表示装置
【課題】環境温度の変化による表示パネルの破損を容易に抑制する。
【解決手段】表示面Ｄが湾曲するように変形させたガラス基板を有する曲面状の表示パネル３０と、表示パネル３０の少なくとも湾曲した一対の端縁部に密着するパネル保持部材３５とを備えた表示装置５０であって、パネル保持部材３５の熱膨張係数は、１７×１０−６／Ｋ以下である。
【解決手段】表示面Ｄが湾曲するように変形させたガラス基板を有する曲面状の表示パネル３０と、表示パネル３０の少なくとも湾曲した一対の端縁部に密着するパネル保持部材３５とを備えた表示装置５０であって、パネル保持部材３５の熱膨張係数は、１７×１０−６／Ｋ以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関し、特に、表示面が湾曲した曲面状の表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネルを用いた液晶表示装置では、近年、液晶表示パネルの表示面が湾曲した曲面状の斬新なデザインが注目されている。
【０００３】
例えば、特許文献１及び２には、曲面状の液晶表示パネルがその湾曲していない一対の端縁部で固定された表示装置が開示されている。この特許文献１及び２に開示された表示装置では、表示面を一定な曲率で湾曲させることが困難であるので、ガラス基板を用いた液晶表示パネルであれば、パネル中央部分に応力が集中することにより、液晶表示パネルが容易に割れて破損するおそれがある。
【０００４】
また、特許文献３には、第一の湾曲表面を備えた透明な上ケース板と、可撓性のフィルム液晶パネルと、そのフィルム液晶パネルの上面を上ケース板の第一の湾曲表面に密接させるべく、フィルム液晶パネルの下面を支える下ケースとを有する液晶表示装置が開示されている。この特許文献３に開示された液晶表示装置では、表示面を一定な曲率で湾曲させることができるものの、ガラス基板を用いた液晶表示パネルであれば、液晶表示パネルとそれに密着する部材との間の熱膨張率の差により、液晶表示パネルに局所的な応力が発生することにより、液晶表示パネルが割れて破損するおそれがある。
【０００５】
ここで、図７は、特許文献３に開示された技術を応用した従来の曲面状の液晶表示装置１５０の斜視図である。
【０００６】
液晶表示装置１５０は、図７に示すように、表示面Ｄが湾曲するように変形させた曲面状の液晶表示パネル１３０と、液晶表示パネル１３０の周端部を上側から保持する枠状の上側保持部材１３５ａと、液晶表示パネル１３０の周端部を下側から保持する枠状の下側保持部材１３５ｂとを備えている。そして、上側保持部材１３５ａ及び下側保持部材１３５ｂと液晶表示パネル１３０との間には、表示面を一定な曲率で湾曲させるために、両面テープなどの接着層が設けられている。
【０００７】
液晶表示パネル１３０には、無アルカリのガラス基板がよく用いられ、そのガラスの熱膨張係数は、例えば、４×１０−６／Ｋである。
【０００８】
上側保持部材１３５ａ及び下側保持部材１３５ｂには、アクリル樹脂がよく用いられ、そのアクリル樹脂の熱膨張係数は、例えば、７０×１０−６／Ｋである。
【０００９】
そして、カーナビゲーションなどの車載用の液晶表示パネルを想定し、２５℃〜８５℃の６０℃の温度上昇を想定し、液晶表示パネルの湾曲方向の長さを３００ｍｍ、ガラスのヤング率を７７ＧＰａ、ガラスの破壊強度を後述するように１００ＭＰａとすると、液晶表示パネルの伸びは、０．０７２ｍｍ（＝４×１０−６×６０×３００）となり、上側保持部材１３５ａ及び下側保持部材１３５ｂの伸びは、１．２６ｍｍ（＝７０×１０−６×６０×３００）となり、両者間の歪みは、０．４％（＝（１．２６−０．０７２）／３００×１００）となる。そのとき、発生する応力は、約３００ＭＰａ（＝７７×１０９×０．４×１０−２）となり、ガラスの破壊強度（１００ＭＰａ）を超えてしまうので、液晶表示装置１５０（液晶表示パネル１３０）を構成するガラス基板は、図７に示すように、亀裂Ｃが入って破損してしまう。
【００１０】
さらに、特許文献４には、湾曲面を有する一対の保持材と、それらの一対の保持材の各湾曲面間に挟持された表示パネルとを備え、その表示パネルが可撓性のあるガラス基板を含んで構成され、保持材と表示パネルとの間に応力緩衝材を有する表示装置が開示されている。そして、これによれば、保持材と表示パネルとの間に応力緩衝材が配置されているので、表示画面が湾曲していても、ガラス基板の局部的な歪みや破損を効果的に防止し、表示性能及び耐久性に優れた表示パネルを実現することができる、と記載されている。
【特許文献１】実開昭５９−１３４１７１号公報
【特許文献２】実開昭５９−１３８８８５号公報
【特許文献３】特開２００４−６９６２７号公報
【特許文献４】特開２００７−２７２１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献４に開示された表示装置では、表示パネルの破損を抑制することができるものの、保持材と表示パネルとの間に応力緩衝材を配置する必要があるので、改善の余地がある。
【００１２】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、環境温度の変化による表示パネルの破損を容易に抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は、パネル保持部材の熱膨張係数が１７×１０−６／Ｋ以下であるようにしたものである。
【００１４】
具体的に本発明に係る表示装置は、表示面が湾曲するように変形させたガラス基板を有する曲面状の表示パネルと、上記表示パネルの少なくとも湾曲した一対の端縁部に密着するパネル保持部材とを備えた表示装置であって、上記パネル保持部材の熱膨張係数は、１７×１０−６／Ｋ以下であることを特徴とする。
【００１５】
