(57)【要約】【課題】エレクトロクロミック表示素子に代表される、視野角依存性が無く、表示濃度が表示領域の電荷蓄積量に対応し、電荷供給が絶たれた後も濃度を保持する表示素子を使用して、簡便な回路構成で、写真画像のような微細で滑らかな階調表現を可能としつつ、表示のために必要な処理時間を短縮する。【解決手段】表示素子に定電流を供給する電源手段と、電源手段からの電荷供給を制御するスイッチング手段と、このスイッチング手段の導通時間をパルス幅で制御する制御手段を有する。更に、制御手段としてドレイン側にコンデンサの接続されたトランジスタを付加することで１ラインの電荷蓄積の終了を待たずに次ラインの駆動処理を開始できるようにする。【選択図】　　　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示濃度が表示領域の電荷蓄積量に対応し、電荷供給が絶たれた後も濃度を保持する表示素子と、前記表示素子に定電流を供給するための電源手段と、前記表示素子への前記電源手段からの電荷供給を制御するスイッチング手段と、前記スイッチング手段の導通時間を制御する制御手段を有することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記制御手段は、トランジスタとコンデンサを有し、前記制御手段のトランジスタのゲートにパルスを印加し、前記コンデンサに前記パルスに応じた電荷を蓄積することにより、前記スイッチング手段の導通時間を制御することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
表示濃度が表示領域の電荷蓄積量に対応し、電荷供給が絶たれた後も濃度を保持する表示素子と、前記表示素子に定電流を供給するための電源手段と、前記電源手段の電荷供給時間を制御する制御手段とを有し、
前記表示素子への前記電源手段からの電荷供給の時間を前記制御手段により制御することにより、表示濃度を変化させることを特徴とする表示素子駆動方法。
【請求項４】
前記表示素子の表示濃度段階が、３段階以上あることを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
【請求項５】
前記表示素子の表示濃度段階が、３段階以上あることを特徴とする請求項３記載の表示素子駆動方法。
【請求項６】
前記表示素子は、所謂エレクトロクロミック表示素子であることを特徴とする請求項１又は２又は４のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記表示素子は、所謂エレクトロクロミック表示素子であることを特徴とする請求項３又は５記載の表示素子駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示濃度が表示領域の電荷蓄積量により変化し、電荷供給が絶たれた後も濃度を保持する表示素子とその表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、表示装置として液晶表示装置がビデオカメラ、デジタルカメラ、パソコン用モニタ等に一般的に用いられている。この液晶表示装置は、応答性、階調性に優れているが、視野角依存性を有す欠点がある。
【０００３】
一方、視野角依存性のない表示装置として、構成する個々のドットが電荷蓄積量に対応した表示濃度となり、電荷供給を絶たれた後も、表示濃度を保持できる特性を持つ素子を用いた表示装置がある。この表示装置は、たとえばエレクトロクロミック表示装置として知られている。
【０００４】
このエレクトロクロミック表示装置は、表示着色濃度が２段階しかないものが主流であったが、この表示装置を構成する個々のドット（エレクトロクロミック素子）の表示着色濃度の多段階化（以下、階調表現と称す）を行うために、特開昭６４−３１１３２号公報では、エレクトロクロミック素子に印加する電圧値と電圧印加時間の少なくとも一方を制御することで電荷蓄積量を制御する方法が開示されている。
【０００５】
