ガラス複合体及びそのガラス複合体を用いた入力装置
【課題】 加飾部材を厚くしても平坦面領域を有するガラス複合部材、及び、これを用いて視認性に優れるとともに、破損時の安全性を兼ね備えた狭額縁構造の入力装置を提供することを目的としている。
【解決手段】 ガラス複合体１０は、透光性の樹脂基材２０と、樹脂基材２０の一方の面に積層された加飾部材２１と、樹脂基材２０と対向するガラス部材３０と、加飾部材２１と対向する枠体４０と、樹脂基材２０の一方の面とガラス部材３０の一方の面とを貼り合わせる透光性の接着部材６０と、を有し、加飾部材２１は窓状の透光領域１１を囲む枠状の加飾領域１２を構成するように設けられており、枠体４０はガラス部材３０に遊嵌し、その一方の面が接着部材６０を介して加飾部材２１と固設され、ガラス部材３０の他方の面と枠体４０の他方の面とはガラス部材３０近傍において同一平面内の平坦面を構成していることを特徴とする。
【解決手段】 ガラス複合体１０は、透光性の樹脂基材２０と、樹脂基材２０の一方の面に積層された加飾部材２１と、樹脂基材２０と対向するガラス部材３０と、加飾部材２１と対向する枠体４０と、樹脂基材２０の一方の面とガラス部材３０の一方の面とを貼り合わせる透光性の接着部材６０と、を有し、加飾部材２１は窓状の透光領域１１を囲む枠状の加飾領域１２を構成するように設けられており、枠体４０はガラス部材３０に遊嵌し、その一方の面が接着部材６０を介して加飾部材２１と固設され、ガラス部材３０の他方の面と枠体４０の他方の面とはガラス部材３０近傍において同一平面内の平坦面を構成していることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス部材と枠体とを有するガラス複合体及びそのガラス複合体を用いた入力装置に関し、特に、加飾部材を厚くしてもガラス部材と枠体との平坦面領域を有するガラス複合体及び良好な視認性を有する入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯用の電子機器などに、表示装置に重ねて配置される入力装置が設けられている。入力装置は、表示装置の画面が視認できるように、透光性の基材を主体として構成され、それを通して表示内容を視認しながら、検知領域に指などを触れることで、入力操作を行うことができる。
【０００３】
入力操作の検知方式はいくつかの方式に分類され、抵抗膜式、静電容量式などが採用されている。静電容量式では、検知領域に、Ｘ方向に延びる透光性のＸ導電層とＹ方向に延びる透光性のＹ導電層が互いに対向しており、Ｘ導電層とＹ導電層に交互に電位が与えられる。ほぼ接地電位である人の指が接近すると、Ｘ導電層およびＹ導電層と指との間に静電容量が形成され、Ｘ導電層やＹ導電層に電位を与えたときの電圧や電流が変化する。この変化を検知して、指が接近した位置が検出される。
【０００４】
このような静電容量式の入力装置はセンサ基板を保護するため、表面保護部材が一体に設けられている。表面保護部材の一方の面は入力操作面であり、他方の面には透光性のＸ導電層とＹ導電層とを有するセンサ基板が粘着層によって貼り合わされている。表面保護部材は、入力装置及び表示装置の画面領域を透光領域とするように透明部材で構成されなければならない。また、平面視でセンサ基板の配線部を含むその他の領域は非透光領域となるように、加飾領域が不透明な加飾部材を用いて形成されている。
【０００５】
しかし、筐体等の不透明な枠体を入力操作面の周囲で外面に突設する加飾部材の構成は、入力操作面と枠体との段差が生じるので好ましくない。そこで、外面に枠体を突設させないような加飾部材の形成方法として、透光性の基材内面に加飾部材を印刷する「加飾印刷」がおこなわれてきた。たとえば特許文献１には透光性基板の内部やシート状フィルムに加飾印刷をおこない、配線部を含むその他の領域を非透光領域とした入力装置が開示されている。このような加飾印刷は製造方法として容易であり、所望の着色をおこなうことが可能であるため、単色の加飾部材ではもっとも好ましい加飾方法である。しかしながら、近年、２種類以上の着色をおこなったり、白色等の色合いをより高品位に出すため、印刷層を厚く形成することがおこなわれるようになり、その厚さによる段差が大きいものが使用されるようになってきた。
【０００６】
このような入力装置は表示装置に重ねるように配置されて電気光学装置を構成しており、操作者は入力装置を通して表示装置の画面表示を見ることになるため、その画面の視認性に関する性能がきわめて重要である。光学特性に優れたガラス基材を使用する場合は視認性がもっとも良好であり、平板を切断しただけの平面ガラス形状であればガラス基材コストはあまり問題にならない。したがって、このような入力装置の透光領域には表面保護部材として平面ガラスを用いることが最適である。しかし、ガラスが装置表面に露出する構造は破損時にガラス片が飛散するという別の問題を内包している。
【０００７】
いっぽう、入力装置は電子機器の筐体との一体化が望ましい。このため、枠体を筐体材料で形成したガラス複合体が工夫された。特許文献２には、樹脂枠と一体化している平面ガラスに静電容量型センサ基板を貼り合わせた静電容量センサ付ガラスインサート成形品において、樹脂枠の内側領域にセンサ基板の入力領域を貼り合わせるようにするため、樹脂枠の形状を傾斜面とした狭額縁構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１７３９７０号公報
【特許文献２】特開２００９−１５４４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ガラスと樹脂のように線膨張係数が異なる部材を一体に成形することは、樹脂材料や着色材料を自由に選べないという制約があり、部材のクラックや部材間の境界における段差の発生などの量産課題が多かった。さらに、特許文献２の構造は、図７および図８に示すように、樹脂枠１４０の形状を傾斜面とするガラスインサート成形品１１０を用いて、矩形画面における対向する２辺にのみ、傾斜面による狭額縁構造を設けることができるものであった。矩形の４辺すべての傾斜面に対応してセンサ基板１８０を変形させることができないので、２組の対向する２辺のうち、いずれか１組は、センサ基板１８０の外周と樹脂枠１４０との平面距離を離すように設計しなければならない（図８）。したがって、矩形の４辺すべてが狭額縁構造のガラスインサート成形品１１０にすることはできなかった。また、傾斜面に貼り合わせるため、変形させたセンサ基板１８０の信頼性低下や、粘着層１７０の貼り合わせ強度の劣化が懸念された。
【００１０】
さらに、センサ基板１８０の配線部を視認できないようにするため、平面ガラス１３０に加飾印刷等の加飾部材１３１を形成した加飾領域１２が必要であった。操作者から見ると、透明な平面ガラス１３０の４辺に沿った内方に、不透明な加飾部材１３１が見えており、透光領域１１は平面ガラス１３０と樹脂枠１４０の境界より一回り小さくなっている。
【００１１】
また、加飾部材１３１を厚くする必要がある場合は、加飾部材１３１と平面ガラス１３０の段差を生じるので、印刷層を厚く形成した入力装置には適用できなかった。さらに、最表面に平面ガラス１３０が露出する構成であるため、落下等の強い衝撃で割れたガラス片が飛散する心配があった。
【００１２】
そこで、本発明は、ガラスを部材とする複合体において、入力装置の表面保護部材としての上記問題を解決するためのものであり、加飾部材を厚くしてもガラス部材と枠体との平坦面領域を有するガラス複合体、及び、これを用いて視認性に優れるとともに破損時の安全性を兼ね備えた狭額縁構造の入力装置、を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のガラス複合体は、透光性の樹脂基材と、前記樹脂基材の一方の面に積層された加飾部材と、前記樹脂基材と対向するガラス部材と、前記加飾部材と対向する枠体と、前記樹脂基材の一方の面と前記ガラス部材の一方の面とを貼り合わせる透光性の接着部材と、を有し、前記加飾部材は窓状の透光領域を囲む枠状の加飾領域を構成するように設けられており、前記枠体は前記ガラス部材に遊嵌し、その一方の面が前記接着部材を介して前記加飾部材と固設され、前記ガラス部材の他方の面と前記枠体の他方の面とは前記ガラス部材近傍において同一平面内の平坦面を構成している、ことを特徴とするものである。
【００１４】
この構成にすれば、樹脂基材の一方の面に積層する加飾部材を厚くしても、それに合わせてガラス部材の厚さと枠体の平坦面領域の厚さとを個別に設定することができるので、ガラス部材の他方の面と枠体の他方の面との平坦面領域を有するガラス複合体としての応用が可能である。さらに、透光領域においては、視認性に優れたガラス部材を用い、ガラス部材の一方の面は樹脂基材で覆われているので、破損してもガラス片を飛散させないことが可能である。
