JP2011145390A - 電気泳動表示装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】素子基板側から画像を視認する場合において、カラーフィルターの色の境界と画像の輪郭とのずれを防止して視認性の良好な電気泳動表示装置及び電子機器を提供する。
【解決手段】本発明の電気泳動表示装置１００は、複数の画素電極３５を有した素子基板３０と、複数の画素電極３５と対向する共通電極３７を有した対向基板３１との間に電気泳動素子３２を挟持してなる電気泳動表示装置であって、複数の画素電極３５と電気泳動素子３２との間にカラーフィルターＣＦが配置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気泳動表示装置及び電子機器に関するものである。

電気泳動表示装置は、透明な基板に一様に透明電極（対向電極）を形成した対向基板と、画素電極と当該画素電極を駆動する薄膜素子（トランジスタ）が形成された素子基板との間に電気泳動素子を狭持した構成とされている。そして、透明電極と画素電極との間に所望の電位差を与えることによって画像を形成する。このような装置では、透明電極にて形成された対向電極側から画像を観測するのが一般的である（例えば、特許文献１）。

特開２００３−１０７５３５号公報

ところが、画素電極から対向電極に向かって電界が拡散するので、観察面側から見ると階調の境界がぼやけたりして、画像の輪郭が拡大あるいは縮小したりする傾向がある。さらに、対向電極側にカラーフィルターを設けた場合、カラーフィルターの色の境界と電気泳動素子の色の境界あるいは画像の輪郭のずれが生じてしまい、モアレ発生等の原因となる。

また、酸化物半導体などの透明な半導体を使って、電気泳動表示装置を素子基板側から視認する構成も知られている。ところが、ＴＦＴ素子として広く普及しているアモルファスシリコンＴＦＴや、ポリシリコンＴＦＴでは、薄膜素子や回路を形成する配線が透明ではないため、素子基板の裏面側から観測したときに、画像を全て認識することができないという欠点がある。酸化物半導体などの透明な素子を使った場合であっても、配線に金属材料を使った場合は上記と同様の課題が生じる他、透明半導体とはいってもその透過率は１００％とはならず、表示画像のコントラストが低下するなどの問題があった。

そこで、素子基板側にカラーフィルターを備えた構成が提案されている。この場合、カラーフィルターは素子基板の内面側に形成され、このカラーフィルター上に、画素電極や、画素電極を駆動するＴＦＴ素子、配線等を含む回路層が形成される。このような構成とすることで、素子基板側から観測した場合でも電気泳動粒子が拡散することもなく、カラーフィルターの色の境界と電気泳動粒子の色の境界あるいは画像の輪郭とのずれも低減して視認性を改善することが可能になったものの、カラーフィルターと電気泳動素子との間に存在する回路層の厚みによって視差が生じ、階調のぼやけが多少残ってしまう。また、カラーフィルター上に形成される平坦化膜の性質によってはＴＦＴ素子の特性の悪化を招くことが懸念される。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、素子基板側から画像を視認する表示装置において、カラーフィルターの色の境界と画像の輪郭とのずれを防止して視認性の良好な電気泳動表示装置及び電子機器を提供することを目的の一つとしている。

本発明の電気泳動表示装置は、上記課題を解決するために、第１基板と、前記第１基板に対向して配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された電気泳動素子と、前記第１基板の前記電気泳動素子側に形成された複数の第１電極と、前記第２基板の前記電気光学素子側に、前記複数の第１電極と対向するように形成された第２電極と、を有する電気泳動表示装置であって、前記複数の第１電極と前記電気泳動素子との間にカラーフィルターが配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、素子基板上の複数の画素電極と、素子基板上に貼り合わされる電気泳動素子との間にカラーフィルターが配置されているので、対向基板側や素子基板の裏面側にカラーフィルターが形成された構成に比べて、電気泳動素子や画素電極とカラーフィルターとの距離を近づけることができる。これにより、カラーフィルターと画素電極とが好適に位置合わせされ、カラーフィルターの色の境界と画像の輪郭とのずれが生じず、モアレ発生等を防止することが可能となる。したがって、視認性の良好な電気泳動表示装置が得られる。

また、前記カラーフィルターが前記電気泳動素子を前記素子基板上に貼り合わせるための接着剤からなることが好ましい。
本発明によれば、電気泳動素子を素子基板上へ貼り合わせるための接着剤を利用してカラーフィルターを形成することができるので、電気泳動素子側に素子基板上へ貼り合わせるための接着剤層を予め形成しておく必要がない。

また、前記カラーフィルターが前記画素電極と前記電気泳動素子を前記素子基板上に貼り合わせるための接着剤層との間に配置されていることが好ましい。
本発明によれば、カラーフィルターが画素電極と電気泳動素子を素子基板上に貼り合わせるための接着剤層との間に配置されていることから、接着剤層を有した既存の電気泳動素子を用いて、カラーフィルターと電気泳動素子及び画素電極との距離を近づけることができる。これにより、カラーフィルターの色の境界と画像の輪郭とのずれを抑制することができる。

