JPS59108B2 - エレクトロクロミツク表示装置の駆動回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は少なくとも一方を透明とした２個の支持板間に
少なくとも２個の電極に接触した状態で印加された電流
に依り可逆的に光吸収特性の変化するエレクトロクロミ
ック物質を用いた表示装置の駆動回路に関したものであ
る。

まず、エレクトロクロミック物質を用いた表示装置（以
下ＥＣＤと略す。

）について概説する。ＥＣＤには大別して２種類あるこ
とが知られている。（例えばＬ、Ａ、Ｇｏｏｄｍａｎ）
゛ＰａｓｓｉｖｅＬｉｑｕｉｄＤｉｓｐｌａｙｓ’’、
ＲＣＡＲｅｐｏｒｔ６１３２５８参照。）一つは無機固
体膜を用いたもので典型的な構造は第１図に示す如くで
ある。

第１図に於いて１はバインダーを添加した炭素粉末の層
（商品名アク、アタック）、２はステンレス板でこの両
者で対向電極を形成する。３はスペーサー、４は透明電
極、５はガラス基板、６はエレクトロクロミック現象を
呈する無機固体膜、７は電解液である。

最も一般に使用されている無機物質６は酸化タングステ
ン（Ｗ０３）であり、その膜厚は約１μｍである。

電解液７は硫酸、グリセリン等のアルコール及び酸化チ
タン等の白い微粉末の混合物である。アルコールは酸を
希釈するためであり、粉末は着色現象に対して白い背景
を与えるためである。電解液層の厚さは通常１ｍｍ程度
である。対向電極には表示装置として動作するのに適当
な物質が選ばれる。無定形酸化タングステンは透明電極
を対向電極に対して負電位にすれば青く着色する。

その時の印加電圧は数ボルト程度である。印加電圧の極
性を逆転すれば酸化タングステン膜はもとの無色透明の
状態に戻る（以下脱色という。）。この着色は電子とプ
ロトンとの酸化タングステン膜への注入に依る。

また脱色は電子とプロトンとがもとの状態に戻るためで
ある。脱色電圧を印加しなければ着色状態は着色電圧を
取り去つた後も数日間は持続する。（メモリー作用。）
ＥＣＤの他の一つは電気化学反応に依り無色の液体を還
元し、着色不溶の膜を陰極上に生成させるものである。

この着色膜も酸素が無ければ電流を流さない限り脱色す
ることはない。しかし酸素が残存していれば徐々に脱色
する。（以下退色とする。）電圧極性を逆転すれば着色
膜は溶解し同時に色も消える。このタイブのＥＣＤ材料
としては、支持電解質として臭化カリウム、着色膜を生
じさせる物質としてヘプチル・ビオロゲン・ブロマイド
を用いた水溶液がある。

動作電圧は１ボルト程度である。基本的なセル構造を第
２図に示す。液体の厚さは普通１ｍｍ程度である。ビオ
ロゲンを用いたＥＣＤは透明電極を両電極に用いて透過
型、また反射用顔料を液に混合して反射型として用いる
ことができる。以上述べた事がＥＣＤの簡単な動作原理
である。

次にＥＣＤの特徴を挙げる。（１）視角が広い。

（２）数種の色を選択することができる。

（３）消費エネルギーは着色一説色の１サイクルに数〜
数１０ｍＪ／Ｃｒｌ，であり、サイクル数に比例して増
加する。

（４）着色電圧を徐去した後も、電気的に開放に保てば
数時間〜数日間着色状態が持続するというメモリー作用
を持つ。

もちろんこのメモリー状態に於いては外部から電力を加
える必要はない。さて以上の様な原理、特徴を持つＥＣ
Ｄを例えば第３図に示す７つの表示要素（セグメント）
より成る数字表示装置として用いる場合の駆動回路の簡
単な説明図が第４図である。セグメントは簡単のために
、Ｓｌ，Ｓ２，Ｓ３の３個だけを示した。Ｂは電源、Ｓ
ＷＯｌ，ＳＷＯ２は連動する電圧極性切換スイツチ、Ｓ
Ｗｌ，ＳＷ２，ＳＷ３はセグメントスイツチである。ま
ず着色させる時について述べる。

