表示装置
【課題】本発明の目的は、表示特性の良好な新しいタイプのカラー表示装置、および当該表示装置に用いられるカラーフィルタを提供することにある。
【解決手段】本実施形態に係る表示装置１は、画素Ｐ毎に配置された、可逆的に発色または消色し得る複数種類のエレクトロクロミック色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙを備えるカラーフィルタ２と、カラーフィルタ２の各エレクトロクロミック色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙへ照射する光の量を制御する光量制御素子３とを有する。
【解決手段】本実施形態に係る表示装置１は、画素Ｐ毎に配置された、可逆的に発色または消色し得る複数種類のエレクトロクロミック色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙを備えるカラーフィルタ２と、カラーフィルタ２の各エレクトロクロミック色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙへ照射する光の量を制御する光量制御素子３とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧を印加すると可逆的に電界酸化または電界還元反応が起こって可逆的に色変化する現象をエレクトロクロミズムという。このような現象を起こすエレクトロクロミック化合物の発色／消色現象を利用したエレクトロクロミック表示装置が研究されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１０６６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、エレクトロクロミック表示装置では、表現できる明るさの階調範囲が狭いという欠点があった。また、「真っ黒」を表現することができないという欠点もある。
【０００４】
本発明の目的は、表示特性の良好な新しいタイプのカラー表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る表示装置は、画素毎に配置された、可逆的に発色または消色し得る複数種類のエレクトロクロミック色素を備えるカラーフィルタと、前記カラーフィルタの各前記エレクトロクロミック色素へ照射する光の量を制御する光量制御素子と、を有する。
【０００６】
これによれば、エレクトロクロミック色素を備えるカラーフィルタに照射する光量を制御する光量制御素子を設けることにより、複数種類のエレクトロクロミック色素の混色により所望の色を表示しつつ、光量制御素子により当該色の明るさを制御することができる。
【０００７】
例えば、前記カラーフィルタは、１つの画素に対応して平面的に並べられた複数種類の前記エレクトロクロミック色素を備える。これにより、カラー表示装置を実現することができる。また、例えば１画素内のエレクトロクロミック色素を全て消色させて無色とすることにより、光量制御素子側から照射される光を吸収せずに、白表示を行なうことができるため従来のＲＧＢサブピクセルを持つカラーフィルタよりも明るい白を表示できる。
【０００８】
より好ましくは、前記カラーフィルタは、１つの画素に対応して重ねて配置された複数種類の前記エレクトロクロミック色素を備える。例えば、シアン、マゼンタ、イエローに発色し得る３種類の前記エレクトロクロミック色素が重ねて配置されていることが好ましい。これにより、１画素をＲＧＢといったサブピクセルに分けずに、１つの画素内に、シアン、マゼンタ、イエロー等に発色し得るエレクトロクロミック色素を積層させることができる。そして、所望の色を表示するのに必要なエレクトロクロミック色素以外の他のエレクトロクロミック色素を無色透明にすることにより、当該他のエレクトロクロミック色素による光の吸収もない。このため、光量制御素子から照射される光の利用効率を向上させることができる。
【０００９】
例えば、前記カラーフィルタは、前記エレクトロクロミック色素を挟んで互いに対向する２つの透明電極をさらに有する。２つの電極間に印加する電圧により、エレクトロクロミック色素の発色または消色を制御できる。
【００１０】
または、前記カラーフィルタは、重ねて配置された前記エレクトロクロミック色素の積層体を挟んで互いに対向する２つの透明電極をさらに有する。２つの電極間に印加する電圧を制御するのみで、積層体中の各エレクトロクロミック色素の発色または消色を制御することで、構造を簡素化することができる。
【００１１】
または、前記カラーフィルタは、重ねて配置された状態にある各前記エレクトロクロミック色素をそれぞれ別々に挟む複数の透明電極をさらに有する。これにより、各エレクトロクロミック色素を別々に制御することができる。
【００１２】
本発明に係る表示装置は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に位置する電気泳動層と、前記第２基板と前記電気泳動層との間に位置するエレクトロクロミック層と、を含む、ものであってもよい。これにより、エレクトロクロミック層の表示する色相と、電気泳動層の表示する色相とを利用することができる。なお、エレクトロクロミック層とは、エレクトロクロミック材料を含む層であり、単層でも、複層でも構わない。
【００１３】
上記表示装置において、前記第１基板と前記電気泳動層との間に第１電極が形成され、前記電気泳動層と前記エレクトロクロミック層との間に第２電極が形成され、前記エレクトロクロミック層と前記第２基板との間に第３電極が形成されている、ことが好ましい。これによれば、電気泳動層と、エレクトロクロミック層とを、独立して制御することができる。
【００１４】
上記表示装置において、前記第２電極と前記第３電極との間に電界が印加されるとき、前記エレクトロクロミック層の色相が表示され、前記第２電極と前記第３電極との間に電界が印加されないとき、前記電気泳動層の色相が表示される、ことが好ましい。これにより、エレクトロクロミック層を透明にすることで、電気泳動層の色相を表示することができる。
【００１５】
上記表示装置において、前記電気泳動層が白色の帯電粒子を含み、前記第２電極と前記第３電極との間に電界が印加されるとき、前記白色の帯電粒子が前記電気泳動層において前記第２基板側に位置するよう制御される、ことが好ましい。これにより、白色の帯電粒子からの反射光を、エレクトロクロミック層の色相の表示に用いることができる。なお、白色の帯電粒子としては、酸化チタンなどを用いることができる。
【００１６】
上記表示装置において、前記電気泳動層が黒色の帯電粒子を含む、ことが好ましい。これにより、減法混色では表現することのできない黒色を表示することができる。なお、黒色の帯電粒子としては、カーボンブラックなどを用いることができる。
【００１７】
上記表示装置において、前記エレクトロクロミック層が複数の色相を表示するものであり、前記電気泳動層が前記複数の色相以外の色相を表示するものである、ことが好ましい。これによれば、同一の表示領域において、表示することのできる色相を増やすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、第１実施形態に係る反射型の表示装置の断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る表示装置１は、カラーフィルタ２と、光量制御素子３が積層して構成されている。
【００１９】
カラーフィルタ２は、画素Ｐ毎に配置された、可逆的に発色または消色し得る複数種類のエレクトロクロミック（ＥＣ）色素の層（エレクトロクロミック層）を備える。本実施形態では、１つの画素Ｐ内に、シアンを発色するエレクトロクロミック色素（シアンＥＣ色素）２Ｃと、マゼンタを発色するエレクトロクロミック色素（マゼンタＥＣ色素）２Ｍと、イエローを発色するエレクトロクロミック色素（イエローＥＣ色素）２Ｙが重ねて配置されている。
【００２０】
