JP2007286268A - 表示装置及び表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光エネルギーを直接発光エネルギーに変換することによりエネルギー効率を高めた表示装置及び表示方法を提供する。
【解決手段】この表示装置は、光エネルギーを受けると内部の酸素濃度に応じた強度で発光する複数の発光部と、電圧が印加されると酸素を移動させて各発光部の内部の酸素濃度を変化させる酸素イオン伝導体と、酸素イオン伝導体に電圧を印加する複数の電極と、酸素イオン伝導体に熱を加える複数の発熱体を有するサーマルヘッドと、を備え、複数の発光部により１つの画素を構成し、サーマルヘッドの有する１つの発熱体は画素とほぼ同じサイズを有する構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、感圧塗料を用いた表示装置及び表示方法に関する。

近年、エネルギー源として、クリーンで資源量の豊富な光エネルギーを利用したデバイスが注目されており、発光表示板等の表示装置についても光エネルギーを利用するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

これらの光エネルギーを利用した発光表示装置は、太陽光発電システム等を用いて光エネルギーを電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーにより発光装置を駆動させるという方式を採っている。

一方、感圧塗料を用いて、その発光強度から感圧塗料を塗布した物体表面における酸素含有気体の圧力分布を画像情報として視覚的に得る技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−１５７０９６号公報 特開平７−１２６６１号公報

しかし、特許文献１に記載の従来の発光表示装置によると、発光装置を駆動させるためには光エネルギーを一旦電気エネルギーに変換する必要があり、そのためにエネルギー効率が低下するという問題点があった。

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光エネルギーを直接発光エネルギーに変換することによりエネルギー効率を高めた表示装置及び表示方法を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の一態様は、以下の表示装置及び表示方法を提供する。

［１］光エネルギーを受けて内部の酸素濃度に応じた強度で発光する発光部を、ｍ行ｎ列（ただし、ｍは１以上の整数、ｎは２以上の整数）に配列し、行方向に隣接して配列されたｊ個（ただし、ｊは２以上の整数）の発光部で１つの画素を構成した表示装置であって、電圧が印加され、かつ、加熱されることにより、前記複数の発光部の表面の酸素濃度を低下させる酸素イオン伝導体と、前記酸素イオン伝導体の一方の面上に列方向に延び、行方向に配列され、前記酸素イオン伝導体に電圧を印加するｎ本の帯状電極と、前記酸素イオン伝導体の他の面上に形成された対向電極と、行方向に配列されたｎ／ｊ個（ただし、ｎ／ｊは１以上の整数）の発熱体からなる発熱体列と、前記ｎ本の帯状電極と前記対向電極との間に列選択電圧を印加する電極駆動部と、画像データに基づいて前記列選択電圧の印加に同期して前記ｎ／ｊ個の発熱体を発熱させる発熱体駆動部と、前記発熱体列を前記列方向に移動させる発熱体列移動部と、を備えたことを特徴とする表示装置。

前記［１］によれば、酸素イオン伝導体に印加する電圧と加熱時間を調整することにより、各発光部の表面の酸素濃度を変化させることができる。このように酸素濃度を変化させた状態で光エネルギーを各発光部に与えることにより、各発光部が酸素濃度に応じた強度で発光して、各発光部により画像が表示される。従って、光エネルギーを直接発光エネルギーに変換して画像を表示することができる。

また、１つの発熱体を複数の電極に対応させているので、発熱体よりもサイズの小さい発光部単位で画素を制御することができ、解像度の高い画像表示を行うことができる。なお、発熱部列は、例えば、サーマルヘッドに設けられ、サーマルヘッドを移動させることにより移動するものである。

［２］前記１つの画素を構成するｊ個の発光部は、異なる色に発光する複数種の前記発光部から構成されることを特徴とする前記［１］に記載の表示装置。これにより、各発光部に互いに異なる色を割り当てることにより、任意の色の表示状態を実現することができる。

［３］前記発光部は、２個で１つの画素を構成し（ｊ＝２）、前記２個の発光部は互いに異なる色に発光することを特徴とする前記［２］に記載の表示装置。

［４］前記発光部は、３個で１つの画素を構成し（ｊ＝３）、前記３個の発光部は互いに異なる色に発光することを特徴とする前記［２］に記載の表示装置。

［５］前記３個の発光部は、それぞれ赤色、緑色、青色に発光するものであることを特徴とする前記［４］に記載の表示装置。これにより、ＲＧＢ表示を行うことができる。

［６］前記発光部は、４個で１つの画素を構成し（ｊ＝４）、前記４個の発光部は、第１の色に発光する２個の前記発光部と、第１の色と異なる第２の色に発光する２個の前記発光部と、から構成されることを特徴とする前記［２］に記載の表示装置。これにより、多色表示と階調表示を同時に実現することができる。

［７］前記１つの画素を構成するｊ個の発光部は、全て同色に発光する前記発光部から構成されることを特徴とする前記［１］に記載の表示装置。これによれば、画素内の各発光部の発光・消光状態を調整することにより、表示される色の明暗を制御することができ、いわゆる色の階調制御が可能となる。

［８］前記ｎ本の帯状電極は、ｎ／ｊ本の前記帯状電極を互いに電気的に接続してなるｊ組の電極組からなることを特徴とする前記［１］に記載の表示装置。これにより、別個に電気的に制御する電極を極力減らすことができ、各電極へ通電するための電気回路の接点数を少なくすることができる。また、電極組をなす電極同士で共通の配線とすることができるので、配線の取り回しに要するスペースを格段に小さくすることができる。なお、前記電極組をなす電極は、互いに前記一方向の端部にて接続される構成が好ましい。これにより、配線のスペース効率が向上する。

