(57)【要約】【課題】液晶表示パネルの第２基板に加えられる物理的なストレスにより、液晶表示パネルに部分的なギャップむらが発生し、表示特性に影響を及ぼすのを防止する。【解決手段】第１基板と、第２基板と、前記第１基板と第２基板との間の周辺部に配置されるシール材と、前記第１基板と前記第２基板と前記シール材とで囲まれる空間内に注入・封止される液晶層とを有する液晶表示パネルを備え、前記液晶表示パネルの有効表示領域と有効表示領域外の領域との間の境界と、前記シール材との間の領域に配置される第１スペーサを有する。前記第１スペーサは、前記有効表示領域内に配置される第２スペーサよりも高い密度で、前記液晶表示パネルの有効表示領域と有効表示領域外の領域との間の境界と、前記シール材との間の領域に配置される。前記液晶表示パネルの有効表示領域と有効表示領域外の領域との間の境界と、前記シール材との間の領域の全面積に対する前記第１スペーサの占有率は、０．５％以上である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
第２基板と、
前記第１基板と第２基板との間の周辺部に配置されるシール材と、
前記第１基板と前記第２基板と前記シール材とで囲まれる空間内に注入・封止される液晶層とを有する液晶表示パネルを備え、
前記液晶表示パネルの有効表示領域と有効表示領域外の領域との間の境界と、前記シール材との間の領域に配置される第１スペーサを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１スペーサは、前記有効表示領域内に配置される第２スペーサよりも高い密度で、前記液晶表示パネルの有効表示領域と有効表示領域外の領域との間の境界と、前記シール材との間の領域に配置されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶表示パネルの有効表示領域と有効表示領域外の領域との間の境界と、前記シール材との間の領域の全面積に対する前記第１スペーサの占有率は、０．５％以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１スペーサは、光硬化性樹脂で構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に係わり、特に、液晶表示パネルに加わる物理的なストレスの影響を低減する際に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型の液晶表示パネルを有するＴＦＴ（Thin Film Transistor）方式の液晶表示装置（液晶表示モジュールともいう）は、携帯電話機などの携帯機器の表示部として広く使用されている。
一般に、液晶表示装置の液晶表示パネルは、第１基板と第２基板とを、所定の間隙を隔てて重ね合わせ、該両基板間の周縁部近傍に枠状に設けたシール材により、両基板を貼り合わせると共に、シール材の一部に設けた液晶封入口から両基板間のシール材の内側に液晶を封入、封止し、さらに、両基板の外側に偏光板を貼り付けて構成される。
また、液晶表示パネルは隣接する２本の走査線（ゲート線ともいう。）と、隣接する２本の映像線（ソース線またはドレイン線ともいう。）とで囲まれる領域に、走査線からの走査信号によってオンする薄膜トランジスタと、映像線からの映像信号が前述の薄膜トランジスタを介して供給される画素電極とが形成されて、所謂、画素が構成される。これら複数の画素が形成された領域が表示領域である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０２５４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、液晶表示装置として、液晶表示パネルの上偏光板（観察者側の偏光板）上に、フロントウィンドウやタッチパネルを、接着剤または粘着シート等で直接貼り付けた構造のものが使用されている。
この液晶表示パネルの上偏光板（観察者側の偏光板）上に、フロントウィンドウやタッチパネルを接着剤または粘着シート等で直接貼り付けた構造では、液晶表示パネルとの間の空気層をキャンセルできることから視認性向上できる。
