(57)【要約】【課題】カラー表示が可能で、かつ白表示時の反射率が高い反射型表示装置を提供する。【解決方法】少なくとも２つの電極との間に配された電解質溶液を有し、２つの電極の間を流れる電流の向きを設定することにより、２つの電極のうちの１つの電極に電気めっき膜が形成される、電気めっきを調光に利用した反射型表示装置であって、２つの電極を第１の電極２及び第２の電極４としたとき、第１の電極２に形成される電気めっき膜１０の、第１の電極と接する第１の面と、第２の電極４に形成される電気めっき膜１０の、第２の電極と接しない第２の面とで、反射率及び吸収率の少なくとも一方が異なり、第１の電極２に電気めっき膜１０が形成された場合は第１の面からの反射光、第２の電極４に電気めっき膜１０が形成された場合は第２の面からの反射光を表示に用いてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質溶液と接する電極を有し、該電極に電気めっき膜が形成される、電気めっきを調光に利用した反射型表示装置であって、
前記電気めっき膜は、前記電極と接する第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面とで、反射率及び吸収率の少なくとも一方が異なり、
前記第１の面からの反射光及び第２の面からの反射光の少なくとも一方を表示に用いたことを特徴とする反射型表示装置。
【請求項２】
少なくとも２つの電極との間に配された電解質溶液を有し、前記２つの電極の間を流れる電流の向きを設定することにより前記２つの電極のうちの１つの電極に電気めっき膜が形成される、電気めっきを調光に利用した反射型表示装置であって、 
前記２つの電極を第１及び第２の電極としたとき、前記第１の電極に形成される電気めっき膜の、前記第１の電極と接する第１の面と、前記第２の電極に形成される電気めっき膜の、前記第２の電極と接しない第２の面とで、反射率及び吸収率の少なくとも一方が異なり、
前記第１の電極に電気めっき膜が形成された場合は前記第１の面からの反射光、前記第２の電極に電気めっき膜が形成された場合は前記第２の面からの反射光を表示に用いてなることを特徴とする反射型表示装置。 
【請求項３】
前記電解質溶液は、めっき種としての第１の金属元素と、前記第１の金属元素と酸化還元電位が近い第２の金属元素と、を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の反射型表示装置。
【請求項４】
前記第１の金属元素は銀であり、前記第２の金属元素は銅であることを特徴とする請求項３に記載の反射型表示装置。
【請求項５】
前記第１の電極と前記第２の電極とは対向して配置され、
前記第１の電極及び第２の電極の少なくとも一方の電極と対向し且つ他方の電極と隣接して配置された第３の電極を含むことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の反射型表示装置。
【請求項６】
前記第２の電極は光透過性を有し、前記第２の電極の前記第１の電極の対向側と反対側に、特定の波長帯域を反射する反射体を設けたことを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の反射型表示装置。
【請求項７】
少なくとも前記第１の電極、前記第２の電極及び前記第３の電極の間を流れる電流の向きを設定する制御手段を有し、
前記制御手段は、
前記第１の電極に、前記第１の電極と接する前記第１の面を形成する第１の電気めっき膜を形成する第１のモードと、
前記第２の電極に、前記第２の電極と接しない前記第２の面を形成する第２の電気めっき膜を形成し、前記第１の電極に前記第１の電気めっき膜がない状態とする第２のモードと、
前記第３の電極に電気めっき膜を形成し、前記第１及び第２の電極に前記第１及び第２の電気めっき膜がない状態とする第３のモードと、を与えることを特徴とする請求項５又は６に記載の反射型表示装置。
【請求項８】
前記第２の電極は、特定の波長帯域を反射する材料からなる請求項２から７のいずれか１項に記載の反射型表示装置。
【請求項９】
光透過性を有する第１の基板に前記第１の電極が配され、第２の基板に前記第２の電極が配されていることを特徴とする請求項２から８のいずれか１項に記載の反射型表示装置。
【請求項１０】
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２から９のいずれか１項に記載の反射型表示装置。
【請求項１１】
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、前記第１の電極と前記第２の電極間を流れる電流は前記第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２から１０のいずれか１項に記載の反射型表示装置。
【請求項１２】
前記第１の電極の前記第２の電極の対向側と反対側に、光を拡散させる層を有する請求項２から１１のいずれか１項に記載の反射型表示装置。
【請求項１３】
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２から１２のいずれか１項に記載の反射型表示装置。
【請求項１４】
