JP2012208857A - 表面パネルおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 タッチセンサ部を有する透過領域とこの透過領域を囲む加飾部が設けられた表面パネルであって、透過領域を可能な限り広く形成できる表面パネルおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】 表面パネル１は、透光性の樹脂層４とその裏側３に密着する検知フィルム５を有している。検知フィルム５は基材フィルム５ａと、その表面に設けられた枠形状の加飾部６と、裏面に設けられた透光性の電極層３１および右側配線層３２ａと左側配線層を有している。検知フィルム５は、樹脂層４の裏側３の形状に沿って密着し、右側配線層３２ａが右側裏面３ｄに密着し、左側配線層が左側裏面に密着している。その結果、透過領域７と電極層３１の配置面積を広く確保できる。
【選択図】図５
【解決手段】 表面パネル１は、透光性の樹脂層４とその裏側３に密着する検知フィルム５を有している。検知フィルム５は基材フィルム５ａと、その表面に設けられた枠形状の加飾部６と、裏面に設けられた透光性の電極層３１および右側配線層３２ａと左側配線層を有している。検知フィルム５は、樹脂層４の裏側３の形状に沿って密着し、右側配線層３２ａが右側裏面３ｄに密着し、左側配線層が左側裏面に密着している。その結果、透過領域７と電極層３１の配置面積を広く確保できる。
【選択図】図５
Description
本発明は、携帯機器やその他の電子機器に設置される加飾層およびタッチセンサ部を有する表面パネルに係り、特に表示領域およびタッチセンサ部の検知領域を広く確保できる表面パネルおよびその製造方法に関する。
携帯用機器やその他の電子機器に設けられた表面パネルは、中央部に、液晶表示パネルなどの表示画面を透視できるとともに指によるタッチ操作が行われる透過領域が形成され、この透過領域の周囲に、枠状に着色した加飾部が設けられている。
特許文献１に記載された表面パネルおよびその製造方法は、ガラス基板の裏面に、透明感圧接着剤層を介して静電容量型タッチセンサが積層されている。前記ガラス基板が金型内に設置され、金型内に溶融樹脂が射出されて、ガラス基板の周囲に固着された合成樹脂製の枠状の加飾部が形成される。
特許文献２に記載された外観ケースおよびその製造方法は、光透過部と、この光透過部を囲む枠状の加飾部と、加飾部の一部に設けられたタッチ表示部とを有する第１のフィルムと、タッチセンサの電極が形成された第２のフィルムとが使用されている。第１のフィルムと第２のフィルムが外観ケースの外形に倣うようにプレフォーミングされた後に、第１のフィルムと第２のフィルムが金型に設置され、第１のフィルムと第２のフィルムとの間に、透明な樹脂材料が射出成形されて、外観ケースの一部が成形される。
特許文献１に記載された表面パネルは、光透過領域がガラス基板で形成されているため、表示光の透過品質が良好になる利点があるが、ガラス基板の外周に合成樹脂製の枠状の加飾部が設けられた構造であるため、光透過領域とタッチセンサで検知できる検知領域の面積が非常に狭くなる。また、ガラス基板とタッチセンサとを組み合わせたものを金型の内部に位置決めして射出成形を行う必要があり、製造方法が煩雑である。
特許文献２に記載された外観ケースは、光透過部とは異なる領域がタッチセンサの配置領域となっているため、光透過部の表示部分に直接に指を触れて入力操作を行うことができず、光透過部が外観ケースの上方の限られたスペースに配置されているため、大きな画面で表示することができない。
また、特許文献２に記載された製造方法では、第１のフィルムおよび第２のフィルムをプレフォーミングする工程と、溶融樹脂の射出工程の２つの工程が必要となり工程が多くなるとともに、プレフォーミングされた第１のフィルムと第２のフィルムを金型の内部に位置決めする精度を高くするのに限界がある。
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、透過領域とセンサによる検知領域をパネルの表側において可能な限り広く確保できる表面パネルを提供することを目的としている。
本発明は、透過領域とセンサによる検知領域を広く形成した表面パネルを成形でき、電極層と配線層を有する検知フィルムを皺などが生じにくい状態で高精度に位置決めして樹脂層と一体化できる表面パネルの製造方法を提供することを目的としている。
本発明は、透光性の樹脂層と、人の指が接近したことを検知する検知フィルムとが積層された表面パネルにおいて、
前記樹脂層は、表側に、操作面または表示面として使用される前表面と、右横方向と左横方向で、前記前表面から後方に向かって面形状が変化する右側表面ならびに左側表面が形成され、裏側に、前記前表面の裏に位置する前裏面と、前記右側表面と左側表面の裏に位置する右側裏面ならびに左側裏面が形成されており、
前記検知フィルムに、透光性の電極層と前記電極層に接続された配線層が形成されており、前記検知フィルムが前記樹脂層の裏側に固定されて、前記電極層が前記前裏面に位置し、前記配線層が前記右側裏面と前記左側裏面の少なくとも一方に位置しており、前記配線層よりも表側に、前記配線層を覆う加飾部が設けられていることを特徴とするものである。
