JP2020106774A - 液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】表示画像の品質の低下を抑制できる液晶表示装置を提供する。【解決手段】第1液晶セル110を有する第1表示パネル100と、第2液晶セル210を有する第2表示パネル200と、第1表示パネル100と第2表示パネル200とを接合する接合部材500とを備え、接合部材500は、光硬化性樹脂によって構成されており、第1表示パネル100の厚み方向の断面であって、且つ第1表示パネル100の長軸方向または短軸方向のいずれかに平行な断面において、接合部材500の中央代表点の相対硬化反応率は、接合部材500の端部代表点の相対硬化反応率よりも大きく、接合部材500の中央代表点の相対硬化反応率と接合部材500の端部代表点の相対硬化反応率との差又は比が、4%以内である。【選択図】図2

Description

本開示は、液晶表示装置に関する。
液晶セルを含む表示パネルを用いた液晶表示装置は、テレビ又はモニタ等のディスプレイとして利用されている。しかしながら、液晶表示装置は、有機EL(Electro Luminescence)表示装置と比べてコントラスト比が低い。
そこで、従来、液晶表示装置のコントラスト比を向上させる技術として、2枚の表示パネルを重ね合わせて、それぞれの表示パネルに画像を表示させる技術が提案されている(例えば特許文献1)。この技術は、前後に配置された2枚の表示パネルのうちの前面側(観察者側)の表示パネルにカラー画像を表示し、背面側(バックライト側)の表示パネルに白黒画像を表示することにより、コントラスト比の向上を図るものである。
この場合、2枚の表示パネルは、例えば、紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂によって構成された光学透明粘着シート(OCA:Optically Clear Adhesive)又は光学透明接着樹脂(OCR:Optically Clear Resin)等の接合部材を用いて貼り合わされる。
特開2011−076107号公報
しかしながら、接合部材によって接合された2枚の表示パネルを有する液晶表示装置では、長時間の使用によって、通電時に表示画面の周辺部に枠状の輝度ムラが発生する場合がある。この結果、液晶表示装置の表示画像の品質が低下する。
本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、表示画像の品質の低下を抑制できる液晶表示装置を提供することを目的とする。
本開示に係る第1の液晶表示装置の一態様は、第1液晶セルを有する第1表示パネルと、第2液晶セルを有する第2表示パネルと、前記第1表示パネルと前記第2表示パネルとを接合する接合部材とを備え、前記接合部材は、光硬化性樹脂によって構成されており、前記第1表示パネルの厚み方向の断面であって、且つ前記第1表示パネルの長軸方向または短軸方向のいずれかに平行な断面において、前記接合部材の中央代表点の相対硬化反応率は、前記接合部材の端部代表点の相対硬化反応率よりも大きく、前記接合部材の中央代表点の相対硬化反応率と前記接合部材の端部代表点の相対硬化反応率との差が、4%以内である。
本開示に係る第2の液晶表示装置の一態様は、第1液晶セルを有する第1表示パネルと、第2液晶セルを有する第2表示パネルと、前記第1表示パネルと前記第2表示パネルとを接合する接合部材とを備え、前記接合部材は、光硬化性樹脂によって構成されており、前記第1表示パネルの厚み方向の断面であって、且つ前記第1表示パネルの長軸方向または短軸方向のいずれかに平行な断面において、前記接合部材の中央代表点の相対硬化反応率は、前記接合部材の端部代表点の相対硬化反応率よりも大きく、前記接合部材の端部代表点の相対硬化反応率を前記接合部材の中央代表点の相対硬化反応率で除算した値が、0.96以上である。
本開示に係る第3の液晶表示装置の一態様は、第1液晶セルを有する第1表示パネルと、第2液晶セルを有する第2表示パネルと、前記第1表示パネルと前記第2表示パネルとを接合する接合部材とを備え、前記接合部材は、光硬化性樹脂によって構成されており、前記第1表示パネルの厚み方向の断面であって、且つ前記第1表示パネルの長軸方向または短軸方向のいずれかに平行な断面において、前記接合部材の端縁から中央に向かうときの前記接合部材の硬化反応率分布に、前記接合部材の相対硬化反応率が上昇してから飽和するまでの変遷領域が存在し、前記変遷領域における上昇開始点と上昇終了点とを結ぶ直線の傾きが、0.05%/mm以下である。
本開示に係る第4の液晶表示装置の一態様は、第1液晶セルを有する第1表示パネルと、第2液晶セルを有する第2表示パネルと、前記第1表示パネルと前記第2表示パネルとを接合する接合部材とを備え、前記接合部材は、光硬化性樹脂によって構成されており、前記第1表示パネルの厚み方向の断面であって、且つ前記第1表示パネルの長軸方向または短軸方向のいずれかに平行な断面において、前記接合部材の端縁から中央に向かうときの前記接合部材の硬化反応率分布に、前記接合部材の相対硬化反応率が上昇してから飽和するまでの変遷領域が存在し、前記変遷領域の中心は、前記接合部材の端縁から80mmまでの範囲に存在する。
本開示によれば、表示画面の周辺部に枠状の輝度ムラが発生することを抑制できるので、表示画像の品質が低下することを抑制できる。
実施の形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す図である。 実施の形態に係る液晶表示装置の構成を示す断面図である。 実施の形態に係る液晶表示装置の部分断面図である。 実施の形態に係る液晶表示装置の拡大断面図である。 液晶表示装置の表示画面に発生した枠状の輝度ムラを模式的に示す図である。 液晶表示装置を長時間使用したときに、接合部材によって貼り合わされた2つの表示パネルの間の接合部材の端部領域が収縮して液晶セルの厚さが変動する様子を模式的に示す図である。 図7の(a)は、枠状の輝度ムラが実際に発生した液晶表示装置を2次元輝度計で計測したときの2次元輝度分布を示す図であり、図7の(b)は、図7の(a)にB−B線における断面輝度分布を示す図であり、図7の(c)は、2枚の表示パネルの間の接合部材の端部領域が収縮したときに、一方の表示パネルの液晶セルの短軸方向における厚さの変化のシミュレーション結果を示す図である。 枠状の輝度ムラが発生した液晶表示装置と枠状の輝度ムラが発生しなかった液晶表示装置とについて、接合部材の短軸方向における硬化反応率の分布を示す図である。
