(57)【要約】      （修正有）【課題】周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム及びこれを備えたフラット表示装置を提供する。【解決手段】透光性の絶縁基板と、基板の上に配設され、所定の周波数を有する第１の信号を生成する信号発生部と、前記基板の上の任意の個所をタッチするために、前記第１の信号の周波数とは異なる周波数を有する第２の信号を生成して、前記基板の上に照射するための無線タッチ部と、前記基板の上に前記信号発生部と対向するように配設され、前記基板を介して伝搬された信号を受信するための信号受信部と、前記信号受信部において受信された信号の周波数変移を測定して、前記基板の上のタッチ個所を感知するための制御部とを備える周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム及びこれを備えたフラット表示装置を提案する。【選択図】図２
2008009958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性の絶縁基板と、
前記基板の上に配設され、所定の周波数を有する第１の信号を生成する信号発生部と、
前記基板の上の任意の個所をタッチするために、前記第１の信号の周波数とは異なる周波数を有する第２の信号を生成して、前記基板の上に照射するための無線タッチ部と、
前記基板の上に前記信号発生部と対向するように配設され、前記基板を介して伝搬された信号を受信するための信号受信部と、
前記信号受信部において受信された信号の周波数変移を測定して、前記基板の上のタッチ個所を感知するための制御部と、
を備えることを特徴とする周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム。
【請求項２】
前記第１の信号及び第２の信号は、超音波であることを特徴とする請求項１に記載の周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム。
【請求項３】
前記第２の信号は、表面弾性波であることを特徴とする請求項２に記載の周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム。
【請求項４】
前記基板は、ガラス製またはプラスチック製であることを特徴とする請求項１または２に記載の周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム。
【請求項５】
前記ガラスは、ソーダ石灰ガラス、ホウ珪酸ガラス及び石英ガラスのうちいずれか１種であることを特徴とする請求項４に記載の周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム。
【請求項６】
前記基板の上に設けられて超音波を伝搬する超音波導波層をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム。
【請求項７】
前記超音波導波層は、ＺｎＯまたはＬｉＮｂＯ３で形成されることを特徴とする請求項６に記載の周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム。
【請求項８】
前記超音波導波層の上部及び下部に設けられた透明導電層をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム。
【請求項９】
前記透明導電層は、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）またはＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）から形成されることを特徴とする請求項８に記載の周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム。
【請求項１０】
前記超音波導波層の上に設けられた保護層をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム。
【請求項１１】
前記信号発生部は、前記基板の周縁部に沿って、第１の方向及び前記第１の方向と隣り合うように交差する第２の方向に設けられ、前記信号受信部は、前記基板の周縁部に沿って、前記信号発生部と対向するように設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム。
【請求項１２】
前記信号発生部は、
第１の電極と、
前記第１の電極と所定の間隔を隔てて設けられた第２の電極と、
前記第１の電極と第２の電極の上部または下部に設けられた圧電層と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム。
【請求項１３】
前記第１の電極の一端に設けられた第１の電極パッドと、
前記第２の電極の一端に設けられた第２の電極パッドと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム。
【請求項１４】
