JP2006215234A

JP2006215234A - カラー表示装置

Info

Publication number: JP2006215234A
Application number: JP2005027362A
Authority: JP
Inventors: Naotaka Mogi; 直隆茂木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2005-02-03
Publication date: 2006-08-17

Abstract

【課題】１画素内の３原色の輝度分布のずれを改良し、コンバージェンスを向上させて良好な画質を得る。
【解決手段】１画素を構成する３原色のサブ画素ｒ，ｇ，ｂのいずれかまたは複数を、複数の領域に分けて設定する。例えば、画素中央に緑のサブ画素Ｇを配置し、赤のサブ画素Ｒを二つに分割し、緑のサブ画素ｇの左隣ｒ１と画素の右端ｒ２とに配置し、さらに青のサブ画素ｂを二つに分割し、画素の左端（サブ画素ｒ１の左隣）ｂ１と緑のサブ画素ｇの右隣ｂ２とに配置する。分割された二つのサブ画素を同時に発光させることにより、恰も一つのサブ画素のような挙動を示す。そして、二つのサブ画素が二つの領域に分散しているため、その色の輝度分布が広がって、見かけ上の輝度分布の中心が画素中心付近となり、輝度分布のずれが改良されてコンバージェンスが向上し、高品質な画像を得ることができるようになる。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラー表示装置、より詳細には、複数の画素をマトリクス状に配列し、各画素を３原色のサブ画素（絵素）を用いて構成してカラー表示を行うマトリクス型のカラー表示装置に関する。

カラー液晶表示装置のようなマトリクス型カラー表示装置は、一般に薄型で軽量である等の特徴を有している。このため、ＣＲＴ（陰極線管）に替わる表示装置として、携帯機器用途をはじめ幅広く使用されている。たとえば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をスイッチング素子とするアクティブマトリクス型液晶表示装置や、自発光型のプラズマディスプレイが普及している。

マトリクス型カラー表示装置では、空間的あるいは時間的に色混合を行う方式でカラー表示が行われている。特に直視型の場合には、３原色のサブ画素（絵素）を用いて各画素で加法混色を行い、カラー表示を行う方法が最も広く用いられている。

従来の表示装置として、液晶表示装置を例に挙げて説明する。液晶表示装置は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等の複数のスイッチング素子がマトリクス状に設けられたスイッチング素子基板（以降、単に素子基板と略称する）と、該素子基板に対向して設けられ、カラーフィルタを備える対向基板と、上記素子基板と対向基板との間に設けられた液晶層とを備えている。

図３は、ＴＦＴによるアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成例を説明するための図で、図中、１１は絵素電極、１２はＴＦＴ、１３はソースライン、１４はゲートラインである。
アクティブマトリクス基板上には、複数の絵素（サブ画素）電極１１がマトリクス状に形成されている。そして絵素電極１１ごとにスイッチング素子であるＴＦＴ１２が設けられ、各絵素電極１１に接続されている。ＴＦＴのゲート電極には、操作信号を供給するためのゲートライン１４が接続され、ゲート電極に入力されるゲート信号によってＴＦＴが駆動制御される。各絵素電極に対応するそれぞれの絵素が、サブ画素であり、通常、ＲＧＢの各色のいずれかを表示するために用いられる。そしてＲＧＢの３つのサブ画素の集まりが画素となっている。

上記のＴＦＴ１２のソース電極には、表示信号（データ信号）を供給するためのソースライン１３が接続され、ＴＦＴ１２を駆動させるときに、表示信号がＴＦＴ１２を介して絵素電極１１に入力する。これらのゲートライン１４とソースライン１３とは、マトリクス状に配列された絵素電極１１の周囲で互いに直交するように配設される。