前記樹脂層は、表側に、操作面または表示面として使用される前表面と、右横方向と左横方向で、前記前表面から後方に向かって面形状が変化する右側表面ならびに左側表面が形成され、裏側に、前記前表面の裏に位置する前裏面と、前記右側表面と左側表面の裏に位置する右側裏面ならびに左側裏面が形成されており、
前記検知フィルムに、透光性の電極層と前記電極層に接続された配線層が形成されており、前記検知フィルムが前記樹脂層の裏側に固定されて、前記電極層が前記前裏面に位置し、前記配線層が前記右側裏面と前記左側裏面の少なくとも一方に位置しており、前記配線層よりも表側に、前記配線層を覆う加飾部が設けられていることを特徴とするものである。
本発明の表面パネルは、操作面または表示面として使用される前表面の両側部において、前表面から後方に向かって面形状が変化する右側表面と左側表面の裏側に配線層を配置することにより、前表面の広い領域を表示の透過領域およびセンサの検知領域として使用することが可能になる。
また、電極層が前裏面に位置しているため前表面の広い面積を指の検知領域として使用できる。なお、本発明は、電極層が前記前裏面に位置しているものであるが、ＩＴＯなどで形成された前記電極層の一部が、右側裏面ならびに左側裏面まで延びているものを排除するものではない。この場合に、加飾部で囲まれている透過領域の一部が、右側裏面ならびに左側裏面まで延びているものとして構成できる。
本発明は、前記検知フィルムの表面に、窓部とこの窓部を囲む枠状の加飾部とが形成され、裏面に電極層と配線層とが形成され、前記配線層が前記加飾部の裏側に位置しており、前記検知フィルムの表面が前記樹脂層の裏面に密着し、窓部が前記前裏面に位置し、前記加飾部が前記右側裏面と前記左側裏面に位置しているものとして構成できる。
本発明は、前記電極層が、透光性の有機導電層であり、この有機導電層が、前記右側裏面と前記左側裏面の少なくとも一方まで延びているものが好ましい。
透光性の有機導電層は検知フィルムを曲げたときに追従性があるため、表面パネルの前裏面の湾曲形状などに追従しやすく、また右側裏面と左側裏面の湾曲形状にも追従しやすい。
その結果、検知領域や透過領域を、右側裏面ならびに左側裏面に可能な限り接近させることができ、さらには、検知領域や透過領域の一部を右側裏面ならびに左側裏面にまで延ばすことも可能になる。
本発明は、透光性の樹脂層と、人の指が接近したことを検知する検知フィルムとが積層された表面パネルの製造方法において、
成形凹部を有する第１の型と成形凸部を有する第２の型とを使用し、
裏面に透光性の電極層と前記電極層に接続された配線層が形成され、表面に前記配線層を覆う加飾部が形成された未成形の検知フィルムを、第１の型と第２の型との間に設置する工程と、
第１の型と第２の型を合わせて、前記成形凹部と前記成形凸部との間に、前記検知フィルムが位置するキャビティを形成する工程と、
キャビティ内に溶融樹脂を射出して透光性の樹脂層を成形し、前記成形凹部で、前記樹脂層に、前表面と、右横方向と左横方向で前記前表面から後方に向かって面形状が変化する右側表面ならびに左側表面を成形し、前記成形凸部で、前記前表面の裏に位置する前裏面と、前記右側表面と左側表面の裏に位置する右側裏面ならびに左側裏面を成形するとともに、前記樹脂層の裏側に前記検知フィルムを密着させて、前記電極層を前記前裏面に位置させ、前記配線層を右側裏面と左側裏面の少なくとも一方に位置させる工程と、を有することを特徴とするものである。
成形凹部を有する第１の型と成形凸部を有する第２の型とを使用し、
裏面に透光性の電極層と前記電極層に接続された配線層が形成され、表面に前記配線層を覆う加飾部が形成された未成形の検知フィルムを、第１の型と第２の型との間に設置する工程と、
第１の型と第２の型を合わせて、前記成形凹部と前記成形凸部との間に、前記検知フィルムが位置するキャビティを形成する工程と、
キャビティ内に溶融樹脂を射出して透光性の樹脂層を成形し、前記成形凹部で、前記樹脂層に、前表面と、右横方向と左横方向で前記前表面から後方に向かって面形状が変化する右側表面ならびに左側表面を成形し、前記成形凸部で、前記前表面の裏に位置する前裏面と、前記右側表面と左側表面の裏に位置する右側裏面ならびに左側裏面を成形するとともに、前記樹脂層の裏側に前記検知フィルムを密着させて、前記電極層を前記前裏面に位置させ、前記配線層を右側裏面と左側裏面の少なくとも一方に位置させる工程と、を有することを特徴とするものである。
本発明の表面パネルの製造方法は、未成形の検知フィルムを型に設置し、溶融樹脂を射出する工程のみで、樹脂層に検知フィルムを密着させることができる。製造後の表面パネルは、凹形状側である裏側に加飾部と電極層を有する検知フィルムが密着し、パネル表面に検知フィルムが露出していないものとなる。したがって、パネル表面に指を触れても、加飾部が剥がれたり損傷することがない。
本発明の表面パネルの製造方法は、溶融樹脂が射出される圧力により、キャビティ内で前記検知フィルムが前記成形凸部の表面に押し付けられ、前記キャビティの外側で第１の型と第２の型との間に位置している前記検知フィルムの外周部が、前記圧力と熱によって延伸可能であるものとして構成できる。
