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JP2008152107A - フレキシブル回路基板およびそれを用いたフレキシブルディスプレイモジュール - Google Patents

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JP2008152107A JP2006341344A JP2006341344A JP2008152107A JP 2008152107 A JP2008152107 A JP 2008152107A JP 2006341344 A JP2006341344 A JP 2006341344A JP 2006341344 A JP2006341344 A JP 2006341344A JP 2008152107 A JP2008152107 A JP 2008152107A
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Abstract

【課題】CPU、コンデンサ、抵抗などのリジッドな回路部品を配置した回路基板をフレキシブルに、曲げることを可能にしたフレキシブル回路基板を提供する。
【解決手段】複数のリジッドな回路部品を配置した回路基板において、回路部品の1つ以上をまとめて回路基板に配置することで、回路部品の配置部分である島と回路部品の配置部分でない空間とを作り、空間を回路基板上の屈曲点とする。さらに、島をマトリクス状に配置し、屈曲点を2次元的に設ける。さらに、部品の配置に加えてガラエポ基板の厚さをより薄くするか、または、溝の部分に折り曲げるための溝のようなあるいは兆番のような機構を付与する。
【選択図】図9

Description

本発明は、フレキシブル回路基板およびそれを用いた情報表示装置に関するものであり、特に、フレキシブルディスプレイ用の駆動回路基板およびそれを用いたフレキシブル情報表示装置に関するものである。
従来型液晶表示装置(LCD)に代わる情報表示装置として、電気泳動方式、コレステリック液晶方式、トナー方式、エレクトロクロミック方式、サーマル方式、2色粒子回転方式等の技術を用いた情報表示装置が提案されている。
これらは、従来型LCDと比較すると、通常の印刷物に近い広い視野角が得られる、消費電力が小さい、メモリー機能を有している等のメリットがあることから、次世代の安価な情報表示装置に使用可能な技術として考えられており、携帯端末用情報表示、電子ペーパー等への展開が期待されている。特に最近では、分散粒子と溶液から成る分散液をマイクロカプセル化し、これを対向する基板間に配置して成る電気泳動方式が提案され、期待が寄せられている。
中でも、少なくとも一方が透明な対向する2枚の基板間に形成された空間内に、少なくとも1種類以上の粒子から構成される光学的反射率および帯電性を有する少なくとも1種類以上の表示媒体を封入し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する情報表示用パネルが知られている。この情報表示用パネルは、可とう性の部材から構成することで、フレキシブルディスプレイとしても応用されている。
また、表示パネルを構成するパネルブロック構造として、対向配置している表示パネル基板の一方の張り出し部にドライバーICが搭載され、ドライバーICに与える入力信号を供給する導電パターンがプリントされたフレキシブルプリント基板(FPC)を介して表示パネルのもう一方の基板側に搭載している駆動回路基板とを、このFPCを折り曲げることによって接続する方法が提供されている(例えば特許文献1)。
特開2002−82628号公報
ディスプレイモジュールを中心とした表示デバイスは表示パネルの裏面に駆動用の回路基板を配するのが一般的である。しかし、この方法でフレキシブル表示パネルの裏面に駆動回路基板を配すると、駆動回路基板がリジッドなため、表示パネルと駆動回路基板とで構成されるパネルブロック構造全体としてフレキシブル性が損なわれてしまう。従って、現状の技術範疇では駆動回路との接続部分をフレキシブル表示パネルの4辺のうちの1辺に設置し、駆動回路との接続部分のない3辺がフリーとなるディスプレイモジュールとし、一方向にのみフレキシブルなディスプレイとするのが一般的であった。
