玻璃觸控螢幕的製作方法

2023-07-31 20:57:16 1

專利名稱：玻璃觸控螢幕的製作方法
技術領域：
本發明涉及玻璃觸控螢幕。更詳細一點說，本發明是關於在汽車駕駛導向用、攝像機用、監示器等各種顯示器中有用的，與現有的玻璃觸控螢幕相比具有極優良的耐高溫高溼性，同時兼有狹額緣優點的玻璃·玻璃方式新玻璃觸控螢幕。
現有技術在現有技術中，在CRT(陰極射線管)顯示等各種顯示器中，常常採用以手指或筆桿推壓可進行輸入的觸控螢幕。
關於這種觸控螢幕。迄今已經進行了各種細微的研究、改進，但基本上這種構造還是在玻璃基板上配置透明樹脂基板，在其兩者的相對面上設導電膜。另外，在這種構造中，適當在玻璃基板與樹脂基板間配置間隔層。
但是，在現有的觸控螢幕中，有著這樣的一些缺點耐久性、耐環境性、耐摩損性不夠，易受傷損，另外不能滿足畫面的鮮明度，畫面經過一定時間後產生褪色等。
因此，就提出實現取代現有觸控螢幕的具有優良性能構成的玻璃觸控螢幕(參照日本特開平9-146707號)。這種玻璃觸控螢幕，如

圖1所示那樣，是一種分別配設了透明導電膜(2a)、(2b)的一對透明基板(1a)、(1b)以其透明導電膜面相對配置，其特徵是，下部透明基板(1b)、以及作為接觸輸入部的上部透明基板(1a)都是玻璃基板；有著耐久性、耐環境性、耐摩損性優良，畫面美麗，不易產生褪色和顏色不均勻等優點。在圖1中，(4)是圍線，(5)是接合裝置，(7)是現有銀電極。
但是，即使在這樣具有優良特性的現有玻璃觸控螢幕中，實用上也有要改進的地方。那就是耐高溫高溼性。比如，在用於汽車等車載駕駛導向顯示器的情況下，由於車內往往成高溫高溼狀態，對於如上述的玻璃觸控螢幕，要求其具有儘可能高的耐高溫高溼性，其改進工作成了當務之急。
發明目的本發明即是有監於上述事實而做出的，其目的在於提供耐久性、耐環境性、耐摩損性等優良，畫面優美，不易產生褪色和畫面不均勻的優良特性，而且與現有的玻璃觸控螢幕相比，耐高溫高溼性極其優良的新玻璃觸控螢幕。
技術方案本發明所提出的解決上述課題的玻璃觸控螢幕(權利要求1)是配設了透明導電膜的一對透明基板以其透明導電膜面相對來設置，下部透明基板與作為接觸輸入部的上部透明基板都是玻璃基板的玻璃觸控螢幕，其特徵在於，上部玻璃透明基板與下部玻璃透明基板以混合了吸溼微粒子的粘結劑相粘合。
另外，本發明在上述玻璃觸控螢幕中還提供了以下形式的發明。
所發明的玻璃觸控螢幕，吸溼微粒子直徑在50μm以下(權利要求2)，吸溼微粒子以重量比10％以下的比例混入粘結劑(權利要求3)，在透明導電膜外周規定位置設銀電極，在該銀電極中混入玻璃纖維( 4)，玻璃纖維以重量比10％以下的比例混入銀電極(權利要求5)，銀電極使用了比電阻5.0×10-4Ω.cm以下的銀漿(權利要求6)，粘結劑成熱固化型或常溫固化型環氧系密封材料或者UV固化型丙烯系密封材料(權利要求7)，透光率85％以上(權利要求8)，動作溫度在90％RH(相對溫度)以下的條件下為30-65℃(權利要求9)，保存溫度在95％RH以下條件下為-40-85℃(權利要求10)，由前端R4mm、直徑φ8mm、硬度60°的試棒推壓上部玻璃透明基板儀表成導能狀態時的動作負荷為10-200g(權利要求11)，在下部玻璃透明基板的透明導電膜面上以2-4mm間距配設直徑20-100μm、高3-6μm的熱固化型樹脂製造細微粒點間隔(權利要求12)，上部玻璃透明基板由厚0.15-0.3mm的硼矽酸玻璃或鈉玻璃構成，下部玻璃透明基板由厚0.5-3.0mm的鈉玻璃構成(權利要求13)，由陰極真空噴鍍與CVD以任意形狀蒸鍍配設透明導電膜(權利要求14)，額定(電流)在DC5V情況下為50mA以下，在DC25V情況下絕緣電阻於上下電極間為10MΩ以上，直線性在±3.5％以下，以手指通常操作方法反跳是10ms以下，靜電耐壓是15KV以上，動態範圍下限0-0.7V，上限5-4.6V，基板尺寸為2-20英寸(權利要求15、16、17、18、19、20)。
