JP2010026453A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a display device. In particular, the present invention relates to a display device using electroplating for dimming.
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。 Currently, electronic paper is being actively developed as a display device with high visibility and low power consumption.
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。 Patent Document 1 describes an electrochemical display device that can maintain a good display state with low power consumption. Specifically, it is described that the display memory time of an image and the cycle life of a display operation can be improved by applying a pulse voltage having a waveform having two or more different values of applied voltage intensity within one pulse. Yes.
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。
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。 However, in the display device of Patent Document 1, the display memory time is on the order of several minutes, and the display memory property is not sufficient.
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。 In Patent Document 2, it is possible to hold an image as described above, but the metal of the write electrode is consumed by applying a holding voltage. Further, there is a problem that the display quality is deteriorated such that spots due to a difference in color density, that is, a precipitation density occur in one display element, or clear image display cannot be performed if image display and erasure are repeatedly operated. there were.
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。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an electrodeposition type display device capable of maintaining an image for a long time.
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。 The present invention provides at least a first electrode, a second electrode, and a third electrode that are in contact with the electrolyte solution in a display device that utilizes electroplating using an electrolyte solution for light control, A first voltage applying means for applying a voltage exceeding a threshold voltage of a limit magnitude at which no metal is deposited on the first electrode between the first electrode and the second electrode; Second voltage applying means for applying a voltage equal to or lower than the threshold voltage between the first electrode and the third electrode, and the first electrode is applied by voltage application by the first voltage applying means. A metal is deposited on the first electrode, and the metal deposited on the first electrode is held by voltage application by the second voltage applying means.
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。 According to the present invention, it is possible to hold the metal deposited on the first electrode by applying a holding voltage equal to or lower than the threshold voltage between the first electrode and the third electrode. Thereby, a decrease in display contrast due to remelting of the deposited metal is reduced, and the display holding period is improved. In addition, it is possible to prevent deterioration in display quality such as spots due to the difference in color density due to consumption of the writing electrode, or clear image display cannot be performed when image display and erasure are repeatedly performed. .
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The components described in this embodiment are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to them.
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。 FIG. 1A is a cross-sectional view of the display device according to the first embodiment of the present invention. The display device of this embodiment may be either passive matrix drive or active matrix drive. FIG. 1A shows a common configuration for passive matrix driving and active matrix driving. FIG. 1B is a top view of a display device employing passive matrix driving. Note that the display device of the present invention is a display device using electrical plating for light control.
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。 The display device of the present embodiment is composed of the following members. A transparent support substrate 101 that protects the surface, a first electrode 102, a second electrode 104 that faces the first electrode across the electrolyte solution 103, and the same as the first electrode and the second electrode A third electrode 105 in contact with the electrolyte solution and a support substrate 106. In addition, a first voltage applying unit that applies a voltage to deposit a metal on the electrode and a second voltage applying unit that applies a voltage to keep the deposited metal on the electrode are provided. In FIG. 1B, the first voltage applying means is constituted by an X driver 108 and a Y driver 109, and the second voltage applying means is the X driver 108 or the Y driver 109 and a holding voltage applying power source 110. It is constituted by. The method for retaining the deposited metal will be described in detail later. Here, the electrolyte solution 103 contains metal ions. The support substrate 101 becomes a second substrate, and the support substrate 106 becomes a first substrate. The distance between the two support substrates is kept constant by the spacer 107. The spacer 107 is formed in an arbitrary shape including a cylinder, a sphere, and a quadrangular column. The support substrate 101 and the first electrode 102 are desirably transparent, but may be translucent as long as they have optical transparency.
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。 Next, the operation of the display device of this embodiment will be described. When an electric current is passed using the X driver 108 and the Y driver 109 with the first electrode 102 as a cathode and the second electrode 104 as an anode, metal ions contained in the electrolyte solution 103 are reduced to the surface of the first electrode 102. Deposited and electroplated. Display is possible by the color of the metal deposited as electroplating. At this time, the color of the deposited metal film is affected by the composition of the first electrode 102 and the composition of the electrolyte solution 103.
