JP4544376B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置に関し、特に、マトリクス状に配列された複数の電気化学表示素子を有する表示装置に関する。

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、その電子情報を閲覧する機会が益々増大している。

この様な電子情報を閲覧するためには、従来から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のディスプレイが主として用いられている。しかしながら、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ドキュメント情報を注視する必要があり、一般的な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。

これらの欠点を解消する表示方式として、電気化学表示方式が知られており、その一例として、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、２参照。）。

ＥＤ方式の表示素子は、３Ｖ以下の低電圧で駆動が可能で、簡便なセル構成で実現でき、また、表示品位が優れている（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。

ＥＤ方式等の電気化学表示素子を駆動するときは、電気化学表示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。その表示状態は電圧や時間で制御が可能である。

しかしながら、これらの電気化学表示素子をマトリクス状に複数配設した表示装置においては、表示装置を駆動する電流は大きなものになる。特にＥＤ方式の場合は、金属または金属塩の溶解析出を利用しているため、電圧を印加した当初に大電流が流れ、表示装置を駆動するピーク電流は非常に大きなものになってしまう。これに対応するためには、電流容量の大きな電源回路を用意する必要があり、コストアップの原因となる。

また、複数の電気化学表示素子に共通のバス配線や透明電極などの共通電極は、一般的にある程度の抵抗を持っており、電圧印加源からの距離が遠い素子ほど印加される電圧が低下して表示の不均一が生じる問題がある。

このような問題を解決するため、透明電極の駆動部からの距離に応じて対向電極に印加する選択電圧の大きさまたは印加時間を設定して画像の書き込みや消去を画面全体で均一にする方法が提案されている（特許文献３参照）

特許第３４２８６０３号公報 特開２００３−２４１２２７号公報 特開２００５−２５７９５６号公報

しかしながら、特許文献３に開示されている方法においても、各素子に同じタイミングで電圧を印加しているので、ピーク電流は非常に大きなものになり、電流容量が大きい電源回路が必要となる問題は解消されていない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、電流容量の小さな電源回路を採用することができ、コストダウンが可能な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された複数の電気化学表示素子を有し、それぞれの電気化学表示素子に対して表示すべき画像の濃度に応じた回数のフレーム期間の間、電圧を印加して画像を表示する表示装置であって、
少なくとも２つの異なる開始フレーム番号をそれぞれの電気化学表示素子に割り当てる割り当て部と、
前記フレーム期間のそれぞれに割り当てられたフレーム番号と前記開始フレーム番号とが一致したときに、当該開始フレーム番号が割り当てられた電気化学表示素子への電圧の印加を開始する電圧印加制御部と、
前記電圧印加制御部が電圧の印加を開始してから、前記フレーム期間を経過した回数を前記電気化学表示素子ごとに管理するフレーム管理部とを備え、
前記電圧印加制御部は、前記フレーム管理部による管理に基づいて、それぞれの電気化学表示素子に対して所望の回数のフレーム期間の間電圧を印加するように、電圧の印加を制御することを特徴とする表示装置。

２．前記割り当て部は、マトリクス状に配列された前記複数の電気化学表示素子の列ごとに異なる開始フレーム番号を割り当てることを特徴とする前記１に記載の表示装置。

３．前記割り当て部は、マトリクス状に配列された前記複数の電気化学表示素子の列及び行ごとに異なる開始フレーム番号を割り当てることを特徴とする前記１に記載の表示装置。

４．表示すべき画像の画像データに基づいて電圧を印加すべき電気化学表示素子の画素数を算出するＯＮ画素数算出部と、
前記ＯＮ画素数算出部によって算出された画素数に応じて前記複数の電気化学表示素子を分割する分割数を決定する分割数決定部とを有し、
前記割り当て部は、前記分割数に基づいて前記開始フレーム番号を決定することを特徴とする前記１に記載の表示装置。

５．前記開始フレーム番号の最大値は、それぞれの電気化学表示素子によって最大濃度を表示するために必要なフレーム期間の回数よりも小さいことを特徴とする前記１に記載の表示装置。

本発明によれば、複数の電気化学表示素子を駆動するための電流の発生するタイミングを分散させることができることにより、電流容量の小さな電源回路を採用することができ、コストダウンが可能である。

