专利名称：触摸板的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于输入和输出手指的触摸位置的座标信息的触摸板(或触摸传感器或触摸屏)，特别是涉及具有声波发射元件和接收元件的、利用了声波(超声波表面弹性波等)的触摸板(或触摸位置检测装置)。
作为触摸板的主要方式，已知有超声波表面弹性波方式、电阻膜方式、静电容量方式、电磁感应方式等。在这些方式中的超声波表面弹性波方式中，使发射变换器和接收变换器在玻璃基板等传播媒体的表面X轴和Y轴方向上相向，检测触摸位置。
另一方面，近年来，作为一般普及的方式，已知有这样的方法，即，为了通过反射要素阵列检测出X座标和Y座标，在传播媒体上安装一组发射和接收变换器(共4个变换器)，以检测触摸位置(美国专利第4746914号说明书，美国再发行专利第33151号说明书及国际公开公报WO96/23292号公报)。在该方式中，利用了楔型变换器，为了处理与X轴相关的信号和与Y轴相关的信号，可同时切换电信号处理回路(控制器)的发射回路和接收回路。由于利用这样的信号处理，在控制器重复存在2个系列的开关回路及发射回路和接收回路的一部分或全部，回路构成和信号处理复杂化，同时成本上升。
当在传播媒体的表面安装上述变换器时，在传播媒体的表面形成凸起部，难以配置液晶显示装置(LCD)，特别是厚度较薄的LCD显示器。
因此，本发明的目的在于提供一种触摸板或触摸位置检测装置，该触摸板或触摸位置检测装置可防止在传播媒体表面生成凸起，提高相对厚度较薄的LCD显示器的适合性，同时可使构成简化。
本发明的另一目的在于提供一种触摸板，该触摸板可减少变换器的个数，同时可简化回路构成和信号处理。
本发明者着眼于在传播媒体(板)的背面与显示装置之间本来产生少量间隙这一情况，为了达到上述目的进行了认真的研究，结果发现，当对声波(超声波表面弹性波等)可传播的传播媒体的端面或角部进行圆角加工时，声波可通过圆角加工部(倒角部或传播方向变换部)从传播媒体的表面转入到背面或从背面转入到表面侧进行传播，从而完成了本发明。
即，本发明的触摸板(触摸位置检测装置)为具有可传播声波的媒体和安装于该传播媒体用于发射或接收上述声波的变换器的触摸板，上述传播媒体的端面和/或角部被倒角。在这样的触摸板中，声波可通过倒角部(传播方向变换部)在声波传播媒体的表面与背面之间相互传播。为此，变换器可安装于上述声波传播媒体的表面和/或背面。另外，在触摸板中，也可对声波传播媒体的表面和背面中的至少一方的面与声波传播媒体的侧面的角部(传播媒体的表面或背面与侧面相交的边部)进行倒角，在上述传播媒体的侧面配置变换器。
当对端面进行倒角时，通过倒角部(方向变换部)使声波朝相反方向(从X轴方向朝-X轴方向)传播，当对角部进行倒角部时，可通过倒角部(方向变换部)使声波从X轴方向朝Y轴方向变换。
如在传播媒体的角部形成V字状(或谷状)的切入部或山状的凸出部，对该切入部或凸出部(方向变换部)进行倒角，则可在传播媒体的一方的面使从X轴方向和Y轴方向传播的声波通过倒角部(方向变换器)转入到另一方的面而汇集。换言之，当从传播媒体的另一方的面的汇集部发射声波，则在传播媒体的一方的面中，可使声波朝X轴方向和Y轴方向分开传播。为此，也可在上述汇集区域或分开区域安装变换器，可由1个变换器发射或接收X轴方向和Y轴方向的声波。
当利用这样的倒角部(方向变换部)时，由于声波可从传播媒体的一方的面转入到另一方的面进行传播，所以，可在传播媒体的背面配置至少1个变换器。例如，可由2-3个变换器构成发射和接收变换器。
上述倒角部的圆角(R)通常为0.5mm以上。
在本发明中，还包含这样一种触摸位置检测装置，该触摸位置检测装置具有可朝X轴方向和Y轴方向传播声波的媒体、安装于该传播媒体用于生成X轴方向和Y轴方向的声波的至少1个发射变换器、形成于上述传播媒体的端面和/或角部以使上述发射变换器的声波转入到传播媒体的表背面传播的倒角部(方向变换部)、及安装于上述传播媒体以利用沿上述倒角部转入进行传播的声波检测X座标和Y座标的触摸位置的至少1个接收变换器。
在这样的触摸板中，利用声波(超声波表面弹性波等)沿传播媒体表面直进的特性，声波在沿板端面的表面转入时以螺旋状沿半圆状断面的表面行进。为此在触摸板的背面生成的声波沿板的缘部转入，由作为触摸面的表面引导。在声波沿传播媒体的表面传播的场合，对于中空的仅由壳构成的传播媒体，参照其展开图可容易地理解声波的行进方向。例如，如
