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Description
本発明は、可撓性ある表示装置に関する。
表示装置においては、液晶表示装置やプラズマディスプレイに代表されるように、表示面積に対して相対的に奥行きのアスペクト比が小さい、いわゆるフラットパネル化が進んでおり、薄型テレビや各種のモバイルアプリケーションを実現している。
さらに、今後の表示装置においては、これらより更なる形状自由度を与えるべく、表示装置自体に柔軟性を付与した、可撓性のある表示装置の研究開発が進んでいる。可撓性のある表示装置を用いることにより、未使用時には、その可撓性を利用して、丸め込んだり、折り畳んだりして収納性を向上させて、運搬時の利便性向上をはかることができるようになる。
また、例えば、新規なヒューマンインターフェースとして、可撓性の表示装置に、例えば感圧センサなどを付加することにより、表示装置を使用者が任意に撓ませて、その撓み量を検知することにより、新しい感覚的なアナログ入力機能が実現できるようになる（例えば、特許文献１参照）。これらは、使用者の携帯時の利便性やヒューマンインターフェースの容易性を高めるものであり、新しいデジタルプロダクツの実現に大きく貢献できると思われる。これらを実現するキーデバイスが可撓性の表示装置であり、支持基板を従来のガラス基板から、プラスチックなどの可撓性に優れた支持基板に変更することにより、可撓性に優れた液晶表示装置や有機エレクトロルミネセンス表示装置、電子ペーパーと呼ばれる反射型表示装置などが出現している。これらは、現在、さらなる可撓性の向上を目指して、支持基板材料や構造の最適化やマトリックス動作のためのアレイ技術、より効率が高く信頼性の確保できる電気光学効果層の探求などが進められている。
特開２００４−４６７９２号公報
電子デバイスにおいては、その機能を維持できる可撓性の範囲（以下、単に、可撓範囲という）は有限である場合が多い。これは、例えば、撓むことにより発生する内部応力により電気光学層やアクティブマトリックス層に機能破壊を起こす欠陥や亀裂の生成をもたらすためである。また、可撓性を応用した入力デバイスにおいても、その機能範囲は制限される。しかしながら、使用者においては、可撓性に対する操作は感覚的なものであり、表示装置、または入力機能を付与した表示装置の可撓範囲を意図的に制御しにくい。例えば、表示装置に感圧センサを付与し、その可撓量をアナログ入力としたような場合、使用者はより大きな入力値を確保しようとするあまり、表示装置が許容できる限界値を超える撓み量を与える可能性がある。このとき、表示装置は、撓み量に耐えられず、例えば表示性能劣化といったような機能低下や、表示装置自体の破損をもたらす危険性がある。したがって、表示装置の可撓範囲を使用者に何らかの方法で伝達することが必要である。
また、従来のフラットパネルにおいては、その平面安定性はいわゆる筐体と呼ばれる、表示装置周辺部に位置する部材などに、必要とされる剛性をもたせることにより、その安定性を確保している。しかしながら、可撓性のある表示装置においては、筐体自体に剛性をもたせると、表示装置自体の可撓性が失われることになるため有効ではない。
また、筐体に表示装置の可撓範囲を制限できる機能を付与した場合、筐体自体は複雑で大掛かりなものになることになり、可撓性表示装置の特徴のひとつである薄型軽量性を犠牲にしてしまうことになる。また、筐体作製に関してコスト上昇の要因にもなる。このため、筐体には、防湿性などの必要最小限の機能を有して、かつ、表示装置に不要な応力を与えないような可撓性がより優れた状態にて形成できることが望ましい。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、低コストで表示装置自体の可撓性が失われることがなく、使用者に対して可撓性の許容範囲を伝達することができる信頼性の高い表示装置を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様による表示装置は、表示面を有する可撓性の表示部と、前記表示部の撓み量を制限する複数の第１凸部を備える制限部と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明の第２の態様による表示装置は、表示面を有する可撓性の表示部と、前記表示部の撓み量を制限する制限部と、有し、前記制限部は、可撓性を有する第１支持基板と、前記第１支持基板と対向するように設けられた第２支持基板と、前記第２支持基板と対向する側の前記第１支持基板の面上に設けられた複数の第１凸部と、を備え、前記第１凸部と前記第２支持基板との間は間隔を有するように前記第１支持基板と前記第２支持基板が保持されていることを特徴とする。
また、本発明の第３の態様による表示装置は、表示面を有する可撓性の表示部と、前記表示部の前記表示面側または反対側に設けられ、前記表示部の撓みに応じて記表示部の前記表示面から出射される光が変化するように制御する光学制御部とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、低コストで表示装置自体の可撓性が失われることがなく、使用者に対して可撓性の許容範囲を伝達することができる信頼性の高い表示装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による表示装置の断面を図１に示す。本実施形態の表示装置１は、
