JP5264115B2 - 反射型表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は反射型表示装置及びその駆動方法に関し、特に電気めっきを調光に利用した反射型表示装置及びその駆動方法に関する。

視認性が高く消費電力の少ない表示装置として、電子ペーパーの開発が盛んである。電気的なめっきを利用した表示装置にカラーフィルターを組み合わせた例が特許文献１に記載されている。上記特許文献１では、作用電極と対極との間に、銀塩溶液が配され、作用電極の光入射側（作用電極の銀塩溶液配置側と反対側）にカラーフィルターが配され、対極の上（対極の銀塩溶液配置側）に白色背景板が配される構造である。作用電極に銀を析出させる場合には、カラーフィルターを介して入射した光を析出した銀で吸収する。一方、作用電極に銀を析出させない場合には、カラーフィルターを介して入射した光は作用電極を透過し、白色背景板を反射し、作用電極及びカラーフィルターを透過して、カラー表示を行う。

また、特許文献２では、光散乱状態と透明状態とを制御可能な第１の調光層と、光吸収状態と透明状態とを制御可能な第２の調光層と、第２の調光層の後側に設けられた光反射層と、第１の調光層と光反射層との間にカラーフィルターを設けることの記載がある。第２の調光層としては、ゲスト・ホスト型の液晶表示素子を用いることができることの記載がある。
特開平１１−１０１９９４号公報 特開平０５−０４０２７６号公報

上記特許文献１では、入射光は、反射層で反射される前にカラーフィルターを経る構造であり、この構造で白を表示するためには、３原色分の画素が必要である。各画素は単色のみを反射し、入射光のうち、反射しない色成分は各画素のカラーフィルターで吸収される。例えば赤を反射する画素では青と緑の成分は吸収され、青を反射する画素では赤と緑の成分は吸収され、緑を反射する画素では青と赤の成分は吸収される。従って白表示時、赤色の成分は青と緑の画素では吸収されており、青色の成分は赤と緑の画素では吸収されており、緑色の成分は赤と青の画素では吸収されている。いわば、赤色を反射する面積は表示装置面積の１／３である。このことは、緑、青についても同様である。このように、各色共の１／３の面積でしか反射されていないため、白表示時の全体の反射率は、各色の有効反射面積率だけでみても１／３しかないことになり、反射率の向上が望まれる。

上記特許文献２では、黒表示を行いたい場合に、入射した光を第１の調光層を通過させる必要があり、複数の界面での界面反射が生ずる場合がある。

本発明の目的は、白表示時の反射率が高く、良好な黒表示を行うことができるとともに、カラー表示が可能な反射型表示装置を提供することである。

本発明の反射型表示装置は、電気めっきを調光に利用した反射型表示装置であって、金属が電気めっきされる第１の電極と、白色の金属の金属イオンを含む電解質溶液を介して前記第１の電極に対向する第２の電極とを有し、前記第１の電極と前記電解質溶液との界面の電流の電流密度により電気めっき膜の光の透過率もしくは反射率を制御してなる調光層と、特定の波長帯域の光を反射する反射板と、を積層して有し、前記電流密度を少なくとも２値以上に設定する制御手段を有し、前記制御手段は、黒色を呈する第１の電気めっき膜を析出する際には、拡散限界電流密度と同じ、又は、前記拡散限界電流密度より低く且つ前記拡散限界電流密度に近い、第１の電流密度に前記電流密度を設定し、白色を呈する第２の電気めっき膜を析出する際には、前記第１の電流密度より低い第２の電流密度に前記電流密度を設定し、前記第１の電気めっき膜は前記第２の電気めっき膜より疎であることを特徴とする。

本発明の反射型表示装置の駆動方法は、金属が電気めっきされる第１の電極と、白色の金属の金属イオンを含む電解質溶液を介して前記第１の電極に対向する第２の電極とを有し、前記第１の電極と前記電解質溶液との界面の電流の電流密度により電気めっき膜の光の透過率もしくは反射率を制御してなる調光層と、特定の波長帯域の光を反射する反射板と、を積層した反射型表示装置の駆動方法において、前記電気めっき膜を黒色として表示する場合に、前記電流密度を、拡散限界電流密度と同じ、又は該拡散限界電流密度より低く且つ該拡散限界電流密度に近い第１の電流密度に設定して、前記黒色を呈する第１の電気めっき膜を形成し、前記電気めっき膜を白色として表示する場合に、前記電流密度を、前記第１の電流密度より低い第２の電流密度に設定して、前記白色を呈する第２の電気めっき膜を形成し、前記反射板の色を表示する場合に、前記電気めっき膜が形成されているときには、前記電流の流れる方向を反対にして、前記電気めっき膜を消失させ、前記第１の電気めっき膜は前記第２の電気めっき膜より疎であることを特徴とする。

