JP6101320B2 - 複合基板構造及びタッチ感知装置 - Google Patents

Description

本開示は、複合基板構造及びタッチ感知装置に関し、特に、反射防止性、防眩性、防汚性、及び耐擦傷性を有する複合基板構造及びタッチ感知装置に関する。

現在、タッチスクリーンは、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ノートパソコン、及び様々な電子機器に適用されることの多い表示入力装置である。表示機能に関しては、タッチスクリーンの構造設計の違いにより、タッチスクリーンのスクリーン部の反射及びぎらつきの問題がスクリーンを見たときの品質に影響を及ぼすことがある。

本開示は、反射防止及び防眩の効果を発揮する複合基板構造及びタッチ感知装置を提供する。

したがって、本開示の一態様は、透明基板、反射防止層、及び防眩層を備える複合基板構造を提供する。前記反射防止層は、前記透明基板上に配置され、第１反射防止膜を少なくとも含む。前記第１反射防止膜の屈折率は前記透明基板の屈折率より大きい。前記防眩層は、前記反射防止層上に配置される。前記防眩層及び前記透明基板は、前記反射防止層の２つの反対面にそれぞれ配置される。前記防眩層の屈折率は、前記第１反射防止膜の屈折率より小さい。前記防眩層は、前記反射防止層から離れた粗面を有する。前記複合基板構造は、前記反射防止層及び前記防眩層により、反射防止及び防眩の効果を発揮する。

本開示は、詳細な説明及び添付図面から、より完全に理解される。これらは説明のためのみに用いられ、本開示を限定するものではない。

本開示に係るタッチ感知装置のある実施形態を示す概略図である。 本開示に係るタッチ感知装置のある実施形態を示す概略図である。 本開示に係るタッチ感知装置のある実施形態を示す概略図である。 本開示に係るタッチ感知装置のある実施形態を示す概略図である。 本開示に係るタッチ感知装置のある実施形態を示す概略図である。

本開示は、添付図面を参照して進められる以下の詳細な説明から明らかになるであろう。同一の符号は同一の構成要素に関連する。

＜＜第１の装置＞＞
図１は、本開示の様々な実施形態に係るタッチ感知装置１の概略図である。タッチ感知装置１は、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ノートパソコン、表示装置などに適用することができるが、それらに限定されない。

具体的には、タッチ感知装置１は、複合基板構造２及びタッチ感知ユニット３を備える。タッチ感知ユニット３は、複合基板構造２の下に配置される。複合基板構造２は、透明基板２１、反射防止層２２、及び防眩層２３を備える。

ある実施形態において、透明基板２１は、タッチ感知装置１のカバーガラス構造として機能するように、ガラスにより形成される。様々な実施形態において、透明基板２１は、エチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、又はその他の硬質の又は柔軟な材料により形成されるが、列挙した材料に限定されない。

反射防止層２２は、透明基板２１上に配置され、第１反射防止膜２２１を含む。第１反射防止膜２２１の屈折率は透明基板２１の屈折率より大きく、厚みの好ましい範囲は約２２５ｎｍと約２５５ｎｍの間である。それゆえ、屈折率の特性及び厚みの設定により反射光が相殺的干渉を形成することができ、反射光の強さが効果的に低減されて反射防止効果が発揮される。

また、本実施形態の第１反射防止膜２２１は、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タンタル、酸窒化シリコン、窒化シリコン、又はその他の材料から蒸着法又はスパッタリング法により形成される。材料の選択にしたがい、第１反射防止膜２２１の屈折率の範囲は、反射防止の好ましい効果が得られるように、約１．８より大きい。しかしながら、様々な実施形態において、第１反射防止膜２２１の材料、屈折率、厚み、及び製造方法は、任意に変更可能であり、ここでの開示に限定されない。

防眩層２３は、反射防止層２２上に配置される。防眩層２３及び透明基板２１は、反射防止層２２の２つの反対面にそれぞれ配置される。防眩層２３は、粗面２３１を有する。防眩層２３の屈折率は第１反射防止膜２２１の屈折率より小さく、防眩層２３の厚みは約１００ｎｍ以下である。

ある実施形態において、防眩層２３は酸化シリコン又はその他の材料からエッチングを伴うスプレー法により形成され、その結果、粗面２３１が形成される。粗面２３１の表面粗さは、約１００ｎｍ以下であり、その値は防眩層２３の厚み以下である。光が当たると、粗面２３１は光を散乱する。そのため、ユーザがタッチ感知装置１を見たとき、ぎらつきの問題が軽減される。しかしながら、ある実施形態において、粗面２３１は規則的に起伏する形状によって示されるが、粗面２３１の形態はこれに限定されないことに留意する。粗面２３１は、規則的に起伏する粗面でも不規則に起伏する粗面でもよく、図面に示された形態に限定されない。

