JP5415849B2 - タッチパネルを利用した液晶表示パネル - Google Patents
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Description
本発明は、液晶表示パネルに関し、特にタッチパネルを利用した液晶表示パネルに関するものである。
液晶表示パネルは、エネルギーの消耗が低く、小型で、品質が優れているので、広大な消費者の好評を受けている。現在、ＴＮ（ツイスト・ネマティック）方式の液晶表示パネル（ＴＮ−ＬＣＤ）が広く用いられている。前記ＴＮ−ＬＣＤにおいて、電極に電圧を印加しない場合、前記液晶表示パネルはオフ（ＯＦＦ）状態になり、この時、光は前記液晶表示パネルを透過することができ、電極に電圧を印加した場合、前記液晶表示パネルはオン（ＯＮ）状態になり、この時、光は前記液晶表示パネルを透過することができない。選択的に電極に電圧を印加することによって、いろいろな図案が液晶表示パネルに表示される。
最近、各種電子装置の高性能化及び多様化の発展に従って、液晶表示装置の表示面に透光性タッチパネルが設置された電子装置がますます多くなっている。このような電子装置を使用する場合、使用者はタッチパネルの背面の表示素子に表示された内容を視覚的に確認しながら、前記タッチパネルを指又はペンのような接触素子で押圧又は接触して前記電子装置を操作する。これにより、電子装置の各種機能に対して操作を実施することができる。
タッチパネルは、その動作原理及び伝送媒質の相違によって、抵抗膜方式タッチパネル、静電容量方式タッチパネル、赤外線方式タッチパネル及び表面弾性波方式タッチパネルに分けることができる。その中で、抵抗膜方式タッチパネルが一番広く用いられている。
しかし、従来の抵抗膜方式タッチパネルにおいて、透明導電構造体として導電性インジウム・スズ酸化物層（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、ＩＴＯ層）を用いる。前記ＩＴＯ層は、スパッタリング法、イオンプレーティング、塗布法などの方法により形成される。非特許文献１には、ＩＴＯ／ＳｉＯ２／ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層を用いるタッチパネルに関して記載されている。
前記ＩＴＯ層の製造過程において、真空環境が必要とされ、且つ２００〜３００℃までの加熱が必要するので、前記ＩＴＯ層を用いるタッチパネルの製造コストが高くなり、製造方法が複雑になる。また、前記ＩＴＯ層において、機械的性能が良好でなく、湾曲し難く、且つ抵抗値の分布の均一性が低い欠点がある。また、ＩＴＯは、湿気が存在する空気で透明度が低下する。従って、従来のタッチパネル及び前記タッチパネルを用いるタッチパネルを利用した液晶表示パネルにおいて、耐用性が良好でなく、感度、線形性及び正確性が低い問題が存在する。
野田和裕（Ｎｏｄａ Ｋａｚｕｈｉｒｏ）等、「Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍｓ ｗｉｔｈ Ｉｎｓｅｒｔｅｄ ＳｉＯ２ Ａｎｃｈｏｒ Ｌａｙｅｒ、ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ａ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｔｏｕｃｈ Ｐａｎｅｌ」 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｊａｐａｎ、Ｐart２、Ｖｏｌ．８４、Ｐ３９−４５（２００１）
以上の問題点に鑑みて、耐用性が良好で、感度が高く、線形性及び正確性も高いタッチパネルを利用した液晶表示パネルを提供することを目的とする。
上述問題を解決するために、本発明は、透明導電構造体を含むタッチパネルが設置された上基板と、半導体層を含む薄膜トランジスタパネルが設置され、且つ前記上基板に向い合った下基板と、前記上基板と前記下基板との間に設置された液晶層と、を備え、前記タッチパネルの透明導電構造体が第一カーボンナノチューブ構造体を含み、前記薄膜トランジスタパネルの半導体層が第二カーボンナノチューブ構造体を含むタッチパネルを利用した液晶表示パネルを提供する。
従来技術と比べると、本発明のタッチパネルを利用した液晶表示パネルは次のような利点がある。
カーボンナノチューブを用いるタッチパネルは、操作命令及び情報を直接入力できるので、前記タッチパネルは伝統的なキーボード、マウス又はキーマットなどのような入力手段に代わることができる。従って、タッチパネルを利用した液晶表示パネルを用いる電子装置の構造が簡単になる。
また、カーボンナノチューブを含む透明導電構造体は、前記カーボンナノチューブの優れた力学特性によって優れた靱性及び機械的強度を有し、且つ耐湾曲性も有するので、タッチパネルの耐用性が向上する。従って、タッチパネルを利用した液晶表示パネルの耐用性が向上される。前記タッチパネルは柔軟性基材と配合して柔軟性タッチパネルを利用した液晶表示パネルを製造することができる。また、本発明で、半導体型カーボンナノチューブ構造体が従来技術の非晶質シリコン、多結晶シリコン又は有機半導体ポリマー層によって形成される半導体層に代わるので、前記半導体型カーボンナノチューブ構造体によって形成される薄膜トランジスタの柔軟性が向上する。従って、前記薄膜トランジスタは柔軟性薄膜トランジスタパネルに適用され、さらに柔軟性タッチパネルを利用した液晶表示パネルに適用される。
