JP4515035B2 - Display device and manufacturing method thereof - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電場の印加により反射率が変化するコントラスト媒体を用いた表示装置に係り、特に有機樹脂フィルム基板に薄膜トランジスタ(以下、TFTと記す)と当該コントラスト媒体とを組み合わせて形成される表示装置とその作製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
陰極線管を用いる手段と異なり、平板面上に画面を形成する表示装置は、概略して二次元的に配列された画素に電気的な信号を与え、液晶の電気光学的な性質や、エレクトロルミネセンス媒体の発光性を利用することで明暗若しくは濃淡を与え画像を表示するものである。この種の表示装置として新しい表示媒体として、マイクロカプセルに充填された電気泳動材料を用いた表示装置にも関心が集められている。
【0003】
この電子的にアドレス可能なマイクロカプセル化されたコントラスト媒体は、電子インクとも呼ばれている。図10に示すように、電子インクとは直径80μm程度のマイクロカプセル706を作り、その中に透明な液体と、正に帯電した白い微粒子701と負に帯電した黒い微粒子702とを封入している。マイクロカプセル706に電場を与えると、白い微粒子701と、黒い微粒子702が逆の方向に移動する。図10に示すように対向電極(透明電極)703と画素電極704、705の間に正または負の電界をかけると表面に白または黒の微粒子が現れ、白または黒を表示する。この電子インクおよび対向電極(透明電極)は、印刷法によって成膜が可能であり、回路基板上に電子インクを印刷して表示装置を形成できる。
【0004】
電子インクを用いた表示装置は液晶表示装置にくらべて消費電力が小さいというメリットがある。それは反射率が30%前後有り、反射型液晶表示装置の数倍の反射率を持っている為である。反射型液晶表示装置は反射率が低いため、太陽光下など光の強い場所では有利であるが、光の弱い場所ではフロントライトなどの補助照明が必要になる。一方、電子インクを用いた表示装置では反射率が高いためフロントライトは不要である。フロントライトでは数100mWの電力を必要とするが、この電力は不要となる。また、液晶は直流駆動を継続すると劣化現象を起こしてしまう問題点があり交流反転駆動が必要であるが、反転周波数が低いとフリッカが視認され、使用者に不快感を与えるため通常は60〜100Hzで交流反転駆動を行っている。電子インクを用いた表示装置では液晶のように交流反転駆動をする必要がないので、60Hzで毎回書き込みをする必要もない。以上の2点によって低消費電力化が可能になる。
【0005】
このような電子インクに関しては、例えば、アモルファスシリコン(a−Si)TFTを用いた電気泳動表示装置に関する報告が「12.1"SVGA Microencapsulated Electrophoretic Active Matrix Display for Information Appliances,SID01 DIGEST p152-155.」や、「A Conformable Electronic Ink Display using a Foil-Based a-Si TFT Array,SID01 DIGEST p157-159.」に報告されている。
【0006】
以上のような電子インクを用いた表示装置は、原理自体は簡便であり液晶表示装置のように照明手段が必要でないことから電子ペーパーと称して、従来の新聞や本など紙を媒体とした情報伝達又は記録手段の代替品として普及が検討されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
電子ペーパーを広く社会に普及させるには、新聞の紙面のように折りたたみ可能な大面積表示媒体を紙に文字や写真を印刷するかのように高速且つ大量に安価で供給する手段が必要となる。しかし、無機半導体層を使ったTFTでは、製造技術が確立され安定的に生産することが可能であるものの、従来の半導体プロセスと同様に真空を利用して活性層となる半導体層や配線及び電極を形成する金属膜を形成し、写真蝕刻工程によりパターン形成を行う必要があった。
【0008】
また、利用者に対し取り扱いの利便性を持たせるためには、ガラスなどの脆い材料やステンレスなど金属製で重く可撓性の悪い材料を基板に用いることは適していない。ステンレスやアルミニウムなどの薄板を基板とすれば有る程度の可撓性は確保されるが、塑性変形により板面の平坦性さえ確保するのは難しい。
【0009】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、生産性に優れ、軽く、可撓性を有する表示装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するための本発明の構成は、ゲート電極に合わせて配設された絶縁体層の開口部にチャネル部を形成する活性層が有機半導体材料で形成されたTFTと、そのTFTに接続する電極上に電場の印加により反射率が変化するコントラスト媒体、或いは電場の印加により反射率が変化する帯電粒子を内蔵したマイクロカプセルが備えられた画素部を有し、画素部が基板に挟まれて形成され、基板と画素部との間には無機絶縁体材料で成るバリア層が設けられているものである。
【0011】
また他の構成は、ゲート電極に合わせて配設された絶縁体層の開口部にチャネル部を形成する活性層が有機半導体材料で形成されたTFTと、TFTに接続する電極上に、電場の印加により反射率が変化するコントラスト媒体、或いは電場の印加により反射率が変化する帯電粒子を内蔵したマイクロカプセルが画素電極の周辺部を覆う絶縁材料で形成された隔壁層で囲まれて配設された画素部を有し、画素部が基板に挟まれて形成され、基板と画素部との間には無機絶縁体材料で成るバリア層が設けられているものである。
【0012】
当該画素の構成としては、一対の電極間にコントラスト媒体が挟まれたものであり、隣接する画素とは、無機又は有機絶縁体材料で形成される隔壁層を備えている。
【0013】
上記本発明の構成において、基板としては、可撓性又は非可撓性のプラスチック基板を用いても良い。
【0014】
上記発明の構成において、可撓性を有するプラスチック基板としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミドを適用することができる。これらの基板は、可視光域において透明であり、その実用的な厚さとして10〜200μmとすることで可撓性を持たせることが可能であり、軽くて耐衝撃性に優れた表示装置を提供することができる。
【0015】
また、プラスチック基板上に形成するバリア層はAlOx1-x(但し、x=0.01〜0.2)又は、高周波スパッタリング法で形成された水素を含まない窒化シリコンで形成することが望ましい。これらの無機絶縁材料は外部環境から侵入する水蒸気や有機物ガスのバリア層となり、表示装置を構成する有機半導体材料や電場の印加により反射率が変化するコントラスト媒体或いは電場の印加により反射率が変化する帯電粒子を内蔵したマイクロカプセルが水蒸気や有機物ガスにより劣化するのを防ぐことができる。
【0016】
画素に設けるTFTは、アモルファスシリコンに代表される無機半導体材料を用いることもできるが、気相成長法などの真空技術を使わず紙に文字や写真を印刷するかの如く大面積の表示媒体を大量に安価に供給することができる印刷法で形成可能な有機半導体材料を用いる。勿論、半導体層のみでなく、ゲート電極などの導電体層、ゲート絶縁膜などの絶縁体層も有機化合物材料を用いることで、その目的は達成される。
【0017】
このような構成を有する本発明の表示装置は、スパッタリングにより第1プラスチック基板上に無機絶縁体材料からバリア層を形成する第1工程と、バリア層上にパターン状に形成した導電性ペーストからゲート電極を形成する第2工程と、ゲート電極上に第1絶縁体層を形成する第3工程と、第1絶縁体層上にゲート電極の配置に対応する開口部が形成された第2絶縁体層を形成する第4工程と、当該開口部に有機半導体層を形成する第5工程と、有機半導体層と接続するようにパターン状に形成した導電性ペーストからソース及びドレイン電極を形成する第6工程と、ソース及びドレイン電極の一方の上に開口部が形成された第3絶縁体層を形成する第7工程と、ソース及びドレイン電極と接続する画素電極をパターン状に形成した導電性ペーストから形成する第8工程と、画素電極の端部を覆う開口部が形成された第4絶縁体層を形成する第9工程と、当該開口部に帯電粒子を内蔵したマイクロカプセルを含む樹脂層を形成する第10工程と、スパッタリングにより無機絶縁体材料からバリア層と透明電極が形成された第2プラスチック基板を樹脂層上に固着する第11工程との各工程を経て作製される。ここで、第1絶縁体層をゲート絶縁膜として機能させても良い。
【0018】
上記工程において、特に第2乃至第9工程はスクリーン印刷法により形成することで、気相成長法などの真空技術や写真蝕刻技術を使うことなく、紙に文字や写真を印刷するかの如く大面積の表示媒体を大量に安価に供給することができる。さらに、可撓性で長尺のプラスチック基板を連続的に供給することにより、第2乃至第11の工程を連続的に処理を行うことができ、極めて高い生産性を得ることができる。従って、本発明により生産性が優れ、軽く、可撓性を有する表示装置を安価に提供することが可能となる。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本発明に係る表示装置は、電場の印加により反射率が変化するコントラスト媒体又は電場の印加により反射率が変化する帯電粒子を内蔵したマイクロカプセルで成る電子インクを各画素毎に備え、それぞれの画素に印加する電場を制御するTFTが備えられた画素部を有するものである。TFTはチャネル部を形成するための半導体が有機半導体材料で形成されるものであり、それを島状に分離形成するための構造及び作製方法に特徴を有している。そして、このような構成の画素部はプラスチック基板に挟まれるように形成されている。
