JP4746933B2 - カラー電子ペーパー表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、電気泳動型表示装置（ＥＰＤ）を用いてカラー表示を行う反射型のカラー電子ペーパー表示装置に関する。

近年において、電子書籍や電子新聞等のような、 "読む”行為をストレスなしに実現可能にするディスプレイとして、電子ペーパーディスプレイの開発が進められている。
電子ペーパーディスプレイとしては、薄型，軽量であって割れにくいことや、印刷レベルの見やすさを備えていることが求められている。さらに、表示コンテンツのカラー化に伴って、カラー表示が可能なディスプレイであることが要望されている。
これらの各種要求を満たす表示装置としては、バックライトを必要とせず消費電力が小さい、反射型のカラーディスプレイが好適である。

このような反射型のカラーディスプレイとしては、例えば非特許文献１に記載された、偏光板を使用した反射型液晶ディスプレイが知られている。
しかしながら、この反射型液晶ディスプレイは、反射面として平面からなる金属電極を用いているため、入射光の方向によって定まるある特定の方向は明るく見えるが、それ以外の方向は暗く見えるというように、光の指向性が強いという問題があった。また、光の偏光モードを利用しているので、光の色分散が大きく、白が白らしく見えないという問題があるとともに、偏光板を用いているため光の利用効率が低く、そのため白が暗くなるという問題があった。すなわち、電子ペーパーに要求されている完全なペーパーホワイトの表示が困難であるという問題があった。

これに対して、偏光板を使用しない反射型ディスプレイとして、電気泳動素子を利用した電気泳動型表示装置（ＥＰＤ）が知られている。
以下、図４を参照して、マイクロカプセル型電気泳動素子を用いたＥＰＤ表示装置の例について説明する。

図４は、モノクロＥＰＤアクティブマトリクスディスプレイの断面構造の例を示したものであって、対向基板１と、フィルム状の電気泳動表示装置（ＥＰＤフィルム）２と、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含むＴＦＴガラス基板３とからなる概略構成が示されている。

対向基板１は、例えばポリエチレンテレフタレート等の透明なプラスティック基板（ＰＥＴ基板）１１の内面側に、透明導電膜からなる対向電極１２を形成した構造を有している。なお、対向基板１は、ＰＥＴ基板１１の代わりにガラス基板を用いたものでもよい。

ＥＰＤフィルム２はフィルム状に形成されており、その内部に敷きつめられたマイクロカプセル１３と、マイクロカプセル間に結合のために充填されたポリマーからなるバインダー１４とからなっている。
マイクロカプセル１３は約４０μｍの大きさを有し、その内部には、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等からなる溶媒１５が封入されているとともに、溶媒１５中には、それぞれナノレベルの大きさの、酸化チタン系の白色顔料である白粒子１６と、カーボン系の黒色顔料である黒粒子１７とが分散されて浮遊している。白粒子１６はマイナス（−）の帯電極性を有し、黒粒子１７はプラス（＋）の帯電極性を有している。

ＴＦＴガラス基板３は、４層からなる構造を有している。ＥＰＤフィルム２に最も近い第１層には、複数の画素電極Ｐ１．１，Ｐ２．１，Ｐ３．１，…が形成されている。次の第２層，第３層は、それぞれ画素電極に対応する複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）Ｔ１．１，Ｔ２．１，Ｔ３．１，…を含む絶縁膜からなっている。第２層には、各ＴＦＴのドレイン（Ｄ）とソース（Ｓ）が設けられ、第３層には各ＴＦＴの対応するゲート（Ｇ）が設けられている。各ＴＦＴのソース（Ｓ）は、対応する画素電極に接続されている。最下層の第４層はガラスからなる基体層であって、第１層から第３層までを含めて一体に保持するために設けられている。

