表示素子
【課題】表示ムラが少なく、良好な色味の明るい表示の表示素子の実現。
【解決手段】透明基材11で形成された２枚の基板と、基板間に挟持され、電圧によって反射率、透過率または偏光状態が変化する光媒体3を有する光媒体層と、を有し、各基板は、光媒体層に面する側の表面上に形成された屈折率が１．８以上の透明平板電極12と、透明平板電極上に載置された直径が３００ｎｍ以下の複数のワイヤ状電極20と、を有する表示素子。
【解決手段】透明基材11で形成された２枚の基板と、基板間に挟持され、電圧によって反射率、透過率または偏光状態が変化する光媒体3を有する光媒体層と、を有し、各基板は、光媒体層に面する側の表面上に形成された屈折率が１．８以上の透明平板電極12と、透明平板電極上に載置された直径が３００ｎｍ以下の複数のワイヤ状電極20と、を有する表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ディスプレイの表示方式の１つに、透明基材上に透明平板電極を成膜した２枚の基板の間に、電圧によって光学特性が変化する光媒体を挟持し、２枚の基板の透明平板電極間への電圧の印加によって、表示を制御する方式がある。この表示方式は、さらに、表示素子の背面に光源を設け、光媒体の透過状態を制御することにより光源からの光の透過を制御して表示を行う透過型と、表示素子の観察面側から入射する光の反射状態を制御することにより表示を行う反射型と、に分けられる。
【０００３】
図１は、このような表示方式の表示素子の基本構成を示す図であり、（Ａ）が基本構成を示し、（Ｂ）が基板の構成を示す。
【０００４】
図１の（Ａ）に示すように、２枚の基板１および２の間に光媒体３を挟持し、２枚の基板１、２の光媒体３に接する側の表面に形成された透明平板電極に、駆動電圧源４から電圧を印加する。ここでは、基板１を観察面側の基板として上側基板と称し、基板２を観察面と反対側の基板として下側基板と称する。
【０００５】
図１の（Ｂ）に示すように、上側基板１および下側基板２は、透明基材１１と、光媒体３に面する側の表面に形成された透明平板電極１２と、を有する。
【０００６】
透過型の表示素子においては、下側基板２の背面に光源を設ける。カラー表示を行う透過型の表示素子においては、透明平板電極を複数のグループに分割し、各グループに対応させてカラーフィルタを設ける。一方、反射型の表示素子においては、光源を設ける必要は無く、使用環境において観察面へ入射する光を利用し、光媒体を透過した光を吸収する光吸収層が下側基板２の背面に設けられる。カラー表示を行う反射型の表示素子においては、透過型と同様にカラーフィルタを設けるものもあるが、表示が暗くなるという問題があるので、表示素子を複数枚積層した積層型が使用される。
【０００７】
上記のような表示方式では、透過型および反射型のいずれにおいても、光学媒体に光が届く必要があるため、透明平板電極はできるだけ透過率が高いことが、黒表示時には余分な光が無いほうが良いため、透明平板電極の反射率は低いことが望ましい。
【０００８】
また、透明平板電極の面積（シート）抵抗が大きい場合、透明平板電極部での電圧降下のため、外部接続端子から遠い部位と近い部位で、光学媒体に実質的に印加される電圧が異なり、表示ムラとなってしまう。端子部に近い部位と遠い部位で、印加電圧に対する応答を同じにするためには、透明平板電極の面積抵抗を所定の値以下にする必要がある。
【０００９】
透明平板電極は、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)膜、ＺｎＯ(Zinc Oxide)膜などで実現される。ＩＴＯ等の透明平板電極を用いた表示素子では、透明平板電極の屈折率が１．８以上と高いために、樹脂、ガラス等の基材や光学媒体との屈折率差が大きく、透明平板電極の上下の界面で反射が大きい。また、必要な面積抵抗を実現するために、透明平板電極をある程度以上の厚さにしなくてはならないが、透明平板電極の厚さによっては、上下界面の反射光が干渉して、電極での反射光に意図しない色味がついてしまう。この電極での反射光の色味が原因で、表示素子の表示色が、目標とする色からずれるという問題があり、特に黒表示時に、電極での反射光の色味が強く現れ、きれいな黒を表示することができなかった。さらに、透明平板電極が厚くなると、光の吸収も大きくなるため、白表示時にも十分な明るさを得ることができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−０３４７１１号公報
【特許文献２】特開２００４−００６２４９号公報
【特許文献３】特開２０１０−２４４７４６号公報
【特許文献４】国際公開（ＷＯ）２００９／０７８２６３
【特許文献５】特開２００６−２３６７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
実施形態によれば、比較的小さな面積抵抗を有し、表面反射および光の吸収が比較的小さく、電極での反射光の色味の影響を低減した表示素子が実現される。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の観点によれば、透明基材で形成された２枚の基板と、２枚の基板間に挟持され、電圧によって反射率、透過率または偏光状態が変化する光媒体を有する光媒体層と、を有し、各基板は、光媒体層に面する側の表面上に形成された屈折率が１．８以上の透明平板電極と、透明平板電極上に載置された直径が３００ｎｍ以下の複数のワイヤ状電極と、を有する表示素子が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
実施形態によれば、表示ムラが少なく、良好な色味の明るい表示の表示素子が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、表示方式の表示素子の基本構成を示す図であり、（Ａ）が基本構成を示し、（Ｂ）が基板の構成を示す。
【図２】図２は、第１実施形態の表示素子の基板の構成を示す図であり、（Ａ）が断面図を、（Ｂ）が光媒体層と接する側から見た場合の上面図である。
【図３】図３は、第２実施形態の表示素子の基板の断面図である。
【図４】図４は、複数のワイヤ状電極の分布例を示す帯状電極の上面図であり、（Ａ）が第１または第２実施形態の構成で形成した場合を、（Ｂ）が第３実施形態の場合を示す。
【図５】図５は、各ワイヤ状電極の長軸が帯状透明平板電極の長軸と４５度以下の角度をなすように載置する第３実施形態の表示素子の製造方法を説明する図である。
【図６】図６は、実施例１の表示素子の構成を示す図であり、（Ａ）が上面図であり、（Ｂ）が断面図である。
【図７】図７は、実施例１の表示素子の作製方法を示す図である。
【図８】図８は、実施例１の透明平板電極の反射スペクトルを示す図である。
【図９】図９は、実施例２の表示素子の構成を示す図であり、（Ａ）が上面図であり、（Ｂ）が断面図である。
【図１０】図１０は、実施例２の表示素子の作製方法を示す図である。
【図１１】図１１は、実施例２の透明平板電極の反射スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
