JP4978974B1 - タッチパネル用ガラス基板とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】他のタッチパネル用ガラス基板とともに一括して製造し、輪郭にマイクロクラックが発生せずに所定の強度が得られるタッチパネル用ガラス基板とその製造方法を提供する。
【解決手段】複数のガラス基板を切り出す大きさのガラス原板に、各ガラス基板に形成する検出電極パターンと引き出し配線パターンをそれぞれ一括して形成した後、ケミカルエッチングでガラス原板より各タッチパネル用ガラス基板を分離する。ケミカルエッチングで分離するので、その輪郭にマイクロクラックが発生しない。
【選択図】図6
【解決手段】複数のガラス基板を切り出す大きさのガラス原板に、各ガラス基板に形成する検出電極パターンと引き出し配線パターンをそれぞれ一括して形成した後、ケミカルエッチングでガラス原板より各タッチパネル用ガラス基板を分離する。ケミカルエッチングで分離するので、その輪郭にマイクロクラックが発生しない。
【選択図】図6
Description
本発明は、入力位置を検出する為の透明な検出電極パターンとその検出電極パターンを外部へ接続する配線パターンが表面に形成されたタッチパネル用ガラス基板とその製造方法に関し、更に詳しくは、マイクロクラックが発生せず、薄型化しても強度に優れたタッチパネル用ガラス基板とその製造方法に関する。
タッチパネルは、指示入力装置として携帯電話機、カーナビゲーションシステム、携帯情報端末等の種々の機器に搭載され、通常は、その内方に積層配置される表示装置と組み合わせて、表示装置の表示を目標とした指等の入力操作体の入力位置を検出する用途で用いられている。
入力操作体による入力位置を検出するタッチパネルには、入力位置と基準電極までの抵抗値から検出する抵抗感圧方式、入力操作体の接近による入力位置での浮遊容量の変化から検出する静電容量方式、入力操作体の電気信号を電磁誘導で受けた電極の位置から検出する電磁誘導方式等の種々の入力位置検出方式が提案されているが、電気的変化から入力位置を検出するこれらの検出方式には、いずれも入力操作面となる絶縁基板の一面に1又は複数の導電性の検出パターンが形成されている。
上述した通り、内方側に表示装置を配置したタッチパネルでは、タッチパネルの入力操作面を通してその内方の表示装置の表示が目視できるように、タッチパネルを構成する各部は透明体で構成され、透明なガラス基板を絶縁基板として、ITO等の透明導電性材料からなる検出電極パターンをその表面に形成したタッチパネル用ガラス基板が用いられている。
透明導電性材料からなる検出電極パターンは、フォトリソグラフィ法によりガラス基板の表面にパターニングされ、更に、ガラス基板の表面には、検出電極パターンを外部回路へ接続する配線パターンが検出電極パターンに接続して形成される。ガラス基板の表面に、検出電極パターンや配線パターンを形成するには、スパッタリングによる透明導電膜の形成、フォトレジスト層の付着、フォトレジスト層の露光現像、透明導電膜のエッチング、配線パターンの印刷などの多数の工程を要することから、従来のタッチパネル用ガラス基板の製造では、複数のガラス基板を切り出す大きさのガラス原板の表面に対して上記各工程を行って各ガラス基板に形成する検出電極パターンと配線パターンを一括形成し、その後、ガラス原板から個々のガラス基板を切り出している(特許文献1)。
ガラス原板から各ガラス基板を切り出す工程は、各ガラス基板の輪郭に沿ってダイヤモンドカッターなどで切り込みを入れ、切り込みの両側にプレス機で圧力を加えて切断する、いわゆるスクライブカットで各ガラス基板を切り出す(特許文献2)。
指などの入力操作体が接近することによる検出電極パターンの静電容量の変化から入力位置を検出する静電容量式タッチパネルでは、表面に検出電極パターンが形成されたガラス基板上に更に保護フィルムや入力操作領域の周囲に所定の表示を印刷したデコレーションフィルムを積層して、タッチパネルを形成している。
