JP4356416B2 - タッチパネル - Google Patents

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本発明は、液晶表示装置等の表示面側に装着され、表示内容と対応してペンまたは指による押圧操作で所定信号が入力できるタッチパネルに関するものである。
近年、携帯機器やメニュー選択の複雑な電子機器には、表示内容と対応してペンまたは指による押圧操作で所定信号を入力することができるタッチパネルを使用するものが急速に普及しつつある。
このようなタッチパネルには、いくつかの方式があるが、以下に、最も多く使用されている抵抗膜アナログ方式のタッチパネルについて、図面を用いて説明する。
なお、図面においては構成が理解し易いように厚み方向の寸法を拡大して示している。
図4は従来のタッチパネルの上面図、図5は同図4のA−A線における断面図である。
同図において、1は、ガラス板や、シート状に加工されたポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等、または二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム等からなる第一透明基板であり、この第一透明基板1の上面には、スパッタリング等によって形成された酸化インジウム・スズ(以下、ITOという)等からなる第一透明導電膜3を有し、その第一透明導電膜3上に、絶縁性のエポキシ樹脂等による微小寸法のドットスペーサ5が所定ピッチで設けられている。
そして、2は、タッチパネルの操作側となる第二透明基板であり、この第二透明基板2の下面には、スパッタリング等により形成されたITO等からなる第二透明導電膜4を有し、この第二透明導電膜4が、タッチパネルの可視領域境界6(図4参照)内では、第一透明導電膜3と絶縁された対向状態で所定の間隔を保つように、そして、前記可視領域境界6の外側では、第一透明基板1と第二透明基板2とは対向状態に装着されている。
そして、第二透明基板2の上面側には、ペンまたは指での操作時において発生しやすいキズ等を保護するために、アクリル系樹脂からなる鉛筆硬度3Hのハードコート層7が設けられている。
その可視領域境界6の外側の前記接着部分においては、第一透明基板1側に、銀粉を樹脂中に分散した導電性塗料の印刷乾燥膜による配線および透明導電膜3に電圧を供給する電極(以下、配線・電極パターンという)8、絶縁性のアンダーコートレジスト9やオーバコートレジスト10、第一透明基板1と第二透明基板2を接着固定するための粘着層11等が所定パターンで形成されている。
また、第二透明基板2側にも同様に、可視領域境界6の外側には、配線・電極パターン12、絶縁性のアンダーコートレジスト13やオーバコートレジスト14等が所定パターンで形成されている。
なお、図5では、第一および第二透明基板1および2とも、各透明導電膜3および4をパターン状にエッチングしていない構成のため、配線・電極パターン8,12の下部にもアンダーコートレジスト9,13を形成したものを図示しているが、透明導電膜を必要な部分だけにパターン状にエッチングし、配線・電極パターン8,12のうち配線部と透明導電膜が重ならないように設計すれば、アンダーコートレジスト9,13は必ずしも必要ではない。
そして、15は、第一透明導電膜3および第二透明導電膜4からの導出信号を外部回路に伝達するために接着固定されたフレキシブル配線板(以下、FPCという)で、そのテール部が外部回路(図示せず)に接続されるものである。
このFPC15は、絶縁樹脂からなる基材フィルム16に、所定パターンで銅箔などが金属メッキ等されて配線パターン17が複数本構成されていると共に、その各配線パターン17の露出不要な部分を覆う絶縁性のカバーレイ18等からなり、このFPC15は、異方導電膜19を介して、配線・電極パターン8および12に前記各配線パターン17が電気的に接続されるようにして、第一透明基板1上に熱圧着により圧着固定されている。