【００１５】
したがって、本発明によれば、ガラス部材と枠体との平坦面領域を有するガラス複合体としての応用が可能であり、視認性に優れるとともに破損時の安全性を兼ね備えたガラス複合体を実現できる。
【００１６】
さらに、前記枠体は前記ガラス部材と遊嵌する空隙部が形成されるように配置されるとともに、前記空隙部には接着樹脂が充填されていることが望ましい。こうすれば、ガラス部材と枠体との線膨張係数が異なる場合でも接着樹脂によって応力を緩和できる。
【００１７】
また、前記樹脂基材の他方の面は、前記透光領域と前記加飾領域との境界において平坦であることが好適である。平坦で段差をもたないことから、入力装置の表面部材として入力操作面に適している。
【００１８】
また、前記ガラス部材の一方の面は周縁部が面取りされていることが好ましい。こうすれば、加飾部材の端面近傍で接着部材の厚さが急峻に変化することが無いから、樹脂基材とガラス部材の接着がより良好にできる。したがって、樹脂基材とガラス部材とを接着したガラス複合体の品質が安定する。
【００１９】
本発明における入力装置は、入力部と配線部とを備えたセンサ基板と、ガラス部材と枠体との平坦面領域を有するガラス複合体と、前記センサ基板と前記ガラス複合体とを貼り合わせる粘着層と、を有し、前記センサ基板は前記粘着層を介して前記平坦面に固着されるとともに、前記入力部が前記透光領域と平面的に重なるように位置し、前記配線部が前記加飾領域と平面的に重なるように位置していることを特徴とするものである。
【００２０】
こうすれば、入力操作面側から見たときに、センサ基板の配線部は加飾領域に平面的に重なるので視認されることがない。また、ガラス部材と枠体との平坦面領域にセンサ基板を貼り合わせているので、狭額縁構造が可能である。枠体を筐体の外観と合わせることにより、筐体と一体化した入力装置にすることもできる。さらにガラスの良好な視認性を有するとともに、最表面は樹脂基材としているので、破損してもガラス片を飛散させないことが可能である。したがって、視認性に優れるとともに破損時の安全性を兼ね備えた狭額縁構造の入力装置を実現できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、樹脂基材の一方の面に積層する加飾部材を厚くしても、それに合わせてガラス部材の厚さと枠体の平坦面領域の厚さとを個別に設定することができるので、ガラス部材と枠体との平坦面領域を有するガラス複合体としての応用が可能であり、視認性に優れるとともに破損時の安全性を兼ね備えたガラス複合体を実現できる。
【００２２】
本発明によれば、ガラス部材と枠体との平坦面領域にセンサ基板を貼り合わせ、ガラスの良好な視認性を有するとともに、最表面は樹脂基材としているので、視認性に優れるとともに破損時の安全性を兼ね備えた狭額縁構造の入力装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるガラス複合体を示す斜視図である。
【図２】図１のガラス複合体をＩＩ−ＩＩ線で切断した模式断面図である。
【図３】第１の実施形態における入力装置を示す模式断面図である。
【図４】第１の実施形態におけるセンサ基板を示す模式平面図である。
【図５】第２の実施形態におけるガラス複合体を示す模式断面図である。
【図６】従来の入力装置における気泡不良を示す部分拡大断面図である。
【図７】従来の静電容量センサ付ガラスインサート成形品を示す模式断面図である。
【図８】従来の静電容量センサ付ガラスインサート成形品における他の方向の模式断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法の比率などは適宜異ならせて示してある。
【００２５】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態におけるガラス複合体１０を示す斜視図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した模式断面図、図３はガラス複合体１０にセンサ基板８０が設けられた入力装置１の模式断面図である。図１及び図２に示すガラス複合体１０は、入力装置１を構成する基材であり、図３のようにセンサ基板８０が固設される。図３に示す入力装置１は、携帯電話や携帯用情報端末などの携帯機器、ゲーム装置、カメラ、ビデオ撮影装置など各種電子機器に搭載される。これらの電子機器は表示装置９０を有し、操作に必要な情報が表示画面に表示される。入力装置１は、入力操作を検知するとともに表示画面を視認可能なように、表示装置９０の表示画面の前方に設置される。前記表示装置９０は、背部に照光装置を有している液晶表示パネルやエレクトロルミネッセンスパネルなどの自己発光型である。
【００２６】
本実施形態におけるガラス複合体１０は、図１に示すように、窓状の透光領域１１を囲む加飾領域１２が形成されている。ガラス複合体１０の最表面は、透光性の樹脂基材２０であり、窓状の透光領域１１は光を透過させることができる。本明細書での透光性とは、透明または半透明など光を透過可能な状態を意味しており、透過率が５０％以上で好ましくは８０％以上であることを意味している。
【００２７】
一方、枠体４０は金型に熱可塑性樹脂を充填して成形したものである。図１に示すように、樹脂基材２０及び枠体４０には開口２２、２３が設けられている。開口２２は受話口として、開口２３は送話口として、透光領域１１は表示部として、携帯電話の筐体に適用することが可能である。なお、この場合、マイクロホン、スピーカ、表示用の電気光学装置はガラス複合体１０の裏面側に配設される。
【００２８】
図２に示すガラス複合体１０は、あらかじめ製作されたガラス部材３０と、これとは別の工程で製作された枠体４０と、加飾印刷によって加飾部材２１が形成された樹脂基材２０と、が接着部材６０を介して一体化されている。枠体４０は、ガラス部材３０の側面と接着樹脂５０によって接着されている。加飾部材２１は窓状の透光領域１１を囲む枠状の加飾領域１２を構成するように設けられている。窓状の透光領域１１は平面視でほぼ一致するようにガラス部材３０が配置される。
【００２９】
また、加飾部材２１の厚さに応じて、ガラス部材３０の厚さよりも枠体４０の平坦領域の厚さを薄く設計しておくことにより、ガラス部材３０の接着部材６０と反対側の面において、枠体４０の平坦領域とガラス部材３０とを同一平面内の平坦面になるようにして、この領域での段差の発生を抑制している。
【００３０】
本実施形態における入力装置１は、図３に示すように、ガラス複合体１０に透光性のセンサ基板８０が取り付けられている。ガラス複合体１０の一方の面は入力操作面１０ａであり、他方の面には透光性の上部電極８４と下部電極８６とを有する透光性基材８３等からなるセンサ基板８０が粘着層７０によって貼り合わされている。粘着層７０は、例えば、透光性のアクリル樹脂系粘着テープであり、ガラス複合体１０及びセンサ基板８０の貼り合わせ面がもつ各々の段差を吸収して密着している。透光性基材８３には光学特性の優れたガラス基材を用いている。上部電極８４及び下部電極８６は、いずれもＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電材料で、透光性基材８３表面にスパッタや蒸着により成膜される。
【００３１】
入力装置１は、入力操作面１０ａを指で操作したときに透光領域１１内部に配置された上部電極８４及び下部電極８６と指の間で生じる容量変化に基づいて、指の操作座標位置を検出する。
【００３２】
図４にセンサ基板８０をより詳しく説明するための模式平面図を示す。センサ基板８０は、入力操作面１０ａと平面的に重なる入力部８１と、電気接続のための配線部８２と、を有する。図４では入力部８１内部に配置された上部電極８４及び下部電極８６は省略し、上部配線８５を実線（透光性基材８３の一方の面）、下部配線８７を点線（透光性基材８３の他方の面）で表している。平面視で入力部８１の周囲に、センサ基板８０の配線部８２が配置されており、配線部８２において、上部電極８４は上部配線８５に接続され、下部電極８６は下部配線８７に接続され、さらに、上部配線８５及び下部配線８７とフレキシブルプリント基板とを接続する電気接続部８８が設けられている。また、図３に示すように、下部電極８６と下部配線８７を保護するため、粘着層７１を介して保護基材８９を貼り付けることが好ましい。
【００３３】
