JP3392729B2 - 折り畳み型液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は携帯用の折り畳み型
液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、非晶質シリコン（以下ａ−Ｓｉと
称する）膜や多結晶シリコン（以下ｐ−Ｓｉと称する）
膜を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をスイッチング
素子として設けたアクティブマトリクス型液晶表示装置
が注目されている。安価な非晶質のガラス基板を用いて
低温成膜ができるａ−Ｓｉ膜を用いてＴＦＴアレイを構
成することにより、反射型や大面積、高精細、高画質か
つ安価なパネルディスプレイ（フラット型テレビジョ
ン）を実現できる可能性があるからである。ところで、
この種の液晶表示装置を携帯用機器に用いる場合基板に
プラスチックを用いることにより軽量化が可能になる。
携帯用機器はサイズも小さい方が好ましい。このために
は、画面も折り畳み型にして収納時に小さくできること
が好ましい。

【０００３】しかし、従来折り畳み型の液晶表示装置は
以下の様な問題があり実現は困難であった。第１に、折
り畳んだ後に展開したときに折り曲げ部が変形してしま
い、曲げの跡が残るために折り曲げ部の表示画面にゆが
みが残り非平面となることで、折り曲げ部を中心として
視認性が悪くなる。第２に、折り曲げ部で液晶を封入し
ている２枚の基板がはがれたり割れたりして液晶が漏れ
る等の障害が発生し耐久性が低下する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の折り畳み型の液
晶表示装置は、上述した視認性が低下し、耐久性が低
く、実用化は困難であった。本発明は上記問題点に鑑み
てなされたもので、折り畳み部分の変形に起因する視認
性を低下させることなく、且つ基板からの液晶漏れに起
因する耐久性低下の問題を解決して実用性に優れた折り
畳み型の液晶表示装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題に対する解決策
として、請求項１の折り畳み型液晶表示装置は、折り曲
げ線から内側に折り曲げ可能な２枚の有機材料基板と、
この有機材料基板間に挟持される液晶と、前記有機材料
基板表面の中央に形成され相対向する２つの電極によっ
て前記液晶を駆動する画素を複数配置した画素領域と、
前記有機材料基板上の前記画素領域の周辺に形成された
電子部品とを有する折り畳み型液晶表示装置において、
前記有機材料基板の厚さをｄとしたとき、前記有機材料
基板の前記折り曲げ線での曲率半径が１３ｄ以上、１０
０ｄ以下であることを特徴とする。

【０００６】また、請求項２の折り畳み型液晶表示装置
は、請求項１において、前記画素領域は長方形であり、
前記画素領域の前記有機材料基板上に形成され前記電極
に電圧を印加する薄膜トランジスタの長手方向が前記画
素領域に平行又は垂直であることを特徴としている。

【０００７】さらに、請求項３の折り畳み型液晶表示装
置は、請求項１において、前記有機材料基板の裏面に前
記有機材料基板に比べて曲げ強さが高い支持基板を形成
したことを特徴とする。

【０００８】また、請求項４の折り畳み型液晶表示装置
は、請求項１において、前記電子部品の厚さが１ｍｍ以
上、３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載
の折り畳み型液晶表示装置。前記電子部品の厚さを１ｍ
ｍ以上、３ｍｍ以下にすることで、折り曲げた基板を上
下の電子部品を接触させて基板の曲率を固定する事がで
き、携帯時の衝撃に耐えて実用に十分耐え得る液晶表示
装置を提供することができる。また、請求項５の折り畳
み型液晶表示装置は、請求項１において、前記折り曲げ
線での曲率半径が２０ｄ以上、５０ｄ以下であることを
特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、駆動回路、実装部品等
の電子部品の配置、導光板等の配置等を特別に工夫し、
液晶表示素子を構成する有機材料基板の折り曲げ部の曲
率を規定することを骨子とする。また、折り曲げを邪魔
する剛直な電子部品を折り曲げ部より外し、ＬＣＤの作
用を邪魔しない画素領域以外の周辺領域に設置してＬＣ
Ｄの視認性を向上することを骨子とする。発明者は、折
り曲げ線での曲率半径を所望の値以上にすると表示部に
折り曲げ跡が残ったり、基板にクラックが入ったり、セ
ルの剥がれが発生しなくなることを見出した。

【００１０】即ち、種々評価したところ、表１に示すよ
うにプラスチック基板の厚さをｄとしたとき、折り曲げ
線での曲率半径Ｒを Ａｄ ≦Ｒ≦ Ｂｄ とするとこのような不良が発生しないことがわかった。
安全係数Ａは１３以上、安全係数Ｂは１００以下あれば
良く、望ましくＡが２０以上、Ｂが５０以下であればほ
ぼ全てのフ゜ラスチック に対して問題が無い。

