JP2005267464A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】 剛性が大きく撓みにくい板厚の大きいガラス材をタッチパネルの上基板の材料として採用し、耐衝撃性が良好で広い有効入力エリアが確保できると共に優れた操作性を有するタッチパネルを提供する。
【解決手段】 一対の透明電極を配設した上基板と下基板とを透明電極面が対向するようにシール材を介して対向配置してなり、各パネルの透明電極に接続する引き回し電極と、下基板の透明電極上にマトリックス状に設けるドットスペーサーとを有するタッチパネルにおいて、上基板が厚さ０．３から０．４ｍｍのガラス材料からなり、引き回し電極とドットスペーサーとがほぼ同じ高さに形成されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示パネル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等で直接押してデータを入力するタッチパネルに関する。

従来技術における表示装置の入力スイッチとしてのタッチパネルは、表示装置の表示面上に配置されて使用される。このタッチパネルは、ガラス板とその下面に形成された透明電極とからなる上基板と、ガラス板とその上面に形成された透明電極とからなる下基板とが、所定の間隙を隔てて透明電極同士が対面するように配置されシール材で貼着されている。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。このように、２枚のガラス基板を使用したタッチパネルはカーナビゲーション等の機器において多く使用され、液晶パネルの画面上に配置し、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を入力する。このため指先あるいは入力ペンで表面を押圧する側の上基板は、入力を軽くするために可撓性を有する材料を使用する必要があり、強度と撓み性を併せ持つ特殊なガラス材料であるマイクロガラスを使用する例が多く開示されている（例えば、特許文献１参照。）。以下、図に基づいて従来技術におけるタッチパネルの具体的な例について説明する。

図４は従来技術におけるタッチパネルを示し、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。図４に示すように、下基板２は、厚みが１．１ｍｍのソーダガラス板からなり、この下基板２の表面に透明電極４を形成する。透明電極４は、厚みが５０〜４０００オングストローム程度の酸化インジュウムスズからなる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する。さらに、この透明電極４と電気的に接続し、方形配置される引き回し電極８ａ、８ｂを形成する。この引き回し電極８ａ、８ｂは、厚さ１〜２０μｍ程度の銀ペースト膜を所定のパターンで印刷形成し、１３０℃で約６０分焼成して厚さ３〜５μｍ、幅１ｍｍ程度に形成する。この引き回し電極の材料としては銀、ニッケル等の金属或いはカーボンなどの導電性の粉末を樹脂バインダー中に分散させた導電性ペーストが使用され、スクリーン印刷によって形成される。

次に、透明電極４の表面上にドットスペーサー５をマトリックス状に形成する。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基板からの高さが５〜８μｍ程度に形成される。このドットスペーサ５の形成は、まずエポキシ樹脂係の紫外線硬化型樹脂からなるインキをシルクスクリーン印刷方法によってマトリックス状に印刷する。その後、印刷された紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂を硬化させることによって高さ５〜８μｍ、ピッチが２〜４ｍｍのドットスペーサー５を形成する。

上基板１は、厚みが０．２ｍｍのマイクロガラス板からなり、前述の下基板２と同様に上基板１の表面に透明電極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、下基板２の周辺部にシール材６を印刷し、透明電極３、４同士が互いに対向するように下基板２と上基板１とを重ね合わせる。このシール材６は上基板１と下基板２とを貼り合わせるためのもので、エポキシ樹脂接着剤等が選択され、スクリーン印刷等の方法で、１〜２．５ｍｍの範囲の幅で形成される。このシール材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とを所要の間隙に保持する役目を成している。

その後、重ね合わした上下基板１、２を硬化治具にセットし、所定の時間、加圧、加熱してシール材６を焼成する。これによって、上基板１と下基板２とがシール材６で貼着され、従来技術におけるタッチパネル１０が製作される。この時の上下基板の間隙ｅは８〜１０μｍの範囲に設定される。尚、前述の引き回し電極はタッチパネルの一辺においてまとめられ、ＦＰＣ用圧着電極であるコネクタ９の端部と接続されている。

