JP2024094814A - 表示装置および表示装置の製造方法 - Google Patents

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佳克 今関
陽一 上條
光一 宮坂
修一 大澤
義史 亀井
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Abstract

Figure 2024094814000001
【課題】表示パネルと色分離素子とを接着剤によって確実に接着すること。
【解決手段】表示装置1は、画像を表示する表示領域DAを有する表示面10aおよび表示面10aとは反対側の反対面10bを有する表示パネル10と、表示パネル10の反対面10b側に配置され、光源からの光を分散して互いに波長が異なる複数の分離光SRを表示パネル10に出射する色分離素子30と、表示パネル10と色分離素子30とを接着している接着剤部40と、を備え、接着剤部40は、平面視において表示パネル10の周縁と重なる。
【選択図】図2

Description

本開示は、表示装置および表示装置の製造方法に関する。
特許文献1の表示装置は、画素を有する液晶表示パネル、色分離素子、および、色分離素子に光を出射する面光源装置を備えている。色分離素子は、面光源装置からの光を互いに異なる色の光に分離して液晶表示パネルの画素に集光させる。
特開平10-319217号公報
特許文献1の表示装置においては、液晶表示パネル(表示パネル)と色分離素子とは例えば接着剤によって接着される。また、色分離素子からの光が画素に集光されるように、液晶表示パネル(表示パネル)と色分離素子との間には所定の距離を有して接着されており、当該所定の距離が維持されることが望ましい。つまり、表示パネルと色分離素子とが接着剤によって確実に接着されていることが望まれている。
本開示は、表示パネルと色分離素子とを接着剤によって確実に接着することができる表示装置および表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
本開示の表示装置は、画像を表示する表示領域を有する表示面および前記表示面とは反対側の反対面を有する表示パネルと、前記表示パネルの前記反対面側に配置され、光源からの光を分散して互いに波長が異なる複数の分離光を前記表示パネルに出射する色分離素子と、前記表示パネルと前記色分離素子とを接着している接着剤部と、を備え、前記接着剤部は、平面視において前記表示パネルの周縁と重なる。
また、本開示の表示装置の製造方法は、光源からの光を分散して互いに波長が異なる複数の分離光を出射する色分離素子の板面に接着剤を塗布する工程と、前記色分離素子と表示パネルとを、平面視において前記表示パネルの周縁と前記接着剤とが重なる状態で貼り合わせる工程と、を含む。
図1は、本開示の実施形態に係る表示装置の平面図である。 図2は、表示装置の断面図である。 図3は、表示パネルの回路構成を示す図である。 図4は、表示パネルの断面図である。 図5は、色分離素子の断面図である。 図6は、色分離素子の拡大断面図である。 図7は、接着剤が塗布された色分離素子を示す斜視図である。 図8は、貼り合わせ工程で色分離素子と表示パネルとが貼り合わされた状態を示す斜視図である。 図9は、本開示の実施形態の変形例に係る表示装置の平面図である。
以下に、本開示の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の実施形態に記載した内容により本開示が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、本開示の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本開示の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
図面で示すX方向およびY方向は、互いに直交し、表示装置1に含まれる基板の主面と平行である。X方向の+X側、-X側、Y方向の+Y側、-Y側は、表示装置1の側方に相当する。Z方向は、X方向およびY方向と直交し、表示装置1の厚み方向に相当する。Z方向の+Z側は、表示装置1において画像が表示される前面側に相当し、Z方向の-Z側は、表示装置1の背面側に相当する。なお、X、Y、Zの方向は一例であって、本開示はこれらの方向に限定されない。
