(57)【要約】【課題】高コントラストで明るく、消費電力の低い反射型のカラー表示が得られる表示素子とその製造方法、およびそれを用いた表示装置を提供すること。【解決手段】第一の色を呈する状態と第二の色を呈する状態とが可逆的に変化し、該第二の色を呈する部分が空間的に配設された三原色からなる表示要素と、空間的に配設された三原色からなるカラーフィルタとを具備することを特徴とする表示素子など。【選択図】        図１３
2004163773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の色を呈する状態と第二の色を呈する状態とが可逆的に変化し、該第二の色を呈する部分が空間的に配設された三原色からなる表示要素と、空間的に配設された三原色からなるカラーフィルタとを具備することを特徴とする表示素子。
【請求項２】
表示要素の第二の色を呈する部分を構成する三原色の配列面と、カラーフィルタを構成する三原色の配列面とが概略平行であって、かつ両者の相対する位置の色が異なることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項３】
表示要素の第二の色を呈する部分を構成する三原色の配列面と、カラーフィルタを構成する三原色の配列面とが概略平行であって、かつ一方の三原色の一色に対して他方の三原色の二色が相対していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示素子。
【請求項４】
カラーフィルタを構成する三原色が減法混色の三原色であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項５】
第一の色が散乱体による拡散反射色であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項６】
表示要素が、第一の色を呈する粒子を第二の色を呈する着色分散媒中に分散した分散液からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項７】
表示要素が、第一の色を呈する粒子と第二の色を呈する粒子とを透明分散媒中に分散した分散液からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項８】
前記分散液がマイクロカプセルに封入されていることを特徴とする請求項６または７に記載の表示素子。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の表示素子を製造する方法であって、異なる第二の色毎にマイクロカプセルを作製した後、該マイクロカプセルを異なる第二の色毎にカラーフィルタを具備する基板上の異なる位置に配列することを特徴とする表示素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の表示素子を製造する方法であって、異なる第二の色毎にマイクロカプセルを作製し、該マイクロカプセルを異なる第二の色毎に基板上の異なる位置に配列した後、カラーフィルタもしくはカラーフィルタを具備する他の基板を重ね合わせることを特徴とする表示素子の製造方法。
【請求項１１】
電極を備えた一対の基板間に請求項１乃至８のいずれか１項に記載の表示素子が配され、該表示素子を構成する表示要素は異なる第二の色毎に独立に駆動できることを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
電極を備えた一対の基板間に表示要素を構成する三原色を画素単位として、複数の表示素子が配され、各表示要素は画素単位毎に独立に駆動できるものであることを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の表示装置において、異なる第二の色毎および画素単位毎に表示要素を駆動する手段として、第二の色毎に電極を介して表示要素に接続されたスイッチング素子を具備することを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
スイッチング素子が薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１３に記載の表示装置。
【請求項１５】
少なくとも薄膜トランジスタを構成する半導体層が有機物からなることを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表示素子、特に反射型カラー表示素子とその製造方法、およびそれを用いた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
低消費電力化、あるいは目への負担軽減などの観点から反射型表示装置への期待が高まっている。そのひとつとして電気泳動表示装置が知られており、液晶表示装置等に比べ、明るく視野角依存性のない表示が得られ、電源を切っても表示が保持される表示メモリー性を有する等の特長がある。図１に電気泳動表示装置の一例の断面図を示す。１および２はガラス等の透明基板とその一方面に所要のパターンで形成された透明電極であって、対向配置されたこれらの一組の透明電極２の間には、着色した分散媒中に分散媒の色とは異なる色を有する複数の泳動粒子を分散させた分散液３を封入してある。泳動粒子は分散媒中で表面に電荷を帯びており、透明電極２の一方に泳動粒子の電荷と逆向きの電圧を与えた場合には泳動粒子がそちらに堆積して泳動粒子の色が観測され、泳動粒子の電荷と同じ向きの電圧を与えた場合には泳動粒子は反対側に移動するため分散媒の色が観測される。これにより表示を行うことができる。ここで、分散液３を単に両電極２間に封入する構造では、泳動粒子の凝集や付着現象によって表示ムラを発生することがあるので、両電極２間にメッシュ状あるいは多孔質状の有孔スペーサ４を配置することにより、分散液３を不連続に分割し、表示動作の安定化を図る工夫がなされている。しかし、このような構造の場合分散液の一様な封入処理が困難である、あるいは封入時に分散液の特性が変化して再現性を得るのが困難であるといった問題があった。特許文献１には分散液を封入した多数のマイクロカプセルを形成し、これらを電極板間に配装した構成とすることにより上記問題点を解決している。また特許文献３、特許文献４および特許文献５の表示媒体、表示装置などの電気泳動を利用した発明も知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２５５１７８３号公報