この従来の製造方法で製造されたタッチパネル用ガラス基板は、ガラス原板からスクライブカットで切り出すので、その輪郭である切断面に多数のマイクロクラックが発生する。特に、ガラス基板の破損の多くは、その周辺に発生するマイクロクラックが引き金となるので、スクライブカットにより機械的強度が大幅に低下する。一方、薄型化が要望される携帯電話機等の携帯電子機器の入力装置としてタッチパネルが用いられる場合には、ガラス基板も例えば厚さ1mm以下に薄型化することが望まれるが、薄型化したガラス原板は、スクライブカットする加工工程で割れやすく、扱いが困難であった。また、携帯電子機器へ搭載した後も、表面への衝撃により毀れやすく、その表面側に透明保護フィルムや透明保護基板を積層させる必要があり、結局タッチパネル全体での薄型化が困難であるとともに、透明保護フィルムや透明保護基板を重ねることにより透明性も損なわれることとなっていた。
ガラス基板の厚さを1mm以下に薄型化しても所定の強度を得る手段として、ガラス表面のイオン交換を行う化学強化が知られているが、ガラス原板に対して化学強化を行うと、スクライブカットして各ガラス基板を切り出すことができず、結局、個々のガラス基板に対して化学強化を行った後に、個々のガラス基板毎に上述の多くの工程を経て検出電極パターンと配線パターンを形成する必要があり、極めて製造効率が悪くなるものであった。
更に、携帯電話機に搭載されるタッチパネルには、デザイン上の理由からその輪郭に曲線を取り入れる要望があるが、機械的な衝撃を加えて切断するスクライブカットでは曲面の輪郭に沿って切断することができないので、従来は、切削、物理的な研磨加工で曲面を形成し、高価なものとなっていた。しかも、このような切削や研磨加工により、新たなマイクロクラックが発生するので、強度が劣化する問題が残されていた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、他のタッチパネル用ガラス基板とともに一括して製造し、輪郭にマイクロクラックが発生せずに所定の強度が得られるタッチパネル用ガラス基板とその製造方法を提供することを目的とする。
また、強度が劣化することがなく、タッチパネルの輪郭を曲面としたタッチパネル用ガラス基板とその製造方法を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するため、請求項1のタッチパネル用ガラス基板の製造方法は、ガラス基板の表面に、透明導電層からなる複数の検出電極パターンと、各検出電極パターンに電気接続する複数の引き出し配線パターンとが形成されたタッチパネル用ガラス基板の製造方法であって、複数のガラス基板を分離する大きさのガラス原板の表裏両面に、前記複数のガラス基板の各輪郭を表裏面へ投影させた切り出し線を仮想設定し、ガラス原板の表面の切り出し線で囲まれる各ガラス基板領域に、透明導電層からなる複数の検出電極パターンをパターニングして形成する工程1と、前記各ガラス基板領域に、各検出電極パターンに電気接続する引き出し配線パターンを形成する工程2と、工程1と工程2により複数の検出電極パターンと引き出し配線パターンが形成されたガラス原板の表裏両面に、前記切り出し線に沿った切断領域を除き、レジスト膜を形成する工程3と、前記レジスト膜をマスクにしてガラス原板の表裏両面の切断領域をケミカルエッチングし、ガラス原板より各ガラス基板に分離する工程4と、前記ガラス基板の表裏両面に形成されたレジスト膜を除去する工程5と、前記ガラス基板の表面にオーバーコートを付着する工程6とにより、前記ガラス基板の表面に透明導電層からなる複数の検出電極パターンがパターニングして形成されたタッチパネル用ガラス基板を製造することを特徴とする。
ガラス原板から検出電極パターンと引き出し線が形成された各ガラス基板を切断領域でケミカルエッチングして分離するので、切断面にマイクロクラックが発生しない。
請求項2のタッチパネル用ガラス基板の製造方法は、化学強化したガラス原板の各ガラス基板領域に、工程1と工程2により複数の検出電極パターンと引き出し配線パターンが形成されることを特徴とする。
