JP6331425B2 - 電気泳動表示装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
上記特許文献1の電気光学装置によれば、画素電極として機能する第1の電極や、第1のトランジスター及び第2のトランジスターが形成された素子基板と、対向電極として機能する第2の電極が形成された対向基板との間に、電気泳動素子が挟持されている。また、電気泳動素子として、分散媒と、複数の電気泳動粒子とを含むマイクロカプセルが素子基板と対向基板との間に複数配置された例が示されている。
層間絶縁膜として無機絶縁膜を用いた場合、素子基板に例えば曲げ応力が加わって無機絶縁膜に微小なクラックが生ずると、電解液がクラック部分から浸み込んで素子基板に形成された配線などを腐食するおそれがある。配線などが腐食されると、断線や配線などを構成する物質が電解液に拡散して、電解液の組成が変化し表示異常を起こすことが予測される。
また、層間絶縁膜として有機絶縁膜を用いた場合にも、長期間に亘る使用において、電解液が有機絶縁膜に浸み込んで同様な表示異常を起こすことが考えられる。
つまり、繰り返して加わる応力や長期間の使用に纏わる耐久性をさらに向上させる必要があるという課題がある。
また、前記メモリ回路は、第1のインバーターと第2のインバーターとを有し、前記第1のインバーターに接続された高電位電源線と、前記第2のインバーターに接続された低電位電源線とを備えることを特徴とする。
また、前記スイッチ回路は、第1のトランスミッションゲートと第2のトランスミッションゲートとを有し、前記第1のトランスミッションゲートに接続された第1の制御線と、前記第2のトランスミッションゲートに接続された第2の制御線とを備えることを特徴とする。
この構成によれば、層間絶縁膜は、第1の無機絶縁膜と第2の無機絶縁膜との間に挟まれた有機絶縁膜を含む。無機絶縁膜は有機絶縁膜に比べて電気泳動素子に含まれる電解液の浸入を阻止する能力が高いので、耐久性がより向上した電気泳動表示装置を提供できる。
この構成によれば、耐久性がより向上した電気泳動表示装置を実現できる。
この構成によれば、耐久性がさらに向上した電気泳動表示装置を実現できる。
この方法によれば、無機絶縁膜は有機絶縁膜に比べて電気泳動素子に含まれる電解液の浸入を阻止する能力が高いので、有機絶縁膜を形成する前に第2の無機絶縁膜を形成することにより、耐久性がより向上した電気泳動表示装置を製造することができる。
この方法によれば、耐久性がより向上した電気泳動表示装置が得られる。
この方法によれば、耐久性がさらに向上した電気泳動表示装置が得られる。
本適用例によれば、耐久性が向上した電気泳動表示装置を備えているので、高い信頼性品質を有する電子機器を提供できる。
本適用例によれば、耐久性が向上した電気泳動表示装置が得られるので、高い信頼性品質を有する電子機器を提供できる。
<電気泳動表示装置>
本実施形態の電気泳動表示装置について、図1〜図4を参照して説明する。図1は、第1実施形態の電気泳動表示装置の電気的な構成を示す回路図、図2は画素の構成を示す等価回路図、図3は画素の構造を示す概略断面図、図4(a)及び(b)は電気泳動素子の動作を示す図である。
なお、本実施形態では、画素データ「0」を規定する場合にはローレベル(L)の画像信号を画素40に供給し、画素データ「1」を規定する場合はハイレベル(H)の画像信号を画素40に供給するものとする。
また、画素40には、走査線66と、データ線68と、低電位電源線49と、高電位電源線50と、第1の制御線91と、第2の制御線92と、が接続されている。画素40は、ラッチ回路70により画像信号を電位として保持するSRAM(Static Random Access Memory)方式の構成となっている。
第1のトランスミッションゲートTG1は、P−MOSトランジスター81とN−MOSトランジスター82とからなる。P−MOSトランジスター81及びN−MOSトランジスター82のソースは第1の制御線91に接続され、P−MOSトランジスター81及びN−MOSトランジスター82のドレインは画素電極37に接続されている。また、P−MOSトランジスター81のゲートは、ラッチ回路70のデータ入力端子N1に接続され、N−MOSトランジスター82のゲートは、ラッチ回路70のデータ出力端子N2に接続されている。
