WO2015129662A1 - 電子機器 - Google Patents

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哲也 下田
逸人 水野
憲一 森岡
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京セラ株式会社
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Abstract

 本開示の電子機器は、中央側に対して端側が裏面向きに曲がる曲部(52)を有する透光性パネル(50)と、前記透光性パネルの裏面に装着され、前記透光性パネルの前記中央側及び前記曲部とを覆うタッチパネル(60)と、を具え、前記タッチパネルは、前記透光性パネルと対向する透明基板(611,621)と、前記透明基板の裏面に配設された透明電極(612,622)を含んでいる。

Description

電子機器
 本開示は、端縁に曲部を有する透光性パネルにタッチパネルを装着してなる電子機器に関するものである。
 携帯電話機、スマートフォンなどの電子機器は、タッチパネルおよび表示部と、これらを保護するガラスなどの透光性パネルを有する。
 静電容量式のタッチパネルは、透光性パネルに接着される透明電極と、透明電極の外周に配設され透明電極からの入力信号を引き出す引出配線とを有してもよい。
 近年、透光性パネルの端縁をケーシング側に曲げた曲部を有する透光性パネルが提案されている。
 本開示の一実施形態に係る電子機器は、中央側に対して端側が裏面向きに曲がる曲部を有する透光性パネルと、前記透光性パネルの裏面に位置し、前記透光性パネルの前記中央側及び前記曲部とを覆うタッチパネルとを具える。前記タッチパネルは、前記透光性パネルと対向する透明基板と、前記透明基板の裏面に位置する透明電極を含んでいる。
 本開示の一実施形態に係る電子機器によれば、タッチパネルの曲部と対向する透明電極の断線を抑えることができる。
図1は、電子機器の平面図である。 図2は、透光性パネルを取り外した状態を示す電子機器の平面図である。 図3は、図1の線III-IIIに沿う矢視断面図である。 図4は、図3の丸囲み部IVの拡大断面図である。 図5は、電子機器の透光性パネルとタッチパネルを裏面側から見た分解斜視図である。 図6は、第1電極ユニットを裏面側から見た図である。 図7は、第2電極ユニットを裏面側から見た図である。 図8は、電子機器の透光性パネルとタッチパネルの曲部近傍をさらに拡大して示す断面図である。 図9は、図5の丸囲み部IXの拡大断面図である。 図10は、第2電極ユニットの拡大図である。 図11は、実施例における曲げ角度の定義を説明する図である。
 以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しながら説明を行なう。
 本開示を適用可能な電子機器10として、スマートフォンなどの携帯電話機、タブレット型コンピュータ、PDA(Personal Digital Assistant)、携帯型音楽プレーヤー、ノート型パソコン、ゲーム機、腕などに装着するウェアラブルタイプの電子機器などを例示することができる。例えば、画面に情報を表示でき、その画面上でタッチ操作が可能な電子機器であればこれらに限定されない。以下では、本開示をスマートフォンに適用した実施形態について説明する。
 図1は、電子機器10の一実施形態を示す正面図である。図に示すように、電子機器10は、ケーシング20の表面を透光性パネル50によって覆って構成される。図2は、説明のため、電子機器10から透光性パネル50を取り外した状態を示している。
 図3乃至図5に示すように、電子機器10は、外部に露出している透光性パネル50と、その裏面側に配置されたタッチパネル60を含む。電子機器10は、さらに表示部70を含めることもできる。
