JP6559397B2 - 表示装置用の電極付き前面保護板 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置に用いられる前面保護板に係り、とりわけ、透明導電体を用いて形成された検出電極を有する前面保護板に関する。また、本発明は、前面保護板の製造に用いられる基板に関する。

例えば特許文献１に開示されているように、従来の表示装置において、表示セル（表示パネル）の観察者側に、前面保護板とも呼ばれる透明ガラス基材が配置されることがある。この前面保護板は、意匠性の改善効果を期待されており、透明ガラス基材上の画像光が透過しない領域、すなわち画像が表示されない非表示領域に加飾層を有している。また、昨今の表示装置には、タッチパネル機能を付与されているものも多く存在する。タッチパネル機能を付与された表示装置に用いられる前面保護板は、接触位置を検出されるタッチ面を形成する。

前面保護板をなす透明ガラス基材は、表示装置の最表面をなし、その特性として、優れた耐衝撃性を期待されている。とりわけ、タッチパネル機能を有した表示装置において、透明ガラス基材は、接触位置を検出されるタッチ面をなす。このため、透明ガラス基材には、優れた耐衝撃性が強く要求されることになる。

図１３に示された表示装置１１５では、基材１４９上にセンサ導電体１５０を形成してなるタッチパネルセンサ１４８が、表示機構１１８と前面保護板１２０の透明ガラス基材１３０との間に配置されている。タッチパネルセンサ１４８は、位置検出が行われるアクティブエリアと、アクティブエリアを取り囲む非アクティブエリアと、を含んでいる。センサ導電体１５０は、アクティブエリア内に位置する検出電極１５２と、検出電極１５２と接続され非アクティブエリア内に位置する取出配線１５３と、を含んでいる。このうち、取出配線１５３は、透明ガラス基材１３０の加飾層１４５の裏面側に位置して、加飾層１４５によって隠蔽されている。一方、図１４に示された表示装置２１５では、前面保護板２２０の透明ガラス基材２３０上に、加飾層２４５だけでなくセンサ導電体２５０も形成され、前面保護板２２０がタッチパネルセンサとしても機能する。図１４に示された表示装置２１５では、図１３に示された表示装置１１５と比較して、薄型化および軽量化を実現することができる。

特開２０１１−１９４７９９号公報

ところが、同一出願人による特願２０１３−１０６９０７でも言及しているように、図１４に示された表示装置では、前面保護板の透明ガラス基材の耐衝撃性が、検出電極が形成されていない同一材料からなる透明ガラス基材の強度と比較して、著しく劣化することが判明した。特願２０１３−１０６９０７では、透明ガラス基材の強度低下に対処するため、透明ガラス基材と検出電極との間に、厚さ５００ｎｍ以上の樹脂層を設けることが開示されている。

しかしながら、本件発明者らが、鋭意研究を重ねたところ、透明ガラス基材と検出電極との間に厚さ５００ｎｍ以上の樹脂層を設けた前面保護板では、確かに、耐衝撃性が改善されるが、その使用中に衝撃を繰り返し受けた後に、透明導電体を含む検出電極の抵抗値が大幅に上昇することが確認された。検出電極の抵抗値が上昇すると、タッチパネル機能における位置検出精度が低下してしまう。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、透明導電体を用いて形成された検出電極を有する前面保護板であって、耐衝撃性に優れるとともに、その使用中における検出電極の抵抗上昇を効果的に回避することができる表示装置用の前面保護板、並びに、この前面保護板の製造に用いられる基板を提供することを目的とする。

本発明による表示装置用の電極付き前面保護板は、
透明ガラス基材と、
前記透明ガラス基材上に設けられた樹脂層と、
前記樹脂層上に設けられた検出電極と、を備え、
前記検出電極は、透明導電体を用いて形成され、
前記樹脂層の厚みは、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。

本発明による表示装置用の電極付き前面保護板において、前記樹脂層は、硬化性樹脂の硬化物を用いて形成されていてもよい。

本発明による表示装置用の電極付き前面保護板において、前記樹脂層は、有機樹脂の硬化物からなる複数の層を含むようにしてもよい。

本発明による表示装置用の電極付き前面保護板が、
前記透明ガラス基材上に設けられた加飾層と、
前記加飾層上に設けられ前記検出電極と接続された取出配線と、をさらに備えるようにしてもよい。

本発明による表示装置用の前面保護板の製造に用いられる基板は、
透明ガラス基材と、
前記透明ガラス基材上に設けられた樹脂層と、を備え、
前記樹脂層の厚みは、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。

本発明による表示装置用の前面保護板の製造に用いられる基板において、前記樹脂層は、硬化性樹脂の硬化物を用いて形成されていてもよい。

本発明によれば、透明導電体を用いて形成された検出電極を含む前面保護板の耐衝撃性を改善することができ、且つ、当該前面保護板の使用中における検出電極の抵抗上昇を効果的に回避することができる。