一方、ラッチ回路70にハイレベル(H)の画像信号(画素データ「1」)が記憶され、データ出力端子N2からローレベル(L)の信号が出力された場合、第2のトランスミッションゲートTG2がオン状態となり、第2の制御線92を介して供給される電位S2が画素電極37に入力される。
そして、画素電極37に入力された電位S1,S2と、共通電極配線55(図1)を介して対向電極32に入力された電位Vcomとの電位差に基づいて電気泳動素子25が駆動されることで、画素40が入力された画像信号に応じた表示状態となる。
素子基板10の基板本体11は、ガラスやプラスチックなどからなる基板であり、画像表示面とは反対側に配置されるため透明なものでなくてもよい。なお、基板本体11が本発明における基板に相当するものである。
画素電極37は、第2層間絶縁膜35のコンタクトホール33hの内側を覆い、配線85に接するように形成される。画素電極37は、配線85を介して電気泳動素子25に電圧を印加する電極である。
そして、複数のマイクロカプセル20と画素電極37とが、接着層24を介して接着されることで、素子基板10と対向基板30とが接合されている。
分散媒23は、黒色粒子21と白色粒子22とをマイクロカプセル20内に分散させる液体である。分散媒23としては、水、アルコール系溶媒(メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール、メチルセルソルブなど)、エステル類(酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)、脂肪族炭化水素(ぺンタン、ヘキサン、オクタンなど)、脂環式炭化水素(シクロへキサン、メチルシクロへキサンなど)、芳香族炭化水素(ベンゼン、トルエン、長鎖アルキル基を有するベンゼン類(キシレン、ヘキシルベンゼン、ヘブチルベンゼン、オクチルベンゼン、ノニルベンゼン、デシルベンゼン、ウンデシルベンゼン、ドデシルベンゼン、トリデシルベンゼン、テトラデシルベンゼンなど))、ハロゲン化炭化水素(塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタンなど)、カルボン酸塩などを例示することができ、例えばシリコーンオイルなどの油類であってもよい。これらの物質は単独または混合物として用いることができ、さらに界面活性剤などを配合してもよい。
白色粒子22は、例えば、二酸化チタン、亜鉛華、三酸化アンチモン等の白色顔料からなる粒子(高分子あるいはコロイド)であり、例えば負に帯電されて用いられる。
これらの顔料には、必要に応じ、電解質、界面活性剤、金属石鹸、樹脂、ゴム、油、ワニス、コンパウンドなどの粒子からなる荷電制御剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シラン系カップリング剤等の分散剤、潤滑剤、安定化剤などを添加することができる。
また、黒色粒子21及び白色粒子22に代えて、例えば赤色、緑色、青色などの顔料を用いてもよい。かかる構成によれば、表示部5において赤色、緑色、青色などを表示することができる。
図4(a)に示す白表示の場合には、対向電極32が相対的に高電位、画素電極37が相対的に低電位に保持される。これにより、負に帯電した白色粒子22が対向電極32に引き寄せられる一方、正に帯電した黒色粒子21が画素電極37に引き寄せられる。その結果、表示面側となる対向電極32(対向基板30)側からこの画素40を見ると、白色(W)が認識される。
特に、外部応力が加わったときに、電気泳動素子25に含まれる電解液が、素子基板10の回路層17に浸入すると、回路層17に設けられた配線などを腐食させるおそれがある。配線などの腐食により発生した不純物が電気泳動素子25に拡散すると、電解液の性質が変化して前述した表示が適正に行われない部分が発生する。
