JP5916516B2 - ３次元曲面タッチパネル及びこれを用いた電子機器筐体 - Google Patents

Description

本発明は、３次元曲面形状のタッチ面を持つ静電容量方式のタッチパネルに関し、より詳しくはその電極構成に特徴を有する３次元曲面タッチパネルに関する。

従来、３次元曲面状のタッチ面を有し背面に光散乱層が設けられている静電容量方式のタッチパネルが知られている（例えば、特許文献１参照）。従来のタッチパネルにあって、タッチの有無を検出する電極は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＳｎＯ_２（Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの特定金属酸化物で形成される透明な導電性膜からなる。この導電性膜はスパッタリングなどの真空めっきにより成膜される。

また、タッチパネルは、通常、タッチ位置を検出するものであり、タッチ面に形成される電極は複数となり、複数の電極を精度よく形成することが必要となる。

しかし、曲面基板上に特定金属酸化膜を形成してなる曲面タッチパネルは、真空めっきが必要となることから、その材質はソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、耐熱性ガラスなど真空めっき処理に耐え得る材料に限定される欠点がある。

また、従来の曲面タッチパネルの製造方法は真空めっきを行うから、大量生産に適さず、また、タッチパネルを大型化すると製造が困難になる。さらに、タッチパネルが複雑な３次元曲面形状になると、複数の電極を精度良く形成することが困難になる欠点がある。

そこで、これらの欠点を解決するために、熱可塑性樹脂製の平板に、導電性インキを用いて複数の電極領域を作成し、これを加温して軟化し成形して作成される３次元曲面タッチパネルが、本出願人において先に提案されている（先願未公開のため公知文献を示すことはできない）。具体的には、３次元曲面形状のタッチ面を有する静電容量方式のタッチパネル１０において、熱可塑性樹脂製の平板１１を用い（図１９（ａ）参照）、前記平板１１上に導電性物質とバインダーからなる導電性インキを用いて複数の電極領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃを有する電極層を形成した描画平板１３を作成し（図１９（ｂ）参照）、前記描画平板１３を加温し、軟化した前記描画平板１３を成形して軟化曲面物２１とし（図１９（ｃ）参照）、前記軟化曲面物２１を冷却又は放冷して曲面形状成形物としたものである（図１９（ｄ）参照）。図中、１８ａ、１８ｂ、１８ｃが各々の電極領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃから個々に延設されているリード線、２２は型を示す。

本提案によって、３次元曲面タッチパネルとして、選択可能な材料が多くなるという利点がある。また、３次元曲面タッチパネルの製造方法として、大量生産に適し、大型の製品にそのまま適用でき、また、複雑な曲面形状であっても容易に生産できる利点がある。

特開２００７−２７９８１９号公報

上記改良技術では、平板１１の上に電極領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃを描画するのに用いる導電性インキは、バインダー中に導電性物質を混入したインキである。導電性物質として、例えば、カーボンナノチューブ、銀ナノ繊維、銅ナノ繊維、導電性樹脂高分子であるＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）等が挙げられている。

しかしながら、銀ナノ繊維を導電性物質として含む電極層１４は、伸び性に乏しいので、加温軟化した描画平板１を成形して軟化曲面物２１とすると、絞り加工によって大きく伸ばされる部分、すなわち３次元曲面内の周縁部（図１９ｄ参照）において断線してしまう。その結果、３次元曲面タッチパネルがセンサとして全く反応しないか、反応してもその感度が極めて悪いという問題があった。

他方、カーボンナノチューブ又はＰＥＤＯＴを導電性物質として含む電極層は、銀ナノ繊維を導電性物質として含む電極層と比較して伸び性に優れているので前記した３次元曲面内の周縁部における断線は生じにくいが、透明性で劣るのでタッチ面の透視性が不十分となるという問題があった。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、絞り加工時の断線に起因するセンサ機能の不具合が生じず、かつタッチ面の透視性に優れた３次元曲面タッチパネル及びこれを用いた電子機器筐体を提供することにある。

以下に課題を解決するための手段を述べる。

本発明の第１態様は、透明な基材シートと、当該基材シートの一方の面に乾燥塗膜の伸び率が１０％以下、可視光透過率が９０％以上となる導電性インキを用いて形成された複数の主電極領域を有する主電極層と、を少なくとも備えた積層体であって、当該積層体が加熱軟化後の絞り加工により３次元曲面を有する成形物となっている、３次元曲面形状のタッチ面を有する静電容量方式のタッチパネルにおいて、
さらに前記積層体が、前記３次元曲面内の周縁部に、乾燥塗膜の伸び率が７０％以上、可視光透過率が７５〜８５％となる導電性インキを用いて形成された複数の補助電極領域を有する補助電極層を備えており、
当該補助電極層の前記補助電極領域が、前記主電極層の前記主電極領域のうち前記３次元曲面内の周縁部に存在する部分と各々重複するように形成され、当該重複部分において前記補助電極層と前記主電極層とが導通可能である、
３次元曲面タッチパネルを提供するものである。

本発明の第２態様は、前記主電極層を形成する前記導電性インキに含有される導電性物質が、直線タイプの銀ナノ繊維である第１態様の３次元曲面タッチパネルを提供するものである。

本発明の第３態様は、前記補助電極層を形成する前記導電性インキに含有される導電性物質が、カーボンナノチューブ、又はＰＥＤＯＴである第１態様又は第２態様のいずれかの３次元曲面タッチパネルを提供するものである。

本発明の第４態様は、前記補助電極層が、前記主電極層上に導電性接着層を介して間接的に積層されている第１〜３態様のいずれかの３次元曲面タッチパネルを提供するものである。

