JP6235841B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

電圧の印加による電気化学的可逆反応（電解酸化還元反応）による物質の色変化現象を利用した非発光型素子として、エレクトロクロミック素子が知られている。

エレクトロクロミック材料（電圧が印加されると電気化学的な酸化または還元反応を起こし、それにより発色または消色等の変色を生じる材料）のうち、酸化または還元反応によって、材料の一部が、たとえば電極上に析出・堆積（エレクトロデポジション）、または、電極上から消失するものを、エレクトロデポジション材料と呼ぶ。また、エレクトロデポジション材料を用いた素子をエレクトロデポジション素子と呼ぶ。

高品質の鏡面状態を有するエレクトロデポジション素子の発明が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。

図７Ａは、反射型の液晶表示装置を示す概略図である。液晶セル４１の基板面に、上側偏光板４２、下側偏光板４３が配置されている。下側偏光板４３の液晶セル４１とは反対側の面には、反射層４４が設けられている。反射層４４は、たとえばアルミニウムで形成され、液晶セル４１上面側から入射する外光を反射する。

図７Ｂは、透過型の液晶表示装置を示す概略図である。液晶セル４１の基板面に、上側偏光板４２、下側偏光板４３が配置され、下側偏光板４３の液晶セル４１とは反対側の面に、バックライト４５が設置される。バックライト４５は、たとえばＬＥＤを含んで構成され、液晶セル４１に向けて光を出射する。

液晶表示装置においては、液晶セル４１の液晶分子配向状態を変化させて表示を行う。

反射型の液晶表示装置は、たとえば十分な光量を確保できる日中の太陽光直下においては、視認性が高い。しかし夜間など、外光量が少ない環境下においては、視認性が悪化する。

一方、透過型の液晶表示装置は、夜間の視認性は良好であるが、太陽光直下においてはコントラストの低下が著しい。このためバックライト４５の輝度を高くして視認性を確保する。

反射型、透過型の固定モード液晶表示装置では、使用環境によらず、良好な視認性を確保することは困難であり、視認性向上のためには、たとえばバックライト４５の輝度を高くするなど、消費電力が増大する。

特開２０１２−１８１３８９号公報

本発明の目的は、エレクトロデポジション素子を用いて反射モードと透過モードの切り替えを行うことのできる液晶表示装置を提供することである。

また、多様な表現が可能な液晶表示装置を提供することである。

本発明の一観点によると、（ｉ）基板上に第１電極が形成された第１基板と、（ｉｉ）前記第１基板に対向配置され、基板上に第２電極が形成された第２基板と、（ｉｉｉ）前記第１基板と前記第２基板の間に配置された液晶層とを備え、表示を行う表示部が規定された液晶セルと、前記液晶セルに積層して配置され、（ｉ）基板上に第３電極が形成された第３基板と、（ｉｉ）前記第３基板に対向配置され、基板上に第４電極が形成された第４基板と、（ｉｉｉ）前記第３電極と前記第４電極の間に配置され、銀を含有するエレクトロデポジション材料を含む電解質層とを備え、前記第３、第４電極に印加する電圧によって、透明状態と反射状態と黒状態を電気的に切り替えることができるエレクトロデポジション素子とを有し、前記第３、第４電極は、少なくとも前記液晶セルの表示部と対応する位置に配置されており、前記第３電極は、平滑な表面を有する電極であり、前記第４電極は、表面に凹凸が形成された電極であり、前記第３電極は、前記表示部を含む表示電極と、前記表示電極を囲む形状の周囲電極とを有し、前記表示電極と前記周囲電極に独立に電圧を印加することで、前記エレクトロデポジション素子の透明状態と反射状態と黒状態を電気的に切り替えることができる液晶表示装置が提供される。

本発明によれば、エレクトロデポジション素子を用いて反射モードと透過モードの切り替えを行うことが可能な液晶表示装置を提供することができる。

また、多様な表現が可能な液晶表示装置を提供することができる。

図１は、実施例に共通する液晶表示装置の構造を示す概略図である。 図２は、液晶セル１１を示す概略的な断面図である。 図３は、第１実施例による液晶表示装置に使用されるエレクトロデポジション素子１４を示す概略的な断面図である。 図４Ａは、第２実施例による液晶表示装置に使用されるエレクトロデポジション素子１４を示す概略的な断面図であり、図４Ｂは、上側透明電極３２ａ_１〜３２ａ_３及び下側透明装飾電極３３ｂを示す概略的な平面図である。 図５Ａ、図５Ｂは、それぞれミラー状態のエレクトロデポジション素子における反射率、透過率を示すグラフの一例である。 図６Ａは、第３実施例による液晶表示装置に使用されるエレクトロデポジション素子１４を示す概略的な断面図であり、図６Ｂは、上側透明電極３２ａ_４〜３２ａ_６及び下側透明装飾電極３３ｂを示す概略的な平面図である。 図７Ａは、反射型の液晶表示装置を示す概略図であり、図７Ｂは、透過型の液晶表示装置を示す概略図である。

