JP2018180351A - 電気光学装置、表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】視認性に優れた反射型表示装置として好適に利用可能な電気光学装置を提供すること。【解決手段】一面側に第１電極１５を有する第１基板１１と、一面側に第２電極１６を有し、第１基板と対向配置される第２基板１２と、エレクトロデポジション材料を含有しており、第１電極と第２電極との間に配置される電解質層と、を含み、第１電極と第２電極は、各々、電解質層と接する一面側に凹凸形状を有しており、第１電極の一面側の表面粗さＲａが０．４μｍ以上であり、第２電極の一面側の表面粗さＲａが０．０２μｍ以上であって第１電極の表面粗さよりも相対的に大きい値である、電気光学装置である。【選択図】図４

Description

本発明は、エレクトロクロミック材料を用いて構成される電気光学装置等に関する。

エレクトロクロミック材料を用いて構成される電気光学装置に関する従来技術は、例えば国際公開第２０１２／１１８１８８号（特許文献１）に開示されている。この特許文献１に開示される装置は、それぞれが電極を有する透明基板の間に電解質層を配置し、何れか一方の透明基板の電極の表面に微細な凹凸が設けられ、他方の透明基板の電極は表面が平滑である。そして、電極間に電圧を印加した際には一方の電極では電解質層の銀イオンが還元されて銀膜として析出し、電圧を解除すると銀膜は再び銀イオンとして溶解する。このとき、平滑な表面の電極上に銀膜が析出した場合にはこの電極の表面が鏡面状態となって入射光を反射する。また、微細な凹凸表面の電極上に銀膜が析出した場合にはこの電極の表面において入射光が乱反射されることで、外観上は黒色状態となる。また、電極間に電圧を与えていない場合には透明状態となる。

ところで、上記した特許文献１に開示される装置を反射型表示装置として用いることを検討した場合には、以下のような不都合がある。例えば、電極を任意の形状にパターニングして表示部を構成した場合を考える。このとき、微細な凹凸を有する電極に銀膜を析出させればこの電極に対応する部分で黒色表示を実現できるが、この部分の周囲は透明状態（光透過状態）となるため、コントラストが低く、従って視認性が低いという不都合が生じ得る。この不都合に対して、例えば何れかの透明基板の背面に散乱版を配置することで、非表示部分を透過した光を散乱させ、コントラストを向上させることも考えられる。しかし、この場合には、非表示状態において常に散乱版が見えてしまうことから、透明状態が得られないため、表示装置としての用途を広げるという点では望ましくない。

国際公開第２０１２／１１８１８８号

本発明に係る具体的態様は、視認性に優れた反射型表示装置として好適に利用可能な電気光学装置を提供することを目的の１つとする。

本発明に係る一態様の電気光学装置は、（ａ）一面側に第１電極を有する第１基板と、（ｂ）一面側に第２電極を有し、前記第１基板と対向配置される第２基板と、（ｃ）エレクトロデポジション材料を含有しており、前記第１電極と前記第２電極との間に配置される電解質層と、を含み、（ｄ）前記第１電極と前記第２電極は、各々、前記電解質層と接する一面側に凹凸形状を有しており、（ｅ）前記第１電極の一面側の表面粗さＲａが０．４μｍ以上であり、（ｆ）前記第２電極の一面側の表面粗さＲａが０．０２μｍ以上であって前記第１電極の表面粗さよりも相対的に大きい値である、電気光学装置である。

上記構成によれば、第１電極と第２電極の間に適宜電圧を与えることで、白色状態、黒色状態および透明状態を自在に切り替えることが可能であることから、例えば表示装置として用いた場合に、画像の視認性に優れ、かつ非使用時には透明状態となって視界の妨げとならない新規な電気光学装置を得ることができる。

図１は、第１実施形態の電気光学装置の構成を示す模式的な断面図である。 図２は、第１電極の構成を詳細に説明するための模式的な断面図である。 図３は、第２電極の構成を詳細に説明するための模式的な断面図である。 図４は、電気光学装置の動作原理を説明するための模式的な断面図である。 図５は、実施例の電気光学装置における第１電極の表面処理状態の観察画像を示す図である。 図６は、実施例の電気光学装置の第１電極における相対反射輝度と表面粗さの関係を示す図である。 図７は、実施例の電気光学装置の相対反射輝度とＲａ／ＲＳｍ（ＲａとＲＳｍの比）との関係を示す図である。 図８は、表面凹凸のサイズと散乱効率の関係を示す図である。 図９は、実施例の電気光学装置の第２電極における反射率と表面粗さの関係を示す図である。 図１０は、第２実施形態の電気光学装置の構成を示す模式的な断面図である。 図１１は、第２実施形態の電気光学装置の動作を説明するための模式的な平面図である。 図１２は、電極形状を任意に設定した電気光学装置の構成例を示す模式的な断面図である。 図１３は、第２実施形態の電気光学装置の動作を説明するための模式的な平面図である。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の電気光学装置の構成を示す模式的な断面図である。図１に示す電気光学装置１００は、例えば表示装置として用いられるものであり、第１基板１１、第２基板１２、電解質層１３、シール材１４、駆動装置２０を含んで構成されている。

