JP6232856B2 - 表示装置用前面保護板及び表示装置 - Google Patents
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Description
従来の表示装置用前面保護板40は、通常、図11で例示する様に、その表示用領域A1の外周部が不透明領域A2となっており、不透明領域A2には遮光層42が透光性基板41に形成されている。遮光層42は、通常、着色顔料を樹脂バインダ中に含む着色樹脂層として形成され、また、遮光層42の色は遮光性などの観点から黒色とするのが普通である。この不透明領域A2によって、表示装置用前面保護板40の裏側に配置されるタッチパネル20が、その外周部に有する配線6やコネクタ等が見えて外観を損ねないようにしている。
また、薄型化、軽量化、部品点数削減などに対する要求に応えるべく、表示装置用前面保護板40とタッチパネル20との一体化、或いはタッチパネル20と表示パネル30との一体化などの各種一体化の形態が、提案され実用化も始まっている(特許文献1、特許文献2)。
そこで、白色系の色意匠を表現できるように、遮光層42とする着色樹脂層を、カーボンブラック等の黒色顔料に替えて、白色顔料を樹脂バインダ中に含む白色系樹脂層で構成すれば、一応、白色系の色意匠を表現できる。
(1)中央の表示用領域と、この表示用領域の外周部に設けられ可視光を遮蔽する不透明領域とを有する表示装置用前面保護板であって、
透光性基板と、
前記透光性基板の第1面とこの第1面とは反対側の第2面とのうちのいずれか一方の面において前記不透明領域に設けられた遮光層とを有し、
前記遮光層は着色顔料を樹脂バインダ中に含む着色樹脂層を有し、この着色樹脂層は少なくとも白色顔料として酸化チタンを含有し、
さらに前記透光性基板の一方の面の面上であって、少なくとも前記不透明領域に設けられたパターン状の無機物層を有し、
前記無機物層は、前記無機物層の形成部Pfと非形成部Pxとの境を境界Lbとしたときに、少なくとも前記着色樹脂層の面上においては、前記無機物層の主目的からすれば一様な連続層となる形状で形成されるところを、
a)前記境界Lbの全周囲が前記形成部Pfで囲まれる部分である開口部Po、
b)前記境界Lbが前記形成部Pf側に入り込んだ部分である凹陥部Pv、
のいずれか一つ以上の非形成部Pxを有する境界依存形状Sbで形成されている、
表示装置用前面保護板。
(2)前記無機物層が、タッチパネル位置検知用の電極のセンサ部である、前記(1)の表示装置用前面保護板。
(3)前記開口部Po、及び前記凹陥部Pvのいずれか一つ以上が、スリット形状となる部分を含む、前記(1)又は(2)の表示装置用前面保護板。
(4)表示パネルと、
前記表示パネルからの表示光が出光する側である表側に配置された前記(1)〜(3)のいずれかの表示装置用前面保護板と、
を少なくとも備える、
表示装置。
以下に、本発明において用いる主要な用語について、その定義をここで説明しておく。
「裏側」とは、前記「表側」とは反対側を意味し、表示装置用前面保護板或いはその他の構成要素において、表示パネルの表示光が入光する側を意味する。
「第1面」と「第2面」とは、何れかが前記「表側」となり、何れの面が前記「表側」となるかは任意である。
「一方の面」と、その反対側の面である「他方の面」とは、何れかが前記「表側」となり、何れの面が前記「表側」となるかは、本来は任意である。本発明においては、透光性基板に対して、遮光層を必ず有する側の面を「一方の面」と呼ぶことにしており、この一方の面が裏側として使用される面となる。また、本発明においては、「表側」となる面を「第1面」とし、「裏側」となる面を「第2面」として説明する。よって、遮光層を必ず有する「一方の面」乃至は「裏側」の面は「第2面」となり、「他方の面」乃至は「表側」の面は「第1面」となる。
「仮想的パターン形状Spv」及び「境界依存形状Sb」については、無機物層の項で説明する。
以下、本発明による表示装置用前面保護板をその一実施形態をもとに説明する。
図1に示す実施形態の表示装置用前面保護板10は、図1(a)の平面図で示すように、中央の表示用領域A1と、この表示用領域A1の外周部に設けられ可視光を遮蔽する不透明領域A2とを有する。図1(b)は、本発明に特徴的な特定形状をした無機物層3としてのタッチパネ位置検知用の電極4のセンサ部4Sの部分拡大平面図である。図1(c)の断面図は、図1(a)の平面図にて、C−C線で切断したときの断面図である。
図1(c)の断面図で示すように、本実施形態における表示装置用前面保護板10は、透光性基板1と、この透光性基板1の第1面S1とこの第1面S1とは反対側の第2面S2との2面のうちの、第2面S2において、不透明領域A2に設けられた遮光層2とを有し、さらにこの遮光層2の面上及び表示用領域A1に、無機物層3として、タッチパネルの位置検知用の電極4を有する。
なお、本発明においては、裏打ち層2bは必須ではない。
表示装置用前面保護板10は、図1(a)の平面図で例示したように、中央に表示用領域A1を有し、表示用領域A1の外周部に、可視光を遮蔽する不透明領域A2を有する。表示用領域A1は、図1(c)の断面図において、二点鎖線の想像線で示す表示パネル30に適用したときに、表示装置用前面保護板10を透して、表示パネル30が表示する内容を表示できる領域である。不透明領域A2は、表示パネル30が外周部に有する配線、コネクタなどを隠したり、或いは、図1(c)の断面図において、二点鎖線の想像線で示すタッチパネル20に適用したときに、タッチパネル20がその外周部に有する不透明な配線、コネクタなどを隠したりする為の領域である。また、不透明領域A2は、遮光層2が表現する色や、適宜設けるロゴやマークなどの可視情報によって加飾部にもなる領域である。
