JP2018106507A - Manufacturing method of three-dimensional shaped touch panel sensor - Google Patents
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Abstract
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センサの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a touch panel sensor having a three-dimensional touch surface.
電子機器などの操作部にタッチパネルが広く使用されている。このような用途のタッチパネルにおいて、その操作性の向上、あるいは、電子機器の美観の向上などを目的として、タッチ面が3次元曲面形状をなすタッチパネルが提案されている。そのようなタッチパネルの操作入力部となるタッチパネルセンサの具体的な例として、特許文献1に開示されているものが挙げられる。 Touch panels are widely used for operation units of electronic devices and the like. In the touch panel for such applications, a touch panel in which the touch surface has a three-dimensional curved surface shape has been proposed for the purpose of improving the operability or improving the aesthetics of the electronic device. As a specific example of a touch panel sensor serving as an operation input unit of such a touch panel, one disclosed in Patent Document 1 can be cited.
上述した特許文献1に開示されている従来の3次元形状タッチパネルセンサは、フィルム基材上に導電電極面領域を形成した導電電極付きフィルムと、アクリル樹脂やポリカーボネートなどからなる形状形成材とを、積層もしくは貼り合せて形成されてなる態様のものである。 The conventional three-dimensional shape touch panel sensor disclosed in Patent Document 1 described above includes a film with a conductive electrode in which a conductive electrode surface region is formed on a film substrate, and a shape forming material made of acrylic resin, polycarbonate, or the like. It is an aspect formed by laminating or bonding.
しかしながら、このような態様の3次元形状タッチパネルセンサは、構造が複雑であるとともに、その製造工程も必然的に多くならざるを得ず、各製造工程における工程管理の必要性も含めて、コスト低減の市場要求に応えることが難しい。 However, the three-dimensional shape touch panel sensor having such a configuration has a complicated structure and inevitably has a large number of manufacturing processes, and cost reduction including the necessity of process management in each manufacturing process. It is difficult to meet market demands.
このような課題を鑑み、本発明は、コストの低減を可能とする3次元形状タッチパネルセンサの製造方法の提供を目的とする。また、もう1つの観点として、3次元形状タッチパネルセンサを用いた場合において、良好な位置検出精度を得ることを目的とする。 In view of such a problem, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a three-dimensional shape touch panel sensor that enables cost reduction. Another object is to obtain good position detection accuracy when a three-dimensional touch panel sensor is used.
本発明に係る3次元形状タッチパネルセンサの製造方法は、可塑性を有する平面状の基材の表面に、当該平面状の基材の変形に追随可能な下地層を形成する工程1と、前記下地層の上に電極パターンを形成する工程2と、前記下地層と前記電極パターンが形成された前記平面状の基材を3次元形状に成形する工程3と、をこの順で含むことを特徴とする。 The manufacturing method of the three-dimensional shape touch panel sensor according to the present invention includes a step 1 of forming a base layer capable of following the deformation of the planar base material on the surface of the planar base material having plasticity, and the base layer A step 2 of forming an electrode pattern on the substrate, and a step 3 of forming the planar substrate on which the base layer and the electrode pattern are formed into a three-dimensional shape in this order. .
平面状の基材の表面に、下地層を介して直接的に電極パターンを形成することで、従来の3次元形状タッチパネルセンサのように、導電電極付きフィルムと形状形成材とを積層もしくは貼り合せる必要がなくなるため、構造が簡素化されるとともに、製造工程も少なくなるので、大幅にコストを低減することができる。 By forming an electrode pattern directly on the surface of a flat substrate through an underlayer, a film with a conductive electrode and a shape-forming material are laminated or bonded as in a conventional three-dimensional touch panel sensor. Since it is not necessary, the structure is simplified and the number of manufacturing steps is reduced, so that the cost can be greatly reduced.
なお、下地層を形成しないで、平面状の基材の表面に、直接、電極パターンを形成した場合は、基材が3次元形状へ変形する際の伸張に電極パターンが追随できず、電極パターンが破断したり、基材から剥離したりするため、電極パターンの導電性が損なわれる。 In addition, when an electrode pattern is formed directly on the surface of a planar substrate without forming an underlayer, the electrode pattern cannot follow the expansion when the substrate is deformed into a three-dimensional shape. Ruptures or peels from the substrate, impairing the conductivity of the electrode pattern.