【特許文献２】
特開２０００−３５５９８号公報
【特許文献３】
特開２００１−１８８２６９号公報
【特許文献４】
特開２００１−２４２８０６号公報
【特許文献５】
特開２００２−２１４６５１号公報
【非特許文献１】
「ＳＯＣＩＥＴＹ  ＦＯＲ  ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ２００２  ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ  ＳＹＭＰＯＳＩＵＭＤＩＧＥＳＴ  ＯＦ  ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ  ＰＡＰＥＲ・Ｖｏｌｕｍｅ  ＸＸＸＩＩＩ  」，ＳＯＣＩＥＴＹ  ＦＯＲ  ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ  ＤＩＳＰＬＡＹ（ＳＩＤ  ），２００２年５月２０日（ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ  開催期間：５月２０日〜２４日），ｐ．１３７４−１３７７  ，Ｆｉｇｕｒｅ    ２
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これらの表示装置は基本的にモノクロ表示を行うものであるが、特許文献２にはフルカラー表示が可能な方式が提案されている。図２は特許文献２に記載された表示パネルの構成を示す図である。表示パネル１０は、第１の電極１２が形成された下面基板１１と、第２の電極１３が形成された上面基板１４とが、電極が対向するように配置され、さらにその間に、各々分散媒がシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）に着色された３種類のマイクロカプセル２１、２２、２３が所定の配列で配置されている。近接させて配置された、分散媒が各々三原色に着色された３個のマイクロカプセルを１画素分の表示部とし、これら各マイクロカプセルの呈示色を各々独立に制御することによってフルカラー表示が可能となる。図３はひとつのマイクロカプセルにおいて外部から電界を印加した時の状態を、シアンのマイクロカプセル２１を例にして示したものである。マイクロカプセル中にはシアンで染色された分散媒２４とともに、負に帯電した白色顔料粒子２７が封入されている。電界方向が上向き（Ａ）の時には白色顔料粒子２７が下方に移動し、上面からはシアン色が観察され、電界方向が下向き（Ｂ）の時には白色顔料粒子２７が上方に移動し、上面からは白色が観察される。この方式では明るい白色は得られるが、着色濃度が不足するため、充分なコントラストが得られないという問題がある。
【０００５】
他方、液晶表示装置等で採用されているものと同様のカラーフィルタを用いた方式も提案されている。図４は非特許文献１に掲載された表示装置の断面図を示すものである。帯電極性の異なる白色粒子と黒色粒子を含む分散媒を封入したマイクロカプセル３１がカラーフィルタアレイ基板３２と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ基板３３の間に配置されている。近接する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）三原色のカラーフィルタを１画素分の表示部とし、その下に配されたマイクロカプセル内の粒子位置を各々独立に制御することによってフルカラー表示が可能となる。この方式では黒色濃度を高くできるが、カラーフィルタの吸収によって表示が暗くなるという問題がある。
いずれにしても、従来技術では高コントラストで明るい反射型のカラー表示を得ることは困難であった。
【０００６】
本発明では上記問題点を解決し、高コントラストで明るく、消費電力の低い反射型のカラー表示が得られる表示素子とその製造方法、およびそれを用いた表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、第一の色を呈する状態と第二の色を呈する状態とが可逆的に変化し、該第二の色を呈する部分が空間的に配設された三原色からなる表示要素と、空間的に配設された三原色からなるカラーフィルタとを具備することを特徴とする表示素子である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、表示要素の第二の色を呈する部分を構成する三原色の配列面と、カラーフィルタを構成する三原色の配列面とが概略平行であって、かつ両者の相対する位置の色が異なることを特徴とする請求項１に記載の表示素子である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、表示要素の第二の色を呈する部分を構成する三原色の配列面と、カラーフィルタを構成する三原色の配列面とが概略平行であって、かつ一方の三原色の一色に対して他方の三原色の二色が相対していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示素子である。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、カラーフィルタを構成する三原色が減法混色の三原色であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示素子である。