JP2010020769A - タッチパネルを利用した液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、耐用性、感度、線形性及び正確性に優れ、且つ複数の箇所から信号を入力することを実現できるタッチパネルを利用した液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るタッチパネルを利用した液晶表示装置は、複数の透明電極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、を備える。前記透明電極がカーボンナノチューブ構造体を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特にタッチパネルを利用した液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、高品質な画面表示を得られるとともに低消費電力化や小型化を実現できるため、最適な表示装置となっている。現在、一般的な液晶表示装置としては、ＴＮ方式の液晶表示装置（ＴＮ−ＬＣＤ）が知られている。前記ＴＮ−ＬＣＤにおいて、電極に電圧を印加しない場合、前記ＴＮ−ＬＣＤは“ＯＦＦ”状態を維持して、光線を透過させることができるが、電極に電圧を印加する場合、前記ＴＮ−ＬＣＤは“ＯＮ”状態に変化して、液晶分子の長軸が電場方向に沿って配向されるため、光線を透過させることができなくなる。それで、電極に選択的に電圧を印加して液晶分子の配向状態を変化させることにより、液晶表示装置の表示内容を制御することができる。

近年、各種の電子装置の高性能化及び多様化に伴い、液晶表示装置の表示面に光透過性を有するタッチパネルを取り付ける電子装置がますます増えてきている。電子装置の使用者は、タッチパネルの裏側に配置された液晶表示パネルの表示内容を視覚的に確認しながら、指やペンなどで画面に直接触れて操作することにより、前記液晶表示装置を備えた電子装置の各種機能をコントロールする。

前述したタッチパネルは、その動作原理及び伝送媒質の違いによって、一般的に抵抗膜方式、静電容量方式、赤外遮光方式や表面弾性波方式などの４つの種類に分けられる。その中で、抵抗膜方式のタッチパネルは、解像度、感度及び耐用性などに優れるので、広く用いられている。

従来の抵抗膜方式のタッチパネルは、一般的に第一基板と、第二基板と、前記第一基板の前記第二基板に近接する表面に形成される第一透明導電構造体と、前記第二基板の前記第一基板に近接する表面に形成される第二透明導電構造体と、前記第一基板と前記第二基板との間に設置される複数のドットスペーサー（ｄｏｔ ｓｐａｃｅｒ）と、を備える。前記第一、第二透明導電構造体は、通常導電性インジウム・スズ酸化物層（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、ＩＴＯ層、以下はＩＴＯ層と呼ぶ）で構成される。指やペンなどで前記第一基板を押圧すると、圧力により前記第一基板がたわみ、従って押圧箇所における前記第一透明導電構造体及び前記第二透明導電構造体がお互いに接触して、外部の電気回路により、別々に順次に前記第一透明導電構造体及び前記第二透明導電構造体に電界を印加する。タッチパネル制御素子は、前述した電界の印加による第一導電構造体及び第二導電構造体の電圧変化を別々に検出して、正確な計算により押圧箇所の座標を算出した後、それを中央処理装置に伝送する。前記中央処理装置は、押圧箇所の座標に関するデータに基づいて相応の指令を出して、電子装置の各種機能の切り替えを行い、且つ表示制御素子を介して表示される情報をコントロールする。

しかし、透明導電構造体として、ＩＴＯ層は、一般的にイオンスパッタリング法や蒸着法などの方法により成膜される。非特許文献１には、ＩＴＯ／ＳｉＯ_２／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層を製造する過程において、高い真空環境が要求され、且つ２００〜３００℃まで加熱する必要があるため、ＩＴＯ層を透明電極に用いるタッチパネルの製造コストは高い。また、従来技術のＩＴＯ層は、機械的性能が良好でなく、曲げにくく且つ膜質の均一性が低いといった欠点があるため、柔軟性タッチパネルに適さない。また、ＩＴＯは湿気が存在する空気で透明度が下がるので、それを採用した従来の抵抗膜方式のタッチパネル及び表示装置の耐用性、感度、線形性及び正確性が悪い。更に、従来の抵抗膜方式のタッチパネルは、単点からしか信号を入力することができない。

Ｋａｚｕｈｉｒｏ Ｎｏｄａなど、「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））

従って、本発明は、前記課題を解決するために、耐用性、感度、線形性及び正確性に優れ、且つ複数の箇所から信号を入力することを実現できるタッチパネルを利用した液晶表示装置を提供する。

