JP2010151905A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】灰色などの中間の階調や点線などを元の画像に追記して短時間で表示することができる表示装置を提供する。
【解決手段】電圧印加手段と、画素判定手段と、画素判定手段の判定に基づいて対応する電気化学表示素子に第１の電圧を印加する第１の追記期間と、第２の電圧を印加する第２の追記期間とを交互に繰り返すように電圧印加手段を制御する電圧印加制御手段と、を有することを特徴とする表示装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、表示装置に関する。

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、電子情報を閲覧する機会が益々増大している。

この様な電子情報の閲覧手段として、従来の液晶ディスプレイやＣＲＴ、また近年では、有機ＥＬディスプレイ等の発光型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、比較的長時間にわたってこの閲覧手段を注視する必要があり、これらの行為は必ずしも人間に優しい手段とは言い難く、一般に発光型の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、長時間読むと消費電力が嵩む等が知られている。

これらの欠点を解消する表示方式として、金属または金属塩の溶解析出を利用するエレクトロデポジション方式（以下、ＥＤ方式と略す）が知られている。（例えば、特許文献１参照）。

ＥＤ方式の表示素子（以下電気化学表示素子と略す）は、３Ｖ以下の低電圧で駆動が可能で、簡便なセル構成、また、優れた表示品位（明るいペーパーライクな白と引き締まった黒）といった特長を持っている。

このような電気化学表示素子をマトリックス状に複数配設し、マトリックス駆動を行って画像の書き込みと画像の消去を行う表示装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

このような表示装置は紙に印刷したものと同等の表示品質を有することから、紙と同様に、表示装置に表示されている画像に手書きにより情報を追記して表示できることが望まれている。

例えば、手書き用のペンが発生する各時点の位置情報（Ｘ，Ｙ）から直接に表示装置のＸ、Ｙ電極端子に電圧を印加し、ペンの位置に対応した書き込みを行って外部画像と重ねて表示する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特許第３４２８６０３号公報 特開２００２−２５８３２７号公報 特開２００４−２９３９９号公報

表示装置に、文書など主に白と黒からなる画像が表示されている場合、手書き入力による文字や画像の書き込みを黒で上書き表示すると、黒い文字などと重なって手書き入力や文字が判別しにくくなってしまう。そのため、手書き入力による文字や画像の追記書き込みを黒ばかりでなく、灰色などの中間の階調や点線などで表示したい、という要望が多い。

しかしながら、特許文献３には、手書き入力による書き込みを行う電気化学表示素子を短時間で最高の表示濃度にする方法は開示されているが、灰色などの中間の階調や点線などで表示する方法は開示されていない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、灰色などの中間の階調や点線などを元の画像に追記して短時間で表示することができる表示装置を提供することを目的とする。

本発明の目的は、下記構成により達成することができる。

１．マトリクス状に配列した電気化学表示素子からなる表示画面を有し、書き込み電圧を印加され画像を表示している前記電気化学表示素子に追記電圧を印加して画像を表示する表示装置であって、
前記電気化学表示素子が表示する画像の濃度を増す第１の電圧または該濃度を減少させる第２の電圧の何れかを前記追記電圧として所定の前記電気化学表示素子に印加する電圧印加手段と、
追記して表示する画像の濃度と対応する前記電気化学表示素子が表示中の濃度とに基づいて、前記第１の電圧を印加する前記電気化学表示素子と、前記第２の電圧を印加する前記電気化学表示素子と、を判定する画素判定手段と、
前記画素判定手段の判定に基づいて対応する前記電気化学表示素子に前記第１の電圧を印加する第１の追記期間と、前記第２の電圧を印加する第２の追記期間とを交互に繰り返すように前記電圧印加手段を制御する電圧印加制御手段と、
を有することを特徴とする表示装置。

２．前記第１の追記期間と前記第２の追記期間は、それぞれ少なくとも２つのフレーム期間からなり、
前記電圧印加制御手段は、
最初のフレーム期間では所定の前記電気化学表示素子に前記追記電圧の印加を開始し、最後のフレーム期間では前記追記電圧の印加を停止するよう電圧印加手段を制御することを特徴とする前記１に記載の表示装置。

３．前記電圧印加制御手段は、
前記第１の追記期間と前記第２の追記期間とでは、前記画像を追記する前記電気化学表示素子を含む領域のみを順次走査することを特徴とする前記１または２に記載の表示装置。

４．前記追記して表示する画像の濃度は、
前記電気化学表示素子が表示する画像の最大濃度と最小濃度との中間の濃度であることを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の表示装置。

５．前記追記して表示する画像は、
白を表示する前記電気化学表示素子と黒を表示する前記電気化学表示素子とからなる点線であることを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の表示装置。

本発明では、追記して表示する画像の濃度が表示中の画像の濃度を越える電気化学表示素子に第１の電圧を印加する第１の追記期間と、追記して表示する画像の濃度が表示中の画像の濃度未満の電気化学表示素子に第２の電圧を印加する第２の追記期間とを繰り返す。

したがって、灰色などの中間の階調や各種点線などを元の画像に追記して短時間で表示することができる表示装置を提供することができる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る表示装置の一例を示す外観図である。

表示装置１００は、例えばタブレットＰＣや電子ブック、ＰＤＡであり、図１には図示せぬ記憶部１０に記憶されている画像や文字などのデータを表示画面５０に表示する。表示画面５０には白、黒の階調表示が可能なメモリー性表示素子である図１には図示せぬ電気化学表示素子１が用いられている。

図１の例では表示画面５０の上層はタッチパネル４０になっている。ユーザは、タッチパネル４０への入力操作により、手書きモードへの切換を行った後、画面上の位置または領域を指定し、手書き入力を行う。タッチパネル４０への入力操作は図１には図示せぬスタイラスペンを用いても良いし、直接指などでタッチパネル４０を操作しても良い。

