JP2678722B2

JP2678722B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP2678722B2
Application number: JP17804093A
Authority: JP
Inventors: 伸治両角
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-07-19
Filing date: 1993-07-19
Publication date: 1997-11-17
Anticipated expiration: 2012-11-17
Also published as: JPH0688967A

Description

【発明の詳細な説明】【０００１】【産業上の利用分野】本発明は、カラー画像表示、カラ
ーグラフィック表示に適した透過型液晶表示装置に関す
るものである。【０００２】【従来の技術】従来液晶表示体のカラ−表示化は、次の
点で実現が不可能であった。【０００３】１つは液晶パネル自体の構成ドット数、又
はライン数が上げられなかった。通常行なわれているダ
イナミック駆動１／１６デューテイが限界であり、せい
ぜい１６ラインを実現することがせい一杯である。一方
カラー表示はその性質上少なくとも１００ラインない
と、意味がなく、このためには１／１００デューテイで
の液晶駆動が実現しなければならない。【０００４】２つには、液晶の多色カラー表示手段自体
優れたものがなかった。ゲスト・ホスト液晶の如くの色
素を混入させて発色させる方式があるが、これは一つの
基板内に多色を発生させることは非常にむずかしい。又
何色かのパネルを重ね合わせる方法があるが、これは構
成上高価なものになるし、又何層にもなり彩やかな色を
出すこと自体不可能である。【０００５】また赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタ
の３色からなるカラーフィルタを用いて白色表示を行な
おうとした場合、画面が暗くなり、十分な白色表示をす
ることができなかった。【０００６】以上にような理由で液晶の多色カラー表示
パネルは実現がむずかしかった。【０００７】【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は以上の欠点を改善することにより容易に多色カラー表
示パネルを実現する手段を提供することにある。【０００８】【課題を解決するための手段】本発明は、一対の基板間
に挟持されてなる液晶層、前記基板の一方の基板上に配
置された複数の赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタか
らなるカラーフィルタを有してなる透過型液晶表示装置
において、前記複数のカラーフィルタに加えて複数の透
明な部分を設け、赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタ
及び透明な部分の４種類で１つのブロックを構成し、複
数個の該ブロックを前記一方の基板上に配置したことを
特徴とするものである。【０００９】【実施例】図１は本発明の基本的な構成例である。ま
ず、ガラス基板１上にカラーフイルタを形成する。例え
ば赤フイルタ８と緑フイルタ９と青フイルタ１０がモザ
イク状又はストライプ状に形成されている。この上部に
ＳｉＯ₂ 等の保護膜６を形成してその上部に液晶駆動電
極となる透明電極５を形成する。この保護膜は省略でき
る場合もある。反対側の対向電極はガラス基板２上に、
アクティブマトリックス用のスイッチング素子や、非線
形素子の配列されている素子層３（図面は簡略化して示
している）を形成し、その上部に、カラーフィルタの各
ドットに対応した透明駆動電極層４を形成する。次にこ
の２つのガラス基板１，２を向い合わせて、周辺をシー
ルして液晶７を封入する。この表示パネルを透過型で用
