JPH03109525A - Image display device - Google Patents

Image display device

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JPH03109525A
JPH03109525A JP2229161A JP22916190A JPH03109525A JP H03109525 A JPH03109525 A JP H03109525A JP 2229161 A JP2229161 A JP 2229161A JP 22916190 A JP22916190 A JP 22916190A JP H03109525 A JPH03109525 A JP H03109525A
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color
filter
electrode
layer
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Shinji Morozumi
両角 伸治
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Abstract

PURPOSE:To easily accomplish a multicolor display panel by making the area of a picture element electrode per picture element differ from the area of a color filter which corresponds to the picture element electrode. CONSTITUTION:For example, a red filter 8, a green filter 9 and a blue filter 10 are formed in a mosaic state or in a striped state. A protective film 6 made of SiO2, etc., is formed on the filters, and furthermore, a transparent electrode 5 functioning as a liquid crystal driving electrode is formed on the protective film. As to a counter electrode on the opposite side, an element layer 3 in which a switching element for an active matrix and non-linear element are arranged is formed on a glass substrate 2, and on the layer 3, a transparent driving electrode layer 4 which corresponds to respective dots of the color filters is formed. And then, after making two glass substrates 1 and 2 opposite to each other, a peripheral part is sealed and liquid crystal 7 is enclosed. The driving electrode 4 corresponding to respective color filter parts 8, 9 and 10 makes and breaks so as to transmit a light beam having a wavelength corresponding to a prescribed color. Thus, a color image display can be accomplished.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、カラー画像表示、カラーグラフィック表示に
適したカラー液晶表示体に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a color liquid crystal display suitable for color image display and color graphic display.

従来液晶表示体の多色カラー表示化は、次の点で実現が
不可能であった。
Conventionally, it has been impossible to realize multicolor display on a liquid crystal display due to the following points.

1つは液晶パネル自体の構成ドツト数、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
動は1/16デユ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デユーテイでの液晶駆動が
実現しなければならない。
One is that the number of constituent dots or lines of the liquid crystal panel itself could not be increased. The limit of the normally used dynamic drive is 1/16 duty, and the maximum possible is to realize 16 lines at most. On the other hand, due to its nature, a color display is meaningless unless it has at least 100 lines, and for this purpose, liquid crystal driving with a duty of 1/100 must be realized.

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。
Second, there was no superior liquid crystal multicolor display means. There is a method of creating color by mixing dyes such as guest-host liquid crystal, but it is extremely difficult to generate multiple colors within one substrate. There is also a method of overlapping panels of several colors, but this is expensive due to its construction, and it is impossible to produce colorful colors due to the multiple layers.

以上のような理由で、液晶の多色カラー表示パネルは実
現がむずかしかった。
For the reasons mentioned above, it has been difficult to realize a liquid crystal multicolor display panel.

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。
Therefore, an object of the present invention is to provide means for easily realizing a multicolor display panel by improving the above-mentioned drawbacks.

本発明はデユーティを上げる手段として、トランジスタ
スイッチングによるアクティブ・マトリックスや、MI
M素子、ダイオード等の非線形素子を用い、カラー化技
術として、モザイク状、又はストライプ状のカラーフィ
ルタを有するドツトをネガタイプの液晶マイクロシャッ
タにより開閉して多色化する方式により、あざやかなカ
ラー画像や、カラーグラフィックの液晶表示体を実現す
るものである。
The present invention uses an active matrix using transistor switching and an MI
Using non-linear elements such as M-elements and diodes, the colorization technology uses a negative liquid crystal micro-shutter to open and close dots with mosaic or striped color filters to create multicolor images, which produces vivid color images. , which realizes a color graphic liquid crystal display.

第1図は本発明の基本的な構成例である。まずガラス基
板1上にカラーフィルタを形成する。例えば赤フィルタ
8と緑フィルタ9と青フィルタ10がモザイク状又はス
トライブ状に形成されている。
FIG. 1 shows an example of the basic configuration of the present invention. First, a color filter is formed on a glass substrate 1. For example, a red filter 8, a green filter 9, and a blue filter 10 are formed in a mosaic shape or a stripe shape.