図４においては、図示されないデータ線からそれぞれ対応するＴＦＴＴ１．１，Ｔ２．１，Ｔ３．１，…を介して、画素電極Ｐ１・１，Ｐ２・１に＋電圧が与えられることによって、画素電極Ｐ１・１，Ｐ２・１にマイクロカプセル中の白粒子が吸着されるとともに、対向電極１２に相対的にマイクロカプセル中の黒粒子が吸着され、画素電極Ｐ３・１に−電圧が与えられることにによって、画素電極Ｐ３・１に黒粒子が吸着されるとともに、対向電極１２に相対的に白粒子が吸着されることによって、対向基板側に白黒からなる画像表示が行われたことが示されている。
このように、図４に示されたＥＰＤアクティブマトリクスディスプレイでは、画素電極に＋電圧を与えるか、−電圧を与えるかによって、対向電極側に白黒の画像表示を行うことができる。

図５は、カラーＥＰＤアクティブマトリクスディスプレイの断面構造の例を示したものであって、カラーフィルタを含むＣＦガラス対向基板４と、フィルム状のＥＰＤフィルム２と、薄膜トランジスタを含むＴＦＴガラス基板３とからなる概略構成が示されている。
これらのうち、ＥＰＤフィルム２とＴＦＴガラス基板３とは、図４に示されたモノクロＥＰＤアクティブマトリクスディスプレイの場合と同様なので、以下においては詳細な説明を省略する。

ＣＦガラス対向基板４は、透明なガラス基板２１の内面側に、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）のレジストからなるカラーフィルタを順次配置した色層２２と、透明導電膜からなる対向電極２３とを順次、形成した構造を有している。
この場合は、例えば緑（Ｇ）色層からの透過光が、画素電極Ｐ３．１上の白表示状態のマイクロカプセルによって反射して、再びＧ色層を経て眼に入ることによって、緑色の表示が行われる。

図５に示された構造のカラーディスプレイでは、それぞれの色の制御を正確に行うためには、ＣＦガラス対向基板４の色層２２を形成する各色のカラーフィルタと、ＴＦＴガラス基板３のそれぞれの色に対応するＴＦＴとの位置合わせを、例えば５μｍレベルのように、厳密に行うことが必要となる。
ＣＦガラス対向基板４の場合は、ガラス基板２１を用いているので構造が強固であり、従ってＴＦＴガラス基板３との間で、厳密な位置合わせを行うことが可能であるが、コストダウンのために、ガラス基板２１をプラスティック基板に代えようとした場合には、柔らかいプラスティックでできたカラーフィルタ基板とＴＦＴガラス基板とを５μｍレベルで位置合わせすることは困難である。

図６は、プラスティックからなるフィルム状のカラーフィルタ基板を用いた場合のカラーＥＰＤアクティブマトリクスディスプレイの断面構造の例を示したものであって、カラーフィルタを含むＣＦプラスティック対向基板５と、糊層とプラスティック層と対向電極とを含む保護層６と、電気泳動素子を含むＥＰＤフィルム２と、薄膜トランジスタを含むＴＦＴガラス基板３とからなる概略構成が示されている。
これらのうち、ＥＰＤフィルム２とＴＦＴガラス基板３とは、図４に示されたモノクロＥＰＤアクティブマトリクスディスプレイの場合と同様なので、以下においては詳細な説明を省略する。

ＣＦプラスティック対向基板５は、透明なプラスティック基板（ＰＥＴ基板）２４の内面側に、レジストからなる赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）のカラーフィルタを順次配置して色層２５を形成した、フィルム状の構造を有している。
保護層６は、ＣＦプラスティック対向基板５をラミネートするための糊層２６と、保持材である透明なプラスティック基板２７と、透明導電膜からなる対向電極２８とから構成されている。

