KR20010051590A - 저온환경하에서도 조작성이 개선된 터치패널 - Google Patents

Abstract

내면측에 각각 저항막이 형성된 상측면형상 부재와 하측면형상 부재를 도트형상 스페이서를 통해 대향배치하여 구성되는 터치패널에 있어서, 상측면형상 부재는 외측으로부터 팽창방지필름, 편광판,/4 위상차판 및 광등방성 필름의 순으로 접착되어 형성된다. 하측면형상 부재는 유리판의 이면에 상측면형상 부재에 포함되는 편광판이나

Description

저온환경하에서도 조작성이 개선된 터치패널{IMPROVED TOUCH PANEL FOR OPERATING EASILY UNDER THE LOW TEMPERATURE}

본 발명은 터치패널에 관한 것으로, 특히 터치패널이 비교적 저온의 환경 하에서 사용될 경우의 조작성을 개량한 기술에 관한 것이다.

터치패널은, 예를 들어 초박형 유리(하측면형상 부재)와 가요성 투명수지 필름(상측면형상 부재)의 각 대향면에 저항층을 형성하는 것과 아울러, 쌍방의 면형상 부재를 스페이서를 통해 일정한 간격으로 대향배치하여 구성된다. 상기 투명수지 필름의 표면을 입력펜 등으로 누르면 일정한 간극을 두고 대향배치되어 있던 상하 저항막이 상기 눌려진 부분에서 접촉하고, 이로 인하여 각각의 저항막에 접속된 전극간의 저항값이 변동되므로 이 저항값을 검출함으로써 상기 누른 위치의 위치정보를 얻을 수 있다.

이러한 입력단말로서의 터치패널에 대하여 그 용도가 확대되고 있어서 지금까지 볼 수 없었던 부가가치가 높다. 특히 액정표시판과 조합하여 자동차 운행장치(Navigation)나 휴대형 퍼스널 컴퓨터 등 옥외에서 사용하는 장치에 사용되는 경우에는 터치패널에서 외광의 반사에 의해 액정표시판의 표시내용의 시각성이 저하되는 것을 막기 위해 상측면형상 부재의 표면에 편광판을 적층함으로써 눈부심을 방지할 수 있다.

그러나 상기와 같은 편광판은 통상 수지필름을 가공하여 형성되어 있고, 이와 같이 편광성을 갖게 하기에 알맞은 수지필름은 그 열선팽창계수가 하측면형상 부재인 유리에 비해 8∼9배나 크다는 물리적 특성을 갖고 있다.

상하면형상 부재의 소재의 열선팽창계수에 큰 차가 있으면 온도상승에 따라 편광판을 포함한 상측면형상 부재가 전체적으로 외측으로 플로팅되어 외관이 매우 나빠지는 데다가 하측면형상 부재와의 간격이 커지므로 터치패널을 동작시키는 데에 필요한 압력이 증대되어 조작성이 매우 나빠진다. 최근에는 액정표시판의 대형화되어 감에 따라 터치패널도 대형화되는 경향에 있고, 이러한 경우에는 점점 상측면형상 부재의 플로팅이 커져 조작성의 열화가 현저하게 나타난다.

상기 문제점을 해결하기 위해 본원 출원인은 편광판의 표면에 상기 편광판보다 열선팽창율이 작은 수지필름을 적층하여 상기 편광판의 팽창을 눌러 넣도록 구성하는 것을 고안하였다. 상기 팽창방지필름으로서 폴리에틸렌 텔레프탈레이트 (PET) 필름을 사용하여 실험한 바, 온도의 상승에 따라 편광판이 팽창하려고 해도 팽창방지필름에 의해 그 팽창이 저지되어 조작성을 양호하게 유지할 수 있게 되었다.

그러나 이러한 적층구조에서도 환경온도가 O℃ 이하까지 내려가면 조작성이 열화되는 것이 판명되었다. 더구나 터치패널이 장착된 휴대용 퍼스널 컴퓨터 등에는 장치의 경량화가 요구되면서 터치패널의 유리기판을 더욱 얇게 하는 것이 요구되고 있고, 그렇게 하면 점점 저온에서의 조작성이 열화되는 것을 알 수 있다.

터치패널을 장착한 휴대장치는 휴대가 용이하기 때문에 어떠한 환경에서 사용되는지 예상하기 어렵고, 한냉지의 실외에서는 O℃ 이하의 저온에서 사용되는 경우도 충분히 고려할 수 있으므로 상기 저온에서도 양호한 조작성을 확보할 수 있는 것이 바람직하다.