本発明の第５態様は、前記主電極層と前記補助電極層の積層の位置関係を入れ替えた第１〜４態様のいずれかの３次元曲面タッチパネルを提供するものである。

本発明の第６態様は、透明な基材シートと、当該基材シートの一方の面に乾燥塗膜の伸び率が１０％以下、可視光透過率が９０％以上となる導電性インキを用いて形成された複数の主電極領域を有する第一主電極層と、前記基材シートの他方の面側に乾燥塗膜の伸び率が１０％以下、可視光透過率が９０％以上となる導電性インキを用いて形成された複数の主電極領域を有する第二主電極層と、を少なくとも備え、前記第一主電極層に含まれる一の主電極領域は前記第二主電極層に含まれる二以上の主電極領域と重畳している積層体であって、当該積層体が加熱軟化後の絞り加工により３次元曲面を有する成形物となっている、３次元曲面形状のタッチ面を有する静電容量方式のタッチパネルにおいて、
さらに前記積層体が、前記３次元曲面内の周縁部に、乾燥塗膜の伸び率が７０％以上、可視光透過率が７５〜８５％となる導電性インキを用いて形成された複数の補助電極領域を有する第一補助電極層及び第二補助電極層を備えており、
当該第一補助電極層の前記補助電極領域が、前記第一主電極層の前記主電極領域のうち前記３次元曲面内の周縁部に存在する部分と各々重複するように形成され、当該重複部分において前記第一補助電極層と前記第一主電極層とが導通可能であり、
前記第二補助電極層の前記補助電極領域が、前記第二主電極層の前記主電極領域のうち前記３次元曲面内の周縁部に存在する部分と各々重複するように形成され、当該重複部分において前記第二補助電極層と前記第一主電極層とが導通可能である、
３次元曲面タッチパネルを提供するものである。

本発明の第７態様は、前記積層体が、前記基材シートの他方の面に貼合された別の透明な基材シートも備え、
前記第二補助電極層が、前記別の基材シートの貼合面とは反対の面に形成されている第６態様の３次元曲面タッチパネルを提供するものである。

本発明の第８態様は、前記積層体が、前記基材シートの他方の面に貼合された別の透明な基材シートも備え、
前記第二補助電極層が、前記別の基材シートの貼合面に形成されている第６態様の３次元曲面タッチパネルを提供するものである。

本発明の第９態様は、前記第一主電極層及び前記第二主電極層を形成する前記導電性インキに含有される導電性物質が、直線タイプの銀ナノ繊維である第６〜８態様のいずれかの３次元曲面タッチパネルを提供するものである。

本発明の第１０態様は、前記第一補助電極層及び前記第二補助電極層を形成する前記導電性インキに含有される導電性物質が、カーボンナノチューブ、又はＰＥＤＯＴである第６〜９態様のいずれかの３次元曲面タッチパネルを提供するものである。

本発明の第１１態様は、前記第一補助電極層が前記第一主電極層上に、前記第二補助電極層が前記第二主電極層上に各々導電性接着層を介して関節的に形成されている第６〜１０態様のいずれかの３次元曲面タッチパネルを提供するものである。

本発明の第１２態様は、前記第一主電極層と前記第一補助電極層の積層の位置関係、前記第二主電極層と前記第二補助電極層の積層の位置関係を各々入れ替えた第６〜１１態様のいずれかの３次元曲面タッチパネルを提供するものである。

本発明の第１３態様は、３次元曲面を有する樹脂成形品と、当該樹脂成形品の３次元曲面を被覆する第１〜１２態様のいずれかに記載の３次元曲面タッチパネルとで構成されたことを特徴とする電子機器筐体を提供するものである。

以上説明した本発明、本発明の好ましい実施態様、これらに含まれる構成要素は可能な限り組み合わせて実施することができる。

本発明は、透明な基材シートと、当該基材シートの一方の面に乾燥塗膜の伸び率が１０％以下、可視光透過率が９０％以上となる導電性インキを用いて形成された複数の主電極領域を有する主電極層と、を少なくとも備えた積層体であって、当該積層体が加熱軟化後の絞り加工により３次元曲面を有する成形物となっている、３次元曲面形状のタッチ面を有する静電容量方式のタッチパネルにおいて、上述したように、さらに前記積層体が、前記３次元曲面内の周縁部に、乾燥塗膜の伸び率が７０％以上、可視光透過率が７５〜８５％となる導電性インキを用いて形成された複数の補助電極領域を有する補助電極層を備えている。

この補助電極層の補助電極領域は、前記主電極層の前記主電極領域のうち絞り加工で大きく伸ばされる、前記３次元曲面内の周縁部に存在する部分と各々重複するように形成され、当該重複部分において前記補助電極層と前記主電極層とが導通可能であるように構成されているので、絞り加工で主電極層において仮に断線が生じたとしても、断線が生じていない補助電極層を介することによって、電極領域内等で導電性が維持される。なお、補助電極層は主電極層に比べると透視性の点で劣るが、実用上問題にはならない。何故なら、補助電極層の補助電極領域が形成される３次元曲面内の周縁部は、額縁状の加飾部を有するデザイン設計が為される等、高い透視性が要求されることがないからである。

また、主電極層の単層構成ではなく、第一主電極層と第二主電極層の２層で、前記第一主電極層に含まれる一の主電極領域を前記第二主電極層に含まれる二以上の主電極領域と重畳させる構成のタッチパネルの場合も、上記作用により同じ効果が得られる。

