(57)【要約】【目的】  本発明の目的はタッチパネルとしての機能を併有しながら、高表示品位と低コスト化との双方を図ることが可能な液晶表示素子を提供する。【構成】  液晶表示セル１０と、この液晶表示セル１０の光学特性を改善するために同液晶表示セル１０に対向配置された補償セル２０とを備える。補償セル２０が、互いに対向配置された上側補償ガラス２１及び下側補償ガラス２２と、上側補償ガラス２１の内表面上に設けられた静電容量方式のタッチパネル用透明電極２３と、このタッチパネル用透明電極２３上に設けられた透明絶縁膜２４と、この透明絶縁膜２４上に設けられた第１のヒータ用透明電極２５とを有している。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示セルと、
この液晶表示セルの光学特性を改善するために同液晶表示セルに対向配置された補償セルとを備え、
補償セルが、互いに対向配置された上側透明板及び下側透明板と、
上側透明板の内表面上に設けられた静電容量方式のタッチパネル用透明電極と、
このタッチパネル用透明電極上に設けられた透明絶縁部と、
この透明絶縁部上に設けられた第１のヒータ用透明電極とを有することを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
請求項１記載の液晶表示素子において、
補償セルは、下側透明板の内表面上に設けられた第２のヒータ用透明電極を更に有し、
第２のヒータ用透明電極は導電部材を介して第１のヒータ用透明電極に接続されていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項３】
請求項１記載の液晶表示素子において、
上側透明板と下側透明板との間に封入された液晶に４級アミンその他の帯電防止剤が１％以下含有されていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項４】
請求項１記載の液晶表示素子において、
前記上側／下側透明板に前記液晶の分子配向を一定にするためのラビング処理が各々施されていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項５】
請求項１記載の液晶表示素子において、
透明絶縁部は無機系又は有機系材料により形成されていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項６】
請求項１記載の液晶表示素子において、
タッチパネル用透明電極の周縁部上にはタッチパネル用周辺電極が導電ペースト印刷又は無電解メッキにより形成されていることを特徴とする液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶モジュールとタッチパネルとしての機能を併有した液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の液晶表示素子としては、表示用液晶パネルと、表示用液晶パネルに対向配置された色調補正用液晶パネルとを備え、色調補正用液晶パネルが抵抗膜方式のタッチパネルを兼ねているものがある。
【０００３】
色調補正用液晶パネルについては、２枚のガラスがスペーサ材を挟んで対向配置され、両ガラス間に液晶が封入されている。両ガラスの内側対向面にはタッチパネルの可動電極及び固定電極となる透明な導電性フィルムが各々貼り付けられている。
【０００４】
即ち、色調補正用液晶パネルの表面上が指で押されると、その圧力によりガラスが変形するとともに可動電極と固定電極とが部分的に接触し、この際の両電極の抵抗による分圧比を測定することで、色調補正用液晶パネルの表面上において押された位置が検出可能になっている（例えば、特許文献１等）。
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１１５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、色調補正用液晶パネルの表面上を指で押さえた際にガラスがスペーサ材とともに変形してガラスの厚みが部分的に薄くなり、この結果、色調補正用液晶パネルによる光学的な補償関係が崩れ、表示品位が極端に低下するという本質的な欠点がある。また、両ガラスのギャップ長については数μｍ程度であるのが一般的であり、これを維持するためのスペーサ材が経時変化により永久変形し易く耐久性が低いという別の欠点もある。これらの問題が解消されない限り、その実用化については困難というのが現状である。
【０００７】
本発明は上記した背景の下で創作されたものであって、その目的とするところは、タッチパネルとしての機能を併有しながら、高表示品位と低コスト化との双方を図ることが可能な液晶表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る液晶表示素子は上記課題を解消するために、液晶表示セルと、この液晶表示セルの光学特性を改善するために同液晶表示セルに対向配置された補償セルとを備え、補償セルが、互いに対向配置された上側透明板及び下側透明板と、上側透明板の内表面上に設けられた静電容量方式のタッチパネル用透明電極と、このタッチパネル用透明電極上に設けられた透明絶縁部と、この透明絶縁部上に設けられた第１のヒータ用透明電極とを有している。
