觸控螢幕開關的製作方法
2023-04-25 13:44:06 1
專利名稱：觸控螢幕開關的製作方法
技術領域：
本發明涉及使用於電子儀器的輸入操作部的、用手指或專用筆等的按壓操作進行信號輸入的觸控螢幕開關。
特別是，隨著具有多種功能的可攜式小型信息儀器急劇增加，對重疊在液晶顯示裝置(以下稱為LCD)上、根據LCD的顯示內容進行輸入操作的透明型觸控螢幕開關的需求越來越高。
使用
現有的觸控螢幕開關。
此外，為了容易理解器件的結構，在各圖中將厚度方向的尺寸進行放大表示出來。
圖6是現有的透明型觸控螢幕開關的剖面圖，在該圖中，在透明並具有撓性的絕緣板10的下面上形成含有錫的氧化銦(以下稱為ITO)等，設置為透明的薄膜面狀的第一電極20。
還有，在配設在所述絕緣板10的下方的玻璃等透明的絕緣襯底30的上面上用ITO等形成第二電極40，第二電極40與所述第一電極20具有規定的間隔、二者相對向地配設。
而且，為了使形成在絕緣板10上的第一電極20和形成在絕緣襯底30上的第二電極40以規定的間隔保持相對向，在絕緣板10的外周部分塗敷粘接劑50，使絕緣層60粘合在絕緣襯底30的第二電極40側的外周部分上，將這些粘接劑50及絕緣層60重疊粘合一起達到規定的厚度。由此，由比粘接劑50及絕緣層60的粘合部分更靠內側的第一電極20及第二電極40構成開關接點，作成透明型的觸控螢幕開關。
其次，說明這樣結構的觸控螢幕開關的動作。
這樣的透明型觸控螢幕開關通常是重疊配置在設置在電子儀器上的LCD等的顯示畫面上。
即，由於電子儀器的操作者能夠透過觸控螢幕開關識別顯示在顯示畫面上的操作指示或選擇信息，根據那些操作指示或選擇信息用手指或專用筆等按壓觸控螢幕開關的絕緣板10的上面，用以上的步驟就能夠進行使電子儀器發生期望的動作的輸入操作。
下面，說明這時的觸控螢幕開關的動作。即，被手指或專用筆按壓的可撓性的絕緣板10向下方彎曲，絕緣板10的下面的第一電極20與絕緣襯底30上的第二電極40接觸成為開關，由此，就能夠向連接在第一電極20和第二電極40上的電子儀器的電路輸入信號。
還有，使用這樣的觸控螢幕開關的電子儀器通常具有與它的用途相對向應的顯示畫面的面積及以與其同等程度的面積能夠進行輸入操作的觸控螢幕開關。由電子儀器內的控制電路在顯示畫面上同時顯示多個操作指示或選擇信息，與此同時，從觸控螢幕開關輸出與各個操作指示或選擇信息的顯示位置對應的不同的信號，能夠使電子儀器進行操作者所期望的動作。
但是，在上述現有的觸控螢幕開關中，當按壓絕緣板10進行輸入時，由於是按壓下降粘接劑50及絕緣層60二者合起來的厚度，如圖7的部分放大剖面圖所示，觸控螢幕開關的外周部分，即，當按壓粘接劑50及絕緣層60粘接部分的近旁的情況下，在絕緣板10及形成在它的下面上的ITO的第一電極20上施加很大的應力。
由於該應力，當在粘接劑50及絕緣層60的粘接部分的近旁反覆進行輸入操作時，在包含按壓位置的近旁作為薄膜狀的第一電極20的電極的功能容易退化，產生防礙發生規定的輸入信號的情況。
即，上述的現有的觸控螢幕開關，由於是使面狀的電極以一定的間隔相對向，將具備那些電極的絕緣板和絕緣襯底在規定的地方通過絕緣層粘著固定，除粘著地方以外的部分作為開關的功能。由於在粘著地方的近旁反覆進行按壓操作時面狀電極的功能容易退化，從可靠性考慮周邊部的粘著地方的近旁不作為開關接點的操作區域使用，其結果是，產生了能夠作為操作區域使用的有效面積變窄的問題。
在特開平04-143823中，雖然記述了使用彈性體作為設置在操作區域上的間隙保持材料改善向同一地方反覆按壓的可靠性，但是，沒有公開在周邊部上使用兩面粘著性的框架材料，對於周邊部退化的對策。還有，在特開平4-123728中記述了使用彈性體作為周邊部隔片的例子。這是以解決因溫溼度引起的薄膜的鬆弛為目的，在兩面上塗敷粘接劑粘貼彈性體而成的隔片，只要是彈性體就可以，作為實施例記述的是氨甲酸酯、橡膠的發泡體，關於解決操作區域在周邊部變窄的上述問題的解決辦法沒有公開。