いる場合はガラス基板１の下に偏光板を介して下方から
光を導入する。各色のフイルタ部８，９，１０に対応し
た駆動電極４が開閉し、所定の色に応じた波長の光を透
過させる。この結果液晶の黒色を呈する部分（液晶がＯ
ＦＦしている部分）は光が透過せず又液晶が透明となっ
た部分（ＯＮしている部分）に対応する光フイルタにあ
った波長の光が透過し、三原色の組み合せにより、グラ
フィック表示として７色が表示できる。又液晶の駆動を
完全にＯＮ−ＯＦＦでなく、中間調、即ち液晶体が半透
明になる状態をコントロールして諧調表示機能を付加す
ると、全ての色が、様々な輝度で実現でき、カラー画像
表示を実現できる。【００１０】以上が本発明の１つの例であるが、各部の
構造を説明する。【００１１】図２は光カラーフィルタの構成例を示す。
透明ガラス基板２０上にポリビニールアルコールやゼラ
チン等の水溶性有機樹脂層を形成し、この上に所定のフ
イルタ配列になるようなパターンに赤、青、緑の色素を
印刷して、前記有機樹脂層に染色させる。この結果液晶
のシャッタ部分に対応して赤部２２、青部２３、緑部２
４の各色フィルタが形成されると同時に、透過光に対す
るフィルタの境界での色のにじみを防止する意味で、各
色フィルタの境界は黒色の色系により染色し、黒色枠２
１を形成する。この黒色枠２１は、ゼラチン等の被染色
層がエッチングオフしていれば不要である。又ネガタイ
プの液晶の場合色素の横方向の染色度が強い場合、この
黒色枠２１は黒色素でなく、染色を防止する物質を混入
させることもできる。更に上部に透明保護被膜２５をつ
けて、その上に液晶駆動電極となる導電性透明膜２６を
形成し、必要なパターンにフォトエッチングして下方電
極ができ上がる。又透明膜２６を保護膜２５を介さずに
直接つけても、透明膜２６が保護膜を兼用できることも
ある。なお図２では染色による構成例を示したが、各カ
ラーフィルタを貼りつけて構成しても良いことは言うま
でもない。【００１２】又フィルタに用いる色素が透明性導伝膜の
形成時に退色したり、ダメージを受ける場合もある。こ
の時は図３の如くガラス基板３０上にフィルタ膜３１に
保護膜３４をつける。又薄板ガラスかプラスチックフィ
ルム３２上に別に透明導電膜３３を形成し、ガラス基板
３０と接着してもよい。【００１３】図４は本発明に用いる上方基板に作成する
アクティブマトリクスの構造例である。この方式の特徴
は駆動デューティが１００以上は簡単に達成できること
と、諧調表示が簡単に達成できることにある。この例は
パイレックスや石英等の比較的融点の高い透明ガラス基
板上にＳｉの薄膜トランジスタを作成するものであり、
通常のＳｉ単結晶ウエハ上のアクティブマトリックスに
比し透明性基板上に比較的簡単に構成できることが特徴
である。図４（イ）はマトリックスの１画素（１ドッ
ト）のセル４１をしめす平面図である。ゲートライン
（Ｙ選択線）４４はトランジスタ４９のゲートに、デー
タ線（Ｘライン）４３はコンタクトホール４７を介して
トランジスタ４９のソースに、又液晶駆動電極４２はコ
ンタクトホール４６を介してトランジスタ４７のドレイ
ンに接続されている。又グランドライン４５は液晶駆動
電極４２との間で電荷保持用の容量４８を構成する。図
４（ロ）はこのセル４１の等価回路であり、トランジス
タ４９がＯＮした時、データ線４３を介して入力された
電圧が、電荷保持容量４８又は液晶駆動電極４２と対向
電極間の容量により電荷として保持される。従ってトラ
ンジスタや液晶のリーク電流が少ないので、かなり長い
間電荷が保持されるので原理的にデューテイは（保持時
間）／（電荷の書き込みに必要な時間）となり実際には
１００００以上となる。又液晶駆動電極の面積が大きい
と保持容量４８は不要となる。図４（ハ）は（イ）にお
けるＡ−Ｂ間の断面図である。透明基板４０上にチャネ
ルとなる第１層目のＳｉ薄膜を減圧ＣＶＤ法、プラズマ
ＣＶＤ法等により形成し、パターニングの後に表面にＳ
ｉ層を酸化した酸化膜を形成しその後第２層目のＳｉ層
