JP2009217220A

JP2009217220A - 電気化学表示装置

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Publication number: JP2009217220A
Application number: JP2008063760A
Authority: JP
Inventors: Naoki Masazumi; 直樹将積
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2008-03-13
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2028-03-13
Also published as: JP5141312B2

Abstract

【課題】耐電圧を超えずに低消費電力でリセットを行うことができる電気化学表示装置を提供する。
【解決手段】エレクトロデポジション表示素子１３〜１５と、エレクトロデポジション表示素子１３〜１５に電荷を供給するための駆動トランジスタ１９〜２１とを備え、画像の書き込みを行うときには、駆動トランジスタ１９〜２１を飽和領域で定電流駆動し、画像の消去を行うときには、駆動トランジスタ１９〜２１を線形領域で動作させることを特徴とする電気化学表示装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属又は金属塩の溶解及び析出を利用した電気化学表示装置に関するものである。

近年、パーソナルコンピューターの動作速度の向上、ネットワークインフラの普及、データストレージの大容量化と低価格化に伴い、従来紙への印刷物で提供されたドキュメントや画像等の情報を、より簡便な電子情報として入手し、電子情報を閲覧する機会が益々増大している。

このような電子情報の閲覧手段として、従来の透過型液晶ディスプレイやＣＲＴ［Cathode Ray Tube］、また近年では、有機ＥＬ［electroluminescence］ディスプレイ等の発光型ディスプレイが主として用いられているが、特に電子情報がドキュメント情報の場合、閲覧者は比較的長時間にわたって閲覧手段を注視する必要がある。一般に発光型ディスプレイの欠点として、フリッカーで目が疲労する、持ち運びに不便、読む姿勢が制限され、静止画面に視線を合わせる必要が生じる、長時間閲覧すると消費電力が嵩む等が知られており、上記のように比較的長時間にわたって閲覧手段を注視する行為は閲覧者にとって優しいとは言い難い。

上記発光型ディスプレイが有している欠点を解消することができるディスプレイとして、外光を利用し、電力を消費せずに像情報を保持することができるメモリー性反射型ディスプレイが知られているが、メモリー性反射型ディスプレイは下記の理由で十分な性能を有しているとは言い難い。

反射型液晶ディスプレイ等の偏光板を用いる方式のメモリー性反射型ディスプレイは、反射率が約４０％と低くため白表示に難があり、また、構成部材の作成に用いる製法の多くが簡便とは言い難い。

ポリマー分散型液晶を用いる方式のメモリー性反射型ディスプレイは、高い駆動電圧を必要とし、また、有機物同士の屈折率差を利用しているため、得られる画像のコントラストが十分でない。

ポリマーネットワーク型液晶を用いる方式のメモリー性反射型ディスプレイは、高い駆動電圧が必要であること、メモリー性を向上させるために複雑なＴＦＴ［Thin Film Transistor］回路が必要であること等の課題を抱えている。

電気泳動方式のメモリー性反射型ディスプレイは、１０Ｖ以上の高い駆動電圧を必要とし、また、電気泳動性粒子の凝集による画質劣化が起こりやすい。電気泳動性粒子を一定量で小分けする隔壁構造にすることで凝集を低減できるが、そのようにするとセル構造や製造プロセスが複雑になるため安定した製造が難しい。

上述した各方式のメモリー性反射型ディスプレイの欠点を解消するものとして、金属又は金属塩の溶解及び析出を利用するエレクトロデポジション（以下、ＥＤ［electrodeposition］という）方式のメモリー性反射型ディスプレイが知られている。ＥＤ方式のメモリー性反射型ディスプレイは、（i）３Ｖ以下の低電圧で駆動が可能である、（ii）セル構造が簡便である、（iii）表示品位が優れている（明るいペーパーライクな白表示と引き締まった黒表示）、という特徴を有している。

