(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と透明な表示基板とを有するフレキシブルディスプレイ、および
前記フレキシブルディスプレイの外側に設けられ、ダイラタント流体と、前記ダイラタント流体を収容したチューブとからなるダイラタント流体収容部材
を具備することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記ダイラタント流体収容部材は、前記フレキシブルディスプレイの支持基板の一部を覆うことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記チューブは、蛇腹形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記ダイラタント流体収容部材は、前記フレキシブルディスプレイの前記支持基板および表示基板の少なくとも一方の外周に設けられることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記フレキシブルディスプレイの前記支持基板は、厚さ１５０μｍ以下のガラス基板、柔軟性を有する樹脂シート、またはメタルホイルであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記フレキシブルディスプレイは、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、または電子ペーパーであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記フレキシブルディスプレイは、前記支持基板に対向する対向基板と、前記支持基板および前記対向基板の間に設けられた液晶層とを有する液晶ディスプレイであり、
前記表示基板は、厚さが１５０μｍ以下のガラス基板、または柔軟性を有する透明な樹脂シートであることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）を用いた液晶表示装置は、その高品質な表示や動画表示能力などにより、パソコン用モニタをはじめ携帯電話などの情報端末向けの表示装置として広く使われている。
【０００３】
特に、最近はその高機能化とともに、柔軟性などの付加価値も同時に求められている。プラスチック基板を用いたディスプレイの開発が近年盛んに行なわれており、さまざまな方法で実現されてきているとともに、ディスプレイの曲がりに入力機能を担わせたヒューマンインターフェイスデバイスも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ただし、このような柔軟性を持つ表示装置は機械的な耐久性に乏しく、強い力で曲げられた場合に容易に破損する。剛性の高いプラスチックシート等で表示装置を保護することによって、破損の防止は可能となるものの、この場合には表示装置の柔軟性が犠牲となる。その結果、保護に使用したプラスチックシート以上の柔軟性が得られなくなる。
【特許文献１】特開２００４−０４６７９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、柔軟性を保ちつつ、強い力による曲げ変形に対する機械的耐久性が高められた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】
【０００６】
本発明の一態様にかかる表示装置は、支持基板と透明な表示基板とを有するフレキシブルディスプレイ、および
前記フレキシブルディスプレイの外側に設けられ、ダイラタント流体と、前記ダイラタント流体を収容したチューブとからなるダイラタント流体収容部材
を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、柔軟性を保ちつつ、強い力による曲げ変形に対する機械的耐久性が高められた表示装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明者らは、歪速度の上昇に伴なって粘度が急激に上昇するダイラタント流体に着目した。ダイラタント流体が収容された部材を、保護部材としてフレキシブルディスプレイの外側に設ける。この保護部材は、外力ゼロの状態では液体のように柔らかい一方、強い外力が加わると粘度の上昇により瞬時に固体のように硬くなる。こうした効果によって、強い力による曲げ変形からフレキシブルディスプレイを保護することが可能となった。しかも、フレキシブルディスプレイ本来の柔軟性は、何等損なわれることはない。