エレクトロクロミック材料とは、電圧の印加により可逆的に着色または消色する材料である。この着色または消色現象は、電圧の印加により材料の酸化反応または還元反応が起こることに起因する。図１において、着色状態のＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙにはハッチングを施してあり、消色状態（無色）のＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙにはハッシングを施していない。
【００２１】
ＥＣ色素を３層に重ねた場合には、減法混色で着色する必要がある。このため、本実施形態では、減法混色の三原色であるＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）が好適に用いられる。なお、より完全な黒を表示するために、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（黒）のＥＣ色素の４層構造であってもよい。
【００２２】
Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）を発色する材料に限定はないが、例えば非特許文献（Proceedings of the 12th International Display Workshops in conjunction with Asia Display 2005 p.895 （2005））に記載されている材料を用いることができる。例えば、シアンＥＣ色素２Ｃとしてヘプチルビオロゲン（ＨＶ）１，４−ジアセチルベンゼン（ＤＡＢ）が用いられ、マゼンタＥＣ色素２Ｍとしてテレフタル酸ジメチルが用いられ、イエローＥＣ色素２Ｙとして４，４’−ビフェニルジカルボン酸ジエチル（ＰＣＥ）が用いられる。
【００２３】
光量制御素子３は、画素Ｐ、すなわち各ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙの積層体へ照射する光の量を制御する。本実施形態では、光量制御素子３は、外光を反射させて、カラーフィルタ２へ照射する光量を制御する例を示す。
【００２４】
光量制御素子３は、ガラス等からなる基板（第１基板）３１上に形成された表示電極３２と、表示電極３２に対向配置された対向電極３３と、表示電極３２と対向電極３３の間に介在する表示媒体とを有する。表示電極３２および対向電極３３は、ＩＴＯ等の透明電極を用いることができる。対向電極３３は、複数の画素で共有された共通電極を用いることができる。
【００２５】
本実施形態では、表示媒体として、表示電極３２と対向電極３３との間に位置する電気泳動層を例示している。ここでは、電気泳動層がマイクロカプセル３４を含んでいる。マイクロカプセル３４は、バインダ３５により固定されている。マイクロカプセル３４は、黒色粒子３６と、白色粒子３７と、透明分散媒３８を内部に含んでいる。黒色粒子３６は、例えば負に帯電しており、白色粒子３７は例えば正に帯電している。
【００２６】
ただし、表示媒体として電気泳動層以外にも、ツイストボールや、液晶を用いてもよい。液晶の種類に限定はなく、高分子分散型液晶、高分子ネットワーク型液晶、単層コレステリック液晶等を用いることができる。
【００２７】
図２は、カラーフィルタの一例を示す断面図である。
図２に示すように、カラーフィルタ２は、例えば３枚のカラーフィルタ基板、すなわち、イエロー用のカラーフィルタ基板２−１と、マゼンタ用のカラーフィルタ基板２−２と、シアン用のカラーフィルタ基板２−３を積層して形成されている。
【００２８】
各カラーフィルタ基板２−１〜２−３は、ガラス等からなる透明基板２１と、透明基板２１に形成された薄膜トランジスタ２２および層間膜２３と、薄膜トランジスタ２２および層間膜２３上に形成された表示電極２４と、表示電極２４上に形成されたＥＣ色素２Ｙ、２Ｍまたは２Ｃと、ＥＣ色素上に電解質２５を介在させて配置された対向電極２６とを有する。表示電極２４および対向電極２６は、ＩＴＯ等の透明電極からなる。対向電極２６は、全ての画素に共通となっており、表示電極２４は、画素Ｐ毎に分離されている。最上層のカラーフィルタ基板２−３では、対向電極２６の上層にガラス等からなる対向基板（第２基板）２７が設けられている。
【００２９】
本実施形態では、各ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙが別々に表示電極２４および対向電極２６に挟まれているため、各ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙの発色または消色の制御が容易となる。
【００３０】
次に、上記の本実施形態に係る表示装置の動作について説明する。
【００３１】
図１に示すように、対向電極３３を０Ｖ、表示電極３２にプラスの電圧を印加すると、マイクロカプセル３４内の負に帯電した黒色粒子３６は表示電極３２側に集まり、正に帯電した白色粒子３７は対向電極３３側に集まる。その結果、図中矢印方向から取り込まれる外光が白色粒子３７により反射されて、白色表示となる。
【００３２】
一方、対向電極３３を０Ｖ、表示電極３２にマイナスの電圧を印加すると、マイクロカプセル３４内の負に帯電した黒色粒子３６は対向電極３３側に集まり、正に帯電した白色粒子３７は表示電極３２側に集まる。その結果、図中矢印方向から取り込まれる外光が黒色粒子３６により吸収されて、黒色表示となる。
【００３３】
以上のようにして、光量制御素子３によりカラーフィルタ２側へ反射される外光の光量、すなわちカラーフィルタ２へ照射される光量が制御される。例えば、表示電極３２、対向電極３３に印加するパルス電圧の幅等を変えることにより、黒色粒子３６および白色粒子３７の分散度合いを変えることができ、明るさの階調表示が可能となる。
【００３４】
ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙを挟む電極２４、２６間に印加する電圧を制御することにより、各ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙの発色または消色を制御できる。例えば、発色閾値を越える電圧を印加することにより、ＥＣ色素は発色する。この発色閾値はＥＣ色素毎に異なる。また、消色閾値を超える電圧（発色に要する電圧の逆電圧）をＥＣ色素に印加することにより、発色状態にあるＥＣ色素を消色状態にすることができる。以上のようにして、画素Ｐ内にある各ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙの発色または消色が制御される。光量制御素子３により反射された白色光は、カラーフィルタ２を通過して、各ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙの減法混色により所望の色に着色される。
【００３５】
図１の左側の画素Ｐから説明すると、シアンＥＣ色素２Ｃのみが発色している場合には、シアンの色が表示される。マゼンタＥＣ色素２Ｍのみが発色している場合には、マゼンタの色が表示される。イエローＥＣ色素２Ｙのみが発色している場合には、黄色が表示される。
【００３６】
また、シアンＥＣ色素２ＣおよびマゼンタＥＣ色素２Ｍが発色している状態では、これらの色素の混色により青が表示される。マゼンタＥＣ色素２ＭおよびイエローＥＣ色素２Ｙが発色している状態では、これらの色素の混色により赤が表示される。シアンＥＣ色素２ＣおよびイエローＥＣ色素２Ｙが発色している状態では、これらの色素の混合により緑が表示される。
【００３７】
さらに、全てのＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙが発色している状態では、これらの色素の混色により黒が表示される。ただし、実際には、ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙの混色により表示装置に要求される完全な黒は得られない。これは、例えばシアン色は可視光域のうち、赤のみを吸収した色になるが、実際は赤付近にピークをもつガウス関数的な吸収スペクトルをもつ。他の色も同様である。減法混色では重ねて配置されたそれぞれの透過スペクトル（（１−吸収）×１００％）の積によって光が減じられていくので、全ての可視光域の波長において重ねて配置されたどれかの層で100％吸収されなければ（透過が０％にならなければ）透過光が０にならず、真っ黒にならない。吸収スペクトルがステップ状の関数であれば全波長域で透過が０は実現可能であるが、ガウス関数なので現実的には真っ黒にならないのである。