ＥＤ方式のメモリー性反射型ディスプレイでは、銀イオン、白色顔料、及び溶媒を含む電解質をＩＴＯ［Indium Tin Oxide］電極と銀電極で挟み込んだ構造のＥＤ表示素子をマトリクス状に配置する構成が一般的である。銀電極の電位を基準電位として観察面側に設けられるＩＴＯ電極に書込閾値以上のマイナスの電圧を印加すると、ＩＴＯ電極から電子が注入され、銀がＩＴＯ電極上に析出する。この状態を観察側からみると、析出銀による黒色が観察される。また、銀電極の電位を基準電位としてＩＴＯ電極に消去閾値以上のプラスの電圧を印加すると、ＩＴＯ電極上に析出した銀が酸化され、銀イオンになり電解質中に溶出するため析出銀による黒色が消失する。この状態を観察側からみると、白色顔料による白色が観察される。上述のようなＩＴＯ電極と銀電極の間に印加する電圧の極性を切り替えることで、白色と黒色の表示を可逆的に切り替えることができる。

特開２００６−１９５１４１号公報（段落００２９）

ＥＤ方式のメモリー性反射型ディスプレイにおいて中間調を表示する場合、透明電極（例えばＩＴＯ電極）上に析出させる金属又は金属塩（例えば銀）の量を制御するために、ＥＤ表示素子に与える電荷量を精密に制御する必要がある。ところが、ＥＤ方式のメモリー性反射型ディスプレイではＥＤ表示素子に流れる電流量が多いため、特に大画面のディスプレイ用途では透明電極やバス配線での電圧降下の問題が生じ、所望量の電荷を供給することが難しい。

上述した電荷量の制御に関する問題を解決するためには、有機ＥＬ表示素子を駆動するために使われている定電流駆動法を利用することができる。定電流駆動法を利用してＥＤ表示素子を駆動すると、ＥＤ表示素子に流れる電流が一定の値になるような制御を駆動トランジスタ（例えば、駆動用ＴＦＴ）が行うため、透明電極やバス配線の電圧降下の影響を低減することができる（特許文献１参照）。

しかし、定電流駆動法を利用してＥＤ表示素子を駆動する場合、駆動トランジスタで消費する電力が大きくなるという新たな問題が不可避的に生じる。例えば、透明電極−バス配線間の電位差を４．５Ｖとした場合、ＥＤ表示素子に１．５Ｖ、駆動トランジスタに３Ｖの電圧がかかり、ＥＤ表示素子を駆動するために本来必要な量の２倍の電力が駆動トランジスタ側で消費されてしまう。

また、ＥＤ表示素子を或る表示状態にする場合、前に書き込んだ状態によって、次にどれだけの量の金属を透明電極上に析出させるかが変わってしまう。このため、ＥＤ方式のメモリー性反射型ディスプレイにおいては、全てのＥＤ表示素子が或る一定の表示状態になるようにリセットを行ってから、次の書き込みを行うことが一般的である。しかし、上述したように定電流駆動法を利用してＥＤ表示素子全てをリセットすると、前に書き込んだ状態によって、各ＥＤ表示素子にかかる電圧値が異なってしまう。その結果、耐圧を超えてしまったＥＤ表示素子は破壊されるおそれがある。

上述したＥＤ表示素子の耐圧に関する問題を回避するために、前に書き込んだ際にＥＤ表示素子に流した定電流の電流値を記憶しておき、それと同一値で逆方向の電流をＥＤ表示素子に流してリセットする方法が考えられる。しかし、この方法では制御が複雑になり、また、消費電力が書き込み時と同じだけかかるという問題が生じる。さらに、このように逆の電流でリセットを行う場合、金属又は金属塩の溶解・析出の対称性が少しでもずれていると、長期間の駆動によってどちらかに偏ってしまい、正常なリセットや書き込みができなくなるという問題も生じる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、耐電圧を超えずに低消費電力でリセットを行うことができる電気化学表示装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明に係る電気化学表示装置は、エレクトロデポジション表示素子と、前記エレクトロデポジション表示素子に電荷を供給するための駆動トランジスタとを備え、画像の書き込みを行うときには、前記駆動トランジスタを飽和領域で定電流駆動し、画像の消去を行うときには、前記駆動トランジスタを線形領域で動作させるようにしている。

