JP4569133B2 - 電気化学表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気化学的な酸化、還元を利用して表示を行うことを原理とする電気化学表示装置に関するものである。

近年、ネットワークの普及につれ、従来印刷物として配布されていた文書類が、いわゆる電子書類で配信されるようになってきた。更に、書籍や雑誌などもいわゆる電子出版の形で提供される場合が多くなりつつある。これらの情報を閲覧するために、金属イオンを含む白く着色した電解質を介して表示側の電極である透明電極と対向電極とを対向配置し、透明電極に金属を析出させることにより画像の書き込みを行い、その析出させた金属を電解質に溶解させることにより画像の消去を行う電気化学表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、マトリクス駆動が容易であり、かつコントラストおよび黒色濃度を高くすることが可能となる。
特開２００２−２５８３２７号公報

ところで、上記の電気化学表示装置において、薄くて軽量で柔軟性のある電子ペーパーのような表示素子を実現するには、基板として樹脂素材を用い、この基板上に表示側の電極としてできるだけ薄い透明導電膜を成膜することが必要になる。しかし、基板が樹脂素材の場合は、成膜時に高温プロセスを用いることが困難であり、低温プロセスによらざるを得ない。ところが、低温プロセスで形成した透明導電膜は、一般的には高温プロセスを経た透明導電膜よりも抵抗率が大きい。このような抵抗率が大きい透明導電膜の一端に電圧を印加すると、その抵抗率の大きさゆえにその一端からの距離が遠くなるにしたがって無視できない電圧降下が生じてしまい、所望の電圧を電解質に印加することができない。その結果、表示側の電極である透明導電膜に電圧が印加される一端から遠い画素ほど、画像を書き込んだ画素（以下、書込画素という）の表示色が薄くなる（書込画素の反射率が大きくなる）などの表示の不均一が生じるという問題がある。また、画素の消去の場合にも、同様の問題があり、画面全体で均一に消去することが困難である。また、透明導電膜の膜厚を厚くすれば、高温プロセスを用いなくても低抵抗率を実現することは可能であるが、基板が柔軟性のある樹脂素材であるために、成膜した透明導電膜があまりに厚い場合には、剥離、亀裂などを起こしやすくなるという問題がある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像の書込や消去を画面全体で均一に行うことができる電気化学表示装置を提供することにある。

本発明の電気化学表示装置は、互いの交差箇所が画素を構成するように配置された複数の透明電極および複数の対向電極と、透明電極と対向電極との間に挟まれ金属のイオンを含む電解質層と、透明電極に接続され、透明電極に信号電圧を印加する透明電極駆動部と、
透明電極駆動部からの距離に応じた態様で対向電極の各々に選択電圧を印加する対向電極駆動部とを備えたものである。

参考例に係る電気化学表示方法は、互いの交差箇所が画素を構成するように配置された複数の透明電極および複数の対向電極と、透明電極と対向電極との間に挟まれ金属のイオンを含む電解質層とを設け、透明電極に信号電圧を印加し、信号電圧を透明電極に印加している箇所からの距離に応じた態様で対向電極の各々に選択電圧を印加するようにしたものである。

本発明の電気化学表示装置および参考例に係る電気化学表示方法では、信号電圧を透明電極に印加している箇所からの距離に応じた態様で対向電極の各々に選択電圧が印加される。ここで、「応じた態様」とは、例えば、透明電極駆動部からの距離に応じて選択電圧の大きさおよび印加時間の少なくとも一方を設定することを指す。また、「選択電圧」とは、各対向電極へ出力される電圧であり、例えば、画面表面においてどの走査線上の表示（書込）や消去を行うかを指定するための電圧を指す。また、「信号電圧」とは、透明電極へ出力される電圧であり、例えば、画像を表示（書込）する場合における表示・非表示、画像を消去する場合における消去・非消去を画素ごとに指定するための電圧を指し、選択電圧の出力と同期して出力される。なお、以下の説明において、「電圧」と云ったときには「基準としての接地とある点との間の電位差」すなわち、「接地を基準とした電圧」を意味するものとし、「電位差」と云ったときには「２点間（ここでは両極間）の電位の差」を意味するものとする。

本発明の電気化学表示装置および参考例に係る電気化学表示方法によれば、透明電極駆動部からの距離に応じた態様で対向電極の各々に選択電圧を印加するようにしたので、書込画素または消去画素の表示色の反射率を画面全体で均一にすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電気化学表示装置の概略構成を表すものである。図２は、図１の選択電圧パルス設定部２３Ｂをさらに詳細にしたものである。この電気化学表示装置は、図３に示した構造を有する電気化学表示素子１０と、この電気化学表示素子１０を駆動させるための表示素子駆動部２０とを備えている。なお、図３は、電気化学表示素子１０の斜視図である。

図３に示したように、電気化学表示素子１０は、第１基板１１と第２基板１２とが電解質１３（図示省略）を介して対向配置された構造を有している。第１基板１１の第２基板１２と対向する側の面には、透明電極１４がストライプ状に延在し、第２基板１２の第１基板１１と対向する側の面には、対向電極１５がストライプ状に延在し、透明電極１４と対向電極１５とが互いに交差するように対向配置されている。この交差箇所が画素を構成するようになっている。

第１基板１１は、透明性を有する材料、例えば、石英ガラスにより構成されている。図２における第２基板１２は、例えば、石英ガラスにより構成されている。図２における電解質１３は、溶媒と、酸化還元反応により析出および溶解する析出溶解材料とを含んでいる。溶媒としては、例えば、ジメチルスルホシキドとγ−ブチロラクトンの混合物が挙げられる。析出溶解材料は、析出した状態と溶解した状態とで色が変化することを利用して画素の表示を可能にするためのものである。析出溶解材料としては、例えば、還元により金属として析出する金属イオン、具体的には、銀イオンが挙げられる。図２における透明電極１４は、画素として表示する金属を析出させるものであり、例えば、透明導電膜により構成されている。具体的には、スズ（Ｓｎ）とインジウム（Ｉｎ）との酸化物であるＩＴＯ（Indium Tin oxide）により構成されている。図２における対向電極１５は、例えば、電気化学的に安定な金属により構成されている。具体的には、銀（Ａｇ）により構成されている。

表示素子駆動部２０は、信号制御部２１と、透明電極駆動部２２と、対向電極駆動部２３とを有している。信号制御部２１は、透明電極駆動部２２と接続されており、画像データ１ライン分２４Ａと、同期タイミング信号２４Ｂとを透明電極駆動部２２へ入力するようになっている。また、信号制御部２１は、対向電極駆動部２３とも接続されており、走査信号２５Ａと、画像の書込・消去の１サイクルにおけるどの局面であるかを設定する信号（以下、局面設定信号という）２５Ｂと、同期タイミング信号２５Ｃとを対向電極駆動部２３へ入力するようになっている。ここで、画像の書込・消去の１サイクルにおける局面には、後述の書込時の第１、および第２の局面、ならびに消去時の第１および第２の局面が含まれる。

信号制御部２１は、画像信号や制御信号を基に、透明電極駆動部２２と対向電極駆動部２３とを制御するようになっている。

透明電極駆動部２２は、信号制御部２１からの制御に応じて、透明電極１４を駆動するためのもので、画像データ一時保存部２２Ａと、信号電圧パルス設定部２２Ｂと、信号電圧パルス駆動部２２Ｃとを有している。画像データ一次保存部２２Ａは、信号制御部２１から受け取った画像データ１ライン分を一時保存するようになっている。信号電圧パルス設定部２２Ｂは、画像データ１ライン分に対応した信号電圧パルスの大きさおよび印加時間を設定するようになっている。信号電圧パルス駆動部２２Ｃは、信号電圧パルス設定部２２Ｂにより設定された大きさおよび印加時間の信号電圧パルスを各透明電極１４に印加するようになっている。

対向電極駆動部２３は、信号制御部２１からの制御に応じて、対向電極１５を駆動するためのもので、対向電極選択部２３Ａと、選択電圧パルス設定部２３Ｂと、選択電圧パルス駆動部２３Ｃとを有している。対向電極選択部２３Ａは、走査信号２５Ａに基づいて、選択電圧を印加する対向電極を複数の対向電極の中から選択するようになっている。選択電圧パルス設定部２３Ｂは、図２に示すように距離判定部２３Ｂ−１、電圧補正値算定部２３Ｂ−２、および補正後選択電圧パルス設定部２３Ｂ−３を有する。距離判定部２３Ｂ−１は、駆動対象として選択された対向電極１５の透明電極駆動部２２からの距離を判定するようになっており、電圧補正値算定部２３Ｂ−２は、駆動対象として選択された対向電極１５に対する選択電圧パルスの大きさの補正値を算定するようになっており、さらに補正後選択電圧パルス設定部２３Ｂ−３は、上記で算定された補正値および局面設定信号２５Ｂに基づいて、対向電極選択部２３Ａにより選択された対向電極に印加する選択電圧パルスの大きさおよび印加時間を設定するようになっている。選択電圧パルス駆動部２３Ｃは、選択電圧パルス設定部２３Ｂにより設定された大きさおよび印加時間の選択電圧パルスを対向電極１５に印加するようになっている。

