JP2020101695A - 表示装置および表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】保護層と表示パネルとが接合層で接合された表示装置において、耐候性試験による接合層の劣化を抑制できる技術を提供する。【解決手段】表示装置１において、表示パネル１０は、画像を表示する第１領域Ａ１と、当該第１領域Ａ１の周囲の第２領域Ａ２とを含む。保護層２０は、光を透過する第３領域Ａ３と、当該第３領域Ａ３の周囲の第４領域Ａ４とを含み、表示パネル１０に向かい合う。接合層３０は、表示パネル１０と保護層２０とを接合する。遮光層４０は、保護層２０と接合層３０との間における第４領域Ａ４上に配置される。反射層５０、６０は、遮光層４０と接合層３０の間、および、表示パネル１０と接合層３０との間における第２領域Ａ２上の少なくとも一方に配置され、光を反射する。【選択図】図４

Description

本発明は、保護層と表示パネルとが接合層で接合された表示装置および表示装置の製造方法に関する。

近年、ダイレクトボンディングまたはオプティカルボンディングと呼ばれる構造の表示装置が採用されている。この構造により、外光反射が減少して表示装置の画質が向上する。たとえば特許文献１は、透明保護板と液晶表示パネルとがＯＣＡ（Optically Clear Adhesive）等の接合材で接合された液晶表示装置を開示する。この液晶表示装置では、透明保護板の液晶表示パネル側において、表示領域の周囲の領域に遮光層が設けられている。

特開２０１６−１２２１３０号公報

本発明者は、特許文献１の構成の液晶表示装置に対して擬似太陽光を数十時間以上照射する耐候性試験が実施された場合、遮光層と液晶表示パネルとに挟まれた部分の接合材の硬化率が低下し、接合材が劣化しやすいことを認識した。このような接合材の劣化を抑制することが望まれる。

本発明者はこうした状況を認識して本発明をなしたものであり、その目的は、保護層と表示パネルとが接合層で接合された表示装置において、耐候性試験による接合層の劣化を抑制できる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の表示装置は、画像を表示する第１領域と、第１領域の周囲の第２領域とを含む表示パネルと、光を透過する第３領域と、第３領域の周囲の第４領域とを含み、表示パネルに向かい合う保護層と、表示パネルと保護層とを接合する接合層と、保護層と接合層との間における第４領域上に配置された遮光層と、遮光層と接合層の間、および、表示パネルと接合層との間における第２領域上の少なくとも一方に配置された、光を反射する反射層と、を備える。

本発明の別の態様は、表示装置の製造方法である。この方法は、画像を表示する第１領域と、第１領域の周囲の第２領域とを含む表示パネルを準備する工程と、光を透過する第３領域と、第３領域の周囲の第４領域とを含み、第４領域上に遮光層が配置された保護層を準備する工程と、遮光層上、および、表示パネルの第２領域上の少なくとも一方に、光を反射する反射層を形成する工程と、保護層の遮光層側の面が表示パネルに向かい合うように、光硬化型の接着剤を挟んで表示パネルと保護層を貼り合わせる工程と、表示パネルと保護層の貼り合わせ面に沿った方向から、および、保護層側から、接着剤に光を照射する工程と、を含む。

本発明によれば、耐候性試験による接合層の劣化を抑制できる。

比較例に係る表示装置の製造方法を示す図である。 比較例に係る表示装置の耐候性試験の状況を示す図である。 第１の実施の形態に係る表示装置を概略的に示す上面図である。 図３の表示装置のＩＶ−ＩＶ線に沿った縦断面図である。 図３，４の表示装置の製造方法を説明するための図である。 図３，４の表示装置の製造方法を説明するための図である。 図３，４の表示装置の製造方法を説明するための図である。 図７の反射層の周辺を拡大した図である。 第２の実施の形態に係る表示装置の縦断面図である。

（第１の実施の形態）
以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、工程には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。

第１の実施の形態を具体的に説明する前に、概要を述べる。第１の実施の形態は、保護層の表示パネル側に枠状の遮光層が設けられ、保護層と表示パネルとが接合層で接合された表示装置に関する。

