JP6938073B1 - タッチセンサ及び電子機器、並びにタッチセンサの製造方法 - Google Patents
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Abstract
各種電子機器の入力操作等に用いるタッチセンサについて、テール部の先端にある端子部に設けられた端子保護層に生じ易い不具合が発生せず回路基板との間で良好な挿抜が可能となる端子保護層を有するテール部を備えたタッチセンサを提供する。複数のセンサ電極１２と配線１３とが単一の基材フィルム１１上に形成されたタッチセンサ１について、周囲の平坦部Ａ１からは立体的に形成された変形部Ａ２に前記複数のセンサ電極１２を設けた操作面Ａ３を有する本体部Ａと、前記配線１３を回路基板に対して接続する端子部Ｂ２を有し前記本体部Ａから突出するテール部Ｂと、を備え、前記端子部Ｂ２には前記配線１３を保護する端子保護層１５を有し、前記端子部Ｂ２の範囲内Ｔ１における前記基材フィルム１１の厚みｔ１が前記基材フィルム１１全体の中で最大厚みであることとした。
Description
本発明は、各種電子機器の入力操作等に用いるタッチセンサ、及びこのタッチセンサを用いた電子機器、並びに前記タッチセンサの製造方法に関する。
各種電子機器の入力操作のためタッチセンサが用いられてきているが、こうしたタッチセンサは、樹脂フィルムを基材としており、センサ電極が形成された検知領域となる部分と、この検知領域から伸長する配線が束ねられた部分であるテール部とで形成されている。そしてテール部の先端には別部材である回路基板に対して挿抜することができ、挿入することで導電接続する端子部があり、その端子部の表面は、端子保護層として導電性のカーボン層が設けられているのが通常である。こうした技術は例えば再表２０１５−１４７３２３号公報（特許文献１）に記載されている。
タッチセンサのテール部に設けられるカーボン層は、全体的に細く形成されるテール部の中で個々の配線を被覆しつつ、隣接する配線が導通しないように設けられることから、薄い塗膜層で精緻な間隔をもって形成されている。ところが、タッチセンサの製造工程によっては製品となった際のカーボン層は、配線ピッチが広くなり過ぎたり、クラックが発生したりする不具合が生じる場合があった。
本出願は、テール部の先端にある端子部に設けられた端子保護層に不具合が生じ難いタッチセンサを開示するものである。
本発明の一態様は、複数のセンサ電極と配線とを基材フィルムに形成したタッチセンサについて、前記複数のセンサ電極を設けた立体形状の入力検知部を有する本体部と、前記配線を接続対象物と接続する端子部を有し前記本体部から突出するテール部と、を備え、前記端子部には前記配線を保護する端子保護層を有し、前記端子部の範囲内Ｔ１における前記基材フィルムのフィルム厚ｔ１が前記基材フィルム全体の中で最大厚みであることを特徴とするタッチセンサである。
本発明の一態様は、複数のセンサ電極と配線とが基材フィルム上に形成されたタッチセンサであって、前記複数のセンサ電極を設けた立体形状の入力検知部を有する本体部と、前記配線を接続対象物と接続する端子部を有し前記本体部から突出するテール部と、を備えることから、センサ電極が形成された部分を検知領域として指等で検知領域を触れることで入力操作ができるタッチセンサである。そして、前記端子部には前記配線を保護する端子保護層を有しているため、接続対象物に接続する端子部の配線を保護することができる。さらに、前記端子部の範囲内Ｔ１における前記基材フィルムのフィルム厚ｔ１が前記基材フィルム全体の中で最大厚みであるものとしたため、端子部における基材フィルムの伸張は、端子部以外の基材フィルムの部位よりも少なく、端子部における配線及び配線保護層の伸張も少なくなり、クラックの発生や配線ピッチの広がりのない端子部を有するタッチセンサである。
本発明の一態様は、複数のセンサ電極と配線とを基材フィルムに形成したタッチセンサについて、前記複数のセンサ電極を設けた立体形状の入力検知部を有する本体部と、前記配線を接続対象物と接続する端子部を有し前記本体部から突出するテール部と、を備え、前記端子部には前記配線を保護する端子保護層を有し、前記端子部の範囲内Ｔ１における前記基材フィルムのフィルム厚ｔ１と、前記端子部の範囲内Ｔ１を除く最大のフィルム厚を有する任意の平坦部Ｔ０におけるフィルム厚ｔ０との厚み差が１０％以下であることを特徴とする。
本発明の一態様は、複数のセンサ電極と配線とを基材フィルムに形成したタッチセンサであって、前記複数のセンサ電極を設けた立体形状の入力検知部を有する本体部と、前記配線を接続対象物と接続する端子部を有し前記本体部から突出するテール部と、を備えることから、センサ電極が形成された部分を検知領域として指等で検知領域を触れることで入力操作ができるタッチセンサである。そして、前記端子部には前記配線を保護する端子保護層を有しているため、接続対象物に接続する端子部の配線を保護することができる。さらに、前記端子部の範囲内Ｔ１における前記基材フィルムのフィルム厚ｔ１と、それ以外の最大のフィルム厚を有する任意の平坦部Ｔ０における基材フィルムのフィルム厚ｔ０との厚み差が１０％以下であるものとしたため、端子部における基材フィルムの伸張が少なく、端子部における配線及び配線保護層の伸張も少なく、クラックの発生や配線ピッチの広がりのない端子部を有するタッチセンサである。なおそれ以外の最大のフィルム厚である任意の平坦部Ｔ０とは、端子部以外の平坦部であって基材フィルムの最大のフィルム厚みとなる何れかの場所である。基材フィルムの最大厚みとなる何れかの場所を基準に、端子部の範囲内との厚み差が１０％以内である。
