JP5094250B2

JP5094250B2 - 表示装置

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Publication number: JP5094250B2
Application number: JP2007180890A
Authority: JP
Inventors: 重喜西澤; 信之小金沢; 文之佐藤
Original assignee: Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd
Current assignee: Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd
Priority date: 2007-07-10
Filing date: 2007-07-10
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-07-10
Also published as: US20110019129A1; US7920223B2; US8462289B2; JP2009020168A; CN101344651A; US20090015747A1

Description

本発明は液晶表示装置に係り、特に表示画面が曲面となっている液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、ディスプレイ装置を薄くできること、重量が大きくならないこと等から、コンピュータ用ディスプレイ、携帯電話用端末等からＴＶ等にいたるまで、需要が拡大している。液晶表示装置はまた、画面が平面であることも特徴の一つとなっている。

一方、液晶表示装置は薄くすることが出来る点から、液晶表示装置をフレキシブルディスプレイとするための開発も進められている。このような開発の例として「非特許文献１」が挙げられる。「非特許文献１」には次のような記載がある。ポリマー分散型強誘電性液晶を２枚のプラスチック基板の間に挟み、基板間のギャップをポリマー支柱によって保つことによって液晶表示パネルを形成する。この場合バックライトもフレキシブルに形成する必要がある。これを「非特許文献１」では、フレキシブルな導光板のサイドにＬＥＤを設置することによって実現を図っている。

H.SATO et. al. "A4-Sized LCDs with Flexible Light Guide Plate" International Display Workshop (IDW) ‘０６

従来からのフレキシブル液晶ディスプレイの開発の目的は、ディスプレイそのものをフレキシブルとすることである。そのために基板をプラスチック材料で形成することによって液晶表示パネルをフレキシブルに形成することが、「非特許文献１」等に記載されているが、基板をプラスチックで形成する構成は長時間動作の信頼性等、克服すべき課題も多い。一方、バックライトをフレキシブルにする場合は、導光板あるいは拡散板等もフレキシブルにする必要があり、これらの材料の開発、信頼性も課題である。

一方アミューズメント用途、あるいは、視認位置が比較的固定されている携帯用、あるいは車載用ディスプレイ等では視認性を高めるために曲面を有するディスプレイが要求されている。本発明は上記のようなフレキシブルディスプレイを使用しなくとも、従来のように、ガラス基板を用いた液晶表示パネルによって曲面を有するディスプレイを実現することである。

携帯電話等に使用される曲面を有するディスプレイは、表示装置全体として薄くする必要はあるものの、液晶表示パネルおよびバックライトともフレキシブルである必要はない。一方、アミューズメント等の用途における表示画面が曲面であるディスプレイでは、液晶表示パネルおよびバックライトともフレキシブルである必要はなく、また、表示装置全体を薄くする要請は小さい。

本発明はＴＦＴ基板およびカラーフィルタ基板をガラスで構成し、ガラスの板厚を一定以下とすることによって液晶表示パネルを弾性的に湾曲させて曲面を有するディスプレイを実現する。具体的は以下のとおりである。

（１）画素電極およびＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記ＴＦＴ基板との間に液晶が挟持された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの周辺部を覆って前記液晶表示パネルを収容するフレームとバックライトを有する液晶表示パネルであって、前記フレームは曲面を有しており、前記液晶表示パネルは前記フレームの曲面によって規定される曲面となっており、前記ＴＦＴ基板および前記カラーフィルタ基板はガラスで形成され、前記カラーフィルタ基板と前記フレームとの間には上偏光板がカラーフィルタ基板に接着されることなく挟持され、前記ＴＦＴ基板と前記バックライトの間には下偏光板が前記ＴＦＴ基板に接着されることなく挟持されていることを特徴とする液晶表示装置。

（２）前記バックライトは導光板または拡散板を有し、前記導光板または拡散板の上曲面は前記液晶表示パネルの前記曲面と一致することを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（３）前記バックライトは導光板または拡散板と光学シートを有し、前記導光板または拡散板には凹部が形成され、前記凹部に前記光学シートが収容され、前記凹部の曲面は前記液晶表示パネルの前記曲面と一致することを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（４）前記液晶表示パネルの前記曲面は外側に凹の曲面を有していることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（５）前記液晶表示パネルの前記曲面と前記導光板または拡散板の上面の曲面はシリンドリカルであることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（６）前記液晶表示パネルの厚さをｔとしたとき、前記液晶表示パネルの前記曲面の曲率半径ＲはＲ＞４００ｔの関係にあることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（７）前記液晶表示パネルの厚さをｔとしたとき、前記液晶表示パネルの前記曲面の曲率半径ＲはＲ＞８００ｔの関係にあることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（８）画素電極およびＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記ＴＦＴ基板との間に液晶が挟持された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを覆う透明な面カバーと、前記面カバーと前記液晶表示パネルの周辺部を覆って前記液晶表示パネルを収容するフレームとバックライトを有する液晶表示パネルであって、前記フレームは曲面を有しており、前記液晶表示パネルは前記フレームの曲面によって規定される曲面となっており、前記ＴＦＴ基板および前記カラーフィルタ基板はガラスで形成され、前記カラーフィルタ基板と前記面カバーとの間には上偏光板が前記カラーフィルタ基板に接着されることなく挟持され、前記ＴＦＴ基板と前記バックライトの間には下偏光板が前記ＴＦＴ基板に接着されることなく挟持されていることを特徴とする液晶表示装置。

