JP2019185014A - 曲面表示装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】画面の歪みを低減し、コストが低く、歩留まりが高く、プロセスが簡単で、表示効果が優れた曲面表示装置を提供する。【解決手段】曲面表示装置１００は、平面ディスプレイ１１０と、曲面保護層１２０と、光配向層１３０とを備える。平面ディスプレイは表示面１１２を有する。曲面保護層は平面ディスプレイの表示面側に配置されている。光配向層は平面ディスプレイと曲面保護層との間に配置されており、複数の光配向セル１３２を含む。光配向セルと平面ディスプレイの中心との距離が大きくなるほど、光配向セルと表示面とで成す夾角が小さくなる。【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置及びその製造方法に関し、特に、曲面表示装置及びその製造方法に関する。
近年、各種の消費性電子製品の発展帰趨は、機能性重視から、デザイン、目新しさ、ファッション性などの芸術性重視へと転向した。このため、業界では、ディスプレイの曲率を調整することにより外観に対するニーズを満たす、曲面を有するディスプレイが開発された。車載用の場合に、曲面のディスプレイを使用することで、車体内に流線型のデザインを存分に発揮させながら、平面ディスプレイによる反射グレアの問題を低減することができる。
しかし、従来のディスプレイでは、曲面デザインと製造に未だに多くの問題が存在している。詳しく言えば、曲面デザインのディスプレイに使われている双曲面貼合技術はまだ未熟なものであり、組み立てに際し、曲面バックライトモジュールのデザインが難しく、組み立ての難易度も高い。それに、曲面デザインのディスプレイの屈曲方向は、内部の電子素子の位置により制限され、また、表示素子は、薄化プロセスを行うためにさらに加工する必要があるため、全体としての歩留まりが低下してしまう。歩留まりを向上させ、コストを低減させるために、平面ディスプレイと曲面保護層デザインとの組合せも考えられるが、観察者が曲面表示装置を見るときに、曲面表示装置のエッジが屈曲しているが、ディスプレイ全体は実際に平面であるため、観察者は画面が歪んだと感じることが多い。そのため、コストが低く、歩留まりが高く、プロセスが簡単で、表示効果が優れた曲面ディスプレイのデザインは、本分野の重要な課題となっている。
本発明は、製造コストと製造難易度を低下させ、好適な製造歩留まり及び表示効果を有する曲面表示装置及びその製造方法を提供する。
本発明の一実施例は、平面ディスプレイと、曲面保護層と、光配向層とを備える曲面表示装置を提供する。平面ディスプレイは表示面を有する。曲面保護層は平面ディスプレイの表示面側を覆う。光配向層は平面ディスプレイと曲面保護層との間に配置されており、複数の光配向セルを含み、これらの光配向セルは、それぞれに配列方向を有し、光配向セルと平面ディスプレイの中心との距離が大きくなるほど、光配向セルの配列方向と表示面とで成す夾角が小さくなる。
本発明の一実施例において、上記の光配向層は、複数の光配向セルがヒドロゲルに混合されることにより形成された。
本発明の一実施例において、上記の曲面保護層の材料は、ガラス、セラミック又はプラスチックである。
本発明の一実施例において、上記の光配向セルは、高分子微粒子、液晶分子又はポリイミドである。
本発明の一実施例において、上記の光配向層の屈折率は、曲面保護層の屈折率に近似する。
本発明の他の実施例は、平面ディスプレイと、複数の光配向セルを含む混合ヒドロゲルとを用意するステップと、混合ヒドロゲルを平面ディスプレイの表示面に配置するステップと、混合ヒドロゲルが平面ディスプレイと曲面保護層との間に位置するように、曲面保護層で平面ディスプレイを覆うステップと、位置に応じて光配向セルの配列方向を調整するステップと、光配向セルの位置と平面ディスプレイの中心との距離が大きくなるほど、光配向セルの配列方向と表示面とで成す夾角が小さくなるように、混合ヒドロゲルを硬化させて光配向層を形成することにより、曲面表示装置を完成するステップと、を含む曲面表示装置の製造方法を提供する。
本発明の一実施例において、上記の混合ヒドロゲルは、光配向セルがヒドロゲルに混合されることにより形成された。
本発明の一実施例において、上記の製造方法は、熱間曲げ又は冷間曲げによって曲面保護層を製造するステップを更に含む。
本発明の一実施例において、上記の製造方法は、ゾルゲル法（sol−gel）によって曲面保護層を製造するステップを更に含む。
