JP4704274B2 - 偏光板付きタッチパネル - Google Patents

Description

本発明は、厚みを増加させること無く、高温・高湿条件下でも可動基板の浮きや剥がれの起きない偏光板付きタッチパネルに関する。

カーナビゲーションにタッチパネルが搭載される割合が増加し、市販のカーナビゲーションに加えて標準で搭載されるカーナビゲーションにもタッチパネルが搭載される割合が増加している。標準装備で搭載されるカーナビゲーションは環境試験において高信頼性を要求され、タッチパネルにおいても同様に厳しい環境試験を満足しなければならない。したがって、従来は、標準装備で搭載されるタッチパネルは、ガラス／ガラスタイプの抵抗膜方式が殆どであった。しかし、最近では、コストメリットや入力のしやすさという点から、フィルム／ガラスのタイプのタッチパネルが要求されている。

ところで、カーナビゲーションのような使用場所が主に直射日光を受ける環境下では、タッチパネルについて映り込みを防止する対策が必要である。一般のタッチパネルでは、外部からタッチパネルに進入した光の二つの透明電極／空気界面における反射率が大きく、反射した光がタッチパネル装置外部に放出され、ディスプレイの表示内容の視認性やコントラストを低下させてしまう。

そこで、直射日光を受ける環境下で使用されるタッチパネルにおいては、視認性やコントラストを向上させるために、タッチパネルの可動基板上に直線偏光板を設置することが行なわれている。タッチパネルの可動基板上に直線偏光板を設置すると、外部からタッチパネルに進入する光が制限されるため、透明電極／空気界面において反射される光も少なくなり、良好な表示が得られる。上記可動基板上に設置される直線偏光板は、液晶表示装置の前面側（入射光側）の直線偏光板と兼用させることもできる（一般に、これをインナータッチパネルと呼ぶ。）

また、透明電極よりも外面側に円偏光板を設置すると、入射光が円偏光となり、透明電極／空気界面において反射された光は偏光状態が変わり円偏光板において透過を阻止されるため、外光下など外部からの光の進入が多い状況でもさらに良好な表示が得られる。上記円偏光板は、透明電極から順にλ/４板および直線偏光板を積層したものである。

視認性やコントラストを向上させる上記いずれの構造においても、タッチパネルは対向面に透明電極４を各々形成された可動基板２と固定基板３とを備え、可動基板２上に直線偏光板６が粘着剤により貼着固定される構成（図６参照）となるが、前記フィルム／ガラスのタイプのタッチパネルの場合、次ぎのような問題が生ずる。すなわち、直線偏光板６の温度・湿度の変化に対する寸法の変化が可動基板２を構成するフィルムと比べて大きいため、温度・湿度変化により直線偏光板６及び可動基板２に反りが発生しやすくなる。しかも、固定基板３はガラスなので可動基板２の反りに追従しない。この偏光板付きタッチパネル１１は、周囲粘着材５の保持力が可動基板２の反ろうとする力に耐えきれなくなると、可動基板２又は固定基板３と周囲粘着材５との間で必要以上の浮きが発生して入力し易さに影響を与えたり、基板剥がれが起きることがある（図６，図７参照）。狭額縁仕様になると、可動基板２の浮きや剥がれがさらに起きやすくなる。また、固定基板３がガラスではなく光学等方性樹脂板の場合でも、同様可動基板２の浮きや剥がれの問題が生じる。

そこで、可動基板２の浮きや剥がれの問題に対して、直線偏光板６の外側表面に当該偏光板よりも線膨張係数の小さな樹脂フイルムを応力緩和性のある糊で貼り付け、直線偏光板６の寸法変化を押さえ込んだ反り抑止方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−３４４１８号公報

しかしながら、反り抑止のため線膨張係数の小さな樹脂フイルムを直線偏光板に貼り合わせる構成では、フイルムの積層により厚みが増加してしまう。また、厚みの増加により入力のために必要な押し圧力が増加し、入力感が悪化する。

したがって、本発明の目的は、上記の問題点を解決することにあり、厚みを増加させること無く、高温・高湿条件下でも可動基板の浮きや剥がれの起きない偏光板付きタッチパネルを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、ディスプレイの前面に配置される抵抗膜方式のタッチパネルにおいて、
片面に透明電極が形成された少なくとも光学等方性樹脂フィルムからなる可動基板と、
片面に透明電極が形成された少なくともガラス板又は光学等方性樹脂板からなる固定基板と、
前記可動基板と前記固定基板とを前記透明電極を対向させて両者を周縁部にて貼り合わせる周囲粘着材と、
前記可動基板の透明電極が形成された面とは反対面に前記周囲粘着材境界と前記タッチパネルの可視領域との間に外縁が位置するように貼り合わせられた直線偏光板と、
前記可動基板の透明電極が形成された面とは反対面に前記直線偏光板の周縁に隣接し且つ前記周囲粘着材境界の外側に外縁が位置するように貼り合わせられた枠状スペーサとを備えるように構成した。