前記本発明の一態様は、前記本体部と、前記テール部との間に、前記テール部から前記本体部に向けて立ち上がる側壁部を有するタッチセンサとすることができる。本発明の一態様では、前記本体部と、前記テール部との間に、前記テール部から前記本体部に向けて立ち上がる側壁部を有するタッチセンサとしたため、操作面のある本体部をテール部から浮き上がらせることができる。そのため、操作面の裏面にスペースを確保することができ、テール部を折り曲げて収容すること、又は他の部品を収容することができ、単なる平坦面とは異なる装飾性に優れ、デザイン性の高いタッチパネルとすることができる。
本発明の一態様はまた、前記端子部の範囲内Ｔ１における前記基材フィルムのフィルム厚ｔ１と、前記テール部と前記本体部との境界から前記テール部側に５ｍｍ寄った位置Ｔ２における前記基材フィルムのフィルム厚ｔ２と、前記側壁部Ｔ３における前記基材フィルムのフィルム厚ｔ３と、を比較した際に、ｔ１はｔ２及びｔ３よりも厚いことを特徴とする。
本発明の一態様は、前記端子部の範囲内Ｔ１における前記基材フィルムのフィルム厚ｔ１と、前記テール部と前記本体部との境界から前記テール部側に５ｍｍ寄った位置Ｔ２における前記基材フィルムのフィルム厚ｔ２と、前記側壁部の位置Ｔ３における前記基材フィルムのフィルム厚ｔ３と、を比較した際に、ｔ１はｔ２及びｔ３よりも厚いタッチセンサとしたため、端子部における基材フィルムの伸張が少なく、端子部における配線及び配線保護層の伸張も少なく、クラックの発生や配線ピッチの広がりのない端子部を有するタッチセンサである。
前記本発明の一態様は、前記端子部以外の前記テール部に設けた前記配線を覆う絶縁性のレジスト層を有するタッチセンサとすることができる。この一態様によれば、前記端子部以外の前記テール部に設けた前記配線を絶縁性のレジスト層で覆っているため、配線の腐食や割れ、脱落を防ぐことができる。
前記本発明の一態様は、前記端子保護層が、導電性カーボン粉末を含有する鉛筆硬度２Ｈ以上のカーボン層であるタッチセンサとすることができる。この一態様によれば、前記端子保護層を、導電性カーボン粉末を含有する鉛筆硬度２Ｈ以上のカーボン層で形成したため、端子部の配線を保護することができ、端子部を回路基板に対して挿抜しても配線の摩耗又は脱落等が生じ難い。
前記本発明の一態様は、前記配線が銀フィラーを含有する導電性塗膜層でなるタッチセンサとすることができる。この一態様によれば、前記配線が銀フィラーを含有する導電性塗膜層でなるため、配線形成が正確で、容易であり、また導電性の高い配線とすることができる。
前記本発明の一態様は、前記端子部を覆う非伸張性被膜を有するタッチセンサとすることができる。この一態様によれば、前記端子部を覆う非伸張性被膜を有するため、タッチセンサを製品に組み込むまでは非伸張性被膜で端子部を保護することができ、端子部に塵や埃が付着することを防止できる。
前記本発明の一態様は、前記非伸張性被膜が２００℃以上の荷重たわみ温度を有する耐熱性樹脂からなるタッチセンサとすることができる。この一態様によれば、前記非伸張性被膜が２００℃以上の荷重たわみ温度を有する耐熱性樹脂からなるものとしたため、基材フィルムに非伸張性被膜を貼着したまま基材フィルムを成形しても端子部における基材フィルムの変形が生じ難く、端子部に設けた配線及び端子保護層のクラック、又は配線ピッチの変化を防止することができる。
本発明の一態様は、筐体と、前記筐体の内部に設けた前記何れかのタッチセンサとを備える電子機器とすることができる。この一態様によれば、筐体と、該筐体の内部に設けた前記何れかのタッチセンサとを備える電子機器としたため、端子部の耐摩耗性と信頼性が高いタッチセンサを備えた電子機器である。
本発明の一態様は、さらに、立体的に形成された変形部に複数のセンサ電極を設けた操作面を有する本体部と、配線を回路基板に対して接続する端子部を有し前記本体部から突出するテール部と、を備えた形状でなり、前記複数のセンサ電極と前記配線とが単一の基材フィルム上に形成され、前記端子部には前記配線を保護する端子保護層を有するタッチセンサの製造方法であって、単一の平坦状の基材フィルムに前記センサ電極、前記配線、及び前記端子保護層を設けた後、少なくとも前記端子部を覆う範囲に非伸張性被膜を貼着し、前記変形部を前記基材フィルムに形成する立体成形を行うタッチセンサの製造方法を提供する。
