JP6672230B2 - タッチパネル及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基材フィルムの表面に電極部が設けられたセンサ部を立体形状に成形してなるタッチパネル及びその製造方法に関するものである。

下記特許文献１には、１枚の基材における片側の面に、第１の方向に伸びる列電極と、第１の方向と交差する方向である第２の方向に伸びる列電極とが形成された投影型静電容量タッチパネルの発明について開示されている。

また、下記特許文献１に開示されるタッチパネルは、そのまま平板状のパネルとして使用する用途の他、目的に合せた所定の立体形状に成形して使用する場合がある。例えば、平板状のフィルムセンサを成形して半球状としたタッチパネルは、自動車の操縦席に設けてドライバーが手指の感触で操作する手段として使用することができる。

このような半球状、その他の立体形状のタッチパネルは一般的に熱成形法により成形され、熱成形時に各材料を延伸させながら成形させる必要がある。そのため、使用する材料として、基材フィルムについては、例えばＰＥＴフィルム／シートやＰＣフィルム／シートなどを使用し、また電極については、熱形時に延伸する銅やインジウムなどの金属、樹脂バインダーが練り込まれた銀粉、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）などを使用する。

そして、熱成形法のうちの一つである真空成形では、真空容器内において、電極を上側として型の上方にフィルムセンサを配置し、容器内を真空に引きながらフィルムセンサを電極側から赤外線で加熱し、フィルムセンサの下側にある型をフィルムセンサに対して押圧することでフィルムセンサを延伸させ、立体形状に成形する。

また、成形後、加飾フィルムを貼着する場合は、模様が施された加飾フィルムの下面に糊としてＯＣＡ（Optical Clear Adhesive，光学透明接着剤）を形成しておき、立体成形されたフィルムセンサの上に重ね、再度の真空成形を行えば、加飾フィルムがフィルムセンサに貼り合わされ、全体として型の形状のタッチパネルとして一体化される。

特開２０１１―９０４４３号公報

上述した真空成形のような熱成形法では、成形工程における延伸を考慮し、フィルムセンサには延伸する材料を用いており、電極材料として、例えば導電性を有する銀粉と熱可塑性の樹脂バインダーとを混練したものを使用している。

この場合、図１０（ａ）に示すように隣接する銀粉同士が互いに接触し合って電極を形成している。しかしながら、延伸後は、図１０（ａ）に示すように、電極として導電性を持たせるためには樹脂バインダーの混合量が制限されるため、延伸に耐え得る程度の十分な延伸性が得られず、電極が部分的に断線してしまうという問題があった。
図１０（ｂ）には、実際に銀粉に樹脂バインダーを混練して作製した電極材料を用いて基材フィルム上に配線したときの延伸前、延伸後のＳＥＭ写真であるが、延伸後は配線が部分的に断線していることが確認できる。

本発明は、以上説明した従来の技術の課題を解決するため、延伸性を有する基材フィルム及び電極が形成されたフィルムセンサを立体成形した際に電極の断裂を防止する構造を有するタッチパネル及びその製造方法を提供することを目的としている。

本発明に係る第１の態様は、
加熱されて所定形状に立体成形されて基台部に被着されたセンサ部を備えたタッチパネルであって、
前記センサ部は、
熱により延伸する基材フィルムと、
前記基材フィルムの少なくとも一面に、導電性材料に熱可塑性樹脂が混練された材料で形成され、導電性材料の粒子同士が接触した導通状態を保持した電極部と、
前記電極部を覆うように形成される熱可塑性樹脂からなる延伸補助層と、
前記センサ部における前記基台部との被着面に接地された状態で前記センサ部を覆うように形成され、導電性材料に熱可塑性樹脂が混練されてなるシールド層と、
前記シールド層と前記基台部との間に前記シールド層を覆うように形成された前記延伸補助層とは別の他の延伸補助層と、
を有し、
前記センサ部が立体成型される際に、前記電極部は、前記基材フィルムの延伸と前記延伸補助層の延伸に引きずられて前記導通状態を保持したまま所定長さ延伸することを特徴とする、タッチパネルである。

本発明に係る第２の態様は、第１の態様に係るタッチパネルにおいて、立体成形された前記センサ部が、接着層を介して所定形状の基台部に接着されていることを特徴とする、タッチパネルである。

本発明に係る第３の態様は、
加熱されて所定形状に立体成形されて基台部に被着されたセンサ部を備えたタッチパネルの製造方法であって、
熱により延伸する基材フィルムの少なくとも一面に、導電性材料に熱可塑性樹脂が混練された材料で形成され、導電性材料の粒子同士が接触した導通状態を保持した電極部を形成し、
前記電極部を覆うように、熱可塑性樹脂からなる延伸補助層を形成し、
導電性材料に熱可塑性樹脂が混練されてなるシールド層を、前記センサ部における前記基台部との被着面に接地された状態で前記センサ部を覆うように形成し、
前記シールド層と前記基台部との間に前記シールド層を覆うように、前記延伸補助層とは別の他の延伸補助層を形成し、
立体成型の際に、前記電極部が、前記基材フィルムの延伸と前記延伸補助層の延伸に引きずられて前記導通状態を保持したまま所定長さ延伸するように、前記センサ部を加熱して前記基台部の形状に立体成形することを特徴とする、タッチパネルの製造方法である。

