JP2018179749A - 検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチパネルのセンサ電極に使用されるメッシュ配線の半断線を検出可能な検査装置および検査方法を提供することを課題とする。【解決手段】静電容量方式タッチパネルのセンサ電極に使用されるメッシュ配線３の半断線の有無を検査する検査装置１０であって、メッシュ配線に予め設定した電流を流す電流供給手段と、メッシュ配線の温度分布に相当する赤外線画像を撮像するサーモグラフィックカメラ５と、サーモグラフィックカメラが取得した赤外線画像データに基づいてメッシュ配線の半断線の有無を判定する判定装置６と、電流供給手段とサーモグラフィックカメラと判定装置とを制御する制御装置７と、を備えており、電流を流す手段は、電源８とメッシュ配線に電流を供給する電流供給電極４を備えていることを特徴とする検査装置。【選択図】図１

Description

本発明は、タッチパネルのセンサ電極に使用されるメッシュ配線の検査技術に関する。更に詳しくは、メッシュ配線の半断線を検出可能な検査装置および検査方法に関する。

タッチセンサータイプの入力装置には、静電容量方式、抵抗膜方式、光学式、超音波式など様々なタイプがあり、用途に応じて使用されている。

近年、耐久性、光透過率、感度、安定性、位置分解能などの点から、電極間の接触がない静電容量方式が多用されるようになっている。静電容量方式（静電容量型とも言う。）には、表面型と投影型があるが、いずれも指先と導電膜の間の静電容量の変化を捉えて位置検出をするものである。

静電容量方式の投影型では、Ｘ方向とＹ方向に導電膜をメッシュ状に配置してあり、導電膜配置のピッチを小さくすることにより、高精度な多点位置検出が可能である。ディスプレイ上にメッシュ状の導電膜を配置しているため、光透過性が高いことが求められる。そのため中小型のディスプレイにおいては透明導電膜が使用されている。しかしながら大型のディスプレイにおいては、透明導電膜では抵抗値が大きくなるため、センサとしての感度が低下する問題がある。そのため抵抗値が低い金属材料を細線化することにより、光透過性と低抵抗性を両立させている。

大型ディスプレイのパッチパネルに使用されるタッチセンサは、通常、図３（ａ）に例示したように、ディスプレイの有効画面領域にメッシュ配線部が配置され、ディスプレイの有効画面領域の外側である周縁部に、引き回し外周配線部が備えられた構成になっている。タッチパネルのセンサ電極は、図３（ｂ）に拡大して例示したように、光透過性を確保するため、メッシュ状の電極であるメッシュ配線部となっている。

この様なメッシュ配線部は、基材フィルム上に接着剤を介して、圧延銅箔を貼り合わせたものが一般に使用されている。このような圧延銅箔をエッチング加工することによりメッシュ配線部が作製されるが、例えば、基材フィルムごとメッシュ配線部が引き伸ばされる側に折り曲げられると、圧延銅箔には応力を緩和するため割れが生じる。そして元の状態に戻されると、導通はあるが、元の抵抗値より高い半断線の状態となる。

このような半断線は、光学顕微鏡で観察しても拡大倍率を高くできないため発見するのが難しい（図４（ａ）参照）が、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による断面観察では、割れた部分をスジまたは割れ目として観察することができる（図４（ｂ）参照）。
そのスジまたは割れ目の部分で圧延銅箔は分断しており、多くの部分で接触しているが金属組織としては不連続な部分があるため、断面積が小さくなり抵抗値が高くなると考えられる。

このような半断線状態を検出する方法の候補としては、配線の抵抗値を測定して検出する方法が考えられる。この方法では、半断線の状態が、断線に近い場合は抵抗値の増加が著しく、容易に検出できるが、正常な部分の数倍程度の抵抗値の増加である場合、特に大型ディスプレイにおいては配線の抵抗値が大きくなっているため、検出が困難となる。

