(57)【要約】【課題】低消費電力化が可能で、大面積化にも対応可能であり、しかも表示画面上に直接入力することで表示画面に下線やメモ等の表示もできるようにし、その場合に階調表現も可能にした、表示装置及び電子ペーパーを提供する。【解決手段】表示の保持性を有する複数の画素５０を備えたアクティブマトリクス駆動の表示装置である。複数の画素はそれぞれ、複数のサブ画素（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）によって構成されている。サブ画素にはそれぞれ、データ線５２に接続し、対応するサブ画素を選択するための選択スイッチング素子５と、選択線８０ａ（８０ｂ、８０ｃ）に接続し、外部からの入力動作に感応して選択線からの信号を対応するサブ画素に供給するための外部入力スイッチ７とが設けられている。選択線には、これらを個々に選択しまたはその複数を選択する選択スイッチ９０ａ（９０ｂ、９０ｃ）が接続されている。【選択図】図３
2008191324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示の保持性を有する複数の画素を備えたアクティブマトリクス駆動の表示装置であって、
前記複数の画素はそれぞれ、第１サブ画素から第ｎサブ画素（ただし、ｎは２以上の自然数）までの複数のサブ画素によって構成され、
前記サブ画素にはそれぞれ、データ線に接続し、対応するサブ画素を選択するための選択スイッチング素子と、選択線に接続し、外部からの入力動作に感応して選択線からの信号を対応するサブ画素に供給するための外部入力スイッチと、が設けられ、
前記選択線は、前記第１サブ画素に接続する第１選択線から第ｎサブ画素に接続する第ｎ選択線までのｎ種の選択線を備えて構成され、
前記ｎ種の選択線には、これらを個々に選択しまたはその複数を選択する選択スイッチが接続されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記複数のサブ画素は、それぞれ異なるカラー表示をなすよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記外部入力スイッチは、感圧スイッチング素子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記感圧スイッチング素子は、マイクロ電気機械スイッチであることを特徴とする請求項３記載の表示装置。
【請求項５】
前記選択スイッチは、感圧スイッチング素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記表示装置は、電気泳動分散液を封入してなるマイクロカプセルを一対の基板間に挟持して構成されたもので、前記一対の基板のうちの表示側の基板の外面に、保護フィルムが貼着されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示装置からなることを特徴とする電子ペーパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直接入力によって表示させる機能を有した表示装置と、電子ペーパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶材料や電気泳動材料など、各種の電気光学材料を用いた表示装置が提供されている。
また、従来では、例えば発光ダイオードを用いたディスプレイパネル（表示装置）に対するデジタイジングタブレット（デジタイジング装置）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、デジタイジング装置としては、前記特許文献１における従来の技術においても開示されているように、いくつかのタイプのものが知られている。
【０００３】
デジタイザ装置は、ユーザが文字や図を書いたり、デジタイザアレイに対してスタイラスの位置を指示したりすることにより、格子上に直接データ入力できるようにしたものである。具体的には、以下に示すようなタイプのものが知られている。
（１）容量性−抵抗性アレイに対してスタイラスの先端部を直接接触させるタイプ。
（２）ユーザがデータを入力し、所望の動作を実行する際に磁気先端構造のスタイラスあるいは電磁界発生型のスタイラスと相互作用する電磁デジタイザを用いるタイプ。
（３）デジタイジングアレイに信号を送信するためのＲＦ送信器を備えるスタイラスからなるタイプ。
（４）パッドから反射するようにスタイラスの先端部内に配置される可視光源あるいは赤外光源のような光源を組み込むタイプ。
【０００４】
このようなデジタイザ装置は、表示装置となるモニタに直接設けられ、あるいはモニタとは別に設けられている。一般に、表示装置の大きさに比べて大きな作業表面を必要とするデジタイザ装置は、表示装置とは別に用意され、可搬性やコンパクト性が重要な場合には、表示装置に直接組み込まれて一体型のデジタイザ装置として構成されている。
【特許文献１】特開２００３−２２３２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記のデジタイジング装置やこれを一体に備えた表示装置では、処理速度がプロセッサの能力に比例することから原理的に大面積化に対応することが困難であり、また、待機時にも電力を必要とすることなどから低消費電力化が困難である。さらに、本来の表示機能とは別に、表示画面上に直接入力することで表示画面に下線やメモ等の表示もできるようにしたいとの要望があり、その場合に、直接入力による表示について階調表現を行いたいとの要望もある。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、低消費電力化が可能で、大面積化にも対応可能であり、しかも表示画面上に直接入力することで表示画面に下線やメモ等の表示もできるようにし、その場合に階調表現も可能にした、表示装置及び電子ペーパーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため本発明に係る表示装置は、表示の保持性を有する複数の画素を備えたアクティブマトリクス駆動の表示装置であって、
前記複数の画素はそれぞれ、第１サブ画素から第ｎサブ画素（ただし、ｎは２以上の自然数）までの複数のサブ画素によって構成され、
前記サブ画素にはそれぞれ、データ線に接続し、対応するサブ画素を選択するための選択スイッチング素子と、選択線に接続し、外部からの入力動作に感応して選択線からの信号を対応するサブ画素に供給するための外部入力スイッチと、が設けられ、
前記選択線は、前記第１サブ画素に接続する第１選択線から第ｎサブ画素に接続する第ｎ選択線までのｎ種の選択線を備えて構成され、
前記ｎ種の選択線には、これらを個々に選択しまたはその複数を選択する選択スイッチが接続されていることを特徴としている。
【０００８】
この表示装置によれば、前記サブ画素にそれぞれ、選択スイッチング素子とは別に外部入力スイッチを設けているので、選択スイッチング素子によって通常の表示がなされた表示画面上に、すべての選択スイッチング素子を選択し外部入力スイッチを介して直接入力することにより、前記通常の表示に対して下線やメモ等の別の表示をなさせることが可能になる。
また、前記各サブ画素に対応してそれぞれに選択線（第１選択線から第ｎ選択線）を設け、これら選択線に対応して選択スイッチを接続しているので、外部入力スイッチを介して直接入力する際、例えば選択スイッチによってｍ種の選択線のみを選択し（ただし、ｍは１≦ｍ＜ｎを満たす自然数）、これによってｍ種類のサブ画素のみに外部入力可能となるよう選択することにより、相対的に狭い面積による表示、すなわち面積比でｍ／ｎでの相対的に淡い表示が可能になる。よって、選択スイッチング素子による画素種選択の仕方により、直接入力による表示濃淡（階調）を表現することが可能になる。
【０００９】
また、外部入力スイッチをオンにしておく時間は直接入力の際に直感的に調整できるので、オン時間を長くすることで、この外部入力スイッチに対応するサブ画素への電荷のチャージ量（蓄積量）を多くすることができる。したがって、外部入力スイッチのオン時間を調節することでも、直接入力による表示濃淡（階調）を表現することが可能になる。
また、各画素の座標位置を常に検出する必要がないためプロセッサが不要になり、さらに画素が表示の保持性を有しているので、待機時においても電力を必要とすることなく表示を保持することができ、したがって低消費電力化が可能になる。
また、外部入力スイッチがサブ画素それぞれに対して設けられ、したがって画素が個々に独立して機能するようになっているので、表示画面の大面積化に伴い素子数が増えても、前記したようにプロセッサが不要であることなどから従来のような困難性を有することなく、大面積化への対応が容易になる。
【００１０】
また、前記表示装置においては、前記複数のサブ画素が、それぞれ異なるカラー表示をなすよう構成されていてもよい。
