JP2009099498A - タッチパネル及びタッチパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容易な方法で表面全体の平坦化を図ることができ、しかも接続信頼性の高いタッチパネル及びタッチパネルの製造方法を提供する。
【解決手段】上下に対向して配置され、対向面に導電性を有するＩＴＯ膜１２，１３がそれぞれ被着されている上下一対の基板２，３を備え、上下一対の基板の対向面１０，１１の額縁部に互いに直交する各一対の平行電極が形成され、下基板の対向面に形成されている各一対の平行電極から延出する引き回し回路のランド１５が、下基板の対向面とは反対側で前記下基板の裏面側に配置されているＦＰＣ５と電気的に接続しているタッチパネルにおいて、下基板と引き回し回路のランドとを貫通する貫通孔８ａが設けられ、貫通孔８ａに充填されている導電粒子を含む導電性接着剤を１７，１８及び銅めっき層９を介して引き回し回路のランドとＦＰＣとが電気的に接続している。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、表面が平滑なモバイル端末のパネルに適用され、上下に対向して配置された一対の基板の入力エリア内で任意の接触点を２次元座標として検出することができるタッチパネル及びタッチパネルの製造方法に関する。

対向して配置された一対の基板を備え、基板間の入力エリア内で任意の接触点を２次元座標として検出するタッチパネルは、例えば、ＬＣＤやＣＲＴ等と共に一体的に組み立てられ、入力デバイスとして用いられるコンポーネントである。一方の基板と他方の基板は、互いに直交する方向でそれぞれ一対の額縁電極を有し、各一対の額縁電極にＦＰＣ（Flexible Print Circuit）を介して電気が供給されることにより、指やペンなどで押された任意の点のＸ座標及びＹ座標が検出されるようになっている。

導電膜方式タッチパネルの構造としては、図４及び図５に示すように、樹脂フィルムの対向面に透明導電膜であるＩＴＯ膜３２が被着された基板を下基板３１とし、下基板３１の上側に位置し対向面にＩＴＯ膜３４が被着された基板を上基板３３とし、この下基板３１と上基板３３の周囲を貼り合わせる（接着する）構造が一般的に広く用いられている。下基板３１の縁部には、電極から延出する引き回し回路の端部であるランド３７にＦＰＣ３６を接続するＦＰＣ圧着部が設けられている。ＦＰＣ３６は、ＬＣＤ３８の裏面側に設けられている回路体３９に接続している。下基板３１とＬＣＤ３８は、両者の対向面間にギャップを有するように、スぺーサ４０を挟んで接着されている。

また、従来の他の一例として、特許文献１で開示されているものが知られている。特許文献１の段落番号[０００４]には、「上記タッチ側基板１０１に対向配置される非タッチ側基板１０２は、無機ガラス等からなり、その上面にはタッチ側基板１０１の抵抗膜１０１ａと同様な矩形の抵抗膜１０２ａが形成される。抵抗膜１０１ａのＹ方向の対辺および、抵抗膜１０２ａのＸ方向の対辺には、銀ペーストからなる帯状の電極１０１ｂ,１０１ｃ、および電極１０２ｂ，１０２ｃがそれぞれ設けられる。各電極１０１ｂ，１０１ｃ，１０２ｂ，１０２ｃは、タッチパネル１００の接続部１０３に対応する位置まで延設されて各端部が１箇所にまとめられ、リード線１０４の接続に便利なようになっている」と記載されている。

また、段落番号[０００５]には、「導線１０４ｂは導電ペースト１０５により電極１０１ｂに接続された後、タッチ側基板１０１と非タッチ側基板１０２との間に挟持して固定するようになっている」と記載されている。すなわち、特許文献１の図９に示されるように、リード線１０４としてのＦＰＣが、タッチ側基板１０１と非タッチ側基板１０２との間で挟まれている。