前記製造方法に関する本発明の一態様では、立体的に形成された変形部に複数のセンサ電極を設けた操作面を有する本体部と、配線を回路基板に対して接続する端子部を有し前記本体部から突出するテール部と、を備えた形状でなり、前記複数のセンサ電極と前記配線とが単一の基材フィルム上に形成され、前記端子部には前記配線を保護する端子保護層を有するタッチセンサの製造方法であり、立体的形状を有するタッチセンサを製造できる。そして、単一の平坦状の基材フィルムに前記センサ電極、前記配線、及び前記端子保護層を設けた後、少なくとも前記端子部を覆う範囲に非伸張性被膜を貼着し、前記変形部を前記基材フィルムに形成する立体成形を行う工程を有するため、センサ電極、前記配線、及び前記端子保護層は単一の平坦状の基材フィルムに設けることができ、これらの各部位を印刷形成する手法を含め、これらの各部位の形成が容易である。また、少なくとも前記端子部を覆う範囲に非伸張性被膜を貼着し、前記変形部を前記基材フィルムに形成する立体成形を行う工程を有するため、基材フィルムの立体成形時における基材フィルムの伸張があっても、少なくとも端子部分は非伸張性被膜で覆うことで、端子部における基材フィルムの伸張を防止でき、端子部に設けた配線及び端子部保護層にクラックが生じたり、配線ピッチが変化したりすることを防ぐことができる。
本発明の一態様は、前記本体部の前記テール部との境界に、前記テール部から立ち上がる側壁部を、前記変形部を形成する際に同時に立体成形を行って形成するタッチセンサの製造方法とすることができる。この一態様によれば、前記本体部の前記テール部との境界に、前記テール部から立ち上がる側壁部を、前記変形部を形成する際に同時に立体成形を行って形成することから、基材フィルムの立体成形が容易である。また、側壁部は変形部よりも端子部に近接した部分に設けられるが、端子部は非伸張性被膜で覆われるため、端子部に近い位置で基材フィルムの変形が行われる側壁部を有する形状であっても端子部の変形の生じ難い製造方法である。
本発明の一態様は、さらに、平坦な基材フィルムに複数のセンサ電極と、前記複数のセンサ電極から伸長する配線と、前記配線を保護する端子保護層とを形成する第１の工程と、前記配線を接続対象物と接続するために前記基材フィルムに設けられる端子部を少なくとも覆う範囲に、非伸張性被膜を貼り付ける第２の工程と、前記基材フィルムに、前記複数のセンサ電極を有する立体形状の入力検知部を立体成形する第３の工程とを含むタッチセンサの製造方法を提供する。これによれば第２の工程で端子部に非伸張性被膜を貼り付けた後に、第３の工程で立体成形を行うので、非伸張性被覆で覆った端子部における基材フィルムの伸張を防止でき、端子部に設けた配線及び端子部保護層にクラックが生じたり、配線ピッチが変化したりすることを防ぐことができる。この製造方法については、さらに、いずれかの工程の前後に前記複数のセンサ電極を含む本体部と、前記端子部を有しており前記本体部から突出するテール部とを有する形状に前記基材フィルムを切断する工程とを有するように構成できる。
本発明の一態様は、前記第３の工程で、前記入力検知部を有する本体部と前記端子部を有するテール部との間に前記テール部から立ち上がる側壁部をさらに立体成形することができる。この一態様によれば、立体形状の入力検知部を有する本体部と、端子部を有するテール部と、テール部から立ち上がる側壁部とを基材フィルムに容易に形成することができる。また、側壁部がテール部から立ち上がる形状でありながら、端子部が非伸張性被膜で覆われるため、端子部に変形が生じ難くすることができる。
本発明によれば、薄く、精緻な間隔をもって形成された端子保護層を有し、端子部における基材フィルムの変形が少ないタッチセンサが得られる。また本発明の電子機器によれば、信頼性の高い端子部を有するタッチセンサを備えている。そして、本発明のタッチセンサの製造方法によれば、立体成形されるタッチセンサにおいて端子部の変形が生じ難い製造方法である。
以下、実施形態を説明する。なお、各実施形態で共通する部材については、同一の符号を付して重複説明を省略する。また、共通する材質、作用、効果等についても重複説明を省略する。なお、本明細書及び特許請求の範囲に記載する「第１」「第２」「第３」との用語は、異なる構成を区別するために用いるものであり、順序や優劣を特定するものではない。
第１実施形態〔図１〜図３〕： 図１には、本実施形態で説明するタッチセンサ１の概略斜視図を示す。また、図２にはこのタッチセンサ１の概略平面図を、図３にはタッチセンサ１の概略断面図を示す。これらの図でも示されるようにタッチセンサ１は、形状的には、指などで触れて操作を行う操作面Ａ３を有する本体部Ａと、この本体部Ａから突出し、配線１３が集約されて密集し、回路基板に接続するテール部Ｂとで形成されている。
本体部Ａは、凹凸の無い平坦なシート形状の平坦部Ａ１を有する。本体部Ａの中央部分には、その周囲の平坦部Ａ１から突出する立体形状に形成された変形部Ａ２を有する。変形部Ａ２の内側には、複数のセンサ電極１２を設けた操作面Ａ３が形成されている。変形部Ａ２と操作面Ａ３は、タッチセンサ１において入力を検知する「入力検知部」として機能する。操作面Ａ３は、変形部Ａ２の頂点の内側に形成された平坦な円形面として形成されている。テール部Ｂは、本体部Ａの縁Ａ４から突出する突出片として形成されており、その先端には、別体である回路基板（図示せず）に対して挿抜可能な端子部Ｂ２が備わっている。テール部Ｂは、長方形の突出片として形成されているが、その他の形状としてもよい。テール部Ｂは、１又は複数設けていればよい。
