JP2017090528A - 表示装置 - Google Patents

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洋平 岩井
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Abstract

【課題】湾曲して使用する場合に、画面周辺における混色による色むらを防止する表示装置を提供する。
【解決手段】曲面ディスプレイは、湾曲軸xに沿って湾曲し、画素がマトリクス状に形成されたTFT基板と、対向基板と、TFT基板と対向基板とを接着するシール材150を有し、湾曲軸xと直角方向の辺におけるシール材150の幅swaは、湾曲軸xと平行な方向の辺におけるシール材150の幅swbよりも大きい。
【選択図】図1

Description

本発明は,表示装置に係り,特に画面を湾曲させた液晶表示装置に関する。
液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ(TFT)等がマトリクス状に形成されたTFT基板と、TFT基板に対向して、対向基板が配置され、TFT基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。液晶表示装置は、通常はフラットな画面として用いられる。
しかし、車載等の用途によっては、画面を例えば、シリンドリカルな曲面にしたいというような要求がある。曲面にしたほうが見やすい場合もあるし、表示装置の配置をしやすい場合もあるからである。
特許文献1には、表示領域が矩形の曲面パネルにおいて、場所による色むらの発生を抑えるために、湾曲軸上において、場所によって曲率半径を異ならせる構成が記載されている。
特開2013−242525
液晶表示パネルは、製造効率を上げるために、マザー基板に多数の液晶表示パネルを形成しておき、マザー基板完成後、個々の液晶表示パネルをマザー基板から分離するというプロセスがとられる。マザー基板から分離された状態の液晶表示パネルはフラットである。曲面ディスプレイの製造においても、フラットな液晶表示パネルを、液晶表示モジュールとして組み立てるときに曲げれば、液晶表示パネルの製造効率を低下させずにすむ。
一方、平面ディスプレイを湾曲軸が円弧になるように曲げる場合、断面が円弧になった保護板等に接着材を用いて貼り付けて液晶表示パネルを曲面とする手段が採られている。このようにして形成された曲面ディスプレイを正面から視た場合、図34に示すような色むらが発生することがある。図34は全面赤を表示した場合であるが、画面左側は、赤R+青B、すなわち、マゼンダ系に見える。これは、赤画素に青画素が混色を生じている状態を示している。一方、画面の右側は、赤R+緑G、すなわち、黄色系に見える。これは、赤画素に緑画素が混色を生じている状態を示している。すなわち、画面周辺においては、TFT基板側の画素(画素領域)と対向基板の画素(カラーフィルタ)が平面で視てずれているためである。
図35はこの原因を示す模式図である。図35において、曲面を有する保護板50に接着材55によって液晶表示パネル400が貼り付けられている。液晶表示パネル400は次のような構成となっている。すなわち、TFT、映像信号線、走査線等が形成されたTFT基板100とカラーフィルタが形成された対向基板200とが周辺に形成されたシール材150によって貼り付けられ、内部に液晶300が封止されている。TFT基板100の下には下偏光板120が貼り付けられ、対向基板200の上には上偏光板210が貼り付けられている。
図35において、平面である液晶表示パネルが曲率半径Rを有する保護板50に貼り付けられているが、液晶表示パネル400においてシール材150が形成されている部分は曲がりにくいので、他の部分とは曲率半径が異なる。この影響は、シール材150が形成されている部分のみにとどまらず、領域Bで示すように表示領域に及ぶ。表示領域において、所定の曲率半径からずれた領域において、TFT基板100側の画素と対向基板200側の画素(カラーフィルタ)のずれが生じて混色を引き起こしていると考えられる。図35において、図中上側が観測者となる。
本発明の課題は、曲面ディスプレイにおける周辺での色むらを防止し、高画質の曲面ディスプレイを実現することである。
本発明は上記課題を克服するものであり、代表的な手段は次のとおりである。すなわち、画素がマトリクス状に形成されたTFT基板と、対向基板との間に液晶が挟持され、前記TFT基板と前記対向基板はシール材によって接着し、前記対向基板の上には上偏光板が配置し、前記TFT基板の下には下偏光板が配置している液晶表示パネルを有する液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルは湾曲軸に沿って湾曲し、前記湾曲軸と直角方向の辺におけるシール材の幅は、前記湾曲軸と平行な方向の辺におけるシール材の幅よりも大きいことを特徴とする液晶表示装置である。
本発明における、液晶表示装置の斜視図である。 本発明における、液晶表示装置の断面図である。 本発明の液晶表示パネルの平面図である。 本発明の液晶表示パネルの断面図である。 本発明の液晶表示パネルの他の形態における平面図である。 本発明の液晶表示パネルの他の形態における断面図である。 湾曲した液晶表示パネル製造のプロセス図である。 湾曲した液晶表示パネル製造のプロセス図である。 フラットな液晶表示パネルの画素配置を示す断面模式図である。 湾曲した液晶表示パネルにおいて画素がずれた状態を示す断面模式図である。 本発明におけるフラットな液晶表示パネルの斜視図である。 フラットな液晶表示パネルを曲面形状に成形する断面模式図である。 湾曲した液晶表示パネルにおいて、所定の曲率半径からの変位(浮量de)を示す断面模式図である。 浮量deと画素の最大ずれ量diの関係を示すグラフである。 浮量deをパラメータとし、画面位置pと画素のずれ量diの関係を示すグラフである。 シール幅増分swdと画素の最大ずれ量mdiの関係を示すグラフである。 浮量deが0.29mmの場合、シール幅増分swdをパラメータとしたときの画面位置と画素のずれ量diの関係を示すグラフである。 