特開平９−５０７３１号公報（段落番号０００４，０００５、図９）

上基板と下基板との間に挟まれているＦＰＣは、導電性接着剤を介して、熱圧着（熱＋圧力）により接続されるため、ＦＰＣ圧着部に膨らみが生じ、上基板の表面に段差が生じるという問題がある。タッチパネルの周囲の非入力エリアが、筐体の内側に隠れる場合には、上基板の表面に生じる段差が問題となることはないものの、タッチパネルの周囲を筐体で覆わない場合、例えば、スマートフォンなどのように、タッチパネルの表面全体が露出しているデザインの場合は、上基板の表面に生じる段差が見えてしまい、携帯情報端末の意匠が損なわれ、商品の競争力が低下するという心配がある。

上基板の表面に段差が生じないようにするために、上基板の縁部でＦＰＣ圧着部の直上部分に切欠部を設けるという方法もあるが、タッチパネルの表面全体が露出している携帯情報端末では、切欠部を何らかの方法で覆い隠すために、追加工が必要になるという問題がある。また、追加工の加工精度にもよるが、タッチパネルの表面全体の”フラット化”を図ることが容易ではないという問題がある。

本発明は、上記した点に鑑み、容易な方法で表面全体の平坦化を図ることができ、しかも接続信頼性の高いタッチパネル及びタッチパネルの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載のタッチパネルは、上下に対向して配置され、対向面に導電性を有する導電膜がそれぞれ被着されている上下一対の基板を備え、該上下一対の基板の前記対向面の額縁部に互いに直交する各一対の平行電極がそれぞれ形成され、下基板の前記対向面に形成されている前記各一対の平行電極から延出する引き回し回路の端部が、前記下基板の前記対向面とは反対側で前記下基板の裏面側に配置されているＦＰＣと電気的に接続しているタッチパネルであって、前記下基板と前記引き回し回路の端部とを貫通する貫通孔が設けられ、該貫通孔に充填されている導電粒子を含む導電性接着剤を介して前記引き回し回路の端部と前記ＦＰＣとが電気的に接続していることを特徴とする。

また、請求項２記載のタッチパネルは、請求項１に記載のタッチパネルにおいて、前記貫通孔の内面に導電性を有するめっき層が形成されていることを特徴とする。

また、請求項３記載のタッチパネルは、請求項２記載のタッチパネルにおいて、前記貫通孔の一方の開口端側で、前記引き回し回路の端部と前記めっき層とが熱硬化性を有する前記導電性接着剤で電気的に接続し、前記貫通孔の他方の開口端側で、前記ＦＰＣと前記めっき層とが異方性を有する前記導電性接着剤で電気的に接続していることを特徴とする。

また、請求項４記載のタッチパネルは、請求項１〜３の何れか１項に記載のタッチパネルにおいて、前記上下一対の基板がそれぞれ軟質の樹脂フィルムであり、前記下基板の裏面に前記貫通孔に連通する該貫通孔の延長部分を有する硬質の樹脂プレートが接着されていることを特徴とする。

また、請求項５記載のタッチパネルの製造方法は、上下に対向して配置され、対向面に導電性を有する導電膜がそれぞれ被着されている上下一対の基板と、下基板の裏面に接着されている樹脂プレートとを備えたタッチパネルの製造方法であって、前記樹脂プレートの裏面にＦＰＣと接続する延長部分を形成するために、前記樹脂プレートの裏面に形成されている銅箔を所定の形状にエッチングすることと、前記樹脂プレートと前記銅箔とを貫通する貫通孔を形成し、該貫通孔の内面に導電性を有するめっき層を形成することと、前記樹脂プレートの表面に平行電極を有する前記下基板を接着し、前記貫通孔に連通するように前記下基板に前記貫通孔の延長部分を形成することと、前記貫通孔の上側から導電性接着剤を充填し、該導電性接着剤を介して前記めっき層と前記平行電極から延出する引き回し回路の端部とを電気的に接続することと、前記樹脂プレートの裏面側で、前記貫通孔の下側から前記導電性接着剤を充填し、該導電性接着剤を介して前記銅箔とＦＰＣとを電気的に接続すること、とを備えていることを特徴とする。

