JP2017090967A - ３次元形状タッチパネルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電極パターンの信頼性に優れた３次元形状タッチパネルの製造方法の提供を目的とする。【解決手段】可塑性を有する平面基材の表面に、当該平面基材の変形に追随する下地パターンを形成するステップと、前記下地パターンを形成した平面基材を３次元形状に成形し、３次元形状基材を得るステップと、前記３次元形状基材の下地パターン上にめっき層を形成することで電極パターンを得るステップを有することを特徴とする。【選択図】 図１
Description
本発明は、３次元形状のタッチ面を有するタッチパネルの製造方法に関する。
電子機器、ゲーム機器等の各種機器の操作部にタッチパネルが使用されている。
この場合に操作性の向上等を目的にタッチ面が曲面形状である３次元形状のタッチパネルが、例えば特許文献１に提案されている。
しかし、同公報に開示する３次元形状タッチパネルは導電電極面領域に一部破断が生じるようにするとともに、変形部の間の電気導通を保持するために前記破断を制御するための不連続面を設けたものであり、パターン形成に大きな制限がある。
また特許文献２には、還元性高分子微粒子を含む塗膜層上に触媒金属をそのイオンの還元により吸着させた導電性高分子塗膜を形成し、その後に無電解めっき法により電気回路を形成する方法が開示されている。
しかし、同公報に開示する電気回路（電極パターン）を形成する方法は、基材の変形を伴うものではなく、３次元形状タッチパネルの製造方法に関するものではない。
この場合に操作性の向上等を目的にタッチ面が曲面形状である３次元形状のタッチパネルが、例えば特許文献１に提案されている。
しかし、同公報に開示する３次元形状タッチパネルは導電電極面領域に一部破断が生じるようにするとともに、変形部の間の電気導通を保持するために前記破断を制御するための不連続面を設けたものであり、パターン形成に大きな制限がある。
また特許文献２には、還元性高分子微粒子を含む塗膜層上に触媒金属をそのイオンの還元により吸着させた導電性高分子塗膜を形成し、その後に無電解めっき法により電気回路を形成する方法が開示されている。
しかし、同公報に開示する電気回路（電極パターン）を形成する方法は、基材の変形を伴うものではなく、３次元形状タッチパネルの製造方法に関するものではない。
本発明は、電極パターンの信頼性に優れた３次元形状タッチパネルの製造方法の提供を目的とする。
本発明に係る３次元形状タッチパネルの製造方法は、可塑性を有する平面基材の表面に、当該平面基材の変形に追随する下地パターンを形成するステップと、前記下地パターンを形成した平面基材を３次元形状に成形し、３次元形状基材を得るステップと、前記３次元形状基材の下地パターン上にめっき層を形成することで電極パターンを得るステップを有することを特徴とする。
前記下地パターンは、導電性高分子を含有する塗膜層であるのが好ましい。
ここで可塑性を有する平面基材とは、スタンピング成形金型、真空圧成形金型等を用いて３次元形状に成形可能な可塑性を有するシート状、フィルム状の平面基材をいう。
例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）等が例として挙げられ、ＰＥＴが好ましい。
また、平面基材が３次元形状に変形するのに追随する下地パターンとしては、平面基材に対して印刷技術等によりパターンを形成するように塗布ができ、基材が部分的に１５０％以上の伸張率になっても破断しないものであり、その後にめっき層を形成できるものであれば特に限定されない。
例えば、導電性高分子の微粒子とバインダーとを含有する塗膜層が例として挙げられる。
この導電性高分子の微粒子を例えば特許文献２に示すような還元性高分子の微粒子に、パラジウム等の触媒金属を、そのイオンの還元により吸着させた導電性高分子とすると、無電解法によるめっき層を下地パターンの上に低抵抗層として電極を形成することができる。
このような還元性高分子としては、ポリピロール系の高分子が例として挙げられる。
ポリピロール系の高分子は、例えば特許文献２に記載するモノマーを用いた乳化液中の重合により得られる。
また、バインダーとしては平面基材に適したものが選択使用され、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリアミド、ポリブタジエン等が例として挙げられる。
前記下地パターンは、導電性高分子を含有する塗膜層であるのが好ましい。
ここで可塑性を有する平面基材とは、スタンピング成形金型、真空圧成形金型等を用いて３次元形状に成形可能な可塑性を有するシート状、フィルム状の平面基材をいう。
例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）等が例として挙げられ、ＰＥＴが好ましい。
