CN102445806A

CN102445806A - 电泳方式显示装置

Info

Publication number: CN102445806A
Application number: CN2011103037199A
Authority: CN
Inventors: 园田大介; 永田彻也; 冈本正高; 木村泰一; 宫泽敏夫; 金子寿辉; 新田秀和
Original assignee: Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd; Hitachi Displays Ltd
Current assignee: Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd; Japan Display Inc
Priority date: 2010-10-06
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2031-09-29
Also published as: JP2012078746A; JP5583541B2; CN102445806B; US8730560B2; US20120087003A1

Abstract

本发明提供一种电泳方式显示装置。在电泳方式显示装置中，即使在增大平面电极的面积从而提高像素的亮度的情况下，也能够使隔壁电极的面积增大到与平面电极的面积为同等程度，维持存储效果，并维持图像的对比度。形成有像素，该像素在由第一基板、第二基板和隔壁所形成的区域中封入有绝缘性液体和泳动粒子。为了增大平面电极(130)从而提高像素的亮度，需要减小隔壁(110)的宽度，但该情况下，从机械强度的要求出发，需要减小隔壁(110)的高度。若减小隔壁(110)的高度，则隔壁电极的面积缩小，不能维持存储效果。为了增大隔壁电极的面积，使隔壁(110)的平面形状为锯齿状。

Description

电泳方式显示装置

技术领域

本发明涉及显示装置，尤其涉及电泳方式显示装置。

背景技术

电泳方式显示装置是使带电粒子(泳动粒子)按每个像素地移动由此形成图像的显示装置。电泳方式显示装置的耗电量低，能够实现薄型及轻量。由于电泳方式显示装置不像液晶显示装置那样使用偏振片，因此，从亮度这一点考虑也是有利的。另外，即使是在室外进行使用的情况下也能够维持高对比度。

已开发出各种方式的电泳方式显示器。专利文献1中记载的电泳方式显示装置，使泳动粒子按照每个像素在平面电极与隔壁电极之间移动由此形成图像。在专利文献1中记载了以下内容：为了使带电粒子的移动加速从而提高响应速度，作为吸引泳动粒子的电极，使用表面电阻为10²Ω～10¹⁵Ω的电阻膜。

专利文献2中记载的电泳方式显示装置，例如记载了以下内容：使用带负电的白色的泳动粒子和带正电的黑色的泳动粒子，通过施加在上部基板的电极上的电压来吸引白粒子、或吸引黑粒子，由此，对各个像素中的亮度进行控制并由此形成图像。

本发明的电泳方式显示器是下述方式的显示器：形成平面电极和隔壁电极，黑色的泳动粒子按照每个像素在白显示时附着在隔壁电极上，在黑显示时附着在平面电极上，由此形成图像。

专利文献1：日本特开2007-47208号公报

专利文献2：日本特开2008-83450号公报

在形成平面电极和隔壁电极、黑色的泳动粒子按照每个像素在白显示时附着在隔壁电极上而在黑显示时附着在平面电极上、由此形成图像的方式的显示器中，为了使图像具有充分的存储性，需要使隔壁电极的面积和平面电极的面积相等。

即，在电泳方式显示装置中，具有一旦泳动粒子附着在平面电极或隔壁电极上、则即使切断施加在各电极上的电压也能够维持其原本状态的存储效果。因此，在电泳方式显示装置中，无需如液晶显示装置那样、为了维持规定的状态而对像素电极维持规定的电压，因此，在耗电量方面有利。

为了使其充分地具有这样的存储效果，需要使隔壁电极和平面电极的面积相同，但因此需要增大隔壁的高度。但是，若隔壁的高度增高，则隔壁的强度成为问题，需要增大隔壁的宽度。即，隔壁是规定TFT基板与密封基板的间隔的部件，所以，需要规定的强度。若增大隔壁的宽度，则各像素中的用于形成图像的平面电极的比例减小，其结果为，画面的辉度降低。此外，在专利文献1记载的技术中，没有记载关于平面电极的面积和隔壁电极的面积的这样的课题。

