JP2013156622A - 表示装置用カバープレートの透過領域及び不可視領域の設定方法並びに表示装置用カバープレート - Google Patents

Abstract

【課題】マスク体によってマスク処理をして透過領域を形成する際に、透過領域との境界部分の不可視領域の外観に不具合のない表示装置用カバープレートの透過領域及び不可視領域の設定方法並びにそのような透過領域及び不可視領域が設定された表示装置用カバープレートを提供すること。
【解決手段】窓部２及びフレーム部３の境界線に沿ってライン層４を印刷し、ライン層４の上にマスク体の外郭が配置されるように所定のマスク処理を行い、次いで成膜処理を行なって金属光沢層５が成膜された後に記マスク体を除去して窓部２を形成させる。その後、遮蔽層等を形成して表示装置用カバープレートを製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は例えば携帯端末、デジタルカメラ、ビデオカメラ、パソコンモニター、ＴＶモニター、ナビゲーション装置又は電卓等の表示装置のカバープレートの透過領域及び不可視領域の設定方法並びに表示装置用カバープレートに関するものである。

ディスプレイ部を備えた表示装置、例えばスマートフォンやタブレットデバイス等の携帯端末では筐体の前面に表示装置用カバープレートとしてのタッチパネルを配置し、透明な透過領域を通してディスプレイ部を目視できるような構成となっている。そして、タッチパネルの周囲は筐体内部に配設されたセンサ等の内蔵機構を隠蔽するための不可視領域とするために従来からスクリーン印刷によって着色が施されている。印刷はパネルの本体となる透明な基板の内蔵機構側となる裏面側に行われる。透過領域は不可視領域に包囲されて窓状の外観をなすこととなる。このようなカバープレートの透過領域を窓状に包囲する不可視領域を形成する技術として特許文献１を挙げる。
ところで、表示装置のデザイン性を向上させるために、不可視領域の色として多様な金属色を配色したいという要請がある。そのために誘電体多層膜からなる誘電体薄膜（多層膜）を不可視領域に成膜して実現させることが想定される。しかし、誘電体薄膜は印刷では成膜できないため、この場合には透過領域をマスク体によってマスク処理をし、蒸着法やスパッタ法によって基板全域に薄膜を成膜させ、成膜後にマスク処理をしたマスク体を除去して透過領域を形成することとなる。

