(57)【要約】【課題】曲面形状に変形した場合であっても良好な表示品位が得られるとともに、信頼性の高い優れた耐久性を備えた表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】少なくとも２枚以上のフレキシブル基板間に液晶層を保持して構成された液晶表示パネル１００と、液晶表示パネル１００を湾曲した状態で挟持可能なギャップＧを有する構造体５００と、を備え、ギャップＧは、液晶表示パネル１００の厚み１００Ｔより大きいことを特徴とする。【選択図】      図３
2006106603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２枚以上のフレキシブル基板間に液晶層を保持して構成された液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルを湾曲した状態で挟持可能なギャップを有する構造体と、を備え、
前記ギャップは、前記液晶表示パネルの厚みより大きいことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記構造体は、前記ギャップを形成するように離間して配置された一対の湾曲基板によって形成され、
少なくとも一方の湾曲基板は、光透過性を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記ギャップは、前記液晶表示パネルの厚みの２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記液晶表示パネルと前記構造体との間に充填された形状変形可能な媒体を備えたことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
【請求項５】
前記媒体は、前記液晶表示パネルを構成するフレキシブル基板の屈折率と前記構造体の屈折率との間の値の屈折率を有することを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表示装置に係り、特に湾曲した状態での表示が可能なフレキシブル表示装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に代表される平面表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、ＯＡ機器、情報端末、時計、テレビなどの各種分野で利用されている。中でも薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた液晶表示装置は、その応答性の高さから携帯端末やコンピュータなど多くの情報を表示するモニタとして多用されている。
【０００３】
近年、携帯電話やＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｄｉｇｉｔａｌ  ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯情報端末機器では性能面もさることながら、デザイン性、携帯性などの観点から、より薄くしかもより軽い表示装置の要求が高まっている。例えば、より一層の薄型化構造を実現とする液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
一般的に剛直であるはずのガラス基板であっても、厚さ０．２ｍｍ以下のものを採用すると幾ばくかの柔軟性を示す。このため、このような薄板状のガラス基板を適用した薄型化構造の液晶表示装置では、外部からの応力に対して変形し、ガラス基板の破損を回避できるとの期待も高まっている。
【特許文献１】特開平５−６１０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、曲面などの形状に変形した状態は、平面形状で製造された液晶表示パネルの外側に設けられた曲面状ケースによって形作られることが多い。この場合、液晶表示パネルを構成する一対の基板は、平面形状で貼り合わせられているため、曲面形状に変形した状態では液晶表示パネルに歪が生ずる。
【０００６】
このため、液晶表示パネルを曲面形状に変形した状態で挟持する構造体のギャップと液晶表示パネルの厚みとが同一である場合、液晶表示パネルが構造体に密着する。このような構造では、液晶表示パネルに生じた歪が緩和できず、液晶表示パネル周辺部での表示ムラの発生や、僅かな衝撃での薄いガラス基板の破損などといった問題が生ずるおそれがある。
【０００７】
そこで、この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、曲面形状に変形した場合であっても良好な表示品位が得られるとともに、信頼性の高い優れた耐久性を備えた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の様態による表示装置は、
少なくとも２枚以上のフレキシブル基板間に液晶層を保持して構成された液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルを湾曲した状態で挟持可能なギャップを有する構造体と、を備え、
