JP2005107655A - タッチパネル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 データ入力時の押圧力が軽く操作性、信頼性、耐湿性に優れると共に干渉縞の発生を防止したタッチパネル及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 一対の透明電極３、４を配置した上下基板１、２を透明電極３、４を内側にして、上下基板１、２の周辺に沿って配置されるシール剤１６を介して対向配置してなり、上下基板１、２がシール剤１６で貼着されてなるタッチパネルにおいて、シール剤１６は紫外線硬化型接着剤を主剤としてなり、上下基板１、２の周辺に沿って開口部の無いない形状に形成され、シール剤１６で貼着された上下基板１、２の内部が密閉状態に保持されてなることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンピュータ、各種端末機、自動販売機、ＡＴＭ等の機器において、液晶ディスプレイやブラウン管等の画面上に配置し、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等で直接押してデータの入カが行われるタッチパネル及びその製造方法に関する。

従来技術におけるタッチパネルは、透明電極を配設した可撓性を有する上基板と、透明電極を配設した下基板とが所定の空間を隔てて透明電極同士が対面するようにシール剤を介して配置されている。このタッチパネルにおいて上基板の上部を入力ペンまたは指で押圧したとき、上基板が撓んでその押圧点において上基板の透明電極が下基板の透明電極と接触する。そして、その接触点の座標が電気抵抗の測定によって検知されて、入力情報が読取られる。

このようなタッチパネルにおいてデータ入力後の上基板の戻り（バウンス）をスムーズにすると共に干渉縞の発生を防止するために、シール剤に開口部を設け、この開口部から活性ガスを注入し、その後開口部を封止する構造のタッチパネルとその製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
以下、タッチパネルの開口部を封止する構造と製造方法の具体的例について図６、図７、図８を用いて説明する。図６は、従来技術におけるタッチパネルを示し、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、図７は基板にシール剤を印刷形成した状態を示す平面図、図８は、上下基板を貼着した状態を示す平面図である。

図６に示すように、タッチパネル１０は、上基板１と下基板２とを透明電極３、４同士が互いに対向するようにシール剤６を介して配置し、上下基板１、２の周辺部が８〜１２μｍ程度の一定間隔を保つように、シール剤６で貼着されている。シール剤６には上下基板１、２の周辺部の一部にシール剤６の開口部６ａが設けられており、上下基板１、２を貼着後、シール剤６の開口部６ａからガスが注入され封止部材７０で封止されている。

下基板２は、厚みが１．１ｍｍのソーダガラス板からなり、このソーダガラス板に透明電極４と、透明電極４に電気的に接続される引き回し電極８ａ、８ｂとが形成されている。引き回し電極８ａ、８ｂの他端は下基板２の一辺においてまとめられ、コネクタ９の端部と接続されている。透明電極４は、厚みが５０〜４０００オングストローム程度のＩＴＯ膜をスパッタリング或いはＣＶＤ等により成膜し、エッチング加工によりパターン形成される。又、引き回し電極８ａ、８ｂは、銀ペースト膜を印刷、１３０℃で約６０分焼成して形成される。

更に、透明電極４の表面上には、ドットスペーサ５がマトリックス状に配列されている。ドットスペーサ５は、大きさが３０〜４０μｍ程度の円形の形状で、基板からの高さが７〜１２μｍ程度に設定されている。更に、ドットスペーサ５同士の中心間距離は４〜５ｍｍ程度に設定されている。また、ドットスペーサ５は紫外線硬化型樹脂をマトリックス状に印刷し、紫外線を照射して硬化させ形成される。

上基板１は、厚みが０．２ｍｍのマイクロガラス板からなり、下基板２と同様に透明電極３、引き回し電極７ａ、７ｂが形成されている。上基板１として使用されるマイクロガラスついては、ホウケイ酸ガラス等が例としてあげられる。

シール剤６は、熱硬化型のエポキシ樹脂接着剤等が選択され、１〜２．５ｍｍの範囲の幅で形成される。又、このシール剤６には、所要の大きさのプラスチックボールやファイバーガラス等のスペーサ部材が分散されており、このスペーサ部材でもって上基板１と下基板２とを所要の間隔に保持する役目を成している。

次にシール剤６の形成工程と開口部の封止工程について簡単に説明する。まず図７に示すように下基板２の周辺付近にシール剤６をスクリーン印刷等の方法で印刷形成する。この時、シール剤６の一部に開口部６ｂを設ける。この開口部６ｂは、シール剤６の外周側から内周側に向かって開口幅が拡大するように印刷時のシール剤６のパターンを設定する。

