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JP6732562B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。
従来、有機エレクトロルミネッセンス表示装置や液晶表示装置などの表示装置においては、表示パネルの基材にガラス基板が用いられている。近年では、当該基材にポリイミドなどの樹脂基板を用いることで、表示パネルに可撓性を与えたフレキシブルタイプの表示装置が開発されている。
例えば、このようなフレキシブルタイプの表示装置では、表示領域の外において各種配線が形成された配線領域を表示領域の裏側に向けて折り曲げることで、狭額縁化を実現できる。しかしながら、この場合には、折り曲げに起因した応力により配線が損傷するリスクがある。
特開2014−232300号公報
本開示の一態様における目的は、上記配線領域の折り曲げに起因した配線の損傷を防止し、信頼性の高い表示装置を提供することである。
一実施形態に係る表示装置は、画素が配列された表示領域を含む第1領域と、前記第1領域と隣接する第2領域と、複数の配線と、を有する第1基板と、前記第1基板の前記第2領域に実装された外部回路と、備える。前記複数の配線は、前記外部回路と電気的に接続し、前記第1領域と前記第2領域とに配置され、第1方向に配列している。前記複数の配線の少なくとも一部は、前記第2領域の第1部分において、前記第1方向と直交する第2方向に対して傾いており、かつ、前記第1部分を平面視した際に滑らかに曲がっている。前記第1部分において、前記第1基板は第1曲率半径で曲げられている。前記複数の配線の少なくとも一部は、平面視において第2曲率半径で曲がっている。前記第2曲率半径は、前記第1曲率半径よりも大きい。
図1は、第1実施形態に係る表示装置の概略的な平面図である。 図2は、上記表示装置の配線領域が折り曲げられた状態を示す図である。 図3は、上記配線領域の概略的な平面図である。 図4は、上記配線領域による効果を説明するための図である。 図5は、第2実施形態に係る配線領域の概略的な平面図である。 図6は、第3実施形態に係る配線の形状を示す図である。 図7は、図6に示す形状の配線を用いた配線領域の概略的な平面図である。 図8は、第4実施形態に係る配線領域の概略的な平面図である。 図9は、第5実施形態に係る配線領域の概略的な平面図である。
いくつかの実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有される。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ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。各図において、連続して配置される同一又は類似の要素については符号を省略することがある。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を省略することがある。
各実施形態においては、表示装置の一例として、有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示素子を有した表示装置を開示する。ただし、各実施形態は、他種の表示素子を有する表示装置に対する、各実施形態にて開示される個々の技術的思想の適用を妨げるものではない。他種の表示装置としては、例えば、液晶表示素子を有する表示装置や、電気泳動素子を有する電子ペーパ型の表示装置などが想定される。
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係る表示装置1の概略的な平面図である。表示装置1は、表示パネル2を備えている。表示パネル2は、表示領域DAと、表示領域DAを囲う周辺領域SAとを有している。表示領域DAには、画素PXがマトリクス状に配列されている。本実施形態において、画素PXは、有機EL素子やスイッチング素子(薄膜トランジスタ)を含む。例えば、有機EL素子は、上記スイッチング素子に接続された画素電極と、複数の画素PXに亘る共通電極と上記画素電極の間の電圧に応じて発光する有機発光層と、を備える。
表示パネル2は、周辺領域SAにおいて、垂直ドライバ6L、6Rと、水平ドライバ7とを備えている。図1において、垂直ドライバ6Lは表示領域DAの左辺に沿って形成され、垂直ドライバ6Rは表示領域DAの右辺に沿って形成されている。水平ドライバ7は、表示領域DAの下辺に沿って形成されている。各ドライバ6L、6R、7は、周辺回路の一例であり、ドライバIC5に制御されて各画素PXを駆動する。
