JP2007140526A - 電気泳動表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い電圧保持率を有する電気泳動表示装置を提供する。
【解決手段】複数の画素領域を備える基板と、前記基板上の各画素領域に配置されて互いに分離されている第１パターン及び前記各第１パターンを互いに接続する第２パターンを有する第１電極と、前記第１電極上に位置する電気泳動フィルム及び前記電気泳動フィルム上に位置する第２電極とを備える。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は、電気泳動表示装置に関し、特に、第１電極と電気泳動フィルムとの間で発生できる漏れ電流を減少させ、かつ、電圧保持率を向上させることができる電気泳動表示装置に関する。

現在、折り曲げ可能なフレキシブルディスプレイに対する技術開発が急速に進められている。このようなフレキシブルディスプレイは、電気泳動表示装置のような電子紙（Ｅ−ｂｏｏｋ）により具現することができる。

前記電気泳動表示装置は、既存の平板表示装置に比べて、電源を消しても映像が維持されるという特性を有する。そのため、前記電気泳動表示装置は、映像を変えようとするときのみに前記電気泳動表示装置に電源を印加するため、１つの映像を長期に維持しなければならない電子紙（Ｅ−ｂｏｏｋ）に広く適用される。

従来の電気泳動表示装置は、基板上に、複数のゲート配線及びデータ配線が互いに交差して、画素領域が形成され、また、前記ゲート配線と同一方向に配置され、かつ前記ゲート配線と離隔された共通配線が形成されている。

前記画素領域内には、薄膜トランジスタが配置される。前記薄膜トランジスタは、前記ゲート配線と電気的に接続したゲート電極、前記ゲート電極と絶縁されるアクティブ層、前記データ配線と電気的に接続され、前記アクティブ層上に配置されたソース電極及び前記ソース電極と離隔されたドレイン電極を備える。

また、前記画素領域内には、前記共通配線に接続したキャパシタ下部電極及び前記ドレイン電極と電気的に接続され、前記キャパシタ下部電極と重なるキャパシタ上部電極が形成される。キャパシタ上部電極とキャパシタ下部電極との間には絶縁膜が介在されてストレージキャパシタンスが形成される。

前記薄膜トランジスタの前記ドレイン電極には、第１電極が電気的に接続される。前記第１電極上には、電気泳動フィルムと第２電極が順次配置される。前記電気泳動フィルムは、電界により移動する電子インキ及びポリマー重合体を含む。

前記電気泳動フィルムに備えられる前記電子インキは、前記第１電極及び共通電極により形成された電界により駆動され、その結果、映像が表示される。

前記電気泳動表示装置が電子紙として機能するためには、１つの映像を長期に維持しなければならない。このために、前記電気泳動表示装置は、高い電圧保持率を必要とする。

前記電圧保持率は、前記電気泳動表示装置に信号電圧が印加されてから、次の信号電圧が印加されまでの時間に応じる充電電圧の比率を意味する。前記電圧保持率は、前記電気泳動フィルムの面抵抗に影響される。

下記の表１は、前記電気泳動フィルムの面抵抗に応じた電圧保持率のシミュレーション結果である。

前記表１に示すように、前記電気泳動フィルムの面抵抗が増加するほど、電気泳動表示装置の電圧保持率が向上することが分かる。

しかしながら、前記電気泳動フィルムの表面及び導電物質である第１電極間の接触面積が増加する場合、電気泳動フィルムの面抵抗は小さくなり、電気泳動表示装置の電圧保持率は減少する。このように、電気泳動表示装置の電圧保持率が低くなる場合、前記電気泳動表示装置の画面がちらつく場合がある。これと共に、前記電気泳動フィルムの面抵抗が減少する場合、前記電気泳動フィルムと前記第１電極との間の界面において漏れ電流が増加するという問題も有する。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高い電圧保持率を有する電気泳動表示装置を提供することにある。

上記の目的を達成すべく、本発明に係る電気泳動表示装置は、複数の画素領域を備える基板と、前記基板上の各画素領域に配置され、互いに分離されている第１パターン及び前記各第１パターンを互いに接続する第２パターンを備える第１電極と、前記第１電極上に位置する電気泳動フィルム及び前記電気泳動フィルム上に位置する第２電極とを備える。

