JPWO2011058725A1 - 表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(2)上記第2の目的を達成するため、第2態様にかかる表示装置においては、対向配置された前面基板と背面基板との間に互いに間げきを開けて中間基板が挿入され、複数の画素が配列されかつ画素ごとに前面基板側に第1表示素子、背面基板側に第2表示素子が設けられた表示パネルと、第1表示素子及び前記第2表示素子を駆動する駆動手段とを設け、第1表示素子は、前面基板と中間基板との間げきに、画素同士を仕切る第1隔壁が配設され、当該第1隔壁で仕切られた各第1空間内に帯電性の第1着色粒子を封入し、各第1空間の前面基板側に第1表示電極を設けるとともに、第1隔壁に第1集束電極を設けて構成し、第2表示素子は、背面基板と中間基板との間げきに、画素同士を仕切る第2隔壁を配設し、当該第2隔壁で仕切られた各第2空間内に帯電性の第2着色粒子を封入し、各第2空間の背面基板側に第2表示電極を設けるとともに第2隔壁に第2集束電極を設けて構成し、駆動手段を、第1表示電極と第1集束電極との間及び第2表示電極と第2集束電極との間の電圧印加パターンをそれぞれ変更する構成とし、電圧印加パターンを変更することにより、第1着色粒子が前面基板を覆う状態、第2着色粒子が背面基板を覆う状態、各着色粒子を隔壁に密着させて前面基板上、背面基板上から着色粒子が退避した状態の各状態を現出させ、もって、パネル前方に取り出す光の色調を変化させるようにした。
(3)上記第3の目的を達成するため、第3態様にかかる表示装置においては、対向配置された前面基板と背面基板との間に、自発光型の第1表示素子及び反射型の第2表示素子が画素毎に重ねて設けたパネル構造とし、第1表示素子及び第2表示素子を、個別に駆動する駆動手段とを設け、第2表示素子を、隣接する画素同士を仕切る隔壁間に着色粒子を封入し、当該着色粒子が封入された封入空間の内面に沿ってインプレーン型電極を配設した構造とし、駆動手段がインプレーン型電極に電圧を印加して、着色粒子を封入空間内で移動させることによって、パネル前方から入射される光の反射量を変化させる方式で表示するようにした。
(4)第3の目的を達成するため、第4態様にかかる表示装置は、対向配置された前面基板と背面基板との間に、自発光型の第1表示素子及び反射型の第2表示素子が画素ごとに設けられたパネルと、第1表示素子及び第2表示素子を個別に駆動する駆動手段とを備え、駆動手段が第2表示素子を駆動するときに、閾値電圧以上の駆動電圧を印加し、駆動手段が第1表示素子を駆動する駆動電圧を、この閾値以下に設定した。
(2)第2態様にかかる表示装置では、表示パネルにおいて、画素ごとに前面基板側に第1表示素子、背面基板側に第2表示素子を設け、第1表示素子は、前面基板と中間基板との間げきに画素同士を仕切る第1隔壁を配設し、当該第1隔壁で仕切られた各第1空間内に第1着色粒子を封入し、各第1空間の前面基板側に第1表示電極を設けるとともに、第1隔壁に第1集束電極を設けて構成し、第2表示素子は、背面基板と中間基板との間げきに、画素同士を仕切る第2隔壁を配設し、当該第2隔壁で仕切られた各第2空間内に第2着色粒子を封入し、各第2空間の背面基板側に第2表示電極を設けるとともに第2隔壁に第2集束電極を設けて構成したので、駆動手段が、第1表示電極と第1集束電極との間に電圧を印加するパターンを変化させて第1着色粒子が前面基板を覆う状態、あるいは第1隔壁に密着させて前面基板から退避させた状態を現出させるとともに、第2表示電極と第2集束電極との間に電圧を印加するパターンを変化させて、第2着色粒子が背面基板を覆う状態、あるいは第2隔壁に密着させて背面基板から退避させた状態を現出させ、それによって、各着色粒子の色を選択的に表示することができる。すなわち、パネル前方に取り出す光の色調を変化させてカラーで画像表示することができる。
(4)第4態様にかかる表示装置によれば、自発光型の第1表示素子と、反射型の第2表示素子とが画素ごとに設けられているので、用途に応じて反射型表示と発光型表示とを切り換えて駆動することができる。したがって、自発光型表示素子の特性(屋内で視認性に優れ、動画表示特性にも優れる)と、反射型表示素子(屋外で視認性に優れ、低消費電力)の各特性を活かして、低消費電力で、屋外から屋内に到るまで視認性に優れた表示を行うことができる。
本実施形態にかかる表示装置は、複数の画素が横方向(X方向)及び縦方向(Y方向)にマトリックス状に配列されてなる表示パネル100と、駆動部10とから構成されている。
表示パネル100のデバイス構造について説明する。
図5は、駆動部10の構成の一例を示す図である。
図5に示すように、各セル空間3に対応して設けられたTTF素子T12は、そのゲート電極が選択ライン121に、一方のS/D電極がデータライン111に、他方のS/D電極が第1電極7に接続されており、第1電極7に駆動電圧を印加できるようになっている。
上記のように駆動部10が表示パネル100に駆動電圧を印加することによって、表示パネル100の各画素でなされる動作について、図1及び図3,4を参照しながら説明する。
白表示しようとする画素では、第1電極7に正の電圧V+が印加されることによって、第1電極7から第2電極9に向かう電界が形成されるので、絶縁層8上に存在する着色粒子4(正に帯電)は、図1に示すように、隔壁5の側壁側(第1電極9側)に追いやられた状態になって、絶縁層8が開口される。したがって、パネル前方から入射される光は、着色粒子4によって遮られることなく、透明材料で形成された絶縁層8、第1電極7を通過して、白色反射層6で反射され、再びパネル前方に出射されるので、白表示状態となる。
