(57)【要約】【課題】電子ペーパーと呼ばれる表示装置等において、実用レベルの手書き表示を実現する。【解決手段】通電により選択的に画素が着色され、通電を遮断した後にも着色状態が維持される表示装置において、手書き入力情報を表示する。このとき、位置情報検出手段からの位置情報（手書き入力情報）に基づいて表示パネルを直接描画し、リアルタイム表示を実現する。高速な直接描画の後、追加書き込みを行ってもよい。また、外部画像情報に基づく画像表示に重ねて、位置情報検出手段からの位置情報に基づく直接描画を行うことも可能である。【選択図】　図１０
2004029399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により選択的に画素が着色され、通電を遮断した後にも着色状態が維持される表示装置において、
画面上の座標位置を検出する位置情報検出手段を有し、当該位置情報検出手段からの位置情報に基づいて直接描画が行われることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
上記位置情報に同期して、当該位置情報に対応する画素の電極に電圧が印加されることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
上記位置情報検出手段からの全画面情報を保存する記憶手段を有し、上記直接描画の後、記憶手段に保存された全画面情報に基づいて追加書き込みが行われることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
上記直接描画の後、全面に一様な電圧を加えることによって追加書き込みが行われることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項５】
外部画像情報に基づく画像表示に重ねて、上記位置情報検出手段からの位置情報に基づく直接描画が行われることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項６】
上記外部画像情報に基づく画像表示と、位置情報検出手段からの位置情報に基づく直接描画とを切り換える切り換え手段を有することを特徴とする請求項５記載の表示装置。
【請求項７】
上記位置情報検出手段からの全画面情報と上記外部画像情報との和を保存する記憶手段を有することを特徴とする請求項５記載の表示装置。
【請求項８】
金属の析出によって着色が行われることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項９】
単純マトリクス方式又はアクティブマトリクス方式により駆動されることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項１０】
上記位置情報検出手段は、タッチパネル又はタブレットであることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項１１】
通電により選択的に画素が着色され、通電を遮断した後にも着色状態が維持される表示装置の駆動方法において、
位置情報検出手段からの位置情報に基づいて直接描画することを特徴とする表示装置の駆動方法。
【請求項１２】
上記位置情報に同期して、当該位置情報に対応する画素の電極に電圧を印加することを特徴とする請求項１１記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１３】
上記位置情報検出手段からの全画面情報を保存し、上記直接描画の後、保存した全画面情報に基づいて追加書き込みを行うことを特徴とする請求項１１記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１４】
上記直接描画の後、全面に一様な電圧を加えることによって追加書き込みを行うことを特徴とする請求項１１記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１５】
外部画像情報に基づく画像表示に重ねて、上記位置情報検出手段からの位置情報に基づく画像を直接描画することを特徴とする請求項１１記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１６】
上記位置情報検出手段からの全画面情報と上記外部画像情報との和を保存し、これらを一括して表示することを特徴とする請求項１５記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１７】
通電により金属を析出させ、画素を着色することを特徴とする請求項１１記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１８】
