JP2007133013A - Particle movement type display device - Google Patents

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JP2007133013A JP2005323769A JP2005323769A JP2007133013A JP 2007133013 A JP2007133013 A JP 2007133013A JP 2005323769 A JP2005323769 A JP 2005323769A JP 2005323769 A JP2005323769 A JP 2005323769A JP 2007133013 A JP2007133013 A JP 2007133013A
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particle movement
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Nobutaka Ukigaya
信貴 浮ケ谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display device of which the visual field angle is switched according to the intended purpose of a user, and which is furnished with a function as a memory. <P>SOLUTION: The particle movement type display is provided with: a substrate; a closed space including a plurality of particles of at least one kind arranged on the substrate; and a reflecting layer which reflects light which is made incident to the closed space, wherein the reflecting condition of the incident light on the reflecting layer is varied by diffusing the particles in the direction of the face of the substrate, or concentrating the particles to at least a part of the closed space, thus at least two displaying states, bright and dark, are formed. The particle movement type display is provided with diffusion reflecting means of which the visual field angle characteristic is designed for every pixel. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、粒子移動型表示装置及びその表示方法に関する。   The present invention relates to a particle movement display device and a display method thereof.

近年、携帯電話、PDA、電子ブックなどのモバイル機器においては多機能化が進んでおり、場所を選ばず電子メールの送受信、インターネットや写真の閲覧などができるようになってきている。ただし、このような持ち運びができる携帯端末においては、例えば電車や飛行機などでディスプレイの表示内容が操作者以外の第3者にのぞかれてしまう可能性があり、プライバシー上の問題を抱えている。また操作者が自由な姿勢でディスプレイに表示された文章や画像を見るために、必要に応じて視野角を広げたり、あるいは狭めたりする使い方への需要が高まってきている。その中で、例えば文献1にあるように、表示装置の視野角を選択的に切り替えられる携帯端末装置などが知られている。また視野角を制御するための技術としては液晶を使ったものが複数提案されており、例えば文献2で示されるような液晶表示装置が知られている。また携帯端末は、その用途から屋外で使用されることが多く、低消費電力かつ省スペースであることも望まれている。しかしこの点で、多くの液晶にはいわゆるメモリ性が無いため、表示期間中は液晶に対して電圧印加を行い続ける必要があり、一層の低消費電力化が課題となっている。一方メモリ性を有する液晶においても、屋外におけるさまざまな環境での使用を想定した場合の信頼性を確保することが難しく、未だ実用化には至っていない。   In recent years, mobile devices such as mobile phones, PDAs, and e-books have become more multifunctional, and it has become possible to send and receive e-mails, browse the Internet and photos, etc., regardless of location. However, with portable devices that can be carried around like this, there is a possibility that the contents displayed on the display may be viewed by a third party other than the operator, for example, on a train or airplane, which has a privacy problem. . In addition, there is an increasing demand for usage that widens or narrows the viewing angle as required so that the operator can view sentences and images displayed on the display in a free posture. Among them, for example, as disclosed in Document 1, a portable terminal device that can selectively switch the viewing angle of a display device is known. As a technique for controlling the viewing angle, a plurality of techniques using liquid crystals have been proposed. For example, a liquid crystal display device as shown in Document 2 is known. In addition, mobile terminals are often used outdoors because of their use, and low power consumption and space saving are also desired. However, in this respect, since many liquid crystals do not have so-called memory properties, it is necessary to continue to apply voltage to the liquid crystals during the display period, and further reduction in power consumption is an issue. On the other hand, it is difficult to ensure the reliability of liquid crystal having a memory property when it is assumed to be used in various environments outdoors, and has not yet been put into practical use.

そこでメモリ性を有する薄型軽量ディスプレイ方式の一つとして、粒子移動型表示装置が知られている。例えば、粒子移動型表示装置の一つである電気泳動表示装置が挙げられる(文献3参照)。しかしながら従来の粒子移動型表示装置においては、操作者の使用状況に合わせて視野角特性を制御することが課題となっていた。
特開2004-062094号公報 特開平9-6289公報 特許登録第3421494号公報
Therefore, a particle movement type display device is known as one of thin and light display systems having memory properties. For example, an electrophoretic display device which is one of particle movement type display devices can be given (see Document 3). However, in the conventional particle movement type display device, it has been a problem to control the viewing angle characteristics according to the usage conditions of the operator.
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-062094 Japanese Patent Laid-Open No. 9-6289 Patent Registration No. 3421494

本発明は上記問題を解決するものであり、その目的は、メモリ性を有し、かつ用途に応じて操作者が視野角範囲を調整できる機能を備えた粒子移動型表示装置を提供するものである。   The present invention solves the above problem, and an object of the present invention is to provide a particle movement type display device having a memory property and having a function that allows an operator to adjust the viewing angle range according to the application. is there.

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、基板と、基板面上に配置された少なくとも1種類の複数の粒子が内包された閉空間と、前記閉空間に入射した光を反射させる反射層を備え、前記複数の粒子を前記基板面方向に拡散させる、或は前記複数の粒子を前記閉空間の少なくとも一部に集積させることにより前記反射層における入射光の反射条件を変化させ、少なくとも明暗二つの表示状態を形成する粒子移動型表示装置において、画素ごとに視野角特性が設計された拡散反射手段を備えた粒子移動型表示装置である。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and includes a substrate, a closed space in which at least one kind of a plurality of particles arranged on the substrate surface is included, and light incident on the closed space. A reflecting layer for reflecting, and changing the reflection condition of incident light in the reflecting layer by diffusing the plurality of particles in the substrate surface direction or by integrating the plurality of particles in at least a part of the closed space. In the particle movement type display device that forms at least two bright and dark display states, the particle movement type display device is provided with diffuse reflection means whose viewing angle characteristics are designed for each pixel.