本発明のタッチパネルによれば、基材フィルム上に形成された電極部の表面を覆うように熱可塑性樹脂で構成される延伸補助層が形成されているため、立体成形時に電極部が基材フィルムの延伸と延伸補助層の延伸に引きずられるように延伸して電極部に加わる引張力が均一となり、従来品よりも延伸性を向上させることができる。よって、立体成形時における電極部の配線の断線を防止することができる。

また、センサ部における基台部との被着面に、延伸性導電材料からなるシールド層が形成されることで、基材部の内側に搭載される電子部品から発せられる電磁波（ノイズ）による電極部の誤作動を防止することができる。

さらに、タッチパネルを立体成形した際に出現する角部近傍で隣接する電極間では、電極間の距離が近接することで静電容量が干渉し合い電圧に変化が生じてセンサが誤作動する虞がある。しかし、センサ部における基台部との被着面にシールド層を形成することで、静電容量の干渉による影響が低減され、センサの誤作動を防止することができる。

（ａ）は本発明に係るタッチパネルを模式的に示した概略平面図であり、（ｂ）は同タッチパネルの層構造（片面構造）を示すＺ−Ｚ切断線における概略断面図であり、（ｃ）は同タッチパネルにおける層構造両面構造の概略断面図ある。 同タッチパネルにおける電極部の延伸メカニズムを模式的に示した図である。 （ａ）は同タッチパネルを構成する加飾層としての加飾フィルムを模式的に示した概略平面図であり、（ｂ）は同加飾フィルムのＹ−Ｙ切断線における概略断面図である。 （ａ）は同タッチパネルを成形するための基台部である成形用型の概略断面図であり、（ｂ）は同タッチパネルの真空成形工程におけるセンサ部の成形後の成形用型の概略断面図であり、（ｃ）はタッチパネルの真空成形工程における加飾フィルムの成形後の成形用型の概略断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は第１実施形態のタッチパネルの製造工程を示す概念図である。 （ａ）〜（ｃ）は第２実施形態のタッチパネルの製造工程を示す概念図である。 同タッチパネルと従来のタッチパネルの立体成形後の電極部の比較を行った際の部分拡大写真である。 角部を有するタッチパネルの基台部内側に電子部品が搭載された形態例を示す図である。 本発明のタッチパネルにおけるその他の形態を示す概略構成図である。 （ａ）は従来のタッチパネルにおいて立体成形前後の電極部の模式図であり、（ｂ）は従来のタッチパネルにおいて立体成形前後の電極部の部分拡大写真である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、この形態に基づいて当業者などによりなされる実施可能な他の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範疇に含まれる。

［１．タッチパネルの構成について］
まず、本発明に係るタッチパネル１の構成について説明する。
図１（ａ）、図１（ｂ）の何れかに示すように、本発明に係るタッチパネル１は、熱により延伸するポリカーボネイトなどの熱可塑性樹脂材料からなる基材フィルム２と、この基材フィルム２の表面に形成される電極部３と、この基材フィルム２の裏面に形成されたＯＣＡからなる接着層４を備えたフィルム状のセンサ部１ａに対し、接着層４を介して後述する基台部１３に被着して立体成形されるものである。

図１（ｂ）に示すように、電極部３は、基材フィルム２の上面に形成されたＸ電極５と、Ｘ電極５を覆う絶縁層７と、絶縁層７の上面に形成されたＹ電極６とを有している。

Ｘ電極５とＹ電極６は、図１（ａ）に示すように、平面視で菱形や正方形の電極パターンをそれぞれＸ方向及びＹ方向に複数並列し、各電極パターン間を線状パターンで接続した構成とし、平面視では各電極パターンが互いに微小な隙間をおいて入れ子状に組み合わされるように配置されている。このＸ電極５とＹ電極６が構成するマトリクスは、タッチパネルのタッチ面（操作面）を網羅的にカバーしている。

絶縁層７は、基材フィルム２上に形成された電極部３が絶縁されるように形成される層である。また、絶縁層７は、電極部３が絶縁され、且つタッチパネル１となったときに製品品質上問題の生じない材質であれば特に限定されないが、例えばアクリル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）など、後述する延伸補助層１０と同様の熱可塑性樹脂材料で構成することもできる。
よって、延伸補助層１０を絶縁層７として機能させる場合は、上記のように延伸補助層１０として使用可能な熱可塑性を有する絶縁性材料を使用することで絶縁層７を敢えて形成する必要がなくなる。図１（ｂ）や図１（ｃ）に示すように、本実施形態では、延伸補助層１０を絶縁層７として機能させた構成としている。