本発明の表示装置の実施形態に係る表示装置１００の概観を示す図である。 本実施形態における表示装置１００に用いられる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。 電気化学表示素子１に書き込み電圧を印加する時間と表示濃度Ｄとの関係を説明する図である。 本実施形態における表示装置１００の電気的構成を示す図である。 本実施形態における表示装置１００の制御部１１の内部構成を示すブロック図である。 本実施形態における制御部１１の制御の手順を説明するためのフローチャートである。 電気化学表示素子１によって画像を表示す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。 本実施形態におけるＦＳ割当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。 各画素に割り当てられた開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍの例を説明する説明図である。 各画素に流れる電流と電源電流の経過時間による変化の例を説明する説明図である。 各画素の表示濃度の変化の例を説明するための説明図である。 列毎に加えて行毎にも開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍを変えて割り当てた例を説明する説明図である。 電気化学表示素子１によって表示された画像を消去す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。

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、メモリ１０（図５参照）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には白から黒の階調表示が可能なメモリー性表示素子である電気化学表示素子１（図２参照）が用いられている。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。

また、図１において、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。

図２は、表示装置１００に用いられる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（ａ）は電気化学表示素子１により黒を表示している状態であり、図２（ｂ）は白を表示している状態である。

図２に示すＥＤ方式の電気化学表示素子１は、透明なＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）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。なお、ユーザはＩＴＯ電極３２側から電気化学表示素子１を観察する。

図２（ａ）のように電源３４から銀電極３０に対しＩＴＯ電極３２に負の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側で電解質３１中に含まれる銀の析出反応が生じる。以降ＩＴＯ電極３２に印加する負の電圧を書き込み電圧と呼ぶ。

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側から見た電気化学表示素子１の濃度が高くなる。３６は溶解した銀を模式的に示しており、銀電極３０側では析出していた銀が電解質３１中に溶解する現象が生じる。

図２（ｂ）のように電源３４から銀電極３０に対しＩＴＯ電極３２に正の電圧を印加すると、図中の矢印方向に電流が流れ、ＩＴＯ電極３２側では銀の溶解反応が生じる。以降ＩＴＯ電極３２に印加する正の電圧を消去電圧と呼ぶ。図２（ａ）の状態においてＩＴＯ電極３２側に析出していた銀は電解質３１中に溶解し、一定時間消去電圧を印加すると、電解質３１に混入された光拡散物質（例えば、酸化チタン粒子）の作用によってＩＴＯ電極３２側から見た電気化学表示素子１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、電気化学表示素子１に書き込み電圧を印加する時間と表示濃度Ｄとの関係を説明する図である。

図３の横軸はＴｘは書き込み電圧を印加する時間、縦軸の０〜８は表示濃度の値Ｄである。０は電気化学表示素子１の最小表示濃度（白）、８は電気化学表示素子１の最大表示濃度（黒）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３に示すように本実施形態の電気化学表示素子１では所定の書き込み電圧を印加すると書き込み時間Ｔｘに応じて表示濃度Ｄが増していく。

図４、図５は、本実施形態における表示装置の構成を示す図である。図４では説明の簡略化のために３行×３列の画素だけの構成を示すが、表示画面５０に画像表示を行うためには、より多くのｎ行×ｍ列の画素が用いられる。例えば、ＸＧＡの表示画面５０を構成する場合であれば、画素数は１０２４×７６８となる。図５は制御部１１の内部構成を説明するための図である。

図４において、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とを有する。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のゲートと、ゲートドライバ１２とを互いに接続する。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のソースと、ソースドライバ１４とを互いに接続する。ゲートドライバ１２は、制御部１１の制御に基づいて、走査線５ａ、５ｂ、５ｃに出力電圧Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を選択的に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、ソースはＧＮＤバス６によって接地されている。

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、制御部１１の制御に基づいて、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、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。

制御電圧電源１５は、制御部１１の制御に基づいて制御電圧Ｖｓを出力しソースドライバ１４に供給する。

バスライン７ａ、７ｂ、７ｃは、それぞれ１行ごとの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は制御部１１の指令により正極性または負極性の電圧であるコモン電圧Ｖ_Ｃを出力する。

ソースドライバ１４の出力電圧Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３がオン電圧であるＶｓ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Ｖｓ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Ｖｃ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Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３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。

メモリ１０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリ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によって次回に表示画面５０に表示する第１の画像データとして表示濃度の値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によって現在表示画面５０に表示中の第２の画像データとして表示濃度の値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。

タッチパネルコントローラ４１は、制御部１１の指令によりタッチパネル４０を駆動し、またタッチパネル４０から読みとった入力位置情報を制御部１１に送信する。

制御部１１は、ＣＰＵなどから構成され、プログラムに基づいて表示装置１００全体を制御する。

制御部１１の内部構成は図５を用いて説明する。

制御部１１は、ＣＰＵ９８（中央処理装置）とＲＡＭ９７（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ９６（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成され、不揮発性の記憶部であるＲＯＭ９６に記憶されているプログラムをＲＡＭ９７に読み出し、当該プログラムに従って表示装置１００の各部を制御する。