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。 Next, in a state where electroplating is deposited on the first electrode 102, a current is passed using the X driver 108 and the Y driver 109 with the second electrode 104 as a cathode and the first electrode 102 as an anode. Then, metal ions contained in the electrolyte solution 103 are reduced and deposited on the surface of the second electrode 104 to form electroplating. At this time, all of the metal deposited on the surface of the first electrode 102 is dissolved and there is no electroplating, so that the color of the metal deposited on the second electrode 104 is visually recognized from the surface.
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。 At this time, even if the electroplating deposited on the first electrode 102 and the second electrode 104 is the same metal, the visible color differs depending on the surface state of the formed film. It becomes possible to obtain a display device. For example, the film color of electroplating can be controlled by the current density. For example, an electrode composed of ITO, if to deposit zinc on the ITO surface as electroplating, although the white film is deposited when the electroplating process at a low current density of about 30 mA / cm 2, at 100 mA / cm 2 When electroplating is performed, a black film is deposited. This phenomenon is explained as follows using the concept of diffusion limit current density. When attention is paid to the electric double layer on the surface of the electrode in contact with the electroplating solution, the metal ion concentration in the electric double layer is defined by the balance between consumption by electrodeposition and supply by diffusion from the inside of the solution. The consumption rate of ions is proportional to the current density. Since the supply by diffusion is superior to the consumption of ions at a sufficiently low current density, ions are abundant in the vicinity of the electrode surface, and are preferentially electrodeposited from sites that minimize the surface energy of electroplating. As a result, electroplating is smooth, and a white metal will exhibit a white color. However, at a certain current density, the ion consumption rate is equal to the supply rate. This current density is called the diffusion limit current density. At the diffusion limit current density, the ion concentration in the electric double layer is almost zero, and the electric double layer is always in an ion-deficient state, so that the ions supplied by diffusion have no room to select a deposition site and are immediately charged. Will be analyzed. As a result, the electroplating becomes sparse and takes on a black color. The phenomenon of being blackish as described above occurs even at a current density close to the diffusion limit current density. Thus, by changing the current density, it is possible to form electroplating with different visible colors.
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。 Here, a difference in the formation state of the electroplating formed on the first electrode 102 when the materials of the first electrode 102 and the second electrode 104 are different will be described with reference to FIGS.
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。 FIG. 11A shows the current when a triangular wave voltage is applied between the first electrode 102 and the second electrode 104 when the first electrode 102 is an ITO electrode and the second electrode 104 is a silver electrode. -Shows voltage transient response characteristics. When a voltage is applied to the first electrode 102 from zero to the minus side, there is a region where silver does not precipitate for a while, that is, a region 1 in FIG. When the voltage A is exceeded, current begins to flow and silver deposition on the first electrode 102 begins. The voltage A indicates a deposition overvoltage in a state where no electroplating is deposited on the first electrode 102, and this voltage is defined as a threshold voltage in the present invention. That is, the threshold voltage refers to a voltage having a limit level at which metal is not deposited on the first electrode. When a higher negative voltage is applied to the voltage B beyond the threshold voltage, the current on the negative side increases monotonously and the silver deposition rate increases. Next, when the applied voltage is reversed from the voltage B, silver deposition continues even at the threshold voltage, and a region where a negative current flows between the threshold voltage and 0 V, that is, the region of FIG. In 2, the precipitation of silver is observed. At voltage C, the current becomes zero and the formation of electroplating stops. Here, the voltage C indicates a deposition overvoltage in a state where silver is formed on the first electrode 102 (ITO electrode) made of ITO (Indium Tin Oxide). When the voltage is further changed to the positive side, a positive current starts to flow, and silver deposited on the first electrode 102 starts to dissolve. When the silver deposited on the first electrode starts to be depleted, the current value peaks at the point of voltage D, and thereafter the current decreases even if the voltage is increased. Thereafter, the current value starts to increase again at the voltage E. This suggests that a new reaction starts to occur from the voltage E on the first electrode 102, but the details are omitted here. From the above, it can be seen that when an ITO electrode is used as the first electrode 102, the deposition overvoltage differs between the state where silver is formed on the first electrode 102 and the state where silver is not formed. The present invention is characterized by improving the memory performance of the display by utilizing the difference in the deposition overvoltage. Details thereof will be described later.
