(57)【要約】【課題】タッチパネルの密封性を高め、長期間品質を維持する。【解決手段】上基板１１と下基板１とを、シール材１７をもって外周域を周回しながら所定隙間で一体化し、シール材１７の開口部１７ａからガスを注入し、注入後に開口部１７ａをＵＶ硬化型封口材４５で封口するタッチパネルにおいて、封口材４５の凸レンズ効果によりＵＶ照射光が結ぶ焦点位置を封口材４５よりタッチパネル４０内側方向に存在させた。封口材４５が均一に硬化することでタッチパネル４０の密封性が高まった。【選択図】        図１
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【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、該周回したシール材の一部分に設けた開口部からガスを注入し、注入後に該開口部をＵＶ硬化型封口材で封口するタッチパネルにおいて、該封口材の塗布表面の形状を、ＵＶ照射光の焦点位置が、封口材より奥まったタッチパネル内側の位置にくる形状にしたことを特徴とするタッチパネル。
【請求項２】
前記封口材の塗布表面における断面形状を薄型略台形形状にして、ＵＶ照射光の焦点位置が、封口材より奥まったタッチパネル内側の位置にくる形状にしたことを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
【請求項３】
前記封口材の塗布表面における断面形状を薄型円弧形状にして、ＵＶ照射光の焦点位置が、封口材より奥まったタッチパネル内側の位置にくる形状にしたことを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
【請求項４】
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乃至３のいずれか１つ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５〜９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、図９（ａ）は図５における封口部ＤのＦ断面拡大模式図にＵＶ照射光が入光した様態を示し、（ｂ）は封孔部でのＵＶ照射光強さを概念的に示したグラフである。
【０００４】
図５〜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、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】
シール材１７は上下基板１１、１のいずれか一方の外周域に沿って周回して印刷するが、この時、開口幅ｍ略７ｍｍ位の開口部１７ａを少なくとも一箇所設けている。この開口部１７ａは、上下基板１１、１をシール材１７で接着固定するために加圧の下で約１６０度、９０分の加熱焼成を施すが、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。そして、除冷後の常温時に、この開口部１７ａは水分やゴミなどの進入を防止するためにドライエアガスなどを内部に注入し、その後に封口材１９でもって封口する。
【００１６】
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を用いている。また、封口方法は、開口部１７ａの入り口付近に封口材１９を塗布し、一定時間、開口部１７ａの奥方に自然落下的に進入させた後、紫外線（ＵＶ光）を放射して封口材１９を硬化させ、封口する方法を取っている。
【００１７】
封口材１９の素材であるエポキシアクリレート樹脂は透明物質である。また、封口材１９は断面がカマボコ状（凸状）を成すことが多かった。この様な封口材１９にＵＶ照射光Ｒを照射すると、封口材１９の凸レンズ効果が発生して焦点Ｆ位置でＵＶ硬化が特別促進され、封口材１９が均一に硬化しなかった。その結果、封口材１９とシール材１７や上下基板１１、１との接着面に隙間を生じ、密封性が弱くなり、そのためタッチパネル２０を高温高湿の環境下で長時間使用すると、開口部１７ａを通ってタッチパネル２０内部に水分が浸入し、上下基板１１、１間で短絡現象が発生し、指示位置が不正確になり、強い押力が必要になると云う問題を発生することが判明した。
【００１８】
【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。解決する手段として、本発明の請求項１記載に係わる発明は、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、該周回したシール材の一部分に設けた開口部からガスを注入し、注入後に該開口部をＵＶ硬化型封口材で封口するタッチパネルにおいて、該封口材の塗布表面の形状を、ＵＶ照射光の焦点位置が、封口材より奥まったタッチパネル内側の位置にくる形状にしたことを特徴とするタものである。
【００１９】
また、本発明の請求項２記載に係わる発明は、前記封口材の塗布表面における断面形状を略薄型台形形状にして、ＵＶ照射光の焦点位置が、封口材より奥まったタッチパネル内側の位置にくる形状にしたことを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の請求項３記載に係わる発明は、前記封口材の塗布表面における断面形状を薄型円弧形状にして、ＵＶ照射光の焦点位置が、封口材より奥まったタッチパネル内側の位置にくる形状にしたことを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の請求項４記載に係わる発明は、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乃至３のいずれか１つ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。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１〜４は本発明の実施の形態を説明する図面であり、図１は本発明の第１実施形態に係わるタッチパネルの平面図を、図２は図１におけるＥ−Ｅ断面図を、図３（ａ）は、図１における封口部ＤのＦ断面拡大模式図にＵＶ照射光が入光した様態を示し、（ｂ）は封口部での上下方向位置とＵＶ照射光強さの関連をグラフをもって概念的に示している。また、図４（ａ）は、本発明の第２実施形態におけるタッチパネルの、図３と同位置での断面拡大模式図に、ＵＶ照射光が入光した様態を示し、（ｂ）は封口部での上下方向位置とＵＶ照射光強さの関連をグラフをもって概念的に示している。図１、２に示した本発明のタッチパネル４０は、封口材４５を除いて、図５〜８に示した従来のタッチパネル２０と全く同様である。従って、本発明のタッチパネル４０の構成は、従来技術説明した図面即ち、図７、８も参照しながら説明を進めることにする。又、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、簡単な説明にとどめ、その詳細は省略する。
