電気光学表示装置
【課題】回路構成の複雑化を回避しつつ、２つの表示装置の表示状態を確実に同期させることのできる電気光学表示装置を提供する。
【解決手段】ＥＣ素子２と電気泳動素子４とを駆動するための電子回路層６は、ＥＣ素子用信号線と、ＥＣ素子用信号線に接続された第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４と、電気泳動素子用信号線と、電気泳動素子用信号線に接続された第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５と、第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４の制御電極および第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５の制御電極に接続された共通走査線と、制御電極が第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５に接続された駆動用薄膜トランジスタ１６とを備え、駆動用薄膜トランジスタ１６がＥＣ素子２の画素電極８に接続され、第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５が電気泳動素子４の画素電極１２に接続される。
【解決手段】ＥＣ素子２と電気泳動素子４とを駆動するための電子回路層６は、ＥＣ素子用信号線と、ＥＣ素子用信号線に接続された第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４と、電気泳動素子用信号線と、電気泳動素子用信号線に接続された第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５と、第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４の制御電極および第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５の制御電極に接続された共通走査線と、制御電極が第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５に接続された駆動用薄膜トランジスタ１６とを備え、駆動用薄膜トランジスタ１６がＥＣ素子２の画素電極８に接続され、第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５が電気泳動素子４の画素電極１２に接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロクロミック（以下、「ＥＣ」と記載する）反応に基づく表示ができるＥＣ層と、電気泳動する帯電粒子（以下、「電気泳動粒子」と記載する）により表示ができる電気泳動層とを重ね合わせて構成される電気光学表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、紙媒体と同様の取り扱い性と視認性を有する電子ペーパーやフレキシブルディスプレイ等の表示装置の研究開発が盛んに行われている。このような表示装置を実現するものとして、セル内に封入した電気泳動粒子を電場により移動させ、これにより光の反射状態を変調する電気泳動表示装置が注目を集めている。しかし、電気泳動表示装置は、基本的には印加電圧のオン／オフによって電気泳動粒子の分布状態を２値的に制御するものであるために、少なくとも３原色を必要とするフルカラー表示への対応は、一般的に困難であるとされている。
【０００３】
このような背景のもと、特許文献１には、電圧・電流制御に基づくＥＣ反応によって透明領域と着色領域（例えば青色領域）を呈するＥＣ層と、ＥＣ層の下部に重ね合わせる形態にて、電界制御によってＥＣ層の着色領域の色と異なる第１の色領域（例えば赤色領域）および第２の色領域（例えば緑色領域）を呈する電気泳動層とを備え、視認側に赤色，緑色，青色、およびこれらの混色の多色表示を行うことが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、顔料を含むマイクロカプセル、または顔料を隔離するための隔壁を、二枚の電極間に挟み作製した電気泳動型表示素子に、二枚の電極間に形成したＥＣ表示素子を重ね合わせた構成からなるカラーリライタブル表示装置が記載されている。この表示装置は、表示に関してメモリ性を有することから、情報の書き替え時のみ、画像書込装置により書込みのエネルギーを与えるだけで良く、表示を維持するエネルギー付与は不要である。従って、情報の書込み後に画像書込装置から表示装置のみを切り離し、紙媒体のように手軽に持ち運んだり、重ねたり、並べたり、手に持って文字情報を読むという使用方法も可能である。
【特許文献１】特開平１０−１６１１６１号公報（図４）
【特許文献２】特開２００４−２８６９７７号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１，２には、電気泳動型表示装置とＥＣ表示装置を重ね合わせるというアイデアとしては記載されているが、現実問題として、（１）２つの表示装置の相対向する個別の画素が合わせて一画素分の色彩を表現しなければならないため、重なり合う画素への信号が確実に同期されていなければない。また、（２）ＥＣ表示装置に入射した光がＥＣ表示装置を透過し、電気泳動型表示装置で反射し、再びＥＣ表示装置を透過して初めて表示光として視認されるのであるから、光線の伝搬を妨げるような複雑な回路構成を組むことは、重ね合わせにより構成される表示装置の反射率を落としてしまう結果につながる。
【０００６】
したがって、本発明は、回路構成の複雑化を回避しつつ、２つの表示装置の表示状態を確実に同期させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成し得た本発明の電気光学表示装置は、
第一画素電極と第二画素電極との間にＥＣ材料層を挟持したＥＣ素子を複数備えるＥＣ層と、
第三画素電極と第四画素電極との間に電気泳動粒子を挟持した電気泳動素子を複数備える電気泳動層と、
前記ＥＣ素子と前記電気泳動素子とを駆動するための電子回路層と、
を重ね合わせて構成される電気光学表示装置であって、前記電子回路層は、
前記ＥＣ素子に表示信号を伝送するためのＥＣ素子用信号線と、
第一電極、第二電極、及び制御電極を有し、該第一電極が前記ＥＣ素子用信号線に接続された第一のスイッチ用薄膜トランジスタと、
前記電気泳動素子に表示信号を伝送するための電気泳動素子用信号線と、
第一電極、第二電極、及び制御電極を有し、該第一電極が前記電気泳動素子用信号線に接続された第二のスイッチ用薄膜トランジスタと、
前記第一のスイッチ用薄膜トランジスタの制御電極および前記第二のスイッチ用薄膜トランジスタの制御電極に接続された共通走査線と、
第一電極、第二電極、及び制御電極を有し、該制御電極が前記第二のスイッチ用薄膜トランジスタの第二電極に接続された駆動用薄膜トランジスタと、
を有し、該駆動用薄膜トランジスタの第一電極が接地され、第二電極が前記ＥＣ素子の第二画素電極に接続され、前記第二のスイッチ用薄膜トランジスタの第二電極が前記電気泳動素子の第三画素電極に接続されたものである。
【０００８】
上記電気光学表示装置において、前記ＥＣ素子の第一画素電極が１枚の共通電極で構成され、前記電気泳動素子の第四画素電極が１枚の共通電極で構成され、前記ＥＣ素子の第二画素電極と前記電気泳動素子の第三画素電極とが対向しており、前記電子回路層が前記ＥＣ層と前記電気泳動層との間に挟まれるように形成される態様としてもよい。
【０００９】
上記電気光学表示装置において、前記共通走査線に並行して共通接地線が形成され、前記第一のスイッチ用薄膜トランジスタの第二電極が、第一容量素子を介して前記共通接地線に接続され、前記第二のスイッチ用薄膜トランジスタの第二電極が、第二容量素子を介して前記共通接地線に接続される構成が好ましく用いられる。
【００１０】
上記電気光学表示装置において、第一のスイッチ用薄膜トランジスタ、第二のスイッチ用薄膜トランジスタ、及び駆動用薄膜トランジスタが透明薄膜トランジスタで構成される構成が好ましく用いられる。
【００１１】
上記電気光学表示装置において、電気泳動層がＥＣ層と電子回路層との間に挟まれるように形成される態様としてもよい。
【００１２】
上記電気光学表示装置において、第一のスイッチ用薄膜トランジスタ、第二のスイッチ用薄膜トランジスタ、及び駆動用薄膜トランジスに用いられる半導体が有機半導体である構成が好ましく用いられる。
【００１３】
上記電気光学表示装置において、電子回路層とＥＣ層、および／または、電子回路層と電気泳動層が、異方性導電膜を介して接続される構成が好ましく用いられる。
【００１４】
上記電気光学表示装置において、異方性導電膜が透明異方性導電膜である態様が推奨される。
【００１５】