上記の構成によれば、パネル保持部材の熱膨張係数が１７×１０−６／Ｋ以下に設定されているので、表示パネルとパネル保持部材との間の歪みが抑制される。これにより、表示パネルとパネル保持部材との間に発生する応力がガラス基板の破壊強度を超え難くなるので、表示パネルを構成するガラス基板の破損が抑制される。したがって、熱膨張係数が１７×１０−６／Ｋ以下であるという条件を満たす材料をパネル保持部材として選定するたけで、表示パネルの破損が抑制されるので、環境温度の変化による表示パネルの破損が容易に抑制される。
【００１６】
上記パネル保持部材は、上記表示パネルの表示面が露出するように枠状に形成されていてもよい。
【００１７】
上記の構成によれば、パネル保持部材が枠状に形成されているので、パネル保持部材が表示パネルの周端縁部に具体的に密着することになる。
【００１８】
上記表示パネルは、液晶表示パネルであってもよい。
【００１９】
上記の構成によれば、表示パネルが液晶表示パネルであるので、表示パネルが互いに対向して配置された一対のガラス基板を具体的に備えることになる。
【００２０】
上記パネル保持部材は、上記液晶表示パネルの凹面側に設けられていてもよい。
【００２１】
上記の構成によれば、パネル保持部材が液晶表示パネルの凹面側に設けられているので、曲面状に変形させた液晶表示パネルの凹面側のガラス基板の内方への弛みが押さえ付けられ、セル厚むらの発生が抑制される。
【００２２】
上記表示パネル及び上記パネル保持部材の間には、接着層が設けられていてもよい。
【００２３】
上記の構成によれば、表示パネルとパネル保持部材との間に接着層が設けられているので、パネル保持部材が表示パネルの少なくとも湾曲した一対の端縁部に具体的に密着することになる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、パネル保持部材の熱膨張係数が１７×１０−６／Ｋ以下であるので、環境温度の変化による表示パネルの破損を容易に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２６】
図１は、本実施形態の液晶表示装置５０の斜視図である。
【００２７】
液晶表示装置５０は、図１に示すように、表示面Ｄが湾曲するように曲面状に変形させた液晶表示パネル３０と、液晶表示パネル３０の上側に表示面Ｄが露出するように枠状に設けられたパネル保持部材３５と、液晶表示パネル３０の下側に設けられた曲面状のバックライトユニット４０とを備えている。
【００２８】
液晶表示パネル３０は、図１に示すように、互いに対向して配置されたＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板１０及びＣＦ（Color Filter）基板２０と、ＴＦＴ基板１０及びＣＦ基板２０の間に設けられた液晶層（不図示）と、ＴＦＴ基板１０及びＣＦ基板２０を互いに接着すると共に、それらの両基板１０及び２０の間に液晶層を封入するためのシール材（不図示）とを備え、ＴＦＴ基板１０が外方に向くようにＴＦＴ基板１０及びＣＦ基板２０が湾曲している。ここで、液晶表示パネル３０のサイズは、例えば、３．５型（縦８０ｍｍ×横５５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ×２）であり、その曲率半径が１００ｍｍである。
【００２９】
ＴＦＴ基板１０は、例えば、ガラス基板上に互いに平行に延びるように設けられた複数のゲート線（不図示）と、各ゲート線を覆うように設けられたゲート絶縁膜（不図示）と、ゲート絶縁膜上に各ゲート線と直交する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数のソース線（不図示）と、各ゲート線及び各ソース線の交差部分毎にそれぞれ設けられた複数のＴＦＴ（不図示）と、各ＴＦＴ及び各ソース線を覆う層間絶縁膜（不図示）上にマトリクス状に設けられ、各ＴＦＴに接続された複数の画素電極（不図示）と、各画素電極を覆うように設けられた配向膜（不図示）とを備えている。ここで、ＴＦＴ基板１０の湾曲していない一方の縁に沿った端部は、図１に示すように、ＣＦ基板２０から突出して端子領域を構成し、その端子領域には、外部回路などに接続するためのＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）４５が貼り付けられている。
【００３０】
ＣＦ基板２０は、例えば、ガラス基板上に枠状に且つその枠内に格子状に設けられたブラックマトリクス（不図示）と、ブラックマトリクスの各格子間にそれぞれ設けられた赤色層、緑色層及び青色層などを含むカラーフィルター層（不図示）と、ブラックマトリクス及びカラーフィルター層を覆うように設けられた共通電極（不図示）と、共通電極を覆うように設けられた配向膜（不図示）とを備えている。
【００３１】
パネル保持部材３５は、上述したように、枠状に設けられ、図１（及び後述する図２）に示すように、図中上辺部及び下辺部が所定の曲率を有するように湾曲した角柱状に形成され、図中左辺部及び右辺部が直線状の角柱状に形成されている。また、パネル保持部材３５は、例えば、チタン（熱膨張係数：８．４×１０−６／Ｋ）、チタン合金（熱膨張係数：３×１０−６／Ｋ〜９×１０−６／Ｋ、例えば、Ｔｉ-６Ａｌ-４Ｖで８．８×１０−６／Ｋ）、ガラス（熱膨張係数：４×１０−６／Ｋ〜９×１０−６／Ｋ）、ステンレス鋼ＳＵＳ３０１（熱膨張係数：１６．９×１０−６／Ｋ）などにより構成され、熱膨張係数が１７×１０−６／Ｋ以下になっている。また、パネル保持部材３５は、図１に示すように、接着剤や両面テープなどにより構成された接着層３６（後述する図２参照）を介して、液晶表示パネル３０（ＣＦ基板２０）の表示面Ｄの周辺の額縁領域Ｆ（後述する図２参照）に接着されている。
【００３２】
バックライトユニット４０は、一方向に湾曲したアクリル樹脂などの透明な樹脂製の導光板（不図示）と、導光板の湾曲していない縁に沿って設けられたＬＥＤ（Light Emitting Diode）などのランプ（不図示）と、導光板の外周面に設けられた白色のＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）フィルムなどの樹脂製の反射シート（不図示）と、導光板の内周面に設けられたアクリル樹脂などの樹脂製の拡散シート（不図示）及びプリズムシート（不図示）と、上記導光板、ランプ、反射シート、拡散シート及びプリズムシートなどを内部に収容するように断面凹状に設けられたアクリル樹脂などの樹脂製の筐体（不図示）とを備えている。
