JP2004279628A

JP2004279628A - 電気化学表示装置

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Publication number: JP2004279628A
Application number: JP2003069374A
Authority: JP
Inventors: Akio Machida; 暁夫町田; Hiroyuki Mihashi; 裕之三橋
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】画像を高精細に表示することができ、更に、消費電力を削減することができる電気化学表示装置を提供する。
【解決手段】表示基板１１の全面に形成された第１電極１２と、駆動基板１３にマトリクス状に形成された第２電極１４とが電解質１５を介して対向配置されている。第２電極１４の幅Ｗは数８に示した範囲内とされている。これにより白黒表示がはっきりした高精細の画像が得られる。また、第１電極１２と第２電極１４との間隔は１００μｍ未満であることが好ましく、更には６２μｍ未満であればより好ましい。これにより、消費電力が削減され、かつ滲みが小さくなる。
【数８】

【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１電極と第２電極とが電解質を介して対向配置され、その対向領域に対応して複数の画素を有する電気化学表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ネットワークの普及につれ、従来印刷物として配布されていた文書類が、いわゆる電子書類で配信されるようになってきた。更に、書籍や雑誌などもいわゆる電子出版の形で提供される場合が多くなりつつある。これらの情報を閲覧するために、従来より、コンピュータのＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ−ＲａｙＴｕｂｅ；ブラウン管）または液晶ディスプレイが用いられている。
【０００３】
しかし、これら発光型のディスプレイでは、人間工学的理由から疲労が著しく、長時間の読書には耐えられないことが指摘されている。また、読む場所がコンピュータの設置場所に限られるという難点もある。
【０００４】
最近では、ノート型コンピュータの普及により、携帯型のディスプレイとして使えるものもあるが、それらは主にバックライトによる発光型であることに加えて消費電力との関係で、これも数時間以上の読書に用いることが難しい。また、反射型液晶ディスプレイも開発され、これによれば低消費電力で駆動することができるが、液晶の無表示（白色表示）における反射率は３０％であり、紙への印刷物に比べ著しく視認性が悪く、疲労が生じやすく、これも長時間の読書に耐えるものではない。
【０００５】
これらの問題点を解決するために、最近、主に電気泳動法により着色粒子を電極間で移動させるか、あるいは二色性を有する粒子を電場で回転させることにより着色させたディスプレイが開発されつつある。しかし、このディスプレイでは、粒子間の隙間が光を吸収し、その結果としてコントラストが悪くなり、また駆動する電圧を１００Ｖ以上にしなければ実用上の書き込み速度（１秒以内）が得られないという難点がある。
【０００６】
一方、電圧の印加により色が変化することを利用したエレクトロクロミック表示装置（ＥｌｅｃｔｒｏＣｈｒｏｍｉｃＤｉｓｐｌａｙ；ＥＣＤ）も開発されている。このようなエレクトロクロミック表示装置としては、例えば、Ｈ^＋などのイオンが入ることにより透明から青色に変化する酸化タングステン（ＷＯ_３）、または、酸化あるいは還元により発色する有機材料を用いたものが知られている。これらは、コントラストの高さという点では上記電気泳動方式のものなどに比べて優れているが、黒色の品位が悪い他、マトリクス駆動の必要性がない調光ガラスあるいは時計用ディスプレイの用途として開発が進められているため、現状では、ペーパーライクディスプレイ、あるいは電子ペーパーなどのマトリクス駆動の表示装置用には用いることは難しい。なお、マトリクス駆動のもの（特許文献１参照）も知られるが、駆動素子は液晶表示装置との組み合わせでその一部を構成するに過ぎない。
【０００７】
更に、有機材料は、一般的に、耐光性に乏しいので、用途上太陽光や室内光などの光に晒され続けることになる電子ペーパーに用いた場合、長時間使用すると褪色して黒色濃度が低下するという問題が生ずる。
【０００８】
