(57)【要約】【課題】電気析出型の表示素子において、表示に要する消費電力を小さくすることが可能であり、表示に要する時間を短縮することが可能な電気化学表示装置およびその駆動方法を提供することを目的とする。【解決手段】マトリクス状に配した走査電極および信号電極の交差部分が画素を形成し、走査電極と信号電極の間に電圧を印加し、金属を析出、溶解させて画像を表示する電気化学表示装置において、第一の信号電極群と第一の走査電極群の組み合わせにより形成された第一の画素群と、第二の信号電極群と第二の走査電極群の組み合わせにより形成された第二の画素群とを、同時にアドレス駆動する。【選択図】図１
2004170849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配した走査電極および信号電極の交差部分が画素を形成し、走査電極と信号電極の間に電圧を印加し、金属を析出、溶解させて画像を表示する電気化学表示装置であって、
第一の信号電極群と第一の走査電極群の組み合わせにより第一の画素群が形成され、前記第一の画素群が第一の駆動回路に接続され、
第二の信号電極群と第二の走査電極群の組み合わせにより第二の画素群が形成され、前記第二の画素群が第二の駆動回路に接続され、
前記第一の駆動回路と前記第二の駆動回路が同時に各画素群に対してアドレス駆動を行うことを特徴とする電気化学表示装置。
【請求項２】
前記アドレス駆動は、金属を析出させる画素に相当する前記走査電極と前記信号電極との間に析出過電圧である閾値電圧以上の電圧を加えるものであることを特徴とする請求項１記載の電気化学表示装置。
【請求項３】
前記アドレス駆動の後に、前記走査電極と前記信号電極との間に前記閾値電圧より低いデータ維持電圧を加えることを特徴とする請求項２記載の電気化学表示装置。
【請求項４】
前記データ維持電圧は、連続的に印加することを特徴とする請求項３記載の電気化学表示装置。
【請求項５】
前記データ維持電圧を印加した後、画面全体に書き込み電圧を印加することを特徴とする請求項３記載の電気化学表示装置。
【請求項６】
マトリクス状に配した走査電極および信号電極の交差部分が画素を形成し、走査電極と信号電極の間に電圧を印加し、金属を析出、溶解させて画像を表示する電気化学表示装置の駆動方法であって、
第一の信号電極群と第一の走査電極群の組み合わせにより形成された第一の画素群と、
第二の信号電極群と第二の走査電極群の組み合わせにより形成された第二の画素群とを、
同時にアドレス駆動することを特徴とする電気化学表示装置の駆動方法。
【請求項７】
前記アドレス駆動は、金属を析出させる画素に相当する前記走査電極と前記信号電極との間に析出過電圧である閾値電圧以上の電圧を加えるものであることを特徴とする請求項６記載の電気化学表示装置の駆動方法。
【請求項８】
前記アドレス駆動の後に、前記走査電極と前記信号電極との間に前記閾値電圧より低いデータ維持電圧を加えることを特徴とする請求項７記載の電気化学表示装置の駆動方法。
【請求項９】
前記データ維持電圧は、連続的に印加することを特徴とする請求項８記載の電気化学表示装置の駆動方法。
【請求項１０】
前記データ維持電圧を印加した後、画面全体に書き込み電圧を印加することを特徴とする請求項８記載の電気化学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、金属を析出および溶解させて画像を表示する表示装置およびその駆動方法に関し、いわゆる電子ペーパーに適した表示装置およびその駆動方法に関するものであり、特に、マトリクス状に配されたロウ電極とカラム電極とで駆動を行う単純マトリクス型の表示装置およ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バックライト型のディスプレイであっても、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。これらは主に電気泳動法により着色粒子を電極間で移動させるか、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ている。しかしながら、これらの方法では、粒子間の隙間が光を吸収し、その結果としてコントラストが悪くなり、また、駆動する電圧を１００Ｖ以上にしなければ実用上の書き込み速度（１秒以内）が得られないという難点がある。
