JP2007057723A - 粒子移動型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 抵抗層の膜厚を増すことなく、表示装置全体で、画素ごとの表示面の抵抗層と第二電極との接続状態のばらつきを減らして、電圧信号に応じた適正な画素表示が得られるようにした粒子移動型表示装置を提供する。
【解決手段】 第二電極４に接続して２つの画素をまたがる接続電極１１を隔壁５の４辺に形成した後に、コンタクトホール１０、着色層３の表面、接続電極１１、隔壁５の表面を一体に覆う抵抗層を形成する。接続電極１１以外の部分では、隔壁５の起立面に隣接する部分の抵抗層を除去して、隔壁５の抵抗層と表示面の抵抗層とを分断する。これにより、接続を接続電極１１に限定した等しい電界が表示装置を構成するすべての画素で再現可能となり、再生画像、再生カラーの品質が向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気泳動表示装置、トナーディスプレイ等、表示単位ごとの表示面と表示面を囲む隔壁の起立面との間で有色の帯電粒子を移動させて表示単位ごとの透過光量を変化させる粒子移動型表示装置、詳しくは表示面の表面構造に関する。

近年、情報機器の発達に伴い、薄型軽量で低消費電力な画像表示装置のニーズが増しており、このようなニーズに沿う画像表示装置として、電気泳動表示装置等の粒子移動型表示装置が提案されている。

粒子移動型表示装置は、画素（表示単位）ごとの表示面が設定された表示側基板と、表示面を囲んで配置されて帯電粒子の移動空間を仕切る隔壁とを備え、着色された帯電粒子による表示面の被覆状態を電界制御することにより画素の濃度を設定する。

粒子移動型表示装置は、液晶表示素子のように電界を解除すると同時に画素濃度が失われることがなく、電界を解除してもしばらく画素濃度を保持できる、すなわち画素表示のメモリー性を有する。また、液晶表示素子のように偏光板を重ねて光源光の５０％以上を遮断する必要が無い。さらに、帯電粒子が表示面のシャッターを形成して高コントラストな表示が可能である。

特許文献１には、隔壁で囲まれた表示面に面状の第一電極、隔壁の起立面に第二電極をそれぞれ設けた電気泳動表示装置が示され、第一電極と第二電極との間に設定する電位極性によって、表示面と起立面との間で帯電粒子を移動させている。ここでは、表示面を白色に着色して、黒色の帯電粒子を用い、表示面に帯電粒子を集めると、画素が黒色表示される一方、起立面に帯電粒子を集めると、表示面が露出して画素が白色表示される。

特開平９−２１１４９９号公報

特許文献１の電気泳動表示装置では、３つの隣接する画素（表示単位）に赤、緑、青のカラーフィルタ層を配置すれば、３つの表示単位の輝度バランスによって１つの画素をフルカラー表示させることが可能である。また、画素（表示単位）ごとの第一電極に反射面を兼ねさせれば、バックライトに頼らない反射型の表示装置が可能である。

しかし、反射面を兼ねる第一電極の上に絶縁性のカラーフィルタ層を配置すると、カラーフィルタ層や絶縁性液体中に残留電荷を生じて、電圧信号に対して画素表示が正常に応答しなくなる、いわゆる焼き付き現象が発生する可能性がある。

また、特許文献１の電気泳動表示装置では、第一電極と第二電極との隣接部分に電界が集中する一方で、第一電極の中央付近では、電界が疎らとなって帯電粒子を移動させる十分な静電引力／反発力を確保できない。そして、不足する駆動力を補うべく高電圧の駆動を行うと、帯電粒子や絶縁性液体の変質や残留電荷の問題が発生し易くなる。

そこで、本願出願人は、これらの問題を解決すべく、隔壁で囲まれたカラーフィルタ層の表面と隔壁の起立面とを同一の抵抗層で覆った粒子移動型表示装置を提案している。ここでは、表示面の中央にコンタクトホールを配置して抵抗層を第一電極に接続しており、カラーフィルタ層や絶縁性液体中に発生した残留電荷は、コンタクトホールを通じて第一電極に吸収される。

ところで、隔壁の起立面を覆うように抵抗層を設けると、設けない場合と比べて電圧印加時に形成される電界の強度や方向が変わり、隔壁の起立面へより効果的に粒子を集積させることができる。そこで、隔壁の根元側に導電性薄膜で枠状の電極部材を配置して枠状の電極部材上に隔壁の立体構造を配置し、その後、隔壁の起立面と電極部材の露出部分とを抵抗層で一体に覆う構成が提案された。

しかし、隔壁の断面形状をコントロールすることは難しいため、隔壁全体もしくは隔壁の根元付近に逆テーパー形状がある場合には、電極部材と隔壁との境目で抵抗層が部分的な膜切れを生じる等、抵抗層と電極部材との接続状態が不安定となり易い。

そして、隔壁起立面を電極が覆う構成であれば、隔壁に逆テーパーがあることで多少の分断を生じても電極全体の電位は一定に保たれるが、抵抗層の場合は、分断場所で電圧低下を生じ、その結果、第一電極に電圧信号を印加した際の移動空間の電界状態が乱れて（図４参照）、画素ごとの遮光性能や応答速度が違ったものとなる。つまり、同じ電圧信号を与えても、同じ濃度の画素表示が得られなくなり、中間階調の乱れた画像しか再生できなくなって、カラー画像での色彩再現性も低下する。

一方、隔壁全体もしくは隔壁の根元付近に逆テーパー形状がある場合にも、抵抗層による接続状態を表示装置全体で均一に確保しようとすると、かなり厚い抵抗層を形成しなくてはならないが、抵抗層を厚くすると、表示面に対する入射光、反射光の損失が大きくなってしまう。

