タッチスクリーン、その製造方法、及びこれを備えた表示装置
【課題】タッチスクリーン、その製造方法及びこれを備えた表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置の画像表示部の上部の周縁部に周波数発生部及び周波数受信部を取り付けてタッチスクリーンを実現し、周波数の伝搬媒質として表示装置の基板、すなわち、画像表示部の上面を用いることにより、別途の基板の上にタッチスクリーンを実装し、タッチスクリーンの実装された基板を表示装置の画像表示部に取り付けなくても済むことから、従来に比べて画質の劣化を防ぐだけではなく、厚さまたはサイズが増大しない。
【解決手段】表示装置の画像表示部の上部の周縁部に周波数発生部及び周波数受信部を取り付けてタッチスクリーンを実現し、周波数の伝搬媒質として表示装置の基板、すなわち、画像表示部の上面を用いることにより、別途の基板の上にタッチスクリーンを実装し、タッチスクリーンの実装された基板を表示装置の画像表示部に取り付けなくても済むことから、従来に比べて画質の劣化を防ぐだけではなく、厚さまたはサイズが増大しない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はタッチスクリーンに係り、さらに詳しくは、表示装置の特性を劣化することがないと共に、サイズまたは厚さを増大することがなく、大型の表示装置及びモバイル表示装置などに適用することのできるタッチスクリーン、その製造方法、及びこれを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（Liquid Crystal Display；ＬＣＤ）及びプラズマ表示パネル（Plasma Display Panel；ＰＤＰ）などの表示装置にユーザーの要求に応じて用いられているタッチスクリーンは、表示装置の画像表示部の全面に取り付けて用いることが最も一般的である。すなわち、ＬＣＤ、ＰＤＰ、発光ダイオード（Light Emitting Diode;ＬＥＤ）、陰極線管（Cathode Ray Tube;ＣＲＴ）などの表示装置の画像表示部の上部の全面にタッチスクリーンを取り付けて、このタッチスクリーンを補助機能として用いている。
【０００３】
タッチスクリーンは表示装置に対して追加機能として用いられているが、表示装置に固有の特性を低下させてしまうという欠点がある。これは、タッチスクリーンを形成するためには、表示装置の画像表示部と同じサイズの基板を画像表示部の上部に形成する必要があるためである。これにより、全体の表示装置が厚肉化することを余儀なくされる。また、タッチスクリーンが画像表示部の上部の全面に形成されるため、タッチスクリーンそのものの透光度、ニュートンリングなどの変形による光劣化特性の影響を受け、その結果、表示装置の光特性が劣化するという現象を回避することができなくなる。これは、タッチスクリーンが、その方式に応じてタッチスクリーンを実現するための多数の層を有しているためである。例えば、抵抗コンタクト方式のタッチスクリーンは、上板及び下板にそれぞれインジウム・ティン・オキシド（ＩＴＯ）などの導電層、その内部に一定の空間を保持するスペーサ、そして、空間の内部に存在するエアー層などを備えるような構造となっている。さらに、静電キャパシタ方式のタッチスクリーンは、タッチスクリーンの全面に亘って一定の静電ポテンシャルを保持するための絶縁層（Ｓｂ２Ｏ５）及び導電層（Ａｇ系）、そして、ＬＣＤパネルそのものから発生する静電気を遮蔽するための別途のＩＴＯ膜などが表示装置のアクティブ領域の全面に亘って形成されている。このようなタッチスクリーンの構造のために、上述のように、表示装置の特性の劣化を回避することができない。
【０００４】
また、タッチスクリーンを大型化する時、画像表示部と同じサイズのタッチスクリーンを取り付ける必要があるため、表示装置の大型化によって、タッチスクリーンも大型化しなければならない。また、現在汎用されているタッチスクリーンは、主としてタッチスクリーン専用の基板の上部にそれぞれの用途に見合う材料で構成される多数の層が形成されているため、大型化には限界があった。このように大型化するのには限界があるために、これまでの汎用のタッチスクリーンは、パソコンのモニターの大きさ程度までであって、大型ＴＶなどにおける汎用性は相対的に低い。
【０００５】
そして、モバイル製品は、パネルそのものの薄肉化を図ると共に、光特性の劣化をできる限り抑える必要があることを考えたとき、特性に関わる問題点は、前述の通りである。特に、タッチスクリーンを実現するときに別途のタッチスクリーン専用の基板やフィルムを画像表示部に追加しなければならず、これは、モバイル表示製品のスリム化からみて、致命的な欠点であることには間違いない。
【０００６】
一方、モバイルまたは中大型の据え置き型表示装置の最終製品は、モバイル化、高精細化、多機能化の傾向にある。これに伴い、これまで別々となっていた機能を統合するように、現在及び今後の表示装置の部品または特性の開発が進んでいる。このため、タッチスクリーンに競争力を持たせるためには、タッチスクリーンに適用すべき各種の部品を、できる限り表示装置を基に集積化して多機能を持たせる必要があり、このとき、集積化による各種の表示装置の特性の劣化をできる限り回避することが、今後のタッチスクリーンの主な開発方向になる。
【０００７】
このように、現在適用されているあらゆるタッチスクリーンは、その構造がタッチスクリーンパネルを基にしているため、タッチスクリーンをパネル状ではなく、部分領域を有する部品の形で製作しない限り、根本的な解決策にはならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、表示装置の特性が劣化することなく、タッチスクリーンの機能を達成できるタッチスクリーン、その製造方法、及びこれを備えた表示装置を提供するところにある。
本発明の他の目的は、サイズ、厚さなどを増大させないと共に、大型の表示装置またはモバイル表示装置に適用することのできるタッチスクリーン、その製造方法、及びこれを備えた表示装置を提供するところにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、多数の構造物として形成されている周波数発生部及び周波数受信部を別々の基板の上に形成し、これをカットした後、表示装置の画像表示部の上部に取り付けるタッチスクリーン、その製造方法、及びこれを備えた表示装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンは、所定周波数の信号を発生する周波数発生部と、前記所定周波数の信号を受信するための周波数受信部とを備え、前記周波数発生部及び周波数受信部は、表示装置の画像表示部の上面における所定の領域に対向するように取り付けられている。
前記周波数発生部は、第１の電極と、前記第１の電極の上部に形成されている圧電層と、前記圧電層の上部に形成されている第２の電極とを備える。
【００１１】
前記周波数発生部は、圧電層と、前記圧電層の上部に所定の間隔を空けて形成されている第１の電極及び第２の電極とを備える。
全体の構造の上部に保護層がさらに形成される。
前記周波数受信部は、前記周波数発生部と同一の層に形成される。
本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンの製造方法は、基板の上部に第１の電極、圧電層及び第２の電極を備える電極構造を所定の間隔を空けて複数形成するステップと、前記電極構造を所定の間隔を空けてカットするステップと、前記カットされた電極構造を表示装置の画像表示部の上面における所定の領域に対向するように取り付けて、周波数発生部及び周波数受信部として機能させるステップとを含む。
【００１２】
前記電極構造を形成する方法は、前記基板の上部に第１の金属層を用いて前記第１の電極を形成するステップと、前記第１の電極の上部に圧電層を形成するステップと、前記圧電層の上部に第２の金属層を用いて前記第２の電極を形成するステップとを含む。
前記基板は、フレキシブル基板または硬質基板を備える。
前記第１の金属層及び第２の金属層は、低抵抗の金属物質から形成される。
【００１３】
前記第１の金属層及び第２の金属層は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＩＴＯ、ＩＺＯなどを含む。
前記第１の電極または第２の電極は、前記第１の金属層または第２の金属層をスパッタリング方法により形成した後、ＵＶレーザーを照射して矩形またはシェブロン形状にパターニングして形成する。
【００１４】
前記圧電層は、セラミック系の高融点の物質で形成することができる。
前記圧電層は、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ３を含む材質で構成することができる。
前記圧電層は、メタルマスクを用いた蒸着により自動的にパターニングするか、あるいは、フォト及びウェットエッチング工程によりパターニングすることで形成することができる。
【００１５】
前記第２の電極の上部に保護層を形成するステップをさらに含むことが好ましい。
前記電極構造を形成する方法は、前記基板の上部に圧電層を形成するステップと、前記圧電層の上部に金属層を形成するが、互いに所定の間隔を空けて第１の電極及び第２の電極を形成するステップとを含むように構成できる。
前記カットされた電極構造は、前記表示装置の画像表示部の上面における周縁部に取り付けることができる。
【００１６】
前記第１及び第２の電極の上部に保護層を形成するステップをさらに含むことが好ましい。