第１基板１１は、例えば透光性を有する硬質の基板（例えばガラス基板）である。この第１基板１１の一面側には、そのほぼ全面にわたって微細な凹凸形状を有する第１電極１５が設けられている。同様に、第２基板１２は、例えば透光性を有する硬質の基板（例えばガラス基板）である。この第２基板１２の一面側には、そのほぼ全面にわたって微細な凹凸形状を有する第２電極１６が設けられている。

第１基板１１と第２基板１２とは、互いの一面側を向かい合わせて配置されている。そして、本実施形態の電気光学装置１００は、第１基板１１側からユーザによって視認されるように配置して用いられる。すなわち、視認側に第１基板１１が配置される。

電解質層１３は、エレクトロデポジション材料を含む電解液を用いて構成されており、第１基板１１と第２基板１２の各一面側の間に配置されている。詳細には、電解質層１３を構成する電解液は、エレクトロクロミック材料、メディエータ、支持電解質、溶媒、ゲル化用ポリマーなどを含んで構成される。

電解質層１３を構成する材料の一例として、エレクトロクロミック材料にはＡｇＢｒを３５０ｍＭ用い、メディエータにはＣｕＣｌ_２を３０ｍＭ用い、支持電解質にはＬｉＢｒを７００ｍＭ用い、溶媒にはトリグライムを用いることができる。

なお、銀化合物は上記に限定されず、塩化銀、酸化銀、臭化銀、ヨウ化銀、硝酸銀などを用いることができる。銀化合物の濃度は、例えば５ｍＭ以上５００ｍＭ以下であることが好ましいがこれに限定されない。

支持電解質は、発色材料の酸化還元反応等を促進するものであれば特に限定されず、例えばリチウム塩（ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４等）、カリウム塩（ＫＣｌ、ＫＢｒ、ＫＩ等）、ナトリウム塩（ＮａＣｌ、ＮａＢｒ、ＮａＩ等）を好適に用いることができる。支持電解質の濃度は、例えば１０ｍＭ以上１Ｍ以下であることが好ましいがこれに限定されない。

溶媒は、発色材料等を安定的に保持することができるものであって、第１基板１１、第２基板１２の構成材料と屈折率ｎが近いか同程度であれば特に限定されない。屈折率が同程度であることが望ましいのは、電気光学装置を透明状態とする場合において界面での反射が極力生じないようにして透明性を高めるためである。例えば、各基板の屈折率が１．５２の無アルカリガラスであるとすると、溶媒とガラスとの屈折率差が±０．１５であれば界面反射を１％以下にでき、屈折率差が±０．１０であれば界面反射を０．５％以下にできる。このような溶媒としては炭酸プロピレン等の極性溶媒、極性のない有機溶媒、さらには、イオン性液体、イオン導電性高分子、高分子電解質等を用いることができる。具体的には、トリグライム（ｎ＝１．４３２）、炭酸プロピレン（ｎ＝１．４１９）、ジメチルスルホキシド（ｎ＝１．４７９）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ｎ＝１．４３１）、テトラヒドロフラン（ｎ＝１．４０９）、γ−ブチロラクトン（ｎ＝１．４３６）等を用いることができる。

シール材１４は、第１基板１１と第２基板１２の各一面側の間において、基板同士が重なる領域を囲んで設けられており、電解質層１３を封止する。シール材１４としては、例えばＵＶ硬化型のシール材、ＵＶ・熱硬化型のシール材、熱硬化型のシール材を用いることができる。

本実施形態では、シール材１４にはギャップ材（例えば直径５０μｍ）が添加されており、このギャップ材によって第１基板１１と第２基板１２の相互間距離（セル厚）を確保する。なお、第１基板１１、第２基板１２として大面積のものを用いる場合には、セル厚のムラを低減するために基板面内にギャップ材を分散配置することが好ましい。

駆動装置２０は、第１電極１５および第２電極１６と接続されており、これらを介して電解質層１３へ駆動電圧を供給する。

図２は、第１電極の構成を詳細に説明するための模式的な断面図である。第１電極１５の構成としてはいくつかの態様が考えられる。図２（Ａ）に示す態様の第１電極１５は、第１基板１１の一面側に形成された多数の微細な凹部２１の表面形状に沿って設けられた導電膜２２を含んで構成されている。図示のように導電膜２２は、凹部２１の表面形状に沿って設けられ、第１基板１１の一面側において多数の凹部２４からなる凹凸形状を有する。図２（Ｂ）に示す態様の第１電極１５は、第１基板１１の一面側に設けられた導電膜２３を有しており、導電膜２３はその一面側に微細な多数の凹部２４からなる凹凸形状を有する。これらの何れの態様によっても微細な凹凸形状を有する第１電極１５が得られる。