また、本発明は、ディスプレイの前面に配置される抵抗膜方式のタッチパネルにおいて、
片面に透明電極が形成された少なくともλ/４板からなる可動基板と、
片面に透明電極が形成された少なくともガラス板又は光学等方性樹脂板からなる固定基板と、
前記可動基板と前記固定基板とを前記透明電極を対向させて両者を周縁部にて貼り合わせる周囲粘着材と、
前記可動基板の透明電極が形成された面とは反対面に前記周囲粘着材境界と前記タッチパネルの可視領域との間に外縁が位置するように貼り合わせられた直線偏光板と、
前記可動基板の透明電極が形成された面とは反対面に前記直線偏光板の周縁に隣接し且つ前記周囲粘着材境界の外側に外縁が位置するように貼り合わせられた枠状スペーサとを備えるように構成した。

また、前記各構成において、前記枠状スペーサの厚みが前記直線偏光板の厚みと略同一であるように構成した。

また、前記各構成において、前記枠状スペーサの材質が樹脂であるように構成した。

前記構成によれば、次のような効果を奏する。すなわち、前記直線偏光板の寸法を前記周囲粘着材境界と前記可視領域との間に外縁が位置するように小さくしたので、周囲粘着材５の保持力に対して可動基板２の反ろうとする力を小さく抑えることできる。その結果、高温・高湿条件下でも可動基板２又は固定基板３と周囲粘着材５との間で必要以上の浮きが発生して入力し易さに影響を与えたり、基板剥がれが起きることが無い。しかも、直線偏光板６の外側表面に反り抑止のためのフイルムを積層しないので、入力感も悪化しない。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳しく説明する。

図１に示す偏光板付きタッチパネル１は、ディスプレイの前面に配置される抵抗膜方式のタッチパネルにおいて、片面に透明電極４が形成された可動基板２と、片面に透明電極４が形成された固定基板３と、前記可動基板２と前記固定基板３とを前記透明電極４，４を対向させて両者を周縁部にて貼り合わせる周囲粘着材５と、前記可動基板２の透明電極４が形成された面とは反対面に前記周囲粘着材５の境界（図中、周囲粘着材境界９）と前記タッチパネル１の可視領域８との間に外縁が位置するように貼り合わせられた直線偏光板６と、前記可動基板２の透明電極４が形成された面とは反対面に前記直線偏光板６の周縁に隣接し且つ前記周囲粘着材境界９の外側に外縁が位置するように貼り合わせられた枠状スペーサ７とを備えるものである。

前記可動基板２には少なくとも光学等方性樹脂フィルムを用いることができる。光学等方性樹脂フィルムは、入射する全ての光に対して偏光性を有しない樹脂フィルムであり、一般的にはキャスティング法により樹脂をフィルム化したものがある。そのような光学等方性樹脂フィルムとしては、例えば、ＪＳＲ社製光学樹脂「ARTON（アートン）」からなるフィルムが挙げられる。

また、前記可動基板２には少なくともλ/４板を用いることができる。λ/４板は、直線偏光を分解した互いに直交する２成分の偏光に時間的な位相のズレ（位相差）を与え、直線偏光を円偏光あるいは略円偏光に変える機能を持つ光学位相差フィルムであり、特にその位相差を可視光領域（約４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の中心波長（約５５０nm）の１／４波長、つまり約１３８ｎｍとするものである。なお、直交する２成分の偏光の振幅が等しければ円偏光となり、そうでなければ楕円偏光となる。このようなλ/４板としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ノルボルネン系樹脂等の樹脂フィルムを一軸延伸し、その延伸方向（光軸方向）であるｘ方向の屈折率と、ｘ方向に直交するｙ方向の屈折率と、厚さ方向すなわちｘ方向とｙ方向に直交するｚ方向の屈折率とを制御することによって１／４波長の位相差を与えたものがある。そのようなλ/４板としては、例えば、日本ゼオン社製「ゼオノアフィルム」が挙げられる。