前記第１の電極及び第２の電極のそれぞれは一対をなし、前記圧電層は、第１の電極及び第２の電極の間に形成されることを特徴とする請求項１２に記載の周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム。
【請求項１５】
前記第１の電極の一端及び前記第１の電極の一端と対向する第２の電極の一端は、それぞれ凹凸形状をなすことを特徴とする請求項１２に記載の周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム。
【請求項１６】
前記第１の電極及び第２の電極の一端は、それぞれＶ字状をなすことを特徴とする請求項１２に記載の周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム。
【請求項１７】
前記第１の方向及び第２の方向に設けられた信号発生部のそれぞれは、複数の単位信号発生部に分割されて設けられることを特徴とする請求項１２に記載の周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム。
【請求項１８】
前記各単位信号発生部において生成される第１の信号の周波数は、互いに異なることを特徴とする請求項１７に記載の周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム。
【請求項１９】
前記第１の電極及び第２の電極は、銅（Ｃｕ）または金（Ａｕ）から形成されることを特徴とする請求項１２に記載の周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム。
【請求項２０】
前記信号受信部は、前記信号発生部と同じ構造に設けられることを特徴とする請求項１２に記載の周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム。
【請求項２１】
透光性の絶縁基板と、前記基板の上に配設され、所定の周波数を有する第１の超音波を生成する超音波発生部と、前記基板の上の任意の個所をタッチするために、前記第１の超音波の周波数とは異なる周波数を有する超音波を生成して、前記基板の上に照射するための無線タッチ部と、前記基板の上に前記超音波発生部と対向するように配設され、前記基板を介して伝搬された超音波を受信するための超音波受信部及び前記超音波受信部において受信された超音波の周波数変移を測定して、前記基板の上のタッチ個所を感知するための制御部と、
を備える周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムを備えたフラット表示装置。
【請求項２２】
前記フラット表示装置は、液晶表示装置であることを特徴とする請求項２１に記載のフラット表示装置。
【請求項２３】
前記液晶表示装置は液晶表示パネルを備え、前記液晶表示パネルは、薄膜トランジスター基板と、前記薄膜トランジスター基板と対向するように配設されるカラーフィルター基板及び前記薄膜トランジスター基板とカラーフィルター基板との間に注入された液晶層とを備え、前記透光性の絶縁基板は、カラーフィルター基板であることを特徴とする請求項２２に記載のフラット表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム及びこれを備えたフラット表示装置に係り、さらに詳しくは、超音波の周波数変移を測定することにより、非接触方式によりタッチした個所を感知する周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム及びこれを備えたフラット表示パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、タッチスクリーンは、人体やその他の接触部材が所定の個所に直接的に接触したことを感知する方式で実現される。その理由は、現在用いられているタッチスクリーンの構造が、人体や接触部材の接触によって寸法的な歪みを生じることを検出することによってタッチ個所を感知する方式を用いるようになっているからである。例えば、抵抗接触式タッチスクリーンは、人体や接触部材でタッチすると、タッチスクリーンの内部に存在する上部電極と下部電極が互いに接触し、接触した個所の電流の変化を感知してタッチ個所を検出するような原理を用いるため、基本的に直接接触によるタッチ方式を適用せざるを得ない。
【０００３】
また、静電容量方式のタッチスクリーンも同様にタッチスクリーンの表面に存在する静電電位差を感知するため、人体または接触部材でタッチすることで、静電電位が人体や接触部材に吸収されて生じる静電電位差を認識し、タッチ個所を感知することができる。
上述のように、従来の技術によるタッチスクリーンは、直接接触方式によりタッチしなければ、タッチスクリーンが動作できないため、ユーザーがタッチスクリーンを直接的に接触できる範囲内においてしか適用できないという空間的な限界を有していた。
【０００４】
さらに、かかる従来の技術によるタッチスクリーンは、ディスプレイ装置に外付けされるため、ディスプレイ装置が厚くなり、タッチスクリーンによって画質が低下するという不都合があった。