図２（Ｃ）は、第１電極の凹凸形状について詳細に説明するための模式的な断面図である。第１電極１５の導電膜２２（または２３）の表面における凹凸は、例えば図示のように凹部２４の深さＬと幅Ｗによって定義することができる。凹部２４の深さＬは、例えば数百ｎｍ程度であり、凹部２４の幅Ｗは、例えば数μｍである。なお、凹部２４の形状モデルとしては図示のような半球状を考えるが、実際には半球状に近いランダム形状になると考えられ、その深さや幅も一定ではなくある一定範囲においてバラツキを有し得る。本実施形態における第１電極１５は、その表面粗さが例えば０．４μｍ以上０．８μｍ以下とするのが好ましい。ここでいう表面粗さとは、例えば算術平均粗さＲａである（以下においても同様）。

図３は、第２電極の構成を詳細に説明するための模式的な断面図である。図示の態様の第２電極１６は、第２基板１２の一面側に設けられた略平坦な導電膜２５と、この導電膜２５の上面側に設けられた多数の微細な凹凸形状を有する導電膜２６を含んで構成されている。導電膜２５は、例えばＩＴＯ膜などの導電膜である。また、導電膜２６は、上記した第１電極１５の導電膜２２等に比べて概ね１桁小さいオーダーの表面粗さを有するものであり、例えばＩＴＯナノ粒子などの金属ナノ粒子を用いて形成されている。導電膜２６の表面粗さは、例えば０．０２μｍ以上０．１μｍ以下とするのが好ましい。

なお、ここでは導電膜２５と導電膜２６の２層からなる第２電極１６を例示したが、構成はこれに限定されない。例えば、第２基板１２の一面側に導電膜を成膜した後に、その導電膜の表面に対して物理的手法（ブラスト法など）あるいは化学的手法（エッチング法など）によって適宜処理を施すことによって、ナノオーダーの表面粗さを有する第２電極１６を得てもよい。

図４は、電気光学装置の動作原理を説明するための模式的な断面図である。第１電極１５と第２電極１６の間に、第１電極１５側が相対的に低電位となるようにして直流電圧を印加することで、金属核が発生して成長し、図４（Ａ）に示すように第１電極１５の凹部２４上に金属膜３０が析出する。このとき、第２電極１６には金属膜が析出しない。第１電極１５に析出する金属膜３０は、図示のように各凹部２４を含んで構成される微小な凹凸形状に沿うようにして形成された緻密な膜となる。このときの凹凸形状が可視光の波長以上のサイズ（例えば０．４μｍ以上）であれば入射光は散乱されるので、外観上は白色状態（明状態）となる。

また、第１電極１５と第２電極１６の間に、第２電極１６側が相対的に低電位となるようにして直流電圧を印加することで、金属核が発生して成長し、図４（Ｂ）に示すように第２電極１６の導電膜２６上に金属膜３２が析出する。ここでは、ナノオーダーの凸部に電界が集中するため導電膜２６への金属イオンの供給が不均一になり、金属膜３２は、図示のように樹枝状に成長する。それにより、ナノオーダーのポーラス状の金属膜３２が形成される。このように金属膜３２がポーラス状の入り組んだ構造となることにより、この金属膜３２に入射した光は、多重反射を繰り返し、金属膜３２に吸収される。このため、入射光の大部分は電気光学装置の外部へ戻ることがなく、外観上は黒色状態（暗状態）となる。

このように、本実施形態の電気光学装置１００では、第２電極１６の表面粗さが第１電極１５の表面粗さよりも概ね１桁以上小さい値となるように、各々の電極が構成されていることから、各電極に入射した光の挙動が異なっており、この挙動の違いを利用することで、白色状態と黒色状態を切り替えることができる。なお、各電極のいずれにも電圧を印加しないか、あるいは各電極を同電位とした場合には、金属膜の析出が起こらないことから、電気光学装置は外観上、透明状態（入射光を透過させる状態）となる。すなわち、本実施形態の電気光学装置１００は、白色状態、黒色状態、透明状態の三状態を自在に切り替えて用いることができる。

次に、本実施形態の電気光学装置の製造方法について説明する。ここでは、各電極の一面側に多数の微細な凹部を設け、それら凹部に導電膜を設けることで第１電極１５が構成されており、かつ金属ナノ粒子を用いて第２電極１６が構成されている場合について、その好適な製造方法の一例を説明する。

無アルカリガラス基板などの透明基板の一面に、例えばブラスト処理を施すことにより、透明基板の一面側に微細な凹凸形状を形成する。これにより、一面側に微細な凹凸形状を有する第１基板１１が得られる。このとき、ブラスト処理の諸条件を適宜設定することで、第１基板１１の凹凸形状の粗さ具合を制御することができる。ブラスト処理を用いる場合に、その諸条件としては、投射材（砥粒）の粒径、投射材の材質、投射圧力、投射角度、処理時の基板距離、処理時間などが挙げられる。なお、ブラスト処理に変えてウェットエッチング処理などを用いてもよい。ウェットエッチング処理の諸条件としては、薬液組成、濃度、処理時間などが挙げられる。

