JP2015215483A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス基板の大型化・薄型化が進むにつれ、液晶セル作成時に、ガラス基板が撓みやすくなり、柱状スペーサが配向膜を擦ることによる光漏れが発生する。
【解決手段】表示装置は、配向膜を有するアレイ基板と、柱状スペーサを有する対向基板と、シール材と、前記アレイ基板と前記対向基板と前記シール材の間に配置される液晶層と、を備える。前記柱状スペーサは前記配向膜に当たるように配置される。前記シール材よりも内側の領域において、周辺から中央に向かって前記柱状スペーサの密度が高くなるようにされる。
【選択図】図１

Description

本開示は表示装置に関し、例えば柱状スペーサを有する表示装置に適用可能である。

特開２０１３−４１１７７号公報には以下のことが開示されている。
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、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。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。

特開２０１３−４１１７７号公報

ガラス基板の大型化・薄型化が進むにつれ、液晶セル作成時に、ガラス基板が撓みやすくなり、柱状スペーサが配向膜を擦ることによる光漏れが発生する。光漏れ領域を遮光することで、光漏れによる歩留り低下を抑制することはできるが、透過率（開口率）が犠牲となる。
その他の課題と新規な特徴は、本開示の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本開示のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、表示装置は、配向膜を有するアレイ基板と、柱状スペーサを有する対向基板と、シール材と、前記アレイ基板と前記対向基板と前記シール材の間に配置される液晶層と、を備える。前記柱状スペーサは前記配向膜に当たるように配置される。前記シール材よりも内側の領域において、周辺から中央に向かって前記柱状スペーサの密度が高くなるようにされる。

実施の形態に係る表示装置の平面図である。 図１のＡ−Ａ’線における断面図である。 実施の形態に係る表示装置の一部を拡大した平面図である。 図３のＡ−Ａ’線における断面図である。 比較例に係る表示装置の一部を拡大した平面図である。 表示装置の柱状スペーサの密度を説明するための平面図である。 実施例に係る表示装置の平面図である。 図７のＡ−Ａ’線における断面図である。 実施例に係る表示パネルの構成を示す平面図である。 図９のＡ−Ａ’線における断面図である。 図９のＢ−Ｂ’線における断面図である。 図１２は実施例に係る表示パネルの一部を拡大した平面図である。 図１２のＢ−Ｂ’ 線における断面図である。 図９のＡ−Ａ’線における断面図である。 図９のＢ−Ｂ’線における断面図である。 図９のＣ−Ｃ’線における断面図である。

以下に、実施の形態、比較例、実施例および変形例について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

まず、実施の形態の概要について説明する。
上述したように、ガラス基板の大型化・薄型化に伴い、液晶セル作成時にガラス基板が撓みやすくなる。ガラス基板の撓みを低減するためには、柱状スペーサ密度を高くすることで解決することができる。
しかし、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、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。単純に柱状スペーサ密度を高くすると、特に低温時において衝撃を加えた際に、液晶の体積変化を柱状スペーサに阻害され気泡が発生する。また、表示パネルの周辺はシール材によって支えられているため、撓みやすいのはシール材から離れた表示パネル中央である。
そこで、表示パネル周辺から中央に向かって柱状スペーサの密度を徐々に高くすることで、最も撓みやすい表示パネル中央の撓みを軽減することができるとともに、低温時の気泡発生も低減することができる。また、撓みの方向は表示パネル面内で異なり、撓みの方向に応じてそれを緩和するような柱状スペーサの形状にする。
柱状スペーサの密度・形状を変えることで、表示パネルの撓みを低減し、透過率低下なしに光漏れを対策することができる。

