JP2004354662A - カラーフィルタのカラーセルの配置構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】一部のカラーセル幅の設計を調整し、高解析度下で高開口率を維持できるようにした、カラーフィルムのカラーセルの配置構造を提供する。
【解決手段】第一カラーセル、第二カラーセル、第三カラーセル、および第四カラーセルが順序どおりに配列されることで構成されるカラーセルユニットが複数個連続配列されているカラーフィルタのカラーセルの配置構造。前記第一カラーセル、前記第二カラーセル、および前記第三カラーセルは、それぞれ異なるタイプのカラーセルであり、前記第二カラーセルと前記第四カラーセルは、同じタイプのカラーセルで、寸法も同じである。前記第一カラーセルの有効幅Ｗ１、前記第二カラーセルの有効幅Ｗ２、および前記第三カラーセルの有効幅Ｗ３の関係は、次の関係式のようになる。即ち、Ｗ１＝Ａ×Ｗ２（Ａ＝１．７〜２．３）、Ｗ３＝Ｂ×Ｗ２（Ｂ＝１．７〜２．３）
【選択図】 図３−１
【解決手段】第一カラーセル、第二カラーセル、第三カラーセル、および第四カラーセルが順序どおりに配列されることで構成されるカラーセルユニットが複数個連続配列されているカラーフィルタのカラーセルの配置構造。前記第一カラーセル、前記第二カラーセル、および前記第三カラーセルは、それぞれ異なるタイプのカラーセルであり、前記第二カラーセルと前記第四カラーセルは、同じタイプのカラーセルで、寸法も同じである。前記第一カラーセルの有効幅Ｗ１、前記第二カラーセルの有効幅Ｗ２、および前記第三カラーセルの有効幅Ｗ３の関係は、次の関係式のようになる。即ち、Ｗ１＝Ａ×Ｗ２（Ａ＝１．７〜２．３）、Ｗ３＝Ｂ×Ｗ２（Ｂ＝１．７〜２．３）
【選択図】 図３−１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーフィルタ（ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ）技術に関するもので、特にカラーフィルタのカラーセル（ｃｏｌｏｒ ｅｌｅｍｅｎｔ）の配置構造に関わるものであり、高解析度の設計のもとで開口率を維持することができる。
【０００２】
【従来の技術】
科学技術と情報の発達にともない、豊富なカラー情報を得るため、カラーフィルタ（ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ、ＣＦ）が、カラー液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）、スキャナ（Ｓｃａｎｎｅｒ）などの視覚情報装置に広く使用されるところとなった。コンパクトで軽量、低消費電力、フルカラー化といった特色を有する液晶ディスプレイについて言えば、ＳＴＮ型（超ねじれ状ネマティック、Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＴＦＴ型（薄膜トランジスタ、Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＩＭ型（金属−絶縁体−金属、Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）を含むカラーディスプレイは、全て赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の三原色を含むカラーフィルタを使用しなければならず、元々の単色表示マトリックスのピクセルを３つのサブピクセルに分けることで、赤・緑・青の三原色を表示し、さらに三原色の比例調和によって様々な色彩を創造することになる。したがって、カラーフィルタによって、液晶ディスプレイは、明るく、リアルで、鮮やかな映像を映し出すことができ、その付加価値を高めることができる。
【０００３】
液晶ディスプレイの主な構造は、ＴＦＴアレイ基板、カラーフィルタ基板、および液晶層からなる。前記カラーフィルタ基板は、ガラス基板の上にＲ・Ｇ・Ｂの顔料をごく少量塗布して製造するものであり、Ｒ・Ｇ・Ｂの顔料の位置はＴＦＴアレイ基板上のそれぞれのピクセルと精確に対応していなければならない。製造コストと品質に基づいて考慮した場合、比較的よく用いられるＲ・Ｇ・Ｂのカラー層の製造方式には、顔料分散法、染色法、印刷法、および電着塗装が含まれる。顔料分散法によって製造するカラーフィルタは、高い精密度、および比較的優れた耐光性・耐熱性を有するため、顔料分散法は、現在のＴＦＴ型カラーフィルタ製造方法の主流となっている。また、初期の頃のカラーフィルタ基板製造工程においては、カラーフィルタのカラーセルの間隙にブラックマトリックス（ｂｌａｃｋ ｍａｔｒｉｘ）層を作っていたが、これは主に、遮光エリアとして、ＴＦＴアレイ基板上のＴＦＴ素子を覆い、互いに隣接するピクセルエリアの間に光漏れが生じるのを防ぐために用いられた。しかし、その後に発達したカラーフィルム基板の製造工程では、製造コストを下げるため、ブラックマトリックス層を作らず、ガラス基板上にカラーフィルムを作るのみで、カラーフィルムのカラーセルの重なるエリアを遮光エリアとして利用している。
【０００４】
図１−１、図１−２、および図１−３を参照されたい。これらは、公知のカラーフィルムにおける赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の３種類のカラーセルの配置図であり、図１−１に示されるストリップ（ｓｔｒｉｐ）形式、図１−２に示されるモザイク（ｍｏｓａｉｃ）形式、および図１−３に示されるデルタ（ｄｅｌｔａ）形式がある。このうち、図１−３に示されるデルタ形式は、比較的簡易な駆動法と最高の混色効果を提供することができるため、現在、ＡＶ製品のカラーフィルタの設計に広く応用されている。
【０００５】
【特許公報１】