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。 On the other hand, FIG. 11B shows current-voltage transient response characteristics when the same material, here a silver electrode, is used for the first electrode 102 and the second electrode 104. In this case, there is no threshold voltage as in (a), and silver deposition starts with the application of a voltage on the negative side, the silver deposited by the application of the voltage on the positive side dissolves, and the flowing current value is the voltage Is almost proportional.
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。 As described above, when the materials of the first electrode 102 and the second electrode 104 are different from each other, the voltage at which the metal film is formed on the electrode can be controlled. The present invention utilizes these characteristics, and a method for improving the memory performance of the display by utilizing the change of the deposition overvoltage due to the difference in the surface state of the electrode, which is the feature of the present invention, will be described.
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。 A display device using electroplating has a certain level of display memory, and can hold a display for several tens of minutes to several hours. However, the display contrast tends to decrease with time. This is because the deposited metal is in contact with the electrolyte solution, so that a minute battery is formed, and the metal is gradually dissolved in the solution. Therefore, in the present invention, the third electrode 105 is used as a holding electrode for holding the deposited metal. Specifically, by using the X driver 108 and the holding voltage application power source 110 to apply a holding voltage equal to or lower than the above-described threshold voltage between the first electrode 102 and the third electrode 105, The metal deposited on the electrode 102 is held. As a result, the image is held. This is synonymous with applying a voltage in the range of region 2 in FIG. Here, the threshold voltage is defined as a deposition overvoltage in a state where no electroplating is deposited on the first electrode 102. At this time, the metal gradually dissolves from the third electrode 105 that performs the holding, and the metal ions are replenished in the electrolyte solution. However, since the third electrode 105 is different from the electrode that performs writing, even if metal is melted from the third electrode 105, the writing operation is not affected.
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。 In contrast, by applying a holding voltage equal to or lower than the threshold voltage between the first electrode 102 and the second electrode 104 without using the third electrode 105 which is a holding electrode, the first electrode 102 is The following problems occur when trying to hold the deposited metal. That is, the metal is consumed from the second electrode 104, and spots due to the difference in coloration (deposition) concentration are generated in one display element, or clear image display cannot be performed if image display and erasure are repeated. Display quality will deteriorate.
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。 When a holding voltage equal to or lower than the threshold voltage is applied between the first electrode 102 and the third electrode 105, silver reprecipitates only in the pixel where silver has once precipitated, and the remelting and reprecipitation of the metal are balanced. The display can be maintained by applying a voltage to be applied. Therefore, the pixel in which silver is not deposited does not deposit silver, and the display is maintained. The voltage to be held may be applied continuously or may be applied in a pulse shape. Although the case where the electroplating deposited on the first electrode 102 is held has been described, the same applies to the case where the electroplating deposited on the second electrode 104 is held. By applying a holding voltage equal to or lower than the threshold voltage between the second electrode 104 and the third electrode 105 using the Y driver 109 and the holding voltage applying power source 110 using the second electrode 104 as a cathode, The metal deposited on the second electrode 104 is held.
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。 The metal to be deposited is a metal that is deposited as a metal by reduction, and examples thereof include bismuth, copper, silver, and zinc. Among them, particularly preferable metals are bismuth and silver, and more preferable is silver. This is because the reversible reaction between precipitation and dissolution can easily proceed. These metals are added to the solvent as, for example, metal salts.
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。 The third electrode 105 preferably contains the same metal element as the metal to be deposited. This is because an insoluble electrode such as platinum can be used as the third electrode 105, but there are the following problems. That is, even if an insoluble electrode is used, the ionic species including metal ions are dissolved in the electrolyte solution to a concentration close to saturation, so that the voltage of the red electrode can be balanced between the redissolution and reprecipitation of the metal on the surface of the first electrode. The display can be held to some extent by applying. However, in fact, side reactions other than silver deposition also occur in the solution, so that the amount of metal ions in the electrolyte solution fluctuates and the effect of maintaining the display decreases.