［９］前記発光部は、前記表面の酸素濃度に応じた強度で発光する酸素感応発光層を有することを特徴とする前記［１］に記載の表示装置。

［１０］前記酸素感応発光層は、感圧塗料（ＰＳＰ）からなることを特徴とする前記［９］に記載の表示装置。

［１１］前記酸素イオン伝導体は、ジルコニア固定電解質であることを特徴とする前記［１］に記載の表示装置。

［１２］前記酸素感応発光層と前記酸素イオン伝導体とが対向して配置され、前記酸素感応発光層と前記酸素イオン伝導体との間が密封空間であることを特徴とする前記［９］に記載の表示装置。

［１３］前記酸素感応発光層と前記酸素イオン伝導体との間にスペーサを設けたことを特徴とする前記［９］に記載の表示装置。

［１４］発光部をアレイ状に配列し、複数の発光部で１つの画素を構成する表示装置の表示方法であって、前記１つの画素を構成する複数の発光部のうち、発光動作を行う前記発光部は、１個ずつ順次発光動作を開始することを特徴とする表示方法。

本発明によれば、光エネルギーを発光エネルギーに直接変換することにより、エネルギー効率を飛躍的に高めることができる。また、各電極へ通電するための電気回路の接点数を少なくすることができることから、コネクタ等を小型化することができるし、電気的な制御も簡単容易となる。さらに、配線の取り回しに要するスペースを格段に小さくすることができ、配線が形成される基板等の製造コストが低減するなど、実用に際して極めて有利である。

〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の概略構成図である。なお、図１中、Ｘ方向及びＹ方向は発光部の配列方向を示す。

この表示装置１００は、ｍ行、ｎ列にアレイ状に複数の発光部１２０が配された表示媒体１１０を有する。各発光部１２０は、光エネルギーを受けると表面の酸素濃度に応じた強度で発光するものであり、Ｘ方向（行方向）に配列された３つの発光部１２０で１つの画素を構成している。１つの画素を構成する３つの発光部１２０には、赤色、緑色、青色のいずれかが割り当てられ、各発光部１２０の発光状態により表示される色が調整されるよう構成されている。なお、図１においては、発光部１２０が４行、１２列で配列され、４×４の画素から構成されている場合を図示しているが、これはあくまで説明のためであって、発光部１２０のＸ方向及びＹ方向に並ぶ数、及び画素数は任意である。

また、表示装置１００は、表示媒体１１０の裏面から所定の距離だけ離隔して配され、表示媒体１１０を構成する後述する酸素イオン伝導体を加熱するサーマルヘッド１７０を備えている。サーマルヘッド１７０は、Ｘ方向へ延びＹ方向へ移動自在に構成され、複数の発熱体をＸ方向へ並べた発熱体列を有している。なお、発熱体については、後述する。

また、表示装置１００は、表示媒体１１０を構成する後述する電極に電極線を介して電圧を印加する電極駆動部１８０と、サーマルヘッド１７０をＹ方向へ走査させる発熱体列移動部としてのヘッド駆動部１８２と、各発熱体の発熱量を制御する発熱体駆動部１８４と、画像記憶部１８６に記憶されている画像データに基づいて電極駆動部１８０、ヘッド駆動部１８２及び発熱体駆動部１８４を制御して表示制御を行う駆動制御部１８８と、電極駆動部１８０、ヘッド駆動部１８２及び発熱体駆動部１８４に電源を供給する電源部１９０とを有している。

駆動制御部１８８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイミング信号発生回路等を備えて構成されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、表示制御を行う。

画像記憶部１８６は、ＣＤ−ＲＯＭや書き替え可能なフラッシュメモリ等の記録媒体、あるいはＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークを介して画像データが入力される構成であってもよい。

ヘッド駆動部１８２は、駆動制御部１８８からの信号に基づいてライン状のサーマルヘッド１７０を走査させるものである。

発熱体駆動部１８４は、駆動制御部１８８からの信号に基づいて各発熱体を加熱する。発熱体駆動部１８４は、サーマルヘッド１７０がＹ方向へ発光部１２０一列分だけ移動する都度に、発光部１２０に対応する酸素イオン伝導体が好適な温度となるよう各発熱体を制御可能である。すなわち、サーマルヘッド１７０をＹ方向へ移動させることによって表示領域の全域について、発光部１２０を互いに独立して発光させることができる。

（表示媒体の層構成）
図２は、表示媒体の層構成を示す一部拡大断面図である。表示媒体１１０は、上述した各発光部１２０に加え、電圧が印加されると酸素を移動させて各発光部１２０の内部の酸素濃度を変化させる酸素イオン伝導体１３０と、酸素イオン伝導体１３０に電圧を印加する複数の帯状電極である第１の電極１４２と、対向電極としての１枚の全面電極である第２の電極１４４と、を備えている。また、各電極１４２，１４４は、図１に示す電極駆動部１８０から電極線を介して通電される。

表示媒体１１０は、例えば、ガラス等からなる透明基板１２２と、この透明基板１２２の裏面に設けられ感圧塗料（ＰＳＰ（Pressure Sensitive Paint））からなる複数の酸素感応発光層１２４と、各酸素感応発光層１２４にそれぞれ設けられた光反射層１２６と、を有している。すなわち、透明基板１２２の一面に酸素感応発光層１２４及び光反射層１２６が積層され、酸素感応発光層１２４が発光すると透明基板１２２の他面側から発光状態に視認されるようになっている。そして、透明基板１２２における酸素感応発光層１２４及び光反射層１２６が積層された面は酸素イオン伝導体１３０と対向している。

また、表示媒体１１０は、発光部１２０と酸素イオン伝導体１３０との間に、各発光部１２０を仕切るスペーサ１５０が設けられており、発光部１２０、酸素イオン伝導体１３０及びスペーサ１５０により密封空間１６０が画成されている。このスペーサ１５０としては、例えば、ガラスやセラミックに加え、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｌ、ジュラルミン等の金属を用いることができる。

