KR100802882B1 - Piezoelectric device, its manufacturing method, and touch panel device - Google Patents
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Abstract
압전 소자(X)는 기판(11), 압전막(12), 제1 전극(13) 및 제2 전극(14)을 구비하고, 제1 전극(13) 및/또는 제2 전극(14)은 기판(11) 및 압전막(12)의 사이에 개재하며, 또한 Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, Pt 및 Au로 이루어지는 군에서 선택되는 금속을 0.1∼3wt% 함유하는 Al 합금으로 이루어진다.The piezoelectric element X includes the substrate 11, the piezoelectric film 12, the first electrode 13 and the second electrode 14, and the first electrode 13 and / or the second electrode 14 A metal selected from the group consisting of Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, Pt and Au is interposed between the substrate 11 and the piezoelectric film 12 in an amount of 0.1 to 3 wt% Containing Al alloy.
압전 소자, 인터디지털 트랜스듀서, 터치 패널, 표면 탄성파, 여진 수단 Piezoelectric element, interdigital transducer, touch panel, surface acoustic wave, excitation means
Description
본 발명은 표면 탄성파를 여진(勵振)할 수 있는 압전 소자, 그 제조 방법, 그리고 여진 수단 및 수신 수단으로서 압전 소자를 갖는 터치 패널 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a piezoelectric element capable of exciting a surface acoustic wave, a manufacturing method thereof, and a touch panel device having a piezoelectric element as an excitation means and receiving means.
FA 기기, OA 기기 및 측정 기기 등에서의 컴퓨터 시스템으로의 입력 수단으로서는, 터치 패널 장치가 채용되는 경우가 있다. 터치 패널 장치는 기기의 디스플레이에 대해 일체적으로 설치되어, 디스플레이 표면에서 손가락 등이 접촉한 위치를 검출하기 위한 것이다. 디스플레이에서 표시되고 있는 화상에 관한 데이터 및 터치 패널 장치에 의해 검출된 접촉 위치에 관한 데이터에 기초하여, 기기의 컴퓨터 시스템에서 소정의 처리가 실행된다.As a means for inputting to a computer system in an FA apparatus, an OA apparatus and a measuring apparatus, a touch panel apparatus may be employed. The touch panel device is provided integrally with the display of the device to detect a position where a finger or the like is in contact with the display surface. Predetermined processing is executed in the computer system of the apparatus based on the data relating to the image displayed on the display and the data relating to the contact position detected by the touch panel apparatus.
터치 패널 장치의 기술 분야에서, 최근, 표면 탄성파(SAW)를 이용하여 접촉 위치를 검출하는 SAW 방식 터치 패널 장치가 주목받고 있다. SAW 방식 터치 패널 장치는, 예를 들면, 검출 영역 및 당해 검출 영역을 둘러싸는 주연 영역을 갖는 투명 기판, 그리고, 당해 기판의 주연 영역에 설치되어 있는 복수의 여진 수단 및 복수의 수신 수단을 구비한다. 여진 수단 및 수신 수단은, 각각, 압전 소자로 이루 어진다. 이러한 SAW 방식 터치 패널 장치에 대해서는, 예를 들면 일본 특허공개 평6-149459호 공보나 일본 특허공개 평10-55240호 공보에 기재되어 있다.2. Description of the Related Art In the technical field of a touch panel device, a SAW touch panel device that detects a contact position using a surface acoustic wave (SAW) has recently been attracting attention. The SAW touch panel device includes, for example, a transparent substrate having a detection region and a peripheral region surrounding the detection region, and a plurality of excitation means and a plurality of reception means provided in the peripheral region of the substrate . The excitation means and the receiving means are each composed of a piezoelectric element. Such a SAW touch panel device is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 6-149459 and 10-55240.
여진 수단이나 수신 수단을 구성하는 압전 소자는, 예를 들면, 기판의 주연(周緣) 영역상에 소자마다 패턴 형성된 인터디지털 트랜스듀서(IDT)와, 당해 IDT를 덮도록 주연 영역상에 형성된 압전막으로 이루어진다. IDT는 한 쌍의 빗살 전극으로 이루어지고, 각 빗살 전극은 서로 평행한 복수의 전극지(電極指)를 갖는다. 한쪽의 빗살 전극의 전극지와 다른 한쪽의 빗살 전극의 전극지는, 교대로 배치되면서 또한 평행으로 배치되어 있다. 압전막은 왜곡이 가해짐으로써 전계를 일으키는 성질(압전 효과), 및 전계가 가해짐으로써 왜곡이 생기는 성질(역압전 효과)을 나타내는 압전 재료로 이루어진다.The piezoelectric element constituting the excitation means and the reception means includes, for example, an interdigital transducer (IDT) in which a pattern is formed for each element on the periphery region of the substrate, and a piezoelectric film Lt; / RTI > The IDT is composed of a pair of comb electrodes, and each comb electrode has a plurality of electrode fingers (electrode fingers) parallel to each other. The electrode fingers of one comb electrode and the electrode fingers of the other comb electrode are arranged alternately and in parallel. The piezoelectric film is made of a piezoelectric material that exhibits an electric field (piezoelectric effect) due to distortion and a property of causing distortion (reverse piezoelectric effect) due to the application of an electric field.
여진 수단으로서의 압전 소자의 IDT에 교류 전압을 인가하면, 서로 이웃하는 전극지 사이에 교류 전계가 발생한다. 그러면, 역압전 효과에 의해, 당해 전극지 간에 대응하는 압전막에 왜곡이 생겨, IDT 전체에 의해 압전막에서 소정의 탄성파가 여진된다. 이때, 전극지 피치와 동일한 파장의 탄성파가 가장 강하게 여진된다. 여진된 탄성파는 기판 표면을 전파하여, 수신 수단으로서의 압전 소자에 도달한다. 당해 소자에서는, 그 압전막의 압전 효과에 의해, IDT의 전극지 간에 교류 전계가 발생한다. 이것에 유도되어, 당해 소자의 IDT로부터 교류 전류가 출력된다.When an AC voltage is applied to the IDT of the piezoelectric element as the excitation means, an AC electric field is generated between adjacent electrode fingers. Then, the piezoelectric film corresponding to the electrode fingers is distorted due to the inverse piezoelectric effect, and the predetermined acoustic wave is excited by the entirety of the IDTs in the piezoelectric film. At this time, the acoustic wave having the same wavelength as the electrode finger pitch is strongly excited. The excited acoustic wave propagates on the substrate surface and reaches the piezoelectric element as the receiving means. In this device, an AC electric field is generated between the electrode fingers of the IDT by the piezoelectric effect of the piezoelectric film. And an alternating current is output from the IDT of the device.
SAW 방식 터치 패널 장치의 작동시에는, 여진 수단으로서의 각 압전 소자로부터 표면 탄성파가 발생되고, 이 표면 탄성파는 기판의 검출 영역을 전파하여, 수 신 수단으로서의 특정의 압전 소자에 의해 수신된다. 검출 영역에 손가락 등이 접촉하고 있는 경우, 당해 접촉 위치를 통과하는 표면 탄성파의 진폭은 감쇠한다. 이 감쇠가 검지 및 해석됨으로써, 검출 영역에서의 접촉 위치가 특정 내지 검출된다.In operation of the SAW touch panel device, surface acoustic waves are generated from the respective piezoelectric elements as the exciting means, and the surface acoustic waves propagate through the detection region of the substrate and are received by the specific piezoelectric element as the receiving means. When a finger or the like is in contact with the detection region, the amplitude of the surface acoustic wave passing through the contact position is attenuated. By detecting and analyzing this attenuation, the contact position in the detection region is specified or detected.
이러한 SAW 방식 터치 패널 장치에 있어서, 여진용 압전 소자에서는, 그 전기 기계 변환 효율이 높을수록, 인가 전압에 대해 탄성파는 효율적으로 여진된다. 한편, 수신용 압전 소자에서는, 그 전기 기계 변환 효율이 높을수록, 수신되는 탄성파에 기초하여 교류 전류는 효율적으로 출력된다. 따라서, SAW 방식 터치 패널 장치에서는, 각 압전 소자의 전기 기계 변환 효율이 높을수록 한 쌍의 압전 소자간의 신호의 송수신에서의 삽입 손실(dB)은 작아지고, 그 결과, 장치의 구동 전압을 저감하는 것이 가능해지며, 또한, 장치의 검출 정밀도는 높아진다.In such a SAW touch panel device, in the excitation piezoelectric device, the higher the electromechanical conversion efficiency is, the more the acoustic wave is excited with respect to the applied voltage. On the other hand, in a receiving piezoelectric element, the higher the electromechanical conversion efficiency, the more efficiently the AC current is output based on the received acoustic wave. Therefore, in the SAW touch panel device, the higher the electromechanical conversion efficiency of each piezoelectric element, the smaller the insertion loss (dB) in the transmission and reception of signals between the pair of piezoelectric elements becomes, and as a result, And the detection accuracy of the apparatus is increased.
그러나, 종래의 SAW 방식 터치 패널 장치에 따르면, 압전 소자에서 충분히 높은 전기 기계 변환 효율이 얻어지지 않기 때문에, 구동 전압을 충분히 저감할 수 없는 경우가 있고, 또한, 필요하게 되는 검출 정밀도를 얻을 수 없는 경우가 있다.However, according to the conventional SAW touch panel device, since a sufficiently high electromechanical conversion efficiency can not be obtained in the piezoelectric element, the driving voltage can not be sufficiently reduced, and the required detection precision can not be obtained There is a case.
본 발명은, 이러한 사정하에 발명된 것으로서, 전기 기계 변환 효율이 높은 압전 소자, 그 제조 방법, 그리고 여진 수단 및 수신 수단으로서 그와 같은 압전 소자를 구비하는 SAW 방식 터치 패널 장치를, 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a piezoelectric element having a high electromechanical conversion efficiency, a manufacturing method thereof, and an SAW type touch panel device having such a piezoelectric element as an excitation means and a receiving means, .