本実施形態では、素子基板10において、回路層17と画素電極37との間に、有機絶縁膜33と、第1の無機絶縁膜34とが積層された第2層間絶縁膜35が形成されており、電気泳動素子25から電解液が回路層17に浸入することが抑制され、外部応力に対する耐久性が確保されている。
次に、本実施形態の電気泳動表示装置の製造方法について、図5及び図6を参照して説明する。図5は第1実施形態の電気泳動表示装置の製造方法を示すフローチャート、図6(a)〜(e)は第1実施形態の電気泳動表示装置の製造方法を示す概略断面図である。なお、図6(a)〜(e)の概略断面図は、図3に相当するものであって、発明の特徴部分である素子基板10の製造方法を示すものである。素子基板10における回路層17の形成方法は、公知の方法を採用することができるので、回路層17が形成された後の工程について説明する。
その一方で、窒化シリコンのヤング率はおよそ294GPaであり、アクリル樹脂のヤング率およそ3GPaよりも格段に大きい。すなわち、窒化シリコンは曲げなどの応力でクラックが発生し易い。酸化シリコンの水分透過率は窒化シリコンよりも高いが、ヤング率はおよそ72GPaであることから、外部応力によるクラックを抑制する観点からは、酸化シリコンを用いることが好ましく、双方の中間的な性質を有する酸窒化シリコンを用いて第1の無機絶縁膜34を形成してもよい。
素子基板10の回路層17と画素電極37との間には、回路層17側から順に積層して形成された有機絶縁膜33と、第1の無機絶縁膜34とを含む第2層間絶縁膜35が設けられている。有機絶縁膜33は、回路層17の表面の凹凸を平坦化すると共に、外部応力を緩和して、有機絶縁膜33の表面を覆う第1の無機絶縁膜34にクラックが生ずることを抑制できる。回路層17に対して有機絶縁膜33を介して画素電極37側に配置された第1の無機絶縁膜34は、有機絶縁膜33よりも電気泳動素子25に含まれる電解液が回路層17に浸み込むことを抑制できる。したがって、電気泳動表示装置100が曲げられたり押されたりする外部応力に対して耐久性が改善され、信頼性品質が向上した電気泳動表示装置100を提供あるいは製造することができる。
次に、第2実施形態の電気泳動表示装置とその製造方法について、図7を参照して説明する。図7は第2実施形態の電気泳動表示装置における画素の構造を示す概略断面図である。第2実施形態の電気泳動表示装置は、第1実施形態の電気泳動表示装置100に対して発明の特徴部分である層間絶縁膜(第2層間絶縁膜35)の構成を異ならせたものである。したがって、第1実施形態と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
素子基板10において、基板本体11上に形成された回路層17と画素電極37との間には、第2層間絶縁膜35が形成されている。第2層間絶縁膜35は、回路層17側から順に形成された第2の無機絶縁膜36、有機絶縁膜33、第1の無機絶縁膜34を含んで構成されている。
まず、回路層17の表面を覆う第2の無機絶縁膜36を形成する。第2の無機絶縁膜36の形成方法は、前述した第1の無機絶縁膜34の形成方法と同様であって、蒸着法、スパッタ法、CVD法などにより例えば窒化シリコンを成膜する方法が挙げられる。第2の無機絶縁膜36の膜厚も、ムラなく成膜でき、且つ成膜後にクラックなどが発生し難いように、50nm以上500nm以下に制御される。
次に、第1実施形態と同様に、有機絶縁膜形成工程、コンタクトホール形成工程、第1の無機絶縁膜形成工程を実施する。続いて、エッチング工程では、有機絶縁膜33のコンタクトホール33h内において底面部分を覆う第2の無機絶縁膜36と第1の無機絶縁膜34とを同時にエッチングして除去する。1の無機絶縁膜34と第2の無機絶縁膜36とを連続的に且つ精度よくエッチングする観点では、ドライエッチングを採用することが好ましい。続いて、画素電極形成工程、電気泳動シート配置工程を実施する。
素子基板10において、回路層17と画素電極37との間に形成された第2層間絶縁膜35は、回路層17側から順に積層された第2の無機絶縁膜36、有機絶縁膜33、第1の無機絶縁膜34を含んでいる。したがって、第1実施形態の電気泳動表示装置100に比べて、製造工程が増えるものの、電気泳動素子25に含まれる電解液が回路層17に浸入することをより抑制することができる。すなわち、電気泳動表示装置200が曲げられたり押されたりする外部応力に対して優れた耐久性を有する電気泳動表示装置200を提供あるいは製造することができる。
