JPS60169837A - Electrochromic display element - Google Patents

Abstract

Translated fromJapanese

(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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

Translated fromJapanese

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、電気化学的な酸化還元反応を用いたエレクト
ロクロミック表示素子（ＥＣＤ）に関し、更に詳しくは
、アクティブマトリックスを用いたＥＣＤの構成に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an electrochromic display device (ECD) using an electrochemical redox reaction, and more particularly to the construction of an ECD using an active matrix.

従来例の構成とその問題点周知のようにＥＣＤは、液晶に比べて表示が鮮明で、視
野角依存性のない表示ができ、月つ表示済むなどの利点
を有する。し、かじ、表示、消去にイオン伝導を伴う電
気化学反応を利用するために、マドラックス駆動をし、
た時に電流のタロスト−タラ生シ、マルヂプレキシング
が適用できないという不利を有している。そのため考え
られたのがアクティブマトリックスによる駆動方法であ
る。例えば、特開昭５７−１６７０７３には、シリコン
基板上にＭＯＳ　−ＦＥＴ　トランジスタを形成したア
クティフ゛マドリックストライフ゛ＥＣＤが記載されて
いる。Conventional Structures and Problems As is well known, ECDs have advantages over liquid crystals, such as clearer display, display that is independent of viewing angle, and ability to display images in a month. In order to utilize electrochemical reactions involving ionic conduction for steering, displaying, and erasing, we use a madrax drive.
It has the disadvantage that multiplexing cannot be applied when the electric current is turned on or off. Therefore, a driving method using an active matrix was considered. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 57-167073 describes an active matrix drive ECD in which a MOS-FET transistor is formed on a silicon substrate.

このようなアクティブマトリックスドライブＥＣＤの等
節回路を第１図に示す。同図においてＤ工〜Ｄ６は画素
、Ｘ７．為＋１は行電極、Ｙ７−ｘ、　Ｙ６．　Ｙ６＋
１は列電極である。この回路において、今Ｄ２とり、を
表示したい場合には、まずＤ２が所望の着色濃度になる
まてＦＥＴ　トランジスタＴ２がオン状態となり、その
後Ｄ４が所望の着色濃度にいたるまでＴ４をオン状態に
保持する必要がある。従ってパネル全面に任意の着色パ
ターンを形成する場合、その動作時間は、ドツトの列数
（Ｙの数）Ｖｃｉｄ依存しないが、行数（Ｘの数）に比
例し、た時間、即ち、ｎヶｘｔｏ（但し、２７あは行数
、ｔｏは１ドツト表示するのに必要な時間）の時間を必要とする。FIG. 1 shows an equinodal circuit of such an active matrix drive ECD. In the figure, D-D6 are pixels, X7. Therefore, +1 is the row electrode, Y7-x, Y6. Y6+
1 is a column electrode. In this circuit, if you want to display D2, first turn on the FET transistor T2 until D2 reaches the desired coloring density, then keep T4 on until D4 reaches the desired coloring density. There is a need to. Therefore, when forming an arbitrary colored pattern on the entire surface of the panel, the operation time does not depend on the number of dot columns (the number of Y's) Vcid, but is proportional to the number of rows (the number of X's). xto (where 27A is the number of lines and to is the time required to display one dot).

一般的に、ＥＣＤの着色時間は１０ｍ５ｅｃから１ｓｅ
ｃ必要であるから、行数が１００行０ＥＣＤパネルにつ
いて考えると、全行を動作させるに必要な時間は、１　
ｓｅｃから１００ｓｅｃ必要となる。Generally, ECD coloring time is 10m5ec to 1sec
Considering a 0ECD panel with 100 lines, the time required to operate all lines is 1.
sec to 100 sec is required.