本発明の反射型表示装置によれば、調光層を、光反射状態、光吸収状態、光透過状態の３状態、及びそれらの中間的な状態にすることが可能となる。さらに該調光層を、特定の波長帯域を反射する反射板の上に積層することにより、下記のとおり入射光の反射状態を制御することが可能となる。

所定の電流密度で電気めっき膜を形成し、調光層を光反射状態にすると、入射光はそのまま反射されるため、高い反射率での反射が可能である。入射光がそのまま反射される状態は、表示装置としては白表示状態となる。白表示状態としたとき、従来例と比較して、入射光はカラーフィルター等による吸収を受けずに全ての波長帯域に渡って反射されるため、高い反射率の白表示が得られる。また電気めっき膜をなくし、調光層を光透過状態とすると、反射板によって特定の波長帯域だけが反射され、反射板に応じた色のカラー表示となる。所定の電流密度と異なる電流密度で電気めっき膜を形成し、調光層を光吸収状態にすると入射光は反射せず、黒表示となる。以上の状態を組み合わせることで、高い反射率での白表示が可能で、良好な黒表示を行うことができ、かつカラー表示が可能な表示装置を実現できる。ここでは、白表示、黒表示の場合を説明したが、色表示は電気めっき膜の色で決めることができる。

図１は本発明の一実施形態の反射型表示装置の断面図である。図８にパッシブマトリックス駆動をする場合の反射型表示装置の斜視図を示す。本実施形態の反射型表示装置はパッシブマトリックス駆動でもアクティブマトリックス駆動でもよい。図１はパッシブマトリックス駆動とアクティブマトリックス駆動との共通の構成を示す。

図１を用いて反射型表示装置の構造を述べる。本実施形態の反射型表示装置は、電気的なめっきを利用した表示装置である。該装置は、表面を保護する透明な支持基板１と、透明電極２と、電解質溶液３を挟んで透明電極２に対向する対向電極４と、それぞれ赤、緑、青の波長帯域を反射する反射板１０〜１２と、支持基板６とを備えている。支持基板１は第２の基板となり、透明電極２は第１の電極となり、対向電極４は第２の電極となり、支持基板６は第１の基板となる。電解質溶液３は金属イオンを含有して成る。対向電極４は透明であるか、または画素に占める面積が小さく、表面からの反射板の視認を妨げにくい構造とする。支持基板間の間隔は、スペーサー２２によって一定に保たれる。スペーサー２２は円柱や球体、四角柱を含む任意の形状で作成される。透明電極２、電解質溶液３、及び対向電極４は調光層を構成する。透明電極２はＩＴＯ等の光透過性導電層からなる。支持基板１及び透明電極２は透明であることが望ましいが、光透過性を有していればよいので半透明であってもよい。

図８において、対向電極４は細線状で、支持基板６上に、複数ライン状に一方向（Ｘ方向とする）に配される。透明電極２は、支持基板１上に、複数ライン状にＸ方向とは直角な方向（Ｙ方向とする）に、複数ライン状に配された対向電極４と交差するように配される。反射板１０〜１２は画素の大きさに設けられる。

