JP2005339199A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】 ガラス基板の破損がなく、小さい作動荷重で操作できるタッチパネルを得る。
【解決手段】 上透明基板６２に０．３〜０．４ｍｍ厚のガラス板を用い、シール材６７の厚みを４〜６μｍの範囲に形成したタッチパネルにおいて、一対の上導電電極６４、６５及び一対の下導電電極５４、５５とドットスペーサ５８を、同一の厚みでもって、２〜４μｍの範囲に形成し、上透明基板６２の上面６２ａに凹状の僅かな窪みを持たせ、ドットスペーサ５８に弾性を持たせて、１２〜１５ｍｍのピッチ間隔の範囲の中で一定のピッチ間隔に形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＡＴＭ、カーナビゲーション、自動販売機、複写機、各種端末機等の機器において、液晶ディスプレイ等の表示画面上に配置し、透視した画面の指示に従って使用者が情報の表示画面を指やペンで直接押してデータの入力が行われるタッチパネルに関する。

従来技術における抵抗膜式タッチパネルは、可撓性を有する透明基板の下面に透明電極とこの透明電極に接続する導電電極を形成した上基板と、同じく上面に透明電極とこの透明電極に接続する導電電極を形成し、透明電極の上面にドットスペーサを一定間隔に配設した下基板とが、所定の隙間を持って透明電極同士が対面するような配置構造を取っている。そして、このタッチパネルを液晶表示装置等の表示装置の上面側に配置して使用される。表示装置の表示部分に位置する所のタッチパネルを指又はペンで押すことによって、タッチパネルの上基板が撓んでその押した所の透明電極が下基板の透明電極に接触し、そして、その接触点の位置が電気抵抗の測定によって検知されて入力情報が読みとられる。

従来、一般的に用いられているタッチパネルの構成を図６〜９用いて説明する。図６は従来技術におけるタッチパネルの平面図、図７は図６におけるＥ−Ｅ断面図、図８は図７における下基板の平面図、図９は図７における上基板の平面図を示している。

図６、図７、図８、図９に示すように、従来のタッチパネル２０は形状が方形をなす下基板１と可撓性を有する上基板１１とを備えている。下基板１は、透明な方形のガラスからなる下透明基板２と、この下透明基板２の上面に方形形状に形成された下透明電極３と、この下透明電極３の図中上下の対向する両辺に沿って接続形成されて下透明基板２の片方端にある点線枠で囲ったＦＰＣ取付部Ｓまで延設した一対の下導電電極４及び５と、ＦＰＣ取付部Ｓ近辺に形成された一対の接続電極６、７と、下透明電極３上にマトリックス状に配置したドットスペーサ８とで構成されている。尚、上記一対の接続電極６、７は、後述する上基板１１の上導電電極１４、１５に導通接続を行うためにＦＰＣ取付部Ｓ近辺に設けられている。

上基板１１は、可撓性があって透明で方形形状をした上透明基板１２と、この上透明基板１２の下面に方形形状に形成されている上透明電極１３と、この上透明電極１３の図中左右の対向する両辺に沿って接続形成されてＦＰＣ取付部Ｓ方向に向かって延設された一対の上導電電極１４、１５とで構成されている。

そして、上基板１１の上導電電極１４、１５と下基板１の下導電電極４、５とが方形配置となるように対向配置し、上下基板１１、１とに一定の隙間を持たせてシール材１７で上下基板１１、１とを接着して固定すると共に、上下基板１１、１の外周域を周回してシールしている。更に、上基板１１に設けられた上導電電極１４及び１５は、接続部Ｂ及びＡの場所において、その先端部１４ａ、１５ａが下基板１に設けた一対の接続電極６及び７と導電性接着剤を介して接続され、導通がとられている。

また、防眩性を高めて透視性や品質表示を良くするために、上基板１１の上面には偏光板１８、下基板１の下面には位相差板１６が貼付けられている。また、下基板１のＦＰＣ取付部ＳにはＦＰＣ９が取り付けられて外部との導通が図られるようになっている。

上記構造を成すタッチパネル２０の各構成要素部品は次のようになっている。下基板１を構成する下透明基板２は透明なガラスが用いられる。このガラスはソーダガラスや石英ガラス、アルカリガラス、ほうけい酸ガラス、普通板ガラス等が利用でき、反り等が起きない程度の厚さのものが使われる。多くは０．７〜１．１ｍｍのものが選択される。上基板１１を構成する上透明基板１２は可撓性を必要とするところなので透明な薄板ガラスや透明なプラスチックフイルムが用いられる。一般的に、耐熱性が求められる機器（例えば、カーナビゲーション等）にはガラスが使用される。ガラスとしては耐熱性や衝撃性にも強く、且つ可撓性も有する０．２ｍｍ厚みのほうけい酸ガラスなどのマイクロガラス（マイクロシートガラス）などが用いられている。

