JPH0451004B2

JPH0451004B2 -

Info

Publication number: JPH0451004B2
Application number: JP60011929A
Authority: JP
Inventors: Kesao Noguchi; Yoshiharu Ichikawa
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1985-01-25
Filing date: 1985-01-25
Publication date: 1992-08-17
Also published as: JPS61170778A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はカラーマトリツクス液晶表示パネル、
特に各画素にスイツチング素子を配置したアクテ
イブマトリツクス形カラー液晶表示パネルの画素
構造に関するものである。

（従来技術とその問題点）種々のフラツト表示パネルのなかで、アクテイ
ブマトリツクス形液晶表示パネルは大容量表示、
大面積表示、カラー表示、低消費電力などが可能
なため、その開発が特に活発である。

多色カラー表示パネルは、各画素に２〜４色分
の表示セルを平面上に配列させる必要があり、モ
ノクロ表示が１表示セルで１画素を構成するのに
比べ、大容量、大面積、大消費電力になりがちで
ある。アクテイブマトリツクス形液晶表示パネル
はこのような問題点を解決できる有力候補の一つ
と考えられている。

アクテイブマトリツクスカラー液晶表示パネル
の一般的な構造の概略を第３図に断面構造で示
す。カラーフイルター３３と共通電極３４が設け
られた共通電極基板３２と各表示電極３６及び各
表示電極に接続したスイツチング素子３７及び、
そのスイツチング素子に駆動信号を供給する信号
線と走査線（ともに第３図中には表記せず）等が
設けられたアクテイブマトリツクス基板３０との
２枚の基板間に、例えばツイステイドネマテイツ
ク（TN）液晶などの電界効果形の液晶材３５が
充填され、アクテイブマトリツクス基板３０の表
示電極３６と共通電極基板３２上の各色のカラー
フイルター３３が対向した構造となつている。こ
の他に、例えば透過形表示を行なう表示の場合、
表示パネルの背面に光源３９および光拡散板３８
が配置され、表示パネルの背面および前面に偏光
板３１が設けられる。

アクテイブマトリツクス基板３０に設けられる
スイツチング素子３７の１例としてアモルフアス
シリコン薄膜トランジスタを用いた場合について
第４図にアクテイブマトリツクス基板側の１表示
セルの部分拡大断面図を示す。ガラス基板４１上
に走査線に対応したゲート４２、画素に対応した
表示電極４３、ゲート絶縁膜４４、アモルフアス
シリコン膜４５、信号線に対応したドレイン４
７、トランジスタの出力端子に対応し表示電極４
３と接続されたソース４６がそれぞれ設けられ
る。以上の形態が完成してガラス基板４１はアク
テイブマトリツクス基板３０となる。

以上の構造を持つアクテイブマトリツクスカラ
ー液晶表示パネルの等価回路は第５図に示すよう
なものとなる。今、ｎ行目の走査線に対応したゲ
ートラインG_o５１に例えばパルス幅30μsec＋12V
程度の走査信号電圧を印加し、同時にｍ列目の信
号線に対応したドレインラインD_n５２に例えば
パルス幅30μsec＋12V程度の画像信号電圧を印加
すると、導膜トランジスタ（TFT）５３はスイ
ツチングしてON状態となる。さらに、液晶を交
播電界駆動させるため、共通電極基板に設けられ
た共通電極５６にドレイン電圧の絶対値の1/2が
直流電圧（＋6V，DC）として印加されている。
この状態では、ソース５４と接続された表示電極
と共通電極５６は液晶材５５を介して容量結合し
ているので、ドレインからの画像信号はON状態
の薄膜トランジスタ５３のソース５４を通して表
示電極に加わり、表示電極と共通電極との電位差
で液晶材５５が充電される。トランジスタのON
期間は上の例では30μsecであるが、トランジスタ
がOFF状態となつた後もトランジスタのOFF抵
抗及び液晶材の抵抗を通して放電する時定数が非
常に高いので、表示電極の電位がフレーム周期間
は十分に保たれる。もしトランジスタのOFF抵
抗が小さい場合は蓄積容量C_s５７を別に設けるこ
とが一般的である。

ドレインラインD_nに印加される画像信号が上
述の例のように＋6V又は0Vの時は液晶はON状
態となり、背面光源からの光がカラーフイルター
を通して着色光となり、色表示が行なわれる。一
方ドレインラインD_nに印加される画像信号が共
通電極の電位と同じ場合、薄膜トランジスタが
ON状態でも液晶に加わる電界が無いため液晶は
OFF状態となる。

