液晶顯示窄邊框?qū)＠夹g(shù)分析

付 瑩 梁 燕（等同第一作者）

國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心光電技術(shù)發(fā)明審查部

液晶顯示窄邊框?qū)＠夹g(shù)分析

付 瑩 梁 燕（等同第一作者）

國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心光電技術(shù)發(fā)明審查部

隨著液晶顯示技術(shù)日趨成熟及手機(jī)、平板等便攜式電子產(chǎn)品的普及，人們對顯示屏邊框的要求越來越高，不希望看到過多的邊框等非顯示屏幕的東西，希望顯示產(chǎn)品的邊框越來越窄，另外實現(xiàn)顯示屏的窄邊框有利于大屏幕顯示技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，因此窄邊框技術(shù)得到越來越多的關(guān)注。本文從專利的角度對窄邊框技術(shù)進(jìn)行分析。

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窄邊框技術(shù)是在TFT－LCD技術(shù)基本發(fā)展成熟之后，提出的更高層次的發(fā)展需求，最早出現(xiàn)在1990年，夏普提出了用柔性驅(qū)動電路板彎折至基板背面來窄化液晶顯示的邊框。1990－1998年該技術(shù)處于起步階段，申請量較少，從1998開始申請量逐步上升，直到2012年呈現(xiàn)爆發(fā)式增長并達(dá)到頂峰。液晶顯示窄邊框技術(shù)的申請國主要有日本、中國、韓國，日本占整個申請量的36%，韓國占15%，雖然中國占的比例較多，但是有超過三分之一是實用新型申請。在2010年之前，中國的申請量均較少，直到2012年出現(xiàn)爆發(fā)式增長，主要是中國的深圳華星和京東方開始大量申請專利。排在前10名的申請人中有6家來自日本，分別是夏普、日立、東芝、索尼、NEC、愛普精工，2家來自韓國，分別是LG和三星，2家來自中國，分別是2009年才成立的深圳華星和京東方。

液晶顯示窄邊框?qū)＠l(fā)展脈絡(luò)

顯示器產(chǎn)生邊框的主要原因有兩個方面，一個是顯示面板本身需要驅(qū)動電路，尤其是針對TFT－LCD走線較多，在像素區(qū)域的邊緣、排布走線和安裝驅(qū)動電路的區(qū)域無法顯示形成邊框；另一方面是為了保護(hù)液晶面板不易被損壞并進(jìn)行安裝固定，需要在面板外圍設(shè)置邊框。窄邊框技術(shù)針對上述兩個方面進(jìn)行改進(jìn)，對于第一方面采取的措施有改善電極布線、驅(qū)動設(shè)置和采用光學(xué)原理在視覺上減小或消除邊框，對于第二方面主要是改進(jìn)面板的固定方式。因此，改善液晶顯示窄邊框的方式主要分為電極布線、驅(qū)動設(shè)置、視覺上消除邊框、面板固定等幾個方面，各個部分所占比例如圖1所示。

電極布線

傳統(tǒng)的電極走線是直接并列排布的，邊框?qū)挾仁艿揭€數(shù)量的限制，即采用直接排布設(shè)計時，邊框?qū)挾热Q于顯示屏分辨率高低，高分辨率面板邊框尺寸可能會很寬。早在1995年三洋電子就提出了電路板多層走線布置以減小邊框；后來日立公司進(jìn)一步提出了將輔助電極和像素電極設(shè)置在不同的層以獲得窄邊框；還有將第一柵極線與第二柵極線都制作于顯示區(qū)，并經(jīng)由跳層而互相電性連接，采用與數(shù)據(jù)線相比電阻率較大的實質(zhì)的輸出電阻替代蛇形繞線。此外，大部分公司都采取減小走線之間的間距及走線本身的寬度來實現(xiàn)窄邊框，然而2011年樂金顯示有限公司發(fā)現(xiàn)這種做法會增加走線電阻，造成信號延遲問題，對此，樂金提出使數(shù)據(jù)連線的最外層數(shù)據(jù)連線包含端部，端部以斜線形狀連接到多條數(shù)據(jù)線的相應(yīng)數(shù)據(jù)線，在實現(xiàn)窄邊框的同時保證顯示質(zhì)量；針對電阻增大的問題也有提出扇出走線采用雙層金屬交錯設(shè)計，通過在陣列基板采用包含有切換TFT的快速測試切換裝置以減少測試走線所占用的空間。總體而言，從電極布線方面實現(xiàn)窄邊框的手段主要有雙層布線、減小走線寬度及走線之間的間距、采取切換裝置減少走線。