なお、比較例と実施例とにおける有機絶縁膜はアクリル樹脂で形成され、第1の無機絶縁膜及び第2の無機絶縁膜は窒化シリコンで形成されている。
図8に示すように、比較例1〜比較例4は、第2層間絶縁膜が有機絶縁膜のみで構成され、その膜厚を100nm、500nm、1000nm、2000nmとした例である。
図8に示すように、比較例5〜比較例8は、第2層間絶縁膜が第1の無機絶縁膜のみで構成され、その膜厚を50nm、100nm、500nm、600nmとした例である。
図8に示すように、比較例9〜比較例11は、第2層間絶縁膜が有機絶縁膜と第1の無機絶縁膜とで構成され、有機絶縁膜の膜厚を500nm、1000nm、2000nmとし、第1の無機絶縁膜の膜厚を600nmとした例である。
図8に示すように、比較例12〜比較例14は、第2層間絶縁膜が第2の無機絶縁膜と第1の無機絶縁膜とで構成され、それぞれの無機絶縁膜の膜厚を100nm、500nm、600nmとした例である。
図8に示すように、比較例15〜比較例17は、第2層間絶縁膜が第2の無機絶縁膜と有機絶縁膜と第1の無機絶縁膜とで構成され、それぞれの無機絶縁膜の膜厚を600nmとし、有機絶縁膜の膜厚を500nm、1000nm、2000nmとした例である。
図8に示すように、実施例1〜実施例3は、第2層間絶縁膜が有機絶縁膜と第1の無機絶縁膜とで構成され、有機絶縁膜の膜厚を500nm、1000nm、2000nmとし、第1の無機絶縁膜の膜厚を50nmとした例である。
図8に示すように、実施例4〜実施例6は、第2層間絶縁膜が有機絶縁膜と第1の無機絶縁膜とで構成され、有機絶縁膜の膜厚を500nm、1000nm、2000nmとし、第1の無機絶縁膜の膜厚を100nmとした例である。
図8に示すように、実施例7〜実施例9は、第2層間絶縁膜が有機絶縁膜と第1の無機絶縁膜とで構成され、有機絶縁膜の膜厚を500nm、1000nm、2000nmとし、第1の無機絶縁膜の膜厚を500nmとした例である。
図8に示すように、実施例10〜実施例12は、第2層間絶縁膜が第2の無機絶縁膜と有機絶縁膜と第1の無機絶縁膜とで構成され、有機絶縁膜の膜厚を500nm、1000nm、2000nmとし、それぞれの無機絶縁膜の膜厚を50nmとした例である。
図8に示すように、実施例13〜実施例15は、第2層間絶縁膜が第2の無機絶縁膜と有機絶縁膜と第1の無機絶縁膜とで構成され、有機絶縁膜の膜厚を500nm、1000nm、2000nmとし、それぞれの無機絶縁膜の膜厚を100nmとした例である。
図8に示すように、実施例16〜実施例18は、第2層間絶縁膜が第2の無機絶縁膜と有機絶縁膜と第1の無機絶縁膜とで構成され、有機絶縁膜の膜厚を500nm、1000nm、2000nmとし、それぞれの無機絶縁膜の膜厚を500nmとした例である。
本実施形態の押し試験では、上記比較例及び上記実施例において製造された電気泳動表示装置を、素子基板10を下方に電気泳動シート30が上方になるように定盤の上に載置する。そして、電気泳動シート30側から定盤に向けて圧着ヘッドで電気泳動表示装置を加圧する。このときの圧力は200kPaである。加圧後の電気泳動表示装置を駆動して表示不良個所の数をカウントした。電気泳動表示装置の駆動は、曲げ試験と同様である。
図8に示すように、第2層間絶縁膜を有機絶縁膜のみで構成した比較例1〜比較例4では、曲げ試験後にそれぞれ表示不良が発生した。具体的には、有機絶縁膜の膜厚を100nmとした比較例1では、1パネル当たり100個以上の表示不良個所が発生した。有機絶縁膜の膜厚を500nmとした比較例2では1パネル当たり10個、有機絶縁膜の膜厚を1000nmとした比較例3では1パネル当たり5個、有機絶縁膜の膜厚を2000nmとした比較例4では1パネル当たり5個の表示不良個所が発生した。
また、押し試験においても比較例9〜比較例11は、それぞれ1パネル当たり10個の表示不良が発生した。
