(57)【要約】【課題】高画質でかつ白反射率の高い反射型の表示素子及びこれを用いた表示装置を提供することを課題とする。【解決手段】  ガラス製の表示基板１の内向面１ｂ上に複数の画素領域が配列される。対向電極４は、表示基板１に対して間隔をおいて対向して設けられている。表示基板１の内向面１ｂには画素領域毎に少なくとも可視光の一部を透過するスイッチング素子５が形成される。このスイッチング素子５には、絶縁層６を介して透明電極層７が画素領域毎に形成される。各透明電極層７と対向電極４との間には、エレクトロクロミック化合物を含む表示層１９が形成される。【選択図】図４
2008122797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面上に複数の画素領域が配列される絶縁基板と、
前記絶縁基板に対して間隔をおいて対向して設けられる対向電極と、
各画素領域内で前記絶縁基板の前記対向電極に対向する面に形成され、少なくとも可視光の一部を透過するスイッチング素子と、
各画素領域内に形成され、前記スイッチング素子に接続される複数の透明電極層と、
エレクトロクロミック化合物を含み、一方の面が前記複数の透明電極層の各々に表面接続されるとともに、他方の面が前記対向電極に表面接続されるように形成される表示層と
を備える表示素子。
【請求項２】
前記表示層は、
前記画素領域毎に形成され、前記透明電極層の各々に表面接続されるエレクトロクロミック層と、
前記エレクトロクロミック層と前記対向電極との間に充填される電解質層と
を含むことを特徴とする請求項１記載の表示素子。
【請求項３】
前記表示層は、有機エレクトロクロミック化合物を含有する電解質材料からなる電解質層であることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項４】
前記表示層は、有機エレクトロクロミック化合物を担持する導電性粒子、又は、有機エレクトロクロミック化合物を担持する半導体性微粒子を含有する電解質層からなることを特徴とする請求項１記載の表示素子。
【請求項５】
前記スイッチング素子は、亜鉛を含む酸化化合物からなる半導体層を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の表示素子。
【請求項６】
前記スイッチング素子は、第１トランジスタ、第２トランジスタ及びコンデンサを含み、
前記コンデンサは、前記第１トランジスタがオン状態の間に充電され、前記第２トランジスタは、前記コンデンサの充電電圧が所定値以上であるときにオン状態となり、前記表示層に電流を供給することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の表示素子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の表示素子を複数重ねた表示装置であって、
各表示素子の表示層は互いに異なる色を発色するように構成されており、かつ、各表示素子は、それぞれの画素領域同士が平面視一致するように配置されることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
各表示素子は、前記スイッチング素子が形成される領域が平面視一致しないように配置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】
前記各表示素子の前記スイッチング素子が形成される領域は、規則性なく配置されることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
複数の表示素子のうち、最も背面側に配設される表示素子の前記表示層は、白色顔料粒子を組成物として含むことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１１】
複数の表示素子のうち、最も背面側に配設される表示素子の前記対向電極の前記絶縁基板と対向しない面の側に白色反射層を備えることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロクロミック化合物を含む表示層を用いた表示素子、及び、これを用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙に代替する電子式表示媒体として、いわゆる電子ペーパの開発が活発に行われている。ＣＲＴ(Cathode Ray Tube、以下ＣＲＴと略す)ディスプレイや液晶ディスプレイ等の既存の表示装置とは異なり、電子ペーパには、反射型表示素子であること、高い白反射率・高コントラスト比を有すること、高精細表示が可能であること、表示内容のメモリ効果があること、低電圧で駆動できること、薄くて軽いこと、及び、安価であること等の特性が求められる。特に、表示特性には、紙と同等の白反射率・コントラスト比が要求されており、これらの特性を兼ね備えた表示装置を開発することは容易ではない。
【０００３】
電子ペーパの表示素子は、電圧を印加すると電荷の授受によって可逆的な電界酸化反応又は電界還元反応が起き、可逆的に色変化するエレクトロクロミズムという現象を利用している。このような現象を起こすエレクトロクロミック（Electroclomic、以下ＥＣと略す）化合物の発色／消色を利用した表示素子は、反射型の表示素子であること、高い白反射率があること、表示内容のメモリ効果があること、低電圧で駆動できること等から、電子ペーパの候補として挙げられている。
【０００４】
このようなＥＣ素子を用いた表示素子では、一般的に、表示電極とこれに対向する対向電極との間にＥＣ素子が充填される。
【０００５】
また、このような表示素子の駆動方法としては、セグメント駆動、パッシブ駆動、アクティブ駆動等が一般的に挙げられる。
【０００６】
これらの駆動方法の中でも、多数の画素を有する高精細デバイスを駆動するには薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下、ＴＦＴと略す）を用いたアクティブ駆動が最も適しており、そのための装置構成は、例えば特許文献１及び特許文献２等に開示されている。
【０００７】
一般的に、表示画面となる表示基板上に配列された画素領域毎に表示電極が配設され、この表示電極側又はこれと対向する対向電極側のいずれかの側にＴＦＴを画素領域毎に形成し、任意の画素領域内のＴＦＴを駆動してその画素領域内のＥＣ素子に電流を供給することにより、所望の画像を表示する。
【特許文献１】特公平７−００９５１８号公報
【特許文献２】特開昭６１−２５９２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、ＥＣ素子を用いた表示素子では、ＴＦＴを表示電極側又は対向電極側のいずれかの側に配置するが、どちらの側に配置しても以下のような課題がある。
【０００９】
＜対向電極側にＴＦＴを配置した場合＞
対向電極側にＴＦＴを配置することは、液晶ディスプレイ等の電圧駆動型素子の駆動には適しているが、ＥＣ素子は電流駆動型素子であるため、対向電極側で所望の画素領域内のＴＦＴに電圧を印加しても、電解質イオンが素子内で拡散することによって表示電極側の画像がぼける可能性がある。
【００１０】
＜表示電極側にＴＦＴを配置した場合＞