图1所示那样，当沿通过球体1中心的平面切断时，沿球体1的球面上行进的声波的行进方向(参照图箭头)与断面线上一致。另外，如图2所示，在声波沿圆柱状传播媒体2的表面行进的场合，如由箭头所示那样，以螺旋状沿传播媒体的表面行进。为此，对传播媒体的端部或角部进行倒角，加工(倒角加工)成小坡度表面(弯曲表面)，此时，声波可基本不损失地从传播媒体的表面和背面中的一方的面引导至另一方的面。
在本说明书中，“表面”指声波传播的传播媒体表面近旁或表层部。
图1为用于说明本发明触摸板的声波行进方向的概略图。
图2为用于说明本发明触摸板的声波行进方向的概略图。
图3为示出本发明触摸板的一实施例的概略平面图。
图4为图3的Ⅳ-Ⅳ线概略断面图。
图5为示出本发明另一实施例的概略平面图。
图6为示出角部的倒角部的声波传播方向的示意图。
图7为示出利用3个变换器的本发明实施例的概略平面图。
图8为示出利用3个变换器的本发明另一实施例的概略平面图。
图9为示出利用2个变换器的本发明实施例的概略平面图。
图10为利用2个变换器的本发明另一实施例的概略平面图。
图11为示出本发明另一例的概略平面图。
图12为示出图11的V字状倒角部的声波传播方向的示意图。
图13为示出图11和图12的触摸板变形例的概略平面图。
图14为示出利用2个变换器的例的概略平面图。
图15为示出利用2个变换器的例的概略平面图。
图16为示出本发明的再另一个例的概略断面图。
图17为示出山状倒角部的声波传播方向的示意图。
下面参照附图更为详细地说明本发明。
图3为示出本发明的触摸板的一实施例的概略平面图，图4为图3的Ⅳ-Ⅳ线概略断面图。
图3所示触摸板(或触摸位置检测装置)由玻璃等形成，而且，设有作为可传播声波的传播媒体的平面四角形基板11和安装在该基板背面的端部或角部用于发射或接收上述声波的变换器12a、12b、13a、13b。发射变换器由配置于X轴发射区域(基点区域)的发射变换器12a和配置于Y轴发射区域(基点区域)的发射变换器13a构成，接收变换器由配置上述基板11中与X轴发射区域相向的X轴接收区域用于检测X座标的触摸位置的接收变换器12b和配置于上述基板中与Y轴发射区域相向的Y轴接收区域用于检测Y轴座标的触摸位置的接收变换器13b构成。即，具有用于检测上述基板11的X座标和Y座标的触摸位置的一对发射变换器12a、13a和用于检测上述基板11的X座标和Y座标的触摸位置的一对接收变换器12b、13b。
本发明的触摸板(位置检测装置)具有一对X轴反射装置14和一对Y轴反射装置15。即，一对X轴反射装置14由用于沿-Y轴方向反射从发射区域的发射变换器12a朝X轴方向传播的声波的第1X轴反射装置14a和形成于上述基板11中的与该第1X轴反射装置相向的侧部用于朝-X轴方向反射朝-Y轴方向传播的声波的第2X轴反射装置14b构成。另外，一对Y轴反射装置15形成有用于朝-X轴方向反射从发射变换器13a朝Y轴方向传播的声波的第1Y轴反射装置15a和形成于上述基板11中的与该第1Y轴反射装置相向的侧部用于朝-Y轴方向反射朝-X轴方向传播的声波的第2Y轴反射装置15b。在该例中，各反射装置由反射阵列构成。由这些反射装置可沿基板11的显示区域(由反射装置围成的区域)的X轴和Y轴方向传播声波。
如图4所示，上述基板11的侧面(基板表背面与侧面相交的边部)被沿全周进行倒角，进行圆角(R)加工，倒角部16(X/-X轴或Y/-Y轴方向变换部)形成为半球面状断面。为此，X轴发射变换器12a的声波通过倒角部16从基板11的背面侧朝表面侧传播，在基板11的表面侧朝X轴方向传播的声波的一部分由第1X轴反射装置14a朝-Y轴方向反射。在基板11的显示区域朝-Y轴方向传播的声波由第2X轴反射装置14b朝-X轴方向反射，通过倒角部16从基板11的表面侧转入到背面侧，由上述基板11背面中的接收区域的接收变换器12b检测X轴方向的触摸位置信息。另一方面，Y轴发射变换器13a的声波与上述同样地通过倒角部16从基板11的背面侧传播到表面侧，在基板11的表面侧由第1Y轴反射装置15a和第2Y轴反射装置15b反射，通过倒角部16从基板11的表面侧转入到背面侧，由配置于基板11背面的接收区域的接收变换器13b检测Y轴方向的触摸位置信息，接收信号沿时间轴被解析，检测触摸座标。
在这样的触摸板中，基本不在基板11的表面生成凸起部。为此，可提高对厚度较小LCD显示器的适合性，同时可简化构成。特别是可使回路构成和信号处理简化。
