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JP4182022B2 - 表示装置用パネル及び表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、絶縁体によって絶縁された導電性基板上にマトリクス配線が設けられた表示装置に関する。
情報処理機器の発達に伴い、低消費電力化および薄型化が図られた表示装置の需要が増しており、この需要に対応した表示装置の研究、開発が盛んに行われている。
表示装置は、携帯型の情報処理機器、特に身につけられる、いわゆるウエアラブルＰＣ（Personal Computer）や電子手帳等の用途に伴って、屋外で使用されることが多く、消費電力および設置スペースの低減が図られていることが望まれる。
しかし、一般に、多くの液晶表示装置では、いわゆるメモリー性が無いため、表示中は、液晶表示板に対して電圧を印加し続ける必要がある。一方で、メモリー性を有する液晶表示板では、ウエアラブルＰＣのようにさまざまな環境における使用を想定した場合に、動作信頼性を十分に確保することが難しく実用化には至っていない。
そして、メモリー性を有する、薄型軽量の表示方式の１つとしては、Ｈａｒｏｌｄ Ｄ． Ｌｅｅｓ等によって、電気泳動表示装置が開示されている（特許文献１参照。）。
この種の電気泳動表示装置は、所定の間隙をあけた状態で配置された一対の基板と、これら一対の基板の間に充填された絶縁性液体と、この絶縁性液体に分散された多数の着色帯電泳動粒子と、各基板に沿うように各画素に配置された表示電極とを備えている。
この表示装置では、着色帯電泳動粒子が、正極性または負極性に帯電されているため、表示電極に印加した電圧の極性に応じていずれかの表示電極に吸着され、例えば上部電極に着色粒子が吸着され着色帯電泳動粒子が見える状態と、下部電極に着色帯電泳動粒子が吸着され絶縁性液の色が見える状態とを、印加電圧によって制御することでさまざまな画像を表示することが可能にされている。このようなタイプの表示装置を「上下移動型」と称している。
また、他にも、図４に示すようなタイプの電気泳動表示装置が開示されている（特許文献２参照。）。
この電気泳動表示装置では、上述のタイプのように一対の基板間に絶縁性液体が挟み込まれて配置される構成と異なり、図４に示すように、例えば、第１の電極２３１が各画素間の遮蔽層（隔壁）２３５に沿うように配置され、第２の電極２３２が、入射光を反射するために画素表示部全体に配され絶縁膜２３６で覆われる構成が採られている。
そのため、絶縁性液体２３７は、透明であれば良く、図４（ａ）に示すように、第２の電極２３２を泳動粒子２３８で覆うことによって黒色表示を行い、図４（ｂ）に示すように、泳動粒子２３８を画素間である第１の電極２３１に集めることで、第２の電極２３２を露出させ白色表示を行う。このように、印加電圧の極性を画素毎に制御することによって、画像を表示することができる。
また、近年、上述したような電気泳動方式を利用した表示装置としては、従来実現し得なかった厚みが薄く、破損し難く、かつ、紙のようなしなやかな可撓性を有するディスプレイが提案されている。これに伴い、表示素子を駆動するためのＴＦＴ（Thin Film Transistor）バックプレーンも、従来のガラスからなるガラス基板上にではなく、比較的薄い金属板や、プラスチック材からなるプラスチック基板上に形成することが考えられている。
例えば、ステンレス（ＳＵＳ：Steel Use Stainless）材からなる金属基板上に、ＴＦＴバックプレーンを形成するための技術が開示されている（特許文献３参照。）。
米国特許３６１２７５８号明細書 特開平９−２１１４９９号公報 特開平９−１７９１０６号公報
上述したように、ステンレス材（ＳＵＳ）からなる金属基板を用いた場合には、従来から一般的に用いられているガラス材や、可撓性すなわちフレキシビリティーが比較的高いプラスチック材を用いた場合と比較して、導電性を有している点が大きく異なる。
図５に、金属基板上にＴＦＴマトリクスアレイを形成した際の画素電極の断面図の一例を示す。
