JP2004354580A

JP2004354580A - マトリクス装置、表示装置、検出装置および電子機器

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Publication number: JP2004354580A
Application number: JP2003150678A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Kawai; 秀幸川居
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2023-05-28
Also published as: JP4605338B2

Abstract

【課題】消費電力が小さく、製造過程での歩留まりや回路動作時の信頼性に優れたマトリクス装置、表示装置、検出装置および電子機器を提供する。
【解決手段】データ信号を伝送する複数のデータ信号線２と、走査信号を伝送する複数の走査信号線３と、該複数のデータ信号線２の内少なくとも一本に接続されたデータ信号制御手段４と、該複数の走査信号線３の内少なくとも一本に接続された走査信号制御手段５と、を有するマトリクス装置１において、該データ信号制御手段４と該走査信号制御手段５との少なくとも一方が非同期式回路を含み、該非同期式回路は、該複数のデータ信号線２及び該複数の走査信号線３の少なくとも一方に該データ信号又は該走査信号を出力するタイミングを制御することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マトリクス装置、表示装置および検出装置に関し、特に、複数のデータ信号線と、複数の走査信号線と、該データ信号線に接続されたデータ信号制御手段と、該走査信号線に接続された走査信号制御手段と、を有するマトリクス装置、表示装置および検出装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数のデータ信号線と、複数の走査信号線と、該データ信号線に接続されたデータ信号制御手段と、該走査信号線に接続された走査信号制御手段と、を有するマトリクス装置が知られている。
さらに、斯かるマトリクス装置と、液晶材料、電界発光材料などの電気光学材料と、を有する表示装置が知られている。（例えば、特許文献１、非特許文献１、非特許文献２参照）
【０００３】
図１６に、従来のマトリクス装置の一般的な構成を示す。
同図に示すように、マトリクス装置１においては、複数のデータ信号線２と、これらのデータ信号線に直交する複数の走査信号線３と、データ信号線１に接続されたデータ信号制御手段４と、走査信号線３に接続された走査信号制御手段５とを有する。
【０００４】
そして、データ信号制御手段４および走査信号制御手段５によりデータ信号および走査信号を適当に制御することによって、該データ信号線と該走査信号線との各交点に電気的作用を及ぼす、あるいは電気的作用を検出することができる。
【０００５】
データ信号線と走査信号線との交点にダイオードやトランジスタなどのスイッチング素子を有するものはアクティブマトリクス、そのようなスイッチング素子を有しないものはパッシブマトリクス、と一般に称されている。
【０００６】
ここで、従来のマトリクス装置においては、データ信号制御手段４および走査信号制御手段５は同期式回路で構成されていた。ここで言う同期式回路とは、回路全体が単一のクロック（グローバル・クロック）に同期して動作するような回路を言う。
【０００７】
例えば、複数のデータ信号線にデータ信号を供給し、かつ、信号配線数を極力少なくするために、データ信号制御手段４は、図１４に示されるように、複数段のシフトレジスタ回路３０を含む構成となっていることが一般的だが、このシフトレジスタ回路３０は同期式回路で構成されている。
【０００８】
すなわち、シフトレジスタ回路３０の片端より順次入力される第一のデータ３２（シリアルデータ）を、第一のクロック３３に同期して順次シフトして行きくことによりシリアル−パラレル変換を行い、各データ信号線へデータ信号供給する。このように、データ信号制御手段４においては、第一のクロック３３はシフトレジスタ回路３０の各段に共通に印加され、全ての段が第一のクロック３３に同期して動作するのである。
【０００９】
同様にして、走査信号制御手段５も、複数段のシフトレジスタ回路３１を含む構成となっていることが一般的だが、このシフトレジスタ回路３１も同期式回路で構成されている。
【００１０】
このように、同期式回路により構成することにより、回路全体の動作タイミングをコントロールしやすいというメリットがある。すなわち、例えばマトリクス装置を表示装置に使用する場合においては、一画面分の表示データを送る周期（フレーム・レート）に合わせて、シフトレジスタの動作を所望のタイミングに容易にコントロールできるのである。
【００１１】
しかし、このように同期式回路においては、グローバル・クロックを回路全体に供給する必要があるため、クロックの配線を長く延ばさなくてはいけないという欠点がある。特に、装置が大型化するにしたがって、この配線長の増加は下記のような問題を引き起こす。
（１）配線の寄生容量による信号の遅延が生じ、それにより回路動作の信頼性が低下する。
（２）信号遅延の問題を避けるためには、配線幅を太くして配線抵抗を削減する手法があるが、その場合、回路レイアウトのスペース効率の低下、および配線に流れる電流量の増加（消費電力の増加）を引き起こす。
（３）配線長の増加に伴い、断線欠陥発生率が増大し、製造過程での歩留まり低下、および回路動作時の信頼性の低下を引き起こす。
