JP2004199541A - タッチパネル及びそれを備えた画面入力型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐水性、耐湿性の優れたタッチパネルを得る。
【解決手段】透明絶縁基板２、１２の片面に透明電極３、１３と透明電極３、１３に接続する引き回し電極４、５、１４、１５を設けた一対の上下基板１、１１を対向位置して、一定の隙間を持たせて前記一対の上下基板１、１１の外周縁をシール材でシールするタッチパネルにおいて、前記シール材５１、５２は、隣り合って少なくとも２連の環状の輪に形成されており、前記少なくとも２連の環状の輪はそれぞれ少なくとも１つの封口部５１ａ、５２ａを同一場所に有する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＴＭ、カーナビゲーション、自動販売機、複写機、各種端末機等の機器において、液晶ディスプレイ等の表示画面上に配置し、透視した画面の指示に従って使用者が情報の表示画面を指やペンで直接押してデータの入力が行われるタッチパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術における抵抗膜式タッチパネルは、可撓性を有する透明絶縁基板の下面に透明電極とこの透明電極に接続する引き回し電極を形成した上基板と、同じく上面に透明電極とこの透明電極に接続する引き回し電極を形成し、前記透明電極の上面にドットスペーサを一定間隔に配設した下基板とが、所定の隙間を持って透明電極同士が対面するような配置構造を取っている。そして、このタッチパネルを液晶表示装置等の表示装置の上面側に配置して使用される。表示装置の表示部分に位置する所のタッチパネルを指又はペンで押すことによって、タッチパネルの上基板が撓んでその押した所の透明電極が下基板の透明電極に接触し、そして、その接触点の位置が電気抵抗の測定によって検知されて入力情報が読みとられる。
【０００３】
以下、従来例を図５〜８を用いて説明する。図５は従来技術におけるタッチパネルの平面図、図６は図５におけるＥ−Ｅ断面図、図７は図５における下基板の平面図、図８は図５における上基板の平面図を示している。
【０００４】
図５、図６、図７、図８に示すように、従来例のタッチパネル２０は形状が長方形をなす下基板１と可撓性を有する上基板１１とを備えている。下基板１は、板厚が１．１ｍｍの透明なガラスからなる透明絶縁基板２と、この透明絶縁基板２の上面に形成された透明電極３と、この透明電極３の両端部に沿って接続形成されて透明絶縁基板２の片方端にあるＦＰＣ取付部Ｓまで延設した引き回し電極４及び５と、ＦＰＣ取付部Ｓ近辺に形成された接続電極６、７と、透明電極３上にマトリックス状に配置したドットスペーサ８とで構成されている。上記接続電極６、７は、上基板１１の引き回し電極１４、１５に電気供給を行うためにＦＰＣ取付部Ｓ近辺に設けられており、上基板１１の引き回し電極１４、１５と接続される。
【０００５】
上基板１１は、板厚が０．２ｍｍの可撓性のある透明なマイクロガラスからなる透明絶縁基板１２と、この透明絶縁基板１２の下面に形成されている透明電極１３と、この透明電極１３の両端部に沿って接続形成されてＦＰＣ取付部Ｓ方向に向かって延設された引き回し電極１４、１５とで構成されている。
【０００６】
そして、シール材１７を介して下基板１と上基板１１とが所定の隙間を有して接合されている。また、上基板１１に設けられた引き回し電極１４及び１５はその接続部Ａ及びＢにおいて下基板１に設けた接続電極６、７と導電性接着剤を介して接続され導通がとられている。
【０００７】
また、防眩性を高めて透視性や品質表示を良くするために、上基板１１の上面には偏光板１８、下基板１の下面には位相差板１９が貼付けられている。また、下基板１のＦＰＣ取付部ＳにはＦＰＣ９が取り付けられて外部との導通が図られるようになっている。
【０００８】
上記構造を成すタッチパネル２０の各構成要素部品は次のようになっている。下基板１を構成する透明絶縁基板２は透明なガラスが用いられる。このガラスはソーダガラスや石英ガラス、アルカリガラス、ほうけい酸ガラス、普通板ガラス等が利用でき、反り等が起きない程度の厚さのものが使われる。多くは０．７〜１．１ｍｍのものが選択される。上基板１１を構成する透明絶縁基板１２は可撓性を必要とするところなので透明な薄板ガラスや透明なプラスチックフイルムが用いられる。一般的に、耐熱性が求められる機器（例えば、カーナビゲーション等）にはガラスが使用される。上記従来例は耐熱性や衝撃性にも強く、且つ可撓性も有する０．２ｍｍ厚みのマイクロガラスを使っている。
