JPH07306400A - 液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法

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JPH07306400A
JPH07306400A JP9899594A JP9899594A JPH07306400A JP H07306400 A JPH07306400 A JP H07306400A JP 9899594 A JP9899594 A JP 9899594A JP 9899594 A JP9899594 A JP 9899594A JP H07306400 A JPH07306400 A JP H07306400A
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liquid crystal
display device
crystal display
film
interface
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JP9899594A
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Hiroyoshi Nakamura
弘喜 中村
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】TFTを用いる液晶表示装置において、低価格
でありながら、少なくとも光出射界面からの反射光によ
る光リーク電流の発生を防止する事により、コントラス
ト比の低下を防止し、画質向上を図る。 【構成】液晶表示装置10の光入射界面及び光出射界面
をフッソ系樹脂であるサイトップを溶解させた溶剤20
で被膜した、反射防止膜であるサイトップ膜を設ける。
これにより各界面での反射光を防止し、TFTへの下側
からの光入射を防止し、光リーク電流の発生を防止し、
画質を向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタ(以
下TFTと略称する。)等のスイッチ素子を供えた液晶
表示装置に掛かり、特に界面において光の反射防止が成
される液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、高機能、高精細を得るため、TF
Tを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置の実用
化が図られている。
【0003】これ等液晶表示装置の内、特に、ハイビジ
ョンテレビ対応の100インチ程度の大画面を達成する
投射型液晶表示装置にあっては、電子移動度がより高
く、画素サイズを縮小するために素子の小型化が可能で
あり、光感度が低く、更には駆動回路をモノリシック形
成出来るという点から非晶質シリコンTFTに代わり多
結晶シリコンTFTを用いた装置の開発も進められてい
る。
【0004】しかしながら、非晶質シリコンTFTにあ
っては、、光を透過させないゲート電極が最下部に形成
されており、下側からの光に対して光感度が低く、光リ
ーク電流の発生が、上から光入射した場合の1/10程
度と少ないものの、多結晶シリコンTFTは通常、ゲー
ト電極が上置のコプラナー型であるためにTFTの下側
からの入射光に対する光感度が高く、下側からの反射光
が有ると、その反射光により、上から光入射した場合の
2倍程度の光リーク電流を発生してしまい、クロストー
クやシェーディングの発生が増大され、コントラスト比
が低下され、画質に悪影響を及ぼすという問題を有して
た。
【0005】そしてこの様な光リーク電流は、TN型液
晶を用いた液晶表示装置において、非晶質シリコンTF
Tあるいは多結晶シリコンTFTを用いても生じるもの
の、特に、偏光板が不要な光散乱型の液晶である高分子
分散型液晶を用いた液晶表示装置において顕著とされ
る。これは、多結晶シリコンTFTを用いると、TN型
液晶にて非晶質シリコンTFTを用いた液晶表示装置の
場合に比し、入射偏光板(透過率約40%)での光吸収
による輝度の低下がないために、液晶表示装置に入射す
る光が強くなり、光出射界面での反射光強度も増大し、
この結果、光リーク電流が増大されることから生じるも
のであり、、コントラストの低下、クロストーク、シェ
