WO2022264527A1 - カバーレンズおよびそれを用いたタッチセンサ - Google Patents

Abstract

タッチセンサ（１）に用いられるカバーレンズ（２）であって、第１基材（６）と、第２基材（９）を含む機能性フィルム（８）と、を備える。第１基材（６）および第２基材（９）の各々はポリカーボネート（ＰＣ）およびポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含む複合材料、または、ポリカーボネート（ＰＣ）からなる単一材料により構成されている。平面視において、第２基材（９）の上面（１１）の端部と、第２基材（９）の下面（１２）の端部との距離（ｄ１）が５０～５００μｍ以下である。距離（ｄ１）は、第２基材（９）の厚みとほぼ同じ長さよりも小さい。

Description

カバーレンズおよびそれを用いたタッチセンサ

　本開示は、カバーレンズおよびそれを用いたタッチセンサに関するものである。

　従来から、タッチセンサに適用されるカバーレンズに関し、例えば特許文献１に示されたものが知られている。

　特許文献１には、基材と、基材の第１表面に設けられた導体部（センサ部）と、基材の第１表面とは反対側の第２表面に配置された機能性膜と、を備えたカバーレンズ一体型のタッチセンサが開示されている。基材および機能性膜は、カバーレンズとして構成されている。基材は、主にポリカーボネート（ＰＣ）からなる。

ＷＯ２０１６／０５１７２１

　ところで、カバーレンズは、一般的に、外周端部に面取り加工やフィレット加工が施される。

　特許文献１のカバーレンズにおいて、上記加工を施すことは容易である。しかしながら、特許文献１のカバーレンズにおいて、機能性膜が、基材の表面に塗布したアクリル系紫外線硬化性樹脂等を硬化させた層である場合には、カバーレンズをいわゆる枚葉加工により製造するのが通常となる。このため、枚葉加工に伴う製造コストが増加する。また、基材の厚みが厚くなるため、基材と機能成膜との体積膨張率差により、機能性膜が破断するおそれがある。

　また、特許文献１のカバーレンズにおいて、機能性膜と基材との間に、基材と同一の材料で形成された第２基材を設けることが考えられる。この場合、機能性膜をＲ２Ｒ（ロール・ツー・ロール、Roll to Roll）加工で形成することが可能となるため、製造コストを抑えることができる。しかしながら、基材と第２基材との間に粘着層が形成されていないため、基材と第２基材とを成形加工で製造することが必要となる。このため、結果的に製造コストが増加する。

　また、ガラス素材で形成した基材の表面に、機能性膜が形成されたフィルムを貼り付けることも考えられるが、貼合装置の貼合せ精度不足などにより、平面視において、基材とフィルムとの端部を揃えることができないため、意匠性が低下する。

　本開示は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、カバーレンズの製造コストを抑えつつ、端部の加工を容易にすることにある。

　上記の目的を達成するために、本開示の一実施形態に係るカバーレンズは、タッチセンサに用いられるカバーレンズであって、第１基材と、前記第１基材の上面に配置される粘着層と、前記粘着層の上面に配置される第２基材を含む機能性フィルムと、を備え、前記第１基材および第２基材の各々はポリカーボネート（ＰＣ）およびポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含む複合材料、または、ポリカーボネート（ＰＣ）からなる単一材料により構成されており、平面視において、前記第２基材の上面の端部と、前記第２基材の下面の端部との距離が５０～５００μｍ以下であり、前記距離が、前記第２基材の厚みとほぼ同じ長さよりも小さい。