【特許文献１】
特開平１１−１０９４００号公報
【非特許文献１】
ＳＩＤ８４Ｄｉｇｅｓｔ、ｐｐ．３１６−３１９、１９８４年
【非特許文献２】
ＳＩＤ９９Ｄｉｇｅｓｔ、ｐｐ．３７２−３７５、１９９９年
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の欠点を解決するためになされたものであり、その目的は、消費電力が小さく、製造過程での歩留まりや回路動作時の信頼性に優れたマトリクス装置、表示装置、検出装置および電子機器を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した従来技術の問題点を解決し、上述した目的を達成するために、本発明によるマトリクス装置では、複数のデータ信号線と、複数の走査信号線と、該複数のデータ信号線の内少なくとも一本に接続されたデータ信号制御手段と、該複数の走査信号線の内少なくとも一本に接続された走査信号制御手段と、を有するマトリクス装置において、該データ信号制御手段と該走査信号制御手段との少なくとも一方が非同期式回路を含むことを特徴とした。
【００１４】
かかるマトリクス装置においては、同期式回路においては必須であったグローバル・クロック線を削除あるいは省略することが出来るため、消費電力を減少させ、同時に製造上および動作上の信頼性を向上させることが出来る。
【００１５】
また、本発明によるマトリクス装置では、前記走査信号線と前記データ信号線との交点にスイッチング素子を有する（所謂アクティブマトリックス）ことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明によるマトリクス装置では、
（１）前記走査信号制御手段が、非同期式シフトレジスタ回路を含む、
あるいは
（２）前記データ信号制御手段が、非同期式シフトレジスタ回路を含む、
の内少なくとも１つの形態を有することができる。
【００１７】
また、本発明によるマトリクス装置では、前記非同期シフトレジスタが、要求−応答ハンドシェイク方式レジスタにより構成されていることを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明による表示装置では、前記のような構成を有するマトリクス装置と、電気的に光学特性を変調し得る少なくとも一種類の電気光学部材と、を有することを特徴とした。
【００１９】
かかる構造とすることにより、表示装置において、消費電力を減少させ、同時に製造上および動作上の信頼性を向上させることが出来る。
【００２０】
また、本発明の表示装置では、前記電気光学部材が、電気泳動材料、電界発光材料、エレクトロクロミック材料、液晶材料、粉流体材料、高分子電解質材料、からなる群より選ばれる少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする。
【００２１】
さらに、本発明による検出装置では、前記のような構成を有するマトリクス装置と、外部からのエネルギーを電気信号に変換し得る少なくとも一種類の機能部材と、を有することを特徴とした。
【００２２】
かかる構造とすることにより、検出装置において、消費電力を減少させ、同時に製造上および動作上の信頼性を向上させることが出来る。
【００２３】
また、本発明による検出装置では、前記機能部材が、圧電材料、異方性導電材料、誘電性材料、光導電性材料、光起電性材料、感圧スイッチ材料、からなる群より選ばれる少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の表示装置を用いた電子機器が提供される。ここで、「電子機器」とは、複数の素子または回路の組み合わせにより一定の機能を奏する機器一般をいい、例えば表示装置やメモリを備えて構成される。その構成に特に限定が無いが、例えば、電子ペーパー、ＩＣカード、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、リア型またはフロント型のプロジェクター、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ等が含まれる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるマトリクス装置、表示装置、検出装置および電子機器の実施の形態について図を参照しながら詳しく説明するが、本発明の範囲は、以下の説明により何ら拘束されるものではない。すなわち、以下に挙げる実施例以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲において適宜変更して実施することができる。
【００２６】
図１は本発明の一実施形態によるマトリクス装置を示す図である。
本実施形態によるマトリクス装置１は、複数のデータ信号線２と、これらのデータ信号線に直交する複数の走査信号線３と、データ信号線１に接続されたデータ信号制御手段４と、走査信号線３に接続された走査信号制御手段５とを有する。
【００２７】
データ信号線と走査信号線との交点には、ダイオードやトランジスタなどのスイッチング素子を有してもよいし（すなわちアクティブマトリクス）、そのようなスイッチング素子を有さなくても良い（すなわちパッシブマトリクス）。
【００２８】
さらに、データ信号制御手段４は、複数段のシフトレジスタ回路１０を含み、走査信号制御手段５は、複数段のシフトレジスタ回路１１を含む構成となっている。
【００２９】
ここで、シフトレジスタ回路１０あるいは１１の少なくとも一方は非同期式回路で構成されている。