また、前記カラーフィルターが導電性を有していることが好ましい。
本発明によれば、画素電極と電気泳動素子との間に配置されたカラーフィルターが導電性を有していることにより、電気泳動素子に対する電圧印加が良好に行われる。

また、各々が前記複数の第１電極の少なくとも１つに選択トランジスタを介して接続される複数の走査線と、前記複数の第１電極の各々に接続された、一対の電極を有する保持容量と、を有し、前記走査線が前記一対の電極の一方の電極となっていることが好ましい。
本発明によれば、走査線を利用して保持容量を形成するＣｓ-ｏｎ-ｇａｔｅ構造とすることで、画素の開口率が向上し、素子基板の裏面側からの光を十分に透過させることができる。

また、前記第１基板と前記第２基板との間に隔壁が設けられ、前記隔壁と当該隔壁によって区画形成される空間内に封入された電気泳動粒子および分散媒とにより前記電気泳動素子が構成されていることが好ましい。
本発明によれば、素子基板上に複数の画素を仕切る隔壁が設けられていることから、電気泳動素子の粒子が偏って分布することが防止される。これにより、表示画像の品質を向上させることができる。

本発明の電子機器は、先に記載の電気泳動表示装置を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、視認性の良好な表示装置を備えたことにより、高品位な表示が可能な電子機器が得られる。

第１実施形態に係る電気泳動表示装置の全体構成を示す図。 第１実施形態に係る電気泳動表示装置の回路ブロック図。 第１実施形態に係る電気泳動表示装置の画素回路を示す図。 画素の回路構成図。 （ａ）は素子基板の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿う位置における断面図。 電気泳動素子の動作説明図。 第２実施形態の電気泳動表示装置の断面図。 第３実施形態の電気泳動表示装置の断面図。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

［第１実施形態］
図１は、本発明に係る電気泳動表示装置の概略構成を示す図である。図２は、本実施形態に係る表示体の回路ブロック図である。図３は、電気泳動表示装置の画素回路を示す図である。

図１に示す電気泳動表示装置１００は、表示体２と、コントローラー３と、ＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）４と、共通電極駆動回路６とを備えている。
表示体２は、コントローラー３からの制御信号と、共通電極駆動回路６からの電圧供給を受け、画像を表示する。表示体２には、表示部５と、走査線駆動回路６１と、データ線駆動回路６２とが形成されている。

コントローラー３は、電気泳動表示装置１００の制御部であり、表示すべき画像データをＶＲＡＭ４から受け取り、表示体２を制御して画像を表示させる。具体的には、表示体２に設けられた走査線駆動回路６１及びデータ線駆動回路６２と共通電極駆動回路６とを制御して画像を表示させる。コントローラー３から出力される制御信号は、例えば、クロック信号、スタートパルス等のタイミング信号や画像データ、電源電圧等である。
ＶＲＡＭ４は、フラッシュメモリー等の記憶部（図示は省略）に記憶された画像データから、表示部５に次に表示させる１枚又は複数枚分の画像データを一時的に保存するために用いられる。
共通電極駆動回路６は、表示体２に設けられた共通電極３７（対向電極；図３参照）と接続されており、任意の共通電極電位Ｖcomを共通電極３７に供給する。

図２は、本実施形態に係る電気泳動表示装置１００の概略構成を示す回路図である。
電気泳動表示装置１００は、複数の画素４０が配列された表示部５を有している。表示部５の周辺には、走査線駆動回路６１およびデータ線駆動回路６２が配置されている。走査線駆動回路６１及びデータ線駆動回路６２は、それぞれ上記コントローラー３と接続されている。

表示部５には走査線駆動回路６１から延びる複数の走査線６６と、データ線駆動回路６２から延びる複数のデータ線６８とが形成されており、これらの交差位置に対応して画素４０が設けられている。

走査線駆動回路６１は、行方向に延びるｍ本の走査線６６（Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、…、Ｙｍ）を介して各々の画素４０に接続されており、コントローラー３の制御のもと、１行目からｍ行目までの走査線６６を順次選択し、画素４０に設けられた選択トランジスタ（選択トランジスタＴＲａ，ＴＲｂ：図３参照）のオンタイミングを規定する選択信号を、選択した走査線６６を介して画素４０に供給する。画素４０は、Ｙ軸方向に沿ってｍ個、Ｘ軸方向に沿ってｎ個のマトリクス状に配列されている。

本実施形態の電気泳動表示装置１００において、走査線６６及びデータ線６８の本数は任意の自然数に設定することができる。

データ線駆動回路６２は、列方向に延びるｎ本のデータ線６８（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、…、Ｘｎ）を介して各々の画素４０に接続されており、コントローラー３の制御のもと、画素４０の各々に対応する１ビットの画像データを規定する画像信号を画素４０に供給する。
なお、本実施形態では、画像データ（画素データ）「０」（白）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、画像データ（画素データ）「１」（黒）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。また、中間階調の画素データを規定する場合にはＬからＨの中間のレベルの画像信号を画素４０に供給する。