しかしながら、例えば高温高湿の環境下に置かれた場合、接着剤の膨張や上偏光板の収縮により、液晶表示パネルの第２基板（一般的には、カラーフィルタなどが形成されるガラス基板）へ物理的なストレスがかかり、液晶表示パネルのシール材を支点にして、液晶表示パネルの内部ギャップ長が変動し、結果として、液晶表示パネルに部分的なギャップむらが発生し、表示特性に影響を及ぼす恐れがあった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、液晶表示パネルの第２基板に加えられる物理的なストレスにより、液晶表示パネルに部分的なギャップむらが発生し、表示特性に影響を及ぼすのを防止することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）第１基板と、第２基板と、前記第１基板と第２基板との間の周辺部に配置されるシール材と、前記第１基板と前記第２基板と前記シール材とで囲まれる空間内に注入・封止される液晶層とを有する液晶表示パネルを備え、前記液晶表示パネルの有効表示領域と有効表示領域外の領域との間の境界と、前記シール材との間の領域に配置される第１スペーサを有する。
（２）（１）において、前記第１スペーサは、前記有効表示領域内に配置される第２スペーサよりも高い密度で、前記液晶表示パネルの有効表示領域と有効表示領域外の領域との間の境界と、前記シール材との間の領域に配置される。
（３）（１）または（２）において、前記液晶表示パネルの有効表示領域と有効表示領域外の領域との間の境界と、前記シール材との間の領域の全面積に対する前記第１スペーサの占有率は、０．５％以上である。
（４）（１）ないし（３）の何れかにおいて、前記第１スペーサは、光硬化性樹脂で構成される。
【発明の効果】
【０００６】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、液晶表示パネルの第２基板に加えられる物理的なストレスにより、液晶表示パネルに部分的なギャップむらが発生し、表示特性に影響を及ぼすのを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例の液晶表示装置の液晶表示パネルの概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例の液晶表示パネルの平面図である。
【図３】本発明の実施例の液晶表示パネルの第２基板の構成を説明するための要部断面図である。
【図４】本発明の実施例の液晶表示パネルの有効表示領域を説明するための図である。
【図５】本発明の実施例の液晶表示パネルの第２基板の一部を拡大して示す平面図である。
【図６】本発明の実施例の液晶表示パネルにおいて、有効表示領域と有効表示領域外の領域との間の境界と、シール材との間の領域に配置される柱状スペーサの占有率を説明するためのグラフである。
【図７】従来の液晶表示パネルの問題点を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１は、本発明の実施例の液晶表示装置の液晶表示パネルの概略構成を示す斜視図であり、図２は、本実施例の液晶表示パネルを上から見た平面図である。本実施例の液晶表示装置は、携帯電話機の表示部として使用される、小型のＴＦＴ方式の液晶表示装置である。
図１、図２に示すように、本実施例の液晶表示パネルは、画素電極、薄膜トランジスタ等が設けられた第１基板（ＴＦＴ基板、アクティブマトリクス基板ともいう）（ＳＵＢ１）と、カラーフィルタ等が形成される第２基板（対向基板ともいう）（ＳＵＢ２）とを、所定の間隙を隔てて重ね合わせ、該両基板間の周縁部近傍に枠状に設けたシール材により、両基板を貼り合わせると共に、シール材の一部に設けた液晶封入口から両基板間のシール材の内側に液晶を封入、封止し、さらに、第１基板（ＳＵＢ１）の外側に第１偏光板（図示せず）を、第２基板（ＳＵＢ２）の外側に第２偏光板（上偏光板；ＰＯＬ２）を貼り付けて構成される。このように、本実施例の液晶表示装置では、液晶が一対の基板の間に挟持された構造となっている。
【０００９】
また、第１基板（ＳＵＢ１）は、第２基板（ＳＵＢ２）よりも大きな面積を有し、第１基板（ＳＵＢ１）の、第２基板（ＳＵＢ２）と対向しない領域には、液晶表示パネルを駆動する半導体チップ（ドライバ；Ｄｒ）が実装され、さらに、当該領域の一辺の周辺部には、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）が実装される。なお、図２ではフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）の図示は省略している。