このような構成によると、画像の消去を行うときには駆動トランジスタを線形領域で動作させているので、低消費電力でリセットを行うことができる。また、画像の消去を行うとき、駆動トランジスタを線形領域で動作させているので、エレクトロデポジション表示素子にかかる電圧が制限される。したがって、リセット時に過電圧でエレクトロデポジション表示素子を破壊してしまうことを防止することができる。

また、前記エレクトロデポジション表示素子と前記駆動トランジスタとが直列接続されており、前記エレクトロデポジション表示素子と前記駆動トランジスタとの直列接続体の前記駆動トランジスタ側端部に接続されるバス配線と、前記エレクトロデポジション表示素子と前記駆動トランジスタとの直列接続体の前記エレクトロデポジション表示素子側端部に接続されるコモン電極とを備え、画像の消去を行うリセット期間が、前記バス配線と前記コモン電極の間の電位差をゼロにした状態で、前記駆動トランジスタに電流を流さずに前記駆動トランジスタのゲート端子に電圧を書き込む第１の期間と、前記バス配線と前記コモン電極の間の電位差をゼロにしない状態で、前記第１の期間で書き込まれたゲート電圧で制御されている前記駆動トランジスタに電流が流れ、前記エレクトロデポジション表示素子に電流が流れる第２の期間とを有するようにしてもよい。

また、リセット時の突入電流を抑える観点から、画像の消去を行うリセット期間において、前記エレクトロデポジション表示素子に電流が流れ始めるタイミングが行毎に異なるようにしてもよい。

本発明に係る電気化学表示装置によると、画像の消去を行うときには駆動トランジスタを線形領域で動作させているので、低消費電力でリセットを行うことができる。また、画像の消去を行うとき、駆動トランジスタを線形領域で動作させているので、エレクトロデポジション表示素子にかかる電圧が制限される。したがって、リセット時に過電圧でエレクトロデポジション表示素子を破壊してしまうことを防止することができる。

本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。本発明に係る電気化学表示装置は、金属又は金属塩の溶解及び析出を利用するＥＤ表示素子を複数備えている。

＜ＥＤ表示素子の基本構成＞
本発明に係る電気化学表示装置が備えているＥＤ表示素子は、観察面側電極と、観察面側電極に対向する対向電極と、観察面側電極と対向電極との間に設けられる電解質とを有している。電解質は、金属又は金属を化学構造中に含む化合物と、白色顔料と、溶媒とを有している。

対向電極の電位を基準電位として観察面側電極に書込閾値以上のマイナスの電圧を印加すると、観察面側電極から電子が注入され、金属又は金属を化学構造中に含む化合物が観察面側電極上に析出する。この状態を観察側からみると、析出金属又は析出金属塩による黒色が観察される。また、対向電極の電位を基準電位として観察面側電極に消去閾値以上のプラスの電圧を印加すると、観察面側電極上に析出した金属又は析出金属塩が酸化によりイオン化されて電解質中に溶出するため析出金属又は析出金属塩による黒色が消失する。この状態を観察側からみると、白色顔料による白色が観察される。上述のような観察面側電極と対向電極の間に印加する電圧の極性を切り替えることで、白色と黒色の表示を可逆的に切り替えることができる。

なお、高コントラスト化の観点から、銀又は銀を化学構造中に含む化合物が好適である。

＜銀又は銀を化学構造中に含む化合物＞
銀又は銀を化学構造中に含む化合物とは、例えば、酸化銀、硫化銀、金属銀、銀コロイド粒子、ハロゲン化銀、銀錯体化合物、銀イオン等の化合物の総称であり、固体状態や液体への可溶化状態や気体状態などの相の状態種、中性、アニオン性、カチオン性等の荷電状態種は、特に問わない。