導通検査では、検査用電極端子（＋／−）の設置箇所が離間している場合、端子間の配線（電極）での導通有無、抵抗値の増減は判定が容易であるが、半断線の発生箇所の特定
は容易でなく、端子間隔を狭めていくことで前記特定は実現されるが、そのための端子移動（走査）を要することになる。
そのため、半断線を検出可能な先行技術について調査したが、本願発明者はそのような先行技術を見出すことができなかった。
最も関連性が高い先行技術の例としては、例えば特許文献１に、タッチパネルの断線検査を行うタッチパネル検査方法が開示されている。この技術は、短時間で確実にタッチパネルの完成品検査、特に断線検査を行うことができるタッチパネルの検査方法を提供することを課題としている。具体的検査方法としては、接触された位置座標を出力する複数のセンサを備えたタッチパネルの所定の第１の点に、突起形状を有する接触部を接触させるステップと、前記接触部を前記タッチパネルに接触させたまま、前記接触部の接触位置を記憶しながら、前記タッチパネルの所定の第２の点まで移動させるステップと、前記接触部を前記第２の点において前記タッチパネルから離隔させるステップと、前記接触部が前記タッチパネルから離隔したことを検出するステップと、前記接触部が前記タッチパネルから離隔したことが検出されたときに、離隔する直前に接触していた位置座標を算出するステップと、前記位置座標に基づいて、前記タッチパネルの断線の有無を判定するステップと、前記タッチパネルの検査結果を表示するステップと、を含むステップで構成されることを特徴とするタッチパネルの検査方法である。この検査方法は、断線についての検査をそれまでより短時間で実施可能な技術であるが、半断線については考慮されていないため、正常な部分との抵抗値の差が小さい半断線の検査は不可能であると考えられる。

メッシュ配線部が圧延銅箔からなる場合に限らず、線幅１０μｍ以下の細線パターンを形成するにあたり、メッキやスパッタリングなどの各種手法により成膜された厚さ１０μｍ以下の金属層をパターニングする場合でも、製造品の曲げにより半断線が生じることもある。
細線からなるメッシュの導通検査にあたり、検査用電極端子の接触など、取扱いに応じて新たな断線を招く可能性もあるため、機械的な接触を不要とする、製造品への負荷が少ない検査手法が求められている。
そのため、タッチパネルのセンサ電極に使用されるメッシュ配線の半断線を検出可能な検査技術が待望されていた。

特開２０１４−９２８１１号公報

上記の事情に鑑み、本発明はタッチパネルのセンサ電極に使用されるメッシュ配線の半断線を検出可能な検査装置および検査方法を提供することを課題とする。

上記の課題を解決する手段として、本発明の請求項１に記載の発明は、静電容量方式タッチパネルのセンサ電極に使用されるメッシュ配線の半断線の有無を検査する検査装置であって、
電流供給手段と、サーモグラフィックカメラと、判定装置と、制御装置と、を備えており、
電流供給手段は、メッシュ配線に予め設定した電流を流すものであり、
サーモグラフィックカメラは、メッシュ配線の温度分布に相当する赤外線画像を撮像するものであり、
判定装置は、前記赤外線画像のデータに基づいてメッシュ配線の半断線の有無を判定するものであり、
制御装置は、電流供給手段とサーモグラフィックカメラと判定装置を制御するものであることを特徴とする検査装置である。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の検査装置を使用したメッシュ配線の検査方法であって、
前記メッシュ配線の両端部と前記メッシュ配線に予め設定した電流を流す電流供給手段とを接続する工程と、
前記赤外線サーモグラフィ装置が、前記メッシュ配線の温度分布データを取得し、そのデータを前記判定装置に送る工程と、
前記判定装置が取得した温度分布データに基づき、前記メッシュ配線の半断線の有無を判定する工程と、を備えていることを特徴とする検査方法である。

また、請求項３に記載の発明は、前記メッシュ配線全体の領域を予め設定した方法で複数の領域に区分し、各領域に含まれる温度データの平均値を算出する工程と、
算出した各領域の温度データの平均値が、予め設定した値以上である場合に、その領域を含むメッシュ配線に半断線があると判定する工程と、を備えていることを特徴とする請求項２に記載の検査方法である。

