JP2014212080A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】白色の階調を表現するための画素回路から出力され、観察者に届く光の白色からの色調のずれを抑えること。
【解決手段】表示装置は、複数の画素回路と、赤い光を透過する赤カラーフィルタと、青い光を透過する青カラーフィルタと、緑の光を透過する緑カラーフィルタと、を含み、前記複数の画素回路のそれぞれは、入力される映像信号に応じた輝度の白色の光を出力する発光領域を含み、前記複数の画素回路のうち白色の輝度を示す映像信号が入力される画素回路の発光領域は前記赤カラーフィルタ、前記青カラーフィルタ、および前記緑カラーフィルタにより覆われる。
【選択図】図２

Description

本発明は表示装置、特に有機ＥＬ素子などの自発光素子を用いて画素を構成する表示装置に関する。

有機ＥＬ素子などの自発光素子を用いた表示装置がある。また様々な色を表現できる表示装置の実現方式として、それぞれ赤色、青色、緑色を発光する３種類の発光素子をそれぞれ基板に形成する方式と、白色を発光する発光素子を基板に形成し、その発光素子にカラーフィルタをかぶせる方式とがある。

特に後者の方式の場合、低消費電力化などを目的として赤、青、緑のサブ画素に、白のサブ画素を加えて１つの画素を表現させることが考えられている。ここで、各サブ画素は自発光素子を含む画素回路と、その発光素子が出力する光の一部のスペクトルを透過するカラーフィルタとにより実現されている。

特開２００４−３１１４４０号公報

白色の発光素子とカラーフィルタにより赤、青、緑、白からなる画素を構成する場合、白に相当する画素回路の発光部分をカラーフィルタで覆わないことが考えられる。しかしながら、白色の自発光素子が出力する光は、正面から見ると白くみえるが、横から見ると緑っぽく見えるなど、色調が変化してしまう。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであって、その目的は、白色の階調を表現するための画素回路から出力され、観察者に届く光の白色からの色調のずれを抑えた表示装置を提供することにある。

本出願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下の通りである。

（１）複数の画素回路と、赤い光を透過する赤カラーフィルタと、青い光を透過する青カラーフィルタと、緑の光を透過する緑カラーフィルタと、を含み、前記複数の画素回路のそれぞれは、入力される映像信号に応じた輝度の白色の光を出力する発光領域を含み、前記複数の画素回路のうち白色の輝度を示す映像信号が入力される画素回路の発光領域の一部または全体は前記赤カラーフィルタ、前記青カラーフィルタ、および前記緑カラーフィルタにより覆われる、ことを特徴とする表示装置。

（２）（１）前記複数の画素回路のうち赤色の輝度を示す映像信号が入力される画素回路の発光領域は、前記赤カラーフィルタにより覆われ、前記複数の画素回路のうち青色の輝度を示す映像信号が入力される画素回路の発光領域は、前記青カラーフィルタにより覆われ、前記複数の画素回路のうち緑色の輝度を示す映像信号が入力される画素回路の発光領域は、前記緑カラーフィルタにより覆われ、赤色の輝度を示す映像信号が入力される画素回路と、青色の輝度を示す映像信号が入力される画素回路と、緑色の輝度を示す映像信号が入力される画素回路と、白色の輝度を示す映像信号が入力される画素回路とは、１つの画素を表現する、ことを特徴とする表示装置。

（３）（２）において、前記白色の輝度を示す映像信号が入力される画素回路の発光領域は前記赤カラーフィルタ、前記青カラーフィルタ、および前記緑カラーフィルタの透過率は、それぞれ赤色、青色、緑色の輝度を示す映像信号が入力される画素回路の発光領域を覆う赤カラーフィルタ、青カラーフィルタおよび緑カラーフィルタの透過率より大きい、ことを特徴とする表示装置。

本発明によれば、自発光素子を用いた表示装置において、白色の階調を表現するための画素回路から出力され、観察者に届く光の白色からの色調のずれを抑えることができる。

本発明の実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置の等価回路の一例を示す図である。 ある画素における発光領域およびカラーフィルタの配置の一例を示す図である。 有機ＥＬ表示装置の画素におけるサブ画素の配置の比較例を示す図である。 ある画素における発光領域およびカラーフィルタの配置の他の一例を示す図である。 ある画素における発光領域およびカラーフィルタの配置の他の一例を示す図である。 ある画素における発光領域およびカラーフィルタの配置の他の一例を示す図である。 ある画素における発光領域およびカラーフィルタの配置の他の一例を示す図である。