＜観察面側電極及び対向電極＞
観察面側電極は、透明な電極で構成され、ＩＴＯやＩＺＯ［Indium Zinc Oxide］など、一般的にディスプレイなどに用いられるような透明電極であれば、いずれでも使用することができる。対向電極は、不透明な電極で構成され、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、カーボン、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏなどや、これらの積層膜あるいは合金などを用いることができる。これらの電極のパターン形成方法としては、（i）基板上にスパッタ法や真空蒸着法などで電極材料を成膜した後、フォトリソグラフィ法により電極パターンを形成する方法、（ii）金属ナノ粒子を分散したインクを基板に塗布して成膜し、その後フォトリソグラフィ法により電極パターンを形成する方法、（iii）スクリーン印刷やフレキソ印刷やインクジェット印刷などでダイレクトに基板上に電極をパターニングする方法、などがある。

＜電気化学表示装置＞
本発明に係る電気化学表示装置の等価回路の一例（説明を簡単にするため３行３列とする）を図１に示す。図１では、ＩＴＯで全面に形成されているコモン電極１と、バス配線２と、走査線３〜５と、走査線３〜５に電圧を供給するゲートドライバ６と、信号線７〜９と、信号線７〜９に電圧を供給するソースドライバ１０と、画像データ等を記憶する記憶部１１と、記憶部１１の記憶内容に基づいてゲートドライバ６及びソースドライバ１０を制御するコントローラ１２と、ＥＤ表示素子１３〜１５と、スイッチングトランジスタ１６〜１８と、駆動トランジスタ１９〜２１と、補助容量２２〜２７とを図示している。

スイッチングトランジスタ１６の第１端子は信号線７に接続され、スイッチングトランジスタ１６の第２端子は駆動トランジスタ１９のゲート端子に接続され、スイッチングトランジスタ１６のゲート端子が走査線３に接続される。そして、駆動トランジスタ１９の第１端子はバス配線２に接続され、駆動トランジスタ１９の第２端子はＥＤ表示素子１３の観察面側電極に接続され、ＥＤ表示素子１３の対向電極はコモン電極１に接続される。また、駆動トランジスタ１９の第２端子とゲート端子とが補助容量２２を介して接続され、駆動トランジスタ１９の第１端子とゲート端子とが補助容量２５を介して接続される。

同様に、スイッチングトランジスタ１７の第１端子は信号線８に接続され、スイッチングトランジスタ１７の第２端子は駆動トランジスタ２０のゲート端子に接続され、スイッチングトランジスタ１７のゲート端子が走査線３に接続される。そして、駆動トランジスタ２０の第１端子はバス配線２に接続され、駆動トランジスタ２０の第２端子はＥＤ表示素子１４の観察面側電極に接続され、ＥＤ表示素子１４の対向電極はコモン電極１に接続される。また、駆動トランジスタ２０の第２端子とゲート端子とが補助容量２３を介して接続され、駆動トランジスタ２０の第１端子とゲート端子とが補助容量２６を介して接続される。

同様に、スイッチングトランジスタ１８の第１端子は信号線９に接続され、スイッチングトランジスタ１８の第２端子は駆動トランジスタ２１のゲート端子に接続され、スイッチングトランジスタ１８のゲート端子が走査線３に接続される。そして、駆動トランジスタ２１の第１端子はバス配線２に接続され、駆動トランジスタ２１の第２端子はＥＤ表示素子１５の観察面側電極に接続され、ＥＤ表示素子１５の対向電極はコモン電極１に接続される。また、駆動トランジスタ２１の第２端子とゲート端子とが補助容量２４を介して接続され、駆動トランジスタ２１の第１端子とゲート端子とが補助容量２７を介して接続される。

ここでは、スイッチングトランジスタ１６〜１８及び駆動トランジスタ１９〜２１をそれぞれｎチャンネルのＴＦＴで構成している。ｎチャンネルのＴＦＴは、ａ−Ｓｉで作成したものが利用できる。また、Ｃ₆₀などの有機半導体を用いたものを利用することもできる。なお、本発明に係る電気化学表示装置の製造に際しては、ＬＣＤ［Liquid Crystal Display］の製造プロセスを利用することができる。