画素がマトリックス状に配置された可撓性の表示部２と、表示部２が撓んだときに表示部２の撓み量を制限する制限部１０とを備えている。制限部１０は、表示部２の表示面２ａに対向する面に設けられた可撓性を有する支持基板１２、１６と、支持基板１２に対向する側の支持基板１６の表面上に設けられた複数の凸部１５と、を備えている。凸部１５は、表示部２が変形した場合、表示部２の所定の撓み量で隣接する凸部と接触することより干渉を起こすように構成されている。
本発明の第１実施形態による表示装置の断面を図１に示す。本実施形態の表示装置１は、
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複数の凸部１５は、表示部２の表示面２ａに垂直な方向に対して内側に傾斜した側面１５ｂを備える。言い換えれば、図１に示すように、凸部１５の上面１５ａに対して内側に傾斜した傾斜角度θを有する側面１５ｂを備えている。本実施形態における表示装置は、この傾斜角度θを制御することで、表示部２が凹形状に撓んだときの撓み量を制御する。
支持基板１２と、支持基板１６上に設けられた複数の凸部１５の上面１５ａとは所定の間隔を有するように保持されている。この保持は、例えば図２に示すように、複数の凸部１５と支持基板１２との間に球状のスペーサ１４を設けることによって行われる。また、表示部２と制限部１０の端部は、図３に示すように、封止部１８によって封止される。封止部１８は、可撓性を有する可撓性材料（例えば、ブタジエンゴム）で構成されている。したがって、表示部２と制限部１０とは一体となって撓むように構成されている。
本実施形態の制限部１０は、図４に示すように、各凸部１５が互いに干渉を起こさない範囲で変形する場合には、支持基板１２、１６の材料物性及びその厚みにおいて規定される程度の外力を与えることによって、可撓となる。したがって、使用者は制限部１０が持つ可撓性の限界内においては、表示装置１および制限部１０を撓ませるための外力を与えることにより、表示装置１を使用者の期待する形状に変形することができる。
しかしながら、図５に示すように、各凸部１５が互いに干渉する程度まで変形させた場合は、図４に示す場合とは異なり、支持基板１２、１６の材料物性及びその厚みにおいて規定される程度の外力に加え、各凸部１５の材料物性及びその厚みにおいて規定される外力を付加しなければ、制限部１０はそれ以上に変形することができなくなる。したがって、使用者は制限部１０の各凸部１５により規定された変形状態以上に表示装置１を変形させるためには、上記２種類の外力を表示装置１にさらに与える必要がある。
このことを、図６を参照して更に詳細に説明する。本実施形態の表示装置１が撓んだときの曲率半径をＲ、このときの外力をｆとし、表示装置１の可撓範囲のうち使用可撓限界における表示装置１の曲率半径をＲｔｇ、このときの外部力をｆｔｇとする。ここで、表示装置１の曲率半径Ｒとは、表示部２と制限部１０との接合面における曲率半径を意味する。図６において、横軸はＲｔｇ／Ｒを示し、縦軸はｆ／ｆｔｇを示している。また、図６において、グラフｇ１は本実施形態おける表示装置１の場合を示し、グラフｇ２は、本実施形態において複数の凸部１５を有する制限部１０が設けられていない表示装置、すなわち従来の可撓性の表示装置の場合を示している。図６のグラフｇ２に示すように、制限部１０を設けない場合すなわち従来の表示装置の場合においては、使用者が使用可撓限界の曲率半径Ｒｔｇ付近（すなわち、Ｒｔｇ／Ｒが１の付近）において操作を行っていても、曲率半径Ｒに対する外力ｆの変化量は小さいため、使用可撓限界の曲率半径Ｒｔｇを感覚的に検知することは難しい。
他方、制限部１０を設けた本実施形態の表示装置１の場合、グラフｇ１に示すように、使用可撓限界の曲率半径Ｒｔｇ付近において、曲率半径Ｒに対する外力ｆの変化量は急激に変化するため、使用者が、感覚的に使用可能範囲を検知することができ,表示装置１の使用時における表示機能の劣化や表示装置自体の破損を防ぐことが可能となる。
例えば、図６において、Ｒｔｇ／Ｒ＝１．５において、このような劣化や破損が起こると仮定した場合、従来の表示装置ではＲｔｇ／Ｒ＝１．５に到達するまでの外力ｆの変化量は緩やかであるため、劣化や破損が起こるときの外力ｆの絶対値もＲｔｇ／Ｒ＝１の場合と比較して、約２倍程度の外力ｆで到達してしまう。
例えば、図６において、Ｒｔｇ／Ｒ＝１．５において、このような劣化や破損が起こると仮定した場合、従来の表示装置ではＲｔｇ／Ｒ＝１．５に到達するまでの外力ｆの変化量は緩やかであるため、劣化や破損が起こるときの外力ｆの絶対値もＲｔｇ／Ｒ＝１の場合と比較して、約２倍程度の外力ｆで到達してしまう。
これに対して、本実施形態の表示装置においては、Ｒｔｇ／Ｒ＝１．０からＲｔｇ／Ｒ＝１．５に到達するまでの外力ｆの変化量は非常に大きく、劣化や破損が起こるときの外力ｆの絶対値についてもＲｔｇ／Ｒ＝１の場合と比較して、数１０倍以上の大きな外力ｆが必要となる。このため、使用者が感覚的にその使用可撓限界を知ることができるため、表示装置の可撓を使用する際の表示機能の劣化や表示装置自体の破損を防止することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による表示装置の断面を図７に示す。
次に、本発明の第２実施形態による表示装置の断面を図７に示す。
本実施形態の表示装置１Ａは、図１に示す第１実施形態の表示装置１において、制限部１０を制限部１０Ａに置き換えた構成となっている。制限部１０Ａは、図１に示す制限部１０において、複数の凸部１５が、支持基板１６に対向する側の支持基板１２の面上に設けられた構成を備えている。その他の構成は、第１実施形態の表示装置１と同様なため、説明を省略する。