特開平７−１０４１１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図２−１と図２−２を参照されたい。図２−１は、公知のストリップ形式のカラーセルを上から見た図であり、図２−２は、カラーセルを図２−１の１−１線で切ったときの断面図である。カラーフィルタ１０は、複数個のストリップ形式配置構造のカラーセル１２からなる。カラーセル１２は、緑色セル１２Ｇ、赤色セル１２Ｒ、および青色セル１２Ｂが順序よく配列されて構成されたものであり、この３つのカラーセル１２Ｇ、１２Ｒ、１２Ｂの幅はいずれも等しい。製造工程上の条件によって、互いに隣接するカラーセルの主編部位が重なり、２色の顔料が重なる突起エリア１４が形成されるため、ガラス基板上に顔料の厚さのムラが生じて、各ピクセルエリア内の電界強度と液晶分子の方向転換の一致性に影響し、光漏れ、コントラストやカラー純度の低下、混色などの問題が引き起こされる。また、対応位置の誤差の影響を考えた場合、突起エリア１４の範囲が広がって、開口率（ａｐｅｒｔｕｒｅ ｒａｔｉｏ）が犠牲になることがある。この低開口率の問題は、高解析度の液晶ディスプレイでは更に顕著となる。
【０００７】
【発明の解決手段】
上記に鑑み、本発明の目的は、一部のカラーセル幅の設計を調整し、高解析度下で高開口率を維持できるようにした、カラーフィルムのカラーセルの配置構造を提供することにある。
【０００８】
前記目的を果たすため、本発明は、第一カラーセル、第二カラーセル、第三カラーセル、および第四カラーセルが順序どおりに配列されることで構成されるカラーセルユニットが複数個連続配列されているカラーフィルタのカラーセル配置構造を提供する。なお、前記第一カラーセル、前記第二カラーセル、および前記第三カラーセルは、それぞれ異なるタイプのカラーセルである。前記第二カラーセルと前記第四カラーセルは、同じタイプのカラーセルであり、寸法も同じである。また、前記第一カラーセルの有効幅Ｗ１、前記第二カラーセルの有効幅Ｗ２、および前記第三カラーセルの有効幅Ｗ３の関係は、次の関係式のようになる。即ち、Ｗ１＝Ａ×Ｗ２ （Ａ＝１．７〜２．３）、Ｗ３＝Ｂ×Ｗ２ （Ｂ＝１．７〜２．３）
【０００９】
前記目的を果たすため、本発明は、第一カラーセル、第二カラーセル、第三カラーセル、第四カラーセル、および第五カラーセルが順序どおりに配列されることで構成されるカラーセルユニットが複数個連続配列されている、もう一種のカラーフィルタのカラーセル配置構造を提供する。前記第一カラーセル、前記第二カラーセル、および前記第三カラーセルは、それぞれ異なるタイプのカラーセルである。前記第二カラーセルと前記第四カラーセルは、互いに同じタイプ・同じ寸法のカラーセルである。また、前記第三カラーセルと前記第五カラーセルも、互いに同じタイプ・同じ寸法のカラーセルである。前記第一カラーセルの有効幅Ｗ１、前記第二カラーセルの有効幅Ｗ２、および前記第三カラーセルの有効幅Ｗ３の関係は、次の関係式のようになる。即ち、Ｗ１＝Ａ×Ｗ２ （Ａ＝１．７〜２．３）、Ｗ１＝Ｂ×Ｗ３ （Ｂ＝１．７〜２．３）
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の前記、およびその他の目的、特徴、および長所を更に分かり易くするため、以下に比較的良好な実施例を挙げ、図面と合わせて、詳細に説明する。
【００１１】
（実施例１）
本発明の第一実施例におけるカラーフィルタのカラーセルの赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の３種類のカラーセルの配置図については、ストリップ（ｓｔｒｉｐ）形式、モザイク（ｍｏｓａｉｃ）形式、またはデルタ（ｄｅｌｔａ）形式を用いることができる。以下、第３Ａ〜３Ｄ図に関する記述は、ストリップ形式の配置構造を例として、第一実施例の赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の３種類のカラーセルの設計における特徴を説明したものである。
【００１２】
図３−１は、本発明の第一実施例におけるカラーフィルタを上から見た図であり、図３−２は、本発明の第一実施例におけるカラーセルユニットを上から見た図であり、図３−３は、本発明の第一実施例におけるカラーセルを図３−２の２−２線で切ったときの断面図であり、図３−４は、本発明の第一実施例における赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのストリップ形式の比較的良好な配置を示したものである。
【００１３】
図３−１を参照されたい。カラーフィルタ２０は、第一カラーセル２４、第二カラーセル２６、第三カラーセル２８、および第四カラーセル２６”が順序どおりに配列されることで形成されるカラーセルユニット２２が複数個連続配列されることで構成される。第一カラーセル２４、第二カラーセル２６、および第三カラーセル２８は、それぞれ異なるタイプのカラーセルであり、第二カラーセル２６および第四カラーセル２６”は、互いに同じタイプ・同じ寸法のカラーセルである。製造工程の条件によって、隣接しあうカラーセルの周辺に２つの色が重なるエリアができ、このときの第一カラーセル２４の有効幅Ｗ１（２つの色が重なるエリアは含まない）、第二カラーセル２６の有効幅Ｗ２（２つの色が重なるエリアは含まない）、および第三カラーセル２８の有効幅Ｗ３（２つの色が重なるエリアは含まない）の関係は、次の関係式のようになる。即ち、Ｗ１＝Ａ×Ｗ２（Ａ＝１．７〜２．３）、Ｗ３＝Ｂ×Ｗ２ （Ｂ＝１．７〜２．３）
【００１４】
図３−２を参照されたい。カラーセルユニット２２において、第一カラーセル２４は、中心線３−３より左エリア２４Ａと右エリア２４Ｂに分けられ、第三カラーセル２８は、中心線４−４より左エリア２８Ａと右エリア２８Ｂに分けられている。第一カラーセル２４および第三カラーセル２８の幅は、第二カラーセル２６および第四カラーセル２６”の２倍であるため、第一カラーセルの右エリア２４Ｂ、第二カラーセル２６、および第三カラーセルの左エリア２８Ａは、３種類の同じ寸法のカラーセルであり、第一ピクセル（ｐｉｘｅｌ）３０Ｉを構成する。また、第一カラーセルの左エリア２４Ａは、左側に隣接する第二ピクセル３０Ｂのサブピクセル（ｓｕｂ−ｐｉｘｅｌ）素子となり、第三カラーセルの右エリア２８Ｂおよび第四カラーセル２６”は、右側に隣接する第三ピクセル３０Ｃの２つのサブピクセル（ｓｕｂ−ｐｉｘｅｌ）素子となる。