化学強化したガラス原板であっても、機械的な衝撃を加えずに、ケミカルエッチングにより各ガラス基板を分離できる。
請求項3のタッチパネル用ガラス基板の製造方法は、ガラス原板の表面の前記各ガラス基板領域に、着色装飾層を形成した後、工程1により複数の検出電極パターンを形成することを特徴とする。
複数のガラス基板に一工程で着色装飾層が形成される。
請求項4のタッチパネル用ガラス基板の製造方法は、着色装飾層に抜き文字を施し、当該抜き文字を覆うように引き出し配線パターンが形成されていることを特徴とする。
引き出し配線パターンの色で、抜き文字が着色される。
請求項5のタッチパネル用ガラス基板は、請求項1に記載の製造方法により製造されることを特徴とする。
ケミカルエッチングによりガラス原板から分離されるので、周囲にマイクロクラックが発生しない。
請求項6のタッチパネル用ガラス基板は、切り出し線の少なくとも一部が曲線であることを特徴とする。
一部が曲線の切り出し線に沿った切断領域がケミカルエッチングされ、一部が曲線の輪郭のガラス基板がガラス原板から分離される。
請求項1と請求項5の発明によれば、複数のガラス基板の表面に形成する検出電極パターンと引き出し線を、一枚のガラス原板に対して一括形成するので、タッチパネル用ガラス基板の量産工程が簡略化される。
また、機械的な衝撃を加えてガラス原板から各ガラス基板を分離するスクライブカットと異なり、ケミカルエッチングにより各ガラス基板を分離するので、分離した切断面にマイクロクラックが発生せず、厚さ1mm以下に薄型化しても所定の強度が得られるガラス基板とすることができる。
また、機械的な衝撃を加えて切断線が直線状となるスクライブカットと異なり、ケミカルエッチングにより各ガラス基板に分離できるので、各ガラス基板の輪郭となる切り出し線を曲線を含む任意の形状とすることができ、タッチパネル用ガラス基板をデザイン上の要望に応じた任意形状とすることができる。
請求項2の発明によれば、、他のガラス基板と共に表面に検出電極パターンと引き出し線を一括して形成するガラス基板であっても、化学強化して強度に優れたタッチパネル用ガラス基板とすることができる。
請求項3の発明によれば、、ガラス基板毎に着色装飾層を印刷したり、デコレーションフィルムを貼り付けずに、複数のガラス基板へ一括して着色装飾層を形成できる。
請求項4の発明によれば、引き出し配線パターンの色で、抜き文字を任意の色に着色できる。
請求項6の発明によれば、、任意の輪郭形状のタッチパネル用ガラス基板が得られるので、タッチパネルをデザイン上の要望に応じた任意形状とすることができる。
以下、本発明の一実施の形態に係るタッチパネル用ガラス基板1とその製造方法について、図1乃至図6を用いて詳細に説明する。タッチパネル用ガラス基板は、一般に液晶パネル等の表示パネルの上方に重ねて平行に配置され、表示パネルに表示されるアイコン等を目標とする入力操作の入力位置を検出するタッチパネルに用いられる。入力位置を検出するタッチパネルの検出方式によってその具体的な構成が異なるが、本実施の形態では、入力操作体が接近する検出電極パターンの静電容量の変化から入力位置を検出する静電容量方式のタッチパネルに用いられるタッチパネル用ガラス基板1として説明する。
図1は、タッチパネル用ガラス基板1の平面図であり、以下、タッチパネル用ガラス基板1のガラス基板部分を単にガラス基板1’と、ガラス基板1’の検出電極パターンが形成される図1に表れる平面を表面として説明する。図示するように、ガラス基板1の輪郭は、下方(底面側)に重ねて縦長に配置される長方形の表示パネルに合わせて、全体が縦長の長方形状であり、長方形状の四隅は、タッチパネルを搭載する機器の表面に表れるデザイン上の要望から4分円の円弧で連続している。ガラス基板1’は、透明なガラスであれば、ホウ珪酸ガラス等の種々のガラスを用いることができるが、ここではソーダガラスである。