第１実施形態の表示素子は、図１の（Ａ）に示したような、透明基材上に透明平板電極を成膜した２枚の基板１、２の間に、電圧によって光学特性が変化する光媒体３の層を挟持し、２枚の基板の透明平板電極間への電圧の印加によって、表示を制御する素子である。
【００１６】
図２は、第１実施形態の表示素子の基板１、２の構成を示す図であり、（Ａ）が断面図を、（Ｂ）が光媒体層３と接する側から見た場合の上面図である。
【００１７】
図２の（Ａ）に示すように、第１実施形態の表示素子の基板１、２は、透明基材１１と、透明基材１１の光媒体層３に面する側の表面上に形成された透明平板電極１２と、透明平板電極１２上に載置された直径が３００ｎｍ以下の複数のワイヤ状電極２０と、を有する。透明平板電極１２は、ＩＴＯ膜、ＺｎＯ膜等で実現され、屈折率が１．８以上である。
【００１８】
ワイヤ状電極２０の直径は３００ｎｍ以下であり、このような直径が可視光波長以下のワイヤを用いることで、表示素子の光学特性に対するワイヤ状電極２０の影響を少なくすることができる。また、ワイヤ状電極２０は、長さが２μｍ〜１０μｍである。ワイヤ状電極２０は、例えば、銀ナノワイヤ、金ナノワイヤ、白金ナノワイヤやカーボンナノチューブ等で実現される。したがって、ワイヤ状電極２０は、高導電性で、線抵抗が非常に小さい。
【００１９】
図２の（Ｂ）に示すように、ワイヤ状電極２０は、透明平板電極１２に載置され、複数の部分で透明平板電極１２に接触する。同一のワイヤ状電極２０が接触した透明平板電極１２の２箇所の間の抵抗は、ワイヤ状電極２０により非常に小さくなる。
【００２０】
図２の（Ａ）に示すように、ワイヤ状電極２０は、例えば、透明平板電極１２の表面からの高さが最大でも数μｍ程度になるように載置される。これは、塗布材料にワイヤ状電極２０を混合し、塗布材料層を所定の厚さで形成した後、塗布材料を除去することにより実現され、必要に応じて、ワイヤ状電極２０を透明平板電極１２に押し付ける等の処理を行ってもよい。載置された複数のワイヤ状電極２０は、１つの層を成すとみなすことができる。この層の面積抵抗は、ワイヤ状電極２０の密度に応じて変化する。
【００２１】
透明平板電極１２は、任意の厚みで成膜され、その上にワイヤ状電極２０を載置して、透明平板電極１２とワイヤ状電極２０を合わせて所定の面積抵抗にする。このような構造にすることで、透明平板電極１２を任意の厚みで成膜することができ、透明平板電極１２の干渉色をコントロールすることが可能になり、色味の少ない黒表示が可能な表示素子を実現できる。
【００２２】
透明平板電極１２を、従来よりも薄い、干渉色が少なくなる所定の厚みで成膜した場合、透明平板電極１２のみでは必要な面積抵抗Ｒｒを実現できない。第１実施形態のように、透明平板電極１２上にワイヤ状電極２０を載置することで、干渉色を少なくしたまま、必要な面積抵抗Ｒｒを得ることができる。上記のように、複数のワイヤ状電極２０がなすとみなした層の平均的な面積抵抗Ｒｗを、透明平板電極１２の面積抵抗をＲｆとすると、Ｒｗ＜Ｒｒ×Ｒｆ／（Ｒｆ−Ｒｒ）となるように設定する。これにより、実質的な面積抵抗を、必要な面積抵抗Ｒｒより小さくできる。
【００２３】
ここで、透明平板電極１２と複数のワイヤ状電極２０が成す層の抵抗が大きく異なる場合、一方の面積抵抗が支配的になり、両方の電極を用いる効果がなくなる。そのため、ワイヤ状電極の面積抵抗は、透明平板電極に対して０．１〜１０倍程度であることが望ましい。
【００２４】
なお、透明平板電極１２を使用せずに複数のワイヤ状電極２０のみを用いることも考えられるが、複数のワイヤ状電極２０のみを用いた場合、複数のワイヤ状電極２０の分布の密度ムラにより、ワイヤ同士の距離が場所によっては大きくなる。その場合、ワイヤ間の部分には十分に電圧が印加されず、光媒体３が応答しない。このようなワイヤ間の距離を十分に小さくするためには、ワイヤ状電極２０を大量に用いなければならず、その場合、光の散乱を表すヘイズ値が大きくなりすぎ、黒表示時の明るさが大きくなる等の表示性能の劣化を生じる。第１実施形態では、透明平板電極１２上に複数のワイヤ状電極２０を配置するので、ワイヤ間に常に透明平板電極が存在するため、このような問題は生じない。
【００２５】
図３は、第２実施形態の表示素子の基板の断面図である。第２実施形態の表示素子は、第１実施形態と同様に、図１の（Ａ）に示したような、２枚の基板１、２の間に、電圧によって光学特性が変化する光媒体３の層を挟持し、２枚の基板間への電圧の印加によって、表示を制御する素子である。第２実施形態の表示素子の基板１、２は、図３に示すような断面構造を有し、光媒体層３と接する側から見た場合には、複数のワイヤ状電極２０が図２の（Ｂ）に示すように分布している。
【００２６】
第２実施形態の表示素子の基板は、複数のワイヤ状電極２０が、透明平板電極１２の上のワイヤ保護層２１中に設けられていることが、第１実施形態と異なる。
ワイヤ保護層２１は、複数のワイヤ状電極２０が透明平板電極１２上に載置された状態で、複数のワイヤ状電極２０を含むように形成される。したがって、複数のワイヤ状電極２０は、第１実施形態と同様に、複数の部分で透明平板電極１２に接触する。これにより、第１実施形態と同様に、透明平板電極１２の厚さを比較的薄くしても、複数のワイヤ状電極２０を含むワイヤ保護層２１と透明平板電極１２を合わせた面積抵抗が所望の値になる。
【００２７】
ワイヤ状電極２０は、ワイヤ保護層２１中に設けることにより、安定になり、信頼性が向上する。このワイヤ保護層２１を、透明平板電極の屈折率と光学媒体の屈折率の中間の屈折率をもつ材料で形成することで、電極界面の反射を少なくすることができる。すなわち、光媒体３の屈折率をＮ１、ワイヤ保護層２１の屈折率をＮ２、透明平板電極１２の屈折率をＮ３とすると、Ｎ１＜Ｎ２＜Ｎ３となるような、ワイヤ保護層２１の材料を選択する。
【００２８】
ここで、ワイヤ状電極２０を透明平板電極１２の基材１１側に配置することも考えられる。その場合、界面での反射を低減するために、透明平板電極１２上に、ワイヤ保護層２１の材料のような中間屈折率層を設けることも可能であるが、中間屈折率層で電圧降下が生じ、光学媒体に印加される実質的な電圧が低下してしまう。第２実施形態のように、透明平板電極１２の上にワイヤ状電極２０を配置した場合、中間屈折率層に対応するワイヤ保護層２１中にワイヤ状電極２０が分散するため、中間屈折率層自体が若干の導電性を有することになり、電圧降下は小さく、問題を生じない。このため、光媒体に印加される実質的な電圧を低下させることなく、電極界面の反射を減らすことが可能である。
【００２９】
パッシブ型のマトリクス表示を行う表示素子では、基材１１上に、一方向（長軸方向）に帯状に伸びた複数の透明平板電極１２を形成する。
【００３０】
図４の（Ａ）は、第１または第２実施形態の構成で形成した帯状電極を、光媒体層３と接する側から見た場合の複数のワイヤ状電極２０の分布例を示している。図４の（Ａ）に示すように、複数のワイヤ状電極２０は、ランダムに分布し、各ワイヤ状電極２０の延伸方向（長軸）もランダムである。
【００３１】
各帯状透明平板電極１２は、短軸方向の電圧降下は問題にならないが、長軸方向の電圧降下が問題であり、長軸方向の面積抵抗を所定値以下にすることが望まれる。そこで、ワイヤ状電極２０の密度を高くして面積抵抗を低減することが考えられるが、ワイヤ状電極２０の密度が高くなりすぎると、前述のようにヘイズ値が大きくなり、黒表示時の明るさが大きくなってしまう。