また、平面基材が３次元形状に変形するのに追随する下地パターンとしては、平面基材に対して印刷技術等によりパターンを形成するように塗布ができ、基材が部分的に１５０％以上の伸張率になっても破断しないものであり、その後にめっき層を形成できるものであれば特に限定されない。
例えば、導電性高分子の微粒子とバインダーとを含有する塗膜層が例として挙げられる。
この導電性高分子の微粒子を例えば特許文献２に示すような還元性高分子の微粒子に、パラジウム等の触媒金属を、そのイオンの還元により吸着させた導電性高分子とすると、無電解法によるめっき層を下地パターンの上に低抵抗層として電極を形成することができる。
このような還元性高分子としては、ポリピロール系の高分子が例として挙げられる。
ポリピロール系の高分子は、例えば特許文献２に記載するモノマーを用いた乳化液中の重合により得られる。
また、バインダーとしては平面基材に適したものが選択使用され、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリアミド、ポリブタジエン等が例として挙げられる。
本発明において、下地パターンはその上にめっき層を形成することで、例えば、静電容量型のタッチパネルにおける電極パターンになる。
よって、Ｘ方向とＹ方向と格子状に電極パターンを形成するには、前記下地パターンは、前記平面基材の両面に形成するとよい。
よって、Ｘ方向とＹ方向と格子状に電極パターンを形成するには、前記下地パターンは、前記平面基材の両面に形成するとよい。
本発明は、平面基材に下地パターンを形成し、これを３次元形状に変形成形した後に、この下地パターンの上にめっき層を形成することに特徴がある。
この場合に３次元形状として、球面状の凸形状や凹形状からなる曲面形状、楕円状の凸形状や凹形状、円錐台、かまぼこ形、方形形状、波形形状等の各種形状が対象になる。
このような凹凸形状を平面基材に形成すると、平面状態で基材表面に形成した下地パターンが３次元化に伴い変形する。
そこで本発明において、前記下地パターンは、前記平面形状から３次元形状に変形する変形量を予め見込んだパターンを前記平面基材に形成するようにしてもよい。
例えば、片面にＸ方向、他面にＹ方向の電極を形成することで、格子状に電極パターンを形成する場合に、平面基材にそのまま平行に下地パターンを形成すると、次のような問題が生じる。
第１に３次元加工方法において凸球面状の成形部を有する金型に基材を密着させて、基材を球面状に突き出す態様で成形する場合は、球面の周辺部において最も基材と下地パターンが伸張されるため周辺部付近ではピッチが広く、頂部付近ではピッチが狭くなりピッチが不均一になる。
凹球面上の成形部を有する金型に基材が密着するように、金型側から基材を吸引する態様で成形する場合は、球面の頂部において最も基材と下地パターンが伸張されるため、上記とは逆に頂部の方のピッチが周辺部のピッチより広くなり、ピッチが不均一になる。
そこで凸成形の場合は、周辺部に位置する格子のピッチを密に、頂部に位置する格子のピッチを粗にしておくことで、成形後のピッチを均一化することができる。
凹成形の場合は、頂部に位置する格子のピッチを密に、周辺部に位置する格子のピッチを粗にしておくことで、成形後のピッチを均一化することができる。
第２に平面基材の材料取りに起因する伸張差がある。
例えば、通常行われている図２に示した方形に材料取りする場合にコーナー部から球面加工部までの距離Ａの方が側辺部から球面加工部までの距離Ｂより長くなるため、Ａ部付近よりＢ部付近の方が大きく伸張されるためにＢ部付近の方の格子ピッチが広くなる。
そこで、このような端部から加工部までの距離の差を少なくする目的で、平面基材の外形形状が、成形される３次元形状の変形方向に対応した形状であるようにしてもよい。
この場合に３次元形状として、球面状の凸形状や凹形状からなる曲面形状、楕円状の凸形状や凹形状、円錐台、かまぼこ形、方形形状、波形形状等の各種形状が対象になる。
このような凹凸形状を平面基材に形成すると、平面状態で基材表面に形成した下地パターンが３次元化に伴い変形する。
そこで本発明において、前記下地パターンは、前記平面形状から３次元形状に変形する変形量を予め見込んだパターンを前記平面基材に形成するようにしてもよい。
例えば、片面にＸ方向、他面にＹ方向の電極を形成することで、格子状に電極パターンを形成する場合に、平面基材にそのまま平行に下地パターンを形成すると、次のような問題が生じる。
第１に３次元加工方法において凸球面状の成形部を有する金型に基材を密着させて、基材を球面状に突き出す態様で成形する場合は、球面の周辺部において最も基材と下地パターンが伸張されるため周辺部付近ではピッチが広く、頂部付近ではピッチが狭くなりピッチが不均一になる。
凹球面上の成形部を有する金型に基材が密着するように、金型側から基材を吸引する態様で成形する場合は、球面の頂部において最も基材と下地パターンが伸張されるため、上記とは逆に頂部の方のピッチが周辺部のピッチより広くなり、ピッチが不均一になる。