本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンを備えた表示装置は、表示装置の画像表示部の上面におけるある領域に取り付けられて所定周波数の信号を発生する周波数発生部と、前記周波数発生部と対向するように前記表示装置の画像表示部の上面に取り付けられて所定周波数の信号を受信するための周波数受信部と、を有する。
【００１７】
前記表示装置として、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＯＬＥＤに対して本発明の構成を適用することができる。
前記周波数発生部及び周波数受信部は、前記ＬＣＤの薄膜トランジスター基板またはカラーフィルター基板に取り付けることができる。
前記周波数発生部及び周波数受信部は、前記ＰＤＰのカソード電極用の基板またはアノード電極用の基板に取り付けることができる。
【００１８】
前記周波数発生部及び周波数受信部は、前記ＯＬＥＤの駆動回路製作用の基板または裏面基板に取り付けることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、表示装置の画像表示部の上部の周縁部に周波数発生部及び周波数受信部を取り付けてタッチスクリーンを実現し、周波数の伝搬媒質として表示装置の基板、すなわち、画像表示部の上面を用いる。これにより、別途の基板の上にタッチスクリーンを実装して、タッチスクリーンが実装された基板を表示装置の画像表示部に取り付けなくても済むことから、従来に比べて画質の劣化を防ぐことができるだけではなく、厚さまたはサイズを増大させることがない。これにより、大型の表示装置及びモバイル表示装置などにタッチスクリーンを適用しても、表示装置の厚さまたはサイズを増大させない。
【００２０】
また、４０インチまたは５０インチなどの大型の表示装置に適用する場合、周波数発生部及び周波数受信部を一定の間隔を空けてカットして取り付けることができ、その結果、大型ＴＶ、大型電光板に周波数検知方式のタッチスクリーンを適用することができ、大型のパネルへの拡張性が容易である。
そして、従来には、抵抗接触式または静電キャパシティブ検知方式のタッチスクリーンを大型の表示装置に用いるには、表示装置と同じサイズの基板を持ったタッチスクリーン用の基板工程ラインが必要であったが、本発明においては、このような工程ラインが不要になることから、生産コストなどを削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による表示装置の画像表示部の上部における周縁部に周波数発生部及び周波数受信部が取り付けられている周波数検知型タッチスクリーンの平面図である。
図１に示すように、表示装置の画像表示部１０の上部における周縁部、すなわち、表示ゾーンＡを除く、各種の電極が形成されるデッドゾーンＢの上部に、所定の幅を有する周波数発生部１００及び３００、及び周波数受信部２００及び４００がそれぞれ取り付けられる。周波数発生部１００及び３００、及び周波数受信部２００及び４００のそれぞれは、所定の幅を有する第１の金属層で形成される１次電極２０、１次電極２０の上部に形成されている圧電層３０、そして、圧電層３０の上部に形成されている第２の金属層で形成される２次電極４０が積層されている。ここで、１次電極２０及び２次電極４０は、矩形またはシェブロン形状などそれぞれ短絡された外観を有するように形成される。この実施の形態においては、１次電極２０は矩形をなし、２次電極４０はシェブロン形状をなしている。
【００２２】
周波数発生部１００及び３００は、画像表示部１０の左辺及び上辺にそれぞれ取り付けられ、第１周波数の信号を発生する。第１周波数の信号は、画像表示部１０の表面に沿って伝搬される表面弾性波であり、例えば、約４〜１０ＭＨｚの範囲の周波数を有する。周波数発生部１００及び３００は、第１の電極２０及び第２の電極４０にそれぞれ電源が印加されると、圧電層２０が電気的な信号を機械的な信号（振動）に変換する圧電効果により、所定の波長及び振幅を有する第１周波数の信号を発生する。また、周波数発生部１００及び３００から発生する第１周波数の信号は、第１の電極２０及び第２の電極４０の形状、線幅及び離間距離などの様々な要素によりその特性が決められる。
【００２３】
周波数受信部２００及び４００は、画像表示部１０の右辺及び下辺にそれぞれ取り付けられ、周波数発生部１００及び３００から発生する第１周波数の信号を受信する。周波数受信部２００及び４００は、第１周波数の信号を受信すると、圧電層３０により機械的な信号が電気的な信号に変換される圧電効果により、第１周波数の信号を電気信号に変換する。
【００２４】
このような構成を有する周波数検知方式を用いたタッチスクリーンでは、無線タッチ手段（図示せず）を用いた非接触方式による操作により、画像表示部１０上の任意の個所をタッチしたものと見なす。このために、無線タッチ手段は、第１周波数の信号とは異なる周波数である第２周波数の信号を発生する。このとき、第２周波数は、第１周波数よりも低い周波数を有することが好ましい。周波数発生部１００及び３００からの第１周波数の信号が周波数受信部２００及び４００に伝搬されている状態で、画像表示部１０の任意の個所に無線タッチ手段により第２周波数の信号が照射されると、第１周波数の信号と第２周波数の信号が重なり合って第１周波数の信号の周波数が変移する。その結果、周波数受信部２００及び４００においては、第１周波数の信号の他に、第２周波数の信号により変移された周波数の信号を同時に受信する。これらの周波数受信部２００及び４００で受信した周波数が変移された信号の周波数変移を制御手段（図示せず）により測定し、この受信位置に追従して画像表示部１０上のタッチ個所を感知する。
【００２５】
図２Ａ〜図２Ｃは、本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンの製造方法を説明するための素子の断面手順図であって、タッチスクリーンの周波数発生部及び周波数受信部の製造方法の一実施の形態を説明するためのものである。
図２Ａに示すように、基板５００の上部に第１の金属層５１０を用いて１次電極を形成する。ここで、基板５００としては、フレキシブル基板またはガラス基板などの硬質基板５００を用い、第１の金属層５１０は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの低抵抗の金属物質から形成する。この種の低抵抗の第１の金属層５１０で形成される１次電極は、一定の間隔の幅、例えば、１０μｍの幅に設計されるが、その形状は、通常の矩形に形成することができ、設計の必要に応じては、シェブロン形状などに形成することもできる。すなわち、短絡された形態であれば、その形状を問わない。このような１次電極の形状は、使用したい周波数が単一周波数であるか、あるいは、複数周波数であるかによる。すなわち、単一周波数を使用する場合には、全体の電界を印加するように電極が接続されている構造であれば、いかなる電極構造に構成することもできる。また、一定の間隔のピクセルごとに異なる複数の周波数領域を使用する場合には、使用したい単位別にそれぞれ分離される電極構造に構成することができる。
【００２６】
１次電極を形成するためには、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの第１の金属層５１０をスパッタリング方法により形成することが基本である。１次電極は、数百μｍ以上の厚さを持つため、スパッタリング方法により蒸着する場合、金属マスクを用いて蒸着と同時にパターニングを行う方法を用いることができる。また、第１の金属層５１０をスパッタリング方法により蒸着した後、フォト及びエッチング（ウェットまたはドライエッチング）工程によりパターニングすることもできる。この方法の他にも、スパッタリングにより第１の金属層５１０を形成した後、ＵＶ系の短波長及び高エネルギーのレーザーを用いて直接的に第１の金属層５１０をパターニングする方法もあり、さらには、スクリーン印刷により形成する方法もある。
【００２７】
上述のように、本発明は、狭い領域の基板の上部に周波数検知用のタッチスクリーンを形成するところに特徴があるため、前記の方法のうち最も高精細で且つ効率よい方法は、ＵＶレーザーを用いた直接パターニング法であると言える。これは、第１の電極の線幅が表示装置の最低１ピクセル以上であるために線幅そのものが数十〜数百μｍであり、これは、レーザーによる直接エッチングが行える線幅であるためである。また、第１の金属層５１０は、融点が比較的低い低抵抗の金属物質であるため、ＵＶレーザーの瞬時的な高熱を用いて高効率で且つ簡便にパターニングを行うことができる。この方法は、既に抵抗接触式のタッチスクリーンパネルにおいて、フレキシブルフィルム上のＩＴＯパターンをＵＶレーザーによりパターニングする方式と同様に行うことができる。
【００２８】
図２Ｂに示すように、第１の金属層５１０で形成される１次電極の上部に一定の波長及び振幅を有する周波数を発生するために、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ３などの圧電層５２０を形成する。圧電層５２０は、セラミック系の高融点物質であって、１次電極の上部に選択的に形成される。
圧電層５２０の形成及びパターニング方法は、上述の１次電極の形成及びパターニング方法とほとんど同様である。しかしながら、圧電層５２０の固有特性を考慮して、ＲＦスパッタリング方式により製作するとき、一定のサイズのパターンが形成されているメタルマスクを用いて形成するか、あるいは、フォト及びウェットエッチング方法によりパターニングすることが好適である。ＵＶレーザーによる直接加熱方式の場合には、上述のように、圧電層５２０そのものが高融点物質であるため、工程時間が多くなったり、下部基板にダメージを与えたりする可能性がある。