を形成しゲートライン、ＧＮＤラインのパターニングを
して、前記パターンをマスクに更に酸化膜をエッチング
して、ゲート絶縁膜５１、ゲート電極５０をなす。その
後ゲート電極５０をマスクに全体にＰイオンを打込みＮ
型層を形成し、トランジスタのソース５３、チャネル５
５、ドレイン５４ができる。その後酸化膜５２を形成
し、コンタクトホールをあけてから透明導電性膜をつけ
て、パターニングして、データ線４３と駆動電極４２が
形成される。この結果液晶駆動電極が光シャッタの役割
をし、この電極位置に対応するフイルタの色が透過した
り、遮ぎられたりする。又データ線に入力する電圧のレ
ベルにより、液晶の光の透過率を連続的に変化させられ
るので、いわゆる階調表示が可能になり、３原色に重み
をつけて加色混合できるので、全ての色を再現できると
いう大きな利点がある。又駆動デューテイは点順次方式
でも可能な位に非常に高くできるので、５００×５００
のドットによる完全カラー画像が実現できる。【００１４】本発明における液晶の駆動デューテイを改
善する手段として、更に非線形素子を介して液晶を駆動
することにある。図５、図６は非線形素子の構成例であ
る。【００１５】図５は金属−絶縁物−金属（ＭＩＭ）素子
の構成例である。マトリックスセル６１はＸ駆動ライン
５８からＭＩＭ素子６２を介して駆動電極５７を駆動す
る構成である。（ロ）は（イ）の断面であり例えばＴａ
膜をスパッタ後パターニングしてＴａ膜５８を形成し、
その表面を３００Å〜５００Å陽極酸化する。その後上
部電極となるＴａ膜をスパッタ後パターニングしてＴａ
層６０を形成、更に透明駆動電極５７を形成する。【００１６】図６は２つのダイオードを向い合わせて直
列に接続した例であり、Ｘ駆動ライン６６よりＮ（Ｐ）
型域６７，Ｐ（Ｎ）型域６８，Ｎ（Ｐ）型域６９を介し
て液晶駆動電極６５に接続される。（ロ）は（イ）の断
面図であり、透明基板６３上にＳｉ層の島を形成後イオ
ン打込みによりＮ型（Ｐ）域６７，６９とＰ型（Ｎ）域
６８を形成し更に透明導電性膜を形成し、Ｘ駆動ライン
６６と液晶駆動電極６５をなす。【００１７】このようにして形成された非線形素子は図
７に示すようなＶ−Ｉ特性となり、ある電圧から急に電
流が増加する。この非線形素子を介して液晶のセルを駆
動すると図８の如くの等価回路となる。非線形素子８０
は非線形抵抗ＲＭと容量ＣＭで又液晶８１は等価抵抗Ｒ
Ｌと容量ＣＬにより表現できる。液晶を点灯させる時は
ＶＴＨより高い電圧を印加するとＲＭは低抵抗となりＶ
ＭはほとんどＶＤと等しくなり、印加された電圧は殆ん
ど液晶にかかる。その後電圧がＶＴＨより下がるとＲＭ
は非常に高くなり、ＶＭは容量ＣＬにより位加されたＯ
Ｎ電圧が保持されてＣＬとＲＬの時定数で放電する。又
液晶非点灯時はＶＴＨ以下の電位しかかからないのでＶ
Ｍはほとんど０位置となる。従って図４のアクティブ・
マトリックス同様に点灯させる電圧がＶＭとして容量Ｃ
Ｌに保持されるのでデューテイを大きくすることができ
る。この場合も同様に図５の５７、図６の６５の液晶駆
動電極が、カラーフイルタに対応して、光に対するシャ
ッタの役割をする。又この非線形素子の特徴は構造が簡
単なことにあり、駆動の方法は従来の単純な１／８や１
／１６のダイナミック駆動方式と同じでよい。又この方
式はグラフィック表示に適しているが、諧調表示も可能
である。１つはアクティブマトリックス同様にＸライン
から印可する電圧レベルを連続的になるように設定する
方法であり、もう１つは時間的に分割して駆動する方式
である。【００１８】階調表示のための駆動方式は大きく分けて
２つある。１つは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた
アクティブ・マトリックスで行なう方式であり図４で言
えばデータ線Ｄに諧調、即ちコントラストに対応した電
圧を印加することにより連続階調を得るものである。こ
