JP2014112273A - タッチパネル装置およびタッチパネル装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】三次元的な湾曲形状に形成可能で操作感度が高く低コストなタッチパネル装置を提供する。
【解決手段】タッチパネル装置１０は、パネル材１１、加飾層２１、第１中間層２２、静電容量の変化を検出する静電容量センサとなる電極層２３、第２中間層２４を備え、パネル材１１上に各層２４〜２１がこの順番で積層されている。
電極層２３は導電性の合成樹脂塗料によって形成され、加飾層２１および中間層２２，２４は絶縁性の合成樹脂塗料によって形成される。各層２１〜２４は、インモールド転写成形法により、パネル材１１の射出成形と同時に、パネル材１１の表面側に転写させることによって形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明はタッチパネル装置およびタッチパネル装置の製造方法に関するものである。

近年、自動車のインストルメントクラスターパネルに、静電容量センサを用いたタッチパネル装置を設置し、そのタッチパネル装置により自動車に搭載された各種装置（例えば、カーナビゲーション装置、オーディオ装置、空調装置、ウインド開閉装置など）を操作する技術が提案されている。
特許文献１には、操作パネルの内面側に静電容量方式のタッチセンサシートを貼り付けた車両空調装置用操作装置が開示されている。

特許文献２には、回路パターン層が表面に形成されたフィルムの上に、加飾層が裏面に形成されたフィルムを重ねて積層フィルムを形成し、その積層フィルムを高温の金型にセットして型締めすることにより三次元形成し、その積層フィルムの回路パターン層の凹んだ裏面内に樹脂を射出して支持体を隙間なく一体成形することにより静電容量センサを製造し、その静電容量センサを自動車の音響機器のスイッチに用いる技術が開示されている。

また、特許文献２には、回路パターン層が表面に形成されたフィルムと、加飾層が裏面に形成されたフィルムとを別々に三次元形成し、三次元形成した２枚のフィルムを重ねて積層フィルムを形成する技術が開示されている。

特許第４２１８６６０号公報 特開２０１０−２４４７７６号公報

特許文献１の技術では、タッチパネル装置を構成するパネル材（操作パネル）の裏面側（内面側）に、パネル材とは別部材であるシート状の静電容量センサ（タッチセンサシート）を貼付固定している。
そのため、タッチパネル装置を構成する部品点数が多くなり、部品コストが高いという問題がある。

また、特許文献１の技術では、インストルメントクラスターパネルは三次元的な湾曲形状（ラウンド形状）であるため、その湾曲形状に合わせて静電容量センサの形状を正確に形成するのが困難なことに加え、静電容量センサの形成工程分だけ製造に手間がかかり製造コストが高いという問題がある。
さらに、パネル材の裏面側に静電容量センサを貼付固定する際に、位置ズレを起こし易い、静電容量センサが断線故障を起こし易い、パネル材と静電容量センサの間に気泡が生じてセンサ感度が低下し易い、などの問題がある。

特許文献２の技術では、積層フィルムを形成した後に三次元形成するか、または、三次元形成した２枚のフィルムを重ねて積層フィルムを形成しているが、インストルメントクラスターパネルは複雑な湾曲形状であるため、その湾曲形状に合わせてフィルムを正確に三次元形成するのが困難なことに加え、三次元形成の工程分だけ製造に手間がかかり製造コストが高いという問題がある。

また、特許文献２の技術では、回路パターン層が表面に形成されたフィルムと、加飾層が裏面に形成されたフィルムとを別々に作製した後に、２枚のフィルムを重ねて積層フィルムを形成するため、積層フィルムを形成する工程分だけ製造に手間がかかり製造コストが高いという問題がある。
さらに、高価なフィルムを２枚使用する必要があり、部品コストが高いという問題がある。

