JP2008304535A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い信頼性を持ち、かつ低コストである表示面が曲面である液晶表示装置を実現する。
【解決手段】液晶表示パネルはガラス基板で形成されたＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板を有する。液晶表示パネルは曲面を有するフレーム１１内に収容されることによって表示面が所定の曲面を有するようになる。複数の蛍光管を有する直下型バックライトを用い、各蛍光管と液晶表示パネルとの距離を一定とする。拡散板は表示面と同様な曲面を有する。各光学シートは拡散板の上に載置されることによって所定の曲面となる。これによって複雑な光学系を使用しなくとも曲面を有する液晶表示装置を実現することが出来る。
【選択図】図５

Description

本発明は液晶表示装置に係り、特に表示画面が曲面となっている液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、ディスプレイ装置を薄くできること、重量が大きくならないこと等から、コンピュータ用ディスプレイ、携帯電話用端末等からＴＶ等にいたるまで、需要が拡大している。液晶表示装置はまた、画面が平面であることも特徴の一つとなっている。

一方、液晶表示装置は薄くすることが出来る点から、液晶表示装置をフレキシブルディスプレイとするための開発も進められている。このような開発の例として「非特許文献１」が挙げられる。「非特許文献１」には次のような記載がある。ポリマー分散型強誘電性液晶を２枚のプラスチック基板の間に挟み、基板間のギャップをポリマー支柱によって保つことによって液晶表示パネルを形成する。この場合バックライトもフレキシブルに形成する必要がある。これを「非特許文献１」では、フレキシブルな導光板のサイドにＬＥＤを設置することによって実現を図っている。

H.SATO et. al. "A4-Sized LCDs with Flexible Light Guide Plate" International Display Workshop (IDW) 06

従来からのフレキシブル液晶ディスプレイの開発の目的は、ディスプレイそのものをフレキシブルとすることである。すなわち、バックライトもフレキシブルとすることを前提に検討が行われている。したがって、ディスプレイ装置全体をいかにして薄くするか、また、バックライトをいかにしてフレキシブルとするか等は未だ実用化までの見通しは立っていない。バックライトをフレキシブルとするためには、導光板をフレキシブルとするための導光板の材料の開発も重要な課題となっている。

また、導光板をフレキシブルとするためには光源をフレキシブルとする必要があるが、この場合は、フレキシブルな導光板のサイドにＬＥＤを設置し、ＬＥＤからの光を液晶表示パネル側に向ける必要がある。光源からの光を効率的に液晶表示パネルに向けるために、導光板の表面（片面あるいは両面）に光学パターンが形成される。さらに、導光板自体も曲面となっているために、光学パターンの設計が非常に複雑となる。

以上のように、従来のフレキシブルディスプレイは、特にバックライトの構成が複雑であり、実現までには、材料開発、コスト、信頼性等で多くの克服すべき課題がある。一方、アミューズメント用途等では、表示画面が曲面となったディスプレイが要求されているが、このような用途には以上のような、フレキシブル表示装置でただちに対応することは困難である。本発明で解決しようとする課題は、低コストで、かつ、高い信頼性を持つ画面が曲面である液晶表示装置を提供することである。

アミューズメント等の用途における表示画面が曲面であるディスプレイでは、全体を薄くする要請は小さい。また、表示画面、バックライトともフレキシブルにする必要は無い。本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルを湾曲させ、バックライトには複数の蛍光管を用い、各蛍光管と液晶表示パネルとの距離を一定に設定することによって、表示画面が曲面である表示装置を実現することが出来る。具体的な手段は次のとおりである。
（１）画素電極およびＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記ＴＦＴ基板との間に液晶が挟持され、前記カラーフィルタ基板の上には上偏光板が貼り付けられており、前記ＴＦＴ基板の下には下偏光板が貼り付けられている液晶表示パネルと、バックライトを有する液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルの表示領域は曲面となっており、前記バックライトは光源と湾曲した拡散板を有し、前記光源は複数の蛍光管を有し、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離は一定であることを特徴とする液晶表示装置。

（２）前記液晶表示パネルと前記蛍光管との距離は、各前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離の平均をｍとしたとき、ｍ±１０％以内であることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（３）前記液晶表示パネルと前記拡散板の曲面は一致していることを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（４）前記拡散板と前記蛍光管との距離は、各前記蛍光管と前記拡散板との距離の平均をｍとしたとき、ｍ±１０％以内であることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（５）前記ＴＦＴ基板および前記カラーフィルタ基板はガラスで形成されていることを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（６）前記液晶表示パネルと前記拡散板の曲面はシリンドリカルであることを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（７）画素電極およびＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記ＴＦＴ基板との間に液晶が挟持され、前記カラーフィルタ基板の上には上偏光板が貼り付けられており、前記ＴＦＴ基板の下には下偏光板が貼り付けられている液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの周辺部を覆って収容するフレームとバックライトを有する液晶表示装置であって、前記フレームは曲面を有しており、前記液晶表示パネルの表示領域は曲面となっており、前記バックライトは光源と湾曲した拡散板を有し、前記光源は複数の蛍光管を有し、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離は、各前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離の平均をｍとしたとき、ｍ±１０％以内であることを特徴とする液晶表示装置。

