JP2008145778A - 湾曲液晶パネル及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一般的な平面液晶パネルを湾曲させて構成する湾曲パネル液晶表示装置であって、光線漏れのない優れた表示品質を有する湾曲パネル液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】液晶パネルのうち観察者側であるＣＦ基板側が観察者に向かって凹型となるように液晶パネル全体を湾曲させ、ＣＦ基板上の各画素の水平方向のピッチを、ＴＦＴ基板上の各画素の水平方向のピッチよりも短くなるように構成するか、または、該ピッチは同一とし、凹型に湾曲したＣＦ基板の水平方向の左右の両端部領域に存在するブラックマトリックスの水平方向の幅を、中央部領域に設置されているブラックマトリックスの水平方向の幅より広くなるように構成する。
【選択図】図８

Description

本発明は、アアクティブマトリックス型液晶パネル及びアクティブマトリックス型液晶表示装置に関する。

近年、液晶表示装置がテレビジョン受信機の表示装置に採用されるのに伴い、液晶表示装置画面の大画面化が加速している。画面の大画面化が進むにつれ、視聴者が画面の中央部を視る場合の視角と画面の左右の両端を見る場合の視角との視角差（本明細書においては、「視角」の用語を画面の観察者の視線と観察している画面の接線とのなす角度と定義し、それらの差を「視角差」と定義して使用する）が大きくなってしまうという問題がある。

かかる視角差の問題を解決するためには、湾曲パネルの形状を観察者側が凹型となるように湾曲した形状とすることが考えられる。

液晶パネルは中間に液晶を狭持する２枚のガラスより構成されているために、観察者の目の位置を中心点として、２枚のガラスを観察者側が凹型になるように湾曲させると、観察者に近い側である内側のガラス基板と、遠い側である外側のガラス基板では、横幅が微妙に異なり、外側のガラスの横幅のほうが、僅かではあるが、広くなる。図を参照しつつ説明する。

図１０は２枚の基板を湾曲させる前の様子を示すガラス基板の簡略断面図である。

図１１は図１０の２枚の基板を湾曲させた後の基板の簡略断面図である。
図１０と図１１において、１０１は２枚の基板のうち観察者に近いほうに存在するＣＦ基板であり、１０２は観察者から遠いほうに存在するＴＦＴ基板であり、１１０は観察者の視線を示す矢印である。

図１０と図１１に示されているように、２枚の湾曲した基板を精確に重ねるためには、外側の基板の横幅を内側の基板より広くする必要がある。

また、湾曲パネルの問題点として、バックライトからの光線がカラーフィルターのブラックマトリックスから漏れるという問題がある。図に基づいて説明する。

図１は平面液晶パネルの断面図である。

図２は図１の１０３の部分の拡大断面図である。
図２において、２０４はブラックマトリックス（以下「ＢＭ」ともいう）であり、２０１はカラーフィルターの着色部であり、２０２は信号線であり、２０５はバックライトからＢＭ２０４へ向かう光線であり、２０６はバックライトから着色部２０１へ向かう光線であり、２０３は画素のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ
Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）である。ＢＭ２０４は光を通さないので、光線２０５はＢＭ２０４に遮られて観察者の目に到達しない。その結果、信号線２０２はＢＭ２０４の裏側に隠れることができ、観察者の目に入らない。また、ＩＴＯ２０３は透明であるので、光線２０６は、着色部２０１を通過して、着色された光となって観察者の目に入り、観察者は正しく映像を視ることができる
しかし、平面パネルを湾曲させると、本来はＢＭ２０４に遮られるはずの光線２０５がＢＭ２０４に隣接する着色部２０１を通過して、観察者に観察されてしまう。図に基づいて説明する。

図３は図１の２枚の平面基板を湾曲させた後の基板の断面図である。
図４は図３の３０１の部分の拡大断面図である。
図４の光線２０５は本来はＢＭ２０４に遮られるはずの光線であるが、パネルが湾曲して、ＢＭ２０４の位置が液晶パネルが平面である場合よりも少しずれているために、隣の着色部２０１からもれてしまう。

