(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素に対応する光反射画素電極がマトリクス状に複数配置されたアクティブマトリクス基板と、
複数の前記光反射画素電極に共通な透明電極を備え、前記アクティブマトリクス基板に対向する対向基板と、
前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板とに狭持され、前記光反射画素電極と前記透明電極との何れか一方との境界で着色されるエレクトロクロミック媒質とを備えるエレクトロクロミック方式の表示装置であって、
前記光反射画素電極は、前記エレクトロクロミック媒質に接触する電極露出部を除いて透明性の保護膜で覆われ、
前記電極露出部と、前記透明電極の内、前記光反射画素電極との間で発生する電流が集中する部分とを異なる面積にしたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
画素に対応する光反射画素電極がマトリクス状に複数配置されたアクティブマトリクス基板と、
複数の前記光反射画素電極に共通な透明電極を備え、前記アクティブマトリクス基板に対向する対向基板と、
前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板とに狭持され、前記光反射画素電極と前記透明電極との何れか一方との境界で着色されるエレクトロクロミック媒質とを備えるエレクトロクロミック方式の表示装置であって、
前記光反射画素電極は、前記エレクトロクロミック媒質に接触する電極露出部を除いて透明性の保護膜で覆われ、
前記電極露出部と、前記光反射画素電極を投影した前記透明電極の部分とを異なる面積にしたことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
前記光反射画素電極は、前記電極露出部に、光の強度反射率は低いが、耐腐食性が高い金属が用いられ、他の部分に、耐腐食性が低く、光の強度反射率が高い金属が用いられ、
前記他の部分を前記保護膜で覆ったことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記保護膜と前記光反射画素電極との間に、前記光反射画素電極よりも反射率が高い高反射率金属層を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表示装置。
【請求項５】
前記高反射率金属層は、少なくとも両面が保護膜により絶縁されており、
前記光反射画素電極は、前記高反射率金属層及び前記保護膜を貫通するように形成しており、
前記光反射画素電極の外周面と前記高反射率金属層の端部とが離間して形成されており、
前記光反射画素電極と前記高反射率金属層との間が電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表示装置。
【請求項６】
ｎが自然数であるとき、
前記光反射画素電極は、長辺が短辺のｎ倍である長方形状であり、
ｎ個の前記電極露出部が前記長方形状の中心線上に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか一項に記載の表示装置。
【請求項７】
請求項１又は請求項２に記載の表示装置において、
前記エレクトロクロミック媒質は、前記電極露出部との境界で前記着色されることにより明表示となり、前記透明電極の内、前記光反射画素電極に対向する部分との境界で前記着色されることにより暗表示となることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項１又は請求項２に記載の表示装置において、
前記透明電極は、互いに隣接する前記光反射画素電極の境界部に対向する部分が別の保護膜で覆われていることを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項１又は請求項２に記載の表示装置において、
前記透明電極と前記光反射画素電極との間に印加される印加電圧の極性を反転することにより、前記アクティブマトリクス基板側の着色領域と前記対向基板側の着色領域とを切り換えることを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
画素に対応する光反射画素電極がマトリクス状に複数配置されるアクティブマトリクス基板に、前記光反射画素電極に対応し、前記光反射画素電極よりも反射率が高い高反射率金属層を形成する過程と、
前記高反射率金属層に電極露出部を除いて透明性の保護膜を覆う過程と、
複数の前記光反射画素電極に共通な透明電極を備えた対向基板と前記アクティブマトリクス基板との間に前記エレクトロクロミック媒質を備える過程と
を備える表示装置の製造方法であって、
前記電極露出部と、前記透明電極の内、前記光反射画素電極との間で発生する電流が集中する部分とを異なる面積にし、
前記電極露出部に無電解メッキを用いてエレクトロクロミック媒質に接触する接触層を形成する過程を備えたことを特徴とする表示装置の製造方法。