さらに、定電流電源とスイッチ素子を用いて、エレクトロクロミック素子の電荷蓄積量を制御する方法も公知である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら特開昭６４−３１１３２号公報に示された方法では、階調表現の段数は設定できる電圧値の段数に依存する。例えば、電圧範囲が５ｖで、１０ビット（１０２４段階）の階調表現を可能とするには、電圧値を約５ｍｖ刻みで供給できる構成をとる必要があり、さらに電圧値と濃度の関係に線形性が保証されないという理由からも、安価で簡単な構成での実現は困難である。即ちこの方法は、上記公知例にあるように限定された少ない段数の場合、可能なものであり、写真画像のような微細で滑らかな階調表現を必要とする場合には、不適な方法である。
【０００７】
また上述の定電流電源とスイッチ素子を用いて、エレクトロクロミック素子の電荷蓄積量を制御する方法は、微細で滑らかな階調表現には適しているが、単純マトリクス方式を用いたエレクトロクロミック表示装置の場合、マトリクスで構成された２次元画像を表示するに際し、エレクトロクロミック素子で構成される１ラインの表示処理をおこない、１ライン表示完了後、次ラインの表示の処理に移るため、１画面全体の表示を完了させるのに時間がかかるという問題がある。加えて、エレクトロクロミック表示素子は、それ自体発色動作が化学反応であるため応答速度が遅い。これは、表示画像をより細密にしようとエレクトロクロミック素子数を増加した場合、より大きな問題となる。
【０００８】
本発明は上記の問題に鑑み、視野角依存性がなく、安価で簡単な構成で写真画像のような微細で滑らかな階調表現を可能としつつ、従来方法に比べ１画面表示に必要とする時間を短縮できる、表示装置と表示素子駆動方法を提案するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つは、表示濃度が表示領域の電荷蓄積量に対応し、電荷供給が絶たれた後も濃度を保持する表示素子と、前記表示素子に定電流を供給するための電源手段と、前記表示素子への前記電源手段からの電荷供給を制御するスイッチング手段と、前記スイッチング手段の導通時間を制御する制御手段を有する表示装置とし、定電流電源により表示素子への電荷蓄積を行い、電荷蓄積量の制御は、スイッチング手段の導通時間制御でおこない、導通時間に対応した電荷蓄積量とすることで、滑らかな階調表現と表示速度の高速化を可能とした表示装置を得ることができる。
【００１０】
詳しくは、前記制御手段は、トランジスタとコンデンサを有し、前記制御手段のトランジスタのゲートにパルスを印加し、前記コンデンサに前記パルスに応じた電荷を蓄積することにより、前記スイッチング手段の導通時間を制御することで、簡単で実現可能な回路構成でありながら１画面表示に必要な時間を短縮することができる。
【００１１】
二つめは、表示濃度が表示領域の電荷蓄積量に対応し、電荷供給が絶たれた後も濃度を保持する表示素子と、前記表示素子に定電流を供給するための電源手段と、前記電源手段の電荷供給時間を制御する制御手段とを有し、前記表示素子への前記電源手段からの電荷供給の時間を前記制御手段により制御することにより、表示濃度を変化させるもので、上記課題を解決した表示素子駆動方法を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、表示濃度が表示領域の電荷蓄積量に対応し、電荷供給が絶たれた後も濃度を保持する表示素子に係るものであり、実施例としてエレクトロクロミック素子（以下、ＥＣＤと称す）で説明する。なおＥＣＤは、電気化学の酸化還元反応を利用して表示を行う素子であり、発色体を形成する表示電極と、対向電極間に所定の電圧を印加することで発色し、同電極間に着色時と逆の電圧を加えるか、もしくは短絡することで消色する特性を持つものである。
【００１３】
本発明との差異を明確にするため、まず上述の従来例を図１〜３を用いて説明する。
【００１４】
図１は、定電流電源とスイッチング用のトランジスタを用いて、エレクトロクロミック素子の電荷蓄積量を制御する従来の表示装置の概略ブロック図である。１は、ＥＣＤであり縦横それぞれＮ個、Ｍ個マトリクス上に配置されている。それぞれのＥＣＤの間には、図示縦方向に正電圧の定電流電源の電源線Ａ１〜ＡＭおよび負電圧の定電流電源の電源線Ｒ１〜ＲＭ、消去用の信号線Ｕ１〜ＵＮ、図示横方向に、電荷蓄積量制御用の信号線Ｓ１〜ＳＮが配置される。そして、信号線Ｓ１〜ＳＮは、ＣＰＵ２により制御されるパルス発生手段３に接続されている。一方、Ａ１〜ＡＭ、Ｒ１〜ＲＭ、Ｕ１〜ＵＭは、ＣＰＵ２により制御手段４を介し、順次選択的に導通する切替手段５により接続される。この切替手段５に、正負の電圧の定電流電源６が接続され、ＣＰＵ２により制御手段７が正負の選択をおこなうようになっている。