【００３８】
本実施形態では、ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙの混色に加えて、光量制御素子３側においても黒を表示させることにより、ほぼ完全な黒が得られる。画素内の全てのＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙを消色状態にし、光量制御素子３側において黒を表示させることにより、ほぼ完全な黒を得ることもできる。画素内の全てのＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙを消色状態にし、かつ光量制御素子３側を白に表示させることにより、白が表示される。
【００３９】
上述したように、エレクトロクロミック材料をカラーフィルタ２として用い、当該カラーフィルタに照射する光量を制御する光量制御素子３を別に設けることにより、エレクトロクロミック材料の階調表示範囲が狭い欠点を解消することができる。
【００４０】
エレクトロクロミック色素を用いてカラーフィルタ２を形成することにより、１画素をＲＧＢといったサブピクセルに分けずに、１つの画素Ｐ内に、シアンＥＣ色素２Ｃ、マゼンタＥＣ色素２Ｍ、イエローＥＣ色素２Ｙを積層させることができる。そして、所望の色を表示するのに必要なＥＣ色素以外の他のＥＣ色素を無色にすることにより、当該他のＥＣ色素による光の吸収もない。このため、光源（光量制御素子３からの反射光）からの光の利用効率を従来に比べて向上させることができる。
【００４１】
すなわち、従来、Ｒ、Ｇ、Ｂの顔料や染料からなる色素を平面的に配置して、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つのサブピクセルで１つの画素を構成した場合、Ｒの色を表示する場合には、Ｇ、Ｂのサブピクセルは黒表示にするため、光の利用効率は１／３となってしまう。これに対して、本実施形態では、サブピクセルに分ける必要がないことから、光の利用効率を向上させることができる。これにより、外光の利用効率を向上させた、明るい表示の反射型表示装置を実現することができる。
【００４２】
さらに、ＥＣ色素による減法混色では完全な黒の表示は困難であるが、光量制御素子３側で黒表示に制御することにより、完全な黒表示を実現することができる。また、サブピクセルに分ける必要がないことから、従来と同じ画素サイズに設定した場合には、画素内に配置される薄膜トランジスタ２２等の素子のサイズを大きくすることができる。
【００４３】
（第２実施形態）
図３は、第２実施形態に係る表示装置におけるカラーフィルタ２の概略断面図である。第２実施形態では、ＥＣ色素２Ｙ、２Ｍ、２Ｃの積層体を表示電極２４および対向電極２６で挟んだ例について説明する。
【００４４】
カラーフィルタ２は、ガラス等からなる透明基板２１と、透明基板２１に形成された薄膜トランジスタ２２および層間膜２３と、薄膜トランジスタ２２および層間膜２３上に形成された表示電極２４と、表示電極２４上に積層形成されたＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙと、ＥＣ色素の積層体上に電解質２５を介在させて配置された対向電極２６と、対向電極２６上に形成されたガラス等からなる対向基板２７とを有する。表示電極２４および対向電極２６は、ＩＴＯ等の透明電極からなる。対向電極２６は、全ての画素に共通となっており、表示電極２４は、画素毎に分離されている。
【００４５】
第２実施形態では、以下に示すような発色閾値特性の関係を満たすＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙの選定および発色の制御を行なう必要がある。
【００４６】
例えばシアンＥＣ色素２Ｃの発色閾値電圧をＶｃ１、消色閾値電圧をＶｃ２とし、マゼンタＥＣ色素２Ｍの発色閾値電圧をＶｍ１、消色閾値電圧をＶｍ２とし、イエローＥＣ色素２Ｙの発色閾値電圧をＶｙ１、消色閾値電圧をＶｙ２とする。ここで、Ｖｃ１、Ｖｍ１、Ｖｙ１の絶対値の大きさの順序と、Ｖｃ２、Ｖｍ２、Ｖｙ２の絶対値の大きさの順序が等しければよい。例えば、発色閾値電圧がプラスで、消色閾値電圧がマイナスとする。例えば、Ｖｃ１＞Ｖｍ１＞Ｖｙ１の場合には、｜Ｖｃ２｜＞｜Ｖｍ２｜＞｜Ｖｙ２｜となればよい。
【００４７】
この場合には、Ｖ≧Ｖｃ１となる正電圧Ｖを印加すると、ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙが全て発色する。次に、｜Ｖｃ２｜＞｜Ｖ｜≧｜Ｖｍ２｜となる負電圧Ｖを印加すると、マゼンタＥＣ色素２ＭおよびイエローＥＣ色素２Ｙのみが消色する。従って、シアンＥＣ色素２Ｃのみを選択的に発色させることができる。さらに、Ｖｃ１＞Ｖ≧Ｖｍ１となる電圧Ｖを印加すると、マゼンタＥＣ色素２ＭおよびイエローＥＣ色素２Ｙのみが発色する。次に、｜Ｖｍ２｜＞｜Ｖ｜≧｜Ｖｙ２｜となる負電圧Ｖを印加すると、イエローＥＣ色素２Ｙのみが消色する。これにより、マゼンタＥＣ色素２Ｍのみを選択的に発色させることができる。さらに、Ｖｍ１＞Ｖ≧Ｖｙ１となる電圧Ｖを印加すると、イエローＥＣ色素２Ｙが発色する。このようにして、全てのＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙの発色の組み合わせを実現することができる。
【００４８】
第２実施形態によれば、第１実施形態に比べてＥＣ色素の材料が限定され、かつ、発色の制御が複雑になるが、１つの透明基板２１上にＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙを積層させていることから、カラーフィルタ２を薄くすることができるという利点がある。
【００４９】
（第３実施形態）
図４は、第３実施形態に係る表示装置１の構成を示す図である。第１、第２実施形態では、反射型の表示装置の例について説明したが、本実施系地では、透過型の表示装置の例について説明する。
【００５０】
本実施形態では、カラーフィルタ２と、光量制御素子３と、光源となるバックライト４が積層して形成されている。カラーフィルタ２の構成については、第１実施形態と同様であるため、その説明は省略する。バックライト４は、光量制御素子３へ向けて白色光を照射する。
【００５１】
光量制御素子３は、画素Ｐ、すなわち各ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙの積層体へ照射する光の量を制御する。本実施形態では、光量制御素子３は、バックライト４から照射される光の透過量を制御する。このために、本実施形態では、表示電極３２および対向電極３３の間に充填される表示媒体として、液晶３９を用いる。液晶３９としては、通常の透過型液晶表示装置に用いられるネマティック液晶等を用いることができ、その種類に限定はない。なお、図示はしないが、基板３１および対向電極３３の外側には、基板３１および対向電極３３を挟む一対の偏光板４０、４１が配置されている。
【００５２】
バックライト４から照射された光は、偏光板４０を通過することにより所望の直線偏光に変換される。表示電極３２および対向電極３３に印加される電圧により、液晶３９の配向状態が制御される。この液晶３９の配向状態により、直線偏光の偏光方位が制御されて、もう一方の偏光板４１を通過する光の光量が制御される。第１実施形態と同様に、光量制御素子３を通過した光は、カラーフィルタ２により着色される。
【００５３】
第３実施形態のように、透過型表示装置にも本発明は適用可能である。この場合においても、バックライト４の光の利用効率が向上することから、バックライト４の消費電力を抑制しつつ、明るい表示を得ることができる。この結果、表示装置の低消費電力化を図ることができる。