【００１１】

【表１】 尚、上記表１の評価基準は以下の通りである。

【００１２】［視認性の評価基準］ 二重丸…コントラストが １０以上（実用上全く問題無
い） ○…コントラストが １０未満３以上（実用上ほとんど
問題無い） ×…コントラストが ３未満（実用に耐えられない） ［耐久性の評価基準］ 二重丸…開閉回数１万回で 液晶の滲み出しは全く見ら
れない（実用上全く問題無い） ○ …開閉回数１万回で 液晶の滲み出しは１０％以下
の確率で見られる（実用上問題無い） ×…開閉回数 １万回で 液晶の滲み出しは１０％より
多く見られる（実用に耐えられない） 但し、プラスチック基板として実用的な材料があるが上
述した式は、厚さｄ、曲げ強さσ ０．０３≦ｄ≦５ｍｍ ５Ｅ２ ≦σ≦５Ｅ３ ｋｇ／ｃｍ２ の範囲で十分成立する。

【００１３】また、上述した式を以下に説明する。液晶
セルを折り曲げたとき２枚の基板の中央では応力はほぼ
ゼロであり、内側の基板はセルの外側の表面が最大の圧
縮応力となる。また曲げの外側の基板の表面は最大の引
っ張り応力となる。基板に発生する曲げ応力が曲げ強さ
より小さければ基板の破壊は発生しない。このため、折
り曲げ線での曲率半径が基板の厚さより十分大きければ
応力は小さいので基板の破壊は発生しない。このため折
り曲げ線での曲率半径Ｒをプラ基板厚のＡ倍とすれば基
板の破壊は発生しない。また、Ｂは大きいことが望まし
いが、１００を越えると上下の基板に形成された電子部
品を接触させるなどして基板を固定することができず、
実用上問題となる。

【００１４】

【実施例】具体的に、以下の実施例によって説明する。 （実施例１）図１〜図３に沿って実施例１を説明する。

【００１５】実施例１の折り畳み型液晶表示装置の断面
図を図１に、また平面図を図２に示す。２は２枚の硬質
プラスチック（曲げ強さは２Ｅ３ｋｇ／ｃｍ２、 厚さ
ｄ＝０．５ｍｍ）から形成される液晶表示素子であり、
中央には画素をアレイ状に配置した画素領域６が形成さ
れている。この実施例を含め、以下の実施例では基板は
表１の試料番号７の基板を使用した。この硬質プラスチ
ックの具体的な材質としては、ここではポリエーテルス
ルフォンを使用したが、他のプラスチックを用いても安
全係数Ａを１０以上、好ましくは４０、非常に長期信頼
性を考慮した場合には１００を取れば実用上ほぼ全ての
種類のプラスチック基板を使用できる。

【００１６】また、この液晶表示装置にはアドレス信号
駆動用ＬＳＩ３、表示信号駆動用ＬＳＩ７、及び画像信
号処理用ＬＳＩ９等のＬＳＩ化された電子部品が画素領
域６の周辺に形成されている。８はＰＣボードであり、
１０は各駆動用ＬＳＩと画素領域６間を接続する配線群
である。５はアドレス信号駆動用ＬＳＩ３、及び表示信
号駆動用ＬＳＩ７に±電源電位を供給するための電源供
給線である。この液晶表示素子の詳細については後述す
る。また、１は液晶表示素子の裏面に接着された支持基
板であり、液晶表示素子に使用するプラスチック基板よ
りも曲げ強さが高い硬質プラスチックを採用している。
この支持基板はプラスチックだけでなく、ガラス基板、
或いはセラミックス基板等の無機物基板を採用してもよ
い。

【００１７】この実施例１の液晶表示装置を折り畳んだ
状態を示した断面図が図３である。上述した条件式を満
たすために、この実施例では上述した有機材料基板及び
此れに類似の性質を有する上述した基板材料を使用する
限りにおいて、電子部品を以下のような配置にすればよ
いことが分かった。

【００１８】駆動用のＩＣ，ＬＳＩ、コンデンサ等の実
装部品を折り曲げ線に対して所望の距離以上離して配置
し、その最高部の高さ１／２・ＬをＡｄ以上とすること
により上述した条件式を満足させることができることが
わかった。

【００１９】即ち、基板の厚さを０．１ｍｍとしたと
き、実装部品の折り曲げ線１１から１．５ｍｍ以上離し
て電子部品を配置し、その一番高い電子部品の高さ（Ｒ
に相当する）を１．５ｍｍ以上とすることにより表示部
に折り曲げ跡が残ったり、基板にクラックが入ったり、
セルの剥がれが発生しなくなり、信頼性の問題が発生し
なかった。この折り曲げ線での曲率半径は１〜１０ｍｍ
あった方が折り曲げ部の画質の低下を防止することがで
きる。

