JP2004133224A

JP2004133224A - 液晶装置

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Publication number: JP2004133224A
Application number: JP2002298164A
Authority: JP
Inventors: Mitsutaka Okano; 岡野　　光隆; Yoshikazu Matsumura; 松村　　佳和
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2004-04-30
Anticipated expiration: 2022-10-11
Also published as: JP4159848B2

Abstract

【課題】本発明の目的は表示品質が良く、振動衝撃に安定でかつ安価なタッチパネル付き液晶装置を提供することである。
【解決手段】本発明は、タッチパネルを液晶パネル上方に配設した液晶装置に於いて、前記タッチパネルはタッチパネル上基板６とタッチパネル下基板８とを備え、前記液晶パネルは液晶上基板１０と液晶下基板１２とを備え、少なくとも表示部１７で該タッチパネル下基板と該液晶上基板が密接していることを特徴とする。また本発明は、前記タッチパネル下基板と前記液晶上基板の表示部の周囲が、封孔部を有する枠状のシール剤と該封孔部に封孔剤が配設されていることを特徴とする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタッチパネル付き液晶装置に関するもので、特にタッチパネルを設ける事による液晶表示部の表示品質の劣化を軽減した液晶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のタッチパネル付き液晶装置は図７に示すように、液晶パネル４上に粘着テープ等の接着剤２０を介してタッチパネル２が置かれているのが一般的であった。
このようなタッチパネル付き液晶装置ではタッチパネル下基板８と液晶上基板１０間に偏光板１６を介して数百μｍ厚の空気層２１が出来てしまう。この空気層はタッチパネル付き液晶装置の表示品質劣化の原因となるもので、図７のようにペン２２等の部材でタッチパネル２が押された時タッチパネル下基板８と液晶上基板１０とが部分的にきわめて近接し、その結果ニュートンリングが見えてしまい表示品質の劣化を招いている。
【０００３】
また図９に示すように、反射型の液晶パネルを用いた時は入射光Ａに対し液晶下基板１２の表面で反射する反射光Ｂを画像として観測するが、タッチパネル付き液晶装置の構成部材の各表面でも反射が起きてしまう。特にタッチパネル２と液晶パネル４上の偏光板１６との間の空気層２１の界面での反射（タッチパネル下面の反射光ｃ、液晶パネル上の偏光板面の反射光ｄ）は大きく、これら反射によって反射光Ｂが弱くなり画像が暗くなってしまい表示品質が劣化している。（例えば、非特許文献１参照。）
【０００４】
このような表示劣化原因を除くためタッチパネルと液晶パネルとをアクリル系接着剤で貼り付ける方式も提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００５】
図８はそのようなタッチパネル付き液晶装置の例で、タッチパネル２と液晶パネル４とがアクリル系接着剤３０で接着されている。このように構成すると図８のようにペン２２等の部材でタッチパネル２が押された時タッチパネル２と液晶パネル４との間隔が変わることがないのでニュートンリング発生の問題はない。しかし図１０に示すようにタッチパネル２下面と接着層３０との界面での反射（反射光ｃ’）、接着層３０と液晶パネル４上の偏光板１６の界面での反射（反射光ｄ’）は接着剤の材質により強弱はあるものの依然として存在する。すなわち入射光Ａに対し本来の反射光Ｂは他の反射光ｃ’，ｄ’が存在する分弱くなってしまい、さらに接着層１６中での光透過率の問題も加わって画像が暗くなってしまうという問題が残る。
【０００６】
これらの問題を解決するため、タッチパネル２と液晶パネル４とを空隙を設けず積層配置するという提案がなされている。（例えば、特許文献２参照。）
