WO2002079868A1 - Unite d'affichage et procede d'actionnement correspondant - Google Patents

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WO2002079868A1
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PCT/JP2002/003209
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Michio Arai
Eriko Matsui
Kenji Shinozaki
Toyoharu Oohata
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Sony Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a display device suitable for a display device (so-called electronic paper) used for reading a document and a driving method thereof.
  • a display device so-called electronic paper
  • the display methods used for these include an electrophoresis method, a two-color pole display method, and an electoral aperture chromic method.
  • an electrophoretic image display EPID
  • white pigments black toner, etc. It is laminated on the electrode.
  • a two-color pole display twisted ball display; TBD
  • TBD twisted ball display
  • both methods require a gap to allow the fluid to enter, and it is difficult to obtain high contrast because they cannot be filled in the closest density.
  • ECD electrochromic display
  • an active matrix driving method in which an active element such as a transistor is arranged for each pixel is considered desirable.
  • an electorifice chromic display layer is formed on a glass substrate (TFT substrate) on which a thin film transistor (TFT) or a wiring electrode for each pixel is formed.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an electrochromic display device capable of high-quality display and a driving method thereof. Disclosure of the invention
  • the display device of the present invention includes a transparent electrode, a display layer formed in contact with the transparent electrode and changing color according to the accumulated charge amount, and a display layer formed in contact with a surface of the display layer opposite to the surface in contact with the transparent electrode And a plurality of independent electrodes formed in contact with the surface of the ion conductive layer opposite to the surface in contact with the display layer.
  • the method for driving a display device according to the present invention includes: a transparent electrode; a display layer formed in contact with the transparent electrode, the color of which changes according to the amount of accumulated charge; and a surface of the display layer opposite to a surface in contact with the transparent electrode.
  • a drive current having a charge amount corresponding to a coloring density or a coloring area is selectively supplied between a plurality of independent electrodes and a transparent electrode, and the charge amount or direction of the driving current is controlled.
  • the accumulated charge amount of the display layer is controlled.
  • characters and images displayed on the display layer are viewed from the transparent electrode side, and a plurality of independent electrodes and their driving systems (for example, thin film transistors) are located on the back side of the display layer. become. Therefore, the problem of shadows caused by thin-film transistors and the like is eliminated, and high-quality display is realized.
  • independent electrodes and their driving systems for example, thin film transistors
  • the amount of charge or the direction of the drive current is controlled to control the amount of accumulated charge in the display layer. Even if the driving current flows through the entire surface of the display device and the driving current spreads, or the driving current spreads in the ion conductive layer, the extra coloring (discoloration) of the display layer is reduced or eliminated.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one configuration example of a display device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of the display device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a method of driving the display device shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining another example of the method of driving the display device shown in FIG.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view schematically showing a display state by the driving method shown in FIG. It is.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a modification of the driving method according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view schematically showing a configuration and a display state of a display device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration and a color density distribution of a display device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a schematic configuration and a coloring density distribution of a display device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view showing the configuration of an electrolytic cell used for electrolytic polymerization in an example of the present invention.
  • FIG. 1 schematically shows a cross-sectional structure of a display device according to a first embodiment of the present invention.
  • This display device includes a display layer 2 and a transparent layer 1 between a transparent electrode 1 formed on a transparent support 5 and a plurality (three in FIG. 1) of pixel electrodes 4 formed on a back support 7. It has a configuration in which the ion conductive layer 3 is provided.
  • the display layer 2 displays a character or an image by a combination of minute pixels. The displayed characters or images are visible from the transparent electrode 1 side through the transparent support 5 and the transparent electrode 1.
  • FIG. 1 shows a state in which, for example, the display layer 2 at a portion facing the central pixel electrode 4 among the three pixel electrodes 4 is colored.
  • the display device is driven by, for example, an active matrix system.
  • Each of the pixel electrodes 4 is electrically connected to a thin film transistor (TFT) 6 as a corresponding active element.
  • TFT thin film transistor
  • the transparent electrode 1 is formed on almost the entire surface of the transparent support 5 as a common electrode.
  • a transparent glass substrate such as a quartz glass plate or a white plate glass plate can be used, but is not limited thereto.
  • Ester such as polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate, polyamide, polycarbonate, and vinegar
  • Cellulose esters such as acid cell mouths, polyvinylidene fluoride, fluoropolymers such as tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, polyethers such as polyoxymethylene, polyacetal, polystyrene, polyethylene, polypropylene, methylpentene
  • polyolefins such as polymers and polyimides such as polyimide-amide / polyesterimide.
  • a display layer 2 is formed in contact with the transparent electrode 1, and the display layer 2 displays a character or an image by discoloring according to the accumulated charge amount.
  • the display layer 2 contains, for example, an electrochromic material that is colored or discolored by electrochemical oxidation or reduction, or a material that develops or decolors by electrochemical deposition or elution.
  • an electrochromic material containing a color or discoloration due to electrochemical oxidation or reduction when anion is doped by applying a potential, the electron absorption of the electoric chromic material becomes stronger, and the quality of the material becomes higher. Good black is displayed.
  • any material can be used as long as it exhibits the above-described electochromism, for example, transition metal compounds such as tungsten oxide, iridium oxide, molybdenum oxide, and ruthenium dioxide
  • transition metal compounds such as tungsten oxide, iridium oxide, molybdenum oxide, and ruthenium dioxide
  • a rare earth diphthalocyanine compound such as phthalocyanine can be used, but a 7 ⁇ -conjugated conductive polymer is preferable because it can display high-quality black. ⁇
  • the t-conjugated conductive polymers include polyacetylene, poly (p-phenylene), polythiophene, poly (3-methylthiophene), polyisothianaphthene, poly (p-phenylene sulfide), and poly (p-phenylene sulfide). Fenerenoxide), polyaniline, Examples thereof include poly (p-phenylenevinylene), poly (thiophenvinylene), polyperinaphtalene, and nickel phthalocyanine.
  • One of the particularly preferable ones among these T-conjugated conductive polymers is polypropylene. This is because 1) the oxidation potential is low, 2) the Coulomb efficiency is high, 3) the coloring during oxidation is black, and 4) the repetition life is long.
  • the reason why a substance having a low oxidation potential is preferred is that a substance having a low oxidation potential is more stable in a color-developed state.
  • the reason that a high coulombic efficiency is desirable indicates that side reactions are suppressed so much.
  • the fact that high coulombic efficiency is close to 100% means that side reactions almost occur. This means that the life of the device will be prolonged.
  • the fact that the coloration during oxidation is black is an important property for the display of documents. Polypyrrole is black on complete oxidation, whereas other polymers are green or reddish black. For this reason, adopting polypyrrole can increase the black density and improve the contrast. Another advantage of polypyrrol is its long life cycle.
  • the material that develops and decolors by electrochemical deposition and elution is not particularly limited, but includes bismuth, copper, silver, lithium, iron, chromium, nickel, and force dome.
  • An ion or an ion composed of a combination thereof can be exemplified.
  • the ion conductive layer 3 is formed in contact with the surface of the display layer 2 opposite to the surface in contact with the transparent electrode 1.
  • the ion conductive layer 3 is provided to supply ions to the display layer 2 and is made of a solid polymer electrolyte in which a supporting electrolyte is dispersed in a matrix polymer material.
  • Matrix (base material) As a polymer, the skeletal units are represented by — (CCO) n—, — (CCN) n—, and _ (C—C—S) n—, respectively. Sulfide. These may have a branch as a main chain structure. Also preferred are polymethyl methacrylate, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride, polypropionate, and the like.
  • the plasticizer When forming the ion conductive layer 3, add the required plasticizer to the matrix polymer Is preferred.
  • Preferred examples of the plasticizer include water, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and a mixture thereof when the matrix polymer is hydrophilic, and propylene carbonate, dimethyl carbonate, and phenyl carbonate when the polymer is hydrophobic. Preference is given to ethylene carbonate, arbutyrolactone, acetonitrile, sulfolane, dimethoxetane, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, dimethylacetamide, n-methylpyrrolidone and mixtures thereof.
  • the ion conductive layer 3 is formed by dispersing a supporting electrolyte in a matrix polymer as described above, and the electrolyte may be a lithium salt, for example, LiCl, LiBr, Lil, L i BF 4, and the like L i C L_ ⁇ 4, L i PF 6, L i CF 3 S0 3, Chikarari ⁇ unsalted, for example KC 1, KI, KB r etc.
  • a lithium salt for example, LiCl, LiBr, Lil, L i BF 4, and the like L i C L_ ⁇ 4, L i PF 6, L i CF 3 S0 3, Chikarari ⁇ unsalted, for example KC 1, KI, KB r etc.
  • Natoriumu salts for example N a C 1 , Na, NaBr, or tetraalkylammonium salts, such as tetraethylammonium borofluoride, tetraethylammonium perchlorate, tetrabutylammonium borofluoride, tetraperchlorate Examples include butylammonium and tetrabutylammonium halide.
  • the alkyl chain length of the above-mentioned quaternary ammonium salts may not be uniform.
  • a coloring material for example, a white pigment may be added to the ion conductive layer 3 in order to improve the contrast.
  • a white pigment titanium oxide or aluminum oxide can be used, and zinc white can also be used.
  • the mixing ratio of the white pigment is preferably about 1 to 20% by weight, more preferably about 1 to 10% by weight, and further preferably about 5 to 10% by weight. This ratio is regulated because white pigments such as titanium oxide do not dissolve in the polymer but only disperse.When the mixing ratio increases, the white pigment aggregates, resulting in optical concentration. Is non-uniform. Further, since the white pigment has no ionic conductivity, an increase in the mixing ratio causes a decrease in the conductivity of the solid polymer electrolyte. Considering both, the upper limit of the mixing ratio is about 20% by weight.
  • the pixel electrode 4 is formed in contact with the surface of the ion conductive layer 3 opposite to the surface in contact with the display layer 2 and is arranged corresponding to the pixel.
  • the pixel electrodes 4 are made of a conductive film formed in a substantially rectangular or square pattern, and are physically and electrically separated between the pixel electrodes 4. Separated.
  • Each pixel electrode 4 is provided with a TFT 6.
  • a transparent electrode material in the same manner as the transparent electrode 1, for example mixtures of I n 2 0 3 and S N_ ⁇ 2, or so-called I TO film, S n 0 2 or I n 2 ⁇ 3 it is also possible to use the quotes Ingu membrane.
  • These I TO film or S n0 2 or coated film I n 2 ⁇ 3 may be those doped with S n and S b, it is also possible to use a like Mg_ ⁇ and Z ⁇ .
  • any conductive material such as an electrochemically stable metal can be used.
  • a transparent electrode material Preferable are platinum, chromium, aluminum, cobalt, palladium and the like, which can be formed by forming a film made of a good conductor such as a metal film on a support 7 described later.
  • a carbon As a method of supporting the electrode on the electrode for this purpose, there is a method of forming an ink using a resin and printing the ink on a substrate surface. The use of force-bon can reduce the price of the electrode.