【００３３】
上記構成の液晶表示装置５０では、ＴＦＴ基板１０の各画素電極及びＣＦ基板２０の各着色層毎に１つの画素が構成されており、各画素において液晶層に所定の大きさの電圧を印加させることにより、液晶層の配向状態を変えて、バックライトユニット４０から液晶表示パネル３０に入射した光の透過率を調整して画像が表示される。
【００３４】
次に、本実施形態の液晶表示装置５０を製造する方法について、図２を用いて説明する。ここで、本実施形態の製造方法は、液晶表示パネル作製工程及びモジュール化工程を備える。なお、図２は、液晶表示装置５０の製造方法を説明するための説明図である。
【００３５】
＜液晶表示パネル作製工程＞
まず、例えば、厚さ０．７ｍｍ程度の大型のガラス基板上に、周知の方法を用いて、ゲート線、ソース線、ＴＦＴ及び画素電極を含むＴＦＴ基板構成部をマトリクス状に形成することにより、ＴＦＴ母基板（不図示）を作製する。なお、ＴＦＴ母基板上には、各ＴＦＴ基板構成部を覆うようにポリイミド樹脂を成膜した後に、ラビング処理を行うことにより配向膜を形成する。
【００３６】
また、例えば、厚さ０．７ｍｍ程度の大型のガラス基板上に、周知の方法を用いて、ブラックマトリクス、カラーフィルター層及び共通電極を含むＣＦ基板構成部をマトリクス状に形成することにより、ＣＦ母基板（不図示）を作製する。なお、ＣＦ母基板上には、各共通電極を覆うようにポリイミド樹脂を成膜した後に、ラビング処理を行うことにより配向膜を形成する。
【００３７】
続いて、例えば、ディスペンサを用いて、ＣＦ母基板の各ＣＦ基板構成部にシール材を枠状に描画する。
【００３８】
その後、シール材が描画されたＣＦ母基板に対し、シール材に囲まれた領域に液晶材料を滴下する。
【００３９】
さらに、液晶材料が滴下されたＣＦ母基板とＴＦＴ母基板とを減圧下で貼り合わせた後に、大気圧に開放することにより、ＴＦＴ母基板及びＣＦ母基板の各外表面を加圧して、大型の貼合体を作製する。
【００４０】
引き続いて、大型の貼合体に挟持された各シール材を硬化させた後に、ＴＦＴ母基板及びＣＦ母基板を構成する各ガラス基板を化学研磨処理（ケミカルエッチング処理）して、例えば、０．３ｍｍ程度にそれぞれ薄板化する。
【００４１】
そして、薄板化された貼合体のＴＦＴ母基板の外表面において、各ＴＦＴ基板構成部の周囲に沿って、例えば、円盤状の分断刃の刃先を当接させながら、その分断刃を転動させることにより、線状のクラックを形成すると共に、そのクラックを厚さ方向に成長させることにより、ＴＦＴ母基板を各ＴＦＴ基板構成部毎に分断して、ＴＦＴ基板１０（図２参照）を作製する。ここで、上記分断刃は、その刃先が、例えば、タングステンカーバイドなどの超硬合金や焼結ダイヤモンドなどにより構成されている。
【００４２】
続いて、ＴＦＴ母基板が分断された貼合体を表裏反転させた後に、ＣＦ母基板の外表面において、各ＣＦ基板構成部の周囲に沿って、例えば、上記分断刃の刃先を当接させながら、その分断刃を転動させることにより、線状のクラックを形成すると共に、そのクラックを厚さ方向に成長させることにより、ＣＦ母基板を各ＣＦ基板構成部毎に分断して、ＣＦ基板２０（図２参照）を作製する。
【００４３】
以上のようにして、平面状の液晶表示パネル３０（図２参照）が作製される。その後、液晶表示パネル３０のＴＦＴ基板１０の表面及びＣＦ基板２０の表面に偏光板（不図示）をそれぞれ貼り付けた後に、図２に示すように、液晶表示パネル３０の端部にＦＰＣ４５をＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film、不図示）を介して実装する。
【００４４】
＜モジュール化工程＞
まず、図２に示すように、図中上辺部及び下辺部の曲率半径が６００ｍｍに形成されたパネル保持部材３５の凸状の周面に、例えば、ＵＶ硬化型の接着剤をディスペンサなどで描画して、接着層３６を形成する。
【００４５】
続いて、パネル保持部材３５の接着層３６が形成された周面に、液晶表示パネル３０（ＣＦ基板２０）の額縁領域Ｆを当接させた後に、ＵＶ光を照射して接着層３６を硬化させことにより、パネル保持部材３５の凸状の周面に液晶表示パネル３０を貼り付け、液晶表示パネル３０を所定の曲率に変形保持させる。なお、接着層３６は、枠状に形成した両面テープなどであってもよい。
【００４６】
さらに、図２に示すように、バックライトユニット４０の凹部の内部に、上記所定の曲率に保持された液晶表示パネル３０を組み込む。
【００４７】
以上のようにして、本実施形態の液晶表示装置５０を製造することができる。
【００４８】
次に、パネル保持部材３５の材質を選定するために、具体的に行った実験について説明する。ここで、図３は、ガラス基板の破壊強度の測定結果を示すグラフであり、図４は、ガラス基板の破壊強度を測定するための強度試験装置９０の斜視図である。
【００４９】
まず、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板に用いる無アルカリのガラス基板の破壊強度を確認すべく、図４で示すように、インストロン社製の５５４３万能材料試験機６０を用いて、一般的に４点曲げ試験と呼ばれる強度試験を行った。この強度試験は、試験機６０を構成する一対の上部加圧冶具６１における荷重点間の距離ａを２０ｍｍに、同じく一対の下部受け冶具６２における支点間の距離ｂを４０ｍｍにして、一対の下部受け冶具６２上に載置させたガラス基板Ｇに対し、一対の上部加圧冶具６１を下降速度５ｍｍ／ｍｉｎで加圧することにより行った。そして、５６枚のガラス基板Ｇが破壊するまでの最大荷重値をそれぞれ測定し、ガラス基板Ｇの曲げ強度を測定した。なお、ガラス基板Ｇのサイズは、厚さ０．２ｍｍ×幅５５ｍｍ×長さ８０ｍｍである。