図６に示されたカラーＥＰＤアクティブマトリクスディスプレイは、ＥＰＤフィルム２上に、ＣＦプラスティック対向基板５を重ね合わせて組み立てられるが、プラスティックからなるフィルム状のＣＦプラスティック対向基板５を直接、ＥＰＤフィルム２に厳密に位置合わせしてラミネートすることは困難なため、予めＣＦプラスティック対向基板５に保護層６をラミネートして補強する方法がとられる。
そのため保護層６にはＣＦプラスティック対向基板５をラミネートするための糊層２６が必要であるとともに、ＣＦプラスティック対向基板５にガラス基板を用いた場合と同程度の機械的強度を持たせることができるように、保護層６に、十分な厚さを有するプラスティック基板２７を保持材として設ける必要がある。
そのため、保護層６は、その厚さが５０μｍ〜１００μｍとなっている。

図６においては、このような構造を有するカラーＥＰＤアクティブマトリクスディスプレイにおいて、赤（Ｒ）を表示した場合の例を示している。
図６に示された構造の場合、保護層６が厚いため、ＥＰＤフィルム２のマイクロカプセル１３からＣＦプラスティック対向基板５の色層２５までの距離が大きくなる。
そのため、赤（Ｒ）色層から入射した光は、白表示状態のマイクロカプセルで反射したのち、すべてＲ色層を経て再び出射するのではなく、一部は緑（Ｇ）色層の部分を通るようになるので減衰が大きく殆ど透過できない。

いま、各色の画素が、幅８０μｍ、長さ２４０μｍであって、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色で２４０μｍ（幅）×２４０μｍ（長さ）のカラー画素を形成しているものとすると、Ｒ色層の場合、Ｇ色層とＢ色層とのそれぞれの境界領域２０μｍは有効に利用できない領域となるので、有効に利用できる領域の幅は、８０−２０（Ｒ−Ｇ）−２０（Ｒ−Ｂ）＝４０μｍとなり、透過率は全体の１／２となる。
そのため、白の反射率は、モノクロの場合、標準白色板比４０％であるのに対して、ＲＧＢ各色のカラーフィルタの透過率が１／２なので、カラーの場合は、入射光のうち有効に利用できる割合は、４０％×１／２×１／２＝１０％となって、極端に暗くなってしまうという問題があった。

このように、図６に示されたようなフィルム状のカラーフィルタ基板を用いた、従来のカラー電子ペーパー表示装置は、次のような問題点を有していた。
(1) ＣＦプラスティック対向基板５と、ＴＦＴガラス基板３とは微細にアライメントする必要があるが、柔らかいプラスティックでできたＣＦプラスティック対向基板５と、ガラスでできたＴＦＴガラス基板３とを５μｍレベルでアライメントすることは困難であって、そのため厚い保護層６を設けなければならない。
(2) 保護層６の厚さが大きくなる結果、色層２５とマイクロカプセル１３間の距離が大きくなるが、そのため例えば赤（Ｒ）色層から入射した光は、すべてＲ色層を経て出射することはできず、一部は緑（Ｇ）色層と青（Ｂ）色層を経て出射するという現象を生じることとなり、色光の反射率が白反射率に比べて極端に低下する。

なお、これに関連して、特許文献１においては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板上にカラーフィルタ層と液晶層を重ねて設け、その上部に透明な対向基板を配置して、支配的に基板に平行な電界を発生して液晶を駆動する液晶表示装置が開示されている。
また、特許文献２においては、電子ペーパー表示素子を有し、物体の無帯電部分、正帯電部分、負帯電部分のうちの少なくとも一つの帯電状態の部分を他の帯電状態の部分と異なる色で表示する帯電状態検出装置が開示されている。
さらに、特許文献３においては、第１の基板と第２の基板とが、それぞれのゲストホスト（ＧＨ）型高分子分散（ＰＤＬＣ）層とＰＤＬＣ層とが対面するように対向配置された２層構造の液晶層を備えた液晶表示装置が開示されている。
Reflective Liquid Crystal Displays（Wiley SID) p.10 〜 特開２００３−１７７４２９号公報 特開２００４−２９４２７３号公報 特開平８−２９８１１号公報