表示パネル2は、水平ドライバ7の図中下方に設けられた配線領域LAと、配線領域LAに形成された複数の配線L1、L2とをさらに備えている。配線L1、L2は、例えば金属材料で形成されている。図1の例においては、3本の配線L1がそれぞれ垂直ドライバ6L、6Rから延出し、多数の配線L2が水平ドライバ7から延出している。例えば、配線L1は、垂直ドライバ6L、6Rに駆動電圧を供給する電源線である。例えば、配線L2は、各画素PXを駆動するための映像信号を水平ドライバ7に供給する信号線である。配線領域LAには、配線L1、L2以外の配線がさらに形成されても良い。配線領域LAは、OLB(Outer Lead Bonding)パッドと呼ぶこともできる。
各配線L1、L2は、X方向(配列方向)に並んでいる。また、各配線L1、L2は、直線的に、或いは屈曲しながらY方向に延びている。本実施形態において、X方向とY方向は、平面視において直交する。但し、X方向とY方向は、垂直以外の角度で交わっても良い。
なお、X方向及びY方向と直交する方向(表示パネル2の厚み方向)をZ方向と定義する。また、配線領域LAのX方向における両辺をそれぞれ第1辺S1及び第2辺S2と呼び、配線領域LAのY方向における両辺をそれぞれ第3辺S3及び第4辺S4と呼ぶ。図1の例において、各辺S1、S2は配線領域LAの左右の短辺に相当し、各辺S3、S4は配線領域LAの上下の長辺に相当する。第3辺S3は、第4辺S4と表示領域DAとの間にある。
表示装置1は、第1回路基板3と、第2回路基板4と、ドライバIC5とをさらに備えている。第1回路基板3は、第4辺S4の近傍において、例えば異方性導電膜を介して表示パネル2に接続されている。第2回路基板4は、例えば異方性導電膜を介して第1回路基板3に接続されている。第1回路基板3及び第2回路基板4は、例えばフレキシブル回路基板(FPC)である。ドライバIC5は、各ドライバ6L、6R、7を制御するコントローラであり、例えばCOF(Chip On Film)方式で第1回路基板3に実装されている。なお、本実施形態では、第1回路基板3、第2回路基板4及びドライバIC5は、外部回路に相当する。
各配線L1は、第1回路基板3を介して第2回路基板4に接続されている。各配線L2は、第1回路基板3においてドライバIC5に接続されている。第2回路基板4には、表示装置1が実装される電子機器のコントローラから各種信号及び電源が供給される。
表示パネル2は、可撓性を有するフレキシブル基板11を備えている。例えば、フレキシブル基板11は、表示領域DA、周辺領域SA、及び配線領域LAを有している。このようなフレキシブル基板11としては、例えばポリイミド基板を用いることができる。但し、フレキシブル基板11は、他種の樹脂で形成されても良い。なお、フレキシブル基板11は第1基板に相当し、本実施形態では、表示領域DA及び周辺領域SAは第1領域に相当し、配線領域LAは第2領域に相当する。
以上のような構成の表示装置1は、例えば配線領域LAを折り曲げた状態で電子機器に実装することができる。図2は、配線領域LAが折り曲げられた状態を概略的に示す図である。ここでは、表示装置1のYZ平面における断面を示している。
配線領域LAにおいて、表示パネル2は、フレキシブル基板11と、保護層20と、配線層30とを備えている。配線層30は、上述の各配線L1、L2を含む層であり、フレキシブル基板11の上に形成されている。保護層20は、配線層30を覆う層であり、絶縁性の樹脂材料で形成された保護膜21を含む。なお、フレキシブル基板11と保護層20との間には、配線層30以外の層をさらに含んでも良く、同様に、保護層20は保護膜21以外をさらに含んでも良い。
表示パネル2は、第1面F1と、第1面F1の反対側の第2面F2とを有している。配線領域LAにおいては、第1面F1がフレキシブル基板11の裏面に相当し、第2面F2が保護層20の表面に相当する。図1に示した表示領域DAにおいては、第2面F2が表示面に相当する。
なお、表示領域DAにおいては、フレキシブル基板11上に各種の絶縁層、半導体層、金属層、画素電極、共通電極、有機発光層、偏光層などが配置されている。これらの要素の一部が図2に示した配線領域LAに延出していても良い。
第1回路基板3は、表示パネル2の第1面F1に接続されている。例えば図示したように、配線層30(各配線L1、L2)は、フレキシブル基板11に設けられたスルーホール10aを通じて第1回路基板3に接続されている。なお、第1回路基板3は、表示パネル2の第2面F2に接続されても良い。
配線層30の各配線L1、L2は、厚さ0.1μmのチタン(Ti)層、厚さ0.5μmのアルミニウム(Al)層、厚さ0.05μmのチタン層を順に積層した構造を有している。なお、配線層の各配線L1、L2は、これ以外の材料による積層した構造でも良い。
