JP7516740B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルに向けて光を出射するバックライトとを備える。液晶表示パネルとバックライトとは、間隔を空けてシールで接着される。

液晶表示装置は、タッチパネルを液晶表示パネルに貼り合わせる工程において、真空状態で置かれる。また、信頼性の試験において、液晶表示装置に熱衝撃が加えられる。液晶表示パネルとバックライトとの間が密閉されていると、液晶表示装置が膨らんだり縮んだりする。これにより、液晶表示装置の品質が劣化してしまう。

特開２００７－１２１３３９号公報

本発明は、品質を向上させることが可能な液晶表示装置を提供する。

本発明の一態様に係る液晶表示装置は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルに向けて光を出射するバックライトと、前記液晶表示パネルと前記バックライトとを間隔を空けて接着し、四角枠形状を有し、遮光性を有する接着部材と、前記液晶表示パネルと前記バックライトとを囲むようにして固定するフレームとを具備する。前記接着部材は、外側に向かって窪み、前記バックライトと前記フレームとの境界を横断する切り欠き部を有する。

本発明によれば、品質を向上させることが可能な液晶表示装置を提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の平面図である。 図２は、図１に示したＡ－Ａ´線に沿った液晶表示装置の断面図である。 図３は、図１に示したＢ－Ｂ´線に沿った液晶表示装置の断面図である。 図４は、液晶表示パネルを抽出した平面図である。 図５は、液晶表示パネルの一例を示す断面図である。 図６は、接着部材を抽出した平面図である。 図７は、接着部材の断面図である。 図８は、フレームを抽出した平面図である。 図９は、接着部材の切り欠き部を中心に示した断面図である。 図１０は、本発明の第２実施形態に係る接着部材の平面図である。 図１１は、第１変形例に係る接着部材の平面図である。 図１２は、第２変形例に係る接着部材の平面図である。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

［１］ 第１実施形態
［１－１］ 液晶表示装置の構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置１の平面図である。図２は、図１に示したＡ－Ａ´線に沿った液晶表示装置１の断面図である。図３は、図１に示したＢ－Ｂ´線に沿った液晶表示装置１の断面図である。図１の横方向をＸ方向、図１の縦方向をＹ方向と呼ぶ。

液晶表示装置１は、液晶表示パネル１０、バックライト（照明装置）２０、フレーム３０、接着部材３１、及びケース３４を備える。

バックライト２０の上方には、隙間３３を空けて、液晶表示パネル１０が配置される。バックライト２０と液晶表示パネル１０とは、接着部材３１によって接着される。バックライト２０と液晶表示パネル１０とは、フレーム３０によって固定される。フレーム３０は、接着部材３１に接着される。ケース３４は、液晶表示パネル１０、バックライト２０、フレーム３０、及び接着部材３１を収容する。

以下に各部品の具体的な構成について説明する。

（液晶表示パネル１０）
図４は、液晶表示パネル１０を抽出した平面図である。

液晶表示パネル１０は、基板１１、１２、偏光板１３、１４、及びドライバ１５を備える。基板１１、１２間には、液晶層などが配置される。図２及び図３では、基板１１、１２間の部材について図示を省略している。偏光板１３は、基板１１の一方の主面に積層される。偏光板１４は、基板１２の一方の主面に積層される。基板１１のＹ方向の端部には、ドライバ１５が配置される。

図５は、液晶表示パネル１０の一例を示す断面図である。

液晶表示パネル１０は、スイッチング素子及び画素電極等が形成されるＴＦＴ基板１１と、カラーフィルター及び共通電極等が形成されかつＴＦＴ基板１１に対向配置されるカラーフィルター基板（ＣＦ基板）１２とを備える。ＴＦＴ基板１１及びＣＦ基板１２の各々は、透明基板（例えば、ガラス基板、又はプラスチック基板）から構成される。ＴＦＴ基板１１は、バックライト２０に対向配置され、バックライト２０からの照明光は、ＴＦＴ基板１１側から液晶表示パネル１０に入射する。液晶表示パネル１０の２つの主面のうちバックライト２０と反対側の主面が、液晶表示パネル１０の表示面である。

液晶層４０は、ＴＦＴ基板１１及びＣＦ基板１２間に充填される。具体的には、液晶層４０は、ＴＦＴ基板１１及びＣＦ基板１２と、これらを貼り付けるシール材（図示せず）とによって包囲された領域内に封入される。シール材は、例えば、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、又は紫外線・熱併用型硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴ基板１１又はＣＦ基板１２に塗布された後、紫外線照射、又は加熱等により硬化させられる。

