(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素ごとにスタティックランダムアクセスメモリを有する駆動回路を含む回路層を表面に有する、厚みが１ｍｍ以下であるシリコン基板の前記回路層上に配線層を形成するとともに、更に前記配線層に接続された画素電極及びその上に表面平滑層を形成してなる背面板に、可撓性を有するフィルム状基板上に透明電極層、及び黒色粒子、白色粒子及びこれらを分散する分散媒を収容するマイクロカプセルを含む電気泳動式表示層である表示媒体を備える前面板を、粘着層を介して貼り付けてなることを特徴とする直視型反射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低消費電力の直視型反射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネル表示装置として、現在、液晶表示装置（ＬＣＤ）が、厚さが薄く、小型化が可能であることから、様々な用途において広範に使用されている。このようなＬＣＤよりも更に薄型化、低消費電力化を目指す他の表示方式として、電気泳動現象を利用した表示装置が開発されている。
【０００３】
電気泳動現象を利用した表示装置の一つとして、マイクロカプセル型電気泳動方式が実用化されている。この方式の表示装置は、透明溶媒が満たされたマイクロカプセル中に正、負に帯電した白い粒子と黒い粒子を収容し、外部電圧の印加によってそれぞれの粒子を表示面に引き上げて画像を形成するものである。マイクロカプセルのサイズは径数十μｍ〜数百μｍと小さいので、このマイクロカプセルを透明なバインダに分散させると、インクのようにコーティングすることができる。このインクは、外部から電圧を印加することで画像を描くことができるので、電子インクと呼ばれる。
【０００４】
透明電極を形成した透明樹脂膜にこの電子インクをコーティングして得た、いわゆる電子ペーパーに、アクティブマトリクス駆動用の電極回路を形成した基板に貼り合わせると、例えば、特許文献１に示すような、アクティブマトリクスディスプレイパネルを得ることができる。通常、透明電極を形成した透明樹脂膜に電子インクをコーティングした部品を「電子ペーパー前面板」と呼び、アクティブマトリクス駆動用の駆動回路を形成した基板を「背面板」と呼んでいる。背面板としては、ガラス製アクティブマトリクス基板、特にＴＦＴ基板、プリント基板、導電材料をスクリーン印刷した基板等が使用される。
【０００５】
ＴＦＴ基板は、非常に高精細な表示を可能とするが、超高精細な表示を目指したり、駆動回路を基板自体に作りこむには、高温ポリシリコン技術や低温ポリシリコン技術という高度な技術が必要となり、製造が容易ではない。一方、プリント基板やスクリーン印刷基板では、高精細な表示を行うこと自体、困難である。
【０００６】
近年、高度な機能を有する腕時計や、スマートカード、ＲＦＩＤタグの需要が増えており、比較的小さな表示領域で高精細な画像表示を望むという、即ち、直視型反射型表示体に対する要望がある。この要望に応える技術として、液晶ディスプレイがあるが、製造が困難であるという問題に加え、表示中も電力を消費するため、電力消費量の点で難点がある。次世代の表示技術として期待される有機ＥＬについても同様である。
【０００７】
ＴＦＴ基板を用い、例えばＶＧＡ（６４０×４８０画素）表示を行うとすると、駆動しなければならない電極の数は、６４０＋４８０＝１１２０個となる。このように多数の電極を外部回路と接続するには、極めて高度の実装技術が必要となり、歩留りも低下してしまう。
【０００８】
また、小さな領域で高精細な表示を行うものとして、プロジェクタエンジンと呼ばれる映像素子がある。これは、液晶表示素子やマイクロミラーデバイスを用いるものであって、強力な光を照射し、反射又は透過した光を拡大して投影するものである。そのため、直視型反射型表示体として用いる場合、原理的に視認性が劣るという問題がある。
【特許文献１】特開２０００−２２１５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のような事情の下になされ、高精細画像を非常に低い消費電力で表示することを可能とする直視型反射型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、画素ごとにスタティックランダムアクセスメモリを有する駆動回路を含む回路層を表面に有する、厚みが１ｍｍ以下であるシリコン基板の前記回路層上に配線層を形成するとともに、更に前記配線層に接続された画素電極及びその上に表面平滑層を形成してなる背面板に、可撓性を有するフィルム状基板上に透明電極層、及び黒色粒子、白色粒子及びこれらを分散する分散媒を収容するマイクロカプセルを含む電気泳動式表示層である表示媒体を備える前面板を、粘着層を介して貼り付けてなることを特徴とする直視型反射型表示装置を提供する。
【００１１】
このような直視型反射型表示装置において、シリコン基板に内臓された駆動回路は、画素ごとにスタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）を有するものであるので、消費電力を大幅に低減することが可能である。
【００１２】