驅(qū)動設(shè)置

圖1 窄邊框技術(shù)分支分布圖

驅(qū)動電路設(shè)置一方面是驅(qū)動電路板的放置，另一方面是直接取消驅(qū)動電路板，將驅(qū)動電路直接設(shè)置在像素區(qū)。驅(qū)動電路板放置主要是采用柔性電路板折疊至基板背面的方式，如驅(qū)動板采用柔性電路板并將柔性電路板彎折到基板的背面，在彎折部的之間設(shè)置加強(qiáng)膜使得彎折角度為銳角從而限制彎折的區(qū)域來進(jìn)一步減小邊框?qū)挾龋诒嘲逶O(shè)置一凹部，使得固定在軟性電路板上的芯片位于背板的凹部，從而使得芯片遠(yuǎn)離導(dǎo)光板的光源，克服了液晶顯示芯片過熱的問題。

視覺上消除邊框

雖然可以通過改變柵極布線和驅(qū)動電路板設(shè)置來減小邊框，但是邊框始終是存在的，且由于生產(chǎn)工藝的影響，無邊框是不可能實現(xiàn)的。后來，隨著拼接大屏幕技術(shù)的普及，人們對邊框的容忍度越來越小，其實早在1998年株式會社日立顯示器已經(jīng)提出了用反光片來改變光路，這為以后消除拼接屏拼縫開啟了很好的思路，后來從視覺上消除邊框的方式基本都是利用光學(xué)元件改變光路，例如：在拼縫處設(shè)置鋸齒狀棱鏡，在顯示區(qū)域和邊框區(qū)域鄰接區(qū)域及邊框區(qū)域上方設(shè)置菲涅爾透鏡，將顯示面板的邊緣設(shè)置為具有弧度消除邊框，表面覆蓋偏振片，偏振片的面積大于框體邊緣，從側(cè)邊下方固定，在顯示面板至少一個外表面上增設(shè)了棱鏡膜，通過該棱鏡結(jié)構(gòu)的子棱鏡，使得背光在透過棱鏡膜的時候向外側(cè)偏折，也就使得透過顯示面板邊側(cè)的背光向著顯示面板的邊緣折射；在液晶顯示器用基板上增設(shè)的樹脂層。

面板固定

早在1996年東芝就提出通過改進(jìn)面板與框體的固定方式來減小顯示器邊框，后來在與其顯示表面相對的表面上形成的孔，通過后殼體或者外殼結(jié)構(gòu)中的固定板將螺栓旋入孔中使扁平屏面顯示組件固定到外殼結(jié)構(gòu)上。2011－2013年深圳華星和京東方先后提出了多種省略前框、將顯示面板與后殼直接貼合的方式以減小邊框，例如通過鉚合連接件、卡槽卡扣、魔術(shù)貼、真空吸附管、真空吸盤、公扣體及母扣體、鉚柱或螺母、磁鐵吸附等。另外還可以采取透明材質(zhì)的前框，如CN201110461232、CN201210298998等。還可以通過改進(jìn)膠合密封的方式來實現(xiàn)窄邊框，如JP112699、CN200410027942、CN201110163067、CN201210154083、KR20120138011等。

結(jié)束語

筆者分析了液晶顯示窄邊框技術(shù)的專利趨勢，在該領(lǐng)域中，日本占據(jù)有絕對的優(yōu)勢，尤其是早年的一些基礎(chǔ)性專利大部分都來自日本，其中夏普株式會社獨占鰲頭。中國在這方面起步晚，但是增長非常迅速，尤其是深圳華星和京東方在2010年之后的申請量甚至超過了日本和韓國，然而國內(nèi)的大部分申請其改進(jìn)點較小，很難有突破性進(jìn)展，因此國內(nèi)申請人有必要掌握該領(lǐng)域的研發(fā)重點和方向，增強(qiáng)市場競爭力，形成以龍頭企業(yè)為中心的專利布局。