DE60001197T2

DE60001197T2 - Nichtblendende berührungsempfindliche Tafel

Info

Publication number: DE60001197T2
Application number: DE60001197T
Authority: DE
Inventors: Shunsuke Hirano; Yukio Murakami
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 2000-05-08
Publication date: 2003-10-23
Anticipated expiration: 2020-05-09
Also published as: TW594584B; CN1251055C; EP1058205B1; DE60001197D1; CN1274996A; US6572941B1; JP4593721B2; JP2001034418A; EP1058205A1; KR100595106B1; KR20000077327A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen blend- bzw. reflexionsfreien Sensorbildschirm und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Verbesserung der Bedienbarkeit des Sensorbildschirms bei relativ hohen Temperaturen.

Beschreibung des Standes der Technik

Ein typischer Sensorbildschirm besteht aus einer ultradünnen Glasplatte (unteres Plattenelement) und einem flexiblen transparenten Harz- bzw. Kunststofffilm (oberes Plattenelement), die einander zugewandt angeordnet sind und Widerstandsmembranen an ihren einander gegenüberliegenden Flächen aufweisen, wobei Abstandshalter zwischen den zwei Plattenelementen angeordnet sind, um einen bestimmten Abstand herzustellen.
Ein typischer Sensorbildschirm ist in JP 05 127822A beschrieben, die die Grundlage für den Oberbegriff von Anspruch 1 bildet. Das Dokument offenbart einen transparenten Sensorbildschirm, der mit einem stationären Substrat, das vor einer Anzeigevorrichtung angeordnet ist, einem beweglichen Substrat, das diesem stationären Substrat mit Abstand zugewandt ist, und transparenten Elektroden 3 und 4 versehen ist, die jeweils an den einander zugewandten Ebenen des stationären Substrats und des beweglichen Substrats ausgebildet sind. Ein Viertelwellenlängen-Phasendifferenz-Plättchen, ein Polarisationsplättchen und ein reflexionsfrei verarbeiteter transparenter Film werden nacheinander auf das bewegliche Substrat laminiert. Die eingesetzten Materialien und die Wärmeausdehnungskoeffizienten des Viertelwellenlängen-Phasendifferenz-Plättchens, des Polarisationsplättchens und des reflexionsfrei verarbeiteten transparenten Films sind nicht erwähnt.
Durch zunehmende Einsatzgebiete für derartige Sensorbildschirme nimmt in den letzten Jahren der Bedarf nach Erzeugnissen, die zusätzliche neue Werte bieten, zu. So wird beispielsweise für den kombinierten Einsatz mit einem Flüssigkristallanzeige (LCD)- Bildschirm zum Einsatz im Freien bei einer Vorrichtung, wie beispielsweise einem Fahrzeug-Navigationssystem, ein reflexionsfreier Sensorbildschirm, der mit einem Polarisationsfilm auf seiner Oberfläche beschichtet ist, entwickelt, um zu verhindern, dass die Sichtbarkeit des Anzeigeinhalts des CD-Bildschirms aufgrund unregelmäßiger Reflexionen von auftreffendem Licht abnimmt.
Das hier eingesetzte Polarisationsfilter besteht im Allgemeinen aus einem Harz- bzw. Kunststofffilm. Ein derartiger polarisierender Kunststofffilm weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, der das Sechs- bis Achtfache von dem von Glas ausmacht, das das Trägerplattenelement bildet.
Dieser erhebliche Unterschied zwischen dem oberen und dem unteren Plattenelement hinsichtlich des Wärmeausdehnungskoeffizienten führt zu folgenden Problemen. Wenn die Temperatur steigt, wölbt sich das gesamte obere Plattenelement einschließlich des Polarisationsfilters nach außen, so dass der Sensorbildschirm stark verformt wird. Des Weiteren wird die Bedienbarkeit des Sensorbildschirms beeinträchtigt, da der Raum zwischen dem oberen und dem unteren Plattenelement größer wird, so dass der Benutzer stärkeren Druck ausüben muss, um den Sensorbildschirm zu bedienen. Bei dem gegenwärtigen Trend zu größeren Sensorbildschirmen bei der Größenzunahme von LCD-Bildschirmen ist es wahrscheinlich, dass das Maß der Wölbung des oberen Plattenelementes nach außen zunimmt. In diesen Fällen verschlechtert sich die Bedienbarkeit des Sensorbildschirms noch ausgeprägter.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Angesichts der oben aufgeführten Probleme zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, einen reflexionsfreien Sensorbildschirm zu schaffen, dessen äußere Erscheinung und Bedienbarkeit nicht aufgrund von Temperaturschwankungen beeinträchtigt werden, und zwar trotz des Einsatzes eines Polarisationsfilms in einem oberen Plattenelement.
Die aufgeführte Aufgabe kann mit einem Widerstandsmembran-Sensorbildschirm erfüllt werden, der enthält: ein erstes Plattenelement, das eine erste Widerstandsmembran an einer der Hauptflächen desselben aufweist; ein zweites Plattenelement, das Flexiblität aufweist und eine zweite Widerstandsmembran an einer der Hauptflächen desselben aufweist, wobei das zweite Plattenelement dem ersten Plattenelement gegenüberliegt und sich ein Abstandshalter so dazwischen befindet, dass die erste Widerstandsmembran und die zweite Widerstandsmembran einander mit einem gleichmäßigen Abstand dazwischen zugewandt sind; und ein drittes Plattenelement, das auf die äußere Hauptfläche des zweiten Plattenelementes laminiert ist, wobei das zweite Plattenelement eine Polarisationseigenschaft aufweist, und das dritte Plattenelement einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten hat als das zweite Plattenelement.
Durch diesen Aufbau wird die Blend- bzw. Reflexionsfreiheit durch das zweite Plattenelement gewährleistet, das polarisierend wirkt. Dementsprechend wird, wenn der Sensorbildschirm an der Vorderseite eines Anzeigebildschirms, wie beispielsweise eines LCD-Bildschirms angebracht ist, die Sichtbarkeit des auf dem Anzeigebildschirm dargestellten Inhalts verbessert. Des Weiteren unterdrückt, selbst wenn sich das zweite Plattenelement ausdehnt und sich nach außen wölbt, wenn die Temperatur ansteigt, das dritte Plattenelement mit einem niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten eine der¬ artige Wölbung des zweiten Plattenelementes nach außen, so dass der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Plattenelement nicht erheblich zunimmt. Dadurch können das äußere Erscheinungsbild und die Bedienbarkeit des Sensorbildschirms unabhängig von Temperaturschwankungen aufrechterhalten werden.
Dabei können das zweite Plattenelement und das dritte Plattenelement mit einem spannungsabbauenden Klebstoff verklebt werden. Die ausgebildete Klebstoffschicht kann als solche thermische Spannung absorbieren, die bei hohen Temperaturen zwischen dem zweiten und dem dritten Plattenelement zunimmt. Dementsprechend kommt es zu keiner Abweichung der Ausrichtung zwischen dem zweiten und dem dritten Plattenelement, so dass die Bedienbarkeit des Sensorbildschirms gewährleistet ist.
Dabei kann das dritte Plattenelement mit einem Acrylharz an seiner Fläche beschichtet werden, die an dem zweiten Plattenelement angeklebt werden soll. Dementsprechend wird die Haftung des dritten Plattenelementes mit dem Klebstoff verstärkt, so dass es möglich ist, die Lebensdauer des Sensorbildschirms zu verlängern.
Dabei kann das dritte Plattenelement weniger hygroskopisch sein als das zweite Plattenelement. Durch diesen Aufbau wird verhindert, dass das zweite Plattenelement bei hoher Luftfeuchtigkeit Feuchtigkeit aufnimmt, so dass die Ausdehnung des zweiten Plattenelementes aufgrund von Feuchtigkeitsabsorption verhindert werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Diese Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung derselben im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die eine spezielle Ausführung der Erfindung darstellen. In den Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Sensorbildschirms gemäß der ersten Ausführung der Erfindung;
Fig. 2 eine auseinandergezogene Ansicht, die die Struktur des Sensorbildschirms zeigt;
Fig. 3 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die die laminierte Struktur des Sensorbildschirms zeigt;
Fig. 4 eine Tabelle, die Dicken und Wärmeausdehnungskoeffizienten von Materialien darstellt, die in dem Sensorbildschirm laminiert sind;
Fig. 5 eine Tabelle, die die Ergebnisse von Experimenten bezüglich der Bedienbarkeit des Sensorbildschirms für den Fall darstellt, dass eine 1100 um dicke Glasplatte als das untere Plattenelement eingesetzt wird und ein PET (Polyethylenterephthalat)-Film als Wölbungsverhinderungsfilm an das obere Plattenelement geklebt wird;
Fig. 6 eine Tabelle, die die Ergebnisse von Experimenten bezüglich der Bedienbarkeit des Sensorbildschirms für den Fall darstellt, dass eine 1100 um dicke Glasplatte als das untere Plattenelement eingesetzt wird und ein PET-Film als ein Wölbungsverhinderungsfilm unter Verwendung eines spannungsabbauenden Klebstoffs an das obere Plattenelement geklebt wird;
Fig. 7 eine auseinandergezogene Schnittansicht, die den Kontaktbereich eines PET-Films und eines Polarisationsfilms in einem Sensorbildschirm gemäß der zweiten Ausführung der Erfindung darstellt;
Fig. 8 eine Tabelle, die die Ergebnisse von Experimenten bezüglich der Bedienbarkeit des Sensorbildschirms für den Fall darstellt, dass eine 700 um dicke Glasplatte als das untere Plattenelement eingesetzt wird und ein PET-Film als ein Wölbungsverhinderungsfilm an das obere Plattenelement geklebt wird;
Fig. 9 eine Tabelle, die die Ergebnisse von Experimenten bezüglich der Bedienbarkeit des Sensorbildschirms für den Fall zeigt, dass eine 700 um dicke Glasplatte als das untere Plattenelement eingesetzt wird und ein PET-Film als ein Wölbungsverhinderungsfilm unter Verwendung eines spannungsabbauenden Klebstoffs an das obere Plattenelement angeklebt wird;
Fig. 10 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die die laminierte Struktur einer Abwandlung des Sensorbildschirms gemäß der Erfindung darstellt;
Fig. 11A eine Teil-Längsschnittansicht einer Variante des Sensorbildschirms gemäß der Erfindung;
Fig. 11 B eine Draufsicht, die den Größenunterschied zwischen einem Widerstandsmembran-Träger (Lichtisotropie-Film) und einem Polarisationsfilm sowie der Position der inneren Ränder eines rahmenartigen Abstandshalters in dem in Fig. 11A dargestellten Sensorbildschirm zeigt; und
Fig. 12 eine Teil-Längsschnittansicht, die die laminierte Struktur einer Variante des Sensorbildschirms gemäß der Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG/EN