また、本明細書において、「平面視」はZ方向に沿って+Z側から-Z側に向かって表示装置1を見ることである。また、「側面視」はZ方向と直交する方向(つまりX方向およびY方向と平行な方向)に沿って表示装置1を見ることである。
<表示装置1>
図1は、本開示の実施形態に係る表示装置1の平面図である。図2は、表示装置1の断面図である。表示装置1は、フレキシブル配線基板(不図示)を介して電気的に接続されている外部装置(不図示)から出力される画像信号に基づいて画像を表示する。
表示装置1は、例えばヘッドアップディスプレイに適用される。ヘッドアップディスプレイは、車両のフロントガラスなどの透光体に画像を投影してユーザに虚像を視認させる。表示装置1は、表示パネル10、光源装置20、色分離素子30、および、接着剤部40を備える。光源装置20、色分離素子30および表示パネル10はZ方向に沿って-Z側から+Z側に向けてこの順に並んでいる。
表示パネル10は、透過型の液晶ディスプレイである。なお、表示パネル10は、例えば、有機ELディスプレイおよび無機ELディスプレイでもよい。図1および図2に示すように、表示パネル10は、画像が表示される表示領域DAを有する表示面10a、および、表示面10aとは反対側の反対面10bを有する。表示面10aは、表示パネル10の前面に相当する。なお、反対面10bは、表示パネル10の背面に相当する。図1に示すように、表示パネル10は、表示領域DAにおいてX方向およびY方向に沿って行列状に配置されている複数の画素Pを有している。
複数の画素Pは、それぞれ、第1副画素SP1、第2副画素SP2および第3副画素SP3を有している。第1副画素SP1は赤の副画素である。第2副画素SP2は緑の副画素である。第3副画素SP3は青の副画素である。第1副画素SP1、第2副画素SP2および第3副画素SP3は、X方向に沿ってこの順に並んでいる。第1副画素SP1、第2副画素SP2および第3副画素SP3の配列はいわゆるストライプ配列である。以下、第1副画素SP1、第2副画素SP2および第3副画素SP3を区別せずに説明する場合、単に「副画素SP」と記載する場合がある。なお、副画素SPの配列がストライプ配列に限定されないこと、および、副画素SPの色が上記の色に限定されないことは言うまでもない。
図3は、表示パネル10の回路構成を示す図である。表示パネル10は、駆動回路11、ならびに、複数の副画素SPそれぞれが有するスイッチング素子SW、副画素電極PE、共通電極CE、液晶容量LC、および、保持容量CSを備えている。
駆動回路11は、表示パネル10を駆動する。駆動回路11は、信号処理回路11a、信号出力回路11b、および、走査回路11cを備えている。
信号処理回路11aは、外部装置から送信される画像信号に基づいて、副画素SPの階調を示す副画素信号を信号出力回路11bに出力する。また、信号処理回路11aは、信号出力回路11bの動作と走査回路11cの動作とを同期させるクロック信号を信号出力回路11bおよび走査回路11cに出力する。
信号出力回路11bは、副画素信号を副画素SPに出力する。信号出力回路11bと複数の副画素SPとは、Y方向に沿って延びる複数の信号線Lbを介して電気的に接続されている。
走査回路11cは、信号出力回路11bによる副画素信号の出力と同期して、複数の副画素SPを走査する。走査回路11cと複数の副画素SPとは、X方向に沿って延びる複数の走査線Lcを介して電気的に接続されている。
平面視においてX方向において互いに隣接する2つの信号線LbおよびY方向において互いに隣接する2つの走査線Lcによって区画されている領域が副画素SPに相当する。
スイッチング素子SWは、例えば薄膜トランジスタ(TFT)によって構成されている。スイッチング素子SWにおいて、ソース電極と信号線Lbとが電気的に接続され、ゲート電極と走査線Lcとが電気的に接続されている。
副画素電極PEは、スイッチング素子SWのドレイン電極に接続されている。共通電極CEは、複数の走査線Lcに対応して複数配置されている。副画素電極PEおよび共通電極CEは、透光性を有する。
液晶容量LCは、副画素電極PEと共通電極CEとの間にある後述する液晶層13の液晶材料の容量成分である。保持容量CSは、共通電極CEと同電位の電極と、副画素電極PEと同電位の電極との間に配置されている。