以上で説明したように、本実施例の粒子移動型表示装置においては広視野角状態と狭視野角状態とをスイッチングすることが可能である。また粒子移動型表示装置にはメモリ性があるので、外部からの信号をオフにした状態であっても表示状態は維持されている。これにより、軽量薄型で低消費電力であり、また操作者の用途に応じて視野角を切り替えられる粒子移動型表示装置が得られる。   As described above, in the particle movement type display device of this embodiment, it is possible to switch between the wide viewing angle state and the narrow viewing angle state. Further, since the particle movement type display device has a memory property, the display state is maintained even when the signal from the outside is turned off. As a result, a particle movement type display device that is lightweight and thin, has low power consumption, and can switch the viewing angle according to the use of the operator can be obtained.

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。   Next, details of the present invention will be described in accordance with the description of the embodiments.

以下、本発明の粒子移動型表示装置の代表的な実施の形態について、図1及び図2を参照し説明する。   Hereinafter, a typical embodiment of the particle movement type display device of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG.

図1は本実施の形態における粒子移動型表示装置の一例を示した概略構成図である。図1においては、画素A101および画素B102を画素群とする画素群103を複数備え、各画素にはスイッチング素子(図示無し)を設え、そのスイッチング素子にゲートライン104とソースライン105とが接続している。ここで画素A101と画素B102は互いに異なる視野角特性を持つように設計されており、例えば画素A101の視野角は画素B102に比較して広い視野角特性を備えている。また個々の画素はそれぞれスイッチング素子を備えており、外部信号により独立に表示状態を制御することが可能である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a particle movement type display device in the present embodiment. In FIG. 1, a plurality of pixel groups 103 each including a pixel A101 and a pixel B102 are provided. Each pixel is provided with a switching element (not shown), and a gate line 104 and a source line 105 are connected to the switching element. ing. Here, the pixel A101 and the pixel B102 are designed to have different viewing angle characteristics. For example, the viewing angle of the pixel A101 has a wider viewing angle characteristic than the pixel B102. Each pixel has a switching element, and the display state can be controlled independently by an external signal.

以上のような画素構成を備えた粒子移動型表示装置について、その表示動作を以下に説明する。   The display operation of the particle movement type display device having the pixel configuration as described above will be described below.

まず広視野角で表示を行うときには、画素群を構成する画素A101及び画素B102のソースライン105に表示信号を加え、画素A101の視野方向と画素B102の視野方向を合わせて任意の画像を形成する。一方で狭視野角の表示を行うときには、広い視野角特性をもつように設計された画素A101は黒レベル表示を行うような表示信号をソースライン105に加え、画素B102に表示信号を加える。なお、ここでは説明を簡便にするために2つの画素から構成される画素群103を例に挙げたが、本発明の本質はこれに制限されることはなく、さらに画素の数を増やして1つの画素群を構成しても良い。また広視野角表示においては、画素A101および画素B102の両方に表示信号を加えているが、操作者の用途に応じて、視野角の比較的狭い画素B102は黒レベル表示の信号を加えておくことにしても良い。また視野角モードを狭視野角と広視野角の2種類で説明したが、表示装置の用途に応じて、さらに多くの視野角モードを持たせても構わない。   First, when displaying at a wide viewing angle, a display signal is applied to the source lines 105 of the pixels A101 and B102 constituting the pixel group, and an arbitrary image is formed by matching the viewing direction of the pixel A101 and the viewing direction of the pixel B102. . On the other hand, when performing display with a narrow viewing angle, the pixel A101 designed to have a wide viewing angle characteristic applies a display signal for performing black level display to the source line 105 and a display signal to the pixel B102. Here, for the sake of simplicity of explanation, the pixel group 103 composed of two pixels is taken as an example, but the essence of the present invention is not limited to this, and the number of pixels is further increased to 1 One pixel group may be configured. In the wide viewing angle display, a display signal is applied to both the pixel A101 and the pixel B102. However, a black level display signal is applied to the pixel B102 having a relatively narrow viewing angle depending on the use of the operator. Anyway. In addition, although the viewing angle mode has been described with two types of narrow viewing angle and wide viewing angle, more viewing angle modes may be provided depending on the application of the display device.

次に上記のような視野角特性を備えた粒子移動型表示装置の画素構造の一例を説明する。ただし本発明においては、後方基板と前方基板との間に帯電粒子のみが包含されている場合と、さらに絶縁性液体に分散した粒子が包含されている場合において、本発明の本質は同じものであることから、以下では電気泳動表示装置の代表的な実施の形態について、図2を参照して説明する。   Next, an example of the pixel structure of the particle movement type display device having the viewing angle characteristics as described above will be described. However, in the present invention, the essence of the present invention is the same when only the charged particles are included between the rear substrate and the front substrate and when the particles dispersed in the insulating liquid are further included. Therefore, a typical embodiment of the electrophoretic display device will be described below with reference to FIG.

