JP4404165B2

JP4404165B2 - 表示装置

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Publication number: JP4404165B2
Application number: JP2009515369A
Authority: JP
Inventors: 直樹将積
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2029-01-09
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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し、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をするために、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。しかし、特に、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。

これらの欠点を補う表示装置として、外光を利用し、像保持の為に電力を消費しない（メモリー性）反射型ディスプレイが知られている。

メモリー性反射型ディスプレイに用いられる表示方式として、エレクトロクロミック表示方式（以下、ＥＣ方式と略す）や、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。ＥＣ方式は、３Ｖ以下の低電圧でフルカラー表示が可能で、簡易なセル構成、白品質で優れる等の利点があり、ＥＤ方式もまた、３Ｖ以下の低電圧で駆動が可能で、簡便なセル構成、黒と白のコントラストや黒品質に優れる等の利点がある（例えば、特許文献１〜５参照。）。

ＥＣ方式やＥＤ方式の電気化学表示素子を駆動するときは、素子の両端に閾値以上の一定の電圧を、ある時間印加する。表示状態は電圧や時間で制御が可能である。例えば電圧をより高く設定するとより短い時間で表示状態を変化させることができる。

しかしながら、これらの電気化学表示素子をマトリックス状に複数配設した表示装置の表示状態を短時間で変化させようとすると、表示装置を駆動する電流は非常に大きなものになってしまう。このような表示装置では、各画素を構成する電気化学表示素子は一般にＩＴＯ等の透明電極が全面に成膜されている。そのため、電気化学表示素子を駆動する大電流がＩＴＯ膜を流れるとＩＴＯ膜の抵抗成分のため給電点に対し大きな電位差が発生する。電位差はＩＴＯ膜の距離によって異なるため、給電点からは同じ電圧を各電気化学表示素子に与えたとしても、各電気化学表示素子の画面上の位置によって電気化学表示素子には異なる電圧が印加されることになり、表示された画像には画面むらが発生する。

一方、有機ＥＬ素子などを用いた表示装置では、表示素子に所定の電流が流れるように定電流駆動を行って、表示素子に所定の電圧が印加されるようにしている。このようにすると、原理的に配線で発生する電位差の影響を受けない。
国際公開２００４／０６８２３１号パンフレット国際公開２００４／０６７６７３号パンフレット米国特許第４，２４０，７１６号明細書特許第３４２８６０３号公報特開２００３−２４１２２７号公報

電気化学表示素子は、与えられた電荷量によって表示状態が変化するため、電圧をコントロールして駆動するだけでなく、電流をコントロールして駆動することもできる。しかしながら、電気化学表示素子は表示状態によって抵抗値が変わるため、定電流回路を用いて電気化学表示素子に定電流を流すと、電気化学表示素子の耐電圧を超える電圧が電気化学表示素子の両端に発生し、素子を破壊してしまうことがある。

この問題は以下のように説明される。

例えば、ＩＴＯ電極と銀電極で銀イオンが溶解した電解液を挟み込んだ構造を有するＥＤ方式の場合、銀電極から観察面側であるＩＴＯ電極に電流を流すと、ＩＴＯ電極から電子が注入され、銀がＩＴＯ電極上に析出する。これは観察側からみると、黒く見える。

一方、ＩＴＯ電極から電流を流すと、ＩＴＯ電極上に析出した銀が酸化され、銀イオンになり電解液の中に分散する。この状態は透明であるため、電解液自身を白く着色しておくと、白く見える。このようにして白と黒の表示を切り替えることができる。

銀電極からＩＴＯ電極に定電流を流し続けると、最初は銀が還元され、ＩＴＯ電極上に析出され始め、ＩＴＯ電極を覆い始める。すると、ＩＴＯ電極近傍の銀イオン密度が低くなる。銀イオン自体は電解液中に豊富に含まれているが、拡散が追いつかないため、ＩＴＯ電極近傍では銀イオン密度が低くなり、反応が進み難くなる。この状態では電流が流れにくくなり、等価的に抵抗値が高くなっている。

