JP4923557B2

JP4923557B2 - 表示装置

Info

Publication number: JP4923557B2
Application number: JP2005364099A
Authority: JP
Inventors: 洋史松田
Original assignee: Epson Imaging Devices Corp
Current assignee: Epson Imaging Devices Corp
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2025-12-16
Also published as: JP2007164100A

Description

本発明は、互いに異なる表示色の複数のドットによって１画素を構成し、この画素をマトリクス状に配置する表示パネル、特にデータラインの配置に関する。

従来より、各種の表示装置が知られており、液晶表示装置は薄型軽量の表示装置として広く普及している。特に、各画素（表示ドット）毎にスイッチングトランジスタを設け、表示を表示ドット毎に制御するアクティブマトリクス型の装置では、高精細な表示が可能である。また、このような表示装置において、フルカラー表示を行う場合には、各表示ドットにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかのカラーフィルタを設け、３つの表示ドットで１画素を形成する。

一方、パーソナルコンピュータなどにおいて、表示された画像について印刷すると、色合いが異なったものになる。これは、表示装置において表示可能な色の領域と、プリンタにおいて印刷可能な色の表示領域が異なっているからである。

そこで、表示装置において、ＲＧＢに加えＣ（シアン）の表示ドットを追加することが提案されている（特許文献１参照）。これによって、表示装置における表示画像と印刷物の画像の色合いを近づけることができる。

特開２００１−３０６０２３号公報

ここで、上述のように、４色の表示とした場合、４つの表示ドットを横方向に並べると、１画素が横長になってしまう。そこで、４つの表示ドットを田の字配置した方が表示として好ましいと考えられる。ところが、表示ドットを田の字配列にすると、１画素の表示ドットにデータを同時に書き込もうとすると、ゲートラインから遠い表示ドットにおいてはゲートラインからスイッチングトランジスタのゲートまでの間が１表示ドット分遠くなり配線が長くなってしまうという問題がある。

本発明は、田の字状に配置される４色の表示ドットによって１画素が構成され、この画素をマトリクス状に配置して形成された表示装置において、各表示ドットには、列方向に配置されたデータ線からデータ信号の取り入れを制御する選択トランジスタが配置されており、前記田の字状に配置される１画素分の表示ドットの行方向に沿う間隙に、前記選択トランジスタのオンオフを制御する選択ラインが配置され、前記各表示ドットにおける前記選択トランジスタは、各々前記選択ラインに接続され、前記各表示ドットには、前記選択トランジスタを介し取り入れられたデータ電圧を保持する保持容量が配置されており、前記マトリクス状に配置される前記画素と前記画素との前記行方向に沿う間隙には、前記保持容量の一方の電極に所定の電圧を供給する容量ラインが配置され、前記保持容量を構成する前記一方の電極と他方の電極が、前記表示ドットの前記行方向の中央部分において、前記列方向に延在して配置されているとともに、各表示ドットには、前記選択トランジスタによって取り入れたデータ信号が印加される画素電極がそれぞれ形成されており、この画素電極にＶＡタイプの液晶を介し、対向する対向電極の前記保持容量に対向する部分に液晶の配向を制御する配向制御手段が形成されていることを特徴とする。

また、前記１画素を構成する表示ドットの列と列の間隙には、２本のデータラインが配置されていることが好適である。

また、前記４色は、青系の色相、赤系の色相、青から黄までの色相の中で選択された２種の色相の４色であることが好適である。

以上説明したように、本発明によれば、１画素を構成する田の字型の表示ドットの中間の間隙に各表示ドットにおける選択トランジスタを制御する選択ラインを配置する。従って、この選択ラインに１画素の選択トランジスタの制御端を接続して効率的な配置が行え、表示装置としての開口率を向上することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。

図１は、実施形態の概略構成を示す。データラインＤＬは列方向の配置されている。Ｃ（シアン）およびＲ（赤）のデータを供給する２本のデータラインＤＬと、Ｇ（緑）およびＢ（青）のデータを供給する２本のデータラインＤＬが、表示ドットの間隙に交互に配置されている。

一方、行方向には、１画素を形成する４つの表示ドットの間（列方向の１つおきの表示ドット間）の間隙にゲートライン（選択ライン）ＧＬが配置されている。また、ゲートラインＧＬが設けられない画素間の間隙には、容量ラインＳＣが配置されている。