ーディング等が増大され、画質が著しく劣化されるとい
う問題を有していた このため特開平4−52623号公報には、出射界面に
反射防止膜を形成し、能動素子への反射光の入射を防止
する旨が開示されている。
【0006】しかしながら通常反射防止膜は多層誘電体
膜で構成されているため、能動素子を形成した面の反対
側にあたる基板面の一側に、反射防止膜としての多層誘
電体膜を成膜しなければならず、その製造工程にて以下
の様な問題を有していた。
【0007】即ち、液晶表示装置の形成時、TFT形成
以前に基板の一側に反射防止膜を形成してしまうと、こ
の反射防止膜形成面が液晶表示装置の形成工程中におけ
る基板の裏面にあたり、TFT形成工程中のプロセス温
度や各種基板の固定プロセス等により、反射防止膜が著
しく悪影響を受け、その特性が劣化されてしまってい
た。
【0008】一方、逆にTFT形成後に反射防止膜を形
成しようとすると、多層誘電体膜は、一般に高温で形成
しなければならない事から、その裏面となるTFTが高
温による悪影響を受け易く、TFTに影響を及さない範
囲での反射防止膜の製造が難くなるという問題を有して
いた。これは、液晶セルを形成後に、反射防止膜を形成
する場合でも同様であり、TFTに悪影響を生じてしま
っていた。
【0009】更に反射防止膜として多層誘電体膜自身
が、製造に時間が掛かりひいては、その成膜のためのコ
ストが高くなることから、液晶表示装置の高額化を引き
起こすという問題も生じてた。
【0010】しかも、この反射防止膜は、本来、光出射
界面のみで無く、光入射時の入射界面における反射ロス
を防止するために、光入射界面にも設けた方がより有効
とされるものの、従来の、液晶表示装置にあっては、多
層誘電体膜の製造コストが高い事又製造が難しい等か
ら、光入射界面に迄は一般に成膜される事がなかった。
しかしながら液晶表示装置の内、透過型の液晶表示装置
にあっては、能動素子裏面の光出射界面に反射防止膜を
形成し光リークを防止する必要が有ると共に、能動素子
と対向する側の光入射界面が光出射界面ともなる事か
ら、光入射界面においては、光入射時及び光出射時の両
方の反射ロスを防止し、反射ロスによる透過率の低減を
防止するため、光出射界面と共に光入射界面にも反射防
止膜を形成する必要を生じている。
【0011】そしてこの様に複数の反射防止膜を必要と
するものにあっては、特に反射防止膜の製造コストの低
減及び製造工程の簡素化が望まれていた。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】TFTを用いた液晶表
示装置のTFT裏面からの光入射により生じる光リーク
電流を防止するため、従来は、主としてTFT支持基板
の裏面に、多層誘電体膜からなる反射防止膜を成膜して
いた。
【0013】しかしながら、反射防止膜として多層誘電
体膜を用いた場合、既にTFTが製造されていると、そ
の成膜工程において、TFTの温度上昇を生じ、その特
性に悪影響を与える一方、先に反射防止膜を成膜してし
まっていると、TFT製造工程において、多層誘電体膜
を加熱してしまい、その特性に悪影響を与える等、製造
上の困難を有すると共に、多層誘電体膜を成膜するコス
トが高い事から、液晶表示装置の高価格化を招くという
問題を生じていた。
【0014】そこで本発明は上記課題を除去するもの
で、製造が容易で且つ、低コストでありながら、TFT
の裏側からの光入射を確実に防止することにより、光リ
ーク電流を生じる事なく、クロストークやシェーディン
グが無くコントラスト比の高い良質の画像を得る事がで
きる液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法を提供す
る事を目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】請求項1の液晶表示装置
は、二次元マトリクス状に形成される画素電極及びこの
画素電極毎に設けられるスイッチ素子を有する第1の電
極基板と、対向電極を有する第2の電極基板と、前記第
1の電極基板及び前記第2の電極基板の間に封入される
液晶とを具備する液晶表示装置において、光の出射界面
となる前記第1の電極基板側界面あるいは前記第2の電
極基板側界面の少なくともいずれか一方に透明な有機薄
膜からなる反射防止膜とを備えた事を特徴としている。
【0016】請求項2に記載される発明は、請求項1記