図１は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、表示装置を含んだ装置を示す平面図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図３は、前面保護板を、観察者側とは反対の側から、示す平面図である。 図４は、図３のＩＶ線に相当する断面にて表示装置を示す縦断面図である。 図５は、図３のＶ線に相当する断面にて表示装置を示す縦断面図である。 図６は、前面保護板の試験装置を説明するための縦断面図である。 図７は、耐衝撃性を評価するための落球試験の結果を示すグラフである。 図８は、繰り返し落球に対する抵抗値の変化を評価した結果を示すグラフである。 図９は、図４に対応する図であって、前面保護板の一変形例を説明するための図である。 図１０は、図４に対応する図であって、前面保護板の他の変形例を説明するための図である。 図１１は、図４に対応する図であって、前面保護板のさらに他の変形例を説明するための図である。 図１２は、図４に対応する図であって、前面保護板のさらに他の変形例を説明するための図である。 図１３は、従来の前面保護板の一例を示す縦断面図である。 図１４は、従来の前面保護板の他の例を示す縦断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。

図１〜図１２は本発明の一実施の形態およびその変形例を説明するための図である。以下に説明する本発明の一実施の形態では、前面保護板（カバー部材）を含んだ表示装置を、携帯端末用の表示装置に適用している。しかしながら、本発明による前面保護板および表示装置は、携帯端末に限られることなく種々の装置に適用することができる。

図１及び図２は、それぞれ、表示装置１５を含んだ携帯端末１０を示す平面図または縦断面図である。図３は、前面保護板を示す平面図であり、図４及び図５は、表示装置１５を示す縦断面図である。

図１及び図２に示すように、携帯端末として構成された装置１０は、表示装置１５と、表示装置１５を収容するケース１２と、を有している。表示装置１５は、画像を形成する画像形成装置としての表示機構１８と、表示機構１８に積層された前面保護板２０と、を有している。図２に示すように、表示装置１５の表示機構１８は、画像が表示される表示領域Ａ１と、表示領域Ａ１を周状に取り囲む非表示領域Ａ２と、を画成する。表示機構１８は、特に制限されることなく種々の表示機構、例えば、液晶表示装置、ＥＬ表示装置、プラズマ表示装置等を用いることができる。

一方、前面保護板２０は、非表示領域Ａ２に対面する領域に加飾層４５を含んでいる。加飾層４５は、優れた隠蔽性を発揮することができ、表示機構１８の制御配線や回路等を不可視化することができる。したがって、ケース１２は、表示機構１８を側方から支持するだけでよく、装置１０の前面において表示機構１８ｂの非表示領域Ａ２を覆う必要はない。これにより、図１及び図２に示すように、装置１０の前面には、ケース１２が殆ど露出しておらず、前面保護板２０によって画成される段差のないフラットな面として形成され得る。このため、装置（携帯端末）１０は、デザイン性において優れる。

例えば図４及び５に示すように、前面保護板２０は、具体的な構成として、上述した加飾層４５に加えて、加飾層４５を支持する透明ガラス基材３０と、透明ガラス基材３０上に支持された樹脂層４０及びセンサ導電体５０と、を有している。前面保護板２０は、センサ導電体５０が図示しない外部の接続回路と接続されることにより、透明ガラス基材３０への接触位置を検出可能なタッチパネル装置を構成する。すなわち、前面保護板２０は、表示機構１８の画像形成面上に配置され、表示機構１８によって形成される画像との連携において極めて直接的な入力を可能にする入力手段を構成する。この点から、ここで説明する前面保護板２０は、表示装置用の電極付き前面保護板といえる。

なお、図２及び図３に示すように、前面保護板２０は、接触位置を検出され得る領域に対応するアクティブエリアＡａ１と、アクティブエリアＡａ１に隣接する非アクティブエリアＡａ２と、を含んでいる。非アクティブエリアＡａ２は、アクティブエリアＡａ１を周状に取り囲んでいる。図示された例においては、アクティブエリアＡａ１は、表示機構１８の表示領域Ａ１に対面する領域となっており、非アクティブエリアＡａ２は、表示機構１８の非表示領域Ａ２に対面する領域となっている。加飾層４５は、非アクティブエリアＡａ２の全領域に形成されている。加飾層４５は、非アクティブエリアＡａ２内において、センサ導電体５０よりも観察者側に配置され、センサ導電体５０のうちの非アクティブエリアＡａ２内に位置する部分（後述する取出配線５３，５８）を不可視化している。

以下、前面保護板２０の各構成要素についてさらに詳述していく。まず、透明ガラス基材３０について説明する。

前面保護板２０の透明ガラス基材３０は、最も観察者側の表面を形成する部位である。したがって、透明ガラス基材３０は、タッチパネル装置のタッチ面を形成する。このため、透明ガラス基材３０は、その全表面を、強化処理されている必要がある。透明ガラス基材３０として、一例として、強化処理されたガラスを用いることができる。透明ガラス基材３０は、タッチパネル機能における接触位置を検出される面をなす。したがって、透明ガラス基材３０には、頻繁に外力が加えられるようになる。また携帯端末の特徴上、落下衝撃への耐性を有する必要がある。このため、透明ガラス基材３０は、その全表面を強化処理されていることが好ましい。つまり、透明ガラス基材３０は、一対の主面３１ａと、一つの主面３１ａの間に位置する側端面３１ｂと、を有しているが、この主面３１ａ及び側端面３１ｂのすべてが強化処理されていることが好ましい。

