JP4476076B2 - 多原色表示装置及び液晶表示装置 - Google Patents

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本発明は、複数の画素により表示画面が構成される表示装置及び液晶表示装置に関する。より詳しくは、多原色により画像を構成することにより、液晶ディスプレイ、PDP(Plasma Display Panel)、有機EL(Electroluminescent)、FED(Field Emission Display)等の各種のディスプレイに適用することができる多原色表示装置に関するものである。
表示装置としては、画素(ピクセル)により画像を形成する各種のディスプレイが情報や映像の表示手段として広く普及しているが、例えば、図8に示されるように、1つの画素が赤(R)、緑(G)及び青(B)からなる3原色のサブピクセルによって構成され、これによりカラー表示するものが一般的である。このような従来のカラー表示の技術においては、微妙な色合いに対して自然な発色を提供することが難しく、色再現範囲が狭いことから、近年では表示品位を向上するために色再現範囲を拡大することが検討されている。例えば、RGBの3原色の色純度を濃くすると、色度図において色再現範囲が拡張されることになるが、この場合、色が濃くなることに起因して輝度が低下することになる。
そこで、サブピクセル数を増やして多原色化し、色の数を4色、5色、6色等と増加させることで、液晶ディスプレイ等の色再現範囲を拡大する方法が提案されている。例えば、従来の表示装置における色再現範囲の拡大に関連した技術に関し、光を透過する波長が波長スペクトル上で実質的に等間隔に位置するように決定された複数の色に対応する色領域を有する着色フィルタ層を備えたカラーフィルタが開示されている(例えば、特許文献1参照。)。また、R、G、B、Y、M、Cの6原色を用いた液晶表示装置における画素の駆動方法として、Y、M、Cの各サブフィールドにおけるR、G、B光源の輝度配分と、抽出された無彩色成分の各サブフィールドへの輝度配分を適切に実施する方法が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、これらの表示装置では、色再現範囲や輝度の点において有利な設計が可能となるが、色の増加とともにサブピクセルのサイズが小さくなり、ソースバスラインの数が増加し、開口率が大幅に低下してしまうことになる。例えば、RGBの3色から5色に増加することによって表示装置の輝度を低下させること無く、色再現範囲が拡張するが、表示品位に影響する開口率は15%程度低下することになる。液晶ディスプレイ等の表示装置においては、開口率は表示品位における重要な基本性能の一つであり、これを向上することが求められている。また、画素を構成するサブピクセルの数の増加にともなって、各サブピクセルを駆動するためのドライバ数が増加してしまうことになる。したがって、色再現範囲の拡張を実現しながら開口率の低下を充分に抑制しつつ、ドライバ数の増加も抑制することができるカラー表示装置を提供するための工夫の余地があった。
特開2002−286927号公報(第2、5頁) 特開2003−280614号公報(第2、3頁)
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、表示装置における開口率の低下を充分に抑制し、しかもドライバ数の増加を抑制することができ、特に多原色を用いた画像表示により色再現範囲を拡大するうえで優れた基本性能を発揮することができる表示装置及びそれにより構成されてなる液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、表示装置の画素の構成について、特に色再現範囲を拡大することができる表示装置の開口率やドライバ数について種々検討したところ、サブピクセルを駆動するトランジスタ数を原色数(n)よりも少なくし、1画素あたりn個未満の割合となるトランジスタにてサブピクセルを駆動する形態とすると、ソースバスラインの本数やトランジスタの数を削減することができることに起因して、開口率を大きくすることができ、また、ドライバ数の増加が抑制された表示装置を実現することができることを見いだした。