JP2015069267A

JP2015069267A - 静電容量型曲面形状タッチパネル及びその製造方法

Info

Publication number: JP2015069267A
Application number: JP2013200857A
Authority: JP
Inventors: 村上　雪雄; Yukio Murakami; 雪雄村上; 佳昭今村; Yoshiaki Imamura; 広和小田桐; Hirokazu Odagiri
Original assignee: Dexerials Corp
Current assignee: Dexerials Corp
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2015-04-13
Also published as: US20160239121A1; CN105579938A; TW201514820A; WO2015045325A1

Abstract

【課題】筐体とタッチパネルを貼る合わせる作業を必要とすることなく、透明樹脂基材を用いたトッププレートを曲面形状の筐体と一体化し、薄型化軽量化を図った静電容量型曲面形状タッチパネルを提供する。
【解決手段】透明樹脂基材２ａからなる透明パネル基板２と、透明パネル基板２の背面の外縁部に形成された加飾印刷層５と、加飾印刷層５が形成された透明パネル基板２の背面における加飾印刷層５の内側及び加飾印刷層５の背面に亘って覆い平坦に形成された透明樹脂材料からなる段差防止層７と、段差防止層７の背面に形成された透明電極層８からなるセンサ部１０と、センサ部１０上に外部接続用基板の熱圧着領域を除いた全面を覆うように形成された透明保護膜９とを備え、所定の曲面形状に熱成型された静電容量型曲面形状タッチパネル基板と、静電容量型曲面形状タッチパネル基板のセンサ部１０の熱圧着領域に熱圧着された外部接続用基板１１からなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、透明樹脂基材を用いたトッププレートを有する静電容量型曲面形状タッチパネルに関する。

タッチパネルで容易に操作できるスマートホンや、タブレットＰＣが広く普及するようになり、タッチパネル薄型化、軽量化、及び低コスト化が喫緊の課題となっている。

タッチパネルの検出方式には、さまざまな方式があり、たとえば、２枚の抵抗膜を重ねて指示位置を特定する抵抗膜方式や、パネル表面に超音波や表面弾性波を発生させ、指示位置検出を行う表面弾性波方式等が挙げられる。上述したスマートホンやタブレットＰＣに用いられるタッチパネルでは、パネル上を指でタップしたり、ドラッグしたり、あるいは画像を拡大するのに画面上で２本の指を広げるようなピンチアウト動作をしたり、２本の指をせばめるように動かすピンチイン操作といった複雑で自由度のある操作に対応する必要がある。そのため、現状では、透明電極を用いてｘｙマトリクスを形成し、複数の指示位置の検出を同時に行える静電容量型タッチパネルが主流となっている。

また、タッチパネルの薄型化、軽量化及び低コスト化をはかるために、さまざまな検討がなされており、透明電極が形成された静電容量シートを保護するために表面を覆うように配置されるトッププレートをガラス製から樹脂性素材のものに変更することが試みられている（例えば、特許文献１参照）。

樹脂性のトッププレートを静電容量型タッチパネルに用いる場合には、タッチパネルやタッチパネルが搭載される液晶パネルの製造時に高温環境下にさらされるために、一般的には、耐熱性の高い樹脂材料、たとえばポリカーボネート（ＰＣ）樹脂が用いられる。また、タッチパネルの表面は、外部環境にさらされ、表面には傷が付きやすい。ＰＣ樹脂は硬度が低いため、ＰＣ樹脂を用いたトッププレートの表面に傷が付くと、デザイン上や視認上不具合となるとの問題がある。このため、トッププレートの表面を硬度の高い硬質の樹脂で多層化することが行われている。たとえば、２層押出し成形技術を用いて、ＰＣ樹脂とアクリル樹脂（ポリメタクリル酸メチル樹脂、Poly(Methyl Methacrylate)、ＰＭＭＡ）とからなる多層透明樹脂基材が開発されている。

