JP2008096549A - カラー表示装置,液晶表示装置、および半透過液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
カラー表示装置において赤色(R),緑色(G),青色(B)副画素に加えて、白色(W)副画素を配線数を増加させずに追加すると単位面積あたりの色毎の画素数が減るために解像度が劣化する。
【解決手段】
視感度に応じて副画素の面積および数を調整する。具体的には、視感度の相対的に低い赤色(R)及び青色(B)副画素の面積を視感度の相対的に高い緑色(G)及び白色(W)副画素の面積の略2倍とし、緑色(G)及び白色(W)副画素の数を赤色(R)及び青色(B)副画素の2倍とする。大きい方の副画素は複数の単位副画素から構成される。小さい方の副画素は一つの単位副画素から構成される。
【選択図】図1
Description
Liquid Crystal Display),プラズマディスプレイパネル(PDP、Plasma Display
Panel),有機LED(OLED、Organic Light Emitting Diode),フィールドエミッションディスプレイ(FED、Field Emission Display),電気泳動やエレクトロクロミックに代表される電子ペーパー表示装置等、様々な方式が実用化されている。カラー表示を実現するための手段として主流な方式は、非発光型の方式であるLCDにおいては、赤色(R),緑色(G),青色(B)の三原色カラーフィルタ備えた副画素を並置して画素を構成し、各副画素毎の明るさを任意に調整して加法混色により色を表現する方式である。また、発光型の方式である他の方式においては、赤色(R),緑色(G),青色(B)の三原色の蛍光体を備えた副画素を並置して画素を構成し、LCDと同様に各副画素毎の明るさを任意に調整しLCDと同じく加法混色により色を表現している。
副画素の合計12副画素から構成する。
赤色(R)副画素と緑色(G)副画素の間、及び青色(B)副画素と緑色(G)副画素の間にはブラックマトリクスを形成し、赤色(R)副画素と白色(W)副画素の間、及び青色(B)副画素と白色(W)副画素との間にはブラックマトリクスを形成しないことを特徴とするカラー液晶表示装置を提供する。
前記各副画素において一方の基板上に設けられたコモン電極とくし歯状の信号電極により液晶を駆動される構成をとっており、色によって信号線と信号電極端部との距離を変えていることを特徴とするカラー液晶表示装置を提供する。
121G及び白色(W)副画素121Wの数は同等であるのに対し、赤色(R)副画素
121R及び青色(B)副画素121Bの数は半分としている。
103B,103W,コモン電極104(図1中の記号はコモン電極に設けられたコンタクトホールを示している),アモルファスシリコン層105,信号電極106及び113と、第二の基板上に形成されたブラックマトリクス110,赤色(R)カラーフィルタ
111R,緑色(G)カラーフィルタ111G,青色(B)カラーフィルタ111B,白色(W)カラーフィルタ111Wと、第一の基板と第二の基板との間に設けられた間隙に充填された液晶層から構成されている。ブラックマトリクス110は遮光が目的であるため不透明であるが、図中においては背景の構成を隠さないように輪郭を示すに留めている。赤色(R)カラーフィルタ111R,緑色(G)カラーフィルタ111G,青色(B)カラーフィルタ111Bについては、既存のカラーレジストにより形成されている。白色(W)カラーフィルタ111Wとしては、カラーレジストを除去しておくか、あるいはカラーレジストが除去されたことにより形成された段差を透明なレジストにより埋めて形成しても良い。走査線101,信号線102B,102G,102W,信号電極106は低抵抗の金属材料により形成されている。コモン電極104や信号電極113は透明電極により形成されている。信号電極106と信号電極113はコンタクトホール107,108を介して接続されている。液晶層はコモン電極104と信号電極113との間に印加される電界により駆動される。本実施例は薄膜トランジスタ103においてアモルファスシリコン層105を用いたアモルファスシリコン薄膜トランジスタを用いているが、他のトランジスタ方式、例えば低温ポリシリコントランジスタや有機トランジスタなどを用いてもかまわない。
本発明の副画素配列は本実施例において述べた液晶表示装置以外の他の表示装置、例えば有機LED,電気泳動やエレクトロクロミック等の電子ペーパー表示装置,プラズマディスプレイパネル,フィールドエミッションディスプレイパネル,CRT等においても適用できるのはいうまでもない。