下地層は、平面状の基材に対して印刷や塗布などによって形成されるものであって、基材が部分的に150%以上の伸張率になっても破断しない程度の変形追随性を備えるものが好ましい。このような下地層の上に電極パターンを形成すると、下地層が介在することで、平面状の基材(と下地層)が伸張した場合であっても、電極パターンと下地層との間で剥離を生じることなく電極パターンが変形に追随するので、電極パターンの破断や剥離が生じない。 The underlayer is formed by printing, coating, or the like on a planar base material, and has a deformation followability that does not break even when the base material partially reaches 150% or more. Those are preferred. When an electrode pattern is formed on such an underlayer, even if the planar substrate (and the underlayer) is stretched by the interposition of the underlayer, the electrode pattern and the underlayer are Since the electrode pattern follows the deformation without causing peeling, the electrode pattern is not broken or peeled off.
本発明において、前記工程3の後に、前記電極パターン上にめっき層を形成する工程4をさらに含んでよい。 In this invention, after the said process 3, you may further include the process 4 which forms a plating layer on the said electrode pattern.
電極パターンの上に、さらにめっき層を形成させることで、電極パターンの導電性を向上させることができる。これによって、位置検出のための信号を高い感度で感知できるので、めっき層がない場合に比べて、3次元形状タッチパネルセンサを用いた場合の位置検出精度を改善することができる。 By further forming a plating layer on the electrode pattern, the conductivity of the electrode pattern can be improved. As a result, a signal for position detection can be sensed with high sensitivity, so that the position detection accuracy when using the three-dimensional touch panel sensor can be improved as compared with the case where there is no plating layer.
本発明において、前記電極パターンは、導電性インクを印刷することによって形成されてよい。さらに、導電性インクのバインダーに、可撓性を有する材料が含有されていてよい。 In the present invention, the electrode pattern may be formed by printing a conductive ink. Further, the conductive ink binder may contain a flexible material.
所望する形状の電極パターンを形成するための版を用いて、印刷によって電極パターンを形成することで、電極パターンを容易かつ安価に得ることができるため、製造に係るコストを好適に低減することができる。 By forming an electrode pattern by printing using a plate for forming an electrode pattern of a desired shape, the electrode pattern can be obtained easily and inexpensively, so that the manufacturing cost can be suitably reduced. it can.
本発明において、前記下地層と前記電極パターンは、前記平面状の基材の両面に形成されてよい。 In the present invention, the foundation layer and the electrode pattern may be formed on both surfaces of the planar substrate.
前記平面状の基材の両面に下地層を形成した上で、一方の面上にはX方向の操作位置を検出するためのX方向電極パターンを、他方の面上にはY方向の操作位置を検出するためのY方向電極パターンを、格子状に形成することで、静電容量方式タッチパネルを好適に得ることができる。 An undercoat layer is formed on both surfaces of the planar substrate, an X-direction electrode pattern for detecting an operation position in the X direction on one surface, and an operation position in the Y direction on the other surface. By forming the Y-direction electrode pattern for detecting a grid pattern, a capacitive touch panel can be suitably obtained.
本発明において、前記電極パターンは、前記平面状の基材が3次元形状に変形する際の変形量を予め見込んだ電極パターンを前記平面状の基材に形成されてよい。 In the present invention, the electrode pattern may be formed on the planar substrate in such a manner that an amount of deformation when the planar substrate is deformed into a three-dimensional shape is expected in advance.
平面状の状態において、変形量を予め見込んだ電極パターンを形成することで、3次元成形した後の電極パターンのピッチを均一化することができるなど、3次元成形後の形状を最適化することができる。 Optimize the shape after three-dimensional shaping, such as by forming an electrode pattern that anticipates the amount of deformation in a flat state, so that the pitch of the electrode pattern after three-dimensional shaping can be made uniform Can do.
本発明において、前記電極パターンは、線状であって、波線状、ジグザグ線状、あるいは、蛇行線状のいずれかをなす部分を含んでいてよい。 In the present invention, the electrode pattern is linear and may include a wavy line, zigzag line, or serpentine line part.
電極パターンをこれらのような形状に形成することで、3次元加工する際の基材と下地層の伸張に対して電極パターンが良好に追随するので、電極パターンの破断や剥離をより効果的に防ぐことができる。 By forming the electrode pattern in such a shape, the electrode pattern can follow the elongation of the base material and the base layer when performing three-dimensional processing, so that the breakage and peeling of the electrode pattern are more effective. Can be prevented.
