JP2009042565A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透光性基板の曲げによって生じる液晶表示パネルの破損を避け、液晶表示パネルの表示面を曲面化させることができる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】内面に画素形成用の電極を有する一対の透光性ガラス基板１ａ，１ｂ間に液晶層が挟持され、且つ一方向に正の曲面と負の曲面とを組み合わせて形成された液晶表示パネル１Ａと、この液晶表示パネル１Ａの背面に液晶表示パネル１Ａの曲面形状に沿って設置され、且つ液晶表示パネル１Ａの背面に照明光を照射する少なくとも１本の冷陰極蛍光管７を有するバックライト６Ａと、液晶表示パネル１Ａとバックライト６Ａとが対向する周縁部間に挟持され、且つ曲面状態を保持固定する樹脂部材５Ａとから構成することにより、液晶表示パネル１Ａの曲げに伴う透光性ガラス基板１ａ，１ｂの歪みが緩和される。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば、テレビやパソコン等に用いられる液晶表示装置に係わり、特に液晶表示パネルが曲面化された液晶表示装置に関し、詳細には液晶表示パネルの曲面構造に関するものである。

液晶表示装置を構成する液晶表示パネルは、基本的には、ガラス基板を好適とする第１の基板と第２の基板との基板間に液晶層を封入して当該基板に有する画素選択電極から液晶に印加される電界に応じて液晶の配向方向が変化することを利用した画像表示装置である。現在、最も広く使用されている全透過型の液晶表示装置は、液晶表示パネルの背面側に設置されるバックライトから投射される光源光を液晶層で約９０度偏光し、偏光板を透過させることにより電子潜像を可視画像として視認できる構造となっている。

非発光型である液晶表示パネルを用いた液晶表示装置では、当該液晶表示パネルに形成された電子潜像を、外部照明手段を設けることにより、可視化させている。外部照明手段には自然光を利用する構造を除いて液晶表示パネルの背面または前面に照明装置を設置している。特に高輝度を要する表示デバイスには、液晶表示パネルの背面に照明装置を設けた構造（直下ライト型バックライト）が主流となっている。

液晶表示装置を用いた液晶ディスプレイは、ノート型パソコンやテレビ、携帯電話や携帯情報端末等のモバイル情報機器の表示端末として広く用いられている。現在用いられている液晶ディスプレイの大部分は、ガラス基板上に形成されているが、液晶ディスプレイを含めた液晶表示パネルは、軽量、薄型で、しかも柔軟性に富む構造が要請されている。

そこで、これらの要請を満たすためにガラス基板に代えてプラスチック等のように薄膜状に形成しても割れ難く、軽量である材料が液晶ディスプレイに基板として用いられている。

しかし、プラスチックの耐熱温度は、殆んどが約２００℃以下であり、アモルファスシリコンやポリシリコンを用いた薄膜トランジスタの製造に必要な約３５０℃〜６００℃のプロセスには耐えられない。このため、プラスチック基板上に高性能で精細度の高い薄膜トランジスタを含むアクティブマトリクス型の基板を形成することは極めて困難である。

このような問題を解決したものとしては、薄膜化したガラス基板にプラスチック基板を接着した基板を用いるセル構造が提案されている。しかしながら、このセル構造に対して加熱圧着プロセスを行った場合、ガラス基板とプラスチック基板との熱膨張係数の差に起因する熱応力やガラス基板を薄膜化したことによる機械的強度の低下等により、ガラス基板またはプラスチック基板が割れたり、ガラス基板とプラスチック基板とが剥がれるなど問題が生じる。

さらに、このような問題を解決したものとしては、ガラス板をエッチングにより薄くして薄肉状に形成し、この薄肉状のガラス板を湾曲状に成形する工程において、ガラス板の一辺部のみを厚くして残すことにより、機械的な応力によるガラス板の破損をなくする構造が下記特許文献１に開示されている。

特開２００３−２８０５４８号公報

しかしながら、このように形成された液晶表示パネルは、ガラス基板の曲げにより生じる機械的な応力により破損する恐れがあった。この破損を確実に回避することは極めて困難であるなどの課題があった。

発明者等は、液晶ディスプレイパネルを構成する透光性ガラス板を弗酸により溶かして薄型化して液晶表示パネルを曲げる（凸または凹形状に曲面化する）ことを試みた。例えば、液晶表示パネルの厚さ（略ガラス板総厚）を約２００μｍ以下にすると、液晶表示パネルは、半径約１００ｍｍ以下に曲げることが可能であることが分かった。

