JP2009093000A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】横方向に曲率を持つシリンドリカルな画面を有する液晶表示装置の輝度と寿命を改善する。
【解決手段】横方向に曲率を持つ液晶表示パネル１０のバックライトの光源に液晶表示パネルと同じ方向に湾曲した蛍光管３０を横方向に設置する。これによって、蛍光管３０を立てて使用した場合に問題となる、蛍光管３０内の水銀の蒸気が蛍光管３０の下方に集まって蛍光管の寿命が短くなるという現象を回避することが出来る。また、蛍光管３０を液晶表示パネル１０と同じ方向に湾曲することによって、画面輝度を均一にすることが出来る。
【選択図】図３

Description

本発明は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。すなわち、バックライトもフレキシブルとすることを前提に検討が行われている。したがって、ディスプレイ装置全体をいかにして薄くするか、また、バックライトをいかにしてフレキシブルとするか等は未だ実用化までの見通しは立っていない。バックライトをフレキシブルとするためには、導光板をフレキシブルとするための導光板材料開発も重要な課題となっている。

また、導光板をフレキシブルとするためには光源をフレキシブルとする必要があるが、この場合は、フレキシブルな導光板のサイドにＬＥＤを設置し、ＬＥＤからの光を液晶表示パネル側に向ける必要がある。光源からの光を効率的に液晶表示パネルに向けるために、導光板の表面（片面あるいは両面）に光学パターンが形成される。さらに、導光板自体も曲面となっているために、光学パターンの設計が非常に複雑となる。

以上のように、従来のフレキシブルディスプレイは、特にバックライトの構成が複雑であり、実現までには、材料開発、コスト、信頼性等で多くの克服すべき課題がある。一方、表示面が曲面を有する薄型ディスプレイを設置する場所としては、例えば、駅等の円柱の側面、電車、バス等の側面がある。また、ディスプレイ自体を曲面とする用途としてはスロットマシーン遊技機等、ゲームセンタ等に存在する各種遊技機等がある。

このような用途のディスプレイでは、表示画面が曲面となったディスプレイが要求されているが、表示装置自体がフレキシブルである必要は無い。また、このような用途は、ディスプレイ画面が球面である必要はなく、シリンドリカルな曲面で十分である場合が多い。また、このような用途では、明るい画面が要求されている。このためには、バックライトは高輝度である必要があり、これを可能とする光源は蛍光管が最も有利である。蛍光管には冷陰極蛍光管と熱陰極蛍光管とがある。冷陰極蛍光管は細くできるので、薄型のバクライトには好適である。一方、熱陰極蛍光管は輝度が優れている。したがって、ディスプレイの用途によって、すなわち、表示装置全体の厚さ、必要とする輝度を勘案して選択すればよい。

図１４は横方向に曲率を持つシリンドリカル画面に使用されるバックライト２０の例である。この例は直線状の蛍光管３０を用い、画面の曲面に合わせて蛍光管３０の配置を曲線状としている。そして、蛍光管３０は垂直方向に設置される。ところで、蛍光管３０の内部には水銀の蒸気が充填されている。水銀の分子は重いために、蛍光管３０を立てて使用すると、重力によって、水銀の蒸気が蛍光管３０の下部に集まって、水銀の蒸気の密度が不均一になる。

このように、水銀の蒸気の密度が不均一になると、蛍光管３０の寿命が劣化する。実験によると、蛍光管３０を立てて使用した場合は、蛍光管３０を横にして使用して水銀の蒸気の密度が特に問題とならない場合に比して蛍光管３０の寿命は約７０％になる。ディスプレイ全体の寿命はバックライト２０の光源の寿命によって決まる場合が多い。したがって、蛍光管３０の寿命の劣化はディスプレイにとって極めて重要である。

図１４のような蛍光管３０の配置のもう一つの問題点は次のとおりである。すなわち、ディスプレイは横方向に長く、縦方向に短いものが多い。図１４のような配置であると、ディスプレイの長軸方向に蛍光管３０を並べるために、画素を均一な明るさにしようとすると、より多くの蛍光管３０を使用する必要がある。これはディスプレイの製造コストを押し上げる