【００５０】
結果は、図３のグラフのとおり、破壊強度の最小値が１０４ＭＰａであったので、ガラス基板の破壊強度を１００ＭＰａと設定した。
【００５１】
図５は、ガラス基板の歪み量及び応力の関係を示すグラフである。
【００５２】
ここで、ガラス基板に１００ＭＰａの応力がかかったときのガラス基板の歪み量を算出すると、図５に示すように、０．１３％となった。すなわち、ガラス基板の破壊に許容される歪み量は、０．１３％となった。なお、ガラスのヤング率は、７７ＧＰａである。
【００５３】
図６は、パネル保持部材の変化温度及び歪み量の関係を示すグラフである。
【００５４】
ここで、図６において、直線ａは、アクリル樹脂製のパネル保持部材における変化温度及び歪み量の関係を示し、直線ｂは、ステンレス鋼ＳＵＳ３０１製のパネル保持部材における変化温度及び歪み量の関係を示し、直線ｃは、チタン製のパネル保持部材における変化温度及び歪み量の関係を示し、直線ｄは、ガラス製のパネル保持部材における変化温度及び歪み量の関係を示している。なお、アクリル樹脂の熱膨張係数は、７０×１０−６／Ｋであり、チタンの熱膨張係数は、８．４×１０−６／Ｋであり、ＳＵＳ３０１の熱膨張係数は、１６．９×１０−６／Ｋであり、ガラスの熱膨張係数は、４×１０−６／Ｋである。
【００５５】
そして、パネル保持部材として選定される材質は、図６に示すように、変化温度６０℃であっても、歪み量が０．１３％以下のものであるので、熱膨張係数が１７×１０−６／Ｋ以下のステンレス鋼ＳＵＳ３０１、チタン、ガラスが望ましいことが確認された。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置５０によれば、パネル保持部材３５の熱膨張係数が１７×１０−６／Ｋ以下に設定されているので、液晶表示パネル３０とパネル保持部材３５との間の歪みを抑制することができる。これにより、液晶表示パネル３０とパネル保持部材３５との間に発生する応力がガラス基板の破壊強度を超え難くなるので、液晶表示パネル３０を構成するＴＦＴ基板１０及びＣＦ基板２０の破損を抑制することができる。したがって、熱膨張係数が１７×１０−６／Ｋ以下であるという条件を満たす材料をパネル保持部材３５として選定するたけで、液晶表示パネル３０の破損を抑制することができるので、環境温度の変化による液晶表示パネル３０の破損を容易に抑制することができる。
【００５７】
また、本実施形態の液晶表示装置５０によれば、パネル保持部材３５が液晶表示パネル３０の凹面側に設けられているので、曲面状に変形させた液晶表示パネル３０の凹面側のＣＦ基板２０の内方への弛みが押さえ付けられ、セル厚むらの発生を抑制することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、液晶表示パネル３０を曲面状に変形させたときにＴＦＴ基板が第１基板として外方に配置する液晶表示装置を例示したが、本発明は、液晶表示パネルを曲面状に変形させたときにＣＦ基板が第１基板として外方に配置する液晶表示装置にも適用することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、表示装置として、一対のガラス基板を備えた液晶表示装置を例示したが、本発明は、例えば、１枚のガラス基板を備えた有機ＥＬ（electroluminescence）表示装置やプラズマ表示装置などの他の表示装置にも適用することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、表示装置として、曲面状に変形させた液晶表示パネル３０の凹面側にパネル保持部材３５が設けられた液晶表示装置５０を例示したが、本発明は、曲面状に変形させた表示パネルの凸面側にパネル保持部材が設けられた表示装置にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上説明したように、本発明は、環境温度の変化による表示パネルの破損を容易に抑制することができるので、環境温度の変化が大きい車載用の表示パネルについて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶表示装置５０の斜視図である。
【図２】液晶表示装置５０の製造方法を説明するための説明図である。
【図３】ガラス基板の破壊強度の測定結果を示すグラフである。
【図４】ガラス基板の破壊強度を測定するための強度試験装置９０の斜視図である。
【図５】ガラス基板の歪み量及び応力の関係を示すグラフである。
【図６】パネル保持部材の変化温度及び歪み量の関係を示すグラフである。
【図７】従来の曲面状の液晶表示装置１５０の斜視図である。
【符号の説明】
【００６３】
Ｄ 表示面
１０ ＴＦＴ基板（ガラス基板）
２０ ＣＦ基板（ガラス基板）
３０ 液晶表示パネル
３５ パネル保持部材
３６ 接着層
５０ 液晶表示装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関し、特に、表示面が湾曲した曲面状の表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネルを用いた液晶表示装置では、近年、液晶表示パネルの表示面が湾曲した曲面状の斬新なデザインが注目されている。
【０００３】
例えば、特許文献１及び２には、曲面状の液晶表示パネルがその湾曲していない一対の端縁部で固定された表示装置が開示されている。この特許文献１及び２に開示された表示装置では、表示面を一定な曲率で湾曲させることが困難であるので、ガラス基板を用いた液晶表示パネルであれば、パネル中央部分に応力が集中することにより、液晶表示パネルが容易に割れて破損するおそれがある。
【０００４】
また、特許文献３には、第一の湾曲表面を備えた透明な上ケース板と、可撓性のフィルム液晶パネルと、そのフィルム液晶パネルの上面を上ケース板の第一の湾曲表面に密接させるべく、フィルム液晶パネルの下面を支える下ケースとを有する液晶表示装置が開示されている。この特許文献３に開示された液晶表示装置では、表示面を一定な曲率で湾曲させることができるものの、ガラス基板を用いた液晶表示パネルであれば、液晶表示パネルとそれに密着する部材との間の熱膨張率の差により、液晶表示パネルに局所的な応力が発生することにより、液晶表示パネルが割れて破損するおそれがある。