図５において、ＣＰＵ９８内に記載されているＯＮ画素数算出部８０、分割数決定部８１、割り当て部８２、電圧印加制御部８３及びフレーム管理部８４は、それぞれＣＰＵ９８によるプログラムの実行により実現される機能を機能ブロックとして示している。なお、本実施形態ではこれらの機能ブロックをソフトウェアにより実現するものとしたが、ハードウェアにより実現するようにしてもよい。

ＯＮ画素数算出部８０は、第１フレームメモリ６０に記憶されている第１の画像データに基づいて、次回の画像表示において、消去電圧または書き込み電圧を印加する電気化学表示素子１の画素数を算出する。

分割数決定部８１は、ＯＮ画素数算出部８０の算出した画素数に応じて複数の電気化学表示素子１をいくつのグループに分割するかを判断し、分割数を決定する。

割り当て部８２は、それぞれの電気化学表示素子１に消去電圧または書き込み電圧の印加を開始する開始フレーム番号を消去または書き込みを行う前に決定する。この割り当て部８２により、少なくとも２つの異なる開始フレーム番号をそれぞれの電気化学表示素子に割り当てることによって、後述するように、消去電圧または書き込み電圧の印加を開始するタイミングをずらすことができる。

電圧印加制御部８３は、開始フレーム番号と後に説明するフレーム番号とに基づいてそれぞれの電気化学表示素子１に消去電圧または書き込み電圧を印加するように、ゲートドライバ１２およびソースドライバ１４を介して駆動トランジスタ２を制御する。この電圧印加制御部８３は、フレーム期間のそれぞれに割り当てられたフレーム番号と開始フレーム番号とが一致したときに、その開始フレーム番号が割り当てられた電気化学表示素子１への電圧の印加を開始し、それぞれの電気化学表示素子に対して所望の回数のフレーム期間の間電圧を印加するように、電圧の印加を制御する。

フレーム管理部８４は、電圧印加制御部８３の制御に基づき駆動トランジスタ２により消去または書き込み電圧の印加を開始してからの経過時間をフレーム期間を経過する毎にフレーム番号を加算して管理する。このフレーム管理部８４による管理は、後述するように、第２フレームメモリ６１の表示濃度Ｙをフレーム期間の経過毎に更新することで実行され、それぞれの電気化学表示素子１ごとの管理となっている。

次に、図６と図７を用いて本実施形態の表示装置１００に画像を表示させるときの制御を説明する。

図６は本実施形態における制御部１１の制御の手順を説明するためのフローチャート、図７は電気化学表示素子１によって画像を表示す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。

以下の説明では、事前に画像が消去され全ての電気化学表示素子１が表示濃度０（白）となっている状態から、電気化学表示素子１の表示濃度を変化させることにより画像を書き込む例を説明する。このような場合、書き込み開始時にはほとんどの電気化学表示素子１に書き込み電圧を印加しなければならないが、本実施形態では書き込み電圧を印加するタイミングを分散させることにより過大なピーク電流が流れることを防止している。

以下、図７のタイムチャートを参照しながら図６のフローチャートに沿って説明する。

なお、画像の書き込みはフレーム期間の単位で行われ、フレーム期間をＦ_ＷＮ（Ｎはフレーム番号）で表す。

書き込み開始時にＣＰＵ９８は、コモン電源１３に指令し、コモン電圧Ｖｃを負極性の−Ｖ_ｃｂにする。

Ｓ１０１：フレーム番号Ｎ＝１とするステップである。

フレーム管理部８４は、ＮをＮ＝１に初期化する。

Ｓ１０２：ｎ＝１とするステップである。

ＣＰＵ９８は、ｎを行番号ｎ＝１に初期化するとともに、ゲートドライバ１２を介してＧ１を‘Ｈ’にする。

Ｓ１０３：開始フレーム番号ＦＳを各列の画素に割り当てるステップである。

割り当て部８２は、ＦＳ割当ルーチン（図８参照）をコールし、ｎ行目ｍ列目の各画素に開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍを割り当てる。