また、他の発明に係る電気泳動表示装置は、複数の画素領域を備える基板と、前記基板上の各画素領域に位置し、少なくとも１つの開口領域を備える第１電極と、前記第１電極上に位置する電気泳動フィルムと、前記電気泳動フィルム上に位置する第２電極とを備える。

本発明の電気泳動表示装置によれば、電気泳動フィルムと第１電極との接触面積を減らすことにより、電気泳動表示装置の電圧保持率を向上させることができる。

また、前記電気泳動フィルムと前記第１電極との間の界面での抵抗を増加させることができるため、漏れ電流を減少させることができる。したがって、前記電気泳動表示装置の電気的特性を向上させることができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面に基づき詳細に説明する。

第１の実施の形態
図１ａ及び図１ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る電気泳動表示装置を説明するために示す平面図及び断面図である。図１ａは、前記電気泳動表示装置の１つの画素を限定して示す平面図であり、図１ｂは、図１ａに示すＩ−Ｉ’断面図である。図１ａ及び図１ｂに示すように、電気泳動表示装置は、基板１００上に形成された第１電極５００、電気泳動フィルム６００、及び第２電極７００を備える。

前記基板１００上には、複数のゲート配線１１０及びデータ配線１２０が交差して、複数の画素領域が形成されている。前記基板１００は、フレキシブルな材質からなる。例えば、前記基板１００は、ガラス、プラスチック、ステンレスホイル等で形成することができる。

前記第１電極５００は、第１パターン５００ａ及び第２パターン５００ｂを含む。前記第１パターン５００ａは、複数のものが互いに指定された間隔で離隔され、前記第２パターン５００ｂは、互いに離隔した前記第１パターン５００ａを電気的に接続する。例えば、前記第１パターン５００ａは、前記データ配線１２０と実質的に平行に配置された垂直型のストライプ形状を有し、前記第２パターン５００ｂは、前記ゲート配線１１０と実質的に平行に配置された水平型のストライプ形状を有する。

本発明の実施の形態において、前記第１電極５００が前記画素領域内で複数パターニングされて、前記第１電極５００は、後述する電気泳動フィルム６００との接触面積が減少する。これにより、電気泳動表示装置の電圧保持率が向上する。すなわち、抵抗体の電気泳動フィルム６００及び導電性を有する第１電極５００間の接着面積が減少する場合、前記電気泳動フィルム６００の面抵抗は大きくなり、結局、電気泳動表示装置の電圧保持率は向上する。これと共に、前記電気泳動フィルム６００と前記第１電極５００との間の界面で発生し得る漏れ電流を減らすことができる。これは、漏れ電流は前記電気泳動フィルム６００の面抵抗が増加するほど減少するためである。

下記表２は、前記第１パターン５００ａ間の離隔間隔ｄ１に従う電圧保持率（ｖｏｌｔａｇｅ ｈｏｌｄｉｎｇ ｒａｔｉｏ）のシミュレーション結果である。

前記表２に示すように、隣接した前記第１パターン５００ａ間の離隔間隔ｄ１が３μｍ以上である場合、電気泳動表示装置の電圧保持率が９５％以上であった。

図２ａ〜図２ｃは、第１パターンの間隔に従う等電位を示すグラフである。ここで、図２ａは、第１パターン５００ａ間の間隔が５μｍである場合の等電位を示すグラフである。図２ｂは、第１パターン５００ａ間の間隔が１０μである場合の等電位を示すグラフである。図２ｃは、第１パターン５００ａ間の間隔が１５μｍである場合の等電位を示すグラフである。

図２ａ〜図２ｃのように、第１パターン５００ａ間の間隔ｄ１が増加するほど、第１パターン５００ａ間の離隔空間で電極電圧に従う電圧比が低くなることを確認することができる。特に、第１パターン５００ａ間の間隔が１５μｍである場合、電極電圧に応じる電圧比が急激に低くなって、電子インキの応答が遅れることができる。これにより、電気泳動表示装置の画質が低下され得る。