現在、実用化されているＴＦＴはシリコンを原材料としており、可視光をほとんど透過しない。また、特開平７−３３３６５５号公報等に開示されているように、一般的に、シリコンＴＦＴは可視光領域に光感度を有しており、光によってキャリアが生成されて抵抗が低下することを防ぐために、遮光膜が形成される。このため、シリコンＴＦＴは可視光を透過しない。
【００１１】
液晶ディスプレイのように背面に強力なバックライトを有する表示素子や有機ＥＬディスプレイのような自発光型の表示素子であれば、ＴＦＴによる遮光部が存在しても透過部の面積割合がある程度確保されていれば各画素を全体的に発光させることができる。
【００１２】
しかしながら、ＥＣ表示素子は外光による反射を利用して画像を表示する反射型の表示素子であり、ＴＦＴによる遮光部は画像を表示できない暗部となってしまう。
【００１３】
このため、ＥＣ表示素子の場合は、シリコンＴＦＴを表示電極側に設けると画素内の開口率が減少するため、画像が暗くなるという課題があった。
【００１４】
そこで、本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、高画質でかつ白反射率の高い反射型の表示素子及びこれを用いた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】
【００１５】
本発明の一局面の表示素子は、一方の面上に複数の画素領域が配列される絶縁基板と、前記絶縁基板に対して間隔をおいて対向して設けられる対向電極と、各画素領域内で前記絶縁基板の前記対向電極に対向する面に形成され、少なくとも可視光の一部を透過するスイッチング素子と、各画素領域内に形成され、前記スイッチング素子に接続される複数の透明電極層と、エレクトロクロミック化合物を含み、一方の面が前記複数の透明電極層の各々に表面接続されるとともに、他方の面が前記対向電極に表面接続されるように形成される表示層とを備える。これにより、可視光の透過率を向上させることができるとともに、画像ぼけを低減することができる。
【００１６】
また、前記表示層は、前記画素領域毎に形成され、前記透明電極層の各々に表面接続されるエレクトロクロミック層と、前記エレクトロクロミック層と前記対向電極との間に充填される電解質層とを含んでもよい。これにより、画像ぼけを低減することができる。
【００１７】
また、前記表示層は、有機エレクトロクロミック化合物を含有する電解質材料からなる電解質層であってもよい。これにより、画像ぼけを低減することができる。
【００１８】
また、前記表示層は、有機エレクトロクロミック化合物を担持する導電性粒子、又は、有機エレクトロクロミック化合物を担持する半導体性微粒子を含有する電解質層であってもよい。これにより、画像ぼけを低減することができる。
【００１９】
また、前記スイッチング素子は、亜鉛を含む酸化化合物からなる半導体層を含むように構成されてもよい。これにより、スイッチング素子の形成部における可視光の透過率を向上させることができる。
【００２０】
また、前記スイッチング素子は、第１トランジスタ、第２トランジスタ及びコンデンサを含み、前記コンデンサは、前記第１トランジスタがオン状態の間に充電され、前記第２トランジスタは、前記コンデンサの充電電圧が所定値以上であるときにオン状態となり、前記表示層に電流を供給するように構成されてもよい。これにより、表示層に十分な電流を供給することができる。
【００２１】
本発明の一局面の表示装置は、上述の表示素子を複数重ねた表示装置であって、各表示素子の表示層は互いに異なる色を発色するように構成されており、かつ、各表示素子は、それぞれの画素領域同士が平面視一致するように配置される。これにより、発色可能な色の数を増やすことができる。
【００２２】
また、表示装置に含まれる各表示素子は、前記スイッチング素子が形成される領域が平面視一致しないように配置されてもよい。これにより、表示装置の可視光透過率を向上させることができる。
【００２３】
また、表示装置に含まれる前記各表示素子の前記スイッチング素子が形成される領域は、規則性なく配置されてもよい。これにより、表示装置の可視光透過率を向上させることができる。
【００２４】
また、複数の表示素子のうち、最も背面側に配設される表示素子の前記表示層は、白色顔料粒子を組成物として含むように構成されてもよい。これにより、白反射率を向上させることができる。
【００２５】
また、複数の表示素子のうち、最も背面側に配設される表示素子の前記対向電極の前記絶縁基板と対向しない面の側に白色反射層を備えてもよい。これにより、白反射率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、可視光透過率が高く高画質な表示素子及びこれを用いた表示装置を提供できるという特有の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の表示素子及び表示装置を適用した実施の形態について説明する。ここで、「透明」という概念には、「透明又は透光性を有する」という概念が含まれるものとする。
【００２８】
［実施の形態１］
＜表示素子の構造＞
図１は、実施の形態１の表示素子の断面構造を概略的に示す図である。本実施の形態の表示素子は、表示画面となる表示基板１（絶縁基板）を備える。この表示基板１は、透明なガラス板又は樹脂フィルム等の絶縁性のある基板で構成される。
【００２９】
また、この表示素子は、封止部材２を介して表示基板１に対向する対向基板３（背面板）を備え、この対向基板３には対向電極４が形成される。ここには断面構造しか示さないが、表示基板１と対向基板３との間は、封止部材２によって密閉される。この表示素子を表示面１ａ側から見た場合、表示基板１には複数の画素がマトリクス状に配列される。
【００３０】
ここで、「画素」という文言は、表示面１ａ側から表示素子を見た場合に得られる画像を構成する最小単位の２次元領域を表すために用いる。各画素は、後述する透明電極層７とＥＣ材料層８によって規定される。また、表示素子の内部構造を説明する便宜上、「画素領域」という概念を用いる。この画素領域とは、表示基板１と対向電極４との間の空間を画素毎に分けた領域をいう。これにより、図１には３つの画素領域が示されていることになる。
【００３１】
この表示基板１の内向面１ｂには、画素領域毎にスイッチング素子５が形成される。このスイッチング素子５は、各画素領域内における内向面１ｂのうちの一部の領域に形成されており、後述する走査線、信号線及び電流供給線に接続される。
【００３２】
各スイッチング素子５は、２つのＴＦＴとコンデンサとを含む。このＴＦＴとコンデンサは、少なくとも可視光の一部を透過する材料で作製される。スイッチング素子５を構成する材料及び回路構成については後述する。
【００３３】
絶縁層６は、スイッチング素子５と後述する透明電極層７とを絶縁するために、画素領域内でスイッチング素子５を覆うように形成される。この絶縁層６は、コンタクトホール６ａを有する。
【００３４】
透明電極層７は、各画素領域内において、内向面１ｂのうちのスイッチング素子５が形成されていない部分から、絶縁層６を覆う領域にわたって連続的に形成される。この透明電極層７は、画素領域毎の表示電極としての機能するものであり、絶縁層６に形成されたコンタクトホール６ａを通じてスイッチング素子５の所定の電極（電流を供給する電極）に接続される。なお、この透明電極層７は、必ずしもスイッチング素子５を覆う部分にまで形成する必要はなく、少なくとも内向面１ｂのうちのスイッチング素子５が形成されていない部分に形成され、かつ、スイッチング素子５の所定の電極（電流供給電極）に接続されていればよい。
