JP2009116236A - Touch panel integrated type liquid crystal display element - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a touch panel integrated liquid crystal display element, and more particularly to a touch panel integrated liquid crystal display element in which a touch panel having a touch input function and a liquid crystal display element are integrated.
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。 Conventionally, a touch panel integrated liquid crystal display element of this type has been proposed as described below.
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。
As shown in FIG. 5, a
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。
A
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。
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。
By the way, in the configuration of the above-described conventional touch panel integrated liquid
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。
In addition, when a switch operation is performed on the
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。 Specifically, a phenomenon in which the display quality is impaired such as a change in the display color of the liquid crystal display or an interference fringe (moire) on the display screen appears when the switch is operated.
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。 Therefore, the present invention was devised in view of the above problems, and the object of the present invention is that the display quality of the liquid crystal display is not deteriorated even if an operation pressing force is applied at the time of operating the switch, and the manufacturing is performed. The object is to realize a liquid crystal display element integrated with a touch panel at low cost.
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。
In order to solve the above problem, the invention described in claim 1 of the present invention includes a first substrate, a second substrate, and a third substrate,
The first substrate includes a transparent electrode for driving a liquid crystal and an alignment film on a surface facing the second substrate and facing the second substrate,
The second substrate faces the first substrate and the third substrate and has an alignment film on the surface facing the first substrate, and on the surface facing the third substrate. With one transparent electrode for touch input detection formed in a predetermined shape,
The third substrate includes the other transparent electrode for touch input detection formed in a predetermined shape on a surface facing the second substrate and facing the second substrate,
The first substrate and the second substrate are held at a predetermined interval by a gap control material to sandwich the liquid crystal layer,
The second substrate and the third substrate are held at a predetermined interval to sandwich a gas layer,
A pair of polarizing plates is provided on the outer surfaces of the first substrate and the third substrate.
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。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the second substrate is made of borosilicate glass.
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。 The invention described in claim 3 of the present invention is characterized in that, in any one of claims 1 and 2, the gap control material is dispersed at a density of 100 pieces / mm 2. Is.
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。 The invention described in claim 4 of the present invention is characterized in that, in claim 3, the gap control material is mainly made of acrylic resin, borosilicate glass, or silica. is there.
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。 The invention described in claim 5 of the present invention is the liquid crystal layer according to any one of claims 1 to 4, wherein the liquid crystal layer exhibits parallel alignment by an alignment treatment in which liquid crystal molecules are applied to the alignment film, The alignment control is performed by in-plane switching of the transparent electrode for driving the liquid crystal formed only on the first substrate.
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。 In the touch panel integrated liquid crystal display element of the present invention, the first substrate and the third substrate are respectively held at predetermined intervals on both sides of the second substrate serving as both the liquid crystal display element unit and the touch panel unit. The liquid crystal display element portion was constituted by the second substrate and the first substrate, and the touch panel was constituted by the second substrate and the third substrate. In the liquid crystal display element portion, a transparent electrode for driving liquid crystal is formed on a surface of the first substrate facing the second substrate, and an IPS mode liquid crystal material is sandwiched between the first substrate and the second substrate. The part formed transparent electrodes for touch input detection on the surfaces of the second substrate and the third substrate that face each other.
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。 As a result, the liquid crystal driving transparent electrode may be formed only on one surface of the first substrate that holds the liquid crystal material. Therefore, both the first substrate and the second substrate sandwiching the liquid crystal material are formed with transparent electrodes on only one surface, and transparent electrodes are formed on both surfaces (transparent electrode for driving liquid crystal on one surface and touching the other surface). Compared to a conventional touch panel integrated liquid crystal display element that forms a transparent electrode for input detection), the manufacturing man-hours and material costs are reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
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。 In the IPS mode liquid crystal material, the influence of the thickness variation of the liquid crystal layer on the optical characteristics of the liquid crystal layer is small. Therefore, the display color of the liquid crystal display changes due to the operating pressure when the switch is operated, and there are almost no display problems such as interference fringes (moire) on the display screen, maintaining good display quality at all times. can do.