【０００６】
これらの表示方式のディスプレイに対して、電気化学的な作用に基づき発色を行う電気化学表示素子（エレクトロクロミックディスプレイ：ＥＣＤ）は、コントラストの高さという点で上記方式のディスプレイに比べて優れており、例えば調光ガラスや時計用のディスプレイとして既に実用化されている。ただし、調光ガラスや時計用ディスプレイは、そもそもマトリクス駆動の必要が無いことから、そのままでは電子ペーパーのようなディスプレイ用途には適さない。また、一般的に黒色の品位に劣り、反射率も低いレベルに止まっている。
【０００７】
また、電子ペーパーのようなディスプレイにおいては、その用途上、太陽光や室内光に晒され続けることになるが、上記調光ガラスや時計用ディスプレイにおいて実用化されているような電気化学表示素子では、黒色の部分を形成するために有機材料が使用されており、耐光性の点で問題が生ずる。一般に、有機材料は耐光性に乏しく、長時間使用した場合には褪色して黒色濃度が低下する。
【０００８】
このような技術的な課題を解決するために、色の変化を行う材料として金属イオンを用いた電気化学表示素子およびこれを用いた電気化学表示装置が提案されている。この電気化学表示装置では、高分子電解質層に金属イオンを溶解させておき、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。ここで、例えば高分子電解質層に着色材を含有させておけば、色の変化が生じた場合のコントラストを高くすることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
電気化学表示装置のようないわゆる電子ペーパーとして用いられる表示装置においては、持ち運んで利用するという使用環境を想定しているために、携帯性を損なわないように駆動に用いられる電池は小型化される傾向にある。したがって、表示装置の使用可能時間を長時間化するためには、画面表示において消費される電力を少なくすることが重要となる。
【００１０】
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、電気析出型の表示素子において、表示に要する消費電力を小さくすることが可能な電気化学表示装置およびその駆動方法を提供することを目的とする。また本発明は、表示に要する時間を短縮することが可能な電気化学表示装置およびその駆動方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本願発明の電気化学表示装置は、マトリクス状に配した走査電極および信号電極の交差部分が画素を形成し、走査電極と信号電極の間に電圧を印加し、金属を析出、溶解させて画像を表示する電気化学表示装置であって、第一の信号電極群と第一の走査電極群の組み合わせにより第一の画素群が形成され、前記第一の画素群が第一の駆動回路に接続され、第二の信号電極群と第二の走査電極群の組み合わせにより第二の画素群が形成され、前記第二の画素群が第二の駆動回路に接続され、前記第一の駆動回路と前記第二の駆動回路が同時に各画素群に対してアドレス駆動を行うことを特徴とする。
【００１２】
信号電極と走査電極との組み合わせによって複数の画素群が形成され、各画素群に対して同時にアドレス駆動を行うことによって、画面全体の走査に要する時間を短縮して、電気化学表示装置の書き込み速度を向上させることができる。また、全画面の走査を完了するまでの時間を短縮することで、各画素に流れている電流の総エネルギーを減少させることができるため、電気化学表示装置の書き込み動作時に必要とされるエネルギーを減少させ、電池駆動時の書き換え可能回数を増大させることが可能となる。
【００１３】
また、上記課題を解決するために本願発明の電気化学表示装置では、前記アドレス駆動は、金属を析出させる画素に相当する前記走査電極と前記信号電極との間に析出過電圧である閾値電圧以上の電圧を加えるものである。さらに、前記アドレス駆動の後に、前記走査電極と前記信号電極との間に前記閾値電圧より低いデータ維持電圧を加える。また、前記データ維持電圧は、連続的に印加され、前記データ維持電圧を印加した後、画面全体に書き込み電圧を印加する。
