JP2006189780A - 電気泳動表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電気泳動表示装置は、ソース電極を有するデータ線及びデータ線から分離されているドレイン電極、ソース電極とドレイン電極との間に位置し、ソース電極とドレイン電極の一部を覆う島状の有機半導体、有機半導体上に形成されているゲート絶縁膜、ゲート絶縁膜上部に位置してゲート電極を有するゲート線、ドレイン電極と接続されている画素電極を有する薄膜トランジスタ表示板と、薄膜トランジスタ表示板と対向して画素電極と対向する共通電極が形成されている対向表示板と、薄膜トランジスタ表示板と対向表示板との間に形成され、プラス及びマイナスに帯電された顔料粒子を有する電子インキを含む微小カプセルとを含む。
【選択図】 図2
Description
電気泳動表示装置は、対向する2つの電極に電圧を印加して電極両端に電位差を発生させることにより、黒色及び白色を呈する帯電された顔料粒子を各々逆極性の電極に移動して画像を表示する。
本発明の実施例による電気泳動表示装置は、ソース電極を有するデータ線及びデータ線から分離されているドレイン電極、ソース電極とドレイン電極との間に位置してソース電極とドレイン電極の一部を覆っている島状の有機半導体、有機半導体上に形成されているゲート絶縁膜、ゲート絶縁膜上に位置してゲート電極を有するゲート線、ドレイン電極と接続されている画素電極を含む薄膜トランジスタ表示板と、薄膜トランジスタ表示板と対向して画素電極と対向する共通電極が形成されている対向表示板、並びに薄膜トランジスタ表示板と対向表示板との間に形成され、プラス及びマイナスに帯電された顔料粒子を有する電子インクを有する微小カプセルを含む。
ゲート線を覆う保護膜をさらに含むのが好ましく、画素電極は保護膜上部に形成されるのが好ましい。
薄膜トランジスタ表示板と共通電極表示板は、接着剤によって互いに付着されているのが好ましい。
ゲート絶縁層はOTS表面処理された酸化ケイ素、窒化ケイ素、マレイミドスチレン、ポリビニルフェノール(PVP)及びModified Cyanoethylpullulan(m-CEP)のうちの少なくとも1つで構成することができる。
有機半導体及びゲート絶縁膜はインクジェット方式で形成するのが好ましい。
画素電極形成段階以降に、共通電極、微細カプセル及び接着剤を有する共通電極表示板を画素電極上部に付着する段階をさらに含むのが好ましい。
また、ラミネーション方式で2つの表示板を付着することによって製造工程を単純化し、製造費用を最小化することができる。
図面は、各種層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示している。明細書全体を通じて類似した部分については同一な図面符号を付けている。層、膜、領域、板などの部分が、他の部分の“上に”あるとする時、これは他の部分の“すぐ上に”ある場合に限らず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上に”あるとする時、これは中間に他の部分がない場合を意味する。
まず、図1〜図3を参照して電気泳動表示装置の駆動原理及びその構造に対して具体的に説明する。
図1は、本発明の実施例による電気泳動表示装置の駆動原理を概略的に示した概略図であり、図2は、本発明の実施例による電気泳動表示装置用有機半導体薄膜トランジスタ表示板の構造を示した配置図であり、図3は、図2に示す有機半導体薄膜トランジスタ表示板を含む電気泳動表示装置のIII-III'線による断面図である。
このような本発明の実施例による電気泳動表示装置の対向する2つの電極190、270に電圧を印加して電極の両端に電位差(+、−)を設ける場合、図3のように、黒色及び白色を呈する帯電された顔料粒子231、232は各々逆極性の電極に移動し、これによって観察者300は、黒色または白色で表示される画像を見ることになる。この時、顔料粒子231、232は、3原色のうちの1色を表示することもできる。
透明な絶縁基板110上にデータ線171とデータ線171から分離されたドレイン電極175が形成されている。
