JP2020077223A - タッチパネル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者が意図しない誤作動を防止することが可能なタッチパネル装置を提供する。【解決手段】タッチパネル１０は、カバーガラス１２、タッチセンサ１４、画像表示部１６および制御部１８を備えている。カバーガラス１２は、使用者がタッチ操作を行う操作面を有しており、かつ、タッチパネル１０の操作領域に対応する位置において、操作面と反対側の主面に凹部２０が形成されている。タッチセンサ１４は、カバーガラス１２の操作面と反対側に設けられており、凹部２０に対応する位置にセンサ部２２が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、使用者が意図しない誤作動を防止することを可能にするタッチパネル装置に関する。

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。また、従来、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。

タッチパネルは、抵抗膜式タッチパネルと静電容量式タッチパネルに大別することができる。抵抗膜式タッチパネルは、使用者がタッチパネルを押圧することで、電圧が加えられた２枚のフィルムが接触し、導通することにより、タッチ位置を検出する方式である。静電容量式タッチパネルは、タッチパネルの操作領域全体に電界が形成されており、使用者がタッチした位置の静電容量（電荷）の変化を検出することにより、タッチ位置を検出する方式である。

抵抗膜式タッチパネルは、静電容量式タッチパネルと比較して耐久性が低いという問題がある。これは、繰り返しタッチされることにより、２枚のフィルムの間に配置されるスペーサが破損し、タッチパネルに不具合が生じるためである。このため、使用回数が多くなることが想定される機器においては、静電容量式タッチパネルが採用されることが多い。

一方、静電容量式タッチパネルは、使用者の手等が誤って触れてしまった場合にも、反応してしまうという問題がある。このため、使用者が意図しない操作が実行されるおそれがある。このような不具合を解消するために、接触時間に応じて、タッチ操作が有効であるか否かを判定する判定部を備えたタッチパネルがあった（例えば、特許文献１参照）。

特許第６０８９３１７号公報

しかしながら、静電容量式タッチパネルにおいては、使用者が誤って触れてしまう場合以外にも、例えば、タッチパネルが水に濡れてしまった場合などでも静電容量に変化が生じてしまう。このような場合、タッチパネルが誤作動を起こしてしまったり、使用者が意図した操作が実行できなかったりすることがあった。特に、タッチパネルをスライドする操作を実行する場合では、タッチパネルに水が付着していると、使用者がタッチした領域を認識することがさらに困難になってしまい、所望の操作が実行できない。

本発明の目的は、使用者が意図しないタッチパネルの誤作動を防止することが可能なタッチパネル装置を提供することである。

本発明に係るタッチパネル装置は、カバーガラスおよびタッチセンサ部を備える。カバーガラスは、使用者がタッチ操作を行う操作面を有しており、かつ、タッチパネルの操作領域に対応する位置において、操作面と反対側の主面に凹部が形成されている。タッチセンサ部は、カバーガラスの操作面と反対側に設けられており、凹部に対応する位置に電極層が形成されている。

タッチパネルは、凹部が形成されることにより、操作領域においてカバーガラスとタッチセンサが非接触の状態となるため、静電容量の変化が生じにくい。このため、水がカバーガラスに付着した程度の静電容量の変化については、タッチ操作と認識しないように設定しておき、カバーガラスに使用者が触れた際に生じる静電容量の変化については、タッチ操作であると認識できるように閾値を設定しておくことにより、誤作動を防止することが可能になる。

また、凹部は、使用者がカバーガラスを押圧した際に、タッチセンサ部に接触するように構成されることが好ましい。カバーガラスがタッチセンサに接触することにより、静電容量が大きく変化し、タッチ操作を認識することがさらに容易になる。なお、凹部は、周辺の非操作領域よりも板厚が薄くなっているため、押圧によりタッチセンサ部に接触するまで撓ませることが可能である。タッチ操作であると認識する閾値をカバーガラスとタッチセンサ部が接触した際に生じる静電容量の変化に合わせて設定しておくことで、使用者がタッチパネルに意図せず触れた場合等において、誤動作を抑制することが可能になる。