上記電気光学表示装置において、ＥＣ層が、シアン色、マゼンダ色、イエロー色の３色によるカラー表示、又は、赤色、青色、緑色の３色によるカラー表示が可能に構成される構成が好ましく用いられる。
【００１６】
上記電気光学表示装置において、視認側にタッチパネルが形成される構成が好ましく用いられる。
【００１７】
本発明において、「接続」とは電気的に信号を伝搬し得る状態をいい、配線による直接的な接続の他、容量素子や抵抗器などの受動素子を介して接続されている間接的な接続も含まれる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、ＥＣ層の裏側（視認側とは反対側）に無彩色（グレイスケール）を表示することに適している電気泳動層を配置するため、色要素が豊富化され、ＥＣ層のみによるカラー表示では表現できないような階調度の高い、表現豊かなフルカラー画像を表示することができる。また、各ＥＣ層は無色透明色が表示可能であるため、電気泳動層による無彩色画像をより一層鮮明に表示することができる。
【００１９】
さらに本発明では、ＥＣ素子を複数備えるＥＣ層と、電気泳動素子を複数備える電気泳動層と、ＥＣ素子及び電気泳動素子とを駆動するための電子回路層とを重ね合わせて構成される電気光学表示装置において、ＥＣ素子を駆動する薄膜トランジスタと電気泳動素子を駆動する薄膜トランジスタとを共通走査線により駆動させることにより、回路構成の複雑化を回避しつつ、２つの表示装置の表示状態を確実に同期させることができ、フルカラー表示対応の電子ペーパーやフレキシブルディスプレイの実用化に向けて大きく貢献するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１にかかる電気光学表示装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。
【００２１】
１．電気光学表示装置の概略構造
図１は、本発明の実施の形態１にかかる電気光学表示装置の概略断面図である。図１において、電気光学表示装置１は、ＥＣ素子２を複数備えるＥＣ層３と、電気泳動素子４を複数備える電気泳動層５と、ＥＣ素子２及び電気泳動素子４とを駆動するための電子回路層６とを重ね合わせて構成される。本実施の形態におけるＥＣ層３は、光透過型の表示装置（乃至カラーフィルター）であり、電気泳動層５は、本実施の形態においては光反射型の表示装置であるので、電気光学表示装置１の視認側は、ＥＣ層３側である。
【００２２】
２．ＥＣ素子
上記ＥＣ素子２は、第一画素電極７と第二画素電極８との間に、酸化還元反応により着色状態／無色透明状態が選択可能なＥＣ材料層９を挟持して構成されるものである。第一画素電極７又は第二画素電極８の少なくとも一方は、固定電位としてもよいことから１枚の共通電極で構成することが可能であり、本実施の形態においては、第一画素電極７を共通電極とした例について説明し、以降、第一画素電極７を「共通電極７」、第二画素電極８を単に「画素電極８」と記載する。
【００２３】
ＥＣ材料層９としては、例えば、赤色系材料としてアントラキノン系色素やスチリル系スピロピラン色素、緑色系材料として芳香族アミン系色素やビオロゲン系色素、青色系材料としてビオロゲン系色素やピラゾリン系色素等の有機ＥＣ色素をＲＧＢ３原色として用いることができる。或いは、シアン系材料として1,4−ジアセチルベンゼン、マゼンタ系材料としてテレフタル酸ジメチル、イエロー系材料として4,4’−ビフェニルジカルボン酸ジエチルをそれぞれ1−メチル−2−ピロリドンに溶解したものをＣＭＹ３原色として用いることができる。なお、無色透明の場合は、視認側において、下地である電気泳動層５から反射される色がそのまま反映されることになる。
【００２４】
また、呈色の濃淡は、直流電圧の印加時間と電圧値を変化させることによっても制御可能である。すなわち、印加時間を変化させたり、印加電圧に幅を持たせたりすることにより、呈色の濃淡を制御することも可能である。或いは、複数のＥＣ素子２を一画素とし、一画素内において着色状態にあるＥＣ素子２の個数により呈色の濃淡を調節することも可能である。
【００２５】
さらに、一つのＥＣ素子２に対する単位時間当たりの電圧印加時間を調節することによっても呈色の濃淡を制御することができる。例えば１秒間当たりに印加する電圧パルスの数、幅、高さを増減する等の方法を採ってもよい。
【００２６】
ＥＣ層３は、光透過型表示装置（或いはカラーフィルター）として機能させるため、共通電極７と画素電極８は、透明導電材料により構成することが必要である。透明導電材料としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等を用いることができる。
【００２７】
ＥＣ材料層９は、例えば共通電極７上にインクジェット法により塗布することができる。ＥＣ材料層９は、スペーサー１０を側壁とするセル内に充填され得る液状物でも良いが、取り扱いや製造上の便宜のために、共通電極７と画素電極８との間から流出せずに形状を保持し得る固形状または半固形状とすることが好ましい。
【００２８】
１つの画素を構成するのに、必ずしもＥＣ素子２を３つ用いる必要はなく、２つのＥＣ素子２により１画素の単位を構成してもよい。１画素に用いるＥＣ素子２が多ければ、色の重ね合わせにより多彩な呈色が可能であるが、その分、１画素に割り当てるＥＣ素子２が増え、解像度が低下してしまうので、使用目的により１画素の構成を選択することが好ましい。
【００２９】
３．電気泳動層
図１において、電気泳動層５は、分散液を封入したマイクロカプセル１１を第三画素電極１２と第四画素電極１３との間に挟持して構成される電気泳動素子４を複数備えるものである。第三画素電極１２又は第四画素電極１３の少なくとも一方は、固定電位としてもよいことから１枚の共通電極で構成することが可能であり、本実施の形態においては、第四画素電極１３を共通電極とした例について説明し、以降、第四画素電極１３を「共通電極１３」、第三画素電極１２を単に「画素電極１２」と記載する。
【００３０】
分散液は、帯電した電気泳動粒子と色素を溶かした絶縁性液体等からなる。画素電極１２により分散液に電圧を印加すると、電荷を有する電気泳動粒子は、その電荷とは逆の極性の電極へ移動する。観測者側の電極（図１においては、画素電極１２）に電気泳動粒子が集まると、当該電気泳動粒子の色が表示される。一方、観測者側と反対の電極（図１においては、共通電極１３）に電気泳動粒子が集まると、観測者は絶縁性液体の色を視認することになる。すなわち、電気泳動粒子と絶縁性液体の色の差によって表示の切り替えが行われる。例えば、電気泳動粒子が白色、絶縁性液体が黒色に着色されていれば、画素電極１２に印加する電圧を切り替えることに白又は黒を表示することができる。もちろん、画素毎に白と黒を切り替えれば、グレースケールの表示を行うことができる。
【００３１】
マイクロカプセル１１は、ゼラチンとアラビアガムによるコアセルべーションによって作成した壁体物で構成することができる。白色電気泳動粒子を用いる場合は、酸化チタンを好ましく使用することができる。黒色電気泳動粒子を用いる場合は、カーボンブラックを好ましく使用することができる。分散液の溶剤（上記絶縁性液体）としては、トルエンやケロシン等の炭化水素化合物および／またはシリコーンオイルのようなケイ素化合物溶媒を好ましく使用することができる。
【００３２】
電気泳動素子４の配列方法は、方眼状に限られず、ストライプ状、ハニカム状などの様々な配置を採り得る。ＥＣ素子２の配列方法も、これに合わせて同様の形態を取り得る。
【００３３】
４．電子回路層
図１に示すように、本実施の形態においては、ＥＣ素子２及び電気泳動素子４を駆動するための電子回路層６は、ＥＣ層３と電気泳動層５との間に挟持されている。電子回路層６には、少なくとも３種類の能動素子、すなわち、第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４、第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５、及び、駆動用薄膜トランジスタ１６が含まれる。トランジスタのタイプとしては、電界効果型トランジスタ、バイポーラトランジスタ、サイリスタ、ＩＧＢＴ等を用いることができるが、オフ電流の少ない電界効果型トランジスタを選択することが好ましい。この場合の制御電極はゲート電極であり、第一電極、第二電極は、ソース電極、ドレイン電極のいずれかに相当する。一般的にはソース電極側を接地する、いわゆるソース接地型の回路構成をとることが多い。
【００３４】