操作部４２にはメカニカルスイッチからなる順送りボタン４３と逆送りボタン４４と線種切替スイッチ４５とが設けられている。例えば、ユーザが順送りボタン４３を押すと表示画面５０に表示されているデータの次のページのデータをメモリ１０から読み出して表示する。同様に、ユーザが逆送りボタン４４を押すと表示画面５０に表示されているデータの前のページのデータをメモリ１０から読み出して表示する。線種切替スイッチ４５は手書き入力による追記書き込みを行った線を表示する時の線種を指定するスイッチであり、例えば灰色と点線とを切り替えることができる。

図２は本発明の表示装置の一実施形態であるＥＤ方式の電気化学表示素子１の基本的な構成を示す概略断面図である。

図２に示すＥＤ方式の電気化学表示素子１は、透明なＩＴＯ電極３２と銀電極３０との間に電解質３１を保持している。ＩＴＯ電極３２と銀電極３０には電源３４が接続されている。

図２（ａ）はＩＴＯ電極３２側に黒を表示している状態である。

図２（ａ）のように電源３４からＩＴＯ電極３２に、銀電極３０の電圧より低い電圧を印加すると図中の矢印方向に電流が流れ、ＩＴＯ電極３２側の電解質３１中に含まれる銀の析出反応が生じる。

３５は析出した銀であり、析出した銀３５は光を吸収するので、ＩＴＯ電極３２から見た電気化学表示素子１の濃度が高くなる。３６は溶解した銀である。

図２（ｂ）はＩＴＯ電極３２に白を表示している状態である。

図２（ｂ）のように電源３４からＩＴＯ電極３２に、銀電極３０の電圧より高い電圧を印加すると、図中の矢印方向に電流が流れ、ＩＴＯ電極３２側の電解質３１中に含まれる銀の溶解反応が生じる。析出した銀は溶解し、一定時間電圧を図２（ａ）と逆方向に印加するとＩＴＯ電極３２から見た電気化学表示素子１の濃度は初期状態の白色になる。

電気化学表示素子１に含まれる電解質３１は、例えば銀塩水溶液より非水系銀塩溶液に銀を転相させることにより調製できる。このような銀塩水溶液は、公知の銀塩を水に溶解して調製することができる。

図３は本発明の実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。図３では説明を簡単にするため３行×３列の画素を有する表示装置の構成を示したが、本発明はこの画素数に限定されるものではなくｎ行×ｍ列の画素を有する表示装置に適用できる。

図３に示す各画素は、電気化学表示素子１、駆動トランジスタ２、スイッチングトランジスタ４から構成される。図４ではｎ行×ｍ列の画素の電気化学表示素子１をそれぞれＰｎｍと表記している。例えば１行、１列目の画素の電気化学表示素子１はＰ１１、１行、２列目の画素の電気化学表示素子１はＰ１２、というように順に表記している。

符号５ａ、５ｂ、５ｃは走査線で、行方向に並んだ画素それぞれのスイッチングトランジスタ４のゲートを互いに接続し、ゲートドライバ１２に接続されている。符号８ａ、８ｂ、８ｃは信号線で列方向に並んだ画素それぞれのスイッチングトランジスタ４のソースを互いに接続し、ソースドライバ１４に接続されている。ゲートドライバ１２が走査線５ａ、５ｂ、５ｃに出力電圧Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を出力することにより、スイッチングトランジスタ４のオン／オフの制御を行い、駆動トランジスタ２に制御電圧を印加する行を選択する。駆動トランジスタ２のドレイン側は各画素の電気化学表示素子１の銀電極３０に接続され、ソース側はバスライン６に接続され、基準となるバス電圧Ｖ_Ｂが印加されている。

ソースドライバ１４は、信号線８ａ、８ｂ、８ｃ毎にドライバ回路を有し、電圧印加制御部７４と表示コントローラ１１の制御に基づいて出力側に接続された信号線８ａ、８ｂ、８ｃに出力電圧Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を出力する。ソースドライバ１４のドライバ回路はオン、オフの２値ドライバであり、電圧印加制御部７４と表示コントローラ１１の制御に基づいてソースドライバ１４に入力された制御電圧Ｖ_Ｓまたはオフ電圧である０Ｖを出力する。

制御電圧電源１５は、電圧印加制御部７４と表示コントローラ１１の制御に基づいて制御電圧Ｖ_Ｓを出力しソースドライバ１４に供給する。

バスライン７は各画素の電気化学表示素子１のＩＴＯ電極３２と接続され、またその一端はコモン電源１３に接続されている。コモン電源１３は、表示コントローラ１１の出力に応じて複数の電圧に切り替えて出力する。電圧印加制御部７４が表示コントローラ１１の動作モードを設定すると、表示コントローラ１１は、動作モードに応じた所定のタイミングでコモン電源１３を制御し、コモン電圧Ｖ_Ｃの電圧を切り替える。

本実施形態では、コモン電源１３は書き込み電圧および第１の電圧としてコモン電圧Ｖ_Ｃをバス電圧Ｖ_Ｂより低い正の電圧Ｖ_ｃｂに切り替えて電気化学表示素子１に供給する。また、コモン電源１３は消去電圧および第２の電圧としてコモン電圧Ｖ_Ｃをバス電圧Ｖ_Ｂより高い正の電圧Ｖ_ｃａに切り替えて電気化学表示素子１に供給する。本実施形態では、ページ送りモードで用いられる書き込み電圧と追記モードで用いられる第１の電圧、およびページ送りモードで用いられる消去電圧と追記モードで用いられる第２の電圧がそれぞれ同じ電圧の場合を説明するが、特に同じ電圧に限定されるものではなくそれぞれ別の電圧に設定しても良い。