附圖簡要說明圖1是示例現有玻璃觸控螢幕的剖面圖；圖2是示出本發明玻璃觸控螢幕之一例剖面圖；圖3是示出本發明玻璃觸控螢幕之另一例的剖面圖；發明實施形態[吸溼微粒子配合的粘結劑]本發明的玻璃觸控螢幕，是由上述的玻璃·玻璃方式的觸控螢幕構成，如圖2與圖3所示，與現有的玻璃觸控螢幕相比，上部玻璃透明基板(1a)與下部玻璃透明基板(1b)的接合方法不同。
更具體一點，首先在圖2與圖3的任何一例中，具有分別配設著透明電極膜(2a)、(2b)的上下玻璃透明基板(1a)、(1b)相對配置的構成。在圖3情況下，進而在下部玻璃透明基板(1b)的透明導電膜(2b)上設有超細微粒點間隔(3)。透明導電膜(2a)、(2b)也可以以適宜的規定形式圖型進行配置。
在本發明中，上部玻璃透明基板(1a)與下部玻璃透明基板(1b)，由吸溼微粒子混合而成的粘結劑(6)貼合固定。
因此，由於粘結劑(6)中的吸溼微粒子可以有效地吸收溼氣，即使在極高溫度狀態，也可以實現比現有技術更優良的耐溼性。如前所述，這種耐高溼高溼性，在多溼狀態下使用是極其重要的。本發明所提出的玻璃觸控螢幕，比如可以更好地適用於汽車等車內的汽車駕駛導向的顯示器。
作為混合入粘結劑(6)的吸溼微粒子，即使在粘結劑(6)中也能充分發揮吸溼特性，比如可用具有吸溼特性的二氧化矽系微粒子等。另外，關於該二氧化矽系微粒子等的吸溼微粒子的尺寸，在確保粘結劑(6)的粘結特性同時，儘可能實現耐高溫高溼性，其他並沒有什麼特別限定；但從粘結特性與耐高溫高溼性更有效的兼備觀點出發，比如希望直徑在50μm以下，更好一點直徑為5-50μm，最好是直徑為5-10μm。關於混合量，當然和直徑尺寸有關，要儘可能使所希望的粘結特性與耐高溫高溼性兼備，其他並沒有什麼特別限定；但從更為有效的兼備觀點出發，比如最好是以重量比10％以下的比例混合為好，而重量比5％以下的比例更好。在本發明的玻璃觸控螢幕中，如圖2與圖3所示，還在上部透明導電膜(2a)與下部透明導電膜(2b)的外周規定位置設銀電極(7)，作為這種銀電極(7)，最好使用混合入玻璃纖維的材料。
因此，由於可以更加確保上部透明導電膜(2a)與下部透明導電膜(2b)之間的間隙，可以實現更優良的平滑性，並可比現有玻璃觸控螢幕更有效防止畫面變形與畫質不勻以及產生幹涉條紋。
玻璃纖維的混合量，從更進一步有效實現平滑性的觀點出發，比如以重量比10％以下的比例為好；另外，在混入了玻璃纖維的銀電極(7)中，最好使用比電阻5.0×10-4Ω·cm以下的銀漿。在比如具有上述圖2與圖3所示例構成的本發明的玻璃觸控螢幕中，其特徵在於具有如下所要求的性能特性。
首先最主要的是，透光率要極其良好。即，透光率在85％以上，更好一點是90％。由這樣高的透光率才可實現美麗的畫面。
其次是動作溫度，更好一點是在90％RH以下的條件下為-300-65℃，保存溫度以不結露為條件的情況下，最好是在95％RH的條件下是-40-85℃(12小時)。耐溼性，最好在60℃-95％RH條件下是清晰1000小時。另外，即使耐熱性是在85℃下、耐寒性是在-30℃下都是清晰的。
