JP2015079204A - 表示装置 - Google Patents

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宏宜 林
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Abstract

【課題】 低消費電力化を図ることのできる表示品位に優れた表示装置を提供する。【解決手段】 表示装置は、単位画素UPXと、走査線15と、第1乃至第4信号線16a乃至16dと、を備える。第1乃至第4信号線16a乃至16dは、列方向Yに延在し行方向Xに互いに間隔を置いて設けられている。第1及び第2信号線16a及び16bは、行方向Xにおいて第1及び第2画素電極21a及び21bと対向した領域内にのみ位置している。第3及び第4信号線16c及び16dは、行方向Xにおいて第3及び第4画素電極21c及び21dと対向した領域内にのみ位置している。【選択図】図4

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。
一般に、表示装置として例えば液晶表示装置が知られている。また、近年、モバイルアプリケーションが急速に普及している。モバイルアプリケーションとしては液晶表示装置を用いたスマートフォン等が知られている。上記液晶表示装置においては、高精細化、高色純度化、高輝度化等に代表される表示性能の向上が強く求められている。また、上記液晶表示装置においては、バッテリによる長時間駆動を達成するための低消費電力化も強く求められている。
上記のような高色純度化、高輝度化、低消費電力化等の相反する要求を満足させるために、通常のRGB(赤、緑、青)の3色の画素構成に替えて、RGBW(赤、緑、青、白)の4色の画素構成を採用する液晶表示装置の開発、製品化が進められている。
しかしながら、画素としていわゆるRGBWストライプ画素(列方向に延在したRGBWの4個の画素が行方向に並んで形成された画素)の構成を採用する場合、画素単位での形状が細長い形となり、表示の均一性が大幅に低下するといった問題がある。そこで、表示品位が低下する問題を解消するために、画素としていわゆるRGBW正方画素(RGBWの4個の正方形の画素が正方配列化された画素)の構成を採用する技術が開発されている。
ところで、RGBW正方画素の場合、RGBWストライプ画素に比べて各列に並ぶ画素の数が2倍になる。すると、走査線の本数も2倍になる。しかし、信号線から画素への映像信号の書込み時間は、走査線の本数に依存し、走査線の本数が増えればその分短くせざるを得ない。水平方向の解像度の向上は信号線側の書込み本数を増やすのみで書込み時間への影響はないが、高解像度化やフレーム周波数の増加は、映像信号の書込み時間の短縮を余儀なくされる。これにより、映像信号を書き込む時間を十分に確保できなくなったり、駆動周波数の増加に伴い駆動回路の消費電力が大幅に増加したりしてしまう。
そこで、画素が並んだ2行に対して走査線を1本の割合で設け、画素が並んだ1列に対して信号線を2本の割合で設ける技術が開発されている。2行の画素は、1本の走査線を共用している。これにより、RGBW正方画素の構成を採用し、駆動周波数を増加させても、映像信号を書き込む時間を十分に確保することができる。また、駆動回路の消費電力の増大を抑制することができる(低消費電力化を図ることができる)。
国際公開第2011/089838号パンフレット 特開2010−26245号公報
しかしながら、画素が並んだ1列に対して信号線を2本の割合で設けた場合、隣合う信号線間に生じる結合容量が大きくなる恐れがあり、信号線にノイズが生じる恐れがある。また、信号線を選択駆動する技術をさらに組み合わせた場合、上記結合容量の影響により、信号線にノイズが生じ易くなる。信号線にノイズが生じると、信号線に印加される映像信号の電圧値が不所望に変動し、上記電圧値に誤差が生じてしまう。これにより、表示品位の低下を招いてしまう。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、低消費電力化を図ることのできる表示品位に優れた表示装置を提供することにある。
一実施形態に係る表示装置は、