【００２９】
図２Ｃに示すように、圧電層５２０の上部に第２の金属層５３０を用いて２次電極を形成する。第２の金属層５３０は、第１の金属層５１０と同様に、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの低抵抗の金属層を用い、スパッタリング方法により形成することを基本とする。２次電極の形成方法は、１次電極の形成方法と同様である。この後、保護層５４０を選択的に形成するが、保護層５４０は、圧電特性を劣化させない高圧電率の材料であるＳｉＯ２などの材料を用いて形成する。これにより、周波数発生部及び周波数受信部として用いられる電極構造を作成することができる。
【００３０】
図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の他の実施の形態によるタッチスクリーンの製造方法の手順を説明するための素子の断面図であり、周波数発生部及び周波数受信部の製造方法の他の実施形態を説明するためのものである。この実施形態は、工程の単純化のために、ラリー周波数導波特性（wave guard effect of a rally frequency）を用いた周波数発生部及び周波数受信部の製造方法を説明するためのものであり、基板の上部に圧電層を形成した後、電極を互いに対称的に同じ平面上に形成する。このような構造は、圧電層で発生される検知用の周波数が厚さ方向への周波数の伝搬を極力抑えて、主として平面内での周波数の伝搬を生起し、基板が相対的に薄くてもよいというメリットがある。
【００３１】
図３Ａに示すように、フレキシブル基板または硬質基板などの基板６００の上部の所定の領域にＡｌＮ、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ３などの圧電層６１０をスパッタリング方法により形成する。この圧電層６１０は、蒸着時にメタルマスクを用いて蒸着と同時にパターニングして形成する方法と、スパッタリング後、フォト及びエッチング（ウェットまたはドライエッチング）工程によりパターニングする方法があり、これらとは別途に、ＵＶレーザーを用いてパターニングする方法もある。
【００３２】
図３Ｂに示すように、圧電層６１０の上部に互いに所定の間隔を空けて金属層６２０を形成して、１次電極及び２次電極を形成する。金属層６２０は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの低抵抗の金属層をスパッタリング方法により蒸着して形成する。電極の形成方法としては、上述のごとく、スパッタリング工程のうちメタルマスクを適用して追加のエッチング工程無しに電極を形成する方法がある。また、薄膜蒸着後に、ＵＶレーザーなどを用いて直接的にエッチングを行う方法も採用可能であり、フォト及びエッチング（ウェットまたはドライエッチング）工程によりパターニングを行う方法も採用可能である。これにより、圧電層６１０の所定の領域を露出させ、互いに所定の間隔を空けて１次電極及び２次電極が形成される。
【００３３】
図３Ｃに示すように、ＳｉＯ２などの材料を用いて保護層６３０を選択的に形成することができる。これにより、周波数発生部及び周波数受信部として用いられる電極構造を作成することができる。
図２Ａ〜図２Ｃ、及び図３Ａ〜図３Ｃの断面図を用いてタッチスクリーン、特に、周波数発生部及び周波数受信部の製造方法を説明した。これらは平面構造からみるとき、同じ平面上にライン状に製作されるが、これについて図４Ａ及び図４Ｂを用いて説明すると、下記の通りである。
【００３４】
図４Ａは、周波数発生部及び周波数受信部７１０がフレキシブル基板７００の上部に形成されている平面状態を示している。フレキシブル基板７００の上部に、１次電極、圧電層及び２次電極が積層された周波数発生部及び周波数受信部を、表示装置の画像表示部のデッドゾーンの面積を考慮してライン状に製作する。そして、図４Ｂに示すように、一定の間隔を空けてカットした後、表示装置の画像表示部のデッドゾーンの上部に取り付けて周波数検知方式のタッチスクリーンを製作する。
【００３５】
上記の如きフレキシブル基板の上部に実装される周波数検知方式のタッチスクリーン、特に、周波数発生部及び周波数受信部を製作するためには、低抵抗の金属層をスパッタリングにより形成した後、ＵＶレーザーを用いてパターニングして１次電極及び２次電極を形成し、セラミック材料を用いた圧電層は、メタルマスクを用いた蒸着により自動的にパターニングするか、あるいは、フォト及びウェットエッチング工程によりパターニングすることが最も好ましい。
【００３６】
上述のように基板の上部にライン状に製作され、一定の間隔を空けてカットされた周波数発生部及び周波数受信部を、表示装置の画像表示部の周縁部のデッドゾーンに順に取り付ける方法の一例を、図５Ａ〜図５Ｄに示している。すなわち、図５Ａ〜図５Ｄに順に示すように、表示装置の画像表示部における左側のデッドゾーンにＹ方向の周波数発生部１００を取り付けた後、下側のデッドゾーンにＸ方向の周波数受信部２００を取り付ける。また、上側のデッドゾーンにＸ方向の周波数発生部３００を取り付けた後、右側のデッドゾーンにＹ方向の周波数受信部４００を取り付けて周波数検知方式のタッチスクリーンを製作する。
【００３７】
また、上述の周波数発生部及び周波数受信部を表示装置の画像表示部に取り付けるとき、基板として用いられるフレキシブル基板または硬質基板も取り付けてもよく、これを転写して基板から周波数発生部及び周波数受信部のみを外してデッドゾーンに取り付けてもよい。この周波数発生部及び周波数受信部が取り付けられる画像表示部は、最終的に表示装置を組み立てるときに外部べゼルによってパッケージングされるため、外部に露出しないような構造を有しており、見掛け上の大きな変更がない。
【００３８】
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンを備えた液晶表示装置の偏光板の種々の変形例を説明するための部分断面図であり、カラーフィルター基板の上部の周縁部に周波数発生部及び周波数受信部を取り付けた状態を示している。ここで、周波数発生部及び周波数受信部としては、圧電層を先に形成した後、単一の金属層を互いに離間して１次電極及び２次電極を形成したものを例として挙げている。なお、タッチスクリーンはカラーフィルター基板に取り付けられることに限定されるものではなく、薄膜トランジスター基板にも取り付け可能である。
【００３９】
図６Ａに示すように、マトリックス状に薄膜トランジスター及び画素電極が形成されている薄膜トランジスター基板１０００と、光が通過することにより所定の色を発色するカラーフィルターとしてのＲＧＢカラーフィルターが薄膜工程により形成されているカラーフィルター基板１１００との間に液晶層１２００を介在させるとともに、両基板を合着するためのシーラント１３００が形成される。ここで、カラーフィルター基板１１００のカラーフィルターが形成されている面に偏光板１４００が形成されるが、偏光板１４００としては、メタルワイヤーグリッド偏光板やリオトロピック液晶上のポリマー状の内部偏光板を用いる。また、図示していないが、薄膜トランジスター基板１０００の下部のバックライトユニットと薄膜トランジスター基板１０００との間に偏光板が形成される。そして、カラーフィルター基板１１００の上部の周縁部に周波数発生部１００及び周波数受信部２００が取り付けられる。周波数発生部１００及び周波数受信部２００のそれぞれは、図３Ａ〜図３Ｃに示す工程により形成された圧電層１６００と、その上部に単一の金属層が互いに離間して形成されている１次電極１６１０及び２次電極１６２０と、その上部に形成されている保護層１６３０と、により構成され、図４Ａに示すように、基板７００の上にライン状に製作され、図４Ｂに示すようにしてカットされた後、接着部材などにより貼り付けられる。
【００４０】
図６Ｂに示すように、薄膜トランジスター基板１０００の所定の構造物が形成されている面に第１の偏光板１４００が形成され、カラーフィルター基板１１００のカラーフィルターが形成されている面に第２の偏光板１４１０が形成されるが、これらの第１の偏光板１４００及び第２の偏光板１４１０は、それぞれメタルワイヤグリッド偏光板やリオトロピック液晶上のポリマー状の内部偏光板を用いる。そして、カラーフィルター基板１１００の上部の周縁部に周波数発生部１００及び周波数受信部２００が上記の如き方法により取り付けられる。
【００４１】
前述のタッチスクリーンを備えた液晶表示装置は、カラーフィルター基板の上部に周波数発生部及び周波数受信部が取り付けられており、カラーフィルター基板を周波数の伝搬媒質として用いるが、この場合には、偏光板を基板の表面や液晶表示パネル内に組み込む必要がある。このとき、偏光板としては、メタルワイヤグリッド偏光板やリオトロピック液晶上のポリマー状の内部偏光板が好適に用いられる。
【００４２】