以下、本開示の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、及び、構成要素の配置位置や接続形態などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
(実施の形態)
まず、実施の形態に係る液晶表示装置1について、図1を用いて説明する。図1は、実施の形態に係る液晶表示装置1の概略構成を示す図である。
液晶表示装置1は、液晶セルを含む表示パネルを複数重ね合わせて構成された画像表示装置の一例であって、静止画像又は動画像の画像(映像)を表示する。
図1に示すように、本実施の形態における液晶表示装置1は、複数の表示パネルとして、観察者に近い位置(前側)に配置された第1表示パネル100と、第1表示パネル100より観察者から遠い位置(後側)に配置された第2表示パネル200とを備える。
さらに、液晶表示装置1は、第1表示パネル100及び第2表示パネル200の後側に配置されたバックライト300を備える。具体的に、バックライト300は、第2表示パネル200の後側に配置されている。
第1表示パネル100は、メインパネルであって、ユーザが視認する画像を表示する。本実施の形態において、第1表示パネル100は、カラー画像を表示する。第1表示パネル100には、入力映像信号に応じたカラー画像を第1画像表示領域101(アクティブ領域)に表示するために、第1ソースドライバ102及び第1ゲートドライバ103が設けられている。
具体的には、第1表示パネル100の液晶セルには、第1ソースドライバ102が実装された第1ソースFPC(Flexible Printed Circuits)104と、第1ゲートドライバ103が実装された第1ゲートFPC105とが接続されている。
また、第1ソースFPC104の第1表示パネル100側とは反対側の部分には、第1回路基板106が接続されている。第1回路基板106は、略矩形板状のプリント基板(PCB;Printed Circuit Board)であり、第1回路基板106には、複数の電子部品が実装されている。第1回路基板106は、第1タイミングコントローラ410から出力された各種信号を第1ソースFPC104に実装された第1ソースドライバ102に伝達する機能を有する。
第1表示パネル100の第1画像表示領域101にカラー画像を表示する場合、第1タイミングコントローラ410から出力される各種信号が第1ソースドライバ102及び第1ゲートドライバ103に入力される。
第2表示パネル200は、第1表示パネル100の背面側に配置されるサブパネルである。本実施の形態において、第2表示パネル200は、第1表示パネル100に表示されるカラー画像に対応した画像のモノクロ画像(白黒画像)を、そのカラー画像に同期させて表示する。第2表示パネル200には、入力映像信号に応じたモノクロ画像を第2画像表示領域201に表示するために、第2ソースドライバ202及び第2ゲートドライバ203が設けられている。
具体的には、第2表示パネル200の液晶セルには、第2ソースドライバ202が実装された第2ソースFPC204と、第2ゲートドライバ203が実装された第2ゲートFPC205とが接続されている。
また、第2ソースFPC204の第2表示パネル200側とは反対側の部分には、第2回路基板206が接続されている。第2回路基板206は、略矩形板状のプリント基板(PCB)であり、第2回路基板206には、複数の電子部品が実装されている。第2回路基板206は、第2タイミングコントローラ420から出力された各種信号を第2ソースFPC204に実装された第2ソースドライバ202に伝達する機能を有する。
第2表示パネル200の第2画像表示領域201にモノクロ画像を表示する場合、第2タイミングコントローラ420から出力される各種信号が第2ソースドライバ202及び第2ゲートドライバ203に入力される。
第1画像表示領域101及び第2画像表示領域201は、マトリクス状に配列された複数の画素を有する。第1画像表示領域101の画素数と第2画像表示領域201の画素数とは同じであってもよいし異なっていてもよい。
また、第1表示パネル100及び第2表示パネル200の駆動方式は、例えばIPS(In Plane Switching)方式又はFFS(Fringe Field Switching)方式等の横電界方式であるが、これに限るものではなく、VA(Vertical Alignment)方式又はTN(Twisted Nematic)方式等であってもよい。
バックライト300は、第1表示パネル100及び第2表示パネル200の背面側に配置された光源ユニットであり、第1表示パネル100及び第2表示パネル200に向けて光を照射する。本実施の形態において、バックライト300は、平面状の均一な拡散光(散乱光)をむらなく照射する面光源ユニットである。
バックライト300は、例えば、LED(Light Emitting Diode)を光源とするLEDバックライトであるが、これに限るものではない。また、本実施の形態において、バックライト300は、直下型であるが、エッジ型であってもよい。なお、バックライト300の具体的な構成については後述する。
液晶表示装置1は、さらに、第1タイミングコントローラ410及び第2タイミングコントローラ420に画像データを出力する画像処理部430を備える。
画像処理部430は、外部のシステム(図示せず)から送信された入力映像信号Dataを受信し、画像処理を実行した後、第1タイミングコントローラ410に第1画像データDAT1を出力し、第2タイミングコントローラ420に第2画像データDAT2を出力する。また画像処理部430は、第1タイミングコントローラ410及び第2タイミングコントローラ420に同期信号等の制御信号(図1では省略)を出力する。第1画像データDAT1は、カラー表示用の画像データであり、第2画像データDAT2は、モノクロ表示用の画像データである。