そこで、金属イオンを含む白く着色した電解質を介して電極を対向配置し、表示側の電極に金属を析出させることにより画像の書き込みを行い、その析出させた金属を電解質に溶解させることにより画像の消去を行うエレクトロデポジション型表示装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。これによれば、マトリクス駆動が容易であり、かつコントラストおよび黒色濃度を高くすることが可能となる。
【０００９】
【特許文献１】
特公平４−７３７６４号公報
【特許文献２】
特開２００２−２５８３２７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このエレクトロデポジション型表示装置は、電気化学反応を利用して電流駆動するので、１画素（ピクセル）の表示に必要な最低電荷密度は、使用温度および材料により決まってしまい、ある程度以上は減らすことができない。よって、駆動時に印加する電圧次第では消費電力の削減が難しい。更に、表示側の１つの電極を、対向する２以上の電極に対して配置した場合、表示側の電極には反対側の電極と対向している領域のみならず、反対側の電極と対向していない領域にも電流が流れ込み金属が析出してしまうので、画像に滲みが生じ、高精細な表示の妨げとなる。
【００１１】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、画像を高精細に表示することができ、更に、消費電力を削減することができる電気化学表示装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による電気化学表示装置は、第１電極と第２電極とが電解質を介して対向配置され、その対向領域に対応して複数の画素を有し、第１電極の側から画像を視認可能なものであって、第２電極の幅をＷμｍ、第１電極と前記第２電極との間隔をＸμｍ、１μｍ当たりの画素数を１／Ｙとすると、第２電極の幅Ｗは数２に示した範囲内のものである。
【００１３】
【数２】

【００１４】
本発明による電気化学表示装置では、第１電極と第２電極との間隔が数２に示した範囲内とされているので、白黒表示がはっきりした高精細の画像が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態に係る電気化学表示装置の要部の構成を表すものである。この電気化学表示装置は、表示基板１１の全面に形成された第１電極１２と、駆動基板１３にマトリクス状に形成された複数の第２電極１４とが電解質１５およびスペーサービーズ１６を介して対向配置されたものである。すなわち、１つの第１電極１２に対して、２以上の第２電極１４が対向するように配置されている。なお、図示しないが、表示基板１１，電解質１５および駆動基板１３の側面は、樹脂などよりなる封止部材により封止されている。
【００１７】
表示基板１１は、透明性を有する材料、具体的には、石英ガラスなどにより構成されている。また、この他にも、例えば、合成樹脂、具体的には、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あるいはポリカーボネートなどのエステル、または、酢酸セルロースなどのセルロースエステル、または、ポリフッ化ビニリデンあるいはポリテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体などのフッ素ポリマー、または、ポリオキシメチレンなどのポリエーテル、または、ポリアセタール，ポリスチレン，ポリエチレン，ポリプロピレンあるいはメチルペンテンポリマーなどのポリオレフィン、または、ポリアミドイミドあるいはポリエーテルイミドなどのポリイミド、または、ポリアミドにより構成してもよい。これら合成樹脂は、容易に曲がらないような剛性基板状であってもよく、また、可とう性を有するフィルム状の構造体であってもよい。
【００１８】
第１電極１２は、画素として表示する後述の金属を析出させる析出基板として機能するものであり、例えば、透明導電性膜により構成されている。具体的には、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、あるいはスズ（Ｓｎ）とインジウム（Ｉｎ）との酸化物であるＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎｏｘｉｄｅ）、または、これらにスズあるいはアンチモン（Ｓｂ）などをドーピングしたものにより構成されることが好ましい。また、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）あるいは酸化亜鉛（ＺｎＯ）などにより構成してもよい。