【０００５】
ここで、図７は、特許文献３に開示された技術を応用した従来の曲面状の液晶表示装置１５０の斜視図である。
【０００６】
液晶表示装置１５０は、図７に示すように、表示面Ｄが湾曲するように変形させた曲面状の液晶表示パネル１３０と、液晶表示パネル１３０の周端部を上側から保持する枠状の上側保持部材１３５ａと、液晶表示パネル１３０の周端部を下側から保持する枠状の下側保持部材１３５ｂとを備えている。そして、上側保持部材１３５ａ及び下側保持部材１３５ｂと液晶表示パネル１３０との間には、表示面を一定な曲率で湾曲させるために、両面テープなどの接着層が設けられている。
【０００７】
液晶表示パネル１３０には、無アルカリのガラス基板がよく用いられ、そのガラスの熱膨張係数は、例えば、４×１０−６／Ｋである。
【０００８】
上側保持部材１３５ａ及び下側保持部材１３５ｂには、アクリル樹脂がよく用いられ、そのアクリル樹脂の熱膨張係数は、例えば、７０×１０−６／Ｋである。
【０００９】
そして、カーナビゲーションなどの車載用の液晶表示パネルを想定し、２５℃〜８５℃の６０℃の温度上昇を想定し、液晶表示パネルの湾曲方向の長さを３００ｍｍ、ガラスのヤング率を７７ＧＰａ、ガラスの破壊強度を後述するように１００ＭＰａとすると、液晶表示パネルの伸びは、０．０７２ｍｍ（＝４×１０−６×６０×３００）となり、上側保持部材１３５ａ及び下側保持部材１３５ｂの伸びは、１．２６ｍｍ（＝７０×１０−６×６０×３００）となり、両者間の歪みは、０．４％（＝（１．２６−０．０７２）／３００×１００）となる。そのとき、発生する応力は、約３００ＭＰａ（＝７７×１０９×０．４×１０−２）となり、ガラスの破壊強度（１００ＭＰａ）を超えてしまうので、液晶表示装置１５０（液晶表示パネル１３０）を構成するガラス基板は、図７に示すように、亀裂Ｃが入って破損してしまう。
【００１０】
さらに、特許文献４には、湾曲面を有する一対の保持材と、それらの一対の保持材の各湾曲面間に挟持された表示パネルとを備え、その表示パネルが可撓性のあるガラス基板を含んで構成され、保持材と表示パネルとの間に応力緩衝材を有する表示装置が開示されている。そして、これによれば、保持材と表示パネルとの間に応力緩衝材が配置されているので、表示画面が湾曲していても、ガラス基板の局部的な歪みや破損を効果的に防止し、表示性能及び耐久性に優れた表示パネルを実現することができる、と記載されている。
【特許文献１】実開昭５９−１３４１７１号公報
【特許文献２】実開昭５９−１３８８８５号公報
【特許文献３】特開２００４−６９６２７号公報
【特許文献４】特開２００７−２７２１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献４に開示された表示装置では、表示パネルの破損を抑制することができるものの、保持材と表示パネルとの間に応力緩衝材を配置する必要があるので、改善の余地がある。
【００１２】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、環境温度の変化による表示パネルの破損を容易に抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は、パネル保持部材の熱膨張係数が１７×１０−６／Ｋ以下であるようにしたものである。
【００１４】
具体的に本発明に係る表示装置は、表示面が湾曲するように変形させたガラス基板を有する曲面状の表示パネルと、上記表示パネルの少なくとも湾曲した一対の端縁部に密着するパネル保持部材とを備えた表示装置であって、上記パネル保持部材の熱膨張係数は、１７×１０−６／Ｋ以下であることを特徴とする。
【００１５】
上記の構成によれば、パネル保持部材の熱膨張係数が１７×１０−６／Ｋ以下に設定されているので、表示パネルとパネル保持部材との間の歪みが抑制される。これにより、表示パネルとパネル保持部材との間に発生する応力がガラス基板の破壊強度を超え難くなるので、表示パネルを構成するガラス基板の破損が抑制される。したがって、熱膨張係数が１７×１０−６／Ｋ以下であるという条件を満たす材料をパネル保持部材として選定するたけで、表示パネルの破損が抑制されるので、環境温度の変化による表示パネルの破損が容易に抑制される。
【００１６】
上記パネル保持部材は、上記表示パネルの表示面が露出するように枠状に形成されていてもよい。
【００１７】
上記の構成によれば、パネル保持部材が枠状に形成されているので、パネル保持部材が表示パネルの周端縁部に具体的に密着することになる。
【００１８】
上記表示パネルは、液晶表示パネルであってもよい。
【００１９】
上記の構成によれば、表示パネルが液晶表示パネルであるので、表示パネルが互いに対向して配置された一対のガラス基板を具体的に備えることになる。
【００２０】
上記パネル保持部材は、上記液晶表示パネルの凹面側に設けられていてもよい。
【００２１】
上記の構成によれば、パネル保持部材が液晶表示パネルの凹面側に設けられているので、曲面状に変形させた液晶表示パネルの凹面側のガラス基板の内方への弛みが押さえ付けられ、セル厚むらの発生が抑制される。
【００２２】
上記表示パネル及び上記パネル保持部材の間には、接着層が設けられていてもよい。
【００２３】
上記の構成によれば、表示パネルとパネル保持部材との間に接着層が設けられているので、パネル保持部材が表示パネルの少なくとも湾曲した一対の端縁部に具体的に密着することになる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、パネル保持部材の熱膨張係数が１７×１０−６／Ｋ以下であるので、環境温度の変化による表示パネルの破損を容易に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２６】