液晶層４０を構成する液晶材料は、ＴＦＴ基板１１及びＣＦ基板１２間に印加された電界に応じて液晶分子の配向が操作されて光学特性が変化する。液晶モードとしては、ＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、及びホモジニアスモードなど種々の液晶モードを適用することができる。

ＴＦＴ基板１１の液晶層４０側には、複数のスイッチング素子（アクティブ素子）４１が設けられる。スイッチング素子４１としては、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）が用いられ、またｎチャネルＴＦＴが用いられる。ＴＦＴ４１は、走査線として機能するゲート電極と、ゲート電極上に設けられたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられた半導体層（例えばアモルファスシリコン層）と、半導体層に部分的に接しかつ互いに離間して設けられたソース電極及びドレイン電極とを備える。ソース電極は、信号線に電気的に接続される。

ＴＦＴ４１上には、絶縁層４２が設けられる。絶縁層４２上には、複数の画素に対応する複数の画素電極４３が設けられる。絶縁層４２内かつＴＦＴ４１のドレイン電極上には、画素電極４３に電気的に接続されたコンタクトプラグ（コンタクトホール）４４が設けられる。

ＣＦ基板１２の液晶層４０側には、カラーフィルター４５が設けられる。カラーフィルター４５は、複数の着色フィルター（着色部材）を備え、具体的には、複数の赤フィルター４５－Ｒ、複数の緑フィルター４５－Ｇ、及び複数の青フィルター４５－Ｂを備える。一般的なカラーフィルターは光の三原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）で構成される。隣接したＲ、Ｇ、Ｂの三色のセットが表示の単位（画素）となっており、１つの画素中のＲ、Ｇ、Ｂのいずれか単色の部分はサブピクセル（サブ画素）と呼ばれる最小駆動単位である。ＴＦＴ４１及び画素電極４３は、サブピクセルごとに設けられる。

赤フィルター４５－Ｒ、緑フィルター４５－Ｇ、及び青フィルター４５－Ｂの境界部分、及び画素（サブピクセル）の境界部分には、遮光用のブラックマトリクス（遮光膜）４６が設けられる。すなわち、ブラックマトリクス４６は、網目状に形成される。ブラックマトリクス４６は、例えば、着色部材間の不要な光を遮蔽し、コントラストを向上させる機能を有する。

カラーフィルター４５及びブラックマトリクス４６上には、共通電極４７が設けられる。共通電極４７は、液晶表示パネル１０の表示領域全体に平面状に形成される。

ＴＦＴ基板１１の液晶層４０と反対側には、偏光板１３が積層され、ＣＦ基板１２の液晶層４０と反対側には、偏光板１４が積層される。偏光板１３及び偏光板１４は、互いの透過軸が直交するように、すなわち直交ニコル状態で配置される。ＴＦＴ基板１１と偏光板１３との間に、１／４波長板を設けてもよい。ＣＦ基板１２と偏光板１４との間に、１／４波長板を設けてもよい。

画素電極４３、コンタクトプラグ４４、及び共通電極４７は、透明電極から構成され、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）が用いられる。絶縁層４２としては、透明な絶縁材料が用いられ、例えば、シリコン窒化物（ＳｉＮ）が用いられる。

（バックライト２０）
バックライト２０は、例えば、サイドライト型（エッジライト型）である。図１乃至図３に示すように、バックライト２０は、光源部２１、反射シート２２、導光板２３、拡散シート２４、及びプリズムシート２５、２６を備える。反射シート２２、導光板２３、拡散シート２４、及びプリズムシート２５、２６は、この順に積層される。

光源部２１は、例えば複数の発光素子を備える。複数の発光素子の各々は、例えばＬＥＤ（light-emitting diode）で構成される。光源部２１は、導光板２３の側面に向けて光を出射する。光源部２１としては、冷陰極管などの蛍光ランプを用いてもよい。

導光板２３は、光源部２１から出射された光を液晶表示パネル１０側に導き、液晶表示パネル１０側に光を出射する。

反射シート２２は、導光板２３の裏面から出射された光を再度導光板２３側に反射する。すなわち、反射シート２２は、導光板２３の裏面から出射された光を再利用させる。

拡散シート２４は、光を均一に拡散し、面光源の光ムラを低減させる。

プリズムシート２５、２６は、正面方向に集光し、正面輝度を向上させる。プリズムシート２５、２６は、互いの光の屈折方向が直交するように配置される。プリズムシートの有無、プリズムシートの枚数についは任意に設定可能である。

（接着部材３１）
図６は、接着部材３１を抽出した平面図である。図６には、バックライト２０の外形を破線で示している。

接着部材３１は、バックライト２０と液晶表示パネル１０とを接着する。接着部材３１は、四角枠形状を有し、液晶表示パネル１０の表示領域を囲むように配置される。接着部材３１の内側は、バックライト２０の光が通る領域である。

