JP2009037765A - 入力装置及び液晶表示装置が一体化されたモジュール構造及び該モジュール構造の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】入力装置及び液晶表示装置が一体化されたモジュール構造並びにその製造方法を提供すること
【解決手段】入力装置及び液晶表示装置一体化されたモジュール構造であって
（a）液晶表示装置の表示面上に固定電極として透明導電性高分子膜（A）
が形成され（固着され）、
(b) 透明導電性高分子膜（B）が片面に形成された上部電極（可動電極基板）が、シール材を介して前記透明導電性高分子膜（A）と前記透明導電性高分子膜（B）とが対向設置するよう貼り合わされ、
(c)前記可動電極基板の透明導電性高分子膜（B）形成面の反対面には偏光板が貼り付けられていることを特徴とする抵抗膜式タッチパネル機能を有する入力装置及び液晶表示装置が一体化されたモジュール構造。
【選択図】
図２

Description

本発明は入力装置（タッチパネル）及び液晶表示装置が一体化されたモジュール構造に関する。さらに詳しくはこのモジュール構造が簡単かつ容易に製造でき、しかも製造コストも低減でき、その上、従来の一体化モジュールよりも厚さを薄くでき、光線透過率を改善することが可能なモジュール構造及びその製造方法に関する。

最近、指入力またはペン入力によるモバイル情報端末として抵抗膜式タッチパネルの用途が拡大しつつある。抵抗膜式タッチパネルは、特殊なペンを使用しないで、指または通常のペンで入力でき、しかも低コスト化が比較的簡単であるという利点を有している。この抵抗膜式タッチパネルは、上部基板（可動電極基板）と下部基板の内部表面に形成された透明導電性膜を物理的に接触（タッチ）させることによって接触位置を感知する構造となっている。
従来、抵抗膜式タッチパネルとしての入力装置と液晶表示装置とを一体化してモジュール構造とするアイデアは提案されている。このアイデアは、液晶表示装置の表示上に入力装置を配置し、入力装置の下部基板（固定電極基板）を液晶表示装置の表示面側のガラス基板として利用しようとするものあるいは、液晶表示装置の表示面側基板を入力装置の下部基板（固定電極基板）として利用するものである。しかし、このアイデアは以下説明するように実用化するためには多くの問題がある。

液晶表示装置の表示側ガラス基板を、入力装置の固定電極用の下部基板と兼用するためには、液晶表示装置の表示側のガラス表面に透明導電性膜（電極）を形成させなければならず、実際には、液晶表示装置の製造工程の前または後に、ガラス基板の両面に液晶表示装置用と入力装置用の透明導電性酸化金属膜を形成させる必要がある。現在殆どの透明導電性酸化金属膜としてはITO膜（Indium Tin Oxide膜）が使用されている。以下透明導電性酸化金属膜を“ITO膜“と略称することがある。
液晶表示装置の表示面のガラス基板の両面にITO膜を形成させることは、製造工程の煩雑化に伴って品質面及びコスト面からみて工業化が極めて困難であり現実には実施されていない。例えば液晶表示装置の製造工程においてITO膜パターンニング工程での入力装置用ITO膜のマスキングによる保護及び入力装置用ITO膜面が裏面となり基板搬送時ITO膜面のキズの発生を防止するため、種々の配慮や措置を必要とし、そのために液晶表示装置の製造コストが増大することになる。

一方、液晶表示装置製造中又は製造後に該液晶表示装置のガラス表面に、入力装置用ITO膜を設ける方法が考えられる。この方法においてはITO膜の製膜工程としてマザーサイス上下基板組立のあとが考えられるがITO膜の製膜時における液晶表示装置の表示素子へのプラズマダメージの発生、ITO膜製膜後の工程搬送におけるキズの発生を避けることは困難である。また液晶表示装置製造後に該液晶表示装置ガラス表面にITO膜を形成させる場合、単品の小型サイズによる成膜効率の低下及び製造工程数の増加などコストアップの原因がさらに存在する。