このように、本実施の形態に係る液晶表示装置1では、第1表示パネル100及び第2表示パネル200の2つの表示パネルを重ね合わせて画像を表示しているので、黒を引き締めることができる。これにより、高コントラスト比の画像を表示することができる。
次に、第1表示パネル100及び第2表示パネル200の詳細な構造について、図2を用いて説明する。図2は、実施の形態に係る液晶表示装置1の構成を示す断面図である。
図2に示すように、液晶表示装置1は、第1表示パネル100と、第2表示パネル200と、第1表示パネル100及び第2表示パネル200を接合する接合部材500とを備える。つまり、第1表示パネル100と第2表示パネル200とは、接合部材500によって貼り合わされている。
第1表示パネル100は、第1液晶セル110と、第1液晶セル110を挟む一対の第1偏光板120とを有する。
第1液晶セル110は、第1TFT(Thin Film Transistor)基板111と、第1TFT基板111に対向する第1対向基板112と、第1TFT基板111及び第1対向基板112の間に配置された第1液晶層113とを備える。本実施の形態において、第1液晶セル110は、第1対向基板112が第1TFT基板111よりも前方に位置するように配置されている。
第1TFT基板111は、ガラス基板等の透明基板にTFT層(不図示)が形成された基板である。TFT層には、マトリクス状に配列された画素の各々に対応して設けられたTFT及びTFTを駆動する配線等が形成されている。TFT層の平坦化層上には、第1液晶層113に電圧を印加するための画素電極が形成されている。
第1対向基板112は、ガラス基板等の透明基板に画素形成層としてカラーフィルタ層が形成されたCF基板である。第1対向基板112の画素形成層は、ブラックマトリクス(黒色部)及びカラーフィルタ(着色部)を有する。ブラックマトリクスは、例えば格子状又はストライプ状に形成されており、ブラックマトリクスには、画素を構成するマトリクス状の複数の開口部が形成されている。ブラックマトリクスの各開口部内にはカラーフィルタが形成されている。つまり、ブラックマトリクスは、カラーフィルタを囲んでいる。各カラーフィルタは、例えば、赤色用のカラーフィルタ、緑色用のカラーフィルタ、又は、青色用のカラーフィルタである。各色のカラーフィルタは、各画素に対応している。なお、画素形成層を覆うようにオーバーコート層が形成されている。さらに、オーバーコート層の表面には配向膜が形成されている。
第1液晶層113は、第1TFT基板111と第1対向基板112との間に封止されている。具体的には、第1液晶層113は、第1TFT基板111に形成された配向膜と第1対向基板112に形成された配向膜との間に封止されている。第1液晶層113の液晶材料は、駆動方式に応じて適宜選択することができる。なお、第1液晶層113の厚さ(セルギャップ)は、例えば、2.5μm〜6μmであるが、これに限るものではない。
一対の第1偏光板120は、第1液晶セル110の接合部材500側(第2液晶セル210側)の面に貼り付けられた接合側の第1偏光板121と、第1液晶セル110の接合部材500側とは反対側の面に貼り付けられた非接合側の第1偏光板122とによって構成されている。
具体的には、接合側の第1偏光板121は、第1液晶セル110の第1TFT基板111の表面に貼り付けられるとともに、接合部材500に接合される。一方、非接合側の第1偏光板122は、第1液晶セル110の第1対向基板112の表面に貼り付けられている。
一対の第1偏光板120(接合側の第1偏光板121、非接合側の第1偏光板122)は、偏光方向が互いに直交するように配置されている。つまり、一対の第1偏光板120は、クロスニコルで配置されている。
一対の第1偏光板120の各々は、例えば樹脂材料からなるシート状の偏光フィルムである。本実施の形態において、一対の第1偏光板120のうち接合部材500に接合される接合側の第1偏光板121は、偏光子121aと、偏光子121aの接合部材500側に配置される光拡散粘着層121bとを有する。偏光子121a及び光拡散粘着層121bの各々は、例えば、TAC(Triacetylcellulose:トリアセチルセルロース)フィルム等の透明樹脂フィルムによって支持されている。一方、一対の第1偏光板120のうち接合部材500に接合されない非接合側の第1偏光板122は、接合側の第1偏光板121と同様に、偏光子及びTAC等を有しているが、光拡散粘着層を有していない。
なお、一対の第1偏光板120の各々には、最外層として透明保護フィルムが含まれていてもよい。また、一対の第1偏光板120の一方には、位相差板(位相差フィルム)が含まれていてもよい。
第2表示パネル200は、第2液晶セル210と、第2液晶セル210を挟む一対の第2偏光板220とを有する。
第2液晶セル210は、第2TFT基板211と、第2TFT基板211に対向する第2対向基板212と、第2TFT基板211及び第2対向基板212の間に配置された第2液晶層213とを備える。本実施の形態において、第2液晶セル210は、第2TFT基板211が第2対向基板212よりも前方に位置するように配置されているが、第2対向基板212が第2TFT基板211よりも前方に位置するように配置されていてもよい。
第2TFT基板211は、第1TFT基板111と同様の構成であり、ガラス基板等の透明基板にTFT層(不図示)が形成された基板である。
第2対向基板212は、ガラス基板等の透明基板に画素形成層が形成された基板である。第2対向基板212の画素形成層は、画素を構成するマトリクス状の複数の開口部が形成されたブラックマトリクスを有する。第2対向基板212の画素形成層を覆うようにオーバーコート層が形成されている。さらに、オーバーコート層の表面には配向膜が形成されている。また、本実施の形態において、第2表示パネル200はモノクロ画像を表示するので、第2対向基板212の画素形成層には、カラーフィルタが形成されていない。したがって、第2対向基板212の画素形成層のブラックマトリクスの開口部内にはオーバーコート層が充填されている。
