JP2004280524A

JP2004280524A - タッチパネル及びその製造方法と、それを備えた画面入力型表示装置

Info

Publication number: JP2004280524A
Application number: JP2003071782A
Authority: JP
Inventors: Fujio Morita; 不二夫森田
Original assignee: Kawaguchiko Seimitsu Co Ltd; Kawaguchiko Seimitsu KK
Current assignee: Kawaguchiko Seimitsu Co Ltd; Kawaguchiko Seimitsu KK
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】タッチパネルのシール部からの水蒸気透過性を防止して、性能を安定させる。
【解決手段】透明絶縁基板１２の下面に透明電極１３と引き回し電極１４，１５を設けた上基板と、透明絶縁基板２の上面に透明電極３と引き回し電極５と透明電極上に形成した複数のドットスペーサ８とを設けた下基板とを、所定の隙間を持たせて対向配置し、絶縁性のシール材４７で前記上下基板の外周域を周回し一体化したタッチパネル４０において、前記シール材４７の外周域にシリコン材４８を設けた。シリコン材４８の撥水効果により、タッチパネル４０内への水蒸気透過が防止され、タッチパネル４０の性能が長期間に渡り安定した。
【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５〜９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、図９は図６におけるシール部Ｃの拡大図を示している。
【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の透明な方形のガラスからなる透明絶縁基板２と、この透明絶縁基板２の上面に方形形状に形成された透明電極３と、この透明電極３の図中上下の対向する両辺に沿って接続形成されて透明絶縁基板２の片方端にある点線枠で囲ったＦＰＣ取付部Ｓまで延設した一対の引き回し電極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。尚、上記接続電極６、７は、後述する上基板１１の引き回し電極１４、１５に導通接続を行うためにＦＰＣ取付部Ｓ近辺に設けられている。
【０００５】
上基板１１は、板厚が０．２ｍｍの可撓性のある透明な方形のマイクロガラス（マイクロシートガラス）からなる透明絶縁基板１２と、この透明絶縁基板１２の下面に方形形状に形成されている透明電極１３と、この透明電極１３の図中左右の対向する両辺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一対の引き回し電極１４、１５とで構成されている。
【０００６】
そして、上下基板１１、１の引き回し電極１４、１５及び４、５が方形配置となるように対向配置し、上下基板１１、１とに１０μｍ前後の隙間を持たせてシール材１７で上下基板１１、１とを固定すると共に、上下基板１１、１の外周域を周回してシールしている。更に、上基板１１に設けられた引き回し電極１４及び１５は、接続部Ｂ及びＡの場所において、その先端部１４ａ、１５ａが下基板１に設けた接続電極６及び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、シール材１７は、図中中央上部において、封口材１９で封口した封口部Ｄを有している。
【０００８】
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１６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。
【０００９】
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厚みのほうけい酸ガラスからなるマイクロガラス（マイクロシートガラス）を使っている。
【００１０】
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（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）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。
【００１１】
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に電圧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。
【００１２】
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。
【００１３】
偏光板１８と位相差板１６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１６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】