ところで、３色のフイルターを用いてフルカラ
ー化を行なう液晶表示パネルが特開昭59−9636に
示されている。同明細書によれば、各画素にはＲ
（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の表示セルがＸ方向に順
番に、第６図ｂのように配置され、更に画素がＸ
方向に一行変わる毎に、一画素の半分だけピツチ
をずらしてＸ方向に配列したことを特徴とする液
晶表示パネルが開示されている。このような画素
配列は第６図ａに示すような従来の画素配列に比
べ「斜め方向の分解能が向上する」ことが述べら
れている。

しかしながら、特開昭59−9636の詳細な説明に
よれば、「マルチカラーにする時、Ｒ，Ｇ，Ｂの
カラーフイ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イツクでも少ない画素
で結構満足しうる分解能を実現できる。」とある
が、明細書はこれに関する画素の構成方法や表示
方法の説明は見あたらない。

同明細書の実施例では、RGBの表示セルがＸ
方向に配列されて一画素を構成している。従つて
一画素のＸ方向の長さはＹ方向に比べて約３倍以
上長い。即ち、Ｘ方向とＹ方向の分解能を考える
と、Ｘ方向の分解能はＹ方向に比べ著るしく劣
る。又、「Ｒ，Ｇ，Ｂの３色が三角形配置される
様にしてマルチカラーデイスプレイパネルを実現
する」という主旨が述べられているが、特開昭59
−9636の記載からはこのような配置は実現できな
い。同明細書のTFTを用いた例によれば、第７
図ａに示すようなアクテイブマトリツクス基板の
実施例が述べられている。データ線７１３〜７１
５、ゲート線７１０〜７１２を有し、奇数行目は
ゲート線７１０とデータ線７１３とに接続された
トランジスタ７１６と画素電極７１７とで１つの
色表示セルが駆動され、偶数行目はゲート線７１
１とデータ線７１４に接続された２個のトランジ
スタ７１９，７２２と２個の画素電極７２１，７
２３，とで１つの色表示セルが駆動される。この
ようにして、奇数行目と偶数行目を半ピツチずら
した表示セルの配置が実現されている。しかし、
線順次駆動の場合、同一ゲート線上のＲ，Ｇ，Ｂ
に１画素分の情報が入力されるため、Ｒ，Ｇ，Ｂ
はＸ方向に一列配置となり、前述の明細書でいう
三角形配置とはならない。さらに、奇数行目をゲ
ート線７１０とデータ線７１３〜７１５で駆動
し、仮にデータ線７１３に緑色信号を割当て、デ
ータ線７１４に青色信号を割当て、データ線７１
５に赤色信号を割当てて表示を行うと第７図ｂの
ようにＧ７３０，Ｂ７３１，Ｒ７３２表示する
が、偶数行目はゲート線７１１と先に割当てた
Ｇ，Ｂ，Ｒの色信号が供給されるデータ線７１３
〜７１５で駆動して表示を行うと第７図ｂのよう
にＧ，Ｂ，Ｒは左に半色ピツチずれた形となり、
奇数行目の画素の青色表示セル７３１が偶数行目
では左に半ピツチずれた青色表示セル７３３とな
るだけで、第６図ｂのような表示は得られない。

以上述べたように、従来のアクテイブマトリツ
クスカラー液晶表示パネルにおいては、Ｘ方向と
Ｙ方向ともに分解能の良い表示を得ることは極め
て困難であつた。

（発明の目的）本発明の目的はアクテイブマトリツクスカラー
液晶表示パネルの１画素を構成する３色の色表示
セルの配置構造を変えることにより、分解能の優
れた表示パネルを提供することにある。