【0020】
図1は画素部の構造を説明する縦断面図であり、図2は上面図を示している。プラスチック基板101、201の間に有機半導体層106a、106bを使った有機TFTと、各有機TFTに接続する画素電極110a、110bと、それに対向する側の共通電極203とで挟まれ、帯電粒子を内蔵したマイクロカプセル301が配設されている。尚、図1に示す縦断面図は、図2で示すA−A'線に対応するものである。
【0021】
プラスチック基板101、201は少なくとも一方は透光性を有するものであり、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミドなどから選択される。好ましくは可撓性を有し、その実用的な厚さは10〜200μmである。勿論、これより厚くしても良く本発明の構成に本質的に影響を及ぼすものではない。
【0022】
このプラスチック基板101、201の表面には無機絶縁体材料でバリア層102、202が10〜200nmの厚さで形成されている。これはAlOx1-x(但し、x=0.01〜0.2)又は、高周波スパッタリング法でシリコンをターゲットとし、窒素をスパッタガスとして形成される水素を含まない窒化シリコンから成る1層又は複数の層から成る積層構造を有する。この無機絶縁材料は緻密に形成し、外部環境から侵入する水蒸気や有機物ガスのバリア層とする。バリア層を形成する目的は、有機半導体材料や電場の印加により反射率が変化するコントラスト媒体或いは電場の印加により反射率が変化する帯電粒子を内蔵したマイクロカプセルが水蒸気や有機物ガスにより劣化するのを防ぐためである。
【0023】
TFTのゲート電極を形成する第1配線103はアルミニウム、クロムなど公知の金属材料でも良いが、導電性ペーストを用いてスクリーン印刷法やロールコーター法で形成しても良い。また、ゲート絶縁膜として用いる第1絶縁体層104、第2絶縁体層105、第3絶縁体層109は、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、非芳香族多官能性イソシアナート、メラミン樹脂を添加したもので形成する。尚、ゲート絶縁膜は有機絶縁体材料に必ずしも限定されず、塗布法で形成されるシリコン酸化膜(SOG:Spin on Glass)やスパッタリング法で形成する酸化シリコン膜を用いても良い。
【0024】
第2絶縁体層105においてゲート電極に対応して設けられている開口部は、そこに有機半導体層を形成するためにある。有機半導体層は印刷法、スプレー法、スピン塗布法、インクジェット法などで形成する。本発明に用いる有機半導体材料としては、その骨格が共役二重結合から構成されるπ電子共役系の高分子材料が望ましい。具体的には、ポリチオフェン、ポリ(3−アルキルチオフェン)、ポリチオフェン誘導体等の可溶性の高分子材料を用いることができる。
【0025】
その他にも本発明に用いることができる有機半導体材料としては、可溶性の前駆体を成膜した後で処理することにより有機半導体層を形成することができる材料がある。なお、このような前駆体を経由する有機半導体材料としては、ポリチエニレンビニレン、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)、ポリアセチレン、ポリアセチレン誘導体、ポリアリレンビニレンなどがある。
【0026】
前駆体を有機半導体に変換する際には、加熱処理だけではなく塩化水素ガスなどの反応触媒を添加することがなされる。なお、このような処理が必要である場合には電極等の腐食の問題が生じるが、本発明に示した有機TFTの構造の場合にはそのような問題を心配する必要はない。また、これらの可溶性有機半導体材料を溶解させる代表的な溶媒としては、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、アニソール、クロロフォルム、ジクロロメタン、γブチルラクトン、ブチルセルソルブ、シクロヘキサン、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)、シクロヘキサノン、2−ブタノン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド(DMF)または、THF(テトラヒドロフラン)などを適用することができる。
【0027】
第2配線107a、107b及び第3配線108a、108bはそれぞれ有機半導体層と接触してTFTにおけるソース電極とドレイン電極として機能させる。これらの配線を形成する材料としては、多くの有機半導体材料が電荷を輸送する材料がキャリアとして正孔を輸送するp型半導体であることからその半導体層とオーミック接触を取るために仕事関数の大きい金属を用いることが望ましい。
【0028】
具体的には、金や白金、クロム、パラジウム、アルミニウム、インジウム、モリブデン、ニッケル等の金属又は合金等が望ましい。第2配線107a、107b及び第3配線108a、108bはこれらの金属又は合金材料を用いた導電性ペーストを用いて印刷法やロールコーター法で形成する。また、画素電極110a、110bも同様に第3絶縁体層109上に形成する。
【0029】
第4絶縁体層は画素電極110a、110bの端部を覆うように形成し、隣接する画素を区分する隔壁層である。電子インク層302は散布法、スピン塗布法、印刷法、ロールコーター法などウエットコーティング法で形成し、第4絶縁体層の開口部、即ち隔壁層の間に充填するように形成する。また、電子インク層上には、プラスチック基板201上に無機絶縁体材料で形成されるバリア層202、酸化インジウム・スズ、酸化亜鉛などの透明導電膜203が形成されており、これを固着する。
【0030】
電子インク層302に含まれるマイクロカプセル301は、正に帯電したある色の粒子と、負に帯電した異なる色の粒子を含み、カプセル内に含まれる溶媒中に分散して存在している。そして、画素電極が付与する電場によりある色又は他の色に粒子が一方に偏析してコントラストを画素毎に変えることにより画像を表示する。
【0031】
このような電子インク層でコントラストを変化させて画像を表示する本発明の表示装置の作製工程は、図3と図4で説明されている。
【0032】
図3(A)において、プラスチック基板101上に高周波スパッタリング法で窒酸化アルミニウム(AlOx1-x:x=0.01〜0.2)または窒化シリコンでなるバリア層102を形成する。窒酸化アルミニウムは、窒化アルミニウムをターゲットとして、アルゴンの他に酸素及び窒素を適宜混合させたスパッタガスを用いて形成し、酸素の混合比を適宜設定して窒酸化アルミニウム膜における酸素含有量を0.01〜20atomic%とする。窒化シリコンは、シリコンをターゲートとし、窒素のみをスパッタガスとして形成する。これらの無機絶縁体層はバリア層として適した緻密な無機絶縁体層を形成することができる。その厚さは10〜100nm程度とすれば水蒸気や有機ガスなどのガスバリア性を持たせることができる。
【0033】
その上に形成する第1配線103はTFTのゲート電極とするものであり、導電性ペーストを用いて形成する。導電性ペーストとしては、導電性カーボンペースト、導電性銀ペースト、導電性銅ペースト、導電性ニッケルなどを用い、スクリーン印刷法又はロールコーター法で所定のパターンに形成する。導電性ペーストで所定のパターンに形成した後は、レベリング、乾燥後、100〜200℃で硬化させ1〜5μmの厚さを得る。
【0034】
図3(B)はゲート絶縁膜とする第1絶縁体層104を形成する工程であり、ロールコーター法やスプレー法などでアクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノキシ樹脂、非芳香族多官能性イソシアナート、メラミン樹脂を添加した有機絶縁体材料で形成しても良いし、塗布法で形成されたシリコン酸化膜(SOG:Spin on Glass)やスパッタリング法で形成する酸化シリコン膜を用いても良い。ゲート電圧を考慮すると100〜200nm程度で形成することが好ましいが、それより厚くても特段の問題はない。
【0035】
図3(C)で示すように第2絶縁体層105は、第1配線103の配置に合わせて、その領域に開口部が形成されるようにスクリーン印刷法を用いて形成する。アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、非芳香族多官能性イソシアナート、メラミン樹脂を添加したものなど有機絶縁体材料が適用され、0.1〜3μm程度の厚さで形成する。また、このような開口部を有する第2絶縁体材料の形状は、スピン塗布法などで全面に絶縁体層を形成した後に、写真蝕刻法で開口部を形成しても良い。いずれにしても、開口部を形成して、そこに有機半導体層を形成することにより、耐水性の低い有機半導体層を各TFT毎に絶縁分離するパターン形成のためのエッチング工程が不要となる。
【0036】
図3(D)は有機半導体層106a、106bを形成するものであり、印刷法、スプレー法、スピン塗布法、インクジェット法などで開口部に合わせて形成する。図示するような形態は、第2絶縁体層の開口部を充填するように有機半導体層を形成した後、表面を研磨して開口部に有機半導体層を残存せしめるダマシン法を用いても良い。
【0037】
図3(E)では、第2配線107a、107b及び第3配線108a、108bを第1配線と同様に導電性ペーストを用いて形成している。第2配線及び第3配線は一部を有機半導体層106a、106bと重ねて形成し、ソース及びドレインとしての機能を持たせる。
【0038】
図4(A)における第3絶縁体層109は第3配線108a、108b上に開口部を有する形態で他の絶縁体層と同様にスクリーン印刷法で形成する。所定のパターンに形成した後は、レベリング及び乾燥をした後、100〜200℃で硬化させ1〜5μmの厚さを得る。その後、導電性ペーストを印刷して画素電極110a、110bを形成する。画素電極は透光性で有る必要はなく、導電性カーボンペースト、導電性銀ペースト、導電性銅ペースト、導電性ニッケルなどを用いて形成する。
【0039】