【００１５】
図３−３を参照されたい。製造工程の条件により、隣接しあうカラーセルの周辺部位が重なって、２色の顔料が積み重なる突起エリア３２ができる。しかし、本発明の第一実施例では、第一カラーセル２４の幅を広くしており、左エリア２４Ａと右エリア２４Ｂが、それぞれ第二ピクセル３０Ｂと第一ピクセル３０Ａのサブピクセル素子となるため、第二ピクセル３０Ｂと第一ピクセル３０Ａの境界部分は、突起エリア３２のない平坦な表面になる。同様に、本発明の第一実施例では、第三カラーセル２８の幅を広くしており、左エリア２８Ａと右エリア２８Ｂが、それぞれ第一ピクセル３０Ａと第三ピクセル３０Ｃのサブピクセル素子となるため、第一ピクセル３０Ａと第三ピクセル３０Ｃの境界部分は、突起エリア３２のない平坦な表面になる。その結果として、カラーフィルム２０の突起エリア３２を大幅に減らし、顔料の厚さのムラを緩和させることできるので、各ピクセルエリア内の電界強度と液晶分子の方向転換の一致性が改善され、光漏れ、コントラストやカラー純度の低下、混色などの問題を回避することができる。また、突起エリア３２の数を減らすことによって、開口率（ａｐｅｒｔｕｒｅ ｒａｔｉｏ）を高くすることができ、高解析度設計下で高開口率を維持するという効果が得られる。
【００１６】
図３−４を参照されたい。この本発明の第一実施例における赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の３種類のカラーセルの比較的良好な配置においては、前記第一カラーセル２４を緑色セルＧ、第二カラーセル２６と第四カラーセル２６”を青色セルＢ、第三カラーセル２８を赤色セルＲとすることによって、比較的良好なカラークオリティが得られる。
【００１７】
以上の設計上の特徴に基づき、本発明の第一実施例における緑色セルＧ、青色セルＢ、赤色セルＲの配置は、モザイク形式（結果は図４−１のとおり）あるいはデルタ形式（結果は図４−１のとおり）においても応用できる。
【００１８】
（実施例２）
本発明の第二実施例におけるカラーフィルタのカラーセルの赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の３種類のカラーセルの配置には、ストリップ（ｓｔｒｉｐ）形式、モザイク（ｍｏｓａｉｃ）形式、またはデルタ（ｄｅｌｔａ）形式を用いることができる。以下、第５Ａ〜５Ｄ図に関する記述は、ストリップ形式の配置構造を例として、第二実施例の赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の３種類のカラーセルの設計における特徴を説明したものである。
【００１９】
図５−１は、本発明の第二実施例におけるカラーフィルタを上から見た図であり、図５−２は、本発明の第二実施例におけるカラーセルユニットを上から見た図であり、図５−３は、本発明の第二実施例におけるカラーセルを図５−２の５−５線で切ったときの断面図であり、図５−４は、本発明の第一実施例における赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのストリップ形式の比較的良好な配置を示したものである。
【００２０】
図５−１を参照されたい。カラーフィルタ４０は、第一カラーセル４４、第二カラーセル４６、第三カラーセル４８、第四カラーセル４６”、第五カラーセル４８”が順序とおりに配列されることで形成されるカラーセルユニット４２が複数個連続配列されることで構成される。第一カラーセル４４、第二カラーセル４６、および第三カラーセル４８は、それぞれ異なるタイプのカラーセルである。第二カラーセル４６および第四カラーセル４６”は、互いに同じタイプ・同じ寸法のカラーセルであり、第三カラーセル４８および第五カラーセル４８”もまた互いに同じタイプ・同じ寸法のカラーセルである。製造工程の条件によって、隣接しあうカラーセルの周辺に２つの色が重なるエリアができ、このときの第一カラーセル４４の有効幅Ｗ１（２つの色が重なるエリアは含まない）、第二カラーセル４６の有効幅Ｗ２（２つの色が重なるエリアは含まない）、および第三カラーセル４８の有効幅Ｗ３（２つの色が重なるエリアは含まない）の関係は、次の関係式のようになる。即ち、Ｗ１＝Ａ×Ｗ２ （Ａ＝１．７〜２．３）、Ｗ１＝Ｂ×Ｗ３ （Ｂ＝１．７〜２．３）
【００２１】
図５−２を参照されたい。カラーセルユニット４２において、第一カラーセル４４の幅は、第二カラーセル４６および第三カラーセル４８の幅の２倍であり、第一カラーセル４４は、中心線６−６より左エリア４４Ａと右エリア４４Ｂに分けられている。したがって、第一カラーセルの右エリア４４Ｂ、第二カラーセル４６、および第三カラーセル４８は、３種類の同じ寸法のカラーセルであり、第一ピクセル５０Ａを構成する。第一カラーセルの左エリア４４Ａは、左側に隣接する第二ピクセルのサブピクセル素子となり、第四カラーセル４６”と第五カラーセル４８”は、右側に隣接する第三ピクセル５０Ｃの２つのサブピクセルとなる。
【００２２】
図５−３を参照されたい。製造工程の条件により、隣接しあうカラーセルの周辺部位が重なって、２色の顔料が積み重なる突起エリア５２ができる。しかし、本発明の第二実施例では、第一カラーセル４４の幅を広くしており、左エリア４４Ａと右エリア４４Ｂが、それぞれ第二ピクセル５０Ｂと第一ピクセル５０Ａのサブピクセル素子となるため、第二ピクセル５０Ｂと第一ピクセル５０Ａの境界部分は、突起エリア５２のない平坦な表面になる。その結果として、カラーフィルム４０の突起エリア５２を大幅に減らし、顔料の厚さのムラを緩和させることができるので、各ピクセルエリア内の電界強度と液晶分子の方向転換の一致性が改善され、光漏れ、コントラストやカラー純度の低下、混色などの問題を回避することができる。また、突起エリア５２の数を減らすことによって、開口率（ａｐｅｒｔｕｒｅ ｒａｔｉｏ）を高くすることができ、高解析度設計下で高開口率を維持するという効果が得られる。