したがって、表示品質のよい、湾曲パネルを有する液晶表示装置を提供するためには、これらの光線漏れという問題を解決することが必要である。

なお、図４において、ＣＦ基板とＴＦＴ基板は精確には平面ではなく、湾曲しているが、拡大図であり、湾曲度は僅かであるので、平面のように描いている。

実開 昭５８−５２５１３

そこで、本発明は、通常の平面液晶パネルを湾曲させて構成する湾曲パネル液晶表示装置であって、光線漏れのない優れた表示品質を有する湾曲パネル液晶表示装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は薄膜トランジスタを含む画素がマトリックス状に配置されたＴＦＴ基板と、カラーフィルターが配置された基板（以下「ＣＦ基板」ともいう）との間に液晶を狭持してなる液晶パネルであって、
前記液晶パネルは観察者側であるＣＦ基板側が観察者に向かって凹型となるように、前記液晶パネル全体が湾曲し、
前記凹型に湾曲した内側の前記ＣＦ基板における有効表示領域の水平方向の長さが、湾曲した外側のＴＦＴ基板における有効表示領域の水平方向の長さよりも短いことを特徴とする。

２枚の基板を湾曲させた場合の内側の基板と外側の基板の円弧の長さの差を調整することにより、光線の漏れを防止するものである。

請求項２に記載の発明は請求項１に記載の液晶パネルに係り、
前記ＣＦ基板上の各画素の、水平方向のピッチは、前記ＴＦＴ基板上の各画素の水平方向のピッチよりも短いことを特徴とする液晶パネル。

２枚の基板を湾曲させた場合の内側の基板と外側の基板の円弧の長さの差を各画素のピッチを調整することにより、カラーフィルターのブラックマトリックスの位置がずれることに起因する光線の漏れを防止するものである。

請求項３に記載の発明は薄膜トランジスタを含む画素がマトリックス状に配置されたＴＦＴ基板と、カラーフィルターが配置されたＣＦ基板との間に液晶を狭持してなる液晶パネルであって、
前記液晶パネルは観察者側であるＣＦ基板側が観察者に向かって凹型となるように前記液晶パネル全体が湾曲し、
前記凹型に湾曲したＣＦ基板の水平方向の左右の両端部領域に存在するブラックマトリックスの水平方向の幅は、前記ＣＦ基板の中央部領域に設置されているブラックマトリックスの水平方向の幅よりも広いことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は請求項３に記載の液晶パネルに係り、
前記ＣＦ基板上の各画素の、水平方向のピッチと、前記ＴＦＴ基板上の各画素の水平方向のピッチとは同じであることを特徴とする液晶パネル。

ブラックマトリックスの水平方向の幅を変化させることに加えて、ＣＦ基板上の画素のピッチとＴＦＴ基板上の画素のピッチとを同一にすることにより、同じ液晶パネルを平面液晶パネルと湾曲液晶パネルとに共通して使用できるようにするものである。

請求項５に記載の発明は請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶パネルに係り、
前記狭持されている液晶はＴＮモード、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード、ＶＡモードのいずれかで動作することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は液晶表示装置であって、
請求項１乃至５のいずれかに記載する液晶パネルを有することを特徴とする。

本発明によれば、通常の平面液晶パネルを湾曲させて構成する湾曲パネル液晶表示装置において、平面液晶パネルを湾曲させたことによるバックライトからの光線の漏れを防止でき、優れた表示品質を有する湾曲パネル液晶表示装置を提供することができる。

以下、図を参照しつつ、発明を実施するための形態につき説明する。

本発明の実施の形態１に係る湾曲液晶パネルは液晶パネルを構成する２枚の基板のうち、観察者の側に近いほうの基板であるＣＦ基板の各画素の左右方向のピッチが、観察者の側から遠いほうの基板であるＴＦＴ基板の各画素のピッチよりも短くする。図を参照しつつ説明する。

図７はＣＦ基板の画素の左右方向のピッチが、ＴＦＴ基板の画素のピッチよりも短いことを特徴とするＣＦ基板とＴＦＴ基板の、湾曲形状にする前の平面形状のときの断面図である。
図７において、１０１はＣＦ基板であり、１０２はＴＦＴ基板であり、２０４はＢＭであり、７０４はＣＦ基板上の各画素のピッチがＴＦＴ基板上の各画素のピッチと同じであると仮定した場合のＢＭの位置である。本発明の実施の形態１に係る湾曲液晶パネルにおいては、ＣＦ基板の各画素の左右方向のピッチをＴＦＴ基板の各画素のピッチよりも短く構成する。その結果、図７に示されているように、ＣＦ基板上の左右の両端付近に存在するＢＭは僅かに中央に寄る。