【００１４】
また、上記課題を解決するために本願発明の電気化学表示装置の駆動方法は、マトリクス状に配した走査電極および信号電極の交差部分が画素を形成し、走査電極と信号電極の間に電圧を印加し、金属を析出、溶解させて画像を表示する電気化学表示装置の駆動方法であって、第一の信号電極群と第一の走査電極群の組み合わせにより形成された第一の画素群と、第二の信号電極群と第二の走査電極群の組み合わせにより形成された第二の画素群とを、同時にアドレス駆動することを特徴とする。
【００１５】
信号電極と走査電極との組み合わせによって複数の画素群が形成され、各画素群に対して同時にアドレス駆動を行うことによって、画面全体の走査に要する時間を短縮して、電気化学表示装置の書き込み速度を向上させることができる。また、全画面の走査を完了するまでの時間を短縮することで、各画素に流れている電流の総エネルギーを減少させることができるため、電気化学表示装置の書き込み動作時に必要とされるエネルギーを減少させ、電池駆動時の書き換え可能回数を増大させることが可能となる。
【００１６】
また、上記課題を解決するために本願発明の電気化学表示装置の駆動方法では、前記アドレス駆動は、金属を析出させる画素に相当する前記走査電極と前記信号電極との間に析出過電圧である閾値電圧以上の電圧を加えるものである。さらに、前記アドレス駆動の後に、前記走査電極と前記信号電極との間に前記閾値電圧より低いデータ維持電圧を加える。また、前記データ維持電圧は、連続的に印加され、前記データ維持電圧を印加した後、画面全体に書き込み電圧を印加する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明を適用した電気化学表示装置および電気化学表示装置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。なお本願発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１８】
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電気化学表示装置（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＥＤＤ）であり、単純マトリクス駆動方式により駆動されるものである。図１は本発明の実施の形態における駆動電極の配置を模式的に示す図であり、図面左右方向をｘ軸方向とし、図面上下方向をｙ軸方向としたものである。図１に示したように、背面基板１上にロウ電極３ａ，３ｂが形成され、透明基板８上に透明カラム電極２ａ，２ｂが形成されている。透明カラム電極２ａとロウ電極３ａはマトリクス状に配されて図中点線で囲まれた第一の画素群６を構成し、透明カラム電極２ｂとロウ電極３ｂもマトリクス状に配されて図中点線で囲まれた第二の画素群７を構成している。また、ロウ電極３ａ，３ｂはそれぞれロウ駆動回路４ａ、４ｂに接続され、透明カラム電極２ａ，２ｂはそれぞれカラム駆動回路５ａ、５ｂに接続されている。
【００１９】
透明カラム電極２ａ，２ｂは透明基板８のｙ軸方向に延伸してストライプ状に配置されているが、透明カラム電極２ａが透明基板８のｙ軸上方領域に配置され、透明カラム電極２ｂが透明基板８のｙ軸下方領域に分離された状態で配置されている。カラム駆動回路５ａは透明基板８のｙ軸上端側に配置されて透明カラム電極２ａと接続され、透明カラム電極２ａに駆動電圧を供給する。また、カラム駆動回路５ｂは透明基板８のｙ軸下端側に配置されて透明カラム電極２ｂと接続され、透明カラム電極２ｂに駆動電圧を供給する。カラム駆動回路５ａは透明カラム電極２ａに接続され、カラム駆動回路５ｂは透明カラム電極２ｂに接続されているため、第一の画素群６と第二の画素群７に対して独立した駆動電圧を供給することが出来る。
【００２０】
