JP5315936B2 - 表示装置 - Google Patents

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）。
特許第３４２８６０３号公報 特開２００２−２５８３２７号公報

表示装置で電子情報を閲覧する際には、数秒以内、より好ましくは１秒以内で次の画面の表示に切り替わることが望まれている。しかしながら、電気化学表示素子は表示の応答速度が遅いためこのような要望に応えることは難しい。

電気化学表示素子の応答速度を上げるひとつの方法として、駆動電圧を高くし、電気化学表示素子に流れる電流を増やすことが考えられる。しかし、電気化学表示素子は、金属または金属塩の溶解析出を利用しているため、電圧を印加した直後に大電流が流れて急速に表示濃度が増し、その後ゆるやかに表示濃度が増加する。

そのため、応答速度を上げようとして駆動電圧を高く設定すると、電圧印加直後の濃度変化が急峻になりすぎ、階調制御が困難になるという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、電気化学表示素子の応答速度を向上させるとともに、表示する画像の階調制御を容易に行う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、消去電圧を前記電気化学表示素子に印加して画像を消去した後、書き込み電圧を前記電気化学表示素子に印加して画像を表示する表示装置であって、
第１の電圧と前記第１の電圧より絶対値が低い第２の電圧とを切り替えて前記書き込み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、
表示する画像の濃度が所定値以上の前記電気化学表示素子を判定する画素判定手段と、
前記書き込み電圧を印加する時間を第１の書き込み期間と第２の書き込み期間とに分割し、前記第１の書き込み期間では前記画素判定手段が前記表示する画像の濃度が所定値以上と判定した前記電気化学表示素子に前記第１の電圧を印加し、前記第２の書き込み期間ではそれぞれの前記電気化学表示素子の表示する画像の濃度に応じて所定の期間前記第２の電圧を印加するよう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の書き込み期間と前記第２の書き込み期間とは、
それぞれ少なくとも１つのフレーム期間からなり、
前記電圧印加制御手段は、
それぞれの前記電気化学表示素子が表示する画像の濃度に応じた回数のフレーム期間の間、前記書き込み電圧を前記電気化学表示素子に印加することを特徴とする前記１に記載の表示装置。

３．前記フレーム期間は、
前記電気化学表示素子を順次走査する時間と書き込みを開始してからの前記フレーム期間の順番に応じた待機時間とからな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．前記電圧印加制御手段は、
画像を表示中の前記電気化学表示素子に追記電圧を印加して画像を追記する第２の書き込みモードを有し、
前記第２の書き込みモードの間、前記電圧印加手段が同一電圧の前記追記電圧を前記電気化学表示素子に印加するように制御す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。

本発明によれば、表示する画像の濃度が所定値以上の電気化学表示素子には第１の書き込み期間の間、第１の電圧を印加し、第２の書き込み期間の間ではそれぞれの電気化学表示素子の表示する画像の濃度に応じて所定の期間、第１の電圧より絶対値が低い第２の電圧を印加する。

したがって、電気化学表示素子の応答速度を向上させるとともに、表示する画像の階調制御を容易に行う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には図示せぬメモリ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。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。

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、電源制御部７２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、電圧印加制御部７４の指令により、コモン電圧Ｖ_Ｃを複数の電圧に切り替えて出力する。電圧印加制御部７４は本発明の電圧印加制御手段である。

本実施形態では、コモン電源１３は書き込み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_ｃａまたはＶ_ｃｂに切り替えて電気化学表示素子１に供給する。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またはＶ_Ｂ−Ｖ_ｃｂが書き込み電圧として印加される。Ｖ_Ｂ−Ｖ_ｃａは本発明の第１の電圧、Ｖ_Ｂ−Ｖ_ｃｂは本発明の第２の電圧であり、｜Ｖ_Ｂ−Ｖ_ｃａ｜＞｜Ｖ_Ｂ−Ｖ_ｃｂ｜である。また、コモン電源１３は電圧印加制御部７４の指令により、消去電圧としてコモン電圧Ｖ_Ｃをバス電圧Ｖ_Ｂより高い電圧に切り替えて電気化学表示素子１に供給できる。なお、消去電圧は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。