【００３５】
ＥＣ材料層８は、各画素領域内において透明電極層７の全体を覆うように形成される。ＥＣ材料層８は、画像を表示するために多くの電荷を必要とする電流駆動型の素子であり、電圧の印加により電荷を授受し、電界酸化反応又は電界還元反応を可逆的に起こすことによって発色／消色できるＥＣ材料によって構成される。図１に示すように、スイッチング素子５が形成された部分にも透明電極層７及びＥＣ材料層８を形成すれば、ＥＣ材料層８のうちのスイッチング素子５と重なる部分においても発色／消色させることができる。すなわち、透明電極層７及びＥＣ材料層８が形成された部分のほぼ全ての部分で画像を表示できる。
【００３６】
電解質層９は、各ＥＣ材料層８と対向電極４との間に充填される。すなわち、この電解質層９は、表示基板１側において、各ＥＣ材料層８に表面接続されるとともに、反対側の面が対向電極４に表面接続される。
【００３７】
＜各要素の材質＞
次に、本実施の形態の表示素子に含まれる各要素の材質について説明する。
【００３８】
＜表示基板１、対向基板３＞
表示基板１は、透明であることが望ましく、例えば、ガラス基板又はプラスチックフィルムで構成することができる。特に、プラスチックフィルムで構成すれば、軽量でフレキシブルな表示素子を作製することができる。また、この表示基板１と同様に、対向基板３もガラス基板又はプラスチックフィルムで構成することができる。
【００３９】
＜封止部材２＞
封止部材２は、表示基板１と対向基板３との間を封止するための部材であり、例えば、電解質層９と反応性のないフィルム状や球状のスペーサを用いることができる。封止には、一般的な接着剤を用いる。
【００４０】
＜対向電極４＞
対向電極４は、錫注入酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素注入酸化錫（ＦＴＯ）、若しくは酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を対向基板３にコーティングして得る透明導電薄膜、又は、亜鉛（Ｚｎ）や白金等の導電性金属を対向基板３にコーティングして得る金属膜等で構成することができる。なお、ＩＴＯ、ＦＴＯ又はＺｎＯ等の透明導電薄膜をコーティングする場合は、酸化錫微粒子やＩＴＯ微粒子等のような比表面積の大きな導電性粒子を形成すると電荷の授受を効率良く行うことができる。
【００４１】
＜スイッチング素子５＞
図２に示すように、スイッチング素子５は、ＴＦＴ（第１トランジスタ）５ａ、ＴＦＴ（第２トランジスタ）５ｂ及びコンデンサ５ｃを含む。ＴＦＴ５ａのゲート電極は、表示素子の走査線に接続され、また、そのソース電極は、信号線に接続される。このＴＦＴ５ａのドレイン電極は、ＴＦＴ５ｂのゲート電極とコンデンサ５ｃとに接続される。なお、このコンデンサ５ｃの他端は接地される。また、ＴＦＴ５ｂのソース電極は表示素子の電流供給線に接続されるとともに、そのドレイン電極は（図２には図示しない透明電極層７を介して）ＥＣ材料層８に接続される。
【００４２】
スイッチング素子５に含まれる２つのトランジスタ（ＴＦＴ５ａ及び５ｂ）は、少なくとも可視光の一部を透過する材料で作製する必要がある。例えば、亜鉛を含有する酸化化合物は、可視光透過率が高く、かつ、シリコンと同様に電界効果移動度が大きいため、このような酸化化合物をトランジスタの半導体材料に用いれば、ＥＣ材料層８の発色／消色反応を高速化することができる。
【００４３】
このような半導体層の材料としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アモルファス―インジウムガリウム酸化亜鉛（ａ−ＩｎＧａＺｎＯ）、酸化マグネシウム亜鉛（ＭｇＸＺｎ1-ＸＯ）、酸化カドミウム亜鉛（ＣｄＸＺｎ1-ＸＯ）等がある。なお、半導体層が亜鉛を含有する酸化物を用いたＴＦＴとしては、例えば、特許３２７６９３０号公報等に記載のものを用いることができる。
【００４４】
また、ＴＦＴ５ａ及び５ｂのソース電極、ドレイン電極及びゲート電極には、透明導電性材料を用いることが望ましい。このような透明導電性材料としては、例えば、III族元素（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ）、VII族元素（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、又は、I族元素（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）をドープした酸化亜鉛、酸化錫又はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等が挙げられる。
【００４５】
さらに、ゲート絶縁膜、層間絶縁膜としても透明絶縁性材料を用いることが望ましい。透明絶縁性材料としては、例えば、V族元素（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ等）をドープした絶縁性酸化亜鉛、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣｅＯ、ＳｃＡｌＭｇＯ４、ＳｉＯ２、ＨｆＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５等の透明絶縁性酸化物等を用いることができる。また、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、パリレン、ポリイミド等の高分子絶縁体を用いてもよい。さらに、ＳｉＮ、ＡｌＮ、等の窒化物を用いてもよい。
【００４６】
また、ＴＦＴ５ａ及び５ｃとしては、例えば、図３に示すトップコンタクト型、又は、ボトムコンタクト型のものを用いることができるが、このような構成のものに限定されるものではない。
【００４７】
＜絶縁層６＞
絶縁層６は、例えば、ＳｉＯ２膜等で構成することができる。
【００４８】
＜透明電極７＞
透明電極層７としては、III族元素（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ）、VII族元素（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、若しくは、I族元素（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）をドープした酸化亜鉛、酸化錫、又は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等が挙げられる。このように、透明電極層７を作製するための材料としては、スイッチング素子５に含まれるトランジスタの電極の材料と同じものを用いることができる。
【００４９】
＜ＥＣ材料層８＞
ＥＣ材料層８は、例えば、無機系酸化金属化合物、有機ＥＣ化合物、導電性高分子等で作製することができるが、ＥＣ材料層８を構成するための材料はこれらに限定されるものではなく、電圧の印加によって電解酸化反応及び電解還元反応を生じる材料であれば、他の材料であってもよい。
【００５０】
無機系酸化金属化合物としては、例えば、酸化タングステン、酸化モリブデン、又は、酸化イリジウム等が挙げられる。
【００５１】