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。 The second electrode 104 preferably contains the same metal element as the metal to be deposited. Even if an insoluble electrode such as platinum is used as the second electrode 104, by applying a voltage higher than the threshold voltage, metal can be deposited on the first electrode to perform image writing. . However, since metal ions in the electrolyte solution are reduced by the writing operation, remelting of the metal is likely to occur. Further, since the amount of metal ions in the electrolyte solution changes depending on the writing conditions, the re-dissolution amount also changes depending on the writing conditions. Therefore, after that, the display can be held by applying a holding voltage. However, the voltage that balances the remelting and reprecipitation of the metal varies depending on the writing conditions, so the display is held when the holding voltage is constant. The effect varies and a problem occurs in display quality. If the second electrode 104 is made of the same material as the metal to be deposited, such a phenomenon does not occur because the amount of metal ions in the electrolyte solution is constant even if writing is performed.
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。 Further, the electroplating formed / disappeared on the surface of the first electrode 102 has a function of adjusting light transmittance or reflectance by adjusting the film thickness of the electroplating.
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。 FIG. 2 is an example of a perspective view of a display device in the case of passive matrix driving.
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。 In FIG. 2, a plurality of second electrodes 104 are arranged in a line in one direction (X direction) on the support substrate 106. A plurality of third electrodes 105 are arranged in a line on the support substrate 106 in parallel with the second electrode 104. Note that since the third electrode 105 does not contribute to display in this embodiment, the third electrode 105 is formed using a thin line having a width smaller than that of the second electrode 104.
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。 The transparent first electrode 102 intersects the second electrode 104 arranged in a line on the transparent support substrate 101 in a direction perpendicular to the X direction (Y direction) on the line. Is arranged in multiple.
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。 Note that the shapes of the second electrode 104 and the third electrode 105 are not limited to the shapes illustrated in FIGS. For example, as shown in the plan view of FIG. 3B, a line having a line-shaped protrusion on one side in the Y direction so as to partially and continuously surround the second electrode 104 in a “U” shape. A third electrode 105 having a shape can be provided. Further, as shown in the plan view of FIG. 3C, a third linear line having line-shaped protrusions on both sides in the Y direction so as to partially surround the second electrode 104 from both sides. An electrode 105 can also be provided. With the above arrangement, the third electrode 105 can relieve the electric field distribution with respect to the first electrode 192 and the second electrode 104 and suppress variation in electroplating.
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。 FIG. 3A is a plan view of the second electrode 104 and the third electrode 105 shown in FIG. The scanning of the second electrode 104 can be selected for each line so that a current flows, but two lines can be selected simultaneously so that a current can be supplied and shifted by one line. The configuration in FIG. 3A, the configuration in FIG. 3B, and the configuration in FIG. 3C can also be applied to the active matrix drive type. However, in the case of the active matrix driving type, the second electrode 104 and the third electrode 105 are provided for each pixel.
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。 Similarly, as shown in FIG. 4, the first electrode 102 and the second electrode 104 can be replaced. Similarly, the first electrode 102 and the third electrode 105 can be shaped as shown in FIG.
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。 Next, FIG. 6 shows an example of a circuit configuration diagram in the case of active matrix driving of the display device according to the present invention. This figure shows the configuration of the pixel viewed from the front.
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。 The active matrix drive type display device operates as follows. The second switch 605 that is a transistor is turned on by the Y driver 613 and the gate line 601, and the voltage of the data line 602 supplied from the X driver 612 is accumulated in the capacitor 607. Accordingly, the first switch 606 which is a transistor connected to the second switch 605 via the control terminal is turned off. By controlling current conduction as described above, the voltage of the common line 603 is applied to the second electrode 604. The second electrode 604 corresponds to the second electrode 104 in FIG. 1, and the first electrode 611 corresponds to the first electrode 102. Electroplating is deposited by the potential difference between the second electrode 604 and the first electrode 611 provided by the writing power source 614 and the common power source 616. At this time, by changing the voltage applied between the first electrode 611 and the second electrode 604, the deposition form of the deposited metal can be changed and the color can be changed. For example, when a silver plating solution is used, when the common line 603 is set to 4 V and the first electrode 611 is set to 0 V, white silver is deposited on the first electrode 611 as electroplating. After a certain holding time not exceeding 10 seconds, the capacitor 607 is discharged by turning on the second switch 605 by setting the potential of the data line 602 to 0 V, and the first switch 606 is turned off. The above process is repeated, and the thickness of the white electroplating deposited on the first electrode 611 is controlled by the number of repetitions. Further, the thickness of the black electroplating can be controlled by performing the same driving with the common line 603 having a potential of 7 V and a holding time not exceeding 3 seconds. After writing, the holding voltage application power source 615 and the common power source 616 apply a holding voltage equal to or lower than the threshold voltage between the third electrode 610 connected to the holding voltage line 609 and the first electrode 611. By applying the voltage, the first electrode 611 holds metal. The voltage to be held can be applied continuously or in pulses. In FIG. 6, the first voltage applying unit includes a writing power source 614, and the second voltage applying unit includes a holding voltage applying power source 615.
