(57)【要約】【課題】  基材とセンサフィルムとがＯＣＡ層を介して接合され、且つ湾曲したものであって、湾曲部の光学特性を高い状態に保つことができる入力装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】  基材とセンサフィルムがＯＣＡ層を介して接合された積層体１０を、下型２１と上型２５とで挟み、加熱した状態で積層体１０を湾曲させる。この工程で、ＯＣＡ層が軟化してから冷却され、ＯＣＡ層が基材とセンサフィルムの表面の凹凸に充填されるようにして密着する。これにより、光学特性が良好になる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性の合成樹脂で形成された基材と、透光性の樹脂フィルムに透光性の電極が形成されたセンサフィルムとが接合された入力装置において、
前記基材と前記センサフィルムとが透明性接着剤層を介して接合され、前記基材と前記センサフィルムに湾曲部が形成されており、
前記透明性接着剤層は、前記基材の表面の凹凸と前記センサフィルムの表面の凹凸に充填されていることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記透明性接着剤層は、加熱されて軟化した後に冷却された状態で前記凹凸に充填されている請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
前記基材と前記センサフィルムは、一方向へ曲率を有して湾曲している請求項１または２記載の入力装置。
【請求項４】
前記基材と前記センサフィルムとの間にフレキシブル基板が挟まれており、前記透明性接着剤層の厚さが、前記フレキシブル基板の厚さ以上である請求項１ないし３のいずれかに記載の入力装置。
【請求項５】
透光性の合成樹脂で形成された基材と、透光性の樹脂フィルムに透光性の電極が形成されたセンサフィルムとが接合された入力装置の製造方法において、
（１）前記基材と前記センサフィルムとを透明性接着剤層を介して接合して積層体を形成する工程と、
（２）成形凹部を有する下型を使用し、前記基材の表面を前記成形凹部に向けて前記積層体を前記下型に設置し、加熱された前記積層体を上型の押圧凸部で押圧し、前記積層体を前記成形凹部内で曲げ変形させる工程と、
（３）前記積層体を冷却した後に前記押圧凸部による押圧を解除し、湾曲部を有する前記積層体で構成された入力装置を前記下型から取り出す工程と、
を有することを特徴とする入力装置の製造方法。
【請求項６】
前記（２）の工程では、前記下型と前記上型を加熱した後に、前記積層体を設置する請求項５記載の入力装置の製造方法。
【請求項７】
前記（２）の工程では、予め加熱された前記積層体を、前記下型に設置する請求項６記載の入力装置の製造方法。
【請求項８】
前記（１）の工程では、前記センサフィルムの表面を保護フィルムで覆い、前記（２）の工程では、前記押圧凸部で前記保護フィルムが現れている面を押圧する請求項５ないし７のいずれかに記載の入力装置の製造方法。
【請求項９】
前記（２）の工程では、前記押圧凸部で前記積層体を押圧したときに、湾曲した前記積層体と前記成形凹部の表面との間に隙間を形成する請求項５ないし８のいずれかに記載の入力装置の製造方法。
【請求項１０】
前記（１）の工程で、前記基材と前記センサフィルムとの間にフレキシブル基板を挟み、前記透明性接着剤層の厚さを、前記フレキシブル基板の厚さ以上に設定する請求項５ないし９のいずれかに記載の入力装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯用機器や車載用機器に装備されるものであり、静電容量の変化に基づいて入力信号を生成する入力装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯用機器や車載用機器などに使用するのを目的として、透光性で且つ全体が湾曲した形状の入力装置が開発されている。特許文献１と特許文献２には、湾曲した入力装置の構造とその製造方法が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載された入力装置は、湾曲形状に形成された液晶パネルと、樹脂フィルムで形成された静電容量方式のタッチパネルとで構成されている。予め湾曲形状とされた液晶パネルの突側の表面に接着層が形成され、タッチパネルはこの接着層を介して液晶パネルの前記表面に接着固定されている。