図９は図６におけるシール部Ｃを拡大したタッチパネルの断面図である。図９に示す様に、シール材１７はスペーサボール１７ｂを熱硬化性のエポキシ樹脂やアクリル樹脂等の接着剤１７ｃに分散させたものからなっている。このスペーサボール１７ｂ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るもので、所定の大きさの絶縁性のある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前後の径のものが選択される。このシール材１７を上基板１１または下基板１の何れか一方にスクリーン印刷等で印刷した後、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、接着固定を行っている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
シール材１７は上基板１１と下基板１を固定する役目と共に内部に水分やゴミ等の進入を防止するシールの役目も持っている。しかし、熱硬化性のエポキシ樹脂やアクリル樹脂等の接着剤１７ｃを主成分とする従来のシール材１７は、わずかではあるが、水蒸気透過性（透湿性）があった。そこで、透湿性を改善するため少しでもシール材１７の幅を増やす必要があった。ところが、タッチパネル２０は全体の外形を大きくしないで、有効利用領域（アクティブエリア）をなるべく大きくとることが望ましい。この為、アクティブエリアを囲む枠部を狭くする所謂、狭額縁化を目指すことになり、その設計手法として、引き回し電極４，５，１４，１５の線幅を細くしたり、引き回し電極４，５，１４，１５間の間隙を狭めたり、シール材１７の幅を狭くしたりして総合的に対応してきた。しかし、シール材１７の幅を狭くすると、シール材１７が本来持っていた水蒸気透過性がより顕著になり、シール材１７を通して内部に水分が浸入する問題が避けられなくなった。特に、タッチパネル２０を高温高湿条件下で長期間使用すると、タッチパネル２０内部に滲入したの水分が原因となり、短絡現象が現れたり、指示位置が不正確になったり、強い押力が必要になるといった様々なトラブルが発生した。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために成されたものである。解決する手段として、本発明の請求項１にかかわる発明は、透明絶縁基板の下面に透明電極と引き回し電極を設けた上基板と、透明絶縁基板の上面に透明電極と引き回し電極と透明電極上に形成した複数のドットスペーサとを設けた下基板とを、所定の隙間を持たせて対向配置し、絶縁性のシール材で前記上下基板の外周域を周回し一体化したタッチパネルにおいて、前記シール材の外周域にシリコン材を設けたことを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の請求項２にかかわる発明は、上基板または下基板の何れか一方の基板にシール材を印刷塗布し、他方の基板にシリコン材を印刷塗布した後、上下基板を貼り合わせ一体化したことを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の請求項３にかかわる発明は、前記シリコン材はシリコン変性エポキシ樹脂からなることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の請求項４にかかわる発明は、透明絶縁基板の下面に透明電極と引き回し電極を設けた上基板と、透明絶縁基板の上面に透明電極と引き回し電極と透明電極上に形成した複数のドットスペーサとを設けた下基板とを、所定の隙間を持たせて対向配置し、絶縁性のシール材で前記上下基板の外周域を周回し一体化したタッチパネルの製造方法において、上基板または下基板の何れか一方の基板にシール材を印刷塗布し、他方の基板にシリコン材を印刷塗布し、その後、上下基板を対向配置し、加圧装置で加圧の下で加圧焼成することを特徴とするタッチパネルの製造方法である。
【００２０】
また、本発明の請求項５にかかわる発明は、前記シリコン材が、シリコン変性エポキシ樹脂であることを特徴とするタッチパネルの製造方法である。
【００２１】
また、本発明の請求項６にかかわる発明は、液晶表示装置などの表示装置の上面にタッチパネルを備えている画面入力型表示装置であって、前記請求項１乃至３のいずれか１つに記載のタッチパネルを備えていることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の請求項７にかかわる発明は、液晶表示装置などの表示装置の上面にタッチパネルを備えている画面入力型表示装置であって、前記請求項４または５の製造方法で製造したタッチパネルを備えていることを特徴とするものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好ましい実施形態について、図１〜４を用いて説明する。図１は本発明の第１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Ｅ−Ｅ断面図、図３は図２におけるシール部Ｃの拡大断面図、図４は本発明の第２実施形態に係るタッチパネルのシール部Ｃの拡大断面図を示している。尚、従来技術で説明した構成部品と全く同一部品は同一符号を付してある。また、本発明のタッチパネルの説明にあたって従来技術と同一構成部品のものは簡単な説明にとどめてその詳細は省略する。