図１は、本実施形態の液晶表示装置５０の斜視図である。
【００２７】
液晶表示装置５０は、図１に示すように、表示面Ｄが湾曲するように曲面状に変形させた液晶表示パネル３０と、液晶表示パネル３０の上側に表示面Ｄが露出するように枠状に設けられたパネル保持部材３５と、液晶表示パネル３０の下側に設けられた曲面状のバックライトユニット４０とを備えている。
【００２８】
液晶表示パネル３０は、図１に示すように、互いに対向して配置されたＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板１０及びＣＦ（Color Filter）基板２０と、ＴＦＴ基板１０及びＣＦ基板２０の間に設けられた液晶層（不図示）と、ＴＦＴ基板１０及びＣＦ基板２０を互いに接着すると共に、それらの両基板１０及び２０の間に液晶層を封入するためのシール材（不図示）とを備え、ＴＦＴ基板１０が外方に向くようにＴＦＴ基板１０及びＣＦ基板２０が湾曲している。ここで、液晶表示パネル３０のサイズは、例えば、３．５型（縦８０ｍｍ×横５５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ×２）であり、その曲率半径が１００ｍｍである。
【００２９】
ＴＦＴ基板１０は、例えば、ガラス基板上に互いに平行に延びるように設けられた複数のゲート線（不図示）と、各ゲート線を覆うように設けられたゲート絶縁膜（不図示）と、ゲート絶縁膜上に各ゲート線と直交する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数のソース線（不図示）と、各ゲート線及び各ソース線の交差部分毎にそれぞれ設けられた複数のＴＦＴ（不図示）と、各ＴＦＴ及び各ソース線を覆う層間絶縁膜（不図示）上にマトリクス状に設けられ、各ＴＦＴに接続された複数の画素電極（不図示）と、各画素電極を覆うように設けられた配向膜（不図示）とを備えている。ここで、ＴＦＴ基板１０の湾曲していない一方の縁に沿った端部は、図１に示すように、ＣＦ基板２０から突出して端子領域を構成し、その端子領域には、外部回路などに接続するためのＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）４５が貼り付けられている。
【００３０】
ＣＦ基板２０は、例えば、ガラス基板上に枠状に且つその枠内に格子状に設けられたブラックマトリクス（不図示）と、ブラックマトリクスの各格子間にそれぞれ設けられた赤色層、緑色層及び青色層などを含むカラーフィルター層（不図示）と、ブラックマトリクス及びカラーフィルター層を覆うように設けられた共通電極（不図示）と、共通電極を覆うように設けられた配向膜（不図示）とを備えている。
【００３１】
パネル保持部材３５は、上述したように、枠状に設けられ、図１（及び後述する図２）に示すように、図中上辺部及び下辺部が所定の曲率を有するように湾曲した角柱状に形成され、図中左辺部及び右辺部が直線状の角柱状に形成されている。また、パネル保持部材３５は、例えば、チタン（熱膨張係数：８．４×１０−６／Ｋ）、チタン合金（熱膨張係数：３×１０−６／Ｋ〜９×１０−６／Ｋ、例えば、Ｔｉ-６Ａｌ-４Ｖで８．８×１０−６／Ｋ）、ガラス（熱膨張係数：４×１０−６／Ｋ〜９×１０−６／Ｋ）、ステンレス鋼ＳＵＳ３０１（熱膨張係数：１６．９×１０−６／Ｋ）などにより構成され、熱膨張係数が１７×１０−６／Ｋ以下になっている。また、パネル保持部材３５は、図１に示すように、接着剤や両面テープなどにより構成された接着層３６（後述する図２参照）を介して、液晶表示パネル３０（ＣＦ基板２０）の表示面Ｄの周辺の額縁領域Ｆ（後述する図２参照）に接着されている。
【００３２】
バックライトユニット４０は、一方向に湾曲したアクリル樹脂などの透明な樹脂製の導光板（不図示）と、導光板の湾曲していない縁に沿って設けられたＬＥＤ（Light Emitting Diode）などのランプ（不図示）と、導光板の外周面に設けられた白色のＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）フィルムなどの樹脂製の反射シート（不図示）と、導光板の内周面に設けられたアクリル樹脂などの樹脂製の拡散シート（不図示）及びプリズムシート（不図示）と、上記導光板、ランプ、反射シート、拡散シート及びプリズムシートなどを内部に収容するように断面凹状に設けられたアクリル樹脂などの樹脂製の筐体（不図示）とを備えている。
【００３３】
上記構成の液晶表示装置５０では、ＴＦＴ基板１０の各画素電極及びＣＦ基板２０の各着色層毎に１つの画素が構成されており、各画素において液晶層に所定の大きさの電圧を印加させることにより、液晶層の配向状態を変えて、バックライトユニット４０から液晶表示パネル３０に入射した光の透過率を調整して画像が表示される。
【００３４】
次に、本実施形態の液晶表示装置５０を製造する方法について、図２を用いて説明する。ここで、本実施形態の製造方法は、液晶表示パネル作製工程及びモジュール化工程を備える。なお、図２は、液晶表示装置５０の製造方法を説明するための説明図である。
【００３５】
＜液晶表示パネル作製工程＞
まず、例えば、厚さ０．７ｍｍ程度の大型のガラス基板上に、周知の方法を用いて、ゲート線、ソース線、ＴＦＴ及び画素電極を含むＴＦＴ基板構成部をマトリクス状に形成することにより、ＴＦＴ母基板（不図示）を作製する。なお、ＴＦＴ母基板上には、各ＴＦＴ基板構成部を覆うようにポリイミド樹脂を成膜した後に、ラビング処理を行うことにより配向膜を形成する。
【００３６】
また、例えば、厚さ０．７ｍｍ程度の大型のガラス基板上に、周知の方法を用いて、ブラックマトリクス、カラーフィルター層及び共通電極を含むＣＦ基板構成部をマトリクス状に形成することにより、ＣＦ母基板（不図示）を作製する。なお、ＣＦ母基板上には、各共通電極を覆うようにポリイミド樹脂を成膜した後に、ラビング処理を行うことにより配向膜を形成する。
【００３７】