の階調に対応した電圧信号は画像信号をサンプル／ホー
ルドすることにより得られ、点順次方式である。もう１
つの方式は高デューテイ比のダイナミック駆動に用いら
れる方式であり、階調を駆動パルスの幅で得るものであ
り、一選択期間を例えば１６期間に分割し、１期間を１
諧調とすると、１６諧調が得られる。このパルス幅変調
方式は線順次駆動方式である。本発明に用いるともう１
つの液晶パネル即ち非線形素子を用いた場合は、線順次
駆動と点順次の２つの方式で駆動することができる。こ
の駆動方式については改めて説明する。【００１９】本発明に使用されるスイッチング素子や非
線形素子はガラス基板上に構成されて、上部の液晶駆動
電極となり、又フィルタが構成されたもう一方のガラス
基板は下部の液晶駆動電極を構成する。これは図２の如
く、フィルタ上に直接素子を形成することは、フィルタ
の特性を劣化させるのみでなく、歩留りを低下させる要
因となるからである。これを逃れるためには、図３の如
く薄極ガラス３２上に素子を構成して、下のフイルタ部
と接着して下方電極となす方法と、ガラス基板上に先に
スイッチング素子又は非線形素子を構成してその後にフ
イルタ層を形成する方法がある。【００２０】図９は本発明の表示パネルの構成例であ
る。（イ）は断面図であり上方電極としてガラス基板９
０上にスイッチング素子又は非線形素子を構成し駆動電
極９７を形成する。又下方電極としてガラス基板９１上
にカラーフィルタ９２，９３，９４を構成し保護膜９５
を介して液晶駆動電極９６を形成する。その後この２枚
のガラス基板９０，９１で液晶層９８をサンドイッチし
て、更に上方又は下方に偏光板９９を装着し、光を上方
又は下方より照射する。この時、問題となるのはフィル
タとフィルタ、又は駆動電極と駆動電極のすき間であ
り、この部分に光がまわり込むときれいな色の再現性が
乏しくなる。例えば光が下方から透過する場合もし液晶
シャッタが閉じている時フィルタのすき間を通過した光
が、駆動電極のすき間からもれてくる。これを防ぐ１つ
の手段はネガ型の液晶（電圧が印加されていない時光が
透過しないタイプ）を用いることである。従ってこの方
法では駆動電極９７のすき間は常に光が遮断されること
になる。もう１つの手段は図２に示したようにフィルタ
のすき間に黒色枠を設けることである。又両者を並用す
ると更に効果は倍増される。光のにじみはシャッタが開
いて、光が通過する時に生じる。これは例えば赤フィル
タ９２上のシャッタのみ開いている時、その両側にある
青フィルタ９４と緑フィルタ９３のはじの光がまわり込
んで赤フィルタ上のシャッタからもれることにあり、や
はり色の再現性を低下させる。これを防止するためには
液晶の実効シャッタ部より色フィルタを大きく形成する
ことがよい。例えば図９（ロ）に示すようなモザイク状
のフィルタに対し、例えばアクティブマトリックスの駆
動電極９７を小さくしておく。又（ハ）の如く非線形素
子の例では下方の液晶駆動電極９６と上方の液晶駆動電
極９７の交叉部が実効シャッタ部となるが、この実効シ
ャッタ部の大きさをストライプ型の色フィルタより小さ
くしておく。【００２１】これはモザイク状のフイルタでも同じであ
る。このようなカラー液晶表示体の表示方式としては、
液晶のシャッタの開いている時と閉じている時の透過率
の比が大きい事が要求される。通常のＴＮ表示体の場合
は表示パネルの上下に偏光板を２枚配列し、ポジ型にな
るように偏光面をあわせる。この場合のシャッタの透過
率比は、２枚の偏光板の偏光方向が平行の時と垂直時と
の比になり偏光板により決定される。実際にはこの偏光
板ではこの比が１０〜５０程度である。あるいはゲート
・ホスト液晶を用いると偏光板は一枚でよいので、まず
ＴＮ液晶に対し明るさが２倍になると同時に、透過率比
が液晶材料によって決められるので、大きくとれる。例
えば黒色の色素を含むゲスト・ホスト液晶は、通常光を
よく遮断し、また電圧が印加された時はかなり透明とな
