(57)【要約】【課題】、画素への書込み・消去が容易に行え、かつ書換え時間の短いエレクトロクロミック表示装置の提供を目的とする。【解決手段】  本発明のエレクトロクロミック表示装置は、各画素に、２つのスイッチング手段と、２つの書換え手段を備えており、スイッチング手段ＡとしてＴＦＴ２１、スイッチング手段ＢとしてＴＦＴ２２を用いている。また書き換え手段ＣとしてＴＦＴ２３、書き換え手段ＤとしてＴＦＴ２４を用いている。そしてそれぞれ独立した２つのゲート線２５、２６が配線され、ＴＦＴ２１がゲート線２５に接続され、ＴＦＴ２２がゲート線２６に接続されている。【選択図】        図２
2005091514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素電極と、対向電極と、前記画素電極と前記対向電極間に形成されるエレクトロクロミック層及び電解層で構成された画素を複数備えるエレクトロクロミック表示装置において、
前記画素には、独立した消去手段と書込み手段が設けられていることを特徴とするエレクトロクミック表示装置。
【請求項２】
前記消去手段と書込み手段には、それぞれ電流供給線が接続されていることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロクロミック表示装置。
【請求項３】
前記消去手段と前記書込み手段には、それぞれゲート線が接続されていることを特徴とする請求項２に記載のエレクトロクロミック表示装置。
【請求項４】
画素電極と、対向電極と、前記画素電極と前記対向電極間に形成されるエレクトロクロミック層及び電解層で構成された画素を複数備えるエレクトロクロミック表示装置において、
前記画素には、２つのスイッチング手段と、２つの書換え手段を備えていることを特徴とするエレクトロクミック表示装置。
【請求項５】
前記スイッチング手段には、それぞれゲート線が接続されていることを特徴とする請求項４に記載のエレクトロクミック表示装置。
【請求項６】
前記書換え手段には、それぞれ電流供給線が接続されていることを特徴とする請求項４に記載のエレクトロクミック表示装置。
【請求項７】
画素電極と、対向電極と、前記画素電極と前記対向電極間に形成されるエレクトロクロミック層及び電解層で構成された画素を複数備えるエレクトロクロミック表示装置において、
前記画素には、それぞれ独立した２本のゲート線と、該ゲート線とゲート電極を介してそれぞれ接続する２つのスイッチング用ＴＦＴと、該スイッチング用ＴＦＴのソース電極と接続するソース線と、該スイッチング用ＴＦＴのドレイン電極とゲート電極を介してそれぞれ接続する２つの書換え用ＴＦＴと、該書換え用ＴＦＴのソース電極とそれぞれ接続する２本の電力供給線が設けられており、前記書換え用ＴＦＴのドレイン電極が前記画素電極と接続していることを特徴とするエレクトロクロミック表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエレクトロクロミック現象を利用して画像表示を行うエレクトロクロミック表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報の保持エネルギーが不要、保存が確実、見やすい、手軽に読むことができる、など紙としての特性と、情報の書き換えができる、などの電子ディスプレイとしての特性を兼ね備えた新たな表示メディアとして電子ペーパーが最近ますます注目されてきている。
【０００３】
この電子ペーパーにおける表示原理としては、様々なものが知られている。例えばマイクロカプセル型電気泳動表示法と呼ばれているカプセルの中に＋と−に帯電した黒と白の粒子を閉じ込めたものを電極間で移動させるもの。またツイストボール表示法と呼ばれる、白と黒に塗り分けられた球形粒子の向きを制御するもの。これらは何れも物理的な現象を利用して表示を行うものである。
【０００４】