　本開示によると、カバーレンズの製造コストを抑えつつ、端部の加工を容易にすることができる。

図１は、本開示の実施形態に係るタッチセンサの平面図である。 図２は、図１のII－II線断面図である。 図３は、図２のIII部を拡大して示した部分拡大図である。 図４は、図１のIV部を拡大して示した部分拡大図である。 図５は、本開示の実施形態に係るカバーレンズにおける断面の状態を確認した光学顕微鏡写真であり、（ａ）はカバーレンズの端部付近の光学顕微鏡写真であり、（ｂ）は（ａ）のV部を拡大した光学顕微鏡写真である。 図６は、比較例１におけるカバーレンズの断面の状態を確認した光学顕微鏡写真である。 図７は、比較例２におけるカバーレンズの断面の状態を確認した光学顕微鏡写真である。 図８は、比較例３におけるカバーレンズの断面の状態を確認した光学顕微鏡写真である。 図９は、第２基材の厚みに関し、実施例１～４のカバーレンズの端部付近を上側から見たときの状態を確認した光学顕微鏡写真（倍率：１００倍）である。 図１０は、粘着層の厚みに関し、実施例５～１０のカバーレンズの端部付近を上側から見たときの状態を確認した光学顕微鏡写真（倍率：１００倍）である。

　以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

　図１は、本開示の実施形態に係るタッチセンサ１の全体を示している。このタッチセンサ１は、静電容量方式のセンサ型入力装置である。このタッチセンサ１は、例えばカーナビゲーション等の車載装置、パーソナルコンピュータのディスプレイ機器、携帯電話、携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コピー機、券売機、現金自動預け払い機、時計などに対する入力装置として用いられる。

　（カバーレンズ）
　図１に示すように、タッチセンサ１は、カバーレンズ２を備えている。カバーレンズ２は、例えば平面視長方形のシート状に形成されている。図２に示すように、カバーレンズ２は、図示しない光透過性を有する光学用粘着剤によりタッチセンサ１のセンサ本体３に固着される。

　図２および図３に示すように、カバーレンズ２は、第１基材６と、粘着層７と、機能性フィルム８と、を備えている。カバーレンズ２は、端部に沿って面取り加工が施されている。

　なお、以下の説明において、第１基材６が位置する側をカバーレンズ２の「下側」とし、その反対側において機能性フィルム８の後述する耐指紋層１５が位置する側をカバーレンズ２の「上側」として、カバーレンズ２を構成する各要素の位置関係を定めるものとする。このような位置関係は、カバーレンズ２を備えるタッチセンサ１またはタッチセンサ１が組み込まれた機器における実際の方向とは無関係である。

　（第１基材）
　第１基材６は、ポリカーボネート（ＰＣ）を含む複合材料、または、ポリカーボネート（ＰＣ）からなる単一材料により構成されている。上記複合材料の具体的構成としては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）上にポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）が共押し出しされたＰＭＭＡ／ＰＣの二層構造、或いはＰＭＭＡ／ＰＣ／ＰＭＭＡの三層構造が挙げられる。そして、第１基材６の線膨張係数は、８．４３×１０^－５／ｋ～８．９２×１０^－５／ｋの範囲に設定される。

　図２に示すように、第１基材６の下面の周縁部には、スクリーン印刷等により黒色等の暗色で略額縁状の加飾部４が設けられている。この加飾部４で囲まれた内部の矩形領域は、透光可能なビューエリア５として構成されている（図１参照）。使用者は、このビューエリア５を介して、センサ本体３の下側に配置したディスプレイ（図示せず）からの視覚的情報を得ることができる。

　（粘着層）
　図２および図３に示すように、粘着層７は、第１基材６の上面に積層配置されている。粘着層７は、光透過性を有する光学用粘着剤（ＯＣＡ：Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｃｌｅａｒ　Ａｄｈｅｓｉｖｅ）からなる。粘着層７の厚みは、２０～７５μｍの範囲に設定されるのが好ましい。

　（機能性フィルム）
　図２および図３に示すように、機能性フィルム８は、粘着層７の上面に積層配置されている。機能性フィルム８は、第２基材９、機能層１０を含む。なお、図２では、図示の便宜上、機能性フィルム８のみにドットによるハッチングを付している。