ロウ電極３ａ，３ｂは背面基板１のｘ軸方向に延伸してストライプ状に配置されているが、ロウ電極３ａが背面基板１のｙ軸上方領域に配置され、ロウ電極３ｂが背面基板１のｙ軸下方領域に配置されている。ロウ駆動回路４ａは背面基板１のｘ軸横端側に配置されてロウ電極３ａと接続されて、ロウ電極３ａに走査電圧を供給する。また、ロウ駆動回路４ｂは背面基板１のｘ軸横端側に配置されてロウ電極３ｂと接続されて、ロウ電極３ｂに走査電圧を供給する。ロウ駆動回路４ａはロウ電極３ａに接続され、ロウ駆動回路４ｂはロウ電極３ｂに接続されているため、第一の画素群６と第二の画素群７に対して同時に独立した走査電圧を供給することが出来る。
【００２１】
したがって、本実施の形態における電気化学表示装置は、画面全体の上側領域での表示駆動を第一の画素群６により行い、同時に下側領域での表示駆動を第二の画素群７により行うこととなる。第一の画素群６および第二の画素群７の表示駆動においては、ロウ電極３ａ，３ｂは線順次に走査電圧が印加される走査電極として機能し、透明カラム電極２ａ，２ｂは各画素をアドレスし書き込みを行う信号電極として機能する。
【００２２】
図２乃至図４は、図１に示した電気化学表示装置の具体的構造を示すものであり、図２は電気化学表示装置を一部破断して示す概略平面図であり、図３は概略断面図であり、図４は電気化学表示装置を一部破断して示す概略斜視図である。図２乃至図４においては、説明の簡略化のために第一の画素群６の構造についてのみ述べるが、第二の画素群７についても同様の構造を有するものとする。図２乃至図４に示すように、透明基板８上に透明カラム電極２ａが形成されている。また、これと対向してロウ電極３ａ，３ｂが形成された背面基板１が配され、これらが高分子電解質層９を介して重ね合わされている。透明カラム電極２ａ，２ｂやロウ電極３ａ，３ｂ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。また、透明カラム電極２ａ，２ｂとロウ電極３ａ，３ｂの間に電圧が加えられることで、高分子電解質層９での金属の析出および溶解によって表示・非表示の状態が変化する。
【００２３】
上記の構成において、透明基板８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。
【００２４】
透明カラム電極２ａ，２ｂ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。
【００２５】
一方、高分子電解質層９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。
【００２６】
高分子電解質層９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。
【００２７】
高分子電解質層９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。
【００２８】
また、高分子電解質層９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。
【００２９】
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。
【００３０】
上記のように無機粒子を着色材として高分子電解質層９に混ぜる場合、高分子電解質層９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９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９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９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。
【００３１】
なお、高分子電解質層９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。
【００３２】