第1画素電極を有した第1画素と、前記第1画素に列方向に隣合い第2画素電極を有した第2画素と、前記第1画素に行方向に隣合い第3画素電極を有した第3画素と、前記第2画素に前記行方向に隣合い前記第3画素に前記列方向に隣合い第4画素電極を有した第4画素と、を備えた単位画素と、
前記行方向に延在し前記第1乃至第4画素に電気的に接続された走査線と、
前記列方向に延在し前記行方向に互いに間隔を置いて設けられた第1乃至第4信号線と、を備え、
前記第1信号線は、前記行方向において前記第1及び第2画素電極と対向した領域内にのみ位置し前記第1画素に電気的に接続され、
前記第2信号線は、前記行方向において前記第1及び第2画素電極と対向した領域内にのみ位置し前記第2画素に電気的に接続され、
前記第3信号線は、前記行方向において前記第3及び第4画素電極と対向した領域内にのみ位置し前記第3画素に電気的に接続され、
前記第4信号線は、前記行方向において前記第3及び第4画素電極と対向した領域内にのみ位置し前記第4画素に電気的に接続されている。
図1は、一実施形態に係る液晶表示装置を示す概略構成図である。 図2は、上記液晶表示装置を示す概略構成図である。 図3は、図1及び図2に示したアレイ基板の概略構成を示す平面図である。 図4は、図3に示した単位画素を拡大して示す概略図である。 図5は、図4に示したアレイ基板の線V−V断面図である。 図6は、上記実施形態に係る液晶表示装置の変形例のアレイ基板の表示領域の外側を拡大して示す平面図であり、切替え回路を示す図である。
以下、図面を参照しながら一実施形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。
図1及び図2に示すように、液晶表示装置は、液晶表示パネル10を備えている。液晶表示パネル10は、アレイ基板1と、アレイ基板に所定の隙間を置いて対向配置された対向基板2と、これら両基板間に挟持された液晶層3とを備えている。その他、液晶表示装置は、アレイ基板1の外表面に配置された第1光学部7と、対向基板2の外表面に配置された第2光学部8と、映像信号出力部としての信号線駆動回路90と、制御部100と、FPC(flexible printed circuit)110とを備えている。液晶表示パネル10は、後述する画素PXがマトリクス状に配置された表示領域AAを有している。
図1乃至図4に示すように、アレイ基板1は、透明な絶縁性の基板として、例えばガラス基板4aを備えている。表示領域AAにおいて、ガラス基板4a上にはマトリクス状に配置された複数の単位画素UPXが形成されている。単位画素UPXは、行方向Xにm個並べられ、行方向Xに直交した列方向Yにn個並べられている。
各単位画素UPXは、複数の画素PXを備えている。ここでは、各単位画素UPXは、第1乃至第4画素PXa乃至PXdを備えている。第2画素PXbは、第1画素PXaに列方向Yに隣合って位置している。第3画素PXcは、第1画素PXaに行方向Xに隣合って位置している。第4画素PXdは、第2画素PXbに行方向Xに隣合い第3画素PXcに列方向Yに隣合って位置している。
ここで、単位画素UPXの単位ではなく画素PXの単位に着目すると、複数の画素PXは、行方向Xに2m個並べられ、列方向Yに2n個並べられている。奇数行において、第2画素PXb及び第4画素PXdが交互に順に並べられている。偶数行において、第1画素PXa及び第3画素PXcが交互に順に並べられている。奇数列において、第2画素PXb及び第1画素PXaが交互に順に並べられている。偶数列において、第4画素PXd及び第3画素PXcが交互に順に並べられている。
なお、上記単位画素UPXを絵素と言い換えることができる。また、単位画素UPXを画素と言い換えることができ、この場合、上記画素PXを副画素と言い換えることができる。
表示領域AAの外側において、ガラス基板4a上に、走査線駆動回路11及びアウタリードボンディング(outer lead bonding)のパッド群(以下、OLBパッド群と称する)pGが形成されている。
表示領域AAにおいて、ガラス基板4a上には、複数本(n本)の走査線15及び複数(4m本)の信号線16が配置されている。信号線16は、列方向Yに延在し行方向Xに互いに間隔を置いて設けられている。走査線15は、行方向Xに延出し、第1乃至第4画素PXa乃至PXdに電気的に接続されている。行方向Xに並べられた複数の単位画素UPXの第1乃至第4画素PXa乃至PXdは、同一の走査線15に電気的に接続されている。