（８）前記フレームの前記曲面と前記液晶表示パネルの前記曲面とは一致していることを特徴とする（７）に記載の表示装置。

（９）前記拡散板と前記蛍光管との距離は、各前記蛍光管と前記拡散板との距離の平均をｍとしたとき、ｍ±１０％以内であることを特徴とする（７）に記載の液晶表示装置。

（１０）前記ＴＦＴ基板および前記カラーフィルタ基板はガラスで形成されていることを特徴とする（７）に記載の表示装置。

（１１）画素電極およびＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記ＴＦＴ基板との間に液晶が挟持され、前記カラーフィルタ基板の上には上偏光板が貼り付けられており、前記ＴＦＴ基板の下には下偏光板が貼り付けられている液晶表示パネルと、バックライトを有する液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルの表示領域はシリンドリカルな曲面となっており、前記バックライトは光源と湾曲した拡散板を有し、前記光源は複数の蛍光管を有し、前記蛍光管はその端部において、樹脂で形成された複数の前記蛍光管を収容するソケットに収容されており、前記ソケットの前記蛍光管を収容する挿入孔を結ぶ包絡線は前記シリンドリカルな曲面の曲率と同じ曲率を有し、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離は、各前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離の平均をｍとしたとき、ｍ±１０％以内であることを特徴とする液晶表示装置。

（１２）前記湾曲した前記拡散板はシリンドリカルな曲面を有し、前記拡散板と前記蛍光管との距離は各前記蛍光管と前記拡散板との距離の平均をｍとしたとき、ｍ±１０％以内であることを特徴とする（１１）に記載の液晶表示装置。

（１３）前記ソケットは前記バックライトの短辺側に複数設置されており、前記複数のソケットの前記蛍光管を収容する挿入孔を結ぶ包絡線は前記シリンドリカルな曲面の曲率と同じ曲率を有していることを特徴とする（１１）に記載の液晶表示装置。

（１４）画素電極およびＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記ＴＦＴ基板との間に液晶が挟持され、前記カラーフィルタ基板の上には上偏光板が貼り付けられており、前記ＴＦＴ基板の下には下偏光板が貼り付けられている液晶表示パネルと、バックライトを有する液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルの表示領域は矩形であって、外側に対して凹となっている曲面であり、前記表示領域の長辺方向の曲率半径Ｒは前記表示領域の短辺方向の長さＨの２倍から４倍であり、前記バックライトは光源と湾曲した拡散板を有し、前記光源は複数の蛍光管を有し、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離は一定であることを特徴とする液晶表示装置。

（１５）前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離は各前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離の平均をｍとしたとき、ｍ±１０％以内であることを特徴とする（１４）に記載の液晶表示装置。

（１６）前記液晶表示パネルと前記拡散板の曲面は一致していることを特徴とする（１４）に記載の表示装置。

（１７）前記拡散板と前記蛍光管との距離は、各前記蛍光管と前記拡散板との距離の平均をｍとしたとき、ｍ±１０％以内であることを特徴とする（１４）に記載の液晶表示装置。

（１８）前記ＴＦＴ基板および前記カラーフィルタ基板はガラスで形成されていることを特徴とする（１４）に記載の表示装置。

（１９）前記液晶表示パネルと前記拡散板の曲面はシリンドリカルであることを特徴とする（１４）に記載の表示装置。

（２０）画素電極およびＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記ＴＦＴ基板との間に液晶が挟持され、前記カラーフィルタ基板の上には上偏光板が貼り付けられており、前記ＴＦＴ基板の下には下偏光板が貼り付けられている液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの周辺部を覆って収容するフレームとバックライトを有する液晶表示装置であって、前記フレームは外側に凹のシリンドリカルな曲面を有しており、前記液晶表示パネルの表示領域は外側に凹のシリンドリカルな曲面となっており、前記バックライトは光源と湾曲した拡散板を有し、前記光源は複数の蛍光管を有し、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離は、各前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離の平均をｍとしたとき、ｍ±１０％以内であり、前記ＴＦＴ基板および、前記カラーフィルタ基板はガラスで形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

本発明によれば、画面が曲面を有する液晶表示装置を複雑な光学系を用いることなく製造することが出来る。また、本発明によれば、基本的には従来の構成部品と大きくは変わらない部品を用いることによって表示画面が曲面である液晶表示装置を形成することが出来るために、信頼性、コスト的に優れている。また、本発明によれば、表示画面が曲面である液晶表示装置をガラスの基板を用いて形成することが出来る。

さらに、本発明は外側に凹である曲面を有するディスプレイを容易に製造できる。したがって、液晶表示装置の視野角の問題を解決し、大画面であっても画面全体に鮮明な画像を形成することが出来る。

実施例にしたがって、本発明の詳細な内容を開示する。

図１は実施例１の表示装置の外観図である。図１は画面が外側に凸なディスプレイである。このような表示装置はアミューズメント用途、例えば、スロットマシン遊技機等で使用される。図１において、液晶表示パネル１０は外側に湾曲している。外側に湾曲した液晶表示パネル１０は、例えば、「非特許文献１」に記載のように、基板にプラスチックを使用して形成することが出来る。一方、基板をガラスで形成し、ガラス基板を薄くすることによって画面が曲面を有する液晶表示パネル１０を形成することが出来る。

図１において、液晶表示パネル１０は湾曲したフレーム１１によって表示部を残して覆われている。液晶表示パネル１０の背面にはバックライト２０が設置されている。このバックライト２０は後で説明するように種々の光学部品と光源とから構成されている。本実施例においては、光源は蛍光管を用いる。蛍光管はインバータで駆動されるが、このインバータのカバー１２がバックライト２０の背面に取り付けられている。