図３及び図４に示すように、センサ基板８０の配線部８２は加飾部材２１によって形成された加飾領域１２と平面視で重なるようにガラス複合体１０に貼り合わされている。したがって、センサ基板８０の配線部８２は入力操作面１０ａ側の操作者から視認されることがない。また、ガラス複合体１０の貼り合わせ領域が平坦面になっているので、センサ基板８０は、なんら変形させる必要がない。したがって、センサ基板８０の透光性基材８３に光学特性の優れたガラス基材を用いることができる。
【００３４】
本実施形態における構成とその効果を明確にするために、従来例と比較して説明する。図６は従来の入力装置１０１における気泡不良を示す部分拡大断面図である。従来の特許文献１のように、加飾部材１２１を積層した透光性の樹脂基材１２０と平板（センサ基板等）１２５とを貼り合わせる場合に、そのまま加飾部材１２１を厚くすると、加飾部材１２１と樹脂基材１２０との段差によって、加飾部材１２１の段差部に接着部材１２６が追随できずに気泡１２３を生じていて、入力操作面１２０ａ側から気泡１２３が視認されてしまう。
【００３５】
図７及び図８は従来の静電容量センサ付ガラスインサート成形品を示す模式断面図である。従来の特許文献２のように、画面領域である透光領域１１に平面ガラス１３０を用い、平面ガラス１３０の周囲に樹脂枠１４０を設けたガラスインサート成形品１１０では、加飾部材１３１の段差に加えて樹脂枠１４０の段差を生じる。したがって、ここに貼り付けるセンサ基板１８０を変形させることなく、４辺を狭額縁構造にした入力装置１００は実現不可能である。したがって、センサ基板１８０にガラス基材を用いることは不可能である。さらに平面ガラス１３０と樹脂枠１４０との異種材料によるインサート成形であるため、線膨張係数が異なる材料間での大きな熱応力を生じてしまう等の問題がある。
【００３６】
これらの問題を解決できる本実施形態の詳細を以下に説明する。
【００３７】
本実施形態のガラス複合体１０は、ガラス部材３０の表面３０ａは透光性の樹脂基材２０の裏面２０ｂに接着固定され、枠体４０の表面４０ａは加飾部材２１に接着固定される。また、加飾部材２１の厚さは、ガラス部材３０の表面３０ａと、枠体４０の表面４０ａとの間の段差によって接着部材６０を介して吸収し、透光性の樹脂基材２０の表面２０ａを平坦な面に形成するとともに、ガラス部材３０の裏面３０ｂと枠体４０の裏面４０ｂについて、センサ基板８０を貼り合わせる領域をほぼ平坦な面に形成したものである。とくに、樹脂基材２０の裏面２０ｂに積層する加飾部材２１を厚くしても、それに合わせてガラス部材３０の厚さと枠体４０の平坦面領域の厚さとを個別に設定することができる。また、接着部材５０の表面５０ａと枠体４０の表面４０ａを略面一にすることが加飾部材２１の厚さを吸収するうえで好ましい。また、接着樹脂５０の裏面５０ｂを、枠体４０の裏面４０ｂと、ガラス部材３０の裏面３０ｂと面一にすることがセンサ基板８０を粘着層７０を介して貼り合わせるうえで好ましい。
【００３８】
本実施形態のガラス複合体１０及び入力装置１は以下の工程をおこなって製作した。
【００３９】
透光性の樹脂基材２０はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）をハードコート処理したフィルム基材で、その厚みは約１２５μｍである。加飾部材２１は印刷法によって所望の模様、文字、マーク、絵柄、着色等の加飾を施したものであり、表裏面間が充分に遮光されるように、その厚みは約１５μｍとした。
【００４０】
ガラス部材３０は厚さ０．７ｍｍの平板で４０ｍｍ×６０ｍｍの矩形状の設計寸法に対して、大判ガラスの板材から切り出し、側面に適切な研削処理がなされたものを使用した。一方、枠体４０はガラス部材３０と遊嵌する空隙部の幅を０．６ｍｍとするように成形金型寸法が設計され、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂を成形した。次に、これらの部材を一体化する工程において、平面位置関係が一定となるように治具を用いて、接着部材６０を介して樹脂基材２０とガラス部材３０及び枠体４０を固定した。なお、接着部材６０にはアクリル樹脂系粘着テープで厚さ５０μｍのものを用いた。
【００４１】
こうして製作したガラス複合体１０を、別の工程で準備されたセンサ基板８０と、粘着層７０を介して固着した。センサ基板８０は透光性基材８３に厚さ０．５５ｍｍのガラス基材を用いており、粘着層７０にはアクリル樹脂系粘着テープで厚さ２５μｍのものを用いた。なお、センサ基板８０の入力部８１がガラス複合体１０の透光領域１１と平面的に重なるように位置し、センサ基板８０の配線部８２がガラス複合体１０の加飾領域１２と平面的に重なるように位置させている。
【００４２】
このことにより、透光領域１１に平面視で入力部８１が重なるセンサ基板８０をガラス部材３０と平坦に貼り合わせて、センサ基板８０の配線部８２を加飾部材２１で隠すとともに、加飾領域１２を最小限の平面寸法に抑えた枠体４０とする狭額縁構造が可能である。こうすれば、入力操作面１０ａ側から見たときに、センサ基板８０の配線部８２が視認されることがなく、また、ガラス部材３０と枠体４０の境界が露出して見えることがない。また、ガラス部材３０の裏面３０ｂと枠体４０の裏面４０ｂとの平坦面領域にセンサ基板８０を貼り合わせているので、センサ基板８０を無理に変形させる必要がない。
【００４３】
本実施形態において、光学特性に優れたガラス部材３０を用いているので、表示装置９０の画面の視認性が良好な入力装置１を得ることができる。枠体４０を筐体の外観と合わせることにより、入力装置１は電子機器の筐体と一体化することもできる。なお、さらに、表示装置９０と入力装置１の間に空気層を持たないように一体化する場合は、入力操作面１０ａが押されても表示装置９０を変形する集中応力が発生しないことも重要であり、変形しにくいガラス部材３０を有する効果のひとつである。
【００４４】
さらに、ガラス複合体１０の最表面は樹脂基材２０であるので、破損してもガラス片を飛散させないことが可能である。したがって、視認性に優れるとともに、破損時の安全性を兼ね備えたガラス複合体１０、及び、視認性に優れるとともに、破損時の安全性を兼ね備えた狭額縁構造の入力装置１を実現できる。
【００４５】
粘着層７０に用いるアクリル樹脂系粘着テープは２０μｍ〜１００μｍ程度の厚さが一般的であり、１０μｍ〜２０μｍ程度の急峻な段差を生じると粘着テープだけでは隙間無く覆い難くなることが分かっている。透光性の画面領域に視認しうる大きさの気泡を発生させる原因となる。ガラス複合体１０とセンサ基板８０とを貼り付ける粘着層７０で隙間を生じ、視認される気泡不良となることや、センサ基板８０が剥れてしまってセンサ感度や検出位置精度などの特性不良になる可能性が高い。また、温湿度環境などの変化によって不良が顕在化する場合がある。したがって、本実施形態の特徴である、段差を低減したガラス複合体１０はきわめて顕著な効果を有する。
【００４６】
本実施形態は、以下のように変形可能である。樹脂基材２０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）以外に、ポリメタクリル酸メチル樹脂系ポリマー、ポリメチルペンテン、トリアセチルセルロース、シクロオレフィン系ポリマー等などの透光性のフィルム基材を用いることができる。
【００４７】
加飾部材２１は、スクリーン印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷、オフセット印刷等の印刷法により形成できる。印刷法で形成することにより、比較的安価に、かつ容易に加飾層を形成する事が可能である。また、加飾部材２１の形成方法は印刷法に限らず、加飾部材２１をあらかじめ形成してある転写シートから加飾部材２１を転写する転写法や、蒸着法により形成する事も可能である。なお、白色等の色合いの場合では、非透光性とするために印刷層を重ねる必要があり、１５〜５０μｍ程度の厚さになる。
【００４８】
接着部材６０は感圧接着剤（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）や紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、熱硬化併用型紫外線硬化接着剤、湿気型接着剤、紫外線湿気硬化型接着剤などを用いることができ、透明タイプであればよい。両面テープのように貼り付ける粘着タイプ、もしくは、液体を塗布する接着タイプの、どちらかのタイプを適宜選択することができる。
【００４９】
図１に示すようなガラス複合体１０は、枠体４０の側面が曲面を有するように設計することができ、樹脂成形によって形成されることが一般的である。樹脂材料は熱可塑性樹脂が成形容易であり、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）を使用できる。枠体４０は透光性部材であってもよいし、外形形状は平面の組み合わせや円弧状などの曲面であってもよい。枠体４０として成形樹脂を用いることが好ましいが、線膨張係数の制約を緩和できることから、種々の異種材料を適用可能であり、たとえばマグネシウム合金などの合金材料であってもよい。
