(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示素子と、
前記表示素子の表示面を保護する透明保護板と、
前記表示素子と前記透明保護板との間隙に設けられ、マトリクス樹脂硬化物の中に透明フィラーを含有したフィラー含有樹脂硬化物と、を有し、
前記フィラー含有樹脂硬化物中の透明フィラーの密度は、前記表示素子側よりも前記透明保護板側の方が高く、前記フィラー含有樹脂硬化物の弾性率は、前記表示素子側よりも前記透明保護板側の方が高いこと
を特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記マトリクス樹脂硬化物の硬化前に相当するマトリクス樹脂組成物と前記透明フィラーとの比重差が、０．５以上である
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記透明フィラーがガラスからなる
請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記マトリクス樹脂硬化物の弾性率が０．０３ＭＰａ以下である
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記マトリクス樹脂硬化物と前記透明フィラーとの屈折率差が０．０５以下である
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記透明保護板と前記透明フィラーとの屈折率差が０．１０以下である
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記マトリクス樹脂硬化物と前記透明保護板の屈折率差が０．０５以下である
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記フィラー含有樹脂硬化物の内の前記透明フィラーを含有する層の厚みが１００μｍ以上であり、前記フィラー含有樹脂硬化物の厚みの１／２以下である
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記透明フィラーの粒径が２００μｍ以下である
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記透明保護板が樹脂製である
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記マトリクス樹脂組成物が光硬化性を有する
請求項２に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記マトリクス樹脂組成物が熱硬化性を有する
請求項２に記載の表示装置。
【請求項１３】
マトリクス樹脂組成物の中に透明フィラーを添加したフィラー添加樹脂組成物を、透明保護板上に塗布する工程と、
前記フィラー添加樹脂組成物を塗布した前記透明保護板に表示素子を上から重ね合わせる工程と、
前記フィラー添加樹脂組成物を硬化する前に前記表示素子が重ね合わされた前記透明保護板を水平に保って一定時間放置し、前記フィラー添加樹脂組成物中の前記透明フィラーの密度に偏りを形成する工程と、を有し
前記透明フィラーの密度に偏りを形成する工程は、フィラー含有樹脂硬化物の弾性率が前記表示素子側よりも前記透明保護板側の方が高くなるように、前記フィラー添加樹脂組成物中の前記透明フィラーの密度を前記表示素子側よりも前記透明保護板側の方が高くする、
表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置とその製造方法に関し、さらに詳しくは保護板と表示素子の間に狭持される樹脂層に気泡が発生せず、また表示ムラの発生もない、表示装置とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表示素子として、液晶表示素子、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示素子、プラズマ表示素子等が広く用いられており、従来は使用することができなかった環境下でも使用する必要が高まっている。例えば、外部から強い衝撃を受ける可能性がある環境、雨滴により浸水する可能性がある環境などにこれらの表示素子を用いることが求められ、それぞれの環境に合わせて、表示素子の外部に保護板を設けたり、防水性の筐体に納めるなど、表示素子に加工を加えることが必要である。
【０００３】
