JP2017222536A - Glass substrate for touch panel - Google Patents
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Abstract
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ガラス基板に関し、特に使用者がタッチ操作時の触感の変化を認識可能なタッチパネル用のガラス基板に関する。 The present invention relates to a glass substrate applicable to a touch panel that accepts a touch operation from a user, and more particularly to a glass substrate for a touch panel that allows a user to recognize a change in tactile sensation during a touch operation.
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ため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。タッチパネル用のガラス基板は、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。ガラス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、物理的な押ボタンスイッチ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。 In recent years, a touch panel has been adopted in a wide range of fields as an interface for a user to operate a device because of an advantage that an intuitive operation is possible. The glass substrate for a touch panel is disposed on the side where the touch panel is exposed to the user, and is configured to accept a touch operation performed while the user visually recognizes a touch operation area in which an icon or the like is displayed. Due to the improvement in design due to the flatness and high transparency of the glass substrate, the movement to replace with a touch panel has been spreading to devices that conventionally used physical pushbutton switches and keyboards.
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に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。 For example, some operation panels for controlling air-conditioning equipment, audio, etc. mounted on automobiles, etc., and operation panels mounted on household electrical appliances are operated by a touch panel. In portable electronic devices such as smartphones, Most operations can be performed with the touch panel.
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。 However, the touch panel detects the position where a change in pressure or capacitance occurs when an icon or the like displayed on the display device is touched, and accepts the operation, so the transparent substrate is often flat. . Therefore, when a visually handicapped person operates, or when operating in a situation where the touch operation area cannot be accurately visually recognized, the area to be touched cannot be found, and the operation takes time, or the touch operation cannot be performed suitably. Sometimes happened.
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。 Thus, there is a technology in the related art that allows a touched area to be recognized by forming a recess in a glass substrate on the surface of the touch panel (for example, Patent Document 1). By forming such a recess, the user can easily recognize the area to be touched by the touch of a finger, so that it is possible to perform an accurate touch operation without looking at the screen.
しかし、上記のようなガラス基板は、タッチすべき領域を判断することはできるが、使用者がタッチパネルにタッチした際に、機器がタッチ操作を認識しているのか分からない場合があった。タッチパネルは、従来の押ボタンスイッチと比較すると、タッチした際に触感の変化がない。そのため、実際にタッチ操作が機器に認識されているのか分からず、誤作動のおそれがあったりするため、従来の押ボタンスイッチ等の物理スイッチからタッチパネルへの切替えが困難な場合もあった。 However, the glass substrate as described above can determine a region to be touched, but when the user touches the touch panel, it may not be known whether the device recognizes the touch operation. The touch panel has no change in tactile sensation when touched as compared with a conventional push button switch. For this reason, it is not known whether the touch operation is actually recognized by the device, and there is a risk of malfunction, so it may be difficult to switch from a physical switch such as a conventional pushbutton switch to a touch panel.
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、タッチ操作領域の形状の変化を使用者が認識可能なタッチパネル用ガラス基板を提供することである。 The objective of this invention is providing the glass substrate for touchscreens which a user can recognize the change of the shape of a touch operation area | region in the touchscreen which receives the touch operation from a user.
本発明に係るタッチパネル用ガラス基板は、使用者からのタッチ操作を受け付けるように構成されたタッチパネル用ガラス基板である。ガラス基板は、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少なくとも1つの凹部を有している。凹部が形成されている領域において、第1の主面または第2の主面のいずれか一方にのみ圧縮応力層を有することを特徴としている。 The glass substrate for touch panels which concerns on this invention is a glass substrate for touch panels comprised so that the touch operation from a user might be received. The glass substrate has at least one recess at a position corresponding to a touch operation area where the user performs some touch operation. In the region where the recess is formed, a compressive stress layer is provided only on one of the first main surface and the second main surface.
この構成においては、凹部が形成されている領域の両主面の圧縮応力のバランスを不均一にすることによって、凹部における圧縮応力が弱い側(圧縮応力層が存在しないか極小の厚みまで削られた側)が凸状に変形しやすくなる。この凸状に変形する部位を使用者の操作位置に設定することで、使用者が操作しやすくなる。 In this configuration, by making the balance of the compressive stress of the two main surfaces in the region where the recess is formed uneven, the side where the compressive stress in the recess is weak (the compressive stress layer is not present or is cut to a minimum thickness). The other side) is easily deformed into a convex shape. By setting this convexly deformed portion as the operation position of the user, the user can easily operate.