定電流回路は、負荷の抵抗値に係わらず定電流を流すので、抵抗値が高くなった状態では電気化学表示素子に印加される電圧が高くなり、電気化学表示素子の耐電圧を超えてしまうことがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、表示画像の画面むらが少なく、多階調で高品位な表示が可能な反射型の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を有し、それぞれの前記電気化学表示素子に表示する画像の濃度に応じた回数の書き込み電流を印加して多階調の画像を表示する表示装置において、
制御電圧に応じた書き込み電流を前記電気化学表示素子へ印加する定電流回路と、
前記定電流回路への前記制御電圧の設定と遮断を制御するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子を介して前記定電流回路に前記制御電圧を設定するドライバ回路と、
前記ドライバ回路に電圧を供給する制御電圧電源と、
前記書き込み電流を印加する回に応じて設定すべき前記制御電圧の情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記制御電圧の情報に基づいて前記制御電圧を前記定電流回路に設定し、前記書き込み電流を前記電気化学表示素子へ印加するように制御する制御手段と、
を有し、
前記制御電圧の情報は、一つの多階調画像を表示するに際し、前記書き込み電流によって前記電気化学表示素子の端子間に発生する電圧が前記電気化学表示素子の耐電圧を越えないように前記制御電圧を変化させるものになっていることを特徴とする表示装置。

２．前記ドライバ回路は２値ドライバであり、
前記制御手段の制御に基づいて、前記制御電圧電源から供給された電圧と、前記定電流回路の前記書き込み電流の出力をオフにするオフ電圧と、の２値の何れかを出力することを特徴とする前記１に記載の表示装置。

３．前記ドライバ回路は多値ドライバであり、
前記制御手段の制御に基づいて、前記制御電圧電源から供給された電圧と、前記定電流回路の前記書き込み電流の出力をオフにするオフ電圧と、前記制御電圧電源から供給された電圧と前記オフ電圧との中間の電圧との何れかを前記制御電圧として出力することを特徴とする前記１に記載の表示装置。

４．前記記憶手段は、
画像の濃度に応じて、前記書き込み電流を前記電気化学表示素子に印加した後、前記中間の電圧を前記制御電圧として前記定電流回路に設定するための情報を記憶していることを特徴とする前記３に記載の表示装置。

本発明によれば、表示画像の画面むらが少なく、多階調で高品位な表示が可能な反射型の表示装置を提供することができる。

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。本発明の実施形態に係る表示装置の書き込み動作時における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係る表示装置の書き込み動作時における制御電圧Ｖｓ、表示濃度Ｄ、電気化学表示素子の抵抗値Ｒ、電気化学表示素子１にかかる電圧Ｖ_EDの変化を説明するタイムチャート本発明の第１の実施形態における書き込み制御を説明するためのフローチャートである。本発明の実施形態に係る表示装置の書き込み動作時における制御電圧Ｖｓの変化の第２の例を説明するタイムチャートである。図７は、本発明の実施形態に係る表示装置の書き込み動作時における制御電圧Ｖｓの変化の第３の例を説明するタイムチャートである。図７のタイムチャートで書き込みを行ったときの画素ＥＤ１１、ＥＤ１２、ＥＤ１３の表示状態を説明する図面である。第２の実施形態の表示装置の書き込み動作時における制御電圧Ｖｓの変化を説明するタイムチャートである。第２の実施形態においてソースドライバ１４の中間値を用いるときに用いる本発明の第２のテーブルである。本発明の第２の実施形態における書き込み制御を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１電気化学表示素子
２駆動トランジスタ
３補助容量
４スイッチングトランジスタ
５ａ、５ｂ、５ｃ走査線
８ａ、８ｂ、８ｃ信号線
１０記憶部
１１制御部
１２ゲートドライバ
１３バス電源
１４ソースドライバ
２０定電流回路
３０銀電極
３１電解質
３２ＩＴＯ電極
３３電流源

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１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には電流源３３が接続されている。電流源３３から銀電極３０に図中の矢印方向に電流ｉを印加すると、電解質３１中に含まれる銀の析出反応が生じる。析出した銀は光を吸収し、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。

一方、電流源３３から銀電極３０に図中の矢印と逆方向に電流ｉを印加すると、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、一定時間電流ｉを図中の矢印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。Ｖ_EDは電流ｉを印加したときのＩＴＯ電極３２と銀電極３０の間の電圧である。

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２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２では説明の簡単のため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。

各画素は、電気化学表示素子１、駆動トランジスタ２、補助容量３、スイッチングトランジスタ４から構成される。図２ではｎ行×ｍ列の電気化学表示素子１をそれぞれＥＤｎｍと表記している。例えば１行、１列目の電気化学表示素子１はＥＤ１１、１行、２列目の画素はＥＤ１２、というように順に表記している。また、図２の例は、駆動トランジスタ２、スイッチングトランジスタ４はＮチャンネルＴＦＴを用いた場合である。

