JP2015200778A

JP2015200778A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2015200778A
Application number: JP2014079314A
Authority: JP
Inventors: 綾乃副島; Ayano Soejima; 春原　一之; Kazuyuki Haruhara; 一之春原; 藤田　大吾; Daigo Fujita; 大吾藤田; 伸森田; Shin Morita
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2015-11-12
Also published as: US20150286089A1

Abstract

【課題】表示パネル２の裏面側に面光源装置（バックライト機構）４を備えた液晶表示装置１０において、簡便で低コストな方式により、表示パネル２の周縁部での光漏れをより確実に防止できるものを提供する。
【解決手段】アレイ基板２２の端面が対向基板２１の端面よりも外側へと突き出す棚状接続部の箇所を除き、表示パネル２の端面２５は、その厚み方向の全領域にわたって、膨出状の樹脂層１により全体が被覆されている。この膨出状樹脂層１の外側の輪郭面１１は、パネルの厚み方向の断面において、円弧状または楕円弧状である。また、輪郭面１１には、適宜、光をランダムな方向に拡散させるためのランダムな凹凸構造が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示パネルの裏面側に面光源装置（バックライト機構）を備えた液晶表示装置に関する。特には、車載用または携帯用のものに関する。

最も典型的な平面表示装置である液晶表示装置は、パソコンやテレビ、各種コンピューター端末用の表示装置（ディスプレイ）として、また、カーナビやリアビュー表示などのための車載用表示装置、及び、スマートフォンなどの携帯電話や各種情報端末などといったモバイル機器の表示装置として広く用いられている。特には、裏面側に面光源装置を備えた透過型の液晶表示装置が広く用いられている。透過型または半透過型の液晶表示装置は、一般に、表示パネル及びその駆動系統と、裏面側の面光源装置と、これらを収納するフレーム構造とからなる。液晶表示パネルは、ガラス基板からなるアレイ基板及び対向基板が、シール材を介して貼り合わされ、この中に液晶材料の層が保持されてなる。透過型の液晶表示装置では、通常、表示パネルの表示側の面、及び裏側の面に、偏光板、プリズムシート、またはその他の透明樹脂シートが貼り付けられている。また、液晶表示装置のフレーム構造には、通常、表示パネルの周縁部を出射面（表側の面）の側から覆う、断面Ｌ字状の部材または部分が含まれる。典型的には、ベゼルカバーと呼ばれる断面Ｌ字状の金属製のフレーム部材が用いられる。

近年、狭額縁化（周縁非表示領域の幅の縮小）の要求がますます高まっており、車載用または携帯用の液晶表示装置では、この傾向が特に顕著である。そのため、液晶表示パネルにおける、画像表示領域の縁から、表示パネルの端面に至るまでの距離が、ますます小さくなっている。裏側の面光源装置からの光が、表示パネルの周縁部を通じて、表示面側に漏れ出すのを防止すべく、表示パネル内部には、画像表示領域を囲むように、幅の広いブラックマトリクスのパターンが、対向基板またはアレイ基板の内面（パターン形成面）に、成膜及びパターニングにより設けられている。しかし、このブラックマトリクスのパターンは、製造工程上の理由などから、通常、端面に至るまでは設けられない。

そのため、従前は、表示パネルの周縁部に、表示面側から遮光テープを貼り付けるといったことが行われていた。遮光テープを両面粘着テープにより設けるならば、ベゼルカバーと表示パネルの間の隙間からの光漏れや、粉塵などの内部への侵入を防ぐことができる。しかし、狭額縁化が進むにつれて、遮光テープを所定位置に精確に貼り付ける作業が困難となるなど、組立工程負担が大きくなる。

そこで、特許文献１においては、表示パネルの周縁部にて、アレイ基板と対向基板との間に、端面にまで至る遮光層を設けることで、光漏れを防止することが提案されている。具体的には、以下の(1)〜(3)の方式などが提案されている。(1) ブラックマトリクスのパターンを端面に至るまで設ける（図３、0027段落）。(2) 表示パネルの端面に沿って両基板間における「シール材１２の外側に形成されている凹溝に例えば市販のペン型のものでインクを塗布し」「毛細管現象を利用して」「浸透させる」ことで、「黒色に着色したインク材（インクを乾燥したもの）からなる」遮光層を設ける（図７、0034〜0035段落）。(3) 液晶封入後に、第1の基板の端面、及び第2の基板の端面に、それぞれ、「例えば、カーボンや顔料などを用いた黒色の塗料」を塗布することで、「反射防止膜１９を形成する」（図８〜９、0037〜0039段落）。