黒表示しようとする画素では、駆動部10から第1電極7に負電圧V-が印加されることによって、絶縁層8の表面近傍は負電荷が優位となり、図3に示すように、正に帯電している着色粒子4は、第1電極7側に引き寄せられて、絶縁層8を覆うような形で偏在した状態となる。したがって、この画素では、黒色の着色粒子4によって白色反射層6の全体が覆われるので、黒表示状態となる。
中間調表示しようとする画素では、駆動部10から第1電極7に、比較的小さい電圧Vm-が印加され、上記黒表示時と同様に、第2電極9から第1電極7に向かって電界がかかるが、生じる電気エネルギー密度が小さいため、絶縁層8の表面近傍に生じる負の電荷量は黒表示時よりも少なくなる。したがって、図4に示すように、正に帯電している着色粒子4の一部が隔壁5から離脱し第1電極7側に引き寄せられ、絶縁層8の一部が黒色の着色粒子4で覆われる。よって、白色反射層6と黒色の着色粒子4との組み合わせによる中間調表示となる。
図1(b)に示すように、X−Y面を平面視したときに、第1電極7は、隔壁5で仕切られたセル空間3のサイズより若干小さい矩形(くけい)の電極なので、第1電極7の外縁と第2電極9の内縁とは互いに接近しているが、図1(a)に示すように、第1電極7と第2電極9とはZ方向に距離h1だけ離間している。したがって、第1電極7と第2電極9との間に電圧が印加されると、第1電極7と第2電極9と間げきにおいて、下部隔壁5aの側壁面に沿ってZ方向に均一的な電界が形成される。
表示パネル100の製造方法の一例を説明する。
無アルカリガラスからなる背面基板2に、酸化チタン(チタニア)皮膜からなる白色反射層6を、塗布、印刷、コールド・スプレイ等の方法によって、画像表示に必要な基板の周辺部を除くほぼ全面に形成する。
最後に、溶剤で溶かしたポリカーボネート系の電荷輸送材を塗布あるいは印刷することによって、基板の周辺部を除くほぼ全面に絶縁層8を形成する。そして絶縁層8の表面上に、下記のように表面に凹凸形成を有する表面処理層8bを形成する。
媒体にTiO2微粒子を分散させてなるコーティング剤を、絶縁層8の表面上に塗布することによって表面処理層8bを形成する。
無アルカリガラスからなる前面基板1上に上部隔壁5bを形成する。上部隔壁5bは、下部隔壁5aと同じ方法で、同じ形状、ピッチ、幅で形成するが、上部隔壁5bの高さは5μmとする。次に、上部隔壁5bを形成した井げたパターン上に、スクリーン印刷、インクジェット、ディスペンサー等の方法によりAgを主成分とするペーストを塗布し、その後、乾燥、焼成することによって、第2電極9を高さ5μmで形成する。
着色粒子4の作製方法について説明する。
上記のように製造した背面基板2において、下部隔壁5aによって画素ごとに仕切られた各空間に、着色粒子4をほぼ均等に散布して、前面基板1と重ね合わせ、前面基板1の周縁部にエポキシ系UV接着剤を塗布する。そして、前面基板1側の上部隔壁5b及び第2電極9と、背面基板2側の下部隔壁5aとが重なるように、前面基板1と背面基板2とを位置合わせして、UV光を照射すると、接着剤が硬化して表示パネルが完成する。
以上のように作製した実施例1にかかる表示パネル100に駆動回路を接続して以下の駆動電圧で駆動した。
上記図1に示した実施例1では、第1電極7の寸法を、隔壁5の側壁面よりも内側のセル空間3の領域内に収まるように設定したが、図21に示す実施例では、セル空間3の領域よりも外側にまで伸ばして、パネル前方から平面視したときに、第1電極7の外周部が第2電極9に重なるように形成してもよい。
(比較例1)
図7は、比較例1にかかる電気泳動表示装置の画素部を示す要部断面図であり、白表示時状態を示している。
(比較例2)
図9は比較例2にかかる電気泳動表示装置の画素部を示す要部断面図であり、白表示時の状態を示している。
[実施形態1−2]
図11(a)は、実施形態1−2にかかる表示装置の画素部を示す要部断面図であり、白表示時の状態を示している。また、図11(b)は、図11(a)のA−A断面における平面図である。
実施例2の表示パネルの画素サイズは上記実施例1と同じである。
[実施形態1−3]
図14は実施形態1−3にかかる表示装置の画素部を示す要部断面図であり、白表示時の状態を示している。
実施例3aの表示パネルは、画素サイズを上記実施例1の表示パネルと同じとし、第1電極7と第2電極9とのZ方向離間距離h1は20μm、第2電極9の高さh2は10μmである。第2電極9として、実施例2と同様にメッシュ状に加工した金属フィルムを使用した。この表示パネルは、上記実施例1と同じ±40Vの駆動電圧で駆動することができた。
図16は、実施例3bにかかる表示装置の画素部を示す要部断面図であり、白表示時の状態を示している。
図18は実施形態1−4にかかる表示装置の画素部を示す要部断面図である。
本実施形態は、自発光型の第1表示素子と反射型の第2表示素子とを切り替え可能な表示装置に本発明を適用する例である。
[実施形態2−1]
実施形態2−1にかかる表示装置について説明する。
<表示パネルの構成>
表示パネル220のデバイス構造について説明する。
前面基板201は、光を取り出す必要があるため、ホウケイ酸アルカリガラス、ソーダ石灰ガラスなどの透明ガラス材料からなる基板の他、PEN、PES、PET等の透明樹脂フィルムを用いることが好ましい。
第1空間204に封入する赤色粒子206と緑色粒子207、第2空間205に封入する黒色粒子208と青色粒子209に関して、まず黒色粒子208について説明する。
