JP6214741B2

JP6214741B2 - Liquid crystal display

Info

Publication number: JP6214741B2
Application number: JP2016195418A
Authority: JP
Inventors: 浩治米村; 博嗣梅田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-10-03
Filing date: 2016-10-03
Publication date: 2017-10-18
Anticipated expiration: 2031-12-15
Also published as: JP2017004028A

Description

本発明は、表示パネルの前面側に保護板やタッチパネルが配設されて成る液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display device in which a protective plate and a touch panel are provided on the front side of a display panel.

例えば屋外設置用の液晶表示装置では、外部からの衝撃などから表示パネルを保護するため、表示パネルの前面（表示面）に、樹脂やガラスから成る透明な保護板（保護カバー）が配設される。その場合、表示パネルと保護板との間に空気層が存在すると、表示パネルの前面側から入射した外光が、保護板の表裏の面、並びに、表示パネルの前面で反射し、視認性が低下する問題が生じる。そのため、表示パネルと保護板との間に透明な樹脂を充填したり、表示パネルと保護板とを樹脂製の光透過性粘着シートを介して貼り合わせるなどしている。 For example, in a liquid crystal display device for outdoor installation, a transparent protective plate (protective cover) made of resin or glass is disposed on the front surface (display surface) of the display panel in order to protect the display panel from external impacts. The In that case, if there is an air layer between the display panel and the protective plate, external light incident from the front side of the display panel is reflected on the front and back surfaces of the protective plate and the front surface of the display panel, and visibility is improved. The problem of deteriorating arises. For this reason, a transparent resin is filled between the display panel and the protective plate, or the display panel and the protective plate are bonded together via a resin light-transmitting adhesive sheet.

また、表示パネルの前面にタッチパネルを配設して成る液晶表示装置においても、タッチパネルと表示パネルとの間に空気層が形成されないように、上記と同様の構成がとられる。 Further, a liquid crystal display device in which a touch panel is provided on the front surface of the display panel has the same configuration as described above so that an air layer is not formed between the touch panel and the display panel.

このように、表示パネルの前面側に保護板やタッチパネル（以下「前面パネル」と総称する）が配設されて成る液晶表示装置においては、表示パネルと前面パネルとの間に、空気層の形成を防止するための樹脂層（注入された樹脂や光透過性粘着シート）が介在する構成となる。 Thus, in a liquid crystal display device in which a protective plate and a touch panel (hereinafter collectively referred to as “front panel”) are disposed on the front side of the display panel, an air layer is formed between the display panel and the front panel. The resin layer (injected resin or light-transmitting adhesive sheet) for preventing the ink is interposed.

また、表示パネルの前面側に前面パネルが配設されない構造の液晶表示装置に対しては、表示ムラを防止する目的で、表示パネルのセルギャップを規定する柱状スペーサの密度を調整する技術が提案されている（例えば下記の特許文献１）。 In addition, for liquid crystal display devices that do not have a front panel on the front side of the display panel, a technology to adjust the density of columnar spacers that define the cell gap of the display panel is proposed to prevent display unevenness. (For example, Patent Document 1 below).

特開２００３−２８７７５９号公報JP 2003-287759 A

表示パネル（液晶パネル）の前面に、樹脂層を介して保護板やタッチパネルなどの前面パネルが貼り付けられた構造を有する液晶表示装置は、高温環境下において液晶パネルの周辺部に表示ムラが発生しやすいという問題を有していた。この表示ムラは、液晶および樹脂層の熱膨張に起因して液晶パネルと樹脂層との間で応力が作用し合い、液晶パネルが不均一に変形することによって生じる。特に、膨張した液晶は液晶パネルの周辺部へと流動しやすく、液晶パネルの周辺部では液晶の量が増すため、その部分のセルギャップ（液晶層の厚さ）が異常となる。液晶パネルの周辺部に表示ムラが発生しやすいのはこのためである。 A liquid crystal display device with a structure in which a front panel such as a protective plate or a touch panel is attached to the front of the display panel (liquid crystal panel) via a resin layer causes display unevenness in the periphery of the liquid crystal panel in a high temperature environment Had the problem of being easy to do. This display unevenness is caused by the stress acting between the liquid crystal panel and the resin layer due to thermal expansion of the liquid crystal and the resin layer, and the liquid crystal panel deforming unevenly. In particular, the expanded liquid crystal easily flows to the peripheral portion of the liquid crystal panel, and the amount of liquid crystal increases in the peripheral portion of the liquid crystal panel, so that the cell gap (thickness of the liquid crystal layer) at that portion becomes abnormal. This is why display unevenness is likely to occur in the periphery of the liquid crystal panel.

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、液晶パネルの前面に樹脂層を介して前面パネルが配設されて成る液晶表示装置において、高温環境下においても、表示ムラの発生を抑制して均一な画質を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. In a liquid crystal display device in which a front panel is disposed on the front surface of a liquid crystal panel via a resin layer, display unevenness even in a high temperature environment. An object of the present invention is to obtain uniform image quality by suppressing the occurrence of the above.

本発明に係る液晶表示装置は、対向配置された一対の基板およびその間に挟持された液晶を含む表示パネルと、前記表示パネルの表示領域において、前記一対の基板のうちの一方の基板に設けられ、他方の基板に当接するメインスペーサと、前記表示パネルの前面側に樹脂層を介して貼り付けられた前面パネルとを備える液晶表示装置であって、前記前面パネルは、前記表示パネルを収容するフレームの前面側に、前記表示パネルの表示領域を被うよう取り付けられ、前記表示領域の面積に対する、前記メインスペーサが前記他方の基板に当接する面積の総和の割合は、０．０２％以下であり、通常温度における前記メインスペーサの圧縮変形量は、当該液晶表示装置の使用温度範囲の上限温度における前記液晶および前記樹脂層の熱膨張の影響による前記一対の基板間の距離の増加量よりも大きいものである。

A liquid crystal display device according to the present invention is provided on one of the pair of substrates in a display panel including a pair of substrates disposed opposite to each other and a liquid crystal sandwiched therebetween, and a display region of the display panel. The liquid crystal display device includes a main spacer that comes into contact with the other substrate and a front panel that is attached to the front side of the display panel via a resin layer, the front panel housing the display panel. A ratio of the total area of the main spacer abutting against the other substrate is 0.02% or less with respect to the area of the display area , which is attached to the front side of the frame so as to cover the display area of the display panel. The amount of compressive deformation of the main spacer at a normal temperature is the thermal expansion of the liquid crystal and the resin layer at the upper limit temperature of the operating temperature range of the liquid crystal display device. It is greater than the increase in the distance between the pair of substrates by Hibiki.