駆動トランジスタ２がオンになると、電気化学表示素子１の銀電極３０にはＶ_Ｂが印加され、ＩＴＯ電極３２にはＶ_ｃａまたはＶ_ｃｂが印加される。したがって、電気化学表示素子１には電極間の差電圧Ｖ_Ｂ−Ｖ_ｃａが消去電圧または第２の電圧として、またはＶ_Ｂ−Ｖ_ｃｂが書き込み電圧または第１の電圧として印加される。なお、Ｖ_ｃａはＶ_Ｓより低い電圧である。

制御電圧Ｖ_Ｓの出力電圧Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３がオン電圧であるＶ_Ｓのとき、スイッチングトランジスタ４がオンになると、駆動トランジスタ２のゲートにＶ_Ｓが印加され、駆動トランジスタ２はオンになり電気化学表示素子１にはコモン電圧Ｖ_Ｃとバス電圧Ｖ_Ｂとの差が印加される。その後、スイッチングトランジスタ４がオフになってもゲートの図示せぬ浮遊容量により、駆動トランジスタ２はオン状態を保持する。

ソースドライバ１４の出力電圧がオフ電圧である０Ｖのとき、スイッチングトランジスタ４がオンになると、駆動トランジスタ２のゲートに０Ｖが印加され、駆動トランジスタ２はオフになる。コモン電源１３と駆動トランジスタ２とは、本発明の電圧印加手段である。

記憶部１０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの記録媒体から構成されている。

第１フレームメモリ６０、第２フレームメモリ６１は、それぞれ表示画面５０の画素数に対応する記憶領域を有する１画面分のフレームメモリである。第１フレームメモリ６０は、電気化学表示素子１が次に表示画面５０に表示する表示濃度の値Ｘを記憶する。第２フレームメモリ６１は、電気化学表示素子１が表示画面５０に表示中の表示濃度の値Ｙを記憶する。図面上では第１フレームメモリ６０、第２フレームメモリ６１をそれぞれＦＭ１、ＦＭ２と表記する。

第３フレームメモリ６２は、複数ページ分の画像データ（表示濃度の値Ｘ）を記憶する容量を有し、操作部４２の操作により指定されたページの表示濃度の値Ｘを第１フレームメモリ６０に書き込めるように構成されている。

タッチパネル４０は表示画面５０の上層に設けられている。タッチパネルコントローラ４１は、ＣＰＵ７１の指令によりタッチパネル４０を駆動し、読みとった入力位置情報を制御部に送信する。

タッチパネルコントローラ４１は、タッチパネル４０の入力域を順次走査し、タッチパネル４０に入力があると割り込み信号ＩＮＴ１をＣＰＵ７１に送信し、入力があった場所の位置情報をＣＰＵ７１に送信する。

操作部４２は、メカニカルスイッチから構成される順送りボタン４３、逆送りボタン４４がＯＮになると割り込み信号ＩＮＴ２をＣＰＵ７１に送信し、操作されたボタンの情報をＣＰＵ７１に送信する。

Ｂ１はアドレスバス、データバスを含むバスラインである。Ｂ１には表示コントローラ１１、ＣＰＵ７１、記憶部１０、第１フレームメモリ６０、第２フレームメモリ６１、第３フレームメモリ６２、タッチパネルコントローラ４１などが接続され、接続された各要素はＢ１を介してデータの交換を行う。

ＣＰＵ７１は記憶部１０に記憶されているプログラムに基づいて表示装置１００全体を制御する。

画素判定部７３は、ページ送りモードでは、次に表示画面５０に表示する表示濃度の値Ｘが所定値以上の電気化学表示素子１を判定する。また、追記モードでは、表示画面５０に追記して表示する表示濃度の値Ｘと、対応する画素が表示中の表示濃度の値Ｙとに基づいて、第１の電圧または第２の電圧を印加する電気化学表示素子１を判定する。画素判定部７３は、本発明の画素判定手段である。

電圧印加制御部７４は、表示コントローラ１１を制御し、コモン電源１３が所定のタイミングでコモン電圧Ｖ_Ｃを切り替え、それぞれの電気化学表示素子１に書き込み電圧、第１の電圧または第２の電圧、消去電圧を印加させる。電圧印加制御部７４と表示コントローラ１１は本発明の電圧印加制御手段である。

モード設定部７２は、操作部４２やタッチパネルコントローラ４１の割り込みにより表示装置１００を所定の動作モードに設定する。モード設定部７２は、操作部４２からの割り込みを検出すると、ページ送りモードに設定し、タッチパネルコントローラ４１からの割り込みを検出すると追記モードに設定する。

次に、図４を用いて本発明による書き込み電圧の印加と電気化学表示素子１の表示濃度Ｄとの関係を説明する。

図４は、本発明の表示装置によって書き込みを行うときの書き込み電圧を印加する時間と電気化学表示素子１の表示濃度Ｄとの関係の一例を説明する図である。

図４の横軸は書き込み電圧を印加する時間である。図４（ａ）の縦軸はＩＴＯ電極３２に印加するコモン電圧Ｖ_Ｃを表す。なお、銀電極３０にはバス電圧Ｖ_Ｂが印加されているものとする。図４（ｂ）の横軸の数値は、表示装置１００の電気化学表示素子１を順次走査するフレーム期間の回数を表し、縦軸のｄ０、ｄ８は表示濃度の値Ｄである。縦軸のｄ０は電気化学表示素子１の最小表示濃度、ｄ８は目標とする最大表示濃度であり本実施形態では０から８までの９段階の階調を表示するものとする。

図４（ａ）のように、コモン電圧Ｖ_ＣをＶ_ｃｂにして電気化学表示素子１に印加すると、図４（ｂ）のように、時間とともに表示濃度の値Ｄは増していく。図４（ｂ）の例では第１２フレーム目に表示濃度の値はｄ８になる。