電源制御部７２は、制御電圧電源１５を制御する。

画素判定部７３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。７３は、本発明の画素判定手段である。

電圧印加制御部７４は、コモン電源１３を制御し、コモン電圧Ｖ_Ｃを複数の電圧に切り替え、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駆動トランジスタ２を制御する。

比較部７５は、第１フレームメモリ６０と第２フレームメモリ６１とから、対応する画素の表示濃度の値Ｘと表示濃度の値Ｙとをそれぞれ読み出して比較する。

次に、図４、図５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第２の書き込みモードの書き込みを行うときの書き込み電圧と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５は、本発明の表示装置によって第１の書き込みモードの書き込みを行うときの書き込み電圧と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、図５の横軸は書き込み電圧を印加する時間である。図４（ａ）、（ｂ）、図５（ａ）、（ｂ）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（ｃ）、（ｄ）、図５（ｃ）、（ｄ）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（ｃ）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（ｃ）の例では第１２フレーム目に表示濃度の値はｄ８になる。

一方、図４（ｂ）のように、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、｜Ｖ_Ｂ−Ｖ_ｃａ｜＞｜Ｖ_Ｂ−Ｖ_ｃｂ｜なので図４（ｄ）に実線で示すように、時間とともに急激に表示濃度Ｄが増していく。図４（ｄ）の例では第５フレーム目に表示濃度はｄ８になる。しかしながら、表示濃度Ｄが急激に変化するので濃度制御が難しい。図４（ｄ）には比較のためコモン電圧Ｖ_ＣをＶ_ｃｂにした場合を点線で示している。

次に、図５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。

本発明では、表示画面５０に表示する表示濃度の値Ｘが閾値濃度Ｄｔｈを越える電気化学表示素子１には、図５（ａ）のように、例えば０〜ｔ１までの間、コモン電圧Ｖ_ＣをＶ_ｃａにして電気化学表示素子１に印加し、ｔ１〜ｔ２までの間、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。０〜ｔ１は第１の書き込み期間、ｔ１〜ｔ２は第２の書き込み期間である。

すると、図５（ｃ）に実線で示すように、０〜ｔ１までの間、時間とともに急激に表示濃度Ｄが増し、ｔ１〜ｔ２までの間は比較的緩やかに表示濃度Ｄが増している。図５（ｃ）の例では、閾値濃度Ｄｔｈはｄ５であり、表示濃度の値Ｘがｄ６、ｄ７、ｄ８の電気化学表示素子１に第１の書き込み期間にＶ_ｃａを印加する。すると、図５（ｃ）のように第３フレーム目に表示濃度はｄ６、第４フレーム目に表示濃度はｄ７、第８フレーム目に表示濃度はｄ８になるので、電気化学表示素子１に短時間で閾値濃度Ｄｔｈを越える表示濃度を表示させることができる。図５（ｃ）には比較のためコモン電圧Ｖ_ＣをＶ_ｃｂ一定にした場合を点線で示している。

一方、表示濃度の値Ｘが閾値濃度Ｄｔｈ以下の電気化学表示素子１には、図５（ｂ）のように、０〜ｔ１までの間、電気化学表示素子１に電圧を印加せず、ｔ１〜ｔ２までの間にコモン電圧Ｖ_ＣをＶ_ｃｂにして電気化学表示素子１に印加する。

すると、図５（ｄ）に実線で示すように、ｔ１〜ｔ２までの間は比較的緩やかに表示濃度Ｄが増し、容易に階調制御を行うことができる。

図５（ｄ）の例では、閾値濃度Ｄｔｈはｄ５であり、表示濃度の値Ｘがｄ１〜ｄ５の電気化学表示素子１に第２の書き込み期間にＶ_ｃｂを印加する。すると、図５（ｄ）のように第４フレーム目に表示濃度はｄ１、第５フレーム目に表示濃度はｄ２、第６フレーム目に表示濃度はｄ３、第７フレーム目に表示濃度はｄ４、第８フレーム目に表示濃度はｄ５になる。

このように、本発明では書き込み時間を制御することにより短時間で所望の階調が得られる。

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

図６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７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６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、書き込みを行う第１の書き込みモードについて説明する。