【００２３】
図５−４を参照されたい。この本発明の第二実施例における赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の３種類のカラーセルの比較的良好な配置においては、前記第一カラーセル４４を緑色セルＧ、第二カラーセル４６と第四カラーセル４６”を青色セルＢ、第三カラーセル４８および第五カラーセル４８”を赤色セルＲとすることによって、比較的良好なカラークオリティが得られる。
【００２４】
以上の設計上の特徴に基づき、本発明の第二実施例における緑色セルＧ、青色セルＢ、赤色セルＲの配置は、モザイク形式（結果は図６−１のとおり）あるいはデルタ形式（結果は図６−１のとおり）においても応用できる。
【００２５】
本発明では、以上の比較的良好な実施例を開示しているが、これは、本発明の特許請求の範囲を限定するために用いるものではない。本技術の当業者は、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、若干の変更または修飾を加えることができるため、本発明の特許適用範囲については、後に添付する特許請求の範囲にしたがうものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１−１】公知のカラーフィルタにおける赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのストリップ形式配置を示したものである。
【図１−２】公知のカラーフィルタにおける赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのモザイク形式配置を示したものである。
【図１−３】公知のカラーフィルタにおける赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのデルタ形式配置を示したものである。
【図２−１】公知のストリップ形式のカラーセルを上から見た図である。
【図２−２】カラーセルを図２−１の１−１線で切ったときの断面図である。
【図３−１】本発明の第一実施例におけるカラーフィルタを上から見た図である。
【図３−２】本発明の第一実施例におけるカラーセルユニットを上から見た図である。
【図３−３】本発明の第一実施例におけるカラーセルを第３−２図の２−２線で切ったときの断面図である。
【図３−４】本発明の第一実施例における赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのストリップ形式の比較的良好な配置図である。
【図４−１】本発明の第一実施例における赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのモザイク形式の比較的良好な配置図である。
【図４−２】本発明の第一実施例における赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのデルタ形式の比較的良好な配置図である。
【図５−１】本発明の第二実施例におけるカラーフィルタを上から見た図である。
【図５−２】本発明の第二実施例におけるカラーセルユニットを上から見た図である。
【図５−３】本発明の第二実施例におけるカラーセルを図５−２の５−５線で切ったときの断面図である。
【図５−４】本発明の第二実施例における赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのストリップ形式の比較的良好な配置図である。
【図６−１】本発明の第二実施例における赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのモザイク形式の比較的良好な配置図である。
【図６−２】本発明の第二実施例における赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのデルタ形式の比較的良好な配置図である。
【符号の説明】
１０：カラーフィルタ
１２：カラーセル
１２Ｇ：緑色セル
１２Ｒ：赤色セル
１２Ｂ：青色セル
１４：突起エリア
２０：カラーフィルタ
２２：カラーセルユニット
２４：第一カラーセル
２４Ａ：左エリア
２４Ｂ：右エリア
２６：第二カラーセル
２８：第三カラーセル
２８Ａ：左エリア
２８Ｂ：右エリア
２６”：第四カラーセル
３０Ａ：第一ピクセル
３０Ｂ：第二ピクセル
３０Ｃ：第三ピクセル
３２：突起エリア
４０：カラーフィルタ
４２：カラーセルユニット
４４：第一カラーセル
４４Ａ：左エリア
４４Ｂ：右エリア
４６：第二カラーセル、
４８：第三カラーセル
４６”：第四カラーセル
４８”：第五カラーセル
５０Ａ：第一ピクセル
５０Ｂ：第二ピクセル
５０Ｃ：第三ピクセル
５２：突起エリア
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーフィルタ（ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ）技術に関するもので、特にカラーフィルタのカラーセル（ｃｏｌｏｒ ｅｌｅｍｅｎｔ）の配置構造に関わるものであり、高解析度の設計のもとで開口率を維持することができる。
【０００２】
【従来の技術】