前記反射体が、多層膜である請求項６に記載の反射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は反射型表示装置に係わり、特に、電解質溶液と接する電極を有し、該電極に電気めっき膜が形成される、電気めっきを調光に利用した反射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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の上）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。
【特許文献１】特開平１１−１０１９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。
【０００４】
本発明の目的は、電気めっき膜を用いて二色表示を行うことができる反射型表示装置を提供することにあり、特に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反射型表示装置を提供することになる。
【０００５】
また本発明の目的は、高い反射率での白表示が可能で、かつより良好なカラー表示に適用可能な反射型表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の反射型表示装置は、電解質溶液と接する電極を有し、該電極に電気めっき膜が形成される、電気めっきを調光に利用した反射型表示装置であって、 
前記電気めっき膜は、前記電極と接する第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面とで、反射率及び吸収率の少なくとも一方が異なり、前記第１の面からの反射光及び第２の面からの反射光の少なくとも一方を表示に用いたことを特徴とする。 
【０００７】
また本発明の反射型表示装置は、少なくとも２つの電極との間に配された電解質溶液を有し、前記２つの電極の間を流れる電流の向きを設定することにより前記２つの電極のうちの１つの電極に電気めっき膜が形成される、電気めっきを調光に利用した反射型表示装置であって、 
前記２つの電極を第１及び第２の電極としたとき、前記第１の電極に形成される電気めっき膜の、前記第１の電極と接する第１の面と、前記第２の電極に形成される電気めっき膜の、前記第２の電極と接しない第２の面とで、反射率及び吸収率の少なくとも一方が異なり、
前記第１の電極に電気めっき膜が形成された場合は前記第１の面からの反射光、前記第２の電極に電気めっき膜が形成された場合は前記第２の面からの反射光を表示に用いてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電気めっき膜を用いて二色表示を行うことができ、特に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反射型表示装置を得ることができる。
【０００９】
また本発明によれば、高い反射率での白表示が可能で、かつカラー表示が可能な反射型表示装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は本発明の反射型表示装置の第１の実施形態の概略的な構成を示す断面図である。図１の画素４０は第１の電極２上に電気めっき膜１０を形成した場合を示す。図１の画素４１は、第１の電極４上に電気めっき膜１０を形成した場合を示す。
【００１２】
図１において、光透過性を有する第１の電極２は光透過性を有する基板１（第１の基板となる）上に形成されており、光透過性を有する第２の電極４は光透過性を有する基板６（第２の基板となる）上に形成されている。第１の電極２と、第２の電極４とが電解質溶液３を介して対向配置されている。第２の電極４は光透過性を有していてもよいが、光透過性を有しない金属で形成されていてもよい。第２の電極４を設ける基板６も光透過性を有しなくともよい。電解質溶液３は２種以上の金属イオンとなる金属元素を含有している。なお、光透過性を有する電極は、実質的に光透過性を有すればよく、ＩＴＯ等の透明電極で構成しなくともよく、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（後述する実施形態でも同様である）。
【００１３】
第１の電極２を陰極、第２の電極４を陽極として電流を流すと、電解質溶液３に含まれる金属イオンが第１の電極２の表面に還元析出して、画素４０に示すように、第１の電極２に金属が電気めっきされて電気めっき膜１０が形成される。この際、析出する電気めっき膜の色は電解質溶液３の組成の影響を受ける。例えば電解質溶液３が銀と銅を含む場合、第１の電極２と電気めっき膜１０との界面（電気めっき膜の第1の面）は着色のない鏡面となり、入射光を反射するため、第１の電極２側から見た場合、第１の色である白色が視認される。
【００１４】
一方、第２の電極４を陰極、第１の電極２を陽極として電流を流すと、電解質溶液３に含まれる金属イオンが第２の電極４の表面に還元析出し、画素４１に示すように、第２の電極４に金属が電気めっきされて電気めっき膜１０が形成される。第１の電極２側から電気めっき膜１０を見た場合、電気めっき膜１０の第２の電極４と接しない面（電気めっき膜の第２の面）が視認される。この際、析出する電気めっき膜の色は電解質溶液３の組成の影響を受ける。例えば電解質溶液３が銀と銅を含む場合、その面は粗な凹凸形状であり、入射光を吸収するため、第２の色である黒色が視認される。