このようなラインスキャン速度の遅い欠点を克服する方
法として、第２図の等価回路に示すような素子が考えら
れる。第２図は一画素についてのみ示したもので、表示
速度を早めるために、表示時のトランジスタＴｎがオン
状態の時に、画素ＤｎＫ電圧を加えると同時に、コンデ
ンサＣｎにも電荷を蓄積して、トランジスタＴｎがオフ
になった後にも、コンチン＋ｊＣｎＫ蓄債された電荷で
更にり。を着色さけのコンデンサの容量を素子に設゛け
るとさは不可能である。As a way to overcome this drawback of slow line scan speed, an element as shown in the equivalent circuit of FIG. 2 can be considered. Figure 2 shows only one pixel. In order to speed up the display speed, when the transistor Tn is on during display, the pixel DnK voltage is applied, and at the same time, charge is accumulated in the capacitor Cn. Even after Tn is turned off, the charge stored in Contin+jCnK continues to increase. It is impossible to add a capacitance of a colored capacitor to the element.

上述の欠点は、ＭＯＳ−ＦＥＴに限らず、光透明型のＦ
ＥＴを用いた素子についても同様に存在する問題である
。The above-mentioned drawbacks are not limited to MOS-FETs, but also to optically transparent FETs.
This problem also exists in devices using ET.

発明の目的本発明は、上述のようにＥＣＤにおけるラインスキャン
速度の遅いという問題を解決し、表示速度を大巾に早め
て実用性の高いアクティブマトリックス駆動０ＥＣＤを
提供することを目的とするものである。OBJECTS OF THE INVENTION The present invention aims to solve the problem of the slow line scan speed in ECDs as described above, and to provide a highly practical active matrix driven 0ECD that greatly increases the display speed. be.

発明の構成本発明は、上述の第１図に示した従来のＥＣＤにおける
スイッチングトランジスタＴｎのほかに各画素の駆動部
にアドレストランジスタとコンデンサを設け、走査電圧
によって選択し、た１つのアドレストランジスタを導通
状態として、これによってコンデンサを充電し、このコ
ンデンサの充電電圧によってこれに接続されたスイッチ
ングトランジスタをオン状態とし、て別に加えた電源に
よシ画素を着色或は消去させるものである。Structure of the Invention The present invention provides an address transistor and a capacitor in the drive section of each pixel in addition to the switching transistor Tn in the conventional ECD shown in FIG. When in a conductive state, this charges the capacitor, and the charging voltage of the capacitor turns on the switching transistor connected to it, causing the pixels to be colored or erased by a separately added power source.

実施例の説明第う図は本発明０ＥＣＤ表示素子の一実施例の等価回路
で、一画素分を示すものである。図において、ＤＩ−１
：画素、Ｔａは各素子に設けられたアドレストランジス
タ、Ｔ８１．−１ニスイツチングトランジスタ、Ｃはコ
ンデンサである。その動作は、まず行電極Ｘｉと列電極
Ｙｉに加えられる走査電圧により選択されたアドレスト
ランジスタＴａがオン状態上なり、これによりスイッチ
ングトランジスタＴｓもオン状態となる。同時にコンデ
ンサＣが充電される。このコンチンｆ’Ｃの充電電位に
より、アドレストランジスタＴａがオフ状態になった後
も、スイッチングトランジスタＴ８はオン状態を一定時
間保持し続けることができる。その間に独立した第うの
電極Δｉ塾と対極（アース）間に電流が流れ、ＥＣＤの画素りは
表示書き込みを続ける。即ち、この回路によると、行の
ラインスキャン速度は、コンデンサＣの充電に要する時
間で済むこととなり、基本的にＨＥＣＤの表示速度は、
行ラインスキャン速度に左右されず、ＥＣＤ画素の着色
速度を早めることがてきる。DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS Figure 3 is an equivalent circuit of one embodiment of the 0ECD display element of the present invention, and shows one pixel. In the figure, DI-1
: pixel, Ta is an address transistor provided in each element, T81. -1 switching transistor, C is a capacitor. In this operation, first, the address transistor Ta selected by the scanning voltage applied to the row electrode Xi and the column electrode Yi is turned on, and thereby the switching transistor Ts is also turned on. At the same time, capacitor C is charged. Due to the charging potential of the continuum f'C, the switching transistor T8 can continue to maintain the on state for a certain period of time even after the address transistor Ta is turned off. In the meantime, a current flows between the independent third electrode Δi and the counter electrode (ground), and the ECD pixels continue to write the display. In other words, according to this circuit, the line scan speed for a row is only the time required to charge the capacitor C, and basically the HECD display speed is:
The coloring speed of ECD pixels can be increased regardless of the row line scan speed.

