産業用タッチスクリーンカバーガラスの設計ガイド

産業用タッチスクリーンのカバーガラスは、単なる透明な保護シート以上のものです。製品の正面の外観を決定づけるとともに、その下にあるタッチセンサーを保護する役割も果たします。その材質、厚さ、形状、エッジの仕上げ、印刷、表面処理については、すべて生産前に仕様を確定しておく必要があります。.

優れたカバーガラスの図面は、次の6つの質問に明確に答えられるものでなければなりません：

• どのようなガラスと強化処理が必要ですか？
• ガラスの厚さはどれくらいにすべきでしょうか？
• 外形、角、および切り欠きの寸法はどのようになっていますか？
• 縁はどのように仕上げるべきでしょうか？
• 裏面には何を記載する必要がありますか？
• この表面には、AG、AR、またはAF処理が必要ですか？

図面をサンプリング用に公開する前に、以下の点について合意しておく必要があります。.

1. ガラスの材質を選ぶ

産業用タッチスクリーンカバーガラスの一般的な原料としては、ソーダ石灰ガラスとアルミノケイ酸塩ガラスの2つが挙げられます。.

ガラス素材	実用例
ソーダ石灰ガラス	一般的な産業用カバーガラスとして、広く入手可能で経済的な選択肢
アルミノケイ酸塩ガラス	高い強度と正確な寸法が求められる、より薄型の設計によく採用される

素材名だけでは性能が保証されるわけではありません。最終的な強度は、ガラスの厚さ、強化方法、縁の状態、開口部、および加工品質にも左右されます。.

プロジェクトで特定のガラスのブランドや材質グレードが必要な場合は、図面に明記してください。そうでない場合は、必要な性能を定義し、サプライヤーから入手可能な同等品を提案してもらい、承認を得てください。.

2. 強化方法を選択する

工業用カバーガラスは通常、切断、穴あけ、およびエッジ加工を行った後に強化処理が施されます。.

熱強化ガラス

熱強化処理は、比較的厚みのある、あるいは大きな保護用ガラスによく用いられます。これにより、曲げ、衝撃、および熱応力に対する優れた耐性が得られます。適切に完全強化されたガラスが破損した場合、通常は大きな鋭利な破片ではなく、小さな破片に砕けます。.

その制限事項としては、実用上の最小厚さ、光学的なうねりの発生の可能性、および穴やエッジ形状に関するより厳しい制約などが挙げられます。これらの制限はプロセッサによって異なります。.

化学強化ガラス

化学強化は、良好な平坦性、寸法精度、および表面強度が求められる薄いカバーガラスに広く用いられています。多くのコンパクトな産業用HMIやタッチパネルに適しています。.

しかし、化学強化ガラスは、必ずしも熱強化安全ガラスと同じ破損挙動を示すとは限りません。材料、表面の圧縮度、層の厚さ、そして最終的な部品の形状がすべて影響します。.

どちらのプロセスも、一概に優れているとは言えません。詳細な比較については、以下をご覧ください。 熱強化ガラスと化学強化ガラスの比較.

強化処理を行う前に、すべての機械加工を完了しておく必要があります。強化処理後に切削や研削を行うと、強化層が損傷し、エッジの強度が低下する恐れがあります。.

3. 実用的なガラスの厚さを選ぶ

カバーガラスの厚さは、保護性能、重量、コスト、タッチ操作の快適性のバランスによって決まります。.

一般的な厚さ	共通の出発点
1.1～1.8 mm	薄型の屋内用操作インターフェースとコンパクトなタッチパネル
2～3 mm	汎用産業用HMI、機器制御システム、セルフサービス端末
4～6 mm	より高い耐衝撃性が求められる公共設備やプロジェクト

これらの範囲は設計上の目安であり、厳格なルールではありません。.

ガラスが厚いからといって、必ずしも完成品の強度が上がるわけではありません。端に欠けがあったり、内部に鋭い角があったり、支持状態が不十分な厚いガラス板は、適切に加工された薄いガラス板よりも早く破損する可能性があります。.

PCAP方式のタッチスクリーンにおいて、カバーガラスの厚さを増すと、タッチ信号のマージンが狭まります。厚いガラスでも動作することはありますが、選択したタッチセンサーおよびコントローラーとの互換性を確認する必要があります。サンプル評価の際には、手袋着用時や濡れた状態での操作に関する要件も検討に含める必要があります。.

IK10規格の対象となるプロジェクトでは、一般的に6ミリメートルの強化ガラスが使用されますが、ガラスの厚さだけではIK等級は決まりません。IK性能は、定義された構造物上で検証する必要があります。当社の IK10 タッチスクリーン テストガイド この栄誉を賜り、誠にありがとうございます。.