次に、第１基板１１の凹凸形状を有する面に導電膜を形成する。例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる透明導電膜（ＩＴＯ膜）をスパッタ法によって成膜する。これにより、第１基板１１の一面側に第１電極１５が形成される。ＩＴＯ膜のシート抵抗は例えば５Ω／sq.程度であり、膜厚は数百ｎｍである。なお、透明導電膜としては可視光領域での光透過性が高ければ特に限定されず、例えばＺｎＯ膜、Ｇａ_２Ｏ_５膜、グラフェン膜などを用いることもでき、かつ、透明導電膜の形成方法についても特に限定はなく、例えば真空蒸着法、イオンプレーティング法、スピンコーティング法など種々考えられる（以下同様）。

他方で、無アルカリガラス基板などの透明基板の一面に、スパッタ法などの成膜法によって導電膜を形成する。例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる透明導電膜（ＩＴＯ膜）をスパッタ法によって成膜する。これにより、一面側に導電膜２５を有する第２電極１６が得られる。なお、予めＩＴＯ膜などの導電膜が設けられた透明基板を用いてもよい。

次に、この導電膜２５の上面側に金属ナノ粒子による装飾を施すことで、ナノオーダーの凹凸を有する導電膜２６を形成する。金属ナノ粒子としては、例えばＩＴＯナノ粒子を用いることができる。導電膜２６の形成は、例えば、ＩＴＯナノ粒子を含有するペーストをスクリーン印刷などによって塗布し、その後この塗布した膜を焼成することによって行うことができる。

次に、一方の基板、例えば第１基板１１の一面側にギャップ材を添加されたシール材料を塗布する。シール材料としては、例えば紫外線硬化型、熱硬化型、紫外線硬化と熱硬化の混合型など種々のものを用いることができる。

また、他方の第２基板１２の一面側にギャップ材（例えば粒径１００μｍ）を散布する。このときの散布量は１〜３個／ｍｍ^２とするのが経験上好ましいがこれに限られない。なお、ギャップ材に代えて、リブなどの突起体を基板上に形成することでギャップコントロールを行ってもよい。この場合、突起体のアスペクト比はなるべく高いことが好ましい。

次に、第１基板１１と第２基板１２の間にエレクトロデポジション材料を含む電解液を封入する。この工程は、例えば真空注入法によって行うことができる。具体的には、第１基板１１と第２基板１２を先に貼り合わせた後に両者間へ真空注入法によって電解液を注入する。なお、この工程は、ワンドロップフィリング法（ＯＤＦ法）によって行うこともできる。具体的には、第１基板１１の一面側のシール材料に囲まれた領域内に電解液を滴下した後、この第１基板１１の一面と第２基板１２の一面を向かい合わせて両者を貼り合わせる。そして、紫外線および／または熱を与えることによってシール材料を硬化させる。これにより、シール材１４と、これによって周囲を封止された電解質層１３が得られる。

以上のようにして、本実施形態の電気光学装置１００を製造することができる。なお、第１電極１５が導電膜の一面に多数の微細な凹部を設けて構成されている場合についても、第１電極１５を得る工程を除いて上記と同様の製造方法を用いることができる。第１電極１５を得る工程については、例えば、第１基板１１の一面上にスパッタ法など適宜の成膜法によって導電膜を形成し、その導電膜の一面をブラスト処理やエッチング処理によって加工することによって多数の凹部を形成すればよい。

（実施例）
電気光学装置の実施例として、いくつかのサンプルを作製した。
各サンプルの電解質層１３の層厚は１００μｍとした。電解質としては、溶媒をＧＢＬとし、エレクトロクロミック材としてＡｇＢｒを３５０ｍＭ添加し、支持電解質（支持塩）としてＬｉＣｌを１７５０ｍＭ加え、メディエータとしてＴａＣｌ_５を３０ｍＭ加えた。また、第１電極１５、第２電極１６としてはそれぞれシート抵抗５Ω／sq.のＩＴＯ膜を用いた。

第１電極１５の表面の凹凸形状については、ブラスト条件を変えることで以下のように表面状態、具体的には平均粗さ（算術平均粗さ）Ｒａが異なるサンプルを作製した。ここでいう平均粗さ（算術平均粗さ）Ｒａ、平均長さＲＳｍ、平均深さＲｃのそれぞれはＪＩＳ規格（JIS B 0601:2001）により定義されるものに対応している。

図５は、実施例の電気光学装置における第１電極の表面処理状態の観察画像を示す図である。この実施例の電気光学装置では、第１基板１５の表面粗さＲａが０．４９μｍ、表面に形成される各凹部の径が概ね３〜７μｍであった。