  • the ratio between the length L of the pixel electrode 4 and the distance d between the electrodes is preferably 3: 1 or more. The reason will be described later.
  • the TFT 6 is an active element that performs a switching function of the corresponding pixel electrode 4.
  • the active matrix method in which the pixel electrodes 4 are driven using the TFTs 6 is extremely effective in preventing crosstalk between pixels.
  • the TFT 6 is formed so as to occupy one corner of the pixel electrode 4 as shown in FIG. 1, for example, but may have a structure in which the pixel electrode 4 overlaps the TFT 6 in the laminating direction.
  • the configuration of the TFT 6 can be appropriately selected depending on various conditions such as the material of the support 7 described below.
  • the pixel electrode 4 and the TFT 6 are formed on a support 7 provided on the back side.
  • the support 7 on the back side does not necessarily need to be transparent, and a substrate or a film that can securely hold the pixel electrode 4 and the TFT 6 can be used.
  • a glass substrate such as a quartz glass plate or a white plate glass plate, a ceramic substrate, a paper substrate, or a wood substrate can be used.However, the present invention is not limited to this.
  • polyolefins such as fluoropolymers
  • polyethers such as polyoxymethylene, polyacetals, polystyrene, polyethylene, polypropylene, and methylpentene polymers
  • polyimides such as polyimide-amide / polyesterimide.
  • a sealing resin portion (not shown) for holding the supports 5 and 7 is formed on the peripheral edge of the display device.
  • this sealing resin portion both the supports 5 and 7 and the transparent electrode 1, the display layer 2, the ion conductive layer 3, the pixel electrode 4, and the TFT 6 disposed therebetween are securely held.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an electrochromic display device as shown in FIG.
  • the pixel electrodes 4 corresponding to the respective pixels and the TFTs 6 corresponding thereto are arranged in a matrix, and the counter electrode side of the capacitor is a common electrode.
  • a gate line (scanning line wiring) 12 is connected to the gate electrode of TFT 6, and a data line (signal line wiring) 13 is connected to one of the source and drain of TFT 6.
  • the other of the source and drain of TFT 6 is connected to pixel electrode 4.
  • the gate line 12 is connected to the gate line driving circuit 10, and the data line 13 is connected to the data line driving circuits 9, 9A.
  • the gate line drive circuit 10 and the data line drive circuits 9 and 9 A are connected to the signal control unit 11.
  • This display device can be driven by, for example, line-sequential driving. That is, the gate line driving circuit 10 sequentially applies the selection pulse to the gate line 12 within one frame period, and at the same time, the data line driving circuits 9 and 9A The display signal corresponding to 1 2 is sequentially applied to each data line 13.
  • the display signal applied to the data line 13 is written from the pixel electrode 4 side via the TFT 6 connected to the selected gate line 12, and characters or images are displayed on the display layer 2.
  • the charge amount of the drive current may be twice or less than the charge amount at which the coloring of the display layer 2 in the portion sandwiched between the pixel electrode 4 to which the drive current is supplied and the transparent electrode 1 is saturated. preferable.
  • the current distribution is as follows. This is because the charge immediately above the applied pixel electrode 4 is the highest and decreases as the distance increases, so that the amount of charge flowing into the adjacent pixels or the peripheral pixels of the display layer 2 can be suppressed to a small value.
  • the charge amount of the drive current is controlled to be less than the charge amount at which the coloring of the display layer 2 in the portion sandwiched between the pixel electrode 4 to which the drive current is supplied and the transparent electrode 1 is saturated. Is also good.
  • FIG. 3 shows an example of the coloring density distribution of six pixels arranged along a certain gate line 13 when driving is performed with the charge amount limited to a certain value or less as described above. Is schematically shown.
  • the TFT 6 When the TFT 6 is selectively turned on in accordance with the image and, for example, a pulse current is supplied to the second pixel electrode 4 from the left and the second pixel electrode 4 from the right, the display layer 2 has a common potential by the transparent electrode 1 and is displayed. Although the entire layer 2 is colored, the coloring concentration immediately above the second pixel electrode 4 from the left and the second pixel electrode 4 from the right is higher than the others.
  • the pixel since the pixel is not defined by the pixel electrode 4, the pixel may be slightly blurred. However, since one piece of image information is given to one pixel, even if the boundary is blurred, the amount of information will not be lost. Rather, in the case of photographs, there is the advantage that the display is good because the pixel boundaries are not noticeable.
  • the ratio of the length L of the pixel electrode 4 to the distance d between the electrodes is 3: 1 or more. No. By doing so, the spread of the driving current in the ion conductive layer 3 is suppressed, and the influence on the adjacent pixels can be reduced.
  • the direction of the drive current may be reversed. For example, when the entire display layer 2 is colored by the application of the drive current as shown in FIG. 3, the drive current and the drive current are simultaneously applied to all the pixel electrodes 4 every time one frame is written. May supply a current whose direction is reversed.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view schematically showing a display state when the direction of the drive current is reversed for all the pixel electrodes 4 as shown in FIG.
  • the pattern of the underlying pixel electrode 4 and TFT 6 cannot be seen, and a display in which only characters stand out on a white background is possible. In particular, it is suitable for character display that requires clarity of the outline.
  • the current whose direction is reversed may be applied to all the pixel electrodes 4 at the same time as shown in FIG. 4, but may be applied to the pixel electrodes 4 corresponding to the outline of the display at the same time. Is also good. Thereby, the extra coloring (discoloration) around the pixel due to the spread of the driving current in the ion conductive layer 3 can be eliminated. As a result, blurring and blurring of pixels are improved, and clear display is possible.
  • the pixel electrode 4 is formed on the display layer of the ion conductive layer 3.
  • the characters and images displayed by the display layer 2 can be viewed from the transparent electrode 1 side, and the pixel electrode 4 and TFT 6 are located on the back side of the display layer 2. Will be located. Therefore, the light transmittance of the TFT substrate does not matter, and the problem of the shadow due to the TFT 6 and the gate lines 12 and the data lines 13 serving as the wiring electrodes is solved. Further, since the pattern of the pixel electrode 4 and the pattern of the TFT 6 are not viewed from the observer side, a true white background is obtained, and high quality display can be realized.
  • the electrochromic display layer is seen through the TFT side, so that the display is increased by the area occupied by the TFT and the contrast is reduced.
  • the color change of the display layer 2 is viewed directly (through only the transparent electrode 1), there is no parallax, and there is no influence on the light transmittance of the TFT 6, and the brightness and contrast of the display are not changed. High display can be obtained.
  • the area of the TFT 6 can be maximized, so that not only the a-Si TFT and the organic TFT can be utilized, but also the pixel electrode 4 does not need to be a transparent material, and any electrode material can be used. It is also possible to use Further, the display layer 2 and the transparent electrode 1 do not require patterning, and have a great advantage in manufacturing such as reduction in the number of steps. Furthermore, since the accumulated charge amount of the display layer 2 is controlled by controlling the charge amount or direction of the drive current, the drive current flows through the entire display layer 2 having a common potential by the transparent electrode 1 and coloring is performed.
  • the amount of charge of the drive current is less than twice the amount of charge of the display layer 2 that is sandwiched between the pixel electrode 4 to which the drive current is supplied and the transparent electrode 1, that is, the amount of charge that reacts all.
  • the amount of charge flowing into adjacent or peripheral pixels of the display layer 2 can be suppressed. As a result, there is an advantage that substantially no influence is exerted on the adjacent pixels, and in the case of a photograph, the boundaries between the pixels are not conspicuous and the display is good.
  • the ratio of the driving current to the distance between 1 and 3 is 3: 1 or more, the spread of the driving current in the ion conductive layer 3 can be suppressed, and the influence on the adjacent pixels can be reduced.
  • FIG. 6 shows a modification of the driving method according to the first embodiment.
  • the gradation display in which the coloring density of each pixel is changed by modulating the current supply time is possible.
  • the coloring area of each pixel of the display layer 2 is reduced. The modulation is performed so that a so-called area gray scale is displayed.
  • the coloring area is determined by the electrode area of the pixel electrode.
  • the driving current in the ion conductive layer 3 is changed.
  • Area gradation display is possible by utilizing the spread of coloring due to the spread of the area.
  • the length L of the pixel electrode 4 it is preferable to make the length L of the pixel electrode 4 smaller than that of the first embodiment in order to positively use the spread of the drive current and achieve a reasonably clear display. .
  • FIG. 7 is an exploded perspective view schematically showing a configuration and a display state of a display device according to a second embodiment of the present invention.
  • the display device according to the present embodiment is driven by a simple matrix method, and includes a pixel electrode 24 formed as a band electrode group parallel to each other, and a pixel electrode 24 formed as a parallel transparent band electrode orthogonal to the pixel electrode X. And the formed transparent electrode 21. Pixels are arranged at intersections between the pixel electrodes 24 and the transparent electrodes 21.
  • the materials of the transparent electrode 21 and the pixel electrode 24 are the same as those of the transparent electrode 1 and the pixel electrode 4 of the first embodiment, respectively.
  • the components other than the transparent electrode 21 and the pixel electrode 24 are the same as those in the first embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof. Is omitted.
  • the transparent electrode 21 is formed on a transparent support 5 (not shown in FIG. 7, see FIG. 1), and the transparent support 5 is provided on the opposite side of the transparent electrode 21 from the display layer 2. It is located.
  • the pixel electrode 24 is formed on a support 7 (not shown in FIG. 7; see FIG. 1), and the support 7 is disposed on the opposite side of the pixel electrode 24 from the display layer 2. Have been.
  • the transparent electrode 21 has a pulse width corresponding to the scanning selection period.
  • a display signal having a pulse width corresponding to the coloring density is supplied to the pixel electrode 24.
  • the same operation as described with reference to FIG. 4 ′ in the first embodiment is performed.
  • the method may be such that the direction of the drive current is reversed, and a current whose direction is reversed from the drive current flows through the entire line. As a result, the outline becomes clear, and good image display and character display become possible.
  • the process of flowing the current with the direction reversed may be performed for each line, or may be performed for all the lines of the transparent electrode 21 after the writing of one frame is completed.
  • the operation principle is the same as that of the active matrix method when viewed in a cross section taken along any one of the transparent electrodes 21 (the dashed line in FIG. 7).
  • FIG. 8 shows a schematic configuration of a display device according to a third embodiment of the present invention, and also shows an example of a coloring density distribution of six pixels arranged along a certain gate line 13. Is schematically represented.
  • the display device shown in FIG. 1 has the same structure as the first device shown in FIG. 1 except that a groove 3C is provided by selectively removing a region between pixels in an ion conductive layer 3 made of a solid electrolyte. It has the same configuration as the display device of the embodiment. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Further, this display device employs active matrix drive using TFT 6 as in the display device of the first embodiment, and the drive method has been described with reference to FIGS. 3 and 4. Therefore, the detailed description is omitted.
