JP6099376B2

JP6099376B2 - 表示装置

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Publication number: JP6099376B2
Application number: JP2012264112A
Authority: JP
Inventors: 涼今井; 山本　剛; 剛山本
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2032-12-03
Also published as: CN103852945B; JP2014109702A; US20140152929A1; US9625771B2; KR20140071237A; KR101531108B1; CN103852945A

Description

本発明は、表示装置に関する。

情報通信端末やテレビ受像機において、表示装置が広く用いられている。このような表示装置のうち液晶表示装置は、２つの基板の間に封じ込められた液晶組成物の配向を電界の変化により変え、液晶パネルを通過する光の強さを制御することにより画像を表示させる装置である。一方、他の表示装置である有機ＥＬ（Electro-Luminescent）表示装置は、有機発光ダイオード等の自発光体を用いた表示装置である。

特許文献１は、液晶表示装置において、色ごとに開口率を異ならせることにより、効率よく輝度を得ることについて開示している。

特開２０１１−１５８５６３号公報

液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置のような、各画素に所定の電位を印加するためのトランジスタを有する表示装置においては、各画素に映像信号電圧を書き込む際のゲート信号の変化に応じて、ソース・ドレイン線から印加された電極の電位を同時に変化させてしまうことがある。特に、上述の特許文献１に示されるように、画素によって開口率が異なる場合には、それに従って画素電極の大きさが異なるため、ゲート信号の変化に応じた画素電極の電位の変化も画素毎に異なり、結果としてフリッカ等の表示不具合の原因となる恐れがある。

本発明は、上述の事情を鑑みてしたものであり、画素電極の面積が画素によって異なる場合であっても、ゲート信号の変化に応じた画素電極の電位の変化に起因する表示不具合を抑制し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、基板上の表示領域において、一の方向に延び、並置された複数の走査信号線と、前記複数の走査信号線の各々に沿って画素ごとに配置され、前記走査信号線がゲートに接続されたトランジスタと、前記走査信号線に前記トランジスタを導通させる電圧である導通電圧が印加されることにより、前記トランジスタを介して、前記画素の階調値に対応する電位が印加される画素電極と、前記導通電圧を印加する制御回路と、を備え、前記画素電極は、前記基板の面に垂直な方向からの平面視において、互いに異なる面積を有する第１画素電極及び第２画素電極をそれぞれ複数有し、前記複数の走査信号線の各々の走査信号線には、前記第１画素電極及び前記第２画素電極のいずれか一方の前記画素電極のみが前記トランジスタを介して複数接続され、前記制御回路は、前記第１画素電極が接続された前記走査信号線に印加される前記導通電圧である第１導通電圧と、前記第２画素電極が接続された前記走査信号線に印加される前記導通電圧であり、前記第１導通電圧とは異なる電圧である第２導通電圧とを印加する、ことを特徴とする表示装置である。

また、本発明の表示装置においては、前記第２電極の面積が前記第１電極の面積より大きい場合には、前記第２導通電圧の電位差を前記第１導通電圧の電位差よりも大きくすることができる。

また、本発明の表示装置においては、前記第１画素電極は、赤及び緑の波長領域の光を制御する画素電極であり、前記第２画素電極は、青及び白の波長領域の光を制御する画素電極であり、前記青及び白の波長領域の光を制御する画素電極は、同一の走査信号線上に交互に並び、前記第２画素電極の面積は、前記第１画素電極の面積よりも大きい、とすることができる。

また、本発明の表示装置においては、前記対向電極は、前記画素電極と協働して電界を形成し、表示領域の全面を覆う共通電極としてもよい。

本発明の一実施形態に係る表示装置である液晶表示装置を概略的に示す図である。図１の液晶パネルについて概略的に示す図である。図２の液晶パネルの画素の副画素について概略的に示す図である。各副画素において形成される容量について説明するための図である。画素電極に、共通電極に印加された電圧より正極側の電位が印加される場合における、画素電極の電圧降下について示すタイミングチャートである。画素電極に、共通電極に印加された電圧より負極側の電位が印加される場合における、画素電極の電圧降下について示すタイミングチャートである。Ｂ画素電極及びＷ画素電極に対して延びる走査信号線に印加されるゲート導通電圧を、Ｒ画素電極及びＧ画素電極のゲート導通電圧より上昇させた場合について示すタイミングチャートである。Ｒ画素電極及びＧ画素電極に対して延びる走査信号線に印加されるゲート導通電圧を、Ｂ画素電極及びＷ画素電極のゲート導通電圧より低下させた場合について示すタイミングチャートである。走査信号線に印加されるゲート導通電圧の生成回路の一例について示す図である。比較例１に係るＲ画素電極（又はＧ画素電極）のレイアウトを示す図である。比較例１に係るＢ画素電極（又はＷ画素電極）のレイアウトを示す図である。

