JP2009150982A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 湾曲に伴う２枚の基板の位置ずれに起因する表示むらの発生を抑制し、高品質な表示画像が得られる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 湾曲した表示面を有する液晶表示装置１０において、画素構造１１の長辺を表示面の湾曲方向Ｙに沿って配置し、対向基板側に、表示面の湾曲方向Ｙの長さ寸法をＬ、アレイ基板の厚み寸法をＴ１、対向基板の厚み寸法をＴ２、アレイ基板と対向基板との間隙の寸法をｄ、湾曲した表示面の曲率半径をＲ、画素構造１１内に設けられる画素電極２９の長辺の長さ寸法をＥとしたとき、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法が、Ｅ−Ｌ｛（Ｔ１／２）＋（Ｔ２／２）＋ｄ｝／Ｒ以下であるブラックマトリクスを設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、湾曲した表示面を有する液晶表示装置に関する。

従来技術の透過型の液晶表示装置は、一対の平板状のガラス基板間に、流動性を有する液晶が封入され、ガラス基板の両外側面に偏光板が配置される液晶パネルと、バックライトとが積層されて構成されており、表示面は平面である。この透過型の液晶表示装置において、厚み寸法が０．３ｍｍ以下の薄型ガラス基板およびプラスチックフィルムなどの可撓性を有する基板を用いることによって、湾曲した表示面を有する液晶表示装置を実現することができる。このような湾曲した表示面を有する液晶表示装置は、意匠の面での自由度が大きいことに加え、実用性の面でも優れた機能を付与することができる。たとえば、特定の曲面形状にすれば、外光の反射を効果的に抑制することができる（たとえば特許文献１参照）。

薄型ガラス基板を用いた液晶表示装置を製造する場合、基板表面に形成する各種微細構造のパターン精度を保つために、また搬送などの取り扱いの容易さの点から、製造工程の途中まで厚いガラス基板を用い、２枚のガラス基板を貼り合わせた後でエッチングまたは研磨などによって薄型化する（たとえば特許文献２参照）。

このように平板状のガラス基板を貼り合わせた後に、ガラス基板を薄型化して湾曲させた場合、画像表示時に輝度むらが発生し、表示むらが発生するという問題がある。これは、２枚のガラス基板の曲率がほぼ基板の厚み分だけ変わることによって、両基板に配置された画素構造の相対位置が湾曲方向にずれることが原因である。このような位置ずれは、薄型ガラス基板を用いた場合に限らず、プラスチックフィルムを基板として用いた場合でも、平板の状態で貼り合わせた後に湾曲させたときに発生する。

可撓性を有する基板を用いた液晶表示装置の他の製造方法として、樹脂の壁構造を液晶層内に形成し、壁構造で２枚の基板を接着することによって、位置ずれを抑制する方法が提案されている（たとえば特許文献３参照）。特許文献３に開示されている方法では、光硬化性樹脂を液晶に混入し、光照射によって壁構造と基板とを接着するので、未硬化成分が不純物として液晶内に残る場合がある。未硬化成分が不純物として液晶内に残ると、焼付きなどの表示不良が発生し易くなるという問題がある。

また、通常は対向基板に形成されるカラーフィルタおよびブラックマトリクスなどの画素構造を、アレイ基板側に形成する方法も提案されている（たとえば特許文献４参照）。しかしこのような方法では、アレイ基板の製造工程に、通常は並行して行われるカラーフィルタおよびブラックマトリクスなどの製造工程が加わるので、液晶表示装置全体の製造にかかる時間が長くなるという問題がある。

特開平６−３６５０号公報 特開２００５−１２８４１１号公報 特開２００４−２１９７６９号公報 特開２００７−９４１０２号公報

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、湾曲に伴う２枚の基板の位置ずれに起因する表示むらの発生を抑制し、高品質な表示画像が得られる液晶表示装置を提供することを目的としている。

本発明の液晶表示装置は、マトリクス状に配置された複数の矩形状の画素構造を有するアレイ基板と、前記アレイ基板に対向して配置され、カラーフィルタおよびブラックマトリクスを有する対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層とを備え、前記アレイ基板および前記対向基板が湾曲されてなる湾曲した表示面を有する液晶表示装置であって、前記画素構造の長辺は、前記表示面の湾曲方向に沿って配置され、前記画素構造内には、矩形状の画素電極が、その長辺が画素構造の長辺に沿って設けられ、前記表示面の前記湾曲方向の長さ寸法をＬ、前記アレイ基板の厚み寸法をＴ１、前記対向基板の厚み寸法をＴ２、前記アレイ基板と前記対向基板との間隙の寸法をｄ、湾曲した表示面の曲率半径をＲ、前記画素構造内に設けられる画素電極の長辺の長さ寸法をＥとしたとき、前記ブラックマトリクスによって区切られた開口部の前記湾曲方向の長さ寸法は、Ｅ−Ｌ｛（Ｔ１／２）＋（Ｔ２／２）＋ｄ｝／Ｒ以下であることを特徴とする。

また本発明の液晶表示装置は、マトリクス状に配置された複数の矩形状の画素構造を有するアレイ基板と、前記アレイ基板に対向して配置され、カラーフィルタおよびブラックマトリクスを有する対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層とを備え、前記アレイ基板および前記対向基板が湾曲されてなる湾曲した表示面を有する液晶表示装置であって、前記画素構造の長辺は、前記表示面の湾曲方向に沿って配置され、前記表示面の前記湾曲方向の長さ寸法をＬ、前記アレイ基板の厚み寸法をＴ１、前記対向基板の厚み寸法をＴ２、前記アレイ基板と前記対向基板との間隙の寸法をｄ、湾曲した表示面の曲率半径をＲ、前記画素構造の長辺の長さ寸法をＰとしたとき、前記ブラックマトリクスによって区切られた開口部の前記湾曲方向の長さ寸法は、Ｐ−Ｌ｛（Ｔ１／２）＋（Ｔ２／２）＋ｄ｝／Ｒ以下であることを特徴とする。

本発明の液晶表示装置によれば、画素構造の長辺が表示面の湾曲方向に沿って配置され、ブラックマトリクスによって区切られた開口部の湾曲方向の長さ寸法が、Ｅ−Ｌ｛（Ｔ１／２）＋（Ｔ２／２）＋ｄ｝／Ｒ以下である。このようにブラックマトリクスによって区切られた開口部の湾曲方向の長さ寸法は、Ｅ−Ｌ｛（Ｔ１／２）＋（Ｔ２／２）＋ｄ｝／Ｒ以下であるので、画素構造内に設けられた画素電極の周辺での光漏れの発生を抑制し、湾曲に伴うアレイ基板と対向基板との位置ずれに起因する表示むらの発生を抑制することができる。また画素構造は、その長辺が表示面の湾曲方向に沿って配置されるので、画素構造の短辺が表示面の湾曲方向に沿って配置される場合に比べて、ブラックマトリクスによって区切られた開口部の湾曲方向の長さ寸法をＥ−Ｌ｛（Ｔ１／２）＋（Ｔ２／２）＋ｄ｝／Ｒ以下にしたことによる輝度の低下を抑制することができる。したがって、表示むらが少なく、かつ輝度の高い高品質の画像表示を実現可能な液晶表示装置を得ることができる。

また本発明の液晶表示装置によれば、画素構造の長辺が表示面の湾曲方向に沿って配置され、ブラックマトリクスによって区切られた開口部の湾曲方向の長さ寸法が、Ｐ−Ｌ｛（Ｔ１／２）＋（Ｔ２／２）＋ｄ｝／Ｒ以下である。このようにブラックマトリクスによって区切られた開口部の湾曲方向の長さ寸法は、Ｐ−Ｌ｛（Ｔ１／２）＋（Ｔ２／２）＋ｄ｝／Ｒ以下であるので、画素構造内に設けられた画素電極の周辺での光漏れの発生を抑制し、湾曲に伴うアレイ基板と対向基板との位置ずれに起因する表示むらの発生を抑制することができる。また画素構造は、その長辺が表示面の湾曲方向に沿って配置されるので、画素構造の短辺が表示面の湾曲方向に沿って配置される場合に比べて、ブラックマトリクスによって区切られた開口部の湾曲方向の長さ寸法をＰ−Ｌ｛（Ｔ１／２）＋（Ｔ２／２）＋ｄ｝／Ｒ以下にしたことによる輝度の低下を抑制することができる。したがって、表示むらが少なく、かつ輝度の高い高品質の画像表示を実現可能な液晶表示装置を得ることができる。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置１０の画素構造１１を示す平面図である。図２は、図１の切断面線Ｘ２−Ｘ２から見た断面図である。本実施の形態の液晶表示装置１０の表示領域には、複数個の矩形状の画素構造１１がマトリクス状に配置されている。さらに述べると、画素構造１１は、その長辺が、画像を表示する表示面の湾曲する方向である湾曲方向Ｙに沿って配置される。図１には、理解を容易にするために３つの画素構造１１を示している。画像表示装置１０では、各画素が、赤（Red：Ｒ）、緑（Green：Ｇ）および青（Blue：Ｂ）のカラーフィルタ４２と組み合わされ、３つの画素を１単位としてカラー表示が行われる。本実施の形態では、各色のカラーフィルタ４２が湾曲方向Ｙに延びて帯状に形成され、湾曲方向Ｙに直交する方向に並んで配置、つまりストライプ状に配置されている。