이러한 하측면형상 부재의 초박화에 의해 생기는 저온환경하에서의 조작성의 열화는, 상측면형상 부재에 편광판 이외의 열선팽창계수가 큰 수지필름을 사용하는 경우라도 마찬가지로 발생된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 터치패널의 사시도

도 2는 상기 터치패널의 구조를 도시한 분해도

도 3은 상기 터치패널의 적층구조를 도시한 부분확대단면도

도 4는 본 실시예에 관한 터치패널의 각 적층재료의 두께 및 그 열선팽창계수의 크기를 나타낸 표

도 5의 (a), (b)는 저온환경시에서의 터치패널의 유리판의 상태가 휘어져 있는 형태를 보강필름의 유무에 의해 비교하여 도시한 모식도

도 6은 보강필름을 구비하여 저온환경하의 사용시 터치패널 동작의 향상을 나타내는 비교실험의 결과표

도 7은 터치패널의 변형예에서의 적층구조를 도시한 부분확대단면도

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 하측면형상 부재의 두께를 얇게 하더라도 저온 환경하에서 조작성이 열화되지 않는 터치패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 터치패널은 저항막식의 터치패널로서, 한쪽 주면(主面)에 제 1 저항막이 형성되는 제 1 면형상 부재와, 가요성을 갖고, 그 한쪽 주면에 제 2 저항막이 형성되고 아울러 상기 제 2 저항막이 상기 제 1 저항막과 일정 간격을 두고 마주보도록 스페이서를 개재하고 제 1 면형상 부재에 대향배치되는 제 2 면형상 부재와, 상기 제 1 면형상 부재의 상기 제 2 면형상 부재와 반대측 주면의 적어도 일부에 적층되는 제 3 면형상 부재를 구비한다. 여기에서 상기 제 3 면형상 부재는 상기 제 1 면형상 부재보다 열선팽창계수가 크다.

이 구성에 의해 저온때문에 제 2 면형상 부재가 제 1 면형상 부재보다 크게 수축되어 제 1 면형상 부재가 외측으로 팽창되려고 해도 상기 제 1 면형상 부재의 외측 주면의 적어도 일부에 적층된 상기 제 1 면형상 부재보다 열선팽창계수가 큰 제 3 면형상 부재가 그 팽창을 외측에서 밀어 넣도록 작용한다. 그 때문에 제 1 면형상 부재와 제 2 면상부재의 대항면에 형성된 저항막의 간격이 확대되는 일 없이 그 조작성을 양호하게 유지할 수 있다.

여기에서 상기 제 2 면형상 부재에는 제 1 면형상 부재보다 열선팽창계수가 큰 편광판이 포함되고, 상기 제 3 면형상 부재의 열선팽창계수는 상기 편광판의 열선팽창계수와 거의 같은 구성으로 해도 된다.

이로 인하여 저온 환경하에서의 제 3 면형상 부재의 수축 정도가 제 2 면형상 부재의 수축의 정도와 거의 같아져서, 양면형상 부재의 수축에 의해 제 1 면형상 부재의 상면측과 하면측에 작용하는 힘이 균형을 이루어 제 3 면형상 부재에 의해 제 1 면형상 부재가 외측으로 팽창되는 것을 적정한 힘으로 밀어 넣을 수 있다.

(실시예)

이하 본 발명에 관한 터치패널의 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

(터치패널의 전체 구성)

도 1은 본 실시예에 관한 터치패널의 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 터치패널(100)은 상측면형상 부재(110)와 하측면형상 부재(130)를 스페이서(140)를 개재하고 적층하여 구성된다.

상측면형상 부재(110)는 터치패널(100)에 있어서 조작자가 손가락이나 입력펜을 이용하여 입력하는 것을 접수하는 투명하고 가요성을 갖는 면형상 부재이고, 후술하는 바와 같이 복수매의 수지필름을 적층하여 구성된다. 또 120은 내부의 전극과 접속되는 커넥터부이다.

도 2는 도 1의 터치패널(100)의 분해도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 스페이서(140)는 절제부(141)를 제외하고 연속된 프레임형상으로 형성되어 있고, 그 소재로서는 PET 필름 등이 사용된다. 이 스페이서(140)의 양면에 접착제가 도포되고, 상측면형상 부재(110)와 하측면형상 부재(130)가 그 테두리부에서 접착된다. 또 절제부(141)에서는 스페이서 부재가 개재되지 않으므로 상측면형상 부재(110)와 하측면형상 부재(130) 사이에 간극이 생기게 되지만, 이것은 내부의 공기배출구멍으로서 작용하는 것이다. 즉 환경온도의 변화에 따라 상측면형상 부재(110)와 하측면형상 부재(130) 사이에 개재하는 공기가 팽창 ·수축되는데, 상기 공기배출구멍을 통해 공기가 외부와 유통됨으로써 내압과 외압을 항상 같게 할 수 있으므로 내부공기의 열팽창에 의해 내압이 외압보다 높아져서 조작성이 열화되는 결함이 없어진다. 터치패널(100)이 큰 크기가 되면 내부공간의 용량도 커져서 온도변화에 따라 출입하는 공기량도 많아지므로 그것에 따라 공기배출구멍의 수를 적절히 늘리도록 하면 된다.

도 2에서는 상측면형상 부재(110)에 은폐되어 보이지 않지만, 스페이서(140)의 가장 내측의 코너부에도 별도의 절제부가 설치되어 있고 절제부(141)와 합하여 합계 2개소에 구멍이 설치되어 있다.

