JP2012155644A - 加飾カバーガラス一体型タッチパネルの製造方法及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加飾部をスクリーン印刷法でガラス基板上に形成しても、オーバーコート用の透明樹脂が予め形成してある加飾部からはじかれないような処理工程を備えたタッチパネルセンサーの製造方法を提供することを課題とした。
【解決手段】シリコン成分を含有するインキを用いてスクリーン印刷法によりカバーガラス基板１上に加飾部２を形成する工程と、ガラス基板１上の加飾部２を研磨する工程と、ガラス基板１上にオーバーコート層５を塗布する工程と、オーバーコート層５の上にタッチパネルセンサー１０を形成する工程と、をこの順で含むことを特徴とする加飾カバーガラス一体型タッチパネルの製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置と重ね合わせて使用するタッチパネル型入力装置に係わり、特にはスクリーン印刷法で形成された加飾パターンによるオーバーコート用レジストのハジキを低減する技術に関する。

近年、携帯電話機や、携帯情報端末、カーナビゲーションシステムを始め、様々な電子機器の操作部にタッチパネル型入力装置（以下、単にタッチパネルと記す。）が採用されている。タッチパネルは、液晶表示装置等の表示用パネルの表示面上で、指先やペン先の接触位置を検出する入力装置として貼り合わせて使用されるものである。タッチパネルには、その構造及び検出方式の違いにより、抵抗膜型や静電容量型等の様々なタイプがある。

静電容量型のタッチパネルは、一枚のガラス基板上にマトリック状の透光性導電膜を形成し、電極間部分に指等が接触することによって誘起される静電容量の変化を、微弱な電流変化として検出することでタッチパネル上の被接触位置を特定するものであり、従来より使用されていた抵抗膜型入力装置に比べて、より高い透過率を有するという利点がある。

タッチパネルを備える液晶表示装置では、タッチパネルが、液晶表示装置の表示用パネルの偏光板上に位置合わせの上で搭載固定されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。タッチパネルを液晶表示装置に固定する方法としては、表示用パネルの外周に約０．５ｍｍ以上の厚みの粘着剤付きクッションゴムを敷設してタッチパネルを固定する方法や表示パネルとタッチパネルを透明接着剤で全面貼り付けする方法などが採用されている。

ところで、携帯電話等では使用者側から液晶表示部を見ると、透明ガラス全面に情報や画像が表示されるのでなく、ガラス基板の外周部分に、表示部を区画するように黒塗りの部分があり、この内側で表示がなされている。この枠部分は加飾部と呼ばれるが、表示部分を4角形状に規定するとともに見えると都合が悪い部分（タッチパネル用の配線部分等）を視認されないように隠蔽する機能がある。

従来は、カバーグラスに加飾を施したものと、タッチパネルセンサーは別々に製造され、最終的に貼り合わされて一体化されていた。これに対し、カラーフィルタ基板製造に用いるブラックマトリックス用の樹脂材料を使用してカバーグラス上に加飾部を形成し、次いで加飾部上に、脱ガス防止、絶縁性の確保、平坦性向上の目的で、透明絶縁材料からなるオーバーコート層を設け、さらにその上にタッチパネルセンサーを形成してゆく加飾カバーグラス一体型タッチパネルセンサー構造がある。

いずれにおいても、加飾部は、直接目に触れるものとして携帯用端末機器表示部の外観装飾部材としても非常に重要であり、昨今特にデザイン性が重視される結果多色化のニーズが高くなっている。このため、黒色だけのブラックマトリックス用樹脂材料から、色彩選択の自由度が豊富な印刷用インキが使用できるスクリーン印刷方式への転換が図られている。

ところが、後述するように、ガラス基板上に加飾部が印刷形成された上にタッチパネルを作製するためには、加飾部からの出ガス防止、被塗布面としての平坦性向上等の目的で
オーバーコート層を形成することが必要である。一般に、表示パネル面のサイズは様々であるが、タッチパネルは、一枚の大型基板上に多面付けで同時に複数枚配置される。そこでは枠状の加飾部が面積的にかなりの割合を占めるガラス基板に対してオーバーコート用の透明樹脂材料が塗布されることになる。