複数の凸部１５は、表示部２の表示面２ａに垂直な方向に対して内側に傾斜した側面１５ｂを備える。言い換えれば、図７に示すように、凸部１５の上面１５ａに対して内側に傾斜した傾斜角度θを有する側面１５ｂを備えている。本実施形態における表示装置１Ａは、この傾斜角度θを制御することで、表示部２が凸形状に撓んだときの撓み量を制御する。
本実施形態の制限部１０Ａは、図８に示すように、各凸部１５が互いに干渉を起こさない範囲で変形する場合には、支持基板１２の材料物性及びその厚みにおいて規定される程度の外力を与えることによって、可撓となる。したがって、使用者は制限部１０Ａが持つ可撓性の限界内においては、表示装置１Ａおよび制限部１０Ａを撓ませるための外力を与えることにより、表示装置１Ａを使用者の期待する形状に変形することができる。
しかしながら、図９に示すように、各凸部１５が互いに干渉する程度まで変形させた場合は、図８に示す場合とは異なり、支持基板１２の材料物性及びその厚みにおいて規定される程度の外力に加え、各凸部１５の材料物性及びその厚みにおいて規定される外力を付加しなければ、制限部１０Ａはそれ以上に変形することができなくなる。したがって、使用者は制限部１０Ａの各凸部１５により規定された変形状態以上に表示装置１Ａを変形させるためには、上記２種類の外力を表示装置１Ａにさらに与える必要がある。
以上のように、本実施形態では上述した構成を備えることで、表示部２を凸形状に撓ませる表示装置においても同様に適用することができる。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による表示装置の断面を図１０に示す。本実施形態の表示装置１Ｂは、図１に示す第１実施形態の表示装置１において、制限部１０を制限部１０Ｂに置き換えた構成となっている。制限部１０Ｂは、図１に示す制限部１０において、支持基板１２の面上にも複数の凸部１３を設けた構成となっている。この凸部１３は、可撓性ある支持基板１２上に配列され、表示部２の所定の撓み量で隣接する凸部と接触などにより干渉を起こすように構成されている。その他の構成は、第１実施形態の表示装置１と同様なため、説明を省略する。
次に、本発明の第３実施形態による表示装置の断面を図１０に示す。本実施形態の表示装置１Ｂは、図１に示す第１実施形態の表示装置１において、制限部１０を制限部１０Ｂに置き換えた構成となっている。制限部１０Ｂは、図１に示す制限部１０において、支持基板１２の面上にも複数の凸部１３を設けた構成となっている。この凸部１３は、可撓性ある支持基板１２上に配列され、表示部２の所定の撓み量で隣接する凸部と接触などにより干渉を起こすように構成されている。その他の構成は、第１実施形態の表示装置１と同様なため、説明を省略する。
このように、支持基板１２、１６の両方に凸部１３、１５を設けることによって、図１１（ａ）に示すように表示部２の表示面２ａが凹形状となるように変形することもできるし、図１１（ｂ）に示すように表示部２の表示面２ａが凸形状となるように変形することもできる。なお、図１１（ａ）、１１（ｂ）において矢印は撓む方向を示している。
このように、本実施形態においては、表示部２の表示面２ａに凹凸両方の可撓性を与えることができる。これは、可撓性を応用したインターフェース、すなわち、例えば図１１（ａ）または図１１（ｂ）で示される２つの方向を区分できる可撓量をアナログ的に検知できる機能を付与した場合でも、使用者が感覚的にその使用可撓限界を知ることができるため、表示装置の可撓を使用する際の表示機能の劣化や表示装置自体の破損を防止することができ、表示装置の最も小さい曲率での可撓範囲の設定を行える。
なお、第１乃至第３の実施形態においては、制限部は表示部２の表示面２ａとは反対側に設けられていたが、制限部が各々透明材料で構成されていれば、制御部を表示部２の表示面２ａ側に設けてもよい。
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による表示装置１Ｃの断面を図１２に示す。本実施形態の表示装置１Ｃは、可撓性ある表示部２と、表示部２の表示面２ａ側に設けられ、表示部２の可撓範囲外では可撓範囲内とは異なる光学的な変化を可能とする光学制御部２０とを備えた構成となっている。これにより、使用者が表示装置を可撓範囲外に撓ませようとした場合、例えば表示輝度の変化といった光学的変化によって、その範囲を使用者に知らしめることができる。
次に、本発明の第４実施形態による表示装置１Ｃの断面を図１２に示す。本実施形態の表示装置１Ｃは、可撓性ある表示部２と、表示部２の表示面２ａ側に設けられ、表示部２の可撓範囲外では可撓範囲内とは異なる光学的な変化を可能とする光学制御部２０とを備えた構成となっている。これにより、使用者が表示装置を可撓範囲外に撓ませようとした場合、例えば表示輝度の変化といった光学的変化によって、その範囲を使用者に知らしめることができる。
本実施形態においては、光学制御部２０は波状形状の散乱板２１から構成されている。表示部２からの出射された直進光２２は散乱板２１によって散乱され、表示装置から散乱光２３として外部に出力される。波状形状の散乱板２１は、図１３に示すように撓ませると波状の形態が広がっていくような構造となっている。すなわち散乱板２１は撓むと高低差（散乱板２１の表示部２の表示面に対して垂直方向の厚みｔ）が小さくなる構造となっている。