特開２００４−１６３４８２号公報

しかしながら、マスク体を除去する際にいくつかの問題が発生する。マスク体としてはマスクプレート、マスキングテープ又はレジストインキが想定されるが、マスクプレートやマスキングテープを使用した場合にはこれらは厚みがあるため基板との間で段差ができ、これが成膜のムラの原因となって透過領域の周囲に色にじみが発生することがある。また、レジストインキではマスクプレートやマスキングテープに比べて厚みが少ないため色にじみは発生しないものの、剥がす際に不可視領域側の薄膜の一部が剥がれて、透過領域との境界付近が乱れてしまう問題が生じてしまう。
より具体的に説明する。図５（ａ）〜（ｄ）は従来のカバープレートの透過領域及び不可視領域の設定方法を説明するイメージ図である。図５（ａ）のような基板１００上（外方に露出されない内蔵機構側）に例えば図５（ｂ）のようにマスキングテープ１０１を貼着する。そして、図５（ｃ）のように不可視領域から透過領域の間にまたがるように例えば蒸着によって誘電体薄膜１０２を成膜させることとする。この際に図５（ｃ）及び（ｄ）のようにマスキングテープ１０１の厚みがマスキングテープ１０１近傍の蒸着粒子の付着を阻害して透過領域の周囲の誘電体薄膜１０２の厚みが均一にならない不均一部１０３が形成される。不均一部１０３では厚みの違いから光学的に反射色が異なるため不可視領域の周縁で色にじみが生じることとなる。
また、薄膜の一部剥がれについては次の通りである。図６（ａ）のような基板１００上に例えばレジストインキによって図６（ｂ）のようにレジスト膜１０５を成膜させる。そして、図６（ｃ）のように不可視領域から透過領域の間にまたがるように例えば蒸着によって誘電体薄膜１０６を成膜させることとする。このとき、レジスト膜１０５は基板１００との間の段差が比較的小さいため、誘電体薄膜１０６は不可視領域から透過領域の間でつながった連結部分１０７が形成されることがある。透過領域を形成するためにレジスト膜１０５を剥がすとこの連結部分１０７が残って図６（ｄ）のような剥がれ跡１０８が生じることとがある。
これらのような外観上の問題があるため、マスク体によってマスク処理をして透過領域を形成する方式は採用しにくかった。
尚、このような課題は不可視領域に誘電体薄膜を成膜する場合だけでなく、マスク体によってマスク処理をして透過領域を形成しようとする場合全般において生じる可能性のある課題である。
本発明は上記課題を解消するためになされたものであり、その目的は、マスク体によってマスク処理をして透過領域を形成する際に、透過領域との境界部分の不可視領域の外観に不具合のない表示装置用カバープレートの透過領域及び不可視領域の設定方法並びにそのような透過領域及び不可視領域が設定された表示装置用カバープレートを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、透明あるいは半透明の透過領域と、背景を透過させないように基板の裏面側に薄膜を成膜させた不可視領域とを有する表示装置用カバープレートの透過領域及び不可視領域の設定方法であって、前記透過領域及び不可視領域の境界線に沿って線状印刷を行い、線状印刷面の上にマスク体の外郭が配置されるようにマスク処理を行い、次いで前記透過領域と不可視領域の間にまたがるように成膜処理を行ない、薄膜が成膜された後に前記マスク体を除去して透過領域を形成させるようにしたことをその要旨とする。
請求項２に記載の発明では請求項１に記載の発明において、前記カバープレートは前記表示装置のディスプレイ部の前面位置に配置され、前記透過領域を透過して前記ディスプレイ部が目視可能とされることをその要旨とする。
請求項３に記載の発明では請求項１又は２に記載の発明において、前記マスク体はマスクプレート、マスキングテープ又はレジストインキのいずれかであることをその要旨とする。
請求項４に記載の発明では請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記薄膜は蒸着法、スパッタリング、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スピンコート法、ディップコート法のいずれかで成膜されることをその要旨とする。
請求項５に記載の発明では請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記薄膜は誘電体多層膜であって、前記成膜処理の後に少なくとも前記不可視領域に対して濃色の遮蔽処理を行うことをその要旨とする。
請求項６に記載の発明では請求項５に記載の発明において、前記遮蔽処理を行ってから前記マスク体を除去するようにしたことをその要旨とする。
請求項７に記載の発明では、表示装置用カバープレートを請求項１〜６のいずれかに記載の設定方法によって透過領域及び不可視領域を設定するようにしたことをその要旨とする。