各画素構造１１は、アレイ基板１２と、対向基板１３と、アレイ基板１２および対向基板１３間に挟持される液晶層１４とを備えて構成される。

アレイ基板１２は、ガラス基板２０と、ガラス基板２０の厚み方向一方側の表面部、換言すればガラス基板２０の液晶層１４側の表面部に配置される走査配線２１および共通配線２２と、ガラス基板２０の厚み方向一方側に設けられる信号配線２３、ゲート電極（図１および図２では走査配線２１の一部がゲート電極となっている）、ソース電極２４、ドレイン電極２５、半導体層（アモルファスシリコン膜）２６、補助容量電極２７、コンタクトホール２８、画素電極２９、第１の絶縁膜３０、第２の絶縁膜３１およびアレイ基板側配向膜３２と、ガラス基板２０の厚み方向他方側の表面部、換言すればガラス基板２０の厚み方向の２つの表面部のうち走査配線２１および共通配線２２が配置される表面部とは反対側の表面部に配置されるアレイ基板側偏光板３３とを備えて構成される。

図１では、理解を容易にするために、走査配線２１、共通配線２２、信号配線２３、ソース電極２４、ドレイン電極２５、半導体層２６、補助容量電極２７およびコンタクトホール２８を、ハッチングを付して示す。画素電極２９は、矩形状であり、その長辺が湾曲方向Ｙに沿って、すなわち画素構造１１の長辺に沿って配置される。

対向基板１３は、ガラス基板４０と、ガラス基板４０の厚み方向一方側の表面部、換言すればガラス基板４０の液晶層１４側の表面部に配置されるブラックマトリクス４１と、ブラックマトリクス４１およびガラス基板４０の厚み方向一方側の表面部に設けられるカラーフィルタ４２と、ガラス基板４０の厚み方向一方側に設けられるオーバーコート膜４３、対向電極４４および対向基板側配向膜４５と、ガラス基板４０の厚み方向他方側の表面部、換言すればガラス基板４０の厚み方向の２つの表面部のうちブラックマトリクス４１が配置される表面部とは反対側の表面部に配置される対向基板側偏光板４６とを備えて構成される。

ブラックマトリクス４１は、アレイ基板１２に設けられる走査配線２１、共通配線２２、信号配線２３、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；略称：ＴＦＴ）スイッチング素子および補助容量電極２７を覆うように、換言すればアレイ基板１２の厚み方向において、走査配線２１、共通配線２２、信号配線２３、ＴＦＴスイッチング素子および補助容量電極２７に重畳するように設けられ、画素電極２９が露出するブラックマトリクス開口部４１ａが形成される。図１では、理解を容易にするために、ブラックマトリクス４１は参照符の記載を省略し、ブラックマトリクス開口部４１ａのみを記載する。

ブラックマトリクス開口部４１ａは、略矩形状であり、その長辺が湾曲方向Ｙに沿って配置される。より詳細には、ブラックマトリクス開口部４１ａは、ＴＦＴスイッチング素子の形状に対応して形成されており、湾曲方向Ｙに沿う長手方向の一端部であって、長手方向に直交する短手方向の一端部が矩形状に切り欠かれた形状である。以下、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法のうち、最も大きい長さ寸法を、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法という。

アレイ基板１２側および対向基板１３側の画素構造は、各基板１２，１３の厚み方向に垂直な仮想一平面に投影した形状が、矩形状かつ同じ大きさに形成される。アレイ基板１２および対向基板１３に備えられる各配線および各電極のうち、走査配線２１、共通配線２２、信号配線２３、ゲート電極、ソース電極２４、ドレイン電極２５および補助容量電極２７は、アルミニウム（Ａｌ）およびモリブデン（Ｍｏ）などの不透明な金属材料によって形成されている。画素電極２９および対向電極４４は、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide；略称：ＩＴＯ）などの透明な導電材料によって形成されている。

次に、各画素構造１１に配置された各構造の機能および動作について説明する。走査配線２１にパルス状の選択電圧が印加されることによって、走査配線２１に平行な方向、すなわち図１では紙面に向かって上下の方向に並んで配置される同一列の画素が選択される。選択電圧が走査配線２１に印加される選択期間中に、信号配線２３に画像信号電圧が印加される。前記選択期間中は、ゲート電極、ソース電極２４、ドレイン電極２５、半導体層２６および第１の絶縁膜３０などによって構成されるＴＦＴスイッチング素子がオン状態となり、信号配線２３に接続されたソース電極２４からドレイン電極２５に画像信号電圧が印加されるとともに、ソース電極２４から、コンタクトホール２８によってドレイン電極２５と接続された画素電極２９に画像信号電圧が印加される。このようにして、同一列の画素電極２９に一斉に画像信号電圧が印加される。

続いて隣接する走査配線２１に選択電圧が印加され、上記動作を繰り返す。本動作の繰り返しによって、表示領域の全ての画素電極２９にそれぞれの画像信号電圧が印加される。選択電圧が印加されない非選択期間中の画素では、ＴＦＴスイッチング素子がオフ状態となり、ソース電極２４およびドレイン電極２５間は高抵抗になるので、画素電極２９の電位は保持される。非選択期間（保持期間）の画素電極２９の電位の変動を低減するために、共通配線２２に接続された補助容量電極２７および画素電極２９間に補助容量が形成される。

対向基板１３に備えられる対向電極４４には所定の電圧が印加されており、画素電極２９および対向電極４４間の電圧によって、その間に挟持された液晶層１４の液晶分子の配向状態が変化する。画素電極２９および対向電極４４間の電圧の高低によって液晶層１４の複屈折性が調整され、アレイ基板１２に備えられるアレイ基板側偏光板３３および対向基板１３に備えられる対向基板側偏光板４６の組合せによって、各画素を透過する光の透過率が制御される。

各画素の透過光は、対向基板１３に配置されたカラーフィルタ４２によって、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のうちのいずれかの色に着色される。カラーフィルタ４２の厚み方向一方側の表面部には、透明なオーバーコート膜４３が配置され、このオーバーコート膜４３によって、対向基板１３の液晶層１４側の表面部が平坦化されるとともに、カラーフィルタ４２から液晶層１４への不純物の拡散が遮断される。

ここで、各画素構造１１において、画素電極２９および対向電極４４間には、画像信号に対応する電圧が印加されるが、アレイ基板１２側の画素電極２９のない部分では、画像信号に対応する電圧が印加されず、所望の透過率が得られない。画素電極２９がない部分は、それに対応する対向基板１３側の所定位置にブラックマトリクス４１を配置することによって遮光される。

次に本実施の形態の液晶表示装置１０の液晶パネル５０の構成について説明する。図３は、液晶表示装置１０の湾曲前の液晶パネル５０の構成を示す平面図である。図３に示される表示領域５１には、図１に示した画素構造１１が複数個マトリクス状に配置されている。アレイ基板１２と対向基板１３とは、表示領域５１の周辺に配置されたメインシール５２によって、アレイ基板１２および対向基板１３のそれぞれの画素構造が重なるように貼り合わされている。

対向基板１３の対向電極４４は、メインシール５２の外側に配置された図示外のトランスファ剤によって、アレイ基板１２側の配線と電気的に接続されている。アレイ基板１２の２つの短辺部のうちいずれか１つの短辺部、本実施の形態では図３の紙面に向かって右側の短辺部のメインシール５２には、液晶を注入するための開口（以下「液晶注入口」という）５３が形成されている。液晶注入口５３の外側は、封口剤５４によって塞がれている。

アレイ基板１２は、２つの短辺部のうち、液晶注入口５３が設けられている側とは反対側の短辺部、図３では紙面に向かって左側の短辺部が、対向基板１３の厚み方向一方から見て、対向基板１３と重ならずにはみ出して露出している。この露出している部分まで引き回された各種配線が、フレキシブル基板５５によって外部回路基板５６と接続されている。

アレイ基板１２の液晶層１４との界面および対向基板１３の液晶層１４との界面には、液晶分子の配向状態を制御するアレイ基板側配向膜３２、対向基板側配向膜４５がそれぞれ配置されている。本実施の形態では、対向基板側配向膜４５の液晶層１４側の表面部は、図３に矢符ａで示された方向に、ラビング法による配向処理が施されており、またアレイ基板側配向膜３２の液晶層１４側の表面部は、対向基板側配向膜４５の配向処理方向ａと直交する方向である図３に矢符ｂで示された方向に、ラビング法による配向処理が施されている。