最初に、図６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について説明する。図６のタイムチャートの横軸は時間軸であり、Ｆｗ１〜Ｆｗ６は第１フレーム〜第６フレームを表している。ＦｗＮ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。

なお、図６のタイムチャートでは図面を簡略化するためＦｗ６までしか表示していない。Ｆｗ１〜Ｆｗ３の間は第１の書き込み期間、Ｆｗ４以降は第２の書き込み期間である。

最初に、各フレームＦｗ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。本例では、電気化学表示素子１は図５に示す表示特性を有しているものとし、Ｐ１１、Ｐ１２の表示濃度の値Ｘはｄ８、Ｐ１３の表示濃度の値Ｘはｄ３とする。

図５の例では閾値濃度Ｄｔｈはｄ５であるから、Ｐ１１、Ｐ１２は閾値濃度Ｄｔｈを越え、Ｐ１３は閾値濃度Ｄｔｈ以下である。そのため、第１の書き込み期間であるフレームＦｗ１〜Ｆｗ３ではソースドライバ１４の出力Ｓ１、Ｓ２はＶ_Ｓ１であり、Ｓ３は０である。第２の書き込み期間であるフレームＦｗ４〜Ｆｗ６ではソースドライバ１４の出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３はＶ_Ｓ１である。

また、コモン電圧Ｖ_Ｃは、Ｆｗ１〜Ｆｗ３の間はＶ_ｃａ、Ｆｗ４以降はＶ_ｃｂである。

フレームＦｗ１〜Ｆｗ３では、Ｐ１１、Ｐ１２に接続されている駆動トランジスタ２がオンになり、Ｐ１１、Ｐ１２にＶ_ｃａが印加される。Ｐ１３に接続されている駆動トランジスタ２はオフになり、Ｐ１３には電圧が印加されない。フレームＦｗ４〜Ｆｗ６では、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３に接続されている駆動トランジスタ２がオンになり、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３にＶ_ｃｂが印加される。

なお、１行目の電気化学表示素子１について説明したが、他の行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。

図６の例では、フレームＦｗ５とＦｗ６の期間に待機時間ΔＷ（５）、ΔＷ（６）を設け、Ｆｗ１〜Ｆｗ４と比べて期間が長くなっている。これは、図５からもわかるように書き込み時間に対して電気化学表示素子１の表示濃度Ｄの増加分が一定しないため、Ｆｗ５とＦｗ６の期間を長くして所定の表示濃度Ｄの増加が得られるようにするためである。待機時間ΔＷ（Ｎ）はフレーム番号Ｎに応じて予め設定されている。このように待機時間ΔＷ（Ｎ）を設けると表示濃度Ｄを精度良く所定量増加させることができるので、階調の制御が容易になる。

次に、図７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８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最初にステップ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を第１の書き込みモードに設定するステップである。

ＣＰＵ７１は、表示コントローラ１１を第１の書き込みモードに設定し、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。

電圧印加制御部７４は、電気化学表示素子１に消去電圧を印加するように各部を制御し、画像を消去する。

Ｓ１３：フレーム番号ＮをＮ＝１にするステップである。

ＣＰＵ７１は、フレーム番号ＮをＮ＝１にする。

Ｓ１４：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。

Ｓ１５：Ｖ_Ｃ＝Ｖ_ｃａにするステップである。

電圧印加制御部７４は、コモン電圧Ｖ_ＣをＶ_ｃａにするようコモン電源１３に指令する。

Ｓ１６：ｎ行目の第１フレームメモリ６０の表示濃度の値を所定値と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をｎ行目の行方向に順次読み出して閾値濃度Ｄｔｈの値と比較し、Ｘｎｍ＞Ｄｔｈのとき‘Ｈ’、Ｘｎｍ≦Ｄｔｈのとき‘Ｌ’と判定する。比較部７５は、判定した結果を記憶部１０に一時記憶する。

例えば、Ｐ１１の場合、Ｘ_１１がｄ８、閾値濃度Ｄｔｈの値がｄ５であったとすると、判定結果は‘Ｈ’であり、以降の処理でＰ１１に第１の書き込み期間から書き込み電圧が加えられる。