図５に示すように、従来の表示装置は、金属基板３１０上に、基板絶縁層３１１、ゲート電極３１２、ゲート絶縁膜３１４、アモルファスシリコン層３１５、オーミックコンタクト層３１９、ソース電極３２０、ドレイン電極３１７、チャネル保護膜３１８が順に積層されてなり、金属基板３１０とドレイン電極３１７とを電気的に接続する保持容量（Ｃｓ）電極３１３を備えて構成されている。
従来、基板として非導電性材料からなる例えばガラス基板等を用いた場合には、図５中に示すような、寄生容量ａであるＣg‐Subや、寄生容量ｂ１，ｂ２であるＣd‐Subが存在しない。
導電性基板を用いた場合には、図５中に示すように、寄生容量ａであるＣg‐Subや、寄生容量ｂ１，ｂ２であるＣd‐Subが生じ、かつ、あるコイル成分をもって電気的に接続されている状態と等価な状態にある。このため、基板電位が一定にならずに浮動（フローティング）状態にある金属基板が、アンテナとして作用し、ノイズを拾ってしまい、金属基板上に形成された画素回路や、この画素回路の駆動系に悪影響を及ぼし、動作不良等を招くという不都合がある。
また、金属基板は、一般的にディスプレイ用途に用いられている、アニール処理を必要としないＡＮガラスと比べた場合、線膨張係数が比較的大きく、製造工程における熱履歴のバラツキによる金属基板の寸法の変動が大きい。そのため、特にＴＦＴマトリクスアレイの製造工程では、金属基板の寸法を調整するアライメント工程が困難になり、高解像度のディスプレイへの対応も困難になるという問題がある。
そこで、本発明は、画素回路の駆動の信頼性を向上し、高解像度に対応することを可能にする表示装置用パネルおよび表示装置を提供することを目的とする。
上述した目的を達成するため、本発明に係る表示装置用パネルは、導電性を有する金属材料からなる導電性基板と、この導電性基板上に設けられた基板絶縁層と、この基板絶縁層上に設けられたＸ方向配線群およびＹ方向配線群と、マトリックス状に配された画素と、この画素を駆動するＴＦＴ素子と、導電性基板の基板電位を所定の電位に制御する制御手段とを備える。また、ＴＦＴ素子は、逆スタガー構造をなし、ＴＦＴ素子のゲート電極と導電性基板との間に基板絶縁層が配されている。そして、ＴＦＴ素子のドレイン電極と導電性基板との間にＴＦＴ素子のゲート絶縁層が配され、且つドレイン電極と導電性基板との間に位置する基板絶縁層の一部が選択的に除去されて、ドレイン電極と導電性基板との間で電気的容量を形成する。電気的容量は、基板絶縁層の膜厚よりも薄く且つ絶縁破壊を起こさない膜厚で形成されたゲート絶縁層に基づいて設定されている。
以上のように構成された本発明に係る表示装置用パネルによれば、導電性基板の基板電位が電気的に所定の電位に固定または制御され、所定の電位にされることで、導電性基板とＸ方向配線群およびＹ方向配線群との間の容量に溜まる電荷量を所定の値に管理することが可能になる。したがって、本発明の表示装置用パネルによれば、導電性基板とＸ方向配線群およびＹ方向配線群との間の容量の変動に伴う画像の階調不良等が改善され、表示動作の信頼性が向上される。
また、本発明に係る表示装置は、上述した本発明に係る表示装置用パネルと、Ｘ方向配線群およびＹ方向配線群を駆動する駆動手段と、前記所定の電位を与えるための電源と、表示装置用パネルに対向して配置された第２の基板と、表示装置用パネルと第２の基板との間に設けられた光学変調素子と、を有する。
上述したように、本発明によれば、導電性基板の基板電位の変動が防止されるため、表示画像の階調不良等を改善し、表示動作の信頼性を向上することができる。
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
（参考形態）
図２（ａ）に、参考形態に係る電気泳動方式の表示装置の模式的な断面図を示す。図２（ｂ）に、参考形態の３００行×２５０列をなすＴＦＴアクティブマトリクスアレイの一部分の模式図を示す。なお、図２（ａ）中の部分Ｂ，Ｃは、図２（ｂ）中の部分Ｂ，Ｃの断面図に対応している。