本実施の電気泳動表示装置は、図2にひとつの画素部分で代表して示すように、後方基板10上に薄膜トランジスタを備え、その上に感光性材料で構成される凹凸構造層13と金属製の反射電極11とからなる拡散反射手段を有し、反射電極11上に設けた絶縁層14の上で画素周囲に相当する領域に共通電極12が配置される。共通電極12上には、画素間を仕切るように配置された隔壁15が設けられている。後方基板10と対向して配置される前方基板20との間には絶縁性液体31内で分散された帯電粒子30を充填し、周辺を図示していないが後方基板10と前方基板20とは接着剤でシールし、密閉してある。なお上記拡散反射手段における視野角特性は、凹凸構造層13における凹凸形状を任意に設計することで制御が可能である。たとえば、凸部の傾斜角度、高さ、また後方基板10面内における凸構造の面積や形状、また個々の凸部あるいは凹部の配置方法などを調整する方法などがある。   The electrophoretic display device according to the present embodiment includes a thin film transistor on a rear substrate 10 and a concavo-convex structure layer 13 made of a photosensitive material on a rear substrate 10 as shown by a single pixel portion in FIG. The common electrode 12 is disposed in a region corresponding to the periphery of the pixel on the insulating layer 14 provided on the reflective electrode 11. On the common electrode 12, a partition wall 15 is provided so as to partition the pixels. The charged particles 30 dispersed in the insulating liquid 31 are filled between the rear substrate 10 and the front substrate 20 disposed so as to face the rear substrate 10, and although the periphery is not shown, the rear substrate 10 and the front substrate 20 are Sealed with adhesive and sealed. The viewing angle characteristics in the diffuse reflection means can be controlled by arbitrarily designing the concavo-convex shape in the concavo-convex structure layer 13. For example, there are methods for adjusting the inclination angle and height of the convex portion, the area and shape of the convex structure in the surface of the rear substrate 10, and the arrangement method of the individual convex portions or concave portions.

次に表示動作について説明する。   Next, the display operation will be described.

ここでは絶縁性液体31は無色透明とし、帯電粒子30は黒色であるとする。また共通電極12は光吸収性を備えており、入射光が共通電極12で反射されることを防止している。前方基板20から入射した光は、絶縁性液体31に分布している帯電粒子30により吸収されるものと、絶縁性液体31を通過して反射電極11に達し、反射電極11面で反射された光が前方に向けられるものとがある。したがって観察者50は帯電粒子31の分布に応じて決められる所定の反射強度を視認できる。このようにして画素単位で制御した帯電粒子30の分布に応じ、表示をつくる。絶縁性液体31中の帯電粒子30の分布は、反射電極11と共通電極12に印加する電圧により制御される。たとえば絶縁性液体31に分散している帯電粒子30の帯電がプラス極性である場合、反射電極11にプラス極性の電圧を、共通電極12にマイナス極性の電圧をそれぞれ印加すると、帯電粒子30は共通電極12側に集合するので、前方から入射した光はほぼ反射電極11で反射される。これにより明るい画素を形成できる。一方、反射電極11にマイナス極性の電圧を、共通電極12にプラス極性の電圧をそれぞれ印加すると帯電粒子30は反射電極11を覆うように移動するので、入射光は帯電粒子30で吸収され、その画素は帯電粒子30の色味を表示することができる。上記実施の形態においては帯電粒子30が黒色なので、その画素は黒表示を形成する。また帯電粒子30がその他の色を帯びていれば、それに応じた色を表示することが可能である。また絶縁性液体31が任意の色に着色されていても良い。また図示はしないが、反射電極11上にカラーフィルターをパターニングする、あるいは前方基板にカラーフィルターをパターニングすることにより、カラー表示をすることもできる。   Here, the insulating liquid 31 is colorless and transparent, and the charged particles 30 are black. Further, the common electrode 12 has light absorptivity, and prevents incident light from being reflected by the common electrode 12. Light incident from the front substrate 20 is absorbed by the charged particles 30 distributed in the insulating liquid 31, and passes through the insulating liquid 31, reaches the reflective electrode 11, and is reflected by the reflective electrode 11 surface. Some light is directed forward. Therefore, the observer 50 can visually recognize a predetermined reflection intensity determined according to the distribution of the charged particles 31. Display is made according to the distribution of the charged particles 30 controlled in pixel units in this way. The distribution of the charged particles 30 in the insulating liquid 31 is controlled by the voltage applied to the reflective electrode 11 and the common electrode 12. For example, if the charged particles 30 dispersed in the insulating liquid 31 are positively charged, applying a positive polarity voltage to the reflective electrode 11 and a negative polarity voltage to the common electrode 12 causes the charged particles 30 to be common. Since they gather on the electrode 12 side, the light incident from the front is substantially reflected by the reflective electrode 11. Thereby, a bright pixel can be formed. On the other hand, when a negative polarity voltage is applied to the reflective electrode 11 and a positive polarity voltage is applied to the common electrode 12, the charged particles 30 move so as to cover the reflective electrode 11, so that the incident light is absorbed by the charged particles 30, The pixel can display the color of the charged particles 30. In the above embodiment, since the charged particle 30 is black, the pixel forms a black display. Further, if the charged particles 30 have other colors, it is possible to display colors according to the colors. The insulating liquid 31 may be colored in an arbitrary color. Although not shown, color display can also be performed by patterning a color filter on the reflective electrode 11 or patterning a color filter on the front substrate.

次に本実施の形態に係る薄膜トランジスタ(以下、TFT)を備えた電気泳動表示装置の製造方法の一例を説明する。   Next, an example of a method for manufacturing an electrophoretic display device including a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) according to the present embodiment will be described.