本発明に係るタッチパネルを利用した液晶表示装置は、複数の透明電極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、を備える。前記透明電極がカーボンナノチューブ構造体を含む。

本発明の実施形態に係るカーボンナノチューブを透明導電構造体及び第一偏光層として用いるタッチパネルを利用した液晶表示装置は、次の優れた点がある。第一に、カーボンナノチューブを採用したタッチパネルを介して、直接操作の命令や情報を入力することができるため、前記タッチパネルを備えた液晶表示装置は、キーパッド、マウス又は押しボタンなどの周辺入力装置を省略して、タッチパネルを利用した液晶表示装置と組み合わせる周辺装置の簡素化を図ることができる。第二に、カーボンナノチューブは優れた力学性能を有するので、カーボンナノチューブ構造体からなる透明導電構造体は優れた靱性と機械強度を有し、且つ湾曲に耐えられる。カーボンナノチューブからなる透明導電構造体を採用すると、タッチパネルの耐用性を高め、従ってタッチパネルを利用した液晶表示装置の耐用性を高めることができる。又、柔軟性基材と組み合わせると、柔軟性タッチパネルを利用した液晶表示装置を製造することができる。第三に、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光透過性を有するので、カーボンナノチューブ構造体からなる透明導電構造体を有するタッチパネルは、優れた光透過性を有する。従って、前記タッチパネルを備えた液晶表示装置は、高い解像度を有する。第四に、カーボンナノチューブは良好な導電性を有するので、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は均一な導電性を有し、カーボンナノチューブ構造体を透明導電構造体として用いると、タッチパネルの解像度及び正確度を高め、従ってタッチパネルを利用した液晶表示装置の解像度及び正確度を高めることができる。

本発明の実施形態に係るタッチパネルを利用した液晶表示装置の側断面図である。 本発明の実施形態に係るタッチパネルを利用した液晶表示装置における第一電極板の俯瞰図である。 本発明の実施形態に係るタッチパネルを利用した液晶表示装置における第二電極板の俯瞰図である。 本発明の実施形態に係るタッチパネルを利用した液晶表示装置における第二素子の立体図である。 本発明の実施形態に係るタッチパネルを利用した液晶表示装置におけるカーボンナノチューブフィルムのＳＥＭ写真である。 図５に示した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セグメントの構造を示す図である。 本発明の実施形態に係るカーボンナノチューブフィルムとＰＭＭＡとの複合層のＳＥＭ写真である。 図７に示した複合層の抵抗値の線形性図である。 本発明の実施形態に係るタッチパネルを利用した液晶表示装置の動作原理を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るタッチパネルを利用した液晶表示装置について詳細に説明する。

図１を参照すると、本発明の実施形態に係るタッチパネルを利用した液晶表示装置３００は、第一素子１００と、前記第一素子１００と対向して設置される第二素子２００と、前記第一素子１００と前記第二素子２００との間に設置される液晶層３１０と、を備える。

前記液晶層３１０は、従来の技術においてよく見られる液晶材料で構成され、複数の棒状液晶分子を備える。前記液晶層３１０の厚さは１〜５０μｍである。本実施形態において、前記液晶層３１０の厚さは５μｍである。

前記第一素子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、前記液晶層３１０近接する表面に設置され、前記液晶層３１０を通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、前記液晶層３１０近接する表面に設置される。更に、前記第一配向層１１２の、前記液晶層３１０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線式の抵抗膜方式のタッチパネルである。本実施形態では、４線式を採用する。図２及び図３を参照すると、前記タッチパネル１０は、第一電極板１２と、前記第一電極板１２に対向して設置される第二電極板１４と、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複数の透明スペーサー１６と、を備える。言い換えれば、前記タッチパネル１０は、第一電極板１２、複数の透明スペーサー１６及び第二電極板１４を順に備える。

