JP2020071319A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プーリングを抑制することができる。【解決手段】本開示にかかる液晶表示装置は、第１の基板から第２の基板に向かって延び、第２の基板への延在方向の先端部が第２の基板と接触する複数の第１のスペーサと、第１の基板から第２の基板に向かって延び、先端部と第２の基板とが第１の距離だけ離れている複数の第２のスペーサと、第１の基板から第２の基板に向かって延び、先端部と第２の基板とが第１の距離より小さい第２の距離だけ離れている複数の第３のスペーサと、を備え、複数の第１のスペーサの第１の基板内における分布密度は、複数の第２のスペーサの第１の基板内における分布密度と複数の第３のスペーサの第１の基板内における分布密度との合計より小さく、第１の基板の周辺領域における第３のスペーサの分布密度は、第１の基板の中央領域における第３のスペーサの分布密度より大きい。【選択図】図４

Description

本開示は、液晶表示装置に関する。

近年、液晶表示装置は、カーナビゲーションシステムの普及に伴う車載用途等、様々な用途に広く利用されている。このような用途の中には、より広い使用温度範囲への適用が求められるものがある。この場合、液晶層の厚さを維持するスペーサの弾性変形量を大きくとり、液晶材料の温度による体積変化に液晶層の厚さを追従させる等の工夫がなされる場合がある。

特開２００９−１９２７５７号公報 特開２０１０−１３９５７３号公報 特表２０１６−５１４８６４号公報

しかしながら、スペーサの弾性変形量を大きくすると、液晶表示装置を加圧した時に液晶の濃淡の波打ち現象であるプーリングが発生しやすくなってしまう。

本開示は、プーリングを抑制することができる液晶表示装置を提供することを目的とする。

本開示にかかる液晶表示装置は、第１の基板と、前記第１の基板に対向して配置される第２の基板と、前記第１の基板および前記第２の基板の間に配置される液晶層と、前記第１の基板から前記第２の基板に向かって延び、前記第２の基板への延在方向の先端部が前記第２の基板と接触する複数の第１のスペーサと、前記第１の基板から前記第２の基板に向かって延び、前記第２の基板への延在方向の先端部が前記第２の基板とは接触せず、前記先端部と前記第２の基板とが第１の距離だけ離れている複数の第２のスペーサと、前記第１の基板から前記第２の基板に向かって延び、前記第２の基板への延在方向の先端部が前記第２の基板とは接触せず、前記先端部と前記第２の基板とが前記第１の距離より小さい第２の距離だけ離れている複数の第３のスペーサと、を備え、複数の前記第１のスペーサの前記第１の基板内における分布密度は、複数の前記第２のスペーサの前記第１の基板内における分布密度と複数の前記第３のスペーサの前記第１の基板内における分布密度との合計より小さく、前記第１の基板の周辺領域における前記第３のスペーサの分布密度は、前記第１の基板の中央領域における前記第３のスペーサの分布密度より大きい。

本開示にかかる液晶表示によればプーリングを抑制することができる。

図１の（ａ）は、実施形態にかかる液晶表示装置を搭載する車両を示す上面透視図であり、（ｂ）は、実施形態にかかる液晶表示装置の車室内における配置例を示す図である。 図２は、実施形態にかかる液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。 図３は、実施形態にかかる液晶表示装置の断面図である。 図４は、実施形態にかかる液晶パネルの断面図である。 図５は、実施形態にかかるスペーサの分布密度を示す図である。 図６は、実施形態にかかる液晶パネルの中央近傍に圧力が加わった時の様子を示す図である。 図７は、実施形態にかかる液晶パネルの端部近傍に圧力が加わった時の様子を示す図である。 図８は、実施例にかかる液晶表示装置に荷重を加えたときの液晶層の厚さの変化量を示すグラフである。

以下、図面を参照しながら、本開示にかかる液晶表示装置の実施形態について説明する。
［実施形態］
実施形態の液晶表示装置について図１〜図７を用いて説明する。

（液晶表示装置の全体構成例）
図１の（ａ）は、実施形態にかかる液晶表示装置１００を搭載する車両Ｖを示す上面透視図であり、（ｂ）は、実施形態にかかる液晶表示装置１００の車室内における配置例を示す図である。

図１に示すように、車両Ｖの車室内には、運転席ＤＳ、助手席ＰＳ、及び後部座席ＢＳ等の複数の座席が配置されている。車両Ｖのフロントガラス上方の運転席ＤＳと助手席ＰＳとの中央位置にはルームミラーＭが設置されている。フロントガラス下方の運転席ＤＳと助手席ＰＳとの中央位置には、例えば実施形態にかかる液晶表示装置１００が設置されている。液晶表示装置１００は例えばタッチセンサ機能を備える。液晶表示装置１００は、カーナビゲーションシステムにおけるナビゲーション画面等を表示する。

このように、実施形態にかかる液晶表示装置１００は、例えば車載用途として用いられる。車載用途として用いられる場合、液晶表示装置１００の表示画面は、例えば７インチ〜８インチ程度、あるいは、１２．３インチ程度のサイズを有している。また、車載用途として用いられる場合、液晶表示装置１００には、例えば−４０℃〜＋９５℃等の、より広い使用温度範囲への適用が求められる。

図２は、実施形態にかかる液晶表示装置１００の全体構成を示すブロック図である。

図２に示すように、液晶表示装置１００は、タッチパネル１、液晶パネル２、走査線駆動回路３、映像線駆動回路４、バックライト駆動回路５、センサ駆動回路６、信号検出回路７、および制御装置８を備えている。