下基板１を構成する下透明電極３及び上基板１１を構成する上透明電極１３は錫をドープした酸化インジウムのＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜で、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、印刷法等で形成する。この下透明電極３及び上透明電極１３は高抵抗値であることが求められるため２５０〜５００オングストロームの範囲で非常に薄く形成する。このＩＴＯ膜は、基板全面に形成したものをフォトリソグラフィにより不要部分を除去し、必要な部分を残して形成する。

下基板１を構成する下導電電極４、５、接続電極６、７、及び上基板１１を構成する上導電電極１４、１５は、下透明電極３及び上透明電極１３に電圧印加するために設けるもので、銀粉や銅粉等の高導電性金属粉を熱硬化性のエポキシ樹脂等に混ぜ合わせて形成した導電性接着剤インクをスクリーン印刷等の印刷方法で形成する。タッチパネルの性能上、これらの電極の抵抗値が低ければ低いほど良いものであり、一般に、透明電極のシート抵抗値に対してこれらの電極のシート抵抗値は１００分の１以下であることが必要とされている。そこで、これらの電極の印刷の厚さを増したり、幅を広くしたりして抵抗値を小さく押さえる設計がなされている。

下基板１を構成するドットスペーサ８は、押圧した部分以外の部分の透明電極同士が接触しないためや、接触後における透明電極同士の離形性を良くするために設けるもので、透明なアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、その他の透明な樹脂材料をスクリーン印刷等の方法でドットマトリックス状に一定間隔に形成し、その後、熱または紫外線で硬化処理を施して形成する。このドットスペーサ８は目に見えない大きさであることが求められることから、直径３０〜６０μｍ、ドット間隔は１〜８ｍｍの範囲で設計される。また、厚みは、用いる上透明基板１２の材質や上下基板１１、１の隙間量にもよって異なるが、上透明基板１２に０．２ｍｍのマイクロガラスを使用し、上下基板１１、１の隙間量を１０μｍ前後に設定した場合は概ね２〜５μｍ位の厚みを取る。

シール材１７は、スペーサボールを分散させた熱硬化性のエポキシ樹脂接着剤やアクリル樹脂接着剤等をスクリーン印刷等の方法で印刷して形成する。ここで使われるスペーサボールは上基板１１と下基板１との隙間を一定隙間に保持するために設けるもので、所定の大きさの絶縁性のあるプラスチックボールやファイバーガラス等が利用される。このプラスチックボールやファイバーガラスの大きさは、上基板１１の透明基板１２の材質や厚さによって異なるが、０．２ｍｍのマイクロガラスを使用した場合は概ね１０μｍ前後の径のものが選択される。このシール材１７は上基板１１または下基板１の何れか一方に印刷した後、上基板１１と下基板１とを位置を合わせて貼合わせ、加圧の下で加熱処理を施して硬化させ、接着固定を行っている。また、このシール材１７は上基板１１と下基板１を固定する役目と共に内部に水分やゴミ等の進入を防止するシールの役目も持っている

偏光板１８と位相差板１６は防眩性を高めて透視性や表示品質を良くするために設けている。偏光板１８は、様々なものが使用されているが一例をあげると、ポリビニールアルコールフイルムを常法により一軸延伸することによって厚さが２０μｍの偏光フイルムを作成し、この両面に厚さが８０μｍのセルロース系フイルムを張り合わせて厚さ１８０μｍの偏光板としたもの等が利用できる。また、位相差板１６は、ポリカーボネイトを素材として形成され、厚さ８０μｍ程度である。

上透明基板に０．２ｍｍのマイクロガラスを用いた構成のタッチパネルは、ガラスの板厚が薄いが故に衝撃に対して割れなどの損傷が発生しやすいと云う問題を持っている。また、材料コストの面においてもガラス板厚０．４ｍｍのものより２．２〜２．３倍も高いと云う問題を有する。このようなことからガラス破損防止や材料費削減の問題で、ガラス板厚が０．３ｍｍ、あるいは、０．４ｍｍの、液晶パネルで多く使用されているガラス板を用いることで、上透明基板の材料コストを飛躍的に低下させる効果があるため、このような厚板ガラスを使用するタッチパネルが開発されてきている。その一つに下記に示す特許文献１に開示された技術がある。

