(57)【要約】【課題】電気光学装置における引っ張り応力による素子の破壊を抑制する。【解決手段】電気光学装置（１）は、基板（１０）と、基板の一の面上に形成された画素電極（１４）と、画素電極と相対向するように配置された共通電極（２２）と、画素電極及び共通電極間に挟持された電気光学物質と、一の面上、且つ画素電極と同層に画素電極の少なくとも一部が露出するように形成され、一の面の面内に圧縮応力を加える第１圧縮応力層（２１０）とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の一の面上に形成された画素電極と、
前記画素電極と相対向するように配置された共通電極と、
前記画素電極及び前記共通電極間に挟持された電気光学物質と、
前記一の面上、且つ前記画素電極と同層に前記画素電極の少なくとも一部が露出するように形成され、前記一の面の面内に圧縮応力を加える第１圧縮応力層と
を備えることを特徴とする電気光学装置。
【請求項２】
前記一の面とは反対側の前記基板の面である他の面上に形成され、前記他の面の面内に圧縮応力を加える第２圧縮応力層を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
【請求項３】
前記第１圧縮応力層は、前記基板上で平面的に見て、網目状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電気泳動表示装置等の電気光学装置、及び該電気光学装置を備えてなる、例えば電子ペーパー等の電子機器の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置では、該装置に外部から加えられる衝撃や曲げに対する耐性を強化することが図られる。例えば特許文献１には、薄ガラス層のアクティブ素子が設けられている面とは反対側の面に、圧縮応力印加層を設けた装置が記載されている。ここでは特に、圧縮応力印加層の線膨張係数は、薄ガラス層の線膨張係数よりも大きいことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１０４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の背景技術では、薄ガラス層のアクティブ素子が設けられている面に加えられる引っ張り応力は緩和されない。すると、該引っ張り応力によりアクティブ素子が破壊される可能性があるという技術的問題点がある。
【０００５】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、引っ張り応力によるアクティブ素子の破壊を抑制することができる電気光学装置及び電子機器を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電気光学装置は、上記課題を解決するために、基板と、前記基板の一の面上に形成された画素電極と、前記画素電極と相対向するように配置された共通電極と、前記画素電極及び前記共通電極間に挟持された電気光学物質と、前記一の面上、且つ前記画素電極と同層に前記画素電極の少なくとも一部が露出するように形成され、前記一の面の面内に圧縮応力を加える第１圧縮応力層とを備える。
【０００７】
本発明の電気光学装置によれば、画素電極は、例えばガラス基板等である基板の一の面上に形成されている。共通電極は、画素電極と相対向するように配置されている。電気光学物質は、画素電極及び共通電極間に挟持されている。
【０００８】
尚、基板の一の面上には、複数の画素電極がマトリックス状に配列されている。また、該一の面上且つ画素電極よりも下層側には、複数の画素電極に夫々対応する、例えばＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の画素スイッチング素子等が形成されている。
【０００９】
第１圧縮応力層は、一の面上、且つ画素電極と同層に該画素電極の少なくとも一部が露出するように形成されている。ここで、「同層」とは、同一の層間絶縁膜上に、画素電極と第１圧縮応力層とが形成されていることを意味する。
【００１０】
尚、第１圧縮応力層は、金属材料により構成されていてもよいし、例えばマグネシウム、アルミニウム、チタン、ケイ素、亜鉛、ジルコニウム等の無機材料の酸化物、窒化物、又は酸化窒化物により構成されていてもよい。ここで、第１圧縮応力層が金属材料により構成される場合、第１圧縮応力層は画素電極に接触しないように形成される。具体的には例えば、第１圧縮応力層は、基板上で平面的に見て、画素電極と重ならないように網目状に形成されている。
【００１１】
第１圧縮応力層は、基板の一の面の面内に圧縮応力を加える。このため、第１圧縮応力層は、基板の一の面に引っ張り応力が加えられた場合に、該加えられた引っ張り応力を相殺することができる。
【００１２】
本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、基板の一の面に引っ張り応力が加えられた場合、何らの対策もとらなければ、該加えられた引っ張り応力により画素スイッチング素子等が破壊されるおそれがある。他方で、基板の一の面上に、単純に、圧縮応力層を設けただけでは、電気光学装置が正常に動作しないおそれがある。