液晶パネル２は例えば矩形の平板形状である。液晶パネル２は、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板と、ＣＦ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ）基板と、液晶層とを有する。ＴＦＴ基板はガラス基板等の透明基板から構成される。ＣＦ基板は、このＴＦＴ基板に対して所定の間隙を設けて配置されて、ＴＦＴ基板と対向する。液晶層は、ＴＦＴ基板とＣＦ基板との間に液晶材料が封入されることにより構成されている。

ＴＦＴ基板は、液晶パネル２の背面側に位置する。ＴＦＴ基板は、ガラス等からなる透明な基板上に、画素電極と、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、共通電極とを有する。画素電極は、マトリクス状に配置される。ＴＦＴは、それぞれの画素電極に対応して設けられ、画素電極への電圧印加をオン／オフ制御するスイッチング素子として機能する。共通電極は、例えば、層間絶縁膜を介して画素電極に対向するように配置される。

ＣＦ基板は、液晶パネル２の前面側に位置する。ＣＦ基板は、ガラス等からなる透明な基板上にカラーフィルタ（ＣＦ）を有する。また、ＣＦ基板は、ＣＦのコントラストを向上させるため、遮光材料からなるブラックマトリクスを有する。ＣＦは、それぞれがサブピクセルを構成する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色からなり、ＴＦＴ基板に形成された画素電極に対応する位置に配置される。ブラックマトリクスは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各サブピクセル同士の間に配置される。ブラックマトリクスは、各サブピクセル同士の間に加え、あるいは代えて、サブピクセルにより構成される画素の間に配置されてもよい。

液晶パネル２の背面側には、図示しないバックライトユニットが配置される。バックライトユニットは、液晶パネル２の背面から光を照射する。バックライトユニットにおいては、例えば複数の発光ダイオードが配列されることで面光源が構成される。または、導光板と拡散反射板とを組み合わせて用いることで、発光ダイオードの光を面光源としてもよい。

ＴＦＴ基板には、複数の映像信号線９と複数の走査信号線１０とが互いに概ね直交して配置される。走査信号線１０はＴＦＴの水平列ごとに設けられ、水平列の複数のＴＦＴのゲート電極に共通に接続される。映像信号線９はＴＦＴの垂直列ごとに設けられ、垂直列の複数のＴＦＴのドレイン電極に共通に接続される。各ＴＦＴのソース電極には、それぞれのＴＦＴに対応し、画素領域に配置されている画素電極が接続される。

ＴＦＴ基板に形成された各ＴＦＴは、走査信号線１０に印加される走査信号に応じて水平列単位で、オン／オフ動作が制御される。オン状態とされた水平列の各ＴＦＴは、それぞれに接続された画素電極の電位を、映像信号線９に印加される映像信号に応じた電位（画素電圧）に設定する。このとき、液晶パネル２の共通電極と画素電極との間には電界が生じる。これにより、それぞれの画素領域ごとに液晶の配向が制御され、バックライトユニットから入射した光に対する透過率が変化することにより、表示面に画像が形成される。

ＴＦＴ基板に形成された複数の走査信号線１０は走査線駆動回路３に接続されている。走査線駆動回路３は、制御装置８から入力されるタイミング信号に応じて走査信号線１０を順番に選択し、選択した走査信号線１０にＴＦＴをオンする電圧を印加する。例えば、走査線駆動回路３はシフトレジスタを含んで構成さる。シフトレジスタは、制御装置８からのトリガ信号を受けて動作を開始し、垂直走査方向に沿った順序で走査信号線１０を順次選択し、選択した走査信号線１０に走査パルスを出力する。

ＴＦＴ基板に形成された複数の映像信号線９は映像線駆動回路４に接続されている。映像線駆動回路４は、走査線駆動回路３による走査信号線１０の選択に合わせて、選択された走査信号線１０に接続されるＴＦＴそれぞれに、各サブピクセルの階調値を表す映像信号に応じた電圧を印加する。これにより、選択された走査信号線１０に対応するサブピクセルに配置されている各画素電極に、映像信号が書き込まれる。

バックライト駆動回路５は、制御装置８から入力される発光制御信号に応じたタイミング及び輝度でバックライトユニットを発光させる。

タッチパネル１は例えば矩形の平板形状である。タッチパネル１はガラス基板等の透明基板から構成される。タッチパネル１には、複数の駆動電極１１と複数の検知電極１２とが互いに交差するように配置されている。駆動電極１１と検知電極１２とは、入力装置であるタッチセンサを構成する電極である。

これらの駆動電極１１および検知電極１２により構成されるタッチセンサは、駆動電極１１と検知電極１２との間で、電気信号の入力と静電容量変化による応答検出とを行い、表示面への物体の接触を検出する。この接触を検出する電気回路として、センサ駆動回路６および信号検出回路７が設けられている。

センサ駆動回路６は、交流信号源であり、駆動電極１１に接続される。例えば、センサ駆動回路６は、制御装置８からタイミング信号が入力されると、液晶パネル２の画像表示に同期して駆動電極１１を順番に選択し、選択した駆動電極１１に矩形状のパルス電圧による駆動信号Ｔｘｖを印加する。より具体的には、センサ駆動回路６は、走査線駆動回路３と同様にシフトレジスタを含んで構成され、制御装置８からのトリガ信号を受けてシフトレジスタを動作させる。これにより、センサ駆動回路６は、垂直走査方向に沿った順序で駆動電極１１を順次選択し、選択した駆動電極１１にパルス電圧による駆動信号Ｔｘｖを印加する。