【００２０】また、図３から明らかな様に、液晶表示素
子２を折り畳んだ状態で電子部品３と電子部品３が接触
すると言う部品配置上の工夫によって、画面の曲線部の
曲率が規定される構成は、曲率を比較的正確にしかも確
実に設定できる点で曲率規定のための特別の構成を必要
とせず装置構成の簡便が図れる。

【００２１】この場合には駆動用ＬＳＩ又はコンデンサ
が一番高い部分になっている。このためにいくつかの方
法を考案した。液晶表示素子に使用するプラスチック基
板上に画素領域６を形成し、アドレス信号駆動用ＬＳＩ
３はＣＯＧで実装した。ＬＳＩ３、７は折り曲げ線１１
を避け画素領域の周辺に実装した。８つのＬＳＩ３を使
用し、上下２分割し、折り曲げ線１１を挟んで上下２個
ずつ実装した。ＬＣＤの画素の取り出し線１０も同様に
分割し、上下対称になるように配置した。電源線５はフ
レキシブル配線で形成し、液晶表示素子２の表面に接着
した。この電源線は電気メッキまたは厚膜印刷で形成し
ても良い。信号処理用ＬＳＩ９、信号抵抗等の回路素子
１２、コンデンサ１３等も同様に中心線１１を外した位
置に設置した。バックライト４は端部に設置した。

【００２２】この様な折り畳み型の液晶表示装置の主要
部を構成する液晶表示素子２の構造を図４及び図５に沿
って説明する。先ず、プラスチックの透明基板４０上に
ＭｏＴａ、Ｃｕ，Ａｌ合金、ＭｏＷ等を合計で３０００
Ａスパッタ法によって順次堆積させ、さらにエッチング
を行って、ゲート電極４１ａ、ゲート線４１ｂ、Ｃｓ線
４２のパターンを形成した。次にプラズマＣＶＤ法によ
り絶縁膜４６としてＳｉＯｘ膜３０００〓、ＳｉＮｘ膜
５００〓を積層し、アンドープａ−Ｓｉ膜４３ａを１０
００〓、 ｎ＋ａ−Ｓｉ膜４３ｂを２０００〓、Ｍｏ膜
４３ｃを２００〓堆積した。

【００２３】次にＣＤＥ法でａ−Ｓｉ膜の島４３ａをエ
ッチングによって加工形成した。次にＩＴＯで画素電極
４７を形成した。次にＡｌにより、ソース４５、ドレイ
ン（信号線を含む）４３ｄを形成した。

【００２４】ＣＦ４／Ｏ２のドライエッチ又はＣＤＥ法
によりＴＦＴのチャネル部となるｎ＋ａ−Ｓｉ膜４３ｂ
をエッチングによって加工形成した。次に、ＳＩＮｘで
パシベーション膜（図示せず）を形成し、画素電極上及
びコンタクトパッド部のＳｉＮｘをエッチングによって
除去した。トランジスタのチャネル巾の方向は、折り畳
み部の線に平行または垂直に配置することで、折り曲げ
に時の応力によるＴＦＴ特性の劣化を防止する様にし
た。図５に示したＡ方向Ｂ方向は図３中の方向と一致す
る。以上の工程でアクティブマトリクス基板４０が完成
する。この基板に対向するように共通電極５１を表面に
形成した対向基板５０を配置して、さらに液晶４８を挟
持することで液晶表示素子が完成する。画素電極４７と
対向電極５１間の液晶はこの２つの電極間に生じる電界
によって駆動されることになる。この２つの電極で挟ま
れた領域が１つの画素として働く。液晶表示素子２の画
素領域は、この画素及びこれを駆動する薄膜トランジス
タがマトリックス状に配置されて構成される。

【００２５】以上の方法によって形成した液晶セルを試
作し折り曲げ線での曲率半径を種々変化させて耐久性試
験を行ったところ、本発明によれば、折り曲げ部分の曲
率を制御することができるため折り曲げ部の画質を良好
に保つことができる。これにより、折り曲げ部の変形、
ゆがみ、基板のはがれ、基板の割れを防止することがで
きた。耐久性試験を行った結果、実用に耐えうることを
確認した。

【００２６】（実施例２）実施例２を図６に示す。以下
の実施例の説明は、実施例１と同一部分は同一番号を付
しその詳細を省略する。

【００２７】この実施例２の場合には、ＣＯＧの代わり
にＴＡＢを用いたフレキシブル基板６０、６１を用い
た。他の構成は実施例１と同様である。電源線及び抵
抗、コンデンサ等のパッシブ素子はＰＣボード８上に形
成した。また、バックライトの光源４、反射鏡等の部品
は画面の側面に設置し、画面を曲げたときに折り曲げる
のを妨げないように設置した。