透明なガラス基板1’の表面には、下方の表示パネルを目視可能なように透明導電材料の例えば、ITO(Indium Tin Oxide)からなる複数のX検出電極パターンXnと複数のY検出電極パターンYnが、直交するXY方向で互いに交差して形成されている。複数のX検出電極パターンXnは、X方向に等ピッチに形成され、各X検出電極パターンXnは、それぞれY方向に沿って菱形を繰り返して連続する形状に形成されている。また、複数のY検出電極パターンYnは、Y方向に等ピッチに形成され、各Y検出電極パターンYnは、それぞれX方向に沿って菱形を繰り返して連続する形状に形成されている。X検出電極パターンXnの菱形とY検出電極パターンYnの菱形は、それぞれ相補する輪郭であり、従って、互いに直交して配置される複数のX検出電極パターンXnと複数のY検出電極パターンYnとで、長方形の入力操作領域EAのほぼ全体が覆われる。
X検出電極パターンXnとY検出電極パターンYnが交差する部位は、それぞれ菱形の角の細幅となっているので、微小面積の中間絶縁片2を介してX検出電極パターンXnとY検出電極パターンYnを上下に隔てて相互に絶縁している。中間絶縁片2は、微小であり、また、透明な絶縁材料で形成するので、目立たないものとなっている。
各X検出電極パターンXnとY検出電極パターンYnは、それぞれ入力操作領域EAの境界で引き出し配線パターン3に電気接続し、配線パターン3により図1の左下隅に引き出され、特定の検出電極パターンXn、Ynの静電容量の変化から入力位置を検出するタッチパネルの検出回路部へ電気接続可能としている。ここで検出電極パターンXn、Ynを構成するITOは、通常の金属より比抵抗が高いので、配線パターン3は、比抵抗の低いアルミ若しくは銀で形成し、出力までの合成抵抗を下げて検出感度を良好なものとしている。しかしながら、配線パターン3を比較的目立たたないアルミ若しくは銀で形成しても目視できるので、入力操作領域EAの周囲のガラス基板1’の輪郭との間を黒色など不透明なインクで印刷するいわゆる黒枠印刷を行い、着色装飾層6を施した入力操作領域EAの周囲に配線パターン3を形成し、配線パターン3を隠している。
ガラス基板1’の表面に形成される検出電極パターンXn、Ynと配線パターン3の全体は、透明絶縁材料で形成されるオーバーコート4で覆われる。尚、本実施の形態に係るガラス基板1’は、化学強化するとともに、後述する製造工程により周囲にマイクロクラックが発生していないので、厚さを1mm以下としても所定の強度が得られ、従来のように入力操作面側となる上方に透明保護パネルを積層させたり、透明保護フィルムを貼り付けなくてもよい。
このガラス基板1’は、図3乃至図5に示すように、9枚のタッチパネル用ガラス基板1を製造する大きさのガラス原板10から個々に切り出して形成される。以下、このタッチパネル用ガラス基板1を製造する工程を図3乃至図6を用いて説明する。
ガラス原板10は、ソーダガラス製の更に大きいガラス原板からスクライブカット等の方法で長方形に切り出される。切り出したガラス原板10の輪郭は、図3に示すように、取り出す9枚のガラス基板1’の輪郭をガラス原板10の表裏面に投影させてその投影線を切り出し線CLと仮想設定し、切り出し線CLの周囲に少なくとも数mm幅の切断領域CAを確保して9枚のガラス基板1’が互いに重ならずにマトリックス状に整列配置した状態でその全体に外接する長方形としている。従って、ガラス原板10において、長方形の4隅が4分円で連続する切り出し線CLで囲まれる領域が、各ガラス基板1’となるガラス基板領域となる。
始めに、このガラス原板10を、380℃程度に加熱した硝酸カリ溶融塩に入れ、ガラス表面にイオン交換をおこす化学強化を行う。この化学強化により、ガラス原板10及びこのガラス原板10から分離される各ガラス基板1’は、化学強化前に比べて5倍程度の強度を有するものとなる。
続いて、図3、図6(a)に示すように、ガラス原板10上の各入力操作領域EAの周囲と設定した切り出し線CLの間を黒色インクを用いた黒枠印刷を行い、着色装飾層6を形成する。