画面が湾曲した液晶表示パネル１０をガラス基板を用いて形成することが出来れば、従来の液晶製造技術を利用でき、コスト的に、また、信頼性的に非常に有利である。ガラスをどの程度湾曲することができるかはガラスの板厚との兼ね合いで決まる。図２（ａ）は液晶表示パネル１０の板厚とガラスを破壊せずに湾曲することが出来る範囲を示す図である。図２（ｂ）は図２（ａ）のパラメータを示す図である。図２（ｂ）に示すように、液晶表示パネル１０はＴＦＴや画素電極が形成されたＴＦＴ基板１０１と、カラーフィルタ等が形成されたカラーフィルタ基板１０２を有し、ＴＦＴ基板１０１とカラーフィルタ基板１０２の間に液晶が挟持されている。そして液晶はシール材１１３によってシールされている。

液晶表示パネル１０を構成するガラス基板は例えば、０．７ｍｍ、あるいは０．５ｍｍというように規格化されている。したがって、より曲率をつけるためにガラス基板を薄くする場合は、液晶表示パネル１０を形成後、ガラス基板の外側を研磨して薄くする。研磨は機械研磨と化学研磨が併用される。この場合、ＴＦＴ基板１０１とカラーフィルタ基板１０２の両方を研磨する。液晶層１１４は数μｍであり、液晶表示パネル１０全体の厚さｔを考えれば無視することが出来る。

図２において、縦軸は液晶表示パネル１０の曲率半径である。この曲率半径の定義は図２（ｂ）に示すように、液晶表示パネル１０内側の曲率半径である。図２（ａ）における横軸のガラス厚さとは液晶表示パネル１０全体の厚さｔを表す。すなわち、図２（ａ）において横軸が０．２ｍｍのときはＴＦＴ基板１０１またはカラーフィルタ基板１０２の厚さは０．１ｍｍである。

図２（ａ）における直線Ｇはガラスの破壊限界線を示す。すなわち、直線Ｇよりも下であると、ガラス基板が破壊し、この直線より上であればガラス基板が破壊することは無い。曲率半径をＲとし、液晶表示パネルの厚さをｔとしたとき、直線ＧはＲ＝４００ｔの関係になる。すなわち、曲率半径Ｒが厚さの４００倍以下になるとガラス基板が破壊することになる。しかしながら、ガラスにキズ等が存在すれば、直線Ｇよりわずかに上側でもガラスは破壊する。したがって、実際の製品では直線Ｇの２倍の裕度を持たせ、Ｒ＝８００ｔの直線上あるいはそれよりも上側の領域を使用することが望ましい。製品では、ガラス基板と曲率の関係では、図２（ａ）に示すように、直線Ｇよりも上側に余裕をもって設定される。

図３は液晶表示パネル１０とバックライト２０と光源を示す透視図である。図３において、液晶表示パネル１０の背面にバックライト２０が形成されている。液晶表示パネル１０はＴＦＴ基板、カラーフィルタ基板、そして、カラーフィルタ基板の上には上偏光板が貼り付けられ、ＴＦＴ基板の下には下偏光板が貼り付けられているが、これらの部品は図３では省略されている。

バックライト２０は拡散シート、拡散板、プリズムシート、反射板等の光学部品を有しているが、これらの光学部品も図３においては省略されている。図３において、光源としては蛍光管３０が使用されている。本実施例では冷陰極放電管を用いる。冷陰極放電管は管径を１．６ｍｍから３．０ｍｍ程度と細くすることが出来るので表示装置全体を薄くするには都合が良い。一方、表示装置の薄さは妥協して、画面を明るくするには、より発光効率の高い熱陰極放電管を用いればよい。

図１および図３は表示画面がシリンドリカルな場合である。蛍光管３０は画面垂直方向に複数配列している。複数の蛍光管３０は、液晶表示パネル１０の画面の曲率に沿って配列されている。こうすることによって、各蛍光管３０と液晶表示パネル１０との間隔を一定に保ち、画面輝度を全面で均一にすることが出来る。光学部材の設計も画面がフラットの場合と同様にすることが出来、液晶表示装置自体の構成も単純化することが出来る。

図４は図３において、蛍光管３０を曲面上に配置させるための蛍光管３０のソケット３１の例である。ソケット３１は蛍光管３０の端部において、電流を供給するためのものであるが、蛍光管３０の端部はこのソケット３１に挿入される。外部から電流を供給するためのケーブル３１４は蛍光管３０をソケット３１に挿入する前に予め接続しておく。蛍光管３０はこのソケット３１に複数単位で装着される。蛍光管３０の端子はソケット３１内において、端子と直角方向に向いたケーブル３１４と半田によって接続される。

ソケット３１はシリコンゴムで形成され、蛍光管３０が装着される部分を結ぶと円となり、この円の半径Ｒは画面の曲面の半径Ｒと一致する。すなわち、ソケット３１に予め曲率を設けておくことによって、蛍光管３０の配置も容易に曲率を付けることができる。このソケット３１は小型のディスプレイであれば１個でもよいが、通常は数個のソケット３１が並列して設置される。各ソケット３１は蛍光管３０の曲率半径Ｒを維持するように配列することは言うまでも無い。

