JP2012079133A - タッチパネルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】、電極を有し、抗菌性を備えたタッチパネルと、その製造方法を提供する。
【解決手段】基板１の指が触れる面には、ガラス基板中のアルカリイオンとのイオン交換によって、銀イオンが導入された層８が設けられている。また、ガラス基板の指が触れる面と反対の面には、透明電極パターン２が設けられている。銀イオンが導入された層８は、透明電極パターン２が設けられた面にもあることが好ましい。銀イオンは、基板１の表面から１μｍ〜５０μｍの領域に存在することが好ましい。このタッチパネル１０は、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルであることが好ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、タッチパネルおよびその製造方法に関し、特に、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルおよびその製造方法に関する。

タッチパネルは、その表面を指やペンなどでタッチ（押圧）することで、コンピュータなどの情報処理装置に対話形式で情報入力をする装置である。タッチパネルには、動作原理によって、抵抗膜方式、静電容量方式、赤外線方式、超音波方式および電磁誘導結合方式などがある。この内、抵抗膜方式と静電容量方式のタッチパネルが近年よく利用されている。

抵抗膜方式のタッチパネルは、例えば、互いに対向配置された一対のガラス基板と、これらのガラス基板の間に挟持された絶縁性スペーサと、各ガラス基板の内側の全面に抵抗膜として設けられた透明導電膜と、タッチ位置検知回路とによって構成される。このタッチパネルでは、ディスプレイ画面の前面を指先（導電体）でタッチすると、抵抗膜同士が接触（短絡）して抵抗膜間に電流が流れる。このときの電圧の変化をタッチ位置検知回路で検知することで、タッチされた位置を検出している。このような抵抗膜方式のタッチパネルは、液晶表示装置などのディスプレイ画面の前面に装着して使用される。

一方、静電容量方式のタッチパネルでは、指先がタッチ入力面に接触すると、指先と導電膜との間の静電容量結合によってコンデンサが形成される。したがって、指先の接触位置における電荷の変化を捉えることで、その座標を検出することができる。

静電容量方式には、表面型と投影型がある。投影型静電容量方式のタッチパネルは、指先の多点検出が可能であり、複雑な指示を行えるという利点を有する。このため、携帯電話や携帯型音楽プレーヤなどの小型機器における表示面上の入力装置として利用されている。

また、タッチパネルは、押下形のキースイッチのような機械的故障がないうえに、キーの設置スペースが不要となることにより、不慣れな者でも画面の案内にしたがって入力することで簡単に入力操作を行えるという特徴を有する。このため、タッチパネルは、利用者が不特定多数となる公共性の高い機器に利用されることが多い。ここで、利用者の中には、大勢が利用することによるタッチパネル表面の汚れや雑菌の付着などを気にかける者も少なくない。

特許文献１には、細菌や微生物の増殖を防止可能なガラス基板を備えたタッチパネルが記載されている。この場合、ガラス基板への抗菌性の付与は、抗菌剤とケイ素含有バインダーとで構成されたコーティング層や硬化膜をガラス基板の表面に形成することで行っている。

特開平１１−１１０１３３号公報

しかしながら、特許文献１で対象としているタッチパネルは、タッチ位置の座標情報を得る手段として弾性波が伝播可能なガラス基板を用いたものであり、抵抗膜を形成せずに表面弾性波を利用することによってタッチされた位置を検出している。

より詳しくは、このタッチパネルは、抗菌性ガラス基板、弾性波送信手段（素子）、弾性波反射アレイ、弾性波受信手段（素子）並びに送信および受信信号ケーブルなどを備えている。また、抗菌性ガラス基板は、ガラス基板と、抗菌剤を含有する抗菌層とを備えている。さらに、ガラス基板は、弾性表面波が伝播可能な表面を有し、ガラス基板のＸ軸方向とＹ軸方向のそれぞれに弾性表面波を発信させる弾性波送信手段を備えている。

Ｘ軸方向の送信手段とＹ軸方向の送信手段からの弾性表面波は、抗菌性ガラス基板のうち、Ｙ軸方向の両側部に形成された第１の反射アレイおよびＸ軸方向の両側部に形成された第２の反射アレイで構成された反射手段により、表示領域の全域に亘ってＹ軸方向およびＸ軸方向に伝播する。抗菌性ガラス基板を伝播した弾性表面波は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に集束され、弾性波受信手段により受信される。