次に、以上のような構成の電気化学表示装置の動作を説明する。まず、図４および図５を参照して、電気化学表示素子１０の動作原理について説明する。

図４は、対向電極１５の電位を基準とした場合における、対向電極１５と透明電極１４との間の印加電圧の波形を示す。図５は、図４に示した三角波電圧を対向電極１５の電圧を基準として透明電極１４と対向電極１５の間に印加した場合の電流−電圧過渡応答特性を示す。なお、図５は、対向電極１５を銀（Ａｇ）電極とし、電解質にヨウ化銀(AgI)、すなわち銀イオン(Ag⁺)とヨウ素イオン(I^-)を溶解した場合の特性例である。

図５に示したように、透明電極１４と対向電極１５の間に対向電極１５の電圧を基準としてゼロからマイナス側に電圧を加えていくと、しばらくは銀が析出せず、書込しきい電圧（−Ｖth）を越えたところで透明電極１４への銀の析出が始まる。そして、書込しきい電圧（−Ｖth）を越えたところで析出に伴う電流が流れ始める。銀の析出は、三角波電圧の頂点に相当する書込電圧を越え、次第に電圧が下がっても続き、先の書込しきい電圧（−Ｖth）を下回っても続く。銀の析出が終わるのは、印加電圧が保持電圧Ｖkeまで下がった時である。すなわち、一度書込しきい電圧（−Ｖth）を越えて銀の析出核が透明電極側の表面上に形成されれば、書込しきい電圧（−Ｖth）未満の電圧でも、銀の析出が起こる。一方、逆極性（プラス）の電圧を透明電極と対向電極の間に印加すると、銀の溶解が始まり、消去しきい電圧Ｖithに到達した時点で析出していた銀は消失する。これ以上の高い電圧を印加すると、ヨウ素イオン(I^-)が電気化学的に酸化され、ヨウ素（I₂ ）となり、黄色く着色されてしまう。

ここで、上記のような電流−電圧過渡応答特性を示す表示装置の駆動を考えた場合、最も単純には、書込しきい電圧（−Ｖth）を越える電圧を加えて金属を析出させ、画素の書込を行い、消去しきい電圧Ｖithを越えない電圧を加えて金属を溶解させ、画素の消去を行うことが考えられる。これに対して、本実施の形態では、以下に説明するように、２回の書込電圧を印加して画素の書込を行い、２回の消去電圧を印加して画素の消去を行うようにしている。

次に、図６および図７を参照して、表示素子駆動部２０の動作を説明する。

図６および図７は、ある局面（後述の書込時の第１もしくは第２の局面、または消去時の第１もしくは第２の局面）において、透明電極駆動部２２と、透明電極駆動部２２と、対向電極駆動部２３との間で生じる処理を時間軸に沿って表したものである。なお、説明の都合上、上記の局面設定信号２５Ｂが書込時の第１の局面または消去時の第２の局面を示す場合（図６）と、書込時の第２の局面または消去時の第１の局面を示す場合（図７）とに分けて説明する。

図６を参照して、上記の局面設定信号２５Ｂが書込時の第１の局面または消去時の第２の局面を示す場合について説明する。信号制御部２１は、まず局面設定信号２５Ｂを対向電極駆動部２３に入力する（ステップＳ１０１）。信号制御部２１は、次に走査信号２５Ａを対向電極駆動部２３に入力する（ステップＳ１０２）。ここでの走査信号２５Ａは、複数の対向電極のうちの特定の１つを選択することを意味する信号である。対向電極駆動部２３の対向電極選択部２３Ａは、走査信号２５Ａに基づき、選択電圧を印加する対向電極を複数の対向電極の中から選択する（ステップＳ１０３）。対向電極駆動部２３の選択電圧パルス設定部２３Ｂは、(a)駆動対象として選択された対向電極１５の透明電極駆動部２２からの距離を判定し、(b)次に駆動対象として選択された対向電極１５に対する選択電圧パルスの大きさの補正値を算定し、(c)最後に上記で算定された補正値および局面設定信号２５Ｂに基づいて、上記で設定された対向電極に印加する選択電圧パルスの大きさおよび印加時間を設定する（ステップＳ１０４ｓ）。

信号制御部２１は、さらに画像データ（書込用データまたは消去用データ）１ライン分２４Ａを透明電極駆動部２２に入力する（ステップＳ１０５）。透明電極駆動部２２の画像データ一時保存部２２Ａは、その画像データ１ライン分２４Ａを一時保存する（ステップＳ１０６）。透明電極駆動部２２の信号電圧パルス設定部２２Ｂは、画像データ一時保存部２２Ａにより一時保存された画像データ１ライン分２４Ａに対応した信号電圧パルスの大きさおよび印加時間を設定する（ステップＳ１０７）。

その後、信号制御部２１は、透明電極駆動部２２および対向電極駆動部２３に対して、それぞれ、同期タイミング信号２４Ｂ，２５Ｃを互いに同期させて入力する（ステップＳ１０８）。透明電極駆動部２２の信号電圧パルス駆動部２２Ｃは、同期タイミング信号 ２４Ｃに同期して、信号電圧パルス設定部２２Ｂにより設定された大きさおよび印加時間の信号電圧パルスを、各透明電極１４に印加する（ステップＳ１０９）。対向電極駆動部２３の選択電圧パルス駆動部２３Ｃは、同期タイミング信号２５Ｃに同期して、選択電圧パルス設定部２３Ｂにより設定された大きさおよび印加時間の信号電圧パルスを、対向電極設定部２３Ａにより設定された対向電極１５に出力する（ステップＳ１１０）。

上記のステップＳ１０１〜Ｓ１１０を行うことにより、書込時の第１の局面または消去時の第２の局面において、画面の最初の１ライン分の処理が完了する。続いて、画面の１ライン分を処理するステップ（ステップＳ１０２〜Ｓ１１０）を１画面を構成する複数ライン分繰り返し行う（ステップＳ１１１）。これにより、書込時の第２の局面または消去時の第２の局面における処理が完了する。

次に、図７を参照して、上記の局面設定信号２５Ｂが書込時の第２の局面または消去時の第１の局面の場合について説明する。信号制御部２１は、まず局面設定信号２５Ｂを対向電極駆動部２３に入力する（ステップＳ２０１）。信号制御部２１は、次に走査信号２５Ａを対向電極駆動部２３に入力する（ステップＳ２０２）。ここでの走査信号２５Ａは、全ての対向電極を選択することを意味する信号である。対向電極駆動部２３の対向電極選択部２３Ａは、走査信号２５Ａに基づき、選択電圧を印加する対向電極を複数の対向電極の中から選択する（ステップＳ２０３）。ここで、対向電極選択部２３Ａは、全ての対向電極を選択する。対向電極駆動部２３の選択電圧パルス設定部２３Ｂは、(a)駆動対象として選択された対向電極１５の透明電極駆動部２２からの距離を判定し、(b)次に駆動対象として選択された対向電極１５に対する選択電圧パルスの大きさの補正値を算定し、(c)最後に上記で算定された補正値および局面設定信号２５Ｂに基づいて、上記で設定された対向電極に印加する選択電圧パルスの大きさおよび印加時間を設定する（ステップＳ２０４）。

信号制御部２１は、対向電極駆動部２３に対して、同期タイミング信号２５Ｃを入力する（ステップＳ２０５）。対向電極駆動部２３の選択電圧パルス駆動部２３Ｃは、同期タイミング信号２５Ｃに同期して、選択電圧パルス設定部２３Ｂにより設定された大きさおよび印加時間の信号電圧パルスを、対向電極設定部２３Ａにより設定された対向電極１５に出力する（ステップＳ２０６）。ここで、選択電圧パルス駆動部２３Ｃは、全ての対向電極に同時に出力する。なお、上記の「同時」とは、必ずしも厳密に時間的に同時であることを意味するものではない。

上記のステップＳ２０１〜Ｓ２０６を行うことにより、書込時の第２の局面および消去時の第１の局面における処理が完了する。なお、書込時の第２の局面および消去時の第１の局面において、上記のステップＳ２０１〜Ｓ２０６を行う代わりに、書込時の第１の局面および消去時の第２の局面のように、画面の１ライン分を処理するステップ（ステップＳ１０２〜Ｓ１１０）を１画面を構成する複数ライン分繰り返し行う（ステップＳ１１１）ようにしてもよい。

なお、選択電圧設定部２３Ｂにおいて、ある対向電極に印加すべき選択電圧パルスを算定する際に、以下のような方法を用いることが考えられる。例えば、ある距離での電圧降下分、およびその電圧降下分を補うだけの選択電圧の大きさをあらかじめ予測した上で、選択電圧の大きさを距離の関数として求め、それを上記の演算の際に用いることができる。さらに、例えば、ある距離での電圧降下分を随時検出する手段を設けた上で、上記の関数を随時更新することもできる。あるいは、対向電極に印加する選択電圧を予め求めたものを不揮発性メモリに記憶しておき、これを随時読み出して用いるようにしてもよい。