 透光性パネル50は、光透過性のパネルであり、ガラスまたは樹脂から作製することができる。透光性パネル50は、後述するタッチパネル60または表示部70の保護部材としての役目を有する。透光性パネル50にユーザが触れることでタッチパネル60の操作が行なわれ、また、表示部70は、透光性パネル50およびタッチパネル60を通して視認される。透光性パネル50としては、後述するように、曲部52を有することができれば、他に、サファイアパネルなどの単結晶材料であってもよい。サファイアパネルとは、アルミナ(Al)を主成分とする単結晶材料から構成されたパネルをいう。「主成分」とは、具体的には、50質量%以上、好ましくは、70質量%以上をいう。傷がよりつき難く、割れや欠け等をより確実に抑制する点で、透光性パネル50を構成する材料としては、Al純度が約90%以上の単結晶が好ましい。サファイアパネル以外に透光性パネル50として採用される単結晶材料には、例えば、ダイヤモンド、ジルコニア、チタニア、水晶、タンタル酸リチウム、酸化窒化アルミニウムなどが挙げられる。これらも、傷がよりつき難く、割れや欠け等をより確実に抑制する点で、純度が約90%以上の単結晶が好ましい。
 本開示において、透光性パネル50は、図3及び図4に示すように、中央側の略矩形の平坦面51から端側が下向きに曲げられた曲部52を有する所謂曲面パネルである。なお、図3および4における「下向き」とは、例えば、ケーシング20方向への向き、あるいは、透光性パネル50の裏面方向への向きを意味する。曲部52は、平面状のガラスや樹脂の薄板を曲げ加工して作製することができる。曲部52は、図示の実施形態では、平坦面51から略一定の曲率の略1/4円弧となるように形成している。本実施形態では、曲部52は、略矩形の透光性パネル50の長手方向に沿う対向する2つの端付近に形成しているが、長手方向と直交する端付近に形成することもでき、1つの端付近のみに形成することもできる。なお、透光性パネル50として、中央付近に平坦面51を有するパネルを一例として挙げているが、本開示においてはこれに限定されず、中央付近が曲面であってもよい。
 図4に示すように、曲部52は、より詳細には、平坦面51から下向きに円弧状に曲がっており、その下縁53は、平坦面51と略平行となるように切断又は磨き加工を施している。また、透光性パネル50の両側縁は、平坦面51と略直交するエッジ部54となるように、曲部52の一部に切断又は磨き加工を施している。
 透光性パネル50の裏面には、図4及び図5に示すように、透光性パネル50の平坦面51と曲部52とを覆うタッチパネル60が位置する。タッチパネル60は、透光性パネル50の曲部52に略沿って、図4中符号Cで示す曲げ領域にて曲げられて位置する。
 タッチパネル60は、可撓性のタッチパネル、静電容量式や抵抗膜方式のタッチパネルが挙げられる。そして、タッチパネル60は、たとえば、透光性パネル50に、貼り付け部材であるパネル側粘着シート80により貼着することで装着される。パネル側粘着シート80は、光学粘着シート(ODA)の如き両面に接着剤が塗布された透明シートを採用することができる。粘着シートに代えて接着剤そのもので透光性パネル50とタッチパネル60を装着しても構わない。
 図5は、透光性パネル50およびタッチパネル60の分解斜視図である。なお、表示部70は省略している。
 図5に示すように、タッチパネル60は、透光性パネル50の裏面にパネル側粘着シート80を介して対向する第1電極ユニット61と、この第1電極ユニット61にユニット間粘着シート64を介して対向する第2電極ユニット62を含んでもよい。なお、第1電極ユニット61及び第2電極ユニット62は、分解斜視図5において、透光性パネル50の曲部52と対向する曲げ領域Cにおいて既に曲げられている。これら電極ユニット61,62は、タッチパネル60を透光性パネル50に取り付けたときに曲げ領域Cにて曲げられてもよい。
 第1電極ユニット61は、図5及び図6に示すように、可撓性の第1透明基板611、第1透明電極612及び第1透明電極612に電気的に接続された第1引出配線613を有する。
 第2電極ユニット62は、図5及び図7に示すように、可撓性の第2透明基板621、第2透明電極622及び第2透明電極622に電気的に接続された第2引出配線623を有する。
 第1透明基板611及び第2透明基板621は、たとえば、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PC(ポリカーボネート)、PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)、PVC(ポリ塩化ビニル)、PS(ポリスチレン)、PMMA(ポリメタクリル酸メチル樹脂)、COC(シクロオレフィン共重合体)などの透明な可撓性フィルムが挙げられる。
