玻璃触摸屏 发明所属技术领域
本发明涉及玻璃触摸屏。更详细一点说，本发明是关于在汽车驾驶导向用、摄像机用、监示器等各种显示器中有用的，与现有的玻璃触摸屏相比具有极优良的耐高温高湿性，同时兼有狭额缘优点的玻璃·玻璃方式新玻璃触摸屏。
现有技术
在现有技术中，在CRT(阴极射线管)显示等各种显示器中，常常采用以手指或笔杆推压可进行输入的触摸屏。
关于这种触摸屏。迄今已经进行了各种细微的研究、改进，但基本上这种构造还是在玻璃基板上配置透明树脂基板，在其两者的相对面上设导电膜。另外，在这种构造中，适当在玻璃基板与树脂基板间配置间隔层。
但是，在现有的触摸屏中，有着这样的一些缺点：耐久性、耐环境性、耐摩损性不够，易受伤损，另外不能满足画面的鲜明度，画面经过一定时间后产生褪色等。
因此，就提出实现取代现有触摸屏的具有优良性能构成的玻璃触摸屏(参照日本特开平9-146707号)。这种玻璃触摸屏，如图1所示那样，是一种分别配设了透明导电膜(2a)、(2b)的一对透明基板(1a)、(1b)以其透明导电膜面相对配置，其特征是，下部透明基板(1b)、以及作为接触输入部的上部透明基板(1a)都是玻璃基板；有着耐久性、耐环境性、耐摩损性优良，画面美丽，不易产生褪色和颜色不均匀等优点。在图1中，(4)是围线，(5)是接合装置，(7)是现有银电极。
但是，即使在这样具有优良特性的现有玻璃触摸屏中，实用上也有要改进的地方。那就是耐高温高湿性。比如，在用于汽车等车载驾驶导向显示器的情况下，由于车内往往成高温高湿状态，对于如上述的玻璃触摸屏，要求其具有尽可能高的耐高温高湿性，其改进工作成了当务之急。
发明目的
本发明即是有监于上述事实而做出的，其目的在于提供耐久性、耐环境性、耐摩损性等优良，画面优美，不易产生褪色和画面不均匀的优良特性，而且与现有的玻璃触摸屏相比，耐高温高湿性极其优良的新玻璃触摸屏。
技术方案
本发明所提出的解决上述课题的玻璃触摸屏(权利要求1)是配设了透明导电膜的一对透明基板以其透明导电膜面相对来设置，下部透明基板与作为接触输入部的上部透明基板都是玻璃基板地玻璃触摸屏，其特征在于，上部玻璃透明基板与下部玻璃透明基板以混合了吸湿微粒子的粘结剂相粘合。
另外，本发明在上述玻璃触摸屏中还提供了以下形式的发明。
所发明的玻璃触摸屏，吸湿微粒子直径在50μm以下(权利要求2)，吸湿微粒子以重量比10％以下的比例混入粘结剂(权利要求3)，在透明导电膜外周规定位置设银电极，在该银电极中混入玻璃纤维( 4)，玻璃纤维以重量比10％以下的比例混入银电极(权利要求5)，银电极使用了比电阻5.0×10-4Ω.cm以下的银浆(权利要求6)，粘结剂成热固化型或常温固化型环氧系密封材料或者UV固化型丙烯系密封材料(权利要求7)，透光率85％以上(权利要求8)，动作温度在90％RH(相对温度)以下的条件下为30-65℃(权利要求9)，保存温度在95％RH以下条件下为-40-85℃(权利要求10)，由前端R4mm、直径φ8mm、硬度60°的试棒推压上部玻璃透明基板仪表成导能状态时的动作负荷为10-200g(权利要求11)，在下部玻璃透明基板的透明导电膜面上以2-4mm间距配设直径20-100μm、高3-6μm的热固化型树脂制造细微粒点间隔(权利要求12)，上部玻璃透明基板由厚0.15-0.3mm的硼硅酸玻璃或钠玻璃构成，下部玻璃透明基板由厚0.5-3.0mm的钠玻璃构成(权利要求13)，由阴极真空喷镀与CVD以任意形状蒸镀配设透明导电膜(权利要求14)，额定(电流)在DC5V情况下为50mA以下，在DC25V情况下绝缘电阻于上下电极间为10MΩ以上，直线性在±3.5％以下，以手指通常操作方法反跳是10ms以下，静电耐压是15KV以上，动态范围下限0-0.7V，上限5-4.6V，基板尺寸为2-20英寸(权利要求15、16、17、18、19、20)。