背面側に設けられる背面基板１は、必ずしも透明である必要はなく、ロウ電極３ａ，３ｂ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。これら合成樹脂を背面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。
【００３３】
ロウ電極３ａ，３ｂ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３ａ，３ｂを構成する金属と透明カラム電極２ａ，２ｂ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。したがって、ロウ電極３ａ，３ｂ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３ａ，３ｂ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３ａ，３ｂに銀を用いるというように、ロウ電極３ａ，３ｂ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、透明カラム電極２ａ，２ｂ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。
【００３４】
以上が電気析出特性を利用した電気化学表示装置の構成であるが、次に、この表示装置の駆動方法について説明する。
【００３５】
電気析出特性を利用した表示装置において、三角波電圧をカラム電極−ロウ電極間に印加した場合、図５に示すような電流−電圧過渡応答特性を示す。上記透明カラム電極−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、析出閾値電圧Ｖｔｈ−ｏｎを越えたところでカラム電極への銀の析出が始まる。
【００３６】
銀の析出は、三角波電圧の頂点に相当する書き込み電圧を越え、次第に電圧が下がっても続き、先の析出閾値電圧Ｖｔｈ−ｏｎを下回っても続く。銀の析出が終わるのは、印加電圧が溶解閾値電圧Ｖｔｈ−ｏｆｆまで下がった時である。一方、逆極性（プラス）の電圧をカラム電極−ロウ電極間に印加すると、銀の溶解が始まり、溶解最大電圧Ｖｏｆｆ−ｍａｘに到達した時点で析出していた銀は消失する。
【００３７】
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析出閾値電圧Ｖｔｈ−ｏｎ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ことが考えられるが、書き込み濃度にムラが生じたり、アドレス期間が長時間化し、画像の書き換え時間が増大するという問題が生ずる。
【００３８】
そこで、本例では、データアドレス期間の直後にデータ維持パルスを加え、これにより、着色画素に析出する銀の量をアドレスパルスとは独立に制御することとする。以下、説明の簡略化のため、図６に示す３×３画素によるモノクロ表示を例にして、この場合の駆動電圧波形について説明する。
【００３９】
図７は、マイナス電圧を加えて析出閾値電圧Ｖｔｈ−ｏｎより大きくなるとカ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電気析出表示素子において、本発明を適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７上は、各ロウ電極Ｒｏｗ１，Ｒｏｗ２，Ｒｏｗ３に加えられるロウ電圧、各カラム電極Ｃｏｌ１，Ｃｏｌ２，Ｃｏｌ３に加えられるカラム電圧を示しており、図７下は、画素（Ｒｏｗ１，Ｃｏｌ３）、（Ｒｏｗ２，Ｃｏｌ３）、（Ｒｏｗ３，Ｃｏｌ３）に印加される電圧と当該画素に流れる電流を示してある。
【００４０】
表示に際しては、各ロウ電極Ｒｏｗ１，Ｒｏｗ２，Ｒｏｗ３には析出閾値電圧Ｖｔｈ−ｏｎよりも小さい電圧である走査電圧Ｖｓｃを加え、各カラム電極Ｃｏｌ１，Ｃｏｌ２，Ｃｏｌ３にも析出閾値電圧Ｖｔｈ−ｏｎより小さい信号書き込み用のアドレスパルス電圧Ｖａｄ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析出閾値電圧Ｖｔｈ−ｏｎより大きい電圧（Ｖｓｃ＋Ｖａｄ）が加わり、透明カラム電極上に銀が析出し核が形成される。
【００４１】