他方、化学的な現象を利用して表示を行うものも知られている。その中でも、電極間に電圧を印加して酸化還元反応により着色または消去を起すエレクトロクロミック現象を利用したものが知られている。これはたとえば特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２５８３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エレクトロクミック表示装置の各画素を駆動するための駆動回路は、特許文献１にも示されているように、液晶表示装置における駆動回路と同様のものが用いられている。これはつまり各画素にＴＦＴを１つ用い、ＴＦＴのゲート電極をゲート線に接続し、ソース電極をソース線に接続し、ドレイン電極を画素電極に接続する構成であり、ソース電圧により電荷量を制御している。この液晶型の駆動回路をエレクトロクミック表示装置にそのまま用いると、ソースドライバとＴＦＴの電流能力に依存するため、画素電極に酸化還元反応に必要な電荷量を蓄積するのに、長い時間を要してしまう。ＴＦＴのサイズを大きくし、大きな電流を流すことも考えられるが、１つの画素に形成できるＴＦＴのサイズにも限界があり、高性能なドライバを用いるとコストの増加にもつながる。
【０００６】
また、特開平２００２−１０８２５２に示されているような、有機ＥＬ表示装置に一般的に用いられているような駆動回路を用いることも考えられる。これは各画素にゲート線とソース線にそれぞれ接続するＴＦＴと、このＴＦＴのドレイン電極と接続するゲート電極と電力供給線に接続されるソース電極と画素電極に接続されるドレイン電極からなるＴＦＴを有する構成である。この有機ＥＬ型の駆動回路だと、電力供給線が１本だけであるため、画素電極に電荷を溜めることはできるが、電荷を減らすことができない。つまり白表示から黒表示へ表示状態を変えることはできるが、黒表示から白表示へ表示状態を変えることがきない。
【０００７】
そこで本発明は、画素への書込み・消去が容易に行え、かつ書換え時間の短いエレクトロクロミック表示装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明のエレクトロクロミック表示装置は、画素電極と、対向電極と、画素電極と対向電極間に形成されるエレクトロクロミック層及び電解層で構成された画素を複数備えるエレクトロクロミック表示装置において、画素には、独立した消去手段と書込み手段が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、画素には、２つのスイッチング手段と、２つの書換え手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、画素ごとに消去手段と書込み手段が独立して設けられているため、書込み・消去を別々に行うことができる。また電力供給線が互いに備えているため、画素電極への電荷供給が短時間で行える。
【００１１】
また本発明によれば、画素ごとに２つの書換え手段を備えているので、書込み・消去を別々に行うことができ、画素電極への電荷供給が短時間で行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態を図に基づいて説明する。図１はエレクトロクロミック表示装置における画素部分の構成を模式的に示した断面図である。なお、図１では画素電極へ電流を供給する駆動回路等は省略してある。
【００１３】
エレクトロクロミック表示装置は、アレイ側基板１０と、カラーフィルタ側基板５０と、両基板の間に挟まれた電解層８０から構成されている。
【００１４】
アレイ側基板１０には、ガラス基板１１上に複数の画素電極１２がマトリクス状に配置され、画素電極１２の表面にはエレクトロクロミック層１３が積層されている。画素電極１２は反射電極として作用する金属により形成され、各エレクトロクミック層１３は画素電極１２に応じた形状をして、隣接する画素電極１３とは分離している。
【００１５】