【０００９】
この液晶表示素子による場合、補償セルの上側透明板の面上を指で触れられると、指と上側透明板の内表面上に形成されたタッチパネル用透明電極との間でコンデンサが形成される。そのコンデンサを介して微弱電流を前記指に流し、当該電流の変化を検出することにより、指が触られた位置が検出されるようになっている。このように補償セルが液晶表示セルの光学特性を改善するためだけでなくタッチパネルとしての機能を兼ねる構成となっていることから、液晶表示素子の高表示品位化と低コスト化との双方を図ることが可能になる。しかも、第１のヒータ用透明電極に電流が流されることにより液晶表示素子の液晶を温めることができる。このため、外気温の変化による当該液晶の粘度の変化を更に抑止することができ、液晶表示素子の高表示品位化を図ることができる。
【００１０】
更に、本液晶表示素子は、第１のヒータ用透明電極とタッチパネル用透明電極とが透明絶縁部を介して補償セル内に一体的に設けられているので、補償セルの上側透明板の外表面上にタッチパネル用透明電極及びタッチパネル用透明板を積み重ねる場合と比べてタッチパネル用透明板を省略することができる。このため、タッチパネル用透明板を用いることによる光の透過・反射等の影響又はニュートンリングの発生により表示品位が劣化するのを防止することができる。また、タッチパネル用透明板が不要であることから、液晶表示素子の低コスト化を図ることもできる。
【００１１】
前記補償セルが下側透明板の内表面上に設けられた第２のヒータ用透明電極を更に有する場合、この第２のヒータ用透明電極は導電部材を介して第１のヒータ用透明電極に接続されていることが好ましい。この場合、第１のヒータ用透明電極だけでなく、第２のヒータ用透明電極によっても、当該液晶表示素子の液晶を温めることができるので、外気温の変化による当該液晶の粘度の変化を更に抑止することができ、液晶表示素子の高表示品位化を一層図ることができる。
【００１２】
補償セルについては、例えば、上側透明板と下側透明板との間に液晶が封入され、この液晶に４級アミンその他の帯電防止剤を１％以下含有することが好ましい。
【００１３】
このように補償セル内の液晶に帯電防止剤が含まれていると、同液晶の比抵抗が低くなり、補償セルの透明板に静電気が帯電しても液晶によりリークされる。その結果、液晶が静電気により誤動作することが殆どなくなる。しかも、帯電防止剤の含有量から液晶の粘度や劣化等の悪影響を与えることもない。よって、この面で液晶表示素子の高表示品位化を一層図ることが可能になる。
【００１４】
上記上側／下側透明板は液晶の分子配向を一定にするためのラビング処理が各々施されていることが好ましい。この場合、上側／下側透明板に対してラビング処理が施されているので、液晶の分子軸の方向が統一され、補償セルの透明板に静電気が帯電しても液晶が静電気により誤動作することが殆どなくなる。この面で液晶表示素子の高表示品位を一層図ることが可能になる。
【００１５】
上記透明絶縁部については無機系又は有機系材料により形成されていることが好ましい。
【００１６】
前記タッチパネル用透明電極の周縁部上にはタッチパネル用周辺電極が導電ペースト印刷又は無電解メッキにより形成されていることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の液晶表示素子の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る液晶表示素子の模式的断面図、図２は同素子の補償セルの模式的断面図、図３は同素子の補償セルの上側部分の模式的断面図であって、同補償セル上に指がタッチした場合の例を示す図である。
【００１８】
図１に示す液晶表示素子１は、ＤＳＴＮ式（Ｄｏｕｂｌｅ  Ｌａｙｅｒ ２層式）のものであって、液晶表示セル１０と、液晶表示セル１０の通過光の位相ずれを補正するために液晶表示セル１０に対向配置された補償セル２０とを備えている。以下、各構成部の詳細について説明する。なお、液晶表示素子１は透過型であり、液晶表示セル１０の背面側に配置されている冷陰極管等の光源については図示省略されている。
【００１９】
液晶表示セル１０は上側表示板１１と下側表示板１２との間に液晶が封入された周知のＳＴＮ式（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）の液晶表示パネルである。従って、詳しい説明は省略する。なお、下側表示板１２の外表面には偏光板４０が貼付されている。
【００２０】
補償セル２０は、上記の通り液晶表示セル１０の光学特性を改善するだけでなく静電容量方式のタッチパネルとしての機能を有するものであって、粘着接着剤３０を用いて液晶表示セル１０の正面側に接着されている。
【００２１】
