(57)【要約】【課題】画像を長時間維持し続けることが可能な電気析出型の表示装置を提供する。【解決方法】電解質溶液を用いた電気めっきを調光に利用した表示装置において、前記電解質溶液に接している、少なくとも、第１の電極と第２の電極と第３の電極とを有するとともに、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、該第１の電極に金属が析出しない限界の大きさの閾値電圧を超えた電圧を印加する第１の電圧印加手段と、前記第１の電極と前記第３の電極との間に前記閾値電圧以下の電圧を印加する第２の電圧印加手段とを有し、前記第１の電圧印加手段による電圧印加により、前記第１の電極に金属を析出させ、前記第２の電圧印加手段による電圧印加により、前記第１の電極に析出させた金属を保持してなる。【選択図】図１
2010026453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質溶液を用いた電気めっきを調光に利用した表示装置において、
前記電解質溶液に接している、少なくとも、第１の電極と第２の電極と第３の電極とを有するとともに、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に、該第１の電極に金属が析出しない限界の大きさの閾値電圧を超えた電圧を印加する第１の電圧印加手段と、
前記第１の電極と前記第３の電極との間に前記閾値電圧以下の電圧を印加する第２の電圧印加手段とを有し、
前記第１の電圧印加手段による電圧印加により、前記第１の電極に金属を析出させ、前記第２の電圧印加手段による電圧印加により、前記第１の電極に析出させた金属を保持してなる表示装置。
【請求項２】
前記第１の電極と、前記第２の電極及び前記第３の電極とは互いに異なる材料からなり、
前記第１の電極と前記第２の電極は互いに対向して配置され、かつ前記第３の電極は前記第１の電極に対向又は隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１の電極は、光透過性を有する支持基板に設けられおり、前記第２の電極及び前記第３の電極は、前記第１の電極が設けられた支持基板とは別の支持基板に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記電気めっきによって前記第１の電極に析出させる金属は、ビスマス、銅、銀又は亜鉛であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第３の電極は、前記析出させる金属と同一の金属元素を含有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記第２の電極は、前記析出させる金属と同一の金属元素を含有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記第１の電極はライン状に一方向に複数配され、
前記第２の電極は、前記第１の電極と交差するように、ライン状に前記第１の電極が配された方向と直角な方向に複数配されてなることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記第３の電極は、前記ライン状に一方向に複数配された第２の電極又は第１の電極の間に、該第２の電極又は第１の電極と平行になるように複数配されていることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記第２の電極及び前記第３の電極は互いに隣接して配されるとともに、マトリックス状に配列され、
前記第１の電圧印加手段は、
マトリックス状に配された前記第２の電極のそれぞれと接続される第１のスイッチと、
前記第１のスイッチの制御端子に接続され、前記第１のスイッチの導通を制御する第２のスイッチとを含み、
前記第２の電極、前記第３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１から６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記第２の電極はマトリックス状に配列され、
前記第１の電圧印加手段は、
マトリックス状に配された前記第２の電極のそれぞれと接続される第１のスイッチと、
前記第１のスイッチの制御端子に接続され、前記第１のスイッチの導通を制御する第２のスイッチとを含み、
前記第２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、
前記第３の電極は、前記画素の列間にライン状に配されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記第１の電極は光透過性を有し、前記第１の電極の対向側に特定の波長帯域を反射する反射板を設けたことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記第２の電極と前記第３の電極の間で、前記別の支持基板に設けられた第４の電極と、
前記第２の電極と前記第４の電極との間に、該第４の電極に金属が析出しない限界の大きさの閾値電圧を超えた電圧を印加する第３の電圧印加手段と、
前記第４の電極と前記第３の電極との間に前記閾値電圧以下の電圧を印加する第４の電圧印加手段と、をさらに設け、
