JP2012027162A - 電気泳動表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】黒表示時におけるコントラストの低下を抑制する。
【解決手段】電気泳動表示装置は、所定の間隔で対向配置された第一の基板及び第二の基板と、第一の基板に配列された複数の画素電極と、隣接する画素電極間に配置された配線と、第二の基板に設けられた対向電極と、第二の基板に向けて第一の基板の配線上に複数の画素電極を囲うように立設された隔壁とを備えている。電気泳動表示装置には、多数個の白粒子が分散された溶媒が隔壁に囲まれた領域に充填されている。画素電極上には、第二の基板側に向けて凸となる少なくとも二つの凸部が互いに隣り合って谷部を形成するように配置されていて、凸部の表面が黒色とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気泳動表示装置に関する。

従来、電気泳動表示装置としては、マイクロ隔壁構造の電気泳動方式を適用した電気泳動表示装置が知られている（例えば特許文献１参照）。このような電気泳動表示装置は、例えば、表示面をなす対向基板と、対向基板に対向配置された薄膜トランジスタ基板とが設けられている。薄膜トランジスタ基板における対向基板に対向する内面には、マトリクス状に配列された複数の画素電極が形成されている。各画素電極は、隔壁により囲まれており、対向基板、薄膜トランジスタ基板及び隔壁により形成された空間内には、プラス帯電の黒粒子と、マイナス帯電の白粒子とが多数分散された溶媒が充填されている。

特開２００７−２７２１３５号公報

ここで、黒表示時においてはどうしても反射光の影響を受けてしまいコントラストが低下してしまう問題があった。
このため、本発明の課題は、黒表示時における黒浮きを押さえることによりコントラストの低下を抑制することである。

以上の課題を解決するため、本発明の一の態様によれば、
所定の間隔で対向配置された第一の基板及び第二の基板と、
前記第一の基板に配列された複数の画素電極と、
隣接する前記画素電極間に配置された配線と、
前記第二の基板に設けられた対向電極と、
前記第二の基板に向けて前記第一の基板の前記配線上に前記画素電極を囲うように立設された隔壁と、を備え、
多数個の白粒子が分散された溶媒が前記隔壁に囲まれた領域に充填された電気泳動表示装置であって、
前記画素電極上には、前記第二の基板側に向けて凸となる少なくとも二つの凸部が互いに隣り合って谷部を形成するように配置されていて、
前記凸部の表面が黒色とされていることを特徴としている。

上記電気泳動表示装置において好ましくは、前記溶媒内には多数個の黒粒子が分散されていることを特徴としている。
上記電気泳動表示装置において好ましくは、前記第二の基板における前記対向電極が形成された面とは反対側の面には、前記谷部に対向する位置に遮光マスクが形成されていることを特徴としている。
上記電気泳動表示装置において好ましくは、前記凸部に対応する領域の内側の領域には前記画素電極が形成されていない。
上記電気泳動表示装置において好ましくは、前記凸部は絶縁体である。

本発明によれば、黒表示時におけるコントラストの低下を抑制することができる。

本実施形態の電気泳動表示装置の要部構成を模式的に示した断面図である。 図１の電気泳動表示装置に備わる薄膜トランジスタ基板の要部構成を示す断面図であり、図３におけるＩＩ−ＩＩ切断線から見た断面図である。 図１の電気泳動表示装置に備わる薄膜トランジスタ基板の要部構成を示す透過平面図である。 図１の電気泳動表示装置の製造工程を示す説明図である。 図１の電気泳動表示装置の製造工程を示す説明図である。 図１の電気泳動表示装置に備わる隔壁を形成するための隔壁用フィルムの概略構成を表す分解斜視図である。 図１の電気表示装置における黒表示時の状態を示す模式断面図である。 図１の電気表示装置の変形例を示す図であり、白表示時の状態を示す模式断面図である。 図８の電気表示装置における黒表示時の状態を示す模式断面図である。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１は本実施形態の電気泳動表示装置の要部構成を模式的に示した断面図である。この図１に示すように電気泳動表示装置１には、対向基板１０と、隔壁６０により対向基板１０との間に所定の間隔で対向配置された薄膜トランジスタ基板２０とが設けられている。この対向基板１０が第二の基板であり、薄膜トランジスタ基板２０が第一の基板である。薄膜トランジスタ基板２０には、マトリックス状に画素電極２４が形成され、画素電極間に配線としての走査ライン２２及びデータライン２３が形成されている。走査ライン２２及びデータライン２３上には隔壁６０が格子状に形成されている。対向基板１０と薄膜トランジスタ基板２０との間には、図示しない枠状のシール材が形成されており、隔壁６０をスペーサーとして一対の基板間に空間が形成され、当該空間には黒粒子７１と白粒子７２が分散された溶媒７０が封入されている。

