特開 2023-148377 表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023148377

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/1335 20060101AFI20231005BHJP

   G02B 5/30 20060101ALI20231005BHJP

   G02B 5/18 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

G02F1/1335

G02F1/1335 505

G02B5/30

G02B5/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022056357

(22)【出願日】2022-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大澤 修一

(72)【発明者】

【氏名】今関 佳克

(72)【発明者】

【氏名】上條 陽一

(72)【発明者】

【氏名】宮坂 光一

(72)【発明者】

【氏名】亀井 義史

【テーマコード（参考）】

2H149

2H249

2H291

【Ｆターム（参考）】

2H149AA02

2H149AB13

2H149AB16

2H149BA02

2H149FC08

2H149FC09

2H249AA03

2H249AA18

2H249AA23

2H249AA60

2H249AA64

2H249AA66

2H249AA68

2H291FA02Y

2H291FA22X

2H291FA22Z

2H291FA48Z

2H291FA81Z

2H291FA95Z

2H291FB13

2H291FD04

2H291FD13

2H291FD15

2H291FD35

2H291GA19

2H291GA23

2H291LA34

(57)【要約】

【課題】 高温環境下の信頼性試験の実施後も、色分離素子基板と液晶パネルとの接着位置を初期位置に維持する。
【解決手段】 実施形態の表示装置は、光源からのバックライトを入射して表示映像に合わせてカラーフィルタで指定色成分を吸収する液晶パネルと、前記液晶パネルと前記光源との間に配置され、透明素材基板の一方面に色分離素子が形成される色分離素子基板とを備える。前記色分離素子基板には、前記液晶パネルに対向する面の周縁部に一定幅の接合領域が設けられ、前記接合領域の内側の有効表示領域に色分離素子となる色分離溝が形成される。前記液晶パネルには、前記バックライトの入射面側の透明素材基板の周縁部に一定幅の接合領域が設けられ、前記接合領域の内側に偏光板が配置される。前記色分離素子基板の接合領域と前記液晶パネルの接合領域とは、シール材を塗布し硬化させたシール材層を介して接合される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源からのバックライトを入射して表示映像に合わせてカラーフィルタで指定色成分を吸収する液晶パネルと、
前記液晶パネルと前記光源との間に配置され、透明素材基板の一方面に色分離素子が形成される色分離素子基板と
を具備し、
前記色分離素子基板には、前記液晶パネルに対向する面の周縁部に一定幅の接合領域が設けられ、前記接合領域の内側の有効表示領域に色分離素子となる色分離溝が形成され、
前記液晶パネルには、前記バックライトの入射面側の透明素材基板の周縁部に一定幅の接合領域が設けられ、前記接合領域の内側に偏光板が配置され、
前記色分離素子基板の接合領域と前記液晶パネルの接合領域とは、シール材を塗布し硬化させたシール材層を介して接合される表示装置。

【請求項2】

前記色分離素子基板の接合領域の中央部には、前記有効表示領域に形成される色分離溝と同様の第１の溝が形成される請求項１記載の表示装置。

【請求項3】

前記色分離素子基板の接合領域の中央部に形成される色分離溝の少なくとも有効表示領域側の、前記第１の溝の形成方向に対して垂直な方向に、前記シール材のはみ出しを阻止する第２の溝が形成される請求項２記載の表示装置。

【請求項4】

前記色分離素子基板の有効表示領域の周囲に、前記シール材のはみ出しを阻止する第３の溝が形成される請求項１記載の表示装置。

【請求項5】

前記シール材層は、一部に空気穴となる切り欠き部が形成される請求項１記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、色分離素子技術を用いる表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液晶表示モジュールに用いられるカラーフィルタ（ＣＦ：Color Filter）方式の表示装置は、画素単位でＲＧＢのＣＦを形成した液晶パネル（ＴＦＴ（thin-film-transistor：薄膜トランジスタ）基板にＣＦ基板を積層したパネル）に対して、光源からの白色のバックライトを表示映像に合わせてＲＧＢ画素それぞれのフィルタに入射することで、ＣＦ色の波長光を透過させ、ＣＦ以外の波長光を吸収する。このため、光の利用効率が低い。そこで、光の利用効率を高める目的で、光分離素子技術が提案されている。