前記第４の電極と、前記第２の電極及び前記第３の電極とは異なる材料よりなっており、前記第１の電極と前記第４の電極は光透過性を有しており、該第１の電極と該第４の電極とが前記電解質溶液を介して対向するように配置されており、
前記第３の電圧印加手段による電圧印加により、前記第４の電極に金属を析出させ、前記第４の電圧印加手段による電圧印加により、前記第４の電極に析出させた金属を保持してなることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記第１の電極の対向側に特定の波長帯域を反射する反射板を設けたことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。特に、電気めっきを調光に利用した表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、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に開発されている。
【０００３】
特許文献１には、低消費電力で良好な表示状態を維持することができる電気化学表示装置が記載されている。詳しくは、１パルス内において印加電圧強度が２種類以上の異なる値を有する波形のパルス電圧を印加することによって、画像の表示メモリー時間及び表示動作のサイクル寿命を向上させることができることが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、電気析出型の表示素子において、一度画像を表示した後、閾値電圧以下の電圧を印加することで、画像を長時間維持し続けることが可能な駆動方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００５−１９６０６９号公報
【特許文献２】特開２００４−１７０８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の表示装置においては、表示メモリー時間が数分のオーダーであり、表示メモリー性が十分でない。
【０００６】
また、特許文献２では、上記のように画像を保持することは可能であるが、保持電圧を印加することによって書込み電極の金属が消耗する。そして、１つの表示素子内において発色濃度、すなわち析出濃度の違いによる斑が発生したり、画像の表示及び消去を繰り返し動作させると明瞭な画像表示ができなくなったりするなど表示品質が低下する問題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、画像を長時間維持し続けることが可能な電気析出型の表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、電解質溶液を用いた電気めっきを調光に利用した表示装置において、前記電解質溶液に接している、少なくとも、第１の電極と第２の電極と第３の電極とを有するとともに、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、該第１の電極に金属が析出しない限界の大きさの閾値電圧を超えた電圧を印加する第１の電圧印加手段と、前記第１の電極と前記第３の電極との間に前記閾値電圧以下の電圧を印加する第２の電圧印加手段とを有し、前記第１の電圧印加手段による電圧印加により、前記第１の電極に金属を析出させ、前記第２の電圧印加手段による電圧印加により、前記第１の電極に析出させた金属を保持してなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１の電極と第３の電極との間に閾値電圧以下の保持電圧を印加することにより、第１の電極に析出させた金属を保持することが可能である。これによって、析出させた金属の再溶解による表示コントラストの低下が少なくなり、表示保持期間が向上する。また、書込み電極の消耗により、発色濃度の違いによる斑が発生したり、画像の表示及び消去を繰り返し動作させると明瞭な画像表示ができなくなったりするなどの表示品質の低下を防止することもできる。
【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参照しながら説明する。この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲がそれらのみに限定されることはない。
【００１１】
図１（Ａ）に示されているのは、本発明の第１の実施形態の表示装置の断面図である。本形態の表示装置は、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（Ａ）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している。図１（Ｂ）は、パッシブマトリックス駆動を採用した表示装置の上面図である。なお、本発明の表示装置は電気的なめっきを調光に利用した表示装置である。
【００１２】