為了達到上述目的，本發明的觸控螢幕開關的特徵是通過設置在周邊部的隔片、具有第一電極的可撓性絕緣板和具有第二電極的絕緣襯底的電極同伴相對向配置的觸控螢幕開關，上述隔片是彈性係數1×105～1×107dyne/cm2的彈性體。由於絕緣層具有適當的彈性，即使在可撓性絕緣板和絕緣襯底的粘貼部分的近旁按壓可撓性絕緣板，對應絕緣板的彎曲、絕緣層向它的厚度減少的方向變形，由於減少向可撓性絕緣板及它的下面的第一電極的形變應力，具有抑制第一電極的功能退化、擴展能夠作為開關接點使用的區域、能夠擴大有效使用面積的作用。
圖2是上述觸控螢幕開關的部分放大剖面圖。
圖3是上述觸控螢幕開關的部分放大剖面圖。
圖4是上述觸控螢幕開關的部分放大剖面圖。
圖5是本發明實施方式2的觸控螢幕開關的剖面圖。
圖6是現有的觸控螢幕開關的剖面圖。
圖7是現有的觸控螢幕開關的同樣部分放大剖面圖。
具體實施例方式
本發明的一個觸控螢幕開關是由具有第一電極的可撓性絕緣板和具有第二電極的絕緣襯底通過設置在周邊部的隔片兩電極相對向配置而成的觸控螢幕開關，其特徵在於上述隔片是具有彈性係數105～107dyne/cm2的彈性體，由於隔片具有彈性，即使在可撓性絕緣板和絕緣襯底粘貼部分的近旁按壓可撓性絕緣板，隔片按照可撓性絕緣板的彎曲向使它的厚度減少的方向變形，由於減少向可撓性絕緣板及它的下面的第一電極的形變應力，具有抑制第一電極的功能退化、擴展作為開關接點的可使用區域、能夠擴大有效使用面積的作用。
還有，當在粘貼部分的近旁按壓可撓性絕緣板時，由於隔片向厚度減少的方向變形，能夠減少按壓必須的荷重，具有能夠實現用更輕的按壓力進行輸入操作的操作性優秀的觸控螢幕開關的作用。
當在粘貼部分的近旁按壓可撓性絕緣板時，在隔片的彈性係數不足105dyne/cm2的情況下，彈性係數過低呈凝膠狀成為粘合力很弱的隔片，存在可撓性絕緣板和絕緣襯底容易剝離的缺點。
還有，當隔片的彈性係數超過1×107dyne/cm2的情況下，彈性係數過高，由於在粘貼部分的近旁按壓可撓性絕緣板時不能得到適度的變形，減少向可撓性絕緣板及它的下面的第一電極的形變應力的效果也降低，難於抑制因可撓性絕緣板的反覆按壓引起的第一電極的功能退化。
因此，當隔片的彈性係數是1×105～1×107dyne/cm2時，在具有適度的粘合力的同時，也能夠減少向第一電極的形變應力，具有能夠抑制因向可撓性絕緣板的反覆按壓引起的第一電極的功能退化的作用。
進一步，本發明的觸控螢幕開關在-10℃～60℃的環境溫度範圍內的不同的環境溫度下，它的彈性係數的最大值和最小值的比率是10倍以下。由於在電子設備的通常的使用溫度範圍-10℃～60℃的範圍內的不同的環境溫度下隔片的彈性係數的比是10倍以下，當環境溫度在低溫和高溫之間時，具有能夠使按壓可撓性絕緣板時的按壓力的差減小的作用。
還有，上述本發明的觸控螢幕開關的絕緣層端部的厚度沿操作區域方向漸減。當在粘貼部分的近旁按壓可撓性絕緣板時，按照可撓性絕緣板的彎曲絕緣層向著減少它的厚度的方向變形，再加上由於絕緣層的端部具有傾斜，可撓性絕緣板沿絕緣層的傾斜部彎曲，具有能夠進一步減少向可撓性絕緣板及它的下面的第一電極的形變應力的作用。
本發明的觸控螢幕開關進一步使絕緣層自身具有粘著性，因而能夠去掉粘接劑。由此，由於可撓性絕緣板和絕緣襯底僅僅用絕緣層就能粘貼，能夠省掉塗敷粘接劑的工序，具有能夠提供廉價觸控螢幕開關的作用。
還有，本發明的觸控螢幕開關是使可撓性絕緣板、第一電極、絕緣襯底及第二電極具有光透過性的觸控螢幕開關。由於具有光透過性，將其設置在顯示元件的上面上，操作者能夠一邊觀察透過的顯示一邊根據顯示內容進行輸入操作，具有能夠提供便利性良好的透明觸控螢幕開關的作用。