そして、1つの画素を構成するサブピクセル数を増やして多原色化し、4色又はそれ以上とした多原色表示装置が色再現範囲を拡大するとともに高輝度を実現するために有効であることに着目し、1画素あたりのトランジスタ数を減らした形態を多原色表示装置に適用すると、色再現範囲を拡大しつつ開口率やドライバ数において表示装置としての基本性能に優れたものとなることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明は、n色(nは、3以上の整数を表す。)の原色を用いてサブピクセルを含む画素により画像が構成される表示装置であって、上記表示装置は、1画素あたりn個未満の割合となるトランジスタにてサブピクセルを駆動する表示装置である。
このような表示装置においては、4色以上の原色を用いてサブピクセルを含む画素により画像が構成されることが好適であり、例えば、RGBに更に他の色を加えることにより4色以上の原色を用いて画素を構成する形態とすると、色再現範囲の拡張を実現しながらも開口率の低下を充分に抑制しつつ、ドライバ数の増加も抑制することを可能にするという本発明の作用効果をより充分に発揮することができる。また、上記表示装置は、1画素あたり(n−1)個以下の割合となるトランジスタにてサブピクセルを駆動する形態とすることが好ましい。
上記表示装置の好ましい形態としては、(1)上記表示装置を構成する画素が、1画素あたり(n−1)色以下のサブピクセルを含んで構成され、2色以上のサブピクセルが複数の画素に1個の割合で配置されたものである形態が挙げられる。このように原色数よりもサブピクセルの分割数を少なくすることにより、1画素あたりのソースバスラインの本数及びトランジスタの数を削減することができ、ドライバ数の増加及び開口率の減少を抑制することが可能となる。
また(2)上記表示装置を構成する画素が、1画素あたりn色のサブピクセルを含んで構成され、少なくとも1色のサブピクセルが他の画素に配置された同色のサブピクセルと共通のトランジスタにて駆動される形態とすることもできる。更に、(3)上記表示装置を構成する画素が、1画素あたりn色のサブピクセルを含んで構成され、少なくとも1色のサブピクセルが2つ以上の画素にわたって配置される形態としてもよい。
これらの場合、他の画素に配置された同色のサブピクセルと共通のトランジスタにて駆動されるサブピクセル、又は、2つ以上の画素にわたって配置されるサブピクセルは、2色以上のサブピクセルであることが好ましい。
これらの形態の表示装置において、上記(1)の場合に複数の画素に1個の割合で配置される2色以上のサブピクセルの組み合わせ、上記(2)及び(3)の場合にトランジスタの数を実質的に減らして駆動することになる2色以上のサブピクセルの組み合わせとしては、n色のうち色差が最も小さい組み合わせであることが好ましい。このように色差に着目してサブピクセルを選択することにより、より表示品位に優れた表示装置とすることができる。
上記サブピクセルの配列方法としては、ストライプ配列とマトリクス配列等があるが、実際に液晶テレビ等に採用する場合には駆動周波数を低下させる意味からストライプ配列が好適である。すなわち上記画素を構成するサブピクセルは、ストライプ状に配置されたものであることが好ましい。
上記表示装置は、n色の原色を用いてサブピクセルを含む画素により画像が構成されるものである限り特に限定されるものではないが、n色のカラーフィルター又は発光素子によりサブピクセルが構成されるものであることが好適である。このような表示装置としては、例えば、n色のカラーフィルター層を備えたカラーフィルター基板を有するカラー液晶ディスプレイ等が挙げられる。
上記サブピクセルの駆動方式を有する液晶表示装置は、色再現範囲を拡張しつつ、輝度や表示品位において優れた基本性能を有することになり、液晶ディスプレイとして液晶テレビ等に好適に適用されるものである。すなわち、n色(nは、3以上の整数を表す。)の原色を用いてサブピクセルを含む画素により画像が構成される液晶表示装置であって、該液晶表示装置は、上記表示装置におけるサブピクセルの駆動方式を有するものである液晶表示装置もまた、本発明の一つである。
本発明の表示装置及び液晶表示装置の構成としては、上述した特徴を必須として表示装置が通常有する構成要素を備えたものであればよく、その他の構成において特に限定されるものではない。