また、従来より、加飾印刷を施したプラスチック機材の熱成型品やフィルムを熱成型して樹脂に充填剛性を持たせるインモールド成型により曲面形状に製造した筐体に、ガラスやフィルムを貼り合わせて２．５Ｄ仕様や３Ｄ仕様のタッチパネル品が開発されている（例えば、特許文献２、３参照）。

特開２０００−２０７９８３号公報特開２０１２−０４３１６５号公報特許第５１１３９６０号公報

従来、曲面形状の筐体を有するスマートホン等にタッチパネルを搭載する場合、曲面形状の筐体とタッチパネルを貼る合わせる必要があった。そして、貼るタイプの接着剤では曲面形状の筐体にタッチパネルを均一形状に貼ることができず、液状の樹脂を用いて曲面形状の筐体にタッチパネルを貼らなければならなかった。

しかしながら、液状の樹脂を用いてタッチパネルを貼る作業は、歩留まりが悪いという問題があった。また、液状の樹脂を用いて曲面形状の筐体にタッチパネルを貼った場合、筐体とタッチパネルセンサの距離が異なる場所が発生するので、静電型タッチパネルとしての機能上の制限が発生するという問題があった。

そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の問題点に鑑み、筐体とタッチパネルを貼る合わせる作業を必要とすることなく、透明樹脂基材を用いたトッププレートを曲面形状の筐体と一体化し、薄型化軽量化を図った静電容量型曲面形状タッチパネルを提供することにある。

本発明の他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。

本発明は、静電容量型曲面形状タッチパネルであって、透明樹脂基材からなる透明パネル基板と、上記透明パネル基板の背面の外縁部に形成された加飾印刷層と、上記加飾印刷層が形成された上記透明パネル基板の背面における上記加飾印刷層の内側及び該加飾印刷層の背面に亘って覆い平坦に形成された透明樹脂材料からなる段差防止層と、上記段差防止層の背面に形成された透明電極層からなるセンサ部と、上記センサ部上に外部接続用基板の熱圧着領域を除いた全面を覆うように形成された透明保護膜とを備え、熱成型温度よりも高い耐熱温度特性を有する静電容量型タッチパネル基板を３次元形状に熱成型してなる静電容量型曲面形状タッチパネル基板と、上記センサ部の熱圧着領域に熱圧着された外部接続用基板とを有することを特徴とする

本発明に係る静電容量型曲面形状タッチパネルにおいて、上記透明パネル基板は、上記静電容量型曲面形状タッチパネル基板の熱成型温度よりも高い耐熱温度特性を有するアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂、ポリエチレンテレフタレー（ＰＥＴ）樹脂の少なくとも１種類の透明樹脂基材からなるものとすることができる。また、上記透明パネル基板は、透明樹脂基材と上記透明樹脂基材の一方の面に形成された異なる材質からなる透明樹脂層からなるものとすることができる。

また、本発明は、静電容量型曲面形状タッチパネルの製造方法であって、透明樹脂基材からなる透明パネル基板と、上記透明パネル基板の背面の外縁部に形成された加飾印刷層と、上記加飾印刷層が形成された上記透明パネル基板の背面における上記加飾印刷層の内側及び該加飾印刷層の背面に亘って覆い平坦に形成された透明樹脂材料からなる段差防止層と、上記段差防止層の背面に形成された透明電極層からなるセンサ部と、上記センサ部上に外部接続用基板の熱圧着領域を除いた全面を覆うように形成された透明保護膜とを備え、熱成型温度よりも高い耐熱温度特性を有する静電容量型タッチパネル基板を作成する基板作成工程と、上記基板作成工程で作成された静電容量型タッチパネル基板を３次元形状に熱成型して静電容量型曲面形状タッチパネル基板を作成する熱成型工程と、上記熱成型工程で作成された静電容量型曲面形状タッチパネル基板の上記センサ部の熱圧着領域に外部接続用基板を熱圧着する熱圧着工程とを有することを特徴とする。