本發明的其它的觸控螢幕開關是在具備具有第一電極的可撓性的可撓性絕緣板和與上述第一電極相對向的第二電極的同時，在可撓性絕緣板或者下絕緣板的規定地方塗敷粘接劑，在那些粘接劑上重疊地設置具有彈性的絕緣層，使得上述兩電極具有規定間隔那樣地，將從下方用剛性的襯底支撐的下絕緣板粘貼而成的觸控螢幕開關，由於絕緣層具有彈性，即使在可撓性絕緣板和下絕緣板的粘貼部分的近旁按壓可撓性絕緣板，絕緣層根據可撓性絕緣板的彎曲向減少它的厚度的方向變形，由於減少了向可撓性絕緣板及它的下面的第一電極的形變應力，抑制了第一電極的功能退化，具有擴展作為開關接點的可使用區域，擴大有效使用面積的作用。
還有，當在粘貼部分的近旁按壓可撓性絕緣板時，由於絕緣層向使厚度減少的方向變形，能夠減小按壓必須的荷重，具有能夠實現用更輕的按壓力進行輸入操作的操作性優秀的觸控螢幕開關的作用。
進一步，由於與第一電極同樣將薄膜狀的第二電極形成在可撓性的絕緣板上，能夠用共同的材料製作可撓性絕緣板和下絕緣板，具有能夠使觸控螢幕開關成為廉價的產品的作用。
以下，使用附圖具體的說明本發明的實施方式。
此外，為了容易理解各圖面，將厚度方向的尺寸放大後示出。
(實施方式1)(實施例)圖1是說明本發明實施方式1的觸控螢幕開關的剖面圖。在圖中，絕緣板10是可撓性的，由聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚醚碸、聚對萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、降冰片烯系樹脂等的樹脂用延伸法或鑄造法形成透明的板狀物。在上述可撓性的絕緣板10的下面上用濺射法等形成由光透過性的ITO薄膜構成的面狀第一電極20。
另一方面，絕緣襯底30是由玻璃、聚碳酸酯、丙烯基等的透明材料構成的剛體襯底。在該絕緣襯底30的上面上，與第一電極同樣，由濺射法等形成ITO的薄膜面狀的光透過性的第二電極40。
在第一電極20的下面側上，用網印法形成具有規定寬度和規定厚度的粘接劑50。粘接劑是以丙烯基、聚酯、矽等為主成分的材料。雖然圖中未示出，粘接劑50塗敷在平面狀的可撓性絕緣板的下面的全周上。
在第二電極40的上面側的周邊部上，用網印法在與粘接劑相對向的位置上以同樣的形狀，塗敷漿狀的絕緣材料、加熱固化，形成具有規定寬度和規定厚度的絕緣層70。作為印刷方法還適用照相凹版印刷、印模塗敷等圖形化的方法，或者通過掩模的噴霧塗敷法等方法。絕緣層材料能夠使用矽、氨甲酸酯、丁二烯、乙烯樹脂系等的具有橡膠狀彈性的樹脂或者用這些樹脂變成的環氧樹脂。
其次。在上述粘接劑50和絕緣層70相互重疊配置的狀態下，將絕緣板10和絕緣襯底30粘貼完成本發明的觸控螢幕開關。
在實施方式1中，絕緣層70的厚度為30μm，粘接劑50的厚度為15μm。測定了絕緣層30μm和粘接劑15μm的疊層體的彈性係數是1×106dyne/cm2。
再次，說明這樣構成的觸控螢幕開關的動作。
圖2是圖1那樣構成的觸控螢幕開關的部分放大剖面圖，示出了在絕緣板10和絕緣襯底30的粘貼部分的近旁按壓絕緣板10的上面的狀態。
如在該圖中所了解的那樣，當在粘貼部分的近旁按壓時，具有橡膠狀彈性的絕緣層70在絕緣板10的按下一側發生使它的厚度減少的變形，加之具有彈性的粘接劑50也稍微彈性變形。
即，當絕緣板10按下時，沿著它的彎曲隔片發生彈性變形，即絕緣層70和粘接劑50的疊層體發生彈性變形，由於按下側的厚度減少，與現有的觸控螢幕開關的情況相比較絕緣板10及它的下面的第一電極20的彎曲量減少。
在從作成的觸控螢幕開關的絕緣層的端部1.0mm的位置上，使用2.45牛頓的按壓進行打鍵試驗，確認經100萬次的往復後也沒有退化，仍保持初期的性能。
