JP2013041177A

JP2013041177A - 液晶表示パネルおよび液晶表示装置

Info

Publication number: JP2013041177A
Application number: JP2011178996A
Authority: JP
Inventors: Hideyo Otsuki; 英世大槻
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-08-18
Filing date: 2011-08-18
Publication date: 2013-02-28

Abstract

【課題】液晶表示装置の動作環境による温度変化により、液晶表示パネル内に配置された液晶の体積が変化した場合であっても、液晶の汚染の問題や電気光学特性を変化させることなく、液晶表示パネル内の発泡現象等を防止した液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の液晶表示パネル１０は、表示領域ＤＲにおける対向基板２上であって、画素電極１４に対応する位置に柱スペーサ２４を規則的に設け、周辺領域ＡＲには、柱スペーサ２４を設けない構造とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像を表示する表示素子であって、２枚の基板間に液晶を挟持した液晶表示パネルおよび該液晶表示パネルを搭載した液晶表示装置に関する。

一般的な液晶表示装置は、２枚のガラス基板をシール材で貼り合わせており、２枚の基板間に液晶を配置した液晶表示パネルが用いられる。液晶表示装置は、様々な動作環境で使用されるため、温度変化に対する信頼性の高い装置が望まれている。

液晶表示装置を使用する動作環境が低温の場合、液晶の体積は収縮して、液晶表示パネル内の液晶量が不足した状態となり、液晶内にて負圧が生じ、発泡現象が生じることがある。この現状を防止するため、特許文献１の液晶表示パネルは、表示に利用される表示領域とシール部の間の液晶層に弾性ゴム体が配置されている。これにより、液晶パネル内の圧力の低下に対して液晶が移動するが、弾性ゴム体により補間することで負圧を緩和し、発泡現象を防いでいる。

また、特許文献２に表示装置は、低温時の発泡現象を対策する構造として、径および硬度の異なる２種類のスペーサを用いている。さらに、特許文献３に開示された液晶表示装置は、スペーサ自体を中空構造にして、その弾性率を調整している。これらの特許文献によると、液晶の体積変化に応じて、スペーサを弾性変形させることにより、表示領域の基板同士の間隔であるセルギャップを変化させ、液晶セル内の圧力の低下を緩和して発泡現象を防止している。

特開２００３−２７９９３６号公報特開平８−３０４８３２号公報特開平５−１４２５４８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された表示装置は、シール部に弾性ゴム体を設置した構造をとっているが、液晶セル内に弾性ゴム体（エラストマー）を設置するため、不純物の流出により液晶が汚染することがあった。また、特許文献２および特許文献３の表示装置によれば、液晶セル内に配置したスペーサにより表示領域全体のセルギャップが変化するため、表示領域の均一性は保たれるが、セルギャップ自体は変化しているため、液晶の電気光学特性が変化してしまうという問題がある。

本発明は、上記事情の通り、液晶表示装置の動作環境による温度変化により、液晶表示パネル内に配置された液晶の体積が変化した場合であっても、液晶の汚染の問題や電気光学特性を変化させることなく、液晶表示パネル内の発泡現象等を防止した液晶表示装置を提供する。

本発明の液晶表示パネルは、互いに対向する２枚の基板と、２枚の基板間の周辺に配置されたシール材と、基板およびシール材によって囲まれた領域に配置される液晶と、２枚の基板間の間隔を一定に保持するスペーサと、を備えた液晶表示パネルであって、液晶表示パネルの表示領域内には、所定の間隔でスペーサを配置し、表示領域外の周辺領域には、スペーサを配置しないことを特徴とする。

本発明の液晶表示パネルによれば、温度変化による液晶の体積の増減に伴う影響を表示領域外で吸収して、周辺環境の変化により液晶表示パネルに発生する不具合を改善することができる。