続いて、例えば、ディスペンサを用いて、ＣＦ母基板の各ＣＦ基板構成部にシール材を枠状に描画する。
【００３８】
その後、シール材が描画されたＣＦ母基板に対し、シール材に囲まれた領域に液晶材料を滴下する。
【００３９】
さらに、液晶材料が滴下されたＣＦ母基板とＴＦＴ母基板とを減圧下で貼り合わせた後に、大気圧に開放することにより、ＴＦＴ母基板及びＣＦ母基板の各外表面を加圧して、大型の貼合体を作製する。
【００４０】
引き続いて、大型の貼合体に挟持された各シール材を硬化させた後に、ＴＦＴ母基板及びＣＦ母基板を構成する各ガラス基板を化学研磨処理（ケミカルエッチング処理）して、例えば、０．３ｍｍ程度にそれぞれ薄板化する。
【００４１】
そして、薄板化された貼合体のＴＦＴ母基板の外表面において、各ＴＦＴ基板構成部の周囲に沿って、例えば、円盤状の分断刃の刃先を当接させながら、その分断刃を転動させることにより、線状のクラックを形成すると共に、そのクラックを厚さ方向に成長させることにより、ＴＦＴ母基板を各ＴＦＴ基板構成部毎に分断して、ＴＦＴ基板１０（図２参照）を作製する。ここで、上記分断刃は、その刃先が、例えば、タングステンカーバイドなどの超硬合金や焼結ダイヤモンドなどにより構成されている。
【００４２】
続いて、ＴＦＴ母基板が分断された貼合体を表裏反転させた後に、ＣＦ母基板の外表面において、各ＣＦ基板構成部の周囲に沿って、例えば、上記分断刃の刃先を当接させながら、その分断刃を転動させることにより、線状のクラックを形成すると共に、そのクラックを厚さ方向に成長させることにより、ＣＦ母基板を各ＣＦ基板構成部毎に分断して、ＣＦ基板２０（図２参照）を作製する。
【００４３】
以上のようにして、平面状の液晶表示パネル３０（図２参照）が作製される。その後、液晶表示パネル３０のＴＦＴ基板１０の表面及びＣＦ基板２０の表面に偏光板（不図示）をそれぞれ貼り付けた後に、図２に示すように、液晶表示パネル３０の端部にＦＰＣ４５をＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film、不図示）を介して実装する。
【００４４】
＜モジュール化工程＞
まず、図２に示すように、図中上辺部及び下辺部の曲率半径が６００ｍｍに形成されたパネル保持部材３５の凸状の周面に、例えば、ＵＶ硬化型の接着剤をディスペンサなどで描画して、接着層３６を形成する。
【００４５】
続いて、パネル保持部材３５の接着層３６が形成された周面に、液晶表示パネル３０（ＣＦ基板２０）の額縁領域Ｆを当接させた後に、ＵＶ光を照射して接着層３６を硬化させことにより、パネル保持部材３５の凸状の周面に液晶表示パネル３０を貼り付け、液晶表示パネル３０を所定の曲率に変形保持させる。なお、接着層３６は、枠状に形成した両面テープなどであってもよい。
【００４６】
さらに、図２に示すように、バックライトユニット４０の凹部の内部に、上記所定の曲率に保持された液晶表示パネル３０を組み込む。
【００４７】
以上のようにして、本実施形態の液晶表示装置５０を製造することができる。
【００４８】
次に、パネル保持部材３５の材質を選定するために、具体的に行った実験について説明する。ここで、図３は、ガラス基板の破壊強度の測定結果を示すグラフであり、図４は、ガラス基板の破壊強度を測定するための強度試験装置９０の斜視図である。
【００４９】
まず、ＴＦＴ基板及びＣＦ基板に用いる無アルカリのガラス基板の破壊強度を確認すべく、図４で示すように、インストロン社製の５５４３万能材料試験機６０を用いて、一般的に４点曲げ試験と呼ばれる強度試験を行った。この強度試験は、試験機６０を構成する一対の上部加圧冶具６１における荷重点間の距離ａを２０ｍｍに、同じく一対の下部受け冶具６２における支点間の距離ｂを４０ｍｍにして、一対の下部受け冶具６２上に載置させたガラス基板Ｇに対し、一対の上部加圧冶具６１を下降速度５ｍｍ／ｍｉｎで加圧することにより行った。そして、５６枚のガラス基板Ｇが破壊するまでの最大荷重値をそれぞれ測定し、ガラス基板Ｇの曲げ強度を測定した。なお、ガラス基板Ｇのサイズは、厚さ０．２ｍｍ×幅５５ｍｍ×長さ８０ｍｍである。
【００５０】
結果は、図３のグラフのとおり、破壊強度の最小値が１０４ＭＰａであったので、ガラス基板の破壊強度を１００ＭＰａと設定した。
【００５１】
図５は、ガラス基板の歪み量及び応力の関係を示すグラフである。
【００５２】
ここで、ガラス基板に１００ＭＰａの応力がかかったときのガラス基板の歪み量を算出すると、図５に示すように、０．１３％となった。すなわち、ガラス基板の破壊に許容される歪み量は、０．１３％となった。なお、ガラスのヤング率は、７７ＧＰａである。
【００５３】
図６は、パネル保持部材の変化温度及び歪み量の関係を示すグラフである。
【００５４】
ここで、図６において、直線ａは、アクリル樹脂製のパネル保持部材における変化温度及び歪み量の関係を示し、直線ｂは、ステンレス鋼ＳＵＳ３０１製のパネル保持部材における変化温度及び歪み量の関係を示し、直線ｃは、チタン製のパネル保持部材における変化温度及び歪み量の関係を示し、直線ｄは、ガラス製のパネル保持部材における変化温度及び歪み量の関係を示している。なお、アクリル樹脂の熱膨張係数は、７０×１０−６／Ｋであり、チタンの熱膨張係数は、８．４×１０−６／Ｋであり、ＳＵＳ３０１の熱膨張係数は、１６．９×１０−６／Ｋであり、ガラスの熱膨張係数は、４×１０−６／Ｋである。
【００５５】
そして、パネル保持部材として選定される材質は、図６に示すように、変化温度６０℃であっても、歪み量が０．１３％以下のものであるので、熱膨張係数が１７×１０−６／Ｋ以下のステンレス鋼ＳＵＳ３０１、チタン、ガラスが望ましいことが確認された。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置５０によれば、パネル保持部材３５の熱膨張係数が１７×１０−６／Ｋ以下に設定されているので、液晶表示パネル３０とパネル保持部材３５との間の歪みを抑制することができる。これにより、液晶表示パネル３０とパネル保持部材３５との間に発生する応力がガラス基板の破壊強度を超え難くなるので、液晶表示パネル３０を構成するＴＦＴ基板１０及びＣＦ基板２０の破損を抑制することができる。したがって、熱膨張係数が１７×１０−６／Ｋ以下であるという条件を満たす材料をパネル保持部材３５として選定するたけで、液晶表示パネル３０の破損を抑制することができるので、環境温度の変化による液晶表示パネル３０の破損を容易に抑制することができる。