ガラスの強化処理は、既知の方法を適宜採用することができる。一例として、ガラス表層中のナトリウムイオンを大きさがより大きいカリウムイオンに置き換えるイオン交換法や、加熱したガラスの表層を急冷することによる風冷強化法を採用することができる。これらの強化法によって作製された強化ガラスの表層には、圧縮応力が残留した圧縮応力層を形成することができる。圧縮応力層の圧縮残留応力は、傷の発生を効果的に防止することができ、また、僅かな傷が形成されたとしても当該傷を閉じるように作用する。このため、強化処理されたガラスでは、表層に形成された傷が伸び広がることを効果的に防止することが可能となる。

強化処理されたガラスを透明ガラス基材３０として用いる場合、透明ガラス基材３０の厚みは、０．４ｍｍ以上１．１ｍｍ以下とすることができる。また、透明ガラス基材３０は、表示機構１８の表示領域Ａ１に対面する領域にも配置されるので、可視光透過性を有していることが好ましい。

次に、樹脂層４０について説明する。なお、樹脂層４０は、とりわけ、アクティブエリアＡａ１に位置する樹脂層４０は、透明ガラス基材３０とともに、前面保護板用基板２５を構成する。

樹脂層４０は、アクティブエリアＡａ１内において、センサ導電体５０と透明ガラス基材３０との間に位置している。図示された実施の形態において、樹脂層４０は、アクティブエリアＡａ１内において、センサ導電体５０の後述する検出電極５２，５７を透明ガラス基材３０から離間させている。この樹脂層４０を設けることにより、後述するように、前面保護板２０の耐衝撃性を効果的に改善すること並びに前面保護板２０の使用中におけるセンサ導電体５０の抵抗値上昇を効果的に防止することが可能となる。本件発明者が鋭意研究を重ねたところ、このような二つの作用効果を期待する観点から、樹脂層４０の厚みは、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましいことが知見された。樹脂層４０の厚みが３ｎｍ未満となると、樹脂層４０を安定してべた膜として形成することが難しくなる。また、樹脂層４０の厚みが２００ｎｍを超えると、前面保護板２０の使用中におけるセンサ導電体５０の抵抗値上昇を十分に抑制することができなくなる可能性がある。

樹脂層４０は架橋構造を有することが好ましい。架橋構造は、樹脂層４０を硬化性樹脂の硬化物からなる層として形成する際に、硬化反応として架橋硬化反応を利用することによって得られる。架橋構造を有する樹脂層４０とすることで、架橋硬化反応による硬化収縮によって、樹脂層４０に対してより引張残留応力を付与することができる。引張応力が残留した樹脂層４０は、隣接する透明ガラス基材３０を収縮させるように働く。透明ガラス基材３０は、圧縮応力に対しては高い強度を有する一方で、引張応力を受けると簡単にわれてしまう。このため、樹脂層４０が引張残留応力を有している場合、透明ガラス基材３０の割れを効果的に防止し得る点において好ましい。また、架橋構造を樹脂層４０が有することで、樹脂層４０上に透明導電体からなるセンサ導電体５０が形成されるときの加熱に耐え得る耐熱性を、樹脂層４０に付与し易くなる。

樹脂層４０は、センサ導電体５０の透明導電体からなる検出電極５２，５７を透明ガラス基材３０から隔離させることにより、期待された前面保護板２０の耐衝撃性を効果的に改善し且つセンサ導電体５０の抵抗値上昇を効果的に防止し得る。この観点からは、樹脂層４０は、アクティブエリアＡａ内に配置されていれば十分である。センサ導電体５０が加飾層４５上に配置されていたり、或いは、センサ導電体５０が透明導電体ではなくなっている非アクティブエリアＡａ２に、樹脂層４０が設けられていることは必須ではない。ただし図示された例において、樹脂層４０は、透明ガラス基材３０の表示機構１８側となる面の全領域に形成されている。

上述したように、樹脂層４０は、耐熱性の点で、紫外線硬化性樹脂等の電離放射線硬化性樹脂の硬化物や熱硬化性樹脂等に代表される熱硬化性樹脂の硬化物からなることが好ましい。例えば、樹脂層４０の材料として、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、熱硬化性のエポキシ樹脂、紫外線硬化型のアクリル系感光性樹脂などを用いることができる。

また、樹脂層４０をなす材料の屈折率が調整され、樹脂層４０が、インデックスマッチング層として、アクティブエリアＡａ１内において樹脂層４０上に形成されるセンサ導電体５０の不可視化機能を有するようにしてもよい。樹脂層４０は、例えば有機樹脂の硬化物からなる複数の層からなり、この複数の層の屈折率が、交互に高低を繰り返すようにしてもよい。