上記のような構成とすれば、透過領域と不可視領域の境界線は基板の裏面側において線状印刷面の幅内に配置されることとなり、透過領域に隣接した不可視領域部分に色にじみや薄膜の剥離による乱れがあっても基板の表面側からの目視においてはこれらの症状がでる境界線付近が線状印刷面によって隠されることとなるため外観が良好となる。
ここに、色にじみや薄膜の剥離による乱れの幅はこの種の薄膜技術においては数十μｍ〜数百μｍ程度となるため、線状印刷面はこれ以上の幅であれば十分であるが、あまり幅が広いと線状印刷面が不自然に目立つこととなるため、５０００μｍ（５ｍｍ）より狭いことが好ましく、より好ましくは３００〜６００μｍ程度である。要は基板の表面側からの目視において色にじみや薄膜の剥離による乱れを隠すことが可能であればよい。また、色にじみや薄膜の剥離による乱れをわかりにくくできるのであれば完全に隠れなくともよい。そのため、数十μｍ程度の細幅であっても構わない。
背景となるディスプレイ部はデフォルト状態で濃色であるため、特に目立ちにくくなるため線状印刷面は濃色（例えば黒色）であることが好ましいが、デザイン上必要であれば淡色でも問題ない。背景となるディスプレイ部はデフォルト状態で濃色であるため、特に目立ちにくくなるからである。
線状印刷方法としては例えばスクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、パッド印刷、フレキソ印刷等の凸版印刷や凹版印刷、孔版印刷等の各種版印刷手法によって実行することが可能である。また、インクジェット、レーザー又は熱転写のような無版式印刷やレタリングテープやマスクプレート、マスキングテープによるマスキングでの印刷も可能である。
本発明に使用される基板は特に限定されるものではなく、例えばガラス、ポリカーボネート、ポリメチルメタクレート及びその共重合体、ポリプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ＮＢＲ樹脂、ＡＳ樹脂等が一例として挙げられる。基板は透明又は半透明であってその形状は取り付けられる表示装置に応じて区々であり、必ずしも平板である必要はない。また、デザイン上必要であれば先行して加飾が行われていても問題ない。

マスク処理に使用されるマスク体はマスクプレート、マスキングテープ又はレジストインキのいずれかであることが好ましい。
薄膜は蒸着法、スパッタリング、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スピンコート法、ディップコート法のいずれかで成膜されることが好ましい。薄膜としては金属色を発色する誘電体多層膜だけでなく、不透明な黒色や白色あるいは赤色や青色のような彩度のある薄膜を成膜することも可能である。
また、薄膜が誘電体多層膜である場合において、成膜処理の後に少なくとも前記不可視領域に対して濃色の遮蔽処理を行うことが好ましく、遮蔽処理を行ってからマスク体を除去することが作業効率上好ましい。もちろん、遮蔽処理の前にマスク体を除去するようにしてもよい。

上記各請求項に記載の発明によれば、マスク体によってマスク処理をして表示装置用カバープレートの透過領域を形成する際に、透過領域との境界部分の不可視領域の外観を良好に保つことが可能となる。

本発明にかかる設定方法で透過領域と不可視領域が設定された携帯型情報端末用のタッチパネルの正面図。 （ａ）は図１のＡ−Ａ断面において一部省略したイメージ図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面において一部省略したイメージ図(一部省略）。 （ａ）〜（ｆ）は本発明の設定方法の各工程を具体的な実施例１に適用して説明する説明図。 （ａ）〜（ｆ）は本発明の設定方法の各工程を具体的な実施例３に適用して説明する説明図。 （ａ）〜（ｄ）は従来の表示装置用カバープレートの透過領域及び不可視領域の設定の際に発生する不具合を説明する説明図。 （ａ）〜（ｄ）は従来の表示装置用カバープレートの透過領域及び不可視領域の設定の際に発生する不具合を説明する説明図。

