JP2005084216A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
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表示装置に関する。 The present invention relates to a display device that displays an image using an electrochromic phenomenon.
近年、フラットパネルディスプレイは幅広い分野での利用が研究されており、電子ペーパーもそのひとつである。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。 In recent years, flat panel displays have been studied for use in a wide range of fields, and electronic paper is one of them. Various display principles in this electronic paper are known. For example, a capsule that is called a microcapsule type electrophoretic display method, in which black and white particles that are charged positively and negatively are moved between electrodes. Also called the twist ball display method, which controls the orientation of spherical particles painted in white and black. These are all displayed using physical phenomena.
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。
このような表示装置では画素毎に画素電極を配置し、一列に並ぶ画素電極を共通の電力供給線に接続している。そしてこの電極供給線から所定の電流を画素電極に供給して、表示を行っている。この表示装置には、大きな領域で白又は黒表示を行った場合に、その隣接した領域で最適な表示ができない問題があった。エレクトロクロミック表示装置では、酸化還元反応を起こすために画素電極に大きな電流を供給する必要がある。したがって画素電極へのデータの書きこみ時に大電流を画素電極へ供給する領域が連続すると、同一の電流供給線に接続されている他の画素電極のうち、特に電力供給線の電源端子から遠くに位置する画素電極に対して供給する電流量が不足してしまう。 In such a display device, a pixel electrode is arranged for each pixel, and the pixel electrodes arranged in a row are connected to a common power supply line. A predetermined current is supplied to the pixel electrode from the electrode supply line to perform display. This display device has a problem that when white or black is displayed in a large area, optimal display cannot be performed in the adjacent area. In an electrochromic display device, it is necessary to supply a large current to the pixel electrode in order to cause an oxidation-reduction reaction. Therefore, when a region for supplying a large current to the pixel electrode continues when writing data to the pixel electrode, among other pixel electrodes connected to the same current supply line, particularly far from the power supply terminal of the power supply line. The amount of current supplied to the pixel electrode located is insufficient.
そこで本発明は、表示品位の優れた表示装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a display device having excellent display quality.
上記課題を解決するために本発明の表示装置は、表示領域内に配置された複数の画素電極と、画素電極に対向して配置された対向電極と、画素電極及び対向電極上に形成されたエレクトロクロミック層と、画素電極と対向電極の間に介在した電解層とを有する表示装置において、一定の電圧が印加されると共に表示領域内に複数配置されている電力供給線と、電力供給線と画素電極の間に介在する半導体素子と、表示領域内で複数の電力供給線同士を短絡する連結線とを設けたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a display device of the present invention is formed on a plurality of pixel electrodes disposed in a display region, a counter electrode disposed to face the pixel electrode, and the pixel electrode and the counter electrode. In a display device having an electrochromic layer and an electrolytic layer interposed between a pixel electrode and a counter electrode, a power supply line to which a constant voltage is applied and a plurality of power supply lines are arranged in the display region, A semiconductor element interposed between the pixel electrodes and a connection line for short-circuiting a plurality of power supply lines in the display region are provided.
本発明によれば、電極供給線を流れる電流の経路が複数存在するため、表示状態によって部分的に電流値が低下する領域を減らすことができる。また、電力供給線に断線が生じても、断線から先の領域にも電流を供給することが可能となり、断線による表示の欠落を防止することもできる。 According to the present invention, since there are a plurality of paths of current flowing through the electrode supply line, it is possible to reduce a region where the current value partially decreases depending on the display state. In addition, even if the power supply line is disconnected, it is possible to supply current to the area beyond the disconnection, and it is possible to prevent display loss due to the disconnection.
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。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the pixel portion. In FIG. 1, a drive circuit for supplying a current to the pixel electrode is omitted.