本発明の表示装置は、上述した構成からなるので、表示装置における開口率の低下を充分に抑制し、しかもドライバ数の増加を抑制することができ、特に多原色を用いた画像表示により色再現範囲を拡大するうえで優れた基本性能を発揮することができ、多原色表示装置として液晶テレビ等の各種のディスプレイに好適に適用することができるものである。
以下に本発明を実施するための最良の形態として表示装置又は液晶表示装置に具現化させた例を掲げ、図面を参照して更に詳細に説明する。
本実施形態の表示装置は、ABCDE(A〜Eは、それぞれ異なる任意の色を表す。)の5色を用いた原色表示装置であるが、本発明はこれらの実施の形態のみに限定されるものではない。
(実施の形態1)
図1は、本発明の5原色表示装置を構成する画素の実施形態の一つであり、1画素が、ABCD又はABCEの順にストライプ状に配置された4色のサブピクセルにより構成された形態である。この形態による表示装置は、5色(n=5)の原色を用いてサブピクセルを含む画素により画像が構成され、表示装置を構成する画素は、1画素あたり4色((n−1)個以下)のサブピクセルを含んで構成され、2色のサブピクセルが2個の画素に1個の割合で配置されたものである。
本実施形態では、各サブピクセルに対応してトランジスタが備えられており、その結果、5色の原色に対して1画素あたり4個の割合のトランジスタでサブピクセルを駆動する形態となっている。また、1画素あたり4本のソースバスラインによりトランジスタが構成される形態となっている。
本実施形態では、ABCDの配列画素とABCEの配列画素とが格子状(市松状)に縦横交互に配置されているが、このように、表示装置を構成する画素が1画素あたり(n−1)個以下のサブピクセルを含んで構成される場合、異なったサブピクセルの配列の画素を格子状に配置することが好ましい。また、表示装置を構成する画素全体としてA〜Eのサブピクセルの面積を同じにするために、1画素中でのD又はEのサブピクセルの幅を、A、B及びCのサブピクセルよりも広くしているが、特に限定されるものではない。
(実施の形態2)
図2は、本発明の5原色表示装置を構成する画素の実施形態の一つであり、1画素が、ABCの順にストライプ状に配置された3色のサブピクセルと、DEの順に列方向(縦)に配置された2色のサブピクセルとにより構成された形態である。この形態による表示装置は、5色(n=5)の原色を用いてサブピクセルを含む画素により画像が構成され、表示装置を構成する画素は、1画素あたり4色((n−1)個以下)のサブピクセルを含んで構成され、2色のサブピクセルが他の画素に配置された同色のサブピクセルと共通のトランジスタにて駆動されるものである。
本実施形態では、列方向にDEの順に配置されたサブピクセルを含む画素が行方向(横)に同様に配置されており、1個のトランジスタにより列方向で隣り合った画素に配置された2個のサブピクセルDを駆動し、同様に1個のトランジスタにより列方向で隣り合った画素に配置された2個のサブピクセルEを駆動している。図中においては、例えば、サブピクセルDに配置されたトランジスタからの配線が他のサブピクセルDにつながっていることが示され、これにより1個のサブピクセルDにトランジスタが1個配置され、そのトランジスタが隣合わせて配置された他の画素を構成する1個のサブピクセルDも駆動することを模式的に示している。この場合も、5色の原色に対して1画素あたり4個の割合のトランジスタでサブピクセルを駆動する形態となっている。
本実施形態ではまた、サブピクセルD及びEを駆動するトランジスタが共通のソースバスラインによって構成されており、1画素あたり4本のソースバスラインによりトランジスタが構成される形態となっている。このように、2色以上のサブピクセルが他の画素に配置された同色のサブピクセルと共通のトランジスタにて駆動される場合に、これらのサブピクセルを駆動するトランジスタを共通のソースバスラインで構成することが好適である。
本実施形態では、表示装置を構成する画素全体としてA〜Eのサブピクセルの面積を同じにするために、1画素中でのD及びEのサブピクセルの幅を、A、B及びCのサブピクセルよりも広くしているが、特に限定されるものではない。
(実施の形態3)