それでも駆動回路を搭載したガラエポ製の(ガラス繊維補強したエポキシ系樹脂材料)基板が厚くリジッドであったためだけではなく、たとえ薄くそれ自体にフレキシブルなガラエポ基板を使用したとしても、CPU、コンデンサ、抵抗などのリジッドな部品がランダムに配置されていたため、駆動回路を搭載した基板を曲げることで部品が破壊したり剥離したりしてしまうことが起こり、十分なフレキシブル性を有するディスプレイモジュールではなかった。
本発明は、このような商品設計上の制約をなくし、表示パネルの裏面に配置する本来の形態のままで、フレキシブルな表示デバイスが提供可能なフレキシブル回路基板に関するものであり、上述した問題点を解消して、CPU、コンデンサ、抵抗などの各回路部品を配置した駆動回路基板をフレキシブル化し、曲げることを可能にしたフレキシブル回路基板を提供することにある。
本発明のフレキシブル回路基板は、複数のリジッドな回路部品を配置した回路基板において、回路部品の1つ以上をまとめて回路基板に配置することで、回路部品の配置部分である島と回路部品の配置部分でない空間とを作り、空間を回路基板上の屈曲点として折れ曲がることを可能に構成したことを特徴とするものであり、さらに島をマトリクス状に配置することを特徴とするものである。
さらに、部品の配置に加えてガラエポ基板の厚さをより薄くするか、または、搭載する部品間の空隙部分に、折り曲げるための溝のようなあるいは兆番のような機構を付与することで、よりフレキシブル性を付与することができる。このように部品の配置と基板材料の薄肉化を合わせることで、効果はより明確になる。
また、本発明のフレキシブルディスプレイモジュールは、上述した本発明のフレキシブル回路基板と、少なくとも一方が透明な対向する2枚のフレキシブルな基板間に表示媒体を封止してなるフレキシブル表示パネルとを、一体に構成すること、あるいは、本発明のフレキシブルディスプレイモジュールのフレキシブル表示パネルが、少なくとも一方が透明な対向する2枚のフレキシブルな基板間の空間に、少なくとも1種以上の粒子からなり、光学的反射率および帯電性を有する表示媒体を少なくとも1種以上封止し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示することを特徴とするものである。
本発明によれば、複数の回路部品を配置した回路基板において、回路部品の1つ以上をまとめて回路基板に配置することで、回路部品の配置部分である島と回路部品の配置部分でない空間とを作り、空間を回路基板上の屈曲点とすることで、CPU、コンデンサ、抵抗などのリジッドな回路部品を配置した回路基板をフレキシブルにし、曲げることを可能にしたフレキシブル回路基板を提供することができる。
また、島をマトリクス状に配置し、1次元方向だけでなく2次元方向にも曲がるフレキシブル回路基板を提供することができる。
まず、本発明の対象となるフレキシブル表示パネルの基本的な構成について説明する。本発明の対象となるフレキシブル表示パネルとしては、各種方式のものがあり、一般的に電子ペーパーと呼ばれているフレキシブル表示パネルは全て含まれる。例示すれば電気泳動方式、コレステリック液晶方式、エレクトロクロミック方式、サーマル方式、2色粒子回転方式、トナー方式などがある。以下帯電粒子移動方式のものについて詳細に説明する。この場合、乾式と湿式の方式があり、乾式としては、対向する2枚のフレキシブル基板間に封入した光学的反射率と帯電性とを有する表示媒体に電界が付与される。付与された電界方向にそって、帯電した表示媒体が電界による力やクーロン力などによって引き寄せられ、表示媒体が電界方向の変化によって移動することにより、画像等の情報表示がなされる。従って、表示媒体が、均一に移動し、かつ、繰り返し表示を書き換える時あるいは表示情報を継続して表示する時の安定性を維持できるように、フレキシブル表示パネルを設計する必要がある。ここで、表示媒体を構成する粒子にかかる力は、粒子同士のクーロン力により引き付けあう力の他に、電極や基板との電気鏡像力、分子間力、液架橋力、重力などが考えられる。
本発明の対象となるフレキシブル表示パネルの例を、図1(a)、(b)〜図7に基づき説明する。