本発明によれば、表示パネルの前面側に樹脂層を介して保護板やタッチパネルといった前面パネルを貼り付けた構造を有する液晶表示装置において、高温下で液晶および樹脂層が膨張しても、液晶が液晶パネルの特定の箇所（周辺部や中央部）に集まることを抑制できる。それにより液晶パネルの一対の基板間の距離（セルギャップ）を均一に保つことができるので、表示ムラの発生が抑えられ、均一な表示を得ることができる。 According to the present invention, in a liquid crystal display device having a structure in which a front panel such as a protective plate or a touch panel is attached to the front side of the display panel via a resin layer, even if the liquid crystal and the resin layer expand at high temperatures, the liquid crystal Can be prevented from gathering at a specific location (peripheral portion or central portion) of the liquid crystal panel. Accordingly, the distance (cell gap) between the pair of substrates of the liquid crystal panel can be kept uniform, so that display unevenness can be suppressed and uniform display can be obtained.

実施の形態１に係る液晶表示装置を示す図である。1 is a diagram showing a liquid crystal display device according to Embodiment 1. FIG. 前面パネルを有する液晶表示装置における問題点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the problem in the liquid crystal display device which has a front panel. 実施の形態１に係る液晶表示装置が備えるメインスペーサおよびサブスペーサを示す図である（液晶パネル形成前）。It is a figure which shows the main spacer and sub-spacer with which the liquid crystal display device which concerns on Embodiment 1 is provided (before liquid crystal panel formation). 実施の形態１に係る液晶表示装置が備えるメインスペーサおよびサブスペーサを示す図である（液晶パネル形成後）。It is a figure which shows the main spacer and subspacer with which the liquid crystal display device which concerns on Embodiment 1 is provided (after liquid crystal panel formation). メインスペーサの圧縮変形量と表示ムラの程度との関係を示す実験結果のグラフである。It is a graph of the experimental result which shows the relationship between the amount of compressive deformation of a main spacer, and the grade of display nonuniformity. メインスペーサの圧縮変形量と応力ムラの程度との関係を示す実験結果のグラフである。It is a graph of the experimental result which shows the relationship between the amount of compressive deformation of a main spacer, and the grade of stress nonuniformity. 実施の形態２に係る液晶表示装置の構成図である。4 is a configuration diagram of a liquid crystal display device according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態２に係る液晶表示装置の第１の変形例を示す図である。6 is a diagram showing a first modification of the liquid crystal display device according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態３に係る液晶表示装置の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a liquid crystal display device according to a third embodiment. 実施の形態４に係る液晶表示装置の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a liquid crystal display device according to a fourth embodiment. 実施の形態５に係る液晶表示装置の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a liquid crystal display device according to a fifth embodiment.

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の主要部の構成を示す図である。図１のように、当該液晶表示装置の表示パネル（液晶パネル）は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ基板１と、その前面（表示面）側に対向配置されたカラーフィルタ（ＣＦ）基板２との間に、液晶３が挟持された構造を有している。 <Embodiment 1>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a main part of the liquid crystal display device according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the display panel (liquid crystal panel) of the liquid crystal display device is between a thin film transistor (TFT) array substrate 1 and a color filter (CF) substrate 2 arranged opposite to the front surface (display surface). In addition, the liquid crystal 3 is sandwiched.

図示は省略するが、ＴＦＴアレイ基板１は、ガラスなどの透明基板上に、各画素の画素電極、各画素電極に画像信号を供給するためのＴＦＴ、各ＴＦＴのゲート電極に駆動信号を供給するためのゲート配線（走査信号線）、ＴＦＴのソース電極に画像信号を供給するソース配線（画像信号線）などが配設されて成っている。また、ＣＦ基板２は、ガラスや樹脂等の透明基板における背面側の面（ＴＦＴアレイ基板１との対向面）に、画素間を遮光する遮光膜であるブラックマトリクスや、各画素の色を規定するカラーフィルタなどが配設されて成っている。 Although not shown, the TFT array substrate 1 supplies a drive signal to a pixel electrode of each pixel, a TFT for supplying an image signal to each pixel electrode, and a gate electrode of each TFT on a transparent substrate such as glass. The gate wiring (scanning signal line) for this, the source wiring (image signal line) which supplies an image signal to the source electrode of TFT, etc. are arrange | positioned. The CF substrate 2 defines a black matrix that is a light-shielding film that shields light between pixels and a color of each pixel on a rear surface (a surface facing the TFT array substrate 1) of a transparent substrate such as glass or resin. A color filter or the like is arranged.

ＴＦＴアレイ基板１とＣＦ基板２とは、液晶パネルの周辺部に塗布形成された周辺シール４を介して貼り合わせられており、その周辺シール４で囲まれた領域内に液晶３が封止されている。また、液晶パネルにおける表示領域には、ＴＦＴアレイ基板１とＣＦ基板２との間の距離（液晶３の厚み）であるセルギャップＧを規定する柱状のメインスペーサ５ａが配設される。 The TFT array substrate 1 and the CF substrate 2 are bonded to each other through a peripheral seal 4 applied and formed on the peripheral portion of the liquid crystal panel, and the liquid crystal 3 is sealed in a region surrounded by the peripheral seal 4. ing. In the display area of the liquid crystal panel, a columnar main spacer 5a that defines a cell gap G that is a distance (thickness of the liquid crystal 3) between the TFT array substrate 1 and the CF substrate 2 is disposed.