본 발명의 제1 측면에 따르면 압전 소자가 제공된다. 이 압전 소자는 기판, 압전막, 제1 전극 및 제2 전극을 구비한다. 제1 전극 및/또는 제2 전극은 기판 및 압전막의 사이에 개재하고, 또한, Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, Pt 및 Au로 이루어지는 군에서 선택되는 금속을 0.1∼3wt% 함유하는 Al 합금으로 이루어진다. Al 합금이 당해 군에서 선택되는 복수의 금속을 포함하는 경우, 당해 Al 합금에서의 각 첨가 금속의 함유율은 0.1∼3wt%의 범위에 있다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric element. The piezoelectric element includes a substrate, a piezoelectric film, a first electrode, and a second electrode. The first electrode and / or the second electrode are interposed between the substrate and the piezoelectric film, and a metal selected from the group consisting of Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, And an Al alloy containing 0.1 to 3 wt%. When the Al alloy contains a plurality of metals selected from the group, the content of each additive metal in the Al alloy is in the range of 0.1 to 3 wt%.
종래부터, 소정의 압전 소자에서의 압전막은, 스퍼터링법에 의해 압전 재료를 성막함으로써 형성되고, 당해 성막시에는 기판이 가열된다. 기판이 가열되면, 기판 상에 이미 형성되어 있는 전극(예를 들면, 전술한 종래의 압전 소자의 IDT)은 기판과 함께 승온하고, 기판 및 전극의 열팽창률의 차에 기인하여, 당해 전극에서 힐록(hillock)(기판 표면으로부터의 전극의 부분적인 박리)이 발생한다. 힐록이 많을수록, 혹은, 각 힐록이 클수록, 당해 압전 소자에서의 전기 기계 변환 효율은 낮은 것이 알려져 있다. SAW 방식 터치 패널 장치에서의 종래의 압전 소자에서는, 전극인 IDT를 구성하기 위한 재료로서 Al이 채용되는 경우가 많다. Al은 전기 저항이 작고, 염가이며, 가공이 용이하기 때문이다. 그러나, 당해 Al 전극에 있어서는, 특히, 힐록이 발생 및 성장하기 쉽다.Conventionally, a piezoelectric film in a predetermined piezoelectric element is formed by forming a piezoelectric material by a sputtering method, and the substrate is heated at the time of film formation. When the substrate is heated, the electrode already formed on the substrate (for example, the IDT of the conventional piezoelectric element described above) is heated together with the substrate, and due to the difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the electrode, (partial peeling of the electrode from the substrate surface) occurs. It is known that the greater the hillocks or the larger the hillocks, the lower the electromechanical conversion efficiency of the piezoelectric element concerned. In a conventional piezoelectric device in a SAW touch panel device, Al is often used as a material for forming the IDT, which is an electrode. Al is small in electrical resistance, inexpensive, and easy to process. However, hillocks are particularly likely to occur and grow in the Al electrode.
본 발명의 제1 측면에 따른 압전 소자의 제조에서는, 기판 상에 제1 전극 및 제2 전극이 소정의 패턴으로 형성된 후, 이들 전극을 덮도록 기판 상에 압전막이 형성된다. 혹은, 기판 상에 제1 전극이 소정의 패턴으로 형성된 후, 당해 제1 전극을 덮도록 기판 상에 압전막이 형성되고, 또한, 압전막 상에 제2 전극이 형성된다. 혹은, 기판 상에 제2 전극이 소정의 패턴으로 형성된 후, 당해 제2 전극을 덮도록 기판 상에 압전막이 형성되고, 또한, 압전막 상에 제1 전극이 형성된다. 어느 방법에서도, 압전막의 형성시에는, 종래법과 마찬가지로 기판은 가열되고, 따라서 기판 상에 이미 형성되어 있는 전극은 가열된다.In the manufacture of the piezoelectric element according to the first aspect of the present invention, after the first electrode and the second electrode are formed in a predetermined pattern on the substrate, a piezoelectric film is formed on the substrate so as to cover these electrodes. Alternatively, after a first electrode is formed in a predetermined pattern on a substrate, a piezoelectric film is formed on the substrate so as to cover the first electrode, and a second electrode is formed on the piezoelectric film. Alternatively, after the second electrode is formed in a predetermined pattern on the substrate, a piezoelectric film is formed on the substrate so as to cover the second electrode, and the first electrode is formed on the piezoelectric film. In either method, when the piezoelectric film is formed, the substrate is heated similarly to the conventional method, and thus the electrode already formed on the substrate is heated.
그러나, 제1 측면에 따른 압전 소자에서는, 종래의 압전 소자보다 높은 전기 기계 변환 효율을 얻을 수 있다. 기판과 압전막의 사이에 개재하고 있는 전극(제1 전극 및/또는 제2 전극)이 Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, Pt 및 Au로 이루어지는 군에서 선택되는 금속을 0.1∼3wt% 함유하는 Al 합금으로 이루어져, 순수한 Al로 이루어지는 전극보다 열팽창하기 어렵기 때문이다. 압전막 형성시에 이미 기판 상에 형성되어 있고, 또한, 제조되는 압전 소자에서 기판과 압전막의 사이에 개재하게 되는 전극이, 전술한 바와 같은 Al 합금으로 이루어지는 경우, 압전막 형성시에 있어서, 당해 전극에서 힐록이 생기지 않거나, 혹은 힐록이 생겨도 그 수 및 사이즈는 억제되어, 그 결과, 압전 소자에 있어서 높은 전기 기계 변환 효율을 얻을 수 있다고 생각된다.However, in the piezoelectric element according to the first aspect, the electromechanical conversion efficiency higher than that of the conventional piezoelectric element can be obtained. The electrode (the first electrode and / or the second electrode) interposed between the substrate and the piezoelectric film is made of a metal selected from the group consisting of Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, In an amount of 0.1 to 3 wt%, and is harder to thermally expand than an electrode made of pure Al. In the case where the electrode which has already been formed on the substrate at the time of forming the piezoelectric film and which is interposed between the substrate and the piezoelectric film in the piezoelectric element to be produced is made of the Al alloy as described above, It is considered that the number and size of hillocks do not occur in the electrodes or even if hillocks are generated, and as a result, a high electromechanical conversion efficiency can be obtained in the piezoelectric elements.
본 발명의 제1 측면에서, 바람직한 실시 형태에서는, 제1 전극은 기판 및 압전막의 사이에 개재하고, 제2 전극은 압전막 상에 형성되어 있다. 본 구성에서는, 압전막으로의 전압의 인가에는, 압전막을 사이에 두는 제1 및 제2 전극이 이용된다. 이 경우, 바람직하게는, 제2 전극은 기초부 및 그 기초부로부터 연장되고 또한 서로 평행한 복수의 분기 전극을 갖고, 또한, 제1 전극은 압전막을 개재하여 복수의 분기 전극에 걸쳐 대향하는 부위를 갖는다. 이 경우, 압전막의 두께를 h라고 하고, 또한, 복수의 분기 전극의 전극 주기를 λ라고 하면, 바람직하게는, h/λ의 값은 0.005∼0.1이다. 이러한 h/λ의 범위는 높은 전기 기계 변환 효율을 얻는데 매우 적합하다.In a first aspect of the present invention, in a preferred embodiment, the first electrode is interposed between the substrate and the piezoelectric film, and the second electrode is formed on the piezoelectric film. In this configuration, for applying a voltage to the piezoelectric film, first and second electrodes sandwiching the piezoelectric film are used. In this case, it is preferable that the second electrode has a base portion and a plurality of branch electrodes extending from the base portion and parallel to each other, and the first electrode is a portion facing the plurality of branch electrodes across the piezoelectric film . In this case, when the thickness of the piezoelectric film is h and the electrode period of the plurality of branch electrodes is?, The value of h /? Is preferably 0.005 to 0.1. This range of h / l is very suitable for obtaining high electromechanical conversion efficiency.
본 발명의 제1 측면에 있어서, 다른 바람직한 실시 형태에서는, 제1 전극 및 제2 전극은, 기판 및 압전막의 사이에 개재하여, 인터디지털 트랜스듀서(IDT)를 구성한다. 본 구성에서는, 압전막으로의 전압의 인가에는, 기판과 압전막의 사이에 개재하는 IDT가 이용된다.In a first aspect of the present invention, in another preferred embodiment, the first electrode and the second electrode are interposed between the substrate and the piezoelectric film to constitute an interdigital transducer (IDT). In this configuration, for applying voltage to the piezoelectric film, an IDT interposed between the substrate and the piezoelectric film is used.
본 발명의 제2 측면에 따르면 압전 소자의 제조 방법이 제공된다. 이 제조 방법은 Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, Pt 및 Au로 이루어지는 군에서 선택되는 금속을 0.1∼3wt% 함유하는 Al 합금으로 이루어지는 제1 전극을 기판 상에 형성하기 위한 공정과, 제1 전극의 표면의 산화막을 제거하기 위한 공정과, 제1 전극에 겹쳐지는 압전막을 기판 상에 형성하기 위한 공정과, 압전막 상에 제2 전극을 형성하기 위한 공정을 포함한다.According to a second aspect of the present invention, a method of manufacturing a piezoelectric element is provided. This manufacturing method is characterized in that a first electrode made of an Al alloy containing 0.1 to 3 wt% of a metal selected from the group consisting of Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, A step for forming a second electrode on the piezoelectric film, a step for forming a second electrode on the piezoelectric film, a step for forming a second electrode on the piezoelectric film, .
이러한 방법에 의하면, 본 발명의 제1 측면에 따른 압전 소자를 적절히 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제2 측면에 따르면, 제조되는 압전 소자에 있어서 높은 전기 기계 변환 효율을 얻을 수 있다.According to this method, the piezoelectric element according to the first aspect of the present invention can be suitably manufactured. Therefore, according to the second aspect of the present invention, a high electromechanical conversion efficiency can be obtained in the piezoelectric element to be manufactured.
본 발명의 제3 측면에 따르면 압전 소자의 다른 제조 방법이 제공된다. 이 제조 방법은 Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, Pt 및 Au로 이루어지는 군에서 선택되는 금속을 0.1∼3wt% 함유하는 Al 합금으로 이루어지는 제1 전극을 기판 상에 형성하기 위한 공정과, 제1 전극의 표면을 에칭 처리하기 위한 공정과, 제1 전극에 겹쳐지는 압전막을 기판 상에 형성하기 위한 공정과, 압전막 상에 제2 전극을 형성하기 위한 공정을 포함한다.According to a third aspect of the present invention, another method of manufacturing a piezoelectric element is provided. This manufacturing method is characterized in that a first electrode made of an Al alloy containing 0.1 to 3 wt% of a metal selected from the group consisting of Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, A step for etching the surface of the first electrode, a step for forming a piezoelectric film overlapping the first electrode on the substrate, and a step for forming the second electrode on the piezoelectric film do.