図１は、実施例（第１実施例〜第３実施例）に共通する液晶表示装置の構造を示す概略図である。

たとえば液晶セル１１の上面に上側偏光板１２、下面に下側偏光板１３が、クロスニコルに配置される。下側偏光板１３の液晶セル１１とは反対側の面に、エレクトロデポジション素子１４、バックライト１５がこの順に配置される。バックライト１５は、たとえばＬＥＤを含んで構成され、エレクトロデポジション素子１４に向けて光を出射する。

図２は、液晶セル１１を示す概略的な断面図である。

液晶セル１１は、たとえば以下のように作製した。ある意匠表示を行うようにパターニングされたＩＴＯ電極（上側透明電極２２ａ_１〜２２ａ_３、下側透明電極２２ｂ）を備えるガラス基板（上側透明基板２１ａ、下側透明基板２１ｂ）上に、絶縁膜（上側絶縁膜２３ａ、下側絶縁膜２３ｂ）を形成する。次に、絶縁膜２３ａ、２３ｂ上に水平配向用のポリイミド膜（上側配向膜２４ａ、下側配向膜２４ｂ）を印刷して焼成する。配向膜２４ａ、２４ｂには、たとえば液晶分子が基板２１ａ、２１ｂ間で９０°ツイストするようにラビング処理を施した。

透明基板２１ａ、２１ｂの一方上の周縁部に、たとえばエポキシ樹脂で形成されるシール材をスクリーン印刷し、基板２１ａ、２１ｂを重ね合わせた状態で昇温して、シール材を硬化させる。貼り合わせた基板２１ａ、２１ｂを所定の大きさにカット（小割）した後、真空注入法を用いてシール材の内側に液晶材料を注入する。注入後、液晶のＮｉ点以上の温度で熱処理を行った。

液晶セル１１は、略平行に離間して対向配置された上側基板２０ａ、下側基板２０ｂ、及び、両基板２０ａ、２０ｂ間に配置される液晶層２５を含んで構成される。

上側基板２０ａは、上側透明基板２１ａ、上側透明基板２１ａ上に形成された上側透明電極２２ａ_１〜２２ａ_３、上側透明電極２２ａ_１〜２２ａ_３を覆うように上側透明基板２１ａ上に形成された上側絶縁膜２３ａ、及び、上側絶縁膜２３ａ上に形成された上側配向膜２４ａを備える。

同様に、下側基板２０ｂは、下側透明基板２１ｂ、下側透明基板２１ｂ上に形成された下側透明電極２２ｂ、下側透明電極２２ｂを覆うように下側透明基板２１ｂ上に形成された下側絶縁膜２３ｂ、及び、下側絶縁膜２３ｂ上に形成された下側配向膜２４ｂを備える。

液晶層２５は、たとえば液晶分子が基板２０ａ、２０ｂ間で９０°ツイストするツイストネマチック液晶層である。液晶層２５のリターデーションは、たとえば５００ｎｍ（ファーストミニマム）前後に設定する。

基板２０ａ、２０ｂの法線方向から見たとき、上側透明電極２２ａ_１〜２２ａ_３と下側透明電極２２ｂが重なる位置に、表示を行う表示部（画素）が規定される。

液晶セル１１は、上側透明電極２２ａ_１〜２２ａ_３と下側透明電極２２ｂ間に交流電圧を印加し、液晶層２５の液晶分子配向状態を変化させて駆動する。

なお、上側基板２０ａの、液晶層２５とは反対側の面に、上側偏光板１２が貼り合わせられる。また、下側基板２０ｂの、液晶層２５とは反対側の面に、下側偏光板１３が貼り合わせられる。

実施例による液晶表示装置は、液晶セル１１を、たとえばスタティック駆動、もしくは低デューティ駆動で駆動して、キャラクター表示を行う。

図３は、第１実施例による液晶表示装置に使用されるエレクトロデポジション素子１４を示す概略的な断面図である。エレクトロデポジション素子１４は、偏光板１２、１３が配置された液晶セル１１に積層される。

エレクトロデポジション素子１４は、たとえば以下のように作製した。まず、シート抵抗５Ω／□のＩＴＯ膜（上側透明電極３２ａ、下側透明電極３２ｂ）が成膜されたソーダライムガラス基板（上側透明基板３１ａ、下側透明基板３１ｂ）を液晶セル１１と等しいサイズ、形状にカットする。透明基板３１ａ、３１ｂの一方上の周縁部に、たとえばエポキシ樹脂で形成されるシール材を配置し、基板３１ａ、３１ｂを重ね合わせた状態で昇温して、シール材を硬化させる。