또 스페이서(140)의 커넥터부(120)의 설치위치와 대응하는 부분은 오목부(142)가 형성된다.

스페이서(140)보다 내측의 상측면형상 부재(110)와 하측면형상 부재(130)의 틈에는 소정의 간격을 두고 도트형상 스페이서(160)가 설치되어 있고, 상기 프레임형상의 스페이서(140)와 협동하여 상하면형상 부재(110, 130)의 대향면의 간격이 거의 균일하게 1OO㎛ 정도로 유지되게 되어 있다.

상측면형상 부재(110) 중 하측면형상 부재(130)에 대향하는 쪽의 주표면에는 ITO(indium tin oxide : 인듐-주석산화물)로 형성되는 저항막(111)이 스퍼터링에 의해 대략 전체면에 형성되어 있다. 또 저항막(111)의 대향하는 2측변에는 전극(112)이 설치되어 있다. 그리고 상기 주표면의 나머지 영역이고 커넥터부(120)와 대향하는 부위에는, 커넥터부(120)측의 1쌍의 접속전극(122, 122)과 접속하기 위한 1쌍의 전극단부(114, 114)가 형성되고, 이 전극단부(114, 114)와 상기 저항막(111)의 2측변에 설치된 전극(112, 112) 사이가 배선패턴(113, 113)에서 접속되어 있다.

하측면형상 부재(130)는 초박형 유리이고, 상측면형상 부재(110)에 대향하는 쪽의 주표면에는 마찬가지로 ITO로 된 저항막(131)이 스퍼터링에 의해 대략 전체면에 설치되어 있다. 저항막(131)의 대향하는 2측변으로서, 상기 상측 저항막(111)에 형성된 전극(112, 112)의 대향방향과 직교하는 방향의 측변에는 전극(132, 132)이 형성되어 있다. 그리고 상기 주표면의 나머지 영역에는 상측면형상 부재(110)와 마찬가지로 커넥터부(120)측의 1쌍의 접속전극(123, 123)과 접속하는 1쌍의 전극단부(134, 134)가 형성되고, 이 전극단부(134, 134)와 상기 저항막(131)의 2측변에 설치된 전극(132, 132)을 접속하는 배선패턴(133, 133)이 형성되어 있다.

커넥터부(120)는 PET 필름이나 폴리이미드 등의 수지필름에, 은페이스트 등으로 4개의 배선패턴(129)을 형성하여 그 위를 다시 같은 수지필름을 붙여 형성된 접속용 케이블(190)의 한쪽 단부이다. 이 커넥터부(120)에 있어서, 배선패턴(129)의 단부가 2개씩 조가 되어 상하로 노출되어 있고, 그 노출부분에 카본을 인쇄하여 접속전극(122, 122, 123, 123)이 형성되어 있다.

4개의 배선패턴과 4개의 접속전극을 분할하지 않고 1개의 커넥터부에 집적하는 것은 재료비와 공정수에서 비용을 절감하기 위해서이다.

터치패널을 조립한 상태에서는 상측접속전극(122, 122)은 상측전극단부(114, 114)와 접착되고, 하측접속전극(123, 123)은 하측전극단부(134, 134)와 접착되어 있다. 이 부분의 접착은 각 인출부의 공통 소재인 은에 카본을 혼합한 도전성 페이스트를 부착시킨 후에 양측에서 열압착함으로써 행해진다.

또 커넥터부(120)의 상하접속전극(122, 123) 사이에는 절단부(121)가 설치되고, 이것에 의해 상하면형상 부재(110, 130)의 팽창율의 차이때문에 생기는 응력을 해소하도록 하고 있다. 즉 온도상승에 의해 면형상 부재의 팽창이 발생되면 이 상하 2개의 면형상 부재에 팽창이 생기지만, 이 절단부(121)를 설치함으로써 상측면형상 부재(110)와 하측면형상 부재(130)의 열팽창량의 차에 기초하여 커넥터부(120)에 작용하는 응력을 흡수하는 것이 가능해져 넓은 온도범위에서 사용하더라도 이 부분에서 접촉불량이나 단선을 방지하는 효과가 있다.

(터치패널(100)의 적층구조)

도 3은 상기 터치패널(100)의 적층구조를 도시한 부분확대단면도이고, 설명의 편의상, 이 터치패널(100)이 장착되는 액정표시판(200)의 적층구조도 아울러 도시한다.

도 3에 도시된 바와 같이 상측면형상 부재(110)는 외측으로부터 차례로 팽창방지필름(101), 편광판(102), λ/4 위상차판(103) 및 광등방성 필름(104)을 접착제(도시생략)로 접합하여 적층함으로써 구성되어 있고, 최하층의 광등방성 필름(104)에 상기 저항막(111)이 형성된다.

또 본 실시예에서는 팽창방지필름(101)으로서 PET 필름이 사용되고 있다.