このようにすれば、外部入力スイッチを介しての直接入力時、選択スイッチを適宜に選択することにより、前記通常の表示に対する下線やメモ等の別の表示を、所望のカラー表示でなさせることが可能になる。
【００１１】
また、前記表示装置においては、前記外部入力スイッチは、感圧スイッチング素子であるのが好ましく、その場合に、前記感圧スイッチング素子はマイクロ電気機械スイッチであるのが好ましい。
外部入力スイッチを感圧スイッチング素子とすることにより、直接入力する際の書き込みペンとして、電源等を必要としない、単なる加圧が可能なペンを用いることができる。
また、感圧スイッチング素子をマイクロ電気機械スイッチとすることで、アクティブマトリクス回路基板を公知の手法で製造する際、特殊な工程を必要とすることなく一般的な工程で感圧スイッチング素子（マイクロ電気機械スイッチ）を製造することができる。
【００１２】
また、前記表示装置においては、前記選択スイッチは、感圧スイッチング素子であるのが好ましい。
このようにすれば、選択スイッチを感圧スイッチング素子とすることにより、直接入力する際の書き込みペンとして、電源等を必要としない、単なる加圧が可能なペンを用いることができる。
【００１３】
また、前記表示装置は、電気泳動分散液を封入してなるマイクロカプセルを一対の基板間に挟持して構成されたもので、前記一対の基板のうちの表示側の基板の外面に、保護フィルムが貼着されているのが好ましい。
このようにすれば、直接入力として前記の感圧スイッチング素子を押圧した際、入力面となる表示側基板の外面に保護フィルムが貼着されて保護されているので、直接入力の際の押圧力でマイクロカプセルが破壊されてしまうことが防止される。
【００１４】
本発明の電子ペーパーは、前記の表示装置からなることを特徴としている。
この電子ペーパーによれば、前記したように通常の表示に対して下線やメモ等の別の表示を追加することができ、しかも低消費電力化が可能な表示装置からなっているため、一般的な表示装置としてはもちろん、通常の紙と同様に機能させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で参照する各図面においては、理解を容易にするために、各構成要素の寸法等を適宜変更して表示している。
図１は、本発明の表示装置の第１実施形態を示す要部断面図であって、図１中符号１は表示装置である。この表示装置１は、本実施形態では表示素子として電気泳動素子を有して構成されたもので、素子基板２と透明基板３を有し、これら基板２、３間に電気泳動分散液を封入してなるマイクロカプセル４を挟持したものである。図２（ａ）、（ｂ）は、素子基板２の概略構成を示す図であって、図２（ａ）は素子基板２についての要部平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’線で断面視した要部断面図である。なお、図１は、図２（ａ）のＡ−Ａ’線で断面視した位置における、表示装置１全体の要部断面図である。
【００１６】
図３は、表示装置１の等価回路図であり、図３中において符号５０は単一の画素を示しす。画素５０は、マトリクス状に配置されてなるもので、本実施形態では、第１サブ画素５０ａと第２サブ画素５０ｂと第３サブ画素５０ｃとからなっている。これら各サブ画素５０ａ、５０ｂ、５０ｃには、それぞれ、対応するサブ画素５０ａ（５０ｂ、５０ｃ）を選択するための選択スイッチング素子５が設けられている。
【００１７】
この選択スイッチング素子５は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなるもので、そのゲート電極に走査線５１が接続されている。走査線５１は、複数の選択スイッチング素子５の各ゲート電極に対して、制御部（図示せず）からの走査信号（選択信号）を与えるようになっている。また、選択スイッチング素子５のソース電極には、データ線５２が接続されており、このデータ線５２は、複数の選択スイッチング素子５の各ソース電極に対して、制御部（図示せず）からのデータ信号を与えるようになっている。
【００１８】
選択スイッチング素子５のドレイン電極（画素電極６）側には、容量素子５４が設けられており、この容量素子５４は、マイクロカプセル４中の電気泳動分散液の電気分極状態を保持するようになっている。なお、画素５０は、選択スイッチング素子５のドレイン電極となる画素電極６と、後述する共通電極１７との間に、マイクロカプセル４を挟持するものである。
【００１９】
また、本実施形態では、選択スイッチング素子５と並列的に、外部入力スイッチ７が設けられている。この外部入力スイッチ７は、選択スイッチング素子５とは異なり、その一方が選択線８０ａ（８０ｂ、８０ｃ）に接続し、他方が画素電極６（ドレイン電極）に接続して、これら選択線８０ａ（８０ｂ、８０ｃ）と画素電極６との間の接続のオンオフをなすものである。すなわち、後述するように外部からの加圧（押圧）による入力動作に感応して、選択線８０ａ（８０ｂ、８０ｃ）からの信号を対応するサブ画素５０ａ（５０ｂ、５０ｃ）に供給するためのものである。
【００２０】
ここで、選択線８０ａ（８０ｂ、８０ｃ）は、サブ画素５０ａ〜５０ｃにそれぞれ対応して設けられたもので、第１サブ画素５０ａに接続する選択線は第１選択線８０ａとなっており、第２サブ画素５０ｂに接続する選択線は第２選択線８０ｂとなっており、第３サブ画素５０ｃに接続する選択線は第３選択線８０ｃとなっている。
【００２１】
また、これら三種の選択線８０ａ〜８０ｃにはそれぞれ、接続配線８５ａ（８５ｂ、８５ｃ）を介して選択スイッチ９０ａ、９０ｂ、９０ｃが接続されている。選択スイッチ９０ａ、９０ｂ、９０ｃは、例えば機械スイッチとして構成されたもので、配線（図示せず）を介して制御部（図示せず）に接続されたものである。このような構成によって選択スイッチ９０ａ、９０ｂ、９０ｃは、オン動作させられることにより、制御部（図示せず）からの選択データ信号を対応する選択線８０側に供給するようにし、また、オフ動作させられることにより、選択線８０側への選択データ信号の供給を停止するようになっている。
【００２２】
本実施形態では、第１選択スイッチ９０ａは、第１接続配線８５ａに設けられたもので、第１接続配線８５ａは、第１選択線８０ａに接続したものとなっている。また、第２選択スイッチ９０ｂは、第２接続配線８５ｂに設けられたもので、第２接続配線８５ｂは、第２選択線８０ｂに接続したものとなっている。さらに、第３選択スイッチ９０ｂは、第３接続配線８５ｂに設けられたもので、第３接続配線８５ｂは、第３選択線８０ｃに接続したものとなっている。
【００２３】
このような構成により、第１選択スイッチ９０ａによって第１サブ画素５０ａの外部入力スイッチ７のみが選択され、第２選択スイッチ９０ｂによって第２サブ画素５０ｂの外部入力スイッチ７のみが選択され、第３選択スイッチ９０ｃによって第３サブ画素５０ｃの外部入力スイッチ７のみが選択されるようになっている。
したがって、選択スイッチ９０ａ〜９０ｃのうちのどれをオンにするか選択することにより、外部入力時の階調表現を選択することができる。すなわち、一つのみオンにして残りはオフにすると全体の３分の１の画素にしか入力できないが、二つをオン、もしくは三つ全てをオンにすることにより、全体の３分の２の画素、もしくは全ての画素に入力することができるため、結果的に面積階調による階調表示（濃淡表示）を実現することができる。また、全ての選択スイッチをオフにしておくことにより、外部入力による書き込みを禁止（不能に）することができる。
【００２４】
図１、図２（ａ）、（ｂ）に示したように素子基板２は、ガラスや石英などの耐熱性基板（基板２ａ）の上に、下地絶縁膜８を介してＴＦＴ（薄膜トランジスタ）からなる選択スイッチング素子５を多数形成し、さらにこれら選択スイッチング素子５にそれぞれ対応して画素電極６を形成したもので、これによってアクティブマトリクス基板として構成されたものである。選択スイッチング素子５は、前記の下地絶縁膜８の上に設けられた半導体膜９と、この半導体膜９上にゲート絶縁膜１０を介して設けられたゲート電極１１と、半導体９のソース領域（図示せず）に接続するソース電極１２と、半導体９のドレイン領域（図示せず）に中継電極１３を介して接続する画素電極（ドレイン電極）６とを有して構成されたものである。
【００２５】
ここで、ゲート電極１１は、前記したように走査線５１に接続しており、ソース電極１２は、データ線５２に接続している。このような構成によって選択スイッチング素子５は、走査線５１によってそのゲート電極１１が選択されると、データ線５２からソース領域に流れる信号を、ドレイン領域側の中継電極１３を介して画素電極６に流すようになっている。なお、この選択スイッチング素子５のドレイン領域には、容量線５３に接続する容量素子６７が形成されている。
【００２６】
