JP2016200826A - 樹脂組成物及び表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】表示部の変形に起因する表示不良を生じさせることなく、表示部の高輝度及び高コントラスト表示が可能な薄型の画像表示装置を製造する。【解決手段】画像表示部２上に、紫外線領域と可視光領域の光で硬化する光重合開始剤を含む光硬化型の樹脂組成物を塗布し、その上に保護部３を重ねることで、スペーサを用いることなく、画像表示部２と保護部３との空間に、樹脂組成物を隙間なく充填する工程と、樹脂組成物に対し、保護部３を介して紫外線を照射することで画像表示部２との間に樹脂硬化物層５を形成する。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば携帯電話等に用いられる液晶表示装置（ＬＣＤ）等の画像表示装置に関し、特に、画像表示部上に透明な保護部を設け、画像表示部と保護部との間に樹脂硬化物を介在させた画像表示装置に関する。
従来、この種の表示装置としては、例えば図４に示すような液晶表示装置１０１が知られている。この液晶表示装置１０１は、液晶表示パネル１０２上に、例えば、ガラスやプラスチックスからなる透明な保護部１０３が設けられている。
この場合、液晶表示パネル１０２表面及び偏光板(図示せず)を保護するため、保護部１０３との間にスペーサ１０４を介在させることによって液晶表示パネル１０２と保護部１０３との間に空隙１０５が設けられている。
しかし、液晶表示パネル１０２と保護部１０３との間の空隙１０５の存在により、光の散乱が起き、それに起因してコントラストや輝度が低下し、また、空隙１０５の存在は表示装置の薄型化の妨げとなる。
このような問題に鑑み、液晶表示パネルと保護部との間の空隙に樹脂を充填することも提案されているが(例えば特許文献１参照)、樹脂硬化物の硬化収縮の際の応力によって液晶表示パネルに変形が生じ、液晶材料の配向乱れ等の表示不良の原因となっている。
特開２００５-５５６４１号公報
本発明は、このような従来の技術の課題を考慮してなされたもので、その目的とするところは、画像表示部の変形に起因する表示不良を生じさせることなく、表示部の高輝度及び高コントラスト表示が可能な薄型の表示装置を提供することにある。
上記目的を達成するため本発明者らは鋭意努力を重ねた結果、樹脂が硬化する際に蓄積される内部応力が、硬化後の貯蔵弾性率と硬化収縮率の積で近似できることに鑑み、表示部と保護部との間の空隙に充填する樹脂組成物について、硬化収縮率が少なく、かつ硬化後の貯蔵弾性率が好適な範囲となるものを見出し、本発明を完成するに到った。
かかる知見に基づいてなされた本発明は、画像表示部と、画像表示部上に配置された透光性の保護部とを有し、画像表示部と保護部との間に樹脂硬化物層が介在し、樹脂硬化物層は、可視光領域の透過率が９０％以上、２５℃における貯蔵弾性率が１×１０7Ｐａ以下である画像表示装置を提供する。
また本発明は、この樹脂硬化物層、即ち、画像表示装置の画像表示部と、透光性の保護部との間に介在する樹脂硬化物層であって、その可視光領域の透過率が９０％以上、２５℃における貯蔵弾性率が１×１０7Ｐａ以下である樹脂硬化物層を提供する。
またさらに、本発明は、上述の樹脂硬化物層を形成するための樹脂組成物であって、硬化収縮率が５％以下、それを硬化させた樹脂硬化物の可視光領域の透過率が厚さ１００μｍの場合に９０％以上、２５℃における貯蔵弾性率が１×１０7Ｐａ以下である樹脂組成物を提供する。
本発明では、画像表示部を、液晶表示パネルとすることができる。
本発明では、保護部を、アクリル樹脂からなるものとすることができる。
本発明では、保護部を、光学ガラスからなるものとすることもできる。
本発明の樹脂組成物によれば、それを画像表示部と保護部との間に適用して硬化させたときの樹脂硬化収縮による応力を最小限に抑えることができるので、この応力の画像表示部と保護部とに対する影響も最小限に抑えることができる。したがって、本発明の画像表示装置によれば、画像表示部及び保護部において歪みがほとんどない。
