JP5313988B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は表示装置に関し、少なくとも複数の画素を含む表示領域を用いて表示を行う表示装置に関する。
カラーテレビ、カラーモニター等のカラー表示装置は、通常、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色(RGB3原色)を加法混色することにより色表現を行っている。カラー表示装置の各表示単位(本明細書では、「カラー表示画素」と呼ぶこともある。)は、RGB3原色にそれぞれ対応する赤画素、緑画素、青画素を含んでおり、これら赤画素、緑画素、青画素の輝度をそれぞれ変化させることにより、多様な色が表現される。
各画素の輝度は、各画素の最小階調(例えば、階調0)から最大階調(例えば、階調255)までの範囲内で変化するが、ここでは、便宜上、画素の最小階調のときの画素の輝度を「0.0」と表し、画素の最大階調のときの画素の輝度を「1.0」と表す。画素の階調と輝度の関係は、例えば、γ=2.2のガンマ曲線で表される。
1つの表示単位において、すべての画素、すなわち、赤画素、緑画素、および青画素の全ての輝度が「0.0」であるとき、この表示単位によって表示される色は黒である。反対に、すべての画素の輝度が「1.0」であるとき、その表示単位によって表示される色は白である。
また、上述したようなRGB3原色による表示装置以外に、輝度を上昇させる・色表現の範囲を拡大するために、4色以上の色で表示をおこなう表示装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この表示装置は、液晶表示装置のカラー表示を、赤、緑、青に白色を加えた構成で表示をおこなうものである。
特開2005−62869号公報
現在、薄型カラー表示装置として、液晶表示装置、有機EL表示装置等の開発が盛んである。これらの表示装置における画素の駆動方式として、単純マトリックス方式およびアクティブマトリックス方式が用いられているが、より高品質のカラー表示を行うためには、残像が少なく、高いコントラストが得られるアクティブマトリックス方式を採用することが好ましい。
図13は、アクティブマトリックス方式を用いたカラー表示装置におけるアクティブマトリックス基板の一部を、基板に垂直な方向から見た図である。ここでは、カラー表示装置として、アクティブマトリックス方式の液晶表示装置(LCD)を例として用いている。なお、このLCDはノーマリホワイトモード(液晶に対して電圧を印加しない時に白表示)を採用している。
この図に示すように、LCD100では、TFT(Thin Film Transistor)基板101の上に、走査線(ゲート線)102と信号線(データ線)104が互いに交差して配置されており、走査線102と信号線104とに囲まれたそれぞれの領域に、画素電極106が形成されている。画素電極106は、それぞれが1つの画素108に対応しており、マトリックス状に配置された複数の画素108がLCDの表示領域を構成している。なお、本明細書では、隣接する2本の走査線の中心線と、隣接する2本の信号線の中心線で囲まれた領域を画素と呼ぶことにする。
図14は、表示領域における任意の画素108Aの構成を表した図である。アクティブマトリックス基板101の上部には、液晶層110を挟んで、対向電極112およびカラーフィルタ114を備えたカラーフィルタ基板116が配置されている。画素108Aの画素電極106Aと対向電極112との間の電位差に応じて、各画素における液晶の配向が制御され、これにより、各画素の光透過率が変化してカラー表示が行われる。カラーフィルタ基板116には、さらに光漏れを遮断するためのBM(ブラックマトリックス)118が形成されている。BMは、画素電極106Aの上方に開口部119Aを有しており、開口部119AからTFT基板上の配線による遮光部を除いた領域が画素108Aにおける光透過領域となる。
画素108Aにはスイッチング素子であるTFT120Aが形成されており、TFT120Aのゲート122Aは走査線102に、ソース124Aは信号線104Aに、ドレイン126Aは画素電極106Aに、それぞれ電気的に接続されている。なお、図14に示すように、画素108Aと同じ行(自段)における、画素108Aの右側に隣接する画素108Bでは、TFT120Bのゲート122Bは走査線102Aに、ソース124Bは信号線104Bに、ドレイン126Bは画素電極106Bに、それぞれ電気的に接続されている。
なお、RGB3原色によるカラー表示を行うLCDでは、赤、緑、青の画素が、例えばゲート線に沿って連続して配置され、これら3画素により1つの表示単位が形成される。また、RGBWの4色によるカラー表示を行うLCDでは、赤、緑、青、白の画素が、例えば、ゲート線に沿って連続して配置され、これら4画素によって1つの表示単位が形成される。
TFT120Aのソース124Aに接続された信号線104Aと画素電極106Aとの間には寄生容量Csd1が形成される。また、画素108Aの隣の画素108Bの画素電極106Bに接続された信号線104Bと画素電極106Aとの間には寄生容量Csd2が形成される。
LCD100で画像を表示する場合、走査線102および信号線104にそれぞれ走査信号および表示信号が、例えばライン反転駆動により供給される。なお、表示信号はフレーム毎に極性が反転するフレーム反転により供給される。
図15は、ライン反転駆動による表示信号の極性を示した図である。この図に示すように、1フレームの中で、画素電極に対して正の電圧と負の電圧が、画素の行ごとに交互に供給される。ある画素の行における各画素電極に正の電圧が供給された場合、その行(自段)の次の行(次段)における各画素電極には負の電圧が供給される。
図16は、ライン反転駆動を行った場合の画素電極(図14の画素電極106A)の電圧(TFTのドレイン電位)の波形を示す図である。この図に示すように、画素108AのTFT120Aにゲート電位Vgが供給され、ゲート122AがONとなる。これにより、ソース124A−ドレイン126A間が導通し、ドレイン電位Vdがソース電位Vs付近まで上昇する。その後、ゲート122AがOFFとなると、維持されるべきドレイン電位Vdが、フィードスルー電圧ΔVdだけ下がる。ここで、フィードスルー電圧ΔVdは、ゲート−ドレイン間容量Cgd、液晶容量Clc、補助容量Ccs、ゲート電圧の最大値と最小値との差Vgppを用いて次の式で決定される。
ΔVd=Cgd/(Cgd+Clc+Ccs+Csd)×Vgpp
その後、ドレイン電位Vdはさらに、寄生容量Csd1およびCsd2の影響を受けて、ΔVsdだけ変化する。ΔVsdは信号電圧の変化量ΔVsを用いて次の式で決定される。
ΔVsd=Csd/(Cgd+Clc+Ccs+Csd)×ΔVs
ライン反転駆動による表示においては、画素電極106Aと画素電極106Bには同じ極性の電位があたえられるため、寄生容量Csd1とCsd2は互いに打ち消しあうことがなく、どちらもドレイン電位Vdの変化を引き起こす原因となる。とくに、画素108Aの上下の表示領域に、画素108Aと比較して階調が高い表示がなされる場合、画素108Aの画素電極106Aの画像表示の1フレーム(F)におけるドレイン電位Vdの実効値が大きくなる。これにより、表示画面上にシャドーイングと呼ばれる現象が発生する。
図17は、ノーマリホワイトモードにおけるシャドーイングを説明する図である。この図は、LCD100の表示領域の中心部分に、例えば黒の四角形(領域A)を表示したときの表示画面を表している。領域Bは領域Aの上下(図15の縦方向に沿う方向を上下方向とする)の表示領域であり、本来、領域Aの左右の表示領域である領域Cと同様、領域Aよりも明るい色(例えば薄い灰色)の表示がなされるべき領域である。しかし、上述した理由により、領域Bにおける画素のドレイン電位Vdの実効値が大きくなり、結果として、領域Bの階調が下がり、領域Bにあたかも領域Aに表示されている黒の四角形の影を映したかのような画像が現われてしまう。
上述のLCDは、ノーマリホワイトモードを採用しているが、ノーマリブラックモード(電圧無印加時に黒表示)を採用した場合には、同じ理由により、例えば、白表示部分の上下部分の階調が上がり、シャドーイングが発生する。一般にライン反転駆動はこのようにシャドーイングが発生するものの、走査線の信号を適切に与えることにより消費電力を小さくすることが可能であり、例えば携帯電話やPDA等の分野で利用されている。
一方、上述したようなシャドーイングをなくすためには、ライン反転駆動の代わりにドット反転駆動を採用することが考えられる。図18は、ドット反転駆動を説明する図である。図に示すように、ドット反転駆動では、行方向および列方向に隣接する画素には互いに異なる極性の信号電位が供給される。したがって、寄生容量Csd1およびCsd2がドレイン電位に与える影響は互いにキャンセルし合い、シャドーイング現象はほとんど発生しなくなる。従って、ドット反転は表示品位が重視される、例えばノートパソコン用、TV用液晶などの分野で広く利用されている。
