JP2016143420A - タッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カバーレンズに指紋識別構造を収容する凹溝を設けても、使用者が求める視覚的な外観効果を保持するタッチ装置を提供する。
【解決手段】タッチ装置１００は、タッチセンシング構造１１０、カバーレンズ１２０、第1遮蔽層１４０、第2遮蔽層１４２、指紋識別構造１３０を備える。カバーレンズは対向する第1主表面１２１と第2主表面１２２を有する。第1主表面はタッチ面である。カバーレンズは凹溝１２３を有し、凹溝が第2主表面に設けられ且つ頂面と頂面に隣接する側面とを有する。第1遮蔽層は凹溝の頂面を被覆する。第2遮蔽層は凹溝の側面を被覆し、第1遮蔽層の色が第2遮蔽層の色と異なる。指紋識別構造は少なくとも部分的に凹溝内の頂面１２４に設けられる。タッチセンシング構造は第2主表面に配置される。カバーレンズに指紋識別構造を収容する凹溝が設けられても、タッチ装置の使用者が求める視覚的な外観効果を保持することができる。
【選択図】図４

Description

本発明はタッチ技術分野に関し、特にタッチ装置に関する。

科学技術の発展に伴って、指紋識別技術はその提供する安全識別機能によって、各種の電子機器に幅広く適用されている。近年、ポータブル装置に適用される指紋識別技術は優れた盗難防止機能とプライバシー保護機能を有することから、人々の注目を集めるところとなり、類似電子機器の今後の重要な発展方向となっている。
従来技術において、一般的には、タッチ装置は、使用者がタッチする操作表面を提供し下方の機能ユニットを保護するためのカバーレンズ(Cover Lens)を備え、指紋識別構造がカバーレンズの下に設けられ、さらにカバーレンズの下表面の凹溝に設けられてもよい。

中国実用新案第２０４００９９４６号明細書

タッチ装置のタッチ操作面から見ると、凹溝が存在するため、タッチ装置の視覚的な外観効果を損なう恐れがあり、例えば凹溝の側面に光が漏れたり、又は凹溝の側面と底面の高さが異なるため外観に欠陥が生じたりする。このため、カバーレンズに指紋識別構造を収容する凹溝を設けても、タッチ装置の使用者が求める視覚的な外観効果をいかにして保持するかが、早急に解決しなければならない問題である。

上記の事情に鑑みて、本発明の技術的手段は、タッチ装置を提供し、タッチセンシング構造、カバーレンズ、第1遮蔽層、第2遮蔽層、及び指紋識別構造を備える。カバーレンズは対向する第1主表面と第2主表面を有する。第1主表面はタッチ面である。カバーレンズは凹溝を有し、凹溝が第2主表面に設けられ且つ頂面と頂面に隣接する側面とを有する。第1遮蔽層は凹溝の頂面を被覆する。第2遮蔽層は凹溝の側面を被覆し、第1遮蔽層の色が第2遮蔽層の色と異なる。指紋識別構造は少なくとも部分的に凹溝内の頂面に設けられる。タッチセンシング構造は第2主表面に配置される。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、第1遮蔽層の第1主表面における正投影により指紋識別領域が形成され、第2遮蔽層の第1主表面における正投影により指紋マーク領域が形成され、指紋マーク領域が指紋識別領域を取り囲む。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、第1遮蔽層が第2主表面の周辺領域を被覆して枠領域を形成し、指紋識別領域と指紋マーク領域がいずれも該枠領域内に位置する。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、第1遮蔽層と第2遮蔽層の色がそれぞれ黒、白、赤、金又は青のうちいずれか異なる色である。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、第2遮蔽層がパッド印刷又はインクジェット印刷の方式で側面に形成される。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、頂面と側面との間の夾角が90度より大きい。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、頂面と側面との間の夾角が95度〜175度である。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、頂面と側面との間の夾角が110度〜165度である。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、指紋識別構造の頂面とカバーレンズの第1主表面との間の最小距離が10μm〜500μmである。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、指紋識別構造の該凹溝頂面に近接する表面が指紋識別構造の頂面であり、指紋識別構造の頂面とカバーレンズの第1主表面との間の最小距離が50μm〜450μm又は80μm〜400μmである。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、タッチ装置は、指紋識別構造と第1遮蔽層との間に設けられる第1固定層をさらに備える。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、タッチ装置は、指紋識別構造と第2遮蔽層との間に設けられる第2固定層をさらに備える。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、第2固定層が第1固定層とともに凹溝を満たす。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、第2固定層が指紋識別構造を被覆する。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、指紋識別構造が第1遮蔽層に直接接触する。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、指紋識別構造がセンシング電極構造であり、センシング電極構造が凹溝及び第2主表面の一部に設けられる。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、指紋識別構造が集積回路チップである。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、タッチセンシング構造がカバーレンズに製造されるタッチセンシング電極構造である。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、タッチセンシング構造が基板層と基板層の一側に設けられるタッチセンシング層とを備え、タッチセンシング層がタッチセンシング電極構造である。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、カバーレンズが第1主表面と第2主表面を接続する側面をさらに有する。タッチ装置は、第1主表面と第2主表面を接続する側面に設けられるバッファ層をさらに備える。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、タッチ装置は、前記頂面と第1遮蔽層との間に設けられる第1光学修復層をさらに備える。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、タッチ装置は、前記側面と第2遮蔽層との間に設けられる第2光学修復層をさらに備える。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、第1光学修復層の厚みが1μm〜100μmである。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、第1光学修復層の材料が透明有機接着剤、透明又は半透明インクから選ばれる。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、第2光学修復層の厚みと材料が第1光学修復層と同じである。