また、タッチ操作領域において、使用者がタッチする主面が凸状に湾曲していることが好ましい。タッチ操作領域は、第1の主面および第2の主面において圧縮応力値に差が生じる。さらぶ、タッチ操作領域は凹部によってガラス基板の板厚が薄くなっていることにより変形し易いため、圧縮応力層を有していない主面が凸状に湾曲する。その凸状に湾曲したタッチ操作領域は使用者がタッチ操作によって押し込まれると、平坦形状に近づくように変形する。また、使用者が指を離すと、タッチ操作領域は再び凸状に湾曲する。このように、タッチ操作領域が可逆的に変形することによって、使用者はタッチ操作時にタッチパネルの形状の変化を認識することが可能になる。 In the touch operation area, it is preferable that the main surface touched by the user is curved in a convex shape. In the touch operation area, a difference occurs in the compressive stress value between the first main surface and the second main surface. Further, since the touch operation area is easily deformed due to the thickness of the glass substrate being reduced by the concave portion, the main surface not having the compressive stress layer is curved in a convex shape. The convexly curved touch operation region is deformed so as to approach a flat shape when the user is pushed in by a touch operation. Further, when the user releases his / her finger, the touch operation area is curved in a convex shape again. As described above, the touch operation area is reversibly deformed, so that the user can recognize a change in the shape of the touch panel during the touch operation.
さらに、凹部におけるガラス基板の板厚は0.3mm以下であることが好ましい。板厚を0.3mm以下にすることによって、ガラス基板が好適に湾曲しやすくなり、使用者にガラス基板の変形の感触が伝わりやすくなる。特にメンブレム式スイッチのように別部材を用意する必要もなく、ガラス基板単体でメンブレムスイッチに類似した操作性を得ることが可能になる。 Furthermore, it is preferable that the plate | board thickness of the glass substrate in a recessed part is 0.3 mm or less. By setting the plate thickness to 0.3 mm or less, the glass substrate is preferably easily curved, and the user can easily feel the deformation of the glass substrate. In particular, it is not necessary to prepare a separate member like a membrane switch, and it becomes possible to obtain operability similar to the membrane switch with a single glass substrate.
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において、タッチ操作領域の形状の変化を使用者が認識可能なタッチパネル用のガラス基板を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the touch panel which receives the touch operation from a user, it becomes possible to provide the glass substrate for touch panels which a user can recognize the change of the shape of a touch operation area | region.
図1(A)は、事務用複合機の操作パネル10を示す図である。操作パネル10は、操作アイコン14を有するタッチパネルであり、使用者は操作パネル10を指やスタイラスペン等の操作用補助具でタッチすることによって複合機の操作を行う。操作パネル10は、カバーガラス12および操作アイコン14を備えている。操作アイコン14は、不図示の表示装置によって表示されているアイコンであり、ここではテンキー等の操作アイコンや電源ボタン等が表示されている。
FIG. 1A is a diagram showing an
カバーガラス12は、本発明の一実施形態に係るタッチパネル用ガラス基板であり、操作パネル10の使用者側に露出する表面に配置されている。カバーガラス12は、操作パネル10を衝撃等から保護するように構成されており、使用者が操作パネル10を操作する際は、カバーガラス12をタッチする。カバーガラス12は、板状を呈する強化ガラス基板であり、第1の主面16および第2の主面18を有する(図1(B)参照。)。第1の主面16は使用者に対して露出する主面であり、第2の主面18は第1の主面16と対向する主面である。強化ガラス基板としては、化学強化ガラスを使用することが好ましく、本実施形態では、化学強化処理をしたアルミノシリケートガラスを使用している。カバーガラス12の板厚は0.1〜1.5mmが好ましい。