各表示ドットには、ゲートがゲートラインＧＬに接続されたスイッチングトランジスタ（この例では、ｎチャネルＴＦＴ（薄膜トランジスタ））ＳＷが設けられ、そのスイッチングトランジスタＳＷの一端（ドレインまたはソース）がデータラインＤＬに接続されている。このスイッチングトランジスタＳＷの他端（ソースまたはドレイン）は、保持容量Ｃ_Sの一端（一方の電極）が接続され、その保持容量Ｃ_Sの他端（他方の電極）は、所定の電圧に保持される容量ラインＳＣに接続されている。

また、スイッチングトランジスタＳＷの他端には、液晶素子ＬＣの一端が接続されている。この液晶素子の一端は表示ドット毎に設けられている画素電極であり、全画素電極に対向して所定の電圧に保持される対向電極ＣＯＭが設けられ、その間に液晶が封入されている。

ここで、田の字型の４つの表示ドットが１画素を構成する。図１の例では、４つの表示ドットについて、左上がＲ、右上がＣ、左下がＧ、右下がＢを表示するようになっており、各表示ドットのスイッチングトランジスタＳＷがそれぞれＲ，Ｃ，Ｇ，ＢのデータラインＤＬにそれぞれ接続されている。そして、１画素を形成する４つの表示ドットのスイッチングトランジスタＳＷは、全て同じゲートラインＧＬに接続されている。従って、１つのゲートラインＧＬをＨレベルに設定することで、１行分の画素（２行分の表示ドット）の全てにデータラインＤＬからのデータ電圧（映像信号）を供給することができる。このため、表示ドットの２行分に対して１本のゲートラインＧＬが配置され、列方向の表示ドット２行分に対し１本のゲートラインが設けられる。

そして、図１に模式的に示されるように、左上の表示ドットにおいては、スイッチングトランジスタＳＷは、左下隅に配置されている。従って、ゲートは対応するゲートラインＧＬに近接し、また一端（ドレインまたはソース）は、接続されるＲのデータラインＤＬに近接している。右上の表示ドットでは右下隅、左下の表示ドットでは右上隅、右下の表示ドットでは左上隅にスイッチングトランジスタＳＷを配置している。従って、全ての画素において、スイッチングトランジスタＳＷとゲートラインＧＬ、データラインＤＬとの接続配線距離を短くすることができ、さらに表示パネルの開口率を上昇することができる。

また、容量ラインＳＣは、画素（表示ドット）間の間隙に配置され、列方向において上下に隣接する表示ドットの保持容量Ｃ_Sが接続されている。このように、容量ラインＳＣを表示ドット間の間隙に配置することで、開口率を向上することができる。

なお、どのデータラインＤＬにどの色のデータ電圧を供給するかは任意であり、４本のデータラインに１色ずつデータ電圧を供給すればよい。

このように、本実施形態によれば、画素の１行分のデータ電圧がデータラインＤＬに供給されているタイミングで、対応する画素行のゲートラインＧＬをＨレベルに設定することで、接続されているスイッチングトランジスタＳＷがオンして各データ電圧が該当画素行の表示ドットの保持容量Ｃ_Sに供給され、液晶素子ＬＣにおいてデータ電圧に応じた表示が行われる。これを各画素行について順次繰り返すことで全画素における表示が行われる。

また、データラインＤＬに沿って保持容量Ｃ_Sを形成することで、ゲートラインＧＬが配置されていない表示ドットの行間に容量ラインＳＣを配置することで、非常に効率的な素子配置を行うことができる。

図２には、１表示ドット（図におけるＢの表示ドット）における各素子の配置例が示されている。

データラインＤＬには、半導体層２０の一端（図における左端）がコンタクトを介し接続され、この半導体層２０はゲートラインＧＬに沿って右方向（行方向）に伸びる。この半導体層２０には、図における上側からゲートラインＧＬの一部が突出しており、ここがスイッチングトランジスタＳＷのゲート電極になっている。従って、ゲート電極と、その下方（厚み方向）の半導体層２０によってスイッチングトランジスタＳＷが形成される。なお、この例ではスイッチングトランジスタＳＷはダブルゲートタイプになっている。半導体層２０は、表示ドットの中央部まで伸びここで、図における下方向に向けて曲がり表示ドット中央部分をその下端まで伸びている。そして、表示ドットの下方からは容量ラインＳＣの一部が中央部分の半導体層２０の厚み方向上方には、容量ラインＳＣの一部が下方から伸びており、ここが保持容量Ｃ_Sを形成する。

そして、半導体層２０の図における上側の中央部分を通り過ぎた部分にはコンタクトが設けられ、これに半導体層２０が画素電極２２に接続されている。なお、画素電極２２は、ＩＴＯなどの透明電極であり、表示ドットの図における下側の大部分に配置される。