特開２００２−２１５３３１号公報

図１０は上記特許文献１に示されたところのタッチパネルの要部断面図を示している。図１０において、このタッチパネル３０は、カーナビゲーション用のタッチパネルを示していて、上ガラス基板２１ａは０．４ｍｍ厚の硼珪酸鉛ガラス、下ガラス基板２１ｂは１．１ｍｍ厚の硼珪酸鉛ガラスを使用している。上ガラス基板２１ａの下面に形成した長方形状の透明導電膜２２ａの対向する二辺に一対の配線部２４が接続して設けられ、この一対の配線部２４はトランスファー部２６を介して下ガラス基板２１ｂに設けた一対の配線枝部２５ａ、２５ｃに接続している。２３はシール部で、上下ガラス基板２１ａ、２１ｂの外周域を一周に渡ってシールしている。２８は上下ガラス基板２１ａ、２１ｂの隙間の空間部を指しており、上ガラス基板２１ａが凸状に湾曲してその中央部の隙間が広められた空間形状になっている。

また、図１１（ａ）は図１０におけるタッチパネルのトランスファー部の拡大断面図、図１１（ｂ）は図１０におけるタッチパネルのシール部の拡大断面図を示している。トランスファー部２６は、図１１（ａ）より、樹脂粒子２６ａの表面に金属膜２６ｂを形成したものからなり、シール部２３と同じ材料からなる保持体２９に混ぜ合わせてデスペンサーを用いて形成し、一対の配線部２４と一対の配線枝部２５ａ、２５ｃとの間に設けている。また、シール部２３は、図１１（ｂ）より、熱硬化型のエポキシ樹脂からなり、直径３μｍ程度のシリカスペーサやガラスファイバーなどのスペーサ粒子２７が混ぜ合わせてある。

そして、図１１（ａ）に示されるように、トランスファー部２６の厚み、配線部２４の厚み、配線枝部２５ａ（２５ｃ）の厚みの積算肉厚をｔ１とし、図１１（ｂ）に示されるように、シール部２３の厚みｔ２とすると、ｔ１＞ｔ２に設定することにより、図１０に示されるタッチパネル３０はシール部２３の肉厚が３μｍ、上下ガラス基板２１ａ、２１ｂの最大ギャップは１０μｍになっているとされている。

このように、ｔ１＞ｔ２に設定することにより、上ガラス基板２１ａが凸状に湾曲してその中央部の隙間が広くなった空間部２８が得られ、ニュートンリングの発生が防止できるとされている。

また、特許文献１においては、シール部の肉厚も８μｍ以下、あるいは、５μｍ以下に設定し、上ガラス基板の厚みが２ｍｍ以上４ｍｍ以下、あるいは、３ｍｍ以上４ｍｍ以下で、ガラス基板のヤング率が７３００００Ｋｇｆ／ｃｍ^２以上７３００００Ｋｇｆ／ｃｍ^２以下であるとされている。そして、これにより、２０〜２００ｇｆ範囲内の動作加重が得られると共に、耐水性、耐湿性に優れたタッチパネルが得られるとされている。

しかしながら、このような構成のタッチパネルは、シール部近傍では大きな作動荷重が必要とされ、中央部に行くに従って作動荷重が小さくなる。そして、作動荷重のＭｉｎとＭａｘとの幅が大きくなると云う問題を有する。

また、特許文献１における技術はドットスペーサを何ら考慮しない技術のものであるが、一般的に下ガラス基板の透明導電膜上にマトリックス状にドットスペーサを配設する構成のタッチパネルにあっては、ドットスペーサの厚みやその形成ピッチ間隔などが上ガラス基板の撓み量に直接影響を及ぼすので、更に大きな作動荷重を必要とする。即ち、シール部近傍では規定以上の作動荷重を必要とする問題も生じ、アクティブエリア（タッチ領域の有効エリア）を狭くしなければならない問題が生まれる。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、作動荷重を小さく、且つ、その荷重バラツキを小さく押さえ、更に、アクティブエリアを広くすることを目的とするものである。