本発明に係る３次元曲面タッチパネルの第１実施形態を示す断面説明図である。 図１の３次元曲面タッチパネルの製造工程説明図である。 主電極領域を説明する平面図である。 補助電極領域を説明する平面図である。v 電極層の伸び率を求める試験を説明する図である。 図５の試験結果の一例を示すグラフである。 本発明の３次元曲面タッチパネルを使用した曲面タッチパネル付表示装置の説明図である。 本発明に係る３次元曲面タッチパネルの第２実施形態を示す断面説明図である。 図８の３次元曲面タッチパネルの製造工程説明図である。 第二主電極領域を説明する平面図である。 第二補助電極領域を説明する平面図である。 本発明に係る３次元曲面タッチパネルの変化例を示す断面説明図である。 図１２の３次元曲面タッチパネルの製造工程説明図である。 本発明に係る３次元曲面タッチパネルの変化例を示す断面説明図である。 本発明に係る３次元曲面タッチパネルの変化例を示す断面説明図である。 本発明に係る３次元曲面タッチパネルを用いた電子機器筐体を示す断面説明図である。 本発明に係る３次元曲面タッチパネルの変化例を示す断面説明図である。 ハードコート層を備えた３次元曲面タッチパネルの製造方法を示す断面説明図である。 本出願人において先に提案した曲面タッチパネルの製造方法の説明図であり、（ａ）は平板の平面図、（ｂ）は描画平板の平面図、（ｃ）は軟化曲面物の加工過程説明図、（ｄ）は曲面タッチパネルの斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例にかかる３次元曲面タッチパネル及びこれを用いた電子機器筐体をさらに説明する。本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするため、一部の構成要素を誇張して表すなど模式的に表しているものがある。このため、構成要素間の寸法や比率などは実物と異なっている場合がある。また、本発明の実施例に記載した部材や部分の寸法、材質、形状、その相対位置などは、とくに特定的な記載のない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。また、符号である数字は部品などを集合的に示す場合があり、個別の部品などを示す場合に当該数字のあとにアルファベットの添字を付けているものがある。

《第１実施形態》
図１は本発明に係る３次元曲面タッチパネルの第１実施形態を示す断面説明図であり、図２は、図１の３次元曲面タッチパネル１０の製造方法の説明図である。

図１に示す３次元曲面タッチパネル１０は、透明な基材シート１２の表面に導電性インキ層からなる複数の主電極領域１５有する主電極層１４設け、その上に絞り加工によって３次元曲面内の周縁部となる箇所に補助電極領域３５を有する補助電極層３４を設けた後、これら三層からなる積層体を加熱軟化させた状態での絞り加工で３次元曲面に成形し、冷却又は放冷して曲面形状成形物としたものである。

なお、本発明における「主電極領域」は、本出願人において先に提案した曲面タッチパネル（未公開）の「電極領域」と同じものであるが、補助電極領域と区別するために「主」を付加している。また、

（基材シート）
基材シート１２は透明な熱可塑性樹脂からできていて、加熱により軟化し、冷却により固化するものである。すなわち、室温では固化状態である。熱可塑性樹脂は、例えば、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ビニルエステル系樹脂などが挙げられる。また、基材シート１２は共押出品の複合材でもよく、例えば、ＰＭＭＡ／ＰＣ／ＰＭＭＡの２種３層構造フィルムなどを用いることができる。

基材シート１２の厚さは特に制限はなく、出来上り製品である３次元曲面タッチパネルの寸法、使用する樹脂の性質等を考慮して定めればよい。

（主電極領域）
このような基材シート１２の表面に透視性に優れた導電性インキを用いて複数の主電極領域１５を有する主電極層１４が形成される（図２（ａ）参照）。

主電極層１４を形成するのに用いる導電性インキは、乾燥塗膜の伸び率が１０％以下、可視光透過率が９０％以上となるインキである。したがって、タッチ面の透視性に優れた３次元曲面タッチパネルが得られるものの、絞り加工によって大きく伸ばされる箇所において主電極層１４が断線し、単独ではセンサ機能の不具合を生じさせるおそれのあるものである。

ここで、本明細書における「伸び率」とは、以下の測定方法によって求められるものである。すなわち、１２０℃、２分の環境温度下において、幅２０ｍｍ×長さ１６０ｍｍの薄い絶縁体上に導電性インキの乾燥塗膜（厚み１μｍ）を形成した試験片８０を用い、これを一対のチャック８１、８２によりチャック間（引張部）距離３０ｍｍで固定し、試験片１８の一端を２ｍｍ／分の一定速度で荷重をかけて引張試験を実施したとき、試験片８０両端の接続部８３，８４（各々、長さ１０ｍｍ）に接続されたテスター８５を用いて導電性インキの乾燥塗膜（接続部を除く導体の長さ１４０ｍｍ）が伸びることによる電気抵抗の変化を測定して求める（図５参照）。

図６は、図５の試験結果の一例を示すグラフである。横軸は（式１）で求められる伸び率、縦軸は(式２)で求められる抵抗変化率をそれぞれ表す。
伸び率（％）＝ｗ／ｌ×１００ ……（式１）
ｗ：伸び量（ｍｍ），ｌ：引張部の長さ（ｍｍ）
抵抗変化率＝(Ｒ_ｗ−Ｒ_０)／(Ｒ_０×ｌ／Ｌ_０)＋1 ……（式２）
Ｒ_０：初期抵抗値（Ω），Ｒ_ｗ：ｗ（ｍｍ）だけ伸びた時の抵抗値（Ω），
ｌ：引張部の長さ（ｍｍ），Ｌ_０：：接続部を除く導体の長さ（ｍｍ）

導電性インキの乾燥塗膜は、伸びにより断面積が減るとともに長さが長くなり、その結果抵抗値が増え、抵抗変化率も伸び量が大きくなるにつれ増える。そして、導電性インキの乾燥塗膜が伸びに耐え切れなくなり断線すると、それ以降の抵抗変化率は一気に無限大になる（図６参照）。この導電性インキの乾燥塗膜が伸びに耐え切れなったときの伸び率が、本明細書における導電性インキ乾燥塗膜の「伸び率」である。例えば、図６のグラフに示される各サンプル材料の伸び率は、ＩＴＯ（３％）、銀ナノ繊維（１０％）、ＰＥＤＯＴ（７５％）、ＣＮＴ（１００％以上）である。

また、本明細書における可視光線透過率は、ＪＩＳ Ｒ ３１０６：１９９８に準拠し、分光光度計により波長３８０?７８０ｎｍ間の可視光線透過率を測定した。

乾燥塗膜の伸びが１０％以下、可視光透過率が９０％以上となる導電性インキとしては、具体的には、バインダー中に、例えば、直線タイプの銀ナノ繊維（ＡｇＮＷ）を導電性物質として混入したインキである。なお、前記ナノ繊維には、メッシュ状のものを含む。

バインダーは、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合系樹脂、ＥＶＡ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリアセテート系樹脂、塩素化ポリプロピレン系樹脂、ポリエステル系樹脂などが挙げられる。