第2液晶層213は、第2TFT基板211と第2対向基板212との間に封止されている。具体的には、第2液晶層213は、第2TFT基板211に形成された配向膜と第2対向基板212に形成された配向膜との間に封止されている。第2液晶層213の液晶材料は、駆動方式に応じて適宜選択することができる。なお、第2液晶層213の厚さ(セルギャップ)は、例えば、第1液晶層113と同様に、2.5μm〜6μmであるが、これに限るものではない。
第2液晶セル210を挟む一対の第2偏光板220は、第1偏光板120と同様の構成であり、第2液晶セル210の接合部材500側(第1液晶セル110側)の面に貼り付けられた接合側の第2偏光板221と、第2液晶セル210の接合部材500側とは反対側の面に貼り付けられた非接合側の第2偏光板222とによって構成されている。
具体的には、接合側の第2偏光板221は、第2液晶セル210の第2TFT基板211の表面に貼り付けられるとともに、接合部材500に接合される。一方、非接合側の第2偏光板222は、第2液晶セル210の第2対向基板212の表面に貼り付けられている。
一対の第2偏光板220(接合側の第2偏光板221、非接合側の第2偏光板222)は、偏光方向が互いに直交するように配置されている。つまり、一対の第2偏光板220は、クロスニコルで配置されている。
一対の第2偏光板220の各々は、例えば樹脂材料からなるシート状の偏光フィルムである。本実施の形態において、一対の第2偏光板220のうち接合部材500に接合される接合側の第2偏光板221は、偏光子221aと、偏光子221aの接合部材500側に配置される光拡散粘着層221bとを有する。偏光子221a及び光拡散粘着層221bの各々は、例えば、TACフィルム等の透明樹脂フィルムによって支持されている。一方、一対の第2偏光板220のうち接合部材500に接合されない非接合側の第2偏光板222は、接合側の第2偏光板221と同様に、偏光子及びTAC等を有しているが、光拡散粘着層を有していない。
なお、一対の第2偏光板220の各々には、最外層として透明保護フィルムが含まれていてもよい。また、一対の第2偏光板220の一方には、位相差板(位相差フィルム)が含まれていてもよい。
接合部材500は、第1表示パネル100と第2表示パネル200とを接合する。具体的には、接合部材500は、第1表示パネル100の接合側の第1偏光板121と第2表示パネル200の接合側の第2偏光板221とを接合している。本実施の形態において、接合部材500は、接合側の第1偏光板121の光拡散粘着層121bに接しているとともに、接合側の第2偏光板221の光拡散粘着層221bに接している。
接合部材500は、第1表示パネル100と第2表示パネル200とを貼り合わせるための粘着層である。具体的には、接合部材500は、光学透明粘着シート(OCA)からなる接合シートである。
接合部材500は、例えば、紫外線硬化性樹脂等の光硬化性樹脂によって構成されている。光硬化性樹脂としては、アクリル系、シリコーン系、ウレタン系、ポリエステル系、又は、エポキシ系等の化合物が挙げられる。本実施の形態において、接合部材500は、アクリル系の紫外線硬化性樹脂によって構成されている。なお、「光硬化性樹脂」とは、露光により硬化し得る樹脂組成物を意味する。また、「露光」とは、紫外線等の光を照射することを意味する。
接合部材500は、予め固化することにより得られたシート状の光硬化性樹脂組成物を第1表示パネル100と第2表示パネル200との間に挿入して露光することで硬化させたものであってもよいし、第1表示パネル100及び第2表示パネル200の一方の上に液状の光硬化性樹脂組成物を塗布した後、その上に第1表示パネル100及び第2表示パネル200の他方を積層して露光することで硬化させたものであってもよい。
光硬化性樹脂は、溶剤を除去するための加熱を行う必要がないので、光硬化性樹脂としては無溶剤型であるとよい。「無溶剤型」とは、溶剤を含まない又は溶剤の含有割合が硬化性樹脂の総重量(100重量%)のうち5重量%以下であることを意味する。また、「溶剤」とは、沸点が150℃以下の液体(揮発性希釈剤)を意味する。なお、溶剤を含まない光硬化性樹脂を用いることで乾燥工程を省くことができるので、光硬化性樹脂は、溶剤を含まない方がよい。
また、光硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂と比べて、低温で硬化するとともに硬化速度が速い。このため、光硬化性樹脂を用いることで、低温かつ短い時間で第1表示パネル100と第2表示パネル200とを貼り合わせることができる。
光硬化性樹脂等の硬化性樹脂は、典型的には、硬化性基を有する硬化性化合物と、重合開始剤(反応開始剤)とを含む。また、硬化性樹脂には、必要に応じて、重合開始剤以外の他の化合物が含まれてもよい。他の化合物としては、粘着性付与剤、可塑剤又は安定剤等の添加剤等が挙げられる。
接合部材500によって接合された第1表示パネル100及び第2表示パネル200は、バックライト300とともに、フレーム等の保持部材によって保持される。
ここで、第1表示パネル100、第2表示パネル200及びバックライト300の詳細な構造と、第1表示パネル100、第2表示パネル200及びバックライト300の保持構造とについて、図3及び図4を用いて説明する。図3は、実施の形態に係る液晶表示装置1の部分断面図である。図4は、図3の拡大断面図である。なお、図3及び図4では、第1ゲートFPC105及び第2ゲートFPC205が設けられたゲートドライバ側の端部領域を示している。
図3及び図4に示すように、第1表示パネル100、第2表示パネル200及びバックライト300は、フレーム600によって保持されている。つまり、フレーム600は、第1表示パネル100と第2表示パネル200とバックライト300とを保持する保持部材である。本実施の形態において、フレーム600は、上フレーム610(第1フレーム)と、中フレーム620(第2フレーム)と、下フレーム630(第3フレーム)とによって構成されている。
第1表示パネル100の第1液晶セル110は、第1TFT基板111、第1対向基板112及び第1液晶層113に加えて、さらに、第1封止部材114及び第1周縁遮光層115を有する。