【００１３】
しかるに本発明では、基板の一の面の面内に圧縮応力を加える第１圧縮応力層が、一の面上、且つ画素電極と同層に画素電極の少なくとも一部が露出するように形成されている。このため、当該電気光学装置の正常な動作を妨げることを防止しつつ、引っ張り応力による画素スイッチング素子等の破壊を抑制することができる。
【００１４】
更に、基板の一の面とは反対側の面である他の面上に、該他の面の面内に圧縮応力を加える第２圧縮応力層を形成すれば、基板の引っ張り応力に対する強度を向上させることができ、実用上非常に有利である。
【００１５】
本発明の電子機器は、上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置（但し、その各種態様を含む）を備える。
【００１６】
本発明の電子機器によれば、上述した本発明の電気光学装置を具備してなるので、引っ張り応力による画素スイッチング素子等の破壊を抑制することが可能な、例えば、腕時計、電子ペーパー、電子ノート、携帯電話、携帯用オーディオ機器などの各種電子機器を実現することができる。
【００１７】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る電気泳動表示装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ´線断面の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ´線断面を、透明フィルム側から見た拡大平面図である。
【図４】本発明の実施形態の変形例に係る電気泳動表示装置の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【図５】電気泳動表示装置を適用した電子機器の一例としての電子ペーパーの構成を示す斜視図である。
【図６】電気泳動表示装置を適用した電子機器の他の例としての電子ノートの構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る電気光学装置及び電子機器の各実施形態を、図面に基づいて説明する。尚、本実施形態では、本発明に係る電気光学装置の一例として、電気泳動表示装置を挙げる。また、以下の図では、各層・各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、該各層・各部材毎に縮尺を異ならしめている。
【００２０】
＜電気光学装置＞
本実施形態に係る電気泳動表示装置について、図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る電気泳動表示装置の概略構成を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ´線断面の一部を拡大して示す拡大断面図であり、図３は、図２のＢ−Ｂ´線断面を、透明フィルム側から見た拡大平面図である。
【００２１】
図１及び図２において、電気泳動表示装置１は、互いに対向するように配置された素子基板１０と透明フィルム２０との間に挟持された電気泳動層２４に含まれる電気泳動素子であるマイクロカプセル５０に、画像信号に応じた電圧が印加されることにより、表示領域１０ａにおいて表示を行うことが可能な電気泳動表示装置である。
【００２２】
素子基板１０は、本発明に係る「基板」の一例であり、例えばガラスやプラスチック等からなる基板である。素子基板１０上には、ＴＦＴ画素回路３０等が作り込まれた積層構造が形成されている。この積層構造の上に、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等からなる画素電極１４が、表示領域１０ａにマトリックス状に配列された画素毎に設けられている。
【００２３】
ＴＦＴ画素回路３０は、下地絶縁膜１２上に形成された半導体層と、該半導体層のチャネル領域と重なるように、ゲート絶縁膜４１を介して、配置されたゲート電極と、層間絶縁膜４２及びゲート絶縁膜４１に形成されたコンタクトホールを介して半導体層のソース領域又はドレイン領域に電気的に夫々接続された複数の電極とを備えて構成されている。画素電極１４は、層間絶縁膜４３に形成されたコンタクトホールを介して、半導体層のソース領域又はドレイン領域に電気的に接続された電極に、電気的に接続されている。
【００２４】
素子基板１０上における表示領域１０ａの周辺には、後述する透明フィルム２０に形成された共通電極２２に共通電位を供給するための導電部（図示せず）が設けられている。該導電部は、表示領域１０ａの一辺に沿って延びるように設けられた導通材１１０を介して、共通電極２２に電気的に接続されている。
【００２５】
ここで、導通材１１０は、例えば導電性テープ、銀ペースト等の導電性材料からなる。尚、導電部は、画素電極１４と同一膜（即ち、製造工程における同一機会に成膜される膜）からなる。また、導電部は、電気泳動表示装置１の動作時に共通電位を供給する共通電位線に電気的に接続されている。