【０００４】
特許文献２に記載された入力装置は、立体形状に形成されたガラス基材の凹側の表面に、透明導電膜層と加飾印刷層とが固定されている。その製造方法では、離型性を有する基材に透明導電層および加飾印刷層が形成された転写シートが使用される。透明導電層と加飾印刷層をガラス基材の前記表面に向けた状態で、弾性体のパッドや弾性体のロールを用いて、転写シートを前記表面に加圧し、その後に基材のみを引き剥がして、透明導電層と加飾印刷層をガラス基材の前記表面に固定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１４３０７９号公報
【特許文献２】特開２０１２−１３３４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されたように、予め湾曲して成形された液晶パネルなどの基材の表面に可撓性のタッチパネルを重ね、接着剤層を介して接着したものでは、基材とタッチパネルとの全面を接着剤層で確実に接着することが難しく、湾曲部などにおいて、基材と接着剤層との間ならびにタッチパネルと接着剤層との間に微細な隙間が形成されるのを避けることができない。
【０００７】
また、基材の表面やタッチパネルの表面には、製造工程上の条件により微細な凹凸が形成されるため、基材とタッチパネルとを接着剤層を挟んで接合したときに、微細な凹凸と接着剤層との間に微細な空隙部が形成されやすい。
【０００８】
接着剤と接する部分で前記隙間や前記空隙部が形成されると、全光線透過率やヘイズなどの光学特性が低下しやすくなる。
【０００９】
特許文献２に記載されているように、透明導電層と加飾印刷層をガラス基材に転写する方法においても、透明導電層とガラス基材との間に微細な隙間が形成されて、全光線透過率やヘイズなどの光学特性が低下する現象が生じやすい。また、弾性体のパッドや弾性体のロールを用いて透明導電層をガラス基材に強制的に押し付けているため、透明導電層が損傷しやすい。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、湾曲部において、基材とセンサフィルムとの密着性を高めることができ、光学特性を向上させることができる入力装置およびその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の本発明は、透光性の合成樹脂で形成された基材と、透光性の樹脂フィルムに透光性の電極が形成されたセンサフィルムとが接合された入力装置において、
前記基材と前記センサフィルムとが透明性接着剤層を介して接合され、前記基材と前記センサフィルムに湾曲部が形成されており、前記透明性接着剤層は、前記基材の表面の凹凸と前記センサフィルムの表面の凹凸に充填されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の入力装置は、前記透明性接着剤層が、加熱されて軟化した後に冷却された状態で前記凹凸に充填されている。
【００１３】
本発明の入力装置では、前記基材と前記センサフィルムは、一方向へ曲率を有して湾曲しているものである。
【００１４】
本発明の入力装置は、前記基材と前記センサフィルムとの間にフレキシブル基板が挟まれており、前記透明性接着剤層の厚さが、前記フレキシブル基板の厚さ以上であることが好ましい。
【００１５】
第２の本発明は、透光性の合成樹脂で形成された基材と、透光性の樹脂フィルムに透光性の電極が形成されたセンサフィルムとが接合された入力装置の製造方法において、
（１）前記基材と前記センサフィルムとを透明性接着剤層を介して接合して積層体を形成する工程と、
（２）成形凹部を有する下型を使用し、前記基材の表面を前記成形凹部に向けて前記積層体を前記下型に設置し、加熱された前記積層体を上型の押圧凸部で押圧し、前記積層体を前記成形凹部内で曲げ変形させる工程と、