配線領域LAにおいて、表示パネル2は、フレキシブル基板11を内側にして180度折り曲げられている。この折り曲げの軸AXは、例えばX方向と平行である。表示パネル2は、例えば90度などの他の角度で曲げられても良い。
互いに対向する第1回路基板3と表示パネル2の第1面F1との間には、接着層40が形成されている。この接着層40により、第1回路基板3と第1面F1とが接着され、表示パネル2が曲げられた状態を維持する。図2の例においては、接着層40によりスペーサ41が支持されている。スペーサ41の先端は滑らかに丸められており、第1面F1に接している。このスペーサ41によって、配線領域LAが折り曲げられた状態が安定的に維持されるとともに、折り曲げの曲率を制御し易くなる。
以下の説明においては、配線領域LAにおいてフレキシブル基板11が曲率を有する部分を、曲げ領域BAと呼ぶ。また、YZ平面において曲げ軸AXを中心とした方向を、C方向と呼ぶ。本実施形態では、X方向が第1方向に相当し、Y方向及びC方向が第2方向に相当する。曲げ領域BAにおいては、引張応力と圧縮応力が発生する。引張応力は第2面F2で最大となり、圧縮応力は第1面F1で最大となる。配線層30にこれら引張応力或いは圧縮応力が加わると、配線層30の各配線L1、L2が損傷し、断線を起こす可能性がある。なお、本実施形態では、曲げ領域BAは第1部分に相当する。
表示パネル2の厚み方向においては、上述の圧縮応力と引張応力がいずれも零となる中立面が存在する。中立面の曲率半径ρは、フレキシブル基板11及び保護層20の厚さによって調整できる。したがって、配線層30が中立面と一致するようにフレキシブル基板11及び保護層20の厚さを設計すれば、配線層30に応力が加わらず、各配線L1、L2の損傷を防ぐことができる。
しかしながら、曲げ領域BAの全域に亘って配線層30を中立面に一致させることは難しい。特に、曲げ軸AXの方向(X方向)における中央領域と端部領域とでは変形具合が異なり、端部領域において中立面の曲率半径ρが実効的に小さくなる傾向にある。これにより、端部領域で配線層30に引張応力が加わり、この応力に起因して各配線L1、L2が損傷し易くなる。
以下、図3及び図4を用いて各配線L1、L2の損傷を防ぐための構成について説明する。図3は、配線領域LAの概略的な平面図である。実装に際しては、図2に示したように、曲げ領域BAにおいて配線領域LAが折り曲げられる。
図3の例において、配線領域LAは、各配線L1、L2が集約される集約領域IAを有している。集約領域IAにおいて、辺S1に最も近い配線L1と辺S2に最も近い配線L2との間の幅Wは、第3辺S3から離れるに連れて小さくなっている。
集約領域IAの外において、各配線L1、L2は、Y方向と平行に延びている。一方、集約領域IAにおいて、各配線L1、L2は、Y方向(曲げ領域BAにおいては、曲げ軸AXと直交するC方向)と角度θで交わる方向に延びている。角度θは、垂直を除く角度である。例えば、角度θは、各辺S1、S2に近い配線L1、L2ほど大きく、X方向における中心に近い配線L1、L2ほど小さい。各辺S1、S2に最も近い配線L1の角度θは、10度以上かつ90度未満であることが好ましく、30度以上かつ90度未満であると一層好ましい。なお、各配線L1、L2の少なくとも一部は、曲げ領域BAにおいて、X方向と直交しないように形成されている。
図3の例においては、第3辺S3と集約領域IAとの間、及び、第4辺S4と集約領域IAとの間に、それぞれ間隔が設けてある。但し、これら間隔の一方、或いは双方が無くても良い。
各配線L1、L2に加わる応力を低減する観点から、曲げ領域BAは、各配線L1、L2の集約率が高い範囲、好ましくは最も高い範囲に設定すると好ましい。ここでいう、集約率は、Y方向(或いは、C方向)における幅Wの変化率である。曲げ領域BAのC方向における長さをΔc、このΔcの区間における幅W1の変化量をΔwとすると、集約率は、Δw/Δcで表すことができる。図3の例では、集約領域IAにおいて、集約率が最も高くなる。そこで、曲げ領域BAと集約領域IAとを重畳させている。
以上のような構成の配線領域LAによる効果につき、図4を用いて説明する。図4(a)は比較例に係る配線Lを示し、図4(b)は本実施形態における配線L1又は配線L2を示す。
図4(a)の配線Lは、曲げ領域BAにおいて、C方向と平行に延びている。配線Lが中立面からずれている場合を想定すると、曲げ領域BAにおいて配線Lに加わる引張応力σ1は、σ1=E・ε=E・h/ρで表すことができる。ここでいう、Eは配線Lのヤング率であり、εは歪みであり、hは中立面から配線Lまでの半径方向距離であり、ρは中立面の曲率半径である。また、曲げ領域BAにおいて配線領域LAが180度折り曲げられている場合、曲げ領域BAにおける配線Lの長さD1は、D1=π・ρとなる。ここでいう、πは円周率である。