浮量deが0.11mmの場合、シール幅増分swdをパラメータとしたときの画面位置と画素のずれ量diの関係を示すグラフである。 パネル幅xxをパラメータとした場合の、シール幅増分swdと許容浮量adeの関係を示すグラフである。 液晶表示パネルの板厚を変えた場合における、パネル幅xxをパラメータとした場合の、シール幅増分swdと許容浮量adeの関係を示すグラフである。 液晶表示パネルの曲率半径を変えた場合における、パネル幅xxをパラメータとした場合の、シール幅増分swdと許容浮量adeの関係を示すグラフである。 シール部の断面図である。 画素の構成を示す平面図である。 画素の他の構成を示す平面図である。 画素のさらに他の構成を示す平面図である。 画素のさらに他の構成を示す平面図である。 画素のさらに他の構成を示す平面図である。 画素のさらに他の構成を示す平面図である。 画素のさらに他の構成を示す平面図である。 画素のさらに他の構成を示す平面図である。 端子部が液晶表示パネルの短辺側に配置している場合の本発明の構成の特徴を説明する図である。 端子部が液晶表示パネルの長辺側に配置している場合の本発明の構成の特徴を説明する図である。 端子部が液晶表示パネルの短辺側および長辺側に配置している場合の本発明の構成の特徴を説明する図である。 液晶表示パネルの湾曲軸が短軸側の場合において、端子部が液晶表示パネルの短辺側に配置している場合の本発明の構成の特徴を説明する図である。 液晶表示パネルの湾曲軸が短軸側の場合において、端子部が液晶表示パネルの長辺側に配置している場合の本発明の構成の特徴を説明する図である。 液晶表示パネルの湾曲軸が短軸側の場合において、端子部が液晶表示パネルの長辺側および短辺側に配置している場合の本発明の構成の特徴を説明する図である。 実施例2において、湾曲軸が長軸側であって、画素が湾曲軸と直角方向に配列している場合における本発明の構成の特徴を説明する図である。 実施例2において、湾曲軸が短軸側であって、画素が湾曲軸と直角方向に配列している場合における本発明の構成の特徴を説明する図である。 本発明を使用しない場合の液晶表示パネルの断面図である。 本発明における液晶表示パネルの断面図である。 本発明の実施例3の形態における液晶表示パネルの断面図である。 液晶表示装置の画面が視認者側に凸である場合の液晶表示装置の断面図である。 画面が曲面である液晶表示装置における色むらを示す斜視図である。 図34における色むらの原因を説明する液晶表示装置の断面図である。
以下に実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
図1は曲面ディスプレイの斜視図である。図1のディスプレイは、画面を視認者側に凹とした形状である。この明細書では、画面が湾曲する方向の軸を湾曲軸と呼ぶ。図1では湾曲軸はx軸であり、湾曲軸と直角な方向の軸がy軸となっている。ディスプレイの種類によっては、y軸が湾曲軸となることもありうる。図1において、視認者に最も近い部分には保護パネル500が配置し、その背面に液晶表示パネル400が配置している。液晶表示パネルではTFT基板と対向基板とが周辺でシール材によって接着し、内部に液晶が封止されている。
図1において、表示領域1000のまわりが額縁領域になっており、この領域にシール材150が形成されている。シール材150の内端は、額縁領域の内端よりもやや外側になっている。図1において、短辺におけるシール幅swaは長辺におけるシール幅swbよりも大きくなっている。これが本発明の特徴である。これに伴って、短辺における額縁領域の幅fwaは長辺における額縁領域の幅fwbよりも広くなっている。
図2は、図1の湾曲軸方向に沿った断面図である。図2では、図1では省略されている、液晶表示パネルの端子部160とICドライバ20が記載されている。図2において、視認者側に凹となっている保護板50の背面側に液晶表示パネル400が接着材55によって貼り付けられている。液晶表示パネル400は、TFT基板100と対向基板200が周辺でシール材150によって接着し、内部に液晶300が封止されている。TFT基板100は対向基板200よりも大きく形成され、TFT基板100が1枚になっている部分は端子部160となっており、ICドライバ20が配置され、また、液晶表示パネルに映像信号線等を供給するフレキシブル配線基板が接続される。TFT基板100の下側(視認者から遠い側)には下偏光板120が貼り付けられ、対向基板200の上側(対向基板と保護板との間)には上偏光板220が貼り付けられている。したがって、液晶表示パネルの上偏光板220が保護板50に接着材55によって接着している。
TFT基板100と対向基板200は周辺において、シール材150によって接着しているので、シール材150が形成された部分は、他の部分に比較して曲げ応力が強くなっている。すなわち、シール材150の部分では、板厚がTFT基板100と対向基板200とを合わせた板厚になっているので、他の部分に比較して曲がりにくい。板の曲げ応力は板厚の3乗に比例するので、シール材150の部分は、他の部分の8倍の曲げ応力が生ずる。そうすると、図2のAで示す領域は他の部分よりも曲率半径が大きくなる。
一方、液晶表示パネル400は、所定の湾曲した状態で対向基板200に形成された画素とTFT基板100に形成された画素に対応するように、設計されているので、液晶表示パネル400が所定の曲率半径からずれた部分では、対向基板200側のカラーフィルタ領域とTFT基板100側の画素領域とがずれてくる、本発明では、図2に示すように、湾曲軸(湾曲方向)と直角な辺のシール材150の幅を大きくすることによって、曲率半径が不規則になった部分を、領域Aで示すように、シール材150が形成されている部分内にとどめ、表示領域に影響を及ぼさないようにしている。なお、この明細書では、このような画面周辺において不規則な曲率が生ずる影響をスプリングバックの影響と称することもある。
一方、シール材150の幅を小さいままにして、額縁領域のみを広げた場合には、このスプリングバックの影響は、それほど軽減されず、表示領域において、スプリングバックの影響が残る。つまり、本発明の特徴は、単に額縁領域の幅を変えるのではなく、シール材150の幅を制御することにある。その結果として、表示領域の端部から液晶表示パネルの端部までの幅である額縁領域の幅は、湾曲軸と直角方向の幅fwaが湾曲軸と平行方向の幅swbよりも大きくなる。尚、本願発明の何れの実施形態においても、液晶表示パネルと保護板との間にタッチパネル等の他の部材を介在させてもよい。