導電性インキ中の導電性物質とバインダーの混合割合は、バインダー１００重量部に対して導電性物質が通常１〜１００重量部、好ましくは２〜９５重量部である。得られる導電性インキ層の膜厚は通常１ｎｍ〜１００μｍ、好ましくは２ｎｍ〜５０μｍである。導電性インキ層の面抵抗の値は通常１〜２０００Ω/□、好ましくは５〜１０００Ω/□である。

基材シート１２表面への複数の主電極領域１５を有する主電極層１４の形成は、グラビア印刷やスクリーン印刷により行なう。

また、主電極層１４の形成は、フォトリソグラフィーにより行ってもよい。用いるレジストはポジ型、ネガ型どちらでもよい。フォトリソグラフィーの手順の一例は以下の通りである。
（１）複数の主電極領域全面を覆うレジストをコーター又は吹き付けにより塗布する
（２）レジスト上に連続した導電性インキ層を形成する。導電性インキ層はベタ塗りしてもよく、例えば微細な格子模様であってもよい。ベタ塗りはコーターや吹き付けにより行うことができ、微細な格子模様はグラビア印刷やスクリーン印刷などの印刷法で行うことができる。
（３）意図する主電極領域の形状になるように紫外線やレーザー光等でレジストを露光する。
（４）溶剤などでレジストを除去すると同時に、当該レジスト部分上の導電性インキ層をリフトオフする。
フォトリソグラフィーを採用すれば、主電極領域等のパターンを、より一層精密に形成できる。

図３は主電極領域１５を説明する平面図である。この図において、主電極領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃは基材シート１２の表面に設けられ、各々の主電極領域から個々にリード線１８ａ、１８ｂ、１８ｃが延設されている。

なお、基材シート１２上の主電極領域１５及びリード線１８は、後の絞り加工による変形やズレ等を見込んでデザインされる。

（補助電極領域）
複数の主電極領域１５を有する主電極層１４が形成された基材シート１２について、さらに絞り加工によって３次元曲面内の周縁部となる部分に、伸び性に優れた導電性インキを用いて複数の補助電極領域３５を有する補助電極層３４が、前記主電極層１４上に直接的に形成される（図２（ｂ）参照）。

補助電極層３４を形成するのに用いる導電性インキは、乾燥塗膜の伸び率が７０％以上、可視光透過率が７５〜８５％となるとなるインキである。したがって、補助電極領域３５の透視性は低下するものの伸び性に優れているため、絞り加工によって大きく伸ばされる箇所、すなわち３次元曲面内の周縁部において補助電極層３４は断線しない。したがって、絞り加工によって主電極層１４に断線が生じたとしても、当該断線が生じていない補助電極層３４を介することによってセンサ機能が維持される。

乾燥塗膜の伸び率が７０％以上、可視光透過率が７５〜８５％となるインキとしては、具体的には、バインダー中に、例えば、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）、導電性樹脂高分子であるＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）等の導電性物質を混入したインキである。また、これらの導電性物質は、直線タイプよりも伸びしろのある波線タイプの方が、乾燥塗膜の伸び性が向上するため、より好ましい。

バインダーは、主電極層１４と同様に、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合系樹脂、ＥＶＡ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリアセテート系樹脂、塩素化ポリプロピレン系樹脂、ポリエステル系樹脂などが挙げられる。

導電性インキ中の導電性物質とバインダーの混合割合は、主電極層と同様に、バインダー１００重量部に対して導電性物質が通常１〜１００重量部、好ましくは２〜９５重量部である。得られる導電性インキ層の膜厚は通常１ｎｍ〜１００μｍ、好ましくは２ｎｍ〜５０μｍである。導電性インキ層の面抵抗の値は通常１〜２０００Ω/□、好ましくは５〜１０００Ω/□である。

主電極層１４が形成された基材シート１２上への複数の補助電極領域３５を有する補助電極層３４を形成するには、グラビア印刷やスクリーン印刷により行なう。

また、複数の補助電極領域３５を有する補助電極層３４の形成は、主電極領域１５と同様に、フォトリソグラフィーにより行ってもよい。この場合も用いるレジストはポジ型、ネガ型どちらでもよい。フォトリソグラフィーの手順の一例は主電極領域１５の説明で述べた通りである。

図４は補助電極領域３５を説明する平面図である。この図において、補助電極領域３５ａ、３５ｂ、３５ｃは、主電極領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃのうち３次元曲面内の周縁部に存在する部分と各々重複するように形成され、当該重複部分において前記補助電極層と前記主電極層とが直接的に接触して導通可能である。

なお、補助電極領域３５も、後の絞り加工による変形やズレ等を見込んでデザインされる。

（曲面形状への成形）
これら三層からなる積層体４５を３次元曲面に成形するには、加熱軟化させた状態で絞り加工を行う（図２（ｃ）参照）。絞り加工とは、シート状物から円筒、角筒、円錐などのさまざまな形状の３次元曲面を有する、継ぎ目のない成形物を作る加工法である。本発明のような熱可塑性樹脂製の基材シート１２を用いた積層体４５の絞り加工の方法としては、圧空成形、真空成形、熱プレス成形などが挙げられ、好ましくは圧空成形、真空成形である。また、圧空成形と真空成形の複合でもよい。

絞り加工が行われる過程において、最初平面形状だった積層体４５がどのようにして３次元曲面を有するように変形するのかを説明すると、まず、所望の形状の３次元曲面を有する金型２２の上方に積層体４５を配置する。次に、金型２２の３次元曲面外において積層体４５を挟んで保持する。積層体４５を加熱軟化させ、この状態で本出願人による先願に係る図１９（ｃ）の矢印に示すように金型２２に向かう力が積層体４５に加わると、積層体４５が金型２２の３次元曲面に沿って変形して、軟化曲面物２１ができる。このとき、同じ３次元曲面内でも場所によって伸ばされる量が異なり、３次元曲面内の周縁部はとくに大きく伸ばされる。また、積層体４５に加わる力は、圧空成形の場合は圧縮空気であり、真空成形の場合は真空吸引、熱プレス成形の場合は金型２２に嵌合する金型による加圧である。

