JP6370695B2 - 入力パネル及び入力パネルの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、パネル基板の表面を操作して入力を行う入力パネル及び入力パネルの製造方法に関する。
特許文献１に記載の静電容量型タッチパネル基板は、透明導電膜として複数の透明導電膜を用意し、この透明導電膜を透明接着剤を介して基板上に積層することによって形成されている。
近年、入力パネルは、自動車のダッシュボードや、スマートフォンその他の携帯電子機器などに用いられている。このような用途においては、スイッチ機能、シフト機能、拡大・縮小機能その他の機能を維持しつつ多様なデザインが施されており、入力パネルは平板状のものから三次元的に構成された複雑な立体形状になりつつある。
これに対して、特許文献１に記載の静電容量型タッチパネル基板では、複数の透明導電膜を透明接着剤によって貼り付けるため、透明導電膜を貼り付けることのできる範囲が、平面又は緩やかな曲面に限定されてしまうことから、入力パネルのデザインに制約を生じてしまうおそれがある。これに対して、フォトリソグラフィなどによって、立体的な形状の入力パネルに透明導電膜を形成する場合には、製造工程が複雑となり、製造コストが高価になってしまうという問題がある。
そこで本発明は、製造コストを抑えつつ、立体的な形状の入力パネルに対して所望のパターンのセンサー用入力電極層を形成することのできる入力パネル及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の入力パネルは、入力操作面となる表面と、前記表面と逆側の裏面と、が設けられた透光性のパネル基板と、前記裏面に形成されたセンサー用入力電極層と、を有する入力パネルにおいて、
前記裏面に、平面形状が曲線部を含む隆起側部と、前記隆起側部によって隆起させられた凸部とが形成されて、前記隆起側部と前記凸部とを含む領域に、非導電性で非透光性の加飾層と、前記加飾層の上に重ねられた金属層を含む導電層と、が設けられ、
前記加飾層と前記導電層とが重ねられている領域にレーザー光を照射して形成された切断線が、前記凸部よりも低い位置にある前記裏面の一部から前記隆起側部を横断して前記凸部に至るまで連続し、且つ前記隆起側部の前記曲線部の法線に傾斜する交差軌跡に沿って直線状に形成されており、
前記切断線を介して互いに絶縁された前記導電層によって複数の前記センサー用入力電極層が形成されていることを特徴としている。
前記裏面に、平面形状が曲線部を含む隆起側部と、前記隆起側部によって隆起させられた凸部とが形成されて、前記隆起側部と前記凸部とを含む領域に、非導電性で非透光性の加飾層と、前記加飾層の上に重ねられた金属層を含む導電層と、が設けられ、
前記加飾層と前記導電層とが重ねられている領域にレーザー光を照射して形成された切断線が、前記凸部よりも低い位置にある前記裏面の一部から前記隆起側部を横断して前記凸部に至るまで連続し、且つ前記隆起側部の前記曲線部の法線に傾斜する交差軌跡に沿って直線状に形成されており、
前記切断線を介して互いに絶縁された前記導電層によって複数の前記センサー用入力電極層が形成されていることを特徴としている。
本発明の入力パネルは、裏面が立体的な形状であっても、所望のパターンのセンサー用入力電極層を、容易に、かつ、コストを抑えつつ形成することができる。
また、入力パネルのデザイン性を向上させつつ、所望のパターンのセンサー用入力電極層を形成することができる。
本発明の入力パネルにおいて、導電層は、銅ニッケル合金／銅／銅ニッケル合金の３層を含むことが好ましい。また、本発明の入力パネルにおいて、導電層は、銀インジウム錫合金の単層、又は、窒化アルミニウム／銀インジウム錫合金／窒化アルミニウムの３層からなることが好ましい。
これにより、レーザー光に対する反射率を所定値以下に抑えることができ、これにより所望のパターンのセンサー用入力電極層を形成することができる。
本発明の入力パネルにおいて、導電層は、ＩＴＯ層を含むことが好ましい。