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。 FIG. 7 shows another example of a circuit configuration diagram in the case of active matrix driving. This figure shows the configuration of the pixel viewed from the front. In the case of an active matrix drive type display device, first, the second switch 705 which is a transistor is turned on by the Y driver 713 and the gate line 701, and the voltage of the data line 702 given from the X driver 712 is stored in the capacitor 707. To do. As a result, the first switch 706 which is a transistor connected to the second switch 705 via the control terminal is turned off. As described above, the voltage of the common line 703 is applied to the second electrode 704 by controlling current conduction. The second electrode 704 corresponds to the second electrode 104 in FIG. 1, and the first electrode 709 corresponds to the first electrode 102. Electroplating is deposited by the potential difference between the second electrode 704 and the first electrode 709 provided by the write power supply 714 and the common power supply 716. For example, when a silver plating solution is used, when the common line 703 is set to 4 V and the first electrode 709 is set to 0 V, white silver is deposited on the first electrode 709 as electroplating. After a certain holding time not exceeding 10 seconds, the capacitor 707 is discharged by turning on the second switch 705 by setting the potential of the data line 702 to 0 V, and the first switch 706 is turned off. The above process is repeated, and the thickness of white electroplating deposited on the first electrode 709 is controlled by the number of repetitions. Further, the thickness of the black electroplating can be controlled by performing the same driving with a holding time not exceeding 3 seconds with the potential of the common line 703 being 7V. After writing, the holding voltage application power supply 715 and the common power supply 716 hold the third electrode 710 arranged in a line between the pixel columns between the first electrode 709 and the first electrode 709 below the threshold voltage. A metal is held on the first electrode 709 by applying a voltage. The voltage to be held can be applied continuously or in pulses.
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。 FIG. 8 is a cross-sectional view of a display device according to a second embodiment to which the present invention is applicable. In the display device of this embodiment mode, the first electrode 102 is light-transmitting, and reflectors 801, 802, and 803 that reflect a specific wavelength band are provided on the opposite side of the first electrode 102, thereby providing a reflective type. It can be used as a display device. For example, colored paper can be used by being laminated on a support substrate as a reflector. Further, a reflective display device capable of color display can be formed by arranging the reflectors in three colors of red, green, and blue and arranging them in a matrix with a Bayer arrangement. The pixels are driven by active matrix driving using transistors. Note that the color arrangement of the reflector is not limited to the Bayer arrangement. The color arrangement is not limited to the above, and may be cyan, magenta, or yellow. The driving may be passive matrix driving using crossed electrodes. Note that the color arrangement of the reflector is not limited to the Bayer arrangement. The color arrangement is not limited to the above, and may be cyan, magenta, or yellow. The driving may be passive matrix driving using crossed electrodes. Such a display device has a good display memory property, so the frequency of rewriting decreases.