また、本発明の樹脂組成物の樹脂硬化物は、その屈折率が、従来、液晶表示パネルと保護部との間に設けられていた空隙に比して画像表示部の構成パネルや保護部の構成パネルの屈折率に近く、保護部と樹脂硬化物との界面や樹脂硬化物と画像表示部との界面での光の反射が抑制される。
その結果、本発明の画像表示装置によれば、表示不良のない高輝度及び高コントラスト表示が可能になる。
特に、画像表示部が液晶表示パネルである場合には、液晶材料の配向乱れ等の表示不良を確実に防止して高品位の表示を行うことができる。
さらに、本発明の画像表示装置によれば、画像表示部と保護部との間に樹脂硬化物が介在するので、衝撃に強くなる。
加えて、本発明によれば、画像表示部と保護部との間に空隙を設けていた従来例に比して薄型の画像表示装置を提供することができる。
本発明に係る表示装置の実施形態の要部を示す断面図 本発明に係る表示装置の実施形態の要部を示す断面図 本発明に係る表示装置の実施形態の要部を示す断面図 従来技術に係る表示装置の要部を示す断面図
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等の構成要素を表している。
図１及び図２は、本発明に係る画像表示装置の一実施形態の要部を示す断面図である。
図１に示すように、本実施形態の表示装置１は、図示しない駆動回路に接続され所定の画像表示を行う表示部２と、この表示部２に所定の距離をおいて近接対向配置された透光性の保護部３とを有している。
この実施形態の表示装置１において表示部２は、液晶表示装置の液晶表示パネルである。
ここで、液晶表示装置としては、特に限定されるものではなく、種々のものに適用することができる。このような液晶表示装置としては、例えば、携帯電話、携帯ゲーム機器等の電子機器があげられる。
なお、表示部２が液晶表示パネルである場合には、図２に示すように、その表側面に偏光板６、７が設けられている。
保護部３は、表示部２と同程度の大きさの板状の部材からなるもので、例えば、光学ガラスやプラスチック(アクリル樹脂等)を好適に用いることができる。
この保護部３は、表示部２の周縁部に設けられたスペーサ４を介して表示部２上に設けられている。このスペーサ４の厚さは０．０５〜１．５ｍｍ程度であり、これにより表示部２と保護部３との表面間距離が１ｍｍ程度に保持されるようになっている。
表示装置１には、表示部２と保護部３との間に、樹脂硬化物層５が設けられている。
本発明の場合、この樹脂硬化物層５は、可視光領域の透過率が９０％以上、２５℃における貯蔵弾性率が１.０×１０7Ｐａ以下、好ましくは１×１０3〜１×１０6Ｐａであり、この樹脂硬化物層５を形成する樹脂組成物としては硬化収縮率が５％以下、好ましくは４．５％以下、さらに好ましくは０〜２％であるものを用いる。
本発明の画像表示装置においては、図１及び図２に示した実施形態の表示装置１のようにスペーサ４を設けることなく、図３に示す表示装置１Ｂのように、表示部２上に樹脂組成物層５と保護部３とを順次積層し、樹脂組成物を硬化させることにより、スペーサを省略することが好ましい。その場合、表示部２と保護部３との距離（即ち、樹脂硬化物層５の厚さ）は樹脂組成物の粘度、密度、保護部３の重さ等に応じて定まるが、通常５０〜２００μｍとすることができ、これにより、画像表示装置の薄型化を図ることができる。
本発明の揚合、樹脂硬化物層５の原料としては、特に限定されることはないが、生産性向上の観点からは、光硬化型樹脂組成物を用いることが好ましい。
このような樹脂組成物としては、例えば、ポリウレタンアクリレート、ポリイソプレン系アクリレート又はそのエステル化物、テルペン系水素添加樹脂、ブタジエン重合体等の１種以上のポリマーと、イソボルニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシブチルメタクリレート等の１種以上のアクリレート系モノマーと、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン等の光重合開始剤とを含有する樹脂組成物を好適に用いることができる。