本発明は、抵抗層の膜厚を増すことなく、表示装置全体で、隔壁の電極面と電極部材との接続状態のばらつきを減らして、電圧信号に応じた適正な画素表示が得られるようにした粒子移動型表示装置を提供することを目的としている。

本発明の粒子移動型表示装置は、表示単位ごとの表示面が設定された表示側基板と、前記表示面を囲む起立面を有して帯電粒子の移動空間を仕切る隔壁とを備えた粒子移動型表示装置において、前記隔壁に少なくとも一部重ねて前記表示側基板に配置された電極部材と、前記起立面と前記電極部材とを横切らせて、前記隔壁に沿った所定位置に配置した導電性部材と、前記導電性部材と前記起立面とを一体に覆って配置した抵抗層とを有するものである。

本発明の粒子移動型表示装置では、薄い不安定な抵抗層に頼ることなく、接続のために設けた専用の導電性部材によって、隔壁起立面の抵抗層と電極部材とを接続するので、表示素子を構成する複数の画素の間で、隔壁起立面の抵抗層と電極部材との接続状態が見かけ上も実質上も一様に確保される。

言い換えれば、光透過性、抵抗性、絶縁性液体中での安定性、帯電粒子との親和性と言った抵抗層としての性質や寸法形状を無視して、接続に最適化した材料、厚さ、形状等を導電性部材に付与することが可能となるので、抵抗層に頼る場合に比較して、電気的な接続状態に格段の信頼性、安定性を確保できる。

従って、表示素子を構成する複数の画素の間で、同じ電圧信号を印加した際に、その電界状態が等しく再現されるので、画素ごとの遮光性能、応答速度、階調表現のばらつきが小さくなる。

従って、どの画素でも中間階調が正しく表現された画像が再生されることとなり、カラー表示を行う場合には、色再現性に優れた、色彩の乱れの少ないカラー画像の再生が可能となる。

以下、それぞれ本発明の一実施形態である反射型の電気泳動表示装置１００〜４００について、図面を参照しながら詳細に説明する。電気泳動表示装置１００〜４００は、バックライトを持たない反射型であるが、本発明は、後方基板１に隣接させてバックライトを設けた透過型として実施してもよい。また、電気泳動表示装置１００〜４００は、画素ごとに形成したスイッチング素子を、格子状に配列した多数のデータ線と多数のトリガー線とによりダイナミック制御するアクティブマトリクス型であるが、本発明は、アクティブマトリクス型以外の画素駆動方式を採用してもよい。

電気泳動表示装置１００〜４００は、無数の画素を格子状に配列した画像表示装置であるが、図１〜図７では、２つの画素部分により代表して図示している。また、特許文献１に示される表示装置の一般的な構造、一般的な製造方法、表面処理等については、本発明の趣旨と隔たりがあるので、煩雑を避けるべく、一部図示を省略して詳細な説明も省略する。

また、本発明の粒子移動型表示装置は、一対の基板間に、帯電粒子が介在する場合と、絶縁性液体に分散した帯電粒子が介在する場合との両方で実施可能であるが、これらの実施形態の本質は同じものであることから、以下では後者の電気泳動表示装置の代表的な実施の形態について説明する。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の電気泳動表示装置の平面構成の説明図、図２は第１実施形態の電気泳動表示装置のＡ−Ａ断面構成の説明図、図３は第１実施形態の電気泳動表示装置のＢ−Ｂ断面構成の説明図、図４は電界状態の比較図である。図２中、（ａ）は図１におけるＡ−Ａ断面図、（ｂ）はＥ部拡大図である。図３中、（ａ）は図１におけるＢ−Ｂ断面図、（ｂ）はＦ部拡大図である。図４中、（ａ）は抵抗膜が隔壁下にある第二電極に接続している場合、（ｂ）は接続していない場合である。

図２の（ａ）に示すように、第１実施形態の電気泳動表示装置１００は、後方基板１上に第一電極２、着色層３、第二電極４を備え、前方基板９と後方基板１と隔壁５とによって囲まれる空間には、帯電粒子７を分散させた絶縁性液体８が充填されている。

また、図１に示されるように、隔壁５の４辺の各中点で起立面を横切る接続電極１１を配置しており、図２の（ａ）に示されるように、隔壁５と接続電極１１とを一体に覆って抵抗層６を配置している。隔壁５で囲まれた着色層３の表面にも同じ抵抗層６が配置されている。以下では、説明の都合上、隔壁５を覆う抵抗層６は、隔壁抵抗層６ａ、着色層３を覆う抵抗層６は、表示面抵抗層６ｂとする。

着色層３は、隣接する３つの移動空間５０（表示面）で、赤、緑、青のカラーフィルタ層３ａ、３ｂ、３ｃ（図示略）を配置して、３つの表示面の輝度バランスによって１つの画素をフルカラー表示させる。

第一電極２は、表示面ごとに分割されて、表示面ごとの独立した電圧信号を印加可能であるとともに、表面を高反射率の白色面に形成されて反射面を兼ねており、バックライトに頼らない反射型の表示装置を可能にしている。

第二電極４は、着色層３上にパターニングされており、図２の（ａ）に示すように、接続電極１１を介して抵抗層６に接続している。接続電極１１は、図１に示すように、隔壁５を乗り越えて隣接する２つの着色層３にまたがる輪郭形状にパターニングされている。

隔壁抵抗層６ａは、接続電極１１を介して第二電極４に接続して隔壁５の表面を覆っている。一方、表示面を構成する表示面抵抗層６ｂは、図１に示すように、画素中央のコンタクトホール１０を介して第一電極２と接続されている。