本発明の液晶表示パネルの斜視図および断面図である。液晶表示パネルを構成するアレイ基板の模式図およびアレイ基板の一部を拡大した要部拡大図である。液晶表示パネルを構成する対向基板の模式図および対向基板の一部を拡大した要部拡大図である。本発明の液晶表示パネルの断面図である。

以下、本発明に係る面状光源装置の実施形態を図面に基づいて説明する。各図において同一の符号を付されたものは、実質的に同様の構成要素を示す。

実施の形態１．
図１は本発明の液晶表示装置に用いられる、液晶表示パネルに係る概略を示す斜視図およびＩ−Ｉ断面図、図２（ａ）は液晶表示パネルを構成するアレイ基板の模式図、図２（ｂ）はアレイ基板の一部を拡大した要部拡大図、図３（ａ）は液晶表示パネルを構成する対向基板の模式図、（ｂ）は対向基板の一部を拡大した要部拡大図である。

図１において、液晶表示装置を構成する液晶表示パネル１０は、アレイ基板１およびアレイ基板１と対向する対向基板２を備え、アレイ基板１および対向基板２は周辺部に設けられたシール材３によって互いに貼り付けられ、シール材３により囲まれたアレイ基板１および対向基板２に形成された内部領域４１に液晶４を備えている。なお、図１の平面図において、点線で囲まれた領域を表示に使用される表示領域ＤＲ、また、点線で囲まれた領域外であって、表示領域ＤＲの周辺部を周辺領域ＡＲとする。なお、本発明の液晶表示パネル１０の背面には液晶表示パネル１０を照射する照明装置（図示せず）および液晶表示パネル１０と照明装置を係合する筐体（図示せず）などにより、液晶表示装置が構成される。

図２（ａ）、（ｂ）に示すようにアレイ基板１は、ガラス等の絶縁性の第１の基板１１上に複数のソース配線１２およびゲート配線１３がマトリクス上に配置され、ソース配線１２およびゲート配線１３の交差部には、液晶４を駆動する図示しないＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が備えられており、ソース配線１２およびゲート配線１３で囲まれる領域に画素電極１４が形成されている。また、図１に示す周辺領域ＡＲであって、シール材３と表示領域ＤＲとの間に対応する位置に、ゲート配線１３を駆動するためのゲート駆動回路１５が構成されている。一例として、液晶表示パネル１０の走査用のＩＣとしてａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）製のゲート駆動回路１５を形成した。

図３に示すようにアレイ基板１と対向配置される対向基板２は、ガラス等の絶縁性の第２の基板２１上に、アレイ基板１に形成された画素電極１４（図２参照）に対応して、ブラックマトリクス２２が形成されている。また、ブラックマトリクス２２で囲まれた領域には、カラーフィルタ２３が配置される。また、図１に示す表示領域ＤＲに配置されるブラックマトリクス２２上には、柱状の突起物である柱スペーサ２４が規則的に形成されている。また、図２のアレイ基板１上に設けられるゲート駆動回路１５の位置に対応して、ブラックマトリックス２２１を形成している。

図４は本発明における液晶表示パネルの要部を拡大した断面図である。図４に示すように本発明の液晶表示パネル１０は、表示領域ＤＲにおける対向基板２上であって、画素電極１４に対応する位置に柱スペーサ２４を規則的に設け、周辺領域ＡＲには、柱スペーサ２４を設けない構造とする。たとえば、図３に示すように、柱スペーサ２４は、各画素電極１４に対応するブラックマトリクス２２のコーナーに各１本ずつの間隔で設けられている表示領域ＤＲは、このように、規則的に設けられた柱スペーサ２４によって、セルギャップ（アレイ基板１および対向基板２間の間隔）が一定に保たれる。