前記第一電極板１２は、第一表面１２８を有する第一基材１２０と、複数の第一透明電極１２２と、複数の第一信号線１２４と、を備える。前記複数の第一透明電極１２２は、第一方向とするＸ軸方向に沿って前記第一基材１２０の第一表面１２８に、一定ピッチで互いに平行に設置される。前記複数の第一透明電極１２２は、第一端１２２ａ及び第二端１２２ｂを有する。前記複数の第一端１２２ａは、それぞれ互いに平行する複数の第一信号線１２４を介して、Ｘ座標の駆動電源１８０に電気接続される。前記Ｘ座標の駆動電源１８０は、前記複数の第一透明電極１２２に駆動電圧を供給する。前記複数の第二端１２２ｂは、それぞれ互いに平行する複数の第一信号線１２４を介して、センサー１８２に電気接続される。

前記第二電極板１４は、第二表面１４８を有する第二基材１４０と、複数の第二透明電極１４２と、複数の第二信号線１４４と、を備える。前記複数の第二透明電極１４２は、第二方向とするＹ軸方向に沿って前記第二基材１４０の第二表面１４８に一定ピッチで互いに平行に設置される。前記複数の第二透明電極１４２は、前記複数の第一透明電極１２２と対向している。前記複数の第二透明電極１４２は、第一端１４２ａ及び第二端１４２ｂを有する。前記複数の第一端１４２ａは、それぞれ互いに平行する複数の第二信号線１４４を介在してＹ座標の駆動電源１８４に電気接続される。前記Ｙ座標の駆動電源１８４は、前記複数の第二透明電極１４２に駆動電圧を供給する。前記複数の第二端１４２ｂは、接地されている。

前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０は、透明な薄膜又は薄板で構成される。前記第一基材１２０は、一定の柔軟性が必要であるため、プラスチックや樹脂などの柔らかい材料で形成される。前記第二基材１４０は、主に自身の上に設置された他の部品を支持する作用を奏するため、その材料としてガラス、石英、ダイヤモンドなどの硬質材料を採用するが、柔軟性タッチパネルに用いられる場合、プラスチックや樹脂などの柔らかい材料を採用してもよい。詳しくは、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、それぞれ１ｍｍ〜１ｃｍである。本実施形態において、前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０は、ＰＥＴで構成され、厚さをそれぞれ２ｍｍにする。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。前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０が、良好な光透過性を有し、前記第一基材１２０が一定の柔軟性を有し、前記第二基材１４０が自身の上に設置された他の部品を支持することができる材料であれば、全部本発明が保護しようとする範疇に属する。

前記第一信号線１２４は、前記第一方向に沿って前記第一基材１２０の第一表面１２８の両側に間隔的に設置される。前記第二信号線１４４は、前記第二方向に沿って前記第二基材１４０の第二表面１４８の両側に間隔的に設置される。前記第一信号線１２４及び前記第二信号線１４４は、抵抗値が小さい導電材料で形成され、詳しくは酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）線、酸化アンチモンスズ（ＡＴＯ）線、導電性重合体線などがよい。また、信号線の直径を１００μｍ以下にすると、タッチパネルの光透過性及び表示装置の表示効果に悪い影響を与えないため、前記第一信号線１２４及び前記第二信号線１４４は、不透明な細い導線であってもよい。詳しくは、前記第一信号線１２４及び前記第二信号線１４４は、金属薄膜（例えばニッケル‐金薄膜）をエッチングして得た金属線又は長いカーボンナノチューブ線であってもよい。本実施形態において、前記第一信号線１２４及び前記第二信号線１４４は、長いカーボンナノチューブ線である。前記長いカーボンナノチューブ線は、カーボンナノチューブフィルムを有機溶剤で処理して得られるか、又は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の長さ方向に沿ってねじれさせて得られる。前記長いカーボンナノチューブ線は、端と端で接合され、且つ前記長いカーボンナノチューブ線の軸／長さ方向に沿って優先方位に配列される複数のカーボンナノチューブを含む。詳しくは、前記長いカーボンナノチューブ線におけるカーボンナノチューブは、前記長いカーボンナノチューブ線の軸方向に沿って平行又はねじれ状に配列され、且つ分子間力（ファンデルワールス力）で緊密に接続される。前記長いカーボンナノチューブ線の幅は０．５ｎｍ〜１００μｍである。

前記カーボンナノチューブ自体の比表面積が大きいので、前記カーボンナノチューブ線は強い接着性を有する。その接着性を利用して、前記カーボンナノチューブ線を、前記第一信号線１２４及び前記第二信号線１４４として、前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０の表面に直接接着させることができる。