本発明は以上のような問題点を解決するものであり、横方向に曲率を有するシリンドリカルな液晶表示パネルのバックライトの光源として、液晶表示パネルと同じ方向に曲率を有する蛍光管を横方向に取り付ける構成をとる。具体的な手段は次の通りである。

（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、前記カラーフィルタ基板の上には上偏光板が貼り付けられており、前記ＴＦＴ基板の下には下偏光板が貼り付けられている液晶表示パネルと、バックライトを有する液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルは横方向に曲率を有するシリンドリカルな曲面となっており、前記バックライトには前記液晶表示パネルと同じ方向に湾曲した蛍光管が横方向に設置されていることを特徴とする液晶表示装置。

（２）前記蛍光管は一定の曲率半径を有しており、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離は、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離の平均をｍとしたときに、ｍ±１０％以内であることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（３）前記バックライトには複数の蛍光管が設置されており、前記複数の蛍光管は一定の曲率半径を有しており、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離は、前記複数の各蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離の平均をｍとしたときに、ｍ±１０％以内であることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（４）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ていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（５）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、前記カラーフィルタ基板の上には上偏光板が貼り付けられており、前記ＴＦＴ基板の下には下偏光板が貼り付けられている液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの周辺部を覆って収容するフレームとバックライトを有する液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルは横方向に曲率を有するシリンドリカルな曲面となっており、前記バックライトには液晶表示パネルと同じ方向に湾曲した拡散板と、前記表示領域と同じ方向に湾曲した蛍光管が横方向に設置されており、前記液晶表示パネルは前記フレームと前記拡散板とに挟持されることによって水平方向に曲面を有することを特徴とする液晶表示装置。

（６）前記フレームと前記液晶表示パネルとの間には横方向に曲率を有する曲面を持つ前面板が設置されていることを特徴とする（５）に記載の液晶表示装置。

（７）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、前記カラーフィルタ基板の上には上偏光板が貼り付けられており、前記ＴＦＴ基板の下には下偏光板が貼り付けられている液晶表示パネルと、バックライトを有する液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルは横方向に曲率を有するシリンドリカルな曲面となっており、前記バックライトには屈曲部を有する蛍光管が横方向に設置されており、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離は、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離の平均をｍとしたときに、ｍ±１０％以内であることを特徴とする液晶表示装置。

（８）前記蛍光管の屈曲部と屈曲部の間は平行であることを特徴とする（７）に記載の液晶表示装置。

（９）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、前記カラーフィルタ基板の上には上偏光板が貼り付けられており、前記ＴＦＴ基板の下には下偏光板が貼り付けられている液晶表示パネルと、バックライトを有する液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルは横方向に曲率を有するシリンドリカルな曲面となっており、前記バックライトには曲率半径の大きな部分と曲率半径の小さな部分とを有する蛍光管が横方向に設置されており、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離は、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離の平均をｍとしたときに、ｍ±１０％以内であることを特徴とする液晶表示装置。

本発明によれば、横方向に曲率を有するシリンドリカルな画面を持つ液晶表示装置において、バックライトの光源として、画面と同じ方向に湾曲する蛍光管を横方向に設置するので、蛍光管内において、重力によって水銀の蒸気が蛍光管の一方の端部に集まることが無い。したがって、蛍光管の寿命を改善することが出来、ひいては、液晶表示装置の寿命を改善することが出来る。

また、本発明によれば、横方向に曲率を有するシリンドリカルな画面を持ち、かつ、横方向に長い画面を有する液晶表示パネルのバックライトの光源として、画面と同じ方向に湾曲する蛍光管を横方向に設置するので、蛍光管の数を減らすことが出来、液晶表示装置のコストを低減することが出来る。

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、スロットマシン遊技機等で使用される。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、例えば、「非特許文献１」に記載のように、基板にプラスチックを使用して形成することが出来る。一方、基板をガラスで形成し、ガラス基板を薄く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を形成することが出来る。

図１において、液晶表示パネル１０は湾曲した前面フレーム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。図４に図１のＡ−Ａ断面図の分解断面図を示すが、液晶表示パネル１０は薄膜トランジスタ（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との間に液晶を挟持した液晶セルの上と下に偏光板が取り付けられたものである。また、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。本実施例においては、光源は蛍光管３０を用いる。蛍光管３０はインバータで駆動されるが、図１では省略されている。