【０００７】
しかしながら特許文献２においてはタッチパネル２と液晶パネル４とを空隙を設けず積層配置するという提案はしているものの、タッチパネル２と液晶パネル４との空隙を如何にしてなくすか、タッチパネル２と液晶パネル４との位置関係を以下にして保つかの手段が示されていない。すなわち、組み立て時にタッチパネル２と液晶パネル４との間にゴミ異物等が挟まれば微少な空気層が出来てしまうし、タッチパネル２と液晶パネル４との位置関係の固定化がなされていないと使用時の振動、衝撃によりタッチパネル２と液晶パネル４との位置がずれてしまうという問題が生じる。
【０００８】
またこれらの問題点を解消するため、タッチパネルの下基板と液晶パネルの上基板とを１枚の共通の基板で兼ねるという提案もある。（例えば、特許文献３参照））この方式によれば高い表示品質が期待出来るが、該共通基板の製造費用及びタッチパネルと液晶パネルとを合わせた状態での組立が難しく、結果、液晶装置が非常に高価になってしまうという問題がある。
【０００９】
【非特許文献１】
「月刊ディスプレイ」テクノタイムズ社、１９９９年９月号　（第８２頁−第８７頁）
【特許文献１】
特開平７−１０５７８１号公報
【特許文献２】
特開平９−２３１００２号公報
【特許文献３】
特開平１１−１６７０９７号公報
【特許文献４】
特開平１０−４０００４号公報
【特許文献５】
特開平０７−１２０７３０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来のタッチパネル付き液晶装置はタッチパネルの押圧時にニュートンリングが観測されてしまったり、画像が暗くなってしまうという問題があった。またこれらの問題を解決するため提案されている方法も依然として画像の明るさに問題がある、実現方法が示されていない、高価になってしまう等の問題があった。
【００１１】
本発明の目的は表示品質が良く、振動衝撃に安定でかつ安価なタッチパネル付き液晶装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために用いる本発明の第１の手段は、タッチパネルを液晶パネル上方に配設した液晶装置に於いて、前記タッチパネルはタッチパネル上基板とタッチパネル下基板とを備え、前記液晶パネルは液晶上基板と液晶下基板とを備え、少なくとも表示部で前記タッチパネル下基板と前記液晶上基板が密着していることを特徴とする。
【００１３】
また本発明の第２の手段は、本発明の第１の手段に於いて前記タッチパネル下基板と前記液晶上基板の表示部の周囲が、封孔部を有する枠状のシール剤と該封孔部に封孔剤が配設されていることを特徴とする。
【００１４】
また本発明の第３の手段は、本発明の第２の手段に於いて前記シール剤の内側を真空吸引することにより前記タッチパネル下基板と前記液晶上基板とを密接していることを特徴とする。
【００１５】
また本発明の第４の手段は、本発明の第１の手段乃至第３の手段のいずれか１に記載の手段に於いて前記タッチパネルの上方には、偏光板が配設されていることを特徴とする。
【００１６】
また本発明の第５の手段は、本発明の第１の手段乃至第４の手段のいずれか１に記載の手段に於いて前記タッチパネル下基板が可塑性を有することを特徴とする。
【００１７】
また本発明の第６の手段は、本発明の第２の手段乃至第５の手段のいずれか１に記載の手段に於いて前記タッチパネル下基板と前記液晶上基板の間のシール剤の厚みが前記液晶パネルを構成するシール剤の厚みと略同じであることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明による液晶装置を図１〜図６を用いて説明する。
【００１９】
【実施例】
図１は本発明による液晶装置の実施例の断面図で、液晶上基板１０、液晶下基板１２、液晶パネル用シール剤２８からなる液晶パネル４上に、プラスチック等の高分子材料からなるタッチパネル下基板８，タッチパネル上基板６，タッチパネルスペーサー２６，タッチパネル貼り合わせ剤２４からなるタッチパネル２が置かれ、タッチパネル２と液晶パネル４とはシール剤１４によって接着されている。タッチパネル下基板８，液晶上基板１０，シール剤１４で囲まれた空間は排気されることで真空に引かれており、かつタッチパネル下基板はプラスチック等の比較的柔らかい材質であるため、タッチパネル下基板８と液晶上基板１０との間には空隙ないように密接している。タッチパネル２の上基板１０上には偏光板１６が設けられている。