なお、前記可動基板２には光学等方性樹脂フィルムとλ/４板の両方を用いることができ、どちらを直線偏光板６側にしてもよい。

前記固定基板３には少なくともガラス板又は光学等方性樹脂板を用いることができる。前記ガラス板としては、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、若しくは、強化ガラスなどがある。また、前記光学等方性樹脂板としては、前記光学等方性樹脂フィルムと同様の材質からなるものがある。

なお、前記固定基板３と前記透明電極４との間に光学等方性樹脂フィルムを設けることもできる。また、前記可動基板２に用いられるλ/４板と前記直線偏光板６とにより円偏光板を構成する場合、前記固定基板３と前記透明電極４との間、あるいは前記固定基板３の裏面にλ/４板を設けることもできる。

前記各透明電極４、４は、アナログタイプのタッチパネルであれば前記可動基板２及び前記固定基板３に一つづつ形成されるが、デジタルタイプのタッチパネルであれば前記可動基板２及び前記固定基板３にそれぞれ短冊状パターンが複数個づつ形成される。透明電極の材料としては、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、若しくは、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）などの金属酸化物膜、これらの金属酸化物を主体とする複合膜、又は金、銀、銅、錫、ニッケル、アルミニウム、若しくは、パラジウムなどの金属膜によって、形成することができる。また、透明電極を２層以上の多層膜とすることができる。透明電極を構成するこれらの透明導電膜は真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、若しくは、ＣＶＤ法などで形成することができる。透明導電膜は、酸などでエッチング処理を行い透明電極とする部分以外の不要な部分を除去する方法によってパターン化することができる。また、透明導電膜上の透明電極とする部分以外を絶縁性被膜で覆うようにしてもよい。

なお、タッチパネルは、通常、前記可動基板２と前記固定基板３との間に側方より挿入されたフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）等のコネクタを介して外部回路と接続され、上記透明電極４、４からタッチパネルの入出力端までは引き回し線が設けられる。引き回し線は、通常、金、銀、銅、若しくは、ニッケルなどの金属あるいはカーボンなどの導電性を有するペーストを用い、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、若しくは、フレキソ印刷などの印刷法、又は、刷毛塗法などによって行なうが、コネクタと透明電極４、４との間の導通が図れればこれに限定されない。また、透明電極４、４と引き回し線の接続部分、すなわちアナログタイプのタッチパネルであれば透明電極の対向する二辺、デジタルタイプのタッチパネルであれば各短冊状パターンの一短辺にそれぞれ帯状電極（バスバーともいう）が形成される。この帯状電極には、引き回し線と同様の材料及び形成手段を用いることができる。さらに、タッチパネルは、側方よりＦＰＣ等を挿入する以外に、例えば前記固定基板３に貫通孔を設けて裏面から外部回路と接続することもできる。

前記周囲粘着材５は、一般に前記可動基板２と前記固定基板３とを固定する枠形態の両面テープや、接着剤又は粘着剤からなる接着層とすることが多い。接着剤又は粘着剤からなる接着層を形成する場合にはスクリーン印刷等が用いられる。

前記直線偏光板６の材料としては、一般的には、ポリビニルアルコールに、ヨウ素又は染料などの二色性色素を含浸せて延伸させ、表裏両面にトリアセチルセルロースのようなセルロース系の保護膜を被覆した可撓性のある偏光板を用いる。そのような前記直線偏光板６としては、例えば、日東電工製「ＨＥＧ１４２５ＤＵ」が挙げられる。

なお、本発明において前記周囲粘着材境界９とは、前記周囲粘着材５の内側端である。また、本発明において前記可視領域８とは、タッチパネル使用時に標準的な視野方向から見た場合にディスプレイの表示画面を視認できる領域のことである。また、前記直線偏光板６の外縁は、その一部又は全部が前記周囲粘着材境界９に一致してもよい。また、前記直線偏光板６の外縁は、その一部又は全部が前記周可視領域８の外縁に一致してもよい。

本発明の第一の特徴は、前記直線偏光板６の寸法を、前記周囲粘着材境界９と前記可視領域８との間に外縁が位置するように、小さくしたことにある（図１，図２参照）。このように構成することにより、周囲粘着材５の保持力に対して可動基板２の反ろうとする力を小さく抑えることできる。その結果、高温・高湿条件下でも可動基板２又は固定基板３と周囲粘着材５との間で必要以上の浮きが発生して入力し易さに影響を与えたり、基板剥がれが起きることが無い。しかも、直線偏光板６の外側表面に反り抑止のためのフイルムを積層しないので、入力感も悪化しない。