図1(a)、(b)に示す例では、少なくとも1種以上の粒子から構成される光学的反射率および帯電特性の異なる少なくとも2種以上の表示媒体3(ここでは表示用白色粒子3Waの粒子群からなる白色表示媒体3Wと表示用黒色粒子3Baの粒子群からなる黒色表示媒体3Bを示す)を、隔壁4で形成された各セルにおいて、基板1に設けた電極5(個別電極)と基板2に設けた電極6(個別電極)との間に電圧を印加することにより発生する電界に応じて、基板1、2と垂直に移動させる。そして、図1(a)に示すように白色表示媒体3Wを観察者に視認させて白色の表示を行うか、あるいは、図1(b)に示すように黒色表示媒体3Bを観察者に視認させて黒色の表示を行っている。なお、図1(a)、(b)において、手前にある隔壁は省略している。電極は基板の外側に設けてもよいし、基板内部に埋め込むように設けてもよい。
図2(a)、(b)に示す例では、少なくとも1種以上の粒子から構成される光学的反射率および帯電特性の異なる少なくとも2種以上の表示媒体3(ここでは表示用白色粒子3Waの粒子群からなる白色表示媒体3Wと表示用黒色粒子3Baの粒子群からなる黒色表示媒体3Bを示す)を、隔壁4で形成された各セルにおいて、基板1に設けた電極5(ライン電極)と基板2に設けた電極6(ライン電極)との間に電圧を印加することにより発生する電界に応じて、基板1、2と垂直に移動させる。そして、図2(a)に示すように白色表示媒体3Wを観察者に視認させて白色の表示を行うか、あるいは、図2(b)に示すように黒色表示媒体3Bを観察者に視認させて黒色の表示を行っている。なお、図2(a)、(b)において、手前にある隔壁は省略している。電極は基板の外側に設けてもよいし、基板内部に埋め込むように設けてもよい。
図3(a)、(b)に示す例では、少なくとも1種以上の粒子から構成される少なくとも光学的反射率と帯電性を有する表示媒体3(ここでは表示用白色粒子3Waの粒子群からなる白色表示媒体3Wを示す)を、隔壁4で形成された各セルにおいて、基板1に設けた電極5と電極6との間に電圧を印加することにより発生する電界に応じて、基板1、2と平行方向に移動させる。そして、図3(a)に示すように、白色表示媒体3Wを観察者に視認させて白色の表示を行うか、あるいは、図3(b)に示すように、黒色板7の色を観察者に視認させて黒色の表示を行っている。なお、図3(a)、(b)に示す例では、手前にある隔壁は省略している。電極6を黒色とし、黒色板を用いない構成でも同様の表示を行える。
図4(a)、(b)に示す例では、少なくとも1種以上の粒子から構成される少なくとも光学的反射率と帯電性を有する表示媒体3(ここでは表示用黒色粒子3Baの粒子群からなる黒色表示媒体3Wを示す)を、隔壁4で形成された各セルにおいて、基板1に設けた電極5と電極6との間に電圧を印加することにより発生する電界に応じて、基板1、2と平行方向に移動させる。そして、図4(a)に示すように、黒色表示媒体3Bを観察者に視認させて黒色の表示を行うか、あるいは、図4(b)に示すように、白色板7Wの色を観察者に視認させて黒色の表示を行っている。なお、図4(a)、(b)に示す例では、手前にある隔壁は省略している。電極6を白色とし、白色板を用いない構成でも同様の表示を行える。
図5(a)、(b)に示す例では、三個のセルで表示単位を構成するカラー表示の例を示している。図5(a)、(b)に示す例では、表示媒体としてはすべてのセル21−1〜21−3に白色表示媒体3Wと黒色表示媒体3Bとを充填し、第1のセル21−1の観察者側に赤色カラーフィルタ22Rを設け、第2のセル21−2の観察者側に緑色カラーフィルタ22Gを設け、第3のセル21−3の観察者側に青色カラーフィルタ22BLを設け、第1のセル21−1、第2のセル21−2および第3のセル21−3の三個のセルで表示単位を構成している。本例では、図5(a)に示すように、観察者側に、すべての第1セル21−1〜第3のセル21−3において白色表示媒体3Wを移動することで、観察者に対し白色表示を行い、図5(b)に示すように、観察者側に、すべての第1セル21−1〜第3のセル21−3において黒色表示媒体3Bを移動することで、観察者に対し黒色表示を行っている。各セルごとの表示媒体の移動のさせ方で多色カラー表示を行うことができる。なお、図5(a)、(b)において、手前にある隔壁は省略している。電極は基板の外側に設けてもよいし、基板内部に埋め込むように設けてもよい。電極とカラーフィルタとの配置も図5とは逆であってもよい。