次に、図８〜図１４を参照して、電気化学表示素子１０の動作を詳細に説明する。なお、図８は、画像の書込・消去の１サイクルにおいて透明電極と対向電極の間に印加される駆動電圧波形を概念的に表すものである。図９は、電気化学表示素子１０において画像が書き込まれる様子を表すものである。図１０は書込時の駆動電圧波形の一具体例を表すものである。図１１は、電気化学表示素子１０において画像が消去される様子を表すものである。図１２は、消去時の駆動電圧波形の一具体例を表すものである。図１３は比較例における書込時の駆動電圧波形を表すものである。図１４は比較例における消去時の駆動電圧波形を表すものである。

以下に、図８、図９、図１０を参照して、書込時の動作を説明する。その前に、図１０の記載について概説する。図１０は、図９に記載の各透明電極１４（Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3…Ｃm）に加えられる電圧（信号電圧）、各対向電極１５（Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3…Ｒn）に加えられる電圧（選択電圧）、そして画素（Ｃ1，Ｒ1）,（Ｃ1，Ｒ2）,（Ｃ2，Ｒ2）,（Ｃm，Ｒn）に加えられる電圧、すなわち、透明電極１４と対向電極１５との間に加えられる電圧（書込電圧）の合計３種類の電圧の経時変化を表している。また、図８および図１０は、時間軸において３つの局面を設けている。まず、第１の局面は、１画面全体における書込対象画素に金属の析出核を形成する（これを、後述の第１の書込電圧を印加するという）局面であり、時間Ｔaの期間に相当する。書込対象画素とは、画像を書き込む際に選択された透明電極および対向電極の交差する画素を指す。第２の局面は、先の書込対象画素に金属をさらに析出させて画像を表示する（これを、後述の第２の書込電圧を印加するという）局面であり、時間Ｔwの期間に相当する。なお、書込後、消去開始までの間は、表示を継続する局面となり、時間Ｔmの期間に相当する。以下、各局面ごとに詳述する。

第１の局面である、第１の書込電圧を印加する動作について説明する。透明電極駆動部２２により、各透明電極１４（Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3…Ｃm）に、１ライン分の画像データに対応した第１の信号電圧、例えば、電圧（０,−Ｖwc,０…０）を同時に出力する。ここで、第１の信号電圧（−Ｖwc）が出力されている箇所と出力されていない箇所があるが、出力されている箇所は、書込対象画素に対応しており、出力されていない箇所は、書込対象画素に対応していないことを意味する。そして、透明電極駆動部２２により、１画面を構成するｎライン分の画像データに対応した信号電圧を順次出力する。一方、対向電極駆動部２３により、各対向電極１５（Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3…Ｒn）に第１の選択電圧Ｖwrnを第１の信号電圧（−Ｖwc）と同期して順次出力する。第１の選択電圧Ｖwrnは、Ｖwr1，Ｖwr2，Ｖwr3，…を代表して表したものである。なお、第１の信号電圧（−Ｖwc）および第１の選択電圧Ｖwrnの大きさは、いずれも書込しきい電圧（−Ｖth）より絶対値が小さい電圧である。なお、「Ｖwrn 」における表記「ｎ」は、各対向電極１５（Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3…Ｒn）に対応する変数であり、その変数の数が大きくなるほど透明電極駆動回路２２から遠くなる（以下、同様）。

例えば、画素（Ｃ2，Ｒ2）では、透明電極Ｃ2における第１の信号電圧（−Ｖwc）と、対向電極Ｒ2における第１の選択電圧Ｖwr2とが重なる。ここで、透明電極Ｃ2から画素（Ｃ2，Ｒ2）へ印加される第１の信号電圧は、上述のように透明電極の抵抗率により電圧降下（ΔＶwcn）が生じているので、実際には、透明電極Ｃ2から出力される第１の信号電圧（−Ｖwc）よりも電圧降下分ΔＶwc2だけ絶対値が小さい電圧（−Ｖwc2＝−（Ｖwc−ΔＶwc2））が画素（Ｃ2，Ｒ2）に印加される。一方、対向電極Ｒ2から画素（Ｃ2，Ｒ2）へ出力される第１の選択電圧は、上述のように対向電極は金属である銀により構成されているので、電圧降下を無視できる電圧Ｖwr2 が画素（Ｃ2，Ｒ2）に印加される。

ここで、第１の選択電圧Ｖwr2 は、透明電極からの距離に応じた選択電圧の大きさに設定されており、具体的には、初期電圧Ｖwr に上記の電圧降下分ΔＶwc2を加えた電圧Ｖwr＋ΔＶwc2（＝Ｖwr2）に設定される。以上より、これらの電位差（（−Ｖwc2）−Ｖwr2）＝（−（Ｖwc−ΔＶwc2）−（Ｖwr＋ΔＶwc2））＝（−（Ｖwc＋Ｖwr））に基づき、書込しきい電圧の絶対値以上の大きさを持つ第１の書込電圧（−Ｖa＝−（Ｖwc＋Ｖwr））が、透明電極と対向電極の間に加わり、透明電極側に金属の析出核が形成される。このような論理を全ての書込対象画素について適用することにより、全ての書込対象画素において透明電極と対向電極との間に第１の書込電圧（−Ｖa）が均一に印加され、透明電極側に金属の析出核が形成される。ここで、書込対象画素とは、画像を書き込む際に選択された透明電極および対向電極の交差する画素を指す。

一方、画素（Ｃ2，Ｒ1）では、透明電極Ｃ2から出力される第１の信号電圧（−Ｖwc）よりも電圧降下分ΔＶwc1だけ絶対値が小さい電圧（−Ｖwc1＝−（Ｖwc−ΔＶwc1））と対向電極Ｒ1から出力される第１の選択電圧Ｖwr1とが重なる期間が無く、書込しきい電圧（−Vth）より絶対値が低い電圧（−Ｖwc1）、あるいは第１の選択電圧（−Ｖwr1）のうちのいずれか一方が、透明電極１４と対向電極１５との間に加わるのみである。したがって、画素（Ｃ2，Ｒ1）では、金属の析出は起こらない。

次に、第２の局面である、第２の書込電圧を印加する動作について説明する。各透明電極１４（Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3…Ｃm）を接地するとともに、対向電極駆動部２３により、透明電極駆動部２２からの距離に応じた大きさの電圧を持つとともに書込しきい電圧（−Vth）より絶対値が小さい第２の選択電圧Ｖwn(＝Ｖw1，Ｖw2，Ｖw3…Ｖwn)を、それぞれ、各対向電極１５（Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3…Ｒn）に同時に印加する。

ここで、各透明電極１４（Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3…Ｃm）が接地されている一端から遠ざかるにつれて、わずかではあるが接地に係る電圧（第２の信号電圧）も電圧降下を生じる。そのため、全ての書込対象画素において透明電極１４と対向電極１５との間に第２の書込電圧（−Ｖw）を均一に印加するためには、上述の第１の選択電圧Ｖwrn の印加の場合と同様に、対向電極１５から出力される第２の選択電圧Ｖwnは、初期電圧に電圧降下分を加えた電圧に設定する必要がある。その結果、これらの電位差により書込しきい電圧より小さい第２の書込電圧（−Ｖw）が、全ての書込対象画素において均一に加わり、先の第１の書込電圧（−Ｖa）によって透明電極１４上に析出した金属の析出核の周りに金属が追加析出され、書込が完了する。

なお、上記の「同時」とは、必ずしも厳密に時間的に同時であることを意味するものではなく、画像が画面全体で同時に表示されたとユーザが感じる程度に時間的に同時であることを意味する。また、金属の析出核のない画素においても第２の書込電圧（−Ｖw）が印加されているが、上記した図４の電流−電圧特性(サイクリックボルタンメトリ図)より、金属の析出核がない場合には、書込しきい電圧より小さい第２の書込電圧（−Ｖw）が印加されても金属の析出は起こらない。

次に、図１３に示した比較例と対比しながら、本実施の形態の電気化学表示装置における書込動作時の作用および効果を説明する。なお、図１３は、本実施の形態の書込駆動波形（図１０）に対する比較例としての書込駆動波形を表すものである。

図１３に示した比較例では、透明電極駆動部２２により、一定の値の第１の信号電圧Ｖwcを透明電極に印加する。一方、対向電極駆動部２３により、透明電極駆動部２２からの距離にかかわらず、一定の値の第１の選択電圧Ｖwrを対向電極に印加する。しかし、第１の信号電圧は、抵抗率の大きい透明電極１４による電圧降下により、透明電極駆動部２２から遠くなるほど小さくなる。一方、第１の選択電圧は、電圧降下が無視できるので、対向電極駆動部２３から遠くなっても一定のままである。従って、透明電極１４と対向電極１５との間に印加される第１の書込電圧の大きさは、透明電極駆動部２２から遠くなるほど小さくなる。同様に、透明電極１４と対向電極１５との間に印加される第２の書込電圧の大きさは、透明電極駆動部２２から遠くなるほど小さくなる。この結果、透明電極駆動部２２から遠い画素ほど表示濃度が低下し、画面内での表示濃度にむらが生ずる。

これに対して、本実施の形態によれば、画素書込に際し、透明電極駆動部２２からの距離に応じた透明電極１４の電圧降下を考慮して、各対向電極１５への第１の選択電圧の大きさを変えるようにしたので、透明電極１４と対向電極１５との間に印加する第１の書込電圧を全ての書込対象画素について均一化することができる。同様に、透明電極１４と対向電極１５との間に印加する第２の書込電圧を全ての書込対象画素について均一化することができる。この結果、書込画素の反射率（表示濃度）を、透明電極駆動部２２からの距離にかかわらず、画面全体で均一にすることができる。

