(57)【要約】      （修正有）【課題】薄くても、画像表示装置の飛散や傷付きを防止することができる、画像表示面用の保護構造およびそれを有する携帯端末の提供。【解決手段】画像表示面用の保護構造３は、透明なガラスパネル３１と、ガラスパネル３１の少なくとも一方の面を覆う、軟質樹脂材料からなる自己修復材料層３２と、を有する。前記自己修復材料層３２は粘弾性を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明なガラスパネルと、
前記ガラスパネルの少なくとも一方の面を覆う、軟質樹脂材料からなる自己修復材料層と、
を有する、画像表示面用の保護構造。
【請求項２】
前記ガラスパネルの両面に、前記ガラスパネルを覆う前記自己修復材料層を有する、請求項１に記載の画像表示面用の保護構造。
【請求項３】
前記ガラスパネルの他方の面に、前記ガラスパネルを覆うタッチパネル電極を有する、請求項１に記載の画像表示面用の保護構造。
【請求項４】
前記ガラスパネルの他方の面と前記タッチパネル電極との間と、前記タッチパネル電極の、前記ガラスパネルと対向しない面のいずれか、または両方に、自己修復材料層をさらに有する、請求項３に記載の画像表示面用の保護構造。
【請求項５】
前記自己修復材料層は粘弾性を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像表示面用の保護構造。
【請求項６】
前記自己修復材料層は、分子量が１０００以上のゲル状またはゴム状の性質を有する分子を主鎖とする材料で構成される、請求項１から５のいずれか１項に記載の画像表示面用の保護構造。
【請求項７】
前記自己修復材料層は、常温でのヤング率が１ＧＰａ以下の材料で構成されかつ、ＪＩＳ−Ｋ−５６００−５−４で定義される凝集破壊が２Ｈ未満では発生しない表面硬度を有する、請求項１から６のいずれか１項に記載の画像表示面用の保護構造。
【請求項８】
前記自己修復材料層の厚さは３０μｍ以下である、請求項１から７のいずれか１項に記載の画像表示面用の保護構造。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の保護構造と、前記保護構造で覆われた画像表示装置を有する携帯端末であって、
前記保護構造は、少なくとも１つの前記自己修復材料層が前記携帯端末の外表面となるように、前記画像表示装置上に配置されている、携帯端末。
【請求項１０】
前記保護構造と前記画像表示装置との間に隙間がある、請求項９に記載の携帯端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示面を保護する保護構造とそれを有する携帯端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォンを含む携帯電話機などの携帯端末では小型化および薄型化が進んでいる。そのため、携帯端末に使用される液晶ディスプレイなどの画像表示装置の軽量化および薄型化が求められている。
【０００３】
また、携帯端末において、画像表示装置の画像表示面の破損や傷付きを防ぐことを目的として、画像表示装置の画像表示面を覆う保護用窓が設けられることが多い。保護用窓においては、軽量化および薄型化、さらには破損や傷付きの防止が要求されている。保護用窓の部材として、従来からアクリル樹脂やポリカーボネートなどが使用されている。タッチパネルなどの接触式入力装置を利用する場合、画像表示装置、タッチパネル、保護用窓が順に積層された状態になる。アクリル樹脂やポリカーボネート製の保護用窓を利用する場合、使用者が直接の保護用窓をタッチするため、保護用窓に撓みが生じたりする場合があり、剛性が不足するといった課題が存在する。
【０００４】
上記の課題に対して、高剛性の保護用窓の部材として、例えばガラスを材料とする保護用窓が採用され始めている。しかし、ガラスを材料とする保護用窓の場合、保護用窓が破損する際にガラスが飛散したり、保護用窓の破損した部分が鋭利な形状になり、携帯端末の使用者を傷つける可能性があるという課題が存在する。
【０００５】