特開２００３−２７１３１３号公報（第１頁、図３−図６）

しかしながら、従来技術のタッチパネルにおいては、図４（ａ）のＡ部に示すようにシール材６の内部の引き回し電極７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂがタッチパネルの一辺においてまとめられ、シール材６の外部のＦＰＣ用圧着電極であるコネクタ９の端部と電気的に接続し導通を取る構造となっており、シール材と引き回し電極との一部が交差することになる。引き回し電極は、３〜５μｍ程度の銀等の微粒子を拡散添加したエポキシ等(銀ペースト)を印刷し、焼成して形成され、その後、シール材に８〜１０μのスペーサ粒子を添加したエポキシ樹脂等をスクリーン印刷し、加熱、加圧して接着固定するが、この時、上下基板の間隙ｅが少なく(８〜１０μｍ)設定する必要があり、引き回し電極は先に硬化させてあるため、シール材と引き回し電極が交差する部分では、双方に添加されている微粒子がひしめき合う状態となる。

このため、シール材の加圧・焼成時、引き回し電極上のシール材中のスペーサ粒子はシール材と引き回し電極との交差部で引き回し電極上にスペーサ粒子が残り、上基板がその部分で凸状に盛り上がる(うねる)現象が発生する。その量は１０μｍ以内で視認できるレベル以下であるが、上基板は板厚が０．２ｍｍと薄い上に未使用時も使用時も応力がかかっているため、うねりの部分から破損が起こり易い問題があった。特に、多数個取りの製造工程においては複数のタッチパネルユニットをシール材を介して貼着後、スクライブ、切断するため、１０μｍ程度でもうねりが存在するとスクライブ時に、この部分で水平クラックが発生しやすく、カーナビ用など振動、衝撃条件が悪いタッチパネルでは、この部分から上基板の破損が発生する危険があった。

このように、ガラス材からなる上基板は可撓性を得る意味では薄い方が良いが、０．２ｍｍのマイクロガラス材からなる上基板は工程歩留まりも含め、耐衝撃性に弱く、材料費も高いという問題があった。この点においては耐衝撃性が良好で材料費も安いことから液晶パネルで多用されている板厚０．４ｍｍのガラス材を上基板の材料として採用することが好ましい。図５は従来のタッチパネルの構造のままで、上基板のみ板厚０．４ｍｍのガラス材からなる上基板１１とした例を示し、図６、図７は、引き回し電極の近傍で上基板１１を押圧した状態を示す部分拡大断面図である。図６に示すように、引き回し配線８ａと隣接するドットスペーサ５までの距離ｍが板厚０．２ｍｍの上基板と同様の値（４ｍｍ程度）の場合、上基板１１の剛性が大きいため、その撓み量がが小く、未接触不良、または押圧荷重が上昇する。また、図７に示すように、引き回し配線８ａとドットスペーサ５までの距離ｍを大きく取ると未接触不良は防げるが、入力点Ｂと接触点Ｐとが一致せずリニアリティの誤差が大きくなるおそれがあり、また、有効入力エリアも狭くなる。このように、板厚０．４ｍｍのガラス材からなる上基板においては可撓性が劣るため、押圧荷重が上昇し操作性が悪くなるという問題があり、特に上基板の周辺部で可撓性の劣化が著しく図５に示すように有効入力エリアｂが板厚０．２ｍｍの上基板１の場合の有効入力エリアａに対して狭くなるという問題があった。このため、板厚０．４ｍｍのガラス材からなる上基板の採用が難しかった。

（発明の目的）
本発明は上記課題を解決し、板厚が０．３ｍｍから０．４ｍｍのガラス材をタッチパネルの上基板の材料として採用し、タッチパネルの構造を改善することによって、耐衝撃性が良好で広い有効入力エリアが確保できると共に優れた操作性を有するタッチパネル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設した上基板と下基板とを透明電極面が対向するようにシール材を介して対向配置してなり、各基板の透明電極に接続する引き回し電極と、下基板の透明電極上にマトリックス状に設けるドットスペーサーとを有するタッチパネルにおいて、上基板が厚さ０．３から０．４ｍｍのガラス材料からなり、引き回し電極とドットスペーサーとがほぼ同じ高さに形成されていることを特徴とする。

また、上下基板の間隙は５〜８μｍの範囲に設定され、引き回し電極と前記ドットスペーサーとの高さが２〜４μｍの範囲に設定されていることを特徴とする。
また、ドットスペーサーのピッチが５〜６ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする。
また、引き回し電極と該引き回し電極に隣接するドットスペーサーとの距離が５〜１０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする。

また、引き回し電極は下基板に銀ペースト膜を所定のパターンで印刷形成し、所定の時間加圧、加熱して焼成し、硬化後、或いは９０％程度硬化後１００℃程度に加熱しながら精密仕上げのローラー転動を行い一定の厚さに形成されていることを特徴とする。
また、ドットスペーサは下基板の透明電極上にエポキシ樹脂からなるインキをマトリックス状に所定の大きさで印刷形成し、所定の時間加熱して焼成し、硬化後(或いは９０％程度硬化後)１００℃程度に加温しながら精密仕上げのローラー転動を行い一定の厚さに形成されていることを特徴とする。

