(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、表示装置及び電子ペーパーを提供することにある。【解決手段】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、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、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。【選択図】図２
2008292652.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、
前記複数の画素のそれぞれには、データ線に接続され対応する画素を選択するための選択スイッチング素子が設けられており、
前記複数の画素のうち少なくとも１つには、
一端が電源線に接続されると共に他端が前記選択スイッチング素子のゲート電極に接続され、外部からの入力動作に感応して前記電源線からの信号を自身と同一の画素に対応する前記選択スイッチング素子に供給する外部入力スイッチと、
前記走査線と前記ゲート電極との間において前記外部入力スイッチと電気的に並列して接続され、前記走査線から前記ゲート電極の方向へ電流を整流する整流素子と
が設けられている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記外部入力スイッチが、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に記載の表示装置。
【請求項３】
前記感圧スイッチング素子が、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２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記表示装置が、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１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のうち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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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とされる場合には、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た。
【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】
【０００６】
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。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、低消費電力化が可能で、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をすることができる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】
【０００８】
上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、前記複数の画素のそれぞれには、データ線に接続され対応する画素を選択するための選択スイッチング素子が設けられており、前記複数の画素のうち少なくとも１つには、一端が電源線に接続されると共に他端が前記選択スイッチング素子のゲート電極に接続され、外部からの入力動作に感応して前記電源線からの信号を自身と同一の画素に対応する前記選択スイッチング素子に供給する外部入力スイッチと、前記走査線と前記ゲート電極との間において前記外部入力スイッチと電気的に並列して接続され、前記走査線から前記ゲート電極の方向へ電流を整流する整流素子とが設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、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、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、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、電源線からの信号を選択スイッチング素子に供給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。さらに、外部入力スイッチが複数の画素のうち少なくとも１つに対して設けられていることとしたので、表示装置の全体に亘って外部入力を可能とする構成にすることもできるし、表示装置の一部の領域のみにおいて外部入力させる構成にすることもできる。  
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画素への電荷のチャージ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、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、走査線とゲート電極との間に外部入力スイッチに電気的に並列して接続され、走査線からゲート電極の方向へ電流を整流する整流素子が設けられているので、外部入力スイッチからの信号がゲート電極から走査線の方向に供給されるのを防ぐことができる。
【００１０】
上記の表示装置は、前記外部入力スイッチが、感圧スイッチング素子であることを特徴とする。  
本発明によれば、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。
【００１１】
上記の表示装置は、前記感圧スイッチング素子が、マイクロ電気機械スイッチであることを特徴とする。  
本発明によれば、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】
上記の表示装置は、前記表示装置が、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。  
本発明によれば、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。
【００１３】
本発明に係る電子ペーパーは、上記の表示装置からなることを特徴とする。  
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】
【００１４】
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。
【００１５】
［第１実施形態］  
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（ａ）及び図３（ｂ）は、表示装置１の回路図である。図３（ａ）は表示装置１の等価回路図を示している。図３（ａ）中において符号５０は単一の画素を示し、符号５は、前記画素５０を選択するための選択スイッチング素子である。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。選択スイッチング素子５のゲート電極は、整流素子６０を介して走査線５１に接続されている。この整流素子６０は、走査線５１からゲート電極の方向に電流を整流する。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。
【００１７】
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、整流素子６０と並列に、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、一端が電源線６１に接続されると共に他端が選択スイッチング素子５のゲート電極に接続されており、電源線６１とゲート電極との間の接続のオンオフをなすものである。
【００２０】
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の基板２ａの内面に、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。
【００２１】
また、この素子基板２には、整流素子６０と、当該整流素子６０に電気的に並列に設けられた外部入力スイッチ７とが設けられている。  
整流素子６０は、前記の下地絶縁膜８の上に設けられた半導体膜６９と、この半導体膜６９上にゲート絶縁層７０を介して設けられたゲート電極とを有して構成された素子である。この整流素子６０は、外見上はトランジスタと同様の構成になっているが（図３（ｂ）参照）、ゲート電極とソース領域とが共に走査線５１に接続されているため、電気的にはダイオードなどの整流素子と同様の電気的特性を示すようになっている（図３（ａ）参照）。半導体膜６９のソース領域（図示せず）は接続電極７１を介して上述した走査線５１に接続されており、半導体膜６９のドレイン領域（図示せず）は外部入力スイッチ７に接続されている。