（９）前記バックライトは導光板または拡散板と光学シートを有し、前記導光板または拡散板には凹部が形成され、前記凹部に前記光学シートが収容され、前記凹部の曲面は前記液晶表示パネルの前記曲面と一致することを特徴とする（８）に記載の液晶表示装置。

（１０）前記液晶表示パネルの前記曲面は外側に凹の曲面を有していることを特徴とする（８）に記載の液晶表示装置。

（１１）前記液晶表示パネルの前記曲面と前記導光板または拡散板の上面の曲面はシリンドリカルであることを特徴とする（８）に記載の液晶表示装置。

（１２）前記液晶表示パネルの厚さをｔとしたとき、前記液晶表示パネルの前記曲面の曲率半径ＲはＲ＞４００ｔの関係にあることを特徴とする（８）に記載の液晶表示装置。

（１３）前記液晶表示パネルの厚さをｔとしたとき、前記液晶表示パネルの前記曲面の曲率半径ＲはＲ＞８００ｔの関係にあることを特徴とする（８）に記載の液晶表示装置。

（１４）画素電極およびＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記ＴＦＴ基板との間に液晶が挟持された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの周辺部を覆って前記液晶表示パネルを収容するフレームとバックライトを有する液晶表示パネルであって、前記フレームは曲面を有しており、前記液晶表示パネルは前記フレームの曲面によって規定される曲面となっており、前記ＴＦＴ基板および前記カラーフィルタ基板はガラスで形成され、前記カラーフィルタ基板と前記フレームとの間には上偏光板が前記カラーフィルタ基板に一部接着されて挟持され、前記ＴＦＴ基板と前記バックライトの間には下偏光板が前記ＴＦＴ基板に一部接着されて挟持されていることを特徴とする液晶表示装置。

（１５）前記バックライトは導光板または拡散板と光学シートを有し、前記導光板または拡散板には凹部が形成され、前記凹部に前記光学シートが収容され、前記凹部の曲面は前記液晶表示パネルの前記曲面と一致することを特徴とする（１４）に記載の液晶表示装置。

（１６）画素電極およびＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記ＴＦＴ基板との間に液晶が挟持された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを覆う透明な面カバーと、前記面カバーと前記液晶表示パネルの周辺部を覆って前記液晶表示パネルを収容するフレームとバックライトを有する液晶表示パネルであって、前記フレームは曲面を有しており、前記液晶表示パネルは前記フレームの曲面によって規定される曲面となっており、前記ＴＦＴ基板および前記カラーフィルタ基板はガラスで形成され、前記カラーフィルタ基板と前記面カバーとの間には上偏光板が前記カラーフィルタ基板に一部接着されて挟持され、前記ＴＦＴ基板と前記バックライトの間には下偏光板が前記ＴＦＴ基板に一部接着されて挟持されていることを特徴とする液晶表示装置。

（１７）前記バックライトは導光板または拡散板と光学シートを有し、前記導光板または拡散板には凹部が形成され、前記凹部に前記光学シートが収容され、前記凹部の曲面は前記液晶表示パネルの前記曲面と一致することを特徴とする（１６）に記載の液晶表示装置。

（１８）画素電極およびＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記ＴＦＴ基板との間に液晶が挟持された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの周辺部を覆って前記液晶表示パネルを収容するフレームとバックライトを有する液晶表示パネルであって、前記フレームは曲面を有しており、前記液晶表示パネルは前記フレームの曲面によって規定される曲面となっており、前記ＴＦＴ基板および前記カラーフィルタ基板はガラスで形成され、前記カラーフィルタ基板には上偏光板が接着され、前記ＴＦＴ基板には下偏光板が接着され、前記液晶表示パネルの前記曲面の曲率半径は２００ｍｍ以上であることを特徴とする液晶表示装置。

（１９）前記液晶表示パネルの前記曲面の曲率半径は４００ｍｍ以上であることを特徴とする（１８）に記載の液晶表示装置。

（２０）前記バックライトは導光板または拡散板と光学シートを有し、前記導光板または拡散板には凹部が形成され、前記凹部に前記光学シートが収容され、前記凹部の曲面は前記液晶表示パネルの前記曲面と一致することを特徴とする（１８）に記載の液晶表示装置。