すなわち、本発明によるマトリクス装置においては、データ信号制御手段４、５に含まれるシフトレジスタ回路１０、１１の内少なくとも一方が非同期式回路で構成されているために、同期式回路では必須であったグローバル・クロック配線が不要となり、そのために、回路の低消費電力化、製造過程での歩留まりや回路動作時の信頼性の向上が可能となるのである。
【００３０】
シフトレジスタ回路１０、１１の内一方が非同期式回路で構成されていれば、上記の効果を得ることができるが、両方ともに非同期式回路で構成することがより好ましい。また、シフトレジスタ以外の回路１２，１３の内少なくとも一方が非同期式回路で構成されていても、同様な効果を得られることは明らかである。
【００３１】
非同期式回路で構成されたシフトレジスタ回路としては、例えば“要求−応答ハンドシェイク方式”が知られている。
以下、要求−応答ハンドシェイク方式を例に挙げて非同期式回路で構成されたシフトレジスタ回路について説明するが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、他の非同期回路方式も適宜使用することができる。
【００３２】
図２に、シフトレジスタ回路１０を構成する１段分の単位レジスタ回路２０を示す。すなわち、シフトレジスタ回路１０は、複数の単位レジスタ回路２０がシリアルに接続されて構成されているのである。
単位レジスタ回路２０は、同図に示すように、３つの入力端子と３つの出力端子、すなわち、
（１）データ入力端子２１（以下Ｄと呼ぶ）：入力
（２）データ出力端子２２（以下Ｑと呼ぶ）：出力
（３）読込み要求信号端子２３（以下ＲＲと呼ぶ）：出力
（４）読込み応答信号端子２４（以下ＲＡと呼ぶ）：入力
（５）書出し要求信号端子２５（以下ＷＲと呼ぶ）：出力
（６）書出し応答信号端子２６（以下ＷＡと呼ぶ）：入力
の計６つの端子を有する。
【００３３】
（３）〜（６）の要求、応答信号によりハンドシェイクを制御し、Ｄに入力されたデータを、逐次Ｑへ出力していくのである。さらに、Ｑはシフトレジスタ以外の回路１２に入力される。
【００３４】
単位レジスタの内部においては、下記の（ｉ）〜（ｉｖ）の動作を、（ｉ）から開始して、順次繰り返して実行する。なお、下記の動作説明においては便宜上、正論理（アクティブＨｉ）、すなわち信号がＨｉの時にアクティブ状態、Ｌｏｗの時には非アクティブ状態、としている。
（ｉ）ＲＲにＨｉを出力して、ＲＡがＨｉになるのを待つ。
（ｉｉ）ＲＡがＨｉになったら、Ｄに入力されたデータをＱへ出力し、ＲＲにＬｏｗを出力し、ＷＡがＨｉになるのを待つ。
（ｉｉｉ）ＷＡがＨｉになったら、ＷＲにＨｉを出力して、ＷＡがＬｏｗになるのを待つ。
（ｉｖ）ＷＡがＬｏｗになったら、ＷＲにＬｏｗを出力して、（ｉ）に戻る。
【００３５】
上記のような動作を行う単位レジスタ回路２０を、図３に示すように、前段のＱ、ＷＡ、ＷＲと後段のＤ、ＲＲ，ＲＡとをそれぞれ接続して複数段シリアルに連結することによって、非同期式のシフトレジスタ回路を構成することができる。
【００３６】
すなわち、各段の単位レジスタ回路は、後段からの書出し応答（後段にとっては読込み要求）に応じてデータを送り、データを送り終えたら前段に読込み要求（前段にとっては書出し応答）を出すことにより、回路全体の動作をグローバル・クロックに同期させることなく、隣り合う単位レジスタ回路同士のハンドシェイクにより、順次データが転送されていくのである。
【００３７】
なお、最終段の単位レジスタ回路のＷＡは、常にＬｏｗ（非アクティブ状態）に固定することができる。これにより、順次転送されてきたデータは、オーバーランすることなく、この最終段で止まる。
【００３８】
また、所定の時点（例えば、ある一連のデータ転送動作が終了し、次のデータ転送動作を開始する時点）で全ての単位レジスタ回路は初期化され、（ｉ）から動作を開始するような構成にしても良い。これにより、一連のデータ転送動作を確実に開始および完了することができる。
【００３９】
上述のような非同期式シフトレジスタ回路においては、全ての信号は隣り合う単位レジスタ回路の間だけ接続すればよく、たとえ装置が大型化したとしても、同期式回路の場合のように配線を長く引き伸ばす必要はない。したがって、非同期式シフトレジスタ回路を含むマトリクス装置においては、信号遅延、消費電流の増加、製造過程での歩留まり低下、および回路動作時の信頼性の低下等といった従来の問題を解決することができる。
【００４０】
前述のように、本発明のマトリクス装置はアクティブマトリクスの形態にも、パッシブマトリクスの形態にも適用することができる。しかし、一般にアクティブマトリクスの方が、クロスストークの問題が少ない等の理由から装置の大型化に適しているため、あえて言えば、本発明のマトリクス装置はアクティブマトリクスへの適用の方がより好ましい。したがって、以下の説明においては、主にアクティブマトリクスの形態を例に挙げる。
【００４１】
図４に、本発明のマトリクス装置をアクティブマトリクスの形態に適用した例を示す。ここではスイッチング素子として、トランジスタ５０を例示しているが、他のスイッチング素子、例えばダイオードやバリスタ等を使用しても良い。
【００４２】
図４に示すように、データ信号線と走査信号線との各交点にはトランジスタ５０が設置されている。そして、トランジスタ５０のゲートは走査信号線に接続され、ドレインとソースの一方はデータ信号線に、他方は作用電極５１に接続されている。
【００４３】
そして、データ信号制御手段４と走査信号制御手段５との少なくとも一方は、前述したような非同期式シフトレジスタ回路を含むように構成されている。