以上の如く、本発明によれば、下基板の表面側で平行電極から延出する引き回し回路の端部が裏面側に配置されているＦＰＣと電気的に接続するから、上基板と下基板との間にＦＰＣが挟まれることによって発生する上基板表面の段差を防止することができる。このため、容易な方法で表面全体の平坦化を図ることができる。また、貫通孔に充填されている導電性接着剤を介して引き回し回路の端部とＦＰＣとが電気的に接続するため、接触面積が広くなり、接続信頼性を向上することができる。

また、請求項２記載の発明によれば、貫通孔の内面に導電性を有するめっき層が形成されているから、めっき層と導電性接着剤が電気的に接続し、接続信頼性をより一層高めることができる。

また、請求項３記載の発明によれば、引き回し回路の端部とめっき層とが熱硬化性を有する導電性接着剤で電気的に接続しているから、引き回し回路の端部を熱だけで接着することができる。このため、接続部が膨らんで上基板及び下基板が歪み、皺などが発生することが防止される。ＦＰＣとめっき層とが異方性を有する導電性接着剤で電気的に接続しているから、ＦＰＣを熱と圧力で接着することができる。このため、ＦＰＣの接着力を高めることができる。このように、導電性接着剤の性質が異なるものを使用することで、タッチパネルの品質及び接続信頼性を高めることができる。

また、請求項４記載の発明によれば、積層されたフィルムーフィルムの基板の下側で、下基板の裏面に硬質の樹脂プレートが接着されているから、フィルムーフィルムの積層基板の変形を樹脂プレートにより矯正することができ、タッチパネルの表面全体の平滑化を高めることができる。

以下に本発明の実施の形態の具体例を図面を用いて詳細に説明する。図１〜図３は、本発明に係るタッチパネルの一実施形態を示すものである。

図１及び図２にはタッチパネル１を組み立てた状態の断面図が示されている。本実施形態の抵抗膜式タッチパネル１は、例えば、スマートフォンや、ＰＤＡや、携帯電話などの表示及び操作パネルとして適用されるものであり、ＬＣＤ２０の表面にスぺーサ２２を介して支持されている樹脂プレート４と、樹脂プレート４の表面に接着されている下基板２と、下基板２に対向配置されるタッチ操作側の上基板３と、樹脂プレート４の裏面に電気的に接続しているＦＰＣ（Flexible Print Circuit）５とを備えている。この抵抗膜式タッチパネル１は、携帯情報端末の筐体２５の端面とタッチパネル１の表面全体とが面一になるように装着されるようになっている。

下基板２及び上基板３には、光透過率が高いことに加え、表面硬度が高く、適度な軟質性を有する樹脂材料としてのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が好適に用いられる。上基板３の表面には、擦傷性や光透過率を高めるために、ハードコート膜や反射防止膜がコーティングされている。下基板２及び上基板３の対向面１０，１１には、透明導電膜のＩＴＯ膜１２，１３が均一な厚さに形成されている。

ここで、ＩＴＯ膜１２，１３は、透明導電膜としてのインジウム・錫酸化物であり、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、印刷法等で形成されている。ＩＴＯ膜１２，１３は、両基板２，３に形成されている各一対の平行電極に比べて高抵抗値であることが求められ、基板に１００〜１５０Åの厚さに形成される。ＩＴＯ膜１２，１３のシート抵抗値は、平行電極のシート抵抗値に比べて１００倍以上であることが必要とされている。

各種コート層を有する下基板２及び上基板３の厚みは、１００〜２００μｍの厚みに形成することができる。ＩＴＯ膜１２，１３は、下基板２及び上基板３の対向面１０，１１の各一対の平行電極が位置する部分と、一対の平行電極から延出する引き回し回路が位置する部分が、フォトリソグラフィにより除去されている。電極と引き回し回路は、ＩＴＯ膜１２，１３が除去された後に、銀ペーストインキを印刷することにより形成されている。

各基板２，３の一対の平行電極は、両基板２，３が上下に接着されたときに、互いに直交するように配置されている。一対の平行電極は、ＩＴＯ膜１２，１３に電圧を印加して一対の平行電極の対向する方向に電位勾配を生じせしめるものであり、一方がアノード電極、他方がカソード電極である。個々の電極は、電極層の外側に絶縁層を有している。電極と引き回し回路の表面には、絶縁インキが印刷され、電極と引き回し回路が外部から絶縁保護されると共に、マイグレーションが防止されるようになっている。