发明内容

本发明的课题在于，维持电泳方式显示装置的亮度，且同时维持各像素中的良好的存储性。

本发明是为克服上述问题而做出的，具体的装置的结构如下。

(1)电泳方式显示装置，具有像素，该像素在由第一基板、第二基板和隔壁所形成的区域内封入有绝缘性液体和泳动粒子，其特征在于：在所述第一基板的与所述绝缘性液体相对的面上形成有平面电极，在所述隔壁的与所述绝缘性液体相对的面上形成有隔壁电极，通过施加在所述平面电极与所述隔壁电极之间的电压来进行图像显示，所述隔壁的平面形状为锯齿状，由此，增大隔壁电极的面积。

(2)本发明的其他的结构为，通过使俯视所见的隔壁的形状为凹凸形状来增大隔壁电极的面积。另外，在俯视所见的隔壁的形状中，通过在所述绝缘性液体一侧形成凸形状来增大隔壁电极的面积。

(3)另外，通过使由隔壁围成的像素的形状为长方形，与像素的平面形状为正方形的情况相比，能够相对地增大隔壁电极的面积。此时，若使长方形的长边的大小为长方形的短边的大小的3倍以上，则更有效果。另外，通过使像素的平面形状为长方形，并组合(1)以及(2)记载的结构，能够进一步增大隔壁电极的面积。

发明的效果

根据本发明，由于能够缩小隔壁的宽度，所以，能够提高各像素的亮度或透过率，所以，能够实现亮度大的电泳方式显示装置。即，根据本发明，即使是在与减小隔壁的宽度相伴随地减小隔壁的高度的情况下，也能够使隔壁电极的面积与平面电极的面积相等，所以，能够维持电泳方式显示装置中的存储效果。

附图说明

图1是电泳方式显示装置的剖视图。

图2是表示实施例1的隔壁的形状的俯视图。

图3是表示实施例1的隔壁的详细形状的俯视图。

图4是表示现有例的隔壁的形状的俯视图。

图5是表示实施例1的隔壁的其他的形状的俯视图。

图6是表示实施例2的隔壁的形状的俯视图。

图7是表示实施例2的隔壁的其他的形状的俯视图。

图8是表示实施例2的隔壁的另外其他的形状的俯视图。

图9是表示实施例3的隔壁的形状的俯视图。

图10是表示实施例3的隔壁的其他的形状的俯视图。

图11是表示实施例3的隔壁的另外其他的形状的俯视图。

附图标记的说明

10...泳动粒子，20...绝缘性液体，100...TFT基板，101...栅极电极，102...栅极绝缘膜，103...a-Si层，104...n型Si层，105...源电极，106...漏极电极，107...有机钝化膜，108...上部绝缘膜，109...公共布线，110...隔壁，120...隔壁电极，130...平面电极，200...密封基板。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的内容进行详细说明。

【实施例1】

图1是作为本发明对象的电泳方式显示装置中的一个像素的剖视图。图1中，像素通过隔壁110与其他的像素划分。图1中，在由形成有用于起开关作用的薄膜场效应晶体管(TFT)的TFT基板100、隔壁110、以及密封基板200所围成的区域中，封入有绝缘性液体20。在绝缘性液体20中分散有黑色的泳动粒子10，根据平面电极130和隔壁电极120之间的电位关系，泳动粒子10如箭头所示那样、附着在平面电极130上或是附着在隔壁电极120上，由此，决定每个像素的亮度。

作为绝缘性液体20，是Si类油等的绝缘性的液体即可。作为泳动粒子10，使用炭黑(carbon black)、苯胺黑(aniline black)等的黑色的粒子。粒子的大小为0.2μm～2μm左右。在进行彩色显示的情况下，可以使用被着色成所需颜色的泳动粒子10。

