(57)【要約】【課題】  入力時の押圧力で表示の滲み色むらの発生を防止し、光透過率が高く画面表示が見やすい薄型のタッチパネル一体型液晶表示装置を提供する。【解決手段】  対向配置される上下一対の基板を有するタッチパネルと液晶表示パネルとを一体に具備してなるタッチパネル一体型液晶表示装置において、タッチパネルの下基板と液晶表示パネルの表示面側基板との外周部で密着し、前記タッチパネルの下基板と液晶表示パネルの表示面側基板との間を僅かな間隙を隔てて積層支持するシール剤と、該シール剤によって密封されたタッチパネルの下基板と液晶表示パネルの表示面側基板との間に注入される透明液体とを備えたことを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置される上下一対の基板を有するタッチパネルと液晶表示パネルとを一体に具備してなるタッチパネル一体型液晶表示装置において、
前記タッチパネルの下基板と前記液晶表示パネルの表示面側基板との外周部で密着し、前記タッチパネルの下基板と前記液晶表示パネルの表示面側基板との間を僅かな間隙を隔てて積層支持するシール剤と、該シール剤によって密封された前記タッチパネルの下基板と前記液晶表示パネルの表示面側基板との間に注入される透明液体とを備えたことを特徴とするタッチパネル一体型液晶表示装置。
【請求項２】
前記透明液体の屈折率は前記タッチパネルの基板の屈折率と略等しいことを特徴とする請求項１記載のタッチパネル一体型液晶表示装置。
【請求項３】
前記シール剤は注入口を有し、該注入口から前記透明液体を注入した後に前記注入口を封止してなることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル一体型液晶表示装置。
【請求項４】
前記シール剤が弾性エポキシ樹脂からなることを特徴とする請求項１又は請求項３記載のタッチパネル一体型液晶表示装置。
【請求項５】
前記タッチパネルの上基板の上面に偏光板または位相差板を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のタッチパネル一体型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はタッチパネルによる入力機能を備えたタッチパネル一体型液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タッチパネルによる入力機能を備えた液晶表示装置は、例えば図４に示すように、まず、プラスチックフィルム等からなるタッチパネル表示面側基板２１とガラス等からなるタッチパネル裏面側基板２２とに、タッチパネル用電極パターン２７を形成し、該タッチパネル裏面側基板２２のタッチパネル用電極パターン２７の形成されている面に、紫外線硬化型樹脂等からなるドットスペーサー３２を形成し、タッチパネル表示面側２１とタッチパネル裏面側基板２２とを、タッチパネル用電極パターン２７が向かい合うように両面接着テープ３１等を介して貼り合わせてタッチパネル３６を作製していた。
【０００３】
その後、液晶表示パネル表示面側基板２３と液晶表示パネル裏面側基板２４とに、液晶表示パネル用電極パターン２８を形成し、液晶表示パネル表示面側基板２３と液晶表示パネル裏面側基板２４とを、液晶表示パネル電極用パターン２８が向かい合うようにシール材料２９を介して貼り合わせて、低分子液晶材料３０を封入し、液晶表示パネル表示面側基板２３の液晶表示パネル電極パターン２８と逆面に偏光板２５を貼り、液晶表示パネル裏面側基板２４の液晶表示パネル電極パターン２８と逆面に偏光板一体型反射板２６を貼って液晶表示パネル３７を作製し、上述したようにして作製したタッチパネル３６と液晶表示パネル３７との間に空気層３８を設けて積層し、その周囲を両面接着テープ等で接着実装したものが、これまで一般的であった。
【０００４】
上述したように、従来のタッチパネルによる入力機能を備えた液晶表示装置においては、タッチパネル３６と液晶表示パネル３７との間に空気層３８を設けて、液晶表示パネル３７にまで押圧力が加わらないように積層しているが、その空気層３８での光の屈折率が、液晶材料３０や電極基板２１、２２、２３、２４での光の屈折率よりも著しく低いために、この空気層３８だけで光透過率が２０％程度の減衰が生じてしまい、コントラストが著しく低下してしまうという問題があった。また、タッチパネルの上下基板間に液体を封入し光透過率を向上させる例も開示されているが、この様な液体封入式のタッチパネルを用いてもタッチパネル３６と液晶表示パネル３７との間に空気層３８があるため、光透過率の向上にも限界があった。
【０００５】