本発明では、筐体とタッチパネルを貼る合わせる作業を必要とすることなく、透明樹脂基材を用いたトッププレートを曲面形状の筐体と一体化し、薄型化軽量化を図った静電容量型曲面形状タッチパネルを提供することができる。

本発明を適用した静電容量型曲面形状タッチパネルの一例を示す外観斜視図である。上記静電容量型曲面形状タッチパネルの構造を示す図１のＡＡ’線における断面図である。上記静電容量型曲面形状タッチパネルの製造工程を模式に示す図である。上記静電容量型曲面形状タッチパネルの製造に用いられる静電容量型タッチパネル基板の構造を示す図であり、（Ａ）は、静電容量型タッチパネルの平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）図のＡＡ’線における断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることはもちろんである。なお、図面における各部の寸法は、概略を示すものであって、特に断面図は、構造を明りょうに示すために厚さ方向に強調した寸法としている。

本発明を適用した静電容量型曲面形状タッチパネル１００の一例を図１の外観斜視図及び、図１のＡＡ’線における図２の断面図に示す。

この静電容量型曲面形状タッチパネル１００は、裏面側にセンサ部１０が直接形成された透明樹脂基材からなる１枚のトッププレート１を曲面形状に熱成型してなる静電容量型曲面形状タッチパネル基板６０と、上記静電容量型曲面形状タッチパネル基板６０に熱圧着された外部接続用基板１１とを有する。

上記静電容量型曲面形状タッチパネル基板６０は、図２の断面図に示すように、透明樹脂基材からなる透明パネル基板２と、上記透明パネル基板２の背面の外縁部に形成された加飾印刷層５と、上記加飾印刷層５が形成された上記透明パネル基板２の背面における上記加飾印刷層５の内側及び該加飾印刷層５の背面に亘って覆い平坦に形成された透明樹脂材料からなる段差防止層７と、上記段差防止層７の背面に形成された透明電極層８と、上記透明電極層８上に形成された絶縁層を具備したジャンパー配線層１２と、上記ジャンパー配線層１２上に外部接続用基板の熱圧着領域を除いた全面を覆うように形成された透明保護膜９とを備え、所定の曲面形状に熱成型されている。

そして、外部接続用基板１１は、所定の曲面形状に熱成型された上記静電容量型曲面形状タッチパネル基板６０のジャンパー配線層１２の熱圧着領域に熱圧着されている。

このような構造の静電容量型曲面形状タッチパネル１００は、例えば、図３に示す製造工程（Ａ）、（Ｂ），（Ｃ）を経て製造される。

最初の基板作成工程（Ａ）では、熱成型工程（Ｂ）で熱成型する静電容量型タッチパネル基板５０を作成する。

ここで、上記透明パネル基板２は、０．２ｍｍ〜３ｍｍの厚みを有するものとされ、この静電容量型曲面形状タッチパネル１００に用いられるトッププレート１として機能を満たすためには０．５ｍｍ〜２ｍｍの厚みとするのが好ましい。また、上記透明パネル基板２は、例えば１９０℃の熱成型温度よりも高い耐熱温度特性を有するアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂、ポリエチレンテレフタレー（ＰＥＴ）樹脂の少なくとも１種類の透明樹脂基材からなるものとすることができる。上記静電容量型タッチパネル基板５０は、上記透明パネル基板２だけでなく、段差防止層７、透明電極層８、ジャンパー配線層１２、透明保護膜９なども、熱成型工程（Ｂ）での熱成型温度に耐えることのできる材料で形成される。

また、上記透明パネル基板２は、透明樹脂基材と上記透明樹脂基材の一方の面に形成された異なる材質からなる透明樹脂層からなるものとすることができる。

次の熱成型工程（Ｂ）では、上記基板作成工程（Ａ）で作成された静電容量型タッチパネル基板５０を熱成型装置６０により１９０℃の熱成型温度で所望の３次元形状に熱成型して静電容量型曲面形状タッチパネル基板６０を作成する。