この上部に5i(h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0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ツトに対応した透明
駆動電極層4を形成する。
A protective film 6 such as 5i (h) is formed on top of this, and a transparent electrode 5 serving as a liquid crystal drive electrode is formed on top of this.The counter electrode on the opposite side is formed on a glass substrate 2, and is used as a switching element for an active matrix. , forming an element layer 3 (the drawing is shown in a simplified manner) in which nonlinear elements are arranged,
A transparent drive electrode layer 4 corresponding to each dot of the color filter is formed on the top thereof.

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
方から光を導入し、液晶体としては黒色系のネガ型のゲ
ストホスト液晶を用いる。各色のフィルタ部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。
Next, these two glass substrates 1 and 2 are faced to each other, and the periphery is sealed to seal the liquid crystal 7. When this display panel is used as a transmission type, light is introduced from below through a polarizing plate under the glass substrate 1, and a black negative type guest host liquid crystal is used as the liquid crystal. Filter section 8 for each color. 9.
The drive electrodes 4 corresponding to No. 10 open and close to transmit light of a wavelength corresponding to a predetermined color.

又駆動電極4のすき間は光を透過させないようにするた
めにネガ型のゲストホストを用いて黒色を常に保持させ
ておく。この結果液晶の黒色を呈する部分(液晶がOF
F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(○Nしている部分)に対応する光フィルタにあ
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0N−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階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。
Further, in order to prevent light from passing through the gap between the drive electrodes 4, a negative type guest host is used to maintain the black color at all times. As a result, the part of the liquid crystal that appears black (the part where the liquid crystal is
No light passes through the areas marked F), and the light of the wavelength that matches the corresponding optical filter passes through the parts where the liquid crystal is transparent (parts marked ○N), and the combination of the three primary colors creates a graphic Seven colors can be displayed. In addition, if you add a gradation display function by controlling the intermediate tone, that is, the state in which the liquid crystal becomes translucent, instead of turning the liquid crystal drive completely ON and OFF, all colors can be realized with various brightness, and color images can be realized. Display can be realized.

以上が本発明の1つの例であるが、次に他の構成例を示
すために各部の構造を説明する。
The above is one example of the present invention.Next, the structure of each part will be explained in order to show another configuration example.

第2図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、この上に所定のフィルタ配列
になるようなパターンに黒、赤、青、緑の色素を印刷し
て、前記有機樹脂層に染色させる。
FIG. 2 shows an example of the configuration of an optical color filter. A water-soluble organic resin layer such as polyvinyl alcohol or gelatin is formed on a transparent glass substrate 20, and black, red, blue, and green dyes are printed on this layer in a pattern to form a predetermined filter arrangement. The organic resin layer is dyed.

この結果液晶のシャッタ部分に対応して赤部22、前部
23、縁部24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糸により染色
し、黒色枠21を形成する。この黒色枠21は、液晶が
ポジタイプの時は、シャッタのすき間を光が透過しない
ようにする意味で不可欠である。
As a result, each color filter of the red part 22, front part 23, and edge part 24 is formed corresponding to the shutter part of the liquid crystal, and at the same time,
In order to prevent color bleeding at the boundaries of the filters due to transmitted light, the boundaries of each color filter are dyed with black thread to form a black frame 21. This black frame 21 is essential to prevent light from passing through the gap in the shutter when the liquid crystal is of a positive type.

又ネガタイプの液晶の場合も黒色枠があると光のにじみ
を減少させる働きをする。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
ターンにフォトエツチングして下方電極ができ上がる。
Also, in the case of a negative type liquid crystal display, the presence of a black frame serves to reduce blurring of light. Further, in the case of a negative type liquid crystal, if the degree of dyeing in the horizontal direction of the dye is strong, the black frame 21 may contain a substance that prevents dyeing instead of the black dye. Furthermore, a transparent protective film 25 is applied to the upper part, and a conductive transparent film 26 that will become a liquid crystal driving electrode is formed thereon, and the lower electrode is completed by photo-etching into a required pattern.

又フィルタに用いる色素が透明性導電膜の形成時に減色
したり、ダメージを受ける場合もある。
Furthermore, the color of the dye used in the filter may be reduced or damaged during the formation of the transparent conductive film.

この時は第3図の如くガラス基板30上のフィルタ膜3
1に保護膜34をつける。
At this time, as shown in FIG. 3, the filter film 3 on the glass substrate 30 is
A protective film 34 is applied to 1.

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
Alternatively, a transparent conductive film 33 may be separately formed on a thin glass or plastic film 32 and bonded to the glass substrate 30.