【００２２】
外部入力スイッチ７は、第２層間絶縁膜１５に形成されており、上部電極７ａと、下部電極７ｂと、空隙部１６とを有した感圧型の機械スイッチである。上部電極７ａ、下部電極７ｂ及び空隙部１６は、それぞれ平面視で重なる位置に配置されている。上部電極７ａは、上述の電源線６１に接続されている。下部電極７ｂは、半導体膜６９のドレイン領域及び選択スイッチング素子５に接続されている。空隙部１６の一部は、上部電極７ａの外側に開口したものとなっている（図２（ａ）参照）。
【００２３】
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上に位置する上部電極７ａが凹み、空隙部１６内に露出する下部電極７ｂに接触するようになっている。このように、空隙部１６の直上に位置する上部電極７ａの一部が、入力部として機能する感圧部となっている。上部電極７ａと下部電極７ｂとが接触した状態では、これらの間が導通し、電源線６１が下部電極７ｂに導通することになり、電源線６１からの信号が下部電極７ｂに供給されるようになっている。したがって、下部電極７ｂには、走査線５１からの走査信号と、電源線６１からの信号とが供給されるようになっている。
【００２４】
空隙部１６の幅と深さとの関係について、図１に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た構成が示されているが、実際には、上部電極７ａの僅かな撓みにより、撓んだ上部電極７ａが下部電極７ｂと接触するように、その深さが浅く形成されている。
【００２５】
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上にゲート絶縁層１０を介して設けられたゲート電極１１と、半導体膜９のソース領域（図示せず）に接続するソース電極１２と、半導体膜９のドレイン領域（図示せず）に接続するドレイン電極１３とを有して構成されたものである。
【００２６】
ゲート電極１１は、前記したように下部電極７ｂに接続されており、ソース電極１２は、データ線５２に接続されている。ドレイン電極１３は、画素電極６に接続されている。画素電極６に平面視で重なる領域には、容量線５３に接続された容量素子５４が設けられている（図２（ａ）参照）。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、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が形成されている。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を介して該第１層間絶縁膜１４上に引き出されている。ドレイン電極１３は、該ソース電極１２と同様に、コンタクトホールを介して該第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。
【００２８】
第１層間絶縁膜１４上には、ソース電極１２、ドレイン電極１３を覆うように第２層間絶縁膜１５が形成されている。第２層間絶縁膜１５上には、画素電極６及び上記の上部電極７ａが設けられている。画素電極６と上記の上部電極７ａとは同一層に形成されてはいるが、一体的に設けられてはいない。画素電極６と上部電極７ａとの間は、選択スイッチング素子５及び下部電極７ｂを介して接続されるようになっている。
【００２９】
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されるものではなく、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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及び上部電極７ａ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上及び上部電極７ａ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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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、
ｈ＜Ｗ２／８ｒ
を満たすようにして設計される。
【００４３】
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。
【００４４】
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と保護フィルム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。
【００４５】
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に駆動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。
【００４６】
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及び半導体膜６９を形成する。この半導体膜９及び半導体膜６９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及び半導体膜６９を得る。
【００４７】
次に、図４（ｂ）に示すように、半導体膜９及び半導体膜６９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と、走査線５１と、容量線５３とを形成する。次いで、ゲート電極１１及び走査線５１をそれぞれマスクにして半導体膜９及び半導体膜６９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。
【００４８】
次いで、図４（ｃ）に示すように、半導体膜９、半導体膜６９、ゲート電極１１、走査線５１及び容量線５３を覆うようにＳｉＯ２等からなる第１層間絶縁膜１４を形成すると共に、半導体膜９及び半導体膜６９のソース領域及びドレイン領域に通じる貫通孔２０と、ゲート電極１１に通じる貫通孔２１とを当該第１層間絶縁膜１４に形成する。
【００４９】
次いで、この貫通孔２０及び貫通孔２１を埋め込むようにＡｌ等からなる導電膜を形成し、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）に示すように接続電極７１と、下部電極７ｂと、ソース電極１２を含むデータ線５２と、ドレイン電極１３とを形成する。
【００５０】
次いで、これらの表面を覆うように、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）に示すように下部電極７ｂの直上に空隙部１６を形成する。これにより、空隙部１６の底部に下部電極７ｂを露出させる。
【００５１】
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、上部電極７ａ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２２を形成する。
【００５２】
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２２を除去し、空隙部１６内にのみ犠牲層２２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）に示すようにドレイン電極１３に通じる貫通孔２３を形成する。
【００５３】
なお、犠牲層２２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２２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。
【００５４】
次いで、この貫通孔２３を埋め込むように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及び上部電極７ａを形成する。この画素電極６及び上部電極７ａ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、上部電極７ａも空隙部１６内に容易に撓んで下部電極７ｂ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、下部電極７ｂ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上部電極７ａ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。なお、上部電極７ａについては、図６（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２２が外側に露出するように形成する。
【００５５】