図４において、ソケット３１の導入部３１１は凹部となっており、この部分から蛍光管３０が白矢印の方向にソケット３１内の挿入孔３１５に挿入される。導入部３１１の下には対となった舌片部３１２が形成され、舌片部３１２の間にはスリット３１３が形成され、蛍光管３０はこのスリット部３１３を押し広げて挿入される。挿入後は舌片部３１２で覆われて蛍光管３０はソケット３１に固定される。挿入孔３１５の包絡線Ｒは液晶表示パネル１０の曲面Ｒに一致する。

図５は図１のＡ−Ａ断面図であり、液晶表示装置の断面方向の構成を示す。ただし、図５ではインバータ等は省略している。図５において、フレーム１１の下には液晶表示パネル１０が配置されている。フレーム１１は金属で形成されており、所定の曲率を持っている。液晶表示パネル１０はフレーム１１内に設置される前は平坦であるが、フレーム１１内に設置されることによってフレーム１１の曲率に合うように湾曲し、表示画面はシリンドリカルな曲面となる。

液晶表示パネル１０は、図５では表示していないが、ＴＦＴ基板、カラーフィルタ基板、カラーフィルタ基板に貼り付けられた上偏光板、ＴＦＴ基板に貼り付けられた下偏光板より構成される。ＴＦＴ基板１０１とカラーフィルタ基板１０２の合計の板厚と曲率半径の関係は図２に示す直線Ｇよりも上側にある必要がある。なお、上偏光板がカラーフィルタ基板、下偏光板がＴＦＴ基板に貼り付けられている分、液晶表示パネル１０の強度は増している。

液晶表示パネル１０の下側にはバックライト２０が設置されている。バックライト２０の上面も液晶表示パネル１０の曲率と一致するよう湾曲している。バックライト２０において、蛍光管３０には冷陰極放電管が用いられている。蛍光管３０はソケット３１において、表示画面と一致するように配列していることは図４で説明したとおりである。本発明の特徴は光源である蛍光管３０と液晶表示パネル１０との距離ｄ１を各蛍光管３０において一致させることによって、曲面を有する画面においても、複雑な光学系を用いること無しに均一な画面輝度を設定できる点である。なお、図５におけるｄ１は蛍光管３０と液晶表示パネル１０の図示していない下偏光板までの距離である。また、ｄ１は蛍光管３０の中央で代表して測定すればよい。

バックライト２０の光学部材のうち、各光学シートは数十ミクロンから百数十ミクロンと薄く、かつ重ねて設置されているために、光源と液晶表示パネル１０の間隔に対しては大きな影響は生じない。拡散板２０５は板厚２ｍｍ程度のポリカーボネートで形成され、ある程度の剛性を持っている。拡散板２０５は成型時に、液晶表示パネル１０の画面の曲面と同じ曲率を持つように形成される。そして、各光学シートはこの拡散板２０５に沿った形で湾曲する。

以上のような構成から、液晶表示パネル１０と蛍光管３０との距離を一定に保つには、蛍光管３０と拡散板２０５との距離ｄ２を一定に保てばよい。なお、この場合、ｄ２は蛍光管３０の中央で代表して測定すれば良い。蛍光管３０はソケット３１に組み込まれるために、ソケット３１と拡散板２０５との相互位置関係を正確に設定しておけばよい。しかし、画面が小さい場合は、ソケット３１と拡散板２０５との距離を正確に設定することによって蛍光管３０と拡散板２０５の距離を一定に保つことが出来るが、画面が大きくなると、拡散板２０５、あるいは蛍光管３０の撓みが生ずるために、拡散板２０５と蛍光面の距離が変わる場合がある。

これを防止するためには、図６に示すような中間ホルダ４０を用いる。中間ホルダ４０は蛍光管３０を２つのソケット３１の間で支える役目と蛍光管３０と拡散板２０５との距離を一定に保つ役割を持つ。図６において、中間ホルダ４０の左右に存在する蛍光管保持部４１には蛍光管３０が挿入されている。すなわち、１個の中間ホルダ４０で２本の蛍光管３０を支える。中間ホルダ４０の中央にはスペーサ４２が形成されており、このスペーサ４２によって結果的に、蛍光管３０と拡散板２０５との距離と一定に保つ。中間ホルダ４０の下側に形成されているフック４３は拡散シートおよび、裏カバー１３に予め開けてある孔に係止して中間ホルダ４０を支える。

本実施例における蛍光管３０と拡散板２０５下側との距離ｄ２は１０ｍｍ程度である。しかし、組み立て誤差、部品の交差等によって距離ｄ２にバラつきが生ずる。この距離ｄ２のバラつきは±１０％以内であることが望ましい。すなわち、本実施例においては、各蛍光管３０において拡散板２０５と蛍光管３０の中央部の距離は、ｄ２が１０ｍｍとした場合、９ｍｍから１１ｍｍの間にあることが望ましい。ｄ１は蛍光管３０と液晶表示パネル１０の下部、すなわちＴＦＴ基板に接着した下偏光板までの距離であるが、ｄ２が決まれば自動的に決まる。

図７は中間ホルダ４０の斜視図である。図７（ａ）は中間ホルダ４０の表側斜視図であり、図７（ｂ）は中間ホルダ４０の裏側斜視図である。中間ホルダ４０はポリカーボネートで形成される。中間ホルダ４０は射出成型で形成されるために、図７のような比較的複雑な形状であっても、正確に形成することが出来る。

図８はバックライト２０内に蛍光管３０が設置されている状態を示す部分平面図である。図８において、蛍光管３０はその端部においてソケット３１に保持されている。図８では、ソケット３１の凹部内に形成された舌片３１２間のスリット部３１３を押し広げて蛍光管３０がソケット３１に収容された後の状態を示している。蛍光管３０の中央部はスペーサ４２を有する中間ホルダ４０の蛍光管保持部４１によって２本の蛍光管３０が支えられている状態を示している。