次に、単位画素UPXを1つ取り出して説明する。
図3及び図4に示すように、複数の信号線16のうち、第1乃至第4信号線16a乃至16dの4本の信号線は、列方向Yに並べられた複数の単位画素UPXに対応している。
第1乃至第4画素PXa乃至PXdは、互いに異なる色の画像を表示するように構成された画素である。この実施形態において、第1乃至第4画素PXa乃至PXdは、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)及び白色(無彩色、W)の画像を表示するように構成された画素である。
第1画素PXaは、第1画素電極21aと、第1スイッチング素子22aと、を有し、青色(B)の画像を表示するように構成されている。第1スイッチング素子22aは、走査線15、第1信号線16a及び第1画素電極21aに電気的に接続されている。この実施形態において、第1スイッチング素子22aは、TFT(薄膜トランジスタ)で形成されている。第1スイッチング素子22aは、走査線15に電気的に接続されたゲート電極と、第1信号線16aに電気的に接続されたソース電極と、第1画素電極21aに電気的に接続されたドレイン電極と、を有している。
第2画素PXbは、第2画素電極21bと、第2スイッチング素子22bと、を有し、赤色(R)の画像を表示するように構成されている。第2スイッチング素子22bは、走査線15、第2信号線16b及び第2画素電極21bに電気的に接続されている。この実施形態において、第2スイッチング素子22bは、TFTで形成されている。第2スイッチング素子22bは、走査線15に電気的に接続されたゲート電極と、第2信号線16bに電気的に接続されたソース電極と、第2画素電極21bに電気的に接続されたドレイン電極と、を有している。
第3画素PXcは、第3画素電極21cと、第3スイッチング素子22cと、を有し、白色(W)の画像を表示するように構成されている。第3スイッチング素子22cは、走査線15、第3信号線16c及び第3画素電極21cに電気的に接続されている。この実施形態において、第3スイッチング素子22cは、TFTで形成されている。第3スイッチング素子22cは、走査線15に電気的に接続されたゲート電極と、第3信号線16cに電気的に接続されたソース電極と、第3画素電極21cに電気的に接続されたドレイン電極と、を有している。
第4画素PXdは、第4画素電極21dと、第4スイッチング素子22dと、を有し、緑色(G)の画像を表示するように構成されている。第4スイッチング素子22dは、走査線15、第4信号線16d及び第4画素電極21dに電気的に接続されている。この実施形態において、第4スイッチング素子22dは、TFTで形成されている。第4スイッチング素子22dは、走査線15に電気的に接続されたゲート電極と、第4信号線16dに電気的に接続されたソース電極と、第4画素電極21dに電気的に接続されたドレイン電極と、を有している。
次に、アレイ基板1(単位画素UPX、走査線15及び信号線16)の積層構造について説明する。
図3乃至図5に示すように、ガラス基板4a上には下地部14が形成されている。下地部14は、順に積層されたアンダーコート膜、第1乃至第4スイッチング素子22a乃至22d(半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極等)、走査線15、層間絶縁膜等で形成されている。第1乃至第4スイッチング素子22a乃至22dのゲート電極は、走査線15の一部を延在して形成され得る。
下地部14上には、信号線16等が形成されている。下地部14及び信号線16上には、平坦化膜19が形成されている。平坦化膜19は、アレイ基板1の表面の凹凸を低減する機能を有している。第1乃至第4画素電極21a乃至21dは、平坦化膜19上に形成されている。平坦化膜19及び画素電極21上に、配向膜23が形成されアレイ基板1を形成している。
図1及び図2に示すように、一方、対向基板2は、透明な絶縁基板として、例えばガラス基板4bを備えている。図示しないが、ガラス基板4b上には、カラーフィルタ、対向電極(共通電極)及び配向膜が順に形成され、対向基板2を形成している。この実施形態において、カラーフィルタは、第1画素PXaを形成する青色の着色層、第2画素PXbを形成する赤色の着色層、第3画素PXcを形成する透明な無着色層、及び第4画素PXdを形成する緑色の着色層を有している。なお、上記カラーフィルタは、無着色層無しに形成することができ得る。