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、第一の色が散乱体による拡散反射色であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示素子である。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、表示要素が、第一の色を呈する粒子を第二の色を呈する着色分散媒中に分散した分散液からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示素子である。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、表示要素が、第一の色を呈する粒子と第二の色を呈する粒子とを透明分散媒中に分散した分散液からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示素子である。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、前記分散液がマイクロカプセルに封入されていることを特徴とする請求項６または７に記載の表示素子である。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の表示素子を製造する方法であって、異なる第二の色毎にマイクロカプセルを作製した後、該マイクロカプセルを異なる第二の色毎にカラーフィルタを具備する基板上の異なる位置に配列することを特徴とする表示素子の製造方法である。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の表示素子を製造する方法であって、異なる第二の色毎にマイクロカプセルを作製し、該マイクロカプセルを異なる第二の色毎に基板上の異なる位置に配列した後、カラーフィルタもしくはカラーフィルタを具備する他の基板を重ね合わせることを特徴とする表示素子の製造方法である。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、電極を備えた一対の基板間に請求項１乃至８のいずれか１項に記載の表示素子が配され、該表示素子を構成する表示要素は異なる第二の色毎に独立に駆動できることを特徴とする表示装置である。
【００１８】
請求項１２に記載の発明は、電極を備えた一対の基板間に表示要素を構成する三原色を画素単位として、複数の表示素子が配され、各表示要素は画素単位毎に独立に駆動できるものであることを特徴とする請求項１１に記載の表示装置である。
【００１９】
請求項１３に記載の発明は、請求項１１または１２に記載の表示装置において、異なる第二の色毎および画素単位毎に表示要素を駆動する手段として、第二の色毎に電極を介して表示要素に接続されたスイッチング素子を具備することを特徴とする表示装置である。
【００２０】
請求項１４に記載の発明は、スイッチング素子が薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１３に記載の表示装置である。
【００２１】
請求項１５に記載の発明は、少なくとも薄膜トランジスタを構成する半導体層が有機物からなることを特徴とする請求項１４に記載の表示装置である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（請求項１、２）
本発明の特徴は、第一の色を呈する状態と第二の色を呈する状態とが可逆的に変化し、該第二の色を呈する部分が空間的に配設された三原色からなる表示要素と、空間的に配設された三原色からなるカラーフィルタとを具備することを特徴とする表示素子にある。
さらには、上記表示素子において、表示要素の第二の色を呈する部分を構成する三原色の配列面と、カラーフィルタを構成する三原色の配列面とが概略平行であって、かつ両者の相対する位置の色が異なることを特徴とする表示素子にある。
【００２３】
これらの構成による表示素子の表示状態について、従来技術と対比しながら説明する。説明には単純化したモデル図を用いており、実際の表示素子の具体的な構造は後に詳述する。図５は従来の表示素子の表示状態を示すモデル図で、特許文献２に記載された構成をモデル化したものである。白色粒子からなる層をＷ、シアンに着色された分散媒からなる層をＣ、マゼンタに着色された分散媒からなる層をＭ、イエローに着色された分散媒からなる層をＹと表記した。（ａ）は白色表示の場合で三箇所のＷ層が全て上層にある。Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色からなる光が入射した時、Ｗ層では全ての色を反射するので、反射光量として入射光量にＷ層での反射率を乗じた値が得られ、明るい白色表示となる。ここでは基準値として３（ｒ＋ｇ＋ｂ）と表記する。（ｂ）は赤色表示の場合でＣ層は下層、Ｍ層とＹ層は上層にある。Ｍ層ではＧの光、Ｙ層ではＢの光が吸収され、それ以外の色が下層のＷ層で反射され、上面から取り出される。この時、反射光量としてｒ＋２（ｒ＋ｇ＋ｂ）の値が得られる。色調としては赤色であるが、白色が混入するため着色濃度は低くなる。他の表示色の場合も全く同様である。（ｃ）は黒色表示の場合でＣ層、Ｍ層、Ｙ層が全て上層にある。Ｃ層ではＲの光、Ｍ層ではＧの光、Ｙ層ではＢの光が吸収され、それ以外の色が下層のＷ層で反射され、上面から取り出される。この時、反射光量として２（ｒ＋ｇ＋ｂ）の値が得られる。特定の色は表示されないが、反射光量が白色表示の約２／３あるため黒色というよりは灰色表示となる。
【００２４】
以上のように特許文献２に記載の方式では明るい白色表示は可能であるが、各色の着色濃度及び黒色濃度が低く、高コントラストを得ることができない。
【００２５】