 透明基板611,621に位置する透明電極612,622は、ITO(Indium Tin Oxide:酸化インジウムスズ)、IZO(インジウム亜鉛酸化物)、AZO(アルミニウム亜鉛酸化物)、ATO(アンチモンスズ酸化物)、SnO(酸化第二スズ)、ZnO(酸化亜鉛)等を含んでもよい。透明電極612,622は、例えば、スパッタ法、蒸着法などの薄膜法、転写法、液状材料の塗布、乾燥による塗布法により作製されてもよい。
 より詳細には、第1電極ユニット61は、図6に示すように、長手方向をX軸、幅方向をY軸としたときに、Y軸方向に沿って略平行に第1透明電極612を複数有している。また、第2電極ユニット62は、図7に示すように、X軸方向に沿って略平行、即ち、第1透明電極612と略直交するように第2透明電極622を複数有している。
 そして、上記第1透明電極612と第2透明電極622の位置する領域が、タッチパネル60の操作可能領域となる。
 透明電極612,622は、透明基板611,621の裏面、即ち、透光性パネル50に装着したときに、透光性パネル50から遠い側の面に形成する。これにより、後述するとおり、透光性パネル50の曲部52の形状に合わせてタッチパネル60を曲げたときに、透明電極612,622が引っ張られ難くなり、透明電極612,622の断線が抑制される。
 第1透明電極612、第2透明電極622は、夫々入力信号を引き出すための第1引出配線613、第2引出配線623に電気的に接続される。透明電極612,622は、図6及び図7に示すように、透明電極612,622と同じ面(図示では裏面側)に、透明電極612,622の外周、即ち、透明基板611,621の周縁を通るように配設される。引出配線613,623は、夫々図示ではY方向の上部に接点部614,624を有しており、入力された信号を図示省略するフレキシブル基板等を通じて電子機器10の制御部に送信する。
 図6及び図7等では、引出配線613,623は幅広の1つの配線として示しているが、実際には、各透明電極612,622と電気的に接続される複数の配線である。
 引出配線613,623は、Ag(銀)、Cr(クロム)、Al(アルミニウム)、Mo(モリブデン)、Cu(銅)、Au(金)などの金属又はこれらを含む合金を含んでもよい。引出配線613,623も、透明電極612,622と同様の方法により透明基板611,621上に配設される。
 より詳細には、第1引出配線613は、図6に示すように、接点部614からX軸方向両側に延び、第1透明電極612のY側端部に電気的に接続される配線パターン615と、接点部614からX方向に延び、第1透明基板611の側縁近傍をY方向に通って、第1透明基板611のY側端縁にてX方向に引き回されて、第1透明電極612のY側端部に電気的に接続される配線パターン616を含む。
 また、第2引出配線623は、図7に示すように、接点部624からX方向に延び、第2透明基板621の側縁近傍からY方向に延びて、第2透明電極622のX側端部に電気的に接続される配線パターン625と、接点部624からX方向に延び、第2透明基板621の側縁近傍からY方向に延びて、第2透明電極622のX側端部に電気的に接続される配線パターン626を含む。
 そして、第1引出配線613及び第2引出配線623の配線パターン615,616,625,626は、図6及び図7に示すように、透明基板611,621が透光性パネル50の曲部52と対向する曲げ領域Cにおいて、X軸及びY軸とは直交せず、傾斜するよう配設される。
 より詳細には、第1引出配線613は、図6に示すように、配線パターン615の両端、配線パターン616がX軸方向からY軸方向、Y軸方向からX軸方向に向けて曲げられる角部、そして、配線パターン616の終端が、夫々曲げ領域Cにおいて傾斜している。これら部位を第1傾斜配線部617と称する。
 同様に、第2引出配線623は、図7に示すように、配線パターン625,626がX軸方向からY軸方向に向けて曲げられる角部、夫々曲げ領域Cにおいて傾斜している。これら部位を第2傾斜配線部627と称する。
 引出配線613,623は、曲げ領域Cとの交差する部分を傾斜配線部617,627とすることで、後述するとおり、透光性パネル50の曲部52の形状に合わせてタッチパネル60を曲げたときに、曲げ方向の力を分散させることができ、引出配線613,623の断線が抑制される。
