JP3723526B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、特にアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
アクティブマトリクス駆動方式のカラー液晶表示装置(Liquid Crystal Display, 以下、LCDと略記することもある)では、複数の基本色を組み合わせて一つの色を表示するカラー画素がマトリクス状に多数配列されている。そして、多数の走査線(ゲートバス)と多数の信号線(ソースバス)とによって前記多数のカラー画素がマトリクス駆動される。
【0003】
この種のLCDにおいて、各信号線方向に沿って複数の基本色、例えばR(赤)、G(緑)、B(青)の3原色の組み合わせが繰り返し配列され、走査線の本数を、1本の信号線に沿う方向の画素数と基本色数とを乗算した数としたパネル(基本色数は3が一般的であり、その場合の構成を以下では「3倍走査線方式」と呼ぶ)が採用され、3:1のインターレース駆動(3本毎に1本のみ走査する飛び越し走査)を行う技術が提案されている。この3倍走査線方式では、従来一般の構成に比べてゲートドライバの数が3倍になるものの、ゲートドライバに比べて消費電力が大きくかつ高価なソースドライバの数が1/3で済むため、LCD全体として消費電力削減とコスト削減を図ることができる。また、3:1インターレース駆動の採用によりフレーム周波数(1画面全てを書き換える周波数)が1/3になることで、消費電力が削減できるという効果も期待できる。なお、3:1インターレース駆動を行うことによってフレーム周波数は通常の1/3になるため、動画表示においては動きのスムーズさにやや欠ける場合がある。ただし、動きのスムーズさがあまり要求されない携帯端末などの用途であれば、問題ないレベルである。
【0004】
ところが、インターレース駆動を採用した場合、ラインクローリングと呼ばれる表示ムラが認識されやすくなる、という問題が生じる。ラインクローリング対策として、各ドットに書き込まれる信号の極性に着目し、同一極性の駆動電圧で駆動される同一基本色(R、G、Bのうちの例えばG)の各ドットの直近のもの同士を結んだときに得られる複数のラインの間隔Dを小さくするのが良いということが従来から知られている。特に視距離30cmの場合、ライン間隔Dは260μm以下が望ましいことが知られている。この基本的な考え方に則れば、ドット反転駆動を用いることでラインクローリングを低減する効果が得られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、LCDの極性反転駆動方式には、画質を重視したドット反転方式や省電力を重視したコモン反転方式などがある。先に述べた3倍走査線方式でかつインターレース駆動を行う方式は、動画表示性能をあまり重視せず、省電力や低コストの方をより重視する携帯端末などの用途に向いていると考えられる。したがって、この種の用途における極性反転方式としては、消費電力の大きいドット反転方式よりも省電力化しやすいコモン反転方式を用いる方が望ましい。
【0006】
しかしながら、従来の3倍走査線方式の構成で3:1インターレース駆動を行う場合、コモン反転駆動を採用すると、同一極性の駆動電圧で駆動される同一基本色の各ドットの直近のもの同士を結んだときに得られる複数のライン間の間隔Dが、6P(P:3ドットで構成されるカラー画素のピッチ)と大きくなってしまう。
【0007】
図15はこれを説明するための図であり、マトリクス状に配列された30行のドットを示している。図の左側に記した「A」、「B」、「C」は3:1インターレース駆動の書き込みタイミングを示しており、例えば最初に「A」で示した行が上から下まで順次書き込まれたら、次に「B」で示した行が上から下まで順次書き込まれ、最後に「C」で示した行が上から下まで順次書き込まれる。なお、「A」、「B」、「C」が規則的に並んでいないのは、R、G、Bは縦方向に規則的に並んでいるため、「A」のタイミングで常に同一色のみが書き込まれるのを防ぐためである。また、コモン反転駆動の場合、各行毎の横方向に並ぶ全てのドットが同一極性となる。図15において、最上行から1行目、2行目、3行目、…の順に基本色がR,G,B,…の順に繰り返し並んでいたとすると、第5行目は「A」のタイミングで書き込まれる「−」極性のGのドットとなり、その次の「−」極性のGのドットは第23行目に現れることになる。よって、上記のライン間隔Dは18ドット分、すなわち6画素分となる。
【0008】
ここで、カラー画素ピッチPの具体例としては、一般に高精細と言われる200ppi(Pixel per Inch)の画素密度で127μmであり、上記のライン間隔Dは、D=6P=762μmとなる。このライン間隔Dはラインクローリングが視認されてしまうのに充分な大きさである。例えば、現在の携帯端末で主流となっている3.5インチのQVGA(320×240画素)のディスプレイではP=223.5μmであり、D=6P=1341μmとなるため、論外と言わざるを得ない。逆に、ライン間隔Dを260μm以下に抑えようとすると、カラー画素ピッチPを43μm以下としなければならず、これ程の高画素密度のディスプレイを製作することは現時点では困難であり、実用的でない。
すなわち、従来の3倍走査線方式でコモン反転駆動を採用した場合、充分なラインクローリング対策を施すことは困難であった。
【0009】