液晶材料に左カイラルの液晶材料を用いることによって、対向基板１３側からアレイ基板１２側に向かって、図３では紙面の手前側から奥側に向かって左回りの９０度ツイスト配向が得られる。対向基板側偏光板４６およびアレイ基板側偏光板３３の光軸、すなわち透過軸または吸収軸をそれぞれの基板１２，１３の配向処理方向に平行に配置することによって、液晶層１４に電圧が印加される場合に「暗」、印加されない場合に「明」の明暗制御が可能になる。

図３に示す液晶パネル５０の構成の場合、湾曲方向に直交する方向が鉛直方向に一致するように液晶パネル５０が配置された状態において、電圧印加時に液晶分子は、アレイ基板１２の表面に対して上方向、すなわち１２時方向から立ち上がるので、１２時視角のＴＮ（Twisted Nematic）モードと呼ぶ。１２時視角のＴＮモードでは、左右方向、すなわち表示面の水平方向である湾曲方向Ｙで広い視野角特性が得られ、上方向で階調反転現象が発生する。

前述のように液晶パネル５０を水平方向に湾曲させ、アレイ基板１２の背面に、後述する図２１に示すバックライト６７を配置することによって、湾曲した表示面を有する液晶表示装置１０とする。表示面を凸面に湾曲させた場合も、凹面に湾曲させた場合も、湾曲方向ＹとＴＮモードの広視野角方向とが一致する。

図３は、１２時視角のＴＮモードの場合の液晶パネル５０の構成を示しているが、６時視角のＴＮモードでも左右方向が広視野角となる。６時視角の場合、配向膜の配向処理方向は、アレイ基板１２および対向基板１３ともに、１２時視角のＴＮモードの場合と反対方向であり、また階調反転現象は下方向で発生する。

次に液晶表示装置１０の液晶パネル５０を湾曲させた場合の画素構造１１について説明する。図４は、表示面が凹面に湾曲した液晶パネル５０を示す斜視図である。図５は、液晶パネル５０の第１表示領域Ｍ１における画素構造１１ａを示す平面図である。図６は、液晶パネル５０の第２表示領域Ｍ２における画素構造１１ｂを示す平面図である。図７は、液晶パネル５０の第３表示領域Ｍ３における画素構造１１ｃを示す平面図である。

図４は、液晶パネル５０を、アレイ基板１２および対向基板１３のみで模式的に示す。図５〜図７に示す各画素構造１１ａ〜１１ｃの構成は、図１に示す画素構造１１の構成と類似しており、ブラックマトリクス開口部４１ａの位置のみが異なる。したがって図５〜図７に示す各画素構造１１ａ〜１１ｃにおけるブラックマトリクス開口部４１ａの位置についてのみ説明し、対応する箇所に同一の参照符を付して、図１の説明と共通する説明を省略する。

液晶パネル５０の第２表示領域Ｍ２は、表示領域の中央付近領域であり、この第２表示領域Ｍ２における画素構造１１ｂは、図６に示すように、アレイ基板１２と対向基板１３との位置関係が、表示面が湾曲する前の平板時のまま維持される。

液晶パネル５０の第１および第３表示領域Ｍ１，Ｍ３は、表示領域の両端の領域であり、この第１および第３表示領域Ｍ１，Ｍ３における画素構造１１ａ，１１ｃは、図５および図７に示すように、対向基板１３の画素構造が、それぞれ左右方向の外側にずれる。さらに述べると、図５，図７に示すように、ブラックマトリクス開口部４１ａが左右にずれる。

次に、液晶パネル５０の湾曲時に、アレイ基板１２および対向基板１３の画素構造の位置ずれが発生するメカニズムについて説明する。図８は、液晶パネル５０の湾曲時のアレイ基板１２および対向基板１３の湾曲方向Ｙに沿う面での断面図である。図８には、アレイ基板１２および対向基板１３を凹面に湾曲させた場合に生じる位置ずれを示している。本来、アレイ基板１２および対向基板１３は、メインシール５２によって液晶注入口５３を除く全周が貼り合わされているが、図８は、メインシール５２がアレイ基板１２および対向基板１３間の隙間（以下「パネルギャップ」という場合がある）を保つだけの役割をし、アレイ基板１２および対向基板１３は、湾曲方向Ｙに自由に動くと仮定した場合の断面図を示している。

対向基板１３の表面が曲率半径Ｒの凹型になるように湾曲させた場合、対向基板１３の厚み寸法をＴ１、アレイ基板１２の厚み寸法をＴ２、パネルギャップをｄとすると、対向基板１３の中立面、すなわち対向基板１３の厚み方向の中立面１３Ｃと、アレイ基板１２の中立面、すなわちアレイ基板１２の厚み方向の中立面１２Ｃとでは、曲率半径が｛（Ｔ１／２）＋（Ｔ２／２）｝＋ｄだけ異なる。このアレイ基板１２および対向基板１３の曲率半径の差が、位置ずれの原因である。表示領域の湾曲方向Ｙの長さ寸法をＬとし、湾曲方向Ｙの両側に均等にずれる場合の位置ずれの長さ寸法Ｓは、以下の式（１）で表される。

対向基板１３の厚み寸法Ｔ１は、曲率半径Ｒと比較すると非常に小さいのでＲ≫Ｔ１である。したがって位置ずれの長さ寸法Ｓは、Ｌ｛（Ｔ１／２）＋（Ｔ２／２）＋ｄ｝／２Ｒで近似される。アレイ基板１２および対向基板１３のそれぞれの厚み寸法が同じ場合は、各基板１２，１３の厚み寸法をＴとして以下の式（２）で表される。

ただし、実際の液晶パネル５０は、表示領域５１のほぼ全周がメインシール５２で強固に接着されているので、図８の場合とは少し状況が異なる。

図９は、図４の切断面線Ｘ９−Ｘ９から見た断面図であり、図１０は、図４の切断面線Ｘ１０−Ｘ１０から見た断面図である。図９および図１０は、実際の液晶パネル５０を、対向基板１３の表面が凹型になるように湾曲させた場合の湾曲方向の断面図を示しており、アレイ基板１２および対向基板１３と各基板１２，１３の内側面の画素構造のみを模式的に示している。

液晶パネル５０の表示領域５１の幅方向一側部のメインシール５２に近い領域において、アレイ基板１２および対向基板１３は、図９に示すように、湾曲方向の全体に亘って近傍のメインシール５２によって、アレイ基板１２の画素構造（以下「アレイ基板側画素構造」という場合がある）８１と対向基板１３の画素構造（以下「対向基板側画素構造」という場合がある）８２との位置ずれが規制される。また液晶パネル５０の表示領域５１の幅方向一側部のメインシール５２に近い領域においても、同様に、アレイ基板側画素構造８１と対向基板側画素構造８２との位置ずれが規制される。

これに対して、液晶パネル５０の表示領域５１の幅方向中央付近部では、メインシール５２によって液晶パネル５０の表示領域５１の長手方向両端部でのみ、アレイ基板１２および対向基板１３が固定されているので、図１０に示すように、液晶パネル５０の表示領域５１の幅方向中央付近部から遠ざかるに従って２枚の基板１２，１３の曲率半径の差に起因する位置ずれが発生する。液晶パネル５０の表示領域５１の長手方向両端部では、２枚の基板１２，１３が固定されているので、前記長手方向両端部付近で位置ずれは急に小さくなる。内側の対向基板１３の長手方向両端部では、対向基板１３内の圧縮応力が非常に高くなるので、前記長手方向両端部の曲率は小さくなる、あるいは逆方向に湾曲することによって、対向基板１３内の応力が緩和される。図１０では、長手方向一端部を誇張して示している。端部の形状は本来の曲率とは異なるが、後述のように端部の形状の制御は困難である。

実際の液晶パネル５０では、アレイ基板１２および対向基板１３の曲率半径の差に伴う位置ずれは、図４に示す第１表示領域Ｍ１および第３表示領域Ｍ３で発生する。ヤング率などの基板の機械的性質または環境温度などによって位置ずれ量は変化するが、その最大値は前述の式（１）または式（２）で表される長さ寸法となる。

次に、アレイ基板１２および対向基板１３の各画素構造の位置ずれの発生メカニズムに基づいて、位置ずれに伴う表示むらを防ぐためのブラックマトリクス開口部４１ａの形状について説明する。

位置ずれに伴う表示むらは、ブラックマトリクス開口部４１ａが画素電極２９の外部にはみ出すことによって生じる。画素電極２９の外側では、液晶層１４に所望の電圧が印加されない。電圧印加時に「暗」、電圧非印加時に「明」となるノーマリーホワイトのＴＮモードでは、画素電極２９の外部における透明部分は暗表示時の光漏れとなる。

図１１は、アレイ基板１２の画素構造の構成を示す平面図である。図１１において、参照符４８で示され、かつ太線で囲まれた領域が、光漏れを発生する領域である。電圧非印加時に暗表示となるノーマリーブラックのＴＮモードであっても、走査配線２１および信号配線２３に印加される電圧によって、ノーマリーホワイトのＴＮモードほどではないが、光漏れが発生する。画素電極２９の上下左右４辺のうち右側の１辺は、隣接する画素の走査配線２１と僅かに、具体的には数ミクロン程度だけ重なって配置されるので、光漏れは発生しない。