図６は従来の他の表示素子の表示状態を示すモデル図で、非特許文献１に記載された構成をモデル化したものである。白色粒子からなる層をＷ、黒色粒子からなる層をＢｋ、赤色のカラーフィルタ層をＲ、緑色のカラーフィルタ層をＧ、青色のカラーフィルタ層をＢと表記した。（ａ）は白色表示の場合で三箇所のＷ層が全て上層にある。Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色からなる光が入射した時、Ｒのカラーフィルタ層ではＲの光、Ｇのカラーフィルタ層ではＧの光、Ｂのカラーフィルタ層ではＢの光のみが通過し、Ｗ層で反射され、上面から取り出される。この時、反射光量としてｒ＋ｇ＋ｂの値が得られるが、この大きさは図５（ａ）の場合の約１／３であり、暗い白色表示となる。（ｂ）は赤色表示の場合でＲのカラーフィルター層の部分のみ、Ｗ層が上層にあり、他はＢｋ層が上層にある。
【００２６】
Ｒのカラーフィルタ層を通過した光はＷ層で反射されるが、Ｇのカラーフィルタ層及びＢのカラーフィルタ層を通過した光はＢｋ層で吸収される。この時、反射光量としてｒの値が得られる。純粋な赤色であるが、光量が少ないため暗い表示となる。（ｃ）は黒色表示の場合で三箇所のＢｋ層が全て上層にある。カラーフィルタを通過した全ての光はＢｋ層で吸収されるため、反射光量はほぼ０であり、濃い黒色表示が得られる。
【００２７】
以上のように特許文献２に記載の方式では濃い黒色表示が得られるためコントラストは高くなるが、暗い表示となる。
【００２８】
図７は本発明の表示素子の表示状態を示すモデル図で、１０１は三原色からなるカラーフィルタで、この場合には減法混色の三原色であるマゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）からなる。１０２は表示要素で、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の三原色からなる第二の色を呈する部分１０３と第一の色を呈する部分１０４とからなる。
この説明では１０４は白色（Ｗ）を呈するものとするが、他の色であってもよい。また、上記三原色は加法混色の三原色であってもよい。１０１と１０３は相対する位置の色が異なっている。（ａ）は白色表示の場合で三箇所のＷ層が全て上層にある。Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色からなる光が入射した時、Ｍのカラーフィルタ層ではＲとＢの光、Ｙのカラーフィルタ層ではＲとＧの光、Ｃのカラーフィルタ層ではＧとＢの光が通過し、Ｗ層で反射され、上面から取り出される。この時、反射光量として２（ｒ＋ｇ＋ｂ）の値が得られる。この値は図５（ａ）よりは小さいが、図６（ａ）の場合の約２倍あり、明るい白色表示となる。（ｂ）は赤色表示の場合で、第二の色を呈する部分はＣ層は下層、Ｍ層とＹ層は上層にある。Ｍのカラーフィルタ層を通過した光はＷ層で反射され、Ｙのカラーフィルタ層を通過した光はさらに表示要素のＭ層を通過しＷ層で、Ｃのカラーフィルタ層を通過した光はさらに表示要素のＹ層を通過しＷ層で各々反射され、上面から取り出される。
【００２９】
この時、反射光量としてｒ＋（ｒ＋ｇ＋ｂ）の値が得られる。白色が混入するがその割合は図５（ｂ）より小さく、より純粋な赤色に近い表示となる。（ｃ）は黒色表示の場合で、表示要素はＣ層、Ｍ層、Ｙ層が全て上層にある。Ｍのカラーフィルタ層と表示要素のＣ層、Ｙのカラーフィルタ層と表示要素のＭ層、Ｃのカラーフィルタ層と表示要素のＹ層を通過した光は各々Ｗ層で反射され、上面から取り出される。この時、反射光量としてｒ＋ｇ＋ｂの値が得られる。この値は図６（ｃ）よりは大きいが、図５（ｃ）の場合の約半分であり、十分な黒色表示となる。
さらに、図８（赤色表示の例）に示すように、斜め方向からの入射光に対しても垂直方向に取り出される光の色純度が変化しないので、広角度の光が利用でき、明るい表示を得ることができる。
【００３０】
図９は比較例で、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の三原色からなるカラーフィルタ１０５と、黒色（Ｂｋ）を呈する層１０７と白色（Ｗ）を呈する層１０８からなる表示要素１０６から構成されている。（ａ）は赤色表示の場合でＣのカラーフィルタ層の部分はＢｋ層が上層、他の部分はＷ層が上層にある。この場合に上面から取り出される反射光量、色純度は図７（ｂ）と同じである。一方、斜め方向からの入射光に対しては（ｂ）に示すように反射光の色が変化してしまうことがわかる。
以上のように本発明では従来技術の欠点をカバーし、明るくコントラストの高いカラー表示を得ることができる。
【００３１】
（請求項３）
本発明の第二の特徴は、上記表示素子において表示要素の第二の色を呈する部分を構成する三原色の配列面と、カラーフィルタを構成する三原色の配列面とが概略平行であって、かつ一方の三原色の一色に対して他方の三原色の二色が相対していることを特徴とする表示素子にある。
【００３２】
図１０は本発明の他の表示素子の表示状態を示すモデル図である。構成要素は図７と同様であるが、表示要素を構成する三原色の一色に対してカラーフィルタを構成する三原色の二色が相対している。この例では各色の面積が等しく、相対する位置が各面積の１／２ずつずれるように配列している。図７で示した反射光量を基準として、表示要素を構成する三原色を１ユニットとして重なる面積毎に反射光量を積算すると、図１０（ａ）の白色表示では２（ｒ＋ｇ＋ｂ）、（ｂ）の赤色表示ではｒ＋（ｒ＋ｇ＋ｂ）、（ｃ）の黒色表示ではｒ＋ｇ＋ｂとなり、これらは図７の場合と同じ値である。相対する位置のずれが各面積の１／２以外の場合も、表示要素を構成する三原色を１ユニットとした反射光量の積算値は同じになる。このことはカラーフィルタと表示要素との位置合わせに高い精度が要求されないことを意味し、製造プロセスマージンが広くなる。
【００３３】
（請求項４）
上記表示素子において、カラーフィルタを構成する三原色が減法混色の三原色、すなわちシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）であることがより明るい表示が得られる点から好ましい。
【００３４】
（請求項５）