本発明は前記問題を解決するためになされたものであって、以下の目的を有するものである。
（１）三次元的な湾曲形状に形成可能で操作感度が高く低コストなタッチパネル装置を提供する。
（２）前記（１）のタッチパネル装置の製造方法であって、簡便で生産リードタイムを短縮可能な製造方法を提供する。

本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明の各局面に想到した。

＜第１の局面＞
第１の局面は、
パネル材と、
パネル材の表面上に形成され、静電容量の変化を検出する静電容量センサとなる電極層と、
電極層の表面上に積層して形成されて電極層を被覆する加飾層とを備えたタッチパネル装置であって、
電極層は導電性の合成樹脂塗料によって形成され、
加飾層は絶縁性の合成樹脂塗料によって形成される。

第１の局面では、電極層を被覆する加飾層を設けることにより、電極層の腐食劣化を防止すると共に、電極層に傷が付いて断線故障を起こすのを防止できる。
そして、加飾層がハードコート層として機能し、パネル材の表面を保護可能になるため、ハードコート層を別個に設ける必要がなくなる。

また、第１の局面では、導電性の合成樹脂塗料から成る電極層をパネル材の表面上に形成している。
そのため、第１の局面によれば、シート状の静電容量センサをパネル材の裏面側に貼付固定する特許文献１の技術の前記問題（タッチパネル装置の部品点数の増大、三次元的な湾曲形状のパネル材に合わせて静電用センサを正確に形成することの困難さと手間、パネル材と静電容量センサの位置ズレ、静電容量センサの断線故障、パネル材と静電容量センサの間に気泡が生じることによるセンサ感度の低下）を回避し、部品コストおよび製造コストを低減することができる。

そして、第１の局面によれば、三次元形成された積層フィルムを用いる特許文献２の技術の前記問題（三次元的な湾曲形状のパネル材に合わせて積層フィルムを正確に三次元形成することの困難さと手間、積層フィルムを形成する手間、高価なフィルムを２枚使用する部品コスト）を回避し、部品コストおよび製造コストを低減することができる。

第１の局面では、加飾層および電極層により静電容量センサを用いたタッチスイッチが構成されているが、タッチパネル装置のユーザーの人体（指先）と電極層との間に形成される静電容量を小さくすることにより、静電容量センサのセンサ感度を高めて、タッチスイッチの操作感度を向上できる。

ところが、シート状の静電容量センサをパネル材の裏面側に貼付固定する特許文献１の技術では、ユーザーの人体と静電容量センサとの間にパネル材が介在するため、ユーザーの人体と静電容量センサとの間に形成される静電容量がパネル材の分だけ大きくなることから、静電容量センサのセンサ感度が低下する。
また、三次元形成された積層フィルムを用いる特許文献２の技術では、ユーザーの人体と回路パターン層（電極層）との間に、加飾層が裏面に形成されたフィルムが介在するため、ユーザーの人体と回路パターン層との間に形成される静電容量がフィルムの分だけ大きくなることから、静電容量センサのセンサ感度が低下する。

それに対して、第１の局面では、絶縁性の合成樹脂塗料から成る加飾層によって電極層の表面を被覆しているため、加飾層の膜厚を薄くすることが容易であり、加飾層の膜厚を薄くして前記静電容量を小さくすることが可能であることから、特許文献１，２の技術に比べて、静電容量センサのセンサ感度を高め、タッチスイッチの操作感度を向上できる。
従って、第１の局面によれば、三次元的な湾曲形状に形成可能で操作感度が高く低コストなタッチパネル装置を提供できる。

＜第２の局面＞
第２の局面は、第１の局面において、加飾層と電極層との間に設けられ、絶縁性の合成樹脂塗料によって形成された第１中間層を備える。
第２の局面では、第１中間層の形成材料に、加飾層と電極層とを接着する接着材料を用いることにより、電極層から加飾層が剥離するのを確実に防止できる。