またタッチセンサ１は、機能的には、操作面Ａ３に複数のセンサ電極１２を有し、各センサ電極１２に接続する配線１３は、本体部Ａからテール部Ｂに連続して伸び、配線集合部Ｂ１を経由して端子部Ｂ２に至る。その端子部Ｂ２では、カーボン層１５ａ等で形成される端子保護層１５が配線１３を被覆している。
タッチセンサ１を構造的に見れば、本体部Ａもテール部Ｂも単一の基材フィルム１１に形成されている。基材フィルム１１を凸状にした変形部Ａ２には、基材フィルム１１の表面ａ及び裏面ｂに、図３の部分拡大図で示すように、指先等の接触を検知するセンサ電極１２がそれぞれ形成されている。それらのセンサ電極１２はレジスト層１４で被覆されることによって、外力等に対して保護されている。そしてセンサ電極１２の端部は、変形部Ａ２と平坦部Ａ１の境界領域で配線１３に接続している。平坦部Ａ１に設けられた配線１３は、図３の部分拡大図で示すように、レジスト層１４で被覆され、保護されている。なお、センサ電極１２と配線１３とが導通する接続部は、平坦部Ａ１の外縁や側壁部Ａ５、テール部Ｂとの隣接位置などに設けてもよい。
テール部Ｂには、本体部Ａから連続して伸びる配線１３が集約されている。基材フィルム１１の裏面ｂに設けた配線１３も基材フィルム１１の貫通孔（図示せず）を通じて表面ａに配置する配線１３に通じるようにしている。テール部Ｂの先端に位置する端子部Ｂ２は、「接続対象物」に対して挿抜するため、図３の部分拡大図で示すように、配線１３を保護する端子保護層１５が配線１３の表面に設けられている。「接続対象物」は電気機器に備える回路基板に設けたコネクタとすることができる。
次に、タッチセンサ１を形成する各部位の材質、機能等について説明する。基材フィルム１１は、タッチセンサ１の基材であり、透明性が要求される場合には、透明性のある樹脂フィルムを用いて形成することができる。基材フィルム１１に求められる透明性は、タッチセンサ１の裏面に表示部分を設ける場合に、この表示部分がタッチセンサ１の表面ａから視認できる程度である。
樹脂フィルムは、配線１３及びセンサ電極１２を有することからある程度の剛性があるものが好ましい。こうした樹脂フィルムの材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリウレタン（ＰＵ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、あるいは前記樹脂の何れかを含有するブレンド材やアロイ材などを挙げることができる。
基材フィルム１１の厚さは、タッチセンサ１の形状保持のため、１０〜３００μｍであることが好ましい。基材フィルム１１には、導電性高分子との密着性を高めるプライマー層や、表面保護層、帯電防止等を目的とするオーバーコート層などを設けて表面処理を施すこともできる。
センサ電極１２は、導電インキや導電性高分子を含む導電層からなる。導電性高分子を用いれば液状の塗液を形成し印刷形成することができ、ＩＴＯ等と比べて安価にセンサ電極１２が得られる点でも好ましい。一方、透明性が必要でない場合には、銀フィラーを含有する銀インキ又は銀ペースト、又はカーボンペースト等の導電インキでセンサ電極１２を形成することができる。銀インキ又は銀ペーストは、低抵抗で感度の優れたセンサ電極１２を形成できる点で好ましい。一方、カーボンペーストは、導電性高分子よりも安価にセンサ電極１２が得られる点や、耐候性に優れる点で好ましい。
センサ電極１２を透明な層とするためには、透明性のある導電性高分子が用いられる。こうした導電性高分子には、ポリパラフェニレン又はポリアセチレン、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ（ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホン酸）等が例示できる。あるいはナノスケールの微細な粒子／繊維状の銀フィラーを含有する導電インキを用いると、透明な層とすることができる。
センサ電極１２の層厚は、０．０４μｍ〜１．０μｍが好ましく、０．０６μｍ〜０．４μｍがさらに好ましい。層厚が０．０４μｍ未満であるとセンサ電極１２の抵抗値が高くなるおそれがあり、層厚が１．０μｍを超えると透明性が低くなるおそれがある。なお、センサ電極１２の層厚は、基材フィルム１１にセンサ電極１２を形成して原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて測定することができる。
配線１３は、端子部Ｂ２を通じて電気機器の回路基板にセンサ電極１２を導電接続するものである。配線１３の材質は、銅、アルミニウム、銀又はそれらの金属を含む合金等の高導電性金属を含む導電ペースト、又は導電インキから形成された導電性塗膜層であることが好ましい。また、これらの金属や合金の中でも導電性が高く、銅よりも酸化し難いという理由から銀配線とすることが好ましい。
配線１３の厚さは１．０μｍ〜２０μｍとすることが好ましい。１．０μｍ未満では配線１３の抵抗値が上昇しやすく、ノイズの原因になるおそれがある。一方、配線１３の厚さが２０μｍを超えると、段差が大きくなることから、レジスト層１４を塗布するときに気泡が入るおそれが高くなる。