科学技術と情報の発達にともない、豊富なカラー情報を得るため、カラーフィルタ（ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ、ＣＦ）が、カラー液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）、スキャナ（Ｓｃａｎｎｅｒ）などの視覚情報装置に広く使用されるところとなった。コンパクトで軽量、低消費電力、フルカラー化といった特色を有する液晶ディスプレイについて言えば、ＳＴＮ型（超ねじれ状ネマティック、Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＴＦＴ型（薄膜トランジスタ、Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＩＭ型（金属−絶縁体−金属、Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）を含むカラーディスプレイは、全て赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の三原色を含むカラーフィルタを使用しなければならず、元々の単色表示マトリックスのピクセルを３つのサブピクセルに分けることで、赤・緑・青の三原色を表示し、さらに三原色の比例調和によって様々な色彩を創造することになる。したがって、カラーフィルタによって、液晶ディスプレイは、明るく、リアルで、鮮やかな映像を映し出すことができ、その付加価値を高めることができる。
【０００３】
液晶ディスプレイの主な構造は、ＴＦＴアレイ基板、カラーフィルタ基板、および液晶層からなる。前記カラーフィルタ基板は、ガラス基板の上にＲ・Ｇ・Ｂの顔料をごく少量塗布して製造するものであり、Ｒ・Ｇ・Ｂの顔料の位置はＴＦＴアレイ基板上のそれぞれのピクセルと精確に対応していなければならない。製造コストと品質に基づいて考慮した場合、比較的よく用いられるＲ・Ｇ・Ｂのカラー層の製造方式には、顔料分散法、染色法、印刷法、および電着塗装が含まれる。顔料分散法によって製造するカラーフィルタは、高い精密度、および比較的優れた耐光性・耐熱性を有するため、顔料分散法は、現在のＴＦＴ型カラーフィルタ製造方法の主流となっている。また、初期の頃のカラーフィルタ基板製造工程においては、カラーフィルタのカラーセルの間隙にブラックマトリックス（ｂｌａｃｋ ｍａｔｒｉｘ）層を作っていたが、これは主に、遮光エリアとして、ＴＦＴアレイ基板上のＴＦＴ素子を覆い、互いに隣接するピクセルエリアの間に光漏れが生じるのを防ぐために用いられた。しかし、その後に発達したカラーフィルム基板の製造工程では、製造コストを下げるため、ブラックマトリックス層を作らず、ガラス基板上にカラーフィルムを作るのみで、カラーフィルムのカラーセルの重なるエリアを遮光エリアとして利用している。
【０００４】
図１−１、図１−２、および図１−３を参照されたい。これらは、公知のカラーフィルムにおける赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の３種類のカラーセルの配置図であり、図１−１に示されるストリップ（ｓｔｒｉｐ）形式、図１−２に示されるモザイク（ｍｏｓａｉｃ）形式、および図１−３に示されるデルタ（ｄｅｌｔａ）形式がある。このうち、図１−３に示されるデルタ形式は、比較的簡易な駆動法と最高の混色効果を提供することができるため、現在、ＡＶ製品のカラーフィルタの設計に広く応用されている。
【０００５】
【特許公報１】
特開平７−１０４１１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図２−１と図２−２を参照されたい。図２−１は、公知のストリップ形式のカラーセルを上から見た図であり、図２−２は、カラーセルを図２−１の１−１線で切ったときの断面図である。カラーフィルタ１０は、複数個のストリップ形式配置構造のカラーセル１２からなる。カラーセル１２は、緑色セル１２Ｇ、赤色セル１２Ｒ、および青色セル１２Ｂが順序よく配列されて構成されたものであり、この３つのカラーセル１２Ｇ、１２Ｒ、１２Ｂの幅はいずれも等しい。製造工程上の条件によって、互いに隣接するカラーセルの主編部位が重なり、２色の顔料が重なる突起エリア１４が形成されるため、ガラス基板上に顔料の厚さのムラが生じて、各ピクセルエリア内の電界強度と液晶分子の方向転換の一致性に影響し、光漏れ、コントラストやカラー純度の低下、混色などの問題が引き起こされる。また、対応位置の誤差の影響を考えた場合、突起エリア１４の範囲が広がって、開口率（ａｐｅｒｔｕｒｅ ｒａｔｉｏ）が犠牲になることがある。この低開口率の問題は、高解析度の液晶ディスプレイでは更に顕著となる。
【０００７】
【発明の解決手段】
上記に鑑み、本発明の目的は、一部のカラーセル幅の設計を調整し、高解析度下で高開口率を維持できるようにした、カラーフィルムのカラーセルの配置構造を提供することにある。
【０００８】
前記目的を果たすため、本発明は、第一カラーセル、第二カラーセル、第三カラーセル、および第四カラーセルが順序どおりに配列されることで構成されるカラーセルユニットが複数個連続配列されているカラーフィルタのカラーセル配置構造を提供する。なお、前記第一カラーセル、前記第二カラーセル、および前記第三カラーセルは、それぞれ異なるタイプのカラーセルである。前記第二カラーセルと前記第四カラーセルは、同じタイプのカラーセルであり、寸法も同じである。また、前記第一カラーセルの有効幅Ｗ１、前記第二カラーセルの有効幅Ｗ２、および前記第三カラーセルの有効幅Ｗ３の関係は、次の関係式のようになる。即ち、Ｗ１＝Ａ×Ｗ２ （Ａ＝１．７〜２．３）、Ｗ３＝Ｂ×Ｗ２ （Ｂ＝１．７〜２．３）
【０００９】
前記目的を果たすため、本発明は、第一カラーセル、第二カラーセル、第三カラーセル、第四カラーセル、および第五カラーセルが順序どおりに配列されることで構成されるカラーセルユニットが複数個連続配列されている、もう一種のカラーフィルタのカラーセル配置構造を提供する。前記第一カラーセル、前記第二カラーセル、および前記第三カラーセルは、それぞれ異なるタイプのカラーセルである。前記第二カラーセルと前記第四カラーセルは、互いに同じタイプ・同じ寸法のカラーセルである。また、前記第三カラーセルと前記第五カラーセルも、互いに同じタイプ・同じ寸法のカラーセルである。前記第一カラーセルの有効幅Ｗ１、前記第二カラーセルの有効幅Ｗ２、および前記第三カラーセルの有効幅Ｗ３の関係は、次の関係式のようになる。即ち、Ｗ１＝Ａ×Ｗ２ （Ａ＝１．７〜２．３）、Ｗ１＝Ｂ×Ｗ３ （Ｂ＝１．７〜２．３）