また、第２の局面では、第１中間層の形成材料に着色材を混入しておくことにより、タッチパネル装置を着色して美観を高めることができる。
また、第１中間層の形成材料に反射防止機能を有する材料を用いることにより、加飾層の視認性を高めることができる。
また、被覆層の形成材料に干渉色発生防止機能を有する材料を用いることにより、タッチパネル装置のユーザーが偏光型のサングラスを着用している場合でも、タッチパネル装置に干渉色が見えるのを防止可能になるため、加飾層の視認性を高めることができる。

＜第３の局面＞
第３の局面は、第１の局面または第２の局面において、電極層とパネル材との間に設けられ、絶縁性の合成樹脂塗料によって形成された第２中間層を備える。
第３の局面では、第２中間層の形成材料に、電極層とパネル材とを接着する接着材料を用いることにより、パネル材から電極層が剥離するのを確実に防止できる。
また、第２中間層の形成材料に、着色材を混入したり、反射防止機能を有する材料や、干渉色発生防止機能を有する材料を用いることにより、第２の局面と同様の作用・効果が得られる。

＜第４の局面＞
第４の局面は、第１〜第３の局面において、パネル材は、三次元的な湾曲形状の合成樹脂材料によって形成される。
第４の局面では、パネル材の形成材料に合成樹脂材料を用いるため、ガラス材料を用いる場合に比べて、三次元的な湾曲形状を容易に形成できる。

＜第５の局面＞
第５の局面は、第１〜第４の局面のタッチパネル装置の製造方法であって、
ベースフィルムの表面上に各層を順番に印刷することにより積層して形成した転写用フィルムを作製する第１工程と、
インモールド転写成形法により、パネル材の射出成形と同時に、ベースフィルムの表面上に形成されて一体化された各層を、パネル材の表面側に転写させる第２工程と、
パネル材からベースフィルムのみを剥離させて除去する第３工程とを備える。

第５の局面では、第１工程にて、ベースフィルムの表面上に各層を順番に印刷して転写用フィルムを作製するため、各層を容易に形成することができる。
また、第２工程にて、インモールド転写成形法を用いるため、第１〜第４の局面のタッチパネル装置を簡便に製造することが可能であり、生産リードタイムを短縮できる。
そして、第３工程の終了後にベースフィルムは廃棄されるが、特許文献２のフィルムに比べてベースフィルムは安価であるため、第５の局面では、特許文献２の技術に比べて低コスト化を図ることができる。

本発明を具体化した一実施形態のタッチパネル装置１０の概略構成を示す縦断面図。 タッチパネル装置１０の製造方法を説明するための説明図。 タッチパネル装置１０の製造方法を説明するための説明図。 タッチパネル装置１０の製造方法を説明するための説明図。

以下、本発明を具体化した一実施形態のタッチパネル装置１０について、図面を参照しながら説明する。
尚、各図面では、説明を分かり易くするために、タッチパネル装置１０の構成部材の寸法形状および配置箇所を誇張して模式的に図示してあり、各構成部材の寸法形状および配置箇所が実物とは異なっている。

［タッチパネル装置１０の構成］
図１に示すように、タッチパネル装置１０は、パネル材１１、加飾層２１、第１中間層２２、電極層（回路パターン層）２３、第２中間層２４を備え、パネル材１１上に各層２４〜２１がこの順番で積層されており、各層２４〜２１の膜厚はそれぞれ略均一である。

パネル材１１は、透明な合成樹脂材料によって形成された三次元的な湾曲形状を成しており、自動車のインストルメントクラスターパネルに用いられる。
パネル材１１の形成材料には、例えば、ＰＰ（PolyPropylene）、ＴＰＯ（Thermo PolyOlefin）、ＰＶＣ（PolyVinyl Chloride）、ＰＣ（PolyCarbonate）、ＰＭＭＡ（PolyMethylMethacrylate）、ＣＯＰ（Cyclo Olefin Polymer）、ＡＢＳ（Acrylonitrile-Butadiene-Styrene resin）などがある。