【００１５】
図２は、図１の表示部の回路構成を示すものである。説明の簡略化のため着色濃度の制御に関するＥＣＤおよび周辺回路のみを縦２行、横２列の４個抜きだし説明する。１１１、１１２、１２１、１２２はＥＣＤであり、Ａ１、Ａ２は電源線であり、この電源線は定電流電源に接続される。Ｓ１、Ｓ２は電荷蓄積の時間の制御のための信号線、Ｔｒ１１、Ｔｒ１２、Ｔｒ２１、Ｔｒ２２は信号線Ｓ１、Ｓ２からの信号に応じてＯＮ、ＯＦＦし、電源線Ａ１、Ａ２からＥＣＤへの電荷供給をおこなうトランジスタである。
【００１６】
図３は、図２に示すＥＣＤの回路を駆動する際のタイミングチャートを示したものである。Ａ１は、電源線Ａ１の状態である。Ｓ１、Ｓ２はそれぞれ信号線Ｓ１、Ｓ２の状態を示し、Ｅ１１１、Ｅ１１２、Ｅ１２１、Ｅ１２２は、それぞれＥＣＤ１１１、１１２、１２１、１２２に蓄積された電荷量を示している。４個のＥＣＤは電荷蓄積が無く透明状態から説明する。
【００１７】
まず電源線Ａ１がＯＮされる。ＣＰＵ２は、ＥＣＤ１１１、１１２のそれぞれについて所望の濃度とする電荷蓄積のための時間を図示しない記憶手段より読み出す。この時間を信号線Ｓ１およびＳ２でパルスとして出力する。ＥＣＤ１１１には、時間ｔ１１１、ＥＣＤ１１２には、時間ｔ１１２が対応する。このパルスがトランジスタＴｒ１１、Ｔｒ１２のゲートに掛かることでＴｒ１１、Ｔｒ１２はＯＮされ、ＥＣＤ１１１には時間ｔ１１１、ＥＣＤ１１２には時間ｔ１１２だけ、定電流電源により電荷蓄積される。蓄積される電荷量Ｑは、Ｑ＝Ｉ×Δｔとなり、電源が定電流電源であるためトランジスタの導通時間にほぼ比例したものとなる。即ち、Ｅ１１１、Ｅ１１２の斜線部の面積が電荷蓄積量に対応し、ＥＣＤ１１１とＥＣＤ１１２は、それぞれこの電荷蓄積量に対応した濃度となる。
【００１８】
この列の表示が完了すると電源線Ａ１はＯＦＦされ、ついで電源線Ａ２がＯＮされる。再度ＣＰＵ２は、ＥＣＤ１２１とＥＣＤ１２２のそれぞれについて、所望の濃度とする電荷蓄積のための時間を図示しない記憶手段より読み出す。次いで、この時間を信号線Ｓ１およびＳ２でパルスとして出力する。図中では時間ｔ１２１、ｔ１２２で示してある。これにより、同様にＴｒ２１、Ｔｒ２２がＯＮされＥＣＤ１２１には時間ｔ１２１、ＥＣＤ１２２には時間ｔ１２２だけ、定電流電源により電荷蓄積される。即ち、Ｅ１２１、Ｅ１２２の斜線部の面積が電荷蓄積量に対応し、ＥＣＤ１２１とＥＣＤ１２２は、それぞれこの電荷蓄積量に対応した濃度となる。
【００１９】
即ち、上記の公知例の方法は、階調表現は可能であるが、１ラインのすべてのＥＣＤの電荷蓄積の完了を待って、次ラインの電荷蓄積処理を始めるものである。
【００２０】
以下本発明について、説明する。
図４は、本発明の表示装置の概略ブロック図である。図１と同じ機能は同符号としてあり説明は省略する。図１に追加されたものとして、後述するパルス発生用トランジスタに供給する電源線Ｐ１〜ＰＭがある。この電源線Ｐ１〜ＰＭは、ＣＰＵ２により制御手段８を介し、順次選択的に導通する切替手段９により接続される。この切替手段９に、定電圧電源１０が接続される。なお、この電源線Ｐ１〜ＰＭは、信号線Ｓ１〜ＳＮとは異なる電圧が使用される。
【００２１】
図５は、図４の本発明の最も簡単な回路構成を示すものである。説明の簡略化のため着色濃度の制御に関するＥＣＤおよび周辺回路のみを縦２行、横２列の４個抜きだし説明する。２１１、２１２、２２１、２２２はＥＣＤであり、Ａ１、Ａ２は電源線であり、この電源線は定電流電源に接続される。Ｓ１、Ｓ２は、パルス発生用トランジスタの制御のための信号線、Ｔｒ２１１、Ｔｒ２１２、Ｔｒ２２１、Ｔｒ２２２は信号線Ｓ１、Ｓ２からの信号に応じてＯＮ、ＯＦＦするパルス発生用トランジスタである。Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２は、コンデンサでありパルス発生用トランジスタのドレイン側に接続される。このコンデンサは、同容量であることが好ましい。さらにパルス発生用トランジスタのドレイン側に、トランジスタＴｒ１１、Ｔｒ１２、Ｔｒ２１、Ｔｒ２２のゲート側が接続される。このトランジスタは、電源線Ａ１、Ａ２からＥＣＤへの電荷供給のおこなうトランジスタである。