また、カーボンナノチューブは湿気が存在する空気でも優れた透明度を有するので、カーボンナノチューブ構造体を透明導電構造体とするタッチパネルも優れた透明度を有する。従って、タッチパネルを利用した液晶表示パネルの解像度が向上する。
また、優れた導電性を有するカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ構造体が均一な抵抗値を有するので、透明導電構造体としてカーボンナノチューブ構造体を用いるタッチパネルを利用した液晶表示パネルの解像度及び正確度が向上する。
また、優れた半導体性を有するカーボンナノチューブを含む薄膜トランジスタが大きなキャリヤーの移動度を有し、速い応答速度を有するので、前記薄膜トランジスタを用いるタッチパネルを利用した液晶表示パネルは優れた表示性能を有する。
また、カーボンナノチューブ構造体による半導体層の薄膜トランジスタのサイズが小さくて薄膜トランジスタパネルの解像度が高いので、タッチパネルを利用した液晶表示パネルの解像度を向上させることができる。
以下、図面に基づいて、本発明の実施例に係るタッチパネルを利用した液晶表示パネルに対して詳細に説明する。
図１は、本発明に係るタッチパネルを利用した液晶表示パネル３００の側断面図である。前記タッチパネルを利用した液晶表示パネル３００は、上基板１００と、前記上基板１００に対向する下基板２００と、前記上基板１００と前記下基板２００との間に設置された液晶層３１０と、を備える。
前記液晶層３１０は、複数の棒状液晶分子を含む。前記液晶層３１０の材料は、従来技術で用いている常用の液晶分子である。前記液晶層３１０の厚さの範囲は１μｍ〜５０μｍである。本実施例において、前記液晶層３１０の厚さを５μｍにする。
図２は、本発明に係るタッチパネルを利用した液晶表示パネル３００の上基板１００の分解図である。前記上基板１００は、タッチパネル１０と、第一偏光層１１０と、第一配向層１１２と、を順に備える。
前記第一偏光層１１０は、前記タッチパネル１０の下表面（前記液晶層３１０に近接する前記タッチパネル１０の表面）に設置され、前記液晶層３１０を透過した光線を制御する。前記第一配向層１１２は、前記第一偏光層１１０の下表面(前記液晶層３１０に近接する表面)に設置される。即ち、前記第一配向層１１２は、前記液晶相３１０に近接するように設置される。前記第一配向層１１２の下表面(前記液晶層３１０に近接する表面)に、前記液晶層３１０の液晶分子を配向して配列させる平行な複数の第一凹溝（図示せず）がさらに設置されることができる。
前記タッチパネル１０は、４線式、５線式又は８線式構造の抵抗膜方式タッチパネルである。前記タッチパネル１０は、第一電極板１２と、複数の透明なスペーサ１６と、第二電極板１４と、を順に備える。前記第一電極板１２と前記第二電極板１４とは、向い合って一定な間隔があるように設置される。前記複数の透明なスペーサ１６は、前記第一電極板１２と前記第二電極板１４との間に設置される。
前記第一電極板１２は、第一基材１２０と、第一導電構造体１２２と、２つの第一電極１２４と、を備える。前記第一基材１２０は、平面構造である。前記第一導電構造体１２２及び前記２つの第一電極１２４は、全部前記第一基材１２０の下表面（前記第二電極板１４に近接する表面）に設置される。前記２つの第一電極１２４は、第一方向に沿う前記第一導電構造体１２２の両端にそれぞれ設置され、前記第一導電構造体１２２に電気的に接続される。ここで、１つの第一電極１２４から、前記第一導電構造体１２２を越えてもう１つの第一電極１２４まで進む方向を、第一方向と定義する。
前記第二電極板１４は、第二基材１４０と、第二導電構造体１４２と、２つの第二電極１４４と、を備える。前記第二基材１４０は、平面構造である。前記第二導電構造体１４２及び前記２つの第二電極１４４は、全部前記第二基材１４０の上表面（前記第一電極板１２に近接する表面）に設置される。前記２つの第二電極１４４は、第二方向に沿う前記第二導電構造体１４２の両端に電気接続して設置される。それぞれ設置され、前記第二導電構造体１４２に電気的に接続される。ここで、１つの第二電極１４４から、前記第二導電構造体１４２を越えてもう１つの第二電極１４４まで進む方向を、第二方向と定義する。
前記第一方向と前記第二方向とは直交する。即ち、前記２つの第一電極１２４と２つの第二電極１４４とが直交して設置される。
前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０は、全部透明な薄膜又は薄板である。前記第一基材１２０の材料として、プラスチック又は樹脂などのような柔軟性材料を用いることができ、前記第二基材１４０の材料として、ガラス、石英、ダイヤモンドなどのような硬性材料を用いることができる。
前記タッチパネル１０が柔軟性タッチパネルを利用した液晶表示パネル３００に用いられる場合、前記第二基材１４０の材料も、プラスチック又は樹脂などのような柔軟性材料を用いることができる。この時の前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０の材料は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのようなポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、繊維素エステル（Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ Ｅｓｔｅｒ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）及びアクリル酸（Ａｃｒｙｌｉｃ Ａｃｉｄ）樹脂から選択されることができる。前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０の厚さは１ｍｍ〜１ｃｍである。本実施例において、前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０の材料として、全部ＰＥＴを用い、その厚さを２ｍｍにする。