  • the groove 3C provided in the ion conductive layer 3 is, for example, a void, and the ion conductive layer 3 is divided for each pixel by the groove 3C. Therefore, for example, when the drive current is applied to only the second pixel electrode 4 from the left and the second pixel electrode 4 from the right so as to have the same charge amount as in FIG. 3, as shown in the coloring density distribution graph of FIG. To The driving current is concentrated on the upper portion of the pixel electrode 4, and a clear display is possible.
  • a sandplast method and a laser processing method are exemplified.
  • the sand blast method is a technology to partially cut solid material by blowing a gas such as air mixed with fine powder such as silicon oxide from a small nozzle at high speed. If the pixel electrode 4 or the mask material used to form the pixel electrode 4 and its thickness are appropriately selected, the ion conductive layer 3 between the pixels can be cut off on the self-aligned line using these as a mask.
  • Laser processing is a technique that creates a cavity by evaporating a polymer locally using, for example, a powerful ultraviolet laser.
  • a powerful ultraviolet laser As in the case of the above sandblast method, if the pixel electrode 4 or the mask material used to form it and the thickness are appropriately selected, laser processing is performed on the self-aligned line using these as masks for the ultraviolet laser. It is possible. Alternatively, a continuous long groove can be formed by forming a linear beam using a light transmission mask or a cylindrical lens on the slit and scanning the beam in parallel.
  • An example of such a laser for fine processing is an ultraviolet pulse laser.
  • Processing energy density must be more than 500 mJ / cm 2 (per pulse), It can cut about 0.1 to 1 m per pulse.
  • the depth to be cut depends on the absorption coefficient and power.
  • a KrF laser is preferred in terms of efficiency, output, and stability.
  • the processing width is about 5 / _im. If finer processing, processing of shorter absorption edge wavelengths (such as inorganic oxides), and clean processing (in the case of organic substances, longer wavelengths are more contaminated with carbon etc.) are required. It is preferable to use an ArF laser or a fourth harmonic of YAG.
  • processing may be performed in an oxygen-free atmosphere, and laser irradiation may be performed in a vacuum or He gas atmosphere in order to prevent reattachment of flying objects.
  • the ion conductive layer 3 is separated for each pixel by the groove 3C, which is a void provided in a region between pixels, the driving current spreads in the ion conductive layer 3.
  • the clear display can be concentrated on the area 3 A above the pixel electrode 4 without causing the display. Further, since it is not necessary to consider the spread of the drive current in the ion conductive layer 3, the distance d between the electrodes (the distance between the pixel electrode 4 and the transparent electrode 1) can be further reduced, and the display device Can be expected to be thinner.
  • FIG. 9 shows a schematic configuration of a display device according to a fourth embodiment of the present invention, and also shows an example of a coloring density distribution of six pixels arranged along one gate line 13. Is schematically represented.
  • the ion conductive layer 3 is spatially divided by selectively removing the ion conductive layer 3, but in the present embodiment, the ion conductivity of the ion conductive layer 3 is selectively reduced.
  • the image is divided for each pixel by a process of selectively increasing it. That is, in the display device of the present embodiment, the ion conductive layer 3 is configured such that the ionic conductivity of the region 3A corresponding to the pixel is higher than the ionic conductivity of the region 3B between the pixels.
  • This display device employs an active matrix drive using TFTs 6 similarly to the display device of the first embodiment, and the drive method has been described with reference to FIGS. 3 and 4. Therefore, the detailed description is omitted.
  • a conductive polymer is produced by polymerizing a polymer in the production of a solid electrolyte, ultraviolet rays cause partial cross-linking and other chemical changes to reduce the resistance in that region. Can be raised or lowered.
  • the pixel electrode 4 or the mask material used to form the pixel electrode 4 and its thickness are appropriately selected, the self-alignment method using these as a mask can be applied, and the manufacturing cost and yield can be reduced.
  • the advantage is large in terms of rate.
  • the ionic conductivity of the region 3B between the pixels is made smaller than the ionic conductivity of the region corresponding to the pixel, that is, the ionic conductivity of the region 3A above the pixel electrode 4. In other words, the resistivity is reduced.
  • the ionic conductivity of the region 3B between the pixels is made smaller than the ionic conductivity of the region corresponding to the pixel, that is, the ionic conductivity of the region 3A above the pixel electrode 4.
  • the resistivity is reduced.
  • a lead portion was formed at an end of the substrate by a known method.
  • This glass substrate 31 was placed in a glass tank 32 for electrolytic polymerization as shown in FIG.
  • the electrolytic solution in the glass tank 32 was obtained by dissolving 1 mol / L of tetraethylammonium tetrafluoroborate and 1 mol / L of pyrrole in propylene carbonate.
  • a platinum substrate 33 as a counter electrode and a silver wire 34 as a reference electrode were arranged as shown in FIG.
  • a current of 2 mA was applied to the whole by a drive circuit (not shown) at a constant current until the amount of supplied electricity became 3 C (3 OmC / cm 2 ).
  • an electropolymerized film of black polypyrrole was formed by doping with tetrafluoroporanion.
  • the glass substrate 31 is placed in a glass tank containing an electrolytic solution obtained by dissolving tetraethylammonium tetrafluoroborate in propylene carbonate at 1 mol / liter, and a current of 1 mA is supplied. Energize until the charge reaches 0.8 C (8 mC / cm 2 ) and dope the polypyrrole during the electropolymerization. The ions were undoped.
  • the polypyrrole electropolymerized film turned slightly yellowish and transparent.
  • the electrode was immediately bonded to a driving electrode described later, and a polymer solid electrolyte was formed between the two electrodes as an ion conductive layer. Then, the end face of the bonding was sealed with an epoxy-based ultraviolet curable resin (Photorec, manufactured by Catalyst Chemicals, Inc.) as a sealant.
  • an epoxy-based ultraviolet curable resin Photorec, manufactured by Catalyst Chemicals, Inc.
  • ITO films and TFTs arranged in a plane at a pitch of 150 zm were formed by a known method on a glass substrate having a thickness of 1.1 mm and a thickness of 10 cm ⁇ 10 cm.
  • a lead portion connected to a driving circuit was formed on the glass substrate by a known method.
  • a known active matrix drive circuit switched between black display and colorless (white) display by oxidizing the display electrode with 2 C per pixel during color development and reducing it with the same amount of electricity during decoloration. .
  • the circuit After placing the circuit in the color-developed state, the circuit was opened and left to stand. One week later, the optical density of the display section was about 1.0, indicating that it had memory integrity. When the cycle of color development and decoloration was repeated, the number of repetition cycles until the black density at the time of color development became 1.0 or less was about 8,000,000 times.
  • the electrochromic display layer is made of polypyrrole (polymerization conditions: 2 mA constant current, synthetic electricity: 3 OmCZcm 2 ), electrolyte: tetraethylammonium tetrafluoroporate, ion-conductive layer thickness: 200 im. is there.
  • polypyrrole polymerization conditions: 2 mA constant current, synthetic electricity: 3 OmCZcm 2
  • electrolyte tetraethylammonium tetrafluoroporate
  • ion-conductive layer thickness 200 im. is there.
  • the response speed was measured under a transmission microscope and detected by photomultiplier intensity.
  • the driving waveform is 0.1 ⁇ , square wave, and the applied voltage is ⁇ IV.
  • the response speed of the polypyrrole was 19 Oms in the area with electrodes on both substrates, the area with electrodes on only one side, and the area 1.1 mm away from the edge where electrodes were on both substrates.
  • the response was another 160 ms longer.
  • the present invention has been described with reference to the embodiment and the example.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment and example, and can be variously modified.
  • a method for limiting the charge amount of the drive current to a certain value or less as shown in FIG. 3 and a method for inverting the direction of the drive current as shown in FIG. 4 will be described.
  • these methods may be used in combination or only one of them may be used.
  • the groove 3C is a void, but the groove 3C may be filled with an insulating material.
  • the case of the active matrix drive by the TFT has been described as an example.
  • the ionic conductive layer 3 is formed.
  • the configuration in which each pixel is divided can be similarly employed in the case of simple matrix driving.
  • a plurality of independent electrodes are formed on the surface of the ion-conducting layer opposite to the surface in contact with the display layer. Characters and images to be displayed can be viewed from the transparent electrode side, and the electrodes and TFTs as active elements connected to them are located on the back side of the display layer. Therefore, the light transmittance of the TFT substrate does not become a problem, and the problem of the shadow caused by the TFT and the wiring electrode is solved. Also, multiple electrodes and TFT patterns can be viewed from the observer side. Since there is no visual recognition, the display layer becomes a true white background, and high-quality display can be realized.
  • the electrochromic display layer is seen through the TFT side, so that the display is darkened by the area occupied by the TFT, resulting in lower contrast.
  • the present invention unlike the related art, since the change in the color of the display layer is directly observed (through only the transparent electrode), there is no parallax and there is no influence on the light transmittance by the TFT. Therefore, a bright, high-contrast display can be obtained.
  • the area of the TFT can be maximized, and not only can a—Si TFT and organic TFT be utilized, but also the electrodes need not be transparent, and any electrode material can be used. It is also possible to use.
  • the display layer and the transparent electrode do not require patterning, and have significant manufacturing advantages such as reduction in the number of steps.
  • the display device of one aspect of the present invention since the ion conductive layer is divided for each pixel by the groove provided in the region between the pixels, the driving current spreads in the ion conductive layer. Without clearing, clear display can be concentrated on the upper area of each of the multiple electrodes.
  • the ion conductivity in a region corresponding to a pixel is higher than the ion conductivity in a region between pixels. Therefore, the spread of the driving current is suppressed, and the blur of the pixel can be ignored. Therefore, the display layer is colored corresponding to only the electrode to which the drive current is supplied, and a clear display is possible.
  • the plurality of electrodes are a group of parallel strip electrodes
  • the transparent electrodes are a group of parallel transparent electrodes orthogonal to each other. Since the pixels are arranged at the intersections between the electrodes and the strip-shaped transparent electrodes, it is possible to employ a simple matrix drive, which has conventionally been difficult due to crosstalk. Therefore, a display device with excellent image quality at low cost can be provided.
  • the ratio of the length of the plurality of electrodes to the distance between the transparent electrode and the plurality of electrodes is 3: 1 or more.
  • multiple electrodes Since the ratio of the width of the band-shaped electrode to the distance between the transparent electrode and the plurality of electrodes is set to 3: 1 or more, the spread of the drive current in the ion conductive layer is suppressed, and the influence on adjacent pixels is reduced. Can be reduced.
  • the amount of charge or the direction of the driving current is controlled to control the amount of accumulated charge in the display layer, so that the transparent electrode has a common potential. Even when the drive current flows through the entire display layer and becomes colored, or when the drive current spreads in the ion conductive layer, the extra coloring (discoloration) of the display layer is reduced or eliminated. You. As a result, there is no need to significantly affect substantially adjacent pixels, and a quality that does not cause any problem as a display element can be obtained.