下基板２及び上基板３には、非入力エリアとしての絶縁性を有する額縁部分の内側で１００μｍ程度のギャップを有するように、両面テープ２３で貼り合わされている。額縁部分の内側の領域は、入力エリアとして機能している。なお、下基板１には、上下の基板２，３が不用意に接触して誤作動することを防止するために、高さ５〜１０μｍ程度のドットスぺーサ１４が所定の間隔を開けて多数設けられている。

本実施形態のタッチパネル１は、従来のように、下基板２及び上基板３の間でＦＰＣ５が挟まれていないため、上基板３の表面に段差が形成されず、表面全体の平滑化が達成されている。すなわち、上下の基板２，３を重ねたときに、上基板３の表面に段差ができることが防止され、タッチパネル１の表面平滑性が保たれるようになっている。したがって、タッチパネル１の表面全体が露出するように組み込まれた携帯情報端末の意匠性が高められるようになっている。

なお、本実施形態のタッチパネル１では、下基板２が樹脂プレート４に接着された構成であるが、下基板２をガラス基材とすることも可能である。ガラス基材には、例えば厚さ０．７ｍｍ〜１．８ｍｍのソーダライムガラスを用いることができる。本実施形態のように下基板２をＰＥＴとした場合でも、ＰＥＴの代わりに、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）等を適用することもできる。

樹脂プレート４は、光透過率が高く、成形精度に優れ、硬質である樹脂材料、例えばポリカーボネイト（ＰＣ）などの樹脂材料が好適する。樹脂プレート４は、例えば、数１００μｍの厚みを有し、強度及び硬度が損なわれない厚みに成形されたものが用いられる。樹脂プレート４の裏面でＦＰＣ５が圧着される部分には所定形状にエッチングされた銅箔７が形成されている（図２）。樹脂プレート４の表面は、下基板２に対する接着面となっている。

また、樹脂プレート４には、銅箔７が位置する部分で板厚方向に銅箔７と共に貫通する貫通孔８ａが形成されている。貫通孔８ａの孔サイズは数１００μｍ程度に形成され、貫通孔８ａの数は、少なくともＦＰＣ５の４本の回路導体６（図２では、説明の簡単化のため１本の回路導体のみが示されている）に対応する数だけ形成されている。貫通孔８ａの内面には、銅めっき層９が均一に形成されている。銅めっき層９は、例えば、酸性を有するめっき浴（硫酸銅浴など）に所定の条件で浸漬することで、均一の厚さで形成されるようになっている。このように、貫通孔８ａの内面に銅めっき層９を形成することで、樹脂プレート４の表裏両面側の導体、すなわち、ＦＰＣ５と下基板２の引き回し回路の端部（以下、「ランド」という）１５とが導通するようになっている。

ＦＰＣ５は、銅箔７の精密エッチングで形成された４本の回路導体６を絶縁特性や耐熱性に優れる樹脂フィルム（ポリイミドフィルムなど）１６でサンドイッチした構造で、屈曲性を有する回路体であり、樹脂プレート５の裏面で銅箔７の上に圧着接続されるようになっている。ＦＰＣ５の厚みは、制限されるものではないが、配線スペースの狭い筐体内に配線される場合には、数１００μｍ程度の厚みのＦＰＣ５を用いることができる。４本の回路導体６のうちの２本の回路導体は、下基板２の一対の電極に引き回し回路のランド１５を介して接続し、他の２本の回路導体は、ランド１５を介して上基板３の一対の電極に接続している。

ＦＰＣ５の一端を下基板２の裏面でＦＰＣ圧着部の銅箔７上に圧着する際は、ＦＰＣ５と銅箔７上との間に導電粒子を含む異方性の導電性接着剤１８を介在させた状態で、接着剤１８を所定温度に加熱しながらＦＰＣ５を銅箔７に押し付けることにより接続する。異方性の導電性接着剤１８は、熱硬化性樹脂に導電粒子（ニッケル粒子、銀粒子など）を分散させたものであり、導電粒子同士の接触によって断面方向にのみ導通するようになっている。

