JP2017187958A - タッチパネル用透明基板 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者からのタッチ操作を受け付けるタッチパネルにおいて、使用者からのタッチ操作を受け付ける領域に形成された凹部の触り心地を維持しつつ、この凹部を深くすることが可能なタッチパネル用透明基板を提供する。【解決手段】 本発明に係る透明基板１００は、表示装置の表示領域に配置され、使用者からタッチ操作を受け付ける。透明基板の主面には、使用者が何らかのタッチ操作を行うタッチ操作領域に対応する位置に設けられた少なくとも１つ以上の操作用凹部１２が設けられている。操作用凹部１２は、第１の凹部１６および第２の凹部１８を有している。第１の凹部１６は、第１の深さを有した凹部であり、第２の凹部１８は、第１の深さよりも大きい第２の深さを有した凹部である。【選択図】図２

Description

本発明は、使用者からのタッチ操作を受け付けるタッチパネルに適用可能な透明基板に関し、特に使用者がタッチ操作を行う領域に凹部が形成されたタッチパネル用の透明基板に関する。

近年、タッチパネルは直感的な操作が可能になるという利点により、使用者が機器を操作する際のインターフェースとして幅広い分野に採用されている。タッチパネル用の透明基板は、タッチパネルが使用者に露出する側に配置されており、アイコン等が表示されているタッチ操作領域を使用者が視認しながら行うタッチ操作を受け付けるように構成されている。透明基板の平坦性や高い透明度によるデザイン性の向上により、従来ならば、物理的なボタンやキーボードが用いられていた機器にも、タッチパネルへ置き換える動きが広がっている。例えば、自動車等に搭載される空調設備やオーディオ等のコントロールをするための操作パネルや家電製品の搭載されている操作パネルにおいてもタッチパネルによって操作するものが存在し、スマートフォン等の携帯用電子機器では、ほとんどの操作をタッチパネルによって行うことができる。

しかしながら、タッチパネルは、表示装置に表示されるアイコン等をタッチしたときの圧力や静電容量等の変化が生じた位置を検出して操作を受け付けるため、透明基板はフラットな形状であることが多い。そのため、視覚障害者が操作する場合や、タッチ操作領域を正確に視認できないシチュエーションで操作する場合は、タッチ操作すべき領域が見つけられずに操作に時間が掛かったり、タッチ操作が好適に行えなかったりすることがあった。

そこで、従来技術のなかには、タッチパネル表面のガラス基板に凹部を形成することで、触覚によってタッチした領域を認識できるようにする技術が存在する（例えば特許文献１）。このような凹部が形成されることで、使用者は指の感触によってタッチすべき領域を容易に認識できるため、画面を見なくても正確なタッチ操作が可能になるとされている。

特許第５８８１４１４号公報

しかし、上記のようなガラス基板は、単一の深さの凹部が形成されているだけの構成のため、使用者が凹部をタッチした際の触り心地が悪くなってしまうことがあった。特に、携帯用電子機器に搭載されている指紋認証機能では、指紋の読み取り精度を向上させるために、深めの凹部を形成することがあるが、凹部を深く形成するほど、凹部の触り心地が悪くなってしまうことがあった。

このように使用者の触り心地が悪くなってしまう原因としては、凹部の側面の形状による影響が大きい。出願人の実験によると、凹部を深く形成するほど、凹部側面の傾斜角度が垂直に近づきやすくなり、凹部側面の傾斜角度が垂直に近づくことで、使用者の指が凹部の側面と主面との境界部に引っ掛かりやすくなって、触り心地の悪化の一因になることが分かっている。特に、透明基板としてガラス基板を使用する際は、ウェットエッチングによって凹部を形成するが、エッチングの特性により凹部の側面の形状をコントロールすることは非常に困難である。また、エッチング後に側面を加工することも可能であるが、ガラス基板の強度の低下や生産性の悪化等が発生し、好ましくない。

