CN102279483A - 显示设备 - Google Patents

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Abstract

一种显示设备包括：第一板；第二板，包括尺寸大于第一板的透明衬底并且在透明衬底的背面上包括其中第一板与透明衬底重叠的第一区域和其中透明衬底位于第一板以外的第二区域；以及连接构件，连接到端子部并且布置于第二板的外部轮廓内。第一区域依次设置有第一遮光层、驱动元件和显示元件，而第二区域依次设置有第二遮光层和连接到驱动元件的端子部。

Description

显示设备
技术领域
本发明涉及一种适合于电视设备或者信息终端的显示设备。
背景技术
如例如公开号为61-143791和61-143789的日本待审专利申请中所述，相关技术中的液晶显示设备具有这样的结构：具有TFT(薄膜晶体管)和像素电极的TFT板布置成面向具有滤色器、黑矩阵和透明电极的相对板，并且相对板这一侧用作液晶显示器的前侧。相对板的外边缘由称为边框(bezel)(外围罩)的框形构件覆盖。
发明内容
近年来，对于显示设备、尤其比如电视设备，其中消除边框(外围罩)并且前表面平坦的结构已经日渐成为主流。然而为了在显示设备中使前表面平坦(其中相对板这一侧用作显示设备的前表面)，期望在相对板的外侧布置前玻璃板，这增加了部件和生成的成本。
鉴于前述，期望提供一种可以实现如下结构的显示设备，在该结构中前表面平坦且没有前玻璃板。
根据本发明一个实施例的一种显示设备包括以下部件(A)至(C)。
(A)第一板。
(B)包括尺寸大于第一板的透明衬底并且在透明衬底的背面上包括其中第一板与透明衬底重叠的第一区域和其中透明衬底位于第一板以外的区域，第一区域依次设置有第一遮光层、驱动元件和显示元件，而第二区域依次设置有第二遮光层和连接到驱动元件的端子部。
(C)连接构件，连接到端子部并且布置于第二板的外部轮廓内。
在根据本发明实施例的显示设备中，第二板的透明衬底的尺寸大于第一板的尺寸，并且提供其中第一板与透明衬底重叠的第一区域和其中透明衬底位于第一板以外的区域。在第一区域中依次设置第一遮光层、驱动元件和显示元件，因此外部光由第一遮光层吸收，并且抑制了由于外部光反射所导致的对比度下降。在第二区域中依次设置第二遮光层和端子部，并且连接到端子部的连接构件布置于第二板的外部轮廓内，因此连接构件不位于第二板的外部轮廓以外，并且内部结构由第二遮光层覆盖，由此可以无需过去的边框(外围罩)。
在根据本发明实施例的显示设备中，第二板的透明衬底的尺寸大与第一板的尺寸，并且提供其中第一板与透明衬底重叠的第一区域和其中透明衬底位于第一板以外的第二区域。在第一区域中依次设置第一遮光层、驱动元件和显示元件，而在第二区域中依次设置第二遮光层和端子部，并且连接到端子部的连接构件布置于第二板的外部轮廓内。因此可以无需向第二板的外侧添加玻璃板并且第二板本身可以用作显示设备的前表面。因而可以减少如过去用于前表面的玻璃板的成本，并且可以实现其中前表面平坦的结构。
将理解前文的一般描述和下文的具体描述是示例性的并且旨在于提供对如要求保护的本发明的进一步说明。
附图说明
包括附图以提供对本公开内容的进一步理解，并且附图并入于本说明书中并且构成说明书的一部分。附图图示了实施例并且与说明书一起用于说明本发明的原理。
图1是示意性地图示了根据本发明第一实施例的显示设备的整体结构的横截面图。
图2是图示了如下配置的平面图，在该配置中从布置第一板处查看图1中所示的第二板。
图3是图示了图1的一种修改的横截面图。
图4是图示了图1中所示第一板的配置的平面图。
图5是沿着图4中的线V-V截取的横截面图。
图6是图示了第二板的第一区域的配置的平面图。
图7是沿着图6中的线VII-VII截取的横截面图。