本発明によれば、画面が曲面を有する液晶表示装置をガラス基板を用いることによって製造できるので、高い信頼性を有する視認性の優れた表示装置を実現することが出来る。また、本発明によれば、基本的には従来の構成部品と大きくは変わらない部品を用いることによって表示画面が曲面である液晶表示装置を形成することが出来るので、信頼性のみでなく、コスト的にも優れている。

また、本発明によれば、視認性の優れた、表示画面が曲面である液晶表示装置を種々の表示装置に用いることが出来る。さらに、本発明は外側に凹である曲面を有するディスプレイを容易に製造できる。したがって、液晶表示装置の視野角の問題を解決し、大画面であっても画面全体に鮮明な画像を視認することが出来る。

実施例にしたがって、本発明の詳細な内容を開示する。

図１は実施例１の表示装置の外観図である。図１は画面が外側に凸なディスプレイである。このような表示装置はアミューズメント用途、例えば、スロットマシン遊戯機等で使用される。図１において、液晶表示パネル１０は外側に湾曲している。外側に湾曲した液晶表示パネル１０は、本実施例では基板をガラスで形成する。すなわ、ガラス基板を薄くすることによって液晶表示パネル１０を曲げやすくし、曲面を持ったフレーム１１に収容することによって画面が曲面を有する液晶表示パネル１０を形成する。なお、図１では省略しているが、液晶表示パネル１０の上は透明な面カバー８によって覆われている。すなわち、面カバー８がフレーム１１と液晶表示パネル１０との間に設置されている。

図１において、液晶表示パネル１０は湾曲したフレーム１１によって表示部を残して覆われている。液晶表示パネル１０の背面にはバックライト２０が設置されている。このバックライト２０は後で説明するように種々の光学部品と光源とから構成されている。

画面が湾曲した液晶表示パネル１０をガラス基板を用いて形成することが出来れば、従来の液晶製造技術を利用でき、コスト的に、また、信頼性的に非常に有利である。ガラスをどの程度湾曲することができるかはガラスの板厚との兼ね合いで決まる。

図２（ａ）は液晶表示パネル１０の板厚とガラスを破壊せずに湾曲することが出来る範囲を示す図である。図２（ｂ）は図２（ａ）のパラメータを示す図である。図２（ｂ）に示すように、液晶表示パネル１０はＴＦＴや画素電極が形成されたＴＦＴ基板１０１と、カラーフィルタ等が形成されたカラーフィルタ基板１０２を有し、ＴＦＴ基板１０１とカラーフィルタ基板１０２の間に液晶が挟持されている。そして液晶はシール材１１３によってシールされている。

液晶表示パネル１０を構成するガラス基板は例えば、０．７ｍｍ、あるいは０．５ｍｍというように規格化されている。したがって、より曲率をつけるためにガラス基板を薄くする場合は、液晶表示パネル１０を形成後、ガラス基板の外側を研磨して薄くする。研磨は機械研磨と化学研磨が併用される。この場合、ＴＦＴ基板１０１とカラーフィルタ基板１０２の両方を研磨する。液晶層１１４は数μｍであり、液晶表示パネル１０全体の厚さｔを考えれば無視することが出来る。

図２において、縦軸は液晶表示パネル１０の曲率半径である。この曲率の定義は図２（ｂ）に示すように、液晶表示パネル１０内側の曲率半径である。図２（ａ）における横軸のガラス厚さとは液晶表示パネル１０全体の厚さｔを表す。すなわち、図２（ａ）において横軸が０．２ｍｍのときはＴＦＴ基板１０１またはカラーフィルタ基板１０２の厚さは０．１ｍｍである。

図２（ａ）における直線Ｇはガラスの破壊限界線を示す。すなわち、直線Ｇよりも下であると、ガラス基板が破壊し、この直線Ｇより上であればガラス基板が破壊することは無い。曲率半径をＲとし、液晶表示パネル１０の厚さをｔとしたとき、直線ＧはＲ＝４００ｔの関係になる。すなわち、曲率半径Ｒが厚さの４００倍以下になるとガラス基板が破壊することになる。しかしながら、ガラスにキズ等が存在すれば、直線Ｇよりわずかに上側でもガラスは破壊する。したがって、実際の製品では直線Ｇの２倍の裕度を持たせ、Ｒ＝８００ｔの直線上あるいはそれよりも上側の領域を使用することが望ましい。本実施例による製品では、ガラス基板と曲率の関係では、図２（ａ）に示すように、直線Ｇよりも上側に余裕をもって設定される。

