JPH07109461B2

JPH07109461B2 - エレクトロクロミック表示装置

Info

Publication number: JPH07109461B2
Application number: JP13106089A
Authority: JP
Inventors: 明宏八幡; 徳久筒井
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 1989-05-24
Filing date: 1989-05-24
Publication date: 1995-11-22
Anticipated expiration: 2010-11-22
Also published as: JPH02308228A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、一つのセルを複数の画素に分割してなるエレ
クトロクロミック素子を用いたエレクトロクロミック表
示装置に関する。

（従来の技術）表示素子の一種として、各種物質の電気化学的な酸化還
元反応によって生じる可逆的な発消色現象を利用した受
光型のエレクトロクロミック表示素子（ECD）がある。

未だ公知ではないが、いま、一つのセル内に複数組のエ
レクトロクロミック材（以下「EC材」という）を含む表
示画素を組み込んで個々の画素ごとに独立に駆動するよ
うにすれば、例えば、温度の変化に応じ表示画素数を増
減させて温度変化を表示するというように、バーグラフ
表示装置のような機能をもたせることができる。

第６図はこのような温度変化等の表示に用いることがで
きるエレクトロクロミック表示素子及びその駆動回路の
極一般的に考えられる例を示すもので、一つのセル内に
AB,C,D,Eの５個のエレクトロクロミック素子を列設し、
各素子の対向極11及び表示極12には、それぞれ切換スイ
ッチSW₁₁,SW₁₂,……SW₁₅及び切換スイッチSW₂₁,SW₂₂,…
…SW₂₅によって直流のプラス又はマイナスを印加するこ
とができるようにしたものである。符号13は上記一つの
セルを密封するシールを示す。

各エレクトロクロミック素子の対向極11と表示極12との
間に電圧をかけ、また、その電圧のプラスとマイナスを
切り換えて電流の向きを変えると、各素子が発消色す
る。そこで、各エレクトロクロミック素子のEC材をプル
シアンブルーとし、例えば対向極11側の各切換スイッチ
と表示極12側の各切換スイッチとを第６図に示すように
切り換えて、上側４個の素子A,B,C,Dの表示極12にプラ
スの電圧を印加し、最も下の素子Ｅの対向極11にプラス
の電圧を印加すると、上側４個の素子A,B,C,Dは青色に
変化し、最も下の素子Ｅは消色する。そこでいま、上記
各切換スイッチを温度検知部からの検知信号に応じて切
り換えるようにしておけば温度表示に用いることがで
き、温度に限らず、その他の各種物理量の表示に用いる
ことができる。

（発明が解決しようとする課題）一つのセルを複数の画素に分割してなるエレクトロクロ
ミック素子の上記各画素を独立して駆動する場合、各画
素に同じ向きに電流が流される場合は問題はないが、第
６図の例のように、隣接する画素Ｄと画素Ｅの駆動電流
が互いに逆向きの場合は、これらの画素D,Eの対向極11
相互間及び表示極12相互間の電位差によりイオンの移動
が起こって必要以上にEC材の酸化還元反応が進み、EC材
の劣化が加速されてエレクトロクロミック素子の繰返し
表示寿命が短くなるという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、一つのセ
ルを複数の画素に分割してなるエレクトロクロミック素
子の上記各画素を独立して駆動するものにおいて、隣接
画素の表示極相互間及び対向極相互間での酸化還元反応
がなく、表示寿命を長くすることができるエレクトロク
ロミック表示装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明は、一つのセルを複数の画素に分割してなるエレ
クトロクロミック素子と、上記複数の画素を独立して駆
動する制御回路を有してなり、上記制御回路は、上記複
数の画素に一方向に駆動電流を流すタイミングと逆方向
に駆動電流を流すタイミングとを交互に設定し、各画素
に流す駆動電流の向きが同時に互いに逆になることのな
いようにしたことを特徴とする。

（作用）隣接する画素に流す駆動電流の向きが同一タイミングで
互いに逆になることはなく、隣接する画素の表示極相互
間及び対向極相互間で酸化還元反応が進むことはない。