なお、ラインクローリング低減効果が大きいドット反転駆動を採用した場合、コモン反転駆動の場合と異なり、図14に示すように、各行毎の横方向に並ぶ隣接するドットが逆極性となる。この場合、上記のライン間隔Dは、D=1.9Pとなる。200ppi(P=127μm)の画素密度においてはD=241.3μmとなり、260μmを下回るため、望ましいラインクローリング対策ができる。その一方、ドット反転駆動を採用した場合、コモン反転駆動に比べて信号振幅がおよそ2倍になるため、消費電力が増え、ソースドライバだけで比較すると消費電力が4倍程度にまで増大してしまう、という欠点を有している。
【0010】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、複数倍走査線方式の特徴を生かしつつ、ラインクローリングを充分に低減できることで画質に優れた液晶表示装置を得ることを目的とする。さらには上記の目的を達成した上で省電力化を図ることのできる液晶表示装置を得ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第1の液晶表示装置は、対向配置された一対の基板間に液晶が挟持され、前記一対の基板のうちの一方の基板上に、複数の信号線と複数の走査線とがマトリクス状に設けられるとともに、異なる複数の基本色からなる画素が複数設けられ、一つの画素は、各々が隣接する信号線と隣接する走査線とによって囲まれた前記基本色数分のドットを含み、各ドット内に、各走査線と各信号線とに電気的に接続されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に電気的に接続された第1電極とが設けられ、前記各画素内に、前記第1電極を覆う絶縁層上に形成され、前記絶縁層を貫通するコンタクトホールを介して前記第1電極に電気的に接続された前記基本色数分の第2電極が設けられ、各第2電極が前記基本色数分の第1電極にわたって配置されるとともに、一つの第2電極は前記基本色数分の第1電極のうちのいずれか一つにのみ電気的に接続され、一つの第1電極は一つの第2電極にのみ電気的に接続され、前記スイッチング素子と前記第2電極とが平面的に重ならないように配置されたことを特徴とする。
【0012】
本発明の液晶表示装置においては、第1電極がスイッチング素子を介して各信号線に電気的に接続され、第1電極とその上方の第2電極とがコンタクトホールを介して各信号線に電気的に接続されているため、画像信号は第1電極からコンタクトホールを介して第2電極に書き込まれ、第2電極によって液晶が駆動される構成である。つまり、液晶を駆動することで直接的に表示に寄与しているのは第2電極である。この構成において、第2電極が基本色数(例えば基本色が3色の場合、3個)の第1電極にわたって配置されているので、コンタクトホールの形成位置を適宜選択することにより、同一の走査線で同時に画像信号が書き込まれる第2電極を任意に選択することができる。したがって、インターレース駆動を行った際に同時に書き込む基本色も任意に選択することができる。言い換えると、各ドットに信号を書き込むタイミングと、表示される基本色の平面的配列とを各々独立に決めることができる。その結果、基本色の配列をモザイク配列などの複雑な配列にすることなく、有効なラインクローリング対策を実施することができる。なお、ラインクローリングの心配のないノンインターレース(プログレッシブ)駆動を行う場合には、同一走査線で同時に信号が書き込まれる第2電極の基本色を全て同じにすれば、画像補完や輪郭強調などの画像処理が行い易くなるという効果が得られる。
【0013】
ところで、本発明者は、上記構成の液晶表示装置の発明を既に出願している。しかしながら、ただ単に上記基本構成を採用しただけでは、複数の第2電極のうち、第2電極とスイッチング素子とが平面的に重なり、第2電極の下側にスイッチング素子がある個所とない個所とが存在する場合がある。その場合、これらの間で第2電極とスイッチング素子とで構成される寄生容量が不均一になるため、オフセット電圧が複数の第2電極間でばらつくことになる。ここで、第2電極とスイッチング素子との間の層間絶縁膜の誘電率を小さくしたり、膜厚を厚くするなどして寄生容量自体を小さくして寄生容量のばらつきの絶対値を抑えるか、もしくは保持容量を大きくして寄生容量のばらつきの絶対値が保持容量に対して許容できる範囲に収まるように設計できる場合には、このオフセット電圧のばらつきはさほど問題にならない。しかしながら、画素密度を高くしようとした場合などには、上記のような設計条件にすることは困難であり、場合によってはフリッカや焼き付きという問題が生じる。
【0014】
そこで、本発明の第1の液晶表示装置においては、スイッチング素子と第2電極とが平面的に重ならないように配置されているので、第2電極とスイッチング素子とで形成される寄生容量を小さくすることができ、複数の第2電極間でのオフセット電圧のばらつきを小さくすることができる。その結果、設計の自由度を確保した上で、フリッカや焼き付きなどの表示上の不具合を改善することができる。既出願の液晶表示装置と本発明の液晶表示装置の具体例については、[発明の実施の形態]の項で説明する。
【0015】
本発明の第2の液晶表示装置は、対向配置された一対の基板間に液晶が挟持され、前記一対の基板のうちの一方の基板上に、複数の信号線と複数の走査線とがマトリクス状に設けられるとともに、異なる複数の基本色からなる画素が複数設けられ、一つの画素は、各々が隣接する信号線と隣接する走査線とによって囲まれた前記基本色数分のドットを含み、各ドット内に、各走査線と各信号線とに電気的に接続されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に電気的に接続された第1電極とが設けられ、前記各画素内に、前記第1電極を覆う絶縁層上に形成され、前記絶縁層を貫通するコンタクトホールを介して前記第1電極に電気的に接続された前記基本色数分の第2電極が設けられ、各第2電極が前記基本色数分の第1電極にわたって配置されるとともに、一つの第2電極は前記基本色数分の第1電極のうちのいずれか一つにのみ電気的に接続され、一つの第1電極は一つの第2電極にのみ電気的に接続され、前記各画素内において、少なくとも複数の前記スイッチング素子のいずれか一つと複数の前記第2電極のいずれか一つとが平面的に重なるように配置され、かつ、各第2電極と重なる前記スイッチング素子の数が全ての第2電極にわたって等しいことを特徴とする。