Ｓ１７：表示コントローラ１１にステップＳ１６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Ｓ１６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、‘Ｈ’と判定された列のソースドライバ１４の出力電圧をＶ_Ｓ１にし、‘Ｌ’と判定された列のソースドライバ１４の出力電圧を０Ｖにする。

Ｓ１８：ｎとｎ_ｍａｘとを比較するステップである。

ＣＰＵ７１は、ｎと表示装置の最大行ｎ_ｍａｘとを比較する。図３の例ではｎ_ｍａｘは３である。

ｎ≠ｎ_ｍａｘの場合、（ステップＳ１８；Ｎｏ）、ステップＳ１９に進む。

Ｓ１９：ｎ＝ｎ＋１とするステップである。

ＣＰＵ７１は、最大行ｎ_ｍａｘまで比較を終えていないのでｎ＝ｎ＋１とし、ステップＳ２０に進む。

Ｓ２０：ΔＴ待機するステップである。

ＣＰＵ７１は、所定の時間ΔＴ待機してからステップＳ１６に戻る。

ｎ＝ｎ_ｍａｘの場合、（ステップＳ１８；Ｙｅｓ）、ステップＳ２１に進む。

Ｓ２１：ＮとＮ_１とを比較するステップである。

ＣＰＵ７１は、現在のフレーム番号Ｎと第２の書き込み期間を開始するフレーム番号Ｎ_１を比較する。図６の例では第１の書き込み期間はＮ＝０〜３であり、第２フレーム期間の始まるＮ_１は４である。

Ｎ≠Ｎ_１の場合、（ステップＳ２１；Ｎｏ）、ステップＳ２２に進む。

Ｓ２２：Ｎ＝Ｎ＋１とするステップである。

ＣＰＵ７１は、現在のフレーム番号Ｎ＝Ｎ＋１とし、ステップＳ１６に戻る。

Ｎ＝Ｎ_１の場合、（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、ステップＳ２３に進む。

Ｓ２３：Ｖ_Ｃ＝Ｖ_ｃｂにするステップである。

電圧印加制御部７４は、コモン電圧Ｖ_ＣをＶ_ｃｂにするようコモン電源１３に指令する。

Ｓ２４：ｎ行目の第１フレームメモリ６０の表示濃度の値とＮに基づいて判定するステップである。

比較部７５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をｎ行目の行方向に順次読み出して、現在のフレーム番号Ｎに基づいて記憶部１０に予め記憶されているテーブルを参照し、‘Ｈ’または‘Ｌ’と判定する。比較部７５は、判定した結果を記憶部１０に一時記憶する。

下表はテーブルの一例である。

例えば、フレーム番号Ｎが４のときＸ_１１がｄ６であったとすると、判定結果は‘Ｌ’であり、Ｘ_１３がｄ１であったとすると、判定結果は‘Ｈ’である。

Ｓ２５：表示コントローラ１１にステップＳ２４の判定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Ｓ２４の判定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、‘Ｈ’と判定された列のソースドライバ１４の出力電圧をＶ_Ｓ１にし、‘Ｌ’と判定された列のソースドライバ１４の出力電圧を０Ｖにする。

