JPH08122738A

JPH08122738A - 入力機能付液晶表示素子

Info

Publication number: JPH08122738A
Application number: JP26263094A
Authority: JP
Inventors: Ippei Ino; 一平伊納
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-10-26
Filing date: 1994-10-26
Publication date: 1996-05-17
Anticipated expiration: 2017-06-04
Also published as: JP3287442B2

Abstract

(57)【要約】【目的】入力時の押圧による表示不良が生じず、入力
ポイントと表示ポイントとの視差ずれが生じず、作製時
および使用時の温度変化により表示不良が生じにくい、
信頼性に優れた薄型軽量の入力機能付液晶表示素子を提
供する。【構成】液晶駆動用電極１５、４ｂが形成されたガラ
ス基板１と高分子フィルム基板２とが、外周部に設けら
れたシール１３ａとパターン形成された高分子構造１６
とにより接続され、両基板１、２の間には高分子構造１
６により囲まれた液晶領域１２が形成されて液晶部が構
成されている。その第２基板２と高分子からなるフレキ
シブルな第３基板３とが、入力用透明電極４ｃ、４ｄ形
成側を対向させて配置されて、感圧方式の入力素子が構
成されている、

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばパームトップ
型、ラップトップ型およびノート型のコンピューターや
ワードプロセッサー、電子手帳などの携帯情報機器に搭
載され、感圧方式の入力手段が設けられた入力機能付液
晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の入力機能付液晶表示素子は、液晶
表示素子の上に、可視光を透過する透明タッチパネルで
代表される感圧式入力機能素子（以下、タッチキーと称
する）を別に設けた構造となっている。図９に従来のタ
ッチキー付液晶表示素子を示す。このタッチキー付液晶
表示素子は、表面に入力用透明電極が形成された厚み１
ｍｍ程度のガラス基板１８と、表面に入力用透明電極が
形成された厚み０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度のフレキ
シブルな高分子フィルム１９とが対向配設されてタッチ
キーが構成され、液晶１２が挟持されたガラス基板２
１、２１の両外側に偏光板３、９が配設され、偏光板９
の外側に反射板８が配設されて液晶表示素子が構成され
ている。さらに、タッチキーへの押圧入力時に、タッチ
キーが液晶表示素子に接触することにより表示不良が発
生することを防ぐために、液晶表示素子とタッチキーと
は空隙２０を設けて設置されている。尚、この図９にお
いて、１０は液晶表示素子用スペーサー、１３ａは液晶
表示素子用シール、１３ｂはタッチキー用シール兼接着
剤、１４はタッチキー用スペーサーを示す。

【０００３】このように多くの基板を用いるので、従来
のタッチキー付液晶表示素子は重く厚くなっていた。さ
らに、入力時にタッチキーの入力ポイントと液晶表示素
子の表示ポイントとに視差ずれや影が生じたり、または
斜めから見たときに二重像を生じて、精細な表示上に入
力するのが困難であった。さらに、各基板での表面反射
により光線透過率が低下するため表示が暗くなるという
問題があった。

【０００４】上記問題を解決するため、液晶表示素子を
構成するガラス基板とタッチキーを構成するガラス基板
とを一体化した構造が提案されている（特開平４−２４
３４１２号）。ここで、この液晶表示素子の２つのガラ
ス基板のうち、タッチキーとは反対側のガラス基板を第
１基板、タッチキー側のガラス基板を第２基板とする。
また、この提案では、タッチキーの押圧入力側の最外位
置に配置される第３基板として、偏光機能を有するフレ
キシブルな高分子フィルム基板を用いることが開示され
ている。

【０００５】ところで、一般に携帯情報機器等に用いら
れる液晶としては、ねじれ角が１８０°〜２７０°であ
るスーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶が用い
られている。このＳＴＮ液晶により白色表示を得るため
には、面内方向に位相差を有する光学補償フィルムを偏
光板と液晶との間に設置する。一方、ねじれ角が９０°
であるツイストネマティック（ＴＮ）液晶は、ＳＴＮ液
晶よりもコントラストが高いのでアクティブ素子と併用
して用いられる。しかし、ＴＮ液晶では視野角が狭いの
で、厚み方向に位相差を有する高分子フィルムを偏光板
の直下に設置することがある。

【０００６】また、一般に液晶表示素子においては、液
晶駆動用電極と液晶駆動回路電極とを、基板上に設けら
れた端子を介して接続する。しかし、表示エリアの小さ
い液晶表示素子は基板が小さいため、液晶を挟んで対向
配設された一方の基板上に液晶駆動回路接続用端子電極
を集中させて設けることがある。この場合、コモン転移
としてのカーボンペーストや銀ペーストを介し、接続用
端子電極と他方の基板上の透明電極とを電気的に接続
し、両基板間に挟持された液晶を駆動する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
タッチキー付液晶表示素子は、厚く重い上に、タッチキ
ーの入力ポイントと液晶表示素子の表示ポイントとに視
差ずれや影、または二重像が生じ、さらに、各基板の表
面反射のために表示が暗くなって表示コントラストが低
下するという問題があった。

【０００８】特開平４−２４３４１２号で提案されたタ
ッチキー付液晶表示素子によれば、液晶表示素子とタッ
チキーとの両方に１つのガラス基板を共用するので、薄
型軽量化を図ることができる。しかし、その共用する基
板（第２基板）が薄いと、入力時の押圧により液晶表示
素子が破壊されやすく、さらに、図１０に示すように、
タッチキー２２へのペン２３による点入力時にリング状
表示不良２４が生じ、描画入力時に描画跡や入力後の残
像（以下、描画跡等という。）２５などの表示品位の低
下が生じる。第２基板が破壊されず、かつ、入力時に表
示不良が生じないようにするためには、第２基板を１ｍ
ｍ程度以上の厚みにする必要がある。しかし、この場
合、斜めから見た時にタッチキー入力ポイントと液晶表
示素子の表示ポイントに視差ずれや影、または二重像が
生じ、精細な液晶表示素子に従った入力が困難になると
いう問題がある。このように、基板の剛性と表示品位と
は二律背反しており、両者を妥協させると割れ易くて表
示品位が悪いものとなる。

【０００９】そこで、かかる問題を解決すべく、ガラス
からなる第１基板と高分子フィルムからなる第２基板
と、もしくは高分子フィルムからなる第１基板とガラス
からなる第２基板とを用い、これらをシールを介して貼
り合わせた液晶表示素子が考えられる。この液晶表示素
子においては、高分子フィルムからなる基板が加熱に伴
って蒲鉾状に膨張する。このため、表示部を構成する２
枚の基板間のギャップが大きくなって液晶のピッチに狂
いが生じて表示不能となる。また、高分子フィルムから
なる基板の膨張に伴い、液晶層に真空部が発生すると、
表示が不可能になるという問題も生じる。尚、タッチキ
ー側に設けられた第３基板として高分子フィルムを用い
た場合には、熱膨張が発生しても第２基板との間に空気
層しかないので、表示品位に影響が生じない。

