JP2018036392A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電気的にディスプレイを変形させるときの誤作動を抑えることを目的とする。【解決手段】表示装置は、伸展状態を記憶しており、通電加熱されるように設けられた第1形状記憶ワイヤ66と、屈曲状態を記憶しており、通電加熱されるように設けられた第2形状記憶ワイヤ68と、積層された複数の層と、を含む。複数の層は、第1可撓性層10と、第2可撓性層60と、複数の発光素子42が配列された表示素子層58と、を有する。第1可撓性層10は、上下いずれかの側で接触する層との間に第1界面56を有する。第2可撓性層60は、上下いずれかの側で接触する層との間に、第1界面56とは異なる第2界面62を有する。第1形状記憶ワイヤ66は、第1可撓性層10の内部又は第1界面56に設けられる。第2形状記憶ワイヤ68は、第2可撓性層60の内部又は第2界面62に設けられる。【選択図】図2

Description

本発明は、表示装置に関する。
屈曲可能なフレキシブル基板に表示素子が積層された構造を有するフレキシブルディスプレイが開発されている。特許文献1に開示されるように、フレキシブルディスプレイを折り畳んで携帯できるようにすれば持ち運びが容易になる。また、ディスプレイの開閉を電気的に行えるようにすれば、両手が塞がっているときにも便利であり、例えば形状記憶合金からなるワイヤを使用することでそれが可能になる。
特開2016−15618号公報 特開2015−152816号公報
形状記憶合金は、熱によって元の形に戻る性質を有している。特許文献2には、元の形状が曲がったワイヤと、元の形状が真っ直ぐなワイヤの両方を使用して、ディスプレイの巻き取り及び展開を可能にすることが開示されている。しかし、一方のワイヤに加えた熱が他方のワイヤに伝わると、相反する方向にワイヤが変形するので誤作動が生じる。
本発明は、電気的にディスプレイを変形させるときの誤作動を抑えることを目的とする。
本発明に係る表示装置は、伸展状態を記憶しており、通電加熱されるように設けられた第1形状記憶ワイヤと、屈曲状態を記憶しており、通電加熱されるように設けられた第2形状記憶ワイヤと、積層された複数の層と、を含み、前記複数の層は、第1可撓性層と、第2可撓性層と、複数の発光素子が配列された表示素子層と、前記複数の発光素子を制御するための回路層と、前記表示素子層を封止する封止層と、を有し、前記第1可撓性層は、上下いずれかの側で接触する層との間に第1界面を有し、前記第2可撓性層は、上下いずれかの側で接触する層との間に、前記第1界面とは異なる第2界面を有し、前記第1形状記憶ワイヤは、前記第1可撓性層の内部又は前記第1界面に設けられ、前記第2形状記憶ワイヤは、前記第2可撓性層の内部又は前記第2界面に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、第1形状記憶ワイヤと第2形状記憶ワイヤが、複数の層の積層方向で相互に離れて位置するので、熱を相互に伝えにくくなっている。これにより、電気的にディスプレイを変形させるときの誤作動を抑えることができる。
本発明の第1の実施形態に係る表示装置の平面図である。 図1に示す表示装置のII−II線断面の概略図である。 図2にIIIで示す部分の拡大図である。 図1に示す表示装置のIV−IV線断面図である。 図1に示す表示装置のV−V線断面図である。 図6(A)〜図6(D)は、本発明の第1の実施形態に係る表示装置の製造方法を示す図である。 図7(A)〜図7(C)は、本発明の第1の実施形態に係る表示装置の製造方法を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の第3の実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の第4の実施形態に係る表示装置の断面図である。 本発明の第4の実施形態に係る表示装置の製造方法を示す図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