【0016】
本発明の第2の液晶表示装置は、本発明の第1の液晶表示装置と異なり、各画素内において、複数のスイッチング素子のいずれか一つと複数の第2電極のいずれか一つとが平面的に重なっているものである。ただし、各第2電極と重なるスイッチング素子の数が全ての第2電極にわたって等しいので、第2電極とスイッチング素子とで構成される寄生容量のばらつきが抑えられ、オフセット電圧のばらつきも抑えることができる。その結果、設計の自由度を確保した上でフリッカや焼き付きなどの表示上の不具合が改善できる、という本発明の第1の液晶表示装置と同様の効果を得ることができる。
【0017】
また、本発明の第1の液晶表示装置では、スイッチング素子と第2電極とが重ならないように配置する必要があるため、隣接する第2電極間の間隔がスイッチング素子がある場所とない場所とで異なり、色によって間隔の広い場所と狭い場所とが存在することになり、例えば液晶表示装置の上面にフロントライトを配置した場合などに導光板の条などとの干渉でモアレ縞が発生し、見栄えが悪くなる等の不具合があった。また、スイッチング素子を配置した個所は表示に寄与できないため、表示に寄与できる面積(開口率)が小さくなり、画像が暗くなるという問題もあった。これに対して、本発明の第2の液晶表示装置では、スイッチング素子と第2電極とが重なる構成としたため、表示に寄与できない第2電極間の間隔部分を全て均一の幅で狭くできるため、見栄えが良く、明るい画像を表示することができる。
【0018】
また、本発明の第2の液晶表示装置における信号線として、例えば以下の3つの形態を採ることが望ましい。
各ドット内に、前記信号線から分岐して前記走査線の延在方向に当該ドットの端部まで延びる信号支線を設け、当該ドット内に設けられた前記スイッチング素子を前記信号支線に電気的に接続する構成とすることができる。
この構成とすれば、各第2電極と信号支線との重なり部分の面積が全ての第2電極にわたって略等しくなるので、寄生容量のばらつきをさらに抑えることができ、表示品位をより向上させることができる。
【0019】
もしくは、各画素内に、当該画素内の複数のドットにわたって階段状に延びる信号支線を設け、当該画素内に設けられた複数の前記スイッチング素子を前記信号支線に電気的に接続する構成とすることができる。
この構成にしても、上記と同様、各第2電極と信号支線との重なり部分の面積が全ての第2電極にわたって略等しくなるので、寄生容量のばらつきをさらに抑えることができ、表示品位をより向上させることができる。さらに本構成の場合、1本の信号支線を階段状の形状にしたことで各第2電極と信号支線との重なり部分の面積を上記の構成よりも小さくできるので、寄生容量の絶対値をより小さくすることができる。
【0020】
もしくは、一つの画素を構成する基本色数分のドットに対応する基本色数分の信号線が互いに平行に設けられ、これら基本色数分の信号線の端部を電気的に接続する構成とすることができる。換言すると、本構成は、一つの画素に対応する信号線をその根元で基本色数分に分岐させたものと言うことができる。
この構成によれば、上記スイッチング素子や信号支線で生じる寄生容量のみならず、信号線の本線と第2電極との間に生じる寄生容量をも含めて全ての第2電極の寄生容量を均一にすることができ、これら3つの信号線の形態の中で寄生容量のばらつきを最も小さくすることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
[第1の実施の形態]
以下、本発明の第1の実施の形態を図1ないし図3を参照して説明する。
本実施の形態の液晶表示装置は、アクティブマトリクス方式の液晶表示装置であり、対向配置されたアクティブマトリクス基板と対向基板との間に液晶が挟持されている。アクティブマトリクス基板上には、複数の信号線と複数の走査線とが格子状に設けられるとともに、R、G、Bの3色の基本色からなるカラー画素がマトリクス状に多数設けられている。
【0022】
図1および図2は、アクティブマトリクス基板を構成する多数のカラー画素のうち、2行×3列分のみの概略構成を示したものである。本実施の形態では、電極が2階建て構造となっており、図2は後述する下側のドット電極のみを示す平面図、図1はさらにドット電極の上方の表示電極を重ねて示す平面図、である。アクティブマトリクス基板を構成する一つのカラー画素1は、図2に示すように、各々が隣接する信号線2と隣接する走査線3A,3B,3Cとによって囲まれた3個のドット4A,4B,4Cから構成されている。そして、各ドット4A,4B,4C内には、各走査線3A,3B,3Cと各信号線2との交差点の近傍にこれら走査線3A,3B,3Cおよび信号線2に電気的に接続されたTFT等のスイッチング素子5が設けられ、スイッチング素子5に電気的に接続された横長矩形状のドット電極6A,6B,6C(第1電極)が設けられている。
【0023】