また、本実施の形態の液晶パネルには、メインスペーサ５ａに加えて、メインスペーサ５ａよりも高さが低い柱状のサブスペーサ５ｂが設けられている。サブスペーサ５ｂは、液晶パネルに対して局所的に大きな圧力が加わったときに、ＣＦ基板２とＴＦＴアレイ基板１とが接触して表示セルが破損することを防止するためのものである。なお、メインスペーサ５ａおよびサブスペーサ５ｂは、ＴＦＴアレイ基板１およびＣＦ基板２のどちら側に形成してもよいが、本実施の形態ではＣＦ基板２側に形成されるものとする。 In addition to the main spacer 5a, the liquid crystal panel of the present embodiment is provided with a columnar sub-spacer 5b having a height lower than that of the main spacer 5a. The sub-spacer 5b is for preventing the display cell from being damaged by contact between the CF substrate 2 and the TFT array substrate 1 when a large pressure is locally applied to the liquid crystal panel. The main spacer 5a and the sub-spacer 5b may be formed on either side of the TFT array substrate 1 or the CF substrate 2. However, in this embodiment, they are formed on the CF substrate 2 side.

液晶パネルの前面側には、当該液晶パネルの表示領域に対応する開口を有する額縁状のフロントフレーム６が取り付けられる。またフロントフレーム６の前面側には、保護板やタッチパネル等の前面パネル８が、液晶パネルの表示面を覆うように貼り付けられる。前面パネル８と液晶パネル（ＣＦ基板２）との間、すなわちフロントフレーム６の開口内には、その部分に空気層が形成されることを防止するため、注入樹脂や光透過性粘着シート等の樹脂層７が配設される。 A frame-shaped front frame 6 having an opening corresponding to the display area of the liquid crystal panel is attached to the front side of the liquid crystal panel. A front panel 8 such as a protective plate or a touch panel is attached to the front side of the front frame 6 so as to cover the display surface of the liquid crystal panel. In order to prevent an air layer from being formed between the front panel 8 and the liquid crystal panel (CF substrate 2), that is, in the opening of the front frame 6, an injection resin, a light-transmitting adhesive sheet, etc. A resin layer 7 is provided.

図１のように前面パネル８が樹脂層７を介して貼り付けられた液晶パネルを有する液晶表示装置は、高温環境下において液晶パネルの周辺部に表示ムラが発生しやすく、画質の均一性を維持することができなくなる問題を有していた。この問題は、主に液晶３および樹脂層７の熱膨張に起因する。この問題について図２を用いて説明する。 As shown in FIG. 1, a liquid crystal display device having a liquid crystal panel in which a front panel 8 is bonded via a resin layer 7 is likely to cause display unevenness in the periphery of the liquid crystal panel in a high temperature environment, and to achieve uniform image quality. It had a problem that it could not be maintained. This problem is mainly caused by the thermal expansion of the liquid crystal 3 and the resin layer 7. This problem will be described with reference to FIG.

液晶表示装置の温度が上昇して液晶３が膨張すると、液晶３がＣＦ基板２を押し上げようとする。しかし、ＣＦ基板２上の樹脂層７が膨張することにより、液晶パネルの中央部では樹脂層７からＣＦ基板２を押し下げる力が働くので、体積が増えた液晶３は、樹脂層７から加わる力が弱い液晶パネルの周辺部へと集まる。 When the temperature of the liquid crystal display device rises and the liquid crystal 3 expands, the liquid crystal 3 tries to push up the CF substrate 2. However, since the resin layer 7 on the CF substrate 2 expands, a force that pushes down the CF substrate 2 from the resin layer 7 acts at the center of the liquid crystal panel, so that the liquid crystal 3 whose volume has increased is applied by the resin layer 7. Gather around the weak LCD panel.

その結果、液晶パネルの周辺部において、セルギャップＧが大きくなる。メインスペーサ５ａは、通常温度ではＴＦＴアレイ基板１に圧接しているが、液晶３および樹脂層７の熱膨張の影響によりセルギャップＧが大きくなった部分では、やがてメインスペーサ５ａの圧縮変形量がゼロに達する。そうなると、下方向（重力方向）に液晶３が落ち始めて、特に液晶パネルの下辺部でセルギャップＧが大きくなる。このセルギャップＧの異常に大きくなった部分が表示ムラとして視認されるようになり、画質の均一性が損なわれる。 As a result, the cell gap G is increased in the peripheral portion of the liquid crystal panel. The main spacer 5a is in pressure contact with the TFT array substrate 1 at a normal temperature, but in a portion where the cell gap G is increased due to the thermal expansion of the liquid crystal 3 and the resin layer 7, the amount of compressive deformation of the main spacer 5a is eventually increased. Reach zero. As a result, the liquid crystal 3 starts to fall in the downward direction (the direction of gravity), and the cell gap G is increased particularly at the lower side of the liquid crystal panel. The abnormally large portion of the cell gap G is visually recognized as display unevenness, and the image quality uniformity is impaired.

本実施の形態では、液晶３および樹脂層７の膨張によるセルギャップＧの変化を考慮して、メインスペーサ５ａの圧縮変形量を規定する。図３は、ＣＦ基板２単独の初期状態（ＴＦＴアレイ基板１と貼り合わせる前）における、メインスペーサ５ａおよびサブスペーサ５ｂを示しており、図４はＣＦ基板２をＴＦＴアレイ基板１と貼り合わせて液晶パネルを形成した状態における、メインスペーサ５ａおよびサブスペーサ５ｂを示している。 In the present embodiment, the amount of compressive deformation of the main spacer 5a is defined in consideration of the change in the cell gap G due to the expansion of the liquid crystal 3 and the resin layer 7. 3 shows the main spacer 5a and the sub-spacer 5b in the initial state of the CF substrate 2 alone (before being bonded to the TFT array substrate 1), and FIG. 4 shows the CF substrate 2 being bonded to the TFT array substrate 1. The main spacer 5a and the sub-spacer 5b in the state in which the liquid crystal panel is formed are shown.

