JP5500329B1 - 電気泳動表示基板及びその検査方法並びに電気泳動表示装置 - Google Patents

Abstract

電気泳動表示基板は、電気泳動表示層が分散媒及び帯電した電気泳動インク表示素子（１５）を有し、第１の基板（１）はゲート線、データ線、薄膜トランジスタ、サブ画素電極（１０）、第１及び第２の電極（８、７）を有する容量素子（２０）、容量素子電極線（３、３Ａ、３Ｂ）、及び共通電極線（４、２５）を有し、薄膜トランジスタのソース・ドレイン端子（１２、１３）の一方はデータ線、他方はサブ画素電極及び第１の電極（８）に接続され、容量素子電極線は第２の電極（７）に接続され、第２の基板（２）の一方面に共通電極（１４）、他方面にカラーフィルタ層が形成され、共通電極は共通電極線に接続され、カラーフィルタ層は第２の基板に積層された透明な樹脂（６）と樹脂上のカラーフィルタ画素（２６、２７、２８、２９）とを有する。

Description

本発明は、電気泳動表示基板に関し、特に、簡単な構成の駆動回路を用いることで、電気泳動表示基板にドライバＩＣやケーブルを実装せずとも、電気泳動表示素子に電圧を印加して、全ての電気泳動表示素子を所定波長の色に変色させて表示検査を行うことが可能な電気泳動表示基板とそれを用いた電気泳動表示基板の検査方法、電気泳動表示装置に関する。

画像表示素子への電力の供給を切っても画像が保持される表示基板である電気泳動表示基板は実用化され電子書籍や電子棚札の表示基板として普及している。この実用化されている電気泳動表示基板で代表的なものは、Ｅ Ｉｎｋ社のマイクロカプセル型電気泳動表示基板とＳｉｐｉｘ社のマイクロカップ型電気泳動表示基板であり、前者はそれぞれ正と負に帯電した白と黒の着色粒子を無極性で透明な分散媒に分散させた液をマイクロカプセルに封入したものを表示素子として用い、電極が形成された基板に高密度に配置した平面形状の表示基板としている。一方後者では基板にマイクロカップと呼ばれる無数の窪みを形成し、この窪みに正または負に帯電した着色粒子と無極性の着色液を封入したシートを用い平面形状の表示基板としている。

どちらの方式とも帯電した着色粒子に電圧を印加することで静電引力により着色粒子が移動する電気泳動現象を利用しており、電圧の印加を止めても移動した着色粒子がその場に留まることにより画像の保持性を有する表示基板となっている。

これらの電気泳動表示基板で表示できる画像の色は帯電した着色粒子または着色液の色の組み合わせで決まり、フルカラーの画像を表示させるためにはＲＧＢやＣＭＹなどの三原色を用い、それらの混色によりフルカラーの画像を表示する必要がある。このとき、Ｒ、Ｇ、Ｂなど三原色の一色を表示する領域をサブ画素と呼び、三原色のサブ画素の組み合わせをカラー画素と呼ぶ。カラー画素を構成するサブ画素の組み合わせでサブ画素数が最小となるのは、Ｒのサブ画素、Ｇのサブ画素、Ｂのサブ画素をそれぞれ一つずつ含む三個のサブ画素からなるカラー画素である。

三原色を表示できる電気泳動表示基板は、（方法１）ＴＦＴなどのサブ画素電極単位に三原色の内の一色が表示できるように、粒子または着色液の色をＲ、Ｇ、ＢまたはＣ、Ｍ、Ｙに着色した表示素子を配列する方法、（方法２）白黒表示ができる電気泳動表示基板の表示面上にＲ、Ｇ、ＢまたはＣ、Ｍ、Ｙに着色したカラーフィルタをＴＦＴなどのサブ画素電極と合わせた位置に貼り付ける方法、がある。

方法１では表示素子自身の色で三原色を表示するため色純度の高い表示が期待できるが、ＴＦＴのサブ画素電極単位に表示素子を配列する必要があり電気泳動表示基板の作製工程が複雑となる問題がある。

一方、方法２では表示素子は既に実用化されている白黒表示の電気泳動表示基板を用い、三原色のカラーフィルタを追加することでフルカラー画像を表示する方法であり、複雑な工程を用いずとも実現可能な方法である。ただし、カラーフィルタを用いるため表現できる色域が方法１よりも狭くなってしまう欠点がある。

表現できる色域が狭くなってしまう欠点を改善するには、カラーフィルタを貼り合わせるための接着剤の透明度を高めカラーフィルタを通過する光のロスを低減すること、ＴＦＴのサブ画素電極とほぼ同じ大きさのカラー画素を有するカラーフィルタを位置精度よく貼り合わせ、電気泳動インク表示素子で反射する光を有効にカラーフィルタに取り込むことが考えられる。

カラーフィルタを用いた電気泳動表示基板のカラー化では表現できる色域が狭くなる欠点があり、その改善方法としてカラーフィルタを貼り付ける接着剤の透明度向上やカラーフィルタのカラー画素の拡大および基板のＴＦＴ画素への高精度での位置合わせがあり、発明者らは検討を重ねてきた。しかし、カラー画素が基板のＴＦＴ画素の大きさと近づくと貼り合わせ時の位置ずれの許容量が少なくなり、少しの位置ずれでカラー画素が目的のＴＦＴ画素の隣のＴＦＴ画素に掛かってしまい表現できる色域を大幅に低下させてしまうこととなった。

そこで発明者らは鋭意研究を重ね、カラー画素を電気泳動表示基板の表示面上に直接形成する方法を得た。これは、既存の白黒表示の電気泳動表示基板の表示面上に各種印刷方法によってカラー画素をＴＦＴの画素位置と対応する位置に印刷する方法である。既存の白黒表示の電気泳動表示基板の作製工程に大きな変更を加えることなく、カラー画素を直接形成したカラー電気泳動表示基板を作製するために以下の工程を検討した。