このエレクトロクロミック層１３は、電気化学的な酸化または還元反応によって、着色、消色を示す物質からなり、エレクトロクロミック表示装置に通常用いられるものであれば使用できる。例えば酸化タングステン、酸化チタン、酸化モリブデン、酸化イリジウム、酸化ニッケル、酸化バナジウム、窒化スズ、窒化インジウム、ポリチオフェン、ポリピロール、金属フタロシアニン、ビオロゲン、などが挙げられる。また国際公開第９７／３５２２７号などに記載されているような、ナノ粒子薄膜状のものを用いてもよい。ナノ粒子薄膜状のものを用いることで、酸化還元反応を早め表示応答の高速化を図ったり、コントラストの向上を図ったりすることができる。この実施形態においても、このナノ粒子薄膜状のものを用いていおり、本実施形態において具体的には、ＳｂをドープしたＳｎＯ２からなるナノ粒子薄膜を用いている。
【００１６】
画素電極１２の周りには隣接する画素電極１２及び、隣接するエレクトロクロミック層１３同士が短絡するのを防止する短絡防止手段が設けられている。具体的には、画素電極１５を囲むように形成された隔壁１４である。この隔壁１４はノボラック樹脂などの有機系の絶縁性材料で形成されている。隔壁１４の高さは、エレクトロクロミック層１３の表面の高さと略同様となっている。高精細な表示を行おうとすると、各画素のサイズが小さくなると共に、隣接する画素との間隔も狭くなり、隣接する画素電極１２の短絡が発生する可能性が高くなる。
【００１７】
しかし、このように短絡防止手段を設けることで、隣接する画素電極１２同士の短絡を防止することができ、また画素電極１２上に形成されるエレクトロクロミック層１３が隣接するエレクトロクロミック層１３と短絡するのを防止することもでき、高精細化に適したものとなる。
【００１８】
カラーフィル側基板５０には、ガラス基板５１上に各画素に対応してカラーフィルタ５２が形成されている。各カラーフィルタ５２の間は遮光膜５３により仕切られている。また各カラーフィルタ５２の上には透明電極からなる対向電極５４が形成され、対向電極５４上にはエレクトロクミック層５５が積層されている。
【００１９】
対向電極５４はガラス基板５１の全面に形成されたベタ電極であり、エレクトロクミック層５５も対向電極５４と同様に全面に形成されている。このエレクトロクロミック層５４はアレイ側基板１０と同様にナノ粒子薄膜からなるものを用いて形成している。具体的には、ＴｉＯ２からなるナノ粒子薄膜を用いおり、ナノ粒子薄膜を対向電極５４上に形成した後、ナノ粒子薄膜を焼結、また酸化或いは還元された化合物を吸着させるなどの工程を経て形成している。
【００２０】
アレイ側基板１０のエレクトロクミック層１３と、カラーフィルタ側基板５０のエレクトロクミック層５５の間には、電解層８０が存在している。この電解層８０は、溶媒中に含まれるイオンにより電荷を運ぶ役割を果たすものである。電解層８０としては、エレクトロクロミック表示装置に一般的に用いられているものであればよく、構成物質や形成方法などに特に限定はない。例えば
液体の電解層ゲル系の電解層、或は固体系の電解層でも構わない。
【００２１】
液体の電解層としては、溶媒に電解質を溶かしたものを用いることができる。具体的なものとしては、溶媒として、水、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、などが挙げられる。具体的な電解質としては、酸類は硫酸、塩酸、などが挙げられる。アルカリ類としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、などが挙げられる。塩類は、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸銀などのアルカリ（土類）金属塩等の無機イオン塩や４級アンモニウム塩や環状４級アンモニウム塩、などが挙げられる。
【００２２】
ゲル系の電解層としては、具体的には、アセトニトリルやエチレンカーボネート、プロピレンカーボネートもしくはその混合物に対して、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミドなどのポリマーを混入して重合させたものが挙げられる。
【００２３】
固体系の電解層としては、具体的には、ポリエチレンオキサイドなどの高分子側鎖にスルホンイミド塩やアルキルイミダゾリウム塩、テトラシアノキノジメタン塩などの塩を持つものが挙げられる。
【００２４】