また、タッチパネルでは一般的に上下一対の基板の対向する面に透明電極膜、具体的にはＩＴＯ膜を薄膜レベルで形成する必要があり、上下基板は多くの場合、透明アクリル樹脂やガラス等屈折率が１．５前後のものが用いられるため、内部に液体を封入する方式のタッチパネルでは封入する液体に、基板の屈折率１．５と、ＩＴＯ膜の屈折率約１．９の中間程度の屈折率を有する液体を封入する必要があり、封入する液体が限定される問題が合った。また、基板、ＩＴＯ膜及び封入する液体の、それぞれ異なる屈折率のバランスを考慮する必要があり、タッチパネル自体の光透過率の向上にも限界があった。
【０００６】
さらに、液体封入式タッチパネルでは内部に封入する液体の粘性、重量により、可撓性の高い入力側基板がタッチパネルの姿勢の差によって意図せぬ湾曲、屈曲を起こし、下面に配置される液晶セルなどの表示装置の画面が歪む問題があった。入力側基板を透明樹脂基板で構成する場合のこの問題が著しかった。
【０００７】
このような問題点を解決するために、第１の従来例として図５に示すように、タッチパネル３６と液晶表示パネル３７との間に粘着層３３を設けて積層したようなタッチパネル一体型液晶表示装置が開示されている。（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。これは、タッチパネル３６と液晶表示パネル３７との間に、光の屈折率が液晶材料３０や電極基板２１、２２、２３、２４の光の屈折率と近い材料からなる粘着層３３を設けることにより、コントラスト等の低下を防止するというものである。
【０００８】
また、第２の従来例として図６に示すように、液晶表示パネル３６の表示面側基板とタッチパネル３７の下基板とを共通の一枚の基板３４で構成したタッチパネル一体型液晶表示装置が開示されている。（例えば、特許文献３参照。）。これは、液晶表示パネル３７の表示面側基板とタッチパネル３６の下基板とを共通の一枚の基板３４で構成することにより、タッチパネル一体型液晶表示装置全体の厚みを薄くするというものである。
【０００９】
また、第３の従来例として図示しないが、前述の第２の従来例と同じく液晶表示パネル３７の表示面側基板と、タッチパネル３６の裏面側基板とを共通の一枚の基板３４で構成し、強誘電性高分子液晶材料を用いたタッチパネル一体型液晶表示装置が開示されている。（例えば、特許文献４参照。）。これは、タッチパネル入力時の応力変形による表示の滲みを防止するものである。
【００１０】
【特許文献１】特開昭６１−１３１３１４号公報（第２頁、図２）
【特許文献２】特開平１０−２６０３９５号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献３】特開平４−２４３４１２号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献４】特開平８−２３４１６２号公報（第３−４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら第１の従来例におけるタッチパネル一体型液晶表示装置おいては、タッチパネル３６に対してペン等で入力を行う場合に、ピンポイントで応力集中が発生するため、タッチパネル３６の下側に積層された液晶表示パネル３７に対しても、年着想３３を通じて押圧力が加わってしまうので、その押圧力によって低分子液晶材料を用いたＴＮ（ツィスティドネマティック）モードやＳＴＮ（スーパーツィスティドネマティック）モード等の表示モードである液晶表示パネル３７に表示の滲みや色むらが発生してしまうという問題があった。
【００１２】
また、第２の従来例におけるタッチパネル一体型液晶表示装置おいては、タッチパネル、液晶表示パネル間の空隙の問題は解決されるが、タッチパネル３６に対してペン等で入力を行う場合に、液晶表示パネル３７の上基板となる共通の基板３４に対して直接押圧力が加わってしまうので、やはり応力集中が起きる場合には、その押圧力によって低分子液晶材料を用いたＴＮモードやＳＴＮモード等の表示モードである液晶表示パネル３７に表示の滲みや色むらが発生してしまうという問題があった。
【００１３】
また、第３の従来例におけるタッチパネル一体型液晶表示装置おいては、押圧力がかかっても表示の滲みや色むらの発生を防止できるが、液晶表示パネル３７に用いる液晶材料が強誘電性高分子液晶材料に限定されてしまい、製品として適応できる範囲が狭くなるという問題があった。
【００１４】
（発明の目的）
本発明の目的は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、入力時の押圧力で表示の滲み色むらの発生を防止し、光透過率が高く画面表示が見やすい薄型のタッチパネル一体型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置は、対向配置される上下一対の基板を有するタッチパネルと液晶表示パネルとを一体に具備してなるタッチパネル一体型液晶表示装置において、タッチパネルの下基板と液晶表示パネルの表示面側基板との外周部で密着し、タッチパネルの下基板と液晶表示パネルの表示面側基板との間を僅かな間隙を隔てて積層支持するシール剤と、該シール剤によって密封されたタッチパネルの下基板と液晶表示パネルの表示面側基板との間に注入される透明液体とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、透明液体の屈折率はタッチパネルの基板の屈折率と略等しいことを特徴とする。