또 하측면형상 부재(130)는 유리판(135)의 이면에 보강필름(136)을 접착제로 전면에 접합하여 구성된다. 상술한 바와 같이 하측면형상 부재(130)의 상측면형상 부재(110)와의 대향면에도 저항막(131)이 형성되어 있고, 상측면형상 부재(110)와 하측면형상 부재(130)가 도트형상 스페이서(160)를 통해 대향배치됨으로써 저항막(111)과 저항막(131)의 간격이 알맞은 상태가 되도록 유지된다.

도 4는 본 실시예의 터치패널(100)에서의 각 적층재료의 두께 및 그 열선팽창계수의 크기를 나타낸 표이다(단 보강필름(136)의 재료와 두께에 대해서는 후술하는 도 6의 표에서 설명하기로 한다).

여기에서 편광판(102)은 옥소나 2색성 염료 등의 2색성 색소를 흡착배향시킨 폴리비닐알콜(PVA)의 연장필름에 보호필름으로서의 트리아세틸아세테이트(TAC) 필름을 상하에서 끼우도록 하여 접합하여 형성한 것을 사용하고 있다. 본 실시예에 사용한 것은 PVA 필름의 두께가 20㎛, TAC 필름의 2매분의 두께가 110㎛(= 55㎛×2)이고, 얇은 PVA 필름이 두꺼운 TAC 필름의 팽창에 의존하여 신장되므로 편광판 (102) 전체의 열선팽창계수도 TAC 필름의 열선팽창계수(5.4 ×10^-5cm/cm/℃)와 거의 같아진다.

또 λ/4 위상차판(103)은 폴리카보네이트(PC) 필름을 소재로 사용하고 있다.

광등방성 필름(104)은 입사하는 모든 광에 대하여 편광성을 갖지 않은 수지 필름이고, 본 실시예에서는 지방족 환상구조를 갖는 노보넨(norbornene)계의 열가소성 투명수지이고, 구체적으로는 JSR사제의 아톤필름(「아톤」은 동사(同社)의 등록상표)을 사용하고 있다. 상기 수지필름은 투명성이나 표면경도 및 내열성 면에서 뛰어나고, 터치패널에 적합한 것이다.

보강필름(136)은 통상의 편광성을 갖지 않은 TAC 필름이나 PC 필름으로 이루어져 있고, 그 작용에 대해서는 후술하기로 한다.

그런데 도 4의 표에서도 알 수 있는 바와 같이 편광판(102)이나 λ/4 위상차판(103), 광등방성 필름(104)의 각 열선팽창계수는 하측면형상 부재인 유리의 그것에 비해 거의 8∼9배나 되기 때문에 온도가 상승하면 그 팽창량도 유리에 비해 매우 크게 된다. 상측면형상 부재(110)와 하측면형상 부재(130)는 그 테두리부에서 스페이서(140)를 통해 확실히 고착되어 있으므로 상측면형상 부재(110)의 열팽창에 의한 신장량이 상방으로 피하여 플로팅되므로 온도상승에 따라「팽창」이 생겨 외관이나 조작성이 열화된다. 따라서 상측면형상 부재(110)의 가장 상면에 열선팽창계수가 편광판(102)이나 광등방성 필름(104) 등보다 작은 PET 필름을 팽창방지필름(101)으로서 사용함으로써 고온 환경하에서도 거의 「팽창」이 발생하지 않도록 구성하고 있다.

이와 같이 구성하면 반대로 O℃ 이하의 저온에서는 조작성의 열화가 발생된다. 즉, 상측면형상 부재(110)를 구성하는 필름 중 편광판(102), λ/4 위상차판(103)의 소재가 되는 TAC 필름이나 PC 필름의 열선팽창계수가 표면의 팽창방지필름(PET 필름)(101)보다 크기 때문에 저온시의 팽창방지필름(101)보다 하층의 필름 쪽이 크게 수축되어 상측면형상 부재(110) 전체가 상측으로 약간 만곡하는 것과 아울러, 상측면형상 부재(110) 전체의 길이도 수축된다. 그러나 유리판(135)의 열선팽창계수는 매우 작기 때문에 상측면형상 부재(110) 만큼은 수축하지 않고, 또 700㎛라는 얇기 때문에 강성이 작으므로 유리판(135)이 외측으로 휘어 나오는 결과가 된다.

도 5의 (a)는 이 때의 터치패널(100)의 종단면을 약간 과장되게 모식적으로 도시한 도면이고, 편의상 저항막(111, 131) 등은 도시를 생략하고 있다. 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 터치패널의 특히 중앙부의 상측면형상 부재(110)와 유리판(135)의 간극의 폭 d1이 커지는 것과 아울러, 유리판(135)의 휨이 원래의 상태로 복원하고자 하는 힘에 의해 상측면형상 부재(110)에 가해지는 장력이 커지기 때문에 상기 터치패널(100)을 동작시키는 데에 큰 압력이 필요하게 되어 조작성이 매우 열화된다.

따라서 유리판(135) 외측의 전면에 유리판(135)보다 열선팽창계수가 큰 필름을 보강필름(136)으로서 접착한 바, 저온환경하에서의 조작성이 대폭 개선되었다.

다음의 도 6의 표는 그 비교실험예의 결과를 도시한 것이다.