信号検出回路７は、静電容量変化を検出する検出回路であり、検知電極１２に接続される。信号検出回路７は、検知電極１２ごとの電圧を検出信号Ｒｘｖとして検出する構成としている。より具体的には、信号検出回路７は、例えば、駆動電極１１に印加されるパルス電圧の持続時間内において、複数本の検知電極１２での検出信号Ｒｘｖの電圧監視を時分割で行い、それぞれの検知電極１２からの検出信号Ｒｘｖを検出する。または、信号検出回路７を検知電極１２ごとに設け、それぞれの検知電極１２からの検出信号Ｒｘｖを検出するようにしてもよい。

表示面上での物体の接触位置、すなわちタッチ位置は、どの駆動電極１１に駆動信号Ｔｘｖを印加したときに、どの検知電極１２で接触時の検出信号Ｒｘｖが検出されたかに基づいて求められる。つまり、それらの駆動電極１１と検知電極１２との交点が接触位置として演算により求められる。なお、接触位置を求める演算方法としては、液晶表示装置１００内に演算回路を設けて行う方法、または、液晶表示装置１００の外部の演算回路により行う方法がある。

制御装置８は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の演算処理回路、並びに、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリを備えている。制御装置８は、入力される映像データに基づき、色調整等の各種の画像信号処理を行って各画素の階調値を示す画像信号を生成し、映像線駆動回路４に印加する。また、制御装置８は、入力された映像データに基づき、走査線駆動回路３、映像線駆動回路４、バックライト駆動回路５、センサ駆動回路６および信号検出回路７の動作の同期をとるためのタイミング信号を生成し、それら回路に印加する。また、制御装置８は、バックライト駆動回路５への発光制御信号として、入力された映像データに基づいて発光ダイオードの輝度を制御するための輝度信号を印加する。

（液晶表示装置の詳細構成例）
次に、図３〜図５を用い、実施形態の液晶表示装置１００の詳細な構成例について説明する。図３は、実施形態にかかる液晶表示装置１００の断面図である。

図３に示すように、液晶表示装置１００はハウジング１３を備える。ハウジング１３は、例えば矩形の枠状に構成される。ハウジング１３の枠状部分は階段状に形成され、異なる段上、つまり、異なる水平位置で、液晶パネル２および液晶パネル２を保護する第３の基板としてのカバーガラス１４を支持する。液晶パネル２は、下段にあたる支持位置１３Ｌで、両面テープ１５Ｌを介して支持される。カバーガラス１４は、上段にあたる支持位置１３Ｃで、両面テープ１５Ｃを介して支持される。なお、液晶パネル２は、支持位置１３Ｌで、片面テープを用いてクッション材にて支持されるとしてもよい。

液晶パネル２は、ＴＦＴ基板２１０を支持位置１３Ｌ側に向けた状態でハウジング１３に支持される。すなわち、ハウジング１３の支持位置１３Ｌ側から、ＴＦＴ基板２１０、液晶層２２０、及びＣＦ基板２３０がこの順に配置される。ＴＦＴ基板２１０とＣＦ基板２３０とは、所定距離離間した状態でシール材２４０により気密に接着されている。液晶パネル２のＴＦＴ基板２１０側には偏光板１６Ｔが配置され、ＣＦ基板２３０側には偏光板１６Ｃが配置されている。

タッチパネル１は、偏光板１６Ｃを介して液晶パネル２のＣＦ基板２３０側の面に、接着剤１７Ｌにより接着されている。カバーガラス１４は、タッチパネル１の液晶パネル２とは反対側の面に、接着剤１７Ｃにより接着されている。少なくとも接着剤１７Ｌ，１７Ｃは、光学透明接着剤（ＯＣＡ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）である。

図４は、実施形態にかかる液晶パネル２の断面図である。

ここで、図４（ａ）は液晶パネル２のうち、スペーサ２３５ａとスペーサ２３５ｂとが配置された部分の断面図を示し、（ｂ）は液晶パネル２のうち、スペーサ２３５ａとスペーサ２３５ｃとが配置された部分の断面図を示す。

図４に示すように、液晶パネル２は、第１の基板としてのＣＦ基板２３０と、ＣＦ基板２３０に対向して配置される第２の基板としてのＴＦＴ基板２１０と、ＣＦ基板２３０およびＴＦＴ基板２１０の間に配置される液晶層２２０と、を備える。すなわち、ＴＦＴ基板２１０は、液晶層２２０を介してＣＦ基板２３０と対向する。また、液晶パネル２は、ＣＦ基板２３０からＴＦＴ基板２１０に向かって延び、ＴＦＴ基板２１０への延在方向の先端部がＴＦＴ基板２１０と接触する第１のスペーサとしてのスペーサ２３５ａを備える。また、液晶パネル２は、ＣＦ基板２３０からＴＦＴ基板２１０に向かって延び、ＴＦＴ基板２１０への延在方向の先端部がＴＦＴ基板２１０とは接触せず、先端部とＴＦＴ基板２１０とが距離Ｄｂだけ離れている第２のスペーサとしてのスペーサ２３５ｂを備える。また、液晶パネル２は、ＣＦ基板２３０からＴＦＴ基板２１０に向かって延び、ＴＦＴ基板２１０への延在方向の先端部がＴＦＴ基板２１０とは接触せず、先端部とＴＦＴ基板２１０とが距離Ｄｃだけ離れている第３のスペーサとしてのスペーサ２３５ｃを備える。

