ｐ_Ｒと、Ｎ個のスイッチＣ_ｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）とから成るものである。この場合、すだれ状電極Ｉ_Ｔｉは圧電板Ｐ_Ｔの一方の板面に設けられており、圧電板Ｐ_Ｔは圧電板Ｐ_Ｔのどちらか一方の板面を介して非圧電板に固着されている。すだれ状電極Ｉ_Ｒは圧電板Ｐ_Ｒの一方の板面に設けられており、圧電板Ｐ_Ｒは圧電板Ｐ_Ｒのどちらか一方の板面を介して非圧電板に固着されている。スイッチＣ_ｉの出力端はすだれ状電極Ｉ_Ｔｉの入力端に接続されている。圧電板Ｐ_Ｔはすだれ状電極Ｉ_Ｔｉに対応する部分Ｐ_Ｔｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）で成る。非圧電板は部分Ｐ_Ｔｉに対応する部分と、圧電板Ｐ_Ｒに対応する部分とを含む。
【００１９】
すだれ状電極Ｉ_Ｔｉの電極周期長ｐにほぼ対応する周波数の電気信号Ｅ_Ｔをすだれ状電極Ｉ_Ｔｉに入力する構造を採用することにより、部分Ｐ_Ｔｉと、非圧電板のうち部分Ｐ_Ｔｉに対応する部分とから成る２層構造部Ｌ_Ｔｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）に弾性波を励振し、その弾性波を非圧電板中に伝搬させることができる。２層構造部Ｌ_Ｔｉに励振される弾性波はＳ_０モードおよび１次以上の高次モードの波（つまりＡ_０モードを除く波）であって、この弾性波の波長はすだれ状電極Ｉ_Ｔｉの電極周期長ｐとほぼ等しい。この弾性波の位相速度が、弾性波の波数Ｋと圧電板Ｐ_Ｔの厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ_０モードの弾性波の位相速度Ｖ_ｋｄ＝０とほぼ等しくなるような構造を採用することにより、すだれ状電極Ｉ_Ｔｉから加えられる電気的エネルギーが弾性波に変換される度合を大きくすることができるだけでなく、圧電板Ｐ_Ｔと非圧電板との界面での音響インピーダンスの不整合等によって生じる反射等を除去することができる。また、圧電板Ｐ_Ｔの厚さＤをすだれ状電極Ｉ_Ｔｉの電極周期長ｐとほぼ同じかまたはそれ以下にし、非圧電板の厚さを圧電板Ｐ_Ｔの厚さＤとほぼ同じかまたはそれ以上にするとともに圧電板Ｐ_Ｔの厚さＤの２．５倍以下にする構造を採用することにより、２層構造部Ｌ_Ｔｉに効率よくＳ_０モードおよび１次以上の高次モードの弾性波を励振することが可能となる。つまり、すだれ状電極Ｉ_Ｔｉから加えられる電気的エネルギーが弾性波に変換される度合を増大させることができる。非圧電板として、非圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度が圧電板Ｐ_Ｔ単体に伝搬する弾性波の位相速度よりも小さい物質、たとえばアクリル樹脂その他の高分子化合物を採用することにより、２層構造部Ｌ_Ｔｉに効率よく弾性波を励振し非圧電板中に伝搬させることができる。このようにして、低電圧で低消費電力駆動が可能となる。
【００２０】
すだれ状電極Ｉ_ＴｉおよびＩ_Ｒを弾性波の送受波の指向軸が共通になるように配置する構造を採用することにより、非圧電板中に伝搬した弾性波を圧電板Ｐ_Ｒと、非圧電板のうち圧電板Ｐ_Ｒに対応する部分とから成る２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬させ、２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬した弾性波をすだれ状電極Ｉ_Ｒの電極周期長ｐにほぼ対応する周波数の電気信号Ｅ_Ｒに変換して出力させることができる。このとき、２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬した弾性波の波長はすだれ状電極Ｉ_Ｒの電極周期長ｐとほぼ等しい。この弾性波の位相速度が、弾性波の波数Ｋと圧電板Ｐ_Ｒの厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ_０モードの弾性波の位相速度Ｖ_ｋｄ＝０とほぼ等しくなるような構造を採用することにより、２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬された弾性波がすだれ状電極Ｉ_Ｒにおいて電気信号に変換される度合を大きくすることができるだけでなく、圧電板Ｐ_Ｒと非圧電板との界面での音響インピーダンスの不整合等によって生じる反射等を除去することができる。また、圧電板Ｐ_Ｒの厚さＤをすだれ状電極Ｉ_Ｒの電極周期長ｐとほぼ同じかまたはそれ以下にし、非圧電板の厚さを圧電板Ｐ_Ｒの厚さＤとほぼ同じかまたはそれ以上にするとともに圧電板Ｐ_Ｒの厚さＤの２．５倍以下にする構造を採用することにより、非圧電板中に伝搬されている弾性波を効率よく２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬させた後、すだれ状電極Ｉ_Ｒから電気信号Ｅ_Ｒとして出力させることが可能となる。つまり、弾性波が電気信号Ｅ_Ｒに変換される度合を増大させることができる。さらに、非圧電板として、非圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度が圧電板Ｐ_Ｒ単体に伝搬する弾性波の位相速度よりも小さい物質、たとえばアクリル樹脂その他の高分子化合物を採用することにより、非圧電板中に伝搬されている弾性波を効率よく２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬させることができる。
【００２１】
非圧電板上における表示画面を有しない方の板面上のすだれ状電極Ｉ_ＴｉとＩ_Ｒとの間が入力ペンのペン先に所定の値を越える圧力で接触されると、弾性波の伝搬路が遮断されるので、それに伴ってすだれ状電極Ｉ_Ｒに出力される電気信号Ｅ_Ｒも消滅または減衰する。情報処理部が電気信号Ｅ_Ｒの大きさを検出する機能と、非圧電板の板面上にペン先が所定の値を越える圧力で接触したことを電気信号Ｅ_Ｒの大きさが減衰または消滅することによって判断する機能とを備えていることにより、非圧電板の板面上に所定の値を越える圧力で接触したことが感知される。この際、弾性波が非圧電板の表面付近ではなく内部を伝搬する波であることから、非圧電板の２つの板面のうちどちらの板面を接触することによっても弾性波が消滅または減衰する。従って、どちらか一方の板面には表示画面を設け、もう一方の板面はペン先の接触面として使用することが可能となる。また、ほんの軽く手を触れた程度では弾性波は消滅または減衰しないことから、非圧電板上への手付き等による誤動作を防ぐことができる。このようにして、非圧電板上への軽い手つきや少量の異物の付着などによる影響を受けることがなく、しかも応答時間が短い。従って、入力ペンのペン先等で非圧電板上に接触したときにのみ応答があるようなタッチパネルが実現できる。さらに、情報処理部がスイッチＣ_ｉを順次に所定の周期で断続する機能と、電気信号Ｅ_Ｒの大きさが減衰または消滅した時に接続されていたスイッチＣ_ｉを特定することにより非圧電板上の接触位置を特定する機能とを備えていることにより、非圧電板上の接触位置が分かる。たとえば、非圧電板の板面上を接触することにより電気信号Ｅ_Ｒの大きさが消滅し、そのとき接続されていたのがスイッチＣ_５であれば、そのスイッチＣ_５に対応する弾性波の伝搬路上が接触位置と分かる。また、情報処理部が特定されたスイッチＣ_ｉに対応する情報を表示画面に表示する機能を備えていることから、非圧電板の板面上を接触することにより、その接触位置に応じた情報を表示画面に表示することが可能となる。
【００２２】
超音波送受波手段の第２の構造は、各超音波送受波手段がＮ組のすだれ状電極Ｔ_ｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）およびＮ個の接地電極Ｇ_Ｔｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を備えた圧電板Ｐ_Ｔと、１組のすだれ状電極Ｒおよび接地電極Ｇ_Ｒを備えた圧電板Ｐ_Ｒと、移相器Ｓ_Ｔと、移相器Ｓ_Ｒと、Ｎ組のスイッチＷ_ｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）とから成るものである。すだれ状電極Ｔ_ｉは圧電板Ｐ_Ｔの一方の板面に設けられ、接地電極Ｇ_Ｔｉは圧電板Ｐ_Ｔのもう一方の板面に設けられており、圧電板Ｐ_Ｔは接地電極Ｇ_Ｔｉを介して非圧電板に固着されている。すだれ状電極Ｒは圧電板Ｐ_Ｒの一方の板面に設けられ、接地電極Ｇ_Ｒは圧電板Ｐ_Ｒのもう一方の板面に設けられており、圧電板Ｐ_Ｒは接地電極Ｇ_Ｒを介して非圧電板に固着されている。圧電板Ｐ_Ｔはすだれ状電極Ｔ_ｉに対応する部分Ｐ_Ｔｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）で成る。非圧電板は部分Ｐ_Ｔｉに対応する部分と、圧電板Ｐ_Ｒに対応する部分とを含む。すだれ状電極Ｔ_ｉは、電極Ｔ_ｉ−１およびＴ_ｉ−２から成り、電極Ｔ_ｉ−１の電極指と電極Ｔ_ｉ−２の電極指との間の距離には長いものと短いものとの２種類がある。スイッチＷ_ｉはスイッチＷ_ｉ−１およびスイッチＷ_ｉ−２から成り、スイッチＷ_ｉ−１の出力端は電極Ｔ_ｉ−１の入力端に接続されており、スイッチＷ_ｉ−２の出力端は電極Ｔ_ｉ−２の入力端に接続されている。移相器Ｓ_Ｔは少なくとも１つのコイルＬ_１を含み、コイルＬ_１はスイッチＷ_ｉ−１またはＷ_ｉ−２の入力端に接続されている。すだれ状電極Ｒは、電極Ｒ_−１およびＲ_−２から成り、電極Ｒ_−１の電極指と電極Ｒ_−２の電極指との間の距離には長いものと短いものとの２種類がある。移相器Ｓ_Ｒは少なくとも１つのコイルＬ_２を含み、コイルＬ_２は電極Ｒ_−１またはＲ_−２の出力端に接続されている。
【００２３】
電極Ｔ_ｉ−１と接地電極Ｇ_Ｔｉとの間および電極Ｔ_ｉ−２と接地電極Ｇ_Ｔｉとの間に位相差２πｙを有する電気信号Ｅ_Ｔ１およびＥ_Ｔ２を入力することにより、部分Ｐ_Ｔｉと、非圧電板のうち部分Ｐ_Ｔｉに対応する部分とから成る２層構造部Ｌ_Ｔｉに一方向性を有する弾性波を励振し、その弾性波を非圧電板中に伝搬させることができる。このような一方向性の弾性波の励振は、よりいっそうの低消費電力駆動を可能にするばかりでなく、超音波送受波手段の第１の構造を備えた超音波タッチパネルでみられるような、２層構造部Ｌ_Ｔｉや非圧電板の端部で発生する弾性波の反射を生じない。従って、超音波送受波手段の第２の構造を備えた超音波タッチパネルは不要信号が少なく高感度である。電気信号Ｅ_Ｔ１およびＥ_Ｔ２の周波数はすだれ状電極Ｔ_ｉにおける電極周期長ｐにほぼ対応している。ここで、電極Ｔ_ｉ−１の電極指と電極Ｔ_ｉ−２の電極指との間の距離のうち短い方の距離ｘｐにおいて、ｘ＜１／２で、しかも、電気信号Ｅ_Ｔ１とＥ_Ｔ２との間の位相差２πｙにおいて、ｘ＋ｙ＝±１／２が成り立つ場合には２層構造部Ｌ_Ｔｉに一方向性の弾性波が励振される。たとえば、ｘが１／４のときにはｙ＝１／４またはｙ＝−３／４となる。つまり、距離ｘｐをｐ／４とし、位相差２πｙをπ／２（９０°）または−３π／２（−２７０°）とする電気信号Ｅ_Ｔ１およびＥ_Ｔ２を入力することにより、２層構造部Ｌ_Ｔｉに一方向性の弾性波を励振することが可能となる。２層構造部Ｌ_Ｔｉに励振される弾性波はＳ_０モードおよび１次以上の高次モードの波であり、この弾性波の波長はすだれ状電極Ｔ_ｉの電極周期長ｐとほぼ等しい。この弾性波の位相速度が、弾性波の波数Ｋと圧電板Ｐ_Ｔの厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ_０モードの弾性波の位相速度Ｖ_ｋｄ＝０とほぼ等しくなるような構造を採用することにより、すだれ状電極Ｔ_ｉから加えられる電気的エネルギーが弾性波に変換される度合を大きくすることができるだけでなく、圧電板Ｐ_Ｔと非圧電板との界面での音響インピーダンスの不整合等によって生じる反射等を除去することができる。また、圧電板Ｐ_Ｔの厚さＤをすだれ状電極Ｔ_ｉの電極周期長ｐとほぼ同じかまたはそれ以下にし、非圧電板の厚さを圧電板Ｐ_Ｔの厚さＤとほぼ同じかまたはそれ以上にするとともに圧電板Ｐ_Ｔの厚さＤの２．５倍以下にする構造を採用することにより、２層構造部Ｌ_Ｔｉに効率よくＳ_０モードおよび１次以上の高次モードの弾性波を励振することが可能となる。つまり、すだれ状電極Ｔ_ｉから加えられる電気的エネルギーが弾性波に変換される度合を増大させることができる。さらに、非圧電板として、非圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度が圧電板Ｐ_Ｔ単体に伝搬する弾性波の位相速度よりも小さい物質を採用することにより、２層構造部Ｌ_Ｔｉに効率よく弾性波を励振し非圧電板中に伝搬させることができる。このようにして、低電圧で低消費電力駆動が可能となる。その上、非圧電板の面積を比較的大規模にすることも可能である。
【００２４】
すだれ状電極Ｔ_ｉおよびＲを弾性波の送受波の指向軸が共通になるように配置した構造を採用することにより、非圧電板中に伝搬されている弾性波を圧電板Ｐ_Ｒと、非圧電板のうち圧電板Ｐ_Ｒに対応する部分とから成る２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬させ、その２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬した弾性波を位相差２πｙを有する電気信号Ｅ_Ｒ１およびＥ_Ｒ２として電極Ｒ_−１と接地電極Ｇ_Ｒとの間および電極Ｒ_−２と接地電極Ｇ_Ｒとの間から出力することができる。移相器Ｓ_Ｒは電気信号Ｅ_Ｒ１およびＥ_Ｒ２を同じ位相の電気信号Ｅ_Ｒに合成して出力することを可能にする。電気信号Ｅ_Ｒ１およびＥ_Ｒ２の周波数はすだれ状電極Ｒにおける電極周期長ｐにほぼ対応している。ここで、電極Ｒ_−１の電極指と電極Ｒ_−２の電極指との間の距離のうち短い方の距離ｘｐにおいて、ｘ＜１／２で、しかも、電気信号Ｅ_Ｒ１とＥ_Ｒ２との間の位相差２πｙにおいて、ｘ＋ｙ＝±１／２が成り立つ場合には、すだれ状電極Ｒおよび接地電極Ｇ_Ｒは２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬している一方向性の弾性波のみを検出して電気信号Ｅ_Ｒ１およびＥ_Ｒ２として出力することを可能にする。たとえば、ｘが１／４のときにはｙ＝１／４またはｙ＝−３／４となる。つまり、距離ｘｐをｐ／４とすれば、位相差２πｙがπ／２（９０°）または−３π／２（−２７０°）である電気信号Ｅ_Ｒ１およびＥ_Ｒ２が電極Ｒ_−１と接地電極Ｇ_Ｒとの間および電極Ｒ_−２と接地電極Ｇ_Ｒとの間から出力される。また、２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬した弾性波の波長はすだれ状電極Ｒの電極周期長ｐとほぼ等しい。このとき、２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬された弾性波の位相速度が、弾性波の波数Ｋと圧電板Ｐ_Ｒの厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ_０モードの弾性波の位相速度Ｖ_ｋｄ＝０とほぼ等しくなるような構造を採用することにより、２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬された弾性波がすだれ状電極Ｒにおいて電気信号に変換される度合を大きくすることができるだけでなく、圧電板Ｐ_Ｒと非圧電板との界面での音響インピーダンスの不整合等によって生じる反射等を除去することができる。また、圧電板Ｐ_Ｒの厚さＤをすだれ状電極Ｒの電極周期長ｐとほぼ同じかまたはそれ以下にし、非圧電板の厚さを圧電板Ｐ_Ｒの厚さＤとほぼ同じかまたはそれ以上にするとともに圧電板Ｐ_Ｒの厚さＤの２．５倍以下にする構造を採用することにより、非圧電板中に伝搬されている弾性波を効率よく２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬させた後、すだれ状電極Ｒから電気信号として出力させることが可能となる。つまり、弾性波が電気信号に変換される度合を増大させることができる。さらに、非圧電板として、非圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度が圧電板Ｐ_Ｒ単体に伝搬する弾性波の位相速度よりも小さい物質を採用することにより、非圧電板中に伝搬されている弾性波を効率よく２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬させることができる。
【００２５】
非圧電板における表示画面を有しない方の板面上のすだれ状電極Ｔ_ｉとＲとの間が入力ペンのペン先に所定の値を越える圧力で接触されると、弾性波の伝搬路が遮断されるので、弾性波が消滅または減衰する。従って、それに伴ってすだれ状電極Ｒに出力される電気信号も消滅または減衰するので、移相器Ｓ_Ｒから出力される電気信号Ｅ_Ｒも消滅または減衰する。情報処理部が電気信号Ｅ_Ｒの大きさを検出する機能と、非圧電板の板面上にペン先が所定の値を越える圧力で接触したことを電気信号Ｅ_Ｒの大きさが減衰または消滅することによって判断する機能とを備えていることにより、非圧電板の板面上に所定の値を越える圧力で接触したことが感知される。この際、弾性波が非圧電板の表面付近ではなく内部を伝搬する波であることから、非圧電板の２つの板面のうちどちらの板面を接触することによっても弾性波が消滅または減衰する。従って、どちらか一方の板面には表示画面を設け、もう一方の板面はペン先の接触面として使用することが可能となる。また、ほんの軽く手を触れた程度では弾性波は消滅または減衰しないことから、非圧電板上への手付き等による誤動作を防ぐことができる。このようにして、非圧電板上への軽い手つきや少量の異物の付着などによる影響を受けることがなく、しかも応答時間が短い。従って、入力ペンのペン先等で非圧電板上に接触したときにのみ応答があるようなタッチパネルが実現できる。さらに、情報処理部がスイッチＷ_ｉを順次に所定の周期で断続する機能と、電気信号Ｅ_Ｒの大きさが減衰または消滅した時に接続されていたスイッチＷ_ｉを特定することにより非圧電板上の接触位置を特定する機能とを備えていることにより、非圧電板上の接触位置が分かる。この場合、スイッチＷ_ｉ−１とそれに対応するスイッチＷ_ｉ−２とは常に同じ状態に置かれる。たとえば、スイッチＷ_４−１が接続していればスイッチＷ_４−２も接続しており、スイッチＷ_４−１が断続していればスイッチＷ_４−２も断続している。このようにして、たとえば、非圧電板の板面上を接触することにより電気信号Ｅ_Ｒの大きさが消滅し、そのとき接続されていたのがスイッチＷ_３であれば、そのスイッチＷ_３に対応する弾性波の伝搬路上が接触位置と分かる。また、情報処理部が特定されたスイッチＷ_ｉに対応する情報を表示画面に表示する機能を備えていることから、非圧電板の板面上を接触することにより、その接触位置に応じた情報を表示画面に表示することが可能となる。また、一方向性を有する弾性波の励振が可能な本発明の超音波タッチパネルは、よりいっそうの低消費電力駆動が可能で、不要信号も少なく高感度である。
【００２６】
本発明の超音波タッチパネルは少なくとも２つの超音波送受波手段ＸおよびＹを有する。超音波送受波手段Ｘにおける２層構造部Ｌ_Ｔｉと２層構造部Ｌ_Ｒとの間の弾性波の伝搬路Ｕ_Ｘｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）と、超音波送受波手段Ｙにおける２層構造部Ｌ_Ｔｉと２層構造部Ｌ_Ｒとの間の弾性波の伝搬路Ｕ_Ｙｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）とを互いに直交させる構造を採用することにより、非圧電板の表示画面を有しない方の板面上に入力ペンのペン先が所定の値を越える圧力で接触した場合、その接触位置の座標を各超音波送受波手段において出力される電気信号Ｅ_Ｒの大きさから特定することが可能となる。すなわち、接触位置の座標を伝搬路Ｕ_ＸｉおよびＵ_ＹｉをそれぞれＸ軸およびＹ軸とする２次元の座標に対応させ、接触位置を伝搬路Ｕ_ＸｉとＵ_Ｙｉとの交叉部に対応させれば、その交叉部の座標が算出される。また、伝搬路Ｕ_Ｘｉを互いに隣接させるかまたは一部分を重複させるとともに、伝搬路Ｕ_Ｙｉを互いに隣接させるかまたは一部分を重複させた構造を採用することにより、非圧電板上における接触位置をさらに精密に特定することが可能となる。