これにより、複雑なパターンのセンサー用入力電極層を形成することができる。
これにより、複雑なパターンのセンサー用入力電極層を形成することができる。
本発明の入力パネルにおいて、導電層におけるレーザー光の反射率は、４４％以下であることが好ましい。
導電層の反射率を限定することにより、レーザー光のエネルギーを導電層内に伝えやすくなり、所望のパターンのセンサー用入力電極層を容易かつ正確に形成することができる。
本発明の入力パネルにおいて、パネル基板は、ポリメタクリル酸メチル樹脂又はポリカーボネートからなることが好ましい。
このような材料を用いることにより、加飾層を視認できるためデザインの向上に資することができ、また、入力パネルに所望の耐久性を与えることができる。
本発明の入力パネルにおいて、入力パネルは静電容量方式のパネルであることが好ましい。
本発明の入力パネルの製造方法は、入力操作面となる表面と、前記表面と逆側の裏面とを有し、前記裏面に、平面形状が曲線部を含む隆起側部と、前記隆起側部によって隆起させられた凸部とが形成された透光性のパネル基板を用い、
前記隆起側部と前記凸部とを含む領域に、非導電性で非透光性の加飾層と、前記加飾層の上に重ねられた金属層を含む導電層と、を形成する工程と、
前記加飾層と前記導電層とが重ねられている領域にレーザー光を照射して、前記凸部よりも低い位置にある前記裏面の一部から前記隆起側部を横断して前記凸部に至るまで連続し、且つ前記隆起側部の前記曲線部の法線に傾斜する交差軌跡に沿って直線状に延びる切断線を形成する工程と、
を有し、
前記切断線を介して互いに絶縁された前記導電層によって複数のセンサー用入力電極層を形成することを特徴としている。
前記隆起側部と前記凸部とを含む領域に、非導電性で非透光性の加飾層と、前記加飾層の上に重ねられた金属層を含む導電層と、を形成する工程と、
前記加飾層と前記導電層とが重ねられている領域にレーザー光を照射して、前記凸部よりも低い位置にある前記裏面の一部から前記隆起側部を横断して前記凸部に至るまで連続し、且つ前記隆起側部の前記曲線部の法線に傾斜する交差軌跡に沿って直線状に延びる切断線を形成する工程と、
を有し、
前記切断線を介して互いに絶縁された前記導電層によって複数のセンサー用入力電極層を形成することを特徴としている。
これにより、曲率半径の異なる複数の面がある立体的な形状であっても、所望のパターンのセンサー用入力電極層を容易に、かつ、コストを抑えつつ形成することができる。
本発明の入力パネルの製造方法において、導電層は、スパッタリング、めっき、又は蒸着によって形成されることが好ましい。
これにより、コストを抑えつつ、レーザー光による加工が容易な導電層を形成することができる。
本発明の入力パネルの製造方法において、レーザーの波長は３５４ｎｍ又は５３２ｎｍであることが好ましい。
これにより、レーザー光のエネルギーを導電層内に伝えやすくなり、所望のパターンのセンサー用入力電極層を容易かつ正確に形成することができる。
本発明によると、製造コストを抑えつつ、立体的な形状の入力パネルに対して所望のパターンのセンサー用入力電極層を形成することのできる入力パネルを提供することができる。
以下、本発明の実施形態に係る入力パネル及び入力パネルの製造方法について図面を参照しつつ詳しく説明する。以下、静電容量方式のタッチパネルに適用した場合について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る入力パネル１０は、パネル基板２０と、加飾層３０と、導電層４０とを備える。ここで、図１には、基準座標としてＸ−Ｙ−Ｚ座標が示されている。Ｚ方向は、入力パネル１０の厚み方向に沿っており、Ｘ−Ｙ面はＺ方向に直交する面である。以下の説明において、Ｚ方向から見た状態を平面視ということがある。
パネル基板２０は、透光性と所定の硬度を有する材料、例えばポリメタクリル酸メチル樹脂その他のアクリル樹脂、ポリカーボネート、又はガラスを成形によって所定の形状としている。
