(57)【要約】【課題】タッチパネルの上ガラス基板の割れが発生しない製造方法を見いだす。【解決手段】可撓性を有する透明絶縁基板１２の下面に透明電極１３と引き回し電極１４、１５とを設けた上基板１１と、透明絶縁基板２の上面に透明電極３と引き回し電極４、５と透明電極３上に形成した複数のドットスペーサ８とを設けた下基板１とを、所定の隙間を設けて対向配置し、絶縁性のシール材１７で前記上下基板１１、１を加圧焼成の下で貼合わせるタッチパネル２０の製造方法において、前記加圧は、焼成温度の上昇に従って段階的に加圧力を増やして加圧する。一度に加圧するのではなく、焼成温度に応じて段階的に加圧力を増すことによってガラスの割れが防止できる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する透明絶縁基板の下面に透明電極と引き回し電極とを設けた上基板と、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、所定の隙間を設けて対向配置し、絶縁性のシール材で前記上下基板を加圧焼成の下で貼合わせるタッチパネルの製造方法において、前記加圧は、焼成温度の上昇に従って段階的に加圧力を増やして加圧することを特徴とするタッチパネルの製造方法。
【請求項２】
前記加圧力は、２〜４段階に分けて増やすことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルの製造方法。
【請求項３】
前記加圧焼成は、前記貼合わせる上下基板を２０〜４０組積層して行う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の製造方法。
【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３〜７を用いて説明する。図３は従来技術におけるタッチパネルの平面図、図４は図３におけるＥ−Ｅ断面図、図５は図３における下基板の平面図、図６は図３における上基板の平面図、図７は上下基板を貼合わせる加圧装置を示している。
【０００４】
図３、図４、図５、図６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とを接着して貼合わせると共に、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、図中上部中央において、封口部Ｄを有しており、シール材１７の開口部１７ａを封口材１９で封口している。
【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、ホウケイ酸ガラス、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厚みのホウケイ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、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、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、加圧焼成を施して硬化させ、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】
封口部Ｄにおける封口材１９にはＵＶ硬化型のエポキシアクリレート樹脂などが使用される。この封口材１９をシール材１７の開口部１７ａの部分に塗布し、開口部１７ａを塞いだ状態で紫外線を照射して硬化させて封口する。開口部１７ａは、シール材１７で上下基板１１、１を接着固定するために加圧の下で約１６０度、９０分位の加熱処理を施すが、その時のシール内部の膨張した空気を外に逃がすために設けている。
【００１５】
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。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上記、シール材１７で上下基板１１、１を貼合わせる方法を更に詳しく説明すると、次のような方法を取っている。上下基板１１、１のいずれか一方にシール材１７をスクリーン印刷方法で、幅略０．５ｍｍ、厚み略３０μｍに印刷する。その後一旦、８０°Ｃ位、２０〜３０分の加熱を施して半硬化状態にする。これは、位置を合わせて貼合わせするまでに、中間作業工程（下基板１の接続電極６、７と上基板１１の引き回し電極１４、１５とを接続するための導電性接着剤の塗布作業）があるためで、この作業をやり易くするためである。
【００１７】