 なお、引出配線613,623は、図6及び図7に示すように、傾斜配線部617,627の傾斜角度αが、X軸、即ち曲げ領域Cに対して45°以上、70°以下の角度で交差するように形成することが望ましい。傾斜角度αが45°未満では傾斜させたことによる断線抑制効果を十分に得られない場合があり、また、傾斜角度αが70°を越えると、傾斜配線部617,627が長く、また、その断線抑制効果はほぼ飽和する場合がある。
 上記のように形成された第1電極ユニット61及び第2電極ユニット62は、ユニット間粘着シート64により貼着され、タッチパネル60が構成される。なお、ユニット間粘着シート64は、光学粘着シート(ODA)の如き両面に接着剤が塗布された透明シートを採用することができる。粘着シートに代えて接着剤そのもので第1電極ユニット61と第2電極ユニット62を装着しても構わない。
 さらに、タッチパネル60は、第2電極ユニット62の裏面側には、第2電極ユニット62が露出することを避けるために、第2電極ユニット62の裏面に透明基板または透明フィルムなどを接着等することもできる。
 タッチパネル60は、図4及び図5に示すように、パネル側粘着シート80によって透光性パネル50の裏面に貼着される。
 このとき、タッチパネル60は、曲げ領域Cにて、拡大図8に示すように、透光性パネル50の曲部52の形状に沿って曲げられる。
 このとき、第1電極ユニット61及び第2電極ユニット62の透明電極612,622も曲げられる。本開示の一実施形態では、透明電極612,622を透明基板611,621の裏面側に配設しているから、透明電極612,622には、曲げ領域Cにて、図8中矢印Pで示す縮み方向の力が作用する。このため、透明電極612,622の断線は抑制される。言い換えれば、透明基板611,621の表面側に透明電極612,622を配置した場合には、曲げ領域Cにて伸び方向の力が作用して、透明電極612,622が引っ張られて断線する場合があるが、本開示の一実施形態では、これとは逆方向の縮み方向の力が作用し、引っ張られ難いため、断線を抑制できる利点がある。
 また、タッチパネル60が曲げ領域Cにて曲げられたときに、第1電極ユニット61及び第2電極ユニット62の引出配線613,623も曲げられる。本開示では、引出配線613,623を透明基板611,621の裏面側に配設しているから、引出配線613,623には、曲げ領域Cにて、図8中矢印Pで示す縮み方向の力が作用する。このため、透明電極612,622と同様、引出配線613,623の断線は抑制される。
 さらに、引出配線613,623は、曲げ領域Cと交差する部分が傾斜した傾斜配線部617,627を有する。タッチパネル60が曲げ領域Cにて曲げられたときに、傾斜配線部617,627は、図9に示すように、曲げ領域Cに対して螺旋状に侵入するから、曲部52に対して直交して侵入する場合に比して、曲げ方向の力を分散させることができる。その結果、引出配線613,623の断線を抑制することができる。
 上記傾斜配線部617,627の断線抑制効果は、引出配線613,623を透明基板611,621の表面側に配設した場合についても得ることができる。
 なお、タッチパネル60を透光性パネル50に接着するパネル側粘着シート80は、図4に示すように、タッチパネル60の全面を覆うのではなく、その幅長さが透光性パネル50の平坦面51の幅と略一致するよう短く構成することが望ましい。
 上記のように、パネル側粘着シート80の幅長さを短くすることで、透光性パネル50の曲部52及びタッチパネル60の曲げ領域Cには、粘着シート80が配置されず、タッチパネル60の両側は図4に示すように、粘着シート80からはみ出た部分が、その可撓性により曲部52に完全には倣わず、緩やかにカーブしながら、端部が曲部52に当接する。すなわち、タッチパネル60は、透光性パネル50に対して、平坦面51よりも曲部52側が接近する。これにより、タッチパネル60は、透光性パネル50の曲部52と対向する面の曲率を、粘着シート80の厚さ分だけ、透光性パネル50の曲部52の裏面側曲率よりも小さくすることができ、タッチパネル60が小さな曲率半径で曲げられることによる透明電極612,622や引出配線613,623の断線を抑えることができる。
 また、粘着シート80は、透光性パネル50の平坦面51のみに配置すればよい。曲部52にまで貼着する場合に比して、粘着シート80の貼着作業を簡便にすることができる利点もある。
