JP2007333853A - カラーフィルタ基板、及びこれを用いた液晶表示装置、カラー表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 互いに色を異にする複数のサブピクセルが一つの単位画素を構成して行列上に２次元配置されたカラーフィルタ基板において、単位画素の面積が４００００平方μｍを超えるとカラーを構成するサブピクセルが見えてしまい、表示品質が低下した。
【解決手段】 互いに色を異にする複数のサブピクセルが一つの単位画素を構成し、単位画素の面積は４００００平方μｍ以上を有し、サブピクセルは線幅が１００μｍを超えない周期的形状を有し、一のサブピクセルの周期的形状の領域と他の一のサブピクセルの周期的形状の領域とが互いに噛み合うように配置することにより、観察者において加法混色された表示を視認することができるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カラー表示を行う場合のカラーレイアウトに関する。特に、カラーフィルタ基板及びこれを用いた液晶表示装置や、ＥＬ素子等の発光素子を用いた表示装置のカラーレイアウトに関する。

カラー表示可能な表示装置として、非自発光型の液晶表示素子や、自発光型のＰＤＰ素子やＥＬ素子を用いた表示装置が実用化されている。これらのカラー表示装置は、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｂ）、青（Ｂ）の各色のサブピクセルを単位画素として、加法混色によりカラー表示を行う。加法混色を可能とするために、ＲＧＢからなる単位画素の面積を出来るだけ小さくして、観察者に各サブピクセルが分離して認識できないようにしている。そして、混色性を向上させるために着色部を斜めに配列したり、三角配列したりすること、及び、着色部の形状を三角形や六角形にすることが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

図１１（ａ）は、カラーフィルタを用いた液晶表示装置１００を分解した状態を表す斜視図であり、図１１（ｂ）はカラーフィルタの色配置を表す説明図である。図１１（ａ）に示すように、カラーフィルタ層１０２は下側基板１０１の上に形成されている。カラーフィルタ層１０２はＲＧＢ各色の着色層がストライプ状に配置されている。各着色層の間やその外周部には、光の漏れを防止するためにブラックマスク膜（ＢＬ）が設けられている。カラーフィルタ層１０２の上には平坦化膜１０３、ストライプ状の透明電極１０４及び図示しない配向膜が設けられている。この図では、ＲＧＢの着色層と透明電極１０４とは同じストライプ状の形状を有するように形成されている。また、上側基板１０６の内表面には対向電極１０５及び図示しない配向膜が形成されている。上側基板１０６と下側基板１０１との間に図示しない液晶が充填されて、液晶パネルが構成される。更に、下側基板１０１の下部には図示しない偏光板や導光板及び光源が配置され、上側基板１０６の上面には図示しない偏光板が配置されている。この液晶表示装置１００は、下側基板１０１の透明電極１０４と上側基板１０６の対向電極１０５との間に電圧を印加して液晶分子の配列方向を変化させることにより、液晶パネルを通過する光量が変化して表示動作が行われる。

図１１（ｂ）は、下側基板１０１のカラーフィルタ層１０２を上方から見た状態を表しており、点線１０７は上側基板１０６の内面に形成した対向電極１０５を表す。ＲＧＢの着色層が周期的に配置されている。ここで、単位画素は、ＲＧＢ３色の着色層と対向電極１０５が交差する部分、即ち破線１０８により囲まれた領域となる。ここでは、下基板に形成された透明電極１０４と各色の着色層の形状が同一であるので、サブピクセルは、破線１０８により囲まれるＲＧＢの各色を有する着色層の領域となる。透明電極１０４と対向電極１０５の間に電圧を印加して、着色層を通過する光量を色毎に（すなわち、サブピクセル毎に）独立に変化させる。これにより、透過光を見る観察者は、加法混色されたカラー画像を見ることができるようになる。

通常のノート型パソコン等に使用される液晶表示装置では、単位画素１０８の一辺の長さＬ０又はＷ０が１００〜１８０マイクロメートル（μｍ）である。単位画素１０８のカラーフィルタ膜の幅は約３０〜５０μｍである。従って、単位画素の面積は約１００００〜３２４００平方μｍである。また、Ｒの着色層の長手方向の中心線をＣｒ、同様にＧの中心線をＣｇ、Ｂの中心線をＣｂとすると、中心線ＣｒとＣｇとの距離Ｄは約３０〜６０μｍ、ＣｒとＣｂ間の距離は約６０〜１２０μｍである。

ランゲルト環による視力１．０は、６メートル（ｍ）離れた位置から１．５ミリメートル（ｍｍ）の隙間を認識することができる。従って、視力１．０の観察者が５０センチメートル（ｃｍ）の距離で分離できる最小の間隔は１２５μｍとなる。上述したカラー液晶表示装置の構成では、視力１．０の使用者が表示画面から５０ｃｍ離れて観察する場合、Ｒの着色層の中心線Ｃｒと、Ｇの着色層を跨いだＢの着色層の中心線との間は最大でも約１２０μｍあるため、各着色層の各領域を分離して視認することにはならず、加法混色された色を観察することとなる。従って、単位画素を構成する各色の着色領域を意識することなく、画像を見ることができる。これは、液晶表示装置のみならず、プラズマディスプレイ装置やＥＬ表示装置、あるいは反射型表示装置についても同様である。
特開昭６３−２７１２０３号公報

上述した着色層がストライプ状に配列された構成では、単位画素の配列ピッチが、例えば２００μｍを超えるほど粗いと加法混色の効果が有効に得られなかった。すなわち、配列ピッチが粗く単位画素の面積が大きい（４００００平方μｍ以上）場合のカラー表示では、観察者に各カラーを構成するサブピクセルが分離して見えてしまう。そのために、単位画素において加法混色が行われず、表示品質が低下する、という不具合が発生した。

また、特許文献１のような着色部の配列や形状を用いれば混色性は向上するが、透明電極を着色層とほぼ同一の形状にする必要があるパッシブマトリックス型の表示装置では、このような形状の印加用電極を形成することはできない。

上記課題を解決するために、本発明のカラーフィルタ基板は、互いに色を異にする複数のサブピクセルが一つの単位画素を構成して行列状に２次元配置されたカラーフィルタが基板上に形成されている。ここで、単位画素は、面積が４００００平方マイクロメートル以上を有し、サブピクセルは、連続した単一の平面領域を有するとともに線幅が１００マイクロメートルを超えない周期的形状の領域を有し、一のサブピクセルの周期的形状の領域と他の一のサブピクセルの周期的形状の領域が互いに噛み合うように配置されている。さらに、単位画素の面積が９００００平方マイクロメートル以上であるとともに、互いに色を異にする３個以上のサブピクセルで構成し、第１色のサブピクセルと第３色のサブピクセルの間に第２色のサブピクセルが配置されるように構成した。

また、単位画素の面積は４００００平方マイクロメートル以上あり、サブピクセルは連続した単一の平面領域を有し、一のサブピクセルの領域における長手方向の中心線と、このサブピクセルに隣接する他の一のサブピクセルの領域における長手方向の中心線との間の距離が１００マイクロメートルを超えず、一のサブピクセルと他の一のサブピクセルとを画する境界線の長さは、単位画素の周囲の長さの１／２以上を有するように構成した。さらに、単位画素の面積を９００００平方マイクロメートル以上とし、第１のサブピクセルと第３のサブピクセルの間に第２のサブピクセルが配置され、第１のサブピクセルの領域の長手方向の中心線と、第３のサブピクセルの領域の長手方向の中心線との間の距離が１００マイクロメートルを超えず、第１のサブピクセルと第２のサブピクセルとを画する境界線の長さ、及び、第２のサブピクセルと第３のサブピクセルとを画する境界線の長さが単位画素の周囲の長さの１／２以上となるように構成した。

本発明の液晶表示装置は、上述したいずれかの構成のカラーフィルタ基板と対向基板との間に液晶が狭持されている。ストライプ状の着色層の上には平坦化膜、透明電極及び配向膜が設けられている。対向基板には対向電極及び配向膜が設けられている。単位画素を構成する部分において、透明電極と対向電極のいずれか一方の電極と着色層の形状がほぼ同一の形状となるように構成されている。

また、本発明のカラー表示装置は、画像を表示する表示面には互いに表示色を異にする複数のサブピクセルが一つの単位画素を構成して行列状に２次元配置され、この単位画素は４００００平方マイクロメートル以上の面積を有し、サブピクセルは連続した単一の平面領域を有するとともに、線幅が１００マイクロメートルを超えない周期的形状の領域を有し、一のサブピクセルの周期的形状の領域と他の一のサブピクセルの周期的形状の領域が噛み合うように配置されるようにした。さらに、単位画素は、９００００平方マイクロメートル以上の面積を有するとともに、互いに表示色の異なる３個以上のサブピクセルを有し、第１色のサブピクセルと第３色のサブピクセルの間に第２色のサブピクセルが配置されるようにした。