異なる色の第1遮蔽層、第2遮蔽層でそれぞれ凹溝の頂面と側面を被覆することによって、第一に、第1遮蔽層が第2遮蔽層とともに、その下方に位置する指紋識別構造などの不透明ユニットに対して均一な遮蔽性を有し、凹溝特に凹溝の側面に光が漏れることを回避することができる。第二に、第1遮蔽層と第2遮蔽層の色の差異を十分に利用し、両者間の色のコントラストを強め、同じ色の遮蔽層が凹溝の側面と頂面の光に対する反射角度の差異のためにタッチ装置の視覚的な外観に悪影響を与えることを改善することができる。第三に、第2遮蔽層に指紋マーク領域を形成して、指紋識別領域の位置を明確にマークすることができる。
第1遮蔽層と凹溝の頂面との間に第1光学修復層を設け、第2遮蔽層と凹溝の側面との間に第2光学修復層を設けることによって、表面処理プロセスのため凹溝に生じる工具傷、微小な割れを修復し、曇りを軽減し、工具傷を修飾することができ、それにより凹溝の表面を透明且つ平坦にし、光学性能を回復させ、外観を改善する。

図1は本発明の実施形態に係るタッチ装置の上面模式図である。 図2は本発明の実施形態に係るタッチ装置の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。 図3は本発明の他の実施形態に係るタッチ装置の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。 図4は本発明の別の実施形態に係るタッチ装置の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。 図5は本発明のさらなる実施形態に係るタッチ装置の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。 図6は本発明のさらなる実施形態に係るタッチ装置の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。 図7は本発明のさらなる実施形態に係るタッチ装置の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。 図8は本発明のさらなる実施形態に係るタッチ装置の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。 図9は本発明のさらなる実施形態に係るタッチ装置の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。 図10は本発明のさらなる実施形態に係るタッチ装置の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。 図11は本発明のさらなる実施形態に係るタッチ装置の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。 図12は本発明のさらなる実施形態に係るタッチ装置の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。 図13は本発明のさらなる実施形態に係るタッチ装置の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。 図14は本発明のさらなる実施形態に係るタッチ装置の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。

以下、図面を参照しながら本発明の複数の実施形態を説明し、説明を明らかにするために、数多くの実務上の細部については、以下の記述において一括して説明する。しかしながら、これらの実務上の細部は、本発明を限定するためのものではないことが理解されるべきである。即ち、本発明の一部の実施形態において、これらの実務上の細部は、必要ではない。また、図面を簡素化するために、ある公知の構造とユニットについては、簡単に模式的に図示する。

図1は本発明の実施形態に係るタッチ装置100の上面模式図である。図2は本発明の実施形態に係るタッチ装置100の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。本発明の異なる実施形態はタッチ装置100を提供する。タッチ装置100はスマートフォン又はタブレットパソコンなどのポータブル装置であってもよい。

図1及び図2に示すように、タッチ装置100は、タッチセンシング構造110、カバーレンズ120、指紋識別構造130、第1遮蔽層140、及び第2遮蔽層142を備える。カバーレンズ120は対向する第1主表面121と第2主表面122を有する。第1主表面121は使用者がタッチ操作するタッチ面である。タッチセンシング構造110が第2主表面122に設けられる。カバーレンズ120は凹溝123を有し、凹溝123が第2主表面122に設けられ且つ頂面124と頂面124に隣接する側面125とを有し、頂面124と側面125との間の夾角θが90度より大きい。具体的には、凹溝123は第2主表面122が第1主表面121の方向に窪んで形成される。指紋識別構造130は少なくとも部分的に凹溝123の頂面124に設けられる。第1遮蔽層140は凹溝123の頂面124を被覆し、第2遮蔽層142が凹溝123の側面125を被覆し、第1遮蔽層140の色が第2遮蔽層142の色と異なる。

具体的には、第1遮蔽層140と第2遮蔽層142の色はそれぞれ黒、白、赤、金又は青等のうちいずれか異なる色であってもよい。

また、第1遮蔽層140の第1主表面121における正投影により指紋識別領域121Rが形成され、第2遮蔽層142の第1主表面121における正投影により指紋マーク領域121Eが形成される。指紋マーク領域121Eが指紋識別領域121Rを囲んで設けられ、具体的には指紋マーク領域121Eが少なくとも指紋識別領域121Rの一側に位置し、指紋識別領域121Rの位置を明確にマークする。さらに、第1遮蔽層140は第2主表面122の周辺領域を被覆して枠領域121Fを形成し、同時に第2主表面122の第1遮蔽層140、第2遮蔽層142に被覆されていない領域をタッチ表示領域121Tとして画定し、枠領域121Fがタッチ表示領域121Tの少なくとも一側に位置し、指紋識別領域121Rと指紋マーク領域121Eがいずれも枠領域121F内に位置する。

このように、図1に示すように、上方からタッチ装置100を見ると、第1主表面121はタッチ表示領域121T、枠領域121F、指紋識別領域121R及び指紋マーク領域121Eに区別される。具体的には、図1及び図2に示すように、枠領域121Fの第2主表面122における正投影は第2主表面122の第1遮蔽層140に被覆される部分であり、タッチ表示領域121Tの第2主表面122における正投影は第2主表面122のタッチセンシング構造110に対応する部分である。指紋識別構造130の第1主表面121における正投影は指紋識別領域121Rと少なくとも部分的に重なる。さらに、指紋識別構造130の第1主表面121における正投影はタッチセンシング構造110の第1主表面121における正投影と重ならない。

色が第1遮蔽層140と異なる第2遮蔽層142で凹溝123の側面125を被覆して指紋マーク領域121Eを形成することによって、指紋識別領域121Rの位置を明確にマークすることができ、指紋識別操作を行いやすい。さらに、このように設計することによって、第1遮蔽層140で凹溝123の側面125と頂面124を同時に被覆した場合、同じ色の遮蔽層が凹溝123の側面125と頂面124の光に対する反射角度の差異のためにタッチ装置100の視覚的な外観に悪影響を与えるという問題が起きることを回避することができる。