参考形態の薄型の表示パネル１０は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、導電性を有する金属基板１００と、この金属基板１００上に設けられたＸ方向配線群すなわち走査電極であるゲート電極１０６に接続されたゲート配線群と、Ｙ方向配線群すなわち情報電極であるソース電極１１１に接続されたソース配線群と、マトリクス状に配された画素電極、例えば、これらマトリックス状に配されたゲート電極１０６群およびソース電極１１１群の各交点に配された画素電極１１４とを含んでおり、更にゲート電極１０６群およびソース電極１１１群をそれぞれ駆動するゲート線駆動回路１２５およびソース線駆動回路１２６とを備えて表示装置の一部を構成している。
ゲート線駆動回路１２５は、ゲート線駆動電圧が例えばオン電圧［＋］２０Ｖ、オフ電圧［−］２０Ｖに設定されており、またソース線駆動回路１２６は、ソース線駆動電圧が例えば０Ｖ〜１５Ｖに設定されている。また、図２（ｂ）に示すように、各画素にＴＦＴ１３０が配設されている。
以下、表示パネルの詳細な構成について、表示パネルの製造方法に沿って説明する。
導電性基板としての金属基板１００は、例えばＳＵＳ材等の導電性を有する金属材料によって、板厚０．２ｍｍ程度に形成されている。
次に、金属基板１００上に形成された基板絶縁層１０１上に金属基板１００と電気的に接続を取るために、基板絶縁層１０１を選択的にエッチング処理を施すことで、基板絶縁層１０１にコンタクトホール１０２を形成する。
続いて、基板絶縁層１０１上に、少なくとも各ゲート電極１０６、ソース電極１１１およびドレイン電極１１２、のいずれかと金属基板１００とを電気的に接続するための電極を形成する。このような構成からなる制御手段によって、金属基板１００の電位を制御することが可能となる。
配線の形成方法について、詳細な説明は省くが、例えば、抵抗率が比較的小さいＡｌ配線を用いて、その後のプロセスでＡｌの融点を超えるようなプロセスがある場合は、例えばＣｒや、Ｔａ、Ａｌ−Ｎｄをスパッタリングによって蒸着させて導電膜を形成する。続いて、導電膜の上にフォトレジストを塗布し、このフォトレジストを選択的に露光、現像し、導電膜をエッチングによって所定の形状にパターニングすることで、配線を形成する。さらに、例えば、ボトムゲート構造（逆スタガー型）のＴＦＴ（Thin Film Transistor）を用いる場合には、ゲート電極１０６に接続されたゲート配線を形成する。
次に、図２に示すように、ゲート電極１０６を絶縁するために絶縁層１０８を形成した後、例えばアモルファス半導体層１０９を形成し、例えばイオン注入法によってオーミック接触層１１０を形成し、このオーミック接触層１１０の一部を選択的に除去することで、ソース電極１１１およびドレイン電極１１２を形成する。
つまり、参考形態の表示パネル１０は、導電性材料からなる薄板である金属基板１００上に基板絶縁層１０１が設けられた構成において、金属基板１００の基板電位を制御するために、金属基板１００と所定電位の電源（接地電位も含む）との電気的な接続を取る。これによって、金属基板１００と、この金属基板１００上の基板絶縁層１０１上に配置される電極との間の容量に溜まる電荷量を一定の値に制御可能となる。
次に、参考形態の表示パネル１０について、さらに詳細に説明する。
図１（ａ）は、電気泳動表示素子である帯電性粒子１２１を用いて、この帯電性粒子１２１を駆動するために、導電性材料からなる金属基板を用いたＴＦＴバックプレーンが設けられた表示画素を模式的に示す断面図である。図１（ｂ）に、図１（ａ）中の部分Ａを拡大した断面図を示す。
以下、図１を参照しながら導電性を有する金属基板１００上に、各画素を含むＴＦＴマトリクスアレイを形成するまでの各工程を説明する。
１）板厚０．２ｍｍの金属基板１００上に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって、ＳｉＮ膜を膜厚３００ｎｍで成膜し、基板絶縁層１０１を形成する。
２）ドライエッチングによって基板絶縁層１０１に、コンタクトホール１０２を形成し、金属基板１００の一部を露出させる。