表示面抵抗層６ｂの輪郭部分は、パターニングにより除去して、表示面抵抗層６ｂと隔壁抵抗層６ａとを平面的に分離している。

図３の（ｂ）に拡大して示すように、感光性樹脂を用いて、フォトリソグラフィ技術により隔壁５を作る場合、感光性樹脂と下地との密着性によっては、第二電極４との隔壁５の付け根部分にくぼみＣができることがある。この上に、スパッタ、蒸着等、異方性の強い方法で抵抗層６を形成する場合に、隔壁５の表面を覆う隔壁抵抗層６ａと、隔壁５の下にある第二電極４との接続が十分でない個所が発生しうる。

図４に、表示面抵抗層６ｂが第二電極４と接続している場合と、表示面抵抗層６ｂが第二電極４と接続していないフロート状態の場合の電界シミュレーション結果を示す。シミュレーションは、画素ピッチ５０μｍ、隔壁高さは１８μｍ、抵抗層のシート抵抗は１×１０^１３Ω／□で、第一電極２に＋１５Ｖを印加した場合について、電圧印加後５００ｍｓ経過時の電界を計算した。図中の等高線は、等電界強度線を示し、ベクトルは電界強度と向きを表す。

図４の（ａ）に示す正常な接続状態の場合に比較して、図４の（ｂ）に示す断線している場合には、（１）画素中央付近で電界が弱くなるために、帯電粒子７の応答速度が低下する、また、（２）上部の電界が弱いため、帯電粒子７が隔壁５上に均一に広がらずに第二電極４付近に過剰に集中し、白状態を保持しづらくなる。

図２の（ｂ）に拡大して示すように、電気泳動表示装置１００では、隔壁５側面と第二電極４とをつなぐ接続電極１１という薄膜パターンを備えるため、隔壁５表面の隔壁抵抗層６ａの断線による不良を低減させ、歩留まりを向上させることができる。これは、接続電極１１が抵抗層６に比べて抵抗が低く、かつ膜厚も厚くすることができるためである。

また、隔壁抵抗層６ａが隔壁５の起立面で接続電極１１に接続しているので、隔壁５の根元で必ずしも第二電極４と隔壁抵抗層６ａとが導通しなくてもよい。従って、着色層３（表示面）を覆う表示面抵抗層６ｂをより薄膜化することが可能になり、表示面抵抗層６ｂによる吸収ロスを減らしてトータル反射率の上昇に寄与できる。

隔壁５全体に導電性材料を積層して電極面を形成する場合、隔壁５という立体構造物上で電極面をパターニングするため精度が悪く、積層厚さを大きめにとる必要がある。従って、開口率（隔壁５で囲まれた入射光、出射光の進入寄与面積）を上げようとすると困難が伴う。これに対して、電気泳動表示装置１００では、図１に示すように、隔壁５の各辺中央の一部分のみを接続電極１１が覆うことで、隔壁５の全辺の全面を接続電極１１が覆う場合に比べて開口率が向上する。

接続電極１１の材料としては、パターニング可能で、第二電極４と抵抗層６とを十分低い抵抗で接続できれば何を用いてもよい。クロム、アルミニウム等の金属や、酸化インジウムすず（ＩＴＯ）等の無機物、さらには導電性のフィラ（充填物）、例えば金属粉、カーボン粒子等を樹脂等に配合して得る導電性樹脂膜を使用してもよい。また、これらの積層膜であってもよい。また、単層のみならず、材料、成膜後の処理を異ならせた複数層の構成としてもよい。いずれにせよ、接続電極１１は抵抗層６によって絶縁性液体８や帯電粒子７から隔離されているので、絶縁性液体８や帯電粒子７との接触に伴う問題を考慮することなく、電導性や段差被覆性を優先した材料と成膜、処理方法を採用できる。

また、接続電極１１の形成方法は何を用いてもよい。例えば金属を蒸着し、その後公知のフォトリソグラフィ技術をもちいてパターニングしてもよいし、印刷で形成してもよい。

第１実施形態の電気泳動表示装置１００は、第一電極２及び第二電極４の間に電圧を印加して、隔壁５と着色層３面との間で帯電粒子７を移動させることによって、画素表示を行う。

例えば、正に帯電した帯電粒子７を用いた場合、図２の（ａ）に示すように、第一電極２に負の電圧を印加して、第二電極４を接地させると、帯電粒子７は、着色層３の面上に広げられる。これによって、観察者からは、第一電極２面上の帯電粒子７の色が観察できる。黒色の帯電粒子７の場合、このとき黒表示となる。

また、第一電極２に正の電圧を印加して、第二電極４を接地させると、帯電粒子７は、隔壁５の側面近傍に集められる。これによって、観察者からは、第一電極２面が観察できる。第一電極２面を白色としておけば、このとき白表示となる。

具体的には、電気泳動表示装置１００を不図示の駆動ドライバーに接続して表示動作を検証する。第二電極４を全画素の共通電極として０Ｖとする一方、後方基板１に画素ごとに配置した不図示の薄膜トランジスタを介して、第一電極２に電圧信号を印加することで白黒書き換えをおこなう。

まず、第一電極２に＋１５Ｖを印加することで黒書き込みを行い、その後、セルの時定数よりも長い時定数で徐々に０Ｖに変化させることで、そのまま黒状態を維持する。同様に−１５Ｖを印加後、徐々に０Ｖに変化させることで白書き込み・維持をする。これらの動作を繰り返しても、所望の階調光学レベルが変動するような焼付き問題は抑制され、安定な駆動特性を実現することができた。また、隔壁５上の抵抗層６がフローティングになることによる応答速度の低下は起こらず、良好な書き換えが可能であった。

＜製造方法＞
図２の（ａ）に示すように、後方基板１および前方基板９の材料としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルフォン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂フィルム、あるいは複数の樹脂の積層膜、さらにはガスバリア層が積層された樹脂フィルム、また、ガラス、石英、金属等の無機材料も使用することができる。後方基板１として金属を用いる場合には、不図示の絶縁層を形成する必要があることは言うまでもない。さらに、後方基板１、前方基板９のうち少なくとも一方は可視光の透過率の高いものを用いる。