本発明の一実施例において、上記混合ヒドロゲルは、表示面の中央からエッジまでの位置に配置され、位置に応じて光配向セルの配列方向を調整するステップは、表示面の中央領域に位置する少なくとも一部の混合ヒドロゲルを遮蔽するステップと、表示面のエッジ領域に位置する少なくとも他の一部の混合ヒドロゲルを調整するステップと、を含む。
本発明の一実施例において、上記位置に応じて光配向セルの配列方向を調整するステップは、紫外線偏光によって少なくとも一部の混合ヒドロゲルを照射することにより、光配向セルの配列方向を調整する。
上記によれば、本発明の曲面表示装置は、平面のディスプレイを使用し、出射するビームは、平面ディスプレイの光配向層に配置されている複数の光配向セルの配列方向によって、伝達方向を変更して視角正方向で人間の目に伝達することができる。これにより、曲面表示装置は、コストが低減し、製造過程が簡単になり、歩留まりが向上するとともに、好適な表示効果を得ることができる。
本発明の上記特徴と利点をさらに明らかにするために、以下、実施例を挙げて、添付図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
本発明の一実施例に係る曲面表示装置の断面模式図 図１におけるA領域の光配向セルの方向調整前及び調整後の一部拡大模式図 図１におけるA領域の光配向セルの方向調整前及び調整後の一部拡大模式図 図１の曲面表示装置の製造過程の模式図 図１の曲面表示装置の製造過程の模式図 図１の曲面表示装置の製造過程の模式図 図１の曲面表示装置の製造過程の模式図 本発明の一実施例に係る曲面表示装置の製造方法のフローチャート
図１は本発明の一実施例に係る曲面表示装置の断面模式図である。図１に示すように、本実施例において、曲面表示装置100は、平面ディスプレイ110と、曲面保護層120と、光配向層130とを備える。平面ディスプレイ110は表示面112を有する。曲面保護層120は平面ディスプレイ110の表示面112の側に配置されている。具体的には、曲面保護層120は平面ディスプレイ110の表示面112を覆う。光配向層130は平面ディスプレイ110と曲面保護層との間に配置されている。これにより、平面ディスプレイ110から出射するビームは、表示面112から出射して、順に光配向層130及び曲面保護層120を通過するように伝達し、曲面保護層120の平面ディスプレイ110の反対側から映像ビームとして出射する。本実施例に係る曲面表示装置100は、例えば自動車のダッシュボードに用いられるが、本発明はこれに限られない。
本実施例において、平面ディスプレイ110は、例えば薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ（thin film transistor-liquid crystal display，TFT−LCD）、有機発光ダイオード（organic light-emitting diode，OLED）ディスプレイ、或いは他の適宜のタイプのディスプレイであるが、本発明はこれに限られない。
本実施例において、曲面保護層120の材料は、ガラス、セラミック又はプラスチックである。一例を挙げると、曲面保護層120は、例えばゾルゲル法により作製されるガラスカバー（glass cover）や、石英カバー、サファイアカバー（sapphire cover）、セラミックカバー（ceramics cover）、プラスチックカバーであってもよいが、本発明はこれに限られない。
本実施例において、光配向層130は複数の光配向セル132を含む。光配向セル132の材料は、例えば高分子微粒子、液晶分子又はポリイミドであるが、本発明はこれに限られない。具体的には、本実施例において、光配向層130はヒドロゲル134を更に含む。言い換えれば、光配向層130は、複数の光配向セル132がヒドロゲル134に混合されることにより形成された。光配向層130が複数の光配向セル132を含むので、表示面112から出射するビームは、これらの光配向セル132によって伝達経路を変更することができる。詳しく言えば、これらの光配向セル132は、それぞれに配列方向D1を有し、ビームは、光配向セル132の配列方向D1に沿って伝達する。本実施例において、光配向層130の屈折率は曲面保護層120の屈折率に近似する。これにより、製造過程において、光配向セル132の調整幅が小さくなり、さらに、製造歩留まり及び光学品質が向上するが、本発明はこれに限られない。