したがって、ブラックマトリクス開口部４１ａが隣接する走査配線２１側、すなわち図１１では右側にずれる場合は、光漏れが発生しない。しかし、ブラックマトリクス開口部４１ａの一部が走査配線２１によって遮光されるのでその分だけ透過率が低下する。画素電極２９の左辺は、自身の走査配線２１と重なって配置されない。これは、走査配線２１に印加される電圧によって画素電極電位が大きく変化することを防ぐためである。自身の走査配線２１との容量に伴う画素電極電位の変化は、フィードスルー電圧またはキックバック電圧と呼ばれる。

また、画素電極２９の上下辺も、信号配線２３と重なって配置されない。これは、重なって配置された場合、その信号配線２３から画像信号電圧が印加される同じ行の画素電極電位への影響、すなわちクロストーク現象を抑制するためである。

本実施の形態の液晶表示装置１０の画素構造１１は、その長辺が湾曲方向Ｙに沿って配置されるので、ブラックマトリクス開口部４１ａの位置ずれは、図１１の左右方向に発生するが、本実施の形態では、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法を、位置ずれ量の最大値Ｓを考慮して規定することによって、光漏れの発生を抑制するようにしている。

図１２は、本発明の第１の実施の形態のブラックマトリクス開口部４１ａを示す平面図である。ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法Ａは、画素電極２９の湾曲方向Ｙの長さ寸法Ｅよりも、位置ずれの長さ寸法の最大値Ｓの２倍以上短くなるように構成されている。このように本実施の形態の液晶表示装置１０の画素構造１１では、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法が所定の長さ寸法よりも短くなるようにしているので、ブラックマトリクス開口部４１ａは表示領域５１の位置によらず、常に画素電極２９内に配置される。したがって、表示領域５１の全面で均一な表示が実現できる。

湾曲した表示面を有する液晶表示装置１０を正面から見る場合、表示面の位置によって、表示面を見る角度が変わるが、本発明の液晶パネル５０の構成では、前述のようにブラックマトリクス開口部４１ａを常に画素電極２９内に配置させて、光漏れの発生を抑制することができるので、正面から見て表示領域全体で均一な表示が実現できる。なお、本発明の液晶表示装置１０の表示面は１方向（この場合は水平方向）にのみ湾曲しており、もう１方向（この場合は垂直方向）には湾曲していない。

ブラックマトリクス開口部４１ａは、画素電極２９と自身の走査配線２１との間の光漏れ位置、および隣接する走査配線２１との境界位置から同じ距離Ｓ’だけ間隔をあけて配置するように構成されている。ブラックマトリクス開口部４１ａは、左側にずれた場合に不透明なドレイン電極２５がブラックマトリクス開口部４１ａに露出して透過率が減少することがないような形状になっている。表示むらを抑制する観点から、ブラックマトリクス開口部４１ａは、図１２に示す構成が最も望ましい構成であるが、光漏れの発生が抑制されれば、特に低階調画像の表示むらは改善される。

図１３は、ブラックマトリクス開口部の他の例であるブラックマトリクス開口部４１ｂを示す平面図である。図１３に示すブラックマトリクス開口部４１ｂの湾曲方向Ｙの長さ寸法Ａは、画素構造１１の湾曲方向ＹのピッチＰよりも、位置ずれの長さ寸法の最大値Ｓの２倍以上短くなるように構成されている。さらにブラックマトリクス開口部４１ｂは、画素電極２９と自身の走査配線２１との間の位置、すなわち左右に隣接する２つの画素の光漏れ位置から同じ距離Ｓ’だけ間隔をあけて配置するように構成されている。

ブラックマトリクス開口部４１ｂの形状は、ドレイン電極２５を遮光するための形状に加えて、ブラックマトリクス開口部４１ｂが図１３において紙面の右側にずれた場合にＴＦＴスイッチング素子が露出しないような形状になっている。ＴＦＴスイッチング素子が露出すると、外光がＴＦＴスイッチング素子に当たった場合に半導体層２６の抵抗、すなわちソース電極２４およびドレイン電極２５間の抵抗が低下し、表示むらを生じる。ブラックマトリクス開口部４１ｂの形状が、図１３に示すように、矩形の長手方向両端部でかつ幅方向一端部を切り欠いた略Ｔ字状である場合、光漏れの発生は抑制できるが、ブラックマトリクス開口部４１ｂが図１３において紙面の右側にずれた場合に、ずれ量に応じて不透明な走査配線２１がブラックマトリクス開口部４１ｂに露出するので、透過率が低下する。したがって液晶パネル５０を図４と同様に湾曲させた場合、表示領域５１の右側にのみやや輝度の低い領域が発生する。

前述のように、ブラックマトリクス開口部４１ｂの長さ寸法を規定することによって、位置ずれに起因する表示むらは改善される。しかしながら、ブラックマトリクス開口部４１ｂを画素電極２９の形状に合わせて形成した場合と比較すると、ブラックマトリクス開口部４１ｂの面積は小さくなっており、透過率は低下する。

そこで、ブラックマトリクス開口部４１ｂの面積低下を最小限にとどめるために、本実施の形態では、画素構造１１の長辺を湾曲方向Ｙに沿って配置している。画素構造１１の短辺を湾曲方向Ｙに沿って配置した場合、ブラックマトリクス４１の幅方向寸法Ｂ（図１２参照）を位置ずれの長さ寸法の最大値Ｓの２倍以上狭めることになり、開口率は大幅に低下する。

透過率の低下を最小限にとどめるために、本実施の形態ではさらに、湾曲方向Ｙに沿って信号配線２３を配置し、それと直交する方向に走査配線２１および共通配線２２を配置している。これとは逆に、湾曲方向Ｙに沿って走査配線２１および共通配線２２を配置すると、画素構造１１の長辺方向に２本の配線が配置されることになり、画素に対して不透明な配線の占める面積比が増加することになり、好ましくない。

本実施の形態では、画素構造１１の長手方向寸法を３３０μｍ、幅方向寸法を１１０μｍとし、横方向に６４０個、縦方向に３６０×３個配置している。表示領域５１の大きさは、横２１１ｍｍ、縦１１９ｍｍ（対角９．５インチ相当）である。ガラス基板２０，４０の長さ寸法は、対向基板１３およびアレイ基板１２ともに０．１５ｍｍである。パネルギャップｄは、４．５μｍである。本実施の形態では、対向基板１３の表面を凹面とし、５００ｍｍの曲率半径でほぼ円弧状に湾曲させた。この場合のアレイ基板１２および対向基板１３の位置ずれの最大値Ｓは、前述の式（２）から３３μｍ弱であることが判る。画素電極２９の湾曲方向Ｙの長さ寸法は３１０μｍであり、ブラックマトリクス開口部４１ｂの湾曲方向Ｙの長さ寸法Ａは２４０μｍ（＜３１０−３３×２μｍ）である。

次に液晶表示装置１０の製造方法について説明する。本実施の形態では、厚み寸法が０．５ｍｍの２枚の平板のガラス基板を用いて、所定の画素構造１１を有するアレイ基板１２および対向基板１３を製造し、両基板１２，１３を貼り合せた後に両基板１２，１３の厚み寸法を０．１５ｍｍに薄型化する。

図１４は、対向基板１３の製造方法を示す断面図である。図１５は、アレイ基板１２の製造方法を示す断面図である。本実施の形態では、一対のガラス基板で４つの液晶表示装置１０を製造する。まずガラス基板４０の表面上には、所定の形状のブラックマトリクス４１、カラーフィルタ４２、オーバーコート膜４３および対向電極４４（図２参照）がこの順に積層される。対向電極４４上には、対向基板側配向膜４５を形成し、所定の方向に配向処理が施される。対向基板側配向膜４５としては、ポリイミドなどの高分子材料が用いられ、対向基板側配向膜４５の表面をレーヨン布などで擦るラビング法によって配向処理が施される。配向処理の後、球状の樹脂製スペーサ剤６０を対向基板側配向膜４５の表面上に散布する。スペーサ剤６０には、直径寸法が４．５μｍのものを用いている。

ガラス基板２０の表面上には、各配線２１，２２，２３および各電極２４，２５，２９などが形成され、画素がマトリクス状に配置されている（図２参照）。その上に、アレイ基板側配向膜３２を形成し、所定の方向に配向処理が施される。アレイ基板側配向膜３２の材料および配向処理方法などは、対向基板側配向膜４５の場合と同様である。配向処理の後、マトリクス状に配置された複数の画素から成る表示領域５１を囲むように、メインシール５２が塗布される。さらに、２枚のガラス基板２０，４０の最外周の内側にも、ダミーシール６１が塗布される。メインシール５２およびダミーシール６１には、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられる。次に２枚のガラス基板２０，４０を、アレイ基板側配向膜３２の表面と、対向基板側配向膜４５の表面とが対向するように貼り合わせ、熱圧着してメインシール５２およびダミーシール６１を固める。