結論的に、隣接した前記第１パターン５００ａの離隔間隔ｄ１は、３〜１０μｍの範囲を有する。これは、隣接した前記第１パターン５００ａ間の離隔間隔ｄ１が３μｍ未満に形成される場合、前記第１電極５００の面積の減少分が小さいため、電圧保持率を向上させるのに効果がない。これに対し、隣接した前記第１パターン５００ａ間の離隔間隔ｄ１が１０μｍを超過する場合、前記離隔間隔に位置する電気泳動フィルムに備えられた電気泳動粒子が駆動されないため、画質に問題を起こすためである。また、前記第１パターン５００ａの長さＬ１は、前記第１パターン５００ａ間の離隔間隔ｄ１より小さいか、又は同じになるように形成することで、電気泳動フィルムに備えられた電気泳動粒子を全て駆動させることができ、均一な画質を具現する。

前記第１電極５００は、透明導電物質及び反射導電物質を含むことができる。前記透明導電物質には、ＩＴＯ又はＩＺＯを例に挙げることができる。前記反射導電物質には、Ｐｔ，Ａｕ，Ｉｒ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｌ、これらの合金などを例に挙げることができる。

図３ａ及び図３ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る電気泳動表示装置の第１電極に適用される第１電極を示す平面図である。

図３ａに示すように、本発明の第１の実施の形態に係る電気泳動表示装置に適用される第１電極５１０は、第１パターン５１０ａ及び第２パターン５１０ｂを含む。前記第１パターン５１０ａは、複数の互いに指定された間隔で離隔され、前記第２パターン５１０ｂは、互いに離隔した前記第１パターン５１０ａを電気的に接続する。前記第１パターン５１０ａは、前記ゲート配線１１０と実質的に平行に配置された水平型のストライプ形状を有し、前記第２パターン５１０ｂは、前記デート配線１２０と実質的に平行に配置された水平型のストライプ形状を有する。上述したように、完成された電気泳動表示装置の画質が低下することを防止するために、互いに隣接した前記第１パターン５１０ａ間の間隔ｄ２は、３〜１０μｍの範囲以下に形成する。また、前記第１パターン５１０ａの幅Ｗ２は、互いに隣接した前記第１パターン５１０ａ間の間隔ｄ２より小さいか、又は同じでなければならない。

図 ３ｂに示すように、本発明の第１の実施の形態に係る電気泳動表示装置に適用される他の形態の第１電極５２０は、互いに離隔した第１パターン５２０ａ及び前記各第１パターン５２０ａと交差した第２パターン５２０ｂを含む。したがって、前記第１電極５２０は、格子形状を有する。

上述した第１の実施の形態のように、画質に影響を及ぼさないように、互いに隣接した前記第１パターン５２０ａ間の間隔ｄ３は、３〜１０μｍの範囲以下に形成し、前記第１パターン５２０ａの長さＬ３は、互いに隣接した前記第１パターン５２０ａ間の間隔ｄ３より小さいか、又は同じでなければならない。また、互いに隣接した前記第２パターン５２０ｂ間の間隔ｄ４は、３〜１０μｍの範囲に形成し、前記第２パターン５２０ｂの幅Ｗ３は、互いに隣接した前記第２パターン５２０ｂ間の間隔ｄ４より小さいか、又は同じでなければならない。

また、図１ａ及び図１ｂに示すように、前記電気泳動フィルム６００は、前記第１電極５００上に配置される。

前記電気泳動フィルム６００は、電気泳動粒子６１０と溶媒６２０で形成されたカプセル６３０及びバインダー６４０を含む。前記電気泳動粒子６１０は、入射された光を反射する第１粒子６１０ａ及び入射された光を吸収する第２粒子６１０ｂを含む。例えば、前記第１粒子６１０ａは、ホワイト粒子であり、前記第２粒子６１０ｂは、ブラック粒子である。