第一電極２、第二電極４の材料としては、パターニング可能な導電性膜なら何を用いてもよく、例えばアルミニウム、銅、チタンなどの金属や酸化インジウムすず（ＩＴＯ）などの酸化物に加え導電性樹脂などを用いることもできる。第一電極２、第二電極４の形成方法としては、フォトリソグラフィ技術、印刷技術等何を用いてもよい。

隔壁５の材料としては、所望の形状に形成できれば何を用いてもよい。例えばアクリル樹脂等のポリマー樹脂等を用いることができる。隔壁５の形成方法としては、フォトリソグラフィ技術を用いて形成する方法、別に作製した隔壁５を転写する方法等、何を用いてもよい。

また、抵抗層６としては、光透過性の材料で、ポリシラン、ポリシロキサン、ポリアセチレンなどの有機膜、もしくはそれの複合体、共重合体、または、カーボン含有膜、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）などの無機膜、またはシリコンなどの半導体膜、または導電性のフィラ（充填物）、例えば金属粉、カーボン粒子等をエポキシ樹脂、ポリプロピレン樹脂等に配合して得る導電性樹脂膜を使用できる。また、これらの材料は着色していても良く、赤色、または緑色、または青色の顔料を分散させた有機膜であっても良い。さらに界面部材として、これらの膜の積層膜でもよい。シート抵抗は１０^２Ω／□〜１０^１５Ω／□、膜厚は１ｎｍ〜２００ｎｍが望ましい。

絶縁性液体８には、イソパラフィン、シリコーンオイル及びキシレン、トルエン等の非極性溶媒であって透明なものを使用すると良い。

帯電粒子７としては、着色されていて絶縁性液体８中で、正極性又は負極性の良好な帯電特性を示す材料を用いると良い。例えば、各種の無機顔料や有機顔料やカーボンブラック、或いは、それらを含有させた樹脂を使用すると良い。粒子の粒径は通常０．０１μｍ〜５０μｍ程度のものを使用できるが、好ましくは、０．１から１０μｍ程度のものを用いる。

なお、絶縁性液体８中や帯電粒子７中には、帯電粒子７の帯電を制御し安定化させるための荷電制御剤を添加しておくと良い。かかる荷電制御剤としては、モノアゾ染料の金属錯塩やサリチル酸や有機四級アンモニウム塩やニグロシン系化合物などを用いると良い。

また、絶縁性液体８中には、帯電泳動粒子同士の凝集を防ぎ分散状態を維持するための分散剤を添加しておいてもよい。かかる分散剤としては、燐酸カルシウム、燐酸マグネシウム等の燐酸多価金属塩、炭酸カルシウム等の炭酸塩、その他無機塩、無機酸化物、あるいは有機高分子材料などを用いることができる。

以下、電気泳動表示装置１００の具体的な作製方法を説明する。作製する表示装置は、２００画素×２００画素とし、隔壁５の壁心寸法で測った１つの画素（表示面）の大きさは５０μｍ×１５０μｍである。

図１に示すように、各画素は、周囲を隔壁５によって囲まれている。隔壁５の構造は、幅５μｍ、高さ２０μｍである。第一電極２は、隔壁５に囲まれた部分の中央部に位置し、４０μｍ×１４０μｍである。

図２の（ａ）に示すように、後方基板１には、厚さ１．１ｍｍのガラス板を使用し、後方基板１上には、画素ごとに配置された不図示のスイッチング素子や、その他駆動に必要な配線（不図示）やＩＣ等を形成する。

次に、後方基板１の表面を絶縁層（不図示）で被覆し、不図示のコンタクトホールを設けてこの上に第一電極２を形成し、第一電極２を後方基板１上のそれぞれのスイッチング素子と接続する。第一電極２の材料としてはアルミニウムを用いる。

次に、第一電極２の上に、着色層３を形成する。着色層３は、赤色または緑色または青色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジストで構成されている。着色層３上にクロムを厚さ１００ｎｍで成膜し、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングすることで、画素ごとの開口部を有する格子枠状の第二電極４が形成される。第二電極４は、画素を囲む平坦な形状である。

次に、感光性エポキシ樹脂からなる隔壁５を形成し、その上に、接続電極１１となるＩＺＯを厚さ１００ｎｍで成膜し、フォトリソグラフィ技術を用いて図１に示すような輪郭と配置にパターニングする。

その後、スパッタにより抵抗層６を形成する。抵抗層６としては、ダイヤモンドライクカーボンを用い、成膜条件を選択して、膜厚２０ｎｍ、表面抵抗率は１×１０^１３Ω／□に調整する。抵抗層６は、フォトレジストをマスクとして、酸素ガスを用いてドライエッチングすることにより、第二電極４に沿った輪郭部分を除去して、表示面抵抗層６ｂと隔壁抵抗層６ａとを平面的に分離している。

しかる後に、各画素の移動空間５０には、帯電粒子７を分散させた絶縁性液体８を充填する。絶縁性液体８には、イソパラフィン（商品名：アイソパー，エクソン社製）を用い、帯電粒子７には、粒径１〜２μｍ程度のカーボンブラックを含有したポリスチレン−ポリメチルメタクリレート共重合体樹脂を使用する。イソパラフィンには、荷電制御剤としてコハク酸イミド（商品名：ＯＬＯＡ１２００、シェブロン社製）を含有させる。次に、前方基板９を隔壁５上に配置し、後方基板１に不図示の電圧印加制御回路を接続して、電気泳動表示装置１００を得る。