図３は、画素４０Ａ，４０Ｂの回路構成図である。
表示部５の各画素４０Ａ，４０Ｂには、画素スイッチング素子としての選択トランジスタＴＲａ，ＴＲｂ、画素電極３５（第１電極）、電気泳動素子３２、共通電極３７（第２電極）及び保持容量Ｃ１ａ，Ｃ１ｂがそれぞれ設けられている。
選択トランジスタＴＲａ，ＴＲｂは、それぞれＮ−ＭＯＳ（Negative Metal Oxide Semiconductor）ＴＦＴで構成されている。
電気泳動素子３２は、画素電極３５と共通電極３７との間で挟持されている。
保持容量Ｃ１ａ，Ｃ１ｂは後述する素子基板３０（第１基板）上に形成され、誘電体膜を介して対向配置された一対の電極１０ａ，１０ｂによって保持容量Ｃ１ａが構成され、一対の電極２０ａ，２０ｂによって保持容量Ｃ１ｂが構成されている。そして、選択トランジスタＴＲａ，ＴＲｂを介してそれぞれ書き込まれた画像信号電圧で充電される。詳しくは後述するが、本実施形態の保持容量Ｃ１ａ，Ｃ１ｂは、隣り合う他の走査線６６を利用して保持容量を形成するCs-on-gate構造とされている。

画素４０Ａの選択トランジスタＴＲａは、そのゲート電極にｉ行の走査線６６が接続されるとともにソースにはデータ線６８が接続されており、ドレインには保持容量Ｃ１ａの一方の電極１０ａと画素電極３５とがそれぞれ接続されている。そして、保持容量Ｃ１ａの他方の電極１０ｂはｉ−１行の走査線６６と接続されている。
画素４０Ａの保持容量Ｃ１ａは、当該画素４０Ａにおける画素電極３５と、前段のｉ−１行の走査線６６とによって容量を形成する構成とされている。つまり、保持容量Ｃ１ａの一方の電極１０ｂがｉ−１行の走査線６６からなっている。
画素４０Ｂの選択トランジスタＴＲｂは、そのゲート電極にｉ＋１行の走査線６６が接続されるとともにソースにはデータ線６８が接続されており、ドレインには保持容量Ｃ１ｂの一方の電極２０ａと画素電極３５とが接続されている。そして、保持容量Ｃ１ｂの他方の電極２０ｂはｉ行の走査線６６に接続されている。
画素４０Ｂの保持容量Ｃ１ｂは、当該画素４０Ｂにおける画素電極３５と、前段のｉ行の走査線６６とによって容量を形成する構成とされている。つまり、保持容量Ｃ１ｂの一方の電極２０ｂがｉ行の走査線６６からなっている。

この画素回路においては、例えば、ｉ行の走査線６６が選択されると選択トランジスタＴＲａがオン状態となり、データ線６８から選択トランジスタＴＲａを介して画素電極３５に画像信号が入力されるとともに、保持容量Ｃ１ａが充電される。ｉ行の走査線６６が非選択となると選択トランジスタＴＲａはオフ状態となるが、その後も保持容量Ｃ１ａに蓄えられたエネルギーで画素４０Ａ内の電気泳動素子３２の荷電粒子を移動させる。
また、ｉ＋１行の走査線６６が選択されると選択トランジスタＴＲｂがオン状態となり、データ線６８から選択トランジスタＴＲｂを介して画素電極３５に画像信号が入力されるとともに、保持容量Ｃ１ｂが充電される。ｉ＋１行の走査線６６が非選択となると選択トランジスタＴＲｂはオフ状態となるが、その後も保持容量Ｃ１ｂに蓄えられたエネルギーで画素４０Ｂ内の電気泳動素子３２の荷電粒子を移動させる。

図４（ａ）は、表示部５における電気泳動表示装置１００の部分断面図である。
電気泳動表示装置１００は、素子基板３０と対向基板３１（第２基板）との間に、複数のマイクロカプセル２０を配列してなる電気泳動素子３２を挟持した構成を備えている。複数のマイクロカプセル２０は、バインダー２３によって固定されている。
表示部５において、素子基板３０の電気泳動素子３２側には複数の画素電極３５が配列形成されており、複数の画素電極３５と電気泳動素子３２との間にカラーフィルターＣＦが配置されている。

素子基板３０は、ガラスやプラスチック等からなる基板であり、画像表示側に配置されるため透明基板とされる。素子基板３０の表面上には、上記した選択トランジスタＴＲａ，ＴＲｂ、走査線６６、データ線６８などが形成された回路層３４が設けられており、回路層３４の最表層に複数の画素電極３５が配列形成されている。
画素電極３５は、ＭｇＡｇ、ＩＴＯ、ＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）などから形成された透明電極である。図示は省略しているが、画素電極３５と素子基板３０との間には、図３及び図４に示した走査線６６、データ線６８、選択トランジスタＴＲａ，ＴＲｂなどが形成されている。