ここで、前記第１粒子６１０ａは、第１電荷に帯電され、前記第２粒子６１０ｂは、第２電荷に帯電される。前記バインダー６４０は、前記カプセル６３０を前記電気泳動フィルム６００に固定する。

前記第２電極７００は、前記電気泳動フィルム６００上に配置される。前記第２電極７００は透明電極であって、透明かつ導電性の物質からなることが好ましい。例えば、前記第２電極７００として用いられることのできる物質には、ＩＴＯ又はＩＺＯを例に挙げることができる。

上述の構成を有する電気泳動表示装置は、前記第１電極５００を複数に分離して形成することによって、前記第１電極５００と前記電気泳動フィルム６００との接触面積を減らすことによって、電圧保持率を向上させることができる。

上述のように、電気泳動表示装置は、前記第１電極５００と前記第２電極７００との間で発生する電界により、前記電気泳動フィルム６００内に含まれていた電気泳動粒子６１０ａ及び６１０ｂが移動して、画像を表示することができる。

例えば、前記第１粒子６１０ａが正電荷に帯電され、前記第２粒子６２０ａが負電荷に帯電される。このとき、前記第１電極５００に正の電圧を印加する場合、前記第２電極７００は、相対的に負の電位を有するようになる。このとき、前記第１電極５００に向けて負電荷に帯電された第２粒子６１０ｂが移動し、前記第２電極７００に向けて正電荷に帯電された第１粒子６１０ａが移動する。この場合、前記第２電極７００に外光が入射すると、前記第１粒子６１０ａは、前記外光を反射して、再び前記第２電極７００に放出して、ホワイトを具現することができる。

これに対し、前記第１電極５００に負の電圧を印加する場合、前記第２電極７００は、相対的に正の電位を有する。これによって、前記第１電極５００に正電荷に帯電された第１粒子６１０ａが移動し、前記第２電極７００に負電荷に帯電された第２粒子６１０ｂが移動する。このとき、前記第２電極７００に外光が照射される場合、前記ブラック粒子６１０ｂは、前記外光を吸収して、ブラックを具現する。

これに加えて、前記画素領域には、少なくとも１つの薄膜トランジスタＴｒとキャパシタＣＰがさらに配置される。

このとき、前記ゲート配線１１０は、前記薄膜トランジスタＴｒのゲート電極２１０に接続されて、前記薄膜トランジスタＴｒにゲート信号を供給する。前記データ配線１２０は、前記薄膜トランジスタＴｒのソース電極２４０ａと電気的に接続されて、前記薄膜トランジスタＴｒにデータ信号を供給する。これによって、前記ゲート信号及び前記データ信号により、薄膜トランジスタＴｒは、前記第１電極５００にデータ信号を提供する。

詳細説明すると、前記基板１００上にゲート配線１１０及び前記ゲート配線が突起したゲート電極２１０が配置されている。また、前記基板１００上に前記ゲート配線１１０と離隔された共通配線１３０、及び前記画素領域内に前記共通配線１３０に接続したキャパシタ下部電極１５０が配置されている。

前記ゲート電極２１０を覆い、前記基板１００上にゲート絶縁膜２００が配置されている。例えば、前記ゲート絶縁膜２００には、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、これらの積層膜を含むことができる。

前記ゲート電極２１０と対応した前記ゲート絶縁膜２００上にアクティブ層２３０が配置される。前記アクティブ層２３０は、非晶質シリコンと、不純物がドーピングされた非晶質シリコンが順次積層されてそれぞれ形成されるチャネル層とオームコンタクト層からなる。

前記ゲート配線１１０と交差し、前記ゲート絶縁膜２００上にデータ配線１２０が配置される。前記データ配線１２０と電気的に接続され、前記アクティブ層２３０上にソース電極２４０ａが配置される。また、前記アクティブ層２３０上に前記ソース電極２４０ａと離隔されたドレイン電極２４０ｂが配置される。

前記ゲート絶縁膜２００上に前記ドレイン電極２４０ｂと電気的に接続するキャパシタ上部電極１５０が配置される。

これにより、前記基板１００の画素領域には、ゲート電極２１０、アクティブ層２３０及びソース／ドレイン電極２４０ａ，２４０ｂを備える薄膜トランジスタＴｒ、及び薄膜トランジスタＴｒに接続したキャパシタＣｐが配置される。