【００２６】
透明フィルム２０は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂からなる。透明フィルム２００は、電気泳動層２４を介して素子基板１０に対向するように配置されている。透明フィルム２０上における素子基板１０との対向面上には、共通電極２２が、素子基板１０上に設けられた複数の画素電極１４と対向してベタ状に形成されている。共通電極２２は、例えばマグネシウム銀（ＭｇＡｇ）、ＩＴＯ、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の透明導電材料から形成されている。
【００２７】
電気泳動層２４は、電気泳動粒子を夫々含んでなる複数のマイクロカプセル５０を含んで構成されており、例えば樹脂等からなるバインダー２４ａ及び接着層２６によって素子基板１０及び透明フィルム２０間で固定されている。電気泳動層２４は、表示領域１０ａを含む領域に設けられており、封止部材１２０によって囲まれている。
【００２８】
ここで、封止部材１２０は、例えばエポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂等の樹脂からなり、電気泳動層２４の側面側を封止し（言い換えれば、電気泳動層２４の外縁或いは外周側を封止し）、外部から電気泳動層２４に水分が侵入することを抑制する機能を有する。
【００２９】
尚、封止部材１２０は、素子基板１０及び透明フィルム２０を互いに貼り合わせる機能も有する。また、封止部材１２０を構成する樹脂中に、シリカ、アルミナ等の無機微粒子が分散されていてもよい。この場合には、外部から封止部材１２０を介して電気泳動層２４に水分が侵入することをより一層確実に抑制することができる。
【００３０】
尚、電気泳動表示装置１は、その製造プロセスにおいて、電気泳動層２４が予め透明フィルム２０側にバインダー２４ａによって固着されてなる電気泳動シートが、別途製造された、画素電極１４等が形成された素子基板１０側に接着層２６によって接着されることにより形成される。
【００３１】
マイクロカプセル５０は、素子基板１０上の画素電極１４と透明フィルム２０上の共通電極２２との間に挟持され、１つの画素内に（言い換えれば、１つの画素電極に対して）１つ又は複数配置されている。
【００３２】
マイクロカプセル５０は、その内部に分散媒と、電気泳動粒子である複数の白色粒子と、複数の黒色粒子とが封入されてなる。マイクロカプセル５０は、例えば、５０μｍ（マイクロメートル）程度の粒径を有する球状に形成されている。
【００３３】
マイクロカプセル５０の外殻として機能する被膜は、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル等のアクリル樹脂、ユリア樹脂、アラビアガム等の透光性を有する高分子樹脂から形成されている。
【００３４】
分散媒は、白色粒子及び黒色粒子をマイクロカプセル５０内（言い換えれば、被膜内）に分散させる媒質である。分散媒としては、水や、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、メチルセルソルブ等のアルコール系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等の各種エステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ペンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエンや、キシレン、ヘキシルベンゼン、へブチルベンゼン、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等の長鎖アルキル基を有するベンゼン類等の芳香族炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、１、２−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、カルボン酸塩やその他の油類を単独で又は混合して用いることができる。また、分散媒には、界面活性剤が配合されてもよい。
【００３５】
白色粒子は、例えば、二酸化チタン、亜鉛華（酸化亜鉛）、三酸化アンチモン等の白色顔料からなる粒子（高分子或いはコロイド）であり、例えば負に帯電されている。他方、黒色粒子は、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（高分子或いはコロイド）であり、例えば正に帯電されている。
【００３６】
このため、白色粒子及び黒色粒子は、画素電極１４と共通電極２２との間の電位差によって発生する電場によって、分散媒中を移動することができる。
【００３７】
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、コンパウンド等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、安定化剤等を添加することができる。