（実施例）以下、第１図ないし第５図を参照しながら本発明にかか
るエレクトロクロミック表示装置の実施例について説明
する。

第１図は、例えば季節に応じて周囲の温度が最適温度で
あるかどうか、最適温度からどの程度ずれているかを表
示することができるエルクトロクロミック表示装置の例
を示すもので、一つのセルに６個の表示画素Pc,PBa,PB
b,PBc,PBd,PBeが上下方向に配置されている。最上の画
素PcはEC材としてコバルトフタロシアニンテトラカルボ
ン酸カルシウム（以下「Pc」という）を用い、電圧の印
加によって緑⇔茶に変化するもので、季節表示に用い
る。その下の５個の画素PBa,PBb,PBc,PBd,PBeはEC材と
してプルシアンブルー（以下「PB」という）を用い、電
圧の印加によって白⇔青に変化するもので、この５個の
画素が総て青に発色していれば最適の温度であることを
表示し、最適温度から遠ざかるに従って下側から順に白
色に消色する画素が増え、青色に発色する画素が少なく
なるというように、温度表示に用いる。各画素は矩形状
その他所定の形状の領域で発消色するようにしてもよい
が、図示の例では、画素PcのEC材を葡萄の葉の形に形成
し、画素PBa,PBb,PBc,PBd,PBeのEC材を葡萄の房の形に
形成して、葉の色の変化で季節を表示し、房の発色領域
の量で最適温度か否かを表示するようになっている。第
２図ないし第４図は、このエレクトロクロミック表示素
子の駆動回路の例を示す。

第３図は、エレクトロクロミック素子の駆動回路に直流
電源を供給するための電源回路を例を示すもので、電池
電源Ｅは、トランジスタTR₁とレギュレータ３と平滑用
コンデンサC₁,C₂を介して駆動回路の電源＋Vccとして供
給される。トランジスタTR₁のベースには抵抗R₁と光電
センサとしてのCdSが直列に接続されている。周囲が暗
いときはCdSの抵抗値が数ＭΩに上昇し、トランジスタT
R₁はそのベース電流が制限されてオフとなり、電池電源
Ｅとエレクトロクロミック素子の駆動回路との間を遮断
しエレクトロクロミック素子の駆動を停止する。周囲が
明るいときはCdSの抵抗値が数100Ωに低下し、トランジ
スタTR₁はそのベース電流が増加してオンとなり、エレ
クトロクロミック素子の駆動回路に電源電圧＋Vccを供
給する。このようにして、周囲が明るいときにのみエレ
クトロクロミック素子を駆動し、夜間や周囲が暗いとき
は駆動を停止することによって電流電源Ｅの浪費を防止
するようになっている。

第２図は、上記電源＋Vccの供給によって動作するエレ
クトロクロミック素子の駆動回路の例を示す。第２図に
おいて、温度検出用のサーミスタTHには上記電源＋Vcc
が供給され、周囲の温度に応じた出力電圧Voが10個のコ
ンパレータCP₁,……CP₁₀のマイナス側に入力される。サ
ーミスタTHからは、季節切換スイッチSW₁が夏Ｓ側にあ
るときは抵抗R₂と半固定抵抗VR₂との間の分圧値が電圧V
oとして出力され、季節切換スイッチSW₁が冬Ｗ側にある
ときは抵抗R₂と半固定抵抗VR₂と半固定抵抗VR₁との間の
分圧値が電圧Voとして出力される。半固定抵抗VR₁は冬
時の最適温度設定用であり、半固定抵抗VR₂はサーミス
タTHに互換性をもたせるためにその特性に応じて調整す
るものである。抵抗R₁₁,VR₁₁,R₁₂はコンパレータCP₁の
参照電圧発生用、抵抗R₁₀₁,VR₁₀₁,R₁₀₂はコンパレータC
P₁₀の参照電圧発生用、抵抗R₁₃,R₁₄はコンパレータCP₁
のヒステリシス発生用、抵抗R₁₀₃,R₁₀₄はコンパレータC
P₁₀のヒステリシス発生用、抵抗R₁₅及び抵抗R₁₀₅はオー
プンコレクタタイプコンパレータの出力プルアップ用で
ある。10個のコンパレータCP₁,……CP₁₀は同じ回路構成
になっているが、それぞれの参照電圧V₁,……V₁₀に一定
のステップで順次差がつけられている。10個のコンパレ
ータのうちの５個のコンパレータCP₁〜CP₅の出力S₁〜S₅
はインバータで反転されて５個のアンド回路A₁〜A₅の一
方の入力となり、他の５個のコンパレータCP₆〜CP₁₀の
出力S₆〜S₁₀はそのまま上記アンド回路A₁〜A₅の他方の
入力となる。アンド回路A₁〜A₅の出力Sa,Sb,……Seは制
御回路１に入力される。コンパレータCP₁,……CP₁₀とア
ンド回路A₁〜A₅を含む回路部分は比較部を構成してい
る。

