JP2017531888A - タッチパネル及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、タッチパネル及びその製造方法を提供し、電子デバイス製造の技術分野に属する。該タッチパネルの製造方法は、まずBMフレーム層(1)を製造し、そしてBMフレーム層(1)内に順にITO1層(2)、OC1層(3)、ITO2層(4a、4b)を製造し、そしてBMフレーム層(1)の外に印刷プロセスによりウィンドウフレーム層(5)を製造し、最後に所定のメタルトレース層(6a、6b)及びOC2層(7)を製造する。該タッチパネル及びその製造方法によれば、現在の業界において白色ウィンドウフレームが黄変しやすいという問題を解消し、また、印刷プロセスを採用してウィンドウフレームを製造する場合、イエローライトプロセスを採用してウィンドウフレームを製造する場合に比べて、生産プロセスがより簡単であり、歩留まり率がより高く、その分コストがより低く、イエローライトプロセスによる化学薬液の廃水と排ガスの排出による環境への汚染を軽減できる。【選択図】図2

Description

本発明は、タッチパネル及びその製造方法に関し、電子デバイス製造の技術分野に属する。
現在、タッチパネルを製造する一般的な方法は、以下の通りである。第1ステップでは、大きなシート状のフライトガラス基板(通常は寸法が550*650mmである)に対してイエローライトによるフォトリソグラフィを行って、ウィンドウフレームが得られる。フォトレジストを利用して大きなシート状のフライトガラス基板に対してコーティング、プリベーキング、露光、現像、固着ベーキング、高温ベーキングというプロセスを行って、所定のウィンドウフレームパターンが得られる。第2ステップでは、ウィンドウフレームパターンが形成された大きなシート状のガラス基板上に、ITO1(ITO Bridge)プロセスを行って、所定のITO1層が得られる。ITO1層の主な作用は、ITO2の送信軸又は受信軸と接続して導通することである。その製造プロセスとしては、ウィンドウフレーム付きのガラス基板上にITO膜をめっきし、そしてコーティング(塗料が瑞紅RZJ−390保護用フォトレジストである)、プリベーキング、露光、現像、固着ベーキング、エッチング、膜剥離(剥離されるのはエッチング後にITO層上に残された瑞紅RZJ−390保護用フォトレジスト層である)というプロセスを行って、所定のITO1層が得られるようになっている。第3ステップでは、以上の2つのステップを行ったガラス基板上に、さらにOC1層プロセスを行って、所定のOC1層が得られる。OC1層(絶縁層)の主な作用は、ITO1をITO2の送信軸又は受信軸のうちの一方のみと導通させ且つ他方と絶縁させることである(送信軸と接続して導通させると、受信軸とは絶縁するようになり、受信軸と接続して導通させると、送信軸とは絶縁するようになる)。その製造プロセスとしては、以上の2つのステップを行ったガラス基板上に順にコーティング(塗料がToray NS−E3150フォトレジストである)、プリベーキング、露光、現像、固着ベーキング、高温ベーキングというプロセスを行って、所定のOC1層が得られるようになっている。第4ステップでは、以上の3つのステップのプロセスを行ったガラス基板上にさらにITO2層プロセスを行って、所定のITO2層が得られる。前記ITO2層の送信軸又は受信軸はITO1と接続して導通する(ITO2層の送信軸がITO1層と接続して導通すると、その受信軸がOC1層によってITO1層との絶縁を実現するようになり、ITO2層の受信軸がITO1層と接続して導通すると、その送信軸がOC1層によってITO1層との絶縁を実現するようになる)。その製造プロセスとしては、以上の3つのステップのプロセスを行ったガラス基板上にITO膜めっき、コーティング(塗料が瑞紅RZJ−390保護用フォトレジストである)、プリベーキング、露光、現像、固着ベーキング、エッチング、膜剥離(剥離されるのはエッチング後にITO層上に残された瑞紅RZJ−390保護用フォトレジスト層である)というプロセスを行って、所定のITO2層が得られるようになっている。第5ステップでは、以上の4つのステップのプロセスを行ったガラス基板上に、さらにメタルトレース(Metal Trace)層プロセスを行って、所定のMetal Trace層が得られる。Metal Trace層の主な作用は、ITO2層の送信軸および受信軸を金属線によってプロセッサのシングルポートに接続させることである。その製造プロセスとしては、以上の4つのステップのプロセスを行ったガラス基板上に金属(Metal)膜をめっきし、そしてコーティング(塗料が瑞紅RZJ−390保護用フォトレジストである)、プリベーキング、露光、現像、固着ベーキング、エッチング、膜剥離(剥離されるのはエッチング後にITO層上に残された瑞紅RZJ−390保護用フォトレジスト層である)というプロセスを行って、所定のMetal Trace層が得られるようになっている。第6ステップでは、以上の5つのステップのプロセスを行ったガラス基板上に、さらに保護層(OC2層)プロセスを行って、所定のOC2層が得られる。OC2層の主な作用は、先行のプロセスにおけるITO及びMetal Traceが酸化されないように保護することである。その製造プロセスとしては、以上の5つのステップのプロセスを行ったガラス基板上に順にコーティング(塗料がToray NS−E3150保護用フォトレジストである)、プリベーキング、露光、現像、固着ベーキング、高温ベーキングというプロセスを行って、所定のOC2層が得られるようになっている。第7ステップでは、以上の6つのステップのプロセスを行った大きなシート状のガラス基板上にさらに切断研磨及び二次強化というプロセスを行い、大きなシート状のガラス基板を所定の小さなシート状の製品の外形寸法に切断し、さらにフッ化水素酸という化学薬液を利用して二次エッジ強化を行って、最終的にタッチパネルが得られる。
従来の生産プロセスにおいて、一般的にイエローライトプロセスを採用してフォトレジストによりウィンドウフレーム層を製造する。該プロセスは、プロセスが複雑で、その分プロセスの歩留まり率が低く、コストが高いなどの欠点があり、また白色フォトレジストを採用する場合、黄変などの外観不良のような問題点が存在し、これにより白色ウィンドウフレームタッチパネルの発展と製造は制約されている。