本発明は、第１の型と第２の型との間で検知フィルムを完全に拘束しておらず、２つの型の間で検知フィルムが延伸できる状態である。そのため、キャビティ内に供給された溶融樹脂で検知フィルムが第２の型の形成凸部に押し付けられるときに、検知フィルムに皺などが発生しにくい。
本発明は、前記キャビティは、第１の型と第２の型とが対向する方向と直交する長さ方向が、重力方向に向けられて設置される。そして、第１の型に設けられたゲートが、前記キャビティの縦方向の中点よりも下側に設けられていることが好ましい。
キャビティが縦向きで、ゲートが第１の型の下方に設けられていると、キャビティの内部に射出された溶融樹脂がキャビティ内を徐々に上昇することになり、検知フィルムが皺が生じることなく、成形凸部の表面に密着できるようになる。
本発明の表面パネルは、表示内容を透過させる透過領域とセンサによる検知領域を可能な限り広く設定することが可能である。
本発明の表面パネルの製造方法は、主に型合わせの工程と溶融樹脂の射出工程の２つの工程によって、検知フィルムを樹脂層の裏面の形状に倣わせて密着させることができる。また、検知フィルムが皺を発生しにくく、さらには、センサ部および加飾部と樹脂層との位置合わせも容易である。
実施の形態として説明する表面パネル１は、携帯電話、携帯情報端末などの携帯機器のケースの一部として使用される。
図１ないし図３に示すように、表面パネル１は、突形状が現れているのが表側２であり、凹形状が現れているのが裏側３である。表側２が携帯機器のケースの前方（Ｚ１方向）に向けられ、表側２が操作側または表示側となる。裏側３が携帯機器のケースの内部である後方（Ｚ２方向）に向けられる。
図２と図３に示すように、表面パネル１は、表側２に現れる樹脂層４と、裏側に現れる検知フィルム５とが密着して構成されている。
樹脂層４の形状は、表側２に、広い面積の前表面２ａが現れて、指で操作するための操作面ならびに表示面となっている。前表面２ａはほぼ平面あるいは、前方（Ｚ１方向）に突側が向けられる湾曲面形状である。
樹脂層４の長さ方向の上端（Ｙ１側の端部）に上部表面２ｂが形成され、下端（Ｙ２側の端部）に下部表面２ｃが形成されている。上部表面２ｂと下部表面２ｃは、前表面２ａから後方（Ｚ２方向）に向かうように表面形状が変化している。樹脂層４の右横方向（Ｘ１方向）に右側表面２ｄが形成され、左横方向（Ｘ２方向）に左側表面２ｅが形成されている。右側表面２ｄと左側表面２ｅは、前表面２ａから後方に向かうように表面形状が変化している。
樹脂層４の裏側３の形状は、前表面２ａの裏に位置する前裏面３ａと、上部表面２ｂの裏に位置する上部裏面３ｂと、下部表面２ｃの裏に位置する下部裏面３ｃを有し、右側表面２ｄの裏に位置する右側裏面３ｄと、左側表面２ｅの裏に位置する左側裏面３ｅを有している。
樹脂層４の前表面２ａと、上部表面２ｂまたは下部表面２ｃとの境界、ならびに前表面２ａと、右側表面２ｄまたは左側表面２ｅとの境界は、前表面２ａから樹脂層４の表面の曲率が変化し始める位置、あるいは、樹脂層４の表面の角度が前表面２ａから変化し始める位置である。同様に、前裏面３ａと、上部裏面３ｂまたは下部裏面３ｃとの境界、ならびに前裏面３ａと右側裏面３ｄまたは左側裏面３ｅとの境界も、前表面２ａから樹脂層４の表面の曲率が変化し始める位置、あるいは、樹脂層４の表面の角度が前表面２ａから変化し始める位置である。
図５の拡大図には、上記の境界の定義に基づいて、前表面２ａと右側表面２ｄとの境界Ｂ２、および前裏面３ａと右側裏面３ｄとの境界Ｂ３が示されている。
樹脂層４は透光性のアクリル系などの合成樹脂材料であり、例えばＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）である。
図５と図６（検知フィルムの表裏の構成を示す分解説明図）に示すように、検知フィルム５は、透光性の基材フィルム５ａと、その表面に形成された加飾部６と、裏面に形成されたタッチセンサ部３０とを有している。検知フィルム５の基材フィルム５ａは、透光性の合成樹脂フィルムである。基材フィルム５ａは、タッチセンサ部３０を形成するのに適した強度と耐熱性を有する合成樹脂であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）で形成される。またはＣＯＰ（環状ポリオレフィン）なども使用可能である。
本明細書において、透光性とは、全光線透過率が９０％以上のいわゆる透明であることが好ましいが、全光線透過率がそれよりも低くても内部で光を透過できればよく、例えば、全光線透過率が６０％以上であればよい。
図１と図４に示すように、検知フィルム５の表面に設けられた加飾部６は、樹脂層４を透過して、前方（Ｚ１方向）から目視される。加飾部６は表面パネル１のデザインに基づく色相を有しており、枠形状に形成されている。枠形状の加飾部６で囲まれた領域が透過領域７である。図１と図４に示す表面パネル１では、透過領域７が矩形状である。透過領域７は、樹脂層４の前裏面３ａの領域内に位置しているが、図５に示すように、透過領域７の右縁部７ａは、前裏面３ａと右側裏面３ｄとの境界Ｂ３に接近した位置にある。これは透過領域７の左縁部７ｂにおいても同じである。
図４と図５に示すように、検知フィルム５に設けられたタッチセンサ部３０は、複数の電極層３１と、それぞれの電極層３１の右側に接続された複数の右側配線層３２ａと、それぞれの電極層３１の左側に接続された複数の左側配線層３２ｂを有している。