  • the amount of charge of the drive current is changed by changing the color of the display layer in a portion sandwiched between the plurality of electrodes to which the drive current is supplied and the transparent electrode. Since the coloring is saturated, that is, the charge is limited to twice or less the amount of charge that reacts to all, it is possible to suppress the amount of charge flowing into pixels adjacent to or around the display layer. As a result, there is an advantage that substantially no influence is exerted on the adjacent pixels, and in the case of a photograph, the boundaries between the pixels are not conspicuous, resulting in a good display.
  • the direction of the driving current is reversed, so that characters and images can be favorably displayed on the display layer, and the parallax is bright. Reflection-free display is realized.
  • a current whose direction is reversed is supplied to all of the plurality of electrodes at the same time.
  • the colored area can be subtracted, and the colored area returns to the originally intended size. Therefore, only the area corresponding to the electrode to which the drive current is supplied is colored, and a plurality of underlying electrodes and TFT patterns are not visible, and a display in which only characters are raised on a white background is possible. It is particularly suitable for character display that requires clarity of the outline.
  • the current whose direction is reversed is simultaneously supplied to the electrode corresponding to the contour portion of the display among the plurality of electrodes.
  • Extra coloration (discoloration) can be eliminated.
  • blurring and blurring of pixels are improved, and clear display is possible.

Description

明細 ^ 表示装置及びその駆動方法 技術分野
本発明は、 文書を読む目的で使用する表示デバイス (いわゆる電子ペーパー) に適した表示装置及びその駆動方法に関する。 背景技術 ,
近年、 ネットワークの普及に伴い、 これまで印刷物の形態で配布されていた文 書類が、 いわゆる電子書類の形態で配信されるようになってきている。 さらに、 書籍や雑誌なども、 いわゆる電子出版の形で提供される場合が多くなりつつある。 これらの情報を閲覧するために、 従来行われている手法は、 コンピュータの CR T (cathode ray tube;陰極線管) や液晶ディスプレイから読むことである。 し かしながら、 上記 CRTのような発光型のディスプレイでは、 人間工学的理由か ら疲労が著しく、 長時間の読書などには耐えられないことが指摘されている。 ま た、 液晶ディスプレイのような受光型のディスプレイであっても、 蛍光管特有の ちらつきから、 同様に読書には向かないとされている。 さらに、 いずれも読む場 所がコンピュー夕の設置場所に限られるという難点がある。
近年、 バックライトを使用しない反射型液晶ディスプレイも実用になっている が、 液晶の無表示 (白色表示) における反射率は 3 0~40 %であり、 これは紙 への印刷物の反射率 (OA用紙及び文庫本の反射率 7 &%、 新聞紙の反射率 5 2 %) に比べて著しく視認性が悪い。 また、 反射板によるぎらつきなどから疲労 が生じやすく、 これも長時間の読書に耐えうるものではない。
そこで、 これらの問題点を解決するために、 いわゆるペーパーライクディスプ レイ、 あるいは電子ペーパーと呼ばれるものが開発されつつある。 これらに使用 される表示方式としては、 電気泳動方式や 2色ポール表示方式、 エレクト口クロ ミック方式などがある。 電気泳動方式のディスプレイ (electrophoretic image display; E P I D) では、 白色顔料や黒色トナーなどが、 電界の作用によって 電極上に積層する。 2色ポール表示方式のディスプレイ (twisted ball display; TBD) は、 半分が白色、 半分が黒色などの 2色に塗り分けられた球 体からなり、 電界の作用による回転を利用したものである。 ただし、 どちらの方 式も流状体が入り込めるだけの隙間が必要であり、 最密に充填できないことから 高コントラストを得ることは難しい。 また、 駆動する電圧を 1 00 V以上にしな ければ実用上の書き込み速度 (1秒以内) が得られないという難点もある。 これ らの表示方式のディスプレイに対して、 エレク卜口クロミック方式のディスプレ ィ (electrochromic display; E CD) は、 コントラストの高さという点で上記 方式のディスプレイに比べて優れており、 例えば調光ガラスや時計用のディスプ レイとして既に実用化されている。
ところで、 エレクト口クロミックディスプレイでは、 微小な画素を組み合わせ て文字や画像を表示する場合、 単純マトリックス駆動方式では、 画素間のクロス トークによりコントラストが均一化されてしまい、 表示品質が低下する虞がある。 そのため、 画素毎にトランジスタなどの能動素子を配置するァクティブマトリッ クス駆動方式が望ましいとされている。 例えば、 従来では、 画素毎の薄膜トラン ジス夕 (thin film transistor; TFT) や配線電極などが形成されたガラス基 板 (TFT基板) 上にエレクト口クロミック表示層を形成している。 しかしなが ら、 このような従来の構成では、 T FT基板側からエレクト口クロミック表示層 を観察するので、 T FTや配線電極などの占める面積が影になってしまい、 輝度 やコントラストなどの表示品質が低下してしまうという問題がある。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、 その目的は、 高品質の表示が 可能なエレクトロクロミック方式の表示装置及びその駆動方法を提供することに ある。 発明の開示
本発明の表示装置は、 透明電極と、 この透明電極に接して形成され累積電荷量 に応じて変色する表示層と、 この表示層の透明電極が接する面とは反対側の面に 接して形成されるイオン伝導層とを有し、 イオン伝導層の表示層と接する面とは 反対側の面に接して独立した複数の電極が形成されているものである。 本発明の表示装置の駆動方法は、 透明電極と、 この透明電極に接して形成され 累積電荷量に応じて変色する表示層と、 この表示層の透明電極が接する面とは反 対側の面に接して形成されるイオン伝導層とを有し、 イオン伝導層の表示層と接 する面とは反対側の面に接して独立した複数の電極が形成されている表示装置を 駆動するためのものであって、 独立した複数の電極と透明電極との間に、 着色濃 度または着色面積に応じた電荷量を有する駆動電流を選択的に供給し、 駆動電流 の電荷量または向きを制御することによって表示層の累積電荷量を制御するよう にしたものである。
本発明による表示装置では、 表示層によって表示される文字や画像は透明電極 側から視認され、 独立した複数の電極およびその駆動系 (例えば薄膜トランジス タなど) は表示層の背面側に位置することになる。 したがって、 薄膜トランジス 夕などによる影の問題は解消され、 高品質の表示が実現される。
本発明による表示装置の駆動方法では、 駆動電流の電荷量または向きを制御す ることによって表示層の累積電荷量を制御するようにしたので、 透明電極によつ て共通の電位を持つ表示層の全体に駆動電流が流れて着色してしまった場合や、 駆動電流がイオン伝導層内で広がってしまった場合であっても、 表示層の余分な 着色 (変色) が低減ないし解消される。
本発明の他の目的、 特徴および効果は、 以下の説明によってさらに明らかにな るであろう。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の第 1の実施の形態に係る表示装置の一構成例を示す概略断 面図である。
第 2図は、 第 1図に示した表示装置のブロック図である。
第 3図は、 第 1図に示した表示装置の駆動方法の一例を説明するための図であ る。
第 4図は、 第 1図に示した表示装置の駆動方法の他の例を説明するための図で ある。
第 5図は、 第 4図に示した駆動方法による表示状態を模式的に表す分解斜視図 である。
第 6図は、 第 1の実施の形態の駆動方法の変形例を表す図である。
第 7図は、 本発明の第 2の実施の形態に係る表示装置の構成および表示状態を 模式的に表した分解斜視図である。
第 8図は、 本発明の第 3の実施の形態に係る表示装置の概略構成および着色濃 度分布を表す図である。
第 9図は、 本発明の第 4の実施の形態に係る表示装置の概略構成および着色濃 度分布を表す図である。
第 1 0図は、 本発明の実施例において電解重合に用いた電解槽の構成を示す概 略斜視図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[第 1の実施の形態]
第 1図は、 本発明の第 1の実施の形態に係る表示装置の断面構造を概略的に表 すものである。 この表示装置は、 透明支持体 5に形成された透明電極 1と、 背面 側の支持体 7に形成された複数 (第 1図では 3個) の画素電極 4との間に、 表示 層 2およびイオン伝導層 3が配設された構成を有している。 表示層 2は、 微小な 画素の組合せにより文字または画像などを表示する。 表示された文字または画像 などは、 透明支持体 5および透明電極 1を介して透明電極 1側から視認される。 第 1図では、 例えば 3個の画素電極 4のうち中央の画素電極 4に対向する部分の 表示層 2が着色している状態を表している。 また、 この表示装置は、 例えばァク ティブマトリクス方式で駆動されるものであって、 画素電極 4のそれぞれには、 対応する能動素子として薄膜トランジスタ (T F T ) 6が電気的に接続されてい る。
