(57)【要約】【課題】光の透過率が高く、長期の打鍵耐久性を持ち、キー入力時の操作が軽いタッチパネルを得る。【解決手段】ドットスペーサ４８の材質として、ポリウレタン系アクリレート樹脂を用いた。この材質は光透過率が高いので、タッチパネル４０のドットスペーサ４８の影響で、画像がハッキリ見えなかったり、画像を誤認してしまうこともなく、また、適当な硬度を有するので、タッチパネル４８としての快適な操作感および打鍵耐久性が得られ、リニアリティにも優れている。【選択図】        図１
2004310429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明絶縁基板の下面に透明電極と引き回し電極を設けた上基板と、透明絶縁基板の上面に透明電極と引き回し電極と透明電極上に形成した複数のドットスペーサとを設けた下基板とを、所定の隙間を持たせて対向配置して絶縁性のシール材で前記上下基板の外周域を周回してシールしたタッチパネルにおいて、前記ドットスペーサが、ポリウレタン系アクリレート樹脂からなることを特徴とするタッチパネル。
【請求項２】
液晶表示装置などの表示装置の上面にタッチパネルを備えている画面入力型表示装置であって、前記請求項１に記載のタッチパネルを備えていることを特徴とする画面入力型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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絶縁基板の下面に透明電極とこの透明電極に接続する引き回し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引き回し電極を形成し、前記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。
【０００３】
以下、従来例を図５〜８を用いて説明する。図５は従来技術におけるタッチパネルの平面図、図６は図５におけるＥ−Ｅ断面図、図７は図５における下基板の平面図、図８は図５における上基板の平面図を示している。
【０００４】
図５、図６、図７、図８に示すように、従来例のタッチパネル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、板厚が１．１ｍｍの透明な方形のガラスからなる透明絶縁基板２と、この透明絶縁基板２の上面に方形形状に形成された透明電極３と、この透明電極３の図中上下の対向する両辺に沿って接続形成されて透明絶縁基板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引き回し電極４及び５と、ＦＰＣ取付部Ｓ近辺に形成された接続電極６、７と、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、上記接続電極６、７は、後述する上基板１１の引き回し電極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。
【０００５】
上基板１１は、板厚が０．２ｍｍの可撓性のある透明な方形のマイクロガラス（マイクロシートガラス）からなる透明絶縁基板１２と、この透明絶縁基板１２の下面に方形形状に形成されている透明電極１３と、この透明電極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引き回し電極１４、１５とで構成されている。
【０００６】
そして、上下基板１１、１の引き回し電極１４、１５及び４、５が方形配置となるように対向配置し、上下基板１１、１とに１０μｍ前後の隙間を持たせてシール材１７で上下基板１１、１とを固定すると共に、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に設けられた引き回し電極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。
【０００７】
また、シール材１７は、図中中央上部において、封口材１９で封口した封口部Ｄを有している。
【０００８】
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。
【０００９】
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を構成する透明絶縁基板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を構成する透明絶縁基板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。上記従来例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からなるマイクロガラス（マイクロシートガラス）を使っている。
【００１０】
下基板１を構成する透明電極３及び上基板１１を構成する透明電極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。この透明電極３及び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。
【００１１】
下基板１を構成する引き回し電極４、５、接続電極６、７、及び上基板１１を構成する引き回し電極１４、１５は、透明電極３、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インク化したもの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。
【００１２】
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に設けるもので、透明なアクリル樹脂、エポキシ樹脂、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、高さは２〜５μｍ、ドット間隔は１〜８ｍｍの範囲で設計される。