（３）前記積層体を冷却した後に前記押圧凸部による押圧を解除し、湾曲部を有する前記積層体で構成された入力装置を前記下型から取り出す工程と、
を有することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の入力装置の製造方法は、前記（２）の工程では、前記下型と前記上型を加熱した後に、前記積層体を設置することが好ましい。また、前記（２）の工程では、予め加熱された前記積層体を、前記下型に設置することが好ましい。
【００１７】
本発明の入力装置の製造方法は、前記（１）の工程では、前記センサフィルムの表面を保護フィルムで覆い、前記（２）の工程では、前記押圧凸部で前記保護フィルムが現れている面を押圧することが好ましい。
【００１８】
また、本発明の入力装置の製造方法は、前記（２）の工程では、前記押圧凸部で前記積層体を押圧したときに、湾曲した前記積層体と前記成形凹部の表面との間に隙間を形成することが好ましい。
【００１９】
さらに、本発明の入力装置の製造方法は、前記（１）の工程で、前記基材と前記センサフィルムとの間にフレキシブル基板を挟み、前記透明性接着剤層の厚さを、前記フレキシブル基板の厚さ以上に設定することが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の入力装置は、基材とセンサフィルムの間に介在する透明性接着剤層が、基材の表面の凹凸とセンサフィルムの表面の凹凸に充填されて密着した状態となっているため、湾曲部において全光線透過率やヘイズなどの光学特性が悪化するのを防止できる。
【００２１】
本発明の入力装置の製造方法は、基材とセンサフィルムとが透明性接着剤層を介して重ねられた積層体が、加熱された状態で湾曲加工され、湾曲状態で冷却させた後に金型から取り出される。基材とセンサフィルムとの間に介在している透明性接着剤層は、加熱されて軟化した後に冷却されることになり、しかも曲げ加工時に、透光性接着剤層が湾曲部において基材とセンサフィルムの表面に加圧される。その結果、透明性接着剤層が、基材の表面の凹凸とセンサフィルムの表面の凹凸に充填され、透明性接着剤層が基材とセンサフィルムに密着した状態となる。その結果、光学特性の劣化を防止できる。
【００２２】
また、押圧凸部で積層体を押圧したときに、湾曲した積層体と成形凹部の表面との間に隙間を形成しておくと、基材の表面が成形凹部の表面に押し付けられることがなく、基材の表面が傷つくのを防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態の入力装置を示す斜視図、
【図２】（Ａ）は、入力装置の製造工程における積層体の平面図、（Ｂ）は（Ａ）をＢ−Ｂ線で切断した断面図、
【図３】図２（Ｂ）の一部を拡大する拡大断面図、
【図４】金型と積層体とを示す断面図、
【図５】金型を使用して積層体を湾曲させた工程を示す断面図、
【図６】完成した入力装置の湾曲部における基材とセンサフィルムとの接合部を拡大して示す顕微鏡写真、
【図７】入力装置の製造方法の工程を示すフローチャート、
【発明を実施するための形態】
【００２４】
＜入力装置の基本構造＞
図１に示す本発明の実施の形態の入力装置１は、透光性の合成樹脂材料で形成された基材２を有している。基材２は一方向へのみ曲率を有するように湾曲する湾曲部を有している。実施の形態では、基材２は全体が一方向へ湾曲した立体形状を有している。基材２は、アクリル樹脂すなわちポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ樹脂）で形成されている。
【００２５】
基材２は凸側の表面２ａと凹側の表面２ｂを有している。基材２の凹側の表面２ｂにセンサフィルム３が接合され、表面２ｂとセンサフィルム３とが、ＯＣＡ層（光学透明性接着剤層）４を介して接着固定されている。センサフィルム３は透光性の合成樹脂フィルムであるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂で形成されたセンサ基板を有している。センサフィルム３の基材２に向けられた表面３ａでは、センサ基板の表面に透光性の電極層が形成されている。