また、Ｘ電極５とＹ電極６の引き出し配線８Ｘ，８Ｙは、基材フィルム２の一の縁辺に引き回されて所定間隔で配列された引き出し部９を構成している。従って、図１（ｂ）に示すように、Ｘ電極５とＹ電極６は、層の厚さ方向（図１（ｂ）の上下方向に平行な層の積層方向）については、絶縁層７として機能する延伸補助層１０を挟んで異なる位置に配置されており、互いに絶縁状態にある。

Ｘ電極５とＹ電極６は、電極として使用可能な銅、銀、カーボンなどの導電性材料に熱可塑性樹脂（例えばアクリル系樹脂）が練り込まれた電極材料で構成されている。電極材料における熱可塑性樹脂の重量比は、少なくとも立体成形時に加熱された際に形成パターンが断線することなく所定量延伸するとともに、電極としての機能を阻害しない程度の量が配合されていればよく、使用する樹脂材や導電性材料との相性にもよるが総量に対して５〜４０重量％程度が好ましい。

さらに、図１（ｂ）に示すように、センサ部１ａにおける基材フィルム２の表面（図中における上面）側には、前記電極部３を覆って延伸補助層１０が形成されている。延伸補助層１０は、例えばアクリル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）などの熱可塑性樹脂材料で構成され、立体成形時に加熱されて軟化し延伸する。

延伸補助層１０は、立体成形時に加熱されると、基材フィルム２や電極部３と同様に延伸可能な状態まで軟化する。図２に示すように、電極部３は、基材フィルム２と延伸補助層１０とで上下から挟持された構成となっており、電極部３が基材フィルム２の延伸と延伸補助層１０の延伸に引きずられるように延伸する。このように、電極部３に加わる引張力が均一となるため、電極部３における各電極を形成する導電性材料の粒子同士が接触した状態（導通状態）を保持したまま断線することなく電極部３を所定長さ延伸させることができる。

図３（ａ）又は図３（ｂ）に示すように、タッチパネル１に設けられる加飾部（加飾フィルム）１２は、加飾層１１と、基材フィルム２と、接着層４とで構成され、意匠性を高める目的として、必要に応じて立体成形後のタッチパネル１における延伸補助層１０の表面に接着層４を介して層形成される。この加飾部１２は、タッチパネルの使用目的や要求される審美性に応じ、加飾層１１を所定の色彩や、透光性又は非透光性を有するもの、又は何らかの文様や図柄などを有するもので構成する。

ここで、上述した構成例において、具体的な寸法例を一例として示しておく。基材フィルム２の厚さは０．３ｍｍ程度、電極部３のＸ電極５とＹ電極６の各厚さは５〜１０μｍ程度、絶縁層７の厚さは２０〜３０μｍ程度、ＯＣＡからなる接着層４の厚さは５０μｍ程度、そして、延伸補助層１０の厚さは２０〜３０μｍ程度である。

また、図１（ｂ）では、センサ部１ａの層構造として基材フィルム２の片面（図中における上面（表面）側）に電極部３と延伸補助層１０を形成する片面構造とした形態であったが、例えば図１（ｃ）に示すように、センサ部１ａの層構造として、基材フィルム２を中心とし、一方の面（図中における上面（表面）側）にＸ電極５を形成し、その表面を覆うように延伸補助層１０を形成するとともに、他方の面（図中における下面（裏面）側）にＹ電極６を形成し、その表面を覆うように延伸補助層１０を形成する両面構造を採用してもよい。
このような層構造とした場合であっても、基材フィルム２と延伸補助層１０との間にＸ電極５又はＹ電極６が介在されるため、片面構造と同様、基材フィルム２と延伸補助層１０の延伸に引きずられながら各電極を均一に延伸させることができる。

［２．タッチパネルの製造方法について］
次に、上述したタッチパネル１の製造方法について説明する。ここでは、まず本発明に係るタッチパネル１の製造方法の概略について説明をし、その後製造方法の形態例（第１実施形態、第２実施形態）についてそれぞれ説明する。
＜２−１．製造方法の概略＞
まず、図４を参照しながら、本発明に係るタッチパネル１の製造方法の概略について説明する。
本実施形態のタッチパネル１は、熱成形法によって立体形状に成形され、その立体形状を得るとともに、得た立体形状を維持するために、フィルム状のセンサ部１ａを所定形状に成形する型であり、且つ被着される対象でもある基台部１３を備えている。