また、本実施の形態の電気化学表示装置は、次のような点でも優れている。

一般に、電気化学表示装置では、各画素は、金属の析出以前には主にキャパシタとしての機能が強く、析出に伴って電極間の抵抗値ならびにしき値が小さくなるという特性を持っている。そのため、仮に一回の書込電圧の印加のみで金属の析出を完了しようとすると、書き込まれた画素の周囲の画素を書き込むような場合、既に書き込みされた画素部にさらに金属が析出し、不要な電流が流れてクロストークが発生したり、コントラストが低下する等の問題が生ずる。これに対して、本実施の形態のような２段階の書込駆動電圧波形を用いれば、最初の第１の書込電圧の印加において金属の析出核が不必要に大きくなるのを防止することができるので、金属を析出させた画素に不要な電流が流れてクロストークが発生したり、コントラストが低下するのを効果的に回避することができる。

また、仮に一回の書込電圧のみで金属の析出を完了しようとすると、画素毎に析出に長時間を要し、特に画素数が増えれば増えるほど表示に時間がかかる。これに対し、本実施の形態では、最初の第１の書込電圧の印加時には各画素ごとに短い時間ずつ電圧を印加して順次金属の析出核だけを形成しておき、その後の第２の書込電圧の印加時には全ての書込対象画素に一斉に電圧を印加するようにしているので、各画素に書込電圧を１回ずつ順次印加して書込を完了するようにした場合と比べて、印加時間を大幅に短くすることができる。すなわち、画像表示に要する時間を著しく短縮することができる。

また、仮に一回の書込電圧の印加のみによって金属の析出を完了しようとすると、走査線（対向電極）を順次走査するに従って、順次（左上から右下に向かって）表示が行われる。このため、ユーザは画像が表示される様子を不自然に感じる。これに対し、本実施の形態では、全ての書込対象画素について同時に第２の書込電圧を印加した時点で初めて画像が画面全体で一斉に表示されることになるので、ユーザは画像が表示される様子を自然に感じることができる。なお、この「同時」は、上記の定義と同義である。

次に図１１および図１２を参照して、消去時の動作を説明する。

その前に、図１２の記載について概説する。図１２は、各透明電極１４（Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3…Ｃm）に加えられる電圧（信号電圧）、各対向電極１５（Ｒ1， Ｒ2，Ｒ3…Ｒn）に加えられる電圧（選択電圧）、そして画素（Ｃ1，Ｒ1）, （Ｃ1，Ｒ2）, （Ｃ2，Ｒ2）, （Ｃm，Ｒn）の印加電圧、すなわち、透明電極１４と対向電極１５との間の印加電圧（消去電圧）の合計３種類の電圧の経時変化を表している。また、図８、１２は、時間軸において２つの局面を設けている。まず、第１の局面は、書込時に透明電極側に析出した金属のほとんどを（核の部分を除き）溶解する（これを、後述の第１の消去電圧を印加するという）局面であり、時間Ｔeの期間に相当する。第２の局面は、透明電極側にわずかに残存した金属の析出核を完全に近い状態で溶解させることもできる（これを、後述の第２の消去電圧を印加するという）局面であり、時間Ｔsの期間に相当する。以下、各局面ごとに詳述する。

まず、第１の局面である、第１の消去電圧を印加する動作について説明する。最初に、各透明電極１４（Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3…Ｃm）を接地するとともに、対向電極駆動部２３から各対向電極１５（Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3…Ｒn）に対して、書込時とは逆極性で、透明電極駆動部２２からの距離に応じた大きさをもち、かつ消去しきい値電圧Ｖith よりも小さい第３の選択電圧を同時に印加する。この場合、各透明電極１４（Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3…Ｃm）では、接地端（すなわち、透明電極駆動部２２）から遠ざかるにつれて、わずかではあるが接地に係る電圧（第３の信号電圧）は、電圧降下を生じる。そのため、全ての消去対象画素において透明電極と対向電極との間に第１の消去電圧Ｖe を均一に印加するためには、上述の第１の選択電圧の場合と同様に、対向電極１５から出力される第３の選択電圧の大きさを、初期電圧に電圧降下分を加えた電圧に設定する必要がある。これらの電位差を設けることにより、消去しきい電圧Ｖithよりも小さい一定の第１の消去電圧Ｖeが全ての消去対象画素に均一に加わることになる。その結果、書込時に透明電極上に析出した析出金属のほとんどが（核の部分を除き）溶解する。この時、画像が画面全体で同時に消去されたようにユーザは感じる。ここで、消去対象画素とは、画像を消去する際に選択された透明電極および対向電極の交差する画素を指す。

なお、上記の「同時」とは、必ずしも厳密に時間的に同時であることを意味するものではなく、画像が画面全体で同時に消去されたとユーザが感じる程度に時間的に同時であることを意味する。また、金属の析出核のない画素においても第１の消去電圧Ｖeが印加されるが、上記した電流−電圧特性（図４）から、金属の析出核がない場合には、消去しきい電圧Ｖithより小さい消去電圧が印加されても陰イオンの酸化は生じない。

次に、第２の局面である、第２の消去電圧を印加する動作について説明する。最初に、透明電極駆動部により、各透明電極１４（Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3…Ｃm）に、１ライン分の画像消去データに対応した第４の信号電圧、例えば、電圧（0, Ｖec,０…０）を同時に出力する。ここで、信号電圧Ｖec が出力されている箇所と出力されていない箇所があるが、出力されている箇所は、消去対象画素に対応しており、出力されていない箇所は、消去対象画素に対応していないことを意味する。そして、透明電極駆動部２２は、１画面を構成するｎライン分の画像消去データに対応した第４の信号電圧を順次出力する。一方、対向電極駆動部２３により、各対向電極１５（Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3…Ｒn）に第４の選択電圧 （−Ｖern）を第４の信号電圧Ｖecと同期して順次印加する。なお、第４の信号電圧Ｖecおよび第４の選択電圧（−Ｖern）の大きさは、消去しきい電圧Ｖithの絶対値より小さい電圧である。

例えば、画素（Ｃ2，Ｒ2）では、透明電極Ｃ2から出力される第４の信号電圧Ｖecと、対向電極Ｒ2から出力される第４の選択電圧（−Ｖer2）とが重なる。ここで、透明電極から画素（Ｃ2，Ｒ2）へ印加される第４の信号電圧は、上述のように透明電極の抵抗率により電圧降下（ΔＶecn）が生じているので、実際には、透明電極Ｃ2から出力される第４の信号電圧Ｖecよりも電圧降下分ΔＶwc2だけ低い電圧Ｖec2（=Ｖec−ΔＶec2）が画素（Ｃ2，Ｒ2）に印加される。一方、対向電極Ｒ2から画素（Ｃ2，Ｒ2）へ出力される第４の選択電圧は、上述のように対向電極１５は金属である銀により構成されているので、電圧降下を無視できる電圧（−Ｖer2）が画素（Ｃ2，Ｒ2）に印加される。

ここで、第４の選択電圧（−Ｖer2）は、透明電極からの距離に応じた選択電圧の大きさに設定されており、具体的には、初期電圧（−Ｖer）から上記の電圧降下分ΔＶec2を引いた電圧（−(Ｖer−ΔＶec2)＝−Ｖer2）に設定される。これにより、これらの電位差 （ Ｖec2−（−Ｖer2）＝ Ｖec2＋ Ｖer2＝（Ｖec−ΔＶec2）＋（Ｖer＋ΔＶec2）＝ Ｖec＋Ｖer）に基づき、消去しきい電圧Ｖith以上の第２の消去電圧Ｖs（=Ｖec＋Ｖer）が、透明電極と対向電極の間に加わり、透明電極側にわずかに残存した金属の析出核を完全に近い状態で溶解させることも可能になる。このような論理を全ての消去対象画素について適用することにより、全ての消去対象画素において透明電極と対向電極との間に均一な第４の消去電圧Ｖsが印加され、透明電極側にわずかに残存した金属の析出核を完全に近い状態で溶解させることも可能である。また、時間Ｔssという極めて短時間の間だけしかＶith以上の電圧が印加されないことから、残存した金属の析出核を溶解させた後に発生する、所望としない陰イオンの酸化はほとんど発生しないことも極めて重要な点である。

一方、画素（Ｃ2，Ｒ1）では、透明電極Ｃ2から出力される第４の信号電圧Ｖecよりも電圧降下分ΔＶwc1だけ低い電圧Ｖec1（=Ｖec−ΔＶec1）と対向電極Ｒ1から出力される第４の選択電圧（−Ｖer1）とが重なる期間が無く、消去しきい電圧Ｖithより絶対値が低い電圧Ｖec1、あるいは第４の選択電圧（−Ｖwr1）のうちのいずれか一方が加わるのみである。したがって、消去対象画素以外の画素には消去しきい電圧Ｖithより絶対値が低い電圧しか印加されないこととなり、消去画素以外の画素では陰イオンの酸化は起こらない。ここで、消去画素とは、画像を消去した画素を指す。