【００４４】
走査信号制御手段５により所望の走査信号線３に選択信号（選択電圧）を供給すると、選択された走査信号線に接続されたトランジスタがＯＮとなり、データ信号線２と作用電極５１とが実質的に導通する。この時、データ信号制御手段４からデータ信号線２に所望のデータ（電圧）を供給した状態であれば、ＯＮとなったトランジスタを介して該データ（電圧）は作用電極５１に供給されることになる。あるいは逆に、作用電極５１にデータ（電圧）が供給された状態であれば、ＯＮとなったトランジスタを介して該データ（電圧）はデータ信号線２に供給され、データ信号制御手段４にて読み取ることができる。
選択信号（選択電圧）の供給を止めると、トランジスタはＯＦＦとなり、データ信号線と作用電極との間は非導通状態となる。
【００４５】
このように、アクティブマトリクスにおいては、所望の走査信号線に接続されたトランジスタだけを選択的にＯＮ／ＯＦＦすることができるので、クロストークの問題が生じにくく、また、回路動作の高速化が可能である。このことから、前述のように、アクティブマトリクスの方がパッシブマトリクスに比べて、装置の大型化に適しているのである。
【００４６】
そして、アクティブマトリクスを大型化する場合でも、本発明のマトリクス装置を適用することにより、信号遅延、消費電流の増加、製造過程での歩留まり低下、および回路動作時の信頼性の低下等といった問題を防止することができる。
【００４７】
本実施形態のマトリクス装置を適用したアクティブマトリクスにおいては、上記選択信号（選択電圧）あるいはデータ（電圧）は、非同期シフトレジスタ回路により順次転送される。すなわち、例えば走査信号制御手段５が非同期式シフトレジスタ回路を含む場合には、選択信号（選択電圧）は走査信号制御手段の一方の端からシリアルに入力され、非同期式シフトレジスタ回路により順次転送された後に、所望のタイミングで、走査信号線３に供給される。また、データ信号制御手段４が非同期式シフトレジスタ回路を含む場合には、データ信号（選択電圧）は、データ信号制御手段の一方の端からシリアルに入力され、非同期式シフトレジスタ回路により順次転送された後に所望のタイミングでデータ信号線２に供給されるか、あるいは、ＯＮとなったトランジスタを介してデータ信号線２に供給され、非同期式シフトレジスタ回路により順次転送されて、データ信号制御手段の一方の端からシリアルに出力される。次に、本発明の表示装置について説明する。
【００４８】
本発明による表示装置は、前記の本発明によるマトリクス装置と、電気的に光学特性を変調し得る少なくとも一種類の電気光学部材と、を有することを特徴とする。
【００４９】
ここで、前記電気光学部材としては、電気的なエネルギーを受けてその光学的特性を変化させるような材料であれば特に限定はされないが、例えば、電気泳動材料、電界発光材料、エレクトロクロミック材料、液晶材料、粉流体材料、高分子電解質材料、などが挙げられる。
【００５０】
上述のような電気光学部材に対して、作用電極から電気的エネルギー（主に電界）を作用させて、該電気光学部材の光学特性を変化させることにより、所望の画像を得ることができる。
【００５１】
図５に、本発明による表示装置の第一の実施形態について、その断面図を示す。同図においては、作用電極以外のマトリクス装置構成要素は省略している。また、以下の断面図においても同様に、作用電極以外のマトリクス装置構成要素は省略している。
【００５２】
同図に示すように、本形態の表示装置においては、作用電極５１と対向電極５２とに挟まれた空間に、分散媒６１と少なくとも１種類の電気泳動粒子６２とを含む電気泳動材料６０が収容されている。また、電気泳動材料の漏洩や電気泳動粒子の沈降などの問題を防ぐために、作用電極と対向電極との間にスペーサーや隔壁を設けても良い。さらに、作用電極５１と対向電極５２とに挟まれた空間には、必要に応じて、絶縁層、導電層なども形成することができる。
【００５３】
かかる表示装置においては、図示していないスイッチング素子を介して作用電極５１に電圧を供給することにより、作用電極５１と対向電極５２との間に電界を印加して、電気泳動粒子６２を所望の方向へ電気泳動せしめる。このように、電気泳動粒子の分布状態を適当に変化させることにより、所望の画像を表示することができる。
【００５４】
ここで、液相分散媒６１としては、主に高絶縁性の有機溶媒が使用され、例えば、トルエン、キシレン、アルキルベンゼンなどの芳香族炭化水素、ぺンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素、シクロへキサン、メチルシクロへキサン等の脂環式炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、シルコン系オイル、フッ素系オイル、オリーブ油等の種々の鉱物油および植物油類、高級脂肪酸エステル等が単独あるいは混合されて使用される。
【００５５】
また、電気泳動粒子６２としては、主に有機あるいは無機の顔料粒子、あるいはそれらの複合体が使用され、例えば、アニリンブラック、カーボンブラック等の黒色顔料、二酸化チタン、亜鉛華、三酸化アンチモン等の白色顔料、モノアゾ、ジイスアゾン、ポリアゾ等のアゾ系顔料、イソインドリノン、黄鉛、黄色酸化鉄、カドミウムイエロー、チタンイエロー、アンチモン等の黄色顔料、キナクリドンレッド、クロムバーミリオン等の赤色顔料、フタロシアニンブルー、インダスレンブルー、アントラキノン系染料、紺青、群青、コバルトブルー等の青色顔料、フタロシアニングリーン等の緑色顔料等の１種又は２種以上が用いられる。
【００５６】