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、制御電圧を印加する行を選択する。スイッチングトランジスタ４は制御電圧の設定と遮断を制御するスイッチング素子としての機能を有する。

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、制御部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。第１の実施形態ではソースドライバ１４のドライバ回路はオン、オフの２値ドライバであり、制御部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Ｖｓまたはオフ電圧である０Ｖを出力する。ソースドライバ１４は制御電圧を設定するドライバ回路としての機能を有する。

制御電圧電源１５はＤ／Ａ変換器などを備え、制御部１１の出力するデジタル値に応じた制御電圧Ｖｓを出力しソースドライバ１４に供給する。制御電圧電源１５は制御電圧Ｖｓを供給する電源としての機能を有する。

制御部１１はＣＰＵなどから構成され、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全体を制御する。記憶部１０は、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリなどの記録媒体から構成され、後に詳しく説明する第１のテーブルや第２のテーブルを記憶する。制御部１１は記憶部１０の情報に基づいて制御電圧Ｖｓを制御する。

各画素の回路構成は同じであり、図２を用いて以下１行１列目の画素を例に説明する。

定電流回路２０は、駆動トランジスタ２と補助容量３から構成される。駆動トランジスタ２のドレインはバスライン６に接続され、ソースは電気化学表示素子１の銀電極３０に接続されている。補助容量３は駆動トランジスタ２のソースとゲート間に接続されており、ソースとゲート間に印加された制御電圧Ｖｓを保持する。バスライン６はバス電源１３に接続されバス電圧Ｖ_Bを供給する。駆動トランジスタ２はバス電圧Ｖ_Bとゲート、ソース間に印加された制御電圧Ｖｓに応じた定電流を電気化学表示素子１に印加する。

スイッチングトランジスタ４のソースは信号線８ａに、ドレインは駆動トランジスタ２のゲートと補助容量３に、ゲートはゲートドライバ１２に接続されている。ゲートドライバ１２の出力電圧Ｇ１がハイになるとスイッチングトランジスタ４はオンになり、ソースドライバ１４の出力電圧Ｓ１が駆動トランジスタ２のゲートと補助容量３に加わる。

コモン電極７は各画素の電気化学表示素子１と接続され、またその一端はバス電源１３のＧＮＤ側に接続されている。ｒ１１〜ｒ３３はコモン電極７の抵抗成分であり、各画素の電気化学表示素子１に流れる書き込み電流ｉ１１〜ｉ３３が流れると電位差が発生する。ＧＮＤ側付近のコモン電極７の電圧Ｖ_Cは０Ｖである。

図３、図４を用いて、本実施形態の表示装置の書き込み動作を説明する。

図３は、本実施形態の表示装置の書き込み動作時における各部の電圧の変化を示すタイムチャート、図４は本実施形態の表示装置の書き込み動作時における制御電圧Ｖｓ、表示濃度Ｄ、電気化学表示素子の抵抗値Ｒ、電気化学表示素子１にかかる電圧Ｖ_EDの変化を説明するタイムチャートである。

なお、本実施形態では、電気化学表示素子１への画像の書き込みを行う前に、図２にｉ１１〜ｉ３３で示す矢印と逆方向に電流を流し、全ての画素の電気化学表示素子１の画像が消去されているものとする。

図３のＴ１は各画素の定電流回路２０の制御電圧Ｖｓをそれぞれ設定するプログラム期間、Ｔ２は書き込み期間であり各画素の電気化学表示素子１に書き込み電流ｉ１１〜ｉ３３を印加する単位時間を示している。本実施形態の表示装置は、１つの多階調画像を表示する際に、Ｔ１とＴ２から成るフレームを複数回行うことにより所望の表示濃度Ｄを得ている。なお、Ｔ１は例えば１ｍｓ、Ｔ２は例えば１００ｍｓでありＴ１の期間はＴ２よりはるかに短い。なお、表示濃度Ｄの階調数は、書き込み電流を印加しない場合を加えれば、フレーム数＋１となる。

図３に示すＦ１は第１フレームのフレーム期間、Ｆ２は第２フレームのフレーム期間を示している。最初に図３の第１フレームのプログラム期間から説明する。

Ｔ１の間Ｖ_B、Ｖ_Cは０Ｖであり、各画素の電気化学表示素子１の電流ｉ１１〜ｉ３３は０である。なお、図面を簡略化するため図３にはｉ１１、ｉ１２、ｉ１３のタイムチャートしか図示していない。