本例ではＦＳ割当ルーチンによって、１列目の画素の開始フレーム番号ＦＳ_ｎ１は１、２列目の画素の開始フレーム番号ＦＳ_ｎ２は２、３列目の画素の開始フレーム番号ＦＳ_ｎ３は３が割り当てられるものとする。ＦＳ割当ルーチンで開始フレーム番号ＦＳを割り当てる手順や他の例については後に詳しく説明する。

Ｓ１０４：ｎ行目の画素に関して、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。

電圧印加制御部８３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_ｎｍ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_ｎｍとをそれぞれｎ行目の行方向に順次読み出して比較し、Ｘ_ｎｍ＞Ｙ_ｎｍのとき‘Ｈ’、Ｘ_ｎｍ≦Ｙ_ｎｍのとき‘Ｌ’と判定する。ＣＰＵ９８は、判定した結果をＲＡＭ９７に一時記憶する。

例えば、１行目の１列目の画素に関して、Ｘ１１が８、Ｙ１１が０だったとすると、判定結果は‘Ｈ’である。

Ｓ１０５：Ｎ≧ＦＳ_ｎｍの列のみ‘Ｈ’を出力するステップである。

電圧印加制御部８３は、ＲＡＭ９７に一時記憶されているステップＳ１０４で比較した結果‘Ｈ’だった列のうちＮ≧ＦＳ_ｎｍの列のみ‘Ｈ’、それ以外は‘Ｌ’と判定し、‘Ｈ’と判定されたソースドライバ１４のドライバ回路をオンにするとともに、‘Ｌ’と判定されたソースドライバ１４のドライバ回路をオフにする。

本実施形態では１行目１列目の開始フレーム番号Ｎ１１は１なので、図７のようにフレームＦ_Ｗ１のときのソースドライバ１４の出力Ｓ１はＶｓであり、Ｓ２とＳ３は０である。同様に、１行目２列目の開始フレーム番号Ｎ１２は２であり、フレームＦ_Ｗ２のときのＳ１とＳ２はＶｓであり、Ｓ３は０である。１行目３列目の開始フレーム番号Ｎ１３は３であり、フレームＦｂ３になるとＳ１とＳ２とＳ３はＶｓになる。

Ｓ１０６：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。

ＣＰＵ９８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を書き換える。すなわち、１回のフレーム期間の間書き込み電圧を印加した画素について表示濃度の値Ｙを１だけ加算する。例えば、１行１列目の表示濃度の値Ｙ１１が０だったとすると１に書き換える。

Ｓ１０７：ｎとｎ_ｍａｘを比較するステップである。

ＣＰＵ９８は、ｎと表示装置の最大行ｎ_ｍａｘを比較する。図４の例ではｎ_ｍａｘは３である。

ｎ≠ｎ_ｍａｘの場合、（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、ステップＳ１０８に進む。

Ｓ１０８：ΔＴ遅延させるステップである。

ＣＰＵ９８は、内部タイマによりΔＴの間遅延させる。この期間ゲートドライバ１２の出力Ｇｎが維持されることになる。

Ｓ１０９：ｎ＝ｎ＋１とするステップである。

ＣＰＵ９８は、最大行ｎ_ｍａｘまで比較を終えていないのでＧｎを‘Ｌ’にするとともにＧｎ＋１を‘Ｈ’にした後、ｎ＝ｎ＋１としステップＳ１０３に戻る。

ｎ＝ｎ_ｍａｘの場合、（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０に進む。

Ｓ１１０：ＮとＸ_ｍａｘ＋ＦＳ_ｍａｘ−１とを比較するステップである。

ＣＰＵ９８は、フレーム番号Ｎと表示濃度の値Ｘの最大値Ｘ_ｍａｘ＋開始フレーム番号の最大値ＦＳ_ｍａｘ−１とを比較する。本例では表示濃度の値Ｘの最大値Ｘ_ｍａｘは８、開始フレーム番号の最大値ＦＳ_ｍａｘは３とする。したがって、本例では本ステップでフレーム番号Ｎ＝１０か、否かを判定する。すなわち、このステップにおいて、本実施形態で１画面の画像を表示するために必要な回数のフレーム期間の制御を実行したかどうかが判断される。

Ｎ≠Ｘ_ｍａｘ＋ＦＳ_ｍａｘ−１の場合、（ステップＳ１１０；Ｎｏ）、ステップＳ１１１に進む。

Ｓ１１１：Ｎ＝Ｎ＋１とするステップである。

ＣＰＵ９８は、最大フレームＮ_ｍａｘまで達していないのでＮ＝Ｎ＋１とし、ステップＳ１０２に戻る。

Ｎ＝Ｘ_ｍａｘ＋ＦＳ_ｍａｘ−１の場合、（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）、最大フレームＮ_ｍａｘまで達したので処理を終了する。