図3は、本発明の5原色表示装置を構成する画素の実施形態の一つであり、1画素が、ABCの順にストライプ状に配置された3色のサブピクセルと、DE又はEDの順に列方向(縦)に配置された2色のサブピクセルとにより構成された形態である。この形態による表示装置も、5色(n=5)の原色を用いてサブピクセルを含む画素により画像が構成され、表示装置を構成する画素は、1画素あたり4色((n−1)個以下)のサブピクセルを含んで構成され、2色のサブピクセルが他の画素に配置された同色のサブピクセルと共通のトランジスタにて駆動されるものである。
本実施形態では、DEの順に配置されたサブピクセルを含む画素と、EDの順に配置されたサブピクセルを含む画素とが行方向(横)に交互に配置されており、1個のトランジスタにより列方向で隣り合った画素に配置された2個のサブピクセルDを駆動し、同様に1個のトランジスタにより列方向で隣り合った画素に配置された2個のサブピクセルEを駆動している。この場合も、5色の原色に対して1画素あたり4個の割合のトランジスタでサブピクセルを駆動する形態となっている。また、実施の形態2と同様に、サブピクセルD及びEを駆動するトランジスタが共通のソースバスラインによって構成されており、1画素あたり4本のソースバスラインによりトランジスタが構成される形態となっている。
本実施形態においても、実施形態2と同様に、表示装置を構成する画素全体としてA〜Eのサブピクセルの面積を同じにするために、1画素中でのD及びEのサブピクセルの幅を、A、B及びCのサブピクセルよりも広くしているが、特に限定されるものではない。
(実施の形態4)
図4は、本発明の5原色表示装置を構成する画素の実施形態の一つであり、1画素が、ABCDEの順にストライプ状に配置された5色のサブピクセルにより構成された形態である。この形態による表示装置は、5色(n=5)の原色を用いてサブピクセルを含む画素により画像が構成され、表示装置を構成する画素は、1画素あたり5色(n=5)のサブピクセルを含んで構成され、2色のサブピクセルが2つ以上の画素にわたって配置されるものである。
本実施形態では、各サブピクセルに対応してトランジスタが備えられており、サブピクセルD及びEが2個以上の画素にわたって配置され、サブピクセルD及びEの列方向(縦)の長さが他のサブピクセルA、B、Cの列方向の長さよりも長く、この場合、サブピクセルD及びEの列方向の長さが他のサブピクセルA、B、Cの列方向の長さに対して2倍となっている。これにより、5色の原色に対して1画素あたり4個の割合のトランジスタでサブピクセルを駆動する形態となっている。
本実施形態ではまた、サブピクセルD及びEを駆動するトランジスタが共通のソースバスラインによって構成されており、1画素あたり4本のソースバスラインによりトランジスタが構成される形態となっている。このように、2色以上のサブピクセルが2つ以上の画素にわたって配置される場合に、これらのサブピクセルを駆動するトランジスタを共通のソースバスラインで構成することが好適である。
なお、本実施形態のようにサブピクセルがストライプ状に配列される場合、2つ以上の画素にわたって配置される2色以上のサブピクセルの列方向の長さは、他のサブピクセルの列方向の長さよりも長く、1倍を超える長さとなればよいが、1画素あたり(n−1)個以下の割合となるトランジスタにてサブピクセルを駆動する場合には、他のサブピクセルの列方向の長さに対して2倍以上とすればよい。
(実施の形態5)
図5は、本発明の5原色表示装置を構成する画素の実施形態の一つであり、1画素が、ABCDEの順にストライプ状に配置された5色のサブピクセルにより構成された形態である。この形態による表示装置も、5色(n=5)の原色を用いてサブピクセルを含む画素により画像が構成され、表示装置を構成する画素は、1画素あたり5色(n=5)のサブピクセルを含んで構成され、2色のサブピクセルが2つ以上の画素にわたって配置されるものである。
本実施形態では、2つ以上の画素にわたって配置される2色のサブピクセルであるD及びEの他のサブピクセルA、B、Cに対する配置位置が実施の形態4とは異なるが、サブピクセルD及びEの列方向の長さが他のサブピクセルA、B、Cの列方向の長さに対して2倍となっており、その結果、5色の原色に対して1画素あたり4個の割合のトランジスタでサブピクセルを駆動する形態となっていること等は実施の形態4と同様である。また、実施の形態4と同様に、サブピクセルD及びEを駆動するトランジスタが共通のソースバスラインによって構成されており、1画素あたり4本のソースバスラインによりトランジスタが構成される形態となっている。