次に、図１４に示した比較例と対比しながら、本実施の形態の電気化学表示装置における消去動作時の作用および効果を説明する。なお、図１４は、本実施の形態の消去駆動波形（図１１）に対する比較例としての消去駆動波形を表すものである。

図１３に示した比較例では、透明電極駆動部２２により、一定の値の第４の信号電圧（Ｖec）を透明電極に印加する。一方、対向電極駆動部２３により、透明電極駆動部２２からの距離にかかわらず、一定の値の第４の選択電圧（−Ｖer）を対向電極に印加する。しかし、第４の信号電圧（Ｖec）は、抵抗率の大きい透明電極１４による電圧降下により、透明電極駆動部２２から遠くなるほど小さくなる。一方、第４の選択電圧は、電圧降下が無視できるので、対向電極駆動部２３から遠くなっても一定のままである。従って、透明電極１４と対向電極１５との間に印加される第２の消去電圧の大きさは、透明電極駆動部２２から遠くなるほど小さくなる。同様に、透明電極１４と対向電極１５との間に印加される第１の消去電圧の大きさは、透明電極駆動部２２から遠くなるほど小さくなる。この結果、透明電極駆動部２２から遠い画素ほど消去残りが生じ、画面内での消去むらが生ずる。

これに対して、本実施の形態によれば、画素消去に際し、透明電極駆動部２２からの距離に応じた透明電極１４の電圧降下を考慮して、各対向電極１５への第１の選択電圧の大きさを変えるようにしたので、透明電極１４と対向電極１５との間に印加する第２の消去電圧を全ての消去対象画素について均一化することができる。同様に、透明電極１４と対向電極１５との間に印加する第１の消去電圧を全ての消去対象画素について均一化することができる。この結果、消去画素の反射率（消去の程度）を、透明電極駆動部２２からの距離にかかわらず、画面全体で均一にすることができる。

ところで、その陰イオンの酸化体が電極近傍に存在している場合には、金属の核形成を阻害してしまうことがこれまでの実験結果から明らかとなっており、酸化体が電極近傍に存在する状態で書き込み(金属の核形成)を行うと、所望の書き込み濃度には達することができず、表示が不均一になってしまう。それに対して、本実施の形態では、上述のように陰イオンの酸化がほとんど生じないために、表示が不均一になるということがほとんど生じないので、書込画素および消去画素の表示色の反射率のサイクル特性が非常に優れている。

なお、本実施の形態の電気化学表示装置は、選択電圧および信号電圧を対向電極および透明電極に同期して印加することにより、これらの電位差が書込対象画素に印加されるようになっている。そして、両電極間の電位差が書込しきい電圧（−Ｖth）を超えた場合に画像の書込が行われるようになっている。したがって、たとえ選択電圧または信号電圧が書込しきい電圧（−Ｖth）を超えていたとしても、両電極間の電位差が書込しきい電圧（−Ｖth）を超えていない場合には、理論上画像の書込は行われない。しかし、仮に上記の同期が厳密に取れていない場合に、選択電圧または信号電圧が書込しきい電圧（−Ｖth）を超えているときは、両電極間の電位差が書込しきい電圧（−Ｖth）を超えてしまう可能性があり、不測の書込が生じる可能性がある。ところで、本実施の形態では、第１および第２の選択電圧ならびに第１および第２の信号電圧の大きさを書込しきい電圧（−Ｖth）の絶対値より小さくしている。そのため、仮に同期が厳密に取れていない場合であっても、両電極間の電位差が書込しきい電圧（−Ｖth）を超えることはないので、不測の書込が生じる可能性はない。同様に、第３および第４の選択電圧ならびに第３および第４の信号電圧の大きさを消去しきい電圧（Ｖith）の絶対値より小さくしているので、仮に同期が厳密に取れていない場合であっても、両電極間の電位差が消去しきい電圧Ｖithを超えることはないので、電解質中に存在する陰イオンの酸化が生じる可能性はない。

また、本発明の実施の形態では、全ての消去対象画素について同時に第１の消去電圧を印加して、画像が画面全体で同時に消去されたようにユーザが感じるようにしているので、画像が消去される様子をユーザは自然に感じることができる。なお、この「同時」とは、上記の定義と同義である。

次に、以上のように、画像の表示および消去の際に透明電極駆動部２２からの距離に応じて対向電極１５への印加電圧（選択電圧）の大きさを設定することの意義についてより詳細に説明する。

その前に、まず、対向電極に印加する選択電圧の役割について簡単に説明する。「選択電圧」とは、上述したように、対向電極駆動部から各対向電極へ出力される電圧であり、例えば、画面表面においてどの走査線上の表示（書込）や消去を行うかを指定するための電圧である。ここで、表示や消去を行う走査線を単に指定するだけであれば、印加する電圧の大きさはさほど厳密である必要はない。しかし、本実施の形態では、上述のように、例えば、書込において、書込対象画素では、透明電極の第１の信号電圧と、対向電極の第１の選択電圧とが重なり、これらの電位差により書込電圧が印加されるので、透明電極上に金属の析出核が形成される。すなわち、選択電圧は、書込電圧の一翼を担っており、選択電圧の大きさを変動させると、書込画素の反射率（表示濃度）が変動しうる。また、選択電圧は、画像の消去の際の消去画素の反射率（表示濃度）など、選択電圧が画像の表示や消去に関わる全ての場合に影響を与えうる。

ところで、本実施の形態では、画像の表示、消去において、電解質に印加する電圧の大きさは、全ての画素において一定であることが望ましい。印加電圧が一定であれば、電解質を流れる電流も一定となり、電極表面に析出する金属の析出量や電極表面から金属が溶解する溶解量が一定となる。すなわち、電解質に印加する電圧の大きさは、画面全体に渡って表示の均一性に大きく関係するからである。しかし、上述のように、画像の表示側の電極である透明電極は、低温プロセスを用いて成膜されているので、抵抗率が一般的に大きい。そのため、電圧降下を考慮せずに選択電圧を印加した場合には、透明電極に電圧を印加する透明電極駆動部から遠ざかるにつれて電圧降下が生じ、透明電極駆動部から遠い画素では近い画素に比べて低い電圧が電解質に印加されることになる。

そこで、本実施の形態では、透明電極駆動部からの距離に応じて選択電圧の大きさを大きくすることによって、電圧降下分を補っている。これにより、書込画素および消去画素の表示色の反射率を画面全体で均一にすることができるのである。

［第２の実施の形態］
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。上記の第１の実施の形態では、透明電極駆動部からの距離に応じて選択電圧の大きさを変化させるようにしたが、本実施の形態では、透明電極駆動部からの距離に応じて選択電圧の印加時間を変化させる。なお、本実施の形態では、上記第１の実施の形態の電気化学表示装置と同一の構成、動作、作用および効果については、適宜説明を省略する

図１５は、本発明の第２の実施の形態に係る電気化学表示装置１００の概略構成を表すものである。図１６は、図１５の選択電圧パルス設定部１２３Ｂおよび信号電圧パルス設定部１２２Ｂをさらに詳細にしたものである。この電気化学表示装置は、図３に示した構造を有する電気化学表示素子１１０と、この電気化学表示素子１１０を駆動させるための表示素子駆動部１２０とを備えている。この電気化学表示装置１００における表示素子駆動部１２０は、図２の電圧補正値算定部２３Ｂ−２に代えて、印加時間補正値算定部１２３Ｂ−２を備えており、図１の信号電圧パルス設定部１２２Ｂにおいて、印加時間補正値取得部１２２Ｂ−１および補正後信号電圧パルス設定部１２２Ｂ−２を備えている。

表示素子駆動部１２０は、信号制御部１２１と、透明電極駆動部１２２と、対向電極駆動部１２３とを有している。信号制御部１２１は、透明電極駆動部１２２と接続されており、画像データ１ライン分２４Ａと、同期タイミング信号２４Ｂと、対向電極駆動部１２３で設定された印加時間１２４Ｃとを透明電極駆動部２２へ入力するようになっている。また、信号制御部１２１は、対向電極駆動部１２３とも接続されており、走査信号２５Ａと、画像の書込・消去の１サイクルにおけるどの局面であるかを設定する信号（以下、局面設定信号という）１２５Ｂと、同期タイミング信号１２５Ｃとを対向電極駆動部１２３へ入力するようになっている。一方、対向電極駆動部１２３は、対向電極駆動部１２３で設定された印加時間１２５Ｄを信号制御部１２１へ入力するようになっている。

信号制御部２１は、画像信号や制御信号を基に、透明電極駆動部２２と対向電極駆動部２３とを制御するようになっている。第１の実施の形態では、電圧補正値算定部２３Ｂ−２が、駆動対象として選択された対向電極１５に対する選択電圧パルスの大きさの補正値を算定するようにしていたが、第２の実施の形態では、電圧補正値算定部２３Ｂ−２に代わって印加時間補正値算定部１２３Ｂ−２が、駆動対象として選択された対向電極１５に対する選択電圧パルスの印加時間の補正値を算定するようにしている。