图5为示出本发明另一实施例的概略平面图，图6为示出角部倒角部的声波传播方向的概念图。与上述图3和图4相同的要素采用相同的符号进行说明。
在该例中，基板21的角部进行倒角加工。即，平面四角形的基板21的角部被沿倾斜方向(以相对邻接各边成约45°的角度)切取，该倾斜角部26的端面由倒角加工成圆角(R)，形成断面为半圆筒状或断面为半球面状的倒角部26(X/Y轴方向变换部)。
如图6所示，由形成于邻接边交叉的角部的倒角部26可在基板(传播媒体)21的表背面将X轴或Y轴方向传播的声波变换到Y轴方向或X方向(反转)。即，在基板21的背面中的发射区域可相对上述倾斜角部以约45°的角度传播(发射或接收)声波。X轴发射变换器22a和Y轴发射变换器23a的声波从基板21的背面侧以螺旋状在倒角部26行进，在表面侧，沿与背面侧的行进方向成90°扭转的方向即X轴方向或Y轴方向传播。在基板21的表面侧，声波由X轴反射装置14a、14b及Y轴反射装置15a、15b在显示区域的整个区域传播。朝-X轴方向或-Y轴方向反射的声波在倒角部(倾斜角部)26与上述相反地从基板21的表面侧以螺旋状沿倒角部行进，在背面侧，朝与表面侧的行进方向成90°扭转的方向即Y轴方向或X轴方向传播，由X轴接收变换器22b和Y轴接收变换器23b接收。
在这样的触摸位置检测装置中，对基板的角部进行倒角，加工成圆角，控制变换器的发射或接收方向，可使构造简化。而且，与上述一样，由于不在基板的表面生成凸起部，所以，可有效地适用于厚度较薄的显示装置，形成薄型画像显示装置。
在上述例中，一对发射变换器和一对接收变换器(共4个变换器)配置在基板的背面，但至少将1个变换器配置在传播媒体的背面。另外，通过组合形成于声波传播媒体端面的倒角部和角部的倒角部，在本发明中还可将变换器的数量减小到2-3个。形成于传播媒体端面的倒角部与角部的倒角部通常形成于传播媒体中的邻接的边的端部。
图7为示出本发明再另一实施例的概略平面图。在该例中，3个变换器配置在基板的表面。
即，在基板31的表面中的X轴方向的发射区域配置X轴发射变换器32a，该发射变换器的声波沿X轴方向行进，由第1X轴反射装置14a朝-Y轴方向反射，被反射的声波由第2X轴反射装置14b朝-X轴方向反射，由配置于基板31的表面中的X轴方向接收区域的X轴接收变换器32b检测。
另一方面，在基板31的表面中的Y轴方向发射区域(与X轴方向发射区域邻接的部位)配置Y轴发射变换器33a，该发射变换器的声波沿-Y轴方向行进，由第2Y轴反射装置15b朝X轴方向反射，被反射的声波由第1Y轴反射装置15a朝Y轴方向反射。
在基板31中的第1Y轴反射装置15a的声波行进方向(构成反射装置的反射阵列配置的Y轴方向)的端部的端面，形成加工成圆角的倒角部34，同时在与该倒角部相向的Y轴方向的角部(与端面的倒角部邻接的角部)形成与上述图6同样的倾斜倒角部35。
为此，由第1Y轴反射装置15a朝Y轴方向反射的声波沿基板31通过倒角部34从表面侧转入到背面侧，沿基板31的背面朝-Y轴方向传播。该传播声波到达倾斜倒角部35，从背面侧扭转90°行进到表面侧，在基板31的表面由朝-X轴方向穿过第2X轴反射装置14b，由配置到接收区域的X轴接收变换器32b接收。即，由1个接收变换器32b接收与X座标和Y座标相关的声波。
即使由单一的变换器检测声波，沿X轴方向传播的声波的路径长度与沿Y轴方向传播的声波的路径长度也不同，所以，产生时间滞后，从而可分离出X成分和Y成分。
图8为示出本发明另一实施例的概略平面图。在该例中，3个变换器配置在基板的背面。
即，在基板41的背面中的X轴方向发射区域朝基板41侧部外方(-X轴方向)配置X轴发射变换器42a，并在发射变换器42a朝向的基板41的端面(发射方向的端面)形成倒角部44a。上述发射变换器42a的声波沿-X轴方向行进，通过倒角部44在基板41的表面朝X轴方向行进，由第1X轴反射装置14a朝-Y轴方向反射，被反射的声波由第2X轴反射装置14b朝-X轴方向反射。朝-X轴方向反射后行进的声波通过形成于基板41角部的与上述图6同样的倾斜倒角部45，扭转90°，从表面侧朝背面侧的Y轴方向行进，由配置于基板41的背面侧接收区域的X轴接收变换器42b检测。
另一方面，基板31的背面中的Y轴方向的发射区域(与X轴方向发射区域邻接的部位)朝-Y轴方向的侧部外方配置Y轴发射变换器43a，该发射变换器的声波朝-Y轴方向行进，由端面的倒角部44b朝表面侧反转，由第2Y轴反射装置15b朝X轴方向反射，被反射的声波由第1Y轴反射装置15a朝Y轴方向反射。