そして、回路層３４上には、複数の着色層５１ｒ、５１ｇ、５１ｂを備えたカラーフィルターＣＦが形成されている。各着色層５１ｒ、５１ｇ、５１ｂはそれぞれ画素電極３５上に形成されている。また、各着色層５１ｒ、５１ｇ、５１ｂは接着性を有しており、対向基板３１の電気泳動素子３２側を素子基板３０と貼り合わせる際の接着剤としても機能する。電気泳動素子３２はカラーフィルターＣＦを介して画素電極３５と接着されている。また、各着色層５１ｒ、５１ｇ、５１ｂは接着性だけでなく導電性も有しており、このような導電性を有したカラーフィルターＣＦによって電気泳動素子３２への電圧印加が良好に行われて電荷粒子の泳動がスムーズに行えるようになっている。

一方、対向基板３１はガラスやプラスチック等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。対向基板３１の電気泳動素子３２側には複数の画素電極３５と対向する平面形状の共通電極３７が形成されており、共通電極３７上に電気泳動素子３２が設けられている。本実施形態における共通電極３７は光反射性を有したいわゆる反射電極である。共通電極３７には、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｇ合金、Ｎｉ合金などの金属材料を用いることができる。なお、反射電極の材料としては、金属に限らず、金属光沢を有する導電性プラスチックであってもよい。共通電極３７を反射電極としておくことで、素子基板３０側から入射した光のうち電気泳動粒子にて反射されずに、電気泳動粒子同士の間やマイクロカプセル同士の間のすき間を透過した光を共通電極３７にて反射させることができる。これにより、光の利用効率が向上し、表示部５における輝度を高めることが可能となる。

なお、電気泳動素子３２は、あらかじめ対向基板３１側に形成された状態で電気泳動シートとして取り扱われるのが一般的である。そして、別途製造された素子基板３０（カラーフィルターＣＦや画素電極３５、各種回路などが形成されている）に対して、接着性を有したカラーフィルターＣＦ上に電気泳動シートを貼り付けることによって、表示部５を形成する。

図４（ｂ）は、マイクロカプセル２０の模式断面図である。
マイクロカプセル２０は、例えば５０μｍ程度の粒径を有しており、内部に分散媒２１と、複数の白色粒子２７（電気泳動粒子）と、複数の黒色粒子２６（電気泳動粒子）とを封入した球状体である。マイクロカプセル２０は、図４（ａ）に示すように共通電極３７と画素電極３５とで挟持され、１つの画素４０内に１つ又は複数のマイクロカプセル２０が配置される。

マイクロカプセル２０の外殻部（壁膜）は、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチルなどのアクリル樹脂、ユリア樹脂、アラビアゴムなどの透光性を持つ高分子樹脂などを用いて形成される。
分散媒２１は、白色粒子２７と黒色粒子２６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２１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、その他の油類であってもよい。これらの物質は単独又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２７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。黒色粒子２６は、例えば、アニリンブラック、カーボンブラック等の黒色顔料からなる粒子（高分子あるいはコロイド）であり、例えば正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２６及び白色粒子２７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に赤色、緑色、青色などを表示することができる。

ここで図５（ａ）は素子基板３０の平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ’線に沿う位置における断面図である。
図５（ａ）に示すように、選択トランジスタＴＲａ，ＴＲｂは、平面視略矩形状の半導体層４１ａと、データ線６８から延出されたソース電極４１ｃと、半導体層４１ａと画素電極３５とを接続するドレイン電極４１ｄと、走査線６６から延出されたゲート電極４１ｅとをそれぞれ有する。また、各画素４０Ａ，４０Ｂにおいて、画素電極３５と走査線６６とが重なる領域にそれぞれ保持容量Ｃ１ａ，Ｃ１ｂが形成されている。

近年の小型な表示パネルは高精細化が進んできており、それに伴い電極及び配線間の寄生容量によるクロストークが発生しやすいので、大きな保持容量が要求されていた。しかしながら、高精細化に伴い画素電極３５以外のデータ線６８ないし走査線６６の占める割合も増えているため、保持容量の増大化に伴う画素の開口率低下の問題点は顕著に現れてくる。一画素内における保持容量の形成面積が大きいと画素の開口率が低下して十分な表示コントラストを得ることができなくなってしまうため、素子基板３０側からの観測は困難であった。

そこで、本実施形態では、画素電極３５の形成面積に対して保持容量の形成面積を小さくすることで、保持容量が画素領域を占める割合を少なくするとともに、走査線６６の一部を延在形成して画素電極３５に重畳させて配置した、いわゆるCs-on-gate構造とすることで光透過部４２の面積を大きくしている。これにより、画素４０内の開口率が高まり素子基板３０の裏面側からの光を十分に透過させることができる。