【００３８】
画素電極１４と共通電極２２との間に、相対的に共通電極２２の電位が高くなるように電圧が印加された場合には、正に帯電された黒色粒子はクーロン力によってマイクロカプセル５０内で画素電極１４側に引き寄せられると共に、負に帯電された白色粒子はクーロン力によってマイクロカプセル５０内で共通電極２２側に引き寄せられる。この結果、マイクロカプセル５０内の表示面側（即ち、共通電極２２側）に白色粒子が集まることで、表示面（即ち、透明フィルム２０における素子基板１０に対向しない面の表示領域１０ａ）にこの白色粒子の色（即ち、白色）を表示することができる。
【００３９】
逆に、画素電極１４と共通電極２２との間に、相対的に画素電極の電位が高くなるように電圧が印加された場合には、負に帯電された白色粒子がクーロン力によって画素電極１４側に引き寄せられると共に、正に帯電された黒色粒子はクーロン力によって共通電極２２側に引き寄せられる。この結果、マイクロカプセル５０の表示面側に黒色粒子が集まることで、表示面にこの黒色粒子の色（即ち、黒色）を表示することができる。
【００４０】
尚、画素電極１４及び共通電極２２間における白色粒子及び黒色粒子の分布状態によって、白色と黒色との中間階調である、ライトグレー、グレー、ダークグレー等の灰色を表示することも可能である。また、白色粒子、黒色粒子に用いる顔料を、例えば赤色、緑色、青色等の顔料に代えることによって、赤色、緑色、青色等のカラー表示も可能となる。
【００４１】
素子基板１０の画素電極１４が形成されている面（以降、適宜“上面”と称する）上、且つ該画素電極１４と同層には、圧縮応力層２１０が、該画素電極１４の少なくとも一部を露出するように形成されている。他方、素子基板１０の上面とは反対側の面（以降、適宜“下面”と称する）上には、圧縮応力層２２０が形成されている。
【００４２】
圧縮応力層２１０は、素子基板１０の上面の面内に圧縮応力を加える。他方、圧縮応力層２２０は、素子基板１０の下面の面内に圧縮応力を加える。ここで、圧縮応力の大きさは、圧縮応力層２１０及び２２０各々の膜密度が高いほど大きくなり、膜厚が厚くなるほど大きくなる。本実施形態において、圧縮応力層２１０及び２２０各々の膜厚は、例えば２〜３μｍである。
【００４３】
尚、圧縮応力層２１０により生じる圧縮応力と、圧縮応力層２２０により生じる圧縮応力とは同程度であることが望ましい。これは、圧縮応力の差に起因して素子基板１０に反りが生じる可能性があるためである。
【００４４】
圧縮応力層２１０及び２２０は、例えば金属材料、或いは、例えばマグネシウム、アルミニウム、チタン、ケイ素、亜鉛、ジルコニウム等の無機材料の酸化物、窒化物、又は酸化窒化物からなる。尚、圧縮応力層２１０及び２２０各々を構成する材料は、透明材料でなくてもよい。
【００４５】
素子基板１０がガラス基板である場合、圧縮応力層２１０及び２２０各々は、ガラスの線膨張係数（約４ｐｐｍ／℃）に近い線膨張係数が得られる無機材料の酸化物、窒化物又は酸化窒化物（線膨張係数：約１〜５ｐｐｍ／℃）により構成することが望ましい。このように構成すれば、温度変化に起因する、素子基板１０と圧縮応力層２１０及び２２０との間の寸法変化量の差が小さいので、圧縮応力層２１０及び２２０各々により生じる圧縮応力の温度変化を抑制することができる。加えて、温度変化に起因する素子基板１０の反りを抑制することができる。
【００４６】
電気泳動表示装置１では、圧縮応力層２１０が、画素電極１４と同層に形成されている。このため、素子基板１０の上面に加えられる引っ張り応力によるＴＦＴ画素回路３０等の破壊を抑制することができる。
【００４７】
仮に、圧縮応力層２１０に代えて、電気泳動シートの素子基板１０と対向する面とは反対側の面（即ち、図２において、透明フィルム２０の上側）に圧縮応力層を設けるとすると、該圧縮応力層と素子基板１０の上面との間に電気泳動層２４や接着層２６が存在し、圧縮応力層により生じる圧縮応力が十分に素子基板１０の上面に加えられず、素子基板１０の十分な強度向上は達成されない。これは、電気泳動層２４及び接着層２６の剛性が低いことに起因している。加えて、表示面（即ち、表示領域１０ａ）の上に圧縮応力層が配置されるため、透明材料が使用されたとしても、光の透過率の低下や色味の変化（例えば、黄色味がかったりする）等の悪影響が生じる可能性がある。
【００４８】
本実施形態では特に、圧縮応力層２１０は、素子基板１０上で平面的に見て、画素電極１４と相互に重ならないように、網目状に形成されている（図３参照）。このため、圧縮応力層２１０が絶縁性材料により構成されていたとしても、電気泳動シートと画素電極１４との間の電気的導通が阻害されることはない。或いは、圧縮応力層２１０が導電性材料により構成されていたとしても、画素電極１４同士が短絡されることはない。
【００４９】
尚、圧縮応力層２２０は、圧縮応力層２１０と同様に網目状に形成されていてもよいし、ベタ膜状に形成されていてもよい。但し、製造コスト等を考慮すると、圧縮応力層２２０は、ベタ膜状に形成することが望ましい。