Es folgt eine Beschreibung von Ausführungen des Sensorbildschirms gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren.

Erste Ausführung

Allgemeiner Aufbau eines Sensorbildschirms 100

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht eines Sensorbildschirms 100 gemäß der ersten Ausführung, während Fig. 2 eine auseinandergezogene Ansicht des Sensorbildschirms 100 ist.
In Fig. 1 wird der Sensorbildschirm 100 hergestellt, indem ein oberes Plattenelement 110 und ein unteres Plattenelement 130 laminiert werden, wobei ein Abstandshalter 140 dazwischen angeordnet wird.
Das obere Plattenelement 110 ist ein flexibles, transparentes Plattenelement, das Benutzereingaben empfängt, die mit einem Finger oder einem Eingabestift gemacht werden, und besteht aus einer Vielzahl von laminierten Kunststofffilmen, wie dies weiter unten beschrieben ist. Bezugszeichen 120 ist eine Verbindereinheit, die mit Innenelektroden verbunden ist.
In Fig. 2 hat der Abstandshalter 140 bis auf einen Spalt 141 eine rahmenartige Form. Der Abstandshalter 140 besteht aus einem PET-Film oder dergleichen. Ein Klebstoff ist auf die Ober- und die Unterseite des Abstandshalters 140 aufgetragen, und das obere Plattenelement 110 sowie das untere Plattenelement 130 sind mit dem Abstandshalter 140 an ihren Rändern verklebt. Dabei dient der Spalt 141 dazu, Luft aus dem Inneren des Sensorbildschirms 100 abzulassen. Wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, dehnt sich zwischen dem oberen Plattenelement 110 und dem unteren Plattenelement 130 eingeschlossene Luft aus und zieht sich zusammen. Der Spalt 141 ermöglicht es, dass diese Luft nach außen strömt, wodurch der Innendruck dem Außendruck angeglichen wird. Dementsprechend kommt es zu keiner Verschlechterung der Bedienbarkeit, die durch Anstieg des Innendrucks gegenüber dem Außendruck aufgrund der Wärmeausdehnung der Innenluft verursacht wird. Je größer der Sensorbildschirm 100 ist, desto größer ist das Volumen des Raums zwischen dem oberen Plattenelement 110 und dem unteren Plattenelement 130, d. h. eine umso größere Menge an Luft strömt durch den Spalt 141, wenn sich die Temperatur ändert. In diesem Fall kann es erforderlich sein, die Anzahl von Spalten, wie beispielsweise des Spaltes 141, zu vergrößern, um die Bedienbarkeit des Sensorbildschirms aufrechtzuerhalten.
In Fig. 2 ist zusätzlich zu dem Spalt 141 ein weiterer Spalt, der dem Spalt 141 (nicht dargestellt) gleicht, an der hintersten Ecke des Abstandshalters 140 vorhanden.
Es ist anzumerken, dass der Abstandshalter 140 einen ausgesparten Teil 142 aufweist, in den die Verbindereinheit 120 eingeführt wird.
Punkt-Abstandshalter 160 sind in bestimmtem Abstand zwischen dem unteren Plattenelement 130 und dem oberen Plattenelement 110 innerhalb der inneren Ränder des Abstandshalters 140 vorhanden. Zusammen mit dem rahmenartigen Abstandshalter 140 dienen die Punkt-Abstandshalter 160 dazu, den Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen des oberen Plattenelementes 110 und des unteren Plattenelementes 130 gleichmäßig auf ungefähr 100 um zu halten.
Eine Widerstandsmembran 111, die aus ITO (Indium-Zinn-Oxid) besteht, wird nahezu über die gesamte Unterseite des oberen Plattenelementes 110 mit einem Sputterverfahren ausgebildet. Ein Paar Elektroden 112 sind an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Widerstandsmembran 111 angeordnet. Des Weiteren befindet sich ein Paar Elektrodenanschlüsse 114, die mit einem Paar Verbinder-Elektroden 122 verbunden werden sollen, die an der Verbindereinheit 120 vorhanden sind, an einem Teil der Unterseite des oberen Plattenelementes 110, der nicht von der Widerstandsmembran 111 abgedeckt ist und mit der Verbindereinheit 120 zusammentrifft. Das Paar Elektrodenanschlüsse 114 und das Paar Elektroden 112 sind über ein Paar Verdrahtungsmuster 113 verbunden.
Das untere Plattenelement 130 besteht aus ultradünnem Glas. Wie bei dem oberen Plattenelement 110 wird eine Widerstandsmembran 131, die aus ITO besteht, nahezu auf der gesamten Oberseite des unteren Plattenelementes 130 mit dem Sputterverfahren ausgebildet. Ein Paar Elektroden 132 sind an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Widerstandsmembran 131 angeordnet, die senkrecht zur Richtung des Paars Elektroden 112 sind. Des Weiteren ist ein Paar Elektrodenanschlüsse 134, die mit einem Paar Verbinderelektroden 123, die an der Verbindereinheit 120 vorhanden sind, verbunden werden sollen, an einem Teil der Oberseite des unteren Plattenelementes 130 angeordnet, der nicht mit der Widerstandsmembran 131 abgedeckt ist und mit der Verbindereinheit 120 zusammentrifft. Das Paar Elektrodenanschlüsse 134 und das Paar Elektroden 132 sind über ein Paar Verdrahtungsmuster 133 verbunden.
Die Verbindereinheit 120 ist ein Ende eines Verbindungskabels 190, das hergestellt wird, indem vier Verdrahtungsmuster 129 auf einem Kunststofffilm aus PET oder Polyimid unter Verwendung einer aus Silber oder dergleichen bestehenden Paste ausgebildet und sie zwischen einem weiteren Kunststofffilm des gleichen Typs eingeschlossen werden. An der Ober- und der Unterseite dieser Verbindereinheit 120 liegen jeweils die Enden der vier Verdrahtungsmuster 129 in Paaren frei, so dass das Paar Verbinderelektroden 122 und das Paar Verbinderelektroden 123 entsteht.
Der Grund dafür, dass die vier Verdrahtungsmuster und die vier Verbinderelektroden nicht getrennt, sondern in einer einzelnen Verbindereinheit kombiniert sind, besteht darin, sowohl Materialkosten als auch Arbeitszeit zu sparen, die für die Herstellung aufgewendet werden müssen.
In dem vollständig zusammengesetzten Sensorbildschirm 100 sind das Paar Verbinderelektroden 122 und das Paar Verbinderelektroden 123 jeweils mit dem Paar Elektrodenanschlüsse 114 des oberen Plattenelementes 110 und dem Paar Elektrodenanschlüsse 134 des unteren Plattenelementes 130 verbunden. Diese Verbindung einer Verbinderelektrode mit einem Elektrodenanschluss wird ausgeführt, indem zunächst der Verbindungsbereich mit einer aus Silber und Kohlenstoff gemischten leitenden Paste beschichtet wird, die auch das Material der Verdrahtungsmuster darstellt, und dann von beiden Seiten Thermokompression ausgeführt wird.
Des Weiteren ist ein Einschnitt 121 zwischen dem Paar Verbinderelektroden 122 und dem Paar Verbinderelektroden 123 in der Verbindereinheit 120 ausgebildet, um Spannung abzubauen, die durch den Unterschied zwischen dem oberen Plattenelement 110 und dem unteren Plattenelement 130 bezüglich des Wärmeausdehnungskoeffizienten entsteht. Das heißt, selbst wenn das obere Plattenelement 110 und das untere Plattenelement 130 sich unterschiedlich ausdehnen, wenn die Temperatur ansteigt, kann auf die Verbindereinheit 120 aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnung wirkende Spannung durch den Einschnitt 121 absorbiert werden. Damit treten in diesem Teil des Sensorbildschirms 100 mangelhafter Kontakt und Bruch über einen großen Bereich von Temperatur kaum auf.