また、ゲート電極１１や容量線５３の上には、これらを覆って第１層間絶縁膜１４が形成されており、ソース電極１２は、第１層間絶縁膜１４に形成されたコンタクトホール（図示せず）を通って該第１層間絶縁膜１４上に電気的に引き出され、ここに形成されている。中継電極１３も、該ソース電極１２と同様に、コンタクトホール（図示せず）を通って該第１層間絶縁膜１４上に電気的に引き出され、該第１層間絶縁膜１４上に形成されている。
【００２７】
また、第１層間絶縁膜１４上には、ソース電極１２、中継電極１３を覆って第２層間絶縁膜１５が形成され、この第２層間絶縁膜１５上には、画素電極６が、コンタクトホール（図示せず）を通って電気的に引き出されたことにより、中継電極１３に導通した状態に形成されている。
【００２８】
また、この素子基板２には、前記したように選択スイッチング素子５と並列的に、外部入力スイッチ７が設けられている。この外部入力スイッチ７は、選択線８０（第１選択線８０ａ、又は第２選択線８０ｂ、又は第３選択線８０ｃ）の一部と、第２層間絶縁膜１５に形成され、かつその底部に選択線８０の一部を露出させる空隙部１６と、画素電極６の一部と、からなる感圧型の機械スイッチである。
【００２９】
すなわち、この外部入力スイッチ７は、後述するようにペン等によって表示面側となる透明基板３側が押圧（加圧）されることにより、図１中に二点鎖線で示すように空隙部１６上に位置する画素電極６が凹み、空隙部１６内に露出する選択線８０の一部に接触する。すると、これらの間が導通し、選択線８０が画素電極６に導通することにより、選択線８０からの選択データ信号が画素電極６に供給され、したがって選択線８０からの信号が対応するサブ画素５０ａ（又は５０ｂ、５０ｃ）に供給されるようになる。なお、図１における空隙部１６の幅と深さとの関係は、理解を容易にするため実際の寸法より深さを大幅に深くしているが、実際には、画素電極６の僅かな撓みにより、撓んだ画素電極６と選択線８０の一部とが接触するように、その深さが浅く形成されている。
【００３０】
ここで、空隙部１６は、図２（ａ）に示すようにその開口形状が矩形であって、平面視した状態でそのほとんどが画素電極６の直下に形成されているが、後述するように工程上の理由により、その一部は画素電極６の外側に開口したものとなっている。また、外部入力スイッチ７は、前記したように空隙部１６の直上に位置する画素電極６の一部が、入力部として機能する感圧部となっている。この感圧部の面積としては、サブ画素５０ａ（５０ｂ、５０ｃ）の寸法によっても変わるものの、例えばサブ画素５０ａ（５０ｂ、５０ｃ）の面積の３０％から７０％程度となるように形成されている。３０％未満では、サブ画素５０ａ（５０ｂ、５０ｃ）に占める感圧部（外部入力スイッチ７）の面積が小さくなりすぎ、感圧感度が低くなってしまうからである。また、７０％を超えると、これに合わせてデータ線５２の面積も大きくする必要があることから、他の構成要素の形成領域が狭くなり、製造条件が厳しくなるからである。
【００３１】
図１に示したように透明基板３は、透明樹脂等からなるフィルム状で可撓性の透明基板３ａの内面に、ＩＴＯ等からなる透明の共通電極１７を形成したもので、その外面側を表示面（観測面）側とするものである。ここで、この透明基板３ａとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）などが好適に用いられる。
なお、可撓性の基板に限定するものではなく、薄く形成された無機ガラスや、硬質樹脂などを用いた構成であってもよい。
【００３２】
このような構成からなる素子基板２と透明基板３との間には、特に前記の画素電極６上にマイクロカプセル４が配置されており、これによってマイクロカプセル４は、表示装置１の表示領域を形成している。マイクロカプセル４は、前述したように表示材料としての電気泳動分散液を封入したもので、全てがほぼ同一の直径に形成されたものであり、直径が例えば約３０μｍ程度に形成されたものである。なお、本実施形態では、図１に示すように、マイクロカプセル４は予め加圧された状態で素子基板２と透明基板３との間に挟持されており、これによって各マイクロカプセル４は、球状でなく、側面が楕円状となる偏平な形状となっている。
【００３３】
電気泳動分散液は、電気泳動粒子と、これを分散させる液相分散媒とからなるものである。液相分散媒としては、水、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、ぺンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素、シクロへキサン、メチルシクロへキサン等の脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエン、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、カルボン酸塩又はその他の種々の油類等の単独、またはこれらの混合物に界面活性剤等を配合したものを用いることができる。
【００３４】
また、電気泳動粒子は、液相分散媒中で電位差による電気泳動により移動する性質を有する有機あるいは無機の粒子（高分子あるいはコロイド）である。
この電気泳動粒子としては、例えば、アニリンブラック、カーボンブラック、チタンブラック等の黒色顔料、二酸化チタン、亜鉛華、三酸化アンチモン等の白色顔料、モノアゾ、ジイスアゾン、ポリアゾ等のアゾ系顔料、イソインドリノン、黄鉛、黄色酸化鉄、カドミウムイエロー、チタンイエロー、アンチモン等の黄色顔料、モノアゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系顔料、キナクリドンレッド、クロムバーミリオン等の赤色顔料、フタロシアニンブルー、インダスレンブルー、アントラキノン系染料、紺青、群青、コバルトブルー等の青色顔料、フタロシアニングリーン等の緑色顔料等の１種又は２種以上を用いることができる。
【００３５】
さらに、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。
マイクロカプセル４の壁膜を形成する材料としては、アラビアゴム・ゼラチンの複合膜、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、尿素樹脂などの化合物が使用できる。
【００３６】
なお、この第１実施形態の表示装置１においては、マイクロカプセル４に電気泳動粒子が二種類封入されており、一方が負に、他方が正に帯電している。これら二種類の電気泳動粒子としては、例えば白色顔料である二酸化チタンと、黒色顔料であるカーボンブラックが用いられる。そして、このような白色、黒色の二種類の電気泳動粒子を用いることにより、例えば文字等の表示をなす場合に、黒色の電気泳動粒子によって文字等を表示し、白色の電気泳動粒子によってその背景を表示することができる。
また、電気泳動粒子を一種類のみ用い、これを共通電極１７側、あるいは画素電極６側に泳動させることで、表示をなすようにしてもよい。
【００３７】
また、これらマイクロカプセル４は、例えば透明基板３に対して、その共通電極１７上にてバインダ１８により固定されている。このバインダ１８としては、マイクロカプセル４の壁膜に対する親和性が良好で、共通電極１７に対する密着性に優れ、かつ絶縁性を有するものが使用可能である。例えば、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、シリコーン樹脂等を用いることができる。
【００３８】
一方、これらマイクロカプセル４は、素子基板２に対して、その画素電極６上にて例えば両面接着シート（図示せず）により固定されている。この両面接着シートは、例えば厚さが約２５μｍ程度に形成されたゴム系やアクリル系などの粘着性を有するもので、素子基板２の画素電極６上に固着され、かつマイクロカプセル４に固着することにより、マイクロカプセル４を素子基板２上に保持固定している。なお、このような両面接着シートを用いることなく、この素子基板２側についても、前記のバインダ１８を用いて接着するようにしてもよい。
このような構成によってマイクロカプセル４は、素子基板２と透明基板３との間に挟着され、表示装置１を構成している。
【００３９】
また、本実施形態では、特に透明基板３の外面に透明な保護フィルム１９が貼着されている。この保護フィルム１９としては、各種の透明フィルムが使用可能であり、前記した透明基板３ａと同様の材料、すなわちポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）なども使用可能である。
【００４０】
この保護フィルム１９は、直接入力のため透明基板３側を押圧し、前記の外部入力スイッチ７を加圧することでオンした際、透明基板３側への押圧力によってマイクロカプセル４が破壊されてしまうのを防止するためのものである。すなわち、外部入力スイッチ７をオンにすべく、透明基板３側を押圧した際、この押圧力をマイクロカプセル４も受けることになる。その際、透明基板３側の許容曲率半径ｒ１が、マイクロカプセル４の許容できる曲率半径ｒ２を下回らないように、ｒ１≧ｒ２となるように設計する必要がある。そして、透明基板３単独ではこの条件が満たされないような場合には、保護フィルム１９を貼着することで透明基板３を補強し、これによって過剰な押圧によるマイクロカプセル４の破壊を防止しているのである。