特開２００８−２０３８７５

特許文献１の図３の方式であると、多面取り用のマザー基板から個々の表示パネルを切り出す際に、金属または樹脂層からなる遮光層を切断する必要があり、工程上、好ましくない。一方、特許文献１の図７の方式は、シール材などが表示パネルの端面の近傍にまで延びている場合に適用できない。近年のさらなる狭額縁化により、シール材が、端面にまで延びている製品もあるのである。また、基板間の間隔が例えば2〜5μmと非常に狭いために、黒色インクを確実に染み込ますのが困難であるとも思われる。さらには、液晶材料をディッピング方式で注入する場合、注入孔を封止する樹脂材の部分には適用できない。他方、特許文献１の図８〜９の方式であると、面光源装置の周縁部から、裏面側の偏光板などの端面を経て上方へと漏れ出す光まで防止することはできない。また、裏面側の基板（通常、アレイ基板）の内部へと戻って行く光も吸収されてしまうため、パネル周縁部でバックライト光の利用効率が低下するおそれがある。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたのものであり、表示パネルの裏面側に面光源装置（バックライト機構）を備えた液晶表示装置において、簡便で低コストな方式により、表示パネルの周縁部での光漏れをより確実に防止できるものを提供しようとするものである。

本発明の液晶表示装置は、好ましい実施形態において、アレイ基板及び対向基板が液晶層及びシール材を介して貼り合わされた表示パネルと、表示パネルの裏面側に備えられる面光源装置と、表示パネルの周縁部を少なくとも外周側及び表示面側から覆うフレーム部材と、アレイ基板の端面が対向基板の端面よりも外側へと突き出す棚状接続部の箇所を除き、表示パネルの端面を、その厚み方向の全領域にわたって被覆する樹脂層とからなり、この樹脂層は、前記厚み方向の断面において、外側の輪郭が、前記厚み方向に滑らかに湾曲していることを特徴とする。

簡便で低コストな方式により、表示パネルの周縁部での光漏れをより確実に防止できる。

本発明の一実施形態になる液晶表示装置の要部についての模式的な積層断面図である。液晶表示装置の全体構成の一例を示す部分切開平面図である。液晶表示装置の全体構成の他の例を示す部分切開平面図である。変形例の液晶表示装置についての、図１に対応する積層断面図である。パネル端面の樹脂層の輪郭が異なる比較例についての、図１に対応する積層断面図である。

表示パネルは、互いに近接して重ね合わされるアレイ基板及び対向基板と、これらの間隙中に保持される液晶材料の層と、アレイ基板及び対向基板を互いに貼り合わせるとともに、液晶材料の層を封止するシール材とからなる。表示パネルは、矩形状の少なくとも一辺において、アレイ基板が、対向基板の端面よりも外側へと突き出して、棚状部をなす。そして、矩形状における、棚状部以外の辺においては、アレイ基板の端面と、対向基板の端面とが、表示パネルの厚み方向から見た平面図において、同一またはほぼ同一の位置にある。

表示パネルにおける、アレイ基板の端面と対向基板の端面とが揃った辺は、平面図上のいずれの箇所においても、樹脂層により被覆されている。また、この樹脂層は、いずれの箇所においても、表示パネルの厚み方向の全領域にわたって延びるように設けられる。すなわち、表示パネルにおける、アレイ基板の端面と対向基板の端面とが揃った辺は、表示パネルの表示側の稜線（上端）から裏面側の稜線（下端）に至るまで、樹脂層により全面的に被覆されている。樹脂層は、この上端及び下端の稜線を超えて延びていても良く、このように延びることで、より確実な被覆を実現できる。