図５（ｂ）に示す断面構造を見ると、素子基板３０上に、ＡｌやＡｌ合金からなるゲート電極４１ｅ（走査線６６）が形成されており、ゲート電極４１ｅを覆ってシリコン酸化物やシリコン窒化物からなるゲート絶縁膜４１ｂが形成されている。ゲート絶縁膜４１ｂの厚みは約３００ｎｍである。ゲート絶縁膜４１ｂを介してゲート電極４１ｅと対向する領域にアモルファスシリコンやポリシリコンからなる半導体層４１ａが形成されている。半導体層４１ａに一部乗り上げるようにして、ＡｌやＡｌ合金からなるソース電極４１ｃとドレイン電極４１ｄとが形成されている。ソース電極４１ｃ（データ線６８）、ドレイン電極４１ｄ、半導体層４１ａ、ゲート絶縁膜４１ｂを覆ってシリコン酸化物やシリコン窒化物からなる層間絶縁膜３４ａが形成されている。層間絶縁膜３４ａ上に画素電極３５が形成されている。層間絶縁膜３４ａを貫通しドレイン電極４１ｄに達するコンタクトホール３４ｂを介して画素電極３５とドレイン電極４１ｄとが接続されている。このようにして、選択トランジスタＴＲａ，ＴＲｂが構成されている。

ここで、ゲート電極４１ｅや画素電極３５、各種配線の厚みは約１００ｎｍから３００ｎｍである。また、ゲート電極４１ｅや各種配線が電気泳動素子３２に及ぼす電気的影響を低減するために、これらはできるだけ細い線幅とすることが好ましい。具体的には、約４μｍ以下の線幅が好適である。

素子基板３０の最表層には、各画素４０に対応して、カラーフィルターＣＦを構成する複数の着色層５１ｒ，５１ｇ，５１ｂがそれぞれ画素電極３５上にパターン形成されている。上述したように、カラーフィルターＣＦは適度な導電性を有する。その抵抗率は、１×１０^６〜１×１０^１２Ω／ｃｍ^２であることが好ましい。

次に、カラーフィルターＣＦの製造方法について述べる。
カラーフィルターＣＦは、染色法、印刷法、電着法、顔料分散法などの方法により、ガラス基板上に各色の着色層５１ｒ，５１ｇ，５１ｂを画素毎に形成したものを用いることができる。

染色法では、ゼラチンやポリビニルアルコールなどに感光剤として重クロム酸塩を混合した感光性樹脂を用いて画像を形成した後、染色して製造される。
印刷法では、スクリーン印刷又はフレキソ印刷などの方法で、熱硬化インキ又は光硬化インキをガラス基板に転写させて製造される。
電着法では、顔料又は染料を含んだ溶液に電極を設けたガラス基板を浸漬し、電気泳動により色相を付着させて製造される。
顔料分散法では、光硬化性樹脂に顔料を分散させた着色レジストにより画像を形成することにより製造される。顔料分散法は、高耐熱性のカラーフィルターＣＦを製造することができる。また、染色が不要である上に、高精度の画像を形成することができるという利点があるため、カラーフィルター製造技術の主流となっている。

着色レジスト（カラーフィルター用光重合性組成物）は、バインダー樹脂、光重合開始剤、顔料、溶剤などを混合して作成される。
バインダー樹脂としては、酸性基を有するモノマーを少なくとも１種以上含む共重合体が好ましく用いられる。このような共重合バインダー樹脂としては、具体的には、（メタ）アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、クロトン酸、イタコン酸、フマル酸、イソプレンスルホン酸、スチレンスルホン酸、（ｏ，ｍ又はｐ）−ポリビニルフェノールなどの酸性基を有するモノマーと、スチレン、α−メチルスチレン、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、酢酸ビニル、アクリロニトリル、（メタ）アクリルアミド、グリシジル（メタ）アクリレート、アリルグリシジルエーテル、エチルアクリル酸グリシジル、クロトニルグリシジルエーテル、クロトン酸グリシジルエーテル、（メタ）アクリル酸クロライド、ベンジル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−メタクリロイルモルホリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリルアミドなどのコポリマーとを共重合させたバインダー樹脂が挙げられる。なお、本明細書において、「（メタ）アクリル」とは「アクリル又はメタクリル」を示す。「（メタ）アクリレート」についても同様である。

顔料としては、硫酸バリウム、硫酸鉛、酸化チタン、黄色鉛、ベンガラ、酸化クロム、カーボンブラックなどの無機顔料、アントラキノン系顔料、ペリレン系顔料、ジスアゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料、ジオキサジン系顔料、キナクリドン系顔料、ペリノン系顔料、トリフェニルメタン系顔料、チオインジゴ系顔料などの有機顔料などが挙げられる。これらのうち特にフタロシアニン系顔料、ジオキサジン系顔料、アントラキノン系顔料、ジスアゾ系顔料が好ましい。これらの顔料は単独又は２種以上を組み合わせて使用される。