バックライト２０と液晶表示パネル１０との間には、隙間３３が設けられる。隙間３３は、接着部材３１の内側の領域に対応する。隙間３３の積層方向の長さは、接着部材３１の厚さに対応する。

接着部材３１は、遮光性を有し、表示に不要な光が液晶表示パネル１０に入射するのを抑制する。

図７は、接着部材３１の断面図である。接着部材３１は、遮光部材３１Ａ、及び接着材３１Ｂ、３１Ｃを備える。

遮光部材３１Ａは、例えば黒の染料を含む樹脂（黒色の樹脂）で構成される。接着材３１Ｂ、３１Ｃは、例えばシールで構成される。接着材３１Ｂは、バックライト２０及びフレーム３０に接着される。接着材３１Ｃは、液晶表示パネル１０に接着される。

接着部材３１は、内側から外側に向かって窪んだ切り欠き部３２を有する。切り欠き部３２は、例えば四角形を有する。

切り欠き部３２は、例えば、液晶表示パネル１０のドライバ１５が配置される側に対応する一辺に配置され、当該辺の端に配置される。切り欠き部３２の位置については任意に設定可能である。なお、切り欠き部３２は、表示に影響が少ない位置に配置するのが好ましい。

切り欠き部３２は、バックライト２０とフレーム３０との境界を横断してさらに延びるように構成される。切り欠き部３２の機能については後述する。

（フレーム３０）
図８は、フレーム３０を抽出した平面図である。

フレーム３０は、バックライト２０及び液晶表示パネル１０を固定する。フレーム３０は、四角枠形状を有する。フレーム３０は、樹脂で構成される。

フレーム３０は、段差３０Ａを有する。フレーム３０のうち段差３０Ａより下の開口部３０Ｂのサイズは、バックライト２０のサイズと同じか若干大きく設定され、この部分の開口部３０Ｂには、バックライト２０がはめ込まれる。フレーム３０のうち段差３０Ａより上の開口部３０Ｂのサイズは、液晶表示パネル１０のサイズと同じか若干大きく設定され、この部分の開口部３０Ｂには、液晶表示パネル１０がはめ込まれる。

フレーム３０の段差３０Ａには、前述した接着部材３１が接着される。これにより、バックライト２０、液晶表示パネル１０、及びフレーム３０は、接着部材３１によって固定される。

（ケース３４）
ケース３４は、フレーム３０を収容する。ケース３４は、四角形状を有する。ケース３４の内側のサイズは、フレーム３０の外形と同じかそれより若干大きく設定される。ケース３４は、金属で構成される。

［１－２］ 切り欠き部３２の作用
次に、接着部材３１に設けられた切り欠き部３２の作用について説明する。図９は、接着部材３１の切り欠き部３２を中心に示した断面図である。

切り欠き部３２は、バックライト２０の端部（バックライト２０とフレーム３０との境界に対応する）よりもフレーム３０側に延びる。よって、切り欠き部３２の領域では、隙間３３からバックライト２０とフレーム３０との境界へ至る空気の通り道が設けられる。図９において、空気の通り道は、破線矢印で示される。

本実施形態では、接着部材３１に切り欠き部３２を設けることで、バックライト２０と液晶表示パネル１０との間の隙間３３が密閉されるのを防ぐ。

図１乃至図３の状態に組み上がった液晶表示装置１は、その後、液晶表示パネル１０にタッチパネルを貼り付ける工程が行われる。このタッチパネルの貼り付け工程において、液晶表示装置１は、減圧された環境（例えば真空環境）に置かれる。この場合、バックライト２０と液晶表示パネル１０との間の隙間３３が密閉されていると、液晶表示パネル１０が反ってしまう。これにより、液晶表示装置１が膨らんだり縮んだりする。

また、液晶表示装置１の信頼性試験において、液晶表示装置１に熱衝撃が加えられる。熱衝撃とは、液晶表示装置１が高温から低温、又は低温から高温に急激に温度変化が生じた場合に、衝撃的に熱応力が発生する現象である。これにより、液晶表示装置１が膨らんだり縮んだりする。

本実施形態では、バックライト２０と液晶表示パネル１０との間の隙間３３が密閉されていない。これにより、液晶表示パネル１０が反るのを防ぐことができる。

［１－３］ 第１実施形態の効果
以上詳述したように第１実施形態では、液晶表示装置１は、液晶表示パネル１０と、液晶表示パネル１０に向けて光を出射するバックライト２０と、液晶表示パネル１０とバックライト２０とを間隔を空けて接着し、四角枠形状を有し、遮光性を有する接着部材３１と、液晶表示パネル１０とバックライト２０とを囲むようにして固定するフレーム３０とを具備する。接着部材３１は、外側に向かって窪み、バックライト２０とフレーム３０との境界を横断する切り欠き部３２を有する。