上記プロセスからも分かるように、従来のタッチパネルの構造においてBMフレーム層構造が含まれず、且つITO2層のウィンドウフレームとの接続部分にメタルトレース層が設けられ、前記メタルトレース層は、金属リード線(6b)とウィンドウフレーム層(5)の真上にある金属ボンディング線(6a)とを備える。
本発明において用いられる略語の意味は以下の通りである。
ITO1層は、ITO Bridgeの略語であり、単にITOブリッジ構造と訳される。
ITO2層は、ITO Patternの略語であり、単にITOパターンと訳される。
ITO1層、ITO2層における前記ITOは、酸化インジウムスズである。
Metal Traceは、メタルトレースである。
OC1層は、絶縁層である。
OC2層は、保護層である。
ODは、光学濃度(Optical Density Value)である。
本発明の目的は、従来技術の欠点に対してタッチパネル及びその製造方法を提供することである。
本発明は、ガラス基板と、ウィンドウフレーム層(5)と、ウィンドウフレーム層に直接接続されている4a部分およびウィンドウフレームに接触しない4b部分とを備えるITO1層(2)と、OC1層(3)と、ITO2層と、メタルトレース層と、OC2層(7)とを備えるタッチパネルであって、前記基板上には、BMフレーム層(1)がさらに設けられ、前記ウィンドウフレーム層(5)と前記ITO2層の4a部分とは、前記BMフレーム層(1)の上面で突き合わされ、前記BMフレーム層(1)の幅は0.1−0.8mmであり、BMフレーム層(1)は、絶縁抵抗≧1012Ωの感光材料で製造されることを特徴とするタッチパネルを提供する。
前記BMフレーム層(5)の主な作用は、後続のプロセスにおけるMetal TraceのITO2とのオーバーラップ箇所におけるボンディングパッドを遮蔽して、タッチ面からMetal Traceのボンディングパッドが見えないようにすることである。
本発明のタッチパネルにおいて、前記メタルトレース層は、金属リード線(6b)と、ITO2層の4a部分に設置され、且つBMフレーム層(1)の真上にある金属ボンディング線(6a)とを備える。前記メタルトレース層の金属ボンディング線(6a)は、4aのガラス基板から離れた面にある。前記金属ボンディング線(6a)を基板の所在する平面に直交して投影すると、その投影が順に4a部分、BMフレーム層(1)及びガラス基板を通る。
本発明のタッチパネルにおいて、前記BMフレーム層は、厚さが1.2±0.2μmであり、付着力のグレードが5Bであり、線の幅が0.1−0.8mmである。
本発明のタッチパネルにおいて、前記BMフレーム層は、粘度が2−8CPSの感光材料で製造される。
本発明のタッチパネルにおいて、前記ウィンドウフレーム層(5)のBMフレーム層(1)との接触部位は段差状になっている。
本発明のタッチパネルにおいて、前記4a部分のBMフレーム層(1)との接触部位は段差状になっている。
本発明のタッチパネルにおいて、前記ウィンドウフレーム層(5)と前記ITO2層の4a部分は段差状にBMフレーム層(1)の上面(すなわち、ガラス基板から離れた面)にオーバーラップしている。
本発明のタッチパネルにおいて、前記ウィンドウフレーム層(5)と前記ITO2層の4a部分は段差状にBMフレーム層(1)の上面にオーバーラップしており、且つウィンドウフレーム層(5)の端部とITO2層の4a部分の端部は突き合わされている。
本発明のタッチパネルにおいて、前記ウィンドウフレーム層(5)、ITO1層(2)、OC1層(3)、ITO2層、メタルトレース層及びOC2層(7)の基板上における総厚さが16.82−38μmである。
本発明のタッチパネルにおいて、前記ウィンドウフレーム層(5)の厚さは12μm〜30μmであり、前記ITO1層(2)の厚さは100Å−1500Åであり、OC1層(3)の厚さは0.5μm−2.0μmであり、ITO2層の厚さは100Å−1500Åであり、メタルトレース層の厚さは25000Å−35000Åであり、OC2層(7)の厚さは2.0±0.2μmである。
本発明のタッチパネルにおいて、前記ウィンドウフレーム層(5)、ITO1層(2)、OC1層(3)、ITO2層、メタルトレース層、OC2層(7)の付着力のグレードはいずれも5Bである。
本発明のタッチパネルの製造方法は、以下のステップを含む。
ステップ1において、フライトガラスを基板とし、粘度が2−8CPSで、絶縁抵抗≧1012Ωの感光材料を原料とし、基板に所定のBMフレーム層(1)を製造して、第1の基板が得られる。
ステップ2において、第1の基板上に、所定のパターン及び位置に応じて順に所定のITO1層(2)、OC1層(3)、ITO2層を製造して、BMフレーム層(1)の一端がITO2層の4a部分と直接接続され且つBMフレーム層(1)の他端にはウィンドウフレーム層(5)と接触する部分が確保される第2の基板が得られる。
ステップ3において、所定のウィンドウフレーム層のパターン及び位置に応じて、印刷プロセスを採用して、絶縁抵抗≧1012Ωのインク材料を第2の基板に印刷し、そして200−300℃で20−40分間ベーキングして、インクを硬化させて、ウィンドウフレーム層(5)付きの第3の基板が得られる。
ステップ4において、第3の基板上に、所定のパターン及び位置に応じて順に所定のメタルトレース層、OC2層(7)を製造して、タッチパネルが得られる。前記メタルトレース層は、金属リード線(6b)と、ITO2層の4a部分に設置され、且つBMフレーム層(1)の真上にある金属ボンディング線(6a)とを備える。
本発明のタッチパネルの製造方法において、ステップ1における前記感光材料は、達興DBM115感光材料である。
本発明のタッチパネルの製造方法において、ステップ1でBMフレームを製造する際、順にイエローライトを用いたコーティング、プリベーキング、露光、現像、固着ベーキング、ベーキングプロセスを行う。
ステップ1において、イエローライトを用いたコーティング、プリベーキング、露光、現像、固着ベーキング、ベーキングプロセスのパラメータは以下の通りである。
イエローライトを用いたコーティングを行う際、そのプロセスのパラメータは、コーティング速度が70±20mm/s、Gap値(コーティング用のドクターブレードの刃先とガラス基板との間隔)が0.1±0.03mm、コーティング圧力が0.08±0.03Mpaである。
プリベーキングする際、温度を110±10℃に、対象1個あたりのプリベーキング時間を25±1sに制御する。
露光する際、露光エネルギーを60±10mJに、露光GAP値(露光に用いられるマスクとガラス基板との間隔)を200±50μmに、温度を23±1℃に制御する。