対向基板１０は、例えばガラスから形成されている。対向基板１０における薄膜トランジスタ基板２０に対向する内面には対向電極１１が積層されている。対向電極１１は例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide；錫ドープ酸化インジウム）から形成されている。

溶媒７０には、表面の極性と色とが異なる２種類の粒子が複数分散されている。２種類の粒子のうち、１種類は例えばカーボンブラックからなるプラス帯電の黒粒子７１であり、他の１種類は例えばＴｉＯ_２（酸化チタン）からなるマイナス帯電の白粒子７２である。ここで、黒粒子７１の直径は５．０μｍ以下であり、白粒子７２の直径は０．３μｍ以下である。そして、溶媒７０としては、黒粒子７１、白粒子７２よりも低誘電率の分散媒が用いられている。

次に、薄膜トランジスタ基板２０について図２及び図３を参照して詳細に説明する。図３は薄膜トランジスタ基板２０の要部構成を示す透過平面図である。なお、図２は、図３におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。

まず、図３を参照して、薄膜トランジスタ基板２０の平面的な構造について説明する。薄膜トランジスタ基板２０はガラス等から形成されており、この上面には複数の走査ライン２２及び複数のデータライン２３が互いに交差するように形成されている。この場合、複数の走査ライン２２は行方向に延びて設けられ、複数のデータライン２３は列方向に延びて設けられている。
また、薄膜トランジスタ基板２０上には複数の補助容量部２６が設けられている。補助容量部２６は、画素電極２４の図における下辺を除く３辺に重なるように形成されている。

薄膜トランジスタ基板２０上において走査ライン２２とデータライン２３とで囲まれた各領域内には画素電極２４が設けられている。これにより、薄膜トランジスタ基板２０上に、複数の画素電極２４がマトリクス状に配列される。画素電極２４には、データライン２３と平行な一対のスリット２４２が互いに間隔を開けて形成されており、これにより画素電極２４は上面から見て櫛歯状となっている。また、画素電極２４の一つの角部、図３においては左下の角部には、切欠部２４１が形成されている。この切欠部２４１には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ２５が配置されている。この薄膜トランジスタ２５を介して、画素電極２４が走査ライン２２及びデータライン２３に電気的に接続されている。

そして、画素電極２４、走査ライン２２及びデータライン２３上には、対向基板１０に向けて立設する隔壁６０が形成されている。隔壁６０は、断面が台形状に形成されていて、その底辺部６０ａが走査ライン２２及びデータライン２３を覆うように、これらライン２２，２３の幅よりも拡幅に形成されている。

また、画素電極２４のスリット２４２上には、対向基板１０側に向けて凸となる二つの凸部２４３が形成されている。凸部２４３は上面から見て矩形状であり、凸部２４３の三辺の周縁部は、画素電極２４に重なっている。これにより、凸部２４３に対応する領域の内側の領域には画素電極２４が形成されていないこととなる。また、凸部２４３は絶縁性黒色材で形成されている。なお、凸部２４３は、絶縁体で表面が黒色であればよいので、凸部２４３全体を黒色材で形成しなくとも、その表面を黒色で着色すればよい。

次に、薄膜トランジスタ基板２０の断面構造について説明する。
図２に示すように、対向基板１０に対向する薄膜トランジスタ基板２０の内面には、その所定の箇所にＣｒ（クロム）等からなるゲート電極２９及び当該ゲート電極２９に接続された走査ライン２２が形成されている。ゲート電極２９は、薄膜トランジスタ２５をなす箇所に配置されている。また、薄膜トランジスタ基板２０の内面側における他の所定の箇所には、Ｃｒ等からなる補助容量配線２９ａと、補助容量配線２９ａを覆うＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等からなる補助容量部２６とが形成されている。補助容量部２６は、補助容量配線２９ａを覆うように形成されている。
そして、薄膜トランジスタ基板２０には、ゲート電極２９、走査ライン２２、補助容量配線２９ａ及び補助容量部２６を覆うように、例えば酸化シリコン又は窒化シリコン等からなるゲート絶縁膜３０が形成されている。これにより、ゲート電極２９がゲート絶縁膜３０の下層側に配置されることになる。

ゲート絶縁膜３０の上面におけるゲート電極２９上方には、例えば真性アモルファスシリコン等の半導体からなる半導体薄膜３１が形成されている。この半導体薄膜３１の上面ほぼ中央部には、例えば酸化シリコン又は窒化シリコン等からなるチャネル保護膜３２が設けられている。チャネル保護膜３２の上面両側及びその両側における半導体薄膜３１の上面にはｎ^＋型アモルファスシリコン等からなるオーミックコンタクト層３３，３４が設けられている。