具体的には、第1遮蔽層140で第2遮蔽層142を代替し、即ち、第1遮蔽層140で凹溝123の側面125と頂面124を被覆した場合、凹溝123の側面125を被覆する第1遮蔽層140と枠領域121Fを被覆する第1遮蔽層140とは同じ色になるため、この時、枠領域121Fと指紋マーク領域121Eはいずれも枠とみなされる。しかし、凹溝123の側面125が頂面124と第2主表面122を接続する斜面であり、指紋マーク領域121Eに対応する第1遮蔽層140が斜面に設けられるため、使用者がタッチ装置100の上方から見たときに、枠領域121Fと指紋マーク領域121Eの色に勾配差が存在して、タッチ装置100の視覚的な外観を損なう。

これに対して、異なる色の第1遮蔽層140、第2遮蔽層142でそれぞれ凹溝123の頂面124と側面125を被覆することによって、第1遮蔽層140が第2遮蔽層142とともに、その下方に位置する指紋識別構造130などの不透明ユニットに対し、凹溝123の頂面124と側面125にいずれも均一な遮蔽効果を有し、さらに、凹溝123特に側面125に光が漏れることを回避する。第2遮蔽層142の色が元々第1遮蔽層140の色と異なるので、第2遮蔽層142と第1遮蔽層140の色の差異を十分に利用し、両者間の色のコントラストを強め、同じ色の遮蔽層が凹溝123の側面125と頂面124の光に対する反射角度の差異のためにタッチ装置100の視覚的な外観に悪影響を与えることを改善することができる。さらに、第2遮蔽層142の色が第1遮蔽層140の色と異なるので、第2遮蔽層142に指紋マーク領域121Eを形成して、指紋識別領域121Rの位置を明確にマークし、タッチ装置の使用上の利便性を向上させることができる。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、指紋識別領域121Rの形状は矩形であり、指紋マーク領域121Eの外周の形状は指紋識別領域121Rの形状とマッチングする矩形であるが、それに限定されない。他の実施形態において、指紋識別領域121Rの形状は菱形、円形又は楕円形であってもよく、指紋マーク領域121Eの外周の形状は指紋識別領域121Rの形状とマッチングする菱形、円形又は楕円形であってもよい。そうして、指紋識別領域121Rと指紋マーク領域121Eに異なる色と形状をマッチングさせることによって、タッチ装置100の外観設計がより豊かになる。

一般的には、第1遮蔽層140、第2遮蔽層142は不透明インク、フォトレジスト等の材料で形成され、カバーレンズ120の下方に位置する複数の不透明なユニット、例えば可撓性回路基板及び導電回線等を遮蔽することに用いられる。第1遮蔽層140は単層の構造であってもよく、多層の材料を積層してなる多層の構造であってもよい。第1遮蔽層140の厚みが0〜20μmである。以上の第1遮蔽層140、第2遮蔽層142の材質は例示的なものであり、本発明を制限するものではないことを理解すべきであり、当業者は、実際の需要に応じて、第1遮蔽層140、第2遮蔽層142の材質を柔軟に選択するべきである。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、第1遮蔽層140をカバーレンズ120の頂面124と第2主表面122の枠領域121Fに形成する方法はコーティングとフォトリソエッチング又はスクリーン印刷であってもよい。

具体的には、コーティング方法を使用する場合、まず第1遮蔽層140を凹溝123の頂面124と第2主表面122(この時、カバーレンズ120は図2の状態に対して反転し、即ち、第2主表面122が上表面であり、凹溝123が上方に向かう)にコーティングし、次にフォトリソエッチングのプロセスを行い、タッチ表示領域121Tの第2主表面122における正投影に被覆される第1遮蔽層140を除去する。このように、第1遮蔽層140はカバーレンズ120の頂面124と第2主表面122の枠領域121Fに位置する領域とに均一に形成される。

第1遮蔽層140をカバーレンズ120の頂面124と第2主表面122の枠領域121Fに位置する領域とに形成した後、第2遮蔽層142をカバーレンズ120の側面125に形成する。第2遮蔽層142をカバーレンズ120の側面125に形成する方法はインクジェット又はパッド印刷であってもよい。

頂面124と側面125との間の夾角θが90度より大きいため、頂面124と第2主表面122を接続する斜面(即ち、側面125)が形成される。第2遮蔽層142はインクジェット又はパッド印刷によって側面125に直接形成されてもよく、従って第2遮蔽層142を側面125に形成できなかったり、第2遮蔽層142を側面125に均一に形成できなかったりすることで、第1遮蔽層140、第2遮蔽層142の遮蔽が不完全になる現象は起こらない。

ただし、第1遮蔽層140、第2遮蔽層142はカバーレンズ120と指紋識別構造130との間に設けられる。言い換えると、プロセスにおいて、まず第1遮蔽層140、第2遮蔽層142をカバーレンズ120に形成し、次に指紋識別構造130を第1遮蔽層140、第2遮蔽層142に形成する。具体的には、指紋識別構造130を少なくとも凹溝123の頂面124に設け、詳細には、指紋識別構造130を第1遮蔽層140に設けると共に当該指紋識別構造130で第2遮蔽層142を被覆し、又は指紋識別構造130で第2主表面122の第1遮蔽層140を被覆すると共に凹溝123の側面125を被覆する第2遮蔽層142に当該指紋識別構造130を設ける。