図７は上下基板１１、１を貼合わせするときに使用する加圧装置を示したものである。上下基板１１、１のそれぞれに全ての作業が終了したときに、上下基板１１、１の貼合わせ作業に入る。貼合わせ作業は、加圧装置と焼成装置を用いて、上下基板１１、１にある特定の加圧力を加えながら特定の温度で焼成を施し、シール材１７を硬化させて貼合わせる。使用する加圧装置１００は、図７に示すように、大きくは、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とから構成している。加圧方法は、載品台１０２の上に貼合わせるタッチパネル２０ａを約２０組位、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１１、１を加圧する仕組みになっている。
【００１８】
シール材１７に熱硬化型のエポキシ系樹脂接着剤を使用した場合の加圧力、焼成温度のかけ方は、上記加圧装置１００にタッチパネル２０ａを２０組位セットし、加圧力としてシリコンラバー１０３の内部ガスの気圧を０．０６Ｍｐａ位に高くする。その後、焼成装置に入れて１５０°〜１６０°Ｃ位まで昇温し、１５０°〜１６０°Ｃで約９０〜１２０分焼成を施す方法を取っている。これによって、シール材１７が完全に硬化して上下基板１１、１が堅く貼合わさる。この時のシール材１７は幅略１．５ｍｍ、厚み略１０μｍの寸法に仕上げられる。
【００１９】
しかしながら、上記の加圧焼成方法においては、時々上基板１１の割れ、亀裂などが発生し、歩留まりも悪く、コストアップの要因となっていた。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものである。そして、この課題を解決する手段として、本発明の請求項１に記載の発明は、可撓性を有する透明絶縁基板の下面に透明電極と引き回し電極とを設けた上基板と、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、所定の隙間を設けて対向配置し、絶縁性のシール材で前記上下基板を加圧焼成の下で貼合わせるタッチパネルの製造方法において、前記加圧は、焼成温度の上昇に従って段階的に加圧力を増やして加圧することを特徴とするものである。
【００２１】
これは、最初から一度に所要の加圧力を加えるのではなく、焼成温度によって段階的に加圧力を増やしていくものである。これによって、上下基板にかかる応力が小さくなって上基板の割れ、亀裂の発生が防止できる。
【００２２】
また、本発明の請求項２に記載の発明は、加圧力を２〜４段階に分けて増やすことを特徴とするものである。
【００２３】
加圧力を少なくとも２段階、多くても４段階に分けて増やすようにすれば上基板の割れ、亀裂を殆ど皆無にすることができる。
【００２４】
また、本発明の請求項３に記載の発明は、加圧焼成は、前記貼合わせる上下基板を２０〜４０組積層して行うことを特徴とするものである。
【００２５】
これは、加圧力を段階的に増やすことによる副次的な効果を生んだもので、このような加圧方法を取ると４０組位一度に処理することができ、量産効果を生んだものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明するが、本発明はシール材での上下基板の貼合わせ方法に係る製造方法の発明である。従って、タッチパネルの構造及び構成は従来技術の構造及び構成と全く変わりはないので、構造及び構成の説明は省略し、以降は貼合わせの製造方法について説明する。
【００２７】
図１に示すものは、本実施の形態でシール材として使用した熱硬化性エポキシ樹脂の粘弾性特性を表したグラフである。また、このシール材はタッチパネルや液晶表示装置などのシール材として利用されている。このグラフの縦軸は粘度を表し、横軸は温度を表している。焼成温度が上昇するにつれてシール材の粘度（柔らかさ）がどのように変化するかを表したグラフである。尚、このグラフは８０°Ｃ、２０分の仮焼成を行って溶剤分を蒸発させ、半硬化させた後での加熱焼成を示しているので低温時の粘度は高くなっている。
【００２８】
このグラフから、１００°Ｃ位までは粘度が徐々に下がり、１００°Ｃで下限値に至り、１００°〜１２０°Ｃの間は下限一定値を示し、１２０°Ｃから上がり始め、１３０°Ｃからは急激なカーブを持って高くなる。そして、１５０°Ｃでほぼ粘度のピーク値をむかえことを示している。このことから、半硬化状態にあつたシール材が焼成温度を高めていくと、だんだん柔らかくなってきて１００°Ｃ位で一番柔らかくなり、１２０°Ｃ位から硬化が始まり、１５０°Ｃで完全硬化すると云うことが分かる。
【００２９】
一般的に、熱硬化性エポキシ樹脂を使ったシール材は、製品によって粘度値や温度などの粘弾性特性に多少の違いはあるが、概ね、図１と似たようなカーブを描く。
【００３０】
本実施の形態では、上下基板の貼合わせ行程において、図７に示す加圧装置を使って図２の（ａ）に示すタッチパネルの積み重ね枚数のそれぞれ異なる６組の実験を行った。ここで、図２は、タッチパネルの積み重ね組数を変えて、最終エアバック圧を０．０５Ｍｐａにしたときの、ガラスからなる上基板の割れや亀裂状態と作動加重（上基板への押圧加重を指す）の状態を示した表である。
【００３１】
