CN105579938A - 电容式曲面形状触摸面板及其制造方法 - Google Patents

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今村佳昭
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Abstract

提供一种实现了薄型化、轻量化的电容式曲面形状触摸面板。所述电容式曲面形状触摸面板由热成型为预定的曲面形状的电容式曲面形状触摸面板基板和热压接在电容式曲面形状触摸面板基板(50)的传感部(10)的热压接区域的外部连接用基板(11)构成，所述电容式曲面形状触摸面板基板具备：由透明树脂基材构成的透明面板基板(2)；形成在透明面板基板(2)的背面的外缘部的装饰印刷层(5)；遍及形成有装饰印刷层(5)的透明面板基板(2)的背面的装饰印刷层(5)的内侧和该装饰印刷层(5)的背面进行覆盖而平坦地形成的由透明树脂材料构成的段差防止层(7)；由形成在段差防止层(7)的背面的透明电极层(8)构成的传感部(10)；和以覆盖除了外部连接用基板的热压接区域之外的整个面的方式形成在传感部(10)上的透明保护膜(9)。

Description

电容式曲面形状触摸面板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有使用了透明树脂基材的顶板(topplate)的电容式曲面形状触摸面板。本申请主张日本专利申请2013-200857号(2013年9月27日申请)的优先权，并参照该申请的公开全部内容而引用于此。
背景技术
可利用触摸面板容易地进行操作的智能手机、平板PC得到广泛的普及，触摸面板的薄型化、轻量化和低成本化成为迫切的课题。
在触摸面板的检测方式中具有各种各样的方式，例如可列举：将两片电阻膜重叠而确定指示位置的电阻膜方式、在面板表面产生超声波和/或表面弹性波来进行指示位置检测的表面弹性波方式等。在上述的智能手机、平板PC中所使用的触摸面板中，需要应对利用手指在面板上进行敲击(tapping)、拖动(dragging)或者为了放大图像而在画面上进行将两根手指分开那样的放大(pitchout)动作或将两根手指以合拢的方式移动的缩小(pitchin)操作这样的复杂且具有自由度的操作。因此，在现实情况中使用透明电极形成xy矩阵(Matrix)，并能够同时进行多个指示位置的检测的电容式触摸面板成为主流。
此外，为了实现触摸面板的薄型化、轻量化和低成本化，进行了各种研究，并尝试着将为了保护形成有透明电极的电容片(CapacitanceSheet)而以覆盖表面的方式配置的顶板从玻璃制变更为树脂性原材料的顶板(例如，参照专利文献1)。
在将树脂性的顶板用于电容式触摸面板的情况下，由于触摸面板或搭载触摸面板的液晶面板在制造时被暴露于高温环境下，所以通常使用耐热性高的树脂材料，例如聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)树脂。此外，触摸面板的表面被暴露于外部环境中，表面容易划伤。由于PC树脂的硬度低，所以如果使用了PC树脂的顶板的表面划伤，则存在设计上和/或视觉上不良的问题。因此，利用硬度高的硬质树脂来将顶板的表面进行多层化。例如，利用双层挤压成形技术，开发出由PC树脂和丙烯酸树脂(甲基丙烯酸甲酯树脂，Poly(MethylMethacrylate)，PMMA)构成的多层透明树脂基材。
此外，以往，开发的触摸面板产品为：在制造为曲面形状的壳体上贴合玻璃和/或膜(film)而得到的2.5D规格或3D规格的触摸面板产品，所述曲面形状为对实施了装饰印刷的塑料机件的热成型产品或膜进行热成型，并通过使树脂具有填充刚性的模内(In-mold)成型而形成(例如，参照专利文献2、3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-207983号公报
专利文献2：日本特开2012-043165号公报
专利文献3：日本专利第5113960号公报
发明内容
技术问题