従って第１実施形態によれば、バックライト２０と液晶表示パネル１０との間の隙間３３が密閉されていない。よって、液晶表示装置１が減圧された環境（例えば真空環境）に置かれた場合に、液晶表示パネル１０が反るのを防ぐことができる。また、液晶表示装置１に熱衝撃が加えられた場合でも、液晶表示パネル１０が反るのを防ぐことができる。

これにより、液晶表示装置１が膨らんだり縮んだりするのを抑制することができる。また、液晶表示装置１を構成する複数の部品が部分的に剥がれたり、破壊されるのを抑制することができる。結果として、液晶表示装置１の品質を向上させることができる。

［２］ 第２実施形態
図１０は、本発明の第２実施形態に係る接着部材３１の平面図である。図１０には、バックライト２０の外形を破線で示している。

切り欠き部３２は、Ｙ方向に延び、接着部材３１の端部まで達する。第１実施形態と同様に、切り欠き部３２は、バックライト２０の端部（バックライト２０とフレーム３０との境界に対応する）を横断する。

第２実施形態のように切り欠き部３２を構成した場合でも、第１実施形態と同じ効果を得ることができる。

図１１は、第１変形例に係る接着部材３１の平面図である。切り欠き部３２は、接着部材３１の一辺に対して斜め方向に延びる。第１変形例によれば、切り欠き部３２を介して隙間３３に異物が侵入するのを抑制することができる。

図１２は、第２変形例に係る接着部材３１の平面図である。切り欠き部３２は、接着部材３１の一辺に対して斜め方向に延びるとともに、ジグザグ形状を有する。第２変形例によれば、切り欠き部３２を介して隙間３３に異物が侵入するのをより抑制することができる。

本明細書において、板やシートは、その部材を例示した表現であり、その構成に限定されるものではない。例えば、偏光板は、板状の部材に限定されるものではなく、明細書で記載した機能を有するフィルムやその他の部材であっても良い。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１…液晶表示装置、１０…液晶表示パネル、１１…ＴＦＴ基板、１２…ＣＦ基板、１３，１４…偏光板、１５…ドライバ、２０…バックライト、２１…光源部、２２…反射シート、２３…導光板、２４…拡散シート、２５，２６…プリズムシート、３０…フレーム、３１…接着部材、３２…切り欠き部、３３…間隔、３４…ケース、４０…液晶層、４１…スイッチング素子、４２…絶縁層、４３…画素電極、４４…コンタクトプラグ、４５…カラーフィルター、４６…ブラックマトリクス、４７…共通電極。

Claims (10)

1. 液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルに向けて光を出射するバックライトと、
   前記液晶表示パネルと前記バックライトとを間隔を空けて接着し、四角枠形状を有し、遮光性を有する接着部材と、
   前記液晶表示パネルと前記バックライトとを囲むようにして固定するフレームと、
   を具備し、
   前記接着部材は、外側に向かって窪み、前記バックライトと前記フレームとの境界を横断する切り欠き部を有し、
   前記切り欠き部は、前記接着部材の角部に１個のみ設けられ、
   前記接着部材の４個の辺のうち前記切り欠き部が設けられた辺は、残りの辺より幅が広い
   液晶表示装置。
2. 前記切り欠き部は、前記接着部材の端部まで達する
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記切り欠き部は、前記接着部材の一辺に対して斜め方向に延びる
   請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記切り欠き部は、ジグザグ形状を有する
   請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルに向けて光を出射するバックライトと、
   前記液晶表示パネルと前記バックライトとを間隔を空けて接着し、四角枠形状を有し、遮光性を有する接着部材と、
   前記液晶表示パネルと前記バックライトとを囲むようにして固定するフレームと、
   を具備し、
   前記接着部材は、外側に向かって窪み、前記バックライトと前記フレームとの境界を横断する切り欠き部を有し、
   前記切り欠き部は、前記接着部材の角部に１個のみ設けられ、前記接着部材を分断しないように形成される
   液晶表示装置。
6. 前記接着部材の４個の辺のうち前記切り欠き部が設けられた辺は、残りの辺より幅が広い
   請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記接着部材は、前記フレームに接着される
   請求項１乃至６のいずれかに記載の液晶表示装置。
8. 前記フレームは、前記バックライトの上面に対応する位置に段差を有し、
   前記接着部材は、前記段差に接着される
   請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記接着部材は、黒色の樹脂を含む
   請求項１乃至８のいずれかに記載の液晶表示装置。
10. 前記フレームを収容するケースをさらに具備する
    請求項１乃至９のいずれかに記載の液晶表示装置。