JP2018132566A - Display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示装置、特に液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a display device, particularly a liquid crystal display device.
一般に、液晶表示装置は、光源と、液晶セルと、偏光板と、を含む。液晶表示装置を用いた製品では、液晶表示装置の表示面側に保護部材ないしカバー部材を設ける場合が多い(たとえば特許文献1,2)。保護部材ないしカバー部材は、外観品質・光学特性の向上のため、その表面を曲面で構成する場合がある(たとえば特許文献3,4)。 In general, a liquid crystal display device includes a light source, a liquid crystal cell, and a polarizing plate. In products using a liquid crystal display device, a protective member or a cover member is often provided on the display surface side of the liquid crystal display device (for example, Patent Documents 1 and 2). In some cases, the surface of the protective member or cover member is a curved surface in order to improve appearance quality and optical characteristics (for example, Patent Documents 3 and 4).
本発明の主な目的は、新規な構造を有する表示装置を提供することにある。 A main object of the present invention is to provide a display device having a novel structure.
本発明の主な観点によれば、所望のパターンを表示する表示デバイスと、前記表示デバイスの表示面側に配置され、湾曲した板状の形状を有する透光性樹脂部材と、前記表示デバイスと前記透光性樹脂部材との間に、該表示デバイスおよび該透光性樹脂部材の双方と密着して配置される導光部材と、を有する表示装置、が提供される。 According to a main aspect of the present invention, a display device that displays a desired pattern, a translucent resin member that is disposed on a display surface side of the display device and has a curved plate shape, and the display device There is provided a display device having a light guide member disposed in close contact with both the display device and the light transmissive resin member between the light transmissive resin member.
新規な構造を有する表示装置が提供される。 A display device having a novel structure is provided.
図1は、第1の液晶表示装置101の基本構造を示す断面図である。なお、図中に示される各構成部材の相対的なサイズや位置関係は、実際のものとは異なっている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the basic structure of the first liquid
第1の液晶表示装置101は、液晶表示素子(LCD素子)10と、蛍光灯やLEDライトなどの光源40と、カバー部材51と、を備える。LCD素子10および光源40は、所定の筐体に収容されており、カバー部材51は、その筐体の一部を構成するものとする。このような液晶表示装置は、たとえば、速度計や燃料計などを表示する車載用ディスプレイに利用される。
The first liquid
LCD素子10は、たとえば垂直配向型の液晶セル20と、液晶セル20を挟むように配置される一対の偏光板31,32と、を含む。光源40の光軸上に、光源40側から、一方の偏光板(裏側偏光板)31、液晶セル20、他方の偏光板(表側偏光板)32、カバー部材51が、順番に並んで配置される。これらの構成部材は、通常、相互に密着して設けられる。LCD素子10において、光源40とは反対側の面(光源40から離れた面、ないし、表側偏光板32が配置される面)をLCD素子の表示面と呼ぶことがある。
The
液晶セル20は、たとえば、セグメント型の電極構造を有する、VA(バーティカルアライメント)駆動方式の液晶セルである。なお、たとえばIPS(インプレーンスイッチング)駆動方式の液晶セルを用いることもできる。液晶セル20は、対向配置された下側基板21および上側基板22と、下側基板21および上側基板22に挟持される液晶層27と、を備える。
The
下側基板21および上側基板22は、それぞれ、たとえばガラス基板、プラスチック基板等の透明基板である。具体的には、0.7mm厚ソーダライムガラス基板を用いることができる。
The
下側基板21と上側基板22は、たとえば4μmの間隙を空けて貼り合わされている。下側基板21と上側基板22との間隙は、図示しない枠状のシール材に含有するロッド状又は球状のスペーサーと、基板面内に均一に分散配置される球状スペーサーにより保持される。
The
下側基板21の一面側(上側基板22との対向面側)に、所望の文字や図形等を表示できるようにパターニングされたコモン電極(ベタ電極)23が設けられている。上側基板22の一面側(下側基板21との対向面側)に、所望の文字や図形等の平面形状にパターニングされたセグメント電極(表示電極)24が設けられている。これらの電極23,24は、それぞれインジウム錫酸化物(ITO)などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって形成される。