次に、加飾層４５について説明する。加飾層４５は、非表示領域Ａ２内に位置する表示機構１８の回路や配線、非アクティブエリアＡａ２内に位置するセンサ導電体５０の配線等を隠蔽しながら、装置１０や表示装置１５の意匠性を向上させる層である。まず隠蔽性の観点から、前面保護板２０の当該加飾層４５が形成されている部分での可視光に対する透過率が、光学濃度（ＯＤ）で表して、４以上となっていることが好ましい。なお、光学濃度にて表される透過率の値（ＯＤ）は、垂直入射した入射光の強度Ｉｉｎと垂直に透過した透過光の強度Ｉｏｕｔとを用いた「ｌｏｇ１０（Ｉｉｎ／Ｉｏｕｔ）」によって特定される。また、意匠性を向上させる観点から、加飾層４５は、製品名や製造名を表示する絵柄部４６が形成されていてもよい（図１参照）。絵柄部４６は、情報を表示する文字や記号等に限られることなく、模様やパターン等であってもよい。

このような加飾層４５は、感光性樹脂の硬化物としての樹脂バインダからなる主部と、主部中に分散された顔料と、を含む塗膜として形成される。典型的には、顔料分散レジスト塗膜として加飾層４５を形成することができる。加飾層４５の厚みは、十分な色味を発揮する観点、アクティブエリアＡａ１内と非アクティブエリアＡａ２内とでのセンサ導電体５０の高低差を小さくする観点から、１.０μｍ以上３０．０μｍ以下とすることができる。

次に、センサ導電体５０について説明する。センサ導電体５０を用いて形成されるタッチパネル装置は、その接触位置の検出方法に依存して、複数の形式が存在する。ここでは、一例として、センサ導電体５０が、投影型の静電容量方式のタッチパネル装置を構成する例を説明する。

図３〜図５に示された例において、前面保護板２０は、第１センサ導電体５１および第２センサ導電体５６を含んでいる。各センサ導電体５１，５６は、位置検出に用いられる検出電極５２，５７と、検出電極５２，５７に接続された取出配線（取出電極）５３，５８と、を有している。検出電極５２，５７は、パターンをなすようにしてアクティブエリアＡａ１内に配置されている。一方、取出電極５３，５８は、非アクティブエリアＡａ２内に配置されている。

第１検出電極５２は、樹脂層４０の表示機構１８側の面上に所定のパターンで配置されている。また、第２検出電極５７は、樹脂層４０上に、第１検出電極４５とは異なるパターンで配置されている。より具体的には、図３に示すように、第１検出電極５２は、線状に延び、且つ、その長手方向と交差する方向に配列されている。同様に、第２検出電極５７も、線状に延び、且つ、その長手方向と交差する方向に配列されている。ただし、第１検出電極５２の配列方向と第２検出電極５７の配列方向とは非平行となっている。図示された例において、第１検出電極５２は、ストライプ状に配列され、且つ、その配列方向に直交する方向に直線状に延びている。また、第２検出電極５７も、ストライプ状に配列され、且つ、その配列方向に直交する方向に直線状に延びている。さらに、第１検出電極５２の配列方向と第２検出電極５７の配列方向とは直交している。

各検出電極５２，５７は、多数の膨出部５２ａ，５７ａと、隣り合う膨出部５２ａ，５７ａを接続する接続部５２ｂ，５７ｂと、を有して、直線状に延びている。各検出電極５２，５７は、平面視において、膨出部５２ａ，５７ａにおいて幅太となっている。また、第１センサ導電体５１の各検出電極５２は、平面視において、その接続部５２ｂにて、第２センサ導電体５６の検出電極５７の接続部５７ｂと交差している。しかしながら、図４及び図５に示すように、第１センサ導電体５１の接続部５２ｂと第２センサ導電体５６の接続部５７ｂとの間には絶縁部５９が設けられている。この絶縁部５９によって、第１センサ導電体５１の検出電極５２と第２センサ導電体５６の検出電極５７とは絶縁されている。

検出電極５２，５７は、外部導体が接近した際に生じる、電磁的な変化または静電容量の変化を検知するために設けられるものである。従って、検出電極５２，５７には、電磁的な変化または静電容量の変化に起因する電流を検知可能なレベルで流すことができる程度の導電性が求められる。その一方で、検出電極５２，５７は、表示機構１８の表示領域Ａ１に対面して配置される。したがって、検出電極５２，５７は、とりわけ膨出部５２ａ，５７ａは、優れた可視光透過性を有していることが好ましい。検出電極５２，５７の膨出部５２ａ，５７ａは、透明導電体からなる膜として形成することができる。一方、接続部５２ｂ，５７ｂは、透明導電体からなる膜として形成されてもよいし、不透明金属材料からなる細線として形成されてもよい。透明導電体として、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）等を用いることができる。不透明金属材料としては、銅、アルミニウム、銀、金等を用いることができる。

取出配線５３，５８は、検出電極５２，５７の各々に対し、接触位置の検出方法に応じて一つまたは二つ設けられている。各取出配線５３，５８は、対応する検出電極５２，５７に接続されて配線を形成している。取出配線５３，５８は、前面保護板２０の非アクティブエリアＡａ２内において、対応する検出電極５２，５７から前面保護板２０の端縁まで加飾層４５上を延びている。そして、取出配線５３，５８の検出電極５２，５７とは反対側の端部に、端子部５３ａ，５８ａが形成されている。取出配線５３，５８は、その端子部５３ａ，５８ａにて、図示しない外部接続配線（例えば、ＦＰＣ）を介し、図示しない検出制御回路に接続される。