例えば、画素（Ｒｏｗ１，Ｃｏｌ３）、（Ｒｏｗ２，Ｃｏｌ３）、（Ｒｏｗ３，Ｃｏｌ３）では、カラム電極Ｃｏｌ３のアドレスパルス電圧と、ロウ電極Ｒｏｗ１，Ｒｏｗ２，Ｒｏｗ３のアドレスパルス電圧とが重なり、その結果、これらの電圧差により閾値電圧を越える電圧が加わり、銀の析出が行われる。一方、画素（Ｒｏｗ１，Ｃｏｌ１）等では、カラム電極のアドレスパルス電圧とロウ電極のアドレスパルス電圧とが重なる期間が無く、析出閾値電圧Ｖｔｈ−ｏｎを下回る電圧が加わるのみである。したがって、銀の析出は起こらない。
【００４２】
上記データアドレス期間の後、データ維持期間においてロウ電極Ｒｏｗ１，Ｒｏｗ２，Ｒｏｗ３・・・にデータ維持パルス電圧Ｖｓｕｓを印加する。このデータ維持パルス電圧Ｖｓｕｓを印加することで、銀の析出量を制御し、各画素における着色濃度を均一なものとすることができる。データ維持パルス電圧Ｖｓｕｓを印加すると、析出閾値電圧Ｖｔｈ−ｏｎを上回る電圧が印加されて銀の析出が起こった画素でのみ析出が継続される。析出閾値電圧Ｖｔｈ−ｏｎを上回る電圧が印加されていない画素では、データ維持パルス電圧Ｖｓｕｓを印加しても析出は起こらず、非着色状態が保たれる。このことは、先の図５の説明からも明らかである。
【００４３】
ここで析出閾値電圧Ｖｔｈ−ｏｎ、アドレスパルス電圧Ｖａｄ、走査電圧Ｖｓｃ、データ維持パルス電圧Ｖｓｕｓの間には、以下の条件式が成り立っている。Ｖｓｃ≦Ｖｔｈ−ｏｎ
Ｖａｄ≦Ｖｔｈ−ｏｎ
Ｖｓｕｓ＋Ｖａｄ≦Ｖｔｈ−ｏｎ≦Ｖｓｃ＋Ｖａｄ
【００４４】
書き込み後は、カ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Ｒｏｗ１，Ｒｏｗ２，Ｒｏｗ３・・・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５における溶解最大電圧Ｖｏｆｆ−ｍａｘと同じか、若干低い値に設定する。
【００４５】
上記駆動方法の応用例として、図８に示すように、データ維持パルスと書き込みパルスを分離することも可能である。図８上は、各ロウ電極Ｒｏｗ１，Ｒｏｗ２，Ｒｏｗ３に加えられるロウ電圧、各カラム電極Ｃｏｌ１，Ｃｏｌ２，Ｃｏｌ３に加えられるカラム電圧を示しており、図８下は、画素（Ｒｏｗ１，Ｃｏｌ３）、（Ｒｏｗ２，Ｃｏｌ３）、（Ｒｏｗ３，Ｃｏｌ３）に印加される電圧と当該画素に流れる電流を示してある。この場合、アドレス時には、図９の左側に示すように、選択された画素では、ある程度の着色が進行し、同図右側に示すように、書き込みパルスの印加によって着色を完了する。
【００４６】
図７下および図８下に示したように着色が行われる画素においては、当該画素にアドレスパルス電圧Ｖａｄおよび走査電圧Ｖｓｃが印加されて、析出閾値電圧Ｖｔｈ−ｏｎ以上の電圧によって金属の析出が起こり始めたデータアドレス期間後に、析出閾値電圧Ｖｔｈ−ｏｎ以下の電圧によってアドレスされた状態が継続されるデータ維持期間が設けられている。このとき各画素には、データアドレス期間に加えてデータ維持期間においても電流が流れている。このため、画面走査の初期に析出閾値電圧Ｖｔｈ−ｏｎ以上の電圧が印加された画素において、全てのロウ電極の走査が完了するまでに消費される電流は、本来画素の着色には不要である電流が含まれてしまう。
【００４７】
本実施の形態においては図１に示したように、ロウ駆動回路４ａとカラム駆動回路５ａとで第一の画素群６を駆動し、ロウ駆動回路４ｂとカラム駆動回路５ｂとで第二の画素群７を駆動し、同時に別々に画素群の駆動を行う。つまり、第一の画素群６でロウ電極４ａを線順次に走査するのと並行して、第二の画素群７でロウ電極４ｂを線順次に走査している。したがって、背面基板１上に配されているロウ電極４ａとロウ電極４ｂとを一括して線順次に走査を行うよりも、第一の画素群６と第二の画素群７とを並行して駆動したほうが、背面基板１上の画素群全体を走査するのに要する時間が短くなる。
【００４８】
一画素をアドレスするためのデータアドレス期間をＴａｄ、データ維持期間をＴｓｕｓで表すと、図７に示した駆動方法で背面基板１上の画素群全体をアドレスするための時間Ｔｒｅｆは、第一の画素群６と第二の画素群７とを並行して駆動した場合には、
