(57)【要約】【課題】コストを低減すること、および、良好な位置検出精度を得ることのできる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。【解決手段】３次元形状タッチパネルセンサの製造方法において、可塑性を有する平面状の基材１１の表面に、当該平面状の基材１１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１２，１３を形成する工程２と、前記下地層と前記電極パターン１２，１３が形成された前記平面状の基材１１を３次元形状に成形する工程３と、をこの順序で含む。また、電極パターン１２，１３の上にめっき層を形成する工程４をさらに含んでよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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３次元形状タッチパネルの製造方法。
【請求項２】
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をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の３次元形状タッチパネルの製造方法。
【請求項３】
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なることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の３次元形状タッチパネルの製造方法。
【請求項４】
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なることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の３次元形状タッチパネルの製造方法。
【請求項５】
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することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の３次元形状タッチパネルの製造方法。
【請求項６】
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むことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の３次元形状タッチパネルの製造方法。
【請求項７】
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ることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の３次元形状タッチパネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２５７７９６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【発明の効果】
【００２３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る製造方法にて製造した３次元形状タッチパネルセンサの例を示す。
【図２】方形の平面状の基材に球面形状の３次元成形部を成形する場合の伸張差を示す。
【図３】平面状の基材の外形形状を、成形される３次元形状の変形方向に対応した形状とした場合の例を示す。
【図４】本発明に係る電極パターンの別の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。  
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
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。
【符号の説明】
【００４８】
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
【図１】
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【図２】
2018106507.tif 000004
【図３】
2018106507.tif 000005
【図４】
2018106507.tif 000006