さらにドット電極6A,6B,6Cを覆う絶縁層(図示せず)が設けられ、図1に示すように、各カラー画素1内に、絶縁層を貫通するコンタクトホール7を介してドット電極6A,6B,6Cと電気的に接続された縦長矩形状の3個の表示電極8R,8G,8B(第2電極)が、絶縁層上に設けられている。各表示電極8R,8G,8Bは、ドット電極6A,6B,6Cと交差する方向に延び、3個のドット電極6A,6B,6Cにわたって配置されている。表示電極8R,8G,8Bはコンタクトホール7を介してドット電極6A,6B,6Cと電気的に接続されているが、1個の表示電極は3個のドット電極のうちのいずれか1個にのみ電気的に接続されており、1個のドット電極は1個の表示電極にのみ電気的に接続されている。
【0024】
また本実施の形態の場合、スイッチング素子5と表示電極8R,8G,8Bとは、平面的に重ならない位置に配置されている。よって、スイッチング素子5の上方は絶縁層で覆われているが、表示電極8R,8G,8Bは存在していない。
【0025】
そして、各表示電極8R,8G,8Bに対応してカラーフィルターのR、G、Bの各着色層(図示せず)が設けられており、例えば各カラー画素1の左側の表示電極8RがRの色、中央の表示電極8GがGの色、右側の表示電極8BがBの色に対応している。この配列は複数のカラー画素1にわたって規則的であり、カラーフィルター全体の配列はいわゆる縦ストライプとなっている。
【0026】
一方、コンタクトホール7の配置はカラー画素1間で異なっており、すなわち、各カラー画素1内においてどのドット電極がどの表示電極に接続されているかはカラー画素1間で異なっている。本実施の形態の場合、1行目の左側のカラー画素1では、上側のドット電極6Aが左側の表示電極8Rに接続され、中央のドット電極6Bが中央の表示電極8Gに接続され、下側のドット電極6Cが右側の表示電極8Bに接続されている。これに対して、1行目の中央のカラー画素1では、上側のドット電極6Aが中央の表示電極8Gに接続され、中央のドット電極6Bが右側の表示電極8Bに接続され、下側のドット電極6Cが左側の表示電極8Rに接続されている。さらに、1行目の右側のカラー画素1では、上側のドット電極6Aが右側の表示電極8Bに接続され、中央のドット電極6Bが左側の表示電極8Rに接続され、下側のドット電極6Cが中央の表示電極8Gに接続されている。また、1行目でさらに横方向に並ぶ図示しないカラー画素1のコンタクトホール7の配置はこの3個のカラー画素のパターンの繰り返しである。また、2行目の各カラー画素におけるコンタクトホールの配置は1行目と同じである。すなわち、カラー画素を縦方向に見ると同じパターンの繰り返しである。
【0027】
以上のことからわかるように、コンタクトホール7の位置をどこにするかによって、同一の走査線3A,3B,3Cで同時に画像信号が書き込まれる表示電極8R,8G,8B、およびその表示電極8R,8G,8Bに対応する色R,G,Bを任意に選択できる。つまり図1の例で言えば、最も上の走査線3Aによって画像信号が書き込まれる色は、左側のカラー画素1ではR、中央のカラー画素1ではG、右側のカラー画素1ではBとなっており、同一の走査線に電気的に接続された表示電極の基本色の割合は略等しくなっている。
【0028】
上記構成の本実施の形態の液晶表示装置において、図1の3画素分のユニットをそのまま並べ、各表示電極8R,8G,8Bに画像信号が書き込まれるタイミングと、各表示電極8R,8G,8Bに書き込まれる画像信号の極性を模式的に表したものが図3である。上記コンタクトホール7の配置で3:1インターレースのコモン反転駆動を行った場合、同一極性の駆動電圧で駆動される同一基本色の各ドットの直近のもの同士を結んだときに得られる複数のラインの間隔Dが、D=1.7P(P:3ドットで構成されるカラー画素のピッチ)となる。なお、図3においては、「A」のタイミングで書き込まれる「+」極性のGのドットに着目してラインを引いた。
【0029】
このように、本実施の形態の場合、従来技術でのコモン反転駆動のD=6P(図15参照)は言うに及ばず、ドット反転駆動のD=1.9P(図14参照)と比べても改善されており、ラインクローリングをより視認され難くすることができる。例えばP=127μm(200ppi)でD=216μmとなり、Dを260μm以下の望ましい状態とすることができる。逆にD=260μmとなるためにはP=153μmでよく、この程度であれば充分に実用的である。そして、コモン反転駆動の採用により、液晶表示装置の省電力化を図ることができる。
【0030】
ところで、本発明者は、図12、図13に示す構成の液晶表示装置を既に出願している。図13は下側のドット電極6A,6B,6Cのみを示す平面図、図12はさらにドット電極6A,6B,6Cの上方の表示電極8R,8G,8Bを重ねて示す平面図であり、図1、図2と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。
図12、図13に示す液晶表示装置の場合、スイッチング素子5と一部の表示電極とが平面的に重なっており、特にR(赤)に対応する全ての表示電極8Rがスイッチング素子5と重なっている反面、G(緑)、B(青)に対応する全ての表示電極8G,8Bがスイッチング素子5と重なっていない。このような構成では、表示電極8Rと表示電極8G,8Bとでこれら表示電極8R,8G,8Bとスイッチング素子5とで形成される寄生容量の値が不均一になるため、オフセット電圧がばらつき、場合によってはフリッカや焼き付きという表示上の問題が生じる。
【0031】
これに対して、本実施の形態の液晶表示装置においては、図1に示したように、スイッチング素子5と表示電極8R,8G,8Bとが平面的に重ならないように配置されているので、スイッチング素子5と表示電極8R,8G,8Bとで形成される寄生容量が充分に小さくなり、複数の表示電極8R,8G,8B間でのオフセット電圧のばらつきを小さくすることができる。その結果、設計の自由度を確保した上でフリッカや焼き付きなどの表示上の不具合を解消することができる。