【００１５】
表裏面で色の異なる電気めっき膜を形成するために、本実施形態において例示する銀と銅を含む電解質溶液３のように、電解質溶液が２種以上の金属イオンとなる金属元素を含有している。そしてこの電解質溶液は、２種以上の金属元素として、めっき種としての第１の金属元素と、第１の金属元素と酸化還元電位が近い第２の金属元素とを少なくとも含むものである。本実施形態では、第１の金属元素として銀を、第２の金属元素として銅を用いている。
【００１６】
ここで、第２の金属元素が第１の金属元素と酸化還元電位が近いとしたが、以下に説明する。電解質溶液中はその主成分として、第１の金属元素よりも酸化還元電位の高い第一の物質と、溶液中の主成分であって第１の金属元素よりも酸化還元電位の低い第二の物質とを含むものとする。例えば、電解質溶液としてジメチルホルムアミド溶液を用いた場合、第一の物質は臭素に相当し、第二の物質は水素に相当する。そして、第一の物質及び第二の物質それぞれの酸化還元電位を第１の電位、第2の電位とした場合、電解質溶液中における第２の金属元素の酸化還元電位は、第１の電位より低く、第２の電位より高い状態となっている。先の例によると、第１の金属元素である銀の酸化還元電位を基準（０Ｖ）とすると、臭素（第一の物質）の酸化還元電位（第１の電位）は銀の酸化還元電位より高く（＋０.２Ｖ）、水素（第二の物質）の酸化還元電位（第２の電位）は銀の酸化還元電位より低い（−０.８Ｖ）。そして第２の金属元素である銅の酸化還元電位は、第１の電位と第２の電位の間に位置する（−０.３Ｖ）。このような状態の第２の金属元素を、「第１の金属元素と酸化還元電位が近い」第２の金属元素と定義する。
【００１７】
通常、調光に利用する電気めっきでは、電極の電位が変化する範囲において意図しない物質の酸化/還元が起こらないように、電解質溶液を設計する。即ち、めっきしたい金属以外の物質が電極上で還元されないように、酸化還元電位の近い物質を電解質溶液に含まないようにしている。これは、複数の金属が同一の電極上で酸化還元されると擾乱がおこってしまい、きれいな電気めっき膜が析出しないためである。しかしながら、本実施形態では、あえて電極の電位が変化する範囲に酸化還元電位を有する金属元素を電解質溶液に２種類入れることで、あえて擾乱を起こしている。この擾乱のために、析出された電気めっき膜が大きな凸凹形状に成長し、表裏で電気めっき膜の色が大きく異なる結果となる。
【００１８】
画素４０において、第１の電極２上に電気めっき膜が形成された状態で、第２の電極４を陰極、第１の電極２を陽極として電流を流すと、第２の電極４上に電気めっき膜が形成されるとともに、第１の電極２に形成された電気めっき膜は溶解する。よって、第１の電極２と第２の電極４との間で電流の流れる向きを替えることで、同一画素で、第１の電極２と第２の電極４のうちの任意の電極に電気めっき膜を形成することができる。
【００１９】
このような原理を用いて反射型表示装置を構成すれば、白黒の二色表示の切り替えが可能となる。また、電気めっき膜の膜厚を制御することで階調表示も可能となる。
【００２０】
本実施形態の反射型表示装置において、第２の電極４を光透過性とし、かつ基板６を光透過性とすることで、図２に示すように、表面と裏面とで色の異なる二色表示を行うこともできる。すなわち、第１の電極２上に電気めっき膜１０を形成したときは、図２に示すように、例えば電解質溶液３が銀と銅を含む場合、第１の電極２側から電気めっき膜１０を見ると、第１の色である白色が視認される。一方、第２の電極４側から見ると、第２の色である黒色が視認される。このようにして、表面と裏面とで色の異なる二色表示が可能となる。また、第２の電極４上に電気めっき膜１０を形成したときは、第１の電極２側から電気めっき膜１０を見た場合、第２の色である黒色が視認される。一方、第２の電極４側から見た場合、第１の色である白色が視認される。このようにして、表面と裏面とで色の異なる二色表示が可能となる。なお、図２では、簡略化のために基板１、基板６は省略している。
【００２１】
第１の電極２又は第２の電極４の一方を白金線のような金属線で構成してもよい。この場合、白金線はほとんど視認されないので、図２に示したような反射型表示装置が構成できる。
【００２２】
また、以上説明した、第１の電極２に形成される電気めっき膜を用いて行う表裏面で色の異なる二色表示と、第２の電極４に形成される電気めっき膜を用いて行う表裏面で色の異なる二色表示と、を組み合わせることができる。こうすることで、表面、裏面それぞれで二色表示を行うことができる反射型表示装置を実現することもできる。
【００２３】
（第２の実施形態）
図３は本発明の反射型表示装置の第２の実施形態の概略的な構成を示す断面図である。図３では画素１０１、１０２、１０３の３つの画素を示している。反射型表示装置は、表面を保護する第１の基板１と、第1の電極２と、電解質溶液３を挟んで第1の電極２に対向する有色な第2の電極４と、第1の電極２及び第２の電極４と同一の電解質溶液に接する第３の電極５と、第２の基板６を積層して構成される。第１の電極２、第１の基板１は光透過性を有している。電解質溶液３は２種類以上の金属イオンを含有している。第３の電極５の面積は第２の電極４の面積より小さく作られている。第２の基板６は光透過性を有していても、光透過性を有していなくてもよい。図３では、画素１０１は第２の電極４に電気めっき膜１０を形成し、画素１０２は第１の電極２に電気めっき膜１０を形成し、画素１０３は第３の電極５に電気めっき膜を形成した場合を示している。