이 실험에 이용된 터치패널(100)의 보강필름(136)을 제외하는 각 층의 소재와 두께는 도 4의 표에 나타낸 것과 마찬가지이고, 터치패널(100)의 크기는 260mm×205mm(12.1인치)이다.

또 이 실험은 -20℃, 0℃, 20℃, 40℃의 환경온도를 기초로 1시간 방치한 상태에서 실행되었다.

도 6의 표에서의 「」「」「 ×」의 기호는 조작성의 평가를 나타낸다. 이 조작성의 평가는 통상의 입력펜(폴리아세탈제, 펜끝 R 0.8mm)의 선단부를 터치패널의 표면에 대어 중량을 가하고, 상기 터치패널이 작동하는 데 필요한 중량의 크기(이하, 「작동중량」이라 함)로 나타낼 수 있고, 작동중량이 작을수록 조작성이 좋아진다. 본 실험에서는 작동중량이 100g 미만인 것을「」, 100g 이상 200g 미만의 것을「」, 작동중량이 200g 이상의 것을 「 ×」의 불량으로 평가하고 있다. 「 ×」의 경우에는 조작성이 매우 나빠져서 제품가치가 거의 없게 된다.

그런데 상기 도 6의 표에 도시된 바와 같이 보강필름(136)이 없는 경우에는 -20℃의 환경에서는 「 ×」이고, 0℃일 때에도「」로 되어 조작성이 매우 나쁘지만, 보강필름(136)으로서 두께 80㎛의 TAC 필름 또는 PC 필름을 유리판(135)의 이면에 접착한 경우에는 -20℃에서「」, 0℃에서「」으로 개선되고, 또 각각의 필름을 2매 겹쳐 두께를 배인 160㎛로 하여 실험하면 조작성이 더욱 개선되어 -20℃에서도「」의 평가를 얻을 수 있었다.

그 이유는 다음과 같다.

즉 유리판(135)의 이면에 그것보다 열선팽창계수가 큰 필름을 붙임으로써 저온시의 상측면형상 부재(110)의 수축에 의해 유리판(135)이 외측으로 휘는 것은 아니고 강제적으로 내측으로 휘게 할 수 있게 되어 저항막(111, 131)의 간격이 그 만큼 넓지 않게 되기 때문이다.

도 5의 (b)는 이 때의 터치패널의 종단면을 약간 과장되게 모식적으로 도시한 도면이고, 도 5의 (a)와 마찬가지로 저항막(111, 131) 등은 도시를 생략하고 있다. 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 상측면형상 부재(110)가 수축되어 유리판(135)이 외측으로 휘려고 해도 이면의 보강필름(136)이 유리판(135)보다 크게 수축되기 때문에 외측으로 휠 수 없어 내측으로 휘지 않을 수 없다. 이로 인하여 상측면형상 부재(110)와 유리판(135)의 만곡방향이 같게 되어 상측면형상 부재(110)와 유리판(135)의 간극의 폭 d2가 상온시와 거의 변함이 없게 되어 조작성을 양호하게 유지할 수 있는 것이다.

이와 같이 유리판(135)을 내측으로 상측면형상 부재(110)와 같은 정도로 구부린다는 관점에서 보면, 보강필름(136)의 열선팽창계수는 상측면형상 부재(110) 중 가장 열선팽창계수가 큰 소재와 거의 같은 수준인 것이 바람직하다. 통상, 편광판이나 λ/4 위상차판에 사용되는 TAC나 PC의 열선팽창계수가 매우 크고(도 4 참조), 그것과 같은 수준의 열선팽창계수를 갖는 것으로서, 그 외에 폴리아릴레이트, 폴리술폰, 폴리에텔술폰(PES), 폴리비닐알콜, 노보넨계 수지(상술한 아톤필름을 포함), 올레핀계 수지 등이 있다. 이들의 소정의 두께의 수지필름을 1매, 경우에 따라서는 2매 이상 적층하여 보강필름(136)으로 하면 된다. 복수매를 적층하는 경우에는 각각 다른 종류의 필름을 적층해도 되지만 그들의 열선팽창계수의 차가 있는 경우에는 외측으로 향하여 열선팽창계수가 커지도록 적층하면 유리판(135)을 내측으로 휘게 하는 힘을 더욱 효과적으로 발생시킬 수 있을 것이다.

또 원칙적으로는 유리판(135)보다 약간이라도 열선팽창계수가 크면 저온에서 유리판(135)을 내측으로 휘게 하는 효과가 그 나름대로 생겨 보강필름(136)을 사용하지 않는 경우에 비해 조작성 개선의 효과가 어느 정도는 얻어지기 때문에 보강필름(136)으로서 사용하는 소재는 상술의 것으로 한정되는 것은 아니다.