透光性基板1は、少なくとも可視光線に対して透明で、表示装置用前面保護板10を適用する表示パネルに対して、表面を保護し得る機械強度を有するものであれば、特に制限はなく、代表的には、例えばソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、アルミノケイ酸ガラスなどのガラス板を用いることができる。とくに、ガラス板として、化学強化ガラスはフロートガラスに比べて機械的強度に優れ、その分薄くできる点で好ましい。
透光性基板1には、ガラスと樹脂との積層体を用いることもできる。この樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂などを用いることができる。透光性基板1に樹脂の層を積層することで、ガラスの特性を活かしつつ、軽量にできる上、可撓性を持たせることも可能となる。
遮光層2は、着色顔料を樹脂バインダ中に含む着色樹脂層2cを少なくとも有し、着色樹脂層2cは少なくとも白色顔料として酸化チタンを含有する。
本実施形態においては、遮光層2は、さらに、着色樹脂層2cの面上に裏打ち層2bを有する。
遮光層2は、タッチパネル20がその中央の位置検知領域に対して、その外周部に有する配線や制御回路、或いは表示パネル30がその中央の表示領域に対して、その外周部に有する配線や制御回路などを隠して、目視不能にして、タッチパネル20や表示パネル30を用いた表示装置において、外観を損なわないようにする機能を有する。
遮光層2は、不要な部品などを隠すための遮光性と共に、表示装置用前面保護板10の外観意匠を向上させる加飾層としての機能も有する。
遮光層2で表現する色は、本発明においては、白色顔料として酸化チタンを含む色であれば、特に制限はなく、ほぼ任意の色とすることができる。酸化チタンの含有量が少なければ、ほとんど白みを感じさせない色も表現することができる。例えば、濃い灰色など暗色の色でもよい。ただ、黒変の抑制効果が顕著に現れるのは、酸化チタンの含有量がより多くなる色である。したがって、黒変抑制に対してより効果的な色としては、各種の色ののなかでも、とくに白色系の色、例えば、有彩色の色みを帯びた白色系の色、或いは、無彩色の白色や極薄く灰色がかった白色系の色である。
本実施形態においては、遮光層2は、白色系の色意匠として白色を表現している。
「暗色」とは、基本的には、黒色以外に、例えば紺色など濃い青色、色みを帯びた黒色、濃い灰色なども含む。ただし、本発明においては、着色樹脂層2cは着色顔料として白色顔料である酸化チタンを必須の成分として含む。したがって、暗色であっても、酸化チタンを含むことで若干でも白さを付与した色は、黒変が白色系の色に比べれば目立ちにくくても生じ得る。したがって、暗色を遮光層2が呈する色、より具体的には着色樹脂層2cの色として、本発明は排除しないが、暗色のなかでも、元々黒く白色顔料は必要としない黒色は除く。
本発明において、遮光層2が白色系の色を呈するとは、純粋な白色(純白)以外に、黄みの白である黄白色、アイボリー色、ベージュ色、赤みの白である赤白色(薄いピンク色)、黄みの白である黄白色、青みの白である青白色、緑みの白である緑白色、紫みの白である紫白色、茶色みの白である茶白色、黒みの白である灰色(ライトグレー)、銀色みの白である銀白色、金色みの白である金白色などの、有彩色で白っぽい色、及び無彩色で白っぽい色、も含む。
こうした白色系の色を、数値的に示せば、各種表色系を用いて定義することができる。なかでも慣用的な表色系の1種であるマンセル表色系(JIS Z 8721)によって示せば、本発明において白色系の色とは、マンセル表色系において、明度が8.0以上で、且つ彩度が2.0以下の色であると、定義することができる。白色系の色の色相については、どんな色みでも構わない。
マンセル表色系の前記三属性は、市販の分光測色計、分光光度計などによって測定することができる。
白色系の色の中でも、とりわけ白っぽい色は、マンセル表色系によって表現すれば、明度においては9.0以上の色、彩度においては1.0以下の色であり、さらに白っぽい色は、明度が9.0以上で且つ彩度が1.0以下の色である。
以下、遮光層2の構成層について、遮光層2に必須の着色樹脂層2c、及び、本実施形態において追加的に用いている裏打ち層2bについて、説明する。
着色樹脂層2cは、少なくとも白色顔料として酸化チタンを含む着色顔料を、樹脂バインダ中に含有する層として形成される。
本実施形態においては、着色樹脂層2cは、遮光層2で白色を表現するために、着色顔料として白色顔料である酸化チタンのみを用い、樹脂バインダの樹脂には感光性樹脂を用いる。したがって、本実施形態においては、着色樹脂層2cは、着色顔料として酸化チタンの白色顔料を感光性樹脂の硬化物からなる樹脂バインダ中に含む白色系樹脂層として形成される。
着色樹脂層2cに用いる着色顔料は、遮光層2によって表現する色に応じた着色顔料を用いるが、本発明においては、少なくとも白色顔料として酸化チタンを用いる。着色顔料としては、さらに、酸化チタン以外の白色顔料、白色顔料以外の有彩色の着色顔料、及び無彩色の黒色顔料などを併用してもよい。着色顔料は、1種単独で用いてもよいし、同種類の色、或いは異なる色の着色顔料を複数種類用いてもよい。
黒色顔料には、例えば、チタンブラック(低次酸化チタン、酸窒化チタンなど)、カーボンブラックなどを用いることができる。
白色顔料としての酸化チタンの含有量は、黒変抑制が効果的に現れる観点からは、少なくても1%以上、好ましく10%以上、より好ましくは20%以上、さらに好ましくは40%以上である。