さらに、本実施形態の防眩層２３に用いられる材料にしたがって、防眩層２３の屈折率は約１．５より小さく、防眩層２３の屈折率は第１反射防止膜２２１の屈折率より小さい。また、ある実施形態において、防眩層２３の好ましい厚みは約１００ｎｍ以下である。そのため、そのような実施形態において、防眩層２３は、前述の防眩機能を有するだけでなく、防眩層２３が第１反射防止膜２２１に適合した屈折率及び厚みを有することにより、第１反射防止膜２２１とともに複合反射防止構造を形成するので、防眩及び反射防止効果が同時に発揮される。

他方、タッチ感知ユニット３は、反射防止層２２及び防眩層２３が配置されない透明基板２１の他面に配置される。タッチ感知ユニット３は、タッチ感知の機能を発揮するために、ブラックマスク、タッチ感知電極、及び信号伝送回路を少なくとも備える。

それゆえ、様々な実施形態によれば、タッチ感知装置１に関して、タッチ感知装置１に光が当たったときに生じる反射とぎらつきの問題が反射防止層２２及び防眩層２３によって軽減されるので、利用品質が向上する。

＜＜第２の装置＞＞
図２は、本開示の様々な実施形態に係るタッチ感知装置２の概略図である。ある実施形態と比較して、図２のタッチ感知装置２は、防汚層２４を更に備える。防汚層２４は疎水性を有し、防汚層２４の厚みは防眩層２３の厚みより小さい。防汚層２４は、防眩層２３の粗面２３１上に配置される。防汚層２４及び反射防止層２２は、防眩層２３の２つの反対面にそれぞれ配置される。それゆえ、ユーザがタッチ感知装置２の表面上で自分の指又はスタイラスをスライドさせたとき、タッチ感知装置２は汚れや傷がつきにくい。

ある実施形態において、防汚層２４の材料として主に有機シロキサン又は有機ペルフルオロポリエーテルが用いられ、防汚層２４はスプレー法、蒸着法、又はスパッタリング法により形成される。これらの材料は、疎水性及び耐擦傷性を有し、約９０°より大きい接触角を有する。それゆえ、汚れ物資の付着力を低下させることができ、防汚機能が発揮される。

さらに、ある実施形態において、防汚層２４の厚みの好ましい範囲は、約１８ｎｍと約２５ｎｍの間である。そのような厚みは、防汚層２４が画像品質に影響を及ぼさない優れた光線透過率を持つことを確実にする。また、防眩層２３の粗面２３１が起伏した表面形態を呈するため、表面粗さは例えば約２００ｎｍであり、粗面２３１の落差（drop）に対する防汚層２４の厚みの比は１０％より小さい。すなわち、防眩層２３と比べると、防汚層２４は非常に薄い膜構造に分類される。それゆえ、ある実施形態において、防汚層２４は防眩層２３の粗面２３１を覆うが、防汚層２４は粗面２３１の凹部を埋めないので、防汚層２４自体が粗面２３１の表面形態に類似した起伏のある粗面を形成する。したがって、粗面２３１による防眩効果は影響を受けない。

他方、物体表面の親水性及び疎水性は、材料自体の特性及びその表面粗さの影響を受ける。ある実施形態において、防汚層２４に用いられる有機シロキサン及び有機ペルフルオロポリエーテルは両者ともに疎水性を有する材料であり、且つ、防汚層２４は粗面２３１の上に形成されて同一の粗面を形成するため、これらの材料の特性及び粗面の構造的適合により防汚層２４の疎水性及び防汚性が向上し、反射防止層２２及び防眩層２３の反射防止及び防眩の効果も影響を受けない。したがって、タッチ感知装置２は、反射防止層２２、防眩層２３、及び防汚層２４により、反射防止、防眩、防汚、及び耐擦傷の効果を発揮する。また、防汚層２４が滑らかな面ではなく粗面の上に形成されているため、防汚層２４及び防眩層２３の間が好適に接着し、ユーザのタッチ又はスライドによって防汚層２４が容易に離れ落ちたり剥がれ落ちたりしない。

防汚層２４の態様に関してある実施形態のみを説明したが、防汚層２４の構造を他の実施形態に直接的かつ一義的に適用してもよく、図２に関連して上に説明した実施形態に限定されないことに留意する。