指紋識別の感度と精度を確保するために、指紋識別構造130と第1主表面121との間の距離が大きすぎてはならず、指紋識別構造130と指などのタッチ物体との間の距離は大きくてはならない。また、カバーレンズ120の強度及び耐衝撃性を確保して、カバーレンズ120の下方に設けられるタッチセンシング構造110などのユニットが外力に破壊されにくいように保護するために、カバーレンズ120の厚みは薄すぎてはならない。従って、凹溝123をカバーレンズ120の第2主表面122に設け、指紋識別構造130を凹溝123内に設けることによって、カバーレンズ120の凹溝123以外の部分は適切な厚みを維持することができ、それにより指紋識別の感度と精度及びタッチ装置100の強度(又はカバーレンズ120の強度)を同時に確保することができる。

具体的には、指紋識別構造130がカバーレンズ120に操作する指紋をより高感度に検出できるように、カバーレンズ120の第1主表面121と指紋識別構造130の頂面との間の最小距離Dは50μm〜450μmであってもよく、一部の実施形態において最小距離Dは80μm〜400μmであってもよい。指紋識別構造130の頂面は指紋識別構造130の凹溝123の頂面124に近接する表面である。ただし、カバーレンズ120の第1主表面121に反射防止、防眩又は増透膜などの一層又は多層の機能膜がさらに設けられてもよい。第1主表面121に他の機能膜がさらに設けられる場合、最小距離Dはタッチ物体の実際のタッチ面から指紋識別構造130の頂面までの最小距離であるべきであり、即ち、機能膜のカバーレンズ120から離間する表面から指紋識別構造130の頂面までの最小距離である。

頂面124と側面125との間の夾角θが90度より大きいため、凹溝123の側面125に頂面124と第2主表面122を接続する斜面が形成される。立方体形状の凹溝に比べて、カバーレンズ120の加工において、特にカバーレンズ120が硬さの高い材質例えばガラス等である場合、このように斜面を有する凹溝123は第2主表面122に形成しやすい。そのため、カバーレンズ120の製造歩留まりを効果的に向上させる。本発明の1つ又は複数の実施形態において、頂面124と側面125との間の夾角θは95度〜175度又は110度〜165度であってもよい。以上の頂面124と側面125の具体的な実施形態は例示的なものであり、本発明を制限するものではないことを理解すべきであり、当業者は、実際の需要に応じて、頂面124と側面125の具体的な角度又は形状を組み合わせた実施形態を柔軟に選択するべきである。

本実施形態において、側面125は平面であるが、それに限定されない。他の実施形態において、側面125は内へ曲がる又は外へ曲がる曲面であってもよい。ただし、側面125が曲面である場合、頂面124と側面125との間の夾角は頂面124と側面125が第2主表面122及び頂面124を接続する両端の接続線との夾角と定義される。

本実施形態において、指紋識別構造130は静電容量型指紋識別構造130である。具体的には、指紋識別構造130はセンシング電極構造であり、凹溝123内及び第2主表面122の一部に設けられ、より具体的には、指紋識別構造130は凹溝123の頂面124、側面125及び側面125に接続される第2主表面122の一部に設けられる。凹溝123の頂面124に設けられる指紋識別構造130は使用者の指紋を識別し、第2主表面122の一部に設けられる指紋識別構造130は回路を外付けし、凹溝123の側面125に設けられる指紋識別構造130は凹溝123の頂面124に設けられる指紋識別構造130と第2主表面122の一部に設けられる指紋識別構造130を電気的に接続することに用いられる。

例として、指紋識別構造130を形成する方法は、まず一層の導電層を凹溝123の頂面124、側面125及び側面125に接続される第2主表面122(この時、カバーレンズ120は図2の状態に対して反転し、即ち、第2主表面122が上表面であり、凹溝123が上方に向かう)の一部に堆積し、次に導電層をパターン化して指紋識別構造130を形成するものであってもよい。

凹溝123の側面125が頂面124と第2主表面122を接続する斜面として形成されるため、導電層が凹溝123の側面125に形成されやすく、且つパターン化のプロセスを行いやすい。さらに、凹溝123の側面125と頂面124、第2主表面122との間の勾配がそれぞれ小さいため、指紋識別構造130のセンシング電極構造は側面125と頂面124及び第2主表面122のそれぞれとの接続箇所で破断して破損されにくい。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、タッチ装置100は、タッチセンシング構造110の下方に設けられる表示モジュール190をさらに備える。それにより、タッチセンシング構造110と表示モジュール190は協調してタッチと表示の2つの機能を実行する。表示モジュール190は液晶表示モジュール(Liquid Crystal Display Module、LCM) 、発光ダイオード表示モジュール又は有機発光ダイオード(OLED)表示モジュール等のタッチセンシング構造と貼り合わせることができる表示モジュールであってもよい。

具体的には、タッチセンシング構造110はカバーレンズ120に製造される単層のタッチセンシング電極構造であり、言い換えると、タッチセンシング構造110とカバーレンズ120はともにワングラスソリューションタッチパネル(One Glass Solution、OGS)を形成する。さらに、タッチセンシング構造110の材質は金属ナノワイヤ、透明金属酸化物フィルム又は金属メッシュ(metal mesh)等であってもよい。

プロセスにおいて、まずタッチセンシング構造110を第2主表面122(この時、カバーレンズ120は図2の状態に対して反転し、即ち、第2主表面122が上表面である)に形成し、次にカバーレンズ120とタッチセンシング構造110を表示モジュール190に設ける。