図6および図7に示す例では、図2(a)、(b)に示す例と同様に、ライン電極5、6を用いて白黒表示を行う他の例を説明している。次に湿式の電気泳動方式を説明する。図6に示す例では、図2(a)、(b)で示す白色表示媒体3Wと黒色表示媒体3Bとを充填した隔壁4で形成されたセルの代わりに、白色表示媒体3Wと黒色表示媒体3Bとを絶縁液体8とともに内部に充填したマイクロカプセル9を用いている。また、図7に示す例(2色粒子回転方式)では、図2(a)、(b)で示す白色表示媒体3Wと黒色表示媒体3Bとを充填した隔壁4で形成されたセルの代わりに、白色と黒色とを半々に塗り分け、極性も互いに反対に構成した回転ボール10を表示媒体として絶縁液体8とともに内部に充填したマイクロカプセル9を用いている。図6および図7に示すいずれの例も、図2(b)に示す例と同様に、白黒表示を行うことができる。
以上電子ペーパー技術に基づくフレキシブル表示パネルに関して説明したが、これに限られることなくフレキシブル表示パネルであればいかなる方式のパネルにも好適に用いることができる。
図8(a)、(b)は、それぞれ本発明のフレキシブル回路基板を説明するための図である。図8(a)は、従来の回路基板の一例を示し、回路基板11上に、CPU、コンデンサ、抵抗などのリジッドな回路部品12を複数個配置している。図8(b)は、図8(a)と同一の回路部品12をいくつかまとめて、いくつかの島を作り、島と島との間隔をあけて配置する。このとき島と島との間が屈曲点(図の点線部分)になり、基板を壊さずにこの屈曲点で基板を曲げることができる。また、この屈曲点に溝などを設け、基板を曲げやすくすることも可能である。図9に示すように、島をマトリクス状に配置することで1次元方向だけでなく2次元方向にも曲げることが可能となる。使用する基板の暑さを薄くすればさらに効果的である。可とう性のある樹脂基板をパネル基板として構成したフレキシブル表示パネルと、このフレキシブル回路基板とを組み合わせて使用すれば、全体として柔軟性のあるフレキシブルモジュールになる。このフレキシブル回路基板とする基板としては、一般的に用いられているガラエポ基板(ガラス繊維補強したエポキシ樹脂製基板)のほか、ガラス繊維補強した他の樹脂製基板や、ガラス繊維補強されていない一般的な樹脂製基板等、多くの樹脂製基板を用いることができる。
以下、本発明の対象となるフレキシブル表示パネルの中でもっとも好適な組合せ例となるパネルを構成する各部材について説明する。
基板については、少なくとも一方の基板はフレキシブル表示パネル外側から表示媒体の色が確認できる透明なフレキシブル基板2であり、可視光の透過率が高くかつ耐熱性の良い材料が好適である。フレキシブル基板1は透明でも不透明でもかまわない。基板材料を例示すると、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリイミド、アクリルなどのポリマーシートや、金属シートのように可とう性のあるものが挙げられる。基板の厚みは、2〜2000μmが好ましく、さらに5〜1000μmが好適であり、薄すぎると、強度、基板間の間隔均一性を保ちにくくなり、2000μmより厚いと、フレキシブル表示パネルとする場合に不都合がある。
フレキシブル表示パネルに設ける電極形成材料としては、アルミニウム、銀、ニッケル、銅、金等の金属類や酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム、導電性酸化錫、アンチモン錫酸化物(ATO)、導電性酸化亜鉛等の導電金属酸化物類、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高分子類が例示され適宜選択して用いられる。電極の形成方法としては、上記例示の材料をスパッタリング法、真空蒸着法、CVD(化学蒸着)法、塗布法等で薄膜状に形成する方法や、導電剤を溶媒や合成樹脂バインダーに混合して塗布したりする方法が用いられる。視認側であり透明である必要のある表示面側フレキシブル基板2に設ける電極は透明である必要があるが、背面側フレキシブル基板1に設ける電極は透明である必要はない。いずれの場合もパターン形成可能で導電性である上記材料を好適に用いることができる。なお、電極厚みは、導電性が確保でき光透過性に支障がなければ良く、3〜1000nm、好ましくは5〜400nmが好適である。背面側基板1に設ける電極の材質や厚みなどは上述した表示面側基板に設ける電極と同様であるが、透明である必要はない。なお、この場合の外部電圧入力は、直流あるいは交流を重畳しても良い。