また、前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０の材料は、上述した材料に限定されるものではない。即ち、前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０が優れた透明度を保持し、前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０が支持作用をし、且つ前記第一基材１２０の材料が一定な柔軟性を有する材料であれば、全部本発明が保護しようとする範疇に属する。
本実施例において、前記タッチパネル１０における第一導電構造体１２２及び第二導電構造体１４２は、全部第一カーボンナノチューブ構造体を含む透明な導電構造体である。前記カーボンナノチューブ構造体には、複数のカーボンナノチューブが均一に分散されている。該複数のカーボンナノチューブは分子間力で接続されている。前記カーボンナノチューブ構造体は、金属型カーボンナノチューブを含む必要がある。前記カーボンナノチューブ構造体に、前記複数のカーボンナノチューブが配向し又は配向せずに配置されている。前記複数のカーボンナノチューブの配列方式により、前記カーボンナノチューブ構造体は非配向型のカーボンナノチューブ構造体及び配向型のカーボンナノチューブ構造体の二種に分類される。本実施例における非配向型のカーボンナノチューブ構造体では、カーボンナノチューブが異なる方向に沿って配置され、又は絡み合っている。配向型のカーボンナノチューブ構造体では、前記複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列している。又は、配向型のカーボンナノチューブ構造体において、配向型のカーボンナノチューブ構造体が２つ以上の領域に分割される場合、各々の領域における複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されている。この場合、異なる領域におけるカーボンナノチューブの配列方向は異なる。前記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブである。前記カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである場合、直径は０．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが二層カーボンナノチューブである場合、直径は１ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブである場合、直径は１．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定される。
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも１枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されている。単一の前記カーボンナノチューブフィルムは、複数のカーボンナノチューブセグメントを含む。前記複数のカーボンナノチューブセグメントは、長さ方向に沿って分子間力で端と端が接続されている。それぞれのカーボンナノチューブセグメントは、相互に平行に、分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブを含む。単一の前記カーボンナノチューブセグメントにおいて、前記複数のカーボンナノチューブの長さが同じである。前記カーボンナノチューブフィルムを有機溶剤に浸漬させることにより、前記カーボンナノチューブフィルムの強靭性及び機械強度を高めることができる。
前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された複数枚の前記カーボンナノチューブフィルムを含むことができる。この場合、隣接する前記カーボンナノチューブフィルムは、分子間力で結合されている。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、それぞれ０°〜９０°の角度で交差している。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが０°以上の角度で交差する場合、前記カーボンナノチューブ構造体に複数の微孔が形成される。又は、前記複数のカーボンナノチューブフィルムは、隙間なく並列されることもできる。