【００１９】
駆動基板１３は、透明であっても、透明でなくてもよく、例えば、石英ガラス、白板ガラスあるいはセラミックスにより構成することができる。また、この他にも、表示基板１１で説明した合成樹脂により構成するようにしてもよい。なお、この駆動基板１３には、第２電極１４への通電を制御するためのＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；薄膜トランジスタ）が第２電極１４にそれぞれ対応して形成されていてもよい。
【００２０】
第２電極１４は、電気化学的に安定な金属により構成されていることが好ましく、中でも、金（Ａｕ），白金（Ｐｔ），クロム（Ｃｒ），アルミニウム（Ａｌ），コバルト（Ｃｏ），パラジウム（Ｐｄ），ビスマス（Ｂｉ）および銀（Ａｇ）からなる群のうちの少なくとも１種により構成されることが好ましい。また、析出させる金属と同じ金属により構成するようにすれば、電気化学的により安定な電極反応を実現できるのでより好ましい。この他にも、主反応に用いる金属を予めあるいは随時十分に補うことができれば、カーボンにより構成するようにしてもよい。カーボンを使用することで、第２電極１４の低価格化を図ることができるからである。
【００２１】
電解質１５は、例えば、溶媒と、酸化還元反応により析出および溶解する析出溶解材料とを含んでいる。溶媒としては、例えば、水、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、あるいはこれらの混合物などの親水性を有するもの、または、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチレンカーボネート、アセトニトリル、スルホラン、ジメトキシエタン、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドンあるいはこれらの混合物などの疎水性を有するものが挙げられる。
【００２２】
析出溶解材料は、析出した状態と溶解した状態とで色が変化することを利用して画素の表示を可能にするためのものである。析出溶解材料としては、還元により金属として析出する金属イオンが挙げられる。金属イオンとしては、特に限定されるものではないが、例えば、ビスマスイオン，銅イオン，銀イオン，ナトリウムイオン，リチウムイオン，鉄イオン，クロムイオン，ニッケルイオンあるいはカドミウムイオンが挙げられる。その中でも特に好ましい金属イオンはビスマスイオンあるいは銀イオンであり、更に好ましいのは銀イオンである。ビスマスイオンおよび銀イオンは、可逆的な反応を容易に進めることができると共に、析出時の変色度が高く、特に、銀イオンはイオン価数が通常１であるので、イオン価数が通常３であるビスマスイオンに比べて、１原子を還元させて金属にするのに必要な電荷量が３分の１となるからである。金属イオンは、例えば、金属塩として溶媒に添加されている。金属塩としては、銀塩であれば、例えば、硝酸銀、ホウフッ化銀、ハロゲン化銀、過塩素酸銀、シアン化銀あるいはチオシアン化銀が挙げられる。金属塩には、いずれか１種を用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２３】
電解質１５は、また、必要に応じて支持電解質塩と着色剤と各種添加剤とを含んでいてもよい。
【００２４】
支持電解質塩は、電解質１５のイオン伝導性を高めることにより、析出溶解材料の析出溶解反応がより効果的に、かつ安定して行われるようにするためのものである。支持電解質塩としては、例えば、ＬｉＣｌ，ＬｉＢｒ，ＬｉＩ，ＬｉＢＦ_４，ＬｉＣｌＯ_４，ＬｉＰＦ_６あるいはＬｉＣＦ_３ＳＯ_３などのリチウム塩、または、ＫＣｌ，ＫＩあるいはＫＢｒなどのカリウム塩、または、ＮａＣｌ，ＮａＩあるいはＮａＢｒなどのナトリウム塩、または、ホウフッ化テトラエチルアンモニウム塩，過塩素酸テトラエチルアンモニウム塩，ホウフッ化テトラブチルアンモニウム塩，過塩素酸テトラブチルアンモニウム塩あるいはテトラブチルアンモニウムハライド塩などのテトラアルキル四級アンモニウム塩が挙げられる。支持電解質塩にはいずれか１種を用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２５】