또 열선팽창계수가 커서 보강필름(136)의 두께가 너무 얇아지면 유리판(135)이 외측으로 휘고자 하는 힘이 우수하므로 어느 정도의 두께가 필요하다. 도 6의 표에서 TAC 필름, PC 필름 모두 두께 80㎛에서는 -20℃에서는 평가가「△」로 되어 있지만, 두께를 160㎛로 하면 「」으로 개선되는 것은 이러한 이유 때문이다. 다만, 이 보강필름(136)을 너무 두껍게 하면 이번에는 한여름 더위에 주차된 자동차 안과 같이 60℃나 70℃의 고온 환경에 두었을 때 보강필름(136)의 늘어남에 따라 열응력이 커져 터치패널(100)이 뒤집혀 최악의 경우에는 유리판(135)이 파손될 우려도 있으므로 두껍게 한다고 해도 한계가 있다.

이러한 보강필름(136)의 적당한 두께는 편광판(102)이나/4 위상차판(103)에 사용되는 필름의 열선팽창계수, 유리판(135)의 두께, 보강필름(136)의 열선팽창계수 및 터치패널(100)의 크기 등을 감안하여, 각 환경온도에서 유리판(135)에 가해지는 상측면형상 부재(110)에 의한 열응력과 보강필름(136)에 의한 열응력의 균형을 고려하여 결정되고, 구체적으로 약 50㎛ 이상에서 200㎛ 이하의 범위 내의 것이 사용된다.

한편, 유리판(135)이 너무 얇으면 파손되기 쉬운 반면에 제조비용도 비싸지므로 0.4mm 정도가 하한이고, 너무 두꺼우면 장치의 경량화가 실현되지 않으므로 적어도 종래 제품에서 사용하고 있는 두께 1.85mm 미만인 것이 바람직하다.

또 보강필름(136)은 그 주위의 테두리부에서 확실히 유리판(135)에 고착되어 있으면 유리판(135)을 내측으로 휘게 하는 효과가 얻어진다고 할 수 있는데, 유리판(135)과 보강필름(136) 사이에 공간이 생기면 보강필름(136) 표면에서 외광이 반사되므로 눈부심 방지면에서 불리하고, 얇은 유리판(135)을 파손하기 어렵게 한다는 면에서도 그 전체면을 접착제를 개재하여 유리판(135)에 접착하는 편이 바람직하다.

상기 도 3에서 상술한 터치패널(100)의 바로 아래쪽에는 투과형 액정표시판(200)이 배치된다. 이 액정표시판(200)은 액정 셀(201)의 상면과 하면에 편광판(202, 203)을 배치하여 되는 공지의 구성이고, 편광판(202)의 상면에는 다시/4 위상차판(204)이 접합되어 있다.

그리고 액정표시판(200)의 아래쪽에는 도시하지 않는 백라이트용 광원이 배치되어 있다. 여기에서, 편광판(102),/4 위상차판(103, 204)에 의한 시각성 향상의 원리에 대하여 좀더 설명하기로 한다. 편광판(102)은 액정표시판(200)의 편광판(202)과 편광축이 같게 되도록 배치되어 있고,/4 위상차판(103)은 그 광학축이 편광판(102)의 편광축과 45°의 각도를 이루도록 배치되어 있다.

팽창방지필름(101) 표면으로부터 입사한 외광은 편광판(102)에 의해 직선편광광이 되고,/4 위상차판(103)에 의해 원편광광이 된다. 이 원편광광은 하측면형상 부재(유리)(130) 또는 액정표시판(200)의 표면이나 저항막(111, 131) 표면에서 일부 반사되고, 다시/4 위상차판(103)에 입사되어 직선편광광이 되는데, 반사시에 역회전의 원편광으로 되어 있기 때문에 상기 반사광이/4 위상차판(103)을 통과한 후의 직선편광의 편광면은 편광판(102)을 통과한 입사광의 편광면에 대하여 90° 회전하고 있다. 따라서 이 직선편광이 편광판(102)을 통과하여 외부로 사출되지 않는다. 그 때문에 외광이 터치패널(100) 내에 입사하더라도 내부에서의 반사광이 외부로 누출되지 않으므로 눈부시지 않고 실외에서 사용하더라도 액정표시판(200)에서 표시된 내용을 분명히 볼 수 있다.

또 액정표시판(200)의 표면에 부착된/4 위상차판(204)의 광학축은 편광판(202)의 편광축에 대하여 45°의 각도를 이루도록 배치된다. 상술한 바와 같이 편광판(202)의 편광축은 터치패널(100)의 편광판(102)의 편광축과 평행하게 되도록 설정되어 있으므로 상기/4 위상차판(204)의 광학축은 편광판(102)의 편광축에 대해서도 45°의 각도를 이루게 된다. 단 그 각도를 이루는 방향은/4 위상차판(103)의 광학축이 편광판(102)의 편광축에 대하여 45°의 각도를 이루는 방향과 반대방향으로 45°의 각도를 이루도록 설정되어 있고, 서로의 광학축이 직교한 상태로 되어 있다.