図４と図７（検知フィルムの裏面の電極層のパターンを表面側から透視して示す平面図）に示すように、電極層３１は、枠状の加飾部６で囲まれた透過領域７に位置し、右側配線層３２ａと左側配線層３２ｂは、加飾部６の裏側に隠れる位置に形成されている。
電極層３１は右側電極３１ａと左側電極３１ｂとが組み合わされたものが、長さ方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に複数組設けられている。電極層３１はＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）で形成されている。電極層３１は、ＰＥＴなどの基材フィルム５ａの裏面に成膜された後に、エッチングによって右側電極３１ａと左側電極３１ｂの形状となる。
右側配線層３２ａは、それぞれが右側電極３１ａに接続され、左側配線層３２ｂは、それぞれが左側電極３１ｂに接続されている。右側配線層３２ａと左側配線層３２ｂは、バインダ樹脂に低抵抗の導電体が含まれた有機導電層であり、例えば銀ペースト、金ペーストあるいはカーボンペーストなどである。右側配線層３２ａと左側配線層３２ｂを形成している有機導電層は、電極層３１を形成しているＩＴＯよりも柔軟性に富んでいる。すなわち、同じ荷重に対する延伸率や湾曲率がＩＴＯよりも高くなっている。
右側配線層３２ａと左側配線層３２ｂの形成工程は、基材フィルム５ａの裏面のＩＴＯ層の上に有機導電層を成膜し、エッチング工程によって電極層３１と右側配線層３２ａと左側配線層３２ｂの双方のパターンを形成する。その後に、電極層３１の表面の有機導電層をエッチング工程で除去する。または、右側配線層３２ａと左側配線層３２ｂが印刷工程で形成されてもよい。
図５に示すように、検知フィルム５は、樹脂層４の前裏面３ａから右側裏面３ｄの形状に倣うように曲げられて樹脂層４に密着している。ＩＴＯで形成された電極層３１は、前裏面３ａの領域内に位置しており大きく曲げられていない。これに対し、検知フィルム５の電極層３１の形成領域よりもＸ１方向へ延び出る部分は大きな曲率で曲げられて主に右側裏面３ｄに密着している。そして、右側配線層３２ａの前方が加飾部６で覆われている。これは、左側配線層３２ｂにおいても同じである。
検知フィルム５は、ＩＴＯの電極層３１が設けられている部分に比べ、有機導電層で形成された右側配線層３２ａと左側配線層３２ｂが形成されている部分が曲げやすくなっている。また、右側配線層３２ａと左側配線層３２ｂは曲げ歪みに追従しやすく、曲げによって損傷を受けにくくなっている。そのため、右側配線層３２ａと左側配線層３２ｂの少なくとも一部を右側裏面３ｄと左側裏面３ｅの内面に密着させて配置することが可能である。また、右側配線層３２ａと左側配線層３２ｂの全てを右側裏面３ｄと左側裏面３ｅの内面に密着させることが可能である。
右側配線層３２ａと左側配線層３２ｂの少なくとも一部を右側裏面３ｄと左側裏面３ｅに配置することで、前裏面３ａに設置される電極層３１の面積を広くでき、その結果、透過領域７を広くして、透過領域７の右縁部７ａと左縁部７ｂを、前裏面３ａと右側裏面３ｄとの境界Ｂ３および前裏面３ａと左側裏面３ｅとの境界に接近させることが可能である。さらには、透過領域７の右縁部７ａと左縁部７ｂを、境界Ｂ３を超えて前裏面３ａと右側裏面３ｄの領域に位置させることも可能である。
この表面パネル１が使用される携帯機器は、ケースの内部に液晶表示パネルなどの表示装置が設けられ、その表示画面が透過領域７の内側に対向している。携帯機器を使用するときには、透過領域７において、透光性の樹脂層４および基材フィルム５ａを通して、表示画面を目視することができる。また、表示画面を透視できる透過領域７において樹脂層４の前表面２ａに指を触れると、指といずれかの電極層３１との間の静電容量に応じて、タッチセンサ部３０の検知出力が変化し、指が透過領域７のどの位置に触れられているかを検出することが可能になる。
表面パネル１に現れる透過領域７を前裏面３ａの領域内で可能な限り広く形成できるため、表示画面の表示面積および指で操作する操作領域を広く形成できる。
図４に示すように、右側配線層３２ａと左側配線層３２ｂは、基材フィルム５ａの裏面に形成されてＹ２方向へ延びている。そして、基材フィルム５ａの一部が下部裏面３ｃの外側に延びて、配線のためのケーブル片となり、その先部のランド部が、ケース内に設けられたコネクタに接続可能となっている。
図１と図２に示すように、表面パネル１は、長さ方向（Ｙ方向）の中点よりも下端側（Ｙ２側）に位置する第１の開口部８と、前記中点よりも上端側（Ｙ１側）に位置する第２の開口部９を有している。第１の開口部８と第２の開口部９は、樹脂層４と検知フィルム５を貫通して形成されている。
ケースの内部には、第１の開口部８と第２の開口部９に対向する位置に、マイクやスピーカが設置され、携帯電話としての通話動作や、表示画面に表示されている画像に対応する音響を出力できるようになっている。
次に、上記表面パネル１の製造方法を説明する。