Laminierte Struktur des Sensorbildschirms 100

Fig. 3 ist eine teilweise auseinandergezogene Schnittansicht, die die laminierte Struktur des Sensorbildschirms 100 zeigt. Der Einfachheit der Erläuterung halber ist die laminierte Struktur eines LCD-Bildschirms 200, an dem der Sensorbildschirm 100 angebracht ist, ebenfalls dargestellt.
In der Figur wird das obere Plattenelement 110 hergestellt, indem ein PET-Film 101, ein polarisierender Film 102, ein λ/4-Verzögerungsfilm (Viertelwellenlängenplättchen) 103, und ein Lichtisotropie-Film 104 in dieser Reihenfolge von seiner Oberseite her unter Einsatz eines Klebstoffs (nicht dargestellt) laminiert werden. Die Widerstandsmembran 111 wird auf der Unterseite des untersten Lichtisotropie-Films 104 ausgebildet.
Das obere Plattenelement 110 liegt dem unteren Plattenelement 130 gegenüber, wobei die Punkt-Abstandshalter 160 dazwischen angeordnet sind. Die Widerstandsmembran 131 ist auf der gegenüberliegenden Fläche des unteren Plattenelementes 130 ausgebildet.
Fig. 4 zeigt Tabelle 1, die Dicken und Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien darstellt, die in dem Sensorbildschirm laminiert sind.
Der polarisierende Film 102, der hier eingesetzt wird, wird hergestellt, indem ein PVA (Polyvinylalkohol)-Film, der so gezogen wurde, dass er doppeltbrechend ist, unter Verwendung eines Klebstoffs zwischen TAC (Triacetylacetat)-Filme eingeschlossen wird. Bei dieser Ausführung beträgt die Dicke des PVA-Films 20 um, und die Dicke der zwei TAC-Filme beträgt 160 um. Da sich der dünne PVA-Film mit den Dicken der TAC-Filme ausdehnt, entspricht der Wärmeausdehnungskoeffizient des gesamten Polarisationsfilms 102 ungefähr dem der TAC-Filme (5,4 · 10&supmin;&sup5; cm/cm/ºC).
Der λ/4-Verzögerungsfilm 103 besteht aus einem PC (Polycarbonat)-Film.
Bei dem Lichtisotropie-Film 104 handelt es sich um einen Kunststofffilm, der keinerlei Polarisation gegenüber darauf auftreffendem Licht aufweist. Bei dieser Ausführung wird ein Film auf Norbornen, einem transparenten Thermoplastikkunststoff mit einer aliphatischen Ringstruktur, beispielsweise ARTON-Film, der von JSR Corporation (ARTON ist ein Warenzeichen des Unternehmens) hergestellt wird, als der Lichtisotrophie-Film 104 eingesetzt. Der ARTON-Film bietet sich aufgrund seiner ausgezeichneten Transparenz, Oberflächenhärte und Wärmebeständigkeit für den Einsatz in Sensorbildschirmen an.
Direkt unter dem Sensorbildschirm 100 ist der transparente LCD-Bildschirm 200 angebracht. Dieser LCD-Bildschirm 200 weist einen bekannten Aufbau auf, der aus einem Paar polarisierender Filme 202 und 203 sowie einer Flüssigkristallzelle 201 besteht, die sich dazwischen befindet. Ein λ/4-Verzögerungsfilm 204 ist auf die Oberseite des Polarisationsfilms 202 laminiert.
Des Weiteren befindet sich eine Hintergrundbeleuchtungsquelle (nicht dargestellt) unter dem CD-Bildschirm 200.
Der λ/4-Verzögerungsfilm 204 ist nicht notwendigerweise auf die Oberseite des LCD- Bildschirms 200 laminiert, sondern kann an die Unterseite des unteren Plattenelementes 130 in dem Sensorbildschirm 100 angeklebt werden. Solange der λ/4-Verzögerungsfilm 204 zwischen dem unteren Plattenelement 130 und dem LCD-Bildschirm 200 angeordnet ist, können die folgenden Verbesserungen bezüglich der Sichtbarkeit des auf dem LCD-Bildschirms 200 angezeigten Inhalts erreicht werden.
Effekte, die durch den Polarisationsfilm 102 und die λ/4-Verzögerungsfilme 103 und 204 erzielt werden, werden im Folgenden erläutert.
Der polarisierende Film 102 ist so angeordnet, dass seine Polarisationsachse parallel zur Polarisationsachse des Polarisationsfilms 202 in dem LCD-Bildschirm 200 ist. Des Weiteren ist der λ/4-Verzögerungsfilm 103 so angeordnet, dass seine optische Achse einen Winkel von 45º zur Polarisationsachse des Polarisationsfilms 102 bildet.
Von außen über den PET-Film 101 auftreffendes Licht wird durch den Polarisationsfilm 102 in linear polarisiertes Licht umgewandelt und des Weiteren durch den λ/4-Verzögerungsfilm 103 in zirkular polarisiertes Licht umgewandelt. Das zirkular polarisierte Licht wird teilweise von den Oberseiten des unteren Plattenelementes (Glas) 130, des LCD- Bildschirms 200 und/oder der Widerstandsmembranen 111 und 131 reflektiert und tritt deshalb wieder in den λ/4-Verzögerungsfilm 103 ein, wo es in linear polarisiertes Licht umgewandelt wird. Dabei wird, da das Licht, als es reflektiert wurde, um 90º phasenverschoben wurde, die Ebene dieses linear polarisierten Lichtes um 90º in Bezug auf die Ebene des linear polarisierten Lichtes, das von dem Polarisationsfilm 102 emittiert wurde, gedreht. Daher kann das linear polarisierte Licht, das aus dem λ/4-Verzögerungsfilm 103 ausgetreten ist, nicht durch den Polarisationsfilm 102 hindurch treten und weiter nach oben gelangen.
So tritt, wenn Licht von außen in den Berührungsbildschirm 100 eintritt und im Inneren des Berührungsbildschirms 100 reflektiert wird, das reflektierte Licht nicht aus dem Sensorbildschirm 100 aus. Daher kann der Benutzer im Freien den auf dem LCD-Bildschirm 200 angezeigten Inhalt deutlich sehen, ohne dass es zur Reflexion bzw. Blendung kommt.
Der λ/4-Verzögerungsfilm 204, der an der Oberseite des LCD-Bildschirms 200 angebracht ist, ist so angeordnet, dass seine optische Achse einen Winkel von 45º zur Polarisationsachse des Polarisationsfilms 202 bildet. Dabei ist die optische Achse des λ/4- Verzögerungsfilm 204 so ausgerichtet, dass die Drehrichtung von zirkular polarisiertem Licht der Hintergrundbeleuchtungsquelle nach dem Hindurchtreten durch den λ/4-Verzögerungsfilm 204 umgekehrt zur Drehrichtung von zirkular polarisiertem Licht des auftreffenden Lichtes nach dem Hindurchtreten durch den λ/4-Verzögerungsfilm 103 ist.
Durch diese Anordnung wird Licht von der Hintergrundbeleuchtungsquelle, bei dem es sich um linear polarisiertes Licht handelt, das durch den Polarisationsfilm 202 hindurchgetreten ist, durch den λ/4-Verzögerungsfilm 204 in zirkular polarisiertes Licht umgewandelt. Dieses zirkular polarisierte Licht wird beim Hindurchtreten durch den λ/4-Verzögerungsfilm 103 wieder in linear polarisiertes Licht umgewandelt. Dabei nimmt, da die Verzögerungsachsen des λ/4-Verzögerungsfilms 103 und des λ/4-Verzögerungsfilms 204 senkrecht zueinander sind, die Ebene des linear polarisierten Lichtes, das aus dem λ/4-Verzögerungsfilm 103 ausgetreten ist, wieder die ursprüngliche Ausrichtung an, d. h. die Ebene des linear polarisierten Lichtes ist unmittelbar nach dem Hindurchtreten durch den Polarisationsfilm 202 parallel zur Ebene des linear polarisierten Lichtes. Des Weiteren ist, da die Polarisationsachsen des Polarisationsfilms 102 und des Polarisationsfilms 202 parallel zueinander sind, die Ebene des linear polarisierten Lichtes der Hintergrundbeleuchtungsquelle, das durch den λ/4-Verzögerungsfilm 103 hindurchgetreten ist, parallel zur Polarisationsachse des Polarisationsfilmes 102, so dass dieses linear polarisierte Licht unverändert durch den Polarisationsfilm 102 hindurchtreten kann. So kann Licht von der Hintergrundbeleuchtungsquelle nach außen emittiert werden, ohne dass es durch den Polarisationsfilm 102 und den λ/4-Verzögerungsfilm 103 gehindert wird, die so angeordnet sind, dass sie vor Reflexion bzw. Blendung schützen. Somit kann eine ausreichende Menge an Licht erzielt werden, ohne dass die Leistung der Hintergrundbeleuchtungsquelle erhöht werden muss, was im Sinne einer guten Sichtbarkeit ist.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Polarisationsfilms 102, des λ/4-Verzögerungsfilm 103 und des Lichtisotropie-Films 104 macht, wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, ungefähr das Acht- bis Neunfache von dem des Glases aus, das das untere Plattenelement 130 bildet. Dementsprechend dehnen sich, wenn die Temperatur steigt, diese Filme des oberen Plattenelementes 110 stärker aus als das Glas.
Das obere Plattenelement 110 und das untere Plattenelement 130 sind an ihren Rändern über den Abstandshalter 140 fest miteinander verbunden. Die Wärmeausdehnung des oberen Plattenelementes 110 ist nach oben gerichtet und bewirkt so die Wölbung nach oben, wodurch das Erscheinungsbild und die Bedienbarkeit des Sensorbildschirms 100 beeinträchtigt werden.
Gemäß dieser Ausführung ist der PET-Film 101 mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der niedriger ist als der des Polarisationsfilms 102 oder des Lichtisotropie-Films 104 auf der Oberseite des oberen Plattenelementes 110 angeordnet, so dass eine Wölbung nach oben wirkungsvoll unterdrückt werden kann.
Dabei widersteht der PET-Film 101, wenn er außerordentlich dünn ist, der Wärmeausdehnung der unteren Filme nicht und dehnt sich schließlich aus. Daher muss der PET- Film 101 eine bestimmte Dicke haben. Wenn hingegen der PET-Film 101 zu dick ist, weist er nicht ausreichende Flexibilität auf und beeinträchtigt so die Bedienbarkeit des Sensorbildschirms 100. Dementsprechend ist der PET-Film 101 vorzugsweise 50 um-250 um dick. Noch besser ist der PET-Film 101 125 um-188 um dick, so dass er die Wölbung des oberen Plattenelementes 110 unterdrück und die gewünschte Bedienbarkeit über ein großes Spektrum an Temperaturen beibehält. Bei der vorliegenden Ausführung ist die Dicke des PET-Films 101 auf 180 um festgelegt, wie dies in Tabelle 1 in Fig. 4 dargestellt ist.
Die TAC-Filme, die in dem Polarisationsfilm 102 eingesetzt werden, sind hygroskopisch und weisen einen außerordentlich hohen hygroskopischen Längenausdehnungskoeffizienten (d. h. einen Ausdehnungskoeffizienten aufgrund von Feuchtigkeitsabsorption) von 4 · 10&supmin;&sup5;-7 · 10&supmin;&sup5; cm/cm/% auf. Dementsprechend nimmt die Ausdehnung des Po¬ larisationsfilms 102 weiter zu, wenn sowohl Temperatur als auch Feuchtigkeit ansteigen. Bei dieser Ausführung jedoch ist die Oberseite des Polarisationsfilms 102 mit dem PET- Film 101 bedeckt, der geringe Hygroskopizität aufweist, um den Polarisationsfilm 102 vor Kontakt mit der Außenluft zu schützen. Daher wird der Sensorbildschirm 101 durch eine Veränderung der Umgebungsfeuchtigkeit nicht nachteilig beeinflusst.