次に毛細管現象を利用して、エレクトロデポジション材料を含む電解液を透明基板３１ａ、３１ｂ間に封入する。

エレクトロデポジション材料を含む電解液は、エレクトロデポジション材料（ＡｇＮＯ_３等）、電解質（ＴＢＡＢｒ等）、メディエータ（ＣｕＣｌ_２等）、支持電解質（ＬｉＢｒ等）、溶媒（ＤＭＳＯ; dimethyl sulfoxide 等）、ゲル化用ポリマー（ＰＶＢ; polyvinyl butyral 等）などにより構成される。第１実施例においては、電解質をＴＢＡＢｒとした。溶媒としてＤＭＳＯ、エレクトロデポジション材料としてＡｇＮＯ_３、支持電解質としてＴＢＡＰ、メディエータとしてＣｕＣｌ_２を使用し、電解液の注入後、注入口をアクリル樹脂で封止した。

エレクトロデポジション素子１４は、たとえば略平行に離間して対向配置された上側基板３０ａ、下側基板３０ｂ、及び、両基板３０ａ、３０ｂ間に配置された電解質層３５を含んで構成される。なお基板３０ａ、３０ｂは、たとえば液晶セル１１の基板２０ａ、２０ｂと平行に配置される。

上側基板３０ａ、下側基板３０ｂは、それぞれ上側透明基板３１ａ、下側透明基板３１ｂ、及び、各透明基板３１ａ、３１ｂ上に形成されたＩＴＯベタ電極（上側透明電極３２ａ、下側透明電極３２ｂ）を含む。透明電極３２ａ、３２ｂは、表面が平滑な電極である。

電解質層３５は、上側基板３０ａと下側基板３０ｂの間の、シール材の内側領域に配置される。

エレクトロデポジション素子１４は、たとえば透明電極３２ａ、３２ｂ間に直流電圧を印加して駆動する。一例として、下側透明電極３２ｂをアースし、上側透明電極３２ａに−２．０Ｖの直流電圧を印加すると、ＡｇＮＯ_３（エレクトロデポジション材料）に含まれるＡｇが上側透明電極３２ａ（負電圧側となる電極）上に析出し、銀の薄膜を形成する。銀薄膜は鏡面として作用し、エレクトロデポジション素子１４に入射する光を正反射する。銀薄膜は、印加電圧の解除により時間の経過とともに、または反対極性の電圧の印加により、上側透明電極３２ａ上から消失する。電圧無印加時、透明電極３２ａ、３２ｂ上にＡｇが析出していないエレクトロデポジション素子１４に入射する光は、これを透過する。

すなわち第１実施例による液晶表示装置に用いられるエレクトロデポジション素子１４は、直流電圧の印加−無印加により、ミラー状態（反射状態）と透明状態を可換的に実現するミラーデバイスである。

第１実施例による液晶表示装置は、たとえば日中の太陽光直下など、外光が強い環境下においては、エレクトロデポジション素子１４に直流電圧を印加してミラー状態とし、反射型の液晶表示装置として使用することができる。反射モードでの使用時には、バックライト１５からは光は出射されない。

また夜間など、外光量が少ない環境下においては、エレクトロデポジション素子１４を透明状態とし、バックライト１５を点灯して、透過型の液晶表示装置として使用することができる。

反射モードと透過モードの切り替えは、手動で行う。たとえば外光量を計測する計測器を搭載し、所定の閾値を設定して、閾値に基づき、たとえば外光量が閾値以上の場合には、エレクトロデポジション素子１４をミラー状態、閾値未満の場合には、エレクトロデポジション素子１４を透明状態とするように、素子１４に印加する直流電圧を制御してもよい。更に、バックライト１５の点灯、消灯を同期させることもできる。

第１実施例による液晶表示装置は、エレクトロデポジション素子１４を用い、反射モードと透過モードの選択的な切り替えを行う液晶表示装置である。低消費電力で、使用環境によらず、良好な視認性を確保することが可能である。

なお図１においては、液晶セル１１とエレクトロデポジション素子１４の間に下側偏光板１３を配置するが、たとえば液晶セル１１の下側透明基板２１ｂとエレクトロデポジション素子１４の上側透明基板３１ａを共通（同一基板）とし、下側偏光板１３をエレクトロデポジション素子１４とバックライト１５の間に配置してもよい。この構成によれば、液晶表示装置の透明基板を３枚とすることができ、反射モード時の視差の影響を低減することが可能である。

図４Ａは、第２実施例による液晶表示装置に使用されるエレクトロデポジション素子１４を示す概略的な断面図である。本図には、液晶セル１１をあわせて記した。なお、偏光板１２、１３は省略した。

