JP4666118B2 - 電気化学表示素子の駆動方法および情報表示装置 - Google Patents
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Description
2次元マトリクス状に配置された複数の画素を有し、電気化学反応を利用して、前記画素に金属を析出させ、あるいは前記画素に析出させた前記金属を溶解させて表示を行う電気化学表示素子の駆動方法であって、
前記画素に黒化パルスを印加することで、前記画素に前記金属を析出させる黒化工程と、
前記画素に白化パルスを印加することで、前記画素に析出させた前記金属を溶解させる白化工程とを備え、
前記白化工程は、
前記黒化工程で前記金属を前記画素に析出させてからの経過時間に応じて、前記白化パルスの印加電圧および印加時間の何れか一方または両方を変化させることを特徴とする。
2次元マトリクス状に配置された複数の画素を有し、電気化学反応を利用して、前記画素に金属を析出させ、あるいは前記画素に析出させた前記金属を溶解させて表示を行う電気化学表示素子を有する表示部と、
前記表示部による表示を制御する表示制御部とを備え、
前記表示制御部は、
前記画素に前記金属を析出させる場合には前記画素に黒化パルスを印加し、
前記画素に析出させた前記金属を溶解させる場合には前記画素に白化パルスを印加し、
前記白化パルスの印加電圧および印加時間の何れか一方または両方を、前記黒化パルスの印加によって前記金属を前記画素に析出させてからの経過時間に応じて変化させることを特徴とする。
本実施例において、銀または銀を化学構造中に含む化合物とは、例えば、酸化銀、硫化銀、金属銀、銀コロイド粒子、ハロゲン化銀、銀錯体化合物、銀イオン等の化合物の総称であり、固体状態や液体への可溶化状態や気体状態等の相の状態種、中性、アニオン性、カチオン性等の荷電状態種は、特に問わない。
電解質とは、一般に、水などの溶媒に溶けて、その溶液がイオン伝導性を示す物質をいうが、本実施例の説明においては、電解質が他の非電解質の成分を含んでいても構わない。
電解質は、通常、液体電解質(以下、電解液と言う)とポリマー電解質とに分類される。ポリマー電解質は、さらに、実質的に固体化合物からなる固体電解質と高分子化合物と電解液からなるゲル状電解質とに分類される。流動性の観点からは、固体電解質は実質的に流動性がなく、ゲル電解質は電解液と固体電解質の中間の流動性を有している。
上述した第1から第3の実施の形態では、画素11は1画素あたり2個のTFTと1個のED素子とを用いたアクティブマトリクス方式の素子として説明したが、実施例1から実施例4では、その効果を確認するにあたって、TFTの特性の影響を排除するために、後述するマトリクス状に配置されたコモン電極113と画素電極111との交点に画素が形成される単純マトリクス形式のED素子を用いる。
以下の方法により、実施例1の評価用ED素子17を作製した。
ジメチルスルホキシド(以下、DMSOと言う)2.5g中に、ヨウ化ナトリウム90mg、ヨウ化銀75mgを加えて完全に溶解させた後に、平均分子量15000のポリビニルピロリドンを150mg加えて、120℃に加熱しながら1時間攪拌し、溶液化した。この溶液に、さらに分子量=10万のポリエチレングリコール(以下、PEGと言う)0.25gと酸化チタンの粉末1.26gを混合し、ゲル状の白色電解液123を作成した。
コモン基板103としてガラス基板を用い、コモン基板103上に、透明導電膜であるITOをスパッタ法にて150nmの膜厚となるように成膜し、公知のフォトリソグラフィー法によりパターニング処理を行い、電極幅180μm、電極ピッチ200μmの50本のストライプ状のコモン電極113を得た。
駆動基板101としてガラス基板を用い、駆動基板101上に、金属電極である銀パラジウム電極(Pdを質量比で2%含む)をスパッタ法にて200nmの膜厚となるように成膜し、公知のフォトリソグラフィー法によりパターニング処理を行い、電極幅180μm、電極ピッチ200μmの50本のストライプ状の画素電極111を得た。