また、この樹脂層は、表示パネルの厚み方向の断面において、輪郭（基板との接触箇所以外の輪郭をいうこととする）が、いずれも、上端から下端に至るまで、滑らかに湾曲する曲線からなる。すなわち、屈曲点や直線部分を有しない。但し、樹脂層の輪郭がなす面（輪郭面ということとする）における、光を乱反射させるための細かい凹凸構造は、無視することとする。具体的には、凹凸の高さ（JIS B 0031の「表面粗さ」における「最大高さRy」）が、例えば0.15mm（150μm）以下、または0.1mm（100μm）以下である場合は、無視することとする。なお、2枚のガラス基板からなる表示パネルの厚みは、一般に0.5〜1.8mmである。

好ましい実施形態において、樹脂層の輪郭面が、外側へと膨出する曲線からなる。この場合も、上記と同様に、凹凸の高さが例えば0.15mm以下または0.1mm以下といった細かい凹凸構造は、無視することとする。このように樹脂層が、基板厚み方向の断面において、全体に膨出状であるならば、表示パネルの端部を補強する上でも有意義である。好ましい一実施形態において、樹脂層の輪郭面は、全体的に、円弧状または楕円弧状である。この円弧または楕円弧は、表示パネルの端面からの突出寸法を、この端面の厚み寸法（偏光板などの樹脂シートを除いた表示パネルの厚み）の0.2〜1倍、特には0.3〜0.8倍とすることができる。楕円弧とする場合の楕円の扁平率は、例えば0.01〜0.7、特には0.1〜0.5の範囲内で適宜設定することができる。

好ましい実施形態において、樹脂層の輪郭面には、光の乱反射ならびにランダムな方向への拡散を行わせるための、ランダムな凹凸構造、または、拡散層が設けられても良い。ランダムな凹凸構造は、凹凸の高さが150μm未満または100μm未満であり、各種の粗面化処理によって設けることができる。粗面化処理は、サンドブラストなどのブラスト処理や、砥粒を埋め込んだ研磨ファブリックなどにより行うことができる。また、ドライエッチングやプラズマ処理などによっても行うことができる。場合によっては、樹脂層をなす光硬化性の樹脂を塗布してから紫外線を照射した後、充分に硬化が進む前に、シボ状の凹凸パターンを設けた金型面を押し付ける一種のエンボス処理によって、ランダムな凹凸構造を設けることもできる。また、充分に硬化が進む前に、シリカ粒子などの透明な無機フィラーや、架橋アクリル樹脂や架橋スチレン樹脂などの架橋性高分子からなる樹脂フィラーを表面に付着させることもできる。さらには、これらの樹脂フィラーを含む塗料を塗布し、フィラー粒子が表面に露出するようにすることにより、ランダムな凹凸構造を設けることもできる。なお、粗面化処理に代えて、上記の無機フィラーや樹脂フィラーを光拡散粒子として用いた拡散層を輪郭面に沿って設けることによっても、光をランダムな方向へと反射または拡散させることができる。このような粗面化や拡散層の形成には、艶消し塗料に用いられる光拡散剤粒子を用いることもできる。拡散層の形成または粗面化に、液晶表示装置の面光源装置に用いられている拡散剤粒子を用いることもでき、例えば、綜研化学(株)の「ケミスノー」「MXシリーズ」（単分散タイプ、粒子径0.8〜30μm）や「MZシリーズ」（中分散タイプ、粒子径10〜30μm）を用いることもできる。

好ましい実施形態において、表示パネルの端面を被覆する樹脂層は、屈折率が、アレイ基板及び対向基板をなす透明絶縁基板（特にはガラス基板）とほぼ等しい。すなわち、屈折率の差が、好ましくは0.1以下、より好ましくは0.07以下、さらに好ましくは0.05以下である。ガラス基板と樹脂層との屈折率の差を小さく設定することにより、ガラス基板と樹脂層との界面での反射を抑えることができる。但し、どれだけ屈折率が近ければ良いかは、表示パネルの端面からベゼルカバーの内縁までの距離や、ガラス基板の厚み等の影響を受けるため、液晶表示装置の品種により変化する。一般に、表示パネルの端面でのバックライト光の反射が、例えば1/30、特には1/100に減少するならば、視認される程度の光漏れが、ほぼなくなると考えられる。そのため、屈折率の差について、この程度に光漏れを減少させるように適宜設定することができる。