本発明において、前記平面状の基材の外形形状が、成形される3次元形状に対応した形状であってよい。 In the present invention, the outer shape of the planar base material may be a shape corresponding to a three-dimensional shape to be molded.
端部から3次元加工部までの距離の差を少なくすることで、平面状の基材の材料取りに起因する伸張差を抑えることができる。 By reducing the difference in the distance from the end portion to the three-dimensionally processed portion, it is possible to suppress a difference in elongation caused by material removal of the planar base material.
本発明に係る製造方法によれば、従来のものに対して、コストが大幅に低減された3次元形状タッチパネルセンサの製造が可能となる。また、3次元形状タッチパネルセンサを用いた場合において、良好な位置検出精度を得ることができる。 According to the manufacturing method according to the present invention, it is possible to manufacture a three-dimensional shape touch panel sensor whose cost is significantly reduced as compared with the conventional method. In addition, when a three-dimensional touch panel sensor is used, good position detection accuracy can be obtained.
本発明の実施例に係る3次元形状のタッチパネルセンサ10を、以下、図面に基づいて説明する。 A three-dimensional touch panel sensor 10 according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施例に係る3次元形状タッチパネルセンサ10を示している。3次元形状タッチパネルセンサ10は、方形の基材11に半球面状の凸部11aを有するものであって、格子状をなすX方向電極パターン12とY方向電極パターン13とを用いて、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。なお、以降の説明において、X方向電極パターン12とY方向電極パターン13とを総称して「電極パターン」と称する場合がある。
FIG. 1 shows a three-dimensional touch panel sensor 10 according to an embodiment of the present invention. The three-dimensional shape touch panel sensor 10 has a hemispherical convex portion 11a on a
3次元形状タッチパネルセンサ10を形成するための可塑性を有する平面状の基材11は、真空圧成形金型、あるいは、スタンピング成形金型などを用いて3次元形状に成形可能な可塑性を有するシート状もしくはフィルム状の基材である。平面状の基材11の材料として、例えば、ポリカーボネート(PC)、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)、ポリアミド(PA)、アクリルなどが好適である。なお、本実施例に係る3次元形状タッチパネルセンサ10では、基材11としてPCを用いている。
The
下地層は、ポリエステル系インサート成形対応の透明インクを印刷もしくは塗布して形成され、その厚さは概ね12μmであって、基材が部分的に150%以上の伸張率になっても破断しない程度の変形追随性を備える。このような下地層の上に電極パターンを形成すると、下地層が介在することで、平面状の基材11(と下地層)が伸張した場合であっても、電極パターンと下地層との間で剥離を生じることなく電極パターンが変形に追随するので、電極パターンの破断や剥離が生じない。 The underlayer is formed by printing or applying a transparent ink compatible with polyester-based insert molding, and its thickness is approximately 12 μm, so that it does not break even when the substrate partially reaches 150% or more. It has the following characteristics of deformation. When an electrode pattern is formed on such an underlayer, even if the planar substrate 11 (and the underlayer) is stretched due to the interposition of the underlayer, the electrode pattern and the underlayer are not separated. Since the electrode pattern follows the deformation without causing peeling, the electrode pattern does not break or peel off.
X方向電極パターン12とY方向電極パターン13は、それぞれ、図示する形状に形成するための版を用いて、銀ペーストからなる導電性インクを印刷することで形成され、その厚さは概ね10μmである。このように、印刷によって電極パターン形成することで、電極パターンを容易かつ安価に得ることができる。なお、導電性インクのバインダーには、可撓性を有する材料が含有されていてよい。このような導電性インクを用いることで、電極パターンの破断や剥離をさらに効果的に抑制することができる。また、電極パターンは、印刷以外にも、エッチングなどの方法によって形成されてよい。
Each of the
3次元形状タッチパネルセンサ10では、一方の面にX方向電極パターン12が、他方の面にY方向電極パターン13が、互いに格子状をなすように形成されている。3次元形状タッチパネルセンサ10に、このような格子状の電極パターンを形成する場合、基材11が平面状の状態において、直線が格子状をなすように平行に電極パターンを形成すると、次のような2つの問題が生じる。
In the three-dimensional shape touch panel sensor 10, the
第1の問題は、3次元加工する際の部位による伸張度合いの差である。 The first problem is the difference in the degree of expansion depending on the part during three-dimensional processing.