【００２８】以上の実施例によっても実施例１と同一の
効果を得ることができることに加え、ＴＡＢ及びフレキ
シブル基板を用いるためにＬＳＩ等の外部素子をより多
数実装することができると言う効果を奏する。

【００２９】（実施例３）実施例３を図７に示す。図７
（ａ）は完全に閉じた状態であり、図７（ｂ）は閉じる
途中の状態、図７（ｃ）は完全に広げた状態である。

【００３０】本実施例では反射型であるためバックライ
トは必要としない。そのために、ＴＦＴのアレイ基板の
画素電極は透明な実施例１の様なＩＴＯでなく、反射率
の良いＡｌ又はＡｇで形成した。他の反射率の良い金属
を用いても良い。

【００３１】この実施例３では実装用基板を２分割し、
曲げ線から３ｍｍ程度話して曲げ線に対して平行な位置
に設置した。実装用基板には、ＬＣＤモジュールに供給
する信号処理用ＬＳＩ、抵抗、コンデンサ、電源等が設
けられていることは実施例１と同様である。背面の保護
膜は曲線部で一カ所で局所的に曲がらないように蛇腹状
の分離した膜７０となっている。また、液晶表示素子２
のプラスチック基板を保護するために、別の保護用の有
機材料樹脂膜を設けても良い。このようなＬＣＤを携帯
用の装置に使用した場合の入力装置はキーボードのよう
に画面外に形成しても良く、ペン入力のように画面内に
形成しても良い。

【００３２】以上の実施例では実施例１と同一の効果を
有することに加え、と言う別の効果を奏する。なお、本
発明は実施例に限定されるものではなく、ＴＦＴを設け
ても良いし、単純マトリクスで駆動しても良い。また、
ＴＦＴはａ−Ｓｉに限定されず、ｐ−Ｓｉでも良い。表
示モードは透過型でも反射型でも良く、液晶の表示モー
ドはＴＮに限らず、ゲストホストや強誘電液晶等でも良
い。ＬＣＤの基板はプラスチックに限定されず、弾力性
のある金属膜でも良い。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、折り畳み部分の変形
を抑えて視認性の低下を招くことなく、且つ基板からの
液晶漏れに起因する耐久性低下の問題を解決して実用性
に優れた折り畳み型の液晶表示装置を提供することを目
的とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１に係る液晶表示装置の断面
図。

【図２】 本発明の実施例１に係る液晶表示装置の平面
図。

【図３】 本発明の実施例１に係る液晶表示装置を折り
畳んだ状態の断面図。

【図４】 本発明の実施例１に係る液晶表示装置の表示
領域の画素の拡大断面図。

【図５】 本発明の実施例１に係る液晶表示装置の表示
領域の画素の拡大平面図。

【図６】 本発明の実施例２に係る液晶表示装置の平面
図。

【図７】 本発明の実施例３に係る液晶表示装置の使用
状態を説明する断面図。

【符号の説明】

１……支持基板 ２……液晶表示素子 ３……電子部品（駆動用ＬＳＩ） ４……バックライト ５……電源線 ６……表示領域 ７……表示信号用駆動用ＬＳＩ ８……ＰＣボード ９…… 画像信号処理用ＬＳＩ １０…配線領域 １１…折り曲げ線 １２…信号抵抗等の回路素子 １３…コンデンサ

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】折り曲げ線から内側に折り曲げ可能な２枚
   の有機材料基板と、この有機材料基板間に挟持される液
   晶と、前記有機材料基板表面の中央に形成され相対向す
   る２つの電極によって前記液晶を駆動する画素を複数配
   置した画素領域と、前記有機材料基板上の前記画素領域
   の周辺に形成された電子部品とを有する折り畳み型液晶
   表示装置において、前記有機材料基板の厚さをｄとした
   とき、前記有機材料基板の前記折り曲げ線での曲率半径
   が１３ｄ以上、１００ｄ以下であることを特徴とする折
   り畳み型液晶表示装置。
2. 【請求項２】前記画素領域は長方形であり、前記画素領
   域の前記有機材料基板上に形成され前記電極に電圧を印
   加する薄膜トランジスタの長手方向が前記画素領域に平
   行又は垂直であることを特徴とする請求項１に記載の折
   り畳み型液晶表示装置。
3. 【請求項３】前記有機材料基板の裏面に前記有機材料基
   板に比べて曲げ強さが高い支持基板を形成したことを特
   徴とする請求項１に記載の折り畳み型液晶表示装置。
4. 【請求項４】前記電子部品の厚さが１ｍｍ以上、３ｍｍ
   以下であることを特徴とする請求項１に記載の折り畳み
   型液晶表示装置。
5. 【請求項５】前記折り曲げ線での曲率半径が２０ｄ以
   上、５０ｄ以下であることを特徴とする請求項１に記載
   の折り畳み型液晶表示装置。