(57)【要約】【課題】シール剤の開口部を確実に封止し、干渉縞の発生を防止すると共にデータ入力時の押圧力が軽く、且つ操作性、信頼性に優れ、且つ耐湿性に優れたタッチパネルを提供する。【解決手段】一対の透明電極を配設した上下基板１、２を前記透明電極を内側にしてシール剤１６を介して対向配置してなり、前記シール剤１６の開口部１６ａを封止部材７１で封止してなるタッチパネルにおいて、前記開口部１６ａの短辺寸法が上下基板１、２の間隙寸法であり、長辺寸法ｈが１〜７ｍｍの範囲にあることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の透明電極を配設した上下基板を前記透明電極を内側にして、前記上下基板の外周域を周回するように配されたシール剤を介して対向配置してなり、前記シール剤の一部に開口部を設け、該開口部を封止部材で封止してなるタッチパネルにおいて、
前記開口部が略長方形状をなし、該長方形状の前記開口部の短辺方向寸法が前記上下基板の間隙寸法であり、長辺方向の寸法が１〜７ｍｍの範囲であることを特徴とするタッチパネル。
【請求項２】
前記上下基板がガラスよりなることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ、各種端末機、自動販売機、ＡＴＭ、カーナビゲーション等の機器において、液晶ディスプレイやブラウン管等の画面上に配置し、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等で直接押してデータの入カが行われるタッチパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術におけるタッチパネルは、透明電極を配設した可撓性を有する上基板と、透明電極を配設した下基板とが所定の空間を隔てて透明電極同士が対面するようにシール剤を介して配置されている。このタッチパネルにおいて上基板の上部を入力ペンまたは指で押圧したとき、上基板が撓んでその押圧点において上基板の透明電極が下基板の透明電極と接触する。そして、その接触点の座標が電気抵抗の測定によって検知されて、入力情報が読取られる。
【０００３】
このようなタッチパネルにおいてデータ入力後の上基板の戻り（バウンス）をスムーズにすると共に干渉縞の発生を防止するために、前記シール剤に設けられている開口部から不活性ガスを注入し、その後、開口部を封止する構造のものが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
以下、タッチパネルの開口部を封止する構造の具体的例について図２〜図４を用いて説明する。図２は、従来技術におけるタッチパネルを示し、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、図３は、シール剤の開口部の封止工程を説明するための開口部付近の部分拡大断面図、図４はシール剤の焼成方法を説明する図である。
【０００４】
図２に示すように、タッチパネル１０は、上基板１と下基板２とを前記透明電極３、４同士が互いに対向するようにシール剤６を介して配置し、前記上下基板１、２の周辺部が８〜１２μｍ程度の一定間隔を保つように、前記シール剤６で貼着されている。前記シール剤６には前記上下基板１、２の周辺部の一部にシール剤６の開口部６ａが設けられており、前記上下基板１、２を貼着後、前記シール剤６の開口部６ａからガスが注入され封止部材７０で封止されている。
【０００５】
前記下基板２は、厚みが１．１ｍｍのソーダガラス板からなり、このソーダガラス板に透明電極４と、透明電極４に電気的に接続される引き回し電極８ａ、８ｂとが形成されている。前記引き回し電極８ａ、８ｂの他端は下基板２の一辺においてまとめられ、コネクタ９の端部と接続されている。前記透明電極４は、厚みが５０Å〜４０００Å程度のＩＴＯ膜をスパッタリング或いはＣＶＤ等により成膜し、エッチング加工によりパターン形成される。又、前記引き回し電極８ａ、８ｂは、厚さ１〜２０μｍ程度の銀ペースト膜を印刷、１３０℃で約６０分焼成して形成される。
【０００６】
更に、前記透明電極４の表面上には、ドットスペーサ５がマトリックス状に配列されている。前記ドットスペーサ５は、大きさが３０〜４０μｍ程度の円形の形状で、基板からの高さが７〜１２μｍ程度に設定されている。更に、前記ドットスペーサ５同士の中心間距離は４〜５ｍｍ程度に設定されている。また、ドットスペーサ５はエポキシ樹脂系の紫外線硬化型樹脂をマトリックス状に印刷し、紫外線を照射して硬化させ形成される。
