(57)【要約】【課題】スイッチ操作時の操作押圧力が加わっても液晶表示の表示品位が損なわれることがなく、且つ製造コストが安価なタッチパネル一体型液晶表示素子を実現することにある。【解決手段】液晶表示素子部１０とタッチパネル部２０の両方の構成部材を兼ねるガラス基板１２を挟んだ両側にガラス基板１１と透明基板２１を夫々所定の間隔を保持して配置し、ガラス基板１２とガラス基板１１で液晶表示素子部１０を構成し、ガラス基板１２と透明基板２１でタッチパネル部２０を構成した。液晶表示素子部１０はガラス基板１１のガラス基板１２と対向する側の面に液晶駆動用透明電極１１ａを形成すると共にガラス基板１１とガラス基板１２でＩＰＳモードの液晶材料を挟持し、タッチパネル部２０はガラス基板１２とガラス基板１１の夫々互いに対向する側の面にタッチ入力検知用透明電極を形成した。【選択図】図１
2009116236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板、第２の基板、および第３の基板を備え、
前記第１の基板は、前記第２の基板と対向すると共に前記第２の基板と対向する側の面に液晶駆動用の透明電極と配向膜を備え、
前記第２の基板は、前記第１の基板と前記第３の基板に対向すると共に前記第１の基板と対向する側の面に配向膜を、前記第３の基板と対向する側の面に所定の形状に形成されたタッチ入力検知用の一方の透明電極を備え、
前記第３の基板は、前記第２の基板と対向すると共に前記第２の基板と対向する側の面に所定の形状に形成されたタッチ入力検知用の他方の透明電極を備え、
前記第１の基板と前記第２の基板はギャップコントロール材で所定の間隔に保持されて液晶層を挟持し、
前記第２の基板と前記第３の基板は所定の間隔に保持されて気体層を挟持し、
前記第１の基板と前記第３の基板の外側の面に一対の偏光板が備えられていることを特徴とするタッチパネル一体型液晶表示素子。
【請求項２】
前記第２の基板が、硼珪酸ガラスからなることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル一体型液晶表示素子。
【請求項３】
前記ギャップコントロール材は、１００個／ｍｍ２の密度で分散されていることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のタッチパネル一体型液晶表示素子。
【請求項４】
前記ギャップコントロール材は、アクリル樹脂、硼珪酸ガラス、またはシリカのいずれかを主原料とすることを特徴とする請求項３に記載のタッチパネル一体型液晶表示素子。
【請求項５】
前記液晶層は、液晶分子が前記配向膜に施された配向処理により平行配向を呈し、前記第１の基板上にのみ形成された前記液晶駆動用の透明電極の面内スイッチングにより配向制御が行われることを特徴とする請求項1〜４のいずれか１項に記載のタッチパネル一体型液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネル一体型液晶表示素子に関するものであり、詳しくは、タッチス入力機能を有するタッチパネルと液晶表示素子を一体化したタッチパネル一体型液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のタッチパネル一体型液晶表示素子としては以下に説明するような構造のものが提案されている。
【０００３】
それは図５に示すように、夫々互いに対向する側の面に液晶駆動用の透明電極５１ａ、５２ａが形成された一対の透明基板５１、５２で液晶層５４が挟持され、一対の透明電極５１、５２のうち一方の透明基板５１の外側の面には粘着剤を介して偏光板５１ｃが貼付され、他方の透明基板５２の外側の面にはタッチ入力検知用の一方の透明電極５２ｂが形成されている。
【０００４】
そして、一方の面に粘着剤を介して偏光板５３ｃが貼付され、他方の面にタッチ入力検知用の他方の透明電極５３ｂが形成された透明フィルム基板５３が、互いのタッチ入力検知用の透明電極５２ｂ、５３ｂ同士を対向させて透明基板５２上に所定間隔の空間５５を保持した状態で配置されている。
【０００５】