３）基板絶縁層１０１上に、膜厚２００ｎｍでＡｌ―Ｎｄ膜をスパッタリングによって成膜し、フォトマスクを用いて、ゲート電極１０６および画素容量形成電極（Ｃｓ配線）１０７をそれぞれ形成する。なお、参考形態の電気泳動方式の表示パネルは、ＴＦＴ１３０の保持駆動を行う際の保持容量を必要とするため、ゲート電極１０６と同一の層（レイヤー）に画素容量形成電極１０７が形成されている。
なお、同時に、コンタクトホール１０２を介して金属基板１００と電気的に接続された基板電位を制御するための基板電位制御配線１２４も形成される。基板電位制御配線１２４は、後の工程においてゲート線駆動回路１２５およびソース線駆動回路１２６を実装した段階で、表示パネル１０の画素電極１１４と電気的に対向する基準電位であるＶｃｏｍ電位と同電位となるようにされる。ここで、ＶｃｏｍとはＴｉ層１１７に印加される電圧であり、対向するとは、垂直方向に積層した平行平板および、略同一平面に形成され向かい合って形成されるようなインプレーン型（例えば図１（ｂ））の両者を含む。
４）ゲート電極１０６上に、ゲート絶縁層１０８としてＳｉＮ膜を膜厚２５０ｎｍでＣＶＤ法によって成膜した後、アモルファス半導体層１０９としてａ−Ｓｉ膜を膜厚２００ｎｍでＣＶＤ法によって成膜する。
５）オーミック接触層１１０として、ＣＶＤ法によってａ−Ｓｉ（ｎ＋）膜を２０ｎｍで成膜する。
６）オーミック接触層１１０上に、スパッタリングによってＡｌ膜を２００ｎｍで成膜する。
７）Ａｌ膜に、フォトマスクを用いたウェットエッチングを施すことによって、ソース電極１１１、およびドレイン電極１１２及びそれらに接続されたソース配線、ドレイン配線をそれぞれ形成する。引き続き、同レジストパターンを用いたドライエッチングによって、ＴＦＴチャネル部のオーミック接触層１１０を除去し、ＳｉＮ膜１１３を膜厚３００ｎｍで成膜する。
８）ドライエッチングによってＳｉＮ膜１１３に、図１（ｂ）に示すようにコンタクトホール１２３を作製し、ドレイン電極１１２の一部を露出させる。
９）ＳｉＮ膜１１３上に、スパッタリングによってＡｌ膜を膜厚２００ｎｍで成膜する。
１０）Ａｌ膜に、フォトマスクを用いたウェットエッチングを施すことによって、画素電極１１４を形成する。
１１）ＴｉＯ2を含有したアクリル系樹脂を膜厚４μｍで塗布し、白色散乱層１１５を形成する。
１２）この白色散乱層１１５上に、絶縁層１１６として、アクリル系樹脂を膜厚１μｍで成膜する。
１３）絶縁層１１６上にＴｉ層１１７を膜厚３００ｎｍで成膜し、さらにその上に、カーボンを含有した第１のフォトレジスト層１１８を膜厚３００ｎｍで成膜する。
１４）次に、フォトレジスト層１１８上に、第２のフォトレジスト層を膜厚１５μｍで成膜し、第２のフォトレジスト層によって画素間の隔壁１１９が形成されるように、画素間の部分を残して現像除去する。
１５）第２のフォトレジスト層からなる隔壁１１９を用いて、Ｔｉ層１１７およびフォトレジスト層１１８をエッチングし、ＴＦＴバックプレーン１２８を形成する。
１６）最後に、光学変調素子として、パラフィン系炭化水素溶媒を主成分とする絶縁性液体１２０中にカーボンブラックを含有したポリスチレン樹脂からなる黒色の帯電性粒子１２１を分散させた分散液を、隔壁１１９で区画された空間に充填し、透明な第２の基板１２２を隔壁１１９上に接着剤（不図示）によって固定する。
参考形態の表示パネル１０では、金属基板１００の基板絶縁層１０１にコンタクトホール１０２が設けられ、金属基板１００の基板電位と、表示パネル１０内の各画素電極１１４と電気的に対向する基準電位であるＶｃｏｍ電位とが同電位となるようにされている。もしくはドレイン電極と接続して、ドレイン電極と同電位にすることも可能である。
さらに、この表示パネル１０は、基板絶縁層１０１上にＴＦＴアクティブマトリクスが形成され、導電性を有する金属基板１００と、基板絶縁層１０１上に形成されたＴＦＴアクティブマトリクスアレイ内に配されたドレイン電極１１２またはドレイン電極１１２と同電位である電極（不図示）との間で、保持容量が形成されて、一定の電位にされている。