図４は、ＴＦＴアクティブマトリクス型液晶表示装置における画素構成例を示す図で、１画素分のサブ画素配列の例を示す図である。
液晶表示装置では、各液晶表示素子が光量の制御を行い、色の違いをカラーフィルタで発生させている。したがって、１画素を３原色のサブ画素ｒ，ｇ，ｂで構成するカラー液晶表示素子では、図４に示すようなサブ画素ｒ，ｇ，ｂの配置に対応して、カラーフィルタおよび液晶表示素子をそれぞれ配置し、これらが位置合わせされている。

図４に示すように、通常の１画素においては、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３原色にそれぞれ該当するサブ画素ｒ、ｇ、ｂが隣接して配設されている。図４の例では、緑のサブ画素ｇを中央にして、左側に赤のサブ画素ｒ、右側に青のサブ画素ｂが配設される。一般的に使用されるＲＧＢの３原色では、緑のサブ画素ｇの輝度が最も大きくなるため、両隣の画素との間の干渉を抑制するため、緑のサブ画素ｇを画素の中央に配置する手法が採用される。ここで、各サブ画素間のピッチを距離Ｄとする。

図５は、図４に示す従来のサブ画素構成における輝度分布を模式的に示す図である。図４に示すように、１画素を構成するサブ画素ｒ，ｇ，ｂについては、これらがある領域を占有して隣り合って配設されているため、厳密には、各色の輝度中心が互いにずれて、コンバージェンス（ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ）ずれが発生する。
すなわち、従来のサブ画素の構成では、１画素ごとの輝度分布、すなわちサブ画素ｒから発光されるＲ光、サブ画素ｇから発光されるＧ光、及びサブ画素ｂから発光されるＢ光が図５に示すような状態となる。この場合、それぞれのサブ画素の輝度中心間の距離は、サブ画素の配列ピッチＤにほぼ等しくなる。すなわち、従来の構成では、それぞれのサブ画素の輝度中心間の距離（＝Ｄ）が大きいため、人間の目に輝度分布のずれ、すなわちコンバージェンスずれが視認され、画質が劣化するという問題が生じる。

このような輝度分布のずれによって、例えば、全体的に白を表示する「白ベタ」の表示を行うときや、画面上にテロップなどの白い文字を表示するときに、赤や青の画素単位の線が人間の目に観測されて、画質が劣化する。
特にカラー表示装置の画面が大型化し、このときに画素の数が変わらなければ、１画素が占める面積の割合が大きくなって、上記のようなコンバージェンスずれが目立つようになる。３原色Ｒ，Ｇ，Ｂのサブ画素を用いて加法混色によってカラー表示を行うマトリクス型カラー表示装置では、画素ピッチが充分小さい場合や、観視者から表示装置までの視距離が充分離れている場合は問題とならないが、これらの条件が満たされない場合、サブ画素構造が観視者に観測されてしまうことになる。

このような問題に対して、例えば、特許文献１では、１画素内に３原色のサブ画素に相当する部分を３原色の各色毎に複数個設け、画素の大きさが大きくなっても解像度が低下しないようにしている。
特開昭５８−２３０８４号公報

上記特許文献１の技術は、画素内で３原色の各色の発光領域をそれぞれ複数設定し、大画面化に伴って画素の面積が大きくなっても、加法混色を効率よく行うことができるようにしている。しかしながら、特許文献１の発明では、色毎に複数の領域が設定されているものの、一つの画素内における各色コンバージェンスずれによる画質劣化の改良については何ら開示されてなく、特許文献１の構成では、画素のコンバージェンスずれを改良することができない。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、１画素が３原色のサブ画素で構成されるマトリクス型カラー表示装置において、１画素内の３原色の輝度分布のずれを改良し、コンバージェンスを向上させて良好な画質を得ることができるようにしたマトリクス型のカラー表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の技術手段は、１画素が３原色のサブ画素で構成され、複数の画素がマトリクス状に配置されてなるカラー表示装置において、１画素を構成する３原色のそれぞれに該当するサブ画素のうち、すくなくとも１色に該当するサブ画素が複数の領域に分割され、各色の見かけ上の輝度分布の中心が互いに一致するかまたは互いに近傍に位置するように、サブ画素を構成することを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、１画素を構成する３原色のそれぞれに該当するサブ画素は、各色において互いに総面積が等しいことを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第１または第２の技術手段において、１画素を構成する３原色のそれぞれに該当するサブ画素のうち、２色のサブ画素がそれぞれ二つに分割され、画素の一方の端から順に第１の色，第２の色，第３の色，第１の色，第２の色となるようにサブ画素がストライプ状に配置され、二つに分割された第１及び第２の色に該当するサブ画素において、画素の端部に配置された画素の輝度が、画素の中央側に配置された同じ色の画素の輝度と同等またはそれ以下となるように構成されていることを特徴としたものである。