電解層８０の層厚は、約５μｍから約５０μｍの間であり、好ましくは約７μｍから約３０μｍの間が好ましい。電解層８０の層厚があまり広くなってくると、観察者が表示装置を観察した際に、１つの画素を通して、隣接する画素の表示状態までもが認識されてしまう恐れがある。他方電解層８０の層厚があまり狭くなってしまうと、その役割が不十分となったり、異物によるエレクトロクミック層１３、５５の間でのショートが発生したりする恐れが高くなる。これらを考慮すると上記の層厚が適当なものである。
【００２５】
このような構成のエレクトロクミック表示装置において、画素電極１２と対向電極５４間に電圧が印加されるとエレクトロクロミック層１３、５５において酸化還元反応がおこり、様々な表示を行うことができる。
【００２６】
次に本実施形態において画素電極１２に電流を供給する回路構成を説明する。図２は画素ごとに設けられている駆動回路を模式的に示した回路図である。各画素には、画素電極１２への電流を供給或は停止するための２つのスイッチング手段と、２つの書き換え手段を備えている。
【００２７】
具体的には、スイッチング手段Ａとしてｎ型のＴＦＴ２１、スイッチング手段Ｂとしてｎ型のＴＦＴ２２を用いている。そして書き換え手段Ｃとしてｎ型のＴＦＴ２３、書き換え手段Ｄとしてｎ型のＴＦＴ２４を用いている。各画素にはそれぞれ独立した２つのゲート線２５、２６が配線されており、スイッチング用のＴＦＴ２１のゲート電極はゲート線２５に接続され、ＴＦＴ２２のゲート電極はゲート線２６に接続されている。また各画素にはソース線２７が配線されており、ＴＦＴ２１のソース電極と、ＴＦＴ２２のソース電極はソース線２７に接続されている。
【００２８】
そしてＴＦＴ２１のドレイン電極と書き換え用のＴＦＴ２３のゲート電極とが互いに接続され、ＴＦＴ２２のドレイン電極と書き換え用のＴＦＴ２４のゲート電極とが互いに接続されている。各画素にはそれぞれ独立した２つの電力供給線Ｖｓｓ、Ｖｄｄが配線されており、ＴＦＴ２３のソース電極は電力供給線Ｖｓｓに接続され、ＴＦＴ２４のソース電極は電力供給線Ｖｄｄに接続されている。またＴＦＴ２３のドレイン電極とＴＦＴ２４のドレイン電極とは互いに画素電極１２に接続されている。
【００２９】
ゲート線へ走査信号が順次供給され、ゲート線２５が走査されると、ＴＦＴ２１がＯＮの状態となる。そしてソース線２７から供給されるデータ信号によりＴＦＴ２３の状態が変化し、電力供給線Ｖｓｓからの電流が制御される。またゲート線２６が走査されると、ＴＦＴ２２がＯＮの状態となり、ソース線２７から供給されるデータ信号によりＴＦＴ２４の状態が変化し、電力供給線Ｖｄｄからの電流が制御される。なお電力供給線ＶｓｓとＴＦＴ２３のゲート電極側との間に蓄積容量２８、および電力供給線ＶｄｄとＴＦＴ２４のゲート電極側との間に蓄積容量２９を形成し、ゲート線の走査後も一定期間電荷を保持できる構成としている。
【００３０】
このとき、例えば電力供給線Ｖｓｓに＋５Ｖを供給し、電力供給線Ｖｄｄに＋８Ｖを供給すると、電力供給線Ｖｓｓからの電力供給によって、エレクトロクミック表示装置における表示状態は消去状態、つまり黒表示から白表示へと変わる。逆に電力供給線Ｖｄｄからの電力供給によって表示状態が書込み状態、つまり白状態から黒状態へと変わる。このように各画素にはそれぞれ独立した消去手段と書込み手段が設けられている。
【００３１】
次に図３に示す、タイミングチャートを参照して説明する。この実施形態においては、階調数を４階調とし、１フレームだけで完全な書込み（消去）を行わず、書込み（消去）可能期間として最大３フレームを用いて完全な書込み（消去）を行っている。
【００３２】