そこで本発明者は、入力装置及び液晶表示装置の一体化に伴う前記した問題点を根本的に見直し、透明導電性膜の材料の選択と製造方法の改良を進めた。その結果として、入力装置及び液晶表示装置の一体化したモジュール構造の製造が簡単でかつ容易に可能であること、また単品が小型サイズであってもコスト上昇の問題にも十分に対応できること、得られたモジュール構造は薄型化であってコストダウンも実現できることを見出した。
すなわち本発明によれば液晶表示装置の製造後に該液晶表示装置の表示側ガラス表面に、スパッタリングや蒸着などの手段を使用することなく導電性高分子を膜材料として選択することにより簡単で容易に導電性膜を塗布や印刷によって形成させるため、従来実現が困難であった入力装置と液晶装置一体化モジュール構造が得られることを見出し本発明に到達した。

本発明によれば、下記モジュール構造及びその製造方法が提供される。
（１）入力装置及び液晶表示装置が一体化されたモジュール構造であって、
（a）
液晶表示装置の表示面上に、固定電極として透明導電性高分子膜（A）が形成され（固着され）、
（b）
透明導電性膜（B）が片面に形成された上部基板（可動電極基板）が、シール材を介して前記透明導電性高分子膜（A）と前記透明導電性膜（B）とが対向設置するように貼り合わされ、
（c）
前記可動電極基板の透明導電性膜（B）形成面の反対面には偏光板が貼り付けられていることを特徴とする、抵抗膜式タッチパネル機能を有する入力装置及び液晶表示装置が一体化されたモジュール構造。
（２）該透明導電性膜（B）は透明導電性高分子膜である前記（１）記載のモジュール構造。
（３）該透明導電性高分子膜はそのシート抵抗（Ω/□）が１００〜２０００である前記（１）または（２）記載のモジュール構造。
（４）該透明導電性高分子膜はポリエチレンジオキシチオフェン系よりなる膜である前記（１）または（２）記載のモジュール構造。
（５）該透明導電性高分子膜は、０．０１〜１μｍの膜厚を有する前記（１）または（２）記載のモジュール構造。
（６）該上部基板（可動電極基板）は、ポリエステルフィルムである前記（１）記載のモジュール構造。
（７）該液晶表示装置の表示面はガラス板である前記（１）記載のモジュール構造。
（８）下記工程よりなることを特徴とする抵抗膜式タッチパネル機能を有する入力装置及び液晶表示装置が一体化されたモジュール構造の製造方法。
（ａ）液晶表示装置の表面ガラス面上に、透明導電性高分子の溶液又はペーストを塗布し、透明導電性高分子膜を形成させる工程。
（ｂ）次いで形成された透明導電性高分子膜上であって、液晶表示装置面の周辺端部の所定の位置に銀ペーストラインを形成させる工程
（ｃ）銀ペーストライン上及び液晶表示装置の周辺端部にスペーサー混入絶縁接着剤を塗布する工程。
（ｄ）透明導電性膜を片面に形成された上部基板（可動電極基板）であって、その周辺端部の所定の位置における該透明導電性膜上に銀ペーストライン形成し、その透明導電性膜が内部に対向するようにして貼り合わせる工程及び、
（ｅ）上部基板（可動電極基板）の透明導電性膜が形成されていない側の面上に偏光板を貼り合わせる工程。

前記した本発明の入力装置及び液晶表示装置の一体化されたモジュール構造及びその製造方法によれば、下記の効果及び利点が達成される。
（１）液晶表示装置の製造後、その表示ガラス面上に透明導電性高分子の溶液を塗布やスクリーン印刷などの手段により導電性高分子膜を所定のパターンに形成させることができるので、簡単かつ容易であり、生産効率も優れ、その上単品小型サイズであってもコストアップ要因とはならない。かくして液晶表示装置の表示ガラス面に入力装置の下部電極基板（導電性膜基板）が兼用されたモジュール構造となる。