このため、このような問題点を解消するために、直接接触方式ではなく、非接触方式によりタッチスクリーンを動作させ、ディスプレイ装置に内蔵できる新規な方式のタッチスクリーンが求められているのが現状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上述の従来の技術の問題点を克服するためのものであり、その技術的な課題は、周波数変移を測定することにより、非接触方式によりタッチした個所を感知する周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム及びこれを備えたフラット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】
【０００６】
前記本発明の目的を達成するために、本発明の一側面によれば、透光性の絶縁基板と、前記基板の上に配設され、所定の周波数を有する第１の信号を生成する信号発生部と、前記基板の上の任意の個所をタッチするために、前記第１の信号の周波数とは異なる周波数を有する第２の信号を生成して、前記基板の上に照射するための無線タッチ部と、前記基板の上に前記信号発生部と対向するように配設され、前記基板を介して伝搬された信号を受信するための信号受信部と、前記信号受信部において受信された信号の周波数変移を測定して、前記基板の上のタッチ個所を感知するための制御部とを備える。
【０００７】
前記第１の信号及び第２の信号は超音波で構成できる。
前記第２の信号は、表面弾性波で構成できる。
前記基板は、ガラス製またはプラスチック製とすることができる。
前記ガラスは、ソーダ石灰ガラス、ホウ珪酸ガラス及び石英ガラスのうちいずれか１種であることが好ましい。
【０００８】
前記基板の上に設けられて超音波を伝搬する超音波導波層をさらに備える構成とすることができる。
前記超音波導波層は、ＺｎＯまたはＬｉＮｂＯ３で形成することができる。
前記超音波導波層の上部及び下部に設けられた透明導電層をさらに備える構成とすることができる。
【０００９】
前記透明導電層は、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）またはＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）で形成することができる。
前記超音波導波層の上に設けられた保護層をさらに備えるように構成できる。
前記信号発生部は、前記基板の周縁部に沿って、第１の方向及び前記第１の方向と隣り合うように交差する第２の方向に設けられ、前記信号受信部は、前記基板の周縁部に沿って、前記信号発生部と対向するように設けることができる。
【００１０】
前記信号発生部は、第１の電極と、前記第１の電極と所定の間隔を隔てて設けられた第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極の上部または下部に設けられた圧電層とを備える構成とすることができる。
前記第１の電極の一端に設けられた第１の電極パッドと、前記第２の電極の一端に設けられた第２の電極パッドとをさらに備えるように構成できる。
【００１１】
前記第１の電極及び第２の電極のそれぞれは一対をなし、前記圧電層は、第１の電極及び第２の電極の間に形成することができる。
前記第１の電極の一端及び前記第１の電極の一端と対向する第２の電極の一端は、それぞれ凹凸形状をなすように構成できる。
前記第１の電極及び第２の電極の一端は、それぞれＶ字状をなすように構成できる。
【００１２】
前記第１の方向及び第２の方向に設けられた信号発生部のそれぞれは、複数の単位信号発生部に分割して設けることができる。
前記各単位信号発生部において生成される第１の信号の周波数は、互いに異なるように構成できる。
前記第１の電極及び第２の電極は、銅（Ｃｕ）または金（Ａｕ）で形成することができる。
【００１３】
前記信号受信部は、前記信号発生部と同じ構造で設けることができる。
一方、前記本発明の目的を達成するために、本発明の他の側面によれば、 透光性の絶縁基板と、前記基板の上に配設され、所定の周波数を有する第１の超音波を生成する超音波発生部と、前記基板の上の任意の個所をタッチするために、前記第１の超音波の周波数とは異なる周波数を有する超音波を生成して、前記基板の上に照射するための無線タッチ部と、前記基板の上に前記超音波発生部と対向するように配設され、前記基板を介して伝搬された超音波を受信するための超音波受信部及び前記超音波受信部において受信された超音波の周波数変移を測定して、前記基板の上のタッチ個所を感知するための制御部とを備える。
【００１４】
前記フラット表示装置は、液晶表示装置とすることができる 。