（発明の構成）２枚の基板間に液晶材が充填され、その一方の
基板の内面に少なくとも表示面以上の大きさで共
通電極が設けられ、他の一方の基板の内面に、信
号線と走査線がマトリツクス状に互に絶縁されて
マトリツクス状に設けられ、該信号線と走査線の
各交点にスイツチング素子と表示電極が設けら
れ、上記２枚の基板間に小片からなる３原色のカ
ラーフイルターがＸ方向、Ｙ方向に周期的に、各
色ごと各色表示セル上に配置され、信号線と走査
線との交点に、該信号線と走査線とに各々接続し
た２個のスイツチング素子と、該スイツチング素
子に接続した２個の表示電極とが、信号線（走査
線）をはさんだ一対で設けられ、該一対で１つの
色表示セルが信号線（走査線）ごとに走査線（信
号線）の対称に構成され、隣接する３本の信号線
に接続した２個と１個の色表示セルを走査線（信
号線）をはさむ２段で３個の組合せで１画素が構
成され、走査線（信号線）方向に該表示セルの組
合せが逆向きに構成され、信号線（走査線）方向
に表示セルの組合せが同一に構成されたことを特
徴とするアクテイブマトリツクスカラー液晶表示
パネルが構成される。

（構成の詳細な説明）本発明はアクテイブマトリツクスカラー液晶表
示パネル構成のうち、一画素を構成する３色の色
表示セルの構成を従来の一列に並べたものとは変
えて、走査線（信号線）をはさむ、２個と１個の
表示セルにより２段で構成した。一画素分の情報
を１本の走査線（信号線）と３本の信号線（走査
線）により２段に組まれた３個の表示セルで平面
的に混色するため、従来のように３色を混色する
のに「線」状に並列配置した場合に比べ、１画素
の縦横比が１に近くより「点」状となるため分解
能が著しく向上する。又、Ｘ方向もしくはＹ方向
の隣り合う画素どうしは逆向きの色配置となるた
め、同一色が縞模様に連なつて見える色モアレが
出来難い利点もある。

具体的なパネルの構造を下記の実施例におい
て、図面を用いて詳細に説明する。

（実施例１）本発明の実施例の１例を説明するために第１図
ａにアクテイブマトリツクス基板の平面図の一部
を示し、図ｂに共通電極基板の平面図の一部を示
す。カラーフイルターは共通電極基板上に配列さ
れている。

まずアクテイブマトリツクス基板には走査線１
３１，１３２を行方向に配し、信号線１４１〜１
４７を列方向に走査線１３１，１３２と互いに絶
縁されて直交するように配した。又、表示電極１
１〜１５は走査線と、信号線とのそれぞれの両側
に配置させた。走査線と信号線の交点に隣接する
表示電極を、信号線両側の２個づつを一対とし走
査線を対称として信号線ごとに走査線の両側に交
互に設けたスイツチング素子を介して各々信号線
と走査線に接続した。信号線をはさんだ一対の表
示電極で一つの表示セルが構成されている。又、
表示セルは走査線をはさむ両側に信号線の間隔だ
けずれて構成されている。

したがつて、信号線１４１〜１４７にそれぞれ
Ｇ，Ｒ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，Ｂ，Ｇ，…の色信号を供給
すると、走査線１３１に対して表示電極１１は
Ｇ、１２はＲというように表示電極１３，１４，
１５はそれぞれＢ，Ｇ，Ｒの色を表示させる機能
を持つ。ゆえに、信号線１４３，１４４，１４５
に一画素を表示させる信号が供給されると、表示
電極１３，１４，１５で３色の三角配置の混色に
よる１画素が表示される。

一方共通基板に設けられるカラーフイルターは
行方向にＲ，Ｇ，Ｂ，Ｒ，Ｇ，…の３色のくり返
しモザイク（小片）配列とし、次の行はカラーフ
イルターの1.5色ピツチだけずらして同様に行方
向にＲ，Ｇ，Ｂ…の３色のくり返しモザイク配列
とした。ただし、１画素を構成する３色のカラー
フイルターは例えばＲ１１１，Ｇ１１２，Ｂ１１
３という並列な方向でなく、２行に渡るＢ１１
５，Ｇ１１２，Ｒ１１６という三角対のモザイク
配置とすることは、上述したアクテイブマトリツ
クス基板の各色表示セルの配列に対応させるため
である。アクテイブマトリツクスカラー液晶表示
パネルとするためには、上記２枚の基板の画素位
置を合せて積層させ、その間隔に液晶材を充填す
ることや、駆動させるためには、共通電極基板の
表示領域内全面に設けられた共通電極２０を、そ
の先端に設けられたトランスフア電極３０とアク
テイブマトリツクス基板に設けられたトランスフ
ア電極３０とを接続させて組立てることは従来例
と同じである。