本実施の形態では、後方基板10には無アルカリガラスを用い、アルミニウム合金とモリブデンからなるゲート線41と窒化シリコンからなる層間絶縁層42を介してモリブデン合金からなるソース線45及びドレイン電極46がマトリクス状に配置し、ゲート電極41とソース電極45との交差部分にアモルファスシリコンから成る半導体層43及びP(リン)を高濃度でドープした半導体膜であるドープ層44からなるボトムゲート型TFTを形成している。またその上には窒化シリコンからなる無機の保護層47を形成している。この保護層47にはフォトレジストと所定のフォトマスクを用いて紫外線を照射することで所定のレジストパターンを形成し、その後フッ素ガスを用いたドライエッチングにより保護層47をエッチングし、ドレイン電極46上に位置する保護層47にコンタクトホールを形成する。保護層47の上には、凹凸構造層13を形成する。凹凸構造層13の作製には、フォトレジストと所定のフォトマスクを用いて露光と、現像と、加熱によりメルトさせる手法とを採用する。またホットメルト前には、フォトレジストの架橋率を高めるために紫外線を照射する。その後、凹凸構造層13上に膜厚1000Åのアルミニウムを基板温度135℃の条件で成膜をし、フォトレジストと所定のフォトマスクを用いて紫外線を照射することで所定のレジストパターンを形成し、その後燐酸系エッチング液でウェットエッチングし、反射電極11を形成する。この反射電極11はドレイン電極15と電気的に接続している。この反射電極22を含む全面に絶縁層14が積層される。絶縁層14上には、酸化クロムとクロムを連続蒸着し、フォトレジストと所定のフォトマスクを用いて紫外線を照射することでレジストパターンを形成し、その後硝酸系エッチング液でウェットエッチングをし、共通電極12を反射電極11の周囲近傍に配置する。なお酸化クロムとクロムの積層膜はほぼ黒色になるようにそれぞれの膜厚を調整する。共通電極12上には、高粘度ネガ型レジストをパターニングし、高さ15μm、幅5μmの隔壁15を形成する。その後、隔壁24で囲まれた各画素に所定の濃度で帯電粒子30を分散させた透明な絶縁性液体31を所定の分量で充填し、さらに前方基板20を隔壁15と密着させることで各画素に帯電粒子30を分散させた透明な絶縁性液体31を封止し、周辺を図示していないが後方基板10と前方基板20とは接着剤でシールしてある。アモルファスシリコンTFTを備えたアクティブマトリクスタイプの電気泳動表示装置を作製する。   In this embodiment, the rear substrate 10 is made of alkali-free glass, and a source line 45 and a drain electrode 46 made of a molybdenum alloy are provided via a gate line 41 made of an aluminum alloy and molybdenum and an interlayer insulating layer 42 made of silicon nitride. A bottom gate type TFT comprising a semiconductor layer 43 made of amorphous silicon and a doped layer 44 which is a semiconductor film doped with P (phosphorus) at a high concentration at the intersection of the gate electrode 41 and the source electrode 45 is arranged in a matrix. Forming. An inorganic protective layer 47 made of silicon nitride is formed thereon. A predetermined resist pattern is formed on this protective layer 47 by irradiating with ultraviolet rays using a photoresist and a predetermined photomask, and then the protective layer 47 is etched by dry etching using fluorine gas, A contact hole is formed in the protective layer 47 located at the position. On the protective layer 47, the uneven structure layer 13 is formed. For the production of the concavo-convex structure layer 13, exposure, development, and a technique of melting by heating using a photoresist and a predetermined photomask are employed. Before hot melting, ultraviolet rays are irradiated to increase the crosslinking rate of the photoresist. After that, a 1000 Å thick aluminum film was formed on the concavo-convex structure layer 13 under a substrate temperature of 135 ° C., and a predetermined resist pattern was formed by irradiating ultraviolet rays using a photoresist and a predetermined photomask, Thereafter, wet etching is performed with a phosphoric acid-based etchant to form the reflective electrode 11. The reflective electrode 11 is electrically connected to the drain electrode 15. An insulating layer 14 is laminated on the entire surface including the reflective electrode 22. On the insulating layer 14, chromium oxide and chromium are continuously vapor-deposited, and a resist pattern is formed by irradiating ultraviolet rays using a photoresist and a predetermined photomask, and then wet etching is performed using a nitric acid-based etchant. The electrode 12 is disposed near the periphery of the reflective electrode 11. Each film thickness is adjusted so that the laminated film of chromium oxide and chromium is almost black. On the common electrode 12, a high-viscosity negative resist is patterned to form partition walls 15 having a height of 15 μm and a width of 5 μm. Thereafter, each pixel surrounded by the partition wall 24 is filled with a predetermined amount of a transparent insulating liquid 31 in which charged particles 30 are dispersed at a predetermined concentration, and the front substrate 20 is brought into close contact with the partition wall 15 to thereby each pixel. A transparent insulating liquid 31 in which charged particles 30 are dispersed is sealed, and although the periphery is not shown, the rear substrate 10 and the front substrate 20 are sealed with an adhesive. An active matrix type electrophoretic display device having an amorphous silicon TFT is manufactured.