特に、携帯用機器に用いる表示素子は、持ち運び時に、表面を強く圧迫されることや他のものに強くぶつかることが考えられ、表示素子表面に透明保護板を設け、表示素子を保護することが必要な場合がある。ただし、ガラス板、透明樹脂板等の透明保護板を表示素子表面に取り付け、表示素子と透明保護板との間に空隙がある場合には、透明保護板と表示素子の表面反射に加え、透明保護板の裏面反射により表示品位が大きく低下することが分かっており、透明保護板の裏面と表示素子表面との間に透明で未硬化の樹脂組成物を注入した後、硬化することで、透明保護板と表示素子面の反射を低減し、表示品位を改善することができる。
【０００４】
このようにして樹脂組成物を硬化して透明保護板を表示素子表面に貼り付けた表示装置では、比較的高温の使用環境下で用いた場合、透明保護板や表示素子の内部や表面に吸着していた水分、気体が、やわらかい樹脂硬化物中に浸入し、気泡として観察されるようになり、表示品位が著しく低下するという問題がある。また樹脂組成物の硬化収縮等に起因する応力により、表示素子周辺で表示素子の構成部材等の光学特性（複屈折性等）が変化し表示ムラが生じるという問題がある。
【０００５】
そこで、この問題を解決するために、未硬化の樹脂組成物にフィラーを混合して、透明保護板と表示素子の間に注入し、硬化させることにより樹脂硬化物の硬化収縮を抑制し、表示ムラを低減する表示装置の構成、製造方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２７４５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の表示装置においては、透明保護板と表示素子の間の樹脂組成物にフィラーを混入して用いると硬化収縮は小さくなるものの、硬化後の弾性率が大きくなるため表示素子の周辺領域ではかえって大きな応力が生じる。その結果、透明保護板の周辺領域では応力に起因して光学特性が変化し表示ムラが発生するという問題がある。また、製造時の気泡を防ぐことができても、使用環境での事後的な気泡の発生を防ぐことはできないという問題がある。
【０００８】
本発明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、表示素子の表面に透明保護板を、樹脂組成物を硬化させることによって貼り付けた表示装置において、樹脂組成物の硬化に起因する表示周辺部分の表示ムラが無く、この表示装置を使用している際に、透明保護板と表示素子の間に狭持された樹脂組成物の硬化物中に事後的な気泡等が発生しない表示装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の表示装置は、表示素子と、表示素子の表示面を保護する透明保護板と、表示素子と透明保護板との間隙に設けられた、マトリクス樹脂硬化物の中に透明フィラーを含有したフィラー含有樹脂硬化物と、を有し、フィラー含有樹脂硬化物中の透明フィラーの密度は、表示素子側よりも透明保護板側の方が高く、フィラー含有樹脂硬化物の弾性率は、表示素子側よりも透明保護板側の方が高いことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の表示装置は、マトリクス樹脂硬化物中に含有された透明フィラーの密度が、透明保護板側で高く、反対に表示素子側で低い。そのため、透明保護板側ではフィラー含有樹脂硬化物の弾性率が高く、気泡の発生が抑制され、表示素子側で弾性率が低く、フィラー添加樹脂組成物の硬化応力に起因する表示素子の表示ムラは抑制され、表示品位に優れた表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１の表示装置の断面模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１の表示装置の製造方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態の説明及び各図において、同一の符号を付した部分は、同一又は相当する部分を示すものである。また本実施の形態において、表示素子とは、表示を行うための最低限の構成要素のみのものであり、例えば表示素子が液晶表示素子の場合であれば、偏光板を両面に貼付した液晶パネルと液晶パネルに直接実装した駆動回路及びバックライトを含めた状態を言う。表示装置とは、単独で表示することができる機能を有する状態とした物を示し、例えば、液晶表示装置の場合であれば、液晶表示素子を駆動するための電源、外部から表示データを入力し、液晶表示素子に画像データを送るデータ処理装置を有する状態を言う。
【００１３】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１の表示装置の断面模式図であり、図２は本発明の実施の形態１の表示装置の製造方法を示す模式図である。本実施の形態においては、表示素子として液晶表示素子を用いているが、有機ＥＬ表示素子、プラズマ表示素子等の他の表示素子の場合であっても、基本的には同様の製造方法、構成を用いることができる。