以往，在将触摸面板搭载于具有曲面形状的壳体的智能手机等的情况下，需要使曲面形状的壳体与触摸面板贴合。并且，如果是粘贴类型的粘着剂，则无法以均匀的形状将触摸面板粘贴于曲面形状的壳体，必须使用液态树脂将触摸面板粘贴于曲面形状的壳体。
然而，使用液态树脂粘贴触摸面板的作业存在成品率差的问题。此外，在使用液态树脂将触摸面板粘贴于曲面形状的壳体的情况下，会出现壳体与触摸面板传感器(sensor)的距离不同的位置，因此存在产生作为静电型触摸面板的功能上的限制的问题。
因此，鉴于如上所述的以往的问题点，本发明的目的在于提供一种电容式曲面形状触摸面板，该电容式曲面形状触摸面板将使用了透明树脂基材的顶板与曲面形状的壳体一体化而无需使壳体与触摸面板贴合的作业，从而实现薄型化、轻量化。
本发明的其他目的、根据本发明所获得的具体地的优点将在以下所说明的实施方式的说明中进一步明确。
技术方案
本发明为一种电容式曲面形状触摸面板，其特征在于，具有：电容式曲面形状触摸面板基板和外部连接用基板，上述电容式曲面形状触摸面板基板为将具有比热成型温度高的耐热温度特性的电容式触摸面板基板热成型为三维形状而成，上述电容式触摸面板基板具备：透明面板基板，其具备透明树脂基材；装饰印刷层，其形成在上述透明面板基板的背面的外缘部；段差防止层，其遍及形成有上述装饰印刷层的上述透明面板基板的背面的上述装饰印刷层的内侧和该装饰印刷层的背面进行覆盖而平坦地形成，并由透明树脂材料构成；传感部，其具备形成在上述段差防止层的背面的透明电极层；和透明保护膜，其以覆盖除了外部连接用基板的热压接区域之外的整个面的方式形成在上述传感部的背面，上述外部连接用基板热压接于所述传感部的热压接区域。
在本发明的电容式曲面形状触摸面板中，上述透明面板基板可以由具有比上述电容式曲面形状触摸面板基板的热成型温度高的耐热温度特性的丙烯酸树脂(PMMA)树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、环烯烃聚合物(COP)树脂、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)树脂中的至少一种的透明树脂基材构成。此外，上述透明面板基板可以由透明树脂基材和形成在上述透明树脂基材的一个面的由与上述透明树脂基材不同的材质构成的透明树脂层构成。
此外，本发明为一种电容式曲面形状触摸面板的制造方法，其特征在于，具有：基板制作工序，制作具有比热成型温度高的耐热温度特性的电容式触摸面板基板，上述电容式触摸面板基板具备：透明面板基板，其具备透明树脂基材；装饰印刷层，其形成在上述透明面板基板的背面的外缘部；段差防止层，其遍及形成有上述装饰印刷层的上述透明面板基板的背面的上述装饰印刷层的内侧和该装饰印刷层的背面进行覆盖而平坦地形成，并由透明树脂材料构成；传感部，其具备形成在上述段差防止层的背面的透明电极层；和透明保护膜，其以覆盖除了外部连接用基板的热压接区域之外的整个面的方式形成在上述传感部的背面；热成型工序，将在上述基板制作工序中制作的电容式触摸面板基板热成型为三维形状，制作成电容式曲面形状触摸面板基板；热压接工序，将上述外部连接用基板热压接于在上述热成型工序中制作的电容式曲面形状触摸面板基板的上述传感部的热压接区域。
技术效果
在本发明中能够提供将使用了透明树脂基材的顶板与曲面形状的壳体一体化而无需使壳体与触摸面板贴合的作业，从而实现薄型化、轻量化的电容式曲面形状触摸面板。
附图说明
图1是示出应用了本发明的电容式曲面形状触摸面板的一例的外观立体图。
图2是示出上述电容式曲面形状触摸面板的结构的图1的AA’线处的剖面图。
图3是示意性地示出上述电容式曲面形状触摸面板的制造工序的图。
图4是示出上述电容式曲面形状触摸面板的制造中所使用的电容式触摸面板基板的结构的图，(A)是电容式触摸面板的俯视图，(B)是图(A)的AA’线处的剖视图。
符号说明
1：顶板，2a：透明树脂基材，2b：透明树脂层，2：透明面板基板，5：装饰印刷层，7：段差防止层，8：透明电极层，9：透明保护膜，10：传感部，11：柔性印制基板，12：具备绝缘层的跨接布线层，50：电容式触摸面板基板，60：电容式曲面形状触摸面板基板，80：热成型装置，100：电容式曲面形状触摸面板