在基板31中的配置第1Y轴反射装置15a的Y轴方向的端面形成进行圆角加工的倒角部46，同时在该倒角部的相反侧的Y轴方向的角部(与端面的倒角部邻接的角部)形成倾斜面倒角部47。
为此，朝Y轴方向透过第1Y轴反射装置15a的声波通过倒角部46沿基板41从表面侧转入到背面侧，沿基板41的背面朝-Y轴方向传播。该传播声波到达倾斜倒角部47，从背面侧朝表面侧扭转90°行进，在基板41的表面，穿过第2X轴反射装置14b朝-X轴方向行进，由上述倾斜倒角部45从表面侧朝背面侧扭转90°朝Y轴方向行进，由配置于接收区域的上述X轴接收变换器42b接收。即，可由1个接收变换器42b检测朝X轴方向和Y轴方向传播的声波。
在图9和图10所示实施例中，使用2个变换器(1个发射变换器和1个接收变换器)检测X座标和Y座标。
即，在图9所示例中，配置于基板51的表面发射区域的发射变换器52的声波的一部分由第1X轴反射装置14a朝-Y轴方向反射，由第2X轴反射装置14b朝-X轴方向行进，由朝向X轴方向配置于基板51的表面接收区域的接收变换器53接收。
另一方面，透过第1X轴反射装置14a的声波沿基板51的表面朝X轴方向行进，由角部的倾斜倒角部54扭转90°，转入到背面，在背面朝-Y轴方向行进，由端面的倒角部55从背面行进到表面，由第1Y轴反射装置15a朝-X轴方向反射。朝-X轴方向反射的声波由第2Y轴反射装置15b反射而朝-Y轴方向行进，由角部的倾斜倒角部56从表面侧扭转90°转入到背面侧，在背面侧朝X轴方向行进。在基板51的背面沿X轴方向行进的声波由端面的倒角部57转入到基板51的表面侧，在基板51的表面透过第2X轴反射装置14b朝-X轴方向行进，由接收变换器53接收。
图10所示触摸板在基板61的背面发射区域朝侧部外方配置发射变换器62。该发射变换器的声波在端面的倒角部64转入到表面侧，在基板61的表面朝X轴方向行进，声波的一部分由第1X轴反射装置14a朝-Y轴方向反射，声波的一部分朝X轴方向行进，透过第1X轴反射装置14a。
朝-Y轴方向反射的声波由第2X轴反射装置14b朝-X轴方向反射，由角部的倾斜倒角部66扭转90°，转入到背面侧，由在基板61的背面朝-Y轴方向配置的接收变换器63接收。
另一方面，穿过第1X轴反射装置14a朝X轴方向行进的声波在角部的倾斜倒角部65从表面侧扭转90°，转入到背面侧，在背面朝-Y轴方向行进，通过形成于-Y轴方向的端面的倒角部67转入到基板61的表面侧，朝Y轴方向行进。朝Y轴方向行进的声波由第1Y轴反射装置15a朝-X轴方向反射，由第2Y轴反射装置15b朝-Y轴方向行进。朝-Y轴方向行进的声波在角部的上述倾斜倒角部66从表面扭转90°，转入到背面，在基板61的背面朝X轴方向行进，由形成于X轴方向的端面的倒角部68转入到表面，透过第2X轴反射装置14b在上述角部的倾斜面倒角部66扭转90°，转入到背面，由朝-Y轴方向配置的上述接收变换器63接收。
在本发明中，可利用倒角部汇集X轴方向和Y轴方向的声波，同时可使声波朝X轴方向和Y轴方向分开。为此，可减少变换器的个数。
图11为示出本发明的另一例的概略平面图，图12为示出图11的V字状或谷状倒角部的声波传播方向的示意图。
在基板71的表面，分别将用于生成声波使其朝X轴方向和Y轴方向传播的X轴发射变换器72a和Y轴发射变换器72b配置于各边交叉的4个角部中对角的角部的发射区域。
在与这些发射变换器72a、72b的声波传播方向(X轴和Y轴发射方向)相反的方向(-X轴和-Y轴方向)的角部，形成以大约角度135°(例如135±10°)扩展的V字状或谷状切入部，该V字状切入部被进行倒角加工，形成为邻接倒角部(汇集方向变换部)74a、74b。在基板71的背面中上述倒角74a、74b的内方部位(接收部位)，朝着V字状倒角部74a、74b配置接收变换器73。
在这样的触摸板中，X轴发射变换器72a的声波传递到X轴方向，由第1X轴反射装置14a朝-Y轴方向反射，同时，由第2X轴反射装置14b朝-X轴方向行进，到达上述倒角部74a。另外，Y轴发射变换器72b的声波朝Y轴方向传播，由第1Y轴反射装置15a朝-X轴方向反射，同时，由第2Y轴反射装置15b朝-Y轴方向行进，到达上述倒角部74b。各倒角部74a、74b的边的角度θ相对基板71的边为67.5°(例如67.5±5°)左右。另外，接收变换器73的轴相对基板的各边为约45°的角度，即，相对在各倒角部转入传播的声波的行进方向以约90°的角度配置。