しかしながら、ドット反転駆動を採用したとしても、「ブロック分かれ」という問題が残る。LCDのアクティブマトリックス基板を製造する場合、ガラス基板上にTFT、電極、信号線等が積層技術を用いて形成される。このとき、一枚のガラス基板上に全ての配線パターンを形成するのではなく、ガラス基板上の領域をいくつかのブロックに分けて、例えばステッパーを用いた露光を繰り返すことにより、ブロックごとに配線パターンを形成することがある。このとき、信号線と画素電極のアライメントにずれが発生し、完成したアクティブマトリックス基板上のブロック間で、信号線と画素電極との間の距離が異なるという問題が起こり得る。
このような基板を用いてLCDを製作した場合、アライメントのずれが発生したブロックとそうでないブロックとの間で、あるいはアライメントのずれが発生したブロック相互で、同一色を表示すべき画素における画素電極の電位が互いに異なり、表示画面上で表示色の階調が異なる、いわゆる「ブロック分かれ」という現象が現われる。なお、ブロック分かれは、ドット反転方式の表示装置のみならず、ライン反転方式の表示装置でも発生する。また、ブロック分かれは、表示装置の各製作工程における、部分的な仕上がり具合の違いによっても発生し得る。
シャドーイング・ブロック分かれの対策として、寄生容量Csd・アライメントのずれや部分的な仕上がり具合の違いによるCsdの変化量ΔCsdを低減することが考えられる。しかし、寄生容量Csdを低減した場合、一般的に開口率(透過率)の低下、歩留まりの低下、あるいは信号線の容量が大きくなることにより消費電力が増加するという問題がある。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、表示品位の高い表示装置を提供することにある。
本発明の表示装置は、複数の画素を有する表示装置であって、前記複数の画素に対応する複数の画素電極と、前記複数の画素電極に、それぞれスイッチング素子を介して接続された複数の信号線とを備え、前記複数の画素電極は、第1画素電極と第2画素電極を含み、前記複数の信号線は、前記第1画素電極に接続された第1信号線と、前記第2画素電極に接続された第2信号線とを含み、前記第1画素電極の前記第1信号線の側の下方にはシールド電極が形成されており、前記第2画素電極の前記第2信号線側の下方にはシールド電極が形成されていない、もしくは、前記第1画素電極の前記第1画素電極を挟んで前記第1信号線に隣り合う信号線側の下方にはシールド電極が形成されており、前記第2画素電極の前記第2画素電極を挟んで前記第2信号線に隣り合う信号線側の下方にはシールド電極が形成されておらず、前記複数の画素は、異なる複数の色を表示する画素を含み、前記第1画素電極のXYZ色度表示におけるY値は前記第2画素電極のY値よりも大きい。
ある実施形態において、前記第1画素電極を含む画素の開口率と、前記第2画素電極を含む画素の開口率とは実質的に等しい。
ある実施形態において、前記複数の画素は、異なる複数の色を表示する画素を含んでおり、前記複数の色の1繰り返し単位中に、前記第1画素電極と前記第2画素電極を含む。
ある実施形態において、前記複数の色の1繰り返し単位中の全ての画素の開口率は実質的に等しい。
ある実施形態において、前記複数の色の1繰り返し単位中に含まれる画素の構造は2種類存在し、前記画素の構造は、前記第1画素電極に対応する第1画素構造を含み、前記第1画素構造をもつ画素が表示する色は、前記複数の色の1繰り返し単位中に1色のみ存在する。
ある実施形態において、前記第1画素構造をもつ画素は、前記複数の色のうち、XYZ色度表示において最もY値の高い色に対応する画素である。
ある実施形態において、前記複数の画素は、赤色を表示する赤画素と、緑色を表示する緑画素と、青色を表示する青画素からなり、前記第1画素構造をもつ画素は、前記緑画素の画素である。
ある実施形態において、前記複数の画素は、赤色を表示する赤画素と、緑色を表示する緑画素と、青色を表示する青画素と、白色を表示する白画素からなり、前記第1画素構造をもつ画素は、前記白画素の画素である。
ある実施形態において、前記複数の色の1繰り返し単位中に含まれる画素の構造は2種類存在し、前記画素の構造は、前記第1画素電極に対応する第1画素構造と、前記第2画素電極に対応する第2画素構造とを含み、前記第1画素構造をもつ画素が表示する色は、前記複数の色の1繰り返し単位中に2色以上存在する。
ある実施形態において、前記第1画素構造をもつ画素は、前記複数の色のうち、XYZ色度表示において最もY値の高い色に対応する画素を含む。
ある実施形態において、前記複数の画素は、赤色を表示する赤画素と、緑色を表示する緑画素と、青色を表示する青画素と、白色を表示する白画素からなり、前記第1画素構造をもつ画素は、前記白画素の画素、前記緑画素の画素である。
参考発明の表示装置は、複数の画素を有する表示装置であって、前記複数の画素に対応する複数の画素電極と、前記複数の画素電極に、それぞれスイッチング素子を介して接続された複数の信号線とを備え、前記複数の画素電極は、第1画素電極と第2画素電極を含み、前記複数の信号線は、前記第1画素電極に接続された第1信号線と、前記第2画素電極に接続された第2信号線とを含み、前記第1画素電極の端と前記第1信号線の中心線との間の距離が、前記第2画素電極の端と前記第2信号線の中心線との間の距離よりも大きい、もしくは、前記第1画素電極の端と前記第1画素電極を挟んで前記第1信号線に隣り合う信号線の中心線との間の距離が、前記第2画素電極の端と前記第2画素電極を挟んで前記第2信号線に隣り合う信号線の中心線との間の距離よりも大きい。
参考発明の表示装置は、複数の画素を有する表示装置であって、前記複数の画素に対応する複数の画素電極と、前記複数の画素電極に、それぞれスイッチング素子を介して接続された複数の信号線とを備え、前記複数の画素電極は、第1画素電極と第2画素電極を含み、前記複数の信号線は、前記第1画素電極に接続された第1信号線と、前記第2画素電極に接続された第2信号線とを含み、前記第1画素電極の前記第1信号線側の下方にあるシールド電極は前記第1画素電極からはみ出しており、前記第2画素電極の前記第2信号線側の下方にあるシールド電極は前記第2画素電極からはみ出していない、もしくは、前記第1画素電極の前記第1画素電極を挟んで前記第1信号線に隣り合う信号線側の下方にあるシールド電極は前記第1画素電極からはみ出しており、前記第2画素電極の前記第2画素電極を挟んで前記第2信号線に隣り合う信号線側の下方にあるシールド電極は前記第2画素電極からはみ出していない。
参考発明の表示装置は、複数の画素を有する表示装置であって、前記複数の画素に対応する複数の画素電極と、前記複数の画素電極に、それぞれスイッチング素子を介して接続された複数の信号線とを備え、前記複数の画素電極は、第1画素電極と第2画素電極を含み、前記複数の信号線は、前記第1画素電極に接続された第1信号線と、前記第2画素電極に接続された第2信号線とを含み、前記第1画素電極の前記第1信号線側の下方にあるシールド電極は、走査線もしくは補助容量線と接続されており、前記第2画素電極の前記第2信号線側の下方にあるシールド電極は、走査線もしくは補助容量線と接続されていない、もしくは、前記第1画素電極の前記第1画素電極を挟んで前記第1信号線に隣り合う信号線側の下方にあるシールド電極は、走査線もしくは補助容量線と接続されており、前記第2画素電極の前記第2画素電極を挟んで前記第2信号線に隣り合う信号線側の下方にあるシールド電極は、走査線もしくは補助容量線と接続されていない。
参考発明の表示装置は、マトリックスの形態で配列された複数の画素を有する表示装置であって、前記複数の画素に対応する複数の画素電極と、前記複数の画素電極に、それぞれスイッチング素子を介して接続された複数の前記マトリックスの列方向に延びる信号線とを備え、前記複数の画素電極は、第1画素電極と第2画素電極を含み、前記複数の信号線は、前記第1画素電極に接続された第1信号線と、前記第2画素電極に接続された第2信号線とを含み、前記第1画素電極と前記第1信号線との間に形成される容量が、前記第2画素電極と前記第2信号線との間に形成される容量よりも小さい、もしくは、前記第1画素電極と前記第1画素電極を挟んで前記第1信号線に隣り合う信号線との間に形成される容量が、前記第2画素電極と前記第2画素電極を挟んで前記第2信号線に隣り合う信号線との間に形成される容量よりも小さい。