加飾層２１は、透明部分２１ａと、模様や図柄を形成する不透明部分２１ｂとを備えた絶縁性の合成樹脂塗料から成り、タッチパネル装置１０の表面側（自動車の車室内側）に形成されている。
加飾層２１の形成材料には、例えば、ＰＣ、ＰＥＴ（PolyEthylene Terephthalate）、ＰＭＭＡ、ＣＯＰなどがある。
加飾層２１の膜厚は２〜３０μｍである。

第１中間層２２は、加飾層２１と電極層２３との間に設けられている。
第２中間層２４は、電極層２３とパネル材１１との間に設けられている。
中間層２２，２４は透明な絶縁性の合成樹脂塗料から成り、その形成材料には、例えば、ポリウレタン、ポリアミド、ＰＰ、ＰＭＭＡ、エポキシ樹脂などがある。
中間層２２，２４の膜厚は２〜２０μｍである。

電極層２３は、透明な導電性の合成樹脂塗料から成り、その形成材料には、例えば、合成樹脂自体が導電性を有する合成樹脂（導電性高分子）の塗料や、絶縁性の合成樹脂材料に導電材料の微粒子を分散させることで導電性を付与した塗料などがある。
透明な導電性高分子には、例えば、ＰＴ（PolyThiophene）、ＰＡＮＩ（PolyANIline）、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(styrenesulfonate)）などがある。
導電材料の微粒子には、例えば、銀ナノワイヤ、カーボンナノチューブ、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）の微粒子などがある。
電極層２３が透明な場合の膜厚は０．１〜１μｍであり、電極層２３のシート抵抗は５０〜１０００Ω／□である。

タッチパネル装置１０では、加飾層２１および電極層２３により静電容量センサを用いたタッチスイッチが構成されている。
すなわち、タッチパネル装置１０のユーザーの指先が、加飾層２１の表面側に触れると、加飾層２１の下側の電極層２３とユーザーの人体との間に存在する静電容量（浮遊容量）が変化するため、その静電容量の変化に基づいて、ユーザーが加飾層２１における電極層２３上のどの部分に触れたかが検出できる。
尚、静電容量の変化の具体的な検出方法については、公知であるため説明を省略する。

［タッチパネル装置１０の製造方法］
第１工程：図２（Ａ）に示すように、均一な膜厚で平坦なベースフィルム（支持フィルム、キャリアフィルム）２５の表面上に、各層２１〜２４をこの順番で各種印刷法（例えば、スクリーン印刷、パッド印刷、ドクターコーティングなど）を用いて印刷することにより積層して形成した転写用フィルム（加飾用フィルム）２０を作製する。
転写用フィルム２５の形成材料には、例えば、ＰＥＴ、ＰＥ（PolyEthylene）、ポリウレタン、ＰＭＭＡなどがある。

第２工程：図２（Ｂ）に示すように、転写用フィルム２０を射出成形機の金型３０ａ，３０ｂ内に挟み込む。次に、図３に示すように、可動側の金型３０ａと転写用フィルム２５との間隙ＧＲに、パネル材１１の形成材料を射出させ、インモールド転写成形法により、パネル材１１の射出成形と同時に、転写用フィルム２０の一体化された各層２１〜２４をパネル材１１の表面側に転写させる。

第３工程：図４に示すように、固定側の金型３０ｂから可動側の金型３０ａを引き離して型開きし、パネル材１１からベースフィルム２５のみを剥離させて除去することにより、タッチパネル装置１０が完成する。

［実施形態の作用・効果］
本実施形態のタッチパネル装置１０およびその製造方法によれば、以下の作用・効果を得ることができる。

［１］タッチパネル装置１０は、パネル材１１と、パネル材１１の表面上に形成されて静電容量の変化を検出する静電容量センサとなる電極層２３と、電極層２３の表面上に積層して形成されて電極層２３を被覆する加飾層２１とを備え、電極層２３は導電性の合成樹脂塗料によって形成され、加飾層２１は絶縁性の合成樹脂塗料によって形成されている。