その後、図4(B)では画素電極110a、110bの周辺部を覆い、画素電極上に丁度開口部があるように第4絶縁体層111を形成する。第4絶縁体層111は各画素領域を区分するもので隔壁層としての機能を有する。用いる絶縁体材料及び形成方法は他の絶縁体層と同様で良いが、カーボンブラックや黒色の顔料を分散させておくと良い。隣接する画素をこのように区分することで、クロストークを無くし、液晶表示装置などでもあるようにブラックストライプとしての機能を付加して画像を鮮明にすることができる。開口部の面積は適宜決定すれば良いが、電子インクのマイクロカプセルが各画素電極毎に一つ又は複数個入る面積とするものであり、例えば100×400μmとすると良い。
【0040】
図4(C)で示すように、電子インク層302はロールコーター法や印刷法、又はスプレー法などで形成する。そして、図1であるようにその上にバリア層202、透明導電膜を用いた共通電極203が形成されたプラスチック基板201を固着する。共通電極203の電位は一定として、画素電極に接続するTFTのスイッチング動作により正又は負の電圧が印加されると、電子インク層のマイクロカプセル301はそれに反応して、負又は正に帯電した着色粒子が一方の側に偏析して画像表示を実現する。有機半導体層で形成したTFTの駆動能力にもよるが、映像信号はTABやCOGを使って配設したドライバ回路を介して各画素に入力すれば良い。
【0041】
図5はこのような本発明に表示装置の構成を説明するものであり、プラスチック基板101に有機半導体層で形成されたTFT504とそれに接続するコントラスト媒体505との組み合わせで一単位の画素503が構成され、このような画素をマトリクス状に配列させて画素部502が形成される。ドライバIC508はTAB506、507で実装されている。
【0042】
TAB506、507の接続はプラスチック基板101の有機半導体層や電子インク層が形成されていない裏側から行うことができる。走査線側のTAB507と信号線側のTAB508では接続箇所が若干異なるが、その詳細は図6と図7で示されている。
【0043】
図6は走査線側に接続するTAB507の接続を示す図であり、TAB507は異方性導電性接着剤304によりゲート配線103と接続している。接続においては、プラスチック基板101とバリア層102とに開口部300を形成し走査線を形成する第1配線103を露出させている。一方、図7で示すように、信号線に接続するTAB506は、異方性導電性接着剤304により信号線を形成する第2配線107と接続している。接続においては、プラスチック基板101、バリア層102、第1絶縁体層104、第2絶縁体層105とに開口部300を形成し第2配線107を露出させている。開口部300はレーザー加工により形成可能であり、Nd:YAGレーザーなどを用いることができる。開口部は図示するように各配線の表面が露出するように形成するのが最も好ましいが、選択加工が困難な場合にはプラスチック基板101、201を貫通させてしまっても良い。この場合、開口部を形成する位置に接着性の樹脂で形成されるシールパターン303を重畳させておくことで気密性は保たれ電子インク層302に影響を与えることはない。
【0044】
以上のように、印刷法やロールコーター法を主体として作製される本発明の表示装置は、適用する基板に可撓性を有するプラスチック基板を用いることで、その生産性を飛躍的に向上させることができる。即ち、シート状であり長尺に巻かれた基板を用いることで、ロールツーロール工法とも呼ばれる基板が連続的に送り出され、且つ各工程順に連続して処理が成される生産手段を適用することができる。
【0045】
この場合の生産工程は、窒酸化アルミニウム又は窒化シリコンなどを用いることで真空プロセスが必要となるバリア層を形成する工程と、有機半導体層や第1乃至第4絶縁体層など大気圧で印刷法により形成可能な工程とに区分されることになる。尤も、バリア層の形成において、大気圧プラズマCVD技術などを採用すれば、全てを大気圧下で行うことも可能である。
【0046】
図8はロールツーロール工法により、可撓性長尺基板に連続的に被膜形成可能なスパッタリング装置の構成を示している。成膜室801内部には、可撓性長尺基板が巻かれたロール巻802、803が備えられ、連動して回転することにより一方から他方に可撓性長尺基板が送り出される。被膜の形成は排気手段809により成膜室801内を減圧にし、ガス供給手段810によりスパッタガスを供給し、ターゲット804、814に直流又は交流の電力を電源806、816から供給してグロー放電を形成することにより成される。ターゲット804、814は冷媒を供給する冷却手段808により冷やされ、基板の加熱が必要な場合には加熱手段805、815を用いる。
【0047】
ターゲット804、814は形成する被膜に応じて適宜選択すれば良い。窒酸化アルミニウム膜を形成する場合には、窒化アルミニウムをターゲットとしてアルゴン、窒素、酸素の混合ガスをスパッタガスとして形成すると良い。窒化シリコン膜を形成するには、シリコンをターゲットとして窒素をスパッタガスに用いて形成すると良い。
【0048】
図1で示すようにプラスチック基板201にバリア層202と共通電極203を積層させるには、窒化アルミニウムのターゲットと酸化インジウム・スズ(ITO)のターゲットを併設して連続形成することも可能である。
【0049】
有機半導体層や第1乃至第4絶縁体層を形成し、TFTや電子インク層を形成する工程は図9に示されている。バリア層が形成されたプラスチック基板はロール巻901から連続的に供給され、又はステップ・バイ・ステップ方式で間欠的に送り出される。以降の工程は、スクリーン印刷装置902と焼成装置903による第1配線印刷及び焼成、第1絶縁体印刷及び焼成、第2絶縁体印刷及び焼成、有機半導体印刷及び焼成、第2及び再3配線印刷及び焼成、第3絶縁体印刷及び焼成、画素電極印刷及び焼成、第4絶縁体印刷及び焼成、コントラスト媒体塗布の順に行う。さらに、バリア層と共通電極が形成されたプラスチック基板がロール巻905から連続的に供給され、コントラスト媒体まで塗布された基板と貼り合わせ手段により固着され、端子部加工工程は、レーザー加工装置907により行う。
【0050】
このような工程により長尺の基板に複数の画素部が連続的に形成される。最後の分断工程では切断装置908により、各画素部単位で分断することにより、本発明の表示装置の基本的構成部位909を得る。また、画素部が形成された長尺の基板をボビン(又はリール)に巻き取り、その後再びボビン(又はリール)から送り出した後、各画素部単位で繰り出しても良い。その後ドライバICを実装すれば良い。
【0051】
利便性向上の観点からは、1枚のパネルに情報を視覚的に表示する画素部と、各種情報を送受信する通信機能と、情報を記憶又は加工するコンピュータ機能など全てを集積するシステム・オン・パネルの思想がある。一方、本発明の表示装置のように軽量、薄型、可撓性、及び耐脆性を兼ね備えているものは、表示機能に特化した利用形態も可能である。
【0052】
図11は携帯電話装置と組み合わせて利用する一例を示している。携帯電話装置は、本体601、筐体602、表示部603、音声入力部604、音声出力部605、操作キー606、赤外線通信手段607、アンテナ608等を含んでいる。表示装置は筐体に入っていても良く、本体610、画像を表示する画素部611、ドライバIC612、受信装置613、フィルムバッテリー614などを含んでいる。ドライバICや受信装置などは半導体部品を用い実装する。この場合、情報処理機能は携帯電話装置を利用することで、表示装置の負荷は軽減される。一方、本発明の表示装置により大画面の表示媒体を自由に持ち運びすることができる。
【0053】
またその他にも、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)に加え、冷蔵庫装置、洗濯機、炊飯器、固定電話装置、真空掃除機、体温計など家庭電化製品から、電車内の吊し広告、鉄道駅や空港の発着案内版など大面積のインフォメーションディスプレイまで、主に静止画像を表示する手段として用いることができる。
【0054】
以上のように本発明における好適な実施の形態について特に示したが、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなく、その形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解されるものである。
【0055】
【発明の効果】
本発明により生産性に優れ、軽く、可撓性を有する表示装置を得ることが出来る。特に、バリア層を省く全てを有機化合物材料で形成することで軽量且つ可撓性を有する表示装置を実現することができる。また、生産技術の観点からは、スクリーン印刷法などを多用することで、気相成長法などの真空技術や写真蝕刻技術を使うことなく、紙に文字や写真を印刷するかの如く新聞の紙面程の表示媒体を大量に安価に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の表示装置の画素部の詳細を説明する縦断面図である。
【図2】 本発明の表示装置の画素部の詳細を説明する上面図である。
【図3】 本発明の表示装置の作製工程を説明する縦断面図である。
【図4】 本発明の表示装置の作製工程を説明する縦断面図である。
【図5】 本発明に表示装置の構成を説明する上面図である。
【図6】 本発明の表示装置において、端子部におけるTABとの接続構造を説明する図である。
【図7】 本発明の表示装置において、端子部におけるTABとの接続構造を説明する図である。
【図8】 可撓性長尺基板に連続的に被膜形成可能なスパッタリング装置の構成を示す図である。
【図9】 基板が連続的に送り出され、且つ各工程順に連続して処理が成される生産手段を用いて本発明の表示装置を製作する工程を説明する図である。
【図10】 電子インクの構成及びその原理を説明する図である。
