液晶顯示窄邊框專利技術分析

付 瑩 梁 燕（等同第一作者）

國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心光電技術發明審查部

液晶顯示窄邊框專利技術分析

付 瑩 梁 燕（等同第一作者）

國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心光電技術發明審查部

隨著液晶顯示技術日趨成熟及手機、平板等便攜式電子產品的普及，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，希望顯示產品的邊框越來越窄，另外實現顯示屏的窄邊框有利于大屏幕顯示技術的進一步發展，因此窄邊框技術得到越來越多的關注。本文從專利的角度對窄邊框技術進行分析。

液晶顯示窄邊框專利申請分析

液晶顯示窄邊框專利概況

窄邊框技術是在TFT－LCD技術基本發展成熟之后，提出的更高層次的發展需求，最早出現在1990年，夏普提出了用柔性驅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年呈現爆發式增長并達到頂峰。液晶顯示窄邊框技術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年出現爆發式增長，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。

液晶顯示窄邊框專利發展脈絡

顯示器產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動電路，尤其是針對TFT－LCD走線較多，在像素區域的邊緣、排布走線和安裝驅動電路的區域無法顯示形成邊框；另一方面是為了保護液晶面板不易被損壞并進行安裝固定，需要在面板外圍設置邊框。窄邊框技術針對上述兩個方面進行改進，對于第一方面采取的措施有改善電極布線、驅動設置和采用光學原理在視覺上減小或消除邊框，對于第二方面主要是改進面板的固定方式。因此，改善液晶顯示窄邊框的方式主要分為電極布線、驅動設置、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

傳統的電極走線是直接并列排布的，邊框寬度受到引線數量的限制，即采用直接排布設計時，邊框寬度取決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；后來日立公司進一步提出了將輔助電極和像素電極設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，并經由跳層而互相電性連接，采用與數據線相比電阻率較大的實質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窄邊框，然而2011年樂金顯示有限公司發現這種做法會增加走線電阻，造成信號延遲問題，對此，樂金提出使數據連線的最外層數據連線包含端部，端部以斜線形狀連接到多條數據線的相應數據線，在實現窄邊框的同時保證顯示質量；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。

驅動設置

圖1 窄邊框技術分支分布圖

驅動電路設置一方面是驅動電路板的放置，另一方面是直接取消驅動電路板，將驅動電路直接設置在像素區。驅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，在彎折部的之間設置加強膜使得彎折角度為銳角從而限制彎折的區域來進一步減小邊框寬度，在背板設置一凹部，使得固定在軟性電路板上的芯片位于背板的凹部，從而使得芯片遠離導光板的光源，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動電路板設置來減小邊框，但是邊框始終是存在的，且由于生產工藝的影響，無邊框是不可能實現的。后來，隨著拼接大屏幕技術的普及，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元件改變光路，例如：在拼縫處設置鋸齒狀棱鏡，在顯示區域和邊框區域鄰接區域及邊框區域上方設置菲涅爾透鏡，將顯示面板的邊緣設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，從側邊下方固定，在顯示面板至少一個外表面上增設了棱鏡膜，通過該棱鏡結構的子棱鏡，使得背光在透過棱鏡膜的時候向外側偏折，也就使得透過顯示面板邊側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的樹脂層。

面板固定

早在1996年東芝就提出通過改進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構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構上。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的前框，如CN201110461232、CN201210298998等。還可以通過改進膠合密封的方式來實現窄邊框，如JP112699、CN200410027942、CN201110163067、CN201210154083、KR20120138011等。

結束語

筆者分析了液晶顯示窄邊框技術的專利趨勢，在該領域中，日本占據有絕對的優勢，尤其是早年的一些基礎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，然而國內的大部分申請其改進點較小，很難有突破性進展，因此國內申請人有必要掌握該領域的研發重點和方向，增強市場競爭力，形成以龍頭企業為中心的專利布局。