現像する際、薬液の温度を23±1℃に、導電率を10±2ms/cmに、流速を4±0.5m/min(現像液は0.045%KOH溶液である)に制御する。
固着ベーキングする際、温度を130±10℃に、対象1個あたりの固着ベーキング時間を25±1sに制御する。
ベーキングする際、温度を230±10℃に、時間を30±5minに制御する。
本発明のタッチパネルの製造方法において、ステップ2でITO1層を製造する際、まずマグネトロンスパッタリング技術を採用して付着力のグレードが5Bで膜厚が100Å−1500Åの1層のITO膜を堆積して生成させ、そしてイエローライトプロセスによるコーティング(塗料が瑞紅RZJ−390保護用フォトレジストである)、プリベーキング、露光、現像、固着ベーキング、エッチング、膜剥離(剥離されるのはエッチング後にITO層上に残された瑞紅RZJ−390保護用フォトレジスト層である)というプロセスを行って、所定のITO1層が得られる。マグネトロンスパッタリング技術を採用してITO膜を堆積して生成させる際、真空度を0.1〜1paに、温度を340°〜350°に、ITOターゲット材の電力を7〜12KWに制御する。イエローライトプロセスによるコーティングを行う際、コーティング速度を70±20mm/sに、Gap値(コーティング用のドクターブレードの刃先とガラス基板との間隔)を0.09±0.01mmに、コーティング圧力を0.081±0.003Mpaに制御する。プリベーキングする際、温度を120±10℃に、対象1個あたりのプリベーキング時間を25±1sに制御し、露光する際、露光エネルギーを60±10mJに、露光GAP値を200±50μmに、露光温度を23±1℃に制御し、現像する際、薬液の温度を23±1℃に、薬液の導電率を55.5±2ms/cmに、速度を4±0.5m/min(現像液のガラス基板での流動速度)(現像液は2.38%TMAH溶液であり、略語が水酸化テトラメチルアンモニウムである)に制御し、固着ベーキングする際、温度を130±10℃に、対象1個あたりの固着ベーキング時間を25±1sに制御し、エッチングする際、薬液の温度を40±2℃に、エッチング速度を6±1m/min(エッチング液は24.3%の塩酸と2.8%の硝酸との混合酸である)に制御し、膜剥離する際、薬液の温度を50±2℃に、膜剥離速度を2.5±1m/min(膜剥離液は5%のKOH又はNaOH溶液である)に制御する。
本発明のタッチパネルの製造方法において、ステップ2で所定のOC1層を製造する際、順にイエローライトプロセスによるコーティング、プリベーキング、露光、現像、固着ベーキング、高温ベーキングというプロセスを採用して、所定のOC1層が得られる。前記OC1層の厚さは、1.25±0.2μmである。イエローライトプロセスによるコーティングを行う際(塗料がToray NS−E3150保護用フォトレジストである)、コーティング速度を70±20mm/sに、Gap値(コーティング用のドクターブレードの刃先とガラス基板との間隔)を0.09±0.01mmに、コーティング圧力を0.05±0.003Mpaに制御する。プリベーキングする際、温度を120±10℃に、対象1個あたりのプリベーキング時間を25±1sに制御する。露光する際、露光エネルギーを80±10mJに、露光GAP値を200±50μmに、露光温度を23±1℃に制御する。現像する際、薬液の温度を23±1℃に、薬液の導電率を8±1.5ms/cmに、速度を4±0.5m/min(現像液のガラス基板での流動速度)(現像液は0.26%KOH溶液である)に制御する。固着ベーキングする際、温度を130±10℃に、対象1個あたりの固着ベーキング時間を25±1sに制御する。高温ベーキングする際、温度を240±10℃に、時間を30±5minに制御する。
本発明のタッチパネルの製造方法において、ステップ2でITO2層を製造する際、まずマグネトロンスパッタリング技術を採用して膜厚が100Å−1500Åの1層のITO膜を堆積して生成させ、そしてイエローライトプロセスによるコーティング(塗料が瑞紅RZJ−390保護用フォトレジストである)、プリベーキング、露光、現像、固着ベーキング、エッチング、膜剥離プロセス(剥離されるのはエッチング後にITO層上に残された瑞紅RZJ−390保護用フォトレジスト層である)を行って、所定のITO2層が得られる。マグネトロンスパッタリング技術を採用してITO膜を堆積して生成させる際、真空度を0.1〜1paに、温度を340°〜350°に、ITOターゲット材の電力を8〜12KWに制御する。イエローライトプロセスによるコーティングを行う際、コーティング速度を70±20mm/sに、Gap値(コーティング用のドクターブレードの刃先とガラス基板との間隔)を0.09±0.01mmに、コーティング圧力を0.081±0.003Mpaに制御する。プリベーキングする際、温度を120±10℃に、対象1個あたりのプリベーキング時間を25±1sに制御し、露光する際、露光エネルギーを60±10mJに、露光GAP値を200±50μmに、露光温度を23±1℃に制御し、現像する際、薬液の温度を23±1℃に、薬液の導電率を55.5±2ms/cmに、速度を4±0.5m/min(現像液のガラス基板での流動速度)(現像液は2.38%TMAH溶液であり、略語が水酸化テトラメチルアンモニウムである)に制御し、固着ベーキングする際、温度を130±10℃に、対象1個あたりの固着ベーキング時間を25±1sに制御し、エッチングする際、薬液の温度を40±2℃に、エッチング速度を6±1m/min(エッチング液は24.3%の塩酸と2.8%の硝酸との混合酸である)に制御し、膜剥離する際、薬液の温度を50±2℃に、膜剥離速度を2.5±1m/min(膜剥離液は5%のKOH又はNaOH溶液である)に制御する。
本発明のタッチパネルの製造方法において、ステップ2において、前記ITO1層(2)、OC1層(3)、ITO2層の付着力のグレードはいずれも5Bである。