ガラス基板1上には複数の画素電極2がマトリクス状に配置され、画素電極2の表面にはエレクトロクロミック層3が積層されている。画素電極2は反射電極として作用する金属により形成され、各エレクトロクロミック層3は画素電極2に応じた形状をして、隣接する画素電極2上のエレクトロクロミック層3とは分離している。エレクトロクロミック層3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っている。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ることができる。この実施形態では、エレクトロクロミック層3としてSbをドープしたSnO2からなるナノ粒子薄膜を用いる。
A plurality of
4は画素電極2を囲むように設けられた隔壁であり、隣接する画素電極2及びエレクトロクロミック層3が短絡するのを防止する。隔壁4は有機絶縁膜で形成され、その高さはエレクトロクロミック層3表面の高さと略同様となっている。高精細な表示を行う場合、各画素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2が短絡する可能性が高くなる。そこで画素電極の周囲に隔壁4を設けることで、高精細化に適した構成になる。
A partition 4 is provided so as to surround the
ガラス基板5上には各画素に対応してカラーフィルタ6が形成され、各カラーフィルタ6の間を遮光膜7により仕切っている。カラーフィルタ6上には透明電極からなる対向電極8が形成され、対向電極8上にはエレクトロクロミック層9が積層されている。対向電極8はガラス基板5の全面に形成されたベタ電極であり、エレクトロクロミック層9も対向電極8と同様に全面に形成されている。この実施形態ではエレクトロクロミック層9にTiO2からなるナノ粒子薄膜を用いており、ナノ粒子薄膜を対向電極8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する。
A color filter 6 is formed on the glass substrate 5 corresponding to each pixel, and the color filters 6 are partitioned by a
エレクトロクロミック層3、9の間には電解層10が存在し、電解層10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10としては、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。
An
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。 As the liquid electrolytic layer, a solution obtained by dissolving an electrolyte in a solvent can be used. Specific examples of the solvent include water, propylene carbonate, ethylene carbonate, and γ-butyrolactone. Specific examples of the electrolyte include sulfuric acid and hydrochloric acid. Examples of the alkali include sodium hydroxide, potassium hydroxide and lithium hydroxide. Examples of the salts include inorganic ion salts such as alkali (earth) metal salts such as lithium perchlorate, sodium perchlorate, and silver perchlorate, quaternary ammonium salts, and cyclic quaternary ammonium salts.
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。 Specific examples of the gel-based electrolytic layer include those obtained by mixing a polymer such as polyacrylonitrile or polyacrylamide with acetonitrile, ethylene carbonate, propylene carbonate or a mixture thereof.
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。 Specific examples of the solid electrolytic layer include those having a salt such as a sulfonimide salt, an alkyl imidazolium salt, or a tetracyanoquinodimethane salt in a polymer side chain such as polyethylene oxide.
電解層10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がよい。この層厚が広すぎる場合は、表示領域を見たときに1つの画素を通して隣接する画素の表示状態までも見えてしまい、また層厚が狭すぎる場合は、電解層としての役割が不十分であったり、異物の混入によりエレクトロクロミック層3、9がショートする可能性が高くなる。これらを考慮して上記の層厚が適当なものである。
The thickness of the
このような構成の表示装置において、画素電極3に所定の電流が供給されるとエレクトロクロミック層3、9に酸化還元反応が起こり、様々な表示が行える。 In the display device having such a configuration, when a predetermined current is supplied to the pixel electrode 3, an oxidation-reduction reaction occurs in the electrochromic layers 3 and 9, and various displays can be performed.
次に画素電極に電流を供給する回路構成を説明する。図2は各画素に設けられた駆動回路を模式的に示した回路図である。エレクトロクロミック層を酸化還元反応させるためには画素電極に大きな電流を流す必要があり、以下の駆動回路は酸化還元反応を確実に且つ低消費電力で行うのに適した回路構成であるが、本発明のでは、映像信号に応じて画素電極に所定の電流が供給できる構成であれば、以下の駆動回路以外の構成を適用してもよい。 Next, a circuit configuration for supplying current to the pixel electrode will be described. FIG. 2 is a circuit diagram schematically showing a drive circuit provided in each pixel. In order to cause the electrochromic layer to undergo an oxidation-reduction reaction, a large current needs to flow through the pixel electrode, and the following drive circuit has a circuit configuration suitable for performing the oxidation-reduction reaction reliably and with low power consumption. In the invention, any configuration other than the following drive circuit may be applied as long as a predetermined current can be supplied to the pixel electrode in accordance with the video signal.
この駆動回路は、各画素にスイッチング手段と、書き換え指定手段と、電位制御手段と、電源遮断手段とを備えている。具体的には、スイッチング手段Aとしてスイッチング用TFT13を用い、書き換え指定手段BとしてN型のTFT14とコンデンサ15、電位制御手段CとしてCMOS16、電力遮断手段Dとして2つのN型TFT17を用いている。TFT13のゲート電極はゲート線12と接続し、TFT13のソース電極はソース線12に接続している。TFT14のゲート電極はゲート線12と平行に走るワード線18に接続し、TFT14のソース電極はソース線12に接続し、TFT14のドレイン電極はコンデンサ15に接続すると共に、TFT17のそれぞれのゲート電極に接続する。TFT17のソース電極は、2本の電力供給線Vdd、Vssの何れかと各々接続している。TFT17のドレイン電極は、CMOS16を構成するP型TFTとN型TFTの何れかと各々接続し、CMOS16の入力端はTFT13のドレイン電極と接続し、CMOS16の出力端は画素電極2へ接続する。例えば、電力供給線Vddには+5V、Vssには0Vが供給されており、電極供給線Vdd、Vssから画素電極2にはCMOS16等を介してソース線12の映像信号に応じた電流が供給される。