参考発明の表示装置はマトリックスの形態で配列された複数の画素を有する表示装置であって、前記複数の画素に対応する複数の画素電極と、前記複数の画素電極に、それぞれスイッチング素子を介して接続された複数の前記マトリックスの列方向に延びる信号線とを備え、前記複数の画素電極は、第1画素電極と第2画素電極を含み、前記複数の信号線は、前記第1画素電極に接続された第1信号線と、前記第2画素電極に接続された第2信号線とを含み、前記第1画素電極と前記第1信号線との間に形成される容量を前記第1画素電極に対して形成される全容量で割った値が、前記第2画素電極と前記第2信号線との間に形成される容量を前記第2画素電極に対して形成される全容量で割った値よりも小さい、もしくは、前記第1画素電極と前記第1画素電極を挟んで前記第1信号線に隣り合う信号線との間に形成される容量を前記第1画素電極に対して形成される全容量で割った値が、前記第2画素電極と前記第2画素電極を挟んで前記第2信号線に隣り合う信号線との間に形成される容量を前記第2画素電極に対して形成される全容量で割った値よりも小さい。
ある参考形態において、前記複数の画素は、異なる複数の色を表示する画素を含み、前記第1画素電極のXYZ色度表示におけるY値は前記第2画素電極のY値よりも大きい。
ある参考形態において、前記第1画素電極を含む画素の開口率と、前記第2画素電極を含む画素の開口率とは実質的に等しい。
ある参考形態において、前記複数の画素は、異なる複数の色を表示する画素を含んでおり、前記複数の色の1繰り返し単位中に、前記第1画素電極と前記第2画素電極を含む。
ある参考形態において、前記第1画素電極のXYZ色度表示におけるY値は前記第2画素電極のY値よりも大きい。
ある参考形態において、前記複数の色の1繰り返し単位中の全ての画素の開口率が、実質的に等しい。
ある参考形態において、前記複数の色の1繰り返し単位中に含まれる画素の構造はn種類存在し、前記画素の構造は、前記第m(m=1〜n)画素電極に対応する第m画素構造
を含み、前記画素電極は、前記第m画素構造が有する第m画素電極を含み、前記複数の信号線は、前記第m画素電極に接続された第m信号線を含み、前記第m画素電極と前記第m信号線との間に形成される容量をCsd1(m)、前記第m画素電極と前記第m画素電極を挟んで前記第m信号線に隣り合う信号線との間に形成される容量をCsd2(m)と定義したとき、
Csd1(1)<Csd1(2)=Csd1(3)=・・・=Csd1(n)
もしくは、
Csd2(1)<Csd2(2)=Csd2(3)=・・・=Csd2(n)
を満たす。
ある参考形態において、前記第1画素構造をもつ画素は、前記複数の色のうち、XYZ色度表示において最もY値の高い色に対応する画素である。
ある参考形態において、前記複数の画素は、赤色を表示する赤画素と、緑色を表示する緑画素と、青色を表示する青画素からなり、前記第1画素構造をもつ画素は、前記緑画素の画素である。
ある参考形態において、前記複数の画素は、赤色を表示する赤画素と、緑色を表示する緑画素と、青色を表示する青画素と、白色を表示する白画素からなり、第1画素構造をもつ画素は、前記白画素の画素である。
ある参考形態においては、前記m(m=1〜n)信号線の上方には所定の幅を有し、前記信号線と同じ方向に延びる第mブラックマトリックスが形成されており、前記第m信号線の中心線と前記第mブラックマトリックスの前記第m画素電極側の端との間の距離をD1(m)、前記第m画素電極を挟んで前記第m信号線に隣り合う信号線の中心線と、前記第m画素電極を挟んで前記第mブラックマトリックスに隣りあうブラックマトリックスの前記第m画素電極側の端との間の距離をD2(m)としたとき、
D1(1)>D1(2)=D1(3)=・・・=D1(n)もしくは、
D2(1)>D2(2)=D2(3)=・・・=D2(n)
を満たす。
ある参考形態においては、前記複数の色の1繰り返し単位中に含まれる画素の構造はn種類存在し、前記画素の構造は、前記第m(m=1〜n)画素電極に対応する第m画素構造を含み、前記画素電極は、前記第m画素構造が有する第m画素電極を含み、前記複数の信号線は、前記第m画素電極に接続された第m信号線を含み、前記第m画素電極と前記第m信号線との間に形成される容量をCsd1(m)、前記第m画素電極と前記第m画素電極を挟んで前記第m信号線に隣り合う信号線との間に形成される容量をCsd2(m)と定義したとき、
Csd1(1)≦Csd1(2)≦Csd1(3)≦・・・≦Csd1(n)
もしくは、
Csd2(1)≦Csd2(2)≦Csd2(3)≦・・・≦Csd2(n)
を満たす。
ある参考形態においては、前記第m(m=1〜n)画素構造をもつ画素が表示する色の、XYZ色度表示におけるY値をY(m)としたとき、
Y(1)>Y(2)>Y(3)>・・・>Y(n)
を満たす。
ある参考形態において、前記複数の画素は、赤色を表示する赤画素と、緑色を表示する緑画素と、青色を表示する青画素からなり、前記第1画素電極、前記第2画素電極、および前記第3画素電極は、それぞれ、前記緑画素の画素電極、前記赤画素の画素電極、および前記青画素の画素電極である。
ある参考形態において、前記複数の画素は、赤色を表示する赤画素と、緑色を表示する緑画素と、青色を表示する青画素と、白色を表示する白画素からなり、第1画素電極、前記第2画素電極、前記第3画素電極、および前記第4画素電極は、それぞれ、前記白画素の画素電極、前記緑画素の画素電極、前記赤画素の画素電極、および前記青画素の画素電極である。
ある参考形態において、前記m(m=1〜n)信号線の上方には所定の幅を有し、前記信号線と同じ方向に延びる第mブラックマトリックスが形成されており、前記第m信号線の中心線と前記第mブラックマトリックスの前記第m画素電極側の端との間の距離をD1(m)、前記第m画素電極を挟んで前記第m信号線に隣り合う信号線の中心線と、前記第m画素電極を挟んで前記第mブラックマトリックスに隣りあうブラックマトリックスの前記第m画素電極側の端との間の距離をD2(m)としたとき、
D1(1)≧D1(2)≧D1(3)≧・・・≧D1(n)
もしくは、
D2(1)≧D2(2)≧D2(3)≧・・・≧D2(n)
を満たす。
参考発明のカラーフィルタ基板は、複数の画素によって構成される表示領域を備えた表示装置のカラーフィルタ基板であって、前記複数の画素にそれぞれ対応する複数の画素領域と、前記複数の画素領域の境界線上に形成された複数のブラックマトリックスとを備え、前記複数の画素領域は、異なる複数の色を表示する画素領域を含み、前記異なる複数の色の1繰り返し単位中において、前記複数のブラックマトリックスは、第1ブラックマトリックスと第2ブラックマトリックスを含み、第1ブラックマトリックスの幅が、第2ブラックマトリックスの幅よりも広い。
ある参考形態では、前記異なる複数の色の1繰り返し単位中において、前記異なる複数の色の中で最も輝度の高い色の画素領域が、前記第1ブラックマトリックスに隣接する。
ある参考形態では、前記異なる複数の色の1繰り返し単位中において、前記複数の画素領域の全ての開口率が、実質的に等しい。
本発明によれば、表示品位の高い表示装置が提供される。
参考形態1の表示装置を示す断面図である。 参考形態1の表示装置における電極層の配線構造を模式的に表した図である。 参考形態1のカラー表示画素を示す図であり、(a)はカラー表示画素を模式的に表した平面図、(b)はカラー表示画素における信号線、画素電極、CF、およびBMの構成を表した断面図である。 参考形態2のカラー表示画素を示す図であり、(a)はカラー表示画素を模式的に表した平面図、(b)はカラー表示画素における信号線、画素電極、CF、およびBMの構成を表した断面図である。 参考形態3のカラー表示画素を示す図であり、(a)はカラー表示画素を模式的に表した平面図、(b)はカラー表示画素における信号線、画素電極、CF、およびBMの構成を表した断面図である。 参考形態4のカラー表示画素を模式的に表した平面図である。 実施形態のカラー表示画素を示す図であり、(a)はカラー表示画素を模式的に表した平面図、(b)はカラー表示画素における信号線、画素電極、およびシールド電極の構成を表した断面図である。 実施形態の変形例を表した図であり、(a)は第1変形例のカラー表示画素を模式的に表した平面図、(b)は第2変形例のカラー表示画素を模式的に表した平面図である。 参考形態のカラー表示画素を示す図であり、(a)は参考形態のカラー表示画素を模式的に表した平面図、(b)は参考形態の第1変形例のカラー表示画素を模式的に表した平面図、(c)は第2変形例のカラー表示画素を模式的に表した平面図である。 参考形態のカラー表示画素を模式的に表した平面図である。 参考形態に適用され得る特殊な極性反転駆動を説明する図であり、(a)はソースドライバ出力と信号線との関係を示した図、(b)は信号線に供給される信号を示した図である。 実施形態、参考形態およびその変形例によって得られる効果を説明するための図であり、(a)はシャドーイング率・ブロック分かれレベルに対する開口率を示した図、(b)は特殊な極性反転駆動を用いた場合のシャドーイングの低減率を示した図である。 表示装置におけるアクティブマトリックス基板の一部を表した平面図である。 表示装置の表示領域における1つの画素の構成を表した図である。 表示装置における、ライン反転駆動による表示信号の極性を示した図である。 ライン反転駆動を行った場合の画素電極の電位を示す図である。 シャドーイングを説明するための図である。 従来の表示装置における、ドット反転駆動による表示信号の極性を示した図である。