パネル基板２０の表面２１には、入力操作面として、第１操作面２２と、第１操作面よりＺ方向と反対側に凹んだ第２操作面２３とが、例えばインモールド成形によって形成されている。入力パネル１０の操作者が、第１操作面２２又は第２操作面２３に指を接近又は接触させることにより所定の処理が行われる。
パネル基板２０の裏面２５には、第１操作面２２と第２操作面２３にそれぞれ対応するように、凹部２７と、平面視円形状であってＺ方向と反対側に突出する凸部２８とが形成されている。また、裏面２５には、Ｘ方向に延び、かつ、Ｚ方向と反対側に突出する５本のパターン２６も形成されている。凹部２７と凸部２８は、凸部２８の外周に沿った輪帯状の隆起側部２９を介して連続的に接続されている。凹部２７及び凸部２８と、隆起側部２９とは、互いに曲率半径が異なる。
加飾層３０は、パネル基板２０の裏面２５の全面に、非導電性のインクを塗装、印刷、又はスプレーすることによって形成されている。図１に示す例では、凹部２７、凸部２８、隆起側部２９をすべて覆うように加飾層３０が形成されているが、入力パネル１０のデザインなどに応じて所定の範囲のみに形成してもよい。このとき、後述するレーザー光によってセンサー用入力電極層をパターニングする際に、レーザー光が反射して所望しない領域が切断されることを抑制するために、少なくとも、レーザー光が照射される領域、すなわちセンサー用入力電極層間に加飾層を形成することが望ましい。
導電層４０は、加飾層３０の裏面（Ｚ方向と反対側であり、パネル基板２０と対向する面の反対側の面）に、スパッタリング、めっき、又は蒸着によって密着するように形成される。導電層４０は、所定波長のレーザー光に対して反射率が所定値以下となるような金属として、例えば、銅の単層、銅合金の単層、銅ニッケル合金（ＣｕＮｉ）／銅（Ｃｕ）／銅ニッケル合金（ＣｕＮｉ）の３層や、銀合金、例えば銀インジウム錫合金（ＡｇＩｎＳｎ）の単層や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）／銀インジウム錫合金（ＡｇＩｎＳｎ）／窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の３層を形成する。導電層４０に用いる物質としては、これら以外に、ＡｇＰｄＣｕ、ＡｇＮｉ、ＡｇＩｎＮｉ、ＡｇＩｎ、ＩｎＧａＯ、ＩｎＺｎＯ、ＩｎＣｅＯ、ＩｎＴｉＳｎＯ、ＺｎＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＺｒＯ、ＴｉＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＺｒＳｉＯ２、Ａｕ、Ｃｕ／ＣｕＮｉの２層、ＡｌＮ／ＡｇＩｎＳｎの２層が挙げられる。
ここで、レーザー光の所定波長とは、３５４ｎｍ又は５３２ｎｍである。また、導電層４０の反射率の範囲を定める所定値は、レーザー光の波長が３５４ｎｍのときに４４％とすることが好ましい。レーザーとしては、例えばＹＡＧ、ＹＶＯ４（２倍波、３倍波）、エキシマレーザーを用いる。
導電層４０の所定領域に上記所定波長のレーザー光を照射することにより、照射した領域の導電層４０を除去し、これによって、導電層４０のうちレーザー光を照射していない領域を切断して互いに絶縁された、所望のパターンのセンサー用入力電極層とすることができる。センサー用入力電極層の形成にあたって、反射率が上記所定範囲内となる上記所定波長のレーザー光を照射することにより、レーザー光のエネルギーを導電層４０の内部に十分伝えることが可能となり、溶融、アブレーション等により、照射領域の金属を除去して導電性を消失させることができる。これにより、レーザー光が照射されずに残ったパターンは、静電容量方式タッチパネルのセンサー用入力電極層を構成する。