り通過率比は５０を越える。更にゲスト・ホスト液晶は
ネガ型に対しポジ型の方が安定性、信頼性に優れてお
り、また駆動電圧も低く、同時に本発明に必要な透過率
比もポジ型の方がよい。一方前述のように光のまわり込
み、にじみ、もれをなくすのはポジ型液晶の方がよく、
この点ゲスト・ホストのポジ型液晶は本発明のカラー表
示用に最適である。特に色素が黒いパネルは三原色の再
現性では最も優れている。【００２２】図１０は点順次方式による本発明のカラー
液晶表示体のフィルタの配列及びその駆動方法の一例を
示す。三原色フィルタ１０６はＹ方向にストライプ状に
配列されており、又フィルタ側の駆動電極はフィルタと
同方向にライン状もしくはべつに存在する。又上部電極
１０５はＸ方向に画素ごとに区切れて（図面は簡略化し
てつなげてある）存在する。シフトレジスタ１０１はク
ロック入力φ₅ によりＳ₁ からＳ_n を出力し、トランジ
スタ１０４を順次ＯＮさせてビデオ信号ＶＳをＸ₁ 〜Ｘ
_n に順次送り込む点順次方式である。又シフトレジスタ
１０２はＹ₁ 〜Ｙ_m クロックφ₄ により順次選択してゆ
く。３つの色信号ＶＳＲ、ＶＳＢ、ＶＳＧはクロックφ
₁〜φ₃によりＹの１ライン毎に切換えられてゆき、
φ₁、φ₂、φ₃、はφ₄と同じパルス幅で、パルス周期は
φ₄の３倍である。この方式の特徴はカラーフィルタが
Ｙ方向にストライプになっており色信号の切替え周波数
が遅くもよいのでＹ方向のライン数を大きくでき、表示
分解能がよく、良質のカラー画像が再生できることにあ
る。【００２３】図１１は図１０と同じく点順次方式Ｘ方向
にストライプ状のカラーフィルタ１１６を配列した例で
あり、横方向のライン数を大きくとるのに役立つと共
に、ドットが正方形に近いサイズとなり画像が自然な感
じとなる。【００２４】シフトレジスタ１１２はＹ₁〜Ｙ_mの信号に
より駆動電極１１５を順次選択してゆく。駆動電極１１
５のいずれか１つが選択されている間にシフトレジスタ
１１１はフィルタ群Ｒ，Ｇ，Ｂ，を１単位として順次選
択する。更にＲ，Ｇ，Ｂ選択クロックφ₁、φ₂、φ₃は
クロックφ₅を更に３相に分割した信号であり、この選
択クロックに同期して各色信号ＶＳＲ，ＶＳＧ．ＶＳＢ
が１つづつ選択されてＸ駆動ラインに導びかれる。この
方式ではビデオシグナルラインを各色に応じて３信号並
列でサンプルホールドスイッチ１１３に接続するので、
シフトレジスタ１１１の転送クロックφ₅の周波数は同
一のドット数に対して１／３の周波数でよく、シフトレ
ジスタの消費電力を低減できると共にシフトレジスタの
動作スピードの余裕のある範囲内で使えるというメリッ
トがある。【００２５】図１２はカラーフィルタの各色Ｒ，Ｇ，Ｂ
をモザイク配置した例であり、各画素にはＲ，Ｇ，Ｂの
３色が割当られており、この例では左下がりパターンと
なるように一列毎にＲ，Ｇ，Ｂが１ピッチづつ左へずれ
てゆく形式をとっている。ここに示す各画素は例えば図
４〜図８に示すようにガラス面上にＸ，Ｙラインの配線
により駆動される。Ｙ側のシフトレジスタ１２２はクロ
ックＹＣＬによりＹラインＹ₁〜Ｙ_mを順次選択する信号
を出力する。一方Ｘ側のシフトレジスタ１２１はＹ側の
１ラインの選択期間内にＳ₁〜Ｓ_nを順次出力することに
よりサンプルホールドトランジスタ１２３のゲートをＯ
Ｎさせてビデオ信号Ｖ_sの出力をＸラインＸ₁〜Ｘ_n上に
順次サンプルホールドする。こうして各画素にはビデオ
信号が伝達されて、画像が形成される。ビデオ信号Ｖ_s
はもとの各色の信号ＶＲＳ，ＶＳＢ，ＶＳＧをクロック
φ₁〜φ₃により１マルチプレックスしているので、この
クロックφ₁〜φ₃と画素に配列されているカラーフィル
タの色とが常に対応している必要がある。例えばＹ₁ラ
インが選択されている時Ｓ₁の信号はφ₁と同時に出力さ
れるが、Ｙ₂ラインの選択時はφ₂と同時にしないといけ
ない。これはＲの画素には１２ＶＳＲの、Ｇの画素には
ＶＳＧのビデオ信号データを用いるためである。図１３