ここで、さらに撓ませていくと、図１４に示すように散乱板２１において波状形状が緩和された場合、すなわち、波形形状の高低差がほぼなくなった状態の場合には、入射してきた光２２が光学制御部２０を透過していく際に、急激に散乱効果を失うために直進光２３のまま透過されることになる。したがって、表示装置１Ｃの上方αから使用者が目視していると、光学制御部２０を透過する光線は散乱光２３から直線光２２に変化することになる。このため、図１２乃至図１４に示す光学変化を、画像などの表示を確認しながら可撓操作をしている使用者に対して与えることが可能となる。ここで、光学制御部２０の散乱光低減効果を表示部２の最も小さい曲率での使用可能範囲付近で設計した場合、本実施形態の表示装置の使用者は表示状態の変化により、表示装置の可撓性の限界付近を操作しながら理解することができる。このため、可撓使用範囲を超える使用を未然に防ぐことが可能となり、表示機能の劣化や表示装置自体の破損を防ぐことができる。なお、本実施形態においては、光学制御部２０は断面方向では対称であるため、表示面の撓みが凹形状であっても凸形状であっても同様に作用させることができる。
なお、本実施形態による表示装置の光学制御部２０は、図１５に示すように、有機樹脂層２５、２６から構成することができる。
また、本実施形態の表示装置においては、表示装置の端部は図１６に示すように例えばブタジエンゴムからなる封止部１８によって封止されている。
以上説明したように、本実施形態によれば、可撓性の許容範囲を光学的に使用者に知らせることができる。
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態による表示装置の断面を図１７に示す。本実施形態の表示装置１Ｄは、図１０に示す第３実施形態の表示装置において、表示部２の制限部１０Ｂとは反対側に第４実施形態で説明した光学制御部２０を設けた構成となっている。すなわち、表示部２の一方の面には、表示部２の最も小さい曲率での使用可能範囲付近において散乱状態が変化する散乱板２１を有する光学制御部２０を有しており、表示部２の光学制御部２０が設けられた面に対向する面には、表示部２の最も小さい曲率での使用可能範囲付近において撓み量を制限可能な複数の凸部を有する２層から構成される応力制限部１０Ｂが設けられている
このような構成により、最も小さい曲率での使用可能限界を、力学的及び光学的に同時に使用者に知らしめることができる。図１７において表示装置の上方α（紙面上部方向）から使用者は観察する。
次に、本発明の第５実施形態による表示装置の断面を図１７に示す。本実施形態の表示装置１Ｄは、図１０に示す第３実施形態の表示装置において、表示部２の制限部１０Ｂとは反対側に第４実施形態で説明した光学制御部２０を設けた構成となっている。すなわち、表示部２の一方の面には、表示部２の最も小さい曲率での使用可能範囲付近において散乱状態が変化する散乱板２１を有する光学制御部２０を有しており、表示部２の光学制御部２０が設けられた面に対向する面には、表示部２の最も小さい曲率での使用可能範囲付近において撓み量を制限可能な複数の凸部を有する２層から構成される応力制限部１０Ｂが設けられている
このような構成により、最も小さい曲率での使用可能限界を、力学的及び光学的に同時に使用者に知らしめることができる。図１７において表示装置の上方α（紙面上部方向）から使用者は観察する。
本実施形態においては、表示部２の最も小さい曲率での使用可能範囲付近において、光学的変化及び力学的変化が同時に変更可能な表示装置が構成できる。本構造を採用することにより、使用者は可撓性を操作しながら、表示部２の最も小さい曲率での使用可能範囲付近を視覚的、感覚的にリアルタイムで体感できることになるため、過多に可撓させたために起こり得る、表示性能の劣化や表示装置の破損を防ぐことができる。
なお、本実施形態においては、表示装置１Ｄの端部は図１８に示すように例えばブタジエンゴムからなる封止部１８によって封止されている。
上記第１乃至第５実施形態においては、可撓性を制御できる方向は１軸方向で説明したが本発明はこれに限定されることはなく、任意の方向に対して表示部２の最も小さい曲率での使用可能範囲付近において力学的変化または光学的変化を与えることも可能である。任意方向に対して力学的変化を与えることが可能な制限部の平面図を図１９に、図１９の示す切断線Ａ−Ａで切断した断面図を図２０に、図１９に示す切断線Ｂ−Ｂで切断した断面図を図２１にそれぞれ示す。この制限部は、支持基板１６上に規則的に配置された複数の凸部１５を有している。凸部１５は平面形状が六角形であって、六角形の対向する頂点を通る切断線Ａ−Ａで切断した断面形状および六角形の対向する辺の中心を通る切断線Ｂ−Ｂで切断した断面形状は図２０および図２１にそれぞれ示すように、台形形状となっている。すなわち、凸部１５は、平面形状が六角形で断面形状が台形である。
このような構造の凸部１５を用いた場合、任意の方向に対して力学的変化を与えることができるようになる。図２２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はＢ−Ｂ断面における可撓時の変化例を示す断面図である。この場合、断面が台形形状の凸部１５が、ある可撓状態（例えば図２２（ｃ）に示す場合）において、凸部１５の側面同士がそれぞれ接触することになるため、力学的変化を与えることができる。したがって、図１９に示す構造の制限部においては、どの断面方向に可撓したとしても接触は確保できるため、任意の方向に対して力学的変化を与えることが可能となる。