【００２４】
第１の電極２を陰極とし、第２の電極４及び第３の電極５を陽極として電流を流すと、画素１０２のように、電解質溶液３に含まれる金属イオンが第１の電極２の表面に還元析出して、金属が電気めっきされる。この際、析出する金属膜の色は電解質溶液３の組成の影響を受ける。例えばめっき液が銀と銅を含む場合、第１の電極２と電気めっき膜の界面（電気めっき膜の第1の面）は着色のない鏡面となり、入射光を反射するため、第１の基板１側から見た場合、第１の色である白色が視認される。
【００２５】
また、第2の電極４を陰極とし、第1の電極２及び第３の電極５を陽極として電流を流すと、画素１０１のように、第２の電極４の表面にめっき膜が電析する。この際、基板１側から見た場合、表面からは電気めっき膜の、電極と接しない面（電気めっき膜の第２の面）が視認されるが、該面は粗な凹凸形状であり、入射光を吸収するため、第２の色である黒色が視認される。
【００２６】
また、第３の電極５を陰極とし第１の電極２及び第２の電極４を陽極として電流を流すと、画素１０３のように、電解質溶液３に含まれる金属イオンが第３の電極５の表面に還元析出して、金属が電気めっきされる。この際、第１の電極２及び第２の電極４の表面に析出している金属も全て溶解するため、表面からは光透過性を有する第１の電極２を介して第２の電極４の色が視認される。
【００２７】
第２の電極４は材料そのものの色を利用しても良く、または積層構造による選択反射を利用しても良い。例えば第２の電極４をＴｉＮとＡｌＣｕの積層構造で形成した場合、干渉によって、ＴｉＮの膜厚によって反射色を調節できる。
【００２８】
また第２の電極４を光透過性を有する材料で構成し、支持基板６に有色の物質を配置しても同様の効果が得られる。
【００２９】
このような原理を用いて反射型表示装置を構成すれば、三色表示の切り替えが可能となる。
【００３０】
第１の電極２の表面で形成/消滅される電気めっき膜、及び第２の電極４の表面で形成/消滅される電気めっき膜は、めっきの膜厚を調整することで、光の透過率、または反射率を調節することができる。
【００３１】
（第３の実施形態）
図４（ａ）は本発明の反射型表示装置の第３の実施形態の概略的な構成を示す断面図である。本実施形態は、画素を複数個マトリックス状に配列することによりフルカラーの表示をする装置に関するものである。本実施形態の構成は第２の実施形態の構成と、第２の電極４及び基板６を光透過性とし、第２の電極４及び第３の電極５下に、反射する波長帯域がそれぞれ赤、青、緑の反射板１７、１８、１９を配置した構成となっている点が異なっている。画素１０１、１０２では図３と同様な表示が行われるが、画素１０３では、第２の電極４及び基板６が光を透過し、反射板１９で光反射し、反射板１９の色が見える。
【００３２】
本実施形態では反射体として反射板を用いているが、反射体は基板６上に印刷等により画素ごとに特定の色を反射する反射層を形成して形成することができ、また基板６にカラーフィルターを形成し、その上に反射板を配置することで反射体を構成してもよい。また図４（ａ）では、基板６の一方の面に電極４、５を形成し、反対面に反射体としての反射板を形成した例を示しているが、反射板等の反射体が電解質溶液と接しても問題なく、その上に電極４、５を形成できれば、基板６と電極４、５との間に設けてもよい。
【００３３】
以下、フルカラー表示を行う原理について図４（ｂ）及び図４（ｃ）を用いて説明する。図４（ｂ）は本発明の反射型表示装置の第３の実施形態のフルカラー表示の動作原理を説明するための断面図である。図４（ｃ）は図４（ｂ）のフルカラー表示の概念的な構成を示す構成図である。図４（ｂ）では、画素１０１、１０２、１０３のそれぞれの第２の電極４の表面に形成される電気めっき膜を黒色として、光の吸収率を０〜１００％の範囲で調整する第1の調光層１１、１３、１５として示している。光吸収率が０とは、電気めっき膜が形成されていないか、又は光吸収が認められないほど薄い状態である。また、画素１０１、１０２、１０３のそれぞれの第１の電極２の表面に形成される電気めっき膜を白色として、光の反射率を０〜１００％の範囲で調整する第２の調光層１２、１４、１６として示している。光反射率が０とは、電気めっき膜が形成されていないか、又は光反射が認められないほど薄い状態である。
【００３４】
なお本実施形態の反射型表示装置では、吸収率及び反射率は必ずしも０％から１００％の範囲の全てを制御できる必要は無く、例えば３０％〜７０％程度の範囲でも実用可能である。以下では概念的に０％、１００％などの表現をするが、これらの値は本実施形態の必須要件ではない。
【００３５】
また、第1の調光層１１、１３、１５の透過率をＴ１，反射率をＲ１，吸収率をＡ１とし、第2の調光層１２、１４、１６の透過率、反射率、吸収率をＴ２，Ｒ２，Ａ２とすると、それぞれ、以下の式１，２が成り立つ。
Ｔ１＝１−Ａ１−Ｒ１  （式１）
Ｔ２＝１−Ａ２−Ｒ２  （式２）