図２Ａ及び図２Ｂはそれぞれに図１におけるA領域の光配向セルの方向調整前及び調整後の一部拡大模式図である。図１乃至図２Ｂを同時に参照し、本実施例において、光配向セル132の配列方向D1の配置が調整される前に、表示面112から出射するビームL1は光配向セル132の配列方向D1に沿って光配向層130を通過するように伝達し、その伝達方向と予定方向D2との間に夾角B1が存在し、夾角B1は、平面ディスプレイ110の中心との距離が大きくなるにつれて大きくなる。予定方向D2とは、映像ビームがユーザーへ伝達するための最適な方向である。そのため、曲面の表示装置において、それぞれの位置について、予定方向D2はいずれも異なる。詳しく言えば、本実施例に係る曲面表示装置100におけるその中心との距離が比較的に大きい位置に、比較的に偏向の大きい予定方向D2を有する。言い換えれば、夾角B1が0よりも大きい場合に、ビームL1は視角正方向で人間の目に伝達することができず、図２Ａに示すように、人間の目で見た映像が歪み、或いは見心地が悪くなる。
本実施例において、光配向セル132の方向の配置が調整された後、表示面112から出射するビームL2は、光配向セル132の配列方向D1に沿って光配向層130を通過するように伝達する。よって、図２Ｂに示すように、各位置のビームL2は予定方向D2で人間の目に伝達する。言い換えれば、光配向セル132の位置と平面ディスプレイ110の中心との距離が大きくなるほど、光配向セル132の配列方向D1と表示面112とで成す夾角B2が小さくなる。このように、光配向セル132ごとに光学調整することにより、平面ディスプレイ110の異なる位置から出射するビームL2は、いずれも対応する光配向セル132の配列方向D1に沿って、視角正方向で人間の目に伝達することができ、曲面表示装置100は好適な表示効果を得られる。
一例を挙げると、本発明の一実施例において、平面ディスプレイ110の長さが216．96mmであるので、平面ディスプレイ110の中心からエッジまでの長さが108．48mmである。曲面保護層の曲率半径が1800mmであるので、平面ディスプレイ110のエッジにおける予定方向D2と平面ディスプレイ110の表示面112との角度は、tan−1（108．48／1800）＝3．4489度になる。言い換えれば、平面ディスプレイ110のエッジにおける光配向セル132の配列方向D1を上記角度に調整すると、この位置から出射するビームは正方向で人間の目に伝達することができる。
図３Ａ乃至図３Ｄは図１の曲面表示装置の製造過程の模式図である。図４は本発明の一実施例に係る曲面表示装置の製造方法のフローチャートである。図１、図３Ａ乃至図３Ｄ及び図４を同時に参照する。図４の曲面表示装置の製造方法は、少なくとも図１の曲面表示装置100に適用できるが、本発明はこれに限られない。本実施例において、先ず、ステップS400を実行し、平面ディスプレイ110と、複数の光配向セル132を含む混合ヒドロゲル（即ち、未硬化の光配向層130）とを用意する。具体的には、このステップにおいて、先ず、複数の光配向セル132をヒドロゲル134に混合することにより、混合ヒドロゲルを形成し、これらの光配向セル132をヒドロゲル134に均一に分布させる。
次に、ステップS410を実行し、混合ヒドロゲルを平面ディスプレイ110の表示面112に配置する。このとき、混合ヒドロゲルはまだ完全に硬化していない。
次に、ステップS420を実行し、混合ヒドロゲルが平面ディスプレイ110と曲面保護層120との間に位置するように、曲面保護層120で平面ディスプレイ110を覆う。本実施例において、熱間曲げ又は冷間曲げによって曲面保護層120を製造するステップを更に含んでもよく、また、曲面保護層120は、ゾルゲル法によって製造してもよいが、本発明はこれに限られない。
次に、ステップS430を実行し、位置に応じて光配向セル132の配列方向D1を調整する。具体的には、本実施例において、混合ヒドロゲルは表示面112の中央からエッジまでの位置に配置され、また、光配向セル132の配列方向D1を調整する方法は、表示面112の中央領域に位置する少なくとも一部の混合ヒドロゲルを遮蔽するステップと、表示面112のエッジ領域に位置する少なくとも他の一部の混合ヒドロゲルを調整するステップとを更に含む。詳しく言えば、本実施例において、光配向セル132の配列方向D1は、例えば、紫外線偏光によって少なくとも一部の混合ヒドロゲルを照射することにより、対応する光配向セル132の配列方向D1を調整する。したがって、調整する時に、先ず、調整したい混合ヒドロゲルの一部の隣を遮蔽部材によって遮蔽し、次に、紫外線偏光を照射することにより調整する。一部の光配向セル132の配列方向D1の調整が完了した後に、遮蔽部材で遮蔽する位置を変えて次の光配向セル132の配列方向D1の調整を行う。このように、複数回の紫外偏光による調整を行うことで、曲面表示装置100の表示品質を向上させることができる。