【０００９】
ダイラタント流体としては、例えばコーンスターチや酸化チタンといった粉体を水に分散させてなる分散体が挙げられる。
【００１０】
含有される粉体の直径や体積濃度を適宜選択して、ダイラタント流体の特性を調整することができる。例えば酸化チタンの場合には、粒径は０．２μｍ〜１０μｍの範囲内が好ましく、体積濃度は２７．２〜４７ｖｏｌ．％の範囲内が好ましい。こうした条件を満たしていれば、ダイラタント流体としての効果を発揮することができる。
【００１１】
水としては、特に限定されず、分散液を安定化させるためにピロリン酸ナトリウム、甘藷糖を溶かした水溶液等に、上述したような粉体を分散させてもよい。
【００１２】
ダイラタント流体は、例えば周囲が封止された可撓性シートで挟み込むことによって、収容部材を形成することができる。あるいは、チューブ内に収容することもできる。ダイラタント流体収容部材の詳細については後述する。
【００１３】
本発明の実施形態においては、液晶を用いたディスプレイ、有機ＬＥＤを用いたディスプレイ、及び電子ペーパーをフレキシブルディスプレイとして用いることができる。
【００１４】
図１には、液晶を用いたフレキシブルディスプレイの概略を表わす断面図を示す。図示するディスプレイ２０においては、画素電極２および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３が設けられた支持基板１と、対向電極５が設けられた対向基板６とによって、液晶層４が挟持される。対向基板６は表示基板である。
【００１５】
かかるディスプレイの製造にあたっては、まず、アクティブマトリクス基板を作製し、液晶セルを形成する。アクティブマトリクスの製造方法としては、転写法と直接形成法とが挙げられるが、ここでは柔軟性を有する基板に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を直接形成する直接形成法について述べる。
【００１６】
柔軟性を有する支持基板１としては、例えばポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの柔軟性を有する樹脂シート、厚み１５０μｍ以下のガラス、メタルホイルを用いることができる。その厚さは、３０〜２００μｍ程度であり、例えば１５０μｍとすることができる。支持基板１に対し、コロナ処理やＵＶオゾン処理などの表面処理を施した後、５０〜１５０ｎｍ程度の厚さの絶縁膜をスパッタリング法により形成する。絶縁膜としては、シリコン酸化膜（ＳｉＯx）やシリコン窒化膜（ＳｉＮx）、およびシリコン酸窒化膜（ＳｉＯxＮy）等が挙げられる。次いで、ＭｏやＡｌなどの金属あるいはＭｏＴａやＭｏＷなどの合金の薄膜を、例えば３００ｎｍスパッタで形成する。この薄膜を、フォトリソグラフィー法を用いて選択的にエッチングすることによって、薄膜トランジスタ３のゲート電極が得られる。
【００１７】
さらに、ゲート絶縁膜、チャネル層、およびチャネル保護層を、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成する。ゲート絶縁膜としては、ＳｉＯxやＳｉＮx、ＳｉＯxＮyの単層あるいは積層の膜を３００ｎｍ程度の厚さで形成することができる。チャネル層としては、アモルファスシリコン層を１５０ｎｍ程度の厚さで形成し、チャネル保護層はＳｉＯx、またはＳｉＮxで３００ｎｍ程度形成する。
【００１８】
チャネル保護層をフォトリソグラフィー法で選択エッチングし、リンドープしたアモルファスシリコンをＣＶＤ法などで形成して、ｎ型半導体層とする。これらのＣＶＤ工程では、支持基板１の耐熱温度を超えないよう注意を払う必要がある。
【００１９】
その後、ＡｌやＭｏなどの金属薄膜を３００ｎｍ程度の厚さで形成する。フォトリソグラフィー法を用いて、チャネル層、ｎ型半導体層、および電極層のパターニングを行ない、薄膜トランジスタ３のソース電極およびドレイン電極を形成する。信号線に関しても、同層で形成する。
【００２０】
ＣＶＤ法などを用いて、ＳｉＯxやＳｉＮxなどにより保護層を形成する。ドレイン電極には、フォトリソグラフィー法を用いてコンタクトホールを形成する。ＩＴＯなどの透明電極をスパッタリング法などにより成膜し、フォトリソグラフィー法でパターニングを行なって画素電極２を形成する。