単純マトリクス方式又はアクティブマトリクス方式により駆動することを特徴とする請求項１１記載の表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属の析出・溶解により表示を行う金属析出型の表示装置及びその駆動方法に関するものであり、いわゆる電子ペーパー等に適した表示装置及びその駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ネットワークの普及に伴い、これまで印刷物の形態で配布されていた文書類が、いわゆる電子書類の形態で配信されるようになってきている。さらに、書籍や雑誌なども、いわゆる電子出版の形で提供される場合が多くなりつつある。これらの情報を閲覧するために、従来、コンピュータのＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅ　ｒａｙ　ｔｕｂｅ）や液晶ディスプレイから読み取ることが広く行われている。
【０００３】
しかしながら、上記ＣＲＴのような発光型のディスプレイでは、人間工学的理由から疲労が著しく、長時間の読書などには耐えられないことが指摘されている。また、液晶ディスプレイのような受光型のディスプレイであっても、バックライトに用いられる蛍光管特有のちらつきから、同様に読書には向かないとされている。さらに、いずれも読む場所がコンピュータの設置場所に限られるという難点がある。
【０００４】
近年、バックライトを使用しない反射型液晶ディスプレイも実用になっているが、液晶の無表示（白色表示）における反射率は３０〜４０％であり、これは紙への印刷物の反射率（ＯＡ用紙及び文庫本の反射率７５％、新聞紙の反射率５２％）に比べて著しく視認性が悪い。また、反射板によるぎらつきなどから疲労が生じやすく、これも長時間の読書に耐え得るものではない。
【０００５】
そこで、これらの問題点を解決するために、いわゆるペーパーライクディスプレイ、あるいは電子ペーパーと呼ばれるものが開発されつつある。具体的には、電気泳動法により着色粒子を電極間で移動させる電気泳動ディスプレイや、二色性を有する粒子を電場で回転させることにより着色させる２色ボール表示ディスプレイ、電気化学的な酸化・還元作用に基づき発色を行うエレクトロクロミックディスプレイ、電気化学的な酸化・還元により金属を析出・溶解させ、これに伴う色の変化を利用して表示を行う金属析出型の電気化学表示装置（エレクトロデポジションディスプレイ）等を挙げることができる。これらディスプレイは、いずれも自らは発光しない非発光型のディスプレイであり、電源を切っても表示がそのまま残るメモリ効果を備えており、文字表示のためのディスプレイとして期待されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば上記金属の析出・溶解により表示を行う金属析出型（エレクトロデポジション型）の電気化学表示装置は、紙に印刷したものと同等の品質を持つ電子表示素子であり、これを手書き表示装置に応用することができれば、その用途が大幅に広がるものと期待される。上記金属析出型の表示装置で手書き表示装置が実現できれば、紙の文化を電子化できることになり、利便性が付加されるばかりでなく、ビジネス、あるいは教育分野等において、効果的な道具として貢献するであろうことは、容易に推測されるところである。
【０００７】
しかしながら、上記金属析出型の電気化学表示装置では、金属の析出や溶解にある程度の時間を要することから、手書きのスピードに表示スピードが追従しきれないという大きな課題を残している。例えば、液晶パネル等においては、タッチパネルやタブレットからの位置情報を一度メモリに保存し、このメモリからの情報に基づいて画面のスキャンを行って、入力された情報を表示するようにしている。液晶パネルにおいては、応答速度が速いことから前記方式でも問題が生ずることはない。金属析出型の表示装置では、この方式をそのまま応用すると、表示が追いつかず、手書きの情報が遅れて表示されることになり、手書き入力の利点が大きく損なわれる。
【０００８】
本発明は、かかる従来の実情に鑑みて提案されたものである。すなわち、本発明は、いわゆる電子ペーパーと呼ばれる表示装置等において、実用レベルの手書き表示装置を実現することを目的とし、手書きスピードに追従し得る表示を可能とする表示装置の駆動方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明の表示装置は、通電により選択的に画素が着色され、通電を遮断した後にも着色状態が維持される表示装置において、画面上の座標位置を検出する位置情報検出手段を有し、当該位置情報検出手段からの位置情報に基づいて直接描画が行われることを特徴とするものである。また、本発明の表示装置の駆動方法は、通電により選択的に画素が着色され、通電を遮断した後にも着色状態が維持される表示装置の駆動方法において、位置情報検出手段からの位置情報に基づいて直接描画することを特徴とするものである。
【００１０】
液晶パネル等は、表示にメモリ性を持たないことから、手書き入力画面を表示するには、ペンが描いた位置情報を一度画像メモリに取り込み、表示装置の画面情報を書き換えた後、これに基づいて画面全体をＸＹスキャンして書き換える。この方式では、ペンが描く１点毎に画面全体を書き換えることになり、応答速度の遅い金属析出型の表示装置等にそのまま適用すると、ペンに追随して画面を描くことは困難である。