１．ＴＦＴ基板に電気泳動表示前面板を貼合
２．前面板上にインク受容層塗布形成
３．カラー画素印刷形成
４．保護フィルム貼合
５．オートクレーブ処理
６．前面板外周部を接着剤で防湿シール
７．ドライバＩＣとフレキシブルケーブルをＴＦＴ基板にＡＣＦ（異方性導電フィルム）で接着
８．コントローラ基板に接続し画像表示

前記カラー電気泳動表示基板の作製工程において、既存の白黒表示の電気泳動表示基板の作製工程に追加されるのは２および３の２工程のみとなっている。

特許第３８３７９４８号公報

しかしながら、前記の工程でカラー電気泳動表示基板を作製する場合、カラー画素を印刷形成した段階ではカラーフィルタの検査が困難であることが分かった。一般的にカラーフィルタは透明な基板に形成されており、カラー画素のサイズや色濃度、抜けの有無などを検査工程で確認している。その際、同一の光源や同色の背景を用いて一つ一つのカラー画素を確認している。しかし、電気泳動表示基板上に直接形成したカラーフィルタでは、背景となる電気泳動インク表示素子の色が基板ごとや基板内の部位ごとで一定ではなく、不定形な模様となっている。これは、電気泳動表示前面板をＴＦＴ基板に貼合する際に静電気によって電気泳動インク表示素子中の電気泳動粒子が動いてしまい、電気泳動インク表示素子ごとに一定ではない発色状態となってしまうことに起因する。

発色状態を一定にするためには、全ての電気泳動インク表示素子に一定の電圧を印加する必要があるが、このためにはＴＦＴを駆動するためのドライバＩＣと、コントローラとの電気的接続をとるためのフレキシブルケーブルをＴＦＴ基板に実装する必要がある。しかしながら、これらの部品をＴＦＴ基板上に実装してしまうと、工程４の保護フィルム貼合が困難となり、既存の工程を大きく変更する必要が生じてしまう。また、カラーフィルタに不良が見つかった場合には、電気泳動インク表示素子を発色するために実装した部品が無駄となってしまう。

上記のような事情に鑑みて、本発明の目的は、電気泳動表示基板上に直接形成したカラーフィルタの検査を実施するために、ドライバＩＣやフレキシブルケーブルなどの部品をＴＦＴ基板上に実装せずとも、電気泳動インク表示素子を一定の色に発色させることが可能なＴＦＴ基板を用いた電気泳動表示基板、及びその検査方法、並びに電気泳動表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、第１の基板、第２の基板、および、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された電気泳動表示層を含む電気泳動表示基板であって、前記電気泳動表示層は、分散媒および正または負に帯電した少なくとも１種類の電気泳動インク表示素子を有し、前記第１の基板は、複数のゲート線、複数のデータ線、各前記ゲート線と各前記データ線との交点に配置された薄膜トランジスタ、サブ画素電極、第１の電極および第２の電極を有する容量素子、複数の容量素子電極線、および、共通電極線を有し、前記薄膜トランジスタのソース端子とドレイン端子とのうちの一方は前記データ線に接続されており、前記薄膜トランジスタのソース端子とドレイン端子とのうちのもう一方は、前記サブ画素電極および前記容量素子の前記第１の電極に接続されており、前記容量素子電極線は前記容量素子の前記第２の電極に接続されており、前記第２の基板の一方の面には共通電極が、もう一方の面にはカラーフィルタ層が形成されており、前記共通電極は前記第１の基板の前記共通電極線に接続されており、前記カラーフィルタ層は、前記第２の基板に積層された透明な樹脂と、前記透明な樹脂上に形成されたカラーフィルタ画素とを有していることを特徴とする電気泳動表示基板を提供する。

好ましくは、前記電気泳動インク表示素子を有する前記電気泳動表示層はマイクロカプセル型電気泳動表示を行う。また好ましくは、前記電気泳動インク表示素子を有する前記電気泳動表示層はマイクロカップ型電気泳動表示を行う。さらに好ましくは、前記カラーフィルタ層が、赤、緑、青またはシアン、マゼンタ、イエローの三原色の前記カラーフィルタ画素を含むカラーフィルタである。

また、前記第１の基板は、前記複数の容量素子電極線のそれぞれに共通に接続された電極パッドを有していてもよい。また、前記第１の基板は、前記複数の容量素子電極線の一部の本数の容量素子電極線に共通に接続された電極パッドを、互いに電気的に分離された状態に複数有していてもよい。

また、前記サブ画素電極と前記共通電極とを電圧印加電極とする無機エレクトロルミネッセンス素子を有していてもよい。例えば、前記無機エレクトロルミネッセンス素子は、薄膜型無機エレクトロルミネッセンス素子または分散型無機エレクトロルミネッセンス素子である。

また本発明は、前記電気泳動表示基板と、前記容量素子電極線に印加する電圧を含む電圧を生成する電圧出力機とを有していることを特徴とする電気泳動表示装置を提供する。また本発明は、前記電気泳動表示基板と、前記容量素子電極線に印加する電圧を含む電圧を生成する電圧出力機と、前記電圧出力機の直流出力電圧を交流電圧に変換して前記無機エレクトロルミネッセンス素子の印加に用いる電圧を生成するＤＣ−ＡＣインバータとを有していることを特徴とする電気泳動表示装置を提供する。

また本発明は、前記電気泳動表示基板に対して、前記第１の基板に設けられた、前記共通電極線に接続された第１の検査用電極と前記容量素子電極線に接続された第２の検査用電極との間に前記電気泳動インク表示素子を前記カラーフィルタ層を通して変色させ得る電圧を印加することにより、前記電気泳動表示基板の前記電気泳動表示層が有する全ての電気泳動インク表示素子を前記カラーフィルタ層を通して所定波長の色に変色させて表示検査を行う電気泳動表示基板の検査方法を提供する。