好ましい実施形態において、表示パネルの端面を被覆する樹脂層は、無色透明の樹脂からなり、特には、光硬化性または熱硬化性の樹脂からなる。例えば、アクリル系樹脂（アクリレートやメタクリレートを主成分とするもの）、ウレタンアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂、シロキサン樹脂、エポキシ樹脂などによって設けることができる。この樹脂には、適宜、シリカ微粒子などの透明なフィラーを添加することができる。また、硬化後に弾性を有するウレタンアクリレート樹脂などを用いて、弾性を付与することにより、液晶表示装置の耐衝撃性を向上させることもできる。なお、光硬化性のアクリル系樹脂やウレタンアクリレート樹脂としては、日立化成工業（株）の「ヒタロイド」シリーズのものを挙げることができ、適宜、同シリーズ中の屈折率調整剤により、屈折率を、ガラス基板の屈折率と同一または、ほぼ同一の値に調製することができる。

表示パネルの端面を被覆する樹脂層は、光透過率が、好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上である。しかし、必ずしも高い透過率を有する必要はなく、また、光が内部で散乱するものであっても良い。但し、例えば黒色顔料を含むものである場合、表示パネル２の周縁部でバックライト光の利用効率が低下するおそれがある。なぜならば、透明材料を用いた場合には表示パネルの内部へと戻っていく光が、黒色顔料により吸収されてしまうと考えられるからである。しかし、場合によっては、光透過率を適宜下げるための光吸収性の材料を内部に添加することもできる。また、輪郭面をなす表層の一部に、黒色顔料などの光吸収性の材料が含まれても良い。このような光吸収性の材料により、光を適宜減衰させることで、バックライト光の利用効率をあまり低下させずに、光漏れをより確実に防止することもできる。

好ましい実施形態において、表示パネルの端面を被覆する樹脂層を設けるには、光硬化性または熱硬化性の樹脂液を塗布した後に、紫外線または青色光を照射するか、または、適宜に加熱処理を行う。樹脂液の塗布は、例えば、ロボットアームに取り付けたディスペンサーにより行うことができる。または、表示パネルの端部を樹脂液に漬けるディッピングにより行うことができる。塗布後、所定箇所の端面に充分に塗布されていることを確認してから、光照射または加熱処理を行う。このようにして硬化を行わせた後、または硬化の途中に、必要に応じて、上述の粗面化処理または拡散層のコーティングを行う。樹脂層の輪郭面を上述のような適当な湾曲面とするためには、樹脂液の粘度や流動性、光照射時の温度等を適宜最適化する。また、必要に応じて、硬化完了前の樹脂に金型を押し当てることで輪郭面の湾曲形状を適当なものとすることができ、この際に、同時に、粗面化のためのエンボス処理を行うこともできる。なお、場合によっては、インサート成形と同様の方法により、所定形状の樹脂層を設けることもできる。

一実施形態において、画像表示面は、対角寸法が5〜12インチであり、アスペクト比（縦横比）が1.8以上のワイド画面をなし、カーナビ等のナビゲーション装置、レアビューモニターなどといった車載用などの乗り物搭載用である。また、他の一実施形態においては、対角寸法が4〜8インチであって、アスペクト比が1.4〜1.8であり、スマートフォン、タブレットＰＣ、携帯用ゲーム機器、及び各種携帯端末などに用いられる。

以下に、本発明の具体的な第１の実施形態になる透過型の液晶表示装置１０及びその製造方法について、図１〜３を用いて説明する。図１は、液晶表示装置１０の要部についての積層断面図であり、図２は、全体構成の一例（例えば車載用）を示す部分切開平面図である。図３は、全体構成の他の一例（例えばスマートフォン用）を示す、図２と同様の部分切開平面図である。