【００１０】ところで、上述のように、ＳＴＮ液晶は白
黒表示を得るために面内方向に位相差を有する光学補償
フィルムを必要とする。この場合、タッチキーの押圧入
力側の第３基板として偏光板を用い、その偏光板の第２
基板と対峠する面に光学補償フィルムを設けると、第３
基板の剛性が大きくなるのでタッチキー入力時に必要な
押圧が大きくなり、かつ、第３基板の変形がなだらかに
なるので入力分解能が悪くなる。さらに、第３基板が厚
くなると素子全体が厚くなるという問題を有する。ま
た、タッチキーを構成する第２基板の第３基板側表面に
光学補償フィルムを設けた場合には、このような入力時
の問題が発生しない。しかし、第２基板として厚いガラ
ス基板を用いた場合、タッチキー入力ポイントと液晶表
示素子の表示ポイントに視差ずれや影、または二重像が
生じ、精細な液晶表示素子に従った入力が困難になると
いう問題は残る。また、ＴＮ液晶と厚み方向に位相差を
有する高分子フィルムとを組み合わせた場合にも同様な
問題が生じる。

【００１１】また、上述のようにＴＮ液晶はＳＴＮ液晶
よりもコントラストが高いのでアクティブ素子と併用し
て用いられるが、高分子フィルム基板を用いた場合、ア
クティブ素子を製造する時の高温プロセスにより基板が
熱膨張し、さらに加熱冷却後に収縮するので、アクティ
ブ素子を製造しにくい。さらに、高分子フィルム基板を
用いた場合、液晶駆動回路接続用端子をその上に設ける
と、液晶駆動回路電極との熱圧着接続時に、端子電極が
高分子フィルム基板の膨張に追随できずに破損するとい
う問題を有する。また、高分子フィルム基板はフレキシ
ブルであるので端子も屈曲し易いが、対向基板がガラス
のように剛性が高い基板であると、ガラス基板との接合
部であるシール部に屈曲応力が集中し、シール破壊や端
子欠損が生じる。さらに、電極薄膜の高分子基板への密
着力はガラス基板への密着よりも小さいので、仮接続後
のリペアが困難であり、注意深くリペアしないと端子上
の電極が剥離してしまうという問題もある。

【００１２】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
べくなされたものであり、入力時の押圧による表示不良
が生じず、入力ポイントと表示ポイントとの視差ずれが
生じず、作製時および使用時の温度変化により表示不良
が生じにくい、信頼性に優れた薄型軽量の入力機能付液
晶表示素子を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の入力機能付液晶
表示素子は、ガラスまたは高分子からなる第１基板と、
１枚の高分子フィルムまたは２枚以上の積層高分子フィ
ルムからなるフレキシブルな第２基板とが、各々の一方
の表面に設けられた液晶駆動用電極形成側を対向させて
配置され、両基板の外周部に設けられたシールと、両基
板の間にパターン形成された高分子構造とにより接続さ
れ、両基板の間に該高分子構造により部分的にまたは全
体的に囲まれた液晶小領域が形成されて液晶表示素子が
構成され、該第２基板と、高分子からなるフレキシブル
な第３基板とが、該第２基板の他方の表面と該第３の基
板の一方の表面とに設けられた入力用透明電極形成側を
対向させて配置されて感圧方式の入力素子が構成されて
おり、そのことにより上記目的が達成される。

【００１４】前記第２基板が該基板の面内方向および／
または厚み方向に位相差を有し、前記液晶がねじれ角９
０°のＴＮ液晶またはねじれ角１８０°〜２７０°のＳ
ＴＮ液晶であってもよい。

【００１５】前記第１基板上に液晶駆動回路接続用端子
電極が形成され、前記第２基板上に形成された液晶駆動
用電極と該液晶駆動回路接続用端子電極とが、金属をコ
ートしたシリカまたは高分子からなるビーズ状導電材料
により電気的に接続されていてもよい。

【００１６】

【作用】本発明においては、液晶表示素子とタッチキー
とに共用される第２基板が１枚の高分子フィルムまたは
２枚以上の積層高分子フィルムからなるので、第２基板
を薄く軽量にできる。第２基板を薄くできるので、入力
ポイントと表示ポイントとの視差が目視では分からない
程度になって、斜めから見た時に二重表示が生じず、ま
た、基板伸びによる残留応力が小さくなって、シールや
第２基板の破壊が生じにくい。第２基板として２枚以上
の高分子フィルムを積層したものを用いると、見掛け上
のリターデーションを任意に設定できる。また、タッチ
キーと液晶表示素子とを別工程で作製できるので、良品
率が向上する。

【００１７】また、液晶表示素子を構成するガラスまた
は高分子からなる第１基板と、上記第２基板とを、両基
板の外周部に設けられたシールと、両基板の間にパター
ン形成された高分子構造とにより接続している。この場
合は、第２基板の熱膨張が高分子構造が設けられていな
い部分のみで起こるので伸縮が小さくなり、セルギャッ
プの変化が抑制される。また、第１基板と第２基板との
接続力が強化されるので、シールや第２基板の破壊が生
じにくい。さらに、押圧による変形も抑制できるので、
入力時の表示品位低下も生じない。

【００１８】第３基板はフレキシブルな高分子フィルム
からなるので、素子全体の厚みが小さくなり、見掛け上
の二重表示が発生し難くなって視野角が広がる。

【００１９】第１基板と第２基板との間にＳＴＮ液晶を
挟持させる場合、第２基板として面内方向に位相差を有
する高分子フィルムを用いると、ＳＴＮ液晶のリターデ
ーションによる着色を光学的に補償して白黒表示が得ら
れる。また、第３基板に面内方向に位相差を有するフィ
ルムを貼り合わせる必要が無いので、第３基板の剛性が
増加せず、入力分解能が損なわれない。この時、面内方
向と厚み方向の両方に位相差を持たせると、ＳＴＮ液晶
表示素子の視野角が広がる。この場合、ねじれ角は１８
０°〜２７０°とするのが好ましい。さらに、第１基板
と第２基板との間にＴＮ液晶を挟持させる場合、第２基
板として厚み方向に位相差を有する高分子フィルムを用
いると、ＴＮ液晶表示素子の視野角が広がる。この場
合、ねじれ角は９０°とするのが好ましい。

【００２０】第１基板上に液晶駆動回路接続用端子電極
を形成し、第２基板上に形成された液晶駆動用電極と液
晶駆動回路接続用端子電極とを、金属をコートしたシリ
カまたは高分子からなるビーズ状導電材料により電気的
に接続すると、高分子基板上に端子を作製する必要が無
い。よって、高分子フィルムの屈曲や液晶駆動回路の熱
圧着による端子の破壊が生じず、また仮接続後のリペア
により端子上の電極が剥離されない。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明するが、本発明は下記の実施例に限定される
ものではない。

【００２２】図１（ａ）に本発明の一実施例である入力
機能付液晶表示素子（以下、タッチキー付液晶表示素子
と称する）を示す。このタッチキー付液晶表示素子は液
晶表示素子部（下側）とタッチキー部（上側）とを有す
る。液晶表示素子部においては、ガラスまたは高分子か
らなる第１基板１と、１枚の高分子フィルムまたは２枚
以上の積層高分子フィルムからなる第２基板２とが対向
させて配置され、第１基板１の第２基板２側表面には液
晶駆動用電極１５が、第２基板２の第１基板１側表面に
は液晶駆動用電極４ｂが形成されている。

【００２３】両基板１、２は、基板外周部に設けられた
紫外光硬化型シール材料または低温硬化型シール材料か
らなるシール１３ａにより貼り合わせられている。両基
板１、２の間には、高分子構造１６がパターン形成され
て両基板１、２を接合しており、その高分子構造１６に
より部分的にまたは全体的に囲まれた液晶小領域１２が
形成されている。また、第１基板１および第２基板２の
液晶１２側面には、液晶配向膜５、５が設けられ、基板
間隙を制御するためのスペーサー１０も設けられてい
る。第１基板１の背面には偏光板９付反射板８が設けら
れ、第２基板の電極４ｂ形成面には電極４ｂとの密着性
を高めるためにセラミックハードコート６が設けられて
いる。