また、配線１３の抵抗値は５００Ω以下とすることが好ましい。５００Ωを超えるとノイズが増加して感度が悪くなるおそれがある。
レジスト層１４は、センサ電極１２間の導通防止と、センサ電極１２を紫外線や引っ掻き等から保護するために設けられる絶縁性の被膜であり透明性が要求される。また、レジスト層１４は銀インキ又は銀ペースト、若しくは金属からなる配線１３の硫化を防止する用途としても好適である。
レジスト層１４となる樹脂には、硬質の樹脂が選択され、例えば、アクリル系やウレタン系、エポキシ系、ポリオレフィン系の樹脂、その他の樹脂を用いることができる。
レジスト層１４の厚さは、通常は、１μｍ〜３０μｍであり、好ましくは５μｍ〜２０μｍである。その理由は、３０μｍを超えると柔軟性に乏しくなり、１μｍ未満であるとセンサ電極１２の保護が不十分となるおそれがあるからである。
端子保護層１５は、配線１３を保護するだけの耐摩耗性のある導電層である。配線１３が露出していると、配線１３の酸化やマイグレーションを起こすおそれがある。また配線１３が露出している場合、接続対象物としてのコネクタに対する挿抜を繰り返すと、配線１３が摩耗して抵抗値が上昇したり、安定した導通接続が得られないおそれがあるからである。そのため、端子保護層１５は、硬く耐摩耗性のあるカーボン層１５ａで形成されることが好ましい。カーボン層１５ａは、導電性カーボン粉末を含有する塗膜から形成することができ、硬さの観点からＪＩＳ Ｋ５６００−５−４に基づく鉛筆硬度で２Ｈ以上であることが好ましく、鉛筆硬度が３Ｈ以上であるとより好ましい。鉛筆硬度の２Ｈは、モース硬度の２に相当する。
非伸張性被膜１６には、基材フィルム１１と同等の伸びを有する材質のものを用いることができる。基材フィルム１１に非伸張性被膜１６が積層されることで、基材フィルム１１だけの場合と比較して、厚みが増す分、伸びを抑制することができる。しかしながら、非伸張性被膜１６は、基材フィルム１１よりも伸びの小さい材質のものを用いることがより好ましい。それらの非伸張性被膜１６としては、例えば基材フィルム１１として挙げた樹脂フィルムの材質のものや、紙、セルロース、セロファン、金属箔などから選定して用いることができる。また、ＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠して得られた伸びが１００％以下であることが好ましく、８０％以下であるとより好ましい。延伸フィルム等の異方性のある材質の場合は、少なくとも何れかの方向に上記の伸び以下であることが好ましい。
タッチセンサ１を製造するための製造方法について説明する。基材フィルム１１の表面ａに設ける機能層、すなわちセンサ電極１２、配線１３、レジスト層１４、及び端子保護層１５は何れも印刷して基材フィルム１１上に形成できるように、それぞれの原料を液状組成物として準備する。単一の平坦状の基材フィルム１１上にこれらの液状組成物を印刷することで簡単にこれらの機能層を形成できる。
次に、少なくとも端子部Ｂ２となる部分の表裏両面のうちの少なくとも一方面を覆うようにして非伸張性被膜１６を前記基材フィルム１１上に貼着する。そして、操作面Ａ３が立体形状に形成された変形部Ａ２となるように、非伸張性被膜１６が貼着された基材フィルム１１を成形金型に入れて立体成形を行う。最後に、非伸張性被膜１６を剥がしてタッチセンサ１を得る。原料である基材フィルム１１を本体部Ａとテール部Ｂを備える形状に切り出すのは、上記各機能層の印刷前、上記機能層の印刷後、上記非伸張性被膜１６の貼り付け後、操作面Ａ３の立体成形後の何れでもよい。
上記タッチセンサ１によれば、端子部Ｂ２そして端子保護層１５が伸びて割れたり、ピッチが大きくなりすぎたりすることなく、薄く精緻な端子保護層１５を備えている。即ち、単一のフィルム材でなる基材フィルム１１を立体形状に成形する過程で、端子部Ｂ２は非伸張性被膜１６で保護されている。このため、金型成形で立体形状（変形部Ａ２及び操作面Ａ３）を形成する際の基材フィルム１１の伸びにテール部Ｂが引っ張られることによって、端子部Ｂ２が伸びてしまうことを防止できる。したがって、立体成形後の基材フィルム１１のフィルム厚を計測した場合に、端子部Ｂ２の範囲内Ｔ１における基材フィルム１１の部分（端子部対応部分（Ｔ１））におけるフィルム厚ｔ１は、基材フィルム１１全体の中で最大の厚みとすることができる。あるいはまた、端子部対応部分（Ｔ１）のフィルム厚ｔ１は、端子部対応部分Ｔ１を除き最大のフィルム厚を有する基材フィルム１１の任意の平坦部Ｔ０におけるフィルム厚ｔ０との間で、厚み差を１０％以下とすることができる。
同様に、端子部対応部分Ｔ１における基材フィルム１１のフィルム厚ｔ１と、テール部Ｂと本体部Ａとの境界からテール部Ｂ側に５ｍｍ寄った位置Ｔ２における基材フィルム１１のフィルム厚ｔ２と、本体部Ａにおける任意の位置Ｔ３における基材フィルム１１のフィルム厚ｔ３とを比較した際に、ｔ１は、ｔ２及びｔ３よりも厚いタッチセンサ１とすることができる。こうした基材フィルム１１の厚みを有するタッチセンサ１としたため、端子部Ｂ２の厚みや配線ピッチおよび導電性における信頼性が高く、感度に優れたタッチセンサ１とすることができる。