이와 같은 방법에 의하면, 본 발명의 제1 측면에 따른 압전 소자를 적절히 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제3 측면에 따르면, 제조되는 압전 소자에서 높은 전기 기계 변환 효율을 얻을 수 있다.According to this method, the piezoelectric element according to the first aspect of the present invention can be suitably manufactured. Therefore, according to the third aspect of the present invention, a high electromechanical conversion efficiency can be obtained in the piezoelectric element to be manufactured.
본 발명의 제3 측면에 있어서, 바람직하게는, 제2 전극은 기초부 및 그 기초부로부터 연장되고 또한 서로 평행한 복수의 분기(branch) 전극을 갖고, 또한, 제1 전극은 압전막을 개재하여 복수의 분기 전극에 걸쳐 대향하는 부위를 갖는다.In a third aspect of the present invention, preferably, the second electrode has a base portion and a plurality of branch electrodes extending from the base portion and parallel to each other, and the first electrode is provided with a piezoelectric film And has portions facing each other across the plurality of branch electrodes.
본 발명의 제4 측면에 따르면 압전 소자의 다른 제조 방법이 제공된다. 이 제조 방법은 Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, Pt 및 Au로 이루어지는 군에서 선택되는 금속을 0.1∼3wt% 함유하는 Al 합금으로 이루어지는 IDT를 기판 상에 형성하기 위한 공정과, 당해 IDT의 표면의 산화막을 제거하기 위한 공정과, 당해 IDT에 겹쳐지는 압전막을 기판 상에 형성하기 위한 공정을 포함한다.According to a fourth aspect of the present invention, another method of manufacturing a piezoelectric element is provided. This manufacturing method forms an IDT made of an Al alloy containing 0.1 to 3 wt% of a metal selected from the group consisting of Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, A process for removing an oxide film on the surface of the IDT, and a process for forming a piezoelectric film on the substrate overlapping the IDT.
이러한 방법에 의하면, 본 발명의 제1 측면에 따른 압전 소자를 적절히 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제4 측면에 있어서도, 제조되는 압전 소자에서 높은 전기 기계 변환 효율을 얻을 수 있다.According to this method, the piezoelectric element according to the first aspect of the present invention can be suitably manufactured. Therefore, also in the fourth aspect of the present invention, a high electromechanical conversion efficiency can be obtained in the piezoelectric element to be produced.
본 발명의 제5 측면에 따르면 압전 소자의 다른 제조 방법이 제공된다. 이 제조 방법은 Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, Pt 및 Au로 이루어지는 군에서 선택되는 금속을 0.1∼3wt% 함유하는 Al 합금으로 이루어지는 IDT를 기판 상에 형성하기 위한 공정과, 당해 IDT의 표면을 에칭 처리하기 위한 공정과, 당해 IDT에 겹쳐지는 압전막을 기판 상에 형성하기 위한 공정을 포함한다.According to a fifth aspect of the present invention, another method of manufacturing a piezoelectric element is provided. This manufacturing method forms an IDT made of an Al alloy containing 0.1 to 3 wt% of a metal selected from the group consisting of Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, A step for etching the surface of the IDT, and a step for forming a piezoelectric film on the substrate which is superimposed on the IDT.
이러한 방법에 의하면, 본 발명의 제1 측면에 따른 압전 소자를 적절히 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제5 측면에 있어서도, 제조되는 압전 소자에서 높은 전기 기계 변환 효율을 얻을 수 있다.According to this method, the piezoelectric element according to the first aspect of the present invention can be suitably manufactured. Therefore, also in the fifth aspect of the present invention, a high electromechanical conversion efficiency can be obtained in the piezoelectric element to be produced.
본 발명의 제6 측면에 따르면 터치 패널 장치가 제공된다. 이 터치 패널 장치는 검출 영역 및 당해 검출 영역을 둘러싸는 주연 영역을 포함하는 기판과, 주연 영역에 설치되면서 기판에서 표면 탄성파를 여진하기 위한 여진 수단과, 주연 영역에 설치되면서 검출 영역을 전파한 표면 탄성파를 수신하기 위한 수신 수단을 구비한다. 여진 수단 및/또는 수신 수단은 압전막, 제1 전극, 및 제2 전극을 포함한다. 제1 전극 및/또는 제2 전극은 기판 및 압전막의 사이에 개재하면서, Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, Pt 및 Au로 이루어지는 군에서 선택되는 금속을 0.1∼3wt% 함유하는 Al 합금으로 이루어진다.According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a touch panel device. The touch panel device comprises a substrate including a detection region and a peripheral region surrounding the detection region, excitation means provided in the peripheral region for exciting a surface acoustic wave in the substrate, And reception means for receiving the acoustic waves. The exciting means and / or receiving means include a piezoelectric film, a first electrode, and a second electrode. Wherein the first electrode and / or the second electrode is made of a metal selected from the group consisting of Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, Pt and Au, 3 wt% Al alloy.
이러한 구성의 터치 패널 장치의 여진 수단 및/또는 수신 수단은, 제1 측면에 따른 높은 전기 기계 변환 효율의 압전 소자에 의해 구성되어 있다. 따라서, 본 발명의 제6 측면에 따른 터치 패널 장치는, 구동 전압의 저감이나 검출 정밀도의 향상을 도모하는데 매우 적합하다.The exciting means and / or the receiving means of the touch panel device having such a constitution is constituted by the piezoelectric element of high electromechanical conversion efficiency according to the first aspect. Therefore, the touch panel device according to the sixth aspect of the present invention is suitable for reducing the driving voltage and improving the detection precision.
본 발명의 제6 측면에 있어서, 바람직한 실시의 형태에서는, 제1 전극은 기판 및 압전막의 사이에 개재하고, 제2 전극은 압전막 상에 형성되어 있다. 이 경우, 바람직하게는, 제2 전극은 기초부, 및 당해 기초부로부터 연장되고 또한 서로 평행한 복수의 분기 전극을 갖고, 또한, 제1 전극은 압전막을 개재하여 복수의 분기 전극에 걸쳐 대향하는 부위를 갖는다. 이 경우, 바람직하게는, 압전막의 두께를 h라고 하고, 또한, 복수의 분기 전극의 전극 주기를 λ라고 하면, h/λ의 값은 0.005∼0.1이다.In a sixth aspect of the present invention, in a preferred embodiment, the first electrode is interposed between the substrate and the piezoelectric film, and the second electrode is formed on the piezoelectric film. In this case, it is preferable that the second electrode has a base portion and a plurality of branch electrodes extending from the base portion and parallel to each other, and the first electrode is provided so as to face the plurality of branch electrodes Region. In this case, preferably, the thickness of the piezoelectric film is h and the electrode period of the plurality of branch electrodes is?, The value of h /? Is 0.005 to 0.1.
본 발명의 제6 측면에 있어서, 다른 바람직한 실시의 형태에서는, 제1 전극 및 제2 전극은 기판 및 압전막의 사이에 개재하여, IDT를 구성한다.In a sixth aspect of the present invention, in another preferred embodiment, the first electrode and the second electrode are interposed between the substrate and the piezoelectric film to constitute the IDT.
본 발명의 제1 내지 제6 측면에 있어서, 바람직하게는, 압전막은 Mn이 도핑되어 있는 ZnO로 이루어진다. 기판과 압전막의 사이에 개재하는 전극의 구성 재료는, 고온하에서 압전막으로 확산하는 경우가 있어, 전극 구성 재료의 압전막으로의 확산은, 압전 소자의 전기 기계 변환 효율을 저하시켜 버리는 경우가 많다. 압전 재료인 ZnO에 Mn이 도핑되어 있으면, 전극 구성 재료인 예를 들면 Al의 압전막으로의 확산은 억제된다. 따라서, 본 구성은 압전 소자에서 높은 전기 기계 변환 효율을 얻는데 적합하다.In the first to sixth aspects of the present invention, preferably, the piezoelectric film is made of ZnO doped with Mn. The constituent material of the electrode sandwiched between the substrate and the piezoelectric film may diffuse into the piezoelectric film under a high temperature and diffusion of the electrode constituting material into the piezoelectric film often lowers the electromechanical conversion efficiency of the piezoelectric element . When Mn is doped into the piezoelectric material ZnO, the diffusion of Al, for example, the electrode constituent material into the piezoelectric film is suppressed. Therefore, this configuration is suitable for obtaining a high electromechanical conversion efficiency in the piezoelectric element.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 압전 소자의 평면도.1 is a plan view of a piezoelectric element according to a first embodiment of the present invention;
도 2는 도 1의 선 Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면도.Fig. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in Fig. 1; Fig.
도 3A 내지 도 3C는 도 1에 도시하는 압전 소자의 제조 방법을 도시한 도면으로서, 각 도면은 부분 단면도.Figs. 3A to 3C are diagrams showing a manufacturing method of the piezoelectric element shown in Fig. 1, and each drawing is a partial sectional view. Fig.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 압전 소자의 평면도.4 is a plan view of a piezoelectric element according to a second embodiment of the present invention;
도 5는 도 4의 선 V-V에 따른 단면도.5 is a cross-sectional view taken along the line V-V of Fig.
도 6A 내지 도 6C는 도 4에 도시하는 압전 소자의 제조 방법을 도시한 도면으로서, 각 도면은 부분 단면도.6A to 6C are diagrams showing a manufacturing method of the piezoelectric element shown in Fig. 4, wherein each drawing is a partial sectional view. Fig.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 터치 패널 장치를 도시한 도면.7 is a view showing a touch panel device according to a third embodiment of the present invention.
도 8은 도 7에 도시하는 터치 패널 장치의 부분 확대도.8 is a partially enlarged view of the touch panel device shown in Fig.
도 9는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 터치 패널 장치를 도시한 도면.9 is a view showing a touch panel device according to a fourth embodiment of the present invention.
도 10은 도 9의 터치 패널 장치의 부분 확대도.10 is a partially enlarged view of the touch panel device of Fig.
도 11은 도 1에 도시하는 압전 소자를 갖는 필터를 도시한 도면.11 is a view showing a filter having the piezoelectric element shown in Fig.
도 12는 제1 내지 제3 실시예 및 비교예에서의 각 필터에 대해, 삽입 손실 측정의 결과를 도시한 도면.12 is a diagram showing the results of the insertion loss measurement for each filter in the first to third embodiments and the comparative example.