次に、図１７および図１８を参照して、表示素子駆動部１２０の動作を説明する。

図１７および図１８は、ある局面（第１の実施の形態と同様の、書込時の第１もしくは第２の局面、または消去時の第１もしくは第２の局面）において、透明電極駆動部２２と、透明電極駆動部２２と、対向電極駆動部２３との間で生じる処理を時間軸に沿って表したものである。第１の実施の形態との差異は、ステップ１０４およびステップ２０４において、選択電圧パルス設定部２３Ｂが、(a)駆動対象として選択された対向電極１５の透明電極駆動部２２からの距離を判定し、(b)次に上記の対向電極１５に対する選択電圧パルスの「大きさ」の補正値を算定し、(c)最後に上記の補正値および局面設定信号２５Ｂに基づいて、上記の対向電極に印加する選択電圧パルスの大きさおよび印加時間を設定する代わりに、ステップ３０４およびステップ４０４において、印加時間補正値算定部１２３Ｂ−２が、(a)駆動対象として選択された対向電極１５の透明電極駆動部２２からの距離を判定し、(b)次に上記の対向電極１５に対する選択電圧パルスの「印加時間」の補正値を算定し、(c)最後に上記の補正値および局面設定信号２５Ｂに基づいて、上記の対向電極に印加する選択電圧パルスの大きさおよび印加時間を設定するようにしている。

次に、図１９および図２０を参照して、電気化学表示素子１１０の動作を説明する。なお、図１９は書込時の駆動電圧波形の一例を表し、図２０は消去時の駆動電圧波形の一例を表す。図１９および図２０の記載の仕方は、第１の実施の形態における図９および図１０と同様である。

まず両電極間に印加する選択電圧パルスおよび信号電圧パルスの印加時間を補正する理由について説明する。たとえば、表示に際して、電圧降下により画素に印加する書込電圧の大きさが減少すると、その画素における電解質中を流れる電流も減少する。そして、電解質中を流れる電流が減少すると、透明電極側に析出する金属の析出量も減少する。その結果、透明電極駆動部から遠い画素ほど、金属の析出量が少なくなり、表示色の濃度が薄く（表示色の反射率が大きく）なってしまう。しかし、電解質中を流れる電流が減少しても、電流を流す時間を長くすれば、透明電極側に析出する金属の析出量は増加する。そして、その電流を流す時間を各書込対象画素ごとに適切に設定することにより、全ての書込画素において金属の析出量を均一にすることができる。その結果、全ての書込画素において表示色の濃度を均一（表示色の反射率を均一）にすることができるからである。

以下に、上記のように全ての書込画素において表示色の濃度を均一（表示色の反射率を均一）にすべく、印加時間を補正する一具体例を説明する。たとえば、透明電極Ｃmから出力された第１の信号電圧（−Ｖwc）は、電圧降下によって電圧が減少するので、画素（Ｃm，Ｒn）には電圧（−Ｖwc＝−(Ｖwc−ΔＶwcn)）が印加される。一方、対向電極Ｒnから出力された選択電圧Ｖwrは、電圧降下が無視できるので、画素（Ｃm，Ｒn）には電圧Ｖwrが印加される。従って、これらの電位差（−（Ｖwc＋Ｖwr）＋ΔＶwcn )が、第１の書込電圧として画素（Ｃm，Ｒn）に重畳して印加される。

そこで、まず最初に、上記の電圧降下ΔＶwcnによって減少する金属の析出量Ｍnを見積もる。次に、その電圧降下ΔＶwcnが生じた場合の金属の析出速度Ｖnを見積もる。すると、その金属の減少量を補うのに必要な第１の書込電圧の印加時間の延長時間Ｔnは、Ｔn＝Ｍn÷Ｖnで求まる。従って、画素（Ｃm，Ｒn）において印加する第１の書込電圧の印加時間Ｔasnは、初期設定値Ｔに上記の延長時間Ｔnを加算した値Ｔ＋Ｔn＝Ｔ＋Ｍn÷Ｖn＝Ｔasnとなる。以上より、各書込対象画素において、第１の書込電圧を時間Ｔasnだけ印加することにより、全ての書込画素において表示色の反射率を均一（表示色の濃度を均一）にすることができる。同様の方法を用いて、第２の書込電圧、第１の消去電圧および第２の消去電圧の補正を行うことにより、全ての書込画素および消去画素において表示色の反射率を均一（表示色の濃度を均一）にすることができる。

次に、第１の実施の形態および第２の実施の形態に共通する変形例を示す。

第１基板１１は、上記の石英ガラス以外に、例えば、合成樹脂、具体的には、ポリエチレンナフタレート，ポリエチレンテレフタレートあるいはポリカーボネートなどのエステル、または、酢酸セルロースなどのセルロースエステル、または、ポリフッ化ビニリデンあるいはポリテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体などのフッ素ポリマー、または、ポリオキシメチレンなどのポリエーテル、または、ポリアセタール，ポリスチレン，ポリエチレン，ポリプロピレンあるいはメチルペンテンポリマーなどのポリオレフィン、または、ポリアミドイミドあるいはポリエーテルイミドなどのポリイミド、または、ポリアミドにより構成してもよい。これら合成樹脂は、容易に曲がらないような剛性基板状であってもよく、また、可とう性を有するフィルム状の構造体であってもよい。

第２基板１２は、透明であっても、透明でなくてもよく、上記の石英ガラスの他に、白板ガラス、セラミックス、紙あるいは木材により構成することができる。また、この他にも、第１基板１１で説明した合成樹脂により構成するようにしてもよい。なお、対向電極１５が十分な剛性を有する場合には、第２基板１２は設けなくてもよい。

電解質１３に含まれる溶媒としては、上記のジメチルスルホシキドとγ−ブチロラクトンの混合物以外に、例えば、水、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチレンカーボネート、アセトニトリル、スルホラン、ジメトキシエタン、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルスルホシキド、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンあるいはこれらの混合物などが挙げられる。

電解質１３に含まれる析出溶解材料としては、上記の銀イオンの他に、金属イオンとしては、特に限定されるものではないが、例えば、ビスマスイオン，銅イオン，銀イオン，ナトリウムイオン，リチウムイオン，鉄イオン，クロムイオン，ニッケルイオンあるいはカドミウムイオンが挙げられる。その中でも特に好ましい金属イオンはビスマスイオンあるいは銀イオンであり、更に好ましいのは銀イオンである。ビスマスイオンおよび銀イオンは、可逆的な反応を容易に進めることができると共に、析出時の変色度が高く、特に、銀イオンはイオン価数が通常１であるので、イオン価数が通常３であるビスマスイオンに比べて、１原子を還元させて金属にするのに必要な電荷量が３分の１となるからである。金属イオンは、例えば、金属塩として溶媒に添加されている。金属塩としては、銀塩であれば、例えば、硝酸銀、ホウフッ化銀、ハロゲン化銀、過塩素酸銀、シアン化銀あるいはチオシアン化銀が挙げられる。金属塩には、いずれか１種を用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。

この電解質１３は、また、必要に応じて支持電解質塩と着色剤と各種添加剤とを含んでいてもよい。

支持電解質塩は、電解質のイオン伝導性を高めることにより、析出溶解材料の析出溶解反応がより効果的に、かつ安定して行われるようにするためのものである。支持電解質塩としては、例えば、ＬｉＣｌ，ＬｉＢｒ，ＬｉＩ，ＬｉＢＦ4 ，ＬｉＣｌＯ4 ，ＬｉＰＦ6 あるいはＬｉＣＦ3 ＳＯ3 などのリチウム塩、または、ＫＣｌ，ＫＩあるいはＫＢｒなどのカリウム塩、または、ＮａＣｌ，ＮａＩあるいはＮａＢｒなどのナトリウム塩、または、ホウフッ化テトラエチルアンモニウム塩，過塩素酸テトラエチルアンモニウム塩，ホウフッ化テトラブチルアンモニウム塩，過塩素酸テトラブチルアンモニウム塩あるいはテトラブチルアンモニウムハライド塩などのテトラアルキル四級アンモニウム塩が挙げられる。支持電解質塩にはいずれか１種を用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。

着色剤は、コントラストを向上させるためのものである。着色剤としては、例えば、無機顔料あるいは有機顔料が挙げられ、これらを単独で用いてもよく、混合して用いてもよい。例えば、銀のように金属の発色が黒色の場合には、白色の隠蔽性の高い材料が好ましい。このような材料として、例えば、二酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウムあるいは酸化アルミニウムなどの無機粒子を使用することができる。また、色素を用いることもできる。色素としては、油溶性染料を用いることが好ましい。

添加剤としては、電気化学的な反応、特に金属の析出溶解反応を可逆的、かつ効率的に行うために、成長阻害剤、応力抑制剤、光沢剤、錯化剤あるいは還元剤のいずれか１種または２種以上を混合して含んでいることが好ましい。このような添加剤としては、酸素原子（Ｏ）または硫黄原子（Ｓ）を有する基を備えた有機化合物が好ましく、例えば、チオ尿素、１−アリル−２−チオ尿素、メルカプトベンゾイミダゾール、２−メルカプトベンゾイミダゾール、クマリン、フタル酸、コハク酸、サリチル酸、グリコール酸、ジメチルアミンボラン、トリメチルアミンボラン、酒石酸、シュウ酸あるいはＤ−グルコノ−１，５−ラクトンが挙げられる。

アニオン種に起因した副反応に伴い、所望の発色以外の発色が生じる虞があるので、添加剤としては、アニオン種に起因した副反応を抑制するための還元剤または酸化剤のいずれか１種または２種以上を混合して含んでいることが好ましい。