しかし、同じ機械的特性を有するはずのガラス基板単体と比較すると、液晶ディスプレイではガラス総厚が同じでも曲げ難い（曲げにより割れ易い）ことが分かった。この理由は、液晶表示パネルは周囲のみを固定した２枚に貼り合わせガラス基板であるので、両ガラス基板の間には圧縮力及び引張り力という異なる方向の応力が生じるためである。これによる応力差が固定シール付近に集中し、破断を生じさせるものと考えられた。

図７及び図８は、液晶表示パネルの製作時の曲げ工程の一例を説明する図である。図７（ａ）は液晶表示パネルの斜視図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ´線に沿った断面図である。また、図８は図７に引き続く曲げ工程を説明する図である。図８（ａ）は液晶表示パネルの斜視図、図８（ｂ）及び図８（ｃ）は図８（ａ）のＡ−Ａ´線に沿った断面図である。

図７に示すように内面に画素形成用の電極を有する一対の透光性ガラス基板１ａと透光性ガラス基板１ｂとの間に液晶層が封入され、その周縁部がシール材１ｃにより封着されて形成された液晶表示パネル１は、図８（ａ）に示すように湾曲状に曲げて形成する場合、特に曲げ工程の際、少なくとも液晶表示パネル１の一部分から固定しつつ曲げることが不可避である。

この場合、固定開始部分の位置によって液晶表示パネルの破損が生じる。例えば図８（ｂ）に示すように液晶表示パネル１の中央部Ｃを固定して曲げる場合、中央部Ｃから遠い×印で示す部分に外側では矢印に示す方向に引張り応力が生じ、内側では矢印に示す方向に圧縮応力が生じてこの部分に歪が溜まり割れが生じる。また、例えば図８（ｃ）に示す液晶表示パネル１の一方の端部Ｓを固定して曲げる場合、一方の端部Ｓから遠い他方の端部に×印で示す部分に歪みが溜まり割れが生じる。

また、図９に模式斜視図で示すように液晶表示パネル１と、バックライト６と、曲げ固定用の枠状の樹脂部材５とを用いて組み立てられた液晶表示装置においても、一方向に曲げによって伴う残留応力により経時的に割れが生ずることが多々見られた。なお、図中、３は液晶表示パネル１の端子部１ｅと外部駆動回路２とを電気的に接続するフレキシブルプリント基板である。

したがって、本発明は、前述した従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、透光性基板の曲げによって生じる液晶表示パネルの破損を避け、液晶表示パネルの表示面を曲面化させることができる液晶表示装置を提供することにある。

また、本発明による他の目的は、完成した後の曲面化された液晶表示パネルが長期間に亘って安定化した曲面化状態を維持でき、信頼性を向上させることができる液晶表示装置を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明による液晶表示装置は、内面に画素形成用の電極を有する一対の透光性基板間に液晶層が封止され、且つ一方向に正負の曲率を組み合わせて形成された曲面形状を有する液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に液晶表示パネルの曲面形状に沿って設置され、且つ液晶表示パネルの背面に照明光を照射する少なくとも１個の発光素子を有するバックライトと、液晶表示パネルとバックライトとが対向する周縁部間に挟持され、且つ曲面形状を保持固定する樹脂部材とから構成することにより、液晶表示パネルの曲げに伴う応力差がキャンセルまたは緩和されるので、背景技術の課題を解決することができる。

本発明によれば、液晶表示パネルを一方向に正の曲面と負の曲面とを組み合わせて構成したことにより、曲げにより生じる機械的な応力差がキャンセルまたは緩和され、液晶表示パネルの破損を回避できるので、品質及び信頼性の高い表示面を曲面化した液晶表示装置が実現可能となるという極めて優れた効果が得られる。

また、本発明によれば、液晶表示パネルの曲げ工程における破損及び完成後に問題となる残留応力による破損を避けることができるので、表示面を曲面化した液晶表示パネルの信頼性を向上させることができるという極めて優れた効果が得られる。

以下、本発明の最良の実施形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明による液晶表示装置の一実施例を説明するための液晶表示モジュールの構成を示す模式図である。図１において、液晶表示パネル１Ａは、内面に画素選択電極を有する一対の透光性ガラス基板１ａ，１ｂ間に液晶層を封入して形成され、この対向間の周縁部がシール材１ｃにより封止して構成され、画素選択電極から液晶に印加される電界に応じて液晶の配向方向を変化させ、液晶表示パネル１の背面側に設置されるバックライトから投射される光源光を液晶層で約９０度偏光し、偏光板を透過させることにより電子潜像を表示面１ｄから可視画像として視認できる構造となっている。

また、この液晶表示パネル１Ａは、液晶層を挟持する一対の透光性ガラス基板１ａ及び透光性ガラス基板１ｂが例えば約０．２ｍｍ以下、好ましくは約０．０５ｍｍ程度の厚さに形成されている。また、この薄形化された一対の透光性ガラス基板１ａ，１ｂは、厚形のガラス板を弗酸により溶かすか、機械研磨により薄形化に形成しても良く、また、予め薄形化に成型されたガラス板を用いても良い。

