JP2002098957A

JP2002098957A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2002098957A
Application number: JP2000287520A
Authority: JP
Inventors: Toyoki Higuchi; 豊喜樋口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-09-21
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2002-04-05

Abstract

(57)【要約】【課題】背面光源をもつ透過型の液晶表示装置におい
て、蛍光管のもつデメリットを解決し、かつ動画表示に
適した背面光源をもつ液晶表示装置を提供する。【解決手段】第２電極基板２００（又は第１電極基板
１００）の液晶層３００と接しない側の表面に、有機Ｅ
Ｌ材料により構成されたＥＬバックライト４００を白色
発光の平面光源として配設し、このＥＬバックライト４
００を所定のピッチで短冊状に分割してＥＬ発光部分４
０１〜４０４とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は液晶表示装置に関
し、詳しくは透過型の液晶表示装置における背面光源の
改良技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置は、薄型、軽量、低
消費電力などの特性を活かして、各種分野で広く利用さ
れている。このうち、ノート型ＰＣやデスクトップ型Ｐ
Ｃなどに用いられる透過型の液晶表示装置では、液晶パ
ネルの裏側に背面光源が組み込まれている。その背面光
源として最も一般的なものは、液晶パネルの端部に円柱
状の蛍光管を配置し、この蛍光管から照射された光を導
光体により面光源とする導光体方式と呼ばれるものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この導光体方式には、
蛍光管の輝度が高く、寿命が長いうえ、色調整も可能と
いうメリットがある。しかし、部品点数が多くコストが
高いことや、光源としての総合効率が反射板方式に比べ
低く、また重く厚みもあるというデメリットを抱えてい
る。しかも、蛍光管を使った背面光源は常時点灯したま
ま使われるため、ＴＶ表示のような動画表示において
は、不要な発光が動画表示の妨げになるという問題点が
あった。

【０００４】一方、蛍光管以外の背面光源として、例え
ば小型サイズの白色ＬＥＤの光を透明樹脂により平面状
にしたものや、無機ＥＬ材料を使ったものなどがある
が、いずれも発光輝度が低いために、用途が限られると
いう問題点があった。

【０００５】この発明は、蛍光管のもつデメリットを解
決するとともに、動画表示に適した背面光源をもつ液晶
表示装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、互いに交差する複数の信号線及
び複数の走査線、これら両線の各交差部にスイッチ素子
を介して接続される画素電極、この画素電極と電気的に
並列に接続された補助容量を介して接続された補助容量
線を含む第１電極基板と、前記複数の画素電極と相対す
る対向電極を含む第２電極基板と、前記２つの電極基板
間に保持される液晶層とを備えた液晶表示装置におい
て、前記第１又は第２電極基板の前記液晶層と接しない
側の表面に、有機ＥＬ材料により構成された白色発光の
平面光源を配設したことを特徴とする。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１において、前
記平面光源が前記走査線と並行に短冊状に分割され、こ
の分割された発光部分が前記走査線の駆動タイミングに
同期して、１つづつ順次発光することを特徴とする。

【０００８】請求項３の発明は、請求項１において、前
記短冊状に分割された発光部分が複数部分ごとに順次発
光し、かつ前記走査線の駆動タイミングに同期して、１
発光部分づつ発光位置が移動することを特徴とする。

【０００９】請求項４の発明は、請求項２又は３におい
て、前記短冊状に分割された発光部分の発光が前記走査
線が選択される位置を含まないことを特徴とする。

【００１０】請求項５の発明は、請求項２、３又は４に
おいて、前記短冊状に分割された発光部分を除く非発光
部分と前記補助容量線とが平面的にほぼ相対する位置に
配置され、前記非発光部分の幅が前記補助容量線の幅よ
りも狭いことを特徴とする。

【００１１】請求項６の発明は、請求項２乃至５におい
て、前記短冊状に分割された発光部分の発光輝度が、相
対する前記画素電極に与えられる信号電圧の最大値に従
って変わることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係わる液晶表示
装置をアクティブマトリクス型液晶表示装置に適用した
場合の実施形態について説明する。