图1中，在TFT基板100上形成有用于对各像素进行写入图像信号的起开关作用的TFT。作为图1的TFT使用底栅(bottom gate)方式的TFT基板100，但也可以使用顶栅(top gate)方式的TFT。图1中，在由玻璃形成的TFT基板100之上形成有栅极电极101。栅极电极101例如由MoW形成。

栅极绝缘膜102覆盖栅极电极101，该栅极绝缘膜102由SiN膜形成。SiN膜例如通过CVD形成。在栅极绝缘膜102之上，作为半导体层，通过CVD形成a-Si膜。在a-Si膜之上，形成有用于与源电极105或漏极电极106取得欧姆接触的n型Si。n型Si层104以及a-Si层103通过干法蚀刻而形成图案。在与n型Si对应的部分上形成有源电极105以及漏极电极106。源电极105与平面电极130连接，漏极电极106与图像信号线连接。

有机钝化膜107以覆盖源电极105及漏极电极106的方式形成，有机钝化膜107兼具作为平坦化膜的作用，其厚度形成得较厚为2～3μm左右。此外，有时也在有机钝化膜107与源电极105或与漏极电极106之间形成有由SiN等形成的无机钝化膜。

在有机钝化膜107之上，由n型Si形成平面电极130。通过在有机钝化膜107上形成通孔来连接平面电极130和源电极105。此外，平面电极130不限于n型Si，还能够使用透明电极即ITO等。n型Si能够通过CVD形成。而且，作为平面电极130还能够使用金属电极。若平面电极130使用透明的电极，则能够作为使用背光的透过型的显示装置来使用，若平面电极130使用反射率高的金属电极，则能够作为反射型的显示装置来使用。

图1中，在平面电极130的周围形成有隔壁110。在形成隔壁110之前，通过SiN将上部绝缘膜108形成为厚度500nm左右。在上部绝缘膜108之上形成公共布线109。公共布线109由电阻低的Al或Al合金等形成。公共布线109是对隔壁电极120赋予公共电位的部件，一直延伸到端子。此外，TFT基板100上，与漏极电极106连接的图像信号线例如沿基板的平面纵方向延伸并沿横方向配列，公共布线109沿基板的平面横方向延伸并沿纵方向配列。

图1中，在公共布线109上，隔壁110由树脂形成为20μm的高度。隔壁110由于是规定TFT基板100与密封基板200的间隔的部件，因而需要规定的机械强度。为了使隔壁110具有规定的机械强度，隔壁110需要具有规定的宽度。图1中，隔壁110的宽度t为20μm。

隔壁110使用丙烯酸等的感光性的树脂形成。若感光性的树脂为例如正(positive)型，则仅有光照到的部分对显影液呈可溶性，因而能够不使用光致抗蚀剂而形成图案。负型的感光性树脂则与其相反。

隔壁电极120以覆盖隔壁110的方式通过例如n型Si形成。隔壁电极120和平面电极130都能够通过基于CVD的n型Si同时形成。如图1所示，形成有隔壁电极120的公共布线109之下的上部绝缘膜108，其相对于公共布线109被侧面蚀刻。由于上部绝缘膜108被侧面蚀刻，所以同时形成的n型Si膜自动地分离为形成在隔壁110或公共布线109上的隔壁电极120和形成在有机钝化膜107上的平面电极130。

在这样形成的像素中，通过经由TFT而供给的图像信号，泳动粒子10附着在平面电极130上或附着在隔壁电极120上，从而各像素中的透过率或亮度受到控制。在平面电极130与隔壁电极120之间，通常通过施加10V～20V的电压来控制泳动粒子10的运动。

图1中，将像素定义为从隔壁110的中央到隔壁110的中央。在本实施例中，如图1所示，像素的横方向的直径d为100μm，图1中未图示的纵方向的直径也为100μm。但是，在其他的实施例中，纵方向和横方向的直径不同。