前記液晶表示装置は液晶表示パネルを備え、前記液晶表示パネルは、薄膜トランジスター基板と、前記薄膜トランジスター基板と対向するように配設されるカラーフィルター基板及び前記薄膜トランジスター基板とカラーフィルター基板との間に注入された液晶層とを備え、前記透光性の絶縁基板は、カラーフィルター基板とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、超音波の周波数変移を測定することにより、非接触方式によりタッチした個所を感知することが可能になる。その結果、タッチスクリーンを利用可能な空間的な制約を解消して、種々のアプリケーションに適用することができるという効果を奏する。
また、フラット表示パネルの基板の上にタッチスクリーンを形成することにより、タッチスクリーンが内蔵されたフラット表示装置を一層スリム化させることができ、フラット表示装置からディスプレイされる画像の画質の低下を防ぐことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムの概略平面図である。
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムは、基板１００、超音波発生部２００、超音波受信部３００、無線タッチ部（図示せず）及び制御部（図示せず）を備える。
【００１７】
タッチスクリーンシステムの基板１００としては、透光性の絶縁基板、例えば、ガラス製またはプラスチック製の基板が用いられる。基板１００としてガラス製のものを用いる場合、このガラスとしては、ソーダ石灰ガラス、ホウ珪酸ガラス及び石英ガラスのうちいずれか１種が用いられる。
超音波発生部２００は基板１００の上に配設され、所定の周波数を有する第１の超音波を生成する。超音波発生部２００において生成された第１の超音波は、基板１００の表面に沿って伝搬される表面弾性波であり、約４ＭＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲の周波数を有する。
【００１８】
また、超音波発生部２００は、圧電層（図示せず）、第１の電極２１１、第１の電極パッド２１５、第２の電極２２１及び第２の電極パッド２２５を備える。第１の電極２１１と第２の電極２２１は、圧電層の上部または下部に設けられ、第１の電極２１１と第２の電極２２１は、所定の間隔を隔てて設けられる。そして、第１の電極２１１の一端には第１の電極パッド２１５が設けられ、第２の電極２２１の一端には第２の電極パッド２２５が設けられる。この第１の電極パッド２１５を介して第１の電極２１１に電源が印加され、第２の電極パッド２２５を介して第２の電極２２１に電源が印加される。このように、第１の電極２１１と第２の電極２２１に電源がそれぞれ印加されると、圧電層の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第１の超音波、すなわち、表面弾性波が生成される。
【００１９】
一方、超音波発生部２００において生成される第１の超音波の特性は、第１の電極２１１と第２の電極２２１の形状、線幅及び離隔間隔などの種々の要素によって決定される。この実施の形態の場合、第１の電極２１１の第２の電極２２１に対向する部分は凹凸形状に形成され、これと対向する第２の電極２２１の部分もまた凹凸形状に形成されている。また、第１の電極２１１と第２の電極２２１の線幅は、約１μｍ〜１０μｍであり、離隔間隔は約数十μｍとなる。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、第１の電極２１１と第２の電極２２１の形状、線幅及び離隔間隔は種々に変形可能である。
【００２０】
このような構造を有する超音波発生部２００は、基板１００の周縁領域の上に配設され、好ましくは、基板の縦軸方向、すなわち、Ｙ軸方向に延びた周縁領域及び横軸方向、すなわち、Ｘ軸方向に延びた周縁領域の上にそれぞれ配設される。この実施形態の場合、超音波発生部２００は基板１００の左側辺及び下側辺の上にそれぞれ配設されて、第１の超音波、すなわち、表面弾性波を発生する。この実施の形態において、超音波発生部２００は、基板１００の左側辺及び下側辺の上に配設されるが、これに限定されるものではなく、右側辺及び上側辺または左側辺及び上側辺など種々の組み合わせにより配設可能である。
【００２１】
基板１００の左側辺に配設された超音波発生部において生成された第１の超音波は、基板１００または後述する超音波導波層（図示せず）を介してＸ軸方向、すなわち、左側から右側方向へと伝搬され、下側辺に配設された超音波発生部において生成された第１の超音波は、基板１００または超音波導波層（図示せず）を介してＹ軸方向、すなわち、下側から上側方向へと伝搬される。
【００２２】
超音波受信部３００は基板１００の上に配設されて、基板１００または超音波導波層（図示せず）を介して伝搬された超音波を受信する役割を果たす。この超音波受信部３００は、超音波発生部２００と同一の構造で形成され、基板の周縁領域の上に超音波発生部２００と対向するように配設される。
超音波受信部３００は、圧電層（図示せず）、第３の電極３１１、第３の電極パッド３１５、第４の電極３２１及び第４の電極パッド３２５を備える。第３の電極３１１と第４の電極３２１は圧電層の上部または下部に設けられ、第３の電極３１１と第４の電極３２１は所定の間隔を隔てて設けられる。そして、第３の電極３１１の一端には第３の電極パッド３１５が設けられ、第４の電極３２１の一端には第４の電極パッド３２５が設けられる。このような構造の超音波受信部３００において超音波を受信すると、圧電層の機械的な信号を電気的な信号に変換する圧電効果により、受信された超音波は電気信号に変換される。
