JPS6024479B2 - 表示装置の駆動方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は少なくとも一方が透明な２枚の基板と該基板の
互いに対向する面上に設けた少なくとも一方が透明な電
極とこれらの電極に印加された電圧もしくは電流により
可逆的に可視光吸収特性の変化する物質（いわゆるヱレ
クトロクロミック物質以下ＥＣ物質と略す。

）からなる表示装置（いわゆるェレクトロクロミツクデ
ィスプレイ、以下ＥＣＤと略す。）の駆動方法に関する
ものである。更に具体的には着色された複数の表示電極
間の着色濃度の差による表示品位の低下を防ぐべく工夫
した駆動方法に関するものである。まず、以下にＥＣＤ
の概要を述べる。

ＥＣＤには液相のＥＣ物質を電気化学的に酸化または還
元し、反応生成物を電極上に析出させるもの、或いは電
極面上に設けられた岡相のＥＣ物質を酸化または還元し
て可視吸収特性を変化させ表示を行なうものが知られて
いる。後者の例としては、Ｗ０３をはじめとする遷移金
属酸化物の膜を電解液と共に用いる系がある。

（Ｂ・Ｗ・Ｆａｕｇｈｎａｎｅｔａｌ、ＲＣＡＲｅｖｉ
ｅｗ ３６１７７（１９７５））本発明はこのような系
を用いたＥＣＤの駆動方式に関するものであり、その構
造の漠式図を第１図に示す。図中、１はガラスのような
透明絶縁物基板、２は表示電極、３は対向電極、４は参
照電極、５・５はスベーサ、６は電解液、７は表示電極
２上に設けたＥＣ物質の膜、７′は対向電極３上に作用
物質として設けたＥＣ物質の膜、８は保護用の絶縁膜で
ある。このＥＣＤに対向電極３から表示電極２に電流を
流すと流れた電荷量に応じて着色し（以下書込と称する
）、同じ電荷量を逆方向に流すものとの非着色状態にも
どる（以下消去と称する）。

着色濃度があまり大きくなければある波長での透過率Ｔ
（＾）と単位面積当りに流れた電荷量。との関係は次の
式であらわされる。−１０ｇＴ（入）＝ご（入）・〇 ご（＾）はＥＣ物質に固有の波長依存性をもつ。

Ｗ０３をＥＣ物質として用いた場合、本発明者の測定で
はご（＾＝５９仇血）＝３０〜４０（係／ｃｏ山ｏｍｂ
）であった。

この場合の着色機構は次のように説明されている。Ｗ○
３十幻け十十×ｅ−＝Ｍ×十Ｗ○３ｅ×−Ｍ＋：Ｈ＋，
Ｌｊ＋，Ｎａ十，Ｋ十，ｅにまた一旦ＥＣＤを着色した
後、回路から電気的に切り放し、表示電極と対向電極と
の間を高インピーダンスに保っておけば着色状態は数時
間、ないし数日間、エネルギーの消費なしに保持できる
。

以下ＥＣＤの特徴を列挙する。■ 視角が非常に広い。

■ コントラストが良好で視角に依存しない。

■ 低電圧で駆動できる。（数ボルト以下）■ 印加電
圧を徐去した後も数時間ないし数日間表示状態が持続す
る。（メモリー効果）■ 着色濃度は流れた電荷量によ
って一義的に決まる。

■ 消費エネルギーは表示面積及び着色−消色のサイク
ル数に比例する。このような特徴をもつＥＣＤは、その
低電圧駆動特性を生かして、電池駆動による携帯用電子
機器の表示装置への応用に注目されている。

