JP2005275987A - タッチパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 強度的に強いタッチパネルを得る。
【解決手段】 透明基板の下面に方形の透明電極と該透明電極の対向する辺に接続する一対の導電電極とを設けた上基板と、透明基板の上面に方形の透明電極と該透明電極の対向する辺に接続しＦＰＣ取付位置まで引き回した一対の導電電極と該透明電極上に形成した複数のドットスペーサと前記上基板の一対の導電電極と接続しＦＰＣ取付位置近くに形成した接続電極とを設けた下基板とを一定の隙間を持たせて対向配置し、シール材で前記上下基板の外周域を貼合わせて形成するタッチパネルの製造方法において、前記シール材４７と前記下基板に形成した一対の導電電極４、５、及び一対の接続電極６、７とが交差する部分Ｄ２、Ｄ４、Ｄ１、Ｄ３において、前記シール材４７を幅広４７ｃに印刷形成したことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

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。

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基板の下面に透明電極とこの透明電極に接続する導電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導電電極を形成し、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。

従来、一般的に用いられているタッチパネルの構成を図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おけるＥ−Ｅ断面図、図７は図６における下基板の平面図、図８は図６における上基板の平面図を示している。

図５、図６、図７、図８に示すように、従来のタッチパネル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、透明な方形のガラスからなる下透明基板２と、この下透明基板２の上面に方形形状に形成された下透明電極３と、この下透明電極３の図中上下の対向する両辺に沿って接続形成されて下透明基板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下導電電極４及び５と、ＦＰＣ取付部Ｓ近辺に形成された一対の接続電極６、７と、下透明電極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、上記一対の接続電極６、７は、後述する上基板１１の上導電電極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。

上基板１１は、可撓性があって透明で方形形状をした上透明基板１２と、この上透明基板１２の下面に方形形状に形成されている上透明電極１３と、この上透明電極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上導電電極１４、１５とで構成されている。

そして、上基板１１の上導電電極１４、１５と下基板１の下導電電極４、５とが方形配置となるように対向配置し、上下基板１１、１とに一定の隙間を持たせてシール材１７で上下基板１１、１とを接着して固定すると共に、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に設けられた上導電電極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に設けた一対の接続電極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。

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。

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を構成する下透明基板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を構成する上透明基板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。ガラスとして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などのマイクロガラス（マイクロシートガラス）などが用いられている。

下基板１を構成する下透明電極３及び上基板１１を構成する上透明電極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。この下透明電極３及び上透明電極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。

下基板１を構成する下導電電極４、５、接続電極６、７、及び上基板１１を構成する上導電電極１４、１５は、下透明電極３及び上透明電極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形成した導電性接着剤インク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。

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、ドット間隔は１〜８ｍｍの範囲で設計される。また、厚みは、用いる上透明基板１２の材質や上下基板１１、１の隙間量にもよって異なるが、上透明基板１２に０．２ｍｍのマイクロガラスを使用し、上下基板１１、１の隙間量を１０μｍ前後に設定した場合は概ね２〜５μｍ位の厚みを取る。

シール材１７は、スペーサボールを分散させた熱硬化性の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ボールは上基板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、接着固定を行っている。また、このシール材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

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。

ところで、タッチパネル２０を、上透明基板１２に０．２ｍｍ厚のマイクロガラスを用いて構成した場合、上下基板１１、１の外周域をシール材１７で貼合わせたとき、下基板１のＦＰＣ取付部Ｓまで延設した一対の下導電電極４及び５、並びに、ＦＰＣ取付部Ｓ近辺に形成された一対の接続電極６、７と、シール材１７との接着部は、即ち、図５の中で長円で囲ったＣ部は、図９に示すような状態になっている。ここで、図９は図５におけるＣ部の拡大平面図を示している。図９に示すように、シール材１７と下導電電極４及び５、並びに、接続電極６、７などの電極と交差して重なり合う部分においては、シール材１７が電極の上面に十分回り込むことができずシール材１７の窪み１７ａが発生する。逆に、電極と電極との間はシール材１７が流れ込んでシール材１７の膨らみ１７ｂが発生する。即ち、くびれが現れた状態になって接着される。