本発明によれば、使用者が意図しない誤作動を防止することが可能なタッチパネル装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るタッチパネルの概略を示す図である。 本発明の一実施形態に係るタッチパネルの使用状態を示す図である。 本発明の他の実施形態に係るタッチパネルの概略を示す図である。 本発明の一実施形態に係るカバーガラスの製造方法を示す図である。 本発明の一実施形態に係るカバーガラスの製造方法を示す図である。

ここから、図面を用いて本発明の一実施形態に係るタッチパネルについて説明する。図１（Ａ）および図１（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るタッチパネル１０を示す図である。タッチパネル１０は、カバーガラス１２、タッチセンサ１４、画像表示部１６および制御部１８を備えている。

タッチパネル１０は、操作領域５０に使用者がタッチ操作を行うことにより所望の操作が実行される。操作領域５０は、非操作領域に囲まれた領域であり、使用者が操作領域５０に触れたり、図示矢印方向にスライドさせたりすることにより所望の操作が実行されるように構成される。

カバーガラス１２は、タッチセンサ１４上に配置されており、使用者がカバーガラス１２の主面部をタッチすることにより、タッチパネル１０を操作するように構成される。カバーガラス１２は、ガラスであれば特に制限はないが、化学強化により強度の向上が可能なアルミノシリケートガラスを使用することが好ましい。カバーガラス１２の板厚は、０．２〜１．８ｍｍ程度の板厚である。

カバーガラス１２は、タッチセンサ１４側の主面において凹部２０が形成されている。凹部２０は、タッチパネル１０の操作領域５０に対応する位置に形成されている。凹部２０は、非操作領域よりも板厚が薄い領域であり、その底面部２０４がタッチセンサ１４と接触しないように形成される。凹部２０の板厚としては、０．１〜１．０ｍｍ程度に調整される。

凹部２０の側面部２０２は、凹部２０の中心部側に向かって傾斜するテーパ形状を呈している。また、凹部２０の側面部２０２と底面部２０４の接続部は、丸みを帯びた形状を呈している。このような形状は、後述するエッチング処理で形成することができ、凹部２０が変形した際にも、カバーガラス１２が破損することを防止できる。

カバーガラス１２は、光学製品用の透明接着剤でタッチセンサ１４と貼り合せられる。透明接着剤は、タッチパネル１０の非操作領域である凹部２０が形成されていない領域に塗布される。

タッチセンサ１４は、ガラス基板や透明フィルム等の透明部材からなり、カバーガラス１２側との貼付面と反対側の主面において、センサ部２２を有している。センサ部２２は、静電容量式タッチパネルで使用されるＩＴＯ等の透明電極であり、操作領域５０において均一な表面電位を形成するように構成される。また、操作領域５０に透明性が要求されない場合等においては、銀、銅等の金属材料やカーボン系材料といった不透明な導電性材料を用いてセンサ部２２を形成することも可能である。なお、センサ部２２は、少なくともカバーガラス１２の下端よりも下側に設けられていれば良く、例えば、タッチセンサ１４の両主面に形成されても良い。

画像表示部１６は、操作領域５０において画像を表示する公知の液晶パネルである。なお、本実施形態では液晶パネルを使用しているが、有機ＥＬパネル等のディスプレイを使用しても良い。また、本実施形態では、タッチセンサ１４と画像表示部１６を別途設けているが、画像表示装置とタッチセンサが一体化した構造を採用することも可能である。さらに、操作領域５０が加飾印刷等で表示される場合、画像表示部１６を設けなくても良い。

制御部１８は、センサ部２２の静電容量の変位を検出し、変化量が事前に規定された閾値を超えると、使用者がタッチ操作を行ったことを認識するように構成される。また、制御部１８は、Ａ/Ｄ変換器や信号検出部等を含むものとする。制御部１８の閾値は、例えば、水がカバーガラス１２に付着した際に生じる静電容量の変化ではタッチ操作として認識しないように設定しておくことが好ましい。水が触れた場合と使用者（指やタッチ補助具を含む）が触れた場合では、静電容量の変化量が異なるため、閾値の設定を調整することにより誤動作を防止することが可能になる。

