JP2009086560A

JP2009086560A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2009086560A
Application number: JP2007259334A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Nishizawa; 重喜西澤; Tsutomu Sato; 努佐藤; Yuji Omori; 優二大森
Original assignee: Hitachi Displays Ltd
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2007-10-03
Filing date: 2007-10-03
Publication date: 2009-04-23
Also published as: US20090091681A1

Abstract

【課題】液晶表示パネルの表示面の曲率半径を固定化して曲面表示を容易に実現可能とする液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示パネル２０及びバックライト３０が一方向に所定の曲率を有して曲面形状に形成された枠状の上フレーム１０と下フレーム４０との間に挟持されて曲面形状に沿って保持固定されることにより、液晶表示パネル２０及びバックライト３０が上フレーム１０及び下フレーム４０と略同等の曲率半径の曲面形状に整形されて保持固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、曲面表示を行なう携帯電話機やパソコンやテレビ等に用いて好適な液晶表示装置に係わり、特に曲面表示を行なう液晶表示パネルの曲面形状の保持構造に関し、詳細には、液晶表示パネルの表示面を凸または凹形状に曲面化させた状態で保持する曲面形状保持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が主流となっている。これをバックライトと称している。

バックライトには、大別して側面ライト型と直下ライト型とがある。側面ライト型は、透明板からなる導光板の側縁部に沿って冷陰極蛍光管に代表される線状光源を設置した構造であり、パソコン用等の薄型化が要求される表示デバイスに多く用いられている。一方、ディスプレーモニタまたはテレビ受像機に用いられる表示デバイス等の大型サイズの液晶表示装置では、直下ライト型が多く用いられる。直下ライト型バックライトは、液晶表示パネルの背面側直下に照明装置を設置する構造である。

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、携帯電話機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、液晶表示素子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。

また、近年では、曲面表示を行なう携帯電話用ディスプレイとして表示面の曲率半径を固定させたディスプレイの開発の要求が高まっている。この要請に対してプラスチック基板を用いたフレキシブル液晶ディスプレイの研究が進められているが、現状では、未だに多くの技術的な課題が残されている状況にある。そこで、ガラス基板により構成された現状の液晶表示素子（液晶表示パネル）をガラス研磨法によりガラス板厚を薄く形成して曲げる検討が進められている。

フレキシブルディスプレイとして、例えばプラスチック基板間にポリマー分散型強誘電性液晶を封入したフレキシブルディスプレイのバックライトの導光板をフレキシブルに構成したディスプレイ構造が提案されている。この構成では、プラスチック基板を採用した液晶表示装置は、ガラス基板上に作製した後に分離するというプロセスを採用してフォトリソグラフィ工程の精度を向上させている。

フレキシブルバックライトは、発表時にコメントでは、曲がった状態での画像の曲面表示が目的ではなく、耐衝撃性向上及び将来的なローラブルが目的として検討した構造が下記非特許文献１に開示されている。

H. Sato, H. Fujikake, S. Suzuki, D. Nakayama, T. Furukawa, H. Kikuchi, T. Kurita (NHK, Japan, Minebea, Japan, Kyodo Printing, Japan)、"A4-Sized LCDs with Flexible Light Guide Plate", International Display Workshops (IDW) '06.

近年、フレキシブルディスプレイの研究がなされているが、現状のようなガラス基板に代えてプラスチック基板上に直接または間接的に薄膜トランジスタを形成する前提で検討がなされている。しかしながら、プラスチック基板は、未だに量産が適用できる段階になっておらず、当面はガラス研磨法にてガラス基板を薄くして形成し、曲面表示を実現することになると考えられている。

薄型ガラス板を用いて液晶表示パネルを構成する場合、目標とする曲率半径に薄型ガラス板が問題なく、曲げられるようなガラス厚にすれば、曲面を構成できるが、構成部品であるバックライトも上記非特許文献１に開示されているようにフレキシブルな導光板を用いることが必要不可欠となるという課題があった。