少なくともタッチパネル下基板（液晶パネル側の基板）は、可塑性であるのがよく、プラスチックやガラス基板でも良い。特にガラス基板を用いたときには、ガラス材のタッチパネル下基板と接する他の基板との間が、少なくとも表示部で密接するように曲がることが大切である。
【００２０】
このように構成したことにより、入射光Ａに対するタッチパネル２と液晶パネル４界面における不要反射は反射光ｅのみとなり、図９における反射光ｃ、ｄに比べ、空気層がないため、非常に弱い反射光ｅとなる。またこの反射光ｅはタッチパネル下基板８と液晶上基板１０とを同じ材質にすればほぼゼロにまで抑えられる。
例えば、タッチパネル下基板がガラス材のときは、液晶パネル上基板をガラスとする。このときタッチパネル下基板のガラスは、曲がり易くするために薄い方がよい。一方、タッチパネル下基板が樹脂材のときは、液晶パネル上基板も樹脂基板とするのがより好ましい。
すなわちタッチパネルの少なくとも下基板は、可塑性あるいは弾性を有する材質がよい。例えば、可塑性を有することになる薄いガラス、プラスチック等の樹脂材が良いが、透明であるのがよい。
その結果画像を認識するための反射光Ｂ’は図９の反射光Ｂに比べ強い光となり、画像が暗くなるという表示劣化問題が改善されている。
【００２１】
また図１の構成によればタッチパネル２と液晶パネル４とはシール剤１４によって接着されかつ真空に引かれることによって密接しているので、タッチパネル２と液晶パネル４との間にゴミ等の異物が挟まって空気層が出来画像が暗くなる恐れも、振動や衝撃によってタッチパネル２と液晶パネル４とが位置ズレを起こす恐れもない。
【００２２】
さらにまたシール剤１４は液晶パネル用シール剤２８と同等の物を用いることが出来、かつ真空に引く工程は液晶パネル内を真空に引く装置を用いることが出来るので、製造コストを低く抑えることが出来る。
【００２３】
このようにタッチパネル２と液晶パネル４とを密接させると、タッチパネル２を押圧した時に液晶パネル４の表示に押圧歪みの影響が出る心配があるが、液晶装置を置く基材と液晶装置の間に空隙を設ける、もしくは弾性材を設ける（例えば、特許文献４参照）、液晶パネル４内に高分子壁によるマイクロセルを設け、液晶層を該マイクロセル内に設けて押圧による表示色ムラを防ぐ（例えば、特許文献５参照）、等の方法で問題を解消することが出来る。
【００２４】
図２は本発明の液晶装置を製造する工程の一例である、なお以降の図で同様の部材には同様の番号を付している。
【００２５】
本発明は、図２ａで液晶パネル４上に２μｍから１２μｍ程度のスペーサー粒子が含まれたシール剤１４を塗布する。この数値は、液晶パネルの上下基板間の液晶層の厚み（間隙）と同じにして、液晶パネルの製造工程と同じ工程を用いて本発明を得るようにしたものである。このことにより、本発明を実施するための新たな設備を不要とし、単純化出きる利点を有する。
このようにタッチパネル下基板と液晶パネル上基板の間の間隙を２μｍから１２μｍ程度とすると、液晶パネルの製造工程で同時に製造することができる利点を有するが、この間隙の数値以下でも、数値以上でも本発明の特性上の効果はえられる。例えば、間隙を１ｍｍとしたり、１μｍとしても良い。
シール剤１４は、液晶パネルの液晶上基板１０の平面図である図３に示すように、液晶パネル４の表示部１７を囲む形で封孔部１８を残して塗布されている。すなわち、画像を形成する領域である表示部１７の周囲にシール剤１４が設けられるが、画像を形成する領域である表示部とシール材は隣接しても良く隣接しなくても良い。例えば、表示部の周囲に遮光膜を設け、該遮光膜の周囲に隣接して表示部を設ける。
なお図１の断面図は図２の平面図のＡ−Ａ断面に相当する。
【００２６】
図２ｂでシール剤１４を塗布した液晶パネル４上にタッチパネル２を重ねて置く。その後該重ねた状態でシール材を熱硬化するための槽または炉である焼成炉に入れ、シール剤を焼成してタッチパネル２と液晶パネル４とを接着する。