この実施形態においては、フラット表示装置のうち液晶表示装置を中心に説明したが、本発明による周波数検知型のタッチスクリーンは、液晶表示装置に適用されるものに限定されるものではなく、これに加えて、半導体の性質を有する有機物または共役高分子を発光素子としてこれを両電極の間に嵌め込み、電圧を加えると、電流が発光素子内に流れながら、有機物または高分子から光が発せられる原理を用いる有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diode；ＯＬＥＤ）、または２枚の基板の間に小さなセルを多数配置し、その上下に取り付けられた電極の間にガス（アルゴンとネオン）放電を引き起こしてそこから発せられる紫外線により自己発光させてカラー画像を再現するＰＤＰなどのフラット表示装置にも適用可能である。例えば、ＰＤＰの場合、カソード電極用の基板またはアノード電極用の基板の上部の周縁部に周波数発生部及び周波数受信部を取り付けてタッチスクリーンを実現することができ、ＯＬＥＤの場合、駆動回路製作用の基板または裏面基板の周縁部に周波数発生部及び周波数受信部を取り付けてタッチスクリーンを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態による表示装置の画像表示部とその周縁部に取り付けられているタッチスクリーンの平面図。
【図２Ａ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンの製造方法を説明するための断面図。
【図２Ｂ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンの製造方法を説明するための断面図。
【図２Ｃ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンの製造方法を説明するための断面図。
【図３Ａ】本発明の他の実施の形態によるタッチスクリーンの製造方法を説明するための断面図。
【図３Ｂ】本発明の他の実施の形態によるタッチスクリーンの製造方法を説明するための断面図。
【図３Ｃ】本発明の他の実施の形態によるタッチスクリーンの製造方法を説明するための断面図。
【図４Ａ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンがフレキシブル基板の上に製作されてカットされることを説明するための概略図。
【図４Ｂ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンがフレキシブル基板の上に製作されてカットされることを説明するための概略図。
【図５Ａ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンが表示装置の画像表示部に取り付けられる方法を説明するための図。
【図５Ｂ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンが表示装置の画像表示部に取り付けられる方法を説明するための図。
【図５Ｃ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンが表示装置の画像表示部に取り付けられる方法を説明するための図。
【図５Ｄ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンが表示装置の画像表示部に取り付けられる方法を説明するための図。
【図６Ａ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンを液晶表示装置に取り付けた場合、偏光板の形成方法を説明するための液晶表示装置の断面図。
【図６Ｂ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンを液晶表示装置に取り付けた場合、偏光板の形成方法を説明するための液晶表示装置の断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１０：画像表示部
２０：第１の電極
３０：圧電層
４０：第２の電極
１００、３００：周波数発生部
２００、４００：周波数受信部
【技術分野】
【０００１】
本発明はタッチスクリーンに係り、さらに詳しくは、表示装置の特性を劣化することがないと共に、サイズまたは厚さを増大することがなく、大型の表示装置及びモバイル表示装置などに適用することのできるタッチスクリーン、その製造方法、及びこれを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（Liquid Crystal Display；ＬＣＤ）及びプラズマ表示パネル（Plasma Display Panel；ＰＤＰ）などの表示装置にユーザーの要求に応じて用いられているタッチスクリーンは、表示装置の画像表示部の全面に取り付けて用いることが最も一般的である。すなわち、ＬＣＤ、ＰＤＰ、発光ダイオード（Light Emitting Diode;ＬＥＤ）、陰極線管（Cathode Ray Tube;ＣＲＴ）などの表示装置の画像表示部の上部の全面にタッチスクリーンを取り付けて、このタッチスクリーンを補助機能として用いている。
【０００３】
タッチスクリーンは表示装置に対して追加機能として用いられているが、表示装置に固有の特性を低下させてしまうという欠点がある。これは、タッチスクリーンを形成するためには、表示装置の画像表示部と同じサイズの基板を画像表示部の上部に形成する必要があるためである。これにより、全体の表示装置が厚肉化することを余儀なくされる。また、タッチスクリーンが画像表示部の上部の全面に形成されるため、タッチスクリーンそのものの透光度、ニュートンリングなどの変形による光劣化特性の影響を受け、その結果、表示装置の光特性が劣化するという現象を回避することができなくなる。これは、タッチスクリーンが、その方式に応じてタッチスクリーンを実現するための多数の層を有しているためである。例えば、抵抗コンタクト方式のタッチスクリーンは、上板及び下板にそれぞれインジウム・ティン・オキシド（ＩＴＯ）などの導電層、その内部に一定の空間を保持するスペーサ、そして、空間の内部に存在するエアー層などを備えるような構造となっている。さらに、静電キャパシタ方式のタッチスクリーンは、タッチスクリーンの全面に亘って一定の静電ポテンシャルを保持するための絶縁層（Ｓｂ２Ｏ５）及び導電層（Ａｇ系）、そして、ＬＣＤパネルそのものから発生する静電気を遮蔽するための別途のＩＴＯ膜などが表示装置のアクティブ領域の全面に亘って形成されている。このようなタッチスクリーンの構造のために、上述のように、表示装置の特性の劣化を回避することができない。
【０００４】
また、タッチスクリーンを大型化する時、画像表示部と同じサイズのタッチスクリーンを取り付ける必要があるため、表示装置の大型化によって、タッチスクリーンも大型化しなければならない。また、現在汎用されているタッチスクリーンは、主としてタッチスクリーン専用の基板の上部にそれぞれの用途に見合う材料で構成される多数の層が形成されているため、大型化には限界があった。このように大型化するのには限界があるために、これまでの汎用のタッチスクリーンは、パソコンのモニターの大きさ程度までであって、大型ＴＶなどにおける汎用性は相対的に低い。
【０００５】
そして、モバイル製品は、パネルそのものの薄肉化を図ると共に、光特性の劣化をできる限り抑える必要があることを考えたとき、特性に関わる問題点は、前述の通りである。特に、タッチスクリーンを実現するときに別途のタッチスクリーン専用の基板やフィルムを画像表示部に追加しなければならず、これは、モバイル表示製品のスリム化からみて、致命的な欠点であることには間違いない。
【０００６】
一方、モバイルまたは中大型の据え置き型表示装置の最終製品は、モバイル化、高精細化、多機能化の傾向にある。これに伴い、これまで別々となっていた機能を統合するように、現在及び今後の表示装置の部品または特性の開発が進んでいる。このため、タッチスクリーンに競争力を持たせるためには、タッチスクリーンに適用すべき各種の部品を、できる限り表示装置を基に集積化して多機能を持たせる必要があり、このとき、集積化による各種の表示装置の特性の劣化をできる限り回避することが、今後のタッチスクリーンの主な開発方向になる。
【０００７】
このように、現在適用されているあらゆるタッチスクリーンは、その構造がタッチスクリーンパネルを基にしているため、タッチスクリーンをパネル状ではなく、部分領域を有する部品の形で製作しない限り、根本的な解決策にはならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、表示装置の特性が劣化することなく、タッチスクリーンの機能を達成できるタッチスクリーン、その製造方法、及びこれを備えた表示装置を提供するところにある。
本発明の他の目的は、サイズ、厚さなどを増大させないと共に、大型の表示装置またはモバイル表示装置に適用することのできるタッチスクリーン、その製造方法、及びこれを備えた表示装置を提供するところにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、多数の構造物として形成されている周波数発生部及び周波数受信部を別々の基板の上に形成し、これをカットした後、表示装置の画像表示部の上部に取り付けるタッチスクリーン、その製造方法、及びこれを備えた表示装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンは、所定周波数の信号を発生する周波数発生部と、前記所定周波数の信号を受信するための周波数受信部とを備え、前記周波数発生部及び周波数受信部は、表示装置の画像表示部の上面における所定の領域に対向するように取り付けられている。
前記周波数発生部は、第１の電極と、前記第１の電極の上部に形成されている圧電層と、前記圧電層の上部に形成されている第２の電極とを備える。
【００１１】
前記周波数発生部は、圧電層と、前記圧電層の上部に所定の間隔を空けて形成されている第１の電極及び第２の電極とを備える。
全体の構造の上部に保護層がさらに形成される。