本発明の目的は、使用者からのタッチ操作を受け付けるタッチパネルにおいて、使用者からのタッチ操作を受け付ける領域に形成された凹部の触り心地を維持しつつ、この凹部を深くすることが可能なタッチパネル用透明基板を提供することである。

本発明に係るタッチパネル用透明基板は、使用者からのタッチ操作を受け付けるように構成され、使用者が何らかのタッチ操作を行うタッチ操作領域に対応する位置に設けられた少なくとも１つ以上の操作用凹部を備えている。操作用凹部は、第１の凹部および第２の凹部を有している。第１の凹部は、第１の深さを有する凹部であり、第２の凹部は、第１の深さよりも大きい第２の深さを有する凹部である。ここでのタッチ操作とは、表示領域に表示されているアイコンのタッチ操作や指紋認証のために、透明基板に使用者の指を押し当てる操作等が挙げられる。

使用者は、本発明に係る透明基板が配置された機器を使用する際に、操作用凹部が形成された領域をタッチすることで所望の操作を行う。本発明に係る透明基板は、操作用凹部の内部に第１の凹部と第２の凹部という複数の凹部を形成することによって、単一の凹部と比較して、使用者の触り心地が向上する。つまり、凹部の深さに比例して、凹部側面の傾斜角度が垂直に近づくようなことがなく、ある程度緩やかな傾斜角度を有する階段状の側面を得ることが可能となる。このような形状によると、操作用凹部の側面は使用者の指がフィットしやすい形状となるため、タッチ操作時の触り心地が向上する。

さらに、第２の凹部は第１の凹部の内部に設けられることが好ましい。１つの凹部に対して、中心部により深い凹部が形成されることによって、使用者がタッチすべき領域がより分かりやすくなる。また、中心部に深い凹部が形成されたとしても、周囲に第１の凹部が形成されているため、凹部の底面から凹部側面と主面との境界部までの距離が長くなるように保たれるような階段状の側面形状を得ることができ、この結果、使用者の触り心地が悪化するおそれもない。

また、透明基板はガラス基板であり、第１の凹部側面の傾斜角度は第２の凹部側面の傾斜角度よりも小さくなるように構成されることが好ましい。操作用凹部の側面面の傾斜角度は使用者の触り心地に大きな影響を及ぼすが、第１の凹部の側面の傾斜角度が第２の凹部の傾斜角度よりも小さくなることによって、使用者の指が操作用凹部の側面によりフィットしやすい形状になるため、さらに使用者の触り心地が向上する。また、ガラス基板を使用することで、エッチング処理によって凹部を形成することが可能となるため、効率的に凹部を形成することが可能となる。

また、操作用凹部は、第２の凹部の内部に第２の凹部よりもさらに大きい深さを有する凹部を少なくとも１つ以上さらに有していてもよい。操作用凹部の内部に深さの異なる３つ以上の凹部を形成することによって、凹部の深さをさらに深くした場合であっても凹部側面の傾斜角度が垂直に近づくことがない。このため、好適な触感を維持しつつ、必要に応じて凹部の深さをさらに深くすることが可能になる。

本発明によれば、使用者からのタッチ操作を受け付けるタッチパネル用の透明基板において、タッチ操作を受け付けるために構成された凹部の触り心地を維持しつつ、この凹部を深くすることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るカバーガラスを示す図である。 カバーガラスの概略側面図である。 従来のカバーガラスの概略側面図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 カバーガラスの製造方法を示す図である。