あるいは、この単位画素は４００００平方マイクロメートル以上の面積を有し、サブピクセルは連続した単一の平面領域を有するとともに、一のサブピクセルの領域における長手方向の中心線と、この一のサブピクセルに隣接する他の一のサブピクセルの領域における長手方向の中心線との間の距離が１００マイクロメートルを超えず、一のサブピクセルと他の一のサブピクセルとを画する境界線の長さが単位画素の周囲の長さの１／２以上となるようにした。さらに、単位画素の面積を９００００平方マイクロメートル以上とし、第１色のサブピクセルと第３色のサブピクセルの間に第２色のサブピクセルを配置し、第１色のサブピクセルの領域の長手方向の中心線と、第３色のサブピクセルの領域の長手方向の中心線との間の距離が１００マイクロメートルを超えず、第１色のサブピクセルと第２色のサブピクセルとを画する境界線の長さ、及び、第２色のサブピクセルと第３色のサブピクセルとを画する境界線の長さが、単位画素の周囲の長さの１／２以上となるようにした。このような構成をエレクトロルミネッセンス等の自発光型の表示装置に適用した。

上述したように、互いに色を異にする複数のサブピクセルが一つの単位画素（単位画素の面積は４００００平方μｍ以上）を構成しているカラーフィルタ基板であって、各サブピクセルは線幅が１００μｍを超えない周期的形状で形成され、一のサブピクセルの周期的形状の領域と他の一のサブピクセルの周期的形状の領域とが互いに噛み合うように配置されている。このような構成により、単位画素の面積が大きい場合であっても、観察者は加法混色された表示を視認することができるので、表示品質の低下を防止することができる。

また、互いに色を異にする複数のサブピクセルが一つの単位画素（面積４００００平方μｍ以上）を構成し、一のサブピクセルの領域における長手方向の中心線と他の一のサブピクセルの領域における長手方向の中心線との間の距離が１００μｍを超えず、かつ、この２つのサブピクセルの間の境界の長さを単位画素の周囲の長さの１／２以上とした。これにより、観察者は、隣り合うサブピクセルを分離して視認することがないので、加法混色された複数のサブピクセルを同時に観察することとなるので、目的の色の表示が認識できる。

本発明のカラーフィルタ基板では、互いに色を異にする複数のサブピクセルが一つの単位画素を構成して行列状に２次元配列された構成のカラーフィルタが基板上に設けられている。単位画素の面積は４００００μｍ^２ 以上であり、各サブピクセルは連続した単一の平面領域を有している。そして、各サブピクセルは平面領域の一部において線幅が１００μｍを超えない周期的形状を有する。そして、一のサブピクセルの周期的形状の間に他のサブピクセルの周期的形状が入り込む噛み合った形状を有する。これにより、観察者が単位画素を見たときにその噛み合った周期的形状が加法混色され、目的のカラー画素として視認できる。

基板としては、透明ガラスや透明樹脂等を使用する。カラーフィルタ基板は透明基板の表面に着色層が形成されている。着色層は、着色顔料を分散させたポリイミド膜、着色顔料を含有したアクリル樹脂等を用いた感光性樹脂膜、あるいは、予めサブピクセルの形状にした電極に電着法により堆積させたものを用いる。ポリイミド膜等の場合には、透明基板上に所定の色の顔料を分散させたポリイミド膜を形成し、レジスト等を用いたフォトリソグラフィ工程により所定形状の着色層を形成する。これを色ごとに繰り返し行って、複数色の着色層を有するカラーフィルタを形成する。観光性樹脂を用いる場合には、透明基板上に所定の色に着色された顔料が分散された観光性樹脂を形成し、フォトリソグラフィ工程により所定形状の着色層を形成する。これを色ごとに繰り返し行って、カラーフィルタを形成する。また、電着による場合には、予めサブピクセルの形状に透明電極をパターニングし、その上に電着法により顔料を分散した膜を堆積させる。色ことに繰り返し行って電着カラーフィルタを形成する。

カラーフィルタの色は、サブピクセルが２色の場合には、補色関係にある色を使用することができる。例えば、緑（Ｇ）とマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）と赤（Ｒ）の色の組合せとする。また、サブピクセルが３色の場合には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の組合せや、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）の組合せとすることができる。これらの色は加法混色により白色（Ｗ）を得ることができる。また、更に他の色を加える、あるいはＲＧＢにＭＹＣの各色を加えることができる。

カラーフィルタ基板の場合に、２つのサブピクセル間には黒色フィルタ（ＢＭ）を形成して光の漏れを防止し、色純度を向上させることができる。なお、サブピクセル間に設けた黒色フィルタ等の遮光領域はサブピクセルには含めない。サブピクセル領域とは、カラーフィルタ基板が表示装置や受光装置等に利用され、通過した光量を観察し或いは通過した光量を検出して文字や画像の変化を認識或いは検出するために利用される領域とする。従って、単に色純度を向上させるための固定した遮光領域は、例え面積が広くとも、サブピクセルには含めない。

また、単位画素の面積は９００００μｍ^２ 以上あり、３色以上のサブピクセルを有する。そして、第１色のサブピクセルと第３色のサブピクセルとの間に第２色のサブピクセルが配置されている。即ち、第１色のサブピクセルと第３色のサブピクセルとは第２色のサブピクセルを介して分離されている。これらの各サブピクセルはそれぞれ線幅が１００μｍを超えない周期的形状を有し、第１色のサブピクセルと第２色のサブピクセルの周期的形状は噛み合っている。更に、第２色のサブピクセルと第３色のサブピクセルの周期的形状も噛み合った形状を有している。その結果、観察者が単位画素を見ると、第１色のピクセルと第２色のピクセル、第２色のサブピクセルと第３色のサブピクセル、第１色のサブピクセルと第３色のサブピクセルも加法混色され、目的の表示色が視認できる。

また、本発明のカラーフィルタ基板では、互いに色を異にする複数のサブピクセルが一つの単位画素を構成して行列状に２次元配置された構成のカラーフィルタが基板上に設けられている。単位画素の面積は４００００μｍ^２ 以上であり、各サブピクセルは連続した単一の平面領域を有している。更に、一のサブピクセルの領域における長手方向の中心線と、この一のサブピクセルに隣接する他の一のサブピクセルの領域における長手方向の中心線との間の距離が１００μｍを超えない。また、このサブピクセルと他のサブピクセルとを画する境界線の長さが、単位画素の周囲の長さの１／２以上となるようにした。即ち、単位画素の領域内において単に細いストライプ状のサブピクセルが接近して配置されているだけでは足りず、互いに他のサブピクセルの領域に凹凸状に入り込んでいる、或いは折れ曲がった領域を有することが必要となる。これにより、観察者がこの単位画素を見るときは、この隣り合うサブピクセルを分離できず、加法混色により混色された色を視認することになる。

また、単位画素の面積を９００００μｍ^２ 以上とし、３色以上のサブピクセルを有する構成とした。そして、第１色のサブピクセルと第３色のサブピクセルとの間に第２色のサブピクセルが配置されている。即ち、第１色のサブピクセルと第３色のサブピクセルとは第２色のサブピクセルを介して分離されている。そして、第１色のサブピクセルの領域の長手方向の中心線と第３色のサブピクセルの領域の長手方向の中心線との間の距離は１００μｍを超えない。その結果、観察者は３つのサブピクセルを分離して視認することはない。更に、第１色のサブピクセルと第２色のサブピクセルとを画する境界線の長さ、及び、第２色のサブピクセルと第３色のサブピクセルとを画する境界線の長さは、単位画素の周囲の長さの１／２以上を有する。これにより、第１色のサブピクセルの領域と第２色のサブピクセルの領域、及び、第２色のサブピクセルと第３色のサブピクセルの領域とが噛み合う、或いは、折れ曲がった領域を有することになる。その結果、加法混色がより促進され、表示品質を向上させることができる。