【００１１】
そこで、本発明においては、例えば、手書き用のペンが発生する各時点の位置情報（Ｘ，Ｙ）から直接に表示装置のＸ，Ｙ電極端子に電圧を印加する。これにより、短時間にペンの位置に対応した書き込みが行われる。金属析出型の表示装置は、その特性上、画像を保持するメモリ効果を有し、既に書き込まれた画像が電圧印加の停止後にもそのまま残ることから、画像メモリ等に取り込まなくとも、これを利用して位置情報を直接書き込むことが可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した表示装置及びその駆動方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
本例の表示装置は、電気析出特性を利用して金属の析出、溶解により表示が行われる金属析出型の電気化学表示装置（いわゆるエレクトロデポジション方式の表示装置）であり、例えば単純マトリクス駆動方式により駆動されるものである。単純マトリクス駆動方式の場合、駆動電極は、第１の電極群Ｘ１，Ｘ２・・・と、これとは直交する第２の電極群Ｙ１，Ｙ２・・・とからなり、これらが互いに交差して格子状に配列されている。図１及び図２は、その具体的構造を示すものであり、透明基板１上に第１の電極群に相当するストライプ状の透明コラム電極２が形成されている。また、これと対向して第２の電極群に相当するストライプ状の対極（ロウ電極）４が形成されたベース基板３が配され、これらが高分子電解質層５を介して重ね合わされている。上記透明コラム電極２やロウ電極４は、画素数に応じて所定の本数形成されており、これらの交点が画素となる。
【００１４】
本例の表示装置において、透明基板１上には、第１の電極群に相当するストライプ状の透明コラム電極２が形成されている。また、これと対向して第２の電極群に相当するストライプ状の対極（ロウ電極）４が形成されたベース基板３が配され、これらが高分子電解質層５を介して重ね合わされている。上記透明コラム電極２やロウ電極４は、画素数に応じて所定の本数形成されており、これらの交点が画素となる。そして、これら透明コラム電極２とロウ電極４間に選択的に電圧を印加することで金属６が析出し、画素の着色が行われる。
【００１５】
上記の構成において、透明基板１には、石英ガラス板、白板ガラス板等の透明ガラス基板を用いることが可能であるが、これに限定されず、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート等のエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、酢酸セルロース等のセルロースエステル、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等のフッ素ポリマー、ポリオキシメチレン等のポリエーテル、ポリアセタール、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、メチルペンテンポリマー等のポリオレフィン、及びポリイミド−アミドやポリエーテルイミド等のポリイミドを例として挙げることができる。これら合成樹脂を支持体として用いる場合には、容易に曲がらないような剛性基板とすることも可能であるが、可撓性を持ったフィルム状の基板とすることも可能である。
【００１６】
透明コラム電極２には、例えばＩｎ２Ｏ３とＳｎＯ２の混合物、いわゆるＩＴＯ膜や、ＳｎＯ２またはＩｎ２Ｏ３をコーティングした膜を用いることが好ましい。これらＩＴＯ膜やＳｎＯ２またはＩｎ２Ｏ３をコーティングした膜にＳｎやＳｂをドーピングしたものでも良く、ＭｇＯやＺｎＯ等を用いることも可能である。
【００１７】
一方、高分子電解質層５に用いるマトリクス（母材）用高分子としては、骨格ユニットがそれぞれ−（Ｃ−Ｃ−Ｏ）ｎ−、−（Ｃ−Ｃ−Ｎ）ｎ−、−（Ｃ−Ｃ−Ｓ）ｎ−で表されるポリエチレンオキサイド、ポリエチレンイミン、ポリエチレンスルフィドが挙げられる。これらを主鎖構造として、枝分があってもよい。また、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニリデンクロライド、ポリカーボネート等も好ましい。
【００１８】
高分子電解質層５を形成する際には、前記マトリクス高分子に所要の可塑剤を加えるのが好ましい。好ましい可塑剤としては、マトリクス高分子が親水性の場合には、水、エチルアルコール、イソプロピルアルコールおよびこれらの混合物等が好ましく、疎水性の場合にはプロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、スルフォラン、ジメトキシエタン、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ジメチルフォルムアミド、ジメチルスルフォキシド、ジメチルアセトアミド、ｎ−メチルピロリドンおよびこれらの混合物等が好ましい。
【００１９】