アクティブマトリックス駆動型の反射表示装置の場合は、図４に示すように、透明電極２と対向電極４のうちの一方の電極１９を画素ごとに配列し、電極１９のそれぞれは薄膜トランジスタ等の第１のスイッチＴ１に接続される。透明電極２と対向電極４のうちの他方の電極は共通電極とする。薄膜トランジスタ等の第２のスイッチＴ２は第１のスイッチＴ１の導通を制御する。第２のスイッチＴ２は第１のスイッチＴ１の制御端子（スイッチが電界効果トランジスタの場合はゲートとなる）に接続される。そして、第２のスイッチＴ２の制御端子（スイッチが電界効果トランジスタの場合はゲートとなる）は走査線（スイッチが電界効果トランジスタの場合はゲート線となる）１５に接続される。第２のスイッチＴ２のオンオフ制御によりデータ線１６からデータ信号が第１のスイッチＴ１の制御端子及びコンデンサＣに印加され、コンデンサＣにデータ信号が蓄積される。第１及び第２のスイッチは画素ごとに設けられている。第１のスイッチＴ１のオンオフ制御により、設定された電流密度の電流が第１のスイッチＴ１を介して流れる。１８はグランド（ＧＮＤ）線である。

対向電極４の形状は、図８に示すように細線状である必要はなく、種々の形態を取り得る。対向電極４の形状によって、透明電極２との間の電界分布が変わるので、透明電極２との間の電界分布をより均一にしたい場合には、図９（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すような、ストライプ状、網目状、櫛歯状等の形状を採用することができる。図９（ａ）は図８に示したような細線状の対向電極を示している。図９（ａ）〜（ｄ）において、２６〜２８は反射板を示し、ベイヤー配列の場合、反射板２６は赤色の反射板、反射板２７は青色の反射板、２枚の反射板２８は緑色の反射板となる。２９は対向電極を示す。ここでは、パッシブマトリックス駆動をする場合の反射型表示装置の対向電極の形状を示したが、アクティブマトリックス駆動の場合は、透明電極を共通電極とするときに、対向電極は画素ごとに分離される。分離された対向電極は図４の第１のスイッチＴ１に接続される。

透明電極２と対向電極４の間に、透明電極２を陰極とし対向電極４を陽極とする電圧を印加して電流を流すと、電解質溶液３に含まれる金属イオンが透明電極２の表面に還元析出して、金属が電気めっきされる。この金属は電流の向きを逆にすると酸化されて、電解質溶液３へ溶解する。

電気めっき金属の膜色は、電解質溶液３と金属めっきされる透明電極４との界面（透明電極４が電解質溶液３と接触する表面）を流れる電流の電流密度によって制御が可能である。例えば透明電極２をITOで構成し、ITO表面に亜鉛を電気めっきする場合、３０ｍＡ／ｃｍ^２程度の低い電流密度で電気めっきをすると白色の膜が析出するが、１００ｍＡ／ｃｍ^２で電気めっきをすると黒色の膜が析出する。黒色は第１の色となり、白色は第２の色となる。この現象は拡散限界電流密度の概念を用いて、次のように説明される。電気めっき液と接する電極表面の電気二重層に注目すると、電気二重層内の金属イオン濃度は、電析による消費と、溶液内部からの拡散による供給の、バランスによって規定される。イオンの消費速度は電流密度に比例する。充分低い電流密度（第２の電流密度となる）では、イオンの消費よりも拡散による供給が優っているため、イオンは電極表面近傍に豊富に存在し、電気めっき膜の表面エネルギーを極小にするサイトから優先的に電析する。結果として、電気めっき膜は平滑になり、白色の金属ならば、白色を呈することになる。しかしある電流密度では、イオンの消費速度が供給速度と等しくなる。この電流密度を拡散限界電流密度と称する。拡散限界電流密度では、電気二重層内のイオン濃度はほぼゼロとなり、電気二重層は常にイオン欠乏状態にあるため、拡散によって供給されたイオンは、析出サイトを選択する余地も無く、すぐに電析することになる。結果、電気めっき膜は疎になり、黒色を帯びる。このように黒色を帯びる現象は拡散限界電流密度に近い電流密度でも生ずる。

拡散限界電流密度は色で判断することができ、電流密度を徐々に高めて拡散限界電流に近づくと、膜が粗くなり、結果として黒くなる。色が黒色になった電流密度を拡散限界電流密度又はそれに近い電流密度とすることができる。このように、拡散限界電流密度色の変化は目視でも明らかに判断できるが、さらに反射率を測定することで定量化することができる。膜が黒くなる電流密度を超えてさらに電流密度を上げていくと電気めっきが起こらなくなり、液中に粉が発生する。したがって、電気めっき膜を黒色とする場合、電流密度を、拡散限界電流密度と同じ値、又は拡散限界電流密度より低く且つ拡散限界電流密度に近い値に設定することが望ましい。拡散限界電流密度と同じ値、又は拡散限界電流密度より低く且つ拡散限界電流密度に近い値は第１の電流密度となる。