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。 FIG. 9 is a cross-sectional view of a display device according to a third embodiment to which the present invention can be applied. In this embodiment, three states of white display, black display, and transparent display are displayed. In this embodiment, a fourth electrode is provided between the second electrode and the third electrode adjacent to the support base. In the display device of this embodiment mode, the first electrode 102 and the fourth electrode 901 are light-transmitting, and are selected as the first electrode 102 or the second electrode 104 by being arranged to face each other. In other words, metal ions can be deposited. The display color can be changed by changing the materials of the first electrode 102 and the fourth electrode. Here, ITO is used for the first electrode 102 and SnO 2 is used for the fourth electrode 901. In addition, a third voltage applying means for applying a voltage to deposit the metal on the electrode and a fourth voltage applying means for applying a voltage to keep the deposited metal on the electrode are provided. Yes. By applying a voltage that makes the first electrode 102 a negative voltage to the second electrode 104 and the first electrode 102 from a solution containing silver as an electrolyte by the first voltage applying means, Silver is deposited flat on the surface, resulting in a white display. By applying a voltage that makes the fourth electrode 901 a negative voltage to the fourth electrode 901 and the second electrode 104 from a solution containing silver in the electrolyte by the third voltage applying means, the electrode is made particulate. Silver is deposited, resulting in a black display. That is, as in the case of the first electrode described in the first embodiment, when the deposition overvoltage applied when no electroplating is formed on the fourth electrode is defined as the threshold voltage, the fourth electrode This means that a voltage higher than the threshold voltage is applied to the. In either case, the deposited metal can be redissolved by applying a voltage in the reverse direction. As described above, white display, black display, and transparent display can be performed, and white display, black display, and color display can be performed by providing a reflector that reflects a specific wavelength band. By applying a holding voltage equal to or lower than the threshold voltage between the first electrode 102 and the third electrode 105 or between the fourth electrode 901 and the third electrode 105, the first electrode 102, Alternatively, a metal is held in the fourth electrode 901. The display memory property is good for the three colors of white, black, and transparent.
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。 The pixel size of the display device is not particularly limited and is appropriately set according to the application. For example, the pixel size can be set to about 10 μm to several tens of mm.
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。 In the display device according to the embodiment described above, a barrier for separating pixels is not provided, but such a barrier may be provided as necessary. However, if the voltage applied between the electrodes is equal to or lower than a “critical voltage”, the adjacent pixels are not electroplated and can be set so as not to affect the adjacent pixels. This is also described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-170850.
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。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.
（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。
Example 1
In this example, a specific device structure of the display device of the first embodiment will be described with reference to FIG.
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。 For the supporting substrate 101, glass having a thickness of 0.7 mm was used, and for the first electrode 102, ITO having a thickness of 150 nm formed by a sputtering method was used. The electrolyte solution 103 was propylene carbonate (PC) as a solvent, silver sulfate was 0.033 mol / L as a plating seed, tetraethylammonium bromide (TEAB) was 0.267 mol / L as a supporting electrolyte, and a solution containing a brightener was used. . The pixel size was 0.7 mm × 0.7 mm, and the thickness of the electrolyte solution 103 was 0.1 mm. A silver electrode was used as the second electrode 104. Glass was used for the support substrate 106. A silver electrode was used as the third electrode 105.
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。 The first electrode 102 is a cathode, the second electrode 104 applies a 5.0V potential when 100 mA / cm 2 current flows as the anode, electroplating black silver is formed in the first electrode surface Therefore, black was visually recognized from the surface. Further, when a potential of 1.5 V is applied using the second electrode 104 as a cathode and the first electrode 102 as an anode, a current of 10 mA / cm 2 flows, and the electroplating on the surface of the first electrode 102 is dissolved and disappears. Therefore, the white silver color by the second electrode 104 was visually recognized.
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。 Next, when a potential of 0.05 V was applied using the first electrode 102 as a cathode and the third electrode 105 as an anode, a current of 0.9 μA / cm 2 flowed. In this state, the display memory property was examined by leaving it alone. As a comparison, the display memory property of the third electrode 105 that was left without applying a potential was examined. This is referred to as Comparative Example 1.
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。 FIGS. 10A and 10B show the relationship between the transmittance or reflectance of the metal deposited on the first electrode 102 and the time in which the metal is left in the solution.
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。 10 (a) and 10 (b), it can be seen that Example 1 displays black with an initial transmittance of about 10% and a reflectance of about 14%, and hardly changes over time. On the other hand, in Comparative Example 1, as the time passes, the transmittance increases and silver is dissolved in the solution. Therefore, it can be seen that Example 1 has less increase in transmittance and better display memory properties than Comparative Example 1.
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。 Next, writing, holding for 1 hour, and erasing were repeated 1000 times for the sample of Example 1, and the influence of the repetition was examined, and this was designated as Example 1-b.
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。 Next, as a comparative example 2, the third electrode 105 is not used in the holding operation, and the second electrode 104 is used as an anode and a potential of 0.05 V is applied and a current of 0.9 μA / cm 2 is supplied and held. The experiment was performed in the same manner as in Example 1 except that. In this way, a sample was prepared in which writing, holding for 1 hour, and erasing were repeated 1000 times.
