JPS587692A - エレクトロクロミツク表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気化学的な酸化還元反応による電気化学物
質の可逆な光学的変化を利用したエレクトロクロミック
表示装置の駆動方式に関するものである。

電子腕時計、電卓などの小型情報機器の表示装置に液晶
が広く用いられているが、一般に表示が暗い、斜め方向
から見篭〈て視角範囲が狭く、表示の美しさという点か
ら大きな欠陥を有している。

これら液晶の持つ欠点を解決する新しい表示装置として
、電気化学的酸化還元によって、ある種の物質が可逆的
な色調の変化を示す現象を利用した、エレクトロクロミ
ック表示ａｍの研究開発が活発に行なわれている。その
ような電気化学発色物質としては、従来、ｒ、ｒ’−ジ
ピリジルのアルキル四級化物誇導体であるビオロゲン、
あるいは酸化タングステンを代表する遷移金属酸化物な
どが主として用いられる。しかし、電気化学発色物質と
ビオロゲンを用い次系では、表示の色調が、電極表面へ
の析出物の量によって定まるため、電極の単位面積当り
の電荷量を精密に制御しなければ、一定色調が得られな
い欠点があり、また有機物質であるビオロゲン自体の化
学的安定性に欠けるたぬ、酸化還元の繰り返しによって
劣化しやすい欠点があった。また、従来の電気化学発色
物質として、遷移金属酸化物である酸化タングステンを
用いる系では、電極表面に固定された酸化タングステン
の層に、電極からの電子と、電解液中から金属イオンが
同時に注入される反応によって生成するタングステンブ
ロンズの着色、（１）式を利用している。

（１）式の反応が電気化学的に可逆である７ｔｊ７’）
ｖｃは、（１）式において、Ｘ≦α５　でなければなら
ずｘ　）　（Ｌ３では反応が不可逆となる文め表示には
使えない。

したがって、そのような非化学量論的な反応を利用する
表示装置では、Ｘの大きさが可逆性を有する範闘を超え
ないように、電解量を常に制御しなければならない穴釣
、駆動が困難で実用に向かないという欠点を持っていた
。このため、酸化タングステン系の駆動方式は、電荷転
送駆動方法により駆動を行なっている。

第１図に、従来の電荷転送駆動を説明するたぬ、ＥＯＤ
駆動の略図を示す。透明な基板１の電解液７と接触する
平面上に透明電極２ａ〜２ｃｉＩｎｌＯ１等が蒸着され
ている。前記透明電極２１〜２Ｃ上に、表示画素の形状
にＶＯ，の蒸着されたエレクト田りロミック薄１１３ａ
−３０がおる。

上記の透明電極２ａ〜２Ｃとエレクトロクロミック薄膜
５ａ〜５ｃを総称して、表示電極Ａ−０と呼ぶ。前記基
板１とＡｕなどで形成され次対同電極５を有する基板４
との間に、スペーサ６を用いて電解液７を挾持する。電
解液７には、Ｔｉ０Ｉなどの白色粉末を混入して表示背
景を構成し、ている。８ａ〜８Ｃは着色用スイッチ、各
透明電極２ａ〜２ｃと電池１２の陰極を接続する。９ａ
〜９Ｃは消色用スイッチであり、各透明電極２ａ〜２Ｃ
と電池１２の陰極を接続する。

この構成で、スイッチ８ａとスイッチ１１ｔ″ＯＮする
と、対向電極５より表示電極人へ通電され、エレクトロ
クロミック薄膜！５ａｉｊ還元され着色する。所定着色
濃度に着色後、スイッチ８ａとスイッチ１１をＯＦＦす
ると、エレクトロクロミック薄膜５ａは還元状態を保持
し、表示電極Ａは着色状態をメモリーする。表示１極Ａ
に保持されている着色電荷を表示を極Ｃに転送させる場
合、スイッチ９ａとスイッチ８　ｃ　ｆ　ＯＮ　して、
表示電極Ａに電池の陽極を接続し、表示電極Ｃに電池の
陰極を接続する。この時、着色電荷は、表示電極Ａより
放出され、電解液７中を転送し、表示電極Ｃに注入され
る。この結果、表示電極Ａけ着色状態から消色状態に変
化し、新たに表示電極Ｃが着色して表示状態が変化する
。？′Ｋに、表示電極Ｃを消色する場合には、スイッチ
９ｃと、スイッチ８ａをＯＮすると、表示電極Ｏの着色
電荷は表示電極ＡＫ転送され、表示電極Ｏは消色状態に
、表示電極Ａは着色状態に変化する。