　図３および図４に示すように、機能性フィルム８は、外周端部に沿って面取り加工が施されている。このため、機能性フィルム８の下側に配置された粘着層７および第１基材６は、カバーレンズ２を上から見た場合に、確認できなくなっている。

　（第２基材）
　第２基材９は、粘着層７の上面に積層配置されている。第２基材９は、カバーレンズ２の厚み方向において、粘着層７を挟んで第１基材６と向かい合うように配置されている。

　また、第２基材９は、第１基材６の線膨張係数と同程度の線膨張係数を有する。具体的に、第２基材９の線膨張係数は、８．４３×１０^－５／ｋ～８．９２×１０^－５／ｋの範囲に設定される。第２基材９は、第１基材６と同様に、ポリカーボネート（ＰＣ）およびポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含む複合材料、または、ポリカーボネート（ＰＣ）からなる単一材料により構成されている。

　図３および図４に示すように、第２基材９は、平面視において、上面１１の端部と、下面１２の端部との距離ｄ１が、５０μｍ以上５００μｍ以下となるように構成されている。なお、図３では、便宜上、機能層１０を実際の寸法よりも厚く示しているが、機能層１０の厚みは、第２基材９よりも十分薄く、例えば、５μｍ以下で構成されている（図５参照）。

　また、第２基材９の下面１２の端部は、平面視において、第１基材６の上面の端部とほぼ同じ位置に配置されている。

　また、第２基材９は、厚みｄ２が第１基材６よりも薄くなっている。具体的には、第１基材６は、厚みが１．８ｍｍ程度であるのに対して、第２基材９は、厚みが２００μｍ以上５００μｍとなるように構成されている。

　また、第２基材９の上面１１の端部と、第２基材９の下面１２の端部との距離ｄ１は、第２基材９の厚みｄ２よりも小さくなっている。図３に示すように、機能性フィルム８（カバーレンズ２）に対して、面取り加工を行った場合、切削される角部は、機能性フィルム８の図面左右方向と、機能性フィルム８の厚み方向との距離が同じとなる。このため、切除される角部の図面左右方向の距離、すなわち、距離ｄ１を、第２基材９の厚みｄ２よりも小さくすることで、機能性フィルム８の下側に配置された粘着層７および第１基材６の露出を防止することができる。

　（機能層）
　機能層１０は、第２基材９の上面に積層配置される。機能層１０は、ハードコート層１３、反射防止層１４および耐指紋層１５を積層することにより形成されている。

　ハードコート層１３は、例えばＵＶ硬化型機能性ハードコート剤を第２基材９の上面に塗布した後に、塗布液を乾燥させて紫外線を照射することにより形成される。ハードコート層１３は、ＪＩＳ　Ｋ　５６００で規定される鉛筆硬度試験（荷重：７５０ｇ）において「２Ｈ」以上の硬度を有するのが好ましい。なお、ハードコート層１３は、防眩層としての機能が付加されていてもよい。

　反射防止層１４は、ハードコート層１３の上面に積層配置される。反射防止層１４は、少なくとも低屈折率層を含む。また、反射防止層１４は、低屈折率層より屈折率が高い高屈折率層をさらに含む構成であってもよい。

　低屈折率層の材料としては、シリカ、フッ化マグネシウム等の低屈折率物質を樹脂中に含有させた層、フッ素系樹脂等の低屈折率樹脂の層、低屈折率物質を低屈折率樹脂中に含有させた層、シリカ、フッ化マグネシウム等の低屈折率物質からなる層を薄膜形成法で形成した薄膜、酸化ケイ素のゾル液から酸化ケイ素ゲル膜を形成するゾルゲル法で形成した膜、または低屈折率物質として空隙含有微粒子を樹脂中に含有させた層等が挙げられる。

　高屈折率層の材料としては、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化ニオブ等の高屈折率物質を樹脂中に含有させた層、フッ素非含有樹脂等の高屈折率樹脂の層、高屈折率物質を高屈折率樹脂中に含有させた層、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛等の高屈折率物質からなる層を薄膜形成法で形成した薄膜等が挙げられる。