【図11】 本発明の表示装置の利用形態として携帯電話装置と組み合わせた一例を説明する図である。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device using a contrast medium whose reflectivity is changed by application of an electric field, and in particular, a display device formed by combining an organic resin film substrate with a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) and the contrast medium. It relates to a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Unlike a means using a cathode ray tube, a display device that forms a screen on a flat surface gives an electrical signal to pixels arranged roughly two-dimensionally, and the electro-optical properties of the liquid crystal and electroluminescence. By using the light-emitting property of the sense medium, an image is displayed by giving light and dark or light and shade. As a new display medium of this type, a display device using an electrophoretic material filled in microcapsules is also attracting attention.
[0003]
This electronically addressable microencapsulated contrast medium is also called electronic ink. As shown in FIG. 10, the electronic ink forms a microcapsule 706 having a diameter of about 80 μm, and encloses a transparent liquid, positively charged white particles 701 and negatively charged black particles 702 therein. . When an electric field is applied to the microcapsule 706, the white fine particles 701 and the black fine particles 702 move in opposite directions. As shown in FIG. 10, when a positive or negative electric field is applied between the counter electrode (transparent electrode) 703 and the pixel electrodes 704 and 705, white or black fine particles appear on the surface and display white or black. The electronic ink and the counter electrode (transparent electrode) can be formed by a printing method, and a display device can be formed by printing the electronic ink on a circuit board.
[0004]
A display device using electronic ink has an advantage of lower power consumption than a liquid crystal display device. This is because the reflectivity is around 30% and the reflectivity is several times that of the reflective liquid crystal display device. Since the reflective liquid crystal display device has low reflectance, it is advantageous in places with strong light such as under sunlight, but auxiliary lighting such as a front light is necessary in places with low light. On the other hand, a display device using electronic ink does not require a front light because of its high reflectance. The front light requires several hundreds mW of power, but this power is unnecessary. In addition, the liquid crystal has a problem of causing a deterioration phenomenon when DC driving is continued, and AC inversion driving is necessary. However, if the inversion frequency is low, flicker is visually recognized, and the user usually feels uncomfortable. AC inversion drive is performed at 100 Hz. In a display device using electronic ink, it is not necessary to perform AC inversion driving like a liquid crystal, so that it is not necessary to write at 60 Hz each time. The above two points can reduce power consumption.
[0005]
Regarding such electronic ink, for example, a report on an electrophoretic display device using amorphous silicon (a-Si) TFT is "12.1" SVGA Microencapsulated Electrophoretic Active Matrix Display for Information Appliances, SID01 DIGEST p152-155. " It is reported in "A Conformable Electronic Ink Display using a Foil-Based a-Si TFT Array, SID01 DIGEST p157-159."
[0006]
The display device using electronic ink as described above is simple in principle and does not require illumination means unlike a liquid crystal display device, so it is called electronic paper, and information using paper such as conventional newspapers and books as a medium. Spread as a substitute for transmission or recording means is being studied.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In order to widely spread electronic paper to society, it is necessary to provide a means for supplying a large area display medium that can be folded like a newspaper page at a high speed and in a large amount at a low price as if printing letters and photos on paper. . However, although TFTs using inorganic semiconductor layers can be stably produced with manufacturing technology established, semiconductor layers, wirings and electrodes that become active layers using vacuum as in conventional semiconductor processes It was necessary to form a metal film for forming a pattern and to form a pattern by a photolithography process.