如图12所示，朝-X轴方向行进的声波在倾斜倒角部74a扭转45°，从表面转入到背面，朝上述接收变换器73汇集。另外，朝-Y轴方向行进的声波在倾斜倒角部74b扭转45°，从表面转入到背面，汇集到上述接收变换器73。为此，由倒角部(汇集方向变换部)74a、74b汇集X轴和Y轴方向的声波，可由配置于汇集区域的1个接收变换器73接收。
图13为示出图11和图12中的触摸板的变形例的概略平面图。在该例中，除了以下2点外，其它与图11和图12所示触摸板相同地构成。不同的2点是(1)在基板71的背面，为了使声波朝-X轴方向和-Y轴方向传播以反转到各边交叉的4个角部中的对角部位的角部发射区域，将X轴发射变换器72a和Y轴发射变换器72b朝侧部外方(-X轴方向、-Y轴方向)分别配置；(2)在各发射变换器72a、72b的发射方向(-X轴方向和-Y轴方向)的端面分别形成倒角部75、76，将声波从基板71的背面转入到表面，分别沿X轴方向和Y轴方向传播。
图14和图15分别示出使用2个变换器的概略平面图。
在图14所示触摸板中，朝着侧部外方配置于基板81背面中的发射区域的发射变换器82的声波通过端面的倒角部84转入到基板81的表面，朝X轴方向行进。朝X轴方向行进的声波的一部分由第1X轴反射装置14a朝-Y轴方向反射，反射的声波由第2X轴反射装置14b朝-X轴方向反射，到达角部的V字状倒角部87a。
声波的一部分穿过第1X轴反射装置14a到达角部的倒角部85，扭转90°，从表面朝背面的-Y轴方向行进，由端面的倒角部86从背面转入到表面，朝Y轴方向传播，由第1Y轴反射装置15a朝-X轴方向反射。朝-X轴方向反射的声波由第2Y轴反射装置15b朝-Y轴方向引导，到达角部的V字状倒角部87b。
被朝-X轴方向引导而且到达V字状倒角部中的倒角部87a的X轴声波和被朝-Y轴方向引导而且到达V字状倒角部中的倒角部87b的Y轴声波，在V字状的倒角部87a、87b分别扭转45°，从表面朝背面行进并汇集，由配置于汇集区域的接收变换器83接收。
在图15所示装置中，朝侧部外方配置于基板91背面中发射区域的发射变换器92的声波通过端面的倒角部94转入到基板91的表面，朝X轴方向行进。朝X轴方向行进的声波的一部分由第1X轴反射装置14a朝-Y轴方向反射，反射的声波由第2X轴反射装置14b朝-X轴方向反射，到达角部的V字状倒角部98a。
声波的一部分透过第1X轴反射装置14a到达角部的倒角部95，扭转90°，从基板91的表面朝背面的-Y轴方向行进，由端面的倒角部96从基板的背面转入到表面，朝Y轴方向传播，由第1Y轴反射装置15a朝-X轴方向反射。朝-X轴方向反射的声波由侧部端面的倒角部97从基板91的表面转入到背面，朝-X轴方向传播，然后由相反侧的侧部端面的倒角部94从基板91的背面转入到表面，朝X轴方向传播，由第2Y轴反射装置15b朝-Y轴方向反射，到达角部的V字状倒角部98b。
被朝-X轴方向引导而且到达V字状倒角部中的倒角部98a的X轴声波与被朝-Y轴方向引导而且到达V字状倒角部中的倒角部98b的Y轴声波，在V字状的倒角部(汇集方向变换部)98a、98b分别扭转45°，从基板91的表面朝背面行进从而汇集，由配置于汇集区域的接收变换器93接收。
上述发射变换器和接收变换器具有互换性。为此，例如，在上述图11和图12所示装置中，如将上述接收变换器73作为发射变换器，将发射变换器72a、72b作为接收变换器，则可由上述V字状倒角部使配置于分开区域的发射变换器的声波朝X轴方向和Y轴方向分开，由接收变换器接收X轴方向的声波和Y轴方向的声波。
图16为示出本发明的再另一例的概略断面图，在该例中，变换器配置于基板的侧面。即，在基板(声波传播媒体)101的表面和背面中的至少一方的面与基板101的侧面交叉的角部(边部)由圆角加工形成倒角部102，在上述基板101的侧面配置发射或接收变换器103。
在这样的触摸板中，可使发射变换器103的声波从基板101的侧面转入到表面(或背面)进行传播，同时，使从表面(或背面)传播的声波转入到侧面，由接收变换器103接收。为此，可确实地避免在基板101的表面和背面形成凸起。
在本发明的触摸板(触摸位置检测装置)中，为了在基板的角部区域以规定角度使声波行进方向从一方表面朝另一方表面扭转地进行传播，与V字状或谷状的切入部相反，如图17所示那样，也可在基板的角部区域朝外方凸出成三角形的山形，而且，将凸出部(山形倒角部或分开方向变换部)形成为端面被倒角的山形。图17为示出山形倒角部的声波传播方向的示意图。