図3Aは本発明における湾曲する前の液晶表示パネルの平面図である。図3Aにおいて、短辺側のシール材150の幅swaは長辺側のシール材150の幅swbよりも大きい。図3Bは、図3Aの長軸に沿った断面図である。図3Aおよび図3Bでは、上偏光板220は対向基板200と同じ大きさで形成されている。TFT基板100の下側に配置された下偏光板120も対向基板200と同じ大きさで形成されている。
図4Aは本発明の他の例を示す湾曲する前の液晶表示パネルの平面図である。図4Aにおいて、短辺側のシール材の幅swaは長辺側のシール材の幅swbよりも大きい。図4Bは、図4Aの長軸に沿った断面図である。図4Aおよび図4Bが図3Aと異なる点は、上偏光板220が対向基板200よりもやや小さく形成されている点である。
図3A、3Bで示す構成も図4A、4Bで示す構成も本発明の効果を得ることが出来る。しかし、図3A、図3Bで示すように、上偏光板220が対向基板200と同じ大きさで形成されているほうが、本発明の効果をより発揮する。なお、上偏光板と対向基板を同じ大きさにするということは、上偏光板220の湾曲軸方向の径(長さ)と、対向基板200の湾曲軸方向の径が0.1mm以内で一致することをいう。
一方、上偏光板220と対向基板200を同じ大きさに整形して貼りあわせるには、貼りあわせの精度が重要になる。これに対して、図4A、4Bで示す構成であれば、貼りあわせの精度はそれほど必要としない。なお、図3Aおよび図4Aに示すように、湾曲軸と直角方向の辺は2辺あるが、そのいずれも、シール材150の幅は、湾曲軸と平行な方向の2辺におけるシール材の幅よりも大きいことが望ましい。尚、上偏光板の湾曲軸方向の長さを、対向基板の湾曲軸方向の長さよりも大きくすることも可能である。つまり、上偏光板を、湾曲軸方向に、対向基板からはみ出させることも可能である。
図5は、本発明による液晶表示装置の製造方法を示す模式断面図である。保護板50は、あらかじめ所定の曲率で曲げておく。曲率半径Rは、例えば1000mm以下、用途によっては、500mm以下である。保護板50の材料は、ガラスが好適であるが、そのほかに、透明樹脂である、アクリル、ポリカーボネイト等を使用することが出来る。保護板50の厚さは例えば、0.5mm以上が望ましいが特に制限されない。保護板50には、液晶表示パネル400が接着される面には、接着材55が塗布されている。なお、接着材55は、粘着材のこともあるし、熱硬化あるいは紫外線硬化の樹脂であることもある。接着材55の厚さは例えば30μmである。
図5において、液晶表示パネル400はまだフラットな状態になっている。TFT基板100と対向基板200が周辺において、シール材によって接着している。図5において、対向基板200の厚さt1は0.2mm以下であり、曲率半径を小さくするには、例えば0.15mm以下が良い。TFT基板100の厚さt2も0.2mm以下であり、曲率半径を小さくするには、例えば0.15mm以下が良い。対向基板200およびTFT基板100は一般にはガラスで形成される。なお、図5では、上偏光板220および下偏光板120は省略されている。以後の説明では、上偏光板220および下偏光板120が貼り付けられていない状態での、対向基板200とTFT基板100の組み合わせを液晶表示パネル400と呼ぶこともある。
図6は、平らな液晶表示パネル400を保護板50の凸面に沿って貼り付けている状態を示す断面図である。図6は、例えば、接着材55が粘着材で形成されている例である。図6では、保護板50の曲面に液晶表示パネル400が沿うように、ローラ600によって液晶表示パネル400を保護板50に押しつけている。TFT基板100と対向基板200との合計の板厚(t1+t2)は、保護板の板厚t3よりも薄いので、液晶表示パネル400は、保護板50の曲率に沿って貼り付けられる。尚、曲率半径によって、合計の板厚(t1+t2)が保護板の板厚t3よりも大きくても良い。
なお、液晶表示パネルに曲面を形成する方法は、図5、6に示すような、保護板を使用する以外にも可能である。本発明の特徴は、液晶表示パネルを湾曲させるときに、シール部付近のストレスによって、TFT基板と対向基板の間の画素にずれが生ずることを防止することである。これによって、混色や、解像度の低下を防止する。
図7は、液晶表示パネルがフラットな状態におけるTFT基板100側に形成された画素10と対向基板200側に形成された画素10の位置関係を示す模式図である。図7では、TFT基板100側の画素(信号線や画素電極によって規定される領域)と対応する対向基板200側の画素(ブラックマトリクスの開口部や、その開口部に形成されるカラーフィルタによって規定される領域)とが一致している。図8は図7に示す液晶表示パネルを湾曲させた状態においてTFT基板100側の画素と対向基板200側の画素にずれが生じた場合を示す断面模式図である。図8は、液晶表示パネルを曲げることによって、TFT基板100側の画素と対向基板200側の画素にずれdiが生じていること示している。曲面ディスプレイでは、所定の曲率半径で液晶表示パネルを湾曲させた場合、diが0となるようにTFT基板の画素と対向基板の画素とをあらかじめずらせて配置する場合もある。
図9は、フラットな状態における液晶表示パネルの斜視図である。図9において、TFT基板100と対向基板200とがシール材150によって接着している。図9において、液晶表示パネルの長径(長辺の長さ)はxxで短径(短辺の長さ)はyyである。本発明は、短辺側におけるシール材の幅swaを長辺側のシール材の幅swbよりもswdだけ大きくすることによって、液晶表示パネルを湾曲させた時の画素のずれを軽減している。本明細書では、swdをシール幅増分swdと呼ぶ。