　耐指紋層１５は、使用者の指先の皮脂または汗による汚れの付着を抑制しかつ付着した汚れを拭き取りやすくするための層である。耐指紋層１５は、反射防止層１４の上面に積層配置される。そして、ビューエリア５の位置に対応する耐指紋層１５の上面（すなわち、カバーレンズ２の表面）は、タッチ操作に伴い使用者の手指などが接触する操作面１６として構成されている。

　耐指紋層１５の材料としては、例えば、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、スチレン系樹脂、ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂等、及びこれらの樹脂をシリコーン変性又はフッ素変性した樹脂が挙げられる。

　（比較例１）
　図６に示すように、比較例１のカバーレンズ２ａは、第１基材６と、粘着層７と、第２基材９および機能層１０を含む機能性フィルム８とを備える。なお、カバーレンズ２ａでは、第１基材６は、ガラス素材により構成されている。

　カバーレンズ２ａでは、面取り加工を行う場合、第１基材６に面取り加工が行われた後に、第１基材６に機能性フィルム８が貼り付けられる。このため、平面視において、第１基材６の上面の端部と、機能性フィルム８の端部との間に間隔を空けるように、機能性フィルム８が、第１基材６に貼り付けられる。このため、比較例１のカバーレンズ２ａでは、外周端部付近に段差が生じているように見えてしまい、意匠性が低下することとなる。

　（比較例２）
　図７に示すように、比較例２のカバーレンズ２ｂは、第１基材６と、機能層１０とを備える。すなわち、カバーレンズ２ｂは、カバーレンズ２から粘着層７と第２基材９とを省略したものである。

　カバーレンズ２ｂでは、機能層１０が、第１基材６の上面に塗布したアクリル系紫外線硬化性樹脂等を硬化させることにより形成される。このため、カバーレンズ２ｂをいわゆる枚葉加工により製造することとなり、製造コストが増加する。さらに、第１基材６の厚みが厚くなっているため、第１基材６と機能層１０との体積膨張差により、機能層１０が破断するおそれがある。

　（比較例３）
　図８に示すように、比較例３のカバーレンズ２ｃは、第１基材６と、第２基材９と、機能層１０とを備える。すなわち、カバーレンズ２ｃは、カバーレンズ２から粘着層７を省略したものである。

　カバーレンズ２ｃは、機能層１０をＲ２Ｒ加工で形成することが可能であるため、製造コストをある程度抑えることができる。しかし、カバーレンズ２ｃは、第１基材６と第２基材９との間に粘着層７が形成されていないため、第１基材６と第２基材９とを成形加工することとなり、結果的に製造コストが増加する。

　［実施形態の作用効果］
　以上のように、カバーレンズ２において、第１基材６および第２基材９の各々は、ＰＣおよびＰＭＭＡを含む複合材料、または、ＰＣからなる単一材料により構成されている。これにより、カバーレンズ２に対する温度変化に応じて、第１基材６に接合する粘着層７の下面側と、第２基材９に接合する粘着層７の上面側とが同じ量だけ変形する。その結果、粘着層７に歪みが生じにくくなり、特に第２基材９と粘着層７との界面において剥離が発生しにくくなる。

　また、第２基材９の上面１１の端部と、第２基材９の下面１２の端部との距離ｄ１が、第２基材９の厚みｄ２よりも小さくなっている。これにより、タッチセンサ１を上側から見たときに、粘着層７が第２基材９に覆われるため、意匠性が損われない。

　また、第２基材９の厚みを５００μｍ以下にすることにより、第２基材９を含む機能性フィルム８をＲ２Ｒ加工で形成することができる。このため、製造コストを抑えることができる。

　また、第２基材９を含む機能性フィルム８は、粘着層７を介して、第１基材６に貼り付けられる。これにより、第１基材６と第２基材９との間に粘着層７が形成されるため、第１基材６および第２基材９を成形加工により製造する必要がなくなり、コストを抑えることができる。