オーミックコンタクト層３３，３４の上面には、例えばＣｒからなるソース電極３５及びドレイン電極３６が設けられている。これによりゲート絶縁膜３０の上層側にソース電極３５及びドレイン電極３６が配置されることになる。ここで、薄膜トランジスタ２５は、逆スタガ型であり、ゲート電極２９、ゲート絶縁膜３０、半導体薄膜３１、チャネル保護膜３２、オーミックコンタクト層３３，３４、ソース電極３５及びドレイン電極３６により構成されている。

また、ゲート絶縁膜３０の上面におけるデータライン２３の形成領域にも、例えば真性アモルファスシリコン等の半導体からなる半導体薄膜３７が形成されている。半導体薄膜３７の上面には、ｎ^＋型アモルファスシリコン等からなるオーミックコンタクト層３８が設けられている。そしてオーミックコンタクト層３８の上面には、Ｃｒ等からなるドレイン膜３９が形成されている。このドレイン膜３９がデータライン２３をなす。

そして、薄膜トランジスタ２５や、データライン２３の上層側には、これら薄膜トランジスタ２５及びデータライン２３を覆うように、例えば酸化シリコン又は窒化シリコン等からなる層間絶縁膜としてのオーバーコート膜５０が形成されている。このオーバーコート膜５０におけるソース電極３５の上面にはコンタクトホール４０が形成されている。具体的には、コンタクトホール４０は、ソース電極３５におけるチャネル保護膜３２から離間した部分の上面に対して形成されている。

オーバーコート膜５０の上面における所定の箇所には、図２及び図３に示すように、ＩＴＯ等からなる透明性の画素電極２４が、コンタクトホール４０を介してソース電極３５に電気的に接続するように形成されている。

そして、薄膜トランジスタ基板２０には、走査ライン２２及びデータライン２３上から対向基板１０に向けて立設する隔壁６０が、例えば感光性アクリル等の感光性樹脂により形成されている。隔壁６０は、断面が台形状に形成されていて、その底辺部６０ａが走査ライン２２及びデータライン２３を覆うように、これらライン２２，２３の幅よりも拡幅に形成されている。

次に、電気泳動表示装置１の製造方法について図４〜図５を参照して説明する。
まず、図４（ａ）に示す通り、薄膜トランジスタ基板２０の内面に対して、Ｃｒを成膜して、ゲート電極２９、走査ライン２２及び補助容量配線２９ａを形成する。

その後、図４（ｂ）に示す通り、補助容量配線２９ａを覆うようにＩＴＯを成膜して、補助容量部２６を形成する。
次いで、図４（ｃ）に示す通り、ゲート電極２９、走査ライン２２、補助容量配線２９ａ及び補助容量部２６を覆うように、例えば酸化シリコン又は窒化シリコン等を成膜して、ゲート絶縁膜３０を形成する。ゲート絶縁膜３０の形成後には、その上面に真性アモルファスシリコン３１ａを成膜する。さらに、真性アモルファスシリコン３１ａの形成後は、その上面の所定箇所に、例えば酸化シリコン又は窒化シリコン等を成膜してチャネル保護膜３２を形成する。

また、図５（ａ）に示す通り、エッチング法等を用いて真性アモルファスシリコン３１ａの不要な部分を除去し、半導体薄膜３１、３７を形成する。除去後においては、所定箇所にｎ^＋型アモルファスシリコン等を成膜して、オーミックコンタクト層３３，３４，３８を形成し、そのオーミックコンタクト層３３，３４，３８上にＣｒを成膜して、ソース電極３５、ドレイン電極３６及びドレイン膜３９を形成する。これにより、薄膜トランジスタ２５及びデータライン２３が形成される。

図５（ｂ）に示す通り、薄膜トランジスタ２５及びデータライン２３の上層側に、例えば酸化シリコン又は窒化シリコン等を成膜し、オーバーコート膜５０を形成する。その後、オーバーコート膜５０の所定箇所をエッチング法により除去し、コンタクトホール４０を形成する。
そして、図５（ｃ）に示す通り、オーバーコート膜５０の上面における所定の箇所に、ＩＴＯを成膜して画素電極２４を形成する。