＜第１実施形態の駆動方法＞
等価回路が図１に示す構成である本発明に係る電気化学表示装置の第１実施形態の駆動方法について、図２に示す電圧・電流タイムチャートを参照して説明する。

以下に説明する像の書き込みシーケンスは、面内での均一性が高く、多階調で高品位な表示が可能な電気化学表示装置を実現するためのシーケンスであって、大きくリセット期間と表示期間に分けられる。リセット期間はリセットプログラム期間Ｔ１とリセット書き込み期間Ｔ２からなり、表示期間は表示データプログラム期間Ｔ３と表示データ書き込み期間Ｔ４からなる。

まず、リセットプログラム期間Ｔ１では、走査線３に供給する電圧Ｖ３、走査線４に供給する電圧Ｖ４、走査線５に供給する電圧Ｖ５を順番にＨｉｇｈレベルにし、１行目のスイッチングトランジスタ１６〜１８、２行目のスイッチングトランジスタ（不図示）、３行目のスイッチングトランジスタ（不図示）を順番にオン状態にする。それに対応して、１行目の駆動トランジスタ１９〜２１、２行目の駆動トランジスタ（不図示）、３行目の駆動トランジスタ（不図示）の各ゲートにゲート電圧を印加するため、信号線７に供給する電圧Ｖ７、信号線８に供給する電圧Ｖ８、信号線３に供給する電圧Ｖ９をそれぞれ第１レベルにする。この第１レベルは、各駆動トランジスタが線形領域で動作するように設定する。この設定により、第１レベルは後述する表示データプログラム期間Ｔ３でのレベル（多値）よりも高くなる。１行目の駆動トランジスタ１９〜２１のゲート電圧は次にゲート電圧が書き込まれるまで補助容量２５〜２７によって保持される（２、３行目の駆動トランジスタについても同様である）。また、リセットプログラム期間Ｔ１では、コモン電極１に印加される電圧Ｖ１及びバス配線２に供給される電圧Ｖ２をともにＧＮＤ電位に固定している。そのため、リセットプログラム期間Ｔ１では、各駆動トランジスタのソース−ドレイン電圧はゼロボルトとなり、各ＥＤ表示素子において電流は流れない。

次に、リセット書き込み期間Ｔ２では、走査線に供給する電圧Ｖ３〜Ｖ５、信号線に供給する電圧Ｖ７〜Ｖ９をともにＧＮＤ電位に固定し、バス配線２に供給する電圧Ｖ２をマイナスの電圧にする。このマイナスの電圧は各ＥＤ表示素子が破壊されないような値に設定するが、リセットの高速化の観点からできるだけ高い電圧にすることが好ましい。リセット書き込み期間Ｔ２では、リセットプログラム期間Ｔ１において書き込まれた各駆動トランジスタのゲート電圧が保持されているので、各駆動トランジスタが線形領域で動作する。そのため、各駆動トランジスタでの消費電力を小さくすることができる。

このように各駆動トランジスタが線形領域で動作すると、ＥＤ表示素子に流れる電流により生じるコモン電極１やバス配線２での電圧降下の影響により、各ＥＤ表示素子に印加される電圧は面内で異なったものになってしまう。しかし、ＥＤ表示素子に十分高い電圧を長い時間印加することで、ＥＤ表示素子の観察面側電極に析出している金属を十分溶解させることができ、均一な白状態の表示が可能となる。