消去電圧を印加する場合も同様に、コモン電圧Ｖ_ＣをＶ_ｃａにして電気化学表示素子１に印加すると、当初表示濃度の値Ｄが高かった画素は、時間とともに表示濃度の値Ｄは減少していく。

次に、図５と図６を用いてページ送りモードで本発明の表示装置１００に画像を表示させるときの制御を説明する。

図５は電気化学表示素子１に画像を表示させるときの各部の電圧の変化を示すタイムチャート、図６は本発明の実施形態における操作ボタン割り込み処理ルーチンの手順を説明するためのフローチャートである。

図５では、電気化学表示素子１に消去電圧が印加して、全ての電気化学表示素子１の画像を消去した後、書き込みを行うページ送りモードについて説明する。

最初に、図５のタイムチャートを用いて１列目のＰ１１、Ｐ２１、Ｐ３１に印加される電圧Ｖ_Ｐ１１、Ｖ_Ｐ２１、Ｖ_Ｐ３１について説明する。図５のタイムチャートの横軸は時間軸であり、Ｆ_Ｗ１〜Ｆ_Ｗ５は第１フレーム〜第５フレームを表している。Ｆ_ＷＮと表記するときのＮはフレーム番号であり、書き込みを開始してからのフレーム期間の回数を表す。ページ送りモードでは、コモン電圧Ｖ_Ｃは図５に示すようにＶ_ｃｂである。

なお、図５のタイムチャートでは図面を簡略化するためＦ_Ｗ５までしか表示していない。

最初に、各フレームＦ_Ｗにおけるゲートドライバ１２の出力電圧Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３について説明する。

ゲートドライバ１２の１行目の出力電圧Ｇ１がΔＴの間‘Ｈ’になると、１行目のスイッチングトランジスタ４がオンになる。すると、１行目のＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３に接続されている駆動トランジスタ２のゲート電圧は、それぞれソースドライバ１４の出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に設定され図示せぬ浮遊容量に保持される。そのため、ソースドライバ１４の出力がＶ_Ｓ１のときスイッチングトランジスタ４がオンになると、駆動トランジスタ２はオンになり、次にソースドライバ１４の出力が０Ｖのときスイッチングトランジスタ４がオンになるまで駆動トランジスタ２はオン状態を保持する。

次に、ゲートドライバ１２の２行目の出力電圧Ｇ２がΔＴの間‘Ｈ’になり、２行目のＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３に接続されている駆動トランジスタ２のゲート電圧はそれぞれソースドライバ１４の出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に設定され図示せぬ浮遊容量に保持される。同様に、３行目のＰ３１、Ｐ３２、Ｐ３３に接続されている駆動トランジスタ２のゲート電圧もそれぞれソースドライバ１４の出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に設定され図示せぬ浮遊容量に保持される。

ソースドライバ１４の出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、電気化学表示素子１の表示する画像の濃度である表示濃度の値Ｘに応じて設定される。

図５の例について動作を説明する。

フレームＦ_Ｗ１〜Ｆ_Ｗ５では、Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１に接続されている駆動トランジスタ２がオンになり、Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１にＶ_ｃｂが印加される。

なお、１列目の電気化学表示素子１について説明したが、他の列の電気化学表示素子１にも同様に電圧が印加される。

このようにして、電気化学表示素子１は順次走査され、表示画像Ｘに応じた電圧が所定のフレーム期間の間印加される。

次に、本発明の実施形態における表示装置１００の制御の手順について図６、７のフローチャートを用いて説明する。

図６は、本発明の実施形態における操作ボタンの操作による割り込み処理を説明するためのフローチャート、図７は、本発明の実施形態における手書き入力による割り込み処理を説明するためのフローチャートである。

最初に図６のフローチャートについて説明する。

操作者が操作部４２の順送りボタン４３または逆送りボタン４４を押すと、操作部４２からＣＰＵ７１に割り込み信号ＩＮＴ２が送信され、ＣＰＵ７１では図６に示す操作ボタン割り込み処理ルーチンが起動される。

操作ボタン割り込み処理ルーチンではステップＳ１０が実行される。

Ｓ１０：タッチパネル４０の機能を停止するステップである。

ＣＰＵ７１は、タッチパネルコントローラ４１を制御し、タッチパネル４０の駆動を停止させる。このようにすると、タッチパネル４０を駆動する電力が不要になり、表示装置１００の消費電力を低減することができる。タッチパネル４０の機能を停止させることは必ずしも必須ではないが、タッチパネル４０の機能を停止させない場合は本ステップで、ＣＰＵ７１は、タッチパネルコントローラ４１からの割り込みＩＮＴ１をマスクする。

Ｓ１１：表示コントローラ１１をページ送りモードに設定するステップである。

モード設定部７２は、表示コントローラ１１をページ送りモードに設定し、実行させる。

Ｓ１２：全画面を消去し、初期化するステップである。

表示コントローラ１１は、図５のタイムチャートで説明した手順で画像を消去する。

Ｓ１３：第３フレームメモリ６２から画像データを読み出すページを指定し、当該ページの表示濃度の値Ｘを第１フレームメモリ６０に書き込むステップである。

ＣＰＵ７１は、第３フレームメモリ６２から画像データを読み出すページを指定し、当該ページの表示濃度の値Ｘを第１フレームメモリ６０に書き込む。

例えば、操作者が操作部４２の順送りボタン４３を押すと、ＣＰＵ７１は第３フレームメモリ６２から読み出すページ指定を第１ページから第２ページに更新し、第２ページに記憶されている画像データ（表示濃度の値Ｘ）を第１フレームメモリ６０に書き込む。