上記の課題を解決するための手段として、本発明の請求項１に記載の発明は、上透明基板の下面に方形の上透明電極と該上透明電極の対向する辺に接続する一対の上導電電極とを設けた上基板と、下透明基板の上面に方形の下透明電極と該下透明電極の対向する辺に接続しＦＰＣ取付位置まで引き回した一対の下導電電極と該下透明電極上に形成した複数のドットスペーサと前記上基板の一対の上導電電極と接続しＦＰＣ取付位置近くに形成した接続電極とを設けた下基板とを一定の隙間を持たせて対向配置し、シール材で前記上下基板の外周域を貼合わせて形成したタッチパネルであって、前記の上透明基板に略０．３〜略０．４ｍｍの厚みのガラス材を用い、シール材の厚みを４〜６μｍの範囲に形成したタッチパネルにおいて、前記の一対の上導電電極及び一対の下導電電極と前記ドットスペーサを同一の厚みでもって前記のシール材の厚みより薄く形成し、前記の上透明基板の上面が凹状になって僅かに窪みを有しており、前記ドットスペーサは弾性を有して、ピッチ間隔が１２〜１５ｍｍの範囲の中で、一定のピッチ間隔にマトリックス状に設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載の発明は、前記の一対の上導電電極及び一対の下導電電極と前記のドットスペーサを２〜４μｍの厚みに形成したことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載の発明は、前記の上透明基板と前記の下透明基板との間隙が少なくとも１．５〜２μｍ以上有することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載の発明は、前記の上透明基板の上面の窪みを持った面が平坦な面になっていることを特徴とするものである。

発明の効果として、請求項１に記載の発明の下では、シール材が４〜６μｍの下で、一対の上導電電極及び一対の下導電電極とドットスペーサを同一の厚みでもってシール材の厚みより薄く形成している。シール材の厚みより薄く形成することによって、上透明基板の上面に凹なる窪みを持たせることが可能となる。そして、上透明基板の上面に凹なる窪みを有すると上透明基板と下透明基板との間隙が小さくなり、比較的低い押圧作動荷重で操作することができる。また、その作動荷重のバラツキも小さく押さえることができる。また、請求項３に記載の如く、上透明基板と下透明基板との間隙を１．５〜２μｍ以上持たせることによってニュートンリングの発生を防止している。また更に、同一の厚みに形成することによって、上透明基板の上面の窪んだ面を、請求項４に記載の如く、平坦な面に仕上げることができる。これにより、押圧作動荷重のバラツキを小さく押さえることができる。更に、ドットスペーサに弾性を持たせ、このドットスペーサを１２〜１５ｍｍのピッチ間隔の中で、一定のピッチ間隔にマトリックス状に形成している。上透明基板に０．３〜０．４厚のガラス板を使用することからドットスペーサのピッチ間隔を従来より広めの１２〜１５ｍｍのピッチ間隔を好適な範囲として採用する。１２ｍｍより狭いと大きな押圧作動荷重が必要とし、許容荷重内での押圧動作が難しくなる。また、１５ｍｍより広いとリニアリティの精度に影響を及ぼす。また、このドットスペーサは弾性を持っていて、上透明基板がドットスペーサを押圧したときにドットスペーサが圧縮されて厚みが薄くなって変形する。そして、押圧を解除したときには元の厚みに戻る。このように弾性を有しているとドットスペーサからの抗力が小さくなり、比較的小さい作動荷重でスムーズなタッチングを行うことができる。

また、請求項２に記載の発明の下では、一対の上導電電極及び一対の下導電電極とドットスペーサの厚みを２〜４μｍに形成している。この厚みでもって上透明基板の窪み量を適正化している。２μｍより薄いと、上透明基板と下透明基板との間隙が１．５〜２μｍより小さいものが現れ、ニュートンリングが発生し易くなる。また、４μｍより厚いと押圧作動荷重を大きく必要とし、作動荷重のバラツキ発生の要因にもなる。

以下、本発明の最良の実施形態を図１〜図５を用いて説明する。図１は本発明の実施形態に係るタッチパネルの要部断面図を示している。また、図２は図１におけるドットスペーサの作用を説明する説明図を示している。図３は加圧装置を用いて本発明のタッチパネルを貼合わせる方法を説明する説明図で、図４は加圧装置の中で用いる合紙の斜視図、図５は図３におけるＤ部の状態を拡大して示した模式図で、図５（ａ）は加圧前状態でのタッチパネルの断面模式図、図５（ｂ）は加圧焼成後状態でのタッチパネルの断面模式図を示している。