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、液晶表示パネル及びバックライト並びにそれらの構成部材を含めて如何にして効率的に曲面形状に組み立てて、液晶表示パネルの表示面の曲率半径を固定化して曲面表示を容易に実現可能とす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、完成後の表示面を曲面化させた液晶表示パネルを長期間に亘って安定した曲面形状を維持でき、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。

また、本発明による他の目的は、完成後の曲面化表示面を長期間に亘って維持でき、品質及び信頼性の高い曲率半径固定型の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、主面に有効表示領域を露呈する開口部を有し、且つ一方向に所定の曲率を有して曲面形状に形成された枠状の第１のフレームと、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が封止され、且つ前記第１のフレームの背面に前記開口部に対向して設置された液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に設置され、且つ液晶表示パネルの背面に光源光を照射する導光板と光学補償積層体と枠状の樹脂フレームと少なくとも１個の光源とを有するバックライトと、このバックライトの背面に設置され、且つ第１のフレームと同等の曲率を有する曲面形状を有する第２のフレームとを備え、液晶表示パネル及びバックライトが第１のフレームと第２のフレームとの間に挟持されて上記曲面形状に沿って保持固定されることにより、液晶表示パネル及びバックライトが第１のフレーム及び第２のフレームと略同等の曲率半径の曲面形状に整形されて保持固定されるので、背景技術の課題を解決することができる。

本発明による他の液晶表示装置は、好ましくは、上記構成において、第１のフレーム及び第２のフレームは、液晶表示パネルの長辺方向に沿って所定の曲率を有して曲面形状に形成されていることを特徴としている。

本発明による他の液晶表示装置は、好ましくは、上記構成において、第１のフレーム及び第２のフレームは、液晶表示パネルの短辺方向に沿って所定の曲率を有して曲面形状に形成されていることを特徴としている。

本発明による他の液晶表示装置は、好ましくは、上記構成において、第１のフレーム及び第２のフレームは、金属板の成形体により形成されていることを特徴としている。

本発明による他の液晶表示装置は、好ましくは、上記構成において、透光性基板は、ガラス基板であることを特徴としている。

本発明による他の液晶表示装置は、好ましくは、上記構成において、前記液晶が封止される一対のガラス基板の板厚は、それぞれ０．２ｍｍ以下であることを特徴としている。

前記導光板の板厚は、０．５ｍｍ以下である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。

本発明による他の液晶表示装置は、好ましくは、上記構成において、発光素子が発光ダイオードであり、当該発光ダイオードは、導光板の端面に配置されていることを特徴としている。

本発明によれば、第１のフレームと第２のフレームとの間に液晶表示パネル及びバックライトが一方向に所定の曲率を有する曲面形状に沿って保持固定されるので、曲面表示を行なう液晶表示装置が効率的に実現でき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、液晶表示パネルとバックライトとが一方向に所定の曲率を有する第１のフレームと第２のフィレームとの間に挟持して保持固定されるので、品質及び信頼性の高い曲率半径固定構造の表示面を有する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。

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要部展開斜視図である。図１において、この液晶表示装置は、第１のフレームである上フレーム１０と、液晶表示パネル２０と、バックライト３０と、第２のフレームである下フレーム４０とが積層されて構成されている。

上フレーム１０は、板厚が約０．２ｍｍ程度の例えばステンレス板の成形体により上面に有効表示領域を露呈する大きさの開口部１０ａが形成され、長辺方向に沿って曲率半径が１５０〜２００ｍｍ程度の曲率を有して上面側が凹状となる曲面形状を有して枠状に形成されている。

一方、下フレーム４０は、板厚が約０．２ｍｍ程度の例えばステンレス板の成形体により底面４０ａを有し、上面に液晶表示パネル２０及びバックライト３０を収納する開口部が形成され、長辺方向に上フレーム１０と略同等の曲率半径を有する上面側が凹状となる局面形状を有して枠状に形成されている。そして、上フレーム１０と下フレーム４０とは互いに対向して組み合わせて保持固定される構造を有している。