【００２４】タッチキー部においては、共用する前記第
２基板２と、高分子からなるフレキシブルな第３基板３
とが対向させて配置され、第２基板２の第３基板３側に
は入力用電極４ｃが、第３基板３の第２基板２側には入
力用電極４ｄが形成されている。両基板２、３は、シー
ル１３ｂにより貼り合わせられて、感圧方式のタッチキ
ーとなっている。第２基板２および第３基板３の間には
基板間隙を制御するためのスペーサー１４が設けられて
いる。また、第３基板３の上面にはハードコート７が設
けられ、第２基板２および第３基板３の電極４ｂ、４ｃ
形成面には電極４ｂ、４ｃとの密着性を高めるためにセ
ラミックハードコート６が設けられている。

【００２５】上記ガラスまたは高分子からなる第１基板
１としては、例えば厚み０．５〜１．５ｍｍのものを用
いることができる。上記高分子としては、たとえば架橋
アクリル、エポキシ樹脂、ポリカーボネートまたはポリ
アリレートなどの耐熱透明高分子等が該当する。また、
上記高分子フィルムからなる第２基板２としては、例え
ば厚み０．０５〜０．５ｍｍのＰＣ、ＰＥＳ、ＰＥＴ等
を用いることができる。このように厚みを薄くすること
ができるので、視差ずれや二重像を防ぐことができる。

【００２６】また、第２基板２は、１枚の高分子フィル
ムからなるもののみでなく、２枚以上の高分子フィルム
が積層されたものであってもよい。この場合、タッチキ
ーと液晶表示素子とを別工程で作製することができる。
よって、良品のタッチキーと良品の液晶表示素子とを組
み合わせれば良いので、以下に（１）、（２）には示す
ような不良が生じず、第２基板２として１枚の高分子フ
ィルムを用いた場合よりも良品率を向上させることがで
きる。

【００２７】（１）タッチキー部が良品で液晶表示素子
部が不良（２）タッチキー部が不良で液晶表示素子部が良品つまり、このような不良はすべて良品同士の組み合わせ
に置き換えられる。

【００２８】上記高分子からなるフレキシブルな第３基
板３としては、用いる液晶１２によって、例えば偏光機
能を有する高分子フィルムまたは偏光機能を有さない高
分子フィルム等を用いることができる。高分子フィルム
を用いた場合、素子全体の厚みを小さくすることができ
るので、見掛け上の二重像が発生しにくく、視野角を広
くすることができる。

【００２９】上記高分子構造１６は、画素周囲を囲む壁
状または網目状パターン、もしくは画素４隅に形成され
た柱状パターン、あるいは図７に示すような液晶駆動用
電極に添った入れ子構造のパターン２８であってもよ
い。尚、図７に示した構造においては、各画素毎の切れ
目が互い違いになっているので、液晶表示素子を押圧し
た時に基板１、２間に挟持された液晶１２が流動しにく
い。また、何等かの原因で発生した真空気泡が拡散しに
くく、パターン２８内にスペーサー１０を混入しておく
と、スペーサー１０を散布する必要もない。図７におい
ては縦方向にのみ切れ目を形成したが、縦横両方向に設
けてもよい。このように切れ目を形成した場合、液晶１
２の注入が容易になるという利点を有する。

【００３０】これらの高分子構造１６は、例えば以下の
ようにして作製することができる。まず、第１基板１と
第２基板２とを貼り合わせた後、紫外光硬化型材料（モ
ノマーまたはオリゴマー）と液晶との混合物を基板間に
注入する。次に、第１基板１側または第２基板２側か
ら、画素周囲に壁状または網目状に、もしくは画素４隅
に柱状に紫外光を透過させ、その他の部分の紫外光を遮
断するようにパターン形成されたマスクを用いて混合物
に紫外光を照射し、紫外光照射部の紫外光硬化型材料を
重合させる。これにより液晶と高分子とを相分離させ
て、高分子構造１６をパターン形成すると共に、高分子
構造１６により第１基板１および第２基板２を接続させ
る。

【００３１】この時、第１基板１、第２基板２に形成さ
れている液晶駆動用電極１５、４ｂが透明電極であって
も、波長３６５ｎｍの紫外光を４０％以上遮断する、つ
まり透過率が６０％以下の材料であれば、画素を構成す
る電極により紫外光をカットすることができる。また、
画素内に反射電極を有する液晶表示素子の場合、反射電
極形成側基板から紫外光を照射してもよい。これらの場
合にはマスクレスで高分子構造１６を作製することがで
きる。

【００３２】その他の方法として、スクリーン印刷やデ
ィスペンサー等の精密印刷技術を用いて、画素周囲に壁
状または網目状に、もしくは画素４隅に柱状に、あるい
は図７に示す入れ子構造に、熱可塑性高分子からなる描
画を作製することもできる。この場合、パターンに従っ
た赤外レーザの照射またはホットプレスにより上記構造
の熱可塑性高分子を熱融着させて、第１基板１および第
２基板２を接合させる。また、紫外光反応基を有する高
分子を用いて上記構造を作製し、第１基板１および第２
基板２の貼り合わせ後に紫外光を照射して、第１基板１
と第２基板２とを接合させてもよい。これら高分子構造
１６の形成は、液晶の注入前でも注入後でも行うことが
できるが、液晶への影響を考えると注入前に形成するの
が望ましい。

【００３３】ところで、通常の液晶表示素子製造工程に
従って、熱硬化型シール材料を加熱硬化することによ
り、ガラスからなる第１基板と高分子フィルムからなる
第２基板とを接合させた場合、以下の（１）、（２）、
（３）のような現象が起こって製造が困難になると考え
られる。

【００３４】（１）シール材料を加熱すると、高分子
（例えばポリカーボネート（ＰＣ）：線膨張係数ρP＝
５×１０^-5）からなる第２基板とガラス（例えばソーダ
ガラス：線膨張係数ρG＝５×１０^-6）からなる第１基
板との線膨張係数の差に従って第２基板が熱膨張し、そ
の状態でシールが硬化する。

【００３５】（２）第２基板はシール硬化後の冷却によ
る温度低下により元の長さに戻ろうとするが、シール硬
化時の熱膨張状態で第１基板に固定されているため、温
度が低下するに従って第２基板がシールを介して第１基
板に引っ張られる。

【００３６】（３）第１基板の引っ張る応力がシールの
密着力よりも大きい場合はシールが破壊し、応力がシー
ルの密着よりも小さく、かつ、第１基板の圧縮破壊力よ
りも大きければ第１基板が破壊し、応力が第２基板の引
っ張り破壊力または組成変形力よりも大きければ第２基
板に破損もしくは異常伸び（塑性破壊）が生じる。

【００３７】ここで、シール硬化時の加熱温度と室温と
の温度差をδＴとすると、長さＬの高分子フィルムから
なる第２基板の伸びδＬは下記（１）式により求められ
る。 δＬ＝（ρP−ρG）・δＴ・Ｌ …（１）そして、加熱時に高分子フィルムからなる第２基板がＬ
＋δＬの長さに伸び、その状態のままシールによってガ
ラスからなる第１基板に接合される。その後、基板が室
温に低下するに伴って、高分子フィルムからなる第２基
板はＬ＋δＬの長さがＬに戻る。この時の基板の単位幅
当りの応力Ｆは、高分子基板のヤング率Ｅとポアソン比
εとから求められる剛性率Ｇ［＝Ｅ／｛２（１＋
ε）｝］と、基板厚みｄと、基板伸びδＬとの積である
下記（２）式に相当する。