図10は、図5および図6で説明したように、フラットな液晶表示パネル400に対して、矢印のような力を加えて、所定の曲率半径R、例えばR=500mm、を持つ保護板50の面に沿わせている断面模式図である。このようにして、液晶表示パネル400を保護板50に押しつけても、スプリングバックの影響によって、液晶表示パネルは所定の曲率Rを持つ保護板50の表面から変位する。この状態を図11に示す。この変位量を本明細書では、液晶表示パネル400の端部における所定の曲面からの浮量deと定義する。
この浮量deが大きいほど、図8に示すずれ量diが大きくなる。以後のデータは、図9に示す液晶表示パネル400において、長径xxが247mm、短径が95mm、対向基板の厚さt1が0.15mm、TFT基板の厚さが0.15mmの場合を基準とし、また、図11に示す保護板50の曲率半径Rが500mmの場合を基準として、シール幅増分swd、浮量de、ずれ量di等との関係を示すものである。
図12は、浮量deとずれ量diとの関係を示すグラフである。図12の横軸は浮量deであり、縦軸は、最大ずれ量mdiである。ずれ量diは場所によって異なるので、縦軸は最大ずれ量mdiとした。ずれ量diが最大となるのは、画面周辺である。図12において、浮量deがゼロであれば、最大ずれ量mdiもゼロとなるように画素を配置している。しかし、浮量deが大きくなるにしたがって、最大ずれ量mdiは大きくなり、浮量deが1.24mm程度であると、最大ずれ量mdiは8.61μmになる。この量は高精細画面では大きな値である。
図13は浮量deをパラメータとした場合の、場所によるずれ量diを示すグラフである。図13の横軸は、湾曲軸である長軸上における画面中心からの距離pであり、縦軸は、ずれ量diである。浮量deが0mmから1.24mmまでの8段階について評価している。図13において、浮量deがゼロであれば、ずれ量diも小さい。しかし、ずれ量diは浮量deが大きくなるにしたがって大きくなる。また、ずれ量diは、中央ではゼロであるが、画面周辺に行くにしたがって大きくなり、液晶表示パネルの端部の内端よりもやや内側において最大になる。液晶表示パネルの端部において、ずれ量diがゼロに近づくのは、シール材によって、対向基板とTFT基板が拘束されているからである。
本発明は、図9に示すように、湾曲軸方向(x方向)において、湾曲軸と直角方向(y方向)よりもシール材の幅をswdだけ増加させることによって、ずれ量diの量を小さくするものである。図14は、浮量deをパラメータにとり、シール幅増分swdを変化させた場合の最大ずれ量mdiの量を評価したものである。
図14において基準となるシール材の幅は0.6mmである。図14において、浮量deが0.29mmである時、シール幅増分swdがゼロの場合、すなわち、本発明を使用しなかった場合、最大ずれ量mdiは5.96μmであるのに対し、シール幅増分swdが7mmの場合は、最大ずれ量mdiは2.87μmにまで減少する。また、浮量deが0.11mmである時、シール幅増分swdがゼロの場合、すなわち、本発明を使用しなかった場合、最大ずれ量mdiは3.97μmであるのに対し、シール幅増分swdが7mmの場合は、最大ずれ量mdiは1μmにまで減少する。すなわち、シール幅増分swdを7mmとることによって、ずれ量diは3μm程度軽減させることが出来る。
図14において、シール幅増分swdがゼロの場合は、シール材の幅は0.6mmである。シール幅増分swdが0.6mmの場合はシール材の幅は1.2mmであるが、この程度のシール幅増分swdであっても、ずれ量diに対してある程度の効果は得られる。図14において、シール幅増分swdが2.4mm程度すなわち、基準となるシール材幅0.6mmの5倍程度になると、ずれ量diは1.2μm以上の効果を得ることが出来る。また、シール幅増分swdが7mm程度、すなわち、基準となるシール材の幅の13倍程度になると、ずれ量diの減少の効果は飽和する傾向がみられる。すなわち、図14からは、シール幅は基準となるシール材の幅の2倍以上、より好ましくは、5倍以上であり、13倍以下であると効果が出やすい。
図15は、浮量deが0.29mmの場合において、シール幅増分swdをパラメータとした場合の、画面中心からの位置とずれ量diの関係を示すグラフである。図15において、横軸は、画面中心からの距離p、縦軸は、ずれ量diである。図15では、シール幅増分swdが0mm、すなわち、本発明を使用しない場合、から、シール幅増分swdが0mmから7mmまでの5段階について評価している。ずれ量diは画面周辺に向かうにしたがって大きくなり、ずれ量diの最大値は、液晶表示パネルの端部付近である。液晶表示パネルの端部において、ずれ量diがゼロに近づくのは、シール材によって、対向基板とTFT基板が拘束されているからである。
図16は、浮量deが0.11mmの場合において、シール幅増分swdをパラメータとした場合の、画面中心からの位置とずれ量diの関係を示すグラフである。図16において、横軸は、画面中心からの距離p、縦軸は、ずれ量diである。図16では、シール幅増分swdが0mm、すなわち、本発明を使用しない場合、から、7mmまでの5段階について評価している。ずれ量diは画面周辺に向かうにしたがって大きくなり、ずれ量diの最大値は、液晶表示パネルの端部付近である。液晶表示パネルの端部において、ずれ量diがゼロに近づくのは、シール材によって、対向基板とTFT基板が拘束されているからである。つまり、浮量deが小さくなると、ずれ量diの絶対量は小さくなるが、ずれ量diの変化は同様である。
図14乃至図16は、浮量deが一定である場合において、シール幅増分swdのずれ量diに対する影響を評価したものである。つまり、図14乃至図16は、シール幅増分swdを大きくすることによって、許容できる浮量deを大きくできることを示している。一方、浮量deおよびずれ量diは液晶表示パネルの大きさも関係する。すなわち、浮量deおよびずれ量diは、液晶表示パネルが大きいほど大きくなると予想される。また、湾曲させる液晶表示パネルの曲率半径、TFT基板、対向基板の板厚等にも影響を受ける。
図17は、液晶表示パネルの長径xxが160mm、240mm、320mmの場合について、シール幅増分swdと許容できる浮量deを評価したグラフである。なお、この場合、長軸が湾曲軸になっている。液晶表示パネルの曲率半径Rは500mm、TFT基板の厚さは0.15mm、対向基板の厚さは0.15mmである。図17において、横軸はシール幅増分swd、縦軸は許容できる浮量adeである。以後これを許容浮量adeと呼ぶ。許容浮量adeは、シール幅増分swdが大きくなるにしたがって大きくなっている。また、液晶表示パネルの長径が小さいほど、許容浮量adeが大きくなっている。