本発明の検査装置によれば、メッシュ配線に半断線があると、その部位の抵抗値が高くなるため、メッシュ配線に電流を流した場合に、その半断線部が周囲より高温になった状態をサーモグラフィにより温度分布データを取得することにより、メッシュ配線の高温部を検知可能であり、そのことから半断線があると判定する事が可能となる。

また、本発明の検査方法によれば、検査対象のメッシュ配線を複数の領域に区分し、各領域に含まれる温度データの平均値をその領域の温度とし、各領域の温度が予め設定した温度以上になる場合に、半断線が存在すると判定することができるため、本発明の検査装置が半断線の有無を検査可能とすることができる。

本発明の検査装置の概略構成例を説明する説明図である。 本発明の検査装置によるサーモグラフィ（ｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｙ、熱分布を表した画像）と、実像を対比可能に例示した説明図である。 タッチパネルセンサの一例を示す説明図であって、（ａ）はタッチパネルセンサの全体構成図、（ｂ）はメッシュ配線の一例を示す拡大図、である。 圧延銅箔からなるメッシュ配線の半断線の例を示す写真であって、（ａ）は光学写真、（ｂ）は走査型電子顕微鏡写真、である。

＜検査装置＞
図１は、本発明の検査装置１０の概略構成を説明する図である。
本発明の検査装置１０は、静電容量方式タッチパネルのセンサ電極に使用されるメッシュ配線３の半断線の有無を検査する検査装置である。
本発明の検査装置１０は、メッシュ配線３に予め設定した電流を流す電流供給手段９と、メッシュ配線３の温度分布に相当する赤外線画像を撮像するサーモグラフィックカメラ５と、サーモグラフィックカメラ５が取得した赤外線画像データに基づいてメッシュ配線３の半断線の有無を判定する判定装置６と、電流供給手段９とサーモグラフィックカメラ５と判定装置６とを制御する制御装置７と、を備えている。ここで、電流供給手段９は、電源８とその電源８から供給される電流をメッシュ配線３に供給する電流供給電極４を備えている。

（メッシュ配線）
基材フィルム上に接着剤を介して圧延銅箔を貼り付けたものを使用することができる。
基材フィルムとしては、特に限定する必要はなく、光透過性が高い材料であれば良い。通常は光透過性とフィルムの購入価格の観点から、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムが一般的に使用されている。厚さとしては２５μｍ〜５０μｍ程度であれば好適に使用可能である。薄いガラスシートであっても良い。
圧延銅箔は、厚さ６μｍ〜１５０μｍ程度のものが入手可能であるが、形成するメッシュ配線の線幅の細線化への対応と購入価格の観点から、３５μｍ、１８μｍ、１２μｍ程度の厚さのものを使用することができる。更に微細化に対応可能な９μｍ、６μｍの圧延銅箔もある。

（サーモグラフィックカメラ）
サーモグラフィックカメラ５は、サーモグラフィックカメラ５は、図２に例示した様に、目視した実像１２では分らない発熱した部分が、サーモグラフ１３においては、発熱して高温になった高温部１１を色の違いまたは明るさの違いなどにより、明確に目視可能とするものである。なお、可視光を対象とした通常のガラスレンズを使用したレンズ系を使用した撮像装置とは異なり、赤外域での透過率が高いゲルマニウムレンズが使用される。赤外線検出素子としては、非冷却タイプのマイクロボロメータ（抵抗式熱型検出）が使用されている。非冷却タイプと言っても、熱雑音の影響を抑え、検出精度を高めるため、ペルチェ素子を使用して一定温度に保持されている。

（判定装置）
判定装置６は、サーモグラフィックカメラ５が撮像対象であるメッシュ配線３の温度分布データを時々刻々取得し、サーモグラフィックカメラ５自身で記憶した後、一括して判定装置６に送信するか、または逐次、サーモグラフィックカメラ５が取得した赤外線画像データ（温度分布データ）を判定装置６に送信する。