上述した構成のカラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置について説明する。カラーフィルタ基板と数μｍ〜１０μｍ程度の間隙を保持して対向基板が設けられてセルが構成され、この間隙に液晶層が設けられる。更に、このセルを挟むように偏光板等の光学フィルムが配置され、必要に応じてバックライト等の照明装置が配置される。また、液晶層に電圧を印加するための電極が設けられる。パッシブ型液晶表示装置に用いられる電極には、フィルタ基板に設けられた透明電極と対向基板に設けられた対向電極がある。透明電極と対向電極の交差する部分の液晶に電圧が印加されるので、この交差部分が画素として機能する。例えばＲＧＢの３色を用いてカラー表示する場合には、この画素が３つの部分、すなわち３つのサブピクセルに分けられることになる。透明電極と対向電極の一方が走査電極で他方が信号電極である。通常、信号電極は着色層のカラーパターンとほぼ同形状のパターンとなる。そして、パッシブマトリクス型の場合には、例えば縦方向に隣接する画素に同じ信号が供給されるように、縦方向を貫く連続した電極形状として信号電極は形成される。したがって、着色層のカラーパターンも以下のような特徴を持つ必要がある。例えば信号電極が縦方向に連続して形成される場合、各色のサブピクセルは単位画素の上辺と下辺のいずれにも領域が存在するように形成されている。そして、上辺では上の単位画素の着色層と接続し、下辺では下の単位画素の着色層と接続している。このように、各色のサブピクセルは、単位画素を構成する上辺と下辺の一部を横切るように形成されている。そうしないと、横方向に隣接する単位画素との間隙に上（または下）の単位画素と接続する配線を設けなければならず、開口率が低下してしまう。

また、透明電極は基板と着色層の間、あるいは、着色層の上部に設けられる。透明電極は、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）等をスパッタリング法等により堆積させて形成する。カラーフィルタ基板を反射型の表示装置に用いる場合には、基板と着色層の間に透明電極ではなく光を反射する金属電極を形成する。

さらに、特定の色を発光する複数色の発光素子を用いて表示する本発明の表示装置を説明する。すなわち、表示装置には、表示色の異なる複数のサブピクセルが一つの単位画素を構成して行列状に２次元配置された表示面を備えている。単位画素の面積が４００００μｍ^２ 以上であり、それぞれのサブピクセルは連続した単一の平面領域を有し、かつ、線幅が１００μｍを超えない周期的形状で形成されている。更に、一のサブピクセルの周期的形状の間に他のサブピクセルの周期的形状が入り込む噛み合った形状である。これにより、観察者が単位画素を見たときにその噛み合った周期的形状が加法混色され、目的の色の画素として視認することが出来る。

また、単位画素からなる表示面の面積が９００００μｍ^２ 以上であり、互いに色の異なる３個以上のサブピクセルを有し、第１色のサブピクセルと第３色のサブピクセルの間に第２色のサブピクセルが配置されるパターンである。これらの各サブピクセルはそれぞれ線幅が１００μｍを超えない周期的な形状であり、第１色のサブピクセルと第２色のサブピクセルの周期的形状は噛み合っており、更に、第２色のサブピクセルと第３色のサブピクセルの周期的形状も噛み合っている。その結果、観察者が単位画素からなる表示面を見たときに、第１色のサブピクセルと第２色のサブピクセル、第２色のサブピクセルと第３色のサブピクセル、第３色のサブピクセルと第１色のサブピクセルは加法混色され、目的の色の画素として視認することが出来る。

あるいは、単位画素の面積が４００００μｍ^２ 以上であり、サブピクセルは連続した単一の平面領域を有する。更に、一のサブピクセルの領域における長手方向の中心線と、この一のサブピクセルに隣接する他の一のサブピクセルの領域における長手方向の中心線の間の距離が１００μｍを超えない。これにより、観察者がこの単位画素を観察すると、この隣り合うサブピクセルは加法混色により混色した画素として視認することができる。また、当該一のサブピクセルと当該他の一のサブピクセルとを画する境界線の長さが、単位画素の周囲の長さの１／２以上を有する。その結果、加法混色がより促進されることになる。

あるいは、単位画素の面積が９００００μｍ^２ 以上を有し、互いに色の異なる３個以上のサブピクセルを有する。そして、第１色のサブピクセルと第３色のサブピクセルの間に第２色のサブピクセルが配置されている。即ち、第１色のサブピクセルと第３色のサブピクセルとは第２色のサブピクセルを介して分離されている。そして、第１色のサブピクセルの領域の長手方向の中心線と第３色のサブピクセルの領域の長手方向の中心線との間の距離は１００μｍを超えない。その結果、観察者が単位画素を見たときに、３つのサブピクセルの色は加法混色されて目的の色の画素として視認することが出来る。更に、第１色のサブピクセルと第２色のサブピクセルとを画する境界線の長さ、及び、第２色のサブピクセルと第３色のサブピクセルとを画する境界線の長さは、単位画素の周囲の長さの１／２以上を有する。これにより、第１色のサブピクセルの領域と、第２色のサブピクセルの領域とは噛み合う領域を形成することなり、同様に、第２色のサブピクセルの領域と第３色のサブピクセルの領域とは噛み合う形状を有することになり、加法混色がより促進されることになる。

以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。

本実施例のカラーフィルタ基板又は表示装置の着色層の形状・配置を図１の平面図を用いて説明する。図示するように、単位画素ＵＰ１と、この単位画素ＵＰ１と同じ単位画素ＵＰ２が並列して配列されている。単位画素ＵＰ１は長さ２００μｍ（Ｌ０）、幅２２２μｍ（Ｗ０）の矩形形状である。単位画素ＵＰ１はＸ方向及びＹ方向に複数配置され、マトリクスとして構成される。単位画素ＵＰ１は互いに色を異にする第１色サブピクセル２と第２色サブピクセル３を備えている。例えば、第１色サブピクセル２は緑色の着色層又は発光部であり、第２色サブピクセル３はマゼンダ色の着色層又は発光部である。また、各サブピクセルは連続する単一の平面領域を有しており、第１色サブピクセル２と第２色サブピクセル３とは境界４により画されている。境界領域４は黒色のカラーフィルタ又は黒色の表示色を有する領域であるが、これに限定されない。また、境界領域４の長手方向の中心線が境界中心線として定義される。なお、サブピクセルとは、着色層又は発光部が表示装置等に利用され、観察者がサブピクセルの明度又は彩度の変化を観察することにより文字や画像の変化を認識することに寄与する領域のこととしている。

第１色サブピクセル２は、長さが２００μｍ（Ｌ０）、幅３３μｍ（Ｗ１）からなる長方形の領域Ｇ１と、長さが１３４μｍ（Ｌ２）、幅３３μｍ（Ｗ３）の長方形の領域Ｇ２と、長さが１３４μｍ（Ｌ２）、幅が３３μｍ（Ｗ５）の長方形の領域Ｇ３とを備えている。また、第２色サブピクセル３は、長さが２００μｍ、幅３３μｍ（Ｗ６）の長方形の領域Ｍ１と、長さが１３４μｍ（Ｌ２）、幅が３３μｍ（Ｗ４）の長方形の領域Ｍ２、及び、長さが１３４μｍ（Ｌ２）、幅が３３μｍ（Ｗ２）の長方形の領域Ｍ３とを備えている。単位画素ＵＰ１の面積（Ｌ０×Ｗ０）は４４４００μｍ^２ 、したがって４００００μｍ^２ 以上である。また、第１サブピクセル２の領域Ｇ１、Ｇ２及びＧ３と第２サブピクセル３の領域Ｍ１、Ｍ２及びＭ３のそれぞれの幅（Ｗ１〜Ｗ６）は総て３３μｍと等しく、１００μｍを超えない。また、第１サブピクセル２の領域Ｇ１、Ｇ２及びＧ３はＸ方向に対してピッチ６６μｍ（Ｐ１）の周期的形状を有し、同様に第２サブピクセル３の領域Ｍ１、Ｍ２及びＭ３はＸ方向に対してピッチ６６μｍ（Ｐ２）の周期的形状を有しており、互いに噛み合うように配置されている。更に、本実施例では、第１色サブピクセル２と第２色サブピクセル３の面積は同一である。

なお、上述のＬ０、Ｍ０、Ｌ１〜Ｌ３、Ｗ１〜Ｗ６の値に限定する必要はない。単位画素ＵＰ１の面積が４００００μｍ^２ を超えるものであり、各サブピクセルの周期的形状が１００μｍを超えないで互いに噛み合う形状であれば良い。例えば、図１に示す形状と相似形であって、Ｗ０が約６００μｍでもよいし、Ｌ０は更に大きくしてもよい。また、本実施例では各サブピクセルの周期的形状の繰り返し数を３としているが、さらに多くの繰り返し数としてもよい。その場合は、Ｗ０を６００μｍ以上とすることも可能である。また、第１色サブピクセル２と第２色サブピクセル３との面積が互いに同一である必要もない。

また、第１色サブピクセル２の各領域における長手方向に対する中心線を中心線Ｃｇとし、第２色サブピクセルの各領域における長手方向に対する中心線を中心線Ｃｍとして、第１色サブピクセル２の領域Ｇ１における中心線Ｃｇと、第２色サブピクセル３の領域Ｍ３の中心線Ｃｍとの間の距離は３３μｍであり、１００μｍを超えない。同様に、第１色サブピクセル２と第２色サブピクセル３における領域Ｇ２の中心線Ｃｇと領域Ｍ３又は領域Ｍ２の中心線Ｃｍとの間の距離、及び、領域Ｇ３の中心線Ｃｇと領域Ｍ３又は領域Ｍ１の中心線Ｃｍとの間の距離はそれぞれ３３μｍであり、１００μｍを超えない。更に、境界領域４の幅を４μｍとすると境界中心線の長さは１０００μｍ（Ｌｘ）であり、単位画素ＵＰ１の周囲の長さ８４４μｍ（Ｌｓ＝２（Ｌ０＋Ｗ０））の１／２よりも大きい。