Ｓ２６：ｎとｎ_ｍａｘとを比較するステップである。

ＣＰＵ７１は、ｎと表示装置の最大行ｎ_ｍａｘとを比較する。図３の例ではｎ_ｍａｘは３である。

ｎ≠ｎ_ｍａｘの場合、（ステップＳ２６；Ｎｏ）、ステップＳ２７に進む。

Ｓ２７：ｎ＝ｎ＋１とするステップである。

ＣＰＵ７１は、最大行ｎ_ｍａｘまで比較を終えていないのでｎ＝ｎ＋１とし、ステップＳ２８に進む。

Ｓ２８：ΔＴ待機するステップである。

ＣＰＵ７１は、所定の時間ΔＴ待機してからステップＳ２４に戻る。

ｎ＝ｎ_ｍａｘの場合、（ステップＳ２６；Ｙｅｓ）、ステップＳ２９に進む。

Ｓ２９：ＮとＮ_ｍａｘとを比較するステップである。

ＣＰＵ７１は、現在のフレーム番号Ｎと最大フレーム番号Ｎ_ｍａｘとを比較する。例えばＮ_ｍａｘは８である。

Ｎ≠Ｎ_ｍａｘの場合、（ステップＳ２９；Ｎｏ）、ステップＳ３０に進む。

Ｓ３０：Ｎ＝Ｎ＋１とするステップである。

ＣＰＵ７１は、現在のフレーム番号Ｎ＝Ｎ＋１とし、ステップＳ３１に進む。

Ｓ３１：ΔＷ（Ｎ）の間待機するステップである。

ＣＰＵ７１は、記憶部１０に記憶されている現在のフレーム番号Ｎに対応する所定の待機時間ΔＷ（Ｎ）を読み出し、ΔＷ（Ｎ）の間待機した後、ステップＳ２４に戻る。なお、本実施形態では第２の書き込み期間にしか待機時間ΔＷ（Ｎ）を設けていないが、第１の書き込み期間に待機時間ΔＷ（Ｎ）を設けても良い。

Ｎ＝Ｎ_ｍａｘの場合、（ステップＳ２９；Ｙｅｓ）、ステップＳ３２に進む。

Ｓ３２：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。

ここまで、いったん画像を消去してから第３フレームメモリ６２に記憶されている画像データを表示画面５０に書き込んで表示する第１の書き込みモードの手順を説明した。次に、表示中の画像にタッチパネル４０からの入力を上書きして追記する第２の書き込みモードについて説明する。以下、図８、図９、図１０を用いて第２の書き込みモードの手順を説明する。

図８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８のタイムチャートの横軸は時間軸であり、Ｆｂ１〜Ｆｂ５は第１フレーム〜第５フレームを表している。ＦｂＮ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。

なお、図８のタイムチャートでは図面を簡略化するためＦｂ５までしか表示していない。第２の書き込みモードでは各フレームの期間の時間間隔は同一であり、第１の書き込み期間、第２の書き込み期間の区別は無い。

各フレームＦｂ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、第１の書き込み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、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、現在表示中の画像の濃度である表示濃度の値Ｙがｄ５であり、表示する画像の濃度である表示濃度の値Ｘがｄ８のときは、濃度差に相当する３フレームの間、追記書き込みを行う。

Ｆｂ１を開始する直前にタッチパネル４０から１行目のＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３に相当する位置に入力が行われ、Ｆｂ３を開始する直前にタッチパネル４０から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。なお、３行目には書き込みを行わない。

このような場合、例えば、後に説明する表示コントローラ割り込み処理ルーチンによりＦｂ１からＦｂ４までは１行目のＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３の表示濃度の値Ｘ＞表示濃度の値Ｙと判定され、追記書き込みを行う。また、Ｆｂ３からは２行目のＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３も表示濃度の値Ｘ＞表示濃度の値Ｙと判定され、追記書き込みを行う。

そのため、図８に示すようにＦｂ１からＦｂ４までＧ１が‘Ｈ’の間は、ソースドライバ１４の出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３はＶ_Ｓ１であり、Ｆｂ３からＧ２が‘Ｈ’の間は、ソースドライバ１４の出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３はＶ_Ｓ１になっている。

第２の書き込みモードでは、コモン電圧Ｖ_Ｃは追記電圧であり、図８の例では一定の電圧Ｖ_ｃｂである。なお、第２の書き込みモードのコモン電圧Ｖ_Ｃは一定の電圧であればＶ_ｃｂ以外の任意の電圧でも良い。

図８に示すように、１行目のＶ_ｐ１１、Ｖ_ｐ１２、Ｖ_ｐ１３は、Ｆｂ１からＦｂ４までＶ_ｃｂになる。また、図示せぬ２行目のＶ_ｐ２１、Ｖ_ｐ２２、Ｖ_ｐ２３は、Ｆｂ３からＶ_ｃｂになる。

第２の書き込みモードでは、コモン電圧Ｖ_Ｃが一定の電圧であり第１の書き込み期間と第２の書き込み期間の区別が無いので、このように１行目のＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３に書き込みを行っている途中でも、新たに２行目のＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３に書き込みを開始することができる。

次に、図９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９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を第２の書き込みモードに設定するステップである。