次に上下基板１、２を重ね合わせ、硬化治具で、０．２〜０．２５ｋｇ／ｃｍ^２ 、１５０℃で加圧・加熱し、６０〜９０分間保持しシール剤６を焼成し上下基板１、２を貼り合わせる。この時、シール剤６の平面形状は図８に示すように押し広げられ開口部６ａの幅も少し狭くなるが、この貼り合わせた状態で外周側の開口部６ａの幅が２〜５ｍｍの範囲となるように設定する。

次にシール剤６の開口部６ａからガスを注入した後、封止部材７０で封止する。これによって図６に示すようなパネルの内部が密閉されたタッチパネル１０が得られる。この場合、開口部６ａからガスを注入することによって上基板１の上面形状が凹面状となるのを防止し、平面、或いは外側に向かって僅かに凸状に湾曲する形状となるように外圧に対して内圧をやや高くして封止する。これは、データ入力時の操作性の向上や、干渉縞の発生を防止するために行われる。また、この封止行程においては、上基板１の異常な変形を避けるために加熱を伴わない接着方法が選択され封止部剤７０としてはアクリル樹脂系の紫外線硬化型の接着剤が使用される。

特開平１０−１３３８１７号公報（第３頁）

しかしながら、従来技術のタッチパネルにおいては、シール剤６に用いられるエポキシ樹脂係接着剤と、封止部材７０として用いられるアクリル樹脂係の紫外線硬化型接着剤とは、その材質の相違から接着される界面での馴染みが悪いと言う問題があり、気密性が確保出来ないという問題があった。このため、データ入力の繰り返しや、厳しい温度変化の環境下において、図９に示す様に封止剤７０とシール剤６との間に隙間が出来るおそれがあり、データ入力時に上基板１を押圧した時の戻り（バウンス）が不十分となり、操作性が悪くなったり信頼性が低下するという問題があった。また、干渉縞が発生し見栄えが悪くなるという問題もあった。また、この隙間から水分が入り込み内部の湿度が上昇することにより入力画面に曇りが発生するという問題もあった。さらに、シール剤６の開口部６ａからガスを注入する工程において、上基板１の開口部付近が偏って膨らんでしまい湾曲形状を適正にコントロールすることが難しいという問題があった。さらに、開口部を設ける工程と貼着後に開口部を封止する工程とを必要とし、製造コストが高くなるという問題があった。

（発明の目的）
本発明は、シール剤として紫外線硬化型接着剤を採用し、上下基板の全周辺を開口部のない形状のシール剤で貼着することによって、上記課題を解決し、データ入力時の押圧力が軽く、操作性、信頼性に優れ、耐湿性に優れていると共に、干渉縞の発生を防止し、見栄えを良くした低価格のタッチパネル及びその製造方法を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために、本発明に係わるタッチパネルは、一対の透明電極を配置した上下基板を透明電極を内側にして、上下基板の周辺に沿って配置されるシール剤を介して対向配置してなり、上下基板がシール剤で貼着されてなるタッチパネルにおいて、シール剤は紫外線硬化型接着剤を主剤としてなり、上下基板の周辺に沿って開口部のない形状に形成され、シール剤で貼着された上下基板の内部が密閉状態に保持されてなることを特徴とする。
また、シール剤で貼着された上下基板の内部の圧力が外部圧力に対して大きく、上基板の上面形状が外側に向かって僅かに凸状に湾曲した形状をなしていることを特徴とする。

また、本発明に係わるタッチパネルの製造方法は、一対の透明電極を配設した上下基板を透明電極面が対向するように設置し、シール剤で貼着するタッチパネルの製造方法において、上下基板のいずれか一方の基板の周辺に沿って紫外線硬化型接着剤を主剤とするシール剤を開口部のない形状に形成する工程と、該一方の基板と他方の基板とをシール剤を介して重ね合わせる工程と、重ね合わされた上下基板を所定の圧力を加えると共にシール剤に紫外線を照射してシール剤を硬化させることによって上下基板を貼着する工程とを有し、シール剤で貼着された上下基板の内部が密閉状態に保持されることを特徴とする。

また、本発明に係わるタッチパネルの製造方法は、一方の基板にシール剤を介して他方の基板を重ね合わせる工程と、重ね合わせた上下基板を所定の圧力を加えると共にシール剤に紫外線を照射して上下基板を貼着する工程とが大気圧より大きい圧力に加圧保持されている室内または容器内で行われ、上基板の上面形状が外側に向かって僅かに凸状に湾曲した形状に形成されることを特徴とする。