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、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。
さらに、本発明の詳細な説明において、ある構成物と他の構成物の位置関係を規定する際、「上に」「下に」とは、ある構成物の直上あるいは直下に位置する場合のみでなく、特に断りの無い限りは、間にさらに他の構成物を介在する場合を含むものとする。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る表示装置の平面図である。表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を例に挙げる。表示装置は、例えば、赤、緑及び青からなる複数色の単位画素(サブピクセル)を組み合わせて、フルカラーの画素を形成し、表示領域にフルカラーの画像を表示するようになっている。表示装置は、複数の画素がマトリクス状に配置された表示領域DAを有する。
図2は、図1に示す表示装置のII−II線断面の概略図である。表示装置は、積層された複数の層を有する。複数の層は、ポリイミド樹脂又はポリエチレンナフタレート等からなる第1可撓性層10を含む。
図3は、図2にIIIで示す部分の拡大図である。第1可撓性層10には、それ自体が含有する不純物に対するバリアとなるアンダーコート層12が形成される。アンダーコート層12は、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等からなり、それらの積層構造であっても良い。アンダーコート層12の上には半導体層14が形成されている。半導体層14にソース電極16及びドレイン電極18が電気的に接続し、半導体層14を覆ってゲート絶縁膜20が形成されている。ゲート絶縁膜20の上にはゲート電極22が形成され、ゲート電極22を覆って層間絶縁膜24が形成されている。ソース電極16及びドレイン電極18は、ゲート絶縁膜20及び層間絶縁膜24を貫通している。半導体層14、ソース電極16、ドレイン電極18及びゲート電極22によって薄膜トランジスタ26が構成される。薄膜トランジスタ26を覆うようにパッシベーション膜28が設けられている。パッシベーション膜28の上には、平坦化層30が設けられている。
平坦化層30の上には、複数の単位画素(サブピクセル)それぞれに対応するように構成された複数の画素電極32(例えば陽極)が設けられている。平坦化層30は、少なくとも画素電極32が設けられる面が平坦になるように形成される。平坦化層30としては、感光性アクリル樹脂等の有機材料が多く用いられる。画素電極32は、平坦化層30及びパッシベーション膜28を貫通するコンタクトホール34によって、半導体層14上のソース電極16及びドレイン電極18の一方に電気的に接続している。
平坦化層30及び画素電極32上に、絶縁層36が形成されている。絶縁層36は、画素電極32の周縁部に載り、画素電極32の一部(例えば中央部)を開口させるように形成されている。絶縁層36によって、画素電極32の一部を囲むバンクが形成される。
画素電極32上に発光層38が設けられている。発光層38は、画素電極32ごとに別々に(分離して)設けられ、絶縁層36にも載るようになっている。この場合は各画素に対応して青、赤又は緑で発光層38が発光するようになる。各画素に対応する色はこれに限られず、例えば、黄又は白等でもよい。発光層38は、例えば、蒸着により形成される。あるいは、発光層38は、表示領域DA(図1参照)を覆う全面に、複数の画素に亘るように形成してもよい。つまり、発光層38を絶縁層36上で連続するように形成してもよい。この場合、発光層38は溶媒分散による塗布により形成する。発光層38を複数の画素に亘るように形成する場合は、全サブピクセルにおいて白色で発光し、図示しないカラーフィルタを通して所望の色波長部分を取り出す構成になる。