この発明は上述の事情に鑑みてなされたものであって、上述のような各種の問題点を克服した、微細なアライメントを必要とせず、製作が容易であるとともに、色光の反射率が高く、従って明るい表示を行うことが可能な、カラー電子ペーパー表示装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明はカラー電子ペーパー表示装置に係り、ガラス基板上に設けられた複数層の絶縁膜内に反射電極制御用トランジスタと画素電極制御用トランジスタとが配置されたＴＦＴ基板上に有機膜層を形成し、該有機膜層上に金属膜からなる反射電極を形成して上記有機膜層を貫通して上記ＴＦＴ基板内の反射電極制御用トランジスタに接続するとともに、上記反射電極を含む上記有機膜層上にそれぞれの反射電極に対応する位置ごとにに順次赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３色のカラーフィルタを配置して色層を形成し、該色層上のそれぞれのカラーフィルタに対応する位置ごとに透明導電膜からなるくし歯状画素電極を形成して上記有機膜層を貫通して上記ＴＦＴ基板内の画素電極制御用トランジスタに接続してなるカラーフィルタ付きＴＦＴ基板と、上記カラーフィルタ付きＴＦＴ基板の上面にラミネートされた、電気泳動素子を構成する複数個のマイクロカプセルを敷きつめてバインダーとともに封入してなるフィルム状のＥＰＤフィルムと、上記ＥＰＤフィルムの上面にラミネートされた、下面に対向電極を備えた透明基板からなる対向基板とを備えたことを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のカラー電子ペーパー表示装置に係り、上記対向基板を形成する透明基板が、プラスティック基板からなることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のカラー電子ペーパー表示装置に係り、上記有機膜層が、その上面に凹凸を形成されていることを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一記載のカラー電子ペーパー表示装置に係り、上記反射電極が、上記有機膜層上に形成した金属膜をパターニングしエッチングして形成された、上記色層を構成する各色のカラーフィルタと同程度の大きさを有するものであることを特徴としている。

また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一記載のカラー電子ペーパー表示装置に係り、上記くし歯状画素電極が、上記各色のカラーフィルタ上に一定間隔で平行に配置された複数本の導体線からなり、各導体線の基部を一括して上記画素電極制御用トランジスタに接続されるように構成されていることを特徴としている。

また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一記載のカラー電子ペーパー表示装置に係り、上記マイクロカプセルの径が、上記くし歯状画素電極を構成する導体線の幅と該導体線のピッチとの和よりも大きいことを特徴としている。

また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一記載のカラー電子ペーパー表示装置に係り、上記金属膜が、アルミニウム（Ａｌ）からなることを特徴としている。

この発明のカラー電子ペーパー表示装置では、ＴＦＴ基板にカラーフィルタを設けたので、これにＥＰＤフィルムと対向基板とをラミネートするだけで、微細なアライメントを必要とせずに表示装置の組み立てを行うことができ、従って、製作が容易であって低コスト化が可能であるとともに、色光の反射率が高いので表示が明るいカラー電子ペーパー表示装置を実現することができる。

カラー電子ペーパー表示装置を、ガラス基板上に設けられた複数層の絶縁膜内に反射電極制御用トランジスタと画素電極制御用トランジスタとが配置されたＴＦＴ基板上に有機膜層を形成し、この有機膜層上に金属膜からなる反射電極を形成して有機膜層を貫通してＴＦＴ基板内の反射電極制御用トランジスタに接続するとともに、反射電極を含む有機膜層上にそれぞれの反射電極に対応する位置ごとにに順次赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３色のカラーフィルタを配置して色層を形成し、この色層上のそれぞれのカラーフィルタに対応する位置ごとに透明導電膜からなるくし歯状画素電極を形成して有機膜層を貫通してＴＦＴ基板内の画素電極制御用トランジスタに接続してなるカラーフィルタ付きＴＦＴ基板と、カラーフィルタ付きＴＦＴ基板の上面にラミネートされた、電気泳動素子を構成する複数個のマイクロカプセルを敷きつめてバインダーとともに封入してなるフィルム状のＥＰＤフィルムと、ＥＰＤフィルムの上面にラミネートされた、下面に対向電極を備えた透明基板からなる対向基板とから構成する。