図１は、本発明の一実施形態に係るタッチパネル用のカバーガラス１００が設けられたスマートフォン１０である。カバーガラス１００は使用者に露出する面に配置されており、使用者からのタッチ操作を受け付けるように構成されている。カバーガラス１００は、使用者に露出する主面に操作用凹部１２を備えている。カバーガラス１００に使用できるガラス基板としては、強化ガラス、ソーダガラスまたは無アルカリガラスを使用することが好ましく、特に強化ガラスを用いることが好ましい。強化ガラスとしては、化学強化ガラスや熱強化ガラスを使用することができる。また、強化ガラスは、あらかじめ強化処理が施されたものを使用しても良いし、操作用凹部１２を形成した後に強化処理を行っても良い。カバーガラス１００の厚さは特に限定されないが、強度の観点から０．３mmから３mm程度の厚さがあることが好ましい。また、本実施形態では、ガラス基板を使用しているが、樹脂基板等の透明基板を利用することも可能である。樹脂基板の例としては、アクリル、ポリカーボネート、ポリエステル等の光透過性が高い樹脂基板が挙げられる。

ここから、図２（Ａ）および図２（Ｂ）を用いて、カバーガラス１００について説明する。操作用凹部１２は、指紋認証部１４に対応する位置に形成されている。指紋認証部１４は、もう一方の主面側に配置されており、操作用凹部１２に接触している指の指紋を読み取るように構成される。使用者は、操作用凹部１２にあらかじめ登録しておいた指を接触させることで、指紋認証をクリアしてスマートフォン１０を使用することができる。操作用凹部１２は、第1の凹部１６および第２の凹部１８を有している。第１の凹部１６は、操作用凹部１２の周縁部に形成された凹部である。第２の凹部１８は、深く形成されている凹部である。また、第２の凹部は第１の凹部１６の内部に設けられており、第１の凹部１６と同一の形状である。なお、本実施形態では、第２の凹部１８の深さは第１の凹部の２倍になるように設定されているが、第１の凹部１６および第２の凹部１８の深さは適宜設定することが可能である。

第２の凹部１８の底面は使用者が指をフィットさせることができる大きさであることが好ましい。使用者は第２の凹部１８が形成された領域によって、指紋の読み取り領域を認識することが可能となる。操作用凹部１２の中心部により深い凹部を設けることによって、使用者にとってタッチすべき領域がより分かりやすくなる。さらに、第２の凹部１８が深く形成されたとしても、第２の凹部１８の周囲に形成されている第１の凹部１６によって、使用者の触り心地が悪化するおそれもない。

なお、第２の凹部１８は、第１の凹部１６の側面と主面との境界部から０．５〜２０ｍｍ内部に設けられることが好ましく、１〜１０ｍｍがより好ましい。第２の凹部１８が第１の凹部１６に対して、０．５ｍｍより近くに形成されると、操作用凹部１２の側面に効果的に段差が形成されず、使用者の触り心地に及ぼす影響がほとんどない。また、２０ｍｍより大きくなると、操作用凹部１２が大きくなりすぎてしまい、デザイン的に好ましくない。

操作用凹部１２は、深さの異なる２つの凹部を有しているため、使用者にとって触り心地の良い形状を形成することが可能となる。特に、主面に平行な方向における第２の凹部１８底面の湾曲開始点から第１の凹部１６と主面との境界部までの距離Ｄ１が、単一の凹部である操作用凹部１２０の底面の湾曲開始点から操作用凹部１２０の側面と主面との境界部までの距離Ｄ２（図３参照。）と比較しても長くなっており、使用者にとって触り心地の良い形状なる。このように、距離Ｄ１を長くすることによって、使用者の指が凹部の側面に心地よくフィットしやすくなる。

また、第１の凹部１６の側面の傾斜角度は、第２の凹部１８の側面の傾斜角度より小さくなるように形成される。第１の凹部１６の側面の傾斜角度が第２の凹部１８の傾斜角度より小さくなることによって、操作用凹部１２の側面は、使用者の指によりフィットしやすい形状となる。第１の凹部１６の側面が第２の凹部１８の傾斜角度より大きくなると、使用者は操作用凹部１２をタッチする際に、指を反らせながらタッチすることを強いられてしまい、触り心地が悪化するおそれがある。このような傾斜角度の形成は、後述のウェットエッチング処理により容易に制御することができる。