図２は、上述したＥＣ素子２や電気泳動素子４と、第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４、第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５、並びに駆動用薄膜トランジスタ１６との接続関係を示す電子回路図である。図２において、ＥＣ素子２に表示信号を伝送するためのＥＣ素子用信号線２１と、電気泳動素子４に表示信号を伝送するための電気泳動素子用信号線２２とが、図面縦方向に並列に配線されている。一方、図面横方向には、共通走査線２３が配線され、ＥＣ素子用信号線２１／電気泳動素子用信号線２２と共通走査線２３によりマトリックス構造が形成されている。共通走査線２３には、第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４の制御電極１４ｇ、および第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５の制御電極１５ｇが接続される。
【００３５】
上記のＥＣ素子用信号線２１は、詳しくは、シアン表示用、マゼンタ表示用、イエロー表示用の３つのラインの繰り返し、或いは、赤色表示用、緑色表示用、青色表示用の３つのラインの繰り返しを構成している。３原色を用いれば、フルカラー表示に対応することが可能となるが、本発明を実施するにあたり必須の構成要件ではない。
【００３６】
また、第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４の第一電極１４ａはＥＣ素子用信号線２１に接続され、第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５の第一電極１５ａは電気泳動素子用信号線２２に接続されている。一方、第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４の第二電極１４ｂはＥＣ素子２の駆動用薄膜トランジスタ１６の制御電極１６ｇに接続され、第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５の第二電極１５ｂは電気泳動素子４の画素電極１２（図１、図２参照）に接続されている。
【００３７】
駆動用薄膜トランジスタ１６の第一電極１６ａは接地され、第二電極１６ｂは、ＥＣ素子２の画素電極８（図１、図２参照）に接続され、ＥＣ素子２の共通電極７（図１、図２参照）は、一定電位を与える電源Ｖｃｏｍに接続されている。共通電極７がマトリックス構造全面に一様に形成されている場合は、電源Ｖｃｏｍは、各マトリックスまで個別に配線されている必要はないが、電気伝導率の良いアルミニウムや銅により個別に配線すれば、共通電極７全体の電位が所定の電位となるまでにかかる時間が短縮される。また、共通電極７がマトリックス構造全体に形成されているのではなく、ライン毎やＥＣ素子２毎に形成される場合であれば、電源Ｖｃｏｍを個別に配線することが必要である。
【００３８】
駆動用薄膜トランジスタ１６の第一電極１６ａは、上記のように接地されているが、直接接地でも間接接地でもよい。例えば、容量素子（図示せず）等の受動素子を介在させていてもよい。容量素子を用いた場合は、サージ電流に対して駆動用薄膜トランジスタ１６やＥＣ素子２を保護することができる。
【００３９】
第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４の第二電極１４ｂ、第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５の第二電極１５ｂも、それぞれ接地されているが、接地される際に第一容量素子２７，第二容量素子２８を介在させていてもよい。第二容量素子２８を用いることにより、電気泳動素子４の表示状態を保持することができる。また、第一容量素子２７を用いることにより、駆動用トランジスタ１６のオンオフ状態を保持し、ＥＣ素子２の表示状態を保持することができる。
【００４０】
第一及び第二容量素子２７，２８の接地先は、電気泳動素子４の共通電極１３であってもよいが、この場合は、電気泳動層５を貫通するバイアホール（図示せず）を設ける必要があり、電気光学表示装置の製造工程を複雑にしてしまう。
【００４１】
図３は、第一及び第二容量素子２７，２８の他の接地方法を示す回路図である。この回路図によれば、第一及び第二容量素子２７，２８の接地先を、電子回路層６内に設けられた共通走査線２３に並行に設けられた共通接地線２４としている。共通接地線２４は、電子回路層６内を通して外部で接地することができる。このような共通接地線２４を形成すれば、第一及び第二容量素子２７，２８の接地構造を電子回路層６内に収めることができるため、上記のようなバイアホールを設ける必要もなく、電気光学表示装置の製造工程を簡略化することができる。
【００４２】
本実施の形態１における電子回路層６は、ＥＣ層３と電気泳動層５との間に挟まれた位置に構成されるため、電子回路層６の光透過率が高いことが好ましい。この観点から、薄膜トランジスタとして透明薄膜トランジスタを用いることが好ましい。本発明において、透明薄膜トランジスタとは、電極材料（薄膜トランジスタが電界効果型トランジスタであれば、ソース電極・ドレイン電極、ゲート電極の各電極材）に、透明酸化物伝導体（上述のＩＴＯやＩＺＯ等）を使用したものをいうものとする。さらに、ゲート電極と活性層との間に配置するゲート絶縁膜をＹ２Ｏｘ等の透明絶縁物で構成することにより透明度は高まる。トランジスタの活性層としては、アモルファス酸化物半導体膜（ＩｎＧａＺｎＯ４）、電子回路層６の基体としては、ＰＥＴフィルムを好ましく用いることができる。
【００４３】
図１に示すように、ＥＣ層３と電子回路層６との接続には、導電性の微粒子（導電性フィラー）を分散させた熱硬化性樹脂によって形成される異方性導電膜１７（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）を用いれば、電子回路層６の駆動用薄膜トランジスタ１６とＥＣ素子２の画素電極８とを容易に接続することができる。接続の方法は、まず、電子回路層６とＥＣ層３との間に異方性導電膜１７を挟んで、ヒーター等で熱を加えながら電子回路層６とＥＣ層３との導通を図りたい場所に異方性導電膜１７の垂直方向から圧力を加えることにより、導電性フィラー同士が接触し、異方性導電膜１７の垂直方向の接続点１８を形成することができる。上記の異方性導電膜１７の他、耐熱性の高い異方性導電ペーストを用いることもできる。
【００４４】
電子回路層６の駆動用薄膜トランジスタ１６とＥＣ素子２の画素電極８とは、最低１点において接続されていればＥＣ素子２の機能は果たすが、電子回路層６の駆動用薄膜トランジスタ１６とＥＣ素子２の画素電極８との接点は多い方が良い。画素電極８の材料であるＩＴＯ等の透明材料は、アルミニウムや銅等に比べて電気伝導性が低い。このため、電子回路層６の駆動用薄膜トランジスタ１６とＥＣ素子２の画素電極８との接続点が少ない場合には画素内における呈色のムラや表示遅れが発生してしまうが、接点が多い場合は、画素電極８全体が等電位になるまでの時間が短縮できるため、表示状態を高速で切り替える場合にも対応できる。したがって、異方性導電膜１７は点状ではなく線状領域において通電されることが望ましく、画素電極８の一つの辺と同等の長さに亘って配置されることが特に望ましい。
【００４５】
上述のように、本実施の形態１にかかる電気泳動層５よりも視認側にある構造、例えばＥＣ層３は、透過型の表示層として機能するものであり、異方性導電膜１７においても光の透過を阻害しないようにする必要がある。このため、異方性導電膜１７を透明のフィルム材料によって構成することが望ましい。
【００４６】
５．電子回路層の駆動方法
次に、電子回路層６の駆動方法について説明する。図１に示したように、ＥＣ素子２及び電気泳動素子４はそれぞれ重なるように配置され、電気泳動素子４の表示色とＥＣ素子２の表示色によって、視認側から観察できる色が決定されるので、ＥＣ素子２及び電気泳動素子４をタイミングよく所定の呈色をしなければならない。まず、表示の目的とするＥＣ素子２に接続されているＥＣ素子用信号線２１に所定の電圧をアドレスし、このＥＣ素子２に対向する電気泳動素子４に接続されている電気泳動素子用信号線２２に所定の電圧をアドレスする。この状態で、ＥＣ素子２と電気泳動素子４とを同時に呈色させる準備は完了している。
【００４７】
次に、共通走査線２３にオン電圧（例えば０．７Ｖ）を印加し、第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４の制御電極１４ｇ、第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５の制御電極１５ｇをオン状態とする。制御電極１５ｇがオン状態になれば、第一電極１５ａ及び第二電極１５ｂ間が導通状態となり、電気泳動素子４の画素電極１２が所定電位となり、電気泳動素子４が所望の呈色状態となる。また、第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４の制御電極１４ｇがオン状態になれば、第一電極１４ａ及び第二電極間１４ｂが導通状態となり、これにより駆動用トランジスタ１６の制御電極１６ｇがオン状態となる。制御電極１６ｇがオンになれば、第一電極１６ａ及び第二電極１６ｂ間が導通状態となり、ＥＣ素子２の画素電極８が所定電位となり、ＥＣ素子２が所望の呈色状態となる。