高分子電解質層５は、前記マトリクス用高分子に電解質を溶解せしめて形成されるが、電解質としては、表示のための発色材料として機能する金属塩の他、四級アンモニウムハライド（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ）やアルカリ金属ハライド（ＬｉＣｌ，ＬｉＢｒ，ＬｉＩ，ＮａＣｌ，ＮａＢｒ，ＮａＩ等）、シアン化アルカリ金属塩、チオシアン化アルカリ金属塩等を挙げることができ、これらから選ばれた少なくとも１種類の支持電解質を含有したものを電解質として溶解せしめる。ここで、表示のための発色材料として機能する金属塩を構成する金属イオンとしては、ビスマス、銅、銀、リチウム、鉄、クロム、ニッケル、カドミウム等を挙げることができ、これらを単独、若しくは組み合わせて用いる。金属塩としては、これら金属の任意の塩を用いればよく、銀塩を例にすれば、硝酸銀、ホウフッ化銀、ハロゲン化銀、過塩素酸銀、シアン化銀、チオシアン化銀等を挙げることができる。
【００２０】
また、高分子電解質層５は、コントラストを向上させるために、着色材を添加してもよい。金属の析出による着色が黒色の場合には、背景色としては白色とすることが好ましく、白色の隠蔽性の高い材料を着色材として導入することが好ましい。このような材料としては、着色用の白色粒子を用いることができ、着色用の白色粒子としては、二酸化チタン、炭酸カルシウム、シリカ、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等を使用することができる。
【００２１】
このとき、白色顔料を混ぜる割合としては、無機粒子による場合、約１〜２０重量％が好ましく、より好ましくは約１〜１０重量％であり、さらに好ましくは約５〜１０重量％である。このような割合に規制するのは、酸化チタンなどの白色顔料は、高分子への溶解性はなく分散するだけであって、混合する割合が増えると、白色顔料が凝集する結果、光学濃度が不均一になってしまうからである。また、白色顔料にはイオン導電性がないため、混合割合の増加は高分子電解質の導電性の低下を招く。両者を考慮すると、混合割合の上限はおよそ２０重量％である。
【００２２】
上記のように無機粒子を着色材として高分子電解質層５に混入する場合、高分子電解質層５の厚さは１０〜２００μｍとすることが好ましく、より好ましくは１０〜１００μｍ、さらに好ましくは１０〜５０μｍである。高分子電解質層５は、薄い方が電極間の抵抗が小さくなるので発色、消色時間の短縮や消費電力の低減に繋がり好ましい。しかしながら、高分子電解質層５の厚さが１０μｍ未満になると、機械的強度が低下して、ピンホールや亀裂が生ずる等の不都合が発生する。また、高分子電解質層５の厚さがあまり薄い場合には、結果として上記無機粒子の混入量が少なくなり、白色性（光学濃度）が十分でなくなる虞れがある。
【００２３】
なお、高分子電解質層５に混入する着色材として色素を用いる場合、着色材を混入する割合としては、１０重量％以下であってもよい。これは、色素の発色効率が無機粒子に比べて遙かに高いためである。したがって、電気化学的に安定した色素であれば、少ない量でも十分なコントラストを得ることができる。かかる色素としては、例えば油溶性染料が好ましい。
【００２４】
背面側に設けられるベース基板３は、必ずしも透明である必要はなく、ロウ電極４を確実に保持できる基板やフィルム等を用いることができる。例示すると、石英ガラス板、白板ガラス板等のガラス基板、セラミック基板、紙基板、木材基板を用いることが可能である。勿論、これに限定されず、合成樹脂基板等も使用可能である。合成樹脂基板としては、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート等のエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、酢酸セルロース等のセルロースエステル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンーコヘキサフルオロプロピレン等のフッ素ポリマー、ポリオキシメチレン等のポリエーテル、ポリアセタール、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、メチルペンテンポリマー等のポリオレフィン、及びポリイミド−アミドやポリエーテルイミド等のポリイミドを例として挙げることができる。これら合成樹脂をベース基板として用いる場合には、容易に曲がらないような剛性基板とすることも可能であるが、可撓性を持ったフィルム状の基板とすることも可能である。
【００２５】
ロウ電極４には、導電材料、例えば金属材料を使用することができる。ただし、このロウ電極４を構成する金属と透明コラム電極２上に析出する金属の電位差が大きいと、着色状態において電荷が電極上に蓄積され、電荷の移動が起こって意図しない画素が着色されてしまう虞れがある。特に、電位差が金属が析出する際の析出過電圧（単純マトリクス駆動の閾値）を越えると、前記着色が起こる可能性が生ずる。そこで、ロウ電極４には、発色材料として析出する金属との電位差が析出過電圧（閾値）未満となるような金属を選択することが望ましい。理想的には、ロウ電極４の金属材料として、発色材料に用いた金属イオンのイオン化前の状態（金属状態）のものを用いる。すなわち、例えば、銀の析出・溶解を利用する場合にはロウ電極４に銀を用いるというように、ロウ電極４には析出・溶解する金属と同一の金属を用いる。これによって、透明コラム電極２上に金属が析出した状態で上記電位差が生ずることがなくなる。