許容浮量adeは、曲率半径Rおよび、液晶表示パネルの厚さによっても変化する。図18は、液晶表示パネルの曲率半径Rは500mm、TFT基板の厚さは0.125mm、対向基板の厚さは0.125mmであり、図17の場合に比べてTFT基板と対向基板の板厚を小さくしたものである。図18のグラフも、液晶表示パネルの長径xxが160mm、240mm、320mmの場合について、シール幅増分swdと許容できる浮量deを評価したものである。図18において、横軸はシール幅増分swd、縦軸は許容浮量adeである。許容浮量adeは、シール幅増分swdが大きくなるにしたがって大きくなっている。また、液晶表示パネルの長径が小さいほど、許容浮量adeが大きくなっている。液晶表示パネルの長径xxが240mmの場合について図17の場合と比較するとswdが7mmの場合、図18では、許容浮量adeは0.55mmである。これに対して、図17の場合の許容浮量adeは、0.44mmである。つまり、板厚が小さいほど、許容浮量adeは大きくなる。
図19は、液晶表示パネルの曲率半径Rを1000mm、TFT基板の厚さは0.15mm、対向基板の厚さは0.15mmであり、図17の場合に比べて曲率半径を大きくしたものである。図19のグラフは、液晶表示パネルの長径xxが240mm、320mmの場合について、シール幅増分swdと許容できる浮量deを評価したものである。図19において、横軸はシール幅増分swd、縦軸は許容浮量adeである。許容浮量adeは、シール幅増分swdが大きくなるにしたがって大きくなっている。また、液晶表示パネルの長径が小さいほど、許容浮量adeが大きくなっている。液晶表示パネルの長径xxが240mmの場合について図17の場合と比較するとswdが7mmの場合、図19では、許容浮量adeは0.76mmである。これに対して、図17の場合の許容浮量adeは、0.44mmである。つまり、曲率半径が小さいほど、許容浮量adeは小さくなる。
図20は、液晶表示パネルのシール部の断面図であり、例えば図9のA−A断面図である。図20は、IPS方式の液晶表示装置に対応するシール部の断面図である。IPS方式は、液晶分子を回転させることによって画素の透過率を制御するものであり、優れた視野角特性を有している。IPS方式は、TFT基板側に平面状に形成された第1の電極の上に、容量絶縁膜を挟んでスリットを有する第2の電極が形成されたものであり、第1の電極と第2の電極に電圧を印加することによって、液晶を回転させ、画素の透過率を制御する。第1の電極がコモン電極で、第2の電極が画素電極の場合もあるし、第1の電極が画素電極で、第2の電極がコモン電極の場合もある。なお、容量絶縁膜は、第1の電極と第2の電極の間で容量を形成するので、このように呼ばれる。
図20において、TFT基板100と対向基板200が液晶を挟んで対向している。TFT基板100側には、下地膜101、ゲート絶縁膜102、層間絶縁膜104がこの順で積層されている。下地膜101は、TFTにおける半導体層にガラス等からの不純物が侵入することを防止する。下地膜101はSiOで形成される場合もあるし、SiNで形成される場合もある。また、SiOとSiN膜の2層膜で形成される場合もある。ゲート絶縁膜102は、TFTにおけるゲート電極と半導体層を絶縁する。層間絶縁膜104は、映像信号線と、ゲート電極と同層で形成された走査線を絶縁する。図20において、層間絶縁膜104の上に映像信号線の引出し線105が配置している。
層間絶縁膜104および映像信号線の引出し線105を覆って有機パッシベーション膜106が形成されている。有機パッシベーション膜106は表示領域における平坦化膜を兼ねているので、2〜3μmと、厚く形成される。有機パッシベーション膜106の上には、容量絶縁膜107が形成され、その上に配向膜108が形成されている。有機パッシベーション膜106に形成された凹凸は、配向膜108のストッパーとしての役割を有する。すなわち、配向膜108がシール材150の下に広範囲に広がらないようにしている。また、有機パッシベーション膜106に形成された溝1061は、水分が外部から有機パッシベーション膜106内を浸透してきた場合のストッパーとして働く。
対向基板200には、表示領域1000に形成されたブラックマトリクスが遮光膜201として形成されている。この遮光膜201には、溝2011が形成され、有機材料で形成された遮光膜内から侵入してきた水分を遮断する。この部分からの光漏れを防止するために、TFT基板100側のゲート絶縁膜102の上に金属遮光膜103が形成されている。遮光膜201の上には、カラーフィルタ202が形成されている。カラーフィルタ202は、シール部では本来不要であるが、後で述べる柱状スペーサ210の基礎として使用し、柱状スペーサ210の高さを調整する役割を有する。
カラーフィルタ202および遮光膜201を覆ってオーバーコート膜203が形成されている。オーバーコート膜203の上には、メイン柱状スペーサ210とサブ柱状スペーサ211が形成されている。メイン柱状スペーサ210はTFT基板100と対向基板200の間隔を規定する。サブ柱状スペーサ211は、対向基板200が外部から押し圧力を受けた場合に、TFT基板100と対向基板200の間隔が過度に小さくならないように規定するものである。
メイン柱状スペーサ210は、表示領域1000においては、TFT基板1000側に接しているが、図20においては、メインの柱状スペーサ210はTFT基板100側との間にわずかに隙間が存在している。シール部には、TFT基板100にメイン柱状スペーサ210に対応する台座が形成されていないからである。
図20において、対向基板200のオーバーコート膜203の上に配向膜108が形成されている。TFT基板100と対向基板200はシール材150によって接着している。シール材150の内側に液晶300が封止されている。図2の左側端部には、土手状スペーサ212が形成されている。各液晶表示パネルは、マザー基板からスクライビングおよび衝撃を加えることによって分離されるが、この土手状スペーサ212は、各液晶表示パネルが分離されやすくするためのものである。