有機ＥＣ化合物としては、例えば、ビオロゲン系化合物、スチリル系化合物、フェノチアジン系、アントラキノン系、ピラゾリン系、フルオラン系、タロシアニン系、又は、テレフタル酸系等が挙げられる。これらのうち、ビオロゲン系化合物としては、例えば1-Ethyl-1'-(2-phosphonoethyl)-4、4'-bipyridinium dichloride、1-p-cyanophenyl-1'-(2-phosphonoethyl)-4、4'-bipyridinium dichloride、Bis(2-phosphonylethyl)-4、4'-bipyridinium dichloride、1-Ethyl-1'-acetic acid -4、4'-bipyridinium dichloride等が挙げられる。また、スチリル系化合物としては、例えば、2-[2-[4-(dimethylamino)-5-carboxy-phenyl]ethenyl]-3、3-dimethylindolino[2、1-b]oxazolidine、2-[2-[4-(dimethylamino)-5-carboxy-phenyl]-1、3-butadienyl]-3、3-dimethylindolino[2、1-b]oxazolidine、2-[2-[4-(dimethylamino)phenyl]-1、3-butadienyl]-3、3-dimethyl-5-sulfonylindolino[2、1-b]oxazolidine、等が挙げられる。また、フェノチアジン系化合物としては、例えば、(2-Phenothiazin-10-yl-ethyl)-phosphinic acid、3-Phenothiazin-10-yl-propionic acid、3-Phenothiazin-10-yl-methanesuffonic acid等が挙げられる。さらに、テレフタル酸系としては、例えば、Dimethyl terephthalate, 1,4-Diacetylbenzene, 4,4'-Biphenyldicarboxylic acid Diethyl ester等が挙げられる。
【００５２】
導電性高分子としては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン等が挙げられる。
【００５３】
なお、ＥＣ材料層８の形成方法は、例えば、蒸着法、スピンコート法、マイクロプリンティング法、又は、インクジェット法等を用いることができるが、ＥＣ材料層８を形成することができるのであれば、これ以外の形成方法であってもよい。
【００５４】
＜電解質層９＞
電解質層９としては、例えば、過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウム等のリチウム塩をアセトニトリル、若しくは、炭酸プロピレン等の有機溶媒に溶解させた溶液系電解質材料、又は、パーフルオロスルフォン酸系の高分子膜等の固体系電解質材料等を用いることができる。溶液系電解質材料には、イオン伝導度が高いという利点があり、固体系電解質材料には、劣化が極めて少なく、高耐久性の素子を作製することに適しているという利点がある。
【００５５】
＜白色反射層＞
以上のような構成の表示素子に白色反射層を形成してもよい。ＥＣ材料層８よりも背面側に白色反射層を設ければ、表示面１ａ側から入射する可視光によってＥＣ材料層８の発色が反射するため、反射型の表示素子としての表示性を向上させることができる。
【００５６】
このような白色反射層は、例えば、白色顔料粒子を含有させた樹脂層を対向基板３と対向電極４との間に形成する手法、又は、白色顔料粒子を含有する電解溶液を電解質層９として注入する手法によって形成することができる。特に、電解質層９に白色顔料粒子を含有させる場合は、白色顔料粒子を固定するための樹脂等を用いる必要がないため、表示素子内で良好なイオン伝導度を得ることができ、樹脂層を形成する場合よりも低電圧で駆動することができる。
【００５７】
なお、白色顔料微粒子としては、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ケイ素、酸化セシウム、酸化イットリウム等の一般的な金属酸化物からなる粒子を利用することができる。
【００５８】
＜表示素子の動作原理＞
図２に示す回路において、走査線に所定振幅及びパルス幅を有するパルス電圧が印加されるとＴＦＴ５ａのゲートがオン状態となる。このタイミングに合わせて信号線に所定の電圧が印加されると、ＴＦＴ５ａのソース−ドレイン間に電流が流れ、コンデンサ５ｃが所定の電圧値に充電される。この所定の電圧値とは、ＴＦＴ５ｂのゲートを駆動するために十分な電圧値である。このため、ＴＦＴ５ｂのゲートがオン状態となり、電流供給線から供給される電流がＴＦＴ５ｂのソース−ドレイン間を流れ、（透明電極層７を介して）ＥＣ材料層８に供給される。電流供給により十分な電荷が供給されたＥＣ材料層８は、所定の色を発色する。
【００５９】
この動作原理を図１で説明する。上述のようにスイッチング素子５が駆動され、このスイッチング素子５（のＴＦＴ５ｂのドレイン電極）から透明電極層７を介してＥＣ材料層８に電流が供給されると、透明電極層７とＥＣ材料層８の境界面及びその近傍に存在するＥＣ材料が電荷の授受を行い、ＥＣ材料層８が発色する。このようにして表示面１ａに画像が表示される。ＥＣ材料層８の発色は、透明電極層７及びＥＣ材料層８が共に形成された部分の全体で生じるため、部分的な発色による画像ぼけは生じず、鮮明な画像を表示できる。
【００６０】
図２に示す回路において、ＴＦＴ５ａを駆動するために走査線に印加されるパルス電圧のパルス幅が非常に短くても、ＴＦＴ５ｂはコンデンサ５ｃによって駆動されるため、このパルス幅とは無関係に、コンデンサ５ｃの電極間の電位差が所定値以上である間はＴＦＴ５ｂがオン状態になる。このため、ＴＦＴ５ｂを介してＥＣ材料層８に電流を供給する時間を十分に確保できる。
【００６１】
ＥＣ材料層８は、画像を表示するために多くの電荷を必要とする電流駆動型の素子であるため、本実施の形態では、スイッチング素子５を図２のような回路構成とすることにより、ＴＦＴ５ｂの駆動時間を十分に確保し、ＥＣ材料層８に供給する電流の量を増大させている。
【００６２】
なお、図２は、画素領域毎に形成された１つのスイッチング素子５の回路構成を示すものである。本実施の形態の表示素子は、マトリクス状に配列された複数の画素を有するため、実際には、走査線、信号線及び電流供給線がマトリクス状に配線され、各画素領域内のスイッチング素子５がそれぞれ図２に示すように接続される。
【００６３】
従って、複数の走査線にパルス電圧を順次入力すると共に、信号線に所定の電圧を印加すれば、所望の画素領域内のＥＣ材料層８には、走査線へのパルス電圧の印加が終わった後においても、上述したＴＦＴ５ｂによって十分な電荷が供給されるため、所望の画素領域内のＥＣ材料層８を発色させることができる。
【００６４】
このように画素領域毎に２つのトランジスタを用いることにより、各走査線に電圧を供給する時間（パルス幅）を短くして表示素子全体の走査に要する時間を抑えつつ、コンデンサ５ｃでＴＦＴ５ｂを長時間（例えば、数秒）にわたってオン状態に保持することにより、電流供給線からＥＣ材料層８に十分な電荷を供給できるので、トランジスタを１つしか用いない場合に比べて、画像の表示に要する時間を大幅に短縮できる。特に画素数が多い高精細ディスプレイで画像を表示する場合には、時間が大幅に短縮される。なお、スイッチング素子５は、ＥＣ材料層８に十分な量の電流を供給できる素子であればよいため、その回路構成は、図２に示す回路に限定されるものではない。