【００２６】
以下、上記単純マトリクス駆動方式の金属析出型表示装置の具体的作製例について説明する。
先ず、ストライプ状電極である第１の電極（表示極）を形成するが、ここでは、１０ｃｍ×１０ｃｍ、厚さ０．２ｍｍのポリカーボネート基板上に、以下の手順でストライプ状透明電極および絶縁膜を形成した。なお、ストライプ状透明電極は、ストライプ幅１５０μｍ、１７０μｍピッチとし、開口部（絶縁膜に覆われていない部分）の大きさは１４０μｍ角とした。
【００２７】
先ず、スパッタ法により、膜厚５００ｎｍ、シート抵抗値１２Ω／□であるＩＴＯ膜を上記ポリカーボネート基板上に成膜した。次に、ＩＴＯ膜上にフォトレジストを塗布し、リソグラフィー法によりフォトレジストを所望のストライプ形状に形成した。次いで、このポリカーボネート基板をＩＴＯエッチング液に浸食させて、フォトレジストで覆われていない部分のＩＴＯ膜を除去した。その後、残存するフォトレジストをアセトン等の有機溶剤で除去した。
【００２８】
次に、このストライプ状になったＩＴＯ膜の上に、ＴＥＯＳ（ケイ酸エチル：Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４：Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｏｘｙｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）とＯ２を使用したプラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ２を２００ｎｍ成膜した。このＳｉＯ２膜上にフォトレジストを塗布し、リソグラフィー法によりフォトレジストを所望の形状に形成し、フッ化アンモニウムやフッ酸等からなる混合液にこの基板を浸食させて、フォトレジストで覆われていない部分のＳｉＯ２膜を除去した。その後、残存するフォトレジストはアセトン等の有機溶剤で除去した。
【００２９】
第２の電極である対向極は、以下の手順により作製した。ポリカーボネートあるいはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、または回路基板に使われるガラスエポキシ樹脂等のエポキシ系の樹脂等からなるベース基板上に、銅電極をストライプ状に形成した。ストライプ状の銅電極の形成方法は、次の通りである。先ず、銅をベース基板の全面にスパッタ法等により成膜した。続いて、全面の銅電極上にフォトレジストを塗布し、ストライプ状に形成されたメタルマスクあるいは紫外線を遮断するマスクでこれを覆い、紫外線を照射した。リソグラフィー法によりマスクされた部分のフォトレジスト及び電極をウェットエッチング法もしくはドライエッチング法によりストライプ状の各電極が絶縁するように除去した。次いで、形成されたストライプ電極に電界を印加し、銀あるいは所望の金属の溶解した溶液中に浸し、電解メッキ法により銀を電極に析出させ、対向極を作製した。
【００３０】
上記対向電極において、銅の厚さは１５μｍ程度、銀の厚さも１５μｍ程度であり、双方を合わせて３０μｍ程度の電極厚さとなる。なお、電解を印加せずに銀あるいは金属を析出する無電解法もあるが、電解メッキ法の方が析出する金属の厚さが厚くなるので望ましい。
【００３１】
上記ベース基板は、表示させる画素の間隔をなるべく狭くすることが望ましい。また、ベース基板において、画素の間隙は固体電解質により覆われているが、固体電解質が透けて見えることも想定し、なるべく白色の基板を用いることが好ましい。
【００３２】
次に、表示極の製作と高分子固体電解質の調製および塗布であるが、分子量約３５万のポリフッ化ビニリデン１重量部とジメチルスルホキシド１０重量部、ヨウ化銀１．７重量部、ヨウ化ナトリウム１重量部を混合し、１２０℃に加熱して、均一溶液を調製した。次いで、これに平均粒径０．５μｍの二酸化チタン０．２重量部を添加し、ホモジナイサーで均一に分散せしめた。これを上記ガラス基板の上にドクターブレードにより厚さ２０μｍで塗布した後、次に説明する第２の電極である共通電極を直ちに貼り合わせ、これを１１０℃、０．１ＭＰａで１時間減圧乾燥し、ゲル化した高分子固体電解質を二つの電極間に形成した。次いで貼り合わせの端面を接着剤によって封止した。
【００３３】
作製した表示装置を駆動し、表示特性を評価した。駆動に際しては、所望のストライブ状電極の組を公知の方法で選択し、発色時には表示極に１画素あたり２μＣの電気量を０．１秒間流し、表示極側で還元反応を起こし、消色時には同一電気量で酸化することにより、着色［黒色］表示と無色［白色］表示とを切り替えた。無色［白色］時の反射率は８５％であり、発色［黒色］時の表示部の光学濃度（ＯＤ）は約１．４（反射率４％）であった。選択していない画素が発色、あるいは消色することはなかった。
【００３４】