図2に示すように、アレイ基板1及び対向基板2間の隙間はスペーサとして、例えば柱状スペーサ5により保持されている。アレイ基板1及び対向基板2は、これら両基板の周縁部に配置されたシール材6により接合されている。この実施の形態において、ガラス基板4aの外面に配置されている第1光学部7と、ガラス基板4bの外面に配置されている第2光学部8とは、偏光板で形成されている。第2光学部8の外面は表示面である。
上記のように液晶表示装置が形成されている。
上記液晶表示装置は、光反射型の液晶表示装置である。図3乃至図5に示すように、このため、第1乃至第4画素PXa乃至PXdは、光反射型の画素である。この実施形態において、第1乃至第4画素電極21a乃至21dは、光反射型の電極であり、Al(アルミニウム)等の光反射性を有する材料で形成された導電層を有している。これにより、第1乃至第4画素電極21a乃至21dは、表示面(第2光学部8の外面)側から入射された光を上記表示面側に反射する。
ここで、上記第1乃至第4信号線16a乃至16dについて詳細に説明する。
第1乃至第4信号線16a乃至16dは、第1乃至第4画素電極21a乃至21dよりガラス基板4a側に設けられている。言い換えると、第1乃至第4画素電極21a乃至21dは、第1乃至第4信号線16a乃至16dより表示面側に設けられている。
第1信号線16aは、行方向Xにおいて第1及び第2画素電極21a及び21bと対向した領域内にのみ位置し、第1画素PXa(第1スイッチング素子22a)に電気的に接続されている。
第2信号線16bは、行方向Xにおいて第1及び第2画素電極21a及び21bと対向した領域内にのみ位置し、第2画素PXb(第2スイッチング素子22b)に電気的に接続されている。
第3信号線16cは、行方向Xにおいて第3及び第4画素電極21c及び21dと対向した領域内にのみ位置し、第3画素PXc(第3スイッチング素子22c)に電気的に接続されている。
第4信号線16dは、行方向Xにおいて第3及び第4画素電極21c及び21dと対向した領域内にのみ位置し、第4画素PXd(第4スイッチング素子22d)に電気的に接続されている。
この実施形態において、信号線16(第1乃至第4信号線16a乃至16d)は、行方向Xに等間隔に設けられている。また、行方向Xにおいて、信号線16は、対向した画素電極21の側縁に隙間を置いて位置している。
上記のように構成された一実施形態に係る液晶表示装置によれば、液晶表示装置は、複数の単位画素UPXと、複数の走査線15と、複数の信号線16とを有している。単位画素UPXは、第1乃至第4画素PXa乃至PXdを有し、これら第1乃至第4画素PXa乃至PXdが正方配列化されて形成されている。第1乃至第4画素PXa乃至PXdの各々の形状は、略正方形である。
走査線15は、行方向Xに並んだ複数の単位画素UPXの第1乃至第4画素PXa乃至PXdに電気的に接続されている。信号線16(第1乃至第4信号線16a乃至16d)は、行方向Xに互いに間隔を置いて設けられている。
液晶表示装置は、いわゆるRGBW正方画素の構成を採用しているため、いわゆるRGBWストライプ画素の構成を採用する場合と比べて表示の均一性の低下を抑制することができる。
1本の走査線15を2行分の複数の画素PX(PXa、PXb、PXc、PXd)で共用し、複数の画素PX(PXa及びPXb、又はPXc及びPXd)が並んだ1列に対して信号線16を2本の割合で設けている。このため、液晶表示装置がRGBW正方画素の構成を採用し、信号線16の駆動周波数(信号線16に与える映像信号の周波数)を増加させても、映像信号を書き込む時間を十分に確保することができる。また、走査線15の本数を半分にすることができるため、走査線15を駆動するために走査線駆動回路11及び制御部100等によって生成される制御信号の数を半分にすることができる。このため、駆動回路(走査線駆動回路11)の消費電力の増大を抑制することができる(低消費電力化を図ることができる)。
さらに、本実施形態においては、複数の画素PXが並んだ1列に対して信号線16を1本の割合で設け、1列の全ての画素PXに信号線16を接続させた場合に比べて信号線16の駆動周波数を半分に(小さく)することができる。これにより、外部ソースIC(信号線駆動回路90及び制御部100)の消費電力の増大を抑制することができる。