カラーフィルター用光重合性組成物によりカラーフィルターＣＦを形成するには、まず、上記組成からなるカラーフィルター用光重合性組成物を調製し、これをカラーレジスト感光液として、スピンコーター、ロールコーター、カーテンコーター、スクリーン印刷などの公知の方法でガラス基板に塗布する。なお、ガラス基板にはクロム、酸化鉛などの金属やカーボンブラックなどでブラックマトリックスが形成されていても良い。この塗布膜厚は、乾燥後の膜厚で０．５〜１０μｍが好ましい。

また、カラーフィルターＣＦは、上記の材料を用いてインクジェット法で形成してもよい。このとき、カラーフィルターＣＦが隣接する画素へ流れ出してしまったり、隣の色と混ざり合ったりしないよう、素子基板３０側にバンク加工をしたり、撥水加工をすると良い。

ここで、カラーフィルターＣＦに導電性を付与する方法としては、バインダー樹脂に、ポニアニリン、バイトロン（ＰＥＤＯＴ）、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリイソチアナフテン等の導電性ポリマーを用い、顔料を分散させる方法がある。

また、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を用いても、導電性を有したカラーフィルターＣＦを作成することもできる。ＣＮＴは、その直径によって色が変わることが知られており、直系の異なるＣＮＴをバインダー樹脂に混合することで、導電性を備えたカラーフィルターＣＦを製造することが可能である。

本実施形態のカラーフィルターＣＦはそれ自体が粘着性を有している。例えば、透明な粘着剤に、上記した顔料やＣＮＴを分散させたカラー粘着剤を用いて着色層５１ｒ，５１ｇ，５１ｂを形成することによって、接着性を有したカラーフィルターＣＦを得ることができる。粘着剤としては、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、ポリエーテル系、α-オレフィン系、エポキシ樹脂系などの、一般的な粘着剤を用いることができる。

図６は、電気泳動素子の動作説明図である。図６（ａ）は、画素４０を白表示する場合、図６（ｂ）は、画素４０を黒表示する場合をそれぞれ示している。
図６（ａ）に示す白表示の場合には、共通電極３７が相対的に高電位、画素電極３５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２７が共通電極３７に引き寄せられる一方、正に帯電した黒色粒子２６が画素電極３５に引き寄せられる。その結果、表示面側となる共通電極３７側からこの画素を見ると、白色（Ｗ）が認識される。
図６（ｂ）に示す黒表示の場合、共通電極３７が相対的に低電位、画素電極３５が相対的に高電位に保持される。これにより、正に帯電した黒色粒子２６が共通電極３７に引き寄せられる一方、負に帯電した白色粒子２７が画素電極３５に引き寄せられる。その結果、共通電極３７側からこの画素を見ると黒色（Ｂ）が認識される。

なお、図６は、黒粒子が正に、白粒子が負に帯電している場合の動作説明図であるが、必要に応じて、黒粒子を負に、白粒子を正に帯電させてもよい。この場合、上記と同様に電位を供給すると、白表示と黒表示とを反転した表示が得られる。

本実施形態の電気泳動表示装置１００では、カラーフィルターＣＦが画素電極３５と隣接しており、双方の間に従来のようなギャップがない状態である。このため、カラーフィルターＣＦの各着色層５１ｒ，５１ｇ，５１ｂと各画素電極３５とが良好に位置合わせされ、カラーフィルターＣＦの色の境界と画像の輪郭とのずれが生じず、モアレ発生等を防止することが可能となる。また、電気泳動素子３２に接した状態でカラーフィルターＣＦが設けられているため、相互間の距離に起因する視差の問題が解消され、高品位な表示画像が得られる。

また、本実施形態のカラーフィルターＣＦは接着性を有しており、電気泳動素子３２を素子基板３０上へ貼り合わせるための接着剤層としても機能する。このため、電気泳動シートとしてマイクロカプセル２０上に予め接着剤層を形成しておく必要がなくなる。よって、接着剤層の表面に貼り付けられる剥離シートも不要になりコストが削減されるとともに、製造も容易になる。

さらに、本実施形態のカラーフィルターＣＦは、選択トランジスタＴＲａ，ＴＲｂの下層に配置されるのではなく画素電極３５上に配置されているとともに、電気泳動素子３２と素子基板３０とを接着させる機能を有していることから、カラーフィルターＣＦ上に平坦化膜を形成する必要がない。このため、平坦化膜の性質によって選択トランジスタＴＲａ，ＴＲｂの特性が悪化してしまうようなこともなくなる。

また、保持容量Ｃ１ａ，Ｃ１ｂをCs on gate構造とすることで、通常のアモルファスシリコンＴＦＴを使用することができる。Cs on gate構造以外の構成を採用する場合、カラーフィルターＣＦ上に位置合わせをしてアモルファスシリコンを製造する専用の製造プロセスが必要となるため、アモルファスシリコンＴＦＴの製造温度によっては使用できるカラーフィルター材料が限られてしまうが、Cs on gate構造とすることでこのような制限はなくなる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態における電気泳動表示装置２００について述べる。図７に本実施形態の電気泳動表示装置２００の断面図を示す。本実施形態の電気泳動表示装置２００は、カラーフィルターの位置が異なる点において先の実施形態と異なる。

