JP2008170927A - 電気泳動ディスプレイ装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡単かつ安価にフルカラーの具現ができ、生産性を向上させることが可能な電気泳動ディスプレイ装置及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】薄膜トランジスタ１２、１３、１４ａ、１４ｂ、１５を有する第１基板１と、第１基板の一面に接合され、電気泳動粒子２４ｂ、２４ｃ及び電気泳動分散媒２４ａを有する第２基板２と、第２基板の一面に接合され、カラーフィルター３２を有する第３基板３とを備えることを特徴とする。上記第１基板と第２基板との間に薄膜トランジスタに電気的に連結されたピクセル電極１７をさらに備えてもよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気泳動ディスプレイ装置及びその製造方法に係り、より詳細には、カラーフィルターを通じてフルカラーの具現が可能な電気泳動ディスプレイ装置及びその製造方法に関する。
電気泳動ディスプレイ装置は、帯電された顔料粒子が分散された分散液において、この顔料粒子が電場により移動する電気泳動現象を用いたディスプレイ装置であって、広い視野角、高い反射率、可読容易性及び省力性などの特徴を有し、フレキシブル化しやすい次世代のディスプレイ装置である。
ところで、このような電気泳動ディスプレイ装置は、顔料粒子の光の反射又は遮断特性を利用するために、それ自体ではフルカラーの具現が難しく、これにより、モノカラーだけで具現されて電子ペーパ又は電子新聞などにのみその活用が限定されているという限界がある。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、簡単かつ安価にフルカラーの具現ができ、生産性を向上させることが可能な、新規かつ改良された電気泳動ディスプレイ装置及びその製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、薄膜トランジスタを有する第１基板と、第１基板の一面に接合され、電気泳動粒子及び電気泳動分散媒を有する第２基板と、第２基板の一面に接合され、カラーフィルターを有する第３基板とを備えることを特徴とする電気泳動ディスプレイ装置が提供される。
上記第１基板と第２基板との間に薄膜トランジスタに電気的に連結されたピクセル電極をさらに備えてもよい。
上記第２基板は、ピクセル電極に対向する共通電極を有し、電気泳動粒子及び電気泳動分散媒は、ピクセル電極と共通電極との間に介在されてもよい。
上記薄膜トランジスタは、有機半導体層を有してもよい。
上記第３基板は、ベース基板と、ベース基板の一面に形成されたカラーフィルターと、を有し、第２基板と第３基板との間には、接着層が介在されてもよい。
上記ベース基板は、フレキシブルな基板であってもよい。
上記第３基板のカラーフィルターは、第２基板の一面に形成されてもよい。
上記第１基板、第２基板及び第３基板のうち少なくとも１つは、フレキシブルに形成されてもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、薄膜トランジスタを有する第１基板を準備するステップと、電気泳動粒子及び電気泳動分散媒を有する第２基板を準備するステップと、第１基板の一面に第２基板を接合するステップと、第２基板の一面にカラーフィルターを有する第３基板を接合するステップとを含むことを特徴とする電気泳動ディスプレイ装置の製造方法が提供される。
上記第２基板の一面にカラーフィルターを有する第３基板を接合するステップは、ベース基板の一面にカラーフィルターを形成して第３基板を準備するステップと、ベース基板の他面に接着層を介在した状態で、ベース基板の他面と第２基板の一面とを接合するステップとを含んでもよい。
上記第２基板の一面にカラーフィルターを有する第３基板を接合するステップは、被転写用のカラーフィルターを有するドナー基板を準備するステップと、ドナー基板を第２基板の一面に整列配置するステップと、ドナー基板の被転写用のカラーフィルターを第２基板の一面に転写し、第２基板の一面に前記カラーフィルターを形成するステップとを含んでもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、薄膜トランジスタを有する第１基板を準備するステップと、電気泳動粒子及び電気泳動分散媒を有する第２基板を準備するステップと、第２基板の一面にカラーフィルターを形成するステップと、第１基板の一面に第２基板を接合するステップとを含むことを特徴とする電気泳動ディスプレイ装置の製造方法が提供される。