附图简要说明
图1是示例现有玻璃触摸屏的剖面图；
图2是示出本发明玻璃触摸屏之一例剖面图；
图3是示出本发明玻璃触摸屏之另一例的剖面图；
发明实施形态
[吸湿微粒子配合的粘结剂]
本发明的玻璃触摸屏，是由上述的玻璃·玻璃方式的触摸屏构成，如图2与图3所示，与现有的玻璃触摸屏相比，上部玻璃透明基板(1a)与下部玻璃透明基板(1b)的接合方法不同。
更具体一点，首先在图2与图3的任何一例中，具有分别配设着透明电极膜(2a)、(2b)的上下玻璃透明基板(1a)、(1b)相对配置的构成。在图3情况下，进而在下部玻璃透明基板(1b)的透明导电膜(2b)上设有超细微粒点间隔(3)。透明导电膜(2a)、(2b)也可以以适宜的规定形式图型进行配置。
在本发明中，上部玻璃透明基板(1a)与下部玻璃透明基板(1b)，由吸湿微粒子混合而成的粘结剂(6)贴合固定。
因此，由于粘结剂(6)中的吸湿微粒子可以有效地吸收湿气，即使在极高温度状态，也可以实现比现有技术更优良的耐湿性。如前所述，这种耐高湿高湿性，在多湿状态下使用是极其重要的。本发明所提出的玻璃触摸屏，比如可以更好地适用于汽车等车内的汽车驾驶导向的显示器。
作为混合入粘结剂(6)的吸湿微粒子，即使在粘结剂(6)中也能充分发挥吸湿特性，比如可用具有吸湿特性的二氧化硅系微粒子等。另外，关于该二氧化硅系微粒子等的吸湿微粒子的尺寸，在确保粘结剂(6)的粘结特性同时，尽可能实现耐高温高湿性，其他并没有什么特别限定；但从粘结特性与耐高温高湿性更有效的兼备观点出发，比如希望直径在50μm以下，更好一点直径为5-50μm，最好是直径为5-10μm。关于混合量，当然和直径尺寸有关，要尽可能使所希望的粘结特性与耐高温高湿性兼备，其他并没有什么特别限定；但从更为有效的兼备观点出发，比如最好是以重量比10％以下的比例混合为好，而重量比5％以下的比例更好。
[配合玻璃纤维的银电极]
在本发明的玻璃触摸屏中，如图2与图3所示，还在上部透明导电膜(2a)与下部透明导电膜(2b)的外周规定位置设银电极(7)，作为这种银电极(7)，最好使用混合入玻璃纤维的材料。
因此，由于可以更加确保上部透明导电膜(2a)与下部透明导电膜(2b)之间的间隙，可以实现更优良的平滑性，并可比现有玻璃触摸屏更有效防止画面变形与画质不匀以及产生干涉条纹。
玻璃纤维的混合量，从更进一步有效实现平滑性的观点出发，比如以重量比10％以下的比例为好；另外，在混入了玻璃纤维的银电极(7)中，最好使用比电阻5.0×10-4Ω·cm以下的银浆。
[玻璃触摸屏的性能·特性]
在比如具有上述图2与图3所示例构成的本发明的玻璃触摸屏中，其特征在于具有如下所要求的性能特性。
首先最主要的是，透光率要极其良好。即，透光率在85％以上，更好一点是90％。由这样高的透光率才可实现美丽的画面。
其次是动作温度，更好一点是在90％RH以下的条件下为-300-65℃，保存温度以不结露为条件的情况下，最好是在95％RH的条件下是-40-85℃(12小时)。耐湿性，最好在60℃-95％RH条件下是清晰1000小时。另外，即使耐热性是在85℃下、耐寒性是在-30℃下都是清晰的。
如再来看看机械特性，作为一般标准，以前端R4mm、直径φ8mm硬度60°的试验棒推压在上部玻璃透明基板(1a)上开关成导通状态时的动作负荷为10-200g。表面硬度莫比硬度为5-7。