また、表示媒体１１０は、透明基板１２２の側方にはＵＶ光源１７４を配している。ＵＶ光源１７４は、板状の透明基板１２２内に延在方向へ光を照射する。照射された光は、図中の矢印に示すように、透明基板１２２の表面及び裏面で反射を繰り返しながら、全ての酸素感応発光層１２４へ到達する。尚、ＵＶ光源１７４等のような光源用の装置等を設けずに外光を酸素感応発光層１２４まで導入させてもよい。

（酸素感応発光層）
酸素感応発光層１２４に用いられる感圧塗料は、紫外（ＵＶ）線等による光エネルギーを得た際に、表面の酸素濃度に応じて発光する。表面の酸素濃度が高い場合は、酸素にエネルギーを奪われるため、発光が生じない（酸素消光作用）。そのため、表面の酸素濃度が低いほど強い発光が生じる。また、酸素消光作用は1つの酸素分子で複数の色素分子に作用するためスイッチングの効率が高い。発光する色は、酸素感応発光層１２４を構成する材料の種類による。酸素感応発光層１２４に用いられる感圧塗料は、発光する色素と、この色素を物体表面に固着させるためのバインダーから形成される。この色素には、例えば、ＰｔＯＥＰ等のポルフィリン系化合物、Ｐｙｒｅｎｅ等の多環式芳香化合物、Ｒｕ（ｄｐｐ）_３等のルテニウム錯体、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３等のイリジウム錯体、Ｅｕ（ｔｔａ）_３ｐｈｅｎ等のユーロピウム錯体を用いることができる。また、バインダーは、色素の材料に応じて選択され、例えば、ポリプロピレン、ポリスチレン、低密度ポリエチレン、天然ゴム、シリコンゴム等のポリマー、酸化アルミニウム皮膜、シリカゲルプレート等の無機多孔質を用いることができる。

（光反射層）
また、光反射層１２６には、例えば、ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ）にエチルアルコール及び酸化チタン微粒子等を加えた白色塗料等の多孔質材料、及びガラス等の透明基板にＡｌ等の金属を半透明に蒸着させた鏡を用いることができる。この光反射層１２６で、酸素感応発光層１２４の光を透明基板１２２側へ反射することにより、発光部１２０の明るさを向上させることができる。

（酸素イオン伝導体）
酸素イオン伝導体１３０は、平板状を呈し、全ての発光部１２０に対応するよう表示領域全域にわたって１枚に形成され、第１の電極１４２と第２の電極１４４に挟まれている。この酸素イオン伝導体１３０には、例えば、ジルコニア固体電解質や、Ｙ、Ｓｃ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｈｆ等の不純物元素をドープした安定化ジルコニア、Ｃａ、Ｎｄ等をドープしたＣｅＯ_２、ペロブスカイトＢａＣｅ_１−ｘＧｄ_ｘＯ_３等を用いることができる。また、酸素イオン伝導体１３０は、５０μｍから１ｍｍに厚膜化して単独で用いたり、多孔質アルミナ基板上に薄膜化して用いたりすることができる。

図３は、表示媒体の発光部、第１の電極、配線及びサーマルヘッドの配置状態を示す模式図である。

（電極）
第１の電極１４２は、図３に示すように、各発光部１２０を跨いでＹ方向へ延び、Ｙ方向に並ぶ発光部１２０について共用となっている。ここで、第２の電極１４４（図示しない）は、全ての発光部１２０に対応する１枚の全面電極となっている。尚、第２の電極１４４は、第１の電極１４２と同方向に配列した同様の帯状電極としても差し支えない。第１の電極１４２及び第２の電極１４４は、例えば、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、ＵＳｃＯ_２、ペロブスカイトＬａ_１−ｘＳｒ_ｘＣｏ_１−ｙＮｉ_ｙＯ_３等の導電性材料を用いることができる。このうちＰｔは酸化、還元に対して安定で、多孔質電極とすることができる点で好ましい。

図３においては、発光部がＸ方向に９つ並びＹ方向に３つ並んだものを図示しているが、これはあくまで説明のためであって、図１と同様にＸ方向及びＹ方向に並ぶ数は任意である。このようにＹ方向へ延びる各電極１４２をＸ方向に並べることにより、全表示領域がカバーされる。

本実施形態においては、Ｙ方向に隣接する発光部１２０は同色である。Ｘ方向については、発光部１２０は、図３中左側から右側へ向かって、赤色、緑色、青色の順で繰り返すよう並べられている。図３においては、赤色の発光部１２０については「Ｒ」、緑色の発光部１２０については「Ｇ」、青色の発光部１２０については「Ｂ」の文字を付して図示している。すなわち、各電極１４２は、Ｙ方向の同色の発光部１２０に共通に対応する。

図３に示すように、同色の発光部１２０に対応する各電極１４２は、Ｙ方向の端部にて電気的に接続され、同時に通電される電極組をなしている。各電極１４２の接続部分の配線がＸ方向へ延びていることから、各電極１４２及び接続部分の配線は、全体として略櫛形を呈している。本実施形態においては、各電極１４２は、赤色に対応する「Ｒ−ｌｉｎｅ」と、緑色に対応する「Ｇ−ｌｉｎｅ」と、青色に対応する「Ｂ−ｌｉｎｅ」のいずれかの配線を構成する。尚、赤色と緑色の発光部１２０に対応する各電極１４２はＹ方向の一端（図３においては上端）で接続され、青色の発光部１２０に対応する各電極１４２はＹ方向の他端（図３において下端）で接続されている。

また、図２に示すように、表示装置１００は、第２の電極１４４と所定距離だけ離隔して配され、酸素イオン伝導体１３０を加熱する加熱部としてのサーマルヘッド１７０を備えている。尚、サーマルヘッド１７０と第２の電極１４４とを接触するよう構成してもよい。サーマルヘッド１７０は、Ｘ方向へ延びＹ方向へ移動自在に構成され、内部にＸ方向へ並ぶ複数の発熱体１７２を有している。