樹脂バインダの樹脂としては、基本的には特に制限はないが、耐久性などの点で、硬化性樹脂を用いることが好ましい。樹脂バインダの樹脂として硬化性樹脂を用いる場合、着色樹脂層2cは硬化性樹脂の硬化物からなる層として形成される。
硬化性樹脂としては、紫外線、電子線、可視光線などの活性エネルギー線で硬化可能な感光性樹脂を用いることができる。感光性樹脂を用いることで、精細なパターン形成が可能なフォトリソグラフィ法によって形成することができる。
前記多官能アクリレート系モノマーには、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、などを1種以上用いることができる。
なお、本発明において、(メタ)アクリレートとは、メタクリレート、又は、アクリレートのいずれかであることを意味する。
着色樹脂層2cの形成は、例えば、着色顔料として少なくとも白色顔料として酸化チタンを含む着色顔料と感光性樹脂の未硬化物を含む着色感光性樹脂組成物を用いて、フォトリソグラフィ法によって形成することができる。
着色感光性樹脂組成物を、透光性基板1の面上に塗布する方法は、例えば、スピンコート法、ロールコート法、ダイコート法、スプレーコート法、ビードコート法などの公知の塗工法によることができる。
着色感光性樹脂組成物を塗布した後は、フォトリソグラフィー技術を用いて露光、現像、ベーク(熱処理)などの所定の工程を経て、パターニングすることにより、透光性基板1の面上の一部に、所定パターンの着色樹脂層2cを形成することができる。
本実施形態においては、着色樹脂層2cはフォトリソグラフィ法によって形成されている。
着色樹脂層2cの厚みは、例えば1〜40μm、通常10〜30μmである。特に、着色層が着色顔料として白色顔料を多く含み、白色系など白みが強い色である場合は、遮光性や白さの点で、着色樹脂層2cの厚みは、厚くなり、通常10〜30μmである。
ただ、着色樹脂層2cの遮光性が不足しても、裏打ち層2bを設けることで遮光性不足を補うことができ、その分、着色樹脂層2cは薄くすることができる。
本実施形態においては、白色系樹脂層として形成された着色樹脂層2cの厚みは、15μmの層を2層重ねて30μmとなっている。
裏打ち層2bは、着色樹脂層2cよりも遮光性が大きい層である。裏打ち層2bは着色樹脂層2cの裏側に設けられる。
本発明においては、裏打ち層2bは必須ではないが、裏打ち層2bは、着色樹脂層2cのみでは、遮光層2の遮光性が不足するとき、遮光性を補うことができるため、設けることが好ましい。とくに厚みを厚くしないと遮光性を出しにくい白色系の色の場合は、裏打ち層2bによる遮光性補助の効果は大きい。
本実施形態においては、裏打ち層2bは設けてある。裏打ち層2bによって、遮光性を補い、その分、着色樹脂層2cとして設けた白色系樹脂層の厚みを薄くすることができる。
本実施形態においては、裏打ち層2bは黒色樹脂層として、前記着色樹脂層2cと同様にしてフォトリソグラフィ法によって形成されている。
裏打ち層2bの厚みは、暗色樹脂層では黒色ならば、例えば0.5〜3μmとすることができる。
無機物層3は、無機物から構成される層である。表示装置用前面保護板10において、無機物層3として代表的なものは、タッチパネル位置検知用の電極4、配線6がある。また、電気的な絶縁性のために設ける絶縁層なども無機物層3となり得る。
位置検知用の電極4、配線6、絶縁層などの個別のものに関する説明は後で説明することとし、ここでは、無機物層3の材料と、これに特徴的な境界依存形状Sbを主として説明する。
無機物層3を構成する無機物としては、金属材料、非金属材料など特に限定はない。金属材料としては、電極4、配線6などの電気的な導体を構成する材料が代表的である。こうした導体となり得る材料は、後述する電極4、配線6の項でも説明するが、タッチパネル位置検知用の電極4に利用できるものとしては、例えば、ITO(Indium Tin Oxide;インジウム錫酸化物)、InZnO(Indium Zinc Oxide;インジウム亜鉛酸化物)、AlZnO(Aluminum Zinc Oxide;アルミニウム亜鉛酸化物)、InGaZnO(Indium Garium Zinc Oxide;インジウムガリウム亜鉛酸化物)等の透明導電体膜のような金属酸化物からなる金属化合物が挙げられる。
無機物層3は、少なくとも着色樹脂層2cの面上においては、境界依存形状Sbで形成されている。境界依存形状Sbとは、無機物層3の形成部Pfと非形成部Pxとの境を境界Lbとしたときに、少なくとも着色樹脂層2cの面上においては、無機物層3の主目的からすれば一様な連続層となる形状で形成されるところを、この形状を仮想的パターン形状Spvとすると、
a)境界Lbの全周囲が形成部Pfで囲まれる部分である開口部Po、
b)境界Lbが形成部Pf側に入り込んだ部分である凹陥部Pv、
のいずれか一つ以上の非形成部Pxを有する形状のことを意味する。
「いずれか一つ以上」とは、具体例を示せば、一つの開口部Poのみの、一つの凹陥部Pvのみ、一つの開口部Poと一つの凹陥部Pvの合計2つの非形成部Px、2以上の開口部Poと2以上の凹陥部Pvの合計4以上の非形成部Pxなどの意味である。
このように、非形成部Pxとしての開口部Poや凹陥部Pvの形状自体は、特に制限はなく任意である。例えば、開口部Poや凹陥部Pvの非形成部Pxがスリット形状を含むとき、このスリット形状は、直線、折れ線、曲線、或いは、これら1以上の組み合わせでもよく、さらに、分岐を含んでいてもよい。
この長方形形状の内側に、
a)境界Lbの全周囲が形成部Pfで囲まれる部分である開口部Po、
が一つ、非形成部Pxとして存在する。この開口部Poからなる非形成部Pxの形状は、スリット形状の例である。
また、長方形形状の図面左側の辺には、