第２実施形態〔図４〕： 図４には、本実施形態で説明するタッチセンサ２の図３相当断面図を示す。図４の部分拡大図で示すように、タッチセンサ２では、端子部Ｂ２の表層として非伸張性被膜１６を設けている。即ち、第１実施形態のタッチセンサ１は、製造時に用いた非伸張性被膜１６を取り除いているのに対し、タッチセンサ２は、非伸張性被膜１６をそのままタッチセンサ２の構成要素として備えている。非伸張性被膜１６は、端子部Ｂ２の端子保護層１５に積層して形成されている。
非伸張性被膜１６には、耐熱性があり非伸張性の樹脂フィルム等を用いることができる。耐熱性とは、基材フィルム１１を所望の凹凸を備える立体形状のタッチセンサ２となるように立体成形する際の加熱温度、又は筐体等の外装材等となり得る樹脂成形体とタッチセンサ２とを一体成形する際の成形温度に耐えることができる性質を有することを意味する。例えば、基材フィルム１１としてポリカーボネート樹脂を用いた場合には、非伸張性被膜１６としては荷重たわみ温度が２００℃以上の耐熱性樹脂を用いると、基材フィルム１１の成形時に耐えることができる。非伸張性被膜１６の材質としては、ポリイミドフィルムや延伸ＰＥＴフィルムは荷重たわみ温度が２００℃以上であり、例えばアクリル系粘着剤を有するポリイミド粘着テープ等が好ましい。なお、ここで説明した非伸張性被膜１６は、第１実施形態のタッチセンサ１の製造時に用いることができる。荷重たわみ温度はＪＩＳＫ７１９１に基づき荷重１．８０ＭＰａで測定される。
タッチセンサ２の製造は、第１実施形態のタッチセンサ１の製造と同様に行うことができ、端子部Ｂ２には、端子保護層１５を設けた面、又はそれとは反対面に、少なくとも端子保護層１５を覆う大きさで非伸張性被膜１６によって端子保護層１５を被覆する。そして、タッチセンサ２を製品とする際、この非伸張性被膜１６は、製造時に剥がさずに、タッチセンサ２に備えるようにしておく。
こうして得られたタッチセンサ２もまた、タッチセンサ１と同様の作用効果を有することに加えて、非伸張性被膜１６を有することから、タッチセンサ２を実際に使用するまでに、端子部Ｂ２に汚れが付着することを防止することができる。非伸張性被膜１６は、端子部Ｂ２をコネクタに挿入する際に剥がされる。
変形例： タッチセンサ２は、端子部Ｂ２における配線１３が設けられた面とは反対側である裏面ｂに、非伸張性被膜１６を設けることとしてもよい。得られたタッチセンサ２は、タッチセンサ１と同様の作用効果を有する。
第３実施形態〔図５〕： 図５には、本実施形態で説明するタッチセンサ３の概略斜視図を示す。この図で示すように、タッチセンサ３では、本体部Ａにおける平坦部Ａ１と、テール部Ｂとの間に、テール部Ｂから平坦部Ａ１に向けて立ち上がる側壁部Ａ５を有する本体部Ａとなっている。この点で、タッチセンサ３は、こうした側壁部Ａ５を備えていない第１実施形態のタッチセンサ１と異なる。
側壁部Ａ５の形成は、変形部Ａ２の形成と同時に行うことができる。また、変形部Ａ２よりも端子部Ｂ２に近い位置で基材フィルム１１を変形させた側壁部Ａ５を有しているが、第１実施形態及び第２実施形態で説明した製造方法と同様に端子部Ｂ２を非伸張性被膜１６で覆いながら基材フィルム１１を変形させることができる。こうすることで、端子部Ｂ２における基材フィルム１１の伸張を防止でき、厚みや配線ピッチおよび導電性における信頼性の高い端子部Ｂ２を有するタッチセンサ３とすることができる。
第４実施形態〔図６〕： 図６には、本実施形態で説明するタッチセンサ４の形状を説明するための概略構成図を示し、分図６Ａは平面図、分図６Ｂは断面図である。これらの図で示すように、タッチセンサ４では、本体部Ａにおいて平坦部が無く、平坦なテール部Ｂに対して本体部Ａの全体がドーム状に湾曲した形状をしている。そして、このドーム状に形成される部分のうち、テール部Ｂとの境界側部分が、テール部Ｂから立ち上がる側壁部Ａ５となっている。タッチセンサ４は、平坦部を有しない点で他の実施形態のタッチセンサ１，２，３と異なる。なお、図６では、タッチセンサ４の形状のみを説明する図として示しており、配線１３又はセンサ電極１２等の機能的部分の記載は省略している。タッチセンサ４も他の実施形態で説明したタッチセンサ１，２，３と同様にして製造することができる。
上記実施形態は本発明の一例であり、こうした形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に反しない限度において、各部材の形状、材質、製造方法等の変更形態を含むものである。
例えば、基材フィルム１１の立体成形時に、樹脂成形体でなる外枠又は筐体等の外装部材と基材フィルム１１とを一体成形することができる。このようなタッチセンサ付き外装部材は、タッチセンサ１，２，３，４を入力部材として用いる自動車のインストルメントパネルやセンターコンソール、ドアのアームレスト、ドアインナーパネル等の一部としての利用が容易である。
第１実施形態〜第３実施形態では、変形部Ａ２が円環状であり、操作面Ａ３が円形である例を示したが、変形部Ａ２が多角形環状であり、操作面Ａ３が多角形の面とすることもできる。また、第１実施形態〜第３実施形態では、操作面Ａ３が変形部Ａ２の上端において広がる平坦形状である例を示したが、操作面Ａ３は変形部Ａ２の上端に対して凹むように形成することもできる。第４実施形態では、本体部Ａが球面形状である例を示したが、球面形状ではなく台形状や角錐台形状とすることもできる。