上記表示素子において、第一の色が散乱体による拡散反射色であることが視野角依存性のない明るい表示が得られる点から好ましい。散乱体による拡散反射色とは、例えば酸化チタン、酸化アルミニウム、硫酸バリウムなどの誘電体粒子の集合体や燒結体、液晶を高分子中に分散したものなど粒界が多数存在するような構造体からの反射光が呈する色を指し、入射光が白色であれば拡散反射色は実質的には白色となる。
【００３５】
（請求項６、７）
上記表示素子において、表示要素としては▲１▼液晶を高分子中に分散した高分子分散液晶層と、それに近接し電界の作用によって高分子分散液晶層が透明になった時に視認される第二の色を呈する層とからなるもの、▲２▼分子の配向によって着色状態と非着色状態を選択できる二色性色素とその配向を電界で制御する液晶を混合したゲスト・ホスト型液晶からなる第二の色を呈する層と、ゲスト・ホスト型液晶層が透明になった時に視認される第二の色を呈する層とからなるもの、等を用いることができるが、明るい表示が得られること及び表示メモリー性を有することから、特に消費電力の観点で、第一の色を呈する粒子を第二の色を呈する着色分散媒中に分散した分散液からなるものが好ましく使用される。第一の色を呈する粒子は着色分散媒中で帯電することにより、電界の作用で分散媒中における存在位置を変えることができ、それによって呈する色が変化する。
【００３６】
しかしながら、第一の色を呈する粒子を電界の作用によって一方に集めても、粒子の隙間に存在する着色分散媒を完全に排除することが困難な場合があり、その際第一の色に着色分散媒の色が混色することになり、特に第一の色が白色の時には表示の明るさが損なわれることになる。これを解決するために、表示要素として第一の色を呈する粒子と第二の色を呈する粒子とを透明分散媒中に分散した分散液からなるものを用いるのが好ましい。第一の色を呈する粒子と第二の色を呈する粒子とは透明分散媒中で互いに逆帯電することにより、電界の作用で分散媒中における存在位置を変えることができ、それによって呈する色が変化する。この場合一方に集められた粒子の隙間に存在する分散媒を完全に排除できなくてもそれが透明であるため、混色は生じない。したがって、特に第一の色が白色の時には明るい表示が可能となる。
【００３７】
（請求項８）
上記表示素子において、分散液がマイクロカプセルに封入されていることが製造の容易さから好ましい。
【００３８】
（請求項９）
上記表示素子の製造方法として、異なる第二の色毎にマイクロカプセルを作製した後、該マイクロカプセルを異なる第二の色毎にカラーフィルタを具備する基板上の異なる位置に配列する方法が好適に使用できる。カラーフィルタを具備する基板には必要に応じて各マイクロカプセルに電界を作用させるための電極が設けられる。また、必要に応じて電極を有する第二の基板をマイクロカプセルに近接して設けてもよい。マイクロカプセルの配列はバインダ樹脂とともに塗布することにより行うのが望ましい。
【００３９】
（実施形態１）
図１１に製造工程の一例を示す。（ａ）は白色粒子１１０とシアンに着色された分散媒１１１を含有するマイクロカプセル１０９、白色粒子１１０とマゼンタに着色された分散媒１１３を含有するマイクロカプセル１１２、白色粒子１１０とマゼンタに着色された分散媒１１５を含有するマイクロカプセル１１４を別々に作製する工程である。マイクロカプセルはコアセルベーション法、Ｉｎ−Ｓｉｔｕ  重合法、界面重合法等公知の方法で作製することができる。白色粒子としては、酸化チタンが特に好適に用いられ、必要に応じて表面処理あるいは他の材料との複合化等が施される。分散媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフテン系炭化水素等の芳香族炭化水素類、ヘキサン、シクロヘキサン、ケロシン、パラフィン系炭化水素等の脂肪族炭化水素類、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、トリクロロフルオロエチレン、臭化エチル等のハロゲン化炭（化水）素類、含フッ素エーテル化合物、含フッ素エステル化合物、シリコンオイル等の抵抗率（粘性抵抗）の高い有機溶媒を使用するのが好ましい。分散媒を着色するためには所望の吸収特性を有するアントラキノン類やアゾ化合物類等の油溶性染が用いられる。分散液中には分散安定化のために界面活性剤等を添加してもよい。（ｂ）は電極１１６及びマゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）からなるカラーフィルタ層１０１を有する基板１１７上にバインダ樹脂１１８とともにマイクロカプセル１０９、１１２及び１１４を塗布する工程を示す。マイクロカプセル１０９はカラーフィルタ層のマゼンタ、マイクロカプセル１１２はカラーフィルタ層のイエロー、マイクロカプセル１１４はカラーフィルタ層のシアンの上に配列される。この図では各色一個のマイクロカプセルが配列されているが、複数個であってもよい。（ｃ）はマイクロカプセルとバインダ樹脂からなる層に電極１１９を有する第二の基板１２０を接合する工程である。（ｂ）とは上下が反転している。バインダ樹脂としては、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂等公知のものが使用可能である。表示側となる基板１１７及び電極１１６は透明であるのが望ましい。
【００４０】
以上の工程により表示素子を製造することができる。この場合、カラーフィルタ上に直接マイクロカプセルを配列するので、上下基板の位置合わせは不用であり、簡便に製造することができる。
【００４１】
（請求項１０）
上記表示素子の他の製造方法として、異なる第二の色毎にマイクロカプセルを作製し、該マイクロカプセルを異なる第二の色毎に基板上の異なる位置に配列した後、カラーフィルタもしくはカラーフィルタを具備する他の基板を重ね合わせる方法が好適に使用できる。
各基板には必要に応じて各マイクロカプセルに電界を作用させるための電極が設けられる。
【００４２】
（実施形態２）