第２実施例による液晶表示装置に使用されるエレクトロデポジション素子１４は、たとえば以下のように作製した。

ガラスまたはフィルム基板である透明基板（上側透明基板３１ａ、下側透明基板３１ｂ）を準備し、透明基板３１ａ、３１ｂ上に、ＩＴＯなどで透明導電膜を形成する。ＩＴＯ膜は、スパッタ、蒸着などで成膜することができる。成膜は、表面が平滑なＩＴＯ膜を得られる条件で行う。上側透明基板３１ａ上のＩＴＯ膜を、液晶セル１１の表示部の形状に対応する形状にパターニングし、上側透明電極３２ａ_１〜３２ａ_３を形成する。上側透明電極３２ａ_１〜３２ａ_３は、表面が平滑な電極である。下側透明基板３１ｂのＩＴＯ膜上には、たとえばＩＴＯ粒子分散液（３０ｗｔ％）を、５００ｒｐｍで５秒間、１５００ｒｐｍで１５秒間スピンコートした後、２５０℃で６０分間焼成し、下側透明装飾電極（粒子修飾電極）３３ｂを形成する。装飾電極３３ｂは、ＩＴＯ粒子が電極表面に固定され、比較的大きな、たとえば高低差が１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度、具体的には３３０ｎｍ程度の凹凸が形成された電極である。

上側透明基板３１ａと下側透明基板３１ｂを、電極３２ａ_１〜３２ａ_３、３３ｂが対向するように配置してセル化を行った。

たとえば２０μｍ〜数百μｍ径、第２実施例においては５００μｍ径のギャップコントロール剤を、基板３１ａ、３１ｂの一方上に、一例として１個〜３個／ｍｍ^２となるように散布する。ギャップコントロール剤の径に応じ、たとえば表示に影響を与えにくい散布量とすることが望ましい。なお、実施例による液晶表示装置に使用されるエレクトロデポジション素子においては、多少ギャップムラがあっても表示への影響は少ないため、ギャップコントロール剤の散布量の重要性は高くない。また第２実施例においては、ギャップコントロール剤を用いたギャップコントロールを行うが、リブなどの突起によってギャップコントロールを行うことも可能である。更に、小型セルの場合は、シール部分に所定厚さのフィルム状スペーサを配置してギャップを制御してもよい。

基板３１ａ、３１ｂの他方上に、メインシールパターンを形成した。第２実施例では、紫外線＋熱硬化タイプのシール材を用いた。シール材として、光硬化タイプ、または熱硬化タイプを使用してもよい。なお、ギャップコントロール剤の散布とメインシールパターンの形成は同一基板側に行ってもよい。

次に、エレクトロデポジション材料を含む電解液を基板３１ａ、３１ｂ間に封入した。

第２実施例では、ＯＤＦ工法を用いた。基板３１ａ、３１ｂの一方上に、エレクトロデポジション材料を含む電解液を適量滴下する。滴下方法として、ディスペンサーやインクジェットを含む各種印刷方式が適用可能である。ここではディスペンサーを用いた。なお、前述のシール材は、用いる電解液に耐えるシール材料（腐食されないシール材）であることが好ましい。

第２実施例においては、電解質をＴＢＡＢｒとした。溶媒であるＤＭＳＯ中に、エレクトロデポジション材料としてＡｇＮＯ_３を５０ｍＭ添加し、ＬｉＢｒを２５０ｍＭ支持電解質として加え、メディエータとしてＣｕＣｌ_２を１０ｍＭ添加した。そしてホストポリマーとしてＰＶＢを１０ｗｔ％加え、ゲル状（ゼリー状）の電解質層とした。

真空中で、基板３１ａ、３１ｂの重ね合わせを行った。大気中、もしくは窒素雰囲気中で行ってもよい。

紫外線を、たとえば２１Ｊ／ｃｍ^２のエネルギ密度でシール材に照射し、シール材を硬化した。なお、紫外線がシール部のみに照射されるように、ＳＵＳマスクを使用した。

電解質層を構成するエレクトロデポジション材料には、たとえば銀を含むＡｇＮＯ_３、ＡｇＣｌＯ_４、ＡｇＢｒ等を使用することができる。

支持電解質は、エレクトロデポジション材料の酸化還元反応等を促進するものであれば限定されず、たとえばリチウム塩（ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４等）、カリウム塩（ＫＣｌ、ＫＢｒ、ＫＩ等）、ナトリウム塩（ＮａＣｌ、ＮａＢｒ、ＮａＩ等）を好適に用いることができる。支持電解質の濃度は、たとえば１０ｍＭ以上１Ｍ以下であることが好ましいが、特に限定されるものではない。

溶媒は、エレクトロデポジション材料等を安定的に保持することができるものであれば限定されない。水や炭酸プロピレン等の極性溶媒、極性のない有機溶媒、更にはイオン性液体、イオン導電性高分子、高分子電解質等を使用することが可能である。具体的には、ＤＭＳＯの他、炭酸プロピレン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、ポリビニル硫酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸等を好適に用いることができる。