＜＜第３の装置＞＞
図３は、本開示の様々な実施形態に係るタッチ感知装置３の概略図である。ある実施形態に比べると、図３のタッチ感知装置３は、第２反射防止膜２２２を更に備える。第２反射防止膜２２２は、第１反射防止膜２２１及び防眩層２３の間に配置される。第２反射防止膜２２２は、第１反射防止膜２２１の屈折率より小さく防眩層２３の屈折率以下である屈折率を有する。また、第２反射防止膜２２２及び第１反射防止膜２２１は、多層膜の反射防止層２２を形成する。第１反射防止膜２２１の厚みを約１１５ｎｍと約２４５ｎｍの間としてもよく、第２反射防止膜２２２の厚みを約１０ｎｍと約１１０ｎｍの間としてもよい。

具体的には、図３の第２反射防止膜２２２は、その材料として主に酸化シリコン又はフッ化マグネシウムを用いて、蒸着法又はスパッタリング法により形成される。第２反射防止膜２２２の屈折率は約１．５より小さく、その厚みの好ましい範囲は、約１０ｎｍと約１５ｎｍの間である。ある実施形態において、第２反射防止膜２２２の及び透明基板２１の屈折率は第１反射防止膜２２１の屈折率より個別に小さい。また、第２反射防止膜２２２及び第１反射防止膜２２１の屈折率及び厚みを特性比例で選択すれば、透明基板２１の反射問題を効果的に軽減することができる。

他方、ある実施形態において、第２反射防止膜２２２が酸化シリコンにより形成されることにより、第２反射防止膜２２２及び防眩層２３が同一の材料で形成される。製造順については、第２反射防止膜２２２は防眩層２３より先に形成される。第２反射防止膜２２２が蒸着法、スパッタリング法、及び他の真空塗布法により形成されるため、第２反射防止膜２２２及び第１反射防止膜２２１の間の接着強度を、両者の材料が異なっていても、優れたものとすることができる。その結果、防眩層２３を第２反射防止膜２２２の上にスプレー法により形成したとき、第２反射防止膜２２２及び防眩層２３が同一材料であるため、これらの間の接着強度を優れたままとすることができる。それゆえ、第２反射防止膜２２２及び防眩層２３の両者を酸化シリコンで形成すると、上述した約１０ｎｍから約１５ｎｍまでの比較的薄い厚みを第２反射防止膜２２２の形成に用いることができ、このようにして、第２反射防止膜２２２、防眩層２３、及び第１反射防止膜２２１を連合して多層膜の反射防止構造を形成することができる。ある実施形態では、第２反射防止膜２２２は、反射防止機能を発揮する光学膜として機能するだけでなく、第１反射防止膜２２１及び防眩層２３の間の接着層として機能する。

＜＜第４の装置＞＞
図４は、本開示の様々な実施形態に係るタッチ感知装置４の概略図である。ある実施形態に比べると、図４の第１反射防止膜２２１が２層設けられ、第１反射防止膜２２１及び第２反射防止膜２２２が交互に積層され、第２反射防止膜２２２が２層の第１反射防止膜２２１の間に挟まれている。ある実施形態によれば、２層の第１反射防止膜２２１は、個別に異なる厚みに設定される。それゆえ、異なる波長の入射光の透過率が制御され、反射防止層２２が異なる波長レンジの入射光に対して対応する反射防止効果を発揮する。

上述した第１反射防止膜２２１及び第２反射防止膜２２２に関して、２層及び１層の例に加えて、より多くの層を用いる他の実施形態をここで考える。第１反射防止膜２２１の数は１より多く、第２反射防止膜２２２の数は第２反射防止膜２２２の数より１小さい。すなわち、ある実施形態において、第１反射防止膜２２１及び第２反射防止膜２２２が交互に積層され、第２反射防止膜２２２が第１反射防止膜２２１の間に挟まれるので、反射防止層２２の比較的柔軟な態様が提供される。

＜＜第５の装置＞＞
図５は、本開示の様々な実施形態に係るタッチ感知装置５の概略図である。ある実施形態に比べると、本実施形態の第２反射防止膜２２２が２層設けられ、第１反射防止膜２２１及び第２反射防止膜２２２が交互に積層され、第１反射防止膜２２１が透明基板２１に結合され、第２反射防止膜２２２が防眩層２３に結合される。したがって、防眩層２３、第１反射防止膜２２１、第２反射防止膜２２２、及び透明基板２１の間の屈折率が適合したままであり、これらの構造の間の厚みの設定が利用され、反射防止層２２が上述した実施形態とは異なる反射防止構造を実現する。