b)境界Lbが形成部Pf側に入り込んだ部分である凹陥部Pv、
が一つ、非形成部Pxとして存在する。この凹陥部Pvは、スリット形状の部分を含む例である。
境界無関係形状Sbnは、無機物層3の主目的からすれば一様な連続層として形成される形状を仮想的パターン形状Spvとすれば、図3に示す境界依存形状Sbに対してこの仮想的パターン形状Spvとなる形状である。
図4に示す境界無関係形状Sbn乃至は仮想的パターン形状Spvは、
a)境界Lbの全周囲が形成部Pfで囲まれる部分である開口部Po、
b)境界Lbが形成部Pf側に入り込んだ部分である凹陥部Pv、
のいずれの非形成部Pxも形成しない形状である。
a)境界Lbの全周囲が形成部Pfで囲まれる部分である開口部Po、
b)境界Lbが形成部Pf側に入り込んだ部分である凹陥部Pv、
のいずれの非形成部Pxも有さない境界無関係形状Sbnである。
しかし、本発明においては、不透明領域A2の着色樹脂層2cの面上においては、センサ部4Sの内部に非形成部Pxを設けて、センサ部4Sの形状を境界依存形状Sbとしてある。
ここで、境界依存形状Sbにおける「境界依存」の意味についてさらに説明する。先ず、境界Lbとは、形成部Pfの外周を決定する非形成部Pxとの境としての境界Lbがある。図3(a)で言えば、長方形の外周に該当する境界Lbである。さらに、境界Lbとしては、形成部Pfで周囲を取り囲まれる開口部Poという非形成部Pxと形成部Pfとの境界Lbもある。図3(a)で言えば、略長方形の内部に存在する開口部Poを決定する境界Lbである。本発明においては、これら2種類の境界Lbが「境界依存」での境界Lbに該当する。
すると、図3(b)に示す境界依存形状Sbは、その形成部Pfの全ての領域が、境界隣接部Pfbとなる形状となっている。
このため、図3(b)と同様にして、許容限界距離DLimitによる境界隣接部Pfbが占める領域をみると、境界隣接部Pfbは長方形形状の外周の内側に沿って存在するが、長方形形状の中央部には存在しないで、その部分は図面で斜線のハッチングで示す境界遠地部Pfrとなってしまう。すると、この境界遠地部Pfrに重なる着色樹脂層2cの部分に黒変が生じ得ることになる。
このように、黒変を抑制する効果があり、境界Lbと関係付けられた形状、つまり境界Lbに依存した形状であるため、これを「境界依存形状Sb」と本発明では言う。
許容限界距離DLimitは、遮光層2で表現する色の白さが強いほど黒変が目立ちやすくなるので、白さが強いほど、小さく設定することが好ましい。また、同じ色であっても、製品として許容される品質要求レベルによっても異なる。これは、黒変が生じ得る環境をどの程度厳しく、或いは緩くみるかにもよる。
したがって、許容限界距離DLimitは、例えば、300μm以下、好ましくは250μm以下、より好ましくは200μm以下、さらに好ましくは150μm以下、さらに好ましくは100μm以下である。
許容限界距離DLimitは、製造する製品の層構成、及び要求品質仕様によって、決定するとよい。
設ける場合に、これらの非形成部Pxの寸法について説明する。
図5は、形成部Pfと非形成部Pxとの寸法を示す。非形成部Pxの幅が幅Wpxであり、形成部Pfの幅が幅Wpfである。非形成部Pxがスリットならば、幅Wpxはスリットの線幅となる。
図5では、形成部Pfの幅Wpfは、許容限界距離DLimitの2倍以下となっており、境界遠地部Pfrが存在しない場合でもある。
非形成部Pxの幅Wpxは、非形成部Px自体が無機物層3本来の主目的からすれば全く不要な要素であり、この点では小さい方が好ましい。ただし、黒変を抑制する観点からすると、ある程度の大きさは必要となる。
したがって、非形成部Pxの幅Wpxは、最低でも10μm以上、好ましくは20μm
以上、より好ましくは30μm以上、さらに好ましくは40μm以上である。ただし、大きすぎても黒変抑制の観点からは過剰寸法となるので、最大でも200μm、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下である。この幅Wpxは、非形成部Pxが開口部Poの場合は、開口部Poの形状が円形ならば直径に該当し、四角形ならば短辺の寸法に該当し、楕円形ならば短径に該当する。
幅Wpxが、例えば30μm未満と小さければ、肉眼で目立つことはない。
境界依存形状Sbによって黒変が抑制されるメカニズムは、今現在、不明である。本発明は、黒変のメカニズムを解明し、その解明結果に基づいてなされたものではなく、全くの偶然の産物として、開口部Poや凹陥部Pvが存在する境界依存形状Sbによって、黒変が抑制されることを発見したことによってなされたものだからである。
ただ、想像するには、酸化チタンは白色顔料として白色度が高いなど優れた性質を有する反面、近年は光触媒としても注目されており、耐光性試験において黒変を評価できることから、光、おそらくそれも特に紫外線によって、酸化チタン自体が黒変しているのではないかと思われる。酸化チタンは白色顔料以外に、チタンブラック(低次酸化チタン、酸窒化チタンなど)という黒色顔料としても一部の分野、例えばカラーフィルタの分野では知られており、酸化チタンが何らかの条件がそろうと還元されてチタンブラックに変化しているのではないかとも思われる。
ただ、この還元メカニズムは全くの想像であり、確認した訳ではなく、本発明がこの想定される還元メカニズムに限定されるものでないことは、言うまでもない。