【００３６】
第１の調光層は黒色の電気めっき膜で構成されるので反射率Ｒ１は０、第２の調光層は白色の電気めっき膜で構成されるので、吸収率Ａ２は０と考えてよいので、式１，２は式３，４で近似される。
Ｔ１＝１−Ａ１  （式３）
Ｔ２＝１−Ｒ２  （式４）
【００３７】
図５は画素に入射した光の反射・透過・吸収を示す断面模式図である。入射光強度を１として、反射板での反射率をRcとする。第２の調光層の表面23では入射光のうちの光強度R2の光が反射され、光強度T2の光が透過する。光強度T2の透過光は、第１の調光層の表面24で、光強度T2のR1倍の光が反射され、光強度T2のT1倍の光が透過する。第１の調光層を透過したT1・T2の光は、反射板にてRc倍、即ち最表面から入射した光のT1・T2・Rc倍が反射され、再び第１の調光層に入射する。第１の調光層の表面24を、入射光のT1倍、即ち最表面から入射した光のT12・T2・Rc倍が透過する。その透過光が再び第２の調光層の表面23を通過し、T2倍が透過するので、透過光は最表面から入射した光の光強度のT12・T22・Rc倍となる。また、第２の調光層の表面23で反射された光強度R2の光も足し合わせると、多重反射を無視して、反射光の光強度は入射光の光強度の、（Ｒ2  ＋  T1２・T２２・Rc）倍である。従って、反射光強度Iは式５に従う。
I  ＝  Ｒ2  ＋  T1２・T２２・Rc  
＝  Ｒ2  +   （１−Ａ１）２・（１−Ｒ２）２・Rc  （式５）
【００３８】
上記表示装置により、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、以下に順次説明する。
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１７の上の第1の調光層１１及び第2の調光層１２を共に透過状態にする。即ちＴ１＝Ｔ２＝１の状態にし、青、緑の波長帯域を反射する反射板１８，１９の上の第1の調光層１３，１５を吸収状態にする。第2の調光層１４，１６は反射状態でも透過状態でも良いが、ここでは透過状態とする。Ｒｃ＝０.３３として、これらを表１にまとめる。表１は、赤、緑、青の反射板１７，１８，１９を有する画素それぞれについて、第１の調光層の吸収率、第２の調光層の反射率、及び式５によって算出される反射光強度Ｉをまとめた表である。なお、ここでは概念的に「反射率１」「吸収率１」「反射率０」「吸収率０」などの表記を取っているが、これは理想的な状態であって、必ずしも完全な反射、完全な吸収は必須ではない。これは以下の表現でも同様である。
【００３９】
【表１】
2010048867.tif 000003
【００４０】
入射光は赤の波長帯域を反射する反射板１７の上の調光層１１、１２は透過して、反射板１７で赤色が反射される。調光層１３、１５は入射光を吸収し、反射も透過もしないため、青と緑の画素は黒色となる。結果、赤い色のみが反射され、赤表示となる。
【００４１】
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。すなわち、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、高い反射率の白表示を実現できる。同様に、黒を表現する場合の構成を表３にまとめる。
【００４２】
【表２】
2010048867.tif 000004
【００４３】
【表３】
2010048867.tif 000005
【００４４】
同様に、白から黒への諧調表示も可能である。反射率ｎ（0<n<1）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。
【００４５】
【表４】
2010048867.tif 000006
【００４６】
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を行うことができる。
【００４７】
以上説明した各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型表示装置としても、アクティブマトリックス駆動型表示装置としても実現できる。なお、基板１と基板６との間は、表示装置の大きさにもよるが、基板間の間隔一定に保つためにスペーサが設けられる。スペーサは円柱や球体、四角柱を含む任意の形状で作成される。
【００４８】
以下の説明では、図３に示した第２実施形態の構成を例にとって、パッシブマトリックス駆動型反射型表示装置とアクティブマトリックス駆動型反射型表示装置とについて説明するが、第１実施形態及び第３実施形態においても同様な構成をとることができる。第１の実施形態では第３の電極５を除いた構成となる。
【００４９】
図９において、有色な第２の電極４は、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。第３の電極５は基板６上に、第２の電極４と平行に複数ライン状に配される。なお、第３の電極５はここでは、表示に寄与しないので、第２の電極４よりも幅の小さい細線で形成する。ただし、第３の電極５は、第２の電極４に電気めっき膜を形成するときに、同じ電気めっき膜を形成することで、表示に寄与させることができる。
【００５０】