図4は、表示パネル10の断面図である。副画素SPは、第1基板12、液晶層13、および、第2基板14をさらに備えている。第1基板12、液晶層13、および、第2基板14は、それぞれ透光性を有し、Z方向に沿って-Z側から+Z側に向けて、この順に配置されている。第1基板12および第2基板14は、平面視矩形状である。
第1基板12の+Z側の主面12aには、共通電極CEが配置されている。また、共通電極CEの前面には絶縁層ILが配置され、さらに、副画素電極PE、および、配向膜ALがさらに配置されている。
副画素電極PEは、絶縁層ILと配向膜ALとの間に配置されている。このように、共通電極CEと副画素電極PEは、第1基板12に配置されている。つまり、表示パネル10は、横電界方式の液晶ディスプレイである。
第2基板14は、第1基板12の前面側に位置する。第2基板14の背面には、カラーフィルタCF、遮光膜SM、および、配向膜ALが配置されている。遮光膜SMおよびカラーフィルタCFは、第2基板14と配向膜ALとの間に配置されている。
カラーフィルタCFは、平面視矩形状であり、1つの副画素SPに1つ配置されている。カラーフィルタCFは、透光性を有し、透過させる光のスペクトルのピークが予め定めされている。スペクトルのピークはカラーフィルタCFの色に対応する。カラーフィルタCFの色は副画素SPの色と同じである。つまり、赤の第1副画素SP1は赤のカラーフィルタCFを有し、緑の第2副画素SP2は緑のカラーフィルタCFを有し、青の第3副画素SP3は青のカラーフィルタCFを有する。
遮光膜SMは、遮光性を有し、X方向およびY方向において互いに隣接する複数の副画素SPの境界と平面視で重なる。すなわち、遮光膜SMは、信号線Lbおよび走査線Lcと平面視で重なる。なお、図4において、信号線Lbおよび走査線Lcの図示は省略されている。信号線Lbおよび走査線Lcは第1基板12の主面12aに配置されている。
液晶層13は、複数の液晶分子LMを含んで構成されている。液晶層13は、第1基板12と第2基板14との間にあり、平面視で表示領域DAと重なる。具体的には、液晶層13は、互いに対向する2つの配向膜ALの間にある。液晶分子LMの向きは、互いに対向する2つの配向膜ALによって規制される。
また、図2および図4に示すように、表示パネル10は、第1基板12の背面に配置されている第1偏光板15、および、第2基板14の前面に配置されている第2偏光板16をさらに備えている。
第1偏光板15は、Z方向と直交する透過軸を有している。第2偏光板16は、第1偏光板15の透過軸およびZ方向と直交する透過軸を有している。
また、図1に示すように、第1基板12は、平面視で第2基板14から露出する露出部12bを有する。露出部12bは平面視で第2基板14より-Y側にある。また、露出部12bの前面には、駆動回路11を含むICチップTiが配置されている。露出部12bの前面は、第1基板12の主面12aの一部である。
駆動回路11が画像信号に基づいて副画素信号を副画素SPに出力することで、液晶層13に電界が発生し、液晶分子LMの向きが変化する。これにより、表示パネル10を透過する光が変調されることで画像が表示される。
図2に示すように、光源装置20は、表示パネル10の背面側に配置されている。光源装置20は、表示パネル10に向けて光(以下、出射光と記載する)を出射する。光源装置20は、例えば直下型のバックライトであり、複数の発光ダイオード(不図示)を有する。
図1および図2に示すように、色分離素子30は、平面視で矩形状の板状である。色分離素子30は、平面視で表示パネル10より大きい。具体的には、色分離素子30の周縁は、表示パネル10の周縁より平面視で外側に位置する。なお、色分離素子30の一部が表示パネル10より平面視で外側に位置してもよい。
図2に示すように、色分離素子30は、表示パネル10の反対面10b側に配置されている。具体的には、色分離素子30は、表示パネル10と光源装置20との間に配置されている。色分離素子30は透光性を有し、光源装置20の出射光は色分離素子30を介して表示パネル10に入射する。
図5は、色分離素子30の断面図である。図6は、色分離素子30の拡大断面図である。色分離素子30は、光源装置20の出射光を分散して互いに波長が異なる複数の分離光SRを表示パネル10の画素Pに出射する。色分離素子30は、分離光SRを出射する分離領域SAを有している。分離領域SAは、表示パネル10と対向する色分離素子30の板面(色分離素子30の前面;以下、出射面30aと記載する場合がある)にあり、平面視で表示領域DAと重なる。