図４（ａ）に示すような半球形状よりも大きい球の一部分を基台部１３とすると、基台部１３に被せたセンサ部１ａを基台部１３の曲面の全面に密着させて被着するためには、単にセンサ部１ａに対して基台部１３を押し付けるだけでは不十分であり、基台部１３の平坦な底面側に回り込んで絞り込まれた曲面に対し、センサ部１ａが十分に貼り付かない虞がある。しかしながら、加熱しながら型押しによる成形を行うことにより、型の曲面状の表面に沿った良好な成形を行うことができる。

図４（ａ）に示すように、本実施形態の基台部１３は、略半球形であるが、球の中心を外れた位置で球を平面的に切断して得た２個の立体のうち、大きい方の立体の形状である。図４（ｂ）に示すように、後に詳述する真空成形の手法により、前述したフィルム状のセンサ部１ａを加熱により軟化させて安定的に延伸可能な状態とし、この基台部１３の曲面状の表面に、センサ部１ａを基台部１３に対して相対的に押し付け、接着層４を介して曲面に被着させる。

そして、図４（ｃ）に示すように、センサ部１ａの上からフィルム状の加飾部１２を被せ、加飾部１２を加熱により軟化させて延伸可能な状態とし、例えば真空成形により、加飾部１２を基台部１３に対して相対的に押し付けてセンサ部１ａの上に被着させる。加飾部１２は、基台部１３の曲面の形状に成形され、センサ部１ａを覆って接着層４によりセンサ部１ａに接着される。なお、ここで参照した図４（ａ）〜図４（ｃ）において、センサ部１ａの電極部３は、図１（ｂ）における図示とは異なり、図示上の簡潔さを優先して一層構造で示している。

よって、得られたタッチパネル１は、基台部１３の略半球形状の表面にセンサ部１ａが被着され、その表面には加飾部１２により所定の意匠性が与えられた立体形状の製品となっている。この立体形状のタッチパネル１は、基台部１３の略半球形状又はサイズに対応するような用途、さらにはその加飾部１２の意匠性に対応した各種の用途に好適に供することができる。例えば、この略半球形状のタッチパネル１は、自動車のコンソールなどに設けてドライバーが手指の感触のみで運転用の機器類を操作する手段として好適に使用することができる。

＜２−２．第１実施形態について＞
（第１実施形態の成形装置の構成）
次に、第１実施形態におけるタッチパネル１の製造方法で使用される成形装置２０について説明する。
第１実施形態の製造方法では、熱成形法の一つである真空成形によりタッチパネル１の成形を行っており、図５（ａ）に示すように、成形装置２０は真空チャンバ２１を備えている。この真空チャンバ２１は、直方体形状の筐体であり、高さ方向の中央部分を通過する水平な分割面で略同形状の上筐体２２と下筐体２３に分かれている。上筐体２２と下筐体２３は、図示しない駆動及び移動案内手段により、必要に応じて上下方向に相対的に移動することができる。

本実施形態では、下筐体２３が所定位置に固定されており、上筐体２２が図示しない駆動及び移動案内手段により下筐体２３に対して相対的に上下方向に移動することができる。上筐体２２を下筐体２３に対して相対的に上下動することにより、真空チャンバ２１を開閉することができる。上筐体２２と下筐体２３を閉止した際には、真空チャンバ２１の内部は外界に対して気密状態となる。

真空チャンバ２１の外側において、上筐体２２と下筐体２３の分割面の延長面付近であって、真空チャンバ２１を挟む少なくとも２つの位置には、フィルム状のセンサ部１ａを挟んで保持する保持手段２４が設けられている。開放状態とした上筐体２２と下筐体２３の間に、保持手段２４で保持したセンサ部１ａを配置し、上筐体２２と下筐体２３を閉止状態とすれば、気密状態となった真空チャンバ２１の内部において、略中央部分にセンサ部１ａを配置することができる。

真空チャンバ２１の上筐体２２には、その上面に加熱手段２５が設けられている。この加熱手段２５は、真空状態でもセンサ部１ａが加熱可能な赤外線ヒータを使用し、保持手段２４で保持されたセンサ部１ａの上面に赤外線を照射することでセンサ部１ａを加熱することができる。また、真空チャンバ２１の下筐体２３には、その底面に昇降台２６が設置されている。昇降台２６の上には、タッチパネル１の基台部１３に相当する型２７が設置され、成形工程において必要なタイミングで待機位置から成形位置まで上昇することができる。この昇降台２６は、昇降台２６に設置した型２７によって保持手段２４で保持されたセンサ部１ａを下面から押し上げることができる。

また、真空チャンバ２１の外部には、真空チャンバ２１内の空気を吸引することにより真空雰囲気（又は減圧雰囲気）を生成する手段として、真空ポンプ３０が設けられている。また、真空チャンバ２１の外部には、真空チャンバ２１内に空気を供給して大気圧雰囲気（又はそれ以上の加圧雰囲気）を生成する手段として、加圧タンク３１が設けられている。真空ポンプ３０の吸引口は、第１管路３２を介して下筐体２３の内部に接続連通されており、下筐体２３の内部を吸引することができる。