ＥＣＤの駆動方法には大別して以下の３種の方法がある
。

‘１｝ 定電位駆動法 この駆動法は電極反応解析に用いられる定電位電解法を
ＥＣＤ駆動方法に適用したものである。

第２図に示すように表示電極２と参照電極４との電位差
が設定値Ｕと等しくなるように対向電極３に印加される
電圧が制御される。

参照電極４に対して表示電極２の電位を一定値（関電位
以下Ｅｔｈと略す）よりも低く保つと着色が始まり、高
く保つと消色する。なお第２図の回路は表示電極２を接
地しているのでＵを正にすると、参照電極４に対する表
示電極２の電位を低くする事になる。図中１１は線形増
幅器、１２はセグメント選択スイッチである。（複数個
の表示電極２を設けそれらを適当に選択して着色させ、
数字・記号・文字等を表示する場合個々の表示電極２を
セグメントと称する。第３図ａに７セグメントからなる
表示電極のパターンを示し、第３図ｂにこの７セグメン
トにより０〜９の数字を表示するパターンの一例を示す
。第３図ｃは各表示電極に与えられる信号波形を示す。
）第４図に平衡状態での表示電極２の電位Ｅと吸光度Ａ
（＝−ｌｏｇ（透過率））の関係を示す。実際にＥＣＤ
を駆動する場合は、希望する着色濃度に対応する平衡状
態の電位Ｅｏに設定したのでは平衡に達するまでに非常
に時間がかかり実用的ではない。

そこで書込時には、希望する着色濃度に対応する平衡状
態の電位よりも低い電位Ｅ叫こ（Ｕとしてはより正の電
圧）、消去する場合は閥電位Ｅｔｈよりも高い電位Ｅｅ
に（Ｕとしてはより負の電位）保ち、電流が流れて適当
な着色濃度になった所で、セグメント選択スイッチ１２
を開いて電流を止めメモリー状態に保つ。なお、初めか
らセグメント選択スイッチを開いておけば、他のセグメ
ントを駆動しても影響を受けず、そのままの表示状態を
保っている。尤もこの方法では一つのセグメントを書込
つつ他のセグメントを消去する事はできず、時間的にず
らせて行わなければならない。この方法の長所は書込電
位Ｅｗ、消去電位Ｅｅを副反応の起らない電位の範囲内
に選ぶ事によって電解液の分解、ＥＣ物質や電極の劣化
を防止する事ができる。

つまり副反応の起こる電位をＥｓ，，Ｅｓ２とするＥｓ
．＜Ｅｗ，Ｅｅ＜Ｅｓ２に選ぶ。その反面、対向電極の
電位は規制されてないので対向電極での反応系を適当に
選んで電荷の授受を円滑に行なわせないと過大な電圧が
かかり電解液の分解や対向電極３の劣化等の問題が生じ
る。しかしこの問題は線形増幅器１ １の電源電圧を低
くする等の方法により対向電極３にかかる電圧の範囲を
制限する事により防ぐ事ができる。また回路的にはある
程度大きな電流（表示面積／地当り数十ｍＡ）を扱える
アナログ回路が必要である。

なお、セグメント選択スイッチ１２は半導体スイッチを
用いて電子的に切り換えできることはいうまでもない。

これは以下の駆動方法に用いられるスイッチについても
同様である。【２１定電流駆動法 これは第５図に示すように定電流源２１に接続して駆動
する。

この場合も書込および消去時のみ功換スイッチ２２をそ
れぞれの側に接続し、表示状態を保つ間は切り離してお
く。

第５図中Ｗは書込、Ｍはメモリー、Ｅは消去を示す。

この駆動法の特徴は流れる電荷量を任意に設定でき、従
って着色濃度も任意に設定できるので、電極引き出し部
の抵抗値による電圧降下が問題になる場合や、ＥＣ物質
自体の特性のバラツキがある場合でも着色濃度を一定値
にできる。

又、対極を接地し、各セグメント毎に定電流源を設けれ
ばあるセグメントを着色するのと同時に他のセグメント
を消色することが可能である。（以下、同時書込消去と
いう。）この駆動方法は本件発明者等を含む発明者等に
よって発明され、本件出願人が昭和５１年５月２４日に
袴顕昭５１一６０９５計号「ェレクトロクロミツク表示
装置」（特開昭斑−８０９７号公報参照）として出願し
た、あるいは第６図に示すように駆動するセグメント数
（表示面積）に応じて電流値の可変できる定電流源を用
いてもよい。この駆動方法は本件発明者等を含む発明者
等によって発明され、本件出願人が昭和５１年５月２４
日に椿願昭５１−６０９５８号「ェレクトロクロミツク
表示装置」（特関昭５２一１４２９９２号公報参照）と
して出願した。第６図中１２はセグメント選択スイッチ
、２４はセグメント数信号ｎにより電流値の変化する定
電流源、２３は駆動セグメント数計数回路、Ｓはセグメ
ント信号、ｎは駆動セグメント数信号を夫々示す。

