JP2015082049A

JP2015082049A - 表示装置

Info

Publication number: JP2015082049A
Application number: JP2013220604A
Authority: JP
Inventors: 山岸　康彦; Yasuhiko Yamagishi; 康彦山岸
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2015-04-27

Abstract

【課題】フレキシブル基板のスプリングバックの影響を抑えたまま、高解像度の表示において不要輻射を抑えた表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、透明基板上に形成された２つの端子を介して差動信号として伝送される画像情報を受信し、画像情報を表示領域に表示する表示パネル（１１０）と、複数の端子に接続されるフレキシブル基板（１８０）と、を備え、フレキシブル基板は、２つの端子に接続され、隣合って形成される２本の配線と、２本の配線が形成される層とは絶縁層を介して異なる層に形成され、２本の配線を覆う第１領域に形成された第１接地電極と、第１接地電極と同じ層で、第１接地電極と電気的に接続され、２本の配線が延びる方向に延びる第１領域を挟む２つの第２領域に配置され、第１接地電極の第１領域における導電体の面積の割合よりも、第２領域における導電体の面積の割合が小さい第２接地電極と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置に関する。

コンピュータ等の情報通信端末やテレビ受像機の表示デバイスとして、液晶表示装置が広く用いられている。また、有機ＥＬ（Electro-Luminescent）表示装置も、薄型の表示装置として知られている。このような薄型の表示装置の表示パネルは、ガラス基板上の表示領域の各画素に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）を動作させることにより表示を行なう。ここで、ＴＦＴは、ガラス基板上の表示領域外に搭載される駆動回路素子により駆動されており、通常、駆動回路素子は、ガラス基板に接続されたフレキシブル基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）上の制御回路素子により制御される。

一方、テレビ受像器やモバイル製品において、ＦＨＤ（Full High Definition）を超える解像度：３８４０×２１６０（ＲＧＢ）の４Ｋディスプレイがニーズが高まりつつある。映像信号は、一般に、不要輻射ノイズを抑制するため、プラス極性とマイナス極性の異なる信号極性の性質を有した２本の信号線を一組とする差動信号により伝送され、例えば、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）、ｅＤＰ（embedded Display Port）、ＭＩＰＩ（Mobile
Industry Processor Interface）（Ｄ−ＰＨＹ）などの規格により、１レーン当たりの転送レートが凡そ５００Ｍｂｐｓ程度の能力がある。４Ｋディスプレイ等の高精細ディスプレイ向けドライバＩＣ（Integrated Circuit）では、更にギガビット（Ｇｂｐｓ）の映像伝送レートの対応が必要不可欠となる。例えば、クロックエンベデッド方式のｅＤＰの規格においては、最大データ転送レートが２．７Ｇｂｐｓの規定があり、信号転送品位を考慮した場合、基本周波数（ビットレート／２）から５次高調波成分の６．７５ＧＨｚまでの信号帯域を伝送設計が要求される。

特許文献１は、差動信号を伝送する２つの信号線の間の基準線に対して対象な形状のメッシュグランド配線を有するＦＰＣについて開示している。特許文献２は、電源パターンとグランドパターンを流れる高周波電流に対し、その位相差が互いに逆向きとなる位置にキャパシタが実装されるプリント回路基板について開示している。

特開２０１２−２２７２１１号公報特開２００７−２４２７４５号公報

表示装置において映像信号を伝送するフレキシブル基板においては、フレキシブル基板のスプリングバックの影響を最小限とするために、接地電極（ＧＮＤ：グランド）をメッシュ化すると共に、差動信号のインピーダンスを１００Ωにマッチングをとり、信号伝送に適した設計としている。

しかしながら、周波数がギガＨｚ領域に入ると、メッシュグランドがそのインピーダンスの大きさから不要輻射（ＥＭＩ：Electro-Magnetic Interference）を増大させる原因となり、信号品位（ＳＩ）を劣化させると共に、携帯製品で一般的に利用される無線通信の感度の低下させる恐れがある。

本発明は上述の事情に鑑みてされたものであり、フレキシブル基板のスプリングバックの影響を抑えたまま、高解像度の表示において不要輻射を抑えた表示装置を提供することを目的とする。