図２は図１のバックライト２０部分のみを取り出した模式図である。バックライト２０は光源である蛍光管３０のみでなく、多くの光学部品を含むが、図２のバックライト２０においては、わかり易くするために蛍光管３０以外は省略している。図２に用いられている蛍光管３０は曲率Ｒ２をもって湾曲している。蛍光管３０は横方向に設置されており、縦方向に配列している。蛍光管の太さは、例えば、ＴＶ用の液晶表示装置でφ３ｍｍからφ４ｍｍ、１０インチから１５インチのモニタ用の液晶表示装置でφ２．４ｍｍからφ２．６ｍｍ程度である。

図２に示すように、蛍光管３０は横方向に設置されているので、蛍光管３０の管内の水銀の蒸気が蛍光管３０の一方の端部に集まってしまうという問題は生じない。したがって、本実施例によれば、水銀の蒸気圧が不均一になることによる蛍光管３０の寿命劣化を防止することが出来る。蛍光管３０は曲率半径Ｒ２をもって液晶表示パネル１０側に湾曲している。液晶表示パネル１０が外側に湾曲しているので、液晶表示パネル１０と蛍光管３０との距離を一定に保つためである。このように、本実施例においては、蛍光管３０を湾曲させて液晶表示パネル１０との距離を一定にしているので、液晶表示パネル１０の画面の輝度を均一にすることが出来る。

図２において、バックライト２０の上面は実際には後で述べる拡散シートとなるが、この曲率半径はＲ１である。この拡散シートは液晶表示パネル１０と接触することになるので、液晶表示パネル１０の内側の曲率半径Ｒ１と同等になる。図２において、蛍光管３０の曲率半径Ｒ２と液晶表示パネル１０の内側の曲率半径の差はわずかであるので、同じとしても問題は無い。

図３は図１のＡ−Ａ断面図である。図３において、液晶表示パネル１０は外側に湾曲している。詳細は後述するが、湾曲した前面フレーム１１によってもともとフラットな液晶表示パネル１０を湾曲させている。液晶表示パネル１０の背面にはバックライト２０が設置されるが、図３においては、バックライト２０部は蛍光管３０のみ記載して、他の光学部品は省略してある。バックライト２０は背面フレーム１２に収容されている。

図３において、蛍光管３０は曲率半径Ｒ２をもって湾曲し、液晶表示パネル１０は曲率半径Ｒ１をもって湾曲している。蛍光管３０前面と液晶表示パネル１０の背面との距離はｄを液晶表示装置全面において一定とすることによって画面の輝度を均一にすることができるとともに、光学設計を容易とすることが出来る。部品のばらつき、組み立て精度等によって蛍光管３０前面と液晶表示パネル１０の背面との距離ｄはばらつくが、ｄの値を表示装置全面において、１０％以内とすることによって、画面の輝度は一定に保つことが出来る。

図４は図１のＡ−Ａ断面における部品を分離した状態での詳細断面図である。図４において、金属で形成された前面フレーム１１の内側には前面板１３が設置されている。前面板１３はアクリル等の透明樹脂で形成されており、厚さは０．５ｍｍ程度である。前面板１３はプレスによって所定の曲率を有するシリンドリカルな面となるように形成されている。前面板１３は液晶表示パネル１０を機械的に保護する役割も持っているので、比較的厚く０．５ｍｍ程度に形成されている。

前面板１３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は液晶セルに上偏光板１０３と下偏光板１０４が接着されたものである。液晶セルは薄膜トランジスタ（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と、ＴＦＴ基板１０１とカラーフィルタ基板１０２の間に挟持された液晶とから構成されている。画素毎に液晶分子に印加する電圧を映像信号によって制御することによってバックライト２０からの光を制御して画像を形成する。

液晶で光を制御するためには光は偏光されている必要があるので、下偏光板１０４によってバックライト２０からの光を偏光する。この偏光光を液晶で制御し、液晶セルを透過してきた光を上偏光板１０３によって再び偏光（検光）することによって、人間が画像を認識することが出来る。