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。 As a result, the sample of Example 1-b is a good display even after 1000 times of repetition, but in the sample of Comparative Example 2, it is observed that shading unevenness occurs in the written pixel. It was.
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。 From the above, it has been found that according to the present invention, the display memory property is good, and even if repeated display is performed, the display can be performed without unevenness of density, and the image can be maintained for a long time.
（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。
(Example 2)
In this example, a specific device structure of the display device of the second embodiment will be described with reference to FIG.
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。 The display device of Example 1 is provided with reflectors 801, 802, and 803, and three colors of red, green, and blue are arranged in a matrix with a Bayer arrangement, thereby forming a reflective display device capable of color display. . The pixels are driven by active matrix driving using transistors. The circuit is the same as in FIG. The second switch 605 is turned on by the gate line 601 and the voltage of the data line 602 is accumulated in the capacitor 607, whereby the first switch 606 is opened. As a result, the voltage of the common line 603 is applied to the electrode 604 of the pixel. The electrode 604 is the second electrode 104 in FIG. 1, and electroplating is performed with a potential difference from the first electrode 102. For example, when the common line 603 is set to 4V and the first electrode 102 is set to 0V, white electroplating is deposited on the first electrode 102. After a certain holding time not exceeding 10 seconds, the capacitor 607 is discharged by turning on the second transistor 605 by setting the potential of the data line 602 to 0 V, and the first transistor 606 is turned off. The above process is repeated, and the thickness of electroplating deposited on the first electrode 102 is controlled by the number of repetitions. Further, the thickness of the black electroplating can be controlled by performing the same driving with the common line 603 having a potential of 7 V and a holding time not exceeding 3 seconds.
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。 Thereafter, a voltage of 0.05 V is applied between the third electrode 610 and the first electrode. In this way, the display memory property is good even after being left for several hours. Further, even when writing, holding, and erasing are repeated, light and shade unevenness does not occur.
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。 Note that the color arrangement of the reflector is not limited to the Bayer arrangement. The color arrangement is not limited to the above, and may be cyan, magenta, or yellow. In addition, the drive can also be a passive matrix drive using crossed electrodes.
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。 In this way, even if time passes, the plating film has little increase in transmittance and little color change. Therefore, color display with good display memory properties is possible.
（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。
(Example 3)
In this example, a specific device structure of the display device of the third embodiment will be described with reference to FIG.
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。 The supporting substrate 101 was made of 0.7 mm thick glass, and the first electrode 102 was made of ITO having a thickness of 150 nm formed by a sputtering method. The electrolyte solution 103 was propylene carbonate (PC) as a solvent, silver sulfate was 0.033 mol / L as a plating species, tetraethylammonium bromide (TEAB) was 0.267 mol / L as a supporting electrolyte, and a solution containing a brightener was used. . The pixel size was 0.7 mm × 0.7 mm, and the thickness of the electrolyte solution 103 was 0.1 mm. As the fourth electrode 901, texture SnO 2 (TCO substrate for solar cell A10U80) 800 nm was used. Silver was used for the second electrode 104 and the third electrode 105. Glass was used for the support substrate 106.
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。 When a potential of 1.5 V is applied using the first electrode 102 as a cathode and the second electrode 104 as an anode, a current of 10 mA / cm 2 flows and white electroplating is formed on the surface of the first electrode. White color was visible from the surface. In addition, when a potential of 1.5 V is applied with the fourth electrode 901 as a cathode and the second electrode 104 as an anode, a current of 10 mA / cm 2 flows and black electroplating is formed on the fourth electrode 901. Therefore, black was visually recognized from the surface. Further, when a potential of 1.5 V is applied with the second electrode 104 as a cathode and the first electrode 102 and the fourth electrode 901 as an anode, a current of 10 mA / cm 2 flows, and the first electrode 102 and the fourth electrode Since the electroplating on the surface of the electrode 901 was dissolved and disappeared, transparency was visually recognized. Therefore, an arbitrary reflection color can be displayed by providing a reflection plate (not shown) below the support substrate 106. Here, the difference from the color display device of the second embodiment is that in the second embodiment, the reflector 801 is on the inner side of the substrate 106, that is, on the solution side, whereas in the third embodiment, a reflector (not shown) On the other hand, it is outside, that is, on the atmosphere side. Since the reflector is on the outside, it is easy to change the reflector. After that, a voltage of 0.05 V is applied between the third electrode 105 and the first electrode. In this way, the display memory property is good even after being left for several hours. Further, even when writing, holding, and erasing are repeated, light and shade unevenness does not occur. Therefore, white, black display, transparent color, or color display with good display memory properties can be achieved.