この第１管路３２からは分岐管３３が分岐しており、この分岐管３３と、加圧タンク３１の供給口に接続された供給管３４は、切替部３５で同軸に接続されている。そして、上筐体２２には第２管路３６が接続連通されており、この第２管路３６は切替部３５に接続されている。従って、切替部３５を上下の何れかの方向に切り替えることにより、真空ポンプ３０と切替部３５を接続して上筐体２２の内部を吸引する操作と、加圧タンク３１と切替部３５を接続して上筐体２２の内部に空気を供給する操作を、選択的に行うことができる。

（第１実施形態の製造工程）
次に、第１実施形態におけるタッチパネル１の製造工程を手順に沿って説明する。
図５（ａ）に示すように、真空チャンバ２１を開放し、保持手段２４で保持したセンサ部１ａを上筐体２２と下筐体２３の分割面内に配置する。このとき、延伸補助層１０が加熱手段２５に面し、接着層４が型に面するように、センサ部１ａを配置する。

図５（ｂ）に示すように、真空チャンバ２１を閉止する。切替部３５を、真空ポンプ３０に連通する分岐管３３の側に切り替え、真空ポンプ３０を作動させる。真空ポンプ３０は、第１管路３２を介して下筐体２３の内部を吸引するとともに、第２管路３６を介して上筐体２２の内部を吸引する。真空チャンバ２１の内部を必要な真空状態にしたところで、加熱手段２５を作動させ、センサ部１ａを加熱する。この加熱は赤外線により行われるため、真空中でもセンサ部１ａの加熱が可能である。

図５（ｃ）に示すように、加熱を続行しながら昇降台２６を上昇させ、型２７でセンサ部１ａを押し上げる。これと共に、切替部３５を、加圧タンク３１に連通する供給管３４の側に切り替え、加圧タンク３１から上筐体２２の内部に空気供給を行う。均一に加熱されて全体として安定した延伸性を示すようになったセンサ部１ａは、型２７によって下方から押し上げられる。また、これと共に、上筐体２２内の空気供給による大気圧状態又は加圧状態と、下筐体２３の減圧状態との差圧により、センサ部１ａは型２７に上方から押し付けられる。このため、フィルム状のセンサ部１ａは、破断などを起こすことなく安定的に延伸し、型２７の表面に被着し、型２７の立体形状に沿って成形される。

なお、図５では、図４で説明した例とは異なるバリエーションとして、基台部１３となる型２７には、逆円錐台形状の立体を採用したが、基台部及び型としては、三次元形状の立体的なタッチパネルの芯となる基台部や型の形状には制限はなく、必要に応じた任意の形状の基台部及び型が採用可能である。

図５に示すように、逆円錐台形状の型２７の表面において、面積の異なる互いに平行な２つの円形面のうち、面積が大きい一方の円形面と、２つの円形面の各円周を接続するとともに展開すると扇形となる側周面の２つの面に、タッチパネル１の操作領域が形成される。すなわち、シート状のセンサ部１ａを型２７により延ばして成形することにより、一方の円形面と側周面にセンサ部１ａを貼り付け、センサ部１ａの電極部３が、少なくとも最終的に操作領域となる一方の円形面と側周面に配置されるようにして、センサ部１ａの操作領域を図４に示した例とは異なる上述したような立体的な形状に構成する。

そして、図５（ｃ）に示す成形工程の完了後に、シート状のセンサ部１ａのうち、型２７に被着されていない部分を、面積が小さい他方の円形面から離れた適当な位置で他方の円形面を囲むように円形に切断し、型２７から切り離された部分を廃棄する。すなわち、シート状のセンサ部１ａのうち、型２７に被着していない部分の一部を、型２７に被着している部分と繋がった襟状の部分として残す。そして、このセンサ部１ａの襟状の部分において、当該タッチセンサを他の機構の所定位置に取り付けて一体の機器とする構造を採用すれば、組み立て性及び機器としての構造上の一体性が向上するとともに、他の機構とタッチセンサとの接続部分の審美性も向上し、見栄えが良くなる。

また、図示はしないが、センサ部１ａが型２７の表面に被着した後、フィルム状のセンサ部１ａのうち、型２７に被着しなかった外縁の部分を切除して廃棄し、センサ部１ａが被着した型２７を昇降台２６に再度配置し、今度は加飾層１１を加熱手段２５に向けた状態となるように、加飾部１２を保持手段２４に保持させ、図５（ａ）〜図５（ｃ）の工程を繰り返す。

これにより、型２７に被着されたセンサ部１ａの表面に、加飾部１２が重ねて被着される。加飾部１２がセンサ部１ａに被着した後、加飾部１２のうち、型２７及びセンサ部１ａに被着しなかった外縁の部分を切除して廃棄する。これにより、型２７の立体形状を有するタッチパネル１が得られる。