発光層38の上には、対向電極40(共通電極又は陰極)が設けられている。対向電極40は、バンクとなる絶縁層36の上に載る。発光層38並びに発光層38を挟む画素電極32及び対向電極40を含む発光素子42が構成される。複数の画素のそれぞれが発光素子42を有する。発光層38は、画素電極32及び対向電極40に挟まれ、両者間を流れる電流によって輝度が制御されて発光する。発光層38と画素電極32との間には、図示しない正孔輸送層及び正孔注入層の少なくとも一層を設けてもよい。発光層38と対向電極40との間には、図示しない電子輸送層及び電子注入層の少なくとも一層を設けてもよい。
発光素子42は、対向電極40に積層する封止層44によって覆われることで封止されて水分から遮断される。封止層44は、SiNなどからなる少なくとも一層の無機絶縁層46を含み、積層構造であってもよい。例えば、封止層44は、一対の無機絶縁層46の間に樹脂などからなる少なくとも一層の有機絶縁層48を挟む構造であってもよい。封止層44は、表示領域DA(図1参照)を覆う。封止層44には、粘着層50を介して、フィルム52が貼り付けられている。フィルム52は、ポリエチレンテレフタレート、シクロオレフィンポリマー樹脂又はシクロオレフィンコポリマー樹脂等からなる。
図2に示すように、複数の発光素子42を制御するための回路層54が、第1可撓性層10に積層されている。第1可撓性層10は、上下いずれかの側で接触する層(例えば回路層54)との間に第1界面56を有する。複数の発光素子42が配列された表示素子層58が回路層54に積層されている。複数の層は、表示素子層58を封止する封止層44を含む。
複数の層は、ポリエチレンテレフタレート、シクロオレフィンポリマー樹脂又はシクロオレフィンコポリマー樹脂等からなる第2可撓性層60を含む。第2可撓性層60は、表示装置が有する複数の層の表裏いずれか(図2の例では裏側)の最表層である。第2可撓性層60は、上下いずれかの側で接触する層との間に、第1界面56とは異なる第2界面62を有する。複数の層は、第1可撓性層10と第2可撓性層60を貼り合わせる粘着層64を含む。第2界面62は、第2可撓性層60と粘着層64との間にある。
図1、図2及び図4(図1に示す表示装置のIV−IV線断面図)に示すように、表示装置は、複数の第1形状記憶ワイヤ66を有する。第1形状記憶ワイヤ66は、第1可撓性層10の内部又は第1界面56(本実施形態では内部)に設けられている。第1形状記憶ワイヤ66は、伸展状態(真っ直ぐに伸びた状態)を記憶している。したがって、第1形状記憶ワイヤ66は、ある温度(変態点)以下であれば、曲げられても、その温度以上に加熱されると元の形状(真っ直ぐに伸びた状態)に回復する。
図1に示すように、第1形状記憶ワイヤ66は、両端部66a,66bが隣り合って位置している。第1形状記憶ワイヤ66は、一方の端部66aから第1方向D1に沿って直線状に延びる往路部66cを有する。第1形状記憶ワイヤ66は、第1方向D1に交差する第2方向D2に往路部66cから延びる接続部66dを有する。第1形状記憶ワイヤ66は、接続部66dから第1方向D1に沿って直線状に他方の端部66bに至る復路部66eを有する。
表示装置は、複数の第2形状記憶ワイヤ68を有する。第2形状記憶ワイヤ68は、図2に示すように、第2可撓性層60の内部又は第2界面62(本実施形態では第2界面62)に設けられている。第2形状記憶ワイヤ68は、屈曲状態を記憶している。屈曲状態とは、例えば、画像が表示される表面を内側にして曲がる状態であってもよいし、逆に、裏面を内側にして曲がる状態であってもよい。第2形状記憶ワイヤ68は、ある温度(変態点)以下であれば、真っ直ぐに伸ばされても、その温度以上に加熱されると元の形状(屈曲した状態)に回復する。
第2形状記憶ワイヤ68は、両端部68a,68bが隣り合って位置している。第2形状記憶ワイヤ68は、一方の端部68aから第1方向D1に沿って直線状に延びる往路部68cを有する。第2形状記憶ワイヤ68は、第1方向D1に交差する第2方向D2に往路部68cから延びる接続部68dを有する。第2形状記憶ワイヤ68は、接続部68dから第1方向D1に沿って直線状に他方の端部68bに至る復路部68eを有する。