このように、電流密度を変えることで、白色、黒色の電気めっき膜を形成することができ、白色表示、黒色表示が可能となる。そして、電気めっき膜を形成しないか又は形成された電気めっき膜を溶解させることで光透過状態を構成することができる。特定の色の階調表現を行う場合は、透明電極２と対向電極４の間の通電電荷量を制御し、電気めっき膜の厚さを調節する。電気めっき膜の厚さを調節することで、電気めっき膜を透過し、反射板を反射し、その後電気めっき膜を透過してくる光の量を制御し、階調制御を実現する。ここで、通電電荷量は透明電極２と対向電極４の間の同方向に流れる電流の時間積分である。

電流密度を変えるには、図１０及び図１１に示す電流密度を制御する制御回路（制御手段となる）を用いて、対向電極４、透明電極２に２種類の電圧を切り換えて印加すればよい。すなわち、対向電極４に、第１の制御回路からの制御用信号により２つのトランジスタを制御して、電圧Ｖ１、Ｖ２（Ｖ２＞Ｖ１）を印加できるようにする。電圧Ｖ２は拡散限界電流密度と同じ値、又は拡散限界電流密度に近い値に電流密度を設定する電圧値である。電圧Ｖ１は電圧Ｖ２により低く、電気めっき膜が白色となる電流密度となるように設定する電圧値である。

そして、透明電極２に、第２の制御回路からの制御用信号により２つのトランジスタを制御して、ＧＮＤと電圧Ｖ３（＞Ｖ１、Ｖ２）を印加できるようにする。電圧Ｖ３は電圧Ｖ１、Ｖ２より高く設定され、電流がながれる方向を反対として、電気めっき膜を薄く又は消失されるように設定する電圧値である。

黒色表示を行うときには、対向電極４に電圧Ｖ２を印加し、透明電極２をＧＮＤとする。白色表示を行うときには、対向電極４に電圧Ｖ１を印加し、透明電極２をＧＮＤとする。透過状態（カラー表示）とするときは、対向電極４に電圧Ｖ１又はＶ２を印加し、透明電極２を電圧Ｖ３とする。白色と黒色との間の階調表示を行う場合には、対向電極４に電圧Ｖ１又はＶ２を印加する時間を制御する、又は対向電極４に電圧Ｖ１又はＶ２を印加し、透明電極２を電圧Ｖ３とする時間を制御する。こうすることで、通電電荷量が制御され、電気めっき膜の厚さがある厚さまでめっきされ、又はある厚さまで消失され、階調表示を行うことができる。カラー表示の階調表示を行うには、特定色（例えば赤）の反射板１０上の電気めっき膜の厚さを制御すればよい。対向電極４に電圧Ｖ１又はＶ２を印加し、透明電極２を電圧Ｖ３とした場合、対向電極４が白色又は黒色に電気めっきされる場合があるが、対向電極の面積を小さくすることで表示に影響を与えないようにすることができる。

なお上記の説明では、電流密度を２値に設定して変えたが、本発明は電流密度を２値以上に設定して電気めっき膜の色を変える場合に適用でき、２値に限定されるものではない。

上述したように、透明電極２、電解質溶液３、及び対向電極４は調光層を構成するので、調光層の吸収率は、透明電極２と対向電極４の間の通電電荷量を制御し、電気めっき膜の厚さを調節することで制御できるといえる。

図２は、本発明の反射型表示装置を用いてフルカラー表示をする場合の断面模式図である。図２は図１の反射板１０，１１，１２上の透明電極２、電解質溶液３、及び対向電極４をそれぞれ調光層７、８、９として示している。反射板１０，１１，１２は赤、緑、青の波長帯域を反射する。調光層７，８，９は、電流密度と通電電荷量を制御することで、光の吸収率が０〜１００％、反射率が０〜１００％の範囲内で制御される。