図１より、本発明の実施形態のタッチパネル５０は、上基板６１と下基板５１とを対向に配置し、一定の間隙を持たせてシール材６７で上下基板６１、５１の外周域を周回してシールしている。また、防眩性を高めて透視性や品質表示を良くするために、上基板６１の上面には偏光板６８、下基板５１の下面には位相差板６６が貼付けてある。

また、上基板６１は、透明で方形形状をした上透明基板６２と、この上透明基板６２の下面に方形形状に形成した上透明電極６３と、この上透明電極６３の対向する両辺に沿って接続形成した一対の上導電電極６４、６５とで構成している。また、下基板５１は、透明な方形のガラスからなる下透明基板５２と、この下透明基板５２の上面に方形形状に形成した下透明電極５３と、この下透明電極５３の対向する両辺に沿って接続形成した一対の下導電電極５４及び５５と、下透明電極５３上にマトリックス状に配設したドットスペーサ５８と、図示はしていないが、ＦＰＣ取付部Ｓ近辺に形成した一対の接続電極とで構成している。

ここで、本実施の形態では、上透明基板６２は０．４ｍｍ厚みのソーダガラス板を用いていて、剛性はあるものの可撓性を有している。また、下透明基板５２は１．１ｍｍのソーダガラス板を用いている。ここで、上透明基板６２と下透明基板５２は、特にソーダガラス板に限定するものではなく他の材質のガラス板でも良いが、同一の熱膨張率のものを使用するのが好ましく、同一材質のものを用いるのが良い。上透明電極６３と下透明電極５３は２５０〜５００Å厚みのＩＴＯ膜から形成しており、従来技術で用いた上透明電極及び下透明電極と同じ仕様に仕上げている。上透明電極６３の対向する両辺に沿って接続形成した一対の上導電電極６４、６５、及び、下透明電極５３の対向する両辺に沿って接続形成した一対の下導電電極５４、５５は、従来技術と同様に、銀粉や銅粉等の高導電性金属粉を熱硬化性のエポキシ樹脂等に混ぜ合わせて形成した導電性接着剤インクを用いてスクリーン印刷等の印刷方法で形成し、加熱硬化後、或いは９０％程度硬化後１００°Ｃ程度に加熱しながら精密仕上げのローラ転動を行い、厚み２〜４μｍ、幅略１ｍｍに形成している。なお、図示はしていないが、ＦＰＣ取付部Ｓ近辺に形成した一対の接続電極も同じ厚み、即ち、２〜４μｍの厚みに形成している。

下透明電極５３上にマトリックス状に配設するドットスペーサ５８は弾性（弾力性）を有する材質のものを用いている。弾性を有する材料として、本実施形態において、ポリウレタン系アクリレート樹脂を用いている。この材質の分子構造は、有機物分子の中央にポリウレタン分子を有し、有機物分子の端にアクリル分子を有する有機化合物である。市販品としては、例えば、ヘンケルジャパン株式会社のロックタイト３７０２（ＬＰＤ−２０１）、１９０６６９（ＬＰＤ−１６５）などがある。このポリウレタン系アクリレート樹脂の縦弾性係数は２４，０００ｋｇ／ｃｍ^２でアクリル樹脂の縦弾性係数３０，０００ｋｇ／ｃｍ^２より小さく、アクリル樹脂で形成したドットスペーサのものより小さい作動荷重で操作することができる。なお、ドットスペーサ５８の材質としてポリウレタン系アクリレート樹脂に限定するものではなく、エポキシ樹脂（縦弾性係数２０，０００ｋｇ／ｃｍ^２）、ウレタン樹脂（縦弾性係数１５，０００ｋｇ／ｃｍ^２）なども、透明性や変色性に若干の難点はあるものの、ポリウレタン系アクリレート樹脂より更に弾性を有する材質のものとして上げることができる。
弾性を有するドットスペーサの形成材料としてはシリコンゴム系の接着剤を用いることも有効である。例えば信越化学性ＥＰＣ００１（Ｒ）等であり、シリコンゴム系材料は適度な弾性と優れた耐熱性を有し、カーナビゲーション用タッチパネルなどの用途には特に適している。