如再來看看機械特性，作為一般標準，以前端R4mm、直徑φ8mm硬度60°的試驗棒推壓在上部玻璃透明基板(1a)上開關成導通狀態時的動作負荷為10-200g。表面硬度莫比硬度為5-7。
關於作為耐久性指標的加熱循環，是在溫度為-30℃的環境中放置1小時後，在常溫下放置0.5小時，再在溫度為+85℃的環境中放置1小時後，在常溫下放置0.5小時為1個循環，以動作200個循環以上為目標。
另外，由在密封之前注入惰性氣體或空氣來防止產生幹涉條紋，同時也可在使注入後玻璃的返回(所謂反跳)變得平滑上想辦法。再就是也可以由張力計等測定動作負荷，進行適於用途的負荷管理。這種情況下，比如反跳以手指進行的通常操作方法最好是在10毫秒以下。
從素材構成的觀點看，首先，關於上部玻璃透明基板(1a)，可舉出例如厚度為0.15-0.3mm的硼矽玻璃或鈉玻璃。其次，比如由硼矽玻璃構成的上部玻璃透明基板(1a)，是以具有如下表1的物性為目標。熱膨脹係數(0-300℃) 70-80×10-7/℃揚氏模量7-8×103kg/mm2泊松比 0.20-0.24努氏硬度590-615KHN100密度2.30-2.85畸變點 480-520℃退火點 528-580℃軟化點 700-750℃體積電阻率 8-10logpΩ·cm電容特性(1MHz·20)電容率 6-8損率0.2-0.6折射率 1.5-1.54這樣的玻璃可以利用市售品。另外關於下部玻璃透明基板(1b)，示例了厚度0.5-0.3mm的鈉玻璃。還有，關於配設於這些玻璃的透明導電膜，示例了比如ITO、氧化錫等的薄膜、特別是由陰極真空噴鍍與CVD(化學汽相澱積)形成的材料。也可以在蒸鍍了SiO2等上面再蒸鍍上ITO。這樣的蒸鍍在膜的緊密貼合性與均勻性上都是很好的方法。
另外，如圖3所示的那樣，在設有超細微粒點間隔部(3)的情況下，最好取其直徑為20-100μm、高度(＝點厚)為3-6μm、點間距2-4mm，且由熱固化型樹脂形成。
作為觸控螢幕的電氣特性，可將下邊表2作為一般標準。額定電流值 DC5V 50mA以下絕緣電阻 DC25V 10MΩ上(上下電極間)直線性 ±3.5％以下反跳 10ms以下(手指通常操作)靜電耐壓 15KV上動態範圍 下限0-0.7V，上限5-4.6V[玻璃觸控螢幕製作方法]在此來說明關於上述本發明的玻璃觸控螢幕的製作方法。比如關於圖3的構成，即可按下述①-⑥工序進行製作。
①ITO等透明導電膜(2a)、(2b)在玻璃透明基板(1a)、(1b)上的形成(陰極直空噴鍍與CVD)②透明導電膜(2a)、(2b)的圖形形成(保護層油墨印刷、透明導電膜腐蝕、剝離、或由光刻工序形成的圖形)③超細微粒點間隔(3)形成(保護層油墨印刷、熱固化、或由光刻工序形成)④銀電極(7)的形成(玻璃纖維調合、銀漿印刷、燒成)⑤粘結劑(6)的印刷(吸溼微粒子的調合、印刷、印刷後的假燒成或UV照射)⑥玻璃透明基板(1a)(1b)相互貼合由以上製作工序的提供的本發明的玻璃觸控螢幕具有如下特性，由於像前述的那樣由配入吸溼微粒子的粘結劑(6)而具有優良的耐高溫高溼性；而且，由於有配入玻璃纖維的銀電極(7)而具優良平滑性，因而沒有畫面的畸變和畫質的不均，不僅不產生幹涉條紋，而且畫面的褪色與經長時間後變化也很少。
尚且配入吸溼微粒子的粘結劑(6)最好使用熱固化型或常溫固化型的環氧系密封材料、或UV固化型丙烯系密封材料。在為熱固化型的情況下，假燒成；在UV固化型情況下必須進行UV照射。吸溼微粒子，如前所述，也可以是充分維持這些密封材料的粘結特性、並可在密封材料中發揮耐高溫高溼時性能的材料。