調光層の透過率をＴ，反射率をＲ，吸収率をＡとすると、それぞれ、以下の式１，２が成り立つ。

Ｔ＝１−Ａ−Ｒ （式１）

入射光強度を１として、反射板での反射率をＲｃとすると、多重反射を無視して、反射光強度Iは式２に従う（図３参照）。図３において、１３は調光層の反射面、即ち、電気めっき膜の表面、１４は反射板面を示す。

Ｉ＝Ｒ＋Ｔ^２／ＲＣ （式２）

本実施形態の反射型表示装置により、カラー表示と黒表示、及び反射率の高い白表示ができることを、以下で順次説明する。

まず、特定の色、例えば赤を表示する場合、赤の波長帯域を反射する反射板１０の上の調光層７を透過状態（Ａ＝０、Ｒ＝０）、即ちＴ＝１の状態にし、青、緑の波長帯域を反射する反射板１１，１２の上の調光層８，９を吸収状態にする。これらを表１にまとめる。

入射光は赤の波長帯域を反射する反射板１０の上の調光層７は透過して（Ａ＝０、Ｒ＝０）、反射板１０で赤色が反射される。調光層８，９は入射光を吸収し（Ａ＝１）、反射も透過もせず（Ｒ＝０）、黒表示となる。この結果、赤い色のみが反射され、赤表示となる。

同様に、白を表示する場合の調光層状態を表２にまとめる。白表示時には全ての入射光を調光層で反射するため、白表示となる。本実施形態によれば、白表示時には入射光はカラーフィルター等による吸収を受けることがなく、全て反射されるため（Ｒ＝１）、高い反射率を実現できる。同様に、黒を表現する場合の構成を表３にまとめる。

同様に、白から黒への諧調表示も可能である。調光層の透過率をｎ（０＜ｎ＜１）とする場合、反射率ｎ²×Ｒｃの白、即ち灰色を表現することは、表４のように調整することで可能である。

特定の色の諧調表現も可能である。例えば反射率ｎ²×Ｒｃ．の赤色を表現する場合は、表５のように調整する。

以上のような組み合わせによって、カラー表示ができ、かつ白表示時の反射率の高い表示を実現できる。なお、上記の組み合わせは一例であり、必ずしもこれに限定されるものではなく、さらに多様な組み合わせがなされても良い。

本実施形態の反射型表示装置の画素サイズは、特に限定されず用途に応じて適宜設定されるが、例えば画素サイズは１０μｍ程度から数十ｍｍに設定することができる。

なお本実施形態では、画素を区切るバリアを設けていないが、必要に応じてかかるバリアを設けてもよい。ただし、画素間にかかる電圧がある「臨界電圧」以下であれば電気めっきは起こらず、隣接画素の影響が出ないように設定できる。これは例えば特開２００４−１７０８５０号公報にも記載されている。

本実施例では図１及び図８を用いて具体的な反射型表示装置の構造を説明する。支持基板１には厚さ０．７ｍｍのガラスを用い、透明電極２としてスパッタリング法により成膜した厚さ１５０ｎｍのＩＴＯを用いる。電解質溶液３として亜鉛イオンを1８ｇ／Ｌ含む水溶液を用いる。画素サイズは０．７ｍｍ×０．７ｍｍとし、電解質層３の厚さは０．１ｍｍとする。対向電極４として幅０．１ｍｍ、厚さ３μｍの図９（ｃ）に示したような網目状の白金線を用いる。図１における反射板５として、図示しない厚さ０．１ｍｍのガラス板と図示しない着色した紙をこの順に積層して用いる。支持基板６にはシリコンウェーハを用いる。

透明電極２と対向電極４の間に、透明電極２を陰極とする４Ｖの電圧を加えると、３０ｍＡ／ｃｍ^２の電流が流れ、透明電極２の表面には亜鉛の白い膜が形成される。膜は通電時間に比例して厚くなり、反射率が上がる。１０秒で実用上十分な反射性が得られる。この場合の通電電荷量は、１ｃｍ^２あたり０．３クーロンであり、効率を仮に１００％とすると、ファラデー定数をFとして、０．３Ｆ［ｍｏｌ／ｃｍ^２］の亜鉛が析出する。一般に、通電電荷量が大きいほど、析出する金属の量が増え、反射率及び吸収率が増加し、透過率が減少する。