平面状の基材11を3次元形状に成形加工する方法として、次の2つが挙げられる。1つは、凹球面状の金型に基材11が密着するように、金型側から基材11を吸引して凹球面状に成形する方法であり、もう1つは、凸球面状の金型に基材11を密着させて、金型によって基材11を突き出して凸球面状に成形する方法である。
There are the following two methods for forming the
凹球面状に成形する方法の場合は、球面の頂部において最も基材11と下地層と電極パターンとが伸張されるため、頂部付近ではピッチが広くなるとともに、周辺部付近ではピッチが相対的に狭くなるので、3次元成形加工後のピッチが不均一になる。その一方、凸球面状に成形する方法の場合は、球面の周辺部において最も基材11と下地層と電極パターンが伸張されるため、周辺部付近ではピッチが広なるとともに、頂部付近では相対的にピッチが狭くなる。
In the case of the method of forming into a concave spherical shape, since the
この第1の問題への対応として、凹球面状に成形する方法の場合は、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。凸球面状に成形する方法の場合は、ことは逆に、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。 As a countermeasure to this first problem, in the case of the method of forming into a concave spherical shape, the pitch of the lattice located at the top is dense, and the pitch of the lattice located at the peripheral portion is coarsened, so that Can be made uniform in pitch. In the case of the method of forming into a convex spherical shape, on the contrary, the pitch of the grating located at the peripheral part is made dense, and the pitch of the grating located at the top part is made rough so that the pitch after forming becomes uniform. can do.
第2の問題は、平面状の基材の材料取りに起因する伸張差である。例えば、図2に示したような方形の基材11から3次元形状タッチパネルセンサ10を形成する場合、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がより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。
The second problem is a difference in stretch caused by material removal of the planar substrate. For example, when the three-dimensional touch panel sensor 10 is formed from the
この第2の問題への対応として、基材11が平面状の状態で電極パターンを形成する際に、B部部分の伸張量を予め見込んで、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電極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。
As a countermeasure to this second problem, when forming the electrode pattern with the
なお、本発明に係る製造方法は、3次元形状として、球面状の凸形状や凹形状からなる3次元形状、楕円状の凸形状や凹形状、円錐台、かまぼこ形、方形形状、波形形状などの各種形状を対象とする。このような凹凸形状を形成すると、平面状態で基材11の表面に形成した電極パターンが3次元化に伴い変形する。電極パターンを形成する際に、平面形状からこれらの各種3次元形状に変形するに至る変形量を予め見込んだパターンを平面状の基材11に形成することが好ましい。
The manufacturing method according to the present invention includes three-dimensional shapes such as a spherical convex shape and a concave shape, an elliptical convex shape and a concave shape, a truncated cone, a kamaboko shape, a square shape, a corrugated shape, and the like. Various shapes are targeted. When such a concavo-convex shape is formed, the electrode pattern formed on the surface of the
また、第2の問題へのもう1つの対応として、このような端部から3次元成形部14までの距離の差を少なくする目的で、平面状の基材の外形形状が、成形される3次元形状に対応した形状であるようにしてもよい。すなわち、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を用いるとよい。このように、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。
Further, as another response to the second problem, the outer shape of the planar substrate is molded 3 for the purpose of reducing the difference in distance from such an end portion to the three-dimensional molded
3次元形状タッチパネルセンサ10は、次の工程によって得られたものである。
(工程1)平面状の基材11としての方形の平面状PC基材の両面に、ポリエステル系インサート成形対応の透明インクを印刷して、下地層を形成した。
(工程2)一方の面上の下地層の上に、銀ペーストからなる導電性インクを用いてX方向電極パターン12を印刷し、次に、他方の面上の下地層の上に、同じく銀ペーストからなる導電性インクを用いて、上述したX方向電極パターン12と格子状をなすY方向電極パターン13を印刷した。
(工程3)工程2で得た電極パターンが形成された平面状の基材11を、凹球面状の金型(図示しない)に装着し、金型内を吸引減圧することで、基材11を半球面形状に成形した。
The three-dimensional shape touch panel sensor 10 is obtained by the following process.