取出配線５３，５８は、表示機構１８の非表示領域Ａ２に対面して配置される。したがって、取出配線５３，５８は、可視光透過性を有している必要はない。したがって、取出配線５３，５８は、検出電極５２，５７と同一の材料を用いて形成されていてもよいし、或いは、検出電極５２，５７とは異なる単なる金属材料から形成されていてもよい。

なお、図示されたセンサ導電体５０は、単なる例示に過ぎず、種々の構成のセンサ導電体を採用することができる。例えば、センサ導電体５０が、抵抗膜方式のタッチパネル装置を構成するようにしてもよい。この例において、センサ導電体５０の検出電極は、表示機構１８の表示領域Ａ１に対面する領域の全域に広がる透明導電体のベタ膜として形成されてもよい。

以上のように構成された電極付き表示装置用前面保護板１０は、一例として、次の様にして作製され得る。先ず、透明ガラス基材３０の一方の面の全領域に樹脂層４０を形成し、前面保護板用基板２５を作製する。次に、この前面保護板用基板２５の樹脂層４０上の非アクティブエリアＡａ２内となる領域に、加飾層４５を形成する。次に、加飾層４５の面上に、センサ導電体５１，５６の取出配線５３，５８を形成する。次に、アクティブエリアＡａ１内に位置する樹脂層４０上に、センサ導電体５１，５６の検出電極５２，５７を形成する。検出電極５２，５７については、まず、第１センサ導電体５１の検出電極５２の膨出部５２ａ及び接続部５２ｂと、第２センサ導電体５６の検出電極５７の膨出部５７ａと、を樹脂層４０上に形成する。次に、第１センサ導電体５１の検出電極５２の接続部５２ｂを覆うように、絶縁部５９を形成する。そして最後に、絶縁部５９を跨ぐようにして、第２センサ導電体５６の隣り合う膨出部５７ａを接続する接続部５７ｂを作製する。

ところで、未公開先願である特願２０１３−１０６９０７でも言及しているように、前面保護板をなす透明ガラス基材の表面上に透明導電体からなる検出電極を形成すると、透明ガラス基材の耐衝撃性が、検出電極を積層する前と比較して、大幅に低下するといった現象が生じる。特願２０１３−１０６９０７では、耐衝撃性の低下を回避するため、透明ガラス基材と透明導電体からなる検出電極との間に、硬化性樹脂の硬化物からなる樹脂層を配置することが提案されている。特願２０１３−１０６９０７では、樹脂層に付与された引張残留応力によって、当該樹脂層に隣接する透明ガラス基材に収縮力を加えることができる。そして、透明ガラス基材に加えられた収縮力が、透明ガラス基材の耐衝撃性の向上を図っている。したがって、特願２０１３−１０６９０７の樹脂層の厚みは、透明ガラス基材に十分な収縮力を加えることができるよう、０．５μｍ以上、好ましくは１μｍ以上と、比較的に厚くなっている。

しかしながら、透明ガラス基材と検出電極との間に設けられた樹脂層の厚さが厚すぎると、透明ガラス基材の耐衝撃性を改善することができるものの、センサ導電体の抵抗値を上昇させてしまうことを、本件発明者らは確認した。センサ導電体の抵抗値が上昇すると、タッチパネル機能における接触位置の検出精度が低下してしまう。本件発明者らが確認したところ、センサ導電体の抵抗値が上昇した前面保護板では、樹脂層上に形成された透明導電体からなる検出電極に割れが生じていた。また、このような検出電極の割れは、前面保護板の使用中に当該前面保護板に衝撃が繰り返し加えられることに起因して、発生した。

以上に説明した検出電極への割れの発生を防止するため、ここで説明した前面保護板２０では、樹脂層４０の厚みが３ｎｍ以上２００ｎｍ以下となっている。このような前面保護板２０によれば、樹脂層４０とは反対側となる透明ガラス基材３０の表面へ、透明ガラス基材３０の割れを発生させえ得ない程度の小さい衝撃が繰り返し加えられた際に、透明導電体からなる検出電極５２，５７に割れが発生することを効果的に抑制し、この結果、検出電極５２，５７の抵抗値が著しく上昇してしまうことを回避することができた。

なお、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下の厚みを有した樹脂層４０は、特願２０１３−１０６９０７での開示内容からすれば、厚みが薄すぎて、透明ガラス基材３０に十分な収縮力を加えることができない。したがって、特願２０１３−１０６９０７での開示内容からすれば、検出電極５２，５７が形成された後における透明ガラス基材３０の耐衝撃性の低下を免れないことが予想される。しかしながら驚くべきことに、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下の厚みの樹脂層４０によっても、この樹脂層４０を透明ガラス基材３０と検出電極５２，５７との間に介在させることにより、透明ガラス基材３０の耐衝撃性が検出電極５２，５７に起因して低下することを回避し得ることが、本件発明者らによって確認された。