次に第５図の等価回路に対応する本発明のＥＣＤ表示素
子の具体的構成例について説明する。Next, a specific configuration example of the ECD display element of the present invention corresponding to the equivalent circuit shown in FIG. 5 will be explained.

実施例１゜第４図は本発明の表示素子の拡大断面図である。Example 1゜FIG. 4 is an enlarged sectional view of the display element of the present invention.

捷ずガラス基板（１）上に高温領域で減圧ＣＶＤ法によ
り約う０００λ厚のポリシリコン膜ｆ２１　（Ｐドープ
ｎ型）を形成し、熱酸化処理でＳ、０２層（３）を形成
する。バクーン化は、通常のホトリソ工程で行なう。ソ
ース電極（４）及びドレイン電極（５）の領域のポリシ
リコ＋ン膜部は、Ａ８インプラネーションによシｎ層とＬ１ン
ース電極（４）、ドレイン電極（５）及びゲート電極１
６１は、金属蒸着膜（ＡＱ、　Ｎｊ　−Ｃｒ、　Ｍｏ等
）を用いる。このようにしてスイッチングトランジスタ
を形成する。A polysilicon film f21 (P-doped n-type) having a thickness of approximately 000λ is formed on the glass substrate (1) by low-pressure CVD in a high temperature region, and an S,02 layer (3) is formed by thermal oxidation treatment. Bakunization is carried out using a normal photolithography process. The polysilicon film portion in the region of the source electrode (4) and drain electrode (5) is formed by A8 implantation to form a thin n layer, L1 source electrode (4), drain electrode (5) and gate electrode 1.
61 uses a metal vapor deposition film (AQ, Nj-Cr, Mo, etc.). In this way, a switching transistor is formed.

このスイッチングトランジスタのゲート電極（６）は、
同様にし、て形成されたアドレストランジスタのドレイ
ン電極と接続され、且りＳｉＯ３層（コンデンサ）を介
して電解液に面し、ている。これによって第３図のコン
デンサＣを形成する。表示極は、スイッチングトランジ
スタのドレイン電極（５，０金属電極に一部重なる形状
で透明電極（ＩＴＯＨｓ）を設け、表示材料とし、てＥ
Ｃ物質（ＷＯ３或はＭ。０３）（９１を堆積し７ている
。トランジスタ部は、ＳｉＯ２の保腫膜（７）でコート
している。このようにして作られた２０　Ｘ　２０の画
素を有する表示極基板に対向電極（カーボン電極）００
を設けた背面仮装を対面させ、内部にプロピレン・カー
ボネートに０．３　ＭＬｉ　ＣＱ、Ｏ，を溶解した電解
質。The gate electrode (6) of this switching transistor is
Similarly, it is connected to the drain electrode of the address transistor formed, and faces the electrolyte via the SiO3 layer (capacitor). This forms capacitor C shown in FIG. The display electrode is provided with a transparent electrode (ITOHs) in a shape that partially overlaps the drain electrode (5,0 metal electrode) of the switching transistor, and is made of E as a display material.
C material (WO3 or M.03) (91) is deposited 7. The transistor part is coated with a SiO2 retention film (7). Counter electrode (carbon electrode) on display electrode substrate with 00
The back side of the mask with a 100% opacity facing the inside, and an electrolyte containing 0.3 MLi CQ, O, dissolved in propylene carbonate.

σ３を充填してＥＣＤセルを形成する。圓は白色多孔質
体である。Fill with σ3 to form an ECD cell. The circle is a white porous body.