制御回路１は、発振器２からのクロックパルスCKにより
上記比較部からの信号Sa,Sb,……Seを読み込み、それに
応じたデジタル信号c₁,d₁,……c₅,d₅を出力する。この
信号Sa,Sb,…Seとデジタル信号c₁,d₁,……c₅,d₅の関係
は後で詳細に説明する。

第２図において、PBa,……PBeは第１図について説明し
たプルシアンブルー方式のエレクトロクロミック表示画
素である。このうち、画素PBaはブリッジ接続したトラ
ンジスタTRa,TRb,TRc,TRdによって正逆方向に通電駆動
される。トランジスタTRa,TRbはPNP型であり、トランジ
スタTRc,TRdはNPN型である。トランジスタTRaは制御回
路１からの信号c₁によって制御され、トランジスタTRb
は信号c₁の反転信号によって制御され、トランジスタTR
cは制御回路１からの信号d₁によって制御され、トラン
ジスタTRdは信号d₁の反転信号によって制御される。直
列接続されたトランジスタTRaとトランジスタTRcの間に
は表示画素PBaの表示電極が接続され、直列接続された
トランジスタTRbとトランジスタTRdの間には表示画素PB
aの対向電極が接続されている。従って、信号c₁,d₁が共
に「Ｌ」であればトランジスタTRa,TRdがオンして表示
画素PBaの表示電極側から対向電極側に電流が流れてEC
材が青色に変化し、信号c₁,d₁が共に「Ｈ」であればト
ランジスタTRb,TRcがオンして表示画素PBaの対向電極側
から表示電極側に電流が流れてEC材が消色し、白色に変
化する。抵抗Ra,Rb,Rc,Rdは電流制御用である。

他の表示画素PBb〜PBeも同様に構成されたトランジスタ
ブリッジ回路によって同様に駆動されるようになってい
る。ただし、表示画素PBbのトランジスタブリッジ回路
は制御回路１からの信号c₂,d₂で制御され、同様に表示
画素PBcのトランジスタブリッジ回路は制御回路１から
の信号c₃,d₃で、表示画素PBdのトランジスタブリッジ回
路は制御回路１からの信号c₄,d₄で、表示画素PBeのトラ
ンジスタブリッジ回路は制御回路１からの信号c₅,d₅で
制御される。

オペアンプOP₁,OP₂はエレクトロクロミック素子駆動電
源用アンプである。直流電源＋Vccに抵抗R₃と半固定抵
抗VR₃を直列接続し、半固定抵抗VR₃で調整した分圧値を
オペアンプOP₁のプラス端子に入力することによりプラ
ス側の駆動電圧Vpb＋を調整し、直流電源＋Vccに抵抗R₄
と抵抗R₅を直列接続して分圧し、この分圧値をオペアン
プOP₂のプラス端子に入力することによりマイナス側の
駆動電圧Vpb−を調整し、これらプラス側の駆動電圧Vpb
＋とマイナス側の駆動電圧Vpb−を前記各トランジスタ
ブリッジ回路に供給する。

第４図は、第１図について説明した表示画素Pcの駆動回
路の例を示す。表示画素Pcの一方の電極にはオペアンプ
OP₃から電圧が印加され、他方の電極にはオペアンプOP₄
から電圧が印加される。オペアンプOP₄は、電圧＋Vccを
抵抗R₈,R₉で分圧した一定の電圧が入力されることによ
り、一定の電圧を出力する。これに対しオペアンプOP₃
は、前述の季節切換スイッチSW₁が冬側に切り換えられ
ているときは半固定抵抗VR₄と抵抗R₆による電圧＋Vccの
分圧値が入力され、上記スイッチSW₁が夏側に切り換え
られているときは半固定抵抗VR₅と抵抗R₇による電圧＋V
ccの分圧値が入力されるようになっていて、夏と冬とで
は、スイッチSW₁の切り換えに応じてオペアンプOP₃の出
力電圧が切り換えられるようになっている。スイッチSW
₁は第２図に示すスイッチSW₁と連動する。

次に、上記実施例の動作を説明する。

第２図におけるサーミスタTHは周囲の温度の変化に応じ
て抵抗が変化し、その出力電圧Voが変化する。換言すれ
ば電圧Voは周囲の温度に対応する。また、この電圧Voは
スイッチSW₁が夏冬のどちら側にあるかによっても異な
る。電圧Voは各コンパレータCP₁〜CP₁₀のマイナス側に
入力される。いま、各コンパレータCP₁〜CP₁₀の参照電
圧V₁〜V₁₀を温度に対応させた場合、各半固定抵抗VR₁〜
VR₁₀によって各コンパレータCP₁〜CP₁₀は表１のように
調整されているものとする。