これらの顔料には、必要に応じ、電解質、界面活性剤、金属石鹸、樹脂、ゴム、油、ワニス、コンパウンド等の粒子からなる荷電制御剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シラン系カップリング剤等の分散剤、潤滑剤、安定化剤等が添加される。
【００５７】
図６に、本発明による表示装置の第二の実施形態について、その断面図を示す。同図に示すように、本形態の表示装置においては、作用電極５１と対向電極５２とに挟まれた空間に、分散媒６１と電気泳動粒子６２とを含む電気泳動材料６０を内包したマイクロカプセル６３が収容されている。ここで、作用電極５１と対向電極５２とに挟まれた空間には、必要に応じて、絶縁層、導電層なども形成することができる。
【００５８】
このように、電気泳動材料をマイクロカプセルに封入することにより、電気泳動粒子の偏在による表示の不均一性を防止できるばかりではなく、可撓性のある基板上に電気泳動材料層を形成することが容易となる。
【００５９】
かかる表示装置においても、作用電極５１と対向電極５２との間に電界を印加し、マイクロカプセル内の電気泳動粒子を電気泳動せしめることにより、所望の画像を表示することができる。
【００６０】
ここで、マイクロカプセル６３を構成する材料としては、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリユリア樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂などの材料が使用できる。また、マイクロカプセルの作製手法としては、界面重合法、ｉｎ−ｓｉｔｕ重合法、相分離法、界面沈殿法、スプレードライング法、等のマイクロカプセル化手法を使用できる。また、マイクロカプセルは、大きさがほぼ均一であることが、優れた表示機能を発揮せしめる上で好ましい。大きさがほぼ均一なマイクロカプセルは、例えば濾過、篩い分け、あるいは比重差分級等を用いて得ることができる。マイクロカプセルの大きさは、通常３０〜１００μｍ程度である。
【００６１】
マイクロカプセル層の形成方法としては、例えば、上述のマイクロカプセル６３をバインダ樹脂中に、所望により誘電率調節剤とともに混合し、得られた樹脂組成物（エマルジョンあるいは有機溶媒溶液）を、作用電極５１あるいは対向電極５２の表面に、ロールコーターを用いる方法、ロールラミネータを用いる方法、スクリーン印刷による方法、スプレー法等のコーティング法を用いて塗布することにより形成することができる。
【００６２】
用いることのできるバインダ樹脂としては、マイクロカプセル６３と親和性が良好で、基材と密着性に優れ、かつ絶縁性を有するものであれば特に制限はない。かかるバインダ樹脂として、例えば、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、メタクリル酸メチル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニルアクリル酸エステル共重合体、塩化ビニル−メタクリル酸共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、エチレン−ビニルアルコール−塩化ビニル共重合体、プロピレン−塩化ビニル共重合体、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、セルロース系樹脂等の熱可塑性樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルホン、ポリアミドイミド、ポリアミノビスマレイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリアリレート、グラフト化ポリフィニレンエーテル、ポリエーテルエテルケトン、ポリエーテルイミド等の高分子、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化エチレンプロピレン、四フッ化エチレン−パーフロロアルコキシエチレン共重合体、エチレン−四フッ化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリ三フッ化塩化エチレン、フッ素ゴム等のフッ素系樹脂、シリコーン樹脂、シリコーンゴム等の珪素樹脂、その他として、メタクリル酸−スチレン共重合体、ポリブチレン、メタクリル酸メチル‐ブタジエン−スチレン共重合体等を用いることができる。
【００６３】
また、バインダ材は、電気泳動表示液の誘電率と分散材の誘電率とを略同じとするのが好ましい。そのため、上記バインダ樹脂組成物には、例えば、アルコール類、ケトン類、カルボン酸塩等をさらに添加するのが好ましい。かかるアルコール類としては、１，２−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール等が用いられる。
【００６４】
図７に、本発明による表示装置の第三の実施形態について、その断面図を示す。同図に示すように、本形態の表示装置においては、作用電極５１と対向電極５２とに挟まれた空間に、電界発光材料７０が収容されている。
【００６５】
かかる表示装置においては、図示していないスイッチング素子を介して作用電極５１に電圧を供給することにより、作用電極５１と対向電極５２との間に電界を印加して、電界発光材料７０を発光せしめる。これにより、所望の画像を表示することができる。
【００６６】
なお、作用電極５１と対向電極５２とに挟まれた空間には、必要に応じて、絶縁層、正孔輸送層、電子輸送層、導電層なども形成することができる。