A common electrode (solid electrode) 23 that is patterned so as to display a desired character, figure, or the like is provided on one surface side of the lower substrate 21 (the surface facing the upper substrate 22). On one surface side of the upper substrate 22 (on the surface facing the lower substrate 21), segment electrodes (display electrodes) 24 patterned in a planar shape such as desired characters and figures are provided. These
下側配向膜25が、下側基板21の一面側にコモン電極23を覆うように設けられている。同様に、上側配向膜26が、上側基板22の一面側にセグメント電極24を覆うように設けられている。これらの配向膜25,26としては、液晶層27の配向状態を垂直配向(基板法線方向)に規制する垂直配向膜が用いられる。各配向膜には、ラビング処理等の一軸配向処理が、相互に反平行となるように施されている(一軸配向処理の方向を、図中において、矢印25r,26rとして示す)。
A
液晶層27は、下側基板21と上側基板22との間に、図示しない枠状のシール材に囲まれて設けられている。液晶層27を構成する液晶部材が、下側基板21、上側基板22、および、枠状のシール材により画定される空間に充填されている。液晶材料には、たとえばメルク社製ネガ型液晶材料(複屈折Δn=0.08,誘電率異方性Δε=−5.0)を用いることができる。
The
電圧無印加時(遮光状態)において、液晶層27を構成する液晶分子の配向方向は、下側基板21および上側基板22の各基板面に対してほぼ垂直となる。液晶分子のプレチルト角は、約89.7°である。図中において、液晶層中央液晶分子配向方向を矢印27dとして示す。電圧印加時(透光状態)において、液晶分子の配向方向は、下側基板21および上側基板22の各基板面に対してほぼ水平となる。
When no voltage is applied (light shielding state), the alignment direction of the liquid crystal molecules constituting the
一対の偏光板31,32は、それらの吸収軸が相互に直交するように配置される(クロスニコル配置される)。また、それらの吸収軸が液晶セル20の液晶分子配向方向に対して略45°傾くように配置される。
The pair of polarizing
カバー部材51は、たとえば透光性を有する樹脂部材から構成され、金型を用いた成形方法により、たとえば蒲鉾状に成形される。カバー部材51の表側の面(光源40から遠い面)は、製品の外観を良好にするためなどの理由から、曲面をなすように成形される場合がある。また、裏側の面(光源40に近い面)は、LCD素子10と密着して配置するためなどの理由から、平坦とすることが多い。
The
このような液晶表示装置に対して、本発明者は、以下のような技術的課題を見出す。つまり、金型を用いたカバー部材の成形は、事前に、精巧に作り込まれた金型を作製する必要があるため、カバー部材の製造にかかる総合的な費用が高くなりうる。 With respect to such a liquid crystal display device, the present inventor finds the following technical problems. In other words, the molding of the cover member using the mold needs to produce a mold that is elaborately prepared in advance, so that the overall cost for manufacturing the cover member can be increased.
本発明者は、金型を使わずに、カバー部材の表側の面を曲面に成形する方法について検討を行った。本発明者は、熱プレス法を用いて、平板状の樹脂部材を歪ませて、カバー部材の表側の面を曲面にする方法について検討を行った。 The inventor has studied a method of forming the front surface of the cover member into a curved surface without using a mold. This inventor examined the method of making the surface side surface of a cover member into a curved surface by distorting a flat resin member using the hot press method.
図2は、第2の液晶表示装置102を示す断面図である。第2の液晶表示装置102に用いられるLCD素子10および光源40は、第1の液晶表示装置101(図1参照)で用いたものと同様である。以降では、LCD素子10を、便宜のため、簡略化して示す。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the second liquid
第2の液晶表示装置102は、第1の液晶表示装置101(図1参照)と比べて、カバー部材の形状が異なっている。第2の液晶表示装置102において、カバー部材52は、板状の樹脂部材をたとえばドーム状ないしアーチ状に湾曲させた形状を有する。なお、カバー部材52は、湾曲した板状部材であれば、形状に関して特に制限はなく、製品の外観デザインに応じて、所望の形状に成形される。
The second liquid
カバー部材52は、熱可塑性を有する平板状の樹脂部材を、たとえば熱プレス法を用いて、湾曲させたものである。具体的には、平板状のアクリル樹脂ないしポリカーボネート樹脂などを加熱軟化させ、その樹脂部材に凸凹の型、たとえばプレス金型を押し当てて、所望の形状に湾曲させたものである。平板状の樹脂部材を歪める方法でカバー部材を作製することにより、射出成形型のような密閉型の金型を使わずに、表側の面が所望の曲面形状となったカバー部材を得ることができる。
The
このような液晶表示装置に対して、本発明者は、以下のような技術的課題を見出す。 With respect to such a liquid crystal display device, the present inventor finds the following technical problems.