该例在基板111的角部区域形成山形的倒角部(分开方向变换部)，该山形倒角部由倾斜倒角部114a和倾斜倒角部114b构成，该倾斜倒角部114a相对沿基板侧部(例如X轴反射装置的配置区域)朝-X轴方向(或X轴方向)行进的声波的行进方向交叉，该倾斜倒角部114b相对沿基板侧部(例如Y轴反射装置的配置区域)朝-Y轴方向(或Y轴方向)行进的声波的行进方向交叉。该山形倒角部与上述V字状的倒角部对称地形成，倾斜倒角部114a与倾斜倒角部114b之间的角度形成为135°左右(例如135°±10°)。另外，倾斜倒角部114a、114b与基板111的边之间的角度约为22.5°(例如22.5°±5°)。
为此，朝-X轴方向(或X轴方向)行进的声波在倾斜倒角部114a扭转45°，从表面转入到背面，朝上述接收变换器113汇集。另外，朝-Y轴方向(或Y轴方向)行进的声波有倾斜倒角部114b扭转45°，从表面转入到背面，朝上述接收变换器113汇集。为此，可由倒角部114a、114b汇集X轴和Y轴方向的声波，由配置于汇集区域的1个接收变换器113接收。
这样，本发明的触摸板(触摸位置检测装置)具有可朝X轴方向和Y轴方向传播声波的媒体、安装于该传播媒体用于生成X轴方向和Y轴方向的声波的至少1个发射变换器、及形成于上述传播媒体端面和/或角部位置用于使上述发射变换器的声波转入到传播媒体表背面进行传播的倒角部(方向变换部)。由至少1个安装于上述传播媒体的接收变换器可接收沿上述倒角部转入进行传播的声波，检测X座标和Y座标的触摸位置。
在本发明中，传播媒体的倒角部的圆角(R)可相对于基板的厚度进行选择，例如可在0.5mm以上(例如0.5-5mm，最好为0.7-5mm)，在1mm以上(例如1-3mm)左右则更好，通常在1.2-2.5mm左右。
传播媒体(基板)的材质只要可传播声波(弹性表面波，特别是超声波弹性表面波)，则不作特别限制，例如可利用玻璃(钠钙玻璃、硼硅玻璃、无铅玻璃、含钡玻璃、含锆玻璃、含锶玻璃等)、陶瓷、金属(铝等)、声波衰减率低的聚合物等。在本发明中，从发射变换器到接收变换器的声波的传播距离可能变长。为此，基板(传播媒体)最好由低损失或低衰减材料形成，例如当传播频率为5.53MHz的雷利波时，由衰减系数为0.5dB/cm以下(特别是0.3dB/cm以下)的材料(例如硼硅玻璃、含钡玻璃、含锆玻璃、含锶玻璃等)形成。
传播媒体的表面通常较平滑，传播媒体通常由平板或弯曲板(特别是低曲率板)构成。
作为发射或接收声波的变换器，可使用常用的变换器，例如压电振子和三角形断面的塑料等构成的楔形变换器等。发射变换器和接收变换器的构造通常也可除了使用的状态不同这一点外实质上相同。
在本发明中，当对传播媒体的端面进行倒角(圆角R加工)时，可在传播媒体的表背面不实质性地改变声波行进方向地进行反转(X/-X轴或Y/-Y轴方向变换)，当对角部进行倒角时，可在传播媒体的表背面可改变声波的行进方向，进行反转(X/Y轴方向变换)。另外，当在角部形成V字状(谷状)或山状倒角部时，可使沿传播媒体的一方的面行进的声波在另一方的面汇集(汇集方向变换)或分开(分开方向变换)。为此，可对传播媒体端面和/或角部中所希望的使声波转入进行传播的部位进行倒角，或对传播媒体端面的至少一部分(或全周)进行倒角，也可对传播媒体的4个角部的至少1个角部(或所有角部)进行倒角。
如上述那样，当在传播媒体的端面形成倒角部时，可在传播媒体的表面与背面之间使声波反转(即朝相反方向行进)，在基板的角部形成交叉面倒角部，在传播媒体表面与背面之间使声波扭转例如约90°的角度后行进。
不需要利用角部的V字状或山状的邻接倒角部用1个变换器接收X轴声波和Y轴声波，也可适当选择邻接的各倒角部的角度，分别独立地由变换器接收X轴声波与Y轴声波。
为了更有效地由接收变换器接收发射变换器的声波，相对声波(特别是超声波)的行进方向交叉的上述倒角部的宽度最好比变换器的长度(宽度)大。具体地说，在声波的行进方向与倒角部直交的场合(在基板的侧部端面形成倒角部的场合等)，倒角部的宽度形成得比变换器的宽度大，在从声波行进方向与倒角部直交的角度错开θ的场合(在基板的角部形成倒角部的场合等)，倒角部的宽度形成得比变换器的宽度×cosθ大。
传播媒体的倒角部的圆角(R)通常为半圆形断面(球面加工)。