前記ギャップは、前記液晶表示パネルの厚みより大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、曲面形状に変形した場合であっても良好な表示品位が得られるとともに、信頼性の高い優れた耐久性を備えた表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の一実施の形態に係る表示装置について図面を参照して説明する。この実施の形態では、表示装置の一例として液晶表示装置を例に説明するが、自己発光素子を備えた有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置などの自己発光型表示装置であっても良い。
【００１１】
図１及び図２に示すように、液晶表示装置１は、液晶表示パネル１００を備えて構成されている。すなわち、液晶表示パネル１００は、アレイ基板２００と、対向基板４００と、アレイ基板２００と対向基板４００との間に保持された液晶層４１０とを備えて構成されている。この液晶表示パネル１００は、画像を表示する有効表示部１０２を有している。この有効表示部１０２は、マトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸを備えて構成されている。
【００１２】
液晶表示パネル１００において、アレイ基板２００は、より薄型化を達成するために、ガラスからなる０．２ｍｍ以下の厚さを有する（この実施の形態では０．１ｍｍの厚さを有する）光透過性の絶縁基板２０１を用いてフレキシブル基板として形成される。このアレイ基板２００は、有効表示部１０２において、絶縁基板２０１の一方の主面（表面）上に、マトリクス状に配置された複数の信号線Ｘ及び複数の走査線Ｙと、信号線Ｘと走査線Ｙとの交点近傍に配置された薄膜トランジスタによって構成されたスイッチ素子２１１と、スイッチ素子２１１に接続された画素電極２１３と、を備えている。
【００１３】
このスイッチ素子２１１は、多結晶シリコン膜２１２を備えている。この多結晶シリコン膜２１２は、チャネル領域２１２ｃ、及び、このチャネル領域２１２ｃを挟んで配置されたソース領域２１２ｓ及びドレイン領域２１２ｄを有している。スイッチ素子２１１のゲート電極２１５は、チャネル領域２１２ｃ上にゲート絶縁膜２１４を介して配置され、走査線Ｙに接続されている（ここでは、ゲート電極２１５は走査線Ｙと一体的に形成されている）。スイッチ素子２１１のソース電極２１６ｓは、ソース領域２１２ｓに接続されているとともに画素電極２１３に接続されている。スイッチ素子２１１のドレイン電極２１６ｄは、ドレイン領域２１２ｄに接続されているとともに信号線Ｘに接続されている（ここでは、ドレイン電極２１６ｄは信号線Ｘと一体的に形成されている）。
【００１４】
透過型液晶表示パネルに備えられた画素電極２１３は、光透過性を有する導電性部材、例えばＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）やＩＺＯ（インジウム・ジンク・オキサイド）によって形成されている。この画素電極２１３は、カラーフィルタ層ＣＦ上に配置されている。このカラーフィルタ層ＣＦは、スイッチ素子２１１上に積層された層間絶縁膜２１７の上に配置されたカラーレジスト層によって形成されている。この実施の形態では、カラーフィルタ層ＣＦは、例えば、赤、緑、青にそれぞれ着色されたネガタイプのカラーレジスト層によって形成されている。各色のカラーフィルタ層は、対応する色の表示画素ＰＸ毎に割り当てられている。配向膜２１９は、すべての画素電極２１３を覆うように有効表示部１０２の全面に配置されている。
【００１５】
対向基板４００は、ガラスからなる０．２ｍｍ以下の厚さを有する（この実施の形態では０．１ｍｍの厚さを有する）光透過性の絶縁基板４０１を用いてフレキシブル基板として形成される。この対向基板４００は、有効表示部１０２において、絶縁基板４０１の一方の主面（表面）上に、全画素電極２１３に対向して配置された対向電極４０３を備えている。この対向電極４０３は、光透過性を有する導電性部材、例えばＩＴＯやＩＺＯによって形成されている。配向膜４０５は、対向電極４０３全体を覆うように有効表示部１０２の全面に配置されている。
【００１６】
液晶表示パネル１００は、少なくとも有効表示部１０２内に配置された、アレイ基板２００と対向基板４００との間に所定のギャップを形成するための柱状スペーサ１０４を備えている。この柱状スペーサ１０４は、例えばアレイ基板２００上に配置された黒色樹脂によって形成されている。これらアレイ基板２００及び対向基板４００は、柱状スペーサ１０４によって所定のギャップ、例えば４μｍのギャップを形成した状態で、シール材１０６によって貼り合せられている。また、液晶表示パネル１００は、有効表示部１０２の外側に額縁状に配置された遮光層２５０を備えている。この遮光層２５０は、遮光性を有する樹脂によって形成され、例えば柱状スペーサ１０４と同様の黒色樹脂によって形成されている。
【００１７】