また、本実施例では半導体チップ（Ｄｒ）により液晶表示パネルを駆動する例を示しているが、駆動回路を薄膜トランジスタ等を用いて第１基板（ＳＵＢ１）に一体的に形成して駆動回路を内蔵するようにしてもよい。
尚、基板の材質は絶縁性の基板であればよく、ガラスに限られず、プラスチックなどでもよい。また、カラーフィルタは対向基板側ではなくＴＦＴ基板側に設けてもよい。また、対向電極は、ＴＮ方式やＶＡ方式の液晶表示パネルであれば対向基板側に設けられる。ＩＰＳ方式の場合は、ＴＦＴ基板側に設けられる。
また、液晶表示パネルは隣接する２本の走査線（ゲート線ともいう。）と、隣接する２本の映像線（ソース線またはドレイン線ともいう。）とで囲まれる領域に、走査線からの走査信号によってオンする薄膜トランジスタと、映像線からの映像信号が前述の薄膜トランジスタを介して供給される画素電極とが形成されて、所謂、画素が構成される。これら複数の画素が形成された領域が表示領域である。
なお、本発明は、液晶表示パネルの内部構造とは関係がないので、本明細書において、液晶表示パネルの内部構造の詳細な説明は省略する。さらに、本発明は、どのような構造の液晶表示パネルであっても適用可能である。
【００１０】
図３は、本実施例の液晶表示パネルの第２基板（ＳＵＢ２）の構成を説明するための要部断面図である。第２基板（ＳＵＢ２）の液晶層側には、第２基板（ＳＵＢ２）から液晶層に向かって順に、遮光膜（ＢＭ）および、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ層、オーバーコート層（ＯＣ）、配向膜（ＡＬ２）が形成される。さらに、第２基板（ＳＵＢ２）の外側には第２偏光板ＰＯＬ２が配置される。ここで、図３に示すように、遮光膜（ＢＭ）上には、柱状スペーサ（ＳＯＣ）が設けられる。この柱状スペーサ（ＳＯＣ）は、液晶表示パネルの、第１基板（ＳＵＢ１）と第２基板（ＳＵＢ２）との間に注入、封止される液晶層のギャップ長を保つためのもので、有効表示領域上に均一に配置されている。ここで、柱状スペーサ（ＳＯＣ）は、断面（あるいは、底面形状）が円形あるい多角形の柱状スペーサである。
次に、本実施例の液晶表示パネルの有効表示領域について説明する。
図４は、本実施例の液晶表示パネルの第２基板（ＳＵＢ２）の遮光膜（ＢＭ）と、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ層を示す模式図である。
図４に示すように、第２基板（ＳＵＢ２）の遮光膜（ＢＭ）は、内部にＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ層が設けられる格子状部分と、当該格子状部分を取り囲む周辺部分とで構成される。
本明細書において、液晶表示パネルの有効表示領域とは、図４に示す遮光膜（ＢＭ）の周辺部分の内側の、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ層が形成される格子状部分の領域を意味する。
【００１１】
次に、従来の液晶表示パネルの問題点について説明する。
前述したように、液晶表示パネルの第２偏光板（ＰＯＬ２）上に、フロントウィンドウやタッチパネルを接着剤または粘着シート等で直接貼り付けた構造において、例えば高温高湿の環境下に置かれた場合、接着剤の膨張や第２偏光板（ＰＯＬ２）の収縮により、図７に示すように、液晶表示パネルの第２基板（ＳＵＢ２）に、Ｆ１の力が加えられる。
これにより、第２基板（ＳＵＢ２）に、Ｆ２の下向きの力が加えられ、第２基板（ＳＵＢ２）が撓むことになり、シール材（ＳＬ）を支点にして、液晶表示パネルの内部ギャップ長が変動し、結果として、液晶表示パネルに、部分的にギャップむらが発生し表示特性に影響を及ぼすことになる。
【００１２】
図５は、本発明の実施例の液晶表示パネルの第２基板の一部を拡大して示す平面図であり、図２のＡの部分を拡大して示す図である。
図５に示すように、本実施例では、液晶表示パネルの有効表示領域と有効表示領域外の領域との間の境界（図２のＫＥＨ）と、シール材（ＳＬ）との間の領域（図５のＬＡ）に、柱状スペーサ（ＳＯＣ）を配置したことを特徴とする。