また、この液晶表示パネル１Ａは、図２（ａ）に斜視図、図２（ｂ）に図２（ａ）のＡ−Ａ´線の断面図で示すように一方向に正（凸）の曲率部ＰＬと負（凹）の曲率部ＭＬ部とを一体的に組み合わせて自在に曲折可能な可撓性を有して形成されている。つまり、この液晶表示パネル１Ａの一方の端部領域と他の領域（パネルの中央部近傍）とでガラスの曲げ方向（曲率）が逆となって形成されている。

また、この液晶表示パネル１Ａには、一方の透光性ガラス基板１ｂの一端部に液晶層を駆動する図示しない駆動回路チップが搭載され、さらにその端部に電極端子部１ｅが形成され、その電極端子部１ｅには外部駆動回路基板２と電気的に接続されるフレキシブルプリント基板３が結合されて液晶表示モジュール４が構成されている。

なお、この液晶表示モジュール４の前面側には、図示しないが、この液晶表示パネル１Ａの表示面を保護する透光性アクリル板がその背面で枠状の封止用両面テープにより液晶表示パネルの外周縁部に接着配置される構造となっている。

また、この液晶表示モジュール４の背面側には、図３に要部斜視図で示すような液晶表示パネル１の曲率と略同一の曲率を有する樹脂成形体からなる枠状の樹脂部材５Ａが図示しない接着材により貼り付けられ、液晶表示パネル１Ａを曲面化させた状態でその曲面形状を保持固定させている。

また、この枠状の樹脂部材５Ａの背面側には、この液晶表示パネル１Ａの背面に照明光を照射する図４に模式斜視図で示すような直下ライト型バックライト６Ａが設置される。この直下ライト型バックライト６Ａには、前面側が液晶表示パネル１Ａと略同等の曲率を有して形成され、図示しない接着材により樹脂部材５Ａの背面側に貼り付けられて設置される。

また、この直下ライト型バックライト６Ａには、液晶表示モジュール４の背面側から図示しないが、光学補償シート積層体，光拡散シート，複数本の蛍光管７，反射シート８が順次積層されてモールドフレーム９に積載されて一体化して構成される構造となっている。

また、光学補償シート積層体，光拡散シート及び反射シート８等は、薄膜状に形成されているので、液晶表示パネル１と略同等の曲率に整形されるが、複数本の冷陰極蛍光管７は、モールドフレーム９内に液晶表示パネル１の曲率面に沿って対向して略平行となる方向に配列して設置されることになる。

そして、図１に示した正負の曲率の組み合わせを持つ曲面を有する液晶表示パネル１Ａと、図３に示した同等の曲面を有する樹脂部材５Ａと、図４に示した同等の曲面を有する直下ライト型バックライト６Ａとを図５に模式斜視図で示すように夫々の曲面を一致させて一体的に組み合わされて液晶表示装置が構成される。

このように構成された液晶表示装置において、矩形状の表示面を有する液晶表示パネル１Ａは、一対の透光性ガラス基板１ａ，１ｂのガラス面を図２（ｂ）に示したように一方向に正（凸）の曲率部ＰＬと負（凹）の曲率部ＭＬとを一体的に組み合わせて表示面を曲面化したことにより、正の曲率部ＰＬの外側では矢印で示す方向に引張り応力が生じ、内側では矢印で示す方向に圧縮応力が生じる。また、負の曲率部ＭＬの外側では矢印で示す方向に圧縮応力が生じ、内側では矢印で示す方向に引張り応力が生じる。したがって、２枚のガラス基板が各々一方的に圧縮または引張り応力を受けることがなくなり、ガラス基板間の応力方向の違いから生じる２枚のガラス基板間の歪がキャンセルまたは緩和され、割れが生じ難くなる。

図６は、本発明による液晶表示装置の一実施例の構成を説明する液晶表示パネルの図であり、図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ´線の断面図である。図６に示す液晶表示パネル１Ｂは、一方向に負（凹）の曲率部ＭＬと正（凸）の曲率部ＰＬと負（凹）の曲率部ＭＬとを一体的に組み合わせて自在に曲折可能な可撓性を有して形成されている。つまり、この液晶表示パネル１の両端近傍と他の領域（パネル中央部近傍）とでガラスの曲げ方向（曲率）を逆して形成されている。

また、この液晶表示パネル１Ｂの背面側には、図示しないが、この液晶表示パネル１と略同等の曲率を有する樹脂部材及び直下ライト型バックライトが順次接着材により貼り付けられて液晶表示装置が構成される。