本形態の表示装置は、次の部材より構成される。表面を保護する透明な支持基板１０１と、第１の電極１０２と、電解質溶液１０３を挟んで第１の電極に対向する第２の電極１０４と、第１の電極及び第２の電極と同一の電解質溶液に接する第３の電極１０５と、支持基板１０６と、である。また、電極に金属を析出させるために電圧を印加する第１の電圧印加手段と、析出した該金属を電極に保持させ続けるために電圧を印加する第２の電圧印加手段とを備えている。図１（Ｂ）においては、第１の電圧印加手段はＸドライバー１０８とＹドライバー１０９によって構成されており、第２の電圧印加手段は、Ｘドライバー１０８又はＹドライバー１０９と保持電圧印加用電源１１０によって構成されている。析出金属保持方法については、後に詳述する。ここで、前記電解質溶液１０３は金属イオンを含有している。支持基板１０１は第２の基板となり、支持基板１０６は第１の基板となる。両支持基板間の間隔は、スペーサー１０７によって一定に保たれる。スペーサー１０７は円柱や球体、四角柱を含む任意の形状で作成される。支持基板１０１及び第１の電極１０２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。  
【００１３】
次に、本形態の表示装置の動作について説明する。Ｘドライバー１０８及びＹドライバー１０９を用いて、第１の電極１０２を陰極とし第２の電極１０４を陽極として電流を流すと、電解質溶液１０３に含まれる金属イオンが第１の電極１０２の表面に還元析出して、電気めっきが析出される。電気めっきとして析出される金属の色によって表示が可能になる。この際、析出する金属膜の色は第１の電極１０２の組成や電解質溶液１０３の組成などの影響を受ける。
【００１４】
次に、第１の電極１０２に電気めっきが析出された状態で、Ｘドライバー１０８及びＹドライバー１０９を用いて、第２の電極１０４を陰極とし第１の電極１０２を陽極として電流を流す。すると、電解質溶液１０３に含まれる金属イオンが第２の電極１０４の表面に還元析出して電気めっきが形成される。この際、第１の電極１０２の表面に析出している金属は全て溶解して電気めっきがない状態となるため、表面からは第２の電極１０４上に堆積した金属の色が視認される。
【００１５】
このとき、第１の電極１０２と第２の電極１０４に析出される電気めっきは同一の金属であっても、形成される膜の表面状態の違い等によって、視認される色が異なることを利用した表示装置とすることが可能となる。例えば、電気めっきの膜色は、電流密度によって制御することが可能である。例えば、電極をＩＴＯで構成し、該ＩＴＯ表面に亜鉛を電気めっきとして析出する場合、３０ｍＡ／ｃｍ２程度の低い電流密度で電気めっき処理をすると白色の膜が析出するが、１００ｍＡ／ｃｍ２で電気めっき処理をすると黒色の膜が析出する。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。このように、電流密度を変えることで、視認される色が異なる電気めっきを形成することができる。
【００１６】
ここで、第１の電極１０２と第２の電極１０４の材料が異なる場合に、第１の電極１０２上に形成される電気めっきの形成状態の違いを、図１１を用いて説明する。
【００１７】
図１１（ａ）に、第１の電極１０２がＩＴＯ電極、第２の電極１０４が銀電極の場合に、三角波電圧を第１の電極１０２と第２の電極１０４の間に印加したときの電流−電圧過渡応答特性を示す。第１の電極１０２にゼロからマイナス側に電圧を加えていくと、しばらくは銀が析出しない領域、すなわち図１１（ａ）の領域１が存在する。電圧Ａを越えたところで電流が流れ始めて第１の電極１０２への銀の析出が始まる。電圧Ａは第１の電極１０２に電気めっきが析出されていない状態での析出過電圧を示すが、この電圧を本発明では閾値電圧と定義する。すなわち、閾値電圧とは、第１の電極に金属が析出しない限界の大きさである電圧のことを言う。閾値電圧を越えてさらに高いマイナス電圧を電圧Ｂまで印加していくと単調にマイナス側の電流が増加して、銀の析出速度が増加していく。次に、電圧Ｂから逆に印加電圧を戻していくと、閾値電圧でも銀の析出は継続され、閾値電圧から０Ｖの間でマイナスの電流が流れている領域、すなわち図１１（ａ）の領域２では銀の析出が観測される。電圧Ｃでは電流がゼロになり、電気めっきの形成が停止する。ここで電圧ＣはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなる第１の電極１０２（ＩＴＯ電極）に銀が形成されている状態での析出過電圧を示す。さらに電圧をプラス側に変化させるとプラス方向の電流が流れ始め、第１の電極１０２に析出していた銀が溶解をはじめる。第１の電極に析出していた銀が枯渇し始めると電圧Ｄの点で電流値がピークとなり、その後は電圧を上げても電流は低下する。それ以降再び電圧Ｅで電流値が増加し始めるが、これは第１の電極１０２上で新たな反応が電圧Ｅから起こり始めることを示唆しているが、ここでは詳細は省略する。以上より、第１の電極１０２にＩＴＯ電極を用いた場合、第１の電極１０２に銀が形成されている状態と形成されていない状態で、析出過電圧が異なることがわかる。本発明は、このような析出過電圧の違いを利用して、表示のメモリー性を向上させることを特徴とする。その詳細については後述する。
【００１８】
一方、図１１（ｂ）では、第１の電極１０２と第２の電極１０４にいずれも同じ材料、ここでは銀電極を用いた場合の電流−電圧過渡応答特性を示す。この場合、（ａ）のような閾値電圧は存在せず、マイナス側への電圧の印加とともに銀の析出が開始され、プラス側の電圧の印加で析出した銀が溶解し、流れる電流値は電圧に対してほぼ比例関係となる。