フローチャートの説明は以上である。

次に、図７のタイムチャートを用いて１行目の電気化学表示素子Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３に印加される電圧Ｖ_Ｐ１１、Ｖ_Ｐ１２、Ｖ_Ｐ１３と電気化学表示素子Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３に流れる電流ｉ_１１、ｉ_１２、ｉ_１３について説明する。

なお、図７のタイムチャートでは図面を簡略化するためフレームＦ_Ｗ５までしか表示していない。

図６のフローチャートで説明したように、本例ではＰ１１の開始フレーム番号ＦＳ１１は１、Ｐ１２の開始フレーム番号ＦＳ１２は２、Ｐ１３の開始フレーム番号ＦＳ１３は３である。そのため、フレームＦ_Ｗ１のときのソースドライバ１４の出力Ｓ１はＶｓであり、Ｓ２とＳ３は０である。

フレームＦ_Ｗ１ではＰ１１には−Ｖ_ｃｂが印加され電流ｉ_１１が流れる。図７の例ではＰ１１の表示濃度の値Ｘは４であり、フレームＦ_Ｗ４までＰ１１に−Ｖ_ｃｂが印加されている。電流ｉ_１１は図７のようにＰ１１に電圧を印加した当初にピーク電流ｉ_Ｐ１１が流れ、その後徐々に電流が減少する。

また、図７には図示していないが、Ｇ２が‘Ｈ’になったタイミングでＰ２１に電流ｉ_２１、Ｇ３が‘Ｈ’になったタイミングでＰ３１に電流ｉ_３１が流れる。

フレームＦ_Ｗ２ではＰ１２に−Ｖ_ｃｂ印加され電流ｉ_１２が流れる。例えばＰ１２の表示濃度の値Ｘは８であり、８フレームの期間に相当するフレームＦ_Ｗ９までＰ１１に−Ｖ_ｃａが印加される。電流ｉ_１２は図７のようにＰ１２に電圧を印加した当初にピーク電流ｉ_Ｐ１２流れ、その後徐々に電流が減少する。

また図７には図示していないが、Ｇ２が‘Ｈ’になったタイミングでＰ２２に電流ｉ_２２、Ｇ３が‘Ｈ’になったタイミングでＰ３２に電流ｉ_３２が流れる。

フレームＦ_Ｗ３ではＰ１３に−Ｖ_ｃｂ印加され同様に電流ｉ_１３が流れる。

図７の例では、フレームＦ_Ｗ４では全ての電気化学表示素子１に−Ｖ_ｃｂが印加され、フレームＦ_Ｗ５ではＰ１１、Ｐ２１、Ｐ３１以外の電気化学表示素子１に電流が流れる。

このように、本実施形態では書き込みを開始する時、それぞれの電気化学表示素子１にピーク電流が流れ始めるタイミングが分散されているので電源から供給する電流のピーク値を抑えることができる。また、電気化学表示素子１が接続されているバスライン７ａ、７ｂ、７ｃに電圧降下が生じて表示に影響を与えることを減少することができる。

したがって、電流容量の小さな簡単な構成の電源回路を用いて、画面むらが少ない表示画像を表示することができる。

次に、ＦＳ割当ルーチンについて説明する。

図８は、本実施形態におけるＦＳ割当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。以下、メインルーチンからＦＳ割当ルーチンがコールされてからの手順を説明する。

Ｓ２０１：フレーム番号Ｎ＝１か、否かを判定するステップである。

Ｎ≠１の場合、（ステップＳ１１０；Ｎｏ）、元のルーチンに戻る。

Ｎ＝１の場合、（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２に進む。

Ｓ２０２：表示濃度の値Ｘから書き込み電圧を印加する画素数を算出するステップである。

ＯＮ画素数算出部８０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から書き込みを行う画素数Ｇ_ＯＮを算出する。具体的には表示濃度の値Ｘ≠０の画素数Ｇ_ＯＮを算出する。

Ｓ２０３：分割数Ｚを決定するステップである。

分割数決定部８１は、ＲＯＭ９６に予め記憶されているテーブルに従ってステップＳ２０２で算出した画素数Ｇ_ＯＮから分割数Ｚを決定する。

次に、表１に示すテーブルの例を用いて分割数決定部８１が決定する分割数Ｚの具体例を説明する。

表１は、ＸＧＡの画素数（１０２４×７６８）の表示画面５０を有する表示装置１００の例であり、総画素数は７８６４３２画素である。表１の左側の列はＧ_ＯＮの範囲、右側の列は対応する分割数Ｚである。表１に示すように６２９１４６＜Ｇ_ＯＮ≦７８６４３２のとき分割数Ｚは３、３９３２１６＜Ｇ_ＯＮ≦６２９１４６のとき分割数Ｚは２、０≦Ｇ_ＯＮ≦３９３２１６のとき分割数Ｚは１である。