关于作为耐久性指标的加热循环，是在温度为-30℃的环境中放置1小时后，在常温下放置0.5小时，再在温度为+85℃的环境中放置1小时后，在常温下放置0.5小时为1个循环，以动作200个循环以上为目标。
另外，由在密封之前注入惰性气体或空气来防止产生干涉条纹，同时也可在使注入后玻璃的返回(所谓反跳)变得平滑上想办法。再就是也可以由张力计等测定动作负荷，进行适于用途的负荷管理。这种情况下，比如反跳以手指进行的通常操作方法最好是在10毫秒以下。
从素材构成的观点看，首先，关于上部玻璃透明基板(1a)，可举出例如厚度为0.15-0.3mm的硼硅玻璃或钠玻璃。其次，比如由硼硅玻璃构成的上部玻璃透明基板(1a)，是以具有如下表1的物性为目标。
[表1]
热膨胀系数(0-300℃) 70-80×10-7/℃
扬氏模量 7-8×103kg/mm2
泊松比 0.20-0.24
努氏硬度 590-615KHN100
密度 2.30-2.85
畸变点 480-520℃
退火点 528-580℃
软化点 700-750℃
体积电阻率 8-10logpΩ·cm
电容特性(1MHz·20)
电容率 6-8
损率 0.2-0.6
折射率 1.5-1.54
这样的玻璃可以利用市售品。另外关于下部玻璃透明基板(1b)，示例了厚度0.5-0.3mm的钠玻璃。还有，关于配设于这些玻璃的透明导电膜，示例了比如ITO、氧化锡等的薄膜、特别是由阴极真空喷镀与CVD(化学汽相淀积)形成的材料。也可以在蒸镀了SiO2等上面再蒸镀上ITO。这样的蒸镀在膜的紧密贴合性与均匀性上都是很好的方法。
另外，如图3所示的那样，在设有超细微粒点间隔部(3)的情况下，最好取其直径为20-100μm、高度(＝点厚)为3-6μm、点间距2-4mm，且由热固化型树脂形成。
作为触摸屏的电气特性，可将下边表2作为一般标准。
[表2]
额定电流值 DC5V 50mA以下
绝缘电阻 DC25V 10MΩ上(上下电极间)
直线性 ±3.5％以下
反跳 10ms以下(手指通常操作)
静电耐压 15KV上
动态范围 下限0-0.7V，上限5-4.6V
[玻璃触摸屏制作方法]
在此来说明关于上述本发明的玻璃触摸屏的制作方法。比如关于图3的构成，即可按下述①-⑥工序进行制作。
①ITO等透明导电膜(2a)、(2b)在玻璃透明基板(1a)、(1b)上的形成(阴极直空喷镀与CVD)
②透明导电膜(2a)、(2b)的图形形成(保护层油墨印刷、透明导电膜腐蚀、剥离、或由光刻工序形成的图形)
③超细微粒点间隔(3)形成(保护层油墨印刷、热固化、或由光刻工序形成)
④银电极(7)的形成(玻璃纤维调合、银浆印刷、烧成)
⑤粘结剂(6)的印刷(吸湿微粒子的调合、印刷、印刷后的假烧成或UV照射)
⑥玻璃透明基板(1a)(1b)相互贴合
由以上制作工序的提供的本发明的玻璃触摸屏具有如下特性，由于像前述的那样由配入吸湿微粒子的粘结剂(6)而具有优良的耐高温高湿性；而且，由于有配入玻璃纤维的银电极(7)而具优良平滑性，因而没有画面的畸变和画质的不均，不仅不产生干涉条纹，而且画面的褪色与经长时间后变化也很少。
尚且配入吸湿微粒子的粘结剂(6)最好使用热固化型或常温固化型的环氧系密封材料、或UV固化型丙烯系密封材料。在为热固化型的情况下，假烧成；在UV固化型情况下必须进行UV照射。吸湿微粒子，如前所述，也可以是充分维持这些密封材料的粘结特性、并可在密封材料中发挥耐高温高湿时性能的材料。
当然了，关于图2构成的玻璃触摸屏，也可以除去上述工序③之外，由工序①②④⑤⑥进行制作，并可实现优良的耐高温高湿性与平滑性。