本実施形態に係る表示パネルの製造方法について説明する。
無アルカリガラスからなる背面基板202に、酸化チタン(チタニア、TiO2)皮膜からなる白色反射層213を、塗布、印刷、コールド・スプレイ等の方法によって、画像表示に必要な基板の周辺部を除くほぼ全面に形成する。
表面処理層の形成方法は、実施形態1−1で図2を参照しながら説明した表面処理層8bの形成方法と同様であって、媒体にTiO2微粒子を分散させてなるコーティング剤を、絶縁層215の表面上に塗布することによって表面処理層を形成する。
前面基板201側のパネルと、背面基板202側のパネルとの差異は、白色反射層213が形成されていない点だけである。したがって、背面基板202側のパネルと同様の方法で、前面基板201上に第1表示電極211、絶縁層212、及び隔壁部210b、第1集束電極216,217、隔壁部210aを形成することによって、前面基板201側のパネルを作製する。
上記のように製造した背面基板202側のパネルにおいて、第2隔壁210Bによって仕切られた各空間に、黒色粒子208,青色粒子209を均等に散布する。同様に、前面基板201側のパネルにおいて、第1隔壁210Aによって仕切られた各空間に、赤色粒子206,緑色粒子207をほぼ均等に散布する。着色粒子を散布した前面基板201の上に蓋(ふた)をするような形で無アルカリガラスからなる中間基板203を設置する。このとき、隔壁部210bの頂部にあらかじめ接着剤を塗布し、中間基板203と接着固定しておくのが望ましい。これによって、前面基板201と中間基板203との間に、高さ30μmの第1空間204が形成されるとともに、第1空間204内に赤色粒子206,緑色粒子207が封入される。
上記構成の表示装置の動作について、図23〜図28を参照しながら説明する。
図23(a),(b)は、白色表示状態の画素部を示している。
黒色表示しようとする画素では、図24に示すように、電圧印加部231は、白色表示と同様に、第1表示電極211の電位を0Vとし、第1集束電極216に正の電圧V+(+40V)、第1集束電極217に負の電圧V-(−40V)を印加する。一方、電圧印加部232は、第2表示電極214に負の電圧V-(−40V)を印加し、第2集束電極218,219に正の電圧V+(+40V)を印加する。
青色表示しようとする画素では、図25に示すように、電圧印加部231は、白色・黒色表示と同様に、第1表示電極211の電位を0Vとし、第1集束電極216に正の電圧V+(+40V)、第1集束電極217に負の電圧V-(−40V)を印加する。一方、電圧印加部232は、黒色表示時と逆極性の電圧を印加する。すなわち、第2表示電極214に正の電圧V+(+40V)を印加し、集束電極216,217に負の電圧V-(−40V)を印加する。
赤色表示しようとする画素では、図26に示すように、電圧印加部231は、第1表示電極211に負の電圧V-(−40V)を印加し、第1集束電極216,217に正の電圧V+(+40V)を印加する。一方、電圧印加部232は、第2表示電極214の電位を0Vとし、第2集束電極218に正の電圧V+(+40V)、第2集束電極219に負の電圧V-(−40V)を印加する。
緑色表示しようとする画素では、図27に示すように、電圧印加部231は、黒色表示時と逆極性の電圧を印加する。すなわち、第1表示電極211に正の電圧V+(+40V)を印加し、第1集束電極216,217に負の電圧V-(−40V)を印加する。また、電圧印加部232は、第2表示電極214の電位を0Vとし、第2集束電極218に正の電圧V+(+40V)、第2集束電極219に負の電圧V-(−40V)を印加する。
6−1 緑色の中間調表示:
各色の中間調表示に関して、まず、図28を参照しながら、緑色の中間調表示の場合を説明する。
赤色の中間調を表示する場合は、第1表示素子221の各電極に印加する電圧の極性を、上記緑色の中間調表示の場合と逆極性にする。
青色の中間調を表示する場合は、図29に示すように、電圧印加部231は、白色表示の場合と同様に、第1表示電極211の電位を0Vとし、第1集束電極216に正の電圧V+(+40V)、第1集束電極217に負の電圧V-(−40V)を印加し、第1表示素子221を開口状態にする。
黒色の中間調表示は、上記図23に示す白色表示において、第2集束電極219に印加する負の電圧V-の大きさを小さく(例えば−25V)設定して、第2表示電極214の端部と第2集束電極219との間の電界E4を弱めれば、黒色粒子208が隔壁部210cの側壁面上に集束しようとする力が弱くなり、第2表示電極214の上にある程度拡がるので、パネル前方から、黒色粒子208の層と白色反射層213とが観察されることになり、黒色の中間色が表示される。
本実施形態にかかる表示装置は、各画素において、赤色、青色、緑色、黒色を表示でき、また、それら各色を階調表示することもできる。したがって、加法混色によるフルカラー表示を実現できる。
隔壁210Aに第1集束電極216,217を設ける隔壁高さ方向の位置については、第1空間204の前面基板201側の面と中間基板203側の面との間に設け、前面基板201側の面から隔壁高さ方向に離間させて設けることが好ましい。隔壁210Bに第2集束電極218,219を設ける隔壁高さ方向の位置についても、第2空間205の背面基板202側の面と中間基板203側の面との間に設け、第2空間205の背面基板202側底面から隔壁高さ方向に離間させることが好ましい。
図33は、実施形態2−2にかかる表示装置の画素部を示す要部断面図であり、白表示時の状態を示している。