黒変抑制効果を評価可能な耐光性試験としては、特に限定されない。表示装置用前面保護板10を、日常環境下で使用したときに、遮光層2で表現される色の経時的な変化を測定すればよい。ただ、黒変を促進させて試験する方法もある。例えば、表示装置用前面保護板10を試験片として、市販の耐光性試験機によって促進試験を実施前と実施後、遮光層2の部分の表側からの色を測色して黒変の進行程度を判断することができる。耐光性試験機としては、例えば、キセノンロングライフフェードメーターFAL−25AX(スガ試験機械株式会社製)を用いることができる。試験時間は、例えば100hr、より厳しい評価をするならば、200hr、さらには400hrとするとよい。
測色には、市販の測色計、分光測色計などを用いることができる。黒変は、明度の低下として判断できる。判断基準は、表現する色、及び製品要求品質による。或いは、より単純に、肉眼で黒変を判別できなければ抑制効果有り、黒変を判別できれば抑制効果不足と判断してもよい。
図7は、タッチパネル位置検知用の電極4において、センサ部4S及び交差部の一例を説明する図面であり、図7(a)はその平面図、図7(b)は図7(a)中、C−C線での断面図である。さらに、図7(c)は第1電極4aの平面図、図7(d)は第2電極4bの平面図を示す。
本実施形態では、タッチパネル機能の一体化の例として、電極4が静電容量方式に適用可能な形態例である。
第1電極4a、第2電極4bは、本実施形態においては同じ材料で形成してある。よって、本明細書において、これらを纏めて言うときは、単に「電極4」とも呼ぶ。
第1電極4a及び第2電極4bのパターンは、投影型静電容量方式では各種パターンが知られており、特に限定はない。典型的には、複数の第1電極4aが、第1の方向に延びて、この第1の方向に交差する方向、通常は直交する方向を第2の方向として、第2電極4bが第2の方向に延びたパターンとなっている。また、本実施形態においても、図7の平面図で示すように、同様である。
同様に、一つの第2電極4bも、図7(d)に示すように、菱形形状の複数の第2電極センサ部4bSと、互いに隣接する第2電極センサ部4bS同士を接続し第2電極センサ部4bSに比べて面積が小さい第2電極接続部4bCと、第2電極センサ部4bSを配線6に電気的に接続する不図示の取出し部と、から構成される。
第1電極4aと第2電極4bとのうち一方の電極のみ、同図の場合は具体的には第1電極4aのみ、他方の電極との交差部分が欠損したパターンで同一の面に同時に形成した後、交差部分のみ層間絶縁層5を形成し、この後、層間絶縁層5を跨いで、欠損部分を電気的に接続する第1電極接続部4aCが第1電極4aの一部として形成されている。
本実施形態においては、電極4には、層自体が透明である透明導電体膜が用いられる。透明導電体膜からなる電極4としては、例えば、ITO(Indium Tin Oxide;インジウム錫酸化物)、InZnO(Indium Zinc Oxide;インジウム亜鉛酸化物)、AlZnO(Aluminum Zinc Oxide;アルミニウム亜鉛酸化物)、InGaZnO(Indium Garium Zinc Oxide;インジウムガリウム亜鉛酸化物)等の透明導電体膜をパターン形成したものを用いることができる。
層間絶縁層5には、公知の材料及び形成法を採用することができる。例えば、層間絶縁層5に樹脂を用いる場合には、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂などを用いることができ、具体例を挙げれば、例えば、これらの樹脂系の感光性樹脂などを用いることができる。感光性樹脂の場合は、フォトリソグラフィ法を利用して形成することができる。また、層間絶縁層5には、酸化ケイ素などの無機材料を用いることもできる。
配線6には、公知の材料及び形成法を採用することができる。例えば、配線6には、銀、金、銅、クロム、プラチナ、アルミニウム、パラジウム、モリブデンなどの金属(含むその合金)などを用いることができる。配線6は、例えば、銀、パラジウム及び銅からなる銀合金(APCとも言う)の金属層としてスパッタ法により製膜後、フォトリソグラフィ法及びエッチング法によりパターン形成することができる。
配線6には、モリブデン(Mo)/アルミニウム(Al)/モリブデン(Mo)と3層積層構造の導電性層(MAMと呼ばれている)を用いることもできる。
本実施形態においては、配線6は、銀、パラジウム及び銅からなる銀合金(APCとも言う)によって、金属層としてフォトリソグラフィ法及びエッチング法を利用して形成されている。
本発明においては、配線6の形成法としては、特に制限はなく、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法などの印刷法によって形成してもよい。
本実施形態の表示装置用前面保護板10を構成する各層は、例えば、次の様にして形成される。先ず、透光性基板1の第2面S2の不透明領域A2とする領域に、遮光層2として、着色樹脂層2c及び裏打ち層2bをこの順にパターン形成する。
次に、不透明領域A2である遮光層2の部分に、配線6をパターン形成する。次に、表示用領域A1から不透明領域A2にかけて透光性基板1の面上及び遮光層2の面上に、電極4をパターン形成する。このとき、電極4は、表示用領域A1とともに不透明領域A2の遮光層2の面上の一部も位置検知領域Asとするためにセンサ部4Sも設けるようにする。また、電極4は、遮光層2の面上に形成された配線6上に接して形成されるようにパターン形成する。次に、電極4の交差部分には層間絶縁層5をパターン形成し、この層間絶縁層5を跨いで、電極4の欠損部分をパターン形成して第1電極接続部4aCを形成して電極4の全体を完成させる。こうして、タッチパネル機能を一体化した表示装置用前面保護板10が製造される。
以上のような構成の表示装置用前面保護板10とすることで、不透明領域A2の遮光層2に酸化チタンを白色顔料として含む着色樹脂層2cを用いて黒色以外の色、とりわけ白色系などの色意匠を表現したときに、遮光層2が呈する色が黒変するのを抑制できる。