【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媒質を用いたマトリックス式の表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロクロミック媒質とは、電気化学的な酸化還元反応により析出、溶解、変色、あるいは着色する着色用物質のことであり、この媒質を用いたマトリックス式の表示装置が開示されている（特許文献１）。この表示装置は、エレクトロクロミック媒質である着色用物質及び電解質が観測者側の透明電極と基板側の金属電極との間に画素毎に設けられ、透明電極における着色用物質の着色状態により暗表示を行い、前記着色用物質の消色状態において電解質中の白色粒子による反射光（散乱光）により明表示を行っている。
【特許文献１】特開２００２−２５８３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、この表示装置は白色粒子による反射光によって明表示を行っているため、入射光量と反射光量との比である反射率を高くするためには白色層（エレクトロクロミック媒質が含まれる層）の十分な厚み(数１０μm)が必要である。このため画素ピッチが白色層の厚みと同等の高精細表示をしようとした場合、画素ピッチと厚みのアスペクト比が不十分であるため画素境界がぼやけてしまう問題があり、構造的に高精細表示が困難である。
そこで、本発明は、エレクトロクロミック媒質が含まれる層の厚さを低減することができる表示装置及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するため本発明は、画素に対応する光反射画素電極がマトリクス状に複数配置されたアクティブマトリクス基板と、複数の前記光反射画素電極に共通な透明電極を備え、前記アクティブマトリクス基板に対向する対向基板と、前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板とに狭持され、前記光反射画素電極と前記透明電極との何れか一方との境界で着色されるエレクトロクロミック媒質とを備えるエレクトロクロミック方式の表示装置であって、前記光反射画素電極は、前記エレクトロクロミック媒質に接触する電極露出部を除いて透明性の保護膜で覆われ、前記電極露出部と、前記透明電極の内、前記光反射画素電極との間で発生する電流が集中する部分とを異なる面積にしたことを特徴とする。
【０００５】
複数の光反射画素電極に共通な透明電極と前記光反射画素電極との間で電流が流れ、透明電極の表面では、光反射画素電極を投影した部分に、特に、電流が集中する。そのため、電流の方向を選定すれば、電流が集中する部分とエレクトロクロミック媒質との境界で電気化学的反応が生じ、光反射画素電極に対応する部分が着色領域となる。また、電流の方向を反対にしても、光反射画素電極の全領域に電流が流れることになる。しかし、光反射画素電極は電極露出部を除いて透明性の保護膜で覆われているので、電極露出部とエレクトロクロミック媒質との間でのみ電気化学的反応が生じ、電極露出部との境界が着色領域となる。
【０００６】
ここで、光反射画素電極に用いられる金属の強度反射率で、表示装置に入射する光が反射するので、エレクトロミック媒質の厚さを薄くして、散乱光を少なくしても必要な反射光量が得られる。一方、透明電極の内、光反射画素電極に対応し電流が集中する部分との境界を着色すれば、光反射画素電極を反射した反射光が遮光される。特に、光反射画素電極に強度反射率の高い金属を用いれば、表示装置に入射する入射光量と反射光量との比である反射率が高くなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、エレクトロミック媒質が含まれる層の厚さを低減することができる表示装置及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１実施形態）
以下、図１を用いて本実施形態の表示装置を説明する。
図１（ａ）に本実施形態の表示装置の平面図を示し、図１（ｂ）に図１（ａ）のＡ−Ａ’部の断面図を示す。本実施形態の表示装置は、行方向及び列方向のマトリクス状に画素が形成されたアクティブマトリクス基板１０１と、背面基板であるアクティブマトリクス基板１０１に平行に対向する透明な対向基板１０６と、アクティブマトリクス基板１０１と対向基板１０６とで挟持されたエレクトロクロミック媒質１０５とを主要部とする。なお、以下の説明において「上、下」とは、図面を基準にした表現であり、図の表し方によっては上下が逆になったり、左右に表現されたりする。
【０００９】
アクティブマトリクス基板１０１には、明表示と暗表示とが切り替わる領域の最小単位である画素に対応し、長辺が短辺の約３倍の大きさの長方形状の複数の画素電極１０２が離隔して形成されている。ここで、画素電極１０２は、高い強度反射率の金属材料、例えばアルミニウム金属ないしはアルミニウムを主成分とする合金によって形成されており、反射ミラーとしても機能する。また、この反射ミラーは可視光全域で略均一な強度反射率を有することが望ましい。また、画素電極１０２の中心線上の３箇所の正方形状の電極露出部１０３を除いて、隣接する画素電極１０２とを跨ぐように画素電極１０２の表面に透明な保護膜１０４が形成されている。言い換えると、画素電極１０２は長辺が短辺のｎ倍である長方形状であり、ｎ個の電極露出部１０３がこの長方形状の中心線上に設けられている。