图1中，为了说明，在平面电极130和隔壁电极120的双方之上覆盖有单层泳动粒子10。但是，实际上，泳动粒子10会根据平面电极130和隔壁电极120的电位关系而附着在平面电极130或隔壁电极120中的任一个上。在电泳方式显示装置中，一旦泳动粒子10附着在电极上后，直到施予下一次的信号，即使不对电极施加电压也能够维持该状态。这种现象被称为存储效果，由于存储效果，在电泳方式显示装置中，能够减少耗电量。

为了充分发挥存储效果，优选平面电极130和隔壁电极120的面积相等，即，希望无论是在泳动粒子10附着在平面电极130上的情况下，还是附着在隔壁电极120上的情况下，泳动粒子10都以1层附着。

图1中，像素的大小为100μm×100μm，若隔壁110的宽度为20μm，则平面电极130的面积为80μm×80μm＝6400μm²。另一方面，若设隔壁110的高度为20μm，则隔壁电极120的面积为4×80μm×20μm＝6400μm²，平面电极130和隔壁电极120的面积相等。但是，在该结构中，在像素的面积100μm×100μm＝10000μm²之中，能够用作显示的面积不过为6400μm²。

若为了保持像素的面积不变地提高显示面积而欲增大平面电极130的面积，则由于存储效果的要求，隔壁电极120的面积也必须同时增大。这样，就必须增加隔壁110的高度。该情况下，隔壁110的机械强度成为问题。因此，以往，在增大各像素中的平面电极130的面积方面存在界限。

图2是表示能够解决这样的问题的本发明的像素构造的俯视图，示出了九个像素的俯视图。在实际的显示装置中，多个像素以矩阵状配置并形成显示区域。在图2中，像素被锯齿状的隔壁110划分。在隔壁110的内侧形成有平面电极130。由于隔壁110形成为锯齿状，所以，隔壁110的面积增大。因此，即使不将隔壁110的高度加高，也能够增大隔壁电极120的面积。而且，由于能够缩小隔壁110的高度，所以，能够缩小隔壁110的宽度，其结果为，能够增大平面电极130的面积，并能够提高辉度。

图4是现有例中的像素电极的俯视图。图4中，像素的一个边的长度d为100μm，隔壁110的宽度为20μm。此时的平面电极130的面积为6400μm²，为像素面积的64％。在此，若假设能够使隔壁110的宽度为10μm，则平面电极130的面积成为8100μm²，与隔壁110的宽度为20μm的情况相比，成为81/64＝1.27倍，能够使辉度提高27％。

但是，若单纯地减小隔壁110的宽度，则隔壁110的强度成为问题。本发明中，如图2所示，通过将隔壁110制成锯齿状，即使减小隔壁110的高度也能够确保隔壁电极120的所需要的面积。图3是图2的隔壁110的一部分放大俯视图。在将隔壁110的高度从20μm降到15μm的情况下，若使图3所示的θ为102.2度，则能够使平面电极130和隔壁电极120的面积相同。在将隔壁110的高度降到13μm的情况下，若使将隔壁110制成锯齿状的情况下的、图3所示的θ为70.5度，则能够使平面电极130和隔壁电极120的面积相同。

通过将隔壁110制成锯齿状，与隔壁110为直线状的情况相比，即使隔壁110为相同宽度，也能够增大隔壁110的截面的面积，所以，针对来自两块基板的上下的压力的耐力增大。从这一点上也能够获得将隔壁110制成锯齿状的效果。

图2以及图3是通过将隔壁110制成锯齿状从而增大隔壁电极120的面积的结构。但是，即使不制成锯齿状，而是制成如图5所示那样的、将顶点倒圆角的蛇形状的隔壁110，也能够获得同样的效果。

【实施例2】

图6是表示本发明的第二实施例的像素部的俯视图。图6中，在隔壁110上形成有突起。通过形成该突起，隔壁110的有效面积增大。图6中，突起的宽度和隔壁110的宽度为t3，是相同的。在突起部上也形成有隔壁电极120。像素部的截面构造基本上与图1相同。同样地，在本实施例中，即使减小隔壁110的高度也能够有效地增大作为隔壁电极120整体的面积，所以，能够使平面电极130和隔壁电极120的面积为同等程度，能够维持电泳方式显示装置中的存储效果，能够得到耗电量小且对比度高的显示装置。