図１に示す例では、ライン４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７（照射ライン）上にレーザー光を照射することによって、導電層４０が切断され、この切断線によって絶縁された複数のセンサー用入力電極層が形成される。具体的には、ライン４１、４２、４７で囲まれた領域にセンサー用入力電極層５１が形成され、ライン４２、４３、４７で囲まれた領域にセンサー用入力電極層５２が形成され、ライン４３、４４、４７で囲まれた領域にセンサー用入力電極層５３が形成され、ライン４４、４７で囲まれた領域にセンサー用入力電極層５４が形成され、ライン４１、４５、４７で囲まれた領域にセンサー用入力電極層５５が形成され、ライン４５、４６、４７で囲まれた領域にセンサー用入力電極層５６が形成され、ライン４６、４７で囲まれた領域にセンサー用入力電極層５７が形成される。
なお、照射ラインは、ライン４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７に限らずパネル基板２０の任意の位置に設定することができる。また、入力パネル１０においては、加飾層３０を設けずに、パネル基板２０の裏面２５に、導電層４０を直接形成してもよい。また、導電層４０上に光透過性を有するＩＴＯ層を設けても良い。
次に、入力パネル１０の製造方法について説明する。
まず、パネル基板２０の裏面２５に加飾層３０を形成する。加飾層３０は、パターン２６を覆うように、非導電性インクを塗装、印刷、又はスプレーすることによって形成する。
まず、パネル基板２０の裏面２５に加飾層３０を形成する。加飾層３０は、パターン２６を覆うように、非導電性インクを塗装、印刷、又はスプレーすることによって形成する。
次に、加飾されたパネル基板２０に所望のデザインに応じた凹凸形状を設ける。ここでは、インモールド成形によって、パネル基板２０の表面２１に入力操作面を形成するとともに、裏面２５にパターン２６、凹部２７、凸部２８、及び隆起側部２９を形成する。
さらに、加飾層３０上に導電層４０を密着形成する。導電層４０は、スパッタリング、めっき、又は蒸着によって形成される。このとき、導電層４０は、有色の加飾層３０上に形成されるため、光透過性材料（例えばＩＴＯ）とする必要はなく、より低抵抗な金属材料を選択することができる。
つづいて、導電層４０にレーザー光を照射することによって、レーザー光を照射していない領域を互いに絶縁させ、これらの領域をセンサー用入力電極層として形成する。レーザー光は、パネル基板２０に対してＺ方向に平行な方向に沿って照射される。また、レーザー光は、例えば図１に示すライン４１、４２（照射ライン）上に順に照射され、ライン４１、４２によって分断された領域が、互いに導通していないセンサー用入力電極層５１、５２、５５となる。また、レーザー光は、Ｚ方向に対して一定の角度（０度より大きく９０度より小さい角度）を有する方向から照射してもよい。ここで、ライン４１、４２は、凸部２８のＸ−Ｙ平面においてＸ方向に延びる直線である。ライン４１、４２は、隆起側部２９の外周２９に対して傾斜するように、凸部２８と交差する直線である。
＜実施例＞
表１に示す実施例及び比較例について説明する。
（１）パネル基板：ポリカーボネート（厚さ０．５ｍｍ）
表１に示す実施例及び比較例について説明する。
（１）パネル基板：ポリカーボネート（厚さ０．５ｍｍ）
（２）加飾層
実施例１、３：ブラックメジウム＋墨ベース（非透光性）
実施例２、４、５、比較例：加飾層なし
実施例１、３：ブラックメジウム＋墨ベース（非透光性）
実施例２、４、５、比較例：加飾層なし
（３）導電層
導電層は、ＤＣマグネトロンのインライン型スパッタを用いてスパッタリングによって、以下の構成の層に形成した。
実施例１、２：銅ニッケル合金４０ｎｍ／銅２００ｎｍ／銅ニッケル合金４０ｎｍの３層
実施例３、４：ＡｇＩｎＳｎ ５０ｎｍの単層
実施例５ ：窒化アルミニウム５０ｎｍ／銀インジウム錫合金１０ｎｍ／窒化アルミニウム５０ｎｍの３層
比較例 ：Ａｇの単層
導電層は、ＤＣマグネトロンのインライン型スパッタを用いてスパッタリングによって、以下の構成の層に形成した。
実施例１、２：銅ニッケル合金４０ｎｍ／銅２００ｎｍ／銅ニッケル合金４０ｎｍの３層
実施例３、４：ＡｇＩｎＳｎ ５０ｎｍの単層
実施例５ ：窒化アルミニウム５０ｎｍ／銀インジウム錫合金１０ｎｍ／窒化アルミニウム５０ｎｍの３層
比較例 ：Ａｇの単層
（４）センサー用入力電極層