第１フレームの最初はゲートドライバ１２の出力電圧Ｇ１がΔＴの間ハイになる。この間Ｇ２、Ｇ３はローである。図３の例では、この間出力電圧Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の電圧はＶｓ１であり、ＥＤ１１、ＥＤ１２、ＥＤ１３に接続されている駆動トランジスタ２のゲート、ソース間の電圧はＶｓ１に設定され補助容量３に保持される。

次にゲートドライバ１２の出力電圧Ｇ２がΔＴの間ハイになる。この間Ｇ１、Ｇ３はローである。図３の例では、この間出力電圧Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の電圧はＶｓ１であり、ＥＤ２１、ＥＤ２２、ＥＤ２３に接続されている駆動トランジスタ２のゲート、ソース間の電圧はＶｓ１に設定され補助容量３に保持される。

次にゲートドライバ１２の出力電圧Ｇ３がΔＴの間ハイになる。この間Ｇ１、Ｇ２はローである。図３の例では、この間出力電圧Ｓ１、Ｓ２の電圧はＶｓ１であり、ＥＤ３１、ＥＤ３２に接続されている駆動トランジスタ２のゲート、ソース間の電圧はＶｓ１に設定され補助容量３に保持される。また、この間出力電圧Ｓ３の電圧は０であり、ＥＤ３３に接続されている駆動トランジスタ２のゲート、ソース間の電圧はＶｓ１に設定され補助容量３に保持される。

Ｔ２の書き込み期間ではＶ_BはＶ_Bh、Ｖ_Cは０Ｖであり、補助容量３に保持されている駆動トランジスタ２のゲート、ソース間の電圧に応じた定電流を電気化学表示素子１に印加する。図３では電気化学表示素子１の電流ｉ１１、ｉ１２、ｉ１３の電流値がこの間ｉａであることを示している。図示していないが、この例ではＥＤ３３の電気化学表示素子１の電流ｉ３３が０であるが、それ以外の電気化学表示素子１の電流値はｉａである。

第２フレームのプログラム期間も同様に、最初はゲートドライバ１２の出力電圧Ｇ１がΔＴの間ハイになる。この間Ｇ２、Ｇ３はローである。図３の例では、この間出力電圧Ｓ１、Ｓ２の電圧はＶｓ２であり、ＥＤ１１、ＥＤ１２に接続されている駆動トランジスタ２のゲート、ソース間の電圧はＶｓ２に設定され補助容量３に保持される。Ｓ２の電圧は０であり、ＥＤ１３に接続されている駆動トランジスタ２のゲート、ソース間の電圧は０に設定され補助容量３に保持される。第１フレームと同様に、出力電圧Ｇ２、Ｇ３がハイになる期間のＳ１〜Ｓ３の電圧が定電流回路２０に設定される。

Ｔ２の書き込み期間ではＴ１の期間に補助容量３に保持されている駆動トランジスタ２のゲート、ソース間の電圧に応じた定電流を電気化学表示素子１に印加する。図３では電気化学表示素子１の電流ｉ１１、ｉ１２の電流値がこの間ｉｂ、ｉ１３の電流値は０であることを示している。

図３では２回目のフレームまでしか表示していないが、図４（ａ）に示すように一つの画素にＦ１からＦ１６まで１６回の書き込みを行うことにより１６階調の表示濃度Ｄを得ることができる。この場合、各フレームの期間は同一であり、書き込み電流は連続的に各画素に印加される（厳密にはＴ１において書き込み電流は０になるが、Ｔ１はＴ２に比べてはるかに短いので、書き込み電流は実質的に連続的に印加される）。なお、各フレームの期間に重み付けを行って、フレームによってフレーム期間が変化するようにすることも可能である。

図４（ｂ）は、フレーム数による電気化学表示素子１の表示濃度Ｄと抵抗値Ｒの変化を示すグラフである。図４（ａ）に示すＦ１の期間で書き込み電流ｉが印加されると表示濃度Ｄが高くなり第１フレームのＦ１の期間が終了すると表示濃度Ｄはｄ１になる。同様に、第２フレームの期間Ｆ２が終了すると表示濃度Ｄはｄ２に、第３フレームの期間Ｆ３が終了すると表示濃度Ｄはｄ３になる。一方、抵抗値Ｒは書き込みを開始した第１フレームから第２フレームでは抵抗値Ｒが減少しているが、第３フレームからは抵抗値Ｒが増加に転じ初期値より高くなっている。

本実施形態ではフレーム毎の抵抗値Ｒの変化に着目し、制御電圧Ｖｓをフレームに応じて変えて書き込み電流ｉを制御することによって電気化学表示素子１の電極間に発生する電圧Ｖ_EDが電気化学表示素子１の耐電圧Ｖ_Xを越えないようにしている。