図４は、サーマルヘッドの発熱体と第１の電極の配置関係を示す拡大図である。本実施形態においては、同図に示すように、発熱体１７２は略正方形状を呈し、Ｘ方向について隣接する３つの第１の電極１４２に対応するサイズを有する。これにより、１つの発熱体１７２に、赤色、緑色、青色の発光部１２０が１つずつ割り当てられることとなる。なお、発熱体１７２は、赤色、緑色、青色の発光部１２０からなる１つの画素とほぼ同じ、もしくは若干小さいサイズを有する。

ヘッド駆動部１８２は駆動制御部１８８からの信号に基づいてライン状のサーマルヘッド１７０を走査させるものである。また、発熱体駆動部１８４は、駆動制御部１８８からの信号に基づいて各発熱体１７２を加熱する。発熱体駆動部１８４は、サーマルヘッド１７０がＹ方向へ発光部１２０一列分だけ移動する都度に、発光部１２０に対応する酸素イオン伝導体１３０が好適な温度となるよう各発熱体１７２を制御可能である。すなわち、サーマルヘッド１７０をＹ方向へ移動させることによって表示領域の全域について、発光部１２０を互いに独立して発光させることができる。

（表示装置の動作）
ここで、表示装置１００における各発光部１２０の発光動作の一例について、図５から図９の発光部の動作説明図を参照して説明する。

図５に示すように、第１の電極１４２及び第２の電極１４４の間に直流電源２００により第１の電極１４２が負、第２の電極１４４が正の極性となるように電圧を印加し、板状の酸素イオン伝導体１３０に電流を流すと、酸素イオン伝導が生じて密封空間１６０の酸素が酸素イオンＯ^２−として酸素イオン伝導体１３０内を通過して密封空間１６０の外部へ排出される。

このとき、酸素イオン伝導体１３０は、イオン伝導に好適な温度となるよう制御されていることが好ましい。好適な温度としては、例えば、ジルコニア固体電解質の場合は３５０℃以上、ペロブスカイトＢａＣｅ_１−ｘＧｄ_ｘＯ_３の場合は３００℃以上である。図５から図９にはサーマルヘッド１７０を図示していないが、本実施形態においては、前述の各発熱体１７２により、酸素イオン伝導体１３０が加熱され、イオン伝導に好適な温度へ加熱可能に構成されている。

次に、図６に示すように、密封空間１６０内に酸素がほとんど存在しない状態でＵＶ光を照射して酸素感応発光層１２４中の色素を励起させると、酸素消光作用による励起エネルギーの損失が無いために、酸素感応発光層１２４が発光する。

次いで、図７に示すように、酸素感応発光層１２４が発光している状態のまま静置すると、励起エネルギーが発光により次第に失われ所定の時間を経て消光する。この時、密封空間１６０は酸素がほとんど存在しない状態が続いている。ここで、所定の時間は、酸素感応発光層１２４の材料を選択することで調整可能であり、光の照射を止めたのとほぼ同時に消光する場合も含む。

次に、図８に示すように、再び酸素感応発光層１２４に向けて光を照射すると、再び発光が生じる。図９に示すように、酸素感応発光層１２４が発光している状態で、第１及び第２の電極１４２，１４４の間に図５とは逆の向きに電圧を印加し、酸素イオン伝導体１３０に電流を流すと、酸素イオン伝導が生じて密封空間１６０に酸素が注入され、酸素消光作用により消光する。やはりこのとき、酸素イオン伝導体１３０は、イオン伝導に好適な温度となるよう制御されていることが好ましい。

以上のように構成された表示装置１００の動作について、図１０のフローチャート及び図１１から図１４の動作説明図を参照して説明する。ここで、図１１から図１４について、（ａ）は各電極１４２の通電状態を示す模式図であり、（ｂ）はサーマルヘッド１７０の移動状態を示す模式図である。ここで、図１１から図１４においては、通電されている電極１４２をハッチングにより図示している。尚、表示装置１００の動作中は酸素感応発光層１２４に向けて常に光が照射されているものとする。

まず、図１１（ａ）に示すように、発光部１２０内の密封空間１６０へ酸素が流入する方向へ酸素イオン伝導体１３０に酸素イオン伝導が生じるように、全ての第１の電極１４２と、第２の電極１４４との間に電圧を印加する（ステップＳ１０）。この状態で、図１１（ｂ）に示すように、サーマルヘッド１７０をＹ方向の他端側から一端側へ移動させ、全ての酸素イオン伝導体１３０を加熱することにより、表示媒体１１０の全ての発光部１２０が消光状態となる（初期化される）（ステップＳ２０）。

次いで、図１２（ａ）に示すように、発光部１２０内の密封空間１６０から酸素が流出する方向へ酸素イオン伝導体１３０に酸素イオン伝導が生じるように、「Ｒ−ｌｉｎｅ」に対応する第１の電極１４２と、第２の電極１４４との間に電圧を印加する（ステップＳ３０）。この状態で、図１２（ｂ）に示すように、サーマルヘッド１７０をＹ方向の一端側から他端側へ移動させ、入力されている画像データに基づいて赤色の発光部１２０を加熱して赤色成分の着色を行う（ステップＳ４０）。これにより、図１２（ｂ）に示すように、赤色に着色されたＲ領域２１０が形成される。

この後、図１３（ａ）に示すように、発光部１２０内の密封空間１６０から酸素が流出する方向へ酸素イオン伝導体１３０に酸素イオン伝導が生じるように、「Ｇ−ｌｉｎｅ」に対応する第１の電極１４２と、第２の電極１４４との間に電圧を印加する（ステップＳ５０）。この状態で、図１３（ｂ）に示すように、サーマルヘッド１７０をＹ方向の他端側から一端側へ移動させ、入力されている画像データに基づいて緑色の発光部１２０を加熱して緑色成分の着色を行う（ステップＳ６０）。これにより、図１３（ｂ）に示すように、緑色に着色されたＧ領域２１２が形成される。尚、先に赤色に着色されているＲ領域２１０についてさらに緑色を着色すると、黄色のＹ領域２１４が形成される。