以上が単純マトリクス駆動方式の金属析出型表示装置の構成例であるが、各画素がそれぞれ１個あるいは複数の薄膜トランジスタによって構成された回路により駆動されるアクティブマトリクス方式とすれば、より高速の画面書き換えを実現することができる。図３に、アクティブマトリクス方式の表示装置の構成例を示す。
【００３５】
アクティブマトリクス方式の表示装置においても、透明基板１１及びベース基板１２により高分子電解質等からなる電解質層１３を挟み込んだ構造を有することは単純マトリクス方式の表示装置と同様であり、これら透明基板１１，ベース基板１２，電解質層１３の構成材料等も単純マトリクス方式の表示装置と同様である。単純マトリクス方式の表示装置と大きく異なるのは、電極構造である。先ず、透明基板１１には透明電極１４が形成されているが、この透明電極１４は、ストライプ状ではなく透明基板１１の全面に形成され、共通電極とされている。一方、ベース基板１２には、各画素に対応してドット状の画素電極１５がマトリクス状に配列されており、それぞれの画素電極１５には駆動のための薄膜トランジスタが接続形成されている。
【００３６】
図４は、上記アクティブマトリクス方式の表示装置の回路構成を示すものである。先にも述べた通り、アクティブマトリクス方式の表示装置では、薄膜トランジスタ２１と画素電極２２、及び共通電極２３とからなる画素２４がマトリクス状に配されている。また、各画素２４を選択駆動するためのデータ線駆動回路２５ａ，２５ｂ及びゲート線駆動回路２６が設けられている。これらデータ線駆動回路２５ａ，２５ｂ及びゲート線駆動回路２６は、信号制御部２７からの制御信号に応じて、所定のデータ線２８、あるいはゲート線２９を選択し、各画素２４のオン・オフを切り替える。
【００３７】
次に、この表示装置の基本的な駆動方法について説明する。例えば電気析出特性を利用した単純マトリクス方式の表示装置において、図５に示すような三角波電圧をコラム電極−ロウ電極間に印加した場合、図６に示すような電流−電圧過渡応答特性を示す。なお、図６は、ロウ電極をＡｇ電極とし、高分子電解質に銀イオンとヨウ素イオンを溶解した場合の特性例である。
【００３８】
この図６について説明すると、上記コラム電極−ロウ電極間にゼロからマイナス側に電圧を加えていくと、しばらくは銀は析出せず、閾値電圧Ｖｔｈを越えたところでコラム電極への銀の析出が始まる。図６においては、閾値電圧Ｖｔｈを越えたところで析出に伴う電流が流れ始めており、このことがわかる。このように、各画素は、析出以前（白）は主にキャパシタとしての特性が強く、析出する（黒）につれて抵抗値が小さくなる特性を持っている。
【００３９】
銀の析出は、三角波電圧の頂点に相当する書き込み電圧Ｖｗにより一旦閾値電圧Ｖｔｈを越えると、次第に電圧が下がっても続き、先の閾値電圧Ｖｔｈを下回っても続く。銀の析出が終わるのは、印加電圧が保持電圧Ｖｋｅまで下がった時である。すなわち、一度閾値電圧Ｖｔｈを越えて核（種）が形成されれば、閾値電圧Ｖｔｈ以下の電圧でも、銀の析出が起こる。
【００４０】
一方、逆極性（プラス）の電圧をコラム電極−ロウ電極間に印加すると、銀の溶解が始まり、消去電圧Ｖｉｔｈに到達した時点で析出していた銀は消失する。これ以上の高い電圧を印加すると、ヨウ素が遊離して電極に付着し、黄色く着色されてしまう。
【００４１】
上記のような電流−電圧過渡応答特性を示す表示装置の駆動を考えた場合、最も単純には、アドレス駆動の際に上記閾値電圧を越える電圧を加えて銀を析出させ、画素の書き込みを行う。以下、説明の簡略化のため、図７に示す３×３画素によるモノクロ表示を例にして、金属析出型の表示装置の基本的な駆動方法について説明する。
【００４２】
図８は、マイナス電圧を加えて閾値電圧Ｖｔｈより大きくなるとコラム電極上に銀が析出し、プラス電圧を加えると銀が溶解するような金属析出型の表示装置において、析出の閾値電圧を利用して表示を行う駆動電圧波形の一例を示すものである。図８においては、各コラム電極Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に加えられるコラム電圧、各ロウ電極Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に加えられるロウ電圧、及び画素（Ｃ１，Ｒ１）、（Ｃ１，Ｒ２）、（Ｃ２，Ｒ２）の印加電圧を示してある。
【００４３】
表示に際しては、各コラム電極Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３には閾値電圧Ｖｔｈより小さい信号書き込み電圧パルスＶｓｉｇを加え、各ロウ電極Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３には閾値電圧Ｖｔｈより小さい選択電圧パルスＶｓｅｌを加えて、上から順に選択操作する。このとき、銀を析出させる画素にのみ閾値電圧Ｖｔｈより大きい電圧（書き込み電圧Ｖｗ）（＝Ｖｓｉｇ−Ｖｓｅｌ）が加わり、透明コラム電極上に銀が析出して書き込みが行われる。
【００４４】