そこで、関連技術の一例の保護用窓では、樹脂製の積層フィルムをガラスパネルに積層させた構造を採用している（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１６８４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図７に、関連技術の一例の保護用窓の概略構成図を示す。ガラスパネル７０上に、粘着層７９、フィルム基材層７８および耐擦傷性能を有するハードコート層７７が積層されている。この構造の場合、フィルム基材層７８および耐擦傷性能を有するハードコート層７７を積層する必要があるため、厚さを薄くしにくいという問題があり、携帯端末の薄型化に寄与できない。
【０００８】
そこで本発明は、画像表示装置の画像表示面を保護する構造を薄型化すると傷付きを防止することができない、といった課題を解決する、画像表示面用の保護構造およびそれを有する携帯端末を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の画像表示面用の保護構造は、透明なガラスパネルと、ガラスパネルの少なくとも一方の面を覆う、軟質樹脂材料からなる自己修復材料層と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、薄い保護構造でも、ガラスパネルの飛散や、保護構造の傷付きを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る携帯端末の一実施形態の概略斜視図である。
【図２】図１のＡＡ断面の概略図である。
【図３】図２のＢ部の拡大図である。
【図４】ガラスパネルの破損時の様子を示す概略図である。
【図５】汚染物質が見えづらい理由を説明するための概略図であり、（ａ）は画像表示装置が発光していない状態、（ｂ）は画像表示装置が発光している状態である。
【図６】本発明の保護構造の他の構成を示す概略図である。
【図７】関連技術の一例の保護構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態の詳細について説明する。なお、同一の機能を有する構成には添付図面中、同一の番号を付与し、その説明を省略することがある。
【００１３】
図１は、本発明に係る携帯端末の一実施形態の概略斜視図である。図２は、図１のＡＡ断面の概略図である。図３は、図２のＢ部の拡大図である。
【００１４】
本発明の携帯端末１は、１つの面が開口した、携帯端末１の外装となる筐体１２と、筐体１２の開口面を塞ぐように設けられた保持体１１と、保持体１１上に画像表示装置２と、少なくとも一方の面に自己修復材料が一部または全面に存在しており、画像表示装置２の画像を表示する画像表示面２’に設けられた保護用窓（保護構造）３と、筐体１２と保持体１１とで囲まれた空間に設けられた電子部品４と、両面に粘着性を備え、保持体１１と保護用窓を固定する粘着層５と、を備えている。
【００１５】
保持体１１は筐体１２の底面１２ａに向かって階段状に窪んでおり、窪みの底面から順に第１の面１１ａと第２の面１１ｂとを有している。また、保持体１１の外周部は筐体１２に一部または全面が固定されている。保持体１１の材質は、樹脂、金属、または両者を組み合わせた成形物であり、この成形物を単体で用いてもよく、複数の成形物からなる複合体であってもよい。
【００１６】
筐体１２は、少なくとも一面が存在しない中空形状の樹脂、金属、または両者を組み合わせた成形物である。また、筐体１２はこの成形物を単体で用いてもよく、複数の成形物からなる複合体であってもよい。
【００１７】
保持体１１と筐体１２は接触する一部の面または全面で、ネジや両面テープ、接着剤、勘合、はめあいなどで固定されている。また、保持体１１と筐体１２は両者を一体化させて１つの筐体としてもよい。
【００１８】
電子部品４は情報端末としての電気的な情報処理等を行うものである。電子部品４としては、例えば集積回路を有する回路基板などが挙げられる。
【００１９】
画像表示装置２は、保持体１１の第１の面１１ａに配置されている。また、画像表示装置２は、電子部品４で生成された信号に基づき発光することで画像および映像を表示する装置である。画像表示装置２は電子部品４と導線やフレキシブル基板などによって電気的な結線で接続されている。具体的には液晶表示装置、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置、プラズマ表示装置などが挙げられる。