この場合は書込時と消去時の電荷量の設定にわずかでも
誤差があると書込−消去のサイクルを繰り返す毎に誤差
が累積され、反応が一方向にかたよっていく。

つまり書込時の電荷量が消去時の電荷量よりも大きけれ
ば着色が進行し、完全に消去されなくなる。また消去時
の電荷量が書込時の電荷量よりも大きい場合には消去が
完了しても電流を流し込まれるので必然的に電解液の分
解、電極の劣化等の望ましくない副反応がひき起こされ
る。

この場合消去がほぼ完了し副反応が起こり始めると表示
電極の電位が急に高くなる。この事を利用して定電流源
の電圧変動範囲を制限し、表示電極の電位が副反応の起
こり始める電位以上にはならないようにし副反応を押さ
える事ができる。【３’定電圧駆動法 定電流駆動法とほぼ同様で定電源の代りに第７図のよう
に書込用定電圧源３１及び消去用定電圧源３２を接続す
る。

そして切換スイッチ３３で切換える。尚、誓込電圧Ｖｗ
と消去電圧ｙｅは必ずしも等しくする必要はない。また
第８図の回路を用いれば一つの電源から異つた電圧の書
込電圧ｙｗと消去電圧Ｖｅが得られ、同時書込消去を行
なう場合には個別に書込消去を行なうよりも電源エネル
ギーの利用率が良くなる。図中３４は線形増幅器である
。この駆動法でも対向電極での電荷の授受が円滑でない
と高電圧を印加しなければならず望ましくない副反応が
起こる可能性がある。

この駆動法では回路が前記２つの駆動法に比べて簡単で
あり、電源のエネルギーの利用率も一番高いので電池駆
動の電子機器にＥＣＤを応用する場合のように低消費電
力を指向する場合には有利である。

以上ＥＣＤ及びその駆動法について述べたが、前述のよ
うにＥＣＤにはメモリー機能があるので書込の場合には
所望の着色濃度に達した後は駆動回路から電気的に切り
離して、その着色濃度を消費電力なしで維持させる事が
できる。

ところが表示状態を変更する場合、あるセグメントに書
込パルスが重複して印加されると着色濃度が累積して他
のセグメントと不マ前いになり、またそのセグメントを
消去するのに必要な時間、電荷量も増大する。この問題
を避ける為には、次の二つの方式がある。■ 全消去方
式 この方式では一回の表示が終る銭に一旦全セグメントを
消去しその後新たに必要なセグメントを着色させる方式
である。

この方式は昭和５世王１０月２日に特顔昭５０−１１９
３９６号「表示装置の駆動方法」（特開昭５２−４３３
９３号公報参照）として出願した。

（Ｂ｝ 部分消去方式 この方式では前回の表示状態と新たに表示すべき状態と
を比較し変化の必要なセグメントのみ（着色→消色→，
消色→着色）を駆動し、変化の必要でないセグメント（
着色→着色、消色→消色）は駆動しないという方式であ
る。

例えば第３図ａ，ｂ，ｃにおいて「２」を表示している
状態から「３」に表示を変更する場合を考える。

「２」ではａ，ｂ，ｄ，ｅ’ｇの５セグメントを着色、
「３」ではａ，ｂ，Ｃ’ｄ，ｇの５セグメントを着色し
なければならないがａ，ｂ，ｄ，ｇの４セグメントは共
通なのでｅセグメントを消去し、ｃセグメントを着色さ
せるだけでよい。この方式によれば（Ａ）の全消去方式
に比べて駆動すべきセグメント数が大幅に減少し、消費
電力の低減を図ることができる。この方式は昭和５ぴ王
１２月１９日に袴磯昭５０一１５２３５４号）「表示装
置の駆動装置」（侍開昭５２一４３３虫号公報参照）と
して出願した。しかし、この方式ではメモリー期間が長
期にわたると回路のリーク電流やＥＣＤセル内での自己
放電等により着色濃度が薄くなり、新しく警込んだセグ
メントとの着色濃度の差が大きくなって表示品位の劣化
をきたす。

（この現象を以下「着色ムラＪと称す）この問題を避け
る為には、表示品位が劣化した時一且すべてのセグメン
トを消去しその後改めて書込を行なうという方法があり
、（以下「ストロープ」と称す）前述の特許願に記述さ
れている。本発明はこの「着色ムラ」を解決する為にな
されたもので、前記「ストローブ法」一に比べ事実上消
費電力がいらないという長所がある。