液晶表示パネル２０は、液晶層を挟持する一対の透光性ガラス基板が例えば総厚約０．４ｍｍ以下、好ましくは約０．２０ｍｍ程度の厚さで平面形状に形成されている。また、この薄形化された一対の透光性ガラス基板は、厚形のガラス板を弗酸により溶かすか、または機械研磨により薄形化に形成しても良く、また、予め薄形状に成形されたガラス板を用いても良い。なお、この液晶表示パネル２０は、全体形状が曲面形状ではなく、略平面形状に形成されている。

また、この液晶表示パネル２０は、一対のガラス基板の対向内面に画素選択電極を有し、外面に一対の偏光板を接着配置させた一対の透光性ガラス基板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により封止して構成されている。そして、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２０の背面側に設置されるバックライト３０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から可視画像として視認できる構造となっている。

バックライト３０は、図２に要部展開斜視図で示すように反射シート３１上に厚さが約０．３ｍｍ〜０．４ｍｍ程度の平板状の透光性ポリカボネート板からなり、照光面領域３２ａを有するる導光板３２を配置し、さらにこの導光板３２上に下拡散シート３３ａ、下プリズムシート３３ｂ、上プリズムシート３３ｃ、上拡散シート３３ｄ等の複数の部材が順次積層して形成された光学補償シート積層体３３が配置されている。

また、この導光板３２の入光面の近傍には、複数の発光ダイオード等を搭載してこれらの発光ダイオードに給電するフレキシブルプリント基板３４が搭載されている。そして、これらの反射シート３１，導光板３２，光学補償シート積層体３３及びフレキシブルプリント基板３４の積層部材は、一体化され、その全体形状が略平面形状となるように形成されている。

また、全体形状が略平面形状に一体化されたこれらの反射シート３１，導光板３２，光学補償シート積層体３３及び発光ダイオードを搭載したフレキシブルプリント基板３４の0積層部材は、ポリカボネート樹脂材の成形体からなる枠状のモールドフレーム３５内に収納されて配置され、さらにこのモールドフレーム３５の枠前面には、枠状の遮光用両面テープ３６の一方の面（下面）側が接着配置されてバックライトが形成されている。

このように構成された液晶表示装置の各構成部材は、次のようにして組み立てられる。すなわち、上面側が曲面形状に形成された下フレーム４０内に平面形状に形成されたバックライト３０と液晶表示パネル２０とを重ねて収納し、下フレーム４０の曲面形状に沿って押し込む。その後、この液晶表示パネル２０の上方から上面側が曲面形状に形成された上フレーム１０を被せてこの上フレーム１０と下フレーム４０とで液晶表示パネル２０とバックライト３０とを挟持させ、曲面形状に一体化させて保持固定させることによって図３に要部斜視図で示すように上フレーム１０の開口部１０ａから液晶表示パネル２０の有効表示領域が露呈した曲率半径固定型の液晶表示装置を製作することができる。なお、上フレーム１０と下フレーム４０との固定は、図示しないが、嵌合法，かしめ法または螺子止め法等により行うことができる。

このような構成において、平面形状である液晶表示パネル２０及びバックライト３０が上フレーム１０及び下フレーム４０の曲面形状に沿って固定されるので、液晶表示パネル２０及びバックライト３０からはそのスプリングバック力が上フレーム１０及び下フレーム４０に働くことになる。このために上フレーム１０及び下フレーム４０は、このスプリングバック力に耐え得る機械的な強度を確保する必要がある。

そこで、平面形状に形成されたバックライト３０の導光板３２及びモールドフレーム３５は、ポリカボネート等の樹脂材料により形成されているので、組み立てた後に樹脂材料の軟化点近傍の温度（約８０℃）にてアニール処理を施すことによってバックライト３０等が上フレーム１０及び下フレーム４０とほぼ同等の曲面形状に加熱成型されるので、スプリングバック力を減らすことができる。これによってバックライト３０が安定した状態で保持されるので、長期間に亘って保持固定構造を確保することができる。