さらにタッチパネル機能が一体化しているので、部品点数が減り組み立て工数が少なくなり、低コストなものとできる。
本発明の表示装置用前面保護板10は、上記した形態以外のその他の形態をとり得る。以下、その一部を説明する。
上記実施形態では、境界依存形状Sbとする無機物層3は、タッチパネルの位置検知用の電極4のセンサ部4Sであった。しかし、本発明においては、境界依存形状Sbとする無機物層3は、これ以外のものであってもよい。したがって、無機物層3は、導体でも、絶縁体でもよい。例えば、無機物層3を導体として形成する場合では、他の部材との電気的な接続のための端子部などであってもよい。
前記した実施形態では、無機物層3として形成された電極4は、層自体が透明な透明導電体膜によって形成されていた。
しかし、本発明においては、無機物層3としてタッチパネル位置検知用の電極4を形成するとき、電極4は層自体が不透明な導体が、表示用領域A1においては、メッシュ状に形成されることで、見かけ上あたかも透明であるようにした導電性メッシュによって形成されていてもよい。導電性メッシュのメッシュパターンを構成する線の線幅は、不可視性の観点から好ましくは30μm以下、より好ましくは10μm以下である。
不透明な導体には、モリブデン(Mo)/アルミニウム(Al)/モリブデン(Mo)と3層積層構造の導電性層(MAMと呼ばれている)を用いることもできる。
電極4と配線6とを同一材料で形成することで、同時形成することも可能となる。
例えば、導電性メッシュによる電極4と配線6とを、銀、パラジウム及び銅からなる合金(APCとも言う)の金属層によって形成することができる。
電極4と配線6とを同一材料で同時形成することで、工程数を減らして低コストなものとすることができる。
層自体が不透明な導体は、例えばタッチパネル位置検知用の電極4などと表示用領域A1に形成するときは、表示に支障を来たさないように導電性メッシュとして形成される。
したがって、このような層自体が不透明な導体を、不透明領域A2に形成するときは、導電性メッシュとする必然性はない。むしろ、面積抵抗率を少しでも小さくするために、メッシュ状に形成することは忌避であるとも言える。したがって、表示用領域A1においては導電性メッシュとして形成される層自体が不透明な導体であっても、不透明領域A2の着色樹脂層2cの面上に形成されるときは、メッシュ状に形成しないで一様な連続層として境界無関係形状Sbnで形成されることとなる。
しかし、本発明においては、不透明領域A2の着色樹脂層2cの面上においては、一様な連続層として境界無関係形状Sbnとしては形成しないで、この境界無関係形状Sbnを仮想的パターン形状Spvとして、この仮想的パターン形状Spvに対して、あえて非形成部Pxを設けた境界依存形状Sbで形成する。この場合、境界依存形状Sbは、表示用領域A1と同様の導電性メッシュの形状とする必要はない。表示用領域A1のように不可視性は考慮する必要がないからである。さらに言えば、導電性メッシュは、不可視性の観点から、導体の線幅は好ましくは30μm以下であるが、境界依存形状Sbでは逆に凹陥部Pvや開口部Poとして設ける非形成部Pxをスリット形状とする場合、スリットの線幅、つまり非形成部Pxの幅Wpxが好ましくは50μm以下であり、形成部Pfと非形成部Pxの寸法関係が逆転したような形状となる。
前記実施形態においては、電極4及び配線6の用途はタッチパネルであった。しかし、本発明においては、電極4及び配線6の用途はタッチパネル以外の用途であってもよい。例えば、アンテナ、タッチパネル以外のセンサ、グランドパターン、シールドパターンなどの用途であってもよい。
本発明においては、表示装置用前面保護板10は、タッチパネル機能を一体化した形態とする場合、タッチパネル機能として、前記電極4及び配線6以外に、さらにその他の、例えば、コネクタ、制御回路なとのタッチパネル機能の一部、さらには全部が一体化されたものであってもよい。
タッチパネル機能との一体化は、タッチパネルとして必要な機能の一部を一体化する形態でも、その分での部品点数の低減、薄型化の効果は得られるが、タッチパネルとしての必要な機能の全部を一体化するのが、より好ましい。
タッチパネル用の電極4を一体化する場合、その位置検知方式は各種知られているが、電極4が2層となり得る位置検知方式では、このうちの少なくとも1層を、より好ましくは2層を一体化するのが望ましい。
電極4をタッチパネル用とするとき、その位置検知方式は、抵抗膜方式など、投影型静電容量方式以外の方式のものであってもよい。
本発明においては、図示はしないが、例えば遮光層2及び無機物層3が形成された後の面上など、無機物層3が形成される側である第2面S2側の最表層として、オーバーコート層が形成されていてもよい。オーバーコート層は表示用領域A1並びに位置検知領域As及びその外周部にわたって形成されていてもよい。この場合、オーバーコート層は、表示に支障を来たさないように、透明な層として形成される。電極4や配線6に接して形成されるオーバーコート層は絶縁性とする。
オーバーコート層によって、絶縁性、耐傷付き性など信頼性を向上させることができる。
オーバーコート層は、遮光層2の面上にまで電極4を延長して形成する際に、遮光層2の段差部分での断線を減らすために、設けることもできる。
本発明においては、図示はしないが、不透明領域A2に、可視情報が形成されていてもよい。可視情報は、不透明領域A2の領域内において、製品ロゴマーク、操作説明用の文字や記号、模様などの任意の目視可能な情報である。可視情報には、公知の材料及び形成法を採用することができる。