はこの動作を示しており、色信号のマルチプレックスク
ロックφ₁〜φ₃が１ライン毎も位相をずらす回路がい
る。図１４はこの位相をずらすための具体的回路例であ
り、図１５はこの動作波形である。１／３分周期１４３
は垂直同期信号Ｖにより、リセットされ、クロックＹｅ
Ｌにより、Ｑ、Ｑ２を出力する。１／３分周器１４２は
ＸラインクロックＸＣＬにより１／３分周器を行うが、
水平同期信号の入力のたびに、Ｑ、Ｑ₂の値をカウンタ
にロード（プリセット）するので、Ｑ₃、Ｑ₄の出力はＹ
ＣＬの１クロック毎に位相がずれてゆき、この結果図１
２の回路で各色のビデオ信号が、各Ｒ、Ｇ、Ｂの画素に
正しく印加できる。【００２６】図１６はフィルタをモザイク状に配置した
例である。赤フィルタ１６１、緑フィルタ１６２、青フ
ィルタ１６３に対し、さらに透明な部分１６４を加え
て、１つのブロックとし、複数個のブロックを一方の基
板上に配置して構成する。赤フィルタ１６１、緑フィル
タ１６２、青フィルタ１６３のカラーフィルタにおける
光の透過率が低いから、赤、緑、青の３つのフィルタを
全て光が通過した状態、すなわち、白色を表示するとき
に、白色がきれいに出ないという問題を解決するため
に、この透明な部分１６４を加えたのである。赤フィル
タ、緑フィルタ、青フィルタの３種のカラーフィルタに
加えて、透明な部分を設け、これを映像信号の輝度信号
ＶＳＷで制御すると、カラーフィルタの部分の輝度が向
上したように見えて、明度が向上して、自色の再現性も
よく、全体の明度が改善される。この場合の駆動方式
は、Ｘ方向はフィルタブロック単位で、図示しないシフ
トレジスタにより選択され、図１１と同様に動作する。
又Ｙ方向はシフトレジスタ１６６により選択され、クロ
ックφ_３に同期した半分の周波数φ_１とφ_２によりＶＳ
ＲとＶＳＢ、ＶＳＧとＶＳＷが交互に接続される。【００２７】図１７は階調を得るのに電圧振幅にて行う
前述の方式を詳しく説明したものであり、（イ）に示す
ビデオ信号ＶＳをクロックφ₅によりサンプルホールド
してＸラインに印加する。一方液晶の性質として印加電
圧−コントラストＣのカーブは（ロ）のようになってい
るのでΔＶの範囲で用いると階調性のある駆動ができ
る。当然γ補正や、液晶材に合わせた信号の電圧補正を
やれば更によい階調が再現できる。【００２８】ここに示した電圧レベルにより階調を得る
方式は主に薄膜トランジスタや非線形素子を用いたマト
リックスの駆動方式に適応されるが、一方駆動時間即ち
パルス幅変調方式は高デューティマルチプレックス方式
や、非線形素子を用いたマトリックスの駆動に用いられ
る。【００２９】図１８はパルス幅変調方式による、カラー
画像表示パネルの構成で、図１９にその動作波形を示
す。カラーフィルタ１８６はモザイク状に右下がりパタ
ーンで配置されている。駆動電極は例えば高デューティ
マルチプレックス方式であれば下ガラス基板にＸライ
ン、上ガラス基板にＹラインというように図９（ハ）に
酷似したように配置されており、カラーフィルタはＸま
たはＹどちらかの電極側に存在する。各色のビデオ信号
ＶＳＲ、ＶＳＧ、ＶＳＢは図１２と同じ役割をするクロ
ックφ₁〜φ₃によりマルチプレックスされて、４ビット
Ａ／Ｄ変換器１８７に入力され、その変換出力Ｄ₀〜Ｄ₃
はＹ側の一選択期間中にシフトレジスタ１８０により転
送され、ラッチ１８１にラッチパルスＬＰにより取り込
まれる。そしてこの４ビッットのデータは、タイムベー
スＴＢ₀〜ＴＢ₃を選択し信号に応じたパルスを形成し、
ドライバ１８３によりＸラインＸ₁〜Ｘ_nに出力される。
一方Ｙ側はシフトレジスタ１８４により１ラインを順次
選択し、ドライバ１８５により選択信号を出力する。図
１９において１フレームは正のＡフィールドと負のＢフ
ィールドによりなり、１選択期間ＴＳＥＬ内に駆動パル
スの幅が選ばれる。例えば階調０の時はＸｉ（０）、階
調７の時はＸｉ（７）、１５の時は（１５）のようにな
る。【００３０】高デューティマルチプレックス方式や非線