まず両切換スイツチＳＷＯｌ，ＳＷＯ２を下側に倒し、
着色させるべきセグメントのセグメントスイツチだけを
オンにする。そうすれば電流は対向電極から電解液を通
りセグメントへ流れ出る。こうして電流の流れたセグメ
ントは着色し、流れなかつたセグメントは以前の状態の
ままである。セグメントが充分な濃度に着色した時、切
換スイツチＳＷＯｌ，ＳＷＯ２の少なくともいずれか一
方を中立に位置にすれば電流は流れなくなり、着色した
セグメントはメモリー状態に置かれる。

また切換スイツチＳＷＯｌ，ＳＷＯ２を下側に制したま
ま一セグメントスイッチをオフにしてもセグメントをメ
モリー状態に置くことができる。この場合セグメントス
イツチを同時にはオフせずに、時間的にずらせてオフす
れば、長くオンされていたセグメントはより濃く着色し
、短かくオンされていたセグメントはより薄く着色し、
メモリー状態に置かれることになる。即ち、セグメント
スイツチがオンしている時間を制御することに依り着色
状態の濃度を制御することができる。次に脱色させる場
合について述べる。

まず両切換スイツチＳＷＯ，，ＳＷＯ２を上側に倒し着
色時と電池接続を逆転させ、脱色させるべきセグメント
のセグメントスイツチだけをオンにする。そうすれば脱
色させるべきセグメントには着色時とは逆向きの電流が
流れ脱色が行なわれる。脱色に際してもセグメントスイ
ツチがオンしている時間の長さを制御することに依り脱
色の程度を制御することができる。なお第４図に於いて
描かれているスイツチはトランジスタアナログスイツチ
等の電子スイツチで実施できることは言うまでもない。
本発明は簡単に上に述べたように駆動する時の瞬時電流
の制御に関したものであり、その制御をセグメンｌ・回
路に直列に接続された抵抗に依り行なうことを特徴とし
たものである。第５図にセグメント電極一対向電極間印
加電圧Ｖａｐ、及び電流１の各々の波形を抵抗を用いな
い従来の場合について示す。

なお印加電圧が正の場合には着色、負の場合には脱色を
各々示している。第６図は本発明の回路を示し、これは
直列に電流制御用の抵抗１４を接続することを特徴とす
る。第７図はその印加電圧、電流波形であり、電圧極性
と着色脱色との関係は第５図と同じである。第６図に示
す本発明の回路のように抵抗１４を入れることに依つて
、まず電流のピーク値を大きく下げることができる。こ
のことは非常に重要なことであり、特にＥＣＤの低電力
消費性を利用し携帯用機器、例えば腕時計、デイジタル
マルチメータ等にＥＣＤを用いる場合には重要である。
即ち、生産コストを引き上げるためには、またその占め
るスペースを小さくするために、ＥＣＤを駆動するため
の電源回路の出力インピーダンスを必要以上に小さくす
ることは得策ではない。しかし従来の回路による電圧及
び電流特性を示す第５図から分かるように、ＥＣＤはか
なり大きなピーク電流が流れ、このことは大きな出力イ
ンピーダンスを持つ電源回路の場合には、出力電圧が大
きく変動する可能性の有ることを意味し、このことに依
つて同｛源に接続されている他の回路の誤動作を引き起
こす場合がある。もちろん、この対策の一つとして、Ｅ
ＣＤ駆動用電源と他回路の駆動用電源を別々に設けると
いうことも考えられるが、このことは製作コストの面か
ら良策とは言えない。更に、仮に電源インピーダンスを
大きなピーク値電流を流すために小さくしたとすると、
その電流のために駆動集積回路の故障ということも考え
られる。これらの問題を簡単に解決するために本発明で
は適当な値の抵抗を第６図に示すように用いている。本
発明の第２の特徴はセグメントの着色状態を均一化する
ことができることである。