The
カバーガラス12は、凹部20および圧縮応力層22を備えている。凹部20は、第1の主面16において周辺領域よりも板厚が薄くなるように第2の主面18側へ凹状に窪んだ領域である。凹部20は、各操作アイコン14に対応する位置に形成されている。凹部20の形状は、所望の形状に形成することが可能であるが、対応する操作アイコン14の外形形状と同一に形成されることが好ましい。操作アイコン14と同一形状にすることによって、使用者がタッチ操作すべき領域が分かりやすくなる。なお、凹部20が形成されている領域の板厚は、0.3mm以下であることが好ましく、0.05〜0.2mmであることがより好ましい。
The
圧縮応力層22は、凹部20を除く第1の主面16および第2の主面18に形成されている。圧縮応力層22は、イオン交換法等の公知の方法によって形成されたカバーガラス12の内部領域よりも圧縮応力の高い層である。圧縮応力層22の厚みは、5〜50μmあることが好ましい。圧縮応力層22は、第1の主面16と凹部20の境界部まで形成されており、凹部20の内面には圧縮応力層22が形成されていない。なお、凹部20の深さは、少なくとも圧縮応力層より深く形成されていることが好ましい。
The
湾曲部24は、凹部20の底面において、第1の主面16の方向へ凸状に湾曲している領域である。凹部20では、圧縮応力値が第2の主面18の圧縮応力値よりも小さくなる。圧縮応力の釣り合いがとれなくなったことにより、凹部20の底面が凸状に湾曲し、湾曲部24が形成される。また、第2の主面18も、湾曲部24に対応する領域が第1の主面16側に凸状に湾曲する。凹部20と第2の主面18における圧縮応力の応力差は、10〜1000MPaであることが好ましく、応力差によって湾曲部24の湾曲領域の曲率半径を調整することが可能となる。
The
使用者が操作パネル10を操作する際は、湾曲部24をタッチして使用する。図1(C)に示すように、使用者の指等が押し当てられることにより、湾曲部24が平坦形状に近づくように変形する。また、使用者が指を離すと、湾曲部24は再び第1の主面16側へ凸状に湾曲する。
When the user operates the
使用者はタッチした際の湾曲部24の変形により、押ボタンスイッチを操作したときと同様にタッチ操作領域において、形状の変化を認識することが可能となる。これにより、使用者は自身のタッチ操作が適切に認識されたのか確認しやすくなり、機器の誤作動といった動作不良を防止することが可能となる。
The user can recognize the change in the shape in the touch operation area by the deformation of the bending
本実施形態の操作パネル10は抵抗膜方式のタッチパネルを採用しており、使用者の指がタッチパネルに触れただけでは反応しにくいように設計されている。湾曲部24が平坦形状に近づくように変形した際に、カバーガラス12の下部に配置されている不図示の導電膜同士が接触し、タッチ操作に反応するように構成されることによって、誤動作のおそれを軽減している。なお、静電容量式やその他のタッチパネルの構成においても、湾曲部24が平坦形状に近づくように変形したときにのみにタッチパネルが反応するようにプログラミングするか、タッチパネルへの指の押し込みの強さを感知するセンサ層等を設けておけば、あらゆる方式のタッチパネルにおいてもカバーガラス12を適用することは可能である。
The
図2(A)および図2(B)は、本発明の別の実施形態を示す図である。図2(A)に示すカバーガラス121は、第1の主面16および第2の主面18を有する板状の強化ガラス基板である。第1の主面16は使用者に露出する主面であり、第2の主面18は第1の主面16に対向する主面である。カバーガラス121は、凹部20および圧縮応力層22を備えている。凹部20は第2の主面18において、操作アイコン14に対応する領域に形成されている。圧縮応力層22は、第2の主面18および凹部20に形成されている。
FIG. 2A and FIG. 2B are diagrams showing another embodiment of the present invention. A
湾曲部24は、凹部20に対応する第1の主面において、凸状に湾曲している領域である。湾曲部24は、凹部20と第1の主面16の圧縮応力値の差により湾曲している。なお、湾曲部24の周辺領域は板厚が厚くなっているため、圧縮応力に差により湾曲することはない。この構成により、使用者がタッチ操作を行う際は、湾曲部24の凸形状により、タッチ操作領域がどこに存在するのか分かりやすくなる。また、カバーガラス12をタッチした際も、使用者は湾曲部24が平坦形状に近づくように変形することにより、タッチ操作が確実に実行されたことが確認しやすくなる。
The
図2(B)に示すカバーガラス122は、凹部201および凹部202を備えている。凹部201は使用者がタッチ操作をする第1の主面16に形成されている。凹部202は、第1の主面16に対向する第2の主面18に形成されている。凹部201および凹部202は同一形状であり、操作アイコン14が表示されている領域に対応する位置に形成されている。圧縮応力層22は、第1の主面16、第2の主面18および凹部202に形成されている。凹部201には、圧縮応力層22が形成されていない。凹部201は、凹部202との圧縮応力値の差により形成される湾曲部24を有している。湾曲部24は、凹部201の底面に形成されており、第1の主面16側に凸状に湾曲する領域である。使用者がタッチパネルを操作する際は、湾曲部24をタッチして操作する。
A
このように、タッチ操作領域において湾曲部24を有することにより、カバーガラス12はタッチパネルのデザイン性を維持したまま、押ボタンスイッチのような形状の変化を認識することが可能にしている。また、タッチ操作領域が凸形状または凹部を有していることにより、操作パネルを視認できない状況においても、適切に操作を行うことが可能になる。
Thus, by having the