本発明実施例では、シール剤を硬化するのに焼成を用いたが、他の方法である紫外線硬化シール材を用いれば、焼成を必ずしも必要とせず接着および硬化することができる。本発明は、このような場合にも効果が得られる。
上記説明では、液晶パネル側の液晶上基板１０の上にシール剤１４を配設したが、本発明は当該シール剤１４を、タッチパネル下基板８に配設しておき、その後、該タッチパネル下基板８を液晶上基板に重ね合わせても、本発明の効果は同様に得られる。
【００２７】
図４は、タッチパネル下基板８を液晶上基板１０の重ね合わせ状態にあるものを基板面に平行にシール剤１４部分を切断した本発明の説明用断面図である。
前記した如くシール材を接着した後は真空槽に入れる。真空槽ないの気体を排気し真空とすることで、真空槽内でタッチパネル２と液晶パネル４の間を真空にした後、この状態で図４に示すように封孔部を封孔剤３２で封孔する。
【００２８】
図２ｃは封止後真空槽から出した状態を示した図で、タッチパネル下基板８、液晶上基板１０，シール剤１４で囲まれた空間は真空、一方タッチパネル上基板６，下基板８，タッチパネル貼り合わせ剤２４で囲まれた空間は密閉されておらず、かつタッチパネル下基板８はプラスチック等の比較的柔らかい材質で出来ているためタッチパネル下基板８は図示のように液晶上基板１０と密接する。タッチパネル２の上基板６と下基板８との間隔は２００μｍ程度に設定するのが一般的なのでタッチパネル下基板８が６μｍ程度撓んでも問題はない。
【００２９】
図２ｄでタッチパネル２上に偏光板１６を貼ってタッチパネル付き液晶装置が完成する。偏光板は熱に弱いのでこのようにシール剤１４の焼成後に貼ることにより劣化を防ぐことが出来る。
【００３０】
図２の工程とした場合はタッチパネルを単独で完成させた後液晶パネルと貼り合わせることが出来るので製造における自由度が高いという利点がある。
【００３１】
図５は本発明の液晶装置を製造する工程の他の例である。
【００３２】
図５ａで液晶パネル４上に６μｍ程度のスペーサーが含まれたシール剤１４を塗布する。シール剤１４は図２の場合と同様、図３の平面図に示すように、液晶パネル４の表示部１７を囲む形で封孔部１８を残して塗布している。
図３では、封孔部を１箇所としたが、２箇所でも良く、更に複数箇所でも良いが、封孔部を多く設けると封止作業工数が多くかかるため、１箇所あるいはシール剤の一辺に複数の封孔部を設けるのがよい。
【００３３】
図５ｂでシール剤１４を塗布した液晶パネル４の上にタッチパネルスペーサー２６が液晶パネル４と反対の面側に塗布されたタッチパネル下基板８を重ねて置く。その後該重ねた状態で焼成炉に入れ、シール剤を熱硬化させてタッチパネル下基板８と液晶パネル４とを接着する。
【００３４】
シール剤を熱硬化させた後、真空槽に入れる。真空槽内でタッチパネル下基板８と液晶パネル４間が真空になった状態で図４に示すように封孔部を封孔剤３２で封止する。
シール剤及び封口剤を硬化させるのに熱を用いたが、シール剤及び封口剤を選定することで熱を用いずに接着硬化させることができ、本発明は熱以外の方法で硬化させても良い。例えば、紫外線効果型接着剤を用いても良い。
【００３５】
図５ｃは封止後真空槽から出した状態を示した図で、タッチパネル下基板８、液晶上基板１０，シール剤１４で囲まれた空間が真空であり、かつタッチパネル下基板８はプラスチック等の比較的柔らかい材質で出来ているため、タッチパネル下基板８は図示のように液晶上基板１０と密接する。
【００３６】
図５ｄでタッチパネル上基板６をタッチパネル下基板８にタッチパネル貼り合わせ剤２４で接着する。
【００３７】
図５ｅでタッチパネル２上に偏光板１６を貼ってタッチパネル付き液晶装置が完成する。
【００３８】
図５の工程とした場合はタッチパネル上基板６の平行度を出しやすいので、偏光板１６の貼り付けが容易になるという利点がある。
【００３９】
図６は、液晶パネルの製造過程中における短冊状態の液晶パネルを示す図である。