上述したように、参考形態の表示パネル１０によれば、金属基板１００と、ドレイン電極１１２またはドレイン電極１１２と同電位である電極（不図示）との間で保持容量が形成されることで、金属基板１００の基板電位の変動が防止されるため、表示画像の階調不良等が改善されて良好な画像が得られ、表示動作の信頼性を向上することができる。
また、参考形態の表示パネル１０によれば、線膨張係数が比較的大きい金属基板を用いた場合でも、ＴＦＴマトリクスアレイの製造工程での、ゲート電極１０６の位置決め作業が容易になるので、高解像度への対応が可能になる。
（実施形態）
実施形態の表示パネルについて、図面を参照して詳細に説明する。図３（ａ）に、本実施形態の表示装置の模式的な断面図を示す。図３（ｂ）に、図３（ａ）中の部分Ｄを拡大した断面図を示す。
本実施形態の表示パネルも、参考形態と同様に、電気泳動表示素子である帯電性粒子１２１が用いられて、この帯電性粒子１２１を駆動するために、導電性材料からなる金属基板１００が用いられたＴＦＴバックプレーン１２８を備えている。
以下、導電性を有する金属基板１００上に、各画素を含むＴＦＴマトリクスアレイを形成するまでの各工程を説明する。
１）板厚０．２ｍｍの金属基板１００上に、ＣＶＤ法によってＳｉＮ膜を膜厚３００ｎｍで成膜し、基板絶縁層１０１を形成する。
２）ドライエッチング処理によって、基板絶縁層１０１に、図３に示すように、コンタクトホール１０２を作製し、金属基板１００の一部を露出させ、また、後の工程で、ドレイン電極１１２が形成される領域も同様に金属基板１００の一部を露出させる。
３）基板絶縁層１０１上に、スパッタリングによってＡｌ―Ｎｄ膜を膜厚２００ｎｍで成膜し、フォトマスク（不図示）を用いてこのＡｌ―Ｎｄ膜をウェットエッチングすることにより、ゲート電極１０６を形成する。なお、同時に、コンタクトホール１０２を介して金属基板１００と電気的に接続された基板電位を制御するための基板電位制御配線１２４も形成する。基板電位制御配線１２４は、後の工程においてゲート線駆動回路１２５およびソース線駆動回路１２６を実装した段階で、表示パネル１０の画素電極１１４と電気的に対向する基準電位であるＶｃｏｍ電位と同電位となるようにした。
４）ゲート電極１０６上に、ゲート絶縁層１０８としてＳｉＮ膜を膜厚２５０ｎｍでＣＶＤ法によって成膜した後に、アモルファス半導体層１０９としてａ−Ｓｉ膜を膜厚２００ｎｍでＣＶＤ法によって成膜する。
５）オーミック接触層１１０として、ＣＶＤ法によってａ−Ｓｉ（ｎ＋）膜を膜厚２０ｎｍで成膜する。
６）オーミック接触層１１０上に、Ａｌ膜を膜厚２００ｎｍでスパッタリングによって成膜する。
７）Ａｌ膜に、フォトマスクを用いたウェットエッチングを施すことによって、ソース電極１１１、ドレイン電極１１２及びそれらに接続されたソース配線、ドレイン配線を形成する。引き続き、同レジストパターンを用いたドライエッチングによって、ＴＦＴチャネル部のオーミック接触層１１０を除去し、ＳｉＮ膜１１３を膜厚３００ｎｍで成膜する。
８）ドライエッチングによってＳｉＮ膜１１３に、図３に示すようにコンタクトホール１２３を作製し、ドレイン電極１１２の一部を露出させる。
９）ＳｉＮ膜１１３上にＡｌ膜を膜厚２００ｎｍでスパッタリングによって成膜する。
１０）フォトマスクを用いたウェットエッチングによって画素電極１１４を形成する。
１１）ＴｉＯ2を含有したアクリル系の樹脂を膜厚４μｍで塗布し、白色散乱層１１５を形成する。
１２）白色散乱層１１５上に、絶縁層１１６として、アクリル系の樹脂を膜厚１μｍで成膜する。
１３）絶縁層１１６上に、Ｔｉ層１１７を膜厚３００ｎｍで成膜し、さらにその上に、カーボンを含有する第１のフォトレジスト層１１８を膜厚３００ｎｍで成膜する。
１４）第１のフォトレジスト層１１８上に、第２のフォトレジスト層を膜厚１５μｍで成膜し、第２のフォトレジスト層によって画素間の隔壁１１９が形成されるように、画素間の部分を残して現像除去する。
１５）第２のフォトレジスト層からなる隔壁１１９を用いて、Ｔｉ層１１７およびフォトレジスト層１１８をエッチングし、ＴＦＴバックプレーン１２８を形成する。
