JP4794392B2 - 曲面を有するタッチパネル及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は抵抗膜方式のタッチパネルに関するものであり、特に偏光板に透明導電ポリマを塗工形成したタッチパネルに関するものである。

タッチパネルには、抵抗膜方式（アナログ抵抗膜方式）、超音波表面弾性波方式、赤外線遮光方式、静電容量方式、電磁誘導方式、画像認識方式等の方式が知られており、方式に応じてそれぞれの特徴がある。本発明は、これらの方式の内、抵抗膜方式を採用するものである。抵抗膜方式は構造が単純で、回路接続も簡単で、低コストであるため、タッチパネルとして広く普及しており、現在使用されているタッチパネルの大半はこの方式が用いられている。

従来の抵抗膜方式のパネルの構成公知の抵抗膜方式のタッチパネルの断面を図６に示す。図において、１はタッチパネル、２はＰＥＴフイルム、３は上部ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）電極、４はガラス基板、５はドットスペーサ、６は下部ＩＴＯ電極、７は両面接着テープ、８は偏光板である。タッチパネル１は、ガラス板４、同ガラス板の上のＩＴＯ電極６、同電極上のドットスペーサ５、並びに上部フレキシブル基板である厚さ２００″程度のＰＥＴシートフィルム２及びこれをはさむ偏光板８とＩＴＯ電極３から構成されている。同スペーサ５は絶縁性のアクリル又はウレタンを材料から構成されており、ドットスペーサ５の直径は、例えば５０μｍ、その高さは、例えば５〜６μｍである。ＩＴＯ電極３，６は、透明電極で、前記ＰＥＴフィルム２の下面及びガラス基板４の上面にパネル全域に設けられている。

図６は指又はペン先８がパネル表面を押圧していない状態を示しているが、このような場合には、スペーサ５により電極が分離されているためにＩＴＯ電極３，６には電流は流れない。図７は、指（又はペン先）８がフィルム面にタッチされた状態を示すパネル装置の断面模式図である。同図において、押す力によりＰＥＴフイルム２とガラス４のＩＴＯ電極３、６は接触し、電流が流れる。その際、ガラス面、フイルム面のそれぞれのＩＴＯ電極３，６の抵抗に関して分圧比が測定され、押された位置が算出される（非特許文献１、特許文献１）。

図８は、タッチした座標点（Ｘ，Ｙ）を算出する原理を示す。図８（ａ）は、Ｘ座標を検出する状態を表わす模式図である。上部フィルム２のＸ方向に電圧Ｖｃｃを印加して、下部ガラスにおいて電圧を検出し、Ｘ座標を算出する。同様に、図８（ｂ）は、Ｙ座標を検出する状態を表わす模式図である。下部ガラスのｙ方向に電圧Ｖｃｃを印加して、上部フィルムにおいて電圧を測定し、Ｘ座標を算出する。

現在市場に供給されているタッチパネルは平板パネルである。他方、ゲーム機、自動車の操作パネル、ファッション性の高いパソコンの入出力装置では曲面を持つタッチパネルが求められている。これに対し、下部基板にも、上部基板に使用した透明樹脂フィルムを採用し、タッチパネル全体にフレキシビリティを持たせ、パネルが設けられる面に沿って、例えば湾曲させた状態でも使用できるタッチパネルが開発されている（特許文献２，３）。

特許文献１ 特開平７−８４７０５
特許文献２ 特開２００５−１８２７３７
特許文献３ 実用新案登録番号第３０４８３３３
非特許文献１ フジクラ技報 第１０２号 ２００２年４月 Ｐ４２−４６

本発明の目的は曲面形状のタッチパネルとその製造方法を提供することである。

本発明は、上記技術的課題を解決するためのもので、透明導電ポリマ膜、電極、配線パターンが形成された、透明プラスチックフィルムで構成される上部フィルム基板及び透明導電ポリマ膜、電極、配線パターンが形成された、透明プラスチックフィルムで構成される下部フィルム基板からなり、操作面が曲面形状である抵抗膜方式のタッチパネルが、前記曲面形状の中央部付近のドットスペーサの高さを中央部周囲部のドットスペーサの高さより高く構成したことを特徴とするものである。