【0003】

色分離素子技術は、ガラス基板の表面に所定のパターンの凹凸による色分離溝を形成した色分離素子により、白色のバックライトを入射してＲＧＢそれぞれの波長成分ごとに特定の方向に回折させ分離するものである。この技術によれば、ＣＦ方式の表示装置において、上記色分離素子を形成したガラス基板（以下、色分離素子基板）をバックライトの光源とＴＦＴ基板と間に対向配置させ、色分離素子によって、バックライトをＲＧＢのＣＦそれぞれに対応する波長に分離し、所定の方向に回折して、ＣＦに対応する波長の光のみを、ＴＦＴ基板を介してＲＧＢ画素それぞれのフィルタに入射させる。これによって、ＣＦに対応する波長以外の光の吸収を低減し、光（輝度）の利用効率の向上を図っている。

【0004】

ただし、色分離素子基板とＴＦＴ基板との間には、色ごとに回折された光を空間的に分離するための間隙（Air-GAP）が必要である。そこで、ＴＦＴ基板の縁面部と色分離素子基板の周縁部とを略ロの字に整形した両面テープによって接着し、両面テープの厚みによって間隙を形成する手法が検討されている。

【0005】

しかしながら、両面テープで接着した場合、高温環境下を想定した信頼性試験の実施に際して、ＴＦＴ基板にそりが生じて接着位置が初期位置からずれてしまう問題が生じる。原因は試験でＴＦＴ基板に貼り付けている偏光板が収縮し、ＴＦＴ基板が撓むことで両面テープが変形して、位置ずれが生じるためである。その結果、高温環境下での信頼性試験に支障をきたし、表示装置に対する狭額縁化への対応も困難になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１８－１４６７５０号公報

【特許文献2】特開２０２０－１５８３５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

以上のように、従来のＣＦ方式の表示装置では、光分離素子技術の採用に際して、色分離素子基板と液晶パネルとを両面テープによって接着する手法が検討されているが、両面テープで接着した場合、高温環境下を想定した信頼性試験の実施に際して、液晶パネルのそりによって接着位置が初期位置からずれてしまう問題が生じる。

【0008】

そこで、本実施形態は、高温環境下を想定した信頼性試験の実施後も、色分離素子基板と液晶パネルとの接着位置を初期位置に維持することのできる表示装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本実施形態に係る表示装置は、光源からのバックライトを入射して表示映像に合わせてカラーフィルタで指定色成分を吸収する液晶パネルと、前記液晶パネルと前記光源との間に配置され、透明素材基板の一方面に色分離素子が形成される色分離素子基板とを備える。前記色分離素子基板には、前記液晶パネルに対向する面の周縁部に一定幅の接合領域が設けられ、前記接合領域の内側の有効表示領域に色分離素子となる色分離溝が形成される。前記液晶パネルには、前記バックライトの入射面側の透明素材基板の周縁部に一定幅の接合領域が設けられ、前記接合領域の内側に偏光板が配置される。前記色分離素子基板の接合領域と前記液晶パネルの接合領域とは、シール材を塗布し硬化させたシール材層を介して接合される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施形態に係る表示装置の基本的な構成を示す分解斜視図である。

【図2】図２は、実施形態に係る表示装置の積層構成を示す断面図である。

【図3】図３は、実施形態に係る表示装置の色分離素子基板の構造を示す正面図である。

【図4】図４は、実施形態に係る表示装置に高温環境下の信頼性試験を行った場合のそり状況を示す断面図である。

【図5】図５は、実施形態に係る表示装置の色分離素子基板の他の構造を示す正面図である。

【図6】図６は、本実施形態に適用される色分離素子の具体的な構造を示す断面図である。

【図7】図７は、図６に示す色分離素子の具体的な処理例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に実施の形態と称する）について詳細に説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明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、当然に本発明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、実際の態様に比べて、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、本発明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一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