このドットスペーサ５８は、メタル版を用いてスクリーン印刷して形成した後、硬化後、或いは９０％程度硬化後精密仕上げのローラ転動を行い、厚みを２〜４μｍ、外形を３０〜６０μｍに仕上げている。このドットスペーサ５８の２〜４μｍの厚みは上導電電極６４、６５、及び、下導電電極５４、５５の厚みと同じになっている。このように、ドットスペーサ５８の厚みは上導電電極６４、６５、及び、下導電電極５４、５５と同じ厚みに形成する。また、このドットスペーサ５８は、ピッチ間隔ｐを１２〜１５ｍｍの範囲の中で、一定のピッチ間隔に形成している。このピッチ間隔は１２ｍｍより狭いと大きな押圧作動荷重を必要とし、規定の作動荷重より外れてしまったり、荷重のバラツキなどが大きくなってしまい好ましくない。また、１５ｍｍより広くなるとリニアリティ精度に影響を及ぼすようになる。

次に、上下基板６１、５１の外周域を周回してシールするシール材６７は、本実施の形態では、４〜６μｍの厚みに形成している。熱硬化性のエポキシ樹脂をバインダーに４〜６μｍ粒径のシリカ微粒子を配合してインクを生成し、スクリーン印刷方法で形成する。最初は、印刷寸法は２０〜２５μｍの厚み、０．４〜０．５ｍｍの幅に印刷形成し、そして、８０°Ｃ、２０〜３０分の加熱を施して半硬化状態にし、位置を合わせて上下基板６１、５１を貼合わせる。貼合わせ方法は後述する図３に示す方法で行うが、貼合わせした後のシール材６７は、厚みが４〜６μｍ、幅が２．０〜２．５ｍｍの範囲に入るように形成している。

本発明の実施形態のタッチパネル５０は、上透明基板６２の上面６２ａが、シール材６７でシールされた部分以外の部分において、凹状になって窪みを有している。この窪みは上透明基板６２が下透明基板５２に向かって反ることによって発生している。そして、この窪みは、シール材６７の内周側近傍においては、なだらかに反った状態で窪んでいき、上導電電極６４、６５、及び、下導電電極５４、５５から一寸内側に入った所からは平坦な面を示す窪みになっている。図中においては、その窪み量をｔとして表示すると、この窪み量ｔは、シール材６７の厚みが４〜６μｍ、上導電電極６４、６５、及び、下導電電極５４、５５、ドットスペーサ５８の厚みが２〜４μｍに形成してあることから、４μｍ以下になっている。また、上透明基板６２の上面６２ａが窪みを持っていることから上透明基板６２と下透明基板５２との間隙量はシール材６７の厚みより小さくなっている。図中において、上透明基板６２と下透明基板５２との間隙量をｈとして表示すると、ニュートンリングの発生を押さえるには、間隙量ｈは少なくとも１．５〜２．０μｍ以上必要とする。本実施の形態では間隙量ｈを少なくとも２．０μｍ以上にしていることによりニュートンリングの発生を防止している。

上記、上透明基板６２の上面６２ａの窪みは、図３に示す加圧装置を用いて上下基板６１、５１を貼合わせることによって得られる。図３に示すように、加圧装置１００は、フレーム１０１と平坦な載品台１０２と袋状になったシリコンラバー１０３と押板１０４とから構成されている。貼合わせる方法は、載品台１０２上に貼合わせるタッチパネル５０ａを位置を合わせた状態で１０組〜２０組、弾力性を有する合紙１０５を中に挟み込んで重ね合わせ、袋状になったシリコンラバー１０３の内部にガスを注入することによってシリコンラバー１０３が膨れて上下基板５１、６１を加圧する仕組みになっている。

合紙１０５は、図４に示すように、上基板６１の外周形状に合った中空で矩形のリング状のものを用いる。リング幅ｍはシール材６７の幅ｎ（本硬化して完成になった状態の時の幅）より１．１〜１．２倍位大きいものを使用する。