有効表示部１０２の周辺領域には、一体的に構成される駆動回路部１１０が配置されている。この駆動回路部１１０は、走査線Ｙの一端側に配置された走査線駆動回路部２５１、及び、信号線Ｘの一端側に配置された信号線駆動回路部２６１を備えている。走査線駆動回路部２５１は、各走査線Ｙに駆動信号（走査信号）を供給する。また、信号線駆動回路部２６１は、各信号線Ｘに駆動信号（映像信号）を供給する。これら走査線駆動回路部２５１及び信号線駆動回路部２６１は、有効表示部１０２内のスイッチ素子２１１と同様に多結晶シリコン膜を含む薄膜トランジスタによって構成されている。
【００１８】
また、液晶表示パネル１００において、アレイ基板２００の外面及び対向基板４００の外面には、それぞれ液晶層４１０の特性に合わせて偏光方向を設定した一対の偏光板２２０及び４０７が設けられている。すなわち、アレイ基板２００を構成する絶縁基板２０１の他方の主面（裏面）上には、粘着剤２２１によって貼り付けられた偏光板２２０が配置されている。また、対向基板４００を構成する絶縁基板４０１の他方の主面（裏面）上には、粘着剤４０６によって貼り付けられた偏光板４０７が配置されている。
【００１９】
これらの偏光板２２０及び４０７は、フレキシブル性を有した樹脂によって形成されているとともに、偏光板２２０はアレイ基板２００と同等かそれ以上の寸法を有しており、偏光板４０７は対向基板４００と同等かそれ以上の寸法を有しており、それぞれ基板端まで十分に延在されている。この実施の形態では、基板端と偏光板端とを一致させたが、偏光板端が基板端よりも延在し、基板角部を被覆するように構成しても構わない。
【００２０】
これらの偏光板２２０及び４０７は、液晶表示パネル１００の薄型化を達成するために、各絶縁基板２０１及び４０１を極めて薄い厚さ、例えば０．１ｍｍ程度とした場合であっても、各絶縁基板２０１及び４０１を補強することが可能となる。これにより、液晶表示パネル１００に折り曲げるような応力が加わった場合であっても、絶縁基板２０１及び４０１の割れを防止することが可能となり、破損しにくくフレキシブル性を持たせた液晶表示装置を提供することができる。また、特に偏光板２２０及び４０７を基板端まで十分に延在させたことで、基板の割れ、欠け等を極端に低減することが可能となる。
【００２１】
このようなフレキシブル性を有した液晶表示装置１は、曲面形状の表示面を形成することができる。すなわち、図３に示すように、液晶表示装置１は、フレキシブル性を有した液晶表示パネル１００と、液晶表示パネル１００を湾曲した状態で挟持可能なギャップＧを有する構造体５００と、を備えている。
【００２２】
構造体５００は、それぞれ所定の曲率半径で湾曲した一対の湾曲基板５０１及び５０２を備えている。これら一対の湾曲基板５０１及び５０２は、それらの周辺に沿って設けられたスペーサ５０３を介して、ギャップＧを形成するように離間して配置されている。つまり、一対の湾曲基板５０１及び５０２とスペーサ５０３とにより、液晶表示パネル１００を挟持するための空間Ｓを形成する。
【００２３】
このような構造体５００において、少なくとも液晶表示装置１の表示面を形成する湾曲基板（液晶表示パネル１００の対向基板と対向する湾曲基板）は、表示機能を妨げないよう光透過性を有している。湾曲基板５０１及び５０２は、例えば、アクリル、塩化ビニル、ポリスチレンなどの可塑性樹脂材料などを用いて形成することが好ましいが、光透過性を有し、かつ、自由な形状に加工できる材料であれば特に材料は制限されない。
【００２４】
このような構造体５００に形成される空間ＳのギャップＧは、液晶表示パネル１００の厚み１００Ｔより大きいことが重要である。すなわち、液晶表示パネル１００が構造体５００の空間Ｓに湾曲するような状態で固定された際に、空間ＳのギャップＧが液晶表示パネル１００の厚み１００Ｔより大きいため、湾曲に応じたストレスを緩和することができ、このストレスによって発生する液晶表示パネル１００の歪の逃げ場を形成することが可能である。
【００２５】
このため、液晶表示パネル１００の歪に伴った表示ムラの発生を抑制することができ、表示品位を改善することが可能となる。また、空間Ｓは、収容した液晶表示パネル１００に生じた歪の逃げ場を形成するため、外部からの衝撃に対して液晶表示パネル１００の破損を防止することができる。したがって、信頼性の高い優れた耐久性を有する表示装置を提供することが可能となる。
【００２６】
ここで、空間Ｓに形成されるギャップＧは、液晶表示パネル１００の厚み１００Ｔに対して表示ムラや破損が生じない距離に設定される。種々検討した結果、湾曲基板５０１及び５０２間のギャップＧは、湾曲した液晶表示パネル１００の厚み１００Ｔの２倍以上であることが望ましい。これにより、正常な表示が可能な湾曲状態で液晶表示パネル１００を固定した場合であっても、表示ムラや破損の発生を、従来の構造（ギャップと液晶表示パネルの厚みとが略同一である構造）と比較して９０％以上の確率で防止することができる。
【００２７】
また、液晶表示パネル１００とこれを挟持する構造体５００との間に形状変形可能な媒体Ｍを充填することが望ましい。これにより、液晶表示パネル１００と構造体５００との間での多重反射を抑制することができ、干渉縞の発生や透過率の低下を低減することが可能である。