本発明の1つ又は複数の実施形態において、カバーレンズ120は、第1主表面121と第2主表面122を接続する側面126をさらに有する。タッチ装置100は、側面126に設けられるバッファ層160をさらに備える。具体的には、バッファ層160の材質は固着剤であってもよい。より具体的には、固着剤は流動性と粘性を有するコロイドであってもよく、主成分が例えばアクリル樹脂であり、常温で液体であり、硬化プロセス例えば紫外線によって硬化して形成することができる。固着剤は、液体状態で、射出成形、粘着、スプレー又はローラコーティング等の方式によって側面126に形成される。固着剤の粘度が500〜1200ミリパスカル秒であってもよく、硬化後の硬さが70〜85D(ショア硬さ)であってもよく、バッファ層160の最大厚みTが0.03〜0.2mmであってもよく、好ましくは0.08〜0.12mmである。バッファ層160の外表面は側面126から離間する表面である。それにより、外力をバッファリングしてカバーレンズ120を保護するという機能を有する。又は、加工過程で、カバーレンズ120の側面126に微小なクラック又は切欠きが生じる恐れがあるが、バッファ層160は液体状態で側面126の微小なクラック又は切欠きと毛細管現象を起こして、これらの微小なクラック及び切欠きを修復し、カバーレンズ120の強度を向上させることもできる。さらに、上記特性の固着剤でバッファ層160を形成することによって、バッファ層160を側面126に強固に密着させ、側面126の耐衝撃性、耐割れ能力を向上させ、それによりカバーレンズ120、さらにタッチ装置100全体の強度を向上させ、特に前述したワングラスソリューションタッチパネルに対して、タッチパネルの落下耐性、耐衝撃性を向上させることができる。

具体的には、カバーレンズ120の材質は透明な高硬度材料である。例として、カバーレンズ120の材質は強化ガラス、サファイア又はポリメチルメタクリレート(Polymethylmethacrylate、PMMA)であってもよい。カバーレンズ120の第1主表面121と第2主表面122は化学又は物理強化された表面であり、さらに、カバーレンズ120の側面126も化学又は物理強化された表面であってもよく、それによりカバーレンズ120の強度を向上させることができる。カバーレンズ120の第1主表面121及び/又は第2主表面122はさらに曲面であってカバーレンズ120の3D(3次元)構造を形成してもよい。

図3は本発明の他の実施形態に係るタッチ装置100の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。本実施形態は上記実施形態とほぼ同じであり、以下、主に相違点を説明する。

指紋識別構造130は集積回路チップであり、凹溝123の頂面124の下方に設けられ、凹溝123の頂面124を被覆する第1遮蔽層140に直接接触する。以上の指紋識別構造130の具体的な実施形態は例示的なものであり、本発明を制限するものではないことを理解すべきである。当業者は、実際の需要に応じて、指紋識別構造130の具体的な実施形態を柔軟に選択するべきである。

本実施形態において、第1遮蔽層140は遮光性を有する粘着材料である。それにより第1遮蔽層140は遮蔽機能を有するだけでなく、指紋識別構造130をカバーレンズ120の凹溝123に固定することができる。

ただし、他の実施形態において、指紋識別構造130は必ずしも第1遮蔽層140によってカバーレンズ120の凹溝123に固定する必要はなく、補助ユニットを設けることによって指紋識別構造130をカバーレンズ120の凹溝123に固定してもよく、又は凹溝123の寸法又は形状を設計することによって指紋識別構造130をカバーレンズ120の凹溝123に係合してもよい。

図4は本発明の別の実施形態に係るタッチ装置100の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。本実施形態は図3の実施形態とほぼ同じであり、以下、主に相違点を説明する。

本実施形態において、第1遮蔽層140は遮蔽機能のみを有するため、タッチ装置100は、指紋識別構造130と第1遮蔽層140との間に設けられ、指紋識別構造130をカバーレンズ120の凹溝123に固定する第1固定層150をさらに備える。

具体的には、第1固定層150の材質は粘性を有するコロイドであってもよく、例えば光学接着剤や固着剤である。具体的には、固着剤の主成分が例えばアクリル樹脂であり、常温で液体であり、硬化プロセス例えば紫外線によって硬化して形成することができる。固着剤は、液体状態で、射出成形、粘着、スプレー又はローラコーティング等の方式によって指紋識別構造130と第1遮蔽層140との間に形成され、硬化後に、指紋識別構造130と第1遮蔽層140が安定的に接着する。固着剤の粘度が500〜1200ミリパスカル秒であってもよく、硬化後の硬さが70〜85D(ショア硬さ)であってもよく、厚みが5μm〜50μmであってもよい。それにより、第1固定層150はカバーレンズ120の凹溝123近傍の強度を向上させることができ、特に上記特性の固着剤で第1固定層150を形成し、その粘度と硬さによって、カバーレンズ120の凹溝123近傍の強度をさらに向上させることができる。

図5は本発明のさらなる実施形態に係るタッチ装置100の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。本実施形態は図4の実施形態とほぼ同じであり、以下、主に相違点を説明する。

図5に示すように、タッチ装置100は、指紋識別構造130と第2遮蔽層142との間に設けられ、凹溝123を満たして、指紋識別構造130をカバーレンズ120の凹溝123に固定する第2固定層170をさらに備える。

具体的には、第2固定層170の材質は粘性を有するコロイドであってもよく、例えば光学接着剤や固着剤である。第2固定層170の主成分、形成方法は第1固定層150と類似するため、ここでは説明を省略する。第2固定層170と第1固定層150は指紋識別構造130と第1遮蔽層140、第2遮蔽層142との間に一体に設けられるように接続してもよい。

第2固定層170は硬化後に指紋識別構造130と第1遮蔽層140を安定的に接着し、凹溝123と指紋識別構造130との間の隙間をなくすことができるため、第2固定層170は指紋識別構造130を凹溝123に安定的に固定することができ、且つカバーレンズ120の凹溝123近傍の強度をさらに向上させることができる。