ＦＰＣ５の他端は、ＬＣＤ２０の裏面側に設けられている回路体２１に接続している。図２には、ＦＰＣ５の１本の回路導体６が貫通孔８ａ内面の銅めっき層９を介して下基板２表面のランド１５に導通している状態が示されているが、ＦＰＣ５の４本の回路導体６のそれぞれは、隣接する回路導体６と短絡しないように、各銅箔７に電気的に接続し、各貫通孔８ａ内面の銅めっき層９を介して下基板２表面の各ランド１５に導通するようになっている。

下基板２の表面上のランド１５と貫通孔８ａ内面の銅めっき層９は、導電粒子（ニッケル粒子、銀粒子など）を有する熱硬化性の導電性接着剤１７を介して電気的に接続している。熱硬化性の導電性接着剤１７を用いることで、接着剤１７を加熱するだけで、ランド１５と貫通孔８ａ内面の銅めっき層９を接続することができる。このため、接続部が膨らんで下基板２及び上基板３が歪むことが防止され、タッチパネル１の品質信頼性が高められるようになっている。

次に、図３（ａ）〜（ｇ）を参照しながら、タッチパネル１の製造方法について説明する。
（ａ）に示すように、裏面に銅箔７が形成された所定サイズの樹脂プレート４を用意する。次に、（ｂ）に示すように、樹脂プレート４の裏面にＦＰＣ５を接続する銅箔７を形成するために、銅箔７を所定の形状にエッチングする。続いて、（ｃ）に示すように、樹脂プレート４と銅箔７を貫通する貫通孔８ａを形成した後、（ｄ）に示すように、貫通孔８ａの内面に導電性を有する銅めっき層９を形成する。

図３（ｅ）に示すように、樹脂プレート４の表面に下基板２を接着する。この場合、下基板２の表面上のランド（４つのランドのうちの１つが示されている）１５が貫通孔８ａの直上に位置するように、樹脂プレート４に下基板２を位置合わせした状態で接着する。続いて、（ｆ）に示すように、貫通孔８ａに連通するように下基板２にも貫通孔８ａの延長部分８ｂを形成する。そして、貫通孔８ａの下側開口から異方性の導電性接着剤１８を充填して、ＦＰＣ５の回路導体６と樹脂プレート４裏面の銅箔７を圧着接続する。最後に、図３（ｇ）及び図２に示すように、貫通孔８ａの延長部分８ｂの上側開口から導電性接着剤１７を充填し、上下基板２，３間に所定のギャップが形成されるように、上下基板２，３を位置合わせした状態で、下基板２のランド１５と貫通孔８ａ内面の銅めっき層９を接続すると共に、上基板３のランド１９と下基板２のランド１５とを導通させる。導電性接着剤１７が硬化することにより、下基板２に上基板３が接着する。このようにして製造されたタッチパネル１は、スマートフォンなどの携帯情報端末の筐体２５に組み込まれて利用される。

以上のように、本実施形態のタッチパネル１によれば、上基板２と下基板３との間にＦＰＣ５が挟まれることによって発生する上基板２表面の段差を防止することができるため、タッチパネル１の表面全体の平坦化を図ることができ、商品の意匠性を高めることができる。また、銅箔７とＦＰＣ５との接続、及びランド１５と貫通孔８内面の銅めっき層９の接続が、導電性接着剤１７，１８を介して行われるため、広い接触面積で電気的に接続することができ、接続信頼性を向上することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態では、下基板２と上基板３の対向面１０，１１にはＩＴＯ膜１２，１３が被着されているが、ＩＴＯ膜１２，１３に代えて導電性ポリマを被着することも可能である。また、図２に示すように、貫通孔８ａ，８ｂの両端開口から充填された導電性接着剤１７，１８の間に隙間を存しているが、隙間ができないように、貫通孔８ａ，８ｂの内部空間全部を導電性接着剤で塞ぐことも可能である。このようにした場合、貫通孔８ａ内面の銅めっき層９を不要とすることができる。また、本実施形態では、樹脂プレート４に下基板２が接着されているが、下基板２をＬＣＤ２０に直接に貼り合わせる場合などには、樹脂プレート４を不要とすることもできる。また、本実施形態では、貫通孔８ａの内面に銅めっき層９が形成されているが、銅めっき層９の代わりに導電性を有する筒部材を埋設することも可能である。