タッチパネル５０ａを１０組〜２０組セットした加圧装置１００をシリコンラバー１０３の内部ガスの気圧を０．０６Ｍｐａ位に高くして焼成装置に入れ、１５０°〜１６０°Ｃ位に昇温し、１５０°〜１６０°Ｃで９０〜１２０分の焼成を行う。図５は図３におけるＤ部の状態を拡大して示した模式図で、図５（ａ）は加圧前状態でのタッチパネルの断面模式図、図５（ｂ）は加圧焼成後状態でのタッチパネルの断面模式図を示している。図５（ａ）において、今仮りに、５μｍ粒径のシリカ粒子を配合したシール材６７を、０．４ｍｍ幅、２５μｍ厚みに印刷して仮硬化させると、載品台１０２上に位置を合わせて載置した下透明基板５２と上透明基板６２との間隙は２５μｍになる。上透明基板６２上に合紙１０５を挟み込み、加圧の下で１５０°〜１６０°Ｃに加熱すると、図５（ｂ）に示すように、シール材６７は再軟化して横に広がり、シリカ粒子の厚み、即ち、５μｍ厚みで、幅ｎ＝２．０ｍｍのシール材６７が得られる。そして、厚み５μｍ、幅ｎ＝２．０ｍｍの状態で本硬化する。また、合紙１０５は、リング幅ｍがシール材の幅ｎに対して１．１〜１．２倍のものを使用していることから、合紙１０５によって加圧される上透明基板６２の加圧幅は２．２〜２．４ｍｍになり、上透明基板６２はシール材６７の幅ｎ＝２．０ｍｍよりも更に内側に０．２〜０．４ｍｍは入り込んで加圧される。このため、上透明基板６２は下透明基板５２に向かって反る状態になって、上透明基板６２のシール材６７から外れた内側部分の上面６２ａは凹状になった窪みが発生する。下導電電極５４、５５、及び、ドットスペーサ５８の厚みを、２〜４μｍの範囲内で同じ厚みに形成している。今仮りに、３μｍの厚みに形成したとすると、５μｍ厚みのシール材６７と下導電電極５４、５５、及び、ドットスペーサ５８とに２μｍの段差が生まれる。加圧によって上透明基板６２は下透明基板５２に向かって反るが、大きく反った状態でも下導電電極５４、５５、及び、ドットスペーサ５８に接触するため、段差の分だけしか反らない。即ち、段差が２μｍあると、反りは最大限２μｍ発生することになる。本発明では、この反りを窪みとして表現していて、図１において、窪み量ｔと表示したものである。

本発明においては、シール材６７の厚みを４〜６μｍの厚みに形成し、下導電電極５４、５５、及び、ドットスペーサ５８の厚みを２〜４μｍの範囲内で、同じ厚みに形成している。同様に、上導電電極６４、６５も２〜４μｍの範囲内で、同じ厚みに形成している。これによって、上透明基板６２は、合紙１０５を介しての加圧力により、下透明基板５２に向かって反り、シール材６７から外れた部分の上透明基板６２の上面６２ａに凹状になった窪みが発生する。そして同時に、上透明基板６２と下透明基板５２との間隙ｈはシール材６７の厚みより小さくなる。これにより、上透明基板６２に０．４ｍｍ厚の剛性のあるガラスを使用しても、押圧作動荷重は比較的小さい荷重で操作できるようになる。また、下導電電極５４、５５、及び、ドットスペーサ５８の厚みを同じ厚みに形成している。このため、上透明基板６２の反り、即ち、窪みの量は下導電電極５４、５５、及び、ドットスペーサ５８の影響を受け、一定の量に規制される。更に、この窪みは、本実施形態においては、合紙１０５のリング幅ｍをシール材の幅ｎに対して１．１〜１．２倍に設定していることから、合紙１０５を介して加圧される上透明基板６２はシール材６７の内周側近傍ではなだらかに反った状態の窪みを示し、上導電電極６４、６５、及び、下導電電極５４、５５から一寸内側に入った所からは平坦な面状態の窪みを示すようになる。これにより、広い範囲で作動荷重が大きく変動するすることなく作動荷重のバラツキ具合を小さく押さえることができる。そして、下導電電極５４、５５、及び上導電電極６４、６５の近傍にあっても比較的小さい動作加重で操作できることからアクティブエリアを下導電電極５４、５５、及び上導電電極６４、６５の近くまで広めることができる。また併せて、ニュートンリングの発生を押さえる効果を生む。また、下導電電極５４、５５、及び上導電電極６４、６５、並びに、ドットスペーサ５８の厚みを２〜４μｍに設定する。２μｍより薄いと、上透明基板６２と下透明基板５２との間隙が１．５〜２μｍより小さいものが現れ、ニュートンリングが発生し易くなる。また、４μｍより厚いと大きな押圧作動荷重を必要とし、規定内の荷重に納まらないものが現れたりする。また、作動荷重のバラツキも大きくなる。

また、本発明においては、ドットスペーサ５８は弾力性を持っている。図２はドットスペーサの作用を説明する説明図を示しているが、分かり易くするために少し誇張して描いてある。図２に示すように、弾力性を有したドットスペーサ５８は、上透明基板６２に押圧されると変形して潰れる。潰れることによりドットスペーサ５８からの抗力が少なくなるから、大きな押圧力（作動荷重）を必要としなくなる。即ち、比較的小さい作動荷重でスムーズなタッチングが可能になる。この潰れたドットスペーサ５８は、上透明基板６２の押圧を解除すると元の形状に復元する。