このようにすると書き込みを行う画素数Ｇ_ＯＮが多いときは分割数Ｚを大にして書き込みを開始するタイミングを分散させ、起動時に流れるピーク電流を減少させることができる。一方、書き込みを行う画素数Ｇ_ＯＮが少ないときは、起動時に流れる電流も少ないので分割数Ｚを小にし、トータルの書き込み時間を短縮している。

Ｓ２０４：開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍを決定するステップである。

割り当て部８２は、分割数Ｚ、列番号ｍに基づいて各画素の開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍを決定する。

割り当て部８２は、開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍを例えば下記（１）式により決定する。

ＦＳ_ｎｍ＝ｍｏｄ（（ｍ＋２）÷Ｚ）＋１・・・・（１）
Ｚは分割数、ｎは行番号、ｍは列番号、ｍｏｄ（Ａ÷Ｂ）はＡ÷Ｂの剰余を求める関数である。

以上でＦＳ割当ルーチンの処理を終了し、元のルーチンに戻る。

本実施形態では、図４に示すように電気化学表示素子１は各行毎に配設されたバスライン７ａ、７ｂ、７ｃに接続されているので、各列毎に開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍを異ならせ、各行の電気化学表示素子１に電圧を印加するタイミングを分散させている。

本実施形態の例に限らず、電気化学表示素子１の電源（コモン電源１３）との配線に応じて、開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍを決定し、電気化学表示素子１に電圧を印加するタイミングを分散させることが望ましい。例えば、列毎にバスライン７が配設されている場合は、行毎に開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍを異なるものに設定し、同一のバスラインに接続された電気化学表示素子１に電圧を印加するタイミングを分散させれば良い。また、例えば、所定の領域毎にバスライン７が配設されている場合は、所定の領域毎にその領域の中で開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍが分散するように設定し、同一のバスラインに接続された電気化学表示素子１に電圧を印加するタイミングを分散させれば良い。

次に、図９、図１０を用いてＦＳ割当ルーチンで各画素に割り当てられた開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍの具体例とピーク電流の例を説明する。図９は、各画素に割り当てられた開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍの例を説明する説明図、図１０は、各画素に流れる電流と電源電流の経過時間による変化の例を説明する説明図である。

図９（ａ）は、ＸＧＡの画素数（１０２４×７６８）の表示画面５０を有する表示装置１００の分割数Ｚ＝３の例である。割り当て部８２が（１）式により決定すると、図９（ａ）のように開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍは、画素の列毎に１、２、３、１、２、３、・・・と割り当てられる。

図１０（ａ）は、図９（ａ）のように開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍを割り当てた時の各部電流波形である。横軸は時間軸であり横軸の数値はフレーム番号である。図１０（ａ）に示すように各画素に流れる電流は流れ始める時が最も多く、しだいに減少する。Ｘを０を含む正の整数とすると、この例では１＋３Ｘ列目の画素電流、２＋３Ｘ列目の画素電流、３＋３Ｘ列目の画素電流に流れ始めるタイミングをそれぞれ第１フレーム、第２フレーム、第３フレームにずらしているのでピーク電流が流れるタイミングが分散される。このことにより、図１０（ａ）のようにコモン電源１３の電源電流のピーク値を抑制することができる。なお、図１０ではコモン電源１３の電源電流をコモン電源電流と略記している。

各列の開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍを大きくずらすとピーク電流が流れるタイミングを分散する効果が増し、コモン電源１３の電源電流のピーク値を抑制できる。

図９（ｂ）は、開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍを大きくずらした例であり、列毎に１、３、５、１、３、５、・・・と割り当てられている。なお、図９（ｂ）も、ＸＧＡの画素数（１０２４×７６８）の表示画面５０を有する表示装置１００の分割数Ｚ＝３の例である。

図９（ｂ）の例では、割り当て部８２は、開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍを例えば下記（２）式により決定すれば良い。