本発明の表示装置は、透明基板上に形成された複数の端子のうち、少なくとも２つの端子を介して差動信号として伝送される画像情報を受信し、前記画像情報を表示領域に表示する表示パネルと、前記透明基板上の前記複数の端子に接続されるフレキシブル基板と、を備え、前記フレキシブル基板は、前記少なくとも２つの端子に接続され、隣合って形成される少なくとも２本の配線と、前記少なくとも２本の配線が形成される層とは絶縁層を介して異なる層に形成され、前記少なくとも２本の配線を覆う第１領域に形成された第１接地電極と、前記第１接地電極と同じ層で、前記第１接地電極と電気的に接続され、前記少なくとも２本の配線が延びる方向に延びる前記第１領域を挟む２つの第２領域に配置され、前記第１接地電極の前記第１領域における導電体の面積の割合よりも、前記第２領域における導電体の面積の割合が小さい第２接地電極と、を備える表示装置である。

また、本発明の表示装置において、前記第１接地電極は、前記第１領域を埋めるベタ電極とすることができる。

また、本発明の表示装置において、前記第１接地電極及び前記第２接地電極は、複数の開口が形成されたメッシュパターンで形成され、前記第１接地電極の前記メッシュパターンのピッチを、前記第１接地電極の前記メッシュパターンのピッチより小さくすることができる。

また、本発明の表示装置において、前記第１接地電極と前記第２接地電極との間の第３領域を埋めるベタ電極であり、前記第１接地電極と同じ層に形成された第３接地電極と、前記少なくとも２本の配線と同じ層に形成され、平面視で前記第３接地電極と重畳する領域に形成されたベタ電極である第４接地電極と、を更に備え、前記第３接地電極と前記第４接地電極とは電気的に接続されていてもよい。

また、本発明の表示装置において、前記少なくとも２本の配線と同じ層に形成される他のすべての配線は、平面視で前記第２接地電極と重畳していてもよい。

本発明の実施形態に係る表示装置について概略的に示す図である。差動信号を用いた通信の伝送路モデルを示す図である。図１の第２層目に配置された接地電極の一部を拡大して示す概略平面図である。図３のIV−IV線における断面を概略的に示す図である。接地電極の第１の変形例について示す図である。接地電極の第２の変形例について示す図である。接地電極の第３の変形例について示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１には、本発明の実施形態に係る表示装置１００が概略的に示されている。本実施形態においては、有機ＥＬ表示装置を例に説明するが液晶表示装置その他の表示装置であってもよい。この図に示されるように、表示装置１００は、表示パネル１１０と、表示パネル１１０に映像信号等を伝送するフレキシブル基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuits）１８０とから構成される。表示パネル１１０は、ガラス又はプラスチックの透明基板を基材とするＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）基板１２０及び対向基板１５０の２枚の基板を有している。表示パネル１１０のＴＦＴ基板１２０及び対向基板１５０には、マトリクス状に配置された画素２１０からなる表示領域２０５が形成され、画素２１０はＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３色に対応する光が出射される３つの副画素２１２から構成されている。

また、ＴＦＴ基板１２０には、画素２１０のそれぞれに配置されたトランジスタの走査信号線に対してソース・ドレイン間を導通させるための電位を印加すると共に、各画素トランジスタのデータ信号線に対して画素の階調値に対応する電圧を印加する駆動回路である駆動ＩＣ（Integrated Circuit）１７０が載置され、ホスト装置１６０（図２参照）から送信される映像信号等を入力するためのフレキシブル基板１８０が、ＴＦＴ基板１２０上の複数の端子１８２を介して取付けられている。

駆動ＩＣ１７０は、差動信号として伝送される映像情報をフレキシブル基板１８０の差動信号線１８４を介して受信し、受信した映像情報に係る画像を表示領域２０５に表示する。フレキシブル基板１８０は、導電層を２層有する構造であり、映像伝送するための２本の信号線を一組とした差動信号線１８４と、電源、制御信号、差動信号線１８４より低い周波数で動作する差動信号その他の信号が印加される信号配線１８９とを第１層目に配線し、差動信号の伝送路インピーダンスを１００Ωにマッチングを取るため、差動信号線１８４とは異なる第２層目に接地電極（グランドパターン）１９０（後述）を配置したマイクロストリップ配線手法を採用した構造となっている。また、フレキシブル基板１８０には、駆動ＩＣ１８２を動作させるのに必要な抵抗、コンデンサなどの電子部品が搭載されると共に、後述する接地電極１９０と電気的に接続されたシールド用金属シート１９９が取付けられている。