【０００７】
前記上基板１は、厚みが０．２ｍｍのマイクロガラス板からなり、下基板２と同様に透明電極３、引き回し電極７ａ、７ｂが形成されている。前記上基板１として使用されるマイクロガラスついては、ホウケイ酸ガラス等が例としてあげられる。
【０００８】
前記シール剤６は、エポキシ樹脂接着剤等が選択され、図２に示すようにタッチパネルの上下ガラス基板の外周を周回するように、１〜２．５ｍｍの範囲の幅で、スクリーン印刷等の手段で形成される。又、このシール剤６には、所要の大きさのプラスチックボールやファイバーガラス等のスペーサ部材が分散されており、このスペーサ部材によって前記上基板１と前記下基板２とを所要の間隔に保持する役目を成している。
【０００９】
次に前記シール剤６の形成工程と開口部の封止工程について簡単に説明する。まず下基板２周辺付近にシール剤６をスクリーン印刷等の方法で印刷形成する。この時、図３（ａ）に示すように前記シール剤６の一部に開口部６ｂを設ける。次に図３（ｂ）に示すように前記上下基板１、２を重ね合わせ、所定の時間加圧、加熱し、シール剤６を焼成し上下基板１、２を貼り合わせる。この時、前記シール剤６の平面形状は押し広げられ開口部の幅ｂも少し狭くなるが、この貼り合わせた状態で外周側の開口部の幅ｂが例えば５ｍｍ、内周側の幅ｄが例えば１０ｍｍとなるように、図３（ａ）に示すようにシール剤６の外周側６ｃから内周側６ｄに向かって開口幅が拡大するように印刷時の外周側の開口部の幅ａ、内周側の開口幅６ｃを設定する。次に図３（ｃ）に示すように前記シール剤６の開口部６ａからガスを注入した後、封止部材７０で封止する。封止部剤７０には紫外線硬化型の接着剤が使用される。これによって図２に示すようなパネルの内部が密閉されたタッチパネル１０が得られる。
【００１０】
一方このようなタッチパネルにおけるシール剤の焼成工程は、図４に示すように、硬化治具２５に複数のタッチパネルを堆積し、重なり合う互いの上下基板１１の間に合い紙１２を挟んでセットする。この合い紙１２はシール剤６の焼成工程において、上下基板１１の貼り付きを防止するためのものである。
【００１１】
次に、硬化治具２５に合い紙１２を挟んで重ねた複数の上下基板１１を矢印の方向に加圧し、所定の時間加熱してシール剤６を焼成する。これによって上下基板１１が所定の間隔を維持してシール剤６で貼着される。シール剤６を焼成後徐冷して硬化した後、シール剤６の開口部６ａを封口剤により封止して、タッチパネル１０が製作される。
【００１２】
タッチパネルにおいては、上下基板を一定の隙間を維持し、且つタッチパネル内の気密性や耐湿性を保持するためのシール剤を、上下基板の外周域を周回するように形成するが、シール剤６は前述のようにスペーサ部材を分散させた熱硬化性のエポキシ樹脂等であり、シール剤６の焼成工程では約１６０゜Ｃ、９０分位の加熱が必要となる。この製造工程での温度変化により、可撓性の高い上基板が位置せぬ変形を起こすことを防止する目的で、シール剤の一部に開口部を設け、タッチパネル内外の気圧を同一に保つことで焼成工程での基板の変形を防止している。開口部の封止処理の方法は前記開口部よりガスを注入する製造方法におけるタッチパネルと同一である。
【特許文献１】
特開平１０−１３３８１７号公報（第３頁）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術で述べたように、タッチパネル、特にガラス基板より構成されるものについては、前記のように上基板の湾曲量を適正にコントロールするためのガス注入口として、また、製造工程でのシ−ル剤の焼成等によるタッチパネル内外圧の変化で基板が意図せぬ変形（多くは凸状に湾曲）を起こすことを防止するためのタッチパネル内のガスの逃げ穴として、シール剤の一部に開口部を設ける場合が多い。タッチパネルのシール剤の焼成工程は図４に示す方法で説明したように、複数のタッチパネルを堆積し、加圧してシール剤硬化を行うが、この方法は堆積したタッチパネルを加圧焼成する方法、即ち個々のタッチパネルの上下基板が相互に接触し、剛性の高い下基板で直下に置かれたタッチパネルの上基板を押圧した状態で焼成するため、この工程内の温度変化による、主として上基板の変形を防止することを目的とする方法であり、タッチパネルへの加圧量（荷重印加量）は、ガラス基板やスペーサ部材が変形若しくは破損しない範囲で大きい方が良好な効果が得られる。
