JP2018141907A

JP2018141907A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2018141907A
Application number: JP2017036935A
Authority: JP
Inventors: 俊倉元; Takashi Kuramoto
Original assignee: Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2018-09-13
Anticipated expiration: 2037-02-28
Also published as: JP6861050B2

Abstract

【課題】湾曲型の液晶表示パネルにおいて均一な輝度表示を実現する。【解決手段】液晶表示装置は、液晶表示パネル１と、液晶表示パネル１が載置される透明保持体２と、透明保持体２の裏面側に配置され、複数の光源素子４が載置されている光源基板５とを含む液晶表示装置において、透明保持体２は裏面側に張り出すように湾曲した形状であり、液晶表示パネル１は透明保持体の湾曲形状に対応した形状で透明保持体２に固定され、複数の光源素子４は透明保持体２の裏面と対向するように配置され、透明保持体２と光源素子４との間であって、透明保持体２の湾曲端部に位置するように高屈折率体６を配置する。【選択図】図１

Description

本発明は、湾曲型の液晶表示パネルを含む液晶表示装置に関するものである。

従来、液晶表示装置（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）は、例えば、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）素子を含む画素電極部が多数形成されたＴＦＴアレイ側基板と、カラーフィルタ及びブラックマトリクスが形成されたカラーフィルタ側基板とを互いに対向させて、それらの基板を所定の間隔でもって貼り合わせ、それらの基板間に液晶を充填、封入させた液晶表示パネルを有している。また、一般的に、カラーフィルタ側基板は、ＴＦＴ素子及び画素電極に対向する側の主面（第１の主面）の全面に、画素電極との間で液晶に印加する垂直電界を形成するための基準電極（共通電極）が形成されている。さらに、カラーフィルタ側基板の第１の主面には、それぞれの画素に対応する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが形成されており、それぞれの画素を通過する光が相互に干渉することを防ぐブラックマトリクスがカラーフィルタの外周を囲むように形成されている。

このようなＬＣＤは、視認者側と反対の裏面側に、液晶表示パネルに画像を形成するための透過光を、液晶表示パネルの裏面側から入射するバックライト装置が設けられている。このバックライト装置には２つの方式がある。１つの方式は、発光素子としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子が光導光板の端面に配置されているエッジライト方式である。このエッジライト方式においては、液晶表示パネルの画面領域の端部に配置されたＬＥＤからの光を導光板によって画面全体に導いて均一に分散させている。エッジライト方式は、最大６０インチ程度までの画面において良好な光学的均一性を保持することができ、５〜１０ｍｍ程度の厚さのバックライト装置が実現できる。

もう１つの方式は、直下型方式であり、液晶表示パネルの画面領域の直下にＬＥＤ素子を配置して、ＬＥＤ素子からの光を画素に入射させる方式である。この直下型方式は、それが適用される液晶表示パネルの画面サイズに制限はなく、低消費電力、良好な熱放散性を有している。また、直下型方式は、エッジライト方式に比べてバックライト装置が厚くなる傾向があるが、１０ｍｍ程度以下の厚さに抑えることもできる。

一般に、液晶表示装置は、矩形状の液晶表示パネルを平面的に配置して、フラットパネルディスプレイを形成しているが、液晶表示パネル湾曲させて固定する曲面形状の形態を有するものも存在する。図５に示す従来の液晶表示装置は、光源素子４が液晶表示パネル１の裏面に対向して配置されている直下型方式のバックライトを有している。バックライトは、整列配置された光源素子４と、光源素子に信号を供給する光源基板５とから形成されている。バックライトの表面側である上方には液晶表示パネル１が配置されており、液晶表示パネル1は図中の矢印Ａを湾曲軸とする湾曲面が形成された透明支持体２に接着固定されている。透明支持体２はガラス基板等の板状体であり、裏面側に張り出すように湾曲した形状を有している。液晶表示パネル１は透明支持体の湾曲形状に沿うように湾曲形状となっている。