【００４１】
例えば、外部入力スイッチ７の空隙部１６の最小幅をＷ、外部入力スイッチ７の空隙部１６の最大深さをｈ、マイクロカプセル４が許容できる最小曲率半径をｒ（＝ｒ２）とすると、空隙部１６の深さｈは、（１次までのマクローリン展開に基づき）以下の式を満たすようにして設計される。
ｈ＜Ｗ２／８ｒ    …式
具体的には、空隙部１６の最小幅Ｗが２００μｍであり、マイクロカプセル４が許容できる（耐えうる）曲率半径ｒ（＝ｒ２）が１ｃｍである場合、Ｗ２／８ｒ＝５００ｎｍとなるため、空隙部１６の深さを、マージンをとって例えば４５０ｎｍに設計すればよいことになる。
そして、このような条件のもとで、マイクロカプセル４が耐えうる曲率半径ｒ（＝ｒ２）を、透明基板３側の曲率半径ｒ１が下回らないように、保護フィルム１９を貼着し、透明基板３と補強フィルム１９を合わせた基板全体の曲率半径ｒ１が、ｒ２以上となるように補強すればよいのである。
【００４２】
また、この表示装置１には、前記した走査線５１やデータ線５２、選択線８０（第１選択線８０ａ、第２選択線８０ｂ、第３選択線８０ｃ）に各信号を供給するための制御部（図示せず）が設けられており、この制御部に表示データが入力され、あるいは予めメモリ（図示せず）に記憶された表示データに基づき、表示を行うようになっている。すなわち、一般の表示装置が備える通常の表示機能を有したものとなっているのである。
【００４３】
次に、このような構成からなる表示装置１の製造方法を説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、後述するレーザーアニール工程での熱に耐えうる基板２ａ（ガラス基板、石英基板など）を用意し、その表面（内面）にＳｉＯ２等からなる下地絶縁膜８を形成する。続いて、下地絶縁膜８上にポリシリコンからなる半導体膜９を形成する。この半導体膜９の形成方法としては、例えばＣＶＤ法等によってアモルファスシリコンを堆積し、レーザーアニール法で多結晶化してポリシリコンとした後、公知のリソグラフィー技術、エッチング技術を用いて所望形状にパターニングすることにより、所望の形状の半導体膜９を得る。
【００４４】
次に、図４（ｂ）に示すように、半導体膜９を覆ってゲート絶縁層１０を形成し、さらにその上にＡｌ等からなる導電膜（図示せず）を形成する。そして、公知のリソグラフィー技術、エッチング技術を用いてこの導電膜をパターニングすることにより、ゲート電極１１を含む走査線５１と、容量線５３とを形成する。次いで、ゲート電極１１（走査線５１）をマスクにして半導体膜９に例えばＮ型不純物をイオン注入し、ソース領域（図示せず）、ドレイン領域（図示せず）をそれぞれ形成する。
【００４５】
次いで、図４（ｃ）に示すように、半導体膜９および走査線５１（ゲート電極１１）、容量線５３を覆ってＳｉＯ２等からなる第１層間絶縁膜１４を形成する。続いて、ソース領域、ドレイン領域にそれぞれ通じるコンタクトホール２０を形成する。
次いで、このコンタクトホール２０を埋め込んだ状態でＡｌ等からなる導電膜（図示せず）を形成し、さらにこの導電膜をパターニングすることにより、図５（ａ）に示すようにソース電極１２を含むデータ線５２と、中継電極１３と、選択線８０（第１選択線８０ａ、第２選択線８０ｂ、第３選択線８０ｃ）を形成する。
【００４６】
次いで、ソース電極１２、中継電極１３を覆って、ＣＶＤ法等でＳｉＯ２やＳｉＮ等からなる第２層間絶縁膜１５を形成する。続いて、公知のリソグラフィー技術、エッチング技術を用いて第２層間絶縁膜１５をパターニングし、図５（ｂ）に示すように選択線８０の直上に空隙部１６を形成する。これにより、空隙部１６の底部に選択線８０を露出させる。
【００４７】
次いで、第２層間絶縁膜１５、及び後工程で形成する画素電極６との間で選択比がとれる材料を、ＣＶＤ法等によって成膜し、図５（ｃ）に示すように空隙部１６を埋め込む。具体的には、ＣＶＤ法によってアモルファスシリコンを堆積し、空隙部１６を埋め込んだ状態に犠牲層２１を形成する。
【００４８】
続いて、ＣＭＰ（化学機械研磨）法等により、第２層間絶縁膜１５上の犠牲層２１を除去し、空隙部１６内にのみ犠牲層２１を残す。その後、第２層間絶縁膜１５をパターニングし、図６（ａ）に示すように中継電極１３に通じるコンタクトホール２２を形成する。
【００４９】
なお、犠牲層２１の形成に関しては、前記のＣＶＤ法等の気相法によることなく、例えばインクジェット法（液滴吐出法）等の液相法を採用することもできる。特に、インクジェット法を採用すれば、犠牲層の材料を選択的に配することができるため、空隙部１６内にのみ犠牲層２１を形成することが可能になり、ＣＭＰ法等の処理が不要になる。空隙部１６が、犠牲層の形成材料を受けてこれを外に流れ出させることなく、空隙部１６内に溜めるように機能するため、第２層間絶縁膜１５上に犠牲層が形成されてしまうことが容易に防止できるからである。
【００５０】
次いで、このコンタクトホール２２を埋め込んだ状態でＡｌ等からなる導電膜（図示せず）を形成し、さらにこの導電膜をパターニングすることにより、図６（ｂ）に示すように画素電極６を形成する。この画素電極６の厚さについては、例えば２００ｎｍ〜３００ｎｍ程度とされる。このような厚さにすれば、十分な可撓性と強度とを併せ持つようになる。すなわち、後述するように外部入力スイッチ７では、透明基板３側が押圧（加圧）されて弾性変形した際、画素電極６も空隙部１６内に容易に撓んでデータ線５２に接触するようになる。また、押圧力が解除されたことによる透明基板３側の弾性復帰に伴い、データ線５２から容易に離間するようになる。そして、例えば前記厚さとすることで画素電極６は、前記した弾性変形・弾性復帰が、多数回（例えば数万回から数十万回）に亘って支障なく繰り返し動作可能となるのである。
【００５１】
なお、この画素電極６については、図２（ａ）に示したように、空隙部１６の開口部内、すなわち該空隙部１６内の犠牲層２１が外側に露出するように形成する。具体的には、空隙部１６の矩形状開口部の短辺１６ａとなる両方の側を、外側に露出させる。寸法については、例えば両方にそれぞれ露出する細長い矩形状の長辺（空隙部１６の開口部の短辺１６ａ）が２００μｍ程度、細長い矩形状の短辺１６ｂが３μｍ程度とされる。
次いで、空隙部１６内の犠牲層２１をエッチングし、図６（ｃ）に示すように空隙部１６内の犠牲層２１を除去する。エッチングとしては、例えばエッチンガスとしてＸｅＦ２を用いたドライエッチングが好適に採用される。ただし、他のエッチャントを用いたドライエッチングや、ウエットエッチングも採用可能である。
【００５２】
なお、このようなエッチングによる犠牲層２１の除去に要する時間を短縮するため、外側に露出する空隙部１６内の犠牲層２１の面積を大きくする目的で、空隙部１６上に位置する画素電極６に多数の小さな貫通孔（図示せず）を開けるようにしてもよい。このような貫通孔を形成することで、例えば空隙部１６の中心部における犠牲層２１についても当初からエッチング除去することができ、犠牲層２１除去に要する時間を短縮することができる。
このようにして、素子基板２が得られる。また、特に外部入力スイッチ７については、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）からなるスイッチ、すなわちマイクロ電気機械スイッチとなる。
【００５３】
また、図１、図２、図４〜図６では示していないものの、本実施形態では、図３に示した選択スイッチ９０ａ〜９０ｃについて、選択スイッチング素子５と同じプロセスにより、この選択スイッチング素子５と同様の構成からなるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）として形成している。また、例えば配線を外部に引き出し、接点スイッチ（通常の電気部品であるトグルスイッチや押しボタンスイッチなど）を設けても良いし、外部入力スイッチ７と同じプロセスにより、この外部入力スイッチ７と同様の構成からなる感圧スイッチング素子（マイクロ電気機械スイッチ）として形成してもよい。
【００５４】
また、このような素子基板２とは別に、透明基板３ａの内面に共通電極１７を形成した透明基板３を用意する。次いで、共通電極１７の内面に、バインダ１８を用いてマイクロカプセル４を均一に固着するとともに、この透明基板３の外面に、保護フィルム１９を貼着する。
そして、このようにして形成した透明基板３側を、両面接着シート（図示せず）を介して素子基板２の画素電極６側に接着・固定することにより、図１に示した表示装置１を得る。
【００５５】
次に、この表示装置１による表示方法について、図１に戻って説明する。