第1表示電極211と第1集束電極216,217との間、あるいは第2表示電極214と第2集束電極218,219との間に電圧が印加されると、隔壁部210bあるいは隔壁部210cの側壁面に沿って均一的な電気エネルギー密度分布が形成されるため、着色粒子206,207あるいは着色粒子208,209が、隔壁部210bあるいは隔壁部210cの側壁面上に万遍なく付着するが、実施形態2−1と比べて、より高い電気エネルギー密度が隔壁部210bあるいは隔壁部の側壁面に沿って形成されるので、白色表示時においてより良好な白色が得られる。
上記図22に示した実施形態2−1では、第1表示電極211の寸法を、第1隔壁210Aの側壁面よりも内側のセル空間204の領域内に収まるように設定した。しかし、本実施形態では、図34に示すように、第1表示電極211を第1空間204の領域よりも外側にまで伸ばして、パネル前方から平面視したときに、第1表示電極211の外周部が第1集束電極216,217に重なるように形成している。
*上記実施形態においては、緑色粒子207と青色粒子209は負帯電性、緑色粒子207と黒色粒子208は正帯電性であったが、着色粒子が帯電する極性を入れ替えても同様に実施することができる。
上記の実施形態では、背面基板202上に白色反射層213を設け、パネル前方から光を入射させて再びパネル前方に反射させるときのR、G、Bの光量を着色粒子で変化させる方式でカラー表示するようにしたが、背面基板202の後面側にバックライトを設け、パネル前方に透過させるR、G、Bの光量を調整する方式で表示するようにしてもよい。
(表示装置の全体構成)
まず、本実施形態に係る表示装置の全体構成について説明する。
表示パネル510のデバイス構造について説明する。本実施形態では、各画素420内に、発光型表示素子と反射型表示素子が1個づつ重ねて設けられている。
各画素420の表示素子を駆動制御するため、表示部500にはデータ電圧設定部520、選択電圧設定部530、電源電圧設定部540が設けられ、表示部500の外部にシステム制御部700が設けられている。
図37に示すように、各半導体スイッチング素子304aは、第1TFT341、第2TFT342、コンデンサ343を有している。
図38に示すように、各半導体スイッチング素子304bは、TFT345を有し、TFT345のゲート電極345aが選択ライン536に、TFT345の電極345bはデータライン526に、電極345cは画素電極316に接続されており、画素電極316に駆動電圧を印加できるようになっている。
上記構成の表示装置の動作について、図35〜41を参照しながら説明する。
リセット時には、システム制御部700は、すべての画素420で一括して、第2電源電圧設定部545から画素電極316(図38の矢印RSTの位置)に正のリセット電圧Vrst(+40V)を印加する。
発光型素子による画像表示時には、システム制御部700は、反射型素子用の駆動回路はオフ状態にして、発光型素子用の半導体スイッチング素子304aを用いて、通常のアクティブ型有機ELディスプレイと同様に、各画素420の発光型素子を駆動する。
反射型素子による画像表示時には、システム制御部700は、発光素子用の駆動回路はオフ状態にして、反射型素子用の半導体スイッチング素子304bを用いて、各画素420の反射型素子を駆動する。
アレイ基板322の作製:
無アルカリガラスからなる背面基板302に、酸化チタン(チタニア)皮膜からなる白色反射層309を、塗布、印刷、コールド・スプレイ等の方法によって形成する。
媒体にTiO2微粒子を分散させてなるコーティング剤を、光導電層310の表面上に塗付することによって表面処理層を形成する。
無アルカリガラスからなる前面基板301上に、フォトリソ等の方法により隔壁311を井桁状に形成する。次に、隔壁311に沿って、スパッタ、蒸着等の方法により導電性金属を成膜した後、ドライエッチング等の方法によって隔壁電極312を形成する。
着色粒子313の作製方法は、実施形態1−1で説明した着色粒子4と同様であって、ハイブリダイゼーションシステムを使用する。母粒子の表層全面に子粒子を被覆する配合比なども、実施形態1−1で説明した着色粒子4と同様である。
上記のように製造した対向基板321の隔壁311によって画素毎に仕切られた空間に、着色粒子313をほぼ均等に散布して、アレイ基板322と重ね合わせる。前面基板301の周縁部にエポキシ系UV接着剤を所定幅で塗布する。
表示パネル510による主な効果としては、画素420毎に、第1電極305,発光層306、対向電極307からなる発光型表示素子の前方に、反射型表示素子の封入空間315が重ねて設けられているので、画素420内において、発光型表示素子及び反射型表示素子の占める面積を大きくすることができる。
1.着色粒子313の材質と光導電層310の表面処理層の材質に関して、その帯電列に着目して、種々の組み合わせで、電圧特性を評価する実験を行った。
本実施形態の表示装置では、1画素内に、発光型表示素子上に反射型表示素子が重ねられた組が1組づつ設けられていたが、発光型表示素子上に反射型表示素子が重ねられた組を複数組設けて、R,G,Bなどの各色を階調表示することによって、フルカラー表示が可能な表示装置を実現することができる。
(表示装置の全体構成)
まず、実施形態4−1に係る表示装置の全体構成について説明する。
表示パネル510のデバイス構造について説明する。本実施形態では、各画素420内に、発光型表示素子と反射型表示素子が1個づつ重ねて設けられている。