光透過性を有する第1の電極２は、光透過性を有する基板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第２の電極４と交差するように配される。
【００５１】
なお、第２の電極４及び第３の電極５の形状は図９に示す形状に限定されず、図１０（ｂ）の平面図に示すように、電極４を「コ」の字状に囲うように一方に（Ｙ方向の一方に）「−」状（ライン状）の突き出し部を有するライン状の電極５を設けることができる。また図１０（ｃ）の平面図に示すように、電極４を両側から囲うように、両側（Ｙ方向の両側）に「−」状（ライン状）の突き出し部を有するライン状の電極５を設けることができる。図１０（ａ）は図９に示した電極４及び電極５の平面図である。電極５の走査は１ラインごとに選択して電流を流す走査をすることができるが、２ライン同時に選択して電流を流し、１ラインずつシフトする動作を行うこともできる。この動作では、例えば電極４から電極５へ電流を流す場合に、電極４から両側に設けられた２ラインの電極５へ電流を流すことができる。
【００５２】
図１０（ａ）のように電極４の一辺にそって電極５を設ける構成、図１０（ｂ）のように電極４を「コ」の字状に電極５で囲う構成、図１０（ｃ）のように電極４の周囲を電極５で囲う構成は、アクティブマトリックス駆動型にも適用できる。ただし、アクティブマトリックス駆動型の場合には電極４及び電極５は画素ごとに設けられる。
【００５３】
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１１に示すように、電極４と電極５が画素ごとに配列され、電極４と電極５のそれぞれは薄膜トランジスタ等の第１のスイッチＴ１、第３のスイッチＴ３に接続される。電極２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、第４のスイッチＴ４はそれぞれ第１のスイッチＴ１、第３のスイッチＴ３の導通を制御する。第２のスイッチＴ２、第４のスイッチＴ４はそれぞれ第１のスイッチＴ１、第３のスイッチＴ３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。また、第２のスイッチＴ２、第４のスイッチＴ４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）はそれぞれ走査線（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）２８に接続される。第２のスイッチＴ２、第４のスイッチＴ４のオンオフ制御によりそれぞれデータ線２９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Ｃ１、第３のスイッチＴ３及びコンデンサＣ２に印加され、コンデンサＣ１、Ｃ２にデータ信号が蓄積される。第１から第４のスイッチは画素ごとに設けられている。第１及び第３のスイッチＴ１、Ｔ３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及び第３のスイッチを介して流れる。３１はグランド（ＧＮＤ）線である。
【００５４】
上述した、パッシブマトリックス駆動型反射型表示装置とアクティブマトリックス駆動型反射型表示装置において、図１２、図１３（ａ），（ｂ）に示す制御用信号回路（制御手段となる）を用いて、電極２、電極４及び電極５に２種類の電圧を切り換えて印加する。制御用信号回路は、図１２、図１３（ａ），（ｂ）に示す３つの電極２、４及び５の間において電流の流れる向き（方向）を制御する。すなわち、電極２を陰極とし電極４及び電極５を陽極として電流を流す場合には、電極２をＧＮＤ、電極４及び電極５を電圧Ｖに設定する。電極４を陰極とし電極２及び電極５を陽極として電流を流す場合には、電極４をＧＮＤ、電極２及び電極５を電圧Ｖに設定する。また、電極５を陰極とし電極２及び電極４を陽極として電流を流す場合には、電極５をＧＮＤ、電極２及び電極４を電圧Ｖに設定する。
【００５５】
このようにして、制御用信号回路は、第１の電極２に、第１の電極２と接する第１の面を形成する第１の電気めっき膜を形成する第１のモードと、第２の電極４に、第２の電極４と接しない第２の面を形成する第２の電気めっき膜を形成し、第１の電極２に第１の電気めっき膜がない状態とする第２のモードと、第３の電極５に電気めっき膜を形成し、第１及び第２の電極２、４に第１及び第２の電気めっき膜がない状態とする第３のモードと、を与える。
【００５６】
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。
【００５７】
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、隣接画素の影響がで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。
【００５８】
本実施形態の反射型表示装置を用いると、めっきによって形成される膜はその第1の面と第2の面で反射率・吸収率が異なる。具体的には、めっき膜のうち、電極と接する面（第１の面）は電極の平滑さと同程度の平滑性を有し、鏡面となるため、その膜色（第１の色）はめっきされる金属自体の色となる。例えば金属が銀であれば、第１の色は白である。電極と接しない面（第２の面）、即ち液と接する面は、非常に粗で凹凸の大きい面となり、入射した光は粗な面の中で繰り返し反射されるうちに吸収されるため、その膜色（第２の色）は黒や褐色などの暗い色となる。