图8是用于说明其中提供图7中所示第一遮光层的区域的平面图。
图9是图示了第二板的第二区域的配置的横截面图。
图10是用于说明保持图1中所示第二板、第一板和背光单元的方式的透视图。
图11是图示了相关技术中的显示设备的整体结构的横截面图。
图12是图示了根据本发明第二实施例的显示设备中的第二板的第一区域的配置的平面图。
图13是沿着图12中的线XIII-XIII截取的横截面图。
具体实施方式
一种显示设备，包括：
第一板；
第二板，包括尺寸大于第一板的透明衬底并且在透明衬底的背面上包括其中第一板与透明衬底重叠的第一区域和其中透明衬底位于第一板以外的第二区域，第一区域依次设置有第一遮光层、驱动元件和显示元件，而第二区域依次设置有第二遮光层和连接到驱动元件的端子部；以及
连接构件，连接到端子部并且布置于第二板的外部轮廓内。
下文将参照附图具体描述本发明的实施例。附带提一点，将按以下顺序提供描述。
1.第一实施例(其中通过光刻工艺与其它层分别地形成第一遮光层的示例)
2.第二实施例(其中通过与栅电极扫描线的光刻工艺相同的光刻工艺形成第一遮光层的示例)
(第一实施例)
图1图示了根据本发明第一实施例的显示设备的整体结构。显示设备1例如用作电视设备或者信息终端。显示设备1是包括第一板10、第二板20和背光单元(BLU)30的液晶设备。第二板20是具有TFT(薄膜晶体管)和像素电极的所谓TFT板。第一板10是具有透明电极的所谓相对板。作为TFT板的第二板20从观看者的角度来看布置于显示设备1的前表面。
图2图示了当从布置第一板10和背光单元30的一侧查看第二板20时的平面结构。第二板20具有由玻璃衬底等形成的透明衬底21。透明衬底21在尺寸上大于第一板10。在透明衬底21的背面上设置有：第一区域20A，在第一区域20A中第一板10和透明衬底21重叠；以及第二区域20B(图2中的阴影区)，在第二区域20B中透明衬底21从第一区域20A的外边缘突出以位于第一板10以外。例如在透明衬底21的外边缘上设置第二区域20B并且第二区域20B成形为如同包围第一区域20A的框(frame)。期望第二区域20B的宽度等效于过去的边框的宽度，例如约30mm。
第一区域20A具有将要显示图片图像或者活动图像的有效屏幕20C。在该有效屏幕20C中，从透明衬底21这一侧依次在透明衬底21上设置后文将描述的第一遮光层、用作驱动元件的TFT和液晶显示元件。
在第二区域20B中，从透明衬底21这一侧依次在透明衬底21上设置后文将描述的第二遮光层和连接到TFT的端子部22。例如从第一区域20A内的有效屏幕20C的边缘在第二区域20B之上设置端子部(terminalsection)22。端子部22由第二区域20B内的多个端子成束形成以配置装配垫(mounting pad)。也有如下情况，其中不装配透明衬底21的右侧和左侧上的栅驱动器连接到的端子部22而是在透明衬底21上设置由COG(玻璃上芯片)形成的驱动器电路。
如图1中所示，例如端子部22经由例如由COF(膜上芯片)制成的连接构件40连接到第一板10的背面上的驱动器电路板41和控制电路板42。连接构件40装配于第二板20的外部轮廓(outer shape)内。具体而言，连接构件40可以具有如图1中所示向内弯曲的形状或者如图3中所示向外弯曲的形状。可以通过例如选择向端子部22附着的方式或者选择用于COF的材料来调节连接构件40的形状。在任一情况下，为了保证到端子部22接合的可靠性，期望预先充分地弯曲连接构件40，由此消除应力。
第二板20的整个背面由罩50覆盖，并且第一板10、背光单元30、连接构件40、驱动器电路板41和控制电路板42存放于由罩50和第二板20包围的空间中。
下文将描述配置第一区域20A和第二区域20B的第一板10和第二板20。