【００２０】
粘着層５は保持体１１と保護用窓３を固定する。粘着層５は両面に粘着性を有する面が存在する。具体的には両面テープや接着剤などが挙げられる。
【００２１】
保護用窓３は画像表示装置４など、保護用窓３で覆われた位置にある部品の破損および傷付きを防止するものである。
【００２２】
ここで、図３を参照して保護用窓３の構成について詳しく説明する。保護用窓３は、ガラスパネル３１と、ガラスパネル３１の、画像表示装置２の画像表示面２’と対向しない側の面の一部または全面に設けられた自己修復材料層３２と、ガラスパネル３１の画像表示装置２の画像表示面２’と対向する面に設けられた、少なくとも１枚以上の透明電極層を有し積層されたフィルムで形成されるタッチパネル電極層３３と、を備えている。
【００２３】
ガラスパネル３１は、保護用窓３全体および本発明の携帯端末１の変形を防止している。また、ガラスパネル３１は画像表示装置２が表示する画像や映像が鮮明に写るような透明性の高い板状ガラスであればよく、破壊強度の高い高剛性の強化ガラスであればなお望ましい。また、ガラスパネル３１の表面の一部に印刷による遮光や加飾が存在してもよい。なお、ガラスパネル３１の代わりに、透明な材料であればアクリルやＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）に代表される樹脂材料製のパネルを用いてもよい。
【００２４】
自己修復材料層３２はガラスパネル３１の、画像表示装置２と対向しない側の面の一部または全面に均一な膜厚で存在する靭性のある軟質樹脂の膜である。ここで意味する均一とは、自己修復材料層３２のみを測定した場合に測定箇所毎の厚みの差分が測定した厚みの２０％以内であることである。自己修復材料層３２は例えば粘性と弾性を有する樹脂成分を含有する材料で構成される。具体的には分子量が１０００以上のゲル状またはゴム状の性質を有する分子を主鎖とする高分子材料や修復性塗料など、つまり、粘性および弾性により変形が修復する材料が挙げられる。さらに自己修復材料層３２は、熱、紫外線、または電子線などによって反応し硬化する硬化剤が含有される。また自己修復材料層３２は常温でのヤング率が１ＧＰａ以下の材料で構成されかつ、ＪＩＳ−Ｋ−５６００−５−４（塗料一般試験方法−第５部：塗膜の機械的性質−第４節：引っかき硬度（鉛筆法））で定義される凝集破壊が２Ｈ未満では発生しない表面硬度を有することが望ましい。
【００２５】
次に、自己修復材料層３２の形成方法を説明する。自己修復材料層３２は液状の状態でガラスパネル３１の表面にスプレーコート、バーコート、スピンコート、ディップコート、あるいはグラビアコートなどの方法で塗工され、熱、紫外線、または電子線などで硬化され、かつガラスパネル３１の表面と接合されることが望ましい。そのため、液状状態での粘性に起因する表面張力により効果時突起などが発生しない平滑な表面を得られ、画像表示装置２によって表示される画像または映像の精細さを劣化させず、画像表示装置２によって表示される画像の視認性を向上するという効果がもたらされる。
【００２６】
自己修復材料層３２とガラスパネル３１との間で大きな接着強度が必要な場合は、シランカップリング剤に代表されるようなプライマを塗工してもよい。また、自己修復材料層３２の厚みは５０μｍ以下が望ましい。
【００２７】
タッチパネル電極層３３は、電子部品４と導線やフレキシブル基板などによって電気的な結線で接続されており、保護用窓３の表面をタッチする携帯端末の使用者の指先やスタイラスなどの位置を検出して、その信号を発生させる。
【００２８】
タッチパネル電極層３３はガラスパネル３１の画像表示装置２と対向する側の面に接着剤やテープなどの粘着性材料によって、一部または全面が固定されている。また、タッチパネル電極層３３と、ガラスパネル３１の、タッチパネル電極層３３と対向する側の面との距離が一定に保たれるように固定されれば、タッチパネル電極層３３はガラスパネル３１に密着されていなくてもよい。例えば、タッチパネル電極層３３は画像表示装置２の画像表示面２’に密着しても問題ない。また、タッチパネル電極３３はガラスパネル３１と別部材ではなく、ガラスパネル３１の表面に蒸着や塗布や接着などによって導電材料による電極が形成されることで一体化されていてもよい。