以下、本発明の表示装置用カバープレートの透過領域及び不可視領域の設定方法並びにそのような透過領域及び不可視領域が設定された表示装置用カバープレートの一実施の形態について図面に基づいて説明する。
図１は本発明の設定方法によって透過領域及び不可視領域が設定された表示装置用カバープレートとしての携帯型情報端末用のタッチパネルである。タッチパネルは透明な硬質ガラスの板体を基板１としており、基板１は縦１１０ｍｍ、横６０ｍｍ、厚み０．５ｍｍの長方形形状に構成されている。基板１の裏面、すなわち携帯型情報端末の内側を向いた面に対して透過領域としての透明な窓部２と、不可視領域としてのフレーム部３が形成されている。フレーム部３によって画定された内部領域が窓部２とされている。
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、フレーム部３は複数の薄膜層が厚み方向に重複状に配置されて構成されており、基板１側から順にライン層４、金属光沢層５、遮蔽層６、赤外線透過層７が成膜されている。
線状印刷としてのライン層４は印刷によって形成された黒色の印刷であって、窓部２とフレーム部３の境界全周囲にかけて同幅で形成されている。金属光沢層５は基板１の表側（外側）からフレーム部３の形状として目視される誘電体多層膜である。金属光沢層５の上部領域には誘電体多層膜がカットされた楕円形の第１の透孔８と円形の第２の透孔９が形成されている。遮蔽層６は金属光沢層５が若干薄くて背景の内蔵機構が透けてしまうことと、金属光沢層５をより際立たせるために配置される黒色の補助層である。遮蔽層６には第１及び第２の透孔８，９に対応した位置にそれぞれ透孔が形成されている。赤外線透過層７は第１及び第２の透孔８，９を封塞するように部分的に配置されている。赤外線透過層７は可視光域について５０％程度の吸収特性を有し、赤外線透過特性について非常に高い透過率を有する太陽光下で灰色を呈する層である。第１の透孔８の背面位置には赤外線センサの配置を予定しており、第２の透孔９の背面位置には照度センサ及び近接センサの配置を予定している。

次に、上記の構成のようなタッチパネルにおいて窓部２とフレーム部３を製造する方法のについて具体的な実施例として説明する。
（実施例１）
１）ライン層の成膜
実施例１では図３（ａ）に示すように、基板１としてコーニング社製の化学強化済みGorillaガラスを使用した。この基板１上にライン層４をスクリーン印刷機によってスクリーン印刷をした。スクリーン印刷用のインキは、株式会社セイコーアドバンス社製インキ（HF GV2RX01710ブラック）と同社製添加剤CARE182を重量比=１００：２となるように秤量・撹拌を行い、均一になるように混合した。その後、スクリーン印刷に適する粘度になるように同社製T-980溶剤を用いて希釈をしてインキ調製を行った。スクリーン印刷においては、テトロン３００メッシュのスクリーンを使用して実行した。本実施例１では枠線の太さについては５００μｍの線幅とする。スクリーン印刷後、熱風乾燥炉にて１５０℃で３０分間インクの乾燥を行った。

２）レジストインキによるマスキング
１）の工程の後に図３（ｂ）に示すように、レジスト膜を形成するために透過領域にレジスト印刷を行った。レジストインキとしては、株式会社野田スクリーン社製レジストインキ（NSMF-7000）をテトロン３００メッシュのスクリーンを使い、ライン層４に上にインキの境界線が載るように位置調整しスクリーン印刷機にて印刷を行った。印刷後、熱風乾燥炉を使用して１８０℃で３０分間乾燥を行いレジスト膜を形成させた。
３）誘電体多層膜の蒸着
２）においてレジストインキでマスキングした基板１を真空槽内にセットし、真空蒸着法によって、基板温度６０℃で太陽光下で赤色を呈する誘電体多層膜を蒸着させた（図３（ｃ）の状態）。膜の構成は、物理膜厚で基板１側から順に酸化ジルコニウム層１２０ｎｍ、二酸化珪素層３３ｎｍ、酸化ジルコニウム層９２ｎｍ、二酸化珪素層１４５ｎｍ、酸化ジルコニウム層７５ｎｍ、二酸化珪素層１５０ｎｍ、酸化ジルコニウム層３３ｎｍ、二酸化珪素層１５０ｎｍ、酸化ジルコニウム層１００ｎｍ、最上層の二酸化珪素層が５０の１０層膜とした。誘電体多層膜は基板１の裏面全域に成膜され、レジストインキの外側に蒸着された領域が金属光沢層５を形成することとなる。この金属光沢層５の光学特性は表１のグラフのＡとされる。