図２は、差動信号を用いた通信の伝送路モデルを示す図である。図では、映像信号を送信するホスト装置１６０と受信する駆動ＩＣ１７０との間の通信を想定してモデル化しているが、フレキシブル基板１８０を流れる電流について説明するための図であるため、ホスト装置１６０の構成及び駆動ＩＣ１７０の構成については単純化して記載している。この図を用いて、差動信号を用いた通信における不要輻射の発生について説明する。

ホスト装置１６０の送信バッファ回路１６１が、駆動ＩＣ１７０の終端抵抗Ｚｒを駆動して信号を伝送する場合、差動信号線１８４にプラス信号及びマイナス信号の電流が流れ、ノーマルモード電流とコモンモード電流の２種類の伝搬モードの電流が差動信号線１８４に流れる。

ノーマルモード電流は、差動信号線１８４において２線の伝送路配線が完全に対照的な物理構造で且つ、送信バッファ回路１６１の終端抵抗Ｚｒを駆動する電流制御が２線で完全に対称となる場合の電流であり、図の電流（Ｉｓ）と電流（−Ｉｓ）で示される通り、大きさが等しく逆位相の電流である。この大きさが等しく逆位相の電流（Ｉｓ及び−Ｉｓ）が差動信号の２線に流れることで、異なる方向の磁界が発生し、２線間の中心に仮想的なグランドが形成され、差動信号から放射される磁界が打ち消しあう様に作用するため、不要輻射の発生は抑制されることとなる。

一方、コモンモード電流は、差動信号線１８４の２線の長さや配線の間隔に違いや、送信バッファ回路１６１のプラス信号とマイナス信号の駆動能力違いにより、信号に位相差や振幅差が発生し、電流平衡状態が崩れることにより差動信号線１８４に発生する同一方向に流れる同位相の電流である。コモンモード電流は、送信バッファ回路１６１から終端抵抗Ｚｒに向かって流れ、２線の電流方向が同じく磁界方向も同じため磁界を打ち消すことにはならず、伝送路から不要輻射を発生する原因となる。また、コモンモード電流は、図２のコモンモード電流Ｉｃに示される通り、差動信号線１８４と接地電極１９０との間の仮想的なコモンモードインピーダンスＺｃを経由して、駆動ＩＣ１７０から接地電極１９０を通り、ホスト装置１６０の接地端へ流れる。駆動ＩＣ１７０からホスト装置１６０に対して流れる高周波電流成分は、接地電極１９０のインピーダンスＺｇに応じて共振し、不要輻射の発生の原因となる。

図３は、図１の第２層目に配置された接地電極１９０の一部を拡大して示す概略平面図である。この図において第１層目に配置された差動信号線１８４及び信号配線１８９は、破線で示されている。なお、第２層目を覆う絶縁部１８６（後述）の記載は省略している。接地電極１９０は、銅箔からなり、この図に示されるように、差動信号線１８４を覆う第１領域１８６と、第１領域１８６を挟むように配置され、主に信号配線１８９を覆う第２領域１８８とを有し、第１領域１８６には、第１領域１８６を埋めるベタパターンからなる第１接地電極１９１が配置され、第２領域１８８には、一定間隔のピッチＰ１で銅箔を間引きしたメッシュ（網状）パターンからなる第２接地電極１９２が配置されている。ここで１００Ωの差動インピーダンスを確保するために、例えば、差動信号線１８４の線幅を約０．０４ｍｍとし、線路間を約０．１２５ｍｍとし、ピッチＰ１を例えば０．３〜１．０ｍｍとすることができる。このように、第１接地電極１９１の銅箔の面積の割合が、第２接地電極１９２の銅箔の面積の割合よりも大きくなるように形成されている。ここで、信号配線１８９には、電源、制御信号、差動信号線１８４より低い周波数で動作する差動信号その他の信号が印加される配線を含むことができる。なお、低い周波数で動作する差動信号は、発生する不要輻射も小さいため、第２領域１８８に配置した場合であっても、第２接地電極１９２により不要輻射を十分に抑えることができる。