【００３８】Ｆ＝Ｇ・ｄ・δＬ …（２）従って、異種基板を熱硬化型シール材料を用いて貼り合
わせた場合、高分子フィルムからなる第２基板の長さＬ
方向にかかる応力Ｆは、下記（３）式で表される。

【００３９】Ｆ＝Ｅ・ｄ・（ρP−ρG）・δＴ・Ｌ／｛２（１＋ε）｝ …（３）この式から基板内応力Ｆは第２基板厚みｄに比例してい
ることが分かる。従って、第２基板の厚みを薄くする
と、加熱に伴う基板伸びによって生じる第２基板内の残
留応力が小さくなり、シールや基板の破壊が生じ難くな
る。

【００４０】一般に、高分子基板と電極材料との密着力
はガラス基板に比べて小さいので、密着力を高めるため
に高分子基板にハードコートを塗布することが行われ
る。シリカ系ハードコート処理を施したＰＣ基板上にＩ
ＴＯからなる透明電極膜を形成した場合、透明導電膜の
ハードコート表面への密着力は約４ｇ／ｍｍである。通
常、シール破壊は、このシリカ系ハードコート／ＩＴＯ
透明導電膜界面で生じる。

【００４１】例えば、厚みが０．１ｍｍのＰＣ（線膨張
係数ρP＝５×１０^-5）またはポリエーテルスルフォン
（ＰＥＳ：線膨張係数ρPES＝10×１０^-5）を用い、シ
リカ系ハードコートを介してＩＴＯ透明電極を形成した
第２基板と、ガラスからなる第１基板とを、シール硬化
時と室温との温度差が６０℃以下であるような熱硬化型
シール材料、紫外光硬化型シール材料または２液性低温
硬化型のシール材料を用いて貼り合わせた場合、高分子
フィルムからなる第２基板の貼り合わせ後の残留応力
は、シリカ系ハードコート／ＩＴＯ透明導電膜界面を破
壊する応力ために必要な応力約４ｇ／ｍｍよりも小さく
なる。よって、上述のようなシールの破壊や基板の破壊
を生じないので、ガラスからなる第１基板１と高分子フ
ィルムからなる第２基板２を貼り合わせた構造の液晶表
示素子を作製することが可能となる。

【００４２】一方、ガラスからなる第１基板と高分子フ
ィルムからなる第２基板を接合した場合、加熱時に線膨
張係数の違いに基づいて第２基板が膨張し、セルギャッ
プが変化する。このセルギャップの変化（増加）は、次
の簡易計算により導き出すことができる。

【００４３】長さＬの高分子フィルムからなる第２基板
とガラスからなる第１基板の線膨張係数の差をρ’と
し、加熱による温度差をδＴとし、加熱により第２基板
がＬ’に膨張するとすると、Ｌ’は下記（４）式で計算
できる。

【００４４】Ｌ’＝（１＋δＴ・ρ’）・Ｌ …（４）また、第１基板と第２基板とは各々両端が固定されてい
るので、第２基板と第１基板とは近似的に底辺Ｌ、等辺
Ｌ’／２の二等辺三角形となるとする。この二等辺三角
形の高さｄは下記（５）式で計算できる。

【００４５】ｄ＝｛（Ｌ’／２）²−（Ｌ／２）²｝^0.5 …（５）ここで、Ｌ’に上記（４）式を代入すると、上記（５）
式は下記（６）式で表される。

【００４６】ｄ＝［｛（１＋δＴ・ρ’）・Ｌ／２｝²−（Ｌ／２）²］^0.5 ＝［（Ｌ／２）²・（２＋δＴ・ρ’）・δＴ・ρ’｝］^0.5 …（６）ここで、例えば第１基板としてガラス（線膨張係数ρG
＝５×１０^-6）、第２基板としてＰＣ（線膨張係数ρP
＝５×１０^-5）を用い、第２基板の長さを１００ｍｍ、
温度差３０℃とすると、ｄ＝２．６０ｍｍとなる。これ
ほど基板が膨張すると、通常の液晶層厚みが約１０μｍ
であるので、液晶層に巨大な真空部が生じる。

【００４７】しかし、ガラスからなる第１基板１と高分
子フィルムからなる第２基板２の間にパターン形成され
た壁状、網目状、柱状などの高分子構造１６により第１
基板１および第２基板２を接合した場合、加熱時に線膨
張係数の違いに基づいて第２基板２が熱膨張するのを抑
えることができ、セルギャップの変化を抑制することが
できる。

【００４８】例えば、画素の大きさを２００μｍとし、
高分子構造１６を画素周囲を囲むように壁状または網目
状にパターン形成し、もしくは画素４隅に柱状構造にパ
ターン形成すると、第２基板２は壁に囲まれた、または
挟まれた画素上部の領域だけが膨張することになる。そ
の熱膨張によるセルギャップの変化ｄは、上記（６）式
より５．２０μｍとなり、これは高分子構造１６が形成
されていない場合の約１／５００である。つまり、高分
子構造１６により高分子フィルム基板２とガラス基板１
とが接合されたセルギャップの１℃当りの温度変化によ
る増加分は、高分子構造１６を形成せずに高分子フィル
ム基板とガラス基板とを貼り合わせた従来の液晶表示素
子のセルギャップの０．０２℃の温度変化によるものに
すぎない。従って、このような高分子構造１６をセル内
に設けることにより、液晶表示素子としての使用温度範
囲を５００倍大きくすることができる。このため、第１
基板１と第２基板２とから構成される液晶表示素子内の
液晶ピッチの変化を少なくすることができ、それに伴う
表示品位の低下を小さくすることができる。このように
セルギャップの変化を小さくすることができるので、セ
ルギャップの変化に敏感なＳＴＮ液晶を用いた場合には
特に有利である。また、セルギャップ変化を小さくでき
るということは、液晶領域１２に真空部が発生し難くな
ることを意味し、画素の大きさに比べて膨張によってで
きる真空部の大きさを小さくできるので、液晶１２の配
向に影響を与えない。

【００４９】また、上記高分子構造１６により第１基板
１および第２基板２が接合されているので、押圧による
第２基板２の変形を抑制することができ、第１基板１と
第２基板との間のセルギャップ変化を抑制することがで
きる。よって、図１０に示すようなタッチキー２２への
点入力時のリング状表示不良２４、描画入力時の描画跡
等２５の表示不良が生じなくなる。従って、従来のタッ
チキー付液晶表示素子で問題とされていた入力時の表示
品位の低下という問題も生じない。

【００５０】上記液晶１２としては、ＳＴＮ液晶、ＴＮ
液晶、相転移ゲスト−ホスト液晶（２色性黒色染料分散
型）液晶等を用いることができる。

【００５１】上記液晶１２としてＳＴＮ液晶を用いる場
合、第２基板２として面内方向に位相差を有する高分子
フィルムを用いると、ＳＴＮ液晶のリターデーションに
よる着色を第２基板２によって光学的に補償することが
でき、白黒表示が得られる。尚、第３基板３として偏光
フィルムと面内方向に位相差を有する高分子フィルムと
を貼り合わせたものを用いると、第３基板３の剛性が増
加する。よって、ペン入力時に第３基板３の変形に要す
る力が大きくなり、ペン入力時の感触が不良である。ま
た、ペン入力時のたわみ径が大きくなるのでタッチキー
の分解能が悪くなる。