次に、実施例の各サンプルの視野角特性について説明する。一般的に、視野角の特性は、被測定物の基板面の法線方向を基準として５°傾いた角度における反射輝度に対する、各角度での反射輝度の角度依存性により評価される。投影スクリーンに投射した映像を視認できる範囲は視野範囲角度と呼ばれ、相対反射輝度が１／２の値となる角度をいう。広視野角の表示装置として用いる場合には視野範囲角度が６０°以上であることが好ましい。各サンプルについて、各角度での反射輝度を５°〜６０°の範囲で５°毎に測定した。

図６は、実施例の電気光学装置の第１電極における相対反射輝度と表面粗さの関係を示す図である。なお、ここでの相対反射輝度は、第１電極１５に金属膜３０を析出させた状態において測定した視野範囲角度６０°のものである。図示のように表面粗さＲａが０．４μｍよりも大きくなると相対反射輝度が急激に大きくなる傾向にあることが分かる。一般的には、表面粗さＲａが波長の１／２以上であると散乱が強まると考えられる。しかし、必ずしも表面粗さＲａに対して６０°での相対反射輝度は単調に増加していない。これは、電極の表面凹凸の密度に関係すると考えられる。表面凹凸は平均長さＲＳｍの間隔で存在しているが、Ｒａに対してＲＳｍが大きくなると表面凹凸の密度が低くなり散乱は小さくなると考えられる。

図７は、実施例の電気光学装置の相対反射輝度とＲａ／ＲＳｍ（ＲａとＲＳｍの比）との関係を示す図である。図示のように、Ｒａ／ＲＳｍが大きくなるほど６０°での相対反射輝度は大きくなることが分かる。各プロットに基づいて得た近似曲線によれば、６０°での相対反射輝度を０．５以上とするためには、Ｒａ／ＲＳｍの値が少なくとも０．０１８以上であればよいことが分かる。

図８は、表面凹凸のサイズと散乱効率の関係を示す図である。表面凹凸による散乱は凹凸高さによってもその散乱効率が異なり得る。銀膜からなる電極の表面凹凸を球で近似した場合、各サイズの凹凸部１個に対する散乱効率は図示の通りとなる。Ｍｉｅ散乱理論により散乱断面積を求め、散乱効率は散乱断面積と凹凸部１個の投影断面積の比により求めた。散乱断面積が投影断面積よりも大きくなる場合の散乱効率は１とした。図８より、散乱効率は表面凹凸のサイズが１０μｍになると可視光領域で０．５程度となる。すなわち５０％は正反射成分となり、鏡面反射に近い反射特性となる。したがって、表面凹凸の平均深さＲｃはこれよりも小さい必要があり、１０μｍ以下にするとよいことが分かる。また、一般的に表面凹凸のサイズが入射光の波長の１／１０以下になると散乱は生じないため、これよりも大きなサイズにするとよいことが分かる。視野範囲角度が６０°以上であるサンプルにおける平均深さＲｃはそれぞれ１．７７μｍ〜１．９３μｍであり、計算によって求めた散乱効率の高い表面凹凸のサイズとよく一致している。

また、第２電極１６の表面の凹凸形状については、ＩＴＯナノ粒子を用いた導電膜２６の成膜条件を変えることで以下のように表面状態、具体的には平均粗さ（算術平均粗さ）Ｒａが異なるサンプルを作製した。ここでいう平均粗さ（算術平均粗さ）ＲａもＪＩＳ規格（JIS B 0601:2001）により定義されるものに対応している。

図９は、実施例の電気光学装置の第２電極における反射率と表面粗さの関係を示す図である。なお、ここでの反射率は、第２電極１６に金属膜３２を析出させた状態において入射光の波長を６００ｎｍとして測定したものである。図示のように、少なくとも表面粗さＲａが０．０１８μｍより大きい範囲においては反射率が１０％前後と低い値になっていることが分かる。すなわち、暗表示（ブラック）に適した状態となることが分かる。なお、表面粗さＲａが０．０１５μｍより小さい範囲では反射率が高くなり、かつ第２電極１６が鏡面（ミラー）状態となる。

（第２実施形態）
図１０は、第２実施形態の電気光学装置の構成を示す模式的な断面図である。図１０に示す電気光学装置１００ａは、第１電極１５の上面側に設けられる絶縁膜４３と、この絶縁膜４３を介在させて第１電極１５の上面側に設けられる第３電極４５と、第２電極１６の上面側に設けられる絶縁膜４４と、この絶縁膜４４を介在させて第２電極１６の上面側に設けられる第４電極４６と、を有する点が第１実施形態の電気光学装置１００と異なっており、それ以外は同様の構成を備えている。なお、第１実施形態と第２実施形態において共通する構成については同符号を付しており、それらについての詳細な説明を省略する。