図１２に製造工程の一例を示す。マイクロカプセルの作製については図１１と同様であるので省略する。（ａ）は電極１１６を有する基板１１７上にバインダ樹脂１１８とともにマイクロカプセル１０９、１１２及び１１４を塗布する工程を示す。（ｂ）はマイクロカプセルとバインダ樹脂からなる層に電極１１９及びマゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）からなるカラーフィルタ層１０１を有する第二の基板１２０を接合する工程である。ここで、マイクロカプセルの一色に対して、カラーフィルタの二色が相対するようにしている。表示側となる基板１２０及び電極１１９は透明であるのが望ましい。
【００４３】
以上の工程により表示素子を製造することができる。この場合、カラーフィルタを駆動電極パターンと一致させる必要がないため、製造が容易となる。また、前述のようにマイクロカプセルの一色に対して、カラーフィルタの二色が相対する位置は精度が要求されないので、基板の接合も容易である。
【００４４】
（請求項１１）
本発明の第三の特徴は、電極を備えた一対の基板間に上記表示素子が配され、該表示素子を構成する表示要素は異なる第二の色毎に独立に駆動できるものであることを特徴とする表示装置にある。
【００４５】
（実施形態３）
図１３に表示装置の断面図の一例を示す。素子の構成は図１１と同様である。各色のマイクロカプセル毎に電極１１６に信号電圧を供給することが可能なドライバー回路が接続されている。この図ではシアンのマイクロカプセル１０９に正電圧、マゼンタのマイクロカプセル１１２及びイエローのマイクロカプセル１１４に負電圧を印加することによって、負に帯電している白色粒子（表面処理した酸化チタン）がシアンのマイクロカプセル中では上に、マゼンタとイエローのマイクロカプセル中では下に移動し、上面から見た時には赤色表示となる。印加する信号電圧の符号の組合せを変えることにより、多数の表示色を得ることができる。
【００４６】
（請求項１２）
本発明の第四の特徴は、電極を備えた一対の基板間に表示要素を構成する三原色を画素単位として、複数の上記表示素子が配され、各表示要素は画素単位毎に独立に駆動できるものであることを特徴とする表示装置にある。
【００４７】
（実施形態４）
図１４に他の表示装置の一例を示す。素子の構成は図１２と同じである。（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図を表しているが、（ｂ）ではカラーフィルタ及び基板を省略している。この図では隣合うマイクロカプセル３×３個で１画素を構成している。電極１１９に接続された走査ドライバー回路からの選択信号電圧と、電極１１６に接続されたデータドライバー回路からのデータ信号電圧の組合せによって、画素毎に表示色を変えることが可能である。この例では左上の画素が白色表示、右上の画素が緑色表示、左下の画素が赤色表示、右下の画素が青色表示である。この図では４画素分を示したが、さらに多くの画素を設けた場合でも同様に制御が可能である。
【００４８】
（請求項１３、１４）
上記のような分散媒中を帯電粒子が移動する、いわゆる電気泳動方式や、液晶を用いた方式など、電界に対する応答に閾値が存在しないような表示素子の場合には画素数が多くなるとクロストークが発生しやすくなる。したがって、上記表示装置において、異なる第二の色毎および画素単位毎に表示要素を駆動する手段として、第二の色毎に電極を介して表示要素に接続されたスイッチング素子を具備することが望ましい。スイッチング素子としては、二つの電極間に絶縁層を設けたＭＩＭ素子に代表されるような薄膜二端子素子や三端子素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などを使用することができるが、スイッチング性能や階調制御性の点から特に薄膜トランジスタが好ましい。
【００４９】
（実施形態５）
図１５は薄膜トランジスタが１画素を構成する各色（サブピクセル）毎に設けられた表示装置（４画素分）の一例を示している。（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図を表しているが、（ｂ）では特に薄膜トランジスタを構成する電極の配置を示しており、その他の要素は省略している。薄膜トランジスタ１２１はサブピクセルの下に設けられ、層間絶縁膜１２２に設けられたコンタクトホール１２３を介して電極１１６に導通している。図１６は薄膜トランジスタ１２１の構造を簡略化して示したものである。基板１１７としてガラス、プラスチック等の絶縁体または表面を絶縁化した金属を用いる。１２４はゲート電極で、Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ  ，Ａｌ等の金属薄膜からなる。１２７はゲート絶縁膜で、ＳｉＮｘ，ＳｉＯｘ，Ｔａ２Ｏ５，ＢａＴｉＯ３，ＳｒＴｉＯ３，ＰＬＺＴ，シアノメチルプルラン，ポリビニルアルコール，ポリビニルフェノール，ポリメチルメタクリレート，パリレン等の絶縁体薄膜からなる。１２８はａ−Ｓｉ，Ｐｏｌｙ−Ｓｉ  等の半導体薄膜からなるチャネル、１２５はソース電極、１２６はドレイン電極で、それぞれＡｌ，Ｃｒ，Ａｕ等の金属薄膜からなる。１２９は層間絶縁膜で、ＳｉＯｘ，ポリイミド，パリレン等からなる。１２３はコンタクトホールで、Ｗ  等のコンタクトメタルで穴埋めされている。これらはスパッタリング法、ＣＶＤ法、塗布法等の薄膜形成技術とウェットエッチング法、ドライエッチング法等のパターンニング技術とを組み合わせた公知の方法で作製することができる。薄膜トランジスタはゲート電極１２４に印加する電圧と、ソース電極１２５とドレイン電極１２６間に印加する電圧とで、ソースからドレインに流れる電流を制御する能動素子であるが、一定時間電流を流した後にゲート電圧をオフにすると表示要素が持つ静電容量によって電荷が蓄積され電極１１６の電位が上昇する。これによって、表示要素に電圧が印加される。図１５（ｂ）に示すようにゲート電極１２４に接続された走査ドライバー回路からの選択信号電圧と、ソース電極１２５に接続されたデータドライバー回路からのデータ信号電圧の組合せによって、画素毎に表示色を変えることが可能である。