【００６７】
ここで、電界発光材料７０としては、無機あるいは有機の電界発光材料（エレクトロルミネッセンス材料）を使用することができる。無機の電界発光材料としては、特に限定はされないが、例えば、Ｅｕを添加したＣａＳ（赤色）、Ｓｍ，Ｆを添加したＺｎＳ（赤色）、Ｍｎを添加したＺｎＳ（黄橙色）、Ｔｂ，Ｆを添加したＺｎＳ（緑色）、Ｃｅを添加したＳｒＳ（青緑色）、Ｃｅを添加したＣａＧａ２Ｓ４（青色）、などを使用することができる。また、有機の電界発光材料としては、特に限定はされないが、例えば、ローダミンおよびその誘導体、キナクリドンおよびその誘導体、ジスチリルビフェニルおよびその誘導体、クマリンおよびその誘導体、テトラフェニルブタジエンおよびその誘導体、ポリフルオレンおよびその誘導体、ポリパラフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリビフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリターフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリナフチレンビニレンおよびその誘導体、ポリチェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリＮ−ビニルカルバゾールおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリアクリレート誘導体、ポリメタクリレート誘導体、などを使用することができる。
【００６８】
電界発光材料層の形成方法としては、使用する電界発光材料に応じて、例えば、特に限定はされないが、真空蒸着法、スパッタリングやＣＶＤなどの気相成長法、スクリーン印刷、スピンコート、ディップコート、ロールコート、ダイコート、スプレーコート、インクジェットなどの印刷法、などの手法を適宜選択して使用することができる。
【００６９】
図８に、本発明による表示装置の第四の実施形態について、その断面図を示す。同図に示すように、本形態の表示装置においては、作用電極５１と対向電極５２とに挟まれた空間に、エレクトロクロミック材料７１が収容されている。
【００７０】
かかる表示装置においては、図示していないスイッチング素子を介して作用電極５１に電圧を供給することにより、作用電極５１と対向電極５２との間に電界を印加して、エレクトロクロミック材料７１を変色せしめる。これにより、所望の画像を表示することができる。
【００７１】
ここで、エレクトロクロミック材料７１としては、無機あるいは有機のエレクトロクロミック材料を使用することができる。無機のエレクトロクロミック材料としては、特に限定はされないが、例えば、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）、酸化イリジウム（ＩｒＯ２）などの遷移金属酸化物を使用することができる。また、有機のエレクトロクロミック材料としては、特に限定はされないが、例えば、ビオロゲンおよびその誘導体，アントラキノン，ピラゾリンやスチリル系類似化合物の色素、コバルトビピリジンなどの有機錯体、希土類金属ジフタロシアン、プルシアンブルー、１ーフェニルヒドラゾン誘導体、などを使用することができる。
【００７２】
図９に、本発明による表示装置の第五の実施形態について、その断面図を示す。同図に示すように、本形態の表示装置においては、作用電極５１と対向電極５２とに挟まれた空間に、液晶材料７２が収容されている。なお、作用電極５１と対向電極５２とに挟まれた空間には、必要に応じて、絶縁層、導電層なども形成することができる。
【００７３】
かかる表示装置においては、図示していないスイッチング素子を介して作用電極５１に電圧を供給することにより、作用電極５１と対向電極５２との間に電界を印加して、液晶材料７２の分子配向を変化せしめる。これにより、液晶層の光透過特性を適当に制御して、所望の画像を表示することができる。
【００７４】
ここで、液晶材料７２としては、ネマチック、スーパーネマチック、コレスティック、スメチックなど各種液晶材料を使用することができる。また、これらの液晶材料を、ポリマー・マトリックス中に分散させた形態（ポリマー分散型液晶、ＰＤＬＣ）で使用してもよい。
【００７５】
図１０に、本発明による表示装置の第六の実施形態について、その断面図を示す。同図に示すように、本形態の表示装置においては、作用電極５１と対向電極５２とに挟まれた空間に、色及び帯電特性の異なる２種類以上の粒子７４からなる粉流体材料７３が収容されている。
【００７６】
かかる表示装置においては、図示していないスイッチング素子を介して作用電極５１に電圧を供給することにより、作用電極５１と対向電極５２との間に電界を印加すると、正に帯電した粒子は電界の方向に、負に帯電した粒子は電界と逆の方向に移動する。これにより、前記２種類以上の粒子の分布状態を適当に変化させることにより、所望の画像を表示することができる。
【００７７】
ここで、粒子７４としては、特に限定はされないが、例えば、ポリスチレン系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリオレフイン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリスルフォン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、フツ素系樹脂、シリコン系樹脂ならびにこれらの共重合体、ブロック重合体、グラフト重合体、などを使用することができる。なお、図６に示したようなマイクロカプセルを用いて、このマイクロカプセル中に、色及び帯電特性の異なる２種類以上の粒子７４からなる粉流体材料７３を収容してもよい。この場合においても、作用電極５１と対向電極５２との間に電界を印加し、マイクロカプセル内の電気泳動粒子を電気泳動せしめることにより、所望の画像を表示することができる。