【００５４】
（第４実施形態）
図５は、第４実施形態に係る表示装置におけるカラーフィルタ２の概略断面図である。第１、第２実施形態では、１画素内にＥＣ色素が重なって配置されている例について説明したが、本実施形態では、１画素内に平面的にＥＣ色素が並べて配置されている例について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成要素には、同一符号を付してあり、その説明は省略する。
【００５５】
図５に示す断面図は、１つの画素Ｐの断面図に相当する。１つの画素Ｐは、３つのサブ画素（サブピクセル）ＳＰに分かれており、各サブピクセルには１層の赤ＥＣ色素２Ｒ、緑ＥＣ色素２Ｇ、青ＥＣ色素２Ｂのいずれかが配置されている。赤ＥＣ色素２Ｒ、緑ＥＣ色素２Ｇ、青ＥＣ色素２Ｂが配置された３つのサブピクセルＳＰで１つの画素Ｐが構成される。サブピクセルＳＰ毎に表示電極２４が配置されており、赤ＥＣ色素２Ｒ、緑ＥＣ色素２Ｇ、青ＥＣ色素２Ｂの発色または消色が制御可能となっている。
【００５６】
本実施形態では、加法混色で着色する例である。このため、本実施形態では、ＥＣ色素として、加法混色の三原色であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を呈する材料が好適に用いられる。Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を呈するＥＣ材料については、限定はない。
【００５７】
上記のカラーフィルタ２では、ＥＣ色素２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを挟む電極２４、２６間に印加する電圧を制御することにより、各ＥＣ色素２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの発色または消色を制御できる。例えば、発色閾値を越える電圧を印加することにより、ＥＣ色素は発色する。この発色閾値はＥＣ色素毎に異なる。また、消色閾値を超える電圧（発色に要する電圧の逆電圧）をＥＣ色素に印加することにより、発色状態にあるＥＣ色素を消色状態にすることができる。以上のようにして、画素Ｐ内にある各ＥＣ色素２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの発色または消色が制御される。光量制御素子３側から照射された白色光は、カラーフィルタ２を通過して、各ＥＣ色素２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの加法混色により所望の色に着色される。
【００５８】
本実施形態に係る表示装置のように、平面状に異なる色を呈する１層のＥＣ色素を並べて、３つのＥＣ色素２Ｒ、２Ｇ、２Ｂで１つの画素を構成してもよい。本実施形態によれば、全てのＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙを無色にすることにより、光の吸収を抑制しつつ、白を表示させることができる。この結果、従来の顔料や染料を用いたカラーフィルタと比べて、白と黒のコントラストを向上させることができる。
【００５９】
また、例えば、赤を表示する場合には、赤ＥＣ色素２Ｒが配置されたサブピクセルで赤を表示し、他のＥＣ色素２Ｇ、２Ｂを無色にし、当該ＥＣ色素２Ｇ、２Ｂが配置されたサブピクセルについては光量制御素子３により光量を制御することにより、暗い赤から淡い赤まで明るさの異なる赤表示が可能となる。
【００６０】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、反射型表示装置において、観測者側から順にカラーフィルタ２、光量制御素子３が配置されている例について説明したが、観測者側から順に光量制御素子３、カラーフィルタ２が配置されていてもよい。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１実施形態に係る表示装置の概略構成図である。
【図２】カラーフィルタの断面図である。
【図３】第２実施形態に係る表示装置におけるカラーフィルタの断面図である。
【図４】第３実施形態に係る表示装置の概略断面図である。
【図５】第４実施形態に係る表示装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…表示装置、２…カラーフィルタ、２Ｃ…シアンＥＣ色素、２Ｍ…マゼンタＥＣ色素、２Ｙ…イエローＥＣ色素、２Ｒ…赤ＥＣ色素、２Ｇ…緑ＥＣ色素、２Ｂ…青ＥＣ色素、２−１、２−２、２−３…カラーフィルタ基板、３…光量制御素子、４…バックライト、２１…透明基板、２２…薄膜トランジスタ、２３…層間膜、２４…表示電極、２５…電解質、２６…対向電極、２７…対向基板、３１…基板、３２…表示電極、３３…対向電極、３４…マイクロカプセル、３５…バインダ、３６…黒色粒子、３７…白色粒子、３８…透明分散媒、３９…液晶、４０，４１…偏光板、Ｐ…画素
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧を印加すると可逆的に電界酸化または電界還元反応が起こって可逆的に色変化する現象をエレクトロクロミズムという。このような現象を起こすエレクトロクロミック化合物の発色／消色現象を利用したエレクトロクロミック表示装置が研究されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１０６６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、エレクトロクロミック表示装置では、表現できる明るさの階調範囲が狭いという欠点があった。また、「真っ黒」を表現することができないという欠点もある。
【０００４】
本発明の目的は、表示特性の良好な新しいタイプのカラー表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る表示装置は、画素毎に配置された、可逆的に発色または消色し得る複数種類のエレクトロクロミック色素を備えるカラーフィルタと、前記カラーフィルタの各前記エレクトロクロミック色素へ照射する光の量を制御する光量制御素子と、を有する。
【０００６】
これによれば、エレクトロクロミック色素を備えるカラーフィルタに照射する光量を制御する光量制御素子を設けることにより、複数種類のエレクトロクロミック色素の混色により所望の色を表示しつつ、光量制御素子により当該色の明るさを制御することができる。
【０００７】
例えば、前記カラーフィルタは、１つの画素に対応して平面的に並べられた複数種類の前記エレクトロクロミック色素を備える。これにより、カラー表示装置を実現することができる。また、例えば１画素内のエレクトロクロミック色素を全て消色させて無色とすることにより、光量制御素子側から照射される光を吸収せずに、白表示を行なうことができるため従来のＲＧＢサブピクセルを持つカラーフィルタよりも明るい白を表示できる。
【０００８】
より好ましくは、前記カラーフィルタは、１つの画素に対応して重ねて配置された複数種類の前記エレクトロクロミック色素を備える。例えば、シアン、マゼンタ、イエローに発色し得る３種類の前記エレクトロクロミック色素が重ねて配置されていることが好ましい。これにより、１画素をＲＧＢといったサブピクセルに分けずに、１つの画素内に、シアン、マゼンタ、イエロー等に発色し得るエレクトロクロミック色素を積層させることができる。そして、所望の色を表示するのに必要なエレクトロクロミック色素以外の他のエレクトロクロミック色素を無色透明にすることにより、当該他のエレクトロクロミック色素による光の吸収もない。このため、光量制御素子から照射される光の利用効率を向上させることができる。
【０００９】
例えば、前記カラーフィルタは、前記エレクトロクロミック色素を挟んで互いに対向する２つの透明電極をさらに有する。２つの電極間に印加する電圧により、エレクトロクロミック色素の発色または消色を制御できる。
【００１０】