続いて、着色装飾層6を形成したガラス原板10の表面全体にスパッタリングによりITOからなる透明導電膜5’を成膜し、その全体をロールコーターに流して透明導電膜5’上にフォトレジスト層7を付着させる。フォトレジスト層7は、図6(b)に示すように、接続導体片5を形成する部位を露光現像してマスクとし、マスクで覆われる透明導電膜5’を残して透明導電膜をエッチングし、図4,図6(c)に示すように、X検出電極パターンXnとY検出電極パターンYnが交差する部分に帯状の接続導体片5を形成する。
更に、図6(d)に示すように、同様のフォトリソグラフィ法、スクリーン印刷などで、この接続導体片5上に掛け渡して中間絶縁片2を形成する。
続いて、ガラス基板1’の表面にX検出電極パターンXnとY検出電極パターンYnを形成する。検出電極パターンXn、Ynは、フォトリソグラフィ法でパターンニングして形成するもので、中間絶縁片2と接続導体片5が形成されたガラス基板1’の表面全体にスパッタリングによりITOからなる透明導電膜を成膜し、重ねてその上方全体にフォトレジスト層を付着させる。その後、X検出電極パターンXnと菱形Y検出電極パターンYnの形成部位のフォトレジスト層を露光現像してマスクを形成し、マスクで覆われない透明導電膜をエッチングし、X検出電極パターンXnとY検出電極パターンYnを形成する。これにより、菱形のX方向で隣り合うY検出電極パターンYnの菱形部分が接続導体片5を介して接続され、各Y検出電極パターンYnは、X方向に沿って形成され、X検出電極パターンXnは、菱形間の連結部が中間絶縁片2上に形成されて、Y検出電極パターンYnと絶縁し、Y方向に沿って形成される。
図5、図6(e)に示すように、各X検出電極パターンXnとY検出電極パターンYnは、それぞれ入力操作領域EAの境界で、銀の配線パターン3に接続される。配線パターン3は、スクリーン印刷、マスクを用いたスパッタリングなどで、黒枠印刷を施した入力操作領域EAの周囲に形成され、外部回路と接続するために、切り出し線CLで囲われるガラス基板1’の左下方に引き出される。
上述した化学強化から配線パターン3の形成工程までのいわゆるセンサー面の形成工程は、9枚のガラス基板1’に対して一括して行うことができるので、量産工程が大幅に短縮される。
9枚のガラス基板1’は、ガラス原板10からケミカルエッチングにより分離するもので、ガラス原板10の表裏面全体に耐フッ酸性のフォトレジスト膜8を付着し、切り出し線CLで区切られる切断領域CAを除いてフォトレジスト膜8を露光現像する。その後、アルカリ溶液で露光させていない切断領域CAのフォトレジスト膜を除去し、図6(f)に示すように、表裏面のガラス基板1’に相当する領域を光硬化したフォトレジスト膜8で覆う。
続いて、ガラス原板10をフッ酸を含有する化学研磨液に浸し、切断領域CAをケミカルエッチングすることにより、9枚のガラス基板1’をガラス原板10から分離する。このケミカルエッチング工程において、検出電極パターンXn、Yn等を形成したセンサー面は、フォトレジスト膜8で覆われるので、エッチング液によるケミカルアタックを受けない。
ガラス原板10から分離したガラス基板1’の表裏面に付着しているフォトレジスト膜8は、アルカリ溶液を用いて除去し、その後、検出電極パターンXn、Yn等を形成した表面全体にスピンコーター等で透明絶縁材料のオーバーコート4を付着させて、タッチパネル用ガラス基板1を得る。
上述の実施の形態は、静電容量方式のタッチパネルに用いるタッチパネル用ガラス基板1について説明したが、タッチパネルの入力位置の検出方式が異なり、検出電極パターンを含むセンサー面の構成やセンサー面の製造工程が異なるタッチパネル用ガラス基板であっても、本発明を適用できる。例えば、抵抗感圧方式などのXY検出電極パターンを絶縁間隔を隔てて対向させる抵抗感圧方式等のタッチパネルでは、本発明により製造した二枚のタッチパネル用ガラス基板を、スペーサを介して抵抗層からなる検出電極パターンが対向するように積層させる。