一方、図4(b)の配線L1、L2は、曲げ領域BAにおいてC方向に対し角度θで傾いている。この場合、曲げ領域BAにおいて配線L1、L2に加わる引張応力σ2は、σ2≒E・ε=E・h・cosθ/ρで表すことができる。また、曲げ領域BAにおいて配線領域LAが180度折り曲げられている場合、曲げ領域BAにおける配線L1、L2の長さD2は、D2=D1/cosθとなる。すなわち、配線L1、L2の実効的な曲率半径が図4(a)の場合より大きくなる。例えば配線L1、L2は楕円軌道である。
本実施形態においては0度<θ<90度であるため、曲げ領域BAではσ1>σ2となる。すなわち、配線L1、L2をC方向に対し角度θで傾けることで、配線L1、L2に加わる引張応力を緩和することができる。
また、上述のように集約率が高い範囲では、配線L1、L2とC方向とが成す角度が大きい。したがって、集約領域IAのように集約率が高い範囲に曲げ領域BAを設定することで、各配線L1、L2に加わる応力を低減する効果が高まる。
以上のように、本実施形態によれば、各配線L1、L2に加わる応力を低減することにより各配線L1、L2の損傷を防止し、表示装置1の信頼性を高めることができる。その他、本実施形態からは種々の好適な効果を得ることができる。
[第2実施形態]
図5は、第2実施形態に係る配線領域LAの概略的な平面図である。この図の例においては、集約領域IAと第3辺S3との間に間隔が設けられていない。このような構成であれば、各配線L1、L2の集約率が第3辺S3の近傍でも大きくなるために、第3辺S3に近い位置に曲げ領域BAを設定することができる。したがって、配線領域LAを折り曲げた状態において、表示装置1を狭額縁化できる。
なお、図5の例において、集約領域IAと第4辺S4との間の間隔を無くしても良い。
[第3実施形態]
第3実施形態は、各配線L1、L2の形状において上述の各実施形態と相違する。
図6は、第3実施形態に係る各配線L1、L2の形状を示す図である。配線領域LAを平面視した際に、配線L1、L2は、配線層30において滑らかに曲がっている。
具体的には、各配線L1、L2は、集約領域IA内に2箇所の屈曲部を有している。これら2箇所の屈曲部の一方は曲率半径がR1であり、他方は曲率半径がR2である。2箇所の屈曲部の間において、配線L1、L2は、C方向と上述の角度θで交わる。
図6の形状によれば、第1及び第2実施形態と同様に、配線L1、L2に加わる引張応力σ3を低減できる。例えば、この引張応力σ3は、図4に示した各引張応力σ1、σ2の中間の値となる(σ2<σ3<σ1)。
図4(b)に示した配線L1、L2においては、C方向に延びる部分と、C方向に対して傾いた部分とが接続される位置に応力が集中し易い。これに対し、図6のように屈曲部が滑らかであれば、このような応力集中を緩和することができる。
曲率半径R1、R2は、例えば同じ値に定めることができる。但し、曲率半径R1、R2は、異なっていても良い。上述の応力集中を好適に緩和すべく、曲率半径R1、R2(第2曲率半径)は、曲げ領域BAの曲率半径ρ(第1曲率半径)よりも大きくすることが好ましい。
図7は、図6に示した形状の配線L1、L2を用いた配線領域LAの概略的な平面図である。この図の例においては、各配線L1及び各配線L2の双方が、集約領域IAにおいて滑らかに曲がっている。曲げ領域BAは、集約領域IAと重畳している。
図7の例では、各辺S1、S2に近い配線L1、L2の曲率半径R1ほど大きく、X方向における中心に近い配線L1、L2の曲率半径R1ほど小さい。曲率半径R2についても同様である。これにより、各辺S1、S2に近い配線L1、L2ほどC方向と大きい角度で交わる。したがって、X方向における端部付近の配線L1、L2に加わる応力を特に低減することが可能となる。
なお、本実施形態では各配線L1、L2が2箇所の屈曲部を有する場合を想定したが、各配線L1、L2は1箇所のみ屈曲部を有しても良い。また、各配線L1、L2は、3箇所以上の屈曲部を有しても良い。
[第4実施形態]
図8は、第4実施形態に係る配線領域LAの概略的な平面図である。この図の例において、各配線L1は第1実施形態における図3と同様の形状であり、各配線L2は第3実施形態における図7と同様の形状である。
すなわち各配線L1は、集約領域IAにおいて、C方向に対し角度θで傾いて直線状に延びている。一方で各配線L2は、集約領域IAにおいて、2箇所の屈曲部で滑らかに曲がっている。
このような構成においては、各配線L1については第1実施形態と同様の効果を得ることができ、各配線L2については第3実施形態と同様の効果を得ることができる。
[第5実施形態]