本発明のタッチパネルの製造方法において、ステップ3において、前記印刷プロセスは、絶縁抵抗>1012Ωのインク材料を原料とし、メッシュ数が300〜500メッシュで、張力が20〜28Nで、エマルジョンの厚さが6〜14μmのスクリーンを採用し、ドクターブレードで材料をスクリーンの微小な孔を介して浸透させて第2の基板に均一に印刷し、所定のウィンドウフレームパターンを形成する。そして200〜300度で20〜40分間高温ベーキングすることで、ウィンドウフレームパターンを大きなシート状のガラス基板に硬化させ、第3の基板が得られる。前記ウィンドウフレーム層に対して、OD値≧4、且つ総インク厚さが30μm以下であり、好ましくは1−20μmであり、更に好ましくは10−20μmであり、より好ましくは16−20μmであり、付着力のグレードが5Bであることが求められる。、膜厚>30μmであれば、後続のプロセスにおいてメタルトレース層の膜厚が30μm以上の段差を克服できず、製品が機能を発揮できなくなるおそれがある。OD値≧4の範囲内において、ウィンドウフレームパターンの厚さは、理論上、薄いほどよい。
本発明のタッチパネルの製造方法において、ステップ3で得られるウィンドウフレーム層(5)は、厚さが12〜30μmであり、光学濃度(OD値と略する)≧4であり、付着力のグレードが5Bである。
本発明のタッチパネルの製造方法において、ステップ3で非白色ウィンドウフレーム層を印刷製造する場合、印刷プロセスを1回または複数回行う。複数回印刷する場合、ウィンドウフレームパターンの総厚さが20μm以下であり(黒色ウィンドウフレームパターンの総厚さを指す)、付着力のグレードが5Bであり、OD値≧4であることを確保する。
本発明のタッチパネルの製造方法において、ステップ3で白色ウィンドウフレームパターンを印刷製造する場合、まず白色インク層を印刷し、そして黒色インク層を印刷する。
前記白色インク層の厚さが9μm−21μmであり、黒色インク層の厚さが3μm−9μmであり、総インク厚さが12μm−30μmである。
通常の印刷材料は、1回印刷する膜厚が一般的に7〜10μmであるため、白色ウィンドウフレームを製造する際に、白色インクを3回、黒色インクを1回印刷すると、総膜厚が28〜40μmになり、膜厚が基準値を大きく上回るリスクがある。本発明は、白色ウィンドウフレームを印刷製造する際に、白色インクを3回、黒色インクを1回印刷するプロセスに加えて、メッシュ数が300〜500メッシュで、張力が20〜28Nで、エマルジョンの厚さが6〜14μmのスクリーンによる印刷を組み合わせて、膜厚が12〜30μmで、光学濃度≧4であり、付着力のグレードが5Bのウィンドウフレーム層が得られる。
本発明のタッチパネルの製造方法において、ステップ4で所定のメタルトレース(Metal Trace)層を製造する際、そのプロセスは以下の通りである。ウィンドウフレームパターンが得られた大きなシート状のガラス基板上に、マグネトロンスパッタリング技術によって、全面にわたり1層のMetal層薄膜を堆積して生成させることにより、付着されたMetal層薄膜の大きなシート状のガラス基板での付着力のグレードを5Bに、膜厚を25000Å−35000Åにする。そして、イエローライトプロセスによるコーティング(塗料が瑞紅RZJ−390保護用フォトレジストである)、プリベーキング、露光、現像、固着ベーキング、エッチング、膜剥離(剥離されるのはエッチング後にITO層上に残された瑞紅RZJ−390保護用フォトレジスト層である)によって、所定のMetal Trace層を形成する。マグネトロンスパッタリング技術を採用してMetal層薄膜を堆積して生成させる際、真空度を0.1〜1paに、温度を70°〜80°に、Metalターゲット材の電力を≦10kwに制御する。イエローライトプロセスによるコーティングを行う際、コーティング速度を70±20mm/sに、Gap値(コーティング用のドクターブレードの刃先とガラス基板との間隔)を0.09±0.01mmに、コーティング圧力を0.081±0.003Mpaに制御する。プリベーキングする際、温度を120±10℃に、対象1個あたりのプリベーキング時間を25±1sに制御する。露光する際、露光エネルギーを60±10mJに、露光GAP値を200±50μmに、露光温度を23±1℃に制御する。現像する際、薬液の温度を23±1℃に、薬液の導電率を55.5±2ms/cmに、速度を4±0.5m/min(現像液のガラス基板での流動速度)(現像液は2.38%TMAH溶液であり、略語が水酸化テトラメチルアンモニウムである)に制御する。固着ベーキングする際、温度を130±10℃に、対象1個あたりの固着ベーキング時間を25±1sに制御する。エッチングする際、薬液の温度を40±2℃に、エッチング速度を6±1m/min(エッチング液は65.0±1.5%リン酸(HPO)、6.5±0.5%硝酸(HNO)、9.5±1.0%酢酸(CHCOOH)の混合溶液である)に制御する。膜剥離する際、薬液の温度を50±2℃に、膜剥離速度を2.5±1m/min(膜剥離液は純粋なN−メチルピロリドン原液であり、化学式がCNOである)に制御する。
本発明のタッチパネルの製造方法において、ステップ4で所定の保護層(OC2)を製造する際、そのプロセスは以下の通りである。Metal Trace層付きの大きなシート状のガラス基板上に、順にイエローライトプロセスによるコーティング、プリベーキング、露光、現像、固着ベーキング、高温ベーキングというプロセスを採用して、膜厚が2.0±0.2μmで、付着力のグレードが5Bの所定のOC2層が得られる。イエローライトプロセスによるコーティング(塗料がToray NS−E3150保護用フォトレジストである)を行う際、コーティング速度を70±20mm/sに、Gap値(コーティング用のドクターブレードの刃先とガラス基板との間隔)を0.09±0.01mmに、コーティング圧力を0.081±0.003Mpaに制御する。プリベーキングする際、温度を120±10℃に、対象1個あたりのプリベーキング時間を25±1sに制御する。露光する際、露光エネルギーを80±10mJに、露光GAP値を200±50μmに、露光温度を23±1℃に制御する。現像する際、薬液の温度を23±1℃に、薬液の導電率を8±1.5ms/cmに、速度を4±0.5m/min(現像液のガラス基板での流動速度)(現像液は0.26%KOH溶液である)に制御する。固着ベーキングする際、温度を130±10℃に、対象1個あたりの固着ベーキング時間を25±1sに制御する。高温ベーキングする際、温度を240±10℃に、時間を30±5minに制御する。
本発明のタッチパネルの製造方法において、ステップ4において、前記メタルトレース層の厚さが25000Å−35000Åであり、前記OC2層(7)の厚さが2.0±0.2μmであり、前記メタルトレース層、OC2層の付着力のグレードがいずれも5Bである。
本発明のタッチパネルの製造方法は、カラーウィンドウフレーム付きのタッチパネルの製造に用いることができる。