このような還元剤としては、例えば、アスコルビン酸化合物あるいはトリアルキルアルコールアミンなどが好ましい。中でも、トリアルキルアルコールアミン種であり、トリエタノールアミンは、長期保存性および高温保存性においても優れた効果を得ることができるので好ましい。

この電解質１３は、これら液状の溶媒，析出溶解材料および添加剤などからなる液状のいわゆる電解液とされていてもよいが、更に、これらを保持する高分子化合物を含み、ゲル状とされていてもよい。ゲル状とする場合、単層により構成してもよいが、複数層により構成してもよい。複数層にする場合、着色剤は複数層に含有させる必要はなく、少なくとも１層に含有させるようにすればよい。

高分子化合物としては、例えば、主骨格単位、もしくは側鎖単位、もしくはその両方に、アルキレンオキサイド、アルキレンイミン、アルキレンスルフィドの繰り返し単位を有するもの、または、これらの異なる単位を複数含む共重合物、または、ポリメチルメタクリレート誘導体、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリルあるいはポリカーボネート誘導体が好ましい。高分子化合物には、いずれか１種を用いてもよいが、２種以上を混合して用いてもよい。

電解質１３の厚みは、無機粒子を着色剤として含む場合、２０μｍ〜２００μｍであることが好ましく、３０μｍ〜１２０μｍであればより好ましく、３０μｍ〜５０μｍであれば更に好ましい。薄い方が電極間の抵抗が小さくなり、発色・消色時間の低減や消費電力の低下を図ることができる一方、薄すぎると着色剤の含有量が少なくなるため、白色性（光学濃度）が十分でなく、特に、２０μｍ以下であると、機械的強度が低下してピンホールや亀裂も生じるからである。

電解質１３は、例えば、スルホキシドと環状カルボン酸エステルとを混合した溶媒に析出溶解材料を溶解させたのち、これに必要に応じて、支持電解質塩，着色剤および各種添加剤を添加することにより製造することができる。また、ゲル状とする場合には、この電解液と高分子化合物とを混合して乾燥させることにより製造することができる。また、この電解液を高分子化合物の出発原料であるモノマーあるいはオリゴマーと混合し、加熱法あるいはＵＶ照射法により、重合あるいは架橋させることにより製造することもできる。なお、この場合、効率的にゲル化を促進させるために、架橋助剤や光増感剤などを併用してもよい。

透明電極１４は、上記のＩＴＯ（Indium Tin oxide）の他に、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）、あるいは酸化スズ（ＳｎＯ2 ）、または、ＩＴＯ、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）、あるいは酸化スズ（ＳｎＯ2 ）にスズあるいはアンチモン（Ｓｂ）などをドーピングしたものにより構成されることが好ましい。また、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）あるいは酸化亜鉛（ＺｎＯ）などにより構成してもよい。

対向電極１５は、上記の銀（Ａｇ）の他に、電気化学的に安定な金属、中でも、金（Ａｕ），白金（Ｐｔ），クロム（Ｃｒ），アルミニウム（Ａｌ），コバルト（Ｃｏ），パラジウム（Ｐｄ），ビスマス（Ｂｉ）からなる群のうちの少なくとも１種により構成されることが好ましい。また、析出させる金属と同じ金属により構成するようにすれば、電気化学的により安定な電極反応を実現できるのでより好ましい。この他にも、主反応に用いる金属を予めあるいは随時十分に補うことができれば、カーボンにより構成するようにしてもよい。カーボンを使用することで、対向電極１５の低価格化を図ることができるからである。また、透明電極１４と同じ透明導電膜により構成するようにしてもよい。
［実施例］

以下に、本発明の実施例に係る電気化学表示装置の概略構成を説明する。

図１４は、実施例および比較例に用いた透明電極と対向電極の構成を示したものである。透明電極は、厚さ０．７ｍｍの石英ガラス基板上に、ストライプ状にＩＴＯ膜を公知の 方法により成膜した。対向電極は、厚さ０．７ｍｍの石英ガラス基板上に、ストライプ状に銀を公知の方法により成膜した。電極本数は、それぞれ４０本で、電極幅は０．３ｍｍ、電極ピッチは０．６ｍｍとした。

電解質は、ジメチルスルホシキド（ＤＭＳＯ）とγ−ブチロラクトン（γＢｒ）を６：４の割合で混合した溶媒に析出溶解材料として０．５ｍｏｌ／ｌのヨウ化銀（ＡｇＩ）、支持電解質塩として０．７５mol／lのヨウ化リチウム（ＬｉＩ）を溶解されたものである。この電解 質に対して、３官能ポリーテル基からなるマクロモノマーＴＡ１４０（第一工業製薬社製）と着色材である二酸化チタン（ＴｉＯ２）を重量比で５：１：６の割合で添加し、これを均一に分散させた。その後、上記のマクロモノマーＴＡ１４０に対して、架橋材として過酸化物を重量比で１：０．０２〜０．０５の割合で添加した。電極上にギャップ形成材として、５０μｍの真絲球を敷設し、両電極を重ね合わせた後、両電極間の空間内に上記の電解質を真空注入法を用いて注入した。その後、重ね合わせた端面を所望な部材で封じた後、これを７０度〜１００度で数分〜１０分程度加熱し、架橋化反応を行った。

本実施例では、図１４に示した構成の電気化学表示素子に対して、図６（書き込み）、図７（消去）に示す駆動波形により駆動を行った。なお、書き込み時の駆動電圧波形において、最初に選択的に書き込み対象画素に書き込み電圧（−Ｖa＝−(Ｖwc＋Ｖwr)）を印加することにより金属の析出核を形成するのに要する時間Ｔaを１２００ｍｓｅｃ、書き込み対象画素に書き込みを完了させるために金属を追加析出させる電圧Ｖwを印加するのに要する時間Ｔsを１２００ｍｓｅｃ、透明電極の抵抗率による電圧降下が考慮された選択電圧Ｖwrnを１ラインごとにアドレッシングするのに要する時間Ｔsaを３０ｍｓｅｃとした。また、消去時の駆動電圧波形において、最初に消去対象画素に消去電圧Ｖeを印加するのに要する時間Ｔeを１２００ｍｓｅｃ、選択的に消去対象画素に残存している析出金属を追加溶解させる電圧Ｖs（＝Ｖec＋Ｖer）を印加するのに要する時間Ｔsを１２００ｍｓｅｃ、選択電圧Ｖernを１ラインごとにスキャンするのに要する時間Ｔssを３０ｍｓｅｃとした。

上記において、透明電極の抵抗率による電圧降下が考慮される。具体的には、透明電極駆動部から最も近い画素における信号電圧Ｖwc1と最も遠い画素における信号電圧Ｖwc40の差分（Ｖwc40−Ｖwc1）を（透明電極のライン数−１）で割った値を傾きとし、透明電極駆動部 から対向電極へ出力される選択電圧Ｖwrを切片とする一次関数により考慮される。 ＶwrnおよびＶernは、補正後の対向電極駆動部から対向電極へ印加される選択電圧である。
Ｖwrn＝Ｖwr＋n×(Ｖwc40−Ｖwc1)／３９
Ｖern＝Ｖer＋n×(Ｖec40−Ｖec1)／３９（但し、ｎ＝１〜４０）

比較例では、図１４に示した構成の電気化学表示素子に対して、図８（書き込み）、 図９（消去）に示す駆動波形により駆動を行った。なお、書き込み時の駆動電圧波形において、最初に選択的に書き込み対象画素に書き込み電圧（−Ｖan＝−(Ｖwcn＋Ｖwr)＝ −(Ｖwc＋Ｖwr)＋ΔＶwcn ）を印加することにより金属の析出核を形成するのに要する時間Ｔaを１２００ｍｓｅｃ、書き込み対象画素に書き込みを完了させるために金属を追加析出させる電圧Ｖwを印加するのに要する時間Ｔsを１２００ｍｓｅｃ、選択電圧Ｖwrを１ラインごとにアドレッシングするのに要する時間Ｔsaを３０ｍｓｅｃとした。また、消去時の駆動電圧波形において、最初に消去対象画素に消去電圧Ｖeを印加するのに要する時間Ｔeを１２００ｍｓｅｃ、選択的に消去対象画素に残存している析出金属を追加溶解させる電圧（Ｖs＝Ｖecn＋Ｖer＝（Ｖec＋Ｖer）−ΔＶecn ）を印加するのに要する時間Ｔs を １２００ｍｓｅｃ、選択電圧Ｖernを１ラインごとにスキャンするのに要する時間Ｔss を３０ｍｓｅｃとした。もちろん、書き込み時の駆動電圧波形および消去時の駆動電圧波形において透明電極の抵抗率の影響は何ら考慮されていない。

図１５〜図２０は、実施例と比較例において書き込み時の駆動電圧波形を画素（Ｃ１，Ｒ１）および（Ｃ１，Ｒ４０）に印加したときの反射率の変化の様子を示す。実施例１と比較例１は透明導電膜の抵抗率が１０オーム／□の場合の結果を示し、実施例２と比較例２は透明導電膜の抵抗率が５０オーム／□の場合の結果を示す。実施例３と比較例３は透明導電膜の抵抗率が１００オーム／□の場合の結果を示す。