なお、以上説明した工程では、センサ部１ａの真空成形と、加飾部１２の真空成形を別々に行ったが、センサ部１ａの上に加飾部１２を重ねた状態として１回の真空成形でタッチパネル１を製造することもできる。

＜２−３．第２実施形態について＞
（第２実施形態の成形装置の構成）
次に、第２実施形態におけるタッチパネル１の製造方法について説明する。
図６に示すように、第２実施形態における成形装置４０は、板状部材で構成される筐体４１と、筐体４１の下方に配置され基台部１３となる型４３が略中央付近に配置された真空発生装置４２と、図示しない駆動及び移動手段によってセンサ部１ａを型４３に押し付ける保持手段４４とで構成されている。

また、筐体４１には、センサ部１ａを加熱するための加熱手段４５が設けられている。第１実施形態では、真空中でセンサ部１ａを加熱させるため赤外線ヒータを用いたが、本実施形態では大気中において加熱するため、加熱手段４５の構成として赤外線ヒータには限定されず、例えば電熱線ヒータなどセンサ部１ａが加熱可能な装置であれば使用可能となる。よって、第２実施形態では、第１実施形態と比べて成形装置４０の選択肢が増すことになる。

真空発生装置４２は、型４３が配置された表面に複数の吸引孔４２ａが形成され、保持手段４４によりセンサ部１ａを成形位置まで移動させた後に吸引路４２ｂから空気を吸引すると、センサ部１ａの裏面に位置する吸引孔４２ａから真空引きされる。これにより、センサ部１ａの表面と裏面の差圧を利用して基台部１３に被着させる。

（第２実施形態の製造工程）
次に、第２実施形態におけるタッチパネル１の製造工程を手順に沿って説明する。
図６（ａ）に示すように、延伸補助層１０が加熱手段４５に面し、接着層４が型に面するように保持手段４４でセンサ部１ａを保持した状態で加熱手段４５を作動させ、センサ部１ａを加熱する。この加熱は大気中で行われる。

次に、図６（ｂ）に示すように、保持手段４４が所定の成形位置まで下降した後、図６（ｃ）に示すように、均一に加熱されて全体として安定した延伸性を示すようになったセンサ部１ａを型４３に押し付け、真空発生装置４２を作動させて吸引を開始する。このとき、センサ部１ａの表面（延伸補助層１０側）が大気圧状態となり、真空発生装置４２側となるセンサ部１ａの裏面（接着層４側）が減圧状態となり、その差圧により、センサ部１ａは型４３に上方から押し付けられる。このため、フィルム状のセンサ部１ａは、破断などを起こすことなく安定的に延伸しながら型４３の表面に被着し、型４３の立体形状に沿って成形される。

なお、図６では、図４で説明した例とは異なるバリエーションとして、基台部１３となる型４３には、逆円錐台形状の立体を採用したが、基台部及び型としては、第１実施形態と同様、三次元形状の立体的なタッチパネルの芯となる基台部や型の形状には制限はなく、必要に応じた任意の形状の基台部及び型が採用可能である。

また、図示はしないが、第１実施形態と同様に、センサ部１ａが型４３の表面に被着した後、フィルム状のセンサ部１ａのうち、型４３に被着しなかった外縁の部分を切除して廃棄し、センサ部１ａが被着した型４３を真空発生装置４２に再度配置し、今度は加飾層１１を加熱手段４５に向けた状態となるように、加飾部１２を保持手段４４に保持させ、図６（ａ）〜図６（ｃ）の工程を繰り返す。

これにより、型４３に被着、接着されたセンサ部１ａの表面に、加飾部１２が重ねて被着、接着される。加飾部１２がセンサ部１ａに被着した後、加飾部１２のうち、型４３及びセンサ部１ａに被着しなかった外縁の部分を切除して廃棄する。これにより、型４３の立体形状を有するタッチパネル１が得られる。

［３. 実施例］
次に、上述したタッチパネル１と従来品との比較評価結果について説明する。
なお、下記に示す実施例で示した実施要件についてはあくまで一例であり、作製するタッチパネル１の仕様に応じて本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能とする。

＜実験条件＞
・本発明の電極材料として、銀粉と熱可塑性樹脂（ＰＭＭＡ）を、重量比６０：４０（重量％）で練り込んだものを使用した。
・基材フィルム２として、厚さ約０．３ｍｍのポリカーボネイト（ＰＣ）フィルムを使用した。
・製造工程は、上述した第２実施形態に沿って実施し、センサ部１ａを加熱手段４５で１６０℃まで加熱した後、立体成形を実施した。
また、比較対象となる従来品は、延伸補助層１０を形成していないパネルを作製し、各製品の電極配線部分の断面をＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）により撮影してその画像比較を行った。