各画素420の表示素子を駆動制御するため、表示部500にはデータ電圧設定部520、選択電圧設定部530、電源電圧設定部540が設けられ、表示部500の外部にシステム制御部700が設けられている。
図44に示すように、各半導体スイッチング素子404は、第1TFT441、第2TFT442、コンデンサ443、及び無接点スイッチ461〜464を有している。
上記構成の表示装置の動作について、図42〜47を参照しながら説明する。
リセット時には、システム制御部700は、上記表2に示すように、全(すべ)ての画素420で一括して、スイッチ463をON、スイッチ461,462、464をOFFにして、電源電圧設定部540から図44の矢印RSTの位置にリセット電圧Vrstを印加する。
発光型素子による画像表示時には、システム制御部700は、上記表2に示すように、全(すべ)ての画素420で一括して、スイッチ461、464をON、スイッチ462、463をOFFにして、通常のアクティブ型有機ELディスプレイと同様に、各画素420のEL素子を駆動する。
反射型素子による画像表示時には、システム制御部700は、上記表2に示すように、全(すべ)ての画素420で一括して、スイッチ462、463をON、スイッチ461、464をOFFにする。これによって、第1電極405と対向電極407とを同電位にしかつこれら両電極405,407に、データ電圧設定部520から負のデータ電圧VDを印加できるようにする。
アレイ基板22の作製:
無アルカリガラスからなる背面基板402に、酸化チタン(チタニア)皮膜からなる白色反射層409を、塗布、印刷、コールド・スプレイ等の方法によって形成する。
水を媒体としTiO2微粒子を分散させてなるコーティング剤を、光導電層410の表面上に塗付することによって、光導電層410の表面上に表面処理層を形成することができる。
無アルカリガラスからなる前面基板401上に、フォトリソ等の方法により隔壁411を井桁状に形成する。次に、隔壁411に沿って、スパッタ、蒸着等の方法により導電性金属を成膜した後、ドライエッチング等の方法によって隔壁電極412を形成する。
着色粒子413の作製方法については、実施形態1−1で説明した着色粒子4と同様、ハイブリダイゼーションシステムを使用する。母粒子の表層全面に子粒子を被覆する配合比なども実施形態1−1で説明した着色粒子4と同様である。
上記のように製造した対向基板421の隔壁411によって画素ごとに仕切られた空間に、着色粒子413をほぼ均等に散布して、アレイ基板422と重ね合わせる。前面基板401の周縁部にエポキシ系UV接着剤を所定幅で塗布する。
本実施形態の表示装置による主な効果としては、表示パネル510が、画素420ごとに、第1電極405,発光層406、対向電極407からなる発光型表示素子の前方に、反射型表示素子の封入空間415が重ねて設けられているので、画素420内において、発光型表示素子及び反射型表示素子の占める面積を大きくすることができる。
1.着色粒子413の材質と、封入空間の内面を形成する光導電層410の表面処理層の材質に関して、種々の組み合わせで変えて、電圧特性を評価する実験を行った。
[実施形態4−2]
上記実施形態4−1では、各画素に半導体スイッチング素子を設けてアクティブ駆動を行ったが、本実施形態では、各画素に半導体スイッチング素子を設けず、単純マトリックス方式で駆動を行う。
(表示パネル510のデバイス構造)
本実施形態にかかる表示装置のデバイス構造について説明する。
図50は、第1電極405及び対向電極407に電圧を印加する駆動回路の構成を示す図であって、上記のように、表示パネル510には、マトリックス状に配列された各画素420を通過するように、第1電極405と対向電極407とが互いに直交して設けられ、さらに、隔壁電極対412と第2電極416も、各画素420を通過するように設けられている。
上記構成の表示装置の動作について、図49〜53を参照しながら説明する。
リセット時には、第1データ電圧設定部525は、全(すべ)ての隔壁電極412を接地し、第1選択電圧設定部535は、全(すべ)ての第2電極416に正のリセット電圧Vrst(+80V)を印加する。
発光型素子による画像表示時には、第1選択電圧設定部535から、複数の対向電極407に対して負の選択電圧Vs1を順次印加しながら、第1データ電圧設定部525から、複数の第1電極405に対して、各画素で表示しようとする表示輝度に相当する大きさの正のデータ電圧VD1を印加する。
反射型素子による画像表示時には、第2選択電圧設定部536は、複数の第2電極416に対して負の選択電圧Vs2を順次印加しながら、第2データ電圧設定部526から、複数の各隔壁電極対412に対して、反射型素子用画像信号vrに基づく表示輝度に相当する大きさの正のデータ電圧VD2を印加する。
(表示装置の製造方法)
アレイ基板422の作製に関しては、白色反射層409、第1絶縁層403、第1電極405、発光層406、対向電極407までは、上記実施形態4−1と同様の方法で形成する。ただし、半導体スイッチング素子404を形成しない点が、実施形態4−1と大きく異なる。また、第1電極405はカラム電極に相当しY方向にストライプ状に形成し、対向電極407はロー電極に相当しX方向にストライプ状に形成した点も、実施形態4−1と異なる。
基本的な効果は上記実施形態4−1と同様であって、反射型表示素子においては、閾値電圧Vth(数十Vから数百V)以上で駆動し、発光型表示素子の駆動電圧は、この閾値電圧Vthよりも小さいので、発光型表示素子を選択して発光表示しているときに、反射型表示素子は、初期の状態が維持される。したがって、発光表示が阻害されることがなく、通常のトップエミッション型有機ELディスプレイと同等の動画表示性能を得ることができる。