次に、実施の形態について図１から図６を用いて説明する。
図１は実施の形態に係る表示装置の平面図である。図２は図１のＡ−Ａ’線における断面図である。図３は実施の形態に係る表示装置の一部を拡大した平面図である。図４は図３のＢ−Ｂ’ 線における断面図である。図５は比較例に係る表示装置の一部を拡大した平面図である。
図１および図２に示すように、表示装置１００（表示パネル１）は第１基板１０および第１基板１０と対向する第２基板を備える。第１基板１０および第２基板２０は周辺部に設けられたシール材３０によって互いに貼り付けられる。シール材３０により囲まれた第１基板１０および第２基板２０に形成された内部領域に液晶４０を備えている。
図３および図４に示すように、第１基板１０は第１の透明基板１１上に第１配線１２および第２配線１３が配置され、第１配線１２と第２配線１３は交差している。第１基板１０が液晶４０と接する部分には配向膜１４が形成されている。なお、第１配線１２と第２配線１３との間には層間絶縁膜１５が形成されている。
第２基板２０は第２の透明基板２１上に柱状の突起物であるスペーサ（柱状スペーサ）２４が形成されている。柱状スペーサ２４はギャップ形成用のスペーサである。
柱状スペーサ２４は第１配線１２の上の柱突き当て部１６に位置するように第２基板２０に形成されている。第２配線１３は柱突き当て部１６よりも高い構造を有しており、第１基板１０または第２基板２０が撓んだ際に、柱状スペーサ２４は、第２配線１３に接触後、第２配線１３に平行方向（Ｘ方向）動く。このとき、図５に示す比較例に係る表示装置のように柱状スペーサ２４Ｒの横断面が円形状では第２配線１３に１点で接触するが、表示装置１００の柱状スペーサ２４は辺で接触するため、柱状スペーサ２４にかかる力を低減し、柱状スペーサ２４が接する配向膜１４の削れを低減することが可能となる。

次に柱状スペーサの密度について図１および図６を用いて説明する。
図６は表示装置の柱状スペーサの密度を説明するための平面図である。
図１には表示装置の柱状スペーサ密度の面内分布が示されている。シール材３０に遠いほど、表示パネルが撓みやすくなることからシール材３０から表示装置１００（表示パネル１）の中央に向かって、柱状スペーサ密度を高くする。言い換えると、表示装置１００（表示パネル１）の中央から周辺に向かって柱状スペーサの密度を徐々に低くする。表示装置１００（表示パネル１）の周辺から中央に向かって柱状スペーサの密度を徐々に高くする方法として、図６に示すように表示装置１００（表示パネル１）のシール材３０よりも内側を少なくとも３つの領域に分割する。領域Ａ１内の柱状スペーサの密度よりも領域Ａ２内の柱状スペーサの密度を高くし、領域Ａ２内の柱状スペーサの密度よりも領域Ａ３内の柱状スペーサの密度を高くする。各領域内の柱状スペーサはそれぞれ規則的に配置するようにしてもよい。柱状スペーサの本数を変えることによって柱状スペーサの密度を変えてもよいし、柱状スペーサの大きさ（横断面積、平面視の面積）を変えることによって柱状スペーサの密度を変えてもよい。例えば、平面視において、柱状スペーサ２４の配線の第２配線１３に延在方向の長さを変えることによって横断面積を変えるようにしてもよい。表示装置周辺から中央に向かって柱状スペーサの密度を徐々に高くすることで、最も撓みやすい表示パネル中央の撓みを軽減することができるとともに、低温時の気泡発生も低減することができる。

まず、実施例に係る表示装置について図７および図８を用いて説明する。
図７は実施例に係る表示装置の平面図である。図８は図７のＡ−Ａ’線における断面図である。
図７に示すように、表示装置１００Ａを構成する表示パネル１Ａは、アレイ基板（第１基板）１０Ａおよびアレイ基板１０Ａと対向する対向基板（第２基板）２０Ａを備える。また、表示パネル１Ａは偏光板５１をアレイ基板１０Ａの背面側（後述する照明装置側）に、偏光板５２を対向基板の前面側（観測者側）に備える。アレイ基板１０Ａおよび対向基板２０Ａは周辺部に設けられたシール材３０によって互いに貼り付けられる。シール材３０により囲まれたアレイ基板１０Ａおよび対向基板２０Ａに形成された内部領域に液晶４０を備えている。アレイ基板１０Ａが対向基板２０Ａと重なり合わない部分にはドライバＩＣ５０が搭載されている。また、表示パネル１Ａの背面（アレイ基板１０Ａ側）には表示パネル１Ａを照射するバックライト等の照明装置２および表示パネル１Ａと照明装置２を係合する筐体（不図示）などにより、表示装置１００Ａが構成される。