【００２２】
図６は、図５に示すＥＣＤの回路を駆動する際のタイミングチャートを示したものである。図３の符号と異なるもののみ付加する。Ｐ１、Ｐ２は、パルス発生用トランジスタ用に供給される電源であり、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ２１、Ｖ２２は、それぞれＴｒ１１、Ｔｒ１２、Ｔｒ２１、Ｔｒ２２のゲートにかかる電圧の状態を示している。Ｅ２１１、Ｅ２１２、Ｅ２２１、Ｅ２２２は、それぞれの電荷蓄積用トランジスタＴｒ１１、Ｔｒ１２、Ｔｒ２１、Ｔｒ２２の状態を示している。４個のＥＣＤは電荷蓄積が無く透明状態から説明する。
【００２３】
まず電源線Ａ１およびパルス発生用トランジスタ供給用電源線Ｐ１がＯＮされる。ＣＰＵ２は、ＥＣＤ２１１、２１２のそれぞれについて所望の濃度とする電荷蓄積のための時間を図示しない記憶手段より読み出し、所定の演算をおこなってパルス時間を決定する。この時間を信号線Ｓ１およびＳ２にそれぞれパルスとして出力する。このそれぞれのパルスがＴｒ２１１、Ｔｒ２１２をＯＮする。このときＴｒ２１１とＴｒ２１２は、コンデンサＣ１１，Ｃ１２により、図示のＶ１１、Ｖ１２のように、パルスが終了した直後にＯＦＦすることなく、緩やかに電圧低下する。このため電荷供給用トランジスタＴｒ１１、Ｔｒ１２は、Ｖ１１、Ｖ１２のスレシュホールドレベル（一点鎖線で示す）を超えている時間だけＯＮされ、Ｅ２１１、Ｅ２１２に示す状態となる。これにより、ＥＣＤ２１１には時間ｔ１１１、ＥＣＤ２１２には時間ｔ１１２だけ、定電流電源により電荷蓄積がなされる。蓄積される電荷量は、電源が定電流電源であるためトランジスタの導通時間にほぼ比例したものとなる。即ち、Ｅ２１１、Ｅ２１２の斜線部の面積が電荷蓄積量に対応し、ＥＣＤ２１１とＥＣＤ２１２は、それぞれこの電荷蓄積量に対応した濃度となる。
【００２４】
一方、パルス発生用トランジスタの電源線Ｐ１は、信号線Ｓ１、Ｓ２のパルス送信時のみＯＮされていればよい。このためＰ１は、ＥＣＤ２１１、ＥＣＤ２１２のためのパルス送信が終了次第ＯＦＦする。電荷蓄積用電源は列内のＥＣＤが蓄積終了後ＯＦＦされることになる。
【００２５】
Ｐ１のＯＦＦ後、Ａ１のＯＦＦを待たずに次ラインのＰ２、Ａ２をＯＮする。ＣＰＵ２は、ＥＣＤ２２１、２２２のそれぞれについて所望の濃度とする電荷蓄積のための時間を図示しない記憶手段より読み出し、所定の演算をおこなってパルス時間を決定する。この時間を信号線Ｓ１およびＳ２にそれぞれパルスとして出力する。その後の動作は、各トランジスタが上記と同様に動作し、ＥＣＤ２２１、２２２に電荷蓄積をおこなう。
【００２６】
即ち、本発明の方法は、このパルス発生用トランジスタとコンデンサを用いて、電荷蓄積のための時間を制御する方法であって、信号線で送信されるパルス幅が、実際の電荷蓄積のための時間より短時間ですむことである。加えて同ライン内の電荷蓄積の終了を待たず、同ライン内の信号線パルス送信が終了次第、次ラインの駆動に移行することができる利点を有している。このため、非常に細かい階調表現を可能とすることに加え、１画面を表示するための時間を短縮することも可能となり、表示の高速化も同時に達成することができる。
【００２７】
なお、信号線から送信されるパルス時間の決定に演算をおこなうようにしたが、あらかじめ、電荷蓄積量に対応するパルス時間をテーブル化しておいてもよいのは、勿論である。またコンデンサについては、同容量が好ましいが、個別の誤差についてはあらかじめ測定し、記憶しておいて個別にパルス時間の補正をおこなうことも可能である。また図７に示すように、キャパシタ線を別に設けることで、コンデンサの放電曲線を調整し、Ｔｒ２のゲートに印加される電圧のパルス時間を補正することも可能である。
【００２８】