前記複数の第一透明電極１２２及び前記複数の第二透明電極１４２は、それぞれカーボンナノチューブ構造体を含む。前記カーボンナノチューブ構造体は、本実施形態においてストラップ状で形成されたが、必要に応じて線状又は他の形状で形成されてもよい。前記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有する。更に、前記カーボンナノチューブ構造体は、一枚のカーボンナノチューブフィルム又は積層形成された複数のカーボンナノチューブフィルムから構成されるため、前記カーボンナノチューブ構造体の長さ及び厚さが制限されず、理想的な光透過性を満足できれば、実際の応用に応じて任意の長さ及び厚さを有するカーボンナノチューブ構造体を製造することができる。前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは０．５ｎｍ〜１００μｍである。前記カーボンナノチューブ構造体において、幅は２０μｍ〜２５０μｍであり、厚さは０．５ｎｍ〜１００μｍである。前記透明電極１２２と前記透明電極１４２との距離は２０μｍ〜５０μｍである。本実施形態において、前記カーボンナノチューブ構造体の幅を５０μｍに設定し、厚さを５０ｎｍに設定し、前記透明電極１２２と前記透明電極１４２との距離を２０μｍに設定する。

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フィルムは、配向し又は配向せずに配列されるカーボンナノチューブからなり、均一な厚さを有する。詳しくは、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フィルム又は配向型のカーボンナノチューブフィルムを含むことができる。前記非配向型のカーボンナノチューブフィルムにおいて、カーボンナノチューブは等方性又は配向せずに配列される。前記配向せずに配列されるカーボンナノチューブは互いに絡み合い、前記等方性に配列されるカーボンナノチューブは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いて、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。前記カーボンナノチューブ構造体は複数の配向型のカーボンナノチューブフィルムを含む場合、前記複数のカーボンナノチューブフィルムをそれぞれ任意の方向に沿って積み重ねることができるので、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、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ことができる。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フィルムは配向型のカーボンナノチューブフィルムである場合、カーボンナノチューブアレイから直接引き出して得たカーボンナノチューブフィルムを採用することが好ましい。前記引き出して得たカーボンナノチューブフィルムは、互いに大体平行し且つ前記カーボンナノチューブフィルムの表面に大体平行する複数のカーボンナノチューブを含む。詳しくは、前記引き出して得た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、分子間力によって端と端で接合され、且つ大体同じ方向に沿って優先方位に配列される。前記引き出して得たカーボンナノチューブフィルムは、自立支持構造であって、カーボンナノチューブアレイから直接引き伸ばして製造することができる。前記自立支持構造は、即ち前記カーボンナノチューブフィルムが支持体を利用して支持されることがなくても、自身の特定な形状を保持することができる。前記自立支持構造のカーボンナノチューブフィルムにおいて、大量のカーボンナノチューブが分子間力で互いに吸引することにより、特定の形状が形成されて自立支持構造を有するカーボンナノチューブフィルムが形成される。図５及び図６を参照すると、前記引き出して得たカーボンナノチューブフィルムは、連続且つ定向配列される複数のカーボンナノチューブセグメント１４３を含む。前記複数のカーボンナノチューブセグメント１４３は、分子間力によって端と端で接合される。前記カーボンナノチューブセグメント１４３は、互いに平行し且つ分子間力によって緊密に結合される複数のカーボンナノチューブ１４５を含む。前記カーボンナノチューブフィルムは、優れた自立支持能力及び靭性を有する。前記カーボンナノチューブ構造体が積層された複数の前記カーボンナノチューブフィルムを含む場合、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°の角度で交差する。

更に、前記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の複合層を含んでもよい。前記高分子材料は、前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブの間の隙間に均一的に分布される。前記高分子材料は、透明な高分子材料であり、その材料は具体的に限定されない。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。

図７を参照すると、本実施形態において、前記複数の第一透明電極１２２及び前記複数の第二透明電極１４２におけるカーボンナノチューブ構造体は、一枚の引き出して得たカーボンナノチューブフィルムとＰＭＭＡとの複合層からなる。詳しくは、前記複数の第一透明電極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、全部前記第一方向に沿って配列される一方、前記複数の第二透明電極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、全部前記第二方向に沿って配列される。前記カーボンナノチューブ複合層の厚さは０．５ｎｍ〜１００μｍに設定される。前記カーボンナノチューブ複合層の光透光率は、少なくとも７０％、好ましくは、８５〜９５％である。図８を参照すると、高分子材料が引き出して得たカーボンナノチューブフィルムに浸み込むので、引き出して得た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の間の短絡現象がなくなり、複合層の抵抗値が優れた線形性関係を有する。