実験したところでは、上述の構成において、アドレスト
ランジスタをオン状態にすると、スイッチングトランジ
スタがオンされ、ソース電極（４）の電位が対向電極（
アース）００に対して−０，７Ｖ以下でＷＯ３表示部（
９）の着色反応が生じ、逆電位で消去反応が進行した。According to experiments, in the above configuration, when the address transistor is turned on, the switching transistor is turned on, and the potential of the source electrode (4) changes to the opposite electrode (4).
The WO3 display (
A coloring reaction (9) occurred, and an erasing reaction proceeded at the opposite potential.

アドレストランジスタを一度オン状態とし、アドレスト
ランジスタのゲート電極の電圧をオフとした後も、着色
反応が進行することが確認された。着色した表示５１４
は、白色多孔質体曲の背面板により鮮明に表示基板（１
）側より観察することができた。このようにして２０行
のラインの各トランジスタは、１０ｍ５ｅｃ内にアドレ
スするととができ、任意パターンの表示には約５００ｍ
５ｅｃで表示可能であった。It was confirmed that the coloring reaction progressed even after the address transistor was once turned on and the voltage at the gate electrode of the address transistor was turned off. Colored display 514
The display substrate (1
) could be observed from the side. In this way, each transistor in the 20 lines can be addressed within 10m5ec, and approximately 500m2 for displaying any pattern.
It was possible to display with 5ec.

実施例２４第５図は本発明の他の実施例のスイッチングトランジス
タ部と表示様部の断面図である。図中、第４図と同一機
能を有する部分には同一符号を付しである。第４図と異
なるところは、表示様部のＥＣ物質（ＷＯ，）が蒸着さ
れていない点にある。即ち、透明＠極（８）が露出した
状態にある。Embodiment 24 FIG. 5 is a sectional view of a switching transistor section and a display-like section of another embodiment of the present invention. In the figure, parts having the same functions as those in FIG. 4 are given the same reference numerals. The difference from FIG. 4 is that the EC material (WO,) in the display-like part is not deposited. That is, the transparent @pole (8) is exposed.

この表示基板を用いて第４図と同様のＥＣＤセルを形成
し、セル内部にヘプチルビオロゲンブロマイド０．３Ｍ
水溶液を充填して同様の実験を行なった結果、紫色の表
示によるマトリックスドライブの表示素子が得られた。This display substrate was used to form an ECD cell similar to that shown in FIG.
As a result of conducting a similar experiment by filling an aqueous solution, a matrix drive display element with a purple display was obtained.

実施例５実施例１に示す表示基板と同一面にポリシリコンＴＰＴ
を用いて、ゲート及びソース電極（データ線）を駆動す
るためのシフトレジスタを含む周辺駆動回路を形成し、
このシフトレジスタ列によ、す、タロツク入力を直接ス
イッチング電源とじて線順次のマトリックス駆動を行な
った結果、比較的応答性の良いマ）　ＩＪフックス動が
できた。この場合、ゲート及びソース電極端子と外部回
路との煩雑な配線工程が省略され、端子数の極喘に少な
いＥＣＤ素子が実現できた。Example 5 Polysilicon TPT was placed on the same surface as the display substrate shown in Example 1.
to form a peripheral drive circuit including a shift register for driving the gate and source electrodes (data lines),
By using this shift register array, line-sequential matrix driving was performed by directly connecting the tarock input to the switching power supply, resulting in relatively responsive Ma) IJ-Fuchs operation. In this case, a complicated wiring process between the gate and source electrode terminals and an external circuit is omitted, and an ECD element with a significantly reduced number of terminals can be realized.

実施例ヰ。Example.

実施例１の第４図において、白色多孔質体ａＶを収り除
き、対向電極００に透明電極（８）上にポリタングステ
ンオキサイドを蒸着した膜を用いることにより、光透過
型のマトリックス駆動ＥＣＤが実現できた。In FIG. 4 of Example 1, by removing the white porous material aV and using a film in which polytungsten oxide was deposited on a transparent electrode (8) as the counter electrode 00, a light-transmissive matrix-driven ECD was created. I was able to make it happen.