【００５９】
電極の構成と対比すると、表面側に配置される第１の電極にめっきされた場合は第１の面の色（第１の色）が視認され、めっき液を挟んで奥側に配置される第２の電極にめっきされた場合はその第２の面の色（第２の色）が視認される。
【００６０】
色の濃度はめっき膜の膜厚が大きいほど高くなる。即ち膜厚が大きくなるほど、第1の面は反射率が高くなり、第2の面は吸収率が高くなる。いずれの面でも、膜厚が小さくなるほど、透過率が上がり、透明に近くなる。めっき膜厚はめっき時間と電流密度にほぼ比例し、制御が可能である。
【００６１】
さらに第３の電極を用いて実現される、第１及び第2の電極いずれにも電気めっきがなされていない状態による、第3の色を表現できる。第3の色は、第2の電極が特定の波長帯域の光を反射する物質である場合は第2の電極自体の色となり、また第2の電極が透明な物質である場合、第3の色は透明となる。第3の色が透明である場合、反射型表示装置の下に特定の波長帯域を反射する反射板を積層することにより、特定の色を表示できる。
【００６２】
より具体的な例としては、第1の色が白、第2の色が黒で、第2の電極が透明であり、反射板によって第3の色を決定する反射型表示装置などが実現できる。第1の電極に前記第1の色である白色のめっきを施している状態では、入射した光は波長選択をうけることなく反射されるため、高い反射率での反射が可能である。特に従来例と比較して、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。同様に第2の色である黒色と、反射板による第3の色を表示できる。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、かつカラー表示が可能な反射型表示装置を実現できる。
【実施例】
【００６３】
（実施例１）
図４を用いて本発明の第一の実施例の具体的な装置構成を説明する。基板１には厚さ０．７ｍｍのガラスを用い、第1の電極２としてスパッタリング法により成膜した厚さ１５０ｎｍのＩＴＯを用いた。電解質溶液３として、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を溶媒とし、めっき種として塩化銀を３００ｍｍｏｌ／Ｌ、硫酸銅５水和物を１００ｍｍｏｌ／Ｌを含む溶液を用いた。また、この溶液は、支持電解質としてテトラブチルアンモニウムブロマイド（ＴＢＡＢ）を１ｍｏｌ／Ｌと、光沢剤を含む溶液を含んでいる。画素サイズは０.７ｍｍ×０．７ｍｍとし、電解質層３の厚さは０.１ミリメートルとした。第２の電極４として、第１の電極２と同様のＩＴＯ膜を用いた。第３の電極５として銀を用いた。支持基板６にはガラスを用いた。ガラスの背面には特定の波長帯域の光を反射する反射板１７，１８，１９を設けた。
【００６４】
第１の電極２を陰極とし、第２の電極４及び第３の電極５を陽極として１.５Ｖの電位をかけると、１０ｍＡ／ｃｍ2の電流が流れ、めっき膜が第1の電極表面に形成されるため、表面からは白色が視認された。また、第２の電極４を陰極と次第１の電極２及び第３の電極５を陽極とする１.５Ｖの電位をかけると、１０ｍＡ／ｃｍ2の電流が流れ、電極４上にめっき膜が形成され、表面からは黒色が視認された。
【００６５】
また、第３の電極５を陰極と次第１の電極２及び第２の電極４を陽極とする１.５Ｖの電位をかけると１０ｍＡ／ｃｍ2の電流が流れ、電極２及び電極４表面のめっき膜が溶解して消滅した。入射光は電極２及び電極４を透過した後、反射板１７，１８，１９で反射され、電極２及び電極４を再び透過するため、表面からは反射板で反射された波長帯域の色が視認された。本実施例は反射体として反射板を用いているが、反射体は基板６上に印刷等により画素ごとに特定の色を反射する反射層を形成して形成することができ、また基板６にカラーフィルターを形成し、その上に反射板を配置することで反射体を構成してもよい。
【００６６】
本実施例において、表面を保護する光透過性を有する基板１には、ガラス以外にも、樹脂をはじめとする光透過性を有する固体を用いることができる。第１の電極２及び第２の電極４には、透明な電極として、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、光透過性を有すれば、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。第３の電極５には、めっきされる金属と同種の導体、または上記めっき反応で変化しない安定な導体であれば、白金、炭素、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。また電極４が有色で、特定の波長帯域を反射する性質を有する場合、画素の反射板１７、１８及び１９は省略することができる。反射板１７、１８、１９は厚さ０．１ｍｍのガラス基板上に着色した紙を配置することで形成され、基板６上に紙が基板６に接するように反射板が積層される。
【００６７】
本実施例の反射型表示装置の反射板１７、１８及び１９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。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でもよい。