次に、実施例に係る表示パネルについて図９から図１３を用いて説明する。
図９は実施例に係る表示パネルの構成を示す平面図である。図１０は図９のＡ−Ａ’線における断面図である。図１１は図９のＢ−Ｂ’線における断面図である。図１２は実施例に係る表示パネルの一部を拡大した平面図である。図１３は図１２のＢ−Ｂ’ 線における断面図である。
図９および図１０に示すように、アレイ基板１０Ａは、ガラス等の絶縁性の第１の透明基板１１上に複数のソース配線（第１配線に相当）１２Ａおよびゲート配線（第２配線に相当）１３Ａがマトリクス上に配置され、ソース配線１２Ａおよびゲート配線１３Ａの交差部には、液晶４０を駆動する図示しないＴＦＴ（Thin Film Transistor）が備えられており、ソース配線１２Ａおよびゲート配線１３Ａで囲まれる領域に図示しない画素電極が形成されている。画素電極の上に配向膜１４が形成されている。ソース配線１２ＡがＹ方向に延在し、ゲート配線１３ＡはＸ方向に延在する。なお、ソース配線１２Ａとゲート配線１３Ａとの間には層間絶縁膜１５が形成されている。ソース配線１２Ａおよびゲート配線１３Ａに囲まれる部分に副画素を形成し、赤（Ｒ）副画素、緑（Ｇ）副画素、青（Ｂ）副画素で１画素を形成する。Ｘ方向にＲ、Ｇ、Ｂの順に異色副画素が配置され、Ｙ方向は同色副画素が配置される。
図１０および図１１に示すように、対向基板２０Ａは、ガラス等の絶縁性の第２の透明基板２１上に、アレイ基板１０Ａに形成されたソース配線１２Ａおよびゲート配線１３Ａ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が配置されている。また、ブラックマトリクス２２上には、柱状スペーサ２４Ｍ、２４Ｓが規則的に形成されている。柱状スペーサ２４Ｍはギャップ形成用のスペーサであり、柱状スペーサ２４Ｓは押圧時に機能する補助用のスペーサである。規則的に設けられた柱スペーサ２４Ｍによって、セルギャップ（アレイ基板１０Ａおよび対向基板２０Ａ間の間隔）が一定に保たれる。なお、カラーフィルタ２３の上には平坦化のためのオーバコート膜２５が形成されている。なお、図１０では、ブラックマトリクスの幅２２が柱状スペーサ２４Ｍ、２４Ｓの幅よりも小さく見えるが、図１０は位置関係を示しているものであり、ブラックマトリクスの幅２２は柱状スペーサ２４Ｍ、２４Ｓの幅よりも大きい。

次に、表示パネル１Ａの組立工程について説明する。アレイ基板１０Ａの画素電極を形成後、ポリイミドをアレイ基板全体に均一に塗布し、ラビング配向処理または光配向処理を行ない、配向膜１４を形成する。また、対向基板２０Ａ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１０Ａまたは対向基板２０Ａの周辺部に、シール材３０を塗布する。次に、アレイ基板１０Ａと対向基板２０Ａとを重ね合わせ、常温の環境で液晶４０の注入を行う。このとき、液晶４０は、シール材３０により囲まれたアレイ基板１０Ａおよび対向基板２０Ａに形成された表示パネル１Ａの内部領域のセルギャップがすべて均一になる量を注入する。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、シール材３０により囲まれたアレイ基板１０Ａおよび対向基板２０Ａに形成された内部領域に液晶４０を注入する。