【０００９】
下基板１を構成する透明電極３及び上基板１１を構成する透明電極１３は錫をドープした酸化インジウムのＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜で、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、印刷法等で形成する。この透明電極３及び１３は高抵抗値であることが求められるため２５０〜５００オングストロームの範囲で非常に薄く形成する。このＩＴＯ膜は、基板全面に形成したものをフォトリソグラフィにより不要部分を除去し、必要な部分を残して形成する。
【００１０】
下基板１を構成する引き回し電極４、５、接続電極６、７、及び上基板１１を構成する引き回し電極１４、１５は、透明電極３、１３に印加するために設けるもので、銀粉や銅粉等の高導電性金属粉を熱硬化性のエポキシ樹脂等に混ぜ合わせてインク化したものをスクリーン印刷等の印刷方法で形成する。タッチパネルの性能上、これらの電極の抵抗値が低ければ低いほど良いものであり、一般に、透明電極のシート抵抗値に対してこれらの電極のシート抵抗値は１００分の１以下であることが必要とされている。そこで、これらの電極の印刷の厚さを増したり、幅を広くしたりして抵抗値を小さく押さえる設計がなされている。厚さと幅はタッチパネルの大きさによっても異なるが、一般に厚さは１０〜３０μｍ、幅は０．５〜１０ｍｍの範囲で設計されている。また、これらの電極は加熱処理して硬化処理が施される。また、これらの電極はそれぞれ接触しないように十分な間隔を取って設計される。
【００１１】
下基板１を構成するドットスペーサ８は、押圧した部分以外の部分の透明電極同士が接触しないために設けるもので、透明なアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、その他の透明な樹脂材料をスクリーン印刷等の方法でドットマトリックス状に一定間隔に形成し、その後、熱または紫外線で硬化処理を施して形成する。このドットスペーサ８は目に見えない大きさであることが求められることから、直径３０〜６０μｍ、高さは２〜５μｍ、ドット間隔は１〜８ｍｍの範囲で設計される。
【００１２】
シール材１７は、スペーサ粒子を分散させたエポキシ樹脂接着剤やアクリル樹脂接着剤等をスクリーン印刷等の方法で印刷して形成する。ここで使われるスペーサ粒子は上基板１１と下基板１との隙間を一定隙間に保持するために設けられるもので、所定の大きさのプラスチックボールやファイバーガラス等が利用される。このプラスチックボールやファイバーガラスの大きさは、上基板１１の透明絶縁基板１２の材質や厚さによって異なるが、０．２ｍｍのマイクロガラスを使用した場合は概ね１０μｍ前後の大きさのものが選択される。このシール材１７は上基板１１または下基板１の何れか一方に印刷した後、上基板１１と下基板１とを位置を合わせて貼合わせ、加圧の下で加熱処理を施して硬化させ、接合を行っている。
【００１３】
偏光板１８と位相差板１９は防眩性を高めて透視性や表示品質を良くするために設けている。偏光板１８は、様々なものが使用されているが一例をあげると、ポリビニールアルコールフイルムを常法により一軸延伸することによって厚さが２０μｍの偏光フイルムを作成し、この両面に厚さが８０μｍのセルロース系フイルムを張り合わせて厚さ１８０μｍの偏光板としたもの等が利用できる。また、位相差板１９は、ポリカーボネイトを素材として形成され、厚さ８０μｍ程度である。
【００１４】
カーナビゲーションなどの画面入力型表示装置は、高温・高湿に強いタッチパネルが要求されることから、最近では上基板にガラスを使うタッチパネルが使われるようになってきている。また、複写機やＦＡＸなどの事務機にもガラスを使ったタッチパネルが市場に現れてきている。しかしながら、上記の構造を取る従来のタッチパネルを採用する画面入力型表示装置にあっては、上下基板の外周縁をシールした僅かな厚みのシール材から水分などが浸透し、内部に設けた透明電極や引き回し電極を変質させ、経時的に抵抗値の変化などを起こして機能上の問題を起こしていた。このため、耐水性や耐湿性向上に色々な研究が成されてきた。
【００１５】