第1封止部材114は、第1TFT基板111と第1対向基板112との間に第1液晶層113を封止する。例えば、第1封止部材114は、第1TFT基板111及び第1対向基板112の外周端に沿って額縁状に形成されている。一例として、第1封止部材114の幅は、1〜2mm程度であるが、これに限らない。
第1周縁遮光層115は、第1画像表示領域101(アクティブ領域)の周辺の領域に形成されている。本実施の形態において、第1周縁遮光層115は、第1対向基板112に形成されている。第1周縁遮光層115は、例えば、第1画像表示領域101に形成されたブラックマトリクスと同様の材料によって形成することができる。一例として、第1周縁遮光層115の幅は、4〜5mm程度であるが、これに限らない。
同様に、第2表示パネル200の第2液晶セル210は、第2TFT基板211、第2対向基板212及び第2液晶層213に加えて、さらに、第2封止部材214及び第2周縁遮光層215を有する。
第2封止部材214は、第2TFT基板211と第2対向基板212との間に第2液晶層213を封止する。例えば、第2封止部材214は、第2TFT基板211及び第2対向基板212の外周端に沿って額縁状に形成されている。一例として、第2封止部材214の幅は、第1液晶セル110の第1封止部材114の幅と同じであって、1〜2mm程度であるが、これに限らない。
本実施の形態において、第2封止部材214は、第1液晶セル110の第1封止部材114よりも外側の位置に形成されている。具体的には、第2封止部材214の外側端は、第1封止部材114の外側端よりも外方に位置しており、第2封止部材214の内側端は、第1封止部材114の内側端よりも外方に位置している。
第2周縁遮光層215は、第2画像表示領域201(アクティブ領域)の周辺の領域に形成されている。本実施の形態において、第2周縁遮光層215は、第2対向基板212に形成されている。第2周縁遮光層215は、例えば、第2画像表示領域201に形成されたブラックマトリクスと同様の材料によって形成することができる。第2周縁遮光層215の幅は、第1周縁遮光層115の幅よりも狭い。一例として、第2周縁遮光層215の幅は、3〜4mm程度である。
本実施の形態において、第2周縁遮光層215は、第1液晶セル110の第1周縁遮光層115よりも外側の位置に形成されている。具体的には、第2周縁遮光層215の外側端は、第1周縁遮光層115の外側端よりも外方に位置しており、第2周縁遮光層215の内側端は、第1周縁遮光層115の内側端よりも外方に位置している。このように、第2周縁遮光層215の内側端を第1周縁遮光層115の内側端よりも外方に位置させることで、液晶表示装置1の表示画面を斜めから見たときに表示画像の端部領域の画質が悪く見えてしまうことを抑制することができる。
バックライト300は、複数のLED310と、透明基板320と、光学シート330と、反射板340とを有する。
複数のLED310の各々は、発光素子の一例である。LED310としては、例えば白色光を発する白色LED光源を用いることができる。本実施の形態において、バックライト300は、直下型バックライトであり、複数のLED310は、二次元的に配置されている。具体的には、複数のLED310は、下フレーム630の本体部631の底部にマトリクス状に配列されている。本実施の形態において、複数のLED310は、下フレーム630の凹部に配置された反射板340の底面上に配置されている。
LED310の前方(光出射側)には、透明基板320及び光学シート330が配置されている。つまり、透明基板320及び光学シート330は、下フレーム630の本体部631と対向している。
透明基板320は、例えば、可視光に対して透明なガラス板である。この場合、透明基板320としては、機械的強度に優れた強化ガラスを用いるとよい。透明基板320は、外周端部が下フレーム630の支持部632に支持されている。
光学シート330は、LED310から出射する光に対して光学作用を付与する。光学シート330としては、例えば、LED310からの光を拡散させるための拡散板(拡散シート)及び/又はプリズムシート等を用いることができる。光学シート330は、例えば樹脂材料によって構成された樹脂シートである。なお、光学シート330は、1枚であってもよいし、複数枚であってもよい。
上述のように、フレーム600は、上フレーム610と、中フレーム620と、下フレーム630とによって構成されている。上フレーム610、中フレーム620及び下フレーム630は、例えばネジにより互いに固定されている。
第1フレームである上フレーム610は、フレーム600において上側に配置されたフロントフレームである。上フレーム610は、第1表示パネル100の周辺部を覆う第1ベゼル部611と、第1ベゼル部611から下フレーム630側に延在する第1側壁部612とを有する。
第2フレームである中フレーム620は、上フレーム610と下フレーム630との間に配置されたミドルフレームである。中フレーム620は、第1表示パネル100及び第2表示パネル200をバックライト300側から支持している。中フレーム620は、第2表示パネル200の周辺部を覆う第2ベゼル部621と、第2ベゼル部621から下フレーム630側に延在する第2側壁部622とを有する。
第3フレームである下フレーム630は、フレーム600において背面側に配置されたリアフレームである。下フレーム630は、バックライト300のLED310を内部に収容する本体部631と、バックライト300の透明基板320及び反射板340を支持する支持部632とを有する。
次に、本実施の形態に係る液晶表示装置1の効果等について、本開示の技術を得るに至った経緯も含めて説明する。
光硬化性樹脂からなる接合部材によって貼り合わされた2枚の表示パネルを有する液晶表示装置を長時間使用すると、通電時に表示画面の周辺部に枠状の輝度ムラが発生するおそれがある。例えば、このような液晶表示装置1Xを2000時間使用すると、図5のハッチングで示されるように、液晶表示装置1Xの表示画面の周辺部に枠状の輝度ムラが発生した。このように、液晶表示装置1Xに枠状の輝度ムラが発生すると、表示画像の品質が低下する。