この表示装置１は、画素電極６と共通電極１７との間に印加する電圧（電界）の方向を変えることにより、マイクロカプセル４中の電気泳動粒子を所望の電極側に集め、これによって所望の表示が行えるようになっている。
【００５６】
つまり、電気泳動粒子として例えば前記したように白色と黒色の二種類のものを用い、一方の粒子、例えば白色の粒子を負に帯電させ、他方の粒子となる黒色の粒子を正に帯電させておく。そして、表示を行うとき、所望の画素電極６に対して信号を入力することで、表示面となる透明基板３側（共通電極１７側）が、画素電極６側に対して相対的に負になるように電界をかける（電圧を印加する）。すると、黒色の粒子が透明基板３側に、また白色粒子が素子基板２側にそれぞれ泳動する。したがって、例えば文字等の実質的な表示をなす部分が黒色の粒子によって透明基板３側に表示され、その背景となる部分が白色の粒子によって透明基板３側に表示されることにより、所望の表示がなされる。
【００５７】
また、このような電気泳動粒子を分散させた電気泳動分散液を有してなる電気泳動素子は、表示の保持性を有している。すなわち、一旦所望の表示を行うと、その後電源を切って画素電極６と共通電極１７との間に印加される電圧をゼロにしても、電気泳動粒子はそのままの状態に保持され、したがって電源が入っていたときの表示状態がそのままに保持される。また、画素電極６と共通電極１７との間に逆の電圧を印加することにより、保持していた表示をキャンセルすることができる。したがって、例えば再度電源を入れ、新たに表示データを入力することにより、保持していた表示をキャンセルして新規な表示を行うことができる。
なお、この表示装置１においては、電源として例えば電池などを有していてもよく、専用のアダプターを介して外部電源から電力が供給されるように構成されていてもよい。もちろん、切換手段を有することにより、電源が選択できるようになっていてもよい。
【００５８】
このような表示装置１により、例えば通常の表示機能で表示を行う場合、制御部から走査線５１やデータ線５２に電気信号を出力し、選択スイッチング素子５を介して各画素５０の表示（黒表示または白表示）を調整し、表示面となる透明基板３側に所望の表示を行わせる。
【００５９】
また、このように所望の表示をなさせた状態で、この表示内容に対して下線やメモ等を加えたい場合には、適宜な書き込みペンを用い、表示装置１の透明基板３側、本実施形態では保護フィルム１９上に、書き込みを行う。なお、書き込みペンとしては、電源等を必要とせず、また磁気等による特別な機能を有する専用のものを用いることなく、そのペン先が適宜な太さ（幅）のもので、保護フィルム１９を損傷しないようなものであれば、任意のものが使用可能である。また、適当なものが無い場合には、指先で書き込むことも可能である。
【００６０】
また、このようにしてペン等で書き込みを行う際、特に書き込む線の濃淡、すなわち階調を設定したい場合には、前記の選択スイッチ９０ａ〜９０ｃのいずれかもしくは複数をオンすることにより、階調の設定が可能になる。
例えば、第１選択スイッチ９０ａを選択した場合には、図３に示すように、この第１選択スイッチ９０ａを介して制御部（図示せず）は、第１選択線８０ａのみに接続するようになる。よって、各サブ画素５０ａ〜５０ｃの外部入力スイッチ７のうちの、第１サブ画素５０ａのみが、外部入力可能な状態となる。したがって、書き込みによって画素５０が押圧され、これによりサブ画素５０ａ、５０ｂ、５０ｃのそれぞれの外部入力スイッチ７がそれぞれオンされても、制御部からは、第１選択線８０ａのみにしか選択データ信号が供給されていないため、結果的に、サブ画素５０ａのみによる比較的狭い面積による表示、すなわち面積階調で１／３に相当する淡い表示しかなされないようになる。
【００６１】
また、例えば第２選択スイッチ９０ｂおよび第３選択スイッチ９０ｃを選択した場合には、これら第２選択スイッチ９０ｂおよび第３選択スイッチ９０ｃを介して制御部（図示せず）は、第２選択線８０ｂ、第３選択線８０ｃの全てに接続するようになる。よって、各サブ画素５０ｂおよび５０ｃの外部入力スイッチ７が、外部入力可能な状態となる。したがって、書き込みによって画素５０が押圧され、これによりサブ画素５０ａ、５０ｂ、５０ｃのそれぞれの外部入力スイッチ７がそれぞれオンされたとしても、制御部からは、第２選択線８０ｂ、第３選択線８０ｃにのみ選択データ信号が供給されるため、サブ画素５０ｂおよび５０ｃによる面積階調で２／３に相当する比較的濃い表示がなされるようになる。
【００６２】
よって、第１選択スイッチ９０ａから第３選択スイッチ９０ｃを適宜に選択し、選択スイッチ９０の切り換えを行うことにより、直接入力による表示に関し、階調（濃淡）を表現することが可能になる。
なお、標準状態（初期状態）では、例えば第２選択スイッチ９０ｂが選択された状態となっており、特に階調の設定を必要としない場合には、選択スイッチ９０の切り換えを行うことなく、そのままの状態で書き込み（外部入力）を行うことができるようになっている。
【００６３】
そして、このように必要に応じて階調設定を行った後、ペン等で書き込みを行うと、表示装置１は、書き込みによる押圧（加圧）がなされた画素５０のうちの、選択されたサブ画素５０ａ〜５０ｃのみにおいて、例えば黒色の粒子が透明基板３側に、また白色粒子が素子基板２側にそれぞれ泳動することにより、黒色の表示がなされる。
すなわち、書き込みによる押圧がなされたサブ画素５０ａ〜５０ｃでは、外部入力スイッチ７を構成する空隙部１６上の画素電極６がその押圧力を受け、空隙部１６内に撓んで選択線８０ａ〜８０ｃに接触し、導通する。すると、制御部からの選択データ信号が該選択線８０ａ〜８０ｃを介して画素電極６に供給されることにより、このサブ画素５０が黒色の表示をなすようになる。
【００６４】
なお、このサブ画素５０ａ〜５０ｃがもともと黒色の表示をなすようになっている場合には、外部入力スイッチ７の動作によって表示は変わることなく、そのままに保持され、このサブ画素５０ａ〜５０ｃがもともと白色の表示をなすようになっている場合には、外部入力スイッチ７の動作によって表示が変わり、黒色の表示をなすようになる。
【００６５】
したがって、多数の画素から表示面全体で考えた場合に、文字等を表示している部分の余白、すなわち白色を表示している部分に対し、ペン等によって下線等を書き込むことで、書き込んだ部分を白色表示から黒色表示に変化させることができる。よって、元々の表示に加えて、新たに直接書き込んだ部分を、併せて表示させることができるのである。なお、新たに書き込んだ部分についても、各画素５０（各サブ画素５０ａ〜５０ｃ）が表示の保持性を有していることから、書き込みが終了した後にも、その表示は消えることなくそのままに保持される。
【００６６】
また、書き込みを行う際、外部入力スイッチ７をオンにしておく時間を変化させることで、この書き込み（直接入力）による表示に関して、その濃淡（階調）を表現することもできる。すなわち、書き込みを行う際に例えばゆっくりと線を引き、一つの一つの外部入力スイッチ７に対して長いオン動作をなさせることにより、これら外部入力スイッチ７に対応する画素電極６への電荷のチャージ量（蓄積量）を多くすることができる。このようにすることにより、比較的多くの黒色粒子を透明基板３に泳動させ、かつ同程度の白色粒子を画素電極６側に泳動させることにより、比較的濃い（黒い）色の表示をなすことができる。
【００６７】
また、速く線を引き、一つの一つの外部入力スイッチ７に対して短いオン動作をなさせた場合には、これら外部入力スイッチ７に対応する画素への電荷のチャージ量（蓄積量）を少なくすることができる。その場合、比較的少ない数の黒色粒子を透明基板３に泳動させ、かつ同程度の白色粒子を画素電極６側に泳動させることにより、この画素については比較的淡い色（灰色）の表示をなすことができる。
【００６８】
また、外部入力スイッチ７がオンされたときに、白色粒子が透明基板３に、黒色粒子が画素電極６側に、それぞれ泳動するように印加電圧を反転させるための部分消去ボタンを表示装置１に設けておくこともできる。この構成によれば、表示がなされた状態で、当該表示における所望の部分をペンによってなぞることで「消しゴム」のように消去することができる。なお、この場合、ペン先の太目のペンを用いると、部分消去の該当範囲を広くすることができる。
【００６９】
また、所望の表示をなさせた状態でこの表示内容に対して加筆するのでなく、白紙の状態から直接入力で新たに書き込みたい場合には、例えば表示装置１に設けられたオールクリアーのボタンを押圧すると、通常の機能を用いて制御部から走査線５１やデータ線５２に電気信号を出力し、選択スイッチング素子５を介して各画素５０の表示画面を全て白色表示にする。そして、その状態で前記したように書き込みを行うことにより、所望の表示をなさせるように構成しても良い。なお、前記のオールクリアーのボタンについても、外部入力スイッチ７と同様に、接点スイッチや感圧式のマイクロ電気機械スイッチによって形成してもよい。
【００７０】