以下本発明のモジュール構造及びその製造方法をさらに詳細に説明する。
まず本発明のモジュール構造について図面により具体的に説明する。図１は、本発明モジュール構造を、入力装置の表示面（偏光板側）から見た正面図であり、１は表示面であり、２は額縁部を示す。図２は図１におけるｘ−ｘ´線における断面の概略図であり、各構成要素を模式的に示したものである。図２において、３は、液晶表示装置の表示面ガラス基板を示し、その表面に透明導電性高分子膜４が形成されている。この高分子膜４は液晶表示装置の表示面ガラス基板３の表面に固着していて、表示面ガラス基板３及び高分子膜４は入力装置の下部電極基板９として機能している。下部電極基板９の周囲は接着テープ８を介して上部電極基板（可動電極基板）１０が設置されている。上部電極基板（可動電極基板）１０は上部基板６及びその内側表面に透明導電性膜５が形成され、この透明導電性膜５は上部基板６の表面に固着している。上部電極基板１０と下部電極基板とは接着テープ８によって一体化され入力装置を構成している。上部電極基板１０と下部電極基板９はその周囲が接着テープ８によって接合されているが、上部電極基板１０透明導電性膜５と、下部電極基板９の透明導電性高分子膜４との間には、これらの膜が局所的に接触して誤入力することを防ぐためのスペーサーが存在し空間部を形成している。このスペーサーは図２には示されていない。上部電極基板１０の入力装置側の表示面には偏光板７が設置され、この偏光板７は上部基板６の表面に粘着剤により固着されている。なお偏光板７の両上端部には額縁部２が存在するが図２には示されていない。

上部電極基板１０を構成している上部基板６は可撓性のある透明な基板であればよいが、一般的には高分子フィルムであるのが好ましい。そのフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートフィルム（PETフィルム）が好適である。この上部基板６としての高分子フィルムは、１００〜２５０μｍ、好ましくは１２５〜１９０μｍの厚さであるのが望ましい。上部基板６の表面に形成される透明導電性膜５は、抵抗膜式タッチパネルの導電性膜として通常使用されている酸化金属膜でもよく、下部電極基板９を構成している透明導電性高分子膜４と同様な高分子膜であってもよい。透明導電性高分子膜５が酸化金属膜である場合、その酸化金属膜はITO膜（Indium tin oxide膜）及び酸化亜鉛膜（ZnO膜）が挙げられるがITO膜が好ましい。酸化金属膜は上部基板６上にスパッタリングまたはCVD方式によって形成させることができる。酸化金属膜は１０〜５０ｎｍ厚みを有するものが好ましい。透明導電性膜５が透明導電性高分子膜の場合その高分子材料及び膜形成方法は、後で詳しく説明する。

本発明のモジュール構造において、液晶表示装置の表示面のガラス３上に透明導電性高分子膜４が形成されている。この高分子膜４は、厚さが１〜１００ｎｍ、好ましくは５〜５０ｎｍであるのが望ましい。この高分子膜４は、後述する導電性高分子の溶液を液晶表示装置の表示面ガラス３の表面に塗布し乾燥することによって形成することができる。
液晶表示装置の表示面ガラス３の表面に透明導電性高分子膜４を形成させるには導電性高分子の溶液を表示面ガラス３の表面に塗布もしくは印刷し、乾燥すればよい。この導電性高分子としては透明性に優れかつ電気伝導性を有するものであれば良く、シート抵抗としては１００〜２０００（Ω/□）、好ましくは２００〜１０００（Ω/□）を有するものが望ましい。

導電性高分子の具体例としては主鎖がπ共役系で構成されている有機高分子であるのが有利であり、例えばポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアセチレン類、ポリフェニレン類、ポリフェニレンビニレン類、ポリアニリン類、ポリアセン類、ポリチオフェンビニレン類、及びこれらの共重合体が挙げられる。これらの中でポリピロール類、ポリチオフェン類およびポリアニリン類が安定性およびライン形成の容易性の点から好ましい。とりわけ、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ（N-メチルピロール）、ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリ（３−メトキシチオフェン）、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）およびこれらの共重合体が好ましい。特にポリ（エチレンジオキシチオフェン）系が好ましい。これら導電性高分子の溶液またはドープを調製するために使用される溶媒としては、水；N-メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、アセトニトリルおよびベンゾニトリルの如き極性有機溶媒；フェノール、クレゾールおよびキシレノールの如きフェノール類；メタノール、エタノール、プロパノールおよびブタノールの如きアルコール類；アセトンおよびメチルエチルケトンの如きケトン類；ヘキサン、ベンゼン、トルエンおよびキシレンの如き炭化水素類；ジオキサンおよびジエチルエーテルの如きエーテル類などが例示される。これら溶媒は一種でもあるいは２種以上の混合溶媒として使用される。具体例としてはOrgacon(日本アグファゲバルト製EL-P3050等)が挙げられる。