【００４８】
以上のように、本実施の形態における電気光学表示装置では、１本の共通走査線２３により電気泳動素子４とＥＣ素子２の駆動タイミングが制御されるため、回路構造上、電気泳動素子４とＥＣ素子２の呈色タイミングがずれることはなく、安定した色又は明るさの表示を行うことが可能となる。また、走査線を共通走査線２３の１本としたことにより、各画素の開口率が上がるため、最終的に観者に視認される光量が多くなる。
【００４９】
（実施の形態２）
上記実施の形態１では、ＥＣ層３と電気泳動層５との間に電子回路層６が挟まれた構成について説明したが、共通走査線２３を配置できる方法でれば、電子回路層６はどの層に形成されていてもよい。図４は、本発明の実施の形態２にかかる電気光学表示装置１の概略断面図である。図４に示すように、電子回路層６は、電気泳動層５の下側、すなわち、ＥＣ層３とは反対側に形成されていてもよい。この場合は、ＥＣ層３と電気泳動層５との間隔が狭くなるため、ＥＣ素子２と電気泳動素子４との視差が少なくなり、色むら、色のにじみ等が低減される。ただし、電子回路層６からＥＣ素子２に信号を伝達するため、電気泳動層５中にバイアホール等の穴を設ける必要がある。
【００５０】
（実施の形態３）
実施の形態１および２では、ＥＣ層３が視認側となる場合について説明したが、電気泳動層５が透明表示可能であれば、電気泳動層５が視認側となるように形成されていてもよい。図５に示すように、透明表示が可能な電気泳動層５としては、凹状のセルを形成し、セルの側壁側に隔壁電極３１を配置し、透明な絶縁性液体３２と着色された電気泳動粒子３３とを用いて電気泳動粒子３３を水平方向に動かす、いわゆるインプレイン型の電気泳動層５を使用することができる。この方法によれば、電気泳動粒子３３を隔壁電極３１に引きつけておくことにより、下部電極３４を介して光が透過することが可能となる。
【００５１】
（実施の形態４）
上記実施の形態１〜３において第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４、第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５、及び駆動用薄膜トランジスタ１６に用いられる半導体を有機半導体で構成することができる。有機半導体は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の透明樹脂の上に印刷により形成することができ、軽量で、大面積、フレキシブルという特徴を有し、電子ペーパー等の用途に好適に用いられる。有機ｐ型半導体としては、ペンタセンが上げられる。ペンタセンは、ベンゼン環が五つ結合した構造の低分子化合物である。電子伝導の原理は、ベンゼン環の二重結合に存在するπ電子が移動することにある。
【００５２】
（実施の形態５）
上記実施の形態１〜４において視認側にタッチパネルを形成することもできる。タッチパネルは、マトリックス状に形成された配線等により、指先やペン先等が物理的に接触された位置を検出し、特定することができるものである。例えば、電子ブックにペンの圧力により書き込んだ情報を電子ペーパー上に表示したり保存したりすることができる。
【００５３】
タッチパネルを動作原理別に分類すると、軽量で製造コストの低い抵抗膜方式（アナログ抵抗膜方式）、透過率が高い静電容量方式、透過率が高く耐久性が高い超音波表面弾性波方式、透過率が高く誤動作の少ない赤外線遮光方式等が挙げられるが、中でも抵抗膜方式は、製造コストが低く、柔軟性が高いという観点から、電子ペーパーやフレキシブルディスプレイの用途に適した方式である。
【００５４】
以上説明したように、本発明の電気光学表示装置によれば、ＥＣ層の裏側（視認側とは反対側）に無彩色（グレイスケール）を表示することに適している電気泳動層を配置するため、ＥＣ層のみによるカラー表示では表現できないような階調度の高い、表現豊かなフルカラー画像を表示することができる。また、各ＥＣ層は無色透明色が表示可能であるため、電気泳動層による無彩色画像をより一層鮮明に表示することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の電気光学表示装置は、ノートパソコン、ＰＤＡ、携帯電話、電子ブック、電子新聞、電子文庫等の電子ペーパー、カレンダー、看板、ポスター、黒板等の掲示板、電卓、家電製品、自動車用品等の表示部、ポイントカード、ＩＣカード等のカード表示部、電子広告、電子値札、電子楽譜のほか、外部情報入力手段を用いて表示媒体駆動を行うリライタブルペーパーとしても好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる電気光学表示装置の概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる電気光学表示装置の電子回路である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる電気光学表示装置の他の電子回路である。
【図４】本発明の実施の形態２にかかる電気光学表示装置の概略断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３にかかる電気光学表示装置の電気泳動層の概略断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 電気光学表示装置
２ ＥＣ素子
３ ＥＣ層
４ 電気泳動素子
５ 電気泳動層
６ 電子回路層
７ 第一画素電極（共通電極）
８ 第二画素電極（画素電極）
９ ＥＣ材料層
１０ スペーサー
１１ マイクロカプセル
１２ 第三画素電極（画素電極）
１３ 第四画素電極（共通電極）
１４ 第一のスイッチ用薄膜トランジスタ
１５ 第二のスイッチ用薄膜トランジスタ
１６ 駆動用薄膜トランジスタ
１７ 異方性導電膜
１８ 接続点
２１ ＥＣ素子用信号線
２２ 電気泳動素子用信号線
２３ 共通走査線
２４ 共通接地線
２７ 第一容量素子
２８ 第二容量素子
３１ 隔壁電極
３２ 絶縁性液体
３３ 電気泳動粒子
３４ 下部電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロクロミック（以下、「ＥＣ」と記載する）反応に基づく表示ができるＥＣ層と、電気泳動する帯電粒子（以下、「電気泳動粒子」と記載する）により表示ができる電気泳動層とを重ね合わせて構成される電気光学表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、紙媒体と同様の取り扱い性と視認性を有する電子ペーパーやフレキシブルディスプレイ等の表示装置の研究開発が盛んに行われている。このような表示装置を実現するものとして、セル内に封入した電気泳動粒子を電場により移動させ、これにより光の反射状態を変調する電気泳動表示装置が注目を集めている。しかし、電気泳動表示装置は、基本的には印加電圧のオン／オフによって電気泳動粒子の分布状態を２値的に制御するものであるために、少なくとも３原色を必要とするフルカラー表示への対応は、一般的に困難であるとされている。
【０００３】
このような背景のもと、特許文献１には、電圧・電流制御に基づくＥＣ反応によって透明領域と着色領域（例えば青色領域）を呈するＥＣ層と、ＥＣ層の下部に重ね合わせる形態にて、電界制御によってＥＣ層の着色領域の色と異なる第１の色領域（例えば赤色領域）および第２の色領域（例えば緑色領域）を呈する電気泳動層とを備え、視認側に赤色，緑色，青色、およびこれらの混色の多色表示を行うことが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、顔料を含むマイクロカプセル、または顔料を隔離するための隔壁を、二枚の電極間に挟み作製した電気泳動型表示素子に、二枚の電極間に形成したＥＣ表示素子を重ね合わせた構成からなるカラーリライタブル表示装置が記載されている。この表示装置は、表示に関してメモリ性を有することから、情報の書き替え時のみ、画像書込装置により書込みのエネルギーを与えるだけで良く、表示を維持するエネルギー付与は不要である。従って、情報の書込み後に画像書込装置から表示装置のみを切り離し、紙媒体のように手軽に持ち運んだり、重ねたり、並べたり、手に持って文字情報を読むという使用方法も可能である。
【特許文献１】特開平１０−１６１１６１号公報（図４）