参考形態1)
以下、図面を参照しながら、参考発明による表示装置の第1の参考形態を説明する。
図1は、本参考形態の表示装置10の模式的な断面形状を表している。表示装置10は、アクティブマトリックス方式によるTN型の液晶表示装置(LCD)であり、ノーマリホワイトモードを採用したSHA(Super High Aparture)タイプの液晶表示装置である。表示装置10は、図1に示すように、偏光板11、アクティブマトリックス基板12、カラーフィルタ基板(CF基板)14、偏光板15、およびアクティブマトリックス基板12とCF基板14との間に封入された液晶を含む液晶層16を備えている。
アクティブマトリックス基板12は、ガラス基板22、電極層23、配向膜24を備えており、電極層23は、画素電極25、TFT26(図2に図示)、信号線27、および走査線28(図2に図示)を含んでいる。CF基板14は、ガラス基板32、カラーフィルタ層(CF層)33、透明電極34、および配向膜35を備えており、CF層33は、赤色カラーフィルタ(赤CF)36R、緑色カラーフィルタ(緑CF)36G、青色カラーフィルタ(青CF)36B、およびブラックマトリックス(BM)39を含んでいる。
図2は、表示装置10の電極層23の配線構造を模式的に表した図である。図に示すように、電極層23において、複数の信号線27と走査線28は互いに交差して配置され、信号線27と走査線28に囲まれた領域に画素電極25がマトリックス状に配置されている。
走査線28には、走査駆動回路から線順次方式で走査信号が供給され、信号線27には、画素電極25のそれぞれに供給すべき表示信号が信号駆動回路から供給される。画素電極25は、信号線27からの供給された信号を保持する信号蓄積コンデンサとしての役割を有する。各画素の液晶13は、画素電極25に蓄積された信号によって、次のフレームの走査時まで励起される。
信号線27、走査線28、画素電極25は、TFT26のソース、ゲート、ドレインにそれぞれ接続されており、TFT26は、走査線28からの信号をゲート信号として、信号線27と画素電極25との間の信号のON−OFFを切り替えるスイッチング素子としての機能を有する。
図3(a)は、表示装置10の表示領域における表示単位(カラー表示画素)を模式的に表した平面図である。また、図3(b)は、図3(a)に示した信号線27、画素電極25、赤CF36R、緑CF36G、青CF36B、およびBM39を、基板の面に平行な方向から(図3(a)の紙面手前方向から)見た断面図である。これら図では、上述した構成要素のうち、画素電極25、信号線27、走査線28、赤CF36R、緑CF36G、青CF36B、ブラックマトリックス39以外の構成要素については、図示を省略している。
なお、赤、緑、青を表示するための画素を、それぞれ、赤画素R、緑画素G、青画素Bと呼ぶ。また、赤画素R、緑画素G、青画素Bに含まれる画素電極25を、それぞれ、赤画素電極25R、緑画素電極25G、青画素電極25Bと呼び、赤画素電極25R、緑画素電極25G、青画素電極25Bに信号を供給する信号線27を、それぞれ、赤信号線27R、緑信号線27G、青信号線27Bと呼ぶ。
図3の(a)および(b)に示すように、1つのカラー表示画素は、赤画素R、緑画素G、および青画素Bによって構成される。このようなカラー表示画素が行方向および列方向に連続的に配置されて表示画面を形成している。なお、本参考形態のLCDは、SHAタイプのLCDであるので、信号線27および走査線28が、隣接する画素電極25の周辺部と重なるように形成されている。
赤信号線27Rは、その少なくとも一部が赤画素電極25Rと赤画素電極25Rの左側に形成された青画素電極25Bとの間を延びるように、緑信号線27Gは、その少なくとも一部が、緑画素電極25Gとその左側に形成された赤画素電極25Rとの間を延びるように、また、青信号線27Bは、少なくともその一部が、青画素電極25Bとその左側に形成された緑画素電極25Gとの間を延びるように、それぞれ配置されている。
緑画素電極25Gと緑信号線27Gとの間の距離は、赤画素電極25Rと緑信号線27Gとの間の距離よりも大きく、緑画素電極25Gと青信号線27Bとの間の距離は、青画素電極25Bと青信号線27Bとの間の距離よりも大きくなっている。このように、緑画素電極25Gとそれに隣接する緑信号線27Gおよび青信号線27Bとの間の距離を、他の色の画素電極25とそれに隣接する信号線27との間の距離よりも大きくすることにより、緑画素電極25Gと緑信号線27Gとの間に発生する寄生容量Csd1(G)を、赤画素電極25Rと赤信号線27Rとの間に発生する寄生容量Csd1(R)、青画素電極25Bと青信号線27Bとの間に発生する寄生容量Csd1(B)よりも小さくすることができる。
Csd1(G) < Csd1(R)、Csd1(B)
さらに、緑画素電極25Gと青信号線27Bとの間に発生する寄生容量Csd2(G)は、青画素電極25Bと赤信号線27Rとの間に発生する寄生容量Csd2(B)赤画素電極25Bと緑信号線27Gとの間に発生する寄生容量Csd2(R)よりも小さい。
Csd2(G) < Csd2(B)、Csd2(R)
このように、緑画素電極25Gと信号線27との間に発生する寄生容量Csdは、他の色の画素電極と信号線27との間に発生する寄生容量Csdよりも小さくなる。したがって、ライン反転駆動において画像を表示するとき、緑画素電極25Gの電位(ドレイン電位Vd)は、赤画素電極25Rや青画素電極25Bに比べて、寄生容量Csdの影響を受けにくくなり、寄生容量Csdに起因するドレイン電位の変化量ΔVsd=Csd/(Cgd+Clc+Ccs+Csd)×ΔVsを小さく抑えることができる。
ドット反転駆動の場合、全色それぞれCsd1=Csd2とすることがさらに望ましい。この場合、Csd1およびCsd2がドレイン電位に与える影響は互いにキャンセルし合い、シャドーイングの発生を抑制できる。
赤、緑、青、のなかで、XYZ色度表示において最もY値の高い色は緑である。上述の構成により、RGB表示において、最も明度の高い(最もY値が高い、あるいは最も色味の少ない)緑に対する明度の変化量を、他の色に対する明度の変化量よりも少なくすることができる。これにより、特にライン反転駆動においてシャドーイングが発生しにくい(あるいは、シャドーイングの発生が目立たない)表示が可能となる。
また、表示装置の製造工程におけるアライメントずれ等によって、ブロック間で配線間隔の違い等が発生したときの各色のCsdの変化量ΔCsdは次式のような関係にある。
ΔCsd1(G)<ΔCsd1(R)、ΔCsd1(B)
ΔCsd2(G)<ΔCsd2(R)、ΔCsd2(B)
RGB表示において、最も明度の高い緑に対する明度の変化量を、他の色に対する明度の変化量よりも少なくすることができ、表示画面上におけるブロック間の明度あるいは色調の違いを抑えることができる。したがって、特にドット反転駆動において、ブロック分かれの極めて少ない(極めて目立たない)表示が可能となる。
なお、各色の画素におけるフィードスルー電圧ΔVdは、補助容量用電極の幅を調整することなどにより、同等とすることが好ましい。
図3(a)および(b)に示すように、赤CF36Rと緑CF36Gとの間、緑CF36Gと青CF36Bとの間、青CF36Bと赤CF36Rとの間には、それぞれBM39が形成されている。一方、赤CF36Rと緑CF36Gとの間(緑信号線27Gの上方)に形成されるBM39の幅の中心は、緑信号線27Gの中心線よりも緑CF36G(緑画素電極25G側)寄りに位置する。また、緑CF36Gと青CF36Bとの間(信号線27Bの上方)に形成されるBM39の幅の中心も、青信号線27Bの中心よりも緑CF36G(緑画素電極25G側)寄りに位置する。なお、緑信号線27Gおよび青信号線27Bのそれぞれ上方に位置するBM39の幅は、赤信号線27Rの上方に位置するBM39の幅よりも大きい。
参考形態では、赤画素、緑画素、および青画素の各色の開口率は実質的に等しくしている。したがって、表示装置の表示領域における開口率、および画像表現における表現範囲を大きく維持したまま、シャドーイング及びブロック分かれの発生を極めて抑えることが可能となる。
緑画素、赤画素、青画素のそれぞれに対して発生する寄生容量Csd(G)、Csd(R)、Csd(B)の関係を次のようにすることも本参考形態の変形例の1つである。
Csd(G)≦Csd(R)≦Csd(B)
赤、緑、青のなかで、赤は2番目にY値(あるいは明度)が高い色である。よって、本変形例によれば、よりY値の高い色に対する寄生容量Csdをより小さくすることができる。これによっても、大きな開口率を有した上で、シャドーイングやブロック分かれが低減された表示装置を実現することができる。なお、赤画素、緑画素、青画素の配列順は、図3に示すものに限られることはなく、これらの画素を他の順番で配列させてもよい。
また緑画素電極25Gと緑信号線27G及び青信号線27Bとの間の距離を小さくすることも、本参考形態の変形例の一つである。この場合、参考形態1よりも開口率の低下を抑えることができる。