　したがって、カバーレンズ２において、カバーレンズの製造コストを抑えつつ、端部の加工を容易にすることができる。

　また、平面視において、第１基材６の上面の端部と、第２基材９の下面１２の端部と位置が、ほぼ一致している。これにより、タッチセンサ１を上側から見たときに、粘着層７が第２基材９に確実に覆われるため、意匠性が損なわれない。

　［その他の実施形態］
　上記実施形態では、機能性フィルム８が、第２基材９、ハードコート層１３、反射防止層１４、および耐指紋層１５を含む形態を示したが、この形態に限られない。すなわち、機能性フィルム８は、少なくとも第２基材９を含んでいればよく、反射防止機能および防汚機能の少なくともいずれか一方の機能を有すればよい。

　また、上記実施形態では、カバーレンズ２（機能性フィルム８）の角部に対して、面取り加工が施されているが、角部に対して、フィレット加工を施してもよい。

　以上、本開示についての実施形態を説明したが、本開示は上述の実施形態のみに限定されず、本開示の範囲内で種々の変更が可能である。

　［第２基材の厚みについて］
　上記実施形態で説明したカバーレンズの第２基材の厚みに関し、４つの実施例（表１参照）を用いて、各実施例の外観評価を行った。各実施例は、平面視において、第２基材９の上面１１の端部と、第２基材９の下面１２の端部との距離ｄ１が、２００μｍとなるように、カバーレンズ２に対して面取り加工が施されたものである。

　また、表１における外観評価の評価基準は、カバーレンズ２を上側から見たときに、１０名の観察者のうち、８名以上の観察者が良品と判定した場合を「○」、７～３名の観察者が良品と判定した場合を「△」、２名以下の観察者が良品と判定した場合を「×」としている。

　表１によれば、第２基材９の厚みが２００μｍ以上５００μｍ以下である場合、観察者は良品と判定していた。これは、距離ｄ１が、第２基材９の厚みｄ２よりも小さいため、第２基材９の下面１２によって粘着層７の上面が覆われており、粘着層７が上側に露出していないためであると考えられる。これに対して、第２基材９の厚みｄ２が２００μｍ未満になると、粘着層７が上側に露出するため、カバーレンズ２の外観に影響を与えているものと考えられる。

　ここで、実施例１～４のカバーレンズ２の端部の様子を上側から光学顕微鏡で観察した。図９（ａ）～（ｄ）は、実施例１～４のそれぞれの光学顕微鏡写真に対応している。図９（ａ），（ｂ）では、カバーレンズ２を上側から見たときに、粘着層７が露出していないことが確認できるため、カバーレンズ２の意匠性を損ねていないことが分かる。一方、図９（ｃ），（ｄ）では、カバーレンズ２を上側から見たときに、粘着層７が露出している（図中の破線部分）ため、カバーレンズ２の外観に影響を与えたものと考えられる。ここで、図８（ｃ）では、第２基材９の上面１１の端部と第２基材９の下面１２の端部との距離ｄ１と、第２基材９の厚みｄ２とが一致しているが、粘着層７の露出が発生している。これは、面取り加工における加工精度により発生したものと考えられる。実施例３の評価からすると、距離ｄ１が厚みｄ２よりもやや大きい場合（例えば、１０μｍ程度）であっても、粘着層７の露出が目立たず、良品と判定される可能性があると考えられる。したがって、距離ｄ１が、第２基材の厚みｄ２とほぼ同じ長さよりも小さければ、意匠性に影響を及ぼさないと考えられる。