さらに、20および21は、FPC15の第一透明基板1への圧着部周辺に塗布されたシリコーン樹脂やUV硬化アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂からなる保護層であり、FPC15の接着力の補強、および第一透明基板1の配線・電極パターン8やFPC15の配線パターン17の硫化、マイグレーション防止の目的で、ディスペンサ等によるコーティングにより形成されている。
ここで、タッチパネルの寸法設計としては、できるだけ可視領域境界6の外側の面積を少なくする設計要望も多く、通常FPC15の接着固定力の補強効果を高めるため、FPC15の圧着部分と第二透明基板2間の距離が1mm以下のものなどは、第一透明基板1の上面側に配する保護層20の端部を第二透明基板2に接触させるように形成しているものであった。
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
特開平10−91345号公報
しかしながら前記従来のタッチパネルにおいては、第一透明基板1と第二透明基板2とを接着固定するために可視領域境界6の外側に全周形成した粘着層11で、両基板間の熱膨張率差に起因する応力緩和を図る構成であり、民生用途などで要求される耐環境特性では支障なく使用できるものであったが、近年、タッチパネルは車載用途等にも使用されるようになり、その耐環境特性として、民生用途よりも厳しい使用環境条件下での保証を要求されている。
その厳しい使用環境条件、例えば70℃90%RHや85℃85%RHでの高温高湿雰囲気放置後において、保護層20が第二透明基板2に接触し、しかもこの保護層20が熱硬化性であった前記従来のタッチパネルは、第一透明基板1と第二透明基板2との熱膨張率差に起因する応力緩和が、この保護層20の接触部分だけ十分に図れず、その結果、第二透明基板2の可視領域境界6の内側の表面平滑性が損なわれ、品格が劣化してしまうこともあった。
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、厳しい使用環境条件である高温高湿雰囲気放置後においても第二透明基板における表面平滑性の変動が微小で、品格などが優れた状態に維持できるタッチパネルを提供することを目的とする。
前記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
本発明の請求項1に記載の発明は、上面に第一透明導電膜が形成された第一透明基板と、可視領域境界の外側は前記第一透明基板上面の粘着層で接着固定され、内側は前記第一透明基板と所定間隔が保持されて、前記第一透明導電膜との対向面に第二透明導電膜が形成された第二透明基板と、前記第一透明基板の上面に、前記第二透明基板の端部から所定の間隙を設け、異方導電膜を介して熱圧着されたフレキシブル配線板(以下、FPCという)と、前記第一透明基板の上面側に前記FPCの圧着部となる前記異方導電膜を囲んで塗布した保護層とを有するタッチパネルであって、前記保護層は、前記第二透明基板の端部から所定の間隙を設けて、前記FPCの圧着部の上面側の周囲に塗布されたタッチパネルであり、FPCが圧着されていない方の透明基板に保護層による影響が加わらないもの、つまり第一透明基板と第二透明基板との熱膨張率差に起因する応力緩和が、粘着層によって、全体で図れるものにでき、高温高湿雰囲気放置後においても操作側となる第二透明基板の表面平滑性の変動が微小で、視認性、操作性、品格等に優れたものが実現できるという作用を有する。
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の発明において、第二透明基板が、前記FPCの圧着部周囲に塗布した保護層に接触しないよう切り欠き部を備えるものであり、簡単な構成で、FPCの保護層との接触を避ける構成にできると共に、そのFPC近傍以外は幅広に粘着層の面積等が確保でき、狭額縁に対応しながらも視認性、操作性、品格などの優れるものを容易に得ることができるという作用を有する。