図１は、本発明の一実施例であるカラー電子ペーパー表示装置における画素の構造を示す図、図２は、本実施例のカラー電子ペーパー表示装置の断面構造を示す図、図３は、本実施例のカラー電子ペーパー表示装置の駆動波形を示すタイミングチャートである。

この例のカラー電子ペーパー表示装置における各画素は、図１に示すように、色層を構成するいずれかの色のカラーフィルタ３１と、反射電極３２と、くし歯状画素電極３３と、反射電極制御用ＴＦＴ３４と、画素電極制御用ＴＦＴ３５と、データ線３６と、反射電極制御用ゲート線３７と、画素電極制御用ゲート線３８とから概略構成されている。

カラーフィルタ３１は、レジストからなり、赤（Ｒ），緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色に対応して設けられている。反射電極３２は、カラーフィルタ３１の下面に設けられ、その上面は反射面を形成している。くし歯状画素電極３３はくし歯状をなし、カラーフィルタ３１の上面に設けられている。反射電極制御用ＴＦＴ３４は、オン時、反射電極３２にデータ線３６の電圧を供給する。画素電極制御用ＴＦＴ３５は、オン時、くし歯状画素電極３３にデータ線３６の電圧を供給する。データ線３６は図示されない制御部から、反射電極３２およびくし歯状画素電極３３に所定のデータ電圧を供給する。反射電極制御用ゲート線３７は、図示されない制御部から反射電極制御用ＴＦＴ３４に対して、そのオン，オフを制御するためのゲート電圧を供給する。画素電極制御用ゲート線３８は、図示されない制御部から画素電極制御用ＴＦＴ３５に対して、そのオン，オフを制御するためのゲート電圧を供給する。なお、図中、Ｄはドレイン、Ｓはソース、Ｇはゲートをそれぞれ示す。

図２は、この例のカラー電子ペーパー表示装置の断面構造を示したものであって、対向基板７と、ＥＰＤフィルム８と、カラーフィルタ（ＣＦ）付きＴＦＴ基板９とからなる概略構成が示されている。
対向基板７は、透明なプラスティック基板（ＰＥＴ基板）４１の内面側に、透明導電膜からなる対向電極４２を設けた構成を有している。なお、ＰＥＴ基板４１は、透明なガラス基板であってもよい。
ＥＰＤフィルム８はフィルム状に形成されており、その内部に敷きつめられたマイクロカプセル４３と、マイクロカプセル間に結合のために充填されたポリマーからなるバインダー４４とからなっている。
マイクロカプセル４３の構成は、図４に示されたマイクロカプセル１３と同様なので、以下においては詳細な説明を省略する。

ＣＦ付きＴＦＴ基板９は、ガラス基板上に複数層の絶縁膜を設けて、画素電極制御用ＴＦＴＴ１．１，Ｔ２．１，Ｔ３．１，…と、反射電極制御用ＴＦＴＴ１．２，Ｔ２．２，Ｔ３．２，…とを配置したガラス基体ＴＦＴ基板４５上に、アクリル樹脂等の有機膜層で形成された凹凸層４６と、凹凸層４６の上面に形成された、アルミニウム（Ａｌ）等の反射率の高い金属膜からなる反射電極４７と、反射電極４７を含む凹凸層４６の上面に、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３色のレジストからなるカラーフィルタを順次配列して形成された色層４８と、色層４８の上面に形成されたインジウムチタンオキサイド（ＩＴＯ）等の透明導電膜からなるくし歯状画素電極４９とを順次、積層した構成を有している。