第1及び第2信号線16a及び16bは、第1及び第2画素電極21a及び21bと対向した領域内にのみ位置している。第3及び第4信号線16c及び16dは、第3及び第4画素電極21c及び21dと対向した領域内にのみ位置している。第1及び第2画素電極21a及び21bは、第1及び第2信号線16a及び16bに対してシールド電極として機能し、第1及び第2信号線16a及び16bを静電遮蔽している。第3及び第4画素電極21c及び21dは、第3及び第4信号線16c及び16dに対してシールド電極として機能し、第3及び第4信号線16c及び16dを静電遮蔽している。
また、行方向Xにおいて、信号線16を画素電極21(画素PX)の狭い隙間に配置する必要は無い。このため、画素PXが並んだ1列に対して信号線16を2本の割合で設けても、隣合う信号線16間に生じる恐れのある結合容量を抑制することができ、信号線16に生じる恐れのあるノイズを低減することができる。信号線16に印加される映像信号の電圧値の不所望な変動を低減することができるため、表示品位の低下を抑制することができる。
なお、本実施形態に係る信号線16は行方向Xに等間隔に設けられている。信号線16の間隔を大きくし、信号線16に結合容量を生じ難くすることができるため、表示品位の低下を一層、抑制することができる。さらに、隣合う信号線16間に結合容量が生じても、信号線16に生じる結合容量をバランスさせることができ、これによっても表示品位の低下を抑制することができる。
また、画素電極21は、光反射型の電極であり、信号線16より表示面側に設けられている。このため、一般に金属で形成され遮光性を有する信号線16が開口率を低下させることはない。このため、本実施形態に係る光反射型の液晶表示装置は、光透過型の液晶表示装置と比べて開口率(光反射率)の増大を図ることができる。
行方向Xにおいて、信号線16は、対向した画素電極21の側縁に隙間を置いて位置している。露光装置等の製造装置の精度を考慮し、画素電極21の側縁にマージンをとって信号線16を設けている。これにより、行方向Xにおいて、画素電極21と対向した領域からはみ出すこと無しに信号線16を設けることができる。
上述したことから、低消費電力化を図ることのできる表示品位に優れた液晶表示装置を得ることができる。
次に、上記実施形態に係る液晶表示装置の変形例について説明する。
図6に示すように、液晶表示装置は、切替え回路13をさらに備えていてもよい。切替え回路13は、複数の切替え素子群55を有し、切替え素子群55はそれぞれ複数の切替え素子ASWを有している。この実施の形態において、切替え素子群55はそれぞれ2個の切替え素子ASWを有している。切替え回路13は、1/2マルチプレクサ回路である。切替え素子ASWとしては、例えばTFTであり、上記スイッチング素子22と同様に形成することができ得る。
切替え回路13は、複数の信号線16に接続されている。また、切替え回路13は、接続配線57を介して信号線駆動回路90に接続されている。ここでは、接続配線57の本数は、信号線16の本数の1/2である。
信号線駆動回路90の出力(接続配線57)1個当たり2本の信号線16を時分割駆動するよう、切替え素子(アナログスイッチ)ASWは、制御信号SW1及びSW2により、オン/オフが切替えられる。これら制御信号SW1及びSW2は、制御部100から、OLBパッド群pG(図3)、複数の制御配線58を介して切替え素子ASWにそれぞれ与えられる。そして、制御部100は、2水平走査期間に、切替え素子ASWにオンの制御信号SW1及びSW2を2回ずつ与え、2行分の画素PXに所望の映像信号を書き込むものである。
上記のように構成された液晶表示装置の変形例によれば、信号線16は時分割駆動されている。このため、上述した実施形態と異なり、信号線16の駆動周波数を半分に(小さく)することはできないものの、信号線16を駆動するために信号線駆動回路90及び制御部100等によって生成される映像信号の数を半分にすることができる。これにより、上述した実施形態と同様に、外部ソースIC(信号線駆動回路90及び制御部100)の消費電力の増大を抑制することができる。
また、上記のように信号線16が時分割駆動(選択駆動)されるように構成されていても、信号線16は画素電極21により静電遮蔽されているため、信号線16に生じる恐れのあるノイズを低減することができる。