[0008]
Further, in order to give the user convenience in handling, it is not suitable to use a brittle material such as glass or a metal material such as stainless steel that is heavy and poorly flexible. If a thin plate such as stainless steel or aluminum is used as a substrate, a certain degree of flexibility is ensured, but it is difficult to ensure even flatness of the plate surface by plastic deformation.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a display device that is excellent in productivity, is light, and has flexibility.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The structure of the present invention for solving the above problems includes a TFT in which an active layer for forming a channel portion is formed of an organic semiconductor material in an opening of an insulator layer arranged in accordance with a gate electrode, and the TFT A pixel part provided with a contrast medium whose reflectivity is changed by application of an electric field or a microcapsule containing charged particles whose reflectivity is changed by application of an electric field on an electrode connected to the substrate. A barrier layer made of an inorganic insulator material is provided between the substrate and the pixel portion.
[0011]
In another structure, an active layer for forming a channel portion in an opening of an insulator layer arranged in accordance with a gate electrode is formed of an organic semiconductor material, and an electric field is formed on an electrode connected to the TFT. A microcapsule containing a contrast medium whose reflectivity changes when applied or a charged particle whose reflectivity changes when an electric field is applied is surrounded by a partition layer formed of an insulating material covering the periphery of the pixel electrode. The pixel portion is formed by being sandwiched between substrates, and a barrier layer made of an inorganic insulator material is provided between the substrate and the pixel portion.
[0012]
The pixel has a structure in which a contrast medium is sandwiched between a pair of electrodes, and an adjacent pixel includes a partition layer formed of an inorganic or organic insulator material.
[0013]
In the configuration of the present invention, a flexible or inflexible plastic substrate may be used as the substrate.
[0014]
In the structure of the present invention, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyether sulfone (PES), polycarbonate (PC), and polyimide can be used as the flexible plastic substrate. These substrates are transparent in the visible light region, and can be made flexible by having a practical thickness of 10 to 200 μm. A display device that is light and excellent in impact resistance can be obtained. Can be provided.
[0015]
The barrier layer formed on the plastic substrate may be formed of AlO x N 1-x (x = 0.01 to 0.2) or silicon nitride containing no hydrogen formed by a high frequency sputtering method. desirable. These inorganic insulating materials serve as a barrier layer for water vapor and organic gas entering from the external environment, and the reflectance changes with the application of an organic semiconductor material constituting the display device or a contrast medium whose reflectance changes with the application of an electric field or an electric field. It is possible to prevent the microcapsules containing charged particles from being deteriorated by water vapor or organic gas.
[0016]
For the TFT provided in the pixel, an inorganic semiconductor material typified by amorphous silicon can be used. However, a large-area display medium can be used as if characters and photographs are printed on paper without using a vacuum technique such as vapor phase growth. An organic semiconductor material that can be formed by a printing method that can be supplied in large quantities at low cost is used. Of course, not only the semiconductor layer but also the conductor layer such as the gate electrode and the insulator layer such as the gate insulating film can achieve the object by using the organic compound material.
[0017]
The display device of the present invention having such a structure includes a first step of forming a barrier layer from an inorganic insulator material on a first plastic substrate by sputtering, and a gate from a conductive paste formed in a pattern on the barrier layer. A second step of forming an electrode; a third step of forming a first insulator layer on the gate electrode; and a second insulator in which an opening corresponding to the arrangement of the gate electrode is formed on the first insulator layer A fourth step of forming a layer, a fifth step of forming an organic semiconductor layer in the opening, and a sixth step of forming source and drain electrodes from a conductive paste formed in a pattern so as to be connected to the organic semiconductor layer A process, a seventh process of forming a third insulator layer having an opening formed on one of the source and drain electrodes, and a conductive film in which pixel electrodes connected to the source and drain electrodes are formed in a pattern. An eighth step of forming from a paste; a ninth step of forming a fourth insulator layer in which an opening covering the end of the pixel electrode is formed; and a resin layer including a microcapsule containing charged particles in the opening 10 and the eleventh step of fixing the second plastic substrate on which the barrier layer and the transparent electrode are formed from the inorganic insulator material by sputtering onto the resin layer. Here, the first insulator layer may function as a gate insulating film.
[0018]
In the above steps, the second to ninth steps are formed by the screen printing method, so that characters and photographs can be printed on paper as much as possible without using a vacuum technique such as a vapor phase growth method or a photo-etching technique. Large area display media can be supplied at low cost. Furthermore, by continuously supplying a flexible and long plastic substrate, the second to eleventh steps can be continuously processed, and extremely high productivity can be obtained. Therefore, according to the present invention, a display device having excellent productivity, light weight, and flexibility can be provided at low cost.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. A display device according to the present invention includes, for each pixel, an electronic ink composed of a contrast medium whose reflectance is changed by application of an electric field or a microcapsule containing charged particles whose reflectance is changed by application of an electric field. The pixel portion is provided with a TFT for controlling the electric field applied to. The TFT is characterized in that a semiconductor for forming a channel portion is formed of an organic semiconductor material and has a structure and a manufacturing method for separating and forming them in an island shape. The pixel portion having such a configuration is formed so as to be sandwiched between plastic substrates.
[0020]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view illustrating the structure of a pixel portion, and FIG. 2 is a top view. It is sandwiched between an organic TFT using organic semiconductor layers 106a and 106b between plastic substrates 101 and 201, pixel electrodes 110a and 110b connected to each organic TFT, and a common electrode 203 on the opposite side thereof, and charged particles are collected. A built-in microcapsule 301 is provided. The longitudinal sectional view shown in FIG. 1 corresponds to the AA ′ line shown in FIG.
[0021]
At least one of the plastic substrates 101 and 201 has translucency, and is selected from polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyether sulfone (PES), polycarbonate (PC), polyimide, and the like. Preferably it has flexibility and its practical thickness is 10-200 μm. Of course, it may be thicker than this and does not essentially affect the structure of the present invention.
[0022]
On the surfaces of the plastic substrates 101 and 201, barrier layers 102 and 202 are formed of an inorganic insulator material with a thickness of 10 to 200 nm. This is AlO x N 1-x (where x = 0.01 to 0.2) or a single layer made of silicon nitride not containing hydrogen, which is formed using silicon as a target and high-frequency sputtering using nitrogen as a sputtering gas. Or it has the laminated structure which consists of a several layer. This inorganic insulating material is densely formed and used as a barrier layer of water vapor or organic gas entering from the external environment. The purpose of forming the barrier layer is that the organic semiconductor material, the contrast medium whose reflectivity is changed by application of an electric field, or the microcapsule containing charged particles whose reflectivity is changed by application of an electric field is deteriorated by water vapor or organic gas. This is to prevent it.
[0023]
The first wiring 103 that forms the gate electrode of the TFT may be a known metal material such as aluminum or chromium, but may be formed by a screen printing method or a roll coater method using a conductive paste. The first insulator layer 104, the second insulator layer 105, and the third insulator layer 109 used as the gate insulating film are acrylic resin, polyimide resin, polyamide resin, phenoxy resin, non-aromatic polyfunctional isocyanate, It is formed by adding melamine resin. Note that the gate insulating film is not necessarily limited to the organic insulator material, and a silicon oxide film (SOG: Spin on Glass) formed by a coating method or a silicon oxide film formed by a sputtering method may be used.
[0024]
The opening provided in the second insulator layer 105 corresponding to the gate electrode is for forming an organic semiconductor layer there. The organic semiconductor layer is formed by a printing method, a spray method, a spin coating method, an ink jet method, or the like. The organic semiconductor material used in the present invention is preferably a π-electron conjugated polymer material whose skeleton is composed of conjugated double bonds. Specifically, soluble polymer materials such as polythiophene, poly (3-alkylthiophene), and polythiophene derivatives can be used.