图4图示了第一板10的放大部分，而图5图示了该部分的横截面结构。第一板10在由玻璃衬底等形成的后衬底11的第二板20这一侧上依次具有滤色器12、涂覆层(overcoat layer)13和透明电极14。作为滤色器12，顺序地布置红滤色器12R、绿滤色器12G和蓝滤色器12B。红滤色器12R、绿滤色器12G和蓝滤色器12B各自由与颜料混合的树脂制成并且各自通过选择颜料来调节以在既定红色、绿色或者蓝色的波长区域中增加透光率而在其它波长区域中减小透光率。红滤色器12R、绿滤色器12G和蓝滤色器12B可以在考虑第二板20与第一板10之间的接合未对准的范围中按照比后文描述的第一遮光层23A的宽度更大的间距间隔开或者可以相互重叠。涂覆层13目的在于提高具有滤色器12的后基部11的表面的平坦度并且由丙烯酸树脂、环氧树脂等制成。透明电极14例如由透明传导材料如ITO(铟锡氧化物)制成。
可以在第二板20上而不是第一板10上设置滤色器12。在这种情况下，在第一板10上可以无需涂覆层13，由此可以减少生产成本。
图6图示了第二板20的第一区域20A的配置示例。第一区域20A具有以矩阵形式布置的多个像素P1，但是在图6中，作为示例，第一区域20A由两个像素P1代表。例如像素P1具有TFT1、TFT2、配置一个子像素(下文可以称为子像素A)的像素电极PX1、配置另一子像素(下文可以称为子像素B)的像素电极PX2以及电容元件Cs1和Cs2。不用说，像素P1可以具有其它配置。
TFT1和TFT2各自具有作为用于向子像素A和B供应图像信号的开关元件的功能并且例如由MOS-FET(金属氧化物半导体-场效应晶体管)构成并且具有三个电极：栅极、源极和漏极。各TFT1和TFT2的栅电极61连接到横向延伸的栅电极扫描线(扫描线)GL。两个竖直延伸的源极接线(信号线)SL1和SL2与栅电极扫描线GL交叉(例如以直角)。TFT1的源电极62S连接到源极接线SL1，而TFT1的漏电极62D连接到像素电极PX1并且还经由接触孔64连接到电容元件Cs1的中间电极63。TFT2的源电极62S连接到源极接线SL2，而TFT2的漏电极62D连接到像素电极PX2并且还通过接触孔64连接到电容元件Cs2的中间电极63。
像素电极PX1和PX2与第一板10上的透明电极14一起配置根据经由TFT1和TFT2供应的信号电压进行显示操作的液晶显示元件。
在上述中间电极63与电容元件主接线CL之间设置电容元件Cs1和Cs2，并且这些电容元件产生两端之间的电势差。电容元件主接线CL例如与栅电极扫描线GL平行(即在横向方向上)延伸。
图7图示了TFT1、电容元件Cs1和像素电极PX1的横截面结构的示例。对TFT2、电容元件Cs2和像素电极PX2类似地进行配置，因此将不对其进行描述。在第一区域20A、第一遮光层23A、涂覆层24、TFT1和电容元件Cs1中，依次在透明衬底21上设置保护膜(钝化膜)65、涂覆层66和像素电极PX1。
在透明衬底21(即作为最下层)的表面上设置第一遮光层23A。允许第一遮光层23A吸收从第二板20这一侧入射的外部光并且减少由于外部光反射所导致的对比度下降。作为配置第一遮光层23A的材料，可以采用过去用于黑矩阵的类似材料，例如黑色的光敏树脂或者低反射层叠铬(Cr)膜等。
期望沿着各像素P1的外部轮廓(具体而言，如图8中所示阴影区表明的那样，在与栅电极扫描线GL、源极接线SL1和SL2、电容元件主接线CL以及漏电极62D之下的层对应的位置)以网格(lattice)形式设置第一遮光层23A。这是因为可以大部分地防止从第二板20这一侧入射的外部光被这些接线反射。