上記第２基板の一面にカラーフィルターを形成するステップは、被転写用のカラーフィルターを有するドナー基板を準備するステップと、ドナー基板を第２基板の一面に整列配置するステップと、ドナー基板の被転写用のカラーフィルターを第２基板の一面に転写し、第２基板の一面にカラーフィルターを形成するステップとを含んでもよい。
本発明によれば、簡単かつ安価にフルカラーの具現ができ、生産性を向上させることができる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る電気泳動ディスプレイ装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る電気泳動ディスプレイ装置の概略的な構成を示す断面図である。
図１から分かるように、本実施形態に係る電気泳動ディスプレイ装置は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含む第１基板１と、この第１基板１の一面に結合され、電気泳動粒子及び電気泳動分散媒を含む第２基板２と、第２基板２の一面に結合され、カラーフィルターを含む第３基板３を備える。
次に、本実施形態に係る電気泳動ディスプレイ装置の詳細について説明する。図２は、図１に示す本実施形態の電気泳動ディスプレイ装置を示す断面図である。
第１基板１は、第１ベース基板１１と、第１ベース基板１１上に形成された薄膜トランジスタ１２、１３、１４ａ、１４ｂ、１５とを備える。
第１ベース基板１１は、透明又は不透明な基板が使用される。第１ベース基板１１は、例えば、ガラス、プラスチック、又は金属ホイールなどが使用される。第１ベース基板１１は、フレキシブルな基板でもよく、プラスチック材基板でもよい。
ゲート電極１２は、第１ベース基板１１の一面に形成される。ゲート電極１２は、金属材であり、単層又は複層積層で形成される。ゲート電極１２は、その他にも、金属粉末が混合された高分子ペースト又は伝導性高分子などを使用できる。
ゲート絶縁膜１３は、ゲート電極１２を覆うように形成される。ゲート絶縁膜１３は、単層又は複層積層で形成される。ゲート絶縁膜１３は、有機物、無機物、又は有機物／無機物複合物で形成される。フレキシブルなディスプレイ装置で使用される場合、ゲート絶縁膜１３は有機物を含むとよい。
ソース電極１４ａ及びドレイン電極１４ｂは、ゲート絶縁膜１３上に形成される。ソース電極１４ａ及びドレイン電極１４ｂは、金属材であり、単層又は複層積層で形成される。ソース電極１４ａ及びドレイン電極１４ｂは、例えば、Ａｌ、Ｍｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ／Ｐｄ、Ｃｕなどで形成される。ソース電極１４ａ及びドレイン電極１４ｂは、これらの金属が粉末状に含まれた樹脂ペースト又は導電性高分子材料をゲート絶縁膜１３上にコーティングすることで形成されてもよい。
活性層１５は、ゲート絶縁膜１３上であって、ソース電極１４ａとドレイン電極１４ｂとの間に、ソース電極１４ａ及びドレイン電極１４ｂそれぞれに接するように形成される。活性層１５は、有機又は無機半導体材料で形成される。フレキシブルなディスプレイ装置で使用される場合、活性層１５は、有機半導体材料で形成されるとよい。
活性層１５を形成しうる有機半導体材料としては、ペンタセン、テトラセン、アントラセン、ナフタレン、α−６−チオフェン、α−４−チオフェン、ペリレン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、コロネン及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体、オリゴナフタレン及びこれらの誘導体、α−５−チオフェンのオリゴチオフェン及びこれらの誘導体、金属を含有するか、含有しないフタロシアニン及びこれらの誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物及びその誘導体、ピロメリット酸二無水物及びその誘導体、ピロメリット酸ジイミド及びこれらの誘導体、チオフェンを含む共役系高分子及びその誘導体、及びフルオレンを含む高分子及びその誘導体などが使用できる。活性層１５を形成しうる無機半導体材料としては、アモルファスシリコン、ポリシリコン、ゲルマニウムなどが使用できる。
上述した薄膜トランジスタの例は、ボトムゲート型薄膜トランジスタの構造を採用しているが、本実施形態は必ずしもこれに限定されるものではなく、ゲート電極が活性層上に配置されるトップゲート型薄膜トランジスタなど多様な構造の薄膜トランジスタがいずれも適用可能である。
上記の通りに薄膜トランジスタを形成した後には、この薄膜トランジスタを覆うように絶縁層１６を形成した後、この絶縁層１６上にピクセル電極１７が形成される。ピクセル電極１７は、絶縁層１６に形成されたビアホールを通じて薄膜トランジスタのドレイン電極１４ｂと接触するように形成される。