本発明のパネルは使用する装置の形状に合わせた曲面形状を形成できるので、従来タッチパネルとして使用できなかった部分にも、或いはデザイン性、ファッション性の高い入力装置に新タイプのタッチパネルとして使用できる。又、従来のＩＴＯ膜を利用する方法では、不要なＩＴＯ膜部分の処理のために電極パターン印刷の前に、必ず絶縁パターン印刷か、ＩＴＯ膜エッチングする工程が必要になるが、本発明は以上のような製造処理手順によるので、始めから導電パターンは、必要な部分しか形成されていないので、前記のようなＩＴＯ膜の不要部分を処理するための工程が省略できるので、製造工程が大幅に簡略化され、さらに低コストが実現できる。

実施例
以下、本発明の実施例について説明する。図１は実施例１に係る抵抗膜方式のタッチパネルの断面の概略図である。図中、４は下部透明プラスチックシート、６、３は透明導電ポリマ膜、２は上部透明プラスチックシート、７は両面接着テープ、５はドットスペーサである。パネルは曲面形状を有しており、下部透明シート４に透明導電性ポリマ膜６を積層し、その上にドットスペーサ５を設けて構成される下部基板と、上部透明シートに透明導電性ポリマ膜３を積層した上部基板を、それら基板の端部を両面接着テープを介して一体に構成される。下部基板にガラス基板ではなく、透明樹脂シート４を使用して、上部基板及び下部基板に形成された透明電極膜に、透明導電ポリマ膜６、３を使用している点が特徴である。

曲面形状を有するタッチパネルの製造方法
次に、図１に示される曲面形状を有する抵抗膜方式タッチパネルの製造工程のフローの概略を図２に示す。同フローでは、最初の段階において、上部基板形成と、下部基板における下側形成とに分かれる。これは、上部基板と下部基板の構成は、基本的に同じであるが、下部基板には、ドットスペーサ、絶縁層が配置されるので、このドットスペーサ及び絶縁層形成の工程が追加されるこの工程分、異なる。

図２のフロー図において、先ず、ＰＥＴ、ポリカーボネート、シクロオレフイン等の透明樹脂フィルムを、上部基板、下部基板用に、実際の作業に適合した大きさ（ワークサイズ）に切断し（ステップＳ１１、Ｓ２１）、更に、それぞれ、撓み、捩れを取り除くアニール処理を行い、その後、透明樹脂フィルム２及び４の夫々の所定の領域に、スプレーコータ、スクリーン印刷等によって、透明導電ポリマ材が分散された溶液を使って塗布によりパターンを形成し、加熱乾操して、透明導電ポリマ膜を形成する（ステップＳ１２、Ｓ２２）。

ここで、上部基板の形成において透明導電ポリマ膜３が形成された後に、電極となる導電パターン形成が行われるが（ステップＳ１３）、下部基板の形成では、形成された透明導電ポリマ膜６の上に、ドットスペーサ５を形成した上で電極となる導電パターンが形成され（ステップＳ２３）、更に導電パターンが上部基板とショートしないよう、絶縁層を印刷する（ステップＳ２４）。なお、ここで、上部基板とは、透明導電ポリマ膜３、導電パターンを有する上部フィルム２全体を指し、下部基板とは、透明導電ポリマ膜６、導電パターン及びドットスペーサ５を有する下部フィルム４全体を指す。

このようにして、上部基板と下部基板とが出来上がる。この後に、上部基板に形成された透明導電ポリマ膜３と、下部基板に形成された透明導電ポリマ膜6とが対向して向き合うようにし、それらの周囲を、スペーサとなる両面接着テープ７で貼り合わせる（ステップＳ３１）。

次いで、貼り合わされて積層された上部基板と下部基板とを所定のサイズで最終的な型抜き処理をする（ステップＳ３２）。各フィルムに形成された導電パターンによる電極にＦＰＣ（フレキシブル プリント 基板）またはフレキシブル ケーブルを接続すると、抵抗膜方式のタッチパネルが完成する（ステップＳ３３）。このタッチパネルを後記するプレス加工により曲面形状のタッチパネルが製造される（ステップＳ３４）。

なお、別の製造工程として、１枚のマザーフィルムから上部フィルムと下部フィルムとを作成することもできる。具体的には、１枚のワークサイズの透明樹脂フィルムに、上部フィルムに相当する部分と、下部フィルムに相当する部分とに、夫々、パターン印刷により溶液の塗布を施し、加熱乾燥して透明導電ポリマ膜を形成する。