透明電極２と対向電極４の間に、透明電極２を陰極とする７Ｖの電圧を加えると、１００ｍＡ／ｃｍ^２の電流が流れ、透明電極２の表面には亜鉛の黒い膜が形成される。膜は通電時間に比例して厚くなり、吸収率が上がる。３秒で充分な遮光性が得られる。電流の向きを逆にすると上記金属膜は電解質溶液中に再び溶解する。

実施例１において、表面を保護する透明な支持基板１、及び反射板５を構成する中間の支持基板には、ガラス以外にも、樹脂をはじめとする透明な固体を用いることができる。透明電極２には、ＩＴＯ以外にも、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）や酸化亜鉛、酸化チタン、その他の導電性透明物質を用いることができる。また、実質的に透明であれば、金属の薄膜や、金属の網構造や櫛歯構造を用いることもできる。

電解質溶液３には、例えば市販の亜鉛めっき液を用いることができるが、これに限定されるものではない。例えば電解質溶液３として銀３０ｇ／Ｌ，ヨウ化カリウム５００ｇ／Ｌ，メタンスルホン酸５ｇ／Ｌと水から成る溶液を用いると、１００ｍＡ／ｃｍ^２では黒色の膜が析出し、４０ｍＡ／ｃｍ^２では白色の膜が析出する。対向電極４には、電気めっきされる金属と同種の導体、または上記電気めっき反応で変化しない安定な導体であれば、白金以外にも、炭素や金などを用いることができる他、ＩＴＯなどの透明材料を用いることもできる。反射板５は特定の色を選択的に反射する材料であり、上記以外にも特定の色を透過させるカラーフィルターの下に反射板を配置する積層構造や、単層の有色の反射体でも良い。支持基板６はシリコンウェーハに限るものではなく、適当な強度を有する固体ならば広く用いることができる他、反射板５が充分な強度を有する場合は省略することもできる。

本実施例では、実施例１の反射型表示装置の反射板を赤、緑、青の３色とし、ベイヤー配列でマトリックス状に配置することで、カラー表示が可能な反射型表示装置を形成する。画素の駆動はトランジスタを用いたアクティブマトリックス駆動で行う。回路の一例を図４に示す。ゲート線１５によってトランジスタ２０をオープン（オン）にし、データ線１６の電圧をコンデンサ２２に蓄積することで、トランジスタ２１をオープンにする。これにより共通線１７の電圧が画素の対向電極１９にかかる。電極１９は図１における対向電極４であり、電極２との間の電位差で電気めっきがなされる。例えば実施例１の構成で、共通線１７を４Ｖ、電極２を０Ｖにすると、電極２には白色の亜鉛膜が電気めっきされる。１０秒を超えない一定の保持時間の後、データ線１６の電位を０Ｖとしてトランジスタ２０をオープンにすることでコンデンサ２２を放電させ、トランジスタ２１をオフする。以上の処理を繰り返し行い、繰り返し回数で電極２へ析出する白色めっき膜の厚さを制御する。また、共通線１７の電位を７Ｖとして、３秒を超えない保持時間で同様の駆動を行うことで、黒色めっき膜の厚さも制御することができる。

なお、反射板の色配列はベイヤー配列に限るものではない。配色も上記に限るものではなく、シアン、マゼンダ、イエローの構成でも良い。また、駆動は交差電極を用いたパッシブマトリックス駆動も可能である。

図５は本実施例の断面構造を示す模式図であり、これを用いて本実施例の説明を行う。本発明の第３の実施例では、図１の断面構造で支持基板１の表面に拡散シート（光を拡散させる層となる）２０を貼った。その他の部品は全て図１と同じ構成である。この構成をとることにより、拡散シートの効果により白表示の質感は紙に近いものになった。鏡面ではなく、紙の質感を出すにはこの構成がすぐれている。５は反射板を示す。

拡散シートを配置する位置は最表面に限らず、上記電気めっきによって形成される電気めっき膜よりも表面側であればどこでも良い。装置構造としては、透明電極２と電解質溶液３の界面よりも表面側に拡散機能を有する層があれば良い（調光層の反射板配置側と反対方向の側にあれば良い）。また材料も拡散シートに限定するものではなく、他の部材が拡散の機能を兼ねても良い。例えば支持基板１や透明電極２に光拡散効果を有する構造でも良い。