【００２３】
超音波受信部３００は、超音波発生部２００と同様に、基板１００の周縁領域の上に配設され、好ましくは、超音波発生部２００と対向する基板１００の周縁領域の上に配設される。すなわち、超音波受信部３００は、基板１００の右側辺及び上側辺の上にそれぞれ配設されて、超音波発生部２００において生成されて、基板１００または超音波導波層を介して伝搬された第１の超音波を受信することになる。
【００２４】
上述の如き構造を有する周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムは、無線タッチ部による非接触方式のタッチ動作が行われておらず、外部からの入力を待機している待機モードの状態の場合、超音波発生部２００において生成された第１の超音波が基板１００または超音波導波層を介して伝搬され、超音波受信部３００においては、第１の超音波をそのまま受信する。
【００２５】
一方、本発明の実施の形態においては、超音波の周波数変移を感知することを例として挙げているが、これに限定されるものではなく、周波数の重畳を通じた周波数変移を行える種々の信号が使用可能である。
図２は、本発明による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムの動作原理を示す概念図であり、図３は、タッチスクリーンシステムにおける種々の超音波の概略波形図であり、図４は、本発明による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムの機能ブロック図である。以下、図２から図４に基づき、本発明による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムについて詳細に説明する。
【００２６】
図２及び図４に示すように、本発明による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムは、基板１００の上に設けられた超音波発生部２００と、超音波受信部３００、無線タッチ部４００及び制御部５００を備える。
図１を基に述べたように、超音波発生部２００は、基板１００の周縁領域の上に、好ましくは、基板の縦軸方向、すなわち、Ｙ軸方向に延びた周縁領域及び横軸方向、すなわち、Ｘ軸方向に延びた周縁領域の上にそれぞれ配設される。この実施形態の場合、超音波発生部２００は、基板１００の左側辺及び下側辺の上にそれぞれ配設されて、第１の超音波、すなわち、表面弾性波を生成する。
【００２７】
超音波受信部３００は、基板１００の上に超音波発生部２００と対向するように配設されて、基板１００または超音波導波層（図示せず）を介して伝搬された超音波を受信する。
無線タッチ部４００は、基板１００の上の任意の個所をタッチするために、第１の超音波の周波数とは異なる周波数を有する第２の超音波を生成し、基板１００の上に照射する役割を果たす。このとき、第２の超音波は、第１の超音波と周波数だけではなく、振幅が異なるように設定でき、第１の超音波の周波数よりも低い周波数を有することが好ましい。その理由は、周波数が低いほど、他の超音波との重畳時に変移が起こり易くなるためである。無線タッチ部４００において生成される第２の超音波は、第１の超音波とは異なり、空気中に照射されるため、表面弾性波である必要はない。
【００２８】
基板１００または超音波導波層（図示せず）を介して第１の超音波が伝搬されている状態、すなわち、待機モードの状態において無線タッチ部４００を用いて、ユーザーがタッチしたい基板１００の上の任意の個所に向かって第２の超音波を照射すると、第２の超音波が基板を通過する個所、すなわち、タッチ個所においては、基板を介して伝搬される第１の超音波と基板を通過する第２の超音波が重なり合い、第１の超音波の周波数は変移する。
【００２９】
その結果、超音波受信部３００においては、第１の超音波の他に、第２の超音波によって変移された超音波を同時に受信する。
図３には、超音波発生部２００から出力される第１の超音波Ｕ１、すなわち、表面弾性波の波形図、無線タッチ部４００から出力される第２の超音波Ｕ２の波形図及び超音波受信部３００において受信される変移された超音波Ｕｘの波形図が示してある。図３に示すように、基板１００を介して伝搬される第１の超音波Ｕ１が周波数の異なる第２の超音波Ｕ２と重なり合うと、両超音波が合成されて第１の超音波及び第２の超音波の周波数とは異なる周波数を有する変移された超音波Ｕｘが現れる。このようにして変移された超音波Ｕｘは基板を介して伝搬されて、超音波受信部３００に達する。
【００３０】