実施例５実施例１において、ＴＰＴトランジスタとしてボ’）　
シ！Ｊコンの代わりに、アモルファスシリコン膜、Ｃｄ
Ｓｅ膜を用すても同様にラインスキャンの速いマトリッ
クス駆動を実現するときができた。Example 5 In Example 1, Bo') is used as a TPT transistor.
Shi! Instead of J-con, amorphous silicon film, Cd
The time has come to realize matrix drive with a similarly fast line scan using a Se film.

実施例６実施例１における発色材ＷＯ，の代わシにプルシアンブ
ルー、ベルリングルー、等の鉄錯体を用いても同様の効
果を確認することができた。Example 6 A similar effect could be confirmed by using an iron complex such as Prussian blue or Berlin glue instead of the coloring material WO in Example 1.

発明の効果以上のように本発明０ＥＣＤ素子は、スイッチングトラ
ンジスタのほかに、アドレストランジスタと、このアド
レストランジスタによって充電されるコンデンサを用い
ることにより、表示速度を飛踊的に改善することができ
、より実用的なマトリックス駆動０ＥＣＤを提供するこ
とができるものである。Effects of the Invention As described above, the 0ECD element of the present invention uses an address transistor and a capacitor charged by the address transistor in addition to the switching transistor, so that the display speed can be dramatically improved, and the display speed can be further improved. This makes it possible to provide a practical matrix-driven 0ECD.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は従来のマトリックス窪ライプＥＣＤの等価回路
、第２図はそれを改善するために考えられた従来の回路
、第５図は本発明０ＥＣＤ素子の一実施例の等価回路、
第４図は本発明０ＥＣＤ累子の一実施例の断面図、第５
図は本発明のＥＣＤ素子の他の実施例の表示極基板の断
面図である。Ｔａ・・・アドレストランジスタ、Ｔｓ・・・スイッチ
ングトランジスタ、　Ｃ・−・コンデンサ、　Ｄ・−・
画素、（１７・−・ガラス基板、（２）・−・ポリシリ
コン膜、（３）・−・Ｓ、、Ｏ２層、（４）・・・ソー
ス電極、　（５）・・・ドレイン電極、（６）・−・ゲ
ート電極、　（７）・−・Ｓ、；０２膜、　（８）・−
・透明電極、帥・・・対向電極、　０１１・−・白色多
孔質体、　■・−・背面枦、　Ｃ１３＋・−・電解質。代理人の氏名　弁理士　吉崎悦治第１図第２図■第３図■；第４図「−第５図Ｉ　ＺｊFIG. 1 shows an equivalent circuit of a conventional matrix diode type ECD, FIG. 2 shows a conventional circuit designed to improve it, and FIG. 5 shows an equivalent circuit of an embodiment of the 0ECD element of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of one embodiment of the 0ECD resistor of the present invention;
The figure is a sectional view of a display electrode substrate of another embodiment of the ECD element of the present invention. Ta...Address transistor, Ts...Switching transistor, C...Capacitor, D...
Pixel, (17...Glass substrate, (2)...Polysilicon film, (3)...S, , O2 layer, (4)...Source electrode, (5)...Drain electrode, (6)...Gate electrode, (7)...S, ;02 film, (8)...
・Transparent electrode, border... counter electrode, 011... white porous body, ■... back electrode, C13+... electrolyte. Name of agent Patent attorney Etsuji Yoshizaki Figure 1 Figure 2 ■ Figure 3 ■; Figure 4 - Figure 5 I Zj

Claims (1)

Translated fromJapanese

【特許請求の範囲】[Claims]マトリックス池エレクトロタロミック表示素子の一画素
の１駆動部に、走査電圧によって導電性が制御されるア
ドレストランジスタと、該アドレストランジスタによっ
て充電されるコンデンサさ、該コンデンサの充電電圧に
よって導電性が制御すれるスイッチングトランジスタを
設けたことを特徴とするエレクトロタロミック表示素子
。One driving section of one pixel of a matrix cell electrothalomic display element includes an address transistor whose conductivity is controlled by a scanning voltage, a capacitor charged by the address transistor, and a capacitor whose conductivity is controlled by the charging voltage of the capacitor. An electrothalomic display element characterized by being provided with a switching transistor.