シリコン基板の厚みは、１ｍｍ以下である。このように薄いシリコン基板を用いることにより、ある程度の曲げにも耐えることが出来るので、表示装置を様々な用途に適用することが可能となる。シリコン基板の厚みの制御は、裏面を、例えばＣＭＰにより研磨することにより、行うことが出来る。
【００１３】
前面板に設けられた表示媒体は、黒色粒子、白色粒子及びこれらを分散する分散媒を収容するマイクロカプセルを含む電気泳動式表示層である。このような表示層を有する前面板は、透明電極層を有数フィルム状基板にマイクロカプセルを含む電子インクを塗布することにより形成された、いわゆる電子ペーパー前面板である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、シリコン基板に汎用の半導体プロセス製造プロセスにより駆動回路を形成した背面板に、電子ペーパーからなる前面板を貼り付けることにより、少ない接続電極数及び部品点数で、高精細画像を非常に低い消費電力で表示するとともに、画像の書き込み・書き換えを容易に行うことを可能とする直視型反射型表示装置が提供される。
【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、図面を参照して具体的に説明する。  
本発明の一実施形態に係るマイクロカプセル型電気泳動式表示装置は、シリコン基板に駆動回路等を形成した背面板に、電子ペーパーを形成した前面板を貼り付けることにより構成される。
【００１６】
電子ペーパーを形成した前面板１０は、図１に示すように、フィルム状基板１上に透明電極層２及び表示媒体３を備えてなるものである。
【００１７】
フィルム状基板１は、観察側の基板であるため、透明でなければならず、また表示装置の製造工程において、曲げ加工がなされるため、曲げ加工に耐える程度の可撓性を有するものでなければならない。このような要求を満たすフィルム状基板１の具体的材質としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ)、ポリエチレン（ＰＥ)、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ＰＥＮ、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等の各種樹脂を挙げることが出来るが、これらに限定されるものではない。
【００１８】
透明電極層２の具体的材質としては、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム・亜鉛（ＩＺＯ）を挙げることが出来るが、これらに限定されるものではない。
【００１９】
また、表示媒体３としては、電気泳動方式表示層を用いることが出来る。図１では、表示媒体３として、電気泳動方式表示層であるマイクロカプセル表示層を示している。マイクロカプセル表示層３は、マイクロカプセル粒子４とバインダー５とからなる電子インクを、透明電極層２が形成されたフィルム状基板１上に塗布することにより得られる。なお、マイクロカプセル粒子４は、溶媒中に白色粒子と黒色粒子を分散させてなるものである。
【００２０】
本発明の一実施形態に係る表示装置の背面板２０は、図２に示すように、シリコン基板１１上に、回路層１２及び配線層１３が形成され、絶縁層１４，１５，１６を介して画素電極１７が形成され、画素電極１７上に表面平滑層が形成されているものである。回路層１２には、トランジスタ等の半導体素子、コンデンサ、抵抗、電極等を含む駆動回路が形成されている。なお、電源回路、クロック、シフトレジスタ、メモリバッファ等を内蔵することも出来る。
【００２１】
次に、以上説明した前面板１０及び背面板２０を用いて構成した表示装置について説明する。
【００２２】
図３は、本発明の一実施形態に係る表示装置の一例としてのマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルを示す断面図、図４は、その全体構成を示す斜視図である。マイクロカプセル型電気泳動式表示パネルは、厚さが薄く、製造コストが低く、かつ低電力消費であるという利点を有する。
【００２３】
図３及び図４に示すように、マイクロカプセル型電気泳動式表示パネルは、図２に示す背面板２０と図１に示す前面板１０とを、粘着層（図示せず）を介して貼合わされて構成されている。なお、図中、参照符号１８は、前面板との接合に際し、画素電極１７が形成された背面板の表面を平らにするための表面平滑層を示す。
【００２４】
図４において、前面板１０と背面板２０とは、前面板１０のフィルム状基板１（透明電極２は省略されている）に形成された表示媒体３と、背面板２０の画素領域２１とが対向するように配置される。なお、背面板２０の周縁部には、２つの端子２２，２３が設けられており、端子２２は対向電極制御端子であり、端子２３はフレキシブル基板２４に接続されている。
【００２５】
図３に示すマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルは、次のようにして製造される。即ち、まず、図１に示すような、フィルム状基板１上に形成された透明電極層２に、スクリーン印刷等により、表示媒体３として電子インクを印刷し、電子ペーパーからなる前面板を形成する。次いで、この前面板を、粘着層（図示せず）を介して、駆動回路が形成されたシリコン基板からなる背面板１１に貼りつける。
【００２６】