さらに、図１４（ａ）に示すように、発光部１２０内の密封空間１６０から酸素が流出する方向へ酸素イオン伝導体１３０に酸素イオン伝導が生じるように、「Ｂ−ｌｉｎｅ」に対応する第１の電極１４２と、第２の電極１４４との間に電圧を印加する（ステップＳ７０）。この状態で、図１４（ｂ）に示すように、サーマルヘッド１７０をＹ方向の一端側から他端側へ移動させ、入力されている画像データに基づいて青色の発光部１２０を加熱して青色成分の着色を行う（ステップＳ８０）。これにより、図１４（ｂ）に示すように、青色に着色されたＢ領域２１６が形成される。尚、先に赤色に着色されているＲ領域２１０についてさらに青色を着色すると、加法混色であるマゼンタのＭ領域２１８が形成される。同様に、Ｇ領域２１２についてさらに青色を着色するとシアンのＣ領域２２０が、Ｙ領域２１４についてさらに青色を着色すると白色のＷ領域２２２が形成される。このように、フルカラーによる画像表示が行われる。この後、表示画像を更新するか否かを判定し（ステップ９０）、更新すると判定された場合はステップＳ１０へ戻って初期化を行い、更新しないと判定された場合は動作を終了する。

このように、本実施形態の表示装置１００の表示方法は、発光部１２０へ光エネルギーを付与するエネルギー付与工程と、第１の電極１４２の通電状態を制御することにより発光部１２０の酸素濃度を変化させて発光部１２０の発光強度を調整する通電調整工程と、を含んでいる。そして、サーマルヘッド１７０による酸素イオン伝導体１３０の加熱状態を制御することにより、酸素イオン伝導体１３０のイオン伝導率を変化させて発光部１２０の発光強度を調整する加熱調整工程も含んでいる。

以下に、具体的な動作例を２×２画素（赤色、緑色、青色の発光部１２０が１組で１画素）の表示媒体１１０を用いて説明する。

図１５Ａ（ａ）〜（ｄ）、図１５Ｂ（ｅ）〜（ｈ）は、表示装置の動作例を示す模式図である。図中のＲ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２は、それぞれ赤色に発光する発光部１２０対応する第１の電極１４２（Ｒ１、Ｒ２）、緑色に発光する発光部１２０対応する第１の電極１４２（Ｇ１、ＲＧ）、青色に発光する発光部１２０対応する第１の電極１４２（Ｂ１、Ｂ２）を表す。また、発光部１２０が発光している状態を図中のハッチングにより示す。

まず、図１５Ａ（ａ）、（ｂ）に示すように、全ての第１の電極１４２（Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２）と、第２の電極１４４との間に発光部１２０内の密封空間１６０へ酸素が流入する方向へ電圧を印加し、サーマルヘッド１７０を１行目から２行目に走査しながら、全ての画素に加熱を施す。これにより、表示媒体１１０の全ての発光部１２０が消光状態となる（表示状態の初期化）。

次に、図１５Ａ（ｃ）に示すように、赤色の発光部１２０に対応する第１の電極１４２（Ｒ１、Ｒ２）と、第２の電極１４４との間に発光部１２０内の密封空間１６０から酸素が流出する方向へ電圧を印加し、サーマルヘッド１７０により２行目、１列目の画素に加熱を施す。これにより、２行目、１列目の画素において赤色の発光が生じる。

次に、図１５Ａ（ｄ）に示すように、赤色の発光部１２０に対応する第１の電極１４２（Ｒ１、Ｒ２）と、第２の電極１４４との間に発光部１２０内の密封空間１６０から酸素が流出する方向へ電圧を印加したまま、サーマルヘッド１７０を１行目に移動させ、１行目、２列目の画素に加熱を施す。これにより、１行目、２列目の画素において赤色の発光が生じる。

次に、図１５Ｂ（ｅ）に示すように、緑色の発光部１２０に対応する第１の電極１４２（Ｇ１、Ｇ２）と、第２の電極１４４との間に発光部１２０内の密封空間１６０から酸素が流出する方向へ電圧を印加し、サーマルヘッド１７０を１行目、１列目の画素に加熱を施す。これにより、１行目、１列目の画素において緑色の発光が生じる。

次に、図１５Ｂ（ｆ）に示すように、緑色の発光部１２０に対応する第１の電極１４２（Ｇ１、Ｇ２）と、第２の電極１４４との間に発光部１２０内の密封空間１６０から酸素が流出する方向へ電圧を印加したまま、サーマルヘッド１７０を２行目に移動させ、２行目、２列目の画素に加熱を施す。これにより、２行目、２列目の画素において緑色の発光が生じる。

次に、図１５Ｂ（ｇ）に示すように、青色の発光部１２０に対応する第１の電極１４２（Ｂ１、Ｂ２）と、第２の電極１４４との間に発光部１２０内の密封空間１６０から酸素が流出する方向へ電圧を印加し、サーマルヘッド１７０による加熱を施さない。

次に、図１５Ｂ（ｈ）に示すように、青色の発光部１２０に対応する第１の電極１４２（Ｂ１、Ｂ２）と、第２の電極１４４との間に発光部１２０内の密封空間１６０から酸素が流出する方向へ電圧を印加したまま、サーマルヘッド１７０を１行目に移動させ、１行目、１列目の画素、および１行目、２列目の画素に加熱を施す。これにより、１行目、１列目の画素、および１行目、２列目の画素において青色の発光が生じる。

以上の動作により、１行目、１列目の画素には緑色と青色の発光が生じているため、緑色と青色の混色によりシアンが表示される。また、１行目、２列目の画素には赤色と青色の発光が生じているため、赤色と青色の混色によりマゼンタが表示される。また、２行目、１列目の画素は、赤色の発光が生じているため、赤色が表示される。また、２行目、２列目の画素は、緑色の発光が生じているため、緑色が表示される。