【００２４】
図１、図２に示すように、本発明のタッチパネル４０は形状が方形をなす下基板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、従来技術で説明した下基板１と同じで、板厚が１．１ｍｍの透明な方形のガラスからなる透明絶縁基板２と、この透明絶縁基板２の上面に方形形状に形成された透明電極３と、この透明電極３の図中上下の対向する両辺に沿って接続形成されて透明絶縁基板２の片方端にある点線枠で囲ったＦＰＣ取付部Ｓまで延設した一対の引き回し電極４、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。尚、上記接続電極６、７は、後述する上基板１１の引き回し電極１４、１５に導通接続を行うためにＦＰＣ取付部Ｓ近辺に設けられている。
【００２５】
上基板１１は、従来技術で説明した上基板１１と同じで、板厚が０．２ｍｍの可撓性のある透明な方形のマイクロガラス（マイクロシートガラス）からなる透明絶縁基板１２と、この透明絶縁基板１２の下面に方形形状に形成されている透明電極１３と、この透明電極１３の図中左右の対向する両辺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一対の引き回し電極１４、１５とで構成されている。
【００２６】
そして、上下基板１１、１の引き回し電極１４、１５及び４、５が方形配置となるように対向配置し、上下基板１１、１とに、本実施形態では８μｍの隙間を持たせてシール材４７で上下基板１１、１とを接着固定すると共に、上下基板１１、１の外周域を周回してシールしている。更に、上基板１１に設けられた引き回し電極１４及び１５は、接続部Ｂ及びＡの場所において、下基板３１に設けた接続電極６及び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。
【００２７】
また、シール材４７の図中中央上部において、開口部４７ａを封口材４５で封口した封口部Ｄを有している。シール材４７に設ける開口部４７ａは、シール材４７を高温で硬化させるときに発生する内部の膨張空気を外に逃がすために設けるものである。
【００２８】
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１６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。
【００２９】
本発明の第１実施形態の要部を図２のシール部Ｃを拡大して図３で示す。シール材４７は、従来技術と同様に、熱硬化性エポキシ樹脂系の接着剤４７ｃを主成分として、その中にスペーサボール４７ｂを混入したものを用いた。従来技術では、シール材４７の幅は、接着剤４７ｃを熱硬化させて上下基板１１，１を貼り合わせ後で約１．５ｍｍ位、高さは８μｍであるが、本発明の第１実施形態では高さ（ｈ）は従来と同様の８μｍだが、幅（ｗ）を約１ｍｍに縮小して、外周域に幅約０．５ｍｍの間隙を残しておく。そして、シール材４７が熱硬化し、常温に戻った状態で、シール材４７の外周全域に渡って、上下基板１１，１の隙間にシリコン材４８としてシリコン樹脂を塗布した。
【００３０】
シール材４７の幅（ｗ）は従来例より減少させ、その減少分だけの幅で、シリコン材４８を設けたのでタッチパネル４０のアクティブエリアとしては従来例と同じにしたが、シリコン樹脂には撥水性があり、タッチパネル４０内部への水分や蒸気の透過を抑えることができた。
【００３１】
図４は本発明の第２実施形態にかかわるタッチパネル５０のシール部Ｃの構造を示したものである。シール材５７は、熱硬化性のエポキシ樹脂系の接着剤５７ｃを主成分として、その中にスペーサボール５７ｂを混入したものを用いた。シール材５７を、シール材５７の貼り合わせ後の高さが８μで幅が約１ｍｍになるように、上基板１１にスクリーン印刷で塗布し、また、シリコン材５８（シリコン変性エポキシ樹脂）を、シリコン材５８の貼り合わせ後の高さが８μで幅が約０．５ｍｍになるように、下基板１上にスクリーン印刷で塗布した後、上下基板１１，１を貼り合わせ、接着剤５７ｃを熱硬化させて上下基板１１，１を一体化した。第２実施形態にかかわるタッチパネル５０内部への水分や蒸気の透過抑制効果については第１実施形態と同等であり、更に、第２実施形態では、シリコン材５８の塗布作業効率が良くなり、生産コストを下げることができた。
【００３２】