透明電極 1は、 透明支持体 5上に共通電極としてほぼ全面に形成されている。 透明電極 1には、 例えば I n 203と S n 02の混合物、 いわゆる I T〇膜や、 S n〇2または I n 23をコ一ティングした膜を用いることが好ましい。 これら I T O膜や S n〇2または I n 23をコーティングした膜に S nや S bをド一ピン グしたものでも良く、 M g〇や Z n 0などを用いることも可能である。
透明支持体 5としては、 石英ガラス板、 白板ガラス板などの透明ガラス基板を 用いることが可能であるが、 これに限定されず、 ポリエチレンナフタレート、 ポ リエチレンテレフタレートなどのエステル、 ポリアミド、 ポリカーボネート、 酢 酸セル口一スなどのセルロースエステル、 ポリフッ化ビニリデン、 テトラフルォ 口エチレン一へキサフルォロプロピレン共重合体などのフッ素ポリマー、 ポリオ キシメチレンなどのポリエーテル、 ポリアセタール、 ポリスチレン、 ポリエチレ ン、 ポリプロピレン、 メチルペンテンポリマーなどのポリオレフイン、 及びポリ イミドーアミドゃポリエ一テルイミドなどのポリイミドを例として挙げることが できる。 これら合成樹脂を支持体として用いる場合には、 容易に曲がらないよう な剛性基板状にすることも可能であるが、 可とう性を持ったフィルム状の構造体 とすることも可能である。
透明電極 1に接して、 表示層 2が形成されており、 この表示層 2が、 累積電荷 量に応じて変色することにより文字または画像などを表示ようになっている。 表 示層 2は、 例えば、 電気化学的な酸化、 還元によって着色あるいは変色するエレ クトロクロミック材料、 あるいは、 電気化学的な析出、 溶出によって発色と消色 とをする材料を含有している。 例えば、 電気化学的な酸化、 還元によって着色あ るいは変色するエレクトロクロミック材料を含有する場合、 電位の印加によりァ 二オンがドープされると、 エレクト口クロミック材料の電子の吸収が強くなり、 品位の良い黒が表示される。
電気化学的な酸化、 還元によって着色あるいは変色するエレクトロクロミック 材料としては、 上記エレクト口クロミズムを呈する材料であれば任意の材料、 例 えば酸化タングステン、 酸化イリジウム、 酸化モリブデンなどの遷移金属化合物 やルテニウムジフタロシアニンなどの希土類ジフタロシアニン化合物などを使用 することができるが、 品位の良い黒を表示できることなどの理由から、 7Γ共役系 導電性高分子が好適である。 ·
t共役系導電性高分子としては、 ポリアセチレン、 ポリ (p—フエ二レン) 、 ポリチォフェン、 ポリ ( 3—メチルチオフェン) 、 ポリイソチアナフテン、 ポリ (p—フエ二レンスルフィ ド) 、 ポリ (p—フエ二レンォキシド) 、 ポリア二リン, ポリ (p—フエ二レンビニレン) 、 ポリ (チォフェンビニレン) 、 ポリペリナフ タレン、 ニッケルフタロシアニンなどを挙げることができる。
これら T共役系導電性高分子のなかでも特に好ましいものの 1つはポリピロ一 ルである。 これは、 1 ) 酸化電位が低い、 2 ) クーロン効率が高い、 3 ) 酸化 時の発色が黒い、 4 ) 繰り返し寿命が長い、 といった理由が挙げられる。 酸化 電位が低いものが好まれる理由は酸化電位が低い方が発色状態において安定だか らである。 またクーロン効率が高いものが望ましいとされる理由は、 副反応がそ れだけ抑えられていることを示しており、 高いクーロン効率が 1 0 0 %に近いと いうことは副反応が殆ど起こってないということであり、 素子としての寿命が長 くなることを意味する。 酸化時の発色が黒いという点は、 ドキュメントのデイス プレイとしては重要な性質である。 他のポリマーが緑色もしくは赤みがかった黒 色であるのに対し、 ポリピロールは完全な酸化時においては黒色である。 このた めポリピロ一ルを採用することで、 黒色濃度を高くすることができ、 コントラス トを良くできることになる。 更に繰り返し寿命が長いのもポリピロ一ルの有益な 特徴の 1つである。
また、 電気化学的な析出、 溶出によって発色と消色とをする材料としては、 特 に限定されるものではないが、 ビスマス、 銅、 銀、 リチウム、 鉄、 クロム、 ニッ ケル、 力ドミゥムの各イオンまたはそれらの組合せからなるイオンを例示するこ とができる。
イオン伝導層 3は、 表示層 2の透明電極 1が接する面とは反対側の面に接して 形成されている。 イオン伝導層 3は、 表示層 2にイオン (ァニ才ン) を供給する ために設けられるものであり、 マトリクス高分子材料中に支持電解質が分散され た高分子固体電解質により構成されている。 マトリクス (母材) 高分子としては、 骨格ユニットがそれぞれ—(C-C-O) n—、 —(C-C-N) n—、 _ (C- C- S) n—で表される ポリエチレンオキサイド、 ポリエチレンィミン、 ポリエチレンスルフイ ドが挙げ られる。 これらを主鎖構造として、 枝分があってもよい。 また、 ポリメチルメタ クリレート、 ポリフッ化ビニリデン、 ポリフッ化ビニリデンク口ライド、 ポリ力 ーポネートなども好ましい。
イオン伝導層 3を形成する際には、 マトリクス高分子に所要の可塑剤を加える のが好ましい。 好ましい可塑剤としては、 マトリクス高分子が親水性の場合には、 水、 エチルアルコール、 イソプロピルアルコールおよびこれらの混合物等が好ま しく、 疎水性の場合にはプロピレンカーボネート、 ジメチルカ一ポネ一ト、 ェチ レンカーボネート、 ァーブチロラクトン、 ァセトニトリル、 スルフォラン、 ジメ トキシェタン、 エチルアルコール、 イソプロピルアルコール、 ジメチルフオルム アミド、 ジメチルスルフォキシド、 ジメチルァセトアミド、 n—メチルピロリ ド ンおよびこれらの混合物が好ましい。
イオン伝導層 3は、 上述したようにマトリクス高分子に支持電解質を分散せし めて形成されるが、 その電解質としては、 リチウム塩、 例えば L i C l、 L i B r、 L i l、 L i BF4、 L i C l〇4、 L i PF6、 L i CF3S03などや、 力リ ゥム塩、 例えば KC 1、 K I、 KB rなどや、 ナトリゥム塩、 例えば N a C 1、 N a l、 NaB r、 或いはテトラアルキルアンモニゥム塩、 例えば、 ほうフッ化 テトラエチルアンモニゥム、 過塩素酸テ卜ラエチルアンモニゥム、 ほうフッ化テ トラプチルアンモニゥム、 過塩素酸テトラプチルアンモニゥム、 テトラブチルァ ンモニゥムハライドなどを挙げることができる。 上述の 4級アンモニゥム塩のァ ルキル鎖長は不揃いでも良い。
また、 イオン伝導層 3には、 コントラストを向上させるために、 着色材、 例え ば、 白色顔料を添加してもよい。 白色顔料としては、 酸化チタンや酸化アルミ二 ゥムなどが使用可能であり、 さらには亜鉛華なども使用可能である。 このとき、 白色顔料を混ぜる割合としては、 約 1〜 20重量%が好ましく、 より好ましくは 約 1〜10重量%であり、 さらに好ましくは約 5〜 10重量%である。 このよう な割合に規制するのは、 酸化チタンなどの白色顔料は、 高分子への溶解性はなく 分散するだけであって、 混合する割合が増えると、 白色顔料が凝集する結果、 光 学濃度が不均一になってしまうからである。 また、 白色顔料にはイオン導電性が ないため、 混合割合の増加は高分子固体電解質の導電性の低下を招く。 両者を考 慮すると、 混合割合の上限はおよそ 20重量%である。
画素電極 4は、 イオン伝導層 3の表示層 2と接する面とは反対側の面に接して、 画素に対応して配置形成されている。 画素電極 4は、 略矩形若しくは正方形パタ ーンに形成された導電性膜からなり、 各画素電極 4間は物理的および電気的に分 離されている。 各画素電極 4には TFT 6が配設されている。 画素電極 4の材料 としては、 透明電極 1と同様に透明電極材料を用いることもでき、 例えば I n2 03と S n〇2の混合物、 いわゆる I TO膜や、 S n 02または I n 23をコーテ ィングした膜を用いることも可能である。 これら I TO膜や S n02または I n23をコーティングした膜に S nや S bをドーピングしたものでも良く、 Mg〇 や Z ηθなどを用いることも可能である。
勿論、 透明電極材料である必要はなく、 例えば電気化学的に安定な金属など、 任意の導電材料を使用することが可能である。 好ましいのは白金、 クロム、 アル ミニゥム、 コバルト、 パラジウムなどであり、 後述の支持体 7上に金属膜などの 良導体からなる膜を成膜することで作成できる。 更には、 力一ボンを共通電極と して使用することも可能である。 そのための力一ボンを電極上に担持させる方法 として、 樹脂を用いてインク化し、 基板面に印刷する方法がある。 力一ボンを使 用することで、 電極の低価格化を図ることができる。
画素電極 4の長さ Lと電極間距離 d (画素電極 4および透明電極 1の間の距 離) との比は 3 : 1以上であることが好ましい。 その理由については、 後述する。
TFT6は、 対応する画素電極 4のスィッチ機能を果たす能動素子である。 こ のように TFT 6を用いて画素電極 4を駆動するァクティブマトリクス方式は、 画素間のクロストークを防止するのに極めて有効である。 TFT6は、 例えば第 1図に示したように画素電極 4の一角を占めるように形成されるが、 画素電極 4 が TFT 6と積層方向で重なる構造であっても良い。 TFT6の構成は、 次に述 ベる支持体 7の材質などの諸条件によって適宜選定可能である。
画素電極 4および T FT 6は、 背面側に設けられた支持体 7に形成されている。 この背面側の支持体 7は、 必ずしも透明である必要はなく、 画素電極 4や T FT 6を確実に保持できる基板やフィルムなどを用いることができる。 例示すると、 石英ガラス板、 白板ガラス板などのガラス基板、 セラミック基板、 紙基板、 木材 基板を用いることが可能であるが、 これに限定されず、 合成樹脂基板として、 ポ リエチレンナフタレ一ト、 ポリエチレンテレフタレ一卜などのエステル、 ポリア ミ ド、 ポリカーボネート、 酢酸セルロースなどのセルロースエステル、 ポリフッ ィ匕ビニリデン、 ポリテトラフルォロエチレンーコへキサフルォロプロピレンなど のフッ素ポリマー、 ポリオキシメチレンなどのポリエーテル、 ポリアセタール、 ポリスチレン、 ポリエチレン、 ポリプロピレン、 メチルペンテンポリマーなどの ポリオレフィン、 及びポリイミドーアミドゃポリエ一テルイミドなどのポリイミ ドを例として挙げることができる。 これら合成樹脂を支持体として用いる場合に は、 容易に曲がらないような剛性基板状にすることも可能であるが、 可とう性を 持ったフィルム状の構造体とすることも可能である。
この表示装置の周縁部には、 両支持体 5 , 7を保持する封着樹脂部 (図示は省 略する。 ) が形成される。 この封着樹脂部によって両支持体 5, 7とこれらの間 に配設された透明電極 1、 表示層 2、 イオン伝導層 3、 画素電極 4及び T F T 6 が確実に保持されることになる。