これにより、偏光板５１ｃ、５３ｃを含めた液晶層５４と該液晶層５４を挟持する一対の透明基板５１、５２によって液晶表示素子部５６が形成され、夫々タッチ入力検知用の透明電極５２ｂ、５３ｂが形成された透明基板５２と透明フィルム基板５３によってタッチパネル部５７が形成され、それらが一体化となってタッチパネル一体型液晶表示素子５０が構成されている。
【特許文献１】特開昭６１−１７４５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記従来のタッチパネル一体型液晶表示素子５０の構成においては、液晶表示素子部５６の構成部材でもありタッチパネル部５７の構成部材でもある透明基板５２は、一方の面に液晶駆動用の透明電極５２ａが形成され、他方の面にタッチ入力検知用の透明電極５２ｂが形成されており、透明基板５２の両面に透明電極５２ａ、５２ｂを形成する必要がある。そのため、製造工数が多く材料費も嵩むために製造コストが高くなる。
【０００７】
また、タッチパネル部５７に対して押圧力によるスイッチ操作を行うとタッチパネル部５７の下側に位置する液晶表示素子部５６にまで操作押圧力が加わり、その圧力によって液晶表示素子部５６の、液晶層５４を挟持した透明基板５１、５２間の距離（セルギャップ）が変動して液晶層５４の層厚が変わり、液晶層５４の光学特性に悪い影響を与えることになる。
【０００８】
具体的には、スイッチ操作時に液晶表示の表示色が変わったり、表示画面に干渉縞（モワレ）が発生する等、表示品位を損なう現象が現れる。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたものであり、その目的とするところは、スイッチ操作時の操作押圧力が加わったとしても液晶表示の表示品位が損なわれることがなく、且つ製造コストが安価なタッチパネル一体型液晶表示素子を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、第１の基板、第２の基板、および第３の基板を備え、
前記第１の基板は、前記第２の基板と対向すると共に前記第２の基板と対向する側の面に液晶駆動用の透明電極と配向膜を備え、
前記第２の基板は、前記第１の基板と前記第３の基板に対向すると共に前記第１の基板と対向する側の面に配向膜を、前記第３の基板と対向する側の面に所定の形状に形成されたタッチ入力検知用の一方の透明電極を備え、
前記第３の基板は、前記第２の基板と対向すると共に前記第２の基板と対向する側の面に所定の形状に形成されたタッチ入力検知用の他方の透明電極を備え、
前記第１の基板と前記第２の基板はギャップコントロール材で所定の間隔に保持されて液晶層を挟持し、
前記第２の基板と前記第３の基板は所定の間隔に保持されて気体層を挟持し、
前記第１の基板と前記第３の基板の外側の面に一対の偏光板が備えられていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記第２の基板が、硼珪酸ガラスからなることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１または２のいずれか１項において、前記ギャップコントロール材は、１００個／ｍｍ２の密度で分散されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項３において、前記ギャップコントロール材は、アクリル樹脂、硼珪酸ガラス、またはシリカのいずれかを主原料とすることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項５に記載された発明は、請求項１〜４のいずれか１項において、前記液晶層は、液晶分子が前記配向膜に施された配向処理により平行配向を呈し、前記第１の基板上にのみ形成された前記液晶駆動用の透明電極の面内スイッチングにより配向制御が行われることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のタッチパネル一体型液晶表示素子は、液晶表示素子部とタッチパネル部の両方の構成部材を兼ねる第２の基板を挟んだ両側に第１の基板と第３の基板を夫々所定の間隔を保持して配置し、第２の基板と第１の基板で液晶表示素子部を構成し、第２の基板と第３の基板でタッチパネルを構成した。液晶表示素子部は第１の基板の第２の基板と対向する側の面に液晶駆動用透明電極を形成すると共に第１の基板と第２の基板でＩＰＳモードの液晶材料を挟持し、タッチパネル部は第２の基板と第３の基板の夫々互いに対向する側の面にタッチ入力検知用透明電極を形成した。