又は、単一の前記カーボンナノチューブフィルムは、ほぼ同じ長さを有する複数のカーボンナノチューブを含む。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、前記複数のカーボンナノチューブは、同じ方向に沿って、均一に並列されている。単一の前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは、１０ｎｍ〜１００μｍである。前記複数のカーボンナノチューブは、それぞれ前記複数枚のカーボンナノチューブフィルムの表面に平行に配列され、相互に平行に配列されている。隣接する前記カーボンナノチューブは所定の距離で分離して設置される。前記距離は０〜５μｍである。前記距離が０μｍである場合、隣接する前記カーボンナノチューブは分子間力で接続されている。前記カーボンナノチューブフィルムにおける各々の前記カーボンナノチューブの長さは、前記カーボンナノチューブフィルムの長さと同じである。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、１ｃｍ以上であり、１ｃｍ〜３０ｃｍであることが好ましい。さらに、各々の前記カーボンナノチューブ１４５に結節がない。本実施形態において、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは１０μｍである。単一の前記カーボンナノチューブ１４５の長さは１０ｃｍである。
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも１枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブは、絡み合い、等方的に配列されている。前記カーボンナノチューブ構造体においては、前記複数のカーボンナノチューブが均一に分布されている。複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されている。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、１００ｎｍ以上であり、１００ｎｍ〜１０ｃｍであることが好ましい。前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造の薄膜の形状に形成されている。ここで、自立構造は、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体を独立して利用することができるという形態である。
前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で接近して、相互に絡み合って、カーボンナノチューブネット状に形成されている。前記複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されて、多くの微小な穴が形成されている。ここで、単一の前記微小な穴の直径が１０μｍ以下になる。前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブは、相互に絡み合って配置されるので、該カーボンナノチューブ構造体は柔軟性に優れ、任意の形状に湾曲して形成させることができる。用途に応じて、前記カーボンナノチューブ構造体の長さ及び幅を調整することができる。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さは、０．５ｎｍ〜１００μｍである。
また、前記第一カーボンナノチューブ構造体は、上述した各種のカーボンナノチューブフィルムと高分子材料とからなる複合構造体であることもできる。前記高分子材料は、前記カーボンナノチューブフィルムのカーボンナノチューブの間に均一に分布される。前記高分子材料は、透明な高分子材料であり、その具体的な材料に対して限定しない。例えば、前記透明な高分子材料として、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）又はシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）などを用いることができる。
本実施例において、前記第一導電構造体１２２及び第二導電構造体１４２における第一カーボンナノチューブ構造体は、１枚のカーボンナノチューブフィルムとＰＭＭＡからなった複合構造体である。ここで、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されている。前記第一導電構造体１２２のカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは第一方向に沿って配列され、前記第二導電構造体１４２のカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは第二方向に沿って配列されている。前記カーボンナノチューブ複合構造体の厚さは０．５ｎｍ〜１００μｍであり、その幅は０．０１ｃｍ〜１０ｃｍである。
前記タッチパネル１０において、前記第一電極１２４及び第二電極１４４は、導電性材料からなる。言い換えれば、前記第一電極１２４及び第二電極１４４は、金属層、導電性ポリマー又はカーボンナノチューブ構造体である。前記金属層の材料としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）のような導電性金属である。前記導電性ポリマーの材料としては、ポリアセチレン（Ｐｏｌｙａｃｅｔｙｌｅｎｅ）、ポリパラフェニレン（ＰＰＰ）、ポリアニリン（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）、ポリピロール（ＰＰｙ）、ポリチオフェン（Ｐｏｌｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅｓ）などである。導電材料としてカーボンナノチューブ構造体を用いるのが好ましい。前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも１枚の引き出して得たカーボンナノチューブフィルムを含む。本実施例において、前記第一電極１２４及び第二電極１４４は、導電性銀ペースト層である。また、柔軟性タッチパネルを利用した液晶表示パネル３００に用いる上述した電極１２４、１４４は、一定な強靭性及び湾曲が容易な柔軟性を有する。