【００２７】
超音波送受波手段の第１の構造を有する超音波タッチパネルでは、Ｘ軸方向のスイッチＣ_ｉのうちの１個を接続している間に、Ｙ軸方向のスイッチＣ_ｉを一巡する方法が採用され、超音波送受波手段の第２の構造を有する超音波タッチパネルでは、Ｘ軸方向のスイッチＷ_ｉのうちの１組を接続している間に、Ｙ軸方向のスイッチＷ_ｉを一巡する方法が採用されている。このようにして、たとえばＸ軸方向のすだれ状電極Ｔ_３とすだれ状電極Ｒとの間の伝搬路Ｕ_Ｘ３と、Ｙ軸方向のすだれ状電極Ｔ_５とすだれ状電極Ｒとの間の伝搬路Ｕ_Ｙ５との交叉部をペン先で接触すれば、Ｘ軸方向のスイッチＷ_３を接続した時に限ってＸ軸方向の電気信号Ｅ_Ｒの大きさが減衰または消滅すると同時に、Ｙ軸方向のスイッチＷ_５を接続した時に限ってＹ軸方向の電気信号Ｅ_Ｒの大きさが減衰または消滅する。このようにして、伝搬路Ｕ_Ｘ３とＵ_Ｙ５との交叉部を接触していることが判明される。
【００２８】
超音波送受波手段の第１の構造を有する超音波タッチパネルでは、超音波送受波手段ＸおよびＹにおけるスイッチＣ_ｉをそれぞれスイッチＣ_ＸｉおよびスイッチＣ_Ｙｉとし、スイッチＣ_Ｘｉの入力端を超音波送受波手段Ｙにおけるすだれ状電極Ｉ_Ｒの出力端に増幅器Ａ_Ｙを介して接続し、スイッチＣ_Ｙｉの入力端を超音波送受波手段Ｘにおけるすだれ状電極Ｉ_Ｒの出力端に増幅器Ａ_Ｘを介して接続する構造を採用することにより、伝搬路Ｕ_ＸｉおよびＵ_Ｙｉを遅延素子とする発振器Ｈ_ｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を構成することが可能である。このとき、発振器Ｈ_ｉの信号ループはスイッチＣ_Ｘｉ、伝搬路Ｕ_Ｘｉ、増幅器Ａ_Ｘ、スイッチＣ_Ｙｉ、伝搬路Ｕ_Ｙｉおよび増幅器Ａ_Ｙから成る。このようにして、回路構成が簡略化されることから装置の小型軽量化がさらに促進され、しかも低消費電力で低電圧での駆動が可能となる。
【００２９】
超音波送受波手段の第２の構造を有する超音波タッチパネルでは、超音波送受波手段Ｘにおける移相器Ｓ_Ｔ、スイッチＷ_ｉおよび移相器Ｓ_Ｒをそれぞれ移相器Ｓ_ＴＸ、スイッチＷ_Ｘｉおよび移相器Ｓ_ＲＸとし、超音波送受波手段Ｙにおける移相器Ｓ_Ｔ、スイッチＷ_ｉおよび移相器Ｓ_Ｒをそれぞれ移相器Ｓ_ＴＹ、スイッチＷ_Ｙｉおよび移相器Ｓ_ＲＹとし、移相器Ｓ_ＴＸの入力端を移相器Ｓ_ＲＹの出力端に増幅器Ａ_Ｙを介して接続し、移相器Ｓ_ＴＹの入力端を移相器Ｓ_ＲＸの出力端に増幅器Ａ_Ｘを介して接続する構造を採用することにより、伝搬路Ｕ_ＸｉおよびＵ_Ｙｉを遅延素子とする発振器Ｈ_ｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を構成することが可能である。このとき、発振器Ｈ_ｉの信号ループは移相器Ｓ_ＴＸ、スイッチＷ_Ｘｉ、伝搬路Ｕ_Ｘｉ、移相器Ｓ_ＲＸ、増幅器Ａ_Ｘ、移相器Ｓ_ＴＹ、スイッチＷ_Ｙｉ、伝搬路Ｕ_Ｙｉ、移相器Ｓ_ＲＹおよび増幅器Ａ_Ｙから成る。このようにして、回路構成が簡略化されることから装置の小型軽量化がさらに促進され、しかも低消費電力で低電圧での駆動が可能となる。
【００３０】
本発明の超音波タッチパネルでは、圧電板Ｐ_Ｔとして圧電セラミックを採用し、その圧電セラミックの分極軸の方向と厚さ方向とを平行にする構造を採用することにより、２層構造部Ｌ_Ｔｉに効率よく弾性波を励振し非圧電板中に伝搬させることができる。また、圧電板Ｐ_Ｒとして圧電セラミックを採用し、その圧電セラミックの分極軸の方向と厚さ方向とを平行にする構造を採用することにより、非圧電板中に伝搬された弾性波を効率よく２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬させることができる。
【００３１】
本発明の超音波タッチパネルでは、圧電板Ｐ_ＴとしてＰＶＤＦその他の高分子圧電フィルムを採用することにより、２層構造部Ｌ_Ｔｉに効率よく弾性波を励振し非圧電板中に伝搬させることができる。また、圧電板Ｐ_ＲとしてＰＶＤＦその他の高分子圧電フィルムを採用することにより、非圧電板中に伝搬された弾性波を効率よく２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬させることができる。
【００３２】
本発明の超音波タッチパネルでは、表示画面として、表示画面単体に伝搬する弾性波の位相速度が非圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度よりも大きい物質を採用することにより、非圧電板中に伝搬された弾性波が表示画面自身に漏洩されるのを抑制することができる。
【００３３】
【実施例】
図１は本発明の超音波タッチパネルの第１の実施例を示す断面図である。本実施例はアクリル板１、表示画面２、駆動部３、フレーム４、Ｘ軸方向の超音波送受波手段ＸおよびＹ軸方向の超音波送受波手段Ｙから成る。超音波送受波手段Ｘはすだれ状電極Ｔ_Ｘｉ（ｉ＝１，２，……，８）、すだれ状電極Ｒ_Ｘ、接地電極Ｇ_ＴＸｉ（ｉ＝１，２，……，８）、接地電極Ｇ_ＲＸ、移相器Ｓ_ＴＸ、Ｓ_ＲＸ、増幅器Ａ_Ｘ、スイッチＷ_Ｘｉ（ｉ＝１，２，……，８）、圧電磁器板Ｐ_ＴＸおよびＰ_ＲＸから成る。超音波送受波手段Ｙはすだれ状電極Ｔ_Ｙｉ（ｉ＝１，２，……，８）、すだれ状電極Ｒ_Ｙ、接地電極Ｇ_ＴＹｉ（ｉ＝１，２，……，８）、接地電極Ｇ_ＲＹ、移相器Ｓ_ＴＹ、Ｓ_ＲＹ、増幅器Ａ_Ｙ、スイッチＷ_Ｙｉ（ｉ＝１，２，……，８）、圧電磁器板Ｐ_ＴＹおよびＰ_ＲＹから成る。図１ではアクリル板１、表示画面２、駆動部３、フレーム４および超音波送受波手段Ｘのみが描かれている。すだれ状電極Ｔ_Ｘｉ、Ｔ_Ｙｉ、Ｒ_ＸおよびＲ_Ｙはアルミニウム薄膜で成る。各圧電磁器板は厚さ４００μｍのＴＤＫ製１０１Ａ材（製品名）で成る。アクリル板１は厚さ１ｍｍのアクリル樹脂で成る。各圧電磁器板はアクリル板１の一方の板面の端部に厚さ約２０μｍのエポキシ系樹脂によって固着されている。各圧電磁器板単体を伝搬する弾性波の横波の速度は２４５０ｍ／ｓであり、縦波の速度は４３９０ｍ／ｓである。アクリル板１単体を伝搬する弾性波の横波の速度は１４６１ｍ／ｓであり、縦波の速度は２７１８ｍ／ｓであって、各圧電磁器板単体を伝搬する弾性波の横波速度および縦波速度それぞれのほぼ０．６倍である。すだれ状電極Ｔ_Ｘｉ、Ｔ_Ｙｉ、Ｒ_ＸおよびＲ_Ｙはそれぞれ圧電磁器板Ｐ_ＴＸ、Ｐ_ＴＹ、Ｐ_ＲＸおよびＰ_ＲＹ上に設けられている。表示画面２はアクリル板１における各圧電磁器板を有する方の板面の中央部分と接触している。各接地電極は各圧電磁器板とアクリル板１との界面に設けられており、接地電極Ｇ_ＴＸｉ、Ｇ_ＲＸ、Ｇ_ＴＹｉおよびＧ_ＲＹはそれぞれすだれ状電極Ｔ_Ｘｉ、Ｒ_Ｘ、Ｔ_ＹｉおよびＲ_Ｙに対応する部分に設けられている。
【００３４】
圧電磁器板Ｐ_ＴＸはすだれ状電極Ｔ_Ｘｉに対応する部分Ｐ_ＴＸｉ（ｉ＝１，２，……，８）で成り、圧電磁器板Ｐ_ＴＹｉはすだれ状電極Ｔ_Ｙｉに対応する部分Ｐ_ＴＹｉ（ｉ＝１，２，……，８）で成る。アクリル板１は部分Ｐ_ＴＸｉに対応する部分、部分Ｐ_ＴＹｉに対応する部分、圧電磁器板Ｐ_ＲＸに対応する部分および圧電磁器板Ｐ_ＲＹに対応する部分を含む。部分Ｐ_ＴＸｉおよびアクリル板１のうち部分Ｐ_ＴＸｉに対応する部分は２層構造部Ｌ_ＴＸｉ（ｉ＝１，２，……，８）を形成し、圧電磁器板Ｐ_ＲＸおよびアクリル板１のうち圧電磁器板Ｐ_ＲＸに対応する部分は２層構造部Ｌ_ＲＸを形成する。部分Ｐ_ＴＹｉおよびアクリル板１のうち部分Ｐ_ＴＹｉに対応する部分は２層構造部Ｌ_ＴＹｉ（ｉ＝１，２，……，８）を形成し、圧電磁器板Ｐ_ＲＹおよびアクリル板１のうち圧電磁器板Ｐ_ＲＹに対応する部分は２層構造部Ｌ_ＲＹを形成する。アクリル板１における各圧電磁器板を有しない方の板面（以後、パネル画面と呼ぶ。）の外縁はフレーム４に固着され、囲まれている。フレーム４はアクリル板１のパネル画面上にお茶等の飲物やマヨネーズ等の食物が付着した場合でも、それらが内部に侵入するのを防ぐ。従って、圧電磁器板や駆動回路等の内部構成物が外部から遮断され保護される。
【００３５】
図２は図１のすだれ状電極Ｔ_Ｘｉを示す平面図である。すだれ状電極Ｔ_Ｙｉもすだれ状電極Ｔ_Ｘｉと同様な構造を有する。すだれ状電極Ｒ_ＸおよびＲ_Ｙはすだれ状電極Ｔ_Ｘｉとは電極指の数が異なるという点を除けば同様な構造を有する。すだれ状電極Ｔ_Ｘｉは１０対の電極指を有し、電極周期長ｐは４６０μｍで、全体の形状は平行四辺形を成す。すだれ状電極Ｔ_Ｘｉは電極Ｔ_Ｘｉ−１およびＴ_Ｘｉ−２から成り、すだれ状電極Ｔ_Ｙｉは電極Ｔ_Ｙｉ−１およびＴ_Ｙｉ−２から成り、すだれ状電極Ｒ_Ｘは電極Ｒ_Ｘ−１およびＲ_Ｘ−２から成り、すだれ状電極Ｒ_Ｙは電極Ｒ_Ｙ−１およびＲ_Ｙ−２から成る。各すだれ状電極では電極指間の距離が２種類あり、そのうち短い方の距離ｘｐは１１５μｍである。このとき、ｘは１／４である。
【００３６】
図３は図１の超音波タッチパネルの部分斜視図である。すだれ状電極Ｔ_Ｘｉと接地電極Ｇ_ＴＸｉはスイッチＷ_Ｘｉを介して移相器Ｓ_ＴＸに接続され、すだれ状電極Ｔ_Ｙｉと接地電極Ｇ_ＴＹｉはスイッチＷ_Ｙｉを介して移相器Ｓ_ＴＹｉに接続され、すだれ状電極Ｒ_Ｘと接地電極Ｇ_ＲＸは移相器Ｓ_ＲＸに接続され、すだれ状電極Ｒ_Ｙと接地電極Ｇ_ＲＹは移相器Ｓ_ＲＹに接続されている。移相器Ｓ_ＴＸおよびＳ_ＴＹはそれぞれコイルＬ_１を含み、移相器Ｓ_ＲＸおよびＳ_ＲＹはそれぞれコイルＬ_２を含む。図３では、すだれ状電極Ｔ_Ｘ１および接地電極Ｇ_ＴＸ１が移相器Ｓ_ＴＸに接続されている様子が示されており、スイッチＷ_Ｘ１は省いて描かれている。
【００３７】
図４は図１の超音波タッチパネルの平面図である。図４ではアクリル板１、圧電磁器板Ｐ_ＴＸ、Ｐ_ＴＹ、Ｐ_ＲＸ、Ｐ_ＲＹ、すだれ状電極Ｔ_Ｘｉ、Ｔ_Ｙｉ、Ｒ_ＸおよびＲ_Ｙのみが描かれている。
【００３８】
図５は図１の超音波タッチパネルの駆動回路を示す図である。駆動部３は倍電圧整流器５、コンパレータ６および情報処理部７を含む。スイッチＷ_ＸｉはスイッチＷ_Ｘｉ−１およびスイッチＷ_Ｘｉ−２から成り、スイッチＷ_Ｘｉ−１の出力端は電極Ｔ_Ｘｉ−１の入力端に接続されており、スイッチＷ_Ｘｉ−２の出力端は電極Ｔ_Ｘｉ−２の入力端に接続されている。スイッチＷ_ＹｉはスイッチＷ_Ｙｉ−１およびスイッチＷ_Ｙｉ−２から成り、スイッチＷ_Ｙｉ−１の出力端は電極Ｔ_Ｙｉ−１の入力端に接続されており、スイッチＷ_Ｙｉ−２の出力端は電極Ｔ_Ｙｉ−２の入力端に接続されている。但し、図５では情報処理部７とスイッチＷ_Ｘｉとの接続および情報処理部７とスイッチＷ_Ｙｉとの接続が省略されて描かれている。
【００３９】
図５の駆動回路において、電極Ｔ_Ｘｉ−１と接地電極Ｇ_ＴＸｉとの間および電極Ｔ_Ｘｉ−２と接地電極Ｇ_ＴＸｉとの間に位相差が９０°または−２７０°の電気信号Ｅ_Ｔ１およびＥ_Ｔ２を移相器Ｓ_ＴＸを介して入力すると、電気信号Ｅ_Ｔ１およびＥ_Ｔ２の周波数のうちすだれ状電極Ｔ_Ｘｉの示す中心周波数とその近傍の周波数の電気信号のみが一方向性を有する弾性波に変換されて、２層構造部Ｌ_ＴＸｉを伝搬し、さらにその弾性波はアクリル板１中に伝搬される。アクリル板１中に伝搬された弾性波は２層構造部Ｌ_ＲＸに伝搬され、その２層構造部Ｌ_ＲＸに伝搬された弾性波のうちすだれ状電極Ｒ_Ｘの示す中心周波数とその近傍の周波数の弾性波のみが位相差が９０°または−２７０°の電気信号Ｅ_Ｒ１およびＥ_Ｒ２に変換されて、電極Ｒ_Ｘ−１と接地電極Ｇ_ＲＸとの間および電極Ｒ_Ｘ−２と接地電極Ｇ_ＲＸとの間から出力される。出力された電気信号Ｅ_Ｒ１およびＥ_Ｒ２は移相器Ｓ_ＲＸを介することにより位相差が零の単一の電気信号Ｅ_Ｒとして出力され、増幅器Ａ_Ｘによって増幅される。増幅された電気信号の一部（１）は、移相器Ｓ_ＴＹおよびスイッチＷ_Ｙｉを介してすだれ状電極Ｔ_Ｙｉと接地電極Ｇ_ＴＹｉとの間に入力され、残部（２）は倍電圧整流器５およびコンパレータ６を介して情報処理部７に送られる。電気信号（１）がすだれ状電極Ｔ_Ｙｉと接地電極Ｇ_ＴＹｉとの間に入力される場合、電気信号（１）はＸ軸方向の場合と同様にして電極Ｔ_Ｙｉ−１と接地電極Ｇ_ＴＹｉとの間および電極Ｔ_Ｙｉ−２と接地電極Ｇ_ＴＹｉとの間に位相が異なる２つの電気信号Ｅ_Ｔ１およびＥ_Ｔ２として入力され、一方向性を有する弾性波に変換されて、２層構造部Ｌ_ＴＹｉを伝搬する。さらにその弾性波はアクリル板１中を経由して２層構造部Ｌ_ＲＹに伝搬され、電極Ｒ_Ｙ−１と接地電極Ｇ_ＲＹとの間および電極Ｒ_Ｙ−２と接地電極Ｇ_ＲＹとの間で電気信号Ｅ_Ｒ１およびＥ_Ｒ _２に変換されて出力された後、移相器Ｓ_ＲＹを介して位相差が零の単一の電気信号Ｅ_Ｒとして出力され、増幅器Ａ_Ｙによって増幅される。増幅された電気信号の一部（３）は、移相器Ｓ_ＴＸおよびスイッチＷ_Ｘｉを介してすだれ状電極Ｔ_Ｘｉと接地電極Ｇ_ＴＸｉとの間に入力され、残部（４）は倍電圧整流器５およびコンパレータ６を介して情報処理部７に送られる。
【００４０】
情報処理部７は次の機能を有する。第一に、スイッチＷ_ＸｉおよびＷ_Ｙｉを順次に所定の周期で断続すること、第二に、電気信号Ｅ_Ｒの大きさを検出すること、第三に、アクリル板１のパネル画面に入力ペンのペン先が所定の値を越える圧力で接触することを電気信号Ｅ_Ｒの大きさが減衰または消滅することによって判断すること、第四に、電気信号Ｅ_Ｒの大きさが減衰または消滅した時に接続されていたスイッチＷ_ＸｉおよびＷ_Ｙｉを特定することにより接触位置を特定すること、第五に、特定された接触位置に対応する情報を表示画面２に表示することである。スイッチＷ_ＸｉおよびＷ_Ｙｉを順次に所定の周期で断続する場合、スイッチＷ_Ｘｉのうちの１組を接続している間に、スイッチＷ_Ｙｉを一巡する方法が採用されている。また、スイッチＷ_Ｘｉ−１とそれに対応するスイッチＷ_Ｘｉ−２は常に同じ断続状態にあり、スイッチＷ_Ｙｉ−１とそれに対応するスイッチＷ_Ｙｉ−２は常に同じ断続状態にある。２層構造部Ｌ_ＴＸｉと２層構造部Ｌ_ＲＸとの間の弾性波の伝搬路Ｕ_Ｘｉ（ｉ＝１，２，……，８）と、２層構造部Ｌ_ＴＹｉと２層構造部Ｌ_ＲＹとの間の弾性波の伝搬路Ｕ_Ｙｉ（ｉ＝１，２，……，８）との交叉部をペン先で接触する場合、たとえば、伝搬路Ｕ_Ｘ３とＵ_Ｙ５との交叉部を接触する場合、スイッチＷ_Ｘ３を接続した時に限ってＸ軸方向の電気信号Ｅ_Ｒの大きさが減衰または消滅すると同時に、スイッチＷ_Ｙ５を接続した時に限ってＹ軸方向の電気信号Ｅ_Ｒの大きさが減衰または消滅する。このようにして、伝搬路Ｕ_Ｘ３とＵ_Ｙ５との交叉部を接触していることが判明する。つまり、電気信号Ｅ_Ｒの大きさが減衰または消滅した時に接続されていたスイッチＷ_ＸｉおよびＷ_Ｙｉを特定することにより、接触位置を特定することが可能となる。図２に示されているように、各すだれ状電極が平行四辺形を成すことにより、伝搬路Ｕ_Ｘｉは互いに隙間なく隣接した構造をとることができ、伝搬路Ｕ_Ｙｉも同様にして互いに隙間なく隣接した構造をとることができる。従って、接触位置を特定する場合、アクリル板１のパネル画面のすべてが隙間なく利用できることから、接触位置の精密な特定が可能となる。また、もし伝搬路Ｕ_Ｘｉが互いに一部分を重複させている場合には、その重複した部分を有する隣あう２つの伝搬路Ｕ_Ｘｉが特定されることから、接触位置がその２つの伝搬路Ｕ_Ｘｉの間であることが判別される。伝搬路Ｕ_Ｙｉが互いに一部分を重複させている場合も同様である。
【００４１】
図５の駆動回路では、移相器Ｓ_ＴＸの入力端が増幅器Ａ_Ｙを介して移相器Ｓ_ＲＹの出力端に接続され、移相器Ｓ_ＴＹの入力端が増幅器Ａ_Ｘを介して移相器Ｓ_ＲＸの出力端に接続されることにより、発振器Ｈ_ｉ（ｉ＝１，２，……，８）が構成されている。この発振器Ｈ_ｉの信号ループは移相器Ｓ_ＴＸ、スイッチＷ_Ｘｉ、伝搬路Ｕ_Ｘｉ、移相器Ｓ_ＲＸ、増幅器Ａ_Ｘ、移相器Ｓ_ＴＹ、スイッチＷ_Ｙｉ、伝搬路Ｕ_Ｙｉ、移相器Ｓ_ＲＹおよび増幅器Ａ_Ｙから成る。このようにして、回路構成が簡略化されることから装置の小型軽量化がさらに促進され、しかも低消費電力で低電圧での駆動が可能となる。
【００４２】
図６は圧電磁器板Ｐ_ＴＸ単体を伝搬する弾性波の速度分散曲線を示す特性図であり、弾性波の波数Ｋと圧電磁器板Ｐ_ＴＸの厚さＤとの積（ＫＤ）に対する各モードの位相速度を示す図である。
【００４３】
図７は図１の２層構造部Ｌ_ＴＸｉを伝搬する弾性波の速度分散曲線を示す特性図であり、ＫＤ値に対する各モードの位相速度を示す図である。
【００４４】
図８は図１の２層構造部Ｌ_ＴＸｉにおける圧電磁器板Ｐ_ＴＸの異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出した電気機械結合係数Ｋ^２とＫＤ値との関係を示す特性図である。但し、図８はＳ_２モードについての特性図を示す。図１の２層構造部Ｌ_ＴＸｉにはＳ_０モードおよび１次（Ａ_１およびＳ_１）以上の高次モードの弾性波が効率よく励振されることが確認されている。Ｓ_２モードについては、ＫＤ値が約１．４のときにＫ^２は最大値の約６．４％を示す。つまり、すだれ状電極Ｔ_ＸｉまたはＴ_Ｙｉに加えられる電気的エネルギーがＳ_２モードの弾性波に最も変換されやすいのはＫＤ値が約１．４のときであることが分かる。ここでのＫ^２値は、弾性表面波用の圧電基板として実用域にあるＬｉＮｂＯ_３単結晶が５％程度の値であることと比較しても評価に値することが明らかである。また、図７および８より、Ｋ^２が最大値を示す位相速度は、弾性波の波数Ｋと圧電磁器板Ｐ_ＴＸの厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ_０モードの弾性波の位相速度Ｖ_ｋｄ＝０とほぼ等しいことが分かる。
【００４５】
図９は図１の２層構造部Ｌ_ＴＸｉにおける圧電磁器板Ｐ_ＴＸの異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出した電気機械結合係数Ｋ^２とＫＤ値との関係を示す特性図である。但し、図９はＳ_４モードについての特性図を示す。ＫＤ値が約２．１のときにＫ^２は最大値の約７．０％を示す。つまり、すだれ状電極Ｔ_ＸｉまたはＴ_Ｙｉに加えられる電気的エネルギーがＳ_４モードの弾性波に最も変換されやすいのはＫＤ値が約２．１のときであることが分かる。また、Ｋ^２が最大値を示す位相速度は、位相速度Ｖ_ｋｄ＝０とほぼ等しい。
【００４６】
図１０は図１の２層構造部Ｌ_ＴＸｉにおける圧電磁器板Ｐ_ＴＸの異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出した電気機械結合係数Ｋ^２とＫＤ値との関係を示す特性図である。但し、図１０はＡ_５モードについての特性図を示す。ＫＤ値が約２．６のときにＫ^２は最大値の約７．６％を示す。つまり、すだれ状電極Ｔ_ＸｉまたはＴ_Ｙｉに加えられる電気的エネルギーがＡ_５モードの弾性波に最も変換されやすいのはＫＤ値が約２．６のときであることが分かる。また、Ｋ^２が最大値を示す位相速度は、位相速度Ｖ_ｋｄ＝０とほぼ等しい。
【００４７】
図１１は図１０におけるＫ^２の最大値近傍のＫＤ値（２．６）での変位分布を示す特性図である。縦軸は２層構造部Ｌ_ＴＸｉの深さを規格化した値で示したもので、圧電磁器板Ｐ_ＴＸとアクリル板１との界面は深さが零の場合に相当する。横軸は変位を規格化した値で示したものである。アクリル板１の内部にＡ_５モードの弾性波が効率よく伝搬することが分かる。
【００４８】
図１２は本発明の超音波タッチパネルの第２の実施例を示す断面図である。本実施例は超音波送受波手段Ｘおよび超音波送受波手段Ｙを除き、図１の第１の実施例と同様な構造を成す。本実施例では超音波送受波手段Ｘがすだれ状電極Ｉ_ＴＸｉ（ｉ＝１，２，……，８）、すだれ状電極Ｉ_ＲＸ、増幅器Ａ_Ｘ、スイッチＣ_Ｘｉ（ｉ＝１，２，……，８）、圧電磁器板Ｐ_ＴＸおよびＰ_ＲＸから成り、超音波送受波手段Ｙがすだれ状電極Ｉ_ＴＹｉ（ｉ＝１，２，……，８）、すだれ状電極Ｉ_ＲＹ、増幅器Ａ_Ｙ、スイッチＣ_Ｙｉ（ｉ＝１，２，……，８）、圧電磁器板Ｐ_ＴＹおよびＰ_ＲＹから成る。図１６ではアクリル板１、表示画面２、フレーム４、倍電圧整流器５、コンパレータ６、情報処理部７および超音波送受波手段Ｘのみが描かれている。表示画面２は図１と同様にしてアクリル板１と接触している。すだれ状電極Ｉ_ＴＸｉ、Ｉ_ＴＹｉ、Ｉ_ＲＸおよびＩ_ＲＹはアルミニウム薄膜で成り、それぞれ圧電磁器板Ｐ_ＴＸ、Ｐ_ＴＹ、Ｐ_ＲＸおよびＰ_ＲＹ上に設けられている。各圧電磁器板は各すだれ状電極を介して厚さ約２０μｍのエポキシ系樹脂によってアクリル板１上に固着されている。