比較した結果、図７に示すように、従来品では延伸補助層１０が形成されていないため、立体成形時における延伸時の引張力に耐えきれず電極が断線している箇所が数箇所確認できるが、本発明のタッチパネル１では、基材フィルム２と延伸補助層１０とで電極部３を挟み込んだ層構造となっているため、電極部３が断線することなく延伸していることが確認された。このことから、本発明のタッチパネル１は、従来品と比べて電極部３の延伸量が向上していることが実証された。

以上説明したように、上述したタッチパネル１は、基材フィルム２上に、導電性材料と熱可塑性樹脂を練り込んだ電極材料で電極部３を形成し、この電極部３の表面を覆うように熱可塑性樹脂で構成される延伸補助層１０が形成されている。

このため、電極部３が基材フィルム２の延伸と延伸補助層１０の延伸に引きずられるように延伸して電極部３に加わる引張力が均一となり、電極部３を断線させずに所定の立体形状に成形させることができる。

また、立体成形時に基材フィルム２と延伸補助層１０と電極部３に含まれる熱可塑性樹脂が加熱できればよいため、上述した第１実施形態や第２実施形態の製造方法に示したように、加熱手段２５、４５として赤外線ヒータや電熱線ヒータなど種々の装置が使用可能となり、製造工程の選択の幅を広げることができる。

［その他の実施形態について］
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下に示すように本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。

上述したように、本発明のタッチパネル１は、例えば自動車のセンターコンソールなどに具備されるタッチ式デバイスに採用した際に、デバイス形状に応じて成形された基台部１３の表面にフィルム状のセンサ部１ａが被着された構成となる。

ところで、センサ部１ａが被着される基台部１３の内側には、図８に示すようにタッチ式デバイスとして機能させるための電子部品が搭載されている。しかし、この電子部品がノイズ源となり、電子部品から輻射される電磁波が該部品近傍に形成される電極部３に悪影響を及ぼしセンサが誤作動するという問題があった。

また、本発明のタッチパネル１を延伸させて立体形成する際、基台部１３の形状によっては、図８に示すように平坦部分（平面）や滑らかな曲線部分（曲面）とは異なる屈曲した角部が出現することがある。

しかしながら、図８に示すように、角部近傍に配置されるＸ電極５やＹ電極６は、隣接する電極同士の距離が平坦部分などと比べて近接するため、電極間で静電容量が干渉し合って電圧に変化が生じ、センサの誤作動を引き起こす虞があった。

そこで、本発明のタッチパネル１では、その他の実施形態として、図９（ａ）、（ｂ）に示すようにセンサ部１ａにおける基台部１３との被着面に、上述した電子部品から発せられるノイズ（電磁波）や、角部近傍で隣接する電極間（Ｘ電極５間又はＹ電極６間）の静電容量の干渉によるセンサの誤作動を防ぐためのシールド層１４を設けた構成とする。

図９（ａ）は、図１（ｂ）に示すようなセンサ部１ａの層構造であり、基材フィルム２の片面（図中における上面（表面）側）に、電極部３と延伸補助層１０を形成する片面構造とした形態である。
また、図９（ｂ）は、図１（ｃ）に示すようなセンサ部１ａの層構造であり、基材フィルム２を中心として一方の面（図中における上面（表面）側）にＸ電極５を形成してその表面を覆うように延伸補助層１０を形成する。さらに、他方の面（図中における下面（裏面）側）にＹ電極６を形成してその表面を覆うように延伸補助層１０を形成する両面構造とした形態である。

シールド層１４は、導電性と延伸性を有する材料（延伸性導電材料）を用いて形成される。延伸性導電材料としては、上述した電極部３で使用されるような、電極として使用可能な銅、銀、カーボンなどの導電性材料に熱可塑性樹脂（例えばアクリル系樹脂）が練り込まれた材料で構成される。

また、シールド層１４の一部は接地されている。これは、シールド層１４を介して電子部品から輻射された電磁波をグランドに誘導して電子部品からの電磁波によるノイズ影響を低減させるためである。また、シールド層１４が接地されることで、角部近傍において隣接する電極間の電界の近接による相互干渉についても防止することができる。

シールド層１４の厚さは、電子部品から輻射される電磁波による影響などを低減させるため、Ｘ電極５やＹ電極６と同様、５μｍ〜１０μｍ程度とするのが好ましい。また、シールド層１４における熱可塑性樹脂の重量比は、立体成形時の延伸性を担保するため、Ｘ電極５やＹ電極６と同様、延伸性導電材料の総量に対して５重量％〜４０重量％程度とするのが好ましい。

また、シールド層１４の表面（すなわち、シールド層１４と基台部１３との間）には、電極部３の表面を覆うように形成した延伸補助層１０を形成する。これは、シールド層１４がＸ電極５やＹ電極６と同様、熱可塑性樹脂に導電性材料が混練された延伸性導電材料で構成されているため、延伸性導電材料内の粒子同士が接触し合って導通状態を保持し、延伸しても部分的に断線することを防止するためである。