第４の技術手段は、第３の技術手段において、二つに分割された第１及び第２の色に該当するサブ画素において、画素の端部に配置された画素の領域面積が、画素の中央側に配置された同じ色の画素の領域面積の１／３となるように構成されていることを特徴としたものである。

本発明によれば、１画素が３原色のサブ画素で構成されるマトリクス型カラー表示装置において、１画素内の３原色の輝度分布のずれを改良し、コンバージェンスを向上させて良好な画質を得ることができるようにしたマトリクス型のカラー表示装置を提供することができる。

図１は、本発明によるカラーマトリクス型カラー表示装置の画素構成例を示す図で、１画素分のサブ画素配列の例を示す図である。
本発明では、１画素を構成する３原色のサブ画素ｒ，ｇ，ｂのいずれかまたは複数を、複数の領域に分けて設定する。このときに、各色の輝度中心ができるだけ重なるようにする。

例えば、図１に示す実施形態では、画素中央に緑のサブ画素ｇを配置し、赤のサブ画素ｒを二つに分割し、緑のサブ画素ｇの左隣ｒ１と画素の右端ｒ２とに配置し、さらに青のサブ画素ｂを二つに分割し、画素の左端（サブ画素ｒ１の左隣）ｂ１と緑のサブ画素ｇの右隣ｂ２とに配置する。

このとき、二つに分割した赤のサブ画素ｒ１，ｒ２と、青のサブ画素ｂ１，ｂ２とは、それぞれ一つのサブ画素とみなして同時に連動させて発光制御を行う。すなわち、同一色の二つのサブ画素のそれぞれに対して、絵素電極とＴＦＴとを形成し、ソースライン及びゲートライン配線して、二つのサブ画素を同時にスイッチング制御し、同一の表示信号を入力させるようにする。

これにより、分割された二つのサブ画素が同時に発光し、恰も一つのサブ画素のような挙動を示す。そして、二つのサブ画素が二つの領域に分散しているため、その色の輝度分布が広がって、見かけ上の輝度分布の中心が画素中心付近となる。

そして基本的には、緑のサブ画素ｇの領域、赤のサブ画素ｒ１，ｒ２の領域、及び青のサブ画素ｂ１，ｂ２の領域の面積は、各色毎に互いに同じになるようにする。そして、両端のサブ画素ｂ１，ｒ２は、中央よりのサブ画素ｂ２，ｒ１に比して、少なくとも同じ輝度で好ましくは中央のサブ画素ｂ２，ｒ１より低い輝度をもつようにする。
例えば、両端のサブ画素ｂ１，ｒ２の幅を、中央よりのサブ画素ｂ２，ｒ１に比して１／３程度にするとよい。

図２は、図１に示すサブ画素構成における見かけ上の輝度分布を模式的に示す図である。図２に示すように、本実施形態のサブ画素の構成では、１画素ごとの見かけ上の輝度分布が重なりあって、恰も全ての色の輝度中心が画素中央近くに存在しているように見える。
例えば、緑のサブ画素ｇから発光されるＧ光の輝度中心と、青のサブ画素ｂから発光されるＢ光の輝度中心との距離ｄ１は、従来例の距離Ｄに比して十分に近くなっている。また、緑のサブ画素ｇから発光されるＧ光の輝度中心と、赤のサブ画素ｒから発光されるＲ光の輝度中心との距離ｄ２も同様である。