【特許文献２】特開２００４−２８６９７７号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１，２には、電気泳動型表示装置とＥＣ表示装置を重ね合わせるというアイデアとしては記載されているが、現実問題として、（１）２つの表示装置の相対向する個別の画素が合わせて一画素分の色彩を表現しなければならないため、重なり合う画素への信号が確実に同期されていなければない。また、（２）ＥＣ表示装置に入射した光がＥＣ表示装置を透過し、電気泳動型表示装置で反射し、再びＥＣ表示装置を透過して初めて表示光として視認されるのであるから、光線の伝搬を妨げるような複雑な回路構成を組むことは、重ね合わせにより構成される表示装置の反射率を落としてしまう結果につながる。
【０００６】
したがって、本発明は、回路構成の複雑化を回避しつつ、２つの表示装置の表示状態を確実に同期させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成し得た本発明の電気光学表示装置は、
第一画素電極と第二画素電極との間にＥＣ材料層を挟持したＥＣ素子を複数備えるＥＣ層と、
第三画素電極と第四画素電極との間に電気泳動粒子を挟持した電気泳動素子を複数備える電気泳動層と、
前記ＥＣ素子と前記電気泳動素子とを駆動するための電子回路層と、
を重ね合わせて構成される電気光学表示装置であって、前記電子回路層は、
前記ＥＣ素子に表示信号を伝送するためのＥＣ素子用信号線と、
第一電極、第二電極、及び制御電極を有し、該第一電極が前記ＥＣ素子用信号線に接続された第一のスイッチ用薄膜トランジスタと、
前記電気泳動素子に表示信号を伝送するための電気泳動素子用信号線と、
第一電極、第二電極、及び制御電極を有し、該第一電極が前記電気泳動素子用信号線に接続された第二のスイッチ用薄膜トランジスタと、
前記第一のスイッチ用薄膜トランジスタの制御電極および前記第二のスイッチ用薄膜トランジスタの制御電極に接続された共通走査線と、
第一電極、第二電極、及び制御電極を有し、該制御電極が前記第二のスイッチ用薄膜トランジスタの第二電極に接続された駆動用薄膜トランジスタと、
を有し、該駆動用薄膜トランジスタの第一電極が接地され、第二電極が前記ＥＣ素子の第二画素電極に接続され、前記第二のスイッチ用薄膜トランジスタの第二電極が前記電気泳動素子の第三画素電極に接続されたものである。
【０００８】
上記電気光学表示装置において、前記ＥＣ素子の第一画素電極が１枚の共通電極で構成され、前記電気泳動素子の第四画素電極が１枚の共通電極で構成され、前記ＥＣ素子の第二画素電極と前記電気泳動素子の第三画素電極とが対向しており、前記電子回路層が前記ＥＣ層と前記電気泳動層との間に挟まれるように形成される態様としてもよい。
【０００９】
上記電気光学表示装置において、前記共通走査線に並行して共通接地線が形成され、前記第一のスイッチ用薄膜トランジスタの第二電極が、第一容量素子を介して前記共通接地線に接続され、前記第二のスイッチ用薄膜トランジスタの第二電極が、第二容量素子を介して前記共通接地線に接続される構成が好ましく用いられる。
【００１０】
上記電気光学表示装置において、第一のスイッチ用薄膜トランジスタ、第二のスイッチ用薄膜トランジスタ、及び駆動用薄膜トランジスタが透明薄膜トランジスタで構成される構成が好ましく用いられる。
【００１１】
上記電気光学表示装置において、電気泳動層がＥＣ層と電子回路層との間に挟まれるように形成される態様としてもよい。
【００１２】
上記電気光学表示装置において、第一のスイッチ用薄膜トランジスタ、第二のスイッチ用薄膜トランジスタ、及び駆動用薄膜トランジスに用いられる半導体が有機半導体である構成が好ましく用いられる。
【００１３】
上記電気光学表示装置において、電子回路層とＥＣ層、および／または、電子回路層と電気泳動層が、異方性導電膜を介して接続される構成が好ましく用いられる。
【００１４】
上記電気光学表示装置において、異方性導電膜が透明異方性導電膜である態様が推奨される。
【００１５】
上記電気光学表示装置において、ＥＣ層が、シアン色、マゼンダ色、イエロー色の３色によるカラー表示、又は、赤色、青色、緑色の３色によるカラー表示が可能に構成される構成が好ましく用いられる。
【００１６】
上記電気光学表示装置において、視認側にタッチパネルが形成される構成が好ましく用いられる。
【００１７】
本発明において、「接続」とは電気的に信号を伝搬し得る状態をいい、配線による直接的な接続の他、容量素子や抵抗器などの受動素子を介して接続されている間接的な接続も含まれる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、ＥＣ層の裏側（視認側とは反対側）に無彩色（グレイスケール）を表示することに適している電気泳動層を配置するため、色要素が豊富化され、ＥＣ層のみによるカラー表示では表現できないような階調度の高い、表現豊かなフルカラー画像を表示することができる。また、各ＥＣ層は無色透明色が表示可能であるため、電気泳動層による無彩色画像をより一層鮮明に表示することができる。
【００１９】
さらに本発明では、ＥＣ素子を複数備えるＥＣ層と、電気泳動素子を複数備える電気泳動層と、ＥＣ素子及び電気泳動素子とを駆動するための電子回路層とを重ね合わせて構成される電気光学表示装置において、ＥＣ素子を駆動する薄膜トランジスタと電気泳動素子を駆動する薄膜トランジスタとを共通走査線により駆動させることにより、回路構成の複雑化を回避しつつ、２つの表示装置の表示状態を確実に同期させることができ、フルカラー表示対応の電子ペーパーやフレキシブルディスプレイの実用化に向けて大きく貢献するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１にかかる電気光学表示装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。
【００２１】
１．電気光学表示装置の概略構造
図１は、本発明の実施の形態１にかかる電気光学表示装置の概略断面図である。図１において、電気光学表示装置１は、ＥＣ素子２を複数備えるＥＣ層３と、電気泳動素子４を複数備える電気泳動層５と、ＥＣ素子２及び電気泳動素子４とを駆動するための電子回路層６とを重ね合わせて構成される。本実施の形態におけるＥＣ層３は、光透過型の表示装置（乃至カラーフィルター）であり、電気泳動層５は、本実施の形態においては光反射型の表示装置であるので、電気光学表示装置１の視認側は、ＥＣ層３側である。
【００２２】
２．ＥＣ素子
上記ＥＣ素子２は、第一画素電極７と第二画素電極８との間に、酸化還元反応により着色状態／無色透明状態が選択可能なＥＣ材料層９を挟持して構成されるものである。第一画素電極７又は第二画素電極８の少なくとも一方は、固定電位としてもよいことから１枚の共通電極で構成することが可能であり、本実施の形態においては、第一画素電極７を共通電極とした例について説明し、以降、第一画素電極７を「共通電極７」、第二画素電極８を単に「画素電極８」と記載する。
【００２３】
ＥＣ材料層９としては、例えば、赤色系材料としてアントラキノン系色素やスチリル系スピロピラン色素、緑色系材料として芳香族アミン系色素やビオロゲン系色素、青色系材料としてビオロゲン系色素やピラゾリン系色素等の有機ＥＣ色素をＲＧＢ３原色として用いることができる。或いは、シアン系材料として1,4−ジアセチルベンゼン、マゼンタ系材料としてテレフタル酸ジメチル、イエロー系材料として4,4’−ビフェニルジカルボン酸ジエチルをそれぞれ1−メチル−2−ピロリドンに溶解したものをＣＭＹ３原色として用いることができる。なお、無色透明の場合は、視認側において、下地である電気泳動層５から反射される色がそのまま反映されることになる。
【００２４】
また、呈色の濃淡は、直流電圧の印加時間と電圧値を変化させることによっても制御可能である。すなわち、印加時間を変化させたり、印加電圧に幅を持たせたりすることにより、呈色の濃淡を制御することも可能である。或いは、複数のＥＣ素子２を一画素とし、一画素内において着色状態にあるＥＣ素子２の個数により呈色の濃淡を調節することも可能である。
【００２５】
さらに、一つのＥＣ素子２に対する単位時間当たりの電圧印加時間を調節することによっても呈色の濃淡を制御することができる。例えば１秒間当たりに印加する電圧パルスの数、幅、高さを増減する等の方法を採ってもよい。
【００２６】
ＥＣ層３は、光透過型表示装置（或いはカラーフィルター）として機能させるため、共通電極７と画素電極８は、透明導電材料により構成することが必要である。透明導電材料としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等を用いることができる。
【００２７】
ＥＣ材料層９は、例えば共通電極７上にインクジェット法により塗布することができる。ＥＣ材料層９は、スペーサー１０を側壁とするセル内に充填され得る液状物でも良いが、取り扱いや製造上の便宜のために、共通電極７と画素電極８との間から流出せずに形状を保持し得る固形状または半固形状とすることが好ましい。