補償セル２０は、図１乃至図３に示すように、互いに対向配置された上側補償ガラス２１（上側透明板）及び下側補償ガラス２２（下側透明板）と、上側補償ガラス２１の内表面に形成されたタッチパネル用透明電極２３と、このタッチパネル用透明電極２３の下面に形成された透明絶縁膜２４（透明絶縁部）と、透明絶縁膜２４の下面上に形成された第１のヒータ用透明電極２５と、下側補填ガラス２２の内表面に形成された第２のヒータ用透明電極２６と、第１のヒータ用透明電極２５の下面の周縁部と第２のヒータ用透明電極２６との間を接着する導電シール材２７（導電部材）と、タッチパネル用透明電極２３の下面と第２のヒータ用透明電極２６との間を接着するメインシール材２８と、メインシール材２８により上側補償ガラス２１と下側補償ガラス２２との間に封入される液晶２９とを有している。
【００２２】
上側、下側補償ガラス２１、２２の外表面にはポリイミド配向膜が各々塗布されている。そして、前記ポリイミド配向膜の表面をベルベット等の布で一定方向に擦り、これによりラビング処理を施こしている。液晶２９の分子配向を統一し、タッチパネル操作時の静電気による液晶２９の乱れを防止するためである。このように処理された上側補償ガラス２１の外表面上には偏光板４０が貼付されている。
【００２３】
液晶２９としてはメルク社製ＺＬＩ−４４３１等の一般的な液晶素材を使用している。そして、タッチパネル操作時の静電気による誤動作を防止するために、液晶２９には比抵抗を低下させるための４級アミン等の帯電防止剤（図示せず）が含有されている。
【００２４】
液晶２９に対する前記帯電防止剤の含有率については、補償ガラス２１の表面に帯電する静電気を問題にならない程度にリークさせる一方、液晶２９自体の粘度や劣化等の悪影響を与えないために約１０ｐｐｍ〜1％以下にすると良い。液晶２９の素材の種類は多種多様であるが、その基本構造は類似しているため約１％以下の含有率で十分である。
【００２５】
タッチパネル用透明電極２３は上側補償ガラス２１の内表面上の略全領域にスパッタリング法により形成された透明導電膜である。このタッチパネル用透明電極２３の材質としてはインジウムスズ酸化物(ＩＴＯ)が使用されている。
【００２６】
また、タッチパネル用透明電極２３の下面上の周縁部には複数のタッチパネル用周辺電極２３１が形成されている。
【００２７】
タッチパネル用周辺電極２３１は、タッチパネル用透明電極２３の前記周縁部上に無電解Ｎｉメッキや銀ペースト印刷等により形成された単層又は積層の低抵抗金属膜である。この金属膜の材質としてはＮｉ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ／Ｃｒ等が使用されている。なお、タッチパネル用透明電極２３上に前記金属膜を作成した後、タッチパネル用周辺電極２３１の部分を選択的にエッチングするようにしても良い。
【００２８】
このタッチパネル用周辺電極２３１が図外の電源に接続され、タッチパネル用透明電極２３にＸ、Ｙ軸方向の両側から同電位の交流電圧が各々印加される。このため、指が上側補償ガラス２１にタッチしないときには、タッチパネル用透明電極２３に電流が流れない。
【００２９】
図３に示すように指が上側補償ガラス２１にタッチすると、指とタッチパネル用透明電極２３との間にコンデンサが形成され、その静電容量が変化する。このとき、前記コンデンサを介してタッチパネル用透明電極２３のＸ、Ｙ軸方向の両側から微弱電流が前記指に各々流れる。この各電流の変化を図示しない検出手段に各々検出させることにより、指が上側の上側補償ガラス２１上に触れたＸ、Ｙ軸位置が各々検出されるようになっている。なお、図３においては、偏光板４０が図示省略されている。
【００３０】
透明絶縁膜２４はタッチパネル用透明電極２３の下面の中央領域に形成されている。この透明絶縁膜２４の素材としては二酸化ケイ素（ＳＩＯ２）等の無機系材料又はアクリル系等の有機系材料が使用されている。
【００３１】
透明絶縁膜２４が二酸化ケイ素である場合には、真空蒸着法、イオンプレーティング法等の物理的方法により前記中央領域に形成される。透明絶縁膜２４がアクリル系である場合には、スピンナー（回転式塗布）、ロールコーター、バーコーター等の接触式塗布又はスリットコーター等の非接触式塗布により前記中央領域に形成される。
【００３２】
第１のヒータ用透明電極２５は透明絶縁膜２４の下面の略全域にスパッタリング法により形成された透明電極膜である。この第１のヒータ用透明電極２５の素材としてはタッチパネル用透明電極２３と同様にＩＴＯが使用されている。
【００３３】
導電シール材２７は、スペーサとこのスペーサを第１、第２のヒータ用透明電極２５、２６に接着させるための接着剤とを有する。即ち、接着剤によりスペーサ第１、第２のヒータ用透明電極２５、２６に接着されることにより、第１、第２のヒータ用透明電極２５、２６を電気的に接続する。
【００３４】
第２のヒータ用透明電極２６は下側補填ガラス２２の内表面の略全域にスパッタリング法により形成された透明電極膜である。この第２のヒータ用透明電極２６の素材としてもタッチパネル用透明電極２３と同様にＩＴＯが使用されている。
【００３５】
第２のヒータ用透明電極２６の周縁部は電源に接続される。即ち、前記電源から出力された電流が、第２のヒータ用透明電極２６、導電シール材２７及び第１のヒータ用透明電極２５に流れ、第１、第２のヒータ用透明電極２５、２６が発熱する。