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、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブから選択される一種又は多種を含む。前記単層カーボンナノチューブの直径は０．５ｎｍ〜５０ｎｍで、前記二層カーボンナノチューブの直径は１ｎｍ〜５０ｎｍで、前記多層カーボンナノチューブの直径は１．５ｎｍ〜５０ｎｍである。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さは０．５ｎｍ〜１００μｍに設定される。

また、前記透明電極１２２，１４２が設置された領域と前記透明電極１２２，１４２が設置されていない領域とは、異なる光屈折率及び光透過率を有するため、タッチパネル１０全体の光透過性を均一的にして視覚的な差異を最小限に減少させるために、前記透明電極１２２，１４２の間の隙間に充填層１６０を形成することができる。前記充填層１６０の材料は、前記透明電極１２２，１４２の材料と同じ又は近い光屈折率及び光透過率を有する。

前記センサー１８２は、特に限定されることなく、従来のセンサーから自由に選ぶことができる。本実施形態において、前記センサー１８２は、電圧が変化する時にＸ座標の駆動電源１８０と対応して駆動された透明電極１２２及びＹ座標の駆動電源１８４と対応して駆動された透明電極１４２の位置座標を検出することに用いられる。前記Ｘ座標の駆動電源１８０及び前記Ｙ座標の駆動電源１８４は、従来の駆動電源から自由に選ぶことができ、それぞれ前記第一透明電極１２２及び前記第二透明電極１４２に電圧を印加することに用いられる。

更に、前記第二電極板１４の、前記液晶層３１０に近接する表面の反対面の周縁に絶縁層１８が設置されている。前記第一電極板１２は、前記絶縁層１８の上に設置され、且つ前記第一電極板１２に搭載された複数の第一透明電極１２２は、前記第二電極板１４に搭載された複数の第二透明電極１４２と対向した状態で設置される。前記複数の透明スペーサー１６は、前記第一透明電極１２２と前記第二透明電極１４２との間に互いに離間して設置される。前記第一電極板１２と前記第二電極板１４との距離は２μｍ〜１０μｍに設定される。前記複数の透明スペーサー１６及び前記絶縁層１８は、全て透明な絶縁樹脂又は他の透明絶縁材料からなり、前記第一電極板１２と前記第二電極板１４とを電気的に絶縁して組み合わせるように機能する。前記タッチパネル１０の寸法が小さい場合、前記第一電極板１２と前記第二電極板１４とを絶縁させることを保証できれば、前記透明スペーサー１６を省略してもよい。

また、前記第一電極板１２の、前記液晶層３１０に近接する表面の反対面に透明保護膜１２６を更に設置することができる。前記透明保護膜１２６は、接着剤で前記第一基材１２０の表面に直接接着されるか、又は熱圧の方法で前記第一電極板１２に圧着される。前記透明保護膜１２６としては、表面硬化処理による平滑で耐摩耗のプラスチック又は樹脂層が利用される。前記樹脂層の材料は、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリエステル及びアクリル酸樹脂等から選択されることができる。本実施形態においては、ＰＥＴを前記透明保護膜１２６の材料に用いて前記第一電極板１２を保護することにより耐用性を高める。前記透明保護膜１２６を利用して防眩や防反射等の付加機能を提供することもできる。

前記第一偏光層１１０の材料としては、従来の技術においてよく用いられる偏光材料、例えば、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を採用することができる。また、前記第一偏光層１１０は、一枚の配向型のカーボンナノチューブフィルムであってもよい。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列される。好ましくは、前記第一偏光層１１０は、引き出して得たカーボンナノチューブフィルムを用いる。前記第一偏光層１１０の厚さは、１μｍ〜０．５ｍｍである。