前記周波数受信部は、前記周波数発生部と同一の層に形成される。
本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンの製造方法は、基板の上部に第１の電極、圧電層及び第２の電極を備える電極構造を所定の間隔を空けて複数形成するステップと、前記電極構造を所定の間隔を空けてカットするステップと、前記カットされた電極構造を表示装置の画像表示部の上面における所定の領域に対向するように取り付けて、周波数発生部及び周波数受信部として機能させるステップとを含む。
【００１２】
前記電極構造を形成する方法は、前記基板の上部に第１の金属層を用いて前記第１の電極を形成するステップと、前記第１の電極の上部に圧電層を形成するステップと、前記圧電層の上部に第２の金属層を用いて前記第２の電極を形成するステップとを含む。
前記基板は、フレキシブル基板または硬質基板を備える。
前記第１の金属層及び第２の金属層は、低抵抗の金属物質から形成される。
【００１３】
前記第１の金属層及び第２の金属層は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＩＴＯ、ＩＺＯなどを含む。
前記第１の電極または第２の電極は、前記第１の金属層または第２の金属層をスパッタリング方法により形成した後、ＵＶレーザーを照射して矩形またはシェブロン形状にパターニングして形成する。
【００１４】
前記圧電層は、セラミック系の高融点の物質で形成することができる。
前記圧電層は、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ３を含む材質で構成することができる。
前記圧電層は、メタルマスクを用いた蒸着により自動的にパターニングするか、あるいは、フォト及びウェットエッチング工程によりパターニングすることで形成することができる。
【００１５】
前記第２の電極の上部に保護層を形成するステップをさらに含むことが好ましい。
前記電極構造を形成する方法は、前記基板の上部に圧電層を形成するステップと、前記圧電層の上部に金属層を形成するが、互いに所定の間隔を空けて第１の電極及び第２の電極を形成するステップとを含むように構成できる。
前記カットされた電極構造は、前記表示装置の画像表示部の上面における周縁部に取り付けることができる。
【００１６】
前記第１及び第２の電極の上部に保護層を形成するステップをさらに含むことが好ましい。
本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンを備えた表示装置は、表示装置の画像表示部の上面におけるある領域に取り付けられて所定周波数の信号を発生する周波数発生部と、前記周波数発生部と対向するように前記表示装置の画像表示部の上面に取り付けられて所定周波数の信号を受信するための周波数受信部と、を有する。
【００１７】
前記表示装置として、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＯＬＥＤに対して本発明の構成を適用することができる。
前記周波数発生部及び周波数受信部は、前記ＬＣＤの薄膜トランジスター基板またはカラーフィルター基板に取り付けることができる。
前記周波数発生部及び周波数受信部は、前記ＰＤＰのカソード電極用の基板またはアノード電極用の基板に取り付けることができる。
【００１８】
前記周波数発生部及び周波数受信部は、前記ＯＬＥＤの駆動回路製作用の基板または裏面基板に取り付けることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、表示装置の画像表示部の上部の周縁部に周波数発生部及び周波数受信部を取り付けてタッチスクリーンを実現し、周波数の伝搬媒質として表示装置の基板、すなわち、画像表示部の上面を用いる。これにより、別途の基板の上にタッチスクリーンを実装して、タッチスクリーンが実装された基板を表示装置の画像表示部に取り付けなくても済むことから、従来に比べて画質の劣化を防ぐことができるだけではなく、厚さまたはサイズを増大させることがない。これにより、大型の表示装置及びモバイル表示装置などにタッチスクリーンを適用しても、表示装置の厚さまたはサイズを増大させない。
【００２０】
また、４０インチまたは５０インチなどの大型の表示装置に適用する場合、周波数発生部及び周波数受信部を一定の間隔を空けてカットして取り付けることができ、その結果、大型ＴＶ、大型電光板に周波数検知方式のタッチスクリーンを適用することができ、大型のパネルへの拡張性が容易である。
そして、従来には、抵抗接触式または静電キャパシティブ検知方式のタッチスクリーンを大型の表示装置に用いるには、表示装置と同じサイズの基板を持ったタッチスクリーン用の基板工程ラインが必要であったが、本発明においては、このような工程ラインが不要になることから、生産コストなどを削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による表示装置の画像表示部の上部における周縁部に周波数発生部及び周波数受信部が取り付けられている周波数検知型タッチスクリーンの平面図である。
図１に示すように、表示装置の画像表示部１０の上部における周縁部、すなわち、表示ゾーンＡを除く、各種の電極が形成されるデッドゾーンＢの上部に、所定の幅を有する周波数発生部１００及び３００、及び周波数受信部２００及び４００がそれぞれ取り付けられる。周波数発生部１００及び３００、及び周波数受信部２００及び４００のそれぞれは、所定の幅を有する第１の金属層で形成される１次電極２０、１次電極２０の上部に形成されている圧電層３０、そして、圧電層３０の上部に形成されている第２の金属層で形成される２次電極４０が積層されている。ここで、１次電極２０及び２次電極４０は、矩形またはシェブロン形状などそれぞれ短絡された外観を有するように形成される。この実施の形態においては、１次電極２０は矩形をなし、２次電極４０はシェブロン形状をなしている。
【００２２】
周波数発生部１００及び３００は、画像表示部１０の左辺及び上辺にそれぞれ取り付けられ、第１周波数の信号を発生する。第１周波数の信号は、画像表示部１０の表面に沿って伝搬される表面弾性波であり、例えば、約４〜１０ＭＨｚの範囲の周波数を有する。周波数発生部１００及び３００は、第１の電極２０及び第２の電極４０にそれぞれ電源が印加されると、圧電層２０が電気的な信号を機械的な信号（振動）に変換する圧電効果により、所定の波長及び振幅を有する第１周波数の信号を発生する。また、周波数発生部１００及び３００から発生する第１周波数の信号は、第１の電極２０及び第２の電極４０の形状、線幅及び離間距離などの様々な要素によりその特性が決められる。
【００２３】
周波数受信部２００及び４００は、画像表示部１０の右辺及び下辺にそれぞれ取り付けられ、周波数発生部１００及び３００から発生する第１周波数の信号を受信する。周波数受信部２００及び４００は、第１周波数の信号を受信すると、圧電層３０により機械的な信号が電気的な信号に変換される圧電効果により、第１周波数の信号を電気信号に変換する。
【００２４】
このような構成を有する周波数検知方式を用いたタッチスクリーンでは、無線タッチ手段（図示せず）を用いた非接触方式による操作により、画像表示部１０上の任意の個所をタッチしたものと見なす。このために、無線タッチ手段は、第１周波数の信号とは異なる周波数である第２周波数の信号を発生する。このとき、第２周波数は、第１周波数よりも低い周波数を有することが好ましい。周波数発生部１００及び３００からの第１周波数の信号が周波数受信部２００及び４００に伝搬されている状態で、画像表示部１０の任意の個所に無線タッチ手段により第２周波数の信号が照射されると、第１周波数の信号と第２周波数の信号が重なり合って第１周波数の信号の周波数が変移する。その結果、周波数受信部２００及び４００においては、第１周波数の信号の他に、第２周波数の信号により変移された周波数の信号を同時に受信する。これらの周波数受信部２００及び４００で受信した周波数が変移された信号の周波数変移を制御手段（図示せず）により測定し、この受信位置に追従して画像表示部１０上のタッチ個所を感知する。
【００２５】
図２Ａ〜図２Ｃは、本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンの製造方法を説明するための素子の断面手順図であって、タッチスクリーンの周波数発生部及び周波数受信部の製造方法の一実施の形態を説明するためのものである。
図２Ａに示すように、基板５００の上部に第１の金属層５１０を用いて１次電極を形成する。ここで、基板５００としては、フレキシブル基板またはガラス基板などの硬質基板５００を用い、第１の金属層５１０は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの低抵抗の金属物質から形成する。この種の低抵抗の第１の金属層５１０で形成される１次電極は、一定の間隔の幅、例えば、１０μｍの幅に設計されるが、その形状は、通常の矩形に形成することができ、設計の必要に応じては、シェブロン形状などに形成することもできる。すなわち、短絡された形態であれば、その形状を問わない。このような１次電極の形状は、使用したい周波数が単一周波数であるか、あるいは、複数周波数であるかによる。すなわち、単一周波数を使用する場合には、全体の電界を印加するように電極が接続されている構造であれば、いかなる電極構造に構成することもできる。また、一定の間隔のピクセルごとに異なる複数の周波数領域を使用する場合には、使用したい単位別にそれぞれ分離される電極構造に構成することができる。