前記タッチパネル１０において、前記第二電極板１４の、前記第一電極板１２に近接する表面の周縁に沿って枠形の絶縁部１８を設置する。前記第一電極板１２は、前記第一電極板１２の第一導電構造体１２２が前記第二電極板１４の第二導電構造体１４２に対向して前記絶縁部１８の上に設置される。前記第一導電構造体１２２と前記第二導電構造体１４２との間の間隔は２μｍ〜１０μｍである。
上述した複数のスペーサ１６は、それぞれ所定の距離だけ離れて、均一に前記第二電極板１４の第二導電構造体１４２と前記第一電極板１２の第一導電構造体１２２との間に設置される。
前記絶縁部１８及び前記複数のスペーサ１６は、全部絶縁性樹脂又は他の絶縁材料からなることができる。前記絶縁部１８及び前記スペーサ１６は、前記第一電極板１２と前記第二電極板１４の盲目的な電気的接触を防止することができる。また、タッチパネル１０のサイズが小さい場合、前記第一電極板１２と前記第二電極板１４との絶縁を確保すれば、前記スペーサ１６を省略しても良い。
また、前記タッチパネル１０において前記第一電極板１２を保護するために、前記第一電極板１２の、前記第二電極板１４に近接する表面との反対面に透明な保護膜１２６を設置することができる。前記保護膜１２６は、粘着剤又は熱圧方式によって前記第一電極板１２の第一導電構造体１２２の、前記第二電極板１４に近接する表面との反対面に接着されることもできる。前記保護膜１２６は、特別な処理（例えば、表面硬化処理等）を実施したプラスチック膜又は樹脂膜である。前記樹脂膜は、ポリエステル、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）及びアクリル酸樹脂のような材料によって形成される。本実施例において、前記保護膜１２６の材料として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いる。前記保護膜１２６は、前記第一電極板１２を保護して前記タッチパネル１０の耐用性を向上させる。前記保護膜１２６は、グレアや反射を低減させる機能のような付加機能も有する。
前記第一偏光層１１０の材料としては、従来技術で用いる常用の偏光材料である。前記偏光材料は、ヨード系材料及び染料系材料のような二色性有機高分子材料である。また、前記第一偏光層１１０は、１枚の配向型のカーボンナノチューブフィルムであることができる。前記配向型のカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは同じ方向に沿って配向して配列される。前記第一偏光層１１０が引き出して得たカーボンナノチューブフィルム構造によって構成されるのが好ましい。前記第一偏光層１１０の厚さは１μｍ〜０．５ｍｍである。
前記カーボンナノチューブの電磁波に対する吸収能力が黒体に接近するので、前記カーボンナノチューブは、各種波長の電磁波に対して皆均一な吸収特性を有する。従って、第一偏光層１１０における配向型のカーボンナノチューブフィルムも、各種波長の電磁波に対して全部均一な偏光吸収の特性を有する。光線が前記第一偏光層１１０に入射する場合、振動方向が前記カーボンナノチューブの長さ方向に平行する光線は吸収され、振動方向が前記カーボンナノチューブの長さ方向に直交する光線は透過されるので、出射光線が直線偏光の光線である。従って、カーボンナノチューブフィルムは、従来技術での偏光素子に代わって偏光作用をすることができる。
また、前記第一偏光層１１０が同じ方向に沿って配向して配列されたカーボンナノチューブを含むので、前記第一偏光層１１０は優れた導電性能を有する。そのため、前記第一偏光層１１０はタッチパネルを利用した液晶表示パネル３００の上電極としても用いられる。本発明のタッチパネルを利用した液晶表示パネル３００における前記第一偏光層１１０が、光線に対して偏光を行うと共に、上電極の作用もできるので、上電極層を別に設置する必要がなく、前記タッチパネルを利用した液晶表示パネル３００の厚さを薄くし、前記タッチパネルを利用した液晶表示パネル３００の構造を簡単にし、前記タッチパネルを利用した液晶表示パネル３００のコストを低下させ、バックライトの光源の利用率を向上させ、表示の質を改善することができる。
前記第一配向層１１２の材料として、ポリスチレン（ＰＳ）及びその誘導体（Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、エポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）、ポリウレタン（Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ）、ポリシラン（Ｐｏｌｙｓｉｌａｎｅ）などを用いる。前記第一配向層１１２の第一凹溝（図示せず）は、ラビング法、ＳｉＯｘ膜斜方蒸着法、又は膜の表面に微細溝を形成する方法（Ｍｉｃｒｏ−Ｇｒｏｏｖｅｓ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）等のような従来技術によって形成される。前記第一凹溝は、液晶分子を配向して配列させる。本実施例において、前記第一配向層１１２の材料はポリイミドであり、その厚さは１μｍ〜５０μｍである。
図１及び図３に示したように、前記下基板２００は、第二配向層２１２と、薄膜トランジスタパネル２２０と、第二偏光層２１０と、を順に備える。