本発明においては、図示はしないが、不透明領域A2に、通知窓が形成されていてもよい。通知窓は、表示装置用前面保護板10を適用する表示装置が携帯電話の場合で言えば、着信や電池の充電状態などの各種動作状態を、光の点滅、点灯、及び色などにより、使用者に通知する部分である。通知窓には、公知の構成、材料及び形成法を採用することができる。
本発明においては、図示はしないが、不透明領域A2に、赤外透過窓が形成されていてもよい。赤外透過窓は、表示装置用前面保護板10を適用する表示装置が携帯電話の場合で言えば、通話時に携帯電話を耳にあてがったときに、タッチパネルの誤作動を防ぐ必要から、また、表示パネルの表示を消して電池寿命を長くする観点などから、人肌の接近を感知する人感センサとして設ける赤外線センサの前方の部分に設けられる。赤外透過窓は、可視光に対しては遮光性を示すと共に赤外光に対しては透過性を示す。赤外透過窓には、公知の構成、材料及び形成法を採用することができる。
本発明による表示装置は、表示パネルと、この表示パネルからの表示光が出光する側である表側に配置された上記表示装置用前面保護板10と、を少なくとも備えた表示装置である。
表示装置用前面保護板10がタッチパネル機能の一部又は全部を備えたものとして構成されるときは、本表示装置はタッチパネル機能を有するものとできる。
表示装置用前面保護板10がタッチパネル機能は備えていないが、別の構成部品としてタッチパネルを備えた構成とするときは、本表示装置はタッチパネル機能を有するものとできる。
表示装置用前面保護板10がタッチパネル機能の一部を備えたものとして構成されるときは、不足するタッチパネル機能を別構成部品として備えた構成とすることで、本表示装置はタッチパネル機能を有するものとする。
図8は、本発明による表示装置の実施形態例であり、同図に示す表示装置100は、図面上方の観察者V側の表側から順に、表示装置用前面保護板10、表示パネル30を備えている。
ただし、図面では、本発明において特徴的である無機物層3として形成したタッチパネル位置検知用の電極4のセンサ部4Sにおける境界依存形状Sbについては、図面簡略化の観点から、図示は省略してある。他の表示装置100に関する実施形態でも同様に境界依存形状Sbの図示は省略してある。
本実施形態での表示装置用前面保護板10は、タッチパネル機能を一体化した構成のものが用いられる。
表示装置用前面保護板10は、前述した本発明による表示装置用前面保護板10である。より具体的に、この表示装置用前面保護板10はタッチパネル機能として、さらに配線6と、電極4とを有し、この電極4として、図示はしないが、図1及び図4で例示した表示装置用前面保護板10のように第1電極4aと第2電極4bとを有する形態のものである。
本実施形態での表示装置用前面保護板10は、例えば、前記した第1の実施形態の表示装置用前面保護板10である。なお、本実施形態においては、さらに、タッチパネルとして機能するための制御回路など、その他の構成要素を備えることができる。
表示パネル30は、液晶表示パネル、電界発光(EL)パネルが代表的であるが、この他、電子ペーパーパネル、ブラウン管でもよく、公知の各種表示パネルでよい。
以上のような構成の表示装置100とすることで、表示装置用前面保護板10の不透明領域A2の遮光層2に酸化チタンを白色顔料として含む着色樹脂層2cを用いて黒色以外の色、とりわけ白色系などの色意匠を表現したときに、遮光層2が呈する色が黒変するのを抑制できる。
さらに表示装置用前面保護板10にタッチパネル機能が一体化しているので、部品点数が減り組み立て工数が少なくなり、低コストなものとできる。
図9に示す第2の実施形態の表示装置100は、図面上方の観察者V側の表側から順に、表示装置用前面保護板10、タッチパネル構成部材20a、表示パネル30を備えている。
本実施形態は、電極4の第1電極4a及び第2電極4bのうち片方を表示装置用前面保護板10が備え、他方は別体の基板が備える形態である。
互いに絶縁される第1電極4aと第2電極4bとの2層を必要とする形態では、第1電極4a及び第2電極4bからなる電極4によるタッチパネルの位置検知方式は、投影型静電容量方式でもよいが、投影型静電容量方式以外のものでもよい。
以上のような構成の表示装置100とすることで、表示装置用前面保護板10の不透明領域A2の遮光層2に酸化チタンを白色顔料として含む着色樹脂層2cを用いて黒色以外の色、とりわけ白色系などの色意匠を表現したときに、遮光層2が呈する色が黒変するのを抑制できる。
さらに表示装置用前面保護板10にタッチパネル機能が一体化しているので、部品点数が減り組み立て工数が少なくなり、低コストなものとできる。
本実施形態は、表示装置用前面保護板10が、タッチパネル用の電極4及び配線6を備えていない構成であり、タッチパネル機能が一体化されていない構成である。
図10に示す本実施形態の表示装置100は、図面上方の観察者V側の表側から順に、表示装置用前面保護板10、タッチパネル20、表示パネル30を備えている。
タッチパネル20には、模式的に、電極4と配線6とを図示してある。
表示パネル30は、上記表示装置100における第1の実施形態と同様であるので、説明は省略する。
本実施形態での表示装置用前面保護板10は、タッチパネル機能は備えていない構成のものが用いられる。したがって、表示装置用前面保護板10の遮光層2が有する着色樹脂層2cの面上の無機物層3は、例えば、表示装置用前面保護板10に設けたタッチパネル以外のセンサを電気的に接続するための金属層からなる配線6の端子部などである。
タッチパネル20は、典型的には、マルチタッチ(多点同時入力)が可能な投影型静電容量方式のタッチパネルであるが、この他、基板として透光性基板1が用いられる表示装置用前面保護板10に対応可能な方式であれば、表面型静電容量方式、電磁誘導方式、光学方式など、透明電極を必要としない位置検知方式も含めた公知の各種位置検知方式のタッチパネルのいずれでもよい。