また、ガラス基板の表面に検出電極パターンや引き出し配線パターンを形成するセンサー面の製造工程は、少なくともセンサー面を形成した後に切断領域CAをケミカルエッチングするものであれば上述の実施の形態で説明した順に限らず、検出電極パターンの構成によりその製造工程順が異なる。
また、着色装飾層6に抜き文字を施し、その上に抜き文字の領域を覆うように配線パターンを形成することで、抜き文字部分に配線パターンの色を透過させ、タッチパネル用ガラス基板の表側より視認可能な文字を表示させることもできる。特に着色装飾層6を黒色に近い色調で施すと、配線パターン(アルミ、若しくは銀)の色とのコントラストが大きくなり、抜き文字表示が明瞭となる。
更に、ガラス原板10への化学強化は、化学強化を行わず必要な強度が得られる厚さであれば、必ずしも行う必要はない。
また、必ずしも黒枠印刷工程を行う必要はなく、本発明で製造したタッチパネル用ガラス基板1の上方を黒枠印刷に相当する装飾フィルムで覆っても良い。
また、各工程で形成するフォトレジスト層、若しくはフォトレジスト膜は、フィルムレジストを貼り付けるものであってもよい。
本発明は、薄型化と強度が要求されるタッチパネル用ガラス基板とその製造方法に適している。
1 タッチパネル用ガラス基板
1’ ガラス基板
8 フォトレジスト膜(レジスト膜)
10 ガラス原板
Xn X検出電極パターン
Yn Y検出電極パターン
CL 切り出し線
CA 切断領域
1’ ガラス基板
8 フォトレジスト膜(レジスト膜)
10 ガラス原板
Xn X検出電極パターン
Yn Y検出電極パターン
CL 切り出し線
CA 切断領域
Claims (6)
- ガラス基板の表面に、透明導電層からなる複数の検出電極パターンと、各検出電極パターンに電気接続する複数の引き出し配線パターンとが形成されたタッチパネル用ガラス基板の製造方法であって、
複数のガラス基板を分離する大きさのガラス原板の表裏両面に、前記複数のガラス基板の各輪郭を表裏面へ投影させた切り出し線を仮想設定し、ガラス原板の表面の切り出し線で囲まれる各ガラス基板領域に、透明導電層からなる複数の検出電極パターンをパターニングして形成する工程1と、
前記各ガラス基板領域に、各検出電極パターンに電気接続する引き出し配線パターンを形成する工程2と、
工程1と工程2により複数の検出電極パターンと引き出し配線パターンが形成されたガラス原板の表裏両面に、前記切り出し線に沿った切断領域を除き、レジスト膜を形成する工程3と、
前記レジスト膜をマスクにしてガラス原板の表裏両面の切断領域をケミカルエッチングし、ガラス原板より各ガラス基板に分離する工程4と、
前記ガラス基板の表裏両面に形成されたレジスト膜を除去する工程5と、
前記ガラス基板の表面にオーバーコートを付着する工程6とにより、
前記ガラス基板の表面に透明導電層からなる複数の検出電極パターンがパターニングして形成されたタッチパネル用ガラス基板を製造することを特徴とするタッチパネル用ガラス基板の製造方法。 - 化学強化したガラス原板の各ガラス基板領域に、工程1と工程2により複数の検出電極パターンと引き出し配線パターンが形成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用ガラス基板の製造方法。
- ガラス原板の表面の前記各ガラス基板領域に、着色装飾層を形成した後、工程1により複数の検出電極パターンを形成することを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれか1項に記載のタッチパネル用ガラス基板の製造方法。
- 前記着色装飾層に抜き文字を施し、当該抜き文字を覆うように前記引き出し配線パターンが形成されていることを特徴とする請求項3に記載のタッチパネル用ガラス基板の製造方法。
- 請求項1に記載の製造方法により製造されることを特徴とするタッチパネル用ガラス基板。
- 切り出し線の少なくとも一部が曲線であることを特徴とする請求項5に記載のタッチパネル用ガラス基板。
Priority Applications (5)
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