Ｓ１４：第１フレームメモリ６０の画像データの描画を表示コントローラ１１に指令するステップである。

ＣＰＵ７１は、第１フレームメモリ６０の画像データの描画を表示コントローラ１１に指令する。表示コントローラ１１は、図５で説明した画像を書き込む手順で電気化学表示素子１に画像を書き込むとともに、第２フレームメモリ６１の画素に対応する表示濃度の値Ｙを書き込み電流に相当する分だけ増加させる。

Ｓ１５：描画が終了したか、否か、判定するステップである。

ＣＰＵ７１は、第１フレームメモリ６０から描画終了の信号を受信するまで待機する。

描画終了の信号を受信した場合、（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、ステップＳ１６に進む。

Ｓ１６：タッチパネル４０の機能をオンにするステップである。

ＣＰＵ７１は、タッチパネルコントローラ４１を制御し、タッチパネル４０の駆動を開始させる。または、タッチパネルコントローラ４１からの割り込みＩＮＴ１のマスクを解除する。

割り込み処理が終了すると元のルーチンに戻る。

操作ボタン割り込み処理ルーチンの説明は以上である。

次に、図７を用いて、手書き入力割り込み処理ルーチンを説明する。

タッチパネル４０にスタイラスペン５５などを用いて入力すると、タッチパネルコントローラ４１からＣＰＵ７１に割り込み信号ＩＮＴ１が送信され、ＣＰＵ７１では図７に示す手書き入力割り込み処理ルーチンが起動される。

手書き入力割り込み処理ルーチンでは最初にステップＳ２０が実行される。

Ｓ２０：表示コントローラ１１を追記モードに設定するステップである。

モード設定部７２は、表示コントローラ１１を追記モードに設定し、実行させる。追記モードでの表示コントローラ１１の動作については後に詳しく説明する。

Ｓ２１：ＣＰＵ７１が、手書き入力に対応する第１フレームメモリ６０の表示濃度の値Ｘを書き換えるステップである。

電圧印加制御部７４は、タッチパネルコントローラ４１が検出した位置情報と、線種切替スイッチ４５により設定されている線種の情報に基づいて第１フレームメモリ６０に記憶されている表示濃度の値Ｘを書き換える。

設定されている線種が灰色の場合は、ＣＰＵ７１は、タッチパネルコントローラ４１が検出した位置情報に対応するアドレスの第１フレームメモリ６０に記憶されている表示濃度の値Ｘを、中間濃度である例えばｄ４に書き換える。

設定されている線種が点線の場合は、ＣＰＵ７１は、タッチパネルコントローラ４１が検出した位置情報に対応するアドレスの第１フレームメモリ６０に記憶されている表示濃度の値Ｘを、最高濃度であるｄ８または最小濃度であるｄ０に同じ濃度が連続しないよう交互に書き換える。ＣＰＵ７１は、線種が一点鎖線や二点鎖線などの点線の場合も、所定の長さがｄ８またはｄ０になるように書き換える。

Ｓ２２：表示コントローラ１１の書き換え範囲を設定するステップである。

電圧印加制御部７４は、ステップＳ２１で表示濃度の値Ｘを書き換えた第１フレームメモリ６０のアドレスの範囲に基づいて、表示コントローラ１１が書き換える電気化学表示素子１の書き換え範囲を設定する。例えば、ステップＳ２１で表示画面の１０行目と１１行目に手書き入力された場合、電圧印加制御部７４は、表示コントローラ１１の書き換え開始行ｎ_Ｓを１０に、書き換え終了行ｎ_ｍａｘを１１に設定する。このように設定すると、表示コントローラ１１は、ページ送りモードでは全画面を順次走査するのに対し、追記モードでは追記する例えば１０行目と１１行目だけ順次走査するので、追記にかかる時間を短縮することができる。

割り込み処理が終了すると元のルーチンに戻る。

手書き入力割り込み処理ルーチンの説明は以上である。

図８は、表示装置１００の手書き入力操作の一例を説明する説明図である。

図８（ａ）は、ページ送りモードにより書き込まれた画像データを表示画面５０に表示している例を示している。この例では、白い（表示濃度ｄ０）背景に黒い（表示濃度ｄ８）活字５１が表示されている。

図８（ｂ）は、スタイラスペン５５によりタッチパネル４０に入力し、‘あ’という手書き文字５２が灰色（表示濃度ｄ４）で表示された状態を示している。

図８（ｃ）は、スタイラスペン５５によりタッチパネル４０に入力し、‘あ’という手書き文字５３が点線（表示濃度ｄ８または表示濃度ｄ０）で表示された状態を示している。

次に、図９と図１０、図１１を用いて本発明の表示装置１００に画像を追記表示させるときの制御を説明する。

図９は電気化学表示素子１に画像を追記して表示させるときの各部の電圧の変化を示すタイムチャート、図１０は、追記モード時の各画素の表示濃度の変化を説明するための説明図である。また、図１１は、本発明の実施形態における表示コントローラ１１による割り込み処理を説明するためのフローチャートである。

図９では、画像を表示している電気化学表示素子１に追記電圧を印加して書き込みを行う追記モードについて説明する。

図９のタイムチャートを用いて１列目のＰ１１、Ｐ２１、Ｐ３１に印加される電圧Ｖ_Ｐ１１、Ｖ_Ｐ２１、Ｖ_Ｐ３１について説明する。なお、これまでに説明した構成要素には同番号を付し説明を省略する。

図１０（ａ）〜（ｆ）は３行３列の画素を有する表示装置１００の表示濃度を表している。例えば、０は表示濃度ｄ０の画素、８は表示濃度ｄ８の画素を表す。

本実施形態では、図１０（ａ）に示すように１行目のＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、３行目のＰ３１、Ｐ３２、Ｐ３３は表示濃度ｄ０で白く表示されており、２行目のＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３は表示濃度ｄ８で黒く表示されている表示装置１００に追記書き込みを行うものとする。