ＴＦＴ基板２１０はガラス基板２１１を備える。ガラス基板２１１の液晶層２２０と対向する側の面上には、映像信号線９が設けられている。映像信号線９は層間絶縁膜２１２で覆われ、層間絶縁膜２１２上には共通電極１８が設けられている。共通電極１８は層間絶縁膜２１３で覆われている。層間絶縁膜２１３上には、複数の画素電極１９がマトリクス状に設けられている。

ＴＦＴ基板２１０とＣＦ基板２３０とに挟まれた部分に液晶材料２２１が封入されることにより、液晶層２２０が形成される。

ＣＦ基板２３０はガラス基板２３１を備える。ガラス基板２３１の液晶層２２０と対向する側の面上には、ブラックマトリクス２３３が設けられている。ブラックマトリクス２３３間およびブラックマトリクス２３３と一部重なる位置には、それぞれがサブピクセルを構成する３原色のカラーフィルタ（ＣＦ）２３４Ｒ，２３４Ｇ，２３４Ｂが設けられている。ブラックマトリクス２３３及びＣＦ２３４Ｒ，２３４Ｇ，２３４Ｂは層間絶縁膜２３２で覆われている。

層間絶縁膜２３２上には、例えばブラックマトリクス２３３に対応する位置に３種類のスペーサ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃが設けられている。それぞれのスペーサ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃは、ＣＦ基板２３０から液晶層２２０中をＴＦＴ基板２１０に向かって延びる。それぞれのスペーサ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃは、例えば同一の弾性力および同一の断面積を有し、液晶層２２０の厚さを適正に保つ。ここで、液晶層２２０の厚さは、温度変化による液晶材料２２１の体積変化に追従しつつ、液晶パネル２の破壊を抑制するため所定の厚さ以上に保たれなければならない。液晶パネル２が車載用途の液晶表示装置１００に搭載されている場合、想定される温度変化が大きいため、スペーサ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃの弾性変形量が比較的大きくなるよう設定される。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、スペーサ２３５ａはＴＦＴ基板２１０と接触している。図４（ａ）に示すように、スペーサ２３５ｂはＴＦＴ基板２１０と距離Ｄｂだけ離間している。図４（ｂ）に示すように、スペーサ２３５ｃはＴＦＴ基板２１０と距離Ｄｃだけ離間している。

ここで、ＴＦＴ基板２１０は、スペーサ２３５ｃに対向する位置の層間絶縁膜２１３上に台座２１５ｃを有する。距離Ｄｃはスペーサ２３５ｃの先端部と台座２１２５ｃとの距離である。スペーサ２３５ｂ，２３５ｃの液晶層２２０中の延伸量、つまり、スペーサ２３５ｂ，２３５ｃの高さは例えば等しく、距離Ｄｃは、台座２１５ｃの高さ分だけ距離Ｄｂよりも小さい。なお、スペーサ２３５ｂの高さは、想定される最低温度での液晶層２２０の厚さ以下であることが好ましい。また、スペーサ２３５ａの厚さは、想定される最高温度での液晶層２２０の厚さ以上であることが好ましい。

スペーサ２３５ａは、温度変化による液晶材料２２１の体積変化に追従する機能を有する。スペーサ２３５ｂ，２３５ｃは、スペーサ２３５ａの永久歪を抑制し、ひいては、液晶パネル２の破壊を抑制する機能を有する。例えば同一の弾性力および断面積を有するスペーサ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃに、このような異なる機能を持たせるため、これらのスペーサ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃは複数設けられ、それぞれの数が異なっている。

実施形態の液晶パネル２においては、スペーサ２３５ａの単位面積当たりの数は、スペーサ２３５ｂ，２３５ｃの単位面積当たりの合計数よりも少ない。これにより、総数の少ないスペーサ２３５ａは、総数の多いスペーサ２３５ｂ，２３５ｃよりも、総体的に弱い力で液晶層２２０の厚さを保持することとなり、液晶層２２０の厚さを温度変化による液晶材料２２１の体積変化に追従させることができる。より具体的には、高温下では液晶材料２２１が膨張し、液晶層２２０の厚さが増す。低温下では液晶材料２２１が収縮し、液晶層２２０の厚さが減る。スペーサ２３５ａは液晶層２２０のこれらの状態に追従する。例えば、スペーサ２３５ａは低温下で液晶層２２０が薄くなるのを阻害しないので、液晶層２２０中に真空の空隙が生じて液晶パネル２が破壊されてしまうのを抑制することができる。

一方、スペーサ２３５ｂ，２３５ｃは、ＴＦＴ基板２１０とそれぞれ距離Ｄｂ，Ｄｃを隔てて離間されているので、液晶層２２０が所定の薄さになるまでは、液晶層２２０の厚さ保持に寄与しない。しかし、スペーサ２３５ｂ，２３５ｃがＴＦＴ基板２１０またはその台座２１５ｃと接触するほど液晶層２２０が薄くなると、それ以降は、数の少ないスペーサ２３５ａよりも総体的に強い力で液晶層２２０の厚さを保持する。これにより、液晶パネル２の破壊を抑制することができる。

また、実施形態の液晶パネル２においては、ＣＦ基板２３０上の異なる領域において、スペーサ２３５ａの単位面積当たりの数、及びスペーサ２３５ｂ，２３５ｃの単位面積当たりの合計数は、例えば一定である。ただし、ＣＦ基板２３０上の異なる領域において、スペーサ２３５ｂの単位面積当たりの数と、スペーサ２３５ｃの単位面積当たりの数との比率が異なる。その様子を図５に示す。