図20におけるシール材の幅は通常の値swよりもswdだけ大きくなっている。例えば、図9における長辺側のシール材の幅をswbとした場合、短辺側のシール材の幅swaは、swb+swdである。このように、シール材の幅が大きくなっている部分には、有機パッシベーション膜106は必ずしも必要ではない。有機パッシベーション膜106の除去領域があれば、その分、シール材150の体積を大きくでき、接着の信頼性を向上させることが出来る。つまり、シール材の幅が大きくなっている部分では、シール幅が大きくなっていない部分に対して、有機パッシベーション膜の除去領域の割合を大きくしてもよい。また、シール材の幅が大きくなっている部分では、シールの接着力を高めるため、シール幅が大きくなっていない部分に対して、柱状スペーサの密度を大きくしてもよい。尚、柱状スペーサとは、柱状のスペーサに限らず、錐状のスペーサや、略直方体のスペーサであってもよい。
図21A乃至図27Eは本発明における種々の実施形態を示すものである。図21A乃至図21Hは、種々の画素配置を示す平面図である。図21Aは赤画素R、緑画素G、青画素Bがx方向に配列している状態を示す。図21Bは、赤画素R、緑画素G、青画素B、白画素がx方向に配列している状態を示す。白画素は、カラーフィルタが形成されていない画素であり、画面の明るさ向上のために使用される。図21C、図21Dは、図21Aおよび図21Bの画素が各々y方向に配列している状態を示す。
図21Eは、4個の画素、すなわち、赤画素R、2個の緑画素G、青画素B、がx方向(湾曲軸)およびy方向に矩形に配置している例である。視感度が高い緑画素の面積を大きくして、輝度向上を図るものである。図21Fは赤画素R、緑画素G、青画素B、白画素がx方向およびy方向に矩形に配置している例である。図21Gは図21Eの配置に対して、画素の位置を変えたものであり、図21Hは、図21Fの配置に対して、画素の位置を変えたものである。
図22のA乃至Eは、液晶表示パネルの長軸方向(x軸方向)が湾曲軸であり、端子部160が液晶表示パネルの短辺側に配置している例である。図22のAおよびBは本発明を使用しない例であり、シール材の幅は、短辺側、長辺側とも同じである。図22のC、D、Eは本発明の第1の形態を示す例であり、以上で説明した構成となっている。図22Cにおいて、表示領域1000に形成された画素は、赤画素R、緑画素G、青画素Bが湾曲軸方向に配列している。あるいは、赤画素R、緑画素G、青画素B、白画素Wが湾曲軸方向に配列している。図22Dは、対向基板200側に貼り付けられた上偏光板220、あるいは、TFT基板100側に貼り付けられた下偏光板120の外形が対向基板200よりも小さい場合であり、図22Eは対向基板200側に貼り付けられた上偏光板220、あるいは、TFT基板100側に貼り付けられた下偏光板120の外形が対向基板200と同じ大きさである場合の例である。効果は図3A乃至図4Bで説明したとおりである。図22のC乃至Eにおいて、短辺側のシール材150はシール幅増分swdだけ幅が増しており、TFT基板100と対向基板200側の画素のずれ量diを軽減している。
図23のA乃至Eは、液晶表示パネルの長軸方向が湾曲軸であり、端子部160が液晶表示パネルの長辺側に配置している例である。図23のAおよびBは本発明を使用しない例であり、シール材の幅は、短辺側、長辺側とも同じである。図23のC、D、Eは本発明の第2の形態を示す例であり、端子部160が長辺側に配置している。画素配置は、図22のA乃至Eと同様である。図23Dは、対向基板200側に貼り付けられた上偏光板220、あるいは、TFT基板100側に貼り付けられた下偏光板120の外形が対向基板よりも小さい場合であり、図23Eは対向基板200側に貼り付けられた上偏光板220、あるいは、TFT基板100側に貼り付けられた下偏光板120の外形が対向基板200と同じ大きさの例である。効果は図3A乃至図4Bで説明したと同様である。図23のC乃至Eにおいて、短辺側のシール材150はシール幅増分swdだけ幅が増しており、TFT基板100側と対向基板200側の画素のずれ量diを軽減している。
図24のA乃至Eは、液晶表示パネルの長軸方向が湾曲軸であり、端子部160が液晶表示パネルの短辺側と長辺側に配置している例である。図24のA、Bは本発明を使用しない場合の例であり、図24のC、D、Eは本発明を使用した例である。図24のC、D、Eの効果は、図22のC、D、E及び図23のC、D、Eで説明した効果と同様である。
図25のA乃至Eは、液晶表示パネルを短軸方向に湾曲させる場合であって、端子部160が液晶表示パネルの短辺側に存在している場合である。図25のAおよびBは、本発明を使用しない場合である。図25のC、D、Eは、本発明を適用した場合である。図25Cにおいて、表示領域1000に形成された画素は、赤画素R、緑画素G、青画素Bが湾曲軸方向に配列している。あるいは、赤画素R、緑画素G、青画素B、白画素Wが湾曲軸方向に配列している。図25Cにおいて、シール材150は各長辺側において、短辺側よりもswdだけ広くなっている。これによって、湾曲したときの浮量deによるずれ量diを軽減することが出来る。
図25Dは、対向基板200側に貼り付けられた上偏光板220、あるいは、TFT基板100側に貼り付けられた下偏光板120の外形が対向基板200よりも小さい場合であり、図25Eは対向基板200側に貼り付けられた上偏光板220、あるいは、TFT基板100側に貼り付けられた下偏光板120の外形が対向基板200と同じ大きさの例である。効果は図3A乃至図4Bで説明したと同様である。つまり、液晶表示パネルを短辺方向に湾曲させる場合にも、長辺方向に湾曲させる場合と同様に、本発明を適用することによって、画素のずれ量diを軽減し、混色に起因する色むらを抑制することが出来る。
図26のA乃至Eは、液晶表示パネルを短軸方向に湾曲させる場合であって、端子部160が液晶表示パネルの長辺側に存在している場合である。図26のAおよびBは、本発明を使用しない場合である。図26のC、D、Eは、本発明を適用した場合である。図26のA乃至Eの形態は、端子部が長辺側に配置している他は図25のA乃至Eで説明したのと同様である。図26のA乃至Eにおける効果も図25のA乃至Eで説明した効果と同様である。