カーボンナノチューブは電磁波に対する吸収率が絶対黒体に接近し、且つ各種の波長の電磁波に対して均一な吸収性を有するため、前記第一偏光層１１０における配向型のカーボンナノチューブフィルムは、各種の波長の電磁波に対して均一な偏波吸収性を有する。光波が入射すると、振動方向がカーボンナノチューブ束の長さ方向と平行する光は吸収され、振動方向がカーボンナノチューブ束の長さ方向と直交する光は透過されて直線偏光となる。従って、カーボンナノチューブフィルムは、従来の偏光素子を兼用することができる。また、前記第一偏光層１１０は、同じ方向に沿って配列するカーボンナノチューブを含むため、優れた導電性を有し、従って前記タッチパネルを利用した液晶表示装置３００の第一電極層として用いられることができる。だから、本実施形態に係るタッチパネルを利用した液晶表示装置３００の第一偏光層１１０は、同時に偏光素子及び第一電極層の機能を実現して第一電極層を省略することができる。これにより、厚さが薄く、構造が簡単で、且つ高いバックライト利用効率及び表示効果を有するタッチパネルを利用した液晶表示装置を低コストで製造することができる。

前記第一配向層１１２の材料としては、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）などを用いることができる。前記第一配向層１１２の第一凹溝は、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、液晶分子を所定の方向に配向させることができる。本実施形態において、前記第一配向層１１２の材料は、ポリイミドであり、厚さは１μｍ〜５０μｍである。

図４を参照すると、前記第二素子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。前記第二配向層２１２は、前記薄膜トランジスタパネル２２０の、前記液晶層３１０に近接する表面に設置される。更に、前記第二配向層２１２の、前記液晶層３１０に近接する表面には、互いに平行し、且つ前記第一配向層１１２における第一凹溝の配列方向と直交する方向に配列される複数の第二凹溝を設けることができる。前記複数の第二凹溝は、前記液晶層３１０の液晶分子を配向して配列させる。前記第二偏光層２１０は、前記薄膜トランジスタパネル２２０の前記液晶層３１０に近接する表面の反対面に設置される。

前記第二偏光層２１０の材料としては、従来の技術においてよく用いられる偏光材料、例えば、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を採用することができる。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装置３００の第二偏光層２１０側の表面に設置された導光板から出射された光を偏光させて、単一な方向の偏光を得ることに用いられる。前記第二偏光層２１０の偏光方向は、前記第一偏光層１１０の偏光方向と直交する。

前記第二配向層２１２は、前記第一配向層１１２と同じ材料であって、前記第二配向層２１２における第二凹溝は、液晶分子を所定の方向に配向させることができる。前記第一配向層１１２における第一凹溝と前記第二配向層２１２における第二凹溝とはお互いに直交するので、前記第一配向層１１２と前記第二配向層２１２の間の液晶分子は前記２つの配向層１１２、２１２の間で９０度ねじれた状態に配列される。従って、前記第二偏光層２１０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。本実施形態において、前記第二配向層２１２の材料は、ポリイミドであり、厚さは１μｍ〜５０μｍである。

前記薄膜トランジスタパネル２２０は、第三基材（図示せず）と、前記第三基材の表面に設置される複数の薄膜トランジスタと、複数の画素電極と、表示駆動回路と、を備える。前記複数の薄膜トランジスタは、前記複数の画素電極とそれぞれ対応して接続され、且つソース（Ｓｏｕｒｃｅ）電極線及びゲート（Ｇａｔｅ）電極線を介して前記表示駆動回路に電気接続される。好ましくは、前記複数の薄膜トランジスタ及び前記複数の画素電極は、マトリックス状に前記第三基材の表面に配列される。前記薄膜トランジスタパネル２２０は、前記タッチパネルを利用した液晶表示装置３００の液晶画素の駆動素子であり、前記表示駆動回路を介して前記画素電極と前記第一偏光層１１０との間に電圧を印加すると、前記第一配向層１１２と前記第二配向層２１２との間に設置された液晶層３１０における液晶分子は所定の方向に沿って配列されるから、前記第二偏光層２１０によって偏光された光線は、ねじれない状態で前記第一偏光層１１０に直接至る。すると、入射された光線は前記第一偏光層１１０を透過することができない。前記画素電極と前記第一偏光層１１０との間に電圧を印加しない場合、光線は液晶分子によってねじれるから、光線は前記第一偏光層１１０を透過して出射されることができる。