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。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4 (the same reference numerals are given to the same parts). The embodiments described below are preferable specific examples of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. Unless stated to the effect, the present invention is not limited to these embodiments.
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。
FIG. 1 shows the configuration of a touch panel integrated liquid crystal display element of the present invention. The touch panel integrated liquid crystal display element 1 includes a liquid crystal
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。
Among them, the liquid crystal
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。
Of the pair of
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。
The pair of
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。
The
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。
A polarizing
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。
The above is the configuration of the liquid crystal
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。 Therefore, in alignment modes such as TN mode, STN mode, or VA mode, both glass substrates are formed by applying an electric field between the liquid crystal driving transparent electrodes formed on the surfaces of the pair of glass substrates facing each other. In the IPS mode, the liquid crystal driving transparent electrode is provided only on one side of the liquid crystal material, and the liquid crystal is applied by a horizontal electric field applied in the plane. It controls the orientation of molecules.
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。
Therefore, the liquid crystal
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。
Next, the configuration of the
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。
One
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。
Then, a
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。
In this case, the
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。
The
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。
Each of the
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。
The touch input detecting
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。
The configuration of the
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。
In practical use of the touch panel integrated liquid crystal display element 1, a backlight for illumination of the liquid crystal
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。
Next, an operation function of the touch panel integrated liquid crystal display element having the above-described configuration will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a view of the touch panel integrated liquid crystal display element 1 as viewed from above (the
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。
As shown in FIG. 2, the
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。
Therefore, the switch operator selects a desired menu from the
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。
Then, as shown in FIG. 3, the
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。
Then, the detection result (signal) is fed back to the display on the
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。
By the way, the pressing force F applied to the
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。
At this time, when the
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。
In contrast, the present invention uses a
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。
In the present embodiment, the
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。 Thereby, the manufacturing man-hour and the material cost are reduced, and the reduction of the manufacturing cost can be realized.
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。 As described above, the touch panel integrated liquid crystal display element of the present invention uses a liquid crystal having an alignment mode of IPS mode as the liquid crystal material constituting the liquid crystal display element unit. As a result, the following excellent effects were achieved.
(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。
(1) The liquid crystal driving transparent electrode may be formed only on one surface of the glass substrate that holds the liquid crystal material. Therefore, each of the pair of glass substrates sandwiching the liquid crystal material has a transparent electrode formed on only one surface, and transparent electrodes on both surfaces (a liquid crystal driving transparent electrode on one surface and a touch input detecting transparent electrode on the other surface). Compared with a conventional touch panel integrated liquid crystal display element, the manufacturing man-hour and the material cost are reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
(2) Since the number of transparent electrode layers for driving the liquid crystal is smaller than that of a conventional touch panel integrated liquid crystal display element, the transmittance of light from the backlight is high correspondingly, and a bright liquid crystal display is possible.
(3) In the IPS mode liquid crystal material, the influence of the thickness variation of the liquid crystal layer on the optical characteristics of the liquid crystal layer is small. Therefore, the display color of the liquid crystal display changes due to the operating pressure when the switch is operated, and there are almost no display problems such as interference fringes (moire) on the display screen, maintaining good display quality at all times. can do.
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Touchscreen integrated liquid
Claims (5)
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。 Comprising a first substrate, a second substrate, and a third substrate;
The first substrate includes a transparent electrode for driving a liquid crystal and an alignment film on a surface facing the second substrate and facing the second substrate,
The second substrate faces the first substrate and the third substrate and has an alignment film on the surface facing the first substrate, and on the surface facing the third substrate. With one transparent electrode for touch input detection formed in a predetermined shape,
The third substrate includes the other transparent electrode for touch input detection formed in a predetermined shape on a surface facing the second substrate and facing the second substrate,
The first substrate and the second substrate are held at a predetermined interval by a gap control material to sandwich the liquid crystal layer,
The second substrate and the third substrate are held at a predetermined interval to sandwich a gas layer,
A touch panel integrated liquid crystal display element, wherein a pair of polarizing plates is provided on outer surfaces of the first substrate and the third substrate.
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