【００３２】
図４の（Ｂ）は、第３実施形態の基板上に形成された１つの帯状電極の上面図であり、光媒体層３と接する側から見た場合の複数のワイヤ状電極２０の分布例を示している。
【００３３】
第３実施形態の表示素子は、第１実施形態および第２実施形態と同様に、図１の（Ａ）に示したような、２枚の基板１、２の間に、電圧によって光学特性が変化する光媒体３の層を挟持し、２枚の基板間への電圧の印加によって、表示を制御する素子である。第３実施形態の表示素子の基板１、２には、複数の帯状透明平板電極１２が平行に形成され、各帯状透明平板電極１２は、図２または図３に示すような断面構造を有する。各帯状透明平板電極１２では、光媒体層３と接する側から見た場合には、複数のワイヤ状電極２０が図４の（Ｂ）に示すように分布している。すなわち、図４の（Ａ）に示すような各ワイヤ状電極２０の延伸方向（長軸）がランダムである分布に対して、図４の（Ｂ）の分布では、各ワイヤ状電極２０の長軸と帯状透明平板電極１２の長軸となす角度が４５度以下である。これにより、複数のワイヤ状電極２０と透明平板電極１２を合わせた長軸方向の面積抵抗が低減され、透明平板電極１２の長軸方向で電圧降下が低減される。同じ長軸方向の面積抵抗を実現する場合、ワイヤ状電極２０がランダムな方向を向いている場合に比べて、ワイヤ状電極２０の密度を低くすることができる。
【００３４】
なお、各ワイヤ状電極２０の形状はランダムであり、各ワイヤ状電極２０の延伸方向（長軸）は、例えば、最小２条法等により１方向に伸びる直線に近似させた時の直線の方向で表すことができる。
【００３５】
図５は、第３実施形態の表示素子を製造する場合に、帯状透明平板電極１２上に、図４の（Ｂ）に示すように、各ワイヤ状電極２０の長軸が帯状透明平板電極１２の長軸と４５度以下の角度をなすように載置する方法を説明する図である。
【００３６】
図５では、１本の帯状透明平板電極１２のみを示しているが、実際には複数の帯状透明平板電極１２が平行に形成される。帯状透明平板電極１２の上をスリットコーター（塗布装置）３１を一定速度で移動して、銀ナノワイヤ等のワイヤ状電極２０を含む分散液を薄い膜厚の膜になるように塗布する。この時、帯状透明平板電極１２とコーター３１の間隔を狭くして、ワイヤ状電極２０に適度なずり応力が発生する移動速度および膜厚で塗布する。これにより、塗布直後にはワイヤ状電極２０の長軸が、コーター３１の移動方向、すなわち帯状透明平板電極１２の長軸方向に近づくように整列される。コーター３１の直後にコーター３１と同じように移動する乾燥器３２を設けて、温風で溶液を乾燥すると、ワイヤ状電極２０は、その長軸が帯状透明平板電極１２の長軸と４５度以下の角度をなす状態で固定される。
【００３７】
以上説明したように、第１から第３実施形態では、透明平板電極１２上に複数のワイヤ状電極２０を載置したが、透明平板電極１２を設けずに複数のワイヤ状電極２０のみで電極を形成することも考えられる。しかし、複数のワイヤ状電極２０のみで電極を形成する場合、以下のような問題を生じる。
【００３８】
ワイヤ状電極２０のみを用いた場合、密度がまばらになるため、表示ムラになったり、光媒体の動作不良等が生じたりする。また、ワイヤ同士の接触確率が下がるため、場合によっては断線等が生じる。これに対して、第１から第３実施形態では、透明平板電極１２自体で導電性が得られるため、このようなムラや、動作不良は生じない。また、ワイヤ同士が接触しない部位でも透明平板電極で導電性が得られるため、断線等にはならない。
【００３９】
特に、ワイヤ状電極２０を一方向にそろえた場合、その直交方向で抵抗が高くなり、上記の問題が顕著になるが、第３実施形態ではこのような問題は生じない。
【００４０】
また、金属粒子を透明平板電極内に混ぜて、透明平板電極の抵抗を調整することが知られているが、金属粒子の場合、金属粒子同士が接触する確率が低いため、抵抗の低下に対して十分な効果を得ることができない。また、方向性も無いため、大量の金属粒子を用いる必要がある。第１から第３実施形態のように、ワイヤ状電極２０を用いた場合、ワイヤ状電極２０同士が接触する確率が高いため、十分に抵抗を低下させることができ、また、ワイヤ状電極の方向を揃えることで、より効果的に抵抗を低下させることができる。
【実施例１】
【００４１】
次に、第１実施形態の構成でパッシブ型のマトリクス表示を行う表示素子を形成した場合の実施例１を説明する。
【００４２】
図６は、実施例１の表示素子の構成を示す図であり、（Ａ）が上面図であり、（Ｂ）が断面図である。
【００４３】
図６の（Ａ）および（Ｂ）に示すように、実施例１の表示素子は、２枚の基板１、２と、２枚の基板１、２の間に挟持された光媒体３の層と、２枚の基板１、２の間隔を保持する粒状スペーサ５と、光媒体３の層をシールするシール材６と、を有する。光媒体３は、コレステリック液晶であり、電圧によって光学特性が変化する。
【００４４】
表示素子の基板１、２は、透明基材１１Ａ、１１Ｂと、透明基材の光媒体層３に面する側に形成された透明平板電極１２Ａ、１２Ｂと、透明平板電極１２上に載置された複数のワイヤ状電極２０と、を有する。透明平板電極１２Ａ、１２Ｂは、ＩＴＯ膜で形成され、屈折率が２．０である。ワイヤ状電極２０は、直径が３００ｎｍ以下の銀ナノワイヤである。透明平板電極１２Ａ、１２Ｂおよび銀ナノワイヤ２０は、それぞれの基板で平行な複数の帯（ライン）状にパターニングされており、上下の基板の帯状透明平板電極１２Ａ、１２Ｂが直交してマトリックスをつくるように、２枚の基板１、２が積層されている。
【００４５】
図７は、実施例１の表示素子の作製方法を示す図である。
図７の（Ａ）に示すように、基材１１を準備する。
図７の（Ｂ）に示すように、基材１１にスパッタリングでＩＴＯ膜１２を所定の厚みで成膜する。
【００４６】
図７の（Ｃ）に示すように、ＩＴＯ膜１２上に銀ナノワイヤの分散液を塗布し、乾燥させて溶媒を飛ばし、銀ナノワイヤ２０がＩＴＯ膜１２上に載置された状態になる。
図７の（Ｄ）に示すように、銀ナノワイヤ２０が載置されたＩＴＯ膜１２上にレジストを塗布し、パターン露光、現像、エッチング、レジスト剥離の処理を行い、ＩＴＯ膜１２と銀ナノワイヤ２０をライン状にパターニングする。
【００４７】
図７の（Ｅ）に示すように、パターニング後、一方の基板の電極面にセルギャップ保持のためのスペーサ５を散布する。
図７の（Ｆ）に示すように、基板の周辺部にシール材６を塗布する。
図７の（Ｇ）に示すように、電極面が向かい合うように、かつ、帯状透明平板電極およびライン状電極が直交するようにして、別の基板を貼り合わせる。
【００４８】
図７のＨ）に示すように、シール材６に開けられた空隙から液晶３を注入し、注入後空隙を封止剤で封止することで液晶パネルが完成する。
上記のようにして完成した表示素子の帯状透明平板電極の端部の外部接続端子と外部の制御機器を接続することで、表示素子が完成する。
【００４９】
図８は、実施例１で、透明基材１１Ａおよび１１ＢとしてＰＥＴフィルムを使用した場合の透明平板電極１２の反射スペクトルを示す図である。上記のように、透明平板電極１２はＩＴＯ膜であり、その屈折率は２．０であり、コレステリック液晶の屈折率は１．６であり、ＰＥＴフィルムの屈折率は１．６である。図８において、ＰはＩＴＯ膜１２の膜厚が３０ｎｍでワイヤ状電極２０が約７１Ω／□の面積抵抗を示す場合の透明平板電極１２の反射スペクトルを示し、Ｑはワイヤ状電極２０が無く、ＩＴＯ膜１２の膜厚が１００ｎｍの場合の透明平板電極１２の反射スペクトルを示す。