ここから、図４（Ａ）および図４（Ｂ）を用いて本発明の別の実施形態について説明する。図４（Ａ）に示すカバーガラス１０１には、指紋認証部１４に対応する位置に操作用凹部１２１が設けられており、表示領域に表示されているアイコン（不図示）に対応する位置に操作用アイコン１２２〜１２４が設けられている。操作用凹部１２１は、第１の凹部１６１、第２の凹部１８１および第３の凹部２０１を有している。第３の凹部２０１は、第２の凹部１８１の内部に形成され、第２の凹部１８１よりも大きな深さを有する凹部である。第３の凹部２０１を形成することによって、操作用凹部１２１の深さが大きくなっても、図４（Ｂ）に示すように、操作用凹部１２１の底面の湾曲開始点から第１の凹部１６１と主面との境界部までの距離Ｄ３がより長くなるため、使用者の触り心地が悪化するおそれが少ない。また、操作用凹部１２１に形成された各凹部側面の傾斜角度も深さ方向において主面に近い位置に形成されている凹部ほど傾斜角度が小さくなるように構成されている。

また、操作用凹部１２２〜１２４は、表示装置に表示されているアイコンに対応する位置に形成されており、実質的に同一の形状である。ホームボタン等の特に使用頻度の高い操作アイコン等に対応する位置に凹部を形成することによって、使用者は快適にタッチ操作を行うことが可能となる。操作用凹部１２２〜１２４は、第１の凹部１６２および第２の凹部１８２を有している。第１の凹部１６２が円形状を呈した凹部であり、第２の凹部１８２は第１の凹部１６２の内部に形成された矩形状を呈した凹部である。第１の凹部１６２と第２の凹部１８２の形状が異なることによって、意匠性を向上させることが可能である。

さらに、本発明の別の実施形態では、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示す操作用凹部１２５のように、第２の凹部１８３は第１の凹部１６３に隣接して形成される。指紋認証部１４は、カバーガラス１０２のもう一方の主面側の第２の凹部１８３に対応する位置に配置されている。この様な形態においてもタッチ操作時の触り心地を維持しつつ、凹部を深く形成することができる。

ここから、図６（Ａ）〜図６（Ｆ）を用いてカバーガラス１００の製造方法を説明する。本実施形態では、操作用凹部を形成する一例としてフッ酸を含むエッチング液をガラス基板と接触させるウェットエッチング処理を利用している。まず、図６（Ａ）に示すように、タッチパネル用のセンサー等が形成されたガラス基板２８の両主面を耐酸性部材３０で被覆する。耐酸性部材３０は、フッ酸を含むエッチング液からガラス基板２８を保護するものであれば特に制限はなく、耐酸性フィルムや感光性レジスト等を用いることができる。なお、通常カバーガラス１００を製造する場合は、ガラス基板２８に複数のカバーガラス１００が面取りされた状態で製造されることが多く、別途、分断処理によって個片にされる。

耐酸性部材３０によって被覆されたガラス基板２８の少なくとも一方の主面の凹部を形成すべき領域に対して第１のパターニングを行う。パターニング手段は、エッチングすべき領域から耐酸性部材３０を除去することができれば、どのような手段を用いても構わない。本実施形態では、レーザ装置を利用してパターニングを行っているが、フォトリソグラフィやブラスト等を利用してパターニングすることも可能である。図６（Ｂ）に示すように第１のパターニングが行われたガラス基板２８は、エッチングすべき領域に開口部３４が形成される。開口部３４の大きさや形状は、適宜設定することが可能である。