図27のA乃至Eは、液晶表示パネルを短軸方向に湾曲させる場合であって、端子部160が液晶表示パネルの長辺側と短辺側に存在している場合である。図27のAおよびBは、本発明を使用しない場合である。図27のC、D、Eは、本発明を適用した場合である。図27のA乃至Eの形態は、端子部が長辺側に配置している他は図25のA乃至Eで説明したのと同様である。また、図27のA乃至Eにおける効果も図25のA乃至Eで説明した効果と同様である。
図28のA乃至Eは実施例2における第1の形態を示す図である。図28のA乃至Eは、湾曲軸は長軸方向である。図28のAおよびBは、実施例1における図22のA乃至Eに対応する構成であるが、画素の配置が異なっている。図の28AおよびBは、画素が、湾曲軸と直角方向に配列している。すなわち、赤画素R、緑画素G、青画素Bが湾曲軸方向と直角方向に配列している。あるいは、赤画素R、緑画素G、青画素B、白画素Wが湾曲軸方向と直角方向に配列している。このような画素配列とすることによって、TFT基板100側の画素と対向基板200側の画素にずれ量diが発生しても、混色は防止することが出来る。すなわち、湾曲軸と同じ方向には、同じ色の画素が配列しているからである。
図28のA、Bの場合は、混色は防止することはできるが、隣接する画素の情報が視野に入るので、解像度の低下が生ずる。これに対して、図28のC、D、Eの構成を使用することによって、解像度の低下を防止することが出来る。すなわち、図28Cにおける短辺方向において、シール材150の幅を長辺方向よりもswdだけ大きくすることによって、画素のずれ量diを低減し、解像度の劣化を防止することが出来る。理由は実施例1において説明したのと同様である。
図28のA乃至Eは、短辺側に端子部160を配置した例である。図28のA乃至Eで説明した内容は、湾曲軸が長軸であって、長辺側に端子部160を配置した構成、あるいは、短辺側と長辺側の両方に端子部160を配置した構成にも適用することが出来る。
図29のA乃至Eは実施例2における第2の形態を示す図である。図29のA乃至Eは、湾曲軸は短軸方向である。図29のAおよびBは、実施例1における図25のAおよびBに対応する構成であるが、画素の配置が異なっている。図29のAおよびBは、画素が、湾曲軸とは直角方向に配列している。すなわち、赤画素R、緑画素G、青画素Bが湾曲軸方向と直角方向に配列している。あるいは、赤画素R、緑画素G、青画素B、白画素Wが湾曲軸方向と直角方向に配列している。このような画素配列とすることによって、TFT基板100側の画素と対向基板200側の画素にずれ量diが発生しても、混色は防止することが出来る。すなわち、湾曲軸と同じ方向には、同じ色の画素が配列しているからである。
図29のA、Bの場合は、混色は防止することはできるが、隣接する画素の情報が視野に入るので、解像度の低下が生ずる。これに対して、図29のC、D、Eの構成を使用することによって、解像度の低下を防止することが出来る。すなわち、図29Cにおける長辺方向において、シール材150の幅を短辺方向よりもswdだけ大きくすることによって、画素のずれ量diを低減し、解像度の劣化を防止することが出来る。理由は実施例1において説明したのと同様である。
図29のA乃至Eは、短辺側に端子部160を配置した例である。図29A乃至Eで説明した内容は、湾曲軸が短軸であって、長辺側に端子部160を配置した構成、あるいは、短辺側と長辺側の両方に端子部160を配置した構成にも適用することが出来る。
以上説明したように、画素を湾曲軸と直角方向に配列することによって、液晶表示パネルを湾曲させた場合に、混色の発生を防止することが出来る。また、湾曲軸と直角方向の辺におけるシール材の幅を湾曲軸と平行方向の辺におけるシール材の幅よりも大きくすることによって、画素のずれ量di抑制し、液晶表示パネルを湾曲させた場合の解像度の低下を抑制することが出来る。
図30乃至図32は、液晶表示パネルの湾曲軸と平行方向の断面図である。図30は、本発明を使用しない場合の液晶表示パネルの断面図である。図30のシール材150は、湾曲軸と直角方向の辺におけるシール材150の断面であるが、このシール材150の幅swは、湾曲軸と平行方向の辺におけるシール材の幅と同じである。
図31は、本発明を適用した液晶表示パネルの断面図である。図31において、シール材150の幅は、図30に示すシール材150の幅swよりもswd大きくなっている。これによって、画素のずれ量diを低減して混色を抑制する。図31は、シール材150自体の幅を大きくした例である。
図32は、本発明を適用した液晶表示パネルの他の例を示す断面図である。図32において、シール材150の形成領域の幅は、図30におけるシール材150の幅swよりもswdだけ大きくなっているが、図31の場合と異なるのは、幅の狭いシール材150が2本形成されている点である。2本の各シール材150の幅は図30のシール材150の幅と同じである。シール材150とシール材150の間には、基板間の間隔を規定するスペーサ、駆動回路等を必要に応じて配置することが出来る。
図32に示すような構成であっても、実施例1で説明したような、液晶表示パネルを湾曲した場合の、画素のずれ量diを軽減することが出来る。
以上の説明では、画面が視認者側に凹であるディスプレイについて説明した。しかし、本発明の内容は、図33に示すように、画面が視認者側に凸となっている場合についても適用することが出来る。すなわち、図33において、湾曲軸と直角な方向の辺のシール材150の幅wsaは、湾曲軸と平行な方向の辺のシール材の幅wsbの幅よりも大きい。つまり、画面が視認者側に凸なっていても、実施例1乃至3で説明した本発明の内容を適用することが出来る。また、対向基板にカラーフィルタを設けた場合、TFT基板と対向基板とのずれ量diにより生じる混色の影響が大きくなる。尚、TFT基板側にカラーフィルタを設ける構成が提案されているが、この場合であってもずれによる混色が生じる可能性がある。また、対向基板側にはTFT基板の画素に対応してブラックマトリクス等の遮光膜は設けられる。ずれにより、本来は光が透過する画素の一部が遮光されてしまう場合があり、その場合は光の透過率が低下することとなる。以上、本明細書では、湾曲ディスプレイとして、液晶表示パネルを用いるものを記載しているが、それに限定されるものではなく、例えば、カラーフィルタを用いた有機EL型表示パネル等の他の表示パネルを用いた湾曲型の表示装置に適用することが可能である。