ＣＰＵ７１は、表示コントローラ１１を第２の書き込みモードに設定し、実行させる。

Ｓ２１：Ｖ_ＣをＶ_ｃｂに設定するステップである。

電圧印加制御部７４は、コモン電圧Ｖ_ＣをＶ_ｃｂに設定する。

Ｓ２２：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。

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。本実施形態では、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を最大濃度であるｄ８に書き換える。

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。

次に、図１０の表示コントローラ割り込み処理ルーチンのフローチャートについて説明する。

第２の書き込みモードでは表示コントローラ１１からＣＰＵ７１に、各フレームでＧｎの立ち上がり時に割り込み信号ＩＮＴ３が送信される。ＣＰＵ７１が割り込み信号ＩＮＴ３を受信すると、図１０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、電源投入時など初期状態ではｎ＝１に初期化されている。

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。

比較部７５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し、Ｘｎｍ＞Ｙｎｍのとき‘Ｈ’、Ｘｎｍ≦Ｙｎｍのとき‘Ｌ’と判定する。比較部７５は、判定した結果を記憶部１０に一時記憶する。

例えば、１行目の１列目の場合、Ｘ_１１がｄ８、Ｙ_１１がｄ０だったとすると、判定結果は‘Ｈ’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に書き込み電圧が加えられる。

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、‘Ｈ’と判定された列のソースドライバ１４の出力電圧をＶ_Ｓ１にし、‘Ｌ’と判定された列のソースドライバ１４の出力電圧を０Ｖにする。

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をフレーム回数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、ｎと表示装置の最大行ｎ_ｍａｘを比較する。図３の例ではｎ_ｍａｘは３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＝１とするステップである。

最大行ｎ_ｍａｘまで比較したのでｎ＝１とし、元のルーチンに戻る。

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、次のフレームの処理であり、本ルーチンで１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。

以上このように、本発明によれば、電気化学表示素子の応答速度を向上させるとともに、表示する画像の階調制御を容易に行う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第２の書き込みモードの書き込みを行うときの書き込み電圧と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。 本発明の表示装置によって第１の書き込みモードの書き込みを行うときの書き込み電圧と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。 第１の書き込み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。 本発明の実施形態における第２の書き込みモードを説明するためのタイムチャートである。 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。 表示コントローラ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。

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
３４ 電源
４０ タッチパネル
４１ タッチパネルコントローラ
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
７０ 比較部
７１ ＣＰＵ
７２ 電源制御部
７３
７４ 電圧印加制御部
７５ 比較部
１００ 表示装置

Claims (4)

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、消去電圧を前記電気化学表示素子に印加して画像を消去した後、書き込み電圧を前記電気化学表示素子に印加して画像を表示する表示装置であって、
   第１の電圧と前記第１の電圧より絶対値が低い第２の電圧とを切り替えて前記書き込み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、
   表示する画像の濃度が所定値以上の前記電気化学表示素子を判定する画素判定手段と、
   前記書き込み電圧を印加する時間を第１の書き込み期間と第２の書き込み期間とに分割し、前記第１の書き込み期間では前記画素判定手段が前記表示する画像の濃度が所定値以上と判定した前記電気化学表示素子に前記第１の電圧を印加し、前記第２の書き込み期間ではそれぞれの前記電気化学表示素子の表示する画像の濃度に応じて所定の期間前記第２の電圧を印加するよう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の書き込み期間と前記第２の書き込み期間とは、
   それぞれ少なくとも１つのフレーム期間からなり、
   前記電圧印加制御手段は、
   それぞれの前記電気化学表示素子が表示する画像の濃度に応じた回数のフレーム期間の間、前記書き込み電圧を前記電気化学表示素子に印加することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記フレーム期間は、
   前記電気化学表示素子を順次走査する時間と書き込みを開始してからの前記フレーム期間の順番に応じた待機時間とからな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. 前記電圧印加制御手段は、
   画像を表示中の前記電気化学表示素子に追記電圧を印加して画像を追記する第２の書き込みモードを有し、
   前記第２の書き込みモードの間、前記電圧印加手段が同一電圧の前記追記電圧を前記電気化学表示素子に印加するように制御す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。

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