도 13은 제1, 제4 실시예에서의 각 필터에 대해, 삽입 손실의 어닐링 시간 의존성을 도시한 도면.Fig. 13 is a view showing the annealing time dependency of the insertion loss for each filter in the first and fourth embodiments; Fig.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 압전 소자(X)를 나타낸다. 압전 소자(X)는 기판(11)과, 압전막(12)과, 전극(13, 14)을 구비하고, 표면 탄성파를 여진 및 수신할 수 있도록 구성되어 있다.1 and 2 show a piezoelectric element X according to a first embodiment of the present invention. The piezoelectric element X is provided with a
기판(11)은 소자의 강성을 확보하는 기능을 가질 뿐만 아니라, 표면 탄성파가 전파하는 매체이다. 기판(11)은, 예를 들면, 투명한 유리 기판 등의 비압전 기판이다.The
압전막(12)은 왜곡이 가해짐으로써 전계를 일으키는 성질(압전 효과), 및, 전계가 가해짐으로써 왜곡이 생기는 성질(역압전 효과)을 나타내는 압전 재료로 이루어진다. 그러한 압전 재료로서는, 예를 들면, Mn이 도핑된 ZnO 또는 AlN을 채용할 수 있다. 압전막(12)의 두께(h)는, 예를 들면 1.0∼3.0㎛이다.The
전극(13)은 기판(11) 및 압전막(12)의 사이에 개재하고, Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, Pt 및 Au로 이루어지는 군에서 선택되는 금속을 0.1∼3wt% 함유하는 Al 합금으로 이루어진다. Al 합금이 당해 군에서 선택되는 복수의 금속을 포함하는 경우, 당해 Al 합금에서의 각 첨가 금속의 함유율은 0.1∼3wt%의 범위에 있다. 전극(13)에는 외부에 노출하는 부위를 갖는 단자(15)가 연속하고 있다. 전극(13)의 두께는, 예를 들면 300∼600nm이다.The
전극(14)은 압전막(12)상에 형성되어 있고, 기초부(14a) 및 복수의 분기 전극(14b)으로 이루어지는 빗살 구조를 갖는다. 복수의 분기 전극(14b)은 기초부(14a)로부터 연장되고, 또한, 서로 평행이다. 서로 평행한 복수의 분기 전극(14b)은, 각각, 도 1에 도시하는 바와 같은 직선 형상에 대신하여 굴곡 형상 또는 만곡 형상이라도 된다. 또한, 분기 전극(14b)은 압전막(12)을 통해 전극(13)에 대향하고 있다.The
전극(14)의 두께는 예를 들면 300∼600nm이며, 각 분기 전극(14b)의 폭(d1)은 예를 들면 40∼60㎛이고, 분기 전극(14b)의 전극 주기(λ1)는 예를 들면 100∼150㎛이다. 전술한 압전막(12)의 두께(h)와 분기 전극(14b)의 전극 주기(λ1)는 0.005≤h/λ1≤0.1의 관계를 갖는 것이 바람직하다.The
전극(14)은 소정의 도전 재료로 이루어진다. 전극(14)의 구성 재료로서는, 전극(13)의 그것과 동일한 것을 채용하여도 된다. 또한, 전극(14)에는 단자(16)가 연속하고 있다.The
도 3A 내지 도 3C는, 압전 소자(X)의 제조 방법을 도시한다. 압전 소자(X) 의 제조에 있어서는, 우선, 기판(11)상에, 도 3A에 도시하는 바와 같이 전극(13)을 형성함과 함께, 단자(15)(도 3A∼도 3C에는 미도시)를 형성한다.3A to 3C show a manufacturing method of the piezoelectric element X. Fig. 3A, the
이러한 형성에 있어서는, 우선, 기판(11)상에 Al 합금을 성막한다. 당해 Al 합금은 Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, Pt 및 Au로 이루어지는 군에서 선택되는 금속을 0.1∼3wt% 함유한다. 성막 방법으로서는, 스퍼터링법이나 증착법을 채용할 수 있다. 전극(13) 및 단자(15)의 형성에서는, 다음으로, Al 합금막상에 레지스트 패턴을 형성한다. 이 레지스트 패턴은, Al 합금막에서 전극(13) 및 단자(15)로 가공되는 개소를 마스킹하기 위한 것이다. 다음으로, 당해 레지스트 패턴을 마스크로 하여, Al 합금막을 에칭한다. 이에 따라, 기판(11)상에 있어서, 전극(13) 및 단자(15)를 형성할 수 있다.In this formation, first, an Al alloy is formed on the
전극(13)을 형성한 후, 바람직하게는, 전극(13)의 표면을 에칭 처리한다. 표면 처리 방법으로서는, 예를 들면, Ar 플라즈마를 이용한 역스퍼터링법을 채용할 수 있다. 이러한 표면 처리에 의해, 전극(13)의 형성후에 당해 전극(13)의 표면이 자연 산화하여 발생하는 산화막이, 제거된다고 생각된다.After the
압전 소자(X)의 제조에 있어서는, 다음으로, 도 3B에 도시하는 바와 같이, 기판(11)상에 압전막(12)을 적층 형성한다. 구체적으로는, 스퍼터링법에 의해 압전 재료를 기판(11)상에 성막한 후, 소정의 레지스트 패턴을 마스크로 하여 당해 압전 재료막을 에칭함으로써, 소정의 평면시 형태를 갖는 압전막(12)이 형성된다. 스퍼터링법에 따른 압전 재료의 성막시에는, 기판(11)은 소정의 온도로 가열된다. 이에 따라, 전극(13)은 기판(11)과 함께 승온하지만, 당해 전극(13)에는 힐록은 생 기지 않거나, 혹은, 힐록이 생겨도 그 수 및 사이즈는 억제된다. Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, Pt 및 Au로 이루어지는 군에서 선택되는 금속을 0.1∼3wt% 함유하는 Al 합금으로 이루어지는 전극(13)은, 열팽창하기 어렵기 때문이다.In manufacturing the piezoelectric element X, next, as shown in Fig. 3B, a
다음으로, 도 3C에 도시하는 바와 같이, 압전막(12)상에 전극(14)을 형성함과 함께, 단자(16)(도 3C에는 미도시)를 형성한다. 이러한 형성에 있어서는, 우선, 기판(11)의 표면 및 압전막(12)의 표면에 걸쳐 소정의 도전 재료를 성막한다. 성막 방법으로서는, 스퍼터링법이나 증착법을 채용할 수 있다. 다음으로, 도전막 상에 레지스트 패턴을 형성한다. 이 레지스트 패턴은, 당해 도전막에서 전극(14) 및 단자(16)로 가공되는 개소를 마스킹하기 위한 것이다. 다음으로, 당해 레지스트 패턴을 마스크로 하여 도전막을 에칭한다. 이에 따라, 전극(14) 및 단자(16)를 형성할 수 있다.Next, as shown in Fig. 3C, the
전극(14) 및 단자(16)의 형성에 있어서는, 스퍼터링법을 이용한 전술한 바와 같은 방법에 대신하여, 인쇄법을 이용해도 된다. 인쇄법에 있어서는, 우선, 기판(11)의 표면 및 압전막(12)의 표면에 대해 소정의 마스크를 개재하여, 예를 들면 Ag 페이스트를 인쇄 내지 도포한다. 다음으로, 마스크를 제거한 후, 당해 Ag 페이스트를 소결 내지 어닐링 처리하여 페이스트내의 용제를 증산시킨다. 이와 같이 하여, Ag로 이루어지는 전극(14) 및 단자(16)를 형성할 수 있다.In forming the
이상과 같이 하여, 높은 전기 기계 변환 효율을 갖는 압전 소자(X)를 제조할 수 있다. 도 3B를 참조하여 전술한 압전막 형성 공정에서는, 기판(11)상에 이미 형성되어 있는 전극(13)에서의 힐록의 생성 및 성장을 억제하면서, 압전막(12)을 형성하기 위한 압전 재료를 성막할 수 있다. 압전 소자(X)에 있어서 높은 전기 기계 변환 효율을 얻을 수 있는 것은, 압전막 형성시에 전극(13)에서의 힐록의 생성 및 성장이 억제되기 때문이라고 생각된다. 또한, 전극(13)을 형성한 후에 당해 전극(13)의 표면에 에칭 처리를 실시하는 경우, 당해 표면 처리는, 압전막 형성시에서의 힐록의 생성 및 성장의 억제에 도움이 된다고 생각된다.In this way, the piezoelectric element X having high electromechanical conversion efficiency can be produced. In the piezoelectric film forming step described above with reference to Fig. 3B, a piezoelectric material for forming the
도 4 및 도 5는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 압전 소자(X')를 나타낸다. 압전 소자(X')는 기판(11)과, 압전막(12)과, 전극(23, 24)을 구비하고, 표면 탄성파를 여진 및 수신할 수 있도록 구성되어 있다. 압전 소자(X')는 전극(13, 14)에 대신하여 전극(23, 24)을 갖는 점에 있어서, 압전 소자(X)와 상이하다. 기판(11) 및 압전막(12)에 대해서는 제1 실시 형태에 관하여 전술한 바와 마찬가지이다.4 and 5 show a piezoelectric element X 'according to a second embodiment of the present invention. The piezoelectric element X 'is provided with a
전극(23, 24)은 기판(11) 및 압전막(12)의 사이에 개재하는 IDT를 구성하며, Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, Pt 및 Au로 이루어지는 군에서 선택되는 금속을 0.1∼3wt% 함유하는 Al 합금으로 이루어진다. Al 합금이, 당해 군에서 선택되는 복수의 금속을 포함하는 경우, 당해 Al 합금에서의 각 첨가 금속의 함유율은 0.1∼3wt%의 범위에 있다.The
전극(23)은 기초부(23a) 및 복수의 분기 전극(23b)으로 이루어지는 빗살 구조를 갖는다. 복수의 분기 전극(23b)은 기초부(23a)로부터 연장되고, 또한, 서로 평행이다. 전극(23)에는 외부에 노출하는 부위를 갖는 단자(25)가 연속하고 있다.The
전극(24)은 기초부(24a) 및 복수의 분기 전극(24b)으로 이루어지는 빗살 구 조를 갖는다. 복수의 분기 전극(24b)은 기초부(24a)로부터 연장되고, 또한, 서로 평행이다. 또한, 분기 전극(24b)은 분기 전극(23b)에 대해서도 평행이다. 전극(24)에는 외부에 노출하는 부위를 갖는 단자(26)가 연속하고 있다.The
전극(23, 24)의 두께는 예를 들면 300∼600nm이며, 각 분기 전극(23b, 24b)의 폭(d2)은 예를 들면 20∼30㎛이고, 분기 전극(23b, 24b)의 전극 주기(λ2)는 예를 들면 100∼150㎛이다.The widths d 2 of the branched