【００６５】
以上、本実施の形態の表示素子によれば、少なくとも可視光の一部を透過可能な材料で構成されるスイッチング素子５を表示基板１に形成したので、スイッチング素子５が形成された部分も可視光を透過でき、可視光透過率が高く高画質な表示素子を提供できる。
【００６６】
また、スイッチング素子５及び透明電極層７を表示基板１側に形成することにより、透明電極層７の形状によって画素の形状が決定されるので、対向基板３側にスイッチング素子５及び透明電極層７を形成する場合に比べて電解質イオンの拡散による画像ぼけを低減でき、高精細な画像を表示することができる。
【００６７】
また、上述のように画素領域毎に２つのＴＦＴを設けたことにより、高画質で高速応答性が良好で、画面全体の書き換えに要する時間を短縮化した表示素子を提供することができる。
【００６８】
なお、スイッチング素子５が形成される部分の可視光透過率は高いほうが望ましい。可視光透過率が高ければ、高画質化に加えて画像表示速度を向上させることができる。これは、スイッチング素子５が高い可視光透過率を有していれば、画素内におけるスイッチング素子５の面積比率を大きくしても画質の低下を最小限に止めることができるとともに、スイッチング素子５の大型化により、透明電極層７に短時間でより多くの電流を供給することができるため、ＥＣ材料層８の発色／消色反応をより速やかに起こすことができるからである。
【００６９】
＜変形例＞
図４は、本実施の形態の変形例の表示素子の断面構造を概略的に示す図である。この変形例の表示素子では、図１に示すＥＣ材料層８を形成した部分にまで電解質層１９を充填してあり、この電解質層１９（表示層）が有機ＥＣ化合物を含有する点が図１に示す表示素子と異なる。他の構成はすべて図１に示す表示素子と同一であるため、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７０】
このように有機ＥＣ化合物が電解質層１９に含有される形態では、透明電極層７との境界面及びその近傍に存在する有機ＥＣ化合物の分子が電圧の印加によって電解酸化反応又は電解還元反応を示すため、透明電極層７の表面にＥＣ材料層８を形成した場合と同様の発色を得ることができる。なお、電解質層１９に白色顔料粒子を含有させて白色反射層を形成してもよい。
【００７１】
＜検証例１＞
図４と同様の構成を有する表示素子を実際に形成して性能評価を行った。なお、説明の便宜上、図４に示す各要素の名称及び符号を用いる。
【００７２】
［スイッチング素子の作製］
ガラス基板からなる表示基板１の上にボトムコンタクト型（図２参照）のＴＦＴを２つ含むスイッチング素子５を形成した。ゲート電極はＩＴＯ製、ソース電極及びドレイン電極はＡｌドープ酸化亜鉛製、ゲート絶縁膜は酸化アルミニウム製、半導体層は酸化亜鉛製とした。
【００７３】
［絶縁層及び透明電極層の作製］
絶縁層６としてＳｉＯ２膜を形成し、この絶縁層６を介してＩＴＯ製の透明電極層７を形成した。透明電極層７の大きさは１５０μｍ×１５０μｍであり、１０μｍずつ間隔をおいて縦２５６画素×横２５６画素分の透明電極層７を集積した。各画素内においてスイッチング素子５（走査線、信号線及び電流供給線を含む）が占める面積は、１５０μｍ×１５０μｍの透明電極層７のうちの３０μｍ×１５０μｍの部分とした。
【００７４】
［対向電極の作製］
ガラス基板からなる対向基板３の全面に対向電極４としてＩＴＯ膜をコーティングした。
【００７５】
［電解質層の作製］
電解質媒体として過塩素酸リチウムを用い、ジメチルホルムアミド中に０．２Ｍ溶解させて電解質溶液を調製した。この電解質溶液に有機ＥＣ化合物であるHeptyl viologen（以下、ＥＣ１と略す）を1ｍＭ溶解させた。
【００７６】
５０μｍのスペーサ（封止部材２）を介して表示基板１及び対向基板３を対向させ、ＥＣ１を溶解した電解質溶液を注入して電解質層１９を形成した。電解質溶液を注入した後に表示基板１及び対向基板３を接着剤で封止した。
【００７７】
［可視光透過率の評価］
このようにして作製した表示素子の可視光透過率を測定したところ、画素内における透明電極層７のうちのスイッチング素子５と重複しない部分の可視光透過率は約９０％であった。また、スイッチング素子５の可視光透過率は約８０％であった。全画素での平均可視光透過率は約８８％であった。
【００７８】
［画質の評価］
表示素子の特定の画素領域内のスイッチング素子５に電圧を印加することにより、対向電極３に対する透明電極層７の電位を−３Ｖに設定した。このとき透明電極層７と電解質層１９との境界にＥＣ１が析出し、徐々に青紫色を発色した。電圧印加時間の合計が５秒になったところで表示素子の可視光透過率は約１０％であった。発色した部分を顕微鏡で観察すると、電圧が印加されたスイッチング素子５を含む特定の画素の透明電極層７のみが発色しており、画像ぼけのないシャープな画質が得られた。
【００７９】
＜比較例１＞
検証例１の表示素子と比較を行うために、検証例１とはスイッチング素子５の構成が異なる表示素子を作製して性能評価を行った。なお、説明の便宜上、図４に示す各要素の名称及び符号を用いる。
【００８０】
［スイッチング素子の作製］
表示基板１としてガラス基板を用い、このガラス基板上にトップコンタクト型（図２参照）のＴＦＴを含むスイッチング素子５を作製した。ゲート電極はＭｏＷ、ソース電極及びドレイン電極はＣｒ、ゲート絶縁膜はＳｉＮｘ、半導体層はアモルファスシリコンを用いた。ここで、ノンドープの半導体層（ｉａ−Ｓｉ層）とソース電極及びドレイン電極の界面にオーミックコンタクトを取るために高ドープのｎ＋ａ−Ｓｉ層を挿入した。
【００８１】
［絶縁層及び透明電極層の作製］
このようなアモルファス半導体層を含むスイッチング素子５にＳｉＯ２膜からなる絶縁層６を介してＩＴＯ製の透明電極層７を形成した。透明電極層７の大きさは１５０μｍ×１５０μｍであり、１０μｍずつ間隔をおいて縦２５６画素×横２５６画素分の透明電極層７を集積した。各画素内においてスイッチング素子５（走査線、信号線及び電流供給線を含む）が占める面積は、１５０μｍ×１５０μｍの透明電極層７のうちの３０μｍ×１５０μｍの部分とした。なお、アモルファス半導体層を含むスイッチング素子５に光電流が流れないようにするために、スイッチング素子５をブラックマスクで遮光した。
【００８２】
［電解質層の作製］
検証例１の表示層と同一の電解質層１９（ＥＣ１を含有する表示層）を作製した。
【００８３】
［可視光透過率の評価］
このようにして作製した表示素子の可視光透過率を測定したところ、画素内における透明電極層７のうちのスイッチング素子５と重複しない部分の可視光透過率は約９０％であった。また、スイッチング素子５の可視光透過率は約０％であった。全画素での平均可視光透過率は約７２％であり、検証例１と比較して可視光透過率が低かった。
【００８４】
［画質の評価］
表示素子の特定の画素領域内のスイッチング素子５に電圧を印加することにより、対向電極３に対する透明電極層７の電位を−３Ｖに設定した。このとき透明電極層７と電解質層１９との境界にＥＣ１が析出し、徐々に青紫色を発色した。電圧印加時間の合計が５秒になったところで表示素子の可視光透過率は約１０％であった。発色した部分を顕微鏡で観察すると、電圧が印加されたスイッチング素子５を含む特定の画素の透明電極層７のみが発色しており、検証例１よりも可視光透過率が低いものの、画像ぼけのないシャープな画質が得られた。