以下では、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。出現する構成要素のうち同一機能を有するものには同じ符号を付し、その説明を省略する。ここでは、自発光素子を用いた表示装置として、有機ＥＬ表示装置の例を説明する。

有機ＥＬ表示装置は物理的には複数の画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢ，ＰＣＷが設けられるアレイ基板と、アレイ基板に対向するカラーフィルタ基板と、アレイ基板に接続されるフレキシブル基板とを含んでいる。

図１は、本発明の実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置の等価回路の一例を示す回路図である。ここで、図１に示す回路の配置は、物理的な配置と必ずしも一致していない。

有機ＥＬ表示装置は、制御部ＣＴＬと、映像信号線駆動回路ＤＤと、走査線駆動回路ＬＤと、複数の画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢ，ＰＣＷと、複数の映像信号線ＤＬと、複数の走査線ＳＬと、電源部ＰＷＲとを含む。

有機ＥＬ表示装置の表示領域はマトリクス状に配置される画素ＰＸにより構成されており、それらの画素ＰＸは、赤、青、緑、白のサブ画素により構成されている。ここで、画素回路ＰＣＲは赤のサブ画素を担当し、緑の画素回路ＰＣＧは緑のサブ画素を担当し、青の画素回路ＰＣＢは青のサブ画素を担当し、白の画素回路ＰＣＷは白のサブ画素を担当する。なお、図１には２つの画素ＰＸしか示していないが、実際は解像度に応じた画素ＰＸが並んでいる。

制御部ＣＴＬは映像データＤＡＴを取得し、その映像データＤＡＴに基づいて各画素ＰＸを構成する赤、青、緑、白のサブ画素のそれぞれの輝度の階調を求め、その階調を示す階調データを映像信号線駆動回路ＤＤに向けて出力する。また映像信号線駆動回路ＤＤが映像信号を出力するタイミングや走査線駆動回路ＬＤが画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢ，ＰＣＷを制御する信号を出力するタイミングなどを制御するクロック信号も出力する。

映像信号線駆動回路ＤＤは、赤、青、緑、白のサブ画素のそれぞれの輝度の階調を示す映像信号をそのサブ画素に対応する画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢ，ＰＣＷに接続される映像信号線ＤＬに出力する。映像信号線ＤＬは図２の左右方向に並んでおり、映像信号線ＤＬのそれぞれは上下方向にのびている。走査線駆動回路ＬＤは、各画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢ，ＰＣＷが映像信号が示す階調を記憶する操作や、その階調で発光する操作を制御する走査信号をそれらの画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢ，ＰＣＷに接続される走査線ＳＬに出力する。走査線ＳＬは図２の上下方向に並んでおり、左右方向に延びている。走査線ＳＬのそれぞれは、画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢ，ＰＣＷの行に相当するグループに対応している。また、図１では画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢ，ＰＣＷの１つのグループに１本しか記載していないが、実際には３本以上の走査線ＳＬが存在しており、それぞれ映像信号を記憶させるタイミングや発光させるタイミング等を制御している。

画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢ，ＰＣＷのそれぞれは、発光素子ＩＬと、輝度制御回路ＢＣとを含む。画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢ，ＰＣＷはアレイ基板上に形成されている。発光素子ＩＬはここでは白色の光を出力する有機ＥＬ素子である。発光素子ＩＬのカソードは接地電極に、アノードは輝度制御回路ＢＣに接続されている。輝度制御回路ＢＣは、映像信号や走査線ＳＬからの信号に基づいて、発光素子ＩＬを流れる電流の量や時間を制御し、その発光素子ＩＬの発光量を制御する。輝度制御回路ＢＣは、それを含む画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢ，ＰＣＷに対応する映像信号線ＤＬと走査線ＳＬとに接続されている。輝度制御回路ＢＣは、電源線ＰＬを介して電源部ＰＷＲに接続されている。これらにより、発光素子ＩＬは入力される映像信号が示すサブ画素の階調に応じた輝度の白色の光を出力する。