도 6A 내지 도 6C는, 압전 소자(X')의 제조 방법을 나타낸다. 압전 소자(X')의 제조에 있어서는, 우선, 도 6A에 도시하는 바와 같이, 기판(11)상에 Al 합금막(20')을 형성한다. 당해 Al 합금은 Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, Pt 및 Au로 이루어지는 군에서 선택되는 금속을 0.1∼3wt% 함유한다. 성막 방법으로서는, 스퍼터링법이나 증착법을 채용할 수 있다.6A to 6C show a manufacturing method of the piezoelectric element X '. In manufacturing the piezoelectric element X ', first, as shown in FIG. 6A, an Al alloy film 20' is formed on the
다음으로, Al 합금막(20')을 패터닝함으로써, 기판(11)상에, 도 6B에 도시하는 바와 같이 전극(23, 24)을 형성함과 함께, 단자(25, 26)(도 6B 및 도 6C에는 미도시)를 형성한다. 구체적으로는, 우선, Al 합금막(20')상에 레지스트 패턴을 형성한다. 이 레지스트 패턴은, Al 합금막(20')에서 전극(23, 24) 및 단자(25, 26)로 가공되는 개소를 마스킹하기 위한 것이다. 다음으로, 당해 레지스트 패턴을 마스크로 하여 Al 합금막(20')을 에칭한다. 이와 같이 하여, 기판(11)상에 있어서, 전극(23, 24) 및 단자(25, 26)를 형성할 수 있다.Next, the Al alloy film 20 'is patterned to form
전극(23, 24)을 형성한 후, 바람직하게는, 전극(23, 24)의 표면을 에칭 처리 한다. 표면 처리 방법으로서는, 예를 들면, Ar 플라즈마를 이용한 역스퍼터링법을 채용할 수 있다. 이러한 처리에 의해, 전극(23, 24)의 형성후에 당해 전극(23, 24)의 표면이 자연 산화하여 발생하는 산화막이, 제거된다고 생각된다.After the
압전 소자(X')의 제조에 있어서는, 다음으로, 도 6C에 도시하는 바와 같이, 기판(11)상에 압전막(12)을 적층 형성한다. 구체적으로는, 스퍼터링법에 의해 압전 재료를 기판(11)상에 성막한 후, 소정의 레지스트 패턴을 마스크로 하여 당해 압전 재료막을 에칭함으로써, 소정의 평면시 형태를 갖는 압전막(12)이 형성된다. 스퍼터링법에 의한 압전 재료의 성막시에는, 기판(11)은 소정의 온도로 가열된다. 이에 따라, 전극(23, 24)은 기판(11)과 함께 승온하지만, 당해 전극(23, 24)에는 힐록은 생기지 않거나, 혹은, 힐록이 생겨도 그 수 및 사이즈는 억제된다. Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, Pt 및 Au로 이루어지는 군에서 선택되는 금속을 0.1∼3wt% 함유하는 Al 합금으로 이루어지는 전극(23, 24)은, 열팽창하기 어렵기 때문이다.In manufacturing the piezoelectric element X ', next, as shown in Fig. 6C, a
이상과 같이 하여, 높은 전기 기계 변환 효율을 갖는 압전 소자(X')를 제조할 수 있다. 도 6C를 참조하여 전술한 압전막 형성 공정에서는, 기판(11)상에 이미 형성되어 있는 전극(23, 24)에서의 힐록의 생성 및 성장을 억제하면서, 압전막(12)을 형성하기 위한 압전 재료를 성막할 수 있다. 압전 소자(X')에 있어서 높은 전기 기계 변환 효율을 얻을 수 있는 것은, 압전막 형성시에 전극(23, 24)에서의 힐록의 생성 및 성장이 억제되기 때문이라고 생각된다. 또한, 전극(23, 24)을 형성한 후에 당해 전극(23, 24)의 표면에 에칭 처리를 실시하는 경우, 당해 표면 처 리는, 압전막 형성시에서의 힐록의 생성 및 성장의 억제에 도움이 된다고 생각된다.In this way, the piezoelectric element X 'having a high electromechanical conversion efficiency can be manufactured. The piezoelectric film forming process described above with reference to Fig. 6C can be carried out while suppressing generation and growth of hillocks in the
도 7 및 도 8 은, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 터치 패널 장치(Y)를 나타낸다. 터치 패널 장치(Y)는 기판(31)과, 압전막(32)과, 전극(33A∼33D, 34A∼34D)을 구비하고, SAW 방식 터치 패널 장치로서 구성되어 있다. 압전막(32)은, 도면의 명확화의 관점에서 가상선으로 나타낸다.7 and 8 show a touch panel device Y according to a third embodiment of the present invention. The touch panel device Y includes a
기판(31)은 표면 탄성파가 전파하는 매체로서, 검출 영역(31a) 및 주연 영역(31b)을 갖는 투명 기판이다. 검출 영역(31a) 및 주연 영역(31b)의 경계는 점선으로 나타낸다. 기판(31)은, 예를 들면 투명한 유리 기판 등의 비압전 기판으로서, 예를 들면 0.7∼1.1mm의 두께를 갖는다. 검출 영역(31a)은 터치 패널 장치(Y)에서의 검출 대상 영역으로서, 본 실시 형태에서는 직사각형이다. 주연 영역(31b)은 검출 영역(31a)의 주위를 둘러싸고, 터치 패널 장치(Y)의 후술하는 여진 수단 및, 수신 수단이 설치되어 있는 영역이다.The
압전막(32)은 기판(31)의 주연 영역(31b)에 형성되어 있고, 제1 실시 형태에서의 압전막(12)과 마찬가지로, 압전 효과 및 역압전 효과를 나타내는 압전 재료로 이루어진다. 압전막(32)의 두께(h)는, 예를 들면 1.0∼3.0㎛이다.The
전극(33A∼33D)은 기판(31) 및 압전막(32)의 사이에 개재하며, Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, Pt 및 Au로 이루어지는 군에서 선택되는 금속을 0.1∼3wt% 함유하는 Al 합금으로 이루어진다. 전극(33A∼33D)의 두께는, 예를 들면 300∼600nm이다. 전극(33A∼33D)에는, 각각, 대응하는 단자(35A∼35D)가 연속하고 있 다. 단자(35A∼35D)는, 각각, 외부에 노출하는 부위를 갖는다.
전극(34A∼34D)은 압전막(32)상에 형성되어 있고, 각각, 기초부(34a) 및 복수의 분기 전극(34b)으로 이루어지는 빗살 구조를 갖는다. 동일한 전극에 속하는 복수의 분기 전극(34b)은, 동일한 기초부(34a)로부터 연장되고, 또한, 서로 평행이다.The
본 실시 형태에서는, 서로 평행한 복수의 분기 전극(34b)은, 각각, 상대적으로 검출 영역(31a)에 가까운 내측부(34b') 및 상대적으로 검출 영역(31a)으로부터 먼 외측부(34b")를 갖고, 이들은 상이한 소정의 방향으로 연장하고 있다. 즉, 분기 전극(34b)은 소정의 각도로 굴곡하고 있다. 굴곡 각도는 직사각 형상의 검출 영역(31a)을 규정하는 인접변의 비율에 따라 결정되고 있다. 예를 들면, 검출 영역(31a)이 정사각형인 경우, 즉 인접변의 비율이 1:1인 경우, 굴곡 각도는 45°이다. 또한, 분기 전극(34b)은 압전막(32)을 통해 전극(33A∼33D)에 대향하고 있다.In this embodiment, the plurality of
전극(34)의 두께는 예를 들면 300∼600nm이며, 각 분기 전극(34b)의 폭(d3)(도 8에 나타낸다)은 예를 들면 40∼60㎛이다. 또한, 분기 전극(34b)의 내측부(34b')의 전극 주기(λ3)(도 8에 나타낸다) 및 외측부(34b")의 전극 주기(λ4)(도 8에 나타낸다)는, 전술의 전극 주기(λ1)와 마찬가지로, 예를 들면 100∼150㎛이다. 단일한 전극에 있어서, 전극 주기(λ3) 및 전극 주기(λ4)는 터치 패널 장치(Y)의 구동 방법에 따라, 동일하게 또는 상위하게 설정되어 있다. 또한, 전극(34A∼34D) 의 사이에서, 전극 주기(λ3) 및/또는 전극 주기(λ4)는 터치 패널 장치(Y)의 구동 방법에 따라, 동일하게 또는 상위하게 설정되어 있다. 전술한 압전막(32)의 두께(h)와 전극 주기(λ3)는 0.005≤h/λ3≤0.1의 관계를 갖는 것이 바람직하다. 마찬가지로 압전막(32)의 두께(h)와 전극 주기(λ4)는 0.005≤h/λ4≤0.1의 관계를 갖는 것이 바람직하다.The thickness of the electrode 34 is, for example, 300 to 600 nm, and the width d 3 (shown in FIG. 8) of each
전극(34A∼34D)은 소정의 도전 재료로 이루어진다. 전극(34A∼34D)의 구성 재료로서는, 전극(33A∼33D)의 그것과 동일한 것을 채용하여도 된다. 또한, 전극(34A∼34D)에는, 각각, 대응하는 단자(36A∼36D)가 연속하고 있다.The
터치 패널 장치(Y)는 기판(31)의 주연 영역(31b)에서, 제1 실시 형태에 따른 4개의 압전 소자(X)(압전 소자(XA∼XD))를 구비한다. 구체적으로는, 전극쌍(33A, 34A), 전극쌍(33B, 34B), 전극쌍(33C, 34C) 및 전극쌍(33D, 34D)은, 각각 압전 소자(X)의 전극쌍(13, 14)에 상당하고, 각 전극쌍 사이에 끼워지는 압전막(32)은, 4개의 압전 소자(X)의 4개의 압전막(12)을 포함하며, 이것들을 지지하는 기판(31)은, 4개의 압전 소자(X)의 4개의 기판(11)을 포함한다. 또한, 단자(35A∼35D) 및 단자(36A∼36D)는, 각각, 압전 소자(X)의 단자(15) 및 단자(16)에 상당한다. 이러한 4개의 압전 소자(X)를 포함하는 터치 패널 장치(Y)는, 도 3A 내지 도 3C를 참조하여 전술한 압전 소자(X)의 제조 방법을 이용하여 제조할 수 있다.The touch panel device Y is provided with four piezoelectric elements X (piezoelectric elements XA to XD) according to the first embodiment in the
터치 패널 장치(Y)의 작동시에는, 예를 들면, 서로 대향하는 2개의 압전 소자(XA, XC)가 상이한 타이밍으로 간헐적으로 여진 구동된다.In operation of the touch panel device Y, for example, two piezoelectric elements XA and XC facing each other are excited and driven at different timings intermittently.