特開２００５−９１８７３号公報

図４は、光源素子４を拡大した拡大図である。光源基板５上に光源素子であるＬＥＤパッケージ１１が接続、配置されている。ＬＥＤパッケージ１１は、その中央部にＬＥＤ素子１２を持ち、ＬＥＤ素子１２の上面から光を照射している。ＬＥＤ素子１２の種類によっては、蛍光体を配置しているものもある。ＬＥＤ素子１２から照射される光は、ＬＥＤパッケージの光照射面１３からさまざまな光照射角θで照射される。その中でも最も広角で照射される光が光照射最大角θｍである。この光照射最大角θｍで照射された光が図５に示される積層体３の湾曲端部に照射されると、湾曲していることもあり、その表面で反射されやすくなり、液晶表示パネルの上面の面輝度が小さくなることがある。すなわち、液晶表示装置の輝度が不均一となり、液晶表示に悪影響を及ぼすおそれがあった。なお、図５中のＢで示す矢印は照射光の密度を概念的に示すものである。

本発明は、上記の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、湾面型の液晶表示装置において、均一な面輝度、良好な液晶表示を実現することである。

本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルが載置される透明保持体と、前記透明保持体の裏面側に配置され、複数の光源素子が載置されている光源基板と、を含む液晶表示装置において、前記透明保持体は裏面側に張り出すように湾曲した形状であり、前記液晶表示パネルは前記透明保持体の湾曲形状に対応した形状で前記透明保持体に固定され、前記複数の光源素子は前記透明保持体の裏面と対向するように配置され、前記透明保持体と前記光源素子との間であって、前記透明保持体の湾曲端部に位置するように高屈折率体を配置することを特徴としている。このような構成をとることで、液晶表示装置の湾曲端部の部位における輝度が上昇し、面一な表示を得ることができる。

本発明の液晶表示装置は、好ましくは、前記液晶表示パネルが前記透明保持体の表面側に載置されており、前記高屈折率体は前記透明保持体の裏面側に接着固定されていることを特徴としている。液晶表示パネルを観察者側に配置することで、液晶表示の奥行き感がなくなり、明確な液晶表示が実現できる。また、高屈折率体を透明保持体に接着固定させることで、屈折率が小さな空気層を介さずに光の屈折率設計を簡易にできる。

また本発明の液晶表示装置は、好ましくは、前記高屈折率体は高分子フィルムの板状体からなり、前記湾曲端部に位置する部位の屈折率は前記透明保持体の湾曲中央部に位置する部位の屈折率よりも大きいことを特徴としている。高屈折率体を液晶表示装置に対応するように一括で形成出来、貼り合わせ等生産性良く液晶表示装置を製造することができる。

また本発明の液晶表示装置は、好ましくは、前記高屈折率体が複数体積層されていることを特徴としている。このような構成をとることで、光の屈折率角の調整をより簡便に、自由度高くできる。

本発明の液晶表示装置は、湾曲型の液晶表示装置であっても、表示輝度を均一に保ち、均一な表示が実現できる。

図１は、本発明の液晶表示装置について実施の形態の第１例を示す図であり、液晶表示装置の断面概念図である。図２は、本発明の液晶表示装置について実施の形態の第２の例を示す図であり、液晶表示装置の断面概念図である。図３は、本発明の液晶表示装置について実施の形態の第３の例を示す図であり、液晶表示装置の断面概念図である。図４は、光源素子の拡大断面図である。図５は、従来の液晶表示装置の断面概念図である。

以下、本発明の液晶表示装置の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、以下で参照する各図は、本発明の液晶表示装置の実施の形態における構成部材のうち、本発明の液晶表示装置を説明するための主要部を示している。従って、本発明に係る液晶表示装置は、図に示されていない光学シート、導光板等の周知の構成部材を備えていてもよい。なお、本発明の液晶表示装置の構成を示す図１〜図４において、従来の液晶表示パネルの構成を示す図５と同じ部位には同じ符号を付しており、それらの詳細な説明は省く。

図１は、本発明の液晶表示装置について実施の形態の第１の例を示す図であり、液晶表示装置の概念断面図である。本発明の液晶表示装置１０は液晶表示パネル１を有している。液晶表示パネル１は、アレイ側基板及びカラーフィルタ側基板と、両基板間に挟持される液晶と、液晶を取り囲むとともに両基板を接合するシール部材とを有している。また、両基板の外側には偏光板が配設されている。