図6は本発明のさらなる実施形態に係るタッチ装置100の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。本実施形態のタッチ装置100は図5のタッチ装置100とほぼ同じであり、主な相違点として、本実施形態において、第2固定層170が指紋識別構造130と凹溝123の側面125を被覆する第2遮蔽層142との間に設けられる以外に、指紋識別構造130を被覆する。このように、第2固定層170は外力をバッファリングして指紋識別構造130を保護するという機能を有することができ、後続プロセスでの外力による指紋識別構造130への擦り傷又は損傷を減少させる。

図7は本発明のさらなる実施形態に係るタッチ装置100の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。本実施形態のタッチ装置100は図5のタッチ装置100とほぼ同じであり、主な相違点として、本実施形態において、タッチ装置100の指紋識別構造130が第1遮蔽層140に直接接触する。言い換えると、指紋識別構造130と頂面124との間に第1固定層150が設けられず、且つ指紋識別構造130が第2固定層170によって凹溝123に固定される。また、第2固定層170は図6の第2固定層170と類似して、指紋識別構造130の側面と底面をさらに被覆してもよい。

指紋識別構造130が第1遮蔽層140に直接接触するため、指紋識別構造130と第1主表面121との間の距離を縮小することができ、指紋識別の感度と精度をさらに向上させる。

図8は本発明のさらなる実施形態に係るタッチ装置100の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。本実施形態のタッチ装置100は図3のタッチ装置100とほぼ同じであり、主な相違点として、第1遮蔽層140が遮蔽機能のみを有し、タッチ装置100は第2固定層170をさらに備え、指紋識別構造130が第2固定層170によって側面125に設けられ、指紋識別構造130が第1遮蔽層140に直接接触する。言い換えると、第2固定層170は指紋識別構造130と第2遮蔽層142との間に設けられ、且つ第2固定層170は大凡第2遮蔽層142のみに設けられ(但し、第2固定層170の一部は第1遮蔽層140に設けられる)、凹溝123を満たさない。

具体的には、第2固定層170の材質は粘性を有するコロイドであってもよく、例えば光学接着剤や固着剤である。第2固定層170の主要分、形成方法は第1固定層150と類似するため、ここでは説明を省略する。

第2固定層170は硬化後に指紋識別構造130と第1遮蔽層140、第2遮蔽層142とを安定的に接着するため、第2固定層170は指紋識別構造130を凹溝123に安定的に固定することができる。さらに、第2固定層170は十分な硬さを有し且つ凹溝123に設けられるため、カバーレンズ120の凹溝123近傍の強度を向上させることができる。

図9は本発明のさらなる実施形態に係るタッチ装置100の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。本実施形態のタッチ装置100は図4のタッチ装置100とほぼ同じであり、主な相違点として、本実施形態において、タッチセンシング構造110は基板層111とタッチセンシング層112とを備え、タッチセンシング層112が基板層111の一表面に設けられ、基板層111がカバーレンズ120とタッチセンシング層112との間に位置する。さらに、タッチセンシング層112は単層のタッチセンシング電極構造である。

関連するプロセスにおいて、まずタッチセンシング層112を基板層111に形成し、次に基板層111をタッチセンシング層112と共に基板層111の一側によって第2主表面122に貼り合わせ且つタッチ表示領域121Tに配置し、表示モジュール190をタッチセンシング層112に貼り合わせする。

図10は本発明のさらなる実施形態に係るタッチ装置100の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。本実施形態のタッチ装置100は図9のタッチ装置100とほぼ同じであり、主な相違点として、本実施形態において、タッチセンシング層112が基板層111に設けられ、且つさらにカバーレンズ120と基板層111との間に位置する。

関連するプロセスにおいて、まずタッチセンシング層112を基板層111に形成し、次に基板層111をタッチセンシング層112と共にタッチセンシング層112の一側によって第2主表面122に貼り合わせ、表示モジュール190を基板層111に貼り合わせる。

図11は本発明のさらなる実施形態に係るタッチ装置100の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。本実施形態のタッチ装置100は図4のタッチ装置100とほぼ同じであり、主な相違点として、本実施形態において、タッチセンシング構造110は基板層111、上層タッチセンシング層113及び下層タッチセンシング層114を備え、上層タッチセンシング層113と下層タッチセンシング層114がそれぞれ基板層111の対向する両側に設けられ、且つ上層タッチセンシング層113がさらにカバーレンズ120と基板層111との間に位置する。

関連するプロセスにおいて、まず上層タッチセンシング層113と下層タッチセンシング層114を基板層111の対向する両側に形成し、次に上層タッチセンシング層113を第2主表面122に貼り合わせ、表示モジュール190を下層タッチセンシング層114に貼り合わせる。

具体的には、上層タッチセンシング層113及び下層タッチセンシング層114の電極向きは交互に配置される。例として、上層タッチセンシング層113の電極向きが垂直向きであってもよく、下層タッチセンシング層114の電極向きが水平向きであってもよい。上層タッチセンシング層113の電極は駆動側配線方式、下層タッチセンシング層114の電極は受信側配線方式であってもよく、又は上層タッチセンシング層113の電極は受信側配線方式、下層タッチセンシング層114の電極は駆動側配線方式であってもよい。

図12は本発明のさらなる実施形態に係るタッチ装置100の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。本実施形態のタッチ装置100は図11のタッチ装置100とほぼ同じであり、主な相違点として、本実施形態において、タッチセンシング構造110は上層タッチセンシング層113、下層タッチセンシング層114、上層基板層115及び下層基板層116を備える。下層タッチセンシング層114が下層基板層116に設けられ、上層タッチセンシング層113が上層基板層115に設けられ、上層基板層115が上層タッチセンシング層113と下層タッチセンシング層114との間に位置し、上層タッチセンシング層113がさらにカバーレンズ120と上層基板層115との間に位置する。