次に、表示データプログラム期間Ｔ３では、走査線３に供給する電圧Ｖ３、走査線４に供給する電圧Ｖ４、走査線５に供給する電圧Ｖ５を順番にＨｉｇｈレベルにし、１行目のスイッチングトランジスタ１６〜１８、２行目のスイッチングトランジスタ（不図示）、３行目のスイッチングトランジスタ（不図示）を順番にオン状態にする。それに対応して、記憶部１１が記憶している画像データに対応した適切な電流をＥＤ表示素子に流すため、１行目のスイッチングトランジスタ１６〜１８がオン状態にあるときに、１行目の駆動トランジスタ１６〜１８のゲートに適切なゲート電圧がかかるように、信号線に供給する電圧Ｖ７〜Ｖ９の値を設定する。同様に、２行目のスイッチングトランジスタがオン状態にあるときに、２行目の駆動トランジスタのゲートに適切なゲート電圧がかかるように、信号線に供給する電圧Ｖ７〜Ｖ９の値を設定し、３行目のスイッチングトランジスタがオン状態にあるときに、３行目の駆動トランジスのゲートに適切なゲート電圧がかかるように、信号線に供給する電圧Ｖ７〜Ｖ９の値を設定する。ここでは、中間調表示の例を示すために、ソースドライバ７に多値出力可能なものを使い、出力電圧が複数設定できるものを想定している。１行目の駆動トランジスタ１９〜２１のゲート電圧は次にゲート電圧が書き込まれるまで補助容量２２〜２４によって保持される（２、３行目の駆動トランジスタについても同様である）。また、表示データプログラム期間Ｔ３では、コモン電極１に印加される電圧Ｖ１及びバス配線２に供給される電圧Ｖ２をともにＧＮＤ電位に固定している。そのため、表示データプログラム期間Ｔ３では、各駆動トランジスタのソース−ドレイン電圧はゼロボルトとなり、各ＥＤ表示素子において電流は流れない。その結果、各駆動トランジスタのソースはＥＤ表示素子の観察面側電極及び対向電極を介してコモン電極１につながれているが、コモン電極１に電流が流れないため電圧降下が発生せず、ゼロボルトに固定される。このソース電位に対してゲート電圧が書き込まれるため、正常なゲート電圧が書き込まれる。

ここでは、ｎチャンネルのＴＦＴを用いた例を示しているが、上述の各駆動トランジスタに関するゲート電圧の正常な書き込みについては、ｐ−Ｓｉやペンタセン等の有機半導体を利用したｐチャンネルのＴＦＴを用いた場合でも同様である。ｐチャンネルのＴＦＴを用いた場合、駆動トランジスタのソースの位置がｎチャンネルの場合とは逆になるため、補助容量２５〜２７の機能と補助容量２２〜２４の機能とが入れ替わる。このように、ｐチャンネルのＴＦＴを用いた場合でもプログラム期間（リセットプログラム期間Ｔ１及び表示データプログラム期間Ｔ３）において駆動トランジスタに電流が流れず、電圧降下が発生しないため、正常なゲート電圧を書き込むことができる。

最後に、表示データ書き込み期間Ｔ４では、走査線に供給する電圧Ｖ３〜Ｖ５、信号線に供給する電圧Ｖ７〜Ｖ９をともにＧＮＤ電位に固定し、バス配線２に供給する電圧Ｖ２をプラスの電圧にする。このプラスの電圧は各駆動トランジスタが飽和領域で動作するように、十分高い電圧に設定する。しかし、高く設定しすぎると各駆動トランジスタでの消費電力が大きくなりすぎるため、適切な値とする。表示データ書き込み期間Ｔ４では、表示データプログラム期間Ｔ３において書き込まれた駆動トランジスタのゲート電圧に応じた電流がＥＤ表示素子に流れるが、コモン電極１に大電流が流れるため、駆動トランジスタのソース電圧はコモン電極の電圧降下により、変動してしまう。しかし、駆動トランジスタのゲート電位はソース−ゲートに接続された補助容量により保持されているため、ソース電位が変動しても、ソース−ゲート電位は保持され、ＥＤ表示素子には表示データプログラム期間Ｔ３においてＥＤ表示素子毎に設定した一定電流を流すことが可能となる。例えば、表示データ書き込み期間Ｔ４での１行１列のＥＤ表示素子１３に流れる電流Ｉ１３は、表示データプログラム期間Ｔ３において１行１列の駆動トランジスタ１９のゲートに書き込まれたゲート電圧に対応しており、表示データ書き込み期間Ｔ４での１行２列のＥＤ表示素子１４に流れる電流Ｉ１４は、表示データプログラム期間Ｔ３において１行２列の駆動トランジスタ２０のゲートに書き込まれたゲート電圧に対応しており、表示データ書き込み期間Ｔ４での１行３列のＥＤ表示素子１５に流れる電流Ｉ１５は、表示データプログラム期間Ｔ３において１行３列の駆動トランジスタ２１のゲートに書き込まれたゲート電圧に対応している。