図6に示すように、分離領域SAから出射される分離光SRは、第1副画素SP1の色と同じ赤の第1分離光SR1、第2副画素SP2の色と同じ緑の第2分離光SR2および第3副画素SP3の色と同じ青の第3分離光SR3を有する。分離領域SAにおいて、色分離素子30の前面は所定の凹凸状である。
所定の凹凸状は、平面視で第1副画素SP1より大きく第1副画素SP1と平面視で重なる第1範囲H1から第1分離光SR1が第1副画素SP1に集まる形状である。また、所定の凹凸状は、平面視で第2副画素SP2より大きく第2副画素SP2と平面視で重なる第2範囲H2から第2分離光SR2が第2副画素SP2に集まる形状である。さらに、所定の凹凸状は、平面視で第3副画素SP3より大きく第3副画素SP3と平面視で重なる第3範囲H3から第3分離光SR3が第3副画素SP3に集まる形状である。
第1範囲H1は第1副画素SP1に対応して複数ある。第2範囲H2は第2副画素SP2に対応して複数ある。第3範囲H3は第3副画素SP3に対応して複数ある。第1範囲H1、第2範囲H2および第3範囲H3は平面視で互いに重なる部分を有する。
このように、色分離素子30は、光源装置20の出射光をカラーフィルタCFの各色に対応する波長ごとに分離し、カラーフィルタCFに対応する波長の光(分離光SR)を各カラーフィルタCFそれぞれに入射させて透過させる。これにより、表示装置1が色分離素子30を備えずに光源装置20の出射光が表示パネル10に直接入射する場合と比べて、光源装置20の出射光の光量の損失が抑制され、出射光の利用効率を向上させることができる。
図1および図2に示すように、接着剤部40は、表示パネル10と色分離素子30とを接着している。具体的には、接着剤部40は、表示パネル10の周縁部と色分離素子30の出射面30aとを接着している。
図1に示すように、接着剤部40は、平面視において表示領域DAおよび分離領域SAの周囲にある。換言すれば接着剤部40は、平面視において表示領域DAおよび分離領域SAより外側にある。また、接着剤部40は、平面視において第1偏光板15の周囲(平面視において第1偏光板15より外側)にある(図2参照)。
また、接着剤部40は、平面視において表示パネル10の周縁と重なる。具体的には、接着剤部40は、平面視において表示パネル10の周縁に沿って配置されている。接着剤部40は、重なり部41およびはみ出し部42を一体に有している。
重なり部41は、図1にハッチングにて示す接着剤部40の部位であり、平面視において、表示パネル10および色分離素子30の両方と重なる。
図2に示すように、重なり部41は、Z方向において表示パネル10と色分離素子30との間にあり、表示パネル10の反対面10bの周縁部および色分離素子30の出射面30aと接触しており、表示パネル10の反対面10bの周縁部と色分離素子30の出射面30aとを接着している。
図1に示すように、はみ出し部42は、平面視において表示パネル10の周縁から表示パネル10の側方にはみ出している。図2に示すように、はみ出し部42は、表示パネル10の側面10cおよび色分離素子30の出射面30aと接触しており、表示パネル10の側面10c(具体的には表示パネル10の側面10cにおける-Z側の部位)と色分離素子30の出射面30aとを接着している。このように、接着剤部40の一部であるはみ出し部42は、側面視において表示パネル10の側面10cと重なる。
また、接着剤部40は、表示パネル10の周縁部において、反対面10bの周縁部から側面10cの-Z側の部位で連続して接触しており、反対面10bの周縁と接触している。なお、本実施形態において、表示パネル10の側面10cは第1基板12の側面に相当する。
このように、接着剤部40は、色分離素子30の出射面30a、表示パネル10の反対面10bおよび側面10cと接触しており、色分離素子30の出射面30aと、表示パネル10の反対面10bおよび側面10cとを接着している。
また、接着剤部40は、不連続部40aを有している。不連続部40aは、接着剤部40の母材が途切れていることで形成される隙間である。不連続部40aは、表示パネル10と色分離素子30との間における接着剤部40より内側の空間と、接着剤部40より外側の空間とを連通する。これにより、表示パネル10と色分離素子30との間における接着剤部40より内側の空間において結露が発生することを抑制することができる。