生成声波的装置通常具有由压电振子(陶瓷压电振子或聚合物压电振子等)构成的巴努克(バルク)波生成装置，由巴努克波生成装置生成的巴努克波由声波变换器(楔形变换器等)相互变换成声波。
声波可利用包括从纵波方式(longitudinal mode)、具有与表面平行的振动方向的横波方式(horizontally polarized shear mode)、及在相对表面垂直的面内具有振动方向的横波方式(virticailypolarised shear mode)选择的至少1个发射成分的声波。较好的声波为雷利(Rayleigh)型波，特别是弹性表面波(其中包括超声波弹性表面波)。
反射装置不必要由上述反射阵列构成，可由能够透过一部分声波(弹性表面波等)的1个或多个反射片构成。构成反射装置的反射阵列也可为在传播媒体的表面形成凸部(玻璃、陶瓷或金属等形成的凸部等)或槽等的反射阵列元件的集合体(反射阵列群)。各反射阵列元件通常相互大体平行地形成，为了沿X轴方向和Y轴方向传播声波，反射片和各反射阵列元件的角度通常可相对X轴或Y轴大体为45°。在反射阵列中，阵列元件的间隔(节距)在朝X轴或Y轴方向反射声波的场合通常随着声波的行进方向变密。反射片或反射阵列可利用丝网印刷等形成。
反射装置通常由沿声波生成装置的声波行进路线的至少一部分配置的一连串元件(第1反射装置)和沿横过第1反射装置的声波反射方向轴的行进路线配置的一连串元件(第2反射装置)构成。
本申请的说明书还公开一种触摸位置检测方法，该触摸位置检测方法由利用压电振子等激励巴努克波的工序、生成具有从上述巴努克波变换成的波动模式的声波的工序、在上述传播媒体的端面或角部将上述声波在表面与背面之间转入以传播到上述传播媒体的背面或表面的工序、及检测传播媒体表面的声波的扰动(伴随着触摸而产生的声波的紊乱)的工序构成。在该方法中，也可在上述激励工序与声波的传播工序之间介入对声波的一部分进行反射以使声波传播到传播媒体的表面或背面的反射工序。
在该方法中，利用X轴反射装置和Y轴反射装置将由声波生成装置生成的声波沿传播媒体表面的X轴和Y轴传播，检测传播媒体表面的声波扰动；其中，可采用这样的方法在传播媒体的表面、背面或侧面生成声波，通过形成于传播媒体端面或角部的倒角部在传播媒体的表背面使生成的声波或X轴反射装置或Y轴反射装置反射的声波相互转入进行传播。
在本发明的触摸板装置中，也可连接相应于在传播媒体表面的触摸显示发出声音的声音生成装置或提示装置、显示触摸位置的显示装置、相应于触摸位置控制显示区域的画像的控制装置(例如显示画面的切换或消除装置)、及其它驱动装置的控制装置等。
本发明的触摸板(触摸式座标输入装置)不仅可用于CRT显像管等具有曲面的通常的显示器，而且也可很好地用于板表面平直或曲率低的显示器，例如可很好地用于液晶显示器或等离子体显示器等。
在本发明的触摸板中，可防止在传播媒体的表面生成凸起，提高对厚度小的显示装置(LCD显示器等)的适应性，同时可简化构成。另外，通过利用倒角，还可将变换器的个数减少到2-3个。另外，可简化回路构成和信号处理。
下面根据实施例更为详细地说明本发明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1利用厚度为2.8mm的钠玻璃，制作图3所示构造的10.4英寸LCD显示器用触摸板。变换器使用由紫外线硬化型粘合剂安装压电振子(共振频率5.5MHz)的塑料制楔形变换器(高度约3mm)。另外，根据特开昭61-239322号公报的记载，在上述玻璃基板表面的周缘部朝X轴方向、Y轴方向分别利用玻璃膏由丝网印刷形成一对发射侧反射阵列和接收侧反射阵列，在450℃烧成，从而形成反射阵列。
在各压电振子的电极由钎焊连接电缆，通过终接器将这些电缆连接到控制器，控制器采用市场上销售的超声波方式的控制器(触摸板系统(株)制，1055E101)。在控制器连接用于解析接收信号检测输入位置的微机。
比较例1除在基板的表面安装变换器外其它与实施例1同样地制作LCD显示器用触摸板。
比较例2在基板的表面中的端部(发射和接收区域)形成外方下降的倾斜面(坡度加工)，在该倾斜面安装变换器，除降低了变换器的凸起部的高度外其它与实施例1相同地制作LCD显示器用触摸板。
测定上述触摸板的外形尺寸、基板表面及背面的特记的有无和高度、相对信号强度，获得表1所示结果。相对信号强度在使比较例1的信号强度为100的条件下算出。
表1