本発明の骨子は、メモリー期間中には着色されたセグメ
ント間を短絡し、着色濃度が低下した場合にのみ「スト
ローブ法」にて着色濃度を回復させて、着色濃度の平均
化を図ろうというものである。以下図面に従って本発明
の一実施例を説明する。まずＥＣＤセルの作成は以下の
如くである。

ソーダガラス製の基板上に透明導電膜としてｌｎ２０３
を電子ビーム加熱真空蒸着により２０００Ａ。の膜厚に
蒸着して表示電極２、対向電極３、参照電極４を形成し
た。この時の面抵抗は２肌／ｓｑであった。次にＥＣ物
質としてＷ０３を抵抗加熱により真空蒸着した。蒸着条
件は基板温度３５０ｑｏ、腰厚５００帆〇、蒸着速度Ｉ
ＭＯ／ｓｅｃ、圧力５×１０‐４ｔｏｎ（０２リーク）
である。対向電極３の上にはＷ０３を全面に、表示電極
２の上には表示部にのみマスク黍着を行なう。さらに表
示電極２はフオトェツチング法によりｌｎ２０３をセグ
メントに分割した。そしてｌｎ２０３のエッチング液に
はＦｅＣ１３をＨＣＩに溶解した液を用いた。次いで、
セグメントの引き出し部には保護の為にシリコン樹脂を
スクリーン印刷により塗布した。このように用意した対
向電極３の基板と表示電極２の基板を１肋角のガラス棒
のスベーサを介して張り合せに電解液を注入した。電解
液としては、セロソルブアセテート（ＣＨ３ ＣＯＣＣ
２ はＯＣ２比）にＬｊｃｌ０４を１．仇ｍｃｌ／１の
割合で溶解したものに、白色背景を与える為に欧Ｓ０４
を重量比１：１で混合し、練り合せてペースト状にした
ものを用いた。ここで白色背景を用いる理由は、対向電
極３の着色を表示電極２側から見えないようにする事お
よび同一コントラスト比（着色時と非着色時の光透過率
あるいは光反射率の比、以下Ｃ．Ｒ．という。）を得る
ために必要な電荷量の減少を図るためである。実際、乱
反射面を背景に鷹くと、透過型に比べて３０〜４０％の
電荷量しか必要としない。この数値は乱反射面の性質に
よる。このようにして作成したＥＣＤセルの一つのセグ
メントに靴ｃ／地の電荷密度で書込みを行なうというコ
ントラスト比３：１の着色を示し、メモリー状態での電
位はｌｎ２０３の参照電極に対して−０．２Ｖであった
。

また別のセグメントに１位ｈｃ／塊の電荷密度で書込み
を行なうとコントラスト比８：１、電位−０．５Ｖであ
った。次にこれら２つのセグメント間を短絡すると電流
が流れ、速かに着色が平均化された。この時定数は約１
秒であった。このように本発明の有効性は確認された。
次に第３図ａのようなセグメントパターンを用いて数字
表示を行なう場合の回路の横成例を述べる。各セグメン
トは第３図ｃに示したような「セグメント信号Ｓ」で制
御する。駆動法としては定電圧駆動法を例にとるが、他
の駆動法にも本発明が有効な事は言うまでもない。第９
図ａの回路ブロック図及び第９図ｂのタイムチャートに
おいてまず「クロツクパルスＣＩ」の立ち下がりから書
込時間幅を決める「書込パルスＷ」をワンシツトマルチ
４２により発生させる。

尚「ストローブ法」を併用する場合、「ストローブ信号
Ｓｔ」がＨｉｇｈの場合は消去時間幅を決める「消去パ
ルスＥ」を発生した後「書込パルスＷ」を発生するよう
に回路を構成する。一方データフリップフロップにより
一周期前の「セグメント信号Ｓ」の内容（これをＳ′と
する）を記憶しておき、これと新しい「セグメント信号
Ｓ」と比較して「Ｌｏｗ」から「Ｈｉか」に変化する場
合にのみそのセグメントを書込用電圧源３１に接続し書
込を行なう。