下表はフレーム番号ｗごとに表示濃度Ｄ、制御電圧Ｖｓの関係を設定した第１のテーブルである。制御電圧Ｖｓは、書き込み電流ｉによって耐電圧Ｖ_Xを越えないように予め実験的に求めた値である。第１のテーブルは記憶部１０に記憶されている。

表１に示す第１のテーブルでは、例えばフレーム回数Ｚが１のとき表示濃度Ｄはｄ１、制御電圧ＶｓはＶｓ１、フレーム回数Ｚが２のとき表示濃度Ｄはｄ２、制御電圧ＶｓはＶｓ２である。制御部１１は、フレーム毎に第１のテーブルを読み出して、図４（ａ）に示すようにＦ１の期間ではＶｓ１、Ｆ２の期間ではＶｓ２を制御電圧電源１５が出力するように制御する。対応する画素にはＦ１の期間ではＶｓ１、Ｆ２の期間ではＶｓ２に比例した書き込み電流ｉが電気化学表示素子１に流れる。

図４の例ではＶ_EDが一定になるように、抵抗値Ｒが小さいフレームでは電流ｉが多く、抵抗値Ｒが高いフレームでは電流ｉが少なくなるようにＶｓが設定されている。このようにすることにより、耐電圧Ｖ_Xを越えない範囲で電気化学表示素子１に短時間で多くの書き込み電流ｉを流すことができる。

次にこのような書き込み制御を行う方法について説明する。

図５は本発明の第１の実施形態における書き込み制御を説明するためのフローチャートである。

図５のフローチャートでは、図４のように１６フレームで３×３の画素に書き込みを行う例について説明する。以下、図５のフローチャートの順に説明する。

Ｓ１０１：第１のテーブルから画素毎にフレーム回数Ｚ（ｎ，ｍ）を求めるステップである。

制御部１１は、図示せぬフレームメモリからｎ行ｍ列の画素毎に表示する画像データを読み出し、記憶部１０に記憶されている第１のテーブルから必要な表示濃度Ｄが得られる目標フレーム回数Ｚ（ｎ，ｍ）を求める。例えば、１行１列目の画素の表示濃度Ｄをｄ４にするときは表１からフレーム回数Ｚは４である。