軟化曲面物２１を放冷して不要な外周部分を切り落として図１に示す曲面形状成形物である３次元曲面タッチパネル１０を得る。図１に示した例では３次元曲面タッチパネル１０は半球形状であり、例えば円形底面の半径は１５０ｍｍ、又底面から頂上部分までの距離２００ｍｍとすることができる。

（曲面タッチパネルの使用例）
本発明の３次元曲面タッチパネルの使用例を、図７の曲面タッチパネル付表示装置１を参照して説明する。

曲面タッチパネル付表示装置１は、３次元曲面を有する樹脂成形品７５及び当該３次元曲面を前面から被覆する前述の３次元曲面タッチパネル１０で構成された電子機器筐体７６（図１６参照）と、その他に画像投射装置５１と、光路ミラー５２とを含む。画像記憶装置を兼ねるＡＶメモリ５６は、画像データと音データを記憶している。画像データはＡＶ制御部５７により選択的にＡＶメモリ５６から引き出され、画像投射装置５１に送信される。

ＡＶ制御部５７はオーディオアンプも兼ねている。ＡＶ制御部５７はまた、ＡＶメモリ５６に記憶された音響や音声の音データを音に変換して、音信号を増幅する。増幅された音信号はスピーカ５８ａ、５８ｂに入力され、スピーカ５８ａ、５８ｂにより音が再生される。

光路ミラー５２は画像投射装置５１から投射された画像を反射して曲面タッチパネル１０に向けて出射する。

３次元曲面を有する樹脂成形品７５は、タッチ面の３次元曲面形状が入力時の圧力によって変形しないようにするものである。樹脂成形品７５としては、例えば、素材が乳白色のアクリル樹脂等からなる厚さ５ｍｍ〜３０ｍｍの射出成形品を用いることができる。３次元曲面タッチパネル１０を射出成形用金型内に入れ、３次元曲面タッチパネル１０の裏面側より成形用樹脂を射出することにより、樹脂成形品７５の成形と同時に３次元曲面タッチパネル１０と一体化させる。乳白色のアクリル樹脂等からなる樹脂成形品７５は光散乱性を有するので、画像投射装置５１から投射された画像光は樹脂成形品７５で散乱され、観察者は３次元曲面を有する樹脂成形品７５上の画像を視認する。

もっとも３次元曲面タッチパネルを用いた電子機器筐体７６とは別に投射像のスクリーンを設けたタッチパネル装置に組み込む場合、或いは３次元曲面タッチパネルを用いた電子機器筐体７６の裏側面に液晶ディスプレイを配置した場合等には、３次元曲面を有する樹脂成形品７５に光散乱性は不要である。

３次元曲面タッチパネルに備えた主電極領域のリード線１８は、タッチパネル制御部５４と結線されている。タッチパネル制御部５４は静電容量方式のタッチ検出を実現する装置部分である。タッチパネル制御部５４は発振回路、判定回路、信号発信回路を備えている。発振回路は主電極領域の静電容量の値に応じて発振周波数が変化する。判定回路は発振周波数の変化の有無を判定する。信号発信回路は、判定回路が発振周波数の変化を検知した場合にコンピュータ５３にタッチ信号を送出する。主電極領域の静電容量の値は、参照電極領域の静電容量の値と比較演算して算出されている。

３次元曲面タッチパネル１０が人の指等と遊離状態にある時、主電極領域の静電容量の値が一定であり、発振回路は一定発振周波数で発振している。曲面タッチパネル１０の主電極領域に人の指が近接あるいは接触すれば主電極領域の静電容量が変化しこれにより発振周波数が変化する。判定回路が当該変化を検知する。そして、信号発信回路がタッチ信号をコンピュータ５３に送出すれば、コンピュータ５３はタッチ信号を受信して、予め定められているタスクを実行する。予め定められたタスクの一例は、投影画像の切り替え、拡大・縮小、音声の切り替え、音の大小、曲面タッチパネル付表示装置１のオン・オフ等である。

コンピュータ５３は、以上述べた個々の装置、部品の制御を行うと共に曲面タッチパネル付表示装置１全体の制御等を荷う。

曲面タッチパネル付表示装置１はＬＡＮ制御部５５を備えてもよい。ＬＡＮ制御部５５はＬＡＮに接続されている。ＬＡＮ制御部５５は、ＡＶメモリ５６中の画像データやオーディオデータの取り込み、入れ替え、コンピュータ５３のプログラムの変更、リモートメンテナンス、インターネット放送の再生等を担うことができる。

以上説明した上記３次元曲面タッチパネル１０は、単一の主電極層を有し、半球形状の経線方向に沿う分割円形状の電極領域を有するものであった。本発明において使用する経線・緯線は、半球状タッチパネル１０の頂点を極とし、前記した曲面タッチパネル付表示装置１への取付け部分６１を赤道とした場合に定まる経線・緯線を意味している。３次元曲面タッチパネル１０をタッチパネル入力装置に組み込んだ場合は、当該個別の電極領域毎に、接触の有無が検知される。

《第２実施形態》
本発明にかかる３次元曲面タッチパネルは、第一主電極層１４と第二主電極層１１４を有し、格子状に分割された個別検知領域が実現されるものであってもよい（第二の３次元曲面タッチパネル１１０）。格子状に分割する一例は、半球形状タッチパネルの経線方向と緯線方向に分割するものである。

図８は本発明に係る曲面タッチパネルの第２実施形態を示す断面説明図であり、図９は図８の曲面タッチパネルの製造工程説明図である。

第一主電極層１４における主電極領域のパターンは第１実施形態の３次元曲面タッチパネル１０における主電極層のパターンと同一であり、個々の主電極領域１５は経線方向に伸びている（図３参照）。

第二主電極層１１４における主電極領域１１５のパターンは、主電極領域１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃが同心円状に配置され、個々の主電極領域１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃからリード線１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃが半球の底面側に延設されている（図１０参照）。第二主電極層１１４にあって、主電極領域は半球形状の緯線方向に伸びている。