【００１４】
本発明の実施の形態１の表示装置は、図１に断面模式図を示すように、透明保護板１が液晶表示素子２の上に重ね合わされ、これらの間隙に、マトリクス樹脂硬化物５の中に透明フィラー４を含有したフィラー含有樹脂硬化物７が設けられることで保持されている。またフィラー含有樹脂硬化物７中の透明フィラー４の密度は、透明保護板１側の方が液晶表示素子２側よりも高くなっている。この時、フィラー含有樹脂硬化物７の弾性率は透明保護板１側で高く、透明保護板１の内部や表面に吸着した水分や気体に起因する使用環境での事後的な気泡の発生を抑制する。フィラー含有樹脂硬化物７の弾性率は液晶表示素子２側で低く、応力による表示ムラの発生を防ぐことができる。
【００１５】
図２を用いて、本発明の実施の形態１に係る表示装置の製造方法を説明する。本実施の形態においては、透明保護板１として、厚さ０．５ｍｍのアクリル樹脂板を用い、表示素子として、５型の液晶表示素子２を用いた。
【００１６】
マトリクス樹脂組成物３として、光硬化性ポリエステルアクリレート系樹脂（比重０．９８）を用い、直径３０μｍのガラス製透明フィラー４（ユニオン社製ＳＰＬ−３０：屈折率１．５１、比重２．５）をマトリクス樹脂組成物３に添加し、フィラー添加樹脂組成物６を得た。フィラー添加樹脂組成物６中の透明フィラー４の体積分率は３０％とした。
【００１７】
本発明では、フィラー添加樹脂組成物６中での透明フィラー４の沈降速度が重要であり、透明フィラー４の沈降速度はマトリクス樹脂組成物３と透明フィラー４の比重差が大きく影響する。本実施の形態では、透明フィラー４の比重が２．５で、マトリクス樹脂組成物３が０．９８であるので、比重差は１．５２である。
【００１８】
フィラー添加樹脂組成物６を良く撹拌し、室温において、塗布用のシリンジ（図示せず）からノズル８を経て上から所定量を滴下し、透明保護板１であるアクリル樹脂板上に塗布した(図２（ａ）)。その際、透明保護板１であるアクリル樹脂板は、塗布面が水平となるように置かれた。次に、透明保護板１のフィラー添加樹脂組成物６を塗布した面に液晶表示素子２を重ね合わせた。この重ね合わせにおいて、液晶表示素子２を端から徐々に貼り合せ（図２（ｂ））、フィラー添加樹脂組成物６中に製造時での雰囲気の巻き込みに起因する気泡を含まないようにした（図２（ｃ））。また、フィラー添加樹脂組成物６の厚みを一定にするために、塗布面の周辺に、厚さ０．５ｍｍを保持するためのスペーサ材を用いてもよい。
【００１９】
透明保護板１と液晶表示素子２をフィラー添加樹脂組成物６を介して重ね合わせた状態で水平に保ったまましばらく放置した。マトリクス樹脂組成物３に比べて比重の大きい透明フィラー４は、重力によりフィラー添加樹脂組成物６中を沈降し、フィラー添加樹脂組成物６の下面である透明保護板１側へ偏在した(図２（ｄ）)。上記のように本実施の形態１では比重差１．５２と非常に大きいため約５分間放置することで透明フィラー４を偏在させることができた。その後、紫外線を照射してフィラー添加樹脂組成物６を硬化させた。
【００２０】
硬化後、液晶表示素子２と透明保護板１の間の、マトリクス樹脂硬化物５の中に透明フィラー４を含有したフィラー含有樹脂硬化物７を詳細に観察すると、厚みは約０．５ｍｍであり、透明フィラー４は透明保護板１側にほぼ偏在しており、透明フィラー４が偏在した部分の厚みは約０．１ｍｍであった(図１)。この透明保護板１を貼り付けた液晶表示装置の表示品位を観察すると、透明フィラー４による画面のざらつきは観察されず、また、画面の周辺部分のフィラー添加樹脂組成物６の硬化時の応力に起因する表示ムラも観察されず、良好な表示を得ることができた。また、この透明保護板１付の液晶表示素子２、すなわち本発明の実施の形態１の表示装置は、８０℃、１００時間の高温保存試験を経ても、透明保護板１に吸着した水分、気体に起因する気泡が観察されることはなく、信頼性にも優れていることが確認できた。
【００２１】
本実施の形態においては、透明フィラー４は３０μｍ径のものを用いたが、特に限定するものではなく、透明保護板１と液晶表示素子２の隙間のフィラー含有樹脂硬化物７の厚みに応じて異なった径の透明フィラー４を用いることができる。例えば、透明保護板１と液晶表示素子２の隙間のフィラー含有樹脂硬化物７の厚みが１ｍｍであり、透明保護板１側の０．２ｍｍ程度の範囲に透明フィラー４を偏在させる時、透明フィラー４径も最大２００μｍのものを用いることができる。
【００２２】