【００１９】
以上のように、第１の電極１０２と第２の電極１０４の材料が互いに異なることで、電極上に金属膜が形成される電圧を制御することが可能になる。本発明はこういった特性を利用したものであり、その特徴である、電極の表面状態の違いによる析出過電圧の変化を利用して、表示のメモリー性を向上させる方法について、これより説明する。
【００２０】
電気めっきを利用した表示装置は、ある程度の表示メモリー性を持っており、数十分から数時間程度、表示を保持することができる。しかし、実際には、時間とともに表示コントラストが低下していく傾向にある。なぜなら、析出した金属は電解質溶液に接していることから微小な電池を形成し、徐々に溶液中に金属が溶解していくからである。そこで、本発明では、第３の電極１０５を析出された金属を保持するための保持電極として利用する。具体的には、Ｘドライバー１０８及び保持電圧印加用電源１１０を用いて、第１の電極１０２と第３の電極１０５との間に前述した閾値電圧以下の保持電圧を印加することにより、第１の電極１０２に析出された金属を保持する。これによって、画像が保持されることになる。これは、図１１（ａ）における領域２の範囲にある電圧を印加することと同義である。なお、ここでは閾値電圧は、第１の電極１０２に電気めっきが析出されていない状態での析出過電圧と定義した。このとき、保持を行なう第３の電極１０５からは徐々に、金属が解け、電解質溶液中に金属イオンが補充される。しかし、第３の電極１０５は書込みを行なう電極とは別なので、第３の電極１０５から金属が溶けても書込み動作に影響を与えない。
【００２１】
それに対し、保持電極である第３の電極１０５を用いず、第１の電極１０２と前記第２の電極１０４との間に閾値電圧以下の保持電圧を印加することにより、第１の電極１０２に析出された金属を保持しようとすると、次のような問題が発生する。すなわち、第２の電極１０４から金属が消耗し、１つの表示素子内において発色（析出）濃度の違いによる斑が発生したり、画像の表示及び消去を繰り返し動作させると明瞭な画像表示ができなくなったりするなど表示品質が低下する。
【００２２】
第１の電極１０２と第３の電極１０５との間に閾値電圧以下の保持電圧を印加した場合は、一度銀が析出した画素においてのみ銀が再析出し、金属の再溶解と再析出が均衡する電圧を印加することにより表示を保持することができる。よって、銀が析出していない画素は銀が析出せず、表示が維持される。保持する電圧は連続して印加してもよいし、パルス状に印加してもよい。なお、第１の電極１０２に析出した電気めっきを保持する場合について説明したが、第２の電極１０４に析出した電気めっきを保持する場合も同様になされる。第２の電極１０４を陰極とし、Ｙドライバー１０９及び保持電圧印加用電源１１０を用いて、第２の電極１０４と第３の電極１０５との間に閾値電圧以下の保持電圧を印加することにより、第２の電極１０４に析出された金属を保持する。
【００２３】
析出させる金属は、還元により金属として析出する金属であって、例えば、ビスマス、銅、銀、亜鉛などが挙げられる。その中でも特に好ましい金属は、ビスマス、銀であり、さらに好ましいのは銀である。これらは、容易に析出と溶解の可逆的な反応を進めることができるからである。これらの金属は、例えば、金属塩として溶媒に添加されている。
【００２４】
第３の電極１０５は、析出させる金属と同一の金属元素を含有することが望ましい。というのも、第３の電極１０５に、例えば白金のような不溶性の電極を用いることはできるが、それには次のような問題がある。すなわち、不溶性の電極でも、電解質溶液中に、金属イオンを含むイオン種を飽和に近い濃度まで溶かし込んでおけば、第１の電極の表面において金属の再溶解と再析出が均衡するように電圧を印加することによりある程度表示を保持することができる。しかし、実際には、銀の析出以外の副反応も溶液中でおこるため、電解質溶液中の金属イオン量が変動し、表示を保持する効果が減少する。
【００２５】
第２の電極１０４は、析出させる金属と同一の金属元素を含有することが望ましい。第２の電極１０４に、例えば白金のような不溶性の電極を用いても、閾値電圧より大きい電圧を印加することにより、前記第１の電極に金属を析出させて画像の書込みを行うことができる。しかし、電解質溶液中の金属イオンが書込み動作によって減少するため、金属の再溶解が起こりやすくなる。また、電解質溶液中の金属イオン量が書込み条件によって変化するので、再溶解量は書込み条件によっても変化する。したがって、この後、保持電圧を印加することにより表示を保持することができるが、金属の再溶解と再析出がバランスする電圧が書込み条件によって変わるため、保持電圧が一定の場合、表示を保持する効果がばらつき、表示品質に問題が生じる。第２の電極１０４は、析出させる金属と同一の素材であれば、書込みを行っても電解質溶液中の金属イオン量は一定なので、このような現象は起きない。
【００２６】
また、第１の電極１０２の表面で形成／消滅される電気めっきは、電気めっきの膜厚を調整することで、光の透過率、又は反射率を調節する機能を有する。
【００２７】
図２は、パッシブマトリックス駆動をする場合の表示装置の斜視図の一例である。
【００２８】