なお、曲率半径が大きくとも良い場合は、ガラス基板を極端に薄くしなくとも良いので、この場合は上偏光板１０３をカラーフィルタ基板１０２に、下偏光板１０４をＴＦＴ基板１０１に貼り付けることも出来る。例えば、ＴＦＴ基板１０１とカラーフィルタ基板１０２を合わせた厚さが０．５ｍｍ以上であれば、偏光板をガラス基板に貼り付けることができる。板厚が０．５ｍｍに対応する曲率半径は図２（ｂ）によれば、２００ｍｍである。直線Ｇの２倍の余裕をとる場合は曲率半径は４００ｍｍとなる。

図３は本実施例の液晶表示装置の分解斜視図である。図３において、フレーム１１には曲面が形成されている。フレーム１１の曲面に沿って液晶表示パネル１０の表示面も曲面を有することになる。フレーム１１には、まず、透明な面カバー８が収容される。この面カバー８の役割は下に配置される液晶表示パネル１０を保護することである。

面カバー８の下には上偏光板１０３が設置される。上偏光板１０３の下にはＴＦＴ基板１０１とカラーフィルタ基板１０２で構成される液晶表示パネル１０が設置される。液晶表示パネル１０の下には下偏光板１０４が設置される。通常の液晶表示パネル１０には上偏光板１０３がカラーフィルタ基板１０２に、下偏光板１０４がＴＦＴ基板１０１に貼り付けられている。しかし、本実施例においては、液晶表示パネル１０を湾曲させるために、ＴＦＴ基板１０１およびカラーフィルタ基板１０２を薄く研磨している関係で、偏光板はガラス基板には貼り付けられていない。

液晶表示パネル１０は工程中の検査において、不良が発見されると、一旦貼り付けられた偏光板を剥離して、液晶表示パネル１０のみを再生する場合がある。しかし、本発明のように、ガラス基板を研磨によって薄くしている場合、偏光板を剥離する際にＴＦＴ基板１０１あるいはカラーフィルタ基板１０２が破損して、再生できなくなる場合がある。このために、本実施例においては、偏光板をガラス基板に貼り付けない。

上偏光板１０３の下にはカラーフィルタ基板１０２とＴＦＴ基板１０１が合わさった液晶表示パネル１０が設置される。前述のように、液晶表示パネル１０のカラーフィルタ基板１０２およびＴＦＴ基板１０１は曲率を持たせることができるように、研磨によって薄くしてある。液晶表示パネル１０の下側には下偏光板１０４が設置される。通常の液晶表示装置では下偏光板１０４はＴＦＴ基板１０１に貼り付けられているが、本実施例では上偏光板１０３と同様にＴＦＴ基板１０１には貼り付けられていない。

上偏光板１０３および下偏光板１０４はバックライト２０を構成する光学部材によってフレーム１１側に押し付けられることによって固定されている。液晶表示パネル１０と上偏光板１０３、下偏光板１０４の組み立て精度はフレーム１１の内径基準で決められる。フレーム１１は金属で形成されているために、加工精度は十分に上げることが出来る。また、上偏光板１０３、下偏光板１０４ともに、切断精度は上げることが出来るので、液晶表示パネル１０に対して上偏光板１０３、下偏光の位置精度は実用範囲で保つことが出来る。

下偏光板１０４の下にはバックライト２０が設置される。バックライトの詳細は図４に示すが、バックライト２０は導光板２０８、種々の光学シート類、光源から構成されている。これらの部品のうち、導光板２０８の上側の曲面を表示画面の曲面と同一とし、導光板２０８を液晶表示パネル１０に押し付けることによって、光学シート、液晶表示パネル１０、面カバー８等に所定の曲率を持たせることが出来る。

図４は図１のＡ−Ａ断面分解図である。図４において、フレーム１１の額縁部が見えている。このフレーム１１の額縁部の曲率によって液晶表示パネル１０の表示部に所定の曲率を持たせる。フレーム１１の下には透明な面カバー８が設置される。面カバー８は液晶表示パネル１０を保護する。また、本実施例では、前述のように、上偏光板１０３はカラーフィルタ基板１０２に貼り付けられていないために、上偏光板１０３を面カバー８と液晶表示パネル１０との間で固定する。

面カバー８の下には偏光板が設置されるが、前述のように、偏光板は液晶表示パネル１０のＴＦＴ基板１０１には貼り付けられていない。上偏光板１０３の下には液晶表示パネル１０が設置される。液晶表示パネル１０は所定の曲面が形成出来る程度の薄さまでにガラス基板が研磨されている。すなわち、液晶表示パネル製作時点では液晶表示パネル１０は平面であるが、液晶表示パネル１０をフレーム１１内に設置するさい、液晶表示パネル１０に曲面が形成されて所定の曲面を持った画面が設定される。ＴＦＴ基板１０１とカラーフィルタ基板１０２の合計の板厚と曲率半径の関係は図２に示す直線Ｇよりも上側にある必要があることはいうまでも無い。液晶表示パネル１０の下には下偏光板１０４が設置される。下偏光板１０４は液晶表示パネル１０とバックライト２０の光学シートの間で挟持されて固定される。