シャドーイング(縦シャドー)およびブロック分かれの発生を抑えるためには、全ての画素において寄生容量を小さくすることが考えられる。しかし、この場合、全ての信号線と画素電極との距離が広がり、画素電極間の距離も大きくなってしまう。そのため、開口率が大きく低下し、透過率も大きく減少してしまう。上述した参考形態1およびその変形例による液晶表示装置によれば、シャドーイングおよびブロック分かれに影響の大きい、輝度の高い色のみ寄生容量を下げることができる。したがって、透過率の低下を抑えた上で、シャドーイングおよびブロック分かれを効果的に低減させることができる。
参考形態2)
次に、参考発明による表示装置の第2の参考形態を説明する。
図4(a)は、参考形態2におけるカラー表示画素を模式的に表した平面図である。また、図4(b)は、図4(a)に示した信号線27、画素電極25、赤CF36R、緑CF36G、青CF36B、およびBM39を、基板の面に平行な方向から見た断面図である。
これらの図に示すように、本参考形態では、緑画素電極25Gと緑信号線27Gとの距離が、赤画素電極25Rと赤信号線27Rとの距離よりも大きく、また青画素電極25Bと青信号線27Bとの距離よりも大きい。緑画素電極25Gと青信号線27Bとの距離は、赤画素電極25Rと緑信号線27Gとの距離、および青画素電極25Bと赤信号線27Rとの距離と同じである。それ以外の構成要素の配置は、参考形態1と同じである。
なお、緑画素電極25Gと緑信号線27Gとの距離を、赤画素電極25Rと赤信号線27Rとの距離、および青画素電極25Bと青信号線27Bとの距離と同じとし、緑画素電極25Gと青信号線27Bとの距離を、赤画素電極25Rと緑信号線27Gとの距離、および青画素電極25Bと赤信号線27Rとの距離よりも大きくしてもよい。
画素電極と信号線との間に発生する寄生容量の大小関係は、参考形態1と同様、
Csd1(G) < Csd1(R)、Csd1(B)
Csd2(G) = Csd2(R)、Csd2(B)
もしくは
Csd1(G) = Csd1(R)、Csd1(B)
Csd2(G) < Csd2(B)、Csd2(R)
のどちらか一方のみが成立する。
このような形態では、緑画素電極25Gとそれに隣接する信号線との間に発生する容量を片側のみ、他の色の画素電極とそれに隣接する信号線との間に発生する容量よりも小さく抑えることができる。なお、本参考形態においても、各色の開口率は、実質的に等しくしている。
参考形態によっても、表示領域における開口率、および画像表現における表現範囲を大きく維持したまま、シャドーイング及びブロック分かれの発生を抑えることが可能となる。なお、参考形態2では、参考形態1に比べて表示領域の開口率の低減をさらに抑えることができる。
なお、シャドーイング(縦シャドー)およびブロック分かれの発生を抑えるためには、全ての画素において寄生容量を小さくすることが考えられる。しかし、この場合、全ての信号線と画素電極との距離が広がり、画素電極間の距離も大きくなってしまう。そのため、開口率が大きく低下し、透過率も大きく減少してしまう。上述した参考形態2の液晶表示装置によれば、シャドーイングおよびブロック分かれに影響の大きい、輝度の高い色のみ寄生容量を下げることができる。したがって、透過率の低下を抑えた上で、シャドーイングおよびブロック分かれを効果的に低減させることができる。
参考形態3)
次に、参考発明による表示装置の第3の参考形態を説明する。
図5(a)は、参考形態3におけるカラー表示画素を模式的に表した平面図である。また、図5(b)は、図5(a)に示した信号線27、画素電極25、赤CF36R、緑CF36G、青CF36B、およびBM39を、基板の面に平行な方向から見た断面図である。
上述の参考形態1、2は、SHAタイプのLCDによる参考形態であったが、参考形態3のLCDは非SHAタイプのLCDによる参考形態である。よって、表示装置に垂直な方向から見た場合、信号線27および走査線28は画素電極25に重なっていない。また、一般的に画素電極と走査線が重なっておらず、その間を遮光するための、横方向のブラックマトリックスが必要である。
参考形態では、緑画素電極25Gと緑信号線27Gとの間の距離は、例えば赤画素電極25Rと赤信号線27Rとの間の距離よりも大きく、緑画素電極25Gと青信号線27Bとの間の距離は、青画素電極25Bと赤信号線27Rとの間の距離よりも大きい。したがって、画素電極と信号線との間に発生する寄生容量の大小関係は、参考形態1と同様、次のようになる。
Csd1(G) < Csd1(R)、Csd1(B)
Csd2(G) < Csd2(B)、Csd2(R)
このような形態によっても、緑画素電極25Gとそれに隣接する信号線との間に発生する容量を、他の色の画素電極とそれに隣接する信号線との間に発生する容量よりも小さくすることができる。なお、本参考形態においても各色の開口率は、実質的に等しい。
参考形態によれば、シャドーイング及びブロック分かれの発生を抑えることが可能となる。
ドット反転駆動の場合、全色それぞれCsd1=Csd2とすることがさらに望ましい。この場合、Csd1およびCsd2がドレイン電位に与える影響は互いにキャンセルし合い、シャドーイングの発生を抑制できる。
シャドーイング(縦シャドー)およびブロック分かれの発生を抑えるためには、全ての画素において寄生容量を小さくすることが考えられる。しかし、この場合、全ての信号線と画素電極との距離が広がり、画素電極間の距離も大きくなってしまう。そのため、開口率が大きく低下し、透過率も大きく減少してしまう。上述した参考形態3の液晶表示装置によれば、シャドーイングおよびブロック分かれに影響の大きい、輝度の高い色のみ寄生容量を下げることができる。したがって、透過率の低下を抑えた上で、シャドーイングおよびブロック分かれを効果的に低減させることができる。
なお、本参考形態では、緑画素電極25Gと緑信号線27Gとの間の距離を、赤画素電極25Rと赤信号線27Rとの間の距離よりも大きくし、緑画素電極25Gと青信号線27Bとの間の距離を、青画素電極25Bと赤信号線27Rとの間の距離よりも大きくしたが、緑画素電極25Gと緑信号線27Gとの間の距離のみを、赤画素電極25Rと赤信号線27Rとの間の距離よりも大きくし、緑画素電極25Gと青信号線27Bとの間の距離は、青画素電極25Bと赤信号線27Rとの間の距離と同じにしてもよい。
また、緑画素電極25Gと青信号線27Bとの間の距離のみを、青画素電極25Bと赤信号線27Rとの間の距離よりも大きくし、緑画素電極25Gと緑信号線27Gとの間の距離は、赤画素電極25Rと赤信号線27Rとの間の距離と同じにしてもよい。
参考形態4)
次に、参考発明による表示装置の第4の参考形態を説明する。
図6は、参考形態4におけるカラー表示画素を模式的に表した図である。なおこの図には、画素電極25と信号線27のみを表すこととし、走査線28やCF層33の構成は図示を省略している。
図に示すように、本参考形態では、赤信号線27Rに複線構造を適用している。それ以外の点は参考形態1の構成と同じである。複線構造の赤信号線27Rの複線の中心は、赤画素電極25Rと青画素電極25Bの間隙の中心に位置する。緑画素電極25Gと緑信号線27Gとの間の距離は、赤画素電極25Rと緑信号線27Gとの間の距離よりも大きく、また、緑画素電極25Gと青信号線27Bとの間の距離は、青画素電極25Bと青信号線27Bとの間の距離よりも大きくなっている。したがって、画素電極と信号線との間に発生する寄生容量の大小関係は、次のようになる。
Csd1(G) < Csd1(R)、Csd2(R)、Csd1(B)、Csd2(B)
Csd2(G) < Csd1(B)、Csd2(B)、Csd1(R)、Csd2(R)
このような形態によっても、緑画素電極25Gとそれに隣接する信号線との間に発生する容量を、他の色の画素電極とそれに隣接する信号線との間に発生する容量よりも小さくすることができ、シャドーイング及びブロック分かれの発生を抑えることができる。
なお、複線構造の信号線は、単線構造に比べて、表示装置の製造工程において発生するアライメントずれによる、寄生容量Csdのばらつきの影響を小さく抑えることができる。本参考形態では、緑画素電極25Gの両側には、アライメントずれの影響を受け易い単線の信号線を用いているが、これらの信号線と緑画素電極との間に発生する寄生容量は小さいので、アライメントずれが緑表示の輝度変化に与える影響は小さい。
また、赤画素電極25R、青画素電極25Bは左右で信号線の形状が異なるが、ドット反転駆動の場合、Csd1=Csd2とすることが好ましい。
なお、ドット反転駆動の場合、全色それぞれCsd1=Csd2とすることがさらに望ましい。この場合、Csd1およびCsd2がドレイン電位に与える影響は互いにキャンセルし合い、シャドーイングの発生を抑制できる。