この原因について本願発明者らが検討したところ、本願発明者らは、図6に示すように、液晶表示装置1Xの長時間の使用によって、第1表示パネル100と第2表示パネル200との間の接合部材500Xが周縁以外の領域で収縮し、第1表示パネル100の第1TFT基板111及び第2表示パネル200の第2TFT基板211に、中央に向かう引っ張り応力が発生する。この引っ張り応力によって第1表示パネル100の第1TFT基板111と第2表示パネル200の第2TFT基板211とが歪んで、第1表示パネル100及び第2表示パネル200の各々の端部領域における液晶セルの厚さ(セル厚)が変動することで、枠状の輝度ムラが発生するのではないかと推定した。つまり、枠状の輝度ムラの発生は、液晶表示装置における表示パネルの液晶セルの端部領域の厚さが変動したことに起因しているのではないかと推定した。なお、図6では、偏光板を省略している。
本願発明者らは、この推定のもとに、枠状の輝度ムラが実際に発生した液晶表示装置の輝度を測定するとともに、液晶セルの厚さの変動に関するシミュレーションを行った。その結果を図7に示す。
図7の(a)は、枠状の輝度ムラが実際に発生した液晶表示装置を2次元輝度計で計測したときの2次元輝度分布を示す図であり、図7の(b)は、図7の(a)にB−B線(短軸方向)における断面輝度分布を示す図である。図7の(c)は、2枚の表示パネルの間の接合部材(OCA)の端部領域が収縮したときに、一方の表示パネルの液晶セルの短軸方向における厚さの変化(セル厚分布)のシミュレーション結果を示す図である。
図7の(b)と図7の(c)とを比較して分かるように、輝度分布とセル厚分布とがおおむね一致していることが分かった。つまり、2枚の表示パネルの間の接合部材の端部領域が収縮して表示パネルの液晶セルの厚さが変動した結果、枠状の輝度ムラが発生していると考えられる。
この結果をもとに、本願発明者らは、さらに、接合部材の端部領域が収縮する原因について検討した。具体的には、本願発明者らは、接合部材を構成する樹脂材料が光硬化性樹脂であることに着目し、接合部材の端部領域の収縮の原因が光硬化性樹脂にあるのではないかと考えて鋭意検討した。
その結果、接合部材の端部領域の収縮は、光硬化性樹脂の硬化反応率の分布に起因していることをつきとめた。硬化反応率の分布が生じる理由は必ずしも明確ではないが、光硬化性樹脂からなる接合部材によって貼り合わされた2枚の表示パネルを有する液晶表示装置を長時間使用すると、バックライトの光による光硬化性樹脂の追加反応等が発生する。
本願発明者らは、この知見をもとに鋭意検討した結果、2枚の表示パネルが接合部材によって接合された液晶表示装置では、接合部材の端部領域と中央領域とにおいて光硬化性樹脂の硬化反応率の差が生じていることに着目し、接合部材の中央領域の硬化反応率と接合部材の端部領域の硬化反応率との比を所定の範囲内にすることで、通電時の枠状の輝度ムラによる表示画像の品質の低下を抑制できるという着想を得た。
そこで、本願発明者らは、光硬化性樹脂によって構成された接合部材で接合された2枚の表示パネルを有する液晶表示装置について、枠状の輝度ムラが実際に発生したものと枠状の輝度ムラが発生しなかったものとのそれぞれの接合部材の硬化反応率の分布を測定した。その結果を図8に示す。
図8は、枠状の輝度ムラが発生した液晶表示装置(以下「ムラ発生品」と記載する)と枠状の輝度ムラが発生しなかった液晶表示装置(以下「ムラ未発生品」と記載する)とについて、接合部材の短軸方向における硬化反応率の分布を示している。図8では、ムラ発生品及びムラ未発生品のいずれについても、紫外線硬化性樹脂からなる接合部材によって接合された2枚の表示パネルを有する液晶表示装置を用いた。
図8において、縦軸は、接合部材の硬化反応率を示している。なお、図8では、ムラ発生品における接合部材の硬化反応率とムラ未発生品における接合部材の硬化反応率とを、実測値(絶対値)ではなく、相対硬化反応率という相対値で表記している。また、図8において、横軸は、短軸方向における接合部材の端縁からの位置を示しており、具体的には、横軸は、図4における接合部材500の端縁Pからの距離Dを示している。相対硬化反応率は、計測対象となる断面において計測された各地点の硬化反応率を、当該断面において最も値が大きい硬化反応率で除算した値を%で表したものである。例えば、図8に示す断面におけるムラ未発生品では、当該断面において最も大きい硬化反応率を示す地点は95mmの地点であり、各地点の相対硬化反応率は、計測された各地点の硬化反応率を、95mmの地点での硬化反応率で除算した値を%で表したものを採用する。
なお、ムラ発生品は、液晶表示装置を3000時間使用したものであり、ムラ未発生品は、液晶表示装置を2000時間使用したものである。また、図8では、短軸方向における接合部材の相対硬化反応率を示しているが、長軸方向における接合部材の相対硬化反応率についても図8に示す結果と同様の結果が得られた。
本願発明者らは、図8に示される硬化反応率分布の結果をもとに検討したところ、図1〜図4に示される液晶表示装置1において、第1表示パネル100又は第2表示パネル200の厚み方向の断面であって、且つ第1表示パネル100又は第2表示パネル200の長軸方向または短軸方向のいずれか一方に平行な断面において、接合部材500の中央代表点の相対硬化反応率と接合部材500の端部代表点の相対硬化反応率との差が少なくとも4%以内となっているか、あるいは、接合部材500の端部代表点の相対硬化反応率を接合部材500の中央代表点の相対硬化反応率で除算した値が0.96以上であることで、通電時の枠状の輝度ムラを抑制できることを見出した。
ここでいう接合部材500の中央代表点とは、前記断面において、接合部材500の中央となる位置をいい、図8では、第1表示パネル100又は第2表示パネル200の短軸方向に平行な断面において接合部材500の中央となる位置となる。また、接合部材500の端部代表点とは、前記断面において、接合部材500の端縁から10%中央側(内側)にずれた位置をいい、図8では、接合部材500の短軸方向の長さが385.8mmであるため、第1表示パネル100又は第2表示パネル200の短軸方向に平行な断面において接合部材500の短縁から38.6mm中央側にすれた位置となる。