【００２６】
透光性の電極層は、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）で形成されている。または電極層は、銀ナノワイヤなどの導電性ナノワイヤや、銅メッシュや金メッシュなどのメッシュ状の金属層で形成されている。
【００２７】
センサ基板の表面に電極層が複数形成されており、これら電極層は、２群に分けられており、一方の群の電極層と他方の群の電極層との間に静電容量が形成されている。一方の群の電極層にパルス状の駆動電圧が印加されると、他方の群の電極層には、パルスの立ち上がりと立下りに電流が流れる。この電流値は静電容量に応じて変化するため、基材２の凸側の表面２ａに人の指が接近すると、前記電流値が変化し、これにより、前記表面２ａのどの位置に指が接近したかを検知できるようになっている。または、表面２ａに独立した電極層が複数個設けられ、それぞれの電極層に順番に駆動電圧が印加され、駆動電圧が印加された電極層と、これに隣接する電極層との間に流れる電流を検知する方式であってもよい。
【００２８】
センサフィルム３には、配線基板としてフレキシブル基板５が接続されており、フレキシブル基板に形成されたリード層がそれぞれの電極層に導通している。フレキシブル基板５の端部に複数のランド部５ａが形成され、それぞれのランド部５ａがリード層に連続している。入力装置１が各種電子機器に設置されると、前記ランド部５ａが機器内の回路部に接続される。
【００２９】
図１に示す入力装置１は、大部分が透光性であるため、その下側に配置された液晶パネルなどの表示パネルの画面を、凸側の表面２ａの前方から目視することができる。画面を参照しながら指を凸側の表面２ａに触れることで、入力操作を行うことが可能である。
【００３０】
＜積層体と金型の構造＞
図２（Ａ）（Ｂ）には、湾曲形状に成形される前の平坦な積層体１０が示されている。積層体１０は、透光性の前記基材２を有している。基材２の表面２ｂでは、中央部を除く周囲領域に加飾層６が設けられている。加飾層６は黒や濃緑色あるいはメタル色などの印刷層であり、加飾層６が形成されている枠領域が光を透過できない部分となっている。加飾層６が形成されていない中央領域が透光領域であり、その下に位置する表示パネルの画面がこの領域を透して目視可能である。
【００３１】
図３にも示すように、フレキシブル基板５は、センサフィルム３の表面３ａに接合され、フレキシブル基板５に形成されたリード層が、センサフィルム３の表面３ａに形成された複数の電極層から延びる導体パターンに一対一の関係で半田付けなどで接合されている。フレキシブル基板５は、加飾層６が形成されている領域でセンサフィルム３に接合されており、フレキシブル基板５が、基材２の表面２ａの前方から目視できないようになっている。
【００３２】
基材２とセンサフィルム３はＯＣＡ層４を介して接着されている。ＯＣＡ層４は、シート状の接着剤層である。または液体状のものが使用されて基材２の表面２ｂに塗布される。図３に拡大して示すように、ＯＣＡ層４の厚さ寸法Ｔ０は、フレキシブル基板５の厚さ寸法Ｔ１と等しいか、それよりもわずかに大きくなるように設定される。図３では、基材２とセンサフィルム３との間に、フレキシブル基板５と加飾層６とが重ねられて図示されているが、加飾層６は印刷層でありその厚さをほとんど無視することができるので、基材２とセンサフィルム３との間隔は、フレキシブル基板５の厚さ寸法Ｔ１とほぼ一致している。したがって、ＯＣＡ層４の厚さ寸法Ｔ０を、前記厚さ寸法Ｔ１と同じかまたはそれ以上に設定しておくことにより、後の曲げ工程の際に加熱により軟化したＯＣＡ層４を、基材２の表面２ｂとセンサフィルム３の表面３ａに密着させやすくなる。
【００３３】
図２（Ｂ）と図３に示すように、積層体１０では、センサフィルム３の露出側の表面３ｂが保護フィルム７で覆われている。保護フィルム７は離型性を有する樹脂フィルムで形成されている。
【００３４】
実際の製造工程では、大きな面積のＰＭＭＡ板に加飾層６が印刷され、その後ＰＭＭＡ板が切断されて分離され、個々の基材２が得られる。そして、この基材２にＯＣＡ層４を介してセンサフィルム３が接着されて、積層体１０が構成される。