【００２３】
図１、２に示す様に本発明のタッチパネル４０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、従来技術で説明した下基板１と同じで、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、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、１とを接着固定すると共に、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、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。
【００２６】
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４５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。
【００２７】
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。
【００２８】
図３（ａ）には、本発明の第１実施形態を示す図１における封口部ＤのＦ断面拡大模式図、及びこれにＵＶ照射光Ｒが入光した様態を示した。第１実施形態では封口材４５の開口部１７ａ外側におけるタッチパネル厚み方向断面の形状を薄型台形形状にしたことが特徴である。図３（ｂ）に、この時の封口部Ｄでの上下方向位置とＵＶ照射光強さの関連をグラフで示した。薄型台形状にしたことにより、台形上辺部ｆに入射した光は直進して焦点に収束することはない。但し、台形の斜辺部ｃ（図では、斜辺部と上辺部とが成す角は丸められている）への入射光だは焦点Ｆに収束するが、焦点Ｆの位置を封口材４５の下端よりタッチパネル内側方向で結ぶ様に調整する。封口材４５の形状をこの様に形成する為には、封口材４５の塗布量を厳密に管理し、（より少なめにし）かつ半硬化状態時に面圧を加え、表面に成形を施すことで達成できる。または粘性の低いＵＶ硬化樹脂を用いて、半球状の凸レンズ形状を成すことを防止する方法でも可能である。ＵＶ硬化樹脂は、蛍光灯程度の光でも僅かながら硬化が促進されるので、このような環境下に一定時間放置するか、または紫外線の照射量と時間を適正にコントロールすることで半硬化状態を作り出すことが可能になる。
【００２９】
第１実施形態の封口では、封口材４５による凸レンズ効果が弱まり、かつ、ＵＶ照射光Ｒが結ぶ焦点Ｆ位置が封口材４５より内側に外れるので、封口材４５全体が均一に硬化し、封口材４５の接着面に隙間を生じ難くなり、タッチパネル４０の封口部Ｄでの密封性が良くなった。
【００３０】
図４（ａ）、（ｂ）には、本発明の第２実施形態を示す。第２実施形態では封口材４６断面の形状を薄型円弧状にした。このため、ＵＶ照射光Ｒは焦点Ｆに収束するが、この焦点Ｆを封口材４６の下端より内側方向で結ぶ様にした。封口材４６をこの様に形成する為には、封口材４６の塗布量を少なめ（つまり必要最低限）にしてタッチパネル外側方向への盛り上がりを出来るだけ少なくすことが必要である。それをタッチパネルの生産ラインで実現するためには、タッチパネルの機種毎に最適な塗布量を実験で確認しておき、それを量産時に厳密に適用することで達成できる。
【００３１】
第２実施形態では、ＵＶ照射光Ｒが結ぶ焦点Ｆ位置が封口材４６の下端より内側方向に外れるため封口材４６全体が均一に硬化することで封口部Ｄでの密封性が良くなった。また、第１実施形態の様に、半硬化状態で成形を加える必要が無い点が長所である。
【００３２】
画面入力型表示装置に備えられている表示装置の上面に本発明のタッチパネルを備えて利用すれば長期的に安定した品質の下でタッチパネルの利用を図ることができる。例えば、車載のカーナビゲーションは高温、高湿の下での長時間品質保証が強く求められている。このカーナビゲーションへの本発明のタッチパネル利用は耐水性や耐湿性が向上して長期間に及ぶ品質保証が維持でき、最適に効果を発揮する。また、カーナビゲーションばかりでなく、ＦＡＸ、ＡＴＭ、自動販売機、複写機、その他各種の端末装置などに本発明のタッチパネルを備えることによって同様な効果を得る。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によってタッチパネルの封口部の密封性が良くなったので、高温高湿条件下でタッチパネルを長期間使用しても、封口部を通してタッチパネル内部に水分が浸入しなくなり、タッチパネルの短絡現象が現れたり、指示位置が不正確になったり、強い押し力が必要になることもなく、安定した品質を長期的に維持することができる。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、導通不良などが起きないで長期的に安定した品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る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】（ａ）は、図１におけるＦ断面拡大模式図、及び、これにＵＶ照射光が入光した様態の説明図、（ｂ）は封口部でのＵＶ照射光強さを示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態を示し、（ａ）は、図３と同位置における断面拡大模式図、及び、これにＵＶ照射光が入光した様態の説明図、（ｂ）は封口部でのＵＶ照射光強さを示すグラフである。
【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。
【図９】（ａ）は、図５におけるＦ断面拡大模式図、及び、これにＵＶ照射光が入光した様態の説明図、（ｂ）は封口部でのＵＶ照射光強さを示すグラフである。
【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
１７ａ    開口部
１８    偏光板
１９、４５、４６    封口材
２０、４０    タッチパネル
Ｄ      封口部
【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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【図８】
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【図９】
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