本実施形態において、不連続部40aは、接着剤部40の-X側かつ-Y側の位置に1箇所ある。なお、接着剤部40の-X側かつ-Y側の位置に不連続部40aの位置が限定されないこと、および、不連続部40aの個数が1つに限定されないことは言うまでもない。
接着剤部40は、後述する接着剤が硬化することによって形成されている。接着剤は、一液型接着剤であり、例えばUV(紫外線)硬化型接着剤である。また、接着剤は、二液型接着剤でもよく、熱硬化型接着剤でもよい。
また、表示パネル10および色分離素子30は、表示パネル10と色分離素子30との間のZ方向距離が所定の距離となる状態で接着されている。所定の距離は、分離光SRが副画素SPに集まる距離である。
上記のように、色分離素子30の出射面30aと表示パネル10の反対面10bおよび側面10cとを接着剤部40が接着していることで、色分離素子30および表示パネル10と接着剤部40との接触面積の増大化を図ることができる。よって、表示パネル10と色分離素子30とを接着剤によって確実に接着することができる。
<表示装置1の製造方法>
次に、表示装置1の製造方法において、表示パネル10と色分離素子30とを接着する接着工程について説明する。
接着工程は、色分離素子30に接着剤を塗布する塗布工程、色分離素子30と表示パネル10とを貼り合わせる貼り合わせ工程、および、接着剤を硬化させる硬化工程を含む。塗布工程、貼り合わせ工程および硬化工程は、この順に行われる。
図7は、接着剤ADが塗布された色分離素子30を示す斜視図である。塗布工程では、色分離素子30の板面(出射面30a)に接着剤ADが塗布される。具体的には、接着剤ADは、出射面30aにおける分離領域SAの周囲に塗布される。また、接着剤ADは、平面視において表示パネル10の周縁と重なる位置に塗布される。接着剤ADは、ディスペンサを用いて塗布される。
接着剤ADの塗布が開始される開始位置P1と、接着剤ADの塗布が終了する終了位置P2とが平面視で互いに異なる。これにより、接着剤ADが硬化すると、接着剤部40の不連続部40aが形成される。
なお、上記のように接着剤ADは、一液型接着剤であり、混合物がない。よって、表示装置1の製造において、接着剤ADに混合物を混合する混合工程はない。したがって、接着剤ADには、当該混合工程によって空気が混入することによって生じる空隙を有さず、接着剤ADは当該空隙によって分裂することが抑制された状態で色分離素子30に塗布される。
図8は、貼り合わせ工程で色分離素子30と表示パネル10とが貼り合わされた状態を示す斜視図である。貼り合わせ工程では、色分離素子30と表示パネル10とを、平面視において表示パネル10の周縁と接着剤ADとが重なる状態で貼り合わせる。
具体的には、貼り合わせ工程では、色分離素子30の出射面30aと表示パネル10の反対面10bとが対向し、かつ、平面視において表示パネル10の周縁と接着剤ADとが重なる状態で表示パネル10が色分離素子30に近づくことで、表示パネル10の反対面10bの周縁部が接着剤ADと接触する。
さらに、色分離素子30の出射面30aと表示パネル10の反対面10bとの間のZ方向距離が上記の所定の距離となるまで表示パネル10が色分離素子30に近づくことで、接着剤ADが変形し、表示パネル10の側面10cに接触する。これにより、接着剤ADは、表示パネル10の周縁部において、反対面10bの周縁部から側面10cの-Z側の部位まで連続して接触する。
このように、貼り合わせ工程では、色分離素子30の出射面30aと表示パネル10の反対面10bとの間のZ方向距離が上記の所定の距離に調節され、表示パネル10の周縁部と色分離素子30の出射面30aとが接着剤ADを介して接着される。
色分離素子30と表示パネル10とが貼り合わされる際に、色分離素子30と表示パネル10との間において平面視で接着剤ADより内側にある空気は、図7および図8に示す接着剤ADの開始位置P1と終了位置P2との間から接着剤ADより外側に漏出する。これにより、色分離素子30と表示パネル10との間で空気が圧縮されることで生じる圧力によって、色分離素子30および表示パネル10が変形することが防止される。