下偏光板１０４の下側にはバックライト２０が設置されている。バックライト２０は種々の光学シート、導光板２０８、ＬＥＤ９等で形成されている。本実施例では光源としてＬＥＤ９が使用されている。ＬＥＤ９は導光板２０８のサイドに設置されている。サイドに設置することによって液晶表示装置の厚さを小さくすることが出来る。導光板２０８はサイドからのＬＥＤ９の光を液晶表示パネル１０側に向ける役割を持つ。なお、図４では光源がサイドに設置されているが、表示装置によっては、光源が光学部品の下部に設置されることがある。この場合は、導光板の替わりに光を拡散する拡散板が使用される。

導光板２０８の上面には凹部２０８１が形成されており、この凹部２０８１に光学シートを載置することによって光学シートの位置を固定する。導光板２０８の上面に形成された凹部２０８１は、液晶表示装置の画面の曲面と同一の曲面が形成されている。この導光板２０８を光学シートを介して液晶表示パネル１０に押し付けることによって、フレーム１１の曲面と相俟って液晶表示パネル１０の画面に所定の曲面が形成される。本実施例における導光板２０８は厚さ２ｍｍの平板であるが、導光板２０８は均一な板厚である必要はない。例えば、導光板２０８の上面は表示装置の画面の曲面と同一曲面として、下面は平面としてもよい。導光板２０８はポリカーボネート等で形成され、ある程度の剛性をもっている。

ＬＥＤ９からの光のうち、液晶表示パネル１０と反対側に向かう光は反射シート２０６で反射されて液晶表示パネル１０側に向かう。導光板２０８を出た光は下拡散シート２０４を透過する。下拡散シート２０４は導光板２０８から出た光を均一にする役割を持つ。

下拡散シート２０４の上には下プリズムシート２０３が設置される。下プリズムシート２０３には一定ピッチで例えば、画面横方向に延在するプリズムが多数形成されており、バックライト２０から画面の縦方向に広がろうとする光を液晶表示パネル１０の画面鉛直方向に集束する。すなわち、プリズムシートを使用することによって正面輝度を上げることが出来る。下プリズムシート２０３の上には上プリズムシート２０２が設置される。上プリズムシート２０２には一定ピッチで下プリズムシート２０３とは直角方向、例えば、画面縦方向に延在するプリズムが多数形成されている。これによって、バックライト２０から、画面横方向に広がろうとする光を液晶表示パネル１０の面と鉛直方向に集束する。このように、下プリズムシート２０３と上プリズムシート２０２を用いることによって画面の縦、横方向に広がろうとする光を画面の鉛直方向に集束することが出来る。

上プリズムシート２０２の上には上拡散シート２０１が設置されている。プリズムシートには一定方向に延在するプリズムが例えば、５０μｍピッチで形成されている。すなわち、５０μｍのピッチによって明暗の縞が形成されることになる。一方液晶表示パネル１０には、一定ピッチで走査線が画面横方向に、あるいはデータ信号線が画面縦方向に形成されている。したがって、走査線ピッチあるいはデータ信号線のピッチによって明暗の縞が形成される。そうするとプリズムの明暗の縞と液晶表示パネル１０の明暗の縞とが干渉を起こしモアレを発生する。上拡散シート２０１は拡散作用によってこのモアレを軽減する役割を有する。

以上説明した光学シートは導光板２０８の上に載置される。各光学シートは数十ミクロンから百数十ミクロン程度と薄いために、載置するだけで導光板２０８と同様な曲率となる。一方液晶表示装置はフレーム１１内に収容され、バックライト２０によって下から押さえられることによってフレーム１１に予め形成された曲面と同様な曲率をもつことになる。

図５は上偏光板１０３が透明な面カバー８とカラーフィルタ基板１０２によって挟持されて固定され、下偏光板１０４がＴＦＴ基板１０１とバックライト２０との間で挟持されて固定されている状態を示している。図５において、導光板２０８を含むバックライト２０は裏カバー１３側から液晶表示パネル１０側に押し付けられ。光学部材、液晶表示パネル１０、上偏光板１０３、下偏光板１０４等を固定する。

以上の例は偏光板を液晶表示パネル１０のＴＦＴ基板１０１、カラーフィルタ基板１０２等に貼り付けない場合の例である。しかし、部品精度その他の問題から液晶表示パネル１０と偏光板の組み立て精度が十分に取れない場合がある。しかし、従来のように偏光板を液晶表示パネル１０のガラス基板に貼り付けてしまうと不良が生じたときの再生が不可能になる。