図５に戻り、本実施例における光学系の構成を説明する。蛍光管３０はソケット３１によって画面の曲面と同様な曲面に配置され、各蛍光管３０は拡散板２０５との距離は一定に保たれることは述べたとおりである。蛍光管３０からの光のうち、液晶表示パネル１０と反対側に向かう光は反射シート２０６で反射されて液晶表示パネル１０側に向かう。蛍光管３０から出た光は先ず、拡散板２０５で拡散されて均一な光となる。すなわち、拡散板２０５によって、蛍光管３０の部分のみが明るくなって、画面の輝度が不均一になるのを防止する。拡散板２０５は光を拡散させるために、光の透過率はある程度は犠牲になる。本実施例における拡散板２０５の光の透過率は７０％程度である。拡散板２０５を出た光は下拡散シート２０４を透過する。下拡散シート２０４は拡散板２０５から出た光をさらに均一にする役割を持つ。

下拡散シート２０４の上には下プリズムが設置される。下プリズムシート２０３には一定ピッチで例えば、画面横方向に延在するプリズムが多数形成されており、バックライト２０から画面の縦方向に広がろうとする光を液晶表示パネル１０の画面鉛直方向に集束する。すなわち、プリズムシートを使用することによって正面輝度を上げることが出来る。下プリズムシート２０３の上には上プリズムシート２０２が設置される。上プリズムシート２０２には一定ピッチで下プリズムシート２０３とは直角方向、例えば、画面縦方向に延在するプリズムが多数形成されている。これによって、バックライト２０から、画面横方向に広がろうとする光を液晶表示パネル１０の面と鉛直方向に集束する。このように、下プリズムシート２０３と上プリズムシート２０２を用いることによって画面の縦、横方向に広がろうとする光を画面の鉛直方向に集束することが出来る。

上プリズムシート２０２の上には上拡散シート２０１が設置されている。プリズムシートには一定方向に延在するプリズムが例えば、５０μｍピッチで形成されている。すなわち、５０μｍのピッチによって明暗の縞が形成されることになる。一方液晶表示パネル１０には、一定ピッチで走査線が画面横方向に、あるいはデータ信号線が画面縦方向に形成されている。したがって、走査線ピッチあるいはデータ信号線のピッチによって明暗の縞が形成される。そうするとプリズムの明暗の縞と液晶表示パネル１０の明暗の縞とが干渉を起こしモアレを発生する。上拡散シート２０１は拡散作用によってこのモアレを軽減する役割を有する。

以上説明した光学シートは拡散板２０５の上に載置される。各光学シートは５０μｍから６０μｍ程度と薄いために、拡散板２０５の上に載置するだけで拡散板２０５と同様な曲率となる。一方液晶表示装置はフレーム１１内に収容されることによってフレーム１１に予め形成された曲面と同様な曲率をもつことになる。したがって、光源である蛍光管３０と液晶表示パネル１０との距離は一定に設定することが出来、画面の輝度を一定にすることが出来る。

以上のように、本実施例によれば、画面が曲面を有する液晶表示装置の場合でも、表示装置の構成を複雑化しなくとも、均一な画面輝度を有する表示装置を実現することが出来る。また、本実施例によれば、従来からの直下型バックライト２０を有する液晶表示装置の技術を使用することが出来るので、高い信頼性を持った画面が曲面を有する液晶表示装置を製造することが出来る。

図９は本実施例の液晶表示装置をいわゆるスロットマシン遊技機５０に使用した例である。スロットマシン遊技機５０の表示画面５１は大型の液晶画面５１で形成されている。液晶画面５１の中央付近３箇所は長方形の孔が形成されている。この長方形の孔部に、表面に種々の情報が書き込まれたドラム５２がセットされる。遊戯者は各ボタンを制御しながら、液晶画面５１の情報とともに、回転するドラム５２で遊戯をすることになる。

図１０は従来方式における、図９に示すスロットマシン遊技機５０のＡ−Ａ断面において、ドラム５２と液晶表示装置のみを取り出した断面図である。図１０において表示部５１は液晶表示装置で形成され、液晶表示パネル１０とバックライト２０とで構成されている。液晶表示装置の中央部には矩形の孔が形成されており、この部分に種々の情報が書き込まれたドラム５２が設置されている。遊戯中このドラム５２が矢印のように回転する。

しかし、図１０に示すような従来の方法は回転するドラム５２と液晶表示装置とを連動しなくてはならず、機械的な構成が複雑となる。また、スロットマシン遊技機５０等は遊戯者をあきさせないために、頻繁にモデルチェンジをする必要がある。モデルチェンジのたびにドラム５２の交換含む、スロットマシン遊技機５０の機械変更が必要となり、スロットマシン遊戯機の遊戯場の経営者にとって経済的な負担が大きい。

図１１は本実施例の液晶表示装置をスロットマシン遊技機５０に適用した例である。図１０に示す従来例と異なるところは、図１１ではドラム５２を用いず、本発明における画面が湾曲した液晶表示装置を用いている点である。図１１においては、湾曲した液晶表示画面にドラムが回転しているような画像を表示させる。これによって遊戯者はドラムが回転しているという錯覚を生じ、図１０に示すように、実際のドラムが回転している場合と同様に遊戯を楽しむことが出来る。