［実施形態］
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、本発明の一実施形態に係る表示装置である液晶表示装置１００が概略的に示されている。この図に示されるように、液晶表示装置１００は、上フレーム１１０及び下フレーム１２０に挟まれるように固定された液晶パネル２００及び不図示のバックライト装置等から構成されている。

図２は、図１の液晶パネル２００について概略的に示す図である。この図に示されるように、液晶パネル２００は、トランジスタが形成された絶縁基板である薄膜トランジスタ基板２０１と、薄膜トランジスタ基板２０１上に重ねられ、薄膜トランジスタ基板２０１との間に液晶組成物（不図示）を封止し、表示領域２０７に形成された各画素２１０でＲＧＢＷ（赤緑青白）のいずれかに対応する波長の光のみを透過するフィルタが形成されたカラーフィルタ基板２０３と、各画素２１０に配置されたトランジスタのゲートに接続され、一の方向に延び、並置された複数の走査信号線２０６と、トランジスタのドレインに接続され、走査信号線２０６に交差する方向に延び、並置された複数のドレイン線２０９と、走査信号線２０６に印加される電圧及びドレイン線２０９に印加される電圧を制御することにより、各画素２１０に階調値に対応する電圧を印加する制御回路であるドライバＩＣ（Integrated Circuit）と、を有している。

図３は、図２の液晶パネル２００の画素２１０の副画素について概略的に示す図である。画素は、ＲＧＢの色に対応する画素と、ＲＧＷの色に対応する画素との２つの種類があり、この図に示されるように、各画素に対応して、それぞれＲ画素電極２１１、Ｇ画素電極２１２及びＢ画素電極２１３、並びにＲ画素電極２１１、Ｇ画素電極２１２及びＷ画素電極２１４を有し、ドレイン線２０９に沿って順にＲ画素電極２１１、Ｇ画素電極２１２及びＢ画素電極２１３が並ぶ列と、Ｒ画素電極２１１、Ｇ画素電極２１２及びＷ画素電極２１４が並ぶ列の２種類が形成されている。また、走査信号線２０６に沿って、Ｒ画素電極２１１のみが並ぶ行、Ｇ画素電極２１２のみが並ぶ行、Ｂ画素電極２１３及びＷ画素電極２１４が交互に並ぶ行が形成されている。

ここでＢ画素電極２１３及びＷ画素電極２１４の面積（第２画素電極の面積）は、Ｒ画素電極２１１及びＧ画素電極２１２の面積（第１画素電極の面積）より大きくなっている。本実施形態では、Ｂ画素電極２１３及びＷ画素電極２１４の面積は、Ｒ画素電極２１１及びＧ画素電極２１２の面積より約２０％大きいこととしているが、他の比率で画素電極の大きさを異ならせていてもよい。ここで、Ｗ（白）の画素の面積を大きくしているのは、より輝度を上げて消費電力を抑えると共に、コントラストを向上させるためであり、更に青の色度が足りなくなるのを防ぐためにＢ画素電極２１３の面積もＷ画素電極２１４の面積と共に大きくしている。又、一つのドレイン線に対してＲＧＢ又はＲＧＷの副画素が配置されることにより、ドレイン線２０９の本数を削減し、消費電力を抑えている。

ここで走査信号線２０６に印加されるゲート信号の立ち下がり時の画素電極における電圧の降下について説明する。図４は、各副画素において形成される容量について説明するための図である。この図に示されるように、ドレイン線２０９に印加された階調信号電圧は、走査信号線２０６に印加されるゲート信号の立ち下がりにより、画素電極２１１〜２１４のいずれかの画素電極に保持される。一方で、画素電極は、走査信号線２０６と容量Ｃｇｓを形成する。また、共通電極２１８は、表示領域２０７全体を覆う透明電極により形成されており、一定電圧を保持することにより画素電極と協働して液晶組成物の配向を制御する対向電極である。画素電極は、この共通電極２１８と容量Ｃｓｔを形成する。これらの容量Ｃｇｓ及びＣｓｔが形成されていることにより、ゲート信号の立ち下がり電位差ΔＶｇが発生すると、以下の数１に示されるように、画素電極に降下電圧ΔＶｐが発生する。