第 2図は、 第 1図に示したようなエレクトロクロミック方式の表示装置を表す ブロック図である。 各画素に対応する画素電極 4とこれに対応する T F T 6とが マトリクス状に配されており、 容量の対向電極側が共通電極となる。 T F T 6の ゲート電極にはゲート線 (走査線配線) 1 2が接続され、 T F T 6のソース, ド レインの一方にはデータ線 (信号線配線) 1 3が接続されている。 T F T 6のソ ース, ドレインの他方は画素電極 4に接続される。 ゲート線 1 2はゲ一ト線駆動 回路 1 0に接続され、 デ一タ線 1 3はデータ線駆動回路 9, 9 Aに接続されてい る。 ゲート線駆動回路 1 0とデータ線駆動回路 9, 9 Aとは、 信号制御部 1 1に 接続されている。
次に、 本実施の形態に係る表示装置の駆動方法について第 3図ないし第 5図を 参照して説明する。
この表示装置は、 例えば線順次駆動によって駆動することができる。 すなわち、 ゲ一ト線駆動回路 1 0が、 1フレーム期間内で、 ゲート線 1 2に選択パルスを順 次印加していくと同時に、 データ線駆動回路 9 , 9 Aが、 選択されたゲート線 1 2に対応する表示信号を各データ線 1 3に順次印加していく。 選択されたゲート 線 1 2に接続された T F T 6を介して、 デ一夕線 1 3に印加されている表示信号 が画素電極 4側から書き込まれ、 表示層 2に文字または画像などが表示される。 書き込みは、 例えばいわゆるパルス駆動によって、 一定の電流を表示信号に応 じた所定の時間だけ供給するようにすれば、 着色濃度に応じた電荷量 (電流に時 間を乗じたもの) を有する駆動電流を表示層 2の各画素に確実に印加することが でき、 安定したコントラストを得ることができる。
ここで、 駆動電流の電荷量は、 駆動電流が供給された画素電極 4と透明電極 1 との間に挟まれた部分の表示層 2の着色が飽和する電荷量の 2倍以下とすること が好ましい。 その理由は、 ある画素電極 4に印加した駆動電流が、 透明電極 1に よって共通の電位を持つ表示層 2の全体に流れて着色してしまった場合にも、 電 流分布は、 駆動電流が印加された画素電極 4の直上が最も高く、 遠くなるにつれ て少なくなることから、 表示層 2の隣接画素または周辺画素に流れ込む電荷量を 小さく抑えることができるからである。 その結果、 表示層 2の余分な着色が低減 され、 実質的に隣接する画素に大きな影響を与えないように表示層 2の累積電荷 量を制御することができ、 表示素子として問題ない品質が得られる。 さらに好ま しくは、 駆動電流の電荷量を、 駆動電流が供給された画素電極 4と透明電極 1と の間に挟まれた部分の表示層 2の着色が飽和する電荷量以下に抑えるようにして もよい。
第 3図は、 上述したように電荷量を一定値以下に制限して駆動を行った場合の、 ある一本のゲー卜線 1 3に沿って配列された六つの画素の着色濃度分布の例を模 式的に表したものである。 画像に応じて T F T 6を選択的にオンし、 例えば左か ら 2番目及び右から 2番目の画素電極 4にパルス電流を供給すると、 表示層 2は 透明電極 1によって共通の電位を有するので表示層 2全体が着色するが、 左から 2番目および右から 2番目の画素電極 4直上の着色濃度が他に比べて高くなる。 本実施の形態の表示装置では、 画素電極 4によって画素が規定されていないので、 若千ボケた画素になる虞がある。 しかしながら、 画像情報は 1画素に一つのデ一 夕が与えられるので、 その境界がボケても情報量の欠落にはならない。 むしろ、 写真のような場合、 画素の境界が目立たないということで、 良好な表示になる利 点がある。
また、 表示装置の構成という観点からは、 画素電極 4の長さ Lと電極間距離 d (画素電極 4および透明電極 1の間の距離) との比を 3 : 1以上とすることが好 ましい。 このようにすることによって、 イオン伝導層 3内での駆動電流の広がり が抑えられ、 隣接画素への影響を低減することができるからである。 表示層 2の累積電荷量を調整するための他の方法として、 駆動電流の向きを反 転させるようにしてもよい。 例えば第 3図に示したように駆動電流の印加によつ て表示層 2の全体に着色が生じている場合、 1フレームの書き込みが終了するた びに、 すべての画素電極 4に同時に駆動電流とは向きを反転させた電流を供給す るようにしてもよい。 これによつて、 第 4図に示したように、 表示層 2の全体か ら一様に一定量の着色を差し引くことができ、 着色領域が本来意図した大きさに 戻る。 ここで、 向きを反転させた電流の電荷量が駆動電流の電荷量よりも大きい と、 表示された画像が消去されてしまうので、 向きを反転させた電流の電荷量は 駆動電流の電荷量に比べて少なくする必要がある。 すなわち、 向きを反転させた 電流を流す時間は、 駆動電流の供給時間に比べてごく短く設定する必要がある。 第 5図は、 第 4図に示したようにすベての画素電極 4について駆動電流の向き を反転させた場合の表示状態を模式的に表す分解斜視図である。 下地の画素電極 4や T F T 6のパターンが見えず、 白地に文字だけが浮き出す表示が可能となる。 とりわけ輪郭の明瞭性が要求される文字表示の場合に好適である。
向きを反転させた電流は、 第 4図に示したようにすベての画素電極 4に同時に 流すようにしてもよいが、 表示の輪郭部分に対応する画素電極 4に同時に流すよ うにしてもよい。 これによつて、 イオン伝導層 3内での駆動電流の広がりに起因 する画素周辺の余分な着色 (変色) を解消することができるからである。 その結 果、 画素の滲みやボケが改善され、 クリアな表示が可能となる。
このように、 本実施の形態によれば、 画素電極 4が、 イオン伝導層 3の表示層
2に接する面とは反対側の面に形成されているので、 表示層 2によって表示され る文字や画像は透明電極 1側から視認され、 画素電極 4および T F T 6は表示層 2の背面側に位置することになる。 したがって、 T F T基板の光透過率は問題と ならず、 T F T 6ならびに配線電極であるゲート線 1 2およびデータ線 1 3など による影の問題は解消される。 また、 画素電極 4や T F T 6のパターンが観察者 側から視認されることがないので、 真の白地となり、 高品質の表示が実現可能で ある。 これに対して、 従来からの通常の配置では、 T F T側から透過してエレク トロクロミック表示層を見ることになるので、 T F Tが占める面積だけ表示が喑 くなり、 コントラストを落とす結果になる。 本実施の形態によれば、 従来とは異 なり、 表示層 2の色の変化を直接に (透明電極 1のみを通して) 見ることになる ので、 視差 (パララックス) もなく、 また T F T 6による光透過率への影響もな く、 明るくコントラストの高い表示を得ることができる。
また、 T F T 6の面積を最大限に確保することができ、 a — S i T F Tや有 機 T F Tを活用することができるばかりか、 画素電極 4は透明材料である必要は なく、 任意の電極材料を使用することも可能である。 さらに、 表示層 2や透明電 極 1はパタ一ニングが不要であり、 工程数削減などの製造上のメリットも大きい。 さらに、 駆動電流の電荷量または向きを制御することによって表示層 2の累積 電荷量を制御するようにしたので、 透明電極 1によって共通の電位を持つ表示層 2の全体に駆動電流が流れて着色してしまった場合や、 駆動電流がイオン伝導層 3内で広がってしまった場合であっても、 表示層 2の余分な着色 (変色) が低減 ないし解消される。 その結果、 実質的に隣接する画素に大きな影響を与えずに済 み、 表示素子として問題のない品質が得られる。
特に、 駆動電流の電荷量を、 駆動電流が供給された画素電極 4と透明電極 1と の間に挟まれた部分の表示層 2の着色が飽和する、 すなわち全て反応する電荷量 の 2倍以下に制限するようにしたので、 表示層 2の隣接または周辺画素に流れ込 む電荷量を抑えることができる。 その結果、 実質的に隣接する画素に大きな影響 を与えずに済み、 却って写真のような場合には画素の境界が目立たず、 良好な表 示になる利点がある。
また、 特に、 画素電極 4の長さ Lと電極間距離 d (画素電極 4および透明電極
1の間の距離) との比を 3 : 1以上としたので、 イオン伝導層 3内での駆動電流 の広がりが抑えられ、 隣接画素への影響を低減することができる。
さらに、 駆動電流の向きを反転させるようにしたので、 周辺の画素に漏れ出た 電荷を掃き出して、 表示層 2に文字や画像などを良好に表示することができ、 明 るく視差のない反射型表示が実現される。
特に、 すべての画素電極 4に同時に向きを反転させた電流を供給するようにし たので、 表示層 2の全体から一様に一定量の着色を差し引くことができ、 着色領 域が本来意図した大きさに戻る。 したがって、 下地の画素電極 4や T F T 6のパ ターンが見えず、 白地に文字だけが浮き出す表示が可能となる。 とりわけ輪郭の 明瞭性が要求される文字表示の場合に特に好適である。
[変形例]
第 6図は、 上記第 1の実施の形態の駆動方法の変形例を表すものである。 第 1 の実施の形態において電流供給時間を変調することによって各画素の着色濃度を 変える階調表示が可能であることは言うまでもないが、 本変形例では、 表示層 2 の各画素の着色面積を変調し、 いわゆる面積階調による階調表示を行うようにし ている。 従来のように画素電極に接して表示層が形成される場合には、 画素電極 の電極面積によって着色面積が規定されてしまうが、 本変形例によれば、 イオン 伝導層 3内での駆動電流の広がりによる着色の広がりを利用することによって、 面積階調表示が可能となる。
本変形例では、 駆動電流の広がりを積極的に利用し、 なおかつ適度に明瞭な表 示を達成するため、 画素電極 4の長さ Lを第 1の実施の形態よりも小さくするこ とが好ましい。
[第 2の実施の形態]
第 7図は、 本発明の第 2の実施の形態に係る表示装置の構成および表示状態を 模式的に表した分解斜視図である。 本実施の形態の表示装置は、 単純マトリック ス方式で駆動されるものであり、 互いに平行な帯状電極群として形成された画素 電極 2 4と、 これと直交する互いに平行な帯状透明電極群とし X形成された透明 電極 2 1とを有している。 画素電極 2 4と透明電極 2 1との交点に、 画素が配置 されている。 透明電極 2 1および画素電極 2 4の材料については、 それぞれ、 上 記第 1の実施の形態の透明電極 1および画素電極 4と同様である。 また、 透明電 極 2 1および画素電極 2 4以外の構成要素については、 上記第 1の実施の形態と 同様であるので、 同一の構成要素には同一の符号を付してそれらの詳細な説明を 省略する。 なお、 透明電極 2 1は透明支持体 5 (第 7図では図示せず、 第 1図参 照) に形成されており、 透明支持体 5は透明電極 2 1の表示層 2とは反対側に配 置されている。 また、 画素電極 2 4は支持体 7 (第 7図では図示せず、 第 1図参 照) に形成されており、 支持体 7は画素電極 2 4の表示層 2とは反対側に配置さ れている。
この表示装置では、 透明電極 2 1に、 走査選択期間に応じたパルス幅を有する 走査信号を供給するのと同期して、 画素電極 2 4に、 着色濃度に応じたパルス幅 を有する表示信号を供給する。 このような単純マトリックス方式の場合には、 例 えば透明電極 2 1の各ライン毎に書き込みを行った後で、 第 1の実施の形態で第 4'図を参照して説明したのと同様の方法で、 駆動電流の向きを反転させ、 そのラ イン全体に駆動電流とは向きを反転させた電流を流すようにすればよい。 これに よって、 輪郭が明確になり、 良好な画像表示、 文字表示が可能になる。 向きを反 転させた電流を流す処理はライン毎に行ってもよいし、 あるいは 1フレームの書 き込みが終了した後で透明電極 2 1の全ラインに対して行ってもよい。 透明電極 2 1のうちの任意の一本のライン (第 7図の 1点鎖線) に沿った断面で見れば、 動作原理はァクティブマトリックス方式の場合と同様である。
