JP2005339326A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】 静電気によるシール材の飛びを防止する。
【解決手段】 上透明基板１２の下面に方形の上透明電極と該上透明電極の対向する辺に接続する一対の上導電電極とを設けた上基板１１と、下透明基板２の上面に方形の下透明電極と該下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下導電電極と該下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上導電電極と接続しＦＰＣ取付位置近くに形成した接続電極とを設けた下基板１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１１、１の外周域を貼合わせて形成したタッチパネルにおいて、前記シール材４７に導電性粒子４７ｂを分散させる。
【選択図】 図２

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４〜７を用いて説明する。図４は従来技術におけるタッチパネルの平面図、図５は図４におけるＥ−Ｅ断面図、図６は図５における下基板の平面図、図７は図５における上基板の平面図を示している。

図４、図５、図６、図７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や、接触後における透明電極同士の離形性を良くする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。

ここで、上下基板１１、１の貼合わせる方法を図８を用いて説明する。図８は加圧装置を用いて上下基板を貼合わせる方法を説明する説明図を示している。図８に示すように、加圧装置１００は、フレーム１０１と平坦な載品台１０２と袋状になったシリコンラバー１０３と押板１０４とから構成されている。貼合わせる方法は、載品台１０２上に貼合わせるタッチパネル２０ａを位置を合わせた状態で１０組〜２０組、弾力性を有する合紙１０５を中に挟み込んで重ね合わせ、袋状になったシリコンラバー１０３の内部にガスを注入することによってシリコンラバー１０３が膨れて上下基板１１、１を加圧する仕組みになっている。

合紙１０５は中空で矩形のリング形状を取っており、丁度、上下基板１１、１のシール部に位置するところに挟み込んで使用する。

例えば、上透明基板１２に０．２ｍｍのマイクロガラスを用い、１０μｍのスペーサボールが分散したシール材１７を用いて、上下基板１１、１の間隙量が１０μｍのタッチパネルを形成する場合は次のようにして形成する。最初に、前述したように、上下基板１１、１の何れか一方にシール材１７をスクリーン印刷して形成する。この時の印刷寸法は、概ね、厚み２０〜３０μｍ、幅０．５〜１．０ｍｍ位の寸法で形成する。その後に、略８０°Ｃ、２０〜３０分の加熱を施してシール材１７を仮硬化させる。この仮硬化は後工程での作業をやり易くするために行うものである。次に、上下基板１１、１を位置を合わせて対向して重ね合わせ、上述した加圧装置１００にタッチパネル２０ａを合紙１０５を挟んで１０組〜２０組セットする。そして、シリコンラバー１０３の内部ガスの気圧を０．０６Ｍｐａ位に高くして焼成装置に入れ、１５０°〜１６０°Ｃ位に昇温し、１５０°〜１６０°Ｃで約９０〜１２０分の焼成を行う。このようにすることによって、仮硬化したシール材１７は一旦軟化し、加圧によって押し潰されて横に広がり、そして、１５０°〜１６０°Ｃの温度で本硬化して１０μｍの間隙のタッチパネルが得られる。

以上のような構成の下でタッチパネルを形成するが、上下基板１１、１の貼合わせする工程において図９に示すような現象が現れる。図９はシール材の飛び現象を示した平面図を示している。上透明基板１２、下透明基板２、シール材１７などが絶縁体で構成されていることから、１５０°〜１６０°Ｃでの９０〜１２０分の焼成工程の中で静電気が発生し、この静電気が導電体である上透明電極１３、下透明電極３や上導電電極１４、１５、下導電電極４、５に向かって放電する現象が現れる。このとき、エポキシ樹脂などから構成されたシール材１７は、硬化前は流動性を持っているので、樹脂分が静電気の放電と共に上透明電極１３、下透明電極３などに向かって飛散する現象が発生する。図９において、１７ａが透明電極などに向かって飛んだ樹脂分を示している。尚、この現象は上下基板１１、１の間隙が小さくなればなる程多く発生する。また、この現象は、上透明基板１２にプラスチックフィルムを用いた場合においても同様に発生する。