図５は図４におけるバックライト２０よりも上の液晶表示パネル１０部分の分解斜視図である。図５におけるバックライト２０の詳細は省略されている。図５において、前面フレーム１１、前面板１３はプレスによって予め所定の曲率が形成されていることは前述したとおりである。図５において、液晶セル、上偏光板１０３、下偏光板１０４はもともと平板であるが、曲率を持った前面板１３あるいは前面フレーム１１に沿わせることによって曲率を持たせている。ここで、液晶セルはガラスで構成されているが、液晶セルを製作した後、ＴＦＴ基板１０１およびカラーフィルタ基板１０２を研磨することによって薄くし、容易に曲面を持つことが出来るようにしている。

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６（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６（ｂ）は図６（ａ）のパラメータを示す図である。図６（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６において、縦軸は液晶表示パネル１０の曲率半径である。この曲率半径の定義は図６（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６（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６（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６（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。製品では、ガラス基板と曲率の関係では、図６（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。

図４に戻り、下偏光板１０４の下には光学部品を含むバックライト２０が設置されている。バックライト２０は背面フレーム１２、光源、拡散板２０５、および種々の光学シートから構成される。図４において、背面フレーム１２の内側は反射面となっており、蛍光管３０の光を液晶表示パネル１０側に反射して蛍光管３０からの光の利用効率を上げている。蛍光管３０はソケット３１を介して背面フレーム１２に設置される。蛍光管３０は曲率半径Ｒ２を持って液晶表示パネル１０側に湾曲している。液晶表示パネル１０と蛍光管３０の距離を一定値以内に保つためである。

蛍光管３０を出た光、あるいは、背面フレーム１２で反射した光は先ず、拡散板２０５に入射する。拡散板２０５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。拡散板２０５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拡散板２０５に沿った形で湾曲する。

拡散板２０５は光源からの光を均一にする役割を有する。すなわち、拡散板２０５によって、蛍光管３０の部分のみが明るくなって、画面の輝度が不均一になるのを防止する。拡散板２０５は光を拡散させるために、光の透過率は、ある程度は犠牲になる。拡散板２０５を出た光は下拡散シート２０４を透過する。下拡散シート２０４は拡散板２０５から出た光をさらに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拡散板２０５の上に載置される。各光学シートは５０μｍから１５０μｍ程度と薄いために、拡散板２０５の上に載置するだけで拡散板２０５と同様な曲率となる。一方液晶表示装置はフレーム内に収容されることによってフレームに予め形成された曲面と同様な曲率をもつことになる。したがって、光源である蛍光管３０と液晶表示パネル１０との距離は一定に設定することが出来、画面の輝度を一定にすることが出来る。

また、図２に示すように、本実施例では、長い蛍光管３０を画面の横方向長辺に沿って（横方向）設置し、短辺方向（縦方向）に配列している。したがって、蛍光管３０を立てて横方向に配列する場合よりも少ない蛍光管３０の数で、画面の輝度を均一にすることが出来る。

以上のように、本実施例によれば、水平方向に湾曲したシリンドリカルな画面に対して湾曲した蛍光管３０を用いて水平方向に蛍光管３０を設置するので、重力によって水銀の蒸気が蛍光管３０の一方の端に集まるという問題を回避することが出来る。これによって、蛍光管３０の寿命を向上することができ、したがて、表示装置の寿命を向上することが出来る。さらに縦方向よりも横方向に長い画面において、蛍光管３０の数を減らすことが出来る。

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、画面を視る角度によって、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、輝度の減少は各色ごとに異なるために、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（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）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は本実施例による液晶表示装置の外観図である。図８は図１と異なり画面は外側に凹の曲面を有している。画面が外側に凹である他は図１と同様である。すなわち、外側に凹となっているフレーム内に液晶表示パネル１０を設置することによって、液晶表示パネル１０を湾曲させ、曲面を持った画面を形成する。液晶表示パネル１０をガラスで製作する場合、液晶表示パネル１０の曲率半径と液晶表示パネル１０の厚さとの関係は図６と同様である。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。

図９は図８のバックライト２０の概略図である。図９では蛍光管３０以外の光学部品は省略されている。図９の蛍光管３０は曲率半径Ｒ２をもって湾曲しており、また、図９におけるバックライト２０の上面は拡散シートであるが、この拡散シートは液晶表示パネル１０と同様な曲率半径Ｒ１で湾曲している。Ｒ１とＲ２とは僅かな差である。したがって、Ｒ１とＲ２を同じとしても蛍光管３０と液晶表示パネル１０との距離はほぼ一定に保つことが出来る。蛍光管３０をこのように配置することによって、蛍光管３０の寿命を向上させ、かつ、表示装置における蛍光管３０の数を減らすことが出来ることは実施例１と同様である。