Ｔｒｅｆ＝Ｔａｄ×（ロウ電極数）÷２＋Ｔｓｕｓ
で表される。これは、背面基板１上の画素群全体を一括して線順次に走査したときのＴｒｅｆ＝Ｔａｄ×（ロウ電極数）＋Ｔｓｕｓよりも、Ｔａｄ×（ロウ電極数）÷２だけ時間の短縮がなされている。
【００４９】
同様にして書込み期間をＴｗｒで表すと、図８に示した駆動方法で背面基板１上の画素群全体をアドレスするための時間Ｔｒｅｆは、第一の画素群６と第二の画素群７とを並行して駆動した場合には、
Ｔｒｅｆ＝Ｔａｄ×（ロウ電極数）÷２＋Ｔｓｕｓ＋Ｔｗｒ
で表される。これは、背面基板１上の画素群全体を一括して線順次に走査したときのＴｒｅｆ＝Ｔａｄ×（ロウ電極数）＋Ｔｓｕｓ＋Ｔｗｒよりも、Ｔａｄ×（ロウ電極数）÷２だけ時間の短縮がなされている。したがって、図７に示した駆動方法においても図８に示した駆動方法においても、ＴｒｅｆをＴａｄ×（ロウ電極数）÷２だけ短くでき、データアドレス期間およびデータ維持期間で画素に不要な電流が流れる期間を短くでき、画面全体で消費される電力を低減できる。
【００５０】
次に、ＳＶＧＡ（８００画素×６００画素）程度の電気化学表示装置における電力消費、および電池を用いた場合に書き換え可能なページ数について、以下に詳細に検討する。
【００５１】
図１０左は、八百本の透明カラム電極Ｃ１〜Ｃ８００と六百本のロウ電極Ｒ１〜Ｒ６００を従来のように一つのマトリクス状に配置した様子を示す模式図であり、図１０右は全画面黒表示を行った場合のＣ８００における駆動電圧を示した図である。図１０右に示した駆動電圧の波形は、上段が（Ｒ１，Ｃ８００）、中段が（Ｒ３００，Ｃ８００）、下段が（Ｒ６００，Ｃ８００）での時間変化を示すものである。
【００５２】
ロウ電極Ｒ１〜Ｒ６００に順次走査電圧が印加されていき、各画素においてアドレス期間Ｔａｄの間に析出閾値電圧Ｖｔｈ−ｏｎを越える電圧が印加され、維持期間Ｔｓｕｓが経過した後に、書込み期間Ｔｗｒの間に書込み電圧が印加されて金属の析出が行われる。各画素での書込み期間は同期しているため、アドレス期間と書込み期間によって決定される維持期間の長さは各画素ごとに異なっている。このときの各画素における電流電圧特性を図１１右に示す。上段が（Ｒ１，Ｃ８００）、中段が（Ｒ３００，Ｃ８００）、下段が（Ｒ６００，Ｃ８００）での電流電圧特性であり、データ維持期間および書込み期間を通して各画素に電流が流れていることが確認できる。
【００５３】
図１２（ａ）は、画素（Ｒ１，Ｃ８００）での電流電圧特性の時間変化を示したグラフであり、図１２（ｂ）はこの画素でのエネルギー密度の時間変化と、その累積を示したグラフである。累積エネルギーはデータ維持期間後の書込み期間を通してほぼ一定割合で増加しているとみなすことができるため、最初に走査するロウ電極における消費電力をＥ（Ｒ１）とし、最後に走査するロウ電極における消費電力をＥ（Ｒｅｎｄ）とすると、画面全体の平均消費電力Ｅｗ（ｐａｇｅ）は、
Ｅｗ（ｐａｇｅ）
＝（Ｅ（Ｒ１）＋Ｅ（Ｒｅｎｄ））÷２×（表示エリア面積）×（画素開口率）
で表される。
【００５４】
透明カラム電極を分割せずにロウ電極Ｒ１〜Ｒ６００まで走査して表示した場合の書き込みに必要とされるエネルギーと、透明カラム電極を二分割してロウ電極Ｒ１〜Ｒ３００まで走査して表示した場合の書き込みに必要なエネルギーを測定した結果を表１に示す。
【００５５】
【表１】
2004170849.tif 000003
【００５６】
ロウ電極Ｒ１での消費エネルギーは、データ維持期間が長くなるためにパネル分割なしの場合がパネル二分割の場合よりも大きくなる。パネル分割なしで最後に走査するロウ電極Ｒ６００と、パネル二分割で最後に走査するロウ電極Ｒ３００とは、データ維持期間が等しいために消費エネルギーも等しくなっている。結果として、パネル分割なしの場合に１ページを書き込むために必要なエネルギーは１．６１Ｊであり、パネル二分割の場合に１ページを書き込むために必要なエネルギーは０．５１Ｊであった。パネル二分割の場合には表示エリア面積が半分のときの消費エネルギーであるため、全画面での消費エネルギーは１．０２Ｊとなる。これにより、図１に示したようにカラム電極を分割して、第一の画素群６と第二の画素群７に分離した駆動を行うことで、電気化学表示装置の書込みに必要なエネルギーを減少させることが可能であることが確認できる。