【００４９】
圧電磁器板Ｐ_ＴＸはすだれ状電極Ｉ_ＴＸｉに対応する部分Ｐ_ＴＸｉ（ｉ＝１，２，……，８）で成り、圧電磁器板Ｐ_ＴＹｉはすだれ状電極Ｉ_ＴＹｉに対応する部分Ｐ_ＴＹｉ（ｉ＝１，２，……，８）で成る。アクリル板１は部分Ｐ_ＴＸｉに対応する部分、部分Ｐ_ＴＹ _ｉに対応する部分、圧電磁器板Ｐ_ＲＸに対応する部分および圧電磁器板Ｐ_ＲＹに対応する部分を含む。部分Ｐ_ＴＸｉおよびアクリル板１のうち部分Ｐ_ＴＸｉに対応する部分は２層構造部Ｌ_ＴＸｉ（ｉ＝１，２，……，８）を形成し、圧電磁器板Ｐ_ＲＸおよびアクリル板１のうち圧電磁器板Ｐ_ＲＸに対応する部分は２層構造部Ｌ_ＲＸを形成する。部分Ｐ_ＴＹｉおよびアクリル板１のうち部分Ｐ_ＴＹｉに対応する部分は２層構造部Ｌ_ＴＹｉ（ｉ＝１，２，……，８）を形成し、圧電磁器板Ｐ_ＲＹおよびアクリル板１のうち圧電磁器板Ｐ_ＲＹに対応する部分は２層構造部Ｌ_ＲＹを形成する。
【００５０】
図１３は図１２のすだれ状電極Ｉ_ＴＸｉを示す平面図である。すだれ状電極Ｉ_ＴＸｉおよびＩ_ＴＹｉは互いに同様な構造を有し、すだれ状電極Ｉ_ＲＸおよびＩ_ＲＹはすだれ状電極Ｉ_ＴＸｉとは電極指の数が異なるという点を除けば同様な構造を有する。すだれ状電極Ｉ_ＴＸｉは１０対の電極指を有する正規型のもので、電極周期長ｐは４６０μｍであり、全体の形状は平行四辺形を成す。すだれ状電極Ｉ_ＴＸｉでは電極指間の距離はすべて均一である。すだれ状電極Ｉ_ＴＸｉの構造は、電極指間の距離を除き図２のすだれ状電極Ｔ_Ｘｉと同様である。
【００５１】
図１４は図１２の超音波タッチパネルの駆動回路を示す図である。スイッチＣ_ＸｉおよびＣ_Ｙｉの出力端はそれぞれすだれ状電極Ｉ_ＴＸｉおよびＩ_ＴＹｉの入力端に接続されている。図１４では情報処理部７とスイッチＣ_Ｘｉとの接続および情報処理部７とスイッチＣ_Ｙｉとの接続が省略されて描かれている。
【００５２】
図１４の駆動回路において、すだれ状電極Ｉ_ＴＸｉから電気信号Ｅ_Ｔを入力すると、電気信号Ｅ_Ｔの周波数のうちすだれ状電極Ｉ_ＴＸｉの示す中心周波数とその近傍の周波数の電気信号のみが弾性波に変換されて、２層構造部Ｌ_ＴＸｉを伝搬し、さらにアクリル板１中を伝搬する。アクリル板１中に伝搬された弾性波は２層構造部Ｌ_ＲＸに伝搬され、その２層構造部Ｌ_ＲＸに伝搬された弾性波のうちすだれ状電極Ｉ_ＲＸの示す中心周波数とその近傍の周波数の弾性波のみが電気信号Ｅ_Ｒに変換されて、すだれ状電極Ｉ_ＲＸから出力される。電気信号Ｅ_Ｒは増幅器Ａ_Ｘによって増幅され、増幅された電気信号の一部（１）は、スイッチＣ_Ｙｉを介してすだれ状電極Ｉ_ＴＹｉに入力され、残部（２）は倍電圧整流器５およびコンパレータ６を介して情報処理部７に送られる。電気信号（１）がすだれ状電極Ｉ_ＴＹｉに入力されと、電気信号（１）はＸ軸方向の場合と同様にして弾性波に変換されて、２層構造部Ｌ_ＴＹｉを伝搬する。さらにその弾性波はアクリル板１中を経由して２層構造部Ｌ_ＲＹに伝搬され、電気信号として出力され、増幅器Ａ_Ｙによって増幅される。増幅された電気信号の一部（３）は、スイッチＣ_Ｘｉを介してすだれ状電極Ｉ_ＴＸｉに入力され、残部（４）は倍電圧整流器５およびコンパレータ６を介して情報処理部７に送られる。この情報処理部７は図５の情報処理部７と同様な機能を有する。このようにして、電気信号Ｅ_Ｒの大きさが減衰または消滅した時に接続されていたスイッチＣ_ＸｉおよびＣ_Ｙｉを特定することにより、接触位置を特定することが可能となる。また、スイッチＣ_Ｘｉの入力端はすだれ状電極Ｉ_ＲＹの出力端に増幅器Ａ_Ｙを介して接続され、スイッチＣ_Ｙｉの入力端はすだれ状電極Ｉ_ＲＸの出力端に増幅器Ａ_Ｘを介して接続されている。このようにして、伝搬路Ｕ_ＸｉおよびＵ_Ｙｉを遅延素子とする発振器Ｈ_ｉ（ｉ＝１，２，……，Ｎ）が構成されている。このとき、発振器Ｈ_ｉの信号ループはスイッチＣ_Ｘｉ、伝搬路Ｕ_Ｘｉ、増幅器Ａ_Ｘ、スイッチＣ_Ｙｉ、伝搬路Ｕ_Ｙｉおよび増幅器Ａ_Ｙから成る。従って、回路構成が簡略化されることから装置の小型軽量化がさらに促進され、しかも低消費電力で低電圧での駆動が可能となる。図１２の第２の実施例では、各すだれ状電極は各圧電磁器板とアクリル板１との界面に設けられた構造を有するが、各すだれ状電極が各圧電磁器板の空気側板面に設けられた構造においても同様な効果が見られた。
【００５３】
図１の第１の実施例と図１２の第２の実施例を比較した場合、第１の実施例による一方向性の弾性波の励振は、いっそうの低消費電力駆動を可能にする。しかも、第１の実施例では、第２の実施例でみられるような反射（２層構造部Ｌ_ＴＸｉ、Ｌ_ＴＹｉおよびアクリル板１の端部で発生する。）が無いので、不要信号が少なく、さらに高感度である。
【００５４】
図１５は本発明の超音波タッチパネルの第３の実施例を示す断面図である。本実施例は図１の第１の実施例におけるアクリル板１がアクリル板８に置き換わったものである。図１５では圧電磁器板Ｐ_ＴＸ、Ｐ_ＲＸ、すだれ状電極Ｔ_Ｘｉ、Ｒ_Ｘ、接地電極Ｇ_ＴＸｉ、Ｇ_ＲＸ、フレーム４およびアクリル板８のみが描かれている。アクリル板８は厚さ４００μｍで、アクリル板１と同様な材質で成る。表示画面２は図１と同様にしてアクリル板８と接触している。図１５の第３の実施例は図１の第１の実施例と同様に駆動され、同様な効果を有する。
【００５５】
図１６は図１５の２層構造部Ｌ_ＴＸｉを伝搬する弾性波の速度分散曲線を示す特性図であり、ＫＤ値に対する各モードの位相速度を示す図である。
【００５６】
図１７は図１５の２層構造部Ｌ_ＴＸｉにおける圧電磁器板Ｐ_ＴＸの異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出したＫ^２値とＫＤ値との関係を示す特性図である。但し、図１７はＳ_１モードについての特性図を示す。ＫＤ値が１．８近傍のときにＫ^２は最大値の約７．６％を示す。つまり、すだれ状電極Ｔ_Ｘｉに加えられる電気的エネルギーがＳ_１モードの弾性波に最も変換されやすいのはＫＤ値が１．８近傍のときであることが分かる。また、図１６および１７より、Ｋ^２が最大値を示す位相速度は、位相速度Ｖ_ｋｄ＝０とほぼ等しいことがわかる。
【００５７】
図１８は図１５の２層構造部Ｌ_ＴＸｉにおける圧電磁器板Ｐ_ＴＸの異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出したＫ^２値とＫＤ値との関係を示す特性図である。但し、図１８はＡ_３モードについての特性図を示す。ＫＤ値が約３．１のときにＫ^２は最大値の約７．５％を示す。つまり、すだれ状電極Ｔ_Ｘｉに加えられる電気的エネルギーがＡ_３モードの弾性波に最も変換されやすいのはＫＤ値が約３．１のときであることが分かる。また、Ｋ^２が最大値を示す位相速度は、位相速度Ｖ_ｋｄ＝０とほぼ等しい。
【００５８】
図１９は本発明の超音波タッチパネルの第４の実施例を示す断面図である。本実施例は図１２の第２の実施例におけるアクリル板１がアクリル板８に置き換わったものである。図１９では圧電磁器板Ｐ_ＴＸ、Ｐ_ＲＸ、すだれ状電極Ｉ_ＴＸｉ、Ｉ_ＲＸ、フレーム４およびアクリル板８のみが描かれている。表示画面２は図１と同様にしてアクリル板８と接触している。図１９の第４の実施例は図１２の第２の実施例と同様に駆動され、同様な効果を有する。
【００５９】
図１５の第３の実施例と図１９の第４の実施例を比較した場合、第３の実施例による一方向性の弾性波の励振は、いっそうの低消費電力駆動を可能にする。しかも、第３の実施例では、第４の実施例でみられるような反射（２層構造部Ｌ_ＴＸｉ、Ｌ_ＴＹｉおよびアクリル板８の端部で発生する。）が無いので、不要信号が少なく、さらに高感度である。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の超音波タッチパネルでは、圧電板Ｐ_Ｔにおける部分Ｐ_Ｔｉと、非圧電板のうち部分Ｐ_Ｔｉに対応する部分とから成る２層構造部Ｌ_ＴｉにＳ_０モードおよび１次以上の高次モードの弾性波を励振させ、その弾性波を非圧電板中に伝搬させることができる。この弾性波の位相速度が、弾性波の波数Ｋと圧電板Ｐ_Ｔの厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ_０モードの弾性波の位相速度Ｖ_ｋｄ＝０とほぼ等しくなるような構造を採用することにより、すだれ状電極Ｉ_ＴｉまたはＴ_ｉ（以後、入力用すだれ状電極と呼ぶ）から加えられる電気的エネルギーが弾性波に変換される度合を大きくすることができるだけでなく、圧電板Ｐ_Ｔと非圧電板との界面での音響インピーダンスの不整合等によって生じる反射等を除去することができる。
【００６１】
本発明の超音波タッチパネルでは、非圧電板中に伝搬されているＳ_０モードおよび１次以上の高次モードの弾性波を圧電板Ｐ_Ｒと、非圧電板のうち圧電板Ｐ_Ｒに対応する部分とから成る２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬させ、２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬された弾性波をすだれ状電極Ｉ_ＲまたはＲ（以後、出力用すだれ状電極と呼ぶ）から電気信号として出力させることができる。このとき、この弾性波の位相速度が、弾性波の波数Ｋと圧電板Ｐ_Ｒの厚さＤとの積ＫＤが零の場合のＳ_０モードの弾性波の位相速度Ｖ_ｋｄ＝０とほぼ等しくなるような構造を採用することにより、非圧電板から２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬した弾性波を出力用すだれ状電極において電気信号に変換される度合を大きくすることができるだけでなく、圧電板Ｐ_Ｒと非圧電板との界面での音響インピーダンスの不整合等によって生じる反射等を除去することができる。
【００６２】
入力用すだれ状電極として電極指間の距離が２種類あるようなすだれ状電極Ｔ_ｉを採用することにより、２層構造部Ｌ_Ｔｉに一方向性の弾性波を励振し、その弾性波を非圧電板中に伝搬させることができる。一方向性の弾性波の励振は、よりいっそうの低消費電力駆動を可能にするばかりでなく、不要信号の発生を抑制する。また、出力用すだれ状電極として電極指間の距離が２種類あるようなすだれ状電極Ｒを採用することにより、非圧電板に伝搬されている一方向性の弾性波をすだれ状電極Ｒから電気信号として出力することができる。
【００６３】
各圧電板の厚さＤを電極周期長ｐとほぼ同じかまたはそれ以下に設定するとともに、非圧電板の厚さを各圧電板の厚さＤとほぼ同じかそれ以上に設定し、また、非圧電板の厚さを各圧電板の厚さＤのほぼ２．５倍以下にする構造を採用することにより、入力用すだれ状電極から加えられる電気的エネルギーがＳ_０モードおよび１次以上の高次モードの弾性波に変換される度合を増大させることができる。また、非圧電板中に伝搬しているＳ_０モードおよび１次以上の高次モードの弾性波が出力用すだれ状電極において電気信号に変換される度合を増大させることができる。
【００６４】
非圧電板として、非圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度が各圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度よりも小さい物質を採用することにより、２層構造部Ｌ_Ｔｉに効率よく弾性波を励振し非圧電板中に伝搬させるとともに、非圧電板中に伝搬している弾性波を効率よく２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬させた後、電気信号として出力させることを可能にする。
【００６５】
各圧電板として圧電セラミックやＰＶＤＦその他の高分子圧電フィルムを採用することにより、２層構造部Ｌ_Ｔｉに効率よく弾性波を励振し非圧電板中に伝搬させるとともに、非圧電板中に伝搬している弾性波を効率よく２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬させた後、電気信号として出力させることを可能にする。圧電板として圧電セラミックを採用する場合には、その圧電セラミックの分極軸の方向と厚さ方向とを平行にする構造が採用される。
【００６６】
表示画面として、表示画面単体に伝搬する弾性波の位相速度が非圧電板単体に伝搬する弾性波の位相速度よりも大きい物質を採用することにより、２層構造部Ｌ_Ｔｉから非圧電板中に伝搬された弾性波を効率よく２層構造部Ｌ_Ｒに伝搬させることができる。つまり、非圧電板中に伝搬された弾性波が表示画面自身に漏洩されるのを抑制することができる。
【００６７】
パネル画面上の入力用および出力用すだれ状電極間を入力ペンのペン先が所定の値を越える圧力で接触すると、弾性波の伝搬路が遮断されるので、それに伴って出力用すだれ状電極に出力される電気信号も消滅または減衰する。従って、パネル画面上に接触したことが短い応答時間で感知される。この際、弾性波が非圧電板の内部を伝搬する波であることから、ほんの軽く手を触れた程度では弾性波は消滅または減衰しない。従って、非圧電板上への軽い手つきや少量の異物の付着などによる影響を排除できる。このようにして、所定の筆圧で接触したときにのみ応答があるようなタッチパネルが実現できる。さらに、接触位置の座標を、伝搬路Ｕ_ＸｉおよびＵ_ＹｉをそれぞれＸ軸およびＹ軸とする２次元の座標に対応させ、接触位置を伝搬路Ｕ_ＸｉとＵ_Ｙｉとの交叉部に対応させれば、その交叉部の座標、すなわち接触位置の座標が判明する。また、伝搬路Ｕ_Ｘｉを互いに隣接させるかまたは一部分を重複させるとともに、伝搬路Ｕ_Ｙｉを互いに隣接させるかまたは一部分を重複させた構造を採用することにより、パネル画面上の接触位置をさらに精密に特定することが可能となる。１つの出力用すだれ状電極にＮ個の入力用すだれ状電極を備えたタイプの超音波タッチパネルでは、そのＮ個の入力用すだれ状電極それぞれに接続されたＮ個のスイッチＣ_ｉまたはＷ_ｉを用いることにより、パネル画面上の接触位置が容易に判明し、また、回路構成が簡略化される。
【００６８】
駆動回路の中に増幅器を用いることにより、伝搬路Ｕ_ＸｉおよびＵ_Ｙｉを遅延素子とする発振器Ｈ_ｉを構成することが可能となることから、回路構成が簡略化され、低消費電力で低電圧での駆動が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波タッチパネルの第１の実施例を示す断面図。
【図２】図１のすだれ状電極Ｔ_Ｘｉを示す平面図。
【図３】図１の超音波タッチパネルの部分斜視図。
【図４】図１の超音波タッチパネルの平面図。
【図５】図１の超音波タッチパネルの駆動回路を示す図。
【図６】圧電磁器板Ｐ_ＴＸ単体を伝搬する弾性波の速度分散曲線を示す特性図。
【図７】図１の２層構造部Ｌ_ＴＸｉを伝搬する弾性波の速度分散曲線を示す特性図。
【図８】図１の２層構造部Ｌ_ＴＸｉにおける圧電磁器板Ｐ_ＴＸの異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出したＫ^２値とＫＤ値との関係を示す特性図。
【図９】図１の２層構造部Ｌ_ＴＸｉにおける圧電磁器板Ｐ_ＴＸの異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出したＫ^２値とＫＤ値との関係を示す特性図。
【図１０】図１の２層構造部Ｌ_ＴＸｉにおける圧電磁器板Ｐ_ＴＸの異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出したＫ^２値とＫＤ値との関係を示す特性図。
【図１１】図１０におけるＫ^２の最大値近傍のＫＤ値（２．６）での変位分布を示す特性図。
【図１２】本発明の超音波タッチパネルの第２の実施例を示す断面図。
【図１３】図１２のすだれ状電極Ｉ_ＴＸｉを示す平面図。
【図１４】図１２の超音波タッチパネルの駆動回路を示す図。
【図１５】本発明の超音波タッチパネルの第３の実施例を示す断面図。
【図１６】図１５の２層構造部Ｌ_ＴＸｉを伝搬する弾性波の速度分散曲線を示す特性図。
【図１７】図１５の２層構造部Ｌ_ＴＸｉにおける圧電磁器板Ｐ_ＴＸの異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出したＫ^２値とＫＤ値との関係を示す特性図。
【図１８】図１５の２層構造部Ｌ_ＴＸｉにおける圧電磁器板Ｐ_ＴＸの異なる２つの電気的境界条件下での位相速度差から算出したＫ^２値とＫＤ値との関係を示す特性図。
【図１９】本発明の超音波タッチパネルの第４の実施例を示す断面図。
【符号の説明】
１アクリル板
２表示画面
３駆動部
４フレーム
５倍電圧整流器
６コンパレータ
７情報処理部
８アクリル板
Ｔ_Ｘｉ，Ｔ_Ｙｉ，Ｒ_Ｘ，Ｒ_Ｙすだれ状電極
Ｇ_ＴＸｉ，Ｇ_ＴＹｉ，Ｇ_ＲＸ，Ｇ_ＲＹ接地電極
Ｓ_ＴＸ，Ｓ_ＴＹ，Ｓ_ＲＸ，Ｓ_ＲＹ移相器
Ｗ_Ｘｉ，Ｗ_Ｙｉスイッチ
Ｐ_ＴＸ，Ｐ_ＴＹ，Ｐ_ＲＸ，Ｐ_ＲＹ圧電磁器板
Ａ_Ｘ，Ａ_Ｙ増幅器
Ｌ_１，Ｌ_２コイル
Ｉ_ＴＸｉ，Ｉ_ＴＹｉ，Ｉ_ＲＸ，Ｉ_ＲＹすだれ状電極
Ｃ_Ｘｉ，Ｃ_Ｙｉスイッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention specifies the coordinates of the position where the pen tip of the input pen is in contact with the surface of the non-piezoelectric plate with a pressure exceeding a predetermined value by providing the non-piezoelectric plate with a piezoelectric plate having interdigital electrodes. The present invention relates to an ultrasonic touch panel.
[0002]
[Prior art]