【００５２】上述のように第２基板２として面内方向に
位相差を有する高分子フィルムを用いると、第３基板３
にこの高分子フィルムを貼り合わせる必要がなく、タッ
チキーの分解能を損なうことが無い。また、第２基板２
は、面内方向に位相差を有する高分子フィルムと厚み方
向に位相差を有する高分子フィルムとを粘着剤を介して
貼り合わせた構造とすると、ＳＴＮ液晶の視野角を広く
することができる。してもよい。この場合、面内方向に
位相差を有する高分子フィルムを液晶１２側に、厚み方
向に位相差を有する高分子フィルムを第３基板３側にし
て用いるのが望ましい。

【００５３】また、ＳＴＮ液晶を用いる場合、第２基板
２として、面内方向に位相差を有し、そのリターデーシ
ョン値が３００ｎｍである高分子フィルム基板２枚を粘
着剤を介して貼り合わせたものを用いると、第２基板の
見掛け上のリターデーション値を任意に設定することが
できる。また、リターデーション値を有する２枚の高分
子フィルムを互いの延伸軸を角度を持たせて貼り合わせ
ると、リターデーション値の選択をより容易に行うこと
ができる。尚、上記粘着剤は透明性の高い両面テープで
あれば、いずれも用いることができる。

【００５４】また、上記液晶１２としてＴＮ液晶を用い
る場合、第２基板として厚み方向に位相差を有する高分
子フィルムを用いると、視野角を広くすることができ
る。

【００５５】また、上記液晶１２として相転移ゲスト−
ホスト液晶を用いる場合、第２基板２および第３基板３
として偏光機能（ランダムな光を直線または円偏光にす
る機能）を有する必要がなく、また等方性高分子である
必要もないので、通常市販されている、同時または逐次
２軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用い
ることができる。この場合、特殊なエンジニアリングプ
ラスチックフィルムを用いる必要が無いので、大幅なコ
ストダウンが図れる。さらに、このモードは、偏光板を
用いなくても、電圧を印加しない時に液晶中に分散され
た黒色色素が光を吸収して黒色表示が得られ、電圧を印
加した時には液晶と２色性色素とが電場方向に垂直配向
するため光を吸収しなくなって白色表示が得られる。こ
のように偏光板を必要としないので、本モードは通常の
ＴＮ液晶やＳＴＮ液晶よりも光の利用効率が高く、明る
い表示が得られる。

【００５６】ＴＮ液晶および相転移ゲスト−ホスト液晶
を用いる場合、アクティブ素子は高分子基板には作製し
難いので、ガラス基板１からなる第１基板１の上に形成
するのが望ましい。この場合、アクティブ素子に接続さ
れる液晶駆動用電極１５は透明電極であっても反射電極
であってもよい。反射電極を用いた場合には、視差をよ
り小さくすることができる。さらに、反射電極とした場
合には、上記高分子構造１６作製時にフォトマスクを必
要としないので、フォトマスクのアライメント工程が不
要となる。

【００５７】液晶表示素子に液晶駆動回路を実装する
際、上記第１基板１としてガラス基板を用い、図１
（ｂ）に示すように、液晶駆動回路との接続用端子電極
４ａを全て第１基板１上に設けるのが望ましい。この場
合、第２基板２上に形成された液晶駆動用電極４ｂと端
子電極４ａとの電気的接続は、タンタル、クロム、ニッ
ケル、または銅等の導電性金属をコートしたシリカまた
は高分子からなる導電性ビーズ１１により行ってもよ
い。この場合、高分子フィルムからなる第２基板２に端
子を形成する必要が無いので、高分子フィルムの屈曲に
より端子欠損が生じたり、液晶駆動回路を接続するとき
の熱圧着により端子電極４ａが破壊されることが無い。
さらに、駆動回路との圧着前に、仮検査後のリペア作
業、つまり駆動回路が端子に設計通り接続されているか
否かの検査後、設計通りで無い時には駆動回路を端子か
ら除去し、再度アライメントして接続し直す作業、の時
に高分子フィルムからなる第２基板２上の液晶駆動用電
極４ｂに剥離欠損が生じない。

【００５８】上記導電性ビーズ１１は樹脂により第１基
板および第２基板の間に固定されていると、液晶層への
拡散を防ぐことができるので望ましい。固定するための
樹脂は紫外硬化型樹脂であっても熱硬化型樹脂であって
もよい。しかし、固定樹脂として通常の銀ペーストやカ
ーボンペーストのように溶媒蒸発型の樹脂を用いると、
固定樹脂から液晶層に溶媒が抽出することがあるので好
ましくない。これらの導電性ビーズ１１の粒径は第１基
板１と第２基板２との間に設けられた液晶小領域１２の
厚みを限定するスペーサー１０の厚みの１．１〜１．５
倍であるのが望ましい。この範囲であれば、高分子フィ
ルムからなる第２基板２上に形成された液晶駆動用電極
４ｂに導電性ビーズを確実に接触させられるので、断線
が生じない。

【００５９】上記第２基板２に、図１（ｃ）に示すよう
にカラーフィルター３０を設けることによりカラー表示
を得ることもできる。高分子基板と電極材料との密着力
はガラス基板に比べて小さいので、高分子基板にハード
コートを塗布して密着力を高めてもよい。

【００６０】さらに、第２基板２上の液晶駆動用電極４
ａおよび４ｂをレーザ加工プロセスまたは機械的にケガ
くプロセスにより、液晶駆動用電極４ｂの厚みよりも深
い加工溝を電極間に加工してもよい。この場合、上記高
分子構造１６が加工溝内にまで形成され、高分子構造１
６の加工溝に対する引っ掛かり効果が生じるので、高分
子構造１６の強度を向上させることができる。

【００６１】また、タッチキーを構成する第２基板２上
の入力用透明電極４ｃとしては、酸化錫を用いると、液
晶駆動用電極４ｂの加工にフォトリソグラフ工程を用い
たても、酸化錫膜がエッチング用の酸に侵されないとい
う利点を有する。また、液晶駆動用電極４ｂをレーザ加
工プロセスにより加工する場合には上記利点はないが、
液晶配向処理プロセス等において液晶駆動用電極４ｂの
反対面の入力用透明電極４ｃに擦り傷が発生するのを防
ぐことができる。

【００６２】以下、さらに具体的な実施例について説明
する。

【００６３】（実施例１）この実施例では、図１（ａ）
に示すようなタッチキー付液晶表示素子を作製した。

【００６４】厚み０．７ｍｍのガラスからなる第１基板
１上に、波長３６５ｎｍの光線透過率が６０％以下であ
り、波長４００〜８００ｎｍの光線透過率が９０％以上
であるＩＴＯからなる透明導電膜を設けてストライプ状
の液晶駆動用電極１５を形成し、さらにその上に配向膜
５を形成した。

【００６５】次に、面内方向のリターデーションが４５
０ｎｍで厚み０．１ｍｍのＰＣからなる第２基板２の表
面をコロナ放電処理し、両表面上に図１１に示すように
厚み２μｍのポリビニルアルコール（ＰＶＡ）薄膜（ガ
スバリア）６′および厚み１μｍのハードコート（信越
化学製Ｘ−１２−２２０６）６を順に塗布した。そのＰ
Ｃ基板２の一方の表面上には、波長３６５ｎｍの光線透
過率が６０％以下であり、波長４００〜８００ｎｍの光
線透過率が９０％以上であるＩＴＯからなる透明導電膜
を設けて、ストライプ状の幅が２０μｍ、加工線幅が１
０μｍの液晶駆動用電極４ｂをレーザ加工機（ファイン
マシニング製ＳＦＬ９４００）により設けた。他方の表
面上には、酸化錫からなるタッチキー用透明電極４ｃを
形成した。さらに、液晶駆動用電極４ｂの上には配向膜
５を形成した。