以上述べた様に、電荷転送駆動方式は、初め、初期電荷
を注入しておくべき表示電極Ａが必要である。この表示
電極ムは、初期電荷注入のためと、他の表示電極Ｃなど
の電荷転送用の表示電極として必要なものであり、直接
的に、文字、数字表示をするためのセグメントではない
ダミー電極である。したがって、表示電極Ａは、外部か
ら見えないように、マスキングをす潰必要があるため、
文字、数字表示セグメント面積あ次りの表示装置のサイ
ズが大きくなってしまい、腕時計等の小型表示装置とし
て用いるには不利であった。また、複数個のダミー電極
が必要であるため、表示装置のパターニングが複雑で、
駆動端子数の増加など多くの欠点を有してい次。

本発明は、上述した従来のエレクトロクロミックの持つ
欠点を解決するために成されたものである。

本発明に用いた一実施例の表示装置を第２図に示す。第
２図のイは表示装置の正面図、口に断面を示している。

ガラス基板１７上にパターンを形成された酸化スズ透明
導電膜１８を設け、その表示部にヘキサシアノ鉄酸鉄の
１ｌｉｔＷを電解成膜している。下側の他のガラス基板
２０の表面ｊ／Ｃｄ、白金の導電膜２１を設け、その表
面をヘキサシアノ鉄Ｗ／鉄塩の層２２で被覆した。電解
液２３は、濃度１モルの塩化カリウムのへ１規定堪酸溶
液である。電解液２５中に浸漬した多孔質テフロン板２
４は、表示部の白色背景を構成するための背景板である
。セルの周縁部は、エポキシ樹脂の層２５によって密封
している０次に、上述の２つの電極に、２連スイツチ１
５を介して電源１６を接続し、電圧ｔ１８Ｖで表示を駆
動した方法について述べる。スイッチ１５が８Ａの位置
にあるとき、表示極には対極に対し、−αｆｊＶの負電
圧が印加されているから、ヘキサシアノ鉄酸鉄塩の層１
９は無色に変化し、表示は消失する。

スイッチの接点が、ＳＣの位置のときは、表示極は対極
に対し、＋α８ｖの正電圧となって、ヘキサシアノ鉄酸
鉄塩の層１９は青色に変化し、表示が行なわれる。ま几
、スイッチ１５の接点が８Ｂに切り替えられ九ときは、
回路が切断され、表示極に電圧は加えられないから、ヘ
キサシアノ鉄酸鉄塩の層１９に色の変化は生ぜず、スイ
ッチが切り替わる直前の着色または消色のいずれかを保
持し、表示が記憶される。

第６図は、本発明の駆動方式を説明するための一実施例
を示す図である。第３図において、降圧回路３０は、Ｐ
チャンネルＭＯＥ＋）ランジスタ（以後、Ｐ　−Ｔ　ｒ
と称す、）５２とＮチャンネルＭＯ８）ランジスタ（以
後、Ｎ　−Ｔ　ｒと称す。）５５を介して電池４５に接
続されている。そして降圧回路３０の出力電圧Ｐ′Ｆ！
、、対極３４に接続される１表示極駆動回路４１は、Ｐ
−Ｔｒ５６，５７とＮ　−Ｔ　ｒ　５５によって構成さ
れ、その出力電圧ＱＦｉ、表示極４４に接続されている
。駆動バイアス回路４２は、Ｐ−Ｔｒ３？と抵抗４０と
Ｎ　−Ｔ　ｒ５８によって構成されており、Ｐ−Ｔｒ３
９のソースとＮ−Ｔｒ３８のソースは、それぞれ、電池
４５の陽極と陰極に接続されている。駆動信号Ｔは、前
記、降圧回路３０と駆動バイアス回路４２を動作状態又
は弁動作状ＩＩＫ制御するための制御信号である。！！
！示信号Ｓは、表示極４４に着色又は消色信号を供給す
る九め、表示極駆動回路４１を制御する制御信号である
。

次に、動作について説明する。

駆動信号Ｔが論理「１」のとき、インバータ３１の霞め
に、Ｐ−Ｔｒ５２とＮ−Ｔｒ５５，３８は共にＯＮ状態
となるため、降圧回路３０と駆動バイアス回路４２＃−
１、動作状態になる。し食がって、降圧回路３０の出力
電圧Ｐは、電池４３の端子間電圧１．５７　Ｖのほぼ捧
の電圧（αＳＶ）を対極５４に印加する。一方、駆動バ
イアス回路４２の出力電圧Ｎが、表示極駆動回路４１の
Ｐ−Ｔｒ３６のゲートに印加される。ここで、駆動バイ
アス回路４２のＰ−Ｔｒのゲートは、ドレインに接続さ
れているため、電流−電圧特性は飽和特性（二次曲線）
を示し、かつ、抵抗４０に接続されているので、電源電
圧の変動に対してＰ−Ｔｒ３９のソースとドレイン間電
圧ＶＤ８は、はぼ一定の基準電圧とすることができる。