還有，在從作成的觸控螢幕開關的絕緣層的端部1.0mm的位置上，使用R0.8的聚縮醛筆用2.45牛頓的按壓進行滑動測試，確認經5萬次的往復後也沒有退化，仍保持初期的性能。
由此可知，即使在觸控螢幕開關的絕緣板10及絕緣襯底30的粘貼部分的近旁反覆進行按壓操作，也能夠使向第一電極20的變形應力減少、能夠抑制電極的功能退化。
這樣，根據本實施方式，由於絕緣層70的彈性能夠抑制因在粘貼部分的近旁的反覆按壓操作引起的第一電極20的功能退化，因此，即使在粘貼部分的近旁也能夠進行按壓操作。其結果是，由於能夠將作為開關接點使用的區域擴展到周邊部，就能夠實現有效使用面積大的觸控螢幕開關。特別是，當像小型電子設備那樣地搭載周邊部的面積對整體面積的比例大的顯示裝置的情況下，能夠充分地利用顯示裝置的顯示區域，能夠提供便利性高的觸控螢幕開關。
進一步，由於將在電子設備通常的使用溫度範圍-10℃～60℃的範圍內的不同的環境溫度下絕緣層70的彈性係數最大值對最小值的比設定在10倍以下，當環境溫度是低溫和高溫之間時，能夠減少按壓可撓性絕緣板時的按壓力的差。
還有，如圖3的部分放大圖所示，印刷了使絕緣層80的端部的厚度漸減的結構。當在粘貼部分的近旁按壓絕緣板10時，加上絕緣層80根據絕緣板10的彎曲發生使它的厚度減少方向的變形，由於絕緣層80的端部具有傾斜的結構，當按壓時絕緣板10沿絕緣層80的傾斜部彎曲，能夠進一步減少向絕緣板10及其下面的第一電極20的變形應力，能夠提高第一電極20對在粘貼部分的近旁的反覆按壓操作的耐久性。
而且，如圖4的部分放大圖所示，絕緣層90具有粘著性，用該絕緣層90將絕緣板10和絕緣襯底30粘貼而成，由此，粘接劑50也能夠除去，粘接劑塗敷工序也能夠省掉，觸控螢幕開關能夠成為廉價的產品。
此外，在隔片的彈性係數不足1×105dyne/cm2的情況下，絕緣層70呈橡膠狀粘合力變弱，存在絕緣板10和絕緣襯底30容易剝離的缺點。
還有，當隔片的彈性係數超過1×107dyne/cm2的情況下，彈性係數過高，由於當在粘接部分的近旁按壓絕緣板10時不能得到適度的變形，向可撓性絕緣板及它下面的第一電極20的變形應力的減少效果變小，難於抑制因向絕緣板10的反覆按壓操作引起的第一電極20的功能退化。
(比較例)作為絕緣層70使用熱固化性環氧樹脂，作成與上述的實施例同一結構的觸控螢幕開關。與實施方式1的絕緣層和粘接層的疊層體的彈性係數是1×108dyne/cm2。在從觸控螢幕開關的絕緣層的端部2.5mm位置的地方用2.45牛頓按壓進行打鍵試驗，10萬回後開關功能退化。
還有，在從該觸控螢幕開關的絕緣層的端部2.5mm的位置上用R0.8的聚縮醛筆、在2.45牛頓按壓下進行滑動測試，在1萬回的往復後看到開關功能的退化傾向。
由實施例與比較例的對比可知，當隔片的彈性係數是1×105～107dyne/cm2時，在具有適度的粘合力的同時，使向第一電極20的變形應力減少，能夠抑制因向絕緣板10的反覆按壓引起的第一電極20的開關功能退化。
還有，本發明的觸控螢幕開關即使在從絕緣層的端部1.0mm的近旁、也能對打鍵試驗及滑動測試保持充分地耐久性，能夠有效地利用比它更內側的區域作為操作區域。由此，對於如攜帶式信息終端或攜帶式電話那樣、周邊部對全操作區域的比率高的小型觸控螢幕開關具有特別的效果。
此外，在實施方式1中，雖然是將絕緣層70形成在絕緣襯底30一側，粘接劑形成在絕緣板一側，但是也可以將絕緣層形成在絕緣板上。
(實施方式2)使用實施方式2說明本發明的其它的觸控螢幕開關。
此外，在與實施方式1的結構同一結構的部分上注以同一符號。