薄膜トランジスタ基板２０が完成すると、薄膜トランジスタ基板２０上に隔壁６０を形成する。具体的には、図６に示す隔壁用フィルム６１を用いて隔壁６０を形成する。図６では各層が剥離した状態を示しているが、実際には隔壁用フィルム６１は、支持フィルム６２、レジストフィルム６３及びカバーフィルム６４が積層されて形成されている。例えば、支持フィルム６２はＰＥＴ等の樹脂フィルムから形成されていて、カバーフィルム６４はＯＰＰ等の樹脂フィルムから形成されている。そして、レジストフィルム６３は、隔壁６０をなす感光性アクリル等の感光性樹脂により形成されていて、一方の面に支持フィルム６２が貼付され、他方の面にカバーフィルム６４が貼付されている。
この隔壁用フィルム６１を用いて隔壁６０を形成するには、まずカバーフィルム６４を剥がして、薄膜トランジスタ基板２０上にレジストフィルム６３を貼り合わせる。その状態のままレジストフィルム６３を露光し、感光性アクリルを薄膜トランジスタ基板２０の所定位置に転写する。転写後、支持フィルム６２を剥がしてから、レジストフィルム６３を現像して、薄膜トランジスタ基板２０に転写された以外の部分を除去する。そして、薄膜トランジスタ基板２０上に転写された感光性アクリルに対してポストベークを施し、密着性を高めることで隔壁６０が形成される。

隔壁６０の形成後には、薄膜トランジスタ基板２０の画素電極２４上に凸部２４３を形成する。この場合においても、隔壁用フィルム６１とほぼ同じ構成の凸部用フィルム（図示省略）を用いる。ここで、凸部用フィルムにおいては、レジストフィルムが凸部２４３をなす黒色の感光性樹脂（絶縁性黒色材）となっている。
この凸部用フィルムを用いて凸部２４３を形成するには、まずカバーフィルムを剥がして、薄膜トランジスタ基板上にレジストフィルムを貼り合わせる。その状態のままレジストフィルムを露光し、黒色の感光性樹脂を薄膜トランジスタ基板２０の所定位置に転写する。転写後、支持フィルムを剥がしてから、レジストフィルムを現像して、薄膜トランジスタ基板２０に転写された以外の部分を除去する。そして、薄膜トランジスタ基板２０上に転写された黒色の感光性樹脂に対してポストベークを施し、密着性を高めることで凸部２４３が形成される。

凸部２４３の形成後においては、黒粒子７１、白粒子７２が複数分散された溶媒７０を、隔壁６０により囲まれた複数の領域に注入する。注入後、対向電極１１と画素電極２４とが対向するように対向基板１０を薄膜トランジスタ基板２０上に配置し、対向する基板１０，２０間に形成した図示しない枠状のシール材により貼り合わせ封止する。あるいは、対向基板１０の全面に予め樹脂フィルム等を用いて接着層を形成し、貼り合わせ封止してもよい（図１参照）。

次に、本実施形態の電気泳動表示装置１の作用について説明する。なお、電気泳動表示装置１においては、表示面が対向基板１０の外面１０ａとなっており、視認する方向は図１における矢印方向となる。
そして、対向電極１１の電圧を、画素電極２４よりも高くすると、負の帯電性の酸化チタンからなる白粒子７２が対向電極１１側に移動するとともに、正の帯電性のカーボンブラックからなる黒粒子７１が画素電極２４側に移動して、表示面では白色が表示されることになる。逆に対向電極１１の電圧を、画素電極２４よりも低くすると、白粒子７２が画素電極２４側に移動するとともに黒粒子７１が対向電極１１側に移動して、表示面では黒色が表示されることになる。

ここで、黒表示時においては、図７に示すように、黒粒子７１が対向電極１１側にあり、白粒子７２が二つの凸部２４３がなす谷部２４６と、凸部２４３及び壁部６０がなす谷部２４７とで、画素電極２４側に配置されている。図７中、実線の矢印は黒粒子７１により吸収される入射光Ｙ１を示している。また、一点鎖線の矢印は黒粒子７１では吸収されず、凸部２４３で吸収される入射光Ｙ２を示している。そして、点線の矢印は黒粒子では吸収されず、白粒子７２によって散乱される入射光Ｙ３を示している。ここで、凸部２４３がない場合には、黒粒子７１で吸収されなかった入射光は、そのほとんどが白粒子７２で散乱されるため、黒浮きが発生して黒表示のコントラストを低下させる原因となっていた。しかしながら、本実施形態のように表面が黒色の凸部２４３が形成されていることで、白粒子７２は谷部２４６，２４７に集中し、凸部２４３の表面が露出するため、その凸部２４３の表面で入射光Ｙ２を吸収することができるのである。