また、本発明に係わるタッチパネルの製造方法は、一方の基板にシール剤を介して他方の基板を重ね合わせる工程と、重ね合わせた上下基板を所定の圧力を加えると共にシール剤に紫外線を照射して上下基板を貼着する工程とが常温と所定の温度差を有し且つ低い温度に保持された室内または容器内で行われ、上基板の上面形状が外側に向かって僅かに凸状に湾曲した形状に形成されることを特徴とする。

以上のように本発明によれば、シール剤として紫外線硬化型接着剤を採用し、上下基板の全周辺を開口部のない形状のシール剤で貼着することによって、貼着された上下基板の内部を密閉状態に保持したタッチパネルを得ることができる。また、シール剤に開口部がないため、従来例のようにシール剤と封止部材との界面での馴染みが悪いと言う問題もなく、密閉性が高く、且つ内外圧の両変化に強いタッチパネルを得ることが出来る。さらに、開口部を封止部材で封止する工程がないため低価格のタッチパネル及びその製造方法を提供することが出来る。

また、上下基板の貼着工程を大気圧より大きい気圧に保持された状態、または常温より低い温度の状態に保持された環境のもとで行うことにより上基板の湾曲形状を適正にコントロールすることができる。この結果、上基板を押圧した時の戻り（バウンス）がスムーズで、データ入力時の押圧力が軽く、且つ操作性、長期信頼性に優れると共に耐湿性、耐水性に優れたタッチパネルを提供することが出来る。また、干渉縞の発生を防止し見栄えの良いタッチパネル及びその製造方法を提供することが出来る。

以下、図１、図２、図３、図４を用いて本実施形態におけるタッチパネルについて説明する。図１は本実施形態におけるタッチパネルを示し、図１（ａ）は、タッチパネルの平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。図２は下基板にシール剤を形成する工程を示す平面図、図３は上基板を示す平面図、図４は上下基板をシール剤で貼着する工程を示す図である。本実施形態におけるタッチパネルはシール剤の材質とその形状および上下基板の貼着工程に特徴があり、その他は、従来例におけるタッチパネルと同様である。従って、従来例と同一部分については同一番号を付与してその説明は省略する。

本実施形態のタッチパネル２０は、図１に示すように、一対の透明電極３、４を配置した上下基板１、２を透明電極３、４を内側にして、上下基板１、２の周辺に沿って配置されるシール剤１６を介して対向配置されている。上下基板１、２を貼着するシール剤１６は開口部のない形状に形成され、貼着された上下基板１、２の内部が密閉状態に保持されている。また、シール剤１６には紫外線硬化型接着剤であるアクリル編成したエポキシ樹脂、所謂エポキシ樹脂係の紫外線硬化型接着剤を用いている。紫外線硬化型接着剤としてはアクリル樹脂係が一般的であるが、接着力に優れるエポキシ樹脂係の紫外線硬化型接着剤を用いることが好ましい。このシール剤１６は上下基板１、２の周辺に沿って形成されており従来例のような開口部は設けない。このためシール剤１６で貼着された上下基板の内部が密閉状態に保持される。この結果、密閉性に優れたタッチパネル２０を得ることが出来る。

次に、本実施形態におけるタッチパネルの製造方法について説明する。まず、図２に示すように厚みが１．１ｍｍ程度のソーダガラス板からなる下基板２に透明電極４を形成する。透明電極４は、ＩＴＯ膜をスパッタリング或いはＣＶＤ等により成膜し、エッチング加工によりパターン形成される。次に、透明電極４に電気的に接続される引き回し電極８ａ、８ｂを形成する。引き回し電極８ａ、８ｂは銀ペースト膜を印刷、１３０℃で約６０分焼成して形成する。次に、透明電極４の表面上にドットスペーサー５を形成する。ドットスペーサー５は、大きさが３０〜４０μｍ程度の四角または円形等の形状で厚さが３〜１２μｍ程度のアクリル系レジストを４〜５ｍｍ程度の間隔で均一にフォトリソグラフィプロセスによりパターン形成する。叉、前記ドットスペーサー５は、印刷による光硬化型樹脂とすることもできる。

次に下基板２の周辺部にシール剤１６を形成する。シール剤１６は、上基板１と下基板２とを貼り合わせるためのもので、前述した紫外線硬化型接着剤であるアクリル編成したエポキシ樹脂、所謂エポキシ樹脂係の紫外線硬化型接着剤を用いる。シール剤１６の形成はスクリーン印刷等の方法で、１〜２．５ｍｍの範囲の幅で下基板２の周辺に沿って開口部の無い形状に形成される。このシール剤１６には、所要の大きさのプラスチックボールやファイバーガラス等のスペーサ部材が分散されており、このスペーサ部材でもって上下基板１、２との隙間を所要の間隔に保持する役目を成している。