そして、特開平１０−２０７６３０号公報、特開２００２−２１５３３１号公報、特開２００２−２２９６７２号公報などにその技術が開示された。特開平１０−２０７６３０号公報に開示された技術は、タッチパネルの周囲をゴムなどの絶縁物質の第１の枠で覆い、更にこれを高剛性のある第２の枠に収めて、筐体に組み込むものである。また、 特開２００２−２２９６７２号公報に開示された技術は、タッチパネルの外周縁部を覆う本体ケースとの間に衝撃吸収部材からなるシール部材を配置して、このシール部材とタッチパネル及び本体ケースを粘着材で一体化したものである。これらの２つの技術はタッチパネルを保持する筐体などの部材との間において防水、防滴構造を取り入れたものである。
【００１６】
また、特開２００２−２１５３３１号公報に開示された技術は、シール材の厚みを８μｍ以下に制限したものである。厚みを制限して浸透する水分を小さく押さえる技術である。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記シール材に用いられるエポキシ樹脂もしくはアクリル樹脂等は、気体の遮蔽性は良好であるが、タッチパネル周辺に水分、即ち湿気が存在すると僅かづつこの水分をタッチパネルの上下基板で囲まれた内部の空隙に浸透し、液晶表示装置などに重ねられて使用されるケースが多いタッチパネルの表示面に曇りが生ずる問題があった。この問題の解決に関する技術として、タッチパネルと筐体などの間に防水、防滴構造を取る方法考えられるが、この方法は付加部品も多くなりコストが高くなると云う問題がある。また、当然ながらタッチパネル及び筐体などを収納するスペースも広く必要とされる。後者のシール材の厚みを制限するものは、厚いものより確かに効果が生まれるが、長い期間の中では水分の浸透は避けられず、益々厳しい品質が要求される今日では十分とは云い切れないものとなってきている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑みて成されたもので、その目的とするところは耐水性や耐湿性に優れたタッチパネルを得ることにある。この目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発明は、透明絶縁基板の片面に透明電極と透明電極に接続する引き回し電極を設けた一対の上下基板を対向配置して、一定の隙間を持たせて前記一対の上下基板の外周縁をシール材でシールするタッチパネルにおいて、前記シール材は、隣り合って少なくとも２連の環状の輪に形成されており、前記少なくとも２連の環状の輪はそれぞれ少なくとも１つの封口部を同一場所に有していることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の請求項２に係る発明は、前記２連の環状の輪は一定の隙間を設けた間隔で形成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の請求項３に係る発明は、前記封口部は開口部を封止部材でもって封止した封口部であて、前記２連の環状の輪のそれぞれの封口部はつながった封止部材によって封口されていることを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の請求項４に係る発明は、前記開口部両端のシール材は外側に向かって少し飛び出した飛び出し部を有することを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の請求項５に係る発明は、前記封口部を形成する封止部材は前記シール材の飛び出し部を覆っていることを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明の請求項６に係る発明は、前記請求項１乃至５のいずれかに記載のタッチパネルを備えたことを特徴とするものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本実施の形態を図１、図２、図３、図４を用いて説明する。図１は本発明の実施形態に係るタッチパネルの平面図、図２は図１におけるＹ−Ｙ部分の拡大断面図、図３は図１における封口部Ｔの拡大平面図、図４は図３における封口前の拡大平面図を示している。尚、従来例と全く同じ構成部品は同一符号を付して説明する。
【００２５】