図２は、ある画素ＰＸにおける発光領域ＬＷ，ＬＲ，ＬＧ，ＬＢおよびカラーフィルタの配置の一例を示す図である。１つの画素ＰＸの領域には、白の画素回路ＰＣＷに含まれる発光素子ＩＬの発光領域ＬＷと、赤の画素回路ＰＣＲに含まれる発光素子ＩＬの発光領域ＬＲと、緑の画素回路ＰＣＧに含まれる発光素子ＩＬの発光領域ＬＧと、青の画素回路ＰＣＢに含まれる発光素子ＩＬの発光領域ＬＢとが配置されている。図２の例では、発光領域ＬＷは、画素ＰＸの領域の左半分にある。画素ＰＸの領域の右半分には上から順に発光領域ＬＲ、発光領域ＬＧ、発光領域ＬＢが配置されている。発光領域ＬＲ、発光領域ＬＧ、発光領域ＬＢの大きさは同じであり、発光領域ＬＷの大きさは、発光領域ＬＲ、発光領域ＬＧ、発光領域ＬＢを足したものとほぼ同じである。

また、これらの発光領域ＬＷ，ＬＲ，ＬＧ，ＬＢの一部の上を、カラーフィルタ基板に設けられたカラーフィルタ等が覆っている。カラーフィルタ基板には、赤、緑、青のカラーフィルタとブラックマトリクスＢＭが形成されている。以下では赤、緑、青のカラーフィルタのそれぞれが形成されている領域のうち、ブラックマトリクスＢＭと重なっていない部分をそれぞれ赤カラーフィルタＦＲ，ＦＲＷ、緑カラーフィルタＦＧ，ＦＧＷ、青カラーフィルタＦＢ，ＦＢＷと表記する。赤カラーフィルタＦＲ，ＦＲＷ、緑カラーフィルタＦＧ，ＦＧＷ、青カラーフィルタＦＢ，ＦＢＷは平面的に見て互いに重なっておらず、またそれらの間には後述するものを除きブラックマトリクスＢＭが形成されている。

カラーフィルタと発光領域ＬＷ，ＬＲ，ＬＧ，ＬＢとの配置の関係について以下で説明する。発光領域ＬＲは、赤カラーフィルタＦＲで覆われている。発光領域ＬＧは、緑カラーフィルタＦＧで覆われている。発光領域ＬＢは、青カラーフィルタＦＢで覆われている。一方、発光領域ＬＷは、図２の上から順に赤カラーフィルタＦＲＷ、緑カラーフィルタＦＧＷ、青カラーフィルタＦＢＷで覆われている。平面的に見て、発光領域ＬＷと赤カラーフィルタＦＲＷとが重なる領域、発光領域ＬＷと緑カラーフィルタＦＧＷとが重なる領域、発光領域ＬＷと青カラーフィルタＦＢＷとが重なる領域の面積は同じである。ブラックマトリクスＢＭは、赤カラーフィルタＦＲＷと緑カラーフィルタＦＧＷの間、緑カラーフィルタＦＧＷと青カラーフィルタＦＢＷとの間には設けられていない。図２では発光領域ＬＷ，ＬＲ，ＬＧ，ＬＢの一部が赤カラーフィルタＦＲ，ＦＲＷ、緑カラーフィルタＦＧ，ＦＧＷ、青カラーフィルタＦＢ，ＦＢＷのいずれかにより覆われているが、発光領域ＬＷ，ＬＲ，ＬＧ，ＬＢの全体が赤カラーフィルタＦＲ，ＦＲＷ、緑カラーフィルタＦＧ，ＦＧＷ、青カラーフィルタＦＢ，ＦＢＷのいずれかで覆われていてもよい。以降で説明する図３から図７についても、発光領域ＬＷ，ＬＲ，ＬＧ，ＬＢの全体が赤カラーフィルタＦＲ，ＦＲＷ、緑カラーフィルタＦＧ，ＦＧＷ、青カラーフィルタＦＢ，ＦＢＷのいずれかで覆われていてもよい。