データ線171は、主に縦方向に延びてゲート線121と交差し、データ電圧を伝達する。各データ線171からドレイン電極175に向けて延びた複数の分枝がソース電極173をなす。一対のソース電極173とドレイン電極175は互いに分離されゲート電極124を中心に対向しており、データ線171は、外部回路または他の層との接触のために幅が拡張されている拡張部179を有する。
この時、絶縁基板110上部にはアクリル系の有機絶縁物質、または酸化ケイ素や窒化ケイ素のような無機絶縁物質からなるバッファー膜(図示せず)を加えることも可能である。有機絶縁物質としては、アクリル系またはBCB(Benzocyclobutene)が用いられ、無機絶縁物質としては窒化ケイ素を用いることが好ましい。このような絶縁物質は、以降の製造工程において有機半導体と触れる際に有機半導体の特性を低下させることなく安定的に確保されるべきであり、高い光透過率を有するのが良い。
有機半導体154には、水溶液や有機溶媒に溶解する高分子物質や低分子物質が用いられる。高分子有機半導体154は一般に溶媒に溶解し易いため、インクジェットなどのプリンティング工程によって形成するのが良い。なお、低分子有機半導体の中にも有機溶媒に溶解し易い物質があるので、それを用いる。勿論、スピンコーティング方法で積層し、感光膜を用いたパターニング工程で形成することもできる。
また、有機半導体154は、ペリレンテトラカルボン酸ジアンハイドライドまたはそのイミド誘導体であるか、またはナフタレンテトラカルボン酸ジアンハイドライド若しくはそのイミド誘導体とすることができる。また、有機半導体154は、金属化フタロシアニンまたはそのハロゲン化誘導体であるか、ペリレンまたはコロエンとその置換基を含有する誘導体とすることができる。ここで、フタロシアニンに添加される金属としては銅、コバルト、亜鉛などが好ましい。
また、有機半導体154は、ペリレンまたはコロレンとその置換基を含有する誘導体とすることができる。
また、有機半導体154はこのような誘導体等のアロマティックまたはヘテロアロマティック環に炭素数1〜30個のハイドロカーボン鎖を1個以上有する誘導体とすることができる。
ゲート絶縁膜140にも、水溶液や有機溶媒に溶解される高分子物質や低分子物質が用いられる。高分子ゲート絶縁膜140は一般に溶媒に溶解し易く、インクジェットなどのプリンティング工程で形成するのが良い。なお、低分子ゲート絶縁膜の中にも有機溶媒に溶解し易い物質があるのでそれを用いる。勿論、スピンコーティングで形成し、感光膜パターンを用いたパターニングで形成しても良い。この時、ゲート絶縁膜140をなす物質は、有機半導体154に影響を与えてはならない。即ち、有機半導体154は、ゲート絶縁膜140を形成する際に、有機溶媒に対する溶解性を有しないべきであり、ゲート絶縁膜140をなす物質も同様である。
ゲート線121は主に横方向に延びてデータ線171と交差し、各ゲート線121の一部はゲート電極124をなす。この時、ゲート線121の一端129は、外部回路または他の層との連結のために幅が拡張されている。
ゲート電極124、ソース電極173及びドレイン電極175は、有機半導体154と共に薄膜トランジスタ(TFT)をなし、薄膜トランジスタのチャンネル(channel)はソース電極173とドレイン電極175間の有機半導体154に設けられる。
保護膜180には、隔壁160の接触孔162、165と共にドレイン電極175及びデータ線171の端部179をそれぞれ露出する複数の接触孔(contact hole)185、182と、ゲート線121の端部129を露出する接触孔181が形成されている。このように、保護膜180がゲート線121及びデータ線171の端部129、179を露出する接触孔181、182を有する実施例の構造は、外部の駆動回路を異方性導電膜を用いてゲート線121及びデータ線171に接続するために、ゲート線121及びデータ線171が接触部を有する構造である。
画素電極190は、接触孔185を通じてドレイン電極175とそれぞれ物理的・電気的に接続されてドレイン電極175からデータ信号が印加される。
接触補助部材81、82は、接触孔181、182を通じてゲート線及びデータ線の端部129、179とそれぞれ接続される。接触補助部材81、82は、ゲート線121及びデータ線171の各端部129、179と駆動集積回路のような外部装置との接着性を補完し、これらを保護する役割をするものであって、これらの適用は必須ではなく選択的である。
