JPH0454207B2

JPH0454207B2 -

Info

Publication number: JPH0454207B2
Application number: JP25320089A
Authority: JP
Inventors: Shinji Morozumi
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1989-09-28
Filing date: 1989-09-28
Publication date: 1992-08-28
Also published as: JPH02118521A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、カラー画像表示、カラーグラフイツ
ク表示に適したカラー液晶表示体に関するもので
ある。

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つた。

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つた。通常行なわれている
ダイナミツク駆動は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1/1
００デユーデイでの液晶駆動が実現しなければなら
ない。

２つには、液晶の多色カラー表示手段自体優れ
たものがなかつた。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。

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つた。

従つ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。

本発明はデユーテイを上げる手段として、３つ
の方式を採用する。１つは従来にない高デユーテ
イ即ち1/60〜1/200のダイナミツク駆動方式であ
り、それは液晶材料の改善のみならず、液晶パネ
ルの高度な組立技術により実現される。１つには
パネルの電極間ギヤツプを従来の10μmから５〜
7μmになるようにコントロールされたものであ
る。トランジスタスイツチングによるアクテイ
ブ・マトリツクスが１つであり、MIM素子、ダ
イオード等の非線形素子を用いた方式が３つ目で
ある。又、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イルタを有するドツト
をネガタイプの液晶マイクロシヤツタにより開閉
して多色化する方式により、あざやかなカラー画
像や、カラーグラフイツクの液晶表示体を実現す
るものである。

第１図は本発明の前提をなすカラー画像表示装
置の構成例である。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、アクテイブマトリツクス用のスイツチン
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、カラーフイ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。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OFFしている部分）は
光が透過せず又液晶が透明となつた部分（ONし
ている部分）に対応する光フイルタにあつた波長
の光が透過し、三原色の組み合せにより、グラフ
イツク表示として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。

各部の構造を説明する。

第２図は光カラーフイ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。この結果液晶のシヤツタ部分に対応
して赤部２２、青部２３、緑部２４の各色フイル
タが形成されると同時に、透過光に対するフイル
タの境界での色のにじみを防止する意味で、各色
フイルタの境界は黒色の色系により染色し、黒色
枠２１を形成する。この黒色枠２１は、ゼラチン
等の被染色層がエツ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は黒色素だけ
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オトエツチングして
下方電極ができ上がる。又透明膜２６を保護膜２
５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。なお第２図では染色に
よる構成例を示したが、各カラーフイルタを貼り
つけて構成しても良いことは言うまでもない。

又フイルタに用いる色素が透明性導電膜の形成
時に退色したり、ダメージを受ける場合もある。
この時は第３図の如くガラス基板３０上にフイル
タ膜３１に保護膜３４をつける。又薄板ガラスか
プラスチツクフイルム３２上に別に透明導電膜３
３を形成し、ガラス基板３０と接着してもよい。

第４図は本発明に用いる上方基板に作成するア
クテイブマトリクスの構造例である。この方式の
特徴は駆動デユーテイが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。この例はパイレツクスや石英等の比較点融
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
上のアクテイブマトリツ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。第
４図イはマトリツクスの１画素（１ドツト）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。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
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。
従つ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。第４図ハはイにおけるＡ−Ｂ間の断
面図である。透明基盤４０上にチヤネルとなる第
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、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
ジスタのソース５３、チヤネル５５、ドレイン５
４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ヤツ
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。又駆動デユ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
のドツトによる完全カラー画像が実現できる。

液晶の駆動デユ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がで
きる。第５図、第６図は非線形素子の構成例であ
る。

第５図は金属−絶縁物−金属（MIM）素子の
構成例である。マトリツクスセル６１はＸ駆動ラ
イン５８からMIM素子６２を介して駆動電極５
７を駆動する構成である。ロはイの断面であり例
えばTa膜をスパツタ後パターニングしてTa膜ウ
８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膜をスパツタ後パ
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。

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）型或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６
５をなす。