液晶表示パネル１は裏面側に張り出すように湾曲した形状の透明保持体２に固定され、液晶表示パネルも透明保持体２に沿うように湾曲形状となっている。液晶表示パネル１と透明保持体２とは接着層で固着されている。接着層は液晶表示パネルの全面に配設されていても良いし、部分的に周辺部に配置されていても良い。但し、屈折率の設計を容易にするためには、接着層は全面の方が好ましい。また、接着層の屈折率は、透明保持体２の屈折率と同じような屈折率を持つ材料とすることが好ましい。

透明保持体２はガラス基板であっても良いし、アクリル樹脂等の樹脂体であっても良い。ガラス基板の屈折率は約１．５であるので、接着層の屈折率も同等の１．５近傍の材料を選択することが好ましい。また、アクリル樹脂の屈折率は１．４９〜１．５３であり、ポリカーボネートは１．５９である。ガラス基板と同様に、樹脂体を用いた場合も接着層はその樹脂体の屈折率に近い材料を用いることが好ましい。透明保持体２は板状体であり、中央部、端部ともに同一材料で形成されており、部位による屈折率の差もない。

透明保持体２を湾曲させ、湾曲させた透明保持体２に液晶表示パネル１を沿わせて積層体３を形成したが、場合によっては、湾曲させた液晶表示パネル１を準備し、透明保持体２を沿わせて積層体３を形成しても良い。湾曲させる部材の剛性を沿わせる部材の剛性よりも高くすることを考えると、材料選定の自由度の高い透明樹脂体２で剛性を高くし、湾曲させて、液晶表示パネルを沿わせるようにすることが好ましい。このとき、液晶表示パネルの両基板をスリミングして、湾曲させやすくすることが好ましい。スリミングの場合、両基板をそれぞれ０．３ｍｍ〜０．１ｍｍの板厚にすることが好ましい。

また、積層体３は液晶表示パネル１を表面側、透明保持体２を裏面側に配置しているが、透明保持体を表面側、液晶表示パネルを裏面側にしても良い。このとき、透明保持体として、強化ガラスを用いれば、カバーガラスとしての機能も有する。カバーガラスとして用いる場合は、表面側に光反射防止膜や、汚れ防止膜を形成することが好ましい。液晶表示の好適な美観性の観点からは、液晶表示パネル１を表面側に配置することが良い。観察者と液晶表示面とを離せば離すほど、表示に奥行き感が出て、表示かはっきり見えなくなるとともに、視差の関係で、周辺の額縁等を広く形成する必要が出てくる。

図１にＡで示す矢印は湾曲軸であり、軸方向で湾曲していることを示している。この軸方向Ａに沿って、裏面側に湾曲している。湾曲の度合いとしては、曲率半径Ｒ１０００ｍｍから１００ｍｍが好ましい。曲率半径Ｒが小さいほど湾曲端部における光出射量が少なくなる傾向になり、輝度の面均一性において、曲率半径Ｒを小さくしすぎないことが好ましい。図１の下方に示している領域は、湾曲軸Ａ方向における部位を示しており、中央に位置する部位を湾曲中央部Ｃとし、端部に位置する部位を湾曲端部Ｅとしている。

本発明において、湾曲端部Ｅに位置する積層体３の裏面に高屈折率体６を配設している。高屈折率体６は局所的に配置されており、図１において、湾曲中央部には高屈折率体６は配置されていない。湾曲端部Ｅに位置する部位に配設する高屈折率体６はポリメタクリル酸メチル樹脂のように屈折率が１．５を超えるような材料とすることが好ましい。本発明における高屈折率体６は、湾曲中央部における屈折率よりも湾曲端部における屈折率が高いことが重要である。このように湾曲端部に位置する高屈折率体６を湾曲中央部に位置する物体の屈折率よりも高くすることで、湾曲端部に光を屈折させながら、端部の光出射量を多くし、ひいては、液晶表示装置から出射される光を面一にすることができる。

本実施の形態において、高屈折率体６は積層体３に接着層を介して接着固定されている。接着層の屈折率は、接着する積層体の無事の屈折率と同等の屈折率とすることが好ましい。
透明保持体２を積層体３の裏面側に配置する場合は、接着層の屈折率は透明保持体２の屈折率と同等の屈折率とする。なお、高屈折率体６は無色透明の材質とすることが好ましい。