Ｓ１０２：ｎ＝１，ｍ＝１、ｗ＝１とするステップである。

制御部１１は、ｎ＝１，ｍ＝１、ｗ＝１として初期化する。ｗは現在制御を行っているフレーム数である。

Ｓ１０３：Ｚ（ｎ，ｍ）とｗを比較するステップである。

制御部１１は、目標のフレーム回数Ｚ（ｎ，ｍ）とｗを比較する。

Ｚ（ｎ，ｍ）≧ｗの場合、（ステップＳ１０３；Ｚ≧ｗ）、ステップＳ１０４に進む。

Ｓ１０４：Ｓｍ＝Ｖｓｗとするステップである。

制御部１１は、第１のテーブルを参照し、出力電圧Ｓｍを現在のフレーム数ｗのときの制御電圧Ｖｓｗになるように制御する。例えばｍ＝１、ｗ＝１のときＳ１＝Ｖｓ１とする。

Ｚ（ｎ，ｍ）＜ｗの場合、（ステップＳ１０３；Ｚ＜ｗ）、ステップＳ１０５に進む。

Ｓ１０５：Ｓｍ＝０とするステップである。

Ｚ（ｎ，ｍ）＜ｗの場合は目標のフレーム回数Ｚの書き込みが行われた場合であり、制御部１１は、出力電圧Ｓｍが０になるようにソースドライバ１４を制御する。

Ｓ１０６：ｍ＝３か、否かを判定するステップである。

制御部１１は、ｍ＝３か、否かを判定する。本実施形態では、画素が３行３列の場合でありｍ＝３か、否かを判定して列方向の画素全ての処理が終わったか、否かを判定する。

ｍ＝３ではない場合、（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、ステップＳ１０７に進む。

Ｓ１０７：ｍ＝ｍ＋１とするステップである。

制御部１１は、ｍ＝ｍ＋１としステップＳ１０３に戻る。

ｍ＝３の場合、（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０に進む。

Ｓ１０７：ｍ＝ｍ＋１とするステップである。

制御部１１は、ｍ＝ｍ＋１としステップＳ１０３に戻る。

Ｓ１１０：ΔＴの間待つステップである。

制御部１１は、ΔＴの間待機する。

Ｓ１１１：ｎ＝３か、否かを判定するステップである。

制御部１１は、ｎ＝３か、否かを判定する。本実施形態では、画素が３行３列の場合でありｎ＝３か、否かを判定して行方向の画素全ての処理が終わったか、否かを判定する。

ｎ＝３ではない場合、（ステップＳ１１１；Ｎｏ）、ステップＳ１１２に進む。

Ｓ１１２：ｎ＝ｎ＋１、ｍ＝１とするステップである。

制御部１１は、ｎ＝ｎ＋１、ｍ＝１としステップＳ１０３に戻る。

ｎ＝３の場合、（ステップＳ１１１；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１３に進む。

Ｓ１１３：Ｖ_B＝Ｖ_Bhとし、Ｔ２の間待つステップである。

制御部１１は、バス電源１３を制御してＶ_B＝Ｖ_Bhとし、書き込み期間Ｔ２の間待つ。
本ステップでフレーム番号ｗの書き込みが行われる。

Ｓ１１４：ｗ＝ｗ＋１、Ｖ_B＝０にするステップである。

制御部１１は、ｗ＝ｗ＋１とし、バス電源１３を制御してＶ_B＝０とする。

Ｓ１１６：ｗ＝１７か、否かを判定するステップである。

制御部１１は、ｗ＝１７か、否かを判定する。本実施形態の場合はフレーム数が最大１６でありｗ＝１７か、否かを判定して書き込み期間の全ての処理が終わったか、否かを判定する。

ｗ＝１７ではない場合、（ステップＳ１１６；Ｎｏ）、ステップＳ１０３に戻る。

ステップＳ１０３に戻り次のフレームの処理を行う。

ｗ＝１７の場合、（ステップＳ１１６；Ｙｅｓ）、処理を終了する。

制御部１１は、ｗ＝１７のときは全てのフレームの処理が終わっているので処理を終了する。

第１の実施形態の書き込み処理の制御の説明は以上である。

図４ではＶ_EDが一定になるように、抵抗値Ｒが小さいフレームでは電流ｉが多く、抵抗値Ｒが高いフレームでは電流ｉが少なくなるようにＶｓが設定されている例を説明した。
本発明はこの例に限定されるものではなく、ＶｓはＶ_EDが耐電圧Ｖ_X以下になるように設定すれば良い。

図６は、本発明の実施形態に係る表示装置の書き込み動作時における制御電圧Ｖｓの変化の第２の例を説明するタイムチャートである。

図６（ａ）と図４（ａ）との違いは第１フレームから第７フレームまでＶｓ１は一定であり、第８フレーム以降はＶｓの電圧が下がっている点である。このようにすると図４（ｂ）のようにＶ_EDは書き込みを始めた当初は低く、徐々に上昇する。前述の書き込み処理の制御により、Ｖ_EDの上限が耐電圧Ｖ_X以下になるように制御するので図４（ｂ）のように一定の電圧になる。

図７は、本発明の実施形態に係る表示装置の書き込み動作時における制御電圧Ｖｓの変化の第３の例を説明するタイムチャート、図８は図７のタイムチャートで書き込みを行ったときの画素ＥＤ１１、ＥＤ１２、ＥＤ１３の表示状態を説明する図面である。

図７の例では２５６フレームに分割して書き込み動作を行っている。この例では、図７（ａ）に示すように第１フレームから第５０フレームまではＶｓがＶｓ_Aに、第５１フレームから第１５０フレームまではＶｓがＶｓ_Bに、第１５１フレームから第２５６フレームまではＶｓがＶｓ_cになるように制御する。Ｖｓ_A＞Ｖｓ_B＞Ｖｓ_cである。

図７（ｂ）は画素ＥＤ１１の書き込み電流ｉ１１、図７（ｄ）は画素ＥＤ１２の書き込み電流ｉ１２、図７（ｆ）は画素ＥＤ１３の書き込み電流ｉ１３の変化を示すグラフである。図７（ｃ）は画素ＥＤ１１の電圧Ｖ_ED11、図７（ｅ）は画素ＥＤ１２の電圧Ｖ_ED12、図７（ｇ）は画素ＥＤ１３の電圧Ｖ_ED11の変化を示すグラフである。