フレキシブル表示パネルのフレキシブル基板間の空間にセルを形成する場合に設ける隔壁において、隔壁の高さや幅は表示にかかわる表示媒体の種類により適宜最適設定され、一概には限定されないが、隔壁の幅は2〜100μm、好ましくは3〜50μmに、隔壁の高さは10〜500μm、好ましくは10〜200μmに調整される。表示側基板と背面側基板とを重ね合わせて得られるフレキシブル表示パネルにおけるセルは図10に示すごとく、基板平面方向からみて四角状、三角状、ライン状、円形状、六角状が例示され、配置としては格子状やハニカム状や網目状が例示される。隔壁形状によって様々な形状のものが用いられる。表示面側から見える隔壁断面部分に相当する部分(隔壁の幅によって形成されるセルの枠部の面積)はできるだけ小さくした方が良く、表示状態の鮮明さが増す。
ここで、隔壁の形成方法を例示すると、金型転写法、スクリーン印刷法、サンドブラスト法、フォトリソ法、アディティブ法が挙げられる。いずれの方法もこの発明のフレキシブル表示パネルに好適に用いることができるが、これらのうち、レジストフィルムを用いるフォトリソ法や金型転写法が好適に用いられる。隔壁材料としてもフレキシブルなものを用いることが好ましい。
次に、本発明の対象になる帯電粒子駆動型のフレキシブル表示パネルにおいて表示媒体を構成する表示用粒子(以下、粒子ともいう)について説明する。表示用粒子は、そのまま該表示用粒子だけで構成して表示媒体としたり、その他の粒子と合わせて構成して表示媒体としたりして用いられる。
粒子には、その主成分となる樹脂に、必要に応じて、従来と同様に、荷電制御剤、着色剤、無機添加剤等を含ますことができる。
更に、本発明の対象となるフレキシブル表示パネルを、気体中空間で表示媒体を駆動する乾式のフレキシブル表示パネルとして用いる場合には、表示媒体を取り巻く空隙部分の気体の管理が重要であり、表示安定性向上に寄与する。具体的には、空隙部分の気体の湿度について、25℃における相対湿度を60%RH以下、好ましくは50%RH以下とすることが重要である。
この空隙部分とは、例えば、図1(a)において、対向する基板1、基板2に挟まれる部分から、電極5、6(電極を基板内側に設けた場合)、表示媒体3の占有部分、隔壁4の占有部分(隔壁を設けた場合)、フレキシブル表示パネルのシール部分を除いた、いわゆる表示媒体が接する気体部分を指すものとする。
空隙部分の気体は、先に述べた湿度領域であれば、その種類は問わないが、乾燥空気、乾燥窒素、乾燥アルゴン、乾燥ヘリウム、乾燥二酸化炭素、乾燥メタンなどが好適である。この気体は、その湿度が保持されるようにフレキシブル表示パネルに封入することが必要であり、例えば、表示媒体の充填、フレキシブル表示パネルの組み立てなどを所定湿度環境下にて行い、さらに、外からの湿度侵入を防ぐシール材、シール方法を施すことが肝要である。
本発明の対象になるフレキシブル表示パネルにおけるフレキシブル基板とフレキシブル基板との間隔は、表示媒体が移動できて、コントラストを維持できればよいが、通常10〜500μm、好ましくは10〜200μmに調整される。
乾式のフレキシブル表示パネルとする場合、対向する基板間の気中空間における表示媒体の体積占有率は5〜70%が好ましく、さらに好ましくは5〜60%である。70%を超える場合には表示媒体の移動に支障をきたし、5%未満の場合にはコントラストが不明確となり易い。