同様に、第１反射防止膜２２１及び第２反射防止膜２２２の数は、上に開示した２層に限定されない。第１反射防止膜２２１と第２反射防止膜２２２の数が一致し、第１反射防止膜２２１が透明基板２１に隣接し、第２反射防止膜２２２が防眩層２３に隣接することが可能である。

また、ある実施形態と同様に、第２反射防止膜２２２が酸化シリコンで形成される場合、防眩層２３に隣接する第２反射防止膜２２２の厚みの好ましい範囲は約１０ｎｍ及び約１５ｎｍの間であり、材料が同一で互いに隣接する防眩層２３及び第２反射防止膜２２２が協働して反射防止構造として機能し、第２反射防止膜２２２が防眩層２３及び第１反射防止膜２２１の接着層として機能し得る。

上述した実施形態をまとめると、本開示は、反射防止層２２、防眩層２３、及び防汚層２４の様々な相互作用により複合基板構造２の様々な態様を実現することで、タッチ感知装置５に対して反射防止、防眩、防汚、及び耐擦傷の効果を提供する。

本開示は特定の実施の形態を参照して説明されたが、この説明は、限定する意味で解釈されることを意図していない。代替的な実施の形態だけでなく、開示された実施の形態の様々な改良が当業者にとって明らかである。このため、添付の特許請求の範囲が、本開示の真の範囲内のすべての改良をカバーする。

本願は、出願番号が２０１４１０４１４５１８．Ｘであって、出願日が２０１４年８月２１日である中国特許出願に基づき優先権を主張し、当該中国特許出願のすべての内容を本願に援用する。

Claims (19)