上記実施形態4−1では、反射型表示素子及び発光型表示素子を駆動するのに、半導体スイッチング素子404を共用したが、反射型表示素子用の半導体スイッチング素子と発光型表示素子用の半導体スイッチング素子を別々に設けてもよく、その場合も、同様の効果を奏する。
2 背面基板
3 第1絶縁層
4a,4b 半導体スイッチング素子
5 画素電極
6 発光層
7 対向電極
8 封止層
9 白色反射層
10 光導電層
10a 光導電層の表面層
10b 表面処理層
10b1 微粒子層
10b2 絶縁層
11 隔壁
12 隔壁電極
13 着色粒子
13a 母粒子
13b 子粒子
14 第2絶縁層
15 封入空間
16 画素電極
20 画素
21 対向基板
22 アレイ基板
41 第1TFT
42 第2TFT
43 コンデンサ
45 TFT
100 表示部
110 表示パネル
120 データ電圧設定部
121 第1データ電圧設定部
125 第2データ電圧設定部
130 選択電圧設定部
131 第1選択電圧設定部
135 第2選択電圧設定部
140 電源電圧設定部
141 第1電源電圧設定部
145 第2電源電圧設定部
200 表示切換手段
300 システム制御部
Claims (69)
- 対向配置された前面基板と背面基板との間げきに、隣接する画素同士を仕切る隔壁が配設され、当該隔壁で仕切られてなる各セル空間内に着色粒子が封入されたパネルと、前記各セル空間内で着色粒子を移動させる駆動手段とを備える表示装置であって、
前記パネルには、各セル空間の背面基板側底面に沿って画素ごとに独立する第1電極が設けられ、
前記隔壁に、当該第1電極よりも前面基板寄りに、全画素で共通電位となるよう構成された第2電極が配され、
前記駆動手段が、各画素の第1電極と第2電極の間に電圧を印加して、前記着色粒子を、前記第1電極側に偏在する状態と前記第2電極側に偏在する状態との間で流動移動させることによって、パネル前方へ出射する光量を変化させる方式で表示する表示装置。 - 前記第2電極は、前記背面基板側底面から前記前面基板側に離間して設けられている請求項1記載の表示装置。
- 前記第2電極が前記背面基板から前面基板側に離間する距離は、前記隔壁の高さの5分の1以上である請求項1記載の表示装置。
- 前記第2電極は、基板厚み方向の厚さが5μm以上25μm以下である請求項1記載の表示装置。
- 前記第2電極は、前記隔壁の側壁面からセル空間の中心部に向かって突出して形成されている請求項1記載の表示装置。
- 前記パネルを前方から平面視するとき、
前記第2電極の少なくとも一部が、前記第1電極の外周部に重なっている請求項1記載の表示装置。 - 前記着色粒子は、前記セル空間内で、気体相中に封入されている請求項1記載の表示装置。
- 前記着色粒子は、
正又は負に帯電する物性を有する材料からなる母粒子と、前記母粒子の表面を被覆する子粒子とからなる請求項1記載の表示装置。 - 前記セル空間の内壁面に、表面に凹凸形状を有する表面処理層が設けられている請求項1記載の表示装置。
- 前記表面処理層は、
前記着色粒子と同種の帯電特性を有する材料からなる請求項9記載の表示装置。 - 前記表面処理層の表面における凹凸の平均間隔は、前記着色粒子の平均粒径よりも小さい請求項9記載の表示装置。
- 前記表面処理層は、前記凹凸形状が層表面の全体にわたって均一に形成されている請求項9記載の表示装置。
- 前記表面処理層は、微粒子が分散されたコーティング剤を塗布して形成された塗布膜からなる請求項9記載の表示装置。
- 前記着色粒子は、
母粒子と、当該母粒子の表面を被覆する子粒子とからなり、
前記コーティング剤に分散された微粒子の平均粒径は、
前記子粒子の平均粒径より大きく、前記母粒子の平均粒径より小さい請求項13記載の表示装置。 - 前記前面基板には、カラーフィルターが設けられている請求項1記載の表示装置。
- 前記駆動手段は、
画像表示する前に、前記第1電極と第2電極との間にリセット電圧を印加することによって、前記着色粒子を、前記第2電極側に偏在する状態にする請求項1記載の表示装置。 - 前記背面基板には、前記第1電極の背面側に反射層を備え、
前記着色粒子を流動移動させることによって、パネル前方から入射される光の反射量を変化させる方式で表示する請求項1記載の表示装置。 - 前記背面基板の後面側にバックライトを具備した請求項1記載の表示装置。
- 前記パネルにおいて、前記各第1電極の背面側に自発光型の表示素子が画素ごとに設けられ、
前記第1電極及び自発光型の表示素子は、可視光透過性を有し、
当該自発光型表示素子の背面側に反射層が設けられた請求項1記載の表示装置。 - 対向配置された前面基板と背面基板との間に互いに間げきを開けて中間基板が挿入され、複数の画素が配列されかつ画素ごとに前面基板側に第1表示素子、背面基板側に第2表示素子が設けられた表示パネルと、前記第1表示素子及び前記第2表示素子を駆動する駆動手段とを備える表示装置であって、
前記第1表示素子は、
前面基板と中間基板との間げきに、画素同士を仕切る第1隔壁が配設され、当該第1隔壁で仕切られた各第1空間内に帯電性の第1着色粒子が封入され、各第1空間の前面基板側に第1表示電極が設けられるとともに、前記第1隔壁に第1集束電極が設けられて構成され、
前記第2表示素子は、