図2又は図4に示すように、第1形状記憶ワイヤ66及び第2形状記憶ワイヤ68は、複数の層の積層方向において異なる位置にあるので、両者は離れて位置する。さらに、第1形状記憶ワイヤ66及び第2形状記憶ワイヤ68は、複数の層の積層方向に重ならないように配置されている。詳しくは、第1形状記憶ワイヤ66及び第2形状記憶ワイヤ68は、第2方向にずれて交互に位置している。こうすることで、第1形状記憶ワイヤ66及び第2形状記憶ワイヤ68をさらに離すことができる。
図5は、図1に示す表示装置のV−V線断面図である。第1形状記憶ワイヤ66は、通電加熱されるように設けられている。そのため、第1可撓性層10には、外部との電気的接続のために第1フレキシブルプリント基板70が接続されている。詳しくは、第1形状記憶ワイヤ66の両端部66a,66bに接続するように、第1可撓性層10に端子72が設けられている。第1フレキシブルプリント基板70の端子74と、第1可撓性層10に設けられた端子72は、異方性導電フィルム76を介して電気的に接続される。
第1フレキシブルプリント基板70から第1形状記憶ワイヤ66に電流を流すと、ジュール熱によって第1形状記憶ワイヤ66が加熱される。第1形状記憶ワイヤ66は、伸展状態を記憶しているので、熱によって、曲がった状態から拡がるようになる。これにより、折りたたまれたあるいは丸められたディスプレイを拡げて使用できる形状にすることができる。
また、第2形状記憶ワイヤ68は、通電加熱されるように設けられている。そのため、第2可撓性層60には、外部との電気的接続のために第2フレキシブルプリント基板78が接続されている。詳しくは、第2形状記憶ワイヤ68の両端部68a,68bに接続するように、第2可撓性層60に端子80が設けられている。第2フレキシブルプリント基板78の端子82と、第2可撓性層60に設けられた端子80は、異方性導電フィルム84を介して電気的に接続される。
第2フレキシブルプリント基板78から第2形状記憶ワイヤ68に電流を流すと、ジュール熱によって第2形状記憶ワイヤ68が加熱される。第2形状記憶ワイヤ68は、屈曲状態を記憶しているので、熱によって、伸びた状態から屈曲する。これにより、ディスプレイを折りたたんだり、丸めたりして、携帯しやすい形状にすることができる。
本実施形態によれば、第1形状記憶ワイヤ66と第2形状記憶ワイヤ68が、複数の層の積層方向で相互に離れて位置するので、熱を相互に伝えにくくなっている。これにより、電気的にディスプレイを変形させるときの誤作動を抑えることができる。
図6(A)〜図7(C)は、本発明の第1の実施形態に係る表示装置の製造方法を示す図である。
図6(A)に示すように、ガラス基板86上に、第1可撓性層10の材料(例えばポリイミド樹脂)からなる下層膜10aを成膜する。図6(B)に示すように、下層膜10aの上に、第1形状記憶ワイヤ66を形成する。その材料として、NiTi合金(NiTiCo合金やNiTiCu合金など)や、CuZnAl合金などを使用することができる。
第1形状記憶ワイヤ66には、伸展状態を記憶させる。形状を記憶させるには、臨界温度より高い温度に加熱して記憶を一度クリヤーし、記憶させる形状(伸展状態)で、臨界温度より低い温度に比較的長い時間保持する熱処理を行う。熱処理で合金を十分に規則化させることにより、合金に形状を記憶させることができる。形状回復温度は、40〜100℃、好ましくは40〜70℃である。
図6(C)に示すように、第1形状記憶ワイヤ66を覆うように、下層膜10aの上に上層膜10bを成膜する。上層膜10bは下層膜10aと同じ材料であり、両者が一体化して第1可撓性層10が形成される。第1可撓性層10の内部に第1形状記憶ワイヤ66が配置される。図6(D)に示すように、第1可撓性層10の上に回路層54を形成する。回路層54の詳細は図3を参照して上述した通りである。