また、本発明の液晶表示パネル１０は、図１に示すアレイ基板１、対向基板２およびシール材３で囲まれる領域４１の容積よりも注入する液晶４の量が少なく設定されている。

次に、液晶表示パネル１０の組立工程について説明する。図１に示すとおり、アレイ基板１の画素電極１３を形成後、ポリイミドをアレイ基板全体に均一に塗布し、ラビング処理を行ない、配向膜を形成する（図示せず）。また、対向基板２にも、同様に配向膜の塗布を行なう（図示せず）。次に、アレイ基板１の周辺部に、シール材３を塗布する。シール材３は、前述したゲート駆動回路１５が、液晶４を注入する領域に含まれるように塗布を行なう。次に、アレイ基板１と対向基板２とを重ね合わせ、常温の環境で液晶４の注入を行う。このとき、液晶４は、シール材３により囲まれたアレイ基板１および対向基板２に形成された液晶表示パネル１０の内部領域４１の容積よりも少ない量であって、この内部領域４１のセルギャップがすべて均一になる量よりも少ない量を注入する。これにより、図４に示すとおり、表示領域ＤＲでは、柱スペーサ２４により表示領域ＤＲのセルギャップＤＲＴが一定に保たれるが、周辺領域ＡＲのセルギャップＡＲＴは、表示領域のセルギャップＤＲＴと比較して薄くなる。次いで、封止材により液晶セルの封止を行う（図示せず）。滴下注入方式の場合でも、上記と同様に、液晶４の量はシール材３により囲まれたアレイ基板１および対向基板２に形成された内部領域４１より少ない量を注入する。

本発明の液晶表示パネル１０の動作を図４に基づいて説明する。
まず、液晶表示装置が低温の環境で使用され、液晶表示パネル１０に注入されている液晶４の体積が減少する場合について説明する。低温時、液晶表示パネル１０内の液晶４の体積は減少するが、表示領域ＤＲのセルギャップＤＲＴは、対向基板２の表示領域ＤＲに形成された柱スペーサ２４によって、一定に保たれる。一方、表示領域ＤＲの周辺領域のセルギャップＡＲＴは、柱スペーサ２４が形成されていないため、液晶４の体積の減少に伴い収縮する。

次に、液晶表示装置が高温の環境で使用され、液晶表示パネル１０に注入されている液晶４の体積が増加した場合について説明する。高温時、液晶表示パネル１０内の液晶４の体積は増加するが、表示領域のセルギャップＤＲＴは、対向基板２の表示領域ＤＲに形成された柱スペーサ２４によって、一定に保たれる。一方、表示領域ＤＲの周辺領域ＡＲは、柱スペーサ２４が形成されていないため、体積の増加に伴ってセルギャップＡＲＴは、膨張する（大きくなる）方向に変化するが、液晶表示パネル１０内の液晶４は、常温において、シール材３により囲まれたアレイ基板１および対向基板２に形成された内部領域４１の容積よりも少ない量が注入されているため、表示領域ＤＲのセルギャップＤＲＴと同程度となる。

このように、温度変化によって、液晶表示パネル１０内の液晶４の体積は増減するが、液晶表示パネル１０の表示領域ＤＲ内に形成された柱スペーサ２４により、表示領域のセルギャップＤＲＴは一定に保たれる。また、液晶表示パネル１０内の液晶４は、シール材３により囲まれたアレイ基板１および対向基板２に形成された内部領域４１の容積よりも少ない液晶量に調整されているため、柱スペーサ２４が形成されていない周辺領域ＡＲのセルギャップＡＲＴは、低温時は、体積の減少に伴って収縮する方向に変化し、高温時は体積の増加に伴って膨張する方向に変化することにより、周辺領域ＡＲのセルギャップＡＲＴを変動させて、液晶の体積変化の影響を吸収し、表示領域内のセルギャップＤＲＴの変化を防止している。

上記説明したとおり、本発明の液晶表示パネル１０は、柱スペーサ２４を表示領域ＤＲに形成し、表示領域の周辺である周辺領域ＡＲには形成しない。また、液晶表示パネル１０内の液晶４は、シール材３により囲まれたアレイ基板１および対向基板２に形成された内部領域４１の容積よりも少ない液晶量に調整されているため、液晶の体積変化の影響を吸収し、表示領域内のセルギャップＤＲＴの変化を防止している。このため、液晶の体積変化の影響を表示領域ＤＲの周辺領域ＡＲで吸収することが可能となり、周辺環境の変化により発生する不具合を改善することができる。