Ｆ_ｂ１を開始する直前にタッチパネル４０の行方向に線が描かれ、１行目のＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３と２行目のＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３に相当する位置に入力が行われた例を説明する。３行目には追記書き込みが行われなかったものとする。なお、線種は灰色として説明する。

図９、図１０のタイムチャートの横軸は時間軸であり、Ｔ１は第１の追記期間、Ｔ２は第２の追記期間を表している。第１の追記期間は、図９に示すようコモン電圧Ｖ_ＣがＶ_ｃｂの期間であり、追記書き込みが行われた電気化学表示素子１には追記電圧として第１の電圧Ｖ_ｃｂが印加される。第２の追記期間は、コモン電圧Ｖ_ＣがＶ_ｃａの期間であり、追記書き込みが行われた電気化学表示素子１には追記電圧として第２の電圧Ｖ_ｃａが印加される。第１の追記期間と第２の追記期間は交互に所定の回数繰り返される。

図９、図１０のＦ_ｂＮと表記するときのＮはフレーム番号であり、書き込みを開始してからのフレーム期間の回数を表す。例えば、図９のＦ_ｂ１〜Ｆ_ｂ５は第１フレーム〜第５フレームを表している。本実施形態では、第１の追記期間と第２の追記期間はそれぞれ２フレームの期間からなり、最初のフレームでは所定の駆動トランジスタ２をオンにして追記電圧の印加を開始し、次のフレームでは全ての駆動トランジスタ２をオフにして追記電圧の印加を停止している。図９の例では、第１の追記期間のＦ_ｂ１では、Ｇ１が‘Ｈ’の間、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３も‘Ｈ’であり、第１行目の３つの画素の駆動トランジスタ２がオンになり、第１の電圧Ｖ_ｃｂが印加される。Ｆ_ｂ２ではＧ１が‘Ｈ’の間、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は‘Ｌ’であり、全ての画素の駆動トランジスタ２がオフになる。

第２の追記期間のＦ_ｂ３では、Ｇ２が‘Ｈ’の間、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３も‘Ｈ’であり、第２行目の３つの画素の駆動トランジスタ２がオンになり、第２の電圧Ｖ_ｃａが印加される。Ｆ_ｂ４ではＧ２が‘Ｈ’の間、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は‘Ｌ’であり、全ての画素の駆動トランジスタ２がオフになる。

すなわち、第１の追記期間では、駆動トランジスタ２が電気化学表示素子１に１フレームの間Ｖ_ｃｂを印加した後、Ｖ_ｃｂの印加を停止する。第２の追記期間では、駆動トランジスタ２が電気化学表示素子１に１フレームの間Ｖ_ｃａを印加した後、Ｖ_ｃａの印加を停止する。

図９の例では、何れの期間でもＧ３が‘Ｈ’の間、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は‘Ｌ’であり、第３行目の画素へは追記電圧が印加されない。図９では説明のため３行目の追記を行うタイミングを図示しているが、このような場合は図７で説明した手書き入力割り込みルーチンにより、表示コントローラ１１の書き換え範囲は１行目と２行目に設定され、Ｇ３が‘Ｈ’の期間が省かれる。

なお、図９のタイムチャートでは図面を簡略化するためＦ_ｂ５までしか表示していない。

各フレームＦ_ｂにおけるゲートドライバ１２の出力電圧Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３については、ページ送りモードと同じ動作であり説明を省略する。

ソースドライバ１４の出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、画素判定部７３が電気化学表示素子１の表示する画像の濃度である表示濃度の値Ｘと現在表示中の画像の濃度である表示濃度の値Ｙとを比較した結果に応じて設定される。

例えば、図１０（ａ）の１行目のように現在表示中の画像の濃度である表示濃度の値Ｙがｄ０であり、追記表示する画像の濃度である表示濃度の値Ｘがｄ４のときは、濃度差に相当する回数の第１の追記期間の間、第１の電圧を印加する。図１０（ｂ）は、第１の追記期間の間に１行目の画素に第１の電圧を印加した後の画素の表示濃度であり、１行目の画素は表示濃度がｄ０からｄ１に増している。

また、図１０（ａ）の２行目のように現在表示中の画像の濃度である表示濃度の値Ｙがｄ８であり、追記表示する画像の濃度である表示濃度の値Ｘがｄ４のときは、濃度差に相当する回数の第２の追記期間の最初のフレームの間、第２の電圧を印加する。図１０（ｃ）は２行目の画素に第２の電圧を印加した後の画素の表示濃度であり、２行目の画素は表示濃度がｄ８からｄ７に減じている。

図１０（ｄ）、（ｅ）のように、１行目の画素が白から灰色に変化する第１の追記期間Ｔ１と、２行目の画素が黒から灰色に変化する第２の追記期間Ｔ２とが交互に繰り返された後、図１０（ｆ）に示すように１行目と２行目の画素の表示濃度はｄ４になり灰色に表示される。第１の追記期間と第２の追記期間は短い周期で繰り返されるので１行目の白から灰色への変化と、２行目の黒から灰色への変化が同時に行われているかのように見える。そのため、ユーザにとって違和感なく自然に見える。

本実施形態ではこのように第１の追記期間と第２の追記期間を繰り返すことにより、１つの電気化学表示素子１を１つの駆動トランジスタ２で駆動する簡単な構成の表示装置でも短時間に自然な見え方で追記した線を灰色に表示できるので、小型化、低価格化の点で有利である。