【００５０】
枠体４０とガラス部材３０との遊嵌する空隙部は接着樹脂５０を充填することが実際的である。たとえば、両部材の平面位置関係が一定となるように配置され固着した後、空隙部に熱硬化併用型の紫外線硬化樹脂を塗布し、ひきつづき紫外線照射および加熱硬化をおこなって、空隙部に接着樹脂５０を充填すればよい。たとえば、硬化条件は紫外線照射による仮止め１５秒（照射光３６５ｎｍ、１５０ｍＷ／ｃｍ２）、熱硬化８０℃、６０分である。こうすれば、ガラス部材３０と枠体４０との線膨張係数が異なる場合でも接着樹脂５０によって応力を緩和できる。
【００５１】
なお、接着樹脂５０は可視光を透過する透明樹脂であることが好ましい。接着樹脂５０に可視光を透過する透明タイプの樹脂を用いれば、ガラス部材３０との境界が目立たず、ほとんど一体化して透光性の領域を形成できる。
【００５２】
また、接着樹脂５０は熱硬化型や紫外線硬化型の樹脂を用いることもできる。このうち、紫外線硬化型の樹脂は短時間で硬化でき、接着時の温度変化や体積収縮が少ないため残留応力が小さい。また、ガラス部材３０と枠体４０とを接着する工程が簡単であり、量産性に優れている。低収縮・低応力であれば接着時の残留応力が小さいので、ウレタン系、アクリル系、エポキシ系などのいずれであってもよい。また、接着樹脂５０は空隙部全周のうち数箇所に塗布されただけの構造であってもよい。
【００５３】
本実施形態では、センサ基板８０の透光性基材８３はガラス基材としていたが、ガラス基材に限定されず、フィルム基材であってもよい。ただし、入力装置１がフィルム基材だけでは、入力操作時に変形してしまう。本実施形態では、表面保護部材としてガラス部材３０を用いているので、入力装置１の入力操作面１０ａを強く押しすぎても、フィルム基材で構成したセンサ基板８０が変形してしまう心配がない。センサ基板８０には、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル樹脂系ポリマー、ポリメチルペンテン、トリアセチルセルロース、シクロオレフィン系ポリマー等などのフィルム基材を用いることができる。タッチパネルに使用されるフィルム基材の厚さは、一般に２００μｍ以下であり、ガラス基材の厚さは一般に０．３ｍｍ〜１．１ｍｍであるので、フィルム基材を使用することにより、全体の厚みをより薄くする事が可能である。
【００５４】
本実施形態のガラス複合体１０は、透光性の樹脂基材２０を有することを特徴とするが、樹脂材料は透光性であれば、とくに限定されず、上述と同様に、各種のフィルム基材等を用いることができる。また、樹脂基材２０の加飾部材２１を積層していない面は、透光領域１１と加飾領域１２との境界において平坦である。平坦で段差をもたないことから、入力装置１の入力操作面１０ａに適している。
【００５５】
また、樹脂基材２０の加飾部材２１を積層していない面には、上述のようにハードコート処理を有することが好ましい。例えば、入力装置１の入力操作面１０ａに適用すれば、傷や汚れを防止する効果が得られるので、好適である。なお、本実施形態では、透光領域１１の透光性を損なわないハードコート材料が望ましい。さらに、ハードコート処理は反射防止膜の効果を有することが望ましい。とくに、ガラス部材３０よりも樹脂基材２０の屈折率が小さく、樹脂基材２０よりもハードコート材料の屈折率が小さいことが好ましい。こうすれば、入力装置１に適用して、最適な反射防止効果を得ることができる。
【００５６】
＜第２の実施形態＞
図５は、第２の実施形態におけるガラス複合体１０を示す模式断面図である。本実施形態でガラス部材３０は、少なくとも一方の面において周縁部が面取りされている。この面取りは厚さ０．７ｍｍのガラス部材３０を端面から３０μｍ幅程度で４５度程度の角度に研削加工して形成した。面取りの幅と角度は適宜調整してもよい。とくに、加飾部材２１の透光領域１１近傍の端面が傾斜面である場合に、その傾斜に近いことが好ましい。
【００５７】
こうすれば、加飾部材２１の端面近傍で接着部材６０の厚さが急峻に変化することが無いから、樹脂基材２０とガラス部材３０の接着がより良好にできる。したがって、樹脂基材２０とガラス部材３０とを接着したガラス複合体１０の品質が安定する。
【００５８】
とりわけ、加飾部材２１を１５〜５０μｍ程度に厚くする必要がある場合に、加飾部材２１の段差部に接着部材６０が追随できずに気泡を生じて、気泡が視認されてしまう不良が起きやすい。このような加飾部材２１に適用する場合には、面取りをおこなったガラス部材３０とすることが好ましい。こうすれば、加飾部材２１の端面近傍で接着部材６０の厚さが急峻に変化することが無いから、気泡不良を低減できる。また、樹脂基材２０が変形して凹凸を生じることも防止できる。
【００５９】
なお、第２の実施形態においても、第１の実施形態に記載したと同様の変形例が可能である。また、第１の実施形態及び第２の実施形態において、ガラス複合体１０と入力装置１について記載した構造は、その製造方法を限定するものではない。たとえば、センサ基板８０にガラス部材３０と枠体４０を貼り合せてから樹脂基材２０を貼り合せてもよい。
【００６０】
第１の実施形態及び第２の実施形態に詳述したガラス複合体１０は、入力装置１だけでなく、電子機器の筐体の一部に広く用いることができる。入力装置１をもたない場合でも、とくに、表示装置９０のように平面的に取り付ける光学部品を筐体に取り付ける場合に好適である。したがって、視認性が良好なガラス複合体１０を用いた電子機器を提供できる。
【００６１】
ガラス複合体１０の加飾領域１２には必要に応じて、マイクロホン、スピーカのような電子部品用に開口部が形成され、あるいはカメラレンズ、赤外通信用の透光窓を内包する場合がある。このような加工は曲面を自在に形成可能でき、穴加工が比較的容易な樹脂成形で形成された部材が望ましい。また、ガラス複合体１０は開口２２、２３を形成していないものであってもよい。とくに、４辺が狭額縁構造になっている電子機器に好適であり、電子書籍や電子手帳、あるいはデジタルフォトフレームのように音声機能が主でない電子機器に、とくに適している。
【００６２】
さらに、図１のような矩形のガラス部材３０に限定されないことも言うまでもない。たとえば、円形の画面を有する電子水槽や電子時計などの電子機器に用いることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１、１０１ 入力装置
１０ ガラス複合体
１０ａ、１１０ａ 入力操作面
１１ 透光領域
１２ 加飾領域
２０、１２０ 樹脂基材
２１、１２１ 加飾部材
２２、２３ 開口
３０ ガラス部材
４０ 枠体
５０ 接着樹脂
６０、１２６ 接着部材
７０、７１ 粘着層
８０、１８０ センサ基板
８１ 入力部
８２ 配線部
８３ 透光性基材
８４ 上部電極
８５ 上部配線
８６ 下部電極
８７ 下部配線
８８ 電気接続部
８９ 保護基材
９０ 表示装置
１００ 静電容量センサ付ガラスインサート成形品
１１０ ガラスインサート成形品
１２３ 気泡
１２５ 平板（センサ基板等）
１３０ 平面ガラス
１３１ 加飾部材
１４０ 樹脂枠
１７０ 粘着層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス部材と枠体とを有するガラス複合体及びそのガラス複合体を用いた入力装置に関し、特に、加飾部材を厚くしてもガラス部材と枠体との平坦面領域を有するガラス複合体及び良好な視認性を有する入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯用の電子機器などに、表示装置に重ねて配置される入力装置が設けられている。入力装置は、表示装置の画面が視認できるように、透光性の基材を主体として構成され、それを通して表示内容を視認しながら、検知領域に指などを触れることで、入力操作を行うことができる。
【０００３】
入力操作の検知方式はいくつかの方式に分類され、抵抗膜式、静電容量式などが採用されている。静電容量式では、検知領域に、Ｘ方向に延びる透光性のＸ導電層とＹ方向に延びる透光性のＹ導電層が互いに対向しており、Ｘ導電層とＹ導電層に交互に電位が与えられる。ほぼ接地電位である人の指が接近すると、Ｘ導電層およびＹ導電層と指との間に静電容量が形成され、Ｘ導電層やＹ導電層に電位を与えたときの電圧や電流が変化する。この変化を検知して、指が接近した位置が検出される。
【０００４】