ここで、絶縁性液体31としては、水、メタノール、エタノール、アセトン、ヘキサン、トルエン、長鎖アルキル基を有するベンゼン類等の芳香族炭化水素等又は、その他の種々の油類等の単独又はこれらの混合物に界面活性剤等を配合したものを用いることができる。また帯電粒子30は、分散媒中で電位差による電気泳動により移動する性質を有する有機あるいは無機の粒子であり、この帯電粒子30としては、例えば、アニリンブラック、カーボンブラック等の黒色顔料、二酸化チタン、三酸化アンチモン等の白色顔料、アゾ系顔料、その他着色顔料等の1種又は2種以上を用いることができる。さらにこれらの顔料には、必要に応じ、電解質、界面活性剤、樹脂、ゴム、油等の粒子からなる荷電制御剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シラン系カップリング剤等の分散剤、潤滑剤、安定化剤等を添加することができる。   Here, as the insulating liquid 31, water, methanol, ethanol, acetone, hexane, toluene, aromatic hydrocarbons such as benzene having a long chain alkyl group, etc., or other various oils alone or these A mixture of a surfactant and the like can be used. The charged particles 30 are organic or inorganic particles having a property of moving by electrophoresis due to a potential difference in a dispersion medium. Examples of the charged particles 30 include black pigments such as aniline black and carbon black, titanium dioxide, One or more of white pigments such as antimony trioxide, azo pigments, and other colored pigments can be used. Furthermore, these pigments include electrolytes, surfactants, resins, rubbers, oil-based charge control agents, titanium-based coupling agents, aluminum-based coupling agents, silane-based coupling agents, and the like as necessary. Dispersants, lubricants, stabilizers and the like can be added.

(実施例1)
本実施形態にかかる粒子移動型表示装置は、図1に示すように、走査配線としてのゲートライン104と、信号配線としてのソースライン105と、図示はしないが付加容量(Cs)配線とを有している。Cs配線は、後述の反射電極11と重畳部で付加容量を形成するためのものであり(Cs on Com方式)、ゲートライン104と同時に形成される。ゲートライン104とソースライン105の交差部近傍には、スイッチング素子としてのボトムゲート型TFT(図示なし)が形成される。上記TFTは、図2に示すように、ガラスでできた後方基板10上に形成されたゲート電極41、層間絶縁層42、半導体層43、ドープ層44、ソース電極45及びドレイン電極46を備えている。また画素群103は画素A101と画素B102の2つの画素から構成されており、画素A101と画素B102とで視野角特性を異なるように設計している。具体的には画素B102に比べて画素A101は広い視野角特性をもつよう設定している。
Example 1
As shown in FIG. 1, the particle movement type display device according to the present embodiment has a gate line 104 as a scanning line, a source line 105 as a signal line, and an additional capacitance (Cs) line (not shown). is doing. The Cs wiring is for forming an additional capacitance by a later-described reflective electrode 11 and an overlapping portion (Cs on Com method), and is formed simultaneously with the gate line 104. Near the intersection of the gate line 104 and the source line 105, a bottom gate TFT (not shown) as a switching element is formed. As shown in FIG. 2, the TFT includes a gate electrode 41, an interlayer insulating layer 42, a semiconductor layer 43, a doped layer 44, a source electrode 45 and a drain electrode 46 formed on a rear substrate 10 made of glass. Yes. The pixel group 103 includes two pixels, a pixel A101 and a pixel B102, and the pixel A101 and the pixel B102 are designed to have different viewing angle characteristics. Specifically, the pixel A101 is set to have a wider viewing angle characteristic than the pixel B102.

また、図2で示した画素部分は、保護層47上に形成された凹凸構造層13、反射電極11、絶縁層14、共通電極12、及び隔壁15を備えている。反射電極11の表面にはマイクロオーダーの凹凸が作れるように反射電極11の下に所望の形状に設計してある凹凸形状をもつ凹凸構造層13を配置している。反射電極11は厚さ100nmのアルミニウム(Al)で形成され、凹凸構造層13にはコンタクトホールを介してTFTのドレイン電極45に接続される。絶縁膜14は、透過率90%、厚さ500nmの透明絶縁性樹脂からなり、反射電極11と共通電極12との間に配置されて2つの電極間を絶縁するものである。共通電極12は、厚さ150nmの酸化クロムとクロムの2重膜からなり、絶縁膜14上に積層される。反射電極11の周囲近傍に形成された共通電極12は、表示のコントラストを向上させる目的でブラックマトリクスとしての機能も併せ持つようにする。つまり共通電極12で囲まれた領域が画素開口部に相当する。さらに本実施例における粒子移動型表示装置においては、後方基板10と前方基板20との間でカーボンブラックを含有した黒色の帯電粒子30を多数分散した透明な絶縁性液体31を充填し、絶縁性液体31中を電界に応じて帯電粒子30を移動させる電気泳動表示装置として構成されている。また上記凹凸構造層13は、図1で示した画素A101と画素B102とで異なる視野角特性をもつように凹凸形状を設計してある。なおこの凹凸構造層13は感光性レジストを用いて形成しており、その大きさは基板面内において直径1〜10μmの6角形の凸パターンであり、この凸構造が画素エリアにおいて一定の周期で敷き詰められている。   2 includes a concavo-convex structure layer 13, a reflective electrode 11, an insulating layer 14, a common electrode 12, and a partition wall 15 formed on the protective layer 47. The pixel portion shown in FIG. On the surface of the reflective electrode 11, a concavo-convex structure layer 13 having a concavo-convex shape designed in a desired shape is disposed under the reflective electrode 11 so that micro-order concavo-convex can be formed. The reflective electrode 11 is formed of aluminum (Al) having a thickness of 100 nm, and the concavo-convex structure layer 13 is connected to the drain electrode 45 of the TFT through a contact hole. The insulating film 14 is made of a transparent insulating resin having a transmittance of 90% and a thickness of 500 nm, and is disposed between the reflective electrode 11 and the common electrode 12 to insulate the two electrodes. The common electrode 12 includes a double film of chromium oxide and chromium having a thickness of 150 nm, and is stacked on the insulating film 14. The common electrode 12 formed near the periphery of the reflective electrode 11 also has a function as a black matrix for the purpose of improving display contrast. That is, a region surrounded by the common electrode 12 corresponds to a pixel opening. Further, in the particle movement type display device in the present embodiment, a transparent insulating liquid 31 in which a large number of black charged particles 30 containing carbon black are dispersed is filled between the rear substrate 10 and the front substrate 20, and the insulating property is increased. The electrophoretic display device is configured to move the charged particles 30 in the liquid 31 according to an electric field. The concavo-convex structure layer 13 is designed to have a concavo-convex shape so that the pixel A101 and the pixel B102 shown in FIG. 1 have different viewing angle characteristics. The concavo-convex structure layer 13 is formed using a photosensitive resist. The size of the concavo-convex structure layer 13 is a hexagonal convex pattern having a diameter of 1 to 10 μm within the substrate surface. It is laid down.