図６は本実施例の反射型表示装置の断面構造を示す模式図であり、これを用いて本実施例の説明を行う。実施例３と同様の効果を得るために、図１の透明電極２の、電解質溶液３と接する面に、フォト工程とウエットエッチングで０．０５ｍｍピッチの凹凸形状のパターンを形成する。その他は図１と同様である。該凹凸を有する透明電極２に、光を反射する金属膜を電気めっきすると、光は該凹凸で散乱されるため、紙に近い良質な白表示が可能となる。なお、凹凸形状のパターンは光を散乱する機能があればよく、ピッチサイズ・配列・電極材料等が上記に限定されないのは言うまでもない。

図７は本実施例の反射型表示装置の断面構造を示す模式図であり、これを用いて本実施例の説明を行う。実施例１の反射板５として、特定の波長帯域を反射するように構成した誘電体多層膜２１を用いる。反射すべき波長λに対して、ｎ・ｄ＝ｍ・λ/２（ｎは屈折率、ｄは膜厚、ｍは整数）になる膜厚で屈折率の異なる膜を積層することにより、良好な選択反射が可能である。

一例として、波長４５０ｎｍの青色を反射するには、厚さ３０８ｎｍシリカ（屈折率１．４６）と厚さ１８０ｎｍのチタニア（屈折率２．５）を交互に３層積み重ねることで良好に反射できる。

また、波長５５０ｎｍの緑は３７７ｎｍのシリカと２２０ｎｍのチタニアを３層積み重ねることで反射できる。

また、波長７００ｎｍの赤は４７９ｎｍのシリカと２８０ｎｍのチタニアを３層積み重ねることで反射できる。

所望の画素に所望の反射特性を持たせるためには、フォトリソグラフィーとエッチングを用いることができる。無論、誘電体多層膜の材料及び厚さはこれに限定されるものではなく、必要な帯域に合わせて選定できる。

本発明は、白表示時の反射率が高く、良好な黒表示を行うことができるとともに、カラー表示が求められる表示装置、例えば、広告装置、デジタルカメラ等の写真を表示する画像表示装置、メッセージボード、電子ペーパー等に用いることができる。

本発明の一実施形態の反射型表示装置の断面図である。 本発明の反射型表示装置を用いてフルカラー表示をする場合の断面模式図である。 本発明による反射型表示装置の表示の原理を示す模式図である。 本発明の第２実施例の反射型表示装置の回路図である。 本発明の第３の実施例の反射型表示装置を示す断面図である。 本発明の第４の実施例の反射型表示装置を示す回路図である。 本発明の第５の実施例の反射型表示装置を示す断面図である。 図１に示した反射型表示装置の斜視図である。 対向電極の形状の例を示す図である。 電流密度を制御する制御回路を示す回路図である。 電流密度を制御する制御回路を示す回路図である。

符号の説明

１ 表面を保護する透明な支持基板
２ 透明電極
３ 電解質溶液
４ 対向電極
５ 反射板
６ 支持基板
７ 調光層
８ 調光層
９ 調光層
１０ 赤の波長帯域を反射する反射板
１１ 緑の波長帯域を反射する反射板
１２ 青の波長帯域を反射する反射板
１３ 調光層
１４ 反射板
１５ ゲート線
１６ データ線
１７ 共通線
１８ グランド線
１９ 画素の対向電極
２０ 拡散シート
２１ 誘電体多層膜

Claims (12)