駆動基板101の画素電極111の上に、塗布型感光性絶縁膜として、JSR社製のPC403を用い、これを厚み2μmとなるようにスピンコータを用いて1000rpmで成膜した。露光量200mJ/cm2でUVパターン露光した。現像は、テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド(TMAH2)38%水溶液で1分。焼成は220℃で1時間行った。これにより、絶縁層131を得た。絶縁層131により、画素電極111の開口部(表示部)171の大きさを10mm×10mmとした。
開口部171を作製した駆動基板101の絶縁層131の外側を囲むようにして、エポキシ樹脂をスクリーン印刷で印刷してシールパターン133とした。駆動基板101、画素電極111、絶縁層131、開口部171およびシールパターン133の形状を、図12(b)に示す。ただし、実施例1の駆動基板101では画素電極111は50本形成されているが、図12(b)では、画素電極111を4本に簡略化して図示している。4本の画素電極111を図の左からC1、C2、C3およびC4とする。
画素電極111とコモン電極113とを電極のストライプ方向が直交する方向に対向させて、駆動基板101とコモン基板103とをシールパターン133で貼り合わせてシールした。シールした駆動基板101とコモン基板103との間に、真空注入法で実施例1のゲル状の白色電解液123を注入し、注入口をアクリルのUV硬化樹脂で封止して、実施例1の評価用ED素子17を作製した。
このようにして得られた実施例1の評価用ED素子17を用いて、表示更新インターバルtinと画素11が白化するための条件(白化反応時間trwと白化パルス電圧Vedw)との関係を調べた。実施例1においては、作製した実施例1の評価用ED素子17の全ての画素11を並列に結線し、全ての画素11に同時に白化パルスPwを印加した。
表示更新インターバルtin=1sec、10sec、60sec、300sec、1800sec、3600secの6段階
黒化パルス時間tb=800msec
黒化パルス電圧Vedb=−1.5V
である。
白化パルス電圧Vedw=0.4V、0.6V、0.8V、1.0V、1.2V、1.4V、1.6V、1.8Vの8段階
である。
tin=1secで、trw=1100msec
tin=10secで、trw=1500msec
tin=60secで、trw=2100msec
tin=300secで、trw=2400msec
tin=1800secで、trw=2600msec
tin=3600secで、trw=2620msec
であった。
表1の結果から、実施例1の好ましい白化パルスの印加条件と比較例とについて、評価用ED素子17を用いて検証を行った。結果を表2に示す。
白化パルス電圧Vedw=1.2Vに固定
表示更新インターバルtin=1sec、10sec、60sec、300sec、1800sec、3600secの6段階をランダムに設定
白化パルス時間tw=表1で得られた、各表示更新インターバルtinに対応した白化パルス電圧Vedw=1.2Vでの白化反応時間trwの値+300msec
として、1000回の駆動を行い、1回目駆動後と1000回目駆動後との開口部(表示部)171のコントラストを測定した。結果は、1回目駆動後が10.3、1000回目駆動後が10.5と、変化なかった。
実施例1−1に対して、
表示更新インターバルtin=1secに固定
白化パルス時間tw=2920msecに固定
とし、その他の条件は同一として、1000回の駆動を行い、1回目駆動後と1000回目駆動後との開口部(表示部)171のコントラストを測定した。結果は、1回目駆動後は10.2と、実施例1−1と大差なかったが、1000回目駆動後は3.3となり、表示性能が明らかに低下した。
実施例1−1に対して、
白化パルス時間tw=2200msecに固定
とし、その他の条件は同一として、1000回の駆動を行い、1回目駆動後と1000回目駆動後との開口部(表示部)171のコントラストを測定した。結果は、1回目駆動後は10.2と、実施例1−1と大差なかったが、1000回目駆動後は素子内に気泡が発生し、素子が破壊した。
実施例1−1から、
白化パルス電圧Vedw=1.6Vに変更