このような表示装置１にあっては、選択スイッチング素子５とは別に外部入力スイッチ７を設けているので、選択スイッチング素子５によって通常の表示がなされた表示画面上に、外部入力スイッチ７を介して直接入力（書き込み）を行うことにより、通常の表示に対して下線やメモ等の別の表示をなさせることができる。
また、各サブ画素５０ａ〜５０ｃに対応してそれぞれに選択線（第１選択線８０ａから第３選択線８０ｃ）を設け、これら選択線８０に対応して第１選択スイッチ９０ａ〜第３選択スイッチ９０ｃを接続しているので、これら選択スイッチ９０の切り換えにより、直接入力による表示に関し、階調（濃淡）を表現することができる。
【００７１】
また、各画素５０（各サブ画素５０ａ〜５０ｃ）の座標位置を常に検出する必要がないためプロセッサが不要になり、さらに画素５０が表示の保持性を有しているので、待機時においても電力を必要とすることなく表示を保持することができる。したがって、低消費電力化が可能になる。
また、外部入力スイッチ７が画素５０のそれぞれに対応して設けられ、したがって個々に独立して機能するようになっているので、表示画面の大面積化に伴い素子数が増えても、前記したようにプロセッサが不要であることなどから従来のような困難性を有することなく、大面積化への対応が容易になる。
また、外部入力スイッチ７が感圧スイッチング素子からなっているため、直接入力する際の書き込みペンとして、電源等を必要としない、単なる加圧が可能なペンを用いることができる。
【００７２】
なお、前記実施形態では、外部入力によって黒色粒子を透明基板３に泳動させ、かつ白色粒子を画素電極６側に泳動させることにより、この画素について黒色を表示させ、下線等の実質的な表示をなさせるようにしたが、例えば選択スイッチ９０ａ〜９０ｃとは別に、電圧印加の極性を反転させるスイッチ（図示せず）を設けておき、予めこれを選択（オン）しておくことにより、すでに表示されている箇所を外部入力によって部分的に白色表示させ、これにより部分消去することも可能になる。
【００７３】
次に、本発明の表示装置の第２実施形態を説明する。
この第２実施形態の表示装置が前記第１実施形態の表示装置１と異なるところは、透明基板３に赤色のカラーフィルタ（図示せず）、緑色のカラーフィルタ（図示せず）、青色のカラーフィルタ（図示せず）が設けられ、これによってカラー表示がなされるよう構成されている点と、図７に示すように、四つのサブ画素５０ａ〜５０ｄによって一つの画素（図示せず）が構成されている点である。
【００７４】
すなわち、この実施形態では、前記の各サブ画素５０ａ〜５０ｃに対応して、カラーフィルタが配設されている。また、サブ画素５０ｄに対しては、カラーフィルタが設けられることなく、したがってこのサブ画素５０ｄは、電気泳動粒子による白色あるいは黒色（またはその中間色）を表示するようになっている。
【００７５】
また、選択スイッチ９０ａ〜９０ｄについては、図７に示したように、第１選択スイッチ９０ａによって赤色のカラーフィルタに対応するサブ画素５０ａの外部入力スイッチ７のみが選択され、第２選択スイッチ９０ｂによって緑色のカラーフィルタに対応するサブ画素５０ｂの外部入力スイッチ７のみが選択され、第３選択スイッチ９０ｃによって青色のカラーフィルタに対応するサブ画素５０ｃの外部入力スイッチ７のみが選択され、第４選択スイッチ９０ｄによってサブ画素５０ｄの外部入力スイッチ７のみが選択されるようになっている。
【００７６】
このような構成によってサブ画素５０ａ〜５０ｄからなる画素は、電気泳動粒子として白色と黒色の二種類のものを用いた場合、例えば前記の電圧印加の極性を反転させるスイッチ（図示せず）のような反転機構を備えることなどにより、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、ＲとＧの中間色、ＧとＢの中間色、ＢとＲの中間色、電気泳動粒子の色である白色および黒色の、合計８種類の色の表示が可能となる。
【００７７】
したがって、この表示装置にあっては、外部入力スイッチ７を介しての直接入力時、選択スイッチ９０ａ〜９０ｄを適宜に選択することにより、通常の表示に対する下線やメモ等の別の表示を、所望の色（カラー）で表示することができる。
また、通常の表示に関しても、もちろん前記の８種類の色を基調とする、各種のカラー表示が可能になる。
【００７８】
次に、本発明の表示装置の第３実施形態を、図８〜図１１を参照して説明する。なお、図８は表示装置の模式側断面図、図９は表示装置の等価回路図、図１０は表示装置の画素領域を示す平面構成図、図１１（ａ）は図１０のＡ−Ａ’矢視断面図、図１１（ｂ）は図１０のＢ−Ｂ’矢視断面図である。
この第３実施形態の表示装置が前記第１実施形態の表示装置と異なるところは、主に、外部入力スイッチ７を構成する感圧スイッチング素子として、マイクロ電気機械スイッチに代えて、圧電素子による外部入力スイッチを採用した点である。
【００７９】
本実施形態における表示装置は、図８に示すように、アクティブマトリックス基板である素子基板３１と、素子基板３１と対向配置された透明基板３２と、素子基板３１及び透明基板３２に挟持された電気泳動層３３とを備えている。ここで、表示装置３０は、透明基板３２の外面（電気泳動層３３から離間する側）が表示面となっている。また、表示装置３０は、透明基板３２の外面の全面を被覆する保護フィルム３４を備えている。
また、表示装置３０は、電気泳動層３３が形成された領域内に画像表示領域が設けられている。
【００８０】
そして、表示装置３０の画像表示領域には、図９に示すように、複数の画素（図示せず）がマトリックス状に配置され、これら画素は、前記実施形態と同様に、例えば隣り合う三つのサブ画素３５からなっている。
複数のサブ画素３５のそれぞれには、画素電極４１と、画素電極４１をスイッチング制御するためのＴＦＴからなる選択スイッチング素子４２と、圧電素子からなる外部入力スイッチ４３とが設けられている。また、画像表示領域には、選択線８０、複数のデータ線（信号線）４５、走査線４６、分極処理線４７及び容量線４８が格子状に配置されている。
【００８１】
選択スイッチング素子４２は、ソースがデータ線４５に接続され、ゲートが走査線４６に接続され、ドレインが画素電極４１に接続されている。また、外部入力スイッチ４３は、選択スイッチング素子４２と同様の構成を有しており、ソースが選択線８０に接続され、ゲートが分極処理線２７に接続され、ドレインが画素電極４１に接続されている。そして、保持容量４４は、画素電極４１と共通電極４９との間に形成される容量成分と並列接続するように付与されており、画像信号及び直接入力による信号を保持する構成となっている。
【００８２】
データ線４５は、画像表示領域の外部に設けられた図示しない駆動回路（制御部）から供給される画像信号を各サブ画素３５に供給する構成となっている。また、走査線４６は、駆動回路から供給される走査信号を画素領域１５に供給する構成となっている。また、選択線８０は、前記実施形態と同様に、接続配線（図示せず）を介して該選択線８０に接続された選択スイッチ（図示せず）のオン・オフ動作により、選択データ信号を選択的に供給する構成となっている。そして、容量線２８は、各画素領域１５に設けられた保持容量２４を接続している。さらに、分極処理線２７は、各画素領域１５に設けられた外部入力スイッチ４３のゲートを接続している。
【００８３】
次に、表示装置３０の詳細な構成について、図１０及び図１１（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。なお、図１０及び図１１は、サブ画素３５の構成の一例を示すものであって、設計に応じて各部材の配置を適宜変更してもよい。ここで、図１０では、透明基板３２の図示を省略している。また、図２において、平面視でほぼ矩形状のサブ画素３５の一辺に沿う方向をＸ軸方向、これと直交する他の一辺に沿う方向をＹ軸方向とする。
素子基板３１は、基板本体６１と、基板本体６１の内側（電気泳動層３３側）の表面に順次積層されたゲート絶縁膜６２、層間絶縁膜６３、圧電強誘電体膜（圧電体膜、強誘電体膜）６４及び保護膜６５とを備えている。また、素子基板３１は、基板本体６１の内側の表面に配置された半導体層７１、７２と、ゲート絶縁膜６２の内側の表面に配置された走査線４６と、層間絶縁膜６３の内側の表面に配置されたデータ線４５、接続電極７３及び容量電極（一方の容量電極）７４と、圧電強誘電体膜６４の内側の表面に配置された分極処理線４７及び容量線４８と、保護膜６５の内側の表面に配置された画素電極４１とを備えている。
【００８４】
基板本体６１は、前記実施形態における基板２ａと同様のものである。
ゲート絶縁膜６２は、例えばＳｉＯ２（二酸化シリコン）などの絶縁材料で構成されており、基板本体６１上に形成された半導体層７１、７２を覆うように設けられている。
層間絶縁膜６３は、例えばＳｉＯ２（二酸化シリコン）やＳｉＮｘ（窒化シリコン）などの絶縁材料で構成されており、ゲート絶縁膜６２及びゲート絶縁膜６２上に形成された走査線４６を覆うように設けられている。