関連するプロセスにおいて、まず上層タッチセンシング層113と下層タッチセンシング層114をそれぞれ上層基板層115と下層基板層116の一側に形成し、次に上層タッチセンシング層113を第2主表面122に貼り合わせ、下層タッチセンシング層114を上層基板層115に貼り合わせ、表示モジュール190を下層基板層116に貼り合わせる。

ただし、他の実施形態は上記の説明に限定されない。他の実施形態において、上層タッチセンシング層113と上層基板層115の配置位置を交換してもよく、下層タッチセンシング層114と下層基板層116の配置位置を交換してもよく、上層タッチセンシング層113と下層タッチセンシング層114を互いに絶縁するだけでよい。

上記図9〜図12において、基板層111、上層基板層115及び下層基板層116はいずれもガラス又はプラスチックフィルムなどの透明絶縁材料で形成され、プラスチックフィルムは、ポリイミド(PI)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレン(PE)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等を含んでもよい。タッチセンシング層112、上層タッチセンシング層113及び下層タッチセンシング層114はいずれも透光性が高い導電材料で形成され、例えば金属ナノワイヤ、透明金属酸化物フィルム又は金属メッシュ等である。

また、本発明の1つ又は複数の実施形態において、タッチ装置100は、凹溝123内に設けられ、指紋識別構造130を取り囲み、タッチ物体を検出し、指紋識別構造130をアクティベーションし信号雑音比を改善することに用いられる金属リング(図示せず)をさらに備えてもよい。

図13は本発明の別の実施形態に係るタッチ装置100の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。本実施形態は図3の実施形態とほぼ同じであり、以下、主に相違点を説明する。

本実施形態におけるカバーレンズ120は例えばガラスで製造され、それに対し、カバーレンズ120の第2主表面122に設けられる凹溝123は主にカッターで複数回加工して形成され、そのため多くの微小な工具傷と割れが残る。従来技術においてガラスの工具傷と割れを修復するためにウールフェルトで2次研磨を行う場合が多く、しかし、小寸法の凹溝のコーナーとエッジ位置はウールフェルトで研磨できない死角である一方、ウールフェルトで平坦な凹溝123の頂面124を弧状に研磨してしまいやすく、凹溝123の外観を損なう。本実施形態において、凹溝123の頂面124と第1遮蔽層140との間に第1光学修復層180がさらに設けられ、主な作用は、表面処理プロセスのために凹溝123に生じる工具傷、微小な割れを修復し、曇りを軽減し、工具傷を修飾することであり、それにより凹溝123の表面を透明平坦化し、光学性能を回復させ、外観を改善する。

具体的には、第1光学修復層180の材料は透明有機接着剤、又は透明インク、又は半透明インクを用いてもよく、凹溝123の工具傷と割れが第1遮蔽層140の色対比作用でより明らかになるため、本実施形態の第1光学修復層180に透明な有機接着剤、又は透明インク、又は半透明インクを選択することによって工具傷と割れのスリットを埋めることができるだけでなく、視覚的な外観効果を改善することもできる。第1光学修復層180に透明有機接着剤を選択する場合、有機接着剤が一定の粘着性を有するため、第1遮蔽層140のガラス材質のカバーレンズ120に対する付着力を改善することができる。

本実施形態における有機接着剤の材料は、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、メチルフェニルジクロロシラン、アクリレート、シリコーン、エポキシ樹脂、カルバミン酸樹脂又はそれらの組合せから選ばれる。

本実施形態の第1光学修復層180の製造方法はスプレー又はパッド印刷の方式を採用することができる。パッド印刷を例として、まず一定の流動性を有する粘度の高い液体光学修復材料を凹溝123の頂面124に印刷し、光学修復材料はその材質及び流動性能のため頂面124の工具傷と割れのスリットに浸入することができ、スリットを埋めた後の頂面124が元の光学性能を回復する。パッド印刷の後に乾燥又は焼き付けステップを行い、成形された第1光学修復層180を形成する。

本実施形態の第1光学修復層180は厚み範囲が1μm〜100μmである。好ましくは30μm〜70μmであり、それにより第1光学修復層180は工具傷と割れのスリットを十分に埋めることができるだけでなく、凹溝123の頂面124の平坦性を保持することもでき、且つ指紋識別のこの厚み範囲内での効果的な作動を維持することができる。

図14は本発明の別の実施形態に係るタッチ装置100の断面模式図であり、その断面位置は図1の破線2に沿う。本実施形態は図13の実施形態とほぼ同じであり、主な相違点として、本実施形態において、凹溝123の側面125と第2遮蔽層142との間に設けられる第2光学修復層182を有する。

本実施形態の第2光学修復層182は上記のように加工のために凹溝123の側面125に生じる工具傷と割れを修復することができる以外に、第2遮蔽層142を側面125に製造することに優れた付着力を提供する。第2光学修復層182の材料、加工方法、厚みは図13に示された実施形態の説明を参照し、ここでは説明を省略する。

ただし、上記図13及び図14の実施形態は、実際の設計において、第1光学修復層180及び第2光学修復層182が選択する材料の光学特性について、主にタッチ装置100の第1遮蔽層140及び第2遮蔽層142の実際に設計される色とマッチングすることが主に考慮され、それにより第1遮蔽層140及び第2遮蔽層142の両者に要求される色のコントラストに合致する。