【００１４】
しかしながら、開口部を有するタッチパネルでは、シール剤の一部を除去するような形態で開口部を設けるため、当然この部分には上下基板の間隙を確保するスペーサ部材が存在せず、焼成工程での加圧を増大させると開口部付近が潰れるような変形が起きる。即ち開口部付近の上下基板が接近して、この部分の所定の間隙を確保できず、ニュートンリングが発生し易く、見栄えが悪いとの問題があった。
【００１５】
また、開口部よりガスを注入する場合においても、開口部を封口剤により封止する場合、開口部は大きいほど作業は楽になるが、開口部の長辺寸法を増やす方向で開口部を大きく設定すれば、上記のように開口部の潰れも大きくなる、との相矛盾する問題があった。このようにシール剤焼成工程で開口部の潰れが発生すると、ガスの注入が行いにくくなるとの問題もあった。
【００１６】
また、タッチパネルのシール剤で囲まれる内側は密閉室として、データ入力時の上基板の戻り（バウンズ）をスムーズにし、且つ繰り返し使用に対して上基板が凹状に変形することを防止しているが、開口部の封口処理が完全に行われないと、上記密閉状態を保ちにくくタッチパネルの干渉縞発生による視認品質低下や耐久性が劣るなどの問題があった。更に、この隙間から水分が入り込み内部の湿度が上昇することにより入力画面に曇りが発生するという問題もあった。
【００１７】
以上のように、タッチパネルに開口部を設けることは一種の必要悪であり、必要が無ければ設けない方が良いが、設ける場合、封口処理を確実に行う目的で開口部を小さくしすぎると、ガスを注入する製造方法ノタッチパネルではガスが入りにくくなり、さらに封口処理の際、封口剤が開口部に入りにくく、逆に密閉性が確保できない問題があった。
【００１８】
（発明の目的）
本発明は、前記シール剤の開口部の寸法形状に関して、適切な条件を設定し、開口部を確実に封止することにより、上記課題を解決することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明に係わるタッチパネルは、一対の透明電極を配設した上下基板を前記透明電極を内側にして、前記上下基板の外周域を周回するように配されたシール剤を介して対向配置してなり、前記シール剤の一部に開口部を設け、該開口部を封止部材で封止してなるタッチパネルにおいて、前記開口部が略長方形状をなし、該長方形状の短辺方向の寸法が前記上下基板の開口部近傍の間隙寸法であり、長辺方向寸法が１〜７ｍｍの範囲であることを特徴とする。
また、前記上下基板がガラスよりなることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明では、タッチパネルの開口部の寸法を適正な寸法形状に設定することで前記課題の解決を図る。この目的のために開口部の形状寸法には最も適正で合理的な範囲が存在することを、本願発明者らは多くの実験データの検証及び解析により見いだした。
【００２１】
以下本発明の実施の形態について、図により説明する。尚、本実施例は従来技術の説明内容に対して、シール剤における開口部の寸法形状を特定したものであり、その他の構成は従来技術のタッチパネルと同様である。従って、従来技術と同一内容の部分は同一図及び同一番号を付与し、重複する箇所の説明は省略する
。
【００２２】
図１に本発明におけるタッチパネルの実施形態を説明する。図１（ａ）は下基板にシール剤を印刷した状態を示す開口部付近の部分拡大平面図である。また、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ断面を、上下基板１、２をシール剤６で貼り合わせた後の状態を示す開口部付近の部分拡大断面図である。
【００２３】
図１において、下基板２は厚みが１．１ｍｍのソーダライムガラスとし、上基板１は厚みが０．２ｍｍのマイクロガラス板とした。シール剤１６は従来技術を説明した図２のシール剤６と同様に上下基板１、２の外周域を周回するように、エポキシ樹脂接着剤にスペーサ部材３０を拡散添加したものを、図１（ａ）の幅ｃが焼成後の寸法で０．７ｍｍとなるようにスクリーン印刷によって形成した。図１において透明電極膜及びドットスペーサは省略している。開口部１６ａは印刷版のパターン形状により、シール剤の一部を欠徐する方法にて形成した。この方法による開口部の形成においては、開口部１６は図１（ｂ）に示すように略長方形状となり、開口部１６ａの短辺寸法は、図１（ｂ）に示すように必然的に上下基板１、２の間隙寸法ｓと同一となる。短辺寸法の設定はこのように行うのが最も簡便且つ合理的である。特に本実施形態のように上下基板共にガラスにて構成されるタッチパネルにおいては、上下基板の間隙を１０μｍ前後にする必要があり、開口部の短辺寸法の設定は当該寸法以外には極めて困難である。本実施形態においては上下基板の間隙を１０μｍに設定した。