ＦＳ_ｎｍ＝ｍｏｄ（（ｍ＋２）÷Ｚ）＋２・・・・（２）
図１０（ｂ）は、図９（ｂ）のように開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍを割り当てた時の各部電流波形である。この例では３ｎ＋１列目の画素電流、３ｎ＋２列目の画素電流、３ｎ＋３列目の画素電流に流れ始めるタイミングをそれぞれ第１フレーム、第３フレーム、第５フレームになっているのでピーク電流が流れるタイミングがさらに分散される。このことにより、図１０（ｂ）のようにさらにコモン電源１３の電源電流のピーク値を抑制することができる。

図１１は、開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍを列毎に１、２、３、１、２、３、・・・と割り当てたとき（図９（ａ）の場合）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。

図１１は、わかりやすさのために３×５の画素について示したものであり横軸は画像を書き込み開始してからのフレーム数である。書き込み開始時には全画素が消去され表示濃度は０（白）であり、全画素に表示濃度８（黒）を表示させるように書き込みを行うものとする。

図１１（ａ）は、第１フレームの書き込み後であり、１列目と４列目の画素が表示濃度１になっている。図１１（ｂ）は、第２フレームの書き込み後であり、１列目と４列目の画素が表示濃度２、２列目と５列目の画素が表示濃度１になっている。

図１１（ｃ）は、第３フレームの書き込み後であり、１列目と４列目の画素が表示濃度３、２列目と５列目の画素が表示濃度２、３列目の画素が表示濃度１になっている。

図１１（ｄ）は、第７フレームの書き込み後であり、１列目と４列目の画素が表示濃度７、２列目と５列目の画素が表示濃度６、３列目の画素が表示濃度５になっている。

図１１（ｅ）は、第８フレームの書き込み後であり、１列目と４列目の画素が表示濃度８、２列目と５列目の画素が表示濃度７、３列目の画素が表示濃度６になっている。この第８フレームの書き込みで、第１フレームから書き込みを行った１列目と４列目の書き込みが終了する。

図１１（ｆ）は、第９フレームの書き込み後であり、２列目と５列目の画素が表示濃度８、３列目の画素が表示濃度７になっている。この第９フレームの書き込みで、第２フレームから書き込みを行った２列目と５列目の書き込みが終了する。

図１１（ｇ）は、第１０フレームの書き込み後であり、３列目の画素が表示濃度８になっている。この第１０フレームの書き込みで、第３フレームから書き込みを行った３列目の書き込みが終了し、全画素への書き込みが終了したことになる。すなわち、開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍとして１から３の値を用いたので、最大の表示濃度を表示するために必要なフレーム期間の回数（８回）に開始フレームのずれ量（２回）を加算した１０回のフレーム期間が用いられることになる。

一方、図９（ｂ）のように開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍを列毎に１、３、５、１、３、５、・・・と割り当てた場合は、最大４回開始フレームをずらすことになるので、全画素を表示濃度８にするには第１２フレームの書き込み後になる。すなわち、開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍのずらし量を大きくすると、コモン電源１３の電源電流のピーク値をより抑制することができる反面、書き込みが終了するまでのフレーム数が多くなり、画像形成に時間がかかる問題がある。また、開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍを大きくずらすと、書き込み途中において隣の列との濃度差が目立ってしまうおそれがある。そのため、開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍは、少なくとも画像の最大濃度を表示するために必要なフレーム期間の回数より少なくすることが望ましい。

次に、書き込み途中における列間の濃度差を目立たなくする方法について説明する。

図１２は、列毎に加えて行毎にも開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍを変えて割り当てた例である。図９と同様にＸＧＡの画素数（１０２４×７６８）の表示画面５０を有する表示装置１００の分割数Ｚ＝３の場合である。

図１２の例では、割り当て部８２は、開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍを例えば下記（３）式、（４）式により決定すれば良い。

ｎが奇数のとき、
ＦＳ_ｎｍ＝ｍｏｄ（（（ｍ＋ｎ）＋２）÷Ｚ）＋１・・・・（３）
ｎが偶数のとき、
ＦＳ_ｎｍ＝ｍｏｄ（（１０２７−ｍ−ｎ）÷Ｚ）＋１・・・・（４）
Ｚは分割数、ｎは行番号、ｍは列番号、ｍｏｄ（Ａ÷Ｂ）はＡ÷Ｂの剰余を求める関数である。１０２７は、図１２の例の行方向の最大画素数であり、本例ではＺは３である。

このようにすると列毎にだけ開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍをずらす場合より、濃度差を目立たなくすることができる。