【００１３】図１は、この実施形態に係わる液晶表示装
置の概略断面図である。液晶表示装置１０は、第１電極
基板１００、第２電極基板２００及びこれら基板間に保
持された液晶層３００を備えている。

【００１４】第１電極基板１００は、透明なガラス基板
１０１で構成されており、液晶層３００と接する側の表
面には、走査線１０２、信号線１０３（図１には図示せ
ず）、画素電極１０４、ＴＦＴ１０５（図１には図示せ
ず）、補助容量１０６（図１には図示せず）、及び補助
容量線１０７が形成されている。

【００１５】この第１電極基板１００に形成された表示
画素の等価回路図を図２に示す。走査線１０２及びこれ
と交差するように配列された信号線１０３の交差部に
は、スイッチ素子としてＴＦＴ１０５が接続されてい
る。そのＴＦＴ１０５のゲート電極は走査線１０２に接
続され、ソース電極（又はドレイン電極）は信号線１０
３に接続され、さらにドレイン電極（又はソース電極）
は画素電極１０４に接続されている。画素電極１０４に
は、充電電荷を保持するための補助容量１０６が電気的
に並列に接続されている。この補助容量１０６は、画素
電極１０４補助容量線１０７との間に容量Ｃｓを形成し
ている。補助容量１０７には、図示しない外部のコント
ロール回路から一定の電位が与えられている。

【００１６】ここで、図２に示す等価回路図の動作につ
いて簡単に説明する。信号線１０３に映像信号がサンプ
リングされ、これと同期して走査線１０２に行選択パル
スが出力されると、ＴＦＴ１０５のソース・ドレイン間
が導通状態となり、信号線１０３にサンプリングされた
映像信号がＴＦＴ１０５を介して画素電極１０４に書き
込まれる。この映像信号は後述の対向電極（２０２）と
の間に信号電圧として充電され、これに液晶層３００が
応答することで映像が映し出される。

【００１７】第２電極基板２００は、第１電極基板１０
０と同じく透明なガラス基板２０１で構成されており、
液晶層３００と接する側の表面には、画素電極１０４と
相対する対向電極２０２が全面に形成されている。

【００１８】また、ガラス基板２０１の液晶層３００と
接しない側の表面には、有機ＥＬ（エレクトロルミネッ
センス）により構成された平面光源としてのＥＬバック
ライト４００が形成されている。このＥＬバックライト
４００は薄膜により形成され、走査線１０２と並行に、
画素ピッチ（画素電極１０４のピッチ）で短冊状に分割
されている。図１では、短冊状に分割されたＥＬバック
ライト４００を、ＥＬ発光部分４０１、４０２、４０
３、４０４として表している。このＥＬバックライト４
００には、図示しない外部のコントロール回路から所定
の電源電圧が供給されている。

【００１９】各ＥＬ発光部分４０１〜４０４の間には、
ＥＬ発光部分が形成されていない非発光部分４１１、４
１２、４１３が設けられている。この非発光部分４１
１、４１２、４１３の位置は、補助容量線１０７と平面
的にほぼ相対しており、その幅は補助容量線１０７の幅
よりも狭く設定されている。