Ergebnisse von Experimenten

Tabelle 2 in Fig. 5 zeigt Ergebnisse von Experimenten, die belegen, dass die Wölbung des oberen Plattenelementes 110 weitgehend unterdrückt wurde, indem der PET-Film 101 daran angeklebt wurde.
Die Materialien und Dicken der jeweiligen Elemente eines Sensorbildschirms, die bei diesem Experiment eingesetzt wurden, sind in Tabelle 1 dargestellt, und die Größe des Sensorbildschirms 100 beträgt 190 mm · 150 m (8,4 Inch).
Das Experiment wurde wie folgt ausgeführt. Wenn die Temperatur -20ºC oder 70ºC betrugt, wurde die Umgebung fast ohne Feuchtigkeit trocken eingestellt, während, wenn die Temperatur 25ºC, 40ºC oder 60ºC betrug, die Atmosphäre auf eine hohe Feuchtigkeit von 90% eingestellt wurde. Bei jeder dieser Umgebungsbedingung wurde der maximale Betrag der Wölbung des Sensorbildschirms für den Fall 1, in dem der Sensorbildschirm 24 Stunden lang in der Umgebung gelassen wurde, und für den Fall 2 gemessen, in dem der Sensorbildschirm, nachdem er 24 Stunden lang in der Umgebung belassen worden war, aus der Atmosphäre entnommen wurde und 30-60 Minuten lang in einer normalen Umgebung (ungefähr 25ºC Temperatur und 50% Luftfeuchtigkeit) belassen wurde.
Dabei wurde das Maß der Wölbung in Millimetern als Verschiebung eines Punktes, an dem die größte Wölbung auftrat, gegenüber einer Bezugsebene gemessen. Die hier verwendete Bezugsebene ist die Oberseite des oberen Plattenelementes 110 bei normaler Temperatur und Feuchtigkeit.
Zusätzlich zu dem oben erwähnten Wölbungstest wurde die Bedienbarkeit des Sensorbildschirms bewertet, indem verschiedene Betätigungsgewichte mit einem normalen Eingabestift (bestehend aus Polyacetat, Stiftspitzenradius von 0,8 mm) auf dem Sensorbildschirm ausgeübt worden. Dieser Dehnbarkeitstest wurde bei zehn Probe-Sensorbildschirmen wiederholt, die den gleichen Umgebungsbedingungen unter den oben beschriebenen Umgebungsbedingungen im Fall 1 und 2 ausgesetzt worden waren. Wenn alle 10 Probebildschirme funktionierten, wenn sie mit einem bestimmten Bediengewicht durch den Eingabestift gedrückt wurden, wurde die Bedienbarkeit mit "O" bewertet. Wenn einer der zehn Probebildschirme bei dem Bedingungsgewicht nicht funktionierte, wurde die Bedienbarkeit mit "Δ" bewertet. Wenn keiner der Probebildschirme bei dem Bediengewicht funktionierte, wurde die Bedienbarkeit mit "X" bewertet.
Es erübrigt sich zu sagen, dass, wenn alle zehn Probebildschirme mit einem geringen Bediengewicht funktionierten, dies gute Bedienbarkeit demonstriert. Der Brauchbarkeit halber ist es wünschenswert, dass alle zehn Probebildschirme mit einem Bediengewicht von nicht mehr als 100 g-130 g funktionieren, nachdem die Umgebungstemperatur wieder auf normal verändert wurde. Wenn hingegen einige Probebildschirme bei einem Bediengewicht von 200 g nicht funktionieren, zeigt dies mangelhafte Bedienbarkeit und niedrige Erzeugnisqualität an.
Zufriedenstellende Ergebnisse wurden, wie in Tabelle 2 dargestellt, in Fall 1 erzielt, da der Bedienungsbildschirm für ein Bediengewicht von 80 g in allen Umgebungen außer bei -20ºC mit "O" bewertet wurde. Diese Ergebnisse änderten sich auch dann nicht, wenn der Sensorbildschirm weitere 240 Stunden unter diesen Umständen belassen wurde.
In Fall 2 zeigte der Sensorbildschirm bei Umgebungen von 25ºC und 40ºC, die innerhalb eines Spektrums normaler Einsatzumgebungen liegen, gute Bedienbarkeit, da der Betrag der Wölbung mit 0 mm gemessen wurde, und die Bedienbarkeit bei dem Gewicht von 80 g mit "O" bewertet wurde. In Umgebungen von 60ºC und 70ºC funktionierten einige Probebildschirme bei einem Bediengewicht von 130 g nicht, alle zehn Probebildschirme funktionierten jedoch bei einem Bediengewicht von 200 g.
Dieser Sensorbildschirm ist mit einem herkömmlichen Sensorbildschirm zu vergleichen, an dem der PET-Film 101 nicht angeklebt ist. Wenn er 24 Stunden lang in einer Umgebungstemperatur von 40ºC (90% Luftfeuchtigkeit) belassen wurde, wölbte sich der herkömmliche Sensorbildschirm um 2,5 mm und wurde stark verformt. Des Weiteren ist die Bedienbarkeit des herkömmlichen Sensorbildschirms mangelhaft, da die meisten Probebildschirme erst bei einem Bediengewicht von 200 g oder mehr funktionierten. Dies belegt die erheblich verbesserte Bedienbarkeit des Sensorbildschirms der vorliegenden Ausführung.