第4図齋よ本発明に用いる上方基板に作成するアクティ
ブマトリックスの構造例である。この方式の特徴は駆動
デユーティが100以上は簡単に達成できることと、階
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
6i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
FIG. 4 is an example of the structure of an active matrix formed on the upper substrate used in the present invention. The characteristics of this method are that a drive duty of 100 or more can be easily achieved and that gradation display can be easily achieved. In this example, a Si thin film transistor is fabricated on a transparent glass substrate with a relatively high melting point such as Pyrex or quartz, and it is relatively easy to fabricate a Si thin film transistor on a transparent substrate compared to an active matrix on a normal 6i single crystal wafer. It is characterized by being configurable.

第4図(イ)はマトリックスの1画素(1ドツト)のセ
ル41を示す平面図である。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。
FIG. 4(a) is a plan view showing one pixel (one dot) cell 41 of the matrix. Gate line (Y selection line)
44 is connected to the gate of the transistor 49, the data line (X line) 43 is connected to the source of the transistor 49 through the contact hole 47, and the liquid crystal drive electrode 42 is connected to the drain of the transistor 47 through the contact hole 46.

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。
Further, the ground line 45 forms a charge holding capacitor 48 between the ground line 45 and the liquid crystal drive electrode 42 .

第4図(ロ)はこのセル41の等価回路であり、トラン
ジスタ49がONL、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ユーティは(
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。
FIG. 4(b) shows an equivalent circuit of this cell 41. When the transistor 49 is ONL, the voltage input via the data line 43 is applied to the charge holding capacitor 48 or the liquid crystal drive electrode 42.
is held as an electric charge by the capacitance between the electrode and the opposing electrode. Therefore, since the leakage current of transistors and liquid crystals is small, the charge is retained for a quite long time, so in principle the duty is (
(retention time)/(time required to write charge), which is actually 10,000 or more. Furthermore, if the area of the liquid crystal drive electrode is large, the storage capacitor 48 is not necessary.

第4図(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、バ
ターニングの後に表面にSi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、GN
Dラインのバターニングをして、前記パターンをマスク
に更に酸化膜をエツチングして、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
のり−ス53、チャネル55、ドレイン54ができる。
FIG. 4(C) is a sectional view taken along line A-B in FIG. 4(A). A first layer of Si thin film, which will become a channel, is formed on the transparent substrate 40 by low pressure CVD, plasma CVD, etc. After buttering, an oxide film is formed on the surface by oxidizing the Si layer, and then a second layer is formed. Form a Si layer to connect the gate line and GN.
After patterning the D line, the oxide film is further etched using the pattern as a mask to form a gate insulating film 51 and a gate electrode 50. Thereafter, using the gate electrode 50 as a mask, P ions are implanted into the entire structure to form an N-type layer, thereby forming a transistor base 53, a channel 55, and a drain 54.

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、バターニングして、データ
線43と駆動電極42が形成される。
Thereafter, an oxide film 52 is formed, a contact hole is made, a transparent conductive film is applied, and the data line 43 and the drive electrode 42 are formed by patterning.

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ィ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。
As a result, the liquid crystal drive electrode acts as a light shutter, and the color of the filter corresponding to this electrode position is transmitted or blocked. Also, depending on the level of the voltage input to the data line,
Since the light transmittance of the liquid crystal can be continuously changed, so-called gradation display is possible, and since the three primary colors can be weighted and mixed additively, it has the great advantage of being able to reproduce all colors.

又駆動デユーティは点順次方式でも可能な位に非常に高
くできるので、500X500のドツトによる完全カラ
ー画像が実現できる。
Also, since the drive duty can be made as high as possible even in the dot-sequential method, a full color image with 500 x 500 dots can be achieved.

本発明における液晶の駆動デユーティを改善する手段と
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。第5図、第6図は非線形素子の構成例である。
In the present invention, the liquid crystal is further driven through a nonlinear element as a means for improving the driving duty of the liquid crystal. FIG. 5 and FIG. 6 are examples of configurations of nonlinear elements.

餉5図は金属−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M
IM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
300A〜500人陽極酸化する。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。
Figure 5 shows a configuration example of a metal-insulator-metal (MIM) element. The matrix cell 61 is connected from the X drive line 58 to the M
This is a configuration in which the drive electrode 57 is driven via the IM element 62. (b) is a cross section of (a), and for example, a Ta film is sputtered and patterned to form a Ta film 58, and its surface is anodized by 300 to 500 Å. Thereafter, the Ta film that will become the upper electrode is sputtered and patterned to form a Ta layer 60, and further a transparent drive electrode 57 is formed.