着色剤は、コントラストを向上させるためのものである。着色剤としては、例えば、無機顔料あるいは有機顔料が挙げられ、これらを単独で用いてもよく、混合して用いてもよい。例えば、銀のように金属の発色が黒色の場合には、白色の隠蔽性の高い材料が好ましい。このような材料として、例えば、二酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウムあるいは酸化アルミニウムなどの無機粒子を使用することができる。また、色素を用いることもできる。色素としては、油溶性染料を用いることが好ましい。
【００２６】
添加剤としては、アニオン種に起因した副反応を抑制するための還元剤または酸化剤のいずれか１種または２種以上を混合して含んでいることが好ましい。アニオン種に起因した副反応を防止し、所望の発色以外の発色が生じることを防止するためである。
【００２７】
なお、この電解質１５は、これら液状の溶媒，析出溶解材料および添加剤などからなる液状のいわゆる電解液とされていてもよいが、更に、これらを保持する高分子化合物を含み、ゲル状とされていてもよい。ゲル状とする場合、単層により構成してもよいが、複数層により構成してもよい。複数層にする場合、着色剤は複数層に含有させる必要はなく、少なくとも１層に含有させるようにすればよい。
【００２８】
高分子化合物としては、主骨格単位、もしくは側鎖単位、もしくはその両方に、アルキレンオキサイド、アルキレンイミン、アルキレンスルフィドの繰り返し単位を有するもの、または、これらの異なる単位を複数含む共重合物、または、ポリメチルメタクリレート誘導体、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリルあるいはポリカーボネート誘導体が挙げられる。高分子化合物には、いずれか１種を用いてもよいが、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２９】
スペーサービーズ１６は、第１電極１２と第２電極１４との位置関係を保持するものであり、例えば、絶縁性のプラスチックにより構成されている。
【００３０】
また、この電気化学表示装置では、第２電極１４の幅Ｗ（μｍ）が、第１電極１２と第２電極１４との間隔（以下、電極間隔という。）をＸ（μｍ）、１μｍ当たりの画素数を１／Ｙ、すなわち画素の幅をＹ（μｍ）とすると、数３に示した範囲内とされている。これにより、白黒表示をはっきりさせ高精細の画像を得ることができるからである。なお、第２電極１４の幅Ｗとは、１つの第１電極１２に対して複数の第２の電極１４が配置されている方向における１つの第２電極１４の長さを意味する。すなわち、この電気化学表示装置では、第２電極１４の縦および横のそれぞれの長さである。
【００３１】
【数３】

【００３２】
また、電極間隔Ｘは狭い方が好ましい。消費電力を削減しかつ滲みを小さくすることができるからである。特に、電極間隔Ｘは１００μｍ未満であることが好ましく、６２μｍ未満であればより好ましい。解像度が１５０ｐｐｉ（ｐｉｘｅｌｐｅｒｉｎｃｈ）以上の高精細な表示を得ることができるからである。
【００３３】
なお、これら第２電極１４の幅Ｗおよび電極間隔Ｘの好ましい範囲は、以下に説明するシミュレーションの結果により得られたものである。
【００３４】
シミュレーションに際しては、第１電極をＩＴＯにより構成し、第２電極を銀により構成し、析出溶解材料として銀イオンを用いた電気化学表示装置を想定し、回路シミュレーターＢ２ＳＰＩＣＥＡ／Ｄ２０００（ベージュ・バッグ・ソフトウェア（ＢｅｉｇｅＢａｇＳｏｆｔｗａｒｅ）社製）を用いて、図１に示した構造の等価回路を作成した。
【００３５】
電解質１５は電解質１５の体積抵抗を格子状に組み合わせた抵抗体として、また、第１電極１２と電解質１５との界面での銀イオンの反応は電圧スイッチとキャパシタで組み込んで、電極の各微小エリアに組み込んだ電流計で電流値をモニターする形にした。その際、計算においては、実験結果を参考とし、第１電極１２と電解質１５との界面に０．５Ｖの閾値電位差以上が印加されると通電し銀が析出するとした電圧スイッチを用いた。なお、この閾値電圧は、電解質１５の材料によって異なることがあるがここでは一般的な値とした。また、電解質１５の体積抵抗は、実際に電気化学表示装置を作製した条件で等価回路を作成して、流れる電流量を合わせ込んで見積もった。
【００３６】