この構成の表示装置において、本発明者は次の課題を認識した。図１は、比較例に係る表示装置１Ｘの製造方法を示す。紫外線硬化型の接着剤３２を挟んで、遮光層４０が設けられた保護層２０を表示パネル１０に貼り合わせ、紫外光１００を照射して接着剤３２を硬化させ、接合層を形成する。保護層２０側から照射した紫外光１００の一部は遮光層４０に遮られるため、側方側からも紫外光１００を照射して、遮光層４０と表示パネル１０とに挟まれた部分の接着剤３２を硬化させる。しかし、一般的には保護層２０と表示パネル１０の間隔は１ｍｍ未満であるため、側方側から照射した紫外光１００の大部分は図示するように遮光層４０と表示パネル１０内の遮光層１６とで吸収され、紫外光１００は内周側に到達しにくい。そのため、遮光層４０と表示パネル１０との間に、十分に硬化できず、硬化率の低い部分１１０が形成される。

図２は、比較例に係る表示装置１Ｘの耐候性試験の状況を示す。製造された表示装置１Ｘに対して既述のように擬似太陽光２００を数十時間以上照射する耐候性試験が実施されると、擬似太陽光２００に含まれる紫外光により接合層３０に化学反応が起こり、擬似太陽光２００が照射された部分において接合層３０の硬化率が全体的に低下する。接合層３０における硬化率の低い部分１１０の内周側の一部にも擬似太陽光２００が照射されるので、その部分の硬化率はさらに低下する。また、擬似太陽光２００が照射された遮光層４０が発熱し、遮光層４０付近の接合層３０に熱による化学反応が起こり、遮光層４０付近の接合層３０の硬化率がさらに低下する。紫外光または熱により硬化率が低下すると、周辺部分にも硬化率の低下が広がる。その結果、特に遮光層４０の内周側の縁付近の部分１２０において、接合層３０が劣化しやすくなり、この部分１２０に気泡が入ったり、貼り合わせ面が剥がれやすくなったりする可能性がある。

そこで、第１の実施の形態に係る表示装置では、反射層を設け、接着剤を硬化させる際に側方側から照射された紫外光を反射層で反射させ、内周側に到達しやすくする。

図３は、第１の実施の形態に係る表示装置１を概略的に示す上面図である。図４は、図３の表示装置１のＩＶ−ＩＶ線に沿った縦断面図である。表示装置１の用途は特に限定されないが、例えば、車載用途である。車載用途では、表示装置１は、カーナビゲーション画面などが表示されるセンターディスプレイ、後部座席の乗員用のディスプレイなどであってもよい。

表示装置１は、液晶表示装置として構成され、表示パネル１０と、保護層２０と、接合層３０と、遮光層４０と、反射層５０と、反射層６０とを備える。

以下の説明では、表示装置１の厚さ方向のうち、表示パネル１０に対して保護層２０が位置する側を前面側とし、その逆を背面側とする。表示装置１の面内方向のうち、平面視で表示装置１の中心に近い側を内周側とし、その逆を外周側とする。

表示パネル１０は、図示を省略した背面側のバックライトから出射された光を用いて、画像光を前面側、即ち観察者側に出射する。表示パネル１０の構成は、例えば、以下に説明する周知の構成となっている。

表示パネル１０は、液晶表示パネルとして構成され、前面側に画像を表示する第１領域Ａ１と、第１領域Ａ１の周囲の第２領域Ａ２とを含む。第１領域Ａ１は、表示領域とも呼ばれる。第２領域Ａ２は、画像を表示しない領域であり、額縁領域とも呼ばれる。

表示パネル１０は、薄膜トランジスタ基板１２と、カラーフィルタ基板１４とを有する。薄膜トランジスタ基板１２は、ＴＦＴ基板とも称される。カラーフィルタ基板１４は、図示を省略した液晶層を挟んで薄膜トランジスタ基板１２の前面側に配置される。カラーフィルタ基板１４は、第１領域Ａ１に配置された複数の着色層（図示せず）と、第２領域Ａ２に配置された遮光層１６とを有する。遮光層１６は、薄膜トランジスタ基板１２側に配置され、ブラックマトリクス層とも呼ばれる。遮光層１６の材料としては、所望の遮光性を有するものであれば特に限定されないが、たとえば黒色着色材を含有する樹脂組成物等が挙げられる。

図示は省略するが、表示パネル１０は、カラーフィルタ基板１４の前面側に配置される上偏光板と、薄膜トランジスタ基板１２の背面側に配置されバックライトに向かい合う下偏光板とをさらに含む。

保護層２０は、透光性を有し、表示パネル１０に対して前面側に配置され、表示パネル１０に向かい合う。保護層２０は、表示パネル１０などを保護するための層であり、ガラス基板またはプラスチック基板などで構成される。保護層２０は、前面パネルとも呼ばれる。保護層２０は、光を透過する第３領域Ａ３と、第３領域Ａ３の周囲の第４領域Ａ４とを含む。図示する例では、第３領域Ａ３は第１領域Ａ１より大きいが、第３領域Ａ３は第１領域Ａ１とほぼ同じサイズであってもよい。