[0025]
In addition, as an organic semiconductor material that can be used in the present invention, there is a material that can form an organic semiconductor layer by processing after forming a soluble precursor. Examples of the organic semiconductor material that passes through such a precursor include polythienylene vinylene, poly (2,5-thienylene vinylene), polyacetylene, a polyacetylene derivative, and polyarylene vinylene.
[0026]
When converting the precursor into an organic semiconductor, a reaction catalyst such as hydrogen chloride gas is added as well as heat treatment. When such a treatment is necessary, a problem of corrosion of the electrode or the like occurs. However, in the case of the organic TFT structure shown in the present invention, there is no need to worry about such a problem. Typical solvents for dissolving these soluble organic semiconductor materials include toluene, xylene, chlorobenzene, dichlorobenzene, anisole, chloroform, dichloromethane, γ-butyllactone, butyl cellosolve, cyclohexane, NMP (N-methyl-2) -Pyrrolidone), cyclohexanone, 2-butanone, dioxane, dimethylformamide (DMF), THF (tetrahydrofuran), or the like can be applied.
[0027]
The second wirings 107a and 107b and the third wirings 108a and 108b are in contact with the organic semiconductor layer to function as a source electrode and a drain electrode in the TFT. As a material for forming these wirings, since many organic semiconductor materials transport p-type semiconductors that transport holes as carriers, they have a large work function in order to make ohmic contact with the semiconductor layers. It is desirable to use a metal.
[0028]
Specifically, metals or alloys such as gold, platinum, chromium, palladium, aluminum, indium, molybdenum, and nickel are desirable. The second wirings 107a and 107b and the third wirings 108a and 108b are formed by a printing method or a roll coater method using a conductive paste using these metals or alloy materials. Similarly, the pixel electrodes 110 a and 110 b are formed on the third insulator layer 109.
[0029]
The fourth insulator layer is a partition layer that is formed so as to cover the end portions of the pixel electrodes 110a and 110b and separates adjacent pixels. The electronic ink layer 302 is formed by a wet coating method such as a spraying method, a spin coating method, a printing method, or a roll coater method, and is formed so as to be filled between the openings of the fourth insulator layer, that is, between the partition layers. On the electronic ink layer, a barrier layer 202 made of an inorganic insulator material and a transparent conductive film 203 such as indium tin oxide and zinc oxide are formed on a plastic substrate 201, and these are fixed.
[0030]
The microcapsule 301 included in the electronic ink layer 302 includes positively charged particles of a certain color and negatively charged particles of different colors, and is dispersed in a solvent included in the capsule. Then, particles are segregated to one color or another color by the electric field applied by the pixel electrode, and the contrast is changed for each pixel, thereby displaying an image.
[0031]
The manufacturing process of the display device of the present invention for displaying an image by changing the contrast with such an electronic ink layer is described with reference to FIGS.
[0032]
In FIG. 3A, a barrier layer 102 made of aluminum nitride oxide (AlO x N 1 -x : x = 0.01 to 0.2) or silicon nitride is formed over a plastic substrate 101 by high-frequency sputtering. Aluminum nitride oxide is formed by using aluminum nitride as a target and using a sputtering gas in which oxygen and nitrogen are appropriately mixed in addition to argon, and the oxygen content in the aluminum nitride oxide film is set to 0 by appropriately setting the mixing ratio of oxygen. .01-20 atomic%. Silicon nitride is formed using silicon as a gate and only nitrogen as a sputtering gas. These inorganic insulator layers can form a dense inorganic insulator layer suitable as a barrier layer. If the thickness is about 10 to 100 nm, gas barrier properties such as water vapor and organic gas can be provided.
[0033]
The first wiring 103 formed thereon serves as a gate electrode of the TFT and is formed using a conductive paste. As the conductive paste, conductive carbon paste, conductive silver paste, conductive copper paste, conductive nickel, or the like is used, and a predetermined pattern is formed by a screen printing method or a roll coater method. After the conductive paste is formed into a predetermined pattern, it is leveled and dried, and then cured at 100 to 200 ° C. to obtain a thickness of 1 to 5 μm.
[0034]
FIG. 3B shows a step of forming the first insulator layer 104 as a gate insulating film, which includes an acrylic resin, a polyimide resin, a phenoxy resin, a non-aromatic polyfunctional isocyanate, a roll coater method, a spray method, and the like. An organic insulator material to which a melamine resin is added may be used, or a silicon oxide film (SOG: Spin on Glass) formed by a coating method or a silicon oxide film formed by a sputtering method may be used. In consideration of the gate voltage, it is preferable to form the film with a thickness of about 100 to 200 nm, but there is no particular problem even if it is thicker than that.
[0035]
As shown in FIG. 3C, the second insulator layer 105 is formed by screen printing so that an opening is formed in the region in accordance with the arrangement of the first wiring 103. An organic insulator material such as an acrylic resin, a polyimide resin, a polyamide resin, a phenoxy resin, a non-aromatic polyfunctional isocyanate, or a material added with a melamine resin is applied, and is formed with a thickness of about 0.1 to 3 μm. Further, the shape of the second insulator material having such an opening may be formed by photolithography after an insulator layer is formed on the entire surface by a spin coating method or the like. In any case, by forming the opening and forming the organic semiconductor layer there, an etching process for forming a pattern for insulating and separating the organic semiconductor layer having low water resistance for each TFT becomes unnecessary.
[0036]
FIG. 3D shows formation of the organic semiconductor layers 106a and 106b, which are formed in accordance with the openings by a printing method, a spray method, a spin coating method, an ink jet method, or the like. The form shown in the figure may use a damascene method in which after forming the organic semiconductor layer so as to fill the opening of the second insulator layer, the surface is polished to leave the organic semiconductor layer in the opening.
[0037]
In FIG. 3E, the second wirings 107a and 107b and the third wirings 108a and 108b are formed using a conductive paste in the same manner as the first wiring. Part of the second wiring and the third wiring is formed so as to overlap with the organic semiconductor layers 106a and 106b, and functions as a source and a drain.
[0038]
The third insulator layer 109 in FIG. 4A is formed by screen printing in the same manner as the other insulator layers in the form of having openings on the third wirings 108a and 108b. After forming in a predetermined pattern, after leveling and drying, it is cured at 100 to 200 ° C. to obtain a thickness of 1 to 5 μm. Thereafter, conductive paste is printed to form the pixel electrodes 110a and 110b. The pixel electrode does not need to be light-transmitting and is formed using conductive carbon paste, conductive silver paste, conductive copper paste, conductive nickel, or the like.
[0039]
After that, in FIG. 4B, the fourth insulator layer 111 is formed so as to cover the periphery of the pixel electrodes 110a and 110b and to have an opening just above the pixel electrode. The fourth insulator layer 111 separates each pixel region and has a function as a partition layer. The insulator material used and the formation method may be the same as those of other insulator layers, but it is preferable to disperse carbon black or black pigment. By dividing adjacent pixels in this way, crosstalk can be eliminated, and a function as a black stripe can be added to make the image clear as in a liquid crystal display device or the like. The area of the opening may be determined as appropriate, but the area where one or a plurality of microcapsules of electronic ink enter each pixel electrode, for example, 100 × 400 μm is preferable.
[0040]
As shown in FIG. 4C, the electronic ink layer 302 is formed by a roll coater method, a printing method, a spray method, or the like. Then, as shown in FIG. 1, a plastic substrate 201 on which a barrier layer 202 and a common electrode 203 using a transparent conductive film are formed is fixed. When the potential of the common electrode 203 is constant and a positive or negative voltage is applied by the switching operation of the TFT connected to the pixel electrode, the microcapsule 301 of the electronic ink layer reacts to the color and is negatively or positively charged. The particles are segregated on one side to realize image display. Although depending on the driving capability of the TFT formed of the organic semiconductor layer, the video signal may be input to each pixel via a driver circuit provided using TAB or COG.