【００２４】
開口部１６ａの長辺寸法ｈは、最少寸法を０．５ｍｍとし、０．５ｍｍとびに１０ｍｍまで試作及び評価を行った。尚、図１（ａ）ではシール剤１６のスクリーン印刷時の開口部１６ａの長辺寸法がｈに設定されているように見えるが、説明の便宜上このような図示内容としたことを述べておく。スクリーン印刷されたシール剤は上下基板を周回して完全に密閉させる必要があり、このためスペーサ部材の寸法よりやや大きめに形成する。シール剤の加圧焼成工程では、シール剤が押圧されて印刷時の面積より増加する。即ち幅寸法ｃも、加圧焼成後の寸法は印刷時の寸法より増加する。同様な理由により開口部１６ａの長辺寸法ｈも、印刷形成時の長辺寸法より加圧焼成後の方がやや小さくなる。スクリーン印刷時のシール剤形成寸法は、通常予めこの変形量を見込んで設定するのであって、本実施形態で説明する開口部１６ａの長辺寸法ｈは、加圧焼成での変形量の含めた完成寸法を差している。図１（ａ）においてシール剤１６の開口部付近の先端１６ｂが略台形形状であるように描かれているが、このような形状にパターン形成することで、加圧焼成後は先端１６ｂが潰れてほぼ矩形になるとの内容であり、本願発明の趣旨とは直接関係ない。
【００２５】
開口部１６ａよりガスを注入して上基板１の湾曲量を調整する方法においては、シール剤１６の開口部１６ａ付近より開口部１６ａに向けて高圧窒素を噴射する方法にて行った。その結果、開口部１６ａの長辺寸法ｈが大きくなるほど短時間でガス注入が可能になるとの結果を得た。
【００２６】
次に、図４に示す従来技術と同様の方法にてタッチパネルを堆積、加圧した状態でシール剤の焼成を行った。加圧の手段は、通称エアバックと呼ばれる液晶パネルの上下基板貼り合わせに用いられる、圧縮気体の圧力を、タッチパネル基板に荷重をかける方法にて印加した。印加荷重量は０．５ｋｇ／ｃｍ２  で実施した。焼成条件は１６０゜Ｃ、９０分で加熱した。また、合い紙は８０μｍの厚みの上質紙を用いた。タッチパネルの堆積数は５個及び２０個で行った。
【００２７】
その結果、開口部１６ａの長辺寸法ｈが０．５ｍｍ及び１ｍｍの時は上基板の変形は１μｍ以内で、無視できる範囲であったが、１．５ｍｍでは２〜３μｍの変形が発生し、以後ｈ寸法の増加に伴って変形量が漸次増加し、７ｍｍで６〜８μｍまで変形した。７ｍｍ以上１０ｍｍまでは更なる変形量の増加は認められなかった。タッチパネルの堆積数による変形量の変化は、堆積数の多い方がやや大きい変形が確認された。尚、変形量の測定は光学顕微鏡により行った。また、タッチパネルの堆積数によっても、堆積させた場所、即ち堆積した中央部付近と、加圧する上下面付近とでは上基板の変形量が僅かに異なるため、上記変形量のデータは幅を持たせた数値で表している。
【００２８】
シール剤の焼成工程で開口部が潰れる原因として、本願発明者らは、加圧焼成によって、弾性体と見られる合い紙が圧縮変形するが、シール剤、即ちスペーサ部材が存在しない開口部では合い紙の圧縮変形が起きにくいため、その分上基板が下基板に接近するような変形が生ずる、との仮説を考えた。これを裏付けるために、図４（ｂ）に示す合い紙１２に、開口部に対応する位置に凹状の切り欠き逃げ部を形成し、同様な加圧焼成を行ったところ、開口部の上基板の変形量は２０％以下に改善された。しかしながら、開口部１６ａの長辺寸法ｈが８ｍｍ以上では、バラツキは多いが数μｍの上基板の変形が確認された。この原因については、完全な弾性体ではないガラスに高圧荷重をかけることで、スペーサ部材の存在しない開口部付近に応力集中が発生し、撓みやすい上基板に変形が生じたと考えられる。
【００２９】