シール材１７と電極とが交差して重なり合う部分に窪み１７ａが発生する理由について図１０を用いて説明する。図１０は上下基板の加圧接着におけるシール材の流れ状況を説明する説明図で、加圧前（図１０（ａ））、加圧中（図１０（ｂ））、加圧後（図１０（ｃ））に分け、シール材と電極の状態を示した拡大断面図（イ）と拡大平面図（ロ）である。図９における下導電電極４と接続電極６の部分を取り出して描いてある。上透明基板１２に０．２ｍｍ厚のマイクロガラスを使用する場合は、下透明基板２に形成する下導電電極４、５と接続電極６、７は、導電性接着剤でもって下透明基板２に略２．０ｍｍ幅で、６〜１０μｍ厚みに印刷形成し、１２０°Ｃの加熱の下で１時間焼成を行い、硬化させて仕上げている。これは、上透明基板１２に形成した上導電電極１４、１５も同じである。その後、下基板１側の下透明基板２にシール材１７を０．７〜０．８ｍｍの幅でもって、２０〜３０μｍの厚みに印刷して形成し、上下基板１１、１を加熱・加圧の下で貼合わせを行う。図１０（ａ）は上下基板１１、１の加圧前、即ち、位置を合わせて貼合わせする前の状態を示している。従って、この時点ではシール材１７の形状的変化はなく、下透明基板２及び６〜１０μｍ厚に形成された下導電電極４、接続電極６の上に２０〜３０μｍ厚のシール材１７が形成された状態になっている。図１０（ｂ）は上下基板１１、１を加熱・加圧して貼合わせし始めている状態を示している。下導電電極４の上面４ｂと上透明基板１２の下面１２ｂに挟まれたシール材１７は下導電電極４の両側の隙間のある部分Ｄに流れ込んでいき横に広がっていく。また同様に、接続電極６の上面６ｂと上透明基板１２の下面１２ｂに挟まれたシール材１７は接続電極６の両側の隙間のある部分Ｅ、Ｄに流れ込んでいき横に広がっていく。上基板１１と下基板１との隙間（クリアランス）を１０μｍ位に押さえ込んでいくので、電極の厚みを６〜１０μｍに設定していることより、電極の上面に載るシール材１７の厚みは非常に薄く、僅か０〜４μｍ程度となる。上基板１１の加圧当初は電極上面に載るシール材１７は電極の上面にも流れ込んで広がるが、電極の上面と上透明基板１２の下面との隙間が小さくなるに従って、電極上面に載るシール材１７は、電極面上で広がることができず、電極の両側面側の隙間の大きい所に流れ込んで、横に広がっていく。そして、貼合わせが終了した時点においては、図１０（ｃ）に示すように、下導電電極４、接続電極６の上面はシール材１７が僅かしか付かず窪み１７ａができ、接続電極６と下導電電極４との隙間部分Ｄはシール材１７が横に広がって膨らみ１７ｂができる。

以上のことによって、電極とシール材１７との交差する部分はシール材１７が電極の表面を十分に覆っておらず、強度的に非常に弱い状態になっていている。このため、一寸した衝撃が加わるとその重なり合った部分に、図９に示すように、亀裂（ひび割れ）Ｒが発生する。また、著しい温度変化などが生じた場合にも材料の熱膨張・収縮率の違いにより亀裂Ｒが発生することもある。また特に、上透明基板１２の端面１２ａの切断面の面状態が悪く、切断面にチッピングなどが発生していると、上記の要因などが起きたときに、そのチッピングの所を基点にして亀裂が発生しやすくなる。

本発明は、上記の課題に鑑みて成されたもので、容易に亀裂の発生しない接合方法を見いだすことを目的とするものである。

上記の課題を解決するための手段として、本発明の請求項１に記載の製造方法は、透明基板の下面に方形の透明電極と該透明電極の対向する辺に接続する一対の導電電極とを設けた上基板と、透明基板の上面に方形の透明電極と該透明電極の対向する辺に接続しＦＰＣ取付位置まで引き回した一対の導電電極と該透明電極上に形成した複数のドットスペーサと前記上基板の一対の導電電極と接続しＦＰＣ取付位置近くに形成した接続電極とを設けた下基板とを一定の隙間を持たせて対向配置し、シール材で前記上下基板の外周域を貼合わせて形成するタッチパネルの製造方法において、前記シール材と前記下基板に形成した一対の導電電極、及び一対の接続電極とが交差する部分において、前記シール材を幅広く印刷形成したことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載の製造方法は、前記シール材の幅を広くする箇所は前記一対の導電電極、及び一対の接続電極と交差する箇所に電極の数に対応する数だけ設けたことを特徴とするものである。すなわち４線式の抵抗方式では４箇所、８線式では８箇所となる。

また、本発明の請求項３に記載の製造方法は、前記シール材の幅広は左右均等に設けたことを特徴とするものである。

下基板の一対の導電電極、及び一対の接続電極とシール材とが交差する部分において、シール材を幅広に形成しておくと、前述の背景技術で説明した電極上面でのシール材の流れ込みが少なくても電極上面には十分なシール材が載っているので上基板とシール材とは十分な面積をもって接着される。そして、十分な接着強度が得られる。シール材を幅広に形成する部分は、一対の導電電極、及び一対の接続電極と交差する４箇所の部分で良い。交差する領域全体を幅広に形成すると、シール材が内部に流れ込んでいく量が多くなり、すぐ近くにある引き回した電極に付着するので好ましくない。また、幅広は左右均等に幅を広げて幅広にするのが良い。バランスの取れた接着強度が得られる。