１６）最後に、パラフィン系炭化水素溶媒を主成分とする絶縁性液体１２０に、カーボンブラックを含有したポリスチレン樹脂からなる黒色の帯電性粒子１２１を分散させた分散液を、隔壁１１９で区画された空間に充填し、透明な第２の基板１２２を隔壁１１９上に接着剤（不図示）によって固定する。
本実施形態でも、金属基板１００の基板絶縁層１０１にコンタクトホール１０２が設けられ、金属基板１００の基板電位が、表示パネル１０内における各画素電極１１４と電気的に対向する基準電位であるＶｃｏｍ電位と同電位にされている。
さらに、本実施形態では、金属基板１００に形成された基板絶縁層１０１に対して、基板電位制御用のコンタクトホール１０２と、ドレイン電極１１２を形成する領域とをエッチングし、ゲート電極１０６の形成段階で、基板電位制御用の配線（不図示）が設けられる。また、ドレイン電極１１２の形成領域では、ゲート絶縁層１０８によって再度金属基板１００を絶縁し、その後の工程で、ドレイン電極１１２が形成される。
従来の表示パネルでは、保持容量を形成する場合、任意の形状に形成された容量形成用の第１の電極に対して、絶縁層を介して任意の形状の容量形成用の第２の電極が他の層に形成されていた。このため、第１の電極と第２の電極との相対位置が位置ずれすることに伴って、形成される画素容量が変化してバラツキが生じる。このような画素容量のバラツキを防止する対策として、例えば、第１の電極および第２の電極のいずれか一方の電極を他方よりも大きく形成し、その電極の面積の非対称な部分が設けられることで、位置ずれが生じた場合でも、保持容量が変動することが抑えられていた。
一方、本実施形態では、例えば容量形成用の第１の電極が金属基板自体からなり、金属基板１００上に、絶縁層および容量形成用の第２の電極が形成されるため、従来のように第１の電極と第２の電極とを位置決めすることに比較して、非常に簡単に第２の電極を位置決めすることが可能である。また、第２の電極の寸法精度のみによって、電気的容量を確定するための面積を決めることが可能になるので、電気的容量のバラツキを容易に抑えることができる。
要するに、本実施形態の表示パネルでは、結果として、図３（ｂ）に示すように、ドレイン電極１１２に対向する電極が、導電性を有する金属基板１００全体からなるため、ドレイン電極１１２に対する電極の高精度な位置決めが不要になる。したがって、本実施形態の表示パネルによれば、ドレイン電極１１２の面積のみで画素容量を確定することが可能になり、広い設計マージンが得られ、設計の自由度を向上することができる。
さらに、本実施形態の表示パネルによれば、保持容量を形成するための構成として、金属基板１００とこの金属基板１００上の基板絶縁層１０１上に、ドレイン電極１１２を、ドレイン電極１１２が配される領域と金属基板１００との間に配される各絶縁層の一部を選択的に除去した状態に形成することで、線膨張係数が比較的大きな材料からなる金属基板１００を用いてＴＦＴマトリクスアレイを製造する場合でも、ゲート電極１０６およびドレイン電極１１２の位置決め作業が容易になる。このため、位置決め精度の要求値が軽減され、かつ、金属基板１００と各駆動電極との間の容量を変化させずに、画素電圧の保持容量を増大させることで、高解像度化への対応が可能になる。
また、金属基板１００上に形成される基板絶縁層１０１をなす絶縁膜の膜厚を決めるための１つの要素としては、ゲート電極１０６の寄生容量の低減が挙げられる。本実施形態の構成において、ゲート絶縁層１０８の絶縁特性を考慮するとともに、ゲート電極１０６の寄生容量の増大に伴ってドライバビリティを低下させることがないように、画素保持容量が設定される。
すなわち、画素保持容量は、ゲート電極１０６の寄生容量がドライバビリティに与える影響と、ゲート絶縁層１０８の絶縁破壊を起こさない値として決まる基板絶縁層１０１の膜厚よりも薄いゲート絶縁層１０８の膜厚と、ゲート電極１０６の面積とをそれぞれ考慮して設定される。このように画素保持容量が設定されることで、解像度が更に向上された表示パネルの製造が可能になり、導電性を有する金属基板１００を用いた際であっても、良好な画質の表示パネルを製造することができる。