如表1所示，在实施例的触摸板中，基本上不降低信号强度即可减小外形尺寸，同时在基板表面没有凸起部，对于LCD显示器的适合性高。另外，虽然在基板的背面出现约3mm左右的凸起，由于在板的背面与LCD显示装置之间形成间隙，所以，实用上不存在任何问题。
最近几年，LCD显示器变得极薄，外径尺寸相对显示区域变得非常小。这样的LCD显示器的触摸板要求外径尺寸相对显示区域小而且薄。本发明的触摸板可充分地满足这样的要求。
实施例2使用厚度为2.8mm的钠玻璃基板制作图5所示构造的15英寸穹面型CRT显示器用触摸板。变换器和反射阵列与上述同样地形成。另外，由钎焊在各压电振子的电极连接电缆，通过终接器将这些电缆连接到控制器。控制器采用市场上销售的超声波方式的控制器(触摸板系统(株)制，1055E101)。在控制器连接用于解析接收信号、检测输入位置的微机。
CRT显示器的显像管呈将4个角部倒角的长方形，在与该CRT显像管对应的触摸板中，在通常的3个角部配置变换器，但在倒角的长方形基板中，由于在用于安装变换器的角部形成圆角(R)，所以，坡度加工困难。为此，对进行了坡度加工的基板未制作触摸板。
比较例3除在基板的表面安装变换器以外，与实施例2同样地制作CRT显示器用触摸板。
与上述实施例1同样地评价触摸板，获得表2所示结果。相对信号强度在以比较例3的信号强度为100的条件下计算出。
表2
由表2可知，在实施例的触摸板中，获得了基板表面没有凸起部的、实用上没有问题的信号强度。另外，在基板的背面虽然出现凸起部，但在CRT显像管与板之间通常设置有3mm左右的间隙，所以，实用上没有任何问题。
近年来，阴极管(CRT)显示器也出现平直、曲率变大的倾向。另外，存在显示器的前面罩也不从显像管高高地凸起、CRT显像管与前面罩之间的间隙变窄的倾向。本发明的触摸板可充分地满足这样的要求。
权利要求
1．一种触摸板，具有可传播声波的媒体和安装于该传播媒体用于发射或接收上述声波的变换器；其中，上述传播媒体的端面和/或角部被倒角。
2．如权利要求1所述的触摸板，其中，声波可通过倒角部在声波传播媒体的表面与背面之间相互传播，在上述声波传播媒体的表面和/或背面安装变换器。
3．如权利要求1所述的触摸板，其中，传播媒体的端面和/或角部形成为半球面状。
4．如权利要求1所述的触摸板，其中，传播媒体的角部相对邻接的各边被以约45°切取，而且被倒角。
5．如权利要求1所述的触摸板，其中，对声波传播媒体的表面和背面中的至少一方的面与声波传播媒体的侧面的角部进行倒角，在上述传播媒体的侧面配置变换器。
6．如权利要求1所述的触摸板，其中，具有形成于传播媒体的角部的V字状切入部或山状凸出部、形成于该切入部或凸出部并且可汇集X轴方向和Y轴方向的声波或将声波分成X轴方向和Y轴方向的倒角部、及安装于该倒角部近旁的声波汇集或分开区域的变换器。
7．如权利要求1所述的触摸板，其中，构成V字状的倒角部的邻接边间的角度约为135°，而且上述倒角部的各边与传播媒体的边的角度约为67.5°。
8．如权利要求1所述的触摸板，其中，构成山状倒角部的邻接边间的角度约为135°，而且上述倒角部的各边与传播媒体的边的角度约为22.5°。
9．如权利要求1所述的触摸板，其中，在传播媒体的背面配置至少1个变换器。
10．如权利要求1所述的触摸板，其中，具有2-3个变换器。
11．如权利要求1所述的触摸板，其中，上述倒角部的圆角(R)为0.5mm以上。
12．一种触摸位置检测装置，具有可朝X轴方向和Y轴方向传播声波的媒体、安装于该传播媒体用于生成X轴方向和Y轴方向的声波的至少1个发射变换器、形成于上述传播媒体的端面和/或角部以使上述发射变换器的声波转入到传播媒体的表背面进行传播的倒角部、及安装于上述传播媒体以利用沿上述倒角部转入进行传播的声波检测X座标和Y座标的触摸位置的至少1个接收变换器。
全文摘要
触摸板具有可传播声波的基板11和安装于该基板以发射或接收上述声波的变换器13a。为了通过基板11的端面使声波转入到表背面进行传播,在上述基板11的端面或角部形成倒角部16,由配置于基板11背面的上述变换器13a接收通过该倒角部传播的声波。基板11的倒角部16的圆角(R)为0.5mm以上。在这样的触摸板中,可防止在传播媒体的表面生成凸起,提高对于厚度小的LCD显示器的适合性,同时简化触摸板的构成。
文档编号G06F3/043GK1320234SQ9981147
公开日2001年10月31日 申请日期1999年8月11日 优先权日1998年8月18日
发明者井之上谕, 田中芳和 申请人:塔基巴尼尔系统股份有限公司