次いで、空隙部１６内の犠牲層２２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２２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。
【００５６】
なお、このようなエッチングによる犠牲層２２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２２の面積を大きくする目的で、空隙部１６上に位置する上部電極７ａ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２２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２２の除去に要する時間を短縮することができる。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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・上部電極７ａ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。
【００６０】
次に、この表示装置１による表示方法について説明する。  
図１に戻って、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。
【００６１】
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、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。
【００６２】
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、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。また、電気泳動素子自体の保持性に加えて、容量素子５４によっても表示が保持される。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
このようにして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。
【００６７】
すなわち、書き込みによる押圧がなされた画素５０では、外部入力スイッチ７を構成する空隙部１６上の上部電極７ａがその押圧力を受け、空隙部１６内に撓んで下部電極７ｂに接触し、両者の間が導通する。すると、電源線６１からの信号が上部電極７ａ及び下部電極７ｂを介して選択スイッチング素子５のゲート電極１１に供給される。ゲート電極１１に電源線６１からの信号が供給されることによって、半導体膜６９のソース側からドレイン側へデータ線５２からの信号が供給され、当該信号が画素電極６に供給される。このため、画素５０が黒色の表示をなすようになる。よって、前記の通常表示機能による表示とは別に、直接入力による新たな表示がなされるようになる。なお、書込を行う場合、データ線５２には、表示用の信号ではなく書き込み用の信号が供給されるようにしておく。
【００６８】
さらに、例えば、多数の画素から表示面全体で考えた場合に、例えば、文字等を表示している領域の余白部分が白色を表示しているときに、余白部分に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。
【００６９】
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）を表現することができる。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。
【００７０】
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。
【００７１】
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、部分消去の効率が良くなる。
【００７２】
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し、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ことができる。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、感圧式のマイクロ電気機械スイッチによって、例えば、表示領域の隅に形成することができる。
【００７３】
このように、本実施形態によれば、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。
【００７４】
また、各画素５０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。
【００７５】
また、外部入力スイッチ７が、電源線６１からの信号を同一の画素５０に設けられた選択スイッチング素子５に供給するようになっており、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。さらに、外部入力スイッチ７が複数の画素のうち少なくとも１つに対して設けられていることとしたので、表示装置１の全体に亘って外部入力を可能とする構成にすることもできるし、表示装置１の一部の領域のみにおいて外部入力させる構成にすることもできる。
【００７６】
［第２実施形態］  
次に、本発明の第２実施形態に係る電子ペーパーを説明する。  
図７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、上記の表示装置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。
【００７７】
電子ペーパー１１０は、内蔵する記憶部のデータなどを表示装置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。
【００７８】
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。
【００７９】
図８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装置１３１と、当該表示装置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や、特開平１０−１２５９３１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。
【００８０】
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、表示装置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。
【００８１】
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。
【００８２】
このような電子ペーパー１１０、電子ペーパー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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
また、前記実施形態では、外部入力スイッチ７の上部電極７ａが電源線６１に接続され、整流素子６０のソース領域が走査線５１に接続された例を示したが、これに限られることは無い。例えば、上部電極７ａと整流素子６０のソース領域とを共通の電源線に接続する構成であっても構わない。これにより、表示装置１の回路を簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表示装置の概略構成を示す要部断面図である。
【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】（ａ）（ｂ）は、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】本発明の第２実施形態に係る電子ペーパーの概略構成を示す斜視図である。
【図８】電子ペーパーの他の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８９】
１…表示装置  ２…素子基板  ３…透明基板  ４…マイクロカプセル  ５…選択スイッチング素子  ６…画素電極  ７…外部入力スイッチ  ７ａ…上部電極  ７ｂ…下部電極  １６…空隙部  ５０…画素  ６０…整流素子  ６１…電源線  １１０、１２０…電子ペーパー
【図１】
2008292652.tif 000003
【図２】
2008292652.tif 000004
【図３】
2008292652.tif 000005
【図４】
2008292652.tif 000006
【図５】
2008292652.tif 000007
【図６】
2008292652.tif 000008
【図７】
2008292652.tif 000009
【図８】
2008292652.tif 000010