図２において、第２の電極１０４は、支持基板１０６上に、ライン状に一方向（Ｘ方向とする）に複数配される。第３の電極１０５は支持基板１０６上に、第２の電極１０４と平行にライン状に複数配される。なお、第３の電極１０５は本実施形態では表示に寄与しないので、第２の電極１０４よりも幅の小さい細線で形成する。  
【００２９】
透明な第１の電極１０２は、透明な支持基板１０１上に、ライン状にＸ方向とは直角な方向（Ｙ方向とする）に、ライン状に配された第２の電極１０４と交差するように複数配される。  
【００３０】
なお、第２の電極１０４及び第３の電極１０５の形状は図２に示す形状に限定されない。例えば、図３（Ｂ）の平面図に示すように、第２の電極１０４を部分的に連続して「コ」の字状に囲うようにＹ方向の一方にライン状の突き出し部を有するライン状の第３の電極１０５を設けることが可能である。また図３（Ｃ）の平面図に示すように、第２の電極１０４を部分的に連続して両側から囲うように、Ｙ方向の両側にライン状の突き出し部を有するライン状の第３の電極１０５を設けることもできる。以上のような配置にすることで、第３の電極１０５が、第１の電極１９２、第２の電極１０４に対する電界分布を緩和して、電気めっきのばらつきを抑制することができる。
【００３１】
図３（Ａ）は、図２に示した第２の電極１０４及び第３の電極１０５の平面図である。第２の電極１０４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ラインづつシフトする動作を行うこともできる。図３（Ａ）の構成、図３（Ｂ）の構成、図３（Ｃ）の構成は、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第２の電極１０４及び第３の電極１０５は画素ごとに設けられる。
【００３２】
同様に図４に示すように、第１の電極１０２と第２の電極１０４を置き換える構成とすることもできる。また、同様に、第１の電極１０２と第３の電極１０５を図５に示すような形状にすることもできる。
【００３３】
次に、図６に、本発明による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の一例を示す。本図は画素を正面から見た構成である。
【００３４】
アクティブマトリックス駆動型の表示装置の場合は、次のように作動する。Ｙドライバー６１３及びゲート線６０１によってトランジスタである第２のスイッチ６０５をオンし、Ｘドライバー６１２から与えられたデータ線６０２の電圧をコンデンサ６０７に蓄積する。これにより、制御端子を介して該第２のスイッチ６０５に接続されたトランジスタである第１のスイッチ６０６をオフにする。以上のように電流の導通を制御することで、共通線６０３の電圧が第２の電極６０４にかかる。第２の電極６０４は図１における第２の電極１０４に相当するものであり、第１の電極６１１は第１の電極１０２に相当するものである。書込み用電源６１４及び共通電源６１６によって与えられた第２の電極６０４と第１の電極６１１との間の電位差で電気めっきが析出される。このとき、第１の電極６１１と第２の電極６０４との間に印加する電圧を変えることによって、析出する金属の析出形態を変化させることができ、色を変えることができる。例えば、銀めっき液を用いる場合、共通線６０３を４Ｖ、第１の電極６１１を０Ｖにすると、第１の電極６１１には白色の銀が電気めっきとして析出される。１０秒を超えない一定の保持時間の後、データ線６０２の電位を０Ｖとして第２のスイッチ６０５をオンすることでコンデンサ６０７を放電させ、第１のスイッチ６０６をオフする。以上の処理を繰り返し行ない、繰り返し回数で第１の電極６１１へ析出する白色の電気めっきの厚さを制御する。また、共通線６０３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、黒色の電気めっきの厚さも制御することができる。書込みを行った後、保持電圧印加用電源６１５及び共通電源６１６によって、保持電圧線６０９に接続されている第３の電極６１０と前記第１の電極６１１との間に閾値電圧以下の保持電圧を印加することにより、前記第１の電極６１１に金属を保持する。保持する電圧は、連続に印加することも、パルス状に印加することも可能である。なお、図６においては、第１の電圧印加手段は書込み用電源６１４を含んで構成されており、第２の電圧印加手段は、保持電圧印加用電源６１５を含んで構成されている。
【００３５】
アクティブマトリックス駆動をする場合の回路構成図の他の一例を図７に示す。本図は画素を正面から見た構成である。アクティブマトリックス駆動型の表示装置の場合は、まず、Ｙドライバー７１３及びゲート線７０１によってトランジスタである第２のスイッチ７０５をオンし、Ｘドライバー７１２から与えられたデータ線７０２の電圧をコンデンサ７０７に蓄積する。これによって、制御端子を介して該第２のスイッチ７０５に接続されたトランジスタである第１のスイッチ７０６をオフする。以上のように電流の導通を制御することで共通線７０３の電圧が第２の電極７０４にかかる。第２の電極７０４は図１における第２の電極１０４に相当するものであり、第１の電極７０９は第１の電極１０２に相当するものである。書込み用電源７１４及び共通電源７１６によって与えられた第２の電極７０４と第１の電極７０９との間の電位差で電気めっきが析出される。