図１２に示すように、柱状スペーサ２４Ｍはソース配線１２Ａの上の柱突き当て部１６に位置するように対向基板２０に形成されている。図１３に示すように、ゲート配線１３Ａは柱突き当て部１６よりも高い構造を有しており、表示パネル１Ａが撓んだ際に、柱状スペーサ２４Ｍは、ゲート配線１３Ａに接触後、ゲート配線１３Ａに平行方向動く。このとき、柱状スペーサ２４Ｍは辺で接触するため、柱状スペーサ２４Ｍにかかる力を低減し、柱状スペーサ２４Ｍが接する配向膜１４の削れを低減することが可能となる。柱状スペーサ２４Ｓも柱状スペーサ２４Ｍと同じ形状であり、柱状スペーサ２４Ｍと同じような位置に配置されている。ただし、柱状スペーサ２４Ｓの高さは柱状スペーサ２４Ｍよりも低くされている。柱状スペーサ２４Ｍおよび柱状スペーサ２４Ｓの横断面積（平面視の面積）を変えることによって柱状スペーサの密度を変える。平面視において、柱状スペーサ２４Ｍおよび柱状スペーサ２４Ｓのゲート配線１２Ａの延在方向の長さを変えることによって横断面積を変えるようにしてもよい。柱状スペーサ密度は、柱状スペーサ２４Ｍおよび柱状スペーサの両方、もしくは柱状スペーサ２４Ｍおよび柱状スペーサ２４Ｓのいずれかで変化させる。表示パネル周辺から中央に向かって柱の密度を徐々に高くすることで、最も撓みやすい表示パネル中央の撓みを軽減することができるとともに、低温時の気泡発生も低減することができる。
なお、柱突き当て部１６よりも高い構造を有する配線はゲート配線１３Ａに限定されるものではなく、例えば共通電極の抵抗削減のための補助配線であってもよい。

＜変形例＞
変形例に係る表示パネルについて図１４から図１６を用いて説明する。
図１４は図９のＡ−Ａ’線における断面図である。図１５は図９のＢ−Ｂ’線における断面図である。図１６は図９のＣ−Ｃ’線における断面図である。
変形例に係る表示パネル１Ｂはアレイ基板１０Ａと対向基板２０Ｂを備える。対向基板２０Ｂに形成される柱状スペーサ２４Ｐは、ゲート配線１３の延在方向（Ｘ方向）に隣接するギャップ形成部２４Ｇが連結部２４Ｃで接続されている。連結部２４Ｃは補助用のスペーサ（柱状スペーサ２４Ｓ）の働きを行う。なお、柱状スペーサ２４Ｐとは別に実施例と同様な柱状スペーサ２４Ｍまたは柱状スペーサ２４Ｓを設けてもよい。すなわち、柱状スペーサの密度に応じて、柱状スペーサ２４Ｐ、柱状スペーサ２４Ｍおよび柱状スペーサ２４Ｓを適宜組み合わせてもよい。ただし、柱状スペーサ２４Ｐ、柱状スペーサ２４Ｍおよび柱状スペーサ２４Ｓのすべて用いなくてもよい。表示パネル１Ｂ（対向基板２０Ｂ）の柱状スペーサ以外の構成は実施例に係る表示パネル１Ａの構成と同じである。実施例に係る表示装置１００Ａの表示パネル１Ａに代えて表示パネル１Ｂを用いて表示装置を構成することができる。

１Ａ、１Ｂ・・・表示パネル
２・・・照明装置
１０・・・第１基板
１０Ａ、１０Ｂ・・・アレイ基板
１１・・・第１の透明基板
１２・・・第１配線
１２Ａ・・・ソース配線
１３・・・第２配線
１３Ａ・・・ゲート配線
１４・・・配向膜
１５・・・層間絶縁膜
２０・・・第２基板
２０Ａ、２０Ｂ・・・対向基板
２１・・・第２の透明基板
２２・・・ブラックマトリクス
２３・・・カラーフィルタ
２４、２４Ｍ、２５Ｐ、２４Ｓ・・・柱状スペーサ
２４Ｇ・・・ギャップ形成部
２４Ｃ・・・連結部
３０・・・シール材
４０・・・液晶層
５０・・・ドライバＩＣ
１００、１００Ａ・・・表示装置