耐衝撃性の改善および検出電極５２，５７の抵抗値低下の回避の両方が、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下の厚みを有した樹脂層４０を透明ガラス基材３０と検出電極５２，５７との間に介在させることにより実現され得る理由の詳細は不明である。しかしながら、次のことが一要因であると推定される。ただし、本発明は、以下の推定に拘束されない。

まず、前面保護板２０のタッチ面をなす透明ガラス基材に衝撃が加えられると、透明ガラス基材が湾曲する。外部からの衝撃および透明ガラス基材の湾曲は、樹脂層に伝播し、樹脂層が振動する。厚みが２００ｎｍを超える樹脂層では、この振動が大きくなる。したがって、脆性材料である透明導電体の薄膜として形成された検出電極は、透明ガラス基材に衝撃が加えられた際に大きく振動する比較的に厚膜の樹脂層上において、樹脂層に追従して弾性変形することなく、割れてしまう。とりわけ、透明導電体からなる検出電極には、その形成過程における焼成に起因して、圧縮応力が残留する。そして、圧縮残留応力を有した検出電極は、大きな引張残留応力を有することになる厚さの厚い樹脂層が隣接することによっても、割れやすくなっている。一方、厚みが２００ｎｍ以下となっている薄い樹脂層４０は、透明ガラス基材４０に衝撃が加えられた際に、透明ガラス基材４０の変形を大きく越える程度に変形することはない。また、この厚みの薄い樹脂層４０には、大きな引張応力が残留していない。以上のことから、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下の厚みを有した樹脂層４０を透明ガラス基材３０と検出電極５２，５７との間に介在させた場合、検出電極５２，５７の割れの発生を効果的に防止することができ、結果として、検出電極５２，５７の抵抗値上昇、ひいてはセンサ導電体５０の抵抗値上昇を効果的に回避し得るものと推測される。

また、透明導電体からなる検出電極を透明ガラス基材の表面に積層した場合、上述してきたように、透明ガラス基材の耐衝撃性が、検出電極の形成前と比較して著しく低下し、透明ガラス基材は割れやすくなる。本件発明者ら鋭意検討を重ねたところ、このような透明ガラス基材への割れの発生は、検出電極への割れの発生に起因しているものと推測された。

すなわち、透明ガラス基材に衝撃力が加えられた場合、当該衝撃力が、透明導電体を積層されていない透明ガラス基材自体に割れを発生させ得ない程度であっても、脆性材料である透明導電体の薄膜として形成された検出電極は割れる可能性がある。この場合、検出電極へ割れが発生する際の衝撃が透明ガラス基材に加えられ、透明ガラス基材にも割れが発生し得るものと推測される。そして、厚みが２００ｎｍ以下となっている薄い樹脂層４０は、検出電極へわれが発生する際の衝撃が透明ガラス基材に加えられてしまうことを効果的に抑制することができる。この結果、透明ガラス基材に収縮力を積極的に加えることができない薄膜の樹脂層４０によっても、透明ガラス基材３０の耐衝撃性を改善して、割れの発生を効果的に抑制することができるものと推測される。すなわち、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下の厚みを有した樹脂層４０を有した前面保護板２０では、特願２０１３−１０６９０７とは異なる方法、異なるメカニズムによって、透明ガラス基材３０の耐衝撃性を改善しているものと推測される。

ここで、本件発明者らが行った実験結果の一例を示す。まず、透明ガラス基材４０の耐衝撃性について確認した実験結果について説明し、その後に、透明ガラス基材４０への衝撃付加と透明導電体の抵抗値変化との関係について説明する。

前面保護板２０の透明ガラス基材３０の耐衝撃性は、一般的に、落球試験によって評価され得る。図６は、落球試験を実施可能な落球試験装置９０の一例を説明する図である。図６に示された落球試験装置９０では、上面中央部に直径４０ｍｍの円柱形状のくり抜き部９１を有する鉄製の土台９２に対して、その中央部に試験片Ｔｐを載置するようになっている。試験片Ｔｐは縦横１０ｃｍの正方形形状とした。試験片Ｔｐは地面に近い側の図面下側の面を検出電極をなす透明導電体が設けられた側の面とし、上側の面には、測定時の安全性を考慮してガラス破損時の飛散を防ぐために、飛散防止フィルム９３を貼り付けた。飛散防止フィルム９３は、試験片Ｔｐの試験中において、一回の落球毎に取り替えることなく、試験片Ｔｐ毎に新しいものを用いた。飛散防止フィルム９３には、厚み７５μｍのポリエチレンテレフタレート製粘着フィルムを用いた。飛散防止フィルム９３は、粘着フィルムの粘着面で試験片Ｔｐに貼り付けた。

試験片Ｔｐは、飛散防止フィルム９３とともに、直径４０ｍｍの円形状の孔部９４を中央部に有する正方形形状で鉄製の押さえ板９５によって、土台９２に固定した。試験片Ｔｐの固定は、試験片Ｔｐを土台９２との間に挟んだ押さえ板９５を、その四辺中央部の４箇所でボルト９６及びナット９７で土台９２に固定することで行った。そして、所定の高さＨから、金属球９８を試験片Ｔｐの中央部めがけて垂直に落下させた。金属球９８には、質量５０ｇで直径２０ｍｍのステンレス製の球体を用いた。