また、本実施の形態においては、ガラス製の透明フィラー４（屈折率ｎ＝１．５、比重２．５）を用いたが、マトリクス樹脂組成物３との比重の大小関係さえ満たされればこれに限定するものではなく、透明で、マトリクス樹脂組成物３への分散性に優れ、前述の目的とする粒径であれば用いることができる。例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリエチレン樹脂、ＡＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ジビニルベンゼン樹脂、ポリスチレン樹脂（いずれも屈折率ｎ＝約１．５〜１．６）等からなる樹脂ビーズであっても用いることができる。また、透明フィラー４は、マトリクス樹脂組成物３との親和性を高め、接着力を向上させるために、カップリング剤を添加することができる。カップリング剤としては、シラン系、チタン系等通常のカップリング剤であり、透明フィラー４とマトリクス樹脂組成物３に対して物理的または化学的結合を向上させるものであれば用いることができる。
【００２３】
本実施の形態においては、透明保護板１として０．５ｍｍ厚みのアクリル樹脂板、マトリクス樹脂組成物３として、光硬化性ポリエステルアクリレート系樹脂を用いたが、後述するようにマトリクス樹脂硬化物５や透明フィラー４との屈折率差の関係さえ満たされれば特に限定するものではない。透明保護板１としては、一定の保護板としても強度を有する透明板であれば用いることができ、アクリル樹脂板（屈折率ｎ＝１．４９）以外に、塩化ビニール板（ｎ＝１．５２）、ポリカーボネート板（ｎ＝１．５９）、シクロオレフィン板（ｎ＝約１．５）等を用いることができる。また樹脂だけではなく、イオン交換法や風冷強化法などを用いて強化されたガラス板、合わせガラス板（ｎ＝約１．５）も用いることができる。
【００２４】
マトリクス樹脂組成物３としては、熱、光等により硬化することができ、透明保護板１と液晶表示素子２等の表示素子を安定して保持することができる接着強度を有し、透明性を有するものであれば用いることができる。例えば、光硬化性樹脂としては、ポリエステルアクリレート系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂、ウレタンアクリレート系樹脂、シリコーン系樹脂等を用いることができ、熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ユレア系樹脂、メラミン系樹脂等を用いることができる。
【００２５】
ただし、マトリクス樹脂組成物３を硬化したマトリクス樹脂硬化物５と透明保護板１の界面での外光の反射を小さくし、良好な表示を確保するためには、マトリクス樹脂硬化物５と透明保護板１の屈折率差は０．０５以下とすることが好ましい。例えば、シリコーン系のマトリクス樹脂組成物３（ｎ＝約１．３）を、透明保護基板１と表示素子の間に用いる場合、透明保護基板１も低屈折率の材料を選択し、マトリクス樹脂硬化物５との屈折率差を０．０５以下とすることが好ましい。
【００２６】
また、マトリクス樹脂硬化物５と透明フィラー４の界面での外光の反射を小さくし、ざらついた表示として観察されることを防ぐために、マトリクス樹脂硬化物５と透明フィラー４の屈折率差は０．０５以下にすることが好ましい。例えば、低屈折率のシリコーン系のマトリクス樹脂組成物３を用いる場合には、透明フィラー４の材料にも低屈折性の材料を選択することが必要であり、透明フィラー４にジビニルベンゼン等の比較的屈折率が高い材料を用いる場合には、マトリクス樹脂硬化物５も比較的屈折率の高い材料を用いることが好ましい。
【００２７】
さらに、透明保護板１とフィラー含有樹脂硬化物７の界面近傍では透明フィラー４が体積的な大きな部分を占めているので、透明保護板１とフィラー含有樹脂硬化物７の界面での外光の反射を低減し、表示品位を向上させるためには、透明保護板１と透明フィラー４の屈折率差は０．１以下であることが好ましい。例えば、透明フィラー４にジビニルベンゼン等の比較的高屈折率の材料を用いた場合、透明保護板１も屈折率の比較的高いポリカーボネート板等を用いることが好ましい。
【００２８】
ここまでは、マトリクス樹脂硬化物５と透明保護板１、マトリクス樹脂硬化物５と透明フィラー４、及び透明保護板１と透明フィラー４の屈折率の関係について個々に述べたが、これらの関係は、それぞれが独立して満足するだけでは表示品位に与える効果は小さい。３通りの屈折率の関係ができるだけ多く上記の関係を満たす時、屈折率差に起因する反射、ざらつきのない良好な表示を得ることができる。
【００２９】