Claims (20)

1. 表示装置は、
   配向膜を有する第１基板と、
   柱状スペーサを有する第２基板と、
   シール材と、
   前記第１基板と前記第２基板と前記シール材の間に配置される液晶層と、
   を備え、
   前記柱状スペーサは前記配向膜に当たるように配置され、
   前記シール材よりも内側の領域において、周辺から中央に向かって前記柱状スペーサの密度が高くなるようにされる。
2. 請求項１の表示装置において、
   前記第１基板は前記柱状スペーサが突き当たる箇所よりも高い配線構造を有する。
3. 請求項２の表示装置において、
   前記柱状スペーサは、平面視で、前記配線構造の延在方向に長い形状を有する。
4. 請求項３の表示装置において、
   前記柱状スペーサの前記配線構造の延在方向の長さを変えることで柱状スペーサの密度を変えるようにされる。
5. 請求項２の表示装置において、
   前記柱状スペーサが突き当たる箇所はソース線の上部である。
6. 請求項２の表示装置において、
   前記配線構造はゲート線である。
7. 請求項１の表示装置において、
   前記柱状スペーサとは別に前記第２基板に力がかかったとき機能する柱状スペーサを有する。
8. 請求項２の表示装置において、
   前記配線構造の延在方向に隣接する前記柱状スペーサは連結するようにされる。
9. 請求項８の表示装置において、
   隣接する前記柱状スペーサの連結部は前記柱状スペーサの高さよりも低くするようにされる。
10. 請求項１の表示装置において、
    前記シール材の表示領域側に隣接する第１領域と、前記表示装置の中央部に位置する第２領域と、前記第１領域と第２領域の間に位置する第３領域とを有し、
    前記第１領域の前記柱状スペーサの密度は前記第３領域の前記柱状スペーサの密度よりも低くするようにされ、
    前記第３領域の前記柱状スペーサの密度は前記第２領域の前記柱状スペーサの密度よりも低くするようにされる。
11. 表示装置は、
    配向膜とソース線とゲート線を有するアレイ基板と、
    柱状スペーサを有する対向基板と、
    シール材と、
    前記アレイ基板と前記対向基板と前記シール材の間に配置される液晶層と、
    を備え、
    前記柱状スペーサは前記配向膜に当たるように配置され、
    前記シール材よりも内側の領域において、周辺から中央に向かって前記柱状スペーサの密度が高くなるようにされる。
12. 請求項１１の表示装置において、
    前記シール材の表示領域側に隣接する第１領域と、前記表示装置の中央部に位置する第２領域と、前記第１領域と第２領域の間に位置する第３領域とを有し、
    前記第１領域の前記柱状スペーサの密度は前記第３領域の前記柱状スペーサの密度よりも低くするようにされ、
    前記第３領域の前記柱状スペーサの密度は前記第２領域の前記柱状スペーサの密度よりも低くするようにされる。
13. 請求項１２の表示装置において、
    前記柱状スペーサの平面視の面積を変えることによって柱状スペーサの密度を変えるようにされる。
14. 請求項１１の表示装置において、
    前記アレイ基板は前記柱状スペーサが突き当たる箇所よりも高い配線構造を有する。
15. 請求項１４の表示装置において、
    前記柱状スペーサは、平面視で、前記配線構造の延在方向に長い形状を有する。
16. 請求項１４の表示装置において、
    前記柱状スペーサが突き当たる箇所は前記ソース線の上部である。
17. 請求項１４の表示装置において、
    前記配線構造は前記ゲート線である。
18. 請求項１１の表示装置において、
    前記柱状スペーサとは別に前記第対向基板に力がかかったとき機能する柱状スペーサを有する。
19. 請求項１４の表示装置において、
    前記配線構造の延在方向に隣接する前記柱状スペーサは連結するようにされる。
20. 請求項１９の表示装置において、
    隣接する前記柱状スペーサの連結部は前記柱状スペーサの高さよりも低くするようにされる。

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