【００１０】
一方、対向基板１０６は、透明な石英ガラス板、白板ガラス板などのガラス基板が用いられる。対向基板１０６の表面には、画素電極１０２に対向する部分にＲ，Ｇ，Ｂの各波長を透過する３種類のカラーフィルタ１０８が設けられ、ＩＴＯ等の透明導電膜によって、複数の画素電極１０２に共通する共通電極（透明電極）１０７が積層されている。ここで、３枚のカラーフィルタの幅を合わせた長さが、画素電極１０２の長辺の長さに対応している。なお、図１（ｂ）において画素毎に設けられている薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、信号配線、走査配線などは後述する。
【００１１】
エレクトロクロミック媒質１０５の例としては、ビスマスイオン等の金属イオンを画素電極１０２あるいは共通電極１０７との境界で電気化学的に酸化還元することにより消発色させる材料を使用することができる。また、符号１０９，１１０については後述する。
【００１２】
また、図２は図１の構成の変形例を示している。電極露出部１１１を除いて、画素の境界部の共通電極１０７上のアクティブマトリクス基板１０１側に保護膜１１２を設けている。この保護膜１１２を設けた目的は、電極露出部１１１を設けることにより着色される画素間の境界をより明確に区別するためである。
【００１３】
本実施形態の表示装置は、画素電極１０２と共通電極１０７との間に印加される印加電圧の極性を切り換えることにより暗表示と明表示とを切り換えている。
透明電極である共通電極１０７と画素電極１０２との間で電流が流れ、共通電極１０７の表面では、特に、画素電極１０２を投影した部分に電流が集中する。そのため、電流が集中する部分とエレクトロクロミック媒質１０５との境界で電気化学的反応が生じ、画素電極１０２に対応する部分が着色される。また、印加電圧の極性を反対にしても、画素電極１０２の全体に電流が流れることになる。しかし、画素電極１０２は電極露出部１０３を除いて透明性の保護膜１０４で覆われているので、電極露出部１０３とエレクトロクロミック媒質１０５との間でのみ電気化学的反応が生じ、電極露出部１０３との境界が着色される。また、共通電極１０７の中で画素電極１０２の大きさに対応して電流が集中する部分のエレクトロクロミック媒質１０５との境界が着色領域１１０であり、電極露出部１０３とエレクトロクロミック媒質１０５との境界が着色領域１０９である。
【００１４】
図１、図２からも明らかなように、アクティブマトリクス基板１０１側の着色領域１０９の面積と対向基板１０６側の着色領域１１０の面積とは大きく異なっており、着色領域１１０は画素のほぼ全域を覆っているのに対し、着色領域１０９は電極露出部１０３に限られる。対向基板１０６側において画素のほぼ全域を覆って着色(着色領域１１０が着色)している状態が観測者側から見て暗表示状態である。一方、アクティブマトリクス基板１０１側において電極露出部１０３を覆って着色(着色領域１０９が着色)している状態が観測者側から見て明表示状態である。
【００１５】
明表示状態が明るく見える理由は、着色領域１０９が画素の一部である電極露出部１０３のみに限られており、それ以外の領域においてエレクトロクロミック媒質１０５により外光が後方散乱されて観測者から見て明表示となると同時に、エレクトロクロミック媒質１０５に前方散乱された外光は保護膜１０４に覆われた画素電極１０２によって反射された後、観測者に視認されるからである。また、アクティブマトリクス基板１０１側において着色する場合においては、画素全体を着色領域とするのではなく、一部のみを着色しているため、保護膜１０４に覆われた画素電極１０２は反射ミラーとして機能し、エレクトロクロミック媒質１０５の厚みが薄く十分な後方散乱が得られなくても外光を効率よく反射することができる。
【００１６】
以上説明したように、本実施形態によれば、エレクトロクロミック媒質１０５の厚みを画素ピッチに比べて十分薄くすることが可能となり、隣接する画素電極１０２との中心間隔である画素ピッチを小さくした所謂高精細表示を実現した場合においても、画素の境界がぼやけてしまうなどの問題が発生し辛くなり、良好な高精細表示が可能となる。すなわち、エレクトロクロミック媒質の厚み寸法が画素ピッチに比べて小さくても明るい表示が可能であるため、電子ぺ一パの重要な性能である高精細表示が可能な表示装置を実現することができる。
【００１７】
（第２実施形態）
第１実施形態は、光の強度反射率の高い金属を画素電極１０２として用いて、電極露出部１０３以外の部分を保護膜１０４で覆ったが、光の強度反射率が低くても耐食性（腐食性）が高い金属を接触層としてアクティブマトリクス基板１０１に形成し、強度反射率が高い金属を反射電極として接触層の上に積層し、その反射電極の表面に保護膜１０４を積層することによって、エレクトロクロミック媒質１０５の腐食から保護することができる。以下、これを第２実施形態として説明する。なお、第１実施形態と共通する部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００１８】