【0032】
[第2の実施の形態]
以下、本発明の第2の実施の形態を図4、図5を参照して説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1の実施の形態とほぼ同様であり、図5は本実施形態の液晶表示装置のドット電極6A,6B,6Cのみを示す平面図、図4はさらにドット電極6A,6B,6Cの上方の表示電極8R,8G,8Bを重ねて示す平面図である。図4、図5において、図1、図2と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0033】
第1の実施の形態の液晶表示装置は、全てのスイッチング素子5がいずれの表示電極8R,8G,8Bとも平面的に重ならない構成であったのに対し、本実施の形態の液晶表示装置は、図4および図5に示すように、一つのカラー画素1内における3個のスイッチング素子5A,5B,5Cが当該カラー画素1内の3個の表示電極8R,8G,8Bとそれぞれ平面的に重なっている。また、一つのカラー画素1内において、例えば2個のスイッチング素子が同じ表示電極に重なるようなことはなく、3個のスイッチング素子5A,5B,5Cはそれぞれ別の表示電極8R,8G,8Bと重なっている。すなわち、各表示電極8R,8G,8Bは1個ずつのスイッチング素子5A,5B,5Cと重なっており、各表示電極8R,8G,8Bと重なるスイッチング素子5A,5B,5Cの数が全ての表示電極8R,8G,8Bにわたって等しくなっている。
【0034】
下層側の構成としては、図5に示すように、一つのカラー画素1内の上側のドット4Aではドットの左寄りにスイッチング素子5Aが配置され、中央のドット4Bではドットの中央にスイッチング素子5Bが配置され、下側のドット4Cではドットの右寄りにスイッチング素子5Cが配置されている。そして、各ドット電極6A,6B,6Cに画像信号を供給するための信号線2が各ドット4A,4B,4Cの左側に配置されており、信号線2の本線が分岐した信号支線12A,12B,12Cが各ドット毎に設けられている。各信号支線12A,12B,12Cが各スイッチング素子5A,5B,5Cにそれぞれ接続され、各スイッチング素子5A,5B,5Cには信号支線12A,12B,12Cを通じて画像信号が供給される構成となっている。本実施の形態の場合、信号支線12A,12B,12Cの一端が信号線2に接続される一方、他端はスイッチング素子5A,5B,5Cを構成するTFTのソースに接続されている。したがって、ドット4A,4B,4Cによってスイッチング素子5A,5B,5Cの位置が異なるため、信号支線12A,12B,12Cの長さも異なるものとなっている。
【0035】
本実施の形態の液晶表示装置は、第1の実施の形態と異なり、スイッチング素子5A,5B,5Cと表示電極8R,8G,8Bとが平面的に重なる構成である。しかしながら、各表示電極8R,8G,8Bと重なるスイッチング素子5A,5B,5Cの数が全ての表示電極8R,8G,8Bにわたって等しいので、各表示電極8R,8G,8Bとスイッチング素子5A,5B,5Cとで構成される寄生容量のばらつきが抑えられ、オフセット電圧のばらつきも抑えることができる。その結果、設計の自由度を確保した上でフリッカや焼き付きなどの表示上の不具合が改善できる、という第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0036】
また、第1の実施の形態では、スイッチング素子5と表示電極8R,8G,8Bとが重ならないように配置する必要があるため、隣接する表示電極8R,8G,8B間の間隔がスイッチング素子5がある場所とない場所とで異なり、例えば表示電極8Rと表示電極8Gとの間隔および表示電極8Gと表示電極8Bとの間隔が狭く、表示電極8Bと表示電極8Rとの間隔が広くなっていた。その結果、液晶表示装置の上面にフロントライトを配置した場合などに導光板の条などとの干渉でモアレ縞が発生し、見栄えが悪くなる等の不具合が生じていた。また、スイッチング素子5を配置した場所は通常ブラックマトリクスを配置し、表示に寄与できないため、表示に寄与できる面積(開口率)が小さくなり、画像が暗くなるという問題もあった。これに対して、本実施の形態の液晶表示装置では、スイッチング素子5A,5B,5Cと表示電極8R,8G,8Bとが重なる構成としたため、表示に寄与できない表示電極8R,8G,8B間の間隔部分を場所によらずに全て均等の幅で狭くできるため、見栄えが良く明るい画像を表示することができる。
【0037】
[第3の実施の形態]
以下、本発明の第3の実施の形態を図6、図7を参照して説明する。
本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第1、第2の実施の形態とほぼ同様であり、図7は本実施形態の液晶表示装置のドット電極6A,6B,6Cのみを示す平面図、図6はさらにドット電極6A,6B,6Cの上方の表示電極8R,8G,8Bを重ねて示す平面図である。図6、図7において、図1、図2と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0038】
第1の実施の形態の液晶表示装置は、全てのスイッチング素子5がいずれの表示電極8R,8G,8Bとも平面的に重ならない構成であったのに対し、本実施の形態の液晶表示装置は第2の実施の形態と同様、図6および図7に示すように、一つのカラー画素1内における3個のスイッチング素子5A,5B,5Cが当該カラー画素1内の3個の表示電極8R,8G,8Bとそれぞれ平面的に重なっている。また、一つのカラー画素1内において、3個のスイッチング素子5A,5B,5Cはそれぞれ別の表示電極8R,8G,8Bと重なっており、各表示電極8R,8G,8Bと重なるスイッチング素子5A,5B,5Cの数が全ての表示電極8R,8G,8Bにわたって等しくなっている。