実施例１： 図５で示す形状のタッチセンサを製造し、以下に詳述する所定の部分の基材フィルムの厚みを計測した。タッチセンサの形成は、厚み２５０μｍのポリカーボネートフィルムを用い、本体部からテール部に伸びる配線を、テール部では配線幅が０．１ｍｍ、ピッチが０．５ｍｍとなるようにして銀ペーストにて３４本の配線を印刷形成した。
さらに、テール部のうち、本体部との境界から２６．５ｍｍの位置を端子部の基端とし、本体部との境界から３０ｍｍの位置を端子部の先端とした端子部を設けた。そして、端子部とした範囲の配線上に一本の幅が０．３ｍｍとなるようにカーボンペーストを印刷して端子保護層を形成した。なおテール部の幅は２２ｍｍである。
そして、端子部の基端から本体部側に１２ｍｍ寄った位置から端子部全体を覆うように、アクリル系粘着剤を有する厚み１５０μｍのポリイミド粘着テープからなる非伸張性被膜を、端子保護層を設けた側の表面に３枚重ねで貼着し、これを試料１とした。一方、非伸張性被膜を一切設けないものを試料２とした。
次にこれらの試料を真空成形用の成形金型にそれぞれ配置して、側壁部を有し、さらに側壁部で囲われた本体部の中央部分には平坦部を介して変形部を有する試料１及び試料２のタッチセンサを形成した。ここで、側壁部の高さは９ｍｍ、テール部の幅方向に沿う方向の側壁部の長さは７５ｍｍとした。また、変形部の最頂部における平坦部からの突出高さは１ｍｍとした。なお、本実験では簡易化のため、センサ電極とレジスト層の形成は省略した。
こうして得られた試料について、次のそれぞれの箇所における基材フィルムの厚みを測定した。測定箇所は、図７で示すように、端子部の範囲内（Ｔ１：前記「端子部対応部分」）、テール部と本体部との境界からテール部側に５ｍｍ寄った位置（Ｔ２）、側壁部（Ｔ３）、及び側壁部が交差する角と変形部を結ぶ中点となる平坦部の部分（Ｔ４）とした。これらＴ１，Ｔ２，Ｔ３及びＴ４における基材フィルムのフィルム厚をそれぞれｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４とし、以下の表にそれぞれの箇所内でランダムに３か所測定した測定値の平均を記載した。
試料１及び試料２において、タッチセンサの様々な部位における基材フィルムの厚みを測定したところ、端子部の範囲内Ｔ１以外の部分で、基材フィルムが最も厚い部分は、前記Ｔ４の部分であった。
表１に示すように、試料１において測定した基材フィルムの厚みの結果から、端子部を非伸張性被膜で覆って製造したタッチセンサは、端子部の範囲内Ｔ１における基材フィルムのフィルム厚ｔ１と、それ以外の部分であって基材フィルムの最大厚みとなる部分である「側壁部が交差する角と変形部を結ぶ中点となる平坦部の部分（Ｔ４）」のフィルム厚ｔ０との厚み差が１０％以下であった。また、端子部の範囲内Ｔ１における基材フィルムのフィルム厚ｔ１と、テール部と本体部との境界からテール部側に５ｍｍ寄った位置Ｔ２における基材フィルムのフィルム厚ｔ２と、側壁部Ｔ３における基材フィルムのフィルム厚ｔ３と、を比較したところ、ｔ１はｔ２及びｔ３よりも厚いことがわかった。そして、この試料１のタッチセンサでは、端子部に設けたカーボン層からなる端子保護層が、基材フィルムの立体化成形前後で切れや、伸び、を生じることなく、また、配線ピッチも変化することがなかった。
そうした一方で、端子部を非伸張性被膜で覆わずに製造した試料２のタッチセンサでは、端子部の範囲内Ｔ１における基材フィルムのフィルム厚ｔ１と、それ以外の部分であって基材フィルムの最大厚みとなる部分である「側壁部が交差する角と変形部を結ぶ中点となる平坦部の部分（Ｔ４）」のフィルム厚ｔ０との厚み差が１０％を超えていた。そして、この試料２のタッチセンサでは、端子部に設けたカーボン層からなる端子保護層が、基材フィルムの立体化成形前後で一部の配線部分で切れや、伸び、を生じ、また、配線ピッチも広がっていた。
実施例２： 図６で示す形状とした他は実施例１と同様にタッチセンサを製造し、基材フィルムの厚みを計測した。テール部の大きさ、形状は実施例１と同じとし、本体部の大きさ、形状は平面視で直径が７０ｍｍの円形で最頂部の高さがテール部よりも１０ｍｍ高くなるドーム状とした。そして、実施例１と同様に、非伸張性被膜を貼着したものを試料３とし、非伸張性被膜を一切設けないものを試料４とした。
こうして得られた試料３，４について、実施例１と同様にして基材フィルムの厚みを測定した。但し、Ｔ４に相当する部分がないため、Ｔ４は測定せず、また、Ｔ３については、本体部とテール部の境界から本体部側に５ｍｍ離れた位置とした。これらＴ１，Ｔ２及びＴ３における基材フィルムのフィルム厚をそれぞれｔ１，ｔ２及びｔ３とし、以下の表にそれぞれの箇所内でランダムに３か所測定した測定値の平均を記載した。