以上の方法によって作成された表示装置は、焼き付きを低減し、長期間安定に表示を行うことができた。また、隔壁抵抗層６ａがフローティングになることによる応答速度の低下は起こらず、良好な書き換えが可能である。言い換えれば、カラーフィルタ層３ａ、３ｂを用いても焼き付きを抑制できるため、長期間安定な駆動が可能である。また、表示面抵抗層６ｂと第二電極４との接触ムラに伴う表示ムラを抑制することが可能である。さらに、抵抗層６の抵抗および膜厚に対する制限が緩和されるため、厚みを減らして透過率の向上が可能である。

＜別の実施形態＞
図５は第２実施形態の電気泳動表示装置２００における断面構成の説明図、図６は第３実施形態の電気泳動表示装置３００における断面構成の説明図、図７は第４実施形態の電気泳動表示装置４００における断面構成の説明図である。図７中、（ａ）はＡ−Ａ断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。第２実施形態〜第４実施形態は図１に示す第１実施形態の電気泳動表示装置１００の一部分をそれぞれ変更して構成されているので、図５〜図７中、図１と共通する構成部材には共通の符号を付して詳細な説明を省略する。

図５に示すように、第２実施形態の電気泳動表示装置２００では、接続電極１１が各画素の四隅に配置される。従って、接続電極１１の隔壁５上の位置は、図１に示す隔壁５の各辺中央には限定されない。接続電極１１は各画素に少なくとも１箇所以上あればよく、第一電極２に信号電圧を印加した際の電界状態のばらつきを無くすために、すべての画素で同様に配置されていることが好ましい。

図６に示すように、第３実施形態の電気泳動表示装置３００では、隔壁５に沿って抵抗層６がパターニングされておらず、隔壁５の起立面と、着色層３の表面と、コンタクトホール１１の開口から露出した第一電極２と、接続電極１１の表面とが一体の抵抗層６によって覆われている。なお、電気泳動表示装置３００は、第１実施形態の電気泳動表示装置１００と同様に、隔壁５の各辺中央に接続電極１１を配置しており、図６は、図１に示すＡ−Ａ断面を示している。

第３実施形態の電気泳動表示装置３００では、接続電極１１は、隔壁抵抗層６ａと第二電極４とを接続するにとどまらず、表示面抵抗層６ｂの外縁部分をも接続して、隔壁抵抗層６ａと表示面抵抗層６ｂとの電気的な接続状態のばらつきを無くしている。第３実施形態の電気泳動表示装置３００では、電圧信号印加時に、画素の中央部と第二電極４間の抵抗層６内に電位勾配が生じ、黒表示時に、中央に向かう横方向の電界が生じるため、帯電粒子７が中央部まで到達しやすくなる。表示面抵抗層６をパターニングしないこと以外は第１実施形態と同様にして電気泳動表示装置３００を得る。

図７の（ｂ）に示すように、第４実施形態の電気泳動表示装置４００では、第二電極４の下に犠牲層１２を設け、サイドエッチにより犠牲層１２を第二電極４より細くして庇構造１４を形成することにより、抵抗層６の形成時に、隔壁５を覆う隔壁抵抗層６ａと着色層３を覆う表示面抵抗層６ｂとが自動的に分断される。

従って、第１実施形態のようにフォトリソグラフィ技術を用いて抵抗層６をパターニングしなくても、隔壁抵抗層６ａと表示面抵抗層６ｂとが確実に分離される。

また、第１実施形態のように、表面層抵抗層６ｂの縁をパターニングした場合、表示面抵抗層６ｂと第二電極４との間に、パターニング精度分（約３〜６μｍ程度）の隙間が空き、この隙間部分の電界ベクトルは水平方向となるので、黒書込み時にこの部分に帯電粒子７を留めておくことはできず、下層からの反射光を射出してしまう。しかし、第４実施形態の電気泳動表示装置４００では、この隙間部分がほぼ解消されるため、黒書込み時にこの部分も帯電粒子７に覆われて黒表示の品位が向上する。

なお、第４実施形態の電気泳動表示装置４００は、第１実施形態の電気泳動表示装置１００と同様に隔壁５の各辺中央に接続電極１１を配置しており、図７の（ａ）は図１のＡ−Ａ断面、図７の（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面を示している。

以下、第４実施形態の電気泳動表示装置４００の具体的な作製方法を説明する。第４実施形態の電気泳動表示装置４００における着色層３の形成までは、第１実施形態の電気泳動表示装置１００と同様であるので説明を省略する。

着色層３の上に第１の犠牲層１２となるＩＺＯを厚さ２００ｎｍで成膜し、続いて、犠牲層１２の上に第二電極４となるクロムを厚さ１００ｎｍで成膜する。成膜方法としてはスパッタを用いる。

次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、所望の形状にクロムを第二電極４の輪郭をパターニングする。第二電極４は画素を囲むように格子状に形成され、線幅は１２μｍである。その後、ウェットエッチングで犠牲層１２のＩＺＯをエッチングする。その際、第二電極４の下をサイドエッチングさせて庇構造を形成し、第二電極４よりも２μｍ程度線幅を細くする。

次に、後方基板１上に感光性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いて隔壁５の立体構造を形成する。そして、隔壁５を含む後方基盤１の全面に第２の犠牲層１３となるＩＺＯおよび接続電極１１となるＣｒをそれぞれ厚さ１００ｎｍで成膜し、フォトリソグラフィ技術を用いて図１に示される配置と輪郭とにパターニングする。その際、第１の犠牲層１２と同様にして、第２の犠牲層１３であるＩＺＯをサイドエッチングさせて、着色層３との間に十分な間隔を確保させる。その後、スパッタリングにより着色層３の表面と隔壁５の表面と接続電極１１の表面と抵抗層６を積層する。抵抗層としては、ダイヤモンドライクカーボンを用い、膜厚２０ｎｍ、表面抵抗率は１×１０^１３Ω／□のものを用いる。