このソースとドレイン関電圧ｙｐｓは、出力電圧Ｎとな
って駆動回路４１のＰ−Ｔｒ５６のゲートにバイアスさ
れる。

このＰ−Ｔｒ５６ｆ＠、対極５４と表示極４４ｔ−負荷
とする定電流駆動トランジスタとして製作する。

すなわち、Ｐ−Ｔｒ５６を、飽和領域で動作させること
によって、駆動バイアス回路４２と、Ｐ　−ＴｒＳ６お
よびＰ−τｒＳ２，５７と負荷（！！示装置）は、表示
極４４から対極３４へ一定の電流を供給する定電流駆動
回路ｔ＊成している。したがって、表示信号Ｓが論理「
０」になると、Ｐ　−Ｔｒ３７がＯＮするため定電流が
、Ｐ−Ｔｒ５２゜５７．３６．を通り、表示極４４．対
極３４．降圧回路３０．Ｎ−Ｔｒ５５を経て電池４５の
陰極に流れる皮め、表示極４４は青色に着色する。次に
消色の場合について説明する。表示信号日が論理「１」
のとき、Ｆ−Ｔｒ５７は０ＦＦＩ、、Ｎ−Ｔｒ３５はＯ
Ｎとなる。したがって表示極４４は、Ｏｖが印加される
。このとき、対極Ｋｉ降圧回路５０の出力電圧Ｐはα８
ｖを出力しているため、表示極４４は対極３４に対して
−［Ｌ８Ｖが印加され、表示極４４は消色となる。

次に、表示の着色又は、消色の切換えが行なわれ、安定
状態になったとき、駆動信号Ｔは論理「０」となる。こ
の駆動時間は、エレクトロクロミックの応答時間をカバ
ーするだけで良いため、せいぜい１秒間で十分である。

駆動信号Ｔが、論理「０」となると、Ｐ−Ｔｒ３２　、
　Ｎ−Ｔｒ３５および３８は０ＩＦＦ状態となるため、
前記、降圧回路３０．駆動バイアス回路４２は非動作状
態となるので、表示極駆動回路４１も又、非動作となる
。したがって、表示極４４と対極′５４Ｆｉ、無電圧印
加状態となるが、エレクトロクロミック表示装置の表示
メモリー性により表示状態はそのまま維持される。

＠４図は、前記降圧回路５０の一実施例を示したもので
、定電圧回路をＪ／ｌＩ！成している。ここで、Ｐ−Ｔ
ｒ５０，５１とＮ−Ｔｒ５２，５３によって電圧比較回
路を構成する。Ｐ−Ｔｒ５０と５１は入力ゲートとして
働き、出力信号１ｔ’ｌ　Ｎ　−Ｔ　ｒ　５２のドレイ
ンより出て、ＮＴｒ５４のゲートを制御する。Ｎ−Ｔｒ
５４ｔｉ電圧比較回路の出力信号で制御され、出力電圧
Ｐを定電圧出力とするための電圧降下用である。また、
抵抗５５と５６は定１、圧分圧回路を構成している。出
力電圧Ｐの電圧をｙｙとすると、Ｒ点の電位Ｖｌ＃ｉ％
次式で表わされる。

但し、Ｒｉｓ：抵抗５５の値 Ｒｓｓ　：抵抗５６の値 （１）式で表わされる７式は、Ｐ−Ｔｒ５１に入力され
る。他方の入力ゲートＰ−τｒ５０（但し、ディプレッ
ション型）の入力電圧ｖ１７は以下の（２）式となる。

ＶＷ＝Ｏ・・・・・・・・・・・・・・・　（２）上記
（１）と（２）式で表わされる電圧が、電圧比較回路で
比較されるが、２つの入力ゲートのスレッシュホルド電
圧（以下Ｖ？Ｉと略す。）が異なる几め、実効的な入力
電圧は以下の様に修正される。

７’１ｌ＝ｖ１−Ｖ丁！ｌｌｔ　　　……”””　　　
　（３）Ｖ’ｗ＝Ｖ’ｏ−Ｖｔ１Ｈ・・・……−＝　　
　（４）Ｖ’ｌ　：　Ｐ−Ｔ　ｒ　５１の入力電圧実効
値Ｖ’ｌｌｌ　　：Ｐ−Ｔｒ５（ｌの入力電圧実効値７
丁”ｓｔ：　　Ｐ−Ｔｒ　　５　　Ｌ（ｎＶｌｉｉｖＴ
Ｈ＠６：Ｐ−τｒ５０〕ＶＴＩ 出力電圧Ｐのｖｌは、電圧比較回路の２入力端子が等し
くなるように、ＮＴｒ５４が制御される。