本実施例の有利な点は、モデルチェンジをする場合も、ドラム５２の交換、あるいは、液晶表示装置の交換等は必要なく、ソフトの変更だけで済むということである。この点、遊戯場経営者の経済的な負担は大幅に軽減することが出来る。画面が外側に凸な曲面を有するディスプレイはブラウン管によっても実現できるが、ブラウン管では大きな画面にしようとすると重量が大きくなるとともに、奥行きが大きくなる。また、ブラウン管のパネルはプレスによって形成されるために、曲面を変えるためには、パネルガラス用プレス装置を用意しなければならず、コスト的負担が大きい。したがって、色々な曲率を持つディスプレイを用意することはブラウン管では現実的ではない。

この点本発明による液晶表示装置では、表示画面に曲面を形成するためには、液晶表示パネル１０を湾曲させるための金属フレーム１１と蛍光管３０を配置するためのソケット３１を用意すれば良い。したがって、本発明によれば色々な曲面を有するディスプレイの要求に対応することが出来る。また、本発明は液晶表示装置を用いているために、スロットマシン遊技機５０等に組み込んだ場合も、ブラウン管の場合のような重量、奥行きの問題は生じないことはいうまでも無い。

実施例１は液晶表示装置の画面が外側に凸の場合である。液晶表示装置を利用した本発明の利点は画面が凹の場合も形成できることである。画面が凹の場合は液晶表示装置の特徴をさらに生かすことが出来る。

図１２は液晶表示パネル１０の視野角特性である。液晶表示パネル１０の画質の問題点の一つは、画面を視る角度によって、輝度、色度等が変化することである。図１２は通常のＴＮ方式の液晶表示装置における視野角特性である。図１２において、縦軸は輝度を表す。画面鉛直方向から見た場合の輝度を１００％としている。図１２の横軸は画面を見る角度である。すなわち、鉛直方向から画面を見た場合を０度とし、鉛直方向からずれる角度を横軸に取っている。図１２に示すように、液晶画面を垂直方向から３０度ずらしてみると輝度は４０％近くにまで減少してしまうことになる。また、輝度の減少は各色ごとに異なるために、視野角によって色が変化してしまうという問題も生ずる。

この視野角特性は液晶表示装置の方式によって異なる。例えば、液晶分子をＴＦＴ基板１０１と平行方向に回転させることによって光の透過を制御するＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶は通常のＴＮ方式の液晶に比して優れた視野角特性を示す。いずれにせよ、画面が平面あるいは画面が外側に凸の場合は液晶表示パネル１０の視野角特性を向上させて対処する必要がある。

図１３は本実施例による液晶表示装置の外観図である。図１３は図１と異なり画面は外側に凹の曲面を有している。画面が外側に凹である他は図１と同様である。すなわち、外側に凹となっているフレーム１１内に液晶表示パネル１０を設置することによって、液晶表示パネル１０を湾曲させ、曲面を持った画面を形成する。液晶表示パネル１０をガラスで製作する場合、液晶表示パネル１０の曲率半径と液晶表示パネル１０の厚さとの関係は図２と同様である。液晶表示パネル１０の背面にはバックライト２０が設置され、バックライト２０の光源を駆動するインバータのインバータカバー１２が見えていることも図１と同様である。

液晶表示装置のバックライト２０内の蛍光管３０の配置の透視図も実施例１における図３の曲面を逆にした関係である。また、蛍光管３０を曲面上に配置するために、蛍光管３０のソケット３１を曲面を持って形成することも図４と同様である。また、図１３の断面図も実施例１における図５の断面図の曲面を逆にした場合と同じである。

ところで、本実施例における画面が外側に凹となっている表示装置はＴＶのような大きな表示装置に使用する場合に特に特に効果がある。ＴＶ等ではバックライト２０の消費電力はやや大きくともよいが、明るさと視野角特性が重要な問題となる。図５で使用しているような、下プリズムシート２０３、上プリズムシート２０２等は正面輝度の向上には効果があるが、視野角特性にはマイナスとなる。また、プリズムシートはモアレ、光透過率の低下等をもたらす。さらにプリズムシートは高価であるために、ＴＶではプリズムシートを用いない場合が多い。

ＴＶでは画面が大きいために、蛍光管３０を支えるために中間ホルダ４０を用いる。中間ホルダ４０の形状、作用等は実施例の場合と基本的には同じである。図１４は実施例２おける中間ホルダ４０部における液晶表示装置の断面図である。基本的な構成は実施例１における図６と同様である。実施例２におけるＴＶ用の液晶表示装置では上記のように、光学シート系が異なっている。図１４において、２本の蛍光管３０が中間ホルダ４０の蛍光管保持部４１に支持されていることは図６と同様である。そして、中間ホルダ４０のスペーサ部４２が蛍光管３０と拡散板２０５の間隔を一定に保っていることも図６と同様である。

図６と異なるところは、拡散板２０５の上に設置される光学シート類である。図６においては、２枚のプリズムシートは使用せず、第１拡散シート２１１、第２拡散シート２１２、第３拡散シート２１３の３枚の拡散シートを使用している。拡散シートは厚さ約６０μｍ程度で表面に凹凸が形成されて光を拡散するものである。図６では光学シーを４枚使用しているが、図１４では拡散シートのみを３枚使用している。光学シートが少ない分バックライト２０からの光の透過を多くすることが出来る。