図１に示すように、表示パネル２の表示側及び裏側の面に、それぞれ偏光板３１，３２が貼り付けられている。また、図１〜３に示すように、表示パネル２の端面は、棚状部２８以外の領域にて、透明な膨出状樹脂層１により完全に被覆されている。すなわち、図１に示すように、対向基板２１とアレイ基板２２とが、その端面が互いに揃っている辺２５は、図１〜３に示すように、いずれも、樹脂層１により全体が被覆されている。したがって、積層断面で見た場合、対向基板２１の端面の上端からアレイ基板２２の端面の下端まで、膨出状樹脂層１により覆われている。

また、図１に示すように、膨出状樹脂層１の輪郭面１１、すなわち、外部に露出する面は、基板の外側へと膨出する滑らかな湾曲状であり、特には、円弧状、または、円弧に近い楕円弧状となっている。一具体例において、膨出状樹脂層１の基板外側への突出寸法、すなわち、パネル端面２５から、輪郭面１１の外側端１１Ｃまでの寸法は、表示パネル２の厚みの約0.3〜0.5倍であり、膨出状樹脂層１の断面は、全体が凸レンズ状である。

なお、図１中に示すように、表示パネル２の画像表示領域６の縁６１からパネル端面２５までの額縁寸法、並びに、ベゼルカバーの内縁５１からパネル端面２５までの距離（平面図上の寸法）Ｄ１は、かなり小さくなっている。図示の例で、画像表示領域の縁６１は、対向基板２１の内面（パターン形成面）における、周縁のブラックマトリクス２６と、カラーフィルタ形成領域２７との間の境界に相当する。また、この周縁のブラックマトリクス２６は、液晶層２３の側から、シール材２４の途中まで延びており、その外側を遮蔽していない。また、ブラックマトリクス２６の外縁と、ベゼルカバーの内縁５１との間の距離（平面図上の寸法）Ｄ２は、上記Ｄ１に比べても、かなり小さい。

一具体例において、距離Ｄ１が１〜4mmであり、距離Ｄ２は距離Ｄ１の20〜70%である。また、表示パネル２の厚みは、車載用の場合の一例において1.2〜1.4mmであり、輪郭面１１の曲率半径は、例えば0.6〜3mmである。そのため、膨出樹脂層１の突出寸法は、例えば0.3〜0.8mmである。注入口封止樹脂がパネル端面２５から外側へと突き出すことも考えられ、この場合、膨出樹脂層１の突出寸法を、注入口封止樹脂の突出寸法と同程度とすることができる。液晶材料を注入口から注入し封止するタイプの液晶表示装置であって、シール材２４の外縁が、ほぼパネル端面２５に達している場合、注入口封止樹脂の大部分が、パネル端面２５の外側に突き出す構成をとりうるのである。なお、各偏光板３１，３２の厚みは、例えば、0.1〜0.3mmであり、ガラス基板の厚みより小さい。

図示の具体例で、膨出状樹脂層１の輪郭面１１の下端１１Ａは、ほぼパネル端面２５の下端に位置しており、輪郭面１１の上端１１Ｂは、パネル端面２５の上端より、わずかに上方にある。そのため、パネル端面２５の上端をなす稜線部分が、樹脂層1により被覆されている。このような配置により、パネル端面２５の上方部分は、塗布操作のばらつきがあっても確実に被覆されている。一方、輪郭面１１の外側端１１Ｃは、表示パネル２が、バックライトユニット４及びベゼルカバー５と組み合わされた際、ベゼルカバー５の垂直壁に接するか、または近接して位置する。一方、図２〜３中に示すように、棚状部２８の形成箇所では、ベゼルカバーの内縁５１から対向基板２１の端面までの距離を、比較的大きくとることができる。棚状部２８には、駆動ICチップ２９の搭載箇所から画像表示領域６内へと延びる配線群が形成されており、この配線群の領域を対向基板２１が覆うようにすることができるからである。