【００３６】
この第１、第２のヒータ用透明電極２５、２６の発熱により、補償セル２０の液晶２９及び液晶表示セル１０の液晶が温められる。このため、外気温の変化による補償セル２０の液晶２９及び液晶表示セル１０の液晶の粘度の変化が抑止される。
【００３７】
なお、第１、第２のヒータ用透明電極２５、２６に電流が流されているときに、第１のヒータ用透明電極２５とタッチパネル用透明電極２３との間には透明絶縁膜２４が介在しているため、第１のヒータ用透明電極２５に流れる電流がタッチパネル用透明電極２３に影響を及ぼすことがない。
【００３８】
以上の液晶表示素子１による場合、補償セル２０の上側補償ガラス２１に指でタッチされると、指と上側補償ガラス２１の内表面上に形成されたタッチパネル用透明電極２３との間にコンデンサが形成される。このコンデンサを介して指に流れる電流の変化が検出されることにより、指が触られた位置が検出されるようになっている。このように補償セル２０が液晶表示セル１０の光学特性を改善するためだけでなくタッチパネルとしての機能を兼ねることから、液晶表示素子１の高表示品位化と低コスト化との双方を図ることが可能になる。しかも、第１、第２のヒータ用透明電極２５、２６が発熱し、補償セル２０の液晶２９及び液晶表示セル１０の液晶を温めることにより、当該補償セル２０の液晶２９及び液晶表示セル１０の液晶の粘度が外気温の影響により変化するのを抑止することができるので、この点でも液晶表示素子１の高表示品位化を図ることができる。
【００３９】
更に、本液晶表示素子１は、第１のヒータ用透明電極２５とタッチパネル用透明電極２３とが透明絶縁膜２４を介して補償セル１０内に一体的に設けられている。このため、タッチパネルを補償セル２０と別構成とし、当該補償セル２０上に積層した場合と比べて、タッチパネル用透明電極上に設けられるタッチパネル用透明板を必要としない。よって、タッチパネル用透明板を用いることによる光の透過・反射等の影響又はニュートンリングの発生により表示品位が劣化するのを防止することができる。また、タッチパネル用透明板が不要であることから、液晶表示素子１の低コスト化を図ることもできる。
【００４０】
また、補償セル２０の液晶２９には、上記帯電防止剤が含有されており、静電気の影響を受け難いのは上記した通りである。よって、液晶表示素子１の高表示品位が維持され、高性能化を図ることも可能になった。
【００４１】
なお、上記した構成の液晶表示素子１については、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲の趣旨に適う限り任意に設計変更することが可能である。以下、詳しく述べる。
【００４２】
液晶表示セルについては、ＳＴＮ式であるとしたが、ＣＳＴＮ式（Ｃｏｌｏｒ  Ｓｕｐｅｒ−Ｔｗｉｓｔ  Ｎｅｍａｔｉｃ) 等であっても同様に適用可能であり、反射型のものを使用しても良い。
【００４３】
補償セルについては、互いに対向配置された上側透明板及び下側透明板と、上側透明板の内表面上に設けられた静電容量方式のタッチパネル用透明電極と、このタッチパネル用透明電極上に設けられた透明絶縁部と、この透明絶縁部上に設けられた第１のヒータ用透明電極とを有する限り任意に設計変更可能である。
【００４４】
従って、第２のヒータ用透明電極及び導電部材は省略可能である。この場合、第１のヒータ用透明電極の周縁部に電源を直接接続するようにすれば良い。
【００４５】
補償セルの透明板については、補償ガラスであるとしたが、透明な板体である限り任意に設計変更することが可能である。例えば、フィルム基板を使用することができる。
【００４６】
上側、下側補償ガラス２１、２２の外表面にはポリイミド配向膜が各々塗布され、ラビング処理が施されているとしたが、これを行うか否かは任意である。また、液晶２９には４級アミンその他の帯電防止剤が１％以下含有されていることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００４７】
なお、上記液晶表示素子の各構成部材の形状及び素材については、同様の機能を実現しうる限り任意に設計変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態に係る液晶表示素子の模式的断面図である。
【図２】同素子の補償セルの模式的断面図である。
【図３】同素子の補償セルの上側部分の模式的断面図であって、同補償セル上に指がタッチした場合の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  液晶表示素子
１０  液晶表示セル
１１  上側表示ガラス
１２  下側表示ガラス
２０  補償セル
２１  上側補償ガラス（上側透明板）
２２  下側補償ガラス（下側透明板）
２３  タッチパネル用透明電極
２４  透明絶縁膜
２５  第１のヒータ用透明電極
２６  第２のヒータ用透明電極
２９  液晶
【図１】
2009258145.tif 000003
【図２】
2009258145.tif 000004
【図３】
2009258145.tif 000005