4. 輪郭、角、切り抜きを定義する

工業用カバーガラスは、必ずしも単純な長方形である必要はありません。次のようなデザインにすることも可能です：

• 長さと幅を自由に設定
• 外側の角が丸い
• カメラ、センサー、またはインジケーター用の穴
• ボタンやスピーカー用の取り付け穴
• ケーブル用切り欠き、または機械的クリアランス用の切り欠き
• 不規則な外形

どの特性も、加工コスト、歩留まり、および強度に影響を及ぼします。.

コーナー

外側の角を丸くすると、取り扱いが容易になり、鋭い角に比べて損傷しにくくなります。また、スロットや切り欠きの内側の角についても、実用的な半径を設ける必要があります。内側の角が鋭いと応力が集中し、ひび割れが発生するリスクが高まります。.

穴と切り抜き

図面には、以下の事項を明記しなければならない：

• 穴または切り欠きのサイズ
• 中心位置または基準寸法
• コーナー半径
• 寸法公差
• 最も近いガラスの端からの距離

穴を端や他の開口部のすぐ近くに配置しないでください。安全な最小距離は、ガラスの厚さ、材質、強化方法、および加工業者の能力によって異なるため、設計を確定する前に確認する必要があります。.

形状公差

製品に実際に必要な公差よりも厳しい公差は避けること。不必要な精度は、機能を向上させることなく、加工の難易度とコストを増大させるだけである。重要な公差は、他の部品と位置合わせが必要な部位にのみ適用すること。.

5. エッジの仕上げを指定する

エッジは、ガラス部品の最も損傷を受けやすい部分の一つです。わずかな欠けや加工による損傷は、組み立て、輸送、あるいは使用中にひび割れの発生源となる可能性があります。.

一般的なエッジのオプションには、次のようなものがあります：

• 地面との境目
• 面取り加工
• 面取りされたエッジ
• 丸みのある仕上げ、またはCエッジ仕上げ

適切な仕上げ方法は、そのエッジが組み立ての際に隠れるか、露出するか、あるいは手で触れるかによって異なります。露出するエッジは通常、より見栄えの良い仕上げが必要ですが、隠れるエッジであっても、滑らかで、許容できない欠けがない状態である必要があります。.

図面には、「安全なエッジ」といった一般的な注記ではなく、必要なエッジ処理を明記する必要があります。外観が重要な場合は、見える面を定義し、承認済みのサンプルについて合意しておく必要があります。.

6. 黒い枠と印刷のデザイン

黒い縁取り、ロゴ、機能アイコンは通常、カバーガラスの裏面に印刷されています。裏面への印刷により、通常の使用中にインクが直接的な接触やクリーニング、摩耗から保護されます。.

アートワークには、以下の点を明記する必要があります：

• 透明な覗き窓
• ブラックマスクの寸法
• ロゴの位置とサイズ
• 印刷されたボタンやアイコン
• 透明な表示窓
• 印刷色
• 印刷面
• 登録許容誤差
• インクの耐久性に関する要件

黒い枠

黒いマスクは、ガラスの裏側にあるタッチセンサーの縁、粘着剤、その他の構造を隠します。このマスクは、通常の組み立て公差の範囲内で、縁の凹凸が露出し ないよう、十分な幅がある必要があります。.

同時に、印刷された開口部が、規定の可視領域を覆ってはいけません。したがって、開口部の寸法は、公称スクリーンサイズから推測するのではなく、実際の製品図面と照らし合わせて確認する必要があります。.

色と不透明度

“色の均一性が重要な場合、「黒」だけでは完全な印刷仕様とはなりません。Pantone、RAL、または実物サンプルなど、承認済みの色見本を定義してください。その他の色については、目標色と許容誤差の両方を明記してください。.

また、インクには、その背後にある部分を隠すのに十分な不透明度が必要です。バックライトを当てると、通常の室内照明の下では見えないピンホールや塗布ムラが明らかになることがあるため、照明を用いた検査が必要になる場合があります。.

屋外用印刷

屋外での使用については、予想される紫外線、温度、湿度に耐えられるインクを指定してください。一般的な装飾用インクは、時間の経過とともに色あせたり、変色したり、密着性が低下したりする可能性があります。屋外での使用適性は、外観だけで判断せず、材料データや合意された試験を通じて確認する必要があります。.

静電容量式検知への影響が確認されていない限り、タッチ領域の近くには導電性インクや金属インクの使用を避けてください。.

7. 表面処理を選択する

表面処理は、明確な問題を解決するためのものであるべきです。単に他の製品の仕様書に記載されているという理由だけで、表面処理を追加すべきではありません。.