【００１６】
その結果、液晶駆動用透明電極は、液晶材料を挟持する第１の基板の一方の側の面にのみ形成すればよい。そのため、液晶材料を挟持する第１の基板および第２の基板はいずれも一方の面にのみ透明電極が形成され、両面に透明電極（一方の面に液晶駆動用透明電極、他方の面にタッチ入力検知用透明電極）を形成する従来のタッチパネル一体型液晶表示素子に比べて製造工数および材料費が低減されて製造コストの削減が実現できる。
【００１７】
また、ＩＰＳモードの液晶材料は、液晶層の層厚変動が該液晶層の光学特性に及ぼす影響が小さい。そのため、スイッチ操作時の操作押圧力により液晶表示の表示色が変わったり、表示画面に干渉縞（モワレ）が発生する等といった表示上の不具合が生じることがほとんどなく、常時良好な表示品位を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図４を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００１９】
図１は、本発明のタッチパネル一体型液晶表示素子の構成を示している。タッチパネル一体型液晶表示素子１は表示機能を有する液晶表示素子部１０とタッチスイッチ機能を有するタッチパネル部２０からなっており、液晶表示素子部１０とタッチパネル部２０が一体化されている。
【００２０】
そのうち、液晶表示素子部１０は以下の構成からなっている。それは、一対のガラス基板１１、１２が所定の間隔（セルギャップ）で互いに対向して配置され、一方のガラス基板１１には他方のガラス基板１２と対向する側の面に液晶駆動用の透明電極１１ａが形成されると共に更に該液晶駆動用透明電極１１ａを覆うように配向膜１１ｂが形成され、他方のガラス基板１２には一方のガラス基板１１と対向する側の面に配向膜１２ｂが形成されている。
【００２１】
一対のガラス基板１１、１２のうち、少なくとも、互いに対向する側の面に配向膜１２ｂのみが形成されたガラス基板１２は硼珪酸ガラスからなることが好ましい。
【００２２】
一対のガラス基板１１、１２は、該ガラス基板１１、１２間の外周縁部に閉帯環状に設けられたシール材１３によって貼り合わされており、ガラス基板１１、１２およびシール材１３で囲まれた密閉空間内には、ガラス基板１１、１２の表示領域全面に亘って所定のセルギャップを保持するためのギャップコントロール材１４が分散されると共に液晶材料１５が封入されている。
【００２３】
ギャップコントロ−ル材１４は、アクリル樹脂、硼珪酸ガラス、およびシリカのうちいずれか一つを主原料とし、その分散密度は１００個以上／ｍｍ２が好ましい。
【００２４】
ガラス基板１１の、液晶駆動用透明電極１１ａおよび配向膜１１ｂが形成された面と反対側の面には粘着剤を介して偏光板１１ｃが貼付され、ガラス基板１２の、配向膜１２ｂが形成された面と反対側の面の上方には後述する偏光板１６ｃが配置されている。
【００２５】
以上が液晶表示素子部１０の構成であるが、液晶材料１５の駆動方法はパッシブ駆動制御方式やアクティブ駆動制御方式等、どのような駆動方式であっても構わない。但し、液晶材料１５の配向モードはＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードであり、液晶分子がガラス基板１１、１２に対して平行な面内で回転するモードである。
【００２６】
そのため、ＴＮモード、ＳＴＮモード、あるいはＶＡモード等の配向モードにおいては、一対のガラス基板の夫々互いに対向する側の面に形成された液晶駆動用透明電極間に電界を印加することにより両ガラス基板で挟持された液晶層の液晶分子の配向を制御する必要があるが、ＩＰＳモードの場合は液晶材料の一方の側にのみ液晶駆動用透明電極を設け、平面内で印加される水平電界により液晶分子の配向を制御するものである。
【００２７】