シャドーイング(縦シャドー)およびブロック分かれの発生を抑えるためには、全ての画素において寄生容量を小さくすることが考えられる。しかし、この場合、全ての信号線と画素電極との距離が広がり、画素電極間の距離も大きくなってしまう。そのため、開口率が大きく低下し、透過率も大きく減少してしまう。上述した参考形態4の液晶表示装置によれば、シャドーイングおよびブロック分かれに影響の大きい、輝度の高い色のみ寄生容量を下げることができる。したがって、透過率の低下を抑えた上で、シャドーイングおよびブロック分かれを効果的に低減させることができる。
なお、本参考形態では、緑信号線27Gと青信号線27Bの両方を単線構造としたが、これらの一方を、赤信号線27Rと同様の複線構造としてもよい。
(実施形態
次に、本発明による表示装置の第1の実施形態を説明する。
図7(a)は、実施形態におけるカラー表示画素を模式的に表した平面図である。図に示すように、本実施形態のLCDは、緑画素電極25Gの両端部に配置されたシールド電極50を備えている。ここでシールド電極とは、信号線・画素電極の間、もしくは画素電極に少なくとも一部が重なって配置されている導電体であり、走査線・補助容量用電極と同時に形成される。赤信号線27R、緑信号線27G、青信号線27Bは、それぞれ信号線の中心が、赤画素電極25Rと青画素電極25Bとの間、緑画素電極25Gと赤画素電極25Rとの間、青画素電極25Bと緑画素電極25Gとの間に位置するように配置されている。
図7(b)は、図7(a)に示した信号線27、画素電極25、およびシールド電極50を、基板の面に平行な方向から見た断面図である。アクティブマトリックス基板12を断面方向から見た場合、シールド電極50は、信号線27が形成された層よりも下側に位置している。
シールド電極により、緑画素電極25Gと緑信号線27Gとの間に形成される寄生容量Csd1(G)は、例えば赤画素電極25Rと赤信号線27Rとの間に形成される寄生容量Csd1(R)よりも小さく、緑画素電極25Gと青信号線27Bとの間に形成される寄生容量Csd2(G)は、例えば青画素電極25Bと赤信号線27Rとの間に形成される寄生容量Csd2(B)よりも小さい。画素電極と信号線との間に発生する寄生容量の大小関係は、参考形態1と同様、次のようになる。
Csd1(G) < Csd1(R)、Csd1(B)
Csd2(G) < Csd2(B)、Csd2(R)
このような形態によっても、緑画素電極25Gとそれに隣接する信号線との間に発生する容量を、他の色の画素電極とそれに隣接する信号線との間に発生する容量よりも小さくすることができ、シャドーイング及びブロック分かれの発生を抑えることができる。なお、1つのシールド電極50を、緑画素電極25Gの片方の端部に形成することもあり得る。
以下、本実施形態の変形例を説明する。
図8(a)は、実施形態の第1の変形例におけるカラー表示画素を模式的に表した平面図である。図に示すように、変形例は、赤画素電極25R、緑画素電極25G、青画素電極25Bのそれぞれの両端部にシールド電極50が配置されている。各シールド電極50は、実施形態と同様、信号線27が形成された層よりも下側に位置している。
本変形例では、図に示すように、緑画素電極25Gの両端に配置されたシールド電極50が緑画素電極25Gからはみ出しているのに対し、赤画素電極25Rの両端に配置されたシールド電極50と青画素電極25Bの両端に配置されたシールド電極50はそれぞれ赤画素電極25R、青色電極25Bからはみだしていない。
図8(b)は、実施形態の第2の変形例におけるカラー表示画素を模式的に表した平面図である。この変形例は、図に示すように、緑画素電極25Gの両端に配置されたシールド電極50が隣接する緑信号線27G、青信号線27Bまで覆っているのに対し、赤画素電極25Rの両端に配置されたシールド電極50と青画素電極25Bの両端に配置されたシールド電極50は隣接する信号線まで達していない。
第1の変形例および第2の変形例においても、緑画素電極25Gと緑信号線27Gとの間に形成される寄生容量Csd1(G)は、例えば赤画素電極25Rと赤信号線27Rとの間に形成される寄生容量Csd1(R)よりも小さく、緑画素電極25Gと青信号線27Bとの間に形成される寄生容量Csd2(G)は、例えば青画素電極25Bと赤信号線27Rとの間に形成される寄生容量Csd2(B)よりも小さい。画素電極と信号線との間に発生する寄生容量の大小関係は、上述の実施形態と同様である。
このような変形例によっても、緑画素電極25Gとそれに隣接する信号線との間に発生する容量を、他の色の画素電極とそれに隣接する信号線との間に発生する容量よりも小さくすることができ、シャドーイング及びブロック分かれの発生を抑えることができる。
なお、ドット反転駆動の場合、全色それぞれCsd1=Csd2とすることがさらに望ましい。この場合、Csd1およびCsd2がドレイン電位に与える影響は互いにキャンセルし合い、シャドーイングの発生を抑制できる。
シャドーイング(縦シャドー)およびブロック分かれの発生を抑えるためには、全ての画素において寄生容量を小さくすることが考えられる。しかし、この場合、シールド電極を実施形態およびその変形例に示すように配置することにより、信号線の容量が増大し、また歩留まりが低下する。実施形態およびその変形例による液晶表示装置によれば、シャドーイングおよびブロック分かれに影響の大きい、輝度の高い色のみ寄生容量を下げることができる。したがって、信号線の容量の増大や歩留まりの低下を抑えた上で、シャドーイングおよびブロック分かれを効果的に低減させることができる。
参考形態
次に、参考発明による表示装置の第5参考形態を説明する。
図9(a)は、参考形態におけるカラー表示画素を模式的に表した平面図である。図に示すように、本変形例のLCDでは、緑画素電極25Gの両端に配置された補助容量用電極55をシールド電極50としているのに対し、赤画素電極25Rの両端に配置されたシールド電極50と、青画素電極25Bの両端に配置されたシールド電極50は浮島状となっている。なお、補助容量用電極55と繋がったシールド電極50は、本参考形態では、補助容量用電極55から上に伸びる形に形成されているが(角型)、上下に延びる形(H型)に形成しても良い。
図9(b)は、参考形態の第1の変形例におけるカラー表示画素を模式的に表した平面図である。図に示すように、緑画素電極25Gの片側のシールド電極50だけ補助容量用電極55とつながっており、他方は他色と同様浮島状となっている。なお、緑画素電極25Gの片側で補助容量用電極55と繋がったシールド電極50は、本参考形態でも、補助容量用電極55から上に伸びる形に形成されているが(角型)、上下に延びる形に形成しても良い。
図9(c)は、参考形態の第2の変形例におけるカラー表示画素を模式的に表した平面図である。図に示すように、参考形態で補助容量用電極55をシールド電極50としているのに対し、本変形例では走査線28をシールド電極50としている。
上述の、参考形態およびその第1、第2変形例では、緑画素電極25Gと緑信号線27Gおよび青信号線27Bとの間に、シールド電極50、補助容量用電極55、あるいは走査線28の延長部が形成される。したがって、緑画素電極25Gと緑信号線27Gとの間に形成される寄生容量Csd1(G)は、例えば赤画素電極25Rと赤信号線27Rとの間に形成される寄生容量Csd1(R)よりも小さく、緑画素電極25Gと青信号線27Bとの間に形成される寄生容量Csd2(G)は、例えば青画素電極25Bと赤信号線27Rとの間に形成される寄生容量Csd2(B)よりも小さい。画素電極と信号線との間に発生する寄生容量の大小関係は、上述の実施形態および参考形態と同様である。
よって、緑画素電極25Gとそれに隣接する信号線との間に発生する容量を、他の色の画素電極とそれに隣接する信号線との間に発生する容量よりも小さくすることができ、シャドーイング及びブロック分かれの発生を抑えることができる。
なお、ドット反転駆動の場合、全色それぞれCsd1=Csd2とすることがさらに望ましい。この場合、Csd1およびCsd2がドレイン電位に与える影響は互いにキャンセルし合い、シャドーイングの発生を抑制できる。
シャドーイング(縦シャドー)およびブロック分かれの発生を抑えるためには、全ての画素において寄生容量を小さくすることが考えられる。しかし、この場合、以下の理由で信号線の容量が大きくなり、また歩留まりが低下する。
シールド電極50が走査線28や補助容量用電極55と繋がっている場合は、シールド電極50に安定した電位が供給されるため、シールド電極が浮島状に形成される場合と比較して信号線の容量が大きくなる。よって、全色の画素における寄生容量を下げるために、全画素のシールド電極を走査線等と接続した場合には、信号線全体の容量が非常に大きくなる。しかし、上述したシールド電極50を用いた実施形態では、シールド電極50は、輝度の高い一色の画素のみにおいて、走査線28や補助容量用電極55と繋がっているため、他の画素に隣接する信号線の容量は小さく維持できるというメリットがある。