【００２８】
１つの画素を構成するのに、必ずしもＥＣ素子２を３つ用いる必要はなく、２つのＥＣ素子２により１画素の単位を構成してもよい。１画素に用いるＥＣ素子２が多ければ、色の重ね合わせにより多彩な呈色が可能であるが、その分、１画素に割り当てるＥＣ素子２が増え、解像度が低下してしまうので、使用目的により１画素の構成を選択することが好ましい。
【００２９】
３．電気泳動層
図１において、電気泳動層５は、分散液を封入したマイクロカプセル１１を第三画素電極１２と第四画素電極１３との間に挟持して構成される電気泳動素子４を複数備えるものである。第三画素電極１２又は第四画素電極１３の少なくとも一方は、固定電位としてもよいことから１枚の共通電極で構成することが可能であり、本実施の形態においては、第四画素電極１３を共通電極とした例について説明し、以降、第四画素電極１３を「共通電極１３」、第三画素電極１２を単に「画素電極１２」と記載する。
【００３０】
分散液は、帯電した電気泳動粒子と色素を溶かした絶縁性液体等からなる。画素電極１２により分散液に電圧を印加すると、電荷を有する電気泳動粒子は、その電荷とは逆の極性の電極へ移動する。観測者側の電極（図１においては、画素電極１２）に電気泳動粒子が集まると、当該電気泳動粒子の色が表示される。一方、観測者側と反対の電極（図１においては、共通電極１３）に電気泳動粒子が集まると、観測者は絶縁性液体の色を視認することになる。すなわち、電気泳動粒子と絶縁性液体の色の差によって表示の切り替えが行われる。例えば、電気泳動粒子が白色、絶縁性液体が黒色に着色されていれば、画素電極１２に印加する電圧を切り替えることに白又は黒を表示することができる。もちろん、画素毎に白と黒を切り替えれば、グレースケールの表示を行うことができる。
【００３１】
マイクロカプセル１１は、ゼラチンとアラビアガムによるコアセルべーションによって作成した壁体物で構成することができる。白色電気泳動粒子を用いる場合は、酸化チタンを好ましく使用することができる。黒色電気泳動粒子を用いる場合は、カーボンブラックを好ましく使用することができる。分散液の溶剤（上記絶縁性液体）としては、トルエンやケロシン等の炭化水素化合物および／またはシリコーンオイルのようなケイ素化合物溶媒を好ましく使用することができる。
【００３２】
電気泳動素子４の配列方法は、方眼状に限られず、ストライプ状、ハニカム状などの様々な配置を採り得る。ＥＣ素子２の配列方法も、これに合わせて同様の形態を取り得る。
【００３３】
４．電子回路層
図１に示すように、本実施の形態においては、ＥＣ素子２及び電気泳動素子４を駆動するための電子回路層６は、ＥＣ層３と電気泳動層５との間に挟持されている。電子回路層６には、少なくとも３種類の能動素子、すなわち、第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４、第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５、及び、駆動用薄膜トランジスタ１６が含まれる。トランジスタのタイプとしては、電界効果型トランジスタ、バイポーラトランジスタ、サイリスタ、ＩＧＢＴ等を用いることができるが、オフ電流の少ない電界効果型トランジスタを選択することが好ましい。この場合の制御電極はゲート電極であり、第一電極、第二電極は、ソース電極、ドレイン電極のいずれかに相当する。一般的にはソース電極側を接地する、いわゆるソース接地型の回路構成をとることが多い。
【００３４】
図２は、上述したＥＣ素子２や電気泳動素子４と、第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４、第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５、並びに駆動用薄膜トランジスタ１６との接続関係を示す電子回路図である。図２において、ＥＣ素子２に表示信号を伝送するためのＥＣ素子用信号線２１と、電気泳動素子４に表示信号を伝送するための電気泳動素子用信号線２２とが、図面縦方向に並列に配線されている。一方、図面横方向には、共通走査線２３が配線され、ＥＣ素子用信号線２１／電気泳動素子用信号線２２と共通走査線２３によりマトリックス構造が形成されている。共通走査線２３には、第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４の制御電極１４ｇ、および第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５の制御電極１５ｇが接続される。
【００３５】
上記のＥＣ素子用信号線２１は、詳しくは、シアン表示用、マゼンタ表示用、イエロー表示用の３つのラインの繰り返し、或いは、赤色表示用、緑色表示用、青色表示用の３つのラインの繰り返しを構成している。３原色を用いれば、フルカラー表示に対応することが可能となるが、本発明を実施するにあたり必須の構成要件ではない。
【００３６】
また、第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４の第一電極１４ａはＥＣ素子用信号線２１に接続され、第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５の第一電極１５ａは電気泳動素子用信号線２２に接続されている。一方、第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４の第二電極１４ｂはＥＣ素子２の駆動用薄膜トランジスタ１６の制御電極１６ｇに接続され、第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５の第二電極１５ｂは電気泳動素子４の画素電極１２（図１、図２参照）に接続されている。
【００３７】
駆動用薄膜トランジスタ１６の第一電極１６ａは接地され、第二電極１６ｂは、ＥＣ素子２の画素電極８（図１、図２参照）に接続され、ＥＣ素子２の共通電極７（図１、図２参照）は、一定電位を与える電源Ｖｃｏｍに接続されている。共通電極７がマトリックス構造全面に一様に形成されている場合は、電源Ｖｃｏｍは、各マトリックスまで個別に配線されている必要はないが、電気伝導率の良いアルミニウムや銅により個別に配線すれば、共通電極７全体の電位が所定の電位となるまでにかかる時間が短縮される。また、共通電極７がマトリックス構造全体に形成されているのではなく、ライン毎やＥＣ素子２毎に形成される場合であれば、電源Ｖｃｏｍを個別に配線することが必要である。
【００３８】
駆動用薄膜トランジスタ１６の第一電極１６ａは、上記のように接地されているが、直接接地でも間接接地でもよい。例えば、容量素子（図示せず）等の受動素子を介在させていてもよい。容量素子を用いた場合は、サージ電流に対して駆動用薄膜トランジスタ１６やＥＣ素子２を保護することができる。
【００３９】
第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４の第二電極１４ｂ、第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５の第二電極１５ｂも、それぞれ接地されているが、接地される際に第一容量素子２７，第二容量素子２８を介在させていてもよい。第二容量素子２８を用いることにより、電気泳動素子４の表示状態を保持することができる。また、第一容量素子２７を用いることにより、駆動用トランジスタ１６のオンオフ状態を保持し、ＥＣ素子２の表示状態を保持することができる。
【００４０】
第一及び第二容量素子２７，２８の接地先は、電気泳動素子４の共通電極１３であってもよいが、この場合は、電気泳動層５を貫通するバイアホール（図示せず）を設ける必要があり、電気光学表示装置の製造工程を複雑にしてしまう。
【００４１】
図３は、第一及び第二容量素子２７，２８の他の接地方法を示す回路図である。この回路図によれば、第一及び第二容量素子２７，２８の接地先を、電子回路層６内に設けられた共通走査線２３に並行に設けられた共通接地線２４としている。共通接地線２４は、電子回路層６内を通して外部で接地することができる。このような共通接地線２４を形成すれば、第一及び第二容量素子２７，２８の接地構造を電子回路層６内に収めることができるため、上記のようなバイアホールを設ける必要もなく、電気光学表示装置の製造工程を簡略化することができる。
【００４２】
本実施の形態１における電子回路層６は、ＥＣ層３と電気泳動層５との間に挟まれた位置に構成されるため、電子回路層６の光透過率が高いことが好ましい。この観点から、薄膜トランジスタとして透明薄膜トランジスタを用いることが好ましい。本発明において、透明薄膜トランジスタとは、電極材料（薄膜トランジスタが電界効果型トランジスタであれば、ソース電極・ドレイン電極、ゲート電極の各電極材）に、透明酸化物伝導体（上述のＩＴＯやＩＺＯ等）を使用したものをいうものとする。さらに、ゲート電極と活性層との間に配置するゲート絶縁膜をＹ２Ｏｘ等の透明絶縁物で構成することにより透明度は高まる。トランジスタの活性層としては、アモルファス酸化物半導体膜（ＩｎＧａＺｎＯ４）、電子回路層６の基体としては、ＰＥＴフィルムを好ましく用いることができる。