前記薄膜トランジスタＴｒ及び前記キャパシタＣｐを覆い、前記ゲート絶縁膜２００上に保護膜３００が配置される。前記保護膜３００は、前記ドレイン電極２４０ｂの一部分を露出させるコンタクトホールを有する。前記保護膜３００は、ＢＣＢ、アクリル系樹脂又はシリコン系樹脂からなる。

前記コンタクトホールを介して前記ドレイン電極２４０ｂは、前記第１電極５００と電気的に接続される。

このとき、前記第１電極５００の前記第２パターン５００ｂの幅Ｗ１は、コンタクトホールの大きさより大きく形成しなければならない。これは、前記コンタクトホールにより、前記第２パターン５００ｂと前記ドレイン電極２４０ｂとは互いに接続されなければならないためである。

上述したように、電気泳動表示装置は、画質に影響を及ぼさない限り、前記第１電極５００の面積を減少させて、前記第１電極５００と前記電気泳動フィルム６００との接触面積を減らすことにより、電圧保持率を向上させることができる。

第２の実施の形態
図４ａ及び図４ｂは、本発明の第２の実施の形態に係る電気泳動表示装置を説明するために示す図である。図４ａは、前記電気泳動表示装置の平面図であり、図４ｂは、図４ａに示すII−II’断面図である。本発明の第２実施の形態による電気泳動表示装置は、開口部が形成された第１電極５３０を除くと、上述した第１の実施の形態に係る電気泳動表示装置と実質的に同じ構成を有する。したがって、同じ構成要素に対する重複した説明は省略し、同一の構成要素に対しては同一の名称及び同一の参照符号を付する。

図４ａ及び図４ｂに示すように、電気泳動表示装置は、基板１００上に形成された第１電極５３０、電気泳動フィルム６００及び第２電極７００を備える。

前記第１電極５３０は、前記基板１００を露出させる複数の開口部５４０を有する。前記開口部５４０は、前記データ配線１２０と平行する垂直ストライプ形状を有する。すなわち、前記第１電極５３０に複数の開口部を形成することにより、前記第１電極５３０の面積を減らすことができる。これにより、前記第１電極５３０は、前記電気泳動フィルム６００との接触面積を減らすことができるため、電圧保持率を向上させることができる。

前記開口部５４０の長さＬ４は、３〜１０μｍの範囲を有する。これは、前記開口部５４０の長さＬ４が３μｍ未満に形成される場合、前記第１電極５３０の面積の減少分が小さいため、電圧保持率を向上させるのには効果がない。これに対し、前記開口部５４０の長さＬ４が１０μｍを超過する場合、前記開口部内に位置する電気泳動フィルムに備えられた電気泳動粒子が駆動されないため、画質に問題を起こすことができる。

前記第１電極５３０は、前記基板１００上に形成された薄膜トランジスタＴｒと電気的に接続されて、前記薄膜トランジスタＴｒにより駆動される。

図５ａ及び図５ｂは、本発明の第２の実施の形態に係る電気泳動表示装置の第１電極に適用される第１電極を示す平面図である。

図５ａに示すように、本発明の第２実施の形態に係る電気泳動表示装置に適用される第１電極５５０は、前記基板１００を露出し、前記ゲート配線１１０と平行に形成された水平ストライプ形状の開口部５６０を備える。

このとき、前記開口部５６０の幅Ｗ４は、３〜１０μｍの範囲以下に形成して、完成された電気泳動表示装置の画質に問題を発生するのを防止し、電気泳動表示装置の電圧保持率を向上させることができる。

図５ｂに示すように、本発明の第２実施の形態に係る電気泳動表示装置に適用される他の形態の第１電極５７０は、前記基板１００を露出させるドット型の開口部５８０を有する。