【００５０】
透明平板電極１２の面積抵抗は約５０Ω／□が望ましく、このような面積抵抗を実現するにはＩＴＯ膜１２の膜厚を１００ｎｍにする。したがって、ライン状電極を載置せずに透明平板電極１２のみでこの面積抵抗を実現する場合のＩＴＯ膜１２の膜厚は１００ｎｍとなり、Ｑで示す反射スペクトルとなる。反射スペクトルＱは、短波長側で反射率が極端に低くなっており、電極が黄色に見える。
【００５１】
これに対して、ワイヤ状電極２０が設けられて、約７１Ω／□の面積抵抗を示す場合、合成面積抵抗が５０Ω／□になるには、ＩＴＯ膜１２の膜厚は３０ｎｍであればよく、Ｐで示す反射スペクトルとなる。反射スペクトルＰは、可視波長域に亘って平らな反射率を示し、電極はほぼ無彩色に見える。なお、ワイヤ状電極２０を設けて約７１Ω／□の面積抵抗を実現するには、図２の（Ｂ）のように光媒体３側から見た場合のワイヤ状電極２０の面積比を３〜５％にする。この場合、銀ナノワイヤ２０も直径は可視光よりも十分に小さいため、光はほぼ透過する。
【実施例２】
【００５２】
次に、第２実施形態の構成でパッシブ型のマトリクス表示を行う表示素子を形成し、さらに第３実施形態の構成を適用してワイヤ状電極２０の長軸の方向を帯状透明平板電極１２の長軸の方向に近づけた場合の実施例２を説明する。
【００５３】
図９は、実施例２の表示素子の構成を示す図であり、（Ａ）が上面図であり、（Ｂ）が断面図である。
【００５４】
図９の（Ａ）および（Ｂ）に示すように、実施例１の表示素子は、２枚の基板１、２と、２枚の基板１、２の間に挟持された光媒体３の層と、２枚の基板１、２の間隔を保持する粒状スペーサ５と、光媒体３の層をシールするシール材６と、を有する。光媒体３は、コレステリック液晶であり、電圧によって光学特性が変化する。
【００５５】
表示素子の基板１、２は、透明基材１１Ａ、１１Ｂと、透明基材の光媒体層３に面する側に形成された透明平板電極１２Ａ、１２Ｂと、透明平板電極１２上に載置された複数のワイヤ状電極２０Ａ、２０Ｂを含むワイヤ保護層２１Ａ、２１Ｂと、を有する。したがって、光媒体３は、対向するワイヤ保護層２１Ａ、２１Ｂの間に挟持され、粒状スペーサ５の間隔を保持する。
【００５６】
透明平板電極１２Ａ、１２Ｂは、ＩＴＯ膜で形成され、屈折率が２．０である。ワイヤ状電極２０Ａ、２０Ｂは、直径が３００ｎｍ以下の銀ナノワイヤである。ワイヤ保護層２１Ａ、２１Ｂは、透明材料で形成され、屈折率は１．８で、透明平板電極１２Ａ、１２Ｂ上に載置されたワイヤ状電極２０Ａ、２０Ｂを包含するように形成される。したがって、各ワイヤ状電極２０Ａ、２０Ｂは、実施例１の場合と同様に、複数個所で透明平板電極１２Ａ、１２Ｂに接触し、さらに他のワイヤ状電極と互いに接触している。
【００５７】
透明平板電極１２Ａ、１２Ｂ、銀ナノワイヤ２０Ａ、２０Ｂおよびワイヤ保護層２１Ａ、２１Ｂは、それぞれの基板で平行な複数の帯（ライン）状にパターニングされている。２枚の基板１１、１２は、２枚の基板の帯状透明平板電極１２Ａ、１２Ｂが直交してマトリックスをつくるように積層されている。
【００５８】
さらに、各帯状透明平板電極１２Ａ、１２Ｂ上に載置される銀ナノワイヤ２０Ａ、２０Ｂは、第３実施形態で説明したように、銀ナノワイヤ２０Ａ、２０Ｂは、その長軸方向と帯状透明平板電極１２Ａ、１２Ｂの長軸方向の差が４５度以内になるように載置されている。
【００５９】
図１０は、実施例２の表示素子の作製方法を示す図である。
図１０の（Ａ）および（Ｂ）は、実施例１と同じであり、説明は省略する。
図１０の（Ｃ）に示すように、ＩＴＯ膜１２上に銀ナノワイヤの分散液を塗布し、乾燥させて溶媒を蒸発させ、銀ナノワイヤ２０がＩＴＯ膜１２上に載置された状態になる。この時、図５に示したスリットコーター３１により、銀ナノワイヤ２０に適度なずり応力が発生する速度および膜厚で塗布し、乾燥器ですぐに乾燥する。
【００６０】
図１０の（Ｄ）に示すように、銀ナノワイヤ２０が載置されたＩＴＯ膜１２上にレジストを塗布し、パターン露光、現像、エッチング、レジスト剥離の処理を行い、ＩＴＯ膜１２と銀ナノワイヤ２０をライン状にパターニングする。
図１０の（Ｅ）に示すように、ＩＴＯ膜１２と銀ナノワイヤ２０のパターニング後、その上にワイヤ保護層２１の分散液を塗布し、乾燥、硬化して均一な膜を形成する。
図１０の（Ｆ）から（Ｉ）は、実施例１の図７の（Ｅ）から（Ｈ）と同じであり、説明は省略する。
【００６１】
図１１は、実施例２で、透明基材１１Ａおよび１１Ｂとして１００μｍ厚のＰＥＴフィルムを使用した場合の透明平板電極１２の反射スペクトルを示す図である。上記のように、透明平板電極１２は厚さ３０ｎｍのＩＴＯ膜であり、その屈折率は２．０であり、コレステリック液晶の屈折率は１．６であり、ＰＥＴフィルムの屈折率は１．６である。ワイヤ保護層２１は、屈折率１．７８の高屈折率樹脂で形成され、厚さは１００ｎｍである。
【００６２】
図１１において、Ｒは実施例２の透明平板電極１２の反射スペクトルを示す。Ｓは、実施例２で、ワイヤ保護層２１を設けない場合の透明平板電極１２の反射スペクトルを示す。
上記のように、ワイヤ保護層２１の屈折率を光媒体３の屈折率１．６と透明平板電極１２の屈折率２．０の約中間の値１．７８とすることで、可視波長域で反射率が低減される。これにより、実施例２の表示素子は、より色味の少ない黒表示が行える。
【００６３】
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではなく、明細書のそのような例の構成は発明の利点および欠点を示すものではない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。
【符号の説明】
【００６４】
１ 基板
２ 基板
３ 光媒体
１１ 基材
１２ 透明平板電極
２０ ワイヤ状電極
２１ ワイヤ保護層
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ディスプレイの表示方式の１つに、透明基材上に透明平板電極を成膜した２枚の基板の間に、電圧によって光学特性が変化する光媒体を挟持し、２枚の基板の透明平板電極間への電圧の印加によって、表示を制御する方式がある。この表示方式は、さらに、表示素子の背面に光源を設け、光媒体の透過状態を制御することにより光源からの光の透過を制御して表示を行う透過型と、表示素子の観察面側から入射する光の反射状態を制御することにより表示を行う反射型と、に分けられる。
【０００３】
図１は、このような表示方式の表示素子の基本構成を示す図であり、（Ａ）が基本構成を示し、（Ｂ）が基板の構成を示す。
【０００４】
図１の（Ａ）に示すように、２枚の基板１および２の間に光媒体３を挟持し、２枚の基板１、２の光媒体３に接する側の表面に形成された透明平板電極に、駆動電圧源４から電圧を印加する。ここでは、基板１を観察面側の基板として上側基板と称し、基板２を観察面と反対側の基板として下側基板と称する。
【０００５】
図１の（Ｂ）に示すように、上側基板１および下側基板２は、透明基材１１と、光媒体３に面する側の表面に形成された透明平板電極１２と、を有する。