本発明のタッチパネルの製造方法において、ステップ4で得られるタッチパネルを所定の小さなシート状の製品寸法に切断研磨し、そしてフッ化水素酸という化学薬液を利用して二次エッジ強化を行って完成品が得られる。切断研磨する際、圧力を0.4〜0.9Mpaに、切断深さを−0.03〜−0.07mmに、研磨棒の回転数を30000〜42000rpmに、エッジ研磨送り量を12〜15mm/sに制御する。
原理及び長所
本発明は、まずBMフレーム層(1)を製造し、そしてBMフレーム層内に順にITO1層(2)、OC1層(3)、ITO2層(4aと4bとを備える)を製造し、そしてBMフレーム層(1)の外で印刷プロセスによりウィンドウフレーム層(5)を製造し、最後に所定のメタルトレース(Metal Trace)層(6aと6bとを備える)及びOC2層(7)を製造する。最初に製造されたBMフレーム層の主な作用は、後続のプロセスにおけるMetal TraceのITOとのオーバーラップ箇所におけるボンディングパッドを遮蔽して、タッチ面からMetal Traceのボンディングパッドが見えないようにするだけでなく、後続のプロセスに位置決めの目当てを提供することもできる。本発明は、まずITO1層(2)、OC1層(3)、ITO2層(4a、4bを備える)を製造し、そして印刷プロセスでウィンドウフレーム層(5)を製造することにより、ウィンドウフレーム層(5)が高温で加熱される可能性を回避し、これによりウィンドウフレーム層の色合いの安定性が確保される。特に白色ウィンドウフレーム層を製造する場合、従来技術は、まずウィンドウフレーム層(5)を製造し、そしてITO1層(2)、OC1層(3)、ITO2層(4a、4bを備える)を製造するプロセスを採用している。ITO1層、ITO2層の製造過程において、温度が300℃よりも高い加熱過程が必然的に存在するため、300℃よりも高くなると、白色ウィンドウフレーム層は黄変現象が発生しやすくなる。これも、従来のプロセスで白色ウィンドウフレームパターン付きのタッチパネルを製造することが難しい原因の1つである。また、本発明は、印刷プロセスを採用してウィンドウフレーム層を製造する。従来のイエローライトプロセスを採用してウィンドウフレーム層を製造する場合に比べて、本発明は、生産プロセスが簡単で、歩留まり率が高く、コストが低く、環境汚染が小さいなどの長所を有する。
図1は、従来技術により製造されたタッチパネルにおけるウィンドウフレーム層(5)、ITO1層(2)、OC1層(3)、ITO2層(4a、4bを備える)、メタルトレース層(6a、6bを備える)、OC2層(7)のガラス基板での積層接続関係及び位置を示す図である。 図2は、本発明により製造されたタッチパネルにおけるBMフレーム層(1)、ITO1層(2)、OC1層(3)、ITO2層(4a、4bを備える)、ウィンドウフレーム層(5)、メタルトレース層(6aと6bとを備える)、OC2層(7)のガラス基板での積層接続関係及び位置を示す図である。 図3は、本発明により製造されたタッチパネルの全体平面図である。 図4は、本発明により製造されたBM層の模式図である。 図5は、本発明により製造されたITO1層の模式図である。 図6は、本発明により製造されたOC1層の模式図である。 図7は、本発明により製造されたITO2層の模式図である。 図8は、本発明により製造されたウィンドウフレーム層の模式図である。 図9は、本発明により製造されたメタルトレース層の模式図である。 図10は、本発明により製造されたOC2層の模式図である。
図1において、2はITO1層であり、3はOC1層であり、4aはITO2層におけるウィンドウフレームと直接接続されている部分であり、4bはITO2層におけるウィンドウフレームと接続されていない部分であり、5はウィンドウフレーム層であり、6bはメタルトレース層における金属線であり、6aはメタルトレース層における金属ボンディング線であり(6aと6bでメタルトレース層全体が構成され、6aと6bは接続されている)、7はOC2層である。図1から分かるように、4aとウィンドウフレーム層5とは直接接続されており、6aを基板の所在する平面に直交して投影すると、その投影が順に4a部分、ウィンドウフレーム層及びガラス基板を通る。
図2、図3において、1はBMフレーム層であり、2はITO1層であり、3はOC1層であり、4aはITO2層におけるウィンドウフレームと直接接続されている部分であり、4bはITO2層におけるウィンドウフレームと接続されていない部分であり、5はウィンドウフレーム層であり、6bはメタルトレース層における金属線であり、6aはメタルトレース層における金属ボンディング線であり、7はOC2層である。図2から分かるように、BMフレーム層は4a部分とウィンドウフレームとの間に位置し、且つ4a部分、ウィンドウフレーム、基板と直接接触しており、6aを基板の所在する平面に直交して投影すると、その投影が順に4a部分、BMフレーム層及びガラス基板を通る。ウィンドウフレーム層5のBMフレーム層1との接触部位は段差状になっている。4a部分のBMフレーム層1との接触部位は段差状になっている。基板の所在する平面に直交してタッチパネルを切断すると、ウィンドウフレーム層(5)と4a部分はBMフレーム層の基板から離れた面で接触している。
図1、2、3から分かるように、本発明により設計されたタッチパネルにおける部材4b、2、3、7の位置関係及び接続関係は、従来技術により開発されたタッチパネルにおける対応する部材の位置及び接続関係と同一である。
図4において、1はBMフレーム層であり、本発明において、該層は最初に製造される。
図5において、1はBMフレーム層であり、2はITO1層である。図2から分かるように、本発明のITO1層の寸法及び位置は、従来技術により製造されたタッチパネルにおけるITO1層と完全に同様である。
図6において、1はBMフレーム層であり、2はITO1層であり、3はOC1層である。
図7において、1はBMフレーム層であり、2はITO1層であり、3はOC1層であり、4aはITO2層におけるBMフレーム層と直接接触している部分であり、4bはITO2層におけるBMフレーム層と直接接触しない部分であり、4aと4bでITO2層全体が構成される。図3から分かるように、本発明により設計されたITO1層、OC1層、ITO2層の寸法及びそれらの間の接続形態は、従来技術により製造されたタッチパネルにおけるITO1層、OC1層、ITO2層の寸法及びそれらの間の接続形態と完全に同様である。