这里提出的发明具有如上的特征，下边借附图示出实施例，更详细说明本发明的实施形态。
实施例
由下述的①-⑥工序可实际制作具有图3所示例的构成的玻璃触摸屏。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
动作范围尺寸： 130×59mm
①ITO薄膜形成
首先，作为薄膜用基板，以市售的硼硅酸透明玻璃用作上部玻璃透明基板(1a)，以钠玻璃用作下部玻璃透明基板(1b)，由阴极真空喷镀与CVD法形成作为透明导电膜(2a)(2b)的ITO薄膜，膜厚100-200，电阻值500Ω/□(Ω/□代表单位面积的电阻值)。
②ITO图形形成
接下来作为ITO图形形成依次进行如下处理。
·由超声波进行前洗净，
·由网板印刷进行保护层油墨涂布，
·120℃、30分钟烧成，
·进行硝盐酸ITO腐蚀，
·由碱进行保护膜油墨剥离处理，
·由超声波进行后洗净。
③超细微粒点间隔(3)的形成
接下来作为超细微粒点间隔形成依次进行如下处理。
·由金属掩膜法印刷进行热固化型保护层油墨涂布，
·200℃、60分钟烧成(点径20μm、点厚为5μm，点间距3mm)。
④银电极(7)的形成
接下来作为银电极的形成依次进行如下处理。
·银浆印刷(将玻璃纤维以重量1.2％的比例搅拌)
·180℃、约60分钟烧成。
⑤热固化型环氧系密封材料(粘结剂(6))的印刷
接下来作为热固化型环氧系密封材料印刷依次进行如下处理。
·将直径10μm的二氧化硅系微粒子以重量比2.5％的比例搅拌，
·由热固化型环氧系密封材料进行密封印刷，
·90℃、约30分钟烧成。
⑥贴合
最后按下述顺序进行上部玻璃透明基板(1a)与下部玻璃透明基板(1b)的贴合。
·贴合(将微小量银浆涂布于接点上)，
·安装固化夹具，
·150℃、约90分钟烧成、缓冷(退火)，
·切断，
·注入空气，
·封住(UV粘结剂)。
由以上工序可以得到具有下述表3所列性能特性的玻璃触摸屏。
[表3]
驱动方式： 模拟方式
写入方法： 手指或笔杆
透光率 85％(550nm)
动作温度 -30-65℃(90％RH以下)
耐湿性 1000小时(60℃-95％RH)
加热循环 250循环(-30℃、+85℃)
耐热性 85℃
动作负荷 80g
表面莫式硬度 6
额定(电流) 0.8mA(DC5V)
绝缘电阻 12MΩ(DC25V)
直线性 ±2.0％
反跳 8ms
另外为了比较，现将由日专利特开平9-146707中记述的工序所制作的现有玻璃触摸屏(外形尺寸与动作范围尺寸与上述本发明的尺寸相同，140×85mm和130×59mm)的性能、特性示于下述表4。
[表4]
驱动方式： 模拟方式
写入方法： 手指或笔杆
透光率 85％(550nm)
动作温度 -10-60℃(90％RH以下)
耐湿性 140小时(60℃-95％RH)
加热循环 15循环(-30℃、+80℃)
耐热性 83℃
动作负荷 100g
表面莫式硬度 6
额定(电流) 0.8mA(DC5V)
绝缘电阻 12MΩ(DC25V)
直线性 ±3.0％
跳闪 8ms
从表3与表4可以看出，本发明的玻璃触摸屏，与现有的玻璃触摸屏相比，动作温度、耐湿性、加热循环、耐热性都大大优于现有玻璃触摸屏。即，耐环境性能有显著提高，可以实现更适于车内环境的玻璃触摸屏。当然不仅汽车等的车内，也适于各种高温高湿的情况下。画面与画质上无畸变、无不匀、无干涉条纹的良好情况。
发明效果
按以上详细说明，由本发明所提供的新的玻璃触摸屏，其耐久性、操作性、设计自由度、以及输入精度等诸特性自然是极其优良的，与现有的玻璃触摸屏相比，具有极其优良的耐高温高湿性，以及优良的平滑性。