なお、液晶表示装置のスイッチングトランジスタＳＷが形成されるＴＦＴ基板は、通常ガラス基板上にバッファ層が形成され、その上の所定領域に半導体層２０が形成される。そして、少なくとも半導体層２０上にはゲート絶縁膜が形成される。このゲート絶縁膜上にゲートラインＧＬ、容量ラインＳＣが形成され、スイッチングトランジスタＳＷと、保持容量Ｃ_Sが形成される。

次に、これらを覆って、層間絶縁膜が形成され、その上にデータラインＤＬが形成される。そして、これを覆って平坦化膜が形成され、平坦化膜状に画素電極が形成される。なお、半導体膜２０の一端と、データラインＤＬとは、層間絶縁膜およびゲート絶縁膜を貫通するコンタクトによって接続され、半導体膜２０の他端と画素電極２２は、平坦化膜、層間絶縁膜、ゲート絶縁膜を貫通するコンタクトによって接続する。通常の場合、画素電極コンタクトは、層間絶縁膜、ゲート絶縁膜についてのコンタクトはデータラインＤＬのコンタクトと同様のプロセスで形成しておき、その上に平坦化膜を貫通するコンタクトを形成する。

また、図２においては、厚み方向の一番下に位置する半導体層２０を破線、ゲート絶縁膜上に位置するゲートラインＧＬ、容量ラインＳＣを実線、層間絶縁膜上に位置するデータラインＤＬを一点鎖線、平坦化膜上の画素電極２２を二点鎖線で示してある。

図３には、対向電極ＣＯＭに配向制御手段を設ける例を示してある。液晶ＬＣとして、ＶＡタイプを利用した場合、液晶の配向方位を制御するための配向制御手段を設けることが好適である。図３においては、中央部分を表示ドットの列方向に伸びる配向制御手段３０を設けている。この配向制御手段３０は、図に示すように対向電極ＣＯＭに設けた開口による配向制御窓３０ａまたは畝状（三角柱状）の突起による配向制御突起３０ｂである。このような配向制御手段によって、電圧印加時における電気力線の方向を制御して、液晶の応答速度を改善するとともに、視野角依存性を小さくすることができる。

そして、この配向制御手段の配置平面位置が、保持容量Ｃ_Sの配置位置と重畳されるため、保持容量Ｃ_Sを表示ドットの真ん中を通過するようにしたことによる開口率の減少を少なくすることができる。

また、各表示ドットの表示色はカラーフィルタによって決定され、従ってカラーフィルタの着色領域は４色の着色領域で１画素を構成する。

４色の着色領域は、波長に応じて色相が変化する可視光領域（３８０−７８０ｎｍ）のうち、青系の色相の着色領域、赤系の色相の着色領域と、青から黄までの色相の中で選択された２種の色相の着色領域からなる。ここで系と用いているが、例えば青系であれば純粋の青の色相に限定されるものでなく、青紫や青緑等を含むものである。赤系の色相であれば、赤に限定されるものでなく橙を含む。また、これら着色領域は単一の着色層で構成されても良いし、複数の異なる色相の着色層を重ねて構成されても良い。また、これら着色領域は色相で述べているが、当該色相は、彩度、明度を適宜変更し、色を設定し得るものである。

具体的な色相の範囲は、例えば次の通りである。
・青系の色相の着色領域は、青紫から青緑であり、より好ましくは藍から青である、
・赤系の色相の着色領域は、橙から赤である、
・青から黄までの色相で選択される一方の着色領域は、青から緑であり、より好ましくは青緑から緑である、
・青から黄までの色相で選択される他方の着色領域は、緑から橙であり、より好ましくは緑から黄である。もしくは緑から黄緑である。

ここで、各着色領域は、同じ色相を用いることはない。例えば、青から黄までの色相で選択される２つの着色領域で緑系の色相を用いる場合は、他方は一方の緑に対して青系もしくは黄緑系の色相を用いる。

これにより、従来のＲＧＢの着色領域よりも広範囲の色再現性を実現することができる。

また、広範囲の色再現性を色相で述べたが、以下に、着色領域を透過する波長で表現する。
・青系の着色領域は、波長のピークが４１５−５００ｎｍにある着色領域、好ましくは、４３５−４８５ｎｍにある着色領域である、
・赤系の着色領域は、波長のピークが６００ｎｍ以上にある着色領域で、好ましくは、６０５ｎｍ以上にある着色領域である、
・青から黄までの色相で選択される一方の着色領域は、波長のピークが４８５−５３５ｎｍにある着色領域で、好ましくは、４９５−５２０ｎｍにある着色領域である、
・青から黄までの色相で選択される他方の着色領域は、波長のピークが５００−５９０ｎｍにある着色領域、好ましくは５１０−５８５ｎｍにある着色領域、もしくは５３０−５６５ｎｍにある着色領域である。