シールド電極50を走査線28や補助容量用電極55と繋げない場合は、シールド電極50には信号は入力されない。したがって、仮にシールド電極50と他の部位との間でリークが発生したとしても、問題は少なく、製造上の歩留まりが高くなる。一方、シールド電極50が走査線28や補助容量用電極55と繋がっている場合はリークが問題となり、歩留まりが低くなる。よって、全色の画素における寄生容量を下げるために、全画素のシールド電極を走査線等と接続した場合には、歩留まりが非常に低下する。しかし、上述したシールド電極50を用いた実施形態では、シールド電極50は、輝度の高い一色の画素のみにおいて、走査線28や補助容量用電極55と繋がっているため、他の画素においては歩留まりを高く維持できるというメリットがある。
参考形態およびその変形例による液晶表示装置によれば、シャドーイングおよびブロック分かれに影響の大きい、輝度の高い色のみ寄生容量を下げることができる。したがって、信号線の容量の増大や歩留まりの低下を抑えた上で、シャドーイングおよびブロック分かれを効果的に低減させることができる。
参考形態
次に、本発明による表示装置の第6参考形態を説明する。
参考形態のLCDは、図1および2に示したLCDの3原色によるカラー表示画素を、赤、緑、青、白の4色によるカラー表示画素に置き換えたものである。参考形態の白画素の構成(CF、BM、信号線、走査線等の配置を含む)は、参考形態1の緑画素の構成と同じであり、参考形態の赤画素、緑画素、青画素の構成は、参考形態1の赤画素および青画素の構成と同じである。
図10は、参考形態におけるカラー表示画素を模式的に表した図である。なお、この図には、画素電極25と信号線27のみを表すこととし、走査線28やCF層33の構成は図示を省略している。
図に示すように、参考形態のカラー表示画素は、赤画素電極25R、緑画素電極25G、青画素電極25B、白画素電極25W、赤信号線27R、緑信号線27G、青信号線27B、及び白信号線27Wを含んでいる。白信号線27Wは、その少なくとも一部が白画素電極25Wと青画素電極25Bとの間を延びるように、また、赤信号線27Rは、その少なくとも一部が赤画素電極25Rと白画素電極25Wとの間を延びるように、それぞれ配置されている。緑信号線27Gは、その中心が、緑画素電極25Gと赤画素電極25Rとの間隙の中心に位置するように、また、青信号線27Bは、その中心が、青画素電極25Bと緑画素電極25Gとの間隙の中心に位置するように、それぞれ配置されている。
白画素電極25Wと白信号線27Wとの間の距離は、青画素電極25Bと白信号線27Wとの間の距離よりも大きく、白画素電極25Wと赤信号線27Rとの間の距離は、赤画素電極25Rと赤信号線27Rとの間の距離よりも大きくなっている。このように、白画素電極25Wとそれに隣接する白信号線27Wおよび赤信号線27Rとの間の距離を、他の色の画素電極25とそれに隣接する信号線27との間の距離よりも大きくすることにより、白画素電極25Wと白信号線27Wとの間に発生する寄生容量Csd1(W)を、青画素電極25Bと青信号線27Bとの間に発生する寄生容量Csd1(B)などよりも小さくすることができる。
寄生容量Csd1(W)と他の寄生容量Csdとの関係は、次のとおりである。
Csd1(W) < Csd1(R)、Csd1(G)、Csd1(B)
また、白画素電極25Wと赤信号線27Rとの間に発生する寄生容量Csd2(W)と他の寄生容量Csdとの関係は、次のとおりである。
Csd2(W) < Csd2(R)、Csd2(G)、Csd2(B)
このように、白画素電極25Wと信号線27との間に発生する寄生容量Csdは、他の色の画素電極と信号線との間に発生する寄生容量Csdよりも小さくなる。したがって、画像を表示するとき、白画素電極25Wの電位(ドレイン電位Vd)は、赤画素電極25R、緑画素電極25G、青画素電極25Bに比べて、寄生容量Csdの影響を受けにくくなり、寄生容量Csdに起因するドレイン電位の変化量ΔVsdを小さく抑えることができる。
白、赤、緑、青、のなかで、XYZ色度表示において最もY値の高い色は白である。上述の構成により、RGBW表示において、最も明度の高い(最もY値が高い、あるいは最も色味の少ない)白に対する明度の変化量を、他の色に対する明度の変化量よりも少なくすることができる。これにより、シャドーイングが発生しにくい(あるいは、シャドーイングの発生が目立たない)表示が可能となる。また、ブロック分かれの極めて少ない(極めて目立たない)表示が可能となる。
参考形態の白画素の構成には、参考形態1〜5と実施形態1、およびその変形例における緑画素の構成を適用することもできる。また、本参考形態の赤画素、青画素、緑画素の構成には、参考形態1〜5と実施形態1、およびその変形例における赤画素および青画素の構成を適用することもできる。
なお、本参考形態の変形例の1つとして、白画素、緑画素、赤画素、青画素のそれぞれに対して発生する寄生容量Csd(W)、Csd(G)、Csd(R)、Csd(B)の関係を、次のようにしてもよい。
Csd(W) ≦ Csd(G) ≦ Csd(R)、Csd(B)
あるいは、
Csd(W) ≦ Csd(G) ≦ Csd(R) ≦ Csd(B)
白、赤、緑、青のなかで、緑は2番目にY値(あるいは明度)が高い色であり、赤は3番目にY値が高い色である。よって、本変形例によれば、よりY値の高い色に対する寄生容量Csdをより小さくすることができる。これによっても、大きな開口率を有した上で、シャドーイングやブロック分かれが低減された表示装置を実現することができる。なお、白画素、赤画素、緑画素、青画素の配列順は、図10に示すものに限られることはなく、これらの画素を他の順番で配列させてもよい。
次に、参考形態に適用されうる特殊な極性反転駆動について説明する。この、特殊な極性反転駆動は、図15を用いて説明したライン反転駆動や、図18を用いて説明したドット反転駆動と異なる駆動である。なお、特殊な極性反転駆動を用いた表示装置に関する発明は、本願発明者による特願2005−344914に詳しく記載されている。
図11(a)は特殊な極性反転駆動を説明するための図であり、図11(b)は、各信号線27に供給される信号の極性を表した図である。特殊な極性反転駆動では、図11(a)の上部に示すように、ソースドライバ(信号駆動回路)から信号線27に対して、1ラインにおいて信号線毎に交互に極性が異なる信号が供給される(ソースドライバの出力時において、任意の隣り合う信号線には、互いに逆の極性の信号が供給される)。これは、ドット反転の信号供給方法と同じであり、ソースドライバには従来のドット反転で用いられた回路が用いられ得る。
しかし、信号線27は、ソースドライバと表示領域との間で、その一部が交差するように配置されており、その結果、表示領域において、白信号線27Wとその隣の赤信号線27Rには、同極性の信号が供給される。なお、白信号線27Wとその隣の青信号線27B、青信号線27Bとその隣の緑信号線27G、緑信号線27Gとその隣の赤信号線27Rには、それぞれ、異なる極性の信号が供給される。
よって、赤画素電極25R、緑画素電極25G、および青画素電極25Bのそれぞれに隣接する2本の信号線には、互いに逆極性の信号が流れるため、赤画素、緑画素、および青画素は、シャドーイングはほとんど発生しない。ただし、白画素電極25Wに隣接する2本の信号線には、同極性の信号が流れるため、白画素はシャドーイングの原因となり得る。しかし、参考形態では、上述のように、白画素電極25Wにおいて発生する寄生容量Csd(W)が小さいため、白画素電極も、ほとんどシャドーイングは発生しない。なお、寄生容量Csd(W)が小さいことにより、ブロック分かれの発生も少ない。
したがって、上述した特殊な極性反転駆動を参考形態に適用することによって、シャドーイングの発生が極めて抑えられるとともに、ブロック分かれの発生も抑えられた表示装置を実現することが可能となる。
上述の参考形態、およびその変形例によれば、高い開口率を有し、シャドーイングやブロック分かれの発生が少ない、高品質の表示が可能なLCDが提供される。
なお、ドット反転駆動の場合、全色それぞれCsd1=Csd2とすることがさらに望ましい。この場合、Csd1およびCsd2がドレイン電位に与える影響は互いにキャンセルし合い、シャドーイングの発生を抑制できる。
シャドーイング(縦シャドー)およびブロック分かれの発生を抑えるためには、全ての画素において寄生容量を小さくすることが考えられる。しかし、この場合、開口率が大きく低下し、透過率も大きく減少してしまう。上述した参考形態の液晶表示装置によれば、シャドーイングおよびブロック分かれに影響の大きい、輝度の高い色のみ寄生容量を下げることができる。したがって、透過率の低下を抑えた上で、シャドーイングおよびブロック分かれを効果的に低減させることができる。
参考形態
次に、本発明による表示装置の第7参考形態を説明する。
参考形態のLCDは、参考形態の、赤、緑、青、白の4色によるカラー表示画素を、赤(R)、緑(G)、青(B)、黄(Y)の4色によるカラー表示画素に置き換えたものである。参考形態の白画素の構成(CF、BM、信号線、走査線等の配置を含む)は、本参考形態の黄画素の構成と同じであり、参考形態の赤画素、緑画素、青画素の構成は、本参考形態の赤画素、緑画素、青画素の構成と同じである。その他の構成は参考形態と同じである。