また本発明は、前記複数の容量素子電極線のそれぞれに共通に接続された電極パッドを有する電気泳動表示基板に対して、前記第１の基板に設けられた、前記共通電極線に接続された第１の検査用電極と前記容量素子電極線に接続された前記電極パッドからなる第２の検査用電極との間に前記電気泳動インク表示素子を前記カラーフィルタ層を通して変色させ得る電圧を印加することにより、前記電気泳動表示基板の前記電気泳動表示層が有する全ての電気泳動インク表示素子を前記カラーフィルタ層を通して所定波長の色に変色させて表示検査を行う電気泳動表示基板の検査方法を提供する。

また本発明は、前記複数の容量素子電極線の一部の本数の容量素子電極線に共通に接続された電極パッドを、互いに電気的に分離された状態に複数有する電気泳動表示基板に対して、前記第１の基板に設けられた、前記共通電極線に接続された第１の検査用電極と前記容量素子電極線に接続された前記電極パッドからなる第２の検査用電極のいずれか１つ以上との間に前記電気泳動インク表示素子を前記カラーフィルタ層を通して変色させ得る電圧を印加することにより、前記電気泳動表示基板の前記電気泳動表示層が有する全ての電気泳動インク表示素子のうちの、前記いずれか１つ以上の前記第２の検査用電極に対応した電気泳動インク表示素子を、前記カラーフィルタ層を通して所定波長の色に変色させて表示検査を行う電気泳動表示基板の検査方法を提供する。

本発明によれば、各サブ画素に存在する薄膜トランジスタを駆動させなくとも、全てのサブ画素電極と共通電極とに電圧を印加でき、電気泳動表示層の電気泳動表示素子を所定波長の色に変色させることが可能となり、ＴＦＴを駆動するためのドライバＩＣや、コントローラとの電気的接続をとるためのフレキシブルケーブルをＴＦＴ基板に実装しなくても、電気泳動表示層上に形成したカラーフィルタを検査することが可能となる。

図１Ａは、本発明の電気泳動表示基板の構成を示す断面図である。 図１Ｂは、図１Ａの電気泳動表示基板が備える１サブ画素分の構成を示す断面図である。 図１Ｃは、図１Ａの電気泳動表示基板が備えるカラーフィルタの配列を示す上面図である。 図１Ｄは、図１Ａの電気泳動表示基板が備える電気泳動インク表示素子のマイクロカプセルの構成図である。 図２は、本発明の電気泳動表示基板の画素構成を示す回路図である。 図３は、本発明の電気泳動表示基板に形成された配線を示す上面図である。 図４は、本発明の電気泳動表示基板を用いた電気泳動表示装置の構成を示すブロック図である。 図５Ａは、本発明の電気泳動表示基板を用いた電気泳動表示装置の他の構成を示すブロック図である。 図５Ｂは、図５Ａの電気泳動表示装置の一方の分割領域における画素構成を示す回路図である。 図５Ｃは、図５Ａの電気泳動表示装置の他方の分割領域における画素構成を示す回路図である。 図６Ａは、本発明の、第１の無機エレクトロルミネッセンス素子を備えた電気泳動表示基板の構成を示す断面図である。 図６Ｂは、本発明の、第２の無機エレクトロルミネッセンス素子を備えた電気泳動表示基板の構成を示す断面図である。 図６Ｃは、図６Ａまたは図６Ｂの電気泳動表示基板を用いた電気泳動表示装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の電気泳動表示基板について、図面を用いて詳細に説明する。本実施の形態においては、電気泳動インク表示素子として透明な分散媒と正または負に帯電した白または黒の電気泳動粒子とが封入されたマイクロカプセルを用い、ディスプレイ表面にカラーフィルタをインクジェット印刷で形成したカラー電気泳動表示基板を例示して本発明を説明する。なお、本発明は以下に限定されるものではない。

本発明の電気泳動表示基板は、図１Ａ〜図１Ｄに示すような構成をしている。

図１Ａは電気泳動表示基板の断面図、図１Ｂは１サブ画素分の構成を示す断面図、図１Ｃはカラーフィルタの配列を示す平面図である。図１Ｄは電気泳動インク表示素子のマイクロカプセルの構成図である。

この電気泳動表示基板は、図１Ａに示すように、ガラスや高分子樹脂フィルム、例えばポリエチレンテレフタレート、アクリル、ポリカーボネート、ポリプロピレンなどの透明な絶縁性の第２の基板（２）の一方の面に、共通電極（１４）である透明導電膜（ＩＴＯ膜など）が形成してあり、この透明導電膜上に、図１Ｂに示すように、電気泳動インク表示素子（１５）であるマイクロカプセルを光透過性を有するバインダ樹脂（１６）中に均一に分散した液を、スクリーン印刷、スピンコート、ディップコートなどの各種コーティング方法により塗布し乾燥して膜厚２０〜６０μｍ程度のマイクロカプセル層が形成されている。

このマイクロカプセル層の前記共通電極（１４）と接していない側の面には、導電性接着剤層（１７）が形成されており、マイクロカプセル層と導電性接着剤層（１７）とを合わせて電気泳動表示層と呼ぶ。電気泳動表示層には、分散媒と、少なくとも１種類の電気泳動インク表示素子（１５）とが含まれていればよい。ここでは、電気泳動インク表示素子を有する電気泳動表示層はマイクロカプセル型電気泳動表示を行うものであるが、マイクロカップ型電気泳動表示を行うものであってもよい。また、第２の基板（２）と共通電極（１４）とマイクロカプセル層との積層体を電気泳動表示前面板と呼ぶ。この電気泳動表示前面板は導電性接着剤層（１７）を介してＴＦＴ基板のサブ画素電極（１０）に接着されている。その結果、全面電極である共通電極（１４）と画素単位に分割されたサブ画素電極（１０）とが一定の間隔で電気泳動インク表示素子（１５）であるマイクロカプセルを挟んで対向している。