凹凸層４６はその表面をエッチングして凹凸を形成されていて、その上面に設けられた反射電極４７によって入射光を乱反射させることによって、出射する反射光の指向性を弱めることができるように構成されている。
反射電極４７は、凹凸層４６上に金属膜を形成したのち、この金属膜を、色層４８を形成する各色のカラーフィルタの位置ごとに、カラーフィルタと同程度の大きさにパターニングしエッチングすることによって、各色ごとに分割して形成されたものである。反射電極４７は、凹凸層４６を貫通してガラス基体ＴＦＴ基板４５の反射電極制御用ＴＦＴのＳ側に接続されている。
くし歯状画素電極４９は、色層４８の上面に各色のカラーフィルタの位置ごとに、印刷等の手法によって形成された、一定間隔の複数本の平行な導体線からなるくし歯状の形状を有している。くし歯状画素電極４９も、各導体線の基部を一括して、凹凸層４６を貫通してガラス基体ＴＦＴ基板４５の画素電極制御用ＴＦＴのＳ側に接続されている。

色層４８を構成するカラーフィルタは、それぞれ幅８０μｍ×長さ２４０μｍのＲ，Ｇ，Ｂの素子を順次配列することによって、２４０μｍ×２４０μｍのカラーの１画素を構成している。
色層４８の各色のカラーフィルタに対応するくし歯状画素電極４９のくし歯の幅は５μｍ程度であり、くし歯のピッチは２５μｍ程度である。
これに対して、マイクロカプセルの径は、各マイクロカプセル下に最低１つのくし歯が必要であることから、
（くし歯幅＋くし歯ピッチ）＜マイクロカプセル径 …（１）
の関係になるように選択する必要がある。

このような構造を有するＣＦ付きＴＦＴ基板９の上面に、ＥＰＤフィルム８をラミネートし、さらにＥＰＤフィルム８の上面に対向基板７をラミネートすることによって、この例のカラー電子ペーパー表示装置が形成される。
この例のカラー電子ペーパー表示装置では、ガラス基体ＴＦＴ基板４５上に、反射電極制御用ＴＦＴおよび画素電極制御用ＴＦＴと、色層４８を形成する各色のカラーフィルタと、反射電極およびくし歯状画素電極とが、予め位置決めしてパターニングして形成されているので、ＣＦ付きＴＦＴ基板９の上面にＥＰＤフィルム８をラミネートし、ＥＰＤフィルム８の上面に対向基板７をラミネートする際に、相互の厳密な位置合わせは不要である。

以下、この例のカラー電子ペーパー表示装置の動作を説明する。
(1) 白表示の場合
カラー電子ペーパー表示装置において白を表示する場合には、画素電極制御用ＴＦＴを経てくし歯状画素電極４９に白電圧（−１５Ｖ）を書き込むとともに、反射電極制御用ＴＦＴを経て反射電極４７にも白電圧（−１５Ｖ）を書き込む。
これによって、くし歯状画素電極４９と反射電極４７とが白電圧となるので、色層４８の側にＥＰＤフィルム８のマイクロカプセル内の黒粒子が集められるとともに、対向電極４２の側にマイクロカプセル内の白粒子が集められるので、対向基板７の側から見たとき白が表示される。

(2) 色（ＲＧＢ）表示の場合
明るい色表示を行う場合は、くし歯状画素電極４９に白電圧（−１５Ｖ）を書き込むとともに、反射電極４７に０Ｖを書き込む。また、暗い色表示を行う場合は、くし歯状画素電極４９に黒電圧（＋１５Ｖ）を書き込むとともに、反射電極４７に０Ｖを書き込む（図２の状態）。
これによって、くし歯状画素電極４９のくし歯には電圧がかかるが、くし歯間の色層上面には電圧がかからないので、マイクロカプセルのくし歯状画素電極４９のくし歯上の部分には白粒子または黒粒子が集まるが、くし歯間の部分には白粒子も黒粒子も集まらない。そのため、この部分のマイクロカプセルに対する入射光は色層４８のカラーフィルタを経て反射電極４７の面で反射し、カラーフィルタを経て再び出射するようになり、対向基板７の側から見たとき色層４８のカラーフィルタの色が表示される。
なおこの際、くし歯状画素電極４９に与える白電圧または黒電圧の大きさを制御することによって、表示される色に、階調を付与することもできる。