比較例では、透明導電膜の抵抗率が最も低い１０オーム／□を用いた比較例１において 、接合部位に最も近い（Ｃ１,Ｒ１）と最も遠い（Ｃ１，Ｒ４０）の書き込み時の応答性は（Ｃ１，Ｒ１）の方が（Ｃ１，Ｒ４０）よりも若干速く、また、最終的な着色時の反射率も（Ｃ１，Ｒ１）の方が（Ｃ１，Ｒ４０）よりも若干低い。透明導電膜の抵抗率を１０オーム／□、５０オーム／□、１００オーム／□と大きくするに従って、透明電極駆動部に最も近い（Ｃ１，Ｒ１）と最も遠い（Ｃ１，Ｒ４０）の最終的な着色時の反射率の差がより大きくなり、また、その着色濃度自体も薄くなってしまう。

実施例では、透明導電膜の抵抗率が最も低い１０オーム／□を用いた実施例１において 、透明電極駆動部に最も近い（Ｃ１，Ｒ１）と最も遠い（Ｃ１，Ｒ４０）の書き込み時の応答性、ならび に最終的な着色時の反射率もほぼ同じとなった。さらに、比較例１〜３で見られたように、透明導電膜の抵抗率を１０オーム／□、５０オーム／□、１００オーム／□と大きくする に従って、透明電極駆動部に最も近い（Ｃ１，Ｒ１）と最も遠い（Ｃ１，Ｒ４０）の最終的な着色時の反 射率の差をほぼなくすことができた。なお、クロストークならびに表示異常の現象は見られず、１万サイクルの書き換え試験をしても、顕著な劣化は見られなかった。

以上より、実施例のほうが、圧倒的に、書込画素および消去画素の表示色の反射率を画面全体で均一にすることができる。

以上、２つの実施の形態および１つの実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は、これらに限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、本実施の形態では、書込対象画素について、第１の選択電圧を対向電極に印加して、透明電極と対向電極の間に書込しきい電圧以上の電圧を印加したのち、第２の選択電圧を対向電極に印加して、透明電極と対向電極の間に書込しきい電圧より小さい電圧を印加しているが、個々の画素について異なる間合い（タイミング）で書込電圧を印加してもよい。

また、消去対象画素について、第３の選択電圧を対向電極に印加して、透明電極と対向電極の間に消去しきい電圧より小さい電圧を印加したのち、第４の選択電圧を対向電極に印加して、透明電極と対向電極の間に消去しきい電圧以上の電圧を印加しているが、個々の画素について異なる間合い（タイミング）で書込電圧を印加してもよい。

また、第１の消去電圧が、消去しきい電圧以上であってもよい。また、第２の消去電圧が消去しきい電圧より小さくてもよい。

第１の実施の形態における電気化学表示装置の概略構成図である。 図１の電気化学表示装置の選択電圧パルス設定部の概略構成図である。 電気化学表示素子の斜視図である。 電流−電圧特性を調べるために印加した三角波電圧を示す波形図である。 電流−電圧特性を示す特性図である。 図１の画像表示駆動部の書込時の第１の局面および消去時の第２の局面における動作を表す流れ図である。 図１の画像表示駆動部の書込時の第２の局面および消去時の第１の局面における動作を表す流れ図である。 第１の実施の形態に係る書込・消去の１サイクルの駆動電圧波形の概念図である。 図２の電気化学表示素子において画像が書き込まれる様子を表す概略図である。 第１の実施の形態における書込時の駆動電圧波形の一例を表す波形図である。 図２の電気化学表示素子において画像が消去される様子を表す概略図である。 第１の実施の形態における消去時の駆動電圧波形の一例を表す波形図である。 比較例に係る書込時の駆動電圧波形を示すものである。 比較例に係る消去時の駆動電圧波形を示すものである。 第２の実施の形態における電気化学表示装置の概略構成図である。 図１５の電気化学表示装置の選択電圧パルス設定部および信号電圧パルス設定部の概略構成図である。 図１５の画像表示駆動部の書込時の第１の局面および消去時の第２の局面における動作を表す流れ図である。 図１５の画像表示駆動部の書込時の第２の局面および消去時の第１の局面における動作を表す流れ図である。 第２の実施の形態における書込時の駆動電圧波形の一例を表す波形図である。 第２の実施の形態における消去時の駆動電圧波形の一例を表す波形図である。 比較例１において、駆動波形を印加したときの反射率の変化を示すものである。 実施例１において、駆動波形を印加したときの反射率の変化を示すものである。 比較例２において、駆動波形を印加したときの反射率の変化を示すものである。 実施例２において、駆動波形を印加したときの反射率の変化を示すものである。 比較例３において、駆動波形を印加したときの反射率の変化を示すものである。 実施例３において、駆動波形を印加したときの反射率の変化を示すものである。

符号の説明

１０…電気化学表示素子、１１…第１の基板、１２…第２の基板、１３…電解質、１４…透明電極、１５…対向電極、２１，１２１…信号制御部、２２，１２２…透明電極駆動部、２２Ａ，１２２Ａ…画像データ一次保存部、２２Ｂ，１２２Ｂ…信号電圧パルス設定部、２２Ｃ，１２２Ｃ…信号電圧パルス駆動部、２３，１２３…対向電極駆動部、２３Ａ，１２３Ａ…対向電極選択部、２３Ｂ，１２３Ｂ…選択電圧パルス設定部、 ２３Ｂ−１，１２３Ｂ−１…距離判定部、２３Ｂ−２…電圧補正値算定部、２３Ｂ−３，１２３Ｂ−３…補正後の選択電圧パルス設定部、１２２Ｂ−１…印加時間補正値取得部、１２２Ｂ−２…補正後信号電圧パルス設定部、１２３Ｂ−２…印加電圧補正値算定部、２３Ｃ，１２３Ｃ…選択電圧パルス駆動部。

Claims (5)

1. 金属の析出および溶解により表示を行う電気化学表示装置であって、
   互いの交差箇所が画素を構成するように配置された複数の透明電極および複数の対向電極と、
   前記透明電極と前記対向電極との間に挟まれ前記金属のイオンを含む電解質層と、
   前記透明電極に接続され、前記透明電極に信号電圧を印加する透明電極駆動部と、
   前記透明電極駆動部からの距離に応じて設定された電圧の大きさまたは印加時間で、前記対向電極の各々に選択電圧を印加する対向電極駆動部と
   を備え、
   前記選択電圧が少なくとも第１の選択電圧および第２の選択電圧を含むと共に前記信号電圧が少なくとも第１の信号電圧および第２の信号電圧を含むように構成し、
   前記対向電極駆動部によって前記第１の選択電圧を前記対向電極に印加すると同時に前記透明電極駆動部によって前記第１の信号電圧を前記透明電極に印加することにより、前記第１の選択電圧および第１の信号電圧により生ずる両極間の電位差が、書込しきい電圧の絶対値以上の大きさの第１の書込電圧となるようにしたのち、
   前記対向電極駆動部によって前記第２の選択電圧を前記対向電極に印加すると同時に前記透明電極駆動部によって前記第２の信号電圧を前記透明電極に印加することにより、前記第２の選択電圧および第２の信号電圧により生ずる両極間の電位差が、前記書込しきい電圧の絶対値よりも小さい大きさの第２の書込電圧となるようにし、
   前記第１および第２の書込電圧の印加により、前記書込対象画素に金属を析出させ、
   前記選択電圧が少なくとも第３の選択電圧および第４の選択電圧を含むと共に前記信号電圧が少なくとも第３の信号電圧および第３の信号電圧を含むように構成し、
   前記対向電極駆動部によって前記第３の選択電圧を前記対向電極に印加すると同時に前記透明電極駆動部によって前記第３の信号電圧を前記透明電極に印加することにより、前記第３の選択電圧および第３の信号電圧により生ずる両極間の電位差が、消去しきい電圧の絶対値以上の大きさの第１の消去電圧となるようにしたのち、
   前記対向電極駆動部によって前記第４の選択電圧を前記対向電極に印加すると同時に前記透明電極駆動部によって前記第４の信号電圧を前記透明電極に印加することにより、前記第４の選択電圧および第４の信号電圧により生ずる両極間の電位差が、前記消去しきい電圧の絶対値よりも小さい大きさの第２の消去電圧となるようにし、
   前記第１および第２の消去電圧の印加により、前記消去対象画素の金属を溶解させる
   ことを特徴とする電気化学表示装置。
2. 前記第１および第２の選択電圧ならびに前記第１および第２の信号電圧の大きさは、いずれも前記書込しきい電圧の絶対値より小さい
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気化学表示装置。
3. 前記対向電極駆動部は、個々の書込対象画素について順次前記第１の選択電圧を印加したのち、全ての書込対象画素について同時に前記第２の選択電圧を印加する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気化学表示装置。
4. 前記第３および第４の選択電圧ならびに前記第３および第４の信号電圧の大きさは、いずれも前記消去しきい電圧の絶対値より小さい
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気化学表示装置。
5. 前記対向電極駆動部は、全ての消去対象画素について前記第３の選択電圧を同時に印加したのち、個々の消去対象画素について順次前記第４の選択電圧を印加する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気化学表示装置。

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