このような静電容量式の入力装置はセンサ基板を保護するため、表面保護部材が一体に設けられている。表面保護部材の一方の面は入力操作面であり、他方の面には透光性のＸ導電層とＹ導電層とを有するセンサ基板が粘着層によって貼り合わされている。表面保護部材は、入力装置及び表示装置の画面領域を透光領域とするように透明部材で構成されなければならない。また、平面視でセンサ基板の配線部を含むその他の領域は非透光領域となるように、加飾領域が不透明な加飾部材を用いて形成されている。
【０００５】
しかし、筐体等の不透明な枠体を入力操作面の周囲で外面に突設する加飾部材の構成は、入力操作面と枠体との段差が生じるので好ましくない。そこで、外面に枠体を突設させないような加飾部材の形成方法として、透光性の基材内面に加飾部材を印刷する「加飾印刷」がおこなわれてきた。たとえば特許文献１には透光性基板の内部やシート状フィルムに加飾印刷をおこない、配線部を含むその他の領域を非透光領域とした入力装置が開示されている。このような加飾印刷は製造方法として容易であり、所望の着色をおこなうことが可能であるため、単色の加飾部材ではもっとも好ましい加飾方法である。しかしながら、近年、２種類以上の着色をおこなったり、白色等の色合いをより高品位に出すため、印刷層を厚く形成することがおこなわれるようになり、その厚さによる段差が大きいものが使用されるようになってきた。
【０００６】
このような入力装置は表示装置に重ねるように配置されて電気光学装置を構成しており、操作者は入力装置を通して表示装置の画面表示を見ることになるため、その画面の視認性に関する性能がきわめて重要である。光学特性に優れたガラス基材を使用する場合は視認性がもっとも良好であり、平板を切断しただけの平面ガラス形状であればガラス基材コストはあまり問題にならない。したがって、このような入力装置の透光領域には表面保護部材として平面ガラスを用いることが最適である。しかし、ガラスが装置表面に露出する構造は破損時にガラス片が飛散するという別の問題を内包している。
【０００７】
いっぽう、入力装置は電子機器の筐体との一体化が望ましい。このため、枠体を筐体材料で形成したガラス複合体が工夫された。特許文献２には、樹脂枠と一体化している平面ガラスに静電容量型センサ基板を貼り合わせた静電容量センサ付ガラスインサート成形品において、樹脂枠の内側領域にセンサ基板の入力領域を貼り合わせるようにするため、樹脂枠の形状を傾斜面とした狭額縁構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１７３９７０号公報
【特許文献２】特開２００９−１５４４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ガラスと樹脂のように線膨張係数が異なる部材を一体に成形することは、樹脂材料や着色材料を自由に選べないという制約があり、部材のクラックや部材間の境界における段差の発生などの量産課題が多かった。さらに、特許文献２の構造は、図７および図８に示すように、樹脂枠１４０の形状を傾斜面とするガラスインサート成形品１１０を用いて、矩形画面における対向する２辺にのみ、傾斜面による狭額縁構造を設けることができるものであった。矩形の４辺すべての傾斜面に対応してセンサ基板１８０を変形させることができないので、２組の対向する２辺のうち、いずれか１組は、センサ基板１８０の外周と樹脂枠１４０との平面距離を離すように設計しなければならない（図８）。したがって、矩形の４辺すべてが狭額縁構造のガラスインサート成形品１１０にすることはできなかった。また、傾斜面に貼り合わせるため、変形させたセンサ基板１８０の信頼性低下や、粘着層１７０の貼り合わせ強度の劣化が懸念された。
【００１０】
さらに、センサ基板１８０の配線部を視認できないようにするため、平面ガラス１３０に加飾印刷等の加飾部材１３１を形成した加飾領域１２が必要であった。操作者から見ると、透明な平面ガラス１３０の４辺に沿った内方に、不透明な加飾部材１３１が見えており、透光領域１１は平面ガラス１３０と樹脂枠１４０の境界より一回り小さくなっている。
【００１１】
また、加飾部材１３１を厚くする必要がある場合は、加飾部材１３１と平面ガラス１３０の段差を生じるので、印刷層を厚く形成した入力装置には適用できなかった。さらに、最表面に平面ガラス１３０が露出する構成であるため、落下等の強い衝撃で割れたガラス片が飛散する心配があった。
【００１２】
そこで、本発明は、ガラスを部材とする複合体において、入力装置の表面保護部材としての上記問題を解決するためのものであり、加飾部材を厚くしてもガラス部材と枠体との平坦面領域を有するガラス複合体、及び、これを用いて視認性に優れるとともに破損時の安全性を兼ね備えた狭額縁構造の入力装置、を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のガラス複合体は、透光性の樹脂基材と、前記樹脂基材の一方の面に積層された加飾部材と、前記樹脂基材と対向するガラス部材と、前記加飾部材と対向する枠体と、前記樹脂基材の一方の面と前記ガラス部材の一方の面とを貼り合わせる透光性の接着部材と、を有し、前記加飾部材は窓状の透光領域を囲む枠状の加飾領域を構成するように設けられており、前記枠体は前記ガラス部材に遊嵌し、その一方の面が前記接着部材を介して前記加飾部材と固設され、前記ガラス部材の他方の面と前記枠体の他方の面とは前記ガラス部材近傍において同一平面内の平坦面を構成している、ことを特徴とするものである。
【００１４】
この構成にすれば、樹脂基材の一方の面に積層する加飾部材を厚くしても、それに合わせてガラス部材の厚さと枠体の平坦面領域の厚さとを個別に設定することができるので、ガラス部材の他方の面と枠体の他方の面との平坦面領域を有するガラス複合体としての応用が可能である。さらに、透光領域においては、視認性に優れたガラス部材を用い、ガラス部材の一方の面は樹脂基材で覆われているので、破損してもガラス片を飛散させないことが可能である。
【００１５】
したがって、本発明によれば、ガラス部材と枠体との平坦面領域を有するガラス複合体としての応用が可能であり、視認性に優れるとともに破損時の安全性を兼ね備えたガラス複合体を実現できる。
【００１６】
さらに、前記枠体は前記ガラス部材と遊嵌する空隙部が形成されるように配置されるとともに、前記空隙部には接着樹脂が充填されていることが望ましい。こうすれば、ガラス部材と枠体との線膨張係数が異なる場合でも接着樹脂によって応力を緩和できる。
【００１７】
また、前記樹脂基材の他方の面は、前記透光領域と前記加飾領域との境界において平坦であることが好適である。平坦で段差をもたないことから、入力装置の表面部材として入力操作面に適している。
【００１８】
また、前記ガラス部材の一方の面は周縁部が面取りされていることが好ましい。こうすれば、加飾部材の端面近傍で接着部材の厚さが急峻に変化することが無いから、樹脂基材とガラス部材の接着がより良好にできる。したがって、樹脂基材とガラス部材とを接着したガラス複合体の品質が安定する。
【００１９】
本発明における入力装置は、入力部と配線部とを備えたセンサ基板と、ガラス部材と枠体との平坦面領域を有するガラス複合体と、前記センサ基板と前記ガラス複合体とを貼り合わせる粘着層と、を有し、前記センサ基板は前記粘着層を介して前記平坦面に固着されるとともに、前記入力部が前記透光領域と平面的に重なるように位置し、前記配線部が前記加飾領域と平面的に重なるように位置していることを特徴とするものである。
【００２０】
こうすれば、入力操作面側から見たときに、センサ基板の配線部は加飾領域に平面的に重なるので視認されることがない。また、ガラス部材と枠体との平坦面領域にセンサ基板を貼り合わせているので、狭額縁構造が可能である。枠体を筐体の外観と合わせることにより、筐体と一体化した入力装置にすることもできる。さらにガラスの良好な視認性を有するとともに、最表面は樹脂基材としているので、破損してもガラス片を飛散させないことが可能である。したがって、視認性に優れるとともに破損時の安全性を兼ね備えた狭額縁構造の入力装置を実現できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、樹脂基材の一方の面に積層する加飾部材を厚くしても、それに合わせてガラス部材の厚さと枠体の平坦面領域の厚さとを個別に設定することができるので、ガラス部材と枠体との平坦面領域を有するガラス複合体としての応用が可能であり、視認性に優れるとともに破損時の安全性を兼ね備えたガラス複合体を実現できる。
【００２２】
本発明によれば、ガラス部材と枠体との平坦面領域にセンサ基板を貼り合わせ、ガラスの良好な視認性を有するとともに、最表面は樹脂基材としているので、視認性に優れるとともに破損時の安全性を兼ね備えた狭額縁構造の入力装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるガラス複合体を示す斜視図である。