第２基板２は、電気泳動層２３を含むように形成される。第２基板２は、第２ベース基板２１と、共通電極２２と、電気泳動層２３とを備える。すなわち、第２基板２は、第２ベース基板２１の一面に共通電極２２を形成した後、第２ベース基板２１とは反対の共通電極２２の一面に電気泳動層２３を形成して構成する。
第２ベース基板２１は、透明な基板で形成されるとよい。第２ベース基板２１は、ガラス基板又はプラスチック基板で形成される。そして、共通電極２２は、透明な導電体で形成され、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯなどで形成される。
電気泳動層２３は、内部に複数の電気泳動ボール２４を備える。各電気泳動ボール２４内には、電気泳動分散媒２４ａに複数の相異なる色相の第１、２電気泳動分散粒子２４ｂ、２４ｃが収容されている。第１電気泳動分散粒子２４ｂと第２電気泳動分散粒子２４ｃは、相異なる極性を帯びるように帯電されている。したがって、図２から分かるように、共通電極２２とピクセル電極１７とに電位差が起こるように電圧が加えられた場合、第１電気泳動分散粒子２４ｂと第２電気泳動分散粒子２４ｃは、電気泳動分散媒２４ａ内で共通電極２２及びピクセル電極１７の方向にそれぞれ分かれて密集して配置される。そして、これにより、所定の画像が具現される。
上記のような電気泳動層２３の構造は、必ずしも図２に示された例に限定されるものではなく、電気泳動ボール２４の代わりに隔壁構造体内に電気泳動分散媒と電気泳動粒子とが配された構造など多様な構造にも変形できる。
以上のように製造された第２基板２は、別途の接着層２５を介在して第１基板１に付着される。
上述した説明では、図２に示すように、ピクセル電極１７が第１基板１に形成された例のみを図示したが、ピクセル電極は、第１基板１に対向する第２基板２の面上に形成され、第１基板１には、薄膜トランジスタに連結されたコンタクト（図示せず。）を形成した後、このコンタクトとピクセル電極が接続されるように第１基板１と第２基板２とを接合してもよい。
第３基板３は、第２基板２の第２ベース基板２１上に、接着層４を介在した状態で接合される。第３基板３は、透明素材からなる第３ベース基板３１と、第３ベース基板３１上に形成されたカラーフィルター３２とを備える。第３ベース基板３１は、ガラス基板又はプラスチック基板としてもよく、フレキシブルに使用される場合、プラスチック基板とするとよい。
このような図２に示す本実施形態のフルカラー電気泳動ディスプレイ装置は、図３Ａ〜図３Ｃで参照する方法で製造される。図３Ａ〜図３Ｃは、図２に示す電気泳動ディスプレイ装置を製造する方法を順に示す断面図である。
まず、図３Ａに示すように、第３基板３を形成する。第３基板３は、上述したように、透明素材からなる第３ベース基板３１上にカラーフィルター３２を形成して設けられる。カラーフィルター３２は、赤色層３２ａ、緑色層３２ｂ、青色層３２ｃなどホワイトの具現が可能な色相で形成される。
次いで、図３Ｂに示すように、別途に製造された第１基板１と第２基板２とを準備し、これらを互いに結合させる。第１基板１及び第２基板２の構造は、図２を参照して上述した構造と同一である。第１基板１と第２基板２とは、接着層４を介在して結合される。
次いで、図３Ｃに示すように、接着層４を介在させ、第３基板３を第２基板２上に結合させる。このとき、第３基板３のカラーフィルター３２の各色相層３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、図２に示すように、ピクセル電極１７に対応するように整列（アライン）させるとよい。
第１基板１、第２基板２、及び第３基板３を相互に結合する順序は、互いに変わってもよい。すなわち、第２基板２と第３基板３とをまず結合させた後、第２基板２と第１基板１とを結合させてもよい。
以上のように別途にカラーフィルター３２を含む第３基板３を形成した後、電気泳動層２３を有する第２基板２に第３基板３を接合することによって、簡単にフルカラー具現が可能な電気泳動ディスプレイ装置を製造することができる。
（第２の実施形態）
しかし、以上のような第１の実施形態の方法の場合、第３基板３のカラーフィルター３２の各色相層３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、ピクセル電極１７とのアライン（整列させる）工程が難しくなる。その結果、各色相層３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、ピクセル電極１７とが整列しなかった結果、フルカラー電気泳動ディスプレイ装置に不良が発生するおそれがある。