図５は、実施形態にかかるスペーサ２３５ｃの分布密度を示す図である。

液晶パネル２においては、複数のスペーサ２３５ａのＣＦ基板２３０内における分布密度は、複数のスペーサ２３５ｂのＣＦ基板２３０内における分布密度と複数のスペーサ２３５ｃのＣＦ基板２３０内における分布密度との合計より小さい。また、ＣＦ基板２３０の周辺領域である領域Ａ１におけるスペーサ２３５ｃの分布密度は、ＣＦ基板２３０の中央領域である領域Ａ４におけるスペーサ２３５ｃの分布密度より大きい。

ここで、それぞれのスペーサ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃの断面積が同一であるとすると、それぞれのスペーサ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃの分布密度は、それぞれのスペーサ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃの存在比率、つまり、単位面積当たりの数である。上述のように、スペーサ２３５ａの単位面積当たりの数を、スペーサ２３５ｂ，２３５ｃの単位面積当たりの合計数よりも少なくすることで、スペーサ２３５ａの分布密度を、スペーサ２３５ｂ，２３５ｃの合計の分布密度よりも低減することができる。

また、図５においては、１マスを１つのサブピクセルとして、１２マス×４マスのサブピクセルについて、台座２１５ｃ付きのスペーサ２３５ｃの分布がドットのハッチングで示されている。図５に示すように、スペーサ２３５ｃの分布密度は、ＣＦ基板２３０上における領域Ａ１〜Ａ４において異なっている。

領域Ａ１はＣＦ基板２３０上の端部領域である。領域Ａ１において、スペーサ２３５ｃは例えば全てのサブピクセルに配置されており、高い分布密度を有する。これに応じて、スペーサ２３５ｂの分布密度はスペーサ２３５ｃの分布密度よりも低くなっている。

領域Ａ２は領域Ａ１より内側の領域である。領域Ａ２において、スペーサ２３５ｃは例えば３つのサブピクセルのうちの２つに配置されており、領域Ａ１におけるよりも低い分布密度を有する。これに応じて、スペーサ２３５ｂの分布密度は領域Ａ１よりも高くなっている。

領域Ａ３は領域Ａ２より更に内側の領域である。領域Ａ３において、スペーサ２３５ｃは例えば３つのサブピクセルのうちの１つに配置されており、領域Ａ２におけるよりも低い分布密度を有する。これに応じて、スペーサ２３５ｂの分布密度は領域Ａ２よりも高くなっている。

領域Ａ４はＣＦ基板２３０上の中央領域である。領域Ａ４において、スペーサ２３５ｃは、例えばいずれのサブピクセルにも配置されていない。つまり、領域Ａ４において、スペーサ２３５ｃの存在比率は例えば０％であり、スペーサ２３５ｂの存在比率は１００％である。

ＣＦ基板２３０のＸ方向の位置でみたスペーサ２３５ｃの分布密度のプロットにおいても、ＣＦ基板２３０の端部近傍において、スペーサ２３５ｃの分布密度が急激に高まっている。

なお、図５のＣＦ基板２３０の各領域Ａ１〜Ａ４の区分数、各領域Ａ１〜Ａ４におけるスペーサ２３５ｃの分布はあくまでも一例である。

（スペーサの機能例）
次に、図６及び図７を用い、実施形態のスペーサ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃの機能例について説明する。図６は、実施形態にかかる液晶パネル２の中央近傍に圧力が加わった時の様子を示す図である。なお、図６においては、各電極およびＣＦ等の構成は省略されている。

図６に示すように、例えばタッチパネル１へのタッチ等により、液晶パネル２の中央近傍、つまり、ＣＦ基板２３０における領域Ａ４に力Ｐが加わったものとする。この場合、図６（ａ）に示すように、力Ｐが加わった直下の液晶パネル２においては液晶層２２０が薄くなる。そして、スペーサ２３５ａがＴＦＴ基板２１０に押し付けられて接触度が増す。ただし、スペーサ２３５ｂがＴＦＴ基板２１０に接触すると、それ以上、液晶層２２０が薄くなるのが抑制される。

一方、図６（ｂ）に示すように、力Ｐが加わった位置より若干離れた位置の液晶パネル２においては、液晶層２２０の厚さは力Ｐが加わっていないときよりも増す。このような現象は、カバーガラス１４と液晶パネル２とで曲率が異なるために起きる。カバーガラス１４は、液晶パネル２の支持位置１３Ｌよりも高い支持位置１３Ｃでハウジング１３に支持される。このため、力Ｐが加わったときのカバーガラス１４の曲率は、液晶パネル２の曲率よりも小さい。カバーガラス１４と液晶パネル２とは接着剤１７Ｃ，１７Ｌにより接着されている。よって、液晶パネル２のＣＦ基板２３０がカバーガラス１４により上方に引っ張られてＣＦ基板２３０とＴＦＴ基板２１０との間隙が広くなり、結果的に、液晶層２２０の厚さが増す。このとき、力Ｐが加わった直下の薄くなった液晶層２２０部分から厚さの増した液晶層２２０部分へと、液晶材料２２１が流入する。

図７は、実施形態にかかる液晶パネル２の端部近傍に圧力が加わった時の様子を示す図である。なお、図７においては、各電極およびＣＦ等の構成は省略されている。

図７に示すように、例えばタッチパネル１へのタッチ等により、液晶パネル２の端部近傍、つまり、ＣＦ基板２３０における領域Ａ１に力Ｐが加わったものとする。この場合、図７（ａ）に示すように、力Ｐが加わった直下の液晶パネル２においては液晶層２２０が薄くなる。そして、スペーサ２３５ａがＴＦＴ基板２１０に押し付けられて接触度が増す。ただし、領域Ａ１には高頻度で台座２１５ｃ付きのスペーサ２３５ｃが存在する。そして、スペーサ２３５ｃのＴＦＴ基板２１０との距離Ｄｃは、スペーサ２３５ｂのＴＦＴ基板２１０との距離Ｄｂよりも小さい。このため、液晶層２２０が薄くなるのが、図６の例、つまり、液晶パネル２の中央近傍に力Ｐが加わったときよりも抑制される。