また、図８（ｃ）のように点線を表示する場合も同様に、白い背景（表示濃度の値Ｙがｄ０）の上に手書き文字５３を黒色で表示する画素（表示濃度の値Ｘがｄ８）は、濃度差に相当する回数の第１の追記期間の間、追記書き込みを行う。また、黒い背景（表示濃度の値Ｙがｄ８）の上に手書き文字５３を白色で表示する画素（表示濃度の値Ｘがｄ０）は、濃度差に相当する回数の第２の追記期間の間、追記書き込みを行う。

次に、図１１のフローチャートの順に、本発明の実施形態における表示コントローラ１１による割り込み処理を説明する。

表示コントローラ１１は、図７で説明したように第１の追記期間Ｔ１または第２の追記期間Ｔ２の立ち上がり時に割り込み信号ＩＮＴ３が送信され、ＣＰＵ７１では図１１に示す表示コントローラ割り込み処理ルーチンが起動される。なお、図７で説明した手書き入力割り込み処理ルーチンにより、現在の行ｎの初期値は書き換え開始行ｎ_Ｓに設定されている。

Ｓ１００：第１の追記期間Ｔ１か、第２の追記期間Ｔ２か、を確認するステップである。

画素判定部７３は、表示コントローラ１１のステータスを解読し、第１の追記期間Ｔ１か、第２の追記期間Ｔ２か、を確認する。

Ｓ１０１：ｎ行目の第１フレームメモリ６０と第２フレームメモリ６１の表示濃度の値を比較するステップである。

画素判定部７３は、第１フレームメモリ６０に記憶されている表示濃度の値Ｘと第２フレームメモリ６１に記憶されている表示濃度の値Ｙとをそれぞれｎ行目の行方向に順次読み出して比較、判定する。すなわち、画素判定部７３は、Ｘｎｍ＞Ｙｎｍのとき第１の電圧を印加する画素と判定し、記憶部１０に‘１’を一時記憶する。Ｘｎｍ＜Ｙｎｍのとき第２の電圧を印加する画素と判定し、記憶部１０に‘−１’を一時記憶する。また、Ｘｎｍ＝Ｙｎｍのとき追記不要の画素と判定し、記憶部１０に‘０’を一時記憶する。

例えば、１行目の１列目の場合、Ｘ_１１が８、Ｙ_１１が４だったとすると、判定結果は‘１’であり、以降の処理で１行目の１列目の電気化学表示素子１に第１の電圧が加えられる。

Ｓ１０２：表示コントローラ１１にステップＳ１０１で比較した結果を出力するステップである。

ＣＰＵ７１は、記憶部１０に一時記憶されているステップＳ１０２で比較した結果を表示コントローラ１１に出力する。

表示コントローラ１１は、第１の追記期間Ｔ１では‘１’と判定された画素の列のソースドライバ１４の出力電圧をＶ_Ｓ１にし、‘−１’と判定された画素の列のソースドライバ１４の出力電圧を０Ｖにする。

表示コントローラ１１は、第２の追記期間Ｔ２では‘−１’と判定された画素の列のソースドライバ１４の出力電圧をＶ_Ｓ１にし、‘１’と判定された画素の列のソースドライバ１４の出力電圧を０Ｖにする。

‘０’と判定された画素の列のソースドライバ１４の出力電圧は、何れの期間も０Ｖである。

Ｓ１０３：第２フレームメモリ６１のｎ行目の表示濃度の値Ｙを更新するステップである。

表示コントローラ１１は、第２フレームメモリ６１のｎ行目の画素に対応する表示濃度の値Ｙを第１の追記期間Ｔ１または第２の追記期間Ｔ２の間に印加される追記電圧に相当する分だけ増加させる。例えば、表示濃度の値Ｙ_１１が０だったとすると１に書き換える。

Ｓ１０４：ｎとｎ_ｍａｘを比較するステップである。

ＣＰＵ７１は、現在の行ｎと追記電圧を印加する最大の行ｎ_ｍａｘとを比較する。図１０の例では２行目まで追記するのでｎ_ｍａｘは２である。

ｎ≠ｎ_ｍａｘの場合、（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、ステップＳ１０５に進む。

Ｓ１０５：ｎ＝ｎ＋１とするステップである。

最大行ｎ_ｍａｘまで比較を終えていないのでｎ＝ｎ＋１とし、元のルーチンに戻る。

例えば、ｎが１のときはｎ＝２とし、次に表示コントローラ１１から割り込み信号ＩＮＴ３が送信されたときは、本ルーチンで２行目の表示濃度を比較することになる。

ｎ＝ｎ_ｍａｘの場合、（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６に進む。

Ｓ１０６：ｎ＝ｎ_Ｓとするステップである。

最大行ｎ_ｍａｘまで比較したのでｎを追記電圧を印加する最初の行ｎ_Ｓとし、元のルーチンに戻る。図１０の例では１行目から追記電圧を印加するのでｎ_Ｓは１である。

次に表示コントローラ１１から割り込み信号ＩＮＴ３が送信されたときは、次の追記期間の処理であり、本ルーチンでｎ_Ｓ行目の表示濃度から比較することになる。

表示コントローラ割り込み処理ルーチンの説明は以上である。

次に、第２の実施形態の表示装置の追記電圧を印加するタイムチャートについて説明する。

図１２は、第２の実施形態の表示装置の追記電圧を印加するタイムチャートである。

図１２のタイムチャートの横軸は時間軸であり、図９と同様にＴ１は第１の追記期間、Ｔ２は第２の追記期間、Ｆ_ｂ１〜Ｆ_ｂ９は第１フレーム〜第９フレームを表している。

第２の実施形態では、第１の追記期間、第２の追記期間がそれぞれ３フレーム期間からなり、最初のフレームと２番目のフレームで所定の駆動トランジスタ２をオンにして２フレームの期間追記電圧を印加し、３番目のフレームで全ての駆動トランジスタ２をオフにしている。