図２（ａ）表でのエアバック圧は、加圧装置の袋状のシリコンラバーの内部に加えた最終の気圧を示している。第１段階はタッチパネルを積み重ねしたまもなくの常温状態（略２５°Ｃ）で０．０２Ｍｐａの圧力を加えて温度を上げながら焼鈍、第２段階は９０°Ｃで０．０３Ｍｐａに圧力を上げ３０分焼成、更に温度を上げ、第３段階は１００°Ｃで０．０４Ｍｐａに圧力を上げて５分焼成、また温度を上げて、第４段階は１１０°Ｃで０．０５Ｍｐａに圧力上げて５分焼成、また温度をあげて、１５０°Ｃにして同じ圧力０．０５Ｍｐａで９０分焼成での実験を行った。そして、割れ、亀裂の判定は常温まで除冷をして、加圧装置から取り外したときに判定している。
【００３２】
また、作動加重は封口材でシール材の開口部を封口した後で測定した測定値を示していて、作動加重のＭａｘとＭｉｎは、図２（ｂ）に示すタッチパネル２０の９箇所の位置Ｐ１〜Ｐ９を組数分測定してそれぞれの箇所の平均値を求め、その値のＭａｘとＭｉｎを表示している。９箇所の測定位置Ｐ１〜Ｐ９で、中央部のＰ５を除く外周部のＰ１〜Ｐ９の位置はアクティブエリヤ（作動エリヤ）内の端から３ｍｍの位置を示している。
【００３３】
加圧力を上記４段階に分けて昇圧した実験の結果、タッチパネルの重ね組数が２０組、２５組、３０組、３５組、４０組のものは、割れ亀裂は全く発生せず、全て良好であった。４５組のものは割れが１個発生した。また、作動加重は規格値２０〜２００ｇｒに対して全て比較的低い数値で納まっていて全て良好な結果であった。
【００３４】
本実験では、スタート時に０．０２Ｍｐａ、９０°Ｃで０．０３Ｍｐａ、１００°Ｃで０．０４Ｍｐａ、１１０°Ｃで０．０５Ｍｐａと小刻みに昇圧した。図１のグラフで示す粘度が一番低い温度のときに３回に分けて加圧力を増している。即ち、シール材が一番柔らかくなっているときに加圧力を増やしているので上下基板に余り応力歪みが生じない。従って、割れや亀裂などの不良が無くなったものと思われる。また、本実験では、９０°Ｃのときに０．０３Ｍｐａの圧力にしてその状態で３０分の焼成をしている。そして、１００°Ｃのときに０．０４Ｍｐａにして５分、１１０°Ｃのときに０．０５Ｍｐａにして５分と比較的短い焼成を行っている。しかし、小刻みではあるが一番低い粘度のときに合計３０分の焼成を行っている。このように、一番低い粘度のときに最大の圧力に持っていき、十分な時間をかけて焼成すると応力歪みが余り生じないと思われる。またこれによって、上基板のうねりなどの発生も少なくなると思われる。
【００３５】
図１に示すグラフと、また、本実験の結果から、最初のスタートの段階で１回、粘度が一番低いときの温度のときに１回と、計２段階の加圧で良いことが分かる。但し、この場合の粘度が一番低いときの加圧焼成は十分な時間行うことが必要である。また、粘度が一番低くなる少し手前の温度のときに１回、更に、粘度が一番低い温度のときに１回と、計３段階での加圧でも良いことが分かる。
【００３６】
使用するシール材の種類によって、概ね図１に示すカーブ特性を有しているとは云え、それぞれ僅かに異なる粘弾性特性を有しているので、そのシール材の持っている粘弾性特性に合わせて加圧を加える温度を設定するのが好ましい。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、上下基板の貼合わせを、最初一度に最大加圧力を与えるのではなく、焼成温度の上昇に応じて何段階かに分けて増やしながら最大加圧力に持っていく方法を取れば、上基板の割れや亀裂を防止することができる。また、上基板のうねり発生なども小さく押さえることができて作動加重（押圧加重）のバラツキも小さく押さえることができる。また、貼合わせ処理量も倍位に増やして一度に処理することができるので、歩留まりアップと量産効果で製造コストは大変安くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】あるシール材の粘弾性特性を示したグラフである。
【図２】（ａ）は本発明の実験結果を示した表で、（ｂ）は（ａ）における作動加重データの測定点を示した図である。
【図３】従来のタッチパネルの平面図である。
【図４】図３におけるＥ−Ｅ断面図である。
【図５】図３における下基板の平面図である。
【図６】図３における上基板の平面図である。
【図７】上下基板を張り合わせするときに用いる加圧装置である。
【符号の説明】
１        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        ドットスペーサ
１１      上基板
１６      位相差板
１７      シール材
１８      偏光板
１９      封口材
２０      タッチパネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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