４）マスキングの除去
粘着テープを使用して２）の工程で形成したレジスト膜を剥がした。このとき、従来と同様に剥がれ跡が生じるが、剥がれ跡はライン層４上に配置されることとなる（図３（ｄ）の状態）。そのため、タッチパネルを使用状態に携帯型情報端末に装着させた際に表側から剥がれ跡が目視されることがない（又は目視されにくい）。レジスト膜を剥がすことで窓部２とフレーム部３（この段階では金属光沢層５のみ）が形成される。
５）遮蔽層の成膜
１）で調整したインキを使用してスクリーン印刷機によってフレーム部３に一致するように遮蔽層６のスクリーン印刷を行った（図３（ｅ）の状態）。
６）赤外線透過層の成膜
第１及び第２の透孔８，９に対応した位置に、赤外線透過層をスクリーン印刷機によって赤外線透過層７のスクリーン印刷を行った（図３（ｆ）の状態）。赤外線透過層用のインキとしては、株式会社セイコーアドバンス社製インキ（HF GV2RX01 IR-BlackNX）と同社の添加剤CARE182を重量比=１００：２となるように秤量・撹拌を行い、均一になるように混合した。その後、スクリーン印刷に適する粘度になるように(株)セイコーアドバンス社製T-980溶剤を用いて希釈をしてインキ調製を行った。調製したインキはテトロン３００メッシュのスクリーンを使用しスクリーン印刷機を用いて印刷を行う。印刷後、熱風乾燥炉にて１５０℃で３０分間乾燥を行った。

（実施例２）
実施例２では実施例１と異なり、４）マスキングの除去、と５）遮蔽層の成膜の順を変えて実施した。つまり、レジスト膜を剥がす前に先に遮蔽層を成膜したものである。
また、３）誘電体多層膜の蒸着として、実施例と異なり緑色を呈する誘電体多層膜を蒸着させた（図３（ｃ）の状態）。膜の構成は、物理膜厚で基板１側から順に酸化ジルコニウム層５６ｎｍ、二酸化珪素層８６ｎｍ、酸化ジルコニウム層６５ｎｍ、二酸化珪素層９７ｎｍ、酸化ジルコニウム層６８ｎｍ、二酸化珪素層８７ｎｍ、酸化ジルコニウム層４７ｎｍ、二酸化珪素層５０ｎｍの８層膜とした。この金属光沢層５の光学特性は表１のグラフのＢとされる。

（実施例３）
１）ライン層の成膜
実施例１及び２と同様である（図４（ａ）の状態）。
２）マスクプレートによるマスキング
基板セット用冶具（マスク冶具）にステンレス製のマスクプレートをセットし、その上に１）においてライン層を成膜させた基板１をセットした。この時マスク版、基板１ともセット用冶具の窪みに当てることで所定の位置に固定されるように調整されているため、ライン層の上にマスクプレートの端面が配置されることとなる。そして、マスクプレートを磁石のような固定手段によってずれないように固定した（図４（ｂ）の状態）。
３）誘電体多層膜の蒸着
２）においてマスクプレートをセットした基板１を真空槽内にセットし、真空蒸着法によって、基板温度６０℃で太陽光下で青色を呈する誘電体多層膜を蒸着させた（図４（ｃ）の状態）。膜の構成は、物理膜厚で基板１側から順に酸化ジルコニウム層４５ｎｍ、二酸化珪素層６８ｎｍ、酸化ジルコニウム層５２ｎｍ、二酸化珪素層６６ｎｍ、酸化ジルコニウム層５０ｎｍ、二酸化珪素層５０ｎｍの６層膜とした。この金属光沢層５の光学特性は表１のグラフのＣとされる。このとき、従来と同様にマスクプレートの周囲であってライン層の上に不均一部ができ色にじみが発生することとなる。