即ち第１図第２図に示すようにＥＣＤには透明電極が用
いられる。しかし一般的に言つて、透明な物質であり同
時に電気良導体という物質は限られた数しかなく、現在
一般的に用いられている物質は酸化インヂウム、酸化錫
の２種類である。しかし、それらの導電率は一般の金属
と比較すればかなり小さい。このことは次に述べる不都
合の原因となる。透明電極を用い、例えば第３図に示す
７セグメントより各数字を構成した多桁の数字表示装置
を製作する場合、実際に表示に使用される部分と駆動回
路の出力との間の或る程度の距離を透明電極で電気的に
接続する必要がある。（この部分は一般に引出しと呼ば
れている。第８図参照。）この部分の長さは各々セグメ
ントの配置及び形状に依り異なり、それ故にこの部分の
電気抵抗は各セグメントについて違つた値となる。一方
ＥＣＤ各セグメントの等価抵抗は第５図から分かるよう
に比較的小さい。このことから各セグメントを流れる電
流は各セグメントの引き出し部分の抵抗により規制され
ることになり、更にこれらの抵抗値が異なることから、
電流値は各セグメントに依り異なる可能性がある。ＥＣ
Ｄの着色状態は流れた電荷量に依存し、一定時間電流を
流した場合、電流値の大きい方が着色はより濃くなる。

以上のことから、各セグメントの着色状態が異なるとい
う、表示装置としての不都合が生じるのである。この透
明電極部分の不均一な抵抗値に依る着色状態の差を取り
除くために、本発明は各々のセグメントに抵抗１４を直
列に挿入し、引き出し部の抵抗と直列接続した抵抗の合
計が全てのセグメントについて同一にするものである。

また、引き出し部の抵抗値のばらつきが着色状態に影響
を与えない程度に充分に大きな値の抵抗１４を選べば、
本発明にお〜・て用いる抵抗１４の値は総てのセグメン
トに対して同一でよい。但し各セグメントの面積が異な
る場合には同一抵抗値を用いることはできない。各セグ
メントの面積が異なる場合には透明電極引き出し部の抵
抗を考慮に入れて、各セグメントの単位面積当たりの電
流、即ち各セグメントの面電流密度が同一になるように
本発明に依る抵抗１４の値を選ばなければならない。こ
うすれば各セグメントに同一時間着色パルスを加える場
合には、各セグメントの単位面積を通過する電荷量は等
しくなり、そして各セグメントの着色状態は等しくなる
。以上述べてきたように、本発明に依ればＥＣＤ駆動回
路側の条件を緩和し、かつ表示品位の向上を簡単に行な
うことができる。

但し抵抗を挿入するために応答時間が長くなる可能性が
あるが、これは印加電圧を高くするだけで充分補償する
ことができる。

また表示装置として肉眼のみを対象とした例えば時計等
にＥＣＤを応用した場合には、応答時間としては数１０
ｍｓｅｃ〜１ｓｅｃもあれば充分であるから、少しばか
り応答時間が長くなつたとしても問題とはならない。な
お本発明に依る抵抗１４は個別部品を用いてもよいが、
ＥＣＤに用いられるガラス基板上に厚膜を用いて抵抗体
を形成し表示装置と一体化することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は固体ＥＣＤの基本構成を示す断面図、第２図は
液体ＥＣＤの基本構成を示す断面図、第３図は日の字型
数字表示パターンのセグメント配置図、第４図はＥＣＤ
の基本駆動回路図、第５図はＥＣＤへの印加電圧、電流
波形図、第６図は本発明の一実施例によるＥＣＤの５駆
動回路図、第７図は本発明の上記実施例の場合の印加電
圧電流波形図、第８図は日の字型数字表示パターンの一
部と透明電極に依る引き出しの説明図を示す。 ４・・・・・・透明電極、５・・・・・・ガラス基板、
６・・・・・・固体エレクトロクロミツク物質、７・・
・・・・電解液、８・・・・・・ガラス基板、９・・・
・・・対向電極、１０・・・・・・表示院極、１１・・
・・・・ビオロゲン混合液、１４・・・・・・抵抗、・
・借色したセグメント、１６・・・・・・引き出し。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電流の印加に応答して可逆的に光吸収特性が変化す
   るエレクトロクロミック物質を１対の電極間に介設して
   成る表示装置に於いて、各電極面積に比例した抵抗を各
   電極毎に連結して各電極の面電流密度を均一にしたこと
   を特徴とするエレクトロクロミック表示装置の駆動回路
   。