例えば、銀めっき液を用いる場合、共通線７０３を４Ｖ、第１の電極７０９を０Ｖにすると、第１の電極７０９には白色の銀が電気めっきとして析出される。１０秒を超えない一定の保持時間の後、データ線７０２の電位を０Ｖとして第２のスイッチ７０５をオンすることでコンデンサ７０７を放電させ、第１のスイッチ７０６をオフする。以上の処理を繰り返し行ない、その繰り返し回数で第１の電極７０９へ析出する白色の電気めっきの厚さを制御する。また、共通線７０３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、黒色の電気めっきの厚さも制御することができる。書込みを行った後、保持電圧印加用電源７１５及び共通電源７１６によって、画素の列間にライン状に配された第３の電極７１０に前記第１の電極７０９との間に閾値電圧以下の保持電圧を印加することにより、前記第１の電極７０９に金属を保持する。保持する電圧は、連続に印加することも、パルス状に印加することも可能である。
【００３６】
図８は本発明が適用できる第２の実施形態の表示装置の断面図である。本形態の表示装置は、第１の電極１０２は光透過性を有し、第１の電極１０２の対向側に特定の波長帯域を反射する反射板８０１、８０２、８０３を設けることによって、反射型表示装置として用いることができる。例えば、反射板として、着色した紙を支持基板上に積層して用いることができる。また、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ことができる。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よい。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。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よい。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。このような表示装置は、表示メモリー性が良好であることから、再書込みを行う頻度が低下する。
【００３７】
図９は本発明が適用できる第３の実施形態の表示装置の断面図である。本形態は白表示、黒表示、透明表示の３状態を表示する構成である。本形態においては、第２の電極と第３の電極の間に、支持基盤に隣接して第４の電極が設けられている。そして、本形態の表示装置においては、第１の電極１０２と第４の電極９０１は光透過性を有し、対向して配置することによって、第１の電極１０２又は第２の電極１０４に選択的に金属イオンを析出する構成とすることができる。第１の電極１０２と第４の電極の素材を変えることによって、表示色を変えることができる。ここでは第１の電極１０２にＩＴＯを用い、第４の電極９０１にＳｎＯ２を用いる構成とした。また、また、電極に金属を析出させるために電圧を印加する第３の電圧印加手段と、析出した該金属を電極に保持させ続けるために電圧を印加する第４の電圧印加手段とを備えている。電解質に銀を含む溶液から第２の電極１０４と第１の電極１０２に第１の電極１０２を負電圧とする電圧を前記第１の電圧印加手段で印加することによって、第１の電極１０２上に銀が平坦に析出し、白色の表示となる。電解質に銀を含む溶液から第４の電極９０１と第２の電極１０４に第４の電極９０１を負電圧とする電圧を前記第３の電圧印加手段で印加することによって、電極上に粒子状に銀が析出し、黒色の表示となる。すなわち、第１の実施形態において説明した第１の電極の場合と同様に、第４の電極に電気めっきが形成されていない状態でかけられた析出過電圧を閾値電圧と定義するとき、第４の電極に該閾値電圧より大きい電圧を印加したということである。いずれの場合も、逆方向に電圧をかけることによって析出した金属を再溶解することができる。以上によって、白表示、黒表示、透明表示をおこなうことができ、特定の波長帯域を反射する反射板を設けることによって、白表示、黒表示、カラー表示が可能となる。第１の電極１０２と第３の電極１０５との間、又は、第４の電極９０１と第３の電極１０５との間に閾値電圧以下の保持電圧を印加することにより、第１の電極１０２、又は、第４の電極９０１に金属を保持する。白色と黒色、及び、透明色の３色とも、表示メモリー性が良好となる。
【００３８】
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。
【００３９】
なお、以上説明した実施形態の表示装置では、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、電極間にかかる電圧がある「臨界電圧」以下であれば隣接画素に電気めっきは起こらず、隣接画素に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。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は以下の例に限定されはしない。
【００４１】
（実施例１）
本実施例では第１の実施形態の表示装置に関して、図１を用いて具体的な装置構造を説明する。
【００４２】