10…画素、 20…ICドライバ、 50…保護板、 55…接着材、 100…TFT基板、 101…下地膜、 102…ゲート絶縁膜、 103…金属遮光膜、 104…層間絶縁膜、 105…引出し線、 106…有機パッシベーション膜、 107…容量絶縁膜、 108…配向膜、 120…下偏光板、 150…シール材、 160…端子部、 200…対向基板、 201…ブラックマトリクス、 202…カラーフィルタ、 203…オーバーコート膜、 210…メイン柱状スペーサ、 211…サブ柱状スペーサ、 212…土手状スペーサ、 220…上偏光板、 300…液晶、 400…液晶表示パネル、 600…ローラ、 1000…表示領域、 1061…有機パッシベーション膜溝、 2011…ブラックマトリクススリット、 R…赤画素、 G…緑画素、 B…青画素、 W…白画素、 swa…シール材の幅、 swb…シール材の幅、 swd…シール幅増分、 mdi…画素の最大ずれ量、 di…画素のずれ量、 ade…許容浮量、 de…所定の曲率半径からの浮量、 fwa…短辺の額縁幅、 fwa…長辺の額縁幅

Claims (16)

  1. 画素がマトリクス状に形成されたTFT基板と、対向基板と、前記TFT基板と前記対向基板とを接着するシール材とを有する表示装置であって、
    前記TFT基板と前記対向基板とは湾曲軸に沿って湾曲し、
    前記湾曲軸と直角方向に延在する前記シール材の幅は、前記湾曲軸と平行な方向に延在する前記シール材の幅よりも大きいことを特徴とする表示装置。
  2. 前記湾曲軸と直角方向に延在する前記シール材の幅は、前記湾曲軸と平行な方向に延在する前記シール材の幅の2倍以上、13倍以下であることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記湾曲軸と直角方向に延在する前記シール材の幅は、前記湾曲軸と平行な方向に延在する前記シール材の幅の5倍以上、13倍以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の表示装置。
  4. 前記表示装置は、更に、所定の曲率を有する保護板を有し、
    前記対向基板と前記保護板とは、接着剤を介して接着されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の表示装置。
  5. 前記保護板の板厚は、前記TFT基板の板厚と前記対向基板の板厚の合計よりも大きいことを特徴とする請求項4に記載の表示装置。
  6. 前記TFT基板および前記対向基板の板厚は、0.2mm以下であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の表示装置。
  7. 前記TFT基板および前記対向基板の板厚は、0.15mm以下であることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の表示装置。
  8. 前記対向基板には、偏光板が設けられており、
    前記偏光板の前記湾曲軸の方向の長さは、前記対向基板の前記湾曲軸の方向の長さとプラスマイナス0.1mm以内で一致していることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の表示装置。
  9. 前記対向基板には、前記湾曲軸の方向と平行方向に赤画素に対応するカラーフィルタ、緑画素に対応するカラーフィルタ、青画素に対応するカラーフィルタが配列していることを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の表示装置。
  10. 画素がマトリクス状に形成されたTFT基板と、対向基板と、前記TFT基板と前記対向基板との間に設けられたシール材とを有する表示装置であって、
    前記TFT基板と前記対向基板とは湾曲軸に沿って湾曲し、
    前記前記TFT基板と前記対向基板とは前記湾曲軸に直角な方向の第1の辺と第2の辺とを有し、前記湾曲軸と平行な方向の第3の辺と第4の辺とを有し、
    前記第1の辺および前記第2の辺の各々のシール材の幅は、前記第3の辺および前記第4の辺の各々のシール材の幅よりも大きいことを特徴とする表示装置。
  11. 前記第1の辺と前記第2の辺の各々におけるシール材の幅は、前記第2の辺と前記第4の辺における各々のシール材の幅の2倍以上、13倍以下であることを特徴とする請求項10に記載の表示装置。
  12. 前記第1の辺と前記第2の辺の各々におけるシール材の幅は、前記第2の辺と前記第4の辺における各々のシール材の幅の5倍以上、13倍以下であることを特徴とする請求項10又は11に記載の表示装置。
  13. 前記表示装置は、更に、接着剤を介して前記対向基板に接着された保護板を有し、
    前記保護板の板厚は、前記TFT基板の板厚と前記対向基板の板厚の合計よりも大きいことを特徴とする請求項10乃至12の何れか一項に記載の表示装置。
  14. 前記TFT基板および前記対向基板の板厚は、0.15mm以下であることを特徴とする請求項10乃至13の何れか一項に記載の表示装置。
  15. 前記対向基板には偏光板が貼り付けられており、
    前記偏光板の前記湾曲軸の方向の径は、前記対向基板の前記湾曲軸の方向の径とプラスマイナス0.1mm以内で一致していることを特徴とする請求項10乃至14の何れか一項に記載の表示装置。
  16. 前記対向基板には、前記湾曲軸の方向と平行方向に赤画素に対応するカラーフィルタ、緑画素に対応するカラーフィルタ、青画素に対応するカラーフィルタが配列していることを特徴とする請求項10乃至15の何れか一項に記載の表示装置。
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