本実施形態では、金属基板１００との電気的な接続を取るために、基板絶縁層１０１の一部をエッチングによって除去することで露出させ、この露出している箇所が、金属基板１００と接触を取るための電極として形成されたが、例えば基板絶縁層１０１から金属基板１００の露出している箇所に対して、ハンダ等を用いて、何らかの配線を電気的に接続することも可能である。
なお、本実施形態は、電気泳動方式の表示パネルのＴＦＴバックプレーンとして構成されたが、この構成に限定されるものではなく、例えば反射型の液晶表示パネルに応用することも可能である。この構成の場合には、例えば第２の基板１２２上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜のような透明な導電膜を成膜することでコモン電極（対向電極）を形成し、このコモン電極とドレイン電極との間に液晶を挟み込んで、ドレイン電極とコモン電極との間に所定の電界を印加することで、画像の表示を行うことが可能である。
また、本実施形態では、アモルファスシリコンが用いられたいわゆる逆スタガー構造、すなわち、ゲート電極１０６がゲート絶縁層１０８（ＳｉＮ膜）の下方に設けられたボトムゲート型の構成が採用されたが、例えば、トップゲート構造等が採用されても何ら問題はなく、同様の効果が得られ、また、金属基板と基板絶縁層を用いた電気的容量も形成することができ、本実施形態の構成に限定されるものではない。
加えて、ＴＦＴとしては、活性層にアモルファスシリコンを用いたＴＦＴに限らず、例えば、アモルファスシリコンにレーザーアニールが施されてなるポリシリコンの活性層を有するポリシリコンＴＦＴや、ＴＦＴを基板に転写する単結晶ＴＦＴの転写技術を用いた場合でも同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態では、金属基板１００の基板電位は、画素電極１１４と電気的に対向する基準電位であるＶｃｏｍ電圧と電気的に接続していたため、本実施形態のＶｃｏｍ電圧がほぼ一定電位であって、金属基板１００の基板電位も常にほぼ一定の値であった。
しかし、例えば、基準電位を各書込みフレーム毎に変動させるような、いわゆるコモン反転駆動に対応させても何ら問題はない。この場合には、本実施形態のように、Ｖｃｏｍ電位と同電位とするために電気的に接続させることも可能であり、金属基板の基板電位をＶｃｏｍ以外の他の電源によって制御し、基準電位であるＶｃｏｍ電位とほぼ同電位になるように制御することも可能である。
また、本発明に係る表示パネルは、パネル駆動方式として、例えば、隣接する画素電極間で印加させる電圧の極性を反転させるドット反転駆動、隣接する信号線（情報電極）毎に画素電極に印加させる電圧の極性を反転させる垂直ライン反転駆動、隣接する走査線（走査電極）毎に各画素電極に印加させる電圧の極性を反転させる水平ライン反転駆動、画素電極に印加させる電圧の極性を１フレーム期間毎に反転させるフレーム反転駆動のいずれが適用されてもよい。このような駆動方式を採用した場合、反転動作する際、共通電極（コモン電極）電位を変調させて駆動するときに、金属基板の基板電位は、共通電極電位の変調と同期し、金属基板の基板電位と共通電極電位との間の電位差が常にほぼ一定となるよう制御される。具体的には、共通電極の制御は、電源電圧を変調する、もしくは、出力を切り替えることで行う。導電性基板に関しては、共通電極に対して電気的に接続されているため、必然的に共通電極電位と一定、もしくは略一定の値となる。
最後に、上述した電気泳動方式の表示パネルは、ある程度の折り曲げに対応できる可撓性を有しているため、例えば、紙媒体に置き換えられるような用途や、情報携帯端末（ＰＤＡ）等の情報処理機器の表示パネルとして用いられて好適である。
参考形態の表示パネルの構造を示す断面図である。 前記表示パネルの要部を示す模式図である。 実施形態の表示パネルの構造を示す断面図である。 従来の電気泳動表示装置を示す断面図である。 従来の表示装置が備える金属基板と各層の構造の一例を示す断面図である。