次に、硬化工程では、接着剤ADが硬化される。上記のように接着剤ADはUV硬化型接着剤であり、接着剤ADに紫外線が照射されることで接着剤ADが硬化する。接着剤ADが硬化することで、不連続部40aを有する接着剤部40が形成される。なお、図8において、液晶層13、第1偏光板15および第2偏光板16は省略されている。
以上、本開示の好適な実施の形態を説明したが、本開示はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本開示の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本開示の技術的範囲に属する。
図9は、本開示の実施形態の変形例に係る表示装置1の平面図である。図9に示すように、接着剤部40は、不連続部40aを有さず、平面視において表示パネル10の周縁に全周に亘って配置されている。この場合、色分離素子30と表示パネル10との間において平面視で接着剤ADより内側に異物が混入することが抑制される。なお、この場合、上記の実施形態のように、表示装置1の製造工程において接着剤部40の不連続部40aが形成された後に、当該不連続部40aに接着剤ADを充填する。続けて不連続部40aに充填された接着剤ADを硬化させることで、接着剤部40を表示パネル10の周縁に全周に亘って配置してもよい。なお、上記の塗布工程または貼り合わせ工程において、開始位置P1と終了位置P2との間の接着剤ADの隙間に接着剤ADをさらに充填してもよい。また、上記の塗布工程において、分離領域SAの周囲に全周に亘って接着剤ADが塗布されることで、接着剤部40を表示パネル10の周縁に全周に亘って配置してもよい。
また、本実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書の記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本開示によりもたらされるものと解される。
1 表示装置
10 表示パネル
10a 表示パネルの表示面
10b 表示パネルの反対面
20 光源装置(光源)
30 色分離素子
30a 色分離素子の出射面
40 接着剤部
40a 不連続部
AD 接着剤
DA 表示領域
SA 分離領域
SR 分離光

Claims (8)

  1. 画像を表示する表示領域を有する表示面および前記表示面とは反対側の反対面を有する表示パネルと、
    前記表示パネルの前記反対面側に配置され、光源からの光を分散して互いに波長が異なる複数の分離光を前記表示パネルに出射する色分離素子と、
    前記表示パネルと前記色分離素子とを接着している接着剤部と、を備え、
    前記接着剤部は、平面視において前記表示パネルの周縁と重なる、
    表示装置。
  2. 前記接着剤部は、側面視において前記表示パネルの側面と重なる、
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記色分離素子は、前記反対面と対向し、前記分離光を出射する出射面を有し、
    前記接着剤部は、前記色分離素子の前記出射面と、前記表示パネルの前記反対面および側面とを接着している、
    請求項1に記載の表示装置。
  4. 前記接着剤部は、平面視において前記表示領域の周囲にある、
    請求項1に記載の表示装置。
  5. 前記接着剤部は、母材が途切れている不連続部を有する、
    請求項1に記載の表示装置。
  6. 前記色分離素子の周縁は、前記表示パネルの周縁より平面視で外側に位置する、
    請求項1に記載の表示装置。
  7. 光源からの光を分散して互いに波長が異なる複数の分離光を出射する色分離素子の板面に接着剤を塗布する工程と、
    前記色分離素子と表示パネルとを、平面視において前記表示パネルの周縁と前記接着剤とが重なる状態で貼り合わせる工程と、を含む、
    表示装置の製造方法。
  8. 前記貼り合わせる工程では、前記表示パネルの側面に前記接着剤が接触する、
    請求項7に記載の表示装置の製造方法。
JP2022211625A 2022-12-28 2022-12-28 表示装置および表示装置の製造方法 Pending JP2024094814A (ja)

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