試料３及び試料４において、タッチセンサの３か所（Ｔ１〜Ｔ３）での基材フィルムの厚みを測定したところ、端子部の範囲内Ｔ１の厚みがそれ以外の部分の厚みよりも厚くなった。即ち、表２で示すように、試料３において測定した基材フィルムの厚みの結果から、端子部を非伸張性被膜で覆って製造したタッチセンサは、端子部の範囲内Ｔ１における基材フィルムのフィルム厚ｔ１が、テール部と本体部との境界からテール部側に５ｍｍ寄った位置Ｔ２における基材フィルムのフィルム厚ｔ２と、テール部と本体部との境界から本体部側に５ｍｍ寄った位置Ｔ３における基材フィルムのフィルム厚ｔ３と、を比較したところ、ｔ１はｔ２及びｔ３よりも厚いことがわかった。そして、この試料３のタッチセンサでは、端子部に設けたカーボン層からなる端子保護層が、基材フィルムの立体化成形前後で切れや、伸び、を生じることなく、また、配線ピッチも変化することがなかった。
また、試料３では、これら３か所の厚みの関係がＴ１＞Ｔ２＞Ｔ３であったのに対し、試料４では、３か所の厚みの関係がＴ１＞Ｔ３＞Ｔ２となり、テール部の端子部以外の部分Ｔ２のフィルム厚ｔ２と、側壁部Ｔ３でのフィルム厚ｔ３との厚みの関係が逆転していた。また、試料４のタッチセンサでは、端子部に設けたカーボン層からなる端子保護層が、基材フィルムの立体化成形前後で一部の配線部分で切れや、伸び、を生じ、また、配線ピッチも広がっていた。
１，２，３，４ タッチセンサ
Ａ 本体部
Ａ１ 平坦部
Ａ２ 変形部（入力検知部）
Ａ３ 操作面（入力検知部）
Ａ４ 縁
Ａ５ 側壁部
Ｂ テール部
Ｂ１ 配線集合部
Ｂ２ 端子部
１１ 基材フィルム
１２ センサ電極
１３ 配線
１４ レジスト層
１５ 端子保護層
１５ａ カーボン層
１６ 非伸張性被膜
ａ 表面
ｂ 裏面
Ａ 本体部
Ａ１ 平坦部
Ａ２ 変形部（入力検知部）
Ａ３ 操作面（入力検知部）
Ａ４ 縁
Ａ５ 側壁部
Ｂ テール部
Ｂ１ 配線集合部
Ｂ２ 端子部
１１ 基材フィルム
１２ センサ電極
１３ 配線
１４ レジスト層
１５ 端子保護層
１５ａ カーボン層
１６ 非伸張性被膜
ａ 表面
ｂ 裏面
Claims (12)
- 複数のセンサ電極と配線とを基材フィルムに形成したタッチセンサにおいて、
前記複数のセンサ電極を設けた立体形状の入力検知部を有する本体部と、前記配線を接続対象物と接続する端子部を有し前記本体部から突出するテール部と、を備え、
前記端子部には前記配線を保護する端子保護層を有し、
前記端子部の範囲内Ｔ１における前記基材フィルムのフィルム厚ｔ１が前記基材フィルム全体の中で最大厚みであることを特徴とするタッチセンサ。 - 複数のセンサ電極と配線とを基材フィルムに形成したタッチセンサにおいて、
前記複数のセンサ電極を設けた立体形状の入力検知部を有する本体部と、前記配線を接続対象物と接続する端子部を有し前記本体部から突出するテール部と、を備え、
前記端子部には前記配線を保護する端子保護層を有し、
前記端子部の範囲内Ｔ１における前記基材フィルムのフィルム厚ｔ１と、前記端子部の範囲内Ｔ１を除く最大のフィルム厚を有する任意の平坦部Ｔ０における前記基材フィルムのフィルム厚ｔ０との厚み差が１０％以下であることを特徴とするタッチセンサ。 - 前記本体部の前記テール部との境界に、前記テール部から立ち上がる側壁部を有する
請求項１又は請求項２記載のタッチセンサ。 - 前記端子部の範囲内Ｔ１における前記基材フィルムのフィルム厚ｔ１と、
前記テール部と前記本体部との境界から前記テール部側に５ｍｍ寄った位置Ｔ２における前記基材フィルムのフィルム厚ｔ２と、前記側壁部Ｔ３における前記基材フィルムのフィルム厚ｔ３と、を比較した際に、ｔ１はｔ２及びｔ３よりも厚い
請求項３記載のタッチセンサ。 - さらに、前記端子部以外の前記テール部に設けた前記配線を覆う絶縁性のレジスト層を有する
請求項１〜請求項４何れか１項記載のタッチセンサ。 - 前記端子保護層が、導電性カーボン粉末を含有する鉛筆硬度２Ｈ以上のカーボン層である請求項１〜請求項５何れか１項記載のタッチセンサ。
- 前記配線が銀フィラーを含有する導電性塗膜層でなる
請求項１〜請求項６何れか１項記載のタッチセンサ。 - 前記端子部を覆う非伸張性被膜を有する
請求項１〜請求項７何れか１項記載のタッチセンサ。 - 前記非伸張性被膜は、２００℃以上の荷重たわみ温度を有する耐熱性樹脂からなる
請求項８記載のタッチセンサ。 - 筐体と、前記筐体の内部に設けた請求項１〜請求項９何れか１項記載のタッチセンサとを備える電子機器。
- 平坦な基材フィルムに複数のセンサ電極と、前記複数のセンサ電極から伸長する配線と、前記配線を保護する端子保護層とを形成する第１の工程と、
前記配線を接続対象物と接続するために前記基材フィルムに設けられる端子部を少なくとも覆う範囲に、非伸張性被膜を貼り付ける第２の工程と、
前記基材フィルムに、前記複数のセンサ電極を有する立体形状の入力検知部を立体成形する第３の工程とを含むタッチセンサの製造方法。 - 前記第３の工程は、前記入力検知部を有する本体部と前記端子部を有するテール部との間に前記テール部から立ち上がる側壁部をさらに立体成形する
請求項１１記載のタッチセンサの製造方法。
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-
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