前記第二偏光層２１０は、前記薄膜トランジスタパネル２２０の下表面（液晶層３１０側の表面とは反対側の薄膜トランジスタパネル２２０の表面）に設置される。前記第二偏光層２１０の材料は、前記第一偏光層の材料と同じである。前記偏光材料は、ヨード系材料及び染料系材料のような二色性有機高分子材料である。前記第二偏光層２１０の厚さは１μｍ〜０．５ｍｍである。前記第二偏光層２１０は、前記タッチパネルを利用した液晶表示パネルの下方に設置された導光板（図示せず）から出射された光線を偏光させて、単一な方向に沿う偏光された光線を得る。前記第二偏光層２１０の偏光方向は、前記第一偏光層１１０の偏光方向に直交する。
前記第二配向層２１２は、前記薄膜トランジスタパネル２２０の上表面（液晶層３１０に近接する薄膜トランジスタパネル２２０の表面）に設置される。前記第二配向層２１２の上表面に、前記液晶層３１０の液晶分子を配向して配列させる平行な複数の第二凹溝（図示せず）がさらに設置される。前記複数の第二凹溝は、前記第一配向層１１２の第一凹溝に直交する。前記第二配向層２１２の材料は、前記第一配向層１１２の材料と同じである。
前記第二配向層２１２の第二凹溝と前記第一配向層１１２の第一凹溝との配列方向が直交するので、前記第一配向層１１２と前記第二配向層２１２との間の液晶分子は、その２層の配向層１１２、２１２の間で９０度ねじれた状態に配列される。従って、前記第二配向層２１２によって偏光された光線は、ねじれた液晶分子によって９０度の角度にねじれる。本実施例において、前記第二配向層２１２の材料はポリイミドであり、その厚さは１μｍ〜５０μｍである。
図５に示したように、前記薄膜トランジスタパネル２２０は、第三基材２４０、及び前記第三基材の表面に設置された複数の薄膜トランジスタ２２２、複数の画素電極２２４、複数のソース（Ｓｏｕｒｃｅ）電極線２２６及び複数のゲート（Ｇａｔｅ）電極線２２８を備える。
前記複数のソース電極線２２６は第一方向で相互に平行に設置され、前記複数のゲート電極線２２８は第二方向で相互平行に設置されている。前記ソース電極線２２６と前記ゲート電極線２２８とは、１０°〜９０°で絶縁的に交差されて、前記第三基材２４０の表面には複数の格子２４２が形成される。
単一の前記格子２４２の内に、１つの前記薄膜トランジスタ２２２及び１つの前記画素電極２２４が設置され、前記画素電極２２４及び薄膜トランジスタ２２２は、相互に間隔があるように設置される。各々の前記格子２４２の内で、前記画素電極２２４は薄膜トランジスタ２２２のドレイン電極２２２４に電気的に接続され、前記薄膜トランジスタ２２２のソース電極２２２２は前記ソース電極線２２６に電気的に接続され、前記薄膜トランジスタ２２２のゲート電極２２２８は前記ゲート電極線２２８に電気的に接続される。即ち、前記複数の格子２４２は複数の列及び行に沿って配列され、毎行に従う格子２４２の内のソース電極は全部前記ソース電極線２２６に電気的に接続され、毎列に従う格子２４２の内のゲート電極は全部前記ゲート電極線に電気的に接続される。
前記薄膜トランジスタパネル２２０は、表示パネル駆動回路（図示せず）をさらに備えることができる。前記複数のソース電極線２２６及び複数のゲート電極線２２８は前記表示パネル駆動回路に電気的に接続され、前記表示パネル駆動回路は前記複数のソース電極線２２６及び複数のゲート電極線２２８を通して前記薄膜トランジスタ２２２のＯＮ／ＯＦＦを制御する。前記表示パネル駆動回路は、前記第三基材に集積設置されて集積回路板を形成する。
前記第三基材２４０は、透明な基材であり、その材料としては、ガラス、石英、セラミックス、シリコンチップなどのような硬性材料、又は樹脂、プラスチックなどの柔軟性材料を用いることができる。本実施例において、前記第三基材２４０の材料はＰＥＴである。また、第三基材２４０として大型集積回路の中のプリント回路板を用いることができる。
前記画素電極２２４は導電薄膜であり、その材料としては導電性材料である。前記画素電極２２４を液晶表示パネルに用いられる場合、前記画素電極２２４としては、ＩＴＯ層、アンチモン・スズ酸化物（ＡＴＯ）層、インジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）層又は金属型カーボンナノチューブフィルムのような透明な導電構造体である。前記画素電極２２４の面積の範囲は１０μｍ２〜０．１ｍｍ２である。本実施例において、前記画素電極２２４の材料としてＩＴＯを採用し、その面積を０．０５ｍｍ２にする。
前記ソース電極線２２６及びゲート電極線２２８の材料としては、金属、合金及び導電性ポリマーである。前記金属又は合金の材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）、ネオジム（Ｎｄ）、パラジウム（Ｐｄ）、セシウム（Ｃｓ）及びそれらの任意の組み合わせの合金である。また、前記ソース電極線２２６及びゲート電極線２２８は、金属型カーボンナノチューブ線によって構成することもできる。前記ソース電極線２２６及びゲート電極線２２８の幅の範囲は、０．５ｎｍ〜１００μｍである。本実施例において、前記ソース電極線２２６及びゲート電極線２２８の材料としてＡｌを採用し、その直径を１０μｍにする。
図６に示したように、前記薄膜トランジスタ２２２は、半導体層２２２０と、ソース電極２２２２と、ドレイン電極２２２４と、薄膜トランジスタの絶縁層２２２６と、ゲート電極２２２８と、を備える。前記半導体層２２２０は、前記ソース電極２２２２及び前記ドレイン電極２２２４に電気的に接続され、前記ゲート電極２２２８は、前記薄膜トランジスタの絶縁層２２２６を介して前記半導体層２２２０、前記ソース電極２２２２及びドレイン電極２２２４と絶縁的に設置される。前記薄膜トランジスタ２２２は、トップゲート型構造又はボトムゲート型構造であることができる。