(Step 1) A transparent ink corresponding to polyester-based insert molding was printed on both sides of a square planar PC substrate as the
(Step 2) An
(Step 3) The
本実施例では、工程3で凹球面状に吸引して3次元形状に成形加工する方法を採用したので、半球面の頂部がその周囲の方より大きく伸びる。そのため、図1(b)に部分拡大図を示すように、平面状態において、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で格子状をなすように、X方向電極パターン12とY方向電極パターン13とを形成した。
In the present embodiment, since the method of forming into a three-dimensional shape by sucking into a concave spherical shape in Step 3 is adopted, the top of the hemispherical surface extends more than the surrounding area. Therefore, as shown in a partial enlarged view in FIG. 1B, in the planar state, the
上述したとおり、凹球面状に吸引する成形方法の代わりに、凸球面状の金型で突きして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]で格子状の電極パターンを形成するとよい。 As described above, instead of the molding method of sucking into the concave spherical shape, it can be molded by pushing with a convex spherical mold. In this case, unlike the case of the above-described embodiment, the peripheral portion of the hemispherical surface extends more greatly at the top portion. Therefore, contrary to the above-described embodiment, the pitch of the peripheral portion in the planar state [FIG. It is preferable to form a grid-like electrode pattern at a pitch smaller than that of the central part [part P1 in FIG. 1]] [part P0 in FIG.
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などピッチの電極パターンが形成される。 In addition, the curve was corrected in advance in consideration of the difference between the distance from the corner of the substrate and the distance from the side. As a result, when it is formed into a hemispherical shape, an electrode pattern having a pitch such as shown in FIG.
このようにして得られた3次元形状タッチパネルセンサ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。 When the three-dimensional shape touch panel sensor 10 thus obtained is connected to a known detection circuit (not shown) for detecting a capacitance value and operated as a capacitance touch panel, contact or proximity is obtained. The position of the operating body to be detected could be detected well.
半球面形状に成形した後に、必要に応じて、電極パターンの表面上に無電解めっき法により銅めっき層を形成してもよい。このようにすることで、電極パターンの導電性を向上させることができ、位置検出のための信号を良好に感知できるので、3次元形状タッチパネルセンサ10を用いた場合の位置検出精度を改善することができる。なお、電極パターン上へのめっきは銅に限定されず、他の金属をめっきすることもできる。 After forming into a hemispherical shape, if necessary, a copper plating layer may be formed on the surface of the electrode pattern by an electroless plating method. By doing so, the conductivity of the electrode pattern can be improved and a signal for position detection can be satisfactorily sensed, so that the position detection accuracy when using the three-dimensional shape touch panel sensor 10 is improved. Can do. Note that the plating on the electrode pattern is not limited to copper, and other metals can be plated.
図4は、X方向電極パターン12とY方向電極パターン13の別の例を示した図であり、図4(a)は電極パターンを曲線のみからなる波線状とした例を、図4(b)は電極パターンを比較的短い直線が連接されてなるジグザグ線状とした例を、図4(c)は電極パターンを直線部分と曲線部分の組み合わせからなる蛇行線状とした例を、それぞれ示している。電極パターンをこれらのような形状に形成することで、3次元加工する際の基材11と下地層の伸張に対して電極パターンが良好に追随するので、電極パターンの破断や剥離をより効果的に防ぐことができる点で好ましい。
FIG. 4 is a diagram showing another example of the
本実施例では、球面状の3次元形状に成形した例を示したが、3次元形状に制限はなく各種の3次元形状に対応できる。 In the present embodiment, an example in which a spherical three-dimensional shape is formed is shown, but the three-dimensional shape is not limited and can correspond to various three-dimensional shapes.
本発明は、電子機器などへの入力操作のために用いられる3次元形状のタッチパネルセンサの製造において、好適に利用することができる。 The present invention can be suitably used in the manufacture of a three-dimensional touch panel sensor used for an input operation to an electronic device or the like.
10 3次元形状タッチパネルセンサ
11 基材
11a 凸部
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 3D-shaped
Claims (7)
前記下地層の上に電極パターンを形成する工程2と、
前記下地層と前記電極パターンが形成された前記平面状の基材を、3次元形状に成形する工程3と、
をこの順で含むことを特徴とする3次元形状タッチパネルの製造方法。 Forming a base layer capable of following the deformation of the planar substrate on the surface of the planar substrate having plasticity; and
Forming an electrode pattern on the underlayer; and
Step 3 of forming the planar substrate on which the base layer and the electrode pattern are formed into a three-dimensional shape;
A three-dimensional shape touch panel manufacturing method, comprising:
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WO2020031500A1 (en) * | 2018-08-10 | 2020-02-13 | 株式会社フジクラ | Wiring body, wiring board, and touch sensor |
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