例えば、画素（Ｃ１，Ｒ１）、（Ｃ２，Ｒ２）では、コラム電極Ｃ１，Ｃ２の信号書き込み電圧パルスＶｓｉｇと、ロウ電極Ｒ１，Ｒ２の選択電圧パルスＶｓｅｌとが重なり、その結果、これらの電圧差により書き込み電圧Ｖｗが加わり、銀の析出（書き込み）が行われる。一方、画素（Ｃ１，Ｒ２）では、コラム電極Ｃ１の信号書き込み電圧パルスＶｓｉｇとロウ電極Ｒ２の選択電圧パルスＶｓｅｌとが重なる期間が無く、閾値電圧Ｖｔｈを下回る信号書き込み電圧パルスＶｓｉｇ、あるいは選択電圧パルスＶｓｅｌのうちのいずれか一方が加わるのみである。したがって、銀の析出は起こらず、画素への書き込みは行われない。
【００４５】
書き込み後は、コラム電極とロウ電極を共にオープンにしたりショートしたりすることで表示をメモリーすることができる。また、ロウ電極Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に所定のタイミングで消去用の電圧−Ｖｅを加え、各画素にプラスの電圧Ｖｅが加わるようにすることで、銀が溶解して消去が行われる。なお、この消去用の電圧Ｖｅは、先の図６における消去電圧Ｖｉｔｈと同じか、若干低い値に設定する。消去用の電圧Ｖｅが消去電圧Ｖｉｔｈを越えると、着色の虞れがある。
【００４６】
上記表示装置は、光源を持たずに反射で十分な表示が得られることから、紙で行われている用途、すなわち、本や文書を読むという用途に使われることが期待される。さらに、紙の機能としては、手で書くことがある。これは、人間の創造力を発揮するツールとしての紙の重要な機能でもある。手書き入力を表示装置で実現するには、例えばタッチパネルを表示装置の手前側に設置してタッチペンで書き、その位置情報を画像情報として表示装置に送り込み、画像表示することが通常行われる。
【００４７】
しかしながら、上記金属析出型の表示装置の表示速度は、ＣＲＴや液晶表示装置等に比べて遅い（例えば１００ミリ秒程度）ために、素早く書いた場合にタッチパネルから各画素に対応する出力時間が短く（例えば１０ミリ秒程度）なり、各画素を十分に駆動することが難しい。具体的には、例えば白表示から黒表示に完全に反転させることができない傾向にある。
【００４８】
例えば、単純マトリクス駆動方式の金属析出型表示装置に位置情報検出手段であるタブレットを組み合わせた構成を考える。タブレットと表示装置は、重ねて書いた結果が同じ場所に表示されるものであってもよいし、別の場所にあって電気的に接続されていてもよい。図９は、液晶表示装置等において採用されている方式をそのまま金属析出型の表示装置に適用した構成例を示すものである。この場合には、タブレット３１から得られるペン３２が描いた位置情報３３は、表示装置３４の画面の情報を蓄えた画像メモリ（ＶＲＡＭ）３５に入り、そのデータを書き換える。そして、書き換えられた画像情報に基づいて、この場合には単純マトリクスの駆動回路３６によって画面全体をＸＹスキャンして書き換えることになる。
【００４９】
しかしながら、この方式では、ペン３２が描く一点毎に画面全体を書き換えることになり、表示速度が遅い表示装置では、ペン３２に追随して画面を描くことが困難になる。金属析出型の表示装置は表示速度が遅く、先にも述べたように、１画素の表示時間は１００ミリ秒程度である。例えば、１画素の表示時間が１００ミリ秒かかる表示装置において、１００ラインを持つ単純マトリクスでは、画面全体の書き換えには１００ミリ秒×１００＝１０秒を要する。
【００５０】
そこで、本発明においては、図１０及び図１１に示すように、ペン３２が発生する各時点の位置情報（Ｘ，Ｙ）３３から直接に表示装置３４のＸ，Ｙ電極端子３７，３８に電圧を印加することにより、短時間にペン３２の位置に対応した書き込みを行う。これは、金属析出型の表示装置が画像を保持するメモリ効果を持ち、既に書かれた画像が通電（電圧の印加）を遮断した後にも残ることを利用している。この本発明の方式（位置情報検出手段からの位置情報に基づいて直接描画を行う方式）では、例えば１画素の表示時間が１００ミリ秒である表示装置において、１点のペン位置の画素表示が１００ミリ秒でできることになる。
【００５１】
ただし、解像度の高い表示装置においては、画素が小さいために１画素当たりの手書き時間は例えば１ミリ秒〜１０ミリ秒とかなり速いことが通常であり、上記の方式でも表示が追いつかない虞れがある。そのような場合には、手書きに同期する表示駆動を１ミリ秒〜１０ミリ秒に対応できる高速で行う。同時に、画像メモリには、そのときまでに書かれた点の情報を蓄積しておく。その後、ペンによる手書きが終わってから、画面メモリの情報に基づいて追加の書き込みを行い、所定のコントラストを得る。
【００５２】
上記方式による表示を図１２乃至図１４に示す。本例においても、先の例と同様に、先ず、図１２及び図１３に示すように、ペン３２が発生する各時点の位置情報（Ｘ，Ｙ）３３から直接に表示装置３４のＸ，Ｙ電極端子３７，３８に電圧を印加することにより、ペン３２の位置に対応した書き込みを行う。ただし、このとき、書き込みを完了する必要はなく、例えば結晶が析出を開始する閾値電圧を越える電圧を短時間印加し、核となる結晶を形成すればよい。これにより、各画素の書き込みを完了する場合に比べて遙かに高速な表示駆動が可能である。