　なお、特開２０００－１０９７２４によれば、第２基材９の厚みｄ２が５００μｍ以下であれば、第２基材９を含む機能性フィルム８をフィルム状に形成することが可能である。

　［粘着層の厚みについて］
　上記実施形態で説明したカバーレンズの粘着層の厚みに関し、６つの実施例（表２参照）を用いて、各実施例の外観評価を行った。各実施例は、平面視において、第２基材９の上面１１の端部と、第２基材９の下面１２の端部との距離ｄ１が、２００μｍとなるように、カバーレンズ２に対して面取り加工が施されたものである。また、各実施例は、第２基材９の厚みｄ２が、２００μｍである。また、表２において、「硬度」は、ハードコート層１３の、ＪＩＳ　Ｋ　５６００で規定される鉛筆硬度試験（荷重：７５０ｇ）においての硬度を示している。

　また、表２における外観評価の評価基準は、カバーレンズ２を上側から見たときに、１０名の観察者のうち、８名以上の観察者が良品と判定した場合を「○」、７～３名の観察者が良品と判定した場合を「△」、２名以下の観察者が良品と判定した場合を「×」としている。

　表２によれば、粘着層７の厚みが７５μｍ以下である場合、観察者は良品と判定していた。表２に示すように、粘着層７の厚みが、一定以上厚くなると、硬度は低下傾向になる。さらに、粘着層７の厚みが、一定以上厚くなると、外形形成をする切削加工の際に、バイトが粘着層に接触する面積が大きくなり、粘着層７の露出が発生しやすくなるものと考えられる。したがって、粘着層７の厚みが７５μｍ以下である場合、カバーレンズ２の意匠性に影響を及ぼさないと考えられる。

　ここで、実施例１～４のカバーレンズ２の端部の様子を上側から光学顕微鏡で観察した。図１０（ａ）～（ｆ）は、実施例５～１０のそれぞれの光学顕微鏡写真に対応している。図１０（ａ）～（ｃ）では、粘着層７が上側に露出していないことから、カバーレンズ２の意匠性を損ねていないことが分かる。一方、図１０（ｄ）～（ｆ）では、粘着層７が露出しているため、カバーレンズ２の外観に影響を与えたものと考えられる。

　本開示は、タッチセンサに適用されるカバーレンズおよびそれを用いたタッチセンサとして産業上の利用が可能である。

１：タッチセンサ
２：カバーレンズ
３：センサ本体
６：第１基材
７：粘着層
８：機能性フィルム
９：第２基材
１０：機能層
１１：上面
１２：下面
１３：ハードコート層
１４：反射防止層
１５：耐指紋層
１６：操作面
 

Claims (6)

1. 　タッチセンサに用いられるカバーレンズであって、
   　第１基材と、
   　前記第１基材の上面に配置される粘着層と、
   　前記粘着層の上面に配置される第２基材を含む機能性フィルムと、を備え、
   　前記第１基材および第２基材の各々はポリカーボネート（ＰＣ）およびポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含む複合材料、または、ポリカーボネート（ＰＣ）からなる単一材料により構成されており、
   　平面視において、前記第２基材の上面の端部と、前記第２基材の下面の端部との距離が５０～５００μｍ以下であり、
   　前記距離が、前記第２基材の厚みとほぼ同じ長さよりも小さい、カバーレンズ。
2. 　請求項１に記載のカバーレンズにおいて、
   　平面視において、前記第１基材の上面の外周端部と、前記第２基材の下面の外周端部との位置が、ほぼ一致している、カバーレンズ。
3. 　請求項１または２に記載のカバーレンズにおいて、
   　前記第２基材の厚みが、２００μｍ以上５００μｍ以下で構成されている、カバーレンズ。
4. 　請求項１～３のいずれか１項記載のカバーレンズにおいて、
   　前記粘着層の厚みが、２０μｍ以上７５μｍ以下で構成されている、カバーレンズ。
5. 　請求項１～４記載のカバーレンズにおいて、
   　前記機能性フィルムは、前記第２基材の上面に配置される機能層をさらに含み、
   　前記機能層は、反射防止機能および防汚機能の少なくともいずれか一方の機能を有する、カバーレンズ。
6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載のカバーレンズと、
   　前記第１基材の下面に配置されるセンサ本体と、を備える、タッチセンサ。
    

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