【００４３】
図１に示すように、ＥＣ層３と電子回路層６との接続には、導電性の微粒子（導電性フィラー）を分散させた熱硬化性樹脂によって形成される異方性導電膜１７（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）を用いれば、電子回路層６の駆動用薄膜トランジスタ１６とＥＣ素子２の画素電極８とを容易に接続することができる。接続の方法は、まず、電子回路層６とＥＣ層３との間に異方性導電膜１７を挟んで、ヒーター等で熱を加えながら電子回路層６とＥＣ層３との導通を図りたい場所に異方性導電膜１７の垂直方向から圧力を加えることにより、導電性フィラー同士が接触し、異方性導電膜１７の垂直方向の接続点１８を形成することができる。上記の異方性導電膜１７の他、耐熱性の高い異方性導電ペーストを用いることもできる。
【００４４】
電子回路層６の駆動用薄膜トランジスタ１６とＥＣ素子２の画素電極８とは、最低１点において接続されていればＥＣ素子２の機能は果たすが、電子回路層６の駆動用薄膜トランジスタ１６とＥＣ素子２の画素電極８との接点は多い方が良い。画素電極８の材料であるＩＴＯ等の透明材料は、アルミニウムや銅等に比べて電気伝導性が低い。このため、電子回路層６の駆動用薄膜トランジスタ１６とＥＣ素子２の画素電極８との接続点が少ない場合には画素内における呈色のムラや表示遅れが発生してしまうが、接点が多い場合は、画素電極８全体が等電位になるまでの時間が短縮できるため、表示状態を高速で切り替える場合にも対応できる。したがって、異方性導電膜１７は点状ではなく線状領域において通電されることが望ましく、画素電極８の一つの辺と同等の長さに亘って配置されることが特に望ましい。
【００４５】
上述のように、本実施の形態１にかかる電気泳動層５よりも視認側にある構造、例えばＥＣ層３は、透過型の表示層として機能するものであり、異方性導電膜１７においても光の透過を阻害しないようにする必要がある。このため、異方性導電膜１７を透明のフィルム材料によって構成することが望ましい。
【００４６】
５．電子回路層の駆動方法
次に、電子回路層６の駆動方法について説明する。図１に示したように、ＥＣ素子２及び電気泳動素子４はそれぞれ重なるように配置され、電気泳動素子４の表示色とＥＣ素子２の表示色によって、視認側から観察できる色が決定されるので、ＥＣ素子２及び電気泳動素子４をタイミングよく所定の呈色をしなければならない。まず、表示の目的とするＥＣ素子２に接続されているＥＣ素子用信号線２１に所定の電圧をアドレスし、このＥＣ素子２に対向する電気泳動素子４に接続されている電気泳動素子用信号線２２に所定の電圧をアドレスする。この状態で、ＥＣ素子２と電気泳動素子４とを同時に呈色させる準備は完了している。
【００４７】
次に、共通走査線２３にオン電圧（例えば０．７Ｖ）を印加し、第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４の制御電極１４ｇ、第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５の制御電極１５ｇをオン状態とする。制御電極１５ｇがオン状態になれば、第一電極１５ａ及び第二電極１５ｂ間が導通状態となり、電気泳動素子４の画素電極１２が所定電位となり、電気泳動素子４が所望の呈色状態となる。また、第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４の制御電極１４ｇがオン状態になれば、第一電極１４ａ及び第二電極間１４ｂが導通状態となり、これにより駆動用トランジスタ１６の制御電極１６ｇがオン状態となる。制御電極１６ｇがオンになれば、第一電極１６ａ及び第二電極１６ｂ間が導通状態となり、ＥＣ素子２の画素電極８が所定電位となり、ＥＣ素子２が所望の呈色状態となる。
【００４８】
以上のように、本実施の形態における電気光学表示装置では、１本の共通走査線２３により電気泳動素子４とＥＣ素子２の駆動タイミングが制御されるため、回路構造上、電気泳動素子４とＥＣ素子２の呈色タイミングがずれることはなく、安定した色又は明るさの表示を行うことが可能となる。また、走査線を共通走査線２３の１本としたことにより、各画素の開口率が上がるため、最終的に観者に視認される光量が多くなる。
【００４９】
（実施の形態２）
上記実施の形態１では、ＥＣ層３と電気泳動層５との間に電子回路層６が挟まれた構成について説明したが、共通走査線２３を配置できる方法でれば、電子回路層６はどの層に形成されていてもよい。図４は、本発明の実施の形態２にかかる電気光学表示装置１の概略断面図である。図４に示すように、電子回路層６は、電気泳動層５の下側、すなわち、ＥＣ層３とは反対側に形成されていてもよい。この場合は、ＥＣ層３と電気泳動層５との間隔が狭くなるため、ＥＣ素子２と電気泳動素子４との視差が少なくなり、色むら、色のにじみ等が低減される。ただし、電子回路層６からＥＣ素子２に信号を伝達するため、電気泳動層５中にバイアホール等の穴を設ける必要がある。
【００５０】
（実施の形態３）
実施の形態１および２では、ＥＣ層３が視認側となる場合について説明したが、電気泳動層５が透明表示可能であれば、電気泳動層５が視認側となるように形成されていてもよい。図５に示すように、透明表示が可能な電気泳動層５としては、凹状のセルを形成し、セルの側壁側に隔壁電極３１を配置し、透明な絶縁性液体３２と着色された電気泳動粒子３３とを用いて電気泳動粒子３３を水平方向に動かす、いわゆるインプレイン型の電気泳動層５を使用することができる。この方法によれば、電気泳動粒子３３を隔壁電極３１に引きつけておくことにより、下部電極３４を介して光が透過することが可能となる。
【００５１】
（実施の形態４）
上記実施の形態１〜３において第一のスイッチ用薄膜トランジスタ１４、第二のスイッチ用薄膜トランジスタ１５、及び駆動用薄膜トランジスタ１６に用いられる半導体を有機半導体で構成することができる。有機半導体は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の透明樹脂の上に印刷により形成することができ、軽量で、大面積、フレキシブルという特徴を有し、電子ペーパー等の用途に好適に用いられる。有機ｐ型半導体としては、ペンタセンが上げられる。ペンタセンは、ベンゼン環が五つ結合した構造の低分子化合物である。電子伝導の原理は、ベンゼン環の二重結合に存在するπ電子が移動することにある。
【００５２】
（実施の形態５）
上記実施の形態１〜４において視認側にタッチパネルを形成することもできる。タッチパネルは、マトリックス状に形成された配線等により、指先やペン先等が物理的に接触された位置を検出し、特定することができるものである。例えば、電子ブックにペンの圧力により書き込んだ情報を電子ペーパー上に表示したり保存したりすることができる。
【００５３】
タッチパネルを動作原理別に分類すると、軽量で製造コストの低い抵抗膜方式（アナログ抵抗膜方式）、透過率が高い静電容量方式、透過率が高く耐久性が高い超音波表面弾性波方式、透過率が高く誤動作の少ない赤外線遮光方式等が挙げられるが、中でも抵抗膜方式は、製造コストが低く、柔軟性が高いという観点から、電子ペーパーやフレキシブルディスプレイの用途に適した方式である。
【００５４】
以上説明したように、本発明の電気光学表示装置によれば、ＥＣ層の裏側（視認側とは反対側）に無彩色（グレイスケール）を表示することに適している電気泳動層を配置するため、ＥＣ層のみによるカラー表示では表現できないような階調度の高い、表現豊かなフルカラー画像を表示することができる。また、各ＥＣ層は無色透明色が表示可能であるため、電気泳動層による無彩色画像をより一層鮮明に表示することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の電気光学表示装置は、ノートパソコン、ＰＤＡ、携帯電話、電子ブック、電子新聞、電子文庫等の電子ペーパー、カレンダー、看板、ポスター、黒板等の掲示板、電卓、家電製品、自動車用品等の表示部、ポイントカード、ＩＣカード等のカード表示部、電子広告、電子値札、電子楽譜のほか、外部情報入力手段を用いて表示媒体駆動を行うリライタブルペーパーとしても好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる電気光学表示装置の概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる電気光学表示装置の電子回路である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる電気光学表示装置の他の電子回路である。