なお、第２電極１４への通電を制御するＴＦＴを考慮するか否かについては、ＴＦＴの一般的なオン抵抗、オフ抵抗および容量を計算に入れた等価回路と、それらを全く計算に入れない等価回路とについて、それぞれ第２電極１４の中心からの距離に対する書き込み電荷量を計算し、検討した。その結果、ＴＦＴを考慮した場合には、ＴＦＴのオン抵抗、オフ抵抗および容量が大きいために、計算上はオン抵抗分の駆動電圧を上げる必要が出るものの、プロファイルの挙動そのものは、電圧でシフトさせてしまえば、図２に示したように、ＴＦＴを考慮しない場合と全く変わらなかった。よって、シミュレーションに際しては、閾値電圧と駆動電圧との関係を分かりやすくするために、ＴＦＴは考慮しないこととした。
【００３７】
図３および図４は、通電された第２電極１４の中心からの距離と、書き込み電荷量とを電極間隔Ｘを変えてシミュレーションした結果をそれぞれ表すものである。シミュレーションに際し、書き込み時間は１００ｍｓ、第２電極１４は１３０μｍ角、第２電極間距離は４０μｍとし、解像度を１５０ｐｐｉ、すなわち、画素の幅Ｙを約１７０μｍとした。図３は、駆動電圧を２Ｖとした場合を表し、図４は、最大書き込み電荷量が同じくなるように駆動電圧を変えた場合を表している。最大書き込み電荷量は、電極間隔Ｘを１００μｍ、書き込み時間を１００ｍｓ、駆動電圧を２Ｖとした場合に安定な黒白表示の繰り返しが可能であったので、この場合に合わせた。また、図３および図４において、ＯＤ１は反射率が真っ黒と認識される１０％以下となる電荷量を表し、Ｒ５０は反射率が、真っ白と認識される反射率と真っ黒と認識される反射率との中心値となる電荷量を表している。これらＯＤ１およびＲ５０は実験結果をもとに規定した値であり、書き込み電荷量がＲ５０を越える領域を黒表示と判断することとした。
【００３８】
図３から、同じ電圧で同じ時間内に書き込まれる電荷量は電極間隔Ｘが短いほど多いことがわかる。すなわち、駆動時間中の反応が理想的に一定で変わらない場合、電極間隔Ｘが短いほど低い電圧で速く書き込まれることが分かる。また、２Ｖの電圧で書き込んだ場合は、電極間隔Ｘによらず、隣の画素との境界における書き込み電荷量がＲ５０を越えているので、隣の画素まで滲んで見えることが分かる。
【００３９】
一方、図４から、電極間隔Ｘが１００μｍ、６０μｍ、３０μｍと狭くなるほど黒表示の幅は、画素の幅Ｙ＝１７０μｍに対して３００μｍ、２２４μｍ、１７６μｍと徐々に小さくなり、隣の画素への滲みが小さくなることが分かる。必要な駆動電圧も小さくなることから、電極間隔Ｘを狭くすることは滲みを低減するだけでなく、消費電力の削減にも関わることが分かる。また、同じ理由から、高い電圧では短い時間で同じ量の電荷を流し込むことが可能となるので、駆動時間の高速化にも有利であることが分かる。
【００４０】
図５は、通電された第２電極１４の幅Ｗを変えてシミュレーションした結果をそれぞれ表すものである。シミュレーションに際し、解像度は１５０ｐｐｉすなわち、画素の幅Ｙを約１７０μｍとし、第２電極１４は画素の中心に配置して、その大きさは図６に示したように２０μｍ角、５０μｍ角、１００μｍ角、１３０μｍ角、１５０μｍ角とした。
【００４１】
図５から分かるように、第２電極１４の幅Ｗが小さいほど隣の画素の滲みは少ないが、第２電極１４の幅Ｗが５０μｍ以下では、黒表示部分が画素の幅Ｙの半分にも満たなく、表示特性として十分ではない。従って、解像度が１５０ｐｐｉにおいて電極間隔Ｘを３０μｍとする場合には、第２電極１４の幅Ｗは１００μｍ以上であることが望ましく、１３０μｍ以上であれば更に望ましいことが分かる。また、１５０μｍとしても滲みの広がりの影響はそれ程感じられない。よって、両側黒表示による滲みの影響を評価した結果で問題がなければ、電極の面積は大きいほど画素の表示は綺麗に駆動電圧も低くすることができると分かる。
【００４２】
図７および図８は、両隣の第２電極１４に通電し、真ん中の第２電極１４には通電しない場合について、隣の第２電極１４の中心からの距離と、書き込み電荷量とを第２電極１４の幅Ｗを変えてシミュレーションした結果を表すものである。図７は、図９に示したように、白表示の画素に隣接する２画素が黒表示の場合であり、図８は、図１０に示したように白表示の画素に隣接する４画素が黒表示の場合である。なお、図９および図１０において、矢印は評価位置を示している。
【００４３】
図８から分かるように、電極間隔Ｘが３０μｍ、第２電極１４が１５０μｍ角の場合、白表示の画素に隣接する４画素が黒表示であると画素の白色部分が多少小さくなり、これ以上第２電極１４の幅Ｗを大きくすることは好ましくない。一方で、それ以外の第２電極１４の幅では白表示に特に問題は見られなかった。
【００４４】