載の液晶表示装置において、前記反射防止膜がフッ素系
樹脂からなる事を特徴としている。
【0017】請求項3に記載される発明は、請求項1記
載の液晶表示装置において、前記反射防止膜が屈折率
1.3〜1.4のフッ素系樹脂からなる事を特徴として
いる。請求項4に記載される発明の製造方法は、二次元
マトリクス状に形成される画素電極及びこの画素電極毎
に設けられるスイッチ素子を有する液晶表示装置の製造
方法において、前記液晶表示装置の界面透明な有機薄膜
を塗布する工程を備えた事を特徴としている。
【0018】又請求項5に記載される発明の製造方法
は、二次元マトリクス状に形成される画素電極及びこの
画素電極毎に設けられるスイッチ素子を有する液晶表示
装置の製造方法において、前記液晶表示装置の界面を、
透明な有機溶剤に漬ける事により前記液晶表示装置の界
面に透明な有機薄膜を塗布する工程を備えた事を特徴と
している。
【0019】
【作用】本発明によれば、液晶表示装置の界面に有機薄
膜からなる反射防止膜を形成する事により、低コスト且
つ製造容易でありながら、界面での反射光の発生を防止
し、TFTの下側からの光入射を防止する事により、光
リーク電流の発生を確実に防止し、クロストークやシェ
ーディングが無くコントラストの良い良質の画像を得る
ものである。
【0020】
【実施例】以下、本発明の第1の実施例を図1乃至図3
を参照して説明する。10は、投射型ハイビジョンテレ
ビに用いられる多結晶シリコンTFTを用いた駆動回路
一体型の高分子分散型液晶表示装置であり、図2に示す
様に一対の電極基板101、201間に保護膜120、
220を介して高分子分散型の液晶層150が保持され
ている。
【0021】第1の電極基板101は、透明な石英基板
102上に、複数本の信号線106と走査線107とが
マトリクス状に配置され、各交点部分にTFT170が
配置されている。
【0022】このTFT170にあっては、石英基板1
02上にチャネル領域108C、ソース領域108S、
ドレイン領域108D、ソース領域108Sに比べて不
純物イオン濃度の低い第1電界緩和領域108SS、第
2電界緩和領域108DDからなる多結晶シリコン膜1
08が設けられている。
【0023】そしてチャネル領域108C上には、第1
絶縁膜110を介して後述する走査線107と一対のゲ
ート電極107Gが配置され、多結晶シリコン膜108
上には、第1絶縁膜110を介してゲート電極107G
と同一工程で形成された画素電位保持容量線111が設
けられ、多結晶シリコン膜108と画素電位保持容量線
111との間で画素電位保持容量が形成されている。
【0024】更にこの上に第2絶縁膜112が配置さ
れ、第1のコンタクトホール113を介してドレイン領
域108Dと信号線106とが接続され、又第2のコン
タクトホール114を介してIndium Tin O
xide(以下ITOと省略する。)からなる画素電極
116とソース領域108Sとが接続されている。
【0025】そしてこの上に、保護膜120を成膜し、
第1の電極基板101を得る。
【0026】尚本実施例における第1の電極基板101
は、図1に示す様に2本の走査線107が1組として近
接配置され、走査線107を介する事無く、信号線10
6に沿って隣り合う画素電極116に共通な画素電位保
持容量線111が設けられている。これにより、画素電
位保持容量線111数を低減出来、又TFT170と信
号線106との第1のコンタクトホール113が、近接
配置されたTFT170に関しては共通化されているた
め、コンタクトホール113の数も低減出来、液晶表示
装置10の開口率は高く保持されている。
【0027】一方、第2の電極基板201は、透明な石
英基板202上に第1の電極基板101側のTFT17
0、信号線106、走査線107、画素電極116と信
号線106との間、画素電極116と走査線107との
間を全て遮光するためのマトリクス状のクロム[Cr]
製の遮光膜203、更にはカラーフィルタ層204が配
置されている。
【0028】又カラーフィルタ層204上には、ITO
からなる対向電極207、更に保護膜220が配置され
ている。
【0029】そしてこの様に形成された第1及び第2の
電極基板101、201を常法に従って対向して組み立
て、セル化し、両電極基板101、201間に高分子分