前記開口部５８０は、例えば、四角形状、円形状、楕円形状などを有することができる。

前記開口部５８０が四角形状の場合、前記開口部の長さＬ５及び幅Ｗ５は３〜１０μｍの範囲を有し、これにより、完成された電気泳動表示装置の画質に問題が発生するのを防止し、電圧保持率を向上させることができる。

上述の本発明の実施の形態による電気泳動表示装置は、前記電気泳動フィルムと前記第１電極との接触面積を減らして、電気泳動表示装置の電圧保持率を向上させることができる。

また、前記電気泳動フィルムと前記第１電極との間の界面での抵抗を増加させることができるため、漏れ電流を減少させることができる。したがって、前記電気泳動表示装置の電気的特性を向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る電気泳動表示装置の平面図である。 図１ａに示すＩ−Ｉ’断面図である。 第１パターンの間隔に応じる等電位を示すグラフである。 第１パターンの間隔に応じる等電位を示すグラフである。 第１パターンの間隔に応じる等電位を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る電気泳動表示装置の第１電極に適用される形態の第１電極を示す平面図である。 本発明の第 1 の実施の形態に係る電気泳動表示装置の第１電極に適用される他の形態の第１電極を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る電気泳動表示装置の平面図である。 図４ａに示すII−II’断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る電気泳動表示装置の第１電極に適用される形態の第１電極を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る電気泳動表示装置の第１電極に適用される他の形態の第１電極を示す平面図である。

符号の説明

１００ 基板
２００ ゲート絶縁膜
２１０ ゲート電極
２３０ アクティブ層
２４０ａ，２４０ｂ ソース／ドレイン電極
３００ 保護膜
５００，５１０，５２０，５３０，５５０，５７０ 第１電極
５００ａ，５１０ａ，５２０ａ 第１パターン
５００ｂ，５１０ｂ，５２０ｂ 第２パターン
５４０，５６０，５８０ 開口部
６００ 電気泳動フィルム
７００ 第２電極

Claims (15)

1. 画素領域を有する基板と、
   前記画素領域に配置され、互いに離隔した第１パターン、該第１パターンを電気的に接続する第２パターンを有する第１電極と、
   前記第１電極上に配置され、電気泳動粒子を含む電気泳動フィルムと、
   前記電気泳動フィルム上に配置された第２電極と
   を備える電気泳動表示装置。
2. 前記第１パターンが、ストライプ形状を有することを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示装置。
3. 前記第１電極が、前記第１パターンと前記第２パターンとが互いに交差し格子形状を有することを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示装置。
4. 前記基板上に配置され、前記第１電極と電気的に接続した薄膜トランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示装置。
5. 前記薄膜トランジスタ上に形成され、前記薄膜トランジスタのドレイン電極を露出させるコンタクトホールが形成された保護膜をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の電気泳動表示装置。
6. 前記薄膜トランジスタが、前記第１電極の前記第２パターンと電気的に接続されることを特徴とする請求項４に記載の電気泳動表示装置。
7. 前記第１パターンの長さが、前記第１パターン間の離隔間隔以上であることを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示装置。
8. 前記基板が、フレキシブル基板であることを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示装置。
9. 前記第１電極が、ＩＴＯ又はＩＺＯであることを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示装置。
10. 前記第１電極が、Ｐｔ，Ａｕ，Ｉｒ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｌ及びこれらの合金からなる群から選択された少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示装置。
11. 前記第２電極が、ＩＴＯ又はＩＺＯであることを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示装置。
12. 画素領域を備える基板と、
    前記基板上の画素領域に配置され、前記基板を露出させる少なくとも１つの開口部を備える第１電極と、
    前記第１電極上に位置し、電気泳動粒子を含む電気泳動フィルムと、
    前記電気泳動フィルム上に位置する第２電極と
    を備える電気泳動表示装置。
13. 前記開口部が、ストライプ形状を有することを特徴とする請求項１２に記載の電気泳動表示装置。
14. 前記開口部が、ドット形状を有することを特徴とする請求項１２に記載の電気泳動表示装置。
15. 前記基板上に配置され、前記第１電極と電気的に接続する薄膜トランジスタを備えることを特徴とする請求項１２に記載の電気泳動表示装置。

Images