他方、加飾部形成用のスクリーン印刷用インキは、接触転写する際の版離れをよくするため、被印刷基板の濡れ性を向上させるため、印刷部分の擦過性対策のため、添加剤としてシリコーン成分等を必ず含んでいる。その影響で、図５に模式的に示すように、加飾部２が形成されたガラス基板１にはオーバーコート用樹脂材料５が均一に塗布できずムラになるという問題がある。特に、ガラス基板１上の加飾部表面２とエッジ近傍７でオーバーコート層５がはじかれてしまうことが多く、スクリーン印刷の使用を躊躇するという問題があった。ガラス基板全体で均一に塗布できないと、タッチパネルセンサーの配線形成がうまくいかず断線する結果、タッチパネルが正常に動作しなくなるからである。

特開２００８−３３７７７号公報 特開２００７−１７８７５８号公報

そこで本発明は、加飾カバーガラス一体型タッチパネルセンサーの製造方法であって、加飾部がスクリーン印刷法でガラス基板上に予め形成されている場合に、オーバーコート用の透明樹脂が加飾部表面ではじかれないようにするための処理工程を導入したタッチパネルセンサーの製造方法を提供することを課題とした。

本発明になる請求項１に記載の発明は、シリコン成分を含有するインキを用いてスクリーン印刷法によりカバーガラス基板上に加飾部を形成する工程と、カバーガラス基板上の加飾部を研磨する工程と、カバーガラス基板上にオーバーコート層を塗布する工程と、オーバーコート層の上にタッチパネルセンサーを形成する工程と、タッチパネルセンサーごとにカバーガラス基板を断裁する工程と、をこの順で含むことを特徴とする加飾カバーガラス一体型タッチパネルの製造方法としたものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の加飾カバーガラス一体型タッチパネルの製造方法で製造した加飾カバーガラス一体型タッチパネルを備えたことを特徴とする液晶表示装置としたものである。

本発明になるタッチパネルの製造方法によれば、加飾部が印刷されたガラス基板上にオーバーコート層を均一にムラなく塗布することが可能で平坦なオーバーコート膜面が得られる。その結果、加飾部が完全に被覆されるので加飾部からの脱ガスがなく、且つ平坦なオーバーコート上でのタッチパネルセンサーの加工となり、断線がないタッチパネルセンサーの形成が行えるようになった。また、スクリーン印刷により様々な色彩の加飾部が形成できる。
したがって、高品質で信頼性の高く意匠性も高い加飾カバーガラス一体型タッチパネルセンサーを低価格で提供できるという効果がある。

（ａ’）〜（ｄ）は、本発明になるタッチパネルの製造方法を説明する工程図である。（ａ）は、ガラス基板上に多面つけされた加飾部の配置を模式的に説明する上面視の図である。 タッチパネルの電極配置の概略構成を示す平面図である。 図２に示すＩＩ−ＩＩラインの拡大断面図である。 図２に示すスルーホール近傍の拡大図である。 従来方法におけるオーバーコートレジストの加飾部近傍の塗布状態を模式的に説明する図で、（ｂ）と（ｃ）は（ａ）の上面視とＢＢでの断面視の部分拡大図である。

本発明の主旨は、オーバーコート層が、シリコン成分を含有する加飾部を備えるガラス基板上に、通常であればはじかれてムラになるところ、はじかれることなく均一に塗布できるように、加飾部表面に研磨処理を施す点にある。図５に示すように、一般に、スクリーン印刷により印刷された印刷パターン２は、オーブンによる乾燥および焼成中にシリコン系添加剤３がパターン表面に染み出す傾向がある。そのため、印刷パターン２の上に塗布される樹脂類、レジスト類の濡れ性が悪くなって均一に塗布できなくなる。そこで、オーブン焼成中に添加剤成分３が染み出た加飾部２表面を研磨処理して、添加剤成分がより少ない加飾部内部を表面に露出させて、加飾部表面の濡れ性を向上させたものである。

以下、この工程をタッチパネル装置の製造工程に即して図１から図５を参照して説明する。

先ず、４０ｃｍ×５０ｃｍの厚さ０．５ｍｍのガラス基板１上にスクリーン印刷法を使用して、多面付けで枠状加飾部２の印刷を行った。枠状加飾部２の大きさは携帯電話の表示部外周程度である。印刷インキには帝国インキ社製ＧＬＳ−９１２を使用し、乾燥後の厚みが１０μｍとなるように２３０メッシュ版を用いた。印刷後、１５０℃で３０分間オーブン乾燥を行った（図１（ａ））。加飾部２は、必ずしも文字通りの長方形状の枠である必要はなく、角を丸くするなど適宜仕様に応じて変更を加えることが可能である。