そこで凸成形の場合は、周辺部に位置する格子のピッチを密に、頂部に位置する格子のピッチを粗にしておくことで、成形後のピッチを均一化することができる。
凹成形の場合は、頂部に位置する格子のピッチを密に、周辺部に位置する格子のピッチを粗にしておくことで、成形後のピッチを均一化することができる。
第２に平面基材の材料取りに起因する伸張差がある。
例えば、通常行われている図２に示した方形に材料取りする場合にコーナー部から球面加工部までの距離Ａの方が側辺部から球面加工部までの距離Ｂより長くなるため、Ａ部付近よりＢ部付近の方が大きく伸張されるためにＢ部付近の方の格子ピッチが広くなる。
そこで、このような端部から加工部までの距離の差を少なくする目的で、平面基材の外形形状が、成形される３次元形状の変形方向に対応した形状であるようにしてもよい。
本発明に係る３次元形状タッチパターンの製造方法にあっては、平面基材の表面に追随性のある下地パターンを形成した段階にて、３次元形状の曲面形状に成形し、その後に下地パターンの上に、めっき層を形成するのでめっき層に破断が生じることがなく、信頼性の高い電極パターンが形成される。
本発明に係る３次元形状のタッチパネル（センサー部）１０の製造例を、以下図面に基づいて説明する。
図１は、３次元形状に成形後の形状例を示す。
方形の基材１１に半球面状の凸部１１ａを有する。
本実施例は、平面状のＰＥＴ基材の一方の片面にＸ方向、他方の面にＹ方向の格子状のパターンを印刷により塗膜形成し、半球状の凸部形状に成形後に無電解めっき法により銅めっき層からなる電極パターンを形成した例であって、格子状のパターンを用いて公知の静電容量方式に基づく検出を行うことによって、凸部１１ａに接触あるいは近接する操作体の位置を検出するためのセンサー部となるものである。
この場合に凸面形状は、図１の基材１１を裏返したように方形の平面基材を凹部を有する金型に装着し、金型内を吸引減圧し半球面形状にした。
従って、半球面の頂部がその周囲の方より大きく伸びるために、図１（ｂ）に部分拡大図を示すように、平面状態では中央部のピッチＰ０の方がその周囲よりも小さいピッチＰ１で格子状の下地パターンを形成した。
また、基材のコーナー部からの距離と側辺部からの距離との差を考慮して、予め曲線状に補正した。
これにより半球面形状に成形すると図１（ａ）に部分拡大図を示すように等ピッチの下地パターンが形成される。
下地パターンとして特許文献２に開示する内容を取り込み、ポリピロール系の還元性高分子の微粒子とバイダーとを含む塗料を用いてパターンを印刷し、金属触媒としてパラジウムをイオン化及び吸着させた。
このような下地パターンは平面基材の伸びに追随し、部分的に１５０％以上の伸張率になっても破断することなく３次元形状に成形できた。
その後に無電解めっき法により、下地パターンの上にめっき層を形成して、十分に導体抵抗値の低い電極パターンを得ることができた。
このタッチパネル（センサー部）１０を、静電容量値を検出するための公知の検出回路（図示しない）に接続して、静電容量タッチパネルとして動作させたところ、接触あるいは近接する操作体の位置を良好に検出することができた。
図１は、３次元形状に成形後の形状例を示す。
方形の基材１１に半球面状の凸部１１ａを有する。
本実施例は、平面状のＰＥＴ基材の一方の片面にＸ方向、他方の面にＹ方向の格子状のパターンを印刷により塗膜形成し、半球状の凸部形状に成形後に無電解めっき法により銅めっき層からなる電極パターンを形成した例であって、格子状のパターンを用いて公知の静電容量方式に基づく検出を行うことによって、凸部１１ａに接触あるいは近接する操作体の位置を検出するためのセンサー部となるものである。
この場合に凸面形状は、図１の基材１１を裏返したように方形の平面基材を凹部を有する金型に装着し、金型内を吸引減圧し半球面形状にした。
従って、半球面の頂部がその周囲の方より大きく伸びるために、図１（ｂ）に部分拡大図を示すように、平面状態では中央部のピッチＰ０の方がその周囲よりも小さいピッチＰ１で格子状の下地パターンを形成した。
また、基材のコーナー部からの距離と側辺部からの距離との差を考慮して、予め曲線状に補正した。
これにより半球面形状に成形すると図１（ａ）に部分拡大図を示すように等ピッチの下地パターンが形成される。
下地パターンとして特許文献２に開示する内容を取り込み、ポリピロール系の還元性高分子の微粒子とバイダーとを含む塗料を用いてパターンを印刷し、金属触媒としてパラジウムをイオン化及び吸着させた。
このような下地パターンは平面基材の伸びに追随し、部分的に１５０％以上の伸張率になっても破断することなく３次元形状に成形できた。
その後に無電解めっき法により、下地パターンの上にめっき層を形成して、十分に導体抵抗値の低い電極パターンを得ることができた。