このように、樹脂分が上透明電極１３や下透明電極３上に飛んだタッチパネルは、その樹脂分が飛んだ所においては上透明電極１３と下透明電極３との接触導通が行われない。従って、その部分の上基板１１を押圧したときに導通不良が発生し、正確な位置確定が行われない。

本発明は、上記の課題に鑑みて成されたもので、静電気が生じても樹脂が飛散しないタッチパネルを得るものである。

上記課題を解決するために、本発明のタッチパネルは、上透明基板の下面に方形の上透明電極と該上透明電極の対向する辺に接続する一対の上導電電極とを設けた上基板と、下透明基板の上面に方形の下透明電極と該下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下導電電極と該下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上導電電極と接続し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したタッチパネルにおいて、前記シール材に導電性粒子が分散していることを特徴とするものである。

また、本発明のタッチパネルは、前記の導電性粒子がカーボン粒子、金属粒子、金属膜被覆粒子の少なくとも１種からなることを特徴とするものである。

また、本発明のタッチパネルは、前記の導電性粒子が前記のシール材に分散した絶縁性のスペーサ粒子の粒子径よりも少なくとも小さいことを特徴とするものである。

また、本発明のタッチパネルは、前記の導電性粒子が前記の上下基板の隙間を設定するスペーサ粒子の働きをなすことを特徴とするものである。

また、本発明のタッチパネルは、前記の導電性粒子が前記のシール材の樹脂バインダーに対して０．１〜５．０重量％分散していることを特徴とするものである。

発明の効果として、請求項１に記載の発明の下では、上下基板を貼合わせるシール材に導電性粒子が分散している。シール材の焼成工程の中で、上基板の上透明基板や下基板の下透明基板、或いはシール材の樹脂に発生した静電気の電荷はシール材の中に含まれる導電性粒子に移動する。これにより、電位差が小さく押さえられるので、シール材の樹脂分の飛散が発生しなくなる。

導電性粒子として、請求項２に記載の如く、カーボン粒子や、鉄，銅，ニッケル，銀などの導電率の高い金属粒子、或いは、プラスチックボールやシリカボールなどに導電率の高い金属膜を被覆うした金属膜被覆粒子などが好適なものとして選択できる。これらの粒子は導電率が良いため電荷が伝わり易い。また、シール材に分散させる導電性粒子は、これらの１種類でも良いし、或いは、２種以上混ざり合わせたものでも良い。

導電性粒子は、請求項３に記載の如く、上下基板の隙間を設定する所の絶縁性のスペーサ粒子の大きさより少なくとも小さいことが必要である。スペーサ粒子より大きいと所定の隙間が得られなくなる。スペーサ粒子より小さい分には隙間に影響を与えない。

また、請求項４に記載の如く、導電性粒子そのものにスペーサ粒子の働きをさせることもできる。即ち、導電性粒子でもって上下基板を所定の隙間（ギャップ）に設定する。ギャップの設定と静電気対策の両方の効果が得られる。

また、請求項５に記載の如く、導電性粒子の分散割合（配合割合）をシール材の樹脂バインダーに対して０．１〜５．０重量％の範囲に押さえることによって、上下基板を周回して形成するシール材全体に導電性が起きず、且つ、接着強度が低下せず、静電気対策の効果が得られる。配合割合が０．１重量％より少ないと静電気対策の効果が薄くなり、５．０重量％より多くなると接着強度低下やシール材全体への導電性が現れてくるようになる。

以下、本発明の最良の実施形態を図１、図２、図３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要部断面図を示しており、図２は図１におけるＤ部の拡大図を示している。図３は本発明の第２実施形態に係るタッチパネルのシール材の所の要部断面拡大図を示している。尚、本発明のタッチパネルの構成は従来技術のタッチパネルの構成と対比してシール材の構成のみが異なる。従って、従来技術の構成と同一構成を取る部品は同一符号を付して説明する。