【００５０】
また、圧縮応力層２２０は、通常の状態では圧縮応力を発生させずに、素子基板１０が曲げられた際に圧縮応力を発生させる層であってもよい。この場合、圧縮応力層２２０は、高引っ張り強度・高ヤング率（高剛性）の材料（例えば、繊維強化プラスチック（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ：ＦＲＰ）等）により構成されることが望ましい。特に、素子基板１０がガラス基板である場合には、圧縮応力層２２０は、引っ張り強度が１０００ＭＰａ（メガパスカル）以上、且つ線膨張係数が約７ｐｐｍ／℃とガラスに近い、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）により構成されることが望ましい。
【００５１】
本実施形態に係る電気泳動表示装置１では、上述の如く、圧縮応力層２１０及び２２０が素子基板１０の上面及び下面の両方に圧縮応力を加えている。このため、素子基板１０に加えられる引っ張り応力を相殺することができ、素子基板１０の強度を向上させることができる。
【００５２】
また、電気泳動表示装置１が曲げられることに起因するＴＦＴ画素回路３０等の破壊が、（電気泳動表示装置１を薄型化してフレキシブル・ベンダブルにする場合には特に）問題となるが、電気泳動表示装置１には圧縮応力層２１０及び２２０が設けられているので、ＴＦＴ画素回路３０等の強度も向上させることができる。
【００５３】
尚、圧縮応力層２１０が導電性材料により構成されている場合、圧縮応力層２１０の電位は、接地電位であってもよいし、共通電極２２に供給される電位と同電位であってもよい。或いは、電気泳動表示装置１の表示領域１０ａに表示される画像等に応じて、圧縮応力層２１０の電位が適宜変更されてもよい。
【００５４】
尚、本実施形態に係る「圧縮応力層２１０」、「圧縮応力層２２０」、「電気泳動素子」、「上面」及び「下面」は、夫々、本発明に係る「第１圧縮応力層」、「第２圧縮応力層」、「電気光学物質」、「一の面」及び「他の面」の一例である。
【００５５】
＜変形例＞
次に、本実施形態に係る電気泳動表示装置１の変形例について、図４を参照して説明する。図４は、図２と同趣旨の、本実施形態の変形例に係る電気泳動表示装置の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【００５６】
本変形例では、画素電極１４の一部と、絶縁性材料からなる圧縮応力層２１１の一部とが、重なるように配置されている。このように構成すれば、圧縮応力層２１１の成膜精度が多少低い場合であっても、歩留りの低下を抑制することができ、実用上非常に有利である。尚、本変形例に係る「圧縮応力層２１１」は、本発明に係る「第１圧縮応力層」の他の例である。
【００５７】
＜電子機器＞
次に、上述した電気泳動表示装置を適用した電子機器について、図５及び図６を参照して説明する。以下では、上述した電気泳動表示装置を電子ペーパー及び電子ノートに適用した場合を例にとる。
【００５８】
図５は、電子ペーパー４００の構成を示す斜視図である。
【００５９】
図５に示すように、電子ペーパー４００は、上述した実施形態に係る電気泳動表示装置を表示部４０１として備えている。電子ペーパー４００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４０２を備えて構成されている。
【００６０】
図６は、電子ノート５００の構成を示す斜視図である。
【００６１】
図６に示すように、電子ノート５００は、図５で示した電子ペーパー４００が複数枚束ねられ、カバー５０１に挟まれているものである。カバー５０１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ための表示データ入力手段（図示せず）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。
【００６２】
上述した電子ペーパー４００及び電子ノート５００は、上述した実施形態に係る電気泳動表示装置を備えるので、消費電力を低減しつつ、高品質な画像表示を行うことが可能である。
【００６３】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置及び電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６４】
１…電気泳動表示装置、１０…素子基板、１４…画素電極、２０…透明フィルム、２２…共通電極、２４…電気泳動層、２６…接着層、３０…ＴＦＴ画素回路、５０…マイクロカプセル、２１０、２１１、２２０…圧縮応力層
【図１】
2011170018.tif 000003
【図２】
2011170018.tif 000004
【図３】
2011170018.tif 000005
【図４】
2011170018.tif 000006
【図５】
2011170018.tif 000007
【図６】
2011170018.tif 000008