図１２の例では、第１の追記期間のＦ_ｂ１、Ｆ_ｂ２では、Ｇ１が‘Ｈ’の間、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３も‘Ｈ’であり、第１行目の３つの画素の駆動トランジスタ２がオンになり、第１の電圧Ｖ_ｃｂが印加される。Ｆ_ｂ３ではＧ１が‘Ｈ’の間、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は‘Ｌ’であり、全ての画素の駆動トランジスタ２がオフになる。

第２の追記期間のＦ_ｂ４、Ｆ_ｂ５では、Ｇ２が‘Ｈ’の間、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３も‘Ｈ’であり、第２行目の３つの画素の駆動トランジスタ２がオンになり、第２の電圧Ｖ_ｃａが印加される。Ｆ_ｂ６ではＧ２が‘Ｈ’の間、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は‘Ｌ’であり、全ての画素の駆動トランジスタ２がオフになる。

すなわち、第１の追記期間では、駆動トランジスタ２が電気化学表示素子１に２フレームの間Ｖ_ｃｂを印加した後、Ｖ_ｃｂの印加を停止する。第２の追記期間では、駆動トランジスタ２が電気化学表示素子１に２フレームの間Ｖ_ｃａを印加した後、Ｖ_ｃａの印加を停止する。このようにすると、第１の追記期間、第２の追記期間の間の追記電圧を印加する時間の割合を増すことができるので、目的とする線種を短時間で表示することができる。

なお、第１の追記期間、第２の追記期間の間の追記電圧を印加する時間の割合を増すほど追記が完了するまでのトータルの時間を短くできるが、第１の追記期間と第２の追記期間の間隔が長くなるため表示が不自然になるおそれがある。例えば、白から灰色に変化する画素に比べて、黒から灰色に変化する画素の駆動開始が遅れ不自然に感じる場合がある。そのため、表示の自然さと追記完了までのトータルの時間とを考慮して第１の追記期間、第２の追記期間の間の追記電圧を印加する時間の割合を決める必要がある。

以上このように、本発明によれば、灰色などの中間の階調や点線などを元の画像に追記して短時間で表示することができる表示装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。 本発明の表示装置の一実施形態であるＥＤ方式の電気化学表示素子１の基本的な構成を示す概略断面図である。 本発明の実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。 本発明の表示装置によって書き込み電圧を印加する時間と電気化学表示素子１の表示濃度Ｄとの関係の一例を説明する図である。 ページ送りモードで電気化学表示素子１に画像を表示させるときの各部の電圧の変化を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態における操作ボタン割り込み処理ルーチンの手順を説明するためのフローチャートである。 手書き入力割り込み処理ルーチンの手順を説明するフローチャートである。 表示装置１００の手書き入力操作の一例を説明する説明図である。 第１の実施形態において、電気化学表示素子１に画像を追記して表示させるときの各部の電圧の変化を示すタイムチャートである。 追記モード時の各画素の表示濃度の変化を説明するための説明図である。 本発明の実施形態における表示コントローラ１１による割り込み処理を説明するためのフローチャートである。 第２の実施形態において、電気化学表示素子１に画像を追記して表示させるときの各部の電圧の変化を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ 電気化学表示素子
２ 駆動トランジスタ
４ スイッチングトランジスタ
５ａ、５ｂ、５ｃ 走査線
７ バスライン
８ａ、８ｂ、８ｃ 信号線
１０ 記憶部
１１ 表示コントローラ
１２ ゲートドライバ
１３ コモン電源
１４ ソースドライバ
３０ 銀電極
３１ 電解質
３２ ＩＴＯ電極
４０ タッチパネル
４１ タッチパネルコントローラ
４２ 操作部
６０ 第１フレームメモリ
６１ 第２フレームメモリ
６２ 第３フレームメモリ
７１ ＣＰＵ
７２ モード設定部
７３ 画素判定部
７４ 電圧印加制御部
１００ 表示装置

Claims (5)

1. マトリクス状に配列した電気化学表示素子からなる表示画面を有し、書き込み電圧を印加され画像を表示している前記電気化学表示素子に追記電圧を印加して画像を表示する表示装置であって、
   前記電気化学表示素子が表示する画像の濃度を増す第１の電圧または該濃度を減少させる第２の電圧の何れかを前記追記電圧として所定の前記電気化学表示素子に印加する電圧印加手段と、
   追記して表示する画像の濃度と対応する前記電気化学表示素子が表示中の濃度とに基づいて、前記第１の電圧を印加する前記電気化学表示素子と、前記第２の電圧を印加する前記電気化学表示素子と、を判定する画素判定手段と、
   前記画素判定手段の判定に基づいて対応する前記電気化学表示素子に前記第１の電圧を印加する第１の追記期間と、前記第２の電圧を印加する第２の追記期間とを交互に繰り返すように前記電圧印加手段を制御する電圧印加制御手段と、
   を有することを特徴とする表示装置。
2. 前記第１の追記期間と前記第２の追記期間は、それぞれ少なくとも２つのフレーム期間からなり、
   前記電圧印加制御手段は、
   最初のフレーム期間では所定の前記電気化学表示素子に前記追記電圧の印加を開始し、最後のフレーム期間では前記追記電圧の印加を停止するよう電圧印加手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記電圧印加制御手段は、
   前記第１の追記期間と前記第２の追記期間とでは、前記画像を追記する前記電気化学表示素子を含む領域のみを順次走査することを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記追記して表示する画像の濃度は、
   前記電気化学表示素子が表示する画像の最大濃度と最小濃度との中間の濃度であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の表示装置。
5. 前記追記して表示する画像は、
   白を表示する前記電気化学表示素子と黒を表示する前記電気化学表示素子とからなる点線であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の表示装置。

Images