観察者の側に近いＣＦ基板の画素の左右方向のピッチが、観察者の側から遠いＴＦＴ基板の画素のピッチよりも短い基板を製造するには、ＣＦ基板とＴＦＴ基板とで、画素のピッチが異なるフォトマスクを用いるのではなく、同じピッチのフォトマスクを用いて、露光等をする際に、ＣＦ基板とＴＦＴ基板とにおいて、倍率を変化させて露光をすれば、従来と同様のフォトマスクを用いて、実施の形態１に係る湾曲液晶パネルを製造できる。

次に、平面パネルを観察者の側が凹型となるように湾曲させる方法について説明する。湾曲させるためには、例えば、平面形状のパネルの周囲の４辺のうち、液晶の観察者から見て水平方向の２辺に湾曲形状をしたスペーサを用いて液晶パネルを固定しながら液晶表示装置に液晶パネルを組み込むことによって平面形状のパネルの形状を湾曲させることができる。図に基づいて説明する。

図１２はスペーサを設置することによって、平面形状の液晶パネルを湾曲形状の液晶パネルにする方法を示す各部品の展開斜視図である。
図１２において、１２０１は凸型形状のスペーサであり、１２０７は凹型湾曲形状のスペーサであり、１０１はＣＦ基板であり、１０２はＴＦＴ基板であり、１２０８はバックライトユニットである。

平面形状のＣＦ基板とＴＦＴ基板をスペーサ１２０７とスペーサ１２０１で挟むことによって、ＣＦ基板とＴＦＴ基板は非常に薄いので簡単に撓み、湾曲形状となる。ただし、図１２に示される製造方法は例示である。

図８はパネルの形状が湾曲となった後の本発明の実施の形態１に係る液晶パネルの断面図である。
図８において、２０４はＢＭであり、１０１はＣＦ基板であり、１０２はＴＦＴ基板である。
ＣＦ基板上の各画素の水平方向のピッチは、ＴＦＴ基板上の各画素の水平方向のピッチよりも短い。その結果として、ＣＦ基板の水平方向の辺の長さはＴＦＴ基板の水平方向の辺の長さよりも短くなる。

図８に示される本発明の実施の形態１に係る湾曲液晶パネルの効果について説明する。
この効果は、本発明の実施の形態に係る湾曲液晶パネルの効果を本発明を用いない場合に発生する問題点と対比すると理解し易いので、まず、ＣＦ基板上の各画素の左右方向のピッチと、ＴＦＴ基板上の各画素の左右方向のピッチが同じ場合の問題点について説明する。

図５はＣＦ基板上の各画素の水平方向のピッチと、ＴＦＴ基板上の各画素の水平方向のピッチとが同じ場合のＢＭ２０４の位置と信号線２０２との相対的な位置関係を示す断面図である。
図６は図５を湾曲させたものの断面図である。
図６において、Ｋはバックライトからの光線である。ＣＦ基板上の各画素の水平方向のピッチと、ＴＦＴ基板上の各画素の水平方向のピッチが同じであると、本来はＢＭ２０４によって遮られるべきである光線Ｋが、図６に示されているように漏れてしまう。また、信号線２０２がＢＭの後ろに隠れることができない。

その点、本発明の実施の形態１に係る湾曲液晶パネルの場合には、図７に示されているように、本発明の実施の形態１に係る湾曲液晶パネルにおいては、ＣＦ基板上の画素のピッチはＴＦＴ基板上の画素のピッチより短く、ＣＦ基板上の観察者から視て左右の両端付近に存在するＢＭは少しずれて中央に寄ってくるので、図８の光線ＫはＢＭ２０４によって遮られて、光線が漏れない。また、信号線２０２はＢＭ２０４の後ろに隠れることができ、その結果として、良い表示品質を得られる。

次に、本発明の実施の形態２に係る湾曲液晶パネルについて説明する。
実施の形態２に係る湾曲液晶パネルは観察者側であるＣＦ基板側が凹型となるように湾曲し、ＣＦ基板上の画素のピッチとＴＦＴ基板上の画素のピッチは同じであるが、凹型に湾曲したＣＦ基板の左右の両端部領域に存在するブラックマトリックスの左右方向の幅は、中央部領域に設置されているブラックマトリックスの左右方向の幅より広くなるように基板が構成されている。