請求項3に記載の発明は、請求項1記載の発明において、FPCと第二透明基板との距離が2mm以上に設定されたものであり、第二透明基板に接触しないように、ディスペンサ等でのコーティングによる保護層の形成がしやすくなり、歩留まり等が良く、より高品質なものが容易に得られるという作用を有する。
請求項4に記載の発明は、請求項1記載の発明において、FPCの圧着部周囲の保護層は、JIS K 7117−2による粘度が1.5Pa・s以上の常温硬化または熱硬化型樹脂の塗布剤で形成されたものであり、ディスペンサ等でのコーティング時における当該塗布剤の濡れ広がりが抑えられ、第二透明基板に接触しないように保護層の形成がしやすくなるという作用を有する。
以上のように本発明によれば、高温高湿雰囲気放置後においても第二透明基板の表面平滑性の変動が微小であり、視認性、操作性、品格などが優れ、車載用途を始めとする厳しい使用環境に耐えられる高耐久性のタッチパネルが得られるという有利な効果が得られる。
以下、本発明の実施の形態について、図1〜図3を用いて説明する。
(実施の形態1)
実施の形態1を用いて、本発明の特に請求項1記載の発明について説明する。
なお、本発明の実施の形態について、以下に図面を用いて説明するが、図面としては構成が理解し易いように厚み方向の寸法を拡大して示している。
図1は本発明の第1の実施の形態によるタッチパネルの上面図、図2は同図1のA−A線における断面図である。
同図において、31はソーダガラスからなる第一透明基板であり、第一透明基板31の上面側にはITOからなる第一透明導電膜33が全面に形成されており、その第一透明導電膜33上には絶縁性のエポキシ樹脂による微小寸法のドットスペーサ35が所定ピッチで設けられている。
一方、32は、厚さ188μmの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムからなる第二透明基板であり、その第二透明基板32の下面全面にITOからなる第二透明導電膜34が形成されている。
この第一透明基板31と第二透明基板32とは、可視領域境界36(図1参照)の外側部分で接着され、タッチパネルの可視領域境界36の内側では、第一透明導電膜33と第二透明導電膜34とが、約20〜500μmの間隔を維持した絶縁状態になるように対向している。
なお、第二透明基板32の上面側には、ペンまたは指での操作時において発生しやすいキズ等を保護するために、アクリル系樹脂からなる鉛筆硬度3Hのハードコート層37が設けられている。
第一透明基板31と第二透明基板32との接着部分においては、その第一透明基板31側の可視領域境界36の外側に、銀粉を樹脂中に分散した導電性塗料の印刷乾燥膜による配線および透明導電膜に電圧を供給する電極(以下、配線・電極パターンという)38、絶縁性のアンダーコートレジスト39やオーバコートレジスト40、第一透明基板31と第二透明基板32を接着固定する粘着層41等が所定パターンで形成され、第二透明基板32側にも同様に、可視領域境界36の外側に、配線・電極パターン42、絶縁性のアンダーコートレジスト43やオーバコートレジスト44等が構成されている。
そして、45は、第一および第二透明導電膜33および34からの導出信号を外部回路に伝達するためのフレキシブル配線板(以下、FPCという)で、基材フィルム46の材質はポリイミド、その片面に複数本所定パターンで配された配線パターン47は金メッキされた銅箔で構成され、また各配線パターン47の露出不要な部分を覆うポリイミドのカバーレイ48を有している。
このFPC45は、エポキシ樹脂と金メッキ樹脂ビーズを主体とする異方導電膜49を介して、第一透明基板31の上面外周端部位置に熱圧着されて接着固定され、そのテール部が外部回路(図示せず)に接続されるものである。
このとき、前記FPC45の固定状態で、前記各配線パターン47の端部は、配線・電極パターン38および42に前記異方導電膜49を介して電気的に接続されている。