【００２１】
このようなＴＦＴアレイの製造方法は一例にすぎず、ａ−Ｓｉ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ、および有機半導体などの半導体材料や薄膜トランジスタの構造は、特に限定されるものではない。
【００２２】
得られた薄膜トランジスタアレイに対し、ポリイミドなどの樹脂を用いて配向膜を形成してラビング処理を行なう。一方、対向基板６としては、厚さ３０〜２００μｍ程度のＰＥＳ、ＣＯＰ、ＰＣ、ＰＭＭＡ等の透明な樹脂シート、およびガラスなどを用いることができる。例えば、厚さ１５０μｍのガラス基板を対向基板６として用いられる。こうした対向基板６には、ブラックマトリックス、カラーフィルターを形成して対向電極５を得る。そして配向膜を形成してラビング処理を行なう。
【００２３】
支持基板１に対向基板６とのギャップを保つスペーサを形成し外周に形成したシール剤で２枚の基板を貼り付ける。２枚の基板の間隙に液晶を注入して液晶層４を形成し、封止することによって液晶セルが完成する。
【００２４】
この液晶セルにおいては、支持基板１および対向基板６のいずれも柔軟性を有しており、容易に曲げることができる。
【００２５】
本発明の実施形態においては、図示するようなフレキシブルディスプレイの外側に、ダイラタント流体収容部材が配置される。フレキシブルディスプレイの厚さは、通常２００〜５００μｍ程度である。こうしたディスプレイの柔軟性が損なわれない範囲で、ダイラタント流体収容部材の厚さが決定される。
【００２６】
ダイラタント流体収容部材は、例えばフレキシブルディスプレイの支持基板の全面に設けることができる。こうした表示装置の断面図を、図２に示す。図示する表示装置２１においては、フレキシブルディスプレイ２０の支持基板１の全面に、ダイラタント流体収容部材１２が配置されている。この場合、ダイラタント流体収容部材１２は、フレキシブルディスプレイ２０の裏面７全面に設けられているということができる。ダイラタント流体収容部材１２は、周辺に封止部９を有する可撓性シート１１でダイラタント流体１０を挟み込んで形成される。可撓性シート１１としては、例えば２０〜４０μｍ程度の厚さを有するポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリ塩化ビニリデン等を用いることができる。接着剤等により周辺を封止して、封止部９が形成される。
【００２７】
図２に示した表示装置の裏面７の平面図を、図３に示す。こうした表示装置２１に曲げ変形が加えられた場合には、図４に示されるように力が作用する。図４中、矢印Ａは縮み方向を表わし、矢印Ｂは伸び方向を表わす。フレキシブルディスプレイ２０の裏面７に設けられたダイラタント流体収容部材１２においては、縮み方向Ａにダイラタント流体が歪む。この方向に強い力で曲げ変形が加えられた場合は、ダイラタント流体が硬化してフレキシブルディスプレイ２０の破損は防止されることになる。
【００２８】
ダイラタント流体収容部材１２は、必ずしもフレキシブルディスプレイ２０の裏面７の全面に設けられる必要はなく、図５の平面図に示されるように裏面７の一部に設けることもできる。
【００２９】
ダイラタント流体は、チューブ等の長手を有する中空体に充填して、ダイラタント流体収容部材を構成することもできる。こうしたダイラタント流体収容部材１３は、例えば図５の断面図に示されるように、フレキシブルディスプレイ２０の裏面７の一部に設けることができる。
【００３０】
ディスプレイ２０の裏面７であれば、ダイラタント流体収容部材１３の配置される場所は特に規定されない。例えば図６に示されるように、裏面７の中心に沿って長手方向にダイラタント流体収容部材１３を配置することができる。図示していないが、複数のダイラタント流体収容部材１３を、任意の配列で裏面７に配置してよい。さらには、ダイラタント流体収容部材を屈曲させて任意の形状とし、ディスプレイ２０の裏面７の所定の領域に配置することもできる。
【００３１】
ダイラタント流体収容部材１３は、ディスプレイ２０の裏面７および表示面８の両面に設けてもよい。具体的には、図７の断面図に示されるように、ダイラタント流体収容部材１３は、ディスプレイ２０を挟み込むように裏面７および表示面８の向かい合う辺に配置する。フレキシブルディスプレイ２０の裏面７における平面図を図８に示すが、表示面８においても、ダイラタント流体収容部材１３は同様に配置される。