上記の構成による粒子移動型表示装置の動作を以下に説明する。   The operation of the particle movement type display device having the above configuration will be described below.

上記粒子移動型表示装置では、外部から送出される各信号を選択的にTFTに入力させることによって、オフィスやプレゼンテーション等の使用時には広視野角状態とし、飛行機や電車内での使用時には他人からは見えないように狭視野角状態とする。まず、広視野角状態とする場合には、画素群を構成する画素A101及び画素B102のソースライン105に表示信号を加え、画素A101の視野方向と画素B102の視野方向を合わせて任意の画像を形成する。また共通電極12は0Vの電圧を入力しておく。一方で狭視野角の表示を行うときには、広い視野角特性をもつように設計された画素A101は黒レベル表示を行うような表示信号をソースライン105に加え、画素B102に表示信号を加える。この場合、比較的視野角の狭い画素B102のみで画像を形成するため、視野角の狭い画像を表示することができる。また上述した表示状態は、入力信号をオフ状態にしていても、粒子移動型表示装置自体がメモリ性をもっているので、表示している画像が消えずに保持されている。   In the above particle movement type display device, each signal sent from the outside is selectively inputted to the TFT, so that it is in a wide viewing angle state when used in an office or a presentation, and from other people when used in an airplane or train. Narrow viewing angle so that it cannot be seen. First, when a wide viewing angle state is set, a display signal is applied to the source lines 105 of the pixels A101 and B102 constituting the pixel group, and an arbitrary image is obtained by matching the viewing direction of the pixel A101 and the viewing direction of the pixel B102. Form. The common electrode 12 is inputted with a voltage of 0V. On the other hand, when performing display with a narrow viewing angle, the pixel A101 designed to have a wide viewing angle characteristic applies a display signal for performing black level display to the source line 105 and a display signal to the pixel B102. In this case, since an image is formed only with the pixel B102 having a relatively narrow viewing angle, an image with a narrow viewing angle can be displayed. In the display state described above, even if the input signal is turned off, the particle movement display device itself has a memory property, so that the displayed image is maintained without being erased.

以上のように、本実施例の粒子移動型表示装置は、視野角特性の異なる画素で構成した画素群を備えており、また各画素の反射電極電位はTFTによりそれぞれ独立に制御できる。このため広視野角状態と狭視野角状態とをスイッチングすることが可能である。また粒子移動型表示装置にはメモリ性があるので、外部からの信号をオフにした状態であっても表示状態は維持されている。これにより、軽量薄型で低消費電力であり、また操作者の用途に応じて視野角を切り替えられる粒子移動型表示装置が得られる。   As described above, the particle movement type display device of this embodiment includes a pixel group composed of pixels having different viewing angle characteristics, and the reflection electrode potential of each pixel can be independently controlled by the TFT. Therefore, it is possible to switch between the wide viewing angle state and the narrow viewing angle state. Further, since the particle movement type display device has a memory property, the display state is maintained even when the signal from the outside is turned off. As a result, a particle movement type display device that is lightweight and thin, has low power consumption, and can switch the viewing angle according to the use of the operator can be obtained.

(実施例2)
本実施例は、4つの画素から構成される画素群をもつ粒子移動型表示装置である。4つの画素にはそれぞれ、実施例1と同様にしてTFTを備えてあり、外部信号により、それぞれの画素を独立に制御することが可能である。また本実施例における粒子移動型表示装置は、カラー表示を行うために、反射電極11上にカラーフィルターが設けている。図2にはカラーフィルターを図示していないが、配置する場所は絶縁層14と反射電極11の間に積層する。上記画素群は、赤、青、緑、白の色を表示できる画素で構成されており、赤、青、緑の画素には顔料を含有した樹脂材料から成るカラーフィルターが配置されている。また白色画素は他の3つの画素と比較して広い視野角をもつように、各画素の凹凸構造層が設計されている。
(Example 2)
The present embodiment is a particle movement type display device having a pixel group composed of four pixels. Each of the four pixels includes a TFT in the same manner as in the first embodiment, and each pixel can be independently controlled by an external signal. Further, in the particle movement type display device in this embodiment, a color filter is provided on the reflective electrode 11 in order to perform color display. Although the color filter is not shown in FIG. 2, the color filter is laminated between the insulating layer 14 and the reflective electrode 11. The pixel group is composed of pixels capable of displaying red, blue, green, and white colors, and color filters made of a resin material containing a pigment are disposed in the red, blue, and green pixels. The concavo-convex structure layer of each pixel is designed so that the white pixel has a wider viewing angle than the other three pixels.