前述した導電性高分子溶液またはドープをガラス３の表面に塗布または印刷する方法としては、例えば浸漬、コンマコート、スプレーコート、ロールコート、グラビア印刷及びスクリーン印刷法などが挙げられる。塗布後、塗膜を硬化させることが望ましい。
上部電極基板１０の透明導電性膜５が透明導電性高分子膜である場合、その高分子の材料膜形成方法は、前述した下部電極基板９における透明導電性高分子膜４と同様の高分子材料が使用でき、同様の膜形成方法が採用される。本発明のモジュール構造は上部電極基板１０の透明導電性膜５として下部電極基板９の透明導電性高分子膜４と同じ種類の高分子膜を使用することがタッチパネルの感度が安定して発現されるので好ましい。

接着テープ８は絶縁性であって低温硬化あるいはUV硬化タイプが好ましい。シリコン系、ウレタン系、エポキシ系が例示される。この接着剤は、一方の基板にスクリーン印刷形成された後上部電極基板１０と下部電極基板９を一体化し硬化固定される。さらにこれら基板１０と９との間に空隙を形成させる機能を有している。そのため接着テープ８は、絶縁性と接着性と共に、一定の間隔が維持できるようにスペーサーが混入されていることが望ましい。
また透明導電性膜５及び透明導電性高分子膜４が対向している空間側には、それら膜の表面に銀ペーストによる電極ラインが形成されている。電極ラインは透明導電性膜の両端部に形成されている。また電極ラインには入力装置からタッチした位置を感知するため配線ラインが接続されている。前述の電極ライン及び配線ラインは抵抗膜式タッチパネルにおいて通常使用されている材料及び構造であればよく、図２には示されていない。

図１は本発明のモジュール構造を入力装置の表示面から見た正面図である。
図２は、図１におけるx-x´線における断面図の概略図であり、各構成要素を模式的に示したものである。

符号の説明

１ 表示面
２ 額縁部
３ 液晶表示装置の表示面ガラス
４ 透明導電性高分子膜
５ 透明導電性膜
６ 上部基板
７ 偏光板
８ 接着テープ
９ 下部電極基板
１０ 上部電極基板

Claims (8)

1. 入力装置及び液晶表示装置が一体化されたモジュール構造であって、
   （a）
   液晶表示装置の表示面上に固定電極として透明導電性高分子膜（A）が形成され、
   （b）
   透明導電性膜（B）が片面に形成された上部電極基板（可動電極基板）がシール材を介して前記透明導電性高分子膜（A）と前記透明性導電膜（B）とが対向設置するように貼り合わされ、
   （c）
   前記可動電極基板の透明導電性膜（B）形成面の反対面には偏光板が貼り付けられている、ことを特徴とする抵抗膜式タッチパネル機能を有する入力装置及び液晶表示装置が一体化されたモジュール構造。
2. 該透明導電性膜（B）は透明導電性高分子膜である請求項１記載のモジュール構造。
3. 該透明導電性高分子膜はそのシート抵抗（Ω/□）が１００〜２０００である請求項１または２記載のモジュール構造。
4. 該透明導電性高分子膜はポリエチレンジオキシンチオフェン系よりなる膜である請求項１または２記載のモジュール構造。
5. 該透明導電性高分子膜は０．００１〜１μｍの膜厚を有する請求項１または２記載のモジュール構造。
6. 上部基板（可動電極基板）は、ポリエステルフィルムである請求項１または２記載のモジュール構造。
7. 該液晶表示装置の表示面はガラス板である請求項１記載のモジュール構造。
8. 下記工程よりなることを特徴とする抵抗膜式タッチパネル機能を有する入力装置及び液晶表示装置が一体化されたモジュール構造の製造方法。
   （１）液晶表示装置の表面ガラス面上に透明導電性高分子の溶液又はペーストを塗布し、透明導電性高分子膜を形成させる工程、
   (２) 次いで形成された透明導電性高分子膜上であって、液晶表示装置面の周辺端部の所定の位置に銀ペーストラインを形成させる工程、
   （３）銀ペーストライン上及び液晶表示装置の周辺端部にスペーサー混入絶縁接着剤を塗布する工程。
   （４）透明導電性膜を片面に形成された上部基板（可動電極基板）であって、その周辺端部の所定の位置における該透明導電性膜上に銀ペーストラインを形成し、その透明導電性膜が内部に対向するようにして貼り合わせる工程及び、
   （５）上部基板（可動電極基板）の透明導電性膜が形成されていない側の面上に偏光板を貼り合わせる工程。