画素ＥＤ１１の書き込み電流ｉ１１は、図７（ｂ）のように第２５６フレームまでＶｓ_A、Ｖｓ_B、Ｖｓ_cに比例した書き込み電流が流れる。Ｖ_ED11は電気化学表示素子１の抵抗値の変化により増加するが、Ｖｓは第５１フレームではＶｓ_AからＶｓ_Bに、第１５１フレームではＶｓ_BからＶｓ_c下がるのでＶ_ED11は耐電圧Ｖ_Xを越えることはない。

画素ＥＤ１２の電圧Ｖ_ED12も画素ＥＤ１１と同様に変化するが、図７（ｄ）のように第１４９フレームで書き込みが終わるので電圧Ｖ_ED12も第１５０フレーム以降は０になる。

画素ＥＤ１３は書き込みを行わない画素の例であり、ｉ１３、Ｖ_ED13は０である。

図８（ａ）は書き込みを行う前の画素ＥＤ１１、ＥＤ１２、ＥＤ１３の表示状態、図８（ｂ）は第５０フレームまで書き込みを行ったときの画素ＥＤ１１、ＥＤ１２、ＥＤ１３の表示状態である。図８（ｃ）は第１５０フレームまで書き込みを行ったときの画素ＥＤ１１、ＥＤ１２、ＥＤ１３の表示状態、図８（ｄ）は第２５６フレームまで書き込みを行ったときの画素ＥＤ１１、ＥＤ１２、ＥＤ１３の表示状態を示している。

図８（ａ）のように初期状態では各画素とも白く、図８（ｂ）、図８（ｃ）、図８（ｄ）のように書き込みのフレーム数が増すと書き込みを行った画素は表示濃度が濃くなってくる。図８（ｄ）では画素ＥＤ１１は最大濃度になる。

第１の実施形態の説明ではソースドライバ１４が２値のドライバ回路を備えている場合について説明した。次に、ソースドライバ１４が多値のドライバ回路を備えた第２の実施形態について説明する。

図９は、第２の実施形態の表示装置の書き込み動作時における制御電圧Ｖｓの変化を説明するタイムチャート、図１０は第２の実施形態においてソースドライバ１４の中間値を用いるときに用いる第２のテーブルである。図１１は本発明の第２の実施形態における書き込み制御を説明するためのフローチャートである。

本実施形態では、制御部１１の指令に基づいてソースドライバ１４は制御電圧電源１５の出力電圧と定電流回路２０をオフにするオフ電圧である０Ｖとその中間の電圧を出力する。中間の電圧は例えば制御電圧電源１５の出力電圧とオフ電圧の０．２５、０．５、０．７５倍であり、それぞれソースドライバレベルＱ＝０．２５、０．５、０．７５と表記する。

図９では、１６フレームのうち第１２フレームまで図４と同じように第１のテーブルを用いて制御を行い、第１３フレームでソースドライバ１４の中間値を出力する例を示している。１６フレームのうち第１２フレームまではソースドライバレベルＱは１であり制御電圧電源１５の出力する電圧Ｖｓ１、Ｖｓ２のようにそのまま信号線８ａ、８ｂ、８ｃに出力する。図９では、第１３フレームでソースドライバレベルＱが０．２５、０．５、０．７５のとき、それぞれＶｓ１３１、Ｖｓ１３２、Ｖｓ１３３を出力することを示している。

例えば、図９の例では第１３フレームでＶｓ１３１、Ｖｓ１３２、Ｖｓ１３３の何れかの電圧に対応した電流が電気化学表示素子１に印加される。すると、第１２フレームまでの書き込みで得られる表示濃度Ｄ１２と第１３フレームの書き込みで得られる表示濃度Ｄ１３との中間の表示濃度ｄ１３１、ｄ１３２、ｄ１３３を得ることができる。このようにすると、少ないフレーム数で多くの階調を表示することができるので、少ない書き込み時間で高画質の表示が得られる。

図１０に示す第２のテーブルには、このような制御を行ったときのフレーム数ｗ毎にソースドライバレベルＱと表示濃度Ｄの関係が予め記憶されている。例えば、フレーム数ｗが１３の第１３フレームでは、図１０の第２のテーブルから表示濃度Ｄがｄ１３１、ｄ１３２、ｄ１３３であることがわかる。

以下、図１１のフローチャートの順に説明する。

図１１は図５のフローチャートと同様に１６フレームで３×３の画素に書き込みを行う例であり、第１の実施形態と同じ処理には同番号を付し説明を省略する。

制御部１１は、図示せぬフレームメモリからｎ行ｍ列の画素毎に表示する画像データを読み出し、記憶部１０に記憶されている第１のテーブルから目標の表示濃度以下で最も近い表示濃度Ｄが得られる目標フレーム回数Ｚ（ｎ，ｍ）を求める。