図１５は本発明の実施の形態２に係る液晶パネル基板の基板であって、湾曲させる前の基板の断面図である。
図１５において、１０１はＣＦ基板であり、１０２はＴＦＴ基板であり、２０４はＢＭである。図１５に示されているように、本発明の実施の形態２に係る湾曲液晶パネルにおいてはＣＦ基板上の左右の両端付近に存在するＢＭの幅は中央に存在するＢＭの幅より広くなるように構成されている。次に、基板を湾曲させた後の形状について説明する。

なお、平面パネルを観察者の側が凹型となるように湾曲させる方法については実施の形態１の場合と同様であるので省略する。

図１６は図１５のパネルの形状を湾曲形状にした後の液晶パネルの断面図である。
図１６において、２０４はＢＭであり、１０１はＣＦ基板であり、１０２はＴＦＴ基板である。

図１６を参照しつつ、本発明の実施の形態２に係る湾曲液晶パネルの効果について説明する。
効果を説明する前に、本発明を用いない場合、即ち、ＣＦ基板上の左右の両端付近に存在するＢＭの幅と中央に存在するＢＭの幅とが同じものである場合に生じる問題について説明する。
図１３はＣＦ基板上の左右の両端付近に存在するＢＭの幅と中央に存在するＢＭの幅とが同じである場合の基板の断面図である。
図１４は図１３のパネルの形状を湾曲形状とした後の液晶パネルの断面図である。
図１４において、Ｋはバックライトからの光線である。図１４に示されているように、ＣＦ基板上の左右の両端付近に存在するＢＭの幅と中央に存在するＢＭの幅とが同じであると、本来はＢＭ２０４によって遮られるべきである光線Ｋが漏れてしまう。また、信号線２０２がＢＭの後ろに隠れることができない。

一方、本発明の実施の形態２に係る湾曲液晶パネルの場合には、図１６に示されているように、ＣＦ基板上の左右の両端付近に存在するＢＭの幅は中央に存在するＢＭの幅より広い。その結果、図１６の光線ＫはＢＭ２０４によって遮られるために光線が漏れない。また、信号線２０２はＢＭ２０４の後ろに隠れることができ、その結果として、良い表示品質を得られる。

また、本発明の実施の形態２に係る湾曲液晶パネルの、別の効果として、本発明の実施の形態２に係る湾曲液晶パネルは、パネルを湾曲させた場合だけではなく、パネルが平面であっても光線の漏れを防止できる。即ち、本発明の実施の形態２に係る液晶パネルは平面液晶パネルと湾曲液晶パネルに共通して用いることができる。

なお、本発明の実施の形態２に係る湾曲液晶パネルは、凹型に湾曲したＣＦ基板の左右の両端部領域に存在するブラックマトリックスの左右方向の幅が中央部領域に設置されているブラックマトリックスの左右方向の幅より広くなるという特徴に加えて、ＣＦ基板上の画素のピッチとＴＦＴ基板上の画素のピッチは同じであるという特徴を有していたが、本発明の他の実施の形態として、凹型に湾曲したＣＦ基板の左右の両端部領域に存在するブラックマトリックスの左右方向の幅が中央部領域に設置されているブラックマトリックスの左右方向の幅より広くなるという特徴を有し、さらに、ＣＦ基板上の画素の、左右方向のピッチは、ＴＦＴ基板上の画素の左右方向のピッチよりも短いという特徴を有するという実施の形態もある。この実施の形態に係る湾曲液晶パネルによっても、光線漏れを防止できる。

この実施の形態に係る液晶パネルの構成は、実施の形態１と実施の形態２をあわせたものであるので、具体的な説明は省略する。平面液晶パネルを湾曲させる方法についても同様である。

最後に、参考として、基板を湾曲させた場合のＣＦ基板とＴＦＴ基板の長さの相違について、４７インチのＴＶ用パネルの例として、計算した結果を示す。ただし、これは、単なる数値例の一つである。
本例の前提として、パネルのサイズは横の長さが、１０４２ｍｍであり、縦の長さが５８６ｍｍであり、CF基板とTFT基板との間のギャップが５μｍであり、観察者の目の位置とパネルとの間隔が１６５０ｍｍであるとする。