按照需要设置图7中所示涂覆层24，并且该涂覆层由丙烯酸树脂、环氧树脂等制成。期望每个栅电极扫描线GL电独立。然而当构成第一遮光层23A的材料传导时或者当难以使栅电极扫描线在充分程度上电独立时，期望设置涂覆层24作为层间电介质膜。此外，当第一遮光层23A由树脂制成时，期望设置由硅氮化物(SiNx)等制成的盖膜(未图示)以便减少除气和离子洗脱。另外，具体而言，当使用黑曝光树脂时，膜厚度变大，因此期望设置涂覆层24作为平坦化膜。
图7中所示TFT1例如依次具有栅电极61以及电容元件主接线CL、栅绝缘膜71、a-Si(非晶硅)层72、n+a-Si层73和源电极62S以及漏电极62D。钝化膜65例如由硅氮化物(SiNx)制成。涂覆层66例如由树脂材料制成。像素电极PX1例如由ITO制成并且经由接触孔67连接到漏电极62D。
图9图示了第二区域20B的横截面结构。在第二区域20B中，在透明衬底21上依次设置第二遮光层23B、涂覆层24和端子部22。如前面提到的那样，这里按照需要设置涂覆层24。通过使第一区域20A的包围部分变黑来设置第二遮光层23B以隐藏内部结构，并且该第二遮光层23B例如如同框布置在整个第二区域20B上。换而言之，第二遮光层23B具有与过去的边框(外围罩)等效的功能。因此，通过设置第二遮光层23B并且在第二板20的外部轮廓内布置连接构件40，可以消除过去的边框(外围罩)，并且可以实现其中前表面平坦的设计，因为第二板20本身用作为显示设备1的前表面。作为用于配置第二遮光层23B的材料，可以采用与第一遮光层23A的材料类似的材料，例如黑色的光敏树脂或者低反射层叠铬(Cr)膜等。
例如，可以如下生产这种显示设备1。
首先如图7、图2和图9中所示，制备由玻璃衬底等形成的透明衬底21，在该透明衬底21的第一区域20A中形成第一遮光层23A，而在第二区域20B中形成第二遮光层23B。可以例如通过涂敷黑色树脂的涂层、用光刻工艺图案化并且烧蚀来形成第一遮光层23A和第二遮光层23B，或者可以形成由铬(Cr)等制成的低反射层叠膜。
期望沿着各像素P1的轮廓以网格形式设置第一遮光层23A。具体而言，如图8中所示，期望在与栅电极扫描线GL、源极接线SL1和SL2、电容元件主接线CL以及漏电极62D之下的层对应的位置设置第一遮光层23A。这是因为可以大部分地防止从第二板20这一侧入射的外部光被这些接线反射。
随后如图7和图9中类似地图示，在第一遮光层23A和第二遮光层23B形成于其上的透明衬底21的整个表面上按照需要形成由上述材料制成的涂覆层24。
随后如图7中类似地图示，在涂覆层24上形成包括栅电极61的栅电极扫描线GL和电容元件主接线CL。接着顺序地形成栅绝缘膜71、a-Si(非晶硅)层72、n+a-Si层73、源电极62S以及漏电极62D、中间电极63以及源极接线SL1和SL2。结果在第一区域20A中形成TFT1、TFT2以及电容元件Cs1和Cs2。栅电极扫描线GL、源极接线SL1和SL2以及电容元件主接线CL可以按照需要延伸直至第二区域20B以形成端子部22。
在形成TFT1、TFT2以及电容元件Cs1和Cs2之后，在整个表面上形成钝化膜65和涂覆层66，并且在钝化膜65和涂覆层66中形成接触孔67。随后，在涂覆层66上形成像素电极PX1和PX2，并且像素电极PX1和PX2经由接触孔67连接到漏电极62D。这样形成了图7至图9中所示的第二板20。
另外，如图4和图5中所示，制备由玻璃衬底等制成的后基部11，然后在该后基部11上顺序地形成滤色器12、涂覆层13和透明电极14，由此形成第一板10。
在形成第二板20和第一板10之后，为第二板20和第一板10中的各板形成由聚酰亚胺等制成的定向膜(alignment film)(未图示)，通过点滴方法等插入液晶(未图示)，并且如图1和图2所示，第一板10被布置为与第二板20的第一区域20A重叠，并且将外围密封。随后向第一板10的背面和第二板20的前面附着极化板(未图示)。然后对将以图1或者图3中所示形状预先模制的连接构件40进行热压接合，并且对驱动器电路板41进行向与连接构件40相反一侧的同样的热压接合。这时，在第二板20的外部轮廓内布置连接构件40。随后在第一板10的背面上布置背光单元30并且在背光单元30的背面上装配控制电路板42。