次に、加飾を施したガラス基板１を、オスカー型研磨機により、研磨荷重８０Kg、研磨処理時間３０秒の研磨処理にて、加飾部２表面と側面に染み出したシリコン系添加剤３を０．０３〜０．１０μｍ程度削り取った（図１（ｂ））。図１（ａ’）中の２段に書かれた加飾部２の上段は、上面に染み出したシリコン系添加剤３を模式的に示したものである。
尚、研磨布は軟質な材料であるカネボウ社製ＢＥＬＬＡＴＲＩＸ Ｎ７５１２を、研磨剤は酸化アルミナを含有するスラリーを使用し研磨処理を行った。

次に、アクリル系のＵＶ硬化ネガ型オーバーコートレジスト（東レ株式会社製）を、スリットコート法を使用して１０μｍの厚みで塗布しオーバーコート層５を形成し、所定の温度（２３０℃）で乾燥した（図１（ｃ））。該レジストはスピンコートしてもよいし、スリットコート後さらにスピニングさせても構わない。引き続き、定法のフォトリソ法を適用して多面付けされたタッチパネルの境界線部分のオーバーコート層５を除去した（図では省略してある）。オーバーコート層５の目的は、加飾部２の凸状を低減して平坦化することと、均一に加飾部２を被覆して加飾部からの出ガスを封止することである。

研磨処理を行わない場合の、オーバーコートレジストの塗布状態は、図５に示すように加飾部２上では、レジスト５がはじかれており、塗布された部分でも大小のピンホール（レジストのハジキ部分）８が散在している。ガラス上の加飾部エッジ近傍６でも、レジスト５がガラス基板１中央部からエッジ７際まで伸在せず引いたようにしか塗布されていなかった。これに対し、研磨した場合には、エッジ部でもエッジを跨いでレジストがガラス基板から加飾部上面まで均一に塗布されており加飾上のピンホール８も検知されなかった（塗布状態が均一で、図５のように模式的に表示できない）。印刷パターンのエッジ７は傾斜が緩いので、加飾部２上面だけでなく、エッジ７傾斜部にも研磨の効果が出ていると考えられる。

オーバーコート材は、エポキシ系の熱硬化樹脂、もしくは可視光領域において高透過率を有するフォトブリーチング効果を有するノボラック系のポジ型材料を使用することもできる。

次に、タッチパネルセンサーを前記オーバーコート層の上に形成していくが、図２は、静電容量型のタッチパネル単体の電極配置の概略構成を示す平面図であり、図３は、図２に示すＩＩ−ＩＩラインの拡大断面視図である。また、図４は、図２に示すスルーホール１７近傍の拡大図である。図２、図３では加飾部は端にあるため省略されている。

静電容量型のタッチパネル１０は、前述したオーバーコート層５の上に、複数のジャンパー１８と、絶縁膜１６と、複数の第１の透明電極１３と、複数の第２の透明電極１４とを備えている。ジャンパー１８、絶縁膜１６、透明電極（第１の透明電極１３は孤立して形成され、第２の透明電極１４はくびれた接続部１５を介してＹ方向に接続して形成されている）は、オーバーコート層５上にこの順序で形成される。

ジャンパー１８は、導電性を有する材料によって形成され、オーバーコート層５の表面にマトリックス状に配置されている。ジャンパー１８の各々は、それぞれが孤立した第１の透明電極１３をＸ軸方向に接続するためのものであり、両端部がＸ軸方向に隣接する一対の第１の透明電極１３の各々と重なり合うような位置及び寸法に形成されている。ジャンパー１８は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの積層体、Ａｇ、Ａｇ合金、導電性高分子により形成することができる。

絶縁膜１６は、絶縁性材料をジャンパー１８及びオーバーコート層５の表面全体を覆うように積層することにより形成され、第１の透明電極１３とジャンパー８とが重なり合う部分には、ジャンパー１８の表面にまで達するスルーホール１７が、定法のフォトリソ法を用いて設けられている。絶縁性材料としては、誘電率が２〜４の光透過性の高いアクリル系材料が好ましい。

第1の透明電極１３及び第２の透明電極１４は、絶縁膜上の同一レイヤ内に、Ｘ軸方向及びこれと直交するＹ軸方向に図２に示すようにマトリクス状に配列され、第１の透明電極１３及び第２の透明電極１４は、ＩＴＯ等の透光性の導電材料を用いて、定法のフォトリソ法を適用して同一工程で形成される。