そして、熱圧着工程（Ｃ）では、上記熱成型工程（Ｂ）で作成された静電容量型曲面形状タッチパネル基板６０の上記ジャンパー配線層１２の熱圧着領域に外部接続用基板１１を熱圧着することにより、静電容量型曲面形状タッチパネル１００を完成する。

ここで、上記基板作成工程（Ａ）において作成される静電容量型タッチパネル基板５０は、その正面図を図３の（Ａ）に示すとともに、そのＡＡ’線断面図を図３の（Ｂ）に示すように、上部構造であるトッププレート１と、トッププレート１の裏面側に配置されるセンサ部１０を構成する透明電極層８及び絶縁層を具備したジャンパー配線層１２とを備える。

トッププレート１は、図３の（Ｂ）に示すように、耐熱性の高い樹脂材料を含む透明樹脂基材２ａと該透明樹脂基材２ａの一方の面すなわち表面に形成された硬度の高い硬質樹脂材料を含む透明樹脂層２ｂとからなる透明パネル基板２、透明樹脂基材２ｂの他方の面、すなわち裏面の外縁部に形成された加飾印刷層５と、トッププレート１の裏面側及び加飾印刷層５にわたって覆うように形成される段差防止層７とを有する。

透明樹脂基材２ａは、耐熱性の高い樹脂材料であるＰＣ樹脂によって形成されることが好ましく、透明樹脂層２ｂは、硬度の高い硬質樹脂材料であるＰＭＭＡ樹脂で形成されることが好ましい。一般に、タッチパネルの表面の傷の付きにくさを鉛筆硬度（引っかき硬度試験、ＪＩＳＫ５６００）によって評価するが、
単一基材としてのＰＣ樹脂の表面硬度は、２Ｂ〜Ｆであり、傷が付きやすい。一方、ＰＭＭＡ樹脂の表面硬度は、Ｈ〜２Ｈであり、タッチパネルの表面に用いる材料として好ましい。ＰＭＭＡ樹脂等からなる透明樹脂層２ｂを、ＰＣ樹脂等からなる透明樹脂基材２ａの一方の面、すなわち静電容量型曲面形状タッチパネル１００の表面側に形成することによって、傷の付きにくいタッチパネルを実現することができる。

表面に透明樹脂層２ｂが形成された透明樹脂基材２ａからなる透明パネル基板２は、２種の樹脂材料を用いて、同時に溶融成形することにより形成される。

加飾印刷層５は、スマートホンやタブレット端末等を構成する液晶画面の外縁部のタッチパネルを機能させる上で必要な電極や配線等が形成されている領域を額縁領域として外部から視認できないように覆う目的で形成される層である。加飾印刷層５は、シルクスクリーン印刷によって、有色インクを多層に重ね塗りして形成される。額縁領域に形成されている電極や配線等が透過しないように所定の厚さを塗布するためには、１回の塗布で厚塗りするのはムラになりやすいため、１回当たりの塗布層を薄くして複数回に分けて多層の印刷層を形成する必要がある。たとえば、光が透過しにくい濃色のインクの場合には、２回の塗布により印刷層を形成し、光が透過しやすい淡色（白色等）のインクの場合には、４回程度の重ね塗りを行う必要がある。１回当たりの塗布厚が８μｍ程度となる場合には、淡色インクの層は、３２μｍ程度の厚さを有する。