すなわち、解像度が１５０ｐｐｉにおいて電極間隔Ｘを３０μｍとする場合には、第２電極１４の幅は、５０μｍよりも大きい必要があり、１００μｍ以上であることが望ましく、１３０μｍ以上であれば更に望ましいが、１５０μｍを超えないことが望ましいことが分かる。また、最適値は１３０μｍである。但し、この結果は電極間隔Ｘを３０μｍと一定した場合に得られたものであり、最適な表示には電極間隔Ｘ、電極設計等の組み合わせが必要となる。
【００４５】
図１１は、同様のシミュレーションを電極間隔Ｘが５μｍ等、第２電極１４を２ｍｍ角等と極端な数値に設定して行った結果を、第２電極１４からの漏れ幅Ｂと電極間隔Ｘとの関係で表すものである。なお、第２電極１４からの漏れ幅Ｂとは、第２電極１４の端部から第２電極１４の幅方向において書き込み電荷量がＲ５０となる位置までの距離をいう。図１１から、漏れは電極間隔Ｘに最も影響を受け、次いで第２電極１４の配置に影響を受けることがわかる。特に同じ電極設計の場合、例えば、第２電極１４を１３０μｍ角で第２電極間距離を４０μｍとした場合で比較すると、漏れ幅Ｂと電極間隔Ｘとの関係が線形的であることが分かる。
【００４６】
いくつかの電極配置における計算結果を線形に結んで、対応する電極間隔Ｘ（μｍ）に対して考えられる漏れ幅Ｂ（μｍ）を見積もったところ、漏れ幅Ｂが最小となったのは、図１１において破線で示した数４に示した関係式を満たす場合で、滲み幅が最大となったのは、一点鎖線で示した数５に示した関係を満たす場合と想定することができる。
【００４７】
【数４】

【００４８】
【数５】

【００４９】
従って、図１２に示すように、第２電極１４の幅Ｗに、第２電極１４からの漏れ幅Ｂの２倍を足したものを黒表示の幅Ｍとし、黒表示の幅Ｍが画素の幅Ｙの８割を満たすこと、すなわち画素の面積の６４％が黒であることを黒表示の最低条件とすると、第２電極１４の幅Ｗは最小でも数６の関係式を満たす必要がある。一方、白表示の幅Ｎが画素の幅Ｙの８割を満たすこと、すなわち画素の面積の６４％が白であることを白表示の最低条件とすると、図１３に示したように、隣接する画素からの黒表示の滲みの幅Ｄの最大値は、画素の幅Ｙの１割未満とする必要がある。よって、第２電極１４の幅Ｗを最大でも数７に示した関係式を満たすようにすれば、漏れによる表示への影響を最低限に抑制することができる。
【００５０】
【数６】

【００５１】
【数７】

【００５２】
図１４は、解像度が１５０ｐｐｉで第２電極１４を１３０μｍ角とした場合（図１１の実線）について、電極間隔Ｘが表示特性に与える影響をシミュレーションした結果を表すものである。表示特性としては、画素の面積に対して、書き込み電荷量がＯＤ１よりも小さくなる擦れた色の面積がどの程度の割合Ｒであるかを調べた。また、図１５に、その擦れの割合を反映させた画素で「Ｏ」を表したものを示す。なお、図１５では、書き込み電荷量がＯＤ１以上の真っ黒の部分を太い線の斜線で表し、擦れた色の部分を細い斜線で表した。図１５に示したように、擦れた色の面積が画素の面積の７５％に達すると表示が擦れたように見えてくるため、電極間隔Ｘは１００μｍ未満であることが好ましく、更に擦れた色の面積を６０％以下とすれば表示特性も良好であるので、電極間隔Ｘは６２μｍ未満とすればより好ましいことが分かる。
【００５３】
次に、上述した電気化学表示装置の製造方法について説明する。
【００５４】
まず、表示基板１１上に、例えば、蒸着あるいはスパッタリングにより第１電極１２を形成する。また、駆動基板１３に例えばＴＦＴを形成したのち、その上に、例えば、蒸着，スパッタリングあるいはメッキにより第２電極１４を形成する。そののち、第２電極１４の上にスペーサービーズ１６を散布する。
【００５５】
次いで、駆動基板１３の縁に図示しない封止部材を形成したのち、その中に電解質１５を注入する。そののち、駆動基板１３に電解質１５を介して表示基板１１を載置する。これにより、図１に示した電気化学表示装置が完成する。
【００５６】
この電気化学表示装置では、第１電極１２と第２電極１４との間に所定の電圧が印加されると、これら第１電極１２と第２電極１４との間に存在する電解質１５中の金属イオンが第１電極１２に移動し、第１電極１２において金属イオンが還元されて第１電極１２に金属が析出し、書き込みが行われる。析出した金属は表示基板１１を通して画像として認識される。一方、第１電極１２と第２電極１４との間に所定の逆電圧が印加されると第１電極１２に析出した金属が酸化されて電解質１５に金属イオンとなって溶解し、消去が行われる。その際、第２電極１４の幅Ｗが数３に示した範囲内とされているので、白黒表示がはっきりした高精細の画像が得られる。