図３の如く、メインスペーサ５ａの高さＬａは、サブスペーサ５ｂの高さＬｂよりも高い。ＴＦＴアレイ基板１とＣＦ基板２とが貼り合わせられると、メインスペーサ５ａはＴＦＴアレイ基板１に圧接し、図４の如く、高さ方向に所定量（圧縮変形量ΔＬａ）だけ圧縮される。サブスペーサ５ｂは、液晶パネルに大きな圧力が加わったときにはじめてＴＦＴアレイ基板１に当接するように、通常状態ではＴＦＴアレイ基板１に当接しない高さで形成される。つまり、メインスペーサ５ａの高さＬａとサブスペーサ５ｂの高さＬｂとの差Ｄは、圧縮変形量ΔＬａよりも大きく設定される。 As shown in FIG. 3, the height La of the main spacer 5a is higher than the height Lb of the sub-spacer 5b. When the TFT array substrate 1 and the CF substrate 2 are bonded together, the main spacer 5a comes into pressure contact with the TFT array substrate 1 and is compressed by a predetermined amount (compression deformation amount ΔLa) in the height direction as shown in FIG. The sub-spacer 5b is formed at a height that does not contact the TFT array substrate 1 in a normal state so that the sub-spacer 5b contacts the TFT array substrate 1 only when a large pressure is applied to the liquid crystal panel. That is, the difference D between the height La of the main spacer 5a and the height Lb of the sub-spacer 5b is set to be larger than the compression deformation amount ΔLa.

本実施の形態では、メインスペーサ５ａの初期状態（長さがＬａの状態）からの圧縮変形量ΔＬａは、（ｉ）液晶３の熱膨張によるセルギャップＧの変化量と、（ｉｉ）樹脂層７の熱膨張の影響によるセルギャップＧの変化量とを考慮して決定する。 In the present embodiment, the amount of compressive deformation ΔLa from the initial state (length La) of the main spacer 5a is expressed by (i) the amount of change in the cell gap G due to thermal expansion of the liquid crystal 3, and (ii) the resin layer. 7 and the amount of change in the cell gap G due to the influence of thermal expansion.

具体的には、メインスペーサ５ａの圧縮変形量ΔＬａを、液晶３の熱膨張によるセルギャップＧの増加量と、樹脂層７の膨張量の影響によるセルギャップＧの増加量との和以上にする。つまり周囲温度が所定の高温（液晶表示装置の使用温度範囲の上限温度）になり、液晶３と樹脂層７の熱膨張に起因して、液晶パネルにセルギャップＧが大きくなった部分（特に液晶パネルの周辺部）が生じても、その部分でメインスペーサ５ａの圧縮変形量ΔＬａがゼロにならない程度に、通常温度におけるメインスペーサ５ａの圧縮変形量ΔＬａを大きく設定しておく。 Specifically, the amount of compressive deformation ΔLa of the main spacer 5 a is set to be equal to or greater than the sum of the increase amount of the cell gap G due to the thermal expansion of the liquid crystal 3 and the increase amount of the cell gap G due to the influence of the expansion amount of the resin layer 7. . That is, the portion where the cell gap G is increased in the liquid crystal panel due to the thermal expansion of the liquid crystal 3 and the resin layer 7 (particularly the liquid crystal) Even if the peripheral portion of the panel occurs, the amount of compressive deformation ΔLa of the main spacer 5a at the normal temperature is set large so that the amount of compressive deformation ΔLa of the main spacer 5a does not become zero at that portion.

ただし、通常状態でサブスペーサ５ｂがＴＦＴアレイ基板１に接触しないように、メインスペーサ５ａの圧縮変形量ΔＬａは、メインスペーサ５ａの高さＬａとサブスペーサ５ｂの高さＬｂとの差Ｄよりも小さくする。 However, the amount of compressive deformation ΔLa of the main spacer 5a is larger than the difference D between the height La of the main spacer 5a and the height Lb of the sub-spacer 5b so that the sub-spacer 5b does not contact the TFT array substrate 1 in a normal state. Make it smaller.

本発明者は、液晶表示装置を所定の高温（液晶表示装置の使用温度範囲の上限温度；例えば８０℃）下に置き、メインスペーサ５ａの圧縮変形量ΔＬａと表示ムラの程度との関係を検証する実験を行った。図５は、その実験結果を示すグラフである。図５のグラフの横軸はメインスペーサ５ａの圧縮変形量ΔＬａであり、縦軸は表示ムラの濃淡を５段階で評価した値であり、数値が大きいほど表示ムラが濃いことを表している（５は「非常に濃い」、１は「全く見えない」）。 The inventor places the liquid crystal display device under a predetermined high temperature (upper limit temperature of the use temperature range of the liquid crystal display device; for example, 80 ° C.), and verifies the relationship between the amount of compressive deformation ΔLa of the main spacer 5a and the degree of display unevenness. An experiment was conducted. FIG. 5 is a graph showing the experimental results. The horizontal axis of the graph of FIG. 5 is the amount of compressive deformation ΔLa of the main spacer 5a, and the vertical axis is a value obtained by evaluating the shade of display unevenness in five stages. The larger the numerical value, the deeper the display unevenness is ( 5 is “very dark” and 1 is “not visible at all”).

当該実験は、前面パネル８および樹脂層７を有する液晶表示装置と、それらを有さない液晶表示装置に対して行われた。また、当該実験においては、所定の高温を８０℃とし、液晶パネルとしては横電界方式のものを用いた。また、実験で用いた液晶パネルにおいて、液晶３の熱膨張係数は７．４６×１０^-1／Ｋであり、通常温度でのセルギャップＧは３．５μｍである。この場合、８０℃環境では、前面パネル８および樹脂層７を有さない液晶パネルでのセルギャップＧの増加量は０．１５μｍである。 The experiment was performed on a liquid crystal display device having the front panel 8 and the resin layer 7 and a liquid crystal display device not having them. In this experiment, a predetermined high temperature was set to 80 ° C., and a liquid crystal panel of a horizontal electric field type was used. In the liquid crystal panel used in the experiment, the thermal expansion coefficient of the liquid crystal 3 is 7.46 × 10 ⁻¹ / K, and the cell gap G at a normal temperature is 3.5 μm. In this case, in the 80 ° C. environment, the increase amount of the cell gap G in the liquid crystal panel not having the front panel 8 and the resin layer 7 is 0.15 μm.