このような構成によれば、一対の透光性ガラス基板をガラス研磨法により薄くして形成した平面形状の液晶表示パネル２０と平面形状のバックライト３０とを組み立てた後、上フレーム１０及び下フレーム４０の曲率に沿って曲げられるので、曲面形状を有するバックライトを別途に製作する必要性が全くなくなる。

なお、前述した実施例において、上フレーム１０及び下フレーム４０は液晶表示パネル２０の長辺方向に沿って凹形状の曲面形状を持たせた構成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、液晶表示パネル２０の短辺方向に沿って凹形状の曲面形状を持たせた構成についても前述と全く同様の効果が得られる。

また、前述した実施例においては、液晶表示パネル２０の表示面が長辺方向に沿って曲率半径が１５０〜２００ｍｍ程度の凹形状の曲面形状とした場合について説明したが、液晶表示パネル２０の表示面が長辺方向に凸形状の曲面形状であっても同様の効果が得られることは言うまでもない。さらには、液晶表示パネル２０の表示面が短辺方向に沿って曲率半径が１００〜２００ｍｍ程度の凸形状の曲面形状であっても前述と同様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、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上フレーム１０と下フレーム４０との間に挟持させて曲面形状を凸形状または凹形状に形成して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枚または複数層の透光性基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、バックライトを、発光ダイオードを用いた側面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、側面ライト型バックライトに代えて直下ライト型バックライトでも良く、また、発光ダイオードに代えて蛍光放電管であっても、蛍光放電管の配列に曲率を持たせることにより適用可能であることは言うまでもない。

本発明による液晶表示装置の実施例１による構成の概要を示す展開斜視図である。本発明による液晶表示装置のバックライト構成を示す展開斜視図である。本発明による液晶表示装置の全体構成を示す模式斜視図である。

符号の説明

１０・・・上フレーム、１０ａ・・・開口部、２０・・・液晶表示パネル、３０・・・バックライト、３１・・・反射シート、３２・・・導光板、３２ａ・・・照光面領域、３３・・・光学補償シート積層体、３３ａ・・・下拡散シート、３３ｂ・・・下プリズムシート、３３ｃ・・・上プリズムシート、３３ｄ・・・上拡散シート、３３ｅ・・・シート位置決め穴、３４・・・フレキシブルプリント基板、３５・・・モールドフレーム、３６・・・遮光用両面テープ、４０・・・下フレーム、４０ａ・・・底面。

Claims

主面に有効表示領域を露呈する開口部を有し、且つ一方向に所定の曲率を有して曲面形状に形成された枠状の第１のフレームと、
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が封止され、且つ前記第１のフレームの背面に前記開口部に対向して設置された液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの背面に設置され、且つ前記液晶表示パネルの背面に光源光を照射する導光板と光学補償積層体と枠状の樹脂フレームと少なくとも１個の光源とを有するバックライトと、
前記バックライトの背面に設置され、且つ前記第１のフレームと同等の曲率を有する曲面形状を有する第２のフレームと、
を備え、
前記液晶表示パネル及び前記バックライトが前記第１のフレームと前記第２のフレームとの間に挟持されて前記曲面形状に沿って保持固定されていることを特徴とする液晶表示装置。
前記第１のフレーム及び前記第２のフレームは、前記液晶表示パネルの長辺方向に沿って前記所定の曲率を有して前記曲面形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記第１のフレーム及び前記第２のフレームは、前記液晶表示パネルの短辺方向に沿って前記所定の曲率を有して前記曲面形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記第１のフレーム及び前記第２のフレームは、金属板の成形体により形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の液晶表示装置。
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乃至請求項４の何れかに記載の液晶表示装置。
前記液晶が封止される一対のガラス基板の板厚は、それぞれ０．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
前記導光板は、板厚が０．５ｍｍ以下であ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。
前記光源が発光ダイオードであり、当該発光ダイオードは、前記導光板の端面に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の液晶表示装置。