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。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と容量CM
で又液晶８１は等価抵抗RL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は低抵抗となる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は容量CL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VTH以下の電位し
かかからないのでVMはほとんどＯ位置となる。
従つて第４図のアクテイブ・マトリツクス同様に
点灯させる電圧がVMとして容量CLに保持され
るのでデユーテイ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、カラーフイルタに対応して、光に対す
るシヤツタの役割をする。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のダイナミツク駆動方式と同
じでよい。又この方式はグラフイツク表示に適し
ているが、階調表示も可能である。１つはアクテ
イブマトリツクス同様に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。

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
たアクテイブ・マトリツクスで行なう方式であり
第４図で言えばデータ線Ｄに階調、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
高デユーテイ比のダイナミツ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階調とすると、16階調が得られる。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。

使用されるスイツチング素子や非線形素子はガ
ラス基板上に構成され、上部の液晶駆動電極とな
り、又フイ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。これは第２
図の如く、フイルタ上に直接素子を形成すること
は、フイ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ツ
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。

第９図は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９０上にスイ
ツ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
上にカラーフイルタ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をサンドイツチして、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、問題となるのはフイルタとフイル
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
し液晶シヤツタが閉じている時フイルタのすき間
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。従つ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つの手段は第２図に示したようにフイルタ
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が倍増される。光のにじみは
シヤツタが開いて、光が通過する時に生じる。こ
れは例えば赤フイルタ９２上のシヤツタのみ開い
ている時、その両側にある青フイルタ９４と緑フ
イルタ９３ははじの光がまわり込んで赤フイルタ
上のシヤツ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
晶の実効シヤツタ部より色フイルタを大きく形成
することがよい。例えば第９図ロに示すようなモ
ザイク状のフイルタに対し、例えばアクテイブマ
トリツクスの駆動電極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
ヤツタ部となるが、この実効シヤツタ部の大きさ
をストライプ型の色フイルタより小さくしてお
く。

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、液晶のシヤツ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。この場合のシヤツタの透過率比は、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つて決められるの
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
駆動電圧の低く、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。

第１０図は点順次方式によるカラー液晶表示体
のフイルタの配列及びその駆動方法の一例を示
す。三原色フイルタ１０６はＹ方向にストライプ
状に配列されており、又フイルタ側の駆動電極は
フイ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はクロツク入力φ₅に
よりS₁からS_o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_o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_nをクロツクφ₄により順次選択してゆ
く。３つの色信号VSR，VSB，VSGはクロツク
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φ₄の３倍である。この方式の特徴はカラ
ーフイルタがＹ方向のストライプになつており色
信号の切換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。

第１１図は第１０図と同じく点順次方式Ｘ方向
にストライプ状のカラーフイルタ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。

シフトレジスタ１１２はY₁〜Y_nの信号により
駆動電極１１５を順次選択してゆく。駆動電極１
１５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はフイルタ群Ｒ，Ｇ，Ｂを１単位
として順次選択する。更にＲ，Ｇ，Ｂ選択クロツ
クφ₁，φ₂，φ₃はクロツクφ₅を更に３相に分割し
た信号であり、この選択クロツクに同期して各色
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
ルホールドスイツチ１１３に接続するので、シフ
トレジスタ１１１の転送クロツク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
使えるというメリツトがある。

第１２図はカラーフイルタの各色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色が割り当てられており、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つている。
ここに示す各画素は例えば第４図〜第８図に示す
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はクロツ
クYCLによりＹラインY₁〜Y_n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_o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ONさせてビデオ信号Vsの出力
をＸラインX₁〜X_o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Vsはもとの
各色の信号VSR，VSB，VSGをクロツクφ₁〜φ₃
により１マルチプレツクスしているので、このク
ロツクφ₁〜φ₃と画素に配置されているカラーフ
イ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のビデオ信号のデ
ータを用いるためである。第１３図はこの動作を
示しており、色信号のマルチプレツクスクロツク
φ₁〜φ₃が１ライン毎に位相をずらす回路がいる。
第１４図はこの位相をずらすための具体的回路例
であり、第１５図はこの動作波形である。1/3分
周器１４３は垂直同期信号Ｖによりリセツトさ
れ、クロツクYeLにより、Ｑ，Q₂を出力する。
１／３分周器１４２はＸラインクロツク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（プリセツ
ト）するので、Q₃，Q₄の出力はYCLの１クロツ
ク毎に位相がずれてゆき、この結果第１２図の回
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。