コモンモード電流Ｉｃは、接地電極１９０のインピーダンスが一様な場合には、差動信号線１８４に沿って戻ってくる傾向があり、また、特にこの場合では、メッシュパターンの第２接地電極１９２より、ベタパターンからなる第１接地電極１９１の方がインピーダンスが小さいため、コモンモード電流Ｉｃは、第１接地電極１９１を流れることとなる。更に、コモンモード電流Ｉｃは、駆動ＩＣ１７０が消費する電力の電流と合成され、リターン電流として、最短ルートでかつ低インピーダンスの配線領域である第１接地電極１９１を通過してホスト装置１６０に流れることとなる。本実施形態のように、接地電極１９０の低インピーダンス化とリターン電流が流れるルートの最適化を図ることにより、接地電極１９０を流れる高周波電流成分が起因となる共振振動を抑制し、接地電極１９０からの不要輻射を低減することができる。したがって、高解像度の表示のために大容量の伝送が必要な場合においても不要輻射を抑えた表示装置１００とすることができる。また、銅箔の面積の割合が大きい第１接地電極１９１は一部にのみ形成することとしているため、フレキシブル基板１８０のスプリングバックの影響を抑えつつ、不要輻射を抑制することができる。

図４には、図３のIV−IV線における断面が概略的に示されている。この図に示されるように、導電膜である第１層及び第２層の間は絶縁部１８５で隔たれており、第１層と第２層の絶縁部１８５とは反対側の面は絶縁部１８６でそれぞれ覆われている。差動信号線１８４は、他の信号配線１８９と距離を隔てて配置され、差動信号線１８９から発生されるノイズが信号配線１８９に入り込むのを抑えると共に、差動信号線１８９がベタパターンからなる第１接地電極１９１に重畳されるように配置されることにより、不要輻射を抑えることができる。

図５は、上述の図３で示された形態の第１の変形例について示す図である。この変形例では、図３とは接地電極１９０のパターンは同様であるが、差動信号線１８４が３組配線されている点で図３と異なっている。このように差動信号線１８４が複数組配線される場合であっても、第１接地電極１９１のインピーダンスを調整することにより、接地電極１９０を用いて、不要輻射を抑える構成とすることができる。

図６は、上述の図３で示された形態の第２の変形例について示す図である。図３との違いは第１領域１８６に形成される電極が、メッシュパターンを有する第１接地電極１９３であるという点であり、その他においては同様である。差動信号線１８４に重畳される接地電極１９０は、ベタパターンとすることが望ましいが、フレキシブル基板１８０の層構成やフレキシブル基板１８０の材料の誘電率、配線加工精度にって、マイクロストリップラインの配線手法で１００Ωの差動インピーダンスを実現することが困難となる場合がある。また、フレキシブル基板１８０の屈曲性を高めるためフレキシブル基板１８０の厚みを薄くし、比誘電率の高い安価な材料を採用する場合などには、ベタパターンで、１００Ωの差動インピーダンスを実現することが困難となる場合が考えられる。

このような場合には、差動信号線１８４の下をメッシュパターンとすることができる。この場合には、差動信号線１８４に重畳される第１接地電極１９３のピッチＰ２は、第２接地電極１９２のピッチＰ１より間隔を狭くし、残銅率を高くするパターンとする。例えば、ピッチＰ１を０．５〜１．０ｍｍ、ピッチＰ２を０．１〜０．３ｍｍの範囲とし（Ｐ１＞Ｐ２）、フレキシブル基板１８０の屈曲性や差動インピーダンスのマッチングに応じて、グランドパターンの残銅率を調整することができる。ここで１００Ωの差動インピーダンスを確保するために、例えば、差動信号線１８４の線幅を約０．０６ｍｍとし、線路間を約０．１１５ｍｍとすることができる。

この場合においても、第１接地電極１９３の銅箔の面積の割合よりも、第２接地電極１９２の銅箔の面積の割合が小さくなるように形成されており、上述の実施形態と同様に、差動信号線１８４付近の接地電極１９０のインピーダンスを低減しているため、高解像度の表示においても不要輻射を抑えた表示装置１００とすることができる。また、銅箔の面積の割合が大きい第１接地電極１９３は一部にのみ形成することとしているため、フレキシブル基板１８０のスプリングバックの影響を抑えつつ、不要輻射を抑制することができる。

図７は、上述の図３で示された形態の第３の変形例について示す図である。第２の変形例の接地電極１９０は、第２の変形例の図６の第１接地電極１９３と第２接地電極１９２との間に第３領域１８９を有しており、この第３領域１８９に第２層に形成されるベタパターンからなる第３接地電極１９４と、差動信号線１８４が形成される層と同一の第１層に形成される第４接地電極１９５が配置されている点で異なっている。第１接地電極１９３と第２接地電極１９２のメッシュパターンのピッチＰ２及びＰ１その他の点では、第１の変形例と同様である。