また、図７（ｂ）に示すように、力Ｐが加わった位置より若干離れた位置の液晶パネル２においては、液晶層２２０の厚さは力Ｐが加わっていないときよりも増す。これは、上述のとおり、カバーガラス１４と液晶パネル２とで曲率が異なるためである。この曲率の違いは、それぞれの支持位置１３Ｃ，１３Ｌに近い端部近傍で、より大きくなる。ただし、力Ｐが加わった直下の薄くなった液晶層２２０部分から、厚さの増した液晶層２２０部分への液晶材料２２１の流入量は、図６の例に比べてそれほど極端に増加することはない。力Ｐが加わった直下の液晶層２２０が薄くなるのが、スペーサ２３５ｃにより抑制されるからである。またこれにより、力Ｐが加わった位置より若干離れた位置において、液晶パネル２のＣＦ基板２３０がカバーガラス１４により上方に引っ張られる量が減り、ＣＦ基板２３０とＴＦＴ基板２１０との間隙が広くなるのが抑制されるからである。このように、力Ｐが加わった直下の位置と若干離れた位置とで液晶層２２０の厚さに大きな差が生じるのが抑制されることから、力Ｐが加わった直下の位置から若干離れた位置への液晶材料２２１の流入が抑制される。さらには、力Ｐが加わった位置から若干離れた位置にも、高頻度で台座２１５ｃ付きのスペーサ２３５ｃが存在する。これにより、台座２１５ｃとスペーサ２３５ｃとに阻まれ、液晶材料２２１が流入する隙間がよりいっそう狭められる。よって、液晶材料２２１の流入がいっそう抑制される。

（プーリング）
次に、比較例の液晶表示装置で起こり得るプーリングという現象について説明する。プーリングとは、液晶表示装置の液晶パネルに圧力が加わったときに波紋状に生じる光抜け（色ムラ）のことである。プーリングは、圧力を受けた液晶材料が周囲に押しのけられ、液晶材料の配向方向に乱れが生じることで起きる。液晶パネルの端部では、押しのけられて移動した液晶材料の戻りも加わり、プーリングが顕著に生じる。

液晶パネルの端部でのプーリングをよりいっそう顕著にする要因は他にもある。比較例の液晶表示装置は、例えば台座付きのスペーサを有さない。このため、液晶パネルの端部近傍に圧力が加わると、圧力が加わった直下の位置と若干離れた位置とでの液晶層の厚さの差が顕著である。圧力が加わった直下の位置では、台座付きのスペーサに妨げられることなく液晶層が薄くなり、直下位置で液晶層が薄くなった分、若干離れた位置での液晶層の厚さの増加量も大きくなるからである。加えて、液晶パネルの端部でのカバーガラスと液晶パネルとの曲率の差も大きく、カバーガラスに引っ張られることにより液晶層の厚さは更に増加する。

さらには、比較例の液晶表示装置が車載用途であった場合、各スペーサの弾性変形量が大きく設定されており、圧力が加わったときの液晶層の厚さの変化はよりいっそう大きくなる。

また、液晶パネルの製造工法の違いも、プーリングの生じやすさに影響を与える。液晶パネルの製造工法には、真空注入方式と液晶滴下方式とがある。真空注入方式では、ＣＦ基板とＴＦＴ基板とを貼り合わせた後、これらの基板の空隙に液晶材料を充填して液晶層を形成する。その後、液晶パネルに所定の圧力を加えることで液晶層の厚さが決定される。液晶滴下方式では、シール材を枠状に形成した一方の基板上に所定量の液晶材料を滴下し、もう一方の基板を貼り合わせる。液晶層の厚さは液晶材料の滴下量により決定される。液晶パネルの大型化および生産性向上のため、現在では、液晶滴下方式が主流となっている。しかしながら、液晶滴下方式では、液晶層の圧力を液晶パネルごとに一元管理しておらず、上述のようなプーリングが生じやすい。

実施形態の液晶表示装置１００においては、液晶パネル２の端部である領域Ａ１において、液晶パネル２の中央部である領域Ａ４におけるよりも、台座２１５ｃ付きのスペーサ２３５ｃの個数、つまり、分布密度を高めている。これにより、液晶パネル２の端部において、圧力が加わった直下の位置と若干離れた位置とでの液晶層２２０の厚さの差が抑制され、液晶材料２２１の流入が抑制される。また、台座２１５ｃとスペーサ２３５ｃとに阻まれて、液晶材料２２１の流入がいっそう抑制される。よって、液晶パネル２の端部において、より顕著であるプーリングを抑制することができる。

実施形態の液晶表示装置１００においては、液晶パネル２はスペーサ２３５ｂを有し、スペーサ２３５ｂの高さは例えば想定される最低温度での液晶層２２０の厚さ以下である。スペーサ２３５ａ以外を全て台座２１５ｃ付きのスペーサ２３５ｃとせず、スペーサ２３５ｂを残すことにより、低温化における温度追従性を確保することができ、例えば液晶層２２０中に真空の空隙が生じてしまうのを抑制することができる。