制御部５００は、超音波受信部３００において受信された超音波の周波数変移を測定して、基板１００の上のタッチ個所を感知する役割を果たす。待機モードの状態の場合に、超音波受信部３００においては、超音波発生部２００において生成された第１の超音波をそのまま受信するのに対し、無線タッチ部４００を用いて基板１００の上の任意の個所をタッチすると、基板の上において伝搬されている第１の超音波は、タッチ個所において第２の超音波と重なり合いながら周波数が変移され、タッチ個所から変移された超音波が基板を介して伝搬されて超音波受信部３００に達する。このため、制御部５００においては、超音波受信部３００において受信された超音波のうち周波数が変移された超音波の受信位置を推定して、タッチ個所を感知することが可能になる。
【００３１】
これを詳述すると、この実施の形態において、超音波受信部３００は、基板１００の右側辺と上側辺の配設されるが、この超音波受信部３００は、所定の領域別、例えば、単位画素別または複数の画素別に区分され、待機モードの状態において各領域別に受信される第１の超音波の周波数を設定して、制御部５００に記憶させる。次いで、基板１００の上の任意の個所をタッチすると、基板の上において伝搬されている第１の超音波は、タッチ個所において第２の超音波と重なり合いながら周波数が変移され、タッチ個所から変移された超音波が基板を介して伝搬されて超音波受信部３００の所定の領域に達する。制御部５００においては、変移された周波数が超音波受信部３００のどの領域に受信されているかを把握して、タッチ個所を感知する。
【００３２】
図５は、図１におけるI-I線に沿って切り取った本発明の第１の実施の形態による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムの概略断面図である。
図５に示すように、基板１００の上に超音波を伝搬する超音波導波層１３０が設けられ、超音波導波層１３０の上に超音波発生部２００及び超音波受信部３００が設けられる。この実施の形態においては、超音波導波層１３０が形成されて、超音波発生部２００において生成された第１の超音波または第１の超音波と変移された超音波が超音波導波層１３０を介して伝搬されるが、これに限定されるものではなく、超音波導波層１３０を省略することもできる。超音波導波層１３０を省略する場合には、第１の超音波または第１の超音波と変移された超音波は基板１００を介して伝搬される。
【００３３】
超音波導波層１３０は、基板１００の上に蒸着またはプリント工程を通じて所定の厚さ、好ましくは、１０００〜５０００Åの厚さに形成され、このとき、超音波導波層１３０は、ＺｎＯまたはＬｉＮｂＯ３などの材料で形成することができる。
超音波導波層１３０の上の一端には超音波発生部２００が設けられ、超音波発生部２００と対向する他端には超音波受信部３００が設けられる。
【００３４】
超音波発生部２００の第１の電極２１１は超音波導波層１３０の上に設けられ、第１の電極２１１と所定の間隔を隔てて第２の電極２２１が設けられる。第１の電極２１１と第２の電極２２１の上部には圧電層２５０が設けられる。このとき、第１の電極２１１及び第２の電極２２１は銅（Ｃｕ）または金（Ａｕ）で構成することができる。
さらに、超音波受信部３００の第３の電極３１１もまた超音波導波層１３０の上に設けられ、第３の電極３１１と所定の間隔を隔てて第４の電極３２１が設けられる。第３の電極３１１と第４の電極３２１の上部には圧電層３５０が設けられる。このとき、第３の電極３１１及び第４の電極３２１は銅（Ｃｕ）または金（Ａｕ）で構成することができる。
【００３５】
一方、超音波受信部３００は、超音波発生部２００と同じ構造で、同じ材料から形成されるが、以下においては、超音波発生部２００についてのみ説明し、超音波受信部３００についての説明は省略する。
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の第２の実施の形態及び第３の実施の形態による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムの概略断面図である。図６Ａ及び図６Ｂ示すように、第２の実施の形態及び第３の実施の形態は、上述の第１の実施の形態と比較して、超音波発生部、超音波受信部及び超音波導波層の構造が異なり、残りの構成はほとんど類似している。以下においては、相異なる構成を中心に説明する。
【００３６】
図６Ａに示すように、本発明の第２の実施形態による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムは、基板１００の上に超音波導波層１３０が設けられ、このとき、超音波導波層１３０は、ＺｎＯまたはＬｉＮｂＯ３などの材料からなる導波層１３２及び導波層１３２の上部及び下部にそれぞれ設けられた透明導電層１３１、１３３を備える。
このように透明導電層１３１、１３３をさらに設けることにより、超音波の伝搬効率を一層改善することが可能になる。このとき、透明導電層１３１、１３３としては、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）またはＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）などが用いられる。
【００３７】