  Conventional touch panels mainly include a method using a resistance film and a method using ultrasonic waves. The method using a resistive film uses the fact that the resistance value of the transparent conductive film changes when it comes into contact with the transparent conductive film (resistive film). There is a problem in terms of sex. In addition, there is a drawback that it is difficult to increase the panel area. The method using ultrasonic waves utilizes the fact that the surface acoustic wave is attenuated by contact with a non-piezoelectric plate that has been excited in advance. Examples of conventional methods for exciting a surface acoustic wave on a non-piezoelectric plate include a method of indirectly exciting with a wedge-shaped transducer using a bulk wave vibrator, a method of directly exciting with a piezoelectric thin film transducer, and the like. The wedge-shaped transducer is used for non-destructive inspection using ultrasonic waves, but is used only in a relatively low frequency range due to the problem of the working accuracy of the wedge angle. A piezoelectric thin film transducer is a method in which a piezoelectric thin film such as ZnO is vapor-deposited on a substrate and a surface acoustic wave is excited by an interdigital electrode, and is used as a high frequency device because it exhibits various transmission characteristics depending on the configuration of the interdigital electrode. There are problems in workability and mass productivity as well as in the VHF band. As described above, the conventional touch panel has problems in terms of response time, sensitivity, durability, work accuracy, workability, mass productivity, ease of use, and the like, and the use frequency range is limited. Therefore, an ultrasonic touch panel that solves these problems has been filed by the present inventor in Japanese Patent Application No. 4-218336. This ultrasonic touch panel has at least two ultrasonic devices each composed of a piezoelectric thin plate and a comb-like electrode on one plate surface of a non-piezoelectric plate, and efficiently generates surface acoustic waves with low power consumption. The surface can be excited. Accordingly, if a finger or an object comes into contact with the propagation path of the surface acoustic wave on one plate surface of the non-piezoelectric plate, the surface acoustic wave is attenuated or disappears, so that the contact with the finger or the object is detected. However, such a method using a surface acoustic wave is not easily affected by electromagnetic noise, and thus has an advantage such as easy panel enlargement. However, it depends on the contact pressure when contacting the panel. Since the response occurs without being performed, the sensitivity is high, but it is disadvantageous in that it tends to malfunction and is difficult to use. For example, to touch the panel with the pen tip of the input pen and calculate the coordinates of the position, it is not allowed to touch the panel at all. This is because the coordinates cannot be calculated by touching the panel. In addition, it is easily affected by a small amount of foreign matter adhering to the panel. Furthermore, in this ultrasonic touch panel, since ultrasonic waves are excited equally in both directions perpendicular to the interdigital electrodes, at least half of the ultrasonic energy is wasted. Depending on the thickness, it was a source of unwanted signals.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
  Conventional touch panels are not only problematic in terms of response time, sensitivity, durability, work accuracy, workability, mass productivity, and ease of use, but also waste of ultrasonic energy, support methods, unnecessary signals, etc. There was also a problem.
  The purpose of the present invention is excellent in workability, durability and mass productivity, with low power consumption and short response time, and without being affected by light handling on the panel or the attachment of a small amount of foreign matter to the panel It is to provide an ultrasonic touch panel excellent in ease of use.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
  The ultrasonic touch panel according to claim 1 is provided with a non-piezoelectric plate, at least two ultrasonic wave transmitting / receiving means X and Y, and at least one plate surface of the non-piezoelectric plate. An ultrasonic touch panel comprising a display screen displayed in various colors and an information processing unit, wherein the information processing unit is connected to each of the ultrasonic wave transmitting / receiving means and the display screen, The transmitting and receiving means are N sets of interdigital electrodes I._TiPiezoelectric plate P with (i = 1, 2,..., N)_TAnd interdigital electrode I_RPiezoelectric plate P with_RAnd N switches C_i(I = 1, 2,..., N), and the interdigital electrode I_TiIs the piezoelectric plate P_TOf the interdigital electrode I_RIs the piezoelectric plate P_RThe piezoelectric plate P is provided on one plate surface of the piezoelectric plate P._TIs the piezoelectric plate P_TFixed to the non-piezoelectric plate via the one plate surface or the other plate surface of the piezoelectric plate P_RIs the piezoelectric plate P_RThe piezoelectric plate P is fixed to the non-piezoelectric plate via the one plate surface or the other plate surface of the piezoelectric plate P._TIs the interdigital electrode I_TiPart P corresponding to_Ti(I = 1, 2,..., N), and the non-piezoelectric plate is the portion P._TiAnd the piezoelectric plate P_RCorresponding to the switch C,_iOutput terminal of the interdigital electrode I_TiConnected to the input terminal of the interdigital electrode I_TiIs the interdigital electrode I_TiElectrical signal E having a frequency substantially corresponding to the electrode period length p of_TIs input, the part P_TiAnd the portion P of the non-piezoelectric plate_TiA two-layer structure L comprising a portion corresponding to_TiAn elastic wave is excited at (i = 1, 2,..., N), the elastic wave is propagated in the non-piezoelectric plate, and the two-layer structure portion L_TiThe elastic wave excited by S is S₀Mode and higher-order mode waves of the first order or higher, the wavelength of the elastic wave is the interdigital electrode I._TiThe phase velocity of the elastic wave is approximately equal to the electrode period length p of the elastic wave, and the wave number K of the elastic wave and the piezoelectric plate P_TS when the product KD with the thickness D is zero₀Phase velocity V of mode elastic wave_{kd = 0}And the interdigital electrode I_RIndicates that the elastic wave propagated in the non-piezoelectric plate is transmitted to the piezoelectric plate P._RAnd among the non-piezoelectric plates, the piezoelectric plate P_RA two-layer structure L comprising a portion corresponding to_RThe two-layer structure L_RThe acoustic wave propagated to the interdigital electrode I_RElectrical signal E having a frequency substantially corresponding to the electrode period length p of_RAnd output the two-layer structure portion L_RThe wavelength of the elastic wave propagated to the interdigital electrode I_RThe phase velocity of the elastic wave is approximately equal to the electrode period length p of the elastic wave, and the wave number K of the elastic wave and the piezoelectric plate P_RS when the product KD with the thickness D is zero₀Phase velocity V of mode elastic wave_{kd = 0}The thickness D of each piezoelectric plate is approximately equal to or less than each electrode period length p, and the thickness of the non-piezoelectric plate is approximately equal to the thickness D of each piezoelectric plate or Above that, the phase velocity of the elastic wave propagating to each non-piezoelectric plate is approximately 2.5 times or less the thickness D of each piezoelectric plate, and the phase velocity of the elastic wave propagating to each single piezoelectric plate is Smaller than the information processing unit, the switch C_iAre sequentially interrupted at a predetermined cycle, and the electric signal E_RThe electrical signal E indicates that the pen tip of the input pen contacts with a pressure exceeding a predetermined value on the surface of the non-piezoelectric plate that does not have the display screen._RAnd the electric signal E_RThe switch C that was connected when the size of the switch attenuated or disappeared_iThe contact position is specified by specifying, and information corresponding to the specified contact position is displayed on the display screen.
[0005]
  The ultrasonic touch panel according to claim 2, wherein the two-layer structure portion L in the ultrasonic wave transmitting / receiving means X is used._TiAnd the two-layer structure L_RElastic wave propagation path U between_Xi(I = 1, 2,..., N) and the two-layer structure L in the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y_TiAnd the two-layer structure L_RElastic wave propagation path U between_Yi(I = 1, 2,..., N) are orthogonal to each other.
[0006]
  The ultrasonic touch panel according to claim 3, wherein the propagation path U_XiAre adjacent to each other or partially overlap each other, and the propagation path U_YiAre adjacent to each other or partially overlapping.
[0007]
  The ultrasonic touch panel according to claim 4, wherein the propagation path U_XiAnd U_YiOscillator H with delay element_i(I = 1, 2,..., N), and the switch C in the ultrasonic wave transmitting / receiving means X_iIs connected to the interdigital electrode I in the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y._RAmplifier A at the output terminal_YAnd connected to the switch C in the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y._iIs connected to the interdigital electrode I in the ultrasonic wave transmitting / receiving means X._RAmplifier A at the output terminal_XAnd the oscillator H_iThe signal loop of the switch C in the ultrasonic wave transmitting / receiving means X_i, The propagation path U_Xi, The amplifier A_X, And the switch C in the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y_i, The propagation path U_Yi, The amplifier A_YConsists of.