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。 The present invention has a good display memory property, and can perform display without shading even when repeated display is performed. Therefore, it can be used for an electrodeposition type display device capable of maintaining an image for a long time, for example, an image display device for displaying a photograph such as an advertising device or a digital camera, a message board, electronic paper or the like.
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
101 Support substrate 102 First electrode 103 Electrolyte solution 104 Second electrode 105 Third electrode 106 Support substrate 107 Spacer 108 X driver 109 Y driver 110 Holding voltage application power source 601 Gate line 602 Data line 603 Common line 604 Second Electrode 605 second switch (transistor)
606 First switch (transistor)
607 Capacitor 608 Ground line 609 Holding voltage line 610 Third electrode 611 First electrode 612 X driver 613 Y driver 614 Write power supply 615 Holding voltage application power supply 616 Common power supply 701 Gate line 702 Data line 703 Common line 704 Second Electrode 705 second switch (transistor)
706 First switch (transistor)
707 Capacitor 708 Ground line 709 First electrode 710 Third electrode 712 X driver 713 Y driver 714 Write power supply 715 Holding voltage application power supply 716 Common power supply 801, 802, 803 Reflector 901 Fourth electrode
Claims (13)
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。 In a display device using electroplating using an electrolyte solution for light control,
Having at least a first electrode, a second electrode, and a third electrode in contact with the electrolyte solution;
A first voltage applying means for applying a voltage exceeding a threshold voltage of a limit magnitude at which no metal is deposited on the first electrode between the first electrode and the second electrode;
Second voltage applying means for applying a voltage equal to or lower than the threshold voltage between the first electrode and the third electrode;
A metal is deposited on the first electrode by applying a voltage from the first voltage applying unit, and a metal deposited on the first electrode is held by applying a voltage by the second voltage applying unit. Display device.
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。 The first electrode, the second electrode, and the third electrode are made of different materials,
The first electrode and the second electrode are disposed to face each other, and the third electrode is disposed to face or be adjacent to the first electrode. The display device described.
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。 A plurality of the first electrodes are arranged in one direction in a line,
The plurality of the second electrodes are arranged in a line at right angles to a direction in which the first electrodes are arranged so as to intersect the first electrode. The display device according to any one of 6.
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。 The second electrode and the third electrode are arranged adjacent to each other and arranged in a matrix,
The first voltage applying means includes
A first switch connected to each of the second electrodes arranged in a matrix;
A second switch connected to a control terminal of the first switch and controlling conduction of the first switch;
The display device according to claim 1, wherein the second electrode, the third electrode, and the first and second switches are provided for each pixel.
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。 The second electrodes are arranged in a matrix;
The first voltage applying means includes
A first switch connected to each of the second electrodes arranged in a matrix;
A second switch connected to a control terminal of the first switch and controlling conduction of the first switch;
The second electrode, the first and second switches are provided for each pixel,
The display device according to claim 1, wherein the third electrode is arranged in a line shape between the columns of pixels.
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。 A fourth electrode provided on the another support substrate between the second electrode and the third electrode;
A third voltage applying means for applying a voltage exceeding a threshold voltage of a limit magnitude at which no metal is deposited on the fourth electrode between the second electrode and the fourth electrode;
A fourth voltage applying means for applying a voltage equal to or lower than the threshold voltage between the fourth electrode and the third electrode;
The fourth electrode, the second electrode, and the third electrode are made of different materials, and the first electrode and the fourth electrode are light transmissive, 1 electrode and the fourth electrode are arranged to face each other with the electrolyte solution interposed therebetween,
The metal is deposited on the fourth electrode by voltage application by the third voltage application means, and the metal deposited on the fourth electrode is held by voltage application by the fourth voltage application means. The display device according to claim 1, wherein the display device is a display device.
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