特許文献１に記載のタッチパネルでは、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルのように透明電極を必要としない。このため、特許文献１に記載の抗菌性ガラス基板を抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルに適用した場合、透明電極の形成工程における加熱処理工程や薬液処理工程に対する抗菌層の耐性が十分でないと考えられる。

本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、電極を有し、抗菌性を備えたタッチパネルと、その製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。

本発明の第１の態様は、ガラス基板に触れた指の位置を検出するタッチパネルであって、
ガラス基板の指が触れる面には、ガラス基板中のアルカリイオンとのイオン交換によって導入された銀イオンが存在し、
ガラス基板の指が触れる面と反対の面には電極パターンが設けられていることを特徴とするものである。

本発明の第１の態様では、電極パターンが設けられた面にも銀イオンが存在することが好ましい。

本発明の第１の態様において、銀イオンは、ガラス基板の表面から１μｍ〜５０μｍの領域に存在することが好ましい。

本発明の第１の態様において、タッチパネルは、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルであることが好ましい。

本発明の第２の態様は、ガラス基板に触れた指の位置を検出するタッチパネルの製造方法であって、
ガラス基板は、アルカリイオンを含むガラス基板の少なくとも一方の面について、その表面から１μｍ〜５０μｍの領域に存在する前記アルカリイオンを溶融塩中の銀イオンとイオン交換する工程と、
ガラス基板の一方の面に銀イオンを導入した場合にはガラス基板の他方の面に、または、ガラス基板の両方の面に銀イオンを導入した場合にはガラス基板のいずれか一方の面に電極パターンを形成する工程とを有して製造されることを特徴とするものである。

本発明の第１の態様によれば、ガラス基板に銀イオンが導入されており、また、このガラス基板に電極パターンが設けられている。したがって、電極を有し、抗菌性を備えたタッチパネルが提供される。

本発明の第２の態様によれば、イオン交換によってガラス中に銀イオンを導入するので、電極パターン形成工程で抗菌性が低下するのを抑制できる。したがって、このガラス基板を用いることにより、電極を有し、抗菌性を備えたタッチパネルを製造することができる。

本実施の形態における投影型静電容量方式のタッチパネルの平面構成図である。 本実施の形態における投影型静電容量方式のタッチパネルの構成図であり、図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。 基板の片面のみに銀イオンが導入された層が形成された例である。 本実施の形態のタッチパネルを用いて形成された液晶表示装置の構成を示す断面図である。

一般に、投影型静電容量方式のタッチパネルでは、Ｘ軸とＹ軸による２次元座標を表現するために、複数のＸ電極と、Ｘ電極に直交する複数のＹ電極とが、２層構造を形成している。このようなタッチパネルに指先が触れると、例えば、指先とＸ電極が静電容量結合してＸ軸座標が検出され、ほぼ同時に、指先とＹ電極が静電容量結合してＹ軸座標が検出される。このようにして、指先が触れた箇所の二次元座標を検出することができる。

図１および図２は、本実施の形態における投影型静電容量方式のタッチパネルの構成図であり、図１は平面図、図２は図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。

図１および図２に示すように、タッチパネル１０には、基板１の一方の面に電極が形成されている。電極は、Ｘ軸とＹ軸のそれぞれの方向に伸びており、交差部分には電気的絶縁層３が設けられている。本実施の形態では、Ｘ軸方向に延びる電極をサイド電極と言い、Ｙ軸方向に延びる電極をセンタ電極と言う。但し、タッチパネルの方向の定義によっては、Ｘ軸方向に延びる電極をセンタ電極と言い、Ｙ軸方向に延びる電極をサイド電極と言ってもよい。

タッチ位置を検出するためには、サイド電極とセンタ電極とが互いに独立していることが必要である。このため、図１に示すように、電極は、透明電極パターン２と、ブリッジ配線４と、絶縁層３とを用いて構成される。透明電極パターン２は、サイド電極とセンタ電極の各列パターンからなる１層の電極パターンであり、２つの列が交差する領域において、いずれか一方の列が他方の列と接触しないよう分断されている。ブリッジ配線４は、透明電極パターン２の分断個所を接続させるために用いられ、ブリッジ配線４と透明電極パターン２との間には、絶縁性物質からなる絶縁層３が設けられている。