以下、本発明の最良の実施形態を図１〜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を示している。図２は図１におけるＣ部の拡大平面図を示している。また、図３は図１におけるＣ部のシール材の印刷形状を示した拡大平面図である。図４はシール材の他の印刷形状を示した平面図である。なお、前述の背景技術で説明した従来例と同一構成を取る部品は同一符合を付して説明し、その詳細説明は省略する。

図１に示すように、本発明のタッチパネル４０は、前述の従来例と比較して、シール材４７のみが異なり、しかも、そのシール材４７の印刷形状のみが異なる。従って、他の構成部品は形状も含めて全く従来例と同じ構成の部品を用いている。即ち、従来例と同様に、下基板１は、透明な方形のガラスからなる下透明基板２と、この下透明基板２の上面に方形形状に形成された下透明電極３と、この下透明電極３の図中上下の対向する両辺に沿って接続形成されて下透明基板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下導電電極４及び５と、ＦＰＣ取付部Ｓ近辺に形成された一対の接続電極６、７と、下透明電極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。また、上基板１１は、可撓性があって透明で方形形状をした上透明基板１２と、この上透明基板１２の下面に方形形状に形成されている上透明電極１３と、この上透明電極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上導電電極１４、１５とで構成している。

そして、上基板１１の上導電電極１４、１５と下基板１の下導電電極４、５とが方形配置となるように対向配置し、上下基板１１、１とに一定の隙間を持たせてシール材４７で上下基板１１、１とを接着して固定すると共に、上下基板１１、１の外周域を周回してシールしている。また、上基板１１に設けられた上導電電極１４及び１５は、その先端部において下基板１に設けた一対の接続電極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。

ここで、シール材４７の印刷形状が異なる部分は下基板１の一対の下導電電極４、５、及び一対の接続電極６、７と交差する所の部分で、図１に示すＣ部の所である。このＣ部に位置するところのシール材４７は、その印刷形状を図３に示す形状に仕上げている。図３において、下基板１の下透明基板２に形成した一対の下導電電極４、５、及び一対の接続電極６、７は、従来例と同様に、略２．０ｍｍ幅で６〜１０μｍの厚みに形成している。また、下透明基板２に形成したシール材４７は、幅Ｍ１は０．７〜０．８ｍｍでもって２０〜３０μｍの厚みに印刷形成しているが、一対の下導電電極４、５と交差する部分Ｄ２、Ｄ４、及び一対の接続電極６、７と交差する部分Ｄ１、Ｄ３の４箇所だけは印刷幅を幅広に形成している。この幅広に形成した幅広部分４７ｃの印刷幅をＭ２とすると、幅Ｍ１より左右均等に幅ｍ分広げた幅になっている。そして、この幅広部分４７ｃは４箇所共皆同じ幅になっている。上下基板１１、１は、加熱・加圧の下で、このシール材４７でもって１０μｍ前後の隙間を持たせて貼合わせるが、厚み２０〜３０μｍに形成されたシール材４７は幅方向（横方向）に２〜３倍に広がった状態になって接着される。図２は図１におけるＣ部を拡大して示したものであるが、印刷形成時のシール材４７の幅Ｍ１が２〜３倍に引き延ばされてＭ３の幅になって接着されている。

一方、一対の下導電電極４、５と交差する部分Ｄ２、Ｄ４、及び一対の接続電極６、７と交差する部分Ｄ１、Ｄ３の幅広部分４７ｃのシール材４７は、加圧の下で、これらの電極面上では多少引き延ばされるがシール材４７が載せられる厚みが０〜４μｍしかないため引き延ばされる幅も小さくなる。そして、この電極面上で引き延ばされたシール材４７の幅が丁度図２に示すシール材４７の幅Ｍ３と同じぐらいの幅になるようにしてある。これは、幅広部分４７ｃの印刷幅Ｍ２の寸法を、接着したときに幅Ｍ３と等しくなるように設定するのは実験値から容易にできる。

シール材４７の幅広部分４７ｃは一対の下導電電極４、５と交差する部分Ｄ２、Ｄ４、及び一対の接続電極６、７と交差する部分Ｄ１、Ｄ３の４箇所にのみ形成している。交差する４箇所を含めてこの領域全体を幅広にシール材４７を形成することも可能であるが、そようにするとシール材４７の量が多くなり、各電極の間の隙間を通して内部に流れ込んでいくシール材４７が多くなる。そして、内部の引き回した電極に付着するので好ましくない。