次に図３に示すように厚みが０．２ｍｍのマイクロガラス板からなる上基板１に、下基板２と同様に透明電極３、引き回し電極７ａ、７ｂを形成する。上基板１として使用されるマイクロガラスついては、ホウケイ酸ガラス等が例としてあげられる。

次に図４に示すようにシール剤１６が印刷されている下基板２と上基板１とをシール剤１６を介して重ね合わせる。この時、下基板２に形成されている透明電極４と上基板１に形成されている透明電極３とが互いに対向するように配置する。次に重ね合わせた上下基板１、２を平坦な金属板またはガラス板からなる硬化治具板３１上にセットする。この時、複数組の重ね合わせた上下基板１、２を所定の間隔を設けて並べてセットする。さらに、複数組の上下基板１、２の上に透明ガラス板３２を置き、常温で０．２ｋｇ／ｃｍ^２ 程度の加圧力で加圧した状態で、透明ガラス板３２の上方から紫外線３３を照射し、シール剤１６を硬化させる。これによって図１に示すように上下基板１、２の周辺部が、８〜１２μｍ程度の一定間隔を保ってシール剤１６で貼着される。この時シール剤１６は従来例のような開口部は設けられておらず、上下基板１、２の全周辺に亘って連続して形成されている。本実施形態における上下基板の貼着工程は、シール剤に従来の熱硬化樹脂等でなく、紫外線硬化型接着剤を用いているため、シール剤の硬化は常温状態で行ので上基板１に大きな変形は生じることなく、シール剤１６で貼着された上下基板１、２の内部が密閉状態に保持される。以上の製造工程によって図１に示すような密閉性に優れたタッチパネル２０が実現される。

以上説明したように本実施形態におけるタッチパネル２０は、シール剤１６として紫外線硬化型のエポキシ樹脂係接着剤を採用し、下基板２の周辺に沿って開口部のない形状のシール剤１６を形成し、このシール剤１６を介して上下基板１、２を貼着することによって、貼着された上下基板１、２の内部を密閉状態に保持することができる。また、シール剤１６に開口部が無いため従来例のようなシール剤と封止部材との界面における問題もなく密閉性が高く、且つ内外圧の両変化に強いタッチパネルを得ることができる。この結果、上基板１を押圧した時の戻り（バウンス）がスムーズで、データ入力時の押圧力が軽く、且つ操作性、長期信頼性に優れたタッチパネルを得ることができる。また、耐湿性、耐水性に優れると共に干渉縞の発生を防止し、見栄えの良いタッチパネルを実現することができる。さらに、開口部を無くすことにより開口部を封止部材で封止する工程がなくなり低価格で長期信頼性に優れたタッチパネルの製造方法を提供することができる。

尚、図５に本実施形態の他の例を示す。上下基板をシール剤を重ね合わせる工程と、シール剤に紫外線を照射して上下基板を貼着する工程とを１．１気圧程度の圧力に加圧保持されている室内または容器内で行うことによって貼着後の上下基板１、２の内部の圧力（１．１気圧）を外部の圧力（１気圧）に対して大きくすることができる。これによって上基板１の内側から均等な圧力が作用し上基板１の湾曲を適正な形状に保持することができる。この結果、図５に示すように、下基板２に比較して撓み易い上基板１の上面形状が外側に向かって僅かに凸状に湾曲した形状を得ることができると共に、上基板１の湾曲形状を適正にコントロールすることができ好ましい。この結果、上基板を押圧した時の戻り（バウンス）がスムーズで、データ入力時の押圧力が軽く、且つ操作性、長期信頼性に優れると共に干渉縞の発生を防止し見栄えの良いタッチパネルを提供することが出来る。

また、上下基板をシール剤を重ね合わせる工程と、シール剤に紫外線を照射して上下基板を貼着する工程とを温度が０℃程度に保持されている室内または容器内で行うことによっても同様の効果を得ることができる。紫外線硬化型の接着剤は温度が０℃程度の状態でも充分反応し硬化させることが可能である。上下基板１、２を貼着後、常温状態に戻すことで、上下基板１、２内部の空気が膨張し、上下基板１、２の内部の圧力が外部の圧力に対して大きくなり、上基板１の内側から均等な圧力が作用し上基板１の湾曲を適正な形状に保持することができる。この結果、図５に示すように上基板１の上面形状が外側に向かって僅かに凸状に湾曲した形状を得ることができると共に上基板１の湾曲形状を適正にコントロールすることができ好ましい。この結果、上基板を押圧した時の戻り（バウンス）がスムーズで、データ入力時の押圧力が軽く、且つ操作性、長期信頼性に優れると共に干渉縞の発生を防止し見栄えの良いタッチパネルを提供することが出来る。尚、前述の製造工程における温度は０℃に限定されるものではなく、紫外線硬化型の接着剤が反応し硬化する範囲で常温より低い温度であれば良いことは言うまでもない。