図１６は、図１７に示す切断面線Ｘ１６−Ｘ１６における端面図である。図１７は、ガラス基板上のメインシール５２およびダミーシール６１を示す平面図である。図１６には、２枚のガラス基板２０，４０を貼り合わせた状態を示している。前述のように表示領域５１を囲むように塗布されたメインシール５２には、液晶注入のための開口部である液晶注入口５３が設けられている。次に、貼り合わされた２枚のガラス基板２０，４０を、弗化水素酸（ＨＦ）またはバッファード弗化水素酸（ＢＨＦ：ＨＦ+ＮＨ₄Ｆ）のエッチング溶液に浸漬することによりエッチングして薄膜化する。エッチング溶液の濃度または浸漬時間を調整して、各ガラス基板２０，４０の厚み寸法を０．１５ｍｍ前後に薄くする。ガラス基板２０，４０の厚み寸法は、０．０５ｍｍから０．３ｍｍの範囲が望ましい。薄すぎると、ガラス基板２０，４０の薄膜化後の製造工程、たとえば後述する液晶注入時または偏光板貼り付け時などの製造工程で割れやすくなり、厚すぎると湾曲しにくいので、湾曲させる工程で割れやすくなる。

ガラス基板２０，４０を薄膜化した後、ガラススクライバなどを用いて、図１７に参照符６２で示す切断位置で切断し、液晶表示装置１台分の大きさに加工する。なお、外部の画像信号出力部と接続される配線端子が存在する辺では、接続端子の形成されたアレイ基板１２より内側で対向基板１３を切断する。

次に、前述のようにして切断した貼り合わせ済みのガラス基板と液晶とを真空容器中に入れて真空にした後、液晶注入口５３を液晶に接触させる。真空容器を大気圧に戻すことによって液晶が液晶注入口５３から注入される。図１８は、２枚のガラス基板２０，４０の間に液晶が注入された状態の構成を示す断面図である。液晶には、誘電率異方性が正で、左カイラルのネマティック液晶が用いられる。液晶の複屈折は０．０８５〜０．０９０（波長５８９ｎｍでの値）である。液晶注入後に液晶注入口５３を封口剤５４で塞ぐ。封口剤５４には、紫外線硬化型の接着剤が用いられる。

次に、対向基板１３の外側表面に対向基板側偏光板４６を貼り付け、アレイ基板１２の外側表面にアレイ基板側偏光板３３を貼り付ける。アレイ基板側偏光板３３および対向基板側偏光板４６には、ヨウ素で染色されたポリビニルアルコール（略称：ＰＶＡ）を延伸し、２枚のセルローストリアセテート（略称：ＴＡＣ）フィルムに挟んだものが用いられる。アレイ基板側偏光板３３および対向基板側偏光板４６の貼り付けには、フィルム状の粘着剤が用いられる。図１９は、アレイ基板側偏光板３３および対向基板側偏光板４６が貼り付けられた状態の構成を示す断面図である。アレイ基板側偏光板３３および対向基板側偏光板４６の貼り付け後、アレイ基板１２上の配線と外部回路基板５６とを、フレキシブル基板５５によって接続する。以上のようにして、液晶表示装置１０のうちの液晶パネ５０が製造される。

図２０は、液晶パネル５０と支持板６６とを貼り付けた状態の構成を示す断面図である。図２０に示すように、ローラー６５によって液晶パネル５０を支持板６６に押さえ付けながら、シート状の粘着フィルムを用いて液晶パネル５０と支持板６６とを貼り付ける。支持板６６には、アクリルおよびポリカーボネートなどの透明樹脂を、所定の曲率、換言すれば所望の表示面の曲率半径に液晶パネル５０の厚み寸法を加えた曲率半径で湾曲した形状に成型したものを用いる。ただし、液晶パネル５０の湾曲方向の端部では、前述したように、内側の対向基板１３内の応力が強すぎて所定の曲率が得られないので、支持板６６ごと少し変形させる。

図２１は、液晶表示装置１０の水平方向の構成を示す断面図である。図２２は、液晶表示装置１０の水平方向の構成を簡略化して示す斜視図である。前述のようにして湾曲した液晶パネル５０と支持板６６とを、バックライト６７に積層して、さらに対向基板１３側から筐体６８を被せて液晶表示装置１０を作製する。バックライト６７は、従来から既知の液晶表示装置のバックライトの積層構成であり、反射シート、導光板、拡散シート、ランプを備えて構成される。筐体６８の表示面に相当する部分には、透明な保護板６９が配置されている。

前述のように本実施の形態の液晶表示装置１０によれば、画素構造１１の長辺は表示面の湾曲方向Ｙに沿って配置され、表示面の湾曲方向Ｙの長さ寸法をＬ、アレイ基板１２の厚み寸法をＴ１、対向基板１３の厚み寸法をＴ２、アレイ基板１２と対向基板１３との間隙の寸法をｄ、湾曲した表示面の曲率半径をＲ、画素構造内に設けられる画素電極２９の長辺の長さ寸法をＥとしたとき、ブラックマトリクス４１によって区切られた開口部であるブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向の長さ寸法は、Ｅ−Ｌ｛（Ｔ１／２）＋（Ｔ２／２）＋ｄ｝／Ｒ以下となるように設計される。

このようにブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法は、Ｅ−Ｌ｛（Ｔ１／２）＋（Ｔ２／２）＋ｄ｝／Ｒ以下であるので、画素構造内に設けられた画素電極２９の周辺での光漏れの発生を抑制し、湾曲に伴うアレイ基板１２と対向基板１３との位置ずれに起因する表示むらの発生を抑制することができる。また画素構造１１は、その長辺が表示面の湾曲方向Ｙに沿って配置されるので、画素構造１１の短辺が表示面の湾曲方向Ｙに沿って配置される場合に比べて、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法をＥ−Ｌ｛（Ｔ１／２）＋（Ｔ２／２）＋ｄ｝／Ｒ以下にしたことによる輝度の低下を抑制することができる。したがって、表示むらが少なく、かつ輝度の高い高品質の画像表示を実現可能な液晶表示装置１０を得ることができる。

またブラックマトリクス開口部が、前述の図１３に示すブラックマトリクス開口部４１ｂである場合、ブラックマトリクス開口部４１ｂの湾曲方向Ｙの長さ寸法は、Ｐ−Ｌ｛（Ｔ１／２）＋（Ｔ２／２）＋ｄ｝／Ｒ以下に規定される。これによって、画素構造１１内に設けられた画素電極２９の周辺での光漏れの発生を抑制し、湾曲に伴うアレイ基板１２と対向基板１３との位置ずれに起因する表示むらの発生を抑制することができる。また前述のように、画素構造１１は、その長辺が表示面の湾曲方向Ｙに沿って配置されるので、画素構造１１の短辺が表示面の湾曲方向Ｙに沿って配置される場合に比べて、ブラックマトリクス開口部４１ｂの湾曲方向Ｙの長さ寸法をＰ−Ｌ｛（Ｔ１／２）＋（Ｔ２／２）＋ｄ｝／Ｒ以下にしたことによる輝度の低下を抑制することができる。したがって、表示むらが少なく、かつ輝度の高い高品質の画像表示を実現可能な液晶表示装置１０を得ることができる。

また本実施の形態の液晶表示装置１０によれば、液晶層１４は、表示面に向かって１２時視角のツイストネマティックモードであり、かつ湾曲方向Ｙが表示面の水平方向であるので、液晶表示装置１０を正面から見た場合に、湾曲方向Ｙの全体にわたって輝度変化の小さい見やすい画像表示を実現可能な液晶表示装置１０を得ることができる。本実施形態とは異なるが、液晶層１４が、表示面に向かって６時視角のツイストネマティックモードである場合にも、本実施形態と同様に、液晶表示装置１０を正面から見た場合に、湾曲方向Ｙの全体にわたって輝度変化の小さい見やすい画像表示を実現可能な液晶表示装置１０を得ることができる。

また本実施の形態の液晶表示装置１０によれば、湾曲方向Ｙに沿って信号配線２３が配置され、湾曲方向Ｙに直交する方向に走査配線２１および共通配線２２が配置される。画素構造１１の長辺は、湾曲方向Ｙに沿って配置されるので、画素構造１１の長辺に沿って信号配線２３が配置され、画素構造１１の短辺に沿って走査配線２１および共通配線２２が配置されることになる。これによって、画素構造１１の長辺に沿って走査配線２１および共通配線２２が配置され、画素構造１１の短辺に沿って信号配線２３が配置される場合に比べて、画素構造１１の相対的に小さい短辺の方向において、不透明な配線、すなわち透光性を有しない配線が、画素構造１１に対して占める面積の比率を小さくすることができる。したがって、開口率を高くすることができるので、輝度が高く、明るい画像表示が可能な液晶表示装置１０を得ることができる。