また、光学的変化に対しては、横方向に設置される光源から導入される光に対しても変化を与えることができる。この光学制御機能を有している光学制御部２０Ａの斜視図を図２３に示す。この光学制御部は、２つの支持基板２７ａ、２７ｂと、これらの支持基板２７ａ、２７ｂ上にそれぞれ形成された断面が三角形状の複数のプリズム２８ａ、２８ｂと、を備えている。複数のプリズム２８ａ、２８ｂはそれぞれ並列に配置されている。また、支持基板２７ａ、２７ｂはプリズム２８ａ、２８ｂが形成された面が対向するように配置されている。これら支持基板２７ａ、２７ｂ、及び複数のプリズム２８ａ、２８ｂはそれぞれ透明材料で構成されている。
この光学制御部は、図２４に示すように、断面において対向する２つのプリズム間に空隙がある場合には、導入される光２９はプリズム２８ａ、２８ｂにおいて散乱されて支持基板２７ａ、２７ｂの基板面に垂直な方向に散乱されることになる。しかしながら、図２５に示されるようにプリズム２８ａ、２８ｂが接触した場合には、導入光２９は散乱されにくくなるため、横方向に抜ける。このような光学制御部２０Ａを用いた表示装置の断面を図２６に示す。この表示装置は、表示部２の表示面とは反対側に第３実施形態で説明した制限部１０Ｂを設けるとともに、表示部２と制限部１０Ｂとの間に上記光学制御部２０Ａを設けた構成となっている。この表示装置においては、表示部２が撓むことにより、光学制御部２０Ａは、支持基板２７ａ、２７ｂの距離が小さくなって、ついにはプリズム２８ａ、２８ｂが接触するように構成されている。また、図２７に示すように、光学制御部２０Ａの端部にはバックライトとなる光源３０が設けられている。また、表示装置の端部は例えばブタジエンゴムからなる封止部１８よって封止されている。これにより、ＬＥＤバックライトのような導入光を用いた系においても出光側の制御が可能となる。
このような表示装置において、外力による表示装置の撓みが可撓性の許容範囲を超えるとプリズム２８ａ、２８ｂが接触するように構成すれば、表示装置の撓みが可撓性の許容範囲を超えた場合には図２５に示すように表示部２の表示面から光が出射されない。このため、使用者には、可撓性の許容限界を光学的にも知らしめることができる。なお、制限部１０Ｂも備えているため、可撓性の許容限界を力学的にも知らしめることができることはいうまでもない。
なお、図２６に示す本発明の一実施形態の表示装置においては、制限部１０Ｂおよび光学制御部２０Ａを備えていたが、光学制御部２０Ａのみを備えていてもよい。
また、光学的変化をもたらすための光学制御部の他の例の斜視図を図２８に示す。この光学制御部２０Ｂは、可視光域にて透過性に優れたフィルム基板３１ａ、３１ｂ上に、それぞれ硬度の低いプラスチック樹脂を半球状に形成した突起部３２ａ、３２ｂを複数並べて対向させた構成となっている。このとき、図２９に示すように基板３１ａ、３１ｂ間に空隙がある場合には、裏面より導入された光３３は半球状の突起部３２ａにより散乱されるため、出射光は散乱光となる。しかしながら、図３０に示すように、突起部３２ａ、３２ｂが接触した状態では、半球状の突起部３２ａ、３２ｂがそれぞれ変形して密着するため、裏面から導入した光３３は散乱されにくくなり、出射光は散乱されにくい光を放出する。また、この光学制御部２０Ｂを可撓性の表示部に用いた場合は、表示部２が撓むことにより、光学制御部２０Ｂは、フィルム基板３１ａ、３１ｂの距離が小さくなって、ついには突起部３２ａ、３２ｂが密着するように構成されている。
以下に本発明の実施形態を、実施例を参照してさらに詳細に説明する。
本発明の実施例１は表示装置の製造方法であって、この製造方法によって製造される表示装置は、柔軟性ある基板上に形成した液晶表示装置である。この液晶表示装置の表示部の最も小さい曲率での使用可能範囲付近において力学的変化を与える。
本実施例の製造方法を図３１（ａ）乃至図３４（ｃ）を参照して説明する。
液晶表示装置であるが、これは、周辺の柔軟性を確保するため引出電極数を低減できる、ドライバを一部表示装置本体内に導入可能なポリシリコン薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置とした。この液晶表示装置の製造方法を以下に示す。
まず、図３１（ａ）に示すように、十分に洗浄した無アルカリガラス基板５１上に、例えばトリメチルアルミなどを原料に用いたプラズマ励起有機金属化学気相堆積法（ＰＥＭＯＣＶＤ法）などを用いて、ガラス基板５１からのアルカリ成分溶出などを防ぐことを目的としたアンダーコート層となるシリコン酸化膜やシリコン窒化膜５２などを堆積させた。続いて、例えば、ＰＥＣＶＤ法を用いアモルファス状のシリコン膜を成長させた後、ＫｒＦなどを用いたエキシマレーザーを照射して瞬間的に溶融後結晶化させて多結晶化した。そして、例えば、フッ素系ガスによる反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）を用いた異方性エッチング法により、多結晶シリコン膜の素子分離を行い、多結晶シリコンからなる島構造５３を形成した（図３１（ａ））。
次に、図３１（ｂ）に示すように、例えばプラズマ励起化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ法）などを用いて、ゲート用の絶縁膜５４となるシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を成膜した。そして、例えばスパッタリング法などを用いて、絶縁膜５４上にＭｏ、Ｗ、Ｔａ、またはその合金など金属膜を堆積させた。その後、金属膜上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターン（図示せず）を形成し、例えば、溶剤に含侵させて選択的にレジストパターンのない部分の金属膜を除去する方法を用いることにより、ゲート電極５５及びゲート線群（図示せず）の形状を加工した（図３１（ｂ））。