第２実施例による液晶表示装置に使用されるエレクトロデポジション素子１４は、たとえば略平行に離間して対向配置された上側基板３０ａ、下側基板３０ｂ、及び、両基板３０ａ、３０ｂ間に配置された電解質層３５を含んで構成される。なお、基板３０ａ、３０ｂは、たとえば液晶セル１１の基板２０ａ、２０ｂと平行に配置される。

上側基板３０ａ、下側基板３０ｂは、それぞれ上側透明基板３１ａ、下側透明基板３１ｂ、及び、各透明基板３１ａ、３１ｂ上に形成されたＩＴＯ電極（上側透明電極３２ａ_１〜３２ａ_３、下側透明装飾電極３３ｂ）を含む。上側透明電極３２ａ_１〜３２ａ_３は、表面が平滑な電極であり、下側透明装飾電極３３ｂは、表面に比較的大きな凹凸が形成された電極である。

電解質層３５は、上側基板３０ａと下側基板３０ｂの間の、シール材の内側領域に配置される。

図４Ｂは、上側透明電極３２ａ_１〜３２ａ_３及び下側透明装飾電極３３ｂを示す概略的な平面図である。上述のように、上側透明電極３２ａ_１〜３２ａ_３は、液晶セル１１の表示部の形状に対応する形状を有する。本図に示す例においては、引き回し線部分を除く電極３２ａ_２が、液晶セル１１の電極２２ａ_２を用いて規定される、たとえば「１」という数字形状の表示部と同形状、または表示部の輪郭から外側に多少オフセットした形状に形成される。また、電極３２ａ_１、３２ａ_３は、引き回し線部分を除く電極３２ａ_２を囲む形状（表示部を囲む形状）に形成される。なお、たとえば引き回し線部分を除く電極３２ａ_２は、液晶セル１１の「１」を表示する表示部の直下の位置（平面視上、「１」を表示する表示部と輪郭が重なる位置、または表示部を包含する位置）に配置される。

第２実施例による液晶表示装置に使用されるエレクトロデポジション素子１４は、たとえば電極３２ａ_１〜３２ａ_３、３３ｂ間に直流電圧を印加して駆動する。一例として、下側透明装飾電極３３ｂをアースし、上側透明電極３２ａ_１〜３２ａ_３に−２．０Ｖの直流電圧を印加すると、電解質層３５に含まれる銀イオンが、上側透明電極３２ａ_１〜３２ａ_３近傍で金属の銀に変化し、電極３２ａ_１〜３２ａ_３上に析出・堆積して、銀薄膜（鏡面）が形成される。

このため第１実施例と同様に、エレクトロデポジション素子１４を、直流電圧の印加−無印加により、ミラー状態と透明状態を可換的に実現するミラーデバイスとして用いることができる。すなわち第２実施例による液晶表示装置においても、反射モードと透過モードの選択的な切り替えを行い、視認性の高い、良好な表示を実現することが可能である。

また、たとえば下側透明装飾電極３３ｂをアースし、上側透明電極３２ａ_２に−２．５Ｖの直流電圧、上側透明電極３２ａ_１、３２ａ_３に＋２．５Ｖの直流電圧を印加すると、電解質層３５に含まれる銀イオンが、電極３２ａ_２上の下側透明装飾電極３３ｂ対向位置（引き回し線部分を除く電極３２ａ_２上）、及び、下側透明装飾電極３３ｂ上の電極３２ａ_１、３２ａ_３対向位置に析出・堆積する。平滑な表面を有する電極３２ａ_２上に析出した銀により、鏡面が形成される。比較的大きな凹凸を表面に有する下側透明装飾電極３３ｂ上に析出した銀は、入射光を乱反射し、黒状態を実現する。

この電圧印加状態においては、液晶セル１１によるキャラクター表示、たとえば電極２２ａ_２を用いて「１」という数字表示を行う場合、「１」を示す表示部（ミラー状態を示す電極３２ａ_２に対応する位置）は明るく白表示され、その周囲（黒状態を示す電極３２ａ_１、３２ａ_３に対応する位置）は黒く（漆黒に）表示される。したがって、第２実施例による液晶表示装置においては、エレクトロデポジション素子１４のミラー状態と黒状態を用い、「１」を強調する反射モード表示（背景の黒さが向上されることによる高コントラスト表示）が可能となる。