図１、図２、図３、図４より、本発明のタッチパネル５０は上基板１１と下基板１とを第１のシール材５１及び第２のシール材５２を介して接合し、上基板１１の上面に偏光板１８、下基板１の下面に位相差板１９を貼付けたものである。上基板１１には、従来例と同様に、その下面に長方形状の透明電極１３と、この透明電極１３の両端部に沿って接続形成された２本の引き回し電極１４、１５とが設けられている。また、下基板１には、従来例と同様に、その上面に長方形状の透明電極３と、この透明電極３の両端部に沿って接続形成されて後述するＦＰＣ取付部Ｓまで延設された２本の引き回し電極４、５と、透明電極３の上面にマトリックス状に形成された複数個のドットスペーサ８と、上基板１１の２本の引き回し電極１４、１５に導通を取るために設けた２本の接続電極６、７とが設けられている。ここで、接続電極６は上基板１１の引き回し電極１４と接続部Ｂの所で導電性接着剤を介して接続されており、また、接続電極７は上基板１１の引き回し電極１５と接続部Ａの所で導電性接着剤を介して接続されている。また、図示はしていないがＦＰＣケーブルが、従来例と同様に、ＦＰＣ取付部Ｓの所において下基板１の接続電極６、７及び引き回し電極４、５に異方性導電接着剤を介して接続されている。そして、外部からそれぞれの引き回し電極に導通が取れるようになっている。
【００２６】
本実施形態の第１のシール材５１と第２のシール材５２は上下基板１、１１の外周縁に沿ってそれぞれ隣り合って外周縁を周回する形で、２連の環状の輪の形状で設けられている。また、この２連の第１のシール材５１及び第２のシール材５２は図中上端の中央部付近に封口部Ｔを有している。この封口部Ｔは第１のシール材５１の封口部５１ａと第２のシール材５２の封口部５２ａが封口部材５５によってつながって封口された状態になっている。
【００２７】
封口部Ｔの封口前の状態は図４に示しているが、第１のシール材５１には開口部５１ｄが設けられており、また、第２のシール材５２にも、第１のシール材５１の開口部５１ｄとほぼ同じ場所に、開口部５２ｄが設けられている。更に、これらの開口部５１ｄ、５２ｄ付近のシール材５１、５２はその開口両端において外側に向かって少し飛び出した飛び出し部５１ｂ、５１ｃ及び５２ｂ、５２ｃを有している。
【００２８】
第１のシール材５１及び第２のシール材５２は、１０μｍ前後のスペーサ粒子を分散させた熱硬化性のエポキシ樹脂インクを上下基板１１、１のいずれか一方にスクリーン印刷して形成する。また、この熱硬化性のエポキシ樹脂はＢステージ型の熱硬化性エポキシ樹脂を使っている。即ち、８０度位で一度半硬化させ、上下基板１１、１を対向配置して位置を合わせこんで加圧の下で１６０度位の高温で略２時間位加熱して本硬化させている。そして、上下基板１１、１を接合している。高温で加熱したときに内部の空気が膨張する。従って、この膨張空気を外部に逃がすために上述した如くシール材５１及び５２に開口部５１ｄと５２ｄを設けている。そして、上下基板１１、１を接合した後に、開口部５１ｄ及び５２ｄから窒素やドライエアガスなどを注入して、開口部５１ｄ及び５２ｄを封止部材５５で図３で示したように封止する。封止部材５５はアクリル樹脂などのＵＶ硬化樹脂などが使われる。
【００２９】
開口部５１ｄ及び５２ｄ付近のシール材５１、５２は図４で示したようにそれぞれ飛び出し部５１ｂ、５１ｃ及び５２ｂ、５２ｃを有している。封止部材５５を流し込んでそれぞれの飛び出し部を覆う形で封止する。
【００３０】
次に、隣り合って設けた２連のシール材、即ち、第１のシール材５１と第２のシール材５２は一定の隙間Ｚをおいて同じ高さで設けられる。シール材５１、５２の高さは上下基板の所要の隙間で設計する。また、シール材５１とシール材５２の幅は本実施形態ではいずれも略１．５ｍｍの同じ幅に設けたものであるが、これは概ね１〜３ｍｍの範囲で設定するのが好ましい。外側の第１のシール材５１の幅を大きく、内側の第２のシール材５２の幅を小さくすることも可能である。また、隙間は概ね１〜２ｍｍの範囲で設定するのが好ましい。この隙間Ｚは第１のシール材５１を浸透した水分を貯めるために設けてある。狭く設計すると余り水分を貯めることができなくなり、第２のシール材５２への浸透が早まり効果が薄れてしまう。また、広く設計すると上下基板を大きくしなければならない。
【００３１】
本実施形態では、上記述べたシール材以外は従来例の構成部品と全く同一のものを使用している。従って、他の構成部品の詳細説明は省略する。
【００３２】