압전 소자(XA)는 단자(35A, 36A)를 통해 전극(33A, 34A)의 사이에 교류 전압이 인가됨으로써 여진 구동된다. 여진 구동중, 압전 소자(XA)에서 소정 주파수의 2종류의 표면 탄성파(SAW)(f1, f2)가 여진된다. SAW(f1)는 압전 소자(XA)에서의 분기 전극(34b)의 내측부(34b')에 직교하는 방향으로 전파하도록 여진된다. SAW(f2)는 분기 전극(34b)의 외측부(34b")에 직교하는 방향으로 전파하도록 여진된다.The piezoelectric element XA is excited and driven by applying an alternating voltage between the
SAW(f1)는 기판(31)의 검출 영역(31a)를 전파한 후, 압전 소자(XD)에서의 복수의 내측부(34b')에서 수신된다. 그 결과, 압전 소자(XD)로부터 그 단자(35D, 36D)를 통해 수신 신호가 출력된다. 이 수신 신호는, 실질적으로, 압전 소자(XD)에서의 도면 중 상단의 내측부(34b')가 SAW(f1)를 수신하고 나서, 도면 중 하단의 내측부(34b')가 SAW(f1)를 수신할 때까지, 출력된다.The SAW f1 propagates through the
SAW(f2)는 기판(31)의 검출 영역(31a)을 전파한 후, 압전 소자(XB)에서의 복수의 외측부(34b")에서 수신된다. 그 결과, 압전 소자(XB)로부터 그 단자(35B, 36B)를 통해 수신 신호가 출력된다. 이 수신 신호는, 실질적으로, 압전 소자(XB)에서의 도면 중 상단의 외측부(34b")가 SAW(f2)를 수신하고 나서, 도면 중 하단의 외측부(34b")가 SAW(f2)를 수신할 때까지, 출력된다.The SAW f2 propagates through the
한편, 압전 소자(XC)는 단자(35C, 36C)를 통해 전극(33C, 34C)의 사이에 교류 전압이 인가됨으로써 여진 구동된다. 여진 구동중, 압전 소자(XC)에서 소정 주파수의 2종류의 SAW(f3, f4)가 여진된다. SAW(f3)는 압전 소자(XC)에서의 분기 전극(34b)의 내측부(34b')에 직교하는 방향으로 전파하도록 여진된다. SAW(f4)는 분 기 전극(34b)의 외측부(34b")에 직교하는 방향으로 전파하도록 여진된다. 압전 소자(XC)의 이러한 여진 구동은, 예를 들면, 압전 소자(XB, XD)로부터의 전술한 수신 신호 출력이 종료한 직후에 행해진다.On the other hand, the piezoelectric element XC is excited and driven by applying an alternating voltage between the
SAW(f3)는 기판(31)의 검출 영역(31a)을 전파한 후, 압전 소자(XB)에서의 복수의 내측부(34b')에서 수신된다. 그 결과, 압전 소자(XB)로부터 그 단자(35B, 36B)를 통해 수신 신호가 출력된다. 이 수신 신호는, 실질적으로, 압전 소자(XB)에서의 도면 중 하단의 내측부(34b')가 SAW(f3)를 수신하고 나서, 도면 중 상단의 내측부(34b')가 SAW(f3)를 수신할 때까지, 출력된다.The SAW f3 propagates through the
SAW(f4)는 기판(31)의 검출 영역(31a)을 전파한 후, 압전 소자(XD)에서의 복수의 외측부(34b")에서 수신된다. 그 결과, 압전 소자(XD)로부터 그 단자(35D, 36D)를 통해 수신 신호가 출력된다. 이 수신 신호는, 실질적으로, 압전 소자(XD)에서의 도면 중 하단의 외측부(34b")가 SAW(f4)를 수신하고 나서, 도면 중 상단의 외측부(34b")가 SAW(f4)를 수신할 때까지, 출력된다.The SAW f4 propagates through the
터치 패널 장치(Y)의 작동시에 있어서는, 압전 소자(XA)에 의한 SAW(f1, f2)의 여진으로부터, SAW(f3, f4)의 수신에 기초하는 압전 소자(XB, XD)로부터의 수신 신호의 출력까지의, 전술한 바와 같은 일련의 동작이, 반복된다.In operation of the touch panel device Y, reception from the piezoelectric elements XB and XD based on the reception of the SAWs f3 and f4 from the excitation of the SAWs f1 and f2 by the piezoelectric element XA The series of operations up to the output of the signal, as described above, is repeated.
터치 패널 장치(Y)의 작동시에 있어서, 기판(31)의 검출 영역(31a)의 어느 하나의 위치에 손가락 등이 접촉하고 있으면, SAW(f1∼f4)의 진폭은, 당해 위치를 통과하는 경우에 당해 위치에서 감쇠한다. 진폭이 감쇠한 SAW에 기초하여 압전 소자(XB, XD)로부터 출력되는 수신 신호의 출력 레벨은 저하하므로, 당해 수신 신호 에서 출력 레벨이 저하하는 때를 검지 및 해석함으로써, 검출 영역(31a)에서의 접촉 위치가 특정 내지 검출된다.If the finger or the like is in contact with any one of the
터치 패널 장치(Y)를 작동시키기 위해서는, 여진 수단으로서 압전 소자(XA, XC)에 대신하여 압전 소자(XB, XD)를 이용하고, 수신 수단으로서 압전 소자(XB, XD)에 대신하여 압전 소자(XA, XC)를 이용할 수도 있다.The piezoelectric elements XB and XD are used in place of the piezoelectric elements XA and XC as excitation means and the piezoelectric elements XB and XD are used as receiving means in place of the piezoelectric elements XB and XD, (XA, XC) may be used.
터치 패널 장치(Y)는, 여진 수단 및 수신 수단으로서 높은 전기 기계 변환 효율을 갖는 제1 실시 형태의 압전 소자(X)(압전 소자(XA∼XD))를 구비한다. 이와 같은 터치 패널 장치(Y)는, 구동 전압의 저감이나 검출 정밀도의 향상을 도모하는데 있어서 매우 적합하다.The touch panel device Y is provided with the piezoelectric elements X (piezoelectric elements XA to XD) of the first embodiment having high electromechanical conversion efficiency as excitation means and receiving means. Such a touch panel device Y is very suitable for reducing the driving voltage and improving the detection precision.
도 9 및 도 10은, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 터치 패널 장치(Y')를 나타낸다. 터치 패널 장치(Y')는 기판(31)과, 압전막(32)과, 전극(43A∼43D, 44A∼44D)을 구비하며, SAW 방식 터치 패널 장치로서 구성되어 있다. 터치 패널 장치(Y')는, 전극(33A∼33D, 34A∼34D)에 대신하여 전극(43A∼43D, 44A∼44D)을 갖는 점에서, 터치 패널 장치(Y)와 상이하다. 기판(31) 및 압전막(32)에 대해서는 제3 실시 형태에 관하여 전술한 것과 마찬가지이다.9 and 10 show a touch panel device Y 'according to a fourth embodiment of the present invention. The touch panel device Y 'includes a
전극쌍(43A, 44A), 전극쌍(43B, 44B), 전극쌍(43C, 44C) 및 전극쌍(43D, 44D)은, 기판(31) 및 압전막(32)의 사이에 개재하는 IDT를 구성하고, Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, Pt 및 Au로 이루어지는 군에서 선택되는 금속을 0.1∼3wt% 함유하는 Al 합금으로 이루어진다.The electrode pairs 43A and 44A, the electrode pairs 43B and 44B, the electrode pairs 43C and 44C and the electrode pairs 43D and 44D are formed by stacking an IDT interposed between the
전극(43A∼43D)은, 각각, 기초부(43a) 및 복수의 분기 전극(43b)으로 이루어 지는 빗살 구조를 갖는다. 동일한 전극에 속하는 복수의 분기 전극(43b)은, 동일한 기초부(43a)로부터 연장되고, 또한, 서로 평행이다. 본 실시 형태에서는, 서로 평행한 복수의 분기 전극(43b)은, 각각, 상대적으로 검출 영역(31a)에 가까운 내측부(43b') 및 상대적으로 검출 영역(31a)으로부터 먼 외측부(43b")를 갖고, 이것들은 상이한 소정의 방향으로 연장되어 있다. 즉, 분기 전극(43b)은 소정의 각도로 굴곡하고 있다. 또한, 전극(43A∼43D)에는, 각각, 대응하는 단자(45A∼45D)가 연속하고 있다. 단자(45A∼45D)는, 각각, 외부에 노출하는 부위를 갖는다.The
전극(44A∼44D)은, 각각, 기초부(44a) 및 복수의 분기 전극(44b)으로 이루어지는 빗살 구조를 갖는다. 동일한 전극에 속하는 복수의 분기 전극(44b)은, 동일한 기초부(44a)로부터 연장되고, 또한, 서로 평행이다. 또한, 분기 전극(44b)은 분기 전극(43b)에 대해서도 평행이다. 본 실시 형태에서는, 서로 평행한 복수의 분기 전극(44b)은, 각각, 내측부(44b') 및 외측부(44b")를 갖고, 이것들은 상이한 소정의 방향으로 연장되어 있다. 즉, 분기 전극(44b)은 소정의 각도로 굴곡하고 있다. 분기 전극(43b, 44b)의 굴곡 각도는, 직사각 형상의 검출 영역(31a)을 규정하는 인접변의 비율에 따라 결정되고 있다. 또한, 전극(44A∼44D)에는, 각각, 대응하는 단자(46A∼46D)가 연속하고 있다. 단자(46A∼46D)는, 각각, 외부에 노출하는 부위를 갖는다.Each of the
전극(43, 44)의 두께는 예를 들면 300∼600nm이고, 각 분기 전극(43b, 44b)의 폭(d4)은 예를 들면 20∼30㎛이다. 내측부(43b', 44b')의 전극 주기(λ5) 및 외 측부(43b", 44b")의 전극 주기(λ6)는, 전술한 전극 주기(λ2)와 마찬가지로, 예를 들면 100∼150㎛이다.The thickness of the electrodes 43 and 44 is, for example, 300 to 600 nm, and the width d 4 of each of the
터치 패널 장치(Y')는 기판(31)의 주연 영역(31b)에서, 제2 실시 형태에 따른 4개의 압전 소자(X')(압전 소자(XA'∼XD'))를 구비한다. 구체적으로는, 전극쌍(43A, 44A), 전극쌍(43B, 44B), 전극쌍(43C, 44C) 및 전극쌍(43D, 44D)은, 각각, 압전 소자(X')의 전극쌍(23, 24)에 상당하며, 각 전극쌍 사이에 끼워지는 압전막(32)은 4개의 압전 소자(X')의 4개의 압전막(12)을 포함하고, 이것들을 지지하는 기판(31)은 4개의 압전 소자(X')의 4개의 기판(11)을 포함한다. 또한, 단자(45A∼45D) 및 단자(46A∼46D)는, 각각, 압전 소자(X')의 단자(25) 및 단자(26)에 상당한다. 이러한 4개의 압전 소자(X')를 포함하는 터치 패널 장치(Y')는, 도 6A 내지 도 6C를 참조하여 전술한 압전 소자(X')의 제조 방법을 이용해 제조할 수 있다.The touch panel device Y 'includes four piezoelectric elements X' (piezoelectric elements XA 'to XD') according to the second embodiment in the
터치 패널 장치(Y')의 작동시에는, 예를 들면, 서로 대향하는 2개의 압전 소자(XA', XC')가 상이한 타이밍으로 간헐적으로 여진 구동된다.In operation of the touch panel device Y ', for example, two piezoelectric elements XA' and XC 'opposed to each other are excited and driven at different timings intermittently.