図６に示すように、偏光板の一部を接着部材あるいは粘着部材１０３１を介してカラーフィルタ基板１０２あるいはＴＦＴ基板１０１に固定することによって偏光板を安定して設置することが出来る。この場合、接着剤あるいは粘着材１０３１を付ける位置は、液晶表示パネル１０において、ＴＦＴ基板１０１とカラーフィルタ基板１０２が２枚重ねになった部分がよい。２枚重ねの部分は強度が強いために、再生時、偏光板を剥離するさい、液晶表示パネル１０が破損することを防止することが出来る。図６では粘着材１０３１はＡ部に設置したが、反対側のＢ部に設置してもよい。また、図６のように、上偏光板１０３の一部をカラーフィルタ基板１０２に接着することによって透明面カバー８を省略することが出来る。バックライト２０の上面も液晶表示パネル１０の曲率と一致するよう湾曲している。

バックライト２０の光学部材のうち、各光学シートは数十ミクロンから百数十ミクロンと薄く、かつ重ねて設置されているために、光源と液晶表示パネル１０の間隔に対しては大きな影響は生じない。導光板２０８は板厚２ｍｍ程度のポリカーボネートで形成され、ある程度の剛性を持っている。導光板２０８は成型時に、液晶表示パネル１０の画面の曲面と同じ曲率を持つように形成される。そして、各光学シートはこの導光板２０８に沿った形で湾曲する。

導光板２０８はサイドに存在する光源からの光を均一に液晶表示パネル１０側に出射する。このためには、導光板２０８の曲面を設定する方法、導光板２０８に特殊な反射パターンを形成する方法等が存在するが、本実施例では導光板２０８の上側曲面は液晶表示パネル１０の曲面と一致させるため、固定する必要がある。したがって、導光板２０８によってサイドからの光を均一に液晶表示パネル１０側に向けるためには、導光板２０８に形成された反射パターンを制御するか、導光板２０８の下側曲面の形状を制御する必要がある。

実施例１は液晶表示装置の画面が外側に凸の場合である。液晶表示装置を利用した本発明の利点は画面が凹の場合も形成できることである。画面が凹の場合は液晶表示装置の特徴をさらに生かすことが出来る。

図７は液晶表示パネル１０の視野角特性である。液晶表示パネル１０の画質の問題点の一つは、画面を見る角度によって、輝度、色度等が変化することである。図７は通常のＴＮ方式の液晶表示装置における視野角特性である。図７において、縦軸は輝度を表す。画面鉛直方向から見た場合の輝度を１００％としている。図７の横軸は画面を見る角度である。すなわち、鉛直方向から画面を見た場合を０度とし、鉛直方向からずれる角度を横軸に取っている。図７に示すように、液晶画面を垂直方向から３０度ずらしてみると輝度は４０％近くにまで減少してしまうことになる。また、輝度の減少は各色毎に異なるために、視野角によって色が変化してしまうという問題も生ずる。

この視野角特性は液晶表示装置の方式によって異なる。例えば、液晶分子をＴＦＴ基板１０１と平行方向に回転させることによって光の透過を制御するＩＰＳ（ＩｎＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶は通常のＴＮ方式の液晶に比して優れた視野角特性を示す。いずれにせよ、画面が平面あるいは画面が外側に凸の場合は液晶表示パネル１０の視野角特性を向上させて対処する必要がある。

図８は本発明による画面の曲面が外側に凹である液晶表示装置を携帯電話６０に使用した例である。携帯電話６０のような小型のディスプレイであっても、画面に特定の曲率を設けることによって視認性がよくなる。一方、画面が小さいために、画面に曲率を設けても、ディスプレイの厚さに対する影響はわずかである。

図９は図８に使用される液晶表示装置の分解斜視図である。図９において、透明面カバー８はサイドフレーム６４にセットされる。面カバー８がサイドフレーム６４の溝にセットされると面カバー８に特定の曲面が形成される。なお、面カバー８に予め曲率を形成しておいてもよい。面カバー８な透明プラスチックで形成されているので、曲面を形成することは容易である。

透明面カバー８の下には液晶表示パネル１０が設置される。液晶表示パネル１０は平面パネルとして形成されたあと、ＴＦＴ基板１０１およびカラーフィルタ基板１０２を研磨して薄くする。液晶表示パネル１０を薄くすることによって、液晶表示パネル１０の表示面は容易に面カバー８に形成された曲面に沿うことが出来る。

液晶表示パネル１０のＴＦＴ基板１０１はカラーフィルタ基板１０２よりも大きく作られている。ＴＦＴ基板１０１上にはドライバチップ６１が設置され、また、液晶表示パネル１０に外部から電源、信号等を供給するためのフレキシブル配線基板６２が接続される。液晶表示パネル１０には上偏光板１０３あるいは下偏光板１０４が一部接着されて設置されている。接着の方法は図６に示したのと同様である。