形素子を用いたマトリックス駆動方式ではＹ側のライン
は、駆動電極が各ライン分離されて形成されるが、薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたマトリックス駆動方式
ではＹ選択線もＸ側と同一基板上に形成され、従って反
対側の液晶駆動電極はＩＴＯ、ネサ膜等の透明駆動電極
膜は全面にベタ状に存在する。従ってＴＦＴパネルを図
９の如く構成するとカラーフィルタ層の上をすき間なく
全面を透明膜が覆う。この結果カラーフィルタの染色層
と液晶層がインタラクションして、両者の信頼性を低下
させることがない。【００３１】この透明膜が両者を完全に互いに遮蔽しあ
うからであり、これはＴＦＴパネルにとって、カラーフ
ィルタ層上に透明導電膜をパシベーション膜を兼ねて形
成することは大きなメリットである。【００３２】実際のカラー表示においては分解能が大き
な問題となることがあるが、カラーフィルタをモザイク
配置してかつ分解能を改善する手段について述べる。【００３３】図２０は本発明の画素配列を示す基本概念
図である。（イ）はＸ方向に一段おきに半ピッチずらす
方法であり、（ロ）はＹ方向に一段おきに半ピッチずら
す方法である。この配列の画素は斜め方向に分解能が向
上するのでモノクロであってもグラフィックにおいて斜
線が不自然にならず、最も少ない画素でもかなり視覚分
解能が得られる。【００３４】又マルチマラーにする時、Ｒ、Ｇ、Ｂのカ
ラーフィルタを平面配置することを考えると、Ｒ，Ｇ，
Ｂが三角形の各頂点において繰り返し配置になるのでカ
ラーグラフィックでも、少ない画素で結構満足しうる分
解能を実現できる。【００３５】図２１は本発明のマルチプレックス駆動法
における応用例である。図２０（イ）の配列のためにＸ
電極を一段おきに半ピッチづらしながら配線してゆく。
ここでＸ電極，Ｙ電極は通常は透明導電性電極からな
り、必要ならば配線抵抗を下げるため金属薄膜による微
小幅の配線材が配置されることもある。【００３６】図２２（イ）はＴＦＴを用いた本発明によ
る分解能を向上するための配列方法である。データ線２
１３〜２１５、ゲート線２１０〜２１２により構成さ
れ、奇数列目はトランジスタ２１６と画素電極２１７の
如く通の配置となるが、偶数列目はデータ線２１４に大
使、トランジスタ２１９、２２２、画素電極２２１、２
２３の如く並列配置をして、実質的に半ピッチずらす。
この例はデータ線２１３〜２１５の配線材と駆動電極２
１７、２２０、２２１、２２３が同一層、又は同一層上
に形成されている時であるが、もしデータ線と駆動電極
が重なっても差し支えない構造の時は図２２（ロ）の如
くトランジスタ２２５をシングルとして半ピッチずらす
のに、画素電極２２４をそのままずらすこともある。【００３７】図２３はＴＦＴを用いた本発明の液晶表示
装置の実施例であり、データ線２３０〜２３２をジグザ
クにして半ピッチずらす方法である。この方法は半ピッ
チずらした所とずらさない所との画素構成が全く同一に
なり、半ピッチずらした不自然さが解消されることにあ
る。隣接する行の画素どうしは配列ピッチの半ピッチ分
ずらされ、この隣接行間に配置されるデータ線とゲート
線（走査線ともいう）とは重ならずに並行配置される箇
所を有している。それにより、データ線と走査線間のカ
プリンゲ容量は増加することがなく、伝送される信号の
波形のなまり、遅延を防ぐことができる。【００３８】図２４は本発明の第２の実施例であり、ゲ
ート線（走査線）２６３〜２６５をジグザクにして、隣
接する列の画素どうしを半ピッチ駆動駆動電極をずらせ
る方法である。画素間にはデータ線と走査線が重ならず
に並行配置される箇所を有している。かかる実施例で
も、図２３と同様の効果がある。【００３９】図２５はＴＦＴを用いた更に他の配置例で
ある。ドライバ２７０〜２７３はデータ線２７７、２７
９、２８１、２８３に直接つながれており、又データ線