次に、ｘ、ｙ色度図で表現する。
・青系の着色領域は、ｘ≦０．１５１、ｙ≦０．０５６にある着色領域であり、好ましくは、０．１３４≦ｘ≦０．１５１、０．０３４≦ｙ≦０．０５６にある着色領域である、・赤系の着色領域は、０．６４３≦ｘ、ｙ≦０．３３３にある着色領域であり、好ましくは、０．６４３≦ｘ≦０．６９０、０．２９９≦ｙ≦０．３３３にある着色領域である、・青から黄までの色相で選択される一方の着色領域は、ｘ≦０．１６４、０．４５３≦ｙにある着色領域であり、好ましくは、０．０９８≦ｘ≦０．１６４、０．４５３≦ｙ≦０．７５９にある着色領域である、
・青から黄までの色相で選択される他方の着色領域は、０．２５７≦ｘ、０．６０６≦ｙにある着色領域であり、好ましくは、０．２５７≦ｘ≦０．３５７、０．６０６≦ｙ≦０
．６７０にある着色領域である。

これら４色の着色領域は、サブ画素に透過領域と反射領域を備えた場合、透過領域及び反射領域も上述した範囲で適用することができるものである。

バックライトとして、ＲＧＢの光源としてＬＥＤ、蛍光管、有機ＥＬを用いても良い。または白色光源を用いても良い。なお、白色光源は青の発光体とＹＡＧ蛍光体により生成される白色光源でもよい。

ＲＧＢ光源としては、以下のものが好ましい。
・Ｂは波長のピークが４３５ｎｍ−４８５ｎｍにあるもの
・Ｇは波長のピークが５２０ｎｍ−５４５ｎｍにあるもの
・Ｒは波長のピークが６１０ｎｍ−６５０ｎｍにあるもの

そして、ＲＧＢ光源の波長によって、上記ＣＦを適切に選定すればより広範囲の色再現性を得ることができる。

また、波長が例えば、４５０ｎｍと５６５ｎｍにピークがくるような、複数のピークを持つ光源を用いても良い。

上記４色の着色領域の構成の例として、以下のものがあげられる。
・色相が、赤、青、緑、シアン（青緑）の着色領域
・色相が、赤、青、緑、黄の着色領域
・色相が、赤、青、深緑、黄の着色領域
・色相が、赤、青、エメラルド、黄の着色領域
・色相が、赤、青、深緑、黄緑の着色領域
・色相が、赤、青緑、深緑、黄緑の着色領域

実施形態の概略平面を示す図である。１表示ドットにおける素子の配置を示す図である。配向制御手段を説明する図である。

符号の説明

Ｃ_S 保持容量、ＣＯＭ対向電極、ＤＬデータライン、ＧＬゲートライン、ＬＣ液晶素子、ＳＣ容量ライン、ＳＷスイッチングトランジスタ。

Claims

田の字状に配置される４色の表示ドットによって１画素が構成され、この画素をマトリクス状に配置して形成された表示装置において、
各表示ドットには、列方向に配置されたデータ線からデータ信号の取り入れを制御する選択トランジスタが配置されており、
前記田の字状に配置される１画素分の表示ドットの行方向に沿う間隙に、前記選択トランジスタのオンオフを制御する選択ラインが配置され、
前記各表示ドットにおける前記選択トランジスタは、各々前記選択ラインに接続され、
前記各表示ドットには、前記選択トランジスタを介し取り入れられたデータ電圧を保持する保持容量が配置されており、
前記マトリクス状に配置される前記画素と前記画素との前記行方向に沿う間隙には、前記保持容量の一方の電極に所定の電圧を供給する容量ラインが配置され、
前記保持容量を構成する前記一方の電極と他方の電極が、前記表示ドットの前記行方向の中央部分において、前記列方向に延在して配置されているとともに、
各表示ドットには、前記選択トランジスタによって取り入れたデータ信号が印加される画素電極がそれぞれ形成されており、
この画素電極にＶＡタイプの液晶を介し、対向する対向電極の前記保持容量に対向する部分に液晶の配向を制御する配向制御手段が形成されていることを特徴とする表示装置。
請求項１に記載の表示装置において、
各表示ドットの列間の間隙には、２色分の２本のデータラインが配置されていることを特徴とする表示装置。
請求項１または２に記載の表示装置において、
前記４色は、青系の色相、赤系の色相、青から黄までの色相の中で選択された２種の色相の４色であることを特徴とする表示装置。