ステップS430で調整される光配向セル132の位置と平面ディスプレイ110の中心との距離が大きくなるほど、光配向セル132の配列方向D1と表示面112とで成す夾角が小さくなる。最後に、ステップS440を実行し、混合ヒドロゲルを硬化させて光配向層130を形成することにより、曲面表示装置を完成する。混合ヒドロゲルを硬化させる方法は、加熱硬化でも常温硬化でもよいが、本発明はこれに限られない。
以上のように、本発明の曲面表示装置は、平面のディスプレイを使用し、出射するビームは、平面ディスプレイの光配向層に配置されている複数の光配向セルの配列方向によって伝達方向を変更し、視角正方向で人間の目に伝達することができ、これにより、曲面表示装置は、コストが低減し、製造過程が簡単になり、歩留まりが向上するとともに、好適な表示効果を得ることができる。
本発明を実施例によって以上のように開示したが、実施例は本発明を限定するためものではない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、幾つかの変更と修飾を加えることができ、したがって、本発明の保護範囲は特許請求の範囲で限定される範囲とする。

Claims (11)

  1. 表示面を有する平面ディスプレイと、
    前記平面ディスプレイの前記表示面を覆う曲面保護層と、
    前記平面ディスプレイと前記曲面保護層との間に配置されており、複数の光配向セルを含む光配向層であって、前記光配向セルは、それぞれに配列方向を有し、前記光配向セルの位置と前記平面ディスプレイの中心との距離が大きくなるほど、前記光配向セルの配列方向と前記表示面とで成す夾角が小さくなる光配向層と、
    を備える曲面表示装置。
  2. 前記光配向層は、複数の光配向セルがヒドロゲルに混合されることにより形成された請求項１に記載の曲面表示装置。
  3. 前記曲面保護層の材料は、ガラス、セラミック又はプラスチックである請求項１に記載の曲面表示装置。
  4. 前記光配向セルは、高分子微粒子、液晶分子又はポリイミドである請求項１に記載の曲面表示装置。
  5. 前記光配向層の屈折率は、前記曲面保護層の屈折率に近似する請求項１に記載の曲面表示装置。
  6. 平面ディスプレイと、複数の光配向セルを含む混合ヒドロゲルとを用意するステップと、
    前記混合ヒドロゲルを前記平面ディスプレイの表示面に配置するステップと、
    前記混合ヒドロゲルが前記平面ディスプレイと曲面保護層との間に位置するように、前記曲面保護層で前記平面ディスプレイを覆うステップと、
    位置に応じて前記光配向セルの配列方向を調整するステップと、
    前記光配向セルの位置と前記平面ディスプレイの中心との距離が大きくなるほど、前記光配向セルの配列方向と前記表示面とで成す夾角が小さくなるように、前記混合ヒドロゲルを硬化させて光配向層を形成することにより、曲面表示装置を完成するステップと、
    を含む曲面表示装置の製造方法。
  7. 前記混合ヒドロゲルは、前記光配向セルがヒドロゲルに混合されることにより形成された請求項６に記載の製造方法。
  8. 熱間曲げ又は冷間曲げによって前記曲面保護層を製造するステップを更に含む請求項６に記載の製造方法。
  9. ゾルゲル法によって前記曲面保護層を製造するステップを更に含む請求項６に記載の製造方法。
  10. 前記混合ヒドロゲルは、前記表示面の中央からエッジまでの位置に配置され、
    位置に応じて前記光配向セルの配列方向を調整するステップは、
    前記表示面の中央領域に位置する少なくとも一部の前記混合ヒドロゲルを遮蔽するステップと、
    前記表示面のエッジ領域に位置する少なくとも他の一部の前記混合ヒドロゲルを調整するステップと、
    を含む請求項６に記載の製造方法。
  11. 位置に応じて前記光配向セルの配列方向を調整するステップは、紫外線偏光によって少なくとも一部の前記混合ヒドロゲルを照射することにより、前記光配向セルの配列方向を調整する請求項６に記載の製造方法。
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