次に、図３１（ｃ）に示すように、半導体層５３に接合面を形成するために薄膜トランジスタの不純物導入を行った。本実施例では、不純物としてリン（Ｐ）を用いている。このとき、ゲート電極５５をマスクとして、イオンドーピング法によりイオン濃度が１０２２ｃｍ−３程度になるように多結晶シリコン層５３に導入しソース・ドレイン５３ａを形成した。その後、この導入された不純物Ｐが活性化するように熱処理を行った。
次に、図３２（ａ）に示すように、例えば常圧化学気相堆積法（ＡＰＣＶＤ法）により層間絶縁膜５６となるシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜を成膜した。その後、ソース及びドレイン電極と半導体層とのコンタクトを行うためのコンタクトホール５６ａの形成を、フォトエッチングプロセスを用いて行った。そして、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ａｌ、Ｎｉなどの金属、またはその合金や積層膜などを、例えばスパッタリング法などを用いて堆積させた後、ゲート電極形成時と同様にフォトエッチングプロセスを用いて、ソース電極５７と信号線群及びドレイン電極５８の形成を行った。さらに、図３２（ｂ）に示すように、ソース電極５７と接続されるように画素電極５８を形成した。この一連の薄膜トランジスタ及び配線形成プロセスにおいては、例えば、５００℃以上の熱工程が存在するが、本実施例で用いている無アルカリガラス基板においては、アクティブマトリックス構造を形成する際に問題なく使用できる。
次に、上述のようにして形成された薄膜トランジスタを有するアクティブマトリックス基板をプラスチック基板などの柔軟性がある基板に移す工程を説明する。
図３３（ａ）に示すように、アクティブマトリックス基板の表面に例えば紫外線光を照射すると接着力が弱まるような耐フッ酸性に優れた接着剤を隙間なく表面塗布して仮着層６１とし、この仮着層６１を挟んで無アルカリガラス基板と対向する位置に、例えば、接着面側を有機材料と接着性をよくするためにコートした耐フッ酸性に優れたフッ素系樹脂シート６２などを形成した。
次に、このアクティブマトリックス基板の無アルカリガラス基板５１の裏面側から研磨剤を用いて、０．１ｍｍ厚程度まで、研磨剤の荒さを調整しながら研磨した。その後、フッ酸系の溶剤に含侵させて、無アルカリガラス基板５１を約３０μｍ程度の厚さまで溶解させた（図３３（ｂ））。このとき、無アルカリガラス基板５１が薄くなった後には、例えばアンモニウムなどを加えたフッ酸系溶液とし、エッチングレートを調整したものが望ましい。そして、十分に洗浄した後、この無アルカリガラス基板５１をエッチングした面に密着性に優れた接着剤を用いて、接着層６４を全面に形成した（図３４（ａ））。この接着層６４を挟んだ対向側に、真空ラミネート技術を用いて、０．１ｍｍｔ程度のポリエーテルアミド樹脂（ＰＥＳ）フィルムを支持基板６５として接着した（図３４（ａ））。本実施例では、支持基板６５としてＰＥＳ基板を用いたが、本製造方法では、その他のプラスチック基板などでも対応可能である。例えば、厚さが０．１ｍｍのポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム（ＰＥＴ）でも形成可能なことを確認している。
次に、図３４（ｂ）に示すように、樹脂シート６２側から紫外線光を照射し、仮着層６１の接着力を弱める処理を施した。そして、支持基板として用いた樹脂シート６２をゆっくり剥していき、層間絶縁膜層５６などアクティブマトリックス層表面を露出させる。このとき、仮着層６１の成分残りが発生するため、これを、例えば、イソプノパノールなどの有機洗浄法を用いて除去して、洗浄面を露出させた（図３４（ｃ））。このようにして形成したポリシリコンを用いた柔軟性があるアクティブマトリックス基板と、インジュウムスズなどの透明導電膜を成膜した対向基板を対向させて、セルプロセスを用いて、液晶表示装置を作製した。このときのセルプロセスとしては、単純マトリックス駆動対応可能な液晶表示装置と同様とした。
次に、凸部の形成方法を説明する。凸部は所望する最も小さい曲率での使用可能範囲付近にて制御可能な台形形状とネガの関係となる、例えばステンレスの表面を微細加工した基板である型基板上に、表面に例えば２液混合により硬化可能なシリコーン樹脂をスピンコート法により成膜する。このコート液が硬化する温度まで上昇させて硬化させる。この後、型基板から所望の台形形状の連続体を有する凸部を剥離する。このとき、台形形状の連続体を支持する層の厚みはスピンコート法の回転数により制御可能である。これを２層作製し、一方に例えば所望のセル厚に形成可能なスペーサが分散された封止剤にて周辺部を描画した後、分対向する位置関係にもう一方の凸部を接着する。このとき、周辺部の導入するスペーサと比較して小さいスペーサを面内に散布させて、周辺部だけでなく台形形状が存在する面内でも凸部のギャップを維持できるようにしてもよい。これを上記にて形成した可撓性の液晶表示装置の表示面と反対側に付加させることにより、最も小さい曲率での使用可能範囲付近での力学的変化機能を付与できる液晶表示装置が形成可能となる。