さらに、50および51は、FPC45の第一透明基板31への圧着部周辺に塗布された湿気硬化性のシリコーン樹脂からなる保護層であり、FPC45の接着力の補強、および第一透明基板31の配線・電極パターン38やFPC45の配線パターン47の硫化、マイグレーション防止の目的等で、ディスペンサ等でのコーティングにより形成されている点では、従来の場合と同じであるが、図1および図2に示したように、本実施の形態によるものにおいては、第一透明基板31の上面側に配される上方側の保護層50が、第二透明基板32とは接触しない状態で硬化して構成されている点が異なっている。
ここで、本実施の形態によるタッチパネルの製造方法について簡単に説明する。
まず、第一透明基板31の表面に、ITOからなる第一透明導電膜33をスパッタリングにより形成する。
一方、第二透明基板32には、片面にアクリル系樹脂を主成分とする塗料をロールコータにより塗工したハードコート層37を、その裏面にスパッタリングにより第二透明導電膜34を形成する。
そして、前記ドットスペーサ35、アンダーコートレジスト39,43、配線・電極パターン38,42、オーバコートレジスト40,44、粘着層41等をスクリーン印刷等によって形成する。
そして、各層の形成後、ガラスである第一透明基板31はタッチパネルサイズにスクライブ、切断し、またポリエチレンテレフタレートフィルムである第二透明基板32は、所定の形に打ち抜く。
その後、前記第一透明基板31および第二透明基板32を、第一透明導電膜33と第二透明導電膜34が対向するように粘着層41で貼り合わせ、可視領域境界36の外側の接着性を強固にするための外周部押さえ工程や、表面平滑性を安定化させるためのエージング工程等を経たあと、第一透明基板31上の配線・電極パターン38との接着固定部分にテープ状の異方導電膜49を用いてFPC45をヒートシールして接着固定する。
そして、FPC45圧着部の上面側の周囲にシリコーン樹脂よりなる保護層50、FPC45圧着部の裏面側周囲の第一透明基板31端面部にアクリル樹脂よりなる保護層51をディスペンサにより塗布し、常温で硬化させることにより、タッチパネルとして完成させる。
なお、前記シリコーン樹脂の塗布工程で、硬化後に上方側の保護層50が第二透明基板32の端部に接しないように、シリコーン樹脂の塗布位置や塗布量などは調整してある。
本実施の形態によるタッチパネルは以上のように構成されるものであり、その動作は、第二透明基板32の上方から指またはペンで所定位置を押圧操作することによって、第二透明基板32はその操作部分を中心として部分的に下方に撓み、当該箇所の第一透明導電膜33と第二透明導電膜34とが接触して、接触点での電圧比率をFPC45を介して導出し、それを外部回路にて検出するものである。
このとき、前記操作箇所以外は、ドットスペーサ35で規制され、非接触の状態を維持している。
そして、本実施の形態によるタッチパネルにおいて、サイズが2〜15インチサイズのものを、85℃85%RHの高温高湿環境下2000時間以上放置した後、確認した結果、当該タッチパネルの第二透明基板32の表面平滑性は損なわれず、端子間抵抗値、直線性等の主要電気特性の劣化が無く、初期状態をほぼ維持していた。
この結果は、第一透明基板31上面側に配してあるFPC45周囲の保護層50が、第二透明基板32と接触しない構造としてあるため、粘着層41によって、第一透明基板31と第二透明基板32との熱膨張率差に起因する応力緩和が全体的に均一に図れたためと考えられる。
すなわち、保護層50を第二透明基板32と接触しないように構成することにより、耐環境化における第二透明基板32の伸縮状態の部分的な規制部分が無くなり、全体的に同一条件で粘着層41による応力緩和機能が働くためである。
このように、本実施の形態によるタッチパネルは、高温高湿雰囲気放置後においても、第二透明基板32の表面平滑性の変動が微小で、視認性、操作性、品格等が優れた厳しい使用環境に耐えられる高耐久性のものにできるものである。
なお、第一透明基板31としては、前記に例として説明したソーダガラス以外に、メタクリル樹脂、ポリシクロオレフィン系樹脂、ポリシクロヘキサジエン系樹脂、ノルボルネン樹脂等の一般的な押し出し成型、キャスティング成型、あるいは射出成型によって形成された樹脂シートや、二軸延伸ポリエステルフィルムやポリカーボネートフィルム等のフィルムを用いてもよく、その厚さは0.1〜10mm、好ましくは0.15〜3mmのものが実用的である。