とし、その他の条件は同一として、1000回の駆動を行い、1回目駆動後と1000回目駆動後との開口部(表示部)171のコントラストを測定した。結果は、1回目駆動後が9.9、1000回目駆動後が10.2と、実施例1−1と大差なかった。
実施例1−2に対して、
表示更新インターバルtin=1secに固定
白化パルス時間tw=1580msecに固定
とし、その他の条件は同一として、1000回の駆動を行い、1回目駆動後と1000回目駆動後との開口部(表示部)171のコントラストを測定した。結果は、1回目駆動後は10.5と、実施例1−2と大差なかったが、1000回目駆動後は2.1となり、表示性能が明らかに低下した。
実施例1−2に対して、
白化パルス時間tw=1150msecに固定
とし、その他の条件は同一として、1000回の駆動を行い、1回目駆動後と1000回目駆動後との開口部(表示部)171のコントラストを測定した。結果は、1回目駆動後は10.3と、実施例1−2と大差なかったが、1000回目駆動後は素子内に気泡が発生し、素子が破壊した。
白化パルス時間tw=1600msecに固定
表示更新インターバルtin=1sec、10sec、60sec、300sec、1800sec、3600secの6段階をランダムに設定
白化パルス電圧Vedw=表1の結果から求められる、各表示更新インターバルtinに対応した白化反応時間trw=1300msecで白化可能な白化パルス電圧Vedwに設定として、1000回の駆動を行い、1回目駆動後と1000回目駆動後との開口部(表示部)171のコントラストを測定した。結果は、1回目駆動後が10.3、1000回目駆動後が10.5と、実施例1−1と大差なかった。
実施例1−3に対して、
表示更新インターバルtin=1secに固定
白化パルス電圧Vedw=1.6Vに固定
とし、その他の条件は同一として、1000回の駆動を行い、1回目駆動後と1000回目駆動後との開口部(表示部)171のコントラストを測定した。結果は、1回目駆動後は10.2と、実施例1−3と大差なかったが、1000回目駆動後は1.9となり、表示性能が明らかに低下した。
以下の方法により、実施例2の評価用ED素子17を作製した。
DMSO1.25gとガンマブチロラクトン(γBL)1.25g中に、臭化リチウム90mg、ヨウ化銀75mgを加えて完全に溶解させた後に、平均分子量15000のポリビニルピロリドンを225mg加えて、120℃に加熱しながら1時間攪拌し溶液化した。この溶液に、分子量=10万のPEG0.375gと、酸化チタンの粉末1.89gとを混合し、ゲル状の白色電解液123を作成した。実施例2の評価用ED素子17は、電解液123以外は、実施例1と同じである。
このようにして得られた実施例2の評価用ED素子17を用いて、表示更新インターバルtinと画素11が白化するための条件(白化反応時間trwと白化パルス電圧Vedw)との関係を調べた。評価方法および評価条件は、黒化パルスPbの条件を除き、実施例1と同じである。黒化パルスPbの条件は、
黒化パルス時間tb=900msec
黒化パルス電圧Vedb=−1.5V
である。評価の結果を表3に示す。
tin=1secで、trw=1200msec
tin=10secで、trw=1650msec
tin=60secで、trw=2650msec
tin=300secで、trw=4000msec
tin=1800secで、trw=2900msec
tin=3600secで、trw=2900msec
であった。
表3の結果から、実施例2の好ましい白化パルスの印加条件と比較例とについて、評価用ED素子17を用いて検証を行った。結果を表4に示す。
白化パルス電圧Vedw=1.2Vに固定
表示更新インターバルtin=1sec、10sec、60sec、300sec、1800sec、3600secの6段階をランダムに設定
白化パルス時間tw=表3で得られた、各表示更新インターバルtinに対応した白化パルス電圧Vedw=1.2Vでの白化反応時間trwの値+300msec
として、1000回の駆動を行い、1回目駆動後と1000回目駆動後との開口部(表示部)171のコントラストを測定した。結果は、1回目駆動後が10.7、1000回目駆動後が10.8と、変化なかった。
実施例2に対して、