 タッチパネル60の裏面には、図4に示すように、表示部70が位置する。表示部70は、液晶表示パネルを採用でき、その表示面がタッチパネル60側を向くように位置する。
 なお、表示部70とタッチパネル60との間には、図4に示すように光学弾性樹脂(SVR)86を介在させることができる。光学弾性樹脂を表示部70とタッチパネル60との間に配置することで、これらの間のエアギャップをなくすことができ、表示部70の視認性やコントラストを高めることができる。
 上記した透光性パネル50は、タッチパネル60及び表示部70を含むようにケーシング20に装着され、電子機器10が構成される。なお、本開示における電子機器として、曲部を有する透光性パネル50を2つ有し、その下にタッチパネルをそれぞれ設けた電子機器にも適用可能である。また、他に、円柱タイプ、楕円柱タイプの電子機器であって、その側面全周が中空の材料で形成され、その中空の内壁にタッチパネルが形成された電子機器にも適用可能である。
 ケーシング20は、図1及び図2に示すように、前面側に透光性パネル50が取り付けられており、内部に電子機器10の制御等を行なう制御基板、バッテリ、メモリカード、SIM(Subscriber Identity Module)カード、その他通信、通話等に必要な電子部品12が収容される。
 たとえば、図3及び図4に示すように、ケーシング20は、開口22の形成されたインナーシャーシ21と、インナーシャーシ21の背面を覆うバックシャーシ24を具える構成とすることができるが、本開示はこれに限定されない。バックシャーシ24は、インナーシャーシ21に着脱可能とし、バッテリ、メモリカード、SIMカード等の装着、交換等を行なうことができるようにしてもよい。
 そして、透光性パネル50は、インナーシャーシ21に取り付けられる。より詳細には、透光性パネル50は、インナーシャーシ21に形成された開口22に表示部70が嵌まり、透光性パネル50の曲部52の先端が、インナーシャーシ21に形成された設置面となる凹条31に嵌ることで、インナーシャーシ21に装着される。なお、設置面は、凹条31に限定されず、平坦なもの、凸形状のものであってもよい。
 凹条31には、図4に示すように、エポキシ樹脂など熱硬化性樹脂の如き接着剤82が塗布され、透光性パネル50が取り付けられる。
 接着剤82を硬化させると、透光性パネル50等のインナーシャーシ21への取付けが完了する。その後、必要な電子部品12の実装や、タッチパネル60や表示部70等の電気的な接続を行ない、バックシャーシ24をインナーシャーシ21へ嵌めることで、電子機器10が作製される。
 得られた電子機器10は、タッチパネル60の透明電極612,622や引出配線613,623の断線の可能性を可及的に低くすることができ、電子機器10の信頼性を高めることができる。
 また、タッチパネル60は、透光性パネル50の平坦面51だけでなく曲部52の裏面にも配置されるから、透光性パネル50の平坦面51だけでなく、曲部52をユーザが触れても電子機器10の操作を行なうことができ、電子機器10の操作性や操作バリエーションを可及的に高めることができる。
<実施例>
 タッチパネル60について、異なる角度で曲げることにより、第2透明電極622の電気抵抗を測定した。
 開示例は、上記したとおり、透明電極622を透明基板621の裏面側に配設したものであり(図8参照)、比較例は、透明電極を透明基板の表面側に配設したものである。なお、タッチパネル60は、曲げ角度βが、30°、45°、60°の3種類とし、該当する曲げ角度βでタッチパネル60を曲げた状態で、テスターによって第2透明電極の電気抵抗値を測定することで、第2透明電極が導電状態を保持しているか(表1中丸印)、断線状態にあるか(表1中×印)を判定した。結果を表1に示す。