また、上記実施形態では、タッチ操作についてのみ言及しているが、本発明はスワイプ操作にも適用することが可能である。例えば、図3に示す操作パネル101は、音量や光量を調節するための操作アイコン141を備えている。操作アイコン141は、細長い線状の操作アイコンであり、使用者は操作アイコン141が表示されている領域で指を上下方向にスワイプさせることによって、音量や光量の調節を行う。カバーガラス12は、操作アイコン141に対応する領域において、上記の実施形態と同様に第1の主面と第2の主面との圧縮応力値の差により形成された湾曲部を有している。使用者が操作アイコン141に沿ってスワイプ操作をした際も、使用者の指が触れている領域のみが変形するように構成される。
In the above embodiment, only the touch operation is mentioned, but the present invention can also be applied to a swipe operation. For example, the
ここから、図4(A)〜図4(D)を用いてカバーガラス12の製造方法を説明する。本実施形態におけるカバーガラス12の製造方法は、保護部材形成工程、パターニング工程、エッチング工程および剥離工程を含んでいる。
From here, the manufacturing method of the
保護部材形成工程では、図4(A)に示すように、圧縮応力層22が形成された強化ガラス基板30の主面に耐酸性を有する保護部材を被覆する。強化ガラス基板30はアルミノシリケートガラスであり、板厚は0.1〜1.5mmであることが好ましい。本実施形態では、耐酸性保護部材として保護フィルム32を使用している。保護フィルム32は、後述のエッチング処理において、ガラス基板30の主表面を保護するように構成されており、少なくともフッ酸に対する耐性を有している。また、保護フィルム以外にも感光性レジスト材等も使用することも可能である。
In the protective member forming step, as shown in FIG. 4A, the main surface of the tempered
パターニング工程では、図4(B)に示すように凹部を形成すべき領域に対応する一方の主面から保護フィルム32を除去し、開口部を形成する。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。耐酸性部材として感光性レジストを使用する場合は、フォトリソグラフィを利用して、パターニングを行うことも可能である。
In the patterning step, as shown in FIG. 4B, the
エッチング工程では、ガラス基板30をエッチング液と接触させることによって開口部が形成された領域をエッチングする。ガラス基板30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30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30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。エッチング処理によって、保護フィルム32で保護されていない領域がエッチングされ、凹部20が形成される。エッチング処理は、凹部20の板厚が0.3mm以下になるまでエッチングすることが好ましい。また、このエッチング処理によって圧縮応力層22が除去されることによって、湾曲部24が形成される。
In the etching step, the
剥離工程では、エッチング処理後のガラス基板30から保護フィルム32を除去する。保護フィルム32を除去する際は、物理的な力を保護フィルム32に与えることで剥離することが可能である。このあと、ガラス基板30は適宜後工程にて処理された後に、カバーガラス12として操作パネル10に組み込まれる。
In the peeling step, the
さらに、図5(A)〜図5(D)を使用して、別の製造方法について説明する。この製造方法は、保護部材形成工程、パターニング工程、第1のエッチング工程、剥離工程、圧縮応力層形成工程および第2のエッチング工程を含む。保護部材形成工程、パターニング工程、第1のエッチング工程および剥離工程は、前記製造方法と実質的に同一のため、説明は省略する。図5(A)は保護部材の剥離後のガラス基板30を示す図である。ガラス基板30は第1の主面16に凹部20を有している。
Furthermore, another manufacturing method is demonstrated using FIG. 5 (A)-FIG. 5 (D). This manufacturing method includes a protective member forming step, a patterning step, a first etching step, a peeling step, a compressive stress layer forming step, and a second etching step. Since the protective member forming step, the patterning step, the first etching step, and the peeling step are substantially the same as the manufacturing method, description thereof is omitted. FIG. 5A shows the
圧縮応力層形成工程では、図5(B)に示すようにガラス基板30の第1の主面16および第2の主面18に圧縮応力層22を形成する。圧縮応力層22は、公知のイオン交換法を利用することができる。本実施形態では、硝酸カリウム溶融塩にガラス基板30を浸漬することによって、ガラス基板30中のナトリウムイオンと硝酸カリウム溶融塩のカリウムイオンでイオン交換を行い、圧縮応力層を形成した。圧縮応力層22の厚さは、硝酸カリウム溶融塩への浸漬時間によって調節することが可能であり、5〜50μmの圧縮応力層を形成することが好ましい。