Zweite Ausführung

Gemäß der zweiten Ausführung weist der Sensorbildschirm 100 auch dann noch gute Bedienbarkeit auf, wenn er aus einer aggressiven Umgebung mit einer Temperatur von 60ºC entnommen wurde.
Der Sensorbildschirm 100, der in Tabelle 2 eingesetzt wurde, wurde, wie oben beschrieben, sowohl im Fall 1 als auch im Fall 2 bei den Umgebungstemperaturen von 25ºC und 40ºC bei dem Bediengewicht von 80 g mit "O" bewertet, was eine spürbare Verbesserung gegenüber dem herkömmlichen Sensorbildschirm ohne den PET-Film 101 darstellt. Wenn sich jedoch die Umgebungstemperatur von 60ºC und 70ºC auf normale Bedingungen änderte, war die Bedienbarkeit nicht besonders gut, da sie nur bei dem Bediengewicht von 200 g mit "O" bewertet wurde.
Nehmen wir an, dieser Sensorbildschirm 100 wird in einem Erzeugnis, wie beispielsweise einem Fahrzeug-Navigationssystem, eingesetzt. Die Umgebungstemperatur im Inneren eines Wagens, der im Hochsommer in der heißen Sonne geparkt wird, erreicht oft bis 60ºC, so dass es wünschenswert ist, die gute Bedienbarkeit auch dann aufrechtzuhalten, wenn der Sensorbildschirm 100 in einer derartig aggressiven Umgebung belassen wird.
In Tabelle 2 wurde die gute Bedienbarkeit beibehalten, wenn die Umgebungstemperatur 60ºC oder 70ºC betrug, die Bedienbarkeit nahm jedoch ab, wenn die Umgebungstemperatur auf normal zurück ging. Eine mögliche Ursache dafür wird im Folgenden aufgeführt.
Bei der ersten Ausführung wird der PET-Film 101 mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten an der Oberseite des Polarisationsfilms 102 angeklebt, um die Wärmeausdehnung des Polarisationsfilms 102 zu unterdrücken, die durch einen Temperaturanstieg bewirkt wird, und zu verhindern, dass sich der Polarisationsfilm 102 nach oben wölbt. Dadurch nimmt, wenn der Sensorbildschirm 100 über lange Zeit in einer Umgebungstemperatur von 60ºC oder darüber belassen wird, die thermische Spannung, die zwischen dem PET-Film 101 und dem Polarisationsfilm 102 wirkt, zu, und schließlich kommt es zur "Abweichung" in der Klebstoffschicht zwischen den zwei Filmen in einer Richtung, durch die die thermische Spannung abgebaut wird. Dann zieht sich, wenn die Umgebungstemperatur wieder auf normal zurückgegangen ist, der Polarisationsfilm 102 mit einem höheren Wärmeausdehnungskoeffizient stärker zusammen als der PET-Film 101, wobei die Abweichung bestehen bleibt, so dass der PET-Film 101 locker wird und sich nach oben wölbt. Damit ist die Wölbung von 1 mm in Fall 2 erklärt, die in Tabelle 2 dargestellt ist.
So verschlechtert sich, wenn die Umgebungstemperatur nach langer Zeit wieder auf normal abfällt, die Bedienbarkeit des Sensorbildschirms 100. Es ist jedoch besser, wenn der Sensorbildschirm 100 nach wie vor gute Bedienbarkeit aufweist, auch wenn er bei einer hohen Temperatur, wie beispielsweise 60ºC, belassen und dann entnommen wird.
Die Lösung für dieses Problem liegt im Material eines Klebstoffs, der verwendet wird, um den PET-Film 101 und den Polarisationsfilm 102 zu verbinden. Statt eines normalen Klebstoffs, der herkömmlicherweise für Kunststofffilme eingesetzt wird, wird bei der zweiten Ausführung ein Klebstoff verwendet, der selbst nach dem Trocknen elastisch bleibt, so dass die Klebstoffschicht thermische Spannung absorbiert, die zwischen dem PET-Film 101 und dem Polarisationsfilm 102 bei hoher Temperatur wirkt, und so die thermische Spannung verringert. Das gleiche Experiment wie in Tabelle 2 wurde mit einem Sensorbildschirm ausgeführt, der bis auf den Einsatz dieses Klebstoffs mit Spannungsabbaufähigkeit (im Folgenden "spannungsabbauender Klebstoff" genannt) identisch mit dem Sensorbildschirm der ersten Ausführung ist. Die Ergebnisse des Experiments sind in Tabelle 3 in Fig. 6 dargestellt. In Tabelle 3 verbesserte sich, obwohl keine Verbesserung der Bedienbarkeit auftrat, wenn sich die Temperatur von der höchsten, d. h. 70ºC, auf normal änderte, die Bedienbarkeit, wenn sich die Umgebungstemperatur von 60ºC auf normal änderte, da keine Wölbung beobachtet wurde und die Bedienbarkeit bei dem Gewicht von 80 g mit "O" bewertet wurde.
So ist es durch den Einsatz des spannungsabbauenden Klebstoffs zum Ankleben des PET-Films 101 an dem Polarisationsfilm 102 möglich, thermische Spannung zwischen den zwei Filmen in einer Umgebung von ungefähr 60ºC abzubauen, die im tatsächlichen Einsatz auftreten könnte. Wenn die Umgebungstemperatur auf normal zurückgegangen ist, dient die elastische Kraft des Klebstoffs dazu, die Abweichung zu beseitigen, die vorrübergehend zwischen den beiden Filmen auftritt, so dass die Filme wieder ordnungsgemäß aufeinander ausgerichtet werden. Damit wird die Wölbung des Sensorbildschirms unterdrückt, und die Bedienbarkeit wird erheblich verbessert.
Dabei ist es, bevor der PET-Film 101 an dem Polarisationsfilm 102 mit dem spannungsabbauenden Klebstoff angeklebt wird, vorzuziehen, eine Oberflächenbehandlung der Klebefläche des PET-Films 101 vorzunehmen.
Im Allgemeinen haben ein PET-Film und ein Klebstoff, der aus spannungsabbauendem Material besteht, keine ausreichende Haftung und können sich bei plötzlichen Temperaturänderungen (insbesondere bei hohen Temperaturen) voneinander lösen. Daher muss wenigstens die Klebefläche des PET-Films 101 einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden, um die Haftung an dem Klebstoff zu verstärken.
Als die Oberflächenbehandlung kann eine bekannte Behandlung, wie beispielsweise eine Korona-Behandlung oder eine Ozon-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlung, vorgenommen werden, diese Behandlungen sind jedoch problematisch hinsichtlich der Herstellung stabiler Bearbeitungsbedingungen bei dem Behandlungsverfahren. Um Zuverlässigkeit und Herstellbarkeit zu gewährleisten, wird die Oberfläche des PET-Films 101 vorzugsweise mit einem Material geschaffen, das starke Haftung an dem spannungsabbauenden Klebstoff aufweist.
Als ein Beispiel wird ein Acrylharz als ein derartiges Beschichtungsmaterial eingesetzt. Die Beschichtung kann einfach mit einem bekannten Walzenbeschichtungsverfahren ausgeführt werden, bei dem eine Beschichtungslösung aus dem Acrylharz in einem vorgegebenen organischen Lösungsmittel gelöst wird und die Beschichtungslösung auf die Oberfläche des PET-Films 101 mit einer Walze aufgetragen wird.
Fig. 7 ist eine auseinandergezogene Schnittansicht, die einen Teil des oberen Plattenelementes 110 zeigt, wobei der PET-Film 101 mit dem Acrylharz beschichtet ist. In der Figur ist die Schicht aus spannungsabbauendem Klebstoff mit Bezugszeichen 1021 gekennzeichnet.
In der Figur werden beide Flächen des PET-Films 101 im Voraus mit den Acrylharzbeschichtungen überzogen, und so werden Acrylharzschichten 1011 und 1012, die jeweils eine Dicke von ungefähr 5 um haben, ausgebildet. Da das Acrylharz nicht nur stark an dem spannungsabbauenden Klebstoff haftet sondern auch ausgezeichnete Haltbarkeit aufweist, dient die Acrylharzschicht 1011 auch dazu, die Beständigkeit gegenüber Abrieb zu verstärken, der durch die Stifteingabe verursacht wird. Normalerweise reicht eine Dicke von ungefähr 10 um für diese Acrylharzbeschichtungen aus. Wären die Beschichtungen dicker, würde die Elastizität der Druckfläche des Sensorbildschirms abnehmen und damit seine Bedienbarkeit beeinträchtigt werden.
Des Weiteren kann die Beständigkeit gegenüber Blendung bzw. Reflexion weiter verbessert werden, indem eine Reflexionsverhinderungsbehandlung der Oberfläche der Acrylharzschicht 1011 vorgenommen wird. Als die Reflexionsverhinderungsbehandlung wird ein bekanntes Verfahren, wie beispielsweise eine Gravurwalzen-Beschichtung, ausgeführt. Bei der Gravurwalzen-Beschichtung wird eine vorgegebene Beschichtungsflüssigkeit von einer Gravurwalze mit feinen Vertiefungen angesaugt, die durch Ätzen an ihrer Oberfläche ausgebildet sind. Nachdem überschüssige Flüssigkeit von der Oberfläche der Gravurwalze mit einer Rakel abgeschabt worden ist, wird die Gravurwalze auf den Acrylharzfilm aufgebracht.
Das gleiche Experiment wie in Tabelle 2 wurde mit einem Sensorbildschirm ausgeführt, bei dem harte Beschichtungen auf beide Flächen des PET-Films 101 und nicht nur den PET-Film 101 und den Polarisationsfilm 102 aufgetragen wurden, sondern darüber hinaus der Polarisationsfilm 102 und der λ/4-Verzögerungsfilm 103, die unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, mit dem spannungsabbauenden Klebstoff verbunden wurden.
Die Ergebnisse dieses Experimentes waren unter nahezu allen Umgebungsbedingungen zufriedenstellend, wie dies bei dem in Tabelle 3 dargestellten Experiment der Fall ist. Keine Trennung zwischen dem PET-Film 101 und dem Polarisationsfilm 102 trat bei einer Temperatur von 70ºC auf. Des Weiteren war ausreichende Bedienbarkeit selbst nach der Änderung der Umgebungstemperatur von 60ºC auf normal gewährleistet.
Obwohl bei den oben aufgeführten Experimenten eine Glasplatte mit einer Dicke von 1100 um als das untere Plattenelement 130 eingesetzt wurde, ist eine dünnere Glasplatte zur Gewichtsverringerung des Sensorbildschirms vorteilhafter, und zwar insbesondere, wenn der Sensorbildschirm in einer tragbaren Vorrichtung eingesetzt wird.
Tabelle 4 in Fig. 8 zeigt die Ergebnisse beim Ausführen des gleichen Experiments wie in Tabelle 2 mit einem Sensorbildschirm, bei dem der PET-Film 101 an dem oberen Plattenelement 110 angeklebt wurde und eine Glasplatte mit einer Dicke von 700 um als das untere Plattenelement 130 eingesetzt wurde. Tabelle 5 in Fig. 9 zeigt die Ergebnisse beim Ausführen des gleichen Experiments wie in Tabelle 3 mit einem Sensorbildschirm, bei dem der PET-Film 101 an dem oberen Plattenelement 110 mit dem spannungsabbauenden Klebstoff angeklebt wurde und eine Glasplatte mit einer Dicke von 700 um als das untere Plattenelement 130 eingesetzt wurde.
In beiden Experimenten betrug das Maß der Wölbung 1,5 mm, und die Bedienbarkeit wurde selbst beim maximalen Bediengewicht von 200 g mit "X" bewertet, wenn die Umgebungstemperatur -20ºC betrug. Dies lässt sich wie folgt erklären. Da der Wärmeausdehnungskoeffizient des Polarisationsfilms 102 höher als der des PET-Films 101, zieht sich der Polarisationsfilm 102 bei einer extrem niedrigen Temperatur stärker zusammen als der PET-Film 101. Dies bewirkt eine Biegekraft, durch die sich das obere Plattenelement 110 nach oben wölbt. Des Weiteren wird das untere Plattenelement 130, da das untere Plattenelement 130 dünn ist (700 um), aufgrund dieser Biegekraft leicht nach unten verformt.
Dabei waren die Ergebnisse, nachdem sich die Umgebungstemperatur auf normal änderte, die gleichen wie bei den Experimenten, die unter Verwendung der Glasplatte mit einer Dicke von 1100 um ausgeführt wurden.
Das heißt, bei dem PET-verklebten Sensorbildschirm ohne den spannungsabbauenden Klebstoff war die Bedienbarkeit nur dann nicht zufriedenstellend, wenn sich die Umgebungstemperatur von 60ºC und 70ºC auf normal änderte (siehe Tabelle 4). Bei dem PET-verklebten Sensorbildschirm mit dem spannungsabbauenden Klebstoff war die Bedienbarkeit nur dann nicht zufriedenstellend, wenn sich die Umgebungstemperatur von 70ºC auf normal änderte (siehe Tabelle 5).
Diese Versuchsergebnisse zeigen, dass, unabhängig davon, ob es sich bei dem unteren Plattenelement 130 um eine sehr dünne Glasplatte mit einer Dicke von 700 um oder eine dickere Glasplatte mit einer Dicke von 1100 um handelt, die Bedienbarkeit durch das Aufbringen des PET-Films 101 auf den Polarisationsfilm 102 mit dem spannungsabbauenden Klebstoff erheblich verbessert werden kann.