 曲げ角度βとは、図11に示すように、タッチパネル60の曲げ領域Cの表面において、曲げ領域Cが始まる点Sの接線と、曲げ領域Cが終わる点Tの接線との交点をOとしたときに、角SOTの補角をいう。たとえば、30°の曲げ角度βを有するタッチパネル60は、内角150°の角部を有する三角形状の治具に、タッチパネル60を透明電極が治具側となるように押し当てることで作製できる。なお、曲げ角度βは、タッチパネル60の断面をとって解析して算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1を参照すると、タッチパネル60の曲げ角度βが、30°の場合は、開示例、比較例共に導電状態を保持しているが、比較例については、曲げ角度βが、45°以上となると、断線状態にあることがわかる。これは、タッチパネル60を曲げたことにより、透明電極が伸び方向の力を受けて引っ張られ、クラックが入ったためである。一方、開示例については、透明電極622を透明基板621の裏面側に配設しているから、タッチパネル60を曲げたときに、透明電極622には縮み方向の力が作用する結果、断線を防ぐことができた。
 上記実施例より、タッチパネル60の曲げ角度βが、45°以上の場合に、本開示は特に有効であることがわかる。
 上記説明は、本開示を説明するために用いる。上記説明は請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは範囲を限縮するように解釈されない。また、本開示の各部構成は、上記実施例に限らず、請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
 たとえば、引出配線613,623の傾斜配線部617,627は、図6及び図7に示す配線パターンに限定されない。たとえば、図10は、第2引出配線623の第2傾斜配線部627の異なる配線パターンを示している。第2傾斜配線部627は、例えば、図10(a)に示すように、曲げ領域CにてY方向に向けて傾斜した具体例、図10(b)に示すように、曲げ領域C,C間で引出配線623をY方向に向けてY軸と略平行に引き回した後、曲げ領域CにてY方向に向けて傾斜させた具体例などが挙げられる。もちろん、これら配線パターンに限定されない。第1引出配線613の第1傾斜配線部617の配線パターンについても同様である。
 さらに、上記実施形態では、傾斜配線部617,627は、引出配線613,623に位置しているが、透明電極612,622に傾斜配線部が位置してもよい。また、曲げ領域Cと交差する引出配線および/または透明電極の一部のみに傾斜配線部を設けてもよい。
 透光性パネル50とタッチパネル60の組立順序やその構成、インナーシャーシ21への組立順序やその構成、電子機器10の構成等は上記実施形態に限定されるものではない。
 10 電子機器、50 透光性パネル、52 曲部、60 タッチパネル、61 第1電極ユニット、611 第1透明基板、612 第1透明電極、613 第1引出配線、617 第1傾斜配線部、62 第2電極ユニット、621 第2透明基板、622 第2透明電極、623 第2引出配線、627 第2傾斜配線部、70 表示部。

Claims (7)

  1.  中央側に対して端側が裏面向きに曲がる曲部を有する透光性パネルと、
     前記透光性パネルの裏面に位置し、前記透光性パネルの前記中央側及び前記曲部とを覆うタッチパネルと、
     を具え、
     前記タッチパネルは、
     前記透光性パネルと対向する透明基板と、前記透明基板の裏面に位置する透明電極を含む、
     電子機器。
  2.  前記透明基板には、裏面外周に前記透明電極に接続される配線が配設されている、
     請求項1に記載の電子機器。
  3.  前記曲部は、前記透光性パネルの対向する2つの端付近に位置する、
     請求項1に記載の電子機器。
  4.  前記曲部の曲げ角度は、45°以上である、
     請求項1に記載の電子機器。
  5.  前記タッチパネルは、
     前記透光性パネルと対向する第1透明基板と、前記第1透明基板の裏面に位置する第1透明電極とを含む第1電極ユニットと、
     前記第1電極ユニットの裏面と対向する第2透明基板と、前記第2透明基板の裏面に位置する第2透明電極とを含む第2電極ユニットと、
     を含んでいる、
     請求項1に記載の電子機器。
  6.  前記透光性パネルは、貼り付け部材を介して前記透明基板と対向する請求項1に記載の電子機器。
  7.  前記貼り付け部材は、前記透光性パネルの前記中央側と前記タッチパネルとの間に位置し、前記透光性パネルの前記曲部の裏面と前記タッチパネルとの間には位置しない、
     請求項6に記載の電子機器。
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