以上のようなリセット期間と表示期間における駆動トランジスタのＩｄ−Ｖｄ特性とＥＤ表示素子の負荷曲線を図３に示す。

リセット期間では駆動トランジスタは特性３１で動作し、ＥＤ表示素子は特性３２で駆動される。その結果、ＥＤ表示素子には電圧３３が印加される。もしコモン電極１やバス配線２で電圧降下がおきた場合は、ＥＤ表示素子の負荷曲線が左にシフトするような形となり、実際にＥＤ表示素子に流れる電流が減少してしまう。しかし、このような場合でもリセットに十分長い時間をかけることで、面内で均一なリセットが可能である。ＥＤ表示素子にかかる電圧は最大で電圧３３の値に制限されるため、過電圧でＥＤ表示素子を破壊してしまうようなことは起こらない。これは駆動トランジスタが線形領域で動作しているために可能なことである。また、駆動トランジスタが線形領域で動作しているので、駆動トランジスタで消費する電力を、ＥＤ表示素子で消費する電力に比べて、小さくすることが可能である。

表示期間では、駆動トランジスタは特性３３で動作し、ＥＤ表示素子は特性３４で駆動される。その結果、ＥＤ表示素子には電圧３５が印加される。もしコモン電極１やバス配線２で電圧降下がおきた場合は、ＥＤ表示素子の負荷曲線３４が左右にシフトするような形となるが、ＥＤ表示素子に流れる電流量は変化しない。これは駆動トランジスタが飽和領域で動作しているために可能なことである。このように、表示期間の表示データ書き込み期間Ｔ４（図２参照）において所望の電流値を流すことで、任意の中間調表示が可能となる。

＜第２実施形態の駆動方法＞
等価回路が図１に示す構成である本発明に係る電気化学表示装置の第２実施形態の駆動方法について、図４に示す電圧・電流タイムチャートを参照して説明する。なお、図４において、Ｉ_2,1は２行１列のＥＤ表示素子を流れる電流の波形を示しており、Ｉ_3,1は３行１列のＥＤ表示素子を流れる電流の波形を示している。

以下に説明する像の書き込みシーケンスは、面内での均一性が高く、多階調で高品位な表示が可能な電気化学表示装置を実現するためのシーケンスであって、リセット期間Ｔ５と、表示データプログラム期間Ｔ６と、表示データ書き込み期間Ｔ７とからなる。

リセット期間Ｔ５では、走査線３に供給する電圧Ｖ３、走査線４に供給する電圧Ｖ４、走査線５に供給する電圧Ｖ５を順番にＨｉｇｈレベルにし、１行目のスイッチングトランジスタ１６〜１８、２行目のスイッチングトランジスタ（不図示）、３行目のスイッチングトランジスタ（不図示）を順番にオン状態にする。それに対応して、１行目の駆動トランジスタ１９〜２１、２行目の駆動トランジスタ（不図示）、３行目の駆動トランジスタ（不図示）の各ゲートにゲート電圧を印加するため、信号線７に供給する電圧Ｖ７、信号線８に供給する電圧Ｖ８、信号線３に供給する電圧Ｖ９をそれぞれ第１レベルにする。この第１レベルは、各駆動トランジスタが線形領域で動作するように設定する。この設定により、第１レベルは後述する表示データプログラム期間Ｔ６でのレベル（多値）よりも高くなる。１行目の駆動トランジスタ１９〜２１のゲート電圧は次にゲート電圧が書き込まれるまで補助容量２５〜２７によって保持される（２、３行目の駆動トランジスタについても同様である）。また、リセット期間Ｔ５では、コモン電極１に印加される電圧Ｖ１をＧＮＤ電位に固定し、バス配線２に供給される電圧Ｖ２をマイナスの電圧にしている。このマイナスの電圧は各ＥＤ表示素子が破壊されないような値に設定するが、リセットの高速化の観点からできるだけ高い電圧にすることが好ましい。リセット期間Ｔ５では、各駆動トランジスタが線形領域で動作する。そのため、各駆動トランジスタでの消費電力を小さくすることができる。