なお、本実施形態においては、上透明基板６２に０．４ｍｍ厚のガラス板を用いたが、０．３ｍｍのガラス板を用いても同じ効果が得られる。０．３ｍｍ厚のガラス板は０．４ｍｍのガラス板より剛性が弱いので、より小さい作動荷重の下で操作が容易となる。また、０．２ｍｍのガラス板より剛性が強いので、割れなどの損傷すること少なく長期間の利用が可能になる。

以上詳細に説明したように、０．３〜０．４ｍｍ厚みの上透明基板を用い、４〜６μｍの厚みでもってシールするタッチパネルにおいては、下導電電極５４、５５、及び上導電電極６４、６５、並びに、ドットスペーサ５８の厚みを、同じ厚みで、２〜４μｍに形成し、上透明基板６２と下透明基板５２との間隙を少なくとも１．５〜２．０μｍ以上とし、ドットスペーサに弾性を持たせて、そのピッチ間隔を１２〜１５ｍｍの範囲の中で一定なピッチ間隔に形成することにより、十分規定内の押圧作動荷重の下でタッチ操作ができ、且つ、その荷重のバラツキを小さく押さえるタッチパネルが得られる。また、ニュートンリングの発生を防止して、品質的にも優れ、耐久性の良いタッチパネルが得られる。また、アクティブエリアを広めることができる。

本発明の実施形態に係るタッチパネルの要部断面図である。 図１におけるドットスペーサの作用を説明する説明図である。 加圧装置を用いて本発明のタッチパネルを貼合わせる方法を説明する説明図である。 加圧装置の中で用いる合紙の斜視図である。 図３におけるＤ部の状態を拡大して示した模式図で、図５（ａ）は加圧前状態でのタッチパネルの断面模式図、図５（ｂ）は加圧焼成後状態でのタッチパネルの断面模式図である。 従来技術におけるタッチパネルの平面図である。 図６におけるＥ−Ｅ断面図である。 図７における下基板の平面図である。 図７における上基板の平面図である。 特許文献１に示されたところのタッチパネルの要部断面図である。 図１１（ａ）は図１０におけるタッチパネルのトランスファー部の拡大断面図、図１１（ｂ）は図１０におけるタッチパネルのシール部の拡大断面図である。

符号の説明

５０ タッチパネル
５１ 下基板
５２ 下透明基板
５３ 下透明電極
５４、５５ 下導電電極
５８ ドットスペーサ
６１ 上基板
６２ 上透明基板
６３ 上透明電極
６４、６５ 上導電電極
６６ 位相差板
６７ シール材
６８ 偏光板

Claims (4)

1. 上透明基板の下面に方形の上透明電極と該上透明電極の対向する辺に接続する一対の上導電電極とを設けた上基板と、下透明基板の上面に方形の下透明電極と該下透明電極の対向する辺に接続しＦＰＣ取付位置まで引き回した一対の下導電電極と該下透明電極上に形成した複数のドットスペーサと前記上基板の一対の上導電電極と接続しＦＰＣ取付位置近くに形成した接続電極とを設けた下基板とを一定の隙間を持たせて対向配置し、シール材で前記上下基板の外周域を貼合わせて形成したタッチパネルであって、前記上透明基板に略０．３〜略０．４ｍｍの厚みのガラス板を用い、シール材の厚みを４〜６μｍの範囲に形成したタッチパネルにおいて、前記一対の上導電電極及び一対の下導電電極と前記ドットスペーサを同一の厚みでもって前記シール材の厚みより薄く形成し、前記上透明基板の上面が凹状になって僅かに窪みを有しており、前記ドットスペーサは弾性を有して、ピッチ間隔が１２〜１５ｍｍの範囲の中で、一定のピッチ間隔にマトリックス状に設けられていることを特徴とするタッチパネル。
2. 前記一対の上導電電極及び一対の下導電電極と前記ドットスペーサを２〜４μｍの厚みに形成したことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記上透明基板と前記下透明基板との間隙は、少なくとも１．５〜２μｍ以上有することを特徴とする請求項１又は２に記載のタッチパネル。
4. 前記上透明基板の上面の窪みを持った面は、平坦な面になっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のタッチパネル。

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