압전 소자(XA')는 단자(45A, 46A)를 통해 전극(43A, 44A)의 사이에 교류 전압이 인가됨으로써 여진 구동된다. 여진 구동중, 압전 소자(XA')에서 소정 주파수의 2종류의 표면 탄성파(SAW)(f5, f6)가 여진된다. SAW(f5)는 압전 소자(XA')에서의 내측부(43b', 44b')에 직교하는 방향으로 전파하도록 여진된다. SAW(f6)는 압전 소자(XA')에서의 외측부(43b", 44b")에 직교하는 방향으로 전파하도록 여진된다.The piezoelectric element XA 'is excited and driven by applying an AC voltage between the
SAW(f5)는 기판(31)의 검출 영역(31a)을 전파한 후, 압전 소자(XD')에서의 복수의 내측부(43b', 44b')에서 수신된다. 그 결과, 압전 소자(XD')로부터 그 단자(45D, 46D)를 통해 수신 신호가 출력된다. 이 수신 신호는, 실질적으로, 압전 소자(XD')에서의 도면 중 상단의 내측부(43b'(44b'))가 SAW(f5)를 수신하고 나서, 도면 중 하단의 내측부(43b'(44b'))가 SAW(f5)를 수신할 때까지, 출력된다.The SAW f5 propagates through the
SAW(f6)는 기판(31)의 검출 영역(31a)을 전파한 후, 압전 소자(XB')에서의 복수의 외측부(43b", 44b")에서 수신된다. 그 결과, 압전 소자(XB')로부터 그 단자(45B, 46B)를 통해 수신 신호가 출력된다. 이 수신 신호는, 실질적으로, 압전 소자(XB')에서의 도면 중 상단의 외측부(43b"(44b"))가 SAW(f6)를 수신하고 나서, 도면 중 하단의 외측부(43b"(44b"))가 SAW(f6)를 수신할 때까지, 출력된다.The SAW f6 propagates through the
한편, 압전 소자(XC')는 단자(45C, 46C)를 통해 전극(43C, 44C)의 사이에 교류 전압이 인가됨으로써 여진 구동된다. 여진 구동중, 압전 소자(XC')에서 소정 주파수의 2종류의 SAW(f7, f8)가 여진된다. SAW(f7)는 압전 소자(XC')에서의 내측부(43b', 44b')에 직교하는 방향으로 전파하도록 여진된다. SAW(f8)는 압전 소자(XC')에서의 외측부(43b", 44b")에 직교하는 방향으로 전파하도록 여진된다. 압전 소자(XC')의 이와 같은 여진 구동은, 예를 들면, 압전 소자(XB', XD')로부터의 전술한 수신 신호 출력이 종료한 직후에 행해진다.On the other hand, the piezoelectric element XC 'is excited and driven by applying an AC voltage between the
SAW(f7)는 기판(31)의 검출 영역(31a)을 전파한 후, 압전 소자(XB')에서의 복수의 내측부(43b', 44b')에서 수신된다. 그 결과, 압전 소자(XB')로부터 그 단자(45B, 46B)를 통해 수신 신호가 출력된다. 이 수신 신호는, 실질적으로, 압전 소자(XB')에서의 도면 중 하단의 내측부(43b'(44b'))가 SAW(f7)를 수신하고 나서, 도면 중 상단의 내측부(43b'(44b'))가 SAW(f7)를 수신할 때까지, 출력된다.The SAW f7 propagates through the
SAW(f8)는 기판(31)의 검출 영역(31a)을 전파한 후, 압전 소자(XD')에서의 복수의 외측부(43b", 44b")에서 수신된다. 그 결과, 압전 소자(XD')로부터 그 단자(45D, 46D)를 통해 수신 신호가 출력된다. 이 수신 신호는, 실질적으로, 압전 소자(XD')에서의 도면 중 하단의 외측부(43b"(44b"))가 SAW(f8)를 수신하고 나서, 도면 중 상단의 외측부(43b"(44b"))가 SAW(f8)를 수신할 때까지, 출력된다.The SAW f8 propagates through the
터치 패널 장치(Y')의 작동시에 있어서는, 압전 소자(XA')에 의한 SAW(f5, f6)의 여진으로부터, SAW(f7, f8)의 수신에 기초하는 압전 소자(XB', XD')로부터의 수신 신호의 출력까지의, 전술한 바와 같은 일련의 동작이, 반복된다.In operation of the touch panel device Y ', the piezoelectric elements XB' and XD 'based on the reception of the SAWs f7 and f8 from the excitation of the SAWs f5 and f6 by the piezoelectric element XA' ) To the output of the reception signal from the input terminal is repeated.
터치 패널 장치(Y')의 작동시에 있어서, 기판(31)의 검출 영역(31a)의 어느 하나의 위치에 손가락 등이 접촉하고 있으면, SAW(f5∼f8)의 진폭은, 당해 위치를 통과하는 경우에 당해 위치에서 감쇠한다. 진폭이 감쇠한 SAW에 기초하여 압전 소자(XB', XD')로부터 출력되는 수신 신호의 출력 레벨은 저하하므로, 압전 소자(XB', XD')로부터 출력되는 수신 신호에서 출력 레벨이 저하하는 때를 검지 및 해석함으로써, 검출 영역(31a)에서의 접촉 위치가 특정 내지 검출된다.If the finger or the like is in contact with any one of the
터치 패널 장치(Y')를 작동시키기 위해서는, 여진 수단으로서 압전 소자(XA', XC')에 대신하여 압전 소자(XB', XD')를 이용하고, 수신 수단으로서 압전 소자(XB', XD')에 대신하여 압전 소자(XA', XC')를 이용할 수도 있다.In order to operate the touch panel device Y ', piezoelectric elements XB' and XD 'are used as excitation means in place of piezoelectric elements XA' and XC 'and piezoelectric elements XB' and XD ' 'May be used instead of the piezoelectric elements XA' and XC '.
터치 패널 장치(Y')는 여진 수단 및 수신 수단으로서, 높은 전기 기계 변환 효율을 갖는 제2 실시 형태의 압전 소자(X')(압전 소자(XA'∼XD'))를 구비한다. 이러한 터치 패널 장치(Y')는, 구동 전압의 저감이나 검출 정밀도의 향상을 도모하는데 있어서 매우 적합하다.The touch panel device Y 'is provided with the piezoelectric element X' (piezoelectric elements XA 'to XD') of the second embodiment having high electromechanical conversion efficiency as the excitation means and the reception means. The touch panel device Y 'is very suitable for reducing the driving voltage and improving the detection precision.
터치 패널 장치(Y, Y')의 작동 방법으로서는, 다른 형태를 채용할 수도 있다. 예를 들면, 일본 특허공개 2002-222041호 공보에 기재되어 있는 제1 내지 제3 실시 형태에 따른 터치 패널 장치를 작동시키기 위한, 당해 공보에 기재되어 있는 방법을 채용할 수 있다.As a method of operating the touch panel devices (Y, Y '), other forms may be employed. For example, a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-222041 for operating the touch panel device according to the first to third embodiments can be employed.