図８には第１の型（金型）１０が示され、図９には第１の型１０と第２の型（金型）２０の双方が示されている。図８と図９に示すＹ１−Ｙ２方向と図８に示すＸ１−Ｘ２方向は、成形される表面パネル１の長さ方向（Ｙ１−Ｙ２方向）と幅方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に対応している。また、第１の型１０と第２の型２０は、Ｙ２方向が重力方向（Ｇ方向）に向くように縦向きに設置されている。
図８には第１の型（金型）１０が示され、図９には第１の型１０と第２の型（金型）２０の双方が示されている。図８と図９に示すＹ１−Ｙ２方向と図８に示すＸ１−Ｘ２方向は、成形される表面パネル１の長さ方向（Ｙ１−Ｙ２方向）と幅方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に対応している。また、第１の型１０と第２の型２０は、Ｙ２方向が重力方向（Ｇ方向）に向くように縦向きに設置されている。
第１の型１０は、Ｙ１−Ｙ２方向に延びる対向平面１１を有し、その中央部に成形凹部１２が設けられている。図８と図９に示すように、成型凹部１２は、その底面が、樹脂層４の前表面２ａを成形するための前表面成形部１２ａである。Ｙ１側が上部表面２ｂを成形するための上部表面成形部１２ｂであり、Ｙ２側が下部表面２ｃを成形するための下部表面成形部１２ｃである。Ｘ１側が右側表面２ｄを成形するための右側表面成形部１２ｄであり、Ｘ２側が左側表面２ｅを成形するための左側表面成形部１２ｅである。
前表面成形部１２ａには、Ｙ２側に、第１の開口部８に対応する矩形状の第１の段差部１８が形成され、Ｙ１側に、第２の開口部９に対応する矩形状の第２の段差部１９が形成されている。
第１の型１０にゲート（湯口）１３が形成されており、その開口端１３ａは、第１の段差部１８の領域内において、成形凹部１２の内部に開口している。図９には、成形凹部１２のＹ１−Ｙ２方向の中心Ｏが示されている。この中心Ｏは、上部表面成形部１２ｂと下部表面成形部１２ｃとの中点である。ゲート１３は中心Ｏよりも下側（Ｙ２側）に位置しており、ゲート１３は、中心Ｏと下部表面成形部１２ｃとの中点よりもさらにＹ２側に位置している。
図８と図９に示すように、第１の型１０には、成形凹部１２よりもＹ１側に逃げ凹部１４が形成されており、成形凹部１２の上部表面成形部１２ｂと逃げ凹部１４との間に、複数の排気通路１５が形成されている。この排気通路１５は、対向平面１１よりもわずかに窪む浅い溝である。
図８に示すように、成型凹部１２の外側の４箇所に、逃げ穴１６が形成されている。
図９に示すように、第２の型２０は、Ｙ１−Ｙ２方向に延びる対向平面２１を有しており、その中央部に第１の型１０に向けて突出する成形凸部２３が一体に形成されている。成形凸部２３の頂部は、表面パネル１の前裏面３ａを成形する前裏面成形部２３ａである。成形凸部２３のＹ１側が、上部裏面３ｂを成形する上部裏面成形部２３ｂで、Ｙ２側が、下部裏面３ｃを成形する下部裏面成形部２３ｃである。また、図には現れていないが、成形凸部２３には、右側裏面３ｄを成形する右側裏面成形部と、左側裏面３ｅを成形する左側裏面成形部が設けられている。
図９に示すように、第２の型２０は、Ｙ１−Ｙ２方向に延びる対向平面２１を有しており、その中央部に第１の型１０に向けて突出する成形凸部２３が一体に形成されている。成形凸部２３の頂部は、表面パネル１の前裏面３ａを成形する前裏面成形部２３ａである。成形凸部２３のＹ１側が、上部裏面３ｂを成形する上部裏面成形部２３ｂで、Ｙ２側が、下部裏面３ｃを成形する下部裏面成形部２３ｃである。また、図には現れていないが、成形凸部２３には、右側裏面３ｄを成形する右側裏面成形部と、左側裏面３ｅを成形する左側裏面成形部が設けられている。
図９に示すように、第２の型２０に、第１の離型ピン２４と第２の離型ピン２５が、進退自在に設けられている。第１の離型ピン２４は、第１の型１０の第１の段差部１８に対向する位置に配置され、第２の離型ピン２５は、第２の段差部１９に対向する位置に配置されている。
第２の型２０には、成形凸部２３よりも外側の４箇所に位置決めピン２６が固定されている。位置決めピン２６は、対向平面２１から垂直に突出している。第１の型１０と第２の型２０が型合わせされると、位置決めピン２６が、それぞれ第１の型１０の逃げ穴１６の内部に挿入される。
位置決めピン２６の配置位置と逃げ穴１６の配置位置は一致している。図８に示すように、４箇所の位置決めピン２６は、成形凹部１２の中心Ｏから等距離に位置している。前記中心Ｏは、成形凹部１２を長さ方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に二分し、且つ幅方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に二分した点に位置している。それぞれの位置決めピン２６は、中心Ｏを通過して長手方向に延びる中心線Ｏ１に対して等角度θの方向で、且つ中心Ｏから同じ距離だけ離れて位置している。
なお、成形される表面パネル１の形状、すなわち成形凹部１２と成形凸部２３の形状によっては、位置決めピン２６と逃げ穴１６の位置が、全て中心Ｏから同じ距離である必要はない。例えば、Ｙ１側の位置決めピン２６が、Ｙ２側の位置決めピン２６よりも中心ＯからＹ方向へ離れていてもよい。ただし、Ｙ１側の２つの位置決めピン２６と、Ｙ２側の２つの位置決めピン２６のＸ方向の間隔が互いに同じであることが好ましい。