當然了，關於圖2構成的玻璃觸控螢幕，也可以除去上述工序③之外，由工序①②④⑤⑥進行製作，並可實現優良的耐高溫高溼性與平滑性。
這裡提出的發明具有如上的特徵，下邊借附圖示出實施例，更詳細說明本發明的實施形態。
實施例由下述的①-⑥工序可實際製作具有圖3所示例的構成的玻璃觸控螢幕。且其主要尺寸如下。
上部玻璃透明基板(1a)厚0.2mm下部玻璃透明基板(1b)厚1.1mm外形尺寸140×85mm動作範圍尺寸130×59mm①ITO薄膜形成首先，作為薄膜用基板，以市售的硼矽酸透明玻璃用作上部玻璃透明基板(1a)，以鈉玻璃用作下部玻璃透明基板(1b)，由陰極真空噴鍍與CVD法形成作為透明導電膜(2a)(2b)的ITO薄膜，膜厚100-200，電阻值500Ω/□(Ω/□代表單位面積的電阻值)。
②ITO圖形形成接下來作為ITO圖形形成依次進行如下處理。
·由超聲波進行前洗淨，·由網板印刷進行保護層油墨塗布，·120℃、30分鐘燒成，·進行硝鹽酸ITO腐蝕，·由鹼進行保護膜油墨剝離處理，·由超聲波進行後洗淨。
③超細微粒點間隔(3)的形成接下來作為超細微粒點間隔形成依次進行如下處理。
·由金屬掩膜法印刷進行熱固化型保護層油墨塗布，·200℃、60分鐘燒成(點徑20μm、點厚為5μm，點間距3mm)。
④銀電極(7)的形成接下來作為銀電極的形成依次進行如下處理。
·銀漿印刷(將玻璃纖維以重量1.2％的比例攪拌)·180℃、約60分鐘燒成。
⑤熱固化型環氧系密封材料(粘結劑(6))的印刷接下來作為熱固化型環氧系密封材料印刷依次進行如下處理。
·將直徑10μm的二氧化矽系微粒子以重量比2.5％的比例攪拌，·由熱固化型環氧系密封材料進行密封印刷，·90℃、約30分鐘燒成。
⑥貼合最後按下述順序進行上部玻璃透明基板(1a)與下部玻璃透明基板(1b)的貼合。
·貼合(將微小量銀漿塗布於接點上)，·安裝固化夾具，·150℃、約90分鐘燒成、緩冷(退火)，·切斷，·注入空氣，·封住(UV粘結劑)。
由以上工序可以得到具有下述表3所列性能特性的玻璃觸控螢幕。驅動方式模擬方式寫入方法手指或筆桿透光率85％(550nm)動作溫度 -30-65℃(90％RH以下)耐溼性1000小時(60℃-95％RH)加熱循環 250循環(-30℃、+85℃)
耐熱性85℃動作負荷 80g表面莫式硬度 6額定(電流)0.8mA(DC5V)絕緣電阻 12MΩ(DC25V)直線性±2.0％反跳 8ms另外為了比較，現將由日專利特開平9-146707中記述的工序所製作的現有玻璃觸控螢幕(外形尺寸與動作範圍尺寸與上述本發明的尺寸相同，140×85mm和130×59mm)的性能、特性示於下述表4。驅動方式模擬方式寫入方法手指或筆桿透光率85％(550nm)動作溫度 -10-60℃(90％RH以下)耐溼性140小時(60℃-95％RH)加熱循環 15循環(-30℃、+80℃)耐熱性83℃動作負荷 100g表面莫式硬度 6額定(電流)0.8mA(DC5V)絕緣電阻 12MΩ(DC25V)直線性±3.0％跳閃 8ms從表3與表4可以看出，本發明的玻璃觸控螢幕，與現有的玻璃觸控螢幕相比，動作溫度、耐溼性、加熱循環、耐熱性都大大優於現有玻璃觸控螢幕。即，耐環境性能有顯著提高，可以實現更適於車內環境的玻璃觸控螢幕。當然不僅汽車等的車內，也適於各種高溫高溼的情況下。畫面與畫質上無畸變、無不勻、無幹涉條紋的良好情況。
發明效果按以上詳細說明，由本發明所提供的新的玻璃觸控螢幕，其耐久性、操作性、設計自由度、以及輸入精度等諸特性自然是極其優良的，與現有的玻璃觸控螢幕相比，具有極其優良的耐高溫高溼性，以及優良的平滑性。