In the compressive stress layer forming step, the
第2のエッチング工程では、第2の主面18側をエッチングすることによって、圧縮応力層22を除去する。なお、ガラス基板30をエッチングする前に、図5(C)に示すように第1の主面16側を保護部材で保護する。保護部材としては、凹部20の内面も好適に保護するために、紫外線硬化型の耐酸性レジスト材34を塗布することが好ましい。また、紫外線硬化型のレジスト材以外にも熱硬化型のレジスト材等も使用することができる。
In the second etching step, the
エッチング処理は、上記のようにフッ酸を用いたエッチング処理を利用することが好ましい。エッチング処理によってガラス基板30が薄型化されていき、図5(D)に示すように第2の主面18側の圧縮応力層22が除去される。エッチング処理によって圧縮応力層22が除去されて圧縮応力の釣り合いがとれなくなったことにより、凹部20に対応する第2の主面18において湾曲部24が形成される。
As the etching process, it is preferable to use an etching process using hydrofluoric acid as described above. The
エッチング処理によって第2の主面18上の細かな傷等も除去されるため、圧縮応力層22を有していなくとも、ガラス基板30は十分な強度を有する。そのため、使用者が繰り返しタッチ操作を行ったとしても、ガラス基板が破損するおそれは少ない。エッチング処理後、ガラス基板30からレジスト材34が除去され、適宜後工程において処理される。
Since the fine scratches and the like on the second
また、別の実施形態として、図6(A)〜図6(D)を用いて、タッチ操作領域において第1の主面および第2の主面に凹部を有するカバーガラスの製造方法について説明する。本実施形態では、上記製造方法における第2のエッチング処理前に、第2の主面18に保護フィルム32を被覆する。(図6(A)参照。)。続いて、図6(B)に示すように、凹部20に対応する領域の保護フィルム32をパターニング処理によって除去し、開口部を形成する。パターニング処理は、レーザ装置使用することができる。この状態でエッチングすることによって、図6(C)に示すように凹部20に対応する領域のみがエッチングされ、凹部201が形成される。また、エッチング処理によって、圧縮応力層22も除去されているため、凹部201の底面に湾曲部24が形成される。エッチング処理後にレジスト材34および保護フィルム32を除去する(図6(D)参照。)。この構成では、使用者がタッチ操作を行う第2の主面18側にも圧縮応力層22が形成されるため、ガラス基板30の強度が向上する。さらに、タッチ操作すべき領域に凹部201が形成されていることによって、使用者がタッチすべき領域を容易に認識することができる。
Moreover, as another embodiment, a manufacturing method of a cover glass having a concave portion on the first main surface and the second main surface in the touch operation area will be described with reference to FIGS. 6 (A) to 6 (D). . In the present embodiment, the second
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。 The above description of the embodiment is to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments but by the claims. Furthermore, the scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
10‐操作パネル
12‐カバーガラス
14-操作アイコン
16‐第1の主面
18-第2の主面
20‐凹部
22-圧縮応力層
24‐湾曲部
30-ガラス基板
32‐保護フィルム
34‐レジスト材
10-Operation panel 12-Cover glass 14-Operation icon 16-First main surface 18-Second main surface 20-Recess 22-Compression stress layer 24-Curved portion 30-Glass substrate 32-Protective film 34-Resist material
Claims (3)
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少なくとも1つの凹部を有し、
前記凹部が形成されている領域において、第1の主面または第2の主面のいずれか一方にのみ圧縮応力層を有することを特徴とするタッチパネル用ガラス基板。 A glass substrate for a touch panel configured to accept a touch operation from a user,
Having at least one recess at a position corresponding to a touch operation area where the user performs some touch operation;
A glass substrate for a touch panel having a compressive stress layer only on one of the first main surface and the second main surface in the region where the recess is formed.
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