(3) 黒表示の場合
黒を表示する場合には、くし歯状画素電極４９に黒電圧（＋１５Ｖ）を書き込むとともに、反射電極４７にも黒電圧（＋１５Ｖ）を書き込む。
これによって、くし歯状画素電極４９と反射電極４とが黒電圧となるので、色層４８の側にＥＰＤフィルム８のマイクロカプセル内の白粒子が集められるとともに、対向電極４２の側にマイクロカプセル内の黒粒子が集められるので、対向基板７の側から見たとき黒が表示される。

以下、この例のカラー電子ペーパー表示装置において、反射率を測定した結果について説明する。反射率の測定にはスポット光を用い、入射角３０°、出射角０°の条件で測定を行った。
白表示と黒表示の場合は、モノクロＥＰＤディスプレイと同様であって、標準白色板に対して、白反射率４０％、黒反射率５％となり、従って白黒のコントラストが８となる結果が得られた。
色表示の場合は、透過で対ＮＴＳＣ比１０％の色度域の反射用カラーフィルタを用いて、上記の色度域で、くし歯状画素電極白電圧のとき反射率８％、およびくし歯状画素電極黒電圧のとき反射率１５％の結果が得られた。

このように、この例のカラー電子ペーパー表示装置によれば、制御電極として反射電極とくし歯状画素電極の２種類のものを設けたので、白状態と、ＲＧＢの色表示状態と、黒状態との３状態の表示を行うことができるようになった。
そして、カラーフィルタを設けたにもかかわらず、白と黒に対しては、モノクロの電子ペーパー表示装置の場合と変わらない反射率と白黒コントラストが得られた。

図３は、この例のカラー電子ペーパー表示装置の駆動波形を示すタイミングチャート
である。
図示のように、例えばデータ線の電圧（Ｄ電圧）が＋１５Ｖのとき、反射電極制御用ＴＦＴのゲート線に＋のパルス（Ｇ反射）を与えることによって、反射電極制御用ＴＦＴがオンして反射電極に＋１５Ｖの電圧（Ｐ反射）を書き込んで、反射電極制御用ＴＦＴのソース側に保持する。
またデータ線の電圧（Ｄ電圧）が０Ｖのとき、画素電極制御用ＴＦＴのゲート線に＋のパルス（Ｇくし歯）を与えることによって、画素電極制御用ＴＦＴがオンしてくし歯状画素電極に０Ｖの電圧（Ｐくし歯）を書き込んで、画素電極制御用ＴＦＴのソース側に保持する。

この例のカラー電子ペーパー表示装置は、ＴＦＴ基板上にカラーフィルタ層（色層）と反射電極及びくし歯状画素電極を設けて、その上にＥＰＤフィルムと対向基板とをラミネートする構造のため、微細なアライメントを必要とせずに表示装置の組み立てを行うことができ、製作が容易である。
また、各画素に対して、反射電極とくし歯状画素電極との２種類の制御電極を設けたので、１画素で、白状態と、ＲＧＢの色状態と、黒状態との３状態を表示することができ、これによって、白反射率４０パーセント、白黒コントラスト８を達成できるとともに、入射光を反射させる反射電極とカラーフィルタとの距離が近いので、反射して出射する色光の損失が少なく、明るいカラー電子ペーパー表示装置が実現される。
さらに、対向基板をプラスティック基板とすることができるので軽量化が可能である。 このように、この例によれば、簡易に明るいカラー電子ペーパー表示装置を実現できるとともに、低コスト化が可能である。