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行详细说明。应予说明，本发明并不仅限于以下的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行各种变更。应予说明，附图中的各部分的尺寸为大概示出的尺寸，特别地，剖视图中为了清楚地示出结构而采用强调了厚度方向的尺寸。
将应用了本发明的电容式曲面形状触摸面板100的一例示于图1的外观立体图和在图1的AA’线处的图2的剖视图。
该电容式曲面形状触摸面板100具有：电容式曲面形状触摸面板基板60，其为将在背面侧直接形成有传感部10的由透明树脂基材构成的一片顶板1热成型为曲面形状而成；以及外部连接用柔性印制基板11，其热压接于上述电容式曲面形状触摸面板基板60。
上述电容式曲面形状触摸面板基板60，如图2的剖视图所示，具备：具备透明树脂基材的透明面板基板2；形成在上述透明面板基板2的背面的外缘部的装饰印刷层5；遍及形成有上述装饰印刷层5的上述透明面板基板2的背面的上述装饰印刷层5的内侧和该装饰印刷层5的背面进行覆盖而平坦地形成的由透明树脂材料构成的段差防止层7；形成在上述段差防止层7的背面的透明电极层8；形成在上述透明电极层8的背面的具备绝缘层的跨接布线层12；以及以覆盖除了外部连接用基板的热压接区域之外的整个面的方式形成在上述跨接布线层12的背面的透明保护膜9，并被热成型为预定的曲面形状。
并且，外部连接用柔性印制基板11热压接于热成型为预定的曲面形状的上述电容式曲面形状触摸面板基板60的跨接布线层12的热压接区域。
这样的结构的电容式曲面形状触摸面板100，例如经过图3所示的制造工序(A)～(C)而制造。
在最初的基板制作工序(A)中，制作在热成型工序(B)中进行热成型的电容式触摸面板基板50。
这里，上述透明面板基板2具有0.2mm～3mm的厚度，为了满足作为该电容式曲面形状触摸面板100所使用的顶板1的功能，优选设为0.5mm～2mm的厚度。此外，上述透明面板基板2可以由例如具有比190℃的热成型温度高的耐热温度特性的丙烯酸树脂(PMMA)树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、环烯烃聚合物(COP)树脂、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)树脂中的至少一种的透明树脂基材构成。上述电容式触摸面板基板50中，不仅是上述透明面板基板2，段差防止层7、透明电极层8、跨接布线层12、透明保护膜9等也利用可承受热成型工序(B)中的热成型温度的材料来形成。
此外，上述透明面板基板2可以由透明树脂基材和形成在上述透明树脂基材的一个面的由与上述透明树脂基材不同的材质构成的透明树脂层构成。
在接下来的热成型工序(B)中，利用热成型装置80将在上述基板制作工序(A)中制作的电容式触摸面板基板50在190℃的热成型温度下热成型为所期望的三维形状，从而制作成电容式曲面形状触摸面板基板60。
然后，在热压接工序(C)中，通过将外部连接用柔性印制基板11热压接于在上述热成型工序(B)中制作的电容式曲面形状触摸面板基板60的上述跨接布线层12的热压接区域，来完成电容式曲面形状触摸面板100。
这里，对于在上述基板制作工序(A)中制作的电容式触摸面板基板50，将其正视图示于图4(A)，并将其AA’线剖视图示于图4(B)，如图4(A)和图4(B)所示，电容式触摸面板基板50具备：作为上部结构的顶板1、构成配置在顶板1的背面侧的传感部10的透明电极层8和具备绝缘层的跨接布线层12。
顶板1如图4(B)所示，具有：具备透明树脂基材2a和透明树脂层2b的透明面板基板2，透明树脂基材2a包含耐热性高的树脂材料，透明树脂层2b形成在该透明树脂基材2a的一个面即表面且包含硬度高的硬质树脂材料；形成在透明树脂基材2a的另一个面即背面的外缘部的装饰印刷层5；和以遍及顶板1的背面侧和装饰印刷层5而覆盖的方式形成的段差防止层7。