絶縁膜４３は、第１電極１５の上面側に設けられており、平面視において第１電極１５の中央を開口させた環状（枠状）の形状を有する。同様に、絶縁膜４４は、第２電極１６の上面側に設けられており、平面視において第２電極１６の中央を開口させた環状（枠状）の形状を有する。絶縁膜４３と絶縁膜４４は、ほぼ同じ形状に設けられており、平面視において互いに重なるように配置されている。これらの絶縁膜４３、４４としては、電解液１３に対して安定であれば特に限定はなく、例えばＳｉＯ_２膜、Ａｌ_２Ｏ_３膜、ＳｉＮ膜などを用いることができる。

第３電極４５は、絶縁膜４３を介在させて第１電極１５の上面側に設けられており、平面視において、絶縁膜４３とほぼ同形状であり第１電極１５の中央を開口させた環状（枠状）の形状を有する。この第３電極４５は、第１電極１５と同様の表面形状を有している。

第４電極４６は、絶縁膜４４を介在させて第２電極１６の上面側に設けられており、平面視において絶縁膜４４とほぼ同形状であり第２電極１６の中央を開口させた環状（枠状）の形状を有する。この第４電極４６は、第２電極１６と同様の表面形状を有している。

各絶縁膜４３、４４および第３電極４５、第４電極４６は、例えば以下のような方法によって形成することができる。なお、それ以外の電気光学装置１００ａの製造方法については第１実施形態と同様であり、ここでは説明を省略する。

第１実施形態と同様にして第１基板１１上に第１電極１５を形成する。次に、この第１電極１５の中央を覆うレジスト膜を形成し、その状態でスパッタ法などによって絶縁膜を形成する。次に、この絶縁膜の表面にブラスト処理やウェットエッチング処理などを用いて凹凸形状を形成し、その凹凸形状を有する面に導電膜をスパッタ法などによって形成する。その後、レジスト膜を剥離することで、第１電極１５の中央を覆っていた絶縁膜および導電膜が除去されるので、第１電極１５の周縁部を環状に覆う絶縁膜４３および第３電極４５が得られる。

他方で、第１実施形態と同様にして第２基板１２上に第２電極１６を形成する。次に、この第２電極１６の中央を覆うレジスト膜を形成し、その状態でスパッタ法などによって絶縁膜を形成する。次に、この絶縁膜の表面に導電膜をスパッタ法などによって形成する。その後、レジスト膜を剥離することで、第２電極１６の中央を覆っていた絶縁膜および導電膜が除去されるので、第２電極１６の周縁部を環状に覆う絶縁膜４４および導電膜が得られる。そして、この導電膜の上側にオフセット印刷法などによって金属ナノ粒子層を形成することで、第４電極４６が得られる。

図１１は、第２実施形態の電気光学装置の動作を説明するための模式的な平面図である。第２実施形態の電気光学装置１００ａは、駆動装置２０によって第１電極１５、第２電極１６、第３電極４５、第４電極４６の各々へ与える電位を可変に設定することで、種々の動作状態を実現することができる。

例えば、第１電極１５と第２電極１６の間には第１電極１５が相対的に低電位（陰極）となるような電圧（例えば２．５Ｖ）を印加し、第３電極４５と第４電極４６の間には第４電極４６が相対的に低電位（陰極）となるような電圧（例えば２．５Ｖ）を印加する。それにより、図１１（Ａ）に示すように、第１電極１５と第２電極１６の重なる領域では第１電極１５に金属膜が析出するので白色状態が得られ、第３電極４５と第４電極４６の重なる領域では第４電極４６に金属膜が析出するので黒色状態が得られる。すなわち、周辺部が黒色状態で、中央部が白色状態となるので、ノーマリーブラックモードとしての表示が可能である。

また、第１電極１５と第２電極１６の間には第２電極１６が相対的に低電位（陰極）となるような電圧（例えば２．５Ｖ）を印加し、第３電極４５と第４電極４６の間には第３電極４５が相対的に低電位（陰極）となるような電圧（例えば２．５Ｖ）を印加する。それにより、図１１（Ｂ）に示すように、第１電極１５と第２電極１６の重なる領域では第２電極１６に金属膜が析出するので黒色状態が得られ、第３電極４５と第４電極４６の重なる領域では第３電極４５に金属膜が析出するので白色状態が得られる。すなわち、周辺部が白色状態で、中央部が黒色状態となるので、ノーマリーホワイトモードとしての表示が可能である。

また、各電極間に電位差を与えない場合には、図１１（Ｃ）に示すように、透明状態が得られる。さらに、図示を省略するが、第３電極４５と第４電極４６の間には電位差が生じないようにし、第１電極１５と第２電極１６の間に電位差を与えることにより、透明状態の中に白色状態または黒色状態が現れるような表示も可能である。反対に、図示を省略するが、第１電極１５と第２電極１６の間には電位差が生じないようにし、第３電極４５と第４電極４６の間に電位差を与えることにより、周縁部が透白色状態または黒色状態であり、中央に透明状態が現れるような表示も可能である。