また、第二透明基板32は、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートの他、二軸延伸ポリエチレンナフタレートや一軸延伸ポリエチレンテレフタレート等の延伸フィルムや、キャスティング法によるポリカーボネートやポリシクロオレフィンフィルム等を用いることができ、その厚さは、0.01〜0.4mm、好ましくは0.025〜0.2mmのものが実用的である。
第一透明導電膜33および第二透明導電膜34としては、ITOの他、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、金(Au)薄膜、銀(Ag)薄膜等としてもよく、また、その形成方法としては、前記のスパッタリングの他に、CVD(化学的気相堆積法)、真空蒸着、イオンプレーティング、金属有機物の塗布焼成等を用いても良い。
さらに、アンダーコートレジスト39,43、およびオーバコートレジスト40,44は、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂の他、ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂等を用いることができ、その印刷面との接着性の良いものを選択することが重要である。
また、配線・電極パターン38,42は、銀粉とポリエステル系樹脂の他、導電粉として、銀粉とカーボン粉の混合粉や、銅粉、金粉等を用いても良く、樹脂成分としては、エポキシ系、フェノール系、アクリル系、ウレタン系等、電気抵抗値、密着性、導電粉の分散性、耐環境性等の適したものから適宜選択できる。
そして、アンダーコートレジスト39,43、オーバコートレジスト40,44、配線・電極パターン38,42、粘着層41は、スクリーン印刷以外の印刷方法、例えばオフセット印刷等、あるいは他のインキ塗工方法、例えば描画ヘッドによるインキパターニング塗布方法等を用いて形成しても良い。
また、粘着層41は、両面粘着テープをパターン状に加工して貼り合わせても良い。
さらに、FPC45の基材フィルム46とカバーレイ48はポリイミドの他、ポリエチレンテレフタレート等の材質のものを用いることもでき、その配線パターン47も、金メッキされた銅箔の他、半田メッキされた銅箔や、銀粉等を樹脂中に分散した導電ペーストの印刷、硬化によるものを用いても良い。
また、異方導電膜49の主成分として、前記のエポキシ樹脂の他にアクリル樹脂等、また金メッキ樹脂ビーズの他に、半田メッキ樹脂ビーズや、セラミックビーズ、金属粒子を用いたものであっても良い。
そして、保護層50,51は、FPC45の基材フィルム46や、第一透明基板31のオーバコートレジスト40、または第一透明基板31のガラスとの密着性が良好で、耐湿度性の優れたものを用いることが好ましく、シリコーン樹脂の他、アクリル系、エポキシ系樹脂、またはシリコーン変性のアクリル樹脂等から適したものを適宜選択すれば良い。
また、本実施の形態では、第一透明基板31にFPC45を圧着すると共に、第一透明基板31上面側の保護層50を第二透明基板32に接触しない構造として説明したが、第二透明基板側にFPC45を圧着して、第二透明基板のFPC圧着部周囲に設けた保護層を第一透明基板と接触しない構造としても、同様の効果が得られるものとなる。
(実施の形態2)
実施の形態2を用いて、本発明の特に請求項2〜4に記載の発明について、以下に図面を用いて説明する。
図3は本発明の第2の実施の形態によるタッチパネルの上面図である。
なお、前記実施の形態1によるものの構成と同一構成部分には、同一符号を付して、詳細な説明は省略する。
本実施の形態によるタッチパネルは、同図に示すように、ポリエチレンテレフタレートからなる第二透明基板32において、FPC45の圧着部近傍に相当する部分に切り欠き32Aを設け、かつ、その切り欠き32Aの端部とFPC45間の距離aを最低2mm以上確保する構成としてある点、そして、保護層50がJIS K 7117−2による粘度が3.0Pa・sのシリコーン樹脂を塗布して硬化させた点が実施の形態1によるものと相違している。