透明树脂基材2a优选通过作为耐热性高的树脂材料的PC树脂形成，透明树脂层2b优选利用作为硬度高的硬质树脂材料的PMMA树脂形成。通常，通过铅笔硬度(划痕硬度试验，JISK5600)来评价触摸面板的表面的划伤难易度，作为单一基材的PC树脂的表面硬度为2B～F，容易划伤。另一方面，PMMA树脂的表面硬度为H～2H，优选作为用于触摸面板的表面的材料。通过将由PMMA树脂等构成的透明树脂层2b形成在由PC树脂等构成的透明树脂基材2a的一个面，即电容式曲面形状触摸面板100的表面侧，能够实现难以划伤的触摸面板。
由在表面形成有透明树脂层2b的透明树脂基材2a构成的透明面板基板2通过使用两种树脂材料同时进行熔融成形来形成。
装饰印刷层5是以将构成智能手机和/或平板终端等的液晶屏的外缘部的、形成有在使触摸面板发挥功能上所需的电极和/或布线等的区域作为边框区域而以从外部不可视的方式进行覆盖的目的而形成的层。装饰印刷层5通过丝网印刷将彩色油墨反复涂布多层而形成。为了涂布预定的厚度以使形成在边框区域的电极和/或布线等不会透过，如果在一次的涂布中涂布较厚，则容易出现颜色深浅不均，因此需要将每一次的涂布层减薄并分成多次来形成多层的印刷层。例如，在光难以透过的深色油墨的情况下，通过两次涂布形成印刷层，在光容易透过的浅色(白色等)油墨的情况下，需要进行四次左右的反复涂布。在每一次的涂布厚度为8μm左右的情况下，浅色油墨的层具有32μm左右的厚度。
段差防止层7以遍及透明树脂基材2a的背面和装饰印刷层5而覆盖整个面的方式平坦地形成，优选地，使用线膨胀系数与形成在透明树脂基材2a的表面侧的透明树脂层2b所使用的材料具有的线膨胀系数大致相等的树脂材料。作为段差防止层7的材料，并不特别地限制，可以使用紫外光固化型油墨和/或热固化型油墨所使用的透明的丙烯酸系树脂涂料或聚氨酯系树脂涂料等。更具体地，可以使用以聚氨酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚酯型聚氨酯(甲基)丙烯酸酯、聚醚(甲基)丙烯酸酯、聚碳酸酯(甲基)丙烯酸酯、聚碳酸酯聚氨酯(甲基)丙烯酸酯等为材质的涂料。为了不对触摸面板的光学特性带来影响，更优选地，作为扩散投射光相对于总透射光的比例的雾度不超过1％。以涂布粘度低、透明的丙烯酸系或聚氨酯系树脂涂料等的方式进行使用，由此使在装饰印刷层5和透明树脂基材2a之间产生的段差大致平坦化，并且，在连接有透明电极层8的情况下，还能够防止由该段差引起的布线断裂。如上所述，在利用浅色油墨进行装饰印刷的情况下，装饰印刷层5成为32μm左右的厚度，因此，只要以成为35μm左右的厚度的方式，遍及透明树脂基材2a的背面和装饰印刷层5而涂布丙烯酸系涂料来形成段差防止层7即可。对于涂布形成段差防止层7的丙烯酸系涂料，除了丝网印刷之外，还可以使用模涂机(diecoater)直接涂布。这样，段差防止层7的形成可以使用公知的涂布技术，因此不需要导入特殊的设备，可以使用与装饰印刷层5的印刷工序所使用的设备相同的设备，从而能够降低制造成本。
这样，以遍及上述透明树脂基材2a的背面和装饰印刷层5而覆盖整个面的方式平坦地形成的形成的上述段差防止层7使在上述装饰印刷层5与透明树脂基材2a之间产生的段差大致平坦化，并在连接有透明电极层8的情况下，也起到防止由该段差引起的布线断裂的功能，并且还作为防翘曲装置而发挥功能，用来防止由在使用两种树脂材料形成的包括透明树脂层2b和透明树脂基材2a的双层结构的透明面板基板2产生的环境温度引起的翘曲。
形成在段差防止层7的下部的透明电极层8为将透明电极形成于透明膜的层，由于电极表面因上述热成型工序(B)中的热成型而弯曲，所以如果采用作为无机材料的ITO(IndiumTinOxide，氧化铟锡)膜，则容易产生裂缝(crack)，因此，考虑弯曲性而采用包含由银或铜或它们的合金构成的纳米线或纳米粒子的材料。在电容式触摸面板的情况下，通常为了确定触摸位置的xy坐标，而使用x轴方向的电极和y轴方向的电极被形成于两片膜的双层结构的透明电极膜，但可通过将使用有Ag纳米线的透明电极层8与用于确定透明电极的xy坐标的跨接布线形成多层，而设为一层的透明电极层8。通过将透明电极层8设为一层，能够减小电容式曲面形状触摸面板100的厚度，而实现轻量化，并且能够减少制造工序数，因此能够降低制造成本。此外，跨接布线层12的布线电极，由于成为曲率大的部分，所以可使用考虑变形时的尺寸变化等，并且考虑了热成型时的耐热性的材料，例如银浆来形成。