図8において、1はBMフレーム層であり、2はITO1層であり、3はOC1層であり、4aはITO2層におけるBMフレーム層と直接接触している部分であり、4bはITO2層におけるBMフレーム層と直接接触しない部分であり、4aと4bでITO2層全体が構成され、5はウィンドウフレームである。
図9において、1はBMフレーム層であり、2はITO1層であり、3はOC1層であり、4aはITO2におけるBMフレーム層と直接接触している部分であり、4bはITO2層におけるBMフレーム層と直接接触しない部分であり、4aと4bでITO2層全体が構成され、5はウィンドウフレームであり、6aはメタルトレース層における金属ボンディング線であり、6bはメタルトレース層における金属線であり(6aと6bでメタルトレース層全体が構成され、6aと6bは接続されている)、且つ6aを基板の所在する平面に直交して投影すると、その投影が順に4a部分、BMフレーム層及びガラス基板を通り、6bはウィンドウフレームに設置されている。
図10において、1はBMフレーム層であり、2はITO1層であり、3はOC1層であり、4aはITO2におけるBMフレーム層と直接接触している部分であり、4bはITO2層におけるBMフレーム層と直接接触しない部分であり、4aと4bでITO2層全体が構成され、5はウィンドウフレームであり、6aはメタルトレース層における金属ボンディング線であり、6bはメタルトレース層における金属線であり、7はOC2層である。図10から分かるように、本発明により設計されたタッチパネルは、BMフレームが追加され、またBMフレームと接続されている部材が従来技術と明らかに異なっている以外、その他の部材の位置関係、接続関係、寸法はいずれも従来技術と同様である。
図4−図10は、本発明において制御パネルを製造する手順を示すこともできる。
以下、具体的な実施形態を参照して本発明について更に説明する。
白色ウィンドウフレームの印刷は、具体的には以下のように行われる。白色インクを3回、黒色インクを1回印刷する。第1回の印刷による白色インク層は、張力が28Nで、エマルジョンの厚さが6−8μmで、メッシュ数が355.6メッシュのスクリーンによるスクリーン印刷を採用する。第2回の印刷による白色インク層は、張力が26Nで、エマルジョンの厚さが6−8μmで、メッシュ数が304.8メッシュのスクリーンによるスクリーン印刷を採用する。第3回の印刷による白色インク層は、張力が27Nで、エマルジョンの厚さが6−8μmで、メッシュ数が304.8メッシュのスクリーンによるスクリーン印刷を採用する。第4回の印刷による黒色インク層は、張力が25Nで、エマルジョンの厚さが6−10μmで、メッシュ数が355.6メッシュのスクリーンによるスクリーン印刷を採用する。膜厚が22±2μmで、光学濃度≧4で、付着力のグレードが5Bのウィンドウフレーム層が得られる。
図4−図10を参照し、印刷技術を採用して携帯電話のタッチパネルを製造する方法の流れは、以下の通りである。
第1ステップでは、図4に示すように、粘度が2.6CPSで、絶縁抵抗>1012ΩのDBM115BMフォトレジストをコーティング、プリベーキング、露光、現像、固着ベーキング、高温ベーキングして所定のBMフレーム層(1)を形成する。膜厚が1.2±0.2μmであることが要求され、付着力のグレードが5Bであり、線の幅が0.5±0.05mmである。
第2ステップでは、図5に示すように、マグネトロンスパッタリング技術によって、マグネトロンスパッタリング装置の真空度を0.1〜1paに維持し、且つ温度を340°〜350°に制御し、ITOターゲット材の電力を7〜12KWに制御して、製造されたBM層上に、1層のITO膜を堆積して生成させることにより、付着したITO膜の付着力が5Bになるようにする。そして、イエローライトプロセスによるコーティング(瑞紅RZJ−390保護用フォトレジスト)(コーティング速度:70±20mm/s、Gap値:0.09±0.01mm、コーティング圧力:0.081±0.003Mpa)、プリベーキング(定温設定:120±10℃、Tact tiem設定:25±1sec)、露光(露光エネルギー:60±10mJ、露光GAP値:200±50μm、Stage温度:23±1℃)、現像(薬液温度:23±1℃で、導電率:55.5±2ms/cm、速度:4±0.5m/min)(現像液は2.38%TMAH溶液であり、略語が水酸化テトラメチルアンモニウムである)、固着ベーキング(定温設定:130±10℃、Tact time設定:25±1sec)、エッチング(薬液温度:40±2℃、エッチング速度:6±1m/min)(エッチング液は24.3%の塩酸と2.8%の硝酸との混合酸であり、王水とも呼ばれる)、膜剥離(膜剥離液は5%のKOH又はNaOH溶液である)(剥離されるのはITO層上の瑞紅RZJ−390保護用フォトレジストである)(薬液温度:50±2℃、プロセス速度が2.5±1m/minである)により、所定のITO1層(2)を形成する。
第3ステップでは、図6に示すように、製造されたITO1層上に、イエローライトプロセスによるコーティング(Toray NS−E3150保護用フォトレジスト)(コーティング速度:70±20mm/s、Gap値:0.09±0.01mm、コーティング圧力:0.05±0.003MPa)、プリベーキング(定温設定:120±10℃、Tact time:25±1sec)、露光(露光エネルギー:80±10mJ、露光GAP値:200±50μm、Stage温度:23±1℃)、現像(薬液温度:23±1℃、導電率:8±1.5ms/cm、速度:4±0.5m/min)(現像液は0.26%KOH溶液である)、固着ベーキング(定温設定:130±10℃、Tact time:25±1sec)、高温ベーキング(定温設定:240±10℃、時間設定:30±5min)により、膜厚が1.25±0.2μmのOC1層(3)が得られる。