【００６６】その状態の第１基板と第２基板とを、液晶
駆動用電極１５、４ｂが内側になるように貼り合わせた
時に、液晶のねじれ角が２４０°になるようにラビング
法により配向処理した後、紫外光硬化型シール１３ａを
介して貼り合わせた。

【００６７】次に、ＳＴＮ液晶１ｇに対して、主成分と
して側鎖にエポキシ基を有するアクリル酸エステルと、
２官能性アクリル酸エステルを含む紫外光硬化樹脂モノ
マーとを、０．１ｇ〜０．３ｇの重量比で混合したブレ
ンド液を、上記第１基板１と第２基板２との間に注入
し、紫外光を第１基板と第２基板の両方から照射した。
この時、第１基板１および第２基板２に形成されたＩＴ
Ｏからなる液晶駆動用電極４ｂ、１５がマスクとなって
画素部には紫外光が照射されない。一方、画素部以外の
所には紫外光が照射され、紫外光硬化樹脂が重合して液
晶１２と高分子が分離した。紫外光硬化樹脂は、基板間
において各画素を壁状に囲むようにパターン形成され
て、第１基板と第２基板とを接合する高分子構造１６と
なり、壁状高分子構造１６により部分的にまたは全体的
に囲まれた状態で液晶領域１２が形成された。この工程
において、紫外光は図２（ａ）、（ｂ）に示すようなマ
スク２７を介して第１基板側または第２基板側から照射
してもよい。この場合、マスク２７においては、領域２
６が紫外光をカットする。また、紫外光は両面から同時
に照射しても片面ずつ照射しても構わない。

【００６８】次に、厚み０．２ｍｍの３層からなるトリ
アセチルセルトース（ＴＡＣ）／ヨウ素添加１軸延伸Ｐ
ＶＡ／ＰＣで構成される偏光機能を有する第３基板３の
ＰＣ面に、ハードコート（信越化学製Ｘ−１２−２２０
６）６を塗布し、その上にタッチキー用透明電極４ｄを
形成した。この状態の第３基板３を、透明電極４ｄ側
と、上記第２基板２のタッチキー用透明電極４ｃ側とが
互いに内側になるようにして、第２基板２と貼り合わ
せ、タッチキーとした。その後、第１基板１の背面に偏
光子９付反射板８を貼り付けて図１（ａ）に示すタッチ
キー付液晶表示素子を作製した。

【００６９】このようにして得られたタッチキー付液晶
表示素子は、壁状の高分子構造１６により第１基板と第
２基板とが支持されているので、ペン入力時の押圧によ
る第２基板２の変形が抑制され、第１基板１と第２基板
２との間の液晶領域１２の厚み変化が小さくなる。よっ
て、セルギャップの微小変化により着色ムラが発生し易
いＳＴＮ液晶を用いても、図１０に示すようなペン２３
の点入力時のリング状表示不良２４や描画入力時の描画
跡等２５の表示不良が発生しなかった。

【００７０】上記壁状の高分子構造１６は、液晶表示素
子を構成する第１基板１および第２基板を接合している
のでセルギャップの変化が抑制され、温度８０℃まで加
熱してもセル内に真空部が発生しなかった。

【００７１】また、第２基板２として面内方向に位相差
を有する高分子フィルムを用いているので第３基板の剛
性が増加せず、点分解能を液晶表示画素サイズとほぼ同
等の０．２ｍｍとすることができた。上記タッチキー付
液晶表示素子の特性は、コントラスト比が約１５：１で
あり、応答速度は約２５０ｍｓであった。

【００７２】また、高分子フィルムからなる第２基板２
と偏光機能を有する第３基板３とでタッチキーを形成し
ているので、素子全体を薄くできた。よって、斜めから
見ても液晶表示が二重表示ならずに見掛け上の視野角を
増大することができ、さらに、ペン入力時の視差ずれが
小さくなって肉眼ではわからなかった。

【００７３】（比較例１）この比較例１においては、第
２基板２としてリターデーション１ｎｍ以下で厚み０．
１ｍｍの日本ゼオン製ゼオニクス２８０フィルムを用
い、第３基板３に実施例１で用いた面内方向のリターデ
ーションが４５０ｎｍで厚み０．１ｍｍのＰＣフィルム
を貼り合わせた以外は、実施例１と同様にしてタッチキ
ー付液晶表示素子を作製した。

【００７４】このタッチキー付液晶表示素子は点分解能
が０．４ｍｍであり、実施例１の２倍の値であった。こ
の値は、液晶表示素子の画素サイズが０．３ｍｍ角であ
ることを考えると１画素が特定できないことを示し、詳
細な入力ができない。

【００７５】（比較例２）この比較例２においては、図
９における空隙２０を無くし、タッチキーを構成するガ
ラス基板１８の代わりに厚み０．５ｍｍのＰＣ基板１８
ｂを用いて、図８に示すようなタッチキー付液晶表示素
子を作製した。

【００７６】このタッチキー付液晶表示素子２２は、図
１０に示すようにペン２３の点入力時にリング状表示不
良２４が生じ、描画入力時に描画跡等２５が生じた。

【００７７】（実施例２）この実施例においては、図３
に示すように、面内方向のリターデーションが４５０ｎ
ｍで厚み０．１ｍｍのＰＣフィルム２ａ、２ｂを重ねて
粘着剤により貼り合わせたものを第２基板２として用い
た以外は、実施例１と同様の材料およびプロセスにより
タッチキー付液晶表示素子を作製した。

【００７８】このタッチキー付液晶表示素子において
は、第２基板２の第１基板１側にＩＴＯからなる透明電
極４ｂを形成し、第３基板３側に酸化錫からなる透明電
極４ｃを形成している。よって、透明電極４ｂの加工時
や液晶配向処理プロセスにおいてタッチキー用透明電極
４ｃが酸に侵されたり擦り傷が発生することがない。

【００７９】また、このタッチキー付液晶表示素子は、
第２基板２のＰＣフィルム２ａとＰＣフィルム２ｂとを
用いてタッチキー部と液晶表示素子部とを別々に作製
し、後で粘着剤で貼り合わせることができるので、それ
ぞれの良品だけを組み合わせることができる。よって、
下記表１に示すように、第２基板２が１枚の高分子フィ
ルムからなる場合よりも良品率を向上させることができ
る。

【００８０】

【表１】

【００８１】（実施例３）この実施例においては、図３
（ａ）、（ｂ）に示すように、厚み方向に位相差を有す
る厚み０．０５ｍｍの同時二軸延伸ＰＣフィルム２ａを
第３基板３側にし、面内方向のリターデーションが４５
０ｎｍで厚み０．１ｍｍのＰＣフィルム２ｂを第１基板
１側になるように重ね合わせ、粘着剤により貼り合わせ
たものを第２基板２として用いた以外は、実施例１と同
様の材料およびプロセスによりタッチキー付液晶表示素
子を作製した。