符号の説明
１０ 表示パネル
１００ 金属基板
１０１ 基板絶縁層（ＳｉＮ膜）
１０２ コンタクトホール
１０６ ゲート電極
１０７ 画素容量形成電極（Ｃｓ配線）
１０８ ゲート絶縁層（ＳｉＮ膜）
１０９ アモルファス半導体層
１１０ オーミック接触層（ａ−Ｓｉ（ｎ＋））
１１１ ソース電極
１１２ ドレイン電極
１１３ ＳｉＮ膜
１１４ 画素電極
１１５ 白色散乱層
１１６ 絶縁層
１１７ Ｔｉ層
１１８ フォトレジスト層
１１９ 隔壁
１２０ 絶縁性液体
１２１ 帯電性粒子
１２２ 第２の基板
１２３ 保護層コンタクトホール
１２４ 基板電位制御配線
１２５ ゲート線駆動回路
１２６ ソース線駆動回路
１２８ ＴＦＴバックプレーン
１３０ ＴＦＴ

Claims (10)

  1. 導電性を有する金属材料からなる導電性基板と、該導電性基板上に設けられた基板絶縁層と、該基板絶縁層上に設けられたＸ方向配線群およびＹ方向配線群と、マトリクス状に配された画素と、該画素を駆動するＴＦＴ素子と、前記導電性基板の基板電位を所定の電位に制御する制御手段と、を備える表示装置用パネルにおいて、
    前記ＴＦＴ素子は、逆スタガー構造をなし、前記ＴＦＴ素子のゲート電極と前記導電性基板との間に前記基板絶縁層が配されており、
    前記ＴＦＴ素子のドレイン電極と前記導電性基板との間に前記ＴＦＴ素子のゲート絶縁層が配され、且つ前記ドレイン電極と前記導電性基板との間に位置する前記基板絶縁層の一部が選択的に除去されて、前記ドレイン電極と前記導電性基板との間で電気的容量を形成し、
    前記電気的容量は、前記基板絶縁層の膜厚よりも薄く且つ絶縁破壊を起こさない膜厚で形成された前記ゲート絶縁層に基づいて設定されていることを特徴とする表示装置用パネル。
  2. 前記制御手段は、前記導電性基板の基板電位を略一定にする請求項１に記載の表示装置用パネル。
  3. 前記制御手段は、前記基板絶縁層に設けられたコンタクトホールを介して前記導電性基板と電気的に接続されている請求項１に記載の表示装置用パネル。
  4. 前記電気的容量によって画像情報を保持する請求項３に記載の表示装置用パネル。
  5. 前記導電性基板は、前記ＴＦＴ素子のソース電極、前記ゲート電極、前記ドレイン電極、および前記所定の電位を与えるための基板電位制御配線のいずれか１つに電気的に接続されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の表示装置用パネル。
  6. 前記ＴＦＴ素子の活性層は、アモルファスシリコン、ポリシリコン、および転写された単結晶半導体のうちのいずれか１つである請求項１ないし５のいずれか１項に記載の表示装置用パネル。
  7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の表示装置用パネルと、前記Ｘ方向配線群および前記Ｙ方向配線群を駆動する駆動手段と、前記所定の電位を与えるための電源と、前記表示装置用パネルに対向して配置された第２の基板と、前記表示装置用パネルと前記第２の基板との間に設けられた光学変調素子と、を有することを特徴とする表示装置。
  8. 前記所定の電位は、前記画素電極と対向する第２の基板に設けられた対向電極に与えられる共通電極電位と同電位である請求項７に記載の表示装置。
  9. 前記駆動手段によって、ドット反転駆動、垂直ライン反転駆動、水平ライン反転駆動、フレーム反転駆動のいずれかで、前記画素に印加する電圧の極性が反転される際、共通電極電位を変調させて駆動するときに、前記導電性基板の基板電位は、前記共通電極電位の変調と同期され、前記基板電位と前記共通電極電位との間の電位差が常にほぼ一定となるよう制御される請求項８に記載の表示装置。
  10. 前記光学変調素子は、電気泳動粒子と、該電気泳動粒子が分散されている媒質とを有する請求項７ないし９のいずれか１項に記載の表示装置。
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