図１に示されるカラーレイアウト１において、Ｗ１〜Ｗ６はそれぞれ同一の長さとしているが、互いに異なるものであってもよい。また、図中のＬ３はＭ２の部分とＭ３の部分で寸法が変わってもかまわない。さらに、カラーレイアウト１は、単位画素ＵＰ１と単位画素ＵＰ２がＸ方向及びＹ方向に碁盤の目のように並んだマトリクス状の配列に限らず、Ｘ方向又はＹ方向に互いにずれた配列でもよい。また、第１色サブピクセル２と第２色サブピクセル３では、周期的形状はそれぞれ３領域あるが、多数の周期的形状の領域でもよい。周期的形状の領域が多いほど、加法混色が促進されるからである。また、第１色サブピクセル２と第２色サブピクセル３の各面積は互いに同一でなくともよい。図１に示すカラーレイアウト１において、一般的には、第１色サブピクセル２の各領域の中心線と第２色サブピクセル３の各領域における中心線との間の距離が１００μｍを超えず、単位画素ＵＰ１の面積が４００００μｍ^２ 以上を有し、かつ、式（１）を満たすものであればよい。
４Ｌ２＋Ｗ０≧２（Ｗ１＋Ｗ４）・・・（１）
カラーフィルタ基板は、着色顔料が分散された感光性樹脂を透明基板上に形成することにより作製できる。具体的には、まず、ガラス基板上に所定の色の顔料が分散されたアクリル系樹脂からなる感光性樹脂を塗布する。次に、第１色サブピクセルの形状のマスクで露光する。次に、露光された感光性樹脂を現像し、第１色サブピクセル２をガラス基板上に残す。次に、第１色サブピクセルと異なる色の顔料が分散された感光性樹脂を塗布し、上記と同様の露光・現像工程により第２色サブピクセルをガラス基板上に残す。次に、黒色の顔料が分散された感光性樹脂を塗布し、同様に露光・現像処理を行って第１色サブピクセル２と第２色サブピクセル３との間の境界領域４に隙間無く形成する。なお、感光性樹脂の他に、ポリイミド膜に所定の色の顔料が分散されたカラーフィルタ膜を透明基板上に塗布し、フォトリソグラフィ工程及びエッチング処理により第１色サブピクセル２を形成し、これを繰り返して第２色サブピクセル３を形成してもよい。その他、電着用の透明電極をガラス基板上に形成し、各色について順次電着を繰り返してカラーフィルタを形成してもよい。

また、この着色層を、自発光の有機ＥＬ素子を用いて形成することができる。ガラスからなる透明基板上に、ＩＴＯ等の透明電極を真空蒸着法等により堆積する。次にフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程により第１サブピクセルの形状にパターニングする。次に、正孔注入層、正孔輸送層、所定のドーパントをドーピングした発光層、電子輸送層及び陰極からなる電極を順次蒸着法等により形成する。次にフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程により、パターニングして第１色サブピクセルの形状に形成する。第２色サブピクセルも同様の工程により形成する。

また、ＥＬ素子に代えて発光色を異にするＰＤＰ素子を各サブピクセルに形成することができる。表示面としてＰＤＰ素子を使用する場合には、下側基板上に各サブピクセルの中心線に沿ってデータ電極を形成し、その上に絶縁膜を形成する。そして、第１色サブピクセル２と第２色サブピクセル３との境界領域４に沿って所定の高さの障壁を形成する。次に隔壁の側面にサブピクセルの色を発光する蛍光体を塗布する。蛍光体は、隔壁により囲まれたサブピクセルの領域の絶縁膜上にも塗布する。データ電極と直交する方向に透明電極を形成した上側透明基板を貼り合わせ、下側透明基板と上側透明基板との間にプラズマ発光用のガスを封入して、表示装置を形成する。また、自発光素子の代わりに、ＷＯ３等の電解質を用いたエレクトロクロミック素子や電気泳動表示素子を使用することができる。

本実施例の２色のカラーフィルタ基板（着色層のカラーレイアウト５）を平面視した様子を図２に模式的に示す。図示するように、単位画素ＵＰ１には色の異なる第１色サブピクセル６と第２色サブピクセル７が形成されている。第１色サブピクセル６と第２色サブピクセル７は境界領域８を介して画されている。単位画素ＵＰ１は長さＬ０と幅Ｗ０の矩形状の形状を有し、面積は４００００μｍ^２ 以上を有する。第１色サブピクセル６と第２色サブピクセル７はそれぞれ単一の連続した平面領域を有する。第１色サブピクセルは長さＬ０、幅Ｗ１の領域Ｇ１と、長さＬ２、幅Ｗ３の領域Ｇ２を有している。同様に、第２色サブピクセル７は、長さＬ０、幅Ｗ４の領域Ｍ１と、長さＬ２、幅Ｗ２の領域Ｍ２を有している。ここで、Ｗ１〜Ｗ４はそれぞれ同一の長さであり、１００μｍを超えない。そして、第１色サブピクセル６の領域Ｇ１と領域Ｇ２はＸ方向に対してピッチＰ１の周期的形状を有している。同様に、第２色サブピクセル７の領域Ｍ１と領域Ｍ２とはＸ方向に対してピッチＰ２の周期的形状を有している。第１色サブピクセル６と第２色サブピクセル７の領域は互いに噛み合う形状を有している。それ故に、観察者がこの単位画素を観察すると、第１色サブピクセル６と第２色サブピクセル７を分離して認識することがなく、加法混色される。

また、第１色サブピクセル６の領域Ｇ１の中心線Ｃ１と第２色サブピクセル７の領域Ｍ２の中心線Ｃｍとの間の距離は１００μｍを超えない。同様に、第１色サブピクセル６の領域Ｇ２の中心線Ｃｇと第２色サブピクセル７の領域Ｍ２又は領域Ｍ１との間の距離は１００μｍを超えない。そして、第１色サブピクセル６と第２色サブピクセル７の境界領域８の中心線の長さＬｘは、Ｌｘ＝（Ｌ０＋Ｗ０）＋２Ｌ２＋（Ｗ０−２Ｗ１−２Ｗ４）となり、単位画素ＵＰ１の周囲の長さＬｓ＝２（Ｌ０＋Ｗ０）の１／２以上を有する。従って、Ｗ１〜Ｗ４の長さがそれぞれ互いに異なっても、第１色サブピクセル２の領域Ｇ１及び領域Ｇ２における長手方向のそれぞれの中心線と、第２色サブピクセル３の領域Ｍ１又は領域Ｍ２の長手方向の中心線との距離が１００μｍを超えず、第１色サブピクセル２と第２色サブピクセル３とを画する境界線の長さは単位画素ＵＰ１の周囲の長さの１／２以上を有する、という条件を満たすことができる。図２に示したカラーレイアウト５において、一般的には、第１色サブピクセル２の各領域の中心線と第２色サブピクセル３の各領域における中心線との間の距離が１００μｍを超えず、単位画素ＵＰ１の面積が４００００μｍ^２ 以上であり、かつ、式（２）を満たすものであればよい。
２Ｌ２＋Ｗ０≧２（Ｗ１＋Ｗ４）・・・（２）
更に、単位画素ＵＰ１内の第１サブピクセル６が領域Ｇ１、Ｇ２・・Ｇｎ（ｎは２以上の整数）を有し、第２色サブピクセル７が領域Ｍ１、Ｍ２・・・Ｍｎを有する場合には、第１色サブピクセル６と第２色サブピクセル７の隣り合った領域の中心線の距離が１００μｍを超えず、単位画素ＵＰ１の面積が４００００μｍ^２ 以上を有し、かつ、式（３）を満たせばよい。
２（ｎ−１）Ｌ２＋Ｗ０＞２（Ｗ１＋Ｗ４）・・・（３）