また、閾値の設定を変更することにより、使用者がタッチパネル１０を操作する際、図２（Ａ）に示すように、操作領域５０にタッチしただけでは、タッチパネル１０が反応しないように設定することも可能である。このように設定しておくことにより、使用者が意図せず操作領域５０に触れた場合等に、タッチパネル１０が誤動作を起こすことが防止される。

操作領域５０に触れただけでは、タッチ操作であると認識しないように閾値を設定した場合、使用者は、図２（Ｂ）に示すように、凹部２０の底面部２０４がタッチセンサ１４の主面に接触するように、カバーガラス１２を押圧する。凹部２０は、周辺領域よりも板厚が薄く、タッチセンサ１４とも接着されていないため、使用者の押圧により撓んで、タッチセンサ１４と接触する。カバーガラス１２とタッチセンサ１４が操作領域において接触することで、静電容量が大きく変化するので、制御部１８がタッチ操作であると認識し、所望の操作が実現される。

また、必ずしも、底面部２０４がタッチセンサ１４に接触する必要はなく、凹部２０を押圧により撓ませることで、操作することも可能である。凹部２０が撓むことにより、使用者の指等がセンサ部２２に接近し、静電容量が変化量が大きくなる。このような静電容量の変化に応じて制御部１８にて閾値を設定しておくことで、使用者のタッチ操作を適宜判断することが可能になる。

ここから、図３を用いて、本発明の他の実施形態を説明する。図３に示すタッチパネル１００は、カバーガラス１２０、タッチセンサ１４、画像表示部１６および制御部１８を備えている。タッチセンサ１４、画像表示部１６および制御部１８については、上記実施形態と同一の構成であるため、説明を省略する。

カバーガラス１２０は、タッチパネルの操作領域において、凹部２００を有しており、凹部２００の内部にさらに凸部２８を有している。凸部２８は、凹部２００の底面部２０４からタッチセンサ１４側に突出するような形状である。また、凸部２８は、少なくともタッチセンサ１４の主面と接触しないように形成される。凸部２８の形状は、適宜調整することが可能であり、１つの凹部２００に対して複数の凸部２８が形成されても良い。

凸部２８が形成されることで、使用者が操作領域５０を押圧した際に、凹部２００の変形量が小さくても、凸部２８がタッチセンサ１４に接触するため、カバーガラス１２０が破損するおそれが軽減される。また、凸部２８もタッチセンサ１４とは非接触状態で形成されるため、水等がカバーガラス１２０に付着した場合でも、誤動作が生じるおそれは低い。

ここから、図４および図５を用いてカバーガラス１２の製造方法を説明する。カバーガラス１２を製造する場合は、通常、図４（Ａ）において示すように、複数のカバーガラス１２が面取りされた大型のガラス母材４０が使用される。カバーガラス１２は、ガラス母材４０から個片に分断されることによって、所望の形状に形成される。本実施形態では、便宜上、６つのカバーガラス１２が３行２列のマトリクス状に配置されたガラス母材４０に対する処理について説明するが、ガラス母材４０に含まれるカバーガラス１２の数は適宜増減することが可能である。また、本実施形態では、矩形形状のカバーガラス１２を用いて説明するが、カバーガラスの形状は、エッチング処理によって所望の形状に形成することが可能である。

まず、図４（Ｂ）に示すように、ガラス母材４０の第１の両主面の全域に耐エッチング性を有する保護フィルム４２を被覆する。本実施形態では、保護フィルム４２として、少なくともエッチング液に使用されるフッ酸に対する耐性を有する自己粘着型フィルムを使用した。保護フィルムは、例えば、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルやフッ素系樹脂のようなフッ酸に耐性を有する樹脂からなるものを使用すれば良い。なお、フィルム以外にもフッ酸に対する耐性を有しているものであれば、樹脂剤やレジスト剤を使用して、ガラス母材４０を保護しても良い。