赤色(R)副画素121R及び青色(B)副画素121Bは次に述べる理由により同一の信号線に薄膜トランジスタ103が接続された2つの単位副画素109から形成されている。本実施例の副画素は色毎にサイズが異なっているが、もしも大きいほうの副画素である赤色(R)副画素121Rないし青色(B)副画素121Bを単位副画素109に分割しなかった場合、薄膜トランジスタ103Rないし103Bで駆動するべき液晶層の面積が緑色(G)副画素121Gないし白色(W)副画素121Wのそれとは異なってしまう。したがって、薄膜トランジスタ103が担う液晶層を誘電体としたいわゆる液晶容量の大きさが色毎に異なってしまう。あるいは、副画素の大きさが色毎に異なると信号電極113と信号線102との間の寄生容量の大きさが色毎に異なってしまう。アクティブマトリクス駆動においては、薄膜トランジスタ103自身の容量や寄生容量に起因するフィードスルー電圧が駆動電圧の誤差として発生する。フィードスルー電圧は液晶容量や寄生容量の大きさに依存する。したがってもしも液晶容量や寄生容量が副画素毎に異なると、フィードスルー電圧も異なってしまう。各副画素のフィードスルー電圧が一定であれば、コモン電位と信号電位との相対関係を補正することによりフィードスルー電圧の影響を緩和することも可能であるが、副画素毎にフィードスルー電圧が異なる場合には補正できない。このため、本実施例においては大きいほうの副画素を小さい方の副画素と同じ大きさの単位副画素で分割し、各薄膜トランジスタ103が担うべき液晶容量や寄生容量が略等しくなるように構成している。この構成により、フィードスルー電圧の副画素依存性が十分小さく抑えることができ、副画素の面積が色毎に異なる構成においても、従来から知られているフィードスルー電圧対策をそのまま適用することができるようにしている。
ここまで本実施例は主としてアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置について述べたが、本発明の大きさの異なる副画素のうち大きいほうの副画素を単位副画素に分割した構成は他のアクティブマトリクス駆動方式の表示方式、具体的には有機LED表示装置、電気泳動やエレクトロクロミック等の電子ペーパー表示装置、においても適用できるのはいうまでもない。なぜならば、アクティブマトリクス駆動方式の場合、各副画素の薄膜トランジスタ103の担う容量が変動するとノイズとしてのフィードスルー電圧が変動してしまうことにより表示画像が意図した明るさからずれてしまう現象は共通であるからである。
ブラックマトリクス110の役割としては次に示すいくつかの理由が挙げられる。(1)薄膜トランジスタ103への外光の浸入の防止、(2)液晶層が所定の動きを示さず黒表示時に光漏れを生じてしまう領域の遮光、(3)第一の基板と第二の基板とを張り合わせた際にずれが発生した場合にカラーフィルタが隣接副画素に露出することの防止、などが主たる理由である。三番目の理由からR−G間,G−B間,R−B間にはブラックマトリクスが設けられている。例えば彩度の高い赤色(R)表示をしている場合には赤色(R)副画素121Rのみ点灯し、隣接する緑色(G)副画素121Gや青色(B)副画素121Bは非点灯である。第一の基板と第二の基板がずれていて、緑色(G)カラーフィルタ111Gないし青色(B)カラーフィルタ111Bが赤色(R)副画素121Rに一部重畳すると混色が生じてしまう。このため第一の基板と第二の基板とのずれがある一定の範囲内であれば混色が生じないように隣接副画素間にブラックマトリクスが形成されている。このブラックマトリクス配置の副作用は、表示に有効な領域を一部遮光してしまい効率が低下することである。
(W)副画素側に設けており、赤色(R)副画素のカラーフィルタの境界112Rも信号線102よりも白色(W)副画素側に設けている。これは、基板合わせずれが生じたとしても白色(W)副画素のカラーフィルタが赤色(R)ないし青色(B)副画素に浸入しないようにするためである。白色(W)副画素の信号電極113Wのくし歯本数は他の色の信号電極113のくし歯本数に比べて増やしている。隣接する副画素の信号電極113の端部間の距離は電界の隣接副画素への漏れに起因する混色を防止するために一定の距離を確保しておく必要がある。
本実施例は、図2ないし図3に示した画素配列において、単位副画素構成を採用せずに色毎に副画素サイズが異なる場合に生じる課題の、実施例1とは異なる解決方法である。色毎に副画素サイズが異なる場合に生じる問題点は、各副画素の電気特性(保持容量,寄生容量)が異なることにより、副画素毎にフィードスルー電圧が異なり、最適コモン電位が異なった値をとることである。大きさの異なる副画素を夫々第1種の副画素と第2種の副画素と称する。大きさの異なる第1種の副画素と第2種の副画素、それぞれに最適な階調電圧を供給する方法について図6を用いて説明する。本実施例では、第1種の副画素を緑色(G)と白色(W)副画素、第2種の副画素を赤色(R)と青色(B)副画素とした場合について説明する。