【００２６】
１次電極を形成するためには、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの第１の金属層５１０をスパッタリング方法により形成することが基本である。１次電極は、数百μｍ以上の厚さを持つため、スパッタリング方法により蒸着する場合、金属マスクを用いて蒸着と同時にパターニングを行う方法を用いることができる。また、第１の金属層５１０をスパッタリング方法により蒸着した後、フォト及びエッチング（ウェットまたはドライエッチング）工程によりパターニングすることもできる。この方法の他にも、スパッタリングにより第１の金属層５１０を形成した後、ＵＶ系の短波長及び高エネルギーのレーザーを用いて直接的に第１の金属層５１０をパターニングする方法もあり、さらには、スクリーン印刷により形成する方法もある。
【００２７】
上述のように、本発明は、狭い領域の基板の上部に周波数検知用のタッチスクリーンを形成するところに特徴があるため、前記の方法のうち最も高精細で且つ効率よい方法は、ＵＶレーザーを用いた直接パターニング法であると言える。これは、第１の電極の線幅が表示装置の最低１ピクセル以上であるために線幅そのものが数十〜数百μｍであり、これは、レーザーによる直接エッチングが行える線幅であるためである。また、第１の金属層５１０は、融点が比較的低い低抵抗の金属物質であるため、ＵＶレーザーの瞬時的な高熱を用いて高効率で且つ簡便にパターニングを行うことができる。この方法は、既に抵抗接触式のタッチスクリーンパネルにおいて、フレキシブルフィルム上のＩＴＯパターンをＵＶレーザーによりパターニングする方式と同様に行うことができる。
【００２８】
図２Ｂに示すように、第１の金属層５１０で形成される１次電極の上部に一定の波長及び振幅を有する周波数を発生するために、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ３などの圧電層５２０を形成する。圧電層５２０は、セラミック系の高融点物質であって、１次電極の上部に選択的に形成される。
圧電層５２０の形成及びパターニング方法は、上述の１次電極の形成及びパターニング方法とほとんど同様である。しかしながら、圧電層５２０の固有特性を考慮して、ＲＦスパッタリング方式により製作するとき、一定のサイズのパターンが形成されているメタルマスクを用いて形成するか、あるいは、フォト及びウェットエッチング方法によりパターニングすることが好適である。ＵＶレーザーによる直接加熱方式の場合には、上述のように、圧電層５２０そのものが高融点物質であるため、工程時間が多くなったり、下部基板にダメージを与えたりする可能性がある。
【００２９】
図２Ｃに示すように、圧電層５２０の上部に第２の金属層５３０を用いて２次電極を形成する。第２の金属層５３０は、第１の金属層５１０と同様に、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの低抵抗の金属層を用い、スパッタリング方法により形成することを基本とする。２次電極の形成方法は、１次電極の形成方法と同様である。この後、保護層５４０を選択的に形成するが、保護層５４０は、圧電特性を劣化させない高圧電率の材料であるＳｉＯ２などの材料を用いて形成する。これにより、周波数発生部及び周波数受信部として用いられる電極構造を作成することができる。
【００３０】
図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の他の実施の形態によるタッチスクリーンの製造方法の手順を説明するための素子の断面図であり、周波数発生部及び周波数受信部の製造方法の他の実施形態を説明するためのものである。この実施形態は、工程の単純化のために、ラリー周波数導波特性（wave guard effect of a rally frequency）を用いた周波数発生部及び周波数受信部の製造方法を説明するためのものであり、基板の上部に圧電層を形成した後、電極を互いに対称的に同じ平面上に形成する。このような構造は、圧電層で発生される検知用の周波数が厚さ方向への周波数の伝搬を極力抑えて、主として平面内での周波数の伝搬を生起し、基板が相対的に薄くてもよいというメリットがある。
【００３１】
図３Ａに示すように、フレキシブル基板または硬質基板などの基板６００の上部の所定の領域にＡｌＮ、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ３などの圧電層６１０をスパッタリング方法により形成する。この圧電層６１０は、蒸着時にメタルマスクを用いて蒸着と同時にパターニングして形成する方法と、スパッタリング後、フォト及びエッチング（ウェットまたはドライエッチング）工程によりパターニングする方法があり、これらとは別途に、ＵＶレーザーを用いてパターニングする方法もある。
【００３２】
図３Ｂに示すように、圧電層６１０の上部に互いに所定の間隔を空けて金属層６２０を形成して、１次電極及び２次電極を形成する。金属層６２０は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの低抵抗の金属層をスパッタリング方法により蒸着して形成する。電極の形成方法としては、上述のごとく、スパッタリング工程のうちメタルマスクを適用して追加のエッチング工程無しに電極を形成する方法がある。また、薄膜蒸着後に、ＵＶレーザーなどを用いて直接的にエッチングを行う方法も採用可能であり、フォト及びエッチング（ウェットまたはドライエッチング）工程によりパターニングを行う方法も採用可能である。これにより、圧電層６１０の所定の領域を露出させ、互いに所定の間隔を空けて１次電極及び２次電極が形成される。
【００３３】
図３Ｃに示すように、ＳｉＯ２などの材料を用いて保護層６３０を選択的に形成することができる。これにより、周波数発生部及び周波数受信部として用いられる電極構造を作成することができる。
図２Ａ〜図２Ｃ、及び図３Ａ〜図３Ｃの断面図を用いてタッチスクリーン、特に、周波数発生部及び周波数受信部の製造方法を説明した。これらは平面構造からみるとき、同じ平面上にライン状に製作されるが、これについて図４Ａ及び図４Ｂを用いて説明すると、下記の通りである。
【００３４】
図４Ａは、周波数発生部及び周波数受信部７１０がフレキシブル基板７００の上部に形成されている平面状態を示している。フレキシブル基板７００の上部に、１次電極、圧電層及び２次電極が積層された周波数発生部及び周波数受信部を、表示装置の画像表示部のデッドゾーンの面積を考慮してライン状に製作する。そして、図４Ｂに示すように、一定の間隔を空けてカットした後、表示装置の画像表示部のデッドゾーンの上部に取り付けて周波数検知方式のタッチスクリーンを製作する。
【００３５】
上記の如きフレキシブル基板の上部に実装される周波数検知方式のタッチスクリーン、特に、周波数発生部及び周波数受信部を製作するためには、低抵抗の金属層をスパッタリングにより形成した後、ＵＶレーザーを用いてパターニングして１次電極及び２次電極を形成し、セラミック材料を用いた圧電層は、メタルマスクを用いた蒸着により自動的にパターニングするか、あるいは、フォト及びウェットエッチング工程によりパターニングすることが最も好ましい。
【００３６】
上述のように基板の上部にライン状に製作され、一定の間隔を空けてカットされた周波数発生部及び周波数受信部を、表示装置の画像表示部の周縁部のデッドゾーンに順に取り付ける方法の一例を、図５Ａ〜図５Ｄに示している。すなわち、図５Ａ〜図５Ｄに順に示すように、表示装置の画像表示部における左側のデッドゾーンにＹ方向の周波数発生部１００を取り付けた後、下側のデッドゾーンにＸ方向の周波数受信部２００を取り付ける。また、上側のデッドゾーンにＸ方向の周波数発生部３００を取り付けた後、右側のデッドゾーンにＹ方向の周波数受信部４００を取り付けて周波数検知方式のタッチスクリーンを製作する。
【００３７】
また、上述の周波数発生部及び周波数受信部を表示装置の画像表示部に取り付けるとき、基板として用いられるフレキシブル基板または硬質基板も取り付けてもよく、これを転写して基板から周波数発生部及び周波数受信部のみを外してデッドゾーンに取り付けてもよい。この周波数発生部及び周波数受信部が取り付けられる画像表示部は、最終的に表示装置を組み立てるときに外部べゼルによってパッケージングされるため、外部に露出しないような構造を有しており、見掛け上の大きな変更がない。
【００３８】
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンを備えた液晶表示装置の偏光板の種々の変形例を説明するための部分断面図であり、カラーフィルター基板の上部の周縁部に周波数発生部及び周波数受信部を取り付けた状態を示している。ここで、周波数発生部及び周波数受信部としては、圧電層を先に形成した後、単一の金属層を互いに離間して１次電極及び２次電極を形成したものを例として挙げている。なお、タッチスクリーンはカラーフィルター基板に取り付けられることに限定されるものではなく、薄膜トランジスター基板にも取り付け可能である。
【００３９】