そして、下部フィルムに相当する部分に、ドットスペーサを形成した後に、上部フィルム側、下部フィルム側、さらに、それらに繋がり且つ折り曲げ部分となる連結部を型抜きする。型抜きされた連結部を折り曲げて、上部フィルム相当部と下部フィルム相当部を対向させて周縁部を貼り合わせるようにする。

次に、前記ステップＳ３４のプレス加工について説明する。
図３はプレス加工装置の型の断面図である。１１は上部プレス型、１２は下部プレス型、１３は導電ポリマ膜、電極配線パターンを有する上部基板、１４は導電ポリマ膜、電極配線パターンを有する下部基板、１５はフレキシブル ケーブル、１６は真空吸引するための孔である。
前掲の工程を経て製造された上部基板と下部基板からなるタッチパネルを図３のような曲面形状を有する上部プレス型１１と下部プレス型１２の間にセットして、約２００℃の温度で数分間プレスする。この時、上下のフィルムがショートしないように上部フィルムを上部プレス型１１に設けられた複数の孔１６を通して真空吸引し、上下のフィルムの間隔が一定に保持されるようにする。このようにして製造されたパネルは固形化され、曲面形状が維持されるものである。

なお、曲面形状を有するパネルの製造にあたり、上部基板と、下部基板を別々に同一の曲面形状に変形させた上で、これら基板を組合せてパネルを形成することもできる。

ドットスペーサについて
パネルを曲面化したときに上部基板及び下部基板が短絡しないように、パネルの中央部付近のドットスペーサのピッチを中央部周囲部のドットスペーサのピッチより細かく配置する。図４は、透明導電ポリマ膜６を有する下部フイルム４とからなる下部基板にドットスペーサ５を設けた１例で、ドットスペーサ５のピッチを曲面パネルの曲面の中央部付近Ａで密に、同パネルの曲面周囲部Ｂにおけるピッチは、前者に比してより疎に細かく配置したものである。なお、円柱形状の場合は曲面方向では、前記のようにドットスペーサを粗密に設けるが、柱の長さ方向においては均一に配置される。平面パネルの場合、通常、ドットスペーサのピッチは約２乃至２．６ｍｍであるが、曲面パネルの場合はドットスペーサのピッチを１ｍｍ以下にする必要がある。実験によれば、ドットスペーサのピッチが１ｍｍを越えると上部基板及び下部基板が短絡する場合があることが判明したからである。
又、図５は、パネルの中央部付近のドットスペーサ５の高さを中央部周囲部のドットスペーサ５の高さより高く構成した例であり、このような構成によっても上部基板及び下部基板の短絡を防止することが出来る。

なお、ドットスペーサは上部フィルム又は下部フィルムのどちらに設けてもよく、もしくは上部フィルム及び下部フィルムの両方に設けても良い。

今後、ゲーム装置、車における曲面形状のインスツルメント パネル、曲面を利用するデザイン性の高い入力装置等々曲面形状のタッチパネルに対する需要は増大することが予想されており、幅広い分野で利用される。

本発明の曲面形状を有するパネルの断面図である。 本発明のパネルの製造工程を示すフローチャートである。 本発明の曲面形状を有するタッチパネルを作製するためのプレス装置のプレス型部分の断面図である。 ドットスペーサのパネルにおける粗密配置を表わす本発明の下部基板の断面図である。 ドットスペーサのパネルにおける高さの変化を表わす本発明の下部基板の断面図である。 従来の抵抗膜方式のタッチパネルの断面模式図である。 従来のタッチパネルにおいて指で押圧した場合を示す断面模式図である。 抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の検知原理を説明する図である。

Claims (1)

1. 透明導電ポリマ膜、電極、配線パターンが形成された、透明プラスチックフィルムで構成される上部フィルム基板及び透明導電ポリマ膜、電極、配線パターンが形成された、透明プラスチックフィルムで構成される下部フィルム基板からなり、操作面が曲面形状である抵抗膜方式のタッチパネルにおいて、
   前記曲面形状の中央部付近のドットスペーサの高さを中央部周囲部のドットスペーサの高さより高く構成したことを特徴とすることを特徴とする抵抗膜方式のタッチパネル。

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