本実施例のように、画面が外側に凹の場合は液晶ディスプレイの視野角特性の改善に非常に効果がある。図１０にこの様子を示す。液晶画面を正面から見る場合、視野角が問題となるのは、画面周辺である。したがって、図１０に示すように、画面周辺が外側に凹となっている場合は、画面がフラットの場合に比較して、液晶画面をみる角度がより直角に近くなる。すなわち、画面正面を見る場合に近くなる。

図７に示すように、視野角が２０度ほど改善されるだけで、輝度特性は大幅に向上する。色差についても同様である。このような効果は、自動車のディスプレイのように、ディスプレイを見る位置が固定されている場合には特に効果がある。図１０に示すように、ディスプレイを見る位置をディスプレイの曲率半径と一致させるとディスプレイ画面のどの位置を見ても正面から見たと同様な鮮明が画像を見ることが出来る。例えば、自動車のディスプレイの場合、ディスプレイと人間の距離を５０ｃｍとすれば、ディスプレイの曲率半径を５０ｃｍとすることによって、ディスプレイの全画面にわたって正面から見たと同様な画像を得ることが出来る。ディスプレイの曲率を十分につけられない場合であっても、わずかな曲率を設けるだけで大きな効果を挙げることが出来る。

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、画面の垂直径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。

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。

ＴＶ等では、液晶表示装置のバックライト２０に使用される光学シートは、必ずしも図４に示すような構成である必要は無い。ＴＶ等の場合は、電池ではなく、商用電力を使用することが出来るために、バックライト２０の消費電力はノートパソコンや携帯電話のような場合に比して、それほど問題にならない。一方、バックライト２０からの光の集束はそれほど必要とはされない。したがって、図４に示す下プリズムシート２０３、上プリズムシート２０２等を省略することが出来る。一方、場合によっては、拡散シートを複数使用することもありうる。

以上のように、本実施例は、バックライト２０の湾曲した蛍光管３０を用いることによって、蛍光管３０の寿命を向上し、かつ蛍光管３０の本数を減らすことができるとともに、視野角特性を向上できるので、液晶ＴＶに非常に適している。また、自動車用のディスプレイのように、見る位置が常に固定しているようなシステムでも本実施例は非常に適している。

実施例１および実施例２では、蛍光管３０を特定の曲率によって湾曲している。蛍光管３０は真直ぐな棒状の蛍光管３０を形成したあと、所定の曲率になるように湾曲させる。真直ぐな棒状の蛍光管３０を一定の曲率半径を持って湾曲させることが困難な場合もありうる。図１２のような形状の蛍光管３０を使用すれば、かならずしも、蛍光管３０を一定の曲率半径を持って湾曲させる必要は無い。

図１２は蛍光管３０の２箇所において、曲率半径ｒ１をもって曲げ、他の部分、ｓ１、ｓ２等は直線である。この場合も蛍光管３０の端部と端部の間における、液晶表示パネル１０と蛍光管３０との距離の平均をｍとしたときに、各場所における蛍光管３０と液晶表示パネル１０との距離がｍの値から大きく離れないようにする必要がある。例えば、ディスプレイの中央における蛍光管３０と液晶表示パネル１０との距離ｄ１とディスプレイの周辺における蛍光管３０と液晶表示パネル１０との距離ｄ２はｍ±１０％以内とすることが望ましい。

図１３は液晶表示パネル１０がより大きな画面の場合、または、曲率半径が小さいような場合である。図１３においては、蛍光管３０を４箇所において、曲率半径ｒ２あるいは曲率半径ｒ３で曲げている。そしてその他の部分、ｓ１、ｓ２、ｓ３は直線である。この場合もディスプレイの中央、中間、周辺における蛍光管３０と液晶表示パネル１０と距離ｄ１、ｄ２、ｄ３は、液晶表示パネル１０と蛍光管３０との距離の平均をｍのｍ±１０％以内とすることが望ましい。