【0039】
ただし、本実施の形態の液晶表示装置が第2の実施の形態と異なる点は、図7に示すように、スイッチング素子5A,5B,5CであるTFTのソース、ゲート、ドレインの並ぶ方向が第2の実施形態では走査線3A,3B,3Cの延在方向であったのに対し、本実施形態では信号線2の延在方向となっており、90°回転させた点である。そして、各ドット4A,4B,4C内に信号線2から分岐して設けられた信号支線12A,12B,12Cは、走査線3A,3B,3Cの延在方向に当該ドット4A,4B,4Cの端部まで延びており、全てのドット4A,4B,4Cにわたって同一の長さとなっている。信号支線12A,12B,12Cの途中にTFTのソースが接続され、走査線2にTFTのゲートが接続されている。
【0040】
本実施の形態の液晶表示装置も、各表示電極8R,8G,8Bと重なるスイッチング素子5A,5B,5Cの数が全ての表示電極8R,8G,8Bにわたって等しいので、各表示電極8R,8G,8Bとスイッチング素子5A,5B,5Cとで構成される寄生容量のばらつきが抑えられ、ひいてはオフセット電圧のばらつきが抑えられる結果、設計の自由度を確保した上でフリッカや焼き付きなどの表示上の不具合が改善できる、という第2の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0041】
また第2の実施の形態では、そのドット4A,4B,4Cによって信号支線12A,12B,12Cの長さが異なっていたため、表示電極8R,8G,8Bと信号支線12A,12B,12Cとで形成される寄生容量がドット4A,4B,4Cによって異なっていた。これに対して、本実施の形態では、全てのドット4A,4B,4Cで信号支線12A,12B,12Cの長さが等しく、各表示電極8R,8G,8Bと信号支線12A,12B,12Cとの重なり部分の面積が全てのドット4A,4B,4Cにわたって等しいため、寄生容量のばらつきをさらに抑えることができ、表示品位をより向上させることができる。
【0042】
[第4の実施の形態]
以下、本発明の第4の実施の形態を図8、図9を参照して説明する。
本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第1〜第3の実施の形態とほぼ同様であり、図9は本実施形態の液晶表示装置のドット電極6A,6B,6Cのみを示す平面図、図8はさらにドット電極6A,6B,6Cの上方の表示電極8R,8G,8Bを重ねて示す平面図である。図8、図9において、図1、図2と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0043】
本実施の形態の液晶表示装置においては、第2、第3の実施の形態と同様、図8および図9に示すように、一つのカラー画素1内における3個のスイッチング素子5A,5B,5Cが当該カラー画素1内の3個の表示電極8R,8G,8Bとそれぞれ平面的に重なっている。一つのカラー画素1内において、3個のスイッチング素子5A,5B,5Cはそれぞれ別の表示電極8R,8G,8Bと重なっており、各表示電極8R,8G,8Bと重なるスイッチング素子5A,5B,5Cの数が全ての表示電極8R,8G,8Bにわたって等しくなっている。また図9に示すように、第3の実施の形態と同様、スイッチング素子5A,5B,5CであるTFTのソース、ゲート、ドレインが信号線2の延在方向に並んだ配置となっている。
【0044】
ただし、本実施の形態の液晶表示装置が第3の実施の形態と異なる点は、第3の実施の形態では、図7に示すように、各ドット4A,4B,4C内に1本ずつの信号支線12A,12B,12Cが走査線3A,3B,3Cの延在方向にドットの端部まで設けられていたのに対し、本実施の形態では、図9に示すように、1つのカラー画素1内の3つのドット4A,4B,4Cにわたって階段状に屈曲した1本の信号支線12が設けられている点である。また、階段状の1本の信号支線12の途中に3つのドット電極6A,6B,6Cに対応する3つのスイッチング素子5A,5B,5CのTFTのソースが接続されるとともに、走査線3A,3B,3CにTFTのゲートが接続されている。
【0045】
本実施の形態の液晶表示装置も、各表示電極8R,8G,8Bと重なるスイッチング素子5A,5B,5Cの数が全ての表示電極8R,8G,8Bにわたって等しいので、各表示電極8R,8G,8Bとスイッチング素子5A,5B,5Cとで構成される寄生容量のばらつきが抑えられ、ひいてはオフセット電圧のばらつきが抑えられる結果、設計の自由度を確保した上でフリッカや焼き付きなどの表示上の不具合が改善できる、という第2、第3の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0046】
また第3の実施の形態では、一つの表示電極8R,8G,8Bに対して3本の信号支線12A,12B,12Cが交差していたが、本実施の形態では、1本の信号支線12を階段状の形状にしたことで一つの表示電極8R,8G,8Bに1本の信号支線12しか交差しない構成となっている。そのため、第3の実施の形態に比べて表示電極8R,8G,8Bと信号支線12との重なり部分の面積を小さくでき、寄生容量のばらつきのみならず、寄生容量の絶対値を小さくすることができる。その結果、オフセット電圧そのものの絶対値を小さくでき、駆動回路の設計が簡便になった上で、フリッカ、焼き付きを抑えられる他に、クロストークも抑えられるという効果を得ることができる。
【0047】
[第5の実施の形態]