更に、第２実施例による液晶表示装置は、透過モードにおいても、強調表示（高コントラスト表示）が可能である。たとえばバックライト１５を点灯し、エレクトロデポジション素子１４の電極３２ａ_２には電圧を印加せず、電極３２ａ_１、３２ａ_３に、＋２．５Ｖ、または−２．５Ｖの直流電圧を印加する。この場合、「１」を示す表示部（透明状態を示す電極３２ａ_２に対応する位置）は明るく白表示され、その周囲（＋２．５Ｖ印加時には黒状態を示し、−２．５Ｖ印加時にはミラー状態を示す電極３２ａ_１、３２ａ_３に対応する位置）は黒く（漆黒に）表示される。このため、「１」を強調する透過モード表示（高コントラスト表示）を実現することができる。

なお、電極３２ａ_１、３２ａ_３に−２．５Ｖの直流電圧を印加してミラー状態とした場合、電極３２ａ_１、３２ａ_３上に形成される銀薄膜で反射されるバックライト光を再利用し、表示をより明るくすること、ひいては一層の高コントラスト表示が可能となる。

第２実施例による液晶表示装置に用いられるエレクトロデポジション素子１４は、たとえば独立に電圧を印加可能な電極３２ａ_１〜３２ａ_３を備える。したがって、第２実施例による液晶表示装置においては、各電極３２ａ_１〜３２ａ_３に対応する位置の状態（透明状態、ミラー状態、及び黒状態）を独立に制御可能である。このため、たとえばある表示エリアは反射モード、他の表示エリアは透過モードとして表示を行うこともできる。

なお、たとえば液晶セル１１の表示パターンの中から、特に強調したいパターン（表示部）に対応する位置の電解質層３５に電流を流すことができるように、エレクトロデポジション素子１４の上側透明電極をパターニングすることにより、任意の強調表示パターンを構成することができる。または、特に強調したいパターン（表示部）に対応する位置以外の位置の電解質層３５に電流を流すことができるように、エレクトロデポジション素子１４の上側透明電極をパターニングしてもよい。第２実施例においては、その双方が可能となるように電極３２ａ_１〜３２ａ_３のパターニングを行っている。

なお、たとえば電極３２ａ_２は、「１」の形状を示す部分と、配線パターン部分（引き回し線部分）を備える。両部分は同電位となるため、下側透明装飾電極３３ｂは、「１」の形状を示す部分とのみ重なり、引き回し線部分とは重ならないように形成する。電極３２ａ_２の引き回し線部分上に絶縁膜を形成すれば、電極３２ａ_２の引き回し線部分と下側透明装飾電極３３ｂを重ねてもよい。電極３２ａ_２の引き回し線部分上に絶縁膜を形成する場合は、その絶縁膜上に電極３２ａ_１、３２ａ_３と同電位の電極を、更に形成することができる。

図５Ａ、図５Ｂは、それぞれミラー状態のエレクトロデポジション素子における反射率、透過率を示すグラフの一例である。両グラフの横軸は、反射または透過する光の波長を単位「ｎｍ」で示し、縦軸は、反射率、透過率を単位「％」で示す。グラフには、反射率、透過率がエレクトロデポジション素子への電圧印加時間によって変化する様子が示されている。エレクトロデポジション素子の電極上に形成される鏡面の反射率及び透過率は、電極への電圧印加時間によって制御することができる。なお、電圧印加時間だけでなく、印加電圧値によっても制御することが可能である。

したがって、たとえば第２実施例による液晶表示装置においては、液晶セル１１自体は明暗の２値表示としながら、エレクトロデポジション素子１４の各電極３２ａ_１〜３２ａ_３に印加する電圧の印加時間や電圧値を制御することによって、中間調表示など、様々な明るさ、コントラスト比の表示を実現することができる。

第２実施例による液晶表示装置は、反射モードと透過モードの切り替えが可能なだけでなく、多様な表現を実現できる液晶表示装置である。

図６Ａは、第３実施例による液晶表示装置に使用されるエレクトロデポジション素子１４を示す概略的な断面図である。本図には、図４Ａと同様に、液晶セル１１をあわせて記した。なお、偏光板１２、１３は省略した。

第２実施例においては、エレクトロデポジション素子１４の電極３２ａ_２（引き回し線部分を除く電極３２ａ_２）を、たとえば液晶セル１１の表示部と同形状に形成し、表示部と対応する位置に配置したが、第３実施例においては、エレクトロデポジション素子１４の上側透明電極３２ａ_４〜３２ａ_６を液晶セル１１の表示部とは異なる形状に形成する。その他の構成は、第２実施例と等しい。

図６Ｂは、上側透明電極３２ａ_４〜３２ａ_６及び下側透明装飾電極３３ｂを示す概略的な平面図である。本図には、液晶セル１１の「１」という数字形状の表示部の平面視上の位置を点線で示した。

引き回し線部分を除く電極３２ａ_５は、平面視上、「１」（表示部）を包含する楕円形状に形成される。また、電極３２ａ_４、３２ａ_６は、引き回し線部分を除く電極３２ａ_５を囲む形状に形成される。電極３２ａ_４〜３２ａ_６で、矩形状の領域を画定する。