例えば、P型半導体の場合、ゲート電極124、ソース電極173及びドレイン電極175に電圧が印加されない場合、有機半導体154内の電荷は全て有機半導体154内に均等に拡散されていることになる。ソース電極173とドレイン電極175との間に電圧が印加される場合、低い電圧下では電圧に比例して電流が流れる。この時、ゲート電極124にプラス電圧を印加すれば、該印加された電圧による電界によって正孔が移動する。このため、ゲート絶縁層140に近い有機半導体154には電導電荷の無い層が生じることになり、この層を空乏層(depletion layer)と言う。この場合、ソース電極173及びドレイン電極175に電圧を印加する場合、電導可能な電荷キャリアが減少して、ゲート電極124に電圧を印加しない場合より流れる電流が少なくなる。これに対し、ゲート電極124にマイナス電極を印加する場合、該印加された電圧による電界によって有機半導体154とゲート絶縁層140との間にマイナス、プラスの電荷が誘導され、ゲート絶縁層140と近い有機半導体154には電荷量の多い層が生じることになる。この層を蓄積層(accumulation layer)と言う。この場合、ソース電極173及びドレイン電極175に電圧を印加すれば、より多くの電流が流れるようになる。したがって、ソース電極173とドレイン電極175との間に電圧を印加した状態で、ゲート電極124にプラス電圧とマイナス電圧を交互に印加することによって、ソース電極173とドレイン電極175間で流れる電流量を制御することができる。このような電流量の比を点滅比(on/off ratio)と言う。点滅比が大きいほど優れたトランジスタ特性を有することとなる。
プラスチックフィルムなどからなる絶縁基板210上には、画素電極190と対向して電界を形成し、ITOまたはIZOのような透明な導電物質からなる共通電極270が全面に形成されている。
共通電極270上部には、白色及び黒色を呈し、プラス及びマイナスに帯電された顔料粒子231、232を有する電子インクを含むカプセル230が配置されている。
図14は、本発明の実施例による電気泳動表示装置の製造方法における薄膜トランジスタ表示板と共通電極表示板を付着する工程を示した図である。
以下、図1〜図3に示した電気泳動表示装置を本発明の一実施例によって製造する方法について、図3〜図14及び図1〜図3を参照して詳細に説明する。
次に、図12及び図13のように、ゲート線121が形成されている隔壁160上に平坦化特性が優れ、かつ感光性を有する有機物質、またはプラズマ化学気相蒸着(PECVD)で形成されるa-Si:C:O、a-Si:O:Fなどの低誘電率絶縁物質、または窒化ケイ素または酸化ケイ素などを積層して保護膜180を形成する。次に、マスクを用いた写真エッチング工程でパターニングして、ドレイン電極175、ゲート線の端部129及びデータ線の端部179が露出されるように接触孔185、181、182を形成する。この時、接触孔182、185は、隔壁160の開口部165、162境界が露出されるように形成するが、接触孔182、185は開口部165、162の内側に形成することもでき、隔壁160をパターニングするときに開口部を形成しない場合には、接触孔185、182を形成するときに共に形成することができる。
本発明の実施例では、薄膜トランジスタの特性を安定的に確保し、コントラスト比を向上させることができる。また、隔壁を利用して有機半導体を定義することによって製造工程を単純化することができる。
本発明は、添付の図面に基づき一実施例について説明したが、これは単に例示に過ぎず、該当技術分野における通常の知識を有する者であれば、これによる様々な変形及び均等な他の実施例が可能であることが理解できるであろう。よって、本発明の真の技術的保護範囲は添付された特許請求の範囲の技術的思想によって決まらなければならない。
124 ゲート電極
140 ゲート絶縁層
154 有機半導体層
164 絶縁層
173 ソース電極
171 データ線
175 ドレイン電極
180 保護膜
181、182、185 接触孔
190 画素電極
81、82 接触補助部材
Claims (16)