図１６は、図１５Ａ（ａ）〜（ｄ）、図１５Ｂ（ｅ）〜（ｈ）に示した表示装置の動作例における電圧印加動作および加熱動作のタイムチャートである。図中のａ〜ｈは、図１５Ａ、図１５Ｂの（ａ）〜（ｈ）の時刻に対応している。

電圧印加動作のタイムチャートにおいて、上向き凸部分は、発光部１２０内の密封空間１６０から酸素が流出する方向へ電圧が印加されていることを示し、下向き凸部分は、発光部１２０内の密封空間１６０に酸素が流入する方向へ電圧が印加されていることを示し、フラット部分は電圧が印可されていないことを示す。また、加熱動作のタイムチャートにおいて、上向き凸部分は加熱が施されていることを示し、フラット部分は加熱が施されていないことを示す。

タイムチャートにおいて、電圧印加動作がフラットな時刻においては、発光部１２０内の密封空間１６０における酸素の流入、または流出が生じない（例えば、時刻ｃの電極Ｇ１、Ｂ１、Ｇ２、Ｂ２）。

また、タイムチャートにおいて、加熱動作がフラットな時刻においては、発光部１２０内の密封空間１６０における酸素の流入、または流出が生じない（例えば、時刻ｃの電極Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２）。

また、タイムチャートにおいて、電圧印加動作が上向き凸で、加熱動作が上向き凸な時刻においては、発光部１２０内の密封空間１６０からの酸素の流出が生じる（例えば、時刻ｃの電極Ｒ１）。

また、タイムチャートにおいて、電圧印加動作が下向き凸で、加熱動作が上向き凸な時刻においては、発光部１２０内の密封空間１６０への酸素の流入が生じる（例えば、時刻ａの電極Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２）。

（第１の実施の形態の効果）
この第１の実施の形態に係る表示装置１００によれば、酸素イオン伝導体１３０に印加する電圧と加熱温度を調整することにより、各発光部１２０の表面の酸素濃度を変化させることができる。酸素濃度を変化させた状態で光エネルギーを各発光部１２０に与えることにより、各発光部１２０が酸素濃度に応じた強度で発光して、各発光部１２０により画像が表示される。従って、光エネルギーを直接発光エネルギーに変換して画像を表示することができる。

また、サーマルヘッド１７０の１つの発熱体１７２をＲＧＢの電極１４２の３本に対応させているので、同色の画素に対応する第１の電極１４２同士を接続して共通の配線としても、画素ごとに発光を制御することができる。そして、色ごとに書き込み動作を行うことにより、発熱体１７２を発光部１２０ごとに設けることなく、発熱体１７２の大きさよりも小さい画素の発光部１２０を制御することができ、解像度の高い画像表示を行うことができる。

ここで、各電極１４２を一方向へ延びるようにして一方向へ整列した各発光部１２０について共用とし、各電極１４２のうち同色の発光部１２０に対応するものが互いに電気的に接続され同時に通電される電極組をなすようになっている。これにより、別個に電気的に制御する電極１４２を極力減らすことができ、各電極１４２へ通電するための電極駆動部１８０接点数を少なくすることができる。また、図３に示すように、電極組をなす電極１４２同士で共通の配線とすることができるので、配線の取り回しに要するスペースを格段に小さくすることができる。

従って、本実施形態の表示装置１００によれば、光エネルギーを発光エネルギーに直接変換することにより、エネルギー効率を飛躍的に高めることができる。また、各電極１４２へ通電するための電極駆動部１８０の接点数を少なくすることができることから、コネクタ等を小型化することができるし、電気的な制御も簡単容易となる。さらに、配線の取り回しに要するスペースを格段に小さくすることができ、配線が形成される基板等の製造コストが低減するなど、実用に際して極めて有利である。

図１７（ａ）は各電極１４２，１４４を共用としない場合の表示領域及び配線状態の模式図であり、図１７（ｂ）は本実施形態における表示領域及び配線状態の模式図である。図１７から明らかなように、同色の電極が電極組をなすようにしたので、配線の取り回しに必要なスペースが格段に小さくなり、表示領域が格段に広くなっている。

尚，前記実施形態においては、各発光部１２０に赤色、緑色及び青色のいずれかが割り当てられるものを示したが、発光色はこれに限定されず、互いに異なる少なくとも３色が割り当てられていれば、発光状態に表示される色を調整することが可能である。

また、前記実施形態においては、マトリクス状の発光部１２０に対して、Ｘ方向については各電極１４２，１４４の印加制御を独立して行うことができるようにし、Ｙ方向についてはサーマルヘッド１７０の各発熱体１７２により加熱制御を独立して行うことができるようにしたものを示したが、各発光部１２０について加熱及び印加のいずれか一方が制御されるよう構成すれば、全発光部１２０についての発光制御が可能である。

また、前記実施形態においては、第１の電極１４２が一方向へ延びる複数の帯状電極とし、第２の電極１４４を全ての発光部１２０に対応する一枚の全面電極であるとしたが、第１の電極１４２が全面電極で、第２の電極１４４が帯状電極であってもよい。また、第１および第２の電極１４２，１４４の両方が同一方向へ延びる複数の帯状電極であってもよい。要は、一方向へ延び他方向に並べられる複数の電極を備え、一方向へ並ぶ発光部１２０について電極を共用とするとともに、電極の少なくとも二つが互いに電気的に接続され同時に通電される電極組をなしていればよい。

また、前記実施形態においては、スペーサ１５０の形状等も任意であるし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態は、サーマルヘッド１７０の１つの発熱体１７２に割り当てられる発光部１２０との数と、各発光部１２０の発光する色の組み合わせにおいて、第１の実施の形態と異なる。なお、他の構成、および動作方法等、第１の実施の形態と同様の部分については説明を省略する。