第6図は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)聖域67
、 P (N)聖域68.N(P)聖域69を介して液
晶駆動電極65に接続される。
Figure 6 shows an example in which two diodes are connected in series with each other facing each other, and the N(P) sanctuary 67 is connected to the X drive line 66.
, P (N) Sanctuary 68. It is connected to the liquid crystal drive electrode 65 via the N(P) sanctuary 69 .

(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。
(B) is a cross-sectional view of (A), in which Si is placed on the transparent substrate 63.
After forming the layer islands, the N-type (P) region 67 is formed by ion implantation.
.. 69 and a P-type (N) region 68 are formed, and a transparent conductive film is further formed to form an X drive line 66 and a liquid crystal drive electrode 65.

このようにして形成された非線形素子は第7図に示すよ
うなV−I特性となり、ある電圧から急に電流が増加す
る。
The nonlinear element thus formed has a VI characteristic as shown in FIG. 7, and the current suddenly increases from a certain voltage.

この非線形素子を介して液晶のセルを駆動すると第8図
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1icMで又液晶81は等低抵抗RLと容量C
Lにより表現できる。液晶を点灯させる時はVTRより
高い電圧を印加するとRMは低抵抗となりVM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JICLにより印加されたON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VTR以下の電位しかかからないのでVMはほと
んどO電位となる。
When a liquid crystal cell is driven through this nonlinear element, an equivalent circuit as shown in FIG. 8 is obtained. The nonlinear element 80 has a nonlinear resistance RM and a capacitance of 1 icM, and the liquid crystal 81 has an equally low resistance RL and a capacitance C.
It can be expressed by L. When lighting the liquid crystal, if a voltage higher than that of the VTR is applied, RM has a low resistance and VM becomes almost equal to VD, so that most of the applied voltage is applied to the liquid crystal. After that, when the voltage drops below VTH, RM becomes very high, and VM is discharged with the time constant of CL and RL while the ON voltage applied by the capacitor JICL is held. Furthermore, when the liquid crystal is not lit, only a potential lower than that of the VTR is applied, so VM is almost at O potential.

従って第4図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JICLに保持されるのでデユー
ティを大きくすることができる。この場合も同様に第5
図57、第6図65の液晶駆動電極が、カラーフィルタ
に対応して、光に対するシャッタの役割をする。
Therefore, as in the active matrix shown in FIG. 4, the voltage for lighting is held as VM at JICL, so the duty can be increased. In this case as well, the fifth
The liquid crystal driving electrodes shown in FIGS. 57 and 65 correspond to the color filters and serve as shutters for light.

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、階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ラインから印加する電圧レ
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。
Furthermore, the feature of this nonlinear element is that it has a simple structure, and the driving method may be the same as the conventional simple 1/8 or 1/16 dynamic driving method. Although this method is suitable for graphic display, gradation display is also possible. One is to set the voltage level applied from the X line continuously, similar to the active matrix, and the other is to set the voltage level applied from the X line continuously.
The first method is to drive by dividing it in time.

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。
The switching elements and nonlinear elements used in the present invention are constructed on a glass substrate and serve as the upper liquid crystal drive electrode.
The other glass substrate on which the filter is formed constitutes the lower liquid crystal drive electrode.

これは第2図の如く、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、第3図の如く薄板ガラス32上に素子を構成し
て、下のフィ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ィルタ層を形成する方法がある。
This is because, as shown in FIG. 2, forming elements directly on the filter not only deteriorates the characteristics of the filter but also causes a reduction in yield. In order to avoid this, there is a method of configuring the element on the thin glass 32 as shown in Fig. 3 and bonding it to the lower filter part to form a lower electrode.
There is a method in which a switching element or a nonlinear element is first formed on a glass substrate, and then a filter layer is formed.

第9図は本発明の表示パネルの構成例である。FIG. 9 shows an example of the structure of the display panel of the present invention.

(イ)は断面図であり上方電極としてガラス基板90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9
7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。
(A) is a cross-sectional view in which a switching element or a nonlinear element is configured on a glass substrate 90 as an upper electrode, and a drive electrode 9
form 7. Also, a color filter 92 is placed on the glass substrate 91 as a lower electrode. 93. 94 and a protective film 95
A liquid crystal drive electrode 96 is formed through the wafer.