第一主電極層１４と第二主電極層１１４を重ねるには、図８に示すように、基材シート１２の表面に第一主電極層１４を形成し、裏面に第二主電極層１１４を形成して、格子分割検知領域とすればよい。

図９を参照して第二の３次元曲面タッチパネル１１０の製造方法を概説する。第二の３次元曲面タッチパネル１１０の製造方法は３次元曲面タッチパネル１０の製造方法とほぼ同様であり、ここでは主として相違点のみを説明する。

まず、基材シート１２の表面に 透視性に優れた導電性インキを用いて複数の第一主電極領域１５を有する第一主電極層１４を形成し、裏面には透視性に優れた導電性インキを用いて複数の第二主電極領域１１５を有する第二主電極層１１４を形成する（図９（ａ）参照）。

第一主電極層１４及び第二主電極領域１１５の形成方法、使用する透視性に優れた導電性インキは、いずれも第１実施形態で説明した主電極層と同様である。

次に、両面に主電極層１４，１１４が形成された基材シート１２について、さらに絞り加工によって３次元曲面内の周縁部となる部分に、伸び性に優れた導電性インキを用いて複数の補助電極領域３５を有する第一補助電極層３４及び第二補助電極層１３４を、前記第一主電極層１４及び第二主電極層１１４上に直接的に形成し、これら５層からなる積層体１４５を作成する（図９（ｂ）参照）。

第一補助電極層３４及び第二補助電極層１３４の形成方法、使用する伸び性に優れた導電性インキは、いずれも第１実施形態で説明した補助電極層と同様である。

図１１は補助電極領域１３５を説明する平面図である。この図において、補助電極領域１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃは、主電極領域１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃのうち３次元曲面内の周縁部に存在する部分と各々重複するように形成され、当該重複部分において第二補助電極層１３４と第二主電極層１１４とが直接的に接触して導通可能である。

次いで、積層体１４５を加熱軟化させた状態で絞り加工を行なって３次元曲面に成形する（図９（ｃ）参照）。

最後に、軟化曲面物１２１を放冷して不要な外周部分を切り落として図８に示す曲面形状成形物である３次元曲面タッチパネル１１０を得る。

以下に、第１実施形態及び第２実施形態の変化例について、さらに説明する。

（変化例１）
第２実施形態において、図８に示す例では単体の樹脂シートからなる基材シート１２の表面に第一主電極層１４及び第一補助電極層３４を形成し、裏面に第二主電極層１１４及び第二補助電極層１３４を形成して格子分割検知領域を有する第二の曲面タッチパネル１１０としたが、格子分割検知領域を有する第二の曲面タッチパネル１１０はこれに限定されない。例えば、積層体１４５が、基材シート１２の裏面に貼合された別の透明な基材シート１１２も備え、第二主電極層１１４が、前記別の基材シート１１２の貼合面とは反対の面に形成されていてもよい（図１２参照）。

この場合、単体の樹脂シート１２の両面に電極パターンを形成しなくても、基材シート１２及び別の基材シート１１２に各々、片面のみに電極パターンを形成してから両者を貼り合わせればよいので、ブロッキングの発生を抑えることができ、電極パターンを損なうことがない。具体的には、以下のようにして製造する。

まず、一の樹脂シート１２ａの表面に 透視性に優れた導電性インキを用いて複数の主電極領域を有する第一主電極層１４を形成した第一電極シートと、別の樹脂シート１１２の裏面に透視性に優れた導電性インキを用いて複数の第二主電極領域を有する第二主電極層１１４を形成したものとを別々に作成する（図１３（ａ）参照）

次に、第一電極シートについて、さらに絞り加工によって３次元曲面内の周縁部となる部分に、第一補助電極層３４を第一主電極層１４上に直接的に形成し、他方、第二電極シートについて、さらに３次元曲面内の周縁部となる部分に、第二補助電極層１３４を第二主電極層１１４上に直接的に形成する（図１３（ｂ）参照）。

次いで、別々に作成した両シートを電極面が外側になるように接着層４０にて貼り合わせた後（図１３（ｃ）参照）、積層体１４５を加熱軟化させた状態で絞り加工を行なって３次元曲面に成形する（図１３（ｄ）参照）。

最後に、軟化曲面物１２１を放冷して不要な外周部分を切り落として図１２に示す曲面形状成形物である３次元曲面タッチパネル１１０を得る。

別の透明な樹脂シート１１２としては、前記基材シート１２と同様の材料を用いることができる。また、接着層４０としては、透明で密着信頼性のある材料が選ばれ、例えばアクリル酸系感圧粘着剤、ＵＶ接着剤、熱可塑接着剤、熱硬化接着剤等がある。

（変化例２）
また、格子分割検知領域を有する第二の曲面タッチパネル１１０は、変化例１以外にも別の積層構成をとることもできる。例えば、積層体１４５が、基材シート１２の裏面に貼合された別の透明な基材シート１１２も備え、第二主電極層１１４が、前記別の基材シート１１２の貼合面に形成されていてもよい（図１４参照）。

図１３（ａ）及び（ｂ）と同じ工程を経た後、別々に作成した両シートを電極面がいずれも表側になるように接着層４０にて貼り合わせる点において、変化例１と異なる。この場合、第二主電極層１１４及び第二補助電極層１３４が露出しないため、電極の導電性を損ないにくい。

別の透明な樹脂シート１１２及び接着層４０としては、変化例１と同様の材料を用いることができる。

（変化例３）
また、上記各実施形態及びその変家例１，２においては、各種補助電極層が各種主電極層上に直接的に形成されているが、本発明の３次元曲面タッチパネルはこれに限定されない。例えば、各種補助電極層を各種主電極層が形成された基材シートとは別の熱可塑性樹脂製の基材シート上に形成し、これを導電性接着層にて貼付することにより各種主電極層上に各種補助電極層を間接的に形成することもできる。