一方で押し試験では、実施例1〜実施例9は、それぞれ1パネル当たり5個の表示不良が発生したが、第1の無機絶縁膜の膜厚を600nmとした比較例9〜比較例11と比べると押し試験後の表示不良の発生数は減少している。つまり、第1の無機絶縁膜の膜厚を500nmより大きな値とすることは、外部応力により第1の無機絶縁膜にクラックが生じ易くなり、表示における耐久性が低下すると考えられる。
図8に示すように、第2層間絶縁膜の第1の無機絶縁膜及び第2の無機絶縁膜の膜厚をそれぞれ100nm〜600nmの間で振ると共に、有機絶縁膜を無くした比較例12〜比較例14では、曲げ試験後にそれぞれ表示不良が発生した。具体的には、第1の無機絶縁膜及び第2の無機絶縁膜の膜厚をそれぞれ100nmとした比較例12では1パネル当たり30個の表示不良が発生した。第1の無機絶縁膜及び第2の無機絶縁膜の膜厚をそれぞれ500nmとした比較例13では1パネル当たり60個の表示不良が発生した。第1の無機絶縁膜及び第2の無機絶縁膜の膜厚をそれぞれ600nmとした比較例14では1パネル当たり70個の表示不良が発生した。
また、押し試験においても比較例12〜比較例14は、それぞれ1パネル当たり30個の表示不良が発生した。
なお、図11〜図14のグラフでは、膜厚が100nmの有機絶縁膜のみで第2層間絶縁膜を構成する比較例1の表示不良の個数は、便宜上、縦軸上において有機絶縁膜の膜厚が0nmであるマーク◆で表示されている。
<電子機器>
次に、本実施形態の電子機器について、図15を参照して説明する。図15は、本発明の電気泳動表示装置を適用した電子機器の具体例を説明する斜視図である。
図15(a)は、電子機器の一例である電子ブックを示す斜視図である。電子機器としての電子ブック1000は、ブック形状のフレーム1001と、このフレーム1001に対して回動自在に設けられた(開閉可能な)カバー1002と、操作部1003と、本発明の電気泳動表示装置によって構成された表示部1004と、を備えている。
Claims (6)
- 画素に、スイッチング素子と、メモリ回路と、スイッチ回路と、
前記スイッチング素子、前記メモリ回路及び前記スイッチ回路を覆う層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して前記スイッチ回路に接続された画素電極と、
前記画素電極上に設けられた電気泳動素子と、を備え、
前記層間絶縁膜は、有機絶縁膜と、前記有機絶縁膜と前記画素電極との間に設けられたれた第1の無機絶縁膜と、前記スイッチング素子、前記メモリ回路及び前記スイッチ回路と前記有機絶縁膜との間に設けられた第2の無機絶縁膜とを有し、
前記コンタクトホール内において、前記第1の無機絶縁膜と前記第2の無機絶縁膜とが接するように設けられていることを特徴とする電気泳動表示装置。 - 前記メモリ回路は、第1のインバーターと第2のインバーターとを有し、
前記第1のインバーターに接続された高電位電源線と、前記第2のインバーターに接続された低電位電源線とを備えることを特徴とする請求項1に記載の電気泳動表示装置。 - 前記スイッチ回路は、第1のトランスミッションゲートと第2のトランスミッションゲートとを有し、
前記第1のトランスミッションゲートに接続された第1の制御線と、前記第2のトランスミッションゲートに接続された第2の制御線とを備えることを特徴とする請求項1に記載の電気泳動表示装置。 - 前記有機絶縁膜の厚さは500nm以上であり、
前記第1の無機絶縁膜の厚さは50nm以上500nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の電気泳動表示装置。 - 前記第1の無機絶縁膜の厚さと前記第2の無機絶縁膜の厚さの合計が100nm以上1000nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の電気泳動表示装置。
- 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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