２７８、２８０、２８２はスイッチ２７４〜２７６によ
り、Ｙ側スキャンも１ライン毎に右か左に交互に接続さ
れる。例えばゲート線２８４がＴＦＴをＯＮさせ、スイ
ッチ２７４〜２７６は左へ倒れている時画素２８６と２
９０、２９１と２９２が夫々でペアで同一のデータが書
き込まれる。次にゲート線２８４がＴＦＴをＯＦＦさ
せ、ゲート線２８５がＴＦＴをＯＮさせ、スイッチ２７
４〜２７６が右へ倒れると画素２９４と２９５、２９６
と２９７、２９８と２９９が夫々ペアで同一のデータが
書き込まれ、図２０（イ）の方式が実現できる。【００４０】図２６はデータ線（Ｘライン）３１１、３
１２、３１３がジグザグに配線されていることによりや
はり図２０（イ）の構成と成る。【００４１】【発明の効果】以上の如く、本発明の液晶表示装置は、
一対の基板間に挟持されてなる液晶層、前記基板の一方
の基板上に配置された複数の赤フィルタ、緑フィルタ、
青フィルタからなるカラーフィルタを有してなる透過型
液晶表示装置において、前記複数のカラーフィルタに加
えて複数の透明な部分を設け、赤フィルタ、緑フィル
タ、青フィルタ及び透明な部分の４種類で１つのブロッ
クを構成し、複数個の該ブロックを前記一方の基板上に
配置したことにより、表示において、透明な部分から出
射される光源からの光によって、輝度が向上したように
見えて、画面が明るくなる。透明な部分では、光透過率
が高く、出射光の減衰がほとんどないので、有効に輝度
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】【図１】本発明の構成例を示す図。【図２】本発明に用いるカラーフィルタの構成例を示す
図。【図３】本発明に用いるカラーフィルタの構成例を示す
図。【図４】本発明に用いるアクティブマトリックス基板の
構成を示す図。【図５】本発明に用いる非線形素子の実例を示す図。【図６】本発明に用いる非線形素子の実例を示す図。【図７】非線形素子のＶ−Ｉ特性図。【図８】非線形素子のＶ−Ｉ特性の駆動等価回路図。【図９】本発明のカラー表示装置の構成例を示す図。【図１０】本発明のカラー表示装置の色フィルタの配列
と駆動例を示す図。【図１１】本発明のカラー表示装置の色フィルタの配列
と駆動例を示す図。【図１２】本発明のカラー表示装置の色フィルタの配列
と駆動例を示す図。【図１３】図１２の動作波形図。【図１４】クロックφ_１，φ_２、φ_３の発生回路例を示
す図。【図１５】図１４の動作波形図。【図１６】本発明のカラー表示装置の色フィルタの配列
と駆動例を示す図。【図１７】印加電圧レベルに対する液晶コントラスト特
性を、ビデオ信号のサンプルホールド動作の関係を示す
図。【図１８】本発明のカラー表示装置の色フィルタの配列
と駆動例を示す図。【図１９】図１８の動作波形図。【図２０】本発明の高分解能画素（駆動電極）の基本構
成を示す図。【図２１】マルチプレックス駆動における本発明の駆動
電極構成例を示す図。【図２２】薄膜トランジスタを利用した本発明の高分解
能画素の実現例を示す図。【図２３】薄膜トランジスタを利用した本発明の高分解
能画素の実施例を示す図。【図２４】薄膜トランジスタを利用した本発明の高分解
能画素の実施例を示す図。【図２５】薄膜トランジスタを利用した本発明の高分解
能画素の実現例を示す図。【図２６】非線形素子を用いた本発明の高分解画素の実
現例を示す図。

Claims

(57)【特許請求の範囲】１．一対の基板間に挟持されてなる液晶層、前記基板の
一方の基板上に配置された複数の赤フィルタ、緑フィル
タ、青フィルタからなるカラーフィルタを有してなる透
過型液晶表示装置において、前記複数のカラーフィルタに加えて複数の透明な部分を
設け、赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタ及び透明な
部分の４種類で１つのブロックを構成し、複数個の該ブ
ロックを前記一方の基板上に配置したことを特徴とする
透過型液晶表示装置。