[0008]
  The ultrasonic touch panel according to claim 5 is provided with at least one non-piezoelectric plate, at least two ultrasonic wave transmitting / receiving means X and Y, and one plate surface or the other plate surface of the non-piezoelectric plate. An ultrasonic touch panel comprising a display screen displayed in various colors and an information processing unit, wherein the information processing unit is connected to each of the ultrasonic wave transmitting / receiving means and the display screen, N sets of interdigital electrodes T_i(I = 1, 2,..., N) and N ground electrodes G_TiPiezoelectric plate P with (i = 1, 2,..., N)_TInterdigital electrode R and ground electrode G_RPiezoelectric plate P with_RAnd phase shifter S_TAnd phase shifter S_RN sets of switches W_i(I = 1, 2,..., N), and the interdigital electrode T_iIs the piezoelectric plate P_TOf the ground electrode G_TiIs the piezoelectric plate P_TThe interdigital electrode R is provided on the other plate surface of the piezoelectric plate P._ROf the ground electrode G_RIs the piezoelectric plate P_ROn the other plate surface of the piezoelectric plate P_TIs the ground electrode G_TiFixed to the non-piezoelectric plate via the piezoelectric plate P_RIs the ground electrode G_RFixed to the non-piezoelectric plate via the piezoelectric plate P_TIs the interdigital electrode T_iPart P corresponding to_Ti(I = 1, 2,..., N), and the non-piezoelectric plate is the portion P._TiAnd the piezoelectric plate P_RAnd the interdigital electrode T_iThe electrode T_i-1And T_i-2The electrode T_i-1Electrode fingers and the electrode T_i-2There are two types of distances between the electrode fingers and the switch W_iIs switch W_i-1And switch W_i-2The switch W_i-1Output terminal of the electrode T_i-1Connected to the input terminal of the switch W_i-2Output terminal of the electrode T_i-2Connected to the input terminal of the phase shifter S_TIs at least one coil L₁The coil L₁Is the switch W_i-1Or W_i-2Connected to the input end of the interdigital transducer T_iAnd the ground electrode G_TiIs the electrode T_i-1And the ground electrode G_TiAnd the electrode T_i-2And the ground electrode G_TiSignal E having a phase difference of 2πy between_T1And E_T2The phase shifter S_TThe part P_TiAnd the portion P of the non-piezoelectric plate_TiA two-layer structure L comprising a portion corresponding to_TiAn elastic wave is excited at (i = 1, 2,..., N), the elastic wave is propagated in the non-piezoelectric plate, and the electric signal E_T1And E_T2The frequency of the interdigital electrode T_iOf the two-layer structure portion L._TiThe elastic wave excited by S is S₀Mode and higher-order mode waves of the first order or higher, the wavelength of the elastic wave is the interdigital electrode T._iThe phase velocity of the elastic wave is approximately equal to the electrode period length p of the elastic wave, and the wave number K of the elastic wave and the piezoelectric plate P_TS when the product KD with the thickness D is zero₀Phase velocity V of mode elastic wave_{kd = 0}And the interdigital electrode R is the electrode R_-1And R_-2The electrode R_-1Electrode fingers and the electrode R_-2There are two types of distances between the electrode fingers and the phase shifter S_RIs at least one coil L₂The coil L₂Is the electrode R_-1Or R_-2Of the interdigital electrode R and the ground electrode G_RThe acoustic wave propagating in the non-piezoelectric plate is converted into the piezoelectric plate P_RAnd among the non-piezoelectric plates, the piezoelectric plate P_RA two-layer structure L comprising a portion corresponding to_RThe two-layer structure L_RAn electric signal E having a phase difference of 2πy_R1And E_R2As the electrode R_-1And the ground electrode G_RAnd the electrode R_-2And the ground electrode G_RAnd the phase shifter S_RIs the electric signal E_R1And E_R2To the electric signal E of the same phase_RAnd output the electric signal E_R1And E_R2Is substantially corresponding to the electrode period length p of the interdigital electrode R, and the two-layer structure L_RThe wavelength of the elastic wave propagated to the interdigital electrode I_RThe phase velocity of the elastic wave is approximately equal to the electrode period length p of the elastic wave, and the wave number K of the elastic wave and the piezoelectric plate P_RS when the product KD with the thickness D is zero₀Phase velocity V of mode elastic wave_{kd = 0}And the thickness D of each piezoelectric plate is approximately equal to or less than the electrode periodic length p, and the thickness of the non-piezoelectric plate is approximately equal to the thickness D of each piezoelectric plate, or Above that, the phase velocity of the elastic wave propagating to the single piezoelectric plate is approximately 2.5 times or less the thickness D of each piezoelectric plate, and the phase velocity of the elastic wave propagating to the single piezoelectric plate is Smaller than the information processing unit, the switch W_iAre sequentially interrupted at a predetermined cycle, and the electric signal E_RThe electrical signal E indicates that the pen tip of the input pen contacts with a pressure exceeding a predetermined value on the surface of the non-piezoelectric plate that does not have the display screen._RAnd the electric signal E_RThe switch W that was connected when the magnitude of the signal attenuated or disappeared_iThe contact position is specified by specifying, and information corresponding to the specified contact position is displayed on the display screen.
[0009]
  The ultrasonic touch panel according to claim 6, wherein the electrode T_i-1Electrode fingers and the electrode T_i-2At the shorter distance xp of the distances between the electrode fingers of x and x <1/2, at the same time, the electric signal E_T1And E_T2X + y = ± 1/2 holds at the phase difference 2πy between the electrode R and the electrode R_-1Electrode fingers and the electrode R_-2At the shorter distance xp of the distances between the electrode fingers of x and x <1/2, at the same time, the electric signal E_R1And E_R2X + y = ± 1/2 holds in the phase difference 2π
[0010]
  The ultrasonic touch panel according to claim 7, wherein the two-layer structure portion L in the ultrasonic wave transmitting / receiving means X is used._TiAnd the two-layer structure L_RElastic wave propagation path U between_Xi(I = 1, 2,..., N) and the two-layer structure L in the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y_TiAnd the two-layer structure L_RElastic wave propagation path U between_Yi(I = 1, 2,..., N) are orthogonal to each other.
[0011]
  The ultrasonic touch panel according to claim 8, wherein the propagation path U_XiAre adjacent to each other or partially overlap each other, and the propagation path U_YiAre adjacent to each other or partially overlapping.
[0012]
  The ultrasonic touch panel according to claim 9, wherein the propagation path U_XiAnd U_YiOscillator H with delay element_i(I = 1, 2,..., N), and the phase shifter S in the ultrasonic wave transmitting / receiving means X_TOf the phase shifter S in the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y._RAmplifier A at the output terminal_YAnd the phase shifter S in the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y is connected_TOf the phase shifter S in the ultrasonic wave transmitting / receiving means X._RAmplifier A at the output terminal_XAnd the oscillator H_iThe signal loop of the phase shifter S in the ultrasonic wave transmitting / receiving means X_T, The switch W_i, The propagation path U_Xi, The phase shifter S_R, The amplifier A_X, And the phase shifter S in the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y_T, The switch W_i, The propagation path U_Yi, The phase shifter S_R, The amplifier A_YConsists of.
[0013]
  The ultrasonic touch panel according to claim 10, wherein each piezoelectric plate is made of piezoelectric ceramic, and a direction of a polarization axis of the piezoelectric ceramic is parallel to a thickness direction of the piezoelectric ceramic.
[0014]
  In the ultrasonic touch panel according to an eleventh aspect, each of the piezoelectric plates is made of PVDF or another piezoelectric polymer compound.
[0015]
  In the ultrasonic touch panel according to claim 12, the non-piezoelectric plate is made of acrylic or other high molecular compound.
[0016]
  In the ultrasonic touch panel according to claim 13, the phase velocity of the elastic wave propagating to the display screen alone is larger than the phase velocity of the elastic wave propagating to the non-piezoelectric plate alone.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  The ultrasonic touch panel of the present invention has a non-piezoelectric plate, at least two ultrasonic wave transmitting / receiving means X and Y, and a display screen displayed in at least one color provided on one of the non-piezoelectric plates. And an information processing unit. The information processing unit is connected to each ultrasonic wave transmitting / receiving means and the display screen.
[0018]
  Two structures are provided as ultrasonic transmission / reception means. In the first structure, each ultrasonic wave transmitting / receiving means has N sets of interdigital electrodes I._TiPiezoelectric plate P with (i = 1, 2,..., N)_TAnd interdigital electrode I_RPiezoelectric plate P with_RAnd N switches C_i(I = 1, 2,..., N). In this case, the interdigital electrode I_TiIs the piezoelectric plate P_TThe piezoelectric plate P is provided on one plate surface of the piezoelectric plate P._TIs the piezoelectric plate P_TThese are fixed to the non-piezoelectric plate via one of the plate surfaces. Interdigital electrode I_RIs the piezoelectric plate P_RThe piezoelectric plate P is provided on one plate surface of the piezoelectric plate P._RIs the piezoelectric plate P_RThese are fixed to the non-piezoelectric plate via one of the plate surfaces. Switch C_iOutput terminal of the interdigital electrode I_TiIs connected to the input terminal. Piezoelectric plate P_TInterdigital electrode I_TiPart P corresponding to_Ti(I = 1, 2,..., N). Non-piezoelectric plate is part P_TiAnd the piezoelectric plate P_RAnd a portion corresponding to.
[0019]
  Interdigital electrode I_TiElectrical signal E having a frequency substantially corresponding to the electrode period length p of_TInterdigital electrode I_TiBy adopting the structure to input to the part P_TiAnd part P of the non-piezoelectric plate_TiA two-layer structure L comprising a portion corresponding to_TiIt is possible to excite an elastic wave (i = 1, 2,..., N) and propagate the elastic wave into the non-piezoelectric plate. Two-layer structure L_TiThe elastic wave excited by₀Mode and higher-order mode waves (ie A₀The wave of this elastic wave has the interdigital electrode I._TiIs substantially equal to the electrode period length p. The phase velocity of the elastic wave is the wave number K of the elastic wave and the piezoelectric plate P._TS when the product KD with the thickness D is zero₀Phase velocity V of mode elastic wave_{kd = 0}By adopting a structure that is substantially equal to the interdigital electrode I_TiIn addition to increasing the degree to which the electrical energy applied from is converted into elastic waves, the piezoelectric plate P_TIt is possible to remove reflections caused by acoustic impedance mismatching at the interface between the piezoelectric plate and the non-piezoelectric plate. In addition, the piezoelectric plate P_TThe thickness D of the interdigital electrode I_TiThe electrode periodic length p is approximately the same as or less than the electrode periodic length p, and the thickness of the non-piezoelectric plate is set to the piezoelectric plate P._TThe piezoelectric plate P is approximately equal to or greater than the thickness D of the piezoelectric plate P_TBy adopting a structure that is 2.5 times or less the thickness D of the two-layer structure L_TiS efficiently₀It becomes possible to excite elastic waves of modes and higher order modes. That is, the interdigital electrode I_TiIt is possible to increase the degree to which the electrical energy applied from is converted into elastic waves. As the non-piezoelectric plate, the phase velocity of the elastic wave propagating to the non-piezoelectric plate alone is_TBy adopting a substance smaller than the phase velocity of the elastic wave propagating to a single substance, for example, an acrylic resin or other polymer compound, the two-layer structure L_TiIn addition, the elastic wave can be efficiently excited and propagated in the non-piezoelectric plate. In this way, low power consumption driving with low voltage becomes possible.
[0020]
  Interdigital electrode I_TiAnd I_RBy adopting a structure in which the directional axes of the elastic wave transmission and reception waves are common, the elastic wave propagated in the non-piezoelectric plate is transferred to the piezoelectric plate P._RAnd the piezoelectric plate P of the non-piezoelectric plates_RA two-layer structure L comprising a portion corresponding to_R2 layer structure L_RInterdigital electrode I_RElectrical signal E having a frequency substantially corresponding to the electrode period length p of_RCan be converted to output. At this time, the two-layer structure L_RThe wavelength of the elastic wave propagated to the interdigital electrode I_RIs substantially equal to the electrode period length p. The phase velocity of the elastic wave is the wave number K of the elastic wave and the piezoelectric plate P._RS when the product KD with the thickness D is zero₀Phase velocity V of mode elastic wave_{kd = 0}By adopting a structure that is almost equal to the two-layer structure portion L_RThe elastic wave propagated to the interdigital electrode I_RIn addition to increasing the degree of conversion to electrical signals in the piezoelectric plate P_RIt is possible to remove reflections caused by acoustic impedance mismatching at the interface between the piezoelectric plate and the non-piezoelectric plate. In addition, the piezoelectric plate P_RThe thickness D of the interdigital electrode I_RThe electrode periodic length p is approximately the same as or less than the electrode periodic length p, and the thickness of the non-piezoelectric plate is set to the piezoelectric plate P._RThe piezoelectric plate P is approximately equal to or greater than the thickness D of the piezoelectric plate P_RBy adopting a structure that is 2.5 times or less the thickness D, the elastic wave propagating in the non-piezoelectric plate can be efficiently transferred to the two-layer structure L_RAfter propagation to the interdigital electrode I_RTo electrical signal E_RCan be output as. That is, the elastic wave is an electric signal E._RThe degree of conversion to can be increased. Further, as the non-piezoelectric plate, the phase velocity of the elastic wave propagating to the non-piezoelectric plate alone is_RBy adopting a material having a smaller phase velocity than the elastic wave propagating to a single substance, such as an acrylic resin or other high molecular compound, the elastic wave propagating in the non-piezoelectric plate can be efficiently transferred to the two-layer structure portion L._RCan be propagated to.
[0021]
  Interdigital electrode I on the surface of the non-piezoelectric plate having no display screen_TiAnd I_RIs contacted with the tip of the input pen at a pressure exceeding a predetermined value, the propagation path of the elastic wave is interrupted, and accordingly, the interdigital electrode I_RSignal E_RAlso disappears or decays. Information processing unit is electrical signal E_RThe electric signal E indicates that the pen tip has contacted the plate surface of the non-piezoelectric plate with a pressure exceeding a predetermined value._RIt is sensed that a contact with a pressure exceeding a predetermined value is made on the surface of the non-piezoelectric plate. At this time, since the elastic wave propagates not in the vicinity of the surface of the non-piezoelectric plate but in the interior, the elastic wave disappears or attenuates by contacting either of the two plate surfaces of the non-piezoelectric plate. To do. Therefore, a display screen can be provided on one of the plate surfaces, and the other plate surface can be used as a contact surface of the pen tip. Further, since the elastic wave is not extinguished or attenuated only by lightly touching the hand, it is possible to prevent malfunction due to the hand on the non-piezoelectric plate. In this way, the response time is short without being affected by light handling on the non-piezoelectric plate or adhesion of a small amount of foreign matter. Therefore, it is possible to realize a touch panel that has a response only when it touches the non-piezoelectric plate with the pen tip of the input pen or the like. Further, the information processing unit is switched to switch C._iAnd the electric signal E_RSwitch C that was connected when the magnitude of the signal attenuated or disappeared_iThe contact position on the non-piezoelectric plate can be known by providing the function of specifying the contact position on the non-piezoelectric plate by specifying For example, the electrical signal E can be obtained by contacting the surface of the non-piezoelectric plate._RDisappeared and the switch C was connected at that time.₅If so, switch C₅It can be seen that the elastic wave propagation path corresponding to is the contact position. In addition, the switch C in which the information processing unit is specified_iSince the information corresponding to the above is provided on the display screen, it is possible to display information corresponding to the contact position on the display screen by contacting the surface of the non-piezoelectric plate.
[0022]
  The second structure of the ultrasonic wave transmitting / receiving means is that each ultrasonic wave transmitting / receiving means has N pairs of interdigital electrodes T._i(I = 1, 2,..., N) and N ground electrodes G_TiPiezoelectric plate P with (i = 1, 2,..., N)_TAnd a pair of interdigital electrodes R and a ground electrode G_RPiezoelectric plate P with_RAnd phase shifter S_TAnd phase shifter S_RN sets of switches W_i(I = 1, 2,..., N). Interdigital electrode T_iIs the piezoelectric plate P_TThe ground electrode G_TiIs the piezoelectric plate P_TIs provided on the other plate surface of the piezoelectric plate P._TIs the ground electrode G_TiIt is fixed to the non-piezoelectric plate via The interdigital electrode R is a piezoelectric plate P_RThe ground electrode G_RIs the piezoelectric plate P_RIs provided on the other plate surface of the piezoelectric plate P._RIs the ground electrode G_RIt is fixed to the non-piezoelectric plate via Piezoelectric plate P_TInterdigital electrode T_iPart P corresponding to_Ti(I = 1, 2,..., N). Non-piezoelectric plate is part P_TiAnd the piezoelectric plate P_RAnd a portion corresponding to. Interdigital electrode T_iThe electrode T_i-1And T_i-2Electrode T_i-1Electrode finger and electrode T_i-2There are two types of distances between the electrode fingers and long ones: long and short. Switch W_iIs switch W_i-1And switch W_i-2Switch W_i-1Output terminal of electrode T_i-1Is connected to the input terminal of the switch W_i-2Output terminal of electrode T_i-2Is connected to the input terminal. Phase shifter S_TIs at least one coil L₁Coil L₁Is switch W_i-1Or W_i-2Is connected to the input terminal. Interdigital electrode R is electrode R_-1And R_-2Electrode R_-1Electrode finger and electrode R_-2There are two types of distances between the electrode fingers and long ones: long and short. Phase shifter S_RIs at least one coil L₂Coil L₂Is electrode R_-1Or R_-2Is connected to the output end of.
[0023]
  Electrode T_i-1And ground electrode G_TiAnd electrode T_i-2And ground electrode G_TiSignal E having a phase difference of 2πy between_T1And E_T2By entering the part P_TiAnd part P of the non-piezoelectric plate_TiA two-layer structure L comprising a portion corresponding to_TiIt is possible to excite an elastic wave having unidirectionality and propagate the elastic wave into the non-piezoelectric plate. Such excitation of the unidirectional elastic wave not only enables further low power consumption driving, but also can be seen in an ultrasonic touch panel having the first structure of the ultrasonic wave transmitting / receiving means. Two-layer structure L_TiAnd no reflection of elastic waves generated at the end of the non-piezoelectric plate. Therefore, the ultrasonic touch panel provided with the second structure of the ultrasonic wave transmitting / receiving means has few unnecessary signals and is highly sensitive. Electrical signal E_T1And E_T2The frequency of the interdigital electrode T_iSubstantially corresponds to the electrode period length p. Where electrode T_i-1Electrode finger and electrode T_i-2X <1/2 at the shorter distance xp of the distance between the electrode fingers and the electric signal E_T1And E_T2When x + y = ± 1/2 holds in the phase difference 2πy between the two-layer structure portion L_TiA unidirectional elastic wave is excited. For example, when x is 1/4, y = 1/4 or y = -3 / 4. That is, the electric signal E with the distance xp as p / 4 and the phase difference 2πy as π / 2 (90 °) or -3π / 2 (-270 °)._T1And E_T2To enter the two-layer structure L_TiIt is possible to excite a unidirectional elastic wave. Two-layer structure L_TiThe elastic wave excited by₀Mode and higher-order mode waves of the first order or higher, and the wavelength of this elastic wave is the interdigital electrode T._iIs substantially equal to the electrode period length p. The phase velocity of the elastic wave is the wave number K of the elastic wave and the piezoelectric plate P._TS when the product KD with the thickness D is zero₀Phase velocity V of mode elastic wave_{kd = 0}By adopting a structure that is substantially equal to the interdigital transducer T_iIn addition to increasing the degree to which the electrical energy applied from is converted into elastic waves, the piezoelectric plate P_TIt is possible to remove reflections caused by acoustic impedance mismatching at the interface between the piezoelectric plate and the non-piezoelectric plate. In addition, the piezoelectric plate P_TThe thickness D of the interdigital electrode T_iThe electrode periodic length p is approximately the same as or less than the electrode periodic length p, and the thickness of the non-piezoelectric plate is set to the piezoelectric plate P._TThe piezoelectric plate P is approximately equal to or greater than the thickness D of the piezoelectric plate P_TBy adopting a structure that is 2.5 times or less the thickness D of the two-layer structure L_TiS efficiently₀It becomes possible to excite elastic waves of modes and higher order modes. That is, the interdigital electrode T_iIt is possible to increase the degree to which the electrical energy applied from is converted into elastic waves. Further, as the non-piezoelectric plate, the phase velocity of the elastic wave propagating to the non-piezoelectric plate alone is_TBy adopting a material smaller than the phase velocity of the elastic wave propagating to a single body, the two-layer structure L_TiIn addition, the elastic wave can be efficiently excited and propagated in the non-piezoelectric plate. In this way, low power consumption driving with low voltage becomes possible. In addition, the area of the non-piezoelectric plate can be made relatively large.