接合層３０は、透光性を有し、表示パネル１０と保護層２０とを接合する。つまり、表示装置１はダイレクトボンディングの構成となっている。接合層３０は、光硬化型、具体的には紫外線硬化型の接着剤が硬化したものである。接着剤として、例えば、ＯＣＲ（Optically Clear Resin）などの液状の透明樹脂、または、ＯＣＡなどの透明粘着シートを用いることができる。

遮光層４０は、保護層２０と接合層３０との間における第４領域Ａ４上に配置される。遮光層４０は、黒印刷層とも呼ばれ、観察者から黒色に視認される。遮光層４０は、遮光層４０の背面側に設けられる配線、回路等が観察者に視認されることを抑制するとともに、製品情報などの可視情報が必要に応じて設けられ、外観意匠を向上させる加飾部としての機能も有する。遮光層４０の材料としては、所望の遮光性を有するものであれば特に限定されないが、たとえば黒色着色材を含有する樹脂組成物等が挙げられる。

反射層５０は、遮光層４０と接合層３０の間に配置され、少なくとも紫外光を反射する。反射層５０の内周側の縁部５０ｅは、遮光層４０の内周側の縁部４０ｅよりも外周側に位置する。これにより、前面側から反射層５０を視認されにくくできる。

反射層６０は、表示パネル１０と接合層３０との間における第２領域Ａ２上に配置され、少なくとも紫外光を反射する。反射層６０の内周側の縁部６０ｅは、遮光層４０の内周側の縁部４０ｅよりも外周側に位置する。これにより、前面側から反射層６０を視認されにくくできる。

反射層５０，６０は、たとえば銀、アルミニウム、銀合金またはアルミニウム合金などから構成される金属層である。反射層５０，６０は、紫外光を反射する特性を有するものであれば金属層に限らず、周知の樹脂層でもよい。反射層５０，６０は、たとえば、樹脂で形成された低屈折率層と、樹脂で形成された高屈折率層とが交互に複数積層され、紫外光を反射するように各層の厚さと屈折率差が設定された樹脂層でもよい。

次に、表示装置１の製造方法を説明する。図５から図７は、図３，４の表示装置１の製造方法を説明するための図である。

まず、図５に示すように、第４領域Ａ４上に遮光層４０が配置された保護層２０を準備し、遮光層４０上に反射層５０を形成する。また、図６に示すように、表示パネル１０を準備し、表示パネル１０の第２領域Ａ２上に反射層６０を形成する。遮光層４０は公知の方法を用いて形成できる。金属層である反射層５０，６０は、たとえば真空蒸着法、スパッタリング法などの公知の金属薄膜形成方法を用いて容易に形成できる。加飾の目的で遮光層４０に文字や図形などを表す開口を形成し、その開口に金属層を形成する場合、加飾用の金属層と反射層５０を同一の工程で形成できる。

次に、図７に示すように、表示パネル１０の前面側の面上および反射層６０上に接着剤３２を塗布し、保護層２０の遮光層４０側の面が表示パネル１０に向かい合うように、塗布された接着剤３２を挟んで表示パネル１０と保護層２０を貼り合わせる。ここでは接着剤３２は、液状のＯＣＲであるとする。

次に、図７に示すように、表示パネル１０と保護層２０の貼り合わせ面に沿った方向（側方側）から、および、保護層２０側から、接着剤３２に紫外光１００を照射する。これにより接着剤３２を硬化させ、接合層３０を形成し、図３，４の表示装置１を得る。

図８は、図７の反射層５０，６０の周辺を拡大した図である。側方側から照射された紫外光１００は、反射層５０，６０により反射され、遮光層４０と表示パネル１０との間における接着剤３２の内周側の部分に到達しやすくなる。そのため、比較例より多い光量の紫外光１００を接着剤３２の内周側の部分に到達させることができる。よって、遮光層４０と表示パネル１０とに挟まれた部分の接合層３０の硬化率を、比較例よりも高めることができる。

したがって、製造された表示装置１に対して耐候性試験が実施され、擬似太陽光が長時間照射された場合、比較例と比べ、遮光層４０と表示パネル１０とに挟まれた部分の接合層３０の硬化率を高めることができ、接合層３０が劣化しにくくなる。