1. 電気めっきを調光に利用した反射型表示装置であって、
   金属が電気めっきされる第１の電極と、白色の金属の金属イオンを含む電解質溶液を介して前記第１の電極に対向する第２の電極とを有し、前記第１の電極と前記電解質溶液との界面の電流の電流密度により電気めっき膜の光の透過率もしくは反射率を制御してなる調光層と、
   特定の波長帯域の光を反射する反射板と、
   を積層して有し、
   前記電流密度を少なくとも２値以上に設定する制御手段を有し、
   前記制御手段は、
   黒色を呈する第１の電気めっき膜を析出する際には、拡散限界電流密度と同じ、又は、前記拡散限界電流密度より低く且つ前記拡散限界電流密度に近い、第１の電流密度に前記電流密度を設定し、
   白色を呈する第２の電気めっき膜を析出する際には、前記第１の電流密度より低い第２の電流密度に前記電流密度を設定し、
   前記第１の電気めっき膜は前記第２の電気めっき膜より疎であることを特徴とする反射型表示装置。
2. 前記制御手段は、前記第１の電気めっき膜を析出する際には、前記第１の電極と前記第２の電極の間の電圧を、前記電流密度を前記第１の電流密度に設定するための第１の電圧に設定し、
   前記第２の電気めっき膜を析出する際には、前記第１の電極と前記第２の電極の間の電圧を、前記第１の電圧よりも低く、前記電流密度を前記第２の電流密度に設定するための第２の電圧に設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の反射型表示装置。
3. 前記調光層は、同方向に流れる電流による通電電荷量により前記透過率もしくは前記反射率の制御が可能であり、
   前記制御手段は、前記通電電荷量を２値以上に設定することを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の反射型表示装置。
4. 前記調光層は、金属が電気めっきされる第１の電極と、金属イオンを含む電解質溶液を介して前記第１の電極に対向する第２の電極とを備え、
   前記第１の電極は光透過性を有し、前記第２の電極は前記反射板に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の反射型表示装置。
5. 第１の基板に前記反射板と前記第２の電極が配され、該第１の基板に対向し、光透過性を有する第２の基板に前記第１の電極が配されていることを特徴とする請求項４に記載の反射型表示装置。
6. 前記第２の電極は複数ライン状に一方向に配され、前記第１の電極は複数ライン状に配された前記第２の電極と交差するように、複数ライン状に前記一方向と直角な方向に配されてなる請求項４又は５に記載の反射型表示装置。
7. 前記第１又は第２の電極のうちの一方の電極がマトリックス状に配列され、
   マトリックス状に配された前記一方の電極のそれぞれは第１のスイッチに接続され、前記制御手段により設定された電流密度の電流は前記第１のスイッチを介して流れ、
   前記第１のスイッチの導通を制御する第２のスイッチを前記第１のスイッチの制御端子に接続してなり、
   前記一方の電極、前記第１及び第２のスイッチは画素ごとに設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載の反射型表示装置。
8. 前記調光層の前記反射板が配置される側と反対方向の側に、光を拡散させる層を有する請求項１から７のいずれか１項に記載の反射型表示装置。
9. 前記第１の電極は光を拡散させる凹凸形状を有する請求項４から７のいずれか１項に記載の反射型表示装置。
10. 前記反射板が、誘電体多層膜である請求項１から９のいずれか１項に記載の反射型表示装置。
11. 金属が電気めっきされる第１の電極と、白色の金属の金属イオンを含む電解質溶液を介して前記第１の電極に対向する第２の電極とを有し、前記第１の電極と前記電解質溶液との界面の電流の電流密度により電気めっき膜の光の透過率もしくは反射率を制御してなる調光層と、特定の波長帯域の光を反射する反射板と、を積層した反射型表示装置の駆動方法において、
    前記電気めっき膜を黒色として表示する場合に、前記電流密度を、拡散限界電流密度と同じ、又は該拡散限界電流密度より低く且つ該拡散限界電流密度に近い第１の電流密度に設定して、前記黒色を呈する第１の電気めっき膜を形成し、
    前記電気めっき膜を白色として表示する場合に、前記電流密度を、前記第１の電流密度より低い第２の電流密度に設定して、前記白色を呈する第２の電気めっき膜を形成し、
    前記反射板の色を表示する場合に、前記電気めっき膜が形成されているときには、前記電流の流れる方向を反対にして、前記電気めっき膜を消失させ、
    前記第１の電気めっき膜は前記第２の電気めっき膜より疎であることを特徴とする反射型表示装置の駆動方法。
12. 前記電気めっき膜を前記黒色として表示する場合に、前記第１の電極と前記第２の電極の間の電圧を、前記電流密度を前記第１の電流密度に設定するための第１の電圧に設定して、前記第１の電気めっき膜を形成し、
    前記電気めっき膜を前記白色として表示する場合に、前記第１の電極と前記第２の電極の間の電圧を、前記第１の電圧よりも低く、前記電流密度を前記第２の電流密度に設定するための第２の電圧に設定して、前記第２の電気めっき膜を形成する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の反射型表示装置の駆動方法。