透明電極パターン２は、Ｘ軸方向に沿って列をなす２以上の電極単位（２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄ，２０１ｅ）と、Ｙ軸方向に沿って列をなす２以上の電極単位（２０１ｆ，２０１ｇ，２０１ｈ，２０１ｉ，２０１ｊ）とを含む電極単位集合と、各電極単位のいずれか一方のみを接続させる接続配線５とを有する。図１および図２の例では、接続配線５は、Ｘ軸方向に沿って列をなす電極単位（２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄ，２０１ｅ）を接続している。

また、透明電極パターン２には、Ｘ軸方向に沿って列をなす２以上の電極単位のいずれか１つに引き出し配線６が接続されている。同様に、Ｙ軸方向に沿って列をなす２以上の電極単位のいずれか１つにも別の引き出し配線７が接続されている。

尚、本実施の形態の透明電極パターンは、図１の例に限られるものではない。例えば、電極単位と接続配線を区別せずに、これらが一体となった電極として形成することもできる。すなわち、図１において、Ｘ軸方向に沿って列をなす各電極単位（２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄ，２０１ｅ）と接続配線５とを区別せずに１つの透明電極として形成してもよい。

本実施の形態において、Ｘ軸方向とＹ軸方向のそれぞれに沿って列をなす各電極単位は、それぞれが平面的に隔離され、且つ、各電極単位間の隙間が少なくなるように配置されていればよい。すなわち、Ｘ軸方向に列をなす電極単位と、Ｙ軸方向に列をなす電極単位とは、これらが互いに交差する領域が可能な限り小さくなるようにして、タッチ領域の全体に配置される。電極単位は、例えば、矩形、ひし形および六角形などの多角形形状とすることができ、これらは、例えば、互い違いまたは直列状に配置される。

本実施の形態において、タッチパネル１０を構成する基板１には、透明な抗菌性のガラス基板を用いる。このガラス基板は、基板の表面付近に銀イオンを含むものである。銀イオンが抗菌性を有することは従来から知られており、基板１に銀イオンを保持させることによって、抗菌性を備えたタッチパネルとすることができる。

具体的には、ガラス基板の表面から深さ方向に１μｍ〜５０μｍの領域に銀イオンを含むことが好ましい。１μｍより浅くなると抗菌性が十分でなくなる。一方、５０μｍより深くなると、ガラスが着色して透明性が低下するおそれがある。これについて以下に詳述する。

銀イオンは無色であるが、高温で加熱されると銀イオンが還元されて銀原子になる。また、高温加熱処理工程では、銀イオンのガラス表面への拡散長が長くなり、銀原子がコロイド化する。このため、５０μｍより深い領域まで銀イオンが存在すると、例えば、透明電極の形成工程における加熱処理などによって銀イオンが銀原子となり、さらに銀コロイドとなって、ガラスが黄色に着色するおそれがある。

ガラス表面における銀イオン濃度は、抗菌性が発現されるのに十分な濃度とする。具体的には、０．０１モル％〜５０モル％とすることが好ましい。０．０１モル％より低くなると抗菌性が失われる。一方、５０モル％より高くしても抗菌効果はそれより低い場合と変わらなくなる。

本実施の形態における基板１は、例えば、ガラス中に含まれるアルカリイオンを、溶融塩中の銀イオンとイオン交換することで得られる。

アルカリイオンを含むガラスとしては、例えば、ソーダライムガラス（Ｎａ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２）、ソーダホウケイ酸ガラス（Ｎａ_２Ｏ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２）、鉛ガラス（ＰｂＯ−Ｎａ_２Ｏ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２）などがある。また、アルカリは、Ｎａに限らず、Ｌｉ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂなどを使用してもよい。さらに、ガラス中に含まれるアルカリの種類は、１種類に限られるものではなく、複数種類であってもよい。

ガラス中に含まれるアルカリイオンの濃度は、導入する銀イオンの濃度と同等とすることが好ましい。すなわち、０．０１モル％〜５０モル％とすることが好ましい。０．０１モル％より低い場合には、ガラス中に導入される銀イオンの濃度が低くなり、抗菌性が十分でなくなる。一方、５０モル％より多くして、導入される銀イオンの濃度が高くなるようにしても、抗菌効果はこれより低い濃度の場合と変わらなくなる。

イオン交換に使用する溶融塩としては、硝酸銀、塩化銀および臭化銀などの単独塩、または、これらの銀塩とアルカリ塩との混合塩、例えば、硝酸銀と硝酸ナトリウムとの混合塩などが挙げられる。