なお、上記では説明を分かりやすく簡略化するために第１電極１５および第２電極１６をそれぞれ矩形状とし、第３電極４５および第４電極４６はこれらを囲む環状としていたが、各電極の形状は任意に設定することが可能である。

（第３実施形態）
図１２は、第３実施形態の電気光学装置の構成例を示す模式的な断面図である。図１２に示す電気光学装置１００ｂは、上記した電気光学装置１００ａにおける各電極の形状を変更し、セグメント表示を可能にした場合の構成例を示している。なお、第２実施形態と第３実施形態において共通する構成については同符号を付しており、それらについての詳細な説明を省略する。

第３実施形態における第１電極１５は、７セグメント表示（後述する図１３参照）の各表示部に対応して互いに分離した７つのセグメント電極を有している。各セグメント電極の構成は上記した第１、第２実施形態の第１電極１５と同様である。各セグメント電極には、それぞれ図示しない引き回し配線が接続されており、これらの引き回し配線を介して駆動回路２０と接続され、それぞれ個別に電圧を印加できるようになっている。

同様に、第３実施形態における第２電極１６は、７セグメント表示（後述する図１３参照）の各表示部に対応して互いに分離した７つのセグメント電極を有している。各セグメント電極の構成は上記した第１、第２実施形態の第２電極１６と同様である。各セグメント電極には、それぞれ図示しない引き回し配線が接続されており、これらの引き回し配線を介して駆動回路２０と接続され、それぞれ個別に電圧を印加できるようになっている。

また、第３実施形態における絶縁膜４３および第３電極４５は、第１基板１１の一面側において、第１電極１５の各セグメント電極が設けられていない領域に対して相補的に設けられている。絶縁膜４３は、第１電極１５の各セグメント電極に接続された引き回し配線（図示略）の上側も覆うように設けられている。それにより、引き回し配線上での金属膜の析出による不要な表示の発生を防ぐことができる。

同様に、第３実施形態における絶縁膜４４および第４電極４６は、第２基板１２の一面側において、第２電極１６の各セグメント電極が設けられていない領域に対して相補的に設けられている。絶縁膜４４は、第２電極１６の各セグメント電極に接続された引き回し配線（図示略）の上側も覆うように設けられている。それにより、引き回し配線上での金属膜の析出による不要な表示の発生を防ぐことができる。

第１電極１５、第２電極１６、各絶縁膜４３、４４および第３電極４５、第４電極４６は、例えば以下のような方法によって形成することができる。なお、それ以外の電気光学装置１００ａの製造方法については第１実施形態と同様であり、ここでは説明を省略する。

まず、第１実施形態と同様にして第１基板１１上に第１電極１５を形成する。次いで、この第１電極１５をパターニングすることにより、各セグメント電極ならびに引き回し配線を形成する。次に、各セグメント電極を覆うレジスト膜を形成する。次に、第１電極１５の各セグメント電極上のレジスト膜ならびに引き回し配線を覆う絶縁膜をスパッタ法などによって形成する。次に、この絶縁膜の表面にブラスト処理やウェットエッチング処理などを用いて凹凸形状を形成し、その凹凸形状を有する面に導電膜をスパッタ法などによって形成する。その後、レジスト膜を剥離することで、第１電極１５の各セグメント電極を覆っていた絶縁膜および導電膜が除去されるので、第１電極１５のセグメント電極以外の部分を覆う絶縁膜４３および第３電極４５が得られる。

他方で、第１実施形態と同様にして第２基板１２上に第２電極１６を形成する。次いで、この第２電極１６をパターニングすることにより、各セグメント電極ならびに引き回し配線を形成する。次に、各セグメント電極を覆うレジスト膜を形成する。次に、第２電極１６の各セグメント電極上のレジスト膜ならびに引き回し配線を覆う絶縁膜をスパッタ法などによって形成する。次に、この絶縁膜の表面に導電膜をスパッタ法などによって形成する。その後、レジスト膜を剥離することで、第２電極１６の各セグメント電極を覆っていた絶縁膜および導電膜が除去されるので、第２電極１６の各セグメント電極以外の部分を覆う絶縁膜４４および導電膜が得られる。そして、この導電膜の上側にオフセット印刷法などによって金属ナノ粒子層を形成することで、第４電極４６が得られる。

図１３は、第２実施形態の電気光学装置の動作を説明するための模式的な平面図である。第２実施形態の電気光学装置１００ａは、駆動装置２０によって第１電極１５、第２電極１６、第３電極４５、第４電極４６の各々へ与える電位を可変に設定することで、種々の動作状態を実現することができる。具体的には、図１３（Ａ）は、ノーマリーブラックモードとしての表示例を示し、図１３（Ｂ）は、ノーマリーホワイトモードとしての表示例を示し、図１３（Ｃ）は、透明状態の表示例を示している。なお、各電極への電圧の与え方は上記した図１１に示した電気光学装置１００ａの場合と同様であり、各セグメント電極に対して個別に電圧を与えることにより、７セグメントの各表示部を個別に白色状態、黒色状態あるいは透明状態とすることで、任意の数字や英文字などを表示することができる。