本実施例では、光学制御部として有機ＥＬを用いて、最も小さい曲率での使用可能範囲付近にて光学的な変化を与えることができるような可撓性自発光式表示装置の製造方法の例を示す。
まず、表示装置であるが、これは、周辺の柔軟性を確保するため引出電極数を低減できる、ドライバを一部表示装置本体内に導入可能なポリシリコン薄膜トランジスタを用いた表示装置とした。この表示装置の製造方法の例を以下に示す。
まず、十分に洗浄した無アルカリガラス基板５１上に、例えばトリメチルアルミなどを原料に用いたプラズマ励起有機金属化学気相堆積法（ＰＥＭＯＣＶＤ法）などを用いて、ガラス基板からのアルカリ成分溶出などを防ぐことを目的としたアンダーコート層となるシリコン酸化膜やシリコン窒化膜５２などを体積させた。
次に、例えば、ＰＥＣＶＤ法を用いアモルファス状のシリコン膜を成長させた後、ＫｒＦなどを用いたエキシマレーザーを照射して瞬間的に溶融後結晶化させて多結晶化した。そして、例えば、フッ素系ガスによる反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）を用いた異方性エッチング法により、多結晶シリコン層の素子分離を行い、島構造５３を形成した。
次に、例えばプラズマ励起化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ法）などを用いて、ゲート用の絶縁膜５４となるシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を成膜した。そして、例えばスパッタリング法などを用いて、アルミナ膜上にＭｏ、Ｗ、Ｔａ、またはその合金など金属膜を堆積させた。その後、金属膜上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成し、例えば、溶剤に含侵させて選択的にレジストパターンのない部分の金属膜を除去する方法を用いることにより、ゲート電極５５及びゲート線群の形状を加工した。次に、半導体層に接合面を形成するために薄膜トランジスタの不純物導入を行った。本実施例では、不純物としてリン（Ｐ）を用いている。このとき、ゲート電極５５をマスクとして、イオンドーピング法によりイオン濃度が１０２２ｃｍ−３程度になるように導入し、この導入されたＰが機能するように熱処理を行った。そして、例えば常圧化学気相堆積法（ＡＰＣＶＤ法）により層間絶縁膜５６となるシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を成膜した。
その後、層間絶縁膜５６及びゲート絶縁膜５５を介してソース及びドレイン電極と半導体層とのコンタクトを行うためのスルーホール形成を、フォトエッチングプロセスを用いて行った。そして、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ａｌ、Ｎｉなどの金属、またはその合金や積層膜などを、例えばスパッタリング法などを用いて堆積させた後、ゲート電極形成時と同様にフォトエッチングプロセスを用いて、ソース電極５７と信号線群及びドレイン電極５８の形成を行った。さらに、ソース電極５７と接続されるように画素電極５８を形成した。この一連の薄膜トランジスタ及び配線形成プロセスにおいては、例えば、５００℃以上の熱工程が存在するが、本実施例で用いている無アルカリガラス基板においては、アクティブマトリックス構造を形成する際に問題なく使用できる。
次に、このアクティブマトリックス基板をプラスチック基板などの柔軟性がある基板に移す工程を模式的に示したものが図６になる。この基板の表面に例えば紫外線光を照射すると接着力が弱まるような耐フッ酸性に優れた接着剤を隙間なく表面塗布して仮着層６１とし、この仮着層６１を挟んで無アルカリガラス基板と対向する位置に、例えば、接着面側を有機材料と接着性をよくするためにコートした耐フッ酸性に優れたフッ素系樹脂シート６２などを配置した。次に、この両面に支持された基板を無アルカリガラスの裏面側から研磨剤を用いて、０．１ｍｍ厚程度まで、研磨剤の荒さを調整しながら研磨した。その後、フッ酸系の溶剤に含侵させて、無アルカリガラス基板６３を約３０μｍ程度の厚さまで溶解させた。このとき、ガラス基板が薄くなった後には、例えばアンモニウムなどを加えたフッ酸系溶液とし、エッチングレートを調整したものが望ましい。そして、十分に洗浄した後、この無アルカリガラス基板をエッチングした面に密着性に優れた接着剤を用いて、接着層６４を全面に形成した。この接着層６４を挟んだ対向側に、真空ラミネート技術を用いて、０．１ｍｍｔ程度のポリエーテルアミド樹脂（ＰＥＳ）フィルムを支持基板６５として接着した。
本実施例では、支持基板６５としてＰＥＳ基板を用いたが、本製造方法では、その他のプラスチック基板などでも対応可能である。例えば、０．１ｍｍｔのポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム（ＰＥＴ）でも形成可能なことを確認している。その後、樹脂シート６２側から紫外線光を照射し、仮着層６３の接着力を弱める処理を施した。そして、支持基板として用いた樹脂シート６２をゆっくり剥していき、層間絶縁膜層５６などアクティブマトリックス層表面を露出させる。このとき、仮着層６４の成分残りが発生するため、これを、例えば、イソプノパノールなどの有機洗浄法を用いて除去して、洗浄面を露出させた。