このような構成においては、液晶表示パネル１Ｂの中央部近傍では、正の曲率部ＰＬの外側では矢印で示す方向に引張り応力が生じ、内側では矢印で示す方向に圧縮応力が生じる。また、この液晶表示パネル１Ｂの負の曲率部ＭＬの外側では矢印で示す方向に圧縮応力が生じ、内側では矢印で示す方向に引張り応力が生じる。したがって、２枚のガラス基板が各々一方的に圧縮または引張り応力を受けることがなくなり、ガラス基板間の応力方向の違いから生じる２枚のガラス基板間の歪がキャンセルまたは緩和され、割れが生じ難くなる。

なお、前述した実施例においては、曲面型ディスプレイとして液晶表示ディスプレイに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、有機ＥＬ表示パネルに適用して曲げ方向曲率を正負組み合わせて構成しても略同等の効果が得られることは言うまでもない。

また、前述した実施例においては、液晶ディスプレイ及び有機ＥＬディスプレイに限定されるものではなく、２枚または複数層のガラス板を貼り合わせて構成し、これを曲げて曲面ディスプレイとする構造であれば適用可能であることは言うまでもない。

また、前述した実施例においては、液晶表示パネルの形状を矩形状とした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、三角形以上の多角形、さらには円形状であっても適用可能であることは言うまでもない。

また、前述した実施例においては、蛍光管を冷陰極蛍光管とした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、外部電極蛍光管であっても適用可能であることは言うまでもない。

また、前述した実施例においては、バックライトを蛍光管を用いた直下ライト型バックライトとした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、直下ライト型バックライトに代えて側面ライト型バックライトでも良く、また、蛍光管に代えて発光ダイオード等の他の発光素子であっても適用可能であることは言うまでもない。

また、前述した実施例においては、液晶表示パネルの材質をガラス材とした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガラス材に代えてセラミック材、高分子樹脂材、耐熱性プラスチック材等の有機材料であっても適用可能であり、曲げに伴う応力を緩和する点において略同等の効果が得られる。

本発明による液晶表示装置の実施例１による構成を説明する液晶表示モジュールの模式斜視図である。 本発明による液晶表示装置の液晶表示パネルの構成を示す図であり、図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ´線の断面図である。 本発明による液晶表示装置の樹脂部材の構成を示す模式斜視図である。 本発明による液晶表示装置の直下ライト型バックライトの構成を示す模式斜視図である。 本発明による液晶表示装置の一実施例による全体構成を示す模式斜視図である。 液晶表示パネルの他の実施例による構成を示す図であり、図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ´線の断面図である。 液晶表示パネルの製作時の曲げ工程の一例を説明する図であり、図７（ａ）は液晶表示パネルの斜視図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ´線に沿った断面図である。 図７に引き続く曲げ工程を説明する図であり、図８（ａ）は液晶表示パネルの斜視図、図８（ｂ）及び図８（ｃ）は図８（ａ）のＡ−Ａ´線に沿った断面図である。 従来の液晶表示装置の構成を示す模式斜視図である。

符号の説明

１・・・液晶表示パネル、１Ａ・・・液晶表示パネル、１Ｂ・・・液晶表示パネル、１ａ・・・透光性ガラス基板、１ｂ・・・透光性ガラス基板、１ｃ・・・シール材、１ｄ・・・表示面、１ｅ・・・端子部、２・・・駆動回路基板、３・・・フレキシブルプリント基板、４・・・液晶表示モジュール、５・・・樹脂部材、５Ａ・・・樹脂部材、６・・・バックライト、６Ａ・・・バックライト、７・・・冷陰極蛍光管、８・・・反射シート、９・・・モールドフレーム。

Claims (8)

1. 一対の透光性基板間に液晶が封止され、且つ一方向に正負の曲率を組み合わせて形成された曲面形状を有する液晶表示パネルを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記液晶表示パネルの背面に前記液晶表示パネルの前記曲面形状に沿って設置され、且つ前記液晶表示パネルの背面に照明光を照射する少なくとも１個の発光素子を有するバックライトと、
   前記液晶表示パネルと前記バックライトとが対向する周縁部間に挟持され、且つ前記曲面形状を保持固定する樹脂部材と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記透光性基板は、ガラス基板であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記ガラス基板の板厚は、０．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記液晶表示パネルは、一方端近傍と中央部近傍とで前記曲率を逆にしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の液晶表示装置。
6. 前記液晶表示パネルは、両端近傍部と中央部とで前記曲率を反対にしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の液晶表示装置。
7. 前記発光素子が蛍光管であり、前記蛍光管は、前記液晶表示パネルの前記曲率に沿って対向配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の液晶表示装置。
8. 前記蛍光管は、冷陰極蛍光管または外部電極蛍光管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。

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