また、この電気泳動表示基板の透明な絶縁性の第２の基板（２）の共通電極（１４）やマイクロカプセル表示層が積層されていない面には、カラーフィルタ層が形成されている。このカラーフィルタ層は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色のカラーフィルタ画素を含み、各カラー画素はそれぞれＴＦＴ基板のサブ画素電極（１０）と対向する位置に形成されている。これらのカラーフィルタ画素はインクジェット印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷などの各種印刷法により形成されている。特にインクジェット印刷によりカラーフィルタ画素を形成する場合には、透明な絶縁性の第２の基板（２）の表面にウレタンやアクリルなどの透明な樹脂からなるインク受容層（６）が形成され、当該インク受容層（６）上にカラーフィルタ画素が形成される。

カラーフィルタ層は図１Ｃに示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色のカラー画素が行方向および列方向に整然と配置された二次元配列で、特に、同じ色が列方向に連なるようなストライプ配列でＴＦＴ基板のサブ画素電極（１０）と対向する位置に形成されている。

この電気泳動表示基板における電気泳動インク表示素子（１５）は、図１Ｄに示すように、光透過性を有する中空の直径２０〜６０μｍ程度のカプセル殻（１６）を有している。このカプセル殻（１６）は、メタクリル酸樹脂、ユリア樹脂、アラビアゴム等で形成され、その内部には光透過性を有し粘性の高い、シリコーンオイルや長鎖炭化水素などの無極性の分散媒（１７）が充填されている。この分散媒（１７）には酸化チタンからなる正に帯電した白色粒子（１８）とカーボンブラックからなる負に帯電した黒色粒子（１９）とが分散している。

この電気泳動インク表示素子（１５）を二つの電極で挟み、それぞれの電極に電圧を印加すると、正電圧を印加した電極側には負に帯電した黒色粒子（１９）が、負電圧を印加した電極側には正に帯電した白色粒子（１８）が分散媒中を移動する電気泳動を引き起こす。

次に、本発明の電気泳動表示基板の電気泳動表示層へ電圧を印加する機能を有するＴＦＴ基板の構成について図１Ｂを用いて説明する。ＴＦＴ基板はガラスなどの平滑な表面を有する第１の基板（１）に容量素子電極線（３）、第１の電極（８）と第２の電極（７）とによって誘電体膜（９）を挟持した容量素子（２０）、ゲート、ソース、およびドレインの三端子を有するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、サブ画素電極（１０）を含むスイッチングセグメントを有する。スイッチングセグメントを構成する各電子部品は、容量素子電極線（３）に第２の電極（７）が接続され、サブ画素電極（１０）には第１の電極（８）とＴＦＴのドレイン端子（１３）とが接続されている。前記ＴＦＴはゲート端子（１１）、ソース端子（１２）、およびドレイン端子（１３）を有し、ソース・ドレイン端子間に流れる電流をゲート端子（１１）に印加した電圧で制御する機能を有する。また、前記容量素子（２０）は誘電体膜（９）を第１の電極（８）と第２の電極（７）とで挟持した構造となっており第１の電極（８）と第２の電極（７）との間に電流を流すと、容量素子（２０）に電荷が蓄えられ、電流の供給を止めると蓄えた電荷を放出する、充電・放電の機能を有する。

ここでＴＦＴのソースとドレインについて説明する。ＴＦＴのソースとドレインはＮ型トランジスタでは電位の低いほうがソースと定義され、Ｐ型トランジスタでは電位の高い方がソースと定義される。本発明の電気泳動表示基板ではサブ画素電極（１０）に正負の電圧が印加されるようにＴＦＴのソースまたはドレインに電圧が印加されるため、定義上印加する電圧の正負によってＴＦＴのソースとドレインとが入れ替わる。本明細書では説明を明瞭とする目的から、サブ画素電極（１０）に接続されているほうをドレインと呼び、他方をソースと呼ぶこととする。

本発明の電気泳動表示基板では第１の基板（１）に前記スイッチングセグメントが行列方向に複数配列されＴＦＴ基板となっている。このような構成とすることで、任意の画像を表示することができる。具体的には、本発明の電気泳動表示基板の第２の基板（２）の共通電極（１４）をＩＴＯなどの透明電極とし、第１の基板（１）のサブ画素電極（１０）をＴＦＴなどにより印加する電圧のオン−オフおよび正負を制御できるようにすることで、サブ画素電極単位ごとに白色粒子（１８）および黒色粒子（１９）の移動状態を制御して透明電極側から入射した光の反射量を任意に変化させることで、所望の画像を表示することができる。

また、本発明の電気泳動表示基板ではサブ画素電極単位で赤色（Ｒ）カラー画素（２６）、緑色（Ｇ）カラー画素（２７）、青色（Ｂ）カラー画素（２８）の三原色のカラー画素がサブ画素電極（１０）と対向する第２の基材表面に形成されているため、各サブ画素では電気泳動インク表示素子（１５）の光の反射量に応じて、任意の明るさの赤色、緑色、青色をそれぞれ独立に表示することが出来る。これにより、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のサブ画素の組み合わせを一つの画素（２９）として扱うと、三原色の混色によりフルカラーでの画像の表示が可能となる。三原色は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）であってもよい。

図２に本発明を適用した電気泳動表示基板の１サブ画素分の等価回路を示す。

図２の等価回路を用いて本発明の電気泳動表示基板の各部材の電気的な接続関係を説明する。図２はｉ行ｊ列目のスイッチングセグメントとそれにより駆動される電気泳動インク表示素子（１５）の電気的接続関係を示している。サブ画素電極（１０）にはＴＦＴのドレイン端子（１３）と容量素子（２０）の第１の電極（８）とが接続されており、電気的に同位となっている。また、共通電極（１４）は共通電極線（４）と接続されている。また、容量素子（２０）の第２の電極（７）は容量素子電極線（３）と接続されており、他のスイッチングセグメントの容量素子（２０）の第２の電極（７）と電気的に同位となっている。ＴＦＴのゲート端子（１１）はｊ列目ゲート線に接続されており、ｊ列に並んだ全てのスイッチングセグメントのゲート端子（１１）が一本のゲート線で接続されている。また、ＴＦＴのソース端子（１２）はｉ行目のデータ線に接続されており、ｉ行方向に並んだ全てのスイッチングセグメントのＴＦＴのソース端子（１２）が一本のデータ線で接続されている。