判定装置６は、送信された温度分布データをまず記憶する。記憶した温度分布データに対して、メッシュ配線３を予め決めた分割方法によって複数の領域に分割し、それらの領域毎に平均温度を算出し、その領域の温度として記憶する。例えば、メッシュ配線３全体の領域を、１００×１００の等面積の領域に分割する。分割された領域の中に含まれる温度の複数のデータが複数個ある場合はそれらの平均値を算出する。１００×１００ではなく、撮像装置の画素数そのものであっても良い。その場合は、領域の中にある温度のデータは１個であるので、平均値を算出する必要は無い。

それらの温度のデータを比較し、急峻に高温になる部分（高温部）の有無を判定する。予め急峻であること、および高温であること、を定義しておけば良い。ある領域が高温であっても、その周辺の広い領域に亘って高温である場合は、半断線ではないと判定する。例えば、隣接する領域の温度差が、ある値以上である場合に半断線があると判定することにしておけば良い。以上の様な処理を行うため、判定装置６はパーソナルコンピュータを好適に使用することができる。そのため、判定装置６は、制御装置７に含まれていても良い。制御装置７もパーソナルコンピュータを好適に使用することができるためである。

（電流供給手段）
メッシュ配線３に電流を流す電流供給手段９は、電源８と、メッシュ配線３の両端部と電源８とを接続する配線の先端に電流供給電極４を備えている。具体的には、図１に図示していない搬送・当接手段により、電源８に接続された複数の配線の先端にある電流供給電極４を、メッシュ配線３の両端部に搬送し、その両端部にそれぞれ当接して電気的な接続をする。
その状態で、制御装置７は電源８に信号を送り、電流を流すことができる。

図１においては、図面が煩雑になるのを避けるため、メッシュ配線３の両端部に一対の電流供給電極４を搬送・配置し、電流を供給できるように電流供給電極４をメッシュ配線３の両端部に当接するための搬送・配置手段を図示していない。この搬送・配置手段としては一般に入手可能な搬送手段やロボットアームなどの配置手段を使用することができる。

＜検査方法＞
次に、本発明の検査方法について説明する。
本発明の検査方法は、図１に例示した本発明の検査装置を使用したメッシュ配線３の検査方法である。
本発明の検査方法は、メッシュ配線３の両端部とメッシュ配線３に予め設定した電流を流す電流供給手段９とを接続する工程と、サーモグラフィックカメラ５が、メッシュ配線３に電流を流す直前からメッシュ配線３の撮像を開始し、予め設定した時間だけ撮像を継続することによりメッシュ配線３の温度分布データを取得し、そのデータを判定装置６に送る工程と、判定装置６が取得した温度分布データに基づき、メッシュ配線３の半断線の有無を判定する工程と、を備えている。

メッシュ配線３の両端部とメッシュ配線３に予め設定した電流を流す電流供給手段９とを接続する工程は、まず本発明の検査装置１０のステージ１上に、基材フィルム２の表面にメッシュ配線３が形成された静電容量方式のタッチパネルのセンサ電極を載置する。次に、そのメッシュ配線３の両端部に、一対の電流供給電極４を搬送し当接する。

このようにすることにより、電流供給手段９の電源８に制御装置７から予め設定した電流を流す様に信号を送り、指示することで、検査対象のメッシュ配線３に電流を流すことができるようになる。

実際に電流を流し始める直前から、制御装置７は、サーモグラフィックカメラ５に信号を送り、ステージ１上に載置された基材フィルム２上のメッシュ配線３の撮像を開始する。撮像する時間を予め設定しておく。この様にすることで、設定した一定の電流を流す直前から、設定した時間の間のメッシュ配線３の赤外線画像であるサーモグラフィ（熱分布画像または温度分布画像）のデータ（赤外線画像データ）を取得することができる。サーモグラフィックカメラ５が取得した一連の赤外線画像データは、判定装置６に送信される。