第３実施例による液晶表示装置に使用されるエレクトロデポジション素子１４は、たとえば電極３２ａ_４〜３２ａ_６、３３ｂ間に直流電圧を印加して駆動する。一例として、下側透明装飾電極３３ｂをアースし、上側透明電極３２ａ_４〜３２ａ_６に−２．０Ｖの直流電圧を印加すると、電解質層３５に含まれる銀イオンが、上側透明電極３２ａ_４〜３２ａ_６上に析出・堆積して銀薄膜（鏡面）が形成される。

このため第１、第２実施例と同様に、エレクトロデポジション素子１４を、直流電圧の印加−無印加により、ミラー状態と透明状態を可換的に実現するミラーデバイスとして用い、反射モードと透過モードを選択的に切り替えて、視認性の高い、良好な表示を実現することができる。なお、エレクトロデポジション素子１４の電極３２ａ_４〜３２ａ_６対応位置をすべてミラー状態とした場合、たとえば黒色の背景中に「１」（液晶セル１１の表示パターンに応じた表示）を白表示することができる。

また、たとえば下側透明装飾電極３３ｂをアースし、上側透明電極３２ａ_５に−２．５Ｖの直流電圧、上側透明電極３２ａ_４、３２ａ_６に＋２．５Ｖの直流電圧を印加すると、電解質層３５に含まれる銀イオンが、電極３２ａ_５上の装飾電極３３ｂ対向位置（引き回し線部分を除く電極３２ａ_５上）、及び、装飾電極３３ｂ上の電極３２ａ_４、３２ａ_６対向位置に析出・堆積する。電極３２ａ_５上に析出した銀により鏡面が形成され、装飾電極３３ｂ上に析出した銀は黒状態を実現する。

この電圧印加状態の反射モード表示においては、たとえば「１」は白表示され、その周囲の電極３２ａ_５形成位置は黒表示され、更にその周囲（電極３２ａ_４、３２ａ_６形成位置）は一層黒く（漆黒に）表示される。なお、液晶セル１１で「１」を表示しない場合には、「１」の部分も黒表示されるため、漆黒の矩形状領域中に、それよりは明るい黒色の楕円状領域が視認されることになる。このように第３実施例による液晶表示装置は、第２実施例よりも一層多様な表示を行うことができる。

透過モード表示においても同様である。バックライト１５を点灯し、電極３２ａ_４〜３２ａ_６対応位置をすべて透明状態とした場合、液晶セル１１の表示パターンに応じた表示を行うことができる。また、電極３２ａ_５には電圧を印加せず、電極３２ａ_４、３２ａ_６に、＋２．５Ｖ、または−２．５Ｖの直流電圧を印加した場合、たとえば「１」を示す表示部は白表示、その周囲の電極３２ａ_５形成位置は黒表示、更にその周囲（電極３２ａ_４、３２ａ_６形成位置）は一層黒く（漆黒に）表示される。液晶セル１１で「１」を表示しない場合には、漆黒の矩形状領域中に、それよりは明るい黒色の楕円状領域が視認される。

更に、第３実施例による液晶表示装置においても、液晶セル１１自体は明暗の２値表示としながら、エレクトロデポジション素子１４の各電極３２ａ_４〜３２ａ_６に印加する電圧の印加時間や電圧値を制御することによって、中間調表示など、様々な明るさ、コントラスト比の表示を実現することができる。

第３実施例による液晶表示装置も、反射モードと透過モードの切り替えが可能なだけでなく、多様な表現を実現できる液晶表示装置である。スタティック表示であっても複雑な表示が可能であり、デューティ駆動を行えば一層複雑な表示を行うことができる。

なお、たとえば電極３２ａ_５は、楕円形状部分と引き回し線部分を備える。両部分は同電位となるため、下側透明装飾電極３３ｂは、楕円形状部分とのみ重なり、引き回し線部分とは重ならないように形成する。電極３２ａ_５の引き回し線部分上に絶縁膜を形成すれば、電極３２ａ_５の引き回し線部分と下側透明装飾電極３３ｂを重ねてもよい。電極３２ａ_５の引き回し線部分上に絶縁膜を形成する場合は、その絶縁膜上に電極３２ａ_４、３２ａ_６と同電位の電極を、更に形成することができる。

第１実施例〜第３実施例に沿って説明した液晶表示装置は、たとえば表示部が規定された液晶セル１１と、液晶セル１１に、偏光板１３を介し、または介さずに積層配置され、電極に印加する電圧によって、透明状態と非透明状態（ミラー状態、黒状態）を電気的に切り替えることができるエレクトロデポジション素子１４とを含んで構成される。エレクトロデポジション素子１４の電極は、少なくとも液晶セル１１の表示部と対応する位置（たとえば表示部直下の位置）に配置され、表示部に対応する位置（たとえば表示部直下の位置）のエレクトロデポジション素子１４の状態（透明状態、ミラー状態、黒状態）を変化させることができる。