本実施例において、前記薄膜トランジスタ２２２は、ボトムゲート型構造である。前記ゲート電極２２２８は、前記第三基材２４０の表面に設置される。前記絶縁層２２２６は、前記ゲート電極２２２８を被覆するように設置される。前記半導体層２２２０は、前記絶縁層２２２６の、前記ゲート電極２２２８に近接する表面との反対面に設置され、前記絶縁層２２２６によって前記ゲート電極２２２８と絶縁される。前記ソース電極２２２２と前記ドレイン電極２２２４とは、間隔があるように設置され、前記半導体層２２２０に電気的に接続される。
前記半導体層２２２０は、第二カーボンナノチューブ構造体を含む。前記第二カーボンナノチューブ構造体は、複数のカーボンナノチューブを含む。前記カーボンナノチューブは、単層又は二層の半導体型カーボンナノチューブである。前記単層の半導体型カーボンナノチューブの直径は０．５ｎｍ〜５０ｎｍであり、前記二層の半導体型カーボンナノチューブの直径は１．０ｎｍ〜５０ｎｍである。前記半導体型カーボンナノチューブの直径を１０ｎｍより小さくするのが好ましい。前記半導体層２２２０の長さは１μｍ〜１００μｍであり、幅は１μｍ〜１ｍｍであり、厚さは０．５ｎｍ〜１００μｍである。
前記第二カーボンナノチューブ構造体は、カーボンナノチューブが配向し又は配向せずに配列されている配向型又は非配向型のカーボンナノチューブフィルムを含む。前記非配向型のカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは配向せずに又は等方的に配列される。前記配向せずに配列されたカーボンナノチューブは絡み合い、前記等方的に配列されたカーボンナノチューブは前記カーボンナノチューブフィルムの表面に平行する。前記配向型のカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、同じ方向又は異なる方向に沿って優先方位に配列される。前記第二カーボンナノチューブ構造体が長いカーボンナノチューブによって構成された少なくとも１枚の長いカーボンナノチューブフィルムを含むのが好ましい。図７に示したように、前記長いカーボンナノチューブフィルムにおける長いカーボンナノチューブは、相互に平行され、並んで配列され、隣接する２つのカーボンナノチューブは分子間力によって緊密に結合される。この時の前記第二カーボンナノチューブ構造体の長さは前記第二カーボンナノチューブ構造体における長いカーボンナノチューブの長さと同じである。
前記第二カーボンナノチューブ構造体が積層状態に設置された複数枚の配向型のカーボンナノチューブフィルムを含む場合、前記複数枚の配向型のカーボンナノチューブフィルムは任意の方向を沿って積層状態に設置されることができる。従って、隣接する２枚の配向型のカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、それぞれ角度αで交差して配列されている。ここで、該角度αは、０≦α≦９０°の条件を満たす。前記前記第二カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが前記薄膜トランジスタ２２２のソース電極２２２２からドレイン電極２２２４に至る方向に沿って配列されるのが好ましい。
本実施例において、前記半導体層２２２０は、長いカーボンナノチューブによって構成された１枚の配向型のカーボンナノチューブフィルムを含む。前記半導体層２２２０の長さは５０μｍであり、幅は３００μｍであり、厚さは５ｎｍである。前記半導体層２２２０の前記ソース電極２２２２とドレイン電極２２２４との間の区域にチャネル（図示せず）が形成されている。前記チャネルの長さは５μｍであり、幅は４０〜１００μｍである。前記長いカーボンナノチューブの両端はそれぞれに前記ソース電極２２２２及び前記ドレイン電極２２２４に接続される。
前記薄膜トランジスタパネル２２０は、タッチパネルを利用した液晶表示パネル３００の中で液晶画素ドットの駆動素子として用いられる。前記表示パネル駆動回路を通して前記画素電極２２４と前記第一偏光層１１０との間に電圧を印加した場合、前記第一配向層１１２と第二配向層２１２との間に設置された液晶層３１０の液晶分子は配向して配列される。従って、前記第二偏光層２１０によって偏光された光線は、ねじれていない状態で前記第一偏光層１１０に直接至る。この時の光線は前記第一偏光層１１０を透過することができない。
前記表示パネル駆動回路を通して前記画素電極２２４と前記第一偏光層１１０との間に電圧を印加しない場合、前記第一配向層１１２と第二配向層２１２との間に設置された液晶層３１０の液晶分子はねじれた状態に配列される。従って、前記第二偏光層２１０によって偏光された光線は、前記液晶層３１０のねじれた状態に配列された液晶分子によってねじれる。この時の光線は前記第一偏光層１１０を透過することができる。
図８に示したように、前記タッチパネルを利用した液晶表示パネル３００は、タッチパネル制御器４０、中央処理器５０及び表示素子制御器６０をさらに備える。
前記タッチパネル制御器４０、前記中央処理器５０及び前記表示素子制御器６０は、電気回路によって相互に電気的に接続される。その中、前記タッチパネル制御器４０は前記タッチパネル１０に電気的に接続され、前記表示素子制御器６０は前記下基板２００の薄膜トランジスタパネル２２０の表示パネル駆動回路に電気的に接続される。前記タッチパネル制御器４０は、指又はペンのような接触素子７０で図案又はメニューなどを接触又は押圧することによって入力情報を選択し、その入力情報を前記中央処理器５０に伝送する。前記中央処理器５０は、前記表示素子制御器６０を通して前記薄膜トランジスタパネル２２０の表示パネル駆動回路を制御することで画像を表示する。