本実施の形態によれば、耐候性試験による接合層３０の劣化を抑制できる。これにより、スマートフォンなどのモバイル用途よりも太陽光の当たる時間が長い車載用途において、実際の使用環境下でも表示装置１の耐久性と信頼性を高めることができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、導電性部材で反射層と導電性パターンとを接続することが第１の実施の形態と異なる。以下、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

図９は、第２の実施の形態に係る表示装置１の縦断面図である。表示装置１は、第１の実施の形態の構成に加え、プリント基板８０と、導電性部材９０と、導電性部材９２とをさらに備える。

表示装置１は、図示しないタッチパネルセンサをさらに備え、プリント基板８０は、このタッチパネルセンサを駆動するための回路素子が搭載された基板である。表示装置１がタッチパネルセンサを備えない場合などでは、プリント基板８０は、他の機能を有する基板であってもよい。

プリント基板８０は、基材８２と、基材８２上に配置された導電性パターン８４とを有する。導電性パターン８４は、たとえば、金属で構成されたグランドパターンである。

導電性部材９０は、反射層５０と導電性パターン８４とを接続する。導電性部材９２は、反射層６０と導電性パターン８４とを接続する。導電性部材９０，９２は、たとえばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）の導電層、導電性テープ、金属配線などである。

本実施の形態によれば、耐候性試験による擬似太陽光の照射で遮光層４０の温度が上昇し、遮光層４０付近の接合層３０の温度も上昇した場合、熱は反射層５０，６０と導電性部材９０，９２を介してプリント基板８０の導電性パターン８４に伝わるので、遮光層４０および接合層３０の熱を放熱できる。よって、遮光層４０と表示パネル１０とに挟まれた部分の接合層３０の温度上昇を抑制でき、熱による接合層３０の硬化率の低下を抑制できる。よって、第１の実施の形態よりも耐候性試験による接合層３０の劣化を抑制できる。

また、導電性部材９０，９２が接続される導電性パターン８４は、プリント基板８０の中で比較的面積が広いグランドパターンであるため、放熱性を高めやすい。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば、第１の実施の形態では反射層５０と反射層６０を設けたが、反射層５０と反射層６０のいずれか一方を設け、他方は設けなくてもよい。この場合、製造時に側方から照射された紫外光は反射層の設けられていない側では反射されないため、製造完了時点での遮光層４０と表示パネル１０とに挟まれた部分の接合層３０の硬化率は、第１の実施の形態より低減し得るが、耐候性試験による接合層３０の劣化が所望の範囲内であればこの構成を採用してもよい。

第２の実施の形態においても反射層５０と反射層６０のいずれか一方を設け、設けられた反射層に接続される導電性部材９０と導電性部材９２のいずれか一方を設けてもよい。この場合、製造完了時点での接合層３０の硬化率および接合層３０の温度上昇の抑制効果は第２の実施の形態より低減し得るが、耐候性試験による接合層３０の劣化が所望の範囲内であればこの構成を採用してもよい。これらの変形例では、第１および第２の実施の形態と比べ、製造工程を簡素化でき、表示装置１を低コスト化しやすい。

第２の実施の形態において、反射層５０と導電性パターン８４は、複数の位置で接続されてもよい。この変形例では、放熱性をさらに高めることができる。

第２の実施の形態において、導電性部材９０と導電性部材９２のいずれか一方を設け、他方は設けなくてもよい。この場合、接合層３０の温度上昇の抑制効果は低減し得るが、耐候性試験による接合層３０の劣化が所望の範囲内であればこの構成を採用できる。この変形例では、第２の実施の形態と比べ、製造工程を簡素化でき、表示装置１を低コスト化しやすい。

表示パネル１０は有機ＥＬ表示パネルでもよい。つまり表示装置１は、有機ＥＬ表示装置として構成されてもよい。

本発明の一態様は、次の通りである。
［項目１］
画像を表示する第１領域と、当該第１領域の周囲の第２領域とを含む表示パネルと、
光を透過する第３領域と、当該第３領域の周囲の第４領域とを含み、前記表示パネルに向かい合う保護層と、
前記表示パネルと前記保護層とを接合する接合層と、
前記保護層と前記接合層との間における前記第４領域上に配置された遮光層と、
前記遮光層と前記接合層の間、および、前記表示パネルと前記接合層との間における前記第２領域上の少なくとも一方に配置された、光を反射する反射層と、
を備えることを特徴とする表示装置。
この態様によると、表示装置を製造する際、側方側から照射された光は、反射層により反射され、反射層が存在しない場合よりも内周側の部分に到達しやすくなる。そのため、遮光層と表示パネルとに挟まれた部分の接合層の硬化率を、反射層が存在しない場合よりも高めることができる。よって、耐候性試験による接合層の劣化を抑制できる。

