(57)【要約】      （修正有）【課題】新規な構造を有する表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、所望のパターンを表示するＬＣＤ素子１０と、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カバー部材５２と、ＬＣＤ素子１０とカバー部材５２との間に、ＬＣＤ素子１０およびカバー部材５２の双方と密着して配置される導光部材６０と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
前記表示デバイスは、
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。
【請求項３】
前記液晶セルは、垂直配向型であり、前記光源の光軸に直交する仮想平面に対して傾いて配置される請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記導光部材の屈折率は、前記表示デバイスおよび前記透光性樹脂部材の屈折率の−０．１〜＋０．１の範囲内である請求項１〜３いずれか１項記載の表示装置。
【請求項５】
前記導光部材は、ゲル状の樹脂材料から構成される請求項１〜４いずれか１項記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置、特に液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１１４０１０号公報
【特許文献２】特開平８−０４３７８４号公報
【特許文献３】特開２００２−２０２４１０号公報
【特許文献４】特開２００７−１７８６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【発明の効果】
【０００６】
新規な構造を有する表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の液晶表示装置を示す断面図である。
【図２】第２の液晶表示装置を示す断面図である。
【図３】図３Ａおよび図３Ｂは、第３の液晶表示装置およびその変形型を示す断面図である。
【図４】図４Ａは、第４の液晶表示装置を示す断面図であり、図４Ｂは、それを構成する液晶表示素子における光透過率の傾き角（観察角度）依存性を示すグラフである。
【図５】実施例による液晶セルの電極パターンを例示する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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）。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。  
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。  
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。  
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【符号の説明】
【００４４】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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