本発明の第二の特徴は、前記可動基板２の透明電極４が形成された面とは反対面に前記直線偏光板６の周縁に隣接し且つ前記周囲粘着材境界９の外側に外縁が位置するように枠状スペーサ７を貼り合わせたことにある。これは前記直線偏光板６の寸法を前記範囲に小さくしたことに起因して新たに発生する問題への対策である。

すなわち、図３に示すように前記直線偏光板６の寸法を前記周囲粘着材境界９と前記タッチパネル１の可視領域８との間に外縁が位置するように小さくした場合、前記直線偏光板６の外縁付近を指１２（図４ａ参照）やペンで摺動すると、前記可動基板２の前記直線偏光板６が貼られている部分及び前記可動基板２の貼られていない部分の撓曲具合が滑らかに連続した形にならず、折れ曲がってしまう（図４ｂ参照）。そのため、使用しているうちに前記可動基板２や前記透明電極４が局所的にダメージを受けてしまい、正しい入力が出来なくなるおそれがある。これに対して、本発明のように前記可動基板２の透明電極４が形成された面とは反対面に前記直線偏光板６の周縁に隣接し且つ前記周囲粘着材境界９の外側に外縁が位置するように枠状スペーサ７を貼り合わせるよう構成した場合、前記直線偏光板６の外縁付近を指１２（図５ａ参照）やペンで摺動しても、前記可動基板２の前記直線偏光板６が貼られている部分及び前記枠状スペーサ７の貼られている部分の撓曲具合が滑らかに連続した形になり、折れ曲がりにくくなる（図５ｂ参照）。つまり、使用しているうちに前記可動基板２や前記透明電極４が局所的にダメージを受けにくく、正しい入力が可能となる。

また、前記枠状スペーサ７の厚みは、前記直線偏光板６の厚みと略同一であるのが好ましい。前記枠状スペーサ７の厚みが前記直線偏光板６の厚みと比べて薄すぎると、折れ曲がりを抑制しにくくなるからである。また、前記枠状スペーサ７の厚みが前記直線偏光板６の厚みと比べて厚すぎると、市場の薄型化の要求に反しタッチパネル全体が分厚くなるからである。

また、前記枠状スペーサ７の材質としては、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等の樹脂を用いることができる。また、前記枠状スペーサ７の材質として、ステンレス、真鍮、アルミニウム等の金属を用いることもできるが、比熱が小さい、短絡の問題の観点から樹脂を用いるほうがより好ましい。なお、前記枠状スペーサ７は一部材からなるものに限定されない。例えば４本の帯状スペーサを組み合わせたものでもよい。

また、大判のタッチパネルを形成する場合、透明電極４，４間の空間を確保するために、いずれか一方の透明電極４表面にマイクロスペーサ１３を形成する（図１参照）が、タッチパネルが小さい場合には省略できる。マイクロスペーサ１３としては、たとえばメラミンアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂、メタアクリルアクリレート樹脂、若しくはアクリルアクリレート樹脂などのアクリレート樹脂、又は、ポリビニールアルコール樹脂などの光硬化型樹脂をフォトプロセスで微細なドット状に形成して得ることができる。また、印刷法により微細なドットを多数形成してマイクロスペーサ１３とすることもできる。また、無機物や有機物からなる粒子の分散液を噴霧、又は塗布して乾燥することによっても得ることができる。

外形寸法（縦９０ｍｍ、横１７０ｍｍ）、厚み１００μｍのノルボルネン系樹脂からなる光学等方性樹脂フィルムの一方の面にＩＴＯからなる透明電極を形成し、他方の面に前記光学等方性樹脂フィルムと外形寸法が同じで厚み６０μｍのノルボルネン系樹脂からなるλ／４板を貼り合わせて可動基板とした。

次に、前記可動基板のλ／４板側の面に、外形寸法より縦３．５ｍｍ、横３．５ｍｍだけ内側に外縁が位置するように厚み２００μｍの染料系の直線偏光板を貼り合わせるとともに、当該直線偏光板の周縁に隣接し且つ外形寸法より縦０．３ｍｍ、横０．３ｍｍだけ内側に外縁が位置するように厚み１８８μｍのポリエステルフィルムからなる枠状スペーサを貼り合わせた。

また、前記光学等方性樹脂フィルムと外形寸法が同じで厚み１．１ｍｍのソーダライムガラス板の一方の面にＩＴＯからなる透明電極を形成し、他方の面に前記ガラス板と外形寸法が同じで厚み６０μｍのポリカーボネート樹脂からなるλ／４板を貼り合わせて固定基板とした。