【００８５】
＜比較例２＞
検証例１の表示素子と比較を行うために、スイッチング素子５を対向基板３側に設けた表示素子を作製して性能評価を行った。なお、説明の便宜上、図４に示す各要素の名称及び符号を用いる。
【００８６】
［表示素子の作製］
検証例１のものと同一のスイッチング素子５を透明の対向基板３に形成し、対向電極４を表示基板１に形成した。すなわち、スイッチング素子５を背面側に形成した。
【００８７】
その他の構成は検証例１の表示素子と同一である。
【００８８】
［可視光透過率の評価］
このようにして作製した表示素子の可視光透過率を測定したところ、画素内における透明電極層７のうちのスイッチング素子５と重複しない部分の可視光透過率は約９０％であった。また、スイッチング素子５の可視光透過率は約８０％であった。全画素での平均可視光透過率は約８８％であった。
【００８９】
［画質の評価］
表示素子の特定の画素領域内のスイッチング素子５に電圧を印加することにより、対向電極３に対する透明電極層７の電位を３Ｖに設定した。このとき透明電極層７と電解質層１９との境界にＥＣ１が析出し、徐々に青紫色を発色した。電圧印加時間の合計が５秒になったところで表示素子の可視光透過率は約１０％であった。発色した部分を顕微鏡で観察すると、電圧が印加されたスイッチング素子５を含む特定の画素内において、透明電極７のうちのスイッチング素子５が形成された部分に比べて、スイッチング素子５が形成されていない部分における発色が周辺に発散しており、画像ぼけが生じた。
【００９０】
＜検証例２＞
検証例１の表示素子とは電解質層１９の構成が異なる表示素子を作製して性能評価を行った。なお、説明の便宜上、図４に示す各要素の名称及び符号を用いる。
【００９１】
表示基板１、スイッチング素子５、絶縁層６及び透明電極層７は、検証例１と同一のものを用いた。以下、検証例１との相違部分についてのみ説明する。
【００９２】
［電解質層の作製］
検証例１と同一のＥＣ１を含有する電解質溶液中に粒径３００μｍの白色酸化チタン粒子を５０ｗｔ％分散させて電解質層１９を作製した。
【００９３】
［白色反射率の評価］
上述の電解質層１９の白色反射率を測定したところ、画素内における透明電極層７のうちのスイッチング素子５と重複しない部分の白色反射率は約７０％であった。また、スイッチング素子５の白色反射率は約６０％であった。全画素での平均白色反射率は約６８％であった。
【００９４】
［画質の評価］
表示素子の特定の画素領域内のスイッチング素子５に電圧を印加することにより、対向電極３に対する透明電極層７の電位を−３Ｖに設定した。このとき透明電極層７と電解質層１９との境界にＥＣ１が析出し、徐々に青紫色を発色した。電圧印加時間の合計が５秒になったところで表示素子の白色反射率は約５％であった。発色した部分を顕微鏡で観察すると、電圧が印加されたスイッチング素子５を含む特定の画素の透明電極層７のみが発色しており、画像ぼけのないシャープな画質が得られた。
【００９５】
＜比較例３＞
検証例２の表示素子と比較を行うために、検証例２とはスイッチング素子５の構成が異なる表示素子を作製して性能評価を行った。なお、説明の便宜上、図４に示す各要素の名称及び符号を用いる。
【００９６】
検証例２の表示装置におけるスイッチング素子の半導体層をアモルファスシリコン製の半導体層にするとともに、ブラックマスクでＴＦＴを遮光したこと以外は、検証例２と同一の表示装置を作製した。
［白色反射率の評価］
この表示装置の白色反射率を測定したところ、画素内における透明電極層７のうちのスイッチング素子５と重複しない部分の白色反射率は約７０％であった。また、スイッチング素子５の白色反射率は約０％であった。全画素での平均白色反射率は約５５％であり、検証例２と比較して低い値であった。
［画像の画質評価］
表示素子の特定の画素領域内のスイッチング素子５に電圧を印加することにより、対向電極３に対する透明電極層７の電位を−３Ｖに設定した。このとき透明電極層７と電解質層１９との境界にＥＣ１が析出し、徐々に青紫色を発色した。電圧印加時間の合計が５秒になったところで表示素子の白色反射率は約５％であった。発色した部分を顕微鏡で観察すると、電圧が印加されたスイッチング素子５を含む特定の画素の透明電極層７のみが発色しており、画像ぼけのないシャープな画質が得られた。
【００９７】
＜比較例４＞
検証例２の表示素子と比較を行うために、スイッチング素子５を対向基板３側に設けた表示素子を作製して性能評価を行った。なお、説明の便宜上、図４に示す各要素の名称及び符号を用いる。
【００９８】
検証例２のものと同一のスイッチング素子を透明の対向基板３に形成し、対向電極４を表示基板１に形成した。すなわち、スイッチング素子５を背面側に形成した。その他の構成は検証例２の表示素子と同一である。
【００９９】
［白色反射率の評価］
このようにして作製した表示素子の白色反射率を測定したところ、画素内における透明電極層７のうちのスイッチング素子５と重複しない部分の白色反射率は約７０％であった。全画素での平均白色反射率も約７０％であった。
【０１００】
［画像の画質評価］
表示素子の特定の画素領域内のスイッチング素子５に電圧を印加することにより、対向電極３に対する透明電極層７の電位を３Ｖに設定した。このとき透明電極層７と電解質層１９との境界にＥＣ１が析出し、徐々に青紫色を発色した。電圧印加時間の合計が５秒になったところで表示素子の白色反射率は約５％であった。発色した部分を顕微鏡で観察すると、電圧が印加されたスイッチング素子５を含む特定の画素内において、透明電極７のうちのスイッチング素子５が形成された部分に比べて、スイッチング素子５が形成されていない部分における発色が周辺に発散しており、画像ぼけが生じた。以上の検証の結果は、下記の通りであった。
【０１０１】
表示面を有するガラス基板（表示基板１）側に可視光を透過するＴＦＴを含むスイッチング素子を設けることにより、画像ぼけを抑制でき、高画質の表示素子を作製できた。
【０１０２】
白色反射層を設けることにより、高画質を保持しつつ、高い白反射率を有する反射型の表示素子作製できた。
【０１０３】
［実施の形態２］
本実施の形態の表示素子は、電解質層（表示層）２９内の有機ＥＣ化合物が導電性又は半導体性を有する微粒子２９ａに担持されている点が実施の形態１（の変形例）の表示素子と異なる。以下、図５を用いて実施の形態１の表示素子との相違点についてのみ説明する。
【０１０４】
本実施の形態の表示素子は、有機ＥＣ化合物を担持した導電性又は半導体性を有する微粒子２９ａを含有する電解質材料で構成される電解質層２９を有する。有機ＥＣ化合物を担持させるための導電性又は半導体性を有する微粒子２９ａとしては、酸化チタン、酸化亜鉛、又は、酸化錫等の酸化化合物からなる微粒子を用いることができる。このような微粒子２９ａは、有機ＥＣ化合物に対して比表面積が大きいため、有機ＥＣ化合物との間で非常に効率良く電荷の授受を行うことができる。
【０１０５】
また、上述の酸化化合物は、導電性及び半導体性の両方の性質を兼ね備えているため、透明電極層７及び有機ＥＣ化合物の双方との間における電荷の授受を行うことができる。特に、微粒子２９ａの粒径が５ｎｍ〜５０ｎｍ程度の場合は、透明電極層７の平滑な電極面に対して非常に大きな比表面積を有するため、非常に効率良く電荷の授受を行うことができる。
【０１０６】