段差防止層７は、透明樹脂基材２の裏面及び加飾印刷層５にわたって全面を覆うように平坦に形成され、好ましくは、透明樹脂基材２の表面側に形成される透明樹脂層３に用いられている材料が有する線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数の樹脂材料を用いる。段差防止層７の材料としては、特に制限はなく、紫外線硬化型インクや熱硬化型インクに用いられる透明のアクリル系樹脂塗料あるいはウレタン系樹脂塗料等を用いることができる。より具体的には、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、ポリエステルウレタン（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、ポリカーボネート（メタ）アクリレート、ポリカーボネートウレタン（メタ）アクリレート等を材質とする塗料を用いることができる。タッチパネルの光学特性に影響を及ぼさないように、拡散透過光の全光線透過光に対する割合であるヘイズが１％を超えないことがより好ましい。粘度が低い透明のアクリル系又はウレタン系樹脂塗料等を塗布するように用いることによって、加飾印刷層５と透明樹脂基材２の間に生ずる段差をほぼ平坦化して、透明電極層８を接続した場合に、この段差による配線切れを防止することもできる。上述したように、淡色インクで加飾印刷を行う場合には、加飾印刷層５は、３２μｍ程度の厚さとなるので、たとえば３５μｍ程度の厚さとなるように、透明樹脂基材２の裏面及び加飾印刷層５にわたってアクリル系塗料を塗布して段差防止層７を形成すればよい。段差防止層７を形成するアクリル系塗料を塗布するには、シルクスクリーン印刷のほか、ダイコータを用いて直接塗布すればよい。このように段差防止層７の形成には、周知の塗布技術を用いることができるので、特殊な設備導入の必要がなく、加飾印刷層５の印刷工程に用いる設備と同じものを用いることができ、製造コストの低減が可能になる。

このように、上記透明樹脂基材２の裏面及び加飾印刷層５にわたって全面を覆うように平坦に形成された形成された上記段差防止層７は、上記加飾印刷層５と透明樹脂基材２の間に生ずる段差をほぼ平坦化して、透明電極層８を接続した場合に、この段差による配線切れを防止するも機能を果たすものであるが、２種の樹脂材料を用いて形成された透明樹脂層２ｂと透明樹脂基材２ａからなる２層構造の透明パネル基板２に生じる環境温度による反りを防止する反りを防止装置しても機能する。

段差防止層７の下部に形成される透明電極層８は、透明フィルムに透明電極を形成した層であり、上記熱成型工程（Ｂ）における熱成型により電極面が曲げられるため、無機材料であるＩＴＯ膜では簡単にクラックが発生してしまうので、屈曲性を考慮して、銀又は銅或いはそれらの合金からなるナノワイヤー又はナノ粒子を含むものとしてある。静電容量型タッチパネルの場合には、一般的には、タッチ位置のｘｙ座標を特定するために、ｘ軸方向の電極及びｙ軸方向の電極が２枚のフィルムに形成された２層構造の透明電極膜を用いるが、Ａｇナノワイヤーを用いた透明電極層８と透明電極のｘｙ座標を特定するためのジャンパー配線とを多層形成することによって１層の透明電極層８とすることができる。透明電極層８を１層とすることによって、静電容量型曲面形状タッチパネル１００の厚さを低減し、軽量化をはかることができるとともに、製造工程数を削減することができるため、製造コストの低減が可能となる。また、ジャンパー配線層１２の配線電極は、曲率の大きな部分になるので、変形時の寸法変化など考慮するとともに、熱成型時の耐熱性を考慮した材料例えば銀ペーストを用いて形成される。

絶縁層を具備したジャンパー配線層１２を保護するために、ジャンパー配線層１２の裏面には、外部接続用フレキシブルプリント基板１１の熱圧着領域を除いた全面を覆うように透明保護膜９が形成され、外部回路への接続のためのフレキシブルプリント基板１１が接続される。透明保護膜９は、周知の材料を用いればよく、たとえば、熱硬化型のアクリル系樹脂を塗布することによって形成される。

この静電容量型曲面形状タッチパネル１００に用いられるトッププレート１は、透明樹脂基材２ａと上記透明樹脂基材２ａの一方の面に形成された異なる材質からなる透明樹脂層２ｂからなる透明パネル基板２と、上記透明パネル基板２の背面の外縁部に形成された加飾印刷層５と、フレキシブルプリント基板１１の熱圧着温度よりも高い耐熱温度特性を有する透明樹脂材料からなり、上記加飾印刷層５が形成された上記透明パネル基板２の背面における上記加飾印刷層５の内側及び該加飾印刷層５の背面に亘って覆い平坦に形成された段差防止層７と、上記段差防止層７の背面に形成された透明電極層８と、上記透明電極層８上に形成された絶縁層を具備したジャンパー配線層１２と、上記ジャンパー配線層１２上に形成された透明保護膜９とを有する。