本発明の第１実施形態に係るタッチパネル４０は、 図１に示すように、形状が方形をなす下基板１と可撓性を有する上基板１１とを対向して配置し、一定の隙間を設けてシール材４７で上下基板１１、１の外周を周回してシールしたものから成る。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。尚、ここでの上基板１１及び下基板１の構成部品は従来技術で説明した構成部品と同じ仕様の部品を用いており、偏光板１８及び位相差板１６も従来技術で説明したものと同じ仕様のものを用いているので、それらの詳細説明は省略する。

本発明の特徴は、上下基板１１、１を貼合わせるシール材４７に特徴を持っている。以下、シール材４７について図２を用いて説明する。図２より、本発明のタッチパネル４０に用いるシール材４７は、バインダー４７ａに絶縁性のスペーサ粒子４７ｃと導電性粒子４７ｂとを分散したものからなる。バインダー４７ａは、従来技術と同様に、熱硬化性のエポキシ樹脂やアクリル樹脂などが用いられる。また、スペーサ粒子４７ｃは、従来技術と同様に、所定の大きさの絶縁性のあるプラスチックボールやシリカボール、或いは、ファイバーガラス等が用いられる。このスペーサ粒子４７ｃの大きさでもって上下基板１１、１の隙間量を設定する。導電性粒子４７ｂは、本実施の形態ではカーボン粒子を用いているが、特にカーボン粒子に限定するものではない。鉄，銅，ニッケル，銀などの導電率の高い金属粒子や、プラスチックボールやシリカボールなどに導電率の高い金属膜を被覆うした金属膜被覆粒子なども好適なものとして使用することができる。この導電性粒子４７ｂは、上下基板１１、１の貼合わせ工程における焼成工程で、絶縁体である上透明基板１２や下透明基板２、及び、バインダーに４７ａに静電気を帯びて周りとの電位差が高くなったときに、導電性粒子４７ｂに電荷を流す目的で設けている。このように、シール材４７に導電性粒子４７ｂを混ぜ合わせると、電荷が導電性粒子４７ｂに流れて周りとの電位差が低くなり、従来発生を見たバインダー４７ａの飛散する現象は起きなくなる。

導電性粒子４７ｂは、上下基板１１、１の隙間量に影響を与えないためにスペーサ粒子４７ｃの大きさより小さいものを使用する。スペーサ粒子４７ｃの大きさより小さい範囲において粒径にバラツキがあってもかまわない。また、この導電性粒子４７ｂは、バインダー４７ａに対して０．１〜５．０重量％配合するのが好ましい。５．０重量％より多くなると、シール材４７全体に電気的導通が生じたりする。また、シール材４７自体の接着強度が弱くなったりする。また、０．１重量％より少ないと静電気対策としての効果が薄くなる。

このように、シール材に導電性粒子を分散させることによって、上下基板を貼合わせる焼成工程で静電気が発生しても、電荷が導電性粒子に流れていくので周りとの電位差が高くならず、シール材のバインダーが飛散するようなことが起きない。このことは、上透明基板や下透明基板にプラスチックフィルムを用いた場合でも同じ効果を得る。

比較例として、上透明基板に０．２ｍｍ厚のガラス、下透明基板に１．１ｍｍ厚のガラスを用い、シリカボールのスペーサ粒子を分散したシール材で上下基板の隙間量を１０μｍに設定した従来構成のタッチパネルでは、静電気によるシール材（バインダー）の飛散不良が１０％前後発生を見ている。本発明の実施形態においては、シール材にシリカボールのスペーサ粒子の他にカーボン粒子を分散させた所、シール材（バインダー）の飛散不良が全くなくなり、不良率０％になった。