第４実施形態の電気泳動表示装置４００では、第二電極４が表示面の上方にせり出しているため、抵抗層６はそこで断線され、第二電極４と表示面抵抗層６ｂとは平面的には分離されないが高さ方向で完全に分離される。

その後は、第１実施形態と同様にして、電気泳動表示装置４００を得る。第４実施形態の電気泳動表示装置４００は、第１実施形態のような抵抗層６のパターニングを行わなくても、第１実施形態と同様の効果を有する。加えて、抵抗層６のパターニングマージンを取らなくてすむため、黒表示時の表示品位がより向上する。

＜比較例の電気泳動表示装置＞
図８は比較例の電気泳動表示装置における表示動作の説明図、図９は別の比較例の電気泳動表示装置における断面構成の説明図、図１０はさらに別の比較例の電気泳動表示装置における断面構成の説明図である。図８中、（ａ）は黒表示状態、（ｂ）は白表示状態である。

図８の（ａ）に示すように、比較例の電気泳動表示装置５００は、後方基板１０２の上に表示面を囲む隔壁１０６を形成し、隔壁１０６上に前方基板１０１を配置して形成された移動空間５０に、帯電粒子１０４を分散させた絶縁性液体１０３を充填している。

後方基板１０２には、表示面を占めて第一電極１０５が配置され、第一電極１０５は、帯電粒子１０４と第一電極１０５との直接の電子交換を回避するための誘電層１０８によって覆われている。第一電極１０５は、表示面ごとに１個配置され、個別の画素濃度に応じた個別の電圧信号を印加される。

隔壁１０６の起立面には第二電極１０７が形成される。第二電極１０７は、表示装置を構成するすべての画素について共通に接続されており、０Ｖまたは所定電圧を共通に印加される。

前方基板１０１には、隔壁１０６の平面形状に合わせて遮光層１１３が形成されており、隔壁１０６と第一電極１０５との間隔や隔壁１０６の表面からの不必要な射出光を遮断している。そして、第一電極１０５の表面は、反射面を兼ねて白色化される一方、帯電粒子１０４は黒色、絶縁性液体１０３は透明である。

このように構成された比較例の電気泳動表示装置５００では、第一電極１０５と第二電極１０７との間の電圧極性を逆転させて、第二電極１０７と第一電極１０５との間で帯電粒子１０４を移動させることにより、第一電極１０５からの射出光を変化させる。

すなわち、図８の（ａ）に示すように、第一電極１０５に帯電粒子１０４を集めて第一電極１０５を覆うと、第一電極１０５への入射光、第一電極１０５からの反射光が帯電粒子１０４に吸収されて、第一電極１０５が黒色に観察される。

また、図８の（ｂ）に示すように、第二電極１０７に帯電粒子１０４を集めて第一電極１０５を露出させると、前方基板１０１から入射した外光が第一電極１０５へ到達して反射され、前方基板１０１から射出して第一電極１０５が白色に観察される。また、第一電極１０５に印加する電圧信号を調整して、第一電極１０５を覆う帯電粒子１０４の量を変化させることにより、灰色の中間階調を表示可能である。

図９に示すように、別の比較例の電気泳動表示装置６００では、隣接する３つの第一電極１０５の上に、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタ層１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃを配置して、１つの画素のカラー表示を行う。電気泳動表示装置６００は、３つの第一電極１０５でそれぞれの中間階調を表示させることにより、三原色の光量バランスを異ならせて、フルカラーの画素表示が可能である。

図１０に示すように、さらに別の比較例の電気泳動表示装置７００では、カラーフィルタ層１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃの表面にそれぞれ導電層１１１を配置して、カラーフィルタ層１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃの表面に発生した残留電荷を第一電極１０５に放電させている。導電層１１１と第一電極１０５とは、第一電極１０５の平面中央に形成したコンタクトホール１１０によって接続されている。導電層１１１は、帯電粒子１０４と導電層１１１との直接の電子交換を回避するための誘電層１１２によって覆われている。

＜発明との対応＞
図２の（ａ）に示すように、第１実施形態の電気泳動表示装置１００は、表示単位ごとの表示面が設定された後方基板１と、表示面を囲む起立面を有して帯電粒子７の移動空間５０を仕切る隔壁５とを備えている。そして、隔壁５に少なくとも一部重ねて後方基板１に配置された第二電極４と、起立面と第二電極４とを横切らせて隔壁５に沿った所定位置に配置した接続電極１１と、接続電極１１と隔壁５の起立面とを一体に覆って配置した隔壁抵抗層６ａとを有する。従って、薄い不安定な隔壁抵抗層６ａに頼ることなく、接続電極１１によって隔壁抵抗層６ａと第二電極４との接続状態を確実にすることができる。そして、表示素子を構成する多数の画素間で隔壁抵抗層６ａと第二電極４との接続状態を見かけ上も実質上も一様に揃えることができる。

すなわち、接続のために設けた専用の接続電極１１によって、第二電極４と隔壁抵抗層６ａとを接続するので、光透過性、抵抗性、絶縁性液体８中での安定性、帯電粒子７との親和性と言った隔壁抵抗層６ａとしての性質や寸法形状を無視して、接続に最適化した材料、厚さ、形状等を接続電極１１に付与することが可能となる。従って、抵抗層６に頼る場合に比較して、接続状態に格段の信頼性、安定性、そして再現性を確保できる。

また、抵抗層６は、成膜時の回りこみや成膜性が多少悪くても、光透過性、抵抗性、絶縁性液体８中での安定性、帯電粒子７との親和性と言った界面層としての機能さえ満たせば良く、材料の選択幅が広がる。また、起立面と表示面との間の接続状態を無視して、ごく薄い抵抗層６を採用できるので、第一電極２に対する入射光、反射光の損失を減らして、バックライトに頼ることなく、反射型としての明るい画像表示が可能である。