シリコン基板に駆動回路を実装してなる背面板は、ＴＦＴ基板とほど同様の表示電極構成を有し、汎用されている半導体製造プロセスにより製造可能であるため、非常に高精細な加工を行うことが出来る。また、駆動回路自体をシリコン基板に作り込んでいるため、接続電極数、部品点数を少なくすることが可能となり、表示装置の実装が容易となるという利点がある。
【００２７】
以上のようにして製造されたマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルは、電力消費なしで画像を保持することが出来るため、画面の書き換え時以外は電力消費がなくなり、極めて低い消費電力を達成することが出来る。
【００２８】
また、各画素に実装されたＳＲＡＭが電圧を保持するため、画面を書き換えるための電極走査を１回のみにすることが出来るので、更に消費電力を低減することができる。
【００２９】
また、表示媒体３は、ＳＲＡＭにより保持された電圧によって電極走査後も駆動されるため、回路が動作しているよりも長時間、書込みを行うことが出来る。マイクロカプセル型電気泳動式表示層は、電圧と時間の積に対して応答するので、駆動電圧を大幅に下げることが可能である。
【００３０】
以上説明したマイクロカプセル型電気泳動式表示パネルにおいて、マイクロカプセル表示層３に含まれるマイクロカプセル４は、例えば図５に示すように、メタクリル酸樹脂、ユリア樹脂、アラビアゴム等をカプセル殻１１１とし、その内部に酸化チタンからなる白の粒子１１３とカーボンブラックからなる黒の粒子１１４が、シリコーンオイル等の粘性の高い分散媒１１２に分散された状態で封入されたものである。白の粒子１１３である酸化チタンは正電荷を帯びており、一方、黒の粒子１１４であるカーボンブラックは負電荷を帯びている。
【００３１】
このようなマイクロカプセル１１０を含むマイクロカプセル型電気泳動方式を用いた表示体は、次のようにして動作する。
【００３２】
即ち、図６の模式図に示すように、フィルム基板１に形成された透明電極層２とシリコン基板１１側の画素電極１７に電界を印加し、透明電極層２を負極、画素電極１７を正極とした場合、正に帯電した白の粒子１１３が透明電極層２側に引かれ、負に帯電した黒の粒子１１４は画素電極１７側に引かれるので、透明電極層２側の上方から観察するとその部分が白く見える。
【００３３】
逆に、透明電極層２が正極で、画素電極１７が負極になった場合には、正に帯電した白の粒子１１３が画素電極１７側に引かれ、黒の粒子１１４は透明電極層２側に引かれるので、透明電極層２側の上方から観察するとその部分が黒く見えることになる。
【００３４】
マイクロカプセル表示層３は、マイクロカプセル１１０を多数含んでおり、透明電極層２を同一電位の共通電極とし、画素電極１７の各アドレス電極の電界を制御することで、上述の原理に基づきマイクロカプセル内の粒子を移動させて、所望の文字や図形を白と黒の画素として表示させることができる。
【００３５】
以上、表示媒体として、主として電気泳動方式表示層であるマイクロカプセル表示層を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、有機ＥＬ、無機ＥＬ、二色性トナー、エレクトロクロミック材料等の様々な表示媒体を用いた表示装置に適用することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の一態様に係る直視型反射型表示装置は、非常に低い消費電力で動作可能であるため、薄型ディスプレイとして様々な用途に適用可能であり、その利用範囲は非常に広い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係るマイクロカプセル型電気泳動式表示装置の前面板を示す断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係るマイクロカプセル型電気泳動式表示装置の背面板を示す断面図。
【図３】本発明の一実施形態に係るマイクロカプセル型電気泳動式表示装置を示す断面図。
【図４】本発明の一実施形態に係るマイクロカプセル型電気泳動式表示装置の全体構成を示す斜視図。
【図５】本発明の一実施形態に係るマイクロカプセル型電気泳動式表示装置に用いたマイクロカプセルを示す断面図。
【図６】本発明の一実施形態に係るマイクロカプセル型電気泳動式表示装置の表示原理を説明する模式図。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・フィルム状基板、２・・・透明電極層、３・・・表示媒体、４,１１０・・・マイクロカプセル粒子、５・・・バインダー、１０・・・前面板、１１・・・シリコン基板、１２・・・回路層、１３・・・配線層、１４,１５,１６・・・絶縁層、１７・・・画素電極、１８・・・表面平滑層、２０・・・背面板、２１・・・画素領域、２２，２３・・端子、２３・・・フレキシブル基板、１１１・・・カプセル殻、１１２・・・分散媒、１１３・・・白の粒子、１１４・・・黒の粒子。
【図１】
0004848620.tif 000002
【図２】
0004848620.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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