图6中，突起的宽度和隔壁110的宽度相同。但是，突起的宽度和隔壁110的宽度并非必须相同。图7是本实施例的变形例。图7中，使突起111的宽度t4比隔壁110的宽度t3小。由此，能够形成更多数量的突起，能够容易地增大隔壁电极120的面积。因此，能够容易地使平面电极130和隔壁电极120的面积相等。

图8是本实施例的另外其他的例子。图8是将隔壁110的平面形成曲轴状的例子。同样地，在该结构中，也能够增大隔壁电极120的面积。图8的结构，由于能够使隔壁110的宽度在大部分的区域中大致相同，所以，隔壁110的机械稳定性较好。

在以上的实施例中，对隔壁110上的突起的平面形状为矩形的情况进行了说明。但是，从增大隔壁电极120的面积的目的出发，突起的平面形状并非必须为矩形，例如，通过形成为三角形、圆形等也能够实现该效果。

这样，在本实施例中，即使缩小隔壁110的高度，也能够使平面电极130的面积和隔壁电极120的面积相等，因此，能够将隔壁110的宽度抑制得较小，与此相伴地，能够提高各像素中的亮度。

【实施例3】

在实施例1及实施例2中，说明了即使在通过将隔壁110形成为锯齿状或在隔壁110上形成突起而实质上增大隔壁电极120的面积并缩小隔壁110的高度的情况下也能够使平面电极130和隔壁电极120的面积相等的结构。

在本实施例中，提出了一种结构，即使不形成为如实施例1或实施例2那样的比较复杂的形状，也能够容易地使平面电极130和隔壁电极120的面积相等。图9是表示本实施例的像素的结构的俯视图。图9的像素结构与图4所示的像素结构的不同点在于，图4中的像素的平面形状为正方形，而图9中的像素的平面形状为长方形。

为了即使缩小隔壁110的高度仍使平面电极130和隔壁电极120的面积相等，需要采用隔壁电极120的面积尽可能大的结构。在平面电极130的面积相同的情况下，若将平面电极130制成长方形，并尽可能增大其纵横比，则周边的长度相对于面积的比变大。本实施例利用这一原理，将像素的平面形状制成长方形，从而增大隔壁电极120的面积。

例如，若像素为长方形且使纵横比为1∶4，则与像素为正方形的情况相比，能够使隔壁电极120的面积为10/8＝1.25倍。这意味着能够使隔壁110的宽度缩小相应的量，能够提高像素的透过率或者亮度。

图9中表示了像素为纵长的情况，但即使是像素为横长的情况，上述说明也完全能够同样地适用。即，在本实施例中，无需将隔壁110制成复杂的形状，便能够减小隔壁电极120的高度，与此相伴地，能够减小隔壁110的宽度，能够提高像素的透过率或像素的亮度。若使长方形的长宽比(长径/短径)为3/1以上，则能够期待显著效果。另外，长宽比理论上越大越好，但其上限由电泳方式显示装置的制作容易程度决定。

图10是本实施例的其他的例子，是仅描绘一个像素的隔壁110的俯视图。图10是实施例1的锯齿状的隔壁110和本实施例中的长方形的像素的组合。通过将本实施例与实施例1的隔壁110形状进行组合，能够进一步增大隔壁110的面积，因此，能够减小隔壁110的高度，并能够进一步提高像素的透过率或亮度。

图10是对像素形状为长方形的本实施例和实施例1进行组合的例子，另外，能够与实施例1中的图5所示的隔壁110形状或形成有实施例2中的突起的图5、图7、图8等所示的形状进行组合。由此，能够更有效地增大隔壁电极120的面积。