落球試験は、次のようにして評価した。金属球９８を落下させる落球高さＨを、１０ｃｍから開始し、２０ｃｍ、３０ｃｍ、４０ｃｍ、・・・・・と、高さＨを１０ｃｍずつ高くして、最大１５０ｃｍの高さＨまで試験を繰り返した。同じ高さＨでの試験数ｎは４とした。

図７に落球試験結果の一例を示す。同図のグラフは、横軸が落球高さＨ〔ｃｍ〕であり、縦軸は破壊確率である。破壊確率〔％〕は、一つの落球高さで行った試験回数、すなわち４回に対する、試験片Ｔｐが破損した試験回数の百分率である。例えば、４回の落球に対して、３回破損したときは、破壊率は７５％となる

図７中におけるサンプル１は、次のように作製した。厚み０．７ｍｍの透光性化学強化ガラスを透明ガラス基材として用い、この透明ガラス基材の片面に、樹脂層として紫外線硬化型のアクリル系感光性樹脂の架橋構造を有する硬化物層を４０ｎｍの厚みで全面に形成した。次に、検出電極をなす透明導電体として、厚み１４０ｎｍのＩＴＯをスパッタ法で全面に形成し且つその後に２００℃で３０分加熱処理したＩＴＯ薄膜を、樹脂層上に形成した。一方、図７中におけるサンプル２は、サンプル１と同様の透明ガラス基材の片面上に直接、サンプル１と同様のＩＴＯ薄膜を形成した。すなわち、サンプル２は、樹脂層を省いた点においてサンプル１と異なり、その他においてサンプル１と同様とした。図７中におけるサンプル３は、サンプル１で用いた透明ガラス基材そのものとした。

なお、各サンプルによってなされる試験片Ｔｐにおいて、ＩＴＯ薄膜は、検出電極と同様のパターンを有しておらず、面状のベタ膜として形成されている。しかしながら、ＩＴＯ薄膜が、ベタ膜として形成されていることにより、透明導電体が透明ガラス基材の耐衝撃性を低下させる作用は、より顕著となり、より厳しい評価となっていると考えられる。

図７に示すように、透明ガラス基材上に直接ＩＴＯ薄膜を形成したサンプル２では、ＩＴＯ薄膜が形成されてない透明ガラス基材からなるサンプル３と比較して、耐衝撃性が大幅に低下している。一方、厚み４０ｎｍの樹脂層を透明ガラス基材とＩＴＯ薄膜との間に介在させたサンプル１の耐衝撃性は、サンプル２の耐衝撃性と比較して格段に改善され、サンプル３の耐衝撃性と同程度となっていた。すなわち、厚みが４０ｎｍ程度に過ぎない樹脂層によって、厚みが０．７ｍｍである透光性化学強化ガラスの耐衝撃性を大幅に改善することができた。このような効果は、技術水準から予測される範囲を超えた顕著なものであると言える。

次に、透明ガラス基材４０への衝撃付加と透明導電体の抵抗値変化との関係について説明する。この試験は、図６に示された落球試験装置９０を用いて行った。落球試験装置９０に保持された試験片ＴＰに対して、落球高さ１０ｃｍから、金属球９８を試験片Ｔｐの中央部めがけて垂直に落下させた。金属球９８には、質量２０ｇのステンレス製の球体を用いた。試験結果を、表１及び図８に示す。表１における抵抗値は、共立電気計器株式会社製のＫＥＷ１０３０を用いて測定した検出電極の抵抗値である。図８の縦軸は、抵抗値の変化率を示しており、この変化率は、落球試験を行う前における抵抗値に対する、２０回、５０回または１００回の落球試験後における抵抗値の割合を百分率〔％〕で示している。図８の横軸は、試験片に対して実施した金属球の落球回数〔回〕を示している。

なお、表１及び図８中のサンプルＡ〜Ｅは、厚み０．７ｍｍの透光性化学強化ガラスからなる透明ガラス基材と、樹脂膜と、厚み１４０ｎｍのＩＴＯ薄膜からなる透明導電体と、を上述した図７中のサンプル１と同様にして作製した。ただし、サンプルＡ〜Ｅにおいて、樹脂層の厚みを変化させ、ＩＴＯ薄膜は検出電極と同様のパターンを形成させた。具体的には、サンプルＡの樹脂層の厚みを５００ｎｍとし、サンプルＢの樹脂層の厚みを３００ｎｍとし、サンプルＣの樹脂層の厚みを２００ｎｍとし、サンプルＤの樹脂層の厚みを１００ｎｍとし、サンプルＥの樹脂層の厚みを５０ｎｍとした。また、表１及び図８中のサンプルＦは、上述した図７中のサンプル２と同様に、厚み０．７ｍｍの透光性化学強化ガラスからなる透明ガラス基材上に、直接、厚み１４０ｎｍのＩＴＯ薄膜を形成してなるものとした。つまり、サンプルＦは、樹脂層を含んでいない。