図9は、第5実施形態に係る配線領域LAの概略的な平面図である。この図の例において、各配線L1は第2実施形態における図5と同様の形状であり、各配線L2は第3実施形態における図7と同様の形状である。なお、本実施形態においては、各配線L1と各配線L2の集約領域IAが異なる。以下、各配線L1の集約領域をIA1と呼び、各配線L2の集約領域をIA2と呼ぶ。
各配線L1は、集約領域IA1において、C方向に対し角度θで傾いて直線状に延びている。集約領域IA1と第3辺S3の間には、間隔が設けられていない。一方で、各配線L2は、集約領域IA2において、2箇所の屈曲部で滑らかに曲がっている。集約領域IA2と第3辺S3との間、及び、集約領域IA2と第4辺S4との間に、それぞれ間隔が設けられている。図9の例では、集約領域IA2が集約領域IA1に含まれている。
このような構成においては、各配線L1については第2実施形態と同様の効果を得ることができ、各配線L2については第3実施形態と同様の効果を得ることができる。
以上の第1乃至第5実施形態は、適宜に組み合わせることができる。
各実施形態では、1つの配線層30が配線領域LAに形成される場合を想定したが、複数の配線層30が配線領域LAの厚み方向において位置をずらして形成されても良い。この場合、折り曲げの外側に位置する配線層30に加わる引張応力が大きくなり得る。そこで、各実施形態にて開示した手法により中立面を制御する対象を、折り曲げの外側に位置する配線層30に設定しても良い。
本発明の実施形態として説明した表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変形例に想到し得るものであり、それら変形例についても本発明の範囲に属するものと解される。例えば、上述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
また、各実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について、本明細書の記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
1…表示装置、2…表示パネル、3…第1回路基板、4…第2回路基板、5…ドライバIC、6L・6R…垂直ドライバ、7…水平ドライバ、11…フレキシブル基板、20…保護層、21…保護膜、30…配線層、DA…表示領域、SA…周辺領域、PX…画素、LA…配線領域、L1・L2…配線、F1…第1面、F2…第2面、AX…曲げ軸、BA…曲げ領域、IA…集約領域。

Claims (7)

  1. 画素が配列された表示領域を含む第1領域と、前記第1領域と隣接する第2領域と、複数の配線と、を有する第1基板と、
    前記第1基板の前記第2領域に実装された外部回路と、備える表示装置であって、
    前記複数の配線は、前記外部回路と電気的に接続し、前記第1領域と前記第2領域とに配置され、第1方向に配列しており、
    前記複数の配線の少なくとも一部は、前記第2領域の第1部分において、前記第1方向と直交する第2方向に対して傾いており、かつ、前記第1部分を平面視した際に滑らかに曲がっており、
    前記第1部分において、前記第1基板は第1曲率半径で曲げられており
    前記複数の配線の少なくとも一部は、平面視において第2曲率半径で曲がっており、
    前記第2曲率半径は、前記第1曲率半径よりも大きい、
    表示装置。
  2. さらに、前記第2領域は、前記第2方向と平行な第1辺と、第1辺と対向する第2辺と、前記第1辺と前記第2辺とを接続し、前記第1方向と平行な第3辺と、前記第3辺と対向し前記第1辺と前記第2辺とを接続する第4辺と、を有し、
    前記第1辺に最も近い配線と前記第2辺に最も近い配線との間の幅は、前記第3辺から離れるにつれて小さくなる、
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記第1基板は、前記第1方向と平行な軸に沿って曲げられている、
    請求項1又は2に記載の表示装置。
  4. 前記第1方向における前記第1辺に最も近い配線と前記第2辺に最も近い配線との間の幅の変化率は、前記第1部分において最も高い、
    請求項2に記載の表示装置。
  5. 前記第2方向は、前記第1方向と平行な軸と直交する方向である、
    請求項3に記載の表示装置。
  6. 前記複数の配線の少なくとも一部は、前記第1部分において、前記第2方向と10度以上の角度で交わる、
    請求項1乃至5のうちいずれか1項に記載の表示装置。
  7. 前記複数の配線の少なくとも一部は、前記第1部分において、前記第1方向と直交しないように形成されている、
    請求項1乃至6のうちいずれか1項に記載の表示装置。
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