＜第２の実施の形態＞
次に本発明の第２の実施の形態の液晶表示装置について説明する。前述の第１の実施の形態では、表示面が凹面に湾曲した液晶表示装置１０について説明したが、本実施の形態では、表示面が凸面に湾曲した液晶表示装置について説明する。本実施の形態の液晶表示装置は、前述の第１の実施の形態の液晶表示装置１０と画素構造および湾曲前の液晶パネル５０の構成が同一である。したがって液晶表示装置１０と異なる部分についてのみ説明し、対応する箇所は同一の参照符を付して説明を省略する。

図２３は、表示面が凸面に湾曲した液晶パネル５０を示す斜視図である。図２４は、液晶パネル５０の第１表示領域Ｍ１１における画素構造１１ｄを示す平面図である。図２５は、液晶パネル５０の第２表示領域Ｍ１２における画素構造１１ｅを示す平面図である。図２６は、液晶パネル５０の第３表示領域Ｍ１３における画素構造１１ｆを示す平面図である。図２３の液晶パネル５０は、２枚の基板のみ、すなわちアレイ基板１２および対向基板１３のみで模式的に示す。

前述の図４に示すような凹面に湾曲した場合と同様に、液晶パネル５０の第２表示領域Ｍ１２は、表示領域の中央付近領域であり、この第２表示領域Ｍ１２における画素構造１１ｅは、図２５に示すように、アレイ基板１２と対向基板１３との位置関係が、表示面が湾曲する前の平板時のまま維持される。

液晶パネル５０の第１および第３領域Ｍ１１およびＭ１３は、表示領域の両端の領域であり、この第１および第３表示領域Ｍ１１，Ｍ１３における画素構造１１ｄ，１１ｆは、図２４，図２６に示すように、対向基板１３の画素構造が、それぞれ左右の内側にずれる。換言すれば、凹面に湾曲した場合と比べて、ずれる方向が逆になる。

本実施の形態の液晶パネル５０の画素構造１１ｄ，１１ｅ，１１ｆでは、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法が、所定の長さ寸法よりも短くなるように構成しているので、ブラックマトリクス開口部４１ａは表示領域５１の位置によらず、常に画素電極２９内に配置される。したがって、表示面が凹面に湾曲した場合と同様に、表示領域５１の全面で均一な表示が実現できる。

図２７は、液晶パネル５０の湾曲時のアレイ基板１２および対向基板１３の湾曲方向Ｙに沿う面での断面図である。図２７には、アレイ基板１２および対向基板１３を凸面に湾曲させた場合に生じる位置ずれを示している。表示面を凸面に湾曲させる場合、図２７に示すように、曲率半径は最も外側の表面である対向基板１３の表面で規定されるので、表示面を凸面に湾曲させる場合の位置ずれの最大値は、前述の式（１）とは少し異なる以下の式（３）で表される。

対向基板１３の厚み寸法Ｔ１、アレイ基板１２の厚み寸法Ｔ２、およびパネルギャップｄは、曲率半径Ｒに比べて非常に小さいので、位置ずれの最大値Ｓは、凹面に湾曲させる場合と同様に、前述の式（２）で表される。

したがって、前述の第１の実施の形態と同様に、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法を、Ｅ−Ｌ｛（Ｔ１／２）＋（Ｔ２／２）＋ｄ｝／Ｒ以下にすることによって、画素構造内に設けられた画素電極２９の周辺での光漏れの発生を抑制し、湾曲に伴うアレイ基板１２と対向基板１３との位置ずれに起因する表示むらの発生を抑制することができる。また画素構造１１の長辺が表示面の湾曲方向Ｙに沿って配置されることによって、画素構造１１の短辺が表示面の湾曲方向Ｙに沿って配置される場合に比べて、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法を前述の範囲にしたことによる輝度の低下を抑制することができるので、表示むらが少なく、かつ輝度の高い高品質の画像表示を実現可能な液晶表示装置を得ることができる。

＜第３の実施の形態＞
次に本発明の第３の実施の形態の液晶表示装置について説明する。本実施の形態では、液晶表示装置を正面から見て縦方向に表示面を湾曲させた場合について説明する。本実施の形態の液晶表示装置は、前述の第１の実施の形態の液晶表示装置１０と構成が類似している。したがって液晶表示装置１０と異なる部分についてのみ説明し、対応する箇所は同一の参照符を付して説明を省略する。

図２８は、本発明の第３の実施の形態の液晶表示装置の画素構造７０を示す平面図である。本実施の形態の画素構造７０は、湾曲方向Ｙが縦方向となるので、縦方向に延びる矩形状にしている。画素構造７０の大きさは、幅方向（横方向）の長さ寸法が１１０μｍであり、長手方向（縦方向）の長さ寸法が３３０μｍである。また画素電極２９の湾曲方向Ｙの長さ寸法は、前述の第１および第２の実施の形態と同様に、３１０μｍである。画素は、横方向に３６０×３個、縦方向に６４０個配置する。表示領域５１の大きさは、横方向の長さ寸法が１１９ｍｍで、かつ縦方向の長さ寸法が２１１ｍｍ（対角９．５インチ相当）である。ガラス基板の厚み寸法は、対向基板１３およびアレイ基板１２ともに０．１５ｍｍであり、パネルギャップｄは４．５μｍである。

本実施の形態では、対向基板１３の表面を凸面とし、５００ｍｍの曲率半径でほぼ円弧状に湾曲させる。この場合の対向基板１３およびアレイ基板１２の位置ずれの最大値は、前述の式（２）より３３μｍ弱である。したがって、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法は、２４０μｍ（＜３１０−３３×２μｍ）にしている。

図２９は、液晶表示装置の湾曲前の液晶パネル７５の構成を示す平面図である。本実施の形態では、前述の第１および第２の実施の形態と同様に、１２時視角のＴＮモードにしている。図３０は、表示面が凸面に湾曲した液晶パネル７５を示す斜視図である。図３１は、液晶パネル７５の第１表示領域Ｎ１における画素構造７０ａを示す平面図である。図３２は、液晶パネル７５の第２表示領域Ｎ２における画素構造７０ｂを示す平面図である。図３３は、液晶パネル７５の第３表示領域Ｎ３における画素構造７０ｃを示す平面図である。

図３０は、液晶パネル７５を、アレイ基板１２および対向基板１３のみで模式的に示す。液晶パネル７５の第２表示領域Ｎ２は、表示領域の中央付近領域であり、この第２表示領域Ｎ２における画素構造７０ｂは、図３２に示すように、アレイ基板１２と対向基板１３との位置関係が、表示面が湾曲する前の平板時のまま維持される。

液晶パネル７５の第１および第３表示領域Ｎ１，Ｎ３は、表示領域の両端の領域であり、この第１および第３表示領域Ｎ１，Ｎ３における画素構造７０ａ，７０ｃは、図３１および図３３に示すように、対向基板１３の画素構造が、それぞれ上下方向の内側にずれる。

本実施の形態の液晶パネル７５の画素構造７０ａ，７０ｂ，７０ｃでは、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法が、所定の長さ寸法よりも短くなるように構成しているので、ブラックマトリクス開口部４１ａは表示領域５１の位置によらず、常に画素電極２９内に配置される。したがって、表示面が凹面に湾曲した場合と同様に、表示領域５１の全面で均一な表示が実現できる。

ただし、本実施の形態の液晶表示装置を正面から見た場合、表示領域５１の下側部分は液晶パネル７５の表面に対してやや上方から見ることになる。本方向は１２時視角のＴＮモードの階調反転現象が発生する方向であるので、表示領域５１の中央部分または上側部分と比較して、明表示時の輝度はやや暗く、暗表示時の輝度はやや明るく見える。

以上の各実施の形態は、液晶表示装置の表示面全面が特定の方向に同じ曲率で湾曲した場合である。表示面の一部が湾曲した場合、表示面が異なる曲率で湾曲した場合、表示面が凹凸に湾曲した場合などについても、ブラックマトリクス開口部４１ａの形状を、位置ずれ量の最大値を考慮した形状にすることによって、光漏れを抑制できる効果が得られる。

図３４は、液晶パネル７５の湾曲時のアレイ基板１２および対向基板１３の湾曲方向Ｙに沿う面での断面図である。図３４に示す実施形態においても、画素構造１１の長辺は表示面の湾曲方向Ｙに沿って配置される。図３４には、長さ寸法がＬ１である表示面の一部を、曲率半径Ｒ１で凹面に湾曲させた場合に生じる位置ずれを示している。表示面の前記一部（以下「湾曲部」という）を除いた残余の部分の長さ寸法はＬ２であり、この残余の部分は湾曲させずに平板の状態である。この残余の部分を、以下では「平板部」という。

図３４は、図８と同様に、メインシール５２がパネルギャップを保つだけの役割をし、アレイ基板１２および対向基板１３は湾曲方向に自由に動くと仮定した場合の断面を示す。図３４に向かって、平板部の右端、すなわち表示面の右端で、アレイ基板１２と対向基板１３とが固定されているとすると、湾曲部の左端、すなわち表示面左端での位置ずれの長さ寸法の最大値、すなわち位置ずれ量の最大値Ｓ１は、アレイ基板１２および対向基板１３の厚み寸法をＴ、パネルギャップをｄとして、式（４）で表される。