または、前記カラーフィルタは、重ねて配置された前記エレクトロクロミック色素の積層体を挟んで互いに対向する２つの透明電極をさらに有する。２つの電極間に印加する電圧を制御するのみで、積層体中の各エレクトロクロミック色素の発色または消色を制御することで、構造を簡素化することができる。
【００１１】
または、前記カラーフィルタは、重ねて配置された状態にある各前記エレクトロクロミック色素をそれぞれ別々に挟む複数の透明電極をさらに有する。これにより、各エレクトロクロミック色素を別々に制御することができる。
【００１２】
本発明に係る表示装置は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に位置する電気泳動層と、前記第２基板と前記電気泳動層との間に位置するエレクトロクロミック層と、を含む、ものであってもよい。これにより、エレクトロクロミック層の表示する色相と、電気泳動層の表示する色相とを利用することができる。なお、エレクトロクロミック層とは、エレクトロクロミック材料を含む層であり、単層でも、複層でも構わない。
【００１３】
上記表示装置において、前記第１基板と前記電気泳動層との間に第１電極が形成され、前記電気泳動層と前記エレクトロクロミック層との間に第２電極が形成され、前記エレクトロクロミック層と前記第２基板との間に第３電極が形成されている、ことが好ましい。これによれば、電気泳動層と、エレクトロクロミック層とを、独立して制御することができる。
【００１４】
上記表示装置において、前記第２電極と前記第３電極との間に電界が印加されるとき、前記エレクトロクロミック層の色相が表示され、前記第２電極と前記第３電極との間に電界が印加されないとき、前記電気泳動層の色相が表示される、ことが好ましい。これにより、エレクトロクロミック層を透明にすることで、電気泳動層の色相を表示することができる。
【００１５】
上記表示装置において、前記電気泳動層が白色の帯電粒子を含み、前記第２電極と前記第３電極との間に電界が印加されるとき、前記白色の帯電粒子が前記電気泳動層において前記第２基板側に位置するよう制御される、ことが好ましい。これにより、白色の帯電粒子からの反射光を、エレクトロクロミック層の色相の表示に用いることができる。なお、白色の帯電粒子としては、酸化チタンなどを用いることができる。
【００１６】
上記表示装置において、前記電気泳動層が黒色の帯電粒子を含む、ことが好ましい。これにより、減法混色では表現することのできない黒色を表示することができる。なお、黒色の帯電粒子としては、カーボンブラックなどを用いることができる。
【００１７】
上記表示装置において、前記エレクトロクロミック層が複数の色相を表示するものであり、前記電気泳動層が前記複数の色相以外の色相を表示するものである、ことが好ましい。これによれば、同一の表示領域において、表示することのできる色相を増やすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、第１実施形態に係る反射型の表示装置の断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る表示装置１は、カラーフィルタ２と、光量制御素子３が積層して構成されている。
【００１９】
カラーフィルタ２は、画素Ｐ毎に配置された、可逆的に発色または消色し得る複数種類のエレクトロクロミック（ＥＣ）色素の層（エレクトロクロミック層）を備える。本実施形態では、１つの画素Ｐ内に、シアンを発色するエレクトロクロミック色素（シアンＥＣ色素）２Ｃと、マゼンタを発色するエレクトロクロミック色素（マゼンタＥＣ色素）２Ｍと、イエローを発色するエレクトロクロミック色素（イエローＥＣ色素）２Ｙが重ねて配置されている。
【００２０】
エレクトロクロミック材料とは、電圧の印加により可逆的に着色または消色する材料である。この着色または消色現象は、電圧の印加により材料の酸化反応または還元反応が起こることに起因する。図１において、着色状態のＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙにはハッチングを施してあり、消色状態（無色）のＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙにはハッシングを施していない。
【００２１】
ＥＣ色素を３層に重ねた場合には、減法混色で着色する必要がある。このため、本実施形態では、減法混色の三原色であるＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）が好適に用いられる。なお、より完全な黒を表示するために、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（黒）のＥＣ色素の４層構造であってもよい。
【００２２】
Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）を発色する材料に限定はないが、例えば非特許文献（Proceedings of the 12th International Display Workshops in conjunction with Asia Display 2005 p.895 （2005））に記載されている材料を用いることができる。例えば、シアンＥＣ色素２Ｃとしてヘプチルビオロゲン（ＨＶ）１，４−ジアセチルベンゼン（ＤＡＢ）が用いられ、マゼンタＥＣ色素２Ｍとしてテレフタル酸ジメチルが用いられ、イエローＥＣ色素２Ｙとして４，４’−ビフェニルジカルボン酸ジエチル（ＰＣＥ）が用いられる。
【００２３】
光量制御素子３は、画素Ｐ、すなわち各ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙの積層体へ照射する光の量を制御する。本実施形態では、光量制御素子３は、外光を反射させて、カラーフィルタ２へ照射する光量を制御する例を示す。
【００２４】
光量制御素子３は、ガラス等からなる基板（第１基板）３１上に形成された表示電極３２と、表示電極３２に対向配置された対向電極３３と、表示電極３２と対向電極３３の間に介在する表示媒体とを有する。表示電極３２および対向電極３３は、ＩＴＯ等の透明電極を用いることができる。対向電極３３は、複数の画素で共有された共通電極を用いることができる。
【００２５】
本実施形態では、表示媒体として、表示電極３２と対向電極３３との間に位置する電気泳動層を例示している。ここでは、電気泳動層がマイクロカプセル３４を含んでいる。マイクロカプセル３４は、バインダ３５により固定されている。マイクロカプセル３４は、黒色粒子３６と、白色粒子３７と、透明分散媒３８を内部に含んでいる。黒色粒子３６は、例えば負に帯電しており、白色粒子３７は例えば正に帯電している。
【００２６】
ただし、表示媒体として電気泳動層以外にも、ツイストボールや、液晶を用いてもよい。液晶の種類に限定はなく、高分子分散型液晶、高分子ネットワーク型液晶、単層コレステリック液晶等を用いることができる。
【００２７】
図２は、カラーフィルタの一例を示す断面図である。
図２に示すように、カラーフィルタ２は、例えば３枚のカラーフィルタ基板、すなわち、イエロー用のカラーフィルタ基板２−１と、マゼンタ用のカラーフィルタ基板２−２と、シアン用のカラーフィルタ基板２−３を積層して形成されている。
【００２８】
各カラーフィルタ基板２−１〜２−３は、ガラス等からなる透明基板２１と、透明基板２１に形成された薄膜トランジスタ２２および層間膜２３と、薄膜トランジスタ２２および層間膜２３上に形成された表示電極２４と、表示電極２４上に形成されたＥＣ色素２Ｙ、２Ｍまたは２Ｃと、ＥＣ色素上に電解質２５を介在させて配置された対向電極２６とを有する。表示電極２４および対向電極２６は、ＩＴＯ等の透明電極からなる。対向電極２６は、全ての画素に共通となっており、表示電極２４は、画素Ｐ毎に分離されている。最上層のカラーフィルタ基板２−３では、対向電極２６の上層にガラス等からなる対向基板（第２基板）２７が設けられている。
【００２９】