一方、超音波発生部２００の圧電層２５０は、第１の電極２１１と第２の電極２２１の下部に設けられる。すなわち、超音波導波層１３０の上に圧電層２５０が設けられ、圧電層２５０の上に第１の電極２１１が設けられ、第１の電極２１１と所定の間隔を隔てて第２の電極２２１が設けられる。
図６Ｂに示すように、本発明の第３の実施の形態による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムは、基板１００の上に超音波を伝搬する超音波導波層１３０が設けられ、超音波導波層１３０の一端及び他端の上に超音波発生部２００及び超音波受信部３００が設けられ、超音波導波層１３０の上に保護層１５０が設けられる。このとき、保護層１５０は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）などの透光性の材料を用いることが好ましい。
【００３８】
超音波発生部２００の第１の電極２１１及び第２の電極２２１はそれぞれ一対をなし、圧電層２５０は、第１の電極及び第２の電極の間に形成される。すなわち、下部の第１の電極及び下部の第２の電極が超音波導波層１３０の上に設けられ、その上部に圧電層２５０が設けられ、圧電層の上に上部の第１の電極及び上部の第２の電極が設けられる。
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の第４の実施形態及び第５の実施形態による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムの概略平面図である。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、第４の実施形態及び第５の実施形態は、上述の第１の実施形態と比較して、超音波発生部及び超音波受信部の形状が異なり、残りの構成はほとんど類似している。以下においては、相異なる構成を中心に説明する。
【００３９】
図７Ａに示すように、本発明の第４の実施形態による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムの超音波発生部２００は、複数の単位超音波発生部２００ａ〜２００ｇに分割されて設けられる。すなわち、基板の左側辺には第１〜第３の単位超音波発生部２００ａ、２００ｂ、２００ｃが配設され、基板の下側辺には第４〜第７の単位超音波発生部２００ｄ、２００ｅ、２００ｆ、２００ｇが配設される。
【００４０】
このとき、前述の各単位超音波発生部において生成される第１の超音波の周波数が相異なるように調節可能である。このように、各単位超音波発生部別に異なる周波数を有する第１の超音波を生成して、基板または超音波導波層を介して伝搬させると、基板の上に同じ周波数を有する第１の超音波を伝搬させる場合に比べて、タッチ感度を高めることが可能になる。その理由は、待機モードの状態の場合にも、超音波受信部３００においては、様々な周波数を有する第１の超音波を受信することが可能であり、このような様々な周波数別に基板の上の領域を細分化して区分することが可能になる。この状態において、第２の超音波を照射してタッチ動作が起こると、タッチ個所をなお一層正確に推定することが可能になる。
【００４１】
さらに、超音波受信部３００もまた複数の単位超音波受信部３００ａ〜３００ｇに分割して設けられる。すなわち、基板の右側辺には第１〜第３の単位超音波受信部３００ａ、３００ｂ、３００ｃが配設され、基板の上側辺には第４〜第７の単位超音波受信部３００ｄ、３００ｅ、３００ｆ、３００ｇが配設される。
この実施の形態においては、超音波受信部３００も超音波発生部３００と同様に、複数の単位超音波受信部に分割されて設けられると説明しているが、これは、製造工程上の便宜を図るためのものであり、本発明はこれに限定されるものではなく、超音波受信部３００は、第１の実施形態において説明したように、分割して設ける必要はない。
【００４２】
図７Ｂに示すように、本発明の第５の実施形態による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムの超音波発生部２００は、複数の単位超音波発生部２００ａ〜２００ｇに分割して設けられる。このとき、各単位超音波発生部の第１の電極の一端はＶ字状をなし、第２の電極の一端もまたＶ字状をなす。超音波受信部３００も超音波発生部２００と同じ形状をなす。
【００４３】
このように、超音波発生部の第１の電極及び第２の電極がＶ字状をなすと、超音波発生部において生成される第１の超音波がＸ軸方向及びＹ軸方向に伝搬されるのではなく、斜め方向に伝搬される。
図８は、本発明による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムを備えた液晶表示装置の概略断面図である。
【００４４】
図８を参照すると、液晶表示パネルのカラーフィルター基板１００の上に超音波発生部２００及び超音波受信部３００が設けられる。
通常、液晶表示パネルは、カラーフィルター基板１００、薄膜トランジスター基板６００、カラーフィルター基板と薄膜トランジスター基板との間に注入された液晶層７００及び両基板を接合するためのシーラント８００を備える。