【００３２】
ダイラタント流体収容部材１３は、フレキシブルディスプレイ２０のＹ軸方向の２辺を挟み込む形状で設けられているので、このＹ軸方向の曲がりに対して効果が発揮される。すなわち、Ｙ軸方向の曲がりについては、上に凸の方向および下に凸の方向のいずれに対しても、フレキシブルディスプレイ２０は保護される。
【００３３】
あるいは、ダイラタント流体収容部材１３は、図９に示されるように、フレキシブルディスプレイ２０の裏面７の外周に沿って配置してもよい。外周に沿って配置される場合には、ディスプレイ２０の裏面７に限定されず、表示面８に配置することもできる。この場合には、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の２つの方向に沿ってダイラタント流体収容部材１３が設けられていることになる。したがって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の曲がりについてフレキシブルディスプレイ２０を保護することができる。
【００３４】
ダイラタント流体が収容されるチューブは、蛇腹状とすることができる。具体的には、図１０の側面図に示すように、フレキシブルディスプレイ２０の曲げによってチューブ１３が伸縮する。衝撃が加えられた際には、ダイラタント流体の作用によりチューブが硬くなる。特にチューブが蛇腹形状の場合、腹部１４で曲げを加えたときに十分な伸縮が生じることから、ダイラタント現象が発現しやすい
ダイラタント流体収容部材は、パッド状の形状に形成することもできる。具体的には、パッド状とは、柱状形状、または半球ドーム状の形状をさす。図１１には、パッド状のダイラタント流体収容部材１５がディスプレイ２０の裏面７に設けられた表示装置の側面図を示す。フレキシブルディスプレイ２０に強い力が加えられて閾値以上の曲率半径で曲げられると、図１２に示されるように、内径にあるパッド同士が接触し、各々のパッド１５に押し込み方向の歪が発生してパッドが硬化する。曲率半径の閾値はパッド間の距離および、パッドの高さで調整可能である。パッド状のダイラタント流体収容部材１５のサイズは、分散液の量および濃度、ディスプレイサイズ、さらには許容できるディスプレイの重量等に応じて適宜決定すればよく、パッド状のダイラタント流体収容部材１５は、曲げ変形が加わる位置に応じて、フレキシブルディスプレイ２０の裏面７の任意の位置に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に用いられるフレキシブルディスプレイの断面図。
【図２】本発明の一実施形態にかかる表示装置を表わす断面図。
【図３】図２に示す表示装置の平面図。
【図４】図２に示す表示装置に曲げ変形が加えられた状態の断面図。
【図５】本発明の他の実施形態にかかる表示装置を表わす断面図。
【図６】図５に示す表示装置の平面図。
【図７】本発明の他の実施形態にかかる表示装置を表わす断面図。
【図８】図７に示す表示装置の平面図。
【図９】本発明の他の実施形態にかかる表示装置を表わす平面図。
【図１０】本発明の他の実施形態にかかる表示装置を表わす断面図。
【図１１】本発明の他の実施形態にかかる表示装置を表わす断面図。
【図１２】図１１に示す表示装置に曲げ変形が加えられた状態の断面図。
【符号の説明】
【００３６】
１…支持基板；  ２…画素電極；  ３…薄膜トランジスタ；  ４…液晶層
５…対向電極；  ６…対向基板；  ７…裏面；  ８…表示面；  ９…封止部
１０…ダイラタント流体；  １１…可撓性シート；  １２…ダイラタント流体収容部材
１３…ダイラタント流体収容部材；  １４…チューブの腹部
１５……ダイラタント流体収容部材；  ２０…フレキシブルディスプレイ
２１…表示装置；  Ａ…縮み方向；  Ｂ…伸び方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005283944.tif 000009
【図９】
0005283944.tif 000010
【図１０】
0005283944.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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