圖5是本發明的實施方式2的觸控螢幕開關的剖面圖，在該圖中，可撓性的其它的絕緣板12與在實施方式1中已說明的絕緣板10同樣，是由聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚醚碸、聚對萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、降冰片烯系樹脂等的樹脂用延伸法或鑄造法形成透明的板狀物。
而且，由ITO構成的第二電極40形成在上述其它的絕緣板12的上面上。
還有，由在用玻璃、聚碳酸酯、丙烯基等的透明材質構成的剛體的襯底32的上面上塗敷的粘接劑52將上述其它的絕緣板12粘貼在襯底32的上面上。
包含具有橡膠狀彈性的絕緣層70的其它的部分，使用與實施方式1相同的東西構成觸控螢幕開關。
實施方式2的觸控螢幕開關的動作與實施方式1的相同，省略了它的說明。
根據實施方式2，與實施方式1同樣的能夠實現有效使用面積大的觸控螢幕開關，再加上由於在上面上具有第2電極的其它的絕緣板12與具有第一電極的絕緣板10用相同的東西形成，雖然增加了粘貼襯底32的工序，但是由於僅僅使用相同材料就能夠進行成本比率高的電極形成，因而能夠提供廉價的觸摸板。
此外，與實施方式1的情況下已說明的同樣，由於將絕緣層70的彈性係數設定在105～107dyne/cm2的範圍，將在-10℃～60℃的環境溫度範圍內的不同環境溫度的彈性係數的最大值對最小值的比設定為10倍以下，使用端部的厚度漸減的絕緣層80以及使用具有粘貼性的絕緣層90，在實施方式2中也能夠獲得同樣的效果。
產業上的利用可能性如上所述，本發明使用於電子設備的輸入操作部，作為用手指或專用的筆等按壓操作進行信號輸入的觸控螢幕開關，能夠提供可使用的區域擴大、因而有效使用面積大的觸控螢幕開關。特別是，如攜帶式信息終端或攜帶式電話那樣，作為周邊部對全操作區域的比率高的小型的觸控螢幕開關十分有用。
權利要求
1.一種觸控螢幕開關，是具有第一電極的可撓性絕緣板和具有第二電極的絕緣襯底通過設置在周邊部的隔片使電極之間相對向配置的觸控螢幕開關，其特徵在於所述隔片是彈性係數為1×105～107dyne/cm2的彈性體。
2.根據權利要求1所述的觸控螢幕開關，其特徵在於所述隔片是所述彈性係數在-10℃～60℃中的最小值和最大值的比率是10倍以下的彈性體。
3.根據權利要求1所述的觸控螢幕開關，其特徵在於所述絕緣襯底是通過粘著材料將具有所述第二電極的其它的絕緣板粘貼在支持襯底上而成的絕緣襯底。
4.根據權利要求1或3所述的觸控螢幕開關，其特徵在於所述隔片具有形成規定間隙的絕緣層和將所述絕緣層粘貼在可撓性絕緣板及絕緣襯底的至少一方上的粘著層。
5.根據權利要求4所述的觸控螢幕開關，其特徵在於所述絕緣層具有間隙保持部和傾斜部，所述間隙保持部具有規定的均一的厚度，所述傾斜部具有從所述間隙保持部向襯底內部方向漸減下去的厚度。
6.根據權利要求1所述的觸控螢幕開關，其特徵在於所述第一電極、第二電極、可撓性絕緣板、絕緣襯底全都是光透過性的。
7.根據權利要求3所述的觸控螢幕開關，其特徵在於所述第一電極、第二電極、可撓性絕緣板、絕緣襯底、粘接劑、支持襯底全都是光透過性的。
8.根據權利要求1或3所述的觸控螢幕開關，其特徵在於以從所述隔片的端部1mm以上內側的區域作為操作區域。
9.根據權利要求4所述的觸控螢幕開關，其特徵在於所述絕緣層和所述粘接層全都由印刷形成。
全文摘要
本發明的目的是提供一種可使用的操作區域廣,因而，有效使用面積大的觸控螢幕開關，為了實現該目的，使用具有規定的彈性的材料,將形成了相對向的電極層的觸摸板的上下襯底邊維持規定的間隙值，邊將二者粘貼而成。
文檔編號G06F3/041GK1463459SQ02801996
公開日2003年12月24日 申請日期2002年7月5日 優先權日2001年7月6日
發明者福井俊晴, 尾崎卓生, 師井宏 申請人:松下電器產業株式會社