本実施例において、１つの色表示セルのピツチ
サイズを縦100μｍ，横120μｍとした。１つの色
表示セルには60μｍ×80μｍの大きさの表示電極
が２個設けられている。３色を混合させて１つの
色情報を表わす１画素しては第１図ｂの１１２，
１１５，１１６のように100μｍ×120μｍの３つ
の表示セルで36000μm²の表示面積を有する点と
なる。これに対し、同一表示面積36000μm²を有
する従来の１画素は、第７図ｂの７３０，７３
１，７３２のように並列に３個並ぶため100μ×
120μm×３個で横360μｍになるか、又は、縦が
300μmになり長尺方向の分解能を著るしく悪くし
ていた。又、従来は１画素当りの縦横比を１に近
い点状とするためには190μm×63μm×３個とし
なければならない。この場合、１つの色を表示す
る表示セルが細長くなるばかりでなく、行ごとに
色ずらしを行うためには１つの色を表示するため
の表示電極が150μm×23μm×２個となり、極め
て細くなり、作成が困難である。

このように、同一サイズの色表示セルを用いた
場合、本願実施例の方が従来例より分解能が向上
できる。又、同一表示面積の１画素を用いて、色
表示セルピツチを変えた場合と比較すると、本願
実施例の方が１つの色表示が細長くならず、かつ
アクテイブマトリツクス基板および共通電極基板
も作成しやすい。さらに、本願実施例では、走査
線方向に表示セルの組合せを逆向きにし、信号線
方向に同一の組合せとしたため、隣接する画素ど
うしで、同色の色表示が連なることが全くなく、
色縞として表われる色モアレが生じなく高品位の
画質が得られる。

（実施例２）第２図は本発明の実施例の他の１例を説明する
ためのアクテイブマトリツクス基板の平面図の一
部を示す図ａと共通電極基板の平面図の一部を示
す図ｂである。カラーフイルターは共通基板上に
配列させた。

アクテイブマトリツクス基板には走査線２３１
〜２３６を列方向に配し、信号線２４１，２４２
を行方向に走査線２３１〜２３６と互いに絶縁さ
れて直交するように配した。又、表示電極２１１
〜２１４は信号線の両側に配置した。走査線と信
号線の交点に隣接する表示電極を走査線両側の２
個づつを一対とし信号線を対称として走査線ごと
に信号線の両側に交互に設け、スイツチング素子
を介して各々走査線と信号線とに接続した。

本実施例の場合、走査線２３１〜２３６にそれ
ぞれＢ，Ｇ，Ｒ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，Ｂ…の信号を供給
する。したがつて、信号線２４１に対して、表示
電極２１１はＢ、表示電極２１２はＧ、２１３は
Ｒ、２１４はＢの色信号を表示する機能を持つ。
Ｒ，Ｇ，B3色で１画素を表示するための信号は
走査線に順次供給される。今、例えば、走査線２
３２，２３３，２３４で１画素分のＧ，Ｒ，Ｂの
信号が供給されると、信号線２４２に対する１画
素は斜線を施した表示電極郡２１０で斜線を施し
たカラーフイルター２２０に対応した１組の色表
示セル郡であり、並列に並んでいないＲ，Ｇ，
B3対により混色させた、１つの色情報を表示す
る１画素となる。

アクテイブマトリツクスカラー液晶表示パネル
の組立て方法は周知の方法で行なうことができ
る。又、カラーフイルターの積層を共通電極基板
側でなく、他方のアクテイブマトリツクス基板側
に行うことができることも周知のことである。さ
らに、カラーフイルターの配列方法は、第１の実
施例の場合も、第２の実施例でも、従来のように
行Ｘ方向もしくは列Ｙ方向の１行毎、もしくは１
列毎に３原色の小片のカラーフイルターを1.5色
ピツチずらして配列すればよいばかりでなく、本
発明における１画素の３色は２段の組み合せられ
て構成される結果、１色のカラーフイルターが細
長くなることが無いため配列が比較的容易であ
る。

本発明を実施した上記のアクテイブマトリツク
スカラー液晶表示パネルの表示結果は、従来のよ
うに１画素が縦長となることがないため分解能が
著しく向上した。又、従来と同程度の分解能を得
るためには、１つの色表示セルを細くする必要が
なく、アクテイブマトリツクス基板と共通電極基
板ともに作成が容易になり、歩留りも向上した。
さらに、信号線方向に表示セル１組合せを逆向き
にし、走査線方向に同一の組合せとしたことによ
り、。同色が連なることは全くなく、色モアレが
発生しない利点もあつた。