図５に示すように、前面パネル８および樹脂層７を有さない液晶表示装置では、メインスペーサ５ａの圧縮変形量ΔＬａが０．１５μｍ未満のときに表示ムラが視認されたが、圧縮変形量ΔＬａが０．１５μｍ以上のときは視認されなかった。一方、前面パネル８および樹脂層７を有する液晶表示装置では、メインスペーサ５ａの圧縮変形量ΔＬａが０．２μｍ以上のとき表示ムラは視認されなかった。つまり前面パネル８および樹脂層７を備える場合、それらを備えない場合に比べ、表示ムラの発生を抑えるためにはメインスペーサ５ａの圧縮変形量ΔＬａを０．０５μｍ大きくする必要がある。このことは、樹脂層７の熱膨張の影響によるセルギャップＧの増加量が０．０５μｍあったことを意味する。 As shown in FIG. 5, in the liquid crystal display device that does not have the front panel 8 and the resin layer 7, display unevenness was visually recognized when the amount of compressive deformation ΔLa of the main spacer 5a was less than 0.15 μm. It was not visually recognized when ΔLa was 0.15 μm or more. On the other hand, in the liquid crystal display device having the front panel 8 and the resin layer 7, display unevenness was not visually recognized when the amount of compressive deformation ΔLa of the main spacer 5a was 0.2 μm or more. That is, when the front panel 8 and the resin layer 7 are provided, the amount of compressive deformation ΔLa of the main spacer 5a needs to be increased by 0.05 μm in order to suppress the occurrence of display unevenness as compared with the case where they are not provided. This means that the increase amount of the cell gap G due to the thermal expansion of the resin layer 7 was 0.05 μm.

以上より、液晶３および樹脂層７の熱膨張に起因する表示ムラを抑えるためには、メインスペーサ５ａの圧縮変形量ΔＬａを、液晶３の熱膨張によるセルギャップＧの増加量（０．１５μｍ）と、樹脂層７の熱膨張の影響によるセルギャップＧの増加量（０．０５μｍ）との和（０．２μｍ）以上にすることが有効であることが分かる。 From the above, in order to suppress display unevenness due to the thermal expansion of the liquid crystal 3 and the resin layer 7, the amount of compressive deformation ΔLa of the main spacer 5 a is increased by the amount of increase of the cell gap G due to the thermal expansion of the liquid crystal 3 (0.15 μm). It can be seen that it is effective to make the sum (0.2 μm) or more of the increase amount (0.05 μm) of the cell gap G due to the influence of thermal expansion of the resin layer 7.

但し、メインスペーサ５ａを大きくすると、液晶パネル内が負圧になり、特に黒表示時において、残留応力が原因と考えられる表示ムラが発生することが確認された。この表示ムラは、ＩＰＳ（In Plane Switching）モード、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードなどの横方向電界（ＴＦＴアレイ基板１に水平な向きの電界）を用いて液晶を駆動する方式の液晶表示装置で顕著に現れる傾向にある。以下、この液晶表示装置内の残留応力に起因する表示ムラを「応力ムラ」と称す。 However, it was confirmed that when the main spacer 5a is enlarged, the inside of the liquid crystal panel becomes a negative pressure, and display unevenness caused by residual stress is generated particularly during black display. This display unevenness is caused by a liquid crystal display device of a type in which a liquid crystal is driven using a lateral electric field (an electric field oriented in the horizontal direction on the TFT array substrate 1) such as an IPS (In Plane Switching) mode or an FFS (Fringe Field Switching) mode. It tends to appear prominently. Hereinafter, the display unevenness caused by the residual stress in the liquid crystal display device is referred to as “stress unevenness”.

応力ムラは、液晶パネルに残留した応力に起因して、ガラスが光弾性効果による位相差を発生することで生じると考える。その場合、液晶パネルに設けられる２枚の偏光板がクロスニコルに配置されていても光抜けが生じるため、残留応力の分布に応じた表示ムラ（応力ムラ）が現れる。本実施の形態の液晶表示装置に応力ムラが現れたのは、メインスペーサ５ａの圧縮変形量ΔＬａを大きくしたことにより、メインスペーサ５ａの圧縮応力が増し、残留応力が大きくなったためと考えられる。 It is considered that the stress unevenness is caused by the fact that the glass generates a phase difference due to the photoelastic effect due to the stress remaining in the liquid crystal panel. In that case, light leakage occurs even when the two polarizing plates provided in the liquid crystal panel are arranged in crossed Nicols, and thus display unevenness (stress unevenness) corresponding to the distribution of residual stress appears. The reason why the stress unevenness appears in the liquid crystal display device of the present embodiment is considered to be that the compressive stress of the main spacer 5a is increased and the residual stress is increased by increasing the amount of compressive deformation ΔLa of the main spacer 5a.

そこで本発明者は、メインスペーサ５ａの圧縮圧力を小さくするために、メインスペーサ５ａの面積占有率（液晶パネルの表示領域の面積に対する、メインスペーサ５ａとＴＦＴアレイ基板１との接触面積の割合）を減らすことを検討し、メインスペーサ５ａの面積占有率と応力ムラの程度との関係を検証する実験を行った。図６は、その実験結果を示すグラフである。図６のグラフの横軸はメインスペーサ５ａの圧縮変形量ΔＬａであり、縦軸は応力ムラの濃淡を５段階で評価した値であり、数値が大きいほど表示ムラが濃いことを表している（５は「非常に濃い」、１は「全く見えない」）。 Therefore, the present inventor has made the area occupancy of the main spacer 5a (the ratio of the contact area between the main spacer 5a and the TFT array substrate 1 to the area of the display area of the liquid crystal panel) in order to reduce the compression pressure of the main spacer 5a. An experiment was conducted to verify the relationship between the area occupancy ratio of the main spacer 5a and the degree of stress unevenness. FIG. 6 is a graph showing the experimental results. The horizontal axis of the graph in FIG. 6 is the amount of compressive deformation ΔLa of the main spacer 5a, and the vertical axis is a value obtained by evaluating the intensity of stress unevenness in five levels. The larger the numerical value, the deeper the display unevenness ( 5 is “very dark” and 1 is “not visible at all”).