シールド層１４及び延伸補助層１０を追加形成したタッチパネル１の製造方法は、上述した［２．タッチパネルの製造方法について］に記載した第１実施形態又は第２実施形態に示す製造工程の何れかに沿って製造することができる。これにより、例えば図９（ｃ）に示すように、センサ部１ａと基台部１３との間（すなわち、基台部１３の表面）に、シールド層１４が形成されたタッチ式デバイスとなる。

なお、シールド層１４は、基台部１３に真空成形などで被着された際に、基台部１３内側に搭載されたノイズ源となる電子部品や角部における電極間の干渉を低減するため、少なくとも電子部品近傍や角部近傍が覆われていればよい。

しかしながら、電子部品からの電磁波の影響や角部近傍における隣接する電極間の静電容量の干渉を極力低減するという観点では、図９（ｃ）に示すようにシールド層１４を、センサ部１ａにおける基台部１３との被着面全域（すなわち、基台部１３の表面全域）に覆うように形成するのが好ましい。これにより、搭載される電子部品や角部近傍で近接する各Ｘ電極５（又はＹ電極６）から略球状に輻射される電磁波（電磁界）の影響をより低減させることができる。

以上のように、本発明のタッチパネル１では、その他の実施形態として、立体成形時に被着する基台部１３の内側に搭載される電子部品から発せられる電磁波の影響による誤作動を防止するため、センサ部１ａにおける基台部１３との被着面に、導電性材料に熱可塑性樹脂が練り込まれた延伸性導電材料からなるシールド層１４を設け、さらにシールド層１４の表面に延伸補助層１０を形成する。

これにより、基台部１３の内部に搭載したノイズ源となる電子部品が発する電磁波（ノイズ）の影響が低減され、電極部３の誤作動を防止して高品質なタッチパネル１を提供することができる。

また、立体形状のタッチパネル１を成形する際に出現する角部近傍において隣接するＸ電極５又はＹ電極６は、電極間で静電容量が干渉し合って電圧が変化してセンサの誤作動を招く虞がある。しかし、センサ部１ａの基台部１３に対する被着面にシールド層１４を形成することで、角部近傍で近接する電極間で静電容量の干渉を抑制して各電極の電圧の変化を低減させることができるため、センサが誤作動することがない。

１…タッチパネル（１ａ…センサ部）
２…基材フィルム
３…電極部
４…接着層
５…Ｘ電極
６…Ｙ電極
７…絶縁層
８Ｘ、８Ｙ…引き出し配線
９…引き出し部
１０…延伸補助層
１１…加飾層
１２…加飾部
１３…基台部
１４…シールド層
２０…第１実施形態の成形装置
４０…第２実施形態の成形装置

Claims (3)

1. 加熱されて所定形状に立体成形されて基台部に被着されたセンサ部を備えたタッチパネルであって、
   前記センサ部は、
   熱により延伸する基材フィルムと、
   前記基材フィルムの少なくとも一面に、導電性材料に熱可塑性樹脂が混練された材料で形成され、導電性材料の粒子同士が接触した導通状態を保持した電極部と、
   前記電極部を覆うように形成される熱可塑性樹脂からなる延伸補助層と、
   前記センサ部における前記基台部との被着面に接地された状態で前記センサ部を覆うように形成され、導電性材料に熱可塑性樹脂が混練されてなるシールド層と、
   前記シールド層と前記基台部との間に前記シールド層を覆うように形成された前記延伸補助層とは別の他の延伸補助層と、
   を有し、
   前記センサ部が立体成型される際に、前記電極部は、前記基材フィルムの延伸と前記延伸補助層の延伸に引きずられて前記導通状態を保持したまま所定長さ延伸することを特徴とするタッチパネル。
2. 立体成形された前記センサ部が、接着層を介して所定形状の基台部に接着されていることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
3. 加熱されて所定形状に立体成形されて基台部に被着されたセンサ部を備えたタッチパネルの製造方法であって、
   熱により延伸する基材フィルムの少なくとも一面に、導電性材料に熱可塑性樹脂が混練された材料で形成され、導電性材料の粒子同士が接触した導通状態を保持した電極部を形成し、
   前記電極部を覆うように、熱可塑性樹脂からなる延伸補助層を形成し、
   導電性材料に熱可塑性樹脂が混練されてなるシールド層を、前記センサ部における前記基台部との被着面に接地された状態で前記センサ部を覆うように形成し、
   前記シールド層と前記基台部との間に前記シールド層を覆うように、前記延伸補助層とは別の他の延伸補助層を形成し、
   立体成型の際に、前記電極部が、前記基材フィルムの延伸と前記延伸補助層の延伸に引きずられて前記導通状態を保持したまま所定長さ延伸するように、前記センサ部を加熱して前記基台部の形状に立体成形することを特徴とするタッチパネルの製造方法。