また、参考形態のLCDは、赤(R)、緑(G)、青(B)、シアン(C)、黄(Y)の5色によるカラー表示画素を用いてもよい。この場合も、黄画素の構成は、参考形態の白画素の構成(CF、BM、信号線、走査線等の配置を含む)と同じであり、参考形態の赤画素、緑画素、青画素の構成は、本参考形態の赤画素、緑画素、青画素、シアン画素の構成と同じとなる。その他の構成は参考形態と同じである。
さらに、参考形態のLCDは、赤(R)、緑(G)、青(B)、シアン(C)、マゼンタ(M)、黄(Y)の6色によるカラー表示画素を用いてもよい。この場合も、黄画素の構成は、参考形態の白画素の構成(CF、BM、信号線、走査線等の配置を含む)と同じであり、参考形態の赤画素、緑画素、青画素の構成は、本参考形態の赤画素、緑画素、青画素、シアン画素、マゼンタ画素の構成と同じとなる。その他の構成は参考形態と同じである。
これら6色に白を含めた7色の、単色輝度(Y値)の順番は、大きいものから順に、白(W)、黄(Y)、シアン(C)、緑(G)、マゼンタ(M)、赤(R)、青(B)となる。参考形態では、カラー表示画素に含まれる4〜6色の色画素のうち、最も輝度の高い色の画素(参考形態では白画素)に発生する寄生容量が最も小さくなるように設定される。よって、白に対する明度の変化量を、他の色に対する明度の変化量よりも少なくすることができる。これにより、シャドーイングが発生しにくい(あるいは、シャドーイングの発生が目立たない)表示が可能となると同時に、ブロック分かれの極めて少ない(極めて目立たない)表示が可能となる。
参考形態の黄画素の構成には、参考形態1〜5と実施形態1、およびその変形例における緑画素の構成、さらに参考形態およびその変形例の構成を適用することもできる。また、本参考形態の黄画素以外の画素の構成には、参考形態1〜5と実施形態1、およびその変形例における赤画素および青画素の構成を適用することができ、参考形態およびその変形例における黄画素以外の画素の構成も適用できる。
なお、本参考形態でも、ドット反転駆動の場合、全色それぞれCsd1=Csd2とすることがさらに望ましい。この場合、Csd1およびCsd2がドレイン電位に与える影響は互いにキャンセルし合い、シャドーイングの発生を抑制できる。
シャドーイング(縦シャドー)およびブロック分かれの発生を抑えるためには、全ての画素において寄生容量を小さくすることが考えられる。しかし、この場合、開口率が大きく低下し、透過率も大きく減少してしまう。上述した参考形態の液晶表示装置によれば、シャドーイングおよびブロック分かれに影響の大きい、輝度の高い色のみ寄生容量を下げることができる。したがって、透過率の低下を抑えた上で、シャドーイングおよびブロック分かれを効果的に低減させることができる。
図12は、上述の実施形態および参考形態、およびその変形例によって得られる効果を説明するための図である。
図12(a)は、RGB画素を備えたLCDに対して、全色Csdを低減させた場合、緑画素のみCsdを低減した場合における開口率を表したグラフを示している。グラフの横軸は、ライン反転駆動時のシャドーイング率、ドット反転駆動時のブロック分かれレベルのCsd低減前との比を示しており、縦軸は開口率のCsd低減前との比を示している。図に示すように、両グラフでシャドーイング率・ブロック分かれレベルが同じとき、緑画素のみCsdを低減した方がより大きい開口率が得られている。
図12(b)は、RGBW画素を備えたLCDに対して、上述の特殊な極性反転駆動を適用した場合のシャドーイングのレベルを表したグラフを示している。グラフの横軸は、Csd(W)とCsd(R)、Csd(G)あるいはCsd(B)との比を示しており、縦軸はシャドーイング率(RGBW画素の全てにおけるCsdが同等である場合のシャドーイングレベルに対する比)を示している。なお、ここでは、赤画素、青画素、および緑画素のCsdは同等としている。図に示すように、白画素電極に対する寄生容量Csd(W)のみを、赤画素電極に対する寄生容量Csd(R)、青画素電極に対する寄生容量Csd(B)、あるいは緑画素電極に対する寄生容量Csd(G)よりも小さくするにつれて、シャドーイングのレベルが急激に下がる。
上述した説明では、表示装置の一例としてSHAタイプの液晶表示パネルを例示して説明したが、本発明の表示装置はこれに限定されない。SHAタイプ以外の液晶表示装置であってもよく、また、ASMモード、MVAモード、IPSモードなど他のタイプの液晶表示装置であってもよい。また、本発明の表示装置は、液晶表示装置にも、TFT表示装置にも限定されることはなく、画素電極の保持電圧が画素電極と配線との間の寄生容量Csdに影響を受けるタイプの表示装置であれば、本発明の表示装置に含められ得る。
本発明によれば、表示品位の高い表示装置が提供される。本発明による表示装置は、種々の表示装置に好適に用いられ、例えば、液晶表示装置、有機EL表示装置など、画素ごとにスイッチング素子を有して極性反転駆動を行う表示装置に好適に用いられる。
10 表示装置
11、15 偏光板
12 アクティブマトリックス基板
14 CF基板
16 液晶層
22、32 ガラス基板
23 電極層
24 配向膜
25 画素電極
26 TFT
27 信号線
28 走査線
33 CF層
34 透明電極
35 配向膜
36R 赤色カラーフィルタ
36G 緑色カラーフィルタ
36B 青色カラーフィルタ
39 ブラックマトリックス(BM)

Claims (11)

  1. 複数の画素を有する表示装置であって、
    前記複数の画素に対応する複数の画素電極と、
    前記複数の画素電極に、それぞれスイッチング素子を介して接続された複数の信号線と、を備え、
    前記複数の画素電極は、第1画素電極と第2画素電極を含み、
    前記複数の信号線は、前記第1画素電極に接続された第1信号線と、前記第2画素電極に接続された第2信号線とを含み、
    前記第1画素電極の前記第1信号線の側の下方にはシールド電極が形成されており、前記第2画素電極の前記第2信号線側の下方にはシールド電極が形成されていない、
    もしくは、前記第1画素電極の前記第1画素電極を挟んで前記第1信号線に隣り合う信号線側の下方にはシールド電極が形成されており、前記第2画素電極の前記第2画素電極を挟んで前記第2信号線に隣り合う信号線側の下方にはシールド電極が形成されておらず、
    前記複数の画素は、異なる複数の色を表示する画素を含み、前記第1画素電極のXYZ色度表示におけるY値は前記第2画素電極のY値よりも大きい、表示装置。
  2. 前記第1画素電極を含む画素の開口率と、前記第2画素電極を含む画素の開口率とが、実質的に等しい、請求項1に記載の表示装置。
  3. 記複数の色の1繰り返し単位中に、前記第1画素電極と前記第2画素電極を含む、請求項1に記載の表示装置。
  4. 前記複数の色の1繰り返し単位中の全ての画素の開口率が、実質的に等しい、請求項に記載の表示装置。
  5. 前記複数の色の1繰り返し単位中に含まれる画素の構造は2種類存在し、
    前記画素の構造は、前記第1画素電極に対応する第1画素構造を含み、
    前記第1画素構造をもつ画素が表示する色は、前記複数の色の1繰り返し単位中に1色のみ存在する、請求項3または4に記載の表示装置。
  6. 前記第1画素構造をもつ画素は、前記複数の色のうち、XYZ色度表示において最もY値の高い色に対応する画素である、請求項に記載の表示装置。
  7. 前記複数の画素は、赤色を表示する赤画素と、緑色を表示する緑画素と、青色を表示する青画素からなり、前記第1画素構造をもつ画素は、前記緑画素の画素である、請求項に記載の表示装置。
  8. 前記複数の画素は、赤色を表示する赤画素と、緑色を表示する緑画素と、青色を表示する青画素と、白色を表示する白画素からなり、前記第1画素構造をもつ画素は、前記白画素の画素である、請求項に記載の表示装置。
  9. 前記複数の色の1繰り返し単位中に含まれる画素の構造は2種類存在し、
    前記画素の構造は、前記第1画素電極に対応する第1画素構造と、前記第2画素電極に対応する第2画素構造とを含み、
    前記第1画素構造をもつ画素が表示する色は、前記複数の色の1繰り返し単位中に2色以上存在する、請求項3または4に記載の表示装置。
  10. 前記第1画素構造をもつ画素は、前記複数の色のうち、XYZ色度表示において最もY値の高い色に対応する画素を含む、請求項に記載の表示装置。
  11. 前記複数の画素は、赤色を表示する赤画素と、緑色を表示する緑画素と、青色を表示する青画素と、白色を表示する白画素からなり、前記第1画素構造をもつ画素は、前記白画素の画素、前記緑画素の画素である、請求項に記載の表示装置。
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