以上のように本発明によれば、可撓性は劣るが耐衝撃性の良好な板厚が０．３ｍｍから０．４ｍｍのガラス材をタッチパネルの上基板の材料として採用し、耐衝撃性が良好で広い有効入力エリアが確保できると共に優れた操作性を有するタッチパネルを得ることができる。

図１は本発明の本実施形態におけるタッチパネルを示す断面図、図２はタッチパネルの部分拡大断面図、図３は引き回し電極の近傍で上基板を押圧した状態を示す部分拡大断面図である。本実施形態におけるタッチパネルは７インチサイズの上基板に０．４ｍｍのガラス材を用い、構造を工夫することによって耐衝撃性に優れ、広い有効入力エリアを有するタッチパネルを実現するものであるが基本構造は従来技術に類似する。したがって、従来技術と同様の構成要素については、同一番号を付与し説明を省略する。以下、図１から図３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、図２に示すように、下基板２は、厚みが１．１ｍｍのソーダガラス板からなり、この下基板２の表面に従来技術と同様に透明電極（図示せず）を形成する。この透明電極と電気的に接続し、方形配置される引き回し電極１８ａ、１８ｂを形成する。この引き回し電極１８ａ、１８ｂは、厚さｈの値を２〜４μｍと従来に比べて薄く設定する。この引き回し電極１８ａ、１８ｂは材料として従来技術と同様に銀ペーストを使用しスクリーン印刷によって形成されるが、銀ペーストに添加する高導電性微粒子の粒径を１μｍ程度と小さくする。この引き回し電極１８ａ、１８ｂの寸法を設定、管理する手段としては、６００メッシュ程度の細かい網目で、マスクパターン部の乳剤を薄く形成したスクリーン印刷版を用いて、銀ペーストからなるインクを薄く形成し、硬化後(或いは９０％程度硬化後)１００℃程度に加熱しながら外周面が精密仕上げのローラーにて転動を行い、高さｆの値を均一にする。尚、高さの管理はレーザー検出法で行う。

次に、透明電極の表面上にドットスペーサー１５をマトリックス状に形成する。このドットスペーサー１５の形状と大きさは従来と同じ程度で良いが、透明電極の表面からの高さｈの値を２〜４μｍと従来に比べて薄く設定し、前述の引き回し電極１８ａ、１８ｂの厚さｈの値とほぼ同じ高さに形成する。さらに、ドットスペーサ１５のピッチｄの値を従来２〜４ｍｍだったものを５〜６ｍｍ程度に大きく設定する、特に引き回し電極１８ａ、１８ｂと、引き回し電極に隣接し最も近い位置にあるドットスペーサ１５との距離ｎの値を従来４ｍｍ程度だったものを５〜１０ｍｍ程度に設定する。このドットスペーサ１５の形成は、前述の引き回し電極と同様に、６００メッシュ程度の細かい網目で、マスクパターン部の乳剤を薄く形成したスクリーン印刷版を用いて、エポキシ樹脂系からなるインキを薄く形成し、硬化後(或いは９０％程度硬化後)１００℃程度に加熱しながら精密仕上げのローラー転動を行い、高さｈの値を一定にする。尚、高さの管理はレーザー検出法で行う。

上基板１１は、厚みが０．４ｍｍのガラス板からなり、前述の下基板２と同様に上基板１１の表面に透明電極（図示せず）、引き回し電極（図示せず）を形成する。上基板１１として使用されるガラスついては、液晶パネルで多用されている一般的な板厚０．４ｍｍのガラスを使用した。

次に、下基板２の周辺部にシール材１６を印刷し、透明電極同士が互いに対向するように下基板２と上基板１１とを重ね合わせる。このシール材１６は上基板１１と下基板２とを貼り合わせるためのもので、エポキシ樹脂接着剤等が選択され、スクリーン印刷等の方法で形成される。その後、重ね合わした上下基板１１、２を硬化治具にセットし、所定の時間、加圧、加熱してシール材１６を焼成、硬化する。このシール材１６の加圧硬化後の高さは従来技術より少な目に設定し、上下基板１１、２の間隙ｆの値を５〜８μｍと従来よりわずかに少な目に形成する。また、シール材１６の幅についても従来１．５〜２ｍｍ程度だったものを０．８〜１．５ｍｍ程度に減らして、タッチパネルの機能を損なわない範囲でシール材１６を撓み易くする。これによって、図１に示すようなタッチパネル２０を得ることができる。