Abwandlungen

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der oben stehenden Ausführungen beschrieben wurde, sollte die Erfindung nicht darauf beschränkt sein. So sind beispielsweise die folgenden Abwandlungen möglich.
(1) In der laminierten Struktur, die in Fig. 3 dargestellt ist, wird der λ/4-Verzögerungsfilm 103 unter dem Polarisationsfilm 102 angeordnet, um linear polarisiertes Licht in zirkular polarisiertes Licht umzuwandeln und so die Sichtbarkeit und Reflexionsfreiheit zu gewährleisten (eine derartige Struktur wird im Folgenden als "zirkular polarisierende Struktur" bezeichnet). Jedoch kann ein bestimmtes Maß der Sichtbarkeit und Reflexionsfreiheit auch dann erreicht werden, wenn der Sensorbildschirm 100 nicht die zirkular polarisierende Struktur aufweist, solange er mit dem Polarisationsfilm 102 versehen ist.
Fig. 10 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die den laminierten Aufbau des Sensorbildschirms 100 zeigt, der den λ/4-Verzögerungsfilm 103 nicht enthält. Wie in Fig. 3 ist auch die laminierte Struktur des LCD-Bildschirms 200 dargestellt.
Das obere Plattenelement 110 wird hergestellt, indem der PET-Film 101, der Polarisationsfilm 102 und der Lichtisotropie-Film 104 mittels eines Klebstoffs (nicht dargestellt) laminiert werden. Die Widerstandsmembran 111 wird unter dem untersten Lichtisotropie-Film 104 ausgebildet. Das untere Plattenelement 130 liegt dem oberen Plattenelement 110 gegenüber, wobei sich die Punkt-Abstandshalter 160 dazwischen befinden. Die Widerstandsmembran 130 ist auf der Oberseite des unteren Plattenelementes 130 ausgebildet. Dieser Aufbau unterscheidet sich von der zirkular polarisierenden Struktur in Fig. 3 dahingehend, dass der λ/4-Verzögerungsfilm 103 weggelassen worden ist.
Des Weiteren ist der λ/4-Verzögerungsfilm 204 bei dem LCD-Bildschirm 200 unter dem Sensorbildschirm 100 weggelassen worden.
In Fig. 10 ist der Polarisationsfilm 102 in dem Sensorbildschirm 100 so angeordnet, dass seine Polarisationsachse parallel zu der des Polarisationsfilms 202 in dem LCD-Bildschirm 200 ist. Dementsprechend kann Licht von der Hintergrundbeleuchtungsquelle, nachdem es durch den Polarisationsfilm 202 hindurchgetreten ist, unverändert durch den Polarisationsfilm 102 hindurchtreten. Dadurch verringert sich die Menge an Licht von der Hintergrundbeleuchtungsquelle kaum, und ausreichende Sichtbarkeit kann gewährleistet werden.
Dabei nimmt die Menge an äußerem Licht, das durch den PET-Film 101 auftrifft, an dem Polarisationsfilm 102 um ungefähr die Hälfte ab, da der Polarisationsfilm 102 nur Licht, dessen Polarisationsebene parallel zu seiner Polarisationsachse ist, hindurchtreten lässt. Dadurch kann Blendung bzw. Reflexion auf ein praktikables Maß verringert werden, wenn auch in geringerem Maße als bei dem Sensorbildschirm 100 mit der zirkular polarisierenden Struktur.
(2) Reflexionsverhindernde Filmschichten (wie beispielsweise der Polarisationsfilm 102 und der λ/4-Verzögerungsfilm 103, die im Folgenden gemeinsam als "Reflexionsverhinderungsfilm" bezeichnet werden) in dem oberen Plattenelement 110 des Sensorbildschirms 100 können ihren Zweck erfüllen, so lange sie innerhalb eines Anzeigebildschirm-Bereiches des LCD-Bildschirms 200 angeordnet sind, auf dem der Sensorbildschirm 100 angebracht ist.
Berücksichtigt man die höheren Materialkosten für einen derartigen reflexionsverhindernden Film gegenüber anderen Kunststofffilmen, ist es kostengünstig, wenn der reflexionsverhindernde Film kleiner ist als eine Fläche, die von den inneren Rändern des Abstandshalters 140 (im Folgenden als "Innenrandfläche" bezeichnet) umgeben wird. Ein zu kleiner reflexionsverhindernder Film jedoch beschwört die Gefahr herauf, dass der Sensorbildschirm 100 nicht funktionsfähig ist, da ein Bruch zwischen der Widerstandsmembran 100 und dem Paar Elektroden 112 beim Verfahren zum Herstellen des Sensorbildschirms auftrat.
Ein derartiger Bruch entsteht wie folgt. Da der reflexionsverhindernde Film relativ teuer ist, wird der reflexionsverhindernde Film vorzugsweise in einem späteren Stadium des Herstellungsverfahrens aufgebracht. Dementsprechend wird, nachdem der Lichtisotrophie-Film 104 und das untere Plattenelement 130 mit dem rahmenartigen Abstandshalter 140 und den Punkt-Abstandshaltern 160 dazwischen laminiert wurden, der reflexionsverhindernde Film an der Oberseite des Lichtisotropie-Films 104 durch Pressen mit einer Walze angeklebt. Dabei verlängert sich, wenn die Walze auf einen Teil der Innenränder des Abstandshalters 140 presst, der Lichtisotrophie-Film 104, der den Träger für die Widerstandsmembran 111 bildet, in dem gepressten Teil erheblich, und zwar so als ob er sich biegt. Die Widerstandsmembran 111 ist jedoch nicht flexibel genug, um der Verlängerung des Lichtisotropie-Films 104 zu widerstehen, so dass es zum Bruch kommt.
Dieses Problem kann vermieden werden, wenn der reflexionsverhindernde Film so groß ist wie der Lichtisotrophie-Film 104, da die Festigkeit des Lichtisotropie-Films 104 in einem Bereich zunimmt, der den Innenrändern des Abstandshalters 140 entspricht, so dass sich der Lichtisotrophie-Film 104 nicht derartig stark verlängert, wenn er von der Walze gepresst wird. Dies ist jedoch, wie oben angemerkt, unter Kostengesichtspunkten nicht besonders vorteilhaft. Um die Größe des reflexionsverhindernden Films zur Kostenverringerung auf ein Minimum zu verkleinern, ohne dass die Gefahr von Brüchen auftritt, kann die Größe des reflexionsverhindernden Film etwas größer festgelegt werden als der Innenflächenbereich des Abstandshalters 140.