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1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。
Thereafter, the liquid crystal layer 98 is sandwiched between the two glass substrates 90 and 91, and a polarizing plate 99 is attached above or below, and light is irradiated from above or below. At this time, the problem is the gap between the filters or between the drive electrodes, and if the light goes around these areas, the reproducibility of beautiful colors will be poor.For example, if the light is transmitted from below, When the liquid crystal shutter is closed, light that has passed through the gap in the filter leaks through the gap in the drive electrode.

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。
One way to prevent this is to use a negative type liquid crystal (a type that does not transmit light when no voltage is applied). Therefore, in this method, light is always blocked from the gap between the drive electrodes 97.

もう1つの手段は第2図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。
Another method is to provide a black frame in the gap between the filters as shown in FIG. Moreover, if both are used together, the effect will be further doubled. The light blur is caused by the shutter opening,
Occurs when light passes through it.

これは例えば赤フイルタ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イ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。
For example, when only the shutter on the red filter 92 is open, the blue filter 94 and green filter 93 on both sides
The light from the edge of the screen wraps around and leaks through the shutter above the red filter, which also reduces color reproducibility.

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。例えば第9図(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
ブ型の色フィルタより小さくしておく。これはモザイク
状のフィルタでも同じである。
In order to prevent this, it is preferable to form the color filter larger than the effective shutter section of the liquid crystal. For example, for a mosaic filter as shown in FIG. 9(b), the active matrix drive electrode 97 is made small. In addition, in the example of a nonlinear element as shown in (c), the intersection of the lower liquid crystal drive electrode 96 and the upper liquid crystal drive electrode 97 becomes the effective shutter part, but the size of this effective shutter part is determined from the stripe type color filter. Keep it small. The same is true for mosaic filters.

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。
The display method of such a color liquid crystal display requires a large ratio of transmittance when the liquid crystal shutter is open and when it is closed. In the case of a normal TN display, two polarizing plates are arranged above and below the display panel, and the planes of polarization are aligned so that it becomes a positive type. In this case, the transmittance ratio of the shutter is determined by the polarizing plates, which is the ratio between when the polarization directions of the two polarizing plates are parallel and when the polarization directions are perpendicular.

実際にはこの偏光板ではこの比がせいぜい10程度であ
り、偏光板に工夫を要する。一方ゲストホスト液晶を用
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、又電圧
が印加された時はかなり透明となり透過率比は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、又駆動電圧も低く、同
時に本発明に必要な透過率比もポジ型の方がよい。
In reality, this ratio is about 10 at most in this polarizing plate, and the polarizing plate requires some ingenuity. On the other hand, when a guest-host liquid crystal is used, only one polarizing plate is required, so firstly, the brightness is twice that of a TN liquid crystal, and at the same time, the transmittance ratio is determined by the liquid crystal material, so it can be increased. For example, a guest-host liquid crystal containing a black dye usually blocks light well and is also quite transparent when a voltage is applied, with a transmittance ratio exceeding 50. Furthermore, a positive type guest-host liquid crystal has better stability and reliability than a negative type, and has a lower driving voltage, and at the same time, a positive type has a better transmittance ratio required for the present invention.

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。
On the other hand, as mentioned above, a positive type liquid crystal is better at eliminating light wrapping, blurring, and leakage, and in this respect, the guest-host positive type liquid crystal is most suitable for the color display of the present invention. In particular, panels with black pigments have the best reproducibility of the three primary colors.

第10図は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X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
たに存在する。又上部電極105はX方向に画素毎に区
切れて(図面は簡略化してつなげである。)存在する。
FIG. 10 shows an example of the filter arrangement and driving method for the color liquid crystal display of the present invention. Three primary color filter 106
are arranged in stripes in the X direction, and the drive electrodes on the filter side are arranged in a line or solid pattern in the same direction as the filter. Further, the upper electrode 105 is separated for each pixel in the X direction (the drawing is simplified and connected).

シフトレジスタ101はクロック人力φ5によりSlか
らS。を出力し、トランジスタ104を順次○Nさてビ
デオ信号vSをX1〜Xo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、をクロック
φ4により順次選択してゆく。
The shift register 101 is shifted from Sl to S by clock input φ5. This is a dot sequential system in which the video signal vS is sequentially sent to X1 to Xo. Further, the shift register 102 sequentially selects Y1 to Y using the clock φ4.