本実施の形態によれば、 電流駆動型のエレクト口クロミック表示装置で、 従来 はクロストークのため事実上困難とされてきた単純マトリックス駆動を採用する ことが可能となるので、 より低コストであるとともに画質の優れたエレクトロク 口ミック表示装置を提供することができる。
[第 3の実施の形態]
第 8図は、 本発明の第 3の実施の形態に係る表示装置の概略構成を表すととも に、 ある一本のゲート線 1 3に沿って配列された六つの画素の着色濃度分布の例 を模式的に表したものである。 この表示装置は、 固体電解質からなるイオン伝導 層 3に、 画素間の領域を選択的に除去することにより溝部 3 Cが設けられている ことを除いては、 第 1図に示した第 1の実施の形態の表示装置と同一の構成を有 している。 したがって、 同一の構成要素には同一の符号を付して、 その詳細な説 明を省略する。 また、 この表示装置は、 第 1の実施の形態の表示装置と同様に T F T 6を用いたァクティブマトリックス駆動を採用しており、 駆動方法は第 3図 および第 4図に基づいて説明したのと同様であるので、 その詳細な説明は省略す る。
イオン伝導層 3に設けられた溝部 3 Cは、 例えば空隙部となっており、 イオン 伝導層 3は、 溝部 3 Cによって画素毎に分割されている。 したがって、 例えば第 3図と同様に左から 2番目および右から 2番目の画素電極 4のみに駆動電流を同 じ電荷量になるよう印加した場合、 第 8図の着色濃度分布グラフに示したように、 駆動電流が画素電極 4上部に集中してクリァな表示が可能になる。
このようにイオン伝導層 3を選択的に除去して溝部 3 Cを形成し、 空間的に分 離するための具体的手法としては、 サンドプラスト法ゃレーザ加工法などが例示 される。 サンドブラスト法は、 酸化珪素などの微粉末を混入した空気などの気体 を微少なノズルから高速で吹き付けることによって、 固体物質を部分的に削る技 術である。 画素電極 4、 あるいはそれを形成するために用いたマスク材料とその 厚さを適切に選べば、 これらをマスクとしてセルファラインに画素間のイオン伝 導層 3を削ることが可能である。
レーザ加工は、 例えば強力な紫外線レーザを用いて高分子ポリマ一を局所的に 蒸発させ、 空洞を作る技術である。 先のサンドブラスト法の場合と同様、 画素電 極 4、 あるいはそれを形成するために用いたマスク材料とその厚さを適切に選べ ば、 これらを紫外線レーザに対するマスクとしてセルファラインにレーザ加工を 実施することが可能である。 あるいは、 スリット上の光透過型マスクや円筒レン ズを用いてライン状のビームを形成し、 これを平行にスキヤンすることで連続的 な長い溝を形成することもできる。 このような微細加工用のレーザとしては、 紫 外線のパルスレ一ザを挙げることができる。 炭酸ガスレ一ザや Y AG基本波の赤 外レーザでも可能であるが、 溶融、 沸騰により材料を飛散させるため、 50 zm 程度以下の微細加工は難しい。 紫外線レーザを用いれば、 化学結合を直接切るこ とができ、 残渣が少なく精度の良い加工が可能である。
使用するレーザの具体例としては、
1) エキシマレ一ザ
(パルス幅: 1 0〜数 1 0 n s、 繰り返し周波数〜 200 H z )
X e F : 35 1 nm、 X e C 1 : 308 nm (シリコンァニール用) 、 K r F : 248 nm、 A r F : 1 93 nm
2 ) Qスィッチ YAGレーザ
(パルス幅:数 n s、 繰り返し周波数〜 1 OH zZランプ励起、 〜1 0 kHz ZLD励起)
3倍波: 35 5 n m、 4倍波: 266 n m
加工エネルギー密度は、 500 mJ/cm2以上 (パルスあたり) が必要で、 1パルスあたり 0 . 1〜 1 m程度削ることができる。 なお、 削れる深さは、 吸 収係数とパワーによって決まる。 上記レ一ザの中で、 K r Fレーザが効率、 出力、 安定性の点で好適である。 加工幅としては 5 /_i m程度である。 より一層の微細加 ェ、 吸収端が短い波長のもの (無機酸化物など) の加工、 クリーンな加工 (有機 物の場合、 長波長ほどカーボンなどの汚れが多い。 ) などが必要な場合には、 A r Fレーザや Y A G 4倍波などを用いることが好ましい。
上記カーボンの付着を防止するためには、 酸素ガスを吹き付けながらレーザ照 射することも有効である。 また、 無酸素雰囲気で加工し、 飛散物の再付着を防ぐ ために、 真空中や H eガス雰囲気中でレーザ照射するようにしてもよい。
本実施の形態によれば、 イオン伝導層 3が、 画素間の領域に設けられた空隙部 である溝部 3 Cによって、 画素毎に分離されているので、 駆動電流がイオン伝導 層 3内で広がってしまうことがなく、 画素電極 4上部の領域 3 Aに集中してクリ ァな表示が可能になる。 また、 駆動電流のイオン伝導層 3内での広がりを考慮す る必要がなくなるので、 電極間距離 d (画素電極 4と透明電極 1との間の距離) をさらに短くすることができ、 表示装置の薄型化も期待できる。
[第 4の実施の形態] '
第 9図は、 本発明の第 4の実施の形態に係る表示装置の概略構成を表すととも に、 ある一本のゲート線 1 3に沿って配列された六つの画素の着色濃度分布の例 を模式的に表したものである。 第 3の実施の形態は、 イオン伝導層 3を選択的に 除去することにより空間的に分割するようにしたが、 本実施の形態では、 イオン 伝導層 3のイオン伝導率を選択的に低くする、 または選択的に高くする処理によ つて画素毎に分割したものである。 すなわち、 本実施の形態の表示装置は、 ィォ ン伝導層 3が、 画素に対応する領域 3 Aのイオン伝導率が、 画素間の領域 3 Bの イオン伝導率よりも高くなるように構成されていることを除いては、 第 1図に示 した第 1の実施の形態の表示装置と同一の構成を有している。 したがって、 同一 の構成要素には同一の符号を付して、 その詳細な説明を省略する。 また、 この表 示装置は、 第 1の実施の形態の表示装置と同様に T F T 6を用いたァクティブマ トリックス駆動を採用しており、 駆動方法は第 3図および第 4図に基づいて説明 したのと同様であるので、 その詳細な説明は省略する。 具体的には、 例えば固体電解質の作成において高分子の重合によつて導電性ポ リマーを作成する場合、 紫外線によって架橋やその他の化学的変化を部分的に起 こさせて、 その領域の抵抗を高める、 あるいは低めることができる。 光を用いる 場合には、 画素電極 4、 あるいはそれを形成するために用いたマスク材料とその 厚さを適切に選べば、 これらをマスクとするセルファライン法が適用でき、 製造 上のコスト、 収率の点で利点が大きい。
本実施の形態によれば、 画素間の領域 3 Bのイオン伝導率を、 画素に対応する 領域、 すなわち画素電極 4の上部の領域 3 Aのイオン伝導率よりも小さくする、 言い換えると抵抗率を高くすることによって、 イオン伝導層 3内での駆動電流の 広がりを抑え、 画素のにじみを無視できるようにすることができる。
以下、 本発明の具体的な実施例について、 実験結果を基に説明するが、 本発明 がこれらに限定されるものではないことは言うまでもない。
[実施例 1]
(表示極の作製)
厚さ 1. 1mmで 1 0 cmX 1 0 cmのガラス基板上に、 一様に I T〇膜を形 成した後、 基板の端部に公知の方法によりリード部を形成した。 このガラス基板 31を第 10図に示すように、 電解重合用ガラス槽 32内に設置した。 ガラス槽 32内の電解液は、 プロピレンカーボネート中に、 テトラエチルアンモニゥムテ トラフルォロボレートを 1モル Ζリットル、 ピロールを 1モル Ζリットル溶解せ しめて得た。 上記電解重合用ガラス槽 32内には、 上記ガラス基板 31の他、 対 向電極としてプラチナ基板 3 3を、 また参照電極として銀ワイヤ 34を第 1 0図 に示すように配した。
次いで、 図示しない駆動回路より全体に 2 mAの電流を通電電気量が 3 C (3 OmC/cm2) となるまで定電流で通電した。 I TO上には、 テトラフルォロ ポレートァニオンがドーピングされて黒色を呈するポリピロ一ルの電解重合膜が 形成された。 さらに、 ガラス基板 31を、 プロピレンカーボネート中にテトラエ チルアンモニゥムテトラフルォロボレ一トを 1モル/リットル溶解せしめて得た 電解液を含むガラス槽内に設置し、 — 1mAの電流を通電電気量が 0. 8 C (8 mC/ c m2) となるまで通電し、 電解重合時にポリピロール中にドーピングさ れたイオンを脱ドープした。 ポリピロールの電解重合膜は、 やや黄色がかった透 明に変化した。
(高分子固体電解質の調製と塗布)
分子量約 35万のポリフッ化ビニリデン 8重量部とテトラエチルアンモニゥム テトラフルォロポレート 1モルをプロピレンカーボネートに溶解させ、 次いでこ れに平均粒径 0. 1 mの酸化チタン 25重量部を添加し、 超音波ホモジナイザ —で、 これを均一に分散せしめた。 上記基板にこの高分子溶液を、 1 000 r p m, 4秒、 次いで 3000 r pm, 30秒なる条件でスピンコードし、 これを 1 1 0で, 0. lMp aで 1時間、 減圧乾燥し、 ゲル化した後、 後述の駆動極と直 ちに貼り合わせ、 高分子固体電解質をイオン伝導層として 2つの電極間に形成し た。 そして、 貼り合わせの端面をエポキシ系の紫外線硬化樹脂 (触媒化成工業社 製、 ホトレック) を封止剤として封止した。
(駆動極の作製)
厚さ 1. 1 mmで 1 0 c mX 1 0 c mのガラス基板上に、 1 50 zmピッチで 平面的に配列された I TO膜と TFTを公知の方法により作成した。 次いで、 こ のガラス基板に公知の方法により駆動回路につながるリ一ド部を形成した。 (駆動と表示特性の評価)
公知のアクティブマトリックス駆動回路により、 発色時には 1画素あたり 2 Cの電気量で表示極を酸化し、 消色時には同一電気量で還元することにより、 黒 色表示と無色 (白色) 表示とを切り替えた。
無色 (白色) 時の反射率は 70 %であり、 発色 (黒色) 時の表示部の光学濃度 (OD) は約 1. 3 (反射率 5 %) であった。 したがって、 反射率のコントラス トとしては、 1 : 14が得られた。
発色状態に置いた後、 回路を開放して放置したところ、 1週間後の表示部の光 学濃度は約 1. 0であり、 メモリ一性を有していた。 また、 発色、 消色のサイク ルを繰り返し行ったところ、 発色時の黒色濃度が 1. 0以下になるまでの繰り返 しサイクル回数は約 8 00万回であった。
[実施例 2]
画素外にどの程度のにじみが生じるかを調べるために、 第 1電極としてライン 電極 (4mm幅) 上と第 2電極としてベタ電極上に、 実施例 1と同様の条件でポ リピロ一ルを成膜した。 エレクト口クロミック表示層は、 ポリピロール (重合条 件は、 2mA定電流、 合成電気量 3 OmCZcm2) 、 電解質はテトラエチルァ ンモニゥムテトラフルォロポレート、 イオン伝導層の厚さは 200 imである。 両基板に電極が形成されている (ポリピロ一ルも両極に形成されている) 部分 の応答速度を基準とし、 電極から 1. 1mm離れた部分の応答速度を比較した。 応答速度の測定は、 透過顕微鏡下で行い、 フォトマル強度で検知した。 駆動波形 は 0. 1 Ηζ、 矩形波、 印加電圧は ± I Vである。 その結果、 ポリピロ一ルの応 答速度は、 両基板に電極のある部分では 1 9 Oms、 片側にしか電極が無い部分 で、 両基板に電極があるエッジから 1. 1 mm離れた部分での応答は、 さらに 1 60ms長かった。