また、拡散シートを多く使用することによって光をより拡散し、輝度の均一性を高めることが出来る。光学シートを１枚ないし２枚とせずに３枚使用する理由は次のとおりである。すなわち、光学シートの表面には光を拡散させるために微視的には多くの細かい凹凸が形成されている。この細かい凹凸は光を液晶表示パネル１０の方向に集める１種のプリズムのような働きをする。したがって、同じ光の拡散効果を得る場合でも、拡散シート１枚の場合と３枚の場合とでは、拡散シート３枚の場合のほうがプリズムの効果をより得ることが出来る。そうすると、高価なプリズムシートを使用することなく、かつ、モアレの問題を生ずることなくバックライト２０からの光を液晶表示パネル１０側に集めることが出来る。

第３拡散シートの上には液晶表示パネル１０が設置される。液晶表示パネル１０はＴＦＴ基板１０１、カラーフィルタ基板１０２、上偏光板１０３、下偏光板１０４で構成されることは図６と同様である。

本実施例のように、画面が外側に凹の場合は液晶ディスプレイの視野角特性の改善に非常に効果がある。図１５にこの様子を示す。液晶画面を正面から見る場合、視野角が問題となるのは、画面周辺である。したがって、図１５に示すように、画面周辺が外側に凹となっている場合は、画面がフラットの場合に比較して、液晶画面をみる角度がより直角に近くなる。すなわち、画面正面を見る場合に近くなる。

図１２に示すように、視野角が２０度ほど改善されるだけで、輝度特性は大幅に向上する。色差についても同様である。このような効果は、自動車のディスプレイのように、ディスプレイを見る位置が固定されている場合には特に効果がある。図１５に示すように、ディスプレイを見る位置をディスプレイの曲率半径と一致させるとディスプレイ画面のどの位置を見ても正面から見たと同様な鮮明が画像を見ることが出来る。例えば、自動車のディスプレイの場合、ディスプレイと人間の距離を５０ｃｍとすれば、ディスプレイの曲率半径を５０ｃｍとすることによって、ディスプレイの全画面にわたって正面から見たと同様な画像を得ることが出来る。ディスプレイの曲率を十分につけられない場合であっても、わずかな曲率を設けるだけで大きな効果を挙げることが出来る。

図１６はディスプレイがＴＶの場合の説明図である。図１６において、ディスプレイを構成する液晶表示パネル１０は外側に凹の曲面を有している。ＴＶの場合、ＴＶを見る最適の位置は画面から、画面の垂直径Ｈの２倍から４倍の位置であるとされている。図１６は人間が画面から３Ｈの位置でＴＶを見ているとした例である。

この位置でＴＶを見る場合、画面の曲率半径が３Ｈであれば、画面のどの位置を見ても画面中央を見たと同様の鮮明な画像を見ることが出来る。なお、液晶表示パネル１０の場合は画面の上下方向には水平方向に比較して視野角特性が大きく変化することはない。したがって、曲率は画面水平方向につけておけばよい。すなわち、液晶ＴＶについては、バックライト２０に蛍光管３０を用い、バックライト２０の配列方向に曲面を持たせるといる本実施例の発明は非常に適している。

例えば、アスペクト比が１６：９の３７インチのＴＶを見る場合、画面の垂直の長さは４６ｃｍである。そうすると、３Ｈの位置は約１．４ｍである。したがって、画面に１４００ｍｍの曲率半径を設けておけば、画面全体にわたって良好な画像を得ることが出来る。一方、ＴＶを見る最適な位置が画面垂直径Ｈの４倍すなわち、４Ｈの位置がよいと考えれば、画面の水平方向の曲率半径を４Ｈとすればよい。ちなみに、この場合３７インチのＴＶであれば、約１８７０ｍｍの曲率半径をつければよい。

実施例１の液晶表示装置の概観図である。 ガラスの曲率と厚さの関係を示すグラフである。 蛍光管の配置を示す透視図である。 蛍光管を挿入するソケットの正面図である。 実施例１の液晶表示装置の断面図である。 液晶表示装置の中間ホルダ部の断面図である。 中間ホルダの斜視図である。 蛍光管と中間ホルダ、およびソケットの関係を示す平面図である。 スロットマシン遊技機の正面図である。 従来例での図９のＡ−Ａ断面図である。 実施例１による図９のＡ−Ａ断面図である。 液晶表示パネルの視野角特性の例である。 実施例２の液晶表示装置の外観図である。 ＴＶ用液晶表示装置の中間ホルダ部の断面図である。 凹状の画面を視認する場合の模式図である。 凹状のＴＶ画面を視認する場合の模式図である。

符号の説明

１０…液晶表示パネル、１１…フレーム、 １２…インバータカバー、 １３…裏カバー、 ２０…バックライト、 ３０…蛍光管、 ３１…ソケット、 ４０…中間ホルダ、 ４１…蛍光管保持部、 ４２…スペーサ、 ４３…中間ホルダのフック、 ５０…スロットマシン遊技機、 ５１…スロットマシン遊技機の表示部、 ５２…ドラム、 １０１…ＴＦＴ基板、 １０２…カラーフィルタ基板、 １０３…上偏光板、 １０４…下偏光板、 １１３…シール材、 １１４…液晶層、 ２０１…上拡散シート、 ２０２…上プリズムシート、 ２０３…下プリズムシート、 ２０４…下拡散シート、 ２０５…拡散板、 ２０６…反射シート、 ２１１…第１拡散シート、 ２１２…第２拡散シート、 ２１３…第３拡散シート、 ３１１…導入部、 ３１２…舌片部、 ３１３…スリット部、 ３１４…ケーブル、 ３１５…挿入孔。