更に図８を用いて、濃度の減衰及び消去について説明する。図８は、透明状態から着色をおこなう説明に用いた図５のＥＣＤ２１１の回路を抜き出し、減衰及び消去用の回路を付加したものである。同機能には、同符号をつけてあり、新たに減衰用の負電圧の定電流電源線Ｒ１と、それらにパルス発生用トランジスタＴｒＲ２１１、コンデンサＣＲ１１、電荷減衰用トランジスタＴｒＲ１１が図示のように接続されている。消去用信号線Ｕ１には、消去用のトランジスタＴｒＵ１１が図示のように接続される。
【００２９】
図９に、図８に記載の回路の駆動のタイミングチャートを示す。既に図３にて最初の電荷蓄積（第９図Ｇに示す領域）については、上述したので省略する。１画面の表示が完了した後、次画面において、ＥＣＤ２１１の表示濃度を減衰する場合は、以下のようにする。まず負電圧の定電流電源線Ｒ１と信号線Ｐ１をＯＮする。その後、ＣＰＵ２は、ＥＣＤ２１１について所望の濃度にする蓄積電荷量を図示しない記憶手段より読み出し、所定の演算をおこなってパルス時間を決定する。その後Ｓ１より、決定されたパルス時間だけパルスが発せられる。これによりトランジスタＴｒＲ２１１がＯＮされ（ＶＲ１１で示す）、ＶＲ１１がコンデンサＣＲ１１により、スレシュホールド電圧より高い電圧を保持している間、電荷減衰用トランジスタＴｒＲ１１がＯＮし、ＥＣＤ２１１に負電圧の定電流電源が掛かる。このため、ＥＣＤ２１１は、既に蓄積していた電荷量に対しＲ２１１で示す斜線の部分に対応する電荷量が減算されることになる。
【００３０】
また、消去用信号線Ｕ１をＯＮすることで、消去用トランジスタＴｒＵ１１によりＥＣＤ２１１を短絡し、蓄積されていた電荷を放電し、初期の透明状態にすることも可能である。
【００３１】
本例では、電荷蓄積及び減衰用の正負の定電流電源及び消去用の信号線を用いて説明したが、消去用の電源及びその信号線Ｕ１と消去用トランジスタＴｒＵ１１を省略し、消去は負の定電流電源を用いて、消去に必要な時間だけ信号線Ｓ１からパルスを出すことで蓄積されている電荷を減衰させ消去してもよい。また、表示と透明状態を繰り返す場合には、減衰用の負の定電流電源及び電源線Ｒ１とトランジスタＴｒＲ２１１と電荷減衰用トランジスタＴｒＲ１１を省略してもよいのは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、エレクトロクロミック表示素子に代表される、視野角依存性が無く、表示濃度が表示領域の電荷蓄積量に対応し、電荷供給が絶たれた後も濃度を保持する表示素子を使用して、電荷蓄積量を時間で制御できるようにしたため単純な回路構成で、写真画像のような微細で滑らかな階調表現ができるようになると共に、電荷蓄積量の時間による制御に際し、ドレイン側にコンデンサを接続したトランジスタで導通時間を制御するようにしたため、１ラインの電荷蓄積の終了を待たずに次ラインの電荷蓄積処理に移行できるようになり、１画面表示のために必要な処理時間を短縮することが可能となり応答性の向上ができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の表示装置の概略ブロック図である。
【図２】従来の着色の駆動説明のための回路図である。
【図３】従来の回路の着色の駆動説明のためのタイミングチャートである。
【図４】本発明の表示装置の概略ブロック図である。
【図５】本発明の着色の駆動説明のための回路図である。
【図６】本発明の回路の着色の駆動説明のためのタイミングチャートである。
【図７】本発明の別の回路例である。
【図８】本発明の着色、減衰、消去の駆動を説明するための回路図である。
【図９】本発明の減衰の駆動を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
Ｓ１〜ＳＮ　信号線
Ａ１〜ＡＭ　正電圧定電流電源線
Ｒ１〜ＲＭ　負電圧定電流電源線
Ｕ１〜ＵＭ　消去用信号線
Ｐ１〜ＰＭ　パルス発生用トランジスタ電源線
１　エレクトロクロミック素子
２　ＣＰＵ
３　パルス発生手段
４、７、８　制御手段
５、９　切替手段
６　正負の電圧の定電流電源
１０　定電圧電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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