図９に示すように、第２の型２０の対向平面２１の複数箇所に、隙間設定部２７が突出している。図１０に示すように、第１の型１０と第２の型２０が合わせられると、隙間設定部２７が、第１の型の対向平面１１に突き当たり、第１の型１０の対向平面１１と第２の型２０の対向平面２１との対向隙間Ｔが決められる。この対向隙間Ｔは、検知フィルム５の厚さ寸法とほぼ一致している。または、検知フィルム５の厚さ寸法よりもわずかに大きく設定されている。すなわち、対向隙間Ｔは、検知フィルム５を強固に挟み込むのではなく、溶融樹脂からの圧力によって検知フィルム５に応力が作用したときに、検知フィルム５が対向隙間Ｔ内で延伸できるように設定されている。
なお、隙間設定部２７は、第１の型１０の対向平面１１に設けられていてもよいし、対向平面１１と対向平面２１の双方に設けられていてもよい。
図６は、未成形の検知フィルム５の構成を示す分解斜視図であり、図７は検知フィルム５を前方から透視した正面図である。
検知フィルム５は、基材フィルム５ａの表面に表面パネル１の透過領域７を形成するための窓部７ｃを除いてその周囲に加飾部６が枠状に形成されている。基材フィルム５ａは、厚さが０．０５〜０．５ｍｍ程度である。加飾部６は基材フィルム５ａの表面に塗装により形成されている。加飾部６は、電子機器のケースの外観を呈する色相に着色されており、着色塗膜が多層に塗られて形成されている。また、基材フィルム５ａに、セパレータ機能を有する保護フィルムを積層しておくことにより、厚さを０．０５ｍｍ未満にすることも可能である。
基材フィルム５ａの裏面に電極層３１と、右側配線層３２ａと左側配線層３２ｂが形成されている。電極層３１はＩＴＯ膜をエッチングして右側電極３１ａと左側電極３１ｂとに分離されて形成されている。右側配線層３２ａと左側配線層３２ｂは有機導電層であり、エッチングで形成される。または印刷で形成されてもよい。
また、成形前の検知フィルム５は矩形状であり、その４つの角部に位置決め穴５ｂが開口している。
図９に示すように、第１の型１０と第２の型２０とが離れている状態で、第２の型２０に検知フィルム５が設置される。図６と図７に示す位置決め穴５ｂを位置決めピン２６に挿通することで、第２の型２０に対して検知フィルム５が位置決めされて設置される。検知フィルム５は、加飾部６を有する表面が第１の型１０に対向する向きに設置される。第１の型１０と第２の型２０に予熱が与えられている。予熱の温度は常温よりも高く、検知フィルム５の基材フィルム５ａのガラス転移点よりも低く、例えば６０〜１００℃程度である。
図１０に示すように、第１の型１０と第２の型２０とが合わされると、第２の型２０から突出する位置決めピン２６が、第１の型１０の逃げ穴１６の内部に入り込む。第２の型２０の隙間設定部２７が第１の型１０の対向平面１１に突き当たり、第１の型１０の対向平面１１と第２の型２０の対向平面２１との間に対向隙間Ｔが設定される。また、第１の型１０の成形凹部１２と第２の型２０の成形凸部２３との間にキャビティＣが形成される。
図１０に示すように、型が合わせられると、位置決めピン２６で位置決めされている検知フィルム５が成形凸部２３に押されてやや張力が与えられた状態でキャビティＣの内部に設置される。また検知フィルム５の外周部分は、第１の型１０と第２の型２０との対向隙間Ｔの内部に設置される。
次に、図１１に示すように、第１の型１０のゲート１３からキャビティＣ内に、例えばＰＭＭＡの溶融樹脂４ａが射出される。
予熱されている検知フィルム５は、溶融樹脂４ａと接触することでガラス転移点に近い温度まで加熱されて軟化するとともに、溶融樹脂４ａの射出圧力によって、成形凸部２３の表面に押し付けられる。成形凸部２３の表面に押し付けられた検知フィルム５は面方向へ延伸しようとするが、検知フィルム５が対向隙間Ｔの内部において拘束を受けないため、外周方向へ向けて延伸しやすくなっている。よって、成形凸部２３の表面に押し付けられた検知フィルム５がキャビティＣの内部で比較的自由に延伸でき、皺などが発生しにくくなる。
溶融樹脂４ａがキャビティＣの内部に射出されることによって、溶融樹脂４ａと検知フィルム５とで、樹脂層４の表側２の形状と裏側３の形状が成形される。さらに、図１２に示すように、キャビティＣからはみ出している検知フィルム５の外周部分が、Ｙ１方向とＹ２方向ならびにＸ１方向とＸ２方向へ延び出る。また、検知フィルム５の基材フィルム５ａが軟化しているため、位置決め穴５ｂが放射方向に拡張される。
図１２に示すように、検知フィルム５の外周部がＹ１，Ｙ２，Ｘ１，Ｘ２方向へ延びるときに、４箇所の位置決めピン２６で各方向へ均等な力で支持されるために、検知フィルム５に形成された窓部７ｃおよびタッチセンサ部３０をキャビティＣの中心部に位置決めした状態を継続でき、図１に示すように成型された表面パネル１では、透過領域７およびタッチセンサ部３０を、前表面２ａに対して均等な位置に形成しやすくなる。なお、溶融樹脂を射出するときに検知フィルム５に生じる延伸を加味して、加飾部６の中央の窓部７ｃの形状や大きさ、ならびに電極層３１や右側配線層３２ａと左側配線層３２ｂの形状や大きさを予め設定しておくことが好ましい。
第１の型１０と第２の型２０は、重力方向（Ｇ方向）に対して縦向きに設置され、ゲート１３がキャビティＣの中心Ｏよりも十分に低い位置にあることによっても、検知フィルム５に皺が発生するのを防止しやすくなる。