【００２０】次に、上記のように構成された液晶表示装
置１０におけるＥＬバックライト４００の発光動作につ
いて説明する。

【００２１】図３は、行選択パルスとＥＬバックライト
４００の動作を示すタイミングチャートである。図３に
おいて、上段は任意の１フレームにおける映像信号、中
段は時刻Ｔ１での行選択パルス及び対応するＥＬ発光部
分の発光輝度、下段は時刻Ｔ２での行選択パルス及び対
応するＥＬ発光部分の発光輝度をそれぞれ示している。
表示画面は上端から下端に向かって一走査線づつ順に縦
方向に走査されるため、横軸（時間）は画面縦方向での
動作を示している。この実施形態では、走査線１０２に
出力される行選択パルスに同期してＥＬ発光部分が１つ
づつ順に発光するように制御されており、時刻が進むに
つれて、行選択パルスが上端から下端へ移動するに従っ
て、行選択パルスよりも遅れてＥＬ発光部分が１段づつ
移動している。なお、下段では映像信号の最大値に従っ
てＥＬ発光部分の発光輝度が高くなっているが（破線部
分）、この発光輝度に併せて映像信号の信号電圧を変更
して、波形ピークとなる部分以外の表示を一定する必要
があることは言うまでもない。

【００２２】上記構成による液晶表示装置１０において
は、薄膜で形成されたＥＬバックライト４００を背面光
源としているため、この部分の厚みをおよそ１μｍ以下
とすることが可能となる。またＥＬバックライト４００
を第２電極基板２００の外側に配設した場合は、背面光
源としての基板も不要となる。したがって、背面光源と
して蛍光管を使用した場合と比較して、部品点数が少な
く低コストとなるうえ、背面光源そのものを軽く、かつ
薄くすることができる。

【００２３】また、走査線の駆動タイミングに同期して
１つのＥＬ発光部分ごとに発光するため、不要な発光が
動画表示の妨げになることがなく、鮮明な動画表示を行
うことができる。ちなみに、鮮明な動画表示を行うため
には、観察者の眼に錯覚を与えることが重要であり、そ
のためには蛍光管のように常時発光している光源ではな
く、上記実施形態のように必要な期間だけ光源が発光す
るように制御することで、映像信号の書き込みと発光の
サイクルをずらすようにすることが望ましい。すなわ
ち、行選択パルスにより選択された走査線の位置を含ま
ないように発光することで、映像信号の書き込みにより
内容が書き換えられる過渡状態での表示を見せないよう
にすることができるので、表示品位を高めることができ
る。

【００２４】また、映像信号に従ってＥＬ発光部分の発
光輝度を変える時に、画素電極に与えられる信号電圧の
最大値に従って変えることで、ＴＶ受像用ＣＲＴで実施
されているのと同様に、画像表示のダイナミックレンジ
を大きくすることができ、動画表示に適した液晶表示装
置とすることができる。

【００２５】さらに、非発光部分を補助容量線と平面的
にほぼ相対させ、その幅を補助容量線よりも狭く設定す
ることにより、ＥＬバックライトの分割部分を観察者側
から見えなくすることができ、表示品位をより高めるこ
とができる。

【００２６】なお、上記実施形態の構成は適宜に変更可
能である。例えば、実施形態ではＥＬバックライト４０
０は第２電極基板２００の外側に（液晶層３００と接し
ない側）に形成しているが、第１電極基板１００の外側
に形成してもよいし、図示しない第３基板上に形成して
もよい。

【００２７】補助容量線１０７は、走査線１０２とは別
の配線としたが（Ｃｓ独立構造）、隣接する一つ手前の
走査線１０２と画素電極１０４との間に容量Ｃｓを形成
するようにしてもよい（Ｃｓオン・ゲート構造）。この
場合は、非発光部分と走査線１０２が平面的に相対する
ように配置し、非発光部分の幅を走査線１０２の幅より
も狭く設定する。

【００２８】また実施形態では、短冊状に分割されたＥ
Ｌ発光部分を１つづつ順に発光させるように制御してい
るが、ＥＬ発光部分を複数部分ごとに順に発光させると
ともに、走査線１０２の駆動タイミングに同期して、１
つのＥＬ発光部分づつ発光位置を移動するように制御し
てもよい。このように、ＥＬ発光部分を複数部分ごとに
順に発光させる場合は、発光時間を長くして、ＥＬ発光
部分の発光輝度を相対的に低下させることができるた
め、観察者の眼にやさしい表示装置を提供することがで
きる。すなわち、発光時間が短いと、画面全体の発光輝
度を維持するために高い発光輝度が必要となるため、観
察者の眼には瞬間的に強い光が眼に入ることになる。し
かし、比較的弱い光で長時間発光させることで発光輝度
を相対的に下げることにより、これを回避することがで
きる。