本発明の実施形態は、異なる色の第1遮蔽層、第2遮蔽層でそれぞれ凹溝の頂面と側面を被覆することによって、第1遮蔽層と第2遮蔽層がその下方に位置する指紋識別構造などの不透明ユニットに対し、凹溝の頂面と側面にいずれも均一な遮蔽効果を有し、さらに凹溝特に凹溝側面に光が漏れるという問題を回避することができる。第2遮蔽層の色が第1遮蔽層の色と元々異なるので、第2遮蔽層と第1遮蔽層の色の差異を十分に利用し、両者間の色のコントラストを強め、同じ色の遮蔽層が凹溝の側面と頂面の光に対する反射角度の差異のためにタッチ装置の視覚的な外観に悪影響を与えることを改善することができる。さらに、第2遮蔽層の色が第1遮蔽層の色と異なるので、第2遮蔽層に指紋マーク領域を形成して、指紋識別領域の位置を明確にマークし、タッチ装置の使用上の利便性を向上させることができる。

以上は本発明の好ましい実施例であり、本発明を制限するものではなく、本発明の精神と原則を逸脱することなく行われるすべての変更、同等置換、改良等は、いずれも本発明の保護範囲内に属すべきである。

100：タッチ装置
110：タッチセンシング構造
111：基板層
112：タッチセンシング層
113：上層タッチセンシング層
114：下層タッチセンシング層
115：上層基板層
116：上層基板層
120：カバーレンズ
121：第1主表面
121T：タッチ表示領域
121F：枠領域
121R：指紋識別領域
121E：指紋マーク領域
122：第2主表面
123：凹溝
124：頂面
125、126：側面
130：指紋識別構造
140：第1遮蔽層
142：第2遮蔽層
150：第1固定層
170：第2固定層
160：バッファ層
190：表示モジュール
180：第1光学修復層
182：第2光学修復層
D：最小距離
T：最大厚み
θ：夾角

Claims (22)

1. 対向する第1主表面と第2主表面を有し、前記第1主表面がタッチ面であるカバーレンズと、
   前記第2主表面に設けられ、頂面と前記頂面に隣接する側面とを有する凹溝と、
   前記凹溝の頂面を被覆する第1遮蔽層と、
   前記凹溝の側面を被覆し、前記第1遮蔽層の色と異なる第2遮蔽層と、
   少なくとも部分的に前記凹溝内の頂面に設けられる指紋識別構造と、
   前記第2主表面に設けられるタッチセンシング構造と、
   を備えることを特徴とするタッチ装置。
2. 前記第1遮蔽層の第1主表面における正投影により指紋識別領域が形成され、前記第2遮蔽層の第1主表面における正投影により指紋マーク領域が形成され、前記指紋マーク領域が前記指紋識別領域を取り囲むことを特徴とする請求項1に記載のタッチ装置。
3. 前記第1遮蔽層が前記第2主表面の周辺領域を被覆して枠領域を形成し、前記指紋識別領域と前記指紋マーク領域がいずれも前記枠領域内に位置することを特徴とする請求項2に記載のタッチ装置。
4. 前記第2遮蔽層がパッド印刷又はインクジェット印刷の方式で前記凹溝の側面に形成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のタッチ装置。
5. 前記第1遮蔽層と前記第2遮蔽層の色がそれぞれ黒、白、赤、金色又は青のうちいずれか異なる色であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のタッチ装置。
6. 前記凹溝の頂面と側面との間の夾角が90度より大きい、又は95度〜175度、又は110度〜165度であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のタッチ装置。
7. 前記指紋識別構造における前記凹溝の頂面に近接する表面が当該指紋識別構造の頂面であり、前記指紋識別構造の頂面と前記カバーレンズの第1主表面との間の最小距離が50μm〜450μm又は80μm〜400μmであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のタッチ装置。
8. 前記指紋識別構造と前記第1遮蔽層との間に設けられる第1固定層をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のタッチ装置。
9. 前記指紋識別構造と前記第2遮蔽層との間に設けられる第2固定層をさらに備えることを特徴とする請求項8に記載のタッチ装置。
10. 前記第2固定層が前記第1固定層とともに前記凹溝を満たすことを特徴とする請求項9に記載のタッチ装置。
11. 前記第2固定層が前記指紋識別構造を被覆することを特徴とする請求項9又は10に記載のタッチ装置。
12. 前記指紋識別構造が前記第1遮蔽層に直接接触することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載のタッチ装置。
13. 前記指紋識別構造と前記第2遮蔽層との間に設けられる第2固定層をさらに備えることを特徴とする請求項12に記載のタッチ装置。
14. 前記指紋識別構造がセンシング電極構造であり、前記センシング電極構造が前記凹溝及び前記第2主表面の一部に設けられることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のタッチ装置。
15. 前記指紋識別構造が集積回路チップであることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のタッチ装置。
16. 前記タッチセンシング構造が前記カバーレンズに製造されたタッチセンシング電極構造である、又は基板層と前記基板層の一側に設けられるタッチセンシング層とを備えることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載のタッチ装置。
17. 前記カバーレンズが前記第1主表面と前記第2主表面を接続する側面をさらに有し、
    前記第1主表面と前記第2主表面を接続する側面に設けられるバッファ層をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項に記載のタッチ装置。
18. 前記凹溝の頂面と前記第1遮蔽層との間に設けられる第1光学修復層をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至17のいずれか1項に記載のタッチ装置。
19. 前記凹溝の側面と前記第2遮蔽層との間に設けられる第2光学修復層をさらに備えることを特徴とする請求項18に記載のタッチ装置。
20. 前記第1光学修復層の厚みが1μm〜100μmであることを特徴とする請求項18又は19に記載のタッチ装置。
21. 前記第1光学修復層の材料が透明有機接着剤、透明又は半透明インクから選ばれることを特徴とする請求項18乃至20のいずれか1項に記載のタッチ装置。
22. 前記第2光学修復層の厚みと材料が前記第1光学修復層と同じであることを特徴とする請求項19に記載のタッチ装置。

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