図7(A)に示すように、回路層54の上に、表示素子層58と封止層44を形成する。これらの詳細も図3を参照して上述した通りである。図7(B)に示すように、封止層44の上に、粘着層50を介してフィルム52を貼り付ける。なお、フィルム52は、封止層44の保護や外光反射防止のためであり、それらの機能が不要であればフィルム52の貼付は必ずしも必要ではない。そして、図7(C)に示すように、ガラス基板86を第1可撓性層10から剥離する。
そして、図2に示すように、第2形状記憶ワイヤ68が形成された第2可撓性層60を、粘着層64を介して、第1可撓性層10に貼り付ける。粘着層64は、先に第2可撓性層60に貼り付けて用意する。第2形状記憶ワイヤ68には屈曲状態を記憶させる。例えば、第2可撓性層60に第2形状記憶ワイヤ68を形成し、第2可撓性層60とともに第2形状記憶ワイヤ68を屈曲させて、その屈曲状態を記憶させる。記憶させる方法の詳細は、第1形状記憶ワイヤ66について上述した内容を適用することができる。
[第2の実施形態]
図8は、本発明の第2の実施形態に係る表示装置の断面図である。本実施形態で、第2可撓性層260は、画像が表示される側で最表層である。詳しくは、封止層244に粘着層250を介して第2可撓性層260が貼り付けられている。第2形状記憶ワイヤ268は、粘着層250と第2可撓性層260の間(第2界面262)に位置する。また、第2形状記憶ワイヤ268は、表示領域DAを避けて配置される。第1可撓性層210には、粘着層264を介してフィルム252が貼り付けられている。その他の内容は、第1の実施形態で説明した内容を適用することができる。
[第3の実施形態]
図9は、本発明の第3の実施形態に係る表示装置の断面図である。本実施形態で、第1界面356を介して第1可撓性層310に接触する層は、回路層354である。第1形状記憶ワイヤ366は、第1界面356に設けられている。その他の内容は、第1の実施形態で説明した内容を適用することができる。
[第4の実施形態]
図10は、本発明の第4の実施形態に係る表示装置の断面図である。本実施形態で、第1可撓性層410と第2可撓性層460は、粘着層464によって貼り付けられている。第1界面456は、第1可撓性層410と粘着層464との間にある。第1形状記憶ワイヤ466は、第1界面456に設けられている。その他の内容は、第1の実施形態で説明した内容を適用することができる。
図11は、本発明の第4の実施形態に係る表示装置の製造方法を示す図である。図10に示す位置に第1形状記憶ワイヤ466を形成するには、図11に示すように、ガラス基板486に第1形状記憶ワイヤ466を形成し、その上に第1可撓性層410を形成する。その後のプロセスは、図6(D)〜図7(C)を参照して説明した工程と同じである。ガラス基板486を、第1形状記憶ワイヤ466及び第1可撓性層410から剥離することで、図10に示す構造が得られる。
なお、表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置には限定されず、量子ドット発光素子(QLED:Quantum‐Dot Light Emitting Diode)のような発光素子を各画素に備えた表示装置であってもよいし、液晶表示装置であってもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。
10 第1可撓性層、10a 下層膜、10b 上層膜、12 アンダーコート層、14 半導体層、16 ソース電極、18 ドレイン電極、20 ゲート絶縁膜、22 ゲート電極、24 層間絶縁膜、26 薄膜トランジスタ、28 パッシベーション膜、30 平坦化層、32 画素電極、34 コンタクトホール、36 絶縁層、38 発光層、40 対向電極、42 発光素子、44 封止層、46 無機絶縁層、48 有機絶縁層、50 粘着層、52 フィルム、54 回路層、56 第1界面、58 表示素子層、60 第2可撓性層、62 第2界面、64 粘着層、66 第1形状記憶ワイヤ、66a 端部、66b 端部、66c 往路部、66d 接続部、66e 復路部、68 第2形状記憶ワイヤ、68a 端部、68b 端部、68c 往路部、68d 接続部、68e 復路部、70 第1フレキシブルプリント基板、72 端子、74 端子、76 異方性導電フィルム、78 第2フレキシブルプリント基板、80 端子、82 端子、84 異方性導電フィルム、86 ガラス基板、210 第1可撓性層、244 封止層、250 粘着層、252 フィルム、260 第2可撓性層、262 第2界面、264 粘着層、268 第2形状記憶ワイヤ、310 第1可撓性層、354 回路層、356 第1界面、366 第1形状記憶ワイヤ、410 第1可撓性層、456 第1界面、460 第2可撓性層、464 粘着層、466 第1形状記憶ワイヤ、486 ガラス基板、DA 表示領域。