保護フィルム４２でガラス母材４０の両主面を被覆した後に、図４（Ｃ）に示すように、一方の主面において、凹部２０が形成される領域から保護フィルム４２を除去するパターニング処理が行われる。パターニング処理の一例としては、レーザ装置を用いて保護フィルム４２を除去する方法が挙げられる。パターニング処理に使用するレーザ装置はガラス母材４０に過度にダメージを与えないものであれば、特に制限はない。なお、感光性レジスト材を利用してガラス母材４０を被覆する場合は、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。また、凸部２８を形成する場合は、凸部２８の形成予定領域のみ保護フィルム４２を除去せずに残しておく。

続いて、ガラス母材４０をエッチング液に接触させることによりエッチング処理を行う。エッチング処理としては、エッチング液中にガラス母材４０を浸漬させるディップ式エッチング方法やガラス母材４０に対してエッチング液を噴射するスプレイ式エッチング方法が挙げられる。エッチング液は、少なくともフッ酸を含んでおり、必要に応じて塩酸、硫酸または硝酸等の無機酸や界面活性剤等のエッチング補助剤を添加することも可能である。

エッチング処理により、保護フィルム４２で保護されていない領域において凹部２０が形成される（図５（Ａ）および図５（Ｂ）参照）。エッチング処理により形成された側面部２０２は、凹部２０の底面部２０４から主面側に向かって緩やかに傾斜している（図５（Ｂ）参照）。側面部２０２の傾斜面の形状は、エッチング液の組成やエッチング方法によって適宜調整可能であり、カバーガラス１２が配置される物品の形状に応じて変更される。凹部２０は、エッチング処理で細かな傷が除去されながら形成されるため、使用者からの押圧により変形しても、破損するおそれが低減される。

また、凸部２８を形成する場合は、凹部２０を形成するエッチング処理の途中で、エッチング処理を中断し、凸部２８の形成予定領域の保護フィルム４２を剥離し、再び、凹部２０が形成されるまでエッチング処理を行えば良い。凸部２８の長さや寸法は、保護フィルム４２のパターニングやエッチング処理の時間により適宜調整することができる。

複数の凹部２０が形成されたガラス母材４０は、保護フィルム４２を剥離した後に、カバーガラス１２の外形形状に沿って切断される。保護フィルム４２は、物理的な力を保護フィルム４２に加えることによって剥離することができる。切断処理は公知のスクライブ装置またはレーザ装置の使用や、エッチング処理によって行うことが可能であり、これらの処理を組み合わせることによって実行されても良い。

切断処理が行われたカバーガラス１２は、化学強化処理が行われることが好ましい。化学強化処理は、アルカリイオンを含む溶融塩にガラス基板を浸漬する公知の方法によって行われる。本実施形態では、４００℃に加熱した硝酸カリウム溶液にガラス基板を４時間浸漬することによって化学強化処理を行った。なお、硝酸カリウムの加熱温度は、３５０〜４５０℃に調整されることが好ましく、ガラス基板の浸漬時間は、２〜２０時間程度が好ましい。

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‐タッチパネル
１２‐カバーガラス
１４‐タッチセンサ
１６‐画像表示部
１８‐制御部
２０‐凹部
２２‐センサ部
２８‐凸部

Claims (2)

1. 使用者がタッチ操作を行う操作面を有するカバーガラスと、
   前記カバーガラスの前記操作面と反対側に設けられたタッチセンサ部と、
   を少なくとも備えるタッチパネル装置であって、
   前記カバーガラスは、タッチパネルの操作領域に対応する位置において、前記操作面と反対側の主面に凹部が形成されており、
   前記タッチセンサ部は、前記凹部に対応する位置に電極層が形成されていることを特徴とするタッチパネル装置。
2. 前記凹部は、前記カバーガラスを押圧した際に、前記タッチセンサに接触するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。

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