各コンパレータCP₁〜CP₁₀の出力S₁,S₂,……S₁₀は比較温
度Trefより周囲温度Taが低い場合には「Ｌ」、比較温度
Trefより周囲温度Taが高い場合には「Ｈ」となる。い
ま、例えば冬（Ｗ）の設定で周囲温度Taが22℃とする
と、上記出力S₁,S₂,……S₁₀は表２のようになる。

この出力信号のうちS₁,S₂,……S₅の反転信号はそれぞれ
アンド回路A₁,A₂,……A₅の一方の端子に入力され、S₆,S
₇,……S₁₀の非反転信号はそれぞれアンド回路A₁,A₂,…
…A₅の他方の端子に入力されるため、アンド回路A₁,A₂,
……A₅の出力Sa,Sb,……Seは表３のようになる。

発振器２からは第５図に示すようなクロックパルスCKが
出力され、制御回路１に入力されている。クロックパル
スCKは、「Ｈ」の時間をTh、「Ｌ」の時間をTlとしたと
き、Th＝Tl＝３（sec）というように設定しておく。制
御回路１は、パルスCKの立ち上がりの瞬間に信号Sa,Sb,
……Seを取り込み、Th及びTlの時間に表４に示すような
信号c₁,d₁,……c₅,d₅を出力する。

上記Thの時間とTlの時間は３秒に限らず適宜の時間に設
定して差し支えないが、後の説明で明らかなように、Th
とTlの時間の和の時間で周囲温度を検出し、温度が変わ
っていればその表示を変化させるものであるから、この
時間が長いと温度が変わっても長い時間表示が変わらな
いことになってしまう。従って、この点に留意してThの
時間とTlの時間を設定する。

ここで、表示画素PBaを例にして動作を見る。トランジ
スタTRa,TRbの各エミッタにはオペアンプOP₁を通じて電
圧Vpb＋が印加され、トランジスタTRc,TRdの各エミッタ
にはオペアンプOP₂を通じて電圧Vpb−が印加されてい
る。Vpb＋とVpb−の関係は、Vpb＋＞Vpb−になってい
る。いま、クロックパルスCKがThのタイミングとする
と、制御回路１の出力c₁,d₁は共に「Ｌ」となり、トラ
ンジスタTRaとトランジスタTRdがオンとなって表示画素
PBaの表示極側にVpb＋が印加され、対向極側にVpb−が
印加されるため、青色の表示となる。次にクロックパル
スCKがTlのタイミングになると、制御回路１の出力c₁は
「Ｈ」、d₁は「Ｌ」となり、ブリッジ接続された各トラ
ンジスタTRa,TRb,TRc,TRdは総てオフとなる。従って、
表示画素PBaの表示極側も対向極側もオープン状態とな
って駆動電流は流れない。このタイミングでは、エレク
トロクロミック表示素子の特性であるメモリー機能によ
り上記Thの状態の青色の表示が保持される。他の表示画
素PBb〜PBdについても、前述の表４で示す信号C₂,d₂,…
…c₄,d₄が信号c₁,d₁と同じであるいことから明らかなよ
うに、表示画素PBaと同様に駆動され、青色に発色す
る。

これに対して表示画素PBeについては、クロックパルスC
KがThのタイミングでは表４に示すように制御回路１の
出力信号c₅は「Ｈ」、d₅は「Ｌ」となり、ブリッジ接続
された各トランジスタTRa,TRb,TRc,TRdは総てオフとな
るため、保持状態となる。次にクロックパルスCKがTlの
タイミングになると、制御回路１の出力c₁,d₁は共に
「Ｈ」となり、ブリッジ接続された各トランジスタTRa,
TRb,TRc,TRdのうちトランジスタTRa,TRdはオフ、トラン
ジスタTRb,TRcはオンとなるため、表示画素PBa〜PBdの
場合とは逆に対向極側から表示極側に向かって電流が流
れ、消色して白色となる。