本実施形態では、各ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙが別々に表示電極２４および対向電極２６に挟まれているため、各ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙの発色または消色の制御が容易となる。
【００３０】
次に、上記の本実施形態に係る表示装置の動作について説明する。
【００３１】
図１に示すように、対向電極３３を０Ｖ、表示電極３２にプラスの電圧を印加すると、マイクロカプセル３４内の負に帯電した黒色粒子３６は表示電極３２側に集まり、正に帯電した白色粒子３７は対向電極３３側に集まる。その結果、図中矢印方向から取り込まれる外光が白色粒子３７により反射されて、白色表示となる。
【００３２】
一方、対向電極３３を０Ｖ、表示電極３２にマイナスの電圧を印加すると、マイクロカプセル３４内の負に帯電した黒色粒子３６は対向電極３３側に集まり、正に帯電した白色粒子３７は表示電極３２側に集まる。その結果、図中矢印方向から取り込まれる外光が黒色粒子３６により吸収されて、黒色表示となる。
【００３３】
以上のようにして、光量制御素子３によりカラーフィルタ２側へ反射される外光の光量、すなわちカラーフィルタ２へ照射される光量が制御される。例えば、表示電極３２、対向電極３３に印加するパルス電圧の幅等を変えることにより、黒色粒子３６および白色粒子３７の分散度合いを変えることができ、明るさの階調表示が可能となる。
【００３４】
ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙを挟む電極２４、２６間に印加する電圧を制御することにより、各ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙの発色または消色を制御できる。例えば、発色閾値を越える電圧を印加することにより、ＥＣ色素は発色する。この発色閾値はＥＣ色素毎に異なる。また、消色閾値を超える電圧（発色に要する電圧の逆電圧）をＥＣ色素に印加することにより、発色状態にあるＥＣ色素を消色状態にすることができる。以上のようにして、画素Ｐ内にある各ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙの発色または消色が制御される。光量制御素子３により反射された白色光は、カラーフィルタ２を通過して、各ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙの減法混色により所望の色に着色される。
【００３５】
図１の左側の画素Ｐから説明すると、シアンＥＣ色素２Ｃのみが発色している場合には、シアンの色が表示される。マゼンタＥＣ色素２Ｍのみが発色している場合には、マゼンタの色が表示される。イエローＥＣ色素２Ｙのみが発色している場合には、黄色が表示される。
【００３６】
また、シアンＥＣ色素２ＣおよびマゼンタＥＣ色素２Ｍが発色している状態では、これらの色素の混色により青が表示される。マゼンタＥＣ色素２ＭおよびイエローＥＣ色素２Ｙが発色している状態では、これらの色素の混色により赤が表示される。シアンＥＣ色素２ＣおよびイエローＥＣ色素２Ｙが発色している状態では、これらの色素の混合により緑が表示される。
【００３７】
さらに、全てのＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙが発色している状態では、これらの色素の混色により黒が表示される。ただし、実際には、ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙの混色により表示装置に要求される完全な黒は得られない。これは、例えばシアン色は可視光域のうち、赤のみを吸収した色になるが、実際は赤付近にピークをもつガウス関数的な吸収スペクトルをもつ。他の色も同様である。減法混色では重ねて配置されたそれぞれの透過スペクトル（（１−吸収）×１００％）の積によって光が減じられていくので、全ての可視光域の波長において重ねて配置されたどれかの層で100％吸収されなければ（透過が０％にならなければ）透過光が０にならず、真っ黒にならない。吸収スペクトルがステップ状の関数であれば全波長域で透過が０は実現可能であるが、ガウス関数なので現実的には真っ黒にならないのである。
【００３８】
本実施形態では、ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙの混色に加えて、光量制御素子３側においても黒を表示させることにより、ほぼ完全な黒が得られる。画素内の全てのＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙを消色状態にし、光量制御素子３側において黒を表示させることにより、ほぼ完全な黒を得ることもできる。画素内の全てのＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙを消色状態にし、かつ光量制御素子３側を白に表示させることにより、白が表示される。
【００３９】
上述したように、エレクトロクロミック材料をカラーフィルタ２として用い、当該カラーフィルタに照射する光量を制御する光量制御素子３を別に設けることにより、エレクトロクロミック材料の階調表示範囲が狭い欠点を解消することができる。
【００４０】
エレクトロクロミック色素を用いてカラーフィルタ２を形成することにより、１画素をＲＧＢといったサブピクセルに分けずに、１つの画素Ｐ内に、シアンＥＣ色素２Ｃ、マゼンタＥＣ色素２Ｍ、イエローＥＣ色素２Ｙを積層させることができる。そして、所望の色を表示するのに必要なＥＣ色素以外の他のＥＣ色素を無色にすることにより、当該他のＥＣ色素による光の吸収もない。このため、光源（光量制御素子３からの反射光）からの光の利用効率を従来に比べて向上させることができる。
【００４１】
すなわち、従来、Ｒ、Ｇ、Ｂの顔料や染料からなる色素を平面的に配置して、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つのサブピクセルで１つの画素を構成した場合、Ｒの色を表示する場合には、Ｇ、Ｂのサブピクセルは黒表示にするため、光の利用効率は１／３となってしまう。これに対して、本実施形態では、サブピクセルに分ける必要がないことから、光の利用効率を向上させることができる。これにより、外光の利用効率を向上させた、明るい表示の反射型表示装置を実現することができる。
【００４２】
さらに、ＥＣ色素による減法混色では完全な黒の表示は困難であるが、光量制御素子３側で黒表示に制御することにより、完全な黒表示を実現することができる。また、サブピクセルに分ける必要がないことから、従来と同じ画素サイズに設定した場合には、画素内に配置される薄膜トランジスタ２２等の素子のサイズを大きくすることができる。
【００４３】
（第２実施形態）
図３は、第２実施形態に係る表示装置におけるカラーフィルタ２の概略断面図である。第２実施形態では、ＥＣ色素２Ｙ、２Ｍ、２Ｃの積層体を表示電極２４および対向電極２６で挟んだ例について説明する。
【００４４】
カラーフィルタ２は、ガラス等からなる透明基板２１と、透明基板２１に形成された薄膜トランジスタ２２および層間膜２３と、薄膜トランジスタ２２および層間膜２３上に形成された表示電極２４と、表示電極２４上に積層形成されたＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙと、ＥＣ色素の積層体上に電解質２５を介在させて配置された対向電極２６と、対向電極２６上に形成されたガラス等からなる対向基板２７とを有する。表示電極２４および対向電極２６は、ＩＴＯ等の透明電極からなる。対向電極２６は、全ての画素に共通となっており、表示電極２４は、画素毎に分離されている。
【００４５】
第２実施形態では、以下に示すような発色閾値特性の関係を満たすＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙの選定および発色の制御を行なう必要がある。
【００４６】