LCD素子10の表示面は、一般に平坦である。このため、LCD素子10とカバー部材52とをどんなに近づけて配置したとしても、湾曲した板状部材であるカバー部材52と、平坦な表示面を有するLCD素子10と、を完全に密着させることはできない。つまり、LCD素子10とカバー部材52との間隙には空気層が介在することになる。この空気層とカバー部材52との界面、ないし、LCD素子10との界面における光反射は、たとえばゴースト像の発生など、表示品質の低下を招来しうる。
The display surface of the
本発明者は、このような表示品質の低下を改善する方法について検討を行った。本発明者は、LCD素子10とカバー部材52との間隙に、導光部材(光学マッチング部材)を設け、部材間の界面における光反射を低減する方法について検討を行った。
The present inventor has studied a method for improving such deterioration in display quality. The present inventor has studied a method of reducing the light reflection at the interface between the members by providing a light guide member (optical matching member) in the gap between the
図3Aは、第3の液晶表示装置103を示す断面図である。第3の液晶表示装置103に用いられるLCD素子10,光源40およびカバー部材52は、第2の液晶表示装置102(図2参照)で用いたものと同様である。
FIG. 3A is a cross-sectional view showing the third liquid
第3の液晶表示装置103において、カバー部材52とLCD素子10との間には、たとえばゲル状の樹脂部材から構成される導光部材60が設けられる。導光部材60は、たとえば、以下の方法で形成することができる。
In the third liquid
真空中において、カバー部材52とLCD素子10とを、たとえばシリコーンなどのゲル状樹脂を介して貼り合せる。このとき、ゲル状の樹脂部材は、カバー部材52の湾曲した形状およびLCD素子10の平坦な表示面に対応するように変形しつつ、それらの部材に密着する。
In a vacuum, the
その後、高温高圧処理により、当該樹脂部材から気泡を除去し、当該樹脂部材と、カバー部材52およびLCD素子10と、を均一かつ強固に密着させる。これにより、ゲル状の樹脂部材からなる導光部材60が形成される。導光部材60にゲル状の樹脂部材を用いれば、カバー部材52ないしLCD素子10の形状にかかわらず、比較的容易に、導光部材60を、カバー部材52ないしLCD素子10と密着させることができる。
Thereafter, bubbles are removed from the resin member by high-temperature and high-pressure treatment, and the resin member, the
導光部材60,カバー部材52およびLCD素子10(特にそれを構成するガラス基板21,22、図1参照)の屈折率は、ほぼ同等であり、たとえば1.4〜1.6の範囲内である。導光部材60の屈折率は、カバー部材52ないしLCD素子10(ないしそのガラス基板)の屈折率の±0.1の範囲内にあることが好ましい。導光部材60,カバー部材52およびLCD素子10の屈折率がほぼ同等であるため、それらの界面における光反射は低減され、ゴースト像の発生など、表示品質の低下が抑制される。
The refractive indexes of the
図3Bは、第3の液晶表示装置の変形例103aを示す断面図である。導光部材60には、たとえば、数ミクロン径の光ファイバーを多数束ねて切断した構成を含むファイバープレートを用いてもかまわない。ファイバープレートはファイバー効果を生じるウレキサイトであってもよい。ファイバープレートはファイバオプティクプレート、イメージファイバなどと呼称されることもある。また、図3Bに示すように、透光性樹脂部材61中にファイバープレート62を埋め込んだ構成にしてもよい。ファイバープレートを用いると、カバー部材側からLCD素子により表示されるパターンを見たときに、よりカバー部材に近い位置にそのパターンを認識する。
FIG. 3B is a cross-sectional view showing a
図4Aは、第4の液晶表示装置104を示す断面図である。基本的な構成部材は、第3の液晶表示装置103(図3A参照)と同様である。
FIG. 4A is a cross-sectional view showing the fourth liquid
第4の液晶表示装置104において、LCD素子10は、光源40の光軸41に直交する仮想平面に対して傾いて配置されている。本発明者の検討によれば、LCD素子10を傾けて配置すると、LCD素子10により表示されるパターンの輝度・明るさが変化する。
In the fourth liquid
本発明者は、以下の要領で、LCD素子10単体における、光透過率の観察角度依存性を測定した。つまり、LCD素子10の背後に光源を配置し、当該光源の光軸およびLCD素子10の液晶分子配向方向に直交する軸を中心に、LCD素子10を傾けて(回転させて)、表示面側から、LCD素子10の光透過率を測定した。
The inventor measured the observation angle dependency of the light transmittance in the
LCD素子が光源に正対している(光源の光軸に直交している)ときの姿勢・態様を基準(観察角度=0°)とする。液晶分子配向方向が光源側を向くように、LCD素子を傾けたときの方向を、正の回転(傾き)方向に設定する。逆に、液晶分子配向方向が光源とは反対を向くように、LCD素子を傾けたときの方向を、負の回転(傾き)方向に設定する。 The posture / mode when the LCD element is directly facing the light source (orthogonal to the optical axis of the light source) is taken as a reference (observation angle = 0 °). The direction when the LCD element is tilted is set to a positive rotation (tilt) direction so that the liquid crystal molecule alignment direction faces the light source. Conversely, the direction when the LCD element is tilted is set to a negative rotation (tilt) direction so that the liquid crystal molecule alignment direction is opposite to the light source.