尚、本実施形態においては、上基板１の材料としてホウケイ酸ガラスを例として説明し、下基板２の材料をソーダガラスを例として説明したが、これに限定されるものではなく、その他の材料を使用出来ることは言うまでもない。

また、シール剤１６として紫外線硬化型のエポキシ樹脂係接着剤を採用した例で説明したが、これに限定されるものではなく、その他の紫外線硬化型接着剤を使用することができることは言うまでもない。

本発明の実施形態におけるタッチパネルを示し、図１（ａ）は、タッチパネルの平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施形態におけるタッチパネルの下基板にシール剤を印刷した状態を示す平面図である。 本発明の実施形態におけるタッチパネルの上基板を示す平面図である。 本発明の実施形態におけるタッチパネルの上下基板をシール剤で貼着する工程を示す図である。 本発明の実施形態におけるタッチパネルの他の例を示す断面図である。 従来例におけるタッチパネルを示し、図６（ａ）は、タッチパネルの平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 従来例におけるタッチパネルの下基板にシール剤を形成した状態を示す平面図である。 従来例におけるタッチパネルの上下基板をシール剤で貼着した状態を示す平面図である。 従来例におけるシール剤の開口部の封止状態を説明するための部分拡大平面図である。

符号の説明

１ 上基板
２ 下基板
３ 透明電極
４ 透明電極
５ ドットスペーサ
６ シール剤
６ａ、６ｂ シール剤の開口部
７ａ、７ｂ 引き回し電極
８ａ、８ｂ 引き回し電極
９ コネクタ
１０、２０ タッチパネル
１６ シール剤
３１ 硬化治具板
３２ 透明ガラス板
３３ 紫外線
７０ 封止部材

Claims (5)

1. 一対の透明電極を配置した上下基板を前記透明電極を内側にして、前記上下基板の周辺に沿って配置されるシール剤を介して対向配置してなり、前記上下基板が前記シール剤で貼着されてなるタッチパネルにおいて、
   前記シール剤は紫外線硬化型接着剤を主剤としてなり、前記上下基板の周辺に沿って開口部のない形状に形成され、前記シール剤で貼着された上下基板の内部が密閉状態に保持されてなることを特徴とするタッチパネル。
2. 前記シール剤で貼着された上下基板の内部の圧力が外部圧力に対して大きく、前記上基板の上面形状が外側に向かって僅かに凸状に湾曲した形状をなし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. 一対の透明電極を配設した上下基板を前記透明電極面が対向するように設置し、シール剤で貼着するタッチパネルの製造方法において、
   前記上下基板のいずれか一方の基板の周辺に沿って紫外線硬化型接着剤を主剤とするシール剤を開口部のない形状に形成する工程と、該一方の基板と他方の基板とを前記シール剤を介して重ね合わせる工程と、重ね合わされた上下基板を所定の圧力を加えると共に前記シール剤に紫外線を照射してシール剤を硬化させることによって上下基板を貼着する工程とを有し、前記シール剤で貼着された上下基板の内部が密閉状態に保持されることを特徴とするタッチパネルの製造方法。
4. 前記一方の基板に前記シール剤を介して他方の基板を重ね合わせる工程と、重ね合わせた上下基板を所定の圧力を加えると共に前記シール剤に紫外線を照射して上下基板を貼着する工程とが大気圧より大きい圧力に加圧保持されている室内または容器内で行われ、前記上基板の上面形状が外側に向かって僅かに凸状に湾曲した形状に形成されることを特徴とする請求項３記載のタッチパネルの製造方法。
5. 前記一方の基板に前記シール剤を介して他方の基板を重ね合わせる工程と、重ね合わせた上下基板を所定の圧力を加えると共に前記シール剤に紫外線を照射して上下基板を貼着する工程とが常温と所定の温度差を有し且つ低い温度に保持された室内または容器内で行われ、前記上基板の上面形状が外側に向かって僅かに凸状に湾曲した形状に形成されることを特徴とする請求項３記載のタッチパネルの製造方法。

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