たとえば液晶セル１１とバックライト１５の間に配置されるエレクトロデポジション素子１４の透明状態とミラー状態を切り替えることによって、低消費電力で、使用環境によらず、良好な視認性を実現する液晶表示装置を構成することができる。

また、たとえばエレクトロデポジション素子１４の一方側電極を、独立に電圧を印加可能な複数の電極で構成することにより、または、エレクトロデポジション素子１４の電極に印加する電圧の印加時間や電圧値を制御することにより、液晶セル１１の表示パターンだけでは不可能な多様な表示を実現することができる。

以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

たとえば、実施例においてはゲル状の電解質層としたが、銀の錯体を含む液体状の電解液を用いてもよい。電解質層は、たとえばエレクトロデポジション材料を含有する電解質液や電解質膜を含んで構成される。

また、透過モードと反射モードを切り替え可能な液晶表示装置について説明したが、反射表示のみ、もしくは透過表示のみを行う液晶表示装置とすることもできる。反射表示のみを行う装置の場合、バックライトは不要である。

更に、ＴＦＴなどのアクティブ素子を含む液晶表示素子やエレクトロデポジション素子としてもよい。

また、第２、第３実施例においては、上側透明平滑電極を、独立に電圧を印加可能な複数の電極で構成し、下側透明電極を装飾電極としたが、上側透明電極を装飾電極とし、下側透明電極を、独立に電圧を印加可能な複数の平滑電極で構成してもよい。装飾電極を、独立に電圧を印加可能な複数の電極で構成することも可能である。

その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。

透過モードと反射モードを選択的に切り替え可能な表示装置、透過モードと反射モードを混在させて表示を行う表示装置等として利用することができる。

車載用表示、二輪用メータ、モバイル用表示、屋外表示等幅広い用途に使用することができる。

１１ 液晶セル
１２ 上側偏光板
１３ 下側偏光板
１４ エレクトロデポジション素子
１５ バックライト
２０ａ 上側基板
２０ｂ 下側基板
２１ａ 上側透明基板
２１ｂ 下側透明基板
２２ａ_１〜２２ａ_３ 上側透明電極
２２ｂ 下側透明電極
２３ａ 上側絶縁膜
２３ｂ 下側絶縁膜
２４ａ 上側配向膜
２４ｂ 下側配向膜
２５ 液晶層
３０ａ 上側基板
３０ｂ 下側基板
３１ａ 上側透明基板
３１ｂ 下側透明基板
３２ａ、３２ａ_１〜３２ａ_６ 上側透明電極
３２ｂ 下側透明電極
３３ｂ 下側透明装飾電極
３５ 電解質層
４１ 液晶セル
４２ 上側偏光板
４３ 下側偏光板
４４ 反射層
４５ バックライト

Claims (6)

1. （ｉ）基板上に第１電極が形成された第１基板と、（ｉｉ）前記第１基板に対向配置され、基板上に第２電極が形成された第２基板と、（ｉｉｉ）前記第１基板と前記第２基板の間に配置された液晶層とを備え、表示を行う表示部が規定された液晶セルと、
   前記液晶セルに積層して配置され、（ｉ）基板上に第３電極が形成された第３基板と、（ｉｉ）前記第３基板に対向配置され、基板上に第４電極が形成された第４基板と、（ｉｉｉ）前記第３電極と前記第４電極の間に配置され、銀を含有するエレクトロデポジション材料を含む電解質層とを備え、前記第３、第４電極に印加する電圧によって、透明状態と反射状態と黒状態を電気的に切り替えることができるエレクトロデポジション素子と
   を有し、
   前記第３、第４電極は、少なくとも前記液晶セルの表示部と対応する位置に配置されており、
   前記第３電極は、平滑な表面を有する電極であり、
   前記第４電極は、表面に凹凸が形成された電極であり、
   前記第３電極は、前記表示部を含む表示電極と、前記表示電極を囲む形状の周囲電極とを有し、
   前記表示電極と前記周囲電極に独立に電圧を印加することで、前記エレクトロデポジション素子の透明状態と反射状態と黒状態を電気的に切り替えることができる
   液晶表示装置。
2. 前記表示電極は、前記液晶セルの表示部の形状に対応する形状を有する請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記表示電極は、前記液晶セルの表示部の形状とは異なる形状を有する請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記第２基板と前記第３基板が同一基板で構成される請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記液晶セルは交流駆動され、前記エレクトロデポジション素子は直流駆動される請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 更に、外光量を計測する計測器を含み、
   外光量の閾値に基づき、前記エレクトロデポジション素子の透明状態と反射状態と黒状態を電気的に切り替える請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。