図３は本実施例のカラーフィルタ基板（着色層のカラーレイアウト１０）を模式的に示す平面図である。図示するように、単位画素ＵＰ１は赤色の第１サブピクセル１１ｒ、緑色の第２サブピクセル１１ｇ及び青色の第３サブピクセル１１ｂの３つのサブピクセルを有している。単位画素ＵＰ１は、長さＬ０及び幅Ｗ０がそれぞれ３００μｍの正方形であり、その面積（Ｌ０×Ｗ０）は９００００μｍ^２ であり、Ｘ方向及びＹ方向に配列してマトリックスを構成している。また、第１サブピクセル１１ｒと第３のサブピクセル１１ｂとの間に第２サブピクセル１１ｇが配置されている。第１サブピクセル１１ｒと第２サブピクセル１１ｇとは境界領域１２により、また、第２サブピクセル１ｇと第３サブピクセル１１ｂとは境界領域１３によりそれぞれ画されている。

第１サブピクセル１１ｒは、幅５０μｍ（Ｌ２）、長さ２２５μｍ（Ｗ２＋Ｗ３）の領域Ｒ１、及び幅５０μｍ（Ｌ６）、長さ２２５μｍ（Ｗ２＋Ｗ３）の領域Ｒ２を備えている。従って、各領域Ｒ１、Ｒ２とも幅が１００μｍを超えず、かつ、１５０μｍ（Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５＋Ｌ６）ピッチの周期的形状を形成している。第２サブピクセル１１ｇは、幅が２５μｍの領域Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を備えており、ピッチ７５μｍ（Ｐ１）の周期的形状を有している。また、第３サブピクセル１１ｂは、幅５０μｍ（Ｌ４及びＬ８）、長さ２２５μｍ（Ｗ３＋Ｗ４）の領域Ｂ１、領域Ｂ２を備えている。従って、領域Ｂ１、Ｂ２とも幅が１００μｍを超えず、かつ、ピッチ１５０μｍ（Ｌ５＋Ｌ６＋Ｌ７＋Ｌ８）の周期的形状を形成している。各サブピクセルの周期的形状は互いに噛み合っている。その結果、観察者は、この単位画素ＵＰ１の第１サブピクセル１１ｒと第２サブピクセル１１ｇ、及び、第２サブピクセルと第３サブピクセル１１ｂとを分離することができず、加法混色された色を観察することになる。

なお、本実施例の長さ及び幅に限定されないし、第１サブピクセル１１ｒ、第２サブピクセル１１ｇ及び第３サブピクセル１１ｂのそれぞれの面積が同一でなくてもよい。単位画素ＵＰ１の面積が９００００μｍ^２ 以上であり、各サブピクセルが１００μｍを超えない周期的形状の領域を有するものであればよい。例えば、本実施例に示すカラーレイアウト１０の場合は、単位画素ＵＰ１の長さＬ０を拡大させてもよいし、周期的形状を有する領域の数を増加させてもよい。また、幅Ｗ０は面積が９００００μｍ^２ 以上を満たす任意の幅とすることができる。更に、ＲＧＢの色に限定されるもので無く、ＭＹＣの各色を使用するものでも、また、他の色を使用するものであってもよい。

また、第１サブピクセル１１ｒの領域Ｒ１、Ｒ２における長手方向の中心線Ｃｒと、第３サブピクセル１１ｂの領域Ｂ１、Ｂ２における長手方向の中心線Ｃｂとの間の各距離は７５μｍである。また、境界領域１２の中心線の長さ、及び、境界領域１３の中心線の長さは１２００μｍであり、単位画素ＵＰ１の周囲の長さ１２００μｍの１／２以上を有する。本実施例では、幅７５μｍ以内に、第１サブピクセル１１ｒ、第２サブピクセル１１ｇ及び第３サブピクセル１１ｂの３つの領域が含まれることになる。その結果、観察者は単位画素ＵＰ１の第１サブピクセル１１ｒ、第２サブピクセル１１ｇ及び第３サブピクセル１１ｂの各領域を分離して観察することがなく、加法混色された色を観察することになる。

なお、この場合も上述した形状に限定されるものではなく、例えば、長さＬ０を３９５μｍに拡大してもよいし、幅Ｗ０を、単位画素ＵＰ１の面積が９００００μｍ^２ 以上になる範囲であれば任意の値とすることができる。また、長さＬ１、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ７、幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ４及びＷ５を同一としなくともよい。同様に、長さＬ２、Ｌ４、Ｌ６及びＬ８を同一としなくともよい。

本実施例では、図３に示したように、第１サブピクセル１１ｒは領域Ｒ１、Ｒ２、第３サブピクセル１１ｂは領域Ｂ１、Ｂ２のそれぞれ２つの領域を有するが、これを各サブピクセルがｍ個（ｍは２以上の整数）有する場合の条件について説明する。この場合も、第１サブピクセル１１ｒの各凸部の領域の中心線と、第２サブピクセル１１ｇを介して隣り合う第３サブピクセル１１ｂの各凸部の領域の中心線との間の距離が１００μｍを超えないこと。単位画素ＵＰ１の面積が９００００μｍ^２ 以上を有すること。また、境界領域１２の中心線の長さはＬｘ１＝Ｌ０＋２ｍ（Ｗ０−Ｗ１−Ｗ４−Ｗ５）であり、境界領域１３の中心線の長さはＬｘ２＝Ｌ０＋２ｍ（Ｗ０−Ｗ１−Ｗ２−Ｗ５）であり、各Ｌｘ１及びＬｘ２が単位画素ＵＰ１の周囲の１／２、即ち（Ｌ０＋Ｗ０）以上を有することが必要であることから、式（４）及び式（５）を満たすようにすればよい。
Ｗ０≧２ｍ（Ｗ１＋Ｗ４＋Ｗ５）／（２ｍ−１）・・・（４）
Ｗ０≧２ｍ（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ５）／（２ｍ−１）・・・（５）

図４は、本実施例のカラーフィルタ基板（表示体のカラーレイアウト１５）を模式的に示す平面図である。図示するように、単位画素ＵＰ１は互いに色を異にする第１サブピクセル１６ａ、第２サブピクセル１６ｂ、第３サブピクセル１６ｃ及び第４サブピクセル１６ｄを有している。単位画素ＵＰ１は、長さＬ０及び幅Ｗ０がそれぞれ３２０μｍの正方形であり、その面積（Ｌ０×Ｗ０）は約０．１平方ミリメートル（ｍｍ）であり、Ｘ方向及びＹ方向に配列してマトリックスを構成している。また、各サブピクセルは、第１サブピクセル１６ａと第４サブピクセル１６ｄとの間に第２サブピクセル１６ｂ及び第３サブピクセル１６ｃが配置されている。第１サブピクセル１６ａと第２サブピクセル１６ｂは境界領域１７により、また、第２サブピクセル１６ｂと第３サブピクセル１６ｃは境界領域１８により、また、第３サブピクセル１６ｃと第４サブピクセル１６ｄは境界領域１９によりそれぞれ画されている。

各サブピクセルの幅は、第１サブピクセル１６ａの領域Ａ１と領域Ａ２、及び第４サブピクセル１６ｄの領域Ｄ１と領域Ｄ２を除いて２０μｍを有している。第１サブピクセル１６ａの領域Ａ１及び領域Ａ２、第４サブピクセル１６ｄの領域Ｄ１及び領域Ｄ２は幅４０μｍ（Ｌ１）長さ２４０μｍ（Ｗ２）の同一の形状を有し、それぞれピッチ１６０μｍの周期的領域を構成している。また、第２サブピクセル１６ｂの領域Ｂ１、Ｂ２と、領域Ｂ３、領域Ｂ４とはピッチ１６０μｍの周期的形状を構成し、それぞれ幅２０μｍを有する。また、第３サブピクセル１６ｃの領域Ｃ１、Ｃ２と、領域Ｃ３、Ｃ４とはピッチ１６０μｍの周期的形状を構成し、それぞれ幅２０μｍを有する。従って、それぞれのサブピクセルは幅が１００μｍを超えない周期的形状を有し、互いに噛み合った形状を有している。その結果、観察者は、この単位画素ＵＰ１の第１サブピクセル１６ａと第２サブピクセル１６ｂ、また、第２サブピクセル１６ｂと第３サブピクセル１６ｃ、また、第３サブピクセル１６ｃと第４サブピクセル１６ｄとをそれぞれ分離して視認することがなく、加法混色された色が観察できる。

なお、単位画素ＵＰ１のＬ０やＷ０の大きさや、各サブピクセルの幅は上記の数値でなくてもよい。例えば、単位画素ＵＰ１の側辺Ｌ０を約１．５ｍｍに拡大してもよいし、第１サブピクセル１６ａや第４サブピクセル１６ｄの凸部をなす領域の数を増加させることにより、単位画素ＵＰ１を任意の大きさに拡大できる。同様に、幅Ｗ０を単位画素ＵＰ１の面積が９００００μｍ^２ 以上を満たす任意の値をとることができる。また、単位画素ＵＰ１はＹ方向について同一の形状が繰り返されるものであり、Ｙ方向について破線で示される単位画素ＵＰ１の範囲をどの位置で区切ってもよい。また、本実施例では各サブピクセルの面積を同一の面積としているが、これに限定されない。