なお、保護部３は、表示部２に対する紫外線保護の観点から紫外線領域をカットする機能が付与されていることが多いため、光重合開始剤としては、可視光領域でも硬化できる光重合開始剤(例えば、商品名ＳｐｅｅｄＣｕｒｅＴＰＯ、日本シイベルヘグナー(株)社製等)を併用することが好ましい。
この樹脂組成物は、それをＵＶ照射により硬化させて得られる樹脂硬化物の貯蔵弾性率（２５℃）を１×１０7Ｐａ以下、好ましくは１×１０3〜１×１０6Ｐａとし、樹脂硬化物の屈折率を好ましくは１．４５以上１．５５以下、より好ましくは１．５１以上１．５２以下とし、さらに、樹脂硬化物の厚さが１００μｍの場合の可視光領域の透過率を９０％以上とするように調製したものである。樹脂組成物を構成する主要な樹脂成分としては共通でも、共に配合する樹脂成分あるいはモノマー成分等が異なると、それを硬化させた樹脂硬化物の貯蔵弾性率（２５℃）が１×１０7Ｐａを超える場合があるが、そのような樹脂硬化物となる樹脂組成物は、本発明の樹脂組成物には含まれない。
また、この樹脂組成物は硬化収縮率が、好ましくは５％以下、より好ましくは４．５％以下、さらに好ましくは０〜２％となるように調製したものである。そのため、樹脂組成物が硬化する際に樹脂硬化物に蓄積される内部応力を低減させることができ、樹脂硬化物層５と表示部２又は保護部３との界面に歪みができることを防止できる。
したがって、樹脂組成物を表示部２と保護部３との間に介在させ、その樹脂組成物を硬化させた場合に、樹脂硬化物層５と表示部２又は保護部３との界面で生じる光の散乱を低減させることができ、表示画像の輝度を高めると共に、視認性を向上させることができる。
なお、この樹脂組成物が硬化する際に樹脂硬化物に蓄積される内部応力の程度は、樹脂組成物を平板上に滴下し、それを硬化させて得られる樹脂硬化物の平均表面粗度によって評価することができる。例えば、樹脂組成物２ｍｇをガラス板上に滴下し、それをＵＶ照射により９０％以上の硬化率で硬化させて得られる樹脂硬化物の平均表面粗度が６ｎｍ以下であれば、表示部２と保護部３との間に樹脂組成物を介在させ、それを硬化させた場合にそれらの界面に生じる歪みが実用上無視できるが、本発明の樹脂組成物によれば、この平均表面粗度を６ｎｍ以下、好ましくは１〜３ｎｍにすることができる。
本発明の表示装置１を作製する場合には、例えば、表示部２上の周縁部に、スペーサ４と図示しない突堤部を設け、これらの内側の領域に上述した光硬化型の樹脂組成物を所定量滴下する。
そして、表示部２のスペーサ４上に保護部３を配置し、表示部２と保護部３との間の空隙に樹脂組成物を隙間なく充填する。
その後、保護部３を介して樹脂組成物に対して紫外線を照射することにより、樹脂組成物を硬化させる。これにより、目的とする表示装置１を得る。
また、図３に示すようにスペーサ４を省略した表示装置１Ｂを作製する場合には、表示部２上に上述した光硬化型の樹脂組成物を塗布し、その上に保護部３を重ね、保護部３側から紫外線を照射すればよい。
こうして得られる本発明の画像表示装置１、１Ｂによれば、表示部２及び保護部３に対し樹脂硬化収縮時の応力の影響を最小限に抑えることができるので、表示部２及び保護部３において歪みがほとんど発生せず、その結果、製造の際に表示部２に変形が発生しないので、表示不良のない高輝度及び高コントラスト表示が可能になる。
さらに、本実施の形態によれば、表示部２と保護部３との間に樹脂硬化物５が充填されているので、衝撃に強く、より薄型の表示装置１を提供することができる。
特に、表示部２が液晶表示パネルである揚合には、液晶材料の配向乱れ等の表示不良を確実に防止して高品位の表示を行う液晶表示装置を提供することができる。
なお、本発明は、上述した液晶表示装置に好適に適用することができるが、これに限らず、例えば、有機ＥＬ装置、プラズマディスプレイ装置等の種々のパネルディスプレイに適用することができる。
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