(実施の形態6)
図6は、本発明の5原色表示装置を構成する画素の実施形態の一つであり、1画素が、ABCの順にストライプ状に配置された3色のサブピクセルと、DE又はEDの順に鋸歯状に配置された2色のサブピクセルとにより構成された形態である。この形態による表示装置も、5色(n=5)の原色を用いてサブピクセルを含む画素により画像が構成され、表示装置を構成する画素は、1画素あたり5色(n=5)のサブピクセルを含んで構成され、2色のサブピクセルが2つ以上の画素にわたって配置されるものである。
本実施形態では、各サブピクセルに対応してトランジスタが備えられており、サブピクセルD及びEがストライプ状に配置される場合にサブピクセルD及びEの配置領域に相当する領域にサブピクセルD及びEが2個以上の画素にわたって鋸歯状に配置され、これにより、5色の原色に対して1画素あたり4個の割合のトランジスタでサブピクセルを駆動する形態となっている。また、サブピクセルD及びEを駆動するトランジスタが共通のソースバスラインによって構成されており、1画素あたり4本のソースバスラインによりトランジスタが構成される形態となっている。
本実施形態において、サブピクセル1個あたりの面積は、サブピクセルA、B、Cの2倍程度となっているが、特に限定されるものではない。
(実施の形態7)
図7は、本発明の5原色表示装置を構成する画素の実施形態の一つであり、1画素が、ABCD又はABCEの順にストライプ状に配置された4色のサブピクセルにより構成された形態である。この形態による表示装置は、5色(n=5)の原色を用いてサブピクセルを含む画素により画像が構成され、表示装置を構成する画素は、1画素あたり4色((n−1)個以下)のサブピクセルを含んで構成され、2色(2色以上)のサブピクセルが2個(複数)の画素に1個の割合で配置されるとともに、2色(2色以上)のサブピクセルが2つ以上の画素にわたって配置されるものである。
本実施形態では、各サブピクセルに対応してトランジスタが備えられており、サブピクセルD及びEが3個の画素に2個の割合で配置され、かつ、1個以上の画素にわたって配置され、サブピクセルD及びEの列方向(縦)の長さが他のサブピクセルA、B、Cの列方向の長さよりも長く、この場合、サブピクセルD及びEの列方向の長さが他のサブピクセルA、B、Cの列方向の長さに対して1.5倍となっている。これにより、5色の原色に対して1画素あたり3個以上4個以下(11/3)の割合のトランジスタでサブピクセルを駆動する形態となっている。また、サブピクセルD及びEを駆動するトランジスタが共通のソースバスラインによって構成されており、1画素あたり4本のソースバスラインによりトランジスタが構成される形態となっている。
実施形態1〜7の表示装置においては、D及びE以外のサブピクセル(例えば、B及びC)についてもD及びEと同様にしてもよく、この場合、例えば実施の形態1〜6では、1画素あたり3個のトランジスタで駆動することが可能となる。
上記表示装置においてはまた、視覚上の表示品位の点から、D及びEのサブピクセルとして、5原色のうちの色差(ΔEab)が最も小さい2色を選択することが好適である。
また1画素中のサブピクセルの配列に関し、図1〜7ではD及び/又はEのサブピクセルを画素の末端に配置しているが特に限定されるものではなく、例えば、輝度値の高いサブピクセルを画素の中央領域に配置することが好ましい。更に、2種類以上の画素により構成される場合には、2種類以上の画素を交互に配置し、縦及び/又は横の隣り合わせに配置される画素が同じサブピクセルの配列とはならないように格子状に配置することによっても、表示品位を更に向上することが可能となる。
これらの形態の表示装置は、それぞれの表示性能における特色を考慮して用途に応じて選択することが好ましく、例えば、線を描くか、絵を描くか等によって適宜選択すればよい。