本発明の電気泳動表示基板ではサブ画素電極（１０）がｉ行ｊ列のｉ×ｊ個ある場合、ｉ本のデータ線、ｊ本のゲート線があり、容量素子電極線（３）は少なくともｉまたはｊ本存在する。また、共通電極線（４）は共通電極（１４）と接続された少なくとも１本が存在する。これらのゲート線、データ線、容量素子電極線、および共通電極線はそれぞれが電気的に絶縁関係となって存在している。

このような構成の電気泳動表示基板とすることで、ゲートドライバＩＣやデータドライバＩＣ、電気泳動インク表示素子駆動用やＴＦＴ動作用の電力を供給するためのフレキシブルケーブルが実装されておらず各スイッチングセグメントのＴＦＴを動作させることが出来ない状態において、全てのスイッチングセグメントのサブ画素電極（１０）に電圧を印加して電気泳動表示層を駆動することが可能となる。具体的には、共通電極線（４）と容量素子電極線（３）とに電圧を印加することで容量素子（２０）を介してサブ画素電極（１０）と共通電極（１４）との間に電圧が印加され、電気泳動表示層の電気泳動インク表示素子（１５）を白色や黒色など任意の反射率状態にできる。例えば、共通電極線（４）を規準電位とした場合、容量素子電極線（３）に正電圧を印加すると電気泳動インク表示素子の負に帯電した黒粒子がサブ画素電極（１０）側に泳動し、正に帯電した白色粒子（１８）が観察側となる共通電極側に泳動して表示色が白色となる。この際、全てのサブ画素電極（１０）は並列接続となっているため、全てのサブ画素を構成する電気泳動インク表示素子（１５）には同電圧が印加され、表示色はほぼ同じ反射率の白色となる。これにより、電気泳動表示基板上に直接形成したカラーフィルタの検査を実施する際に、画面内の全てのカラー画素をほぼ同じ反射率の白色を規準として評価することができ、各種ドライバＩＣやフレキシブルケーブルなどの部品をＴＦＴ基板上に実装せずともカラーフィルタの検査が可能となる。

図３は本発明の電気泳動表示基板に形成された配線を示す上面図である。第１の基板（１）の中央に、電気泳動インク表示層が形成された第２の基板（２）が貼られており、第２の基板（２）に形成された共通電極（１４）であるＩＴＯ膜の一部が、共通電極接続部（２１、２４）において、第１の基板（１）の共通電極線と、銀など金属を主成分とする導電性接着剤（５）で接続されている。この図では共通電極線は検査用の電圧印加プローブを当てるための第１の検査用電極（２２）と接続した共通電極線Ａ（４）と電気泳動表示基板に画像を表示させるための制御装置であるコントローラと電気的に接続するためのコネクタ電極とした共通電極線Ｂ（２５）との２本存在するが、どちらも同じ共通電極（１４）であるＩＴＯ膜に接続されていることから電気的に同位となっている。本発明では共通電極線は第１の基板（１）上に少なくとも一本あればよいが、電気的に同位であれば複数本あってもよく、配線を簡単とするために同図では２本記載した。第１の基板（１）の第２の基板（２）が貼られていない外周部には、ゲートドライバＩＣを設置するための領域とデータドライバＩＣを設置するための領域と、これらの領域から引かれた配線を一箇所にまとめたコネクタ領域とがある。また、複数の容量素子電極線（３）は一本にまとめられ、第２の検査用電極（２３）に接続され、前記コネクタ領域まで配線されている。コネクタ領域にはコネクタ電極が等間隔に並んでおり、コネクタ電極はゲートドライバＩＣ制御用電極、データドライバＩＣ制御用電極、共通電極線Ｂ（２５）、および容量素子電極線（３）を含む。第１の検査用電極（２２）と第２の検査用電極（２３）との間に電気泳動インク表示素子（１５）をカラーフィルタ層を通して変色させ得る電圧を印加することにより、電気泳動表示基板の電気泳動表示層が有する全ての電気泳動インク表示素子（１５）をカラーフィルタ層を通して所定波長の色に変色させて表示検査を行うことができる。

図４は図３で説明した本発明の電気泳動表示基板にゲートドライバＩＣ（３１）、データドライバＩＣ（３２）、およびフレキシブルケーブル（３３）を実装し、電気泳動表示基板の動作用コントローラ（３４）を接続した電気泳動表示装置の上面図である。ゲートドライバＩＣ（３１）はゲートドライバＩＣ設置領域に、データドライバＩＣ（３２）はデータドライバＩＣ設置領域に、フレキシブルケーブル（３３）はコネクタ領域にそれぞれＡＣＦを用いて接着されている。また、ＣＰＵ（３４ａ）とメモリー（３４ｂ）と通信装置（３４ｃ）と電池（３４ｄ）と電圧出力機（３４ｅ）とを搭載したコントローラ（３４）が前記フレキシブルケーブル（３３）を用いて電気泳動表示基板と接続されている。
共通電極線Ｂ（２５）と容量素子電極線（３）とはフレキシブルケーブル（３３）を介してコントローラ（３４）上に設けられたそれぞれの電圧出力端子（図示せず）と接続されている。コントローラ（３４）はこれら電圧出力端子から、共通電極線Ｂ（２５）にはコモン電位を、容量素子電極線（３）には＋または−の電位を供給する。コモン電位は典型的には０Ｖである。電圧出力機（３４ｅ）は、電池（３４ｄ）の出力電圧を入力として上記コモン電位、及び、上記＋または−の電位を生成し、スイッチング素子（図示せず）によってそれぞれの電圧出力端子から出力する。また、電圧出力機（３４ｅ）は、ＣＰＵ（３４ａ）、メモリー（３４ｂ）、および通信装置（３４ｃ）の電源電圧を生成して出力する。