이렇게 하면 액정표시판(200)의 편광판(202)을 통과하여 직선편광광이 된 백라이트광은/4 위상차판(204)에 의해 원편광광으로 변환되고, 또/4 위상차판(103)을 통과할 때 직선편광광으로 되돌아가지만, 상술한 바와 같이/4 위상차판(204)과/4 위상차판(103)은 서로의 광학축을 직교시켜 배치되어 있으므로/4 위상차판(103)을 통과하여 얻어진 직선편광광의 편광면의 방향이 원래로 돌아가 편광판(202)을 통과한 직후의 직선편광광의 편광면의 방향과 같게 된다. 한편 편광판(102)과 편광판(202)은 그 편광축의 방향이 같아지도록 배치되어 있으므로/4 위상차판(103)을 통과하여 직선편광광이 된 백라이트광의 편광면은 편광판(102)의 편광축과 평행이 되어 백라이트광은 그대로 편광판(102)을 통과할 수 있다. 따라서 눈부심을 방지하기 위해 설치한 편광판(102),/4 위상차판(103)에 의해 백라이트광의 투과가 방해받지 않고 외부로 방사되므로 백라이트의 광원의 출력을 올리지 않아도 광량이 부족하지 않게 되어 시각성을 충분히 확보할 수 있다.

또한 보강필름(136)으로서 적당한 수지필름을 가공한/4 위상차판을 사용하면 액정표시판(200)에서의/4 위상차판(204)을 생략할 수 있어 간단한 구성이 되어 비용이 절감된다.

유리판(135)보다 열선팽창계수가 큰/4 위상차판의 소재로서 상기 실시예와 같은 PC 외에 폴리아릴레이트, 폴리술폰, PVA, 노보넨계 수지, 올레핀계 수지 등을 들 수 있다.

(다른 실시예)

본 발명의 내용은 상기 실시예에 한정되는 것이 아님은 물론이고, 다음과 같은 다른 실시예를 들 수 있다.

(1) 상기 실시예에서는/4 위상차판(103)에 의해 편광판(102)을 투과한 직선편광광을 일단 원편광광으로 변환함으로써 눈부심 방지성과 시각성을 확보하는 구성으로 하고 있지만(이 구성을 이하「원편광구성」이라 함), 이와 같이 원편광 구성으로 하지 않더라도 편광판을 구비하고 있으면 어느 정도의 눈부심 방지성 ·시각성을 확보할 수 있다.

도 7은 이 경우의 터치패널(100)의 구성을 도시한 부분확대단면도이고, 도 3과 마찬가지로 액정표시판(200)의 적층구조도 아울러 나타낸다.

상측면형상 부재(110)는 팽창방지필름(101), 편광판(102), 광등방성 필름(104)을 도시하지 않은 접착제로 접합하여 적층함으로써 구성되어 있고, 최하층의 광등방성 필름(104)에는 저항막(111)이 형성된다. 이 상측면형상 부재(110)와 도트형상 스페이서(160)를 통해 하측면형상 부재(130)가 대향배치되고, 하측면형상 부재(130)의 대향면에도 저항막(131)이 형성된다. 또 유리판(135)의 이면에는 보강 필름(136)이 접착된다.

이것은 도 3의 원편광 구성에 있어서,/4 위상차판(103)을 제거한 구성으로 되어 있다.

터치패널(100)의 바로 아래쪽의 액정표시판(200)의 표면에도 도 3에서의/4 위상차판(204)을 배치할 필요가 없게 된다.

터치패널(100)의 편광판(102)은 액정표시판(200)의 편광판(202)과 편광축이 같게 되도록 배치되어 있고, 액정표시판(200)의 편광판(202)을 투과한 백라이트로부터의 광은 그대로 터치패널(100)의 편광판(102)을 투과할 수 있으므로 광량이 거의 저하되지 않고 충분한 시각성을 확보할 수 있다.

한편 팽창방지필름(101)으로부터 내부로 입사한 외광은 편광판(102)에 의해 상기 편광축에 평행한 편광면을 갖는 광선만이 통과하므로 이 단계에서 외광의 입사광량을 거의 1/2로 저하시킬 수 있어, 상기 실시예에서의 원편광 구성을 이용한 경우까지는 못 미치지만 어느 정도 효과적으로 눈부심을 방지할 수 있다.

(2) 눈부심 방지, 시각성을 높이기 위해 팽창방지필름(101)의 표면에 공지의 표면 안티그레어 가공(AG 가공)을 실시하거나 팽창방지필름(101)의 표면에 굴절률이 다른 다층 박막을 형성하여 (AR 가공) 반사방지효과를 얻도록 해도 된다.

(3) 상기 실시예에서는 하측면형상 부재(130)의 기판으로서 유리판(135)을 이용하였지만, 강성이 큰 수지판으로 대체할 수도 있고, 이 경우에도 그 이면에 상기 수지판보다 열선팽창계수가 큰 수지필름이 접착된다.

(4) 상측면형상 부재에 편광판이나/4 위상차판을 포함하지 않는 통상의 터치패널의 구성이더라도, 하측면형상 부재에 비하여 비교적 열선팽창계수가 큰 수지필름을 상측면형상 부재로서 사용하는 경우에는 저온시에 하측면형상 부재가 외측으로 휘는 문제는 발생되므로, 역시 하측면형상 부재의 이면에 이것보다도 열선팽창계수가 큰(더욱 바람직하게는 상측면형상 부재와 열선팽창계수가 거의 같음) 보강 필름을 적층시킴으로써 저온시의 조작성을 양호하게 유지할 수 있다.