散型液晶からなる液晶層150を注入し、次いで封止
し、更に駆動回路231を有するプリント基板232上
に実装し、液晶表示装置10をモジュール形成する。
【0030】この後、フッ素系溶媒に、有機薄膜を形成
する透明フッソ系樹脂であるサイトップ(旭硝子(株)
登録商標)を2wt%溶解させた溶剤20で満たされた
成膜容器21中に、モジュール化された液晶表示装置1
0を浸し、次いで引き上げ、約80℃の温度にて、溶媒
を乾燥除去し、液晶表示装置10両面に有機薄膜である
約1000オングストローム厚のサイトップ(旭硝子
(株)登録商標)膜240を反射防止膜として形成し、
光リーク電流防止措置を施した液晶表示装置10を完成
する。
【0031】このサイトップ膜240は、屈折率1.3
4であり、成膜が容易、アモルファス状であるため光学
特性、機械的特性に優れ、反射率0.5〜1%、絶縁性
に優れ、吸水性が低いという特性を有し、反射防止と共
に保護膜としても良好に作用するものである。
【0032】尚この様にしてサイトップ膜240を設け
た液晶表示装置10の界面反射率を測定したところ、反
射防止膜を有しない従来の液晶表示装置の界面反射率が
約4.3%であったのに比し、約0.7〜0.9%に低
減でき、コントラスト比100:1を得られた。
【0033】この様に構成すれば、反射防止膜として多
層誘電体膜を成膜する従来の液晶表示装置に比し、セル
化された液晶表示装置10を、サイトップを溶解させた
溶剤20中に浸した後に乾燥させるのみで、液晶表示装
置10の光入射界面及び光出射界面の両面に反射防止膜
としてのサイトップ膜240を極めて容易に形成出来、
反射防止膜の生産性を著しく向上出来、更にはコストも
著しく低減出来る。
【0034】従って、液晶表示装置10の界面に必要に
応じて反射防止膜を極めて容易に形成出来、偏光板を必
要としない事から入射輝度ひいては出射輝度が高い高分
子分散型液晶表示装置にあっても、光入射界面及び光出
射界面のいずれにおいても反射光をほぼ生じる事が無
く、多結晶シリコンTFTの光リーク電流を容易且つ確
実に防止出来、クロストークやシューディングが無く、
コントラスト比の良い良質の画像を得る事が出来る。
【0035】次に、本発明の第2の実施例を図4及び図
5を参照して説明する。310は、非晶質シリコンTF
Tを用いた投射型の高分子分散型液晶表示装置であり、
図5に示す様に一対の電極基板401、501間に保護
膜420、520を介して高分子分散型の液晶層450
が保持されている。
【0036】第1の電極基板401は、透明な石英基板
402上に、モリブデン[Mo]とアルミニウム[A
l]との積層膜からなる複数本の信号線406と、モリ
ブデン[Mo]−タングステン[Ta]合金からなる複
数本の走査線407とがマトリクス状に配置され、信号
線406と一部がゲート電極407Gとされる走査線4
07とによって囲まれる各領域にITOからなる画素電
極416が配置され、画素電極416と信号線406及
び走査線407はTFT470を介して接続されてい
る。 このTFT470にあっては、一部ゲート電極の
走査線407上に酸化シリコン[SiO2 ]と窒化シリ
コン[SiN2 ]との積層膜からなる絶縁膜404を介
して非晶質シリコン[a−Si]膜408が設けられて
いる。
【0037】そして非晶質シリコン膜408と画素電極
416とは、ソース電極410により接続され、非晶質
シリコン膜408と信号線406とは、信号線406と
一体に形成されたドレイン電極406Dにより接続され
ている。更にソース電極410と非晶質シリコン膜40
8、ドレイン電極406Dと非晶質シリコン膜408と
の間には、それぞれ良好なオ−ミックコンタクトを得る
ため、リン[P]が添加されたn+ 型の低抵抗半導体膜
411が配置されている。尚このTFT470のチャネ
ル長は、走査線407をマスクとした裏面露光によりパ
ターニングされたチャネル保護膜412により決定され
ている。
【0038】又第1の電極基板401上には、走査線4
07と同一材料であり、走査線407とほぼ平行な補助
容量線413が配置され、この補助容量線413と画素
電極416との間で補助容量が形成されている。
【0039】そして最後にTFT470及び画素電極4
16上に保護膜420を成膜し、第1の電極基板401
を得る。
【0040】一方、第2の電極基板501は、透明な石