図９を参照すると、前記タッチパネルを利用した液晶表示装置３００は、タッチパネル制御素子４０と、中央処理装置５０と、表示制御素子６０と、を更に備える。前記タッチパネル制御素子４０、前記中央処理装置５０及び前記表示制御素子６０は、電気回路を介してお互いに接続され、且つ前記タッチパネル制御素子４０は、前記タッチパネル１０と電気接続され、前記表示制御素子６０は、前記第二素子２００の薄膜トランジスタパネル２２０の表示駆動回路と接続される。前記タッチパネル制御素子４０は、指などのタッチ物８０で触れた図案やメニューの位置に基づいて入力情報を判定して、その情報を前記中央処理装置５０に伝送する。前記中央処理装置５０は、前記表示制御素子６０を介して前記薄膜トランジスタパネル２２０の表示駆動回路を制御することにより画面表示をコントロールする。

図２、図３及び図９を参照すると、使用時に、前記Ｘ座標の駆動電源１８０及び前記Ｙ座標の駆動電源１８４を介して前記複数の第一透明電極１２２及び前記複数の第二透明電極１４２に別々に順序によって一定の電圧を印加する。この時、使用者は前記タッチパネル１０の下に配置されたタッチパネルを利用した液晶表示装置３００に表示された情報を読みながら、指やペン８０などで前記タッチパネル１０の第一電極板１２を押圧して操作する。これにより、前記第一電極板１２の前記第一基材１２０を湾曲させ、押圧箇所７０における第一透明電極板１２２と第二透明電極板１４２とを接触させて回路を形成する。前記複数の第二透明電極板１４２の第二端１４２ｂは接地されているから、前記センサー１８２は、電圧が変化する時に前記Ｘ座標の駆動電源１８０と対応して駆動される第一透明電極板１２２及び前記Ｙ座標の駆動電源１８４と対応して駆動される第二透明電極板１４２を検出して、その情報を前記タッチパネル制御素子４０に伝送することができる。前記タッチパネル制御素子４０は、入力された情報に基づいて押圧箇所７０のＸ座標及びＹ座標を判定して、デジタル化された座標を前記中央処理装置５０に伝送する。前記中央処理装置５０は、入力された座標情報により相応の指令を出して電子設備の各種機能を切り替え、且つ前記表示制御素子６０を介して前記薄膜トランジスタパネル２２０の表示駆動回路を制御することにより画面表示をコントロールする。

多点タッチの場合、複数の押圧箇所７０における第一透明電極板１２２及び第二透明電極板１４２がお互い接触し、回路を形成する。すると、前記Ｘ座標の駆動電源１８０及び前記Ｙ座標の駆動電源１８４は、前記複数の第一透明電極１２２及び前記複数の第二透明電極１４２に別々に順序によって一定の電圧を印加するから、前記センサー１８２は、電圧が変化する度に前記Ｘ座標の駆動電源１８０と対応して駆動される第一透明電極板１２２及びＹ座標の駆動電源１８４と対応して駆動される第二透明電極板１４２を順次に検出し、且つ前記順次によって電圧が変化する度の情報を前記タッチパネル制御素子４０に伝送することができる。前記タッチパネル制御素子４０は、順次に入力された情報に基づいて、前記複数の押圧箇所７０のＸ座標及びＹ座標を順次に判定し、デジタル化された前記複数の座標を前記中央処理装置５０に伝送する。前記中央処理装置５０は、入力された座標情報により相応の指令を出して電子設備の各種機能を切り替え、且つ前記表示制御素子６０を介して前記薄膜トランジスタパネル２２０の表示駆動回路を制御することにより画面表示をコントロールする。