本発明の液晶装置の製造では、少なくともタッチパネル下基板を液晶上基板に重ね合わせた状態にあるものシール剤１４で囲まれた部分を前記真空に引いている。このときのタッチパネル下基板と液晶上基板は、液晶パネル４が複数個、列をなして繋がっている短冊状態である。この短冊状態で、シール剤接着し、真空引きをし、封孔をし、短冊状態を単個の状態にすべく切断し、タッチパネルの下基板上にスペーサやタッチパネル上基板を形成し、タッチパネル上基板の上に偏光板を接着してなる工程で液晶装置が得られる。
このとき、液晶がスーパツイストネマッチック（ＳＴＮ）の場合には、偏光板とタッチパネル上基板の間に位相差板を入れることが好ましい。
図６では液晶パネル４が４個１列に繋がっている状態でシール剤１４を塗布した状態を示した図であるが、短冊を構成する単個の個数は、適宜選択するのがよい。
上記説明では、短冊により製造する工程を説明したが、短冊を用いずに、液晶パネル製造工程から単個にして製造してもよく、さらに液晶パネル製造工程の最終の切断工程で単個の液晶パネルを得て、それ以降を単個の製造工程としても良い。
【００４０】
なおタッチパネル下基板８はプラスチック、ガラス等の比較的柔らかく、可とう性や可塑性の材料を用いる必要があるが、タッチパネル上基板６，液晶上基板１０，液晶下基板１２に関しては高分子材料もガラスも選択し得る。
本発明は、透過型、半透過型、反射型液晶パネルに用いることができ、且つ本発明の効果が得られる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば表示品質の劣化が少なく、かつ振動衝撃に対して安定なタッチパネル付き液晶装置が安価に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶装置の実施例の断面図である。
【図２】本発明による液晶装置の製造工程の一例を示す図である。
【図３】液晶上基板に配設したシール剤の塗布領域を示す本発明説明図である。
【図４】タッチパネル下基板を液晶上基板に重ね合わせ状態にあるものを基板面に平行にシール剤１４部分を切断した本発明の説明用断面図であり、封孔部の封孔例を示す図である。
【図５】本発明による液晶装置の製造工程の他の例を示す図である
【図６】本発明の液晶パネルの製造過程中における短冊状態の液晶パネルを示す図である。
【図７】従来のタッチパネル付き液晶装置が押圧されている状態を示す図である。
【図８】従来技術で改良されたタッチパネル付き液晶装置が押圧されている状態を示す図である。
【図９】従来のタッチパネル付き液晶装置の反射光の状態を示す図である。
【図１０】従来技術で改良されたタッチパネル付き液晶装置の反射光の状態を示す図である。
【符号の説明】
２　　タッチパネル
４　　　　液晶パネル
６　　　　タッチパネル上基板
８　　　　タッチパネル下基板
１０　　液晶上基板
１２　　液晶下基板
１４　　シール剤
１６　　偏光板
１７　　表示部
１８　　封孔部

Claims

タッチパネルを液晶パネルの上方に配設した液晶装置に於いて、
前記タッチパネルはタッチパネル上基板とタッチパネル下基板とを備え、前記液晶パネルは液晶上基板と液晶下基板とを備え、少なくとも表示部で前記タッチパネル下基板と前記液晶上基板が密接していることを特徴とする液晶装置。
前記タッチパネル下基板と前記液晶上基板の表示部の周囲が、封孔部を有する枠状のシール剤と該封孔部を封孔する封孔剤が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
前記シール剤の内側を真空吸引することにより前記タッチパネル下基板と前記液晶上基板とを密接していることを特徴とする請求項２に記載の液晶装置。
前記タッチパネルの上方には、偏光板が配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１に記載の液晶装置。
前記タッチパネル下基板が可塑性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１に記載の液晶装置。
前記タッチパネル下基板と前記液晶上基板の間のシール剤の厚みが前記液晶パネルを構成するシール剤の厚みと略同じであることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１に記載の液晶装置。