以上、 実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、 本発明は上記実 施の形態および実施例に限定されるものではなく、 種々変形可能である。 例えば、 上記第 1の実施の形態において、 第 3図のように駆動電流の電荷量を一定値以下 に制限する方法と、 第 4図のように駆動電流の向きを反転させる方法とを説明し たが、 これらの方法は併用してもよいし、 一方のみを用いるようにしてもよいこ とは言うまでもない。
また、 例えば、 上記第 3の実施の形態では、 溝部 3 Cを空隙部としたが、 溝部 3 Cに絶縁性材料を充填するようにしてもよい。
加えて、 例えば上記第 3および第 4の実施の形態では、 T FTによるァクティ ブマトリックス駆動の場合を例として説明したが、 上記第 3および第 4の実施の 形態のようにイオン伝導層 3を画素毎に分割する構成は、 単純マ卜リックス駆動 の場合にも同様に採用することができる。
以上説明したように本発明の表示装置によれば、 独立した複数の電極が、 ィォ ン伝導層の表示層に接する面とは反対側の面に形成されているので、 表示層によ つて表示される文字や画像は透明電極側から視認され、 複数の電極およびこれに 接続された能動素子としての T F Tなどは表示層の背面側に位置することになる。 したがって、 TFT基板の光透過率は問題とならず、 TFTや配線電極などによ る影の問題は解消される。 また、 複数の電極や T FTのパターンが観察者側から 視認されることがないので、 表示層は真の白地となり、 高品質の表示が実現可能 である。 これに対して、 従来からの通常の配置では、 T F T側から透過してエレ クトロクロミック表示層を見ることになるので、 T F Tが占める面積だけ表示が 暗くなり、 コントラストを落とす結果になる。 本発明によれば、 従来とは異なり、 表示層の色の変化を直接に (透明電極のみを通して) 見ることになるので、 視差 (パララックス) もなく、 また T F Tによる光透過率への影響もなく、 明るくコ ントラストの高い表示を得ることができる。
また、 T F Tの面積を最大限に確保することができ、 a — S i T F Tや有機 T F Tを活用することができるばかりか、 複数の電極は透明材料である必要はな く、 任意の電極材料を使用することも可能である。 さらに、 表示層や透明電極は パターニングが不要であり、 工程数削減などの製造上のメリットも大きい。
特に、 本発明の一局面における表示装置によれば、 イオン伝導層が、 画素間の 領域に設けられた溝部によって、 画素毎に分割されているので、 駆動電流がィォ ン伝導層内で広がってしまうことがなく、 複数の電極のそれぞれの上部の領域に 集中してクリアな表示が可能になる。
また、 本発明の他の一局面における表示装置によれば、 イオン伝導層において、 画素に対応する領域のイオン伝導率が、 画素間の領域のイオン伝導率よりも高く なるように構成されているので、 駆動電流の広がりが抑えられ、 画素のにじみが 無視できるようになる。 したがって、 駆動電流が供給された電極のみに対応して 表示層が着色され、 クリアな表示が可能となる。
更に、 本発明の他の一局面における表示装置によれば、 複数の電極が互いに平 行な帯状電極の群であり、 透明電極がこれと直交する互いに平行な帯状透明電極 の群であり、 帯状電極と帯状透明電極との交点に画素が配置されているので、 従 来はクロストークのため事実上困難とされていた単純マトリックス駆動を採用す ることができる。 したがって、 低コストで画質の優れた表示装置を提供すること ができる。
加えて、 本発明の他の一局面における表示装置によれば、 アクティブマトリツ クス駆動の場合には複数の電極の長さと透明電極および複数の電極の間の距離と の比を 3 : 1以上とし、 あるいは単純マトリックス駆動の場合には複数の電極を 構成する帯状電極の幅と透明電極および複数の電極の間の距離との比を 3 : 1以 上としたので、 イオン伝導層内での駆動電流の広がりが抑えられ、 隣接画素への 影響を低減することができる。
本発明の表示装置の駆動方法によれば、 駆動電流の電荷量または向きを制御す ることによって表示層の累積電荷量を制御するようにしたので、 透明電極によつ て共通の電位を持つ表示層の全体に駆動電流が流れて着色してしまった場合や、 駆動電流がイオン伝導層内で広がってしまった場合であっても、 表示層の余分な 着色 (変色) が低減ないし解消される。 その結果、 実質的に隣接する画素に大き な影響を与えずに済み、 表示素子として問題のない品質が得られる。
特に、 本発明の一局面における表示装置の駆動方法によれば、 駆動電流の電荷 量を、 駆動電流が供給された複数の電極と透明電極との間に挟まれた部分の表示 層の変色または着色が飽和する、 すなわち全て反応する電荷量の 2倍以下に制限 するようにしたので、 表示層の隣接または周辺の画素に流れ込む電荷量を抑える ことができる。 その結果、 実質的に隣接する画素に大きな影響を与えずに済み、 却って写真のような場合には画素の境界が目立たず、 良好な表示になる利点があ る。
また、 本発明の他の一局面における表示装置の駆動方法によれば、 駆動電流の 向きを反転させるようにしたので、 表示層に文字や画像などを良好に表示するこ とができ、 明るく視差のない反射型表示が実現される。
更に、 本発明の他の一局面における表示装置の駆動方法によれば、 複数の電極 の全てに同時に向きを反転させた電流を供給するようにしたので、 表示層の全体 から一様に一定量の着色を差し引くことができ、 着色領域が本来意図した大きさ に戻る。 したがって、 駆動電流が供給された電極に対応した領域のみが着色され、 下地の複数の電極や T F Tのパターンが見えず、 白地に文字だけが浮き出す表示 が可能となる。 とりわけ輪郭の明瞭性が要求される文字表示の場合に特に好適で ある。
加えて、 本発明の他の一局面における表示装置の駆動方法によれば、 複数の電 極のうち、 表示の輪郭部分に対応する電極に同時に向きを反転させた電流を供給 するようにしたので、 イオン伝導層内での駆動電流の広がりに起因する画素周辺 の余分な着色 (変色) を解消することができる。 その結果、 画素の滲みやボケが 改善され、 クリアな表示が可能となる。
以上の説明に基づき、 本発明の種々の態様や変形例を実施可能であることは明 らかである。 したがって、 以下のクレームの均等の範囲において、 上記の詳細な 説明における態様以外の態様で本発明を実施することが可能である。

Claims

請求の範囲
1 . 透明電極と、
この透明電極に接して形成され累積電荷量に応じて変色する表示層と、 この表示層の前記透明電極が接する面とは反対側の面に接して形成されるィォ ン伝導層とを有し、
前記イオン伝導層の前記表示層と接する面とは反対側の面に接して独立した複 数の電極が形成されている
ことを特徴とする表示装置。
2 . 前記表示層は、 電気化学的な酸化、 還元によって着色あるいは変色するエレ クトロクロミック材料を含有する
ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の表示装置。
3 . 前記表示層は、 電気化学的な析出、 溶出によって発色と消色とをする材料を 含有する
ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の表示装置。
4 . 前記イオン伝導層が着色されている
ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の表示装置。
5 . 前記着色が白色である
ことを特徴とする請求の範囲第 4項記載の表示装置。
6 . 前記イオン伝導層は、 固体電解質により構成されている
ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の表示装置。
7 . 前記イオン伝導層は、 画素間の領域に設けられた溝部によって、 画素毎に分 割されている
ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の表示装置。
8 . 前記イオン伝導層は、 画素に対応する領域のイオン伝導率が画素間の領域の イオン伝導率よりも高くなるように構成されている
ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の表示装置。
9 . 前記独立した複数の電極は、 画素に対応して配置形成されると共にそれぞれ 対応する薄膜トランジスタに接続されており、
前記透明電極は共通電極である ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の表示装置。
1 0 . 前記画素電極の長さと前記透明電極および前記複数の電極の間の距離との 比が、 3 : 1以上である
ことを特徴とする請求の範囲第 9項記載の表示装匱。
1 1 . 前記独立した複数の電極は、 互いに平行な帯状電極の群であり、
前記透明電極は、 これとは直交する互いに平行な帯状透明電極の群であり、 前記帯状電極と前記帯状透明電極との交点に画素が配置されている
ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の表示装置。
1 2 . 前記複数の電極を構成する帯状電極の幅と前記透明電極および前記複数の 電極の間の距離との比が、 3 : 1以上である
ことを特徴とする請求の範囲第 1 1項記載の表示装置。
1 3 . 透明電極と、 この透明電極に接して形成され累積電荷量に応じて変色する 表示層と、 この表示層の前記透明電極が接する面とは反対側の面に接して形成さ れるイオン伝導層とを有し、 前記イオン伝導層の前記表示層と接する面とは反対 側の面に接して独立した複数の電極が形成されている表示装置の駆動方法であつ て、
前記独立した複数の電極と前記透明電極との間に、 着色濃度または着色面積に 応じた電荷量を有する駆動電流を選択的に供給し、 前記駆動電流の電荷量または 向きを制御することによって前記表示層の累積電荷量を制御する
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
1 ..前記駆動電流の電荷量を、 前記駆動電流が供給された複数の電極と前記透 明電極との間に挟まれた部分の前記表示層の変色または着色が飽和する電荷量の 2倍以下に制限することによって、 前記表示層の累積電荷量を制御する
ことを特徴とする請求の範囲第 1 3項記載の表示装置の駆動方法。
1 5 . 前記駆動電流の向きを反転させることによって前記表示層の累積電荷量を 制御する
ことを特徴とする請求の範囲第 1 3項記載の表示装置の駆動方法。
1 6 . 前記向きを反転させた電流の電荷量を、 前記駆動電流の電荷量よりも少な くする ことを特徴とする請求の範囲第 1 5項記載の表示装置の駆動方法。
1 7 . 前記複数の電極の全てに同時に向きを反転させた電流を供給する
ことを特徴とする請求の範囲第 1 5項記載の表示装置の駆動方法。
1 8 . 前記複数の電極のうち、 表示の輪郭部分に対応する電極に同時に前記向き を反転させた電流を供給する
ことを特徴とする請求の範囲第 1 5項記載の表示装置の駆動方法。
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