したがって、図４に示された本発明の第２の実施形態のように第３基板３のカラーフィルター３２を第２基板２の第２ベース基板２１に直接形成するとよい。図４は、本発明の第２の実施形態に係る電気泳動ディスプレイ装置を示す断面図である。この場合、第３基板３にカラーフィルター３２を形成するための第３ベース基板３１がなくなるので、光の輝度をさらに増大させることができる。また、第３基板３と第２基板２との整列が難しいアライン工程を除外することができるため、生産性をさらに増大させることができる。
まず、図５Ａ〜図５Ｄを参照して、本発明の第２の実施形態の電気泳動ディスプレイ装置を製造する第１の方法を説明する。図５Ａ〜図５Ｄは、図４に示した電気泳動ディスプレイ装置を製造する方法を順に示す断面図である。
まず、図５Ａに示すように、ドナー基板５を準備する。ドナー基板５は、第４ベース基板５１上に光熱転換層５２（Light to Heat Conversion（ＬＴＨＣ）Layer）を形成した後、第４ベース基板５１と反対の光熱転換層５２上に被転写用のカラーフィルター層５３を形成して製造する。
次いで、第２基板２の第２ベース基板２１に、被転写用のカラーフィルター層５３を対向して配置させる。そして、図５Ｂに示すように、ピクセルに対応する領域にレーザーを照射する。このレーザーの光が光熱転換層５２により熱に転換され、被転写用のカラーフィルター層５３は、第２ベース基板２１上に転写される。
次いで、図５Ｃに示すように、ドナー基板５を取り外すと、第２ベース基板２１上に、カラーフィルター３２が形成される。そして、図５Ｄに示すように、カラーフィルター３２が形成された第２基板２を、薄膜トランジスタが形成されている第１基板１と整列（アライン）した後、互いに接合する。
上述したような方法を使用する場合、第２ベース基板２１上にカラーフィルター３２を一回で直接形成するので、厚さをさらに薄くし、これにより、輝度をさらに向上させることができる。また、一回のアライン工程だけ経ればよいので、生産性がさらに向上する。
まず、図６Ａ〜図６Ｄを参照して、本発明の第２の実施形態の電気泳動ディスプレイ装置を製造する第２の方法を説明する。図６Ａ〜図６Ｄは、図４に示す電気泳動ディスプレイ装置を製造する別の方法を順に示す断面図である。
まず、図６Ａに示すように、第１基板１に第２基板２を結合させる。この際、第２基板２は、図２で示された構造を有するので、第１基板１と第２基板２との結合には、精密なアライン作業が不要である。次いで、図６Ｂに示すように上述したドナー基板５を準備した後、これを第２ベース基板２１上に配置させる。そして、図６Ｃに示すように、ピクセル電極１７に対応する位置にレーザーを照射して被転写用のカラーフィルター層５３を第２ベース基板２１に転写させる。さらに、図６Ｄに示すように、ドナー基板５を取り外せば、第２ベース基板２１上には、カラーフィルター３２が形成される。
この方法の場合、レーザー照射位置の制御だけで簡単にカラーフィルター３２を形成できるので、工程がさらに簡単になって生産性が向上する。
本発明の実施形態の電気泳動ディスプレイ装置及びその製造方法によれば、次のような効果が得られる。第１に、簡単な方法でフルカラー電気泳動ディスプレイ装置を具現しうる。第２に、フルカラー電気泳動ディスプレイ装置を具現するに当って、簡単かつ安価に、生産性及び生産収率をさらに向上させうる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は、電気泳動ディスプレイ装置関連の技術分野に好適に適用されうる。
本発明の第１の実施形態の電気泳動ディスプレイ装置を示す概略的な断面図である。 同実施形態の電気泳動ディスプレイ装置を示す断面図である。 同実施形態の電気泳動ディスプレイ装置を製造する方法を順に示す断面図である。 同実施形態の電気泳動ディスプレイ装置を製造する方法を順に示す断面図である。 同実施形態の電気泳動ディスプレイ装置を製造する方法を順に示す断面図である。 本発明の第２の実施形態の電気泳動ディスプレイ装置を示す断面図である。 同実施形態の電気泳動ディスプレイ装置を製造する第１の方法を順に示す断面図である。 同実施形態の電気泳動ディスプレイ装置を製造する第１の方法を順に示す断面図である。 同実施形態の電気泳動ディスプレイ装置を製造する第１の方法を順に示す断面図である。 同実施形態の電気泳動ディスプレイ装置を製造する第１の方法を順に示す断面図である。 同実施形態の電気泳動ディスプレイ装置を製造する第２の方法を順に示す断面図である。 同実施形態の電気泳動ディスプレイ装置を製造する第２の方法を順に示す断面図である。 同実施形態の電気泳動ディスプレイ装置を製造する第２の方法を順に示す断面図である。 同実施形態の電気泳動ディスプレイ装置を製造する第２の方法を順に示す断面図である。
符号の説明
１ 第１基板
２ 第２基板
３ 第３基板
４ 接着層
５ ドナー基板
１１ 第１ベース基板
１２ ゲート電極
１３ ゲート絶縁膜
１４ａ ソース電極