本発明の実施形態に係るカーボンナノチューブを透明導電構造体及び第一偏光層として用いるタッチパネルを利用した液晶表示装置は、次の優れた点がある。第一に、カーボンナノチューブを採用したタッチパネルを介して、直接操作の命令や情報を入力することができるから、前記タッチパネルを備えた液晶表示装置は、キーパッド、マウス又は押しボタンなどの周辺入力装置を省略して、タッチパネルを利用した液晶表示装置と組み合わせる周辺装置の簡素化を図ることができる。第二に、カーボンナノチューブは優れた力学性能を有するので、カーボンナノチューブ構造体からなる透明導電構造体は優れた靱性と機械強度を有し、且つ湾曲に耐えられる。カーボンナノチューブからなる透明導電構造体を採用すると、タッチパネルの耐用性を高め、従ってタッチパネルを利用した液晶表示装置の耐用性を高めることができる。又、柔軟性基材と組み合わせると、柔軟性タッチパネルを利用した液晶表示装置を製造することができる。第三に、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光透過性を有するので、カーボンナノチューブ構造体からなる透明導電構造体を有するタッチパネルは、優れた光透過性を有する。従って、前記タッチパネルを備えた液晶表示装置は、高い解像度有する。第四に、カーボンナノチューブは良好な導電性を有するので、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は均一な導電性を有し、カーボンナノチューブ構造体を透明導電構造体として用いると、タッチパネルの解像度及び正確度を高め、従ってタッチパネルを利用した液晶表示装置の解像度及び正確度を高めることができる。第五に、第一偏光層は、同時に偏光素子及び第一電極層の機能を実現することができるから、第一電極層を省略して、従って厚さが薄く、構造が簡単で、且つ高いバックライト利用効率及び表示効果を有するタッチパネルを利用した液晶表示装置を低コストで製造することができる。第六に、前記タッチパネルの第一透明電極の一端はＸ座標の駆動電源に電気接続され、他端はセンサーに電気接続され、前記タッチパネルの第二透明電極の一端は接地され、他端はＹ座標の駆動電源に電気接続されるから、前記タッチパネルを利用した液晶表示装置は、前記センサーを介して、電圧が変化する度に前記Ｘ座標の駆動電源１８０と対応して駆動される第一透明電極板及びＹ座標の駆動電源と対応して駆動される第二透明電極板を順次に検出して、従って複数の押圧箇所のＸ座標及びＹ座標を判定することにより、複数の箇所から信号を入力することを実現できる。

以上、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明したが、本発明は前記実施の形態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。

１０ タッチパネル
１００ 第一素子
１１０ 第一偏光層
１１２ 第一配向層
１２ 第一電極板
１２０ 第一基材
１２２ 第一透明電極
１２２ａ 第一端
１２２ｂ 第二端
１２４ 第一信号線
１２６ 透明保護膜
１２８ 第一表面
１４ 第二電極板
１４０ 第二基材
１４２ 第二透明電極
１４２ａ 第一端
１４２ｂ 第二端
１４４ 第二信号線
１４８ 第二表面
１６ スペーサー
１６０ 充填層
１８ 絶縁層
１８０ Ｘ座標の駆動電源
１８２ センサー
１８４ Ｙ座標の駆動電源
２００ 第二素子
２１０ 第二偏光層
２１２ 第二配向層
２２０ 薄膜トランジスタパネル
３００ タッチパネルを利用した液晶表示装置
３１０ 液晶層
４０ タッチパネル制御素子
５０ 中央処理装置
６０ 表示制御素子
７０ 押圧箇所
８０ タッチ物

Claims (6)

1. 複数の透明電極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、
   前記透明電極がカーボンナノチューブ構造体を含むことを特徴とするタッチパネルを利用した液晶表示装置。
2. 前記タッチパネルが、
   第一基材と、前記第一基材の表面に設置される複数の第一透明電極と、前記複数の第一透明電極とそれぞれ接続される複数の第一信号線と、を備える第一電極板と、
   第二基材と、前記第二基材の表面に設置され、且つ前記第一透明電極に対向する複数の第二透明電極と、前記複数の第二透明電極とそれぞれ接続される複数の第二信号線と、を備える前記第二電極板と、
   を備え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装置。
3. 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よって接続され、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。
4. 前記カーボンナノチューブ構造体が、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含み、前記少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムは、配向型又は非配向型のカーボンナノチューブフィルムであ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。
5. 前記カーボンナノチューブ構造体が、非配向型のカーボンナノチューブ構造体又は配向型のカーボンナノチューブ構造体であることを特徴とする請求項１〜４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。
6. 前記薄膜トランジスタパネルが、
   第三基材と、表示パネル駆動回路と、複数の薄膜トランジスタと、複数の画素電極と、を備え、
   前記複数の薄膜トランジスタが、前記第三基材の表面に設置され、且つ前記表示パネル駆動回路に電気的に接続され、
   前記複数の画素電極が、前記第三基材の表面に設置され、且つ前記複数の薄膜トランジスタと一対一に対応して接続されていることを特徴とする請求項１〜５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。