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の前記、およびその他の目的、特徴、および長所を更に分かり易くするため、以下に比較的良好な実施例を挙げ、図面と合わせて、詳細に説明する。
【００１１】
（実施例１）
本発明の第一実施例におけるカラーフィルタのカラーセルの赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の３種類のカラーセルの配置図については、ストリップ（ｓｔｒｉｐ）形式、モザイク（ｍｏｓａｉｃ）形式、またはデルタ（ｄｅｌｔａ）形式を用いることができる。以下、第３Ａ〜３Ｄ図に関する記述は、ストリップ形式の配置構造を例として、第一実施例の赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の３種類のカラーセルの設計における特徴を説明したものである。
【００１２】
図３−１は、本発明の第一実施例におけるカラーフィルタを上から見た図であり、図３−２は、本発明の第一実施例におけるカラーセルユニットを上から見た図であり、図３−３は、本発明の第一実施例におけるカラーセルを図３−２の２−２線で切ったときの断面図であり、図３−４は、本発明の第一実施例における赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのストリップ形式の比較的良好な配置を示したものである。
【００１３】
図３−１を参照されたい。カラーフィルタ２０は、第一カラーセル２４、第二カラーセル２６、第三カラーセル２８、および第四カラーセル２６”が順序どおりに配列されることで形成されるカラーセルユニット２２が複数個連続配列されることで構成される。第一カラーセル２４、第二カラーセル２６、および第三カラーセル２８は、それぞれ異なるタイプのカラーセルであり、第二カラーセル２６および第四カラーセル２６”は、互いに同じタイプ・同じ寸法のカラーセルである。製造工程の条件によって、隣接しあうカラーセルの周辺に２つの色が重なるエリアができ、このときの第一カラーセル２４の有効幅Ｗ１（２つの色が重なるエリアは含まない）、第二カラーセル２６の有効幅Ｗ２（２つの色が重なるエリアは含まない）、および第三カラーセル２８の有効幅Ｗ３（２つの色が重なるエリアは含まない）の関係は、次の関係式のようになる。即ち、Ｗ１＝Ａ×Ｗ２（Ａ＝１．７〜２．３）、Ｗ３＝Ｂ×Ｗ２ （Ｂ＝１．７〜２．３）
【００１４】
図３−２を参照されたい。カラーセルユニット２２において、第一カラーセル２４は、中心線３−３より左エリア２４Ａと右エリア２４Ｂに分けられ、第三カラーセル２８は、中心線４−４より左エリア２８Ａと右エリア２８Ｂに分けられている。第一カラーセル２４および第三カラーセル２８の幅は、第二カラーセル２６および第四カラーセル２６”の２倍であるため、第一カラーセルの右エリア２４Ｂ、第二カラーセル２６、および第三カラーセルの左エリア２８Ａは、３種類の同じ寸法のカラーセルであり、第一ピクセル（ｐｉｘｅｌ）３０Ｉを構成する。また、第一カラーセルの左エリア２４Ａは、左側に隣接する第二ピクセル３０Ｂのサブピクセル（ｓｕｂ−ｐｉｘｅｌ）素子となり、第三カラーセルの右エリア２８Ｂおよび第四カラーセル２６”は、右側に隣接する第三ピクセル３０Ｃの２つのサブピクセル（ｓｕｂ−ｐｉｘｅｌ）素子となる。
【００１５】
図３−３を参照されたい。製造工程の条件により、隣接しあうカラーセルの周辺部位が重なって、２色の顔料が積み重なる突起エリア３２ができる。しかし、本発明の第一実施例では、第一カラーセル２４の幅を広くしており、左エリア２４Ａと右エリア２４Ｂが、それぞれ第二ピクセル３０Ｂと第一ピクセル３０Ａのサブピクセル素子となるため、第二ピクセル３０Ｂと第一ピクセル３０Ａの境界部分は、突起エリア３２のない平坦な表面になる。同様に、本発明の第一実施例では、第三カラーセル２８の幅を広くしており、左エリア２８Ａと右エリア２８Ｂが、それぞれ第一ピクセル３０Ａと第三ピクセル３０Ｃのサブピクセル素子となるため、第一ピクセル３０Ａと第三ピクセル３０Ｃの境界部分は、突起エリア３２のない平坦な表面になる。その結果として、カラーフィルム２０の突起エリア３２を大幅に減らし、顔料の厚さのムラを緩和させることできるので、各ピクセルエリア内の電界強度と液晶分子の方向転換の一致性が改善され、光漏れ、コントラストやカラー純度の低下、混色などの問題を回避することができる。また、突起エリア３２の数を減らすことによって、開口率（ａｐｅｒｔｕｒｅ ｒａｔｉｏ）を高くすることができ、高解析度設計下で高開口率を維持するという効果が得られる。
【００１６】
図３−４を参照されたい。この本発明の第一実施例における赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の３種類のカラーセルの比較的良好な配置においては、前記第一カラーセル２４を緑色セルＧ、第二カラーセル２６と第四カラーセル２６”を青色セルＢ、第三カラーセル２８を赤色セルＲとすることによって、比較的良好なカラークオリティが得られる。
【００１７】
以上の設計上の特徴に基づき、本発明の第一実施例における緑色セルＧ、青色セルＢ、赤色セルＲの配置は、モザイク形式（結果は図４−１のとおり）あるいはデルタ形式（結果は図４−１のとおり）においても応用できる。
【００１８】
（実施例２）
本発明の第二実施例におけるカラーフィルタのカラーセルの赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の３種類のカラーセルの配置には、ストリップ（ｓｔｒｉｐ）形式、モザイク（ｍｏｓａｉｃ）形式、またはデルタ（ｄｅｌｔａ）形式を用いることができる。以下、第５Ａ〜５Ｄ図に関する記述は、ストリップ形式の配置構造を例として、第二実施例の赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の３種類のカラーセルの設計における特徴を説明したものである。
【００１９】