以下、本発明の第5の実施の形態を図10、図11を参照して説明する。
本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第1〜第4の実施の形態とほぼ同様であり、図11は本実施形態の液晶表示装置のドット電極6A,6B,6Cのみを示す平面図、図10はさらにドット電極6A,6B,6Cの上方の表示電極8R,8G,8Bを重ねて示す平面図である。図10、図11において、図1、図2と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0048】
本実施の形態の液晶表示装置において、スイッチング素子5A,5B,5Cの配置に着目すると、図10、図11に示すように、図4、図5に示した第2の実施の形態の液晶表示装置と同様である。すなわち、一つのカラー画素1内における3個のスイッチング素子5A,5B,5Cが当該カラー画素1内の3個の表示電極8R,8G,8Bとそれぞれ平面的に重なっており、各表示電極8R,8G,8Bと重なるスイッチング素子5A,5B,5Cの数が全ての表示電極8R,8G,8Bにわたって等しくなっている(1個ずつ重なっている)。
【0049】
ところが、本実施の形態の液晶表示装置が第2の実施の形態と異なる点は、信号線2の構成である。第2の実施の形態では、図5に示すように、各ドット4A,4B,4C毎に信号線2から分岐した長さの異なる信号支線12A,12B,12Cが設けられていたのに対し、本実施の形態では、図11に示すように、図示縦方向に並ぶ1列のドット電極6A,6B,6Cに対応する信号線2の本線をその根元で3本に分岐させ、その分岐した各信号線2R,2G,2Bに対して1つのカラー画素1内の各ドット電極6A,6B,6Cに対応する3個のスイッチング素子5A,5B,5Cがそれぞれ接続されている。
【0050】
本実施の形態の液晶表示装置も、各表示電極8R,8G,8Bと重なるスイッチング素子5A,5B,5Cの数が全ての表示電極8R,8G,8Bにわたって等しいので、各表示電極8R,8G,8Bとスイッチング素子5A,5B,5Cとで構成される寄生容量のばらつきが抑えられ、ひいてはオフセット電圧のばらつきが抑えられる結果、設計の自由度を確保した上でフリッカや焼き付きなどの表示上の不具合が改善できる、という第2〜第4の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに本実施の形態の構成によれば、スイッチング素子5A,5B,5Cや信号支線と表示電極8R,8G,8Bとの間で生じる寄生容量のみならず、信号線2R,2G,2Bと表示電極8R,8G,8Bとの間に生じる寄生容量をも含めて全ての表示電極8R,8G,8Bで寄生容量を均一にすることができ、全ての実施の形態の中で寄生容量のばらつきを最も低減することができ、表示品位の向上を図ることができる。
【0051】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施の形態では液晶表示装置のタイプとして透過型、反射型を問わず説明したが、本発明はいずれのタイプにおいてもラインクローリング対策として有効である。ただし、開口率の制約のない反射型の方がより実現性が高いと考えられる。さらに、反射型の場合はバックライトが不要なため、コモン反転駆動による省電力化の効果をさらに大きくすることもできる。また、第1の実施の形態において、3:1インターレースのコモン反転駆動を行った場合についてのみラインクローリング対策の効果を示したが、3:1インターレース以外、例えば4:1インターレース駆動、5:1インターレース駆動などを適用することもできる。
【0052】
また、コンタクトホールの配置は、上記実施の形態で示したパターン以外、適宜変更することができ、例えばスイッチング素子の配置とリンクさせることも可能である。カラー画素部のレイアウトに関しては、ドット電極を信号電圧保持用の蓄積容量Csと兼用することが可能である。一例として、走査線と並行に、かつドット電極の下方に蓄積容量用のコモン電極を形成し、ゲート絶縁膜を介して各ドット電極との間で蓄積容量を作ることが可能である。この場合、いわゆるCs on GateではなくCs on Common構造となり、コモン反転駆動に適したものとなる。また、この構造によれば、走査線に付加される容量が減るため、ゲートドライバを基板上にTFT等で作ろうとした場合、負荷が減ることを意味しており、ゲートドライバの設計上有利である。
【0053】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の構成によれば、複数倍走査線方式の特徴を生かしつつ、ラインクローリングを充分に低減できることで画質に優れた液晶表示装置を得ることができるのと同時に省電力化を図ることができる。また、第2電極とスイッチング素子とで構成される寄生容量のばらつきが抑えられ、オフセット電圧のばらつきを抑えることができるので、設計の自由度を確保した上でフリッカや焼き付きなどの表示上の不具合を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態の液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス基板において、ドット電極とその上方の表示電極とを重ねて示す平面図である。
【図2】 同、アクティブマトリクス基板において、下側のドット電極のみを示す平面図である。
【図3】 図1に示すコンタクト配置例において、各表示電極に画像信号が書き込まれるタイミングと、各表示電極に書き込まれる画像信号の極性を模式的に示す図である(3:1インターレース)。