【００５７】
このように本実施の形態では、第２電極１４の幅Ｗを数３に示した範囲内とするようにしたので、白黒表示がはっきりした高精細の画像を得ることができる。
【００５８】
特に、第１電極１２と第２電極１４との間隔を、１００μｍ未満とするようにすれば、消費電力を削減しかつ滲みを小さくすることができ、とりわけ、第１電極１２と第２電極１４との間隔を６２μｍ未満とするようにすれば、解像度を１５０ｐｐｉ以上としても、高精細に表示することができる。
【００５９】
なお、本実施の形態に係る電気化学表示装置では、図１６に示したように、第１電極１２を表示基板１１にストライプ状に形成し、第２電極１４を駆動基板１３にストライプ状に形成し、第１電極１２と第２電極１４とが互いに直交するように対向配置させるようにしてもよい。この場合にも、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、図１６では、電解質１５とスペーサービーズ１６とを省略して表している。
【００６０】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、本発明は、電気化学的な酸化還元反応により色が変化する他の表示装置についても適用することができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電気化学表示装置によれば、第２電極の幅を数１に示した範囲内とするようにしたので、白黒表示がはっきりした高精細の画像を得ることができる。
【００６２】
特に、請求項２の電気化学表示装置によれば、第１電極と第２電極との間隔を１００μｍ未満としたので、消費電力の削減および滲みの低減を図ることができると共に、擦れが少なく、高精細な表示を得ることができ、とりわけ、請求項３記載の電気化学表示装置によれば、解像度を１５０ｐｐｉ以上としても、高精細に表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電気化学表示装置の構成を表す斜視図である。
【図２】ＴＦＴのオン抵抗が画素の表示に与える影響を表す特性図である。
【図３】表示特性に対する電極間隔の影響をシミュレーションした結果を表す特性図である。
【図４】表示特性に対する電極間隔の影響をシミュレーションした結果を表す他の特性図である。
【図５】表示特性に対する第２電極の幅の影響をシミュレーションした結果を表す特性図である。
【図６】画素の幅と第２電極の幅との関係を表す図である。
【図７】表示特性に対する第２電極の幅の影響をシミュレーションした結果を表す他の特性図である。
【図８】表示特性に対する第２電極の幅の影響をシミュレーションした結果を表す他の特性図である。
【図９】図７に示した結果を得た表示画像を表す模式図である。
【図１０】図８に示した結果を得た表示画像を表す模式図である。
【図１１】第２電極からの漏れ幅と電極間隔との関係をシミュレーションした結果を表す特性図である。
【図１２】黒表示となる最低条件を表す説明図である。
【図１３】白表示となる最低条件を表す説明図である。
【図１４】表示特性に対する電極間間隔の影響をシミュレーションした結果を表す特性図である。
【図１５】図１４に示した結果に基づいた表示画像を表す模式図である。
【図１６】本発明の一実施の形態に係る他の電気化学表示装置の構成を表す斜視図である。
【符号の説明】
１１…表示基板、１２…第１電極、１３…駆動基板、１４…第２電極、１５…電解質、１６…スペーサービーズ、Ｗ…第２電極の幅、Ｘ…電極間隔、Ｙ…画素の幅

Claims

第１電極と第２電極とが電解質を介して対向配置され、その対向領域に対応して複数の画素を有し、前記第１電極の側から画像を視認可能な電気化学表示装置であって、
前記第２電極の幅をＷμｍ、前記第１電極と前記第２電極との間隔をＸμｍ、１μｍ当たりの画素数を１／Ｙとすると、前記第２電極の幅Ｗは数１に示した範囲内であることを特徴とする電気化学表示装置。
前記第１電極と前記第２電極との間隔は、１００μｍ未満であることを特徴とする請求項１記載の電気化学表示装置。
前記第１電極と前記第２電極との間隔は、６２μｍ未満であることを特徴とする請求項１記載の電気化学表示装置。
前記第１電極の１つに対して、前記第２電極の２以上が対向するように配置されていることを特徴とする請求項１記載の電気化学表示装置。
前記電解質は、酸化還元反応により析出および溶解する析出溶解材料を含むことを特徴とする請求項１記載の電気化学表示装置。