【００２９】ＥＬ発光部分を分割するピッチは必ずしも
画素ピッチである必要はなく、その整数倍に設定されて
いても良い。例えば、高精細画面の場合であれば、２〜
３倍が適当である。また、図示しないカラーフィルタの
配置が横ストライプ配列の場合は、３の倍数に設定する
必要がある。このほか、ＥＬ発光部分は走査線と同じピ
ッチで分割してもよい。

【００３０】さらに、映像信号に従ってＥＬ発光部分の
発光輝度を変える時に、画素電極に与えられる信号電圧
の最大値ではなく、ＥＬ発光部分に相対する画素電極へ
の書き込み電圧の平均値に従って変えるようにしてもよ
い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係わる
液晶表示装置においては、薄膜で形成されたＥＬバック
ライトを背面光源とすることにより、蛍光管のもつデメ
リットを解決して、低コストで軽くかつ薄い背面光源と
することができるだけでなく、不要な発光が動画表示の
妨げになることがなく、鮮明な動画表示を行うことがで
きるので、動画表示に適した背面光源をもつ液晶表示装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係わる液晶表示装置の概略断面図。

【図２】第１電極基板に形成された表示画素の等価回路
図。

【図３】行選択パルスとＥＬバックライトの動作を示す
タイミングチャート。

【符号の説明】

１０…液晶表示装置、１００…第１電極基板、１０１，
２０１…ガラス基板、１０２…走査線、１０３…信号
線、１０４…画素電極、１０５…ＴＦＴ、１０６…補助
容量、１０７…補助容量線、３００…液晶層、４００…
ＥＬバックライト、４０１，４０２，４０３，４０４…
ＥＬ発光部分、４１１，４１２，４１３…非発光部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｇ 3/36 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０Ｆターム(参考） 2H091 FA44Z LA11 2H093 NC10 NC16 NC34 NC42 ND42 ND54 NE06 5C006 AA22 AC02 AF69 AF71 AF78 BB16 BB29 BC06 EA01 FA51 FA54 5C080 AA10 BB05 CC03 DD01 DD27 EE32 FF09 JJ02 JJ04 JJ06 KK02 5G435 AA03 AA16 BB12 CC09 EE30 GG25 HH01 LL08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに交差する複数の信号線及び複数の
走査線、これら両線の各交差部にスイッチ素子を介して
接続される画素電極、この画素電極と電気的に並列に接
続された補助容量を介して接続された補助容量線を含む
第１電極基板と、前記複数の画素電極と相対する対向電
極を含む第２電極基板と、前記２つの電極基板間に保持
される液晶層とを備えた液晶表示装置において、前記第１又は第２電極基板の前記液晶層と接しない側の
表面に、有機ＥＬ材料により構成された白色発光の平面
光源を配設したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記平面光源が前記走査線と並行に短冊
状に分割され、この分割された発光部分が前記走査線の
駆動タイミングに同期して、１つづつ順次発光すること
を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記短冊状に分割された発光部分が複数
部分ごとに順次発光し、かつ前記走査線の駆動タイミン
グに同期して、１発光部分づつ発光位置が移動すること
を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記短冊状に分割された発光部分の発光
が前記走査線が選択される位置を含まないことを特徴と
する請求項２又は３記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記短冊状に分割された発光部分を除く
非発光部分と前記補助容量線とが平面的にほぼ相対する
位置に配置され、前記非発光部分の幅が前記補助容量線
の幅よりも狭いことを特徴とする請求項２、３又は４記
載の液晶表示装置。
【請求項６】前記短冊状に分割された発光部分の発光
輝度が、相対する前記画素電極に与えられる信号電圧の
最大値に従って変わることを特徴とする請求項２乃至５
記載の液晶表示装置。