このとき、出力電圧Ｐの１圧Ｖ　？　ａ（１）　、　（
３）　、　（４）式よりＶＰは ５ｓ ｖｒ＝（１＋−）（’Ｖ？１ｌｓｔ−ｖｒｉ＋Ｂ）　　
　　＋・＋＋＋（５）５１ となる。

（５）式より明らかなように、抵抗５５と５６の抵抗比
又は、Ｖ”５１とＶＰ１１６Ｇを制御することで、任意
の電圧値を設定できる降圧回路を構成できる。

第５図は、本発明の駆動方式を電子時計の表示装置に用
い尺−実施例を示したものである。ここで、６０は水晶
振動子を用いた発根回路、６１は分周回路、６２は時間
を計数するための計数回路、６３はデコード回路、６４
は表示極駆動回路、６５はエレクトロクロミック表示装
置、６６Ｆｉ駆動信号発生回路、６７は降圧回路および
駆動バイアス回路によって構成されている。

発振回路６０により発振し九基準信号は、分局回路６１
に入力され、ＩＨｇ信号に分周される。

１１１１ｚの分周信号は、時間を計数する秒９分１時。

日１月計数回路よりなる計数回路６２に入力され時間を
計数する。前記、計数回路６２の計数出力信号は表示信
号に変換するため、デコード回路６３に入力され、表示
信号８を表示極駆動回路６４Ｔｌｃ出力する。表示極駆
動回路６４は、前記表示信号日の出力状態に応じて、着
色、又は消色信号を、エレクトロクロミック表示装置６
５の表示極に印加する。前記計数回路６２の１公傷号Ｙ
と１４　Ｈｓｓ　（２秒）信号は、駆動信号発生回路６
６に入力され、１分周期で、かつ１１１ｅ間のパルス幅
を持つ、単発パルス信号を降圧回路および駆動バイアス
回路より成る６７に出力する。したがって、前記降圧回
路と、駆動バイアス回路よりなる６７は、駆動信号Ｔが
、論理「１」である１票間の間、降圧出力Ｐと、駆動バ
イアス信号Ｎｔ−発生し、１１Ｉｌｃ間の表示駆動を行
なわせることができる。但し、本発明の説明において、
部製時間は１分毎に１式間と設定したが、これは、説明
を簡略化するための一例にすぎない。更に、駆動時間中
の着色および消色信号の印加時間を同一にしているが、
着色と消色の印加時間長を独立に設定することによって
、各々に最適な駆動条件を与えることも可能である。

以上述べた如く、本発明によれば、電荷転送方式におい
て、必要なダミー電極を不要とすることができ、小さな
表示面積に大きな文字、数字表示ができ、ダミー電極の
減少によって、表示のパターニングが簡略化される。更
に、駆動電極数の減少によって、ＩＣサイズが小さくな
り、コストダウンに寄与するなど、多大な効果を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図・・・従来の駆動方式を説明する回路図、第２図
・・・ヘキサンアノ鉄酸鉄系のエレクトロクロミック表
示装置の製作を示す図。 （イ）は平面図、←）は断面図を示す。 第５図・・・本発明の駆動方式を示す一実施ｆ１１の回
路図。 第４図・・・降圧回路の一実施例を示す回路図。 第５図・・・本発明の一実施例を示す電子時計のブロッ
ク図。 ３０１１．降圧回路　　　４１・・・表示極駆動回路４
２・・・駆動バイアス回路 ６０・・・発振回路　　　６１・・・分周回路６２・・
・計数回路　　　６５・・・デコート′回路６６・・・
駆動信号発生回路。 以上 出願人　株式会社第二精工舎 代理人　弁理士　最上　　務 第１図 第２ヲ　（イ） 第２図（ロ） 第３図 第５反

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 透明電極と該透明電極上に形放されるエレクトロクロミ
   ック層よりなる表示電極群、該表示電極群に対向する基
   板上に設置される対極と、前記表示電極と対極との両方
   に接している電解質とがら構底され次エレクトロクロミ
   ック表示装置において、基準電圧ＶＢ以下の降圧出方Ｖ
   Ｍを対極に印加する手段と、前記表示極に降圧出方ＶＭ
   以下の電圧Ｖｌを印加するｆｃぬの第１の手段、或は、
   定電流を流すための第２の手段を有し、着色又は消色の
   制御信号に応じて、前記第１又は第２の手段の一方を選
   択して駆動することを特徴とするエレクトロクロミック
   表示装置。