【０００６】
透過型の表示素子においては、下側基板２の背面に光源を設ける。カラー表示を行う透過型の表示素子においては、透明平板電極を複数のグループに分割し、各グループに対応させてカラーフィルタを設ける。一方、反射型の表示素子においては、光源を設ける必要は無く、使用環境において観察面へ入射する光を利用し、光媒体を透過した光を吸収する光吸収層が下側基板２の背面に設けられる。カラー表示を行う反射型の表示素子においては、透過型と同様にカラーフィルタを設けるものもあるが、表示が暗くなるという問題があるので、表示素子を複数枚積層した積層型が使用される。
【０００７】
上記のような表示方式では、透過型および反射型のいずれにおいても、光学媒体に光が届く必要があるため、透明平板電極はできるだけ透過率が高いことが、黒表示時には余分な光が無いほうが良いため、透明平板電極の反射率は低いことが望ましい。
【０００８】
また、透明平板電極の面積（シート）抵抗が大きい場合、透明平板電極部での電圧降下のため、外部接続端子から遠い部位と近い部位で、光学媒体に実質的に印加される電圧が異なり、表示ムラとなってしまう。端子部に近い部位と遠い部位で、印加電圧に対する応答を同じにするためには、透明平板電極の面積抵抗を所定の値以下にする必要がある。
【０００９】
透明平板電極は、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)膜、ＺｎＯ(Zinc Oxide)膜などで実現される。ＩＴＯ等の透明平板電極を用いた表示素子では、透明平板電極の屈折率が１．８以上と高いために、樹脂、ガラス等の基材や光学媒体との屈折率差が大きく、透明平板電極の上下の界面で反射が大きい。また、必要な面積抵抗を実現するために、透明平板電極をある程度以上の厚さにしなくてはならないが、透明平板電極の厚さによっては、上下界面の反射光が干渉して、電極での反射光に意図しない色味がついてしまう。この電極での反射光の色味が原因で、表示素子の表示色が、目標とする色からずれるという問題があり、特に黒表示時に、電極での反射光の色味が強く現れ、きれいな黒を表示することができなかった。さらに、透明平板電極が厚くなると、光の吸収も大きくなるため、白表示時にも十分な明るさを得ることができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−０３４７１１号公報
【特許文献２】特開２００４−００６２４９号公報
【特許文献３】特開２０１０−２４４７４６号公報
【特許文献４】国際公開（ＷＯ）２００９／０７８２６３
【特許文献５】特開２００６−２３６７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
実施形態によれば、比較的小さな面積抵抗を有し、表面反射および光の吸収が比較的小さく、電極での反射光の色味の影響を低減した表示素子が実現される。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の観点によれば、透明基材で形成された２枚の基板と、２枚の基板間に挟持され、電圧によって反射率、透過率または偏光状態が変化する光媒体を有する光媒体層と、を有し、各基板は、光媒体層に面する側の表面上に形成された屈折率が１．８以上の透明平板電極と、透明平板電極上に載置された直径が３００ｎｍ以下の複数のワイヤ状電極と、を有する表示素子が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
実施形態によれば、表示ムラが少なく、良好な色味の明るい表示の表示素子が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、表示方式の表示素子の基本構成を示す図であり、（Ａ）が基本構成を示し、（Ｂ）が基板の構成を示す。
【図２】図２は、第１実施形態の表示素子の基板の構成を示す図であり、（Ａ）が断面図を、（Ｂ）が光媒体層と接する側から見た場合の上面図である。
【図３】図３は、第２実施形態の表示素子の基板の断面図である。
【図４】図４は、複数のワイヤ状電極の分布例を示す帯状電極の上面図であり、（Ａ）が第１または第２実施形態の構成で形成した場合を、（Ｂ）が第３実施形態の場合を示す。
【図５】図５は、各ワイヤ状電極の長軸が帯状透明平板電極の長軸と４５度以下の角度をなすように載置する第３実施形態の表示素子の製造方法を説明する図である。
【図６】図６は、実施例１の表示素子の構成を示す図であり、（Ａ）が上面図であり、（Ｂ）が断面図である。
【図７】図７は、実施例１の表示素子の作製方法を示す図である。
【図８】図８は、実施例１の透明平板電極の反射スペクトルを示す図である。
【図９】図９は、実施例２の表示素子の構成を示す図であり、（Ａ）が上面図であり、（Ｂ）が断面図である。
【図１０】図１０は、実施例２の表示素子の作製方法を示す図である。
【図１１】図１１は、実施例２の透明平板電極の反射スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
第１実施形態の表示素子は、図１の（Ａ）に示したような、透明基材上に透明平板電極を成膜した２枚の基板１、２の間に、電圧によって光学特性が変化する光媒体３の層を挟持し、２枚の基板の透明平板電極間への電圧の印加によって、表示を制御する素子である。
【００１６】
図２は、第１実施形態の表示素子の基板１、２の構成を示す図であり、（Ａ）が断面図を、（Ｂ）が光媒体層３と接する側から見た場合の上面図である。
【００１７】
図２の（Ａ）に示すように、第１実施形態の表示素子の基板１、２は、透明基材１１と、透明基材１１の光媒体層３に面する側の表面上に形成された透明平板電極１２と、透明平板電極１２上に載置された直径が３００ｎｍ以下の複数のワイヤ状電極２０と、を有する。透明平板電極１２は、ＩＴＯ膜、ＺｎＯ膜等で実現され、屈折率が１．８以上である。
【００１８】
ワイヤ状電極２０の直径は３００ｎｍ以下であり、このような直径が可視光波長以下のワイヤを用いることで、表示素子の光学特性に対するワイヤ状電極２０の影響を少なくすることができる。また、ワイヤ状電極２０は、長さが２μｍ〜１０μｍである。ワイヤ状電極２０は、例えば、銀ナノワイヤ、金ナノワイヤ、白金ナノワイヤやカーボンナノチューブ等で実現される。したがって、ワイヤ状電極２０は、高導電性で、線抵抗が非常に小さい。
【００１９】
図２の（Ｂ）に示すように、ワイヤ状電極２０は、透明平板電極１２に載置され、複数の部分で透明平板電極１２に接触する。同一のワイヤ状電極２０が接触した透明平板電極１２の２箇所の間の抵抗は、ワイヤ状電極２０により非常に小さくなる。
【００２０】
図２の（Ａ）に示すように、ワイヤ状電極２０は、例えば、透明平板電極１２の表面からの高さが最大でも数μｍ程度になるように載置される。これは、塗布材料にワイヤ状電極２０を混合し、塗布材料層を所定の厚さで形成した後、塗布材料を除去することにより実現され、必要に応じて、ワイヤ状電極２０を透明平板電極１２に押し付ける等の処理を行ってもよい。載置された複数のワイヤ状電極２０は、１つの層を成すとみなすことができる。この層の面積抵抗は、ワイヤ状電極２０の密度に応じて変化する。
【００２１】