図１３（Ａ）に示すように、型が合わされた段階では、下部表面成形部１２ｃと下部裏面成形部２３ｃとの間で、キャビティＣ内を検知フィルム５が横断している。図１３（Ｂ）に示すように、ゲート１３からキャビティＣ内に溶融樹脂４ａが射出されると、溶融樹脂４ａが重力によって、下部表面成形部１２ｃと下部裏面成形部２３ｃとの間に流れ込み、Ｆ１方向の流れによって、検知フィルム５が下部裏面成形部２３ｃの表面に沿って押し付けられる。ゲート１３は低い位置にあるため、溶融樹脂のＦ１方向への流れに乱れが生じにくく、検知フィルム５が皺を発生することなく下部裏面成形部２３ｃに密着していく。
図１３（Ｃ）に示すように、キャビティＣの下部が溶融樹脂で満たされ、検知フィルム５が下部裏面成形部２３ｃに密着させられると、溶融樹脂がＹ１方向へ徐々に上昇して行く。このとき、溶融樹脂４ａのＦ２方向への流れの力によって、検知フィルム５が成形凸部２３の前裏面成形部２３ａに上向きに密着させられて行く。
キャビティＣ内で溶融樹脂４ａが上昇して行く間に、キャビティＣ内の空気が、第１の型１０の成形凹部１２の上端部に設けられた排気通路１５から逃げ凹部１４の内部に排出される。
キャビティＣ内の上記の検知フィルム５の挙動により、検知フィルム５に皺が発生しにくく、検知フィルム５が成形凸部２３の表面に密着しやすくなる。
図１４は比較例として、第１の型１０の下部表面成形部１２ｃの縁部に近い位置にゲート１３Ａを設けたときの成形動作を示している。この場合、図１４（Ｂ）に示すように、ゲート１３ＡからキャビティＣに射出される溶融樹脂４ａに斜め上向きのＦ３方向の流れが発生するために、検知フィルム５に皺が発生しやすくなる。図１４（Ｃ）に示すように、その後に、Ｆ４方向へ流れていく溶融樹脂４ａによって、検知フィルム５の皺が上に押し上げられることになり、皺が解消されない確率が高くなる。
したがって、第２の型２０の対向平面２１から下部裏面成形部２３ｃの高さ寸法Ｈの半分（Ｈ／２）までの範囲に、ゲートを設けないことが好ましい。
キャビティＣに溶融樹脂が供給されて冷却された後に、第１の型１０と第２の型２０が離れる。第２の型２０に設けられた第１の離型ピン２４と第２の離型ピン２５を突出させることで、成形物が第２の型２０の成形凸部２３から分離される。
図１２に示すように、型から取り出された成形物では、第１の型１０の第１の段差部１８で形成された薄肉部１８ａにゲート痕１３ｂと、第１の離型ピン２４の痕跡が残り、第２の段差部１９で形成された薄肉部１９ａに、第２の離型ピン２５の痕跡が残る。この薄肉部１８ａと１９ａの部分で樹脂層４と検知フィルム５を打ち抜いて第１の開口部８と第２の開口部９を形成することで、ゲート痕１３ｂなどを除去できる。またキャビティからはみ出した樹脂層や検知フィルム５を切断することで、表面パネル１が形成される。
なお、前記実施の形態では、透光性の電極層３１がＩＴＯで形成されているが、この電極層３１を、ＰＥＤＯＴ（ポリ・エチレンジオキシチオフェン）などの透光性の有機導電膜で形成することが可能である。有機導電膜は、ＩＴＯに比べて柔軟性に富むため、図５の断面図において、電極層３１を境界Ｂ３を越えて、右側裏面３ｄおよび左側裏面３ｅの領域まで延ばすことができる。これにより、透過領域７の右縁部７ａと左縁部７ｂをさらに右側裏面３ｄや左側裏面３ｅに接近させ、あるいは右側裏面３ｄや左側裏面３ｅに位置させて、透過領域７とタッチセンサ部３０を設ける領域を、さらに広くすることが可能である。
また、本発明の表面パネル１の製造方法は、上記実施の形態に限られるものではなく、例えば、検知フィルム５を圧空成形や真空成形によって予め樹脂層４の裏側３の形状に倣うようにプレフォーミングし、プレフォーミング後のフィルムを金型の内部にインサートして、溶融樹脂４ａを射出してもよい。
さらに、本発明の表面パネルは、上記実施の形態の携帯機器用のケースに使用されるものに限られず、各種電気製品を操作するリモートコントローラやその他の電子機器のケースの一部として使用することが可能である。
１ 表面パネル
２ 表側
３ 裏側
４ 樹脂層
４ａ 溶融樹脂
５ 検知フィルム
５ａ 基材フィルム
５ｂ 位置決め穴
６ 加飾部
７ 透過領域
１０ 第１の型
１１ 対向平面
１２ 成形凹部
１３ ゲート
１５ 排気通路
２０ 第２の型
２１ 対向平面
２３ 成形凸部
２４，２５ 離型ピン
２６ 位置決めピン
２７ 隙間設定部
３０ タッチセンサ部
３１ 電極層
３２ａ 右側配線層
３２ｂ 左側配線層
Ｃ キャビティ
２ 表側
３ 裏側
４ 樹脂層
４ａ 溶融樹脂
５ 検知フィルム
５ａ 基材フィルム
５ｂ 位置決め穴
６ 加飾部
７ 透過領域
１０ 第１の型
１１ 対向平面
１２ 成形凹部
１３ ゲート
１５ 排気通路
２０ 第２の型
２１ 対向平面
２３ 成形凸部
２４，２５ 離型ピン
２６ 位置決めピン
２７ 隙間設定部
３０ タッチセンサ部
３１ 電極層
３２ａ 右側配線層
３２ｂ 左側配線層
Ｃ キャビティ
本発明は、透光性の樹脂層と、人の指が接近したことを検知する検知フィルムとが積層された表面パネルにおいて、