[제1 실시예][First Embodiment]
도 11에 도시하는 바와 같은, 2개의 압전 소자(X)로 이루어지는 정규 대향형의 필터를 제작하였다. 이 필터를 구성하는 본 실시예의 각 압전 소자(X)는, 제1 실시 형태에 따른 것이다. 필터의 제작에 있어서는, 우선, 제1 성막 공정에 있어서, 스퍼터링법에 의해, 1.0wt%의 Cu를 함유하는 Al 합금을 유리 기판(11)상에 성막함으로써, 두께 300nm의 Al 합금막을 형성하였다. 본 스퍼터링에서는, Cu를 1.0wt% 함유하는 Al 합금 타깃을 이용하였다.A regular opposed filter composed of two piezoelectric elements X as shown in Fig. 11 was produced. Each of the piezoelectric elements X of this embodiment constituting this filter is according to the first embodiment. In the fabrication of the filter, first, an Al alloy film containing 1.0 wt% of Cu was formed on the
다음으로, 소정의 레지스트 패턴을 마스크로 하여 Al 합금막을 에칭함으로써, 당해 Al 합금막을 패터닝하였다. 이와 같이 하여, 기판(11)상에서, 전극(13) 및 단자(15)를 형성하였다. 이 다음, Ar 플라즈마를 이용한 역스퍼터링법에 의해, 전극(13)의 표면을 에칭 처리하였다.Next, the Al alloy film was etched using the predetermined resist pattern as a mask to pattern the Al alloy film. In this manner, the
다음으로, 제2 성막 공정에 있어서, 스퍼터링법에 의해, 기판(11)상에 ZnO를 성막함으로써, 두께 2㎛의 압전 재료막을 형성하였다. 구체적으로는, ZnO 소결체 타깃을 이용하여, 스퍼터 가스로서 Ar 가스 및 O2 가스를 사용해 행하는 반응성 스퍼터링에 의해, 기판 상에 ZnO를 성막하였다. 본 스퍼터링에서는, Ar 가스 및 O2 가스의 유량비를 4:1로 하였다. 이 다음, 소정의 레지스트 패턴을 마스크로 하여 압전 재료막을 에칭함으로써, 당해 압전 재료막을 패터닝하였다. 이와 같이 하여, 압전막(12)을 형성하였다.Next, in the second film forming step, ZnO was formed on the
다음으로, 제3 성막 공정에 있어서, 스퍼터링법에 의해, 기판(11)의 표면 및 압전막(12)의 표면에 걸쳐 Al 합금을 성막함으로써, 두께 300nm의 Al 합금막을 형성하였다. 본 스퍼터링에서는, 전술한 전극(13)의 형성시에 이용한 것과 동일한 Cu 함유 Al 합금 타깃을 이용하였다. 다음으로, 소정의 레지스트 패턴을 마스크로 하여 Al 합금막을 에칭함으로써, 당해 Al 합금막을 패터닝하였다. 이와 같이 하여, 기초부(14a) 및 복수의 평행한 분기 전극(14b)을 갖는 전극(14) 및 단자(16)를 형성하였다. 본 실시예에서의 전극(14)에서는, 분기 전극(14b)의 폭(d1)은 44㎛이고, 분기 전극(14b)의 전극 주기(λ1)는 110㎛이다.Next, in the third film forming step, an Al alloy film was formed by sputtering over the surface of the
이상의 방법에 의해, 본 실시예에 따른 복수의 필터를 제작하였다. 모든 필터에 있어서, 압전막(12)의 두께(h)는 2㎛이고, 이 두께(h)와 분기 전극(14b)의 전극 주기(λ1)는 0.005≤h/λ1≤0.1의 조건을 만족한다.By the above method, a plurality of filters according to the present embodiment were manufactured. The thickness h of the
[제2 실시예][Second Embodiment]
제1 성막 공정에 있어서, 1.0wt%의 Cu를 함유하는 Al 합금에 대신하여 0.5wt%의 Cu를 함유하는 Al 합금을 성막한 이외에는, 제1 실시예와 마찬가지의 방법에 의해, 본 실시예에 따른 복수의 필터를 제작하였다. 본 실시예의 필터에서는, 전극(13)은 0.5wt%의 Cu를 함유하는 Al 합금으로 이루어진다. 또한, 본 실시예의 모든 필터에 있어서, 압전막(12)의 두께(h)는 2㎛이고, 이 두께(h)와 분기 전극(14b)의 전극 주기(λ1)는 0.005≤h/λ1≤0.1의 조건을 만족한다.In the first film forming step, in the same manner as in the first embodiment, except that an Al alloy containing Cu in an amount of 0.5 wt% was used instead of the Al alloy containing 1.0 wt% of Cu Were fabricated. In the filter of this embodiment, the
[제3 실시예][Third Embodiment]
제1 성막 공정에 있어서, 1.0wt%의 Cu를 함유하는 Al 합금에 대신하여 2.0wt%의 Cu를 함유하는 Al 합금을 성막한 이외에는, 제1 실시예와 마찬가지의 방법에 의해, 본 실시예에 따른 복수의 필터를 제작하였다. 본 실시예의 필터에서는, 전극(13)은, 2.0wt%의 Cu를 함유하는 Al 합금으로 이루어진다. 또한, 본 실시예의 모든 필터에 있어서, 압전막(12)의 두께(h)는 2㎛이고, 이 두께(h)와 분기 전극(14b)의 전극 주기(λ1)는 0.005≤h/λ1≤0.1의 조건을 만족한다.In the same manner as in Example 1, except that an Al alloy containing Cu in an amount of 2.0 wt% was used instead of the Al alloy containing 1.0 wt% Cu in the first film forming step Were fabricated. In the filter of this embodiment, the
[비교예][Comparative Example]
제1 성막 공정에 있어서, 1.0wt%의 Cu를 함유하는 Al 합금에 대신하여 순Al을 성막한 이외에는, 제1 실시예와 마찬가지의 방법에 의해, 본 비교예에 따른 복수의 필터를 제작하였다. 본 비교예의 필터에서는, 기판과 압전막의 사이에 개재하는 전극은 순Al로 이루어진다.In the first film forming step, a plurality of filters according to this comparative example were fabricated in the same manner as in Example 1 except that pure Al was deposited in place of the Al alloy containing 1.0 wt% Cu. In the filter of this comparative example, the electrode interposed between the substrate and the piezoelectric film is pure Al.
[제4 실시예][Fourth Embodiment]
압전막(12)이, ZnO에 대신하여, Mn이 도핑된 ZnO에 의해 구성되어 있는 이외 에는, 제1 실시예와 마찬가지의 구성을 갖는 필터를 제작하였다. 이 필터의 제작에서의 제2 성막 공정의 스퍼터링에서는, 소정 농도의 Mn2O3을 함유하는 ZnO 소결 타깃을 이용하였다.A filter having the same structure as that of the first embodiment was fabricated except that the
[삽입 손실의 측정][Measurement of insertion loss]
제1 내지 제3 실시예 및 비교예의 각 필터에 대해, 입력 신호와 수신 신호 사이의 삽입 손실을 측정하였다. 그 결과는 도 12의 그래프에 나타낸다. 도 12의 그래프에서는, 압전막을 개재하여 대향하는 전극쌍 사이의 저항(kΩ)을 횡축에 나타내고, 삽입 손실(dB)을 종축에 나타낸다.For each of the filters of the first to third embodiments and the comparative example, the insertion loss between the input signal and the received signal was measured. The results are shown in the graph of Fig. In the graph of Fig. 12, the abscissa represents the resistance (k [Omega]) between the opposing electrode pairs via the piezoelectric film, and the ordinate represents the insertion loss (dB).
도 12의 그래프로부터는, 제1 내지 제3 실시예의 필터는, 비교예의 필터보다 삽입 손실이 작은 것을 알 수 있다. 이것은, 기판과 압전막 사이에 개재하는 전극이 소정 농도의 Cu를 함유하는 Al 합금으로 이루어지는 경우에는, 당해 전극이 순Al로 이루어지는 경우보다, 압전 소자에서의 전기 기계 변환 효율이 높기 때문이라고 생각된다. 또한, 도 12의 그래프에 나타내는 바와 같이, 동일한 실시예에 따른 복수의 필터 사이에서 전극간 저항의 값에 편차가 있지만, 동일한 실시예에 따른 복수의 필터 사이에서는, 전극간 저항이 커질수록 삽입 손실은 작은 경향에 있는 것을 알 수 있다.It can be seen from the graph of Fig. 12 that the insertion loss of the filters of the first to third embodiments is smaller than that of the filter of the comparative example. This is considered to be because, when the electrode interposed between the substrate and the piezoelectric film is made of an Al alloy containing Cu at a predetermined concentration, the electromechanical conversion efficiency in the piezoelectric element is higher than in the case where the electrode is made of pure Al . Also, as shown in the graph of Fig. 12, there is a variation in the value of the interelectrode resistance among a plurality of filters according to the same embodiment, but between the plurality of filters according to the same embodiment, Is a small tendency.
제1, 제4 실시예의 필터에 대해, 삽입 손실의 어닐링 시간 의존성을 조사하였다. 구체적으로는, 제1, 제4 실시예의 각 필터에 대해, 어닐링 처리를 실시하기 전, 250℃에서 1시간의 어닐링 처리를 실시한 후, 및, 250℃에서 1시간 더, 즉 합 계 2시간의 어닐링 처리를 실시한 후, 각각 삽입 손실을 측정하였다. 그 결과는 도 13의 그래프에 나타낸다. 도 13의 그래프에서는, 어닐링 시간(h)을 횡축에 나타내고, 삽입 손실(dB)을 종축에 나타낸다. 또한, 제1 실시예의 필름의 측정 결과를 선(E1)으로 나타내고, 제4 실시예의 필름의 측정 결과를 선(E4)으로 나타낸다.For the filters of the first and fourth embodiments, the annealing time dependence of the insertion loss was examined. Specifically, the respective filters of the first and fourth embodiments were subjected to annealing at 250 ° C for 1 hour and annealing at 250 ° C for 1 hour, that is, for a total of 2 hours After the annealing treatment, the insertion loss was measured. The results are shown in the graph of Fig. In the graph of Fig. 13, the abscissa axis represents the annealing time (h) and the ordinate axis represents the insertion loss (dB). The measurement result of the film of the first embodiment is indicated by a line E1, and the measurement result of the film of the fourth embodiment is indicated by a line E4.
도 13의 그래프로부터는, 압전 소자가 소정의 어닐링 처리를 거치는 경우에는, Mn이 도핑되어 있는 ZnO 압전막은 도핑되어 있지 않은 ZnO 압전막보다 삽입 손실을 저감하는데 있어서는 매우 적합하다는 것을 알 수 있다. 이것은, 압전 재료인 ZnO에 Mn이 도핑되어 있으면, 전극 구성 재료인 Al의 압전막으로의 확산이 억제되기 때문이라고 생각된다. 압전막상의 전극을 인쇄법에 의해 형성하는 경우에는, 소정의 패턴 형상으로 인쇄된 도전 페이스트를 소결하기 위한 어닐링 처리가 행해진다. 따라서, Mn이 도핑되어 있는 ZnO에 의해 압전막이 형성되어 있는 구성은, 압전막상의 전극을 인쇄법에 의해 형성하는 경우에, 특히 실익이 있다.It can be seen from the graph of Fig. 13 that when the piezoelectric element undergoes a predetermined annealing treatment, the ZnO piezoelectric film doped with Mn is more suitable for reducing the insertion loss than the ZnO piezoelectric film not doped. This is considered to be because diffusion of Al, which is an electrode constituting material, into the piezoelectric film is suppressed when Mn is doped into ZnO as the piezoelectric material. In the case where the electrodes on the piezoelectric film are formed by a printing method, an annealing process for sintering the conductive paste printed in a predetermined pattern is performed. Therefore, the structure in which the piezoelectric film is formed of ZnO doped with Mn has a particularly advantageous effect when the electrode on the piezoelectric film is formed by a printing method.
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