図２は、本発明の液晶表示装置の第２の実施形態を示している。高屈折率体６は板状体からなり、その板状体は液晶表示パネル１の全面を覆うように配設されている。板状体は高分子フィルムからなり、中央部と端部において屈折率が異なっている。中央部は本発明の湾曲中央部Ｃに位置するように配され、端部は本発明の湾曲端部Ｅに位置するように配される。板状体において端部の屈折率を異ならせるために、材質が一様のフィルムに、そのフィルムの屈折率よりも高い屈折率を持つフィルムを部分的に配置することもできる。板状体で高屈折率体６を形成することができれば、貼り合わせ作業だけで簡便に本発明の表示装置を製造することができる。

図３は、本発明の液晶表示装置の第３の実施形態を示している。板状体を二つ積層し、高屈折率体６が積層されている。高屈折率体６を複数積層することで、光源素子４から照射される光の制御を効率よく制御できる。なお、板状体を複数積層する場合も接着層を用いることが好ましく、接着層の屈折率は板状体の屈折率に合わせることが好ましい。

光源基板５に配置される光学素子４は均等配列させていても良いし、湾曲端部側光を集めるために、湾曲端部に位置する部位に光源素子を多く配置しても良い。このように端部側の光学素子４の数を多く配置することで、積層体３の裏面における湾曲端部の光照射量を多くすることができ、積層体の表面から出射される光を効率よく制御することができる。

図中に示される湾曲軸Ａは一方向のみを示しているが、左右方向の湾曲軸Ａに直交する方向に湾曲軸を有していても良いし、直交する２つの湾曲軸を有しても良い。２つの湾曲軸を有している場合、それぞれの軸における湾曲端部に位置する部位に高屈折率体６を配置する。

また本発明の液晶表示装置は、積層体と光源素子４との間に、拡散フィルムや輝度向上フィルムを配置しても良い。このようなフィルム類は、積層体３の内部、液晶表示パネル１と透明保持体２との間に配置することが好ましい。そして、湾曲面に沿うように接着固定することが好ましい。また、光源基板５の表面側に光反射層を設けることが、光の再利用のためにも好ましい。

なお、本発明の液晶表示パネルは、上記実施の形態に限定されるものではなく、適宜の設計的な変更、改良が施されていてもよい。例えば、光源基板５は矩形状でなくても、円形、楕円形上であっても良いし、液晶表示パネルも矩形状でなくても良い。また、光源素子はＬＥＤパッケージでなくても、光を照射できるものであれば良い。

本発明の液晶表示パネルは各種の電子機器に適用できる。その電子機器としては、スマートウォッチ等のデジタル表示式腕時計、自動車経路誘導システム（カーナビゲーションシステム）、船舶経路誘導システム、航空機経路誘導システム、スマートフォン端末、携帯電話、タブレット端末、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、電子手帳、電子書籍、電子辞書、パーソナルコンピュータ、複写機、ゲーム機器の端末装置、テレビジョン、商品表示タグ、価格表示タグ、産業用のプログラマブル表示装置、カーオーディオ、ヘッドアップディスプレイ、デジタルオーディオプレイヤー、ファクシミリ、プリンター、コピー機、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）、自動販売機、頭部装着型画像表示装置（Head Mounted Display device ：ＨＭＤ）、列車等の車両内の広告表示器などがある。

１液晶表示パネル
２透明保持体
３積層体
４光源素子
５光源基板
６高屈折率体
１０液晶表示装置
１１ＬＥＤパッケージ
１２ＬＥＤ素子
１３ＬＥＤパッケージ照射面

Claims

液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルが載置される透明保持体と、
前記透明保持体の裏面側に配置され、複数の光源素子が載置されている光源基板と、を含む液晶表示装置において、
前記透明保持体は裏面側に張り出すように湾曲した形状であり、
前記液晶表示パネルは前記透明保持体の湾曲形状に対応した形状で前記透明保持体に固定され、
前記複数の光源素子は前記透明保持体の裏面と対向するように配置され、
前記透明保持体と前記光源素子との間であって、前記透明保持体の湾曲端部に位置するように高屈折率体を配置することを特徴とする液晶表示装置。
前記液晶表示パネルが前記透明保持体の表面側に載置されており、前記高屈折率体は前記透明保持体の裏面側に接着固定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。
前記高屈折率体は高分子フィルムの板状体からなり、前記湾曲端部に位置する部位の屈折率は前記透明保持体の湾曲中央部に位置する部位の屈折率よりも大きい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。
前記高屈折率体が複数体積層されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。