以上のように表示画素PBa〜PBeのうちPBa〜PBdは青色に
なり、PBeだけが白色になる。これは、前述のようにス
イッチSW₁を冬Ｗに設定した場合に、周囲の温度が22℃
のときは最適温度（表１で示す冬の設定の中心値である
20℃）よりも多少温度が高いことを意味している。以上
の動作は、周囲の温度が変化しなければ変わりがなく、
よって、各表示画素PBa〜PBeによる表示も不変となる。
温度が変化すると、コンパレータCP₁〜CP₁₀の各出力が
順次段階的に反転してアンド回路A₁〜A₅の出力Sa〜Seが
段階的に反転し、これに応じて制御回路１の出力c₁,d₁,
……c₅,d₅も変化して各表示画素PBa〜PBeが段階的に青
色又は白色に発消色する。こうして、周囲温度が最適温
度であれば、各表示画素PBa〜PBeの総てが青色になり、
最適温度から高い方又は低い方にずれるに従って、下側
の表示画素から順に白色に変化する。

EC材の異なる他のエレクトロクロミック素子Pcは季節表
示用であり、第４図に示すように、切換スイッチSW₁が
冬Ｗに切り換えられているか夏Ｓに切り換えられている
かによって素子Pcに印加される電圧が切り換えられ、素
子Pcの発色が変わるようになっている。具体的には、冬
Ｗの設定では茶色、夏Ｓの設定では緑色に発色するよう
にして季節感を出すようになっている。

以上述べた実施例の動作で注目すべき点は、一つのセル
に分割して形成された複数の画素PBa,……PBeの駆動電
流の方向は、クロックパルスCKが「Ｈ」のタイミングで
あるか又は「Ｌ」のタイミングであるかによって決定さ
れ、上記各画素の駆動電流の向きが互いに逆になるタイ
ミングはないという点である。仮りに同じタイミングで
複数の画素が互いに異なる方向に駆動されて一方の画素
が白から青に変化しているとき、他方の画素が青から白
に変化するとすれば、初めに述べたように複数の画素の
表示極相互間及び対向極相互間で酸化還元反応が進み、
EC材の劣化を加速することになる。しかし、上記実施例
では、エレクトロクロミック素子の特性であるメモリー
機能を利用して、青から白に変化させようとする画素の
電圧印加タイミングと白から青に変化させようとする画
素の電圧印加タイミングとを異ならせたため、複数の画
素の表示極相互間及び対向極相互間での酸化還元反応を
防止することができ、これによりEC材の劣化の加速を防
止してエレクトロクロミック素子の表示寿命を飛躍的に
延ばすことができる。

なお、温度の変化を同じ色の表示画素の増減で表示する
ことなく、各温度に対応させて表示画素を設け、周囲温
度に対応した画素のみを駆動してその温度を表示させる
ようにしてもよい。表示の対象は温度に限らず、湿度、
濃度、速度、流量その他の物理量の表示等に用いること
ができる。エレクトロクロミック素子の形式は任意であ
り、また、図示の実施例のように異なった形式の素子を
任意に組み合わせてもよい。

（発明の効果）本発明によれば、エレクトロクロミック素子の特性であ
るメモリー機能を利用して、複数の画素に一方向に駆動
電流を流すタイミングと逆方向に駆動電流を流すタイミ
ングとを交互に設定し、各画素に流す駆動電流の向きが
同時に互いに逆になることのないようにしたため、複数
の画素の表示極相互間及び対向極相互間での酸化還元反
応を防止してEC材の劣化の加速を防止することができ、
これによってエレクトロクロミック素子の繰返し表示寿
命を飛躍的に延ばすことが可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を適用可能なエレクトロクロミック
素子の例を示す正面図、第２図は本発明装置に適用可能
な駆動回路の例を示す回路図、第３図は本発明装置に適
用可能な電源供給回路の例を示す回路図、第４図は本発
明装置に適用可能な駆動回路の別の例を示す回路図、第
５図は第２図の回路におけるクロックパルスの例を示す
波形図、第６図は一般的に考えられる列設された複数の
エレクトロクロミック素子の駆動方法の例を示す結線図
である。 PBa,PBb,PBc,PBd,PBe……エレクトロクロミック素子、
１……制御回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一つのセルを複数の画素に分割してなるエ
レクトロクロミック素子と、上記複数の画素を独立して
駆動する制御回路を有してなるエレクトロクロミック表
示装置であって、上記制御回路は、上記複数の画素に一
方向に駆動電流を流すタイミングと逆方向に駆動電流を
流すタイミングとを交互に設定し、各画素に流す駆動電
流の向きが同時に互いに逆になることのないようにした
ことを特徴とするエレクトロクロミック表示装置。