その他の構成部分は、実施の形態1によるものと同じであるため、説明を省略する。
本実施の形態によるタッチパネルも、実施の形態1によるものと同様に、2〜15インチサイズのものを、85℃85%RHの高温高湿環境下2000時間以上放置した後、確認した結果、第二透明基板32の表面平滑性は損なわれておらず、端子間抵抗値、直線性等の主要電気特性の劣化が無く、初期状態をほぼ維持しているものであった。
つまり、当該タッチパネルの構成でも、高温高湿雰囲気放置後において第二透明基板32の表面平滑性の変動が微小で、視認性、操作性、品格等が優れた厳しい使用環境に耐えられる高耐久性のものが得られる。
しかも、FPC45の圧着部近傍位置に応じた第二透明基板32の切り欠き32A端部とFPC45との間の距離aを最低2mm以上設け、さらに、保護層50を前述した粘度3.0Pa・sの常温硬化シリコーン樹脂を用いて塗布して、シリコーン樹脂の塗布時の濡れ広がりを抑えるようにしてあるため、ディスペンサ等による保護層50の形成がしやすく、歩留まり良く保護層50と第二透明基板32との接触を回避させて生産可能となるものである。
なお、第二透明基板32の切り欠き32Aを設けた辺では、その切り欠き32AのFPC45近傍以外は幅広に粘着層の面積等が確保でき、狭額縁に対応しながらも視認性、操作性、品格などの優れるものが容易に得られる。
なお、前記には、粘度3.0Pa・sの常温硬化シリコーン樹脂を用いた事例を説明したが、粘度0.7Pa・s以上のものであれば、当該シリコーン樹脂の塗布時の濡れ広がりが少なく塗布可能であり、塗布性等を考慮すると、特に1.5Pa・s以上のものが、前述の実施の形態1の構成等を含めて、本発明によるタッチパネルの生産性が向上し好ましい。
本発明によるタッチパネルは、高温高湿雰囲気放置後においても第二透明基板の表面平滑性の変動が微小で、視認性、操作性、品格等が優れ、車載用途を始めとする厳しい使用環境が求められる分野へのタッチパネル搭載機器の応用展開等に有用である。
本発明の第1の実施の形態によるタッチパネルの上面図 同図1のA−A線における断面図 本発明の第2の実施の形態によるタッチパネルの上面図 従来のタッチパネルの上面図 同図4のA−A線における断面図
符号の説明
31 第一透明基板
32 第二透明基板
32A 切り欠き
33 第一透明導電膜
34 第二透明導電膜
35 ドットスペーサ
36 可視領域境界
37 ハードコート層
38,42 配線・電極パターン
39,43 アンダーコートレジスト
40,44 オーバコートレジスト
41 粘着層
45 フレキシブル配線板
46 基材フィルム
47 配線パターン
48 カバーレイ
49 異方導電膜
50,51 保護層

Claims (4)

  1. 上面に第一透明導電膜が形成された第一透明基板と、可視領域境界の外側は前記第一透明基板上面の粘着層で接着固定され、内側は前記第一透明基板と所定間隔が保持されて、前記第一透明導電膜との対向面に第二透明導電膜が形成された第二透明基板と、前記第一透明基板の上面に、前記第二透明基板の端部から所定の間隙を設け、異方導電膜を介して熱圧着されたフレキシブル配線板(以下、FPCという)と、前記第一透明基板の上面側に前記FPCの圧着部となる前記異方導電膜を囲んで塗布した保護層とを有するタッチパネルであって、前記保護層は、前記第二透明基板の端部から所定の間隙を設けて、前記FPCの圧着部の上面側の周囲に塗布されたタッチパネル。
  2. 二透明基板が、前記FPCの圧着部周囲に塗布した保護層に接触しないよう切り欠き部を備える請求項1記載のタッチパネル。
  3. FPCと第二透明基板との距離が2mm以上に設定された請求項1記載のタッチパネル。
  4. FPCの圧着部周囲の保護層は、JIS K 7117−2による粘度が1.5Pa・s以上の常温硬化または熱硬化型樹脂の塗布剤で形成された請求項1記載のタッチパネル。
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