支持基板１０１には厚さ０．７ｍｍのガラスを用い、第１の電極１０２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１０３として炭酸プロピレン（ＰＣ）を溶媒とし、メッキ種として硫酸銀を０．０３３ｍｏｌ／Ｌ、支持電解質としてテトラエチルアンモニウムブロマイド（ＴＥＡＢ）を０．２６７ｍｏｌ／Ｌと、光沢剤を含む溶液を用いた。画素サイズは０．７ｍｍ×０．７ｍｍとし、電解質溶液１０３の厚さは０．１ｍｍとした。第２の電極１０４として、銀電極を用いた。支持基板１０６にはガラスを用いた。第３の電極１０５として、銀電極を用いた。
【００４３】
第１の電極１０２を陰極とし、第２の電極１０４を陽極として５．０Ｖの電位をかけると１００ｍＡ／ｃｍ２の電流が流れ、黒色の銀の電気めっきが第１の電極表面に形成されるため、表面からは黒色が視認された。また、第２の電極１０４を陰極とし、第１の電極１０２を陽極として１．５Ｖの電位をかけると１０ｍＡ／ｃｍ２の電流が流れ、第１の電極１０２表面の電気めっきが溶解して消滅するため第２の電極１０４による白色銀色が視認された。
【００４４】
次に、第１の電極１０２を陰極とし、第３の電極１０５を陽極として０．０５Ｖの電位をかけると０．９μＡ／ｃｍ２の電流が流れた。この状態で、放置して表示メモリー性を調べた。比較として、第３の電極１０５に電位をかけない状態として放置したものの表示メモリー性を調べた。これを比較例１とする。
【００４５】
図１０（ａ）と（ｂ）にはそれぞれ第１の電極１０２上に析出した金属の透過率あるいは反射率と溶液中に放置する時間との関係を示す。
【００４６】
図１０（ａ）及び（ｂ）から、実施例１は初期の透過率が１０％、反射率が１４％程度と黒色が表示できていて、時間の経過によってほとんど変化しないことがわかる。一方、比較例１は時間の径過とともに、透過率が上昇し、銀が溶液中に溶解している。したがって、実施例１は比較例１に比べ、透過率の上昇が少なく、表示メモリー性が良好であることがわかる。
【００４７】
次に、上記実施例１のサンプルに対して、書込み、１時間の保持、消去の繰り返しを１０００回行ない、繰り返しによる影響を調べ、これを実施例１−ｂとした。
【００４８】
次に、比較例２として、保持動作において第３の電極１０５を使用せずに、第２の電極１０４を陽極として０．０５Ｖの電位をかけて０．９μＡ／ｃｍ２の電流を流して保持する以外は実施例１と同様にして実験を行った。そのようにして、書込み、１時間の保持、消去の繰り返しを１０００回行ったサンプルを作製した。
【００４９】
結果、実施例１−ｂのサンプルは、１０００回の繰り返しを行った後においても良好な表示であるが、比較例２のサンプルは、書き込んだ画素内に濃淡のムラが発生するのが観察された。
【００５０】
以上より、本発明にしたがうことによって、表示メモリー性が良く、繰り返し表示を行っても濃淡ムラなく表示を行うことができるとともに、画像を長時間維持し続けることが可能となることがわかった。
【００５１】
（実施例２）
本実施例では、第２の実施形態の表示装置に関して、図８を用いて具体的な装置構造を説明する。
【００５２】
実施例１の表示装置に反射板８０１、８０２、８０３を備え、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した。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なう。回路は図６と同じである。ゲート線６０１によって第２のスイッチ６０５をオンし、データ線６０２の電圧をコンデンサ６０７に蓄積することで、第１のスイッチ６０６をオープンにする。これにより共通線６０３の電圧が画素の電極６０４にかかる。電極６０４は図１における第２の電極１０４であり、第１の電極１０２との間の電位差で電気めっきがなされる。例えば、共通線６０３を４Ｖ、第１の電極１０２を０Ｖにすると、第１の電極１０２上には白色の電気めっきが析出される。１０秒を超えない一定の保持時間の後、データ線６０２の電位を０Ｖとして第２のトランジスタ６０５をオンすることでコンデンサ６０７を放電させ、第１のトランジスタ６０６をオフする。以上の処理を繰り返し行ない、繰り返し回数で第１の電極１０２へ析出する電気めっきの厚さを制御する。また、共通線６０３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、黒色の電気めっきの厚さも制御することができる。
【００５３】
その後、第３の電極６１０と第１の電極の間に０．０５Ｖの電圧を印加する。このようにすれば、数時間放置しても、表示メモリー性が良好である。また、書込み、保持、消去を繰り返しても濃淡ムラが発生しない。
【００５４】
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よい。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。
【００５５】
このようにすれば、時間が経過してもめっき膜は透過率の上昇が少なく、色の変化が小さい。よって、表示メモリー性が良好な、カラー表示が可能となる。
【００５６】
（実施例３）
本実施例では第３の実施形態の表示装置に関して、図９を用いて具体的な装置構造を説明する。
【００５７】