此后如图1中所示，在第二板20的整个背面之上放置罩50，并且在罩50中存放第一板10、背光单元30、连接构件40、驱动器电路板41和控制电路板42。至于固定罩50的方法，如例如图10中所示，期望金属构件25各自成形为横截面如同字母L并且在第二板20的后透明衬底21的外边缘上具有通孔25A，并且罩50等固定到这些金属构件25。图10图示了如下情况，其中仅在透明衬底21的四个拐角处设置金属构件25，但是可以沿着透明衬底21的一侧延伸金属构件25。这完成了图1至图9中所示的显示设备1。
附带提一点，期望极化板(未图示)附着到第二板20的整个外表面以提供完整性。
在显示设备1中，第二板20的透明衬底21在尺寸上大于第一板10，并且在第一区域20A中依次设置第一遮光层23A、TFT1、TFT2以及包括像素电极PX1和PX2以及透明电极14的液晶显示元件。透明衬底21和第一板10重叠，并且在第一区域20A中包括有效屏幕20C。因此，从第二板20这一侧入射的外部光由第一遮光层23A吸收，并且可以抑制由于外部光反射所导致的对比度下降。另一方面，在其中透明衬底21从第一区域20A的外边缘突出以位于第一板10以外的第二区域20B中，依次设置第二遮光层23B和端子部22，并且在第二板20的外部轮廓内布置连接到端子部22的连接构件40。因此，连接构件40不位于第二板20的外部轮廓以外，并且内部结构由第二遮光层23B覆盖。因此，可以无需过去的边框(外围罩)。
对照而言，如例如图11中所示，过去的显示设备具有其中相对板110这一侧用作显示设备的前表面这样的结构。这是因为TFT板120的膜形成、图案形成等工艺与生产相对板110的相对简单的工艺相比是复杂的，因此产量不高。因此，工艺甚至在很小程度上分开，并且在相对板110这一侧上设置黑矩阵和滤色器。然而如今TFT板的产量足够高，因此当如同本实施例在用作TFT板的第二板20上设置第一遮光层23A和第二遮光层23B时产量不可能锐减。
此外，在过去的显示设备中，连接构件140一般位于TFT板120的外部轮廓以外并且具有朝着后面逐渐卷曲的形状。因此期望边框150的宽度大到某种程度。另一方面，在本实施例中，连接构件40布置于第二板20的外部轮廓内，因此用作框的第二区域20B可能变窄。
这样，在本实施例中，第二板20的透明衬底21在尺寸上大于第一板10，并且在其中透明衬底21和第一板10重叠并且包括有效屏幕20C的第一区域20A中依次设置第一遮光层23A、TFT1、TFT2和液晶显示元件。另一方面，在其中透明衬底21从第一区域20A的外边缘突出以位于第一板10以外的第二区域20B中设置第二遮光层23B和端子部22，并且连接到端子部22的连接构件40布置于第二板20的外部轮廓内。因此可以不必向第二板20的外侧添加玻璃板，并且第二板20本身可以用作显示设备1的前表面。因而可以减少部件和生产成本并且可以实现其中前表面平坦的结构。另外通过其中前表面平坦的结构，提供了高等级感测和光泽度并且由此可以提高设计质量。此外由于包括第二板20和第一板10的显示屏可以不由前玻璃板密封，所以可以避免显示屏的温度升高，并且可以避免由温度升高引起的亮度下降或者可靠性问题。
图12和图13图示了根据本发明第二实施例的显示设备的第二板的第一区域的配置。图12图示了其中在第一区域中设置第一遮光层的区域，而图13图示了该区域的横截面结构。在本实施例中，第一遮光层23A由低反射层叠铬(Cr)膜制成，并且第一遮光层23A和接线如栅电极扫描线GL被直接层叠，因此允许在相同工艺中图案化它们。根据第二实施例的显示设备在其它方面具有与第一实施例类似的结构、操作和效果，并且可以用与第一实施例的方式类似的方式来生产。因此，与第一实施例的元件等效的元件具有与第一实施例的标号相同的标号。