【００５７】
さらに、画面の消去に必要なエネルギーを画面書込みと同等と仮定し、表１の結果に基づいて、パネル分割なしとパネル二分割での書き換え可能ページ数を計算した結果を表２に示す。ここで電池はエネルギー４９１６．１６Ｊを蓄えている単三型アルカリ乾電池を用いているとし、全画面黒表示の書込み及び消去を行った表示率１００％の場合と、全画面の２割に相当する領域の書込み及び消去を行った表示率２０％の場合について計算している。
【００５８】
【表２】
2004170849.tif 000004
【００５９】
表示率１００％においても表示率２０％においても、パネル二分割のほうがパネル分割なしの場合よりも、電池駆動時のページ書き換え可能回数が多いことがわかる。したがって、ロウ電極と透明カラム電極とによって形成されるマトリクスにより金属の析出および消去を行う電気化学表示装置のパネルを、透明カラム電極を分割することにより第１のマトリクスと第２のマトリクスに分割して駆動することで、書き換え可能回数を増加させることが可能となる。
【００６０】
【発明の効果】
信号電極と走査電極との組み合わせによって複数の画素群が形成され、各画素群に対して同時にアドレス駆動を行うことによって、画面全体の走査に要する時間を短縮して、電気化学表示装置の書き込み速度を向上させることができる。また、全画面の走査を完了するまでの時間を短縮することで、各画素に流れている電流の総エネルギーを減少させることができるため、電気化学表示装置の書き込み動作時に必要とされるエネルギーを減少させ、電池駆動時の書き換え可能回数を増大させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】透明カラム電極を分割して、背面基板状に二つのマトリクスを形成した様子を示す模式図である。
【図２】電解析出型の表示装置の一例を一部破断して示す概略平面図である。
【図３】電解析出型の表示装置の一例を示す概略断面図である。
【図４】電解析出型の表示装置を一部破断して示す概略斜視図である。
【図５】金属析出型の電気化学表示装置における電流−電圧過渡応答特性を示す特性図である。
【図６】３×３画素によるモノクロ表示例を示す模式図である。
【図７】本発明を適用した駆動方法における駆動電圧波形の一例を示す波形図である。
【図８】データ維持パルスと書き込みパルスを分離した場合の駆動電圧波形の一例を示す波形図である。
【図９】図８に示す駆動方法を行った場合の表示の様子を示す模式図である。
【図１０】本願発明の実施の形態のマトリクスでの、各画素における駆動電圧波形の一例を示す波形図である。
【図１１】本願発明の実施の形態のマトリクスでの、各画素における電流電圧特性を示すグラフである。
【図１２】右図はロウ電極Ｒ１における電流電圧特性を示すグラフであり、左図はロウ電極Ｒ１における電流密度の時間変化と消費エネルギーの累積を示すグラフである。
【符号の説明】
１        ・・・背面基板
２ａ，２ｂ・・・透明カラム電極
３ａ，３ｂ・・・ロウ電極
４ａ、４ｂ・・・ロウ駆動回路
５ａ、５ｂ・・・カラム駆動回路
６        ・・・第一の画素群
７        ・・・第二の画素群
８        ・・・透明基板
９        ・・・高分子電解質層
【図１】
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【図２】
2004170849.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004170849.tif 000010
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2004170849.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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