本発明に係るフレキシブルディスプレイモジュールは、ノートパソコン、電子手帳、PDA(Personal Digital Assistants)と呼ばれる携帯型情報機器、携帯電話、ハンディーターミナル等のモバイル機器の表示部、電子ブック、電子新聞、電子マニュアル(取扱説明書)等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板(ホワイトボード)等の掲示板、電子卓上計算機、家電製品、自動車用品等の表示部、ポイントカード、ICカード等のカード表示部、電子広告、情報ボード、電子POP(Point Of Presence、Point Of Purchase advertising)、電子値札、電子棚札、電子楽譜、RF−ID機器の表示部のほか、POS端末、カーナビゲーション装置、時計などのメインの表示部、あるいは補助表示部に用いられる。無論、ガラス基板の場合と同様にフラットであってもよいが、多くの場合は、任意の形状で曲げてあったり、使用者が自由に曲げたりすることができるものである。またフレキシブル化することで携帯中に落としても壊れないなどの利点もある。
一体化することで、一方向だけがフレキシブルであった従来のディスプレイモジュールでは、駆動回路や電池は一箇所にまとめることでデザイン的に回避してきた。然るに、本発明によれば表示パネルと回路基板とを一体化しても、軽くフレキシブルで壊れにくいディスプレイモジュールを提供可能となり、よりモバイル性が向上した。
なお、本発明に係るフレキシブル表示パネルの駆動方式については、パネル自体にスイッチング素子を用いない単純マトリックス駆動方式やスタティック駆動方式、また、薄膜トランジスタ(TFT)で代表される三端子スイッチング素子あるいは薄膜ダイオード(TFD)で代表される二端子スイッチング素子を用いたアクティブマトリックス駆動方式や、セグメント駆動方式、ダイナミック駆動方式など、種々のタイプの駆動方式を用いることができる。
(a)、(b)はそれぞれ本発明の対象となるフレキシブル表示パネルの一例を示す図である。 (a)、(b)はそれぞれ本発明の対象となるフレキシブル表示パネルの他の例を示す図である。 (a)、(b)はそれぞれ本発明の対象となるフレキシブル表示パネルのさらに他の例を示す図である。 (a)、(b)はそれぞれ本発明の対象となるフレキシブル表示パネルのさらに他の例を示す図である。 (a)、(b)はそれぞれ本発明の対象となるフレキシブル表示パネルのさらに他の例を示す図である。 本発明の対象となるフレキシブル表示パネルのさらに他の例を示す図である。 本発明の対象となるフレキシブル表示パネルのさらに他の例を示す図である。 (a)、(b)はそれぞれ従来の回路基板、本発明のフレキシブル回路基板を説明するための図である。 本発明のフレキシブル回路基板の他の例を説明するための図である。 本発明の対象になるフレキシブル表示パネルにおける隔壁の形状の一例を示す図である。
符号の説明
1、2 基板
3 表示媒体
3W 白色表示媒体
3Wa 表示用白色粒子
3B 黒色表示媒体
3Ba 表示用黒色粒子
4 隔壁
5、6 電極
7 黒色板
7W 白色板
8 絶縁液体
9 マイクロカプセル
10 回転ボール
11 回路基板
12 回路部品
21−1 第1のセル
21−2 第2のセル
21−3 第3のセル
22R 赤色カラーフィルタ
22G 緑色カラーフィルタ
22BL 青色カラーフィルタ

Claims (4)

  1. 複数のリジッドな回路部品を配置した回路基板において、
    前記回路部品の1つ以上をまとめて回路基板に配置することで、前記回路部品の配置部分である島と前記回路部品の配置部分でない空間とを作り、前記空間を回路基板上の屈曲点として折れ曲がることを可能に構成したことを特徴とするフレキシブル回路基板。
  2. 前記島をマトリクス状に配置することを特徴とする請求項1に記載のフレキシブル回路基板。
  3. 請求項1または2に記載したフレキシブル回路基板と、少なくとも一方が透明な対向する2枚のフレキシブルな基板間に表示媒体を封止してなるフレキシブル表示パネルとを、一体に構成したことを特徴とするフレキシブルディスプレイモジュール。
  4. フレキシブル表示パネルが、少なくとも一方が透明な対向する2枚のフレキシブルな基板間の空間に、少なくとも1種以上の粒子からなり、光学的反射率および帯電性を有する表示媒体を少なくとも1種以上封止し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示するフレキシブル表示用パネルであることを特徴とする請求項3に記載のフレキシブルディスプレイモジュール。
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