一例として、第１実施形態の３次元曲面タッチパネル１０について主電極層１４上に補助電極層３４を間接的に形成させるように変化させた積層構成を、図１５に示す。図１５においては、一の基材シート１２の表面に導電性インキ層からなる複数の主電極領域を有する主電極層１４が設けられ、別の基材シート４７の裏面の絞り加工によって３次元曲面内の周縁部となる部分に補助電極領域を有する補助電極層３４が設けられ、これらが電極形成面どうしを対向させて全面的に貼り合わせられている。なお、主電極層１４及び補助電極層３４は、異方導電性を有する導電性接着層４８によって、相対する電極間でのみ導通可能である。

このように各種補助電極層を各種主電極層上に直接的に形成しないことによって、両者間の密着性を向上させることも可能である。とくに、銀ナノ繊維を含有する主電極層１４とカーボンナノチューブを含有する補助電極層３４との組み合わせの場合には、間に導電性接着層４８を介在させる構成が有効である。

導電性接着層４８としては、接着剤（バインダー）とこのバインダー中に、均一に分散された導電粒子から構成される。バインダー成分としては、接着力はもちろん、隣の電極と導通しない絶縁性を保持し、各信頼性を有する材料であれば、合成ゴム、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等あらゆる樹脂が可能である。導電性粒子は、相対する電極間に安定した通電性を示し、隣接電極に接しない形状及び、分散数であればよく、金属（ニッケルやニッケルに金コートした複合材）、プラスチックやレジンのコアに金属メッキしたもの等が挙げられる。

なお、図１５では、貼り合わせに異方導電性を有する導電性接着層４８を用いているため、導電性接着層４８を全面的に設けているが、異方導電性を有さない導電性接着層を用いる場合には、相対する電極間のみに形成することになる。この場合、異方導電性を有さない導電性接着層の形成領域以外の部分を、絶縁性接着層で接着するのが好ましい。

（その他の変化例）
また、本発明の３次元曲面タッチパネル１０，１１０は、加飾部７０を有していてもよい。例えば、曲面タッチパネル１０，１１０の操作領域の周囲に枠状の加飾部７０を形成する（図１７参照）。こうすることによって、意匠を向上させるとともに、透視性に劣る補助電極領域が目立たなくさせることができる。加飾部７０の材質としては、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリエステルウレタン系樹脂、セルロースエステル系樹脂、アルキド樹脂などのバインダーとして、適当な色の顔料又は染料を着色剤として含有する着色インキを用い、絞り加工前に直接印刷にて形成することができる。

また、従来、タッチパネルは最表面にハードコートフィルムを備えているが、３次元曲面タッチパネルの場合、絞り加工時にハードコートフィルムのハードコート層にクラックが発生するという不具合が発生することがあった。そこで、本発明の３次元曲面タッチパネル１０，１１０は、ハードコートフィルムを用いずに、絞り加工後の最表面にプラズマＣＶＤによるハードコート層を設けるのが好ましい（図１８参照）。プラズマＣＶＤの成膜原料ガスとしては、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、ヘキサメチルジシシラン（ＨＭＤＳ）などを用いることができる。プラズマガスは、酸素や窒素を用いる。より具体的な成膜工程は、３次元曲面タッチパネル１０，１１０を容器内のホルダーに設置し、真空排気を実施後、成膜原料ガス、プラズマガスを導入、電力を加え、気化させた後、プラズマを発生させ、ＳｉＯ_ｘ又はＳｉＮ_ｘのハードコート層を３次元曲面タッチパネル１０，１１０の最表面に形成させる。なお、プラズマＣＶＤによるハードコート層を電極パターン上に直接形成するよりも、絞り加工前に最表面に基材シートと同様の樹脂フィルムを貼合しておき、絞り加工後に当該樹脂フィルム上にプラズマＣＶＤによるハードコート処理を行なう方が、ハードコート層の密着性の点でより好ましい。

また、第１実施形態の３次元曲面タッチパネル１０の使用例の説明において、３次元曲面を有する樹脂成形品７５及び当該３次元曲面を前面から被覆する３次元曲面タッチパネル１０で構成された電子機器筐体７６（図１６参照）を示したが、３次元曲面を有する樹脂成形品７５が３次元曲面タッチパネル１０，１１０の３次元曲面を前面から被覆するように電子機器筐体７６を構成こともできる。また、上記使用例の説明において、３次元曲面タッチパネル１０を射出成形用金型内に入れ、３次元曲面タッチパネル１０の裏面側より成形用樹脂を射出することにより、樹脂成形品７５の成形と同時に３次元曲面タッチパネル１０と一体化させると説明したが、あらかじめ成形しておいた樹脂成形品７５を３次元曲面タッチパネル１０，１１００と貼合してもよい。さらには、樹脂成形品７５は射出成形品に限られず、平板を絞り加工により３次元形状に成形したものでも構わない。また、当該平板の絞り加工を積層体４５，１４５にあらかじめ貼り合わせておき、まとめて絞り加工を行なってもよい。

以上、本明細書中の説明において、様々なバリエーションを示したが、それらにおいて主電極層と補助電極層の積層の位置関係を入れ替えてもよい。つまり、第１実施形態を例にとると、基材シート１２、主電極層１４、補助電極層３４の積層順に代えて、基材シート１２、補助電極層３４、主電極層１４の順で積層しても構わない。また、第１実施形態や第２実施形態の説明において「表面」、「裏面」としているところを、各々「裏面」、「表面」に変更した構成にしてもよい。

本発明の技術内容および技術的特徴は上記のように開示したが、本発明が属する技術分野における当業者であれば、本発明の教示および開示に基づいて、本発明の技術的思想に違わない様々な置換および付加を行うことは可能である。したがって、本発明の保護範囲は実施例に開示するものに限定されることなく、本発明に違わない様々な置換および付加が含まれるものであるとともに、別紙の特許請求の範囲に含まれるものである。