本実施の形態においては、透明保護板１と液晶表示素子２の間のフィラー含有樹脂硬化物７の厚みは０．５ｍｍとし、そのうちの透明保護板１の近傍の０．１ｍｍに透明フィラー４が偏在された状態としたがこれに限定するものではなく、フィラー含有樹脂硬化物７の厚みは透明保護板１と表示素子を安定して固定しうる厚みであれば用いることができ、フィラー含有樹脂硬化物７の厚みは０．２ｍｍ以上、１ｍｍ以下とした時、安定して固定するために適しており、これ以上薄い時、フィラー含有樹脂組成物６を透明保護板１上に均等に塗布することが困難であり、これ以上厚い時は硬化が不十分になりやすいという問題が生じる場合がある。
【００３０】
また、フィラー含有樹脂硬化物７内の透明フィラー４が偏在した部分の厚みは、以下の条件を満たせば特に限定するものではない。すなわち、透明フィラー４の密度が大きいことによってフィラー含有樹脂硬化物７の透明保護板１側での弾性率が大きくなったことによる気泡を防ぐ効果と、透明フィラー４の密度が透明保護板１側よりも小さいことによってフィラー含有樹脂硬化物７の表示素子側での弾性率が低く、応力が小さいため表示ムラを生じない効果が得られる範囲であれば用いることができる。具体的には、フィラー含有樹脂硬化物７の厚みの内、１００μｍ以上の透明フィラー４が充填されない部分を有すれば応力が低減され、表示ムラを防ぐことができ、フィラー含有樹脂硬化物７の厚みの内１００μｍ以上透明フィラー４を含む部分があれば気泡を防ぐ効果を得ることができる。
【００３１】
フィラー含有樹脂硬化物７の厚みのうち１００μｍ以上に透明フィラー４を偏在させるためには、マトリクス樹脂組成物３への透明フィラー４の添加量を、フィラー含有樹脂硬化物７の厚みが１ｍｍの場合には体積分率１０％以上、フィラー含有樹脂硬化物７の厚みが０．５ｍｍの場合には体積分率２０％以上とすることが必要である。透明フィラー４の体積分率を５０％以上とするとフィラー添加樹脂組成物６中に透明フィラー４が十分に分散せずに凝集してしまい、目的とする偏在した分布状態とすることができない場合があるので、透明フィラー４のマトリクス樹脂組成物３への添加量は体積分率５０％以下とすることが必要であり、フィラー含有樹脂硬化物７の厚み、必要な透明フィラー４偏在層の厚み及び添加可能な透明フィラー４の体積比を考慮して透明フィラー４の偏在した層の厚みは決めていくことが必要である。
【００３２】
フィラー添加樹脂組成物６を透明保護板１に塗布し、表示素子を重ね合わせた後、透明フィラー４を透明保護板１近傍に短い放置時間で偏在させるためには、マトリクス樹脂組成物３と透明フィラー４の比重差が大きい方が好ましい。
【００３３】
本実施の形態では、透明フィラー４の比重が２．５で、マトリクス樹脂組成物３が０．９８であるので、比重差は１．５２で、非常に好ましい条件であったが、これに限定されるいものではなく、透明フィラー４の比重はマトリクス樹脂組成物３の１．５倍程度あれば放置した時安定して重力により沈降することができ、透明保護板１近傍に透明フィラー４を偏在させることができる。つまりマトリクス樹脂組成物３の比重は一般に１程度であるので、透明フィラー４の比重が１．５程度であれば、比重差が０．５以上とすることができ安定して透明フィラー４を沈降させることができ、透明保護板１近傍に透明フィラー４を偏在させた目的とする構造を得ることができる。
【００３４】
フィラー添加樹脂組成物６中で透明フィラー４を偏在させるための沈降時間は、マトリクス樹脂組成物３の粘度にも大きく影響するため、環境温度等によっても大きく変化し、一定の時間に定めることはできないが、一般にマトリクス樹脂組成物３と透明フィラー４の比重差が大きいほど短い時間で沈降させることができ、例えば、室温において粘度３Ｐａ・ｓのマトリクス樹脂組成物３を用いた実験では、比重差が１あれば約８分、比重差が０．８の時は１２分、比重差が０．５の時は１５分で沈降させることが確認でき、粘度の変化に応じてこれらの時間を調整することで透明フィラー４を目的とする状態に偏在させることができる。
【００３５】
透明保護板１と表示素子２との間を保持するフィラー含有樹脂硬化物７の内のマトリクス樹脂硬化物５の弾性率は、本実施の形態１に用いた光硬化性ポリエステルアクリレート系樹脂では０．０３ＭＰａと小さく、応力により表示ムラを生じることはなかった。同様の材料系のマトリクス樹脂組成物３であって、硬化後の弾性率が０．１ＭＰａと０．０７ＭＰａの２種のマトリクス樹脂組成物３を比較のために用いて透明保護板１と表示素子の貼り合せを行ったが、いずれもわずかに表示ムラを生じることが確認できた。従って、マトリクス樹脂組成物３の硬化後の弾性率は０．０３ＭＰａ以下であることが好ましい。
【符号の説明】
【００３６】
１  透明保護板、２  液晶表示素子、３  マトリクス樹脂組成物、４  透明フィラー、５  マトリクス樹脂硬化物、６  フィラー添加樹脂組成物、７  フィラー含有樹脂硬化物、８  ノズル。
【図１】
0005919984.tif 000002
【図２】
0005919984.tif 000003