表１および図８に示すように、樹脂層の厚みが３００ｎｍ以上となっているサンプルＡ及びサンプルＢでは、透明導電体の抵抗値が、落球回数の増加にともなって顕著に上昇していった。一方、樹脂層の厚みが２００ｎｍ以下となっているサンプルＣ、サンプルＤ及びサンプルＥでは、落球回数の増加にともなった透明導電体の抵抗値上昇が、効果的に抑制された。また、樹脂層が形成されていないサンプルＦでは、２０ｇの金属球を用いて落下試験では、落球回数によらず透明導電体の抵抗値は一定の値となった。

以上のように本実施の形態によれば、前面保護板２０は、透明ガラス基材３０と、透明ガラス基材３０上に設けられた樹脂層４０と、樹脂層４０上に設けられた検出電極５２，５７と、を有しており、検出電極５２，５７は、透明導電体を用いて形成され、樹脂層４０の厚みが、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下となっている。このような前面保護板２０では、透明導電体を用いて形成された検出電極５２，５７を有する前面保護板２０の耐衝撃性を改善することができ、且つ、当該前面保護板２０の使用中における検出電極５２，５７の抵抗上昇を効果的に回避することができる。

以上、本発明を図示する実施の形態に基づいて説明したが、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。

上述した実施の形態では、樹脂層４０はアクティブエリアＡａ１のみならず非アクティブエリアＡａ２も含めて、透明ガラス基材３０の樹脂層４０が形成される側の表面上の全面に形成されていた。しかしながら、この例に限られず、樹脂層４０は、透明ガラス基材３０と検出電極５２，５７の間に配置されることによって、上述した有用な作用効果を生ずることができる。したがって、例えば図９や図１０に示す例のように、樹脂層４０がアクティブエリアＡａ１に形成されるとともに、アクティブエリアＡａ１と非アクティブエリアＡａ２との境界部分での加飾層４５の側面を被覆するようにしてもよい。図９に示された例において、樹脂層４０は、さらに、加飾層４５の表示機構１８側の表面の一部分上にも形成されている。さらに、図１０に示された例において、樹脂層４０は、加飾層４５の表示機構１８側の表面の全面を覆っている。

上述した実施の形態では、前面保護板２０が、透明ガラス基材３０と、樹脂層４０と、加飾層４５と、センサ導電体５０とからなる例を示したが、この例に限られない。例えば、前面保護板２０が、更なる層または更なる部位を有するようにしてもよい。図１１に示された一具体例では、前面保護板２０の表示機構１８側の表面をなす面として、オーバーコート層６０が設けられている。オーバーコート層６０は、例えば、保護層として機能する。

上述した実施の形態において、第１センサ導電体５１の検出電極５２及び第２センサ導電体５６の検出電極５７の両方が、樹脂層４０上に形成されている例を示したがこれに限られない。例えば、第１センサ導電体５１が樹脂層４０上に支持され、第２センサ導電体５６が、第２の基材３５上に支持されるようにしてもよい。図１２に示された例において、第１センサ導電体５１の検出電極５２が、樹脂層４０上に形成され、第２センサ導電体５６の検出電極５７および取出配線５８が、第２の基材３５上に形成されている。また図１２に示された例では、第１センサ導電体５１の取出配線５３は、加飾層４５上に形成されている。図１２に示された例において、前面保護板２０と第２の基材３５が、接合層を介して、互いに接合されているようにしてもよい。

上述した実施の形態において、前面保護板２０と表示機構１８との間に接合層が設けられ、この接合層を介して、前面保護板２０と表示機構１８とが接合されているようにしてもよい。

なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。

１０ 装置
１２ ケース
１５ 表示装置
１８ 表示機構
２０ 前面保護板
２５ 前面保護板用基板
３０ 透明ガラス基材
３１ａ 主面
３１ｂ 側端面
３５ 第２の基材
４０ 樹脂層
４５ 加飾層
４６ 絵柄部
５０ センサ導電体
５１ 第１センサ導電体
５２ 検出電極
５２ａ 膨出部
５２ｂ 接続部
５３ 取出配線
５３ａ 端子部
５６ 第２センサ導電体
５７ 検出電極
５７ａ 膨出部
５７ｂ 接続部
５８ 取出配線
５８ａ 端子部
５９ 絶縁部
６０ オーバーコート層

Claims (2)

1. ０．４ｍｍ以上１．１ｍｍ以下の厚みを有する透明ガラス基材と、
   エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂およびポリイミド系樹脂からなる群から選択される硬化性樹脂の硬化物を用いて形成され、前記透明ガラス基材の一方の面の全面に接触するようにして設けられた樹脂層と、
   前記樹脂層上に設けられた検出電極と、
   前記透明ガラス基材上に設けられた加飾層と、
   前記加飾層上に設けられ前記検出電極と接続された取出配線と、を備え、
   前記検出電極は、透明導電体を用いて形成され、前記樹脂層の前記透明ガラス基材とは反対側のみに配置され、
   前記加飾層および前記取出配線は、前記樹脂層の前記透明ガラス基材とは反対側のみに配置され、
   前記樹脂層の厚みは、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、表示装置用の電極付き前面保護板。
2. 前記樹脂層は、有機樹脂の硬化物からなる複数の層を含む、請求項１に記載の表示装置用の電極付き前面保護板。

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