表示更新インターバルtin=1secに固定
白化パルス時間tw=3200msecに固定
とし、その他の条件は同一として、1000回の駆動を行い、1回目駆動後と1000回目駆動後との開口部(表示部)171のコントラストを測定した。結果は、1回目駆動後は10.8と、実施例2と大差なかったが、1000回目駆動後は3.9となり、表示性能が明らかに低下した。
実施例2に対して、
白化パルス時間tw=2400msecに固定
とし、その他の条件は同一として、1000回の駆動を行い、1回目駆動後と1000回目駆動後との開口部(表示部)171のコントラストを測定した。結果は、1回目駆動後は10.1と、実施例2と大差なかったが、1000回目駆動後は素子内に気泡が発生し、素子が破壊した。
以下の方法により、実施例3の評価用ED素子17を作製した。
DMSO2.5g中に、ヨウ化ナトリウム90mg、ヨウ化銀75mgを加えて完全に溶解させた後に、平均分子量15000のポリビニルピロリドンを150mg加えて120℃に加熱しながら1時間攪拌し溶液化することで、透明な電解液123を得た。
実施例1と同様にして開口部171を作製した後、その上に、ポリビニルアルコール(PVA)水溶液に二酸化チタンの粒子を分散させたインクをスクリーン印刷で形成し、80℃で乾燥させて、白色散乱層173を形成した。その上にビーズスペーサ175(φ25μmのシリカ球)を散布した。
このようにして得られた実施例3の評価用ED素子17を用いて、表示更新インターバルtinと画素11が白化するための条件(白化反応時間trwと白化パルス電圧Vedw)との関係を調べた。評価方法および評価条件は、黒化パルスPbの条件を除き、実施例1と同じである。黒化パルスPbの条件は、
黒化パルス時間tb=1600msec
黒化パルス電圧Vedb=−1.5V
である。評価の結果を表5に示す。
tin=1secで、trw=1800msec
tin=10secで、trw=2450msec
tin=60secで、trw=3550msec
tin=300secで、trw=4000msec
tin=1800secで、trw=4250msec
tin=3600secで、trw=4300msec
であった。
表5の結果から、実施例3の好ましい白化パルスの印加条件と比較例とについて、評価用ED素子17を用いて検証を行った。結果を表6に示す。
白化パルス電圧Vedw=1.2Vに固定
表示更新インターバルtin=1sec、10sec、60sec、300sec、1800sec、3600secの6段階をランダムに設定
白化パルス時間tw=表5で得られた、各表示更新インターバルtinに対応した白化パルス電圧Vedw=1.2Vでの白化反応時間trwの値+300msec
として、1000回の駆動を行い、1回目駆動後と1000回目駆動後との開口部(表示部)171のコントラストを測定した。結果は、1回目駆動後が10.6、1000回目駆動後が10.5と、変化なかった。
実施例3に対して、
表示更新インターバルtin=1secに固定
白化パルス時間tw=4600msecに固定
とし、その他の条件は同一として、1000回の駆動を行い、1回目駆動後と1000回目駆動後との開口部(表示部)171のコントラストを測定した。結果は、1回目駆動後は10.8と、実施例3と大差なかったが、1000回目駆動後は2.2となり、表示性能が明らかに低下した。
実施例3に対して、
白化パルス時間tw=3650msecに固定
とし、その他の条件は同一として、1000回の駆動を行い、1回目駆動後と1000回目駆動後との開口部(表示部)171のコントラストを測定した。結果は、1回目駆動後は10.5と、実施例3と大差なかったが、1000回目駆動後は素子内に気泡が発生し、素子が破壊した。
実施例4では、実施例1の評価用ED素子17を用いて、ネガリセット方式の効果を確認した。結果を表7に示す。
図15に、実施例4の評価のための結線方法を示す。実施例4においては、コモン電極R1からR50および偶数の画素電極C2からC50が全て1本に結線され、パルス電源PSの一方の端子に接続されている。奇数の画素電極C1からC49も同様に1本に結線され、パルス電源PSの他方の端子に接続されている。