[0041]
FIG. 5 illustrates the structure of a display device according to the present invention. A unit of a pixel 503 is configured by a combination of a TFT 504 formed of an organic semiconductor layer on a plastic substrate 101 and a contrast medium 505 connected thereto. Thus, the pixel portion 502 is formed by arranging such pixels in a matrix. The driver IC 508 is mounted with TABs 506 and 507.
[0042]
The TABs 506 and 507 can be connected from the back side of the plastic substrate 101 where the organic semiconductor layer and the electronic ink layer are not formed. Although the connection location is slightly different between the TAB 507 on the scanning line side and the TAB 508 on the signal line side, the details are shown in FIGS.
[0043]
FIG. 6 is a diagram showing the connection of the TAB 507 connected to the scanning line side. The TAB 507 is connected to the gate wiring 103 by an anisotropic conductive adhesive 304. In connection, an opening 300 is formed in the plastic substrate 101 and the barrier layer 102 to expose the first wiring 103 that forms a scanning line. On the other hand, as shown in FIG. 7, the TAB 506 connected to the signal line is connected to the second wiring 107 forming the signal line by the anisotropic conductive adhesive 304. In connection, the opening 300 is formed in the plastic substrate 101, the barrier layer 102, the first insulator layer 104, and the second insulator layer 105, and the second wiring 107 is exposed. The opening 300 can be formed by laser processing, and an Nd: YAG laser or the like can be used. The opening is most preferably formed so that the surface of each wiring is exposed as shown in the figure, but if selective processing is difficult, the plastic substrates 101 and 201 may be penetrated. In this case, airtightness is maintained and the electronic ink layer 302 is not affected by superimposing the seal pattern 303 formed of an adhesive resin on the position where the opening is formed.
[0044]
As described above, the display device of the present invention, which is mainly manufactured by a printing method or a roll coater method, dramatically improves productivity by using a flexible plastic substrate as a substrate to be applied. Can do. That is, by using a sheet-like substrate wound long, a substrate called a roll-to-roll method is continuously sent out, and production means is applied in which processing is performed in the order of each process. Can do.
[0045]
The production process in this case includes a step of forming a barrier layer that requires a vacuum process by using aluminum oxynitride or silicon nitride, and a printing method at atmospheric pressure such as an organic semiconductor layer or first to fourth insulator layers. Thus, the process can be divided into processes that can be formed. However, if the atmospheric pressure plasma CVD technique or the like is employed in the formation of the barrier layer, all can be performed under atmospheric pressure.
[0046]
FIG. 8 shows a configuration of a sputtering apparatus capable of continuously forming a film on a flexible long substrate by a roll-to-roll method. Inside the film formation chamber 801, rolls 802 and 803 around which a flexible long substrate is wound are provided, and the flexible long substrate is fed from one to the other by rotating in conjunction with the film. The film is formed by depressurizing the inside of the film formation chamber 801 by the exhaust unit 809, supplying the sputtering gas by the gas supply unit 810, and supplying direct current or alternating current power from the power sources 806 and 816 to the targets 804 and 814. It is made by forming. The targets 804 and 814 are cooled by the cooling means 808 for supplying the refrigerant, and when the substrate needs to be heated, the heating means 805 and 815 are used.
[0047]
The targets 804 and 814 may be appropriately selected according to the film to be formed. In the case of forming an aluminum nitride oxide film, a mixed gas of argon, nitrogen, and oxygen may be formed as a sputtering gas using aluminum nitride as a target. In order to form the silicon nitride film, silicon is preferably used as a target and nitrogen as a sputtering gas.
[0048]
As shown in FIG. 1, in order to stack the barrier layer 202 and the common electrode 203 on the plastic substrate 201, an aluminum nitride target and an indium tin oxide (ITO) target may be continuously formed side by side.
[0049]
The steps of forming the organic semiconductor layer and the first to fourth insulator layers and forming the TFT and the electronic ink layer are shown in FIG. The plastic substrate on which the barrier layer is formed is continuously supplied from the roll 901 or is intermittently sent out in a step-by-step manner. Subsequent steps are the first wiring printing and baking by the screen printing device 902 and the baking device 903, the first insulator printing and baking, the second insulator printing and baking, the organic semiconductor printing and baking, the second and third wiring printing. And firing, third insulator printing and firing, pixel electrode printing and firing, fourth insulator printing and firing, and contrast medium application. Further, the plastic substrate on which the barrier layer and the common electrode are formed is continuously supplied from the roll 905 and fixed to the substrate coated with the contrast medium by the bonding means. The terminal portion processing step is performed by the laser processing apparatus 907. Do.
[0050]
Through such a process, a plurality of pixel portions are continuously formed on a long substrate. In the final dividing step, the basic component part 909 of the display device of the present invention is obtained by dividing the pixel unit by the cutting device 908. Alternatively, a long substrate on which a pixel portion is formed may be wound around a bobbin (or reel), and then fed out from the bobbin (or reel) again, and then fed out in units of each pixel portion. Thereafter, a driver IC may be mounted.
[0051]
From the viewpoint of improving convenience, a system that integrates all of the pixel unit that visually displays information on a single panel, a communication function that transmits and receives various information, and a computer function that stores or processes information, etc. There is an idea of the panel. On the other hand, the display device of the present invention having light weight, thinness, flexibility, and brittleness resistance can be used in a form specialized for display functions.
[0052]
FIG. 11 shows an example of use in combination with a mobile phone device. The cellular phone device includes a main body 601, a housing 602, a display unit 603, an audio input unit 604, an audio output unit 605, operation keys 606, an infrared communication unit 607, an antenna 608, and the like. The display device may be contained in a housing and includes a main body 610, a pixel portion 611 for displaying an image, a driver IC 612, a receiving device 613, a film battery 614, and the like. The driver IC and the receiving device are mounted using semiconductor components. In this case, the load on the display device is reduced by using the mobile phone device for the information processing function. On the other hand, a large-screen display medium can be freely carried by the display device of the present invention.
[0053]
In addition, in addition to navigation systems, sound playback devices (car audio, audio components, etc.), personal computers, game machines, portable information terminals (mobile computers, mobile phones, portable game machines, electronic books, etc.), refrigerator devices From home appliances such as washing machines, rice cookers, landline telephones, vacuum cleaners, thermometers, to large-scale information displays such as hanging advertisements in trains, and information on arrival and departure of train stations and airports. It can be used as a display means.
[0054]
As described above, the preferred embodiments of the present invention have been particularly shown. However, it is easy for those skilled in the art to modify the embodiments and details in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention. To be understood.
[0055]
【The invention's effect】
According to the present invention, a display device that is excellent in productivity, light, and flexible can be obtained. In particular, a lightweight and flexible display device can be realized by forming all of the organic compound material without the barrier layer. Also, from the viewpoint of production technology, by using a lot of screen printing methods, it is possible to use newspapers as if printing letters and photos on paper without using vacuum technology such as vapor phase growth or photo-etching technology. Such a large amount of display medium can be supplied at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view illustrating details of a pixel portion of a display device of the present invention.
FIG. 2 is a top view illustrating details of a pixel portion of a display device of the present invention.
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a display device of the present invention.
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a display device of the present invention.
FIG. 5 is a top view illustrating a structure of a display device according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a connection structure between a terminal portion and a TAB in the display device of the present invention.
7A and 7B are diagrams illustrating a connection structure between a terminal portion and a TAB in a display device of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a sputtering apparatus capable of continuously forming a film on a flexible long substrate.
FIG. 9 is a diagram for explaining a process of manufacturing a display device of the present invention using a production means in which substrates are continuously sent out and processing is performed in the order of each process.
FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration and principle of electronic ink.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a combination of a display device of the present invention and a mobile phone device.