【００３５】
図４に、前記積層体１０を湾曲させるための金型２０が示されている。金型２０は下型２１と上型２５とから構成されている。
【００３６】
下型２１には成形凹部２２が形成されている。成形凹部２２は曲率が一方向へ向けられており、その曲率半径はＲ１である。成形凹部２２の開口端には、積層体１０の両端部を支持する保持凹部２３，２３が形成されている。上型２５には押圧凸部２６が一体に形成されている。押圧凸部２６は、成形凹部２２と同じ方向に曲率が向けられており、押圧凸部２６の曲率半径はＲ２である。曲率半径Ｒ２は、前記曲率半径Ｒ１よりも小さく形成されている。上型２５には、押圧凸部２６の両側に延びる支持部２７，２７が一体に形成されている。一方の支持部２７の下面には、フレキシブル基板５を逃げるために逃げ凹部２８が形成されている。
【００３７】
＜入力装置の製造方法＞
図７に、入力装置の製造方法の工程が記載されている。
【００３８】
工程Ｐ１では、成形前の積層体１０を加熱し、同時に工程Ｐ２で金型２０を加熱する。積層体１０の加熱温度は、ＯＣＡ層４が加熱されて軟化するが、基材２とセンサフィルム３との間から流出しない程度の温度に設定される。積層体１０の好ましい加熱温度は９５〜１０５℃程度である。金型２０の温度は、積層体１０の加熱温度よりもやや高く設定され、好ましくは、積層体１０の加熱温度よりも５〜１５℃程度高く設定される。
【００３９】
図７に示す工程Ｐ３で積層体１０を下型２１に設置する。図４に示すように、積層体１０は、基材２の表面２ａが成形凹部２２に向くようにして、下型２１に設置される。工程Ｐ４で、積層体１０の両端部を下型２１の保持凹部２３，２３内に支持させる。
【００４０】
工程Ｐ５では、下型２１に積層体１０を保持させた状態で、上型２５を下型２１に向けて下降させる。図５に示すように、積層体１０は保護フィルム７側が上型２５の押圧凸部２６で押されて、成形凹部２２内で湾曲させられる。
【００４１】
積層体１０が９５〜１０５℃程度に加熱されると、ＯＣＡ層４の組織の一部が溶融状態となって接着剤層が軟化する。その状態で積層体１０が押圧凸部２６で押されて曲げられると、基材２とセンサフィルム３とが接近しようとするため、軟化したＯＣＡ層４が厚さ方向に圧縮されて内部圧力が上昇する。この圧力の上昇により、軟化状態のＯＣＡ層が、基材２の表面２ｂならびにセンサフィルム３の表面３ａに加圧される。ＰＭＭＡで形成された基材２の表面２ｂは、中心線平均粗さＲａが８〜１３μｍ程度の凹凸を有している。また、センサフィルム３の表面３ａならびにこの表面３ａに形成されたＩＴＯによる電極層の表面も、中心線平均粗さＲａが５〜１００ｎｍ程度の凹凸を有している。加圧された軟化状態のＯＣＡ層は、基材２の表面２ｂの凹凸とセンサフィルム３の表面３ａの凹凸に充填され、それぞれの表面２ｂ，３ａに密着するようになる。
【００４２】
図５に示すように、上型２５を下型２１に対して下降させる最大距離は、湾曲させられている積層体１０の基材２の表面２ａと、成形凹部２２の内面との間に隙間δが維持される程度に設定される。図２（Ａ）に示すように、湾曲成形前の積層体１０の長手方向の寸法Ｌが５５〜７７ｍｍ程度の場合に、湾曲させられている積層体１０の下向きの頂部と、成形凹部２２の内面との隙間δの最大値が０．５〜１．５ｍｍ程度に保持されることが好ましい。
【００４３】
前記隙間δを形成すると、図５の状態で、基材２が成形凹部２２に押し付けられないため、積層体１０を部分的に厚さ方向へ圧縮させようとする力が作用せず、積層体１０に作用する応力の極端な集中を防止できる。積層体１０にはほぼ全域に曲げ応力が作用するため、基材２とセンサフィルム３との間のＯＣＡ層４に比較的均一な圧力が作用するようになり、ＯＣＡ層４が、基材２の表面２ｂとセンサフィルム３の表面３ａのほぼ全域に均一に加圧される密着できるようになる。
【００４４】
また、前記隙間δを形成しておくことによって、積層体１０の基材２の表面２ａが下側２１と触れる箇所を低減でき、前記表面２ａが傷つくのを防止できるようになる。
【００４５】