したがって、本実施の形態では、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法を、画素電極２９の長辺の長さ寸法Ｅよりも位置ずれ量の最大値Ｓ１以上短くすればよい。すなわちブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法を、Ｅ−Ｌ１（Ｔ＋ｄ）／Ｒ１以下にすればよい。

これによって、第１の実施の形態と同様に、画素構造１１内に設けられた画素電極２９の周辺での光漏れの発生を抑制し、湾曲に伴うアレイ基板１２と対向基板１３との位置ずれに起因する表示むらの発生を抑制することができる。また画素構造１１の長辺は、表示面の湾曲方向Ｙに沿って配置されるので、画素構造１１の短辺が表示面の湾曲方向Ｙに沿って配置される場合に比べて、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法を前述の範囲にしたことによる輝度の低下を抑制することができる。したがって、表示むらが少なく、かつ輝度の高い高品質の画像表示を実現可能な液晶表示装置を実現することができる。

図３５は、表示面が異なる曲率で湾曲した場合のアレイ基板１２および対向基板１３の湾曲方向Ｙに沿う面での断面図である。図３５に示す実施の形態においても、画素構造１１の長辺は表示面の湾曲方向Ｙに沿って配置される。図３５には、表示面の左右で異なる曲率の凹面に湾曲させた場合に生じる位置ずれを示している。具体的には、図３５は、長さ寸法がＬ１である表示面の一部が曲率半径Ｒ１で凹型に湾曲し、表示面の前記一部（以下「第１湾曲部」という）を除いた残余の部分が、第１湾曲部と同じ方向に、第１湾曲部とは異なる曲率半径Ｒ２で湾曲した場合を示す。この残余の部分を、以下では「第２湾曲部」といい、第２湾曲部の湾曲方向Ｙにおける長さ寸法をＬ２で示す。

図３５は、図３４と同様に、メインシール５２がパネルギャップを保つだけの役割をし、アレイ基板１２および対向基板１３は湾曲方向Ｙに自由に動くと仮定した場合の断面を示す。曲率半径が変化する位置、すなわち第１湾曲部と第２湾曲部との接続位置で、アレイ基板１２と対向基板１３とが固定されているとすると、図３５に向かって、表示面左端、すなわち第１湾曲部の左端での位置ずれの長さ寸法の最大値である位置ずれ量の最大値Ｓ１は、前述の式（４）で表され、表示面右端、すなわち第２湾曲部の右端での位置ずれの長さ寸法の最大値である位置ずれ量の最大値Ｓ２は、アレイ基板１２および対向基板１３の厚み寸法をＴ、パネルギャップをｄとして、式（５）で表される。

したがって、本実施の形態では、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法を、画素電極２９の長辺の長さ寸法Ｅよりも、第１湾曲部での位置ずれ量の最大値Ｓ１と第２湾曲部での位置ずれ量の最大値Ｓ２との和（Ｓ１＋Ｓ２）以上短くすればよい。すなわちブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法を、Ｅ−｛Ｌ１（Ｔ＋ｄ）／Ｒ１＋Ｌ２（Ｔ＋ｄ）／Ｒ２｝以下にすればよい。

これによって、第１の実施の形態と同様に、画素構造１１内に設けられた画素電極２９の周辺での光漏れの発生を抑制し、湾曲に伴うアレイ基板１２と対向基板１３との位置ずれに起因する表示むらの発生を抑制することができる。また画素構造１１の長辺は、表示面の湾曲方向Ｙに沿って配置されるので、画素構造１１の短辺が表示面の湾曲方向Ｙに沿って配置される場合に比べて、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法を前述の範囲にしたことによる輝度の低下を抑制することができる。したがって、表示むらが少なく、かつ輝度の高い高品質の画像表示を実現可能な液晶表示装置を実現することができる。

図３４および図３５に示す２つの場合のように、曲率が表示面の左右で非対称の場合、表示面の左側または右側が平板状の場合も含め、位置ずれは表示面の左右で均等に発生せず、表示面の左右の曲率Ｒ１，Ｒ２および長さ寸法Ｌ１，Ｌ２に依存して変化する。したがって、この場合には、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向の長さ寸法を前述のような所定の長さ寸法にして、湾曲前の平板時のアレイ基板１２と対向基板１３との相対位置を、実際に湾曲させた場合の位置ずれを考慮して設定すればよい。具体的には、実際に湾曲させた場合の位置ずれを考慮して、アレイ基板１２と対向基板１３との貼合せ位置を調整すればよい。

図３６は、表示面が凹凸に湾曲した場合のアレイ基板１２および対向基板１３の湾曲方向Ｙに沿う面での断面図である。図３６に示す実施の形態においても、画素構造１１の長辺は表示面の湾曲方向Ｙに沿って配置される。図３６には、表示面の左右で逆方向に湾曲させた場合に生じる位置ずれを示している。具体的には、図３６は、長さ寸法がＬ１である表示面の半分が曲率半径Ｒ１で凹型に湾曲し、この凹型に湾曲した部分（以下「凹型湾曲部」という）を除く残りの半分が凹型湾曲部と逆の方向に、すなわち凸型に、凹型湾曲部と同じ曲率で湾曲した場合を示す。この凸型に湾曲した部分を、以下では「凸型湾曲部」といい、凸型湾曲部の湾曲方向Ｙにおける長さ寸法をＬ１で示す。

図３６は、図３５と同様に、メインシール５２がパネルギャップを保つだけの役割をし、アレイ基板１２および対向基板１３は湾曲方向Ｙに自由に動くと仮定した場合の断面を示す。湾曲する向きが変化する位置、すなわち凹型湾曲部と凸型湾曲部との接続位置で、アレイ基板１２と対向基板１３とが固定されているとすると、湾曲方向Ｙにおける表示面両端での位置ずれの長さ寸法の最大値である位置ずれ量の最大値Ｓ１は、いずれも、前述の式（４）で表される。

図３６に示すように、表示面の左右で、湾曲する向きが逆の場合は、位置ずれの方向が一致する。実際の液晶パネルでは、アレイ基板１２および対向基板１３の表示領域の左右両端がメインシール５２によって固定されるので、対向基板１３側の画素構造１１は、図３６に向かって右側の凸型湾曲部では、右方向にずれ、その位置ずれ量の最大値Ｓ１が、前述の式（４）で表されることになる。また図３６に向かって左側の凹型湾曲部では、対向基板１３側の画素構造１１は、左方向にずれ、その位置ずれ量の最大値Ｓ１が、前述の式（４）で表されることになる。

したがって、本実施の形態では、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法は、画素電極２９の長辺の長さ寸法Ｅよりも、凸型湾曲部および凹型湾曲部のいずれかの位置ずれ量の最大値Ｓ１以上短くすればよい。すなわちブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法を、Ｅ−Ｌ１（Ｔ＋ｄ）／Ｒ１以下にすればよい。

これによって、第１の実施の形態と同様に、画素構造１１内に設けられた画素電極２９の周辺での光漏れの発生を抑制し、湾曲に伴うアレイ基板１２と対向基板１３との位置ずれに起因する表示むらの発生を抑制することができる。また画素構造１１の長辺は、表示面の湾曲方向Ｙに沿って配置されるので、画素構造１１の短辺が表示面の湾曲方向Ｙに沿って配置される場合に比べて、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法を前述の範囲にしたことによる輝度の低下を抑制することができる。したがって、表示むらが少なく、かつ輝度の高い高品質の画像表示を実現可能な液晶表示装置を実現することができる。

図３７は、表示面が凹凸に湾曲した場合の他の例におけるアレイ基板１２および対向基板１３の湾曲方向Ｙに沿う面での断面図である。図３７に示す実施の形態においても、画素構造１１の長辺は表示面の湾曲方向Ｙに沿って配置される。図３７には、表示面の左右で逆方向かつ異なる曲率で湾曲させた場合に生じる位置ずれを示している。図３７は、長さ寸法がＬ１である表示面の一部が曲率半径Ｒ１で凹型に湾曲し、この凹型に湾曲した部分（以下「凹型湾曲部」という）を除く残りの部分が凸型に、凹型湾曲部とは異なる曲率半径Ｒ２で湾曲した場合を示す。この凸型に湾曲した部分を、以下では「凸型湾曲部」といい、凸型湾曲部の湾曲方向Ｙにおける長さ寸法をＬ２で示す。

図３７は、図３６と同様に、メインシール５２がパネルギャップを保つだけの役割をし、アレイ基板１２および対向基板１３は湾曲方向Ｙに自由に動くと仮定した場合の断面を示す。湾曲する向きが変化する位置、すなわち凹型湾曲部と凸型湾曲部との接続位置で、アレイ基板１２と対向基板１３とが固定されているとすると、湾曲方向Ｙにおいて、図３７に向かって、表示面左端、すなわち凹型湾曲部での位置ずれの長さ寸法の最大値である位置ずれ量の最大値Ｓ１は、前述の式（４）で表され、表示面右端、すなわち凸型湾曲部での位置ずれの長さ寸法の最大値である位置ずれ量の最大値Ｓ２は、前述の式（５）で表される。