図５は、画素電極に、共通電極２１８に印加された電圧より正極側の電位が印加される場合における、画素電極の電圧降下について示すタイミングチャートである。この図に示されるように、画素電極に印加されたＶｐは、ゲート信号の立ち下がり時にΔＶｐ分引き下げられる。図６は、画素電極に、共通電極２１８に印加された電圧より負極側の電位が印加される場合における、画素電極の電圧降下について示すタイミングチャートである。この場合においても図５と同様に、画素電極に印加されたＶｐは、ゲート信号の立ち下がり時にΔＶｐ分引き下げられる。

図５及び図６のような正極側の電圧の印加及び負極側の電圧の印加が周期的に行われる反転駆動により画像表示が行われることを考慮すると、これらの電圧降下が同じ画素に生じても共通電極２１８の電位との電位差が所望の電位差となるように共通電極２１８の電位を定める必要がある。しかしながら、本実施形態の液晶表示装置１００では、Ｂ画素電極２１３及びＷ画素電極２１４の面積は、Ｒ画素電極２１１及びＧ画素電極２１２の面積より大きくなっており、数１の容量Ｃｓｔは、これらの面積に比例するため電圧降下の電位差ΔＶｐは一様とならない。電位差ΔＶｐを一様とできない場合には、一定の共通電極２１８の電位を定めることができないため、表示画像にちらつきが生じることとなってしまう。

そこで、本実施形態では、図３に示したように、走査信号線２０６に沿って一様な面積の画素が並んでいることから、走査信号線２０６に印加されるゲートの導通電圧であるゲート導通電圧をＢ画素電極２１３及びＷ画素電極２１４と、Ｒ画素電極２１１及びＧ画素電極２１２とで異ならせることにより、共通電極２１８に印加される電圧が一定になるようにしている。

図７には、Ｂ画素電極２１３及びＷ画素電極２１４に対して延びる走査信号線２０６に印加されるゲート導通電圧を、Ｒ画素電極２１１及びＧ画素電極２１２のそれより上昇させた場合について示すタイミングチャートである。これにより、ゲート信号の立ち下がりの際の降下電圧ΔＶｐをすべての画素電極であるＲ画素電極２１１、Ｇ画素電極２１２、Ｂ画素電極２１３及びＷ画素電極２１４で均一化することができる。したがって、一つの共通電極２１８の電位を定めることができるため、画面のフリッカ等を抑え、安定した画像を表示させることができる。

図８には、Ｒ画素電極２１１及びＧ画素電極２１２に対して延びる走査信号線２０６に印加されるゲート導通電圧を、Ｂ画素電極２１３及びＷ画素電極２１４のそれより低下させた場合について示すタイミングチャートである。このようにした場合であっても、各画素電極における、ゲート信号の立ち下がりの際の降下電圧ΔＶｐを均一化することができ、図７の場合と同様に、一つの共通電極２１８の電位を定めることができるため、画面のフリッカ等を抑え、安定した画像を表示させることができる。

図９は、走査信号線に印加されるゲート導通電圧の生成回路２５０の一例について示す図である。この図の回路に示されるように、周知のチャージポンプ回路２５１を用い、参照電圧Ｖｒｅｆの切り替えにより、ゲート導通電圧Ｖｇｈを切り替えることができる。

［比較例１］
画素電極の大きさが異なる場合において、数１のΔＶｐを一定にするための別の実施形態である比較例１について示す。図１０には、Ｒ画素電極２１１（又はＧ画素電極２１２）のレイアウトが示されている。この図には、ゲート信号がゲート導通電圧の場合にドレイン線２０９とＲ画素電極２１１を電気的に接続するソース線２０８が示されており、本比較例ではその幅Ｗを７．５μｍとしている。図１１には、Ｂ画素電極２１３（又はＷ画素電極２１４）のレイアウトが示されている。ここでは、ソース線２０８の幅Ｗは９．０μｍとしている。このように大きな画素電極であるＢ画素電極２１３のソース線２０８の幅Ｗを、小さな画素電極であるＲ画素電極２１１のソース線２０８の幅Ｗより大きくすることにより、上記数１のＣｇｓ／（Ｃｓｔ＋Ｃｇｓ）を調整することができるため、ΔＶｐを各副画素で揃えることが可能である。しかしながら、この方法の場合には、リーク電流の発生が懸念される他、製造ばらつきによってＣｇｓ／（Ｃｓｔ＋Ｃｇｓ）を揃えるのが困難となる恐れがある。