今、熱などによる偏光板の収縮率は最大で１％程度であり、また、第２基板（ＳＵＢ２）に使用されるガラス基板のヤング率は、約１００ＧＰａである。したがって、第２偏光板（ＰＯＬ２）の収縮が全て、第２基板（ＳＵＢ２）に使用されるガラス基板にストレスを及ぼすと仮定すると、フックの法則（σ＝Ｅε）より、Ｆ１は１０００ＭＰａ（Ｆ１＝１０００ＭＰａ）と算出できる。
第２基板（ＳＵＢ２）に使用されるガラス基板の厚さが、例えば、０．２ｍｍ厚で、前述のＦ１の力により、液晶表示パネルの有効表示領域と有効表示領域外の領域との間の境界（図２のＫＥＨ）と、シール材（ＳＬ）との間の領域（図５のＬＡ；約１ｍｍ）に、Ｆ２の力が加わるとした場合、Ｆ２の力はほぼ２００Ｎと求めることができる。
【００１３】
図６は、本発明の実施例の液晶表示パネルにおいて、有効表示領域と有効表示領域外の領域との間の境界（図２のＫＥＨ）と、シール材（ＳＬ）との間の領域（図５のＬＡ）に配置される柱状スペーサ（ＳＯＣ）の占有率を説明するためのグラフである。
前述したように、２００Ｎ以上の力で、柱状スペーサ（ＳＯＣ）が潰れなければ、第２基板（ＳＵＢ２）に使用されるガラス基板が撓むことがないので、部分的なギャップむらによる輝度むらを抑えることが可能となる。
すなわち、図６のグラフから、液晶表示パネルの有効表示領域と有効表示領域外の領域との間の境界（図２のＫＥＨ）と、シール材（ＳＬ）との間の領域（図５のＬＡ）の全面積に対する、柱状スペーサ（ＳＯＣ）の占有率が０．５％の時に、柱状スペーサ（ＳＯＣ）の潰れ耐圧が２００Ｎとなるので、液晶表示パネルの有効表示領域と有効表示領域外の領域との間の境界（図２のＫＥＨ）と、シール材（ＳＬ）との間の領域（図５のＬＡ）の全面積に対する、柱状スペーサ（ＳＯＣ）の占有率が０．５％以上となるように、液晶表示パネルの有効表示領域と有効表示領域外の領域との間の境界（図２のＫＥＨ）と、シール材（ＳＬ）との間の領域（図５のＬＡ）に、柱状スペーサ（ＳＯＣ）を配置すればよい。
実際の配置方法としては、図５のＬＡの領域内にオーバーコート層（ＯＣ）が延在している場合は、オーバーコート層（ＯＣ）上に、また、図５のＬＡの領域内にオーバーコート層（ＯＣ）が延在せず遮光膜（ＢＭ）の周辺部分が露出している場合は、遮光膜（ＢＭ）の周辺部分上に形成する。
【００１４】
液晶表示装置において、接着剤の膨張や偏光板（ＰＯＬ２）の収縮は材料物性上発生を回避できないものであるため、加えられるストレスに対して、液晶表示パネルが耐性を持つ必要性がある。
これを達成するために、本実施例では、一般的に、第２基板（ＳＵＢ２）のオーバーコート層（ＯＣ）上に形成される柱状スペーサ（ＳＯＣ）を利用する。通常、柱状スペーサ（ＳＯＣ）は、液晶表示パネルのギャップ長を保つために有効表示領域上に均一に配置されているが、液晶表示パネルの有効表示領域と有効表示領域外の領域との間の境界（図２のＫＥＨ）と、シール材（ＳＬ）との間の領域（図５のＬＡ）には配置されていない。
前述した液晶層のギャップむらは、シール材（ＳＬ）を支点にして、有効表示領域側のギャップ長が外部からのストレスによって短くなることで発生する。そのため、この部分に、柱状スペーサ（ＳＯＣ）を多数配置し、外部ストレスに対する耐性をあげるようにすれば、液晶層のギャップ変動による、表示むらの発生を抑えることが可能となる。
以上説明したように、本実施例では、液晶表示パネルの有効表示領域と有効表示領域外の領域との間の境界（図２のＫＥＨ）と、シール材（ＳＬ）との間の領域（図５のＬＡ）に、有効表示領域内に配置した密度よりも高い密度で、柱状スペーサ（ＳＯＣ）を配置することにより、外部ストレスによるギャップむらを抑制し、表示するムラが発生するのを防止することが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００１５】
ＳＵＢ１  第１基板（ＴＦＴ基板、アクティブマトリクス基板）
ＳＵＢ２  第２基板（対向基板）
ＰＯＬ２  第２偏光板（上偏光板）
Ｄｒ  半導体チップ
ＦＰＣ  フレキシブル配線基板
ＢＭ  遮光膜
Ｒ，Ｇ，Ｂ  カラーフィルタ層
ＯＣ  オーバーコート層
ＡＬ２  配向膜
ＳＯＣ  柱状スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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