図１８は、第２の実施の形態に係るサーマルヘッドの発熱体と第１の電極の配置関係を示す拡大図である。発熱体１７２は略正方形状を呈し、Ｘ方向について隣接する２つの第１の電極１４２に対応するサイズを有する。また、発光部１２０は、赤色に発光するものと緑色に発光するものがＸ方向について交互に並んでいる。なお、Ｙ方向には第１の実施の形態と同様に同色の発光部１２０が並ぶ。これにより、１つの発熱体１７２に、赤色、緑色の発光部１２０が１つずつ割り当てられることとなる。

図中にＲで示した第１の電極１４２は赤色の発光部１２０に対応した電極であり、Ｇで示した第１の電極１４２は緑色の発光部１２０に対応した電極である。図中のＲで示した第１の電極１４２同士、Ｇで示した第１の電極１４２同士は、それぞれ端部にて電気的に接続され、同時に通電される電極組をなしている。

このような構成により、表示媒体１１０は、赤色、緑色、および赤色と緑色の加法混色であるイエロー、黒（無発光の画素）を表示することができる。なお、色の組み合わせは赤色、緑色に限られない。また、第２の電極１４４が帯状電極である場合は、図１８は発熱体１７２と第２の電極１４４の配置関係を示すものである。

（第２の実施の形態の効果）
この第２の実施の形態に係る表示装置１００によれば、第１の実施の形態と比較して表示色が減少するが、電極数が減少し、また、表示制御が簡単になるため、表示装置１００の製造コスト、および動作時の消費電力を抑えることができる。

〔第３の実施の形態〕
第３の実施の形態は、サーマルヘッド１７０の各発光部１２０の発光する色の組み合わせにおいて、第１の実施の形態と異なる。なお、他の構成、および動作方法等、第１の実施の形態と同様の部分については説明を省略する。

図１９は、第３の実施の形態に係るサーマルヘッドの発熱体と第１の電極の配置関係を示す拡大図である。発熱体１７２は略正方形状を呈し、Ｘ方向について隣接する３つの第１の電極１４２に対応するサイズを有する。また、全ての発光部１２０は、赤色に発光するものである。これにより、１つの発熱体１７２に、赤色の発光部１２０が３つずつ割り当てられることとなる。

図中のＲ１で示した第１の電極１４２同士、Ｒ２で示した第１の電極１４２同士、Ｒ３で示した第１の電極１４２同士は、それぞれ端部にて電気的に接続され、同時に通電される電極組をなしている。

このような構成により、表示媒体１１０は、１つの画素において、赤色を発色する発光部１２０が１つ発光する場合と、２つ発光する場合と、３つ発光する場合を使い分けて階調表示を行うことができる。なお、発光部１２０が発光する色は赤色に限られない。また、第２の電極１４４が帯状電極である場合は、図１８は発熱体１７２と第２の電極１４４の配置関係を示すものである。

（第３の実施の形態の効果）
この第３の実施の形態に係る表示装置１００によれば、表示色は赤色と黒（無発光の画素）の２色であるが、赤色を３階調で表示することができる。なお、１つの発熱体１７２に割り当てられる発光部１２０の数は３つに限られず、割り当てた数だけ階調を増やすことができる。

〔第４の実施の形態〕
第４の実施の形態は、サーマルヘッド１７０の１つの発熱体１７２に割り当てられる発光部１２０との数と、各発光部１２０の発光する色の組み合わせにおいて、第１の実施の形態と異なる。なお、他の構成、および動作方法等、第１の実施の形態と同様の部分については説明を省略する。

図２０は、第４の実施の形態に係るサーマルヘッドの発熱体と第１の電極の配置関係を示す拡大図である。発熱体１７２は略正方形状を呈し、Ｘ方向について隣接する４つの第１の電極１４２に対応するサイズを有する。また、発光部１２０は、赤色に発光するものと緑色に発光するものがＸ方向について２つずつ交互に並んでいる。なお、Ｙ方向には第１の実施の形態と同様に同色の発光部１２０が並ぶ。これにより、１つの発熱体１７２に、赤色、緑色の発光部１２０が２つずつ割り当てられることとなる。

図中にＲ１、Ｒ２で示した第１の電極１４２は赤色の発光部１２０に対応した電極であり、Ｇ１、Ｇ２で示した第１の電極１４２は緑色の発光部１２０に対応した電極である。図中のＲ１で示した第１の電極１４２同士、Ｒ２で示した第１の電極１４２同士、Ｇ１で示した第１の電極１４２同士、Ｇ２で示した第１の電極１４２同士は、それぞれ端部にて電気的に接続され、同時に通電される電極組をなしている。

このような構成により、表示媒体１１０は、１つの画素において、赤色、緑色を発色する発光部１２０がそれぞれ１つ発光する場合と、２つ発光する場合を使い分けて階調表示を行うことができる。これにより、赤色、緑色、および赤色と緑色の加法混色であるイエローを２階調表示することができ、さらに、赤色を発色する発光部１２０を２つ、緑色を発色する発光部１２０を１つ発光させることにより赤色寄りのイエローを、赤色を発色する発光部１２０を１つ、緑色を発色する発光部１２０を２つ発光させることにより緑色寄りのイエローを表示することができる。

なお、赤色に発光する発光部１２０と緑色に発光する発光部１２０がＸ方向について２つずつではなく、１つずつ交互に並ぶ構成であってもよい。また、色の組み合わせは赤色、緑色に限られない。また、第２の電極１４４が帯状電極である場合は、図１８は発熱体１７２と第２の電極１４４の配置関係を示すものである。

（第４の実施の形態の効果）
この第４の実施の形態に係る表示装置１００によれば、１つの発熱体に対して２色の発光部１２０を２個ずつ割り当てることにより、多色表示と階調表示を同時に実現することができる。なお、１つの発熱体１７２に割り当てられる発光部１２０の色、および同色の発光部１２０の数はそれぞれ２つに限られない。