本実施形態の電気泳動表示装置２００は、回路層３４と電気泳動素子３２との間にカラーフィルターＣＦが配置されている点は第１実施形態と同様であるが、接着性のない通常のカラーフィルターＣＦが採用されており、このカラーフィルターＣＦ上に接着剤層３３を介して電気泳動素子３２が貼り合わされている。カラーフィルターＣＦは、素子基板３０の最表層に形成された複数の画素電極３５上に存在する複数の着色層５１ｒ，５１ｇ，５１ｂによって構成され、上記実施形態同様に導電性を有していることが好ましい。

素子基板３０と対向基板３１とは、電気泳動素子３２上に設けられた透明な接着剤層３３を介して接着されている。この接着剤層３３にも導電性を付与しておくことで、電気泳動素子３２に所定の電圧を効率よく印加することができる。

本実施形態の電気泳動表示装置２００を製造する際には、回路層３４（選択トランジスタＴＲａ，ＴＲｂや画素電極３５等を含む）やカラーフィルターＣＦを備えた素子基板３０に対して、複数のマイクロカプセルの表面に接着剤層３３を有した電気泳動シートを貼り付けることによって表示部５を形成する。

本実施形態の電気泳動表示装置２００によれば、先の実施形態同様の効果が得られる他、素子基板３０上にカラーフィルターＣＦをパターン形成した後に通常の透明な接着剤層３３を用いて電気泳動素子３２を貼り合わせていることから、従来のカラーフィルターと同様の材料及び製造工程により形成することができるため、製造が容易であるとともに費用も抑えられる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態における電気泳動表示装置３００について述べる。図８に本実施形態の電気泳動表示装置３００の断面図を示す。本実施形態の電気泳動表示装置３００は、対向基板３１側に隔壁を設けた点において先の実施形態と異なる。なお、図８において、選択トランジスタＴＲａ，ＴＲｂ等は図示を省略してある。

本実施形態の電気泳動表示装置３００は、基板面から順に共通電極３７と絶縁層７４とが順に形成された対向基板３１と、この対向基板３１と電気泳動素子を介して対向配置される素子基板３０とを備えてなり、対向基板３１と素子基板３０との間に配置された隔壁７２によって電気泳動素子３２が複数の領域に分割されている。
隔壁７２は、電気泳動表示装置３００の厚さ方向に一定の高さを有して形成された、複数の封止空間を区画（分割）する平面視格子状の隔壁である。隔壁７２としては、例えばプラスチックや金属材料などを用いることができる。
共通電極３７の表面を絶縁層７４で覆う構成にしておくことで分散媒２１から共通電極３７を保護することができ、電極の劣化を防止できる。

本実施形態においては、枠状の隔壁７２によってその内側の空間がマトリックス状の複数の封止空間７１に分割され、対向基板３１と素子基板３０との間で各封止空間７１がそれぞれ気密的に封止されている。素子基板３０の内側（対向基板３１と対向する側）の最表層には、各色の着色層５１ｒ，５１ｇ，５１ｂを覆うようにして保護層５２が形成されているので、隔壁７２及びカラーフィルターＣＦの各着色層５１ｒ，５１ｇ，５１ｂが導電性を有する場合に、隔壁７２と各着色層５１ｒ，５１ｇ，５１ｂとの絶縁性が確保される。そして、隔壁７２によって形成される各封止空間７１内には、電気泳動素子３２を構成する分散媒２１と、複数の白色粒子２７と、複数の黒色粒子２６とがそれぞれ封入されており、この封止空間７１内にて各粒子２６，２７が移動するようになっている。

本実施形態の構成によれば、上記実施形態同様に、カラーフィルターＣＦと画素電極３５との間にギャップがない状態とされているので、カラーフィルターＣＦの色の境界と画像の輪郭とのずれが生じず、モアレ発生等を防止することが可能である。さらに、本実施形態では、隔壁７２と、隔壁７２によって区画形成される封止空間７１内に封入された電気泳動粒子２６，２７および分散媒２１とにより電気泳動素子３２が構成されている。このように、隔壁７２によって区画形成された複数の封止空間７１内に分散媒２１と粒子２６，２７とが封入されているため、表示部５の所定箇所に粒子２６，２７が偏って分布してしまうようなことが防止される。つまり、隔壁７２がマイクロカプセル２０の外殻部と同様の機能を果たすことになる。これにより良好な表示画像が得られる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、先の実施形態では、画素４０内における光透過部４２（図５）の面積比率が大きい方が電気泳動表示装置の反射率向上が期待できるため、保持容量Ｃ１ａ，Ｃ１ｂをCs on gate構造とすることで光透過部４２の面積を大きくしているが、Cs on gate構造以外の構成でも構わない。