1. 透明基板と、
   前記透明基板上に配置され、第１反射防止膜を少なくとも備える反射防止層と、
   前記反射防止層上に配置された防眩層と
   を備え、
   前記第１反射防止膜の屈折率は前記透明基板の屈折率より大きく、
   前記防眩層及び前記透明基板は、前記反射防止層の２つの反対面にそれぞれ配置され、
   前記防眩層の屈折率は、前記第１反射防止膜の屈折率より小さく、
   前記防眩層は、前記反射防止層から離れた粗面を有し、
   前記反射防止層は、前記第１反射防止膜と前記防眩層の間に配置された第２反射防止膜を更に備え、
   前記第２反射防止膜の屈折率は、前記第１反射防止膜の屈折率より小さく、前記防眩層の屈折率以下であり、
   前記第１反射防止膜及び前記第２反射防止膜は蒸着法又はスパッタリング法により形成される
   複合基板構造。
2. 透明基板と、
   前記透明基板上に配置され、第１反射防止膜を少なくとも備える反射防止層と、
   前記反射防止層上に配置された防眩層と
   を備え、
   前記第１反射防止膜の屈折率は前記透明基板の屈折率より大きく、
   前記防眩層及び前記透明基板は、前記反射防止層の２つの反対面にそれぞれ配置され、
   前記防眩層の屈折率は、前記第１反射防止膜の屈折率より小さく、
   前記防眩層は、前記反射防止層から離れた粗面を有し、
   前記第１反射防止膜の数は１より多く、
   前記反射防止層は、少なくとも１層の第２反射防止膜を更に備え、
   前記第２反射防止膜の数は、前記第１反射防止膜の数より１層少なく、
   前記第２反射防止膜及び前記第１反射防止膜が交互に積層され、
   前記第２反射防止膜が前記第１反射防止膜の間に挟まれ、
   前記第２反射防止膜の屈折率は、前記第１反射防止膜の屈折率より小さく、前記防眩層の屈折率以下である
   複合基板構造。
3. 透明基板と、
   前記透明基板上に配置され、第１反射防止膜を少なくとも備える反射防止層と、
   前記反射防止層上に配置された防眩層と
   を備え、
   前記第１反射防止膜の屈折率は前記透明基板の屈折率より大きく、
   前記防眩層及び前記透明基板は、前記反射防止層の２つの反対面にそれぞれ配置され、
   前記防眩層の屈折率は、前記第１反射防止膜の屈折率より小さく、
   前記防眩層は、前記反射防止層から離れた粗面を有し、
   前記第１反射防止膜の数は１より多く、
   前記反射防止層は、第２反射防止膜を更に備え、
   前記第２反射防止膜と前記第１反射防止膜の数が一致し、
   前記第２反射防止膜及び前記第１反射防止膜は交互に積層され、
   前記反射防止層において、前記第１反射防止膜の一つが前記透明基板に隣接し、前記第２反射防止膜の一つが前記防眩層に隣接し、
   前記第２反射防止膜の屈折率は、前記第１反射防止膜の屈折率より小さく、前記防眩層の屈折率以下である
   複合基板構造。
4. 前記第１反射防止膜及び前記第２反射防止膜は蒸着法又はスパッタリング法により形成される
   請求項２又は３に記載の複合基板構造。
5. 疎水性を有する防汚層を更に備え、
   前記防汚層の厚みは前記防眩層の厚みより小さく、
   前記防汚層は、前記防眩層の前記粗面上に配置され、
   前記防汚層及び前記反射防止層は、前記防眩層の２つの反対面にそれぞれ配置される
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の複合基板構造。
6. 前記防汚層の主な材料は有機シロキサン又は有機ペルフルオロポリエーテルである
   請求項５に記載の複合基板構造。
7. 前記防汚層の厚みは、１８ｎｍと２５ｎｍの間である
   請求項５又は６に記載の複合基板構造。
8. 前記防汚層の接触角は９０°より大きい
   請求項５〜７のいずれか一項に記載の複合基板構造。
9. 前記防汚層は、スプレー法、蒸着法、又はスパッタリング法により形成される
   請求項５〜８のいずれか一項に記載の複合基板構造。
10. 前記第１反射防止膜の主な材料が酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タンタル、酸窒化シリコン、又は窒化シリコンであり、
    前記第２反射防止膜の主な材料が酸化シリコン又はフッ化マグネシウムである
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の複合基板構造。
11. 前記第１反射防止膜の屈折率が１．８より大きく、
    前記第２反射防止膜の屈折率が１．５より小さい
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載の複合基板構造。
12. 前記第１反射防止膜の厚みが１１５ｎｍと２４５ｎｍの間であり、
    前記第２反射防止膜の厚みが１０ｎｍと１１０ｎｍの間である
    請求項１〜１１のいずれか一項に記載の複合基板構造。
13. 前記反射防止層の厚みは２２５ｎｍと２５５ｎｍの間である
    請求項１〜１２のいずれか一項に記載の複合基板構造。
14. 前記防眩層の主な材料は酸化シリコンである
    請求項１〜１３のいずれか一項に記載の複合基板構造。
15. 前記防眩層の厚みは１００ｎｍ以下である
    請求項１〜１４のいずれか一項に記載の複合基板構造。
16. 前記防眩層の前記粗面の表面粗さは１００ｎｍ以下であり、
    前記表面粗さの値は前記防眩層の厚み以下である
    請求項１〜１５のいずれか一項に記載の複合基板構造。
17. 前記防眩層はエッチングを伴うスプレー法により形成される
    請求項１〜１６のいずれか一項に記載の複合基板構造。
18. 透明基板と、
    前記透明基板上に配置され、第１反射防止膜及び第２反射防止膜を少なくとも備える反射防止層と、
    前記反射防止層から離れた粗面を有する防眩層と、
    疎水性を有し、前記防眩層上に配置された防汚層と
    を備え、
    前記第１反射防止膜及び前記第２反射防止膜が交互に積層され、
    前記第１反射防止膜が前記透明基板に結合され、
    前記防眩層及び前記透明基板は、前記反射防止層の２つの反対面にそれぞれ配置され、
    前記防汚層及び前記反射防止層は、前記防眩層の２つの反対面にそれぞれ配置され、
    前記第１反射防止膜の屈折率は、前記第２反射防止膜及び前記透明基板の屈折率より個別に大きく、
    前記第２反射防止膜の屈折率は前記防眩層の屈折率以下である
    複合基板構造。
19. 複合基板構造と、
    タッチ感知ユニットと
    を備え、
    前記複合基板構造は、
    透明基板と、
    前記透明基板上に配置され、第１反射防止膜及び第２反射防止膜を少なくとも備える反射防止層と、
    前記反射防止層から離れた粗面を有する防眩層と、
    疎水性を有し、前記防眩層上に配置された防汚層と
    を備え、
    前記第１反射防止膜及び前記第２反射防止膜が交互に積層され、
    前記第１反射防止膜が前記透明基板に結合され、
    前記防眩層及び前記透明基板は、前記反射防止層の２つの反対面にそれぞれ配置され、
    前記防汚層及び前記反射防止層は、前記防眩層の２つの反対面にそれぞれ配置され、
    前記第１反射防止膜の屈折率は、前記第２反射防止膜及び前記透明基板の屈折率より個別に大きく、
    前記第２反射防止膜の屈折率は前記防眩層の屈折率以下であり、
    前記タッチ感知ユニットは、前記反射防止層及び前記防眩層が配置されない前記透明基板の他面に配置される
    タッチ感知装置。