【図２】図１のガラス複合体をＩＩ−ＩＩ線で切断した模式断面図である。
【図３】第１の実施形態における入力装置を示す模式断面図である。
【図４】第１の実施形態におけるセンサ基板を示す模式平面図である。
【図５】第２の実施形態におけるガラス複合体を示す模式断面図である。
【図６】従来の入力装置における気泡不良を示す部分拡大断面図である。
【図７】従来の静電容量センサ付ガラスインサート成形品を示す模式断面図である。
【図８】従来の静電容量センサ付ガラスインサート成形品における他の方向の模式断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法の比率などは適宜異ならせて示してある。
【００２５】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態におけるガラス複合体１０を示す斜視図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した模式断面図、図３はガラス複合体１０にセンサ基板８０が設けられた入力装置１の模式断面図である。図１及び図２に示すガラス複合体１０は、入力装置１を構成する基材であり、図３のようにセンサ基板８０が固設される。図３に示す入力装置１は、携帯電話や携帯用情報端末などの携帯機器、ゲーム装置、カメラ、ビデオ撮影装置など各種電子機器に搭載される。これらの電子機器は表示装置９０を有し、操作に必要な情報が表示画面に表示される。入力装置１は、入力操作を検知するとともに表示画面を視認可能なように、表示装置９０の表示画面の前方に設置される。前記表示装置９０は、背部に照光装置を有している液晶表示パネルやエレクトロルミネッセンスパネルなどの自己発光型である。
【００２６】
本実施形態におけるガラス複合体１０は、図１に示すように、窓状の透光領域１１を囲む加飾領域１２が形成されている。ガラス複合体１０の最表面は、透光性の樹脂基材２０であり、窓状の透光領域１１は光を透過させることができる。本明細書での透光性とは、透明または半透明など光を透過可能な状態を意味しており、透過率が５０％以上で好ましくは８０％以上であることを意味している。
【００２７】
一方、枠体４０は金型に熱可塑性樹脂を充填して成形したものである。図１に示すように、樹脂基材２０及び枠体４０には開口２２、２３が設けられている。開口２２は受話口として、開口２３は送話口として、透光領域１１は表示部として、携帯電話の筐体に適用することが可能である。なお、この場合、マイクロホン、スピーカ、表示用の電気光学装置はガラス複合体１０の裏面側に配設される。
【００２８】
図２に示すガラス複合体１０は、あらかじめ製作されたガラス部材３０と、これとは別の工程で製作された枠体４０と、加飾印刷によって加飾部材２１が形成された樹脂基材２０と、が接着部材６０を介して一体化されている。枠体４０は、ガラス部材３０の側面と接着樹脂５０によって接着されている。加飾部材２１は窓状の透光領域１１を囲む枠状の加飾領域１２を構成するように設けられている。窓状の透光領域１１は平面視でほぼ一致するようにガラス部材３０が配置される。
【００２９】
また、加飾部材２１の厚さに応じて、ガラス部材３０の厚さよりも枠体４０の平坦領域の厚さを薄く設計しておくことにより、ガラス部材３０の接着部材６０と反対側の面において、枠体４０の平坦領域とガラス部材３０とを同一平面内の平坦面になるようにして、この領域での段差の発生を抑制している。
【００３０】
本実施形態における入力装置１は、図３に示すように、ガラス複合体１０に透光性のセンサ基板８０が取り付けられている。ガラス複合体１０の一方の面は入力操作面１０ａであり、他方の面には透光性の上部電極８４と下部電極８６とを有する透光性基材８３等からなるセンサ基板８０が粘着層７０によって貼り合わされている。粘着層７０は、例えば、透光性のアクリル樹脂系粘着テープであり、ガラス複合体１０及びセンサ基板８０の貼り合わせ面がもつ各々の段差を吸収して密着している。透光性基材８３には光学特性の優れたガラス基材を用いている。上部電極８４及び下部電極８６は、いずれもＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電材料で、透光性基材８３表面にスパッタや蒸着により成膜される。
【００３１】
入力装置１は、入力操作面１０ａを指で操作したときに透光領域１１内部に配置された上部電極８４及び下部電極８６と指の間で生じる容量変化に基づいて、指の操作座標位置を検出する。
【００３２】
図４にセンサ基板８０をより詳しく説明するための模式平面図を示す。センサ基板８０は、入力操作面１０ａと平面的に重なる入力部８１と、電気接続のための配線部８２と、を有する。図４では入力部８１内部に配置された上部電極８４及び下部電極８６は省略し、上部配線８５を実線（透光性基材８３の一方の面）、下部配線８７を点線（透光性基材８３の他方の面）で表している。平面視で入力部８１の周囲に、センサ基板８０の配線部８２が配置されており、配線部８２において、上部電極８４は上部配線８５に接続され、下部電極８６は下部配線８７に接続され、さらに、上部配線８５及び下部配線８７とフレキシブルプリント基板とを接続する電気接続部８８が設けられている。また、図３に示すように、下部電極８６と下部配線８７を保護するため、粘着層７１を介して保護基材８９を貼り付けることが好ましい。
【００３３】
図３及び図４に示すように、センサ基板８０の配線部８２は加飾部材２１によって形成された加飾領域１２と平面視で重なるようにガラス複合体１０に貼り合わされている。したがって、センサ基板８０の配線部８２は入力操作面１０ａ側の操作者から視認されることがない。また、ガラス複合体１０の貼り合わせ領域が平坦面になっているので、センサ基板８０は、なんら変形させる必要がない。したがって、センサ基板８０の透光性基材８３に光学特性の優れたガラス基材を用いることができる。
【００３４】
本実施形態における構成とその効果を明確にするために、従来例と比較して説明する。図６は従来の入力装置１０１における気泡不良を示す部分拡大断面図である。従来の特許文献１のように、加飾部材１２１を積層した透光性の樹脂基材１２０と平板（センサ基板等）１２５とを貼り合わせる場合に、そのまま加飾部材１２１を厚くすると、加飾部材１２１と樹脂基材１２０との段差によって、加飾部材１２１の段差部に接着部材１２６が追随できずに気泡１２３を生じていて、入力操作面１２０ａ側から気泡１２３が視認されてしまう。
【００３５】
図７及び図８は従来の静電容量センサ付ガラスインサート成形品を示す模式断面図である。従来の特許文献２のように、画面領域である透光領域１１に平面ガラス１３０を用い、平面ガラス１３０の周囲に樹脂枠１４０を設けたガラスインサート成形品１１０では、加飾部材１３１の段差に加えて樹脂枠１４０の段差を生じる。したがって、ここに貼り付けるセンサ基板１８０を変形させることなく、４辺を狭額縁構造にした入力装置１００は実現不可能である。したがって、センサ基板１８０にガラス基材を用いることは不可能である。さらに平面ガラス１３０と樹脂枠１４０との異種材料によるインサート成形であるため、線膨張係数が異なる材料間での大きな熱応力を生じてしまう等の問題がある。
【００３６】
これらの問題を解決できる本実施形態の詳細を以下に説明する。
【００３７】
本実施形態のガラス複合体１０は、ガラス部材３０の表面３０ａは透光性の樹脂基材２０の裏面２０ｂに接着固定され、枠体４０の表面４０ａは加飾部材２１に接着固定される。また、加飾部材２１の厚さは、ガラス部材３０の表面３０ａと、枠体４０の表面４０ａとの間の段差によって接着部材６０を介して吸収し、透光性の樹脂基材２０の表面２０ａを平坦な面に形成するとともに、ガラス部材３０の裏面３０ｂと枠体４０の裏面４０ｂについて、センサ基板８０を貼り合わせる領域をほぼ平坦な面に形成したものである。とくに、樹脂基材２０の裏面２０ｂに積層する加飾部材２１を厚くしても、それに合わせてガラス部材３０の厚さと枠体４０の平坦面領域の厚さとを個別に設定することができる。また、接着部材５０の表面５０ａと枠体４０の表面４０ａを略面一にすることが加飾部材２１の厚さを吸収するうえで好ましい。また、接着樹脂５０の裏面５０ｂを、枠体４０の裏面４０ｂと、ガラス部材３０の裏面３０ｂと面一にすることがセンサ基板８０を粘着層７０を介して貼り合わせるうえで好ましい。
【００３８】
本実施形態のガラス複合体１０及び入力装置１は以下の工程をおこなって製作した。
【００３９】