また、先の実施形態では、選択トランジスタＴＲａ，ＴＲｂとしてアモルファスシリコンＴＦＴを使用した例について述べたが、チャネルエッチタイプのアモルファスシリコンＴＦＴ、ＨＴＰＳ（高温ポリシリコン）ＴＦＴ、ＬＴＰＳ（低温ポリシリコン）ＴＦＴ、酸化物ＴＦＴ、有機ＴＦＴを用いてもよい。

なお、先の実施形態では電気泳動表示装置の構成について述べたが、本発明の第１実施形態の構成に関しては、電気泳動表示装置以外にも液晶表示装置や有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置にも適宜応用可能である。

（電子機器）
次に、上記各実施形態の電気泳動表示装置１００，２００，３００を、電子機器に適用した場合について説明する。

［時計］
図９は、腕時計１０００の正面図である。腕時計１０００は、時計ケース１００２と、時計ケース１００２に連結された一対のバンド１００３とを備えている。
時計ケース１００２の正面には、上記各実施形態の電気泳動表示装置からなる表示部１００５と、秒針１０２１と、分針１０２２と、時針１０２３とが設けられている。時計ケース１００２の側面には、操作子としての竜頭１０１０と操作ボタン１０１１とが設けられている。竜頭１０１０は、ケース内部に設けられる巻真（図示は省略）に連結されており、巻真と一体となって多段階（例えば２段階）で押し引き自在、かつ、回転自在に設けられている。表示部１００５では、背景となる画像、日付や時間などの文字列、あるいは秒針、分針、時針などを表示することができる。

［電子ペーパー］
図１０は電子ペーパー１１００の構成を示す斜視図である。電子ペーパー１１００は、上記実施形態の電気泳動表示装置を表示領域１１０１に備えている。電子ペーパー１１００は可撓性を有し、従来の紙と同様の質感及び柔軟性を有する書き換え可能なシートからなる本体１１０２を備えて構成されている。

［電子ノート］
図１１は、電子ノート１２００の構成を示す斜視図である。電子ノート１２００は、上記の電子ペーパー１１００が複数枚束ねられ、カバー１２０１に挟まれているものである。カバー１２０１は、例えば外部の装置から送られる表示データを入力する図示は省略の表示データ入力手段を備える。これにより、その表示データに応じて、電子ペーパーが束ねられた状態のまま、表示内容の変更や更新を行うことができる。

［腕時計］
以上の腕時計１０００、電子ペーパー１１００、及び電子ノート１２００によれば、本発明に係る電気泳動表示装置が採用されているので、動作信頼性に優れ、表示品質の高い表示部を備えた電子機器となる。

なお、上記の電子機器は、本発明に係る電子機器を例示するものであって、本発明の技術範囲を限定するものではない。例えば、ＩＣカード、リライタブルペーパー、携帯電話、携帯用オーディオ機器、ＰＤＡ、電子辞書、指紋認証装置、中央演算処理装置、電子扇子、電子値札、電子広告などの電子機器の表示部にも、本発明に係る電気泳動表示装置は好適に用いることができる。

１００，２００，３００…電気泳動表示装置、５…表示部、２０…マイクロカプセル、２６…黒色粒子（電気泳動粒子）、２７…白色粒子（電気泳動粒子）、３０…素子基板（第１基板）、３１…対向基板（第２基板）、３２…電気泳動粒子、３４…回路層、３５…画素電極（第１電極）、３７…共通電極（第２電極）、４０，４０Ａ，４０Ｂ…画素、６６…走査線、６８…データ線、７２…隔壁、Ｃ１ａ，Ｃ１ｂ…保持容量、ＴＲａ，ＴＲｂ…選択トランジスタ、ＣＦ…カラーフィルター、１０００…腕時計（電子機器）、１１００…電子ペーパー（電子機器）、１２００…電子ノート（電子機器）

Claims (7)

1. 第１基板と、
   前記第１基板に対向して配置された第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に配置された電気泳動素子と、
   前記第１基板の前記電気泳動素子側に形成された複数の第１電極と、
   前記第２基板の前記電気光学素子側に、前記複数の第１電極と対向するように形成された第２電極と、を有する電気泳動表示装置であって、
   前記複数の第１電極と前記電気泳動素子との間にカラーフィルターが配置されていることを特徴とする電気泳動表示装置。
2. 前記カラーフィルターが前記電気泳動素子を前記第１基板上に貼り合わせるための接着剤からなることを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示装置。
3. 前記カラーフィルターが前記第１電極と前記電気泳動素子を前記第１基板上に貼り合わせるための接着剤層との間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示装置。
4. 前記カラーフィルターが導電性を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置。
5. 各々が前記複数の第１電極の少なくとも１つに選択トランジスタを介して接続される複数の走査線と、
   前記複数の第１電極の各々に接続された、一対の電極を有する保持容量と、を有し、
   前記走査線が前記一対の電極の一方の電極となっていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置。
6. 前記第１基板と前記第２基板との間に隔壁が設けられ、
   前記隔壁と当該隔壁によって区画形成される空間内に封入された電気泳動粒子および分散媒とにより前記電気泳動素子が構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電気泳動表示装置。
7. 請求項１から６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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