【００２９】
保護用窓３は、衝撃や過度の荷重によってガラスパネル３１が破損した場合でも、自己修復材料層３２は破断しづらいため、ガラスパネル３１が破損することによってガラスパネル３１が飛散したり、破損したガラスパネル３１に形成される鋭利なガラスが露出したりすることを防止することができる。そのため、特に携帯端末１の使用者に与える怪我を抑止する効果がある。また、自己修復材料層３２は粘性と弾性を有する材料で形成されるため、携帯端末１の外部から硬度の高い鋭利なものが接触したり、擦られたりして一部が変形してもこの変形は永久的な塑性変形にはいたらず、当初の状態に復元する。そのため、画像表示装置２で表示される画像の精細を劣化させたり、外観上の意匠性を劣化させたりする保護用窓３の外表面の細かな傷を抑止する効果がもたらされる。
【００３０】
タッチパネル電極層３３と画像表示装置２との間には、空間である間隙層３４がある。間隙層３４は、保護用窓３が画像表示装置２に接触するのを防ぐ。間隙層３４は透明性樹脂を充填してもよいし、１枚以上のフィルムを挿入してもよい。
【００３１】
なお、電気部品４およびタッチパネル電極層３３の構成は、当業者にとってよく知られている構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００３２】
次に、図４を参照してガラスパネル３１の破損時の様子を説明する。図４に示すように、本発明の保護用窓３に過度の荷重や衝撃が加わると、最も脆性を示す材料であるガラスパネル３１が破損し、ガラスパネル３１に亀裂部３１ａが発生する。亀裂部３１ａの発生に伴い、ガラスパネル３１の外表面３１’の亀裂部３１ａの位置には、ガラスパネル３１が破損したことによってガラスの鋭利部３１ｂが発生する。一方、自己修復材料層３２は剛性が低く、かつ靭性が高いため、携帯端末１の外部から荷重や衝撃が加わった際も破断せずに、ガラスパネル３１の外表面３１’を覆って付着している。このような状態では、ガラスパネル３１の外表面３１’に存在する鋭利部３１ｂは、自己修復材料層３２に覆われているので携帯端末１の外表面に露出することはない。また、図４に示すように、荷重や衝撃によって、ガラスパネル３１には、亀裂部３１ａによって囲まれた遊離部３１ｃが生じる場合がある。この遊離部３１ｃは、亀裂部３１ａによって囲まれているため、ガラスパネル３１の、遊離部３１ｃ以外の部分から独立している。しかしながら、遊離部３１ｃは、ガラスパネル３１の遊離部３１ｃ以外の部分とともに自己修復材料層３２で覆われているため、遊離部３１ｃが保護用窓３から飛散することなく、保護用窓３内に留まる。また、ガラスパネル３１とタッチパネル電極層３３とが接着されている場合には、遊離部３１ｃがより飛散しにくくなる。以上のことから、ガラスパネル３１の飛散を防止することができる。
【００３３】
次に、保護用窓３の外表面に硬度の高い物体が接触した場合の保護用窓３の外表面の様子について説明する。保護用窓３の外表面に硬度の高い物体が接触すると、剛性の低い自己修復材料層３２は凹状に変形する。自己修復材料層３２を構成する材料は靭性が高いため破断しづらく、また粘性を有することで変形による応力緩和が発生するため、自己修復材料層３２は塑性変形しづらい。硬度の高い物体が離れると、自己修復材料３２自体の弾性および粘性により、変形は回復する。したがって、保護用窓３の外表面には傷が残らず、きれいな外装を保てるという利点が得られる。
【００３４】
柔軟性の高い樹脂は分子の熱運動などが起こりやすいため汚染物質が自己修復材料層３２の内部に浸透しやすいという特徴がある。そのため、柔軟性の高い樹脂を外観部に使用すると、表面に付着した汚染物質が浸透し、汚染物質に起因する着色などが目立ってしまうという課題がある。
【００３５】
本発明の携帯端末１では最外面に柔軟性の高い樹脂で構成される自己修復材料層３２が位置し、かつ透明な材料で構成される保護用窓３の直下に、発光することで画像や映像を表示する画像表示装置２を配置することで、自己修復材料層３２中に浸透した汚染物質に起因する着色を見えづらくしている。図５を参照して、汚染物質が見えづらい理由を説明する。
【００３６】