比較のために、全面リセット方式で駆動されている実施例1−1についても、10000回目まで駆動を継続して、10000回目駆動後のコントラストを測定した。結果は、1回目駆動後が10.1、1000回目駆動後が9.1と、実施例4の白表示と黒表示とを繰り返している画素のみのコントラストと大差なかったが、10000回目駆動後が5.1となり、表示性能が明らかに低下した。
2 表示制御部
3 CPU
4 表示コントローラ
5 操作部
51 送り操作部
52 戻し操作部
6 記憶部
8 Vcom駆動回路
9 バス
10 表示部
11 画素
17 ED素子
21 ソースドライバ
31 ゲートドライバ
101 駆動基板
103 コモン基板
111 画素電極
113 コモン電極
121 電解液層
123 電解液
125 銀イオン
G1、G2、G3、G4 ゲート信号
S1、S2、S3、S4 ソース信号
Pmn (m行n列の)画素
Ss 列選択信号
Sg 行選択信号
Scom Vcom駆動信号
tin 表示更新インターバル
Pb 黒化パルス
Pw 白化パルス
PRb 黒化工程
PRw 白化工程
tb 黒化パルス時間
tk 所定の待ち時間
tw 白化パルス時間
trw 白化反応時間
trb 黒化反応時間
Vb 黒表示電圧
Vw 白表示電圧
Vedb 黒化パルス電圧
Vedw 白化パルス電圧
Icom コモン電流
Vcom コモン電圧
Claims (8)
- 2次元マトリクス状に配置された複数の画素を有し、電気化学反応を利用して、前記画素に金属を析出させ、あるいは前記画素に析出させた前記金属を溶解させて表示を行う電気化学表示素子の駆動方法であって、
前記画素に黒化パルスを印加することで、前記画素に前記金属を析出させる黒化工程と、
前記画素に白化パルスを印加することで、前記画素に析出させた前記金属を溶解させる白化工程とを備え、
前記白化工程は、
前記黒化工程で前記金属を前記画素に析出させてからの経過時間に応じて、前記白化パルスの印加電圧および印加時間の何れか一方または両方を変化させることを特徴とする電気化学表示素子の駆動方法。 - 前記白化工程は、
前記黒化工程で前記金属を前記画素に析出させてからの経過時間が長くなると、前記白化パルスの印加時間を長くすることを特徴とする請求項1に記載の電気化学表示素子の駆動方法。 - 前記白化工程は、
前記黒化工程で前記金属を前記画素に析出させてからの経過時間が長くなると、前記白化パルスの印加電圧を高くすることを特徴とする請求項1または2に記載の電気化学表示素子の駆動方法。 - 前記白化工程は、
前記電気化学表示素子による表示を更新する際に実施され、
前記表示を更新する前の前記黒化工程で前記金属を析出させた前記画素にのみ、前記白化パルスを印加することを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の電気化学表示素子の駆動方法。 - 2次元マトリクス状に配置された複数の画素を有し、電気化学反応を利用して、前記画素に金属を析出させ、あるいは前記画素に析出させた前記金属を溶解させて表示を行う電気化学表示素子を有する表示部と、
前記表示部による表示を制御する表示制御部とを備え、
前記表示制御部は、
前記画素に前記金属を析出させる場合には前記画素に黒化パルスを印加し、
前記画素に析出させた前記金属を溶解させる場合には前記画素に白化パルスを印加し、
前記白化パルスの印加電圧および印加時間の何れか一方または両方を、前記黒化パルスの印加によって前記画素に前記金属を析出させてからの経過時間に応じて変化させることを特徴とする情報表示装置。 - 前記金属を前記画素に析出させてからの経過時間が長くなると、前記白化パルスの印加時間を長くすることを特徴とする請求項5に記載の情報表示装置。
- 前記金属を前記画素に析出させてからの経過時間が長くなると、前記白化パルスの印加電圧を高くすることを特徴とする請求項5または6に記載の情報表示装置。
- 前記表示制御部は、前記金属を析出させた前記画素にのみ、前記白化パルスを印加することを特徴とする請求項5から7の何れか1項に記載の情報表示装置。
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