【００８５】
圧電強誘電体膜６４は、例えばフッ化ビニリデン（ＶＤＦ）と三フッ化エチレン（ＴｒＦＥ）との共重合体（誘電率が例えば６〜１３、圧電定数が例えば０．３２〜０．３８Ｖｍ／Ｎ）などの圧電効果を有する有機材料からなる強誘電体で構成されている。そして、圧電強誘電体膜６４は、層間絶縁膜６３上に形成されたデータ線４５、選択線８０、接続電極４３及び容量電極４４を覆うように設けられている。また、圧電強誘電体膜６４は、ゲート絶縁膜６２及び層間絶縁膜６３を貫通するコンタクトホールＨ１を介して半導体層４２の後述するチャネル領域７２ａを被覆している。
保護膜６５は、例えばアクリルなどで構成されており、圧電強誘電体膜６４上に形成された分極処理線４７及び容量線４８を覆うように設けられている。
【００８６】
半導体層７１は、図１０及び図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、平面視でゲート絶縁膜６２を介して走査線４６と重なる領域を含んで形成され、ポリシリコンなどの無機半導体で構成されている。そして、半導体層７１には、平面視でゲート絶縁膜６２を介して走査線４６と重なる領域にチャネル領域７１ａが設けられている。さらに、半導体層７１には、ポリシリコンに不純物イオンを打ち込むことによって形成されたソース領域７１ｂ及びドレイン領域７１ｃが設けられている。この半導体層７１を主体として、選択スイッチング素子４２が構成される。
なお、選択スイッチング素子４２としては、半導体層７１のソース領域７１ｂ及びドレイン領域７１ｃにそれぞれ不純物濃度が相対的に高い高濃度領域と相対的に低い低濃度（ＬＤＤ：Lightly Doped Drain）領域とを形成したＬＤＤ構造を採用してもよい。
【００８７】
半導体層７２は、半導体層７１と同様に、平面視でゲート絶縁膜６２を介して分極処理線４７と重なる領域を含んで形成され、ポリシリコンなどの無機半導体で構成されている。そして、半導体層７２には、平面視で圧電強誘電体膜６４を介して分極処理線４７と重なる領域にチャネル領域７２ａが設けられている。さらに、半導体層７２には、ポリシリコンに不純物イオンを打ち込むことによって形成されたソース領域（一方のドープ領域）７２ｂ及びドレイン領域（他方のドープ領域）７２ｃが設けられている。この半導体層７２及び圧電強誘電体膜６４を主体として、外部入力スイッチ４３が構成される。
なお、外部入力スイッチ４３としては、選択スイッチング素子４２と同様に、ＬＤＤ構造を採用してもよい。
【００８８】
走査線４６は、平面視で矩形状の画素領域１５の一辺方向（Ｙ軸方向）に沿って配置されており、例えばＡｌ（アルミニウム）などの金属材料で構成されている。また、走査線４６には、平面視でゲート絶縁膜６２を介してチャネル領域７１ａと重なってゲート電極として機能する分岐部４６ａが設けられている。
【００８９】
データ線４５は、平面視で画素領域１５の他の一辺方向（Ｘ軸方向）に沿って配置されており、例えばＡｌ／Ｃｕ（銅）などの金属材料で構成されている。また、データ線４５には、平面視でゲート絶縁膜６２及び層間絶縁膜６３を介して半導体層７１のソース領域７１ｂと重なる分岐部４５ａが設けられている。この分岐部４５ａは、ゲート絶縁膜６２及び層間絶縁膜６３を貫通するコンタクトホールＨ２を介して半導体層７１のソース領域７１ｂに接続されている。
【００９０】
また、選択線８０は、データ線４５と同じ金属材料で構成されたもので、ゲート絶縁膜６２及び層間絶縁膜６３を貫通するコンタクトホールＨ３を介して半導体層７２のソース領域７２ｂに接続されている。なお、この選択線８０には、接続配線（図示せず）を介して選択スイッチ（図示せず）が接続されているのは、前記実施形態と同様である。
【００９１】
接続電極７３は、例えばＡｌ／Ｃｕなどの金属材料で構成されている。そして、接続電極７３は、ゲート絶縁膜６２及び層間絶縁膜６３を貫通するコンタクトホールＨ４を介して半導体層７１のドレイン領域７１ｃに接続されると共に、ゲート絶縁膜６２及び層間絶縁膜６３を貫通するコンタクトホールＨ５を介して半導体層７２のドレイン領域７２ｃに接続されている。
容量電極７４は、接続電極７３と一体的に形成されており、圧電強誘電体膜６４を介して容量線４８の後述する分岐部４８ａと重なっている。
【００９２】
分極処理線４７は、平面視でサブ画素３５の一辺方向（Ｙ軸方向）に沿って配置されており、例えばＡｇやＮｉなどの金属材料やポリアニリンなどの電子導電性高分子材料などにより構成されている。データ線２５は有機圧電強誘電体膜と直に接触する配線であるため、前記配線を形成する材料の成膜方法は、前記強誘電体膜にプラズマ等の熱プロセスダメージを与えない方法、すなわち、めっき法やインクジェット成膜、スピンコート法などの液相成膜法が適当である。また、分極処理線４７には、平面視で圧電強誘電体膜６４を介して半導体層７２のチャネル領域７２ａと重なってゲート電極として機能する分岐部４７ａが設けられている。そして、分極処理線４７は、電圧を印加することにより、各サブ画素３５における外部入力スイッチ４３を構成する圧電強誘電体膜６４の分極処理を行う構成となっている。
容量線４８は、平面視でサブ画素３５のＹ軸方向に沿って配置されており、分極処理線４７と同材料で構成されている。また、容量線４８には、平面視で圧電強誘電体膜６４を介して容量電極７４と重なる分岐部（他方の容量電極）４８ａが設けられている。そして、これら容量電極７４、圧電強誘電体膜６４及び分岐部４８ａによって保持容量４４が構成されている。
【００９３】
画素電極４１は、例えばＣｕなどの金属材料で構成されており、平面視でほぼ矩形状を有している。なお、画素電極４１としては、ＡｌやＡｕ（金）、Ａｇ、Ｐｔ（白金）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｓｎ（スズ）などの金属やこれらの合金のほか、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）などの導電性酸化物類や、ポリアニリンなどの電子導電性高分子類、ポリビニルアルコール樹脂、ポリカーボネート樹脂などのマトリックス樹脂中にＮａＣｌ、ＬｉＣｌＯ４、ＫＣｌなどのイオン性物質を分散させたイオン導電性高分子類を用いてもよい。
また、画素電極４１は、圧電強誘電体膜６４及び保護膜６５を貫通するコンタクトホールＨ６を介して接続電極７３と接続されている。これにより、画素電極４１と半導体層７１のドレイン領域７１ｃ及び半導体層７２のドレイン領域７２ｃとが導通する。
【００９４】
一方、透明基板３２は、図１０及び図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、基板本体７０と、基板本体７０の電気泳動層３３側の表面に積層された共通電極４９とを備えたものである。
基板本体７０は、前記実施形態における透明基板３ａと同様のもので、必要に応じ、各サブ画素３５に対応し、あるいは各画素に対応してカラーフィルタが設けられたものである。
電気泳動層３３は、前記実施形態と同様に、多数のマイクロカプセル４が密に配置されてなる構成となっている。
【００９５】
次に、以上のような構成の表示装置３０の動作について説明する。
まず、通常の画像表示方法について説明する。画像表示領域の外部に設けられた駆動回路（制御部）により走査線４６から走査信号を入力すると、選択スイッチング素子４２が一定期間だけオン状態となる。そして、オン状態となった選択スイッチング素子４２に画像信号が入力されることで、画素電極４１に画像信号が書き込まれる。書き込まれた画像信号は、画素電極４１と共通電極４９との間で保持される。そのため、例えば画素電極４１が正、共通電極４９が負となるような画像信号を入力すると、画素電極４１と共通電極４９との間に配置された電気泳動層３３を構成して正に帯電している黒色の電気泳動粒子５２が共通電極４９に移動する。これにより、画素領域１５の黒表示が行われる。以上のようにして、通常の画像表示を行う。
【００９６】
このとき、電気泳動層３３が表示の保持性を有しているため、画素領域１５の表示状態は保持される。したがって、一度所望の表示を行えば他の表示を行うまで電力を供給する必要がなく、再び信号が供給されるまで表示状態が保持される。また、画素電極４１に入力された画像信号は、保持容量２４で保持される。なお、画素電極４１と共通電極４９との間に逆の電圧、すなわち画素電極４１が負、共通電極４９が正となるような信号を入力することで、画像の表示状態がキャンセルされる。
【００９７】
次に、通常の画像表示のほかに下線やメモなどの直接入力による他の画像表示方法について説明する。透明基板３２側から例えばペンなどにより画素領域（サブ画素１５）に圧力を加えると、圧電強誘電体膜６４に圧電変換による電荷が発生する。これにより、外部入力スイッチ４３が一定期間だけオン状態となる。そして、オン状態となった外部入力スイッチ４３に選択線８０から信号が入力されることで、画素電極４１に信号が書き込まれる。これにより、圧力が加えられたサブ画素３５の黒表示が行われる。以上のようにして、直接入力による他の画像表示を行う。