図９は本例における計算方法を説明するための図である。
図９において、１０１はＣＦ基板であり、１０２はＴＦＴ基板であり、７０１は液晶が狭持されるギャップであり、Ｗはギャップ７０１の長さであり、７０２はギャップ７０１の外側の円弧であり、７０３はギャップ７０１の内側の円弧であり、θは観察者の目と該ＴＶ用パネルの左端を結ぶ線と、右端を結ぶ線とがなす角度である。
また、Ｗは５μｍである。なお、ＣＦ基板１０１とＴＦＴ基板１０２の断面は、平面基板を湾曲させた場合には、基板の内部の応力により、断面図は図９に描かれているような単純な形状にはならないと思われるが、図９の目的は円弧７０１と円弧７０３の差を求める式の説明であるので、正確ではないが、便宜上このように描いている。

θは下式（１）より得られる。

また、円弧７０２と円弧７０３の差をΔとすると差Δは下式（２）より得られ、約３μｍである。

平面液晶パネルの断面図である。 図１の１０３の部分の拡大断面図である。 図１の２枚の平面基板を湾曲させた後の基板の断面図である 図３の３０１の部分の拡大断面図である。 ＣＦ基板上の各画素の水平方向のピッチとＴＦＴ基板上の各画素の水平方向のピッチが同じであり、ＣＦ基板とＴＦＴ基板の水平方向の辺の長さが同じである場合のＣＦ基板とＴＦＴ基板とを湾曲させる前の状態の断面図である。 図５を湾曲させたものの断面図である。 ＣＦ基板の画素の左右方向のピッチが、ＴＦＴ基板の画素のピッチよりも短いことを特徴とするＣＦ基板とＴＦＴ基板の、湾曲形状にする前の平面形状の断面図である。 図７のパネルを湾曲させた後の液晶パネルの断面図である。 計算方法を説明するための図である。 ２枚の基板を湾曲させる前の様子を示すガラス基板を基板の端面方向から視た図である。 図１０の２枚の基板を湾曲させた後の基板の簡略断面図である。 平面形状の液晶パネルをスペーサを設置することによって湾曲形状の液晶パネルとする製造方法を示す展開斜視図である。 ＣＦ基板上の左右の両端付近に存在するＢＭの幅と中央に存在するＢＭの幅とが同じものである場合の基板の断面図である。 図１３のパネルの形状を湾曲形状とした後の液晶パネルの断面図である。 本発明の実施の形態２に係る液晶パネル基板の基板であって、湾曲させる前の基板の断面図である。 図１５のパネルの形状を湾曲形状とした後の液晶パネルの断面図である。

符号の説明

１０１ ＣＦ基板
１０２ ＴＦＴ基板
２０１ カラーフィルターの着色部
２０２ 信号線
２０４ ブラックマトリックス
Ｋ 光線

Claims (6)

1. 薄膜トランジスタを含む画素がマトリックス状に配置されたＴＦＴ基板と、
   カラーフィルターが配置された基板（以下「ＣＦ基板」ともいう）との間に液晶を狭持してなる液晶パネルにおいて、
   前記液晶パネルは観察者側であるＣＦ基板側が観察者に向かって凹型となるように、前記液晶パネル全体が湾曲し、
   前記凹型に湾曲した内側の前記ＣＦ基板における有効表示領域の水平方向の長さが、湾曲した外側のＴＦＴ基板における有効表示領域の水平方向の長さよりも短いことを特徴とする液晶パネル。
2. 請求項１に記載の液晶パネルにおいて、
   前記ＣＦ基板上の各画素の、水平方向のピッチは、前記ＴＦＴ基板上の各画素の水平方向のピッチよりも短いことを特徴とする液晶パネル。
3. 薄膜トランジスタを含む画素がマトリックス状に配置されたＴＦＴ基板と、
   カラーフィルターが配置されたＣＦ基板との間に液晶を狭持してなる液晶パネルにおいて、
   前記液晶パネルは観察者側であるＣＦ基板側が観察者に向かって凹型となるように前記液晶パネル全体が湾曲し、
   前記凹型に湾曲したＣＦ基板の水平方向の左右の両端部領域に存在するブラックマトリックスの水平方向の幅は、前記ＣＦ基板の中央部領域に設置されているブラックマトリックスの水平方向の幅よりも広いことを特徴とする液晶パネル。
4. 請求項３に記載の液晶パネルにおいて、
   前記ＣＦ基板上の各画素の、水平方向のピッチと、前記ＴＦＴ基板上の各画素の水平方向のピッチと、は同じであることを特徴とする液晶パネル。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶パネルにおいて、
   前記狭持されている液晶はＴＮモード、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード、ＶＡモードのいずれかで動作することを特徴とする液晶パネル。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載する液晶パネルを有することを特徴とする液晶表示装置。
   

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