【００１３】
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の透明絶縁基板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
【００１４】
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。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
前述の通り、ドットスペーサ８の材質としては、従来からアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂、その他の透明な樹脂材料を用いていたが、それらには夫々に長所と欠点があった。即ち、アクリル系樹脂の場合、光の透過率は高い（約９３％）ので、その点では、タッチパネル２０のドットスペーサとしては一番望ましかった。しかし、大変硬い（縦弾性係数は約３０，０００ｋｇ／ｃｍ２）材質であり、衝撃荷重に対して脆く、この結果、打鍵耐久性に欠け、ドットが潰れて分裂し、上下透明電極１３，３の接触の妨げになることもあった。また硬いが故に弾力性に欠け、キー入力時の操作が重くなるのも問題だった。
【００１６】
一方、エポキシ樹脂は、縦弾性係数約２０，０００ｋｇ／ｃｍ２であり、アクリル樹脂と比して柔らかく、ドットスペーサ８として、上ガラス１２の変形を柔らかく受け止めることが出来ることから、タッチパネル２０を軽い操作力で入力できるのは長所であった。しかし、硬い上ガラス１２と接触を繰り返す内に、ドットスペーサ８が劣化して、長期使用には問題があった。又、エポキシ樹脂は光の透過率が約８９〜９１％と悪く、このため、ドットスペーサ８が妨げとなって、タッチパネル２０を載せている液晶ディスプレイ等の表示画面の画像がハッキリ見え難くなり、これを克服するため液晶ディスプレイ等の表示画面のバックライトの輝度を高めることで、対応したが、消費電力が高くなる等の欠点を生じた。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために成されたものである。解決するための手段として、本発明の請求項１記載に係る発明は、透明絶縁基板の下面に透明電極と引き回し電極を設けた上基板と、透明絶縁基板の上面に透明電極と引き回し電極と透明電極上に形成した複数のドットスペーサとを設けた下基板とを、所定の隙間を持たせて対向配置して絶縁性のシール材で前記上下基板の外周域を周回してシールしたタッチパネルであって、前記ドットスペーサが、ポリウレタン系アクリレート樹脂からなることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の請求項２記載に係る発明は、液晶表示装置などの表示装置の上面にタッチパネルを備えている画面入力型表示装置であって、前記請求項１に記載のタッチパネルを備えていることを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜４を用いて説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るタッチパネルの平面図、図２は図１におけるＥ−Ｅ断面図、図３は図１における下基板の平面図、図４は図２におけるＣ部の拡大図である。尚、従来技術で説明した構成部品と全く同一部品は同一符号を付してある。また、本発明のタッチパネルの説明にあたって従来技術と同一構成部品のものは簡単な説明にとどめてその詳細は省略する。
【００２０】
図１、図２に示すように、本発明のタッチパネル４０は形状が方形をなす下基板４１と可撓性を有する上基板１１とを備えている。下基板４１は、板厚が１．１ｍｍの透明な方形のガラスからなる透明絶縁基板２と、この透明絶縁基板２の上面に方形形状に形成された透明電極３と、この透明電極３の図中上下の対向する両辺に沿って接続形成されて透明絶縁基板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引き回し電極４、５と、ＦＰＣ取付部Ｓ近辺に形成された接続電極６、７と、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４８とで構成されている。尚、上記接続電極６、７は、後述する上基板１１の引き回し電極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。
【００２１】
上基板１１は、従来技術で説明した上基板１１と同じで、板厚が０．２ｍｍの可撓性のある透明な方形のマイクロガラス（マイクロシートガラス）からなる透明絶縁基板１２と、この透明絶縁基板１２の下面に方形形状に形成されている透明電極１３と、この透明電極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引き回し電極１４、１５とで構成されている。
【００２２】
そして、上下基板１１、４１の引き回し電極１４、１５及び４、５が方形配置となるように対向配置し、上下基板１１、４１とに、本実施形態では８μｍの隙間を持たせてシール材１７で上下基板１１、４１とを接着固定すると共に、上下基板１１、４１の外周域を周回してシールしている。更に、上基板１１に設けられた引き回し電極１４及び１５は、接続部Ｂ及びＡの場所において、下基板３１に設けた接続電極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。
【００２３】
また、シール材１７の図中中央上部において、開口部１７ａを封口材１９で封口した封口部Ｄを有している。シール材１７に設ける開口部１７ａは、シール材１７を高温で硬化させるときに発生する内部の膨張空気を外に逃がすために設けるものである。
【００２４】
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４１の下面には位相差板１６が貼付けられている。また、下基板４１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。