なお、第２および第３実施形態では、第１電極１５および第３電極４５は透明状態と白色状態を得ることができ、第２電極１６および第４電極４６は透明状態と黒色状態を得ることができる。この態様は加工工数の観点から好ましいが、利用可能な態様はこれに限らない。第１電極１５及び第４電極４６が透明状態と白色状態を得られる態様とし、第２電極１６および第３電極４５が透明状態と黒色状態を得られる態様としても構わない。この場合、第４電極４６は第４電極４６の形成前に絶縁膜４４表面にブラスト処理やウェットエッチング処理などを用いて凹凸形状を形成し、その凹凸形状を有する面に導電膜をスパッタ法などによって成膜することで形成する。第３電極４５は第３電極４５形成後に第３電極４５の上側にオフセット印刷法などによって金属ナノ粒子層を設けることで構成する。

以上のような各実施形態の電気光学装置によれば、白色状態、黒色状態および透明状態を自在に切り替えることが可能であることから、当該電気光学装置を用いることで、画像の視認性に優れ、かつ非使用時には透明状態となって視界の妨げとならない表示装置を得ることができる。このような電気光学装置は、例えばショーウィンドウでのデジタルサイネージ、ヘッドアップディスプレイといった用途の表示装置として好適に用いることができる。

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した実施形態では、電気光学装置を第１基板側から視認することとしていたが、第２基板側から視認してもよい。また、本発明の電気光学装置の用途は表示用途にのみ限定されない。

１１：第１基板
１２：第２基板
１３：電解質層
１４：シール材
１５：第１電極
１６：第２電極
２０：駆動装置
２１、２４：凹部
２２、２３、２５、２６：導電膜
３０、３２：金属膜
４３、４４：絶縁膜
４５：第３電極
４６：第４電極

本発明に係る一態様の電気光学装置は、（ａ）一面側に第１電極を有する第１基板と、（ｂ）一面側に第２電極を有し、前記第１基板と対向配置される第２基板と、（ｃ）エレクトロデポジション材料を含有しており、前記第１電極と前記第２電極との間に配置される電解質層と、を含み、（ｄ）前記第１電極と前記第２電極は、各々、前記電解質層と接する一面側に凹凸形状を有しており、（ｅ）前記第１電極の一面側の表面粗さＲａが０．４μｍ以上であり、（ｆ）前記第２電極の一面側の表面粗さＲａが０．０２μｍ以上であって前記第１電極の表面粗さよりも相対的に小さい値である、電気光学装置である。

図１３は、第３実施形態の電気光学装置の動作を説明するための模式的な平面図である。第３実施形態の電気光学装置１００ｂは、駆動装置２０によって第１電極１５、第２電極１６、第３電極４５、第４電極４６の各々へ与える電位を可変に設定することで、種々の動作状態を実現することができる。具体的には、図１３（Ａ）は、ノーマリーブラックモードとしての表示例を示し、図１３（Ｂ）は、ノーマリーホワイトモードとしての表示例を示し、図１３（Ｃ）は、透明状態の表示例を示している。なお、各電極への電圧の与え方は上記した図１１に示した電気光学装置１００ａの場合と同様であり、各セグメント電極に対して個別に電圧を与えることにより、７セグメントの各表示部を個別に白色状態、黒色状態あるいは透明状態とすることで、任意の数字や英文字などを表示することができる。

Claims (5)

1. 一面側に第１電極を有する第１基板と、
   一面側に第２電極を有し、前記第１基板と対向配置される第２基板と、
   エレクトロデポジション材料を含有しており、前記第１電極と前記第２電極との間に配置される電解質層と、
   を含み、
   前記第１電極と前記第２電極は、各々、前記電解質層と接する一面側に凹凸形状を有しており、
   前記第１電極の一面側の表面粗さＲａが０．４μｍ以上であり、
   前記第２電極の一面側の表面粗さＲａが０．０２μｍ以上であって前記第１電極の表面粗さよりも相対的に大きい値である、
   電気光学装置。
2. 前記第１電極の一面側に前記電解質層の含有成分から析出する金属膜は、前記第１電極の前記凹凸形状に沿った形状である、
   請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記第２電極の一面側に前記電解質層の含有成分から析出する金属膜は、樹枝状の形状である、
   請求項１又は２に記載の電気光学装置。
4. 前記第２電極は、前記一面側に金属ナノ粒子層を有する、
   請求項１〜３の何れか１項に記載の電気光学装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の電気光学装置を含んで構成される表示装置。