【００７８】
次に、本発明の検出装置について説明する。本発明による検出装置は、前述の本発明によるマトリクス装置と、外部からのエネルギーを電気信号に変換し得る少なくとも一種類の機能部材と、を有することを特徴とする。
【００７９】
ここで、前記機能部材としては、外部からのエネルギー（例えば、圧力、音、熱、光、など）を電気的な信号に変換することができるような材料であれば特に限定はされないが、例えば、圧電材料、異方性導電材料、誘電性材料、光導電性材料、光起電性材料、感圧スイッチ、などが挙げられる。
【００８０】
上述のような機能部材からの電気的信号を作用電極により検出することにより、外部からのエネルギーをセンシングすることができるのである。
【００８１】
図１１に、本発明による検出装置の第一の実施形態について、その断面図を示す。同図に示すように、本形態の検出装置においては、作用電極５１に接して圧電材料８０が形成されている。
【００８２】
ここで、圧電材料としては、特に限定はされないが、例えば、無機あるいは有機の圧電材料、あるいはそれらの複合材料を使用することができる。無機の圧電材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛等がある。有機の圧電材料としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ビニリデン（ＶＤＦ）／トリフルオロエチレン（ＴｒＦＥ）共重合体、シアン化ビニリデン（ＶＤＣＮ）／酢酸ビニル（ＶＡｃ）共重合体等がある。複合材料としては、上記無機材料の微粉末をＰＶＤＦやゴム系の高分子マトリックス中に分散させたものがある。
【００８３】
かかる検出装置においては、外部から圧電材料８０に対して圧力が作用した場合、圧電材料が発生する電位を作用電極５１で検出することにより、圧力が作用した場所や強さを知ることができるのである。
【００８４】
図１２に、本発明による検出装置の第二の実施形態について、その断面図を示す。同図に示すように、本形態の検出装置においては、作用電極５１に接して異方性導電材料８１が形成されている。
【００８５】
ここで、異方性導電材料とは、材料内の線抵抗値が異方性を示すような材料であり、例えば、ある面に垂直な方向の抵抗値とその面に平行な方向の抵抗値が実質的に異なるような材料である。このような材料としては、例えば、異方性導電フィルムや、異方性導電ゴム、異方性導電ペーストなどを含む。
【００８６】
図１２においては、異方性導電材料８１は、膜厚方向（図中の縦方向）の抵抗値が、それと直角の方向（図中の水平方向）の抵抗値に比べて十分小さいものとする。かかる検出装置においては、外部から異方性導電材料８１の作用電極と接している面とは反対の面の一部に電圧が印加された場合、この電圧が印加された位置に対応する作用電極５１だけに該電圧が伝達される。これにより、電圧が作用した場所や強さを知ることができるのである。この形態であれば、単に作用電極を暴露する場合に比べて、作用電極を機械的・化学的に保護しつつ、電圧の検出が可能になる。
【００８７】
図１３に、本発明による検出装置の第三の実施形態について、その断面図を示す。同図に示すように、本形態の検出装置においては、作用電極５１に接して誘電性材料８２が形成されている。
【００８８】
ここで、誘電性材料とは、外部から印加される電界に応じて、内部分極を生じるような材料であり、多くの有機あるいは無機の絶縁性材料がこのような性質を有する材料である。
【００８９】
かかる検出装置においては、外部から誘電性材料８２の作用電極と接している面とは反対の面の一部に電圧が印加された場合、この電圧が印加された位置において誘電性材料の内部で分極が生じるため、対応する作用電極５１により該電圧を検出することができる。これにより、作用電極を機械的・科学的に保護しつつ、電圧が作用した場所や強さを知ることができるのである。
【００９０】
以上、圧電材料、異方性導電材料、誘電性材料を例に挙げて本発明の検出回路を説明したが、他の機能材料、例えば、光導電性材料、光起電性材料、感圧スイッチなどを使用した場合でも、上述の説明と同様にして、外部からのエネルギー（光、圧力、等）の位置や強さを検出できることは明白である。
【００９１】
図１４は、本発明の表示装置を備えた電子機器の一例であるパーソナルコンピュータ１０００の構成を示す斜視図である。図６において、パーソナルコンピュータ１０００は、表示パネル１００２と、キーボード１００４を有する本体部１００６とを備える。当該パーソナルコンピュータ１０００の表示パネル１００２において、本発明の表示装置が利用されている。
【００９２】
図１５は、本発明の表示装置を備えた電子機器の一例である電子ペーパー１１００を示す図である。電子ペーパー１１００には本発明の表示装置が利用されている。具体的には、電子ペーパー１１００は、画像を表示する表示領域１１１０と、周辺回路が組み込まれた周辺領域１１２０とを備え、表示領域１１１０にはデータ信号線２及び走査信号線３に電気的に接続された画素５１が設けられており、周辺領域１１２０には、非同期回路を含むデータ信号制御手段４及び走査信号制御手段５が設けられている（図１及び図４参照）。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明におけるマトリクス装置、表示装置、検出装置および電子機器では、消費電力を減少させ、同時に製造上および動作上の信頼性を向上させることが出来るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるマトリクス装置を示す図である。