導電層のうち非導電性とすべき領域に波長５３２、３５４ｎｍのレーザー光を照射することによって形成した。
導電層のうち非導電性とすべき領域に波長５３２、３５４ｎｍのレーザー光を照射することによって形成した。
（５）反射率の測定は、日本分光株式会社製の分光光度計Ｖ−５７０を用いて測定した。
測定条件は次のとおりである。反射光は、被測定面に対して５°で入射した正反射光を測定した。
（ｉ）波長 ：３００〜１２００ｎｍ
（ｉｉ）走査速度 ：２００ｎｍ／分
（ｉｉｉ）取り込み間隔：１ｍｍ
（ｉｖ）導電層形成後、センサー用入力電極層形成前のパネルを測定対象とした。
測定条件は次のとおりである。反射光は、被測定面に対して５°で入射した正反射光を測定した。
（ｉ）波長 ：３００〜１２００ｎｍ
（ｉｉ）走査速度 ：２００ｎｍ／分
（ｉｉｉ）取り込み間隔：１ｍｍ
（ｉｖ）導電層形成後、センサー用入力電極層形成前のパネルを測定対象とした。
（６）評価
表１に示すように、波長３５４ｎｍのレーザー光を照射した場合の反射率は４４％以下であり、いずれの実施例も所望の形状のセンサー用入力電極層を形成することができた。
表１に示すように、波長３５４ｎｍのレーザー光を照射した場合の反射率は４４％以下であり、いずれの実施例も所望の形状のセンサー用入力電極層を形成することができた。
波長５３２ｎｍのレーザー光を照射した場合は、実施例１、３、５については所望の形状のセンサー用入力電極層を形成することができた。
実施例１と実施例２の対比、及び、実施例３と実施例４の対比から、加飾層のない実施例２、４の方が、加飾層を設けた実施例１、３よりも反射率が高くなっている。特に、波長５３２ｎｍのレーザー光を照射した場合、実施例２、４では反射率が５０％を超えており、所望の形状のセンサー用入力電極層を形成することができなかった。
図２（Ａ）は実施例１の入力パネル１０の裏面２１において、Ｘ方向に沿ったラインＬ１１、Ｌ１２に対して、凹部２７から凸部２８にレーザー光を走査させたときに形成された切断線をＺ方向から見た写真であり、（Ｂ）は比較例又は実施例４の入力パネル１０の裏面２１において、Ｘ方向に沿ったラインＬ２１、Ｌ２２に対して、凹部２７から凸部２８にレーザー光を走査させたときに形成された切断線をＺ方向から見た写真であり、実施例４の入力パネル１０に対しては波長５３２ｎｍのレーザー光を走査している。
実施例１においては、図２（Ａ）に示すように、レーザー光の照射によって形成された切断線はラインＬ１１、Ｌ１２上に形成されているのに対して、比較例においては、図２（Ｂ）に示すように、ラインＬ２１、Ｌ２２に沿った切断線のほかに、凹部２７と凸部２８の境界領域の隆起側部２９でレーザー光がラインＬ２１、Ｌ２２から外れた方向に反射したことによって、所望しない領域にラインＬ２３、Ｌ２４として切断線が形成されてしまっている。
以上のように構成されたことから、上記実施形態によれば、次の効果を奏する。
（１）レーザー光を用いることにより、凹部２７及び凸部２８と、隆起側部２９とに対して所望のパターンのセンサー用入力電極層を形成することができる。このため、入力パネル１０の表面２１及び裏面２５に任意の凹凸形状を形成することができることから、製造コストを抑えつつ、デザインに制約のないパネルを提供することができる。
（１）レーザー光を用いることにより、凹部２７及び凸部２８と、隆起側部２９とに対して所望のパターンのセンサー用入力電極層を形成することができる。このため、入力パネル１０の表面２１及び裏面２５に任意の凹凸形状を形成することができることから、製造コストを抑えつつ、デザインに制約のないパネルを提供することができる。
（２）導電層４０を構成する材料におけるレーザー光の反射率を所定値以下、特に、レーザー光の波長が３５４ｎｍのときに４４％以下とすることにより、レーザー光のエネルギーを導電層４０の内部に十分伝えることが可能となり、照射領域の金属を除去して所望のパターンのセンサー用入力電極層を形成することができる。