以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、表示装置の画素構成は任意であって、表示装置の規模の大小にかかわりなく、本発明のカラー電子ペーパー表示装置を実現することができる。

本発明のカラー電子ペーパー表示装置は、電子書籍や電子新聞等の各種のカラー化された電子ペーパー表示装置の場合に適用可能である。

本発明の一実施例であるカラー電子ペーパー表示装置における画素の構造を示す図である。 同実施例のカラー電子ペーパー表示装置の断面構造を示す図である。 同実施例のカラー電子ペーパー表示装置の駆動波形を示すタイミングチャートである。 モノクロＥＰＤアクティブマトリクスディスプレイの断面構造の例を示す図である。 カラーＥＰＤアクティブマトリクスディスプレイの断面構造の例を示す図である。 フィルム状のカラーフィルタ基板を用いた場合のカラーＥＰＤアクティブマトリクスディスプレイの断面構造の例を示す図である。

符号の説明

７ 対向基板
８ ＥＰＤフィルム
９ ＣＦ付きＴＦＴ基板
３１ カラーフィルタ
３２ 反射電極
３３ くし歯状画素電極
３４ 反射電極制御用ＴＦＴ
３５ 画素電極制御用ＴＦＴ
３６ データ線
３７ 反射電極制御用ゲート線
３８ 画素電極制御用ゲート線
４１ ＰＥＴ基板
４２ 対向電極
４３ マイクロカプセル
４４ バインダー
４５ ガラス基体ＴＦＴ基板
４６ 凹凸層
４７ 反射電極
４８ 色層
４９ くし歯状画素電極

Claims (7)

1. ガラス基板上に設けられた複数層の絶縁膜内に反射電極制御用トランジスタと画素電極制御用トランジスタとが配置されたＴＦＴ基板上に有機膜層を形成し、該有機膜層上に金属膜からなる反射電極を形成して前記有機膜層を貫通して前記ＴＦＴ基板内の反射電極制御用トランジスタに接続するとともに、前記反射電極を含む前記有機膜層上にそれぞれの反射電極に対応する位置ごとにに順次赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３色のカラーフィルタを配置して色層を形成し、該色層上のそれぞれのカラーフィルタに対応する位置ごとに透明導電膜からなるくし歯状画素電極を形成して前記有機膜層を貫通して前記ＴＦＴ基板内の画素電極制御用トランジスタに接続してなるカラーフィルタ付きＴＦＴ基板と、
   前記カラーフィルタ付きＴＦＴ基板の上面にラミネートされた、電気泳動素子を構成する複数個のマイクロカプセルを敷きつめてバインダーとともに封入してなるフィルム状のＥＰＤフィルムと、
   前記ＥＰＤフィルムの上面にラミネートされた、下面に対向電極を備えた透明基板からなる対向基板と
   を備えたことを特徴とするカラー電子ペーパー表示装置。
2. 前記対向基板を形成する透明基板が、プラスティック基板からなることを特徴とする請求項１記載のカラー電子ペーパー表示装置。
3. 前記有機膜層が、その上面に凹凸を形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のカラー電子ペーパー表示装置。
4. 前記反射電極が、前記有機膜層上に形成した金属膜をパターニングしエッチングして形成された、前記色層を構成する各色のカラーフィルタと同程度の大きさを有するものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一記載のカラー電子ペーパー表示装置。
5. 前記くし歯状画素電極が、前記各色のカラーフィルタ上に一定間隔で平行に配置された複数本の導体線からなり、各導体線の基部を一括して前記画素電極制御用トランジスタに接続されるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一記載のカラー電子ペーパー表示装置。
6. 前記マイクロカプセルの径が、前記くし歯状画素電極を構成する導体線の幅と該導体線のピッチとの和よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一記載のカラー電子ペーパー表示装置。
7. 前記金属膜が、アルミニウム（Ａｌ）からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一記載のカラー電子ペーパー表示装置。

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