[0024]
  Interdigital electrode T_iAnd R are arranged so that the directivity axes of the elastic waves are shared, the elastic wave propagating in the non-piezoelectric plate is converted into the piezoelectric plate P_RAnd the piezoelectric plate P of the non-piezoelectric plates_RA two-layer structure L comprising a portion corresponding to_RThe two-layer structure L_RAn electric signal E having a phase difference of 2πy_R1And E_R2As electrode R_-1And ground electrode G_RAnd electrode R_-2And ground electrode G_RCan be output from between. Phase shifter S_RIs the electrical signal E_R1And E_R2To the electric signal E of the same phase_RCan be combined and output. Electrical signal E_R1And E_R2The frequency substantially corresponds to the electrode period length p of the interdigital electrode R. Where electrode R_-1Electrode finger and electrode R_-2X <1/2 at the shorter distance xp of the distance between the electrode fingers and the electric signal E_R1And E_R2In the case where x + y = ± 1/2 holds in the phase difference 2πy, the interdigital electrode R and the ground electrode G_RIs a two-layer structure L_ROnly the unidirectional elastic wave propagating to the_R1And E_R2As output. For example, when x is 1/4, y = 1/4 or y = -3 / 4. That is, if the distance xp is p / 4, the electric signal E having a phase difference 2πy of π / 2 (90 °) or -3π / 2 (-270 °)._R1And E_R2Is electrode R_-1And ground electrode G_RAnd electrode R_-2And ground electrode G_RIs output from between. In addition, the two-layer structure L_RThe wavelength of the elastic wave propagating to is substantially equal to the electrode period length p of the interdigital electrode R. At this time, the two-layer structure L_RThe phase velocity of the elastic wave propagated in the direction of_RS when the product KD with the thickness D is zero₀Phase velocity V of mode elastic wave_{kd = 0}By adopting a structure that is almost equal to the two-layer structure portion L_RIn addition to increasing the degree to which the elastic wave propagated to the interdigital electrode R is converted into an electrical signal, the piezoelectric plate P_RIt is possible to remove reflections caused by acoustic impedance mismatching at the interface between the piezoelectric plate and the non-piezoelectric plate. In addition, the piezoelectric plate P_RThe thickness D of the non-piezoelectric plate is made equal to or less than the electrode period length p of the interdigital electrode R, and the thickness of the non-piezoelectric plate P_RThe piezoelectric plate P is approximately equal to or greater than the thickness D of the piezoelectric plate P_RBy adopting a structure that is 2.5 times or less the thickness D, the elastic wave propagating in the non-piezoelectric plate can be efficiently transferred to the two-layer structure L_RIt is possible to output from the interdigital electrode R as an electric signal after propagating to. That is, the degree to which the elastic wave is converted into an electric signal can be increased. Further, as the non-piezoelectric plate, the phase velocity of the elastic wave propagating to the non-piezoelectric plate alone is_RBy adopting a material smaller than the phase velocity of the elastic wave propagating to a single body, the elastic wave propagating in the non-piezoelectric plate can be efficiently transferred to the two-layer structure portion L._RCan be propagated to.
[0025]
  Interdigital electrode T on the non-piezoelectric plate having no display screen_iWhen R and R are brought into contact with the pen tip of the input pen with a pressure exceeding a predetermined value, the propagation path of the elastic wave is interrupted, so that the elastic wave disappears or attenuates. Accordingly, the electric signal output to the interdigital electrode R is also extinguished or attenuated accordingly, so that the phase shifter S_RSignal E output from_RAlso disappears or decays. Information processing unit is electrical signal E_RThe electric signal E indicates that the pen tip has contacted the plate surface of the non-piezoelectric plate with a pressure exceeding a predetermined value._RIt is sensed that a contact with a pressure exceeding a predetermined value is made on the surface of the non-piezoelectric plate. At this time, since the elastic wave propagates not in the vicinity of the surface of the non-piezoelectric plate but in the interior, the elastic wave disappears or attenuates by contacting either of the two plate surfaces of the non-piezoelectric plate. To do. Therefore, a display screen can be provided on one of the plate surfaces, and the other plate surface can be used as a contact surface of the pen tip. Further, since the elastic wave is not extinguished or attenuated only by lightly touching the hand, it is possible to prevent malfunction due to the hand on the non-piezoelectric plate. In this way, the response time is short without being affected by light handling on the non-piezoelectric plate or adhesion of a small amount of foreign matter. Therefore, it is possible to realize a touch panel that has a response only when it touches the non-piezoelectric plate with the pen tip of the input pen or the like. In addition, the information processing section_iAnd the electric signal E_RSwitch W that was connected when the magnitude of_iThe contact position on the non-piezoelectric plate can be known by providing the function of specifying the contact position on the non-piezoelectric plate by specifying In this case, switch W_i-1And the corresponding switch W_i-2Are always in the same state. For example, switch W_4-1Switch W if is connected_4-2Is also connected, switch W_4-1If switch is intermittent, switch W_4-2Is also intermittent. In this way, for example, the electrical signal E can be obtained by contacting the surface of the non-piezoelectric plate._RDisappeared and the switch W was connected at that time.₃If so, switch W₃It can be seen that the elastic wave propagation path corresponding to is the contact position. In addition, the switch W in which the information processing unit is specified_iSince the information corresponding to the above is provided on the display screen, it is possible to display information corresponding to the contact position on the display screen by contacting the surface of the non-piezoelectric plate. In addition, the ultrasonic touch panel of the present invention that can excite elastic waves having unidirectionality can be driven with lower power consumption, has less unnecessary signals, and is highly sensitive.
[0026]
  The ultrasonic touch panel of the present invention has at least two ultrasonic wave transmitting / receiving means X and Y. Two-layer structure L in the ultrasonic wave transmitting / receiving means X_TiAnd two-layer structure L_RElastic wave propagation path U between_Xi(I = 1, 2,..., N) and the two-layer structure L in the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y_TiAnd two-layer structure L_RElastic wave propagation path U between_YiBy adopting a structure in which (i = 1, 2,..., N) are orthogonal to each other, the pen tip of the input pen exceeds a predetermined value on the surface of the non-piezoelectric plate having no display screen. When contact is made by pressure, the electrical signal E output from each ultrasonic wave transmitting / receiving means is used to determine the coordinates of the contact position._RIt becomes possible to specify from the size of. That is, the coordinates of the contact position are represented by the propagation path U._XiAnd U_YiCorresponding to the two-dimensional coordinates with the X axis and the Y axis, respectively,_XiAnd U_YiThe coordinates of the crossing portion are calculated. Also, the propagation path U_XiAre adjacent to each other or partially overlap, and the propagation path U_YiBy adopting a structure in which the two are adjacent to each other or partially overlapped, the contact position on the non-piezoelectric plate can be specified more precisely.
[0027]
  In the ultrasonic touch panel having the first structure of the ultrasonic wave transmitting / receiving means, the switch C in the X-axis direction_iWhile connecting one of the switches, the switch C in the Y-axis direction_iIn the ultrasonic touch panel having the second structure of the ultrasonic wave transmitting / receiving means, the switch W in the X-axis direction is adopted._iSwitch W in the Y-axis direction while one set of_iThe method of taking a round is adopted. In this way, for example, the interdigital electrode T in the X-axis direction₃And propagation path U between interdigital electrode R_X3And interdigital electrode T in the Y-axis direction₅And propagation path U between interdigital electrode R_Y5If you touch the crossing point with the pen tip, the switch W in the X-axis direction₃Electric signal E in the X-axis direction only when_RAt the same time that the magnitude of the light is attenuated or disappears, the switch W in the Y-axis direction₅The electric signal E in the Y-axis direction only when_RThe magnitude of decays or disappears. In this way, the propagation path U_X3And U_Y5It turns out that the crossing part is touching.
[0028]
  In the ultrasonic touch panel having the first structure of the ultrasonic wave transmitting / receiving means, the switch C in the ultrasonic wave transmitting / receiving means X and Y is provided._iSwitch C_XiAnd switch C_YiAnd switch C_XiThe interdigital electrode I in the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y is connected to the input end of_RAmplifier A at the output terminal_YVia switch C_YiIs connected to the interdigital electrode I in the ultrasonic wave transmitting / receiving means X._RAmplifier A at the output terminal_XBy adopting a structure to connect via the propagation path U_XiAnd U_YiOscillator H with delay element_i(I = 1, 2,..., N) can be configured. At this time, the oscillator H_iThe signal loop is switch C_Xi, Propagation path U_Xi, Amplifier A_X, Switch C_Yi, Propagation path U_YiAnd amplifier A_YConsists of. In this way, since the circuit configuration is simplified, the device can be further reduced in size and weight, and can be driven with low power consumption and low voltage.
[0029]
  In the ultrasonic touch panel having the second structure of the ultrasonic wave transmitting / receiving means, the phase shifter S in the ultrasonic wave transmitting / receiving means X is used._T, Switch W_iAnd phase shifter S_RPhase shifter S_TX, Switch W_XiAnd phase shifter S_RXAnd the phase shifter S in the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y._T, Switch W_iAnd phase shifter S_RPhase shifter S_TY, Switch W_YiAnd phase shifter S_RYAnd phase shifter S_TXThe input end of the phase shifter S_RYAmplifier A at the output terminal_YConnected through the phase shifter S_TYThe input end of the phase shifter S_RXAmplifier A at the output terminal_XBy adopting a structure to connect via the propagation path U_XiAnd U_YiOscillator H with delay element_i(I = 1, 2,..., N) can be configured. At this time, the oscillator H_iThe signal loop of the phase shifter S_TX, Switch W_Xi, Propagation path U_Xi, Phase shifter S_RX, Amplifier A_X, Phase shifter S_TY, Switch W_Yi, Propagation path U_Yi, Phase shifter S_RYAnd amplifier A_YConsists of. In this way, since the circuit configuration is simplified, the device can be further reduced in size and weight, and can be driven with low power consumption and low voltage.
[0030]
  In the ultrasonic touch panel of the present invention, the piezoelectric plate P_TBy adopting a structure in which a piezoelectric ceramic is used as the piezoelectric ceramic and the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic is parallel to the thickness direction, the two-layer structure L_TiIn addition, the elastic wave can be efficiently excited and propagated in the non-piezoelectric plate. In addition, the piezoelectric plate P_RBy adopting a piezoelectric ceramic and adopting a structure in which the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic is parallel to the thickness direction, the elastic wave propagated in the non-piezoelectric plate can be efficiently transferred to the two-layer structure portion L._RCan be propagated to.
[0031]
  In the ultrasonic touch panel of the present invention, the piezoelectric plate P_TBy adopting PVDF or other polymer piezoelectric film as two-layer structure L_TiIn addition, the elastic wave can be efficiently excited and propagated in the non-piezoelectric plate. In addition, the piezoelectric plate P_RBy adopting PVDF and other polymer piezoelectric films as the two-layer structure L_RCan be propagated to.
[0032]
  In the ultrasonic touch panel of the present invention, a substance having a phase velocity of the elastic wave propagating to the single display screen larger than the phase velocity of the elastic wave propagating to the non-piezoelectric plate is adopted as the display screen. It is possible to suppress leakage of the elastic wave propagated to the display screen itself.
[0033]
【Example】
  FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the ultrasonic touch panel of the present invention. This embodiment comprises an acrylic plate 1, a display screen 2, a drive unit 3, a frame 4, ultrasonic transmission / reception means X in the X-axis direction, and ultrasonic transmission / reception means Y in the Y-axis direction. Ultrasonic wave transmitting / receiving means X is interdigital electrode T_Xi(I = 1, 2,..., 8), interdigital electrode R_X, Ground electrode G_TXi(I = 1, 2,..., 8), ground electrode G_RX, Phase shifter S_TX, S_RX, Amplifier A_X, Switch W_Xi(I = 1, 2,..., 8), piezoelectric ceramic plate P_TXAnd P_RXConsists of. Ultrasonic wave transmitting / receiving means Y is interdigital electrode T_Yi(I = 1, 2,..., 8), interdigital electrode R_Y, Ground electrode G_TYi(I = 1, 2,..., 8), ground electrode G_RY, Phase shifter S_TY, S_RY, Amplifier A_Y, Switch W_Yi(I = 1, 2,..., 8), piezoelectric ceramic plate P_TYAnd P_RYConsists of. In FIG. 1, only the acrylic plate 1, the display screen 2, the drive unit 3, the frame 4, and the ultrasonic wave transmission / reception means X are depicted. Interdigital electrode T_Xi, T_Yi, R_XAnd R_YConsists of an aluminum thin film. Each piezoelectric ceramic plate is made of TDK 101A material (product name) having a thickness of 400 μm. The acrylic plate 1 is made of acrylic resin having a thickness of 1 mm. Each piezoelectric ceramic plate is fixed to the end of one plate surface of the acrylic plate 1 with an epoxy resin having a thickness of about 20 μm. The velocity of the transverse wave of the elastic wave propagating through each piezoelectric ceramic plate is 2450 m / s, and the velocity of the longitudinal wave is 4390 m / s. The velocity of the transverse wave of the elastic wave propagating through the single acrylic plate 1 is 1461 m / s, the velocity of the longitudinal wave is 2718 m / s, and the transverse wave velocity and the longitudinal wave velocity of the elastic wave propagating through each piezoelectric ceramic plate alone are respectively. Is approximately 0.6 times. Interdigital electrode T_Xi, T_Yi, R_XAnd R_YIs a piezoelectric ceramic plate P_TX, P_TY, P_RXAnd P_RYIt is provided above. The display screen 2 is in contact with the central portion of the plate surface of the acrylic plate 1 having each piezoelectric ceramic plate. Each ground electrode is provided at the interface between each piezoelectric ceramic plate and the acrylic plate 1._TXi, G_RX, G_TYiAnd G_RYAre interdigital electrodes T_Xi, R_X, T_YiAnd R_YIt is provided in the part corresponding to.
[0034]
  Piezoelectric plate P_TXInterdigital electrode T_XiPart P corresponding to_TXi(I = 1, 2,..., 8), and the piezoelectric ceramic plate P_TYiInterdigital electrode T_YiPart P corresponding to_TYi(I = 1, 2,..., 8). Acrylic plate 1 is part P_TXiThe part corresponding to, part P_TYiPart corresponding to, piezoelectric ceramic plate P_RXAnd the piezoelectric ceramic plate P corresponding to_RYThe part corresponding to is included. Part P_TXiAnd part P of acrylic board 1_TXiThe part corresponding to is a two-layer structure L_TXi(I = 1, 2,..., 8) and the piezoelectric ceramic plate P_RXPiezoelectric ceramic plate P of acrylic plate 1_RXThe part corresponding to is a two-layer structure L_RXForm. Part P_TYiAnd part P of acrylic board 1_TYiThe part corresponding to is a two-layer structure L_TYi(I = 1, 2,..., 8) and the piezoelectric ceramic plate P_RYPiezoelectric ceramic plate P of acrylic plate 1_RYThe part corresponding to is a two-layer structure L_RYForm. The outer edge of the surface of the acrylic plate 1 that does not have each piezoelectric ceramic plate (hereinafter referred to as a panel screen) is fixed to and surrounded by the frame 4. Even when drinks such as tea or food such as mayonnaise adhere to the panel screen of the acrylic plate 1, the frame 4 prevents them from entering the inside. Therefore, internal components such as the piezoelectric ceramic plate and the drive circuit are cut off from the outside and protected.
[0035]
  FIG. 2 shows the interdigital electrode T of FIG._XiFIG. Interdigital electrode T_YiInterdigital electrode T_XiHas the same structure. Interdigital electrode R_XAnd R_YInterdigital electrode T_XiHas the same structure except that the number of electrode fingers is different. Interdigital electrode T_XiHas 10 pairs of electrode fingers, the electrode period length p is 460 μm, and the overall shape forms a parallelogram. Interdigital electrode T_XiIs the electrode T_Xi-1And T_Xi-2Interdigital electrode T_YiIs the electrode T_Yi-1And T_Yi-2Comb electrode R_XIs electrode R_X-1And R_X-2Comb electrode R_YIs electrode R_Y-1And R_Y-2Consists of. Each interdigital electrode has two types of distances between electrode fingers, and the shorter distance xp is 115 μm. At this time, x is 1/4.
[0036]
  FIG. 3 is a partial perspective view of the ultrasonic touch panel of FIG. Interdigital electrode T_XiAnd ground electrode G_TXiIs switch W_XiThrough the phase shifter S_TXInterdigital electrode T_YiAnd ground electrode G_TYiIs switch W_YiThrough the phase shifter S_TYiTo the interdigital electrode R_XAnd ground electrode G_RXIs the phase shifter S_RXTo the interdigital electrode R_YAnd ground electrode G_RYIs the phase shifter S_RYIt is connected to the. Phase shifter S_TXAnd S_TYIs the coil L₁Phase shifter S_RXAnd S_RYIs the coil L₂including. In FIG. 3, the interdigital electrode T_X1And ground electrode G_TX1Is the phase shifter S_TXIs shown connected to the switch W_X1Is drawn out.
[0037]
  FIG. 4 is a plan view of the ultrasonic touch panel of FIG. In FIG. 4, acrylic plate 1 and piezoelectric ceramic plate P_TX, P_TY, P_RX, P_RY, Interdigital electrode T_Xi, T_Yi, R_XAnd R_YOnly drawn.
[0038]
  FIG. 5 is a diagram showing a drive circuit of the ultrasonic touch panel of FIG. The drive unit 3 includes a voltage doubler rectifier 5, a comparator 6, and an information processing unit 7. Switch W_XiIs switch W_Xi-1And switch W_Xi-2Switch W_Xi-1Output terminal of electrode T_Xi-1Is connected to the input terminal of the switch W_Xi-2Output terminal of electrode T_Xi-2Is connected to the input terminal. Switch W_YiIs switch W_Yi-1And switch W_Yi-2Switch W_Yi-1Output terminal of electrode T_Yi-1Is connected to the input terminal of the switch W_Yi-2Output terminal of electrode T_Yi-2Is connected to the input terminal. However, in FIG. 5, the information processing unit 7 and the switch W_XiAnd information processing unit 7 and switch W_YiThe connection with is drawn omitted.
[0039]
  In the drive circuit of FIG._Xi-1And ground electrode G_TXiAnd electrode T_Xi-2And ground electrode G_TXiSignal E with a phase difference of 90 ° or -270 ° between_T1And E_T2Phase shifter S_TXWhen the signal is input via the electric signal E_T1And E_T2Interdigital electrode T_Xi2 is converted into an elastic wave having a unidirectional property, so that the two-layer structure portion L_TXiFurther, the elastic wave is propagated into the acrylic plate 1. The elastic wave propagated in the acrylic plate 1 is a two-layer structure portion L._RXAnd its two-layer structure L_RXOf the elastic wave propagated to the interdigital electrode R_XOnly an elastic wave having a center frequency indicated by and a frequency in the vicinity thereof has an electrical signal E having a phase difference of 90 ° or −270 °._R1And E_R2Converted to the electrode R_X-1And ground electrode G_RXAnd electrode R_X-2And ground electrode G_RXIs output from between. Output electrical signal E_R1And E_R2Is the phase shifter S_RXA single electric signal E with zero phase difference_RIs output as amplifier A_XIs amplified by. Part of the amplified electrical signal(1)Is the phase shifter S_TYAnd switch W_YiInterdigital electrode T_YiAnd ground electrode G_TYiEntered between and the rest(2)Is sent to the information processing unit 7 via the voltage doubler rectifier 5 and the comparator 6. electoronic signals(1)Interdigital electrode T_YiAnd ground electrode G_TYiWhen the signal is input between(1)Is the same as in the X-axis direction._Yi-1And ground electrode G_TYiAnd electrode T_Yi-2And ground electrode G_TYiTwo electrical signals E with different phases between_T1And E_T2Is converted into an elastic wave having a unidirectional property, and the two-layer structure L_TYiPropagate. Further, the elastic wave passes through the acrylic plate 1 and has a two-layer structure L._RYElectrode R_Y-1And ground electrode G_RYAnd electrode R_Y-2And ground electrode G_RYElectric signal E between_R1And E_R ₂After being converted to and output, the phase shifter S_RYA single electric signal E with zero phase difference via_RIs output as amplifier A_YIs amplified by. Part of the amplified electrical signal(3)Is the phase shifter S_TXAnd switch W_XiInterdigital electrode T_XiAnd ground electrode G_TXiEntered between and the rest(4)Is sent to the information processing unit 7 via the voltage doubler rectifier 5 and the comparator 6.