なお、図１２の例に限定されるものではなく、例えば分割数Ｚを最大値とする乱数により開始フレーム番号ＦＳ_ｎｍを決定しても良い。

次に、図１３を用いて本実施形態の表示装置１００の画像を消去するときの制御を説明する。

図１３は電気化学表示素子１の画像を消去す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。本例では、画像の消去を開始するとき、全ての電気化学表示素子１の表示濃度は８であり、全画像を消去し表示濃度を０にするものとする。

図１３のタイムチャートを用いて１行目のＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３に印加される電圧Ｖ_Ｐ１１、Ｖ_Ｐ１２、Ｖ_Ｐ１３とＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３に流れる電流ｉ_１１、ｉ_１２、ｉ_１３について説明する。

なお、図１３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。

画像を消去するときも図６のフローチャートで説明した手順を適用できる。本例ではＰ１１の開始フレーム番号ＦＳ_１１は１、Ｐ１２の開始フレーム番号ＦＳ_１２は２、Ｐ１３の開始フレーム番号ＦＳ_１３は３である。そのため、フレームＦ_Ｗ１のときのソースドライバ１４の出力Ｓ１はＶｓであり、Ｓ２とＳ３は０である。

フレームＦ_Ｗ１ではＰ１１にはＶ_ｃａが印加され電流ｉ_１１が流れる。電流ｉ_１１は図１３のようにＰ１１に電圧を印加した当初にピーク電流が流れ、その後徐々に電流が減少する。

フレームＦ_Ｗ２ではＰ１２にＶ_ｃａが印加され電流ｉ_１２が流れる。電流ｉ_１２は図７のようにＰ１２に電圧を印加した当初にピーク電流が流れ、その後徐々に電流が減少する。

フレームＦ_Ｗ３ではＰ１３にＶ_ｃａが印加され同様に電流ｉ_１３が流れる。

以降、フレームＦ_Ｗ４、フレームＦ_Ｗ５では全ての電気化学表示素子１に電流が流れる。

このように、画像を消去する時も、それぞれの電気化学表示素子１に電流が流れ始めるタイミングを分散して電源から供給する電流のピーク値を抑えることができる。したがって、電流容量の小さな簡単な構成の電源回路でも消去電圧の変動が無いので確実に画像を消去できる。

以上のように、本実施形態によれば、電流容量の小さな簡単な構成の電源回路を用いて、画面むらが少ない表示画像を表示できる反射型の表示装置を提供することができる。

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
７ａ、７ｂ、７ｃ バスライン
８ａ、８ｂ、８ｃ 信号線
１０ メモリ
１１ 制御部
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
３４ 電源
８０ ＯＮ画素数算出部
８１ 分割数決定部
８２ 割り当て部
８３ 電圧印加制御部
８４ フレーム管理部

Claims (5)

1. マトリクス状に配列された複数の電気化学表示素子を有し、それぞれの電気化学表示素子に対して表示すべき画像の濃度に応じた回数のフレーム期間の間、電圧を印加して画像を表示する表示装置であって、
   少なくとも２つの異なる開始フレーム番号をそれぞれの電気化学表示素子に割り当てる割り当て部と、
   前記フレーム期間のそれぞれに割り当てられたフレーム番号と前記開始フレーム番号とが一致したときに、当該開始フレーム番号が割り当てられた電気化学表示素子への電圧の印加を開始する電圧印加制御部と、
   前記電圧印加制御部が電圧の印加を開始してから、前記フレーム期間を経過した回数を前記電気化学表示素子ごとに管理するフレーム管理部とを備え、
   前記電圧印加制御部は、前記フレーム管理部による管理に基づいて、それぞれの電気化学表示素子に対して所望の回数のフレーム期間の間電圧を印加するように、電圧の印加を制御することを特徴とする表示装置。
2. 前記割り当て部は、マトリクス状に配列された前記複数の電気化学表示素子の列ごとに異なる開始フレーム番号を割り当てることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記割り当て部は、マトリクス状に配列された前記複数の電気化学表示素子の列及び行ごとに異なる開始フレーム番号を割り当てることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 表示すべき画像の画像データに基づいて電圧を印加すべき電気化学表示素子の画素数を算出するＯＮ画素数算出部と、
   前記ＯＮ画素数算出部によって算出された画素数に応じて前記複数の電気化学表示素子を分割する分割数を決定する分割数決定部とを有し、
   前記割り当て部は、前記分割数に基づいて前記開始フレーム番号を決定することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
5. 前記開始フレーム番号の最大値は、それぞれの電気化学表示素子によって最大濃度を表示するために必要なフレーム期間の回数よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。