図６Ａに示すように、マトリックス状に薄膜トランジスター及び画素電極が形成されている薄膜トランジスター基板１０００と、光が通過することにより所定の色を発色するカラーフィルターとしてのＲＧＢカラーフィルターが薄膜工程により形成されているカラーフィルター基板１１００との間に液晶層１２００を介在させるとともに、両基板を合着するためのシーラント１３００が形成される。ここで、カラーフィルター基板１１００のカラーフィルターが形成されている面に偏光板１４００が形成されるが、偏光板１４００としては、メタルワイヤーグリッド偏光板やリオトロピック液晶上のポリマー状の内部偏光板を用いる。また、図示していないが、薄膜トランジスター基板１０００の下部のバックライトユニットと薄膜トランジスター基板１０００との間に偏光板が形成される。そして、カラーフィルター基板１１００の上部の周縁部に周波数発生部１００及び周波数受信部２００が取り付けられる。周波数発生部１００及び周波数受信部２００のそれぞれは、図３Ａ〜図３Ｃに示す工程により形成された圧電層１６００と、その上部に単一の金属層が互いに離間して形成されている１次電極１６１０及び２次電極１６２０と、その上部に形成されている保護層１６３０と、により構成され、図４Ａに示すように、基板７００の上にライン状に製作され、図４Ｂに示すようにしてカットされた後、接着部材などにより貼り付けられる。
【００４０】
図６Ｂに示すように、薄膜トランジスター基板１０００の所定の構造物が形成されている面に第１の偏光板１４００が形成され、カラーフィルター基板１１００のカラーフィルターが形成されている面に第２の偏光板１４１０が形成されるが、これらの第１の偏光板１４００及び第２の偏光板１４１０は、それぞれメタルワイヤグリッド偏光板やリオトロピック液晶上のポリマー状の内部偏光板を用いる。そして、カラーフィルター基板１１００の上部の周縁部に周波数発生部１００及び周波数受信部２００が上記の如き方法により取り付けられる。
【００４１】
前述のタッチスクリーンを備えた液晶表示装置は、カラーフィルター基板の上部に周波数発生部及び周波数受信部が取り付けられており、カラーフィルター基板を周波数の伝搬媒質として用いるが、この場合には、偏光板を基板の表面や液晶表示パネル内に組み込む必要がある。このとき、偏光板としては、メタルワイヤグリッド偏光板やリオトロピック液晶上のポリマー状の内部偏光板が好適に用いられる。
【００４２】
この実施形態においては、フラット表示装置のうち液晶表示装置を中心に説明したが、本発明による周波数検知型のタッチスクリーンは、液晶表示装置に適用されるものに限定されるものではなく、これに加えて、半導体の性質を有する有機物または共役高分子を発光素子としてこれを両電極の間に嵌め込み、電圧を加えると、電流が発光素子内に流れながら、有機物または高分子から光が発せられる原理を用いる有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diode；ＯＬＥＤ）、または２枚の基板の間に小さなセルを多数配置し、その上下に取り付けられた電極の間にガス（アルゴンとネオン）放電を引き起こしてそこから発せられる紫外線により自己発光させてカラー画像を再現するＰＤＰなどのフラット表示装置にも適用可能である。例えば、ＰＤＰの場合、カソード電極用の基板またはアノード電極用の基板の上部の周縁部に周波数発生部及び周波数受信部を取り付けてタッチスクリーンを実現することができ、ＯＬＥＤの場合、駆動回路製作用の基板または裏面基板の周縁部に周波数発生部及び周波数受信部を取り付けてタッチスクリーンを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態による表示装置の画像表示部とその周縁部に取り付けられているタッチスクリーンの平面図。
【図２Ａ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンの製造方法を説明するための断面図。
【図２Ｂ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンの製造方法を説明するための断面図。
【図２Ｃ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンの製造方法を説明するための断面図。
【図３Ａ】本発明の他の実施の形態によるタッチスクリーンの製造方法を説明するための断面図。
【図３Ｂ】本発明の他の実施の形態によるタッチスクリーンの製造方法を説明するための断面図。
【図３Ｃ】本発明の他の実施の形態によるタッチスクリーンの製造方法を説明するための断面図。
【図４Ａ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンがフレキシブル基板の上に製作されてカットされることを説明するための概略図。
【図４Ｂ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンがフレキシブル基板の上に製作されてカットされることを説明するための概略図。
【図５Ａ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンが表示装置の画像表示部に取り付けられる方法を説明するための図。
【図５Ｂ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンが表示装置の画像表示部に取り付けられる方法を説明するための図。
【図５Ｃ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンが表示装置の画像表示部に取り付けられる方法を説明するための図。
【図５Ｄ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンが表示装置の画像表示部に取り付けられる方法を説明するための図。
【図６Ａ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンを液晶表示装置に取り付けた場合、偏光板の形成方法を説明するための液晶表示装置の断面図。
【図６Ｂ】本発明の一実施の形態によるタッチスクリーンを液晶表示装置に取り付けた場合、偏光板の形成方法を説明するための液晶表示装置の断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１０：画像表示部
２０：第１の電極
３０：圧電層
４０：第２の電極
１００、３００：周波数発生部
２００、４００：周波数受信部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周波数の信号を発生する周波数発生部と、
前記所定周波数の信号を受信するための周波数受信部と、
を備え、前記周波数発生部及び周波数受信部は、表示装置の画像表示部の上面における所定の領域に対向するように取り付けられているタッチスクリーン。
【請求項２】
前記周波数発生部は、
第１の電極と、
前記第１の電極の上部に形成されている圧電層と、
前記圧電層の上部に形成されている第２の電極と、
を備える請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項３】
前記周波数発生部は、
圧電層と、
前記圧電層の上部に所定の間隔を空けて形成されている第１の電極及び第２の電極と、
を備える請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項４】
全体の構造の上部に保護層がさらに形成される請求項２または３に記載のタッチスクリーン。
【請求項５】
前記周波数受信部は、前記周波数発生部と同一の積層構造で形成される請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項６】
基板の上部に、第１の電極、圧電層及び第２の電極を備える電極構造を所定の間隔を空けて複数形成するステップと、
前記電極構造を所定の間隔を空けてカットするステップと、
前記カットされた電極構造を表示装置の画像表示部の上面における所定の領域に対向するように取り付けて、周波数発生部及び周波数受信部として機能させるステップと、
を含むタッチスクリーンの製造方法。
【請求項７】
前記電極構造を形成する方法は、
前記基板の上部に第１の金属層を用いて前記第１の電極を形成するステップと、
前記第１の電極の上部に圧電層を形成するステップと、
前記圧電層の上部に第２の金属層を用いて前記第２の電極を形成するステップと、
を含む請求項６に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項８】
前記基板は、フレキシブル基板または硬質基板を備える請求項７に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項９】
前記第１の金属層及び第２の金属層は、低抵抗の金属物質から形成される請求項７に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１０】
前記第１の金属層及び第２の金属層は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＩＴＯ、ＩＺＯなどを含む請求項７に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１１】
前記第１の電極または第２の電極は、前記第１の金属層または第２の金属層をスパッタリング方法により形成した後、ＵＶレーザーを照射して矩形またはシェブロン(chevron)形状にパターニングして形成する請求項７に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１２】
前記圧電層は、セラミック系の高融点の物質から形成される請求項７に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１３】