ここで、第３接地電極１９４及び第４接地電極１９５は、それぞれ平面視で重畳しており、スルーホールを用いて互いに電気的に接続されている。ここでコモンモード電流Ｉｃと合成されたリターン電流は、最短ルートでかつ低インピーダンスの配線領域である第３接地電極１９４及び第４接地電極１９５を通過してホスト装置１６０に流れることとなる。

この場合においても、第１接地電極１９３、第３接地電極１９４及び第４接地電極１９５の銅箔の面積の割合は、第２接地電極１９２の銅箔の面積の割合よりも大きくなるように形成されており、上述の実施形態と同様に、差動信号線１８４付近の接地電極１９０のインピーダンスを低減しているため、高解像度の表示においても不要輻射を抑えた表示装置とすることができる。また、銅箔の面積の割合が大きい第１接地電極１９３、第３接地電極１９４及び第４接地電極１９５は一部にのみ形成することとしているため、フレキシブル基板１８０のスプリングバックの影響を抑えつつ、不要輻射を抑制することができる。

なお、本発明の配線パターンを適用した表示装置においては、フレキシブル基板１８０の接地電極１９０を強化したことで、従来不要輻射対策で必要としたシールド用金属シート１９９を必ずしも取り付けなくてもよく、この場合には、製品をより安価に製造することができる。

また、上述の実施形態においては、フレキシブル基板１８０上に映像伝送する差動信号の配線を例に説明したが、古くから使われているＣＯＭＳインターフェースなどの信号配線においても本発明の配線パターンを適用することで、コモンモードノイズ起因による不要輻射の低減に寄与することができる。

また、上述の実施形態においては、基板材料としてフレキシブル基板を用いることとしたが、プリント基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）に適用してもよい。

また、上述の実施形態においては、有機ＥＬ表示装置を例に説明したが、差動信号として伝送される画像情報を受信し、受信した画像情報を表示領域に表示する表示パネルを有する液晶表示装置その他の表示装置に適用することができる。

１００表示装置、１１０表示パネル、１２０ＴＦＴ基板、１５０対向基板、１６０ホスト装置、１６１送信バッファ回路、１８０フレキシブル基板、１８２端子、１８４差動信号線、１８５絶縁部、１８６絶縁部、１８９信号配線、１９０接地電極、１９１第１接地電極、１９２第２接地電極、１９３第１接地電極、１９４第３接地電極、１９５第４接地電極、１９９シールド用金属シート、２０５表示領域、２１０画素、２１２副画素。

Claims

透明基板上に形成された複数の端子のうち、少なくとも２つの端子を介して差動信号として伝送される画像情報を受信し、前記画像情報を表示領域に表示する表示パネルと、
前記透明基板上の前記複数の端子に接続されるフレキシブル基板と、を備え、
前記フレキシブル基板は、
前記少なくとも２つの端子に接続され、隣合って形成される少なくとも２本の配線と、
前記少なくとも２本の配線が形成される層とは絶縁層を介して異なる層に形成され、前記少なくとも２本の配線を覆う第１領域に形成された第１接地電極と、
前記第１接地電極と同じ層で、前記第１接地電極と電気的に接続され、前記少なくとも２本の配線が延びる方向に延びる前記第１領域を挟む２つの第２領域に配置され、前記第１接地電極の前記第１領域における導電体の面積の割合よりも、前記第２領域における導電体の面積の割合が小さい第２接地電極と、を備える表示装置。
請求項１に記載の表示装置であって、
前記第１接地電極は、前記第１領域を埋めるベタ電極である、ことを特徴とする表示装置。
請求項１に記載の表示装置であって、
前記第１接地電極及び前記第２接地電極は、複数の開口が形成されたメッシュパターンで形成され、
前記第１接地電極の前記メッシュパターンのピッチは、前記第１接地電極の前記メッシュパターンのピッチより小さい、ことを特徴とする表示装置。
請求項３に記載の表示装置であって、
前記第１接地電極と前記第２接地電極との間の第３領域を埋めるベタ電極であり、前記第１接地電極と同じ層に形成された第３接地電極と、
前記少なくとも２本の配線と同じ層に形成され、平面視で前記第３接地電極と重畳する領域に形成されたベタ電極である第４接地電極と、を更に備え、
前記第３接地電極と前記第４接地電極とは電気的に接続されている、ことを特徴とする表示装置。
請求項１乃至４の表示装置であって、
前記少なくとも２本の配線と同じ層に形成される他のすべての配線は、平面視で前記第２接地電極と重畳している、ことを特徴とする表示装置。