また、図１２および図１３における蛍光管３０のｓ１、ｓ２、ｓ３等直線ではなく、屈曲部の曲率半径ｒ１、ｒ２、ｒ３等よりも大きい曲率半径をもった曲線であっても良い。

以上の例は液晶表示パネル１０が特定の曲率半径を持って湾曲している。しかし用途によっては、液晶表示パネル１０の曲率半径が例えば、中央付近では大きな曲率半径を持ち、周辺部分では小さな曲率半径を持つ場合もありうる。このような場合、図１２あるいは図１３に示すような蛍光管３０を用いることによって、蛍光管３０と液晶表示パネル１０の距離を特定の値以内とすることが容易になる。

実施例１の液晶表示装置の概観図である。 実施例１のバックライトの概略図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図の分解断面図である。 図１の液晶表示パネルの分解斜視図である。 ガラスの曲率と厚さの関係を示すグラフである。 液晶表示パネルの視野角特性の例である。 実施例２の液晶表示装置の概観図である。 実施例２のバックライトの概略図である。 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。 部分的に屈曲した蛍光管を使用した例である。 部分的に屈曲した蛍光管を使用した他の例である。 バックライトに、蛍光管を垂直に設置する例である。

符号の説明

１０…液晶表示パネル、１１…前面フレーム、 １２…背面フレーム、 １３…前面板、 ２０…バックライト、 ３０…蛍光管、 ３１…ソケット、 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、 ２０５…拡散板。

Claims (9)

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、前記カラーフィルタ基板の上には上偏光板が貼り付けられており、前記ＴＦＴ基板の下には下偏光板が貼り付けられている液晶表示パネルと、バックライトを有する液晶表示装置であって、
   前記液晶表示パネルは横方向に曲率を有するシリンドリカルな曲面となっており、前記バックライトには前記液晶表示パネルと同じ方向に湾曲した蛍光管が横方向に設置されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記蛍光管は一定の曲率半径を有しており、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離は、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離の平均をｍとしたときに、ｍ±１０％以内であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記バックライトには複数の蛍光管が設置されており、前記複数の蛍光管は一定の曲率半径を有しており、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離は、前記複数の各蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離の平均をｍとしたときに、ｍ±１０％以内であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 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。
5. 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、前記カラーフィルタ基板の上には上偏光板が貼り付けられており、前記ＴＦＴ基板の下には下偏光板が貼り付けられている液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの周辺部を覆って収容するフレームとバックライトを有する液晶表示装置であって、
   前記液晶表示パネルは横方向に曲率を有するシリンドリカルな曲面となっており、前記バックライトには液晶表示パネルと同じ方向に湾曲した拡散板と、前記表示領域と同じ方向に湾曲した蛍光管が横方向に設置されており、
   前記液晶表示パネルは前記フレームと前記拡散板とに挟持されることによって水平方向に曲面を有することを特徴とする液晶表示装置。
6. 前記フレームと前記液晶表示パネルとの間には横方向に曲率を有する曲面を持つ前面板が設置されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 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、前記カラーフィルタ基板の上には上偏光板が貼り付けられており、前記ＴＦＴ基板の下には下偏光板が貼り付けられている液晶表示パネルと、バックライトを有する液晶表示装置であって、
   前記液晶表示パネルは横方向に曲率を有するシリンドリカルな曲面となっており、前記バックライトには屈曲部を有する蛍光管が横方向に設置されており、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離は、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離の平均をｍとしたときに、ｍ±１０％以内であることを特徴とする液晶表示装置。
8. 前記蛍光管の屈曲部と屈曲部の間は平行であることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 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、前記カラーフィルタ基板の上には上偏光板が貼り付けられており、前記ＴＦＴ基板の下には下偏光板が貼り付けられている液晶表示パネルと、バックライトを有する液晶表示装置であって、
   前記液晶表示パネルは横方向に曲率を有するシリンドリカルな曲面となっており、前記バックライトには曲率半径の大きな部分と曲率半径の小さな部分とを有する蛍光管が横方向に設置されており、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離は、前記蛍光管と前記液晶表示パネルとの距離の平均をｍとしたときに、ｍ±１０％以内であることを特徴とする液晶表示装置。

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