図３は引き回し電極１８ａの近傍で上基板１１を押圧した状態を示す部分拡大断面図である。図３に示すように、本実施形態におけるタッチパネルはドットスペーサ１５と引き回し電極１８ａとの高さｈの値をほぼ同じく２〜４μｍと従来より小さい値に設定し、引き回し電極１８ａと、引き回し電極に隣接するドットスペーサ１５との距離ｎの値を５〜１０ｍｍ程度と従来よりやや広く設定されている。ここで、入力点Ｂから引き回し電極１８ａまでの距離Ｌａと入力点Ｂからドットスペーサ１５までの距離Ｌｂとが略等しくなるように入力点Ｂを設定することで、適正な押圧荷重で未接触不良を防止することができる。また、入力点Ｂと接触点Ｐとのずれも少なく、リニアリティの誤差も小さくできる。このように、上基板の周辺部においても入力可能領域が確保できるため図１に示すように有効入力エリアｓを広くすることができる。

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によれば、剛性が大きく撓みにくい厚さ０．４ｍｍのガラス材からなる上基板１１を用いても上下基板１１、２の接触を容易にすることができる。この結果、耐衝撃性が良好で広い有効入力エリアが確保できると共に優れた操作性を有するタッチパネルを実現することができる。

尚、ドットスペーサと引き回し配線との距離や、ドットスペーサ相互のピッチを大きくとると通常ではニュートンリングが発生し易くなるが、本実施形態における板厚が０．４ｍｍと厚く撓みにくいガラス材からなる上基板を用いた場合においてはニュートンリングの発生も少なく、ほとんど問題ないことが確認されている。

尚、本実施形態においては、上基板の材料として板厚０．４ｍｍのガラス材を使用した例で説明したが、板厚は、これに限定されるものではなく、例えば０．３ｍｍ等、剛性が大きく撓みにくいガラス材の場合にも適応することができる。

本発明の実施形態におけるタッチパネルを示す断面図である。 本発明の実施形態におけるタッチパネルを示す部分拡大断面図である。 本発明の実施形態における上基板を押圧した状態を示す部分拡大断面図である。 従来技術のタッチパネルを示し、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。 従来技術のタッチパネルの断面図である。 従来技術のタッチパネルにおける上基板を押圧した状態を示す部分拡大断面図である。 従来技術のタッチパネルにおける上基板を押圧した状態を示す部分拡大断面図である。

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 シール材
７ａ、７ｂ 引き回し電極
８ａ、８ｂ 引き回し電極
９ コネクタ
１０ タッチパネル
１１ 上基板
１５ ドットスペーサ
１６ シール材
１８ａ、１８ｂ 引き回し電極
２０ タッチパネル

Claims (6)

1. 一対の透明電極を配設した上基板と下基板とを前記透明電極面が対向するようにシール材を介して対向配置してなり、前記各基板の透明電極に接続する引き回し電極と、前記下基板の透明電極上にマトリックス状に設けるドットスペーサーとを有するタッチパネルにおいて、
   前記上基板が厚さ０．３から０．４ｍｍのガラス材料からなり、前記引き回し電極と前記ドットスペーサーとがほぼ同じ高さに形成されていることを特徴とするタッチパネル。
2. 前記上下基板の間隙は５〜８μｍの範囲に設定され、前記引き回し電極と前記ドットスペーサーとの高さが２〜４μｍの範囲に設定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. 前記ドットスペーサーのピッチが５〜６ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のタッチパネル。
4. 前記引き回し電極と該引き回し電極に隣接するドットスペーサーとの距離が５〜１０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のタッチパネル。
5. 前記引き回し電極は下基板に銀ペースト膜を所定のパターンで印刷形成し、所定の時間加圧、加熱して焼成し、硬化後、或いは９０％程度硬化後１００℃程度に加熱しながら精密仕上げのローラー転動を行い一定の厚さに形成されていることを特徴とする請求項１、２、４のいずれか１項に記載のタッチパネル。
6. 前記ドットスペーサは前記下基板の透明電極上にエポキシ樹脂からなるインキをマトリックス状に所定の大きさで印刷形成し、所定の時間加熱して焼成し、硬化後(或いは９０％程度硬化後)１００℃程度に加温しながら精密仕上げのローラー転動を行い一定の厚さに形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のタッチパネル。

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