制御部１１は、ｎ＝１，ｍ＝１、ｗ＝１として初期化する。ｗは現在制御を行っているフレーム番号である。

Ｓ１０３：Ｚ（ｎ，ｍ）とｗを比較するステップである。

Ｓ１０４：Ｓｍ＝Ｖｓｗとするステップである。

制御部１１は、第１のテーブルを参照し、出力電圧Ｓｍを現在のフレーム番号ｗのときの制御電圧Ｖｓｗになるように制御する。例えばｍ＝１、ｗ＝１のときＳ１＝Ｖｓ１とする。

Ｚ（ｎ，ｍ）＋１＝ｗの場合、（ステップＳ１０３；Ｚ＋１＝ｗ）、ステップＳ１５０に進む。

Ｓ１５０：第２のテーブルを参照し、ソースドライバレベルＱを求めるステップである。

制御部１１は、第２のテーブルを参照し、目標の表示濃度Ｄに近い表示濃度が得られるソースドライバレベルＱを求める。

Ｓ１５１：Ｓｍ＝Ｖｓｗ×Ｑとするステップである。

制御部１１は、第１のテーブルを参照し、出力電圧Ｓｍを現在のフレーム番号ｗのときの制御電圧Ｖｓｗになるように制御する。また、ステップＳ１５０で求めたソースドライバレベルＱを対応する画素のソースドライバ１４に設定する。

Ｓ１０５：Ｓｍ＝０とするステップである。

Ｓ１０６：ｍ＝３か、否かを判定するステップである。

制御部１１は、ｍ＝３か、否かを判定する。

Ｓ１０７：ｍ＝ｍ＋１とするステップである。

制御部１１は、ｍ＝ｍ＋１としステップＳ１０３に戻る。

Ｓ１１０：ΔＴの間待つステップである。

制御部１１は、ΔＴの間待機する。

Ｓ１１１：ｎ＝３か、否かを判定するステップである。

制御部１１は、ｎ＝３か、否かを判定する。

Ｓ１１２：ｎ＝ｎ＋１、ｍ＝１とするステップである。

Ｓ１１４：ｗ＝ｗ＋１、Ｖ_B＝０にするステップである。

Ｓ１１６：ｗ＝１７か、否かを判定するステップである。

ステップＳ１０３に戻り次のフレームの処理を行う。

第２の実施形態の書き込み処理の制御の説明は以上である。

以上このように、本発明によれば、表示画像の画面むらが少なく、多階調で高品位な表示が可能な反射型の表示装置を提供することができる。

Claims

マトリクス状に配列した電気化学表示素子を有し、それぞれの前記電気化学表示素子に表示する画像の濃度に応じた回数の書き込み電流を印加して多階調の画像を表示する表示装置において、
制御電圧に応じた書き込み電流を前記電気化学表示素子へ印加する定電流回路と、
前記定電流回路への前記制御電圧の設定と遮断を制御するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子を介して前記定電流回路に前記制御電圧を設定するドライバ回路と、
前記ドライバ回路に電圧を供給する制御電圧電源と、
前記書き込み電流を印加する回に応じて設定すべき前記制御電圧の情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記制御電圧の情報に基づいて前記制御電圧を前記定電流回路に設定し、前記書き込み電流を前記電気化学表示素子へ印加するように制御する制御手段と、
を有し、
前記制御電圧の情報は、一つの多階調画像を表示するに際し、前記書き込み電流によって前記電気化学表示素子の端子間に発生する電圧が前記電気化学表示素子の耐電圧を越えないように前記制御電圧を変化させるものになっていることを特徴とする表示装置。
前記ドライバ回路は２値ドライバであり、
前記制御手段の制御に基づいて、前記制御電圧電源から供給された電圧と、前記定電流回路の前記書き込み電流の出力をオフにするオフ電圧と、の２値の何れかを出力することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記ドライバ回路は多値ドライバであり、
前記制御手段の制御に基づいて、前記制御電圧電源から供給された電圧と、前記定電流回路の前記書き込み電流の出力をオフにするオフ電圧と、前記制御電圧電源から供給された電圧と前記オフ電圧との中間の電圧との何れかを前記制御電圧として出力することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記記憶手段は、
画像の濃度に応じて、前記書き込み電流を前記電気化学表示素子に印加した後、前記中間の電圧を前記制御電圧として前記定電流回路に設定するための情報を記憶していることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。