【図４】本発明の実施の形態２にかかる電気光学表示装置の概略断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３にかかる電気光学表示装置の電気泳動層の概略断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 電気光学表示装置
２ ＥＣ素子
３ ＥＣ層
４ 電気泳動素子
５ 電気泳動層
６ 電子回路層
７ 第一画素電極（共通電極）
８ 第二画素電極（画素電極）
９ ＥＣ材料層
１０ スペーサー
１１ マイクロカプセル
１２ 第三画素電極（画素電極）
１３ 第四画素電極（共通電極）
１４ 第一のスイッチ用薄膜トランジスタ
１５ 第二のスイッチ用薄膜トランジスタ
１６ 駆動用薄膜トランジスタ
１７ 異方性導電膜
１８ 接続点
２１ ＥＣ素子用信号線
２２ 電気泳動素子用信号線
２３ 共通走査線
２４ 共通接地線
２７ 第一容量素子
２８ 第二容量素子
３１ 隔壁電極
３２ 絶縁性液体
３３ 電気泳動粒子
３４ 下部電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一画素電極と第二画素電極との間にエレクトロクロミック（以下、「ＥＣ」と記載する）材料層を挟持したＥＣ素子を複数備えるＥＣ層と、
第三画素電極と第四画素電極との間に電気泳動粒子を挟持した電気泳動素子を複数備える電気泳動層と、
前記ＥＣ素子と前記電気泳動素子とを駆動するための電子回路層と、
を重ね合わせて構成される電気光学表示装置であって、前記電子回路層は、
前記ＥＣ素子に表示信号を伝送するためのＥＣ素子用信号線と、
第一電極、第二電極、及び制御電極を有し、該第一電極が前記ＥＣ素子用信号線に接続された第一のスイッチ用薄膜トランジスタと、
前記電気泳動素子に表示信号を伝送するための電気泳動素子用信号線と、
第一電極、第二電極、及び制御電極を有し、該第一電極が前記電気泳動素子用信号線に接続された第二のスイッチ用薄膜トランジスタと、
前記第一のスイッチ用薄膜トランジスタの制御電極および前記第二のスイッチ用薄膜トランジスタの制御電極に接続された共通走査線と、
第一電極、第二電極、及び制御電極を有し、該制御電極が前記第二のスイッチ用薄膜トランジスタの第二電極に接続された駆動用薄膜トランジスタと、
を有し、該駆動用薄膜トランジスタの第一電極が接地され、第二電極が前記ＥＣ素子の第二画素電極に接続され、前記第二のスイッチ用薄膜トランジスタの第二電極が前記電気泳動素子の第三画素電極に接続されることを特徴とする電気光学表示装置。
【請求項２】
前記ＥＣ素子の第一画素電極が１枚の共通電極で構成され、前記電気泳動素子の第四画素電極が１枚の共通電極で構成され、前記ＥＣ素子の第二画素電極と前記電気泳動素子の第三画素電極とが対向しており、前記電子回路層が前記ＥＣ層と前記電気泳動層との間に挟まれるように形成される請求項１に記載の電気光学表示装置。
【請求項３】
前記共通走査線に並行して共通接地線が形成され、前記第一のスイッチ用薄膜トランジスタの第二電極が、第一容量素子を介して前記共通接地線に接続され、前記第二のスイッチ用薄膜トランジスタの第二電極が、第二容量素子を介して前記共通接地線に接続される請求項２に記載の電気光学表示装置。
【請求項４】
前記第一のスイッチ用薄膜トランジスタ、前記第二のスイッチ用薄膜トランジスタ、及び前記駆動用薄膜トランジスタが透明薄膜トランジスタで構成される請求項２または３に記載の電気光学表示装置。
【請求項５】
前記電気泳動層が前記ＥＣ層と前記電子回路層との間に挟まれるように形成される請求項１に記載の電気光学表示装置。
【請求項６】
前記第一のスイッチ用薄膜トランジスタ、前記第二のスイッチ用薄膜トランジスタ、及び前記駆動用薄膜トランジスに用いられる半導体が有機半導体である請求項１〜５のいずれかに記載の電気光学表示装置。
【請求項７】
前記電子回路層と前記ＥＣ層および／または前記電子回路層と前記電気泳動層が、異方性導電膜を介して接続される請求項１〜６のいずれかに記載の電気光学表示装置。
【請求項８】
前記異方性導電膜が透明異方性導電膜である請求項７に記載の電気光学表示装置。
【請求項９】
前記ＥＣ層が、シアン色、マゼンダ色、イエロー色の３色によるカラー表示、又は、赤色、青色、緑色の３色によるカラー表示が可能に構成されている請求項１〜８のいずれかに記載の電気光学表示装置。
【請求項１０】
視認側にタッチパネルが形成された請求項１〜９のいずれかに記載の電気光学表示装置。
【請求項１】
第一画素電極と第二画素電極との間にエレクトロクロミック（以下、「ＥＣ」と記載する）材料層を挟持したＥＣ素子を複数備えるＥＣ層と、
第三画素電極と第四画素電極との間に電気泳動粒子を挟持した電気泳動素子を複数備える電気泳動層と、
前記ＥＣ素子と前記電気泳動素子とを駆動するための電子回路層と、
を重ね合わせて構成される電気光学表示装置であって、前記電子回路層は、
前記ＥＣ素子に表示信号を伝送するためのＥＣ素子用信号線と、
第一電極、第二電極、及び制御電極を有し、該第一電極が前記ＥＣ素子用信号線に接続された第一のスイッチ用薄膜トランジスタと、
前記電気泳動素子に表示信号を伝送するための電気泳動素子用信号線と、
第一電極、第二電極、及び制御電極を有し、該第一電極が前記電気泳動素子用信号線に接続された第二のスイッチ用薄膜トランジスタと、
前記第一のスイッチ用薄膜トランジスタの制御電極および前記第二のスイッチ用薄膜トランジスタの制御電極に接続された共通走査線と、
第一電極、第二電極、及び制御電極を有し、該制御電極が前記第二のスイッチ用薄膜トランジスタの第二電極に接続された駆動用薄膜トランジスタと、
を有し、該駆動用薄膜トランジスタの第一電極が接地され、第二電極が前記ＥＣ素子の第二画素電極に接続され、前記第二のスイッチ用薄膜トランジスタの第二電極が前記電気泳動素子の第三画素電極に接続されることを特徴とする電気光学表示装置。
【請求項２】
前記ＥＣ素子の第一画素電極が１枚の共通電極で構成され、前記電気泳動素子の第四画素電極が１枚の共通電極で構成され、前記ＥＣ素子の第二画素電極と前記電気泳動素子の第三画素電極とが対向しており、前記電子回路層が前記ＥＣ層と前記電気泳動層との間に挟まれるように形成される請求項１に記載の電気光学表示装置。
【請求項３】
前記共通走査線に並行して共通接地線が形成され、前記第一のスイッチ用薄膜トランジスタの第二電極が、第一容量素子を介して前記共通接地線に接続され、前記第二のスイッチ用薄膜トランジスタの第二電極が、第二容量素子を介して前記共通接地線に接続される請求項２に記載の電気光学表示装置。
【請求項４】
前記第一のスイッチ用薄膜トランジスタ、前記第二のスイッチ用薄膜トランジスタ、及び前記駆動用薄膜トランジスタが透明薄膜トランジスタで構成される請求項２または３に記載の電気光学表示装置。
【請求項５】
前記電気泳動層が前記ＥＣ層と前記電子回路層との間に挟まれるように形成される請求項１に記載の電気光学表示装置。
【請求項６】
前記第一のスイッチ用薄膜トランジスタ、前記第二のスイッチ用薄膜トランジスタ、及び前記駆動用薄膜トランジスに用いられる半導体が有機半導体である請求項１〜５のいずれかに記載の電気光学表示装置。
【請求項７】
前記電子回路層と前記ＥＣ層および／または前記電子回路層と前記電気泳動層が、異方性導電膜を介して接続される請求項１〜６のいずれかに記載の電気光学表示装置。
【請求項８】
前記異方性導電膜が透明異方性導電膜である請求項７に記載の電気光学表示装置。
【請求項９】
前記ＥＣ層が、シアン色、マゼンダ色、イエロー色の３色によるカラー表示、又は、赤色、青色、緑色の３色によるカラー表示が可能に構成されている請求項１〜８のいずれかに記載の電気光学表示装置。
【請求項１０】
視認側にタッチパネルが形成された請求項１〜９のいずれかに記載の電気光学表示装置。
【図２】
【図３】
【図１】
【図４】
【図５】
【図３】
【図１】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２６５２７１（Ｐ２００９−２６５２７１Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１３０６０（Ｐ２００８−１１３０６０）
【出願日】平成２０年４月２３日（２００８．４．２３）
【出願人】（０００００４６２８）株式会社日本触媒 (2,292)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２３日（２００８．４．２３）
【出願人】（０００００４６２８）株式会社日本触媒 (2,292)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]