本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上述した実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、第1乃至第4画素PXa乃至PXdは、赤色、緑色、青色及び白色の画像を表示するように構成されていなくともよく、互いに異なる色の画像を表示し、白色の画像を合成できるように構成されていればよい。
信号線16(第1乃至第4信号線16a乃至16d)は、画素電極21と対向した領域からはみ出すこと無しに設けられていればよく、行方向Xに等間隔に設けられていなくともよい。
本発明の実施形態は、光反射型の液晶表示装置に限定されるものではなく、種々変形可能であり、光透過型の液晶表示装置に適用することも可能である。この場合、開口率の向上を図ることは困難になるものの、低消費電力化を図ることのできる表示品位に優れた液晶表示装置を得ることは可能である。
また、本発明の実施形態は、液晶表示装置に限らず、画像を表示する各種の表示装置に適用することが可能である。
1…アレイ基板、2…対向基板、3…液晶層、10…液晶表示パネル、15…走査線、16,16a,16b,16c,16d…信号線、21,21a,21b,21c,21d…画素電極、22,22a,22b,22c,22d…スイッチング素子、UPX…単位画素、PX,PXa,PXb,PXc,PXd…画素、AA…表示領域、X…行方向、Y…列方向。

Claims (8)

  1. 第1画素電極を有した第1画素と、前記第1画素に列方向に隣合い第2画素電極を有した第2画素と、前記第1画素に行方向に隣合い第3画素電極を有した第3画素と、前記第2画素に前記行方向に隣合い前記第3画素に前記列方向に隣合い第4画素電極を有した第4画素と、を備えた単位画素と、
    前記行方向に延在し前記第1乃至第4画素に電気的に接続された走査線と、
    前記列方向に延在し前記行方向に互いに間隔を置いて設けられた第1乃至第4信号線と、を備え、
    前記第1信号線は、前記行方向において前記第1及び第2画素電極と対向した領域内にのみ位置し前記第1画素に電気的に接続され、
    前記第2信号線は、前記行方向において前記第1及び第2画素電極と対向した領域内にのみ位置し前記第2画素に電気的に接続され、
    前記第3信号線は、前記行方向において前記第3及び第4画素電極と対向した領域内にのみ位置し前記第3画素に電気的に接続され、
    前記第4信号線は、前記行方向において前記第3及び第4画素電極と対向した領域内にのみ位置し前記第4画素に電気的に接続されている表示装置。
  2. 前記第1乃至第4画素は、光反射型の画素である請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記第1乃至第4画素電極は、光反射型の電極であり、前記第1乃至第4信号線より表示面側に設けられている請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記第1乃至第4画素は、互いに異なる色の画像を表示するように構成された画素である請求項1に記載の表示装置。
  5. 前記第1乃至第4画素は、赤色の画像を表示するように構成された画素、緑色の画像を表示するように構成された画素、青色の画像を表示するように構成された画素、及び白色の画像を表示するように構成された画素である請求項4に記載の表示装置。
  6. 前記第1乃至第4信号線は、前記行方向に等間隔に設けられている請求項1に記載の表示装置。
  7. 前記第1画素は、前記走査線、第1信号線及び第1画素電極に電気的に接続された第1スイッチング素子を有し、
    前記第2画素は、前記走査線、第2信号線及び第2画素電極に電気的に接続された第2スイッチング素子を有し、
    前記第3画素は、前記走査線、第3信号線及び第3画素電極に電気的に接続された第3スイッチング素子を有し、
    前記第4画素は、前記走査線、第4信号線及び第4画素電極に電気的に接続された第4スイッチング素子を有している請求項1に記載の表示装置。
  8. 液晶表示装置である請求項1乃至7の何れか1項に記載の表示装置。
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