[0040]
  The information processing unit 7 has the following functions. First, switch W_XiAnd W_YiAre sequentially interrupted at a predetermined cycle, and secondly, the electric signal E_RThird, the electrical signal E indicates that the pen tip of the input pen contacts the panel screen of the acrylic plate 1 with a pressure exceeding a predetermined value._RAnd fourth, the electric signal E_RSwitch W that was connected when the magnitude of_XiAnd W_YiSpecifying the contact position by specifying the information, and fifth, displaying information corresponding to the specified contact position on the display screen 2. Switch W_XiAnd W_YiAre sequentially switched at predetermined intervals, the switch W_XiWhile connecting one set of_YiThe method of taking a round is adopted. In addition, switch W_Xi-1And the corresponding switch W_Xi-2Are always in the same intermittent state and switch W_Yi-1And the corresponding switch W_Yi-2Are always in the same intermittent state. Two-layer structure L_TXiAnd two-layer structure L_RXElastic wave propagation path U between_Xi(I = 1, 2,..., 8) and the two-layer structure L_TYiAnd two-layer structure L_RYElastic wave propagation path U between_YiWhen the intersection of (i = 1, 2,..., 8) is brought into contact with the pen tip, for example, the propagation path U_X3And U_Y5Switch W_X3Electric signal E in the X-axis direction only when_RAt the same time the magnitude of the switch attenuates or disappears, the switch W_Y5The electric signal E in the Y-axis direction only when_RThe magnitude of decays or disappears. In this way, the propagation path U_X3And U_Y5It turns out that the crossing part is touching. That is, the electric signal E_RSwitch W that was connected when the magnitude of_XiAnd W_YiBy specifying, it becomes possible to specify the contact position. As shown in FIG. 2, each interdigital electrode forms a parallelogram so that the propagation path U_XiCan take a structure adjacent to each other without a gap, and the propagation path U_YiIn the same manner, it is possible to adopt a structure adjacent to each other without a gap. Therefore, when the contact position is specified, since all the panel screens of the acrylic plate 1 can be used without a gap, the contact position can be specified precisely. Also, if the propagation path U_XiAre partially overlapping each other, two adjacent propagation paths U having the overlapping portions_XiIs determined, the contact position is the two propagation paths U_XiIs determined to be between. Propagation path U_YiThe same applies to the case where the portions partially overlap each other.
[0041]
  In the drive circuit of FIG._TXIs the input of the amplifier A_YThrough the phase shifter S_RYConnected to the output of the phase shifter S_TYIs the input of the amplifier A_XThrough the phase shifter S_RXConnected to the output terminal of the oscillator H_i(I = 1, 2,..., 8) are configured. This oscillator H_iThe signal loop of the phase shifter S_TX, Switch W_Xi, Propagation path U_Xi, Phase shifter S_RX, Amplifier A_X, Phase shifter S_TY, Switch W_Yi, Propagation path U_Yi, Phase shifter S_RYAnd amplifier A_YConsists of. In this way, since the circuit configuration is simplified, the device can be further reduced in size and weight, and can be driven with low power consumption and low voltage.
[0042]
  FIG. 6 shows a piezoelectric ceramic plate P_TXFIG. 6 is a characteristic diagram showing a velocity dispersion curve of an elastic wave propagating through a single body, and the wave number K of the elastic wave and the piezoelectric ceramic plate P_TXIt is a figure which shows the phase velocity of each mode with respect to the product (KD) with thickness D of this.
[0043]
  7 shows the two-layer structure L of FIG._TXiIt is a characteristic view which shows the velocity dispersion curve of the elastic wave which propagates, and is a figure which shows the phase velocity of each mode with respect to KD value.
[0044]
  FIG.IsTwo-layer structure L in FIG._TXiPiezoelectric ceramic plate P_TXElectromechanical coupling coefficient K calculated from phase velocity difference under two electrical boundary conditions²It is a characteristic view which shows the relationship between KD value. However, FIG.₂The characteristic figure about a mode is shown. Two-layer structure L in FIG._TXiS₀Mode and primary (A₁And S₁) It has been confirmed that the elastic wave of the higher order mode is excited efficiently. S₂As for the mode, when the KD value is about 1.4, K²Indicates about 6.4% of the maximum value. That is, the interdigital electrode T_XiOr T_YiThe electrical energy applied to the₂It can be seen that it is most easily converted into a mode elastic wave when the KD value is about 1.4. K here²The value is LiNbO in the practical range as a piezoelectric substrate for surface acoustic waves.₃It is clear that the single crystal is worthy of evaluation even when compared with the value of about 5%. From FIGS. 7 and 8, K²Is the maximum value of the phase velocity, the wave number K of the elastic wave and the piezoelectric ceramic plate P_TXS when the product KD with the thickness D is zero₀Phase velocity V of mode elastic wave_{kd = 0}Is almost equal to
[0045]
  9 shows the two-layer structure L of FIG._TXiPiezoelectric ceramic plate P_TXElectromechanical coupling coefficient K calculated from phase velocity difference under two electrical boundary conditions²It is a characteristic view which shows the relationship between KD value. However, FIG.₄The characteristic figure about a mode is shown. K when KD value is about 2.1²Indicates about 7.0% of the maximum value. That is, the interdigital electrode T_XiOr T_YiThe electrical energy applied to the₄It can be seen that it is most easily converted into a mode elastic wave when the KD value is about 2.1. K²Is the phase velocity V_{kd = 0}Is almost equal to
[0046]
  10 shows the two-layer structure L of FIG._TXiPiezoelectric ceramic plate P_TXElectromechanical coupling coefficient K calculated from phase velocity difference under two electrical boundary conditions²It is a characteristic view which shows the relationship between KD value. However, FIG.₅The characteristic figure about a mode is shown. K when KD value is about 2.6²Indicates about 7.6% of the maximum value. That is, the interdigital electrode T_XiOr T_YiThe electrical energy applied to is A₅It can be seen that it is most easily converted into a mode elastic wave when the KD value is about 2.6. K²Is the phase velocity V_{kd = 0}Is almost equal to
[0047]
  FIG. 11 shows K in FIG.²It is a characteristic view which shows the displacement distribution in KD value (2.6) of the maximum value vicinity. The vertical axis is the two-layer structure L_TXiIs a value obtained by standardizing the depth of the piezoelectric ceramic plate P_TXAnd the acrylic plate 1 correspond to the case where the depth is zero. The horizontal axis shows the displacement as a standardized value. A inside the acrylic board 1₅It can be seen that the mode elastic wave propagates efficiently.
[0048]
  FIG. 12 is a sectional view showing a second embodiment of the ultrasonic touch panel of the present invention. This embodiment has the same structure as that of the first embodiment shown in FIG. 1 except for the ultrasonic transmission / reception means X and the ultrasonic transmission / reception means Y. In this embodiment, the ultrasonic wave transmitting / receiving means X is an interdigital electrode I._TXi(I = 1, 2,..., 8), interdigital electrode I_RX, Amplifier A_X, Switch C_Xi(I = 1, 2,..., 8), piezoelectric ceramic plate P_TXAnd P_RXThe ultrasonic wave transmitting / receiving means Y is an interdigital electrode I._TYi(I = 1, 2,..., 8), interdigital electrode I_RY, Amplifier A_Y, Switch C_Yi(I = 1, 2,..., 8), piezoelectric ceramic plate P_TYAnd P_RYConsists of. In FIG. 16, only the acrylic plate 1, the display screen 2, the frame 4, the voltage doubler rectifier 5, the comparator 6, the information processing unit 7, and the ultrasonic wave transmitting / receiving means X are depicted. The display screen 2 is in contact with the acrylic plate 1 as in FIG. Interdigital electrode I_TXi, I_TYi, I_RXAnd I_RYIs made of an aluminum thin film, and each of the piezoelectric ceramic plates P_TX, P_TY, P_RXAnd P_RYIt is provided above. Each piezoelectric ceramic plate is fixed on the acrylic plate 1 by an epoxy resin having a thickness of about 20 μm through each interdigital electrode.
[0049]
  Piezoelectric plate P_TXInterdigital electrode I_TXiPart P corresponding to_TXi(I = 1, 2,..., 8), and the piezoelectric ceramic plate P_TYiInterdigital electrode I_TYiPart P corresponding to_TYi(I = 1, 2,..., 8). Acrylic plate 1 is part P_TXiThe part corresponding to, part P_TY _iPart corresponding to, piezoelectric ceramic plate P_RXAnd the piezoelectric ceramic plate P corresponding to_RYThe part corresponding to is included. Part P_TXiAnd part P of acrylic board 1_TXiThe part corresponding to is a two-layer structure L_TXi(I = 1, 2,..., 8) and the piezoelectric ceramic plate P_RXPiezoelectric ceramic plate P of acrylic plate 1_RXThe part corresponding to is a two-layer structure L_RXForm. Part P_TYiAnd part P of acrylic board 1_TYiThe part corresponding to is a two-layer structure L_TYi(I = 1, 2,..., 8) and the piezoelectric ceramic plate P_RYPiezoelectric ceramic plate P of acrylic plate 1_RYThe part corresponding to is a two-layer structure L_RYForm.
[0050]
  FIG. 13 shows the interdigital electrode I of FIG._TXiFIG. Interdigital electrode I_TXiAnd I_TYiHave the same structure as each other, and the interdigital electrode I_RXAnd I_RYInterdigital electrode I_TXiHas the same structure except that the number of electrode fingers is different. Interdigital electrode I_TXiIs a regular type having 10 pairs of electrode fingers, the electrode period length p is 460 μm, and the overall shape forms a parallelogram. Interdigital electrode I_TXiThen, the distances between the electrode fingers are all uniform. Interdigital electrode I_TXiThe structure of the interdigital electrode T in FIG. 2 except for the distance between the electrode fingers._XiIt is the same.
[0051]
  FIG. 14 is a diagram showing a drive circuit of the ultrasonic touch panel of FIG. Switch C_XiAnd C_YiOutput terminals of the interdigital electrodes I_TXiAnd I_TYiIs connected to the input terminal. In FIG. 14, the information processing unit 7 and the switch C_XiAnd information processing unit 7 and switch C_YiThe connection with is drawn omitted.
[0052]
  In the drive circuit of FIG. 14, the interdigital electrode I_TXiTo electrical signal E_TIs input, the electric signal E_TInterdigital electrode I_TXi2 is converted into an elastic wave only by the center frequency indicated by_TXiAnd further propagates through the acrylic plate 1. The elastic wave propagated in the acrylic plate 1 is a two-layer structure portion L._RXAnd its two-layer structure L_RXOf the elastic wave propagated to the interdigital electrode I_RXOnly an elastic wave having a center frequency indicated by and a frequency in the vicinity thereof is an electric signal E_RInterdigital electrode I_RXIs output from. Electrical signal E_RIs amplifier A_XA part of the amplified electrical signal amplified by(1)Switch C_YiInterdigital electrode I_TYiEnter the rest(2)Is sent to the information processing unit 7 via the voltage doubler rectifier 5 and the comparator 6. electoronic signals(1)Interdigital electrode I_TYiWhen input to the electrical signal(1)Is converted into an elastic wave in the same manner as in the X-axis direction, and the two-layer structure L_TYiPropagate. Further, the elastic wave passes through the acrylic plate 1 and has a two-layer structure L._RYAnd output as an electrical signal to the amplifier A_YIs amplified by. Part of the amplified electrical signal(3)Switch C_XiInterdigital electrode I_TXiEnter the rest(4)Is sent to the information processing unit 7 via the voltage doubler rectifier 5 and the comparator 6. The information processing unit 7 has the same function as the information processing unit 7 of FIG. In this way, the electrical signal E_RSwitch C that was connected when the magnitude of the signal attenuated or disappeared_XiAnd C_YiBy specifying, it becomes possible to specify the contact position. Switch C_XiInput terminal of the interdigital electrode I_RYAmplifier A at the output terminal_YConnected through switch C_YiInput terminal of the interdigital electrode I_RXAmplifier A at the output terminal_XConnected through. In this way, the propagation path U_XiAnd U_YiOscillator H with delay element_i(I = 1, 2,..., N) is configured. At this time, the oscillator H_iThe signal loop is switch C_Xi, Propagation path U_Xi, Amplifier A_X, Switch C_Yi, Propagation path U_YiAnd amplifier A_YConsists of. Therefore, since the circuit configuration is simplified, the device can be further reduced in size and weight, and can be driven with low power consumption and low voltage. In the second embodiment of FIG. 12, each interdigital electrode has a structure provided at the interface between each piezoelectric ceramic plate and the acrylic plate 1, but each interdigital electrode is provided on the air side plate surface of each piezoelectric ceramic plate. Similar effects were also observed in the resulting structure.
[0053]
  When the first embodiment of FIG. 1 and the second embodiment of FIG. 12 are compared, the excitation of the unidirectional elastic wave according to the first embodiment enables further low power consumption driving. Moreover, in the first embodiment, the reflection (the two-layer structure portion L) as seen in the second embodiment is used._TXi, L_TYiAnd occurs at the end of the acrylic plate 1. ), The number of unnecessary signals is small and the sensitivity is higher.
[0054]
  FIG. 15 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the ultrasonic touch panel of the present invention. In this embodiment, the acrylic plate 1 in the first embodiment shown in FIG. In FIG. 15, the piezoelectric ceramic plate P_TX, P_RX, Interdigital electrode T_Xi, R_X, Ground electrode G_TXi, G_RXOnly the frame 4 and the acrylic plate 8 are depicted. The acrylic plate 8 has a thickness of 400 μm and is made of the same material as the acrylic plate 1. The display screen 2 is in contact with the acrylic plate 8 as in FIG. The third embodiment of FIG. 15 is driven in the same manner as the first embodiment of FIG. 1, and has the same effect.
[0055]
  16 shows the two-layer structure L of FIG._TXiIt is a characteristic view which shows the velocity dispersion curve of the elastic wave which propagates, and is a figure which shows the phase velocity of each mode with respect to KD value.
[0056]
  FIG. 17 shows the two-layer structure L of FIG._TXiPiezoelectric ceramic plate P_TXK calculated from the phase velocity difference under two electrical boundary conditions²It is a characteristic view which shows the relationship between a value and a KD value. However, FIG.₁The characteristic figure about a mode is shown. K when KD value is near 1.8²Indicates about 7.6% of the maximum value. That is, the interdigital electrode T_XiThe electrical energy applied to the₁It can be seen that it is most easily converted into a mode elastic wave when the KD value is near 1.8. Also, from FIGS. 16 and 17, K²Is the phase velocity V_{kd = 0}Is almost equal to
[0057]
  18 shows the two-layer structure L of FIG._TXiPiezoelectric ceramic plate P_TXK calculated from the phase velocity difference under two electrical boundary conditions²It is a characteristic view which shows the relationship between a value and a KD value. However, FIG.₃The characteristic figure about a mode is shown. K when KD value is about 3.1²Indicates about 7.5% of the maximum value. That is, the interdigital electrode T_XiThe electrical energy applied to is A₃It can be seen that it is most easily converted into a mode elastic wave when the KD value is about 3.1. K²Is the phase velocity V_{kd = 0}Is almost equal to
[0058]
  FIG. 19 is a sectional view showing a fourth embodiment of the ultrasonic touch panel of the present invention. In this embodiment, the acrylic plate 1 in the second embodiment shown in FIG. In FIG. 19, the piezoelectric ceramic plate P_TX, P_RX, Interdigital electrode I_TXi, I_RXOnly the frame 4 and the acrylic plate 8 are depicted. The display screen 2 is in contact with the acrylic plate 8 as in FIG. The fourth embodiment of FIG. 19 is driven in the same manner as the second embodiment of FIG. 12, and has the same effect.
[0059]
  When the third embodiment of FIG. 15 and the fourth embodiment of FIG. 19 are compared, the excitation of the unidirectional elastic wave according to the third embodiment enables further low power consumption driving. Moreover, in the third embodiment, the reflection (two-layer structure portion L) as seen in the fourth embodiment is used._TXi, L_TYiAnd occurs at the end of the acrylic plate 8. ), The number of unnecessary signals is small and the sensitivity is higher.
[0060]
【The invention's effect】
  In the ultrasonic touch panel of the present invention, the piezoelectric plate P_TPart P in_TiAnd part P of the non-piezoelectric plate_TiA two-layer structure L comprising a portion corresponding to_TiS₀It is possible to excite an elastic wave of a mode and a higher order mode of the first order and propagate the elastic wave in the non-piezoelectric plate. The phase velocity of the elastic wave is the wave number K of the elastic wave and the piezoelectric plate P._TS when the product KD with the thickness D is zero₀Phase velocity V of mode elastic wave_{kd = 0}By adopting a structure that is substantially equal to the interdigital electrode I_TiOr T_iIn addition to increasing the degree to which electrical energy applied from (hereinafter referred to as input interdigital electrodes) is converted into elastic waves, the piezoelectric plate P_TIt is possible to remove reflections caused by acoustic impedance mismatching at the interface between the piezoelectric plate and the non-piezoelectric plate.
[0061]
  In the ultrasonic touch panel of the present invention, S propagated in the non-piezoelectric plate.₀Mode and higher-order mode elastic waves of the first order or higher are applied to the piezoelectric plate P_RAnd the piezoelectric plate P of the non-piezoelectric plates_RA two-layer structure L comprising a portion corresponding to_R2 layer structure L_RInterdigital transducer I_RAlternatively, an electric signal can be output from R (hereinafter referred to as an output interdigital electrode). At this time, the phase velocity of the elastic wave is the wave number K of the elastic wave and the piezoelectric plate P._RS when the product KD with the thickness D is zero₀Phase velocity V of mode elastic wave_{kd = 0}By adopting a structure that is substantially equal to the two-layer structure portion L from the non-piezoelectric plate_RIn addition to increasing the degree to which the elastic wave propagated to the output interdigital electrode is converted into an electrical signal, the piezoelectric plate P_RIt is possible to remove reflections caused by acoustic impedance mismatching at the interface between the piezoelectric plate and the non-piezoelectric plate.
[0062]
  Interdigital electrode T having two types of distance between electrode fingers as an interdigital electrode for input_iBy adopting the two-layer structure L_TiIt is possible to excite a unidirectional elastic wave and propagate the elastic wave into the non-piezoelectric plate. The excitation of the unidirectional elastic wave not only enables further low power consumption driving but also suppresses the generation of unnecessary signals. Further, by adopting the interdigital electrode R having two kinds of distances between the electrode fingers as the interdigital electrode for output, the unidirectional elastic wave propagating to the non-piezoelectric plate is electrically transmitted from the interdigital electrode R. It can be output as a signal.
[0063]
  The thickness D of each piezoelectric plate is set to be approximately equal to or less than the electrode periodic length p, and the thickness of the non-piezoelectric plate is set to be approximately equal to or greater than the thickness D of each piezoelectric plate. By adopting a structure in which the thickness of the non-piezoelectric plate is approximately 2.5 times or less than the thickness D of each piezoelectric plate, the electrical energy applied from the interdigital electrodes for input is reduced to S₀It is possible to increase the degree of conversion to elastic waves of modes and higher-order modes of the first order or higher. Further, S propagating in the non-piezoelectric plate₀It is possible to increase the degree to which the mode and first-order or higher-order elastic waves are converted into electrical signals in the output interdigital electrode.
[0064]
  As the non-piezoelectric plate, a material having a phase velocity of the elastic wave propagating to the non-piezoelectric plate alone is smaller than the phase velocity of the elastic wave propagating to each piezoelectric plate single-piece, so that_TiThe elastic wave is efficiently excited and propagated in the non-piezoelectric plate, and the elastic wave propagating in the non-piezoelectric plate is efficiently propagated into the two-layer structure L_RIt is possible to output the signal as an electric signal after propagating to.