（発明の効果）以上、詳細に説明したとおり、本発明のアクテ
イブマトリツクスカラー液晶表示パネルは、１画
素を構成する３色の色表示セルの配置構造を共通
の走査線（信号線）と３本の信号線（走査線）と
に接続された相隣合う２色と一色の表示セルが２
段に組合せられた３対で構成したため、より点状
となり分解能の優れた表示が得られる。又、供給
する色信号は一定の信号線（走査線）に固定な色
配分で供給すればよく、外部の信号処理系を簡単
化できる。さらに走査線（信号線）方向に一画素
の表示セルの組合せを逆向きにし、信号線（走査
線）方向に同一の組合せとしたことにより、同色
の表示セルが連なるために起こる色モアレがな
く、表示品質も向上できる。又、１色の色表示セ
ルを著しく細くする必要がなく、製造歩留りも向
上できる。しかも１本の信号線に接続する表示電
極と対応するカラーフイルタの色が同じため色信
号を切り替える必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ及び第２図ａは本発明を説明するため
のアクテイブマトリツクス基板の平面図の一部を
示す図、第１図ｂ及び第２図ｂは本発明を説明す
るための共通電極基板の平面図の一部を示す図、
第３図は一般的なアクテイブマトリツクスカラー
液晶表示パネルを説明するための断面の一部を示
す図、第４図はアクテイブマトリツクス基板にス
イツチング素子を設けた一表示セルの部分断面
図、第５図はアクテイブマトリツクスカラー表示
パネルの等価回路を説明するための図、第６図
ａ，ｂは概知の色表示セルの配置例を示す図、第
７図ａは従来例のアクテイブマトリツクス基板を
説明する図、第７図ｂは従来例のアクテイブマト
リツクス基板を用いた表示パネルの表示例を説明
する図である。図において、１１，１２，１３，１４，１５，
２１１，２１２，２１３，２１４，３６，４３，
７１７，７２０，７２１，７２３，７２４，７２
５，７２６は表示電極、２１，２２，２３，２
４，２５，２２１，２２２，２２３，２２４，３
７，５３，７１６，７１８，７１９，７２２はス
イツチング素子、１３１，１３２，２３１，２３
２，２３３，２３４，２３５，２３６，７１０，
７１１，７１２は走査線、１４１，１４２，１４
３，１４４，１４５，１４６，１４７，２４１，
２４２，７１３，７１４，７１５は信号線、１１
１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６，
２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，３
３，７３０，７３１，７３２，７３３，７３４は
カラーフイルター、２０，２００，３４，５６は
共通電極、３０，３００はトランスフア電極、２
１０、２２０は１画素、３１は偏光板、３２は共
通電極基板、３５，５５は液液材、３０はアクテ
イブマトリツクス基板、３８は光拡散板、３９は
光源、４１はガラス基板、４２はゲート、４４は
ゲート絶縁膜、４５はアモルフアシリコン膜、４
６，５４はソース、４７はドレイン、５１はゲー
トライン、５２はドレインライン、５３は薄膜ト
ランジスタ、５７は蓄積容量をそれぞれ示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１２枚の基板間に液晶材が充填され、その一方
の基板の内面に少なくとも表示面以上の大きさで
共通電極が設けられ、他の一方の基板の内面に、
信号線と走査線がマトリツクス状に互に絶縁され
てマトリツクス状に設けられ、該信号線と走査線
の各交点にスイツチング素子と表示電極が設けら
れ、上記２枚の基板間に小片からなる３原色のカ
ラーフイルターがＸ方向、Ｙ方向に周期的に、各
色ごと各色表示セル上に配置され、信号線と走査
線との交点に、該信号線と走査線とに各々接続し
た２個のスイツチング素子と該スイツチング素子
に接続した２個の表示電極とが、信号線（走査
線）をはさんだ一対で設けられ、該一対で一つの
色表示セルが信号線（走査線）ごとに走査線（信
号線）の対称側に構成され、隣接する３本の信号
線に接続した２個と一個の色表示セルを走査線
（信号線）をはさむ２段で３個の組合せで１画素
が構成され、走査線（信号線）方向に該表示セル
の組合せが逆向きに構成され、信号線（走査線）
方向に表示セルの組合せが同一に構成されたこと
を特徴とするアクテイブマトリツクスカラー液晶
表示パネル。