［比較例２］
上述の実施形態では、走査信号線２０６に印加される電圧を調整することとしたが、ドレイン線に印加する映像信号を調整することにより、画素電極の電圧降下時の電位を調整することとしてもよい。この場合には、階調値に基づく映像信号の電圧に加えて、予め降下電圧ΔＶｐに応じた階調信号電圧をドレイン線２０９に印加するものであり、降下電圧ΔＶｐの違いを許容してドレイン線２０９に階調信号電圧が印加されるため、この場合にも一つの共通電極２１８の電位を定めることができる。特にＲＧＢが走査信号線２０６に沿って順に並び、ドレイン線２０９に沿って同じ色の画素又は同じ大きさの画素が並んでいる場合には有効であるが、複雑な処理が必要となる。

なお、上述の実施形態においては、表示装置として液晶表示装置を用いることとしたが、有機ＥＬ表示装置等の画素毎に配置されたトランジスタを用いて電位が印加される表示装置であれば本発明を適用することができる。

また、本実施形態においては画素にｎ型のトランジスタを用いて説明したが、ｐ型のトランジスタを用いることも可能であり、その場合には、ソース及びドレインの語は逆に読み替えることになり、ゲート信号の立ち下がりは立ち上がりと読み替えることにより適用することができる。

１００液晶表示装置、１１０上フレーム、１２０下フレーム、２００液晶パネル、２０１薄膜トランジスタ基板、２０３カラーフィルタ基板、２０６走査信号線、２０７表示領域、２０８ソース線、２０９ドレイン線、２１０画素電極、２１１Ｒ画素電極、２１２Ｇ画素電極、２１３Ｂ画素電極、２１４Ｗ画素電極、２１８共通電極、２５０生成回路、２５１チャージポンプ回路。