［実施例］
樹脂トッププレート基材：ＰＣ樹脂＋ＰＭＭＡ樹脂素材（D02U、三菱ガス化学製）
厚み０．８ｍｍ
表示部サイズ：９０ｍｍ×５５ｍｍ
加飾印刷層：ＭＲＸ−ＨＦ９１９黒（帝国インキ製造製）
反り防止層：ＲＬ−９２６２（サンユレック製）
透明電極層：銀ナノワイヤーインク
絶縁層：ＴＰＡＲ−Ｐ１５１０ＰＭ（東京応化工業製）
配線ジャンパー： AF6100（太陽インキ製）
透明樹脂塗料：ＦＲ−１ＴＮＳＤ９（アサヒ化学研究所製）
上記材料にて作製後、熱成形を行い、最後にＦＰＣ圧着を実施した。
機能上問題ないことを確認した。

１トッププレート、２ａ透明樹脂基材２ｂ透明樹脂層、２透明パネル基板、５加飾印刷層、７段差防止層、８透明電極層、９透明保護膜、１０センサ部、１１フレキシブルプリント基板、１２絶縁層を具備したジャンパー配線層、５０静電容量型タッチパネル基板、６０静電容量型曲面形状タッチパネル基板、８０熱成型装置、１００静電容量型曲面形状タッチパネル

Claims

透明樹脂基材からなる透明パネル基板と、上記透明パネル基板の背面の外縁部に形成された加飾印刷層と、上記加飾印刷層が形成された上記透明パネル基板の背面における上記加飾印刷層の内側及び該加飾印刷層の背面に亘って覆い平坦に形成された透明樹脂材料からなる段差防止層と、上記段差防止層の背面に形成された透明電極層からなるセンサ部と、上記センサ部上に外部接続用基板の熱圧着領域を除いた全面を覆うように形成された透明保護膜とを備え、熱成型温度よりも高い耐熱温度特性を有する静電容量型タッチパネル基板を３次元形状に熱成型してなる静電容量型曲面形状タッチパネル基板と、
上記センサ部の熱圧着領域に熱圧着された外部接続用基板と
を有する静電容量型曲面形状タッチパネル。
上記透明パネル基板は、上記静電容量型曲面形状タッチパネル基板の熱成型温度よりも高い耐熱温度特性を有するアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂、ポリエチレンテレフタレー（ＰＥＴ）樹脂の少なくとも１種類の透明樹脂基材からなることを特徴とする請求項１記載の静電容量型曲面形状タッチパネル。
上記透明パネル基板は、透明樹脂基材と上記透明樹脂基材の一方の面に形成された異なる材質からなる透明樹脂層からなることを特徴とする請求項２記載の静電容量型曲面形状タッチパネル。
透明樹脂基材からなる透明パネル基板と、上記透明パネル基板の背面の外縁部に形成された加飾印刷層と、上記加飾印刷層が形成された上記透明パネル基板の背面における上記加飾印刷層の内側及び該加飾印刷層の背面に亘って覆い平坦に形成された透明樹脂材料からなる段差防止層と、上記段差防止層の背面に形成された透明電極層からなるセンサ部と、上記センサ部上に外部接続用基板の熱圧着領域を除いた全面を覆うように形成された透明保護膜とを備え、熱成型温度よりも高い耐熱温度特性を有する静電容量型タッチパネル基板を作成する基板作成工程と、
上記基板作成工程で作成された静電容量型タッチパネル基板を３次元形状に熱成型して静電容量型曲面形状タッチパネル基板を作成する熱成型工程と、
上記熱成型工程で作成された静電容量型曲面形状タッチパネル基板の上記センサ部の熱圧着領域に外部接続用基板を熱圧着する熱圧着工程と
を有する静電容量型曲面形状タッチパネルの製造方法。