このような導電性又は半導体性を有する微粒子２９ａを電解質層２９に用いることにより、画像表示時の応答速度を高速化することができ、また、表示素子としての消費電力の低減化を図ることができる。なお、これらの微粒子２９ａは可視光透過性を有するため、電解質層２９内に用いるのに好都合である。
【０１０７】
また、有機ＥＣ化合物としては、ビオロゲン系化合物、スチリル系化合物、フェノチアジン系化合物等を用いることができる。ただし、上述の導電性又は半導体性を有する微粒子の表面に担持させるための吸着部位を有する必要がある。吸着部位としては、ホスホン酸、カルボン酸、スルホン酸、サリチル酸等の酸性基構造が適している。
【０１０８】
また、複数種類の有機ＥＣ化合物を導電性又は半導体性を有する微粒子に担持させてもよい。有機ＥＣ化合物は、分子構造を変えることにより、様々な色を発色できる。
【０１０９】
本実施の形態の表示素子では、電解質層２９内で複数種類の有機ＥＣ化合物を微粒子２９ａに担持させることが容易にできるので、例えば、青色発色有機ＥＣ化合物と赤色発色有機ＥＣ化合物とを導電性又は半導体性を有する微粒子２９ａに担持させることにより、濃紫色（略黒色）を発色させることができる。
【０１１０】
このように、複数種類の有機ＥＣ化合物を用いることにより、発色数を増大させることができるとともに、三原色を組み合わせることにより、視認性の高い黒色を表示できる表示素子を提供することができる。
【０１１１】
＜検証例３＞
図５と同様の構成を有する表示素子を実際に形成して性能評価を行った。なお、説明の便宜上、図５に示す各要素の名称及び符号を用いる。
【０１１２】
［スイッチング素子の作製］
ガラス基板からなる表示基板１の上にボトムコンタクト型（図２参照）のＴＦＴを２つ含むスイッチング素子５を形成した。ゲート電極はＩＴＯ製、ソース電極及びドレイン電極はＡｌドープ酸化亜鉛製、ゲート絶縁膜は酸化アルミニウム製、半導体層は酸化亜鉛製とした。
【０１１３】
［絶縁層及び透明電極層の作製］
絶縁層６としてＳｉＯ２膜を形成し、この絶縁層６を介してＩＴＯ製の透明電極層７を形成した。透明電極層７の大きさは１５０μｍ×１５０μｍであり、１０μｍずつ間隔をおいて縦２５６画素×横２５６画素分の透明電極層７を集積した。各画素内においてスイッチング素子５（走査線、信号線及び電流供給線を含む）が占める面積は、１５０μｍ×１５０μｍの透明電極層７のうちの３０μｍ×１５０μｍの部分とした。
【０１１４】
［表示層の作製］
透明電極層７の上に一次粒径が６ｎｍの酸化チタン微粒子の２０ｗｔ％水分散液を厚さ約２μｍになるように塗布し、４５０℃で１時間焼結させた。この焼結処理により、透明電極層７の上に導電性微粒子である酸化チタン微粒子が形成される。
【０１１５】
酸化チタン微粒子が表面に形成された透明電極層７を有するガラス製の表示基板１を有機ＥＣ化合物であるBis(2-phosphonoethyl)-4、4'-bipyridinium dichloride（以下、ＥＣ２と略す）の０．０２Ｍ水溶液に浸漬させることにより、ＥＣ２を酸化チタン微粒子に吸着させた。浸漬は２４時間行い、浸漬処理の後にＩＰＡ（イソプロピルアルコール）でガラス基板を洗浄して乾燥させた。
【０１１６】
電解質として過塩素酸リチウムを用い、この過塩素酸リチウムを炭酸プロピレン中に０．２Ｍ溶解させることによって電解質溶液を調製した。表示基板１と対向基板３とを厚さ５０μｍのスペーサを介して貼り合せ、上述の電解質溶液を注入して接着剤で封止した。なお、対向電極４は、ガラス基板からなる対向基板３の全面にＩＴＯ膜をコーティングすることによって形成した。
【０１１７】
［可視光透過率の評価］
このようにして作製した表示素子の可視光透過率を測定したところ、画素内における透明電極層７のうちのスイッチング素子５と重複しない部分の可視光透過率は約９０％であった。また、スイッチング素子５の可視光透過率は約８０％であった。全画素での平均可視光透過率は約８８％であった。
【０１１８】
［画質の評価］
表示素子の特定の画素領域内のスイッチング素子５に電圧を印加することにより、対向電極３に対する透明電極層７の電位を−３Ｖに設定した。このとき透明電極層７と電解質層２９との境界にＥＣ２が析出し、徐々に青紫色を発色した。電圧印加時間の合計が１秒になったところで表示素子の可視光透過率は約５％であった。発色した部分を顕微鏡で観察すると、電圧が印加されたスイッチング素子５を含む特定の画素の透明電極層７のみが発色しており、画像ぼけのないシャープな画質が得られた。
【０１１９】
＜検証例４＞
検証例３の表示素子とは電解質層２９の構成が異なる表示素子を作製して性能評価を行った。なお、説明の便宜上、図５に示す各要素の名称及び符号を用いる。
【０１２０】
表示基板１、スイッチング素子５、絶縁層６及び透明電極層７は、検証例１と同一のものを用いた。以下、検証例３との相違部分についてのみ説明する。
【０１２１】
［表示層の作製］
検証例３と同一のＥＣ２を含有する電解質溶液中に粒径３００μｍの白色酸化チタン粒子を５０ｗｔ％分散させて電解質層２９を作製した。
【０１２２】
［白色反射率の評価］
上述の電解質層２９の白色反射率を測定したところ、画素内における透明電極層７のうちのスイッチング素子５と重複しない部分の白色反射率は約７０％であった。また、スイッチング素子５の白色反射率は約６０％であった。全画素での平均白色反射率は約６８％であった。
【０１２３】
［画質の評価］
表示素子の特定の画素領域内のスイッチング素子５に電圧を印加することにより、対向電極３に対する透明電極層７の電位を−３Ｖに設定した。このとき透明電極層７と電解質層２９との境界にＥＣ２が析出し、徐々に青紫色を発色した。電圧印加時間の合計が１秒になったところで表示素子の白色反射率は約２％であった。発色した部分を顕微鏡で観察すると、電圧が印加されたスイッチング素子５を含む特定の画素の透明電極層７のみが発色しており、画像ぼけのないシャープな画質が得られた。
【０１２４】
以上、検証例３及び検証例４より、有機ＥＣ化合物を担持させた導電性微粒子又は半導体性微粒子を電解質層２９内の電解質材料に含有させることにより、電荷の授受が効率良く行われ、高画質で高速応答性が良好で、消費電力を低減した表示素子を作製できたことが分かった。
【０１２５】
［実施の形態３］
本実施の形態の表示装置は、実施の形態１又は実施の形態２の表示素子を重ね合わせて表示装置にしたものである。
【０１２６】
以下、図６を用いて本実施の形態の表示装置について説明する。なお、ここでは、重複説明を避けるために、表示素子についての説明は省略する。また、図中においても表示素子３０ａ、３０ｂ及び３０ｃを構成する要素のうちのＥＣ材料層（８ａ、８ｂ及び８ｃ）以外の符号は省略する。
【０１２７】
実施の形態１又は２の表示素子は、各要素を作製するための材料の選択により、表示素子をほぼ透明にすることができる。このような表示素子であれば、重ね合わせても可視光透過率を高く維持できる。
【０１２８】
図６に示すように、本実施の形態の表示装置３０は、３つの表示素子３０ａ、３０ｂ及び３０ｃを重ね合わせたものである。各表示素子３０ａ、３０ｂ及び３０ｃは、それぞれ、互いに発色が異なるＥＣ材料層８ａ、８ｂ及び８ｃを備える。
【０１２９】