【００８２】このタッチキー付液晶表示素子において
は、斜めから見た時に、正面０度から見た時のコントラ
スト比１５の７５％のコントラスト比が得られる視野角
左右２５度を左右３５度まで拡大することができ、広視
野角のタッチキー付液晶表示素子とすることができた。

【００８３】尚、逐次二軸延伸フィルムでは、上述のよ
うな厚み方向に位相差を有するフィルム２ａが得られ
ず、フィルム内に複雑な位相差を有するフィルムになる
と考えられる。このような逐次二軸延伸フィルムを用い
て実施例３と同様なタッチキー付液晶表示素子を作製す
ると、視野角範囲の向上を得ることができず、むしろパ
ネルが虹色に光散乱したような表示が得られた。

【００８４】（実施例４）この実施例においては、実施
例１の単純マトリクス方式によりＳＴＮ液晶をデューテ
ィー駆動する代わりに、アクティブマトリクス方式によ
り各画素電極をアクティブ素子によって選択してＴＮ液
晶を駆動させた。以下に示す以外は、実施例１と同様の
材料およびプロセスによりタッチキー付液晶表示素子を
作製した。

【００８５】厚み１ｍｍのガラスからなる第１基板１上
に、実施例１の液晶駆動用電極１５の代わりに図４
（ｂ）に示すような形状の透明電極（画素電極）１５ａ
を作製し、この透明電極１５ａと、図４（ａ）に示すよ
うなタンタル接続配線１５ｂ−酸化タンタル絶縁層１７
ａ−クロム電極１７ｂからなる２端子素子とを、クロム
電極１７ｂを介して接続させた。ここで、絶縁層１７ａ
と金属層であるタンタルからなる接続配線１５ｂとは異
種金属で形成しても良いが、その場合はコストがかかる
ので、金属層であるタンタルからなる接続配線１５ｂを
陽極酸化等の方法で表面酸化することにより酸化タンタ
ル絶縁層１７ａとした。また、酸化タンタルは化学的に
安定であるという利点を有する。

【００８６】液晶１２としては、実施例１のＳＴＮ液晶
の代わりにＴＮ液晶を用い、第２基板２としては実施例
１の面内方向に位相差を有する高分子フィルムの代わり
に厚さ方向に位相差を有する厚み０．１ｍｍの同時二軸
延伸ＰＣを用いた。

【００８７】このタッチキー付液晶表示素子において
は、斜めから見た時に、正面０度から見た時のコントラ
スト比３０の５０％のコントラスト比が得られる視野角
左右３０度を左右４０度まで拡大することができ、広視
野角のタッチキー付液晶表示素子とすることができた。

【００８８】このタッチキー付液晶表示素子の特性は、
コントラスト比が１０〜２０：１であり、応答速度は約
１００ｍｓであった。また、素子全体を２ｍｍ以内に厚
みに抑えることができるため、ペン入力時の視差ずれが
肉眼ではわからない程度になって極めて使用に適してい
た。

【００８９】さらに、壁状の高分子構造１６により第１
基板１と第２基板２が支持されているので、ペン入力時
の押圧による第２基板２の変形が抑制され、図１０に示
すようなペン２３の点入力時のリング状表示不良２４や
描画入力時の描画跡等２５の表示不良が発生しなかっ
た。

【００９０】アクティブ素子は、ガラスからなる第１基
板１に設けられているので、高分子フィルムからなる第
２基板２に形成するよりも作製し易い。

【００９１】（比較例３）この比較例３においては、第
２基板２としてリターデーション１ｎｍ以下で厚み０．
１ｍｍの日本ゼオン製ゼオニクス２８０フィルムを用い
た以外は、実施例４と同様にしてタッチキー付液晶表示
素子を作製した。

【００９２】このタッチキー付液晶表示素子において
は、斜めから見た時に、正面０度から見た時のコントラ
スト比３０の５０％のコントラスト比が得られる視野角
が左右３０度であった。

【００９３】（実施例５）この実施例においては、第１
基板１に実施例４と同様なアクティブ素子を形成し、第
２基板２および第３基板３として厚み０．１ｍｍの二軸
延伸ＰＥＴフィルムを用い、液晶１２ａとして図５に示
すような液晶１２ｂにジスアゾ系二色性色素１２ｃを混
合させたゲスト−ホスト液晶１２ａを用いたこと以外
は、実施例１と同様の材料およびプロセスによりタッチ
キー付液晶表示素子を作製した。

【００９４】このタッチキー付液晶表示素子は、ゲスト
−ホスト液晶１２ａを用いているので偏光板を必要とせ
ず、光の利用効率が高いので、実施例１の偏光子を必要
とするタッチキー付液晶表示素子よりも明るい表示が得
られる。

【００９５】また、偏光を利用しないので、タッチキー
部を構成する第３基板３として二軸延伸ＰＥＴに代表さ
れる汎用高分子フィルムを用いた場合でも、偏光がフィ
ルム位相差による複屈折干渉により着色することがない
ので、良好な白黒表示が得られる。

【００９６】尚、第３基板３としては偏光板を用いても
よい。この場合、第２基板２としてリターデーション１
ｎｍ以下で厚み０．１ｍｍの日本ゼオン製ゼオニクス２
８０フィルムを用いると良好な白黒表示が得られ、厚み
方向に位相差を有する厚み０．１ｍｍの同時二軸延伸Ｐ
Ｃを用いると視野角を大きくすることができる。

【００９７】（実施例６）この実施例においては、図１
（ｂ）に示すように、第１基板１上に液晶駆動回路接続
用端子電極４ａを形成し、導電性ビーズ１１を介して第
２基板２上の液晶駆動用電極４ｂと接続させた。以下に
示す以外は、実施例１と同様の材料およびプロセスによ
りタッチキー付液晶表示素子を作製した。

【００９８】第２基板２とを貼り合わせるシール部に、
ニッケルを厚み１００ｎｍコートした直径１０μｍのシ
リカビーズ１１を５重量％混入させた粘度約５０００ｃ
ｐｓの紫外光硬化樹脂を塗布した後、第１基板１および
第２基板２を貼り合わせて紫外光照射により、樹脂を硬
化させた。

【００９９】ここで、第１基板１と第２基板２とは、図
６（ａ）に示すように、貼り合わせられている。第１基
板１上の液晶駆動用電極１５と端子電極４ａとは図６
（ｂ）に示すようなパターンに形成されており、電気的
に接続されていない。また、第２基板上の液晶駆動用電
極４ｂは図６（ｃ）に示すようなパターンに形成されて
いる。

【０１００】このタッチキー液晶表示素子においては、
第１基板１上に形成された端子電極４ａと第２基板２上
に液晶駆動用電極４ｂとを導電性ビーズ１１を介して接
続させているので、液晶駆動回路をガラスからなる第１
基板に接続することができる。よって、接続時の熱圧着
温度を高くすることができ、接着強度を増して信頼性を
高くすることができる。また、液晶駆動回路のパターン
と第１基板１上の液晶駆動電極１５のパターンがずれて
リペアが必要になっても、そのリペアは容易に行うこと
ができる。よって、高分子フィルムからなる第２基板に
液晶駆動回路を接続する必要がなく、リペアの際に第２
基板２上に形成された透明電極４ｂが第２基板２から剥
離し易いという問題を解消することができる。