例えばシアンＥＣ色素２Ｃの発色閾値電圧をＶｃ１、消色閾値電圧をＶｃ２とし、マゼンタＥＣ色素２Ｍの発色閾値電圧をＶｍ１、消色閾値電圧をＶｍ２とし、イエローＥＣ色素２Ｙの発色閾値電圧をＶｙ１、消色閾値電圧をＶｙ２とする。ここで、Ｖｃ１、Ｖｍ１、Ｖｙ１の絶対値の大きさの順序と、Ｖｃ２、Ｖｍ２、Ｖｙ２の絶対値の大きさの順序が等しければよい。例えば、発色閾値電圧がプラスで、消色閾値電圧がマイナスとする。例えば、Ｖｃ１＞Ｖｍ１＞Ｖｙ１の場合には、｜Ｖｃ２｜＞｜Ｖｍ２｜＞｜Ｖｙ２｜となればよい。
【００４７】
この場合には、Ｖ≧Ｖｃ１となる正電圧Ｖを印加すると、ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙが全て発色する。次に、｜Ｖｃ２｜＞｜Ｖ｜≧｜Ｖｍ２｜となる負電圧Ｖを印加すると、マゼンタＥＣ色素２ＭおよびイエローＥＣ色素２Ｙのみが消色する。従って、シアンＥＣ色素２Ｃのみを選択的に発色させることができる。さらに、Ｖｃ１＞Ｖ≧Ｖｍ１となる電圧Ｖを印加すると、マゼンタＥＣ色素２ＭおよびイエローＥＣ色素２Ｙのみが発色する。次に、｜Ｖｍ２｜＞｜Ｖ｜≧｜Ｖｙ２｜となる負電圧Ｖを印加すると、イエローＥＣ色素２Ｙのみが消色する。これにより、マゼンタＥＣ色素２Ｍのみを選択的に発色させることができる。さらに、Ｖｍ１＞Ｖ≧Ｖｙ１となる電圧Ｖを印加すると、イエローＥＣ色素２Ｙが発色する。このようにして、全てのＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙの発色の組み合わせを実現することができる。
【００４８】
第２実施形態によれば、第１実施形態に比べてＥＣ色素の材料が限定され、かつ、発色の制御が複雑になるが、１つの透明基板２１上にＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙを積層させていることから、カラーフィルタ２を薄くすることができるという利点がある。
【００４９】
（第３実施形態）
図４は、第３実施形態に係る表示装置１の構成を示す図である。第１、第２実施形態では、反射型の表示装置の例について説明したが、本実施系地では、透過型の表示装置の例について説明する。
【００５０】
本実施形態では、カラーフィルタ２と、光量制御素子３と、光源となるバックライト４が積層して形成されている。カラーフィルタ２の構成については、第１実施形態と同様であるため、その説明は省略する。バックライト４は、光量制御素子３へ向けて白色光を照射する。
【００５１】
光量制御素子３は、画素Ｐ、すなわち各ＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙの積層体へ照射する光の量を制御する。本実施形態では、光量制御素子３は、バックライト４から照射される光の透過量を制御する。このために、本実施形態では、表示電極３２および対向電極３３の間に充填される表示媒体として、液晶３９を用いる。液晶３９としては、通常の透過型液晶表示装置に用いられるネマティック液晶等を用いることができ、その種類に限定はない。なお、図示はしないが、基板３１および対向電極３３の外側には、基板３１および対向電極３３を挟む一対の偏光板４０、４１が配置されている。
【００５２】
バックライト４から照射された光は、偏光板４０を通過することにより所望の直線偏光に変換される。表示電極３２および対向電極３３に印加される電圧により、液晶３９の配向状態が制御される。この液晶３９の配向状態により、直線偏光の偏光方位が制御されて、もう一方の偏光板４１を通過する光の光量が制御される。第１実施形態と同様に、光量制御素子３を通過した光は、カラーフィルタ２により着色される。
【００５３】
第３実施形態のように、透過型表示装置にも本発明は適用可能である。この場合においても、バックライト４の光の利用効率が向上することから、バックライト４の消費電力を抑制しつつ、明るい表示を得ることができる。この結果、表示装置の低消費電力化を図ることができる。
【００５４】
（第４実施形態）
図５は、第４実施形態に係る表示装置におけるカラーフィルタ２の概略断面図である。第１、第２実施形態では、１画素内にＥＣ色素が重なって配置されている例について説明したが、本実施形態では、１画素内に平面的にＥＣ色素が並べて配置されている例について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成要素には、同一符号を付してあり、その説明は省略する。
【００５５】
図５に示す断面図は、１つの画素Ｐの断面図に相当する。１つの画素Ｐは、３つのサブ画素（サブピクセル）ＳＰに分かれており、各サブピクセルには１層の赤ＥＣ色素２Ｒ、緑ＥＣ色素２Ｇ、青ＥＣ色素２Ｂのいずれかが配置されている。赤ＥＣ色素２Ｒ、緑ＥＣ色素２Ｇ、青ＥＣ色素２Ｂが配置された３つのサブピクセルＳＰで１つの画素Ｐが構成される。サブピクセルＳＰ毎に表示電極２４が配置されており、赤ＥＣ色素２Ｒ、緑ＥＣ色素２Ｇ、青ＥＣ色素２Ｂの発色または消色が制御可能となっている。
【００５６】
本実施形態では、加法混色で着色する例である。このため、本実施形態では、ＥＣ色素として、加法混色の三原色であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を呈する材料が好適に用いられる。Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を呈するＥＣ材料については、限定はない。
【００５７】
上記のカラーフィルタ２では、ＥＣ色素２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを挟む電極２４、２６間に印加する電圧を制御することにより、各ＥＣ色素２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの発色または消色を制御できる。例えば、発色閾値を越える電圧を印加することにより、ＥＣ色素は発色する。この発色閾値はＥＣ色素毎に異なる。また、消色閾値を超える電圧（発色に要する電圧の逆電圧）をＥＣ色素に印加することにより、発色状態にあるＥＣ色素を消色状態にすることができる。以上のようにして、画素Ｐ内にある各ＥＣ色素２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの発色または消色が制御される。光量制御素子３側から照射された白色光は、カラーフィルタ２を通過して、各ＥＣ色素２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの加法混色により所望の色に着色される。
【００５８】
本実施形態に係る表示装置のように、平面状に異なる色を呈する１層のＥＣ色素を並べて、３つのＥＣ色素２Ｒ、２Ｇ、２Ｂで１つの画素を構成してもよい。本実施形態によれば、全てのＥＣ色素２Ｃ、２Ｍ、２Ｙを無色にすることにより、光の吸収を抑制しつつ、白を表示させることができる。この結果、従来の顔料や染料を用いたカラーフィルタと比べて、白と黒のコントラストを向上させることができる。
【００５９】
また、例えば、赤を表示する場合には、赤ＥＣ色素２Ｒが配置されたサブピクセルで赤を表示し、他のＥＣ色素２Ｇ、２Ｂを無色にし、当該ＥＣ色素２Ｇ、２Ｂが配置されたサブピクセルについては光量制御素子３により光量を制御することにより、暗い赤から淡い赤まで明るさの異なる赤表示が可能となる。
【００６０】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、反射型表示装置において、観測者側から順にカラーフィルタ２、光量制御素子３が配置されている例について説明したが、観測者側から順に光量制御素子３、カラーフィルタ２が配置されていてもよい。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１実施形態に係る表示装置の概略構成図である。
【図２】カラーフィルタの断面図である。
【図３】第２実施形態に係る表示装置におけるカラーフィルタの断面図である。
【図４】第３実施形態に係る表示装置の概略断面図である。