このように、互いに発色の異なるＥＣ材料層８ａ〜８ｃを有する表示素子３０ａ〜３０ｃを重ね合わせれば、３色を混ぜ合わせた混色の画像を表示できる表示装置３０を作製することができる。ＥＣ材料層８ａ〜８ｃのうちの少なくとも１つが有彩色を発色するものであれば、表示装置３０はカラー画像を表示でき、特に、ＥＣ材料層８ａ〜８ｃがイエロー、マゼンタ、シアンを発色するものであれば、フルカラーの画像を表示できる表示装置３０を提供することができる。
【０１３０】
なお、表示素子３０ａ〜３０ｃ同士を重ねる際は、各表示素子３０ａ〜３０ｃの画素同士を平面視一致させる必要がある。
【０１３１】
＜変形例＞
図７に示す表示装置４０は、各表示素子４０ａ、４０ｂ及び４０ｃのスイッチング素子４５ａ、４５ｂ及び４５ｃの位置が、画素内で平面視重ならないように設定されている点が図６に示す表示装置３０と異なる。
【０１３２】
画素内の領域のうちのスイッチング素子４５ａ〜４５ｃが形成されている部分は、スイッチング素子４５ａ〜４５ｃが形成されていない部分よりも可視光透過率が低いため、図７に示すように、スイッチング素子４５ａ〜４５ｃが形成される位置が画素内で平面視重ならないようにスイッチング素子４５ａ〜４５ｃを配列することにより、表示装置全体としての可視光透過率を向上させることができる。
【０１３３】
また、図８に示すように、スイッチング素子４５ｄ、４５ｅ及び４５ｆが形成される領域をそれぞれの表示素子４０ｄ、４０ｅ及び４０ｆ内で規則性なくランダムに配置することにより、表示装置全体としての可視光透過率の均一性を向上させることができるとともに、画質をより向上させることができる。
【０１３４】
＜検証例５＞
表示素子を重ね合わせて表示装置を作製し、性能評価を行った。表示素子自体は図５に示す構造であるため、説明の便宜上、図５に示す各要素の名称及び符号を用いる。
【０１３５】
検証例３で作製した表示素子と、検証例３の表示素子におけるＥＣ２を1-(4-cyano-phenyl)-1'-(2-phosphonoethyl)-4、4'-bipyridinium dichloride（以下、ＥＣ３と略す）に置き換えた表示素子とを重ね合わせて貼り合せた。なお、このとき、２つの表示素子のＴＦＴ同士が画素内で重なるように配置した。
【０１３６】
［可視光透過率の評価］
このようにして作製した表示装置の可視光透過率を測定したところ、画素内における透明電極層７のうちのスイッチング素子５と重複しない部分の可視光透過率は約８０％であった。また、スイッチング素子５の可視光透過率は約６５％であった。全画素での平均可視光透過率は約７７％であった。
【０１３７】
［画質の評価］
表示装置に含まれる複数の画素のうちのＥＣ２を含む特定の画素領域内のスイッチング素子５に電圧を印加することにより、対向電極３に対する透明電極層７の電位を−３Ｖに設定した。このとき透明電極層７と電解質層２９との境界にＥＣ２が析出し、徐々に青紫色を発色した。
【０１３８】
また、ＥＣ３を含む特定の画素領域内のスイッチング素子５に電圧を印加することにより、対向電極３に対する透明電極層７の電位を−３Ｖに設定した。このとき透明電極層７と電解質層２９との境界にＥＣ３が析出し、徐々に緑色を発色した。青紫色と緑色が重なっている部分は混色の濃紺色になり、様々な色を表示することができた。発色した部分を顕微鏡で観察すると、電圧が印加されたスイッチング素子５を含む特定の画素の透明電極層７のみが発色しており、画像ぼけのないシャープな画質が得られた。
【０１３９】
＜検証例６＞
重ね合わせた２つの表示素子のＴＦＴ同士が同一画素内で重ならないように構成した表示装置を作製した。これ以外の構成は、検証例５と同様である。なお、表示素子自体は図５に示す構造であるため、説明の便宜上、図５に示す各要素の名称及び符号を用いる。
【０１４０】
［可視光透過率の評価］
このようにして作製した表示装置の可視光透過率を測定したところ、画素内における透明電極層７のうちのスイッチング素子５と重複しない部分の可視光透過率は約８０％であった。また、スイッチング素子５の可視光透過率は約７３％であった。全画素での平均可視光透過率は約７７％であった。
【０１４１】
全画素の平均可視光透過率は検証例５と同じであるが、画素内でＴＦＴが形成されている部分の可視光透過率と、ＴＦＴが形成されていない部分の可視光透過率との差が検証例５よりも小さいため、画素全体での可視光透過率の均一性が向上し、画質も向上した。
【０１４２】
［画質の評価］
表示装置に含まれる複数の画素のうちのＥＣ２を含む特定の画素領域内のスイッチング素子５に電圧を印加することにより、対向電極３に対する透明電極層７の電位を−３Ｖに設定した。このとき透明電極層７と電解質層２９との境界にＥＣ２が析出し、徐々に青紫色を発色した。
【０１４３】
また、ＥＣ３を含む特定の画素領域内のスイッチング素子５に電圧を印加することにより、対向電極３に対する透明電極層７の電位を−３Ｖに設定した。このとき透明電極層７と電解質層２９との境界にＥＣ３が析出し、徐々に緑色を発色した。青紫色と緑色が重なっている部分は混色の濃紺色になり、様々な色を表示することができた。発色した部分を顕微鏡で観察すると、電圧が印加されたスイッチング素子５を含む特定の画素の透明電極層７のみが発色しており、画像ぼけのないシャープな画質が得られた。
【０１４４】
以上、発色の異なる表示素子を重ね合わせることにより、高画質なカラー表示ができる表示装置を作製できることが分かった。また、表示素子同士を重ね合わせる場合は、画素内におけるＴＦＴの位置をずらすことにより、さらに高画質なカラー表示ができる表示装置を作製できることが分かった。
【０１４５】
以上、本発明の例示的な実施の形態の表示装置及びこれを用いた表示装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
本発明の表示素子及びこれを用いた表示装置は、電子ペーパや反射型ディスプレイ等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】実施の形態１の表示素子の断面構造を概略的に示す図である。
【図２】実施の形態１のスイッチング素子の回路構成図である。
【図３】実施の形態１のスイッチング素子に含まれる薄膜トランジスタの構造を表す断面図である。
【図４】実施の形態１の変形例の表示素子の断面構造を概略的に示す図である。
【図５】実施の形態２の表示素子の断面構造を概略的に示す図である。
【図６】実施の形態３の表示装置の断面構造を概略的に示す図である。
【図７】実施の形態３の変形例の表示装置の断面構造を概略的に示す図である。
【図８】実施の形態３の変形例の表示装置の断面構造を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１…表示基板、１ａ…表示面、１ｂ…内向面、２…封止部材、３…対向基板、４…対向電極、５、４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ、４５ｅ、４５ｆ…スイッチング素子、５ａ、５ｂ…ＴＦＴ、５ｃ…コンデンサ、６…絶縁層、７…透明電極層、８、８ａ、８ｂ、８ｃ…ＥＣ材料層、９…電解質層、１９、２９…電解質層、２９ａ…微粒子、３０…表示装置、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆ…表示素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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