［項目２］
前記反射層は金属層である、ことを特徴とする項目１に記載の表示装置。
この場合、反射層を容易に形成できる。

［項目３］
導電性パターンを有する基板と、
前記反射層と前記導電性パターンとを接続する導電性部材と、
を備えることを特徴とする項目２に記載の表示装置。
この場合、耐候性試験により遮光層の温度が上昇した場合、熱は反射層と導電性部材を介して基板の導電性パターンに伝わるので、遮光層および接合層の熱を効率良く放熱できる。よって、遮光層と表示パネルとに挟まれた部分の接合層の温度上昇を抑制でき、熱による接合層の硬化率の低下を抑制できる。よって、耐候性試験による接合層の劣化をさらに抑制できる。

［項目４］
前記反射層の内周側の縁部は、前記遮光層の内周側の縁部よりも外周側に位置する、ことを特徴とする項目１から３のいずれかに記載の表示装置。
この場合、反射層を視認されにくくできる。

［項目５］
画像を表示する第１領域と、当該第１領域の周囲の第２領域とを含む表示パネルを準備する工程と、
光を透過する第３領域と、当該第３領域の周囲の第４領域とを含み、当該第４領域上に遮光層が配置された保護層を準備する工程と、
前記遮光層上、および、前記表示パネルの前記第２領域上の少なくとも一方に、光を反射する反射層を形成する工程と、
前記保護層の前記遮光層側の面が前記表示パネルに向かい合うように、光硬化型の接着剤を挟んで当該表示パネルと当該保護層を貼り合わせる工程と、
前記表示パネルと前記保護層の貼り合わせ面に沿った方向から、および、当該保護層側から、前記接着剤に光を照射する工程と、
を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
この態様によると、貼り合わせ面に沿った方向から照射された光は、反射層により反射され、反射層が存在しない場合よりも接着剤の内周側の部分に到達しやすくなる。そのため、遮光層と表示パネルとに挟まれた部分の接合層の硬化率を、反射層が存在しない場合よりも高めることができる。よって、耐候性試験による接合層の劣化を抑制できる。

１…表示装置、Ａ１…第１領域、Ａ２…第２領域、Ａ３…第３領域、Ａ４…第４領域、１０…表示パネル、１６…遮光層、１６ｅ…縁部、２０…保護層、３０…接合層、３２…接着剤、４０…遮光層、４０ｅ…縁部、５０…反射層、５０ｅ…縁部、６０…反射層、６０ｅ…縁部、８０…プリント基板、８４…導電性パターン、９０，９２…導電性部材。

Claims (5)

1. 画像を表示する第１領域と、当該第１領域の周囲の第２領域とを含む表示パネルと、
   光を透過する第３領域と、当該第３領域の周囲の第４領域とを含み、前記表示パネルに向かい合う保護層と、
   前記表示パネルと前記保護層とを接合する接合層と、
   前記保護層と前記接合層との間における前記第４領域上に配置された遮光層と、
   前記遮光層と前記接合層の間、および、前記表示パネルと前記接合層との間における前記第２領域上の少なくとも一方に配置された、光を反射する反射層と、
   を備えることを特徴とする表示装置。
2. 前記反射層は金属層である、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 導電性パターンを有する基板と、
   前記反射層と前記導電性パターンとを接続する導電性部材と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記反射層の内周側の縁部は、前記遮光層の内周側の縁部よりも外周側に位置する、ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。
5. 画像を表示する第１領域と、当該第１領域の周囲の第２領域とを含む表示パネルを準備する工程と、
   光を透過する第３領域と、当該第３領域の周囲の第４領域とを含み、当該第４領域上に遮光層が配置された保護層を準備する工程と、
   前記遮光層上、および、前記表示パネルの前記第２領域上の少なくとも一方に、光を反射する反射層を形成する工程と、
   前記保護層の前記遮光層側の面が前記表示パネルに向かい合うように、光硬化型の接着剤を挟んで当該表示パネルと当該保護層を貼り合わせる工程と、
   前記表示パネルと前記保護層の貼り合わせ面に沿った方向から、および、当該保護層側から、前記接着剤に光を照射する工程と、
   を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。

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