（ａ）は消去手段を用いて黒表示から白表示へ表示状態を変える場合を示している。まず１フレーム目においてゲート線２５が走査されると、ソース線２７からは黒から３３％薄色化した灰色となるだけの電流を画素電極１２へ供給する信号が流れ、この信号によりＴＦＴ２３が制御されて電力供給線Ｖｓｓからの電流が調整され、画素の表示状態が黒表示から灰色表示（黒から３３％薄色化した灰色）へと変わる。１フレーム目でゲート線２６が走査された際には、ソース線２７からは書込みを行うような信号の供給は行われない。２フレーム目においてゲート線２５が走査されると、ソース線２７から先ほどの灰色から３３％薄色化した灰色となるだけの電流を画素電極１２へ供給する信号が流れ、この信号によりＴＦＴ２３が制御されて電力供給線Ｖｓｓからの電流が調整され、画素の表示状態が１フレーム目の灰色表示から３３％薄色化した灰色表示（黒から６６％薄色化した灰色）へと変わる。このときにもゲート線２６が走査された際には、ソース線２７からは書込みを行うような信号の供給は行われない。このようにすることにより、３フレーム目で黒表示から白表示へと表示状態が変わる。なお必ずしも３３％ずつのように等間隔で薄色化するような制御でなくてもよい。
【００３３】
（ｂ）は消去手段を用いて黒表示から６６％薄色化した灰色表示を行う場合を示している。この場合、（ａ）の場合の２フレーム目までと同様のことを行うことで、目的とする灰色表示状態を実現している。
【００３４】
（ｃ）は書込み手段を用いて白表示から黒表示へ表示状態を変える場合を示している。まず１フレーム目においてゲート線２５が走査されると、ソース線２７からは消去を行うような信号の供給は行われない。そしてゲート線２６が走査されると、ソース線２７からは白から３３％濃色化した灰色となるだけの電流を画素電極１２へ供給する信号が流れ、この信号によりＴＦＴ２４が制御されて電力供給線Ｖｄｄからの電流が調整され、画素の表示状態が白表示から灰色表示（白から３３％濃色化した灰色）へと変わる。２フレーム目においてもゲート線２５が走査された際には、ソース線２７からは書込みを行うような信号の供給は行わず、ゲート線２６が走査されると、ソース線２７からは灰色から３３％濃色化した灰色となるだけの電流を画素電極１２へ供給する信号が流れ、この信号によりＴＦＴ２４が制御されて電力供給線Ｖｄｄからの電流が調整され、画素の表示状態が１フレーム目の灰色表示から３３％濃色化した灰色表示（白から６６％濃色化した灰色）へと変わる。このようにすることにより、３フレーム目で白表示から黒表示へと表示状態が変わる。
【００３５】
（ｄ）は書込み手段を用いて白表示から６６％濃色化した灰色表示を行う場合を示している。この場合、（ｃ）の場合の２フレーム目までと同様のことを行うことで、目的とする灰色表示状態を実現している。
【００３６】
エレクトロクロミック表示装置の場合、所謂表示のメモリ性を有しているため、対応する画素の表示が前回の選択時と同じであれば、そのままの表示を保持しておいた方が消費電力の低減につながる（なお、図３においてメモリ状態として示している）。したがって（ａ）の場合、４フレーム目以降白表示を継続するので、ゲート線２５、２６が走査された際にはソース線２７から表示状態を変化させるような信号の供給を行わない。このようなソース線２７からの信号供給は、例えば表示装置に搭載されたフレームメモリを用い前フレームと比較を行い、その比較結果に基づく信号生成処理を行うことで実現できる。
【００３７】
なお、この実施形態においては、３フレーム用いて完全な書込み（消去）を行っているが、１フレームだけで書込み（消去）を終了するようにしてもよいが、この場合ゲート線２５、２６を同時走査して、書込み（消去）に応じた電流を画素電極１２へ供給する必要があり、消費電力も大きくなってしまうので、この実施形態のように数フレームに分けて、消去手段或は書込み手段の一方だけを駆動させる方が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態の画素の断面概略図である。
【図２】本発明の各画素の回路図である。
【図３】本発明の実施形態のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１０    アレイ側基板
１１、５１  ガラス基板
１２    画素電極
１３、５５  エレクトロクロミック層
２５、２６  ゲート線
２７    ソース線
５４    対向電極
８０    電解層
Ｖｓｓ、Ｖｄｄ  電力供給線
【図１】
2005091514.tif 000003
【図２】
2005091514.tif 000004
【図３】
2005091514.tif 000005