透明平板電極１２は、任意の厚みで成膜され、その上にワイヤ状電極２０を載置して、透明平板電極１２とワイヤ状電極２０を合わせて所定の面積抵抗にする。このような構造にすることで、透明平板電極１２を任意の厚みで成膜することができ、透明平板電極１２の干渉色をコントロールすることが可能になり、色味の少ない黒表示が可能な表示素子を実現できる。
【００２２】
透明平板電極１２を、従来よりも薄い、干渉色が少なくなる所定の厚みで成膜した場合、透明平板電極１２のみでは必要な面積抵抗Ｒｒを実現できない。第１実施形態のように、透明平板電極１２上にワイヤ状電極２０を載置することで、干渉色を少なくしたまま、必要な面積抵抗Ｒｒを得ることができる。上記のように、複数のワイヤ状電極２０がなすとみなした層の平均的な面積抵抗Ｒｗを、透明平板電極１２の面積抵抗をＲｆとすると、Ｒｗ＜Ｒｒ×Ｒｆ／（Ｒｆ−Ｒｒ）となるように設定する。これにより、実質的な面積抵抗を、必要な面積抵抗Ｒｒより小さくできる。
【００２３】
ここで、透明平板電極１２と複数のワイヤ状電極２０が成す層の抵抗が大きく異なる場合、一方の面積抵抗が支配的になり、両方の電極を用いる効果がなくなる。そのため、ワイヤ状電極の面積抵抗は、透明平板電極に対して０．１〜１０倍程度であることが望ましい。
【００２４】
なお、透明平板電極１２を使用せずに複数のワイヤ状電極２０のみを用いることも考えられるが、複数のワイヤ状電極２０のみを用いた場合、複数のワイヤ状電極２０の分布の密度ムラにより、ワイヤ同士の距離が場所によっては大きくなる。その場合、ワイヤ間の部分には十分に電圧が印加されず、光媒体３が応答しない。このようなワイヤ間の距離を十分に小さくするためには、ワイヤ状電極２０を大量に用いなければならず、その場合、光の散乱を表すヘイズ値が大きくなりすぎ、黒表示時の明るさが大きくなる等の表示性能の劣化を生じる。第１実施形態では、透明平板電極１２上に複数のワイヤ状電極２０を配置するので、ワイヤ間に常に透明平板電極が存在するため、このような問題は生じない。
【００２５】
図３は、第２実施形態の表示素子の基板の断面図である。第２実施形態の表示素子は、第１実施形態と同様に、図１の（Ａ）に示したような、２枚の基板１、２の間に、電圧によって光学特性が変化する光媒体３の層を挟持し、２枚の基板間への電圧の印加によって、表示を制御する素子である。第２実施形態の表示素子の基板１、２は、図３に示すような断面構造を有し、光媒体層３と接する側から見た場合には、複数のワイヤ状電極２０が図２の（Ｂ）に示すように分布している。
【００２６】
第２実施形態の表示素子の基板は、複数のワイヤ状電極２０が、透明平板電極１２の上のワイヤ保護層２１中に設けられていることが、第１実施形態と異なる。
ワイヤ保護層２１は、複数のワイヤ状電極２０が透明平板電極１２上に載置された状態で、複数のワイヤ状電極２０を含むように形成される。したがって、複数のワイヤ状電極２０は、第１実施形態と同様に、複数の部分で透明平板電極１２に接触する。これにより、第１実施形態と同様に、透明平板電極１２の厚さを比較的薄くしても、複数のワイヤ状電極２０を含むワイヤ保護層２１と透明平板電極１２を合わせた面積抵抗が所望の値になる。
【００２７】
ワイヤ状電極２０は、ワイヤ保護層２１中に設けることにより、安定になり、信頼性が向上する。このワイヤ保護層２１を、透明平板電極の屈折率と光学媒体の屈折率の中間の屈折率をもつ材料で形成することで、電極界面の反射を少なくすることができる。すなわち、光媒体３の屈折率をＮ１、ワイヤ保護層２１の屈折率をＮ２、透明平板電極１２の屈折率をＮ３とすると、Ｎ１＜Ｎ２＜Ｎ３となるような、ワイヤ保護層２１の材料を選択する。
【００２８】
ここで、ワイヤ状電極２０を透明平板電極１２の基材１１側に配置することも考えられる。その場合、界面での反射を低減するために、透明平板電極１２上に、ワイヤ保護層２１の材料のような中間屈折率層を設けることも可能であるが、中間屈折率層で電圧降下が生じ、光学媒体に印加される実質的な電圧が低下してしまう。第２実施形態のように、透明平板電極１２の上にワイヤ状電極２０を配置した場合、中間屈折率層に対応するワイヤ保護層２１中にワイヤ状電極２０が分散するため、中間屈折率層自体が若干の導電性を有することになり、電圧降下は小さく、問題を生じない。このため、光媒体に印加される実質的な電圧を低下させることなく、電極界面の反射を減らすことが可能である。
【００２９】
パッシブ型のマトリクス表示を行う表示素子では、基材１１上に、一方向（長軸方向）に帯状に伸びた複数の透明平板電極１２を形成する。
【００３０】
図４の（Ａ）は、第１または第２実施形態の構成で形成した帯状電極を、光媒体層３と接する側から見た場合の複数のワイヤ状電極２０の分布例を示している。図４の（Ａ）に示すように、複数のワイヤ状電極２０は、ランダムに分布し、各ワイヤ状電極２０の延伸方向（長軸）もランダムである。
【００３１】
各帯状透明平板電極１２は、短軸方向の電圧降下は問題にならないが、長軸方向の電圧降下が問題であり、長軸方向の面積抵抗を所定値以下にすることが望まれる。そこで、ワイヤ状電極２０の密度を高くして面積抵抗を低減することが考えられるが、ワイヤ状電極２０の密度が高くなりすぎると、前述のようにヘイズ値が大きくなり、黒表示時の明るさが大きくなってしまう。
【００３２】
図４の（Ｂ）は、第３実施形態の基板上に形成された１つの帯状電極の上面図であり、光媒体層３と接する側から見た場合の複数のワイヤ状電極２０の分布例を示している。
【００３３】
第３実施形態の表示素子は、第１実施形態および第２実施形態と同様に、図１の（Ａ）に示したような、２枚の基板１、２の間に、電圧によって光学特性が変化する光媒体３の層を挟持し、２枚の基板間への電圧の印加によって、表示を制御する素子である。第３実施形態の表示素子の基板１、２には、複数の帯状透明平板電極１２が平行に形成され、各帯状透明平板電極１２は、図２または図３に示すような断面構造を有する。各帯状透明平板電極１２では、光媒体層３と接する側から見た場合には、複数のワイヤ状電極２０が図４の（Ｂ）に示すように分布している。すなわち、図４の（Ａ）に示すような各ワイヤ状電極２０の延伸方向（長軸）がランダムである分布に対して、図４の（Ｂ）の分布では、各ワイヤ状電極２０の長軸と帯状透明平板電極１２の長軸となす角度が４５度以下である。これにより、複数のワイヤ状電極２０と透明平板電極１２を合わせた長軸方向の面積抵抗が低減され、透明平板電極１２の長軸方向で電圧降下が低減される。同じ長軸方向の面積抵抗を実現する場合、ワイヤ状電極２０がランダムな方向を向いている場合に比べて、ワイヤ状電極２０の密度を低くすることができる。
【００３４】
なお、各ワイヤ状電極２０の形状はランダムであり、各ワイヤ状電極２０の延伸方向（長軸）は、例えば、最小２条法等により１方向に伸びる直線に近似させた時の直線の方向で表すことができる。
【００３５】
図５は、第３実施形態の表示素子を製造する場合に、帯状透明平板電極１２上に、図４の（Ｂ）に示すように、各ワイヤ状電極２０の長軸が帯状透明平板電極１２の長軸と４５度以下の角度をなすように載置する方法を説明する図である。
【００３６】