タッチパネル装置１０では、電極層２３を被覆する加飾層２１を設けることにより、電極層２３の腐食劣化を防止すると共に、電極層２３に傷が付いて断線故障を起こすのを防止できる。
そして、加飾層２１がハードコート層として機能し、パネル材１１の表面を保護可能になるため、ハードコート層を別個に設ける必要がなくなる。

また、タッチパネル装置１０では、導電性の合成樹脂塗料から成る電極層２３をパネル材１１の表面上に形成しているため、シート状の静電容量センサをパネル材１１の裏面側に貼付固定する特許文献１の技術の前記問題（タッチパネル装置の部品点数の増大、三次元的な湾曲形状のパネル材に合わせて静電用センサを正確に形成することの困難さと手間、パネル材と静電容量センサの位置ズレ、静電容量センサの断線故障、パネル材と静電容量センサの間に気泡が生じることによるセンサ感度の低下）を回避し、部品コストおよび製造コストを低減することができる。

そして、タッチパネル装置１０では、三次元形成された積層フィルムを用いる特許文献２の技術の前記問題（三次元的な湾曲形状のパネル材に合わせて積層フィルムを正確に三次元形成することの困難さと手間、積層フィルムを形成する手間、高価なフィルムを２枚使用する部品コスト）を回避し、部品コストおよび製造コストを低減することができる。

タッチパネル装置１０では、加飾層２１および電極層２３により静電容量センサを用いたタッチスイッチが構成されているが、タッチパネル装置１０のユーザーの人体（指先）と電極層２３との間に形成される静電容量を小さくすることにより、静電容量センサのセンサ感度を高めて、タッチスイッチの操作感度を向上できる。

ところが、シート状の静電容量センサをパネル材の裏面側に貼付固定する特許文献１の技術では、ユーザーの人体と静電容量センサとの間にパネル材が介在するため、ユーザーの人体と静電容量センサとの間に形成される静電容量がパネル材の分だけ大きくなることから、静電容量センサのセンサ感度が低下する。
また、三次元形成された積層フィルムを用いる特許文献２の技術では、ユーザーの人体と回路パターン層（電極層）との間に、加飾層が裏面に形成されたフィルムが介在するため、ユーザーの人体と回路パターン層との間に形成される静電容量がフィルムの分だけ大きくなることから、静電容量センサのセンサ感度が低下する。

それに対して、タッチパネル装置１０では、絶縁性の合成樹脂塗料から成る加飾層２１によって電極層２３の表面を被覆しているため、加飾層２１の膜厚を薄くすることが容易であり、加飾層２１の膜厚を薄くして前記静電容量を小さくすることが可能であることから、特許文献１，２の技術に比べて、静電容量センサのセンサ感度を高め、タッチスイッチの操作感度を向上できる。

［２］タッチパネル装置１０は、加飾層２１と電極層２３との間に設けられ、絶縁性の合成樹脂塗料によって形成された第１中間層２２を備える。
そのため、第１中間層２２の形成材料に、加飾層２１と電極層２３とを接着する接着材料を用いることにより、加飾層２１から電極層２３が剥離するのを確実に防止できる。

また、第１中間層２２の形成材料に着色材を混入しておくことにより、タッチパネル装置を着色して美観を高めることができる。
また、第１中間層２２の形成材料に反射防止機能を有する材料を用いることにより、加飾層２１の視認性を高めることができる。
また、被覆層の形成材料に干渉色発生防止機能を有する材料を用いることにより、タッチパネル装置のユーザーが偏光型のサングラスを着用している場合でも、タッチパネル装置に干渉色が見えるのを防止可能になるため、加飾層２１の視認性を高めることができる。