液晶表示パネル１０の下側周辺には遮光テープ６５が設置される。バックライト２０からの光が液晶表示パネル１０周辺に漏れてコントラストを低下させることを防止するためである。遮光テープ６５の下側には光学シート類２００が設置される。図９においては、光学シート類２００は１枚のように省略して描かれているが、実際は図４に示したと同様、上拡散シート２０１、上プリズムシート２０２、下プリズムシート２０３、下拡散シート２０４等が設置される。各シートの役割は実施例１で説明したとおりである。但し、図９における光学シートの曲げ方向は図４とは逆である。

光学シート類２００の下には導光板２０８が設置されている。導光板２０８の上面は液晶表示パネル１０の画面と同じ曲面が形成されている。導光板２０８の上面の曲面に光学シート類が沿って設置されるために、光学シート類も液晶表示パネル１０の画面と同じ曲面となる。導光板２０８の側面にはＬＥＤ９を搭載したＬＥＤ９用フレキシブル配線基板９１が設置される。図９においては、導光板２０８の短辺側からＬＥＤ９からの光が供給される。ＬＥＤフレキシブル配線基板９１の下にはＬＥＤ９からの光が漏れることを防止するための光源用遮光テープ６６が設置される。

これらの光学部材は樹脂で形成されたモールド６３に収容される。モールド６３の下側には反射シート２０６が設置される。反射シート２０６は液晶表示パネル１０と反対側に向かうＬＥＤ９からの光を反射して液晶表示パネル１０側に向ける役割をもつ。これらの液晶表示パネル１０、バックライト２０等は金属で形成された裏カバー１３によって保持される。

本実施例における液晶表示パネル１０の画面の曲面はシリンドリカルであれば容易に形成することが出来る。この場合の曲率を持つ方向は画面の長軸方向である。本実施例における画面の大きさは対角で２．７５インチ、長軸方向の曲面の曲率半径は例えば、１８５ｍｍ程度である。曲率はわずかではあるが、視認性に対する影響は非常に大きい。一方、曲率をつけても画面が小さいために液晶表示装置の厚さへの影響はわずかである。

本実施例でのＴＦＴ基板１０１およびカラーフィルタ基板１０２の厚さは０．１５ｍｍであり、液晶表示パネル１０全体の厚さとしては０．３ｍｍである。図２（ｂ）のグラフに示すように、液晶表示パネル１０の厚さが０．３ｍｍであれば、曲率半径１８５ｍｍは余裕をもって形成することが出来る。画面に曲率をつけても、本実施例における液晶表示装置の厚さ、すなわち、液晶表示パネル１０とバックライト２０を合わせた厚さは２ｍｍ程度に抑えることが出来る。

図９では、液晶表示パネル１０の上に面カバー８を設置している。しかし、図６のように、上偏光板の一部を液晶表示パネル１０に接着し、サイドフレーム６４の溝を適正に形成することによって面カバー８を省略することは可能である。

図１０は携帯電話６０等、手で持つ機器の場合の画面の適正な曲率半径を評価する模式図である。携帯電話６０は手で持って表示画面を見る。目と画面の距離は概ね２０ｃｍから３０ｃｍと考えられる。したがって、ディスプレイの半径を１５ｃｍから４０ｃｍ程度の凹画面とすれば視認性を格段に向上することが出来る。曲率をつける方向は画面の長軸方向でも短軸方向でもよいが、長軸方向に曲率を付けるとより視認性に対する効果が増す。

以上のように、本発明によれば、表示面が曲面である液晶表示装置を容易に形成することが出来る。そして、液晶表示パネル１０のＴＦＴ基板１０１およびカラーフィルタ基板１０２は従来から使用されてきたガラス基板を用いるので、信頼性の面でも優れている。

実施例１および実施例２では曲率をつけるためにガラス基板を研磨して薄くした場合である。一方、図２（ｂ）に示すように、表示面の曲率半径が十分に大きい場合はガラス基板を研磨して薄くしなくとも曲率を付けることが出来る。例えば、図２（ｂ）の類推から、曲率半径が１ｍ以上であれば、液晶表示パネル１０の厚さが１ｍｍ程度であっても本発明によって曲面を形成することが出来る。このような大きな曲率はＴＶ用の液晶表示装置の場合が該当する。

このように大きな曲率を持つ場合は本発明のように、フレーム１１およびバックライト２０の導光板２０８によって液晶表示パネル１０に曲面を与える場合でもＴＦＴ基板１０１またはカラーフィルタ基板１０２の板厚は各０．５ｍｍ程度とすることができるので、上偏光板１０３をカラーフィルタ基板１０２に、下偏光板１０４をＴＦＴ基板１０１に貼り付けることも出来る。