この実験では、メインスペーサ５ａの面積占有率（メインスペーサ密度）が０．０１％〜０．０６％の各液晶表示装置について、メインスペーサ５ａの圧縮変形量ΔＬａを変えたときの応力ムラの濃淡の変化を観察した。当該実験で用いた液晶表示装置では、初期状態（ＣＦ基板２をＴＦＴアレイ基板１に貼り合わせていない状態）でのメインスペーサ５ａの高さＬａとサブスペーサ５ｂの高さＬｂとの差Ｄは０．５μｍである。 In this experiment, for each liquid crystal display device in which the area occupancy (main spacer density) of the main spacer 5a is 0.01% to 0.06%, the intensity of stress unevenness when the amount of compressive deformation ΔLa of the main spacer 5a is changed. The change of was observed. In the liquid crystal display device used in the experiment, the difference D between the height La of the main spacer 5a and the height Lb of the sub-spacer 5b in the initial state (the state where the CF substrate 2 is not bonded to the TFT array substrate 1) is 0.5 μm.

実験の結果、図６に示すように、メインスペーサ５ａの面積占有率が０．０２％以下とした場合には、メインスペーサ５ａの圧縮変形量ΔＬａを大きくしても応力ムラが発生しないことが分かった。従って、本実施の形態においては、応力ムラの発生が抑えるために、メインスペーサ５ａの面積占有率を０．０２％以下とすることが好ましい。 As a result of the experiment, as shown in FIG. 6, when the area occupation ratio of the main spacer 5a is 0.02% or less, stress unevenness does not occur even if the amount of compressive deformation ΔLa of the main spacer 5a is increased. I understood. Therefore, in the present embodiment, in order to suppress the occurrence of stress unevenness, it is preferable that the area occupancy of the main spacer 5a is 0.02% or less.

＜実施の形態２＞
図７は、実施の形態２に係る液晶表示装置の構成を示す図である。本実施の形態では、前面パネル８と液晶パネルの間の樹脂層７が、液晶パネルの周辺シール４の上方にまで達する構成となっている。その他の構成は、実施の形態１と同様であるので、ここでの説明は省略する。 <Embodiment 2>
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of the liquid crystal display device according to the second embodiment. In the present embodiment, the resin layer 7 between the front panel 8 and the liquid crystal panel reaches a position above the peripheral seal 4 of the liquid crystal panel. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and thus description thereof is omitted here.

本実施の形態では、液晶３が充填された領域の全てが樹脂層７で覆われるので、樹脂層７が熱膨張したときに樹脂層７がＣＦ基板２を押し下げる力は、液晶３の全体にほぼ均等にかかるようになる。従って、液晶３が液晶パネルの周辺部に集まることが防止される。その結果、液晶パネルの周辺部のセルギャップＧが特に大きくなることが防止でき、その部分に表示ムラが生じることが抑制される。よって、実施の形態１よりもさらに表示ムラの発生を抑制できる。 In the present embodiment, since the entire region filled with the liquid crystal 3 is covered with the resin layer 7, the force that the resin layer 7 pushes down the CF substrate 2 when the resin layer 7 is thermally expanded is exerted on the entire liquid crystal 3. It takes almost evenly. Therefore, the liquid crystal 3 is prevented from gathering around the liquid crystal panel. As a result, the cell gap G in the peripheral portion of the liquid crystal panel can be prevented from becoming particularly large, and display unevenness is suppressed from occurring in that portion. Therefore, the occurrence of display unevenness can be further suppressed than in the first embodiment.

なお、図７では、周辺シール４の上方の樹脂層７の端部が、周辺シール４の内側端部と重なる位置になる構成を示しているが、上記の効果は、少なくとも樹脂層７が周辺シール４の上方にまで達し、液晶３が充填された領域の全てが樹脂層７で覆われていれば得られる。従って、樹脂層７が周辺シール４の内側端部よりも更に外方向へ延在し、周辺シール４に樹脂層７の一部或いは全てが重なる構成であってもよく、その場合も同様の効果が得られる。 7 shows a configuration in which the end portion of the resin layer 7 above the peripheral seal 4 is positioned so as to overlap the inner end portion of the peripheral seal 4. However, at least the resin layer 7 has the above-mentioned effect. It can be obtained if it reaches the upper side of the seal 4 and the entire region filled with the liquid crystal 3 is covered with the resin layer 7. Accordingly, the resin layer 7 may extend further outward than the inner end portion of the peripheral seal 4, and a part or all of the resin layer 7 may overlap the peripheral seal 4. Is obtained.

［第１の変形例］
実施の形態１で図２を用いて説明したように、液晶３は重力方向へと流動しやすく、特に下辺部でセルギャップＧが大きくなりやすい。そのため、実施の形態２に係る液晶表示装置では、少なくとも重力方向において樹脂層７が周辺シール４の上方にまで達していれば、液晶パネルの周辺部でセルギャップＧが大きくなることを抑制できる。 [First Modification]
As described with reference to FIG. 2 in the first embodiment, the liquid crystal 3 tends to flow in the direction of gravity, and the cell gap G tends to increase particularly in the lower side. Therefore, in the liquid crystal display device according to the second embodiment, it is possible to suppress the cell gap G from increasing in the peripheral portion of the liquid crystal panel as long as the resin layer 7 reaches above the peripheral seal 4 in the gravitational direction.

よって図８のように、樹脂層７における重力方向とは逆側（上側）の端部は、周辺シール４の上方にまで達しないように構成してもよい。この場合、液晶パネルの上辺部分へ液晶３が流動しやすくなるが、セルギャップＧが大きくなってメインスペーサ５ａの圧縮変形量ΔＬａがゼロに近くなると、液晶３は重力に従って下へ移動するため、セルギャップＧはそれ以上には大きくならない。 Therefore, as shown in FIG. 8, the end of the resin layer 7 on the side opposite to the direction of gravity (upper side) may not be configured to reach above the peripheral seal 4. In this case, the liquid crystal 3 easily flows to the upper side portion of the liquid crystal panel. However, when the cell gap G increases and the compression deformation amount ΔLa of the main spacer 5a approaches zero, the liquid crystal 3 moves downward according to gravity. The cell gap G does not increase beyond that.