CPUとインストラクションを含むデータの送受信を行い、また、制御レジスタ304とも前記データの送受信を行う。インストラクションは制御レジスタ304に格納される。
本実施例は、図2ないし図3に示した副画素配列におけるカラーフィルタの他の構成について述べる。図2ないし図3においては、三原色の赤色(R),緑色(G),青色(B)に加え白色(W)副画素を備える構成であったが、図8ないし図9に示したように赤色
(R)及び青色(B)に比べて視感度の高い緑色(G)及び白色(W)副画素を夫々同じく視感度の高い青味を帯びた緑色(CG)及び黄色味を帯びた緑色(YG)とした四原色の構成としてもよい。この構成の効果は三原色の赤色(R),緑色(G),青色(B)だけの場合に比べて色再現範囲を広げることができることである。それでいてなおかつ、三原色の赤色(R),緑色(G),青色(B)のみの従来の画素構成に対して信号線及び走査線の数は増えていない。そのため、同じ面積の四原色の副画素を並置した構成に比べて開口率を高めることが可能であり、高効率かつ広色再現範囲の表示装置を実現できる。
本実施例は、副画素が透過部と反射部とから構成される半透過液晶表示装置に関する。三原色の赤色(R),緑色(G),青色(B)の副画素のみからなる、従来の半透過液晶表示装置においては、充分な反射率と透過表示の高色再現性とを両立させるために、反射部におけるカラーフィルタを一部除去して白色の領域を副画素内に設ける構成がとられている。反射表示は白黒でもよいという場合には、図10ないし図11に示したように白色(W)副画素にのみ反射部121W(R)を設ける構成としてもよい。あるいはまた、図12に示したように全ての副画素に反射部121B(R),121G(R),121R
(R),121W(R)を設けて半透過仕様の画素とした場合に、白色(W)副画素と他の副画素とで反射部の面積比率を変えても良い。
102 信号線
103 薄膜トランジスタ
106,113 信号電極
104 コモン電極
105 アモルファスシリコン層
107,108 コンタクトホール
109 単位副画素
110 ブラックマトリクス
111 カラーフィルタ
112 カラーフィルタの境界
120 画素単位構成
121 副画素
Claims (20)
- 4色の副画素から構成される単位画素配列をマトリクス状に配列してカラー表示を行うカラー表示装置において、
各色の総面積は略等しくしながらも、色毎に副画素の面積及び数が異なっていることを特徴とするカラー表示装置。 - 請求項1記載のカラー表示装置において、
前記4色の副画素の中で視感度の高い方の2色の副画素の面積を、前記4色の副画素の中で視感度の低い方の2色の副画素の面積の略2分の1とし、前記4色の副画素の中で視感度の高い方の2色の副画素の数を、前記4色の副画素の中で視感度の低い方の2色の副画素の数の2倍としたことを特徴とするカラー表示装置。 - 請求項2記載のカラー表示装置において、
前記4色の副画素の中で視感度の高い方の2色の副画素の色が緑色(G)及び白色(W)であり、前記4色の副画素の中で視感度の低い方の2色の副画素の色が赤色(R)及び青色(B)であることを特徴とするカラー表示装置。 - 請求項2記載のカラー表示装置において、
前記4色の副画素の中で視感度の高い方の2色の副画素の色が青味を帯びた緑色(CG)及び黄色味を帯びた緑色(YG)であり、前記4色の副画素の中で視感度の低い方の2色の副画素の色が赤色(R)及び青色(B)であることを特徴とするカラー表示装置。 - 請求項1に記載のカラー表示装置において、
繰り返し単位の画素単位構成に含まれる副画素が、計8個の前記4色の副画素の中で視感度の高い方の2色の副画素と、計4個の前記4色の副画素の中で視感度の低い方の2色の副画素の合計12副画素から構成されていることを特徴とするカラー表示装置。 - 請求項1記載のカラー表示装置において、
各副画素は1つないし複数連続して配置された略同じ面積の単位副画素から構成されていることを特徴とするカラー表示装置。 - 請求項6記載のカラー表示装置において、
前記4色の副画素の中で視感度の高い方の2色の副画素は1個の単位副画素から構成されており、前記4色の副画素の中で視感度の低い方の2色の副画素は2個の単位副画素から構成されていることを特徴とするカラー表示装置。 - 請求項6記載のカラー表示装置において、
マトリクス状に交差して配列された信号線と走査線の交差部において、信号線と走査線に接続された薄膜トランジスタが複数配置されている信号線と走査線の交差部と一つの薄膜トランジスタが配置されている信号線と走査線の交差部とが共存していることを特徴とするカラー表示装置。 - 複数の赤色(R),緑色(G),青色(B),白色(W)副画素から構成される単位画素配列をマトリクス状に配列してカラー表示を行うカラー表示装置が2枚の基板間に設けた間隙に液晶を充填されたカラー液晶表示装置であって、