図4Bは、電圧印加時(透光状態)のLCD素子を傾けたときの、当該LCD素子単体の光透過率を示すグラフである。横軸は、LCD素子の傾き角(観察角度)を示し、縦軸は当該LCD素子の光透過率を示す。 FIG. 4B is a graph showing the light transmittance of the LCD element alone when the LCD element is tilted when a voltage is applied (translucent state). The horizontal axis indicates the tilt angle (observation angle) of the LCD element, and the vertical axis indicates the light transmittance of the LCD element.
LCD素子の傾きが0°であるとき、当該LCD素子の光透過率は約13%程度である。当該LCD素子を正方向に傾ける(回転させる)と、傾きが40°程度になるまで、光透過率が単調に増加する。一方、当該LCD素子を負方向に傾ける(回転させる)と、傾きが−30°程度になるまで、光透過率は単調に減少する。 When the inclination of the LCD element is 0 °, the light transmittance of the LCD element is about 13%. When the LCD element is tilted (rotated) in the positive direction, the light transmittance monotonously increases until the tilt reaches about 40 °. On the other hand, when the LCD element is tilted (rotated) in the negative direction, the light transmittance monotonously decreases until the tilt becomes approximately −30 °.
図4Bに示すグラフにより、LCD素子を傾けることで光透過率が変化することがわかる。図4Aに示すように、LCD素子10を傾けることにより、LCD素子10により表示されるパターンの輝度・明るさを調整することができる。なお、導光部材60にゲル状の樹脂部材を用いれば、LCD素子10の傾きにかかわらず、比較的容易に、導光部材60を、カバー部材52ないしLCD素子10と密着させることができる。
It can be seen from the graph shown in FIG. 4B that the light transmittance changes by tilting the LCD element. As shown in FIG. 4A, by tilting the
図5は、LCD素子のセグメント電極パターン(セグメント電極24,図1参照)を示す平面図である。光源の光軸に直交するスクリーン上に、第4の液晶表示装置104(図4A参照)の表示パターンを投影する場合を想定する。LCD素子を傾けて配置する場合、当該LCD素子による表示パターンが、スクリーン上において台形状に歪んで投影されうる。このような場合には、図5に示すように、セグメント電極を、投影の際の表示パターンの歪みを加味して、その歪みが補正されるように形成してもよい。また台形状の歪みを増大させるよう表示パターン歪みを補正し歪みを強調する用途に適用してもよい。
FIG. 5 is a plan view showing a segment electrode pattern (
なお、湾曲した板状部材であるカバー部材52(図4参照)は、光学レンズとしても機能しうるため、カバー部材の形状に応じて、LCD素子による表示パターンは、スクリーン上において歪みうる。このような場合にも、セグメント電極を、その歪みが補正されるように形成してもよい。 Since the cover member 52 (see FIG. 4), which is a curved plate member, can also function as an optical lens, the display pattern by the LCD element can be distorted on the screen depending on the shape of the cover member. In such a case, the segment electrode may be formed so that the distortion is corrected.
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。たとえば、LCD素子は、いわゆる有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子などの表示デバイスに代替可能であろう。その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on some Examples, this invention is not limited to these. For example, the LCD element could be replaced by a display device such as a so-called organic EL (electroluminescence) element. It will be apparent to those skilled in the art that other various modifications, improvements, combinations, and the like are possible.
10…液晶表示素子、20…液晶セル、21,22…基板、23,24…電極(セグメント型)、25,26…配向膜、27…液晶層、31,32…偏光板、40…光源、41…光軸、51,52…カバー部材、60,61…導光部材、62…ファイバープレート、101〜104…液晶表示装置。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記表示デバイスの表示面側に配置され、湾曲した板状の形状を有する透光性樹脂部材と、
前記表示デバイスと前記透光性樹脂部材との間に、該表示デバイスおよび該透光性樹脂部材の双方と密着して配置される導光部材と、
を有する表示装置。 A display device for displaying a desired pattern;
A translucent resin member disposed on the display surface side of the display device and having a curved plate shape;
Between the display device and the translucent resin member, a light guide member disposed in close contact with both the display device and the translucent resin member;
A display device.
光源と、
前記光源の光軸上に配置される液晶セルと、
前記液晶セルを挟むように配置される一対の偏光板と、
を含む請求項1記載の表示装置。 The display device is
A light source;
A liquid crystal cell disposed on the optical axis of the light source;
A pair of polarizing plates arranged to sandwich the liquid crystal cell;
The display device according to claim 1, comprising:
The display device according to claim 1, wherein the light guide member is made of a gel-like resin material.
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