図１中に示すように、バックライトユニット４の導光板４１から、パネル端面２５へと入射した光４３は、パネル端面２５でほとんど反射せずに膨出状樹脂層１中へと入る。特には、表示パネル２をなす各ガラス基板の屈折率と、膨出状樹脂層１の屈折率とが、実質上一致するならば、パネル端面２５での反射は無視できる範囲内となる。そして、膨出状樹脂層１中に入射した光は、輪郭面１１にて、部分的に抜け出るとともに、部分的に反射されて内部へと戻る。ところが、輪郭面１１は、断面が円弧状ないし楕円弧状であるため、高さ位置により傾斜角が徐々に変化する。そのため、内側へと向かう反射光は種々の方向へと拡散することとなる。したがって、ベゼルカバーの内縁５１からパネル端面２５までの距離Ｄ１が小さく、このうちの、ベゼルカバーの内縁５１からブラックマトリクス２６までの距離Ｄ２の割合が小さい場合にも、画像表示面６の縁６１の近傍、特には、この縁６１と、ベゼルカバー５の内縁５１との間の箇所へと、問題になる程度の光漏れが生じることがない。

図１に示す実施形態において、輪郭面１１には、サンドブラストや、研磨ファブリックによる処理などにより、最大高さが例えば25μm以下となるように、粗面化を施すことができる。このような粗面化により、輪郭面１１での反射光、及び輪郭面１１から外側へと抜け出る光について、一層、ランダムな方向へと拡散させることができるので、光漏れをより確実に防止できる。

図４の積層断面図には、一変形例の液晶表示装置１０'の要部を模式的に示す。この変形例においては、輪郭面１１に、比較的粗い、ランダムな凹凸構造を設けている。例えば、凹凸構造の最大高さが100〜150μm（0.1〜0.15mm）となるように、シボ状のエンボス処理や、比較的粗い粒子によるサンドブラストを行うことにより設けることができる。このようなランダムな凹凸構造により、光をランダムな方向に拡散させて、光漏れをより確実に防止することができる。

図５の積層断面図には、比較例の液晶表示装置１０"の要部を模式的に示す。この比較例においては、パネル端面２５に樹脂層１’が設けられるものの、パネル端面２５の上部及び下部は被覆されずに露出している。また、樹脂層１’の輪郭面１１は、積層断面において、角を丸めたコの字状であり、外側の面が、パネル端面２５と平行な平坦面１１Ｄをなしている。平坦面１１Ｄにまで到達したバックライト光は、拡散されずに表示面側へと反射して進む。また、パネル端面２５における樹脂層１’により被覆されていない箇所からも表示面側へとバックライト光が反射して進む。したがって、ベゼルカバーの内縁５１の近傍への光漏れを充分に防止することはできない。

１…パネル端面を被覆する膨出状樹脂層；１０…液晶表示装置；
１１…膨出状樹脂層の輪郭面；１１Ａ…輪郭面の下端；
１１Ｂ…輪郭面の上端；１１Ｃ…輪郭面の外側端；２…表示パネル；
２１…対向基板；２２…アレイ基板；２３…液晶層；
２４…シール材；２５…棚状部以外のパネル端面；
２６…ブラックマトリクス；２７…カラーフィルタ層；
２８…棚状部；２９…駆動ＩＣチップ；３１,３２…偏光板；
４…バックライトユニット；４１…プラスチックフレーム；
４２…導光板；４３…端面へ向かうバックライト光；４４…反射光；
５…ベゼルカバー；５１…ベゼルカバーの内縁；６…画像表示領域；
６１…画像表示領域の縁

Claims

アレイ基板及び対向基板が液晶層及びシール材を介して貼り合わされた表示パネルと、
表示パネルの裏面側に備えられる面光源装置と、
表示パネルの周縁部を少なくとも外周側及び表示面側から覆うフレーム部材と、
表示パネルの端面を、その厚み方向の全領域にわたって被覆する樹脂層とからなり、この樹脂層は、前記厚み方向の断面において、外側の輪郭が、前記厚み方向に滑らかに湾曲していることを特徴とする液晶表示装置。
前記樹脂層が透明であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記樹脂層の屈折率が、アレイ基板及び対向基板をなす透明絶縁基板の屈折率と実質上等しいことを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
前記輪郭が、円弧状または楕円弧状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記樹脂層の輪郭面に、光を拡散させるためのランダムな凹凸構造が設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。
前記樹脂層の内部または表層に、光吸収性の材料が含まれることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。