この表面に例えば蒸着法により有機ＥＬ層を体積させた後、ＰＤＯＴ／ＰＳＳからなるホール注入層をスピンコート法により成膜を行い、この上にインジウムスズ酸化物の成膜を例えばスパッタ法にておこなった。この表面全体を耐湿性などに優れたシリコ−ン樹脂にて覆うことにより、可撓性のあるアクティブマトリックス型の有機ＥＬ表示装置を形成した。
次に、光学制御部について形成方法を示す。光学制御部は希望する最も小さい曲率での使用可能範囲付近にて制御可能なクサビ形状の、例えばステンレスの表面を微細加工した基板である第１型基板と、これと凹凸関係が正に逆転している、例えばステンレスの表面を微細加工した基板である第２型基板との間に、例えばポリエチレンテレフタラートのような可視光域に透過性のある加工可能なフィルムを挟み込んだ後、加圧することで加工が可能である。この両面を極めて薄い可視光域にて透過性のあるフィルムで挟持することにより光学制御部を形成できることになる。これを上記にて形成した可撓性の有機ＥＬ表示装置の表示面側に付加させることにより、最も小さい曲率での使用可能範囲付近での力学的変化機能を付与できる自発光式表示装置が形成可能となる。
１ 表示装置
２ 表示部
１０ 制限部
１２ 支持基板
１３ 凸部
１４ スペーサ
１５ 凸部
１６ 支持基板
１８ 封止部
２０ 光学制御部
２１ 散乱板
２２ 直進光
２３ 散乱光
２５ 有機樹脂層
２６ 有機樹脂層
２ 表示部
１０ 制限部
１２ 支持基板
１３ 凸部
１４ スペーサ
１５ 凸部
１６ 支持基板
１８ 封止部
２０ 光学制御部
２１ 散乱板
２２ 直進光
２３ 散乱光
２５ 有機樹脂層
２６ 有機樹脂層
Claims (8)
- 表示面を有する可撓性の表示部と、
前記表示部の撓み量を制限する制限部と、有し、
前記制限部は、可撓性を有する第１支持基板と、前記第１支持基板と対向するように設けられた可撓性を有する第２支持基板と、前記第２支持基板と対向する側の前記第１支持基板の面上に設けられた複数の第１凸部と、前記第１支持基板と対向する側の前記第２支持基板の面上に設けられた複数の第２凸部と、を備え、前記第１凸部と前記第２凸部との間は間隔を有するように前記第１支持基板と前記第２支持基板が保持されていることを特徴とする表示装置。 - 前記複数の第１凸部は、前記表示部の前記表示面に垂直な方向に対して内側に傾斜した側面を有することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
- 前記複数の第２凸部は、前記表示部の前記表示面に垂直な方向に対して内側に傾斜した側面を有することを特徴とする請求項１または２記載の表示装置。
- 前記制限部は、前記表示部の表示面とは反対側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置。
- 前記制限部は透明であって、前記表示部の表示面側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置。
- 前記表示部の前記表示面側または前記表示部と前記制限部との間に設けられ、前記表示部の撓みに応じて前記表示部の前記表示面から出射される光が変化するように制御する光学制御部と、
前記表示部および前記制限部ならびに前記光学制御部の端部を封止する封止部と、
を更に備え、
前記光学制御部は前記表示部の表示面側に設けられる散乱板を有し、前記散乱板は、表面が波状形状の第１有機樹脂層と、この第１有機樹脂層の表面を覆うように形成された第２有機樹脂層とを備えかつ前記表示部が撓むにつれて前記表示面と垂直方向の前記散乱板の厚みが小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の表示装置。 - 前記表示部の前記表示面側または前記表示部と前記制限部との間に設けられ、前記表示部の撓みに応じて前記表示部の前記表示面から出射される光が変化するように制御する光学制御部と、
前記表示部および前記制限部ならびに前記光学制御部の端部を封止する封止部と、
を更に備え、
前記光学制御部は、透明な第１支持基板と、前記第１支持基板上に並列に配置され断面形状が三角形の複数の第１プリズムと、透明な第２支持基板と、前記第２支持基板上に並列に配置され断面形状が三角形の複数の第２プリズムとを備え、前記第１および第２支持基板は前記第１および第２プリズムが互い違いに対向するように配置されかつ前記表示部が撓むにつれて前記第１および第２支持基板間の距離が小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の表示装置。 - 前記表示部の前記表示面側または前記表示部と前記制限部との間に設けられ、前記表示部の撓みに応じて前記表示部の前記表示面から出射される光が変化するように制御する光学制御部と、
前記表示部および前記制限部ならびに前記光学制御部の端部を封止する封止部と、
を更に備え、
前記光学制御部は、透明な第１フィルム基板と、前記第１フィルム基板上に配置されそれぞれが半球状の複数の第１突起部と、透明な第２フィルム基板と、前記第２フィルム基板上に配置されそれぞれが半球状の複数の第２突起部とを備え、前記第１および第２フィルム基板は前記第１および第２突起部が互い違いに対向するように配置されかつ前記表示部が撓むにつれて前記第１および第２フィルム基板間の距離が小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の表示装置。
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