【００９８】
なお、この実施形態においても、選択線８０に接続する選択スイッチを適宜に選択・オンすることにより、外部入力による書き込みの階調を設定することができる。
【００９９】
続いて、サブ画素３５の画像の読み取り方法について説明する。容量線４８からパルス信号である読出信号を保持容量４４に向けて入力すると、入力した信号は、保持容量４４及び選択スイッチング素子４２を経てデータ線４５から外部に出力される。このとき、読出信号の入力に合わせて走査線４６から選択スイッチング素子４２に走査信号を入力することで、読出信号を入力したサブ画素３５に設けられた選択スイッチング素子４２をオン状態とする。ここで、保持容量４４で保持されている電荷量（分極の向き）に応じて、出力される読出信号の強度が変化する。以上のようにして、サブ画素３５の表示状態を外部から読み出すことができる。
【０１００】
このような構成の表示装置にあっては、特に外部入力スイッチ４３を構成する圧電体膜と保持容量４４を構成する強誘電体膜として圧電強誘電体膜６４を用いることで、これらを同一工程で形成することができる。また、圧電強誘電体膜６４を有機材料で構成することで、安価な液相法を適用できて製造コストの削減が図れると共に、無機材料で構成することと比較して低温プロセスを用いることができる。
【０１０１】
次に、本発明の電子ペーパーを説明する。
図１２は、本発明の電子ペーパーの一態様を示す斜視図である。この電子ペーパー１１０は、前記表示装置からなる表示ユニット１と、本体部１１１と、操作部１１２などから構成されたものである。
電子ペーパー１１０は、内蔵する記憶部のデータなどを表示ユニット１に表示するとともに、当該データが表示された状態で、ペン１１３により所望の内容を加筆することが可能な、いわゆる「電子お絵かきボード」である。また、操作部１１２には、前述のオールクリアボタンや、部分消去ボタンが含まれている。
このような電子ペーパー１１０は、営業マンが少人数の商談において商品説明をする際に用いるのに好適であり、例えば、商品のカタログが表示されている状態で、商品のアッピールポイントを強調しながら説明することができる。
【０１０２】
図１３は、本発明における異なる態様の電子ペーパー１２０を示す図である。電子ペーパー１２０は、前記表示装置１の基板２ａを可撓性材料によって構成した表示ユニット１３１と、当該表示ユニットと同等の柔軟性を有する本体部１２１と、複数のメンブレンスイッチから構成された操作部１２２などから構成されている。なお、ポリオレフィン系樹脂フィルムなどの可撓性材料によって基板２ａを構成するためには、例えば、本出願人による特開平１０−１２５９２９号公報や、特開平１０−１２５９３１号公報などに記載されている技術を好適に用いることができる。
【０１０３】
操作部１２２には、前述のオールクリアボタンや、部分消去ボタンなどが含まれており、当該ボタン部分をペン１１３や、指で押すことにより希望する機能を実現することができる。また、複数のボタンは、外部入力スイッチ７によって形成しても良い。この場合、表示ユニット１３１の外周部に前述したプロセスにより、必用な数量の外部入力スイッチ７を形成する。
電子ペーパー１２０の態様は、紙に近いものであり、例えば、１ｍｍ以下の厚さに構成することができる。このため、軽量で持ち易く、例えば、薄手のペーパフォルダによって持ち歩き、必要な場面で取り出して、その場で要点をマーキングしながら説明するなど、使い勝手に優れている。
【０１０４】
このような電子ペーパー１１０、１２０によれば、前述したように直接入力による書き込みが可能であり、また、低消費電力化、大面積化への対応が可能になり、さらに、書き込みペンとして、電源等を必要としない、単なる加圧が可能なペンを用いることが可能になる。
なお、本発明の表示装置の応用としては、前記電子ペーパー以外にも、例えば電子ノートや電子ブック、パーソナルコンピュータ、携帯電話などの、表示部を備えた機器等を挙げることができる。
【０１０５】
また、本発明の表示装置は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。例えば、前記実施形態では、マイクロカプセル４の保護等を目的として透明基板３の外面に保護フィルム１９を貼着したが、本発明はこれに限定されることなく、透明基板３の強度が十分であれば、保護フィルム１９の貼着を省略することもできる。
また、前記実施形態では電気泳動分散液を封入してなるマイクロカプセル４を用いたが、マイクロカプセル４を用いることなく、電気泳動分散液を直接基板間に挟持し、封止するようにしてもよい。
【０１０６】
また、前記実施形態では、表示装置の各画素を構成する表示素子が電気泳動素子である例を示したが、特に表示の保持性を有するものであれば、電気泳動素子以外の表示素子を用いた表示装置にも適用可能である。例えば、コレステリック液晶を用いた液晶素子からなる表示装置や、酸化還元反応を用いたエレクトロクロミック素子からなる表示装置、さらには、異なる二つの色を有する粒子を反転させることで表示を行う素子からなる表示装置などにも、本発明を適用することができる。
【０１０７】
また、選択スイッチ９０（９０ａ、９０ｂ、９０ｃ）としては、前記したように機械スイッチ部のみから形成するのに代えて、例えば、図１４に示すように、画素領域における選択スイッチング素子５等と同様に作り込んでもよい。すなわち、接続配線８５にＴＦＴ素子部８７のソース側とドレイン側とを接続するとともに、これらソース側とドレイン側との間を機械スイッチ８９で接続してもよい。このように構成することで、機械スイッチ８９によって選択スイッチ９０をオンオフ動作させるのとは別に、ＴＦＴ素子部８７によって電気的に選択スイッチ９０をオンオフ動作させることもできるようになる。
【０１０８】
また、画素５０を構成するサブ画素の数については、三つに限定されることなく、二つあるいは四つ以上のいずれにしてもよい。その場合、選択線、選択スイッチの数についても、もちろんサブ画素の数に対応して変更される。
さらに、選択スイッチング素子としてＴＦＴ素子を用いているが、画素電極をスイッチング制御する素子であれば、ＴＦＤ（Thin Film Diode：薄膜ダイオード）など他の素子であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の表示装置の第１実施形態の、概略構成を示す要部断面図図である。
【図２】（ａ）は要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線要部断面図である。
【図３】図１、図２に示した表示装置の等価回路図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は図１に示した表示装置の製造工程説明図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は図１に示した表示装置の製造工程説明図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は図１に示した表示装置の製造工程説明図である。
【図７】本発明の表示装置の第２実施形態の、等価回路図である。
【図８】本発明の表示装置の第３実施形態の、模式断面図である。
【図９】図１０に示した表示装置の等価回路図である。
【図１０】画素領域を示す要部平面図である。
【図１１】（ａ）は図１０のＡ−Ａ’矢視断面図、（ｂ）は図１０のＢ−Ｂ’矢視断面図である。
【図１２】本発明の電子ペーパーの概略構成を示す斜視図である。
【図１３】本発明の異なる態様の電子ペーパーの概略構成を示す斜視図である。
【図１４】選択スイッチの別の例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１…表示装置、２、３１…素子基板、３、３２…透明基板、４…マイクロカプセル、５、４２…選択スイッチング素子、６、４１…画素電極、７、４３…外部入力スイッチ、１６…空隙部、１７、４９…共通電極、１９、３４…保護フィルム、３５…サブ画素、５０…画素、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ…サブ画素、４６、５１…走査線、４５、５２…データ線、４８、５３…容量線、８０…選択線、８０ａ…第１選択線、８０ｂ…第２選択線、８０ｃ…第３選択線、９０…選択スイッチ、９０ａ…第１選択スイッチ、９０ｂ…第２選択スイッチ、９０ｃ…第３選択スイッチ、９０ｄ…第４選択スイッチ、１１０、１２０…電子ペーパー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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