Fig. 11A ist eine Teil-Längsschnittansicht, die die laminierte Struktur des Sensorbildschirms 100 zeigt, der mit dem Polarisationsfilm 102 als einzigem reflexionsverhindernden Film versehen ist. Es ist anzumerken, dass der λ/4-Verzögerungsfilm 103 der Einfachheit halber weggelassen worden ist. Auf die Unterseite des Lichtisotropie-Films 104 wird die Widerstandsmembran 111 laminiert, die mit einer Elektrode 112 verbunden ist. Auf die Oberseite des Lichtisotropie-Films 104 wird der Polarisationsfilm 102 laminiert, dessen Rand sich leicht über den Innenrand des Abstandshalters 140 erstreckt. Fig. 11 B zeigt den Größenunterschied zwischen dem Lichtisotropie-Film 104 und dem Polarisationsfilm 102, die in Fig. 11A dargestellt sind, wobei eine unterbrochene Linie 145 die Innenränder des Abstandshalters 140 andeutet. Der Polarisationsfilm 102 ist, wie in der Figur dargestellt, kleiner als der Lichtisotropie-Film 104, ist jedoch etwas größer als der Innenrandbereich des Abstandshalters 140. Bei dem vorliegenden Beispiel sind die Ränder des Polarisationsfilms 102 so angeordnet, dass sie sich 1 mm über die Innenränder des Abstandshalters 140 hinaus erstrecken. Bei dieser Anordnung kam es zu keinem Bruch beim Herstellungsverfahren.
Normalerweise ist es unwahrscheinlich, dass die Innenränder des Abstandshalters 140 bei einer Vorrichtung, die mit dem Sensorbildschirm 100 versehen ist, zur Zeigereingabe gepresst werden. Dennoch können, sollte ein großer Druck mit einem Eingabestift auf ein Teil der Innenrändern ausgeübt werden, wie dies mit dem Pfeil F in Fig. 11A angedeutet ist, Brüche mit der oben stehenden Abwandlung verhindert werden.
In Fig. 11B sind alle Ränder des Polarisationsfilms 102 so ausgeführt, dass sie sich über die Innenränder des Abstandshalters 140 hinaus erstrecken. Obwohl jedoch die starke Gefahr eines Funktionsausfalls besteht, wenn es zu einem Bruch an einer der zwei Seiten der Widerstandsmembran 111 kommt, die mit dem Paar Elektroden 112 verbunden sind, ist ein Funktionsausfall unwahrscheinlich, wenn es zu einem Bruch an einer der zweiten Seiten der Widerstandsmembran 111 kommt, die nicht mit jeder Elektrode 112 verbunden sind. Daher reicht es aus, wenn die Ränder des reflexionsverhindernden Films sich wenigstens an zwei Seiten über die Innenränder des Abstandshalters 140 hinaus erstrecken, an denen das Paar Elektroden 112 angeordnet ist.
Mit dieser Konstruktion können Brüche wirkungsvoll verhindert werden, ohne dass die Materialkosten erheblich steigen.
(3) Wenn auf die Oberfläche des Sensorbildschirms 100 gedrückt wird, verändert sich der Abstand zwischen den Widerstandsmembranen 111 und 131 um den gedrückten Abschnitt herum. Wenn dies geschieht, kommt es zu Interferenz zwischen Licht von außen, das in den Sensorbildschirm 100 eintritt, von der Widerstandsmembran 111 reflektiertem Licht und von der Widerstandsmembran 131 reflektiertem Licht, so dass Newtonsche Ringe entstehen und die Sichtbarkeit des Anzeigebildschirms beeinträchtigen. Um derartige unerwünschte Newtonsche Ringe zu verhindern, kann der Sensorbildschirm 100 auf folgende Weise abgewandelt werden.
Fig. 12 ist eine Teil-Längsschnittansicht, die die laminierte Struktur des abgewandelten Sensorbildschirms 100 zeigt. Der Einfachheit halber enthält dieser Sensorbildschirm 100 wie in Fig. 11A nur einen reflexionsverhindernden Film, d. h. den Polarisationsfilm 102.
In der Figur wird ein Lichtisotropie-Film 105 mit kleinen Vertiefungen an seiner Unterseite als der Träger für eine Widerstandsmembran 115 eingesetzt. Dadurch werden ähnliche Vertiefungen an den Flächen der Widerstandsmembran 115 ausgebildet. Dadurch wird von außen auf diese Widerstandsmembran 115 auftreffendes Licht unregelmäßig reflektiert, so dass es nahezu zu keiner Interferenz von Licht mit von der Widerstandsmembran 131 reflektiertem Licht kommt. Dadurch werden Newtonsche Ringe wirkungsvoll verhindert.
Dabei kann die Oberfläche des Trägers (Glasplatte 130) der Widerstandsmembran 131 statt des Trägers der Widerstandsmembran 115 aufgeraut werden, oder die Oberflächen beider Träger können aufgeraut werden. Vorzugsweise haben derartige raue Oberflächen eine Oberflächenrauhigkeit Ra von ungefähr 0,06 um-3,0 um entsprechend JIS und ISO468-1982.
Um eine raue Oberfläche an einem Träger einer Widerstandsmembran auszubilden, wird ein bekanntes Verfahren eingesetzt.
Bei einem Träger einer Widerstandsmembran wie dem Lichtisotropie-Film 104, der aus einem Kunststoff besteht, wird hauptsächlich die erwähnte Reflexionsverhinderungsbehandlung eingesetzt. Bei einem Träger einer Widerstandsmembran wie beispielsweise dem unteren Plattenelement 130, das aus Glas besteht, wird hingegen hauptsächlich Ätzen eingesetzt, bei dem die Oberfläche der Glasplatte unter Verwendung eines Wirkstoffs (medicine), wie beispielsweise Fluor, chemisch aufgeraut wird.
Bei dieser Abwandlung besteht jedoch die Möglichkeit, dass Vorsprünge an einer Widerstandsmembran so nahe an die andere Widerstandsmembran reichen, dass sie selbst dann in Kontakt kommen, wenn kein Druck ausgeübt wird, was zu einer Fehlfunktion führt. Um dies zu vermeiden, muss die Höhe der Punkt-Abstandshalter 160 größer sein als die der Vorsprünge.
(4) Obwohl bei den oben beschriebenen Ausführungen ein PET-Film als der Wölbungsverhinderungsfilm eingesetzt wird, da er einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten hat als der Polarisationsfilm 102, kann statt dessen ein Film, der aus anderem Material besteht, eingesetzt werden, wenn sein Wärmeausdehnungskoeffizient niedriger ist als der des Polarisationsfilms 102. Dabei wird, wenn der Polarisationsfilm 102 hauptsächlich aus einem Material mit einem hohen hygroskopischen Längenausdehnungskoeffizienten besteht, wie beispielsweise einem TAC-Film, vorzugsweise wenigstens ein Film mit niedriger Hygroskopizität eingesetzt. Auch in diesem Zusammenhang eignet sich der PET-Film als der wölbungsverhindernde Film.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vollständig beschrieben wurde, ist anzumerken, dass für den Fachmann verschiedene Veränderungen und Abwandlungen auf der Hand liegen. Daher sind diese Veränderungen und Abwandlungen, sofern sie nicht vom Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche abweichen, als darin eingeschlossen zu betrachten.