Claims (10)

  1. 伸展状態を記憶しており、通電加熱されるように設けられた第1形状記憶ワイヤと、
    屈曲状態を記憶しており、通電加熱されるように設けられた第2形状記憶ワイヤと、
    積層された複数の層と、
    を含み、
    前記複数の層は、
    第1可撓性層と、
    第2可撓性層と、
    複数の発光素子が配列された表示素子層と、
    前記複数の発光素子を制御するための回路層と、
    前記表示素子層を封止する封止層と、
    を有し、
    前記第1可撓性層は、上下いずれかの側で接触する層との間に第1界面を有し、
    前記第2可撓性層は、上下いずれかの側で接触する層との間に、前記第1界面とは異なる第2界面を有し、
    前記第1形状記憶ワイヤは、前記第1可撓性層の内部又は前記第1界面に設けられ、
    前記第2形状記憶ワイヤは、前記第2可撓性層の内部又は前記第2界面に設けられていることを特徴とする表示装置。
  2. 請求項1に記載された表示装置において、
    前記第1形状記憶ワイヤ及び前記第2形状記憶ワイヤは、それぞれ、両端部が隣り合って位置し、前記両端部の一方から第1方向に沿って直線状に延びる往路部と、前記第1方向に交差する第2方向に前記往路部から延びる接続部と、前記接続部から前記第1方向に沿って直線状に前記両端部の他方に至る復路部と、を有することを特徴とする表示装置。
  3. 請求項1又は2に記載された表示装置において、
    前記第1形状記憶ワイヤ及び前記第2形状記憶ワイヤは、前記複数の層の積層方向に重ならないように配置されていることを特徴とする表示装置。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載された表示装置において、
    前記第1形状記憶ワイヤは、複数の第1形状記憶ワイヤを含み、
    前記第2形状記憶ワイヤは、複数の第2形状記憶ワイヤを含むことを特徴とする表示装置。
  5. 請求項1から4のいずれか1項に記載された表示装置において、
    前記第1界面を介して前記第1可撓性層に接触する前記層は、前記回路層であり、
    前記回路層に前記表示素子層が積層されていることを特徴とする表示装置。
  6. 請求項5に記載された表示装置において、
    前記第1形状記憶ワイヤは、前記第1可撓性層の内部に設けられていることを特徴とする表示装置。
  7. 請求項5に記載された表示装置において、
    前記第1形状記憶ワイヤは、前記第1界面に設けられていることを特徴とする表示装置。
  8. 請求項7に記載された表示装置において、
    前記複数の層は、前記第1可撓性層と前記第2可撓性層を貼り合わせる粘着層をさらに含み、
    前記第1界面は、前記第1可撓性層と前記粘着層との間にあり、
    前記第2界面は、前記第2可撓性層と前記粘着層との間にあることを特徴とする表示装置。
  9. 請求項1から8のいずれか1項に記載された表示装置において、
    前記第2可撓性層は、前記複数の層の表裏いずれかの最表層であることを特徴とする表示装置。
  10. 請求項1から8のいずれか1項に記載された表示装置において、
    前記第2可撓性層は、画像が表示される側で、前記複数の層の最表層であり、
    前記第2形状記憶ワイヤは、表示領域を避けて配置されることを特徴とする表示装置。
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