第4ステップでは、図7に示すように、製造されたOC1層上に、膜めっき及びイエローライトプロセスを採用してITO2層を製造する。具体的には、マグネトロンスパッタリング装置を採用し、マグネトロンスパッタリング装置の真空度を0.1〜1paに維持し、且つ温度を340°〜350°に制御し、ITOターゲット材の電力を8〜12KWに制御して、1層のITO膜を堆積して生成させることにより、付着したITO膜の大きなシート状のガラス基板での付着力が5Bになるようにする。そして、イエローライトプロセスによるコーティング(瑞紅RZJ−390保護用フォトレジスト)(コーティング速度:70±20mm/s、Gap値:0.09±0.01mm、コーティング圧力:0.081±0.003Mpa)、プリベーキング(定温設定:120±10℃、Tact tiem:25±1sec)、露光(露光エネルギー:60±10mJ、露光GAP値:200±50μm、Stage温度:23±1℃)、現像(薬液温度:23±1℃、導電率:55.5±2ms/cm、速度:4±0.5m/min)(現像液は2.38%TMAH溶液であり、略語が水酸化テトラメチルアンモニウムである)、固着ベーキング(定温設定:130±10℃、Tact time設定:25±1sec)、エッチング(薬液温度:40±2℃、エッチング速度:6±1m/min)(エッチング液は24.3%の塩酸と2.8%の硝酸との混合酸であり、王水とも呼ばれる)、膜剥離(膜剥離液は5%のKOH又はNaOH溶液である)(剥離されるのはITO層上の瑞紅RZJ−390保護用フォトレジストである)(薬液温度:50±2℃、プロセス速度:2.5±1m/min)により、所定のITO2層(4a部分と4b部分とを備える)を形成する。
第5ステップでは、図8に示すように、絶縁抵抗≧1012ΩのTHK−710インク材料を、メッシュ数が300〜500メッシュで、張力が20〜28Nで、且つエマルジョンの厚さが6〜14μmのスクリーンを用いて、ドクターブレードでスクリーンの微小な孔を介して浸透させて大きなシート状のガラス基板に均一に印刷して、所定のウィンドウフレームパターンを形成する。そして、200〜300度で20〜40分間高温ベーキングすることで、ウィンドウフレームパターンを大きなシート状のガラス基板に硬化させ、ウィンドウフレーム層(5)が得られる。得られたウィンドウフレーム層(5)は、OD値≧4であり、且つ総インク厚さが12〜30μmであり、付着力が5Bである。
第6ステップでは、図9に示すように、ウィンドウフレーム層が製造された大きなシート状のガラス基板上に、マグネトロンスパッタリング技術により、マグネトロンスパッタリング装置の真空度を0.1〜1paに維持し、且つ温度を70°〜80°に制御し、Metalターゲット材の電力を≦10kwに制御して、全面にわたりMetal層薄膜を堆積して生成させることにより、付着したMetal層薄膜の大きなシート状のガラス基板での付着力を5Bにし、膜厚を30000Å程度に制御する。そして、イエローライトプロセスによるコーティング(瑞紅RZJ−390保護用フォトレジスト)(コーティング速度:70±20mm/s、Gap値:0.09±0.01mm、コーティング圧力:0.081±0.003MPa)、プリベーキング(定温設定:120±10℃、Tact time:25±1sec)、露光(露光エネルギー:60±10mJ、露光GAP値:200±50μm、Stage温度:23±1℃)、現像(現像液は2.38%TMAH溶液であり、略語が水酸化テトラメチルアンモニウムである)(薬液温度:23±1℃、導電率:55.5±2ms/cm、速度:4±0.5m/min)、固着ベーキング(定温設定:130±10℃、Tact time:25±1sec)、エッチング(エッチング液は65.0±1.5%リン酸(HPO)、6.5±0.5%硝酸(HNO)、9.5±1.0%酢酸(CHCOOH)の混合溶液である)(薬液温度:40±2℃、エッチング速度:4±0.5m/min)、膜剥離(剥離されるのはMetal層上の瑞紅RZJ−390保護用フォトレジストである)(薬液温度:50±2℃、プロセス速度:2.5±1m/min)により、所定のメタルトレース層(Metal Trace)(6aと6bとを備える)を形成する。
第7ステップでは、図10に示すように、メタルトレース層(6)付きの大きなシート状のガラス基板上に、イエローライトプロセスによるコーティング(Toray NS−E3150)(コーティング速度:70±20mm/s、Gap値:0.09±0.01mm)、プリベーキング(定温設定:120±10℃、Tact time:25±1sec)、露光(露光エネルギー:80±10mJ、露光GAP値:200±50μm、Stage温度:23±1℃)、現像(現像液は0.26%KOH溶液である)(薬液温度:23±1℃、導電率:8±1.5ms/cm、速度:4±0.5m/min)、固着ベーキング(定温設定:130±10℃、Tact time:25±1sec)、高温ベーキング(定温設定:240±10℃、時間設定:30±5min)により、所定のOC2層が得られる。且つ膜厚が2.0±0.2μmであり、付着力が5Bである。
第8ステップでは、図2、3に示すように、以上のプロセスが完了した大きなシート状のガラス基板に対して、切断研磨及び2次強化のプロセスを行い、大きなシート状のガラス基板を所定の小さなシート状の製品寸法に切断研磨する。切断圧力を0.4〜0.9Mpaに設定し、切断深さを−0.03〜−0.07mmに設定し、研磨棒の回転数を30000〜42000rpmに設定し、エッジ研磨送り量を12〜15mm/sに設定する。本例において、切断圧力を0.75Mpaに設定し、切断深さを−0.06mmに設定し、回転数を39000rpmに設定し、エッジ研磨送り量を13mm/sに設定する。そして、フッ化水素酸という化学薬液を利用して2次エッジ強化を行って、最終的にタッチパネルが得られる。
本実施例のタッチパネルと、従来のイエローライトフォトリソグラフィ技術により製造されたタッチパネルとの相違点は、表1に示される。その主な長所は、以下の通りである。現在の業界において白色ウィンドウフレームフォトレジストがITOの高温300℃以上の膜めっきプロセスを経った後白色フォトレジストが黄変するなどの外観不良という問題を解消し、また、印刷プロセスを採用してウィンドウフレームを製造する場合、イエローライトプロセスを採用してウィンドウフレームを製造する場合に比べて、生産プロセスがより簡単であり、歩留まり率がより高く、その分コストがより低く、イエローライトプロセスによる化学薬液の廃水と排ガスの排出による環境への汚染を軽減できる。具体的には、表1に示すとおりである。
Figure 2017531888
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明を限定するものではなく、当業者にとって、本発明に様々な変更や変形を加えることができる。本発明の趣旨と原則を逸脱せずに作られるいかなる変更、同等置換、改良などは、いずれも本発明の技術的範囲に属する。

Claims (15)

  1. ガラス基板、ウィンドウフレーム層(5)と、ウィンドウフレーム層に直接接続されている4a部分およびウィンドウフレームに接触しない4b部分を備えるITO1層(2)と、OC1層(3)と、ITO2層と、メタルトレース層と、OC2層(7)とを備えるタッチパネルであって、