図５では、１本の帯状透明平板電極１２のみを示しているが、実際には複数の帯状透明平板電極１２が平行に形成される。帯状透明平板電極１２の上をスリットコーター（塗布装置）３１を一定速度で移動して、銀ナノワイヤ等のワイヤ状電極２０を含む分散液を薄い膜厚の膜になるように塗布する。この時、帯状透明平板電極１２とコーター３１の間隔を狭くして、ワイヤ状電極２０に適度なずり応力が発生する移動速度および膜厚で塗布する。これにより、塗布直後にはワイヤ状電極２０の長軸が、コーター３１の移動方向、すなわち帯状透明平板電極１２の長軸方向に近づくように整列される。コーター３１の直後にコーター３１と同じように移動する乾燥器３２を設けて、温風で溶液を乾燥すると、ワイヤ状電極２０は、その長軸が帯状透明平板電極１２の長軸と４５度以下の角度をなす状態で固定される。
【００３７】
以上説明したように、第１から第３実施形態では、透明平板電極１２上に複数のワイヤ状電極２０を載置したが、透明平板電極１２を設けずに複数のワイヤ状電極２０のみで電極を形成することも考えられる。しかし、複数のワイヤ状電極２０のみで電極を形成する場合、以下のような問題を生じる。
【００３８】
ワイヤ状電極２０のみを用いた場合、密度がまばらになるため、表示ムラになったり、光媒体の動作不良等が生じたりする。また、ワイヤ同士の接触確率が下がるため、場合によっては断線等が生じる。これに対して、第１から第３実施形態では、透明平板電極１２自体で導電性が得られるため、このようなムラや、動作不良は生じない。また、ワイヤ同士が接触しない部位でも透明平板電極で導電性が得られるため、断線等にはならない。
【００３９】
特に、ワイヤ状電極２０を一方向にそろえた場合、その直交方向で抵抗が高くなり、上記の問題が顕著になるが、第３実施形態ではこのような問題は生じない。
【００４０】
また、金属粒子を透明平板電極内に混ぜて、透明平板電極の抵抗を調整することが知られているが、金属粒子の場合、金属粒子同士が接触する確率が低いため、抵抗の低下に対して十分な効果を得ることができない。また、方向性も無いため、大量の金属粒子を用いる必要がある。第１から第３実施形態のように、ワイヤ状電極２０を用いた場合、ワイヤ状電極２０同士が接触する確率が高いため、十分に抵抗を低下させることができ、また、ワイヤ状電極の方向を揃えることで、より効果的に抵抗を低下させることができる。
【実施例１】
【００４１】
次に、第１実施形態の構成でパッシブ型のマトリクス表示を行う表示素子を形成した場合の実施例１を説明する。
【００４２】
図６は、実施例１の表示素子の構成を示す図であり、（Ａ）が上面図であり、（Ｂ）が断面図である。
【００４３】
図６の（Ａ）および（Ｂ）に示すように、実施例１の表示素子は、２枚の基板１、２と、２枚の基板１、２の間に挟持された光媒体３の層と、２枚の基板１、２の間隔を保持する粒状スペーサ５と、光媒体３の層をシールするシール材６と、を有する。光媒体３は、コレステリック液晶であり、電圧によって光学特性が変化する。
【００４４】
表示素子の基板１、２は、透明基材１１Ａ、１１Ｂと、透明基材の光媒体層３に面する側に形成された透明平板電極１２Ａ、１２Ｂと、透明平板電極１２上に載置された複数のワイヤ状電極２０と、を有する。透明平板電極１２Ａ、１２Ｂは、ＩＴＯ膜で形成され、屈折率が２．０である。ワイヤ状電極２０は、直径が３００ｎｍ以下の銀ナノワイヤである。透明平板電極１２Ａ、１２Ｂおよび銀ナノワイヤ２０は、それぞれの基板で平行な複数の帯（ライン）状にパターニングされており、上下の基板の帯状透明平板電極１２Ａ、１２Ｂが直交してマトリックスをつくるように、２枚の基板１、２が積層されている。
【００４５】
図７は、実施例１の表示素子の作製方法を示す図である。
図７の（Ａ）に示すように、基材１１を準備する。
図７の（Ｂ）に示すように、基材１１にスパッタリングでＩＴＯ膜１２を所定の厚みで成膜する。
【００４６】
図７の（Ｃ）に示すように、ＩＴＯ膜１２上に銀ナノワイヤの分散液を塗布し、乾燥させて溶媒を飛ばし、銀ナノワイヤ２０がＩＴＯ膜１２上に載置された状態になる。
図７の（Ｄ）に示すように、銀ナノワイヤ２０が載置されたＩＴＯ膜１２上にレジストを塗布し、パターン露光、現像、エッチング、レジスト剥離の処理を行い、ＩＴＯ膜１２と銀ナノワイヤ２０をライン状にパターニングする。
【００４７】
図７の（Ｅ）に示すように、パターニング後、一方の基板の電極面にセルギャップ保持のためのスペーサ５を散布する。
図７の（Ｆ）に示すように、基板の周辺部にシール材６を塗布する。
図７の（Ｇ）に示すように、電極面が向かい合うように、かつ、帯状透明平板電極およびライン状電極が直交するようにして、別の基板を貼り合わせる。
【００４８】
図７のＨ）に示すように、シール材６に開けられた空隙から液晶３を注入し、注入後空隙を封止剤で封止することで液晶パネルが完成する。
上記のようにして完成した表示素子の帯状透明平板電極の端部の外部接続端子と外部の制御機器を接続することで、表示素子が完成する。
【００４９】
図８は、実施例１で、透明基材１１Ａおよび１１ＢとしてＰＥＴフィルムを使用した場合の透明平板電極１２の反射スペクトルを示す図である。上記のように、透明平板電極１２はＩＴＯ膜であり、その屈折率は２．０であり、コレステリック液晶の屈折率は１．６であり、ＰＥＴフィルムの屈折率は１．６である。図８において、ＰはＩＴＯ膜１２の膜厚が３０ｎｍでワイヤ状電極２０が約７１Ω／□の面積抵抗を示す場合の透明平板電極１２の反射スペクトルを示し、Ｑはワイヤ状電極２０が無く、ＩＴＯ膜１２の膜厚が１００ｎｍの場合の透明平板電極１２の反射スペクトルを示す。
【００５０】
透明平板電極１２の面積抵抗は約５０Ω／□が望ましく、このような面積抵抗を実現するにはＩＴＯ膜１２の膜厚を１００ｎｍにする。したがって、ライン状電極を載置せずに透明平板電極１２のみでこの面積抵抗を実現する場合のＩＴＯ膜１２の膜厚は１００ｎｍとなり、Ｑで示す反射スペクトルとなる。反射スペクトルＱは、短波長側で反射率が極端に低くなっており、電極が黄色に見える。
【００５１】
これに対して、ワイヤ状電極２０が設けられて、約７１Ω／□の面積抵抗を示す場合、合成面積抵抗が５０Ω／□になるには、ＩＴＯ膜１２の膜厚は３０ｎｍであればよく、Ｐで示す反射スペクトルとなる。反射スペクトルＰは、可視波長域に亘って平らな反射率を示し、電極はほぼ無彩色に見える。なお、ワイヤ状電極２０を設けて約７１Ω／□の面積抵抗を実現するには、図２の（Ｂ）のように光媒体３側から見た場合のワイヤ状電極２０の面積比を３〜５％にする。この場合、銀ナノワイヤ２０も直径は可視光よりも十分に小さいため、光はほぼ透過する。
【実施例２】
【００５２】
次に、第２実施形態の構成でパッシブ型のマトリクス表示を行う表示素子を形成し、さらに第３実施形態の構成を適用してワイヤ状電極２０の長軸の方向を帯状透明平板電極１２の長軸の方向に近づけた場合の実施例２を説明する。
【００５３】
図９は、実施例２の表示素子の構成を示す図であり、（Ａ）が上面図であり、（Ｂ）が断面図である。
【００５４】
図９の（Ａ）および（Ｂ）に示すように、実施例１の表示素子は、２枚の基板１、２と、２枚の基板１、２の間に挟持された光媒体３の層と、２枚の基板１、２の間隔を保持する粒状スペーサ５と、光媒体３の層をシールするシール材６と、を有する。光媒体３は、コレステリック液晶であり、電圧によって光学特性が変化する。
【００５５】