【０１０１】（実施例７）この実施例においては、実施
例１と同様に液晶駆動用透明電極１５および配向膜５が
形成された第１基板１上に、セルギャップコントロール
用のスペーサー１０を１重量％混入させたアクリル系紫
外光硬化樹脂２８を図７に示すような構造にスクリーン
印刷した。この状態の第１基板を、実施例１と同様に液
晶駆動用電極４ｂ、タッチキー用透明電極４ｃおよび配
向膜５が形成された第２基板２と対向させて紫外光を照
射し、液晶パネルの外周部にある紫外光硬化樹脂を主成
分としたシール１３ａと共にアクリル系紫外光硬化樹脂
２８を硬化させて第１基板１と第２基板２とを貼り合わ
せた。それ以外は、実施例１と同様の材料およびプロセ
スによりタッチキー付液晶表示素子を作製した。

【０１０２】このタッチキー付液晶表示素子において
は、スペーサー１０の散布工程を必要とせず、高分子構
造２８中に混入されたスペーサー１０によりセルギャッ
プが制御される。

【０１０３】また、高分子構造２８により第１基板１と
第２基板２とが支持されているので、ペン入力時の押圧
による第２基板２の変形が抑制され、第１基板１と第２
基板２との間の液晶領域１２の厚み変化が小さくなる。
よって、セルギャップの微小変化により着色ムラが発生
し易いＳＴＮ液晶を用いても、図１０に示すようなペン
２３の点入力時のリング状表示不良２４や描画入力時の
描画跡等２５の表示不良が発生しなかった。

【０１０４】上記高分子構造２８は液晶表示素子を構成
する第１基板１および第２基板２を接合しているのでセ
ルギャップの変化が抑制され、温度８０℃まで加熱して
もセル内に真空部が発生しなかった。

【０１０５】また、点分解能を液晶表示画素サイズとほ
ぼ同等の０．２ｍｍとすることができた。上記タッチキ
ー付液晶表示素子の特性は、コントラスト比が約１５：
１であり、応答速度は約２５０ｍｓであった。

【０１０６】さらに高分子フィルムからなる第２基板２
と偏光機能を有する第３基板３とでタッチキーを形成し
ているので、素子全体を薄くできた。よって、斜めから
見ても液晶表示が二重表示ならずに見掛け上の視野角を
増大することができ、さらに、ペン入力時の視差ずれが
小さくなって肉眼ではわからなかった。

【０１０７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、シール部と高分子構造とにより液晶表示素子部
を構成する第１基板と第２基板とを接合しているので、
入力の押圧に伴うタッチキー部の変形によりタッチキー
の直下にある液晶表示素子部が変形するのを防ぐことが
出来る。よって、従来のタッチキー付液晶表示素子のよ
うな表示不良が生じず、極めて良好な表示が得られる。

【０１０８】また、高分子フィルムからなる第２基板を
共用させることによりタッチキー部と液晶表示素子部と
を密接させて薄型化させることができるので、液晶表示
ポイントと入力ポイントの示唆ずれを肉眼では分からな
い程度にして、極めて入力し易いタッチキー付液晶表示
素子を得ることができる。高分子フィルムからなる第２
基板として位相差機能を有するものを用いると、タッチ
キーの分解能を高くすることができ、ＴＮ液晶やＳＴＮ
液晶の視野角も向上させることができる。また、第２基
板として２枚以上の積層高分子フィルムを用いると、良
品率を向上させることができる。

【０１０９】ＴＮ液晶やゲスト−ホスト液晶の駆動にア
クティブ素子を用いる場合、ガラスからなる第１基板上
に設けることができるので、製造が容易である。さら
に、ガラスからなる第１基板に全ての液晶駆動回路を接
続させると、フレキシブルな第２基板に接続させた場合
のように端子の強度不足による破損が無く、リペアも簡
単であり、信頼性を向上させることができる。

【０１１０】このようなタッチキー付液晶表示素子は、
パームトップ型、ラップトップ型およびノート型のコン
ピューターやワードプロセッサー、電子手帳などの携帯
情報ツールに幅広く用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は本発明の一実施
例であるタッチキー付液晶表示素子のを示す断面図であ
る。

【図２】（ａ）は本発明に使用可能なマスクの例を示す
平面図であり、（ｂ）はその断面図である。

【図３】（ａ）および（ｂ）は実施例２、３のタッチキ
ー付液晶表示素子における第２基板の貼合わせ前後の断
面図である。

【図４】実施例４のタッチキー付液晶表示素子に形成さ
れる２端子素子を示す図であり、（ａ）は２端子素子の
配置図、（ｂ）は２端子素子の断面図である。

【図５】（ａ）は実施例５のタッチキー付液晶表示素子
の断面図であり、（ｂ）はその液晶部の拡大図である。

【図６】実施例６のタッチキー付液晶表示素子を示す図
であり、（ａ）は第１基板と第２基板とを上面から見た
図であり、（ｂ）は第１基板の配線図であり、（ｃ）は
第２基板の配線図である。

【図７】実施例７のタッチキー付液晶表示素子における
高分子構造を示す平面図である。

【図８】比較例のタッチキー付液晶表示素子を示す断面
図である。

【図９】従来のタッチキー付液晶表示素子を示す断面図
である。

【図１０】従来のタッチキー付液晶表示素子において生
じる表示不良を示す図である。

【図１１】第２基板表面に形成されたハードコートおよ
びガスバリアの構成を示す正面図である。

【符号の説明】

１第１基板２第２基板２ａ、２ｂ位相差を有する高分子フィルム２ｃ粘着剤３第３基板４ａ液晶駆動回路接続用端子電極４ｂ、１５、１５ａ液晶駆動用電極４ｃ、４ｄタッチキー用透明電極５液晶配向膜６セラミックハードコート６′ガスバリア７ハードコート８反射板９反射板側偏光板１０液晶表示素子用スペーサー１１導電性ビーズ１２液晶１２ａゲスト−ホスト液晶１２ｂ液晶分子１２ｃ二色性色素１３ａ液晶表示素子用シール１３ｂタッチキー用シール１４タッチキー用スペーサー１５ｂ接続配線１６、２８高分子構造体１７ａ絶縁層１７ｂ金属層２６フォトマスクの紫外光遮断部２７フォトマスク２９開口部３０カラーフィルター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０６Ｆ 3/03 ３８０Ａ 3/033 ３５０Ａ 7208−5Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラスまたは高分子からなる第１基板
と、１枚の高分子フィルムまたは２枚以上の積層高分子
フィルムからなるフレキシブルな第２基板とが、各々の
一方の表面に設けられた液晶駆動用電極形成側を対向さ
せて配置され、両基板の外周部に設けられたシールと、
両基板の間にパターン形成された高分子構造とにより接
続され、両基板の間に該高分子構造により部分的にまた
は全体的に囲まれた液晶小領域が形成されて液晶表示素
子が構成され、該第２基板と、高分子からなるフレキシ
ブルな第３基板とが、該第２基板の他方の表面と該第３
の基板の一方の表面とに設けられた入力用透明電極形成
側を対向させて配置されて感圧方式の入力素子が構成さ
れている入力機能付液晶表示素子。
【請求項２】前記第２基板が該基板の面内方向および
／または厚み方向に位相差を有し、前記液晶がねじれ角
９０°のＴＮ液晶またはねじれ角１８０°〜２７０°の
ＳＴＮ液晶である請求項１に記載の入力機能付液晶表示
素子。
【請求項３】前記第１基板上に液晶駆動回路接続用端
子電極が形成され、前記第２基板上に形成された液晶駆
動用電極と該液晶駆動回路接続用端子電極とが、金属を
コートしたシリカまたは高分子からなるビーズ状導電材
料により電気的に接続されている入力機能付液晶表示素
子。