【００２８】
空間Ｓ内に充填される媒体Ｍとしては、液晶表示パネル１００を構成するフレキシブル基板（すなわち少なくとも対向基板４００）の屈折率と構造体５００（すなわち少なくとも対向基板４００に対向する湾曲基板）の屈折率との間の値の屈折率を有するゲル状、オイル状、液体状の材料を用いることができる。好ましくは、フレキシブル基板の屈折率と構造体の屈折率との中間値の屈折率を持つ材料が多重反射や透過率低下の影響が少なく理想的である。
【００２９】
次に、好ましい実施例について説明する。図３に示すように、液晶表示パネル１００を挟持する構造体５００は、光透過性を有する二枚のアクリル樹脂によって形成された湾曲基板５０１及び５０２を用いて形成されている。これら二枚の湾曲基板５０１及び５０２は、曲率半径２００ｍｍのカーブを描いた断面を有する円筒状に形成されている。
【００３０】
二枚の湾曲基板５０１及び５０２の間隔を保つスペーサ５０３は、厚さ１ｍｍのウレタンラバーを用いて形成されている。このスペーサ５０３は、湾曲基板５０１及び５０２の少なくとも一方の外周に沿って幅５ｍｍで貼り付けられている。本実施例では、スペーサ５０３は、構造体５００の内側の湾曲基板５０１に貼り付けた。このスペーサ５０３は、二枚の湾曲基板５０１及び５０２を固定した状態において湾曲基板５０１及び５０２間に液晶表示パネル１００を収容可能な空間Ｓを形成するとともに、湾曲基板５０１及び５０２間にギャップＧを形成する。
【００３１】
ここで、本実施例に用いた液晶表示パネル１００の厚み１００Ｔは、実質的に、０．１ｍｍの厚みを有するアレイ基板２００及び対向基板４００と、０．１ｍｍの厚みを有する偏光板２２０及び４０７と、で決まる。アレイ基板２００と対向基板４００との間の液晶層４１０の厚みは、４μｍ程度であり、ほとんど無視できる。このため、本実施例での液晶表示パネル１００の厚み１００Ｔは、約０．４ｍｍである。
【００３２】
一方、スペーサ５０３は、二枚の湾曲基板５０１及び５０２を固定した状態において湾曲基板５０１及び５０２間に、液晶表示パネル１００の厚み１００Ｔの２倍以上である０．８ｍｍのギャップＧを形成する。
【００３３】
また、湾曲基板５０１及び５０２と液晶表示パネル１００との間には、屈折率マッチングオイルを充填した。ここで適用した屈折率マッチングオイルは、湾曲基板５０１及び５０２の屈折率１．４９と、アレイ基板２００及び対向基板４００を構成するガラス製の絶縁基板の屈折率１．６０との間の値の屈折率１．５２を有している。
【００３４】
このような実施例と、従来の構造（ギャップと液晶表示パネルの厚みとが略同一である構造）の比較例とで液晶表示パネルの破損率を比較した。比較結果を図４に示す。ここでは、破損率は、１００個の液晶表示パネルをそれぞれ構造体内の空間に挟持したときに液晶表示パネルが破損した個数の割合に相当する（それぞれの液晶表示装置に外部から衝撃を与えたときに破損した個数）。図４に示すように、比較例の構造では８９％と高い破損率を呈したのに対して、実施例の構造では、破損率はわずか２％であった。
【００３５】
以上詳述したように、この実施の形態によれば、フレキシブル性を有した液晶表示パネルを湾曲した状態で固定した場合であっても、液晶表示装置における曲面状の表示面に良好な表示品位の画像を表示可能であるとともに、液晶表示パネルの破損を防止することができ、信頼性の高い優れた耐久性を実現できる。
【００３６】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【００３７】
上述した各実施の形態では、液晶表示パネルは、アレイ基板側にバックライトユニットを備えた透過型であっても良いし、バックライトユニットを不要とし反射性金属部材によって画素電極を形成した反射型であっても良いし、さらには、各表示画素に光透過部と光反射部とがそれぞれ設けられた半透過型であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示した液晶表示パネルの構造を概略的に示す断面図である。
【図３】図３は、図１に示した液晶表示パネルを搭載した液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図４】図４は、実施例と比較例との破損率の比較結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…液晶表示装置、１００…液晶表示パネル、１０２…有効表示部、２００…アレイ基板、２０１…ガラス基板、４００…対向基板、４０１…ガラス基板、４１０…液晶層、５００…構造体、５０１…湾曲基板、５０２…湾曲基板、５０３…スペーサ、ＰＸ…表示画素、Ｇ…ギャップ、Ｓ…空間
【図１】
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【図２】
2006106603.tif 000004
【図３】
2006106603.tif 000005
【図４】
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