表示素子の基板１、２は、透明基材１１Ａ、１１Ｂと、透明基材の光媒体層３に面する側に形成された透明平板電極１２Ａ、１２Ｂと、透明平板電極１２上に載置された複数のワイヤ状電極２０Ａ、２０Ｂを含むワイヤ保護層２１Ａ、２１Ｂと、を有する。したがって、光媒体３は、対向するワイヤ保護層２１Ａ、２１Ｂの間に挟持され、粒状スペーサ５の間隔を保持する。
【００５６】
透明平板電極１２Ａ、１２Ｂは、ＩＴＯ膜で形成され、屈折率が２．０である。ワイヤ状電極２０Ａ、２０Ｂは、直径が３００ｎｍ以下の銀ナノワイヤである。ワイヤ保護層２１Ａ、２１Ｂは、透明材料で形成され、屈折率は１．８で、透明平板電極１２Ａ、１２Ｂ上に載置されたワイヤ状電極２０Ａ、２０Ｂを包含するように形成される。したがって、各ワイヤ状電極２０Ａ、２０Ｂは、実施例１の場合と同様に、複数個所で透明平板電極１２Ａ、１２Ｂに接触し、さらに他のワイヤ状電極と互いに接触している。
【００５７】
透明平板電極１２Ａ、１２Ｂ、銀ナノワイヤ２０Ａ、２０Ｂおよびワイヤ保護層２１Ａ、２１Ｂは、それぞれの基板で平行な複数の帯（ライン）状にパターニングされている。２枚の基板１１、１２は、２枚の基板の帯状透明平板電極１２Ａ、１２Ｂが直交してマトリックスをつくるように積層されている。
【００５８】
さらに、各帯状透明平板電極１２Ａ、１２Ｂ上に載置される銀ナノワイヤ２０Ａ、２０Ｂは、第３実施形態で説明したように、銀ナノワイヤ２０Ａ、２０Ｂは、その長軸方向と帯状透明平板電極１２Ａ、１２Ｂの長軸方向の差が４５度以内になるように載置されている。
【００５９】
図１０は、実施例２の表示素子の作製方法を示す図である。
図１０の（Ａ）および（Ｂ）は、実施例１と同じであり、説明は省略する。
図１０の（Ｃ）に示すように、ＩＴＯ膜１２上に銀ナノワイヤの分散液を塗布し、乾燥させて溶媒を蒸発させ、銀ナノワイヤ２０がＩＴＯ膜１２上に載置された状態になる。この時、図５に示したスリットコーター３１により、銀ナノワイヤ２０に適度なずり応力が発生する速度および膜厚で塗布し、乾燥器ですぐに乾燥する。
【００６０】
図１０の（Ｄ）に示すように、銀ナノワイヤ２０が載置されたＩＴＯ膜１２上にレジストを塗布し、パターン露光、現像、エッチング、レジスト剥離の処理を行い、ＩＴＯ膜１２と銀ナノワイヤ２０をライン状にパターニングする。
図１０の（Ｅ）に示すように、ＩＴＯ膜１２と銀ナノワイヤ２０のパターニング後、その上にワイヤ保護層２１の分散液を塗布し、乾燥、硬化して均一な膜を形成する。
図１０の（Ｆ）から（Ｉ）は、実施例１の図７の（Ｅ）から（Ｈ）と同じであり、説明は省略する。
【００６１】
図１１は、実施例２で、透明基材１１Ａおよび１１Ｂとして１００μｍ厚のＰＥＴフィルムを使用した場合の透明平板電極１２の反射スペクトルを示す図である。上記のように、透明平板電極１２は厚さ３０ｎｍのＩＴＯ膜であり、その屈折率は２．０であり、コレステリック液晶の屈折率は１．６であり、ＰＥＴフィルムの屈折率は１．６である。ワイヤ保護層２１は、屈折率１．７８の高屈折率樹脂で形成され、厚さは１００ｎｍである。
【００６２】
図１１において、Ｒは実施例２の透明平板電極１２の反射スペクトルを示す。Ｓは、実施例２で、ワイヤ保護層２１を設けない場合の透明平板電極１２の反射スペクトルを示す。
上記のように、ワイヤ保護層２１の屈折率を光媒体３の屈折率１．６と透明平板電極１２の屈折率２．０の約中間の値１．７８とすることで、可視波長域で反射率が低減される。これにより、実施例２の表示素子は、より色味の少ない黒表示が行える。
【００６３】
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではなく、明細書のそのような例の構成は発明の利点および欠点を示すものではない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。
【符号の説明】
【００６４】
１ 基板
２ 基板
３ 光媒体
１１ 基材
１２ 透明平板電極
２０ ワイヤ状電極
２１ ワイヤ保護層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材で形成された２枚の基板と、
基板間に挟持され、電圧によって反射率、透過率または偏光状態が変化する光媒体を有する光媒体層と、を備え、
各基板は、
前記光媒体層に面する側の表面上に形成された屈折率が１．８以上の透明平板電極と、
前記透明平板電極上に載置された直径が３００ｎｍ以下の複数のワイヤ状電極と、を備えることを特徴とする表示素子。
【請求項２】
前記ワイヤ状電極は、銀ナノワイヤ、金ナノワイヤ、白金ナノワイヤ、カーボンナノチューブのいずれかである請求項１記載の表示素子。
【請求項３】
前記透明平板電極上に載置された前記複数のワイヤ状電極による面積抵抗は、前記透明平板電極の面積抵抗の０．１〜１０倍である請求項１または２記載の表示素子。
【請求項４】
前記透明平板電極上に形成され、前記複数のワイヤ状電極を覆うワイヤ保護層を、さらに備え、
前記ワイヤ保護層の屈折率は、前記透明平板電極の屈折率と前記光媒体の屈折率との間である請求項１から３のいずれか１項記載の表示素子。
【請求項５】
前記透明平板電極は長軸方向に伸びる帯状電極であり、
前記透明平板電極上に載置された前記複数のワイヤ状電極のうち、ワイヤの延伸方向と前記透明平板電極の長軸とのなす角度が４５度以下であるワイヤ状電極の割合が６０％以上である請求項１から４のいずれか１項記載の表示素子。
【請求項１】
透明基材で形成された２枚の基板と、
基板間に挟持され、電圧によって反射率、透過率または偏光状態が変化する光媒体を有する光媒体層と、を備え、
各基板は、
前記光媒体層に面する側の表面上に形成された屈折率が１．８以上の透明平板電極と、
前記透明平板電極上に載置された直径が３００ｎｍ以下の複数のワイヤ状電極と、を備えることを特徴とする表示素子。
【請求項２】
前記ワイヤ状電極は、銀ナノワイヤ、金ナノワイヤ、白金ナノワイヤ、カーボンナノチューブのいずれかである請求項１記載の表示素子。
【請求項３】
前記透明平板電極上に載置された前記複数のワイヤ状電極による面積抵抗は、前記透明平板電極の面積抵抗の０．１〜１０倍である請求項１または２記載の表示素子。
【請求項４】
前記透明平板電極上に形成され、前記複数のワイヤ状電極を覆うワイヤ保護層を、さらに備え、
前記ワイヤ保護層の屈折率は、前記透明平板電極の屈折率と前記光媒体の屈折率との間である請求項１から３のいずれか１項記載の表示素子。
【請求項５】
前記透明平板電極は長軸方向に伸びる帯状電極であり、
前記透明平板電極上に載置された前記複数のワイヤ状電極のうち、ワイヤの延伸方向と前記透明平板電極の長軸とのなす角度が４５度以下であるワイヤ状電極の割合が６０％以上である請求項１から４のいずれか１項記載の表示素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−３３１０２（Ｐ２０１３−３３１０２Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６８６０６（Ｐ２０１１−１６８６０６）
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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