3つの色信号VSR,VSB、VSGは、クロックφ1
〜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φ
4の3倍である。
The three color signals VSR, VSB, and VSG are clocked by clock φ1.
~φ3 switches every line of Y, and φ1
.. φ2. φ3 has the same pulse width as φ4, and the pulse period is φ
It is three times 4.

この方式の特徴はカラーフィルタがX方向のストライブ
になっており色信号の切換え周波数が遅くてもよいので
X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。
The feature of this method is that the color filter is striped in the X direction, so the switching frequency of the color signal does not need to be slow, so the number of lines in the X direction can be increased, the display resolution is good, and high quality color images can be reproduced. be.

第11図はX方向にストライプ状のカラーフィルタ11
6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、ドツ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。
Figure 11 shows a striped color filter 11 in the X direction.
This is an example of arranging 6 dots, which is useful for increasing the number of lines in the horizontal direction, and also makes the dots close to square in size, giving the image a natural feel.

シフトレジスタ112はY1〜Y、の信号により駆動電
極115を順次選択してゆく。駆動電極115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。
The shift register 112 sequentially selects the drive electrodes 115 based on the signals Y1 to Y. While any one of the drive electrodes 115 is selected, the shift register 111 sequentially selects filter groups R, G, and B as one unit.

更にR,G、  B選択クロック人力、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つずつ選択されてX駆動ラインに導かれる。
Furthermore, R, G, B selection clock manual operation, φ2. φ3 is a signal obtained by further dividing the clock φ5 into three phases, and in synchronization with this selection clock, each color signal VSR, VSG, and VSB is selected one by one and guided to the X drive line.

この方式ではビデオシグナルラインを各色に応じて3倍
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の転送りロックφ5の周波数
は同一のドツト数に対して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。
In this method, the video signal line is connected to the sample-and-hold switch 113 in 3x parallel according to each color, so the frequency of the transfer lock φ5 of the shift register 111 can be 1/3 the frequency for the same number of dots. This has the advantage that the power consumption of the shift register can be reduced and that the shift register can be used within a margin of operating speed.

第12図はフィルタをモザイク状に配置した例である。FIG. 12 shows an example in which filters are arranged in a mosaic pattern.

赤フィルタ121、緑フィルタ122、青フィルタ12
3に対し更に白フィルタ124を加えて1ブロツクとし
、これをマトリック状にリピートして構成する。
Red filter 121, green filter 122, blue filter 12
A white filter 124 is further added to 3 to form one block, and this is repeated in a matrix pattern.

この白部はフィルタに対する光の透過率が低い時に、3
つのフィルタを全て光が通過した状態、即ち白色がきれ
いに出ない。これを解決するために、更に透明な部分を
白フィルタとして形成して、映像信号の輝度信号VSW
で制御すると、明度が向上して、白色の再現性もよく、
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、シフトレジスタにより選択
され第11図と同様に動作する。又X方向はシフトレジ
スタ126により選択され、クロックφ3に同期した半
分の周波数φ1とφ2によりVSRとvSB、VSGと
vSWが交互に接続される。
When the transmittance of light to the filter is low, this white part
When all light passes through two filters, the white color does not come out clearly. In order to solve this problem, the transparent part is further formed as a white filter, and the luminance signal VSW of the video signal is
When controlled with , brightness improves and white reproducibility improves.
Overall brightness is improved. In this case, the driving method in the X direction is selected by a shift register in units of filter blocks, and operates in the same manner as shown in FIG. 11. Further, the X direction is selected by the shift register 126, and VSR and vSB, and VSG and vSW are alternately connected by half frequencies φ1 and φ2 synchronized with clock φ3.