Claims (20)

1. 画素電極およびＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記ＴＦＴ基板との間に液晶が挟持され、前記カラーフィルタ基板の上には上偏光板が貼り付けられており、前記ＴＦＴ基板の下には下偏光板が貼り付けられている液晶表示パネルと、バックライトを有する液晶表示装置であって、
   前記液晶表示パネルの表示領域は曲面となっており、前記バックライトは光源と湾曲した拡散板を有し、前記光源は複数の蛍光管を有し、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離は一定であることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記液晶表示パネルと前記蛍光管との距離は、各前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離の平均をｍとしたとき、ｍ±１０％以内であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記液晶表示パネルと前記拡散板の曲面は一致していることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記拡散板と前記蛍光管との距離は、各前記蛍光管と前記拡散板との距離の平均をｍとしたとき、ｍ±１０％以内であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記ＴＦＴ基板および前記カラーフィルタ基板はガラスで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
6. 前記液晶表示パネルと前記拡散板の曲面はシリンドリカルであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
7. 画素電極およびＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記ＴＦＴ基板との間に液晶が挟持され、前記カラーフィルタ基板の上には上偏光板が貼り付けられており、前記ＴＦＴ基板の下には下偏光板が貼り付けられている液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの周辺部を覆って収容するフレームとバックライトを有する液晶表示装置であって、
   前記フレームは曲面を有しており、前記液晶表示パネルの表示領域は曲面となっており、前記バックライトは光源と湾曲した拡散板を有し、前記光源は複数の蛍光管を有し、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離は、各前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離の平均をｍとしたとき、ｍ±１０％以内であることを特徴とする液晶表示装置。
8. 前記フレームの前記曲面と前記液晶表示パネルの前記曲面とは一致していることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
9. 前記拡散板と前記蛍光管との距離は、各前記蛍光管と前記拡散板との距離の平均をｍとしたとき、ｍ±１０％以内であることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
10. 前記ＴＦＴ基板および前記カラーフィルタ基板はガラスで形成されていることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
11. 画素電極およびＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記ＴＦＴ基板との間に液晶が挟持され、前記カラーフィルタ基板の上には上偏光板が貼り付けられており、前記ＴＦＴ基板の下には下偏光板が貼り付けられている液晶表示パネルと、バックライトを有する液晶表示装置であって、
    前記液晶表示パネルの表示領域はシリンドリカルな曲面となっており、前記バックライトは光源と湾曲した拡散板を有し、前記光源は複数の蛍光管を有し、前記蛍光管はその端部において、樹脂で形成された複数の前記蛍光管を収容するソケットに収容されており、前記ソケットの前記蛍光管を収容する挿入孔を結ぶ包絡線は前記シリンドリカルな曲面の曲率と同じ曲率を有し、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離は、各前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離の平均をｍとしたとき、ｍ±１０％以内であることを特徴とする液晶表示装置。
12. 前記湾曲した前記拡散板はシリンドリカルな曲面を有し、前記拡散板と前記蛍光管との距離は各前記蛍光管と前記拡散板との距離の平均をｍとしたとき、ｍ±１０％以内であることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 前記ソケットは前記バックライトの短辺側に複数設置されており、前記複数のソケットの前記蛍光管を収容する挿入孔を結ぶ包絡線は前記シリンドリカルな曲面の曲率と同じ曲率を有していることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
14. 画素電極およびＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記ＴＦＴ基板との間に液晶が挟持され、前記カラーフィルタ基板の上には上偏光板が貼り付けられており、前記ＴＦＴ基板の下には下偏光板が貼り付けられている液晶表示パネルと、バックライトを有する液晶表示装置であって、
    前記液晶表示パネルの表示領域は矩形であって、外側に対して凹となっている曲面であり、前記表示領域の長辺方向の曲率半径Ｒは前記表示領域の短辺方向の長さＨの２倍から４倍であり、前記バックライトは光源と湾曲した拡散板を有し、前記光源は複数の蛍光管を有し、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離は一定であることを特徴とする液晶表示装置。
15. 前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離は各前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離の平均をｍとしたとき、ｍ±１０％以内であることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
16. 前記液晶表示パネルと前記拡散板の曲面は一致していることを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。
17. 前記拡散板と前記蛍光管との距離は、各前記蛍光管と前記拡散板との距離の平均をｍとしたとき、ｍ±１０％以内であることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
18. 前記ＴＦＴ基板および前記カラーフィルタ基板はガラスで形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。
19. 前記液晶表示パネルと前記拡散板の曲面はシリンドリカルであることを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。
20. 画素電極およびＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記ＴＦＴ基板との間に液晶が挟持され、前記カラーフィルタ基板の上には上偏光板が貼り付けられており、前記ＴＦＴ基板の下には下偏光板が貼り付けられている液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの周辺部を覆って収容するフレームとバックライトを有する液晶表示装置であって、
    前記フレームは外側に凹のシリンドリカルな曲面を有しており、前記液晶表示パネルの表示領域は外側に凹のシリンドリカルな曲面となっており、前記バックライトは光源と湾曲した拡散板を有し、前記光源は複数の蛍光管を有し、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離は、各前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離の平均をｍとしたとき、ｍ±１０％以内であり、前記ＴＦＴ基板および、前記カラーフィルタ基板はガラスで形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

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