前記直線偏光板及び前記枠状スペーサが貼り合わせられた前記可動基板と前記固定基板とを前記透明電極を対向させて両者を周縁部（外形寸法より縦２ｍｍ、横２ｍｍだけ内側の位置を周囲粘着材境界とする）にてアクリル系粘着剤からなる周囲粘着材にて貼り合わせて本発明の偏光板付きタッチパネルを得た。なお、当該偏光板付きタッチパネルの仕様は、可視領域の外縁が外形寸法より縦３．５ｍｍ、横３．５ｍｍだけ内側に位置するものである。

また、可動基板の外形寸法と同寸法の直線偏光板を貼り合わせ、枠状スペーサを貼り合わせない点以外は前記実施例１と同様である偏光板付きタッチパネルを比較例とし、これらの実施例及び比較例について、環境試験を行なった結果を下記表１に示す。

表１に示すように、ヒートショック試験では、実施例はタッチパネルを-40℃で30分、+85℃で30分を１回として500回の加熱冷却ショック下に静置しても可動基板に変化がなかったのに対し、比較例は100回で可動基板の浮きや剥がれが発生した。また、高温高湿放置試験では、実施例はタッチパネルを+85℃、85％RHの雰囲気下に700時間静置しても可動基板に変化がなかったのに対し、比較例は300時間で可動基板の浮きや剥がれが発生した。

本発明に係る偏光板付きタッチパネルの一実施例を示す模式図である。 図１の偏光板付きタッチパネルを前面側より見た図である。 図１の偏光板付きタッチパネルの構成から枠状スペーサを除いた状態を示す模式図である。 図２の偏光板付きタッチパネルにおける入力時の前記可動基板の撓曲具合を示す模式図である。 図１の偏光板付きタッチパネルにおける入力時の前記可動基板の撓曲具合を示す模式図である。 従来技術に係る偏光板付きタッチパネルの例を示す模式図である。 従来技術に係る偏光板付きタッチパネルの例を示す模式図である。

符号の説明

１ 偏光板付きタッチパネル
２ 可動基板
３ 固定基板
４ 透明電極
５ 周囲粘着材
６ 直線偏光板
７ 枠状スペーサ
８ 可視領域
９ 周囲粘着材境界
１１ 偏光板付きタッチパネル
１２ 指
１３ マイクロスペーサ

Claims (5)

1. ディスプレイの前面に配置される抵抗膜方式のタッチパネルにおいて、
   片面に透明電極が形成された少なくとも光学等方性樹脂フィルムからなる可動基板と、
   片面に透明電極が形成された少なくともガラス板又は光学等方性樹脂板からなる固定基板と、
   前記可動基板と前記固定基板とを前記透明電極を対向させて両者を周縁部にて貼り合わせる周囲粘着材と、
   前記可動基板の透明電極が形成された面とは反対面に前記周囲粘着材境界と前記タッチパネルの可視領域との間に外縁が位置するように貼り合わせられた直線偏光板と、
   前記可動基板の透明電極が形成された面とは反対面に前記直線偏光板の周縁に隣接し且つ前記周囲粘着材境界の外側に外縁が位置するように貼り合わせられた枠状スペーサとを備えることを特徴とする偏光板付きタッチパネル。
2. ディスプレイの前面に配置される抵抗膜方式のタッチパネルにおいて、
   片面に透明電極が形成された少なくともλ/４板からなる可動基板と、
   片面に透明電極が形成された少なくともガラス板又は光学等方性樹脂板からなる固定基板と、
   前記可動基板と前記固定基板とを前記透明電極を対向させて両者を周縁部にて貼り合わせる周囲粘着材と、
   前記可動基板の透明電極が形成された面とは反対面に前記周囲粘着材境界と前記タッチパネルの可視領域との間に外縁が位置するように貼り合わせられた直線偏光板と、
   前記可動基板の透明電極が形成された面とは反対面に前記直線偏光板の周縁に隣接し且つ前記周囲粘着材境界の外側に外縁が位置するように貼り合わせられた枠状スペーサとを備えることを特徴とする偏光板付きタッチパネル。
3. 前記枠状スペーサの厚みが前記直線偏光板の厚みと略同一である請求項１又は請求項２のいずれかに記載の偏光板付きタッチパネル。
4. 前記枠状スペーサの材質が樹脂である請求項１〜３のいずれかに記載の偏光板付きタッチパネル。
5. 前記枠状スペーサの材質が金属である請求項１〜３のいずれかに記載の偏光板付きタッチパネル。

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