This drive circuit includes a switching means, a rewrite designation means, a potential control means, and a power shut-off means for each pixel. Specifically, the switching
そしてゲート線に走査信号を供給して各画素を順次走査して行くが、走査されている画素のうちワード線18に書換え信号が供給されている画素に対して書換えを行う。つまりワード線18とソース線12により選択された各画素において、書き換えが必要か否かが指定され、書き換えが必要と指定された画素においては、画素電極2への電力供給が行われ、書き換えが不要と指定された画素においては、画素電極2への電力供給が行われないこととなる。
Then, each pixel is sequentially scanned by supplying a scanning signal to the gate line, and rewriting is performed on the pixel to which the rewriting signal is supplied to the
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。そこで各画素に書き換え指定手段と、電力遮断手段とを設けることで、前回選択時の表示状態と今回選択時の表示状態に変化がなければ、書き換え指定手段により、書き換え不要と指示し、電力遮断手段において電力の供給を遮断する。前回選択時の表示状態と今回選択時の表示状態に変化があれば、書き換え指定手段により、書き換え必要と指示し、電力遮断手段において電力の供給を遮断しない。 In the case of an electrochromic display device, since it has a so-called display memory property, if the display of the corresponding pixel is the same as the previous selection, it is possible to reduce power consumption by keeping the display as it is. Leads to. Therefore, by providing rewrite designation means and power cut-off means for each pixel, if there is no change in the display state at the previous selection and the display state at the current selection, the rewrite designation means instruct that rewrite is unnecessary, and the power is cut off. The power supply is cut off at the means. If there is a change between the display state at the previous selection and the display state at the current selection, the rewrite specifying unit instructs that rewriting is necessary, and the power cut-off unit does not cut off the supply of power.
次に表示領域における電力供給線の配置を説明する。図3は電力供給線Vddの配置を模式的に示した平面図である。なお、ここでは電力供給線Vddしか示さないが、電力供給線Vssについても同様の構成を取ることができる。 Next, the arrangement of power supply lines in the display area will be described. FIG. 3 is a plan view schematically showing the arrangement of the power supply line Vdd. Although only the power supply line Vdd is shown here, the power supply line Vss can have the same configuration.
本実施形態においては、表示領域20の左側に配置された電源端子21に、行方向に延びる電流供給線23の一端を幹線24によって接続している。さらに表示領域20内において隣り合う電流供給線23同士を複数の連結線25で結線している。これにより、隣り合う電流供給線23が梯子状に結線されるため、画素の表示状態に影響することなく電極供給線23に均一な電力を供給することができる。
In the present embodiment, one end of a
また、表示領域20内で電流供給線23の1本が断線した場合であっても、隣接する電流供給線23から電流が供給されるため、断線部分から先の表示が消えることはなく、断線による表示の欠落を有効に防止することができる。
Further, even when one of the
連結線25を設ける間隔は特に制限はないが、連結線25の間隔が密になるほど電流の供給に対して有効であるが、それだけ表示領域20内の配線構造が複雑になる。したがって各電流供給線23上に2mm以上の間隔で連結線25を設けるのが好ましく、2〜3mm間隔とするのがより好ましい。
The interval at which the connecting
次に図4に基づいて他の実施形態を説明する。この実施形態は、電力供給線23や電源端子21のレイアウトが上述した実施形態と異なっており、図4は電力供給線23の配置を模式的に示した平面図である。図4では電力供給線23の両端に幹線24を設け、それぞれの幹線24に電源端子21を設けている。したがって各電力供給線23には両端側から電流が供給される。この場合、表示領域内の連結線を少なくしても、各電力供給線に均一な電流を流すことができる。
Next, another embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the layout of the
次に図5に基づいて他の実施形態を説明する。この実施形態は、電力供給線23や電源端子21のレイアウトが上述した実施形態と異なっており、図5は電力供給線23の配置を模式的に示した平面図である。この実施形態では、表示領域内の4つの小領域に区画し、小領域毎に電源端子21や連結線25を配置している。つまり各小領域に対して少なくとも1つの電源端子21が設けられ、各小領域内で電力供給線23が他の電力供給線23と連結線25を介して接続されている。この構成では、表示領域20に流れる電流がそれぞれの小領域に分散されて流れるので、1つの電源端子21を介して表示領域20の全体に電流が供給される方式に比べ、幹線22に流れる電流量が小さくなり、配線の劣化や焼き切れなどの発生を防止することができる。
Next, another embodiment will be described based on FIG. In this embodiment, the layout of the
なお、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば上記実施形態以外の形態も可能である。例えば、ガラス基板1の他に、プラスチック基板等、他の絶縁性基板を用いても構わない。また絶縁性基板は可撓性を持ったフィルム状のもでも構わない。 In addition, forms other than the above-described embodiment are possible as long as they do not depart from the gist of the present invention. For example, in addition to the glass substrate 1, other insulating substrates such as a plastic substrate may be used. The insulating substrate may be a film having flexibility.
2 画素電極
3、9 エレクトロクロミック層
20 表示領域
21 電源端子
23 電力供給線
25 連結線
2 Pixel electrodes 3 and 9
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