KR20060021852A - 압전 소자, 그 제조 방법 및 터치 패널 장치 - Google Patents

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.

압전 소자, 인터디지털 트랜스듀서, 터치 패널, 표면 탄성파, 여진 수단

Description

압전 소자, 그 제조 방법 및 터치 패널 장치{PIEZOELECTRIC DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND TOUCH PANEL DEVICE}

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

본 발명의 제6 측면에 있어서, 다른 바람직한 실시의 형태에서는, 제1 전극 및 제2 전극은 기판 및 압전막의 사이에 개재하여, IDT를 구성한다.

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.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 압전 소자의 평면도.

도 2는 도 1의 선 Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면도.

도 3A 내지 도 3C는 도 1에 도시하는 압전 소자의 제조 방법을 도시한 도면으로서, 각 도면은 부분 단면도.

도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 압전 소자의 평면도.

도 5는 도 4의 선 V-V에 따른 단면도.

도 6A 내지 도 6C는 도 4에 도시하는 압전 소자의 제조 방법을 도시한 도면으로서, 각 도면은 부분 단면도.

도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 터치 패널 장치를 도시한 도면.

도 8은 도 7에 도시하는 터치 패널 장치의 부분 확대도.

도 9는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 터치 패널 장치를 도시한 도면.

도 10은 도 9의 터치 패널 장치의 부분 확대도.

도 11은 도 1에 도시하는 압전 소자를 갖는 필터를 도시한 도면.

도 12는 제1 내지 제3 실시예 및 비교예에서의 각 필터에 대해, 삽입 손실 측정의 결과를 도시한 도면.

도 13은 제1, 제4 실시예에서의 각 필터에 대해, 삽입 손실의 어닐링 시간 의존성을 도시한 도면.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

터치 패널 장치(Y)의 작동시에는, 예를 들면, 서로 대향하는 2개의 압전 소자(XA, XC)가 상이한 타이밍으로 간헐적으로 여진 구동된다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

터치 패널 장치(Y')의 작동시에는, 예를 들면, 서로 대향하는 2개의 압전 소자(XA', XC')가 상이한 타이밍으로 간헐적으로 여진 구동된다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

[제1 실시예]

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.

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.

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.

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.

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.

[제2 실시예]

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.

[제3 실시예]

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.

[비교예]

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.

[제4 실시예]

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.

[삽입 손실의 측정]

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.

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.

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.

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.

Claims (19)

1. 기판, 압전막, 제1 전극 및 제2 전극을 구비하고,

   상기 제1 전극 및/또는 상기 제2 전극은, 상기 기판 및 상기 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 이루어지는 압전 소자.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 전극은 상기 기판 및 상기 압전막의 사이에 개재하고, 상기 제2 전극은 상기 압전막 상에 형성되어 있는 압전 소자.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제2 전극은 기초부 및 그 기초부로부터 연장되고, 또한 서로 평행한 복수의 분기 전극을 갖고, 또한 상기 제1 전극은 상기 압전막을 개재하여 상기 복수의 분기 전극에 걸쳐 대향하는 부위를 갖는 압전 소자.
4. 제3항에 있어서,

   상기 압전막의 두께를 h라고 하고, 또한 상기 복수의 분기 전극의 전극 주기를 λ라고 하는 경우, h/λ의 값은 0.005∼0.1인 압전 소자.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은, 상기 기판 및 상기 압전막의 사이에 개재하여, 인터디지털 트랜스듀서를 구성하는 압전 소자.
6. 제1항에 있어서,

   상기 압전막은 Mn이 도핑되어 있는 ZnO로 이루어지는 압전 소자.
7. 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,

   상기 제1 전극의 표면의 산화막을 제거하기 위한 공정과,

   상기 제1 전극에 겹쳐지는 압전막을 상기 기판 상에 형성하기 위한 공정과,

   상기 압전막 상에 제2 전극을 형성하기 위한 공정을 포함하는 압전 소자의 제조 방법.
8. 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,

   상기 제1 전극의 표면을 에칭 처리하기 위한 공정과,

   상기 제1 전극에 겹쳐지는 압전막을 상기 기판 상에 형성하기 위한 공정과,

   상기 압전막 상에 제2 전극을 형성하기 위한 공정을 포함하는 압전 소자의 제조 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 제2 전극은 기초부 및 그 기초부로부터 연장되고 또한 서로 평행한 복수의 분기 전극을 갖고, 또한 상기 제1 전극은 상기 압전막을 개재하여 상기 복수의 분기 전극에 걸쳐 대향하는 부위를 갖는 압전 소자의 제조 방법.
10. 제8항에 있어서,

    상기 압전막은 Mn이 도핑되어 있는 ZnO로 이루어지는 압전 소자의 제조 방법.
11. Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, Pt 및 Au로 이루어지는 군에서 선택되는 금속을 0.1∼3wt% 함유하는 Al 합금으로 이루어지는 인터디지털 트랜스듀서를 기판 상에 형성하기 위한 공정과,

    상기 인터디지털 트랜스듀서의 표면의 산화막을 제거하기 위한 공정과,

    상기 인터디지털 트랜스듀서에 겹쳐지는 압전막을 상기 기판 상에 형성하기 위한 공정을 포함하는 압전 소자의 제조 방법.
12. Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Pd, Ag, Hf, W, Pt 및 Au로 이루어지는 군에서 선택되 는 금속을 0.1∼3wt% 함유하는 Al 합금으로 이루어지는 인터디지털 트랜스듀서를 기판 상에 형성하기 위한 공정과,

    상기 인터디지털 트랜스듀서의 표면을 에칭 처리하기 위한 공정과,

    상기 인터디지털 트랜스듀서에 겹쳐지는 압전막을 상기 기판 상에 형성하기 위한 공정을 포함하는 압전 소자의 제조 방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 압전막은 Mn이 도핑되어 있는 ZnO로 이루어지는 압전 소자의 제조 방법.
14. 검출 영역 및 당해 검출 영역을 둘러싸는 주연 영역을 포함하는 기판과,

    상기 주연 영역에 형성되고, 또한 상기 기판에서 표면 탄성파를 여진하기 위한 여진 수단과,

    상기 주연 영역에 형성되고, 또한 상기 검출 영역을 전파한 표면 탄성파를 수신하기 위한 수신 수단을 구비하고,

    상기 여진 수단 및/또는 상기 수신 수단은 압전막, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극 및/또는 상기 제2 전극은 상기 기판 및 상기 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 이루어지는 터치 패널 장치.
15. 제14항에 있어서,

    상기 제1 전극은 상기 기판 및 상기 압전막의 사이에 개재하고, 상기 제2 전극은 상기 압전막 상에 형성되어 있는 터치 패널 장치.
16. 제15항에 있어서,

    상기 제2 전극은 기초부 및 그 기초부로부터 연장되고 또한 서로 평행한 복수의 분기 전극을 갖고, 또한 상기 제1 전극은 상기 압전막을 개재하여 상기 복수의 분기 전극에 걸쳐 대향하는 부위를 갖는 터치 패널 장치.
17. 제16항에 있어서,

    상기 압전막의 두께를 h라고 하고, 또한 상기 복수의 분기 전극의 전극 주기를 λ라고 하는 경우, h/λ의 값은 0.005∼0.1인 터치 패널 장치.
18. 제14항에 있어서,

    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은, 상기 기판 및 상기 압전막의 사이에 개재하여, 인터디지털 트랜스듀서를 구성하는 터치 패널 장치.
19. 제14항에 있어서,

    상기 압전막은 Mn이 도핑되어 있는 ZnO로 이루어지는 터치 패널 장치.

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