なお、柱スペーサ２４は表示領域ＤＲのみに形成する例を示して説明してきたが、周辺領域ＡＲにおいて、表示領域ＤＲ近傍のみであれば、柱スペーサ２４を設けてもよい。また、表示領域内の周辺部における柱スペーサ２４の配置密度を表示領域内における柱スペーサ２４の配置密度よりも高くしてもよい（図示せず）。これらの構成により、表示領域ＤＲの周辺部のセルギャップＤＲＴの変動を防止できるため、より確実に表示領域ＤＲ内のセルギャップを一定に保つことができる。

また、本発明においては、周辺領域ＡＲにゲート駆動回路１５を形成している。本発明の構造を適用することにより、液晶表示装置の部品点数を削減するとともに、ゲート駆動回路１５の形成領域を周辺領域ＡＲ、すなわちセルギャップＡＲＴが変動しやすい領域（液晶層４の体積変化の影響を吸収する）としているため、従来の構造と比べて、液晶パネル１０のサイズが大きくなることを防止できる。

また、前述したとおり、また、表示領域ＤＲの周辺領域ＡＲは柱スペーサ２４が形成されていないため、セルギャップＡＲＴが変動しやすい領域である。また、ゲート駆動回路１５は、シール材３を形成した領域と表示領域ＤＲとの間に構成しているため、外力が加わると故障する可能性がある。そこで、液晶表示装置を構成する金属等からなるフレーム（図示せず）でゲート駆動回路１５と対応する位置を覆うことにより、周辺領域ＡＲにおいて、外力によるセルギャップＡＲＴが変動することを防止することができるとともに、ゲート駆動回路１５の故障を防止できる。

１アレイ基板、２対向基板、３シール材、４液晶層、１０液晶表示パネル
１１第１の基板、１２ソース配線、１３ゲート配線、１４画素電極
１５ゲート駆動回路、２１第２の基板、２２、２２１ブラックマトリクス
２３カラーフィルタ、２４柱スペーサ
ＤＲ表示領域、ＤＲＴ表示領域のセルギャップ
ＡＲ周辺領域、ＡＲＴ周辺領域のセルギャップ。

Claims

互いに対向する２枚の基板と、
前記２枚の基板間の周辺に配置されたシール材と、
前記基板およびシール材によって囲まれた領域に配置される液晶と、
前記２枚の基板間の間隔を一定に保持するスペーサと、を備えた液晶表示パネルであって、前記液晶表示パネルの表示領域内には、所定の間隔でスペーサを配置し、
前記表示領域外の周辺領域には、前記スペーサを配置しないことを特徴とする液晶表示パネル。
互いに対向する２枚の基板と、
前記２枚の基板間の周辺に配置されたシール材と、
前記基板およびシール材によって囲まれた領域に配置される液晶と、
前記２枚の基板間の間隔を一定に保持するスペーサと、を備えた液晶表示パネルであって、前記液晶表示パネルは、表示領域と前記表示領域外に周辺領域と、を備え、
前記表示領域および前記表示領域近傍の前記周辺領域の一部の領域に前記スペーサを所定の間隔で配置し、
前記一部の領域外の周辺領域には、前記スペーサを配置しないことを特徴とする液晶表示パネル。
前記表示領域に配置された前記スペーサにおいて、前記表示領域の周辺部に配置される前記スペーサの密度は、前記表示領域に配置されるスペーサの密度よりも高く設定されたことを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。
前記液晶表示パネルに配置される液晶は、常温において、
前記２枚の基板およびシール材によって囲まれた領域内の容積よりも少ない量に調整されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示パネルの背面に照明装置をさらに備えた液晶表示装置。