(5) 상기 실시예에서는 보강필름을 유리판 이면의 전체면에 접착제를 개재하여 접착하였지만, 원래 보강필름은 유리판이 외측으로 휘지 않도록 하기 위해 저온시에 유리판의 외측면에 내측보다 큰 장력을 발생시키는 것을 목적으로 하여 설치되어 있기 때문에 그 효과가 얻어지는 한도에서, 유리판 이면의 일부에만 접착해도 되고, 보강필름의 형상도 띠형상 또는 격자형상 등 임의의 형상이라도 된다. 이 경우 시각상 접착부와 비접착부가 구별되지 않도록 일부러 투명도가 높은 필름을 사용하는 것이 물론 바람직하다.

(6) 상기 실시예에서는 상측면형상 부재와 하측면형상 부재의 대향면의 전체영역에 각각 저항막을 형성하는 타입의 터치패널을 나타내었지만, 저항막을 위쪽과 아래쪽에서 직교시키는 방향으로 각각 소책자 형상으로 형성하는 타입의 터치패널에도 적용할 수 있음은 물론이고, 대략 상측면형상 부재와 하측면형상 부재를 갖고, 그 대향면의 간극의 크기가 조작성에 영향을 주는 구성의 모든 터치패널에 본 발명을 적용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 터치패널을 이용하면 패널의 상측면 상의 부재와 유리판 간극의 폭이 상온시와 거의 동일하게 되어 저온하에서도 양호하게 작동이 유지될 수 있다.

Claims (11)

1. 한쪽 주면에 제 1 저항막이 형성되는 제 1 면형상 부재와,

   가요성을 갖고, 그 한쪽 주면에 제 2 저항막이 형성되는 것과 아울러, 상기 제 2 저항막이 상기 제 1 저항막과 일정 간격을 두고 마주보도록 스페이서를 개재하고 제 1 면형상 부재에 대향배치되는 제 2 면형상 부재와,

   상기 제 1 면형상 부재의 상기 제 2 면형상 부재와 반대쪽 주면의 적어도 일부에 적층되는 제 3 면형상 부재를 구비하며,

   상기 제 3 면형상 부재는 상기 제 1 면형상 부재보다 열선팽창계수가 큰 것을 특징으로 하는 저항막식 터치패널.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2 면형상 부재에는 제 1 면형상 부재보다 열선팽창계수가 큰 편광판이 포함되고, 상기 제 3 면형상 부재의 열선팽창계수는 상기 편광판의 열선팽창계수와 거의 같은 것을 특징으로 하는 저항막식 터치패널.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1 면형상 부재는 두께가 0.4mm 이상 1.85mm 미만의 유리판인 것을 특징으로 하는 저항막식 터치패널.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제 3 면형상 부재는 트리아세틸아세테이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리술폰, 폴리에텔술폰, 폴리비닐알콜, 노보넨계 수지 및 올레핀계 수지의 각 필름 중 적어도 1종류의 필름으로 구성되는 것을 특징으로 하는 저항막식 터치패널.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 제 3 면형상 부재의 두께는 50㎛ 이상 200㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 저항막식 터치패널.
6. 제 1항에 있어서,

   제 2 면형상 부재는 편광판과 그것보다도 내측에 배치되는 제 1의 λ/4 위상차판을 포함하는 복수의 층을 포함하며, 상기 제 1 면형상 부재의 외측에는 제 2의 λ/4 위상차판이 배치되는 것을 특징으로 하는 저항막식 터치패널.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 제 3 면형상 부재는 상기 제 2의 λ/4 위상차판을 겸하는 것을 특징으로 하는 저항막식 터치패널.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 제 3 면형상 부재는 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리술폰, 폴리비닐알콜, 노보넨계 수지 및 올레핀계 수지의 필름 중 적어도 1종류의 필름으로 구성되는 것을 특징으로 하는 저항막식 터치패널.
9. 제 6항에 있어서,

   상기 제 1의 λ/4 위상차판의 광학축은 상기 편광판의 편광축에 대하여 제 1 방향으로 45°회전하고 있고, 상기 제 2의 λ/4 위상차판의 광학축은 상기 편광판의 편광축에 대하여 제 1 방향과 역방향인 제 2 방향으로 45°회전하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 저항막식 터치패널.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 제 2 면형상 부재의 상기 제 1 면형상 부재와 반대쪽 주면에 적층되며, 여기에서 상기 제 2 면형상 부재는 편광성을 갖는 것과 아울러, 제 4 면형상 부재는 상기 제 2 면형상 부재보다 열선팽창계수가 작은 제 4 면형상 부재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 저항막식 터치패널.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 제 4 면형상 부재는 폴리에틸렌 텔레프탈레이트 필름으로 구성되는 것을 특징으로 하는 저항막식 터치패널.