    前記基板上には、BMフレーム層(1)がさらに設けられ、前記ウィンドウフレーム層(5)と前記ITO2層の4a部分とは、前記BMフレーム層(1)の上面で突き合わされ、前記BMフレーム層(1)の幅は0.1−0.8mmであり、BMフレーム層(1)は、絶縁抵抗≧1012Ωの感光材料で製造されることを特徴とするタッチパネル。
  2. 前記メタルトレース層は、金属リード線(6b)と、ITO2層の4a部分に設置され、且つBMフレーム層(1)の真上にある金属ボンディング線(6a)とを備え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BMフレーム層(1)は、粘度が2−8CPSの感光材料で製造されることを特徴とする請求項1に記載のタッチパネル。
  4. 前記BMフレーム層(1)は、厚さが1.2±0.2μmであり、付着力のグレードが5Bであることを特徴とする請求項1に記載のタッチパネル。
  5. 前記ウィンドウフレーム層(5)と前記ITO2層の4a部分はいずれも段差状にBMフレーム層(1)の上面にオーバーラップしており、且つウィンドウフレーム層(5)の端部とITO2層の4a部分の端部は突き合わ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。
  6. 前記ウィンドウフレーム層(5)、ITO1層(2)、OC1層(3)、ITO2層、メタルトレース層及びOC2層(7)の基板上における総厚さは16.82μm−38μmであることを特徴とする請求項1に記載のタッチパネル。
  7. 前記ウィンドウフレーム層(5)の厚さは12μm〜30μmであり、前記ITO1層(2)の厚さは100Å−1500Åであり、OC1層(3)の厚さは0.5μm−2.0μmであり、ITO2層の厚さは100Å−1500Åであり、メタルトレース層の厚さは25000Å−35000Åであり、OC2層(7)の厚さは2.0±0.2μmであることを特徴とする請求項6に記載のタッチパネル。
  8. 前記ウィンドウフレーム層(5)、ITO1層(2)、OC1層(3)、ITO2層、メタルトレース層、OC2層(7)の付着力のグレードはいずれも5Bであることを特徴とする請求項6に記載のタッチパネル。
  9. 請求項1−8のいずれか一項に記載のタッチパネルの製造方法であって、
    フライトガラスを基板とし、粘度が2−8CPSで、絶縁抵抗≧1012Ωの感光材料を原料とし、基板に所定のBMフレーム層(1)を製造して、第1の基板が得られるステップ1と、
    第1の基板上に、所定のパターン及び位置に応じて順に所定のITO1層(2)、OC1層(3)、ITO2層を製造して、BMフレーム層(1)の一端がITO2層の4a部分と直接接続され且つBMフレーム層(1)の他端にはウィンドウフレーム層(5)と接触する部分が確保される第2の基板が得られるステップ2と、
    所定のウィンドウフレーム層のパターン及び位置に応じて、印刷プロセスを採用して、絶縁抵抗≧1012Ωのインク材料を第2の基板に印刷し、そして200−300℃で20−40分間ベーキングして、インクを硬化させて、ウィンドウフレーム層(5)付きの第3の基板が得られるステップ3と、
    第3の基板上に、所定のパターン及び位置に応じて順に所定のメタルトレース層、OC2層(7)を製造して、タッチパネルが得られるステップ4と、を含み、
    前記メタルトレース層は、金属リード線(6b)と、ITO2層の4a部分に設置され、且つBMフレーム層(1)の真上にある金属ボンディング線(6a)とを備えることを特徴とするタッチパネルの製造方法。
  10. ステップ1でBMフレームを製造する際、順にイエローライトを用いたコーティング、プリベーキング、露光、現像、固着ベーキング、ベーキングプロセスを行い、
    イエローライトを用いたコーティングを行う際、コーティング速度を70±20mm/sに、Gap値を0.1±0.03mmに、コーティング圧力を0.08±0.03Mpaに制御し、
    プリベーキングする際、プリベーキング温度を110±10℃に、対象1個あたりのプリベーキング時間を25±1sに制御し、
    露光する際、露光エネルギーを60±10mJに、露光GAP値を200±50μmに、温度を23±1℃に制御し、
    現像する際、現像薬液の温度を23±1℃に、導電率を10±2ms/cmに、流速を4±0.5m/minに制御し、
    固着ベーキングする際、固着ベーキング温度を130±10℃に、対象1個あたりの固着ベーキング時間を25±1sに制御し、
    ベーキングする際、ベーキング温度を230±10℃に、時間を30±5minに制御することを特徴とする請求項9に記載のタッチパネルの製造方法。
  11. ステップ3において、印刷プロセスのパラメータは、
    インク材料の絶縁抵抗≧1012Ωであり、
    スクリーンのメッシュ数が300〜500メッシュであり、張力が20〜28Nであり、
    エマルジョンの厚さが6〜14μmであることであることを特徴とする請求項9に記載のタッチパネルの製造方法。
  12. ステップ3において、前記ウィンドウフレーム層(5)の光学濃度≧4であることを特徴とする請求項9に記載のタッチパネルの製造方法。
  13. ステップ3で非白色ウィンドウフレーム層を印刷製造する場合、印刷プロセスを1回または複数回行うことを特徴とする請求項9に記載のタッチパネルの製造方法。
  14. ステップ3で白色ウィンドウフレーム層を印刷製造する場合、まず白色インク層を印刷し、そして黒色インク層を印刷し、前記白色インク層の厚さが9μm−21μmであり、黒色インク層の厚さが3−9μmであることを特徴とする請求項9に記載のタッチパネルの製造方法。
  15. ステップ4で得られるタッチパネルを所定の小さなシート状の製品寸法に切断研磨し、そしてフッ化水素酸という化学薬液を利用して二次エッジ強化を行って完成品が得られ、
    切断研磨する際、圧力を0.4〜0.9Mpaに、切断深さを−0.03〜−0.07mmに、研磨棒の回転数を30000〜42000rpmに、エッジ研磨送り量を12〜15mm/sに制御することを特徴とする請求項9に記載のタッチパネルの製造方法。
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