１ ３次元曲面タッチパネル付表示装置
１０ ３次元曲面タッチパネル
１１ 平板
１２ 基材シート
１３ 描画平板
１３ 基材シート
１４ 主電極層
１５ 主電極領域（経線方向）
１７ 主電極切断線（非導通部）
１８ リード線
１９ 保護層
２１ 軟化曲面物
２２ 型
３４ 補助電極層
３５ 補助電極領域（経線方向）
４０ 接着層
４５ 積層体
４８ 導電性接着層
５１ 画像投射装置
５２ 光路ミラー
５３ コンピュータ
５４ タッチパネル制御部
５５ ＬＡＮ装置
５６ 画像記憶装置を兼ねるＡＶメモリ
５７ オーディオアンプを兼ねるＡＶ制御部
５８ スピーカ
７０ 加飾部
７５ 樹脂成形品
７６ 電子機器筐体
８０ 試験片
８１，８２ チャック
８３，８４ 接続部
８５ テスター
１１０ 第二の３次元曲面タッチパネル（格子分割検知領域を有する曲面タッチパネル）
１１２ 基材シート
１１４ 第二主電極層
１１５ 第二主電極領域 （緯線方向）
１１８ リード線
１３４ 第二補助電極層
１３５ 第二補助電極領域 （経線方向）
１４５ 積層体

Claims (13)

1. 透明な基材シートと、当該基材シートの一方の面に乾燥塗膜の伸び率が１０％以下、可視光透過率が９０％以上となる導電性インキを用いて形成された複数の主電極領域を有する主電極層と、を少なくとも備えた積層体であって、当該積層体が３次元曲面を有する絞り加工品となっている、３次元曲面形状のタッチ面を有する静電容量方式のタッチパネルにおいて、
   さらに前記積層体が、前記３次元曲面内の周縁部に、乾燥塗膜の伸び率が７０％以上、可視光透過率が７５〜８５％となる導電性インキを用いて形成された複数の補助電極領域を有する補助電極層を備えており、
   当該補助電極層の前記補助電極領域が、前記主電極層の前記主電極領域のうち前記３次元曲面内の周縁部に存在する部分と各々重複するように形成され、当該重複部分において前記補助電極層と前記主電極層とが導通可能である、
   ことを特徴とする３次元曲面タッチパネル。
   
2. 前記主電極層を形成する前記導電性インキに含有される導電性物質が、直線タイプの銀ナノ繊維である請求項１記載の３次元曲面タッチパネル。
3. 前記補助電極層を形成する前記導電性インキに含有される導電性物質が、カーボンナノチューブ、又はＰＥＤＯＴである請求項１又は請求項２のいずれかに記載の３次元曲面タッチパネル。
4. 前記補助電極層が、前記主電極層上に導電性接着層を介して間接的に積層されている請求項１〜３のいずれかに記載の３次元曲面タッチパネル。
5. 前記主電極層と前記補助電極層の積層の位置関係を入れ替えた請求項１〜４のいずれかに記載の３次元曲面タッチパネル。
6. 透明な基材シートと、当該基材シートの一方の面に乾燥塗膜の伸び率が１０％以下、可視光透過率が９０％以上となる導電性インキを用いて形成された複数の主電極領域を有する第一主電極層と、前記基材シートの他方の面側に乾燥塗膜の伸び率が１０％以下、可視光透過率が９０％以上となる導電性インキを用いて形成された複数の主電極領域を有する第二主電極層と、を少なくとも備え、前記第一主電極層に含まれる一の主電極領域は前記第二主電極層に含まれる二以上の主電極領域と重畳している積層体であって、当該積層体が３次元曲面を有する絞り加工品となっている、３次元曲面形状のタッチ面を有する静電容量方式のタッチパネルにおいて、
   さらに前記積層体が、前記３次元曲面内の周縁部に、乾燥塗膜の伸び率が７０％以上、可視光透過率が７５〜８５％となる導電性インキを用いて形成された複数の補助電極領域を有する第一補助電極層及び第二補助電極層を備えており、
   当該第一補助電極層の前記補助電極領域が、前記第一主電極層の前記主電極領域のうち前記３次元曲面内の周縁部に存在する部分と各々重複するように形成され、当該重複部分において前記第一補助電極層と前記第一主電極層とが導通可能であり、
   前記第二補助電極層の前記補助電極領域が、前記第二主電極層の前記主電極領域のうち前記３次元曲面内の周縁部に存在する部分と各々重複するように形成され、当該重複部分において前記第二補助電極層と前記第二主電極層とが導通可能である、
   ことを特徴とする３次元曲面タッチパネル。
   
7. 前記積層体が、前記基材シートの他方の面に貼合された別の透明な基材シートも備え、
   前記第二主電極層が、前記別の基材シートの貼合面とは反対の面に形成されている請求項６記載の３次元曲面タッチパネル。
8. 前記積層体が、前記基材シートの他方の面に貼合された別の透明な基材シートも備え、
   前記第二主電極層が、前記別の基材シートの貼合面に形成されている請求項６記載の３次元曲面タッチパネル。
9. 前記第一主電極層及び前記第二主電極層を形成する前記導電性インキに含有される導電性物質が、直線タイプの銀ナノ繊維である請求項６〜８のいずれかに記載の３次元曲面タッチパネル。
10. 前記第一補助電極層及び前記第二補助電極層を形成する前記導電性インキに含有される導電性物質が、カーボンナノチューブ、又はＰＥＤＯＴである請求項６〜９のいずれかに記載の３次元曲面タッチパネル。
11. 前記第一補助電極層が前記第一主電極層上に、前記第二補助電極層が前記第二主電極層上に各々導電性接着層を介して間接的に形成されている請求項６〜１０のいずれかに記載の３次元曲面タッチパネル。
    
12. 前記第一主電極層と前記第一補助電極層の積層の位置関係、前記第二主電極層と前記第二補助電極層の積層の位置関係を各々入れ替えた請求項６〜１１のいずれかに記載した３次元曲面タッチパネル。
13. ３次元曲面を有する樹脂成形品と、当該樹脂成形品の３次元曲面を被覆する請求項１〜１２のいずれかに記載の３次元曲面タッチパネルとで構成されたことを特徴とする電子機器筐体。

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