１４ｂ ドレイン電極
１５ 活性層
１６ 絶縁層
１７ ピクセル電極
２１ 第２ベース基板
２２ 共通電極
２３ 電気泳動層
２４ 電気泳動ボール
２４ａ 電気泳動分散媒
２４ｂ 第１電気泳動分散粒子
２４ｃ 第２電気泳動分散粒子
２５ 接着層
３１ 第３ベース基板
３２ カラーフィルター
５１ 第４ベース基板
５２ 光熱転換層
５３ カラーフィルター層

Claims (13)

  1. 薄膜トランジスタを有する第１基板と、
    前記第１基板の一面に接合され、電気泳動粒子及び電気泳動分散媒を有する第２基板と、
    前記第２基板の一面に接合され、カラーフィルターを有する第３基板と、
    を備えることを特徴とする、電気泳動ディスプレイ装置。
  2. 前記第１基板と前記第２基板との間に前記薄膜トランジスタに電気的に連結されたピクセル電極をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の電気泳動ディスプレイ装置。
  3. 前記第２基板は、前記ピクセル電極に対向する共通電極を有し、
    前記電気泳動粒子及び前記電気泳動分散媒は、前記ピクセル電極と前記共通電極との間に介在されたことを特徴とする、請求項２に記載の電気泳動ディスプレイ装置。
  4. 前記薄膜トランジスタは、有機半導体層を有することを特徴とする、請求項１に記載の電気泳動ディスプレイ装置。
  5. 前記第３基板は、
    ベース基板と、
    前記ベース基板の一面に形成されたカラーフィルターと、
    を有し、
    前記第２基板と前記第３基板との間には、接着層が介在されたことを特徴とする、請求項１に記載の電気泳動ディスプレイ装置。
  6. 前記ベース基板は、フレキシブルな基板であることを特徴とする、請求項５に記載の電気泳動ディスプレイ装置。
  7. 前記第３基板の前記カラーフィルターは、前記第２基板の一面に形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の電気泳動ディスプレイ装置。
  8. 前記第１基板、前記第２基板及び前記第３基板のうち少なくとも１つは、フレキシブルに形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の電気泳動ディスプレイ装置。
  9. 薄膜トランジスタを有する第１基板を準備するステップと、
    電気泳動粒子及び電気泳動分散媒を有する第２基板を準備するステップと、
    前記第１基板の一面に前記第２基板を接合するステップと、
    前記第２基板の一面にカラーフィルターを有する第３基板を接合するステップと、
    を含むことを特徴とする、電気泳動ディスプレイ装置の製造方法。
  10. 前記第２基板の一面にカラーフィルターを有する第３基板を接合するステップは、
    被転写用のカラーフィルターを有するドナー基板を準備するステップと、
    前記ドナー基板を前記第２基板の一面に整列配置するステップと、
    前記ドナー基板の前記被転写用のカラーフィルターを前記第２基板の一面に転写し、前記第２基板の一面に前記カラーフィルターを形成するステップと、
    を含むことを特徴とする、請求項９に記載の電気泳動ディスプレイ装置の製造方法。
  11. 前記第２基板の一面にカラーフィルターを有する第３基板を接合するステップは、
    ベース基板の一面にカラーフィルターを形成して第３基板を準備するステップと、
    前記ベース基板の他面に接着層を介在した状態で、前記ベース基板の他面と前記第２基板の一面とを接合するステップと、
    を含むことを特徴とする、請求項９に記載の電気泳動ディスプレイ装置の製造方法。
  12. 薄膜トランジスタを有する第１基板を準備するステップと、
    電気泳動粒子及び電気泳動分散媒を有する第２基板を準備するステップと、
    前記第２基板の一面にカラーフィルターを形成するステップと、
    前記第１基板の一面に前記第２基板を接合するステップと、
    を含むことを特徴とする、電気泳動ディスプレイ装置の製造方法。
  13. 前記第２基板の一面にカラーフィルターを形成するステップは、
    被転写用のカラーフィルターを有するドナー基板を準備するステップと、
    前記ドナー基板を前記第２基板の一面に整列配置するステップと、
    前記ドナー基板の前記被転写用のカラーフィルターを前記第２基板の一面に転写し、前記第２基板の一面に前記カラーフィルターを形成するステップと、
    を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の電気泳動ディスプレイ装置の製造方法。
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