【００４５】
カラーフィルター基板１００にはブラックマトリックス、カラーフィルター及び共通電極が設けられ、薄膜トランジスター基板６００には、液晶に信号電圧を入切するスイッチング素子である薄膜トランジスター、透明でかつ電気伝導性を有するＩＴＯまたはＩＺＯから形成されて、薄膜トランジスターに印加された信号電圧を液晶セルに加える画素電極と、画素電極に印加された信号電圧を一定時間保持するストレージキャパシターなどが設けられる。
【００４６】
このカラーフィルター基板１００の外側面の上に超音波導波層１３０を設け、超音波導波層１３０の一端に超音波発生部２００を設け、超音波導波層１３０の他端に超音波受信部３００を設けることにより、タッチスクリーンシステムをカラーフィルター基板の上に設ける。このとき、超音波導波層１３０を省略し、カラーフィルター基板そのものを導波層として用いることもできる。
【００４７】
このように、液晶表示パネルのカラーフィルター基板１００をタッチスクリーンシステムの基板として用いると、従来の技術によるタッチスクリーンパネルをカラーフィルター基板の上に貼り付ける場合よりも液晶表示パネルをなお一層スリム化が可能になる。
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記述したが、本発明による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムは、液晶表示装置に適用されるものに限定されることなく、その他にも、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材として、これを両電極の間に形成し、電圧を加えると、発光素材内に電流が流れることにより、有機物または高分子から光を生成する原理（電気発光と称する）を用いるＯＬＥＤまたは２枚の基板の間に小さなセルを多数配設し、その上下に取り付けられた電極（＋、−）の間においてガス（ネオンとアルゴン）放電を引き起こし、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。
【００４８】
以上、実施の形態を挙げて本発明による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステム及びこれを備えたフラット表示装置について説明したが、これらは単なる例示的なものに過ぎず、本発明は上記の実施の形態に何ら限定されるものではない。また、特許請求の範囲において請求したように、この技術分野における通常の知識を持った者であれば、本発明の要旨から逸脱しない限り、本発明の種々の実施の形態が可能な範囲まで本発明の技術的な精神があると言える。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムの概略平面図
【図２】本発明による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムの動作原理を示す概念図。
【図３】タッチスクリーンシステムにおける種々の超音波の概略波形図。
【図４】本発明による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムの機能ブロック図。
【図５】図１におけるI-I線に沿って切り取った本発明の第１の実施の形態による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムの概略断面図。
【図６Ａ】本発明の第２の実施形態による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムの概略断面図。
【図６Ｂ】本発明の第３の実施形態による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムの概略断面図。
【図７Ａ】本発明の第４の実施形態による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムの概略平面図。
【図７Ｂ】本発明の第５の実施形態による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムの概略平面図。
【図８】本発明による周波数感知方式を用いたタッチスクリーンシステムを備えた液晶表示装置の概略断面図。
【符号の説明】
【００５０】
１００：基板
２００：超音波発生部
３００：超音波受信部
４００：無線タッチ部
５００：制御部
【図３】
2008009958.tif 000003
【図１】
2008009958.tif 000004
【図２】
2008009958.tif 000005
【図４】
2008009958.tif 000006
【図５】
2008009958.tif 000007
【図６Ａ】
2008009958.tif 000008
【図６Ｂ】
2008009958.tif 000009
【図７Ａ】
2008009958.tif 000010
【図７Ｂ】
2008009958.tif 000011
【図８】
2008009958.tif 000012