英基板502上に、第1の電極基板401側のTFT4
70、信号線406、走査線407、画素電極416と
信号線406との間、画素電極416と走査線407と
の間を全て遮光するためのマトリクス状のクロム[C
r]製の遮光膜503、更にはカラーフィルタ層504
が配置されている。
【0041】又カラーフィルタ層504上には、ITO
からなる対向電極507、更に保護膜520が配置され
ている。
【0042】そしてこの様にして第1の基電極板401
及び第2の電極基板501を形成した後、第1の実施例
と同様にして、常法に従って、両電極基板401、50
1をセル化し、両電極基板401、501間に高分子分
散型液晶からなる液晶層450を注入し、次いで封止
し、更に駆動回路を有するプリント基板(図示せず)上
に実装し、液晶表示装置310をモジュール形成する。
【0043】この後、第1の実施例と同様に、溶剤20
で満たされた成膜容器21中にモジュール化された液晶
表示装置310を浸し、引き上げた後、乾燥させ、液晶
表示装置310両面に有機薄膜である約1000オング
ストローム厚のサイトップ膜540を反射防止膜として
成膜し、光リーク電流防止措置を施した液晶表示装置3
10を完成する。
【0044】尚この様にしてサイトップ膜540を設け
た透過型の液晶表示装置310の光出射界面での反射に
よるTFT470への下部からの光入射は、従来に比し
1/6に低減する事が出来、これにより、入射光量に比
例する光リーク電流も、従来に比し、1/6に低減出来
た。
【0045】この様に構成すれば、第1の実施例と同
様、セル化された液晶表示装置310を、サイトップを
溶解させた溶剤20中に浸した後に乾燥させるのみで、
液晶表示装置310の光入射界面及び光出射界面の両面
に反射防止膜としてのサイトップ膜540を極めて容易
に形成出来、反射防止膜の生産性を著しく向上出来、更
には反射防止膜の製造コストも著しく低減出来る。
【0046】従って液晶表示装置310の界面に、必要
に応じて反射防止膜を極めて容易に形成出来、光入射界
面及び光出射界面のいずれにおいても反射光を生じる事
がほとんど無く、TFT470の光リーク電流を容易且
つ確実に防止出来、クロストークやシューディングが無
く、コントラスト比の良い良質の画像を得る事が出来
る。
【0047】尚本発明は上記実施例に限られるものでな
く、その趣旨を変えない範囲での変更は可能であって、
例えば液晶表示装置は透過型では無く反射型であっても
良いし、又液晶表示装置に用いる液晶は高分子分散型液
晶でなく、ねじれネマティク型(以下TN型と略称す
る。)液晶等であっても良い。但し特に、偏光板が液晶
セルから離間されている場合は、液晶セルのみでなく、
偏光板の入射界面及び出射界面等多数の界面で光が反射
され光リーク電流が問題となるが、各界面に本発明の反
射防止膜を形成する事により、TN型液晶表示装置にお
いても光リーク及びシェーディング等を低減出来、良質
の画像を得る事が出来る。
【0048】又液晶表示装置の界面に透明有機薄膜を成
膜するタイミングも、限定されず、液晶セル形成後であ
ってプリント基板に組み込む前、あるいは各基板形成後
であってセル化する前等であっても良い。又有機薄膜の
形成方法も有機溶剤中に液晶セル等を浸すディップ法の
みで無く、スピンコート法等により反射防止膜を形成し
ても良い。更に高分子分散型液晶の場合には、液晶層と
各電極基板との界面での反射ロスを防止するため、各電
極基板の両面に有機薄膜を形成しても良い。但しこの様
にした場合は、電極基板を張り合わせ液晶セルを形成す
る際に、電極基板内面のシール接着部の有機薄膜をドラ
イエッチング等で除去する等の工程も必要となる。
【0049】又反射防止膜としての有機薄膜の厚さや構
造及び材質等も任意であり、特にモジュール化した液晶
表示装置のプリント基板上に保護膜として利用する場合
には、膜厚をより厚くしたほうが良いし、後工程として
保護膜上に更に、シリコン系の保護層を重ねて形成して
も良い。更に有機薄膜の密着強度を上げる目的で基板表
面にシランカップリング剤処理等を行っても良い。
【0050】一方実施例にあっては液晶表示装置の光入
射界面及び光出射界面の両面に反射防止膜を形成してい
るが、少なくとも光出射界面に反射防止膜が形成されて
いれば、TFTに特に悪影響を与える光出射界面におけ
る反射光を防止出来る。