［３］タッチパネル装置１０は、電極層２３とパネル材１１との間に設けられ、絶縁性の合成樹脂塗料によって形成された第２中間層２４を備える。
そのため、第２中間層２４の形成材料に、電極層２３とパネル材１１とを接着する接着材料を用いることにより、パネル材１１から電極層２３が剥離するのを確実に防止できる。
また、第２中間層２４の形成材料に、着色材を混入したり、反射防止機能を有する材料や、干渉色発生防止機能を有する材料を用いることにより、前記［２］と同様の作用・効果が得られる。

［４］パネル材１１は、三次元的な湾曲形状の合成樹脂材料によって形成されているため、ガラス材料を用いる場合に比べて、三次元的な湾曲形状を容易に形成できる。

［５］タッチパネル装置１０の製造方法では、第１工程にて、ベースフィルム２５の表面上に各層２１〜２４を順番に印刷して転写用フィルム２０を作製するため、各層２１〜２４を容易に形成することができる。
また、第２工程にて、インモールド転写成形法を用いるため、タッチパネル装置１０を簡便に製造することが可能であり、生産リードタイムを短縮できる。
そして、第３工程の終了後にベースフィルム２５は廃棄されるが、特許文献２のフィルムに比べてベースフィルム２５は安価であるため、タッチパネル装置１０の製造方法では、特許文献２の技術に比べて低コスト化を図ることができる。

＜別の実施形態＞
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、前記実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。

［Ａ］第１中間層２２を省いてもよく、その場合でも前記［１］［３］〜［５］の作用・効果が得られる。

［Ｂ］第２中間層２４を省いてもよく、その場合でも前記［１］［２］［４］［５］の作用・効果が得られる。

［Ｃ］前記実施形態は、自動車のインストルメントクラスターパネルに用いられるタッチパネル装置１０に適用したものであるが、本発明は、インストルメントクラスターパネルに限らず、どのような機器（例えば、自動車のオーバーヘッドコンソール、コンピュータ機器、家電製品など）に設置されるタッチパネル装置に適用してもよい。

本発明は、前記各局面および前記各実施形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。本明細書の中で明示した公報の内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。

１０…タッチパネル装置
１１…パネル材
２０…転写用フィルム
２１…加飾層
２２…第１中間層
２３…電極層
２４…第２中間層
２５…ベースフィルム
３０ａ…射出成形機の可動側の金型
３０ｂ…射出成形機の固定側の金型

Claims (5)

1. パネル材と、
   前記パネル材の表面上に形成され、静電容量の変化を検出する静電容量センサとなる電極層と、
   前記電極層の表面上に積層して形成されて前記電極層を被覆する加飾層と
   を備えたタッチパネル装置であって、
   前記電極層は導電性の合成樹脂塗料によって形成され、
   前記加飾層は絶縁性の合成樹脂塗料によって形成されたタッチパネル装置。
2. 前記加飾層と前記電極層との間に設けられ、絶縁性の合成樹脂塗料によって形成された第１中間層を備えた、
   請求項１に記載のタッチパネル装置。
3. 前記電極層と前記パネル材との間に設けられ、絶縁性の合成樹脂塗料によって形成された第２中間層を備えた、
   請求項１または請求項２に記載のタッチパネル装置。
4. 前記パネル材は、三次元的な湾曲形状の合成樹脂材料によって形成された、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のタッチパネル装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のタッチパネル装置の製造方法であって、
   ベースフィルムの表面上に前記各層を順番に印刷することにより積層して形成した転写用フィルムを作製する第１工程と、
   インモールド転写成形法により、前記パネル材の射出成形と同時に、前記ベースフィルムの表面上に形成されて一体化された前記各層を、前記パネル材の表面側に転写させる第２工程と、
   前記パネル材から前記ベースフィルムのみを剥離させて除去する第３工程と
   を備えたタッチパネル装置の製造方法。

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