従って、液晶材料１５の配向モードをＩＰＳモードとする本発明のタッチパネル一体型液晶表示素子１の液晶表示素子部１０は、液晶材料１５を挟持する一対のガラス基板１１、１２のうち、一方のガラス基板１１にのみ液晶駆動用透明電極１１ａを設けている。
【００２８】
次に、タッチパネル一体型液晶表示素子を構成するタッチパネル部２０の構成を説明する。
【００２９】
一対のガラス基板１１、１２のうち一方の面に配向膜１２ｂが形成されたガラス基板１２の他方の面にはタッチ入力検知用の一方の透明電極１２ａが複数本図の横方向に平行に並設されている。
【００３０】
そして、一方の面に粘着剤を介して偏光板１６ｃが貼付され、他方の面にタッチ入力検知用の他方の透明電極２１ａが複数本図の奥行方向に平行に並設された透明基板２１が、互いのタッチ入力検知用の透明電極１２ａ、２１ａ同士を対向させた状態で透明基板１２上に所定の間隔で配置されている。
【００３１】
この場合、透明基板２１は柔軟性を有するフィルムでも良いし、可撓性を有する薄型ガラスでも良い。
【００３２】
ガラス基板１２と透明基板２１は、該ガラス基板１２と透明基板２１の間の外周縁部に閉帯環状に設けられたシール材２２によって貼り合わされており、ガラス基板１２と透明基板２１とシール材２２で囲まれた密閉空間内には、ガラス基板１２および透明基板２１のタッチ入力領域全面に亘って所定の間隔を保持するためのスペーサ２３が分散配置されると共に、空気、窒素ガス等の気体２４が封入されている。
【００３３】
スペーサ２３は透光性樹脂材料からなり、いずれも高さが略均一な凸形状を呈しており、ガラス基板１２と透明基板２１の互いに対向する側の面のうちいずれか一方の面の、互いに対向する面を合わせた状態を想定したときにタッチ入力検知用透明電極１２ａ、２１ａ同士が重なり合う領域以外の領域に印刷等の方法で形成される。本実施形態においては、スペーサ２３はガラス基板１２上に形成されている。
【００３４】
なお、タッチ入力検知用透明電極１２ａ、２１ａおよび液晶駆動用透明電極１１ａ、はいずれも、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＩＧＯ（酸化インジウムゲルマニウム）、およびＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）の材料のうち一つの材料からなっている。
【００３５】
以上がタッチパネル部２０の構成であり、上述した液晶表示素子部１０と一体化されて、タッチパネル一体型液晶表示素子１が形成されている。
【００３６】
タッチパネル一体型液晶表示素子１の実用に際しては液晶表示素子部１０の照明用バックライトが必要であり、本実施形態においてはタッチパネル一体型液晶表示素子１の下側（ガラス基板１１の偏光板１１ｃ側）にバックライト３０を配置して液晶表示素子部１０の直下から該液晶表示素子部１０を照明するようにしている。
【００３７】
次に、上記構成のタッチパネル一体型液晶表示素子の動作機能について図２および図３を参照して説明する。図２はタッチパネル一体型液晶表示素子１を上方（透明基板２１の偏光板１６ｃ側）から見た図、図３はタッチスイッチ入力操作時のタッチパネル部２０の状態を示す図である。
【００３８】
図２に示すように、液晶表示素子部１０の表示画面１７は上側に位置するタッチパネル部２０を通してスイッチ操作者が観視することができる。このとき、液晶表示素子部１０の表示画面１７には、タッチパネル部２０のガラス基板１２と透明基板２１の互いに対向する面を合わせた状態を想定したときにタッチ入力検知用透明電極１２ａ、２１ａ同士が重なり合う各領域に相当する位置にスイッチ機能を表すスイッチメニュー１８が表示されている。
【００３９】
そこで、スイッチ操作者は表示画面１７のスイッチメニュー１８の中から希望のメニューを選択し、その位置に対応するタッチパネル部２０の領域を指や専用入力ペン等で押す。
【００４０】
すると、図３に示すように、タッチパネル部２０の偏光板１６ｃおよび透明基板２１が押圧力Ｆにより下方に撓んでタッチ入力検知用透明電極２１ａがタッチ入力検知用透明電極１２ａに接触し、図には記載されていないが、外部に配設されたタッチ入力検知回路によって、選択されたスイッチメニュー１８に対応する位置が検知される。