【0051】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、液
晶表示装置の界面に、反射防止膜として、製造容易且つ
製造コストの安い有機薄膜を用いる事により、少なくと
も液晶表示装置の光出射界面にて、反射光を生じる事が
なく、TFTの下側からの光入射を完全に防止出来、光
リーク電流を生じる事が無い事から、クロストークやシ
ェーディングが無く、且つコントラスト比の良い良質の
画像を得られる液晶表示装置を低コストで容易に提供す
る事が出来る。従って、この様な液晶表示装置を、高密
度高精細且つ高機能が要求される投射型のハイビジョン
テレビに適用しても良好な画像を得られる事から、高密
度且つ高精細な投射型液晶表示装置の実用化が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の液晶表示装置の第1の
電極基板を示す概略平面図である。
【図2】本発明の第1の実施例の液晶表示装置の図1に
おけるA−A´線に沿って切断された概略断面図であ
る。
【図3】本発明の第1の実施例において、液晶モジュー
ルを成膜容器に漬ける状態を示す概略斜視図である
【図4】本発明の第2の実施例の液晶表示装置の第1の
電極基板を示す概略平面図である。
【図5】本発明の第2の実施例の液晶表示装置の図4に
おけるB−B´線に沿って切断された概略断面図であ
る。
【符号の説明】
10…液晶表示装置 20…溶剤 21…成膜容器 101…第1の電極基板 150…液晶層 170…TFT 201…第2の電極基板 240…サイトップ膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02F 1/136 500

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二次元マトリクス状に形成される画素電
    極及びこの画素電極毎に設けられるスイッチ素子を有す
    る第1の電極基板と、対向電極を有する第2の電極基板
    と、前記第1の電極基板及び前記第2の電極基板の間に
    封入される液晶とを具備する液晶表示装置において、光
    の出射界面となる前記第1の電極基板側界面あるいは前
    記第2の電極基板側界面の少なくともいずれか一方に透
    明な有機薄膜からなる反射防止膜を具備する事を特徴と
    する液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 反射防止膜がフッ素系樹脂からなる事を
    特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 反射防止膜が屈折率1.3〜1.4のフ
    ッ素系樹脂からなる事を特徴とする請求項1に記載の液
    晶表示装置。
  4. 【請求項4】 二次元マトリクス状に形成される画素電
    極及びこの画素電極毎に設けられるスイッチ素子を有す
    る液晶表示装置の製造方法において、 少なくとも前記液晶表示装置の光の出射界面に透明な有
    機薄膜を塗布する工程を具備する事を特徴とする液晶表
    示装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 二次元マトリクス状に形成される画素電
    極及びこの画素電極毎に設けられるスイッチ素子を有す
    る液晶表示装置の製造方法において、 少なくとも前記液晶表示装置の光の出射界面を、透明な
    有機溶剤に漬ける事により前記液晶表示装置の界面に透
    明な有機薄膜を塗布する工程を具備する事を特徴とする
    液晶表示装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002333870A (ja) * 2000-10-31 2002-11-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶表示装置、el表示装置及びその駆動方法、並びに副画素の表示パターン評価方法
JP2007065523A (ja) * 2005-09-02 2007-03-15 Hitachi Displays Ltd 表示パネル及び表示装置とこれを備える機器

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