Claims

1. Widerstandsmembran-Sensorbildschirm (100), der umfasst:

ein erstes Plattenelement (130), das eine erste Widerstandsmembran (131) an einer der Hauptflächen desselben aufweist;

ein zweites Plattenelement (110), das Flexibilität aufweist und eine zweite Widerstandsmembran (111) an einer der Hauptflächen desselben aufweist, wobei das zweite Plattenelement dem ersten Plattenelement gegenüberliegt und sich ein Abstandshalter (140) so dazwischen befindet, dass die erste Widerstandsmembran und die zweite Widerstandsmembran einander mit einem gleichmäßigen Abstand dazwischen zugewandt sind; und

ein drittes Plattenelement (101), das auf die äußere Hauptfläche des zweiten Plattenelementes laminiert ist,

wobei das zweite Plattenelement eine Polarisationseigenschaft aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Plattenelement (109) einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten hat als das zweite Plattenelement (110).

2. Widerstandsmembran-Sensorbildschirm nach Anspruch 1, wobei das dritte Plattenelement unter Verwendung eines Klebstoffs, der eine Entspannungsfähigkeit aufweist, an der äußeren Hauptfläche des zweiten Plattenelementes angeklebt ist.

3. Widerstandsmembran-Sensorbildschirm nach Anspruch 2, wobei das dritte Plattenelement mit einem Acrylharz an einer der Hauptflächen desselben überzogen ist, die an der äußeren Hauptfläche des zweiten Plattenelementes angeklebt ist.

4. Widerstandsmembran-Sensorbildschirm nach Anspruch 1, wobei das dritte Plattenelement weniger hygroskopisch ist als das zweite Plattenelement.

5. Widerstandsmembran-Sensorbildschirm nach Anspruch 1, wobei das zweite Plattenelement hergestellt wird, indem wenigstens zwei Filme laminiert werden, die einen Polarisator (102) enthalten.

6. Widerstandsmembran-Sensorbildschirm nach Anspruch 5, wobei ein erstes Viertelwellenlängenplättchen (204) außerhalb des ersten Plattenelementes so angeordnet ist, dass es ungefähr parallel zu dem ersten Plattenelement ist, und das zweite Plattenelement ein zweites Viertelwellenlängenplättchen (103) enthält, das näher an der inneren Hauptfläche desselben laminiert ist als der Polarisator (102).

7. Widerstandsmembran-Sensorbildschirm nach Anspruch 6, wobei eine optische Achse des ersten Viertelwellenlängenplättchens (204) einen Winkel von 45º zu einer Polarisationsachse des Polarisators (202) in einer ersten Richtung bildet und eine optische Achse des zweiten Viertelwellenlängenplättchens (103) einen Winkel von 45º zu der Polarisationsachse des Polarisators (102) in einer zweiten Richtung bildet, die entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist.

8. Widerstandsmembran-Sensorbildschirm nach Anspruch 5, wobei der Polarisator hergestellt wird, indem ein Polyvinylalkohol-Film mit einer Polarissationseigenschaft zwischen Triacetylacetat-Filmen eingeschlossen wird, und das dritte Plattenelement aus einem Material besteht, das weniger hygroskopisch ist als die Triacetylacetat-Filme.

9. Widerstandsmembran-Sensorbildschirm nach Anspruch 5, wobei wenigstens ein Teil des Abstandshalters an Rändern des ersten und des zweiten Plattenelementes in Form eines Bilderrahmens ausgebildet ist, und wobei an der inneren Hauptfläche des zweiten Plattenelementes ein Paar Elektroden (112) ausgebildet sind, die elektrisch mit der zweiten Widerstandsmembran verbunden und einander zugewandt angeordnet sind, und der Polarisator eine Größe hat, durch die sich die Ränder des Polarisators wenigstens an zwei Seiten, an denen das Paar Elektroden angeordnet ist, über innere Ränder des wenigstens einen Teils des Abstandshalters hinaus erstrecken.

10. Widerstandsmembran-Sensorbildschirm nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem dritten Plattenelement um einen Polyethylenterephthalat-Film handelt.

11. Widerstandsmembran-Sensorbildschirm nach Anspruch 1, wobei wenigstens die erste Widerstandsmembran oder die zweite Widerstandsmembran eine Hauptfläche aufweist, die aufgeraut ist, um Reflexionen zu verhindern.

12. Widerstandsmembran-Sensorbildschirm nach Anspruch 11, wobei eine Oberflächenrauigkeit Ra der rauen Hauptfläche in einem Bereich von 0,06 um bis einschließlich 3,0 um liegt.