【００５０】
薄膜トランジスタの構造としては、上記のもの（逆スタガー型）以外に、ソース・ドレイン電極と半導体薄膜の順序を入れ替えたもの（プレーナ型）やゲート電極が最上層となるもの（スタガー型）等であってもよい。
【００５１】
（請求項１５）
薄膜トランジスタを構成する材料の内、特に半導体層としてａ−Ｓｉ，Ｐｏｌｙ−Ｓｉ  等の材料を用いると成膜温度が高いこと、装置が複雑で高価であること等から、軽量で壊れにくいプラスチック基板上に作製することができない、製造コストが高くなる等の問題がある。そこで、少なくとも薄膜トランジスタを構成する半導体層が有機物からなるものであることが好ましい。有機半導体材料は真空蒸着法や、スピンコート等の塗布法といった比較的簡便な方法で室温付近の温度での成膜が可能であるため、プラスチック基板が使用でき、また製造コストを低減できる。有機半導体材料として、ペンタセン、フタロシアニン等の低分子やポリアセチレン系導電性高分子、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体等のポリフェニレン系導電性高分子、ポリピロール及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリフラン及びその誘導体等の複素環系導電性高分子、ポリアニリン及びその誘導体等のイオン性導電性高分子があげられる。またこれら導電性高分子は、適当なドーパントをドーピングすることにより導電率を高くして用いてもよい。
【００５２】
ドーピングに用いられるドーパントとしては、ポリスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸等の蒸気圧の低いものを用いるのが好ましい。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１の表示素子によれば、第一の色を呈する状態と第二の色を呈する状態とが可逆的に変化し、第二の色を呈する部分が空間的に配設された三原色からなる表示要素と、空間的に配設された三原色からなるカラーフィルタとを具備しているので、明るさとコントラストを両立させることが可能な反射型カラー表示素子を提供することができる。
【００５４】
請求項２の表示素子によれば、表示要素の第二の色を呈する部分を構成する三原色の配列面と、カラーフィルタを構成する三原色の配列面とが概略平行であって、かつ両者の相対する位置の色が異なっているので、さらに明るく高コントラストな反射型カラー表示素子を提供することができる。これによってフロントライトや補助照明がなくても充分に視認することができるので、消費エネルギーを低減することができる。
【００５５】
請求項３の表示素子によれば、表示要素の第二の色を呈する部分を構成する三原色の配列面と、カラーフィルタを構成する三原色の配列面とが概略平行であって、かつ一方の三原色の一色に対して他方の三原色の二色が相対しているので、上記に加え、カラーフィルタと表示要素との位置合わせに高い精度が要求されないため、製造プロセスマージンが広くなり歩留まりが向上する。
【００５６】
請求項４の表示素子によれば、カラーフィルタを構成する三原色が減法混色の三原色であるので、さらに明るい表示が得られる反射型カラー表示素子を提供することができる。
【００５７】
請求項５の表示素子によれば、第一の色が散乱体による拡散反射色であるので、視野角依存性のない明るい表示が得られる反射型カラー表示素子を提供することができる。
【００５８】
請求項６の表示素子によれば、表示要素が、第一の色を呈する粒子を第二の色を呈する着色分散媒中に分散した分散液からなるので、表示メモリー性を有することにより、さらに消費電力を低減することができる。
【００５９】
請求項７の表示素子によれば、表示要素が、第一の色を呈する粒子と第二の色を呈する粒子とを透明分散媒中に分散した分散液からなるので、上記に加え、特に白色表示の際に混色が生じないため、より明るい表示が得られる反射型カラー表示素子を提供することができる。
【００６０】
請求項８の表示素子によれば、上記の表示要素において分散液がマイクロカプセルに封入されているので、製造が容易となり歩留まりが向上する。
【００６１】
請求項９の表示素子の製造方法によれば、異なる第二の色毎にマイクロカプセルを作製した後、マイクロカプセルを異なる第二の色毎にカラーフィルタを具備する基板上の異なる位置に配列するので、上下基板の位置合わせが不用となり、簡便に製造することができる。
【００６２】
請求項１０の表示素子の製造方法によれば、異なる第二の色毎にマイクロカプセルを作製し、マイクロカプセルを異なる第二の色毎に基板上の異なる位置に配列した後、カラーフィルタもしくはカラーフィルタを具備する他の基板を重ね合わせるので、カラーフィルタを駆動電極パターンと一致させる必要がないため、製造が容易となる。また、前述のようにマイクロカプセルの一色に対して、カラーフィルタの二色が相対する位置は精度が要求されないので、基板の接合も容易となり歩留まりが向上する。
【００６３】
請求項１１の表示装置によれば、電極を備えた一対の基板間に請求項１乃至８に記載の表示素子が配され、表示素子を構成する表示要素は異なる第二の色毎に独立に駆動できるものであるので、多数の色を表示することが可能な反射型カラー表示装置を提供することができる。
【００６４】
請求項１２の表示装置によれば、電極を備えた一対の基板間に表示要素を構成する三原色を画素単位として、複数の表示素子が配され、各表示要素は画素単位毎に独立に駆動できるものであるので、多数の画素を有し、画素毎に表示色を変えることが可能な反射型カラー表示装置を提供することができる。
【００６５】
請求項１３の表示装置によれば、異なる第二の色毎および画素単位毎に表示要素を駆動する手段として、第二の色毎に電極を介して表示要素に接続されたスイッチング素子を具備しているので、クロストークのない表示品質に優れた反射型カラー表示装置を提供することができる。