図３に第２実施形態の表示装置の断面図を示す。
本実施形態の電極露出部１０３は、接触層１２０及び反射電極１１３の層が積層されたアクティブマトリクス基板１０１に対して、反射電極１１３の一部をエッチングにより除去し、下層の接触層１２０の一部を露出することによって形成される。さらに、保護膜１０４によって、接触層１２０の露出部（電極露出部１０３）を除き、反射電極１１３が端面を含めて覆われている。言い換えれば、第１実施形態との相違点は、画素を構成する電極が反射機能を備えた反射電極１１３を構成する材料と、エレクトロクロミック媒質１０５と接する接触層１２０の材料との少なくとも２種の材料の積層により構成されていることである。また、画素電極に対応する接触層１２０と保護膜１０４との間に高反射率金属層である反射電極１１３が設けられているといえる。なお、対向基板１０６側の構成は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００１９】
本実施形態の利点は、反射機能を備えた反射電極１１３の材料と、エレクトロクロミック媒質１０５と接する電極露出部１０３を構成する接触層１２０の材料とをそれぞれ異なる材料にできる点である。言い換えれば、各材料の担当する機能が分離されているので、接触層１２０の材料としては、その材料の反射性能を気にせず、エレクトロクロミック媒質１０５との接触に起因する腐食が発生し難い材料を選択することができる。耐食性の高い材料の例としては、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、チタン、モリブデン、クロム、タングステン、ニッケルなどの単体金属又はこれらの合金、あるいは、インジウム−錫酸化物、インジウム−亜鉛酸化物に代表される酸化物導電体等が挙げられる。一方、反射電極１１３は保護膜１０４により保護されエレクトロクロミック媒質１０５とは接触しない構造を取っているので、エレクトロクロミック媒質１０５との接触に起因する腐食の間題を考慮する必要がなく、反射性能を重視した材料を選択することができる。反射電極１１３の材料の候補としては、アルミニウム、銀等の可視光の反射率が高い金属ないし合金が適当である。
【００２０】
（第３実施形態）
第１実施形態は、画素電極１０２の一部を電極露出部１０３としてエレクトロクロミック媒質１０５に接触させたが、無電解メッキを用いることによって、直接的な接触を回避することができる。以下、これを第３実施形態として説明する。なお。第１実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
図４に第３実施形態の表示装置の断面図を示す。接触層１２１を堆積したアクティブマトリクス基板１０１の電極露出部１０３に無電解メッキを施している。そして、電極露出部１０３を回避して保護膜１０４が形成されている。接触層１２１を構成する材料としては、エレクトロクロミック媒質１０５による腐食の問題が発生し難い材料を選択すればよく、具体的には銅、ニッケル、クロムが好ましい。無電解メッキを施すことによって、コストが高いフォトリソグラフィ工程を一段階削減することができる。なお、対向基板１０６側の構成は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００２１】
この表示装置の製造方法は、アクティブマトリクス基板１０１に、光を反射する高反射率金属層である画素電極１０２を形成し、画素電極１０２（高反射率金属層）に電極露出部１０３を除いて透明性の保護膜１０４を覆い、電極露出部１０３に無電解メッキを用いてエレクトロクロミック媒質１０５に接触する接触層１２１を形成し、複数の画素電極１０２に共通で、透明な共通電極１０７を備えた対向基板とアクティブマトリクス基板１０１との間にエレクトロクロミック媒質１０５を備えることにより行われる。また、電極露出部１０３と、共通電極１０７の内、画素電極１０２との間で発生する電流が集中する部分とを異なる面積にする点は前記各実施形態と同様である。
【００２２】
（第４実施形態）
前記各実施形態は、電極露出部１０３と画素電極１０２あるいは反射電極１１３とが電気的に接続されていたが、これらを電気的に絶縁することもできる。以下、これを第４実施形態として説明する。
図５に第４実施形態の表示装置の断面図を示す。反射層１２４のスルーホール部１２４ｈを通じて、下層配線層１２３と画素電極１２２とを接続する構成をとっている。すなわち、反射機能を有する反射層１２４と電極露出部１０３を備えた画素電極１２２とが電気的に分離されている。
【００２３】
画素電極１２２を構成する材料としては反射性能を気にせず、エレクトロクロミック媒質１０５による腐食の問題が発生し難い材料を選択すればよい。また、反射層１２４は保護膜１０４によりエレクトロクロミック媒質１０５と分離されているので、エレクトロクロミック媒質１０５との接触に起因する腐食の問題を考慮する必要がなく、反射性能を重視した材料を選択することができる。