（実施例２）
図６は本発明の第２の実施例の反射型表示装置の画素断面図である。図６は、図３又は図４の構成に、更に拡散シート２６を加えた構成である。拡散シート２６により、図３又は図４の反射型表示装置よりも視野角が拡大し、より紙に近く、見易い表示が可能となる。
【００６８】
拡散シート２６を配置する位置は最表面に限らず、上記めっきによって形成される「光を反射する金属膜」よりも表面側であればどこでも良い。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や第1の電極２に光拡散効果を有する構造でも良い。
（実施例３）
図７は本発明の第３の実施例の反射型表示装置の画素断面図である。実施例２と同様の効果を得るために、図３又は図４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ピッチの凹凸パターンを形成する。その他の構成は図３又は図４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・電極材料等が上記の数値に限定されないのは言うまでもない。
（実施例４）
図８は本発明の第４の実施例の反射型表示装置の画素断面図である。図８は図３又は図４と同様の構成であるが、第２の電極４を透明な材料で形成し、支持基板６と第２の電極４の間に、特定の波長帯域を反射するように構成した、反射体としての多層膜２７を配置する。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。
【００６９】
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。
【００７０】
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、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。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
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反射型表示装置や、その白、黒表示の他にカラー表示が求められる反射型表示装置に用いることができる。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。また、時計等のセグメント型の反射型表示装置に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の反射型表示装置の第１の実施形態の概略的な構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態の反射型表示装置の他の表示方法を示す概略的な断面図である。
【図３】本発明の反射型表示装置の第２の実施形態の概略的な構成を示す断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の反射型表示装置の第３の実施形態の概略的な構成を示す断面図、（ｂ）は本発明の反射型表示装置の第３の実施形態のフルカラー表示の動作原理を説明するための断面図、（ｃ）は図５のフルカラー表示の概念的な構成を示す構成図である。
【図５】画素に入射した光の反射・透過・吸収を示す断面模式図である。
【図６】本発明の第２の実施例の反射型表示装置の画素断面図である。
【図７】本発明の第３の実施例の反射型表示装置の画素断面図である。
【図８】本発明の第４の実施例の反射型表示装置の画素断面図である。
【図９】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図である。
【図１０】本実施形態の電極４、５の構成例を示す平面図である。
【図１１】本実施形態による反射型表示装置のアクティブマトリックス駆動をする場合の回路構成図である。
【図１２】電流の流れる方向を制御する制御回路を示す回路図である。
【図１３】電流の流れる方向を制御する制御回路を示す回路図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  第１の基板
２  第1の電極
３  電解質溶液
４  第２の電極
５  第３の電極
６  第２の基板
１１  光を吸収する調光層
１２  光を反射する調光層
１３  光を吸収する調光層
１４  光を反射する調光層
１５  光を吸収する調光層
１６  光を反射する調光層
１７  赤を反射する反射板
１８  緑を反射する反射板
１９  青を反射する反射板
２３  第２の調光層の表面
２４  第１の調光層の表面
２５  反射板の表面
２６  拡散シート
２７  誘電体多層膜
【図４】
2010048867.tif 000007
【図１０】
2010048867.tif 000008
【図１３】
2010048867.tif 000009
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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