在本实施例中，如图12中的阴影区所示，紧接在以下部件下面设置第一遮光层23A：栅电极扫描线GL、电容元件主接线CL、漏电极62D的除了与栅电极扫描线GL相交的位置之外的部分以及源极接线SL1和SL2的除了与栅电极扫描线GL或者电容元件主接线CL相交的位置以外的部分。未设置涂覆层24。因而在本实施例中，可以在相同工艺中图案化第一遮光层23A以及诸如栅电极扫描线GL、电容元件主接线CL等的接线，因此可以实现通过减少掩模数目来减少成本。在本实施例中，第一遮光层23A未如第一实施例中那样沿着像素P1的外部轮廓成形为如同完整网格，因此外部光反射可以略微增加，但是源极接线SL1和SL2可能阻止来自背光单元30的光。
可以例如如下生产显示设备1。
首先如图12和图13中所示，在透明衬底21的表面上形成层叠铬(Cr)膜，并且随后形成变成栅电极扫描线GL等的布线材料的金属膜。接着通过抗蚀剂涂层、曝光和显影来形成掩模，并且通过使用该掩模蚀刻金属膜来形成诸如栅电极扫描线GL、电容元件主接线CL等接线，并且随后通过蚀刻层叠铬(Cr)膜来形成第一遮光层23A。
随后如第一实施例中那样形成栅绝缘膜71和后续元件并且由此形成第二板20。另外如第一实施例中那样形成第一板10，并且在形成定向膜和液晶点滴之后，在第二板20的第一区域20A上叠加第一板10，并且密封外围。进行连接构件40等的热压接合，在第二板20的外部轮廓内装配连接构件40，布置背光单元30，并且第二板20的整个背面由罩50覆盖。这完成了图12和图13中所示的显示设备1。
虽然前文已经参照实施例作为示例描述了本发明，但是本发明不限于此并且可以加以各种修改。例如，已经通过使用在第一板10处设置滤色器12这样的情况来描述实施例，但是也可以在第二板20这一侧设置滤色器。此外已经通过使用在第一板10的背面上设置背光单元30这样的情况来描述实施例，但是背光单元30可以是将设置在第一板10的侧面上的类型。
另外已经通过以具有第二板20、第一板10和背光单元30的液晶显示设备为例来描述实施例，但是本发明可以应用于其它显示设备、比如有机电致发光显示设备和等离子体显示设备。
本申请包含与在2010年6月10日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2010-132995中公开的主题内容有关的主题内容，通过引用将其全部内容结合于此。
本领域技术人员应当理解，可以根据设计要求和其它因素出现各种修改、组合、再组合和变更，只要它们在所附权利要求或者其等同方案的范围内。

Claims (4)

1.一种显示设备，包括：
第一板；
第二板，包括尺寸大于所述第一板的透明衬底并且在所述透明衬底的背面上包括其中所述第一板与所述透明衬底重叠的第一区域和其中所述透明衬底位于所述第一板以外的第二区域，所述第一区域依次设置有第一遮光层、驱动元件和显示元件，而所述第二区域依次设置有第二遮光层和连接到所述驱动元件的端子部；以及
连接构件，连接到所述端子部并且布置于所述第二板的外部轮廓内。
2.根据权利要求1所述的显示设备，其中，在所述第一区域中连接到所述驱动元件的扫描线和信号线被设置在彼此相交的方向上，并且所述第一遮光层设置在所述扫描线和所述信号线中的至少所述扫描线之下。
3.根据权利要求2所述的显示设备，还包括：
罩，覆盖所述第二板的整个背面并且容纳所述第一板和所述连接构件。
4.根据权利要求3所述的显示设备，其中所述显示设备是包括所述第二板、所述第一板和背光单元的液晶显示设备。
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