第１６図は本発明の一実施例のフイルタをモザ
イク状に配置した例である。赤フイルタ１６１、
緑フイルタ１６２、青フイルタ１６３に対し更に
白フイルタ１６４を加えて、１のブロツクとし、
これを複数個マトリツクス状に配置して構成す
る。この白フイルタはフイルタに対する光の透過
率が低い時に、赤、緑、青の３つのフイルタを全
て光が通過した状態、即ち白色がきれいに出ない
という問題を解決するために、赤フイルタ、緑フ
イルタ、青フイルタの３種のカラーフイルタに加
えて更に透明な部分を白フイルタとして構成し
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
イルタブロツク単位で、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Ｙ方向はシ
フトレジスタ１６６により選択され、クロツク
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。

第１７図は階調を得るのに電圧振幅にて行なう
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をクロツク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
ようになつているので△Ｖ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。

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
トリツ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ユーテイマルチ
プレツクス方式や、非線形素子を用いたマトリツ
クスの駆動に用いられる。

第１８図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、第１９図にその動作波形
を示す。カラーフイルタ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
えば高デユーテイマルチプレツクス方式であれば
下ガラス基板にＸライン、上ガラス基板にＹライ
ンというように第９図ハに酷似したように配置さ
れており、カラーフイルタはＸ又は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は第１２図と同じ役割をするクロツ
クφ₁〜φ₃によりマルチプレツクスされて、４ビ
ツトのＡ／Ｄ変換器１８７に入力され、その変換
出力D_O〜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、ラツチ１８１にラツ
チパルスLPにより取り込まれる。そしてこの４
ビツトのデータは、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１８
３によりＸラインX1〜Xn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。第１９図において１フレームは正のＡフイー
ルドと負のＢフイールドによりなり、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Xi（15）のようになる。

高デユーテイマルチプレツクス方式や非線形素
子を用いたマトリツクス駆動方式では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
ツクス駆動方式ではＹ選択線もＸ側と同一基板上
に形成され、従つ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。従つてTFTパネルを第９図の如く
構成するとカラーフイルタ層の上をすき間なく全
面を透明膜が覆う。この結果カラーフイルタの染
色層と液晶層がインタラクシヨンして、両者の信
頼性を低下させることがない。

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パネルにとつて、カラー
フイルタ層上に透明導電膜をパシベーシヨン膜を
兼ねて形成することは大きなメリツトである。

実際のカラー表示において分解能が大きな問題
となることがあるが、カラーフイルタをモザイク
配置してかつ分解能を改善する手段について述べ
る。

第２０図はRGB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ツチずらす
方法であり、ロはＹ方向に一段おきに半ピツチず
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つてもグラフイ
ツ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。

又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。

第２１図はマルチプレツクス駆動法における応
用例である。第２０図イの配列のためにＸ電極を
一段おきに半ピツチづつず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
属薄膜による微少幅の配線材が配置されることも
ある。

第２２図イは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の如く通常の配置となるが、偶数列目は
データ線２１４に対し、トランジスタ２１９，２
２２、画素電極２２１，２２３の如く並列配置を
して、実質的に半ピツチずらす。この例はデータ
線２１３〜２１５の配線材と駆動電極２１７，２
２０，２２１，２２３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
電極が重なつても差し支えない構造の時は第２２
図ロの如くトランジスタ２２５をシングルとして
半ピツチずらすのに、画素電極２２４をそのまま
ずらすこともある。

第２３図はTFTを用いた本発明の他の具体例
であり、データ線２３０〜２３２をジグザクにし
て半ピツチずらす方法である。この方法は半ピツ
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、半ピツチずらした不自然さが解消さ
れることにある。