（尚「セグメント信号Ｓ」は「クロツクパルスＣＩ」の
立ち下りを基準として制御する）書込が終った後、メモ
リーごせておくべき期間中はそのセグメントをメモリー
ライン３５に接続する。メモリーライン３５は電源に接
続せずメモリー状態のセグメント間を短絡して着色濃度
の平均化を図るものである。「セグメント信号Ｓ」が「
山ｗ」の場合には消去用電圧源３２に接続して消去を行
なう。また「ストローフ信号Ｓｔ」が「Ｈｉ鮒」の場合
は全セグメントを「消去パルス法Ｅ」の期間に消去する
。つまり下の式で表される「セグメント書込信号Ｓｗ」
「セグメントメモリー信号Ｓｍハ「セグメント消去信号
Ｓｅ」により各セグメントをそれぞれ書込用電源３１、
メモリーライン３５、消去用電源３２に接続する。尚、
「ストローブ信号Ｓｔ」は「書込パルスＷ」や「消去パ
ルスＢ」の途中で始まったり、終ったりしてはならない
。Ｓｗ＝Ｓ・Ｗ・（Ｓ′＋Ｓｔ） Ｓｍ＝（Ｓｗ＋Ｓｅ） Ｓｅ＝Ｓ＋Ｅ 本発明によれば着色セグメント間の着色濃度のバラッキ
を押さえる事ができるが、メモリー期間が長期にわたる
と全体の着色濃度が低下してくるのは避けれない。

従って「ストローブ法」が必要となってくるが、この「
ストローブ信号Ｓｔ」を入れる方法としてメモリーライ
ン３５の電位を検出する方法がある。つまり、メモリー
状態でのセグメントの電位は着色濃度によって変化し、
着色が薄くなると電位が高くなる。（第４図参照）従つ
て電位がある一定の値よりも正になると「ストローブ信
号Ｓｔ」を発生するように回路を構成すれば、実動的に
「ストローブ」が行なわれる。第１０図に回路図を示す
。前述のＥＣＤセルを本発明の駆動法により８秒毎に０
〜９の数字を順次表示するカウンターと、時・分を表示
する時計とを試作し、６ケ月間エイジングを行なったが
現在も良好に動作中である。

駆動条件は以下の通りである。‘１）定電圧駆動 書込電圧Ｖｗ＝０．５Ｖ 書込時間？ｗ＝５０肌Ｓｅｃ 消去電圧Ｖｅ＝２．５Ｖ ストロ‐プ時消去時間７ｅ：５０肌ｓｅｃこの条件で８
ｈＣ／の以上の電荷量が流れ５９０側におけるコントラ
スト比は３：１以上である。

‘２１ 定電位駆動書込電位Ｖｗ＝１．０Ｖ 誓込時間７ｗ＝５００ｈＳｅＣ 消去電位Ｖｅ＝−１．５Ｖ 消去時間７ｅ＝５０仇ｈＳｅＣ この条件で｛１’とほぼ同等の結果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図はＥＣＤセルの模式断面図、第２図は定電位駆動
法の基本回路、第３図ａは７セグメントパターンの例、
第３図ｂは数字パターンの図、第３図ｃは数字パターン
表示時の各セグメントの信号波形図、第４図は吸光度と
電位の関係、第５図は定電流駆動の基本回路、第６図は
別の定電流駆動法の基本回路、第７図は定電圧駆動法の
基本回路、第８図は定電圧源の例、第９図は本発明によ
る駆動回路のブロック図、第９図ｂは同回路の動作説明
に供するタイムチャート、第１０図は電位検出によるス
トローブ信号発生回路の例。 ２は表示電極、３は対向電極、４は参照電極、６は電解
液、７はＥＣ物質膜。 第１図 第２図 第３図 第８図 第４図 第５図 第６図 第７図 第１０図 図 ○ 船 図 〇 船

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数個の表示電極を有するエレクトロクロミツク表
   示装置において、着色すべき表示電極は定電位駆動法、
   定電圧駆動法あるいは定電流駆動法のいずれかにより一
   定時間駆動し、その後、着色された複数個の表示電極の
   相互間をメモリー期間中導通させ、かつ該メモリー期間
   中相互に導通した表示電極の電位を検出し、その値が一
   定値より正になつた場合には改めて駆動を行ない、上記
   導通している表示電極の着色濃度を回復させることを特
   徴とする表示装置の駆動方式。