【００２４】
（駆動回路）
図６は、前記各実施形態の表示装置を駆動する駆動回路２００の構成図である。
ゲート端がゲート線２４０により共通にされ、ドレイン端がドレイン線２３０により共通にされた複数の薄膜トランジスタ２５０がマトリックス状に組み合わせている。各薄膜トランジスタ２５０のソース端が画素電極１０２及び共通電極１０７（図１等参照）からなる画素セル２６０を介して接地されている。そして、ドライバ回路２１０が複数のドレイン線２３０を駆動し、ドライバ回路２２０が複数のゲート線２４０を駆動している。これにより、薄膜トランジスタ２５０が画素セル２６０を制御して画像を表示している。また、各画素に印加する電圧の極性を変えるため、ドライバ回路２２０の出力電圧の極性が変化するように構成されている。
【００２５】
（変形例）
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
（１）前記各実施形態は、明表示と暗表示のみで、階調表示を行わなかったが、面積階調によって中間調の表示を行うことができる。例えば、画素電極１０２を行又は列方向に分割した構造とすることで実現できる。この場合、画素電極１０２を等しい幅で分割してもよいが、異なる幅で分割してもよい。例えば、反射面を４等分割する場合、各反射面の減光量は全て１／４のため、画素全体の減光量は０、１／４、１／２、３／４、１の５段階に階調できる。また、４反射面の分割幅を１：２：４（２の２乗）：８（２の３乗）とすると、４反射面の減光量は１／１５、２／１５、４／１５、８／１５となり、０、１／１５・・・１４／１５、１の１６段階の階調表示が可能となり好適である。このように、反射面を不等間隔幅でＮ個に分割すると２のＮ乗の階調表示が可能となる。
【００２６】
（２）前記各実施形態は、対向基板１０６に透明なガラス基板を用いたが、これに限定されず、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどのエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、酢酸セルロースなどのセルロースエステル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンーコヘキサフルオロプロピレンなどのフッ素ポリマー、ポリオキシメチレンなどのポリエーテル、ポリアセタール、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、メチルペンテンポリマーなどのポリオレフィン、及びポリイミド−アミドやポリエーテルイミドなどのポリイミドを例として挙げることができる。これら合成樹脂を支持体として用いる場合には、容易に曲がらないような剛性基板状にすることも可能であるが、可とう性を持ったフィルム状の構造体とすることも可能である。
【００２７】
（３）前記各実施形態は、透明導電膜にＩＴＯを用いたが、これに限定されず、Ｉｎ2Ｏ3とＳｎＯ2の混合物、いわゆるＩＴＯ膜やＳｎＯ2またはＩｎ2Ｏ3をコーティングした膜を用いることができる。更に、これらＩＴＯ膜やＳｎＯ2またはＩｎ2Ｏ3をコーティングした膜にＳｎやＳｂをドーピングしたものでも良く、ＭｇＯやＺｎＯなどを用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、紙のような見栄えの表示が可能なディスプレイである電子ぺ一パを実現する技術であり、電子化されたドキュメントを閲覧するための表示装置を構成する上での重要な発明である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施形態の平面図及び断面図である。
【図２】第１実施形態の変形例を示す図である。
【図３】第２実施形態の断面図である。
【図４】第３実施形態の断面図である。
【図５】第４実施形態の断面図である。
【図６】表示装置を駆動する駆動回路の構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０１  アクティブマトリクス基板
１０２  画素電極
１０３  電極露出部
１０４  保護膜
１０５  エレクトロクロミック媒質
１０６  対向基板
１０７  共通電極（透明電極）
１０８  カラーフィルタ
１０９  着色領域
１１０  着色領域
１１１  電極露出部
１１２  保護膜
１１３  反射電極
１２０  接触層
１２１  接触層
１２２  画素電極
１２３  下層配線層
２００  駆動回路
２１０，２２０  ドライバ回路
２３０  ドレイン線
２４０  ゲート線
２５０  薄膜トランジスタ
２６０  画素セル
【図１】
0004751112.tif 000002
【図２】
0004751112.tif 000003
【図３】
0004751112.tif 000004
【図４】
0004751112.tif 000005
【図５】
0004751112.tif 000006
【図６】
0004751112.tif 000007