【図５】第４実施形態に係る表示装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…表示装置、２…カラーフィルタ、２Ｃ…シアンＥＣ色素、２Ｍ…マゼンタＥＣ色素、２Ｙ…イエローＥＣ色素、２Ｒ…赤ＥＣ色素、２Ｇ…緑ＥＣ色素、２Ｂ…青ＥＣ色素、２−１、２−２、２−３…カラーフィルタ基板、３…光量制御素子、４…バックライト、２１…透明基板、２２…薄膜トランジスタ、２３…層間膜、２４…表示電極、２５…電解質、２６…対向電極、２７…対向基板、３１…基板、３２…表示電極、３３…対向電極、３４…マイクロカプセル、３５…バインダ、３６…黒色粒子、３７…白色粒子、３８…透明分散媒、３９…液晶、４０，４１…偏光板、Ｐ…画素
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素毎に配置された、可逆的に発色または消色し得る複数種類のエレクトロクロミック色素を備えるカラーフィルタと、
前記カラーフィルタの各前記エレクトロクロミック色素へ照射する光の量を制御する光量制御素子と、
を有する表示装置。
【請求項２】
前記カラーフィルタは、１つの画素に対応して平面的に並べられた複数種類の前記エレクトロクロミック色素を備える、
請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記カラーフィルタは、１つの画素に対応して重ねて配置された複数種類の前記エレクトロクロミック色素を備える、
請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
シアン、マゼンタ、イエローに発色し得る３種類の前記エレクトロクロミック色素が重ねて配置されている、
請求項３記載の表示装置。
【請求項５】
前記カラーフィルタは、前記エレクトロクロミック色素を挟んで互いに対向する２つの透明電極をさらに有する、
請求項２に記載の表示装置。
【請求項６】
前記カラーフィルタは、重ねて配置された前記エレクトロクロミック色素の積層体を挟んで互いに対向する２つの透明電極をさらに有する、
請求項３に記載の表示装置。
【請求項７】
前記カラーフィルタは、重ねて配置された状態にある各前記エレクトロクロミック色素をそれぞれ別々に挟む複数の透明電極をさらに有する、
請求項３に記載の表示装置。
【請求項８】
第１基板と、
第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に位置する電気泳動層と、
前記第２基板と前記電気泳動層との間に位置するエレクトロクロミック層と、を含む、 表示装置。
【請求項９】
前記第１基板と前記電気泳動層との間に第１電極が形成され、
前記電気泳動層と前記エレクトロクロミック層との間に第２電極が形成され、
前記エレクトロクロミック層と前記第２基板との間に第３電極が形成されている、
請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記第２電極と前記第３電極との間に電界が印加されるとき、前記エレクトロクロミック層の色相が表示され、前記第２電極と前記第３電極との間に電界が印加されないとき、前記電気泳動層の色相が表示される、
請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記電気泳動層が白色の帯電粒子を含み、前記第２電極と前記第３電極との間に電界が印加されるとき、前記白色の帯電粒子が前記電気泳動層において前記第２基板側に位置するよう制御される、
請求項９または１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記電気泳動層が黒色の帯電粒子を含む、
請求項８ないし１１のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１３】
前記エレクトロクロミック層が複数の色相を表示するものであり、前記電気泳動層が前記複数の色相以外の色相を表示するものである、
請求項８ないし１２のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１】
画素毎に配置された、可逆的に発色または消色し得る複数種類のエレクトロクロミック色素を備えるカラーフィルタと、
前記カラーフィルタの各前記エレクトロクロミック色素へ照射する光の量を制御する光量制御素子と、
を有する表示装置。
【請求項２】
前記カラーフィルタは、１つの画素に対応して平面的に並べられた複数種類の前記エレクトロクロミック色素を備える、
請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記カラーフィルタは、１つの画素に対応して重ねて配置された複数種類の前記エレクトロクロミック色素を備える、
請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
シアン、マゼンタ、イエローに発色し得る３種類の前記エレクトロクロミック色素が重ねて配置されている、
請求項３記載の表示装置。
【請求項５】
前記カラーフィルタは、前記エレクトロクロミック色素を挟んで互いに対向する２つの透明電極をさらに有する、
請求項２に記載の表示装置。
【請求項６】
前記カラーフィルタは、重ねて配置された前記エレクトロクロミック色素の積層体を挟んで互いに対向する２つの透明電極をさらに有する、
請求項３に記載の表示装置。
【請求項７】
前記カラーフィルタは、重ねて配置された状態にある各前記エレクトロクロミック色素をそれぞれ別々に挟む複数の透明電極をさらに有する、
請求項３に記載の表示装置。
【請求項８】
第１基板と、
第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に位置する電気泳動層と、
前記第２基板と前記電気泳動層との間に位置するエレクトロクロミック層と、を含む、 表示装置。
【請求項９】
前記第１基板と前記電気泳動層との間に第１電極が形成され、
前記電気泳動層と前記エレクトロクロミック層との間に第２電極が形成され、
前記エレクトロクロミック層と前記第２基板との間に第３電極が形成されている、
請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記第２電極と前記第３電極との間に電界が印加されるとき、前記エレクトロクロミック層の色相が表示され、前記第２電極と前記第３電極との間に電界が印加されないとき、前記電気泳動層の色相が表示される、
請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記電気泳動層が白色の帯電粒子を含み、前記第２電極と前記第３電極との間に電界が印加されるとき、前記白色の帯電粒子が前記電気泳動層において前記第２基板側に位置するよう制御される、
請求項９または１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記電気泳動層が黒色の帯電粒子を含む、
請求項８ないし１１のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１３】
前記エレクトロクロミック層が複数の色相を表示するものであり、前記電気泳動層が前記複数の色相以外の色相を表示するものである、
請求項８ないし１２のいずれかに記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１４５８６７（Ｐ２００８−１４５８６７Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３４７２６（Ｐ２００６−３３４７２６）
【出願日】平成１８年１２月１２日（２００６．１２．１２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１２日（２００６．１２．１２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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