前記背面基板と前記中間基板との間げきに、画素同士を仕切る第2隔壁が配設され、当該第2隔壁で仕切られた各第2空間内に帯電性の第2着色粒子が封入され、各第2空間の背面基板側に第2表示電極が設けられるとともに前記第2隔壁に第2集束電極が設けられて構成され、
前記駆動手段は、
第1表示電極と第1集束電極との間及び第2表示電極と第2集束電極との間の電圧印加パターンをそれぞれ変更する構成であり、
前記電圧印加パターンを変更することにより、第1着色粒子が前面基板を覆う状態、第2着色粒子が背面基板を覆う状態、各着色粒子を隔壁に密着させて前面基板上、背面基板上から着色粒子が退避した状態の各状態を現出させ、もって、パネル前方に取り出す光の色調を変化させる表示装置。 - 前記第1表示素子において、
前記第1着色粒子は、帯電極性が互いに異なる、2種類の色の着色粒子からなり、
前記第1集束電極は、前記第1隔壁における第1空間を挟んだ対向位置に対で形成され、
前記駆動手段は、
前記第1表示電極と、前記対をなす各第1集束電極との間に、互いに異なる電圧印加パターンで電圧印加する請求項20記載の表示装置。 - 前記第2表示素子において、
前記第2着色粒子は、帯電極性が互いに異なる、2種類の色の着色粒子からなり、
前記第2集束電極は、前記第2隔壁における第2空間を挟んだ対向位置に対で形成され、
前記駆動手段は、
前記第2表示電極と、対をなす各第2表示電極との間に、互いに異なる電圧印加パターンで電圧印加する請求項20記載の表示装置。 - 前記第1着色粒子は、
赤,緑,青,黒から選択される2色の着色粒子からなり、
前記第2着色粒子は、
前記第1着色粒子として選択された色以外の、残り2色の着色粒子からなる請求項22記載の表示装置。 - 前記第1着色粒子は、
シアン,イエロー,マゼンタ,ブラックから選択される2色の着色粒子からなり、
前記第2着色粒子は、
前記第1着色粒子として選択された色以外の、残り2色の着色粒子からなる請求項22記載の表示装置。 - 前記前面基板、中間基板、第1表示電極、第2表示電極は、透明性の材料で形成されている請求項20記載の表示装置。
- 前記第2表示素子の背面側に白色反射層が配設された請求項25記載の表示装置。
- 前記駆動手段は、各画素において、
前記第1表示素子の前記第1表示電極と前記第1集束電極との間に印加する電圧、及び前記第2表示素子の前記第2表示電極と前記第2集束電極との間に印加する電圧を調整して、
第1着色粒子が前面基板上を占める割合及び第2着色粒子が背面基板上を占める割合を変えることにより階調表示する請求項20記載の表示装置。 - 前記駆動手段は、
画像表示するための電圧を印加する前に、
前記第1表示素子における前記第1表示電極と前記第1集束電極との間にリセット電圧を印加して、前記第1着色粒子を前記第1集束電極側に偏在させるとともに、
前記第2表示素子における前記第2表示電極と前記第2集束電極との間にリセット電圧を印加して、第2着色粒子を第2集束電極側に偏在する状態にする請求項20記載の表示装置。 - 前記第1集束電極は、前記第1隔壁において、前記第1空間の背面基板側内面と中間基板側内面との間の位置に形成され、
前記第2集束電極は、前記第2隔壁において、前記第2空間の背面基板側内面と中間基板側内面との間の位置に形成されている請求項20記載の表示装置。 - 前記第1集束電極は、前記第1空間の隔壁高さ方向の中央部に形成され、
前記第2集束電極は、前記第2空間の隔壁高さ方向の中央部に形成されている請求項29記載の表示装置。 - 前記第1集束電極は、前記第1空間の前面基板側内面から前記中間基板方向に離間した位置に形成され、
前記第2集束電極は、前記第2空間の背面基板側内面から前記中間基板方向に離間した位置に形成されている請求項29記載の表示装置。 - 前記第1空間及び第2空間は気体相である請求項20記載の表示装置。
- 前記第1着色粒子及び第2着色粒子に含まれる少なくとも1種の着色粒子は、
正又は負に帯電する物性を有する材料からなる母粒子と、前記母粒子の表面を被覆する子粒子とからなる請求項20記載の表示装置。 - 前記第1空間の内壁及び第2空間の内壁に、表面に凹凸形状を有する表面処理層が設けられている請求項20記載の表示装置。
- 前記表面処理層は、
対応する空間に封入される着色粒子の材料と同種の帯電特性を有する材料からなる請求項34記載の表示装置。 - 前記表面処理層の表面における凹凸の平均間隔は、対応する空間に封入される着色粒子の平均粒径よりも小さい請求項34記載の表示装置。
- 前記表面処理層は、前記凹凸形状が層表面の全体にわたって均一に形成されている請求項34記載の表示装置。
- 前記表面処理層は、微粒子が分散されたコーティング剤を塗布して形成された塗布膜からなる請求項34記載の表示装置。
- 対向配置された前面基板と背面基板との間に、自発光型の第1表示素子及び反射型の第2表示素子が画素毎に重ねて設けられたパネルと、
前記第1表示素子及び前記第2表示素子を、個別に駆動する駆動手段とを備える表示装置あって、
前記第2表示素子は、
隣接する画素同士を仕切る隔壁間に着色粒子が封入され、当該着色粒子が封入された封入空間の内面に沿ってインプレーン型電極が配設された構造を有し、
前記駆動手段が前記インプレーン型電極に電圧を印加して、前記着色粒子を封入空間内で移動させることによって、パネル前方から入射される光の反射量を変化させる方式で表示する表示装置。 - 前記インプレーン型電極は、
前記隔壁に沿って設けられた隔壁電極と、前記封入空間の底面に沿って設けられた背面電極との対によって構成され、