開口部３４が形成されたガラス基板２８は第１のエッチング処理によって、凹部が形成される。ガラス基板２８をエッチングする場合は、所望の搬送機構によって搬送されているガラス基板２８に対してエッチング液を噴射する枚葉タイプのエッチング装置やガラス基板２８をエッチング液が収容されたエッチング槽に浸漬するバッチタイプのエッチング装置等を使用することも可能である。エッチング液としては、少なくともフッ酸が含まれたエッチング液を使用することが好ましく、フッ酸の他にも塩酸等の無機酸や界面活性剤を添加しても良い。第１のエッチング処理によって、耐酸性部材３０によって保護されていない領域がエッチングされ、凹部が形成される。（図６（Ｃ）参照。）

第１のエッチング処理によって凹部が形成されたガラス基板２８は、洗浄および乾燥処理が行われる。乾燥処理が行われたガラス基板２８は、第２のパターニング処理が行われる。第２のパターニング処理は、図６（Ｄ）に示すように、開口部３４の周囲の耐酸性部材３０をさらにパターニングによって除去する工程である。第２のパターニングも任意の方法で行うことが可能であり、本実施形態では、レーザ装置を用いてパターニングを行っている。なお、第２のパターニングの代わりに耐酸性部材３０を除去し、新たな耐酸性部材３０を被覆し、第２のパターニングを行うことも可能である。

第２のパターニングが行われたガラス基板２８は、第２のエッチング処理が行われる。（図６（Ｅ）参照。）第２のエッチング処理により、耐酸性部材３０から露出している領域が全体的にエッチングされるため、凹部の内部に段差がつき、複数の凹部が形成される。なお、第２の凹部に相当する領域は、第１の凹部に相当する領域よりもエッチング時間が長くなるため、側面の傾斜角度が第１の凹部の側面の傾斜角度よりも大きくなる。また、エッチング処理によって、第１の凹部および第２の凹部の境界部も丸みを帯びた形状となるため、使用者の指が触れた際も、側面の段差の触り心地が悪くなるおそれはない。第１のエッチング処理および第２のエッチング処理の時間や薬液の組成を変更することによって、凹部の形状は適宜調整することが可能である。

第２のエッチング処理が完了すると、洗浄および乾燥処理が行われる。乾燥処理が行われたガラス基板２８は、耐酸性部材３０が除去された後に、適宜後処理が行われて、カバーガラス１００として使用される。（図６（Ｆ）参照。）

また、操作用凹部の内部に３段以上の凹部を形成する際は、第２のエッチングが完了した後にさらにパターニング処理およびエッチング処理を行えば良い。操作用凹部内の段差が増える程、凹部底面の湾曲開始点から凹部側面と主面との境界部までの距離が長くなるため、好適な触感を得ることができる。また、凹部側面の傾斜角度もエッチング時間に応じて、大きくなっていくので、後工程で処理する必要もなく、生産効率が良い。

また、本発明に係る透明基板としては、前述のように樹脂基板を利用することができる。樹脂基板に操作用凹部を形成する場合は、所望の形状の金型を用いたプレス加工によって形成することができる。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０‐カバーガラス
１２‐操作用凹部
１４-指紋認証部
１６‐第１の凹部
１８-第２の凹部
２０１‐第３の凹部
２８-ガラス基板
３０-耐酸性部材

Claims (4)

1. 使用者からのタッチ操作を受け付けるように構成されたタッチパネル用の透明基板であって、
   使用者が何らかのタッチ操作を行うタッチ操作領域に対応する位置に設けられた少なくとも１つ以上の操作用凹部を備え、
   前記操作用凹部は、第１の深さを有する第１の凹部と、
   第１の深さよりも大きい第２の深さを有する第２の凹部と、を少なくとも有することを特徴とする透明基板。
2. 前記第２の凹部が前記第１の凹部の内部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の透明基板。
3. 前記透明基板はガラス基板であり、前記第１の凹部側面の傾斜角度が前記第２の凹部側面の傾斜角度よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の透明基板。
4. 前記第２の凹部の内部に前記第２の深さよりも大きい深さを有する少なくとも１つ以上の凹部をさらに有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の透明基板。

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