前記圧電層は、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ３を含む請求項７に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１４】
前記圧電層は、メタルマスクを用いた蒸着により自動的にパターニングするか、あるいは、フォト及びウェットエッチング工程によりパターニングする請求項７に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１５】
前記第２の電極の上部に保護層を形成するステップをさらに含む請求項７に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１６】
前記電極構造を形成する方法は、
前記基板の上部に圧電層を形成するステップと、
前記圧電層の上部に金属層を形成するが、互いに所定の間隔を空けて第１の電極及び第２の電極を形成するステップと、
を含む請求項６に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１７】
前記カットされた電極構造は、前記表示装置の画像表示部の上面における周縁部に取り付けられる請求項６に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１８】
前記第１及び第２の電極の上部に保護層を形成するステップをさらに含む請求項１６に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１９】
表示装置の画像表示部の上面の所定の領域に取り付けられて所定周波数の信号を発生するための周波数発生部と、前記周波数発生部と対向するように前記表示装置の画像表示部の上面に取り付けられて所定周波数の信号を受信するための周波数受信部とを有する、タッチスクリーンを備えた表示装置。
【請求項２０】
前記表示装置は、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＯＬＥＤを有する請求項１９に記載のタッチスクリーンを備えた表示装置。
【請求項２１】
前記周波数発生部及び周波数受信部は、前記ＬＣＤの薄膜トランジスター基板またはカラーフィルター基板に取り付けられる請求項１９または２０に記載のタッチスクリーンを備えた表示装置。
【請求項２２】
前記周波数発生部及び周波数受信部は、前記ＰＤＰのカソード電極用の基板またはアノード電極用の基板に取り付けられる請求項１９または２０に記載のタッチスクリーンを備えた表示装置。
【請求項２３】
前記周波数発生部及び周波数受信部は、前記ＯＬＥＤの駆動回路製作用の基板または裏面基板に取り付けられる請求項１９または２０に記載のタッチスクリーンを備えた表示装置。
【請求項１】
所定周波数の信号を発生する周波数発生部と、
前記所定周波数の信号を受信するための周波数受信部と、
を備え、前記周波数発生部及び周波数受信部は、表示装置の画像表示部の上面における所定の領域に対向するように取り付けられているタッチスクリーン。
【請求項２】
前記周波数発生部は、
第１の電極と、
前記第１の電極の上部に形成されている圧電層と、
前記圧電層の上部に形成されている第２の電極と、
を備える請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項３】
前記周波数発生部は、
圧電層と、
前記圧電層の上部に所定の間隔を空けて形成されている第１の電極及び第２の電極と、
を備える請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項４】
全体の構造の上部に保護層がさらに形成される請求項２または３に記載のタッチスクリーン。
【請求項５】
前記周波数受信部は、前記周波数発生部と同一の積層構造で形成される請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項６】
基板の上部に、第１の電極、圧電層及び第２の電極を備える電極構造を所定の間隔を空けて複数形成するステップと、
前記電極構造を所定の間隔を空けてカットするステップと、
前記カットされた電極構造を表示装置の画像表示部の上面における所定の領域に対向するように取り付けて、周波数発生部及び周波数受信部として機能させるステップと、
を含むタッチスクリーンの製造方法。
【請求項７】
前記電極構造を形成する方法は、
前記基板の上部に第１の金属層を用いて前記第１の電極を形成するステップと、
前記第１の電極の上部に圧電層を形成するステップと、
前記圧電層の上部に第２の金属層を用いて前記第２の電極を形成するステップと、
を含む請求項６に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項８】
前記基板は、フレキシブル基板または硬質基板を備える請求項７に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項９】
前記第１の金属層及び第２の金属層は、低抵抗の金属物質から形成される請求項７に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１０】
前記第１の金属層及び第２の金属層は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、ＩＴＯ、ＩＺＯなどを含む請求項７に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１１】
前記第１の電極または第２の電極は、前記第１の金属層または第２の金属層をスパッタリング方法により形成した後、ＵＶレーザーを照射して矩形またはシェブロン(chevron)形状にパターニングして形成する請求項７に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１２】
前記圧電層は、セラミック系の高融点の物質から形成される請求項７に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１３】
前記圧電層は、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ３を含む請求項７に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１４】
前記圧電層は、メタルマスクを用いた蒸着により自動的にパターニングするか、あるいは、フォト及びウェットエッチング工程によりパターニングする請求項７に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１５】
前記第２の電極の上部に保護層を形成するステップをさらに含む請求項７に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１６】
前記電極構造を形成する方法は、
前記基板の上部に圧電層を形成するステップと、
前記圧電層の上部に金属層を形成するが、互いに所定の間隔を空けて第１の電極及び第２の電極を形成するステップと、
を含む請求項６に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１７】
前記カットされた電極構造は、前記表示装置の画像表示部の上面における周縁部に取り付けられる請求項６に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１８】
前記第１及び第２の電極の上部に保護層を形成するステップをさらに含む請求項１６に記載のタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１９】
表示装置の画像表示部の上面の所定の領域に取り付けられて所定周波数の信号を発生するための周波数発生部と、前記周波数発生部と対向するように前記表示装置の画像表示部の上面に取り付けられて所定周波数の信号を受信するための周波数受信部とを有する、タッチスクリーンを備えた表示装置。
【請求項２０】
前記表示装置は、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＯＬＥＤを有する請求項１９に記載のタッチスクリーンを備えた表示装置。
【請求項２１】
前記周波数発生部及び周波数受信部は、前記ＬＣＤの薄膜トランジスター基板またはカラーフィルター基板に取り付けられる請求項１９または２０に記載のタッチスクリーンを備えた表示装置。
【請求項２２】
前記周波数発生部及び周波数受信部は、前記ＰＤＰのカソード電極用の基板またはアノード電極用の基板に取り付けられる請求項１９または２０に記載のタッチスクリーンを備えた表示装置。
【請求項２３】
前記周波数発生部及び周波数受信部は、前記ＯＬＥＤの駆動回路製作用の基板または裏面基板に取り付けられる請求項１９または２０に記載のタッチスクリーンを備えた表示装置。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【公開番号】特開２００８−４１０７７（Ｐ２００８−４１０７７Ａ）
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４０４１０（Ｐ２００７−４０４１０）
【出願日】平成１９年２月２１日（２００７．２．２１）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２１日（２００７．２．２１）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
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