支持基板１０１には厚さ０．７ｍｍのガラスを用い、第１の電極１０２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１０３として炭酸プロピレン（ＰＣ）を溶媒とし、メッキ種として硫酸銀を０．０３３ｍｏｌ／Ｌ、支持電解質としてテトラエチルアンモニウムブロマイド（ＴＥＡＢ）を０．２６７ｍｏｌ／Ｌと、光沢剤を含む溶液を用いた。画素サイズは０．７ｍｍ×０．７ｍｍとし、電解質溶液１０３の厚さは０．１ｍｍとした。第４の電極９０１として、テクスチャーＳｎＯ２（太陽電池用ＴＣＯ基板  Ａ１０Ｕ８０）８００ｎｍを用いた。第２の電極１０４、第３の電極１０５として銀を用いた。支持基板１０６にはガラスを用いた。
【００５８】
第１の電極１０２を陰極とし、第２の電極１０４を陽極として１．５Ｖの電位をかけると１０ｍＡ／ｃｍ２の電流が流れ、白色の電気めっきが第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４の電極９０１を陰極とし第２の電極１０４を陽極とする１．５Ｖの電位をかけると、１０ｍＡ／ｃｍ２の電流が流れ、第４の電極９０１上に黒い電気めっきが形成されるため、表面からは黒色が視認された。また、第２の電極１０４を陰極とし第１の電極１０２及び第４の電極９０１を陽極とする１．５Ｖの電位をかけると１０ｍＡ／ｃｍ２の電流が流れ、第１の電極１０２及び第４の電極９０１表面の電気めっきが溶解して消滅するため透明が視認された。したがって、支持基板１０６の下部に不図示の反射板を設けることによって、任意の反射色を表示できる。ここで、実施例２のカラー表示装置と異なる点は、実施例２では反射板８０１が基板１０６の内側すなわち溶液側にあるのに対して、実施例３では不図示の反射板が基板６に対して外側すなわち大気側にあることである。反射板が外側にあることで、反射板の変更が容易になる。その後、第３の電極１０５と第１の電極の間に０．０５Ｖの電圧を印加する。このようにすれば、数時間放置しても、表示メモリー性が良好である。また、書込み、保持、消去を繰り返しても濃淡ムラが発生しない。よって、表示メモリー性が良好な、白、黒表示、透明色、又は、カラー表示が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、表示メモリー性が良く、繰り返し表示を行なっても濃淡ムラなく表示を行なうことができる。よって、画像を長時間維持し続けることが可能な電気析出型の表示装置、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。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態の表示装置の断面図（Ａ）と、パッシブマトリックス駆動をする場合の表示装置の上面図の一例（Ｂ）である。
【図２】パッシブマトリックス駆動をする場合の表示装置の斜視図の一例である。
【図３】電極配置を示す平面図の一例である。
【図４】パッシブマトリックス駆動をする場合の表示装置の斜視図の他の一例である。
【図５】電極配置を示す平面図の他の一例である。
【図６】アクティブマトリックス駆動をする場合の回路構成図の一例である。
【図７】アクティブマトリックス駆動をする場合の回路構成図の他の一例である。
【図８】本発明が適用できる表示装置の一実施形態である。
【図９】本発明が適用できる表示装置の一実施形態である。
【図１０】本発明の一実施形態の表示装置の表示メモリー性を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態の表示装置の電流−電圧過渡応答特性を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０１  支持基板
１０２  第１の電極
１０３  電解質溶液
１０４  第２の電極
１０５  第３の電極
１０６  支持基板
１０７  スペーサー
１０８  Ｘドライバー
１０９  Ｙドライバー
１１０  保持電圧印加用電源
６０１  ゲート線
６０２  データ線
６０３  共通線
６０４  第２の電極
６０５  第２のスイッチ（トランジスタ）
６０６  第１のスイッチ（トランジスタ）
６０７  コンデンサ
６０８  グランド線
６０９  保持電圧線
６１０  第３の電極
６１１  第１の電極
６１２  Ｘドライバー
６１３  Ｙドライバー
６１４  書込み用電源
６１５  保持電圧印加用電源
６１６  共通電源
７０１  ゲート線
７０２  データ線
７０３  共通線
７０４  第２の電極
７０５  第２のスイッチ（トランジスタ）
７０６  第１のスイッチ（トランジスタ）
７０７  コンデンサ
７０８  グランド線
７０９  第１の電極
７１０  第３の電極
７１２  Ｘドライバー
７１３  Ｙドライバー
７１４  書込み用電源
７１５  保持電圧印加用電源
７１６  共通電源
８０１、８０２、８０３  反射板
９０１  第４の電極  
【図１】
2010026453.tif 000003
【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図３】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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