つまり、接合部材500の中央領域の相対硬化反応率が接合部材500の端部領域の相対硬化反応率よりも大きい液晶表示装置1では、接合部材500の中央代表点の相対硬化反応率と接合部材500の端部代表点の相対硬化反応率との差が少なくとも4%以内になっているか、接合部材500の端部代表点の相対硬化反応率を接合部材500の中央代表点の相対硬化反応率で除算した値が0.96以上になっていれば、接合部材500における中央領域と端部領域との体積収縮差による第1液晶セル110又は第2液晶セル210の厚さの変動が抑制され、液晶表示装置1の通電時に枠状の輝度ムラが発生することを抑制できる。
さらに、本実施の形態に係る液晶表示装置1において、接合部材500の中央代表点の相対硬化反応率と接合部材500の端部代表点の相対硬化反応率との差が2%以内であるとよい。あるいは、接合部材500の端部代表点の相対硬化反応率を接合部材500の中央代表点の相対硬化反応率で除算した値が、0.98以上であるとよい。
これにより、接合部材500における中央領域と端部領域との体積収縮差による第1液晶セル110又は第2液晶セル210の厚さの変動を一層抑制することができる。したがって、液晶表示装置1の通電時に枠状の輝度ムラが発生することを一層抑制することができる。
また、図8に示すように、接合部材500の端縁(P)から中央に向かうときの接合部材500の硬化反応率分布には、接合部材500の相対硬化反応率が上昇してから飽和するまでの変遷領域TRが存在する。変遷領域TRは、硬化反応率分布における接合部材500の相対硬化反応率が上昇し始めてから概ね一定になるまでの領域であり、接合部材500の端部領域にあらわれる。
ここで、反応率が飽和した(概ね一定になるまでの領域)とは、ある地点における接合部材500の相対硬化反応率を、当該地点よりも5mm中央側の地点における接合部材500の相対硬化反応率で除算した値が、0.9990以上1.0010以下となれば、反応率が飽和したとみなすことができ、このある地点が変遷領域TRの中央側の端部(後述の上昇終了点)とみなすことができる。
例えば、液晶表示装置1の表示領域のサイズ(画面サイズ)にかかわらず、硬化反応率分布の変遷領域TRの中心は、第1表示パネル100の第1画像表示領域101内及び第2表示パネル200の第2画像表示領域201内であって、接合部材500の端縁(P)から80mm、換言すれば、接合部材500の端縁(P)から20%までの範囲に存在している。液晶表示装置の通電時に発生する枠状の輝度ムラは、変遷領域TRの中心付近に発生する。
なお、ムラ発生品の変遷領域TRとムラ未発生品の変遷領域TRとは、同じ位置であってもよいし、異なった位置であってもよい。つまり、ムラ発生品の変遷領域TRとムラ未発生品の変遷領域TRとにおいて、硬化反応率の上昇開始点同士又は上昇終了点同士は、同じ位置であってもよいし、異なった位置であってもよい。
複数のムラ発生品を検討したところ、ムラ発生品における硬化反応率分布の変遷領域TRにおける上昇開始点と上昇終了点とを結ぶ直線の傾きは、おおむね0.05%/mmを上回っていた。図8に示されるムラ発生品についての硬化反応率分布の変遷領域TRにおける上昇開始点(P1S)と上昇終了点(P1F)とを結ぶ直線L1の傾きは、約0.08%/mmである。
逆に、複数のムラ未発生品を検討したところ、ムラ未発生品における硬化反応率分布の変遷領域TRにおける上昇開始点と上昇終了点とを結ぶ直線の傾きは、おおむね0.05%/mm以下であった。
したがって、液晶表示装置1における接合部材500について、硬化反応率分布の変遷領域TRにおける上昇開始点と上昇終了点とを結ぶ直線の傾きは、0.05%/mm以下であるとよい。
これにより、接合部材500における中央領域と端部領域との体積収縮差による第1液晶セル110又は第2液晶セル210の厚さの変動を効果的に抑制することができる。したがって、液晶表示装置1の通電時に枠状の輝度ムラが発生することを効果的に抑制できる。
また、多くのムラ未発生品では、硬化反応率分布の変遷領域TRにおける上昇開始点と上昇終了点とを結ぶ直線の傾きが0.03%/mm以上であった。
したがって、液晶表示装置1における接合部材500について、硬化反応率分布の変遷領域TRにおける上昇開始点と上昇終了点とを結ぶ直線の傾きは、0.03%/mm以下であるとよい。
これにより、接合部材500における中央領域と端部領域との体積収縮差による第1液晶セル110又は第2液晶セル210の厚さの変動を一層効果的に抑制することができる。したがって、液晶表示装置1の通電時に枠状の輝度ムラが発生することを一層効果的に抑制できる。なお、図8に示されるムラ未発生品についての硬化反応率分布の変遷領域TRにおける上昇開始点(P2S)と上昇終了点(P2F)とを結ぶ直線L2の傾きは、約0.02%/mmである。
以上説明したように、本実施の形態における液晶表示装置1によれば、接合部材500の硬化反応率分布が所望の範囲内に設定されているので、表示画面の周辺部に枠状の輝度ムラが発生することを抑制できる。したがって、表示画像の品質が低下することを抑制できる。
(変形例)
以上、本開示に係る液晶表示装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、硬化性樹脂としては、熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂があるが、上記実施の形態における接合部材500は、熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂のうち光硬化性樹脂のみによって構成されていたが、これに限らない。具体的には、接合部材500は、熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂の両方によって構成されていてもよい。
また、上記実施の形態において、接合部材500は、1つの層によって構成されていたが、複数の層によって構成されていてもよい。例えば、接合部材500は、厚み方向に積層された複数の粘着層によって構成されていてもよい。