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。例えば、サーマルヘッド１７０の発熱体１７２は、Ｘ方向に１行のみ配列したものに限られず、２行以上配列したものであってもよい。特に、配列行数がＹ方向の表示媒体１１０の画素数以上となる場合は、複数の発熱体１７２の発熱箇所をＹ方向に走査することにより、サーマルヘッド１７０を走査させることなく画像を表示させることができる。

また、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において上記各実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の概略構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係る表示媒体の層構成を示す一部拡大断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る表示媒体の発光部、第１の電極、配線及びサーマルヘッドの配置状態を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係るサーマルヘッドの発熱体と第１の電極の配置関係を示す拡大図である。 本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の発光部の動作説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の発光部の動作説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の発光部の動作説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の発光部の動作説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の発光部の動作説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の動作説明図であって、（ａ）は各電極の通電状態を示す模式図であり、（ｂ）はサーマルヘッドの移動状態を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の動作説明図であって、（ａ）は各電極の通電状態を示す模式図であり、（ｂ）はサーマルヘッドの移動状態を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の動作説明図であって、（ａ）は各電極の通電状態を示す模式図であり、（ｂ）はサーマルヘッドの移動状態を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の動作説明図であって、（ａ）は各電極の通電状態を示す模式図であり、（ｂ）はサーマルヘッドの移動状態を示す模式図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の動作例を示す模式図である。 （ｅ）〜（ｈ）は、本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の動作例を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の動作例における電圧印加動作および加熱動作のタイムチャートである。 （ａ）は各電極を共用としない場合の表示領域及び配線状態の模式図であり、（ｂ）は本発明の第１の実施の形態における表示領域及び配線状態の模式図である。 第２の実施の形態に係るサーマルヘッドの発熱体と第１の電極の配置関係を示す拡大図である。 第３の実施の形態に係るサーマルヘッドの発熱体と第１の電極の配置関係を示す拡大図である。 第４の実施の形態に係るサーマルヘッドの発熱体と第１の電極の配置関係を示す拡大図である。

符号の説明

１００ 表示装置
１１０ 表示媒体
１２０ 発光部
１２２ 透明基板
１２４ 酸素感応発光層
１２６ 光反射層
１３０ 酸素イオン伝導体
１４２ 第１の電極
１４４ 第２の電極
１５０ スペーサ
１６０ 密封空間
１７０ サーマルヘッド
１７２ 発熱体
１７４ ＵＶ光源
１８０ 電極駆動部
１８２ ヘッド駆動部
１８４ 発熱体駆動部
１８６ 画像記憶部
１８８ 駆動制御部
１９０ 電源部
２００ 直流電源
２１０ Ｒ領域
２１２ Ｇ領域
２１４ Ｙ領域
２１６ Ｂ領域
２１８ Ｍ領域
２２０ Ｃ領域
２２２ Ｗ領域

Claims (14)

1. 光エネルギーを受けて内部の酸素濃度に応じた強度で発光する発光部を、ｍ行ｎ列（ただし、ｍは１以上の整数、ｎは２以上の整数）に配列し、行方向に隣接して配列されたｊ個（ただし、ｊは２以上の整数）の発光部で１つの画素を構成した表示装置であって、
   電圧が印加され、かつ、加熱されることにより、前記複数の発光部の表面の酸素濃度を低下させる酸素イオン伝導体と、
   前記酸素イオン伝導体の一方の面上に列方向に延び、行方向に配列され、前記酸素イオン伝導体に電圧を印加するｎ本の帯状電極と、
   前記酸素イオン伝導体の他の面上に形成された対向電極と、
   行方向に配列されたｎ／ｊ個（ただし、ｎ／ｊは１以上の整数）の発熱体からなる発熱体列と、
   前記ｎ本の帯状電極と前記対向電極との間に列選択電圧を印加する電極駆動部と、
   画像データに基づいて前記列選択電圧の印加に同期して前記ｎ／ｊ個の発熱体を発熱させる発熱体駆動部と、
   前記発熱体列を前記列方向に移動させる発熱体列移動部と、
   を備えたことを特徴とする表示装置。
2. 前記１つの画素を構成するｊ個の発光部は、異なる色に発光する複数種の前記発光部から構成されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記発光部は、２個で１つの画素を構成し（ｊ＝２）、
   前記２個の発光部は互いに異なる色に発光することを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記発光部は、３個で１つの画素を構成し（ｊ＝３）、
   前記３個の発光部は互いに異なる色に発光することを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
5. 前記３個の発光部は、それぞれ赤色、緑色、青色に発光するものであることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
6. 前記発光部は、４個で１つの画素を構成し（ｊ＝４）、
   前記４個の発光部は、第１の色に発光する２個の前記発光部と、第１の色と異なる第２の色に発光する２個の前記発光部と、から構成されることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
7. 前記１つの画素を構成するｊ個の発光部は、全て同色に発光する前記発光部から構成されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
8. 前記ｎ本の帯状電極は、ｎ／ｊ本の前記帯状電極を互いに電気的に接続してなるｊ組の電極組からなることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
9. 前記発光部は、前記表面の酸素濃度に応じた強度で発光する酸素感応発光層を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
10. 前記酸素感応発光層は、感圧塗料（ＰＳＰ）からなることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
11. 前記酸素イオン伝導体は、ジルコニア固定電解質であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
12. 前記酸素感応発光層と前記酸素イオン伝導体とが対向して配置され、前記酸素感応発光層と前記酸素イオン伝導体との間が密封空間であることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
13. 前記酸素感応発光層と前記酸素イオン伝導体との間にスペーサを設けたことを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
14. 発光部をアレイ状に配列し、複数の発光部で１つの画素を構成する表示装置の表示方法であって、
    前記１つの画素を構成する複数の発光部のうち、発光動作を行う前記発光部は、１個ずつ順次発光動作を開始することを特徴とする表示方法。

Images