【0012】

まず、本実施形態に適用される色分離素子について、図６及び図７を参照して説明する。

【0013】

図６は色分離素子の具体的な構造を示す断面図、図７は図６に示す色分離素子によるバックライト光の色分離例を示す断面図である。

【0014】

すなわち、色分離素子は、図６に示すように、ガラス基板に最小構造幅１μｍ～３μｍ、最大深さ３μｍ～４μｍの溝をＲＧＢに対応する所定のパターンで形成したものである。以下、上記溝を色分離溝１１１と称する。また、色分離溝１１１を形成したガラス基板を色分離素子基板１１と称する。

【0015】

光源から照射されるバックライト（白色光）をそのままカラーフィルタに入射すると、図７（ａ）に示すように、Ｒ、Ｇ、ＢのフィルタでそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ以外の光が吸収されてしまう。これに対して、バックライト（白色光）を、色分離素子基板１１を介してカラーフィルタに入射すると、図７（ｂ）に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの光がそれぞれ異なる方向に回折され、各色のフィルタに集光される。これにより、カラーフィルタでの光吸収が低減されるため、光（輝度）の利用効率を向上させることができる。

【0016】

以下、上記色分離素子基板１１を用いた表示装置の実施形態を説明する。

【0017】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る表示装置の基本的な構成を示す分解斜視図、図２は、実施形態に係る表示装置の積層構成を示す断面図、図３は、実施形態に係る表示装置の色分離素子基板の構造を示す正面図である。図１及び図２に示す表示装置は、色分離素子基板１１と液晶パネル２１とをシール材層３１を介して接合した積層構造となっている。

【0018】

まず、色分離素子基板１１には、周縁部に一定幅の接合領域が確保され、その内側上面の表示有効領域に色分離溝１１１が形成される。また、接合領域の中央部には、図３に示すように、別途、接合領域より小幅の色分離溝１１２が、長手方向とは垂直に形成される。

【0019】

一方、液晶パネル２１は、光源４１から照射されるバックライトの入射側から順に、下偏光板２１１、ＴＦＴ基板２１２、液晶層２１３、ＣＦ層２１４、ＣＦガラス基板２１５、上偏光板２１６を積層した構造となっている。ＴＦＴ基板２１２には、バックライトの入射面側に、周縁から一定幅で接合領域が確保されている。その接合領域の内側の表示有効領域には、下偏光板２１１が装着される。

【0020】

また、詳述しないが、ＴＦＴ基板２１２には、ガラス基板上に複数の画素毎に設けられる画素ＴＦＴが形成されている。ＣＦ層２１４を含むＣＦガラス基板２１５をＣＦ基板とする。ＴＦＴ基板２１２とＣＦ基板はシール材層によって接着されており、シール材層により液晶層２１３がＴＦＴ基板２１２とＣＦ基板との間に封止されることになる。

【0021】

上記構成による表示装置の組み立ては、色分離素子基板１１の周縁部の接合領域に、フィラーが含有された液状のシール材３１を基板１１の接着面に塗布する。シール材３１の塗布は、例えばディスペンサで枠状に描画する。シール材３１を塗布した後、ＴＦＴ基板２１２の周縁部の接合領域と接合し、熱硬化または紫外線硬化により固定する。ここで、色分離素子基板１１の接合領域には色分離溝１１２が形成されているので、液状のシール材３１を塗布する際にシール材３１が溝に浸透する。これによって、接着力を向上させることができる。ここで、シール材３１は熱硬化または紫外線硬化の前の状態であり、熱硬化または紫外線硬化後のシール材３１をシール材層３１とする。