第２４図はゲート線２６３〜２６５をジグザグ
にして、半ピツチ駆動電極をずらせる方法であ
る。

第２５図は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，
２７９，２８１，２８３に直接つながれており、
又データ線２７８，２８０，２８２はスイツチ２
７４〜２７６により、Ｔ側スキヤンの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２
８４がTFTをONさせ、スイツチ２７４〜２７６
は左へ倒れている時画素２８９と２９０，２９１
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、スイツチ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、第２０図イの方式が実
現できる。

第２６図はデータ線（Ｘライン）３１１，３１
２，３１３がジグザグに配線されていることによ
りやはり第２０図イの構成となる。

以上の如く、本発明の液晶表示装置は、それぞ
れ電極が形成されてなる一対の基板、該一対の基
板間に挟持されてなる液晶層及び複数のカラーフ
イルタを有してなる液晶表示装置において、該複
数のカラーフイルタは赤フイルタ、緑フイルタ、
青フイルタ及び白フイルタの４種類のカラーフイ
ルタからなり、該４種類のカラーフイルタで１つ
のブロツクを構成し、該ブロツクを複数個マトリ
ツクス状に配置したことにより、ビデオ表示にお
いて、白色表示部がより白くなり、画面が明るく
なる。更に、マルチプレツクス駆動の２値表示の
場合、従来の赤色フイルタ、緑フイルタ及び青色
フイルタの３種類のカラーフイルタの組み合わせ
では８色表示しか得られないのに対し、本発明の
液晶表示装置では、白色フイルタと赤色フイル
タ、緑色フイルタ及び青色フイルタの各々と組み
合わせることにより18色表示が簡単な外部駆動回
路の構成により可能になるという格別な効果を有
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成例を示す図。第２図、第
３図は本発明に用いるカラーフイルタの構成例を
示す図。第４図イ，ロ，ハは本発明に用いるアク
テイブマトリツクス基板の構成例を示す図。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。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。第１０図、第１１図、第１２図、第１６
図、第１８図は本発明のカラー表示装置の色フイ
ルタの配列と駆動例を示す図。又第１３図は第１
２図の動作波形図、第１４図はクロツクφ₁，φ₂，
φ₃の発生回路例を示す図で第１５図はその動作
波形図、又第１９図は第１８図の動作波形図であ
る。第１７図イ，ロは印加電圧レベルに対する液
晶の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である。第２０図
イ，ハは本発明の高分解能画素（駆動電極）の基
本構成を示す図である。第２１図はマルチプレツ
クス駆動における本発明の駆動電極構成例を示す
図である。第２２図イ，ロから第２５図はその薄
膜トランジスタを利用した本発明の高分解能画素
の実現例図である。第２６図は非線形素子を用い
た本発明の高分解画素の実現例図である。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……カラーフイルタ、２０，３０……基
板、２１……黒色枠、２２，２３，２４，３１…
…フイルタ部、２５，３４……保護膜、２６，３
３……透明導電性膜、３２……薄い基板、４９…
…Si薄膜トランジスタ、６２……MIM素子、６
７，６８，６９……Si薄膜ダイオード、９０，９
１……基板、９２，９３，９４……フイルタ、９
５……保護膜、９６，９７……液晶駆動電極、９
８……液晶、９９……偏光板、１０１，１０２，
１１１，１１２，１２１，１２２，１８０，１８
４……シフトレジスタ、VSR……赤ビデオ信号、
VSG……緑ビデオ信号、VSB……青ビデオ信号、
VSW……輝度信号。

Claims

【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形成された複数の画素電
極、前記基板の他方の基板上に前記画素電極に対
応して形成された複数のカラーフイルタ及び対向
電極を有してなる液晶表示装置において、前記複
数のカラーフイルタは、赤フイルタ、緑フイル
タ、青フイルタ及び白フイルタの４種類のカラー
フイルタからなり、該４種類のカラーフイルタで
１つのブロツクを構成し、該ブロツクを複数個マ
トリツクス状に配置したことを特徴とする液晶表
示装置。