ところでこの白色画素の視野角特性の設計では、以下の事項を考慮している。白色画素は赤、青、緑の画素とは異なり、カラーフィルターがないので入射光に対する反射効率が比較的高くなる。このため白色画素の視野角特性を赤、青、緑の画素と同様にした場合には、画像全体が白ボケしやすい。このため白色画素では、表示の色バランスを取れるように調整して視野角特性を設計する。また実施例1と同様にして、操作者の用途に応じて視野角特性を制御した表示を行えるように、白色画素を含めた表示を行ったときの画像の視野角特性と比較して、赤、青、緑の画素のみでつくる表示はより狭い視野角特性としている。   By the way, in designing the viewing angle characteristics of the white pixel, the following matters are taken into consideration. Unlike the red, blue, and green pixels, the white pixel has no color filter and thus has a relatively high reflection efficiency for incident light. For this reason, when the viewing angle characteristics of white pixels are the same as those of red, blue, and green pixels, the entire image is likely to be blurred white. For this reason, in the white pixel, the viewing angle characteristics are designed by adjusting the display color balance. Further, in the same manner as in the first embodiment, in order to perform display in which the viewing angle characteristic is controlled according to the use of the operator, the red angle is compared with the viewing angle characteristic of the image when the display including white pixels is performed. Display made only of blue, green pixels has narrower viewing angle characteristics.

上記の構成による粒子移動型表示装置の動作を以下に説明する。   The operation of the particle movement type display device having the above configuration will be described below.

上記粒子移動型表示装置では、外部から送出される各信号を選択的にTFTに入力させることによって、オフィスやプレゼンテーション等の使用時には広視野角状態とし、飛行機や電車内での使用時には他人からは見えないように狭視野角状態とする。まず、広視野角状態とする場合には、画素群を構成する白色画素を含む全ての画素のソースラインに表示信号を加え、画素群に含まれる全ての画素の視野方向を合わせて任意の画像を形成する。   In the above particle movement type display device, each signal sent from the outside is selectively inputted to the TFT, so that it is in a wide viewing angle state when used in an office or a presentation, and from other people when used in an airplane or train. Narrow viewing angle so that it cannot be seen. First, when a wide viewing angle state is set, a display signal is added to the source lines of all pixels including white pixels constituting the pixel group, and an arbitrary image is obtained by matching the viewing directions of all pixels included in the pixel group. Form.

また共通電極12は0Vの電圧を入力しておく。一方で狭視野角の表示を行うときには、広い視野角特性をもつように設計された白色画素は黒レベル表示を行うような表示信号をソースラインに加え、その他の画素に表示信号を加える。この場合、比較的視野角の狭い画素のみで画像を形成するため、視野角の狭い画像を表示することができる。また上述した表示状態は、入力信号をオフ状態にしていても、粒子移動型表示装置自体がメモリ性をもっているので、表示している画像が消えずに保持されている。   The common electrode 12 is inputted with a voltage of 0V. On the other hand, when displaying a narrow viewing angle, a white pixel designed to have a wide viewing angle characteristic applies a display signal for displaying a black level to the source line, and applies a display signal to the other pixels. In this case, since an image is formed only with pixels having a relatively narrow viewing angle, an image with a narrow viewing angle can be displayed. In the display state described above, even if the input signal is turned off, the particle movement display device itself has a memory property, so that the displayed image is maintained without being erased.

以上のように、本実施例の粒子移動型表示装置は、視野角特性の異なる画素で構成した画素群を備えており、また各画素の反射電極電位はTFTによりそれぞれ独立に制御できる。さらには白色画素を備えることで、明るい広視野角状態と狭視野角状態とをスイッチングすることが可能である。また粒子移動型表示装置にはメモリ性があるので、外部からの信号をオフにした状態であっても表示状態は維持されている。これにより、軽量薄型で低消費電力であり、また操作者の用途に応じて視野角を切り替えられる粒子移動型表示装置が得られる。   As described above, the particle movement type display device of this embodiment includes a pixel group composed of pixels having different viewing angle characteristics, and the reflection electrode potential of each pixel can be independently controlled by the TFT. Furthermore, by providing white pixels, it is possible to switch between a bright wide viewing angle state and a narrow viewing angle state. Further, since the particle movement type display device has a memory property, the display state is maintained even when the signal from the outside is turned off. As a result, a particle movement type display device that is lightweight and thin, has low power consumption, and can switch the viewing angle according to the use of the operator can be obtained.