【００４１】
そして、検知結果（信号）は液晶表示素子部１０の表示画面１７の表示にフイードバックされたり、他の器機の駆動制御に活用される。
【００４２】
ところで、タッチパネル部２０に印加された押圧力Ｆはタッチパネル部２０を介して下側に位置するガラス基板１２にも加わり、そのため、ガラス基板１２が下方に撓んでガラス基板１１とガラス基板１２の間隔（セルギャップ）が変化することになる。
【００４３】
このとき、ガラス基板１１とガラス基板１２で挟持された液晶材料１５がＴＮモード、ＳＴＮモード、あるいはＶＡモード等の配向モードである場合は、セルギャップの変化による液晶層の層厚変動が該液晶層の光学特性に及ぼす影響が大きく、液晶表示の表示色が変わったり、表示画面に干渉縞（モワレ）が発生する等、表示品位を損なう現象が現れる。
【００４４】
これに対し、本発明は液晶材料１５に、液晶層の層厚変動が該液晶層の光学特性に及ぼす影響が小さいＩＰＳモードのものを使用しており、スイッチ操作時に液晶表示の表示色が変わったり、表示画面に干渉縞（モワレ）が発生する等といった表示上の不具合が生じることがほとんどなく、常時良好な表示品位を維持することができる。
【００４５】
なお、本実施形態においては、透明基板２１の一方の面にタッチ入力検知用透明電極２１ａを形成し、他方の面に偏光板１６ｃを形成したが、このような構成の透明基板２１に替えて図４に示すような、偏光板１６ｃにタッチ入力検知用透明電極２１ａを形成したものを使用することも可能である。
【００４６】
これにより、製造工数および材料費が低減されて製造コストの削減が実現できる。
【００４７】
以上説明したように、本発明のタッチパネル一体型液晶表示素子は、液晶表示素子部を構成する液晶材料に配向モードをＩＰＳモードとする液晶を使用した。その結果、以下のような優れた効果を奏するものとなった。
【００４８】
（１）液晶駆動用透明電極は、液晶材料を挟持するガラス基板の一方の側の面にのみ形成すればよい。そのため、液晶材料を挟持する一対のガラス基板はいずれも一方の面にのみ透明電極が形成され、両面に透明電極（一方の面に液晶駆動用透明電極、他方の面にタッチ入力検知用透明電極）を形成する従来のタッチパネル一体型液晶表示素子に比べて製造工数および材料費が低減されて製造コストの削減が実現できる。
（２）従来のタッチパネル一体型液晶表示素子に比べて液晶駆動用透明電極の形成層数が少ないためその分バックライトからの光の透過率が高く、明るい液晶表示が可能となる。
（３）ＩＰＳモードの液晶材料は、液晶層の層厚変動が該液晶層の光学特性に及ぼす影響が小さい。そのため、スイッチ操作時の操作押圧力により液晶表示の表示色が変わったり、表示画面に干渉縞（モワレ）が発生する等といった表示上の不具合が生じることがほとんどなく、常時良好な表示品位を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る実施形態の構成図である。
【図２】本発明に係わる実施例形態の液晶表示の説明図である。
【図３】本発明に係わる実施形態の入力操作時の状態を示す図である。
【図４】本発明に係わる実施形態の一部を変えた状態を示す説明図である。
【図５】従来例の構成図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  タッチパネル一体型液晶表示素子
１０  液晶表示素子部
１１  ガラス基板
１１ａ  液晶駆動用透明電極
１１ｂ  配向膜
１１ｃ  偏光板
１２  ガラス基板
１２ａ  タッチ入力検知用透明電極
１２ｂ  配向膜
１３  シール材
１４  ギャップコントロール材
１５  液晶材料
１６ｃ  偏光板
１７  表示画面
１８  スイッチメニュー
２０  タッチパネル部
２１  透明基板
２１ａ  タッチ入力検知用透明電極
２２  シール材
２３  スペーサ
２４  気体
３０  バックライト
【図１】
2009116236.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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