また、第１サブピクセル１６ａの領域Ａ１、Ａ２の長手方向の中心線Ｃａと、第３サブピクセル１６ｃの領域Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の長手方向の中心線Ｃｃとの間の各距離は５０μｍである。同様に、第４サブピクセル１６ｄの領域Ｄ１、Ｄ２の長手方向の中心線Ｃｄと第２サブピクセル１６ｂの領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の長手方向の中心線Ｃｂとの間の各距離は５０μｍである。また、境界領域１７、１８及び１９の長さは１２８０μｍであり、単位画素ＵＰ１の周囲の長さ１２８０μｍの１／２以上を有する。従って、幅５０μｍの範囲に少なくとも３つのサブピクセルが入ることになり、観察者は単位画素ＵＰ１を観察しても各サブピクセルを分離して視認することがなく、加法混色された色を観察することになる。

なお、本発明は上記の各形状に限定されるものではなく、例えば単位画素ＵＰ１の側辺Ｌ０を６１０μｍの大きさに拡大することができる。また、幅Ｗ０は、単位画素ＵＰ１の面積が９００００μｍ^２ 以上を満たす任意の幅とすることができる。また、各サブピクセルの幅や長さＬ１を同一としなくても良い。

図４においては、第１サブピクセル１６ａは領域Ａ１、Ａ２、第４サブピクセル１６ｄは領域Ｄ１、Ｄ２を有するが、これを各サブピクセルがｑ個（ｑは２以上の整数）有する場合の条件について説明する。この場合は、第１サブピクセル１６ａの各凸部の領域の中心線と、第２サブピクセル１６ｂを介して隣り合う第３サブピクセル１６ｃの各領域の中心線との間の距離が１００μｍを超えないこと。単位画素ＵＰ１の面積が９００００μｍ^２ 以上を有すること。また、第１サブピクセル１６ａのＹ方向の幅をＷ１、同様に第２サブピクセル１６ｂ、第３サブピクセル１６ｃ及び第４サブピクセル１６ｄのＹ方向の各幅を、Ｗ３、Ｗ４及びＷ５とすると、境界領域１７、１８、１９のそれぞれの中心線の長さはＬｘ３＝Ｌ０＋２ｑ（Ｗ０−Ｗ１−Ｗ３−Ｗ４−Ｗ５）となり、単位画素ＵＰ１の周囲の１／２、即ち（Ｌ０＋Ｗ０）以上を有することから、式（６）を満たすようにすればよい。
Ｗ０≧２ｑ（Ｗ１＋Ｗ３＋Ｗ４＋Ｗ５）／（２ｑ−１）・・・（１６）

図５は、本実施例のカラーフィルタ基板（着色層のカラーレイアウト２０）を示す平面図である。図示するように、単位画素ＵＰ１は、赤色の第１サブピクセル２１ｒ、緑色の第２サブピクセル２１ｇ及び青色の第３サブピクセル２１ｂを備えている。単位画素ＵＰ１は、長さ３００μｍ（Ｌ０）、幅３２０μｍ（Ｗ０）であり、面積は９６０００μｍ^２ である。第１サブピクセル２１ｒは、幅４０μｍ（Ｗ１）、長さ３００μｍ（Ｌ０）の領域Ｒ１と、幅１００μｍ（Ｌ２）、長さ１６０μｍ（Ｗ３）の矩形状の領域Ｒ２を有している。第２サブピクセル２１ｇは、幅３０μｍ（Ｌ１）、長さ２００μｍ（Ｗ２＋Ｗ３）の矩形状の領域Ｇ１と、長さ１００μｍ（Ｌ２）、幅４０μｍの矩形状の領域Ｇ２と、長さ２００μｍ（Ｗ２＋Ｗ３）、幅７０μｍ（Ｌ３）の矩形状の領域Ｇ３と、長さ１００μｍ（Ｌ４）、幅４０μｍ（Ｗ２）の矩形状の領域Ｇ４とを有している。第３サブピクセル２１ｂは、長さ３００μｍ（Ｌ０）、幅４０μｍ（Ｗ４）の矩形状の領域Ｂ１と、長さ１６０μｍ（Ｗ３）、幅１００μｍ（Ｌ４）の矩形状の領域Ｂ２を有している。従って、本実施例では、いずれのサブピクセルも単位画素ＵＰ１において周期的形状の領域を有していない。

ここで、第１サブピクセル２１ｒの領域Ｒ１、Ｒ２の長手方向の中心線Ｃｒと、第２サブピクセル２１ｇの領域Ｇ４、Ｇ３及び領域Ｇ１との間の距離は、それぞれ４０μｍ（Ｘ２）、８５μｍ（Ｙ２）及び６５μｍ（Ｙ１）である。同様に、第２サブピクセル２１ｇの領域Ｇ２、Ｇ３の長手方向の中心線Ｃｇと、第３サブピクセル２１ｂの領域Ｂ１、Ｂ２の長手方向の中心線Ｃｂとの間の距離は、それぞれ４０μｍ（Ｘ１）、及び８５μｍ（Ｙ３）である。また、第１サブピクセル２１ｒと第２サブピクセル２１ｇとの間の境界領域２２の中心線の長さ、及び、第２サブピクセル２１ｇと第３サブピクセル２１ｂの間の境界領域２３の中心線の長さは、おのおの６２０μｍであり、単位画素ＵＰ１の周囲の長さ１２４０μｍの１／２以上を有する。その結果、観察者は、単位画素ＵＰ１の第１サブピクセル２１ｒと第２サブピクセル２１ｇ、又は第２サブピクセル２１ｇと第３サブピクセル２１ｂとを分離して観察することがなく、加法混色された色を観察することになる。

なお、本発明においては上記各形状に限定されるものではなく、例えば単位画素ＵＰ１の側辺Ｌ０を更に拡大してもよいし、単位画素ＵＰ１の面積が４００００μｍ^２ 以上を満たす範囲で、幅Ｗ０を任意の値とすることができる。また、単位画素ＵＰ１の面積が４００００μｍ^２ を満たす範囲内において、縮小した形状とすることができる。また、各サブピクセルの色はＲＧＢだけではなく、ＹＭＣや他の色を使用してもよい。

図６は本実施例のカラーフィルタ基板（着色層のカラーレイアウト２５）を模式的に示す平面図である。図示するように、単位画素ＵＰ１は、赤色の第１サブピクセル２６ｒ、緑色の第２サブピクセル２６ｇ及び青色の第３サブピクセル２６ｂを備えている。単位画素ＵＰ１は、長さ３００μｍ（Ｌ０）、幅３００μｍ（Ｗ０）、面積９００００μｍ^２ を有する。第１サブピクセル２６ｒは、幅が約５０μｍ（Ｌ２）、長さが約１００μｍ（Ｗ２）の凸部の領域Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の周期的形状を有している。第２サブピクセル２６ｇは、幅が約５０μｍ（Ｌ１、Ｌ２）、長さが約１００μｍ（Ｗ２、Ｗ３）の凸部の領域Ｇ１〜Ｇ６の周期的形状を有している。第３サブピクセル２６ｂは、幅が約５０μｍ（Ｌ１）、長さが約１００μｍ（Ｗ３）の凸部の周期的形状を有している。各サブピクセルの周期的形状のピッチは１００μｍ（Ｐ１）である。これら隣り合った凸部の周期的形状は互いに噛み合っている。これにより、観察者は、この単位画素ＵＰ１の第１サブピクセル２６ｒの領域Ｒ１〜Ｒ３と第２サブピクセル２６ｇの領域Ｇ１〜Ｇ３を個別に観察することなく、加法混色された色を観察することになる。第２サブピクセル２６ｇと第３サブピクセル２６ｂとの間の噛み合った周期的形状においても同様である。

なお、上記の長さや幅に限定されるものではなく、単位画素ＵＰ１の面積が４００００μｍ^２ 以上を満たす範囲で、Ｙ方向やＸ方向をさらに狭く或いは短くすることができるし、逆に拡大することもできる。更に、周期的形状の数を増加することができ、Ｙ方向の長さを任意の長さにすることができる。Ｘ方向も同様である。

また、第１サブピクセル２６ｒの領域Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の中心線と、第２サブピクセル２６ｇの領域Ｇ１、Ｇ２及びＧ３の中心線との間の距離は５０μｍである。また、第２サブピクセル２６ｇの領域Ｇ４、Ｇ５及びＧ６の中心線と第３サブピクセル２６ｂの領域Ｂ１、Ｂ２及びＢ３との間の距離は５０μｍである。第１サブピクセル２６ｒと第２サブピクセル２６ｇの境界領域２７の中心線の長さ、及び、第２サブピクセル２６ｇと第３サブピクセル２６ｂの境界領域２８の中心線の長さは、いずれも概ね７８０μｍであり、単位画素ＵＰ１の周囲の長さの１／２である６００μｍ（Ｌ０＋Ｗ０）よりも長い。その結果、観察者は、第１サブピクセル２６ｒの凸部と第２サブピクセル２６ｇの凸部とを、また、第２サブピクセル２６ｇの凸部と第３サブピクセル２６ｂの凸部とを分離して視認することなく、加法混色された色を観察することになる。