赤外線画像データを判定装置６に送信するタイミングは、一連の赤外線画像データをサーモグラフィックカメラ５が蓄積しておき、撮像が終了した段階で、判定装置６に一括送信しても良い。また、サーモグラフィックカメラ５が逐次、取得した赤外線画像データを判定装置６に送信しても良い。判定装置６は、全ての赤外画像データを取得し記憶する。サーモグラフィックカメラ５から判定装置６が取得した赤外画像データは、温度分布データである。

判定装置６が取得した温度分布データを用いて半断線の有無を判定する。検査対象であるメッシュ配線３の全体像を複数の領域に区分し、各領域に含まれる温度情報からその領域の平均温度を算出して、その領域の温度とする演算処理を行う。

次に、算出した各領域の温度分布データが、予め設定した温度以上である場合に、その領域を含むメッシュ配線３に半断線があると判定する。

ただし、取得した温度分布データは、メッシュ配線３に電流を流す直前から、例えば１０秒間、サーモグラフィックカメラ５により撮像した場合、１０秒経過時点での温度分布データを使用する場合、図２に例示した様な高温部１１が撮像されている場合もあれば、半断線部が断線して、温度が低下している場合も考えられる。前者の場合は、１０秒経過時点での温度分布データを使用することにより、高温部１１を確実に把握できる。後者の場合は、時系列的に得られた一連の温度分布データにおいて、高温部１１が明確に分る温度分布データを使用すれば良い。

いずれにしても、温度上昇が明確に分る温度分布データが得られた場合、高温部１１が含まれる領域を含むメッシュ配線３には、半断線が存在すると判定することができる。

なお、メッシュ配線３に予め設定した電流を流す電流供給手段９、メッシュ配線３の経時的温度変化を赤外線画像データとして捉え、温度分布データとして取得するサーモグラフィックカメラ５と、温度分布データに基づき、メッシュ配線３の半断線の有無を判定する判定装置６と、一対の電流供給電極４をメッシュ配線３の両端部に搬送し、当接する搬送・配置手段（図示を省略）の動作およびデータの送受信、記憶などを制御する制御装置７としては、パーソナルコンピュータやプログラマブルマイクロコンピュータなどを好適に使用することができる。またデータの記憶装置としても使用することができる。

１・・・ステージ
２・・・基材フィルム
３・・・メッシュ配線
４・・・電流供給電極
５・・・サーモグラフィックカメラ
６・・・判定装置
７・・・制御装置
８・・・電源
９・・・電流供給手段（電源８＋電流供給電極４）
１０・・・検査装置
１１・・・高温部
１２・・・実像
１３・・・サーモグラフ

Claims (3)

1. 静電容量方式タッチパネルのセンサ電極に使用されるメッシュ配線の半断線の有無を検査する検査装置であって、
   電流供給手段と、サーモグラフィックカメラと、判定装置と、制御装置と、を備えており、
   電流供給手段は、メッシュ配線に予め設定した電流を流すものであり、
   サーモグラフィックカメラは、メッシュ配線の温度分布に相当する赤外線画像を撮像するものであり、
   判定装置は、前記赤外線画像のデータに基づいてメッシュ配線の半断線の有無を判定するものであり、
   制御装置は、電流供給手段とサーモグラフィックカメラと判定装置を制御するものであることを特徴とする検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置を使用したメッシュ配線の検査方法であって、
   前記メッシュ配線の両端部と前記メッシュ配線に予め設定した電流を流す前記電流供給手段とを接続する工程と、
   前記赤外線サーモグラフィ装置が、前記メッシュ配線の温度分布データを取得し、そのデータを前記判定装置に送る工程と、
   前記判定装置が取得した温度分布データに基づき、前記メッシュ配線の半断線の有無を判定する工程と、を備えていることを特徴とする検査方法。
3. 前記メッシュ配線全体の領域を予め設定した方法で複数の領域に区分し、各領域に含まれる温度データの平均値を算出する工程と、
   算出した各領域の温度データの平均値が、予め設定した値以上である場合に、その領域を含むメッシュ配線に半断線があると判定する工程と、を備えていることを特徴とする請求項２に記載の検査方法。