＜実施例１＞
ポリウレタンアクリレート５０重量部、イソボルニルアクリレート３０重量部、光重合開始剤３重量部、可視光領域用光重合開始剤１重量部を、混練機にて混練して実施例１の樹脂組成物を調製した。
＜実施例２＞
ポリイソプレン重合物の無水マレイン酸付加物と２−ヒドロキシエチルメタクリレートとのエステル化物７０重量部、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート３０重量部、２−ヒドロキシブチルメタクリレート１０重量部、テルペン系水素添加樹脂３０重量部、ブタジエン重合体１４０重量部、光重合開始剤４重量部、可視光領域用光重合開始剤０．５重量部を混練機にて混練して実施例２の樹脂組成物を調製した。
＜実施例３＞
ポリイソプレン重合物の無水マレイン酸付加物と２−ヒドロキシエチルメタクリレートとのエステル化物１００重量部、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート３０重量部、２−ヒドロキシブチルメタクリレート１０重量部、テルペン系水素添加樹脂３０重量部、ブタジエン重合体２１０重量部、光重合開始剤７重量部、可視光領域用光重合開始剤１．５重量部を混練機にて混練して実施例３の樹脂組成物を調製した。
＜比較例１＞
ポリブタジエンアクリレート５０重量部、ヒドロキシルエチルメタクリレート２０重量部、光重合開始剤３重量部、可視光領域用光重合開始剤１部重量部を混練機にて混練して比較例１の樹脂組成物を調製した。
＜比較例２＞
ポリウレタンアクリレート５０重量部、トリシクロデカンジメタノールアクリレート３０重量部、光重合開始剤３重量部、可視光領域用光重合開始剤１重量部を混練機にて混練して比較例２の樹脂組成物を調製した。
＜比較例３＞
ポリブタジエンアクリレート５０重量部、イソボルニルアクリレート２０重量部、光重合開始剤３重量部、可視光領域用光重合開始剤１重量部を混練機にて混練して比較例３の樹脂組成物を調製した。
評価１
実施例１〜３、比較例１〜３で調製した樹脂組成物を、厚さ１００μｍの白色のガラス板上に、所定の膜厚となるように滴下してＵＶコンベアにて搬送し、所定の厚さの樹脂硬化物を得、これを試料とした。
各試料の光透過率、弾性率、硬化収縮率及び表面粗度を、以下のようにして求めた。
〔光透過率〕
各試料（樹脂硬化物の厚さ１００μｍ）について、紫外可視分光光度計(日本分光(株)製Ｖ-５６０)によって可視光領域の透過率を測定したところ、全て９０％以上であった。
〔弾性率〕
各試料（樹脂硬化物の厚さ２ｍｍ）について、粘弾性測定装置(セイコーインスツルメンツ(株)製ＤＭＳ６１００)を用い、測定周波数１Ｈｚで弾性率(２５℃）を測定した。
〔硬化収縮率〕
さらに、硬化収縮率については、硬化前の樹脂液と硬化後の固体の比重を電子比重計(ＭＩＲＡＧＥ社製ＳＤ-１２０Ｌ)を用いて測定し、両者の比重差から次式により算出した。
Figure 2016200826
〔表面粗度の測定〕
各試料（樹脂硬化物の厚さ１ｍｍ）について、ＵＶ硬化の際に生ずる内部応力により発生するガラス板表面の所定領域(２.９３ｍｍ×２.２０ｍｍ)の歪み(Ｒａ：平均表面粗度)を、Ｚｙｇｏ社製３次元非接触表面粗度測定計にて測定した。
これらの結果を表１に示す。
Figure 2016200826
表１から明らかなように、実施例１〜３は、平均表面粗度Ｒａ＝１．５〜５．５ｎｍで歪みがほとんどなく、良好な結果が得られた。
これに対し、比較例１(Ｒａ=１２.４ｎｍ)、比較例２(Ｒａ=３６.５ｎｍ)、比較例３(Ｒａ=６４.２ｎｍ)は、Ｒａが大きく、樹脂が硬化する際の内部応力により、樹脂とガラス板との界面が歪んでいることが理解される。
評価２〔耐衝撃性〕