図６では、第１サブピクセル２６ｒと第３サブピクセル２６ｂは３つの凸部を有し、これらの間に第２サブピクセル２６ｇが位置するが、第１サブピクセル２６ｒと第３サブピクセル２６ｂ共にｖ個（ｖは２以上の整数）有する場合の条件について説明する。この場合は、第１サブピクセル２６ｒの領域Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の中心線と、第２サブピクセル２６ｇの領域Ｇ１、Ｇ２及びＧ３との間の距離が１００μｍを超えないこと、また、第２サブピクセル２６ｇの領域Ｇ４、Ｇ５及びＧ６の中心線と、第３サブピクセル２６ｂの領域Ｂ１、Ｂ２及びＢ３との間の距離が１００μｍを超えないこと。単位画素ＵＰ１の面積が４００００μｍ^２ 以上を有すること。また、境界領域２７の中心線の長さが概ねＬ０＋２ｖ（０．８×Ｗ２）であること、及び、境界領域２８の中心線の長さが概ねＬ０＋２ｖ（０．８×Ｗ３）であることから、これらの長さが単位画素ＵＰ１の周囲の長さの１／２以上、即ち（Ｌ０＋Ｗ０）以上必要であることから、式（７）及び式（８）を満たすようにすればよい。
２ｖ（０．８×Ｗ２）≧Ｗ０・・・（７）
２ｖ（０．８×Ｗ３）≧Ｗ０・・・（８）
図７は、図６で示したカラーレイアウト２５を有するカラーフィルタ基板を用いた液晶表示装置３０を模式的に示す断面図である。図７と図６において、同一の符号は同一の構成又は機能を表す。液晶表示装置３０は、液晶パネル４２とバックライト部４３とから構成されている。液晶パネル４２は、カラーフィルタ基板４４と内面に対向電極３６を形成した対向基板３７と、これら２枚の基板により挟持される液晶層３５と、２枚の基板の外面に設けた２枚の偏光板３８、３９を備えている。カラーフィルタ基板４４は、図６に示すカラーレイアウト２５を有し、特に図６の部分Ｘ−Ｘ’の断面を示している。カラーフィルタ基板４４は、ガラス等の透明基板３１と、その上に形成した着色層２６と、その上に形成した平坦化層３３及び透明電極３４を備えている。また、透明電極や対向電極を覆うように図示しない配向膜が形成されている。また、着色層２６は、赤色の顔料を分散した着色層２６ｒ、緑色の顔料を分散した着色層２６ｇ及び青色の顔料を分散した着色層２１ｂと、黒色顔料を分散した遮光膜２７を備えている。各着色層は、顔料を分散したアクリル系感光性樹脂を透明基板３１上に塗布し、乾燥後に露光、現像処理を行って所定のパターンに加工形成される。平坦化膜３３はアクリル系樹脂により形成され、各着色層２６ｒ、２６ｇ及び２６ｂや遮光膜２７の膜厚差による凹凸を平坦化する。また、液晶層３５の中にはカラーフィルタ基板４４と対向基板３７を所定の間隔で維持するためのギャップ材４２が含まれている。

各着色層２１ｒ、２１ｇ及び２１ｂのパターンと対向基板３７上の対向電極３６のパターンとは同一の形状を有している。即ち、対向電極３６は図６で示した各サブピクセル２６ｒ、２６ｇ及び２６ｂとほぼ同一の平面形状を有し、Ｙ方向（図６参照）に連続して形成されている。一方、透明電極３４はＸ方向（図６参照）にストライプ状に形成されている。そして、透明電極３４と対向電極３６の交差する領域が、一つの単位画素ＵＰ１を構成する。

バックライト部４３は、光源４１と光拡散板４０とから構成されている。光源４１は、白色光を発光する蛍光管や３色のＬＥＤが横方向に設置されており、発光した光を導光板により中央部へ導き、光拡散板４０により上方の液晶パネル４５へ照射する。あるいは、光源４１として白色を発光する有機ＥＬ発光素子を使用することができる。

液晶表示装置３０は、多数のストライプ状の電極から構成される透明電極３４を一本ずつ線順次に走査信号を与えて走査し、この走査信号が与えられている期間にＲＧＢの各色に対応する画像信号を各色に対応する透明電極３６に与えて、画像表示を行う。

なお、着色層２６の上に透明電極３４を形成したが、これを、透明基板３１の上に透明電極３４を形成し、その上に、着色層２６を形成してもよい。また、着色層２６と透明基板３１の間に金属薄膜等の反射膜を形成し、反射型液晶表示装置用の反射型カラーフィルタとすることができる。また、着色層２６と透明基板３１との間に形成する反射膜の一部にホール等の反射膜が形成されない領域を設け、半透過型カラーフィルタとすることができる。また、図７に示す液晶表示装置は単純マトリクス型液晶表示装置の例を示しているが、透明基板３１又は対向基板３７の内表面の単位画素ＵＰ１ごとにＴＦＴを設けたアクティブマトリクス型液晶表示装置とすることができる。

ここでは、図６で示したカラーレイアウトのカラーフィルタを用いた液晶表示装置について説明したが、図１〜図５で示したカラーレイアウトのカラーフィルタを用いた液晶表示装置の場合も同様であることは言うまでもない。

次に、着色層としてＥＬ発光体を用いてＴＦＴ素子により駆動を行う、自発光型の表示装置について説明する。図８は、ＥＬ素子を各単位画素に設けた表示体の等価回路５０を表す等価回路図である。図９は、図８に示す等価回路５０における単位画素のレイアウト６０を表す模式的平面図を示す。図１０は、図９に示す単位画素ＵＰを有する表示体７０の部分Ｙ−Ｙ’についての模式的断面図である。

図８に示すように、各サブピクセルは、データ信号の入力用のＴＦＴ５１と、記憶用の容量５２と、電流制限用のＴＦＴ５３と、ＥＬ発光素子５４とから構成されている。ＲＧＢの各色から構成されるサブピクセルが単位画素ＵＰを構成する。各サブピクセルは、ＴＦＴ５１のゲートは走査線Ｘ１に接続し、ドレインはデータ信号先Ｄｂに接続し、ソースは容量５２の一方の端子に接続する。容量５２は一方の端子を電流供給線Ｉｂに接続し、他方の端子をＴＦＴ５１のソース及びＴＦＴ５３のゲートに接続する。ＴＦＴ５３のドレインは電流供給線Ｉｂに接続し、ソースはＥＬ発光素子５４の陽極に接続する。ＥＬ発光素子５４の陰極は共通接続する共通電極５７に接続する。

このＥＬ発光素子５４による表示装置は、次のように駆動される。まず、走査線Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３・・・に線順次に走査信号が与えられる。走査信号が与えられている選択期間に、データ信号線Ｄｒ、Ｄｇ、Ｄｂにそれぞれの色に対応するデータ信号が与えられる。例えば走査線Ｘ１が選択されると、この走査線Ｘ１にゲートを接続するＴＦＴ５１がオンする。するとデータ信号線Ｄｒｂに与えられているデータ信号がドレインからソースへ伝達され、容量５２に充電される。ＴＦＴ５３のゲートには容量５２に充電されたデータ信号が印加され、当該データ信号の大きさに応じてトランジスタ５３のソース・ドレインが導通する。ＴＦＴ５３のソース・ドレイン間のオン抵抗に応じて電流がＥＬ発光素子５４の陽極へ供給され、データ信号の大きさに応じて発光輝度が変化する。これを、走査線Ｘ２、Ｘ３・・・と全ての走査線が走査されて、画像が表示される。