実施形態の液晶表示装置１００においては、スペーサ２３５ｂ，２３５ｃの弾性力、断面積、および高さを同一とし、スペーサ２３５ｃに対して台座２１５ｃを設けている。これにより、例えばスペーサ２３５ｂ，２３５ｃを同一部品とすることができ、部品点数を減らすことができる。また、台座２１５ｃは、ＴＦＴ基板２１０に各種電極等を形成する際に一緒に形成することができ、工程数を増やす必要もない。

［その他の実施形態］
実施形態の液晶表示装置１００においては、スペーサ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃがＣＦ基板２３０に設けられることとしたが、これに限られない。例えば、スペーサ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃが、ＴＦＴ基板２１０に設けられてもよい。この場合、液晶表示装置１００は、第１の基板としてのＴＦＴ基板２１０と、液晶層２２０を介してＴＦＴ基板２１０に対向して配置される第２の基板としてのＣＦ基板２３０と、ＴＦＴ基板２１０からＣＦ基板２３０に向かって延びるスペーサ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃと、を備えることとなる。

実施形態の液晶表示装置１００においては、スペーサ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃが同一の弾性力および同一の断面積を有することとし、これらの数を異ならせることで、それぞれのスペーサ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃに異なる機能を持たせることとしたが、これに限られない。例えば、スペーサ２３５ａよりもスペーサ２３５ｂ，２３５ｃの弾性力を高めることで、スペーサ２３５ｂ，２３５ｃに、スペーサ２３５ａの永久歪を抑制して液晶パネル２の破壊を抑制する機能を持たせてもよい。また例えば、スペーサ２３５ａよりもスペーサ２３５ｂ，２３５ｃの断面積を大きくすることで、液晶パネル２の破壊を抑制する機能を持たせてもよい。

実施形態の液晶表示装置１００においては、スペーサ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃが同一の断面積を有することとし、これらの数を異ならせることで、それぞれのスペーサ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃの分布密度を変更したが、これに限られない。例えば、それぞれのスペーサ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃの断面積を異ならせることで分布密度を調整してもよい。それぞれのスペーサ２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃの単位面積当たりの数を一定とし、スペーサ２３５ａよりもスペーサ２３５ｂ，２３５ｃの断面積を大きくすることで、スペーサ２３５ｂ，２３５ｃの分布密度を高めることができる。また、領域Ａ１から領域Ａ４に向けて、スペーサ２３５ｂの断面積を小さくしていくことで、領域Ａ１〜Ａ４におけるスペーサ２３５ｂ，２３５ｃの分布密度を変化させることができる。または、領域Ａ１から領域Ａ４に向けて、スペーサ２３５ｃの断面積を大きくしていくことで、領域Ａ１〜Ａ４におけるスペーサ２３５ｂ，２３５ｃの分布密度を変化させることができる。または、領域Ａ１から領域Ａ４に向けて、スペーサ２３５ｂの断面積を小さくしていき、かつ、スペーサ２３５ｃの断面積を大きくしていくことで、領域Ａ１〜Ａ４におけるスペーサ２３５ｂ，２３５ｃの分布密度を変化させることができる。

実施形態の液晶表示装置１００においては、スペーサ２３５ｂ，２３５ｃの高さを同一とし、スペーサ２３５ｃを台座２１５ｃ付きとすることで、スペーサ２３５ｂ，２３５ｃにおけるＴＦＴ基板２１０との距離Ｄｂ，Ｄｃを異ならせたが、これに限られない。例えば、スペーサ２３５ｂよりもスペーサ２３５ｃを高くすることで、ＴＦＴ基板２１０との距離Ｄｂ，Ｄｃを異ならせてもよい。

実施形態の液晶表示装置１００においては、液晶パネル２にタッチパネル１が設けられていることとしたが、これに限られない。例えば、タッチパネル１は無くともよい。液晶パネル２にカバーガラス１４が取り付られているだけでも上記プーリングの課題が生じうる。ここで、液晶パネル２に対するカバーガラス１４の取り付け手法としては、上述のように、接着剤１７Ｃによる接着のほか、溶着および圧着等、液晶パネル２とカバーガラス１４とを面で密着させるような手法を採ることができる。

実施形態の液晶表示装置１００においては、車両Ｖ等の車載用途に用いられることとしたが、これに限られない。液晶表示装置１００が、小型船舶等の他の移動体に用いられてもよい。また、液晶表示装置１００は、モニタ付きインターフォン等のように戸外で用いられるものであってもよい。このような、使用温度範囲の広い環境下において、上記プーリングの課題が生じうる。

［実施例］
次に、実施例の液晶表示装置について図８を用いて説明する。図８は、実施例にかかる液晶表示装置に荷重を加えたときの液晶層の厚さの変化量を示すグラフである。グラフの横軸は液晶表示装置に加えた荷重（ｇｆ）であり、縦軸は液晶層の厚さの変化量（μｍ）である。グラフの上方に、液晶表示装置が備える液晶パネルの構成を示す。

図８に示すように、実施例の液晶表示装置が備える液晶パネルにおいては、ＴＦＴ基板に接するスペーサの高さを３．４０μｍとし、直径を１０μｍとした。液晶層の厚さを３．０μｍとしたので、ＴＦＴ基板への接触によるスペーサの潰し量は０．４μｍである。また、台座付きを含むＴＦＴ基板と離間するスペーサの高さを２．８５μｍとし、直径を１０μｍとした。台座の高さは０．１０μｍである。また、それぞれのスペーサは同じ弾性力を有する。