權利要求
1.一種玻璃觸控螢幕，其特徵在於，這種玻璃觸控螢幕，其配設了透明導電膜的一對透明基板以其透明導電膜面相對設置，下部透明基板與作為接觸輸入部的上部透明基板都是玻璃基板；上部玻璃透明基板與下部玻璃透明基板由混合了吸溼微粒子的粘結劑貼合。
2.按權利要求1所記述的玻璃觸控螢幕，其特徵在於，吸溼微粒子直徑在50μm以下。
3.按權利要求1或2所記述的玻璃觸控螢幕，其特徵在於，吸溼微粒子以重量比10％以下的比例混入。
4.按權利要求1或3所記述的玻璃觸控螢幕，其特徵在於，在透明導電膜外周規定位置設銀電極，在該銀電極中混入玻璃纖維
5.按權利要求4所記述的玻璃觸控螢幕，其特徵在於，玻璃纖維以重量比10％以下的比例混入。
6.按權利要求4或5所記述的玻璃觸控螢幕，其特徵在於，在銀電極中使用了比電阻5×10-4Ω.cm以下的銀漿。
7.按權利要求1-6中任一項所記述的玻璃觸控螢幕，其特徵在於，粘結劑是熱固化型或常溫固化型環氧系密封材料或UV固化型丙烯系密封材料。
8.按權利要求1-7中任一項所記述的玻璃觸控螢幕，其特徵在於，其光透光率在85％以上。
9.按權利要求1-8中任一項所記述的玻璃觸控螢幕，其特徵在於，其動作溫度，在90％RH以下的條件下為-30-65℃。
10.按權利要求1-9中任一項所記述的玻璃觸控螢幕，其特徵在於，其保存溫度，在95％RH以下的條件下為-40-85℃。
11.按權利要求1-10中任一項所記述的玻璃觸控螢幕，其特徵在於，以前端R4mm、直徑φ8mm、硬度60°的試驗棒推壓上部玻璃透明基板開關成導通狀態時的動作負荷是10-200g。
12.按權利要求1-11中任一項所記述的玻璃觸控螢幕，其特徵在於，在下部玻璃透明基板的透明導電膜面上，以2-4mm間隔配設著直徑20-100μm、高3-6μm的熱固化型樹脂制超細微粒點間隔部。
13.按權利要求1-12中任一項所記述的玻璃觸控螢幕，其特徵在於，上部玻璃透明基板由厚度0.15-0.30mm的硼矽玻璃或鈉玻璃形成；下部玻璃透明基板由厚度0.5-3.0mm的鈉玻璃所形成。
14.按權利要求1-13中任一項所記述的玻璃觸控螢幕，其特徵在於，透明導電膜由陰極真空噴鍍與CVD以任意形式蒸鍍配設。
15.按權利要求1-14中任一項所記述的玻璃觸控螢幕，其特徵在於，其額定(電流)值為，在DC5V情況下為50mA以下；其絕緣電阻，在DC25V情況下在上下電極間為10MΩ以上。
16.按權利要求1-15中任一項所記述的玻璃觸控螢幕，其特徵在於，其直線性在±3.5％以下。
17.按權利要求1-16中任一項所記述的玻璃觸控螢幕，其特徵在於，其反跳，在由手指進行的通常操作方法下在10ms以下。
18.按權利要求1-17中任一項所記述的玻璃觸控螢幕，其特徵在於，其靜電耐壓在15KV以上。
19.按權利要求1-18中任一項所記述的玻璃觸控螢幕，其特徵在於，其動態範圍，下限為0-0.7V，上限為5-4.6V。
20.按權利要求1-19中任一項所記述的玻璃觸控螢幕，其特徵在於，基板尺寸為2-20英寸。
全文摘要
為提供與現有玻璃觸控螢幕相比具有極優良的耐高溫高溼性能的新玻璃觸控螢幕,以混入吸溼微粒子的粘結劑將上部玻璃透明基板(1a)與下部玻璃透明基板(1b)貼合。
文檔編號G06K11/06GK1356226SQ0113948
公開日2002年7月3日 申請日期2001年11月27日 優先權日2000年11月27日
發明者橫山清弘, 吉田正武, 石山敏秋 申請人:石山敏秋