４）マスクプレートの除去
２）でセットしたマスクプレートを取り外すことによって窓部２とフレーム部３（この段階では金属光沢層５のみ）が形成されることとなる（図４（ｄ）の状態）。このとき、不均一部はライン層の上にできるため、タッチパネルを使用状態に携帯型情報端末に装着させた際に表側から色にじみが目視されることがない。
５）遮蔽層の成膜
実施例１及び２と同様である（図４（ｅ）の状態）。
６）赤外線透過層の成膜
実施例１及び２と同様である（図４（ｆ）の状態）。

（その他の実施例）
・上記各実施例において５）遮蔽層の成膜と６）赤外線透過層の成膜の順序を入れ替えてもよい。
・上記各実施例において１）ライン層の成膜はスクリーン印刷を使用したが他の印刷方法、例えばインクジェット方式で形成するようにしてもよい。
・遮蔽層や赤外線透過層も線状印刷方法と同様に、スクリーン印刷以外に、例えばオフセット印刷、グラビア印刷、パッド印刷、フレキソ印刷等の凸版印刷や凹版印刷、孔版印刷等の各種版印刷手法によって実行することも可能である。また、インクジェット、レーザー又は熱転写のような無版式印刷やレタリングテープやマスク板、マスキングテープによるマスキングも可能である。
・遮蔽層や赤外線透過層も線状印刷方法と同様に、スクリーン印刷以外に、例えばオフセット印刷、グラビア印刷、パッド印刷等の凹版印刷、フレキソ印刷のような凸版印刷によって実行することも可能である。また、インクジェット、レーザー又は熱転写のような無版式印刷やレタリングテープやマスクプレート、マスキングテープによるマスキングも可能である。
・実施例２において遮蔽層は基板１の全域に行うようにしてもよい。
・上記各実施例における誘電体多層膜の構成は一例である。
・上記各実施例における成膜方法は一例である。
・実施の形態で必要としなければ特に遮蔽層の成膜や赤外線透過層の成膜の工程は不要である。
・上記実施の形態では表示装置用カバープレートとして携帯型情報端末用のタッチパネルを一例として挙げたが、タッチパネル以外にも例えば、所定の表示部分を保護するカバープレートをして使用することも可能である。
その他本発明の趣旨を逸脱しない態様で実施することは自由である。

１…基板、２…透過領域としての窓部、３…不可視領域としてのフレーム部、４…線状印刷としてのライン層。

Claims (7)

1. 透明あるいは半透明の透過領域と、背景を透過させないように基板の裏面側に薄膜を成膜させた不可視領域とを有する表示装置用カバープレートの透過領域及び不可視領域の設定方法であって、
   前記透過領域及び不可視領域の境界線に沿って線状印刷を行い、線状印刷面の上にマスク体の外郭が配置されるようにマスク処理を行い、次いで前記透過領域と不可視領域の間にまたがるように成膜処理を行ない、薄膜が成膜された後に前記マスク体を除去して透過領域を形成させるようにしたことを特徴とする表示装置用カバープレートの透過領域及び不可視領域の設定方法。
2. 前記カバープレートは前記表示装置のディスプレイ部の前面位置に配置され、前記透過領域を透過して前記ディスプレイ部が目視可能とされることを特徴とする請求項１に記載の表示装置用カバープレートの透過領域及び不可視領域の設定方法。
3. 前記マスク体はマスクプレート、マスキングテープ又はレジストインキのいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置用カバープレートの透過領域及び不可視領域の設定方法。
4. 前記薄膜は蒸着法、スパッタリング、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スピンコート法、ディップコート法のいずれかで成膜されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置用カバープレートの透過領域及び不可視領域の設定方法。
5. 前記薄膜は誘電体多層膜であって、前記成膜処理の後に少なくとも前記不可視領域に対して濃色の遮蔽処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の表示装置用カバープレートの透過領域及び不可視領域の設定方法。
6. 前記遮蔽処理を行ってから前記マスク体を除去するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の表示装置用カバープレートの透過領域及び不可視領域の設定方法。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の設定方法によって透過領域及び不可視領域が設定された表示装置用カバープレート。