以上の構成から、一定の隙間を有して隣り合って第１のシール材５１と第２のシール材５２の２連のシール材を設けることによって、外部から第１のシール材５１に浸透した水分等は一旦隙間Ｚの空間域に溜まるので、更に第２のシール材５２を浸透して内部に達するには相当に長い期間を必要とする。このことにより、従来のタッチパネルから比較すると耐水性、耐湿性の面で飛躍的に優れたタッチパネルが得られる。
【００３３】
また、封止部Ｔの構造を上記のように封止部材５５が飛び出し部を覆う構造にしているので、飛び出し部が土堤の役目をなすので、水分が封止部材５５とシール材５１、５２との接着境目を浸透しずらく、接着境目からの水分浸透を防止しする。
【００３４】
また、シール材５１及び５２の開口部５１ｄ、５２ｄを同一場所に設けることによって、上下基板１１、１の接合時に発生する膨張空気が逃げやすいこと、封止部材５５を一度に流し込んで同時に両方の開口部を封止できることの作業効率効果もある。
【００３５】
本実施形態ではシール材を２連に設けた構造にしたが、３連以上の多連にすることもできる。多連にするに従って効果を尚一層大きくすることができる。しかしながら、多連にするに従ってタッチパネルの大きさを大きくしなければならないし、封口部の封口作業にも時間がかかってくる。また、本実施形態では封口部は１箇所設けた構造にした。２箇所、３箇所と増やすことも可能ではあるが、実用面では１箇所で十分である。また、その方が封口時間も少なくて済むのでコスト的に安くできる。
【００３６】
以上の構造のタッチパネルを画面入力型表示装置に組み込むと耐水性や耐湿性に非常に優れた表示装置が得られる。特に、耐水・耐湿性が厳しく要求されるカーナビゲーション等に組み付けると従来のものより非常に長期的に品質安定したものが得られる。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明のタッチパネルは耐水性、耐湿性が非常に優れており、長期的な品質安定が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るタッチパネルの平面図である。
【図２】図１におけるＹ−Ｙ部分の拡大断面図である。
【図３】図１における封口部Ｔの拡大平面図である。
【図４】図３における封口前の拡大平面図である。
【図５】従来技術におけるタッチパネルの平面図である。
【図６】図５におけるＥ−Ｅ断面図である。
【図７】図５における下基板の平面図である。
【図８】図５における上基板の平面図である。
【符号の説明】
１ 下基板
２、１２ 透明絶縁基板
３、１３ 透明電極
４、５、 引き回し電極
６、７ 接続電極
８ ドットスペーサ
１１ 上基板
１４、１５ 引き回し電極
１８ 偏光板
１９ 位相差板
５０ タッチパネル
５１ 第１のシール材
５１ａ 第１のシール材の封口部
５１ｂ、５１ｃ 第１のシール材の飛び出し部
５１ｄ 第１のシール材の開口部
５２ 第２のシール材
５２ａ 第２のシール材の封口部
５２ｂ、５２ｃ 第２のシール材の飛び出し部
５２ｄ 第２のシール材の開口部
５５ 封止部材

Claims (6)

1. 透明絶縁基板の片面に透明電極と透明電極に接続する引き回し電極を設けた一対の上下基板を対向配置して、一定の隙間を持たせて前記一対の上下基板の外周縁をシール材でシールするタッチパネルにおいて、前記シール材は、隣り合って少なくとも２連の環状の輪に形成されており、前記少なくとも２連の環状の輪はそれぞれ少なくとも１つの封口部を同一場所に有していることを特徴とするタッチパネル。
2. 前記２連の環状の輪は一定の隙間を設けた間隔で形成されていることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
3. 前記封口部は開口部を封止部材でもって封止した封口部であて、前記２連の環状の輪のそれぞれの封口部はつながった封止部材によって封口されていることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
4. 前記開口部両端のシール材は外側に向かって少し飛び出した飛び出し部を有することを特徴とする請求項１又は３記載のタッチパネル。
5. 前記封口部を形成する封止部材は前記シール材の飛び出し部を覆っていることを特徴とする請求項１、３、４のいずれかに記載のタッチパネル。
6. 前記請求項１乃至５のいずれかに記載のタッチパネルを備えたことを特徴とする画面入力型表示装置。

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