このタッチパネル（センサー部）１０を、静電容量値を検出するための公知の検出回路（図示しない）に接続して、静電容量タッチパネルとして動作させたところ、接触あるいは近接する操作体の位置を良好に検出することができた。
上述した実施例は、方形の平面基材を、凹部を有する金型に装着して金型内を吸引減圧して半球面形状に成形した例であるが、同様な基材を、凸球面状の成形部を有する金型に密着させて基材を球面状に突き出す態様で成形することもできる。
この場合は、上述した実施例の場合とは異なり、半球面の周辺部の方が頂部もより大きく伸びるため、上述した実施例とは逆に、平面状態で周辺部のピッチ［図１（ｂ）におけるＰ１の部分］の方が中央部よりも小さいピッチ［図１（ｂ）におけるＰ０の部分］で格子状の下地パターンを形成するとよい。
この場合は、上述した実施例の場合とは異なり、半球面の周辺部の方が頂部もより大きく伸びるため、上述した実施例とは逆に、平面状態で周辺部のピッチ［図１（ｂ）におけるＰ１の部分］の方が中央部よりも小さいピッチ［図１（ｂ）におけるＰ０の部分］で格子状の下地パターンを形成するとよい。
基材１１の形状について、上述した実施例は、図２に示したような方形の基材から３次元形状タッチパネル１０を形成する例を示した。
このような基材１１を用いて３次元形状を形成した場合、上述したとおり、コーナー部から３次元（球面）成形部１４までの距離Ａの方が、側辺部から３次元成形部１４までの距離Ｂより長くなることに起因して、Ａ部付近よりＢ部付近の方が基材１１が大きく伸張されるため、Ｂ部付近の方の格子ピッチが広くなる。
従って、平面状態で下地パターンを形成する際に、Ｂ部付近のピッチをＡ部付近のピッチよりも適宜小さくして格子状の下地パターンを形成しておくと、凸部１１ａの形成後にピッチが均一となる。
なお、上述した実施例のように、半球面状の凸部１１ａを形成する場合は、図３に示すように、予め円形状に形成した基材１１を用いる、すなわち、平面状の基材１１の外形形状を、３次元成形部１４の形状に対応した形状とすることで、基材１１の形状に起因する伸張差の影響を抑えることができる。
このような基材１１を用いて３次元形状を形成した場合、上述したとおり、コーナー部から３次元（球面）成形部１４までの距離Ａの方が、側辺部から３次元成形部１４までの距離Ｂより長くなることに起因して、Ａ部付近よりＢ部付近の方が基材１１が大きく伸張されるため、Ｂ部付近の方の格子ピッチが広くなる。
従って、平面状態で下地パターンを形成する際に、Ｂ部付近のピッチをＡ部付近のピッチよりも適宜小さくして格子状の下地パターンを形成しておくと、凸部１１ａの形成後にピッチが均一となる。
なお、上述した実施例のように、半球面状の凸部１１ａを形成する場合は、図３に示すように、予め円形状に形成した基材１１を用いる、すなわち、平面状の基材１１の外形形状を、３次元成形部１４の形状に対応した形状とすることで、基材１１の形状に起因する伸張差の影響を抑えることができる。
本実施例では、球面状の曲面形状に成形した例を示したが、曲面形状に制限はなく各種３次元形状に対応できる。
１０ ３次元形状タッチパネル
１１ 基材
１２ Ｘ方向電極パターン
１３ Ｙ方向電極パターン
１４ ３次元成形部
１１ 基材
１２ Ｘ方向電極パターン
１３ Ｙ方向電極パターン
１４ ３次元成形部
Claims (5)
- 可塑性を有する平面基材の表面に、当該平面基材の変形に追随する下地パターンを形成するステップと、
前記下地パターンを形成した平面基材を３次元形状に成形し、３次元形状基材を得るステップと、
前記３次元形状基材の下地パターン上にめっき層を形成することで電極パターンを得るステップを有することを特徴とする３次元形状タッチパネルの製造方法。 - 前記下地パターンは、導電性高分子を含有する塗膜層であることを特徴とする請求項１記載の３次元形状タッチパネルの製造方法。
- 前記下地パターンは、前記平面基材の両面に形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の３次元形状タッチパネルの製造方法。
- 前記下地パターンは、前記平面形状から３次元形状に変形する変形量を予め見込んだパターンを前記平面基材に形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の３次元形状タッチパネルの製造方法。
- 前記平面基材の外形形状が、成形される３次元形状の変形方向に対応した形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の３次元形状タッチパネルの製造方法。
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- 2015-11-02 JP JP2015215843A patent/JP2017090967A/ja active Pending
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