【００５３】
なお、上記のように手書きに追随する書き込みが、核となる結晶の形成のみであると、手書き部分の表示濃度が不足するが、それを差し引いても手書き速度に追随する表示は、手書き入力においては有用である。また、濃度の不足は、追加の書き込みによって補うことができる。すなわち、図１２及び図１３に示すように、上記ペン３２の位置に対応した書き込みと同時に、ペン３２が発生する各時点の位置情報３３を画像メモリ（ＶＲＡＭ）３５に蓄積する。手書き入力が終了した後、図１４に示すように、蓄積した全画面情報に基づいて駆動回路３９により全画面をＸＹスキャンし、追加の書き込みを行う。
【００５４】
金属析出型の表示装置においては、高速で書き込んだ各画素がヒステリシス効果によって導通状態になるので、上記の追加の書き込みは、通常のマトリクスのスキャン駆動によらず、画面の対極全体に一様な電圧（閾値以下の例えば０．５Ｖ）を印加することによって、予め手書きされた画素のみの濃度を高めることで行うことも可能である。手書きされた画素以外の画素では電流が流れないために変化せず、かかる現象を利用することにより、極めて簡単で速度も速い追加書き込みが可能である。この場合には、画像メモリーを利用しなくてもよいことになる。
【００５５】
上記手書き入力による画像は、外部画面情報と重ねて表示することも可能である。この場合の表示回路を図１５に示す。この場合にも、ペン３２が発生する各時点の位置情報３３から直接に表示装置３４のＸ，Ｙ電極端子３７，３８に電圧を印加することにより、ペン３２の位置に対応した書き込みを行うことは、上記各例と同様である。このとき、外部画面情報４０に基づいて駆動回路３９により全画面をＸＹスキャンし、外部画像情報を同時に表示する。上記位置情報３３に基づく画像情報と外部画面情報４０の和を全画面情報として画像メモリ３５に保存し、全画面ＸＹ走査により、これを一括して表示することも可能である。
【００５６】
以上、本発明を適用した表示装置及びその駆動方法について説明してきたが、本発明がこれらの例に限られるものでないことは言うまでもない。例えば、上記の例は、いずれも金属析出型の電気化学表示装置（エレクトロデポジションディスプレイ）の例であるが、通電により選択的に画素が着色され、通電を遮断した後にも着色状態が維持される表示装置であれば如何なるものであっても適用可能であり、例えばエレクトロクロミック表示装置等にも適用可能である。また、上記手書き表示の考え方は、単純マトリクス駆動方式のみならず、アクティブマトリクス表示方式の場合においても容易に適用可能である。
【００５７】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、紙に手で書くという動作を電子的に実現することが可能である。また、このとき、手書き速度に対して表示速度が遅いという問題を解決することができ、手書き表示の高速化とコントラストの向上とを両立させることが可能である。したがって、電子ノート等、新規なユーザインターフェースを有する製品の実現が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】単純マトリクス方式の金属析出型の表示装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】単純マトリクス方式の金属析出型の表示装置の一例を示す概略分解斜視図である。
【図３】アクティブマトリクス方式の金属析出型の表示装置の一例を示す概略分解斜視図である。
【図４】アクティブマトリクス方式の金属析出型の表示装置の回路構成の一例を示す回路図である。
【図５】電流−電圧過渡応答特性を調べるために印加した三角波電圧を示す波形図である。
【図６】電流−電圧過渡応答特性を示す特性図である。
【図７】３×３画素のパネルの模式図である。
【図８】金属析出型の表示装置の基本的な駆動方法における駆動電圧波形を示す波形図である。
【図９】手書き表示方式の一例を示す模式図である。
【図１０】本発明を適用した手書き表示方式の一例を示す模式図である。
【図１１】位置情報に基づいて表示パネルを直接駆動する表示回路の一例を示す模式図である。
【図１２】本発明を適用した手書き表示方式の他の例を示す模式図である。
【図１３】位置情報に基づいて表示パネルを直接駆動する様子を示す模式図である。
【図１４】追加書き込みの様子を示す模式図である。
【図１５】既存の画像表示の上に重ねて手書き表示を行う場合の表示回路の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１，１１　透明基板、２　コラム電極、３，１２　ベース基板、４　ロウ電極、５　高分子電解質、６　金属、１３　電解質層、１４　透明電極、１５　画素電極、３１　タブレット、３２　ペン、３３　位置情報、３４　表示装置、３５　画像メモリ、
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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