前記タッチパネルを利用した液晶表示パネル３００を作動する場合、前記タッチパネル１０の第一電極板１２の間及び第二電極板１４の間にそれぞれに５Ｖの電圧を印加する。この時、使用者はタッチパネル１０の背面の表示素子に表示された内容に対して視覚的に確認を進行しながら、指又はペンのような接触素子７０で前記タッチパネル１０の第一電極板１２に対して操作を進行する。これにより、前記第一電極板１２の前記第一基体１２０が湾曲して、押圧部位７１の前記第一電極板１２の第一導電構造体１２２と前記第二電極板１４の第二導電構造体１４２とは回路を形成する。この時、前記タッチパネル制御器４０は、それぞれに前記第一導電構造体１２２の第一方向での電圧変化と前記第二導電構造体１４２の第二方向での電圧変化とを測定する一方、正確に計算して押圧部位７１の座標に転換する。前記タッチパネル制御器４０は、デジタル化された押圧部位７１の座標を前記中央処理器５０に伝送する。前記中央処理器５０は前記押圧部位７１の座標に基づいて相応する指令を出力して、電子装置（図示せず）の各種機能を転換させ、前記表示素子制御器６０を通して前記薄膜トランジスタパネル２２０の表示パネル駆動回路を制御することで画像を表示する。
以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形又は修正が可能であり、該変形又は修正も又、本発明の特許請求の範囲内に含まれるものであることは、いうまでもない。
１００ 上基板
１０ タッチパネル
１１０ 第一偏光層
１１２ 第一配向層
１２ 第一電極板
１２０ 第一基材
１２２ 第一導電構造体
１２４ 第一電極
１２６ 保護膜
１４ 第二電極板
１４０ 第二基材
１４２ 第二導電構造体
１４４ 第二電極
１６ スペーサ
１８ 絶縁層
２００ 下基板
２１０ 第二偏光層
２１２ 第二配向層
２２０ 薄膜トランジスタパネル
２２２ 薄膜トランジスタ
２２２０ 半導体層
２２２２ ソース電極
２２２４ ドレイン電極
２２２６ 薄膜トランジスタの絶縁層
２２２８ ゲート電極
２２４ 画素電極
２２６ ソース電極線
２２８ ゲート電極線
２４０ 第三基材
２４２ 格子
３００ タッチパネルを利用した液晶表示パネル
３１０ 液晶層
４０ タッチパネル制御器
５０ 中央処理器
６０ 表示素子制御器
７０ 接触素子
７１ 押圧部位
１０ タッチパネル
１１０ 第一偏光層
１１２ 第一配向層
１２ 第一電極板
１２０ 第一基材
１２２ 第一導電構造体
１２４ 第一電極
１２６ 保護膜
１４ 第二電極板
１４０ 第二基材
１４２ 第二導電構造体
１４４ 第二電極
１６ スペーサ
１８ 絶縁層
２００ 下基板
２１０ 第二偏光層
２１２ 第二配向層
２２０ 薄膜トランジスタパネル
２２２ 薄膜トランジスタ
２２２０ 半導体層
２２２２ ソース電極
２２２４ ドレイン電極
２２２６ 薄膜トランジスタの絶縁層
２２２８ ゲート電極
２２４ 画素電極
２２６ ソース電極線
２２８ ゲート電極線
２４０ 第三基材
２４２ 格子
３００ タッチパネルを利用した液晶表示パネル
３１０ 液晶層
４０ タッチパネル制御器
５０ 中央処理器
６０ 表示素子制御器
７０ 接触素子
７１ 押圧部位
Claims (4)
- 透明導電構造体を含むタッチパネルが設置された第一素子と、
薄膜トランジスタパネルが設置され、且つ前記第一素子に対向する第二素子と、
前記第一素子と前記第二素子との間に設置された液晶層と、
を備え、
前記タッチパネルの透明導電構造体が第一カーボンナノチューブ構造体を含み、
前記薄膜トランジスタパネルが半導体層を含み、
前記半導体層が第二カーボンナノチューブ構造体を含み、
前記第一カーボンナノチューブ構造体及び第二カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムからなり、
前記カーボンナノチューブフィルムは、複数のカーボンナノチューブからなり、
単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおける前記複数のカーボンナノチューブは、同じ方向に沿って配列されていることを特徴とするタッチパネルを利用した液晶表示パネル。 - 前記第一カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが金属型カーボンナノチューブであり、
前記第二カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが半導体型カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルを利用した液晶表示パネル。 - 前記タッチパネルは、
第一基材及び前記第一基材に設置される第一導電層を有する第一電極板と、
前記第一電極板から所定の距離だけ離れ、第二基材及び前記第二基材に設置される第二導電層を有する第二電極板と、
を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のタッチパネルを利用した液晶表示パネル。 - 前記カーボンナノチューブ構造体において、カーボンナノチューブが分子間力で接続され、均一に分布されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のタッチパネルを利用した液晶表示パネル。
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