以图10为基础进行说明的例子中，将像素的形状制成长方形，通过采用该像素形状和实施例1或实施例2中的形状，能够增大隔壁电极120的面积。另一方面，在将像素制成长方形的情况下，若对长径适用图2等的形状，则增大隔壁电极120的效果较大，制造也容易。

图11示出了如本实施例那样、将像素制成长方形，并仅对该长方形的长径适用实施例1的隔壁110的形状的情况。图11中，仅记载了隔壁110。同样地，在仅对长径适用实施例1中的图5的情况下以及仅对长径适用实施例2中的图5、图7、图8等的情况下，也能够有效地提升增大隔壁电极120的效果。

在实施例1～3中，说明了使平面电极130和隔壁电极120的面积为相同程度的情况。该相同程度并不需要完全相同。在设平面电极130的面积为A、隔壁电极120的面积为B的情况下，只要B为A的90％以上，就能够维持充分的存储效果。另外，隔壁电极120的面积指的是：在图1中，隔壁电极120与绝缘液体相对的面积。

在此，在专利文献2中，图13中记载了隔壁110的俯视图的一部分为锯齿状的结构。但是，图13所示的电泳方式显示装置的动作原理与本发明作为对象的电泳方式显示装置的动作原理不同，将隔壁110形成为锯齿状的目的也与本发明完全不同。即，专利文献2记载的电泳方式显示装置为，在上基板上形成表面电极，在下基板上形成背面电极，使带负电的黑色的粒子或带正电的白色的粒子吸附在整个基板的电极上，由此显示图像。

专利文献2中将隔壁110的一部分形成为锯齿状的目的是为了减轻从吸附在表面电极上的粒子的隙间看到吸附在背面电极上的粒子的现象。对此，本发明中，像素内的泳动粒子10为一种，通过使泳动粒子10吸附在TFT基板100的平面电极130或隔壁110的隔壁电极120上来形成图像。另外，将隔壁110形成为锯齿状等的目的是为了增大隔壁电极120的面积，从而维持电泳方式显示装置的存储效果。与之相对地，在专利文献2记载的结构中，不存在隔壁电极。因此，本发明的结构与专利文献2的结构完全不同。

Claims

1.一种电泳方式显示装置，具有像素，该像素在由第一基板、第二基板和隔壁所形成的区域内封入有绝缘性液体和泳动粒子，其特征在于：

在所述第一基板的与所述绝缘性液体相对的面上形成有平面电极，在所述隔壁的与所述绝缘性液体相对的面上形成有隔壁电极，

通过施加在所述平面电极与所述隔壁电极之间的电压来进行图像显示，

所述隔壁的平面形状为锯齿状。

2.一种电泳方式显示装置，具有像素，该像素在由第一基板、第二基板和隔壁所形成的区域内封入有绝缘性液体和泳动粒子，其特征在于：

所述隔壁的与所述绝缘性液体相对的面俯视观察呈凹凸状。

3.一种电泳方式显示装置，具有像素，该像素在由第一基板、第二基板和隔壁所形成的区域内封入有绝缘性液体和泳动粒子，其特征在于：

在所述隔壁上，俯视观察，在所述绝缘性液体一侧形成有突起。

4.如权利要求1～3的任一项所述的电泳方式显示装置，其特征在于，在设所述平面电极的面积为A、设所述隔壁电极的面积为B时，所述B为所述A的90％以上。

5.一种电泳方式显示装置，具有像素，该像素在由第一基板、第二基板和隔壁所形成的区域内封入有绝缘性液体和泳动粒子，其特征在于：

由所述隔壁而围成的像素的形状为长方形。

6.如权利要求5所述的电泳方式显示装置，其特征在于，在设所述长方形的长边为L、设短边为S时，L为S的3倍以上。

7.如权利要求5所述的电泳方式显示装置，其特征在于，在设所述平面电极的面积为A、设所述隔壁电极的面积为B时，所述B为所述A的90％以上。