【0022】

なお、上記シール材層３１の一部には、空気穴３２となる切り欠き部が形成されている。空気穴３２は、表示装置の外部と色分離素子基板１１と下偏光板２１１との間の部分に温度差が生じて、内部が曇る（結露）するのを防ぐ、内部空間の結露防止策として機能する。

【0023】

上記構成による表示装置において、従来の場合と比較して、その作用効果について説明する。

【0024】

従来の両面テープ接着構造では、色分離素子基板１１とＴＦＴ基板２１２とを両面テープで接着しているため、信頼性試験（高温環境化）投入後に色分離素子基板１１とＴＦＴ基板２１２との位置ずれが生じて、初期と異なるＲＧＢ表示領域が現れる。その原因は、高温環境化での信頼性試験で偏光板が収縮し、液晶パネルが撓むことで両面テープが変形し、位置ずれが生じるためである。

【0025】

これに対して、接合材料としてシール材３１を用い、熱硬化または紫外線硬化を行ってシール材層３１を形成すると、テープと違って変形し難い。そこで、本実施形態では、偏光板収縮による液晶パネルの撓みで接着部材が変形し、位置ずれが生じたことを踏まえ、接着部材の剛性を高くして、変形を防ぐことを目的に、シール材接着構造を採用した。この構造にした結果、高温環境化による信頼性試験を投入した後でも、位置ずれは確認されなかった。また、接合領域に形成した色分離溝の部分にシール材が接触すると、毛細管現象で広がることが確認できた。これにより、接合面積が増大するため、接着が強固になって、位置ずれが生じ難くなっている。

【0026】

図５は、実施形態に係る表示装置の色分離素子基板の他の構造を示す正面図である。上記実施形態では、色分離素子基板１１の接合領域に色分離溝１１２を形成するようにしたが、さらに図５に示すように、基板１１の長辺に沿って色分離溝１１２の内側と外側に、それぞれ内側溝１１３、１１４、外側溝１１５、１１６を形成するとよい。すなわち、色分離素子基板１１は、長手方向と垂直な方向に色分離溝１１１、１１２が形成されているが、外周に形成した色分離溝１１２の長手方向の上下辺に横方向の溝を２本ずつ追加する。この溝１１３～１１６は、色分離溝１１２より広くかつ深さを有するものとする。これにより、シール材を塗布した際のはみ出しを抑制することができる。特に、有効表示領域へのはみ出しを抑制し、色分離性能の劣化を防止することができる。

【0027】

さらに、図５に示すように、有効表示領域の全周囲において、溝１１３～１１６と色分離溝１１２との間に、色分離溝１１２より広くかつ深さを有するロ字状の溝１１７を設けるとよい。これにより、シール材の有効表示領域内への侵入を確実に防ぐことができる。

【0028】

なお、図５では、内側溝１１３、１１４、外側溝１１５、１１６を形成するようにしたが、内側溝１１３、１１４のみでもよい。

【0029】

以上のように、本実施形態によれば、色分離素子基板１１と液晶パネル２１とを、均一な間隙で、かつずれを生じることなく強固に一体化することができる。本実施形態では、接合に別部材を利用するため、接合回数が増えてしまうが、シール材を用いるため、両面テープの場合と比較してずれのリスクを十分に低減することができる。

【0030】

なお、上記実施形態では、色分離素子基板、ＴＦＴ基板を、いずれもガラス材の加工品としたが、樹脂等の透明素材を用いてもよい。

【0031】

その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0032】

１１…色分離素子基板、１１１、１１２…色分離溝、１１３、１１４…内側溝、１１５、１１６…外側溝、１１７…ロ字状溝、２１…液晶パネル、２１１…下偏光板、２１２…ＴＦＴ基板、２１３…液晶層、２１４…ＣＦ層、２１５…ＣＦガラス基板、２１６…上偏光板、３１…シール材層、３２…空気穴、４１…光源。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】