Claims

基板上の表示領域において、一の方向に延び、並置された複数の走査信号線と、
前記複数の走査信号線の各々に沿って画素ごとに配置され、前記走査信号線がゲートに接続されたトランジスタと、
前記走査信号線に前記トランジスタを導通させる電圧である導通電圧が印加されることにより、前記トランジスタを介して、前記画素の階調値に対応する電位が印加される画素電極と、
前記導通電圧を印加する制御回路と、を備え、
前記画素電極は、前記基板の面に垂直な方向からの平面視において、互いに異なる面積を有する第１画素電極及び第２画素電極をそれぞれ複数有し、
前記画素電極には、前記走査信号線に対して並列に並ぶ複数の電極が設けられ、
前記第１画素電極と前記第２画素電極とは、前記並列に並ぶ複数の電極の数が異なり、
前記複数の走査信号線は、第１の走査信号線と、第２の走査信号線とを有し、
前記第１の走査信号線は、前記トランジスタを介して前記第１画素電極と接続し、
前記第２の走査信号線は、前記トランジスタを介して前記第２画素電極と接続し、
前記制御回路は、前記第１画素電極が接続された前記第１の走査信号線に印加される前記導通電圧である第１導通電圧と、前記第２画素電極が接続された前記第２の走査信号線に印加される前記導通電圧であり、前記第１導通電圧とは異なる電圧である第２導通電圧とを印加し、
前記第１導通電圧と前記第２導通電圧とは、前記第１画素電極と前記第２画素電極との面積の差に従って異なる、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２画素電極の面積が前記第１画素電極の面積より大きい場合には、前記第２導通電圧の電位差は前記第１導通電圧の電位差よりも大きい、ことを特徴とする表示装置。
請求項１又は２に記載の表示装置であって、
前記第１画素電極は、赤及び緑の波長領域の光を制御する画素電極であり、
前記第２画素電極は、青及び白の波長領域の光を制御する画素電極であり、
前記青及び白の波長領域の光を制御する画素電極は、同一の走査信号線上に交互に並び、
前記第２画素電極の面積は、前記第１画素電極の面積よりも大きい、ことを特徴とする表示装置。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表示装置であって、
前記対向電極は、前記画素電極と協働して電界を形成し、表示領域の全面を覆う共通電極である、ことを特徴とする表示装置。
基板と、
前記基板上に形成された複数の走査信号線と、
前記走査信号線に沿って配置された複数の画素と、
前記走査信号線がゲートに接続されたトランジスタと、
前記走査信号線に走査信号を印加する駆動回路と、
前記画素に設けられ前記トランジスタに電気的に接続する画素電極と、を備え、
前記画素電極は、第１画素電極と、第１画素電極より面積が大きい第２画素電極とを有し、
前記画素電極には、前記走査信号線に対して並列に並ぶ複数の電極が設けられ、
前記第１画素電極より前記第２画素電極は、前記並列に並ぶ複数の電極の数が多く、
前記走査信号線は、第１走査信号線と第２走査信号線とを有し、
前記第１走査信号線は、前記トランジスタを介して前記第１画素電極に電気的に接続され、
前記第２走査信号線は、前記トランジスタを介して前記第２画素電極に電気的に接続され、
前記走査信号は前記トランジスタをオン状態とする高電圧と、オフ状態とする低電圧とを有し、
前記駆動回路は前記第１走査信号線に第１高電圧を出力し、前記第２走査信号線に第２高電圧を出力し、
前記第１高電圧と前記第２高電圧とは、前記第１画素電極と前記第２画素電極との面積の差に従って異なることを特徴とする表示装置。
請求項５に記載の表示装置であって、
前記第２高電圧は前記第１高電圧よりも高いことを特徴とする表示装置。
請求項５に記載の表示装置であって、
前記第１画素電極は、赤及び緑の波長領域の光を制御する画素電極であり、
前記第２画素電極は、青及び白の波長領域の光を制御する画素電極であり、
前記青及び白の波長領域の光を制御する画素電極は、同一の前記第２走査信号線に沿って交互に並ぶことを特徴とする表示装置。
請求項５に記載の表示装置であって、
前記第２画素電極の面積は前記第１画素電極の面積よりも２０％以上大きいことを特徴とする表示装置。
第１基板と、第２基板と、
前記第２基板に設けられたカラーフィルタと、
前記第１基板上に形成された複数の走査信号線と、
前記走査信号線と交差して第１基板上に形成された複数の映像信号線と、
前記走査信号線に走査信号を印加する駆動回路と、
前記第１基板上にマトリクス状に形成された複数の画素と、
前記画素に形成されたトランジスタ及び画素電極と、
前記トランジスタに設けられたゲート、入力電極及び出力電極と、を有し、
前記ゲートは前記走査信号線に接続し、前記入力電極は前記映像信号線に接続し、前記出力電極は前記画素電極に接続し、
前記画素電極は、第１画素電極と、前記第１画素電極より面積が大きい第２画素電極とを有し、
前記画素電極には、前記走査信号線に対して並列に並ぶ複数の電極が設けられ、
前記第１画素電極より前記第２画素電極は、前記並列に並ぶ複数の電極の数が多く、
前記走査信号線は、第１走査信号線と第２走査信号線とを有し、
前記第１走査信号線は、前記トランジスタを介して前記第１画素電極に電気的に接続され、
前記第２走査信号線は、前記トランジスタを介して前記第２画素電極に電気的に接続され、
前記走査信号は高電圧と、前記高電圧より低い低電圧との間で振幅し、
前記駆動回路は前記第１走査信号線に第１走査信号を出力し、前記第２走査信号線に第２走査信号を出力し、
前記第１画素電極の面積が前記第２画素電極の面積よりも小さいことに従い、前記第１走査信号の高電圧は、前記第２走査信号の高電圧よりも低いことを特徴とする表示装置。
請求項９に記載の表示装置であって、
前記カラーフィルタは、
赤の波長領域の光を透過する赤フィルタと、
緑の波長領域の光を透過する緑フィルタと、
青の波長領域の光を透過する青フィルタと、
白の波長領域の光を透過する白フィルタとを有し、
前記第１画素電極は、前記赤フィルタと対向する赤画素電極と、前記緑フィルタ対向する緑画素電極とを有し、
前記第２画素電極は、前記青フィルタと対向する青画素電極と、前記白フィルタと対向する白画素電極とを有することを特徴とする表示装置。
請求項９に記載の表示装置であって、
前記カラーフィルタは、
赤の波長領域の光を透過する赤フィルタと、
緑の波長領域の光を透過する緑フィルタと、
青の波長領域の光を透過する青フィルタと、
白の波長領域の光を透過する白フィルタとを有し、
前記第１画素電極は、前記赤フィルタと対向する赤画素電極と、前記緑フィルタ対向する緑画素電極とを有し、
前記第２画素電極は、前記青フィルタと対向する青画素電極と、前記白フィルタと対向する白画素電極とを有し、
前記青画素電極と前記白画素電極とは、同一の前記第１走査信号線に沿って交互に並ぶことを特徴とする表示装置。
請求項９に記載の表示装置であって、
前記第２画素電極の面積は前記第１画素電極の面積よりも２０％以上大きいことを特徴とする表示装置。