また、接続電極１１は、隔壁５の起立面を覆う隔壁抵抗層６ａの下に隠されているので、絶縁性液体８および帯電粒子７の接続電極１１に対する直接接触、電子交換を回避でき、絶縁性液体８の電解、帯電粒子７の変質、凝集を回避した表示素子の長寿命を達成できる。

第１実施形態の電気泳動表示装置１００は、隔壁抵抗層６ａと同じ抵抗層６によって表示面が覆われて表示面抵抗層６ｂが形成されているので、隔壁５と表示面とに共通の性質、絶縁性液体８中での安定性、帯電粒子７との親和性を付与できる。また、隔壁５の起立面と表示面上に同時形成するので、別々に形成する場合に比較して工程数が減る。

また、別の比較例の電気泳動表示装置６００（図９参照）のように、反射面を兼ねる第一電極１０５の上に絶縁性の厚いカラーフィルタ層１０９ａが重ねられると、カラーフィルタ層１０９ａの界面に残留電荷を生じて、帯電粒子１０４の挙動が乱れたり、帯電粒子１０４がトラップされていわゆる焼き付き現象を引き起したりする可能性がある。

しかし、第１実施形態の電気泳動表示装置１００では、表示面抵抗層６ｂと第一電極２とがコンタクトホール１０によって接続されているので、カラーフィルタ層３ａの界面に発生した残留電荷は、表示面抵抗層６ｂで集められて第一電極２へ逃がされて速やかに解消されるので、画素表示の乱れや焼き付き現象には結びつかない。

図６に示すように、第３実施形態の電気泳動表示装置３００では、カラーフィルタ層３ａを配置した表示面の中央にコンタクトホール１０を設けて、コンタクトホール１０と第二電極４とを連絡する面状の表示面抵抗層６ｂを有するので、表示面抵抗層６ｂには、第二電極４と第一電極２との電位差をなめらかに接続する表面電位が形成され、低い電圧差でも、表示面の中央に十分な電界が確保されて、再現性高く、速やかに帯電粒子７を移動できる。

これに対して、図１０に示すように、さらに別の比較例の電気泳動表示装置７００では、第一電極１０５と第二電極１０７とが完全分離されているため、第一電極１０５面の電位は一様となり、第一電極１０５と第二電極１０７との隣接部分に電界が集中する一方で、第一電極１０５の中央付近では、電界が疎らとなって帯電粒子１０４を移動させる十分な静電引力／反発力を確保できない。そして、不足する駆動力を補うべく高電圧の駆動を行うと、残留電荷や焼き付きが発生し易くなる。

第２実施形態の電気泳動表示装置２００は、隔壁５が長方形の表示面を囲んで形成され、接続電極１１が長方形の各隅に配置されているので、各辺に配置される場合よりも表示面に沿った電界が滑らかになって、帯電粒子５による表示面の被覆状態を同心円状、絞り状に変化させて、規則正しい制御性の良い中間階調設定が可能である。

図６に示す電気泳動表示装置３００は、接続電極１１が、隔壁５を挟む２つの表示面を連絡して配置されるので、１つの表示面だけを接続する場合に比較して、少ない数の接続電極１１で、より均一な接続状態を実現できる。また、第１実施形態の電気泳動表示装置１００は、隔壁５を跨いで第二電極の両側面を連絡して配置されるので、隔壁５の片側ごとに独立した接続電極１１を設ける場合に比較して、少ない数の接続電極１１で、より揃った接続状態を実現できる。また。接続電極１１と第二電極４とが片側で接続不良を起こしても反対側で接続を確保して表示に影響を及ぼさないで済む。

第１実施形態の電気泳動表示装置１００は、表示単位ごとの表示面が設定された後方基板１と、表示面を囲む起立面に隔壁抵抗層６ａを有して帯電粒子７の移動空間５０を仕切る隔壁５とを備える。そして、表示面を囲んで後方基板１に配置された薄膜パターンの第二電極４と、隔壁５に沿った所定位置に配置されて、第二電極４の側面に隔壁抵抗層６ａを接続する接続電極１１と有する。従って、隔壁抵抗層６ａと第二電極４とが直接接続していなくても、接続電極１１による確実な接続が確保される。第二電極４は、表示面に第二電極４となる薄膜層を形成してその上に隔壁５の立体構造を形成した後に、隔壁４をマスクとして、第二電極４となる薄膜層をエッチングして、隔壁５と等しい平面形状に成形してもよい。

第１実施形態の電気泳動表示装置１００は、表示面ごとに配置された第一電極２の上に配置されて、第一電極２に達する開口が形成された着色層３と、着色層３上に表示面を囲んで配置された第二電極４と、第二電極４上に配置されて帯電粒子７の移動空間５０を仕切る隔壁５とを備える。そして、隔壁５の起立面と第二電極４とを横切らせて隔壁５に沿った所定位置に配置した接続電極１１と、隔壁５の起立面と、接続電極１１と、第二電極４と、着色層３と、前記開口とを覆って第１電極２に接続した抵抗層６とを備え、隔壁抵抗層６ａと表示面抵抗層６ｂとが、第二電極４に沿った部分で分断されている。従って、着色層３の残留電荷の固定を防止しつつ、抵抗層６によって隔壁面と表示面とに共通の性質を付与できる。

また、表示装置を構成する多数の移動空間５０のすべてで、同じ電圧信号に対する電界状態が一様に揃うので、画素ごとの中間階調の表現のばらつきが減って、再生画像および再生カラーの品質が向上する。