- ソース電極を有するデータ線及び前記データ線から分離されているドレイン電極、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に位置し、前記ソース電極とドレイン電極の一部を覆っている島状の有機半導体、前記有機半導体上に形成されているゲート絶縁膜、前記ゲート絶縁膜上部に位置してゲート電極を有するゲート線、前記ドレイン電極と接続されている画素電極を有する薄膜トランジスタ表示板と、
前記薄膜トランジスタ表示板と対向し、前記画素電極と対向する共通電極が設けられている対向表示板と、
前記薄膜トランジスタ表示板と前記対向表示板との間に形成され、プラス及びマイナスに帯電された顔料粒子を有する電子インキを含む微小カプセルと、
を含む電気泳動表示装置。 - 島状の前記有機半導体の形状を定義する開口部を有し、前記データ線及び前記ドレイン電極上部に形成されている隔壁をさらに含む、請求項1に記載の電気泳動表示装置。
- 前記ゲート絶縁膜は前記開口部内に形成されている、請求項2に記載の有機半導体薄膜トランジスタ表示板。
- 前記ゲート線を覆う保護膜をさらに含む、請求項1に記載の電気泳動表示装置。
- 前記画素電極は前記保護膜上部に形成されている、請求項4に記載の電気泳動表示装置。
- 前記画素電極は不透明な導電物質からなる、請求項1に記載の電気泳動装置。
- 前記ゲート電極は前記有機半導体よりも前記共通電極表示板の近くに位置して前記有機半導体を覆っている、請求項1に記載の電気泳動表示装置。
- 前記薄膜トランジスタ表示板と前記共通電極表示板は、接着剤によって互いに付着されている、請求項1に記載の電気泳動表示装置。
- 前記ゲート絶縁層は、OTS表面処理された酸化ケイ素、窒化ケイ素、マレイミドスチレン、ポリビニルフェノール(PVP)及びModified Cyanoethylpullulan(m-CEP)のうちの少なくとも1つからなる請求項1に記載の有機半導体薄膜トランジスタ表示板。
- 前記有機半導体は、テトラセンまたはペンタセン置換基を含有する誘導体;チオフェン環の2,5位置によって4〜8個が連結されたオリゴチオフェン;ペリレンテトラカルボン酸ジアンハイドライドまたはそのイミド誘導体;ナフタレンテトラカルボン酸ジアンハイドライドまたはそのイミド誘導体;金属化フタロシアニンまたはそのハロゲン化誘導体、ペリレンまたはコロエンとその置換基を含有する誘導体;チエニレン及びビニレンのコオリマまたはコポリマ;チオフェン;ペリレンまたはコロレンとそれらの置換基を含有する誘導体;または前記物質のアロマティックまたはヘテロアロマティック環に炭素数1〜30個のハイドロカーボン鎖を1個以上含有する誘導体;のうち選択された1つである、請求項1に記載の有機半導体薄膜トランジスタ表示板。
- 絶縁基板上にソース電極を有するデータ線及びドレイン電極を形成する段階と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極の一部を覆う有機半導体を形成する段階と、
前記有機半導体上部にゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記隔壁上にゲート電極を有するゲート線を形成する段階と、
前記ゲート線を覆い、前記ドレイン電極を露出する保護膜を形成する段階と、
前記保護膜上部に画素電極を形成する段階と、
を含む電気泳動表示装置の製造方法。 - 前記有機半導体形成段階以前に前記ソース電極と前記ドレイン電極間を露出する開口部を有する隔壁を形成する段階をさらに含む、請求項11に記載の電気泳動表示装置の製造方法。
- 前記有機半導体はインクジェット方式で形成される、請求項11に記載の電気泳動表示装置の製造方法。
- 前記ゲート絶縁膜はインクジェット方式で形成される、請求項11に記載の電気泳動表示装置の製造方法。
- 前記画素電極形成段階以降に、
共通電極、微細カプセル及び接着剤を有する共通電極表示板を前記画素電極上部に付着する段階をさらに含む、請求項11に記載の電気泳動表示装置の製造方法。 - 前記共通電極表示板付着工程はラミネーション法により行う、請求項11に記載の電気泳動表示装置の製造方法。
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