本発明に係るタッチパネルの一実施形態を示す断面図である。 図１に示すタッチパネルのＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。 本発明に係るタッチパネルの製造工程（ａ）〜（ｇ）を示す説明図であり、（ａ）は裏面全体に銅箔を有する樹脂プレートを示す断面図、（ｂ）は銅箔が所定の形状にエッチングされた状態を示す断面図、（ｃ）は樹脂プレートに貫通孔が形成された状態を示す断面図、（ｄ）は貫通孔にめっき層が形成された状態を示す断面図、（ｅ）は樹脂プレートの表面にＩＴＯ膜と回路を有する下基板が接着された状態を示す断面図、（ｆ）は下基板に樹脂プレートの貫通孔に連通する貫通孔が形成された状態を示す断面図、（ｇ）は下基板の表面に接着される上基板を示す断面図である。 従来のタッチパネルの一例を示す断面図である。 図４に示すタッチパネルのＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図である。

符号の説明

１ タッチパネル
２ 下基板
３ 上基板
４ 樹脂プレート
４ ＦＰＣ
７ 銅箔
８ａ 貫通孔
８ｂ 貫通孔の延長部分
９ 銅めっき層
１７，１８ 導電性接着剤

Claims (5)

1. 上下に対向して配置され、対向面に導電性を有する導電膜がそれぞれ被着されている上下一対の基板を備え、該上下一対の基板の前記対向面の額縁部に互いに直交する各一対の平行電極がそれぞれ形成され、下基板の前記対向面に形成されている前記各一対の平行電極から延出する引き回し回路の端部が、前記下基板の前記対向面とは反対側で前記下基板の裏面側に配置されているＦＰＣと電気的に接続しているタッチパネルであって、
   前記下基板と前記引き回し回路の端部とを貫通する貫通孔が設けられ、該貫通孔に充填されている導電粒子を含む導電性接着剤を介して前記引き回し回路の端部と前記ＦＰＣとが電気的に接続していることを特徴とするタッチパネル。
2. 前記貫通孔の内面に導電性を有するめっき層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記貫通孔の一方の開口端側で、前記引き回し回路の端部と前記めっき層とが熱硬化性を有する前記導電性接着剤で電気的に接続し、前記貫通孔の他方の開口端側で、前記ＦＰＣと前記めっき層とが異方性を有する前記導電性接着剤で電気的に接続していることを特徴とする請求項２記載のタッチパネル。
4. 前記上下一対の基板がそれぞれ軟質の樹脂フィルムであり、前記下基板の裏面に前記貫通孔に連通する該貫通孔の延長部分を有する硬質の樹脂プレートが接着されている請求項１〜３の何れか１項に記載のタッチパネル。
5. 上下に対向して配置され、対向面に導電性を有する導電膜がそれぞれ被着されている上下一対の基板と、下基板の裏面に接着されている樹脂プレートとを備えたタッチパネルの製造方法であって、
   前記樹脂プレートの裏面にＦＰＣと接続する部分を形成するために、前記樹脂プレートの裏面に形成されている銅箔を所定の形状にエッチングすることと、
   前記樹脂プレートと前記銅箔とを貫通する貫通孔を形成し、該貫通孔の内面に導電性を有するめっき層を形成することと、
   前記樹脂プレートの表面に平行電極を有する前記下基板を接着し、前記貫通孔に連通するように前記下基板に前記貫通孔の延長部分を形成することと、
   前記貫通孔の上側から導電性接着剤を充填し、該導電性接着剤を介して前記めっき層と前記平行電極から延出する引き回し回路の端部とを電気的に接続することと、
   前記樹脂プレートの裏面側で、前記貫通孔の下側から前記導電性接着剤を充填し、該導電性接着剤を介して前記銅箔とＦＰＣとを電気的に接続すること、
   とを備えていることを特徴とするタッチパネルの製造方法。

Images