本実施形態によれば、１画素を構成する３原色のサブ画素のうち、赤のサブ画素ｒと緑のサブ画素ｇとを二つに分割し、隣接するサブ画素の色が異なるように配設することにより、３原色Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度分布のずれを改良し、コンバージェンスが向上して良好な画質を得ることができるようになる。

なお、各サブ画素の構成は、上記図１に示す構成に限定されないことは明らかである。すなわち、１画素を構成するサブ画素を分割することによって各色の輝度分布の中心が、ほぼ一致するかできるだけ互いに近づくように構成すればよい。
このときに上記のように、１画素を構成する３原色のサブ画素のうち、２つのサブ画素をそれぞれ二つの領域に分割して配置することが合理的であるが、本発明では、これに限定されることなく、３原色の全てのサブ画素を分割してもよく、このときに、各サブ画素を三つ以上に分割してもよい。

また、図１の例では、緑のサブ画素Ｇを中央に配置しているが、中央のサブ画素の色を変更してもよい。通常、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色ではＧの輝度が最も高くなる。従って輝度が最高の緑のサブ画素ｇを各画素の中央部に配置することにより、両隣の画素からの干渉を受けにくくなって、画質が維持される。
ただし、各サブ画素の発光特性は、各サブ画素の制御電圧との関係によって変化するので、各サブ画素の制御電圧のバランスが、最適化されているという前提であれば、中央のサブ画素の色を適宜設定することができる。

また、上記のごとくの構成は、液晶表示装置のみならず、プラズマディスプレイやＥＬ（エレクトロルミネセンス）ディスプレイのような自発光型の表示装置にも適用することができる。また直視型の表示装置のみならず、サブ画素構成をとる投射型表示装置のディスプレイにも適用することができ、また各色の領域面積のバランスも適宜設定することができる。

本発明によるカラーマトリクス型カラー表示装置の画素構成例を示す図で、１画素分のサブ画素配列の例を示す図である。図１に示すサブ画素構成における見かけ上の輝度分布を模式的に示す図である。ＴＦＴによるアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成例を説明するための図である。ＴＦＴアクティブマトリクス型液晶表示装置における画素構成例を示す図である。図４に示す従来のサブ画素構成における輝度分布を模式的に示す図である。

符号の説明

１１…絵素電極、１２…ＴＦＴ、１３…ソースライン、１４…ゲートライン。

Claims

１画素が３原色のサブ画素で構成され、複数の画素がマトリクス状に配置されてなるカラー表示装置において、１画素を構成する３原色のそれぞれに該当するサブ画素のうち、すくなくとも１色に該当するサブ画素が複数の領域に分割され、各色の見かけ上の輝度分布の中心が互いに一致するかまたは互いに近傍に位置するように、前記サブ画素を構成することを特徴とするカラー表示装置。
請求項１に記載のカラー表示装置において、前記１画素を構成する３原色のそれぞれに該当するサブ画素は、各色において互いに総面積が等しいことを特徴とするカラー表示装置。
請求項１または２に記載のカラー表示装置において、前記１画素を構成する３原色のそれぞれに該当するサブ画素のうち、２色のサブ画素がそれぞれ二つに分割され、画素の一方の端から順に第１の色，第２の色，第３の色，第１の色，第２の色となるようにサブ画素がストライプ状に配置され、前記二つに分割された第１及び第２の色に該当するサブ画素において、画素の端部に配置された画素の輝度が、画素の中央側に配置された同じ色の画素の輝度と同等またはそれ以下となるように構成されていることを特徴とするカラー表示装置。
請求項３に記載のカラー表示装置において、前記二つに分割された第１及び第２の色に該当するサブ画素において、画素の端部に配置された画素の領域面積が、画素の中央側に配置された同じ色の画素の領域面積の１／３となるように構成されていることを特徴とするカラー表示装置。