以上のように、本実施形態によれば、画素電極２４上には、薄膜トランジスタ基板２４側に向けて凸となる二つの凸部２４３が互いに隣り合って谷部２４６を形成するように配置されていて、その凸部２４３の表面が黒色とされているので、白粒子７２による光の散乱を少なくすることができる。これにより、黒表示時における黒浮きを抑えることができ、コントラストの低下を抑制することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、一つの画素電極２４上に凸部２４３が二つ形成されている場合を例示して説明したが、三つ以上形成されていてもよい。

また、電気泳動表示装置においては、白粒子７１のみを溶媒７０内に分散させて表示を行うものも開発されている。この場合、図８及び図９に示すように、電気泳動表示装置１Ａの対向基板１０における対向電極１１が形成された面とは反対側の面（外面１０ａ）上には、谷部２４６，２４７に対向する位置にそれぞれ遮光マスク２４９が形成されている。図８及び図９中、実線の矢印は凸部２４３により吸収される入射光Ｙ４を示している。また、一点鎖線の矢印は遮光マスク２４９で吸収される入射光Ｙ５を示している。そして、点線の矢印は白粒子７２によって散乱される入射光Ｙ６を示している。

対向電極１１の電圧を画素電極２４よりも高くすると、図８に示すように、白粒子７２が対向電極１１側に移動して、表示面では白色が表示されることになる。逆に対向電極１１の電圧を画素電極２４よりも低くすると、図９に示すように、白粒子７２が画素電極２４側に移動する。このとき、白粒子７２は二つの凸部２４３がなす谷部２４６と、凸部２４３及び壁部６０がなす谷部２４７とで、画素電極２４側に配置される。このとき、各遮光マスク２４９がなす隙間からは凸部２４３の表面が露出するため、表示面では、黒表示されることとなる。
つまり、白粒子７１のみで表示を行う電気泳動表示装置１Ａであっても、画素電極２４上には、薄膜トランジスタ基板２４側に向けて凸となる二つの凸部２４３が互いに隣り合って谷部２４６を形成するように配置されていて、その凸部２４３の表面が黒色とされているので、白粒子７２による光の散乱を少なくすることができ、黒表示時における黒浮きを抑えることによりコントラストの低下を抑制することができる。

１ 電気泳動表示装置
１０ 対向基板（第二の基板）
１０ａ 外面
１１ 対向電極
２０ 薄膜トランジスタ基板（第一の基板）
２２ 走査ライン
２３ データライン
２４ 画素電極
２５ 薄膜トランジスタ
２６ 補助容量部
２９ ゲート電極
２９ａ 補助容量配線
３０ ゲート絶縁膜
３１ 半導体薄膜
３１ａ 真性アモルファスシリコン
３２ チャネル保護膜
３３，３４ オーミックコンタクト層
３５ ソース電極
３６ ドレイン電極
３７ 半導体薄膜
３８ オーミックコンタクト層
３９ ドレイン膜
４０ コンタクトホール
５０ オーバーコート膜
６０ 隔壁
６０ａ 底辺部
６１ 隔壁用フィルム
６２ 支持フィルム
６３ レジストフィルム
６４ カバーフィルム
７０ 溶媒
７１ 黒粒子
７２ 白粒子
２４１ 切欠部
２４３ 凸部
２４６ 谷部
２４７ 谷部

Claims (5)

1. 所定の間隔で対向配置された第一の基板及び第二の基板と、
   前記第一の基板に配列された複数の画素電極と、
   隣接する前記画素電極間に配置された配線と、
   前記第二の基板に設けられた対向電極と、
   前記第二の基板に向けて前記第一の基板の前記配線上に前記画素電極を囲うように立設された隔壁と、を備え、
   多数個の白粒子が分散された溶媒が前記隔壁に囲まれた領域に充填された電気泳動表示装置であって、
   前記画素電極上には、前記第二の基板側に向けて凸となる少なくとも二つの凸部が互いに隣り合って谷部を形成するように配置されていて、
   前記凸部の表面が黒色とされていることを特徴とする電気泳動表示装置。
2. 請求項１記載の電気泳動表示装置において、
   前記溶媒内には多数個の黒粒子が分散されていることを特徴とする電気泳動表示装置。
3. 請求項１記載の電気泳動表示装置において、
   前記第二の基板における前記対向電極が形成された面とは反対側の面には、前記谷部に対向する位置に遮光マスクが形成されていることを特徴とする電気泳動表示装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置において、
   前記凸部に対応する領域の内側の領域には前記画素電極が形成されていないことを特徴とする電気泳動表示装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置において、
   前記凸部は絶縁体であることを特徴とする電気泳動表示装置。

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