ＣＦ基板上における、ＴＦＴ基板に接するスペーサの単位面積当たりの数、つまり、数密度を６．８６個／ｍｍ^２とし、ＴＦＴ基板と離間するスペーサの数密度を１８５．２２個／ｍｍ^２とした。また、台座付きのスペーサの数密度を、液晶パネルの中央部においては０個／ｍｍ^２とし、端部においては１８５．２２個／ｍｍ^２とし、端部から１つ内側に入った内側１（図５の例の領域Ａ２に相当）においては１００個／ｍｍ^２とし、さらに１つ内側に入った内側２（図５の例の領域Ａ３に相当）においては５０個／ｍｍ^２とした。

このように構成される液晶表示装置の液晶パネル部分に異なる荷重を加えたところ、液晶層の厚さの変化量は、図８のグラフに示すとおりとなった。すなわち、液晶パネルの中央部での液晶層の厚さの変化量が最も大きく、内側２、内側１の順に小さくなっていき、液晶パネルの端部での液晶層の厚さの変化量が最も小さかった。

台座付きのスペーサを配置しなければ、内側２、内側１、および端部において、液晶層の厚さの変化量は中央部以上となることが想定されるところ、実際には、液晶層の厚さの変化量は小さくなっていっている。このことから、台座付きのスペーサを配置することで、液晶層の厚さの変化量が小さくなり、液晶材料の流入が抑えられてプーリングを抑制する効果が得られることが判った。

なお、図８のグラフの傾きが変化しているのは、ＴＦＴ基板に接するスペーサと、ＴＦＴ基板と離間するスペーサとにより、液晶層の変形が主に２段階で起きているためである。つまり、低荷重での傾きが大きいのは、ＴＦＴ基板に接するスペーサにより、比較的弱い力でしか液晶層の変形が抑制されないからである。高荷重での傾きが小さいのは、ＴＦＴ基板と離間するスペーサがＴＦＴ基板と接することとなり、比較的強い力で液晶層の変形が抑制されるからである。より詳細にみれば、台座付きのスペーサと台座無しのスペーサとが混在する内側１及び内側２の領域においては、液晶層の変形は３段階で起きる。第１段階ではＴＦＴ基板に接するスペーサにより液晶層の変形が抑制され、第２段階では台座付きのスペーサがＴＦＴ基板に接して液晶層の変形が抑制され、第３段階では台座無しのスペーサがＴＦＴ基板に接して液晶層の変形が抑制される。

本開示のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態およびその変形例は、発明の範囲および要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。特に、本開示にかかる種々の実施形態では、表示モードがＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードである液晶パネルの構成を例に挙げて説明しているが、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、あるいはＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードなど、その他さまざまな表示モードの液晶パネルに関しても同様の効果が期待できる。

１ タッチパネル
２ 液晶パネル
１３ ハウジング
１３Ｃ，１３Ｌ 支持位置
１４ カバーガラス
１７Ｃ，１７Ｌ 接着剤
２１０ ＴＦＴ基板
２１５ｃ 台座
２２０ 液晶層
２２１ 液晶材料
２３０ ＣＦ基板
２３３ ブラックマトリクス
２３４Ｒ，２３４Ｇ，２３４Ｂ カラーフィルタ
２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃ スペーサ

Claims (7)

1. 第１の基板と、
   前記第１の基板に対向して配置される第２の基板と、
   前記第１の基板および前記第２の基板の間に配置される液晶層と、
   前記第１の基板から前記第２の基板に向かって延び、前記第２の基板への延在方向の先端部が前記第２の基板と接触する複数の第１のスペーサと、
   前記第１の基板から前記第２の基板に向かって延び、前記第２の基板への延在方向の先端部が前記第２の基板とは接触せず、前記先端部と前記第２の基板とが第１の距離だけ離れている複数の第２のスペーサと、
   前記第１の基板から前記第２の基板に向かって延び、前記第２の基板への延在方向の先端部が前記第２の基板とは接触せず、前記先端部と前記第２の基板とが前記第１の距離より小さい第２の距離だけ離れている複数の第３のスペーサと、を備え、
   複数の前記第１のスペーサの前記第１の基板内における分布密度は、複数の前記第２のスペーサの前記第１の基板内における分布密度と複数の前記第３のスペーサの前記第１の基板内における分布密度との合計より小さく、
   前記第１の基板の周辺領域における前記第３のスペーサの分布密度は、前記第１の基板の中央領域における前記第３のスペーサの分布密度より大きい、
   液晶表示装置。
2. 前記第２の基板は、複数の前記第３のスペーサとそれぞれ対向する複数の台座を含む、
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第２の距離は、前記第３のスペーサの前記先端部と前記第３のスペーサに対向する前記台座との距離である、
   請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第３のスペーサの延伸量は前記第２のスペーサの延伸量よりも大きい、
   請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記第１の基板の前記第２の基板側と反対側の面、または前記第２の基板の前記第１の基板側と反対側の面に取り付けられる第３の基板を備える、
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１の基板、前記第２の基板、および前記第３の基板を保持するハウジングを備え、
   前記第１の基板および前記第２の基板は、前記ハウジングの第１の位置に固定され、
   前記第３の基板は、前記ハウジングの前記第１の位置とは水平方向の位置が異なる第２の位置に固定される、
   請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１の基板および前記第２の基板のいずれか一方は薄膜トランジスタを備え、
   前記第１の基板および前記第２の基板のいずれか他方はカラーフィルタを備え、
   前記第３の基板は、前記カラーフィルタを保護するカバーガラスである、
   請求項５または請求項６に記載の液晶表示装置。

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