図９は、図５に示したカラーフィルタのレイアウトと類似する単位画素ＵＰ（図８を参照）のレイアウト６０を表している。走査線Ｘ１とＸ２の間には、Ｒ色を発光するＲ発光領域５６ｒとこの領域を駆動するためのＲ駆動回路領域５５ｒとから構成されるＲサブピクセルと、Ｇ色を発光するＧ発光領域５６ｇとこの領域を駆動するためのＧ駆動回路領域５５ｇとから構成されるＧサブピクセルと、Ｂ色を発光するＢ発光領域５６ｂとこの領域を駆動するためのＢ駆動回路領域５５ｂとから構成されるＢサブピクセルとを有する。Ｒサブピクセルは、データ信号線Ｄｒと電流供給線Ｉｒにより挟まれている。同様に、Ｇサブピクセル及びＢサブピクセルはそれぞれ、データ信号線Ｄｇと電流供給線Ｉｇ及びデータ信号線Ｄｂと電流供給線Ｉｂにより挟まれている。また、Ｒサブピクセルの領域Ｒの長手方向の中心線と、Ｇサブピクセルの領域Ｇ１及び領域Ｇ２の長手方向の中心線との距離は１００μｍを超えず、同様に、Ｂサブピクセルの領域Ｂの長手方向の中心線と、Ｇサブピクセルの領域Ｇ２の長手方向の中心線との間の距離も１００μｍを超えない。またＲサブピクセルとＧサブピクセルとの間の境界領域（この領域には電流供給線Ｉｒやデータ信号線Ｄｇが含まれる）の中心線の長さ、及び、ＧサブピクセルとＢサブピクセルとの間の境界領域（この領域には電流供給線Ｉｇやデータ信号線Ｄｂが含まれる）の中心線の長さは、単位画素の周囲の長さの１／２以上を有する。なお、図９に示したレイアウト６０は一例であり、図１から図６に示すようないずれのカラーレイアウトを使用してもよい。

図１０は、図９の単位画素ＵＰを有する表自体７０の部分Ｙ−Ｙ’の模式的断面図を示す。透明基板７７の表面には、導体であるアルミニュウムからなるデータ線Ｄｒ、Ｄｇ、Ｄｂ、及び電流供給線Ｉｒ、Ｉｇが形成されている。また、各発光領域５６ｒ、６５ｇ、５６ｂには、ＥＬ発光素子の陰極である透明電極７６ｒ、７６ｇ、７６ｂ、その上に正孔注入層７５ｒ、７５ｇ、７５ｂ、正孔輸送層７４ｒ、７４ｇ、７４ｂ、発光層７３ｒ、７３ｇ、７３ｂ、電子輸送層７２ｒ、７２ｇ、７２ｂの各層が形成されている。発光層７２ｒはＲ色を発光するドーパントが、発光層７２ｇはＧ色を発光するドーパントが、発光層７２ｂはＢ色を発光するドーパントがドーピングされている。

本発明による着色層の配置・配列パターンを用いれば、面積の大きい単位画素の場合でも、観察者は加法混色された表示を視認することが可能になる。また、各画素に対応する着色層が独立した形状ではなく縦または横方向に横直線的に連続可能な配置・配列パターンなので、着色層と同様のライン電極の形状が必要なパッシブ型の表示装置にも用いることができる。

本発明のカラーフィルタ基板（着色層のレイアウト）を表す平面図である。 本発明のカラーフィルタ基板（着色層のレイアウト）を表す平面図である。 本発明のカラーフィルタ基板（着色層のレイアウト）を表す平面図である。 本発明のカラーフィルタ基板（着色層のレイアウト）を表す平面図である。 本発明のカラーフィルタ基板（着色層のレイアウト）を表す平面図である。 本発明のカラーフィルタ基板（着色層のレイアウト）を表す平面図である。 本発明の液晶表示装置を模式的に示す断面図である。 本発明のＥＬ表示装置の等価回路図である。 本発明のＥＬ表示装置の単位画素のレイアウトを表す模式的平面図である。 本発明のＥＬ素子表示装置の模式的断面図である。 従来の液晶表示装置の分解状態を表す斜視図、及び、これに用いられるカラーフィルタのレイアウト図である。

符号の説明

ＵＰ１ 単位画素
２、６、１１ｒ 第１色サブピクセル
３、７、１１ｇ 第２色サブピクセル
１１ｂ 第３色サブピクセル
４、８、１２、１３ 境界領域

Claims (10)

1. 互いに色の異なる複数のサブピクセルが一つの単位画素を構成して行列状に２次元配置されてなるカラーフィルタが、基板上に形成されたカラーフィルタ基板であって、
   前記単位画素は、面積が４００００平方マイクロメートル以上であり、
   前記複数のサブピクセルのそれぞれのサブピクセルは、連続した単一の平面領域を有するとともに、線幅が１００マイクロメートルを超えない周期的形状の領域を有し、
   前記複数のサブピクセルのうち、一のサブピクセルの周期的形状の領域と他の一のサブピクセルの周期的形状の領域が噛み合うように配置されていることを特徴とするカラーフィルタ基板。
2. 前記単位画素は、面積が９００００平方マイクロメートル以上であるとともに、互いに異なる色の３個以上のサブピクセルを有し、第１色のサブピクセルと第３色のサブピクセルの間に第２色のサブピクセルが配置されたことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板。
3. 互いに色の異なる複数のサブピクセルが一つの単位画素を構成して行列状に２次元配置されてなるカラーフィルタが、基板上に形成されたカラーフィルタ基板であって、
   前記単位画素は、面積が４００００平方マイクロメートル以上であり、
   前記複数のサブピクセルのそれぞれのサブピクセルは連続した単一の平面領域を有し、
   一のサブピクセルの領域における長手方向の中心線と、このサブピクセルに隣接する他のサブピクセルの領域における長手方向の中心線との間の距離が１００マイクロメートルを超えず、
   これらのサブピクセルを画する境界線の長さは、前記単位画素の周囲の長さの１／２以上であることを特徴とするカラーフィルタ基板。
4. 前記単位画素は、面積が９００００平方マイクロメートル以上であり、
   前記複数のサブピクセルは、第１のサブピクセルと第３のサブピクセルの間に第２のサブピクセルが配置され、前記第１の色サブピクセルの領域の長手方向の中心線と、前記第３色のサブピクセルの領域の長手方向の中心線との間の距離が１００マイクロメートルを超えず、前記第１色のサブピクセルと前記第２色のサブピクセルを画する境界線の長さ、及び、前記第２色のサブピクセルと前記第３色のサブピクセルを画する境界線の長さは、前記単位画素の周囲の長さの１／２以上であることを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルタ基板。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載された構成のカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板に形成された透明電極と、対向電極が形成された対向基板と、前記透明電極と前記対向電極の間に狭持された液晶と、を備えることを特徴とする液晶表示装置。
6. 前記透明電極と前記対向電極のうち、一方が走査電極で他方が信号電極であり、前記走査電極と前記信号電極を用いてパッシブ駆動される液晶表示装置であって、前記信号電極が、前記複数のサブピクセルのそれぞれの形状と対応するようにほぼ同一の形状で形成されたことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 表示色の異なる複数のサブピクセルが一つの単位画素を構成して行列状に２次元配置されてなる表示面を備える表示装置であって、
   前記単位画素の面積が４００００平方マイクロメートル以上であり、
   前記複数のサブピクセルのそれぞれのサブピクセルは、連続した単一の平面領域を有するとともに、線幅が１００マイクロメートルを超えない周期的形状の領域を有し、
   一のサブピクセルの周期的形状の領域と他の一のサブピクセルの周期的形状の領域が噛み合うように配置されていることを特徴とするカラー表示装置。
8. 前記単位画素の面積が９００００平方マイクロメートル以上であり、
   前記複数のサブピクセルは、表示色の異なる３個以上のサブピクセルであり、
   第１色のサブピクセルと第３色のサブピクセルの間に第２色のサブピクセルが配置されたことを特徴とする請求項７に記載のカラー表示装置。
9. 表示色の異なる複数のサブピクセルが一つの単位画素を構成して行列状に２次元配置されてなる表示面を備える表示装置であって、
   前記単位画素の面積が４００００平方マイクロメートル以上であるとともに、前記複数のサブピクセルのそれぞれのサブピクセルは、連続した単一の平面領域を有し、
   一のサブピクセルの領域における長手方向の中心線と、前記一のサブピクセルに隣接する他の一のサブピクセルの領域における長手方向の中心線との間の距離が１００マイクロメートルを超えず、前記一のサブピクセルと前記他の一のサブピクセルとを画する境界線の長さは、前記単位画素の周囲の長さの１／２以上であることを特徴とするカラー表示装置。
10. 前記単位画素の面積が９００００平方マイクロメートル以上であり、前記複数のサブピクセルは表示色の異なる第１色のサブピクセル、第２色のサブピクセル、第３色のサブピクセルを備え、
    前記第１色のサブピクセルと前記第３色のサブピクセルの間に前記第２色のサブピクセルが配置され、前記第１色のサブピクセルの領域の長手方向の中心線と、前記第３色のサブピクセルの領域の長手方向の中心線との間の距離が１００マイクロメートルを超えず、前記第１色のサブピクセルと前記第２色のサブピクセルとを画する境界線の長さ、及び、前記第２色のサブピクセルと前記第３色のサブピクセルとを画する境界線の長さが、前記単位画素の周囲の長さの１／２以上であることを特徴とする請求項９に記載のカラー表示装置。

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