また、４箇所に形成するシール材４７の幅広部分４７ｃは左右均等に形成する。即ち、シール材４７の幅Ｍ１の部分に対して幅広部分は左右均等に幅ｍ分だけ広げた寸法で形成する。このようにすると、加圧したとき左右両方に同量引き延ばされて、図２に示すように、一対の下導電電極４、５、及び一対の接続電極６、７との交差する部分も含めて略平行に近いシール材４７の接着が得られる。接着のバランスが取れて、強度的にも均一な接着強度が得られる。

なお、一対の下導電電極４、５、及び一対の接続電極６、７の各電極間の距離が短いと、図２に示すように、各電極の間で流れ込んだシール材４７でもって膨らみ４７ｂが出る。各電極間の距離が長いとこの膨らみ４７ｂも小さくなってシール材４７の接着ラインは平行に近いものが得られる。膨らみ４７ｂが大きくなって内部の引き回し電極に付着するようであるならば、各電極の間に形成するシール材４７の幅をＭ１の幅より狭くすれば、膨らみ４７ｂが小さくなってこの問題は解消できる。

以上述べたように、一対の下導電電極４、５、及び一対の接続電極６、７と交差する箇所におけるシール材４７を幅広に形成することによって、他の箇所と同じ幅でもって下導電電極４、５、及び接続電極６、７の面上にシール材４７を設けることができる。これにより、上基板１１の接着強度が強くなると共に強度的バランスが取れるようになり、従来発生を見た亀裂が発生し難くなる。そして、強度的に強く耐久性の良いタッチパネルが得られる。

なお、本実施形態では、幅広部分の形状として方形形状のものを用いたが、これは方形形状に限るものではなく、他の形状として図５に示すような形状のものも適用できるものである。図４（ａ）は幅広部分の先端が半円形状、図４（ｂ）は幅広部分の先端が三角形状、図４（ｃ）は幅広部分の先端が台形形状、図４（ｄ）は幅広部分が台形形状、図４（ｅ）は幅広部分が三角形状、図４（ｆ）は幅広部分が凸形状、図４（ｇ）は幅広部分が槍形状、などを示す形状のものである。また、本実施形態では４線式の抵抗方式タッチパネルで説明したが、本願発明ではシール材と交差する接続電極および導電電極全てを幅広く形成することで目的を達成するものであり、当然ながら８線式では８箇所の交差電極を幅広く形成する必要があり、以下５線式、７線式なども同様に交差する電極全てを幅広く形成することで所望の効果が得られる。

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１におけるＣ部の拡大平面図である。 図１におけるＣ部のシール材の印刷形状を示した拡大平面図である。 シール材の他の印刷形状を示した平面図である。 従来技術におけるタッチパネルの平面図である。 図５おけるＥ−Ｅ断面図である。 図６における下基板の平面図である。 図６における上基板の平面図である。 図５におけるＣ部の拡大平面図である。 上下基板の加圧接着におけるシール材の流れ状況を説明する説明図で、図１０（ａ）は加圧前の拡大断面図と拡大平面図、図１０（ｂ）は加圧中の拡大断面図と拡大平面図、図１０（ｃ）は加圧後の拡大断面図と拡大平面図である。

符号の説明

１ 下基板
２ 下透明基板
３ 下透明電極
４、５ 下導電電極
６、７ 接続電極
８ ドットスペーサ
９ ＦＰＣ
１１ 上基板
１２ 上透明基板
１３ 上透明電極
１４、１５ 上導電電極
１６ 位相差板
１７、４７ シール材
４７ｃ 幅広部分
１８ 偏光板
２０、４０ タッチパネル

Claims (3)

1. 透明基板の下面に方形の透明電極と該透明電極の対向する辺に接続する一対の導電電極とを設けた上基板と、透明基板の上面に方形の透明電極と該透明電極の対向する辺に接続しＦＰＣ取付位置まで引き回した一対の導電電極と該透明電極上に形成した複数のドットスペーサと前記上基板の一対の導電電極と接続しＦＰＣ取付位置近くに形成した接続電極とを設けた下基板とを一定の隙間を持たせて対向配置し、シール材で前記上下基板の外周域を貼合わせて形成するタッチパネルの製造方法において、前記シール材と前記下基板に形成した一対の導電電極、及び一対の接続電極とが交差する部分において、前記シール材を幅広に印刷形成したことを特徴とするタッチパネルの製造方法。
2. 前記シール材の幅広は前記一対の導電電極、及び一対の接続電極と交差する対応箇所に設けたことを特徴とするタッチパネルの製造方法。
3. 前記シール材の幅広は左右均等に設けたことを特徴とするタッチパネルの製造方法。

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