第１の透明電極１３の各々は、図３に示されるように、絶縁膜１６上においてはＸ軸方向及びＹ軸方向のいずれにも相互に接続されていないが、スルーホール１７を介してオーバーコート層上のジャンパー１８に接続されている。この結果、Ｘ軸方向に整列する第１の透明電極１３が相互に電気的に接続された状態となる。

一方、第２の透明電極１４の各々は、第１の透明電極１３の行間及び列間に配置され、絶縁膜１６上において、第２の透明電極１４と同時にパターニングされるくびれた接続部１５を介してＹ軸方向に相互に連結されている。

Ｘ軸方向に接続される第１の透明電極１３と、Ｙ軸方向に接続される第２の透明電極１４とを同一レイヤに配列する場合、交差部分が生じるため、いずれか一方向の接続を行うためにジャンパー１８のような配線部が必要となる。本実施形態に係る静電容量型タッチパネルでは、ジャンパー１８をオーバーコート層５の表面に形成し、その上方に絶縁膜１６と第１及び第２の透明電極１３及び１４を形成しているため、表面側から見た際にジャンパー８を目立ちにくくすることができる。

本実施形態では、スルーホール１７の開口部全体が第１の透明電極１３によって覆われているため、例えば、図３の絶縁膜１６にオーバーハングが生じた場合でも、オーバーハングのないスルーホール１７の内壁に沿って第１の透明電極１３がジャンパー１８の表面に到達することができる。したがって、スルーホール１７内壁の断面形状にかかわらず、ジャンパー１８の断線を防止することができる。

上述したように、ジャンパー１８は導電性を有するＩＴＯやポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）等の導電性高分子材料によって形成することができるが、遮光性を有する材料を用いる場合、更に以下のような利点がある。

ジャンパー１８を遮光性材料で形成する場合、ジャンパー１８のパターニングと同一工程で、ジャンパー１８と同一材料を用いて基板上に位置決め用のアライメントマークを形成することができる。この結果、アライメントマーク形成プロセスを削減することができると共に、２層目以降の膜を形成するために用いる露光機に特段の改造を施すことなく、標準的な読み取り機構を用いて露光時の位置決めをすることが可能となる。

また、２層目以降の膜の形成時に顕微鏡等で目視確認して位置合わせを行う場合、１層目のジャンパー１８が遮光性材料で形成されていることによって、視認性が向上するので、位置合わせを容易に行うことが可能となる。

導電性高分子材料は、透光性と導電性がトレードオフの関係にあるが、ジャンパー１８が形成される限られた範囲であれば遮光性があっても入力装置全体の光透過性に与える影響は小さい。また、導電性についても、ＩＴＯ程度の抵抗値を有する材料であれば良いため、導電性高分子の使用は生産効率が高まるという利点がある。

上記工程により多面付けされた加飾カバーガラス一体型タッチパネルが完成するが（図１（ｄ））、最後に、該カバーガラス基板を個々のタッチパネルセンサーに断裁する。ガラス基板の断裁方法としては、ダイヤモンドカッターを用いてガラス基板に切断溝を形成し、この切断溝に沿って溝が広がる方向にガラス基板を折り曲げて切断する方法が簡便である。場合によっては、ケミカルエッチングによりガラスを厚さ方向にエッチング液に溶出させて切断することも可能である。

上記工程で製造したタッチパネルを液晶表示装置に搭載し、電気的に接続をとればタッチパネル型入力装置を備える液晶表示装置が得られる。

１、ガラス基板（カバーガラス）
２、加飾部（印刷パターン）
３、染み出したシリコン系添加剤
５、オーバーコート層
６、加飾部のエッジ近傍
７、加飾部２のエッジ
８、ピンホール（レジストのハジキ部分）
１０、タッチパネルセンサー
１２、基板
１３、第１の透明電極
１４、第２の透明電極
１５、接続部
１６、（透明）絶縁膜
１７、スルーホール
１８、ジャンパー

Claims (2)

1. シリコン成分を含有するインキを用いてスクリーン印刷法によりカバーガラス基板上に加飾部を形成する工程と、カバーガラス基板上の加飾部を研磨する工程と、カバーガラス基板上にオーバーコート層を塗布する工程と、オーバーコート層の上にタッチパネルセンサーを形成する工程と、タッチパネルセンサーごとにカバーガラス基板を断裁する工程と、をこの順で含むことを特徴とする加飾カバーガラス一体型タッチパネルの製造方法。
2. 請求項１に記載の加飾カバーガラス一体型タッチパネルの製造方法で製造した加飾カバーガラス一体型タッチパネルを備えたことを特徴とする液晶表示装置。

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