すなわち、走査線３に供給する電圧Ｖ３、走査線４に供給する電圧Ｖ４、走査線５に供給する電圧Ｖ５を順番にＨｉｇｈレベルにし、各駆動トランジスタを線形領域で動作させると、順次新しい行のＥＤ表示素子にリセットするための電流が流れる（区間Ｔ５−１）。

次に、或る一定期間（区間Ｔ５−２）後に、再び走査線３に供給する電圧Ｖ３、走査線４に供給する電圧Ｖ４、走査線５に供給する電圧Ｖ５を順番にＨｉｇｈレベルにするが、このときは、各駆動トランジスタがオフ状態になるように信号線に供給する電圧Ｖ７〜Ｖ９をＧＮＤ電位に固定する（区間Ｔ５−３）。

このようにすることで、全てのＥＤ表示素子の観察面側電極に一定時間マイナスの電圧が印加され、第１実施形態と同様にリセットが可能となる。本実施形態の場合は、リセットするための電流が流れ始めるタイミングが行毎に異なるため、突入電流が抑えられるという効果がある。

表示データプログラム期間Ｔ６は第１実施形態の表示データプログラム期間Ｔ３と同様であり、表示データ書き込み期間Ｔ７は第１実施形態の表示データ書き込み期間Ｔ４と同様であるため、それぞれ説明を省略する。

は、本発明に係る電気化学表示装置の等価回路の一例を示す図である。は、本発明の第１実施形態の駆動方法を実行した場合の電圧・電流タイムチャートである。は、リセット期間と表示期間における駆動トランジスタのＩｄ−Ｖｄ特性とＥＤ表示素子の負荷曲線を示す図である。は、本発明の第２実施形態の駆動方法を実行した場合の電圧・電流タイムチャートである。

符号の説明

１コモン電極
２バス配線
３〜５走査線
６ゲートドライバ
７〜９信号線
１０ソースドライバ
１１記憶部
１２コントローラ
１３〜１５ＥＤ表示素子
１６〜１８スイッチングトランジスタ
１９〜２１駆動トランジスタ
２２〜２７補助容量

Claims

エレクトロデポジション表示素子と、
前記エレクトロデポジション表示素子に電荷を供給するための駆動トランジスタとを備え、
画像の書き込みを行うときには、前記駆動トランジスタを飽和領域で定電流駆動し、
画像の消去を行うときには、前記駆動トランジスタを線形領域で動作させることを特徴とする電気化学表示装置。
前記エレクトロデポジション表示素子と前記駆動トランジスタとが直列接続されており、
前記エレクトロデポジション表示素子と前記駆動トランジスタとの直列接続体の前記駆動トランジスタ側端部に接続されるバス配線と、
前記エレクトロデポジション表示素子と前記駆動トランジスタとの直列接続体の前記エレクトロデポジション表示素子側端部に接続されるコモン電極とを備え、
画像の消去を行うリセット期間が、
前記バス配線と前記コモン電極の間の電位差をゼロにした状態で、前記駆動トランジスタに電流を流さずに前記駆動トランジスタのゲート端子に電圧を書き込む第１の期間と、
前記バス配線と前記コモン電極の間の電位差をゼロにしない状態で、前記第１の期間で書き込まれたゲート電圧で制御されている前記駆動トランジスタに電流が流れ、前記エレクトロデポジション表示素子に電流が流れる第２の期間とを有することを特徴とする請求項１に記載の電気化学表示装置。
画像の消去を行うリセット期間において、前記エレクトロデポジション表示素子に電流が流れ始めるタイミングが行毎に異なっていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学表示装置。