本発明は以上説明した様に、駆動デユーティを向上でき
る手段即ち、スイッチング素子又は非線形素子を介して
、対光スイツチング性能のよいポジ型ゲストホスト液晶
を駆動し、その液晶駆動電極となるドツトに対応したカ
ラーフィルタを配置してカラー表示を実現するものであ
る。表示形式としては、電力消費のある程度許容できる
用途は透過型、又少なく押える用途には下側に反射面を
配置した反射型で使用できる。本発明の表示体は100
×100ライン以上のカラー表示が可能であり、非常に
高性能、即ちCRTに比し、小型、コンパクト、ひずみ
が少なく低消費電力のグラフィック、又は画像表示を実
現するものであり、従来にないパフォーマンスを得られ
る。
As explained above, the present invention drives a positive type guest host liquid crystal with good light switching performance through a means that can improve the drive duty, that is, a switching element or a nonlinear element, and supports dots that serve as the liquid crystal drive electrode. Color display is achieved by arranging colored filters. As for the display format, a transmissive type can be used for applications where power consumption is tolerable to a certain extent, and a reflective type with a reflective surface arranged on the lower side can be used for applications where power consumption is to be kept low. The display body of the present invention is 100
It is capable of color display of more than 100 lines and has extremely high performance, that is, compared to CRT, it is small, compact, has less distortion, and achieves low power consumption graphics or image display, and has unprecedented performance. You can get .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の構成例を示す図。 1.2・・・基板 3・・・素子部 4.5・・・液晶駆動電極 6・・・保護膜 7・・・液晶体 8、 9. 10・・・カラーフィルタ第2図、第3図
は本発明に用いるカラーフィルタの構成例を示す図。 20.30・・・基板 22.23,24.31・・・フィルタ部21・・・黒
色枠 25.34・・・保護膜 26.33・・・透明導電性膜 32・・・薄い基板 第4図(イ)、(ロ)、(ハ)は本発明に用いるアクテ
ィブマトリックス基板の構成例を示す図。 49・・・Si薄膜トランジスタ 第5図(イ)、(ロ)、第6図(イ)、(ロ)は本発明
に用いる非線形素子の実例を示す図。 62・・・MIM素子 67.68.69・・・Si薄膜ダイオード第7図は非
線形素子のV−I特性図。第8図はその駆動等価回路図
。 第9図(イ)、 (ロ)、 (ハ)は本発明のカラー表
示装置の構成例を示す図。 90.91・・・基板 92.93.94・・・フィルタ 95・・・保護膜 96.97・・・液晶駆動電極 98・・・液晶 99・・・偏光板 第10図、第11図、第12図は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。 101.102,111,112,126・・・シフト
レジスタ VSR,VSB、VSG−・・ビデオ色信号VSW・・
・輝度信号 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 鈴木 喜三部 他1名伽) (c7) (セノ 第6図
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the present invention. 1.2... Substrate 3... Element section 4.5... Liquid crystal drive electrode 6... Protective film 7... Liquid crystal body 8, 9. 10...Color filter FIGS. 2 and 3 are diagrams showing an example of the configuration of a color filter used in the present invention. 20.30... Substrate 22.23, 24.31... Filter section 21... Black frame 25.34... Protective film 26.33... Transparent conductive film 32... Thin substrate No. 4(a), (b), and (c) are diagrams showing an example of the configuration of an active matrix substrate used in the present invention. 49...Si thin film transistor FIGS. 5(a) and 6(b) and FIGS. 6(a) and 6(b) are diagrams showing examples of nonlinear elements used in the present invention. 62...MIM element 67.68.69...Si thin film diode Figure 7 is a V-I characteristic diagram of the nonlinear element. FIG. 8 is an equivalent drive circuit diagram. FIGS. 9A, 9B, and 9C are diagrams showing an example of the configuration of a color display device of the present invention. 90.91...Substrate 92.93.94...Filter 95...Protective film 96.97...Liquid crystal drive electrode 98...Liquid crystal 99...Polarizing plate Fig. 10, Fig. 11, FIG. 12 is a diagram showing an arrangement and driving example of the color filters of the color display device of the present invention. 101.102,111,112,126...Shift registers VSR, VSB, VSG-...Video color signal VSW...
・Applicant for luminance signal and above Seiko Epson Co., Ltd. agent Patent attorney Kizobe Suzuki and 1 other name) (c7) (Seno Figure 6)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 一対の基板内に電気光学的変換物質が封入され、該基板
上にマトリクス状に配列されてなる画素電極、該画素電
極の各々に対応して配列されてなるカラーフィルターを
有してなる画像表示装置において、 該画素電極の一画素あたりの面積と該画素電極に対応す
る該カラーフィルターの面積を異ならせたことを特徴と
する画像表示装置。
[Scope of Claims] A pair of substrates in which an electro-optical conversion substance is sealed, pixel electrodes arranged in a matrix on the substrates, and a color filter arranged corresponding to each of the pixel electrodes. An image display device comprising: an area of the pixel electrode per pixel and an area of the color filter corresponding to the pixel electrode are different from each other.
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