【図２】シフトレジスタ回路を構成する１段分の単位レジスタ回路を示す図である。
【図３】単位レジスタ回路を複数段シリアルに連結することによる非同期式シフトレジスタ回路の構成を示す図である。
【図４】本発明のマトリクス装置をアクティブマトリクスの形態に適用した例を示す図である。
【図５】本発明による表示装置の第一の実施形態を示す図である。
【図６】本発明による表示装置の第二の実施形態を示す図である。
【図７】本発明による表示装置の第三の実施形態を示す図である。
【図８】本発明による表示装置の第四の実施形態を示す図である。
【図９】本発明による表示装置の第五の実施形態を示す図である。
【図１０】本発明による表示装置の第六の実施形態を示す図である。
【図１１】本発明による検出装置の第一の実施形態を示す図である。
【図１２】本発明による検出装置の第二の実施形態を示す図である。
【図１３】本発明による検出装置の第三の実施形態を示す図である。
【図１４】本発明の表示装置を備えた電子機器の一例であるパーソナルコンピュータ１０００の構成を示す斜視図である。
【図１５】本発明の表示装置を備えた電子機器の一例である電子ペーパー１１００を示す図である。
【図１６】従来のマトリクス装置の例を示す図である。
【符号の説明】
１・・・マトリクス装置、２・・・データ信号線、３・・・走査信号線、４・・・データ信号制御手段、５・・・走査信号制御手段、１０，１１・・・シフトレジスタ回路（非同期式）、１２，１３・・・シフトレジスタ以外の回路、２０・・・単位レジスタ回路、２１・・・データ入力端子、２２・・・データ出力端子、２３・・・読込み要求信号端子、２４・・・読込み応答信号端子、２５・・・書出し要求信号端子、２６・・・書出し応答信号端子、３０・・・シフトレジスタ回路（同期式）、５０・・・トランジスタ、５１・・・作用電極、５２・・・対向電極、６０・・・電気泳動材料、６１・・・分散媒、６２・・・電気泳動粒子、６３・・・マイクロカプセル、７０・・・電界発光材料、７１・・・エレクトロクロミック材料、７２・・・液晶材料、７３・・・粉流体材料、７４・・・粒子、８０・・・圧電材料、８１・・・異方性導電材料、８２・・・誘電性材料、１０００・・・パーソナルコンピュータ、１００２・・・表示パネル、１００４・・・キーボード、１００６・・・本体部、１１００・・・電子ペーパー、１１１０・・・表示領域、１１２０・・・周辺領域

Claims

データ信号を伝送する複数のデータ信号線と、走査信号を伝送する複数の走査信号線と、該複数のデータ信号線の内少なくとも一本に接続されたデータ信号制御手段と、該複数の走査信号線の内少なくとも一本に接続された走査信号制御手段と、を有するマトリクス装置において、該データ信号制御手段と該走査信号制御手段との少なくとも一方が非同期式回路を含み、該非同期式回路は、前記複数のデータ信号線及び前記複数の走査信号線の少なくとも一方に前記データ信号又は前記走査信号を出力するタイミングを制御することを特徴とするマトリクス装置。
前記走査信号線と前記データ信号線とに電気的に接続されたスイッチング素子を有し、当該スイッチング素子は、前記走査信号に基づいて前記データ信号をスイッチングすることを特徴とする請求項１に記載のマトリクス装置。
前記走査信号制御手段は、前記複数の走査信号線のうち所定の走査信号線に前記走査信号を出力するタイミングに基づいて、他の走査信号線に前記走査信号を出力することを特徴とする請求項１または２に記載のマトリクス装置。
前記データ信号制御手段は、前記複数のデータ信号線のうち所定のデータ信号線に前記データ信号を出力するタイミングに基づいて、他のデータ信号線に前記データ信号を出力することを特徴とする請求項１または２に記載のマトリクス装置。
前記走査信号制御手段は、前記複数の走査信号線にそれぞれ電気的に接続され、複数のレジスタが直列に接続されたシフトレジスタを含み、所定の前記レジスタが対応する前記走査信号線に前記走査信号を出力するタイミングに基づいて、他の前記レジスタが対応する前記走査信号線に前記走査信号を出力することを特徴とする請求項３または４に記載のマトリクス装置。
請求項１から５のいずれかに記載のマトリクス装置と、前記データ信号に応じて光学特性を変調し得る少なくとも一種類の電気光学部材と、を有することを特徴とする表示装置。
前記電気光学部材が、電気泳動材料、電界発光材料、エレクトロクロミック材料、液晶材料、粉流体材料、高分子電解質材料、からなる群より選ばれる少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
請求項６または７に記載の表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
請求項１から５のいずれかに記載のマトリクス装置と、外部からのエネルギーを電気信号に変換し得る少なくとも一種類の機能部材と、を有することを特徴とする検出装置。
前記機能部材が、圧電材料、異方性導電材料、誘電性材料、光導電性材料、光起電性材料、感圧スイッチ材料、からなる群より選ばれる少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする請求項８に記載の検出装置。