図１１はディスプレイがＴＶの場合の説明図である。図１１において、ディスプレイを構成する液晶表示パネル１０は外側に凹の曲面を有している。ＴＶの場合、ＴＶを見る最適の位置は画面から、画面の垂直の長さＨの２倍から４倍の位置であるとされている。図１１は人間が画面から３Ｈの位置でＴＶを見ているとした例である。

この位置でＴＶを見る場合、画面の曲率半径が３Ｈであれば、画面のどの位置を見ても画面中央を見たと同様の鮮明な画像を見ることが出来る。なお、液晶表示パネル１０の場合は画面の上下方向には水平方向に比較して視野角特性が大きく変化することはない。したがって、曲率は画面水平方向につけておけばよい。すなわち、液晶ＴＶについては、先ずフラットな液晶表示パネル１０を形成し、曲面を形成したフレーム１１に液晶表示パネル１０を沿わせることによって画面にシリンドリカルな曲面を持たせるという本発明の構成は非常に適している。

例えば、アスペクト比が１６：９の３７インチのＴＶを見る場合、画面の垂直の長さは４６ｃｍである。そうすると、３Ｈの位置は約１．４ｍである。したがって、画面に１４００ｍｍの曲率半径を設けておけば、画面全体にわたって良好な画像を得ることが出来る。一方、ＴＶを見る最適な位置が画面垂直径Ｈの４倍すなわち、４Ｈの位置がよいと考えれば、画面の水平方向の曲率半径を４Ｈとすればよい。ちなみに、この場合３７インチのＴＶであれば、約１８７０ｍｍの曲率半径をつければよい。

実施例１の液晶表示装置の概観図である。ガラスの曲率と厚さの関係を示すグラフである。実施例１の液晶表示装置の分解斜視図である。実施例１の液晶表示装置の詳細断面図である。実施例１の液晶表示装置の光学部品の固定状態を示す断面図である。偏光板の取り付け方法を示す例である。液晶表示パネルの視野角特性の例である。実施例２における画面が曲面を有する携帯電話の外観図である。実施例２の携帯電話の分解斜視図である。凹状の画面を視認する場合の模式図である。凹状のＴＶ画面を視認する場合の模式図である。

符号の説明

８…面カバー、９…ＬＥＤ、１０…液晶表示パネル、１１…フレーム、１３…裏カバー、２０…バックライト、６０…携帯電話、６１…ドライバチップ、６２…フレキシブル配線基板、６３…モールド、６４…サイドフレーム、６５…遮光テープ、１０１…ＴＦＴ基板、１０２…カラーフィルタ基板、１０３…上偏光板、１０４…下偏光板、１１３…シール材、１１４…液晶層、２０１…上拡散シート、２０２…上プリズムシート、２０３…下プリズムシート、２０４…下拡散シート、２０６…反射シート、２０８…導光板。

Claims

画素電極およびＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記ＴＦＴ基板との間に液晶が挟持された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの周辺部を覆って前記液晶表示パネルを収容するフレームとバックライトを有する液晶表示パネルであって、
前記フレームは曲面を有しており、前記液晶表示パネルは前記フレームの曲面によって規定される曲面となっており、
前記ＴＦＴ基板および前記カラーフィルタ基板はガラスで形成され、前記カラーフィルタ基板と前記フレームとの間には上偏光板がカラーフィルタ基板に接着されることなく挟持され、前記ＴＦＴ基板と前記バックライトの間には下偏光板が前記ＴＦＴ基板に接着されることなく挟持され、
前記バックライトは導光板または拡散板を有し、
前記導光板または前記拡散板の上曲面は前記液晶表示パネルの前記曲面と一致し、
前記導光板または前記拡散板には凹部が形成され、
前記上曲面は、前記凹部に位置し、
前記凹部に前記光学シートが収容され、
前記液晶表示パネルは、前記光学シートを介して前記上曲面と接していることを特徴とする液晶表示装置。
前記液晶表示パネルと前記フレームとの間には、前記液晶表示パネルを覆う面カバーが配置され、
前記上偏光板は、前記カラーフィルタ基板と前記面カバーとの間に挟持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。
前記液晶表示パネルの前記曲面は外側に凹の曲面を有していることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
前記液晶表示パネルの前記曲面と前記拡散板の上面の曲面はシリンドリカルであることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
前記液晶表示パネルの厚さをｔとしたとき、前記液晶表示パネルの前記曲面の曲率半径ＲはＲ＞４００ｔの関係にあることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記液晶表示パネルの厚さをｔとしたとき、前記液晶表示パネルの前記曲面の曲率半径ＲはＲ＞８００ｔの関係にあることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。