本発明では第１、第２実施形態とも、シリコン材４８，５８をシール材４７、５７の外周に設けた。シリコン樹脂は撥水性があり、これをシール材４７、５７の外周域に用いることにより、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等から成るシール材４７，５７の水蒸気や湿気の耐透過性を補い、タッチパネル４０，５０内部への水分や蒸気の透過を抑えることができる。ところで、シリコン樹脂には、不純物として低分子量シロキサンが含まれる。もし、本発明に用いるシリコン樹脂がシール材４７、５７より内側にあれば、この成分が滲み出してタッチパネル４０，５０の電気的導通を阻害するおそれがある。しかし本発明では、エポキシ樹脂等の接着剤からなるシール材４７、５７の外側に設けたので、この成分が透明電極間に滲入してタッチパネル４０，５０の性能を阻害する心配はない。
【００３３】
シール材４７、５７の接着剤４７ｃ、５７ｃとしてエポキシ樹脂を使用した場合、シリコン材４８、５８としてシリコン変性エポキシ樹脂（例えば、アルプス化学産業株式会社のアルボンＥＸ−３３０）を採用すると、シール材４７、５７との親和性が増して、両材料間の接着が強固になり、接着効果、シーリング効果がより大きくなることもわかった。
【００３４】
画面入力型表示装置に備えられている表示装置の上面に本発明のタッチパネルを使用すれば長期的に安定した品質の下でタッチパネルの利用を図ることができる。例えば、車載のカーナビゲーションは高温、高湿の下での長時間品質保証が強く求められている。このカーナビゲーションへの本発明のタッチパネル利用は耐水性や耐湿性が向上して長期間に及ぶ品質保証が維持でき、最適に効果を発揮する。また、カーナビゲーションばかりでなく、ＦＡＸ、ＡＴＭ、自動販売機、複写機、その他各種の端末装置などに本発明のタッチパネルを備えることによって同様な効果を得る。
【００３５】
【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、高温高湿条件下で長期間使用しても、シール材を通してタッチパネル内部への水蒸気透過（透湿）がなくなった。この結果、タッチパネルを長期間使用しても、短絡現象や、指示位置が不正確になったり、強い押力が必要になるといったとトラブルの発生がなくなり、長期間性能が安定したタッチパネルを得ることができた。また、本発明のタッチパネルを備えた画面入力型表示装置にあっては、長期的に安定した品質を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１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Ｅ−Ｅ断面図である。
【図３】図２におけるＣ部の拡大断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るタッチパネルのＣ部の拡大断面図である。
【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。
【図９】図６におけるＣ部の拡大断面図である。
【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、１４、１５引き回し電極
６、７接続電極
８ドットスペーサ
１１上基板
１７、４７、５７シール材
１６位相差板
１７ａ、４７ａ開口部
１８偏光板
１９、４５封口材
２０、４０、５０タッチパネル
４７ｂ、５７ｂスペーサボール
４７ｃ、５７ｃ接着剤
４８、５８シリコン材
Ｃシール部
Ｄ封口部

Claims

透明絶縁基板の下面に透明電極と引き回し電極を設けた上基板と、透明絶縁基板の上面に透明電極と引き回し電極と透明電極上に形成した複数のドットスペーサとを設けた下基板とを、所定の隙間を持たせて対向配置し、絶縁性のシール材で前記上下基板の外周域を周回し一体化したタッチパネルにおいて、前記シール材の外周域にシリコン材を設けたことを特徴とするタッチパネル。
前記上基板または下基板の何れか一方の基板にシール材を印刷塗布し、他方の基板にシリコン材を印刷塗布した後、上下基板を貼り合わせ一体化したことを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
前記シリコン材はシリコン変性エポキシ樹脂からなることを特徴とする請求項１または２記載のタッチパネル。
透明絶縁基板の下面に透明電極と引き回し電極を設けた上基板と、透明絶縁基板の上面に透明電極と引き回し電極と透明電極上に形成した複数のドットスペーサとを設けた下基板とを、所定の隙間を持たせて対向配置し、絶縁性のシール材で前記上下基板の外周域を周回し一体化したタッチパネルの製造方法において、上基板または下基板の何れか一方の基板にシール材を印刷塗布し、他方の基板にシリコン材を印刷塗布し、その後、上下基板を対向配置し、加圧装置で加圧の下で加圧焼成することを特徴とするタッチパネルの製造方法。
前記シリコン材が、シリコン変性エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項４記載のタッチパネルの製造方法。
液晶表示装置などの表示装置の上面にタッチパネルを備えている画面入力型表示装置であって、前記請求項１乃至３のいずれか１つに記載のタッチパネルを備えていることを特徴とする画面入力型表示装置。
液晶表示装置などの表示装置の上面にタッチパネルを備えている画面入力型表示装置であって、前記請求項４または５の製造方法で製造したタッチパネルを備えていることを特徴とする画面入力型表示装置。