図５−１は、本発明の第二実施例におけるカラーフィルタを上から見た図であり、図５−２は、本発明の第二実施例におけるカラーセルユニットを上から見た図であり、図５−３は、本発明の第二実施例におけるカラーセルを図５−２の５−５線で切ったときの断面図であり、図５−４は、本発明の第一実施例における赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのストリップ形式の比較的良好な配置を示したものである。
【００２０】
図５−１を参照されたい。カラーフィルタ４０は、第一カラーセル４４、第二カラーセル４６、第三カラーセル４８、第四カラーセル４６”、第五カラーセル４８”が順序とおりに配列されることで形成されるカラーセルユニット４２が複数個連続配列されることで構成される。第一カラーセル４４、第二カラーセル４６、および第三カラーセル４８は、それぞれ異なるタイプのカラーセルである。第二カラーセル４６および第四カラーセル４６”は、互いに同じタイプ・同じ寸法のカラーセルであり、第三カラーセル４８および第五カラーセル４８”もまた互いに同じタイプ・同じ寸法のカラーセルである。製造工程の条件によって、隣接しあうカラーセルの周辺に２つの色が重なるエリアができ、このときの第一カラーセル４４の有効幅Ｗ１（２つの色が重なるエリアは含まない）、第二カラーセル４６の有効幅Ｗ２（２つの色が重なるエリアは含まない）、および第三カラーセル４８の有効幅Ｗ３（２つの色が重なるエリアは含まない）の関係は、次の関係式のようになる。即ち、Ｗ１＝Ａ×Ｗ２ （Ａ＝１．７〜２．３）、Ｗ１＝Ｂ×Ｗ３ （Ｂ＝１．７〜２．３）
【００２１】
図５−２を参照されたい。カラーセルユニット４２において、第一カラーセル４４の幅は、第二カラーセル４６および第三カラーセル４８の幅の２倍であり、第一カラーセル４４は、中心線６−６より左エリア４４Ａと右エリア４４Ｂに分けられている。したがって、第一カラーセルの右エリア４４Ｂ、第二カラーセル４６、および第三カラーセル４８は、３種類の同じ寸法のカラーセルであり、第一ピクセル５０Ａを構成する。第一カラーセルの左エリア４４Ａは、左側に隣接する第二ピクセルのサブピクセル素子となり、第四カラーセル４６”と第五カラーセル４８”は、右側に隣接する第三ピクセル５０Ｃの２つのサブピクセルとなる。
【００２２】
図５−３を参照されたい。製造工程の条件により、隣接しあうカラーセルの周辺部位が重なって、２色の顔料が積み重なる突起エリア５２ができる。しかし、本発明の第二実施例では、第一カラーセル４４の幅を広くしており、左エリア４４Ａと右エリア４４Ｂが、それぞれ第二ピクセル５０Ｂと第一ピクセル５０Ａのサブピクセル素子となるため、第二ピクセル５０Ｂと第一ピクセル５０Ａの境界部分は、突起エリア５２のない平坦な表面になる。その結果として、カラーフィルム４０の突起エリア５２を大幅に減らし、顔料の厚さのムラを緩和させることができるので、各ピクセルエリア内の電界強度と液晶分子の方向転換の一致性が改善され、光漏れ、コントラストやカラー純度の低下、混色などの問題を回避することができる。また、突起エリア５２の数を減らすことによって、開口率（ａｐｅｒｔｕｒｅ ｒａｔｉｏ）を高くすることができ、高解析度設計下で高開口率を維持するという効果が得られる。
【００２３】
図５−４を参照されたい。この本発明の第二実施例における赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の３種類のカラーセルの比較的良好な配置においては、前記第一カラーセル４４を緑色セルＧ、第二カラーセル４６と第四カラーセル４６”を青色セルＢ、第三カラーセル４８および第五カラーセル４８”を赤色セルＲとすることによって、比較的良好なカラークオリティが得られる。
【００２４】
以上の設計上の特徴に基づき、本発明の第二実施例における緑色セルＧ、青色セルＢ、赤色セルＲの配置は、モザイク形式（結果は図６−１のとおり）あるいはデルタ形式（結果は図６−１のとおり）においても応用できる。
【００２５】
本発明では、以上の比較的良好な実施例を開示しているが、これは、本発明の特許請求の範囲を限定するために用いるものではない。本技術の当業者は、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、若干の変更または修飾を加えることができるため、本発明の特許適用範囲については、後に添付する特許請求の範囲にしたがうものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１−１】公知のカラーフィルタにおける赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのストリップ形式配置を示したものである。
【図１−２】公知のカラーフィルタにおける赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのモザイク形式配置を示したものである。
【図１−３】公知のカラーフィルタにおける赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのデルタ形式配置を示したものである。
【図２−１】公知のストリップ形式のカラーセルを上から見た図である。
【図２−２】カラーセルを図２−１の１−１線で切ったときの断面図である。
【図３−１】本発明の第一実施例におけるカラーフィルタを上から見た図である。
【図３−２】本発明の第一実施例におけるカラーセルユニットを上から見た図である。
【図３−３】本発明の第一実施例におけるカラーセルを第３−２図の２−２線で切ったときの断面図である。
【図３−４】本発明の第一実施例における赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのストリップ形式の比較的良好な配置図である。
【図４−１】本発明の第一実施例における赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのモザイク形式の比較的良好な配置図である。