また、上記実施の形態において、第1表示パネル100がカラー画像を表示し、第2表示パネル200がモノクロ画像を表示する構成としたが、これに限らない。例えば、第1表示パネル100がモノクロ画像を表示し、第2表示パネル200がカラー画像を表示する構成であってもよい。
また、上記実施の形態では、2つの表示パネルを用いたが、これに限らない。例えば、3つ以上の表示パネルを用いてもよい。この場合、隣り合う2つの表示パネルの間ごとに接合部材が挿入されていればよい。
その他、上記実施の形態及び変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
1 液晶表示装置
100 第1表示パネル
101 第1画像表示領域
102 第1ソースドライバ
103 第1ゲートドライバ
104 第1ソースFPC
105 第1ゲートFPC
106 第1回路基板
110 第1液晶セル
111 第1TFT基板
112 第1対向基板
113 第1液晶層
114 第1封止部材
115 第1周縁遮光層
120 第1偏光板
121 接合側の第1偏光板
121a、221a 偏光子
121b、221b 光拡散粘着層
122 非接合側の第1偏光板
200 第2表示パネル
201 第2画像表示領域
202 第2ソースドライバ
203 第2ゲートドライバ
204 第2ソースFPC
205 第2ゲートFPC
206 第2回路基板
210 第2液晶セル
211 第2TFT基板
212 第2対向基板
213 第2液晶層
214 第2封止部材
215 第2周縁遮光層
220 第2偏光板
221 接合側の第2偏光板
222 非接合側の第2偏光板
300 バックライト
310 LED
320 透明基板
330 光学シート
340 反射板
410 第1タイミングコントローラ
420 第2タイミングコントローラ
430 画像処理部
500 接合部材
600 フレーム
610 上フレーム
611 第1ベゼル部
612 第1側壁部
620 中フレーム
621 第2ベゼル部
622 第2側壁部
630 下フレーム
631 本体部
632 支持部

Claims (10)

  1. 第1液晶セルを有する第1表示パネルと、
    第2液晶セルを有する第2表示パネルと、
    前記第1表示パネルと前記第2表示パネルとを接合する接合部材とを備え、
    前記接合部材は、光硬化性樹脂によって構成されており、
    前記第1表示パネルの厚み方向の断面であって、且つ前記第1表示パネルの長軸方向または短軸方向のいずれかに平行な断面において、前記接合部材の中央代表点の相対硬化反応率は、前記接合部材の端部代表点の相対硬化反応率よりも大きく、
    前記接合部材の中央代表点の相対硬化反応率と前記接合部材の端部代表点の相対硬化反応率との差が、4%以内である、
    液晶表示装置。
  2. 第1液晶セルを有する第1表示パネルと、
    第2液晶セルを有する第2表示パネルと、
    前記第1表示パネルと前記第2表示パネルとを接合する接合部材とを備え、
    前記接合部材は、光硬化性樹脂によって構成されており、
    前記第1表示パネルの厚み方向の断面であって、且つ前記第1表示パネルの長軸方向または短軸方向のいずれかに平行な断面において、前記接合部材の中央代表点の相対硬化反応率は、前記接合部材の端部代表点の相対硬化反応率よりも大きく、
    前記接合部材の端部代表点の相対硬化反応率を前記接合部材の中央代表点の相対硬化反応率で除算した値が、0.96以上である、
    液晶表示装置。
  3. 前記接合部材の中央代表点の相対硬化反応率と前記接合部材の端部代表点の相対硬化反応率との差が、2%以内である、
    請求項1に記載の液晶表示装置。
  4. 前記接合部材の端部代表点の相対硬化反応率を前記接合部材の中央代表点の相対硬化反応率で除算した値が、0.98以上である、
    請求項2に記載の液晶表示装置。
  5. 前記接合部材の端縁から中央に向かうときの前記接合部材の硬化反応率分布に、前記接合部材の相対硬化反応率が上昇してから飽和するまでの変遷領域が存在し、
    前記変遷領域における上昇開始点と上昇終了点とを結ぶ直線の傾きが、0.05%/mm以下である、
    請求項1又は2に記載の液晶表示装置。
  6. 前記傾きが、0.03%/mm以下である、
    請求項5に記載の液晶表示装置。
  7. 前記変遷領域の中心は、前記接合部材の端縁から80mmまでの範囲に存在する、
    請求項5又は6に記載の液晶表示装置。
  8. 前記光硬化性樹脂は、紫外線硬化性樹脂である、
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  9. 第1液晶セルを有する第1表示パネルと、
    第2液晶セルを有する第2表示パネルと、
    前記第1表示パネルと前記第2表示パネルとを接合する接合部材とを備え、
    前記接合部材は、光硬化性樹脂によって構成されており、
    前記第1表示パネルの厚み方向の断面であって、且つ前記第1表示パネルの長軸方向または短軸方向のいずれかに平行な断面において、前記接合部材の端縁から中央に向かうときの前記接合部材の硬化反応率分布に、前記接合部材の相対硬化反応率が上昇してから飽和するまでの変遷領域が存在し、
    前記変遷領域における上昇開始点と上昇終了点とを結ぶ直線の傾きが、0.05%/mm以下である、
    液晶表示装置。
  10. 第1液晶セルを有する第1表示パネルと、
    第2液晶セルを有する第2表示パネルと、
    前記第1表示パネルと前記第2表示パネルとを接合する接合部材とを備え、
    前記接合部材は、光硬化性樹脂によって構成されており、
    前記第1表示パネルの厚み方向の断面であって、且つ前記第1表示パネルの長軸方向または短軸方向のいずれかに平行な断面において、前記接合部材の端縁から中央に向かうときの前記接合部材の硬化反応率分布に、前記接合部材の相対硬化反応率が上昇してから飽和するまでの変遷領域が存在し、
    前記変遷領域の中心は、前記接合部材の端縁から80mmまでの範囲に存在する、
    液晶表示装置。
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