（３）パネル基板２０にポリメタクリル酸メチル樹脂又はポリカーボネートを用いることにより、加飾層を視認できるためにデザインの向上に資することができ、また、入力パネルに所望の耐久性を与えることができる。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
以上のように、本発明に係る入力パネルは、立体的形状を備えたデザイン性の高いパネルに有用である。
１０ 入力パネル
２０ パネル基板
２１ 表面
２２ 第１操作面
２３ 第２操作面
２５ 裏面
２６ パターン
２７ 凹部
２８ 凸部
２９ 隆起側部
３０ 加飾層
４０ 導電層
４１、４２ ライン（照射ライン）
５１、５２、５３ 領域
２０ パネル基板
２１ 表面
２２ 第１操作面
２３ 第２操作面
２５ 裏面
２６ パターン
２７ 凹部
２８ 凸部
２９ 隆起側部
３０ 加飾層
４０ 導電層
４１、４２ ライン（照射ライン）
５１、５２、５３ 領域
Claims (10)
- 入力操作面となる表面と、前記表面と逆側の裏面と、が設けられた透光性のパネル基板と、前記裏面に形成されたセンサー用入力電極層と、を有する入力パネルにおいて、
前記裏面に、平面形状が曲線部を含む隆起側部と、前記隆起側部によって隆起させられた凸部とが形成されて、前記隆起側部と前記凸部とを含む領域に、非導電性で非透光性の加飾層と、前記加飾層の上に重ねられた金属層を含む導電層と、が設けられ、
前記加飾層と前記導電層とが重ねられている領域にレーザー光を照射して形成された切断線が、前記凸部よりも低い位置にある前記裏面の一部から前記隆起側部を横断して前記凸部に至るまで連続し、且つ前記隆起側部の前記曲線部の法線に傾斜する交差軌跡に沿って直線状に形成されており、
前記切断線を介して互いに絶縁された前記導電層によって複数の前記センサー用入力電極層が形成されていることを特徴とする入力パネル。 - 前記導電層は銅ニッケル合金／銅／銅ニッケル合金の３層を含むことを特徴とする請求項１に記載の入力パネル。
- 前記導電層は銀インジウム錫合金の単層、又は、窒化アルミニウム／銀インジウム錫合金／窒化アルミニウムの３層からなることを特徴とする請求項１に記載の入力パネル。
- 前記導電層は、ＩＴＯ層を含むことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の入力パネル。
- 前記導電層における前記レーザー光の反射率は、４４％以下であることを特徴とする請求項１に記載の入力パネル。
- 前記パネル基板は、ポリメタクリル酸メチル樹脂又はポリカーボネートからなることを特徴とする請求項１に記載の入力パネル。
- 前記入力パネルは静電容量方式のパネルであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の入力パネル。
- 入力操作面となる表面と、前記表面と逆側の裏面とを有し、前記裏面に、平面形状が曲線部を含む隆起側部と、前記隆起側部によって隆起させられた凸部とが形成された透光性のパネル基板を用い、
前記隆起側部と前記凸部とを含む領域に、非導電性で非透光性の加飾層と、前記加飾層の上に重ねられた金属層を含む導電層と、を形成する工程と、
前記加飾層と前記導電層とが重ねられている領域にレーザー光を照射して、前記凸部よりも低い位置にある前記裏面の一部から前記隆起側部を横断して前記凸部に至るまで連続し、且つ前記隆起側部の前記曲線部の法線に傾斜する交差軌跡に沿って直線状に延びる切断線を形成する工程と、
を有し、
前記切断線を介して互いに絶縁された前記導電層によって複数のセンサー用入力電極層を形成することを特徴とする入力パネルの製造方法。 - 前記導電層は、スパッタリング、めっき、又は蒸着によって形成されることを特徴とする請求項８に記載の入力パネルの製造方法。
- 前記レーザーの波長は３５４ｎｍ又は５３２ｎｍであることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の入力パネルの製造方法。
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