【００５７】
また、本実施形態の液晶表示装置５０によれば、パネル保持部材３５が液晶表示パネル３０の凹面側に設けられているので、曲面状に変形させた液晶表示パネル３０の凹面側のＣＦ基板２０の内方への弛みが押さえ付けられ、セル厚むらの発生を抑制することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、液晶表示パネル３０を曲面状に変形させたときにＴＦＴ基板が第１基板として外方に配置する液晶表示装置を例示したが、本発明は、液晶表示パネルを曲面状に変形させたときにＣＦ基板が第１基板として外方に配置する液晶表示装置にも適用することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、表示装置として、一対のガラス基板を備えた液晶表示装置を例示したが、本発明は、例えば、１枚のガラス基板を備えた有機ＥＬ（electroluminescence）表示装置やプラズマ表示装置などの他の表示装置にも適用することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、表示装置として、曲面状に変形させた液晶表示パネル３０の凹面側にパネル保持部材３５が設けられた液晶表示装置５０を例示したが、本発明は、曲面状に変形させた表示パネルの凸面側にパネル保持部材が設けられた表示装置にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上説明したように、本発明は、環境温度の変化による表示パネルの破損を容易に抑制することができるので、環境温度の変化が大きい車載用の表示パネルについて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶表示装置５０の斜視図である。
【図２】液晶表示装置５０の製造方法を説明するための説明図である。
【図３】ガラス基板の破壊強度の測定結果を示すグラフである。
【図４】ガラス基板の破壊強度を測定するための強度試験装置９０の斜視図である。
【図５】ガラス基板の歪み量及び応力の関係を示すグラフである。
【図６】パネル保持部材の変化温度及び歪み量の関係を示すグラフである。
【図７】従来の曲面状の液晶表示装置１５０の斜視図である。
【符号の説明】
【００６３】
Ｄ 表示面
１０ ＴＦＴ基板（ガラス基板）
２０ ＣＦ基板（ガラス基板）
３０ 液晶表示パネル
３５ パネル保持部材
３６ 接着層
５０ 液晶表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示面が湾曲するように変形させたガラス基板を有する曲面状の表示パネルと、
上記表示パネルの少なくとも湾曲した一対の端縁部に密着するパネル保持部材とを備えた表示装置であって、
上記パネル保持部材の熱膨張係数は、１７×１０−６／Ｋ以下であることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載された表示装置において、
上記パネル保持部材は、上記表示パネルの表示面が露出するように枠状に形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載された表示装置において、
上記表示パネルは、液晶表示パネルであることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載された表示装置において、
上記パネル保持部材は、上記液晶表示パネルの凹面側に設けられていることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載された表示装置において、
上記表示パネル及び上記パネル保持部材の間には、接着層が設けられていることを特徴とする表示装置。
【請求項１】
表示面が湾曲するように変形させたガラス基板を有する曲面状の表示パネルと、
上記表示パネルの少なくとも湾曲した一対の端縁部に密着するパネル保持部材とを備えた表示装置であって、
上記パネル保持部材の熱膨張係数は、１７×１０−６／Ｋ以下であることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載された表示装置において、
上記パネル保持部材は、上記表示パネルの表示面が露出するように枠状に形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載された表示装置において、
上記表示パネルは、液晶表示パネルであることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載された表示装置において、
上記パネル保持部材は、上記液晶表示パネルの凹面側に設けられていることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載された表示装置において、
上記表示パネル及び上記パネル保持部材の間には、接着層が設けられていることを特徴とする表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１４５７３１（Ｐ２０１０−１４５７３１Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２２６４３（Ｐ２００８−３２２６４３）
【出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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