図７に示す工程Ｐ６では、図５に示すように、上型２５を下型２１に加圧した状態で所定時間型締め状態を保持する。この工程で積層体１０の曲げ加工状態が安定し、またＯＣＡ層４が、基材２とセンサフィルム３との間で均一に広がり、ＯＣＡ層４が、基材２の表面２ｂとセンサフィルム３の表面３ａに密着するようになる。
【００４６】
工程Ｐ７では、型締め状態で金型２０が冷却され、工程Ｐ８で金型２０の温度が常温まで下降したら下型２１と上型２５とを開く、工程Ｐ９において図１の形状として完成した積層体１０が取り出される。積層体１０から保護フィルム７を剥がすと、図１に示す入力装置１が完成する。
【００４７】
図１示す完成後の入力装置１は、積層体１０の凹側の曲率半径Ｒ０が２０〜６０ｍｍ程度である。全体の形状は円筒の一部となり、その曲率方向の周長（図２（Ａ）に示す寸法Ｌ）は、半径Ｒ０の円周の１／３〜１／２程度である。
【００４８】
なお、本発明は、前記実施の形態に限られるものではなく、入力装置１の一部のみが湾曲していてもよく、湾曲部の形状は曲率が一方向ではなく多方向に曲率を有する立体形状であってもよい。
【実施例】
【００４９】
実施例の入力装置１は、図２に示す長さ寸法Ｌが６５ｍｍ、寸法Ｌと直交する幅寸法が３４ｍｍである。ＰＭＭＡによる基材２の厚さは１．０ｍｍ、センサフィルム３の厚さ寸法は５０μｍ、フレキシブル基板５の厚さ寸法が７５μｍであり、ＯＣＡ層４の厚み寸法を７５μｍとした。保護フィルム７の厚みは１２５μｍであった。
【００５０】
上記構成の積層体１０を１００℃に加熱し、下型２１の温度を１１５℃、上型２５の温度を１０５℃とし、工程Ｐ６による保持からＰ８の型開きまでの時間を９０秒とした。完成後の入力装置１は、図１に示す曲率半径Ｒ０が４０ｍｍである。
【００５１】
図６は、完成後の入力装置１の一部を示す顕微鏡写真である。この写真から、ＯＣＡ層４が加熱されて軟化状態となり、基材２とセンサフィルム３との間で曲げ応力を受けて加圧されながら冷却されることにより、ＯＣＡ層４が、基材２の表面２ｂの凹凸とセンサフィルム３の表面３ａの凹凸に充填されて、ＯＣＡ層４と基材２ならびにＯＣＡ層４とセンサフィルム３とが微細な隙間（微細な空気層）を有することなく密着していることがわかる。
【００５２】
以下の表１に示す実施例１と実施例２は、前記実施例の説明と同じものであり、異なるサンプルを使用した。
【００５３】
実施例１，２の全光線透過率と拡散透過率ならびにヘイズは、「初期値」で測定した後に、温度８５℃で相対湿度が８５％の環境下に１２０時間放置したものを「試験後」と表示している。
【００５４】
比較例は、実施例と同じ基材２とセンサフィルム３を使用し、基材２のみを実施例と同様に湾曲させ、湾曲後の基材２にＯＣＡ層４を介してセンサフィルム３を接着したものを使用した。
【００５５】
比較例の全光線透過率と拡散透過率ならびにヘイズは、「初期値」で測定した後に、温度８５℃で相対湿度が８５％の環境下に７５時間放置したものを「試験後」と表示している。
【００５６】
【表１】
2016045841.tif 000003
【００５７】
表１から、実施例１，２は、高温高湿度での放置時間が比較例よりも長いにもかかわらず、試験後でも光学測定が劣化しないことがわかる。すなわち、基材２とセンサフィルム３との間のＯＣＡ層４が、基材２とセンサフィルム３の表面の微差な凹凸に充填されて、基材２とセンサフィルム３との間に空気層が形成されなくなり、光学特定を向上できるようになる。
【符号の説明】
【００５８】
１  入力装置
２  基材
３  センサフィルム
４  ＯＣＡ層
５  フレキシブル基板
６  加飾層
７  保護フィルム
１０  積層体
２０  金型
２１  下型
２２  成形凹部
２５  上型
２６  押圧凸部
【図１】
2016045841.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2016045841.tif 000008
【図７】
2016045841.tif 000009
【図６】
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