また、シール剤は注入口を有し、該注入口から透明液体を注入した後に注入口を封止してなることを特徴とする。
また、シール剤が弾性エポキシ樹脂からなることを特徴とする。
また、タッチパネルの上基板の上面に偏光板または位相差板を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明のタッチパネル一体型液晶表示装置によれば、入力時の押圧力による表示の滲み、色むらの発生がなく、光透過率が高く画面表示が見やすい薄型のタッチパネル一体型液晶表示装置を提供することができる。
【００１８】
本願発明は、光透過率向上の効果においては液体封入式タッチパネルと似たアイデアであるが、液体封入タッチパネルが透明電極層の屈折率と上下基板の屈折率の違いによる制限を受けるのに対して、本願発明は屈折率が等しい、液晶パネル上基板とタッチパネル下基板の間に、これらと略等しい屈折率を有する液体を封入することで著しい光透過率の向上が図れる。透明電極層が形成されない基板表面に直接液体が接触する構成が可能であるので、液晶パネル上基板とタッチパネル下基板に同一な材料、例えばガラスを用いて、ガラスと等しい屈折率の液体を封入すれば、この部分の光透過率を限りなく１００％に近づけることが可能であり、液体封入式のタッチパネルよりさらに優れた光透過率が得られる。
当然ながら本願発明のタッチパネル一体式液晶表示装置に液体封入式タッチパネルを用いればさらなる光透過率の向上が図れる。
【００１９】
さらに液体封入式タッチパネルでは、上下基板の間隙寸法、すなわち液体封入部の隙間がタッチパネルの方式や基板の材質によって機能上の制約を受ける。例えば抵抗方式タッチパネルで入力基板がフィルムの場合、基板間隔は５０〜１５０μｍ、ガラスの場合１０μｍに管理する必要がある。しかしながら本願発明のタッチパネル一体式液晶表示装置ではこの様な制約が無いので、タッチパネル入力時の押圧力が液晶パネルに伝わらない範囲で、且つタッチパネル一体式液晶表示装置の厚み寸法が不必要に増加しない範囲で液体が封入しやすい寸法に設定できるため、製作しやすいとの効果が得られる。
【００２０】
さらに本願発明では、初めから液体である液晶物質を封入した液晶パネル上基板と、撓みにくいタッチパネル上基板との間に液体を封入する構成であるため、姿勢差によって液体の粘性、重量による基板の歪みも発生せず、滲みが無く、見やすいタッチパネル一体式液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図１から図３に基づいて本発明の実施形態におけるタッチパネル一体型液晶表示装置について説明する。図１は本実施形態におけるタッチパネル一体型液晶表示装置の断面図、図２は、本実施形態におけるタッチパネル一体型液晶表示装置の製造方法を説明するための図で、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。また、図３は本実施形態におけるタッチパネル一体型液晶表示装置の製造方法を説明するための図で、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ断面を示概略図である。本実施形態におけるタッチパネル一体型液晶表示装置の構成要素のうち従来技術の構成要素と類似するものは同一番号を付与し説明を省略する。
【００２２】
図１に示すようなタッチパネル１０を得るために、下基板１２として厚さ０．５ｍｍで屈折率１．５のガラスを用い、この下基板１２上に、透明電極１７として厚さ１００ｎｍのＩＴＯを形成する。次に、入力側の上基板１１として厚さ０．２ｍｍで屈折率１．５のガラスを用い、この上基板１１上に、透明電極１７として厚さ１００ｎｍのＩＴＯを形成する。この下基板１２及び上基板１１上に形成された透明電極１７を所定の電極パターンとした後、フォトリソグラフィ法によってドットスペーサー１８を形成し、スクリーン印刷法によってシール剤１６を形成する。次に、下基板１２と上基板１１とを所定の空隙を設けて貼り合わせる。その後、上基板１１の表面に偏光板１５を貼り付け、タッチパネル１０を得る。
【００２３】
本実施形態における液晶表示パネル２０は表示面側基板２３の上面に偏光板を設けていない点が従来技術における液晶表示パネル３７と異なっており、その他の構成は同様であるため説明は省略する。
【００２４】