これらの形態の特色について一例を説明すると、例えば、D又はEの色の横線を描く場合には、実施の形態2では実施の形態1よりも点線に見えにくくなり、一方、実施の形態1では、線の幅を太く見せることができる。実施の形態3によっても、実施の形態2よりも線の幅を太く見せることができる。実施の形態4及び5では、実施の形態1〜3の2倍以上の太い線を描くことができる。また実施の形態1、4〜5の表示装置は、各サブピクセルに対応してトランジスタが備えられる点で実施の形態2及び3よりも作製しやすいという利点を有する。
本実施形態の表示装置は、複数の画素により画像が構成され、多原色を用いて表示を行う表示装置であって、1つの画素が複数のサブピクセル(絵素)により構成されることになる多原色表示装置におけるカラー表示技術に広く適用することが可能であり、例えば、n色のカラーフィルター又は発光素子によりサブピクセルが構成される表示装置において、本発明のサブピクセルの駆動方式を採用することが好適である。例えば、液晶テレビ等の液晶表示装置、PDP、有機EL、FED等の各種のディスプレイに好適に適用することができ、液晶表示装置であれば、薄膜トランジスタ等のスイッチング素子を複数備えたアクティブマトリクス基板からなる液晶パネルを備えたディスプレイ等に適用することができる。なお、本実施形態の表示装置は、アクティブマトリクス駆動のディスプレイに適用可能であるが、トランジスタを用いてサブピクセルを駆動することになる限り特に限定されるものではない。
実施の形態1の5原色表示装置であり、1画素が、ABCD又はABCEの順にストライプ状に配置された4色のサブピクセルにより構成された形態を示す概念図である。 実施の形態2の5原色表示装置であり、1画素が、ABCの順にストライプ状に配置された3色のサブピクセルと、DEの順に列方向(縦)に配置された2色のサブピクセルとにより構成された形態を示す概念図である。 実施の形態3の5原色表示装置であり、1画素が、ABCの順にストライプ状に配置された3色のサブピクセルと、DE又はEDの順に列方向(縦)に配置された2色のサブピクセルとにより構成された形態を示す概念図である。 実施の形態4の5原色表示装置であり、1画素が、ABCDEの順にストライプ状に配置された5色のサブピクセルにより構成された形態を示す概念図である。 実施の形態5の5原色表示装置であり、1画素が、ABCの順にストライプ状に配置された3色のサブピクセルと、DE又はEDの順に鋸歯状に配置された2色のサブピクセルとにより構成された形態を示す概念図である。 実施の形態6の5原色表示装置であり、1画素が、ABCの順にストライプ状に配置された3色のサブピクセルと、DE又はEDの順に鋸歯状に配置された2色のサブピクセルとにより構成された形態を示す概念図である。 実施の形態7の5原色表示装置であり、1画素が、ABCD又はABCEの順にストライプ状に配置された4色のサブピクセルにより構成された形態を示す概念図である。 従来の3原色(RGB)表示装置を構成する画素形態であり、1つの画素を構成する3つのサブピクセルの配列を示す概念図である。

Claims (5)

  1. 1画素あたりn色(nは、4以上の整数を表す。)のサブピクセルを含む画素により画像が構成される表示装置であって、
    該表示装置は、1画素あたりn個未満の割合となるトランジスタが備えられており、2色以上のサブピクセルと他の画素に配置された同色のサブピクセルとがそれぞれ共通のトランジスタにつながっており、
    該共通のトランジスタのそれぞれは、共通のソースバスラインとつながっている
    ことを特徴とする表示装置。
  2. 前記画素を構成するサブピクセルは、ストライプ状に配置されたものであることを特徴とする請求項記載の表示装置。
  3. 前記表示装置は、n色のカラーフィルター又は発光素子によりサブピクセルが構成されるものであることを特徴とする請求項1又は2記載の表示装置。
  4. 1画素中での前記n色のサブピクセルの面積は、それぞれ同じであることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の表示装置。
  5. 請求項1〜のいずれか一項に記載の表示装置が適用されたことを特徴とする液晶表示装置。
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