【図4】 本発明の第2実施形態の液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス基板において、ドット電極とその上方の表示電極とを重ねて示す平面図である。
【図5】 同、アクティブマトリクス基板において、下側のドット電極のみを示す平面図である。
【図6】 本発明の第3実施形態の液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス基板において、ドット電極とその上方の表示電極とを重ねて示す平面図である。
【図7】 同、アクティブマトリクス基板において、下側のドット電極のみを示す平面図である。
【図8】 本発明の第4実施形態の液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス基板において、ドット電極とその上方の表示電極とを重ねて示す平面図である。
【図9】 同、アクティブマトリクス基板において、下側のドット電極のみを示す平面図である。
【図10】 本発明の第5実施形態の液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス基板において、ドット電極とその上方の表示電極とを重ねて示す平面図である。
【図11】 同、アクティブマトリクス基板において、下側のドット電極のみを示す平面図である。
【図12】 本発明者が既に出願した液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス基板において、ドット電極とその上方の表示電極とを重ねて示す平面図である。
【図13】 同、アクティブマトリクス基板において、下側のドット電極のみを示す平面図である。
【図14】 従来の3:1インターレース、ドット反転駆動における同図である。
【図15】 従来の3:1インターレース、コモン反転駆動における同図である。
【符号の説明】
1 カラー画素
2,2R,2G,2B 信号線
3A,3B,3C 走査線
4A,4B,4C ドット
5,5A,5B,5C スイッチング素子
6A,6B,6C ドット電極(第1電極)
7 コンタクトホール
8R,8G,8B 表示電極(第2電極)
12,12A,12B,12C 信号支線
Claims (5)
- 対向配置された一対の基板間に液晶が挟持され、前記一対の基板のうちの一方の基板上に、複数の信号線と複数の走査線とがマトリクス状に設けられるとともに、異なる複数の基本色からなる画素が複数設けられ、
一つの画素は、各々が隣接する信号線と隣接する走査線とによって囲まれた前記基本色数分のドットを含み、各ドット内に、各走査線と各信号線とに電気的に接続されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に電気的に接続された第1電極とが設けられ、
前記各画素内に、前記第1電極を覆う絶縁層上に形成され、前記絶縁層を貫通するコンタクトホールを介して前記第1電極に電気的に接続された前記基本色数分の第2電極が設けられ、各第2電極が前記基本色数分の第1電極にわたって配置されるとともに、一つの第2電極は前記基本色数分の第1電極のうちのいずれか一つにのみ電気的に接続され、一つの第1電極は一つの第2電極にのみ電気的に接続され、
前記スイッチング素子と前記第2電極とが平面的に重ならないように配置されたことを特徴とする液晶表示装置。 - 対向配置された一対の基板間に液晶が挟持され、前記一対の基板のうちの一方の基板上に、複数の信号線と複数の走査線とがマトリクス状に設けられるとともに、異なる複数の基本色からなる画素が複数設けられ、
一つの画素は、各々が隣接する信号線と隣接する走査線とによって囲まれた前記基本色数分のドットを含み、各ドット内に、各走査線と各信号線とに電気的に接続されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に電気的に接続された第1電極とが設けられ、
前記各画素内に、前記第1電極を覆う絶縁層上に形成され、前記絶縁層を貫通するコンタクトホールを介して前記第1電極に電気的に接続された前記基本色数分の第2電極が設けられ、各第2電極が前記基本色数分の第1電極にわたって配置されるとともに、一つの第2電極は前記基本色数分の第1電極のうちのいずれか一つにのみ電気的に接続され、一つの第1電極は一つの第2電極にのみ電気的に接続され、
前記各画素内において、少なくとも複数の前記スイッチング素子のいずれか一つと複数の前記第2電極のいずれか一つとが平面的に重なるように配置され、かつ、各第2電極と重なる前記スイッチング素子の数が全ての第2電極にわたって等しいことを特徴とする液晶表示装置。 - 各ドット内に、前記信号線から分岐して前記走査線の延在方向に当該ドットの端部まで延びる信号支線が設けられ、当該ドット内に設けられた前記スイッチング素子が前記信号支線に電気的に接続されたことを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
- 各画素内に、当該画素内の複数のドットにわたって階段状に延びる信号支線が設けられ、当該画素内に設けられた複数の前記スイッチング素子が前記信号支線に電気的に接続されたことを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
- 一つの画素を構成する前記基本色数分のドットに対応する基本色数分の信号線が互いに平行に設けられ、前記基本色数分の信号線の端部が電気的に接続されたことを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
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