Claims (10)

ゲート電極に合わせて絶縁体層に開口部が配設され、前記開口部にチャネル部を形成する活性層が有機半導体材料で形成された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続する画素電極上に、電場の印加により反射率が変化するコントラスト媒体が備えられた画素部を有し、前記画素部がプラスチック基板に挟まれて形成され、前記プラスチック基板と前記画素部との間には無機絶縁体材料で成るバリア層が設けられていることを特徴とする表示装置。 An opening is provided in the insulating layer in accordance with the gate electrode, the active layer forming the channel portion in the opening is a thin film transistor formed with an organic semiconductor material, onto a pixel electrode connected to the thin film transistor, the electric field A pixel portion provided with a contrast medium whose reflectance is changed by application; the pixel portion is sandwiched between plastic substrates; and the plastic substrate and the pixel portion are made of an inorganic insulator material. A display device comprising a barrier layer. ゲート電極に合わせて絶縁体層に開口部が配設され、前記開口部にチャネル部を形成する活性層が有機半導体材料で形成された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続する画素電極上に、電場の印加により反射率が変化する帯電粒子を内蔵したマイクロカプセルが備えられた画素部を有し、前記画素部がプラスチック基板に挟まれて形成され、前記プラスチック基板と前記画素部との間には無機絶縁体材料で成るバリア層が設けられていることを特徴とする表示装置。 An opening is provided in the insulating layer in accordance with the gate electrode, the active layer forming the channel portion in the opening is a thin film transistor formed with an organic semiconductor material, onto a pixel electrode connected to the thin film transistor, the electric field A pixel portion including a microcapsule containing a charged particle whose reflectance is changed by application; the pixel portion is sandwiched between plastic substrates; and an inorganic material is formed between the plastic substrate and the pixel portion. A display device comprising a barrier layer made of an insulating material. ゲート電極に合わせて絶縁体層に開口部が配設され、前記開口部にチャネル部を形成する活性層が有機半導体材料で形成された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続する画素電極上に、電場の印加により反射率が変化するコントラスト媒体が、前記画素電極の周辺部を覆う絶縁材料で形成された隔壁層で囲まれて配設された画素部を有し、前記画素部がプラスチック基板に挟まれて形成され、前記プラスチック基板と前記画素部との間には無機絶縁体材料で成るバリア層が設けられていることを特徴とする表示装置。 An opening is provided in the insulating layer in accordance with the gate electrode, the active layer forming the channel portion in the opening is a thin film transistor formed with an organic semiconductor material, onto a pixel electrode connected to the thin film transistor, the electric field A contrast medium whose reflectance is changed by application has a pixel portion surrounded by a partition layer formed of an insulating material covering a peripheral portion of the pixel electrode, and the pixel portion is sandwiched between plastic substrates. And a barrier layer made of an inorganic insulator material is provided between the plastic substrate and the pixel portion. ゲート電極に合わせて絶縁体層に開口部が配設され、前記開口部にチャネル部を形成する活性層が有機半導体材料で形成された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続する画素電極上に、電場の印加により反射率が変化する帯電粒子を内蔵したマイクロカプセルが、前記画素電極の周辺部を覆う絶縁材料で形成された隔壁層で囲まれて配設された画素部を有し、前記画素部がプラスチック基板に挟まれて形成され、前記プラスチック基板と前記画素部との間には無機絶縁体材料で成るバリア層が設けられていることを特徴とする表示装置。 An opening is provided in the insulating layer in accordance with the gate electrode, the active layer forming the channel portion in the opening is a thin film transistor formed with an organic semiconductor material, onto a pixel electrode connected to the thin film transistor, the electric field A microcapsule containing charged particles whose reflectivity changes by application has a pixel portion surrounded by a partition layer formed of an insulating material covering a peripheral portion of the pixel electrode, and the pixel portion is A display device comprising a plastic substrate and a barrier layer made of an inorganic insulator material provided between the plastic substrate and the pixel portion. 請求項1乃至4のいずれか一項において、前記無機絶縁体材料がAlO1−x(但し、x=0.01〜0.2)であることを特徴とする表示装置。5. The display device according to claim 1, wherein the inorganic insulator material is AlO x N 1-x (where x = 0.01 to 0.2). 請求項1乃至4のいずれか一項において、前記無機絶縁体材料が高周波スパッタリング法で形成された水素を含まない窒化シリコンであることを特徴とする表示装置。  5. The display device according to claim 1, wherein the inorganic insulator material is silicon nitride containing no hydrogen formed by a high-frequency sputtering method. 6. 請求項1乃至4のいずれか一項において、前記プラスチック基板が可撓性を有し、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミドから選ばれた一種であることを特徴とする表示装置。  5. The plastic substrate according to claim 1, wherein the plastic substrate is flexible and is made of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polycarbonate (PC), or polyimide. A display device characterized by being one kind selected. スパッタリングにより第1プラスチック基板上に無機絶縁体材料から成るバリア層を形成する第1工程と、前記バリア層上にパターン状に形成した導電性ペーストからゲート電極を形成する第2工程と、前記ゲート電極上に第1絶縁体層を形成する第3工程と、前記第1絶縁体層上に前記ゲート電極の配置に対応する開口部が形成された第2絶縁体層を形成する第4工程と、当該開口部に有機半導体層を形成する第5工程と、前記有機半導体層と接続するようにパターン状に形成した導電性ペーストからソース及びドレイン電極を形成する第6工程と、前記ソース及びドレイン電極の一方の上に開口部が形成された第3絶縁体層を形成する第7工程と、前記ソース及びドレイン電極と接続する画素電極をパターン状に形成した導電性ペーストから形成する第8工程と、前記画素電極の端部を覆う開口部が形成された第4絶縁体層を形成する第9工程と、当該開口部に帯電粒子を内蔵したマイクロカプセルを含む電子インク層を形成する第10工程と、スパッタリングにより無機絶縁体材料から成るバリア層と透明電極が形成された第2プラスチック基板を前記電子インク層上に固着する第11工程との各工程を有することを特徴とする表示装置の作製方法。  A first step of forming a barrier layer made of an inorganic insulator material on the first plastic substrate by sputtering; a second step of forming a gate electrode from a conductive paste formed in a pattern on the barrier layer; and the gate A third step of forming a first insulator layer on the electrode, and a fourth step of forming a second insulator layer in which an opening corresponding to the arrangement of the gate electrode is formed on the first insulator layer. A fifth step of forming an organic semiconductor layer in the opening, a sixth step of forming source and drain electrodes from a conductive paste formed in a pattern so as to be connected to the organic semiconductor layer, and the source and drain A seventh step of forming a third insulator layer having an opening formed on one of the electrodes; and a conductive paste in which pixel electrodes connected to the source and drain electrodes are formed in a pattern. An electronic ink including a microcapsule in which charged particles are built in the opening, and a ninth step of forming a fourth insulator layer in which an opening covering the end of the pixel electrode is formed; A tenth step of forming a layer, and an eleventh step of fixing a second plastic substrate on which a barrier layer made of an inorganic insulator material and a transparent electrode are formed by sputtering onto the electronic ink layer. A method for manufacturing a display device. 請求項8において、前記第2乃至第9工程はスクリーン印刷法により形成することを特徴とする表示装置の作製方法。  9. The method for manufacturing a display device according to claim 8, wherein the second to ninth steps are formed by a screen printing method. 請求項8において、前記第2乃至第11の工程は、前記第1プラスチック基板が連続的に送り出され、各工程順に連続して処理が成される生産手段により行うことを特徴とする表示装置の作製方法。  9. The display device according to claim 8, wherein the second to eleventh steps are performed by a production unit in which the first plastic substrate is continuously fed out and sequentially processed in each step. Manufacturing method.
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