図３７に示す実施の形態の場合も、図３６に示す実施の形態と同様に、位置ずれの方向が一致し、液晶パネル全体における位置ずれ量の最大値は、凹型湾曲部の位置ずれ量の最大値Ｓ１および凸型湾曲部の位置ずれ量の最大値Ｓ２のうちの大きい方の値となる。ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法は、画素電極１１の長辺の長さ寸法Ｅよりも、液晶パネル全体における位置ずれ量の最大値以上短くすればよい。仮に凹型湾曲部の位置ずれ量の最大値Ｓ１が凸型湾曲部の位置ずれ量の最大値Ｓ２以上である（Ｓ１≧Ｓ２）とすると、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法は、画素電極２９の長辺の長さ寸法Ｅよりも、凹型湾曲部の位置ずれ量の最大値Ｓ１以上短くすればよく、具体的にはＥ−Ｌ１（Ｔ＋ｄ）／Ｒ１以下にすればよい。

これによって、第１の実施の形態と同様に、画素構造１１内に設けられた画素電極２９の周辺での光漏れの発生を抑制し、湾曲に伴うアレイ基板１２と対向基板１３との位置ずれに起因する表示むらの発生を抑制することができる。また画素構造１１の長辺は、表示面の湾曲方向Ｙに沿って配置されるので、画素構造１１の短辺が表示面の湾曲方向Ｙに沿って配置される場合に比べて、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法を前述の範囲にしたことによる輝度の低下を抑制することができる。したがって、表示むらが少なく、かつ輝度の高い高品質の画像表示を実現可能な液晶表示装置を実現することができる。

図３８は、表示面の左右で逆向きに湾曲させた場合のブラックマトリクス開口部４１ａを示す平面図である。図３６および図３７に示す２つの場合のように、湾曲する向きが表示面の左右で逆の場合、位置ずれは表示面の左右いずれか一方向に発生する。したがって、図３８に示すように、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙにおける一端部を、画素電極２９の一端部に合わせて配置して、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙの長さ寸法を前述の範囲にすることによって、位置ずれによる光漏れの発生を抑制することができる。たとえば、対向基板１３側の画素構造１１が、図３８に向かって右方向にずれる場合、図３８に示すように、ブラックマトリクス開口部４１ａの湾曲方向Ｙにおける一端部を画素電極２９の一端部に合わせて配置して、ブラックマトリクス開口部４１ａを画素電極２９の左側に偏った配置にすればよい。

本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置１０の画素構造１１を示す平面図である。 図１の切断面線Ｘ２−Ｘ２から見た断面図である。 液晶表示装置１０の湾曲前の液晶パネル５０の構成を示す平面図である。 表示面が凹面に湾曲した液晶パネル５０を示す斜視図である。 液晶パネル５０の第１表示領域Ｍ１における画素構造１１ａを示す平面図である。 液晶パネル５０の第２表示領域Ｍ２における画素構造１１ｂを示す平面図である。 液晶パネル５０の第３表示領域Ｍ３における画素構造１１ｃを示す平面図である。 液晶パネル５０の湾曲時のアレイ基板１２および対向基板１３の湾曲方向Ｙに沿う面での断面図である。 図４の切断面線Ｘ９−Ｘ９から見た断面図である。 図４の切断面線Ｘ１０−Ｘ１０から見た断面図である。 アレイ基板１２の画素構造の構成を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態のブラックマトリクス開口部４１ａを示す平面図である。 ブラックマトリクス開口部の他の例であるブラックマトリクス開口部４１ｂを示す平面図である。 対向基板１３の製造方法を示す断面図である。 アレイ基板１２の製造方法を示す断面図である。 図１７に示す切断面線Ｘ１６−Ｘ１６における端面図である。 ガラス基板上のメインシール５２およびダミーシール６１を示す平面図である。 ２枚のガラス基板２０，４０の間に液晶が注入された状態の構成を示す断面図である。 アレイ基板側偏光板３３および対向基板側偏光板４６が貼り付けられた状態の構成を示す断面図である。 液晶パネル５０と支持板６６とを貼り付けた状態の構成を示す断面図である。 液晶表示装置１０の水平方向の構成を示す断面図である。 液晶表示装置１０の水平方向の構成を簡略化して示す斜視図である。 表示面が凸面に湾曲した液晶パネル５０を示す斜視図である。 液晶パネル５０の第１表示領域Ｍ１１における画素構造１１ｄを示す平面図である。 液晶パネル５０の第２表示領域Ｍ１２における画素構造１１ｅを示す平面図である。 液晶パネル５０の第３表示領域Ｍ１３における画素構造１１ｆを示す平面図である。 液晶パネル５０の湾曲時のアレイ基板１２および対向基板１３の湾曲方向Ｙに沿う面での断面図である。 本発明の第３の実施の形態の液晶表示装置の画素構造７０を示す平面図である。 液晶表示装置の湾曲前の液晶パネル７５の構成を示す平面図である。 表示面が凸面に湾曲した液晶パネル７５を示す斜視図である。 液晶パネル７５の第１表示領域Ｎ１における画素構造７０ａを示す平面図である。 液晶パネル７５の第２表示領域Ｎ２における画素構造７０ｂを示す平面図である。 液晶パネル７５の第３表示領域Ｎ３における画素構造７０ｃを示す平面図である。 液晶パネル７５の湾曲時のアレイ基板１２および対向基板１３の湾曲方向Ｙに沿う面での断面図である。 表示面が異なる曲率で湾曲した場合のアレイ基板１２および対向基板１３の湾曲方向Ｙに沿う面での断面図である。 表示面が凹凸に湾曲した場合のアレイ基板１２および対向基板１３の湾曲方向Ｙに沿う面での断面図である。 表示面が凹凸に湾曲した場合の他の例におけるアレイ基板１２および対向基板１３の湾曲方向Ｙに沿う面での断面図である。 表示面の左右で逆向きに湾曲させた場合のブラックマトリクス開口部４１ａを示す平面図である。

符号の説明

１０ 液晶表示装置、１１，１１ａ〜１１ｆ，７０，７０ａ〜７０ｃ 画素構造、１２ アレイ基板、１３ 対向基板、１４ 液晶層、２１ 走査配線、２２ 共通配線、２３ 信号配線、２９ 画素電極、４１ ブラックマトリクス、４１ａ，４１ｂ ブラックマトリクス開口部、４２ カラーフィルタ。

Claims (4)

1. マトリクス状に配置された複数の矩形状の画素構造を有するアレイ基板と、前記アレイ基板に対向して配置され、カラーフィルタおよびブラックマトリクスを有する対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層とを備え、前記アレイ基板および前記対向基板が湾曲されてなる湾曲した表示面を有する液晶表示装置であって、
   前記画素構造の長辺は、前記表示面の湾曲方向に沿って配置され、
   前記画素構造内には、矩形状の画素電極が、その長辺が画素構造の長辺に沿って設けられ、
   前記表示面の前記湾曲方向の長さ寸法をＬ、前記アレイ基板の厚み寸法をＴ１、前記対向基板の厚み寸法をＴ２、前記アレイ基板と前記対向基板との間隙の寸法をｄ、湾曲した表示面の曲率半径をＲ、前記画素構造内に設けられる画素電極の長辺の長さ寸法をＥとしたとき、前記ブラックマトリクスによって区切られた開口部の前記湾曲方向の長さ寸法は、Ｅ−Ｌ｛（Ｔ１／２）＋（Ｔ２／２）＋ｄ｝／Ｒ以下であることを特徴とする液晶表示装置。
2. マトリクス状に配置された複数の矩形状の画素構造を有するアレイ基板と、前記アレイ基板に対向して配置され、カラーフィルタおよびブラックマトリクスを有する対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層とを備え、前記アレイ基板および前記対向基板が湾曲されてなる湾曲した表示面を有する液晶表示装置であって、
   前記画素構造の長辺は、前記表示面の湾曲方向に沿って配置され、
   前記表示面の前記湾曲方向の長さ寸法をＬ、前記アレイ基板の厚み寸法をＴ１、前記対向基板の厚み寸法をＴ２、前記アレイ基板と前記対向基板との間隙の寸法をｄ、湾曲した表示面の曲率半径をＲ、前記画素構造の長辺の長さ寸法をＰとしたとき、前記ブラックマトリクスによって区切られた開口部の前記湾曲方向の長さ寸法は、Ｐ−Ｌ｛（Ｔ１／２）＋（Ｔ２／２）＋ｄ｝／Ｒ以下であることを特徴とする液晶表示装置。
3. 前記液晶層は、前記表示面に向かって６時視角または１２時視角のツイストネマティックモードであり、かつ前記湾曲方向が前記表示面の水平方向であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記湾曲方向に沿って信号配線が配置され、前記湾曲方向に直交する方向に走査配線および共通配線が配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。

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