本発明に係る粒子移動型表示装置の構成を説明するための図The figure for demonstrating the structure of the particle movement type display apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る粒子移動型表示装置の画素構造を説明するための図FIG. 7 is a diagram for explaining a pixel structure of a particle movement type display device according to the invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 後方基板
11 反射電極
12 共通電極
13 凹凸構造層
14 絶縁層
15 隔壁
20 前方基板
30 帯電粒子
31 絶縁性液体
41 ゲート電極
42 層間絶縁層
43 半導体層
44 ドープ層
45 ソース電極
46 ドレイン電極
47 保護層
101 画素A
102 画素B
103 画素群
104 ゲートライン
105 ソースライン
10 Back board
11 Reflective electrode
12 Common electrode
13 Uneven structure layer
14 Insulating layer
15 Bulkhead
20 Front board
30 charged particles
31 Insulating liquid
41 Gate electrode
42 Interlayer insulation layer
43 Semiconductor layer
44 doped layer
45 Source electrode
46 Drain electrode
47 Protective layer
101 pixels A
102 pixels B
103 pixel group
104 Gate line
105 source line

Claims (15)

基板と、基板面上に配置された少なくとも1種類の複数の粒子が内包された閉空間と、前記閉空間に入射した光を反射させる反射層を備え、前記複数の粒子を前記基板面方向に拡散させる、或は前記複数の粒子を前記閉空間の少なくとも一部に集積させることにより前記反射層における入射光の反射条件を変化させ、少なくとも明暗二つの表示状態を形成する粒子移動型表示装置において、複数の画素により構成された画素群の各画素ごとに視野角特性が設計された拡散反射手段を備えることを特徴とする粒子移動型表示装置。   A substrate, a closed space containing at least one kind of a plurality of particles disposed on the substrate surface, and a reflective layer that reflects light incident on the closed space, wherein the plurality of particles are arranged in the substrate surface direction. In a particle movement type display device that diffuses or accumulates the plurality of particles in at least a part of the closed space to change a reflection condition of incident light in the reflection layer, thereby forming at least two bright and dark display states. A particle movement type display device comprising: a diffuse reflection means in which a viewing angle characteristic is designed for each pixel of a pixel group composed of a plurality of pixels. 前記拡散反射手段においては、前記画素群のうち少なくとも1つの画素が他の画素と異なる視野角特性を有することを特徴とする請求項1に記載の粒子移動型表示装置。   2. The particle movement type display device according to claim 1, wherein in the diffuse reflection means, at least one pixel in the pixel group has a viewing angle characteristic different from that of other pixels. 前記画素群において、特定の色を表示する画素のみ、他の画素とは異なる視野角特性を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の粒子移動型表示装置。   3. The particle movement type display device according to claim 1, wherein in the pixel group, only a pixel displaying a specific color has a viewing angle characteristic different from that of other pixels. 白色を表示する画素のみ、他の画素よりも広視野角を有することを特徴とする請求項3に記載の粒子移動型表示装置。   4. The particle movement type display device according to claim 3, wherein only the pixel displaying white has a wider viewing angle than the other pixels. 前記画素群において、同一色を表示し、かつ視野角特性が異なる複数の画素を備えることを特徴とする請求項1に記載の粒子移動型表示装置。   The particle movement display device according to claim 1, wherein the pixel group includes a plurality of pixels that display the same color and have different viewing angle characteristics. 視野角特性を切り替えて表示を行うことを特徴とする請求項1に記載の粒子移動型表示装置。   2. The particle movement type display device according to claim 1, wherein the display is performed by switching the viewing angle characteristics. 狭い視野角特性を有する画素のみを用いて表示を行うことを特徴とする請求項6に記載の粒子移動型表示装置。   7. The particle movement type display device according to claim 6, wherein display is performed using only pixels having a narrow viewing angle characteristic. 広い視野角特性を有する画素のみを用いて表示を行うことを特徴とする請求項6に記載の粒子移動型表示装置。   7. The particle movement display device according to claim 6, wherein display is performed using only pixels having a wide viewing angle characteristic. 複数の視野角特性を有する画素を用いて表示を行うことを特徴とする請求項6に記載の粒子移動型表示装置。   7. The particle movement type display device according to claim 6, wherein display is performed using pixels having a plurality of viewing angle characteristics. 前記複数の粒子が、帯電粒子であり絶縁性の液体中に分散されて、前記閉空間内に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の粒子移動型表示装置。   2. The particle movement type display device according to claim 1, wherein the plurality of particles are charged particles and are dispersed in an insulating liquid and disposed in the closed space. 少なくとも一つのカラーフィルターを有し、該カラーフィルターが前記反射層上の少なくとも一部に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の粒子移動型表示装置。   2. The particle movement type display device according to claim 1, further comprising at least one color filter, wherein the color filter is formed on at least a part of the reflective layer. 前記少なくとも1種類の粒子が、実質的に黒色であることを特徴とする請求項1に記載の粒子移動型表示装置。   The particle movement type display device according to claim 1, wherein the at least one kind of particles is substantially black. 観察者側に前方散乱層を設けたことを特徴とする請求項1に記載の粒子移動型表示装置。   The particle movement type display device according to claim 1, wherein a forward scattering layer is provided on an observer side. 前記反射層は前記基板上に形成された金属電極であることを特徴とする請求項1〜請求項13のいずれかに記載の粒子移動型表示装置。   14. The particle movement type display device according to claim 1, wherein the reflective layer is a metal electrode formed on the substrate. 前記基板は、互いに交差するように配置された走査線及び信号線と、該走査線と信号線との交差部近傍に配置されたスイッチング素子とを有し、前記金属電極は該スイッチング素子に電気的に接続されていることを特徴とする請求項1〜請求項14のいずれかに記載の粒子移動型表示装置。   The substrate includes a scanning line and a signal line arranged so as to cross each other, and a switching element arranged in the vicinity of the intersection of the scanning line and the signal line, and the metal electrode is electrically connected to the switching element. The particle movement type display device according to any one of claims 1 to 14, wherein the particle movement type display device is connected.
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