治療	主な機能	主な考慮事項
AG	鮮明な反射を和らげ、鏡のようなまぶしさを軽減します	ヘイズ効果を加え、シャープさが感じられにくくなる場合があります
AR	鮮明さを保ちながら、表面の反射を低減します	コーティングの品質管理、取り扱い、および洗浄が求められる
AF	指紋の付着を抑え、お手入れしやすさを向上させます	耐衝撃性はなく、ガラスに傷がつきにくくなるわけでもありません

AG、AR、AFは場合によっては組み合わせることが可能ですが、最終的な光学特性や耐久性については、実物サンプルを用いて承認を得る必要があります。屋外での使用であっても、必ずしもAGが必要というわけではありません。どの仕様を選択するかは、実際の照明環境、透明度の要件、および洗浄条件によって異なります。.

より詳細な比較については、以下を参照してください。 産業用タッチディスプレイ向けAGガラス、ARガラス、AFガラスの比較.

図面には、どの面にどの処理が施されるかを明記しなければなりません。これは、表側と裏側で異なる処理が施される場合に特に重要です。.

8. カバーガラスの完全な図面を作成する

実用段階の図面には、以下の情報を記載する必要があります：

図面項目	必須情報
ガラス素材	材料の種類、または承認された同等品
強化	熱処理または化学強化
厚さ	公称厚さと許容差
全体のサイズ	長さ、幅、および寸法公差
コーナー	外半径と内半径
求人情報	穴、スリット、切り欠きおよびそれらの位置
エッジ仕上げ	研磨、磨き、面取り、またはその他の所定の仕上げ
印刷	図形、色、不透明度、側面、許容誤差
表面処理	AG、AR、AFおよび処理面
外見に関する基準	許容される傷、欠け、ピンホール、および印刷上の欠陥
環境要件	必要に応じて、紫外線、温度、湿度、または化学物質への曝露

すべての重要寸法については、統一された基準系を使用してください。ロゴや印刷用グラフィックについては、可能な限りベクター形式のデータをご提供ください。図面とグラフィックデータに不一致がある場合は、その不一致が解消されるまで生産を開始しないでください。.

9. 量産前のサンプル承認

最初のサンプルは、正面から写真を撮るだけでなく、ガラス部品として点検する必要があります。.

確認：

• 外形寸法および厚さ
• 穴や切り欠きの位置
• コーナーの半径とエッジの品質
• 印刷ウィンドウの位置合わせ
• 色、不透明度、ピンホール
• 表面処理の外観
• 傷、欠け、その他の外観上の欠陥
• 所定のタッチセンサーを取り付ける
• 最終的なガラスの厚さを通じたタッチ応答

承認済みの図面、アートワーク、および実物のゴールデンサンプルは、まとめて保管してください。これら3つの資料は、再生産の際に、色や縁の仕上がり、許容される外観上の欠陥に関するトラブルを防ぐのに役立ちます。.

最終的な提言

産業用タッチスクリーンのカバーガラスを、「黒の印刷が施された厚さ3mmの強化ガラス」とだけ指定しないでください。そうすると、重要な詳細の多くが解釈の余地を残してしまいます。.

実用的な仕様書には、ガラス材料、強化処理、厚さ、外形、角部、穴、エッジ仕上げ、印刷、表面処理、公差、および外観基準を明記する必要があります。また、最終的な厚さや導電性印刷については、承認前にPCAPタッチ設計と照合して確認する必要があります。.

カスタム産業用タッチスクリーンを開発されている場合、Eagle Touchではカバーガラスの図面を確認し、それに適合するタッチセンサーをご提案いたします。当社のサービスについて詳しくは、 特注の産業用タッチスクリーン.

よくあるご質問

産業用タッチスクリーンにおいて、最も一般的なカバーガラスの厚さはどれくらいですか？

一般的な産業用途では、2～3ミリメートルが一般的な初期の厚さ範囲ですが、適切な厚さは、サイズ、必要な保護性能、補強性、操作性、およびコストによって異なります。.

化学強化ガラスは、熱強化ガラスよりも優れているのでしょうか？

必ずしもそうとは限りません。化学強化は、薄くて精密なガラスに適していることがよくあります。一方、熱強化は、より厚い、あるいは大きな保護ガラスに一般的に用いられます。適切な選択は、必要な部品や破損時の挙動によって異なります。.

ガラスを強化した後でも、穴を開けることはできますか？

これらは強化処理の前に完了しておく必要があります。強化処理後の穴あけや研削を行うと、強化層を損傷し、ガラスが破損する恐れがあります。.

AFコーティングはカバーガラスを傷つきにくくしますか？

いいえ。AFは指紋の付着防止と清掃性を向上させるものです。適切なガラスの強化、表面硬度、あるいは耐摩耗性の要件に代わるものではありません。.