図２の例では、赤カラーフィルタＦＲと赤カラーフィルタＦＲＷの透過率は同じであり、緑カラーフィルタＦＧと緑カラーフィルタＦＧＷの透過率は同じであり、青カラーフィルタＦＢと青カラーフィルタＦＢＷの透過率は同じである。なお、発光領域ＬＷ，ＬＲ，ＬＧ，ＬＢの大きさや、赤カラーフィルタＦＲＷ、緑カラーフィルタＦＧＷ、青カラーフィルタＦＢＷの割合はカラーフィルタの特性などに応じて変化させてよい。

白のサブ画素に対応する発光領域ＬＷが発する白色の光は、赤カラーフィルタＦＲＷを透過する赤い光と、緑カラーフィルタＦＧＷを透過する緑の光と、青カラーフィルタＦＢＷを透過する青い光とに変換される。この赤い光と緑の光と青い光とのセットは、観察者には白に見える。このように白のサブ画素の発光領域ＬＷの光が赤カラーフィルタＦＲＷ、緑カラーフィルタＦＧＷ、青カラーフィルタＦＢＷを透過することにより、光のスペクトルがずれることを防ぎ、観察者が見る方向による色調の変化を抑えることが可能になる。

図３は、有機ＥＬ表示装置のサブ画素の配置の比較例を示す図である。図３に示す表示装置では、１つの画素ＰＸの矩形の領域には、発光領域ＬＷ，ＬＲ，ＬＧ，ＬＢが配置されているが、発光領域ＬＷはカラーフィルタに覆われていない。この場合には発光素子ＩＬの発光するスペクトルの光がそのまま観察者の目に届くだけでなく、内部の光路長などの影響により観察者の見る方向によりその光のスペクトルが変化する。そのため、白のサブ画素については色調の変化が生じてしまう。この色調のずれを抑制するには、偏光板を設けることも考えられるが、白のサブ画素のみならず赤などのサブ画素の輝度も低下してしまい低消費電力化できないという問題がある。一方、本実施形態では、カラーフィルタを用いることで光のスペクトルの変化を抑え、全体の光量の低下を招かずに色調の変化を抑えることが可能になる。

本実施形態では、カラーフィルタや発光領域ＬＷ，ＬＲ，ＬＧ，ＬＢの配置は上述のものには限られない。図４は、ある画素ＰＸにおける発光領域ＬＷ，ＬＲ，ＬＧ，ＬＢおよびカラーフィルタの配置の他の一例を示す図である。以下では図２の例と図４の例との違いを中心に説明する。発光領域ＬＷは、画素ＰＸの領域の下半分にある。画素ＰＸの領域の上半分には左から順に発光領域ＬＲ、発光領域ＬＧ、発光領域ＬＢが配置されている。発光領域ＬＷは、図４の左から順に赤カラーフィルタＦＲＷ、緑カラーフィルタＦＧＷ、青カラーフィルタＦＢＷで覆われている。

また、図２や図４の例と異なり、カラーフィルタの透過率を変化させてもよい。図５は、ある画素ＰＸにおける発光領域ＬＷ，ＬＲ，ＬＧ，ＬＢおよびカラーフィルタの配置の他の一例を示す図である。以下では図２の例と図５の例との違いを中心に説明する。発光領域ＬＷは、画素ＰＸの領域の左側にある。画素ＰＸの領域の右側には上から順に発光領域ＬＲ、発光領域ＬＧ、発光領域ＬＢが配置されている。ここで、赤カラーフィルタＦＲＷが赤カラーフィルタＦＲより透過率が高く、緑カラーフィルタＦＧＷが緑カラーフィルタＦＧより透過率が高く、青カラーフィルタＦＢＷが青カラーフィルタＦＢより透過率が高い。発光領域ＬＲ、発光領域ＬＧ、発光領域ＬＢの大きさは同じであり、発光領域ＬＷの大きさは、発光領域ＬＲ、発光領域ＬＧ、発光領域ＬＢを足したものより小さい。こうすることで、色調の変化とのバランスをとりつつ発光領域ＬＷが出力する光の光量を増やすことができ、低消費電力化をさらにはかることが可能になる。