次に、図２に示すように液晶表示パネル２０の表示面側基板２３の周辺部にシール剤１３を印刷する。この時シール剤１３に透明液体１９を注入するための注入口１３ａを設けておく。このシール剤１３は、液晶表示パネル２０の表示面側基板２３とタッチパネル１０の下基板１２とを貼り合わせるためのもので、エポキシ樹脂接着剤等が選択され、スクリーン印刷等の方法で形成される。このシール剤１３には、所要の大きさのプラスチックボールやファイバーガラス等のスペーサ部材が分散されており、このスペーサ部材でもって表示面側基板２３と下基板１２とを所要の間隔に保持する役目を成している。ここで使用されるシール剤１３は高度な耐湿性等は必要としないため、シール剤の材質については内部に封入する液体が漏洩しない範囲で広く自由に選定することができる。また、このシール剤１３として弾性エポキシ樹脂等を用いれば、タッチパネルからの入力時も含め、外部からの衝撃、振動を吸収する効果が更に向上する。
【００２５】
次に、液晶表示パネル２０の表示面側基板２３とタッチパネル１０の下基板１２とをシール剤１３を介して重ね合わせる。その後、所定の時間、加圧、加熱してシール剤１３を焼成する。これによって、液晶表示パネル２０の表示面側基板２３とタッチパネル１０の下基板１２とがシール剤１３で貼り合わされる。この時、図３に示すように液晶表示パネル２０の表示面側基板２３とタッチパネル１０の下基板１２との間に空隙ｄが形成される。この空隙ｄの値はタッチパネル１０への押圧力が液晶表示パネル２０の表示面側基板２３に伝わらない範囲で、２０〜１００μｍの範囲適宜に設定することができる。
【００２６】
次に、注入口から透明液体１９として屈折率１．４のシリコンオイルを真空注入法によって注入する。透明液体１９としては、この他に屈折率１．４５のベンゼン環系液晶物質等、屈折率が液晶表示パネルやタッチパネル基板と同等の屈折利率（１．５前後）のものであれば、特に制限されることなく用いることが可能である。その後、注入口１３ａを封止剤１４で封止する。注入口１３ａを封止する封止剤１４は、アクリル樹脂等の光硬化性接着剤を使用する。これによって液晶表示パネル２０の表示面側基板２３とタッチパネル１０の下基板１２との間に屈折率１．５前後の透明液体が封入されたタッチパネル一体型液晶表示装置が実現される。
【００２７】
以上のように、本実施形態におけるタッチパネル一体型液晶表示装置によれば、液晶表示パネルやタッチパネルの基板材料にほぼ等しい屈折率の透明液体を液晶表示パネル２０の表示面側基板２３とタッチパネル１０の下基板１２との間に封入することによって高い光透過率が得られる。また、封入する透明液体の厚さを５０μｍ以上とすれば、タッチパネルの撓みが液晶表示パネルに伝わらないため、上基板１１の厚さを０．２ｍｍ、下基板の厚さ０．５ｍｍからなるタッチパネルを用いることが可能となり、極薄型で高い光透過率を有するタッチパネル一体型液晶表示装置を実現することができる。
また、タッチパネルの上基板１１の表面に偏光板、位相差板等が貼り付けられているためガラスの割れ、飛散を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態におけるタッチパネル一体型液晶表示装置の断面図である。
【図２】本発明の実施形態におけるタッチパネル一体型液晶表示装置の製造方法を説明するための図で、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるタッチパネル一体型液晶表示装置の製造方法を説明するための図で、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図４】従来技術におけるタッチパネル一体型液晶表示装置の断面図である。
【図５】第１の従来技術におけるタッチパネル一体型液晶表示装置の断面図である。
【図６】第２の従来技術におけるタッチパネル一体型液晶表示装置の断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  タッチパネル
１１  上基板
１２  下基板
１３  シール剤
１４  封止剤
１５  偏光板
１６  シール剤
１７  透明電極
１８  ドットスペーサー
１９  透明液体
２０  液晶表示パネル
２１  タッチパネル表示面側基板
２２  タッチパネル裏面側基板
２３  液晶表示パネル表示面側基板
２４  液晶表示パネル裏面側基板
２５  偏光板
２６  偏光板
２７  タッチパネル用電極パターン
２８  液晶表示パネル用電極パターン
２９  シール材料
３０  低分子液晶材料
３１  両面接着テープ
３２  ドットスペーサー
３３  粘着層
３４  液晶表示パネル表示面側基板とタッチパネル裏面側基板との兼用基板
３５  強誘電性高分子液晶材料
３６  タッチパネル
３７  液晶表示パネル
３８  空気層
【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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