透光性の樹脂基材２０はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）をハードコート処理したフィルム基材で、その厚みは約１２５μｍである。加飾部材２１は印刷法によって所望の模様、文字、マーク、絵柄、着色等の加飾を施したものであり、表裏面間が充分に遮光されるように、その厚みは約１５μｍとした。
【００４０】
ガラス部材３０は厚さ０．７ｍｍの平板で４０ｍｍ×６０ｍｍの矩形状の設計寸法に対して、大判ガラスの板材から切り出し、側面に適切な研削処理がなされたものを使用した。一方、枠体４０はガラス部材３０と遊嵌する空隙部の幅を０．６ｍｍとするように成形金型寸法が設計され、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂を成形した。次に、これらの部材を一体化する工程において、平面位置関係が一定となるように治具を用いて、接着部材６０を介して樹脂基材２０とガラス部材３０及び枠体４０を固定した。なお、接着部材６０にはアクリル樹脂系粘着テープで厚さ５０μｍのものを用いた。
【００４１】
こうして製作したガラス複合体１０を、別の工程で準備されたセンサ基板８０と、粘着層７０を介して固着した。センサ基板８０は透光性基材８３に厚さ０．５５ｍｍのガラス基材を用いており、粘着層７０にはアクリル樹脂系粘着テープで厚さ２５μｍのものを用いた。なお、センサ基板８０の入力部８１がガラス複合体１０の透光領域１１と平面的に重なるように位置し、センサ基板８０の配線部８２がガラス複合体１０の加飾領域１２と平面的に重なるように位置させている。
【００４２】
このことにより、透光領域１１に平面視で入力部８１が重なるセンサ基板８０をガラス部材３０と平坦に貼り合わせて、センサ基板８０の配線部８２を加飾部材２１で隠すとともに、加飾領域１２を最小限の平面寸法に抑えた枠体４０とする狭額縁構造が可能である。こうすれば、入力操作面１０ａ側から見たときに、センサ基板８０の配線部８２が視認されることがなく、また、ガラス部材３０と枠体４０の境界が露出して見えることがない。また、ガラス部材３０の裏面３０ｂと枠体４０の裏面４０ｂとの平坦面領域にセンサ基板８０を貼り合わせているので、センサ基板８０を無理に変形させる必要がない。
【００４３】
本実施形態において、光学特性に優れたガラス部材３０を用いているので、表示装置９０の画面の視認性が良好な入力装置１を得ることができる。枠体４０を筐体の外観と合わせることにより、入力装置１は電子機器の筐体と一体化することもできる。なお、さらに、表示装置９０と入力装置１の間に空気層を持たないように一体化する場合は、入力操作面１０ａが押されても表示装置９０を変形する集中応力が発生しないことも重要であり、変形しにくいガラス部材３０を有する効果のひとつである。
【００４４】
さらに、ガラス複合体１０の最表面は樹脂基材２０であるので、破損してもガラス片を飛散させないことが可能である。したがって、視認性に優れるとともに、破損時の安全性を兼ね備えたガラス複合体１０、及び、視認性に優れるとともに、破損時の安全性を兼ね備えた狭額縁構造の入力装置１を実現できる。
【００４５】
粘着層７０に用いるアクリル樹脂系粘着テープは２０μｍ〜１００μｍ程度の厚さが一般的であり、１０μｍ〜２０μｍ程度の急峻な段差を生じると粘着テープだけでは隙間無く覆い難くなることが分かっている。透光性の画面領域に視認しうる大きさの気泡を発生させる原因となる。ガラス複合体１０とセンサ基板８０とを貼り付ける粘着層７０で隙間を生じ、視認される気泡不良となることや、センサ基板８０が剥れてしまってセンサ感度や検出位置精度などの特性不良になる可能性が高い。また、温湿度環境などの変化によって不良が顕在化する場合がある。したがって、本実施形態の特徴である、段差を低減したガラス複合体１０はきわめて顕著な効果を有する。
【００４６】
本実施形態は、以下のように変形可能である。樹脂基材２０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）以外に、ポリメタクリル酸メチル樹脂系ポリマー、ポリメチルペンテン、トリアセチルセルロース、シクロオレフィン系ポリマー等などの透光性のフィルム基材を用いることができる。
【００４７】
加飾部材２１は、スクリーン印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷、オフセット印刷等の印刷法により形成できる。印刷法で形成することにより、比較的安価に、かつ容易に加飾層を形成する事が可能である。また、加飾部材２１の形成方法は印刷法に限らず、加飾部材２１をあらかじめ形成してある転写シートから加飾部材２１を転写する転写法や、蒸着法により形成する事も可能である。なお、白色等の色合いの場合では、非透光性とするために印刷層を重ねる必要があり、１５〜５０μｍ程度の厚さになる。
【００４８】
接着部材６０は感圧接着剤（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）や紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、熱硬化併用型紫外線硬化接着剤、湿気型接着剤、紫外線湿気硬化型接着剤などを用いることができ、透明タイプであればよい。両面テープのように貼り付ける粘着タイプ、もしくは、液体を塗布する接着タイプの、どちらかのタイプを適宜選択することができる。
【００４９】
図１に示すようなガラス複合体１０は、枠体４０の側面が曲面を有するように設計することができ、樹脂成形によって形成されることが一般的である。樹脂材料は熱可塑性樹脂が成形容易であり、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）を使用できる。枠体４０は透光性部材であってもよいし、外形形状は平面の組み合わせや円弧状などの曲面であってもよい。枠体４０として成形樹脂を用いることが好ましいが、線膨張係数の制約を緩和できることから、種々の異種材料を適用可能であり、たとえばマグネシウム合金などの合金材料であってもよい。
【００５０】
枠体４０とガラス部材３０との遊嵌する空隙部は接着樹脂５０を充填することが実際的である。たとえば、両部材の平面位置関係が一定となるように配置され固着した後、空隙部に熱硬化併用型の紫外線硬化樹脂を塗布し、ひきつづき紫外線照射および加熱硬化をおこなって、空隙部に接着樹脂５０を充填すればよい。たとえば、硬化条件は紫外線照射による仮止め１５秒（照射光３６５ｎｍ、１５０ｍＷ／ｃｍ２）、熱硬化８０℃、６０分である。こうすれば、ガラス部材３０と枠体４０との線膨張係数が異なる場合でも接着樹脂５０によって応力を緩和できる。
【００５１】
なお、接着樹脂５０は可視光を透過する透明樹脂であることが好ましい。接着樹脂５０に可視光を透過する透明タイプの樹脂を用いれば、ガラス部材３０との境界が目立たず、ほとんど一体化して透光性の領域を形成できる。
【００５２】
また、接着樹脂５０は熱硬化型や紫外線硬化型の樹脂を用いることもできる。このうち、紫外線硬化型の樹脂は短時間で硬化でき、接着時の温度変化や体積収縮が少ないため残留応力が小さい。また、ガラス部材３０と枠体４０とを接着する工程が簡単であり、量産性に優れている。低収縮・低応力であれば接着時の残留応力が小さいので、ウレタン系、アクリル系、エポキシ系などのいずれであってもよい。また、接着樹脂５０は空隙部全周のうち数箇所に塗布されただけの構造であってもよい。
【００５３】
本実施形態では、センサ基板８０の透光性基材８３はガラス基材としていたが、ガラス基材に限定されず、フィルム基材であってもよい。ただし、入力装置１がフィルム基材だけでは、入力操作時に変形してしまう。本実施形態では、表面保護部材としてガラス部材３０を用いているので、入力装置１の入力操作面１０ａを強く押しすぎても、フィルム基材で構成したセンサ基板８０が変形してしまう心配がない。センサ基板８０には、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル樹脂系ポリマー、ポリメチルペンテン、トリアセチルセルロース、シクロオレフィン系ポリマー等などのフィルム基材を用いることができる。タッチパネルに使用されるフィルム基材の厚さは、一般に２００μｍ以下であり、ガラス基材の厚さは一般に０．３ｍｍ〜１．１ｍｍであるので、フィルム基材を使用することにより、全体の厚みをより薄くする事が可能である。
【００５４】
本実施形態のガラス複合体１０は、透光性の樹脂基材２０を有することを特徴とするが、樹脂材料は透光性であれば、とくに限定されず、上述と同様に、各種のフィルム基材等を用いることができる。また、樹脂基材２０の加飾部材２１を積層していない面は、透光領域１１と加飾領域１２との境界において平坦である。平坦で段差をもたないことから、入力装置１の入力操作面１０ａに適している。