また、こちらの例でもさらにカラーフィルタや発光領域ＬＷ，ＬＲ，ＬＧ，ＬＢの配置を変化させてもよい。図６は、ある画素ＰＸにおける発光領域ＬＷ，ＬＲ，ＬＧ，ＬＢおよびカラーフィルタの配置の他の一例を示す図である。以下では図５の例との違いを中心に説明する。本図の例では発光領域ＬＷは、画素ＰＸの領域の上側にある。画素ＰＸの領域の下側には左から順に発光領域ＬＲ、発光領域ＬＧ、発光領域ＬＢが配置されている。発光領域ＬＲ、発光領域ＬＧ、発光領域ＬＢの大きさは同じであり、発光領域ＬＷの大きさは、発光領域ＬＲ、発光領域ＬＧ、発光領域ＬＢを足したものより小さい。

また図７は、ある画素ＰＸにおける発光領域ＬＷ，ＬＲ，ＬＧ，ＬＢおよびカラーフィルタの配置の他の一例を示す図である。本図の例では、１つの画素ＰＸの領域には同じ面積の４つの矩形の発光領域ＬＷ，ＬＲ，ＬＧ，ＬＢが配置されている。発光領域ＬＲが画素ＰＸの領域の左上、発光領域ＬＧが画素ＰＸの領域の右上、発光領域ＬＢが画素ＰＸの領域の右下、発光領域ＬＷが画素ＰＸの領域の左下にある。発光領域ＬＷは、左から順に赤カラーフィルタＦＲＷ、緑カラーフィルタＦＧＷ、青カラーフィルタＦＢＷで覆われている。図６や図７のようにサブ画素の配置が異なっていても本発明の効果は得られる。

ＢＣ 輝度制御回路、ＣＴＬ 制御部、ＤＡＴ 映像データ、ＤＤ 映像信号線駆動回路、ＤＬ 映像信号線、ＩＬ 発光素子、ＬＤ 走査線駆動回路、ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢ，ＰＣＷ 画素回路、ＰＬ 電源線、ＰＷＲ 電源部、ＰＸ 画素、ＳＬ 走査線、ＢＭ ブラックマトリクス、ＬＲ，ＬＧ，ＬＢ，ＬＷ 発光領域、ＦＲ，ＦＲＷ 赤カラーフィルタ、ＦＧ，ＦＧＷ 緑カラーフィルタ、ＦＢ，ＦＢＷ 青カラーフィルタ。

Claims (3)

1. 複数の画素回路と、
   赤い光を透過する赤カラーフィルタと、
   青い光を透過する青カラーフィルタと、
   緑の光を透過する緑カラーフィルタと、
   を含み、
   前記複数の画素回路のそれぞれは、入力される映像信号に応じた輝度の白色の光を出力する発光領域を含み、
   前記複数の画素回路のうち白色の輝度を示す映像信号が入力される画素回路の発光領域は前記赤カラーフィルタ、前記青カラーフィルタ、および前記緑カラーフィルタにより一部または全体が覆われる、
   ことを特徴とする表示装置。
2. 前記複数の画素回路のうち赤色の輝度を示す映像信号が入力される画素回路の発光領域は、前記赤カラーフィルタにより覆われ、
   前記複数の画素回路のうち青色の輝度を示す映像信号が入力される画素回路の発光領域は、前記青カラーフィルタにより覆われ、
   前記複数の画素回路のうち緑色の輝度を示す映像信号が入力される画素回路の発光領域は、前記緑カラーフィルタにより覆われ、
   赤色の輝度を示す映像信号が入力される画素回路と、青色の輝度を示す映像信号が入力される画素回路と、緑色の輝度を示す映像信号が入力される画素回路と、白色の輝度を示す映像信号が入力される画素回路とは、１つの画素を表現する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記白色の輝度を示す映像信号が入力される画素回路の発光領域は前記赤カラーフィルタ、前記青カラーフィルタ、および前記緑カラーフィルタの透過率は、それぞれ赤色、青色、緑色の輝度を示す映像信号が入力される画素回路の発光領域を覆う赤カラーフィルタ、青カラーフィルタおよび緑カラーフィルタの透過率より大きい、
   ことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。

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