【００６６】
請求項１４の表示装置によれば、上記においてスイッチング素子が薄膜トランジスタであるので、スイッチング性能や階調制御性に優れた反射型カラー表示装置を提供することができる。
【００６７】
請求項１５の表示装置によれば、上記の薄膜トランジスタにおいて少なくとも薄膜トランジスタを構成する半導体層が有機物からなるので、プラスチック基板が使用でき、また簡便な方法で成膜できるため、軽量で壊れにくく、低コストな反射型カラー表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気泳動表示装置の断面の一例を示す図である。
【図２】（Ａ）は、特許文献２に記載された表示パネルの構成を示す図であり、（Ｂ）は、各々分散媒がシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）に着色された３種類のマイクロカプセル２１、２２、２３が所定の配列で配置されていることを示す図である。
【図３】ひとつのマイクロカプセルにおいて外部から電界を印加した時の状態を、シアンのマイクロカプセル２１を例にして示した図であり、（Ａ）は電界方向が上向きの場合の図であり、（Ｂ）は電界方向が下向きの場合の図である。
【図４】非特許文献１に掲載された表示装置の断面を示す図である。
【図５】特許文献２に記載された表示素子の表示状態の構成をモデル化した図であり、（ａ）は白色表示の場合であり、（ｂ）は赤色表示の場合であり、（ｃ）は黒色表示の場合である。
【図６】非特許文献１に記載された表示素子の表示状態の構成をモデル化した図であり、（ａ）は白色表示の場合であり、（ｂ）は赤色表示の場合であり、（ｃ）は黒色表示の場合である。
【図７】本発明の表示素子の表示状態を示すモデル図であり、（ａ）は白色表示の場合であり、（ｂ）は赤色表示の場合であり、（ｃ）は黒色表示の場合である。
【図８】本発明により得られた表示素子の表示状態を示すモデル図であり、斜め方向からの入射光に対して垂直方向に取り出される光の色純度の様子を示した図である。
【図９】図８に示す本発明により得られた表示素子の表示状態を示すモデル図の比較例であり、（ａ）は赤色表示の垂直方向に取り出される光の色純度の様子を示し、（ｂ）は斜め方向からの入射光に対して垂直方向に取り出される反射光の色の変化を（光の色純度の様子の変化）を示す図である。
【図１０】本発明の他の表示素子の表示状態を示すモデル図であり、（ａ）は白色表示の状態を示し、（ｂ）は赤色表示の状態を示し、（ｃ）は黒色表示の状態を示す。
【図１１】製造工程の一例を示す図であり、（ａ）は白色粒子１１０とシアンに着色された分散媒１１１を含有するマイクロカプセル１０９、白色粒子１１０とマゼンタに着色された分散媒１１３を含有するマイクロカプセル１１２、白色粒子１１０とマゼンタに着色された分散媒１１５を含有するマイクロカプセル１１４を別々に作製する工程を示し、（ｂ）は電極１１６及びマゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）からなるカラーフィルタ層１０１を有する基板１１７上にバインダ樹脂１１８とともにマイクロカプセル１０９、１１２及び１１４を塗布する工程を示し、（ｃ）はマイクロカプセルとバインダ樹脂からなる層に電極１１９を有する第二の基板１２０を接合する工程を示す。
【図１２】製造工程の一例を示す図であり、（ａ）は電極１１６を有する基板１１７上にバインダ樹脂１１８とともにマイクロカプセル１０９、１１２及び１１４を塗布する工程を示し、（ｂ）はマイクロカプセルとバインダ樹脂からなる層に電極１１９及びマゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）からなるカラーフィルタ層１０１を有する第二の基板１２０を接合する工程を示す。
【図１３】表示装置の断面の一例を示す図である。
【図１４】他の表示装置の一例を示す図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は平面図（カラーフィルタ及び基板を省略）である。
【図１５】薄膜トランジスタが１画素を構成する各色（サブピクセル）毎に設けられた表示装置（４画素分）の一例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図を表わす（（ｂ）は薄膜トランジスタを構成する電極の配置を示しており、その他の要素は省略している）。
【図１６】薄膜トランジスタ１２１の構造を簡略化して示した図である。
【符号の説明】
１０１  カラーフィルタ層
１０９、１１２、１１４  マイクロカプセル
１１０  白色粒子
１１１、１１３、１１５  分散媒
１１６  電極
１１７  基板
１１８  バインダ樹脂
１２０  第二の基板
１２１  薄膜トランジスタ
１２２  層間絶縁膜
１２３  コンタクトホール
１２４  ゲート電極
１２５  ソース電極
１２６  ドレイン電極
１２７  ゲート絶縁膜
１２９  層間絶縁膜
【図１】
2004163773.tif 000003
【図２】
2004163773.tif 000004
【図３】
2004163773.tif 000005
【図４】
2004163773.tif 000006
【図５】
2004163773.tif 000007
【図６】
2004163773.tif 000008
【図７】
2004163773.tif 000009
【図８】
2004163773.tif 000010
【図９】
2004163773.tif 000011
【図１０】
2004163773.tif 000012
【図１１】
2004163773.tif 000013
【図１２】
2004163773.tif 000014
【図１３】
2004163773.tif 000015
【図１４】
2004163773.tif 000016
【図１５】
2004163773.tif 000017
【図１６】
2004163773.tif 000018