前記樹脂層は、表側に、操作面または表示面として使用される前表面と、右横方向と左横方向で、前記前表面から後方に向かって面形状が変化する右側表面ならびに左側表面が形成され、裏側に、前記前表面の裏に位置する前裏面と、前記右側表面と左側表面の裏に位置する右側裏面ならびに左側裏面が形成されており、
前記検知フィルムは、透光性の基材フィルムの裏面に透光性の電極層と前記電極層に接続された配線層が形成され、表面に前記配線層を覆う加飾部が形成されており、
前記検知フィルムが前記樹脂層の裏側に固定されて、前記電極層が前記前裏面に位置し、前記配線層が前記右側裏面と前記左側裏面の少なくとも一方に位置しており、前記配線層よりも表側に前記加飾部が設けられていることを特徴とするものである。
前記樹脂層は、表側に、操作面または表示面として使用される前表面と、右横方向と左横方向で、前記前表面から後方に向かって面形状が変化する右側表面ならびに左側表面が形成され、裏側に、前記前表面の裏に位置する前裏面と、前記右側表面と左側表面の裏に位置する右側裏面ならびに左側裏面が形成されており、
前記検知フィルムは、透光性の基材フィルムの裏面に透光性の電極層と前記電極層に接続された配線層が形成され、表面に前記配線層を覆う加飾部が形成されており、
前記検知フィルムが前記樹脂層の裏側に固定されて、前記電極層が前記前裏面に位置し、前記配線層が前記右側裏面と前記左側裏面の少なくとも一方に位置しており、前記配線層よりも表側に前記加飾部が設けられていることを特徴とするものである。
樹脂層４の前表面２ａと、上部表面２ｂまたは下部表面２ｃとの境界、ならびに前表面２ａと、右側表面２ｄまたは左側表面２ｅとの境界は、前表面２ａから樹脂層４の表面の曲率が変化し始める位置、あるいは、樹脂層４の表面の角度が前表面２ａから変化し始める位置である。同様に、前裏面３ａと、上部裏面３ｂまたは下部裏面３ｃとの境界、ならびに前裏面３ａと右側裏面３ｄまたは左側裏面３ｅとの境界も、前裏面３ａから樹脂層４の表面の曲率が変化し始める位置、あるいは、樹脂層４の表面の角度が前裏面３ａから変化し始める位置である。
Claims (7)
- 透光性の樹脂層と、人の指が接近したことを検知する検知フィルムとが積層された表面パネルにおいて、
前記樹脂層は、表側に、操作面または表示面として使用される前表面と、右横方向と左横方向で、前記前表面から後方に向かって面形状が変化する右側表面ならびに左側表面が形成され、裏側に、前記前表面の裏に位置する前裏面と、前記右側表面と左側表面の裏に位置する右側裏面ならびに左側裏面が形成されており、
前記検知フィルムに、透光性の電極層と前記電極層に接続された配線層が形成されており、前記検知フィルムが前記樹脂層の裏側に固定されて、前記電極層が前記前裏面に位置し、前記配線層が前記右側裏面と前記左側裏面の少なくとも一方に位置しており、前記配線層よりも表側に、前記配線層を覆う加飾部が設けられていることを特徴とする表面パネル。 - 前記検知フィルムの表面に、窓部とこの窓部を囲む枠状の加飾部とが形成され、裏面に電極層と配線層とが形成され、前記配線層が前記加飾部の裏側に位置しており、
前記検知フィルムの表面が前記樹脂層の裏面に密着し、窓部が前記前裏面に位置し、前記加飾部が前記右側裏面と前記左側裏面に位置している請求項１記載の表面パネル。 - 前記電極層が、透光性の有機導電層であり、この有機導電層が、前記右側裏面と前記左側裏面の少なくとも一方まで延びている請求項１または２記載の表面パネル。
- 透光性の樹脂層と、人の指が接近したことを検知する検知フィルムとが積層された表面パネルの製造方法において、
成形凹部を有する第１の型と成形凸部を有する第２の型とを使用し、
裏面に透光性の電極層と前記電極層に接続された配線層が形成され、表面に前記配線層を覆う加飾部が形成された未成形の検知フィルムを、第１の型と第２の型との間に設置する工程と、
第１の型と第２の型を合わせて、前記成形凹部と前記成形凸部との間に、前記検知フィルムが位置するキャビティを形成する工程と、
キャビティ内に溶融樹脂を射出して透光性の樹脂層を成形し、前記成形凹部で、前記樹脂層に、前表面と、右横方向と左横方向で前記前表面から後方に向かって面形状が変化する右側表面ならびに左側表面を成形し、前記成形凸部で、前記前表面の裏に位置する前裏面と、前記右側表面と左側表面の裏に位置する右側裏面ならびに左側裏面を成形するとともに、前記樹脂層の裏側に前記検知フィルムを密着させて、前記電極層を前記前裏面に位置させ、前記配線層を右側裏面と左側裏面の少なくとも一方に位置させる工程と、
を有することを特徴とする表面パネルの製造方法。 - 溶融樹脂が射出される圧力により、キャビティ内で前記検知フィルムが前記成形凸部の表面に押し付けられ、前記キャビティの外側で第１の型と第２の型との間に位置している前記検知フィルムの外周部が、前記圧力と熱によって延伸可能である請求項４記載の表面パネルの製造方法。
- 前記キャビティは、第１の型と第２の型とが対向する方向と直交する長さ方向が、重力方向に向けられて設置される請求項４または５記載の表面パネルの製造方法。
- 第１の型に設けられたゲートが、前記キャビティの縦方向の中点よりも下側に設けられている請求項６記載の表面パネルの製造方法。
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