【００２５】
このような構成のタッチパネル４０を液晶表示装置等の表示装置の上面側に配置し、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４０の上基板１１が撓んでその押した所の透明電極１３が下基板４１の透明電極３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。
【００２６】
図４は本発明の要部を説明するための図２におけるＣ部の拡大図で、（ａ）は上基板１１を押圧しない時の、（ｂ）は押圧中の上下基板１１，４１の関係を示す模式図である。下基板４１を構成するドットスペーサ４８は、押圧した部分以外の部分で上下透明電極１３，３同士が接触しないために設けてある。
【００２７】
本発明のタッチパネル４０では、ドットスペーサ４８の材質として、ポリウレタン系アクリレート樹脂を用いた。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１９０６６９（ＬＰＤ−１６５）等がある。この素材は主にＬＣＤのエンドシール等に用いられ、一液のＵＶ硬化型の封孔剤である。
【００２８】
本発明のタッチパネル４０では、下透明絶縁基板（１．１ｍｍ厚の下ガラス）２表面に設けたＩＴＯ膜から成る透明電極３上に、このポリウレタン系アクリレート樹脂からなるドットスペーサ４８を印刷した後、波長が２２０〜２６０ｎｍの紫外線を照射して硬化させた。硬化後のドット高さは５μｍ、直径は３０〜６０μｍ、ドットピッチは８ｍｍである。尚、上透明絶縁基板（上ガラス）１２は０．２ｍｍのほうけい酸ガラスを用いた。
【００２９】
この様にして作られたタッチパネル４０の特性評価を行うため、先ず操作力を確認した。操作力は、ドットスペーサ４８のドット間中央をＲ３．７５のシリコンゴム（硬度１０〜２０）で押圧して、電気的導通がとれた荷重で判断した。その結果、操作力は、アクリル樹脂製のドットスペーサーより少なく、ウレタン樹脂やエポキシ樹脂のドットスペーサよりは多くの力が必要であった。これは、本発明に用いたポリウレタン系アクリレート樹脂の縦弾性係数が約２４，０００ｋｇ／ｃｍ２であり、アクリル樹脂（縦弾性係数約３０，０００ｋｇ／ｃｍ２）より小さく、ウレタン樹脂（縦弾性係数約１５，０００ｋｇ／ｃｍ２）やエポキシ樹脂（縦弾性係数約２０，０００ｋｇ／ｃｍ２）より大きいことを裏付けていた
。
【００３０】
次に打鍵耐久寿命確認試験を行った。これは、ドット間中央をＲ３．７５のシリコンゴム（硬度１０〜２０）を用いて、０．５秒毎に３００ｇ荷重を掛けながら、設計回数である２００万回の繰り返し試験である。その結果、２００万回の繰り返し荷重でも、ドットスペーサ４８の欠け、潰れ、分裂等の破損は全く見られなかった。又、ドットスペーサ４８の磨耗を確認するためのドット高さの変化も初期１０％以下であった。
【００３１】
光透過性に関しては、本発明で採用したポリウレタン系アクリレート樹脂の光の透過率は（約９３％）であり、これはアクリル樹脂と同等である。
【００３２】
本発明のドットスペーサ４８を備えたタッチパネル４０を指またはペン等で押圧した時、ドットスペーサ４８が弾力性に富むので軽操作で入力でき、またリニアリティーにも優れていた。またドットスペーサ４８の強度が強いため、長期に亘り劣化や剥離が生じ難く、打鍵耐久寿命に優れており、また光透過率が高いので、バックライトの輝度を高めなくても、ドットスペーサ４８の影響で画像がハッキリ見えなくなることはなくなった。
【００３３】
本発明のタッチパネル４０をＦＡＸ、ＡＴＭ、自動販売機、複写機、その他各種の端末装置などに設けられた画面入力型表示装置に利用すれば、装置の中でも特に故障を生じ易い可動部分の品質が、長期間に亘り維持できるので、画面入力型表示装置を安定した品質の下で、快適に長期間に亘り利用できる。
【００３４】
【発明の効果】
ドットスペーサにポリウレタン系アクリレート樹脂を用いた本発明のタッチパネルは、光透過率が高いので、タッチパネルのドットスペーサの影響で、画像がハッキリ見えなかったり、画像を誤認してしまうこともなく、またドットスペーサが適当な硬度を有するので、タッチパネルとしての快適な操作感および長期の打鍵耐久性が得られ、リニアリティにも優れていた。また、本発明のタッチパネルを備えた画面入力型表示装置にあっては、故障の原因になりやすかったタッチパネルのドット部分が、長期的に亘り破壊することがなくなり、画面入力型表示装置を長い間安定して使用できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタッチパネルの平面図である。
【図２】図１におけるＥ−Ｅ断面図である。
【図３】図１における下基板の平面図である。
【図４】図２におけるＣ部の拡大図で、（ａ）は上基板を押圧しない時の、（ｂ）は押圧中の上下基板の関係を示す模式図である。
【図５】従来技術におけるタッチパネルの平面図である。
【図６】図５におけるＥ−Ｅ断面図である。
【図７】図５における下基板の平面図である。
【図８】図５における上基板の平面図である。
【符号の説明】
１、４１    下基板
２、１２    透明絶縁基板
３、１３    透明電極
４、５、１４、１５    引き回し電極
６、７      接続電極
８、４８    ドットスペーサ
１１    上基板
１７    シール材
１６    位相差板
１７ａ  開口部
１８    偏光板
２０、４０    タッチパネル
１９    封口材
Ｄ      封口部
【図１】
2004310429.tif 000003
【図２】
2004310429.tif 000004
【図３】
2004310429.tif 000005
【図４】
2004310429.tif 000006
【図５】
2004310429.tif 000007
【図６】
2004310429.tif 000008
【図７】
2004310429.tif 000009
【図８】
2004310429.tif 000010