ガラス基板への銀イオンの導入は、例えば次のようにして行うことができる。

まず、アルカリイオンを含むガラスを洗浄し、次いで、ガラスを溶融塩に浸漬する。例えば、白金るつぼ中などにおいて、所定の温度下で所定時間保持することによって、ガラス中のアルカリイオンと、溶融塩中の銀イオンとをイオン交換し、ガラス中に銀イオンを導入する。イオン交換を行う際の温度は、上記の銀塩または混合塩の溶融温度以上であって、ガラスのガラス転移点以下の温度とする。銀塩または混合塩の溶融温度より低い温度では、イオン交換を十分に行うことができない。一方、ガラス転移点より高い温度では、ガラスに変形が起こるため好ましくない。

本実施の形態においては、ガラス基板の両面に銀イオンが導入されていてもよく、また、片面のみに銀イオンが導入されていてもよい。図２は、基板１の両面に銀イオンが導入された層８が形成された例であり、図３は、基板１の片面のみに銀イオンが導入された層８が形成された例である。尚、図３で図２と同じ符号を用いた部分は、同じものであることを示している。

例えば、上記方法において、銀イオンを導入しない側のガラス面をマスクすることにより、片側のみに銀イオンを導入することができる。抗菌性の点からは、タッチパネルを利用する者の指が接触する側の面にのみ銀イオンが導入されていれば十分である。しかしながら、ガラスの反りを低減することを考慮すると、ガラスの両面に同濃度の銀イオンを導入することが好ましい。

本実施の形態におけるタッチパネルの製造方法の一例を述べる。

基板１として、サイズ４００ｍｍ×５００ｍｍで、厚さ０．５５ｍｍのソーダガラス（旭硝子株式会社製のＡＳガラス（商品名））を用い、ガラス中のナトリウムイオンを銀イオンと交換して、基板１の両面に銀イオンが導入された層８を形成した。次いで、基板１の一方の面にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜を成膜した後、フォトリソグラフィ工程を経て２つの透明電極パターン２を得た。

次に、絶縁膜の形成とフォトリソグラフィ法による絶縁膜のパターニング、および、ブリッジ配線４を形成するための金属膜の成膜とこの金属膜のパターニングとを経て、透明電極パターン２の分断個所をブリッジ配線４で接続するとともに、ブリッジ配線４と透明電極パターン２との間に絶縁層３を設けた。そして、基板１を切断することにより、２つのタッチパネルを得た。その後、透明電極パターン２において、Ｘ軸方向に沿って列をなす２以上の電極単位のいずれか１つに引き出し配線６を接続するとともに、Ｙ軸方向に沿って列をなす２以上の電極単位のいずれか１つにも別の引き出し配線７を接続した後、これら引き出し配線の端子部にフレキシブルフィルムを介して回路基板を接続した。

以上のようにして形成したタッチパネル１０を、透明電極パターン２が形成された面を下側にして液晶表示装置の上に配置した。これにより、抗菌性を備えた投影型静電容量タッチパネルが得られた。本実施の形態におけるタッチパネルの製造法によれば、ＩＴＯの成膜工程を経た後においても、タッチパネルの抗菌性が損なわれることはない。

図４は、本実施の形態のタッチパネルを用いて形成された液晶表示装置の構成を示す断面図である。この例に示すように、タッチパネルは、液晶表示装置などの表示装置に組み込んで、タッチ位置を検出可能な静電容量型のタッチパネル機能付き表示装置として使用される。

図４において、タッチパネル機能付き表示装置１００は、タッチパネル部１０と、表示パネル部２０と、バックライト３１とを有する。タッチパネル部１０は、図１および図２で説明したのと同じ構成のタッチパネルである。すなわち、基板１の両側の面に銀イオンが導入されることにより、抗菌性を備えたタッチパネルとなっている。

タッチパネル部１０の透明電極パターン２が形成された面と、表示パネル部２０の視認側の最上位層とをＵＶ硬化性樹脂などを用いた接着層１９を介して重ね合わせることで、１つの液晶表示装置とすることができる。

表示パネル部２０は、一般的な公知の表示装置と同様の構成とすることができる。図４の例では、液晶表示装置となっており、第１の透明基板２１と第２の透明基板２２の間に液晶層２３が挟持されている。図４において、符号２４，２５は偏光板であり、符号２６は駆動ＩＣである。尚、各透明基板２１，２２には、液晶の状態を制御するためにセグメント電極やコモン電極などが形成されるが、図４ではこれらは省略されている。また、液晶層２３は、各透明基板２１，２２とシール材によって封止されるが、シール材についても省略されている。