[0065]
  By adopting piezoelectric ceramic, PVDF or other polymer piezoelectric film as each piezoelectric plate, two-layer structure L_TiThe elastic wave is efficiently excited and propagated in the non-piezoelectric plate, and the elastic wave propagating in the non-piezoelectric plate is efficiently propagated into the two-layer structure L_RIt is possible to output the signal as an electric signal after propagating to. When a piezoelectric ceramic is employed as the piezoelectric plate, a structure in which the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic is parallel to the thickness direction is employed.
[0066]
  By adopting a substance having a phase velocity of the elastic wave propagating to the display screen alone as the display screen larger than the phase velocity of the elastic wave propagating to the non-piezoelectric plate alone, the two-layer structure L_TiThe two-layer structure portion L efficiently transmits the elastic wave propagated from the inside to the non-piezoelectric plate._RCan be propagated to. That is, it is possible to suppress leakage of elastic waves propagated in the non-piezoelectric plate to the display screen itself.
[0067]
  When the tip of the input pen touches the input and output interdigital electrodes on the panel screen at a pressure exceeding the specified value, the propagation path of the elastic wave is interrupted, and accordingly the output interdigital electrodes The output electrical signal is also extinguished or attenuated. Therefore, the touch on the panel screen is detected with a short response time. At this time, since the elastic wave is a wave propagating through the inside of the non-piezoelectric plate, the elastic wave is not extinguished or attenuated to the extent that it is touched lightly. Accordingly, it is possible to eliminate the influence of light handling on the non-piezoelectric plate and the attachment of a small amount of foreign matter. In this way, it is possible to realize a touch panel that responds only when touched with a predetermined writing pressure. Further, the coordinates of the contact position are changed to the propagation path U._XiAnd U_YiCorresponding to the two-dimensional coordinates with the X axis and the Y axis, respectively,_XiAnd U_YiThe coordinates of the intersection, that is, the coordinates of the contact position are found. Also, the propagation path U_XiAre adjacent to each other or partially overlap, and the propagation path U_YiBy adopting a structure in which the two are adjacent to each other or partially overlapped, the contact position on the panel screen can be specified more precisely. In an ultrasonic touch panel in which N output interdigital electrodes are provided on one output interdigital electrode, N switches C connected to the N input interdigital electrodes, respectively._iOr W_iBy using, the contact position on the panel screen can be easily found, and the circuit configuration is simplified.
[0068]
  By using an amplifier in the drive circuit, the propagation path U_XiAnd U_YiOscillator H with delay element_iTherefore, the circuit configuration is simplified, and driving with low power consumption and low voltage is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of an ultrasonic touch panel according to the present invention.
2 is an interdigital electrode T in FIG._XiFIG.
3 is a partial perspective view of the ultrasonic touch panel of FIG. 1. FIG.
4 is a plan view of the ultrasonic touch panel of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a drive circuit of the ultrasonic touch panel of FIG. 1;
Fig. 6 Piezoelectric ceramic plate P_TXThe characteristic view which shows the velocity dispersion curve of the elastic wave which propagates the single body.
7 is a two-layer structure L in FIG._TXiThe characteristic view which shows the velocity dispersion curve of the elastic wave which propagates.
8 is a two-layer structure L in FIG._TXiPiezoelectric ceramic plate P_TXK calculated from the phase velocity difference under two electrical boundary conditions²The characteristic view which shows the relationship between a value and a KD value.
9 is a two-layer structure portion L of FIG._TXiPiezoelectric ceramic plate P_TXK calculated from the phase velocity difference under two electrical boundary conditions²The characteristic view which shows the relationship between a value and a KD value.
10 is a two-layer structure L in FIG._TXiPiezoelectric ceramic plate P_TXK calculated from the phase velocity difference under two electrical boundary conditions²The characteristic view which shows the relationship between a value and a KD value.
FIG. 11 K in FIG.²The characteristic view which shows the displacement distribution in KD value (2.6) of the maximum value vicinity.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the ultrasonic touch panel of the present invention.
13 is an interdigital electrode I in FIG._TXiFIG.
14 is a diagram showing a drive circuit of the ultrasonic touch panel of FIG. 12. FIG.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the ultrasonic touch panel of the present invention.
16 is a two-layer structure portion L of FIG._TXiThe characteristic view which shows the velocity dispersion curve of the elastic wave which propagates.
17 is a two-layer structure portion L in FIG._TXiPiezoelectric ceramic plate P_TXK calculated from the phase velocity difference under two electrical boundary conditions²The characteristic view which shows the relationship between a value and a KD value.
18 is a two-layer structure L in FIG._TXiPiezoelectric ceramic plate P_TXK calculated from the phase velocity difference under two electrical boundary conditions²The characteristic view which shows the relationship between a value and a KD value.
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the ultrasonic touch panel of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Acrylic board
2 Display screen
3 Drive unit
4 frames
5x voltage rectifier
6 Comparator
7 Information processing department
8 Acrylic board
T_Xi, T_Yi, R_X, R_Y    Interdigital electrode
G_TXi, G_TYi, G_RX, G_RY    Ground electrode
S_TX, S_TY, S_RX, S_RY    Phase shifter
W_Xi, W_Yi    switch
P_TX, P_TY, P_RX, P_RY    Piezoelectric plate
A_X, A_Y    amplifier
L₁, L₂    coil
I_TXi, I_TYi, I_RX, I_RY    Interdigital electrode
C_Xi, C_Yi    switch

Claims

A non-piezoelectric plate, at least two ultrasonic transmission / reception means X and Y, and a display screen displayed in at least one color provided on one plate surface or the other plate surface of the non-piezoelectric plate; An ultrasonic touch panel comprising an information processing unit, wherein the information processing unit is connected to each ultrasonic wave transmitting / receiving unit and the display screen, and each ultrasonic wave transmitting / receiving unit includes N sets of interdigital electrodes I. _{Ti (i = 1,2, ......,} N) and the piezoelectric plate _{P T} with and a piezoelectric plate _{P R} having the interdigital electrodes _{I R,} N number of switches _C i (i = 1,2, ... ... made from a N), said interdigital transducer I _Ti formed on one plate surface of said piezoelectric plate P _T, said interdigital transducer I _R provided on one plate surface of said piezoelectric plate P _R The piezoelectric plate _PT is the one plate surface or the other plate of the piezoelectric plate _PT. Is fixed to the non-piezoelectric plate through a surface, said piezoelectric plate P _R is not secured to the non-piezoelectric plate through the one plate surface or the other plate surface of the piezoelectric plate P _R, the piezoelectric portion _P Ti the plate _{P T} corresponding to the interdigital transducer _{I Ti (i = 1,2, ......} , N) made in said non-piezoelectric plate is a portion corresponding to the portion _{P Ti,} the piezoelectric plate P and a portion corresponding to _R, the output terminal of the switch C _i is connected to the input end of the interdigital transducer I _Ti, the interdigital transducer I _Ti is electrode period length of the interdigital transducer I _Ti by substantially inputted electric signal E _T of a frequency corresponding to p, the partial P _Ti and said non-piezoelectric second layer consisting of the said partial P _Ti corresponding portion of the plate structure portion L _{Ti (i} = 1, 2,..., N) to excite the elastic wave. Is propagated in collecting plate, the elastic wave excited in the two-layer structure L _Ti in a wave of S ₀ mode and first-order or higher-order mode, the wavelength of the elastic wave of the interdigital transducer I _Ti The phase velocity of the elastic wave is approximately equal to the electrode period length p, and the phase velocity of the elastic wave in the S ₀ mode when the product KD of the wave number K of the elastic wave and the thickness D of the piezoelectric plate _PT is zero. approximately equal to the velocity V _{kd = 0,} the interdigital transducer I _R, the non-piezoelectric acoustic wave propagated in plate and the piezoelectric plate P _R, the portion corresponding to the piezoelectric plate P _R of the non-piezoelectric plate is propagated to the two-layer structure L _R composed of, converts substantially corresponding to the electric signal E _R the frequency interdigital periodicity p of the acoustic wave propagating in the two-layer structure L _R the interdigital transducer I _R outputs Te, the wavelength of the elastic wave propagating in the two-layer structure L _R is the interdigital transducer I _R The interdigital periodicity p approximately equal to the phase velocity of the elastic wave, the elastic wave in the case the product KD of the thickness D of the wave number K and the piezoelectric plate P _R is zero S ₀ mode acoustic wave phase The velocity V _kd is substantially equal to ₀ , the thickness D of each piezoelectric plate is substantially equal to or less than the electrode periodic length p, and the thickness of the non-piezoelectric plate is the thickness D of each piezoelectric plate. The phase velocity of the elastic wave propagating to the single non-piezoelectric plate is propagated to the single piezoelectric plate. smaller than the phase velocity of the acoustic wave, the propagation path of the acoustic wave between said two-layer structure L _Ti and the two-layer structure L _R in the ultrasonic transmitter means X U _{Xi (i} = 1,2, .., N) are adjacent to each other without a gap or overlapping a part thereof, and the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y includes That the two propagation path of the acoustic wave between the layered portions _{L Ti} and the two-layer structure _{_{L R U Yi (i = 1,2}} , ......, N) is or or a portion adjacent without a gap to each other were overlapped, the information processing unit is intermittently by sequentially predetermined cycle said switch C _i, the electric signal E detects the size of _R, the non-piezoelectric said display screen having no side plate surface on the in plate when the pen tip of the input pen is determined by the magnitude of the electrical signal E _R to contact pressure above a predetermined value is attenuated or eliminated, the magnitude of the electrical signal E _R is attenuated or disappears ultrasonic touch panel display identifies the contact position by identifying the switch C _i which is connected, the information corresponding to the specified the contact position on the display screen.

The ultrasonic touch panel according to claim 1, wherein the propagation path U _Xi and the propagation path U _Yi are orthogonal to each other.

With each overall shape of the interdigital transducer I _Ti forms a parallelogram, the overall shape of the interdigital transducer I _R is by forming a parallelogram, the channel U _Xi are adjacent without a gap to each other or to overlap a portion, the channel U _Yi ultrasonic touch panel as set forth in claim 2 which is duplicate or partially gap adjacent without each other.

An oscillator H _i (i = 1, 2,..., N) using the propagation paths U _Xi and U _Yi as delay elements is configured, and the input terminal of the switch C _i in the ultrasonic wave transmitting / receiving means X is the are connected via an amplifier a _Y to the output terminal of the interdigital transducer I _R in ultrasonic transmitter unit Y, the input of the switch C _i in ultrasonic transmitter unit Y, the ultrasonic It is connected via an amplifier a _X to the output of the interdigital transducer I _R in transducing means X, signal loop of the oscillator H _i, the said switch C _i in ultrasonic transmitter unit _X, the propagation The ultrasonic touch panel according to claim 2, comprising the path U _Xi , the amplifier A _X , and the switch C _i in the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y, the propagation path U _Yi , and the amplifier A _Y.

A non-piezoelectric plate, at least two ultrasonic transmission / reception means X and Y, and a display screen displayed in at least one color provided on one plate surface or the other plate surface of the non-piezoelectric plate; An ultrasonic touch panel comprising an information processing unit, wherein the information processing unit is connected to each ultrasonic wave transmitting / receiving unit and the display screen, and each ultrasonic wave transmitting / receiving unit includes N sets of interdigital electrodes T. Piezoelectric plate _PT provided with _i (i = 1, 2,..., N) and N ground electrodes G _Ti (i = 1, 2,..., N), interdigital electrode R and ground electrode G made from a piezoelectric plate _{P R} having the _R, and the phase shifter _{S T,} the phase shifter _{S R,} N sets of switches _{W i (i = 1,2, ......} , N) and the interdigital electrode T _i is provided on one plate surface of said piezoelectric plate P _T, the ground electrode G _Ti is also of the piezoelectric plate P _T Is provided on one plate surface, the IDT R is provided on one plate surface of said piezoelectric plate P _R, the ground electrode G _R is provided on the other plate surface of the piezoelectric plate P _R and has the piezoelectric plate P _T is fixed to the non-piezoelectric plate via the ground electrode G _Ti, said piezoelectric plate P _R is not secured to the non-piezoelectric plate via the ground electrode G _R, wherein the piezoelectric plate _{P T} is the portion _P Ti corresponding to the interdigital transducer _{T i (i = 1,2, ......} , N) made in said non-piezoelectric plate is a portion corresponding to the portion _{P Ti,} said piezoelectric plate and a portion corresponding to the P _R, the IDT _{T i} consists electrode _{T i-1} and _{T i-2,} the electrode _{T i-2} of the electrode finger and the electrode finger of the electrode _{T i-1} There are two types of distance between the switch _{and W i} switch _{W i-1} and the switch _{W i} Consists of _two, the output terminals of the switch W _i-1 is connected to the input end of the electrode T _i-1, an output terminal of the switch W _i-2 is connected to the input end of the electrode T _i-2 being the phase shifter S _T comprises at least one coil L _1, the coil L ₁ is connected to an input terminal of the switch W _i-1 or W _i-2, wherein the interdigital transducer T _i and the ground electrode G _Ti are electrical signals E _T1 having a phase difference of 2πy between the electrode T _i-1 and the ground electrode G _Ti and between the electrode T _i-2 and the ground electrode G _Ti. and by the the E _T2 is inputted through the phase shifter S _T, the portion P _Ti and said non-piezoelectric second layer consisting of the said partial P _Ti corresponding portion of the plate structure portion L _{Ti (i} = 1, 2, ..., N) Elastic waves with unidirectionality Exciting the, by propagating elastic waves in the non-piezoelectric plate, the frequency of the electric signal E _T1 and E _T2 are substantially corresponds to the interdigital periodicity p of the interdigital transducer T _i, the two-layer structure the elastic wave excited in the section L _Ti in a wave of S ₀ mode and first-order or higher-order mode, the wavelength of the elastic wave are approximately equal to the interdigital periodicity p of the interdigital transducer T _i, elastic The phase velocity of the wave is substantially equal to the phase velocity V _{kd = 0} of the elastic wave in the S ₀ mode when the product KD of the wave number K of the elastic wave and the thickness D of the piezoelectric plate _PT is zero. Jo electrode R consists electrode _{R -1} and _{R -2,} there are two types of distance between the electrode fingers of the electrode _{R -1} and the electrode fingers of the electrode _{R -2,} the phase shifter _{S R} at least comprises one coil _{L 2,} the coil _{L 2} is the electrode _{R -1} or _{R -2} Is connected to the force terminal, the IDT R and the ground electrode G _R, the elastic wave that is propagated in a non-piezoelectric plate and the piezoelectric plate P _R, the piezoelectric plate of the non-piezoelectric plate It is propagated to the two-layer structure _{L R} consisting of the portion corresponding to the P _R, the electrode _{R -1} the elastic wave propagating in the two-layer structure _{L R} as an electric signal _{E R1} and _{E R2} having a phase difference 2πy and the output from between the between the ground electrode G _R and with the electrode R _-2 and the ground electrode G _R, the phase shifter S _R is the electrical signal E _R1 and electrical signal E of the E _R2 same phase by combining the _R output, the frequency of the electric signal E _R1 and E _R2 are substantially corresponds to the interdigital periodicity p of the interdigital electrode R, the elastic wave propagating in the two-layer structure L _R the interdigital periodicity p walking wavelength the interdigital transducer I _R Equally, the phase velocity of the elastic wave is approximately the phase velocity V _{kd = 0} in the S ₀ mode elastic wave when the product KD of wave number K of the elastic wave and the thickness D of the piezoelectric plate P _R is zero The thickness D of each piezoelectric plate is substantially equal to or less than the electrode periodic length p, and the thickness of the non-piezoelectric plate is substantially equal to or greater than the thickness D of each piezoelectric plate. And the phase velocity of the elastic wave propagating to the non-piezoelectric plate alone is less than 2.5 times the thickness D of each piezoelectric plate, and the phase velocity of the elastic wave propagating to the piezoelectric plate alone is small, the propagation path _U Xi of the acoustic wave between said two-layer structure _{L Ti} and the two-layer structure _{L R} in the ultrasonic transmitter means X (i = 1,2, ......, N) is together with overlapping or partially gap adjacent without that, the said two-layer structure in ultrasonic transmitter means Y unit L _T And the two-layer structure L channel of acoustic waves between the _{_{R U Yi (i = 1,2,}} ......, N) is allowed to overlap or a portion adjacent without a gap to each other, the information processing unit wherein intermittently by sequentially predetermined cycle switches W _i, detects the magnitude of the electric signal E _R, wherein the non-piezoelectric input pen nib on the plate surface of the side not having a display screen in the board predetermined said switch W _i the magnitude of the electrical signal E _R to contact pressure above a value determined by attenuated or abolished, the magnitude of the electrical signal E _R was connected when the attenuated or abolished An ultrasonic touch panel that specifies a contact position by specifying and displays information corresponding to the specified contact position on the display screen.

At the shorter distance xp of the distance between the electrode finger of the electrode T _{i-1 and} the electrode finger of the electrode T _i-2 , x <1/2, and at the same time, the electric signals E _T1 and E _T2 X + y = ± 1/2 holds at the phase difference 2πy between the electrode finger of the electrode R- _{1 and} the electrode finger of the electrode R- ₂ , and the shorter distance xp 6. The ultrasonic touch panel according to claim 5, wherein x <y = ± 1/2 holds at the same time in the phase difference 2πy between the electric signals E _R1 and E _R2 when x <1/2.

The ultrasonic touch panel according to claim 5 or 6, wherein the propagation path U _Xi and the propagation path U _Yi are orthogonal to each other.

Whether each of the interdigital electrodes T _i forms a parallelogram and whether the entire shape of the interdigital electrodes R forms a parallelogram, the propagation paths U _Xi are adjacent to each other without a gap . The ultrasonic touch panel according to claim 7, wherein a part of the ultrasonic wave touch panel is overlapped and the propagation paths U _Yi are adjacent to each other without a gap or a part thereof is overlapped.

Oscillator _H i to the channel _{U Xi} and _{U Yi} delay elements (i = 1,2, ......, N ) be configured is the input of the phase shifter _{S T} in ultrasonic transmitter means X end, the are connected via an amplifier a _Y to the output of the phase shifter S _R in ultrasonic transmitter unit Y, the input of the phase shifter S _T in ultrasonic transmitter means Y is the are connected via an amplifier a _X to the output of the phase shifter S _R in ultrasonic transmitter unit X, the signal loop of the oscillator H _i, the said phase shift in the ultrasonic transmitter means X S _T , the switch W _i , the propagation path U _Xi , the phase shifter S _R , the amplifier A _X , the phase shifter S _T in the ultrasonic wave transmitting / receiving means Y, the switch W _i , the propagation road _{U Yi,} said phase shifter _{S R,} the amplifier _{A Y} Et consisting ultrasonic touch panel according to claim 7 or 8.

Each of the piezoelectric plates is made of piezoelectric ceramic, and the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic is parallel to the thickness direction of the piezoelectric ceramic. The ultrasonic touch panel as described.

The ultrasonic touch panel according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9, wherein each piezoelectric plate is made of PVDF or another piezoelectric polymer compound.

The ultrasonic touch panel as set forth in claim 1, wherein the non-piezoelectric plate is made of an acrylic or other polymer compound.

The phase velocity of the elastic wave propagating to the display screen alone is larger than the phase velocity of the elastic wave propagating to the non-piezoelectric plate alone. The ultrasonic touch panel according to 10, 11 or 12.