［第２の変形例］
実施の形態２では、周辺シール４あるいは周辺シール４内に混在させるギャップ材（スペーサ）として、液晶３よりも熱膨張率の高いものを用いるとよい。具体的には、液晶表示装置の使用温度範囲の全体、或いは、少なくとも使用温度範囲の上限温度付近（例えば８０度）において、周辺シール４における液晶表示装置の厚さ方向の熱膨張量が、液晶３における同方向の熱膨張量と同等になることが好ましい。 [Second Modification]
In the second embodiment, it is preferable to use a peripheral seal 4 or a gap material (spacer) mixed in the peripheral seal 4 having a higher thermal expansion coefficient than the liquid crystal 3. Specifically, the amount of thermal expansion in the thickness direction of the liquid crystal display device in the peripheral seal 4 at the entire use temperature range of the liquid crystal display device, or at least near the upper limit temperature (for example, 80 degrees) of the use temperature range. 3 is preferably equal to the thermal expansion amount in the same direction.

上で説明したように、図７の液晶表示装置では、高温環境下に置かれたとき、樹脂層７の熱膨張による力が液晶３の全体にほぼ均一にかかる。このとき、周辺シール４の膨張量が液晶３の膨張量よりも小さければ、周辺シール４の近傍におけるセルギャップＧの増加が抑えられ、図２とは逆に、液晶３は液晶パネルの中央部に集まりやすくなる。その結果、液晶パネルの中央部のセルギャップＧが特に大きくなり、その部分に表示ムラが現れることが考えられる。 As described above, in the liquid crystal display device of FIG. 7, the force due to the thermal expansion of the resin layer 7 is applied almost uniformly to the entire liquid crystal 3 when placed in a high temperature environment. At this time, if the expansion amount of the peripheral seal 4 is smaller than the expansion amount of the liquid crystal 3, an increase in the cell gap G in the vicinity of the peripheral seal 4 can be suppressed. It ’s easier to get together. As a result, it is conceivable that the cell gap G at the center of the liquid crystal panel is particularly large, and display unevenness appears in that portion.

本変形例によれば、周辺シール４が液晶３と同程度に膨張することにより、液晶パネルの全体で液晶３が均一に膨張する。そのため、液晶３が液晶パネルの中央部のセルギャップＧが特に大きくなることを防止でき、表示ムラの発生をさらに抑制できる。 According to this modification, the peripheral seal 4 expands to the same extent as the liquid crystal 3, so that the liquid crystal 3 expands uniformly throughout the liquid crystal panel. Therefore, the liquid crystal 3 can prevent the cell gap G at the center of the liquid crystal panel from becoming particularly large, and can further suppress the occurrence of display unevenness.

＜実施の形態３＞
図９は、実施の形態３に係る液晶表示装置の構成を示す図である。本実施の形態では、液晶表示装置の前面側におけるフロントフレーム６の厚みＬｆと樹脂層７の厚みＬｓとの関係が、液晶表示装置の使用温度範囲の全体、或いは、液晶表示装置の使用温度範囲における上限温度付近（例えば８０度）において、Ｌｆ≧Ｌｓとなるように、それらの厚みの設定並びに材料の選択を行ったものである。 <Embodiment 3>
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the liquid crystal display device according to the third embodiment. In the present embodiment, the relationship between the thickness Lf of the front frame 6 and the thickness Ls of the resin layer 7 on the front side of the liquid crystal display device is the entire use temperature range of the liquid crystal display device or the use temperature range of the liquid crystal display device. In the vicinity of the upper limit temperature (for example, 80 degrees), the thicknesses are set and the materials are selected so that Lf ≧ Ls.

本実施の形態によれば、少なくとも液晶表示装置の使用温度範囲の上限温度付近において、樹脂層７が熱膨張しても、樹脂層７から液晶パネルへ圧力が加わることが防止される。従って、液晶３は均一に膨張するようになり、液晶パネルの周辺部のセルギャップＧが特に大きくなってその部分に表示ムラを発生させることを防止できる。 According to the present embodiment, even if the resin layer 7 is thermally expanded at least near the upper limit temperature of the use temperature range of the liquid crystal display device, it is possible to prevent pressure from being applied from the resin layer 7 to the liquid crystal panel. Accordingly, the liquid crystal 3 can be uniformly expanded, and the cell gap G in the peripheral portion of the liquid crystal panel can be prevented from becoming particularly large and causing display unevenness in that portion.

＜実施の形態４＞
図１０は、実施の形態４に係る液晶表示装置の構成を示す図である。本実施の形態では、液晶表示装置の温度が常温から上昇したとき、液晶表示装置の前面側におけるフロントフレーム６の厚み方向の熱膨張量ΔＬｆと樹脂層７の厚み方向の熱膨張量ΔＬｓとの関係が、ΔＬｆ≧ΔＬｓとなるように、それらの厚みの設定並びに材料の選択を行ったものである。これらΔＬｆおよびΔＬｓは、フロントフレーム６または樹脂層７の線膨張係数（材料固有の物性値）と厚みと温度差の積（線膨張係数×厚み×温度差）により求められる。 <Embodiment 4>
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of the liquid crystal display device according to the fourth embodiment. In the present embodiment, when the temperature of the liquid crystal display device rises from room temperature, the amount of thermal expansion ΔLf in the thickness direction of the front frame 6 and the amount of thermal expansion ΔLs in the thickness direction of the resin layer 7 on the front side of the liquid crystal display device. The thicknesses are set and the materials are selected so that the relationship becomes ΔLf ≧ ΔLs. These ΔLf and ΔLs are obtained from the product (linear expansion coefficient × thickness × temperature difference) of the linear expansion coefficient (material-specific property value) of the front frame 6 or the resin layer 7 and the thickness and temperature difference.