第４実施形態の電気泳動表示装置４００は、表示面を囲む第二電極４および隔壁５を後方基板１上に形成した後に、隔壁５の起立面と第二電極４とを横切る接続電極１１を隔壁５の所定位置に形成し、その後、隔壁５の起立面と着色層３の表面と接続電極１１とを一体に覆う抵抗層６を形成することにより、表示面抵抗層６ａと隔壁抵抗層６ｂとが同時並行的に形成されるので、隔壁５の表面に電極を形成するためだけの工程を無くすことができる。後方基板１に配置された第二電極４に接続して隔壁５の起立面を覆う隔壁抵抗層６ａによって電極面が構成されているので、隔壁５自体は絶縁性材料でもよく、隔壁抵抗層６ａの形成に先立たせて、比較例の電気泳動表示装置５００（図８参照）のような、専用部材としての第二電極１０７を形成しておく必要が無い。

第４実施形態の電気泳動表示装置４００は、抵抗層６の形成に先立たせて第二電極４下に庇構造を形成することにより、表示面抵抗層６ｂと隔壁抵抗層６ａとが庇構造によって自動的に分断されるので、抵抗層６の形成後のパターニングが不必要である。

第１実施形態の電気泳動表示装置の平面構成の説明図である。 第１実施形態の電気泳動表示装置のＡ−Ａ断面構成の説明図である。 第１実施形態の電気泳動表示装置のＢ−Ｂ断面構成の説明図である。 電界状態の比較図である。 第２実施形態の電気泳動表示装置２００における断面構成の説明図である。 第３実施形態の電気泳動表示装置３００における断面構成の説明図である。 第４実施形態の電気泳動表示装置４００における断面構成の説明図である。 比較例の電気泳動表示装置における表示動作の説明図である。 別の比較例の電気泳動表示装置における断面構成の説明図である。 さらに別の比較例の電気泳動表示装置における断面構成の説明図である。

符号の説明

１ 表示側基板（後方基板）
２ 第一電極
３ 着色層
３ａ、３ｂ、３ｃ カラーフィルタ層
４ 第二電極
５ 隔壁
６、６ａ、６ｂ 抵抗層
７ 帯電粒子
８ 絶縁性液体
９ 前方基板
１０ コンタクトホール
１１ 接続電極
１２ 犠牲層
１３ 犠牲層
１４ 庇構造
５０ 移動空間
１００、２００、３００、４００ 電気泳動表示装置

Claims (11)

1. 表示単位ごとの表示面が設定された表示側基板と、
   前記表示面を囲む起立面を有して帯電粒子の移動空間を仕切る隔壁と、を備えた粒子移動型表示装置において、
   前記隔壁に少なくとも一部重ねて前記表示側基板に配置された電極部材と、
   前記起立面と前記電極部材とを横切らせて、前記隔壁に沿った所定位置に配置した導電性部材と、
   前記導電性部材と前記起立面とを一体に覆って配置した抵抗層と、を有することを特徴とする粒子移動型表示装置。
2. 前記抵抗層によって前記表示面が覆われていることを特徴とする請求項１記載の粒子移動型表示装置。
3. 前記表示面の前記抵抗層と前記起立面の前記抵抗層とは、前記表示面の縁部分で平面的に分断されていることを特徴とする請求項２記載の粒子移動型表示装置。
4. 前記隔壁は、多角形の前記表示面を囲んで形成され、
   前記導電性部材は、前記多角形の各辺の中点位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の粒子移動型表示装置。
5. 前記隔壁は、多角形の前記表示面を囲んで形成され、
   前記導電性部材は、前記多角形の各隅に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の粒子移動型表示装置。
6. 前記導電性部材は、積層された少なくとも二層の薄膜層からなることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の粒子移動型表示装置。
7. 前記導電性部材は、前記隔壁を挟む２つの前記表示面を連絡して配置されることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の粒子移動型表示装置。
8. 表示単位ごとの表示面が設定された表示側基板と、
   前記表示面を囲む起立面に電極面を有して、帯電粒子の移動空間を仕切る隔壁と、を備えた粒子移動型表示装置において、
   前記表示面を囲んで前記表示側基板に配置された薄膜の電極部材と、
   前記隔壁に沿った所定位置に配置されて、前記電極部材の側面に前記電極面を接続する導電性部材と、を有することを特徴とする粒子移動型表示装置。
9. 表示面ごとに配置された第一電極の上に配置されて、前記第一電極に達する開口が中央に形成された絶縁層と、
   前記絶縁層上に前記表示面を囲んで配置された薄膜の電極部材と、
   前記電極部材上に配置されて、帯電粒子の移動空間を仕切る隔壁と、を備えた粒子移動型表示装置において、
   前記隔壁の起立面と前記電極部材とを横切らせて、前記隔壁に沿った所定位置に配置した導電性部材と、
   前記起立面と、前記導電性部材と、前記第二電極と、前記絶縁層と、前記開口とを覆って前記第一電極に接続した抵抗層と、を備え、
   前記絶縁層上の前記抵抗層は、前記電極部材に沿った輪郭部分で、前記隔壁上の前記抵抗層から分断されていることを特徴とする粒子移動型表示装置。
10. 隣接する複数の前記表示単位にそれぞれ異なる波長吸収特性が付与され、
    前記複数の前記表示単位を用いて１つの画素をカラー表示することを特徴とする請求項１乃至９いずれか１項記載の粒子移動型表示装置。
11. 表示面を囲む電極部材および隔壁を表示側基板上に形成した後に、前記隔壁の起立面と前記電極部材とを横切る導電性部材を前記隔壁の所定位置に形成し、
    その後、前記起立面と前記表示面と前記導電性部材とを一体に覆う抵抗層を形成することにより、前記表示面を覆う前記抵抗層と前記起立面を覆う抵抗層とが同時並行的に形成されることを特徴とする粒子移動型表示装置の製造方法。
    

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