上記実施の形態では、マトリクス方式を利用してタッチ位置を検出するタッチパネルについて説明したが、本発明は、これに限られるものではなく、他の透明電極パターンを利用してタッチ位置を検出するタッチパネルにも適用可能である。

また、上記実施の形態では、静電容量方式のタッチパネルについて述べたが、本発明はこれに限られるものではない。透明電極のパターニング工程を含む抵抗膜方式のタッチパネルにも好適である。

抵抗膜方式のタッチパネルの一例としては、空気層を挟んで対向する２枚の透明抵抗膜と、これらの透明抵抗膜において空気層とは反対の側にそれぞれ設けられたガラス基板とを有するものが挙げられる。２枚の透明抵抗膜の内の一方には、Ｙ軸方向に離間した一対の導電部が設けられており、他方の透明抵抗膜には、Ｘ軸方向に離間した一対の導電部が設けられている。

上記構成の抵抗膜方式のタッチパネルでは、指がガラス面に触れると、接触ポイント（押圧点）で２枚の抵抗膜同士が接触して導通する。このとき、一方の透明抵抗膜の一対の導電膜の間に電位差を設けているが、他方の透明抵抗膜には電圧が印加されず、接触ポイントの電圧は、この他方の透明抵抗膜によって検出される。この検出電圧から接触ポイントのＹ座標が検出される。Ｙ座標の検出と同様に接触ポイントのＸ座標を検出する場合には、上記一方の透明抵抗膜によって接触ポイントの電圧が検出される。このように、Ｘ座標の検出とＹ座標の検出とを切り替えて行うことで、ＸＹ座標を検出して接触ポイントの位置検出を行う。

上記構成の抵抗膜方式のタッチパネルについて、少なくとも指が触れるガラス面に銀イオンを導入することにより、抗菌性を発現させることができる。

以上述べたように、本実施の形態によれば、ガラス表面に銀イオンを導入させることで抗菌性を発現させるので、コーティング層や硬化膜をガラス基板の表面に形成する場合に比べて、透明電極パターン形成工程における加熱や薬液処理による抗菌性の低下を抑制することができる。

また、本実施の形態のタッチパネルによれば、表面に銀イオンが導入されたガラスを基板として用いるので、基板上に透明電極パターンを形成する工程を経ても抗菌性が失われることはなく、高い抗菌性を長時間に亘って維持することが可能である。したがって、タッチパネル表面の汚れや雑菌の付着による衛生面の低下を防ぐために、タッチパネルの拭き取り清掃をするなどの人的作業を不要とすることができる。

尚、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。

１ 基板
２ 透明電極パターン
３ 絶縁層
４ ブリッジ配線
５ 接続配線
６、７ 引き出し配線
８ 銀イオンが導入された層
１０ タッチパネル（部）
１９ 接着層
２０ 表示パネル部
２１ 第１の透明基板
２２ 第２の透明基板
２３ 液晶層
２４、２５ 偏光板
２６ 駆動ＩＣ
３１ バックライト
１００ タッチパネル機能付き表示装置

Claims (5)

1. ガラス基板に触れた指の位置を検出するタッチパネルであって、
   前記ガラス基板の前記指が触れる面には、前記ガラス基板中のアルカリイオンとのイオン交換によって導入された銀イオンが存在し、
   前記ガラス基板の前記指が触れる面と反対の面には電極パターンが設けられていることを特徴とするタッチパネル。
2. 前記電極パターンが設けられた面にも前記銀イオンが存在することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記銀イオンは、前記ガラス基板の表面から１μｍ〜５０μｍの領域に存在することを特徴とする請求項１または２に記載のタッチパネル。
4. 前記タッチパネルは、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のタッチパネル。
5. ガラス基板に触れた指の位置を検出するタッチパネルの製造方法であって、
   前記ガラス基板は、アルカリイオンを含むガラス基板の少なくとも一方の面について、その表面から１μｍ〜５０μｍの領域に存在する前記アルカリイオンを溶融塩中の銀イオンとイオン交換する工程と、
   前記ガラス基板の一方の面に前記銀イオンを導入した場合には前記ガラス基板の他方の面に、または、前記ガラス基板の両方の面に前記銀イオンを導入した場合には前記ガラス基板のいずれか一方の面に電極パターンを形成する工程とを有して製造されることを特徴とするタッチパネルの製造方法。