JP2012027163A

JP2012027163A - 電気泳動表示装置

Info

Publication number: JP2012027163A
Application number: JP2010164398A
Authority: JP
Inventors: Motohiko Yoshida; 基彦吉田; Makoto Sasaki; 誠佐々木
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2012-02-09
Also published as: US8427737B2; US20120019896A1

Abstract

【課題】開口率の低下を抑えつつ、隔壁の剥離、歪みを防止する。
【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。隔壁は、矩形枠状であり、４つの辺部のうちの少なくとも一辺部に、当該一辺部の一部分が他の部分よりも幅の広い拡幅部が設けられている。
【選択図】図３

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１００により囲まれている（図８参照）。そして、対向基板、薄膜トランジスタ基板及び隔壁１００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、隔壁１００を形成する際、隔壁１００をなすレジスト１０１と、薄膜トランジスタ基板との密着度合いが悪いと、図８に示すようにレジスト１０１に浮き１０２が生じて剥離してしまい、形状もゆがんでしまうこととなっていた。この対策として隔壁１００を太くすることも考えられるが、そうすると表示に寄与する面積（開口率）が下がり、表示性能上不利になる可能性が高い。
このため、本発明の課題は、開口率の低下を抑えつつ、隔壁の剥離、歪みを防止することである。

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複数の画素電極を囲うように立設された隔壁と、を備え、
複数個の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、
前記隔壁は、矩形枠状であり、４つの辺部のうちの少なくとも一辺部に、当該一辺部の一部分が他の部分よりも幅の広い拡幅部が設けられていることを特徴とする電気泳動表示装置が提供される。

上記電気泳動表示装置において好ましくは、前記拡幅部は、前記４つの辺部のうちの少なくとも一辺部の中間地点に形成されている。
上記電気泳動表示装置において好ましくは、前記拡幅部は、前記４つの辺部のうちの少なくとも一辺部に対して直交するように外側へ向けて突出していて、
前記拡幅部における前記突出方向から見た幅は、前記４つの辺部のうちの少なくとも一辺部における前記他の部分の幅と同じ幅である。
上記電気泳動表示装置において好ましくは、前記隔壁の幅は、１０μｍ〜４０μｍの範囲に収まる値に設定されている。
上記電気泳動表示装置において好ましくは、前記隔壁の高さは、１０μｍ〜４０μｍの範囲に収まる値に設定されている。

本発明によれば、開口率の低下を抑えつつ、隔壁の剥離、歪みを防止することができる。

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３に示す拡幅部の概略構成を示す斜視図である。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。従来の電気泳動表示装置に備わる隔壁の剥離を模式的に示した斜視図である。

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一部が切り欠かれた方形状の画素電極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。各画素電極２４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。この隔壁６０により、画素電極２４からなる複数の画素が個別に分離されることになる。隔壁６０の幅は１０μｍ〜４０μｍの範囲に収まる値に設定されていることが望ましく、隔壁６０の高さは１０μｍ〜４０μｍの範囲に収まる値に設定されていることが望ましい。

以下、隔壁６０について詳細に説明する。図４は隔壁６０の概略構成を示す斜視図である。図３及び図４に示すように隔壁６０は、画素電極２４を囲むように矩形枠状に複数形成されていて、各隔壁６０が升目状に配列されている。隔壁６０の４つの辺部６０１〜６０４は、その一部分が他の部分よりも幅の広い拡幅部６０５とされている。
拡幅部６０５は、４つの辺部６０１〜６０４のそれぞれの中間地点に形成されている。拡幅部６０５は、それぞれ４つの辺部６０１〜６０４に対して直交するように外側へ向けて突出している。この拡幅部６０５における突出方向から見た幅Ｈ１は、４つの辺部６０１〜６０４それぞれの他の部分の幅Ｈ２と同じ幅とされている。

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５〜図６を参照して説明する。
まず、図５（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５（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５（ｃ）に示す通り、ゲート電極２９、走査ライン２２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６（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６（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の所定箇所を周知の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６（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７に示す隔壁用フィルム６１を用いて隔壁６０を形成する。図７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、図２に示すように隔壁６０が形成される。

隔壁６０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、表示面が薄膜トランジスタ基板２０の外面２０ａ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、表示面では黒色が表示されることになる（例えば図１に示す状態）。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、表示面では白色が表示されることになる。これをマトリクス上に配置された各画素毎に行うことで、表示面に所定の図形や文字が描画される。

以上のように、本実施形態によれば、隔壁６０の４つの辺部６０１〜６０４の一部分が他の部分よりも幅の広い拡幅部６０５とされているので、その拡幅部６０５が画素電極２４に密着し、密着面積を広くすることができる。この場合、隔壁６０の全体を一様に拡幅化した場合よりも開口率の低下は小さい。したがって、開口率の低下を抑えつつ、隔壁６０の剥離、歪みを防止することができる。

また、４つの辺部６０１〜６０４のそれぞれの中間地点に拡幅部６０５が形成されているので、もっとも剥離しやすいポイントである中間地点の密着性を確実に高めることができる。
また、拡幅部６０５における突出方向から見た幅Ｈ１が、４つの辺部６０１〜６０４それぞれの他の部分の幅Ｈ２と同じ幅とされているので、レジストフィルム６３の露光条件や現像条件を簡単に決定することができる。

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、一つの隔壁６０をなす４つの辺部６０１〜６０４の全てに拡幅部６０５が設けられている場合を例示して説明したが、少なくとも１つの辺部６０１〜６０４に拡幅部６０５が設けられていればよい。
また、本実施形態では、各辺部６０１と拡幅部６０５とが十字形状となる場合を例示して説明したが、拡幅部６０５の形状はこれに限定されるものではなく、これ以外の多角形状、円形状等の形状で拡幅部６０５を形成することも可能である。

さらに、本実施形態では、拡幅部６０５が各辺部６０１〜６０４の中間地点に設けられている場合を例示して説明したが、各辺部６０１〜６０４の途中地点であればいかなる地点に設けてもよい。例えば、各辺部６０１〜６０４を三等分する二地点に拡幅部６０５を配置することが挙げられる。

１電気泳動表示装置
１０対向基板（第二の基板）
１１対向電極
２０薄膜トランジスタ基板（第一の基板）
２０ａ外面
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
６０１〜６０４辺部
６０５拡幅部

Claims

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複数の画素電極を囲うように立設された隔壁と、を備え、
複数個の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、
前記隔壁は、矩形枠状であり、４つの辺部のうちの少なくとも一辺部に、当該一辺部の一部分が他の部分よりも幅の広い拡幅部が設けられていることを特徴とする電気泳動表示装置。
請求項１記載の電気泳動表示装置において、
前記拡幅部は、前記４つの辺部のうちの少なくとも一辺部の中間地点に形成されていることを特徴とする電気泳動表示装置。
請求項１又は２記載の電気泳動表示装置において、
前記拡幅部は、前記４つの辺部のうちの少なくとも一辺部に対して直交するように外側へ向けて突出していて、
前記拡幅部における前記突出方向から見た幅は、前記４つの辺部のうちの少なくとも一辺部における前記他の部分の幅と同じ幅であることを特徴とする電気泳動表示装置。
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、
前記隔壁の幅は、１０μｍ〜４０μｍの範囲に収まる値に設定されていることを特徴とする電気泳動表示装置。
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、
前記隔壁の高さは、１０μｍ〜４０μｍの範囲に収まる値に設定されていることを特徴とする電気泳動表示装置。