図５（ａ）は、画像表示装置２が発光していない状態を示す。画像表示装置２は発光することにより画像や映像を表示するため、発光していない場合の表示部は黒色である。このとき、保護用窓３を透過する光は、携帯端末１の外部より入射する入射光６１と、その入射光６１が画像表示装置２で反射した反射光６２であり、入射光６１は黒色を示す画像表示装置２に吸収されるため、反射光６２は僅かである。よって、保護用窓３を通過して携帯端末１の使用者に至る光は僅かのため、自己修復材料層３２に浸透している汚染物質に起因する吸光による保護用窓３の着色は見えづらい。
【００３７】
図５（ｂ）は、画像表示装置２が発光している状態を示す。画像表示装置２は発光することにより画像や映像を表示するため、画像や映像を表示している場合、表示部は黒以外にも複数種の色で構成される。このとき、保護用窓３を透過する光は、携帯端末１の外部より入射する入射光６１とその入射光６１が画像形成装置２で反射した反射光６２および画像表示装置２より発光している画像光６３である。画像表示装置２は発光することによって画像や映像を表示するため、反射光６２の光の強度は画像光６３の光の強度と比べ僅かであり、携帯端末１の使用者に画像として認識するために必要な光としては影響がない。そのため、自己修復材料層３２に浸透している汚染物質に起因する吸光による保護用窓３の着色を感じる光は画像光６３のみである。ここで、画像光６３が自己修復材料層３２を通過する光路長６３ａが、他の反射を利用した画像や模様が存在する自己修復材料層の半分となるため、自己修復材料層３２に浸透している汚染物質での吸光による保護用窓３の着色は見づらくなる。例えば、他の反射を利用した画像や模様が存在する自己修復材料層とは、反射型電子ペーパーに使用する保護用窓や淡色で塗装や印刷がされた外装部材上に配置される自己修復材料層が挙げられる。
【００３８】
以上で説明したように、本発明の携帯端末１では、ガラスパネル３１を覆うように自己修復材料膜３２を付着させているため、耐擦傷性や耐衝撃性を向上させることができる。また、ガラスパネル３１上には自己修復材料層３２が１層存在するのみなので、薄型化した保護構造で携帯端末１の画像表示装置２の画像表示面２を保護することができる。さらに、自己修復材料膜３２は耐衝撃性も有するため、関連技術に比べてガラスパネル３１を薄くすることもできる。
【００３９】
タッチパネル電極層３３を保護構造の一部とすることで、ガラスパネル３１が損傷した場合でも、ガラスパネル３１の飛散をさらに防止することができる。
【００４０】
なお、上記の説明では、保護用窓３には自己修復材料層３２が１層のみ存在したが、上記の自己修復材料層３２を第１の自己修復材料層３２とし、ガラスパネル３１を挟んで第２の自己修復材料層３５を配置することもできる。例えば、図６に示すように、保護用窓３のタッチパネル電極層３３の画像表示装置２と対向する面の一部または全面に第２の自己修復材料層３５を配置することができる。この実施例の場合、タッチパネル電極層３３の、画像表示装置２と対向する面に柔軟な樹脂材料で構成される自己修復材料層３５を配置しているので、ガラスパネル３１またはタッチパネル電極層３３が過度の荷重や衝撃によって破損した際に、破損によって生じたガラスパネル３１やタッチパネル電極層３３の遊離物や鋭利部による画像表示装置２の画像表示面２’の破損を防止することができる。
【００４１】
さらに、ガラスパネル３１とタッチパネル電極層３３の間に第２の自己修復材料層３５が存在する構造にしてもよい。
【００４２】
本発明は、画像表示装置を有する携帯端末であればいずれにも利用でき、また、タッチパネルなどの接触式入力装置と画像表示装置を有する携帯端末にも利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  携帯端末
２  画像表示装置
２’  画像表示面
３  保護用窓（保護構造）
４  電子部品
１１  保持体
１１ａ  第１の面
１１ｂ  第２の面
１２  筐体
３１  ガラスパネル
３２  （第１の）自己修復材料層
３３  タッチパネル電極層
３５  （第２の）自己修復材料層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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