本実施の形態によれば、樹脂層７の厚みがもともと大きく、常温状態でも樹脂層７から液晶３へ圧力が加わるような場合でも、温度が上昇するとフロントフレーム６が樹脂層７以上に熱膨張するため、その圧力は小さくなる。よって、高温環境下（液晶表示装置の使用温度範囲の上限温度付近）において、熱膨張した樹脂層７から液晶パネルへ加わる圧力が抑えられる。従って、液晶３は均一に膨張するようになり、液晶パネルの周辺部のセルギャップＧが特に大きくなってその部分に表示ムラを発生させることを防止できる。 According to the present embodiment, even when the thickness of the resin layer 7 is originally large and pressure is applied from the resin layer 7 to the liquid crystal 3 even at room temperature, the front frame 6 expands more than the resin layer 7 when the temperature rises. Therefore, the pressure becomes small. Therefore, the pressure applied to the liquid crystal panel from the thermally expanded resin layer 7 can be suppressed under a high temperature environment (near the upper limit temperature of the use temperature range of the liquid crystal display device). Accordingly, the liquid crystal 3 can be uniformly expanded, and the cell gap G in the peripheral portion of the liquid crystal panel can be prevented from becoming particularly large and causing display unevenness in that portion.

＜実施の形態５＞
以上の各実施の形態では、ＴＦＴアレイ基板１とＣＦ基板２との間に、メインスペーサ５ａに加えて、局所的に大きな圧力から表示セルを保護するためのサブスペーサ５ｂを設ける構成（デュアルスペーサ構造）とした。しかし、本発明に係る液晶表示装置は、前面側に前面パネル８を備えるため、液晶表示装置の前面に指やペン型のポインタなどが当接しても、液晶パネルに局所的な圧力が加わることが緩和されるので、図１１に示すように、サブスペーサ５ｂは省略してもよい。それにより、液晶表示装置の製造コストを削減することができる。 <Embodiment 5>
In each of the above-described embodiments, a configuration in which the sub-spacer 5b for protecting the display cell from a locally large pressure is provided between the TFT array substrate 1 and the CF substrate 2 in addition to the main spacer 5a (dual spacer). Structure). However, since the liquid crystal display device according to the present invention includes the front panel 8 on the front side, local pressure is applied to the liquid crystal panel even if a finger, a pen-type pointer, or the like abuts on the front surface of the liquid crystal display device. Therefore, the sub-spacer 5b may be omitted as shown in FIG. Thereby, the manufacturing cost of the liquid crystal display device can be reduced.

但し、応力ムラの発生を防止するために、メインスペーサ５ａの面積占有率は、実施の形態１と同様に、０．０２％以下に保つことが好ましい。 However, in order to prevent the occurrence of stress unevenness, the area occupation ratio of the main spacer 5a is preferably kept at 0.02% or less as in the first embodiment.

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.

１ＴＦＴアレイ基板、２ＣＦ基板、３液晶、４周辺シール、５ａメインスペーサ、５ｂサブスペーサ、６フロントフレーム、７樹脂層、８前面パネル。 1 TFT array substrate, 2 CF substrate, 3 liquid crystal, 4 peripheral seal, 5a main spacer, 5b subspacer, 6 front frame, 7 resin layer, 8 front panel.

Claims

対向配置された一対の基板およびその間に挟持された液晶を含む表示パネルと、
前記表示パネルの表示領域において、前記一対の基板のうちの一方の基板に設けられ、他方の基板に当接するメインスペーサと、
前記表示パネルの前面側に樹脂層を介して貼り付けられた前面パネルとを備える液晶表示装置であって、
前記前面パネルは、前記表示パネルを収容するフレームの前面側に、前記表示パネルの表示領域を被うよう取り付けられ、
前記表示領域の面積に対する、前記メインスペーサが前記他方の基板に当接する面積の総和の割合は、０．０２％以下であり、
通常温度における前記メインスペーサの圧縮変形量は、当該液晶表示装置の使用温度範囲の上限温度における前記液晶および前記樹脂層の熱膨張の影響による前記一対の基板間の距離の増加量よりも大きい
ことを特徴とする液晶表示装置。 A display panel including a pair of opposed substrates and a liquid crystal sandwiched therebetween;
In the display area of the display panel, a main spacer provided on one of the pair of substrates and contacting the other substrate;
A liquid crystal display device comprising a front panel attached via a resin layer to the front side of the display panel,
The front panel is attached to the front side of the frame that houses the display panel so as to cover the display area of the display panel;
The ratio of the total area of the main spacer in contact with the other substrate to the area of the display region is 0.02% or less,
The amount of compressive deformation of the main spacer at normal temperature is larger than the amount of increase in the distance between the pair of substrates due to the thermal expansion of the liquid crystal and the resin layer at the upper limit temperature of the operating temperature range of the liquid crystal display device. A liquid crystal display device.

前記表示パネルの表示領域において前記一方の基板に設けられ、前記メインスペーサよりも高さが低く、前記他方の基板に当接しないサブスペーサをさらに備える
請求項１記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising: a sub-spacer provided on the one substrate in the display area of the display panel, the sub-spacer being lower than the main spacer and not in contact with the other substrate.

前記液晶は、前記表示パネルの周辺部に形成された周辺シールによって前記一対の基板間に封止されており、
前記樹脂層は、前記表示パネルの前面側において、前記周辺シールが形成された位置の上方にまで達している
請求項１または請求項２記載の液晶表示装置。 The liquid crystal is sealed between the pair of substrates by a peripheral seal formed at the periphery of the display panel,
3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the resin layer reaches a position above the position where the peripheral seal is formed on the front side of the display panel.

当該液晶表示装置の使用温度範囲の上限温度において、前記周辺シールまたは前記周辺シール内に含まれるギャップ材における前記表示パネルの厚さ方向の熱膨張量が、前記液晶における前記表示パネルの厚さ方向の熱膨張量と同等である
請求項３記載の液晶表示装置。 At the upper limit temperature of the operating temperature range of the liquid crystal display device, the thermal expansion amount in the thickness direction of the display panel in the peripheral seal or the gap material included in the peripheral seal is the thickness direction of the display panel in the liquid crystal The liquid crystal display device according to claim 3, which is equivalent to the thermal expansion amount of

前記表示パネルは、横方向電界方式によって前記液晶を駆動するものである
請求項１から請求項４のいずれか一項記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 4, wherein the display panel drives the liquid crystal by a lateral electric field method.

前面パネルは、ガラス製または樹脂製の保護板、或いはタッチパネルである
請求項１から請求項５のいずれか一項記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 5, wherein the front panel is a protective plate made of glass or resin, or a touch panel.