【００５５】
また、樹脂基材２０の加飾部材２１を積層していない面には、上述のようにハードコート処理を有することが好ましい。例えば、入力装置１の入力操作面１０ａに適用すれば、傷や汚れを防止する効果が得られるので、好適である。なお、本実施形態では、透光領域１１の透光性を損なわないハードコート材料が望ましい。さらに、ハードコート処理は反射防止膜の効果を有することが望ましい。とくに、ガラス部材３０よりも樹脂基材２０の屈折率が小さく、樹脂基材２０よりもハードコート材料の屈折率が小さいことが好ましい。こうすれば、入力装置１に適用して、最適な反射防止効果を得ることができる。
【００５６】
＜第２の実施形態＞
図５は、第２の実施形態におけるガラス複合体１０を示す模式断面図である。本実施形態でガラス部材３０は、少なくとも一方の面において周縁部が面取りされている。この面取りは厚さ０．７ｍｍのガラス部材３０を端面から３０μｍ幅程度で４５度程度の角度に研削加工して形成した。面取りの幅と角度は適宜調整してもよい。とくに、加飾部材２１の透光領域１１近傍の端面が傾斜面である場合に、その傾斜に近いことが好ましい。
【００５７】
こうすれば、加飾部材２１の端面近傍で接着部材６０の厚さが急峻に変化することが無いから、樹脂基材２０とガラス部材３０の接着がより良好にできる。したがって、樹脂基材２０とガラス部材３０とを接着したガラス複合体１０の品質が安定する。
【００５８】
とりわけ、加飾部材２１を１５〜５０μｍ程度に厚くする必要がある場合に、加飾部材２１の段差部に接着部材６０が追随できずに気泡を生じて、気泡が視認されてしまう不良が起きやすい。このような加飾部材２１に適用する場合には、面取りをおこなったガラス部材３０とすることが好ましい。こうすれば、加飾部材２１の端面近傍で接着部材６０の厚さが急峻に変化することが無いから、気泡不良を低減できる。また、樹脂基材２０が変形して凹凸を生じることも防止できる。
【００５９】
なお、第２の実施形態においても、第１の実施形態に記載したと同様の変形例が可能である。また、第１の実施形態及び第２の実施形態において、ガラス複合体１０と入力装置１について記載した構造は、その製造方法を限定するものではない。たとえば、センサ基板８０にガラス部材３０と枠体４０を貼り合せてから樹脂基材２０を貼り合せてもよい。
【００６０】
第１の実施形態及び第２の実施形態に詳述したガラス複合体１０は、入力装置１だけでなく、電子機器の筐体の一部に広く用いることができる。入力装置１をもたない場合でも、とくに、表示装置９０のように平面的に取り付ける光学部品を筐体に取り付ける場合に好適である。したがって、視認性が良好なガラス複合体１０を用いた電子機器を提供できる。
【００６１】
ガラス複合体１０の加飾領域１２には必要に応じて、マイクロホン、スピーカのような電子部品用に開口部が形成され、あるいはカメラレンズ、赤外通信用の透光窓を内包する場合がある。このような加工は曲面を自在に形成可能でき、穴加工が比較的容易な樹脂成形で形成された部材が望ましい。また、ガラス複合体１０は開口２２、２３を形成していないものであってもよい。とくに、４辺が狭額縁構造になっている電子機器に好適であり、電子書籍や電子手帳、あるいはデジタルフォトフレームのように音声機能が主でない電子機器に、とくに適している。
【００６２】
さらに、図１のような矩形のガラス部材３０に限定されないことも言うまでもない。たとえば、円形の画面を有する電子水槽や電子時計などの電子機器に用いることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１、１０１ 入力装置
１０ ガラス複合体
１０ａ、１１０ａ 入力操作面
１１ 透光領域
１２ 加飾領域
２０、１２０ 樹脂基材
２１、１２１ 加飾部材
２２、２３ 開口
３０ ガラス部材
４０ 枠体
５０ 接着樹脂
６０、１２６ 接着部材
７０、７１ 粘着層
８０、１８０ センサ基板
８１ 入力部
８２ 配線部
８３ 透光性基材
８４ 上部電極
８５ 上部配線
８６ 下部電極
８７ 下部配線
８８ 電気接続部
８９ 保護基材
９０ 表示装置
１００ 静電容量センサ付ガラスインサート成形品
１１０ ガラスインサート成形品
１２３ 気泡
１２５ 平板（センサ基板等）
１３０ 平面ガラス
１３１ 加飾部材
１４０ 樹脂枠
１７０ 粘着層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性の樹脂基材と、前記樹脂基材の一方の面に積層された加飾部材と、前記樹脂基材と対向するガラス部材と、前記加飾部材と対向する枠体と、前記樹脂基材の一方の面と前記ガラス部材の一方の面とを貼り合わせる透光性の接着部材と、を有し、
前記加飾部材は窓状の透光領域を囲む枠状の加飾領域を構成するように設けられており、前記枠体は前記ガラス部材に遊嵌し、その一方の面が前記接着部材を介して前記加飾部材と固設され、前記ガラス部材の他方の面と前記枠体の他方の面とは前記ガラス部材近傍において同一平面内の平坦面を構成している、ことを特徴とするガラス複合体。
【請求項２】
前記枠体は前記ガラス部材と遊嵌する空隙部が形成されるように配置されるとともに、前記空隙部には接着樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１に記載のガラス複合体。
【請求項３】
前記樹脂基材の他方の面は、前記透光領域と前記加飾領域との境界において平坦であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガラス複合体。
【請求項４】
前記ガラス部材の一方の面は周縁部が面取りされていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガラス複合体。
【請求項５】
入力部と配線部とを備えたセンサ基板と、請求項１〜請求項４にいずれか１項に記載のガラス複合体と、前記センサ基板と前記ガラス複合体とを貼り合わせる粘着層と、を有し、
前記センサ基板は前記粘着層を介して前記平坦面に固着されるとともに、前記入力部が前記透光領域と平面的に重なるように位置し、前記配線部が前記加飾領域と平面的に重なるように位置している、ことを特徴とする入力装置。
【請求項１】
透光性の樹脂基材と、前記樹脂基材の一方の面に積層された加飾部材と、前記樹脂基材と対向するガラス部材と、前記加飾部材と対向する枠体と、前記樹脂基材の一方の面と前記ガラス部材の一方の面とを貼り合わせる透光性の接着部材と、を有し、
前記加飾部材は窓状の透光領域を囲む枠状の加飾領域を構成するように設けられており、前記枠体は前記ガラス部材に遊嵌し、その一方の面が前記接着部材を介して前記加飾部材と固設され、前記ガラス部材の他方の面と前記枠体の他方の面とは前記ガラス部材近傍において同一平面内の平坦面を構成している、ことを特徴とするガラス複合体。
【請求項２】
前記枠体は前記ガラス部材と遊嵌する空隙部が形成されるように配置されるとともに、前記空隙部には接着樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１に記載のガラス複合体。
【請求項３】
前記樹脂基材の他方の面は、前記透光領域と前記加飾領域との境界において平坦であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガラス複合体。
【請求項４】
前記ガラス部材の一方の面は周縁部が面取りされていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガラス複合体。
【請求項５】
入力部と配線部とを備えたセンサ基板と、請求項１〜請求項４にいずれか１項に記載のガラス複合体と、前記センサ基板と前記ガラス複合体とを貼り合わせる粘着層と、を有し、
前記センサ基板は前記粘着層を介して前記平坦面に固着されるとともに、前記入力部が前記透光領域と平面的に重なるように位置し、前記配線部が前記加飾領域と平面的に重なるように位置している、ことを特徴とする入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−９８９７３（Ｐ２０１２−９８９７３Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４６９８４（Ｐ２０１０−２４６９８４）
【出願日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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