なお、図３では、複数ある容量素子電極線（３）は一本にまとめられ、電極パッドである第２の検査用電極（２３）に共通に接続され、コネクタ領域まで配線されているが、本実施形態では容量素子電極線の配線態様はこれに限られない。例えば、図５Ａに示すように、画面をＡ領域（４１ａ）とＢ領域（４１ｂ）とに分割し、当該領域のそれぞれに、当該領域間で互いに電気的に分離された容量素子電極線を設けるようにしてもよい。この場合に、例えば、Ａ領域（４１ａ）の容量素子電極線を容量素子電極線（３Ａ）として電極パッドである第２の検査用電極（２３Ａ）に接続するとともに、Ｂ領域（４１ｂ）の容量素子電極線を容量素子電極線（３Ｂ）として電極パッドである第２の検査用電極（２３Ｂ）に接続するようにしてもよい。第２の検査用電極（２３Ａ）と第２の検査用電極（２３Ｂ）とは互いに電気的に分離されている。このような構成とすることで、Ａ領域（４１ａ）とＢ領域（４１ｂ）とのそれぞれを独立に電圧を印加できるようになる。領域を複数に分割することにより、容量素子電極線を使用してエリア別にカラー表示することができる。
なお、分割数は２に限らず使用用途に応じて任意に決めてよい。また、分割グループ間で容量素子電極線の本数は異なっていてもよい。分割態様についても、隣接する領域ごとの分割に限らず、互いに隣接しない離れた画素行どうしが同じグループに属するなど、任意の位置の１以上の容量素子電極線で１グループを構成するように分割されてよい。このように、本実施形態では、複数の容量素子電極線の一部の本数の容量素子電極線に共通に接続された電極パッドを、互いに電気的に分離された状態に任意の複数だけ有していてよい。これにより、共通電極（１４）と選択したいずれか１つ以上の前記第２の検査用電極との間に、電気泳動インク表示素子をカラーフィルタ層を通して変色させ得る電圧を印加し、当該第２の検査用電極に対応した電気泳動インク表示素子を、カラーフィルタ層を通して所定波長の色に変色させて表示検査を行うことができる。

図５Ｂに、図５ＡにおけるＡ領域（４１ａ）の１サブ画素分の等価回路を示す。また、図５Ｃに、図５ＡにおけるＢ領域（４１ｂ）の１サブ画素分の等価回路を示す。図２の等価回路と異なるところは、図５Ｂでは図２の容量素子電極線（３）が容量素子電極線（３Ａ）に置き換わっていることであり、図５Ｃでは図２の容量素子電極線（３）が容量素子電極線（３Ｂ）に置き換わっていることである。

ところで、電気泳動方式の電子ペーパーでは反対の電位に帯電した白、黒の粒子に対し電圧を一定時間印加する事で粒子を泳動させ画像を表示している。このとき、白、黒の粒子それぞれに印加した総電力量（電圧と印加時間との積）は等しい事が望ましく、一定電圧で駆動する電子ペーパーの画像書き換え駆動の場合には、＋と−に電圧を印加した時間ができるだけ等しくなるような電圧の印加を行っている。実際には画像書き換え前の状態、すなわち着色粒子の白、黒どちらが画素電極側（または表示面側の透明電極側）にあったかによって電圧の印加方法を変える手法をとっている。しかしながら、長期間画像の書き換えを繰り返した電子ペーパーにおいて、意図した表示に書き換わらない現象が発生する。これは、ゴーストと呼ばれ、書き換え前に表示していた画像の影響が書き換え後の画像に現れる、つまり新しい画像に前の画像がうっすらと残った表示となる現象である。ゴーストが発生するようになってしまった電子ペーパーを回復するには、通常よりも高い電圧を印加したり、高速で正負を切り替えたりすることが効果的であるが、汎用的なドライバＩＣにはこのような電圧出力機能は無く、ゴースト回復の為に機能を追加する事はコスト増加を招く。そこで、コントローラ３４側にゴースト回復用の出力機能を持たせドライバＩＣやＴＦＴを介さない別系統で電子ペーパーを駆動させる方法が現実的である。ゴースト回復用の出力電圧は、例えば電圧出力機（３４ｅ）で生成し、容量素子電極線（３、３Ａ、３Ｂ）に印加される。

また、本発明の電気泳動表示基板は、多色表示電子ペーパーの駆動にも適している。従来、例えば、電気泳動粒子に第一の粒子が白、第二の粒子が黒、第三の粒子が赤の３粒子を用いた３色表示電子ペーパーを駆動する際、一般的には色によって帯電量の異なる粒子（白：＋１５Ｖ、黒：−１５Ｖ、赤：＋５Ｖ）に対して画素のＴＦＴを通して３種類の異なる電位の電圧を印加する。このとき、ドライバＩＣ（データドライバＩＣ）による電圧出力は＋１５Ｖ、−１５Ｖ、＋５Ｖの３値をとる必要がある。例えば白、黒、赤系から白、黒、青系への変更など第三の粒子のみを変更した際に青粒子の帯電量が赤粒子と異なる場合には、それに応じた電圧の出力ができるドライバＩＣに変更する必要があり、ＴＦＴやドライバＩＣなどの駆動部品の汎用性が低下してしまう。
一方、本発明の電気泳動表示基板が備えるＴＦＴ基板では、画素のＴＦＴを介さずに電気泳動粒子に電圧を印加することができる。容量素子電極線（３、３Ａ、３Ｂ）経由の回路があるため、白と黒の粒子は画素のＴＦＴおよびドライバＩＣ（データドライバＩＣ（３２））からの駆動、青色粒子は容量素子（２０）およびコントローラ（３４）上に設けた電圧出力機（３４ｅ）からの駆動とすることが可能となり、コントローラ（３４）上の電圧出力機（３４ｅ）の設定を変更する事で第三の粒子の泳動電圧に容易に対応が可能となる。