为了保护具备绝缘层的跨接布线层12，在跨接布线层12的背面以覆盖除了外部连接用柔性印制基板11的热压接区域之外的整个面的方式形成透明保护膜9，并连接用于与外部电路连接的柔性印制基板11。透明保护膜9使用公知的材料即可，例如可通过涂布热固化型丙烯酸系树脂来形成。
该电容式曲面形状触摸面板100所使用的顶板1具有：由透明树脂基材2a和形成在上述透明树脂基材2a的一个面的由与上述透明树脂基材2a不同的材质构成的透明树脂层2b构成的透明面板基板2；形成在上述透明面板基板2的背面的外缘部的装饰印刷层5；由具有比柔性印制基板11的热压接温度高的耐热温度特性的透明树脂材料构成，并遍及形成有上述装饰印刷层5的上述透明面板基板2的背面的上述装饰印刷层5的内侧和该装饰印刷层5的背面进行覆盖而平坦地形成的段差防止层7；形成在上述段差防止层7的背面的透明电极层8；形成在上述透明电极层8上的具备绝缘层的跨接布线层12；和形成在上述跨接布线层12上的透明保护膜9。
[实施例]
树脂顶板基材：PC树脂+PMMA树脂原材料(D02U，三菱瓦斯化学制)厚度0.8mm
显示部尺寸：90mm×55mm
装饰印刷层：MRX-HF919黑(帝国油墨制造制)
翘曲防止层：RL-9262(三悠瑞克(SANYUREC)制)
透明电极层：银纳米线油墨
绝缘层：TPAR-P1510PM(东京应化工业制)
布线跨接线：AF6100(太阳油墨制)
透明树脂涂料：FR-1TNSD9(朝日化学研究所制)
利用上述材料制作后进行热成型，并在最后实施FPC压接。
确认功能上没有问题。

Claims (4)

1.一种电容式曲面形状触摸面板，其特征在于，具有：电容式曲面形状触摸面板基板和外部连接用基板，
所述电容式曲面形状触摸面板基板为将具有比热成型温度高的耐热温度特性的电容式触摸面板基板热成型为三维形状而成，所述电容式触摸面板基板具备：透明面板基板，其具备透明树脂基材；装饰印刷层，其形成在所述透明面板基板的背面的外缘部；段差防止层，其遍及形成有所述装饰印刷层的所述透明面板基板的背面的所述装饰印刷层的内侧和该装饰印刷层的背面进行覆盖而平坦地形成，并由透明树脂材料构成；传感部，其具备形成在所述段差防止层的背面的透明电极层；和透明保护膜，其以覆盖除了外部连接用基板的热压接区域之外的整个面的方式形成在所述传感部的背面，
所述外部连接用基板热压接于所述传感部的热压接区域。
2.根据权利要求1所述的电容式曲面形状触摸面板，其特征在于，
所述透明面板基板由具有比所述电容式曲面形状触摸面板基板的热成型温度高的耐热温度特性的丙烯酸树脂(PMMA)树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、环烯烃聚合物(COP)树脂、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)树脂中的至少一种的透明树脂基材构成。
3.根据权利要求2所述的电容式曲面形状触摸面板，其特征在于，
所述透明面板基板由透明树脂基材和形成在所述透明树脂基材的一个面的由与所述透明树脂基材不同的材质构成的透明树脂层构成。
4.一种电容式曲面形状触摸面板的制造方法，其特征在于，具有：
基板制作工序，制作具有比热成型温度高的耐热温度特性的电容式触摸面板基板，所述电容式触摸面板基板具备：透明面板基板，其具备透明树脂基材；装饰印刷层，其形成在所述透明面板基板的背面的外缘部；段差防止层，其遍及形成有所述装饰印刷层的所述透明面板基板的背面的所述装饰印刷层的内侧和该装饰印刷层的背面进行覆盖而平坦地形成，并由透明树脂材料构成；传感部，其具备形成在所述段差防止层的背面的透明电极层；和透明保护膜，其以覆盖除了外部连接用基板的热压接区域之外的整个面的方式形成在所述传感部的背面；
热成型工序，将在所述基板制作工序中制作的电容式触摸面板基板热成型为三维形状，制作成电容式曲面形状触摸面板基板；
热压接工序，将所述外部连接用基板热压接于在所述热成型工序中制作的电容式曲面形状触摸面板基板的所述传感部的热压接区域。
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