【図４−２】本発明の第一実施例における赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのデルタ形式の比較的良好な配置図である。
【図５−１】本発明の第二実施例におけるカラーフィルタを上から見た図である。
【図５−２】本発明の第二実施例におけるカラーセルユニットを上から見た図である。
【図５−３】本発明の第二実施例におけるカラーセルを図５−２の５−５線で切ったときの断面図である。
【図５−４】本発明の第二実施例における赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのストリップ形式の比較的良好な配置図である。
【図６−１】本発明の第二実施例における赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのモザイク形式の比較的良好な配置図である。
【図６−２】本発明の第二実施例における赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーセルのデルタ形式の比較的良好な配置図である。
【符号の説明】
１０：カラーフィルタ
１２：カラーセル
１２Ｇ：緑色セル
１２Ｒ：赤色セル
１２Ｂ：青色セル
１４：突起エリア
２０：カラーフィルタ
２２：カラーセルユニット
２４：第一カラーセル
２４Ａ：左エリア
２４Ｂ：右エリア
２６：第二カラーセル
２８：第三カラーセル
２８Ａ：左エリア
２８Ｂ：右エリア
２６”：第四カラーセル
３０Ａ：第一ピクセル
３０Ｂ：第二ピクセル
３０Ｃ：第三ピクセル
３２：突起エリア
４０：カラーフィルタ
４２：カラーセルユニット
４４：第一カラーセル
４４Ａ：左エリア
４４Ｂ：右エリア
４６：第二カラーセル、
４８：第三カラーセル
４６”：第四カラーセル
４８”：第五カラーセル
５０Ａ：第一ピクセル
５０Ｂ：第二ピクセル
５０Ｃ：第三ピクセル
５２：突起エリア
Claims (11)
- 複数個の連続配列されたカラーセルユニットからなり、
各前記カラーセルユニットは、第一カラーセル、第二カラーセル、第三カラーセル、および第四カラーセルが順序どおりに配列されることで形成され、
前記第一カラーセル、前記第二カラーセル、および前記第三カラーセルが、それぞれ異なるカラーセルであり、
前記第二カラーセルと前記第四カラーセルが、同じタイプ・同じ寸法のカラーセルであり、
前記第一カラーセルの有効幅Ｗ１、前記第二カラーセルの有効幅Ｗ２、および前記第三カラーセルの有効幅Ｗ３の関係が、関係式：Ｗ１＝Ａ×Ｗ２（Ａ＝１．７〜２．３）、Ｗ３＝Ｂ×Ｗ２（Ｂ＝１．７〜２．３）にあてはまることを特徴とするカラーフィルタのカラーセルの配置構造。 - 前記第一カラーセルが緑色セルであり、前記第二カラーセルと第四カラーセルが青色セルであり、前記第三カラーセルが赤色セルであることを特徴とする、請求項１に記載のカラーフィルタのカラーセルの配置構造。
- 各カラーセルユニットにおいて、前記第一カラーセルが中心線によって左エリアと右エリアに分けられ、前記第三カラーセルが中心線によって左エリアと右エリアに分けられ、前記第一カラーセルの右エリア、前記第二カラーセル、および前記第三カラーセルの左エリアが第一ピクセルを構成することを特徴とする、請求項１に記載のカラーフィルタのカラーセルの配置構造。
- 前記第一カラーセルの左エリアが左側に隣接する第二ピクセルの１つのサブピクセル素子となることを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルタのカラーセルの配置構造。
- 前記第三カラーセルの右エリアと前記第四カラーセルが右側に隣接する第三ピクセルの２つのサブピクセル素子になることを特徴とする、請求項３に記載のカラーフィルタのカラーセルの配置構造。
- 複数個の連続配列されたカラーセルユニットからなり、
各前記カラーセルユニットが、第一カラーセル、第二カラーセル、第三カラーセル、第四カラーセル、および第五カラーセルが順序どおりに配列されることで形成され、
前記第一カラーセル、前記第二カラーセル、および前記第三カラーセルが、それぞれ異なるカラーセルであり、
前記第二カラーセルと前記第四カラーセルが、同じタイプ・同じ寸法のカラーセルであり、前記第三カラーセルと前記第五カラーセルが同じタイプ・同じ寸法のカラーセルであり、
前記第一カラーセルの有効幅Ｗ１、前記第二カラーセルの有効幅Ｗ２、および前記第三カラーセルの有効幅Ｗ３の関係が、関係式：Ｗ１＝Ａ×Ｗ２（Ａ＝１．７〜２．３）、Ｗ１＝Ｂ×Ｗ３（Ｂ＝１．７〜２．３）にあてはまることを特徴とする、カラーフィルタのカラーセルの配置構造。 - 前記第一カラーセルが緑色セルであり、
前記第二カラーセルと前記第四カラーセルが青色セルであり、前記第三カラーセルと前記第五カラーセルが赤色セルであることを特徴とする、請求項６に記載のカラーフィルタのカラーセルの配置構造。 - 各カラーセルユニットにおいて、前記第一カラーセルが中心線によって左エリアと右エリアに分けられ、前記第一カラーセルの右エリア、前記第二カラーセル、および前記第三カラーセルが第一ピクセルを構成することを特徴とする、請求項６に記載のカラーフィルタのカラーセルの配置構造。
- 前記第一カラーセルの左エリアが左側に隣接する第二ピクセルのサブピクセル素子になることを特徴とする、請求項８に記載のカラーフィルタのカラーセルの配置構造。
- 前記第四カラーセルと前記第五カラーセルが右側に隣接する第三ピクセルの２つのサブピクセル素子になることを特徴とする、請求項８に記載のカラーフィルタのカラーセルの配置構造。
- 前記複数個のカラーセルユニットの配置方式が、ストリップ形式の配置図、モザイク形式の配置図、デルタ形式の配置図から選択されることを特徴とする、請求項１〜６に記載のカラーフィルタのカラーセルの配置構造。
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-
2003
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