また、一般に、電気泳動方式の電子ペーパーは反射型表示であるため、暗所での視認性が低い。そのため、ディスプレイをライトで照らしたり、表示面上にフロントライトを設置して明るくしたりする工夫がされている。しかしながら、光源を別途設置する方法では電子ペーパーの特徴の一つである薄さを犠牲にすることとなり好ましくない。そこで、電子ペーパーの表示素子内に発光層を設ける方法が検討されている。この方法では、交流電圧の印加により発光する無機エレクトロルミネッセンスの発光を使用することで、暗所においての視認性を確保する。ただし、この方法をとる場合には駆動装置に工夫が必要となる。電気泳動方式の電子ペーパーは、駆動電圧が１５Ｖ程度と低く、ＬＣＤ向けに設計された一般的なアモルファスシリコンＴＦＴと大きく異ならない構成のＴＦＴを用いて動作する事ができ、製造コストを低く抑える事ができている。しかし、無機エレクトロルミネッセンス素子を発光させるためには高電圧を印加する必要があり、ＴＦＴの耐圧を上げるためにゲート絶縁膜を厚くするなどの特別の設計が必要となる。
無機エレクトロルミネッセンス素子には硫化亜鉛に銅やマンガンをドープしたものを用い、例えば、図６Ａに示すような第２の基板（２）の透明電極（共通電極（１４））上に薄く形成した薄膜型無機エレクトロルミネッセンス素子（１００）や図６Ｂに示すような電気泳動インク表示素子のマイクロカプセルと混在させた分散型無機エレクトロルミネッセンス素子（１０１）を用いる事ができる。これら無機エレクトロルミネッセンス素子は、サブ画素電極（１０）と共通電極（１４）とを電圧印加電極とする。交流電圧出力は、図６Ｃに示すように、コントローラ（３４）上に直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ−ＡＣインバータ（３４ｆ）を搭載する事で行う。このとき出力される交流電圧は４００〜２０００ヘルツ、１００〜２００Ｖが望ましい。

（実施例）
以下に、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

図１Ａおよび図１Ｂに示す断面構造を有する対角３インチの電気泳動表示基板を作製した。第１の基板（１）として厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラスを用いた。表面には７２０行３２０列のサブ画素電極（１０）（行方向の辺が約８０μｍ、列方向の辺が約２４０μｍ）が行列状に配列しており、それぞれのサブ画素電極（１０）にはＴＦＴと容量素子（２０）とが一つずつ接続されている。サブ画素電極（１０）、ＴＦＴ、容量素子（２０）およびそれらを接続する各種電極線はプラズマ気相堆積法を用いて、約４００度のプロセス温度で作製した。これをＴＦＴ基板とする。

表示部にはマイクロカプセル型の電気泳動インク表示素子（１５）を用いた。第２の基板（２）として厚さが１００μｍのＰＥＴフィルムに透明導電膜として膜厚１０００ÅのＩＴＯ膜をスパッタリング法にて形成し、ＩＴＯ膜面にマイクロカプセルをウレタン樹脂を主成分とするバインダ樹脂で分散させた液を塗布し、乾燥させて厚さ４０μｍのマイクロカプセル表示層を形成した。このマイクロカプセル表示層上にアクリル樹脂を主成分とする導電性接着剤を塗布し乾燥させて接着面を形成し、前記ＴＦＴ基板のサブ画素電極（１０）面に８０℃の熱ラミネータで貼り付けた。第２の基板（２）であるＰＥＴフィルムのＩＴＯ膜の一部を、第２の基板（２）であるＴＦＴや容量素子や各種配線を形成したガラス板上の共通電極線に、銀を主成分とする導電性接着剤（５）で接続し、電気泳動表示基板を作製した。

次に、第２の基板（２）のＩＴＯ膜を形成していない面にウレタン樹脂を主成分とする透明な樹脂を塗布し乾燥させ、膜厚１０μｍのインク受容層（６）を形成した。第１の基板（１）のサブ画素電極（１０）に対応する位置に各色のカラー画素が位置するように、第２の基板（２）のインク受容層（６）上に、サブ画素電極（１０）の行方向の辺が約７０μｍ、列方向の辺が７７ｍｍのカラー画素を、行方向に赤、緑、青の順に繰り返して各色２４０本インクジェット印刷で形成した。

作製した電気泳動表示基板の色を確認すると、全域にわたり暗い灰色となっていて、不規則に明るい領域が見られた。これはマイクロカプセルの作製過程で白色粒子と黒色粒子とが各カプセル内で混ざり合っていることと、第１の基板（１）のサブ画素電極（１０）にマイクロカプセル表示層を貼り付ける際に生じた静電気により、部分的に白色粒子と黒色粒子とが泳動したこととによる。

次に、第１の基板（１）上の共通電極線（４）を規準電位として容量素子電極線（３）に＋１５Ｖの電圧を２００ミリ秒印加して、マイクロカプセル表示層を白色発色状態としカラーフィルタの検査を実施した。青色のカラー画素に１本抜けが発見されたため、インクジェット印刷で抜けた部分の青色のカラー画素を印刷し直した。次に、カラーフィルタ上に透明なアクリル接着剤によって透明な１００μｍ厚のＰＥＴフィルムに酸化珪素膜からなる水蒸気バリア層とハードコート層とを積層した保護フィルムを接着し、６０℃、０．４５ＭＰａのオートクレーブに入れて２０分間加熱・加圧処理し、作製過程で各部材積層間に存在する微小な気泡を、電気泳動表示基板を構成する各種樹脂中に溶かし込んだ。次に、外周をエポキシ系のシール材で封じ、ゲートドライバＩＣとデータドライバＩＣおよびコントローラと接続用のフレキシブルケーブルをＡＣＦで接着し、２４０行３２０列のフルカラー電気泳動表示基板を作製した。

次に、ＣＰＵとメモリーと通信装置と電池とを搭載したコントローラをフレキシブルケーブルで接続して、電気泳動表示基板に画像データを送り、フルカラーの画像を表示できた。