大きさ５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのガラス板（表示部）と、大きさ５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのポリカーボネート板（保護部）の間に、実施例１の樹脂組成物を厚さ０．１ｍｍに硬化させたものを実施例のパネル試料とした。この場合、スペーサは用いておらず、パネル試料の総厚さは、１．１ｍｍである。なお、このパネル試料の作製方法としては、ガラス板上に実施例１の樹脂組成物を塗布し、その上にポリカーボネート板を重ね、ポリカーボネート板側からＵＶ照射することにより樹脂組成物を硬化させた。
一方、図４に示す従来技術の構成のパネル試料を作成した。この場合、液晶表示パネル（表示部）１０２及び保護部１０３として、上述の実施例のパネル試料と同一の部材を用い、表示部と保護部との間に厚さ１．０ｍｍのスペーサを介在させて、エアギャップが１．０ｍｍで総厚さ２．０ｍｍの比較例のパネル試料を作成した。
実施例及び比較例のパネル試料について、所定の治具を用いて縁部分を固定し、直径５ｍｍの押圧部を用い、保護部表面に対して垂直方向から押し付け速度１ｍｍ／秒で押圧部を保護部表面に押し付けてパネル破壊試験を行った。
表示部及び保護部間にエアギャップが存在する比較例のパネル試料の場合は、パネル破壊試験の結果が１Ｎ／ｃｍ2であったのに対し、本発明のパネル試料の場合は１．４３Ｎ／ｃｍ2であった。
この結果、実施例のパネルによれば、押し付け強度が４３％向上し、しかも比較例のパネルに比べて薄型のパネルが得られることが理解される。
１、１Ｂ…表示装置
２…表示部
３…保護部
４…スペーサ
５…樹脂硬化物又は樹脂硬化物層
６、７…偏光板

Claims (7)

  1. 画像表示部と、該画像表示部上に樹脂硬化物層を介して配置された透光性の保護部とを有する画像表示装置の製造方法であって、
    該画像表示部上に、紫外線領域と可視光領域の光で硬化する光重合開始剤を含む光硬化型の樹脂組成物を塗布し、その上に保護部を重ねることで、スペーサを用いることなく、該画像表示部と保護部との空間に、樹脂組成物を隙間なく充填する工程と、
    該樹脂組成物に対し、保護部を介して紫外線を照射することで画像表示部との間に樹脂硬化物層を形成する工程を有し、
    樹脂硬化物層は、
    （ａ）その硬化率が９０％以上であり、
    （ｂ）樹脂組成物の硬化の際に蓄積される内部応力の影響を抑えるように、
    （ｂ１）画像表示部と保護部との間での硬化率が９０％以上に達する過程で生じる硬化収縮率が１．０〜４．５％且つ２５℃における貯蔵弾性率が４×１０3〜１×１０6Ｐａに調整され、
    （ｂ２）樹脂組成物はブタジエン重合体と当該ブタジエン重合体と相溶するアクリレート系モノマーとを含有しており、
    （ｃ）更に可視光領域の透過率が厚さ１００μｍの場合に９０％以上である
    画像表示装置の製造方法。
  2. 樹脂硬化物層の厚みが５０〜２００μｍである請求項１記載の製造方法。
  3. 画像表示部が、液晶表示パネルである請求項１又は２記載の製造方法。
  4. 保護部が、アクリル樹脂からなる請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
  5. 保護部が、光学ガラスからなる請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
  6. 樹脂組成物が、１種以上のポリマーと、１種以上のアクリレート系モノマーと、光重合開始剤とを含有する請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
  7. 樹脂組成物が、更にポリウレタンアクリレート、ポリイソプレン系アクリレート又はそのエステル化物、及びテルペン系水素添加樹脂から選ばれる１種以上のポリマーと、イソボルニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート及び２−ヒドロキシブチルメタクリレートから選ばれる１種以上のアクリレート系モノマーと、光重合開始剤とを含有する請求項６記載の製造方法。
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