赤色(R)副画素と緑色(G)副画素の間、及び青色(B)副画素と緑色(G)副画素の間にはブラックマトリクスを形成し、赤色(R)副画素と白色(W)副画素の間、及び青色(B)副画素と白色(W)副画素との間にはブラックマトリクスを形成しないことを特徴とするカラー液晶表示装置。 - 請求項9記載のカラー液晶表示装置において、
赤色(R)ないし青色(B)副画素と白色(W)副画素との間における赤色ないし青色カラーフィルタの境界を赤色(R)ないし青色(B)副画素と白色(W)副画素との間の信号線よりも白色(W)副画素側に配置していることを特徴とするカラー液晶表示装置。 - 複数の赤色(R),緑色(G),青色(B),白色(W)副画素から構成される単位画素配列をマトリクス状に配列してカラー表示を行うカラー表示装置が2枚の基板間に設けた間隙に液晶を充填されたカラー液晶表示装置であって、
前記各副画素において一方の基板上に設けられたコモン電極とくし歯状の信号電極により液晶を駆動される構成をとっており、
色によって信号線と信号電極端部との距離を変えていることを特徴とするカラー液晶表示装置。 - 請求項11に記載のカラー液晶表示装置において、
色によってくし歯状の信号電極のくし歯の本数を変えていることを特徴とするカラー液晶表示装置。 - 階調電圧を生成する階調電圧生成部と該階調電圧生成部で生成された電圧から画像データに応じた電圧を選択して画像データ出力端子から当該電圧を出力する階調電圧セレクタを有する液晶パネルにおいて、
大きさの異なる第1種の副画素と第2種の副画素が存在し、第1信号配線に接続される全ての副画素を第1種の副画素、第2信号配線に接続される全ての副画素を第2種の副画素とし、
当該副画像データ出力端子は、セレクタスイッチによって、第1または第2信号配線に接続される構成であり、セレクタスイッチは信号SELによって、接続先を第1または、第2信号配線に切り替える構成であって、
該階調電圧生成部は、第1種の副画素に対応する第1階調電圧と第2種の副画素に対応する第2階調電圧を、それぞれ生成し、信号SELに同期して、画像データ出力端子が第1信号配線に接続されているときは、階調電圧生成回路は第1階調電圧を出力し、画像データ出力端子が第2信号配線に接続されているときは、階調電圧生成回路は第2階調電圧を出力することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項13記載の液晶表示装置において、
前記階調電圧生成部は、第1階調電圧の基準となる電圧を生成するための第1ラダー抵抗と第2階調電圧の基準となる電圧を生成するための第2ラダー抵抗を、少なくても1本ずつ有することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項14記載の液晶表示装置において、
前記階調電圧生成部は、前記第1および第2ラダー抵抗と階調電圧を階調電圧セレクタに出力する段に設けられるオペアンプから構成され、第1ラダー抵抗と第2ラダー抵抗から出力される電圧を、信号SELに同期して切り替えて、前記オペアンプに電圧を出力するスイッチを有することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項13記載の液晶表示装置において、
前記階調電圧生成部において、階調電圧の基準となる電圧を生成するためのラダー抵抗を、走査期間よりも短時間の間に、切り替えることを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項13記載の液晶表示装置において、
前記液晶パネルに、セレクタスイッチを内蔵することを特徴とする液晶表示装置。 - 4色の副画素から構成される単位画素配列をマトリクス状に配列してカラー表示を行うカラー表示装置がバックライトからの照明光のオンオフ制御による透過表示を行う透過部と外光の反射率を制御する反射表示を行う反射部の双方を兼ね備えた半透過液晶表示装置であって、
前記副画素における前記透過部と前記反射部との比率が色によって異なることを特徴とする半透過液晶表示装置。 - 請求項18記載の半透過液晶表示装置において、
4色の副画素が赤色(R),緑色(G),青色(B),白色(W)副画素から構成されており、前記白色(W)副画素における前記透過部と前記反射部の比率が他の色の副画素と異なっており、副画素の面積に占める前記反射部の比率が大きいことを特徴とする半透過液晶表示装置。 - 請求項18に記載の半透過液晶表示装置において、
4色の副画素が赤色(R),緑色(G),青色(B),白色(W)副画素から構成されており、前記反射部が白色(W)副画素にのみ構成されていることを特徴とする半透過液晶表示装置。
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