次に、本発明の第２実施形態に係るタッチパネルについて図３を用いて説明する。図３は本発明の第２実施形態に係るタッチパネルのシール材の所の要部断面拡大図を示している。図３より、本発明の第２実施形態におけるシール材５７は、バインダー５７ａに導電性粒子５７ｂを分散したものからなる。ここでの導電性粒子５７ｂは絶縁性のスペーサ粒子５７ｂ１に金属膜５７ｂ２を被覆うした金属膜被覆粒子になっている。そして、この導電性粒子５７ｂは導電性を持つと共に、上下基板１１、１の隙間量を設定するスペーサ粒子としての働きもなしている。

バインダー５７ａは、前述の第１実施形態と同様に、熱硬化性のエポキシ樹脂やアクリル樹脂などが用いられる。絶縁性のスペーサ粒子５７ｂ１は、前述の第１実施形態と同様に、所定の大きさの絶縁性のあるプラスチックボールやシリカボール、或いは、ファイバーガラス等が用いられる。この絶縁性のスペーサ粒子５７ｂ１の表面に蒸着方法やメッキ方法によって所要の膜厚の金属膜５７ｂ２を形成することによって所要の粒径の導電性粒子５７ｂを得る。金属膜５７ｂ２としては導電性の良い金属膜であることが好ましく、ニッケル，銅，鉄，銀，金，錫などの金属を選択することができる。

ここでの導電性粒子５７ｂは上下基板１１、１の隙間量を設定する役割も持っているので、同一粒径で揃っていることが必要である。また、バインダー５７ａに対する配合量は、静電気の対策と、シール材５７全体に電気的導通が起きない範囲を考慮すると０．１％〜５．０重量％の範囲で設定されるが、均一な隙間量を得ることを考えれば、０．１％〜５．０％の範囲の中でやや多めに用いるのが好ましい。

シール材を以上の構成にすることによって、上下基板を貼合わせる焼成工程で静電気が発生しても、電荷が導電性粒子に流れていくので周りとの電位差が高くならず、シール材のバインダーが飛散するようなことが起きない。また、導電性粒子が上下基板の隙間を設定するスペーサ粒子の役割も兼ねているのでコストメリットも現れる。

以上詳細に説明したように、シール材に導電性粒子を分散させることによって、静電気によるバインダーの飛散を防止して、タッチパネルの接触導通不良をなくし、歩留まり向上や検査時間短縮による製造コストの低下などの効果を生む。

本発明の第１実施形態に係るタッチパネルの要部断面図である。 図１におけるＤ部の拡大図である。 本発明の第２実施形態に係るタッチパネルのシール材の所の要部断面拡大図である。 従来技術におけるタッチパネルの平面図である。 図４におけるＥ−Ｅ断面図である。 図５における下基板の平面図である。 図５における上基板の平面図である。 加圧装置を用いて上下基板を貼合わせる方法を説明する説明図である。 シール材の飛び現象を示した平面図である。

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
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
１８ 偏光板
４０ タッチパネル
４７、５７ シール材
４７ａ、５７ａ バインダー
４７ｂ、５７ｂ 導電性粒子
４７ｃ スペーサ粒子
５７ｂ１ スペーサ粒子
５７ｂ２ 金属膜

Claims (5)

1. 上透明基板の下面に方形の上透明電極と該上透明電極の対向する辺に接続する一対の上導電電極とを設けた上基板と、下透明基板の上面に方形の下透明電極と該下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下導電電極と該下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上導電電極と接続し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したタッチパネルにおいて、前記シール材に導電性粒子が分散していることを特徴とするタッチパネル。
2. 前記導電性粒子はカーボン粒子、金属粒子、金属膜被覆粒子の少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記導電性粒子は前記シール材に分散した絶縁性のスペーサ粒子の粒子径よりも少なくとも小さいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタッチパネル。
4. 前記導電性粒子は前記上下基板の隙間を設定するスペーサ粒子の働きをなすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタッチパネル。
5. 前記導電性粒子は前記シール材の樹脂バインダーに対して０．１〜５．０重量％分散していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のタッチパネル。
   

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