シール剤焼成後の封口処理における開口部１６ａの長辺寸法ｈの影響について、主に封口後の気密性について試作、調査を行った。封口剤はＵＶ硬化タイプのエポキシアクリレート樹脂を用いた。その結果、ｈ寸法が１ｍｍ以下では１５％程度の気密不良が発生したが、１．５〜７ｍｍの範囲では気密不良は発生しなかった。しかし、７．５ｍｍ以上では１０％前後の気密不良が発生した。ＵＶ硬化型の封口剤はシール剤の焼成後に、ディスペンサーで行うが、開口部１６ａの短辺は上下基板の間隙、即ち１０μｍで固定されてしまうため、封口剤の注入は容易ではない。本実施形態では上下基板共ガラスを用いたため、注入状態を視認しながら作業を行うことが可能であるが、長辺寸法ｈが１ｍｍ以下では開口部が小さすぎて封口剤の注入が十分に行われなかった結果と考えられる。また、７．５ｍｍ以上で気密不良が発生した原因は、ｈ寸法が大きすぎると微細な気泡が発生し、封口剤の注入による開口部の充填密閉がやはり十分に行われなかったためと考えられる。
【００３０】
尚、封口剤による封口処理には数値で表しにくい作業のし易さがあることも判明した。開口部の長辺寸法ｈが０．５ｍｍでも十分な時間をかけ、慎重に作業すれば気密不良は防止できた。但し製品を量産する上では実用的とは言い難い。さらに、封口処理作業のやり易さの面では長辺寸法ｈが２．５〜３．５ｍｍの範囲が最も良好であった。ｈ寸法が７．５ｍｍ以上で発生した気泡等による気密性不良に対しては、封口剤作業の工夫では解決できなかった。
【００３１】
以上の実験、試作及び解析調査の結果、本願発明者らはタッチパネルのシール剤に形成する開口部の形状及び寸法には適正範囲が存在することを見いだした。結論的には開口部は略長方形状であり、開口部の短辺寸法はタッチパネルの上下基板の間隙寸法に設定することが最も合理的でコストも安い。長辺寸法については、製品の生産性の面で１〜７ｍｍの範囲が実用上の適正値である。特にガラス構成のタッチパネルにおいて顕著に適用できる。
【００３２】
タッチパネルのシール剤に形成された開口部の形状寸法に影響を与える要因として、シール剤焼成工程における開口部の変形量においては、開口部の長辺寸法が小さいほど変形量が少ない、との結果が得られた。但し製造方法の工夫、具体的に言えば、タッチパネルを堆積して焼成する際に、合い紙に開口部を逃げた凹状切り欠きを施すなどして、長辺寸法が７ｍｍまでは生産が可能である。また、開口部よりガスを注入する方法においては長辺寸法が大きい方が作業が容易であるとの結果が得られた。
【００３３】
開口部の封口処理による気密性保持品質の面では、開口部長辺寸法が１．５〜７ｍｍの範囲では品質上の問題はなく、作業の工夫により１〜７ｍｍの範囲で気密性保持の品質が得られた。以上総合して開口部長辺寸法は１〜７ｍｍの範囲が望ましい。また、封口剤注入のし易さの面等考慮すると、ｈ寸法が２．５〜３．５ｍｍの範囲がより好ましい。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によればシール剤の開口部の寸法形状は、開口部の短辺寸法は上下基板の間隙寸法に、また長辺寸法を１〜７ｍｍに設定することでニュートンリングなどの視認性、気密性に起因する耐湿性及び耐久性、さらに上基板の戻りが良好であることによる操作性などの諸品質に優れたタッチパネルが容易に設計、製作できる。さらに長辺寸法においては、格別の制約がない場合には２．５〜３．５ｍｍに設定することで、開口部の寸法に起因する様々な問題を回避し、良好な品質のタッチパネルを設計、及び製作することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるシール剤の開口部付近を示し、図１（ａ）はシール剤を基板に印刷した状態を示す部分拡大平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ部分の拡大断面図である。
【図２】従来例におけるタッチパネルを示し、図２（ａ）は、タッチパネルの平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】従来例におけるシール剤の開口部の封止工程を説明するための部分拡大平面図である。
【図４】従来例におけるシール剤の焼成工程を説明するための部分側面図である。
【符号の説明】
１  上基板
２  下基板
２ａ  下基板の外周
３  透明電極
４  透明電極
５  ドットスペーサ
６  シール剤
６ａ、６ｂ  シール剤の開口部
７ａ、７ｂ  引き回し電極
８ａ、８ｂ  引き回し電極
９  コネクタ
１０  タッチパネル
１１  シール剤の端部
１２  合い紙
１６ａ、１６ｂ  シール剤の開口部
２５  焼成治具
７０  封止部材
【図１】
2004265149.tif 000003
【図２】
2004265149.tif 000004
【図３】
2004265149.tif 000005
【図４】
2004265149.tif 000006