前記駆動手段は、前記隔壁電極と背面電極との間に電圧を印加して、前記着色粒子を、前記隔壁電極側に偏在する状態と、前記背面電極側に偏在する状態との間で流動移動させる請求項39記載の表示装置。 - 前記駆動手段は、
第1表示素子を駆動する前に、
前記隔壁電極と背面電極との間に電圧を印加して、前記着色粒子を、前記隔壁電極側に偏在する状態にする請求項40記載の表示装置。 - 前記第1表示素子は、可視光透過性の材料で形成され、
前記第1表示素子の後方に反射層を有している請求項39記載の表示装置。 - 前記第2表示素子において、
前記背面電極上には前記封入空間に臨む光導電層が設けられている請求項39記載の表示装置。 - 前記着色粒子は、
正または負に帯電する材料からなる母粒子と、当該母粒子の表面を被覆する子粒子とからなる請求項39記載の表示装置。 - 前記第2表示素子において、
前記着色粒子は、前記封入空間内で気相中に封入されている請求項39記載の表示装置。 - 前記第1表示素子は封止層で封止され、
前記第2表示素子の封入空間は、当該封止層の前方に設けられている請求項39記載の表示装置。 - 前記封入空間の内壁に、表面に凹凸形状を有する表面処理層が設けられている請求項39記載の表示装置。
- 前記表面処理層は、
前記着色粒子と同種の帯電特性を有する材料からなる請求項47記載の表示装置。 - 前記表面処理層の表面における凹凸の平均間隔は、前記着色粒子群の平均粒径よりも小さい請求項47記載の表示装置。
- 前記表面処理層は、前記凹凸形状が層表面の全体にわたって均一的に形成されている請求項47記載の表示装置。
- 前記表面処理層は、微粒子が分散されたコーティング剤を塗布してなる塗布膜からなる請求項47記載の表示装置。
- 前記コーティング剤は、
水を媒体としアナタース形結晶構造を有するTiO2微粒子を分散させてなる請求項51記載の表示装置。 - 前記コーティング剤は、
絶縁性樹脂を溶剤で溶融させてなる溶液を媒体として、無機物からなる微粒子を分散させてなる請求項51記載の表示装置。 - 前記絶縁性樹脂は、ポリカーボネートである請求項53記載の表示装置。
- 前記着色粒子は、
母粒子と、当該母粒子の表面を被覆する子粒子とからなり、
前記コーティング剤に分散された微粒子の平均粒径は、
前記子粒子の平均粒径より大きく、前記母粒子の平均粒径より小さい請求項53記載の表示装置。 - 前記駆動手段は、
前記第1表示素子に電圧を印加する第1半導体スイッチング素子及び前記第2表示素子に電圧を印加する第2半導体スイッチング素子を備える請求項39記載の表示装置。 - 請求項39記載の表示装置を製造する方法であって、
ドライガス雰囲気下で、隔壁によって仕切られた各空間に着色粒子を散布する散布工程を備える表示装置の製造方法。 - 請求項46記載の表示装置を製造する方法であって、
前記第1表示素子を、ドライガス雰囲気下において封止層で封止する封止工程と、
ドライガス雰囲気下で、隔壁によって仕切られた各空間に前記着色粒子を散布する散布工程とを備える表示装置の製造方法。 - 対向配置された前面基板と背面基板との間に、自発光型の第1表示素子及び反射型の第2表示素子が画素ごとに設けられたパネルと、
前記第1表示素子及び前記第2表示素子を個別に駆動する駆動手段とを備える表示装置あって、
前記駆動手段が第2表示素子を駆動するときに、閾値電圧以上の駆動電圧を印加し、
前記駆動手段が前記第1表示素子を駆動する駆動電圧が、前記閾値以下である表示装置。 - 前記各画素において、
前記第2表示素子が、前記第1表示素子の前方に重ねて設けられている請求項59記載の表示装置。 - 前記第2表示素子は、
隣接する画素同士を仕切る隔壁間に着色粒子が封入され、当該着色粒子が封入された封入空間の内面に沿ってインプレーン型電極が配設された構造を有し、
前記駆動手段が前記インプレーン型電極に電圧を印加して、前記着色粒子を前記封入空間内で移動させることによって、パネル外部から入射される光の反射量を変化させる方式で表示する請求項60記載の表示装置。 - 前記閾値電圧は、前記封入空間内で着色粒子を移動させるのに最低必要な前記インプレーン型電極に対する印加電圧である、請求項61記載の表示装置。
- 前記第2表示素子において、前記着色粒子は前記封入空間内で気相中に封入されている請求項61記載の表示装置。
- 前記第2表示素子におけるインプレーン型電極は、
前記隔壁に沿って設けられた隔壁電極と、前記封入空間の底面に沿って設けられた背面電極との対によって構成され、
前記駆動手段は、前記隔壁電極と背面電極との間に電圧を印加して、前記着色粒子を、前記隔壁電極側に偏在する状態と、前記背面電極側に偏在する状態との間で移動させる請求項61記載の表示装置。 - 前記第1表示素子は、陽極と陰極を有し、
当該陰極が、前記背面電極を兼ねている請求項64記載の表示装置。 - 前記第1表示素子は、陽極と陰極を有し、
前記第2表示素子が駆動されるときに、前記第1表示素子の陽極と前記第2表示素子の背面電極とが同電位となるように接続されている請求項64記載の表示装置。 - 前記第1表示素子は、可視光透過性の材料で形成され、
前記第1表示素子の後方に反射層を有している請求項60記載の表示装置。 - 前記駆動手段が前記第1表示手段及び前記第2表示手段の少なくとも一方を駆動する方式は、単純マトリックス方式である請求項59記載の表示装置。
- 前記駆動手段は、
共通の半導体スイッチング素子を用いて、前記第1表示素子及び前記第2表示素子を駆動する請求項59記載の表示装置。
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