タッチパネル20は、中央の位置検知領域の外周部に、配線、制御回路、これらを電気的に接続するコネクタなどの何らかの不透明な構成要素を有する。これらの不透明な構成要素は、表示装置用前面保護板10の不透明領域A2の遮光層2に平面視において重なり、隠れる位置となるような、タッチパネル20と表示装置用前面保護板10との位置関係となっている。このため、これら配線などの不透明な構成要素が、表示装置100の外観を損なわない様にすることができる。
以上のような構成の表示装置100とすることで、表示装置用前面保護板10の不透明領域A2の遮光層2に酸化チタンを白色顔料として含む着色樹脂層2cを用いて黒色以外の色、とりわけ白色系などの色意匠を表現したときに、遮光層2が呈する色が黒変するのを抑制できる。
さらにタッチパネル20によって、タッチパネル機能も備えることができる。
本発明の表示装置100は、上記した形態以外のその他の形態をとり得る。以下、その一部を説明する。
上記各実施形態における表示装置100は、いずれもタッチパネル機能を有する構成であったが、本発明においては、表示装置100は、タッチパネル20を備えないなどタッチパネル機能を備えていない構成であってもよい。
表示装置100に組み込まれる表示装置用前面保護板10において、不透明領域A2の遮光層2に酸化チタンを白色顔料として含む着色樹脂層2cを用いて黒色以外の色、とりわけ白色系などの色意匠を表現したときに、遮光層2が呈する色が黒変するのを抑制できる。
上記した各実施形態による表示装置100では、表示装置用前面保護板10と表示パネル30との間、表示パネル30とタッチパネル構成部材20aの間、或いはタッチパネル20との間は、空隙を有し空気層が存在する構造となっているが、本発明においては、これらの各構成部材の間は、粘着剤層など樹脂層で埋め尽くしてもよい。樹脂層によって部材表面での光反射が減ることで、表示をより見易くすることができる。
樹脂層は透明な層であり、粘着シート、塗布した樹脂液の固化層などを用いることができる。粘着シートとしては、アクリル系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、エポキシ系粘着剤、シリコーン系粘着剤などからなるものを用いることができる。樹脂液としては、アクリル系光硬化性樹脂などを用いることができる。
樹脂層によって界面での屈折率差を小さくなり光反射が減ることで、表示をより見易くすることができる。
本発明による表示装置用前面保護板10、及び表示装置100の用途は、特に限定されない。例えば、スマートフォンなどの携帯電話、タブレットPCなどの携帯情報端末、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション装置、デジタルカメラ、デジタルフォトフレーム、電子書籍端末、電子手帳、ゲーム機器、自動券売機、ATM端末、POS端末、自販機などである。
2 遮光層
2b 裏打ち層
2c 着色樹脂層
3 無機物層
4 電極
4a 第1電極
4aC 第1電極接続部
4aS 第1電極センサ部
4b 第2電極
4bC 第2電極接続部
4bS 第2電極センサ部
4S センサ部
5 層間絶縁層
6 配線
10 表示装置用前面保護板
20 タッチパネル
20a タッチパネル構成部材
30 表示パネル
40 (従来の)表示装置用前面保護板
41 透光性基板
42 遮光層
100 表示装置
200 (従来の)表示装置
A1 表示用領域
A2 不透明領域
As 位置検知領域
DLimit 許容限界距離
Ebk 黒変部分
Lb 境界
Pf 形成部
Pfb 境界隣接部
Pfr 境界遠地部
Po 開口部
Pv 凹陥部
Px 非形成部
S1 第1面
S2 第2面
Sb 境界依存形状
Sbn 境界無関係形状
Spv 仮想的パターン形状
V 観察者
Wpf 形成部Pfの幅(形成部Pfでの境界Lb間の距離)
Wpx 非形成部Pxの幅(非形成部Pxでの境界Lb間の距離)
Claims (4)
- 中央の表示用領域と、この表示用領域の外周部に設けられ可視光を遮蔽する不透明領域とを有する表示装置用前面保護板であって、
透光性基板と、
前記透光性基板の第1面とこの第1面とは反対側の第2面とのうちのいずれか一方の面において前記不透明領域に設けられた遮光層とを有し、
前記遮光層は着色顔料を樹脂バインダ中に含む着色樹脂層を有し、この着色樹脂層は少なくとも白色顔料として酸化チタンを含有し、
さらに前記透光性基板の一方の面の面上であって、少なくとも前記不透明領域に設けられたパターン状の無機物層を有し、
前記無機物層は、前記無機物層の形成部Pfと非形成部Pxとの境を境界Lbとしたときに、少なくとも前記着色樹脂層の面上においては、
a)前記境界Lbの全周囲が前記形成部Pfで囲まれる部分である開口部Po、
b)前記境界Lbが前記形成部Pf側に入り込んだ部分である凹陥部Pv、
のいずれか一つ以上の非形成部Pxを有する境界依存形状Sbで形成されている、
表示装置用前面保護板。 - 前記無機物層が、タッチパネル位置検知用の電極のセンサ部である、
請求項1に記載の表示装置用前面保護板。 - 前記開口部Po、及び前記凹陥部Pvのいずれか一つ以上が、スリット形状となる部分を含む、
請求項1又は2に記載の表示装置用前面保護板。 - 表示パネルと、
前記表示パネルからの表示光が出光する側である表側に配置された請求項1〜3のいずれかに記載の表示装置用前面保護板と、
を少なくとも備える、
表示装置。
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