本発明は、電子ペーパー等の表示装置に適用可能である。

１…第１の基板
２…第２の基板
３、３Ａ、３Ｂ…容量素子電極線
４…共通電極線
５…金属を主成分とする導電性接着剤
６…インク受容層
７…第２の電極
８…第１の電極
９…誘電体膜
１０…サブ画素電極
１１…ゲート端子
１２…ソース端子
１３…ドレイン端子
１４…共通電極（ＩＴＯ膜）
１５…電気泳動インク表示素子
１６…バインダ樹脂
１７…導電性接着剤層
１８…白色粒子
１９…黒色粒子
２０…容量素子
２１…共通電極接続部
２２…第１の検査用電極
２３、２３Ａ、２３Ｂ…第２の検査用電極
２４…共通電極接続部
２５…共通電極線
２６…赤色カラー画素
２７…緑色カラー画素
２８…青色カラー画素
２９…画素
３１…ゲートドライバＩＣ
３２…データドライバＩＣ
３３…フレキシブルケーブル
３４…コントローラ
３４ａ…ＣＰＵ
３４ｂ…メモリー
３４ｃ…通信装置
３４ｄ…電池
３４ｅ…電圧出力機
３４ｆ…ＤＣ−ＡＣインバータ
４１ａ…Ａ領域
４１ｂ…Ｂ領域
１００…薄膜型無機エレクトロルミネッセンス素子
１０１…分散型無機エレクトロルミネッセンス素子

Claims (13)

1. 第１の基板、第２の基板、および、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された電気泳動表示層を含む電気泳動表示基板であって、
   前記電気泳動表示層は、分散媒および正または負に帯電した少なくとも１種類の電気泳動インク表示素子を有し、
   前記第１の基板は、複数のゲート線、複数のデータ線、各前記ゲート線と各前記データ線との交点に配置された薄膜トランジスタ、サブ画素電極、第１の電極および第２の電極を有する容量素子、複数の容量素子電極線、および、共通電極線を有し、
   前記薄膜トランジスタのソース端子とドレイン端子とのうちの一方は前記データ線に接続されており、
   前記薄膜トランジスタのソース端子とドレイン端子とのうちのもう一方は、前記サブ画素電極および前記容量素子の前記第１の電極に接続されており、
   前記容量素子電極線は前記容量素子の前記第２の電極に接続されており、
   前記第２の基板の一方の面には共通電極が、もう一方の面にはカラーフィルタ層が形成されており、
   前記共通電極は前記第１の基板の前記共通電極線に接続されており、
   前記カラーフィルタ層は、前記第２の基板に積層された透明な樹脂と、前記透明な樹脂上に形成されたカラーフィルタ画素とを有していることを特徴とする電気泳動表示基板。
2. 前記電気泳動インク表示素子を有する前記電気泳動表示層はマイクロカプセル型電気泳動表示を行うことを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示基板。
3. 前記電気泳動インク表示素子を有する前記電気泳動表示層はマイクロカップ型電気泳動表示を行うことを特徴とする請求項１に記載の電気泳動表示基板。
4. 前記カラーフィルタ層が、赤、緑、青またはシアン、マゼンタ、イエローの三原色の前記カラーフィルタ画素を含むカラーフィルタであることを特徴とする請求項２または３に記載の電気泳動表示基板。
5. 前記第１の基板は、前記複数の容量素子電極線のそれぞれに共通に接続された電極パッドを有していることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の電気泳動表示基板。
6. 前記第１の基板は、前記複数の容量素子電極線の一部の本数の容量素子電極線に共通に接続された電極パッドを、互いに電気的に分離された状態に複数有していることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の電気泳動表示基板。
7. 前記サブ画素電極と前記共通電極とを電圧印加電極とする無機エレクトロルミネッセンス素子を有していることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の電気泳動表示基板。
8. 前記無機エレクトロルミネッセンス素子は、薄膜型無機エレクトロルミネッセンス素子または分散型無機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項７に記載の電気泳動表示基板。
9. 請求項１から８までのいずれか１項に記載の電気泳動表示基板と、前記容量素子電極線に印加する電圧を含む電圧を生成する電圧出力機とを有していることを特徴とする電気泳動表示装置。
10. 請求項８に記載の電気泳動表示基板と、前記容量素子電極線に印加する電圧を含む電圧を生成する電圧出力機と、前記電圧出力機の直流出力電圧を交流電圧に変換して前記無機エレクトロルミネッセンス素子の印加に用いる電圧を生成するＤＣ−ＡＣインバータとを有していることを特徴とする電気泳動表示装置。
11. 請求項１から８までのいずれか１項に記載の電気泳動表示基板に対して、前記第１の基板に設けられた、前記共通電極線に接続された第１の検査用電極と前記容量素子電極線に接続された第２の検査用電極との間に前記電気泳動インク表示素子を前記カラーフィルタ層を通して変色させ得る電圧を印加することにより、前記電気泳動表示基板の前記電気泳動表示層が有する全ての電気泳動インク表示素子を前記カラーフィルタ層を通して所定波長の色に変色させて表示検査を行う電気泳動表示基板の検査方法。
12. 請求項５に記載の電気泳動表示基板に対して、前記第１の基板に設けられた、前記共通電極線に接続された第１の検査用電極と前記容量素子電極線に接続された前記電極パッドからなる第２の検査用電極との間に前記電気泳動インク表示素子を前記カラーフィルタ層を通して変色させ得る電圧を印加することにより、前記電気泳動表示基板の前記電気泳動表示層が有する全ての電気泳動インク表示素子を前記カラーフィルタ層を通して所定波長の色に変色させて表示検査を行う電気泳動表示基板の検査方法。
13. 請求項６に記載の電気泳動表示基板に対して、前記第１の基板に設けられた、前記共通電極線に接続された第１の検査用電極と前記容量素子電極線に接続された前記電極パッドからなる第２の検査用電極のいずれか１つ以上との間に前記電気泳動インク表示素子を前記カラーフィルタ層を通して変色させ得る電圧を印加することにより、前記電気泳動表示基板の前記電気泳動表示層が有する全ての電気泳動インク表示素子のうちの、前記いずれか１つ以上の前記第２の検査用電極に対応した電気泳動インク表示素子を、前記カラーフィルタ層を通して所定波長の色に変色させて表示検査を行う電気泳動表示基板の検査方法。

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