JPH0776816B2

JPH0776816B2 - 液晶表示装置におけるカラーフイルタの形成方法

Info

Publication number: JPH0776816B2
Application number: JP1253198A
Authority: JP
Inventors: 伸治両角
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1989-09-28
Filing date: 1989-09-28
Publication date: 1995-08-16
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: JPH02118519A

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。

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。

１つは液相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
動は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。

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。

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。

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、特に、カラーフイルタの形成方法を提供すること
にある。

なお、カラーフイルタの形成方法として、特開昭56−67
807号公報に記載されているように、光消色性感光組成
物を用いる方法が知られているが、この方法は、感光性
材料を用いるために、取り扱いが面倒であるばかりでな
く、消色のための３回の露光工程を必要とし、しかも、
特定スペクトルの光を必要とするなど、複雑な工程を採
用しなければならないという問題があった。

また、上記公報にも記載されているように、有機染色層
を染色する方法も知られているが、この方法は、水溶性
高分子材料をパターニングする工程、それを着色する工
程、さらに染色を防止する工程によって１つの色のフイ
ルタを作製し、これを３回繰り返すものであり、工程が
複雑であるばかりでなく、微細なカラーフイルタの作製
方法としては適当でないという問題がある。

本発明は、これらの問題点を解決するためになされたも
のである。

本発明はデュ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ューテイ即ち1/60〜1/
200のダイナミック駆動方式であり、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ャップを従来の10
μｍから５〜７μｍになるようにコントロールされたも
のである。トランジスタスイッチングによるアクティブ
・マトリックスが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ッ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。

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
ライプ状の形成されている。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、カラーフイ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OFF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
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。

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。

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。この結果液晶のシャッタ部
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。又ネガ
タイプの液晶の場合のように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。

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上のフイルタ膜31に保護膜34をつけ
る。又薄板ガラスかプラスチックフイルム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。

第４図は本発明に用いる上方基板に作成するアクティブ
マトリックスの構造例である。この方式の特徴は駆動デ
ューテイが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。第４図
（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。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。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、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のエッチングして、ゲート絶縁膜5
1、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55、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、50
0×500のドットによる完全カラー画像が実現できる。

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。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（MIT）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MIN素子6
2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膜の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。

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。

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０位置となる。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
容量CL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、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。

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。

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。

第９図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
場合もし液晶シャッ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
両側にある青フイルタ94と緑フイルタ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。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。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本発明の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はクロック入力φ_５
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をクロックφ_４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〜φ_３によりＹの１ライン毎に切換えられて
ゆき、φ₁,φ₂,φ_３はφ_４と同じパルス幅で、パルス周
期はφ_４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っ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。

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選択クロック
φ₁,φ₂,φ_３はクロックφ_５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φ_５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。

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ってい
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ONさせてビデオ信号Vs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Vsはもとの各色の信号VSR,VSB,VSGをクロック
φ_１〜φ_３により１マルチプレックスしているので、こ
のクロックφ_１〜φ_３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φ_１と同時に出力
されるが、Y₂ラインの選択時はφ_２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ックスクロッ
クφ_１〜φ_３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によりリセットされ、クロック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,Q
₂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YCLの１クロッ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ブロックとし、これをマ
トリック状にリピートして構成する。この白部はフイル
タに対する光の透過率が低い時に、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。これ
を解決するために、更に透明な部分を白フイルタとして
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方向はフイルタブロック
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VSRとVSB,VSGとVSWと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をクロックφ_５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。

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
方式は高デューテイ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。

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ューテイマルチプレックス
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ックφ_１〜φ_３によりマルチプ
レックスされて、４ビットの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。第19図
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Xi（15）のようになる。

高デューテイ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相層がインタ
ラクションして、両者の信頼性を低下させることがな
い。

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、カラーフイルタ層上に
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。

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。

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。

第21図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。第20図（イ）の配列のためにＸ電極を一段お
きに半ピッ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213〜215、ゲート
線210〜212により構成され、奇数列目はトランジスタ21
6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219,222、画素電極22
1,223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217,
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第22図（ロ）の如くトランジスタ22
5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。

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をジグザグ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。

第24図はゲート線263〜265をジグザグにして、半ピッチ
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2
70〜273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はスイッチ274〜276によ
り、Ｙ側スキャンの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284がTFTをONさせ、スイッチ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28
4がTFTをOFFさせ、ゲート線285がTFTをONさせ、スイッ
チ274〜276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）311,312,313がジクザグ
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、少なくとも該複数のカラーフイルタ
間の境界部分には光を通さない遮光層が設けられてなる
ことにより、カラーフイルタ間の色調が干渉し合うこと
がなくなり、カラーフイルタ間の色調のにじみが全くな
い、鮮明な、コントラストの優れた液晶表示装置の提供
が可能となる。さらに、カラーフイルタが、水溶性有機
樹脂層に色素を染色して形成されることにより、カラー
フイルタ間の境界領域に設けられた遮光領域を含めて、
カラーフイルタの厚みを均一に形成することができるの
で、カラーフイルタ上面は平坦となり、その上に設けら
れる層の接着性や平面性を良好にできるという効果があ
る。また、カラーフイルタの形成工程が簡単化され、液
晶表示装置に適した微細なカラーフイルタを作製するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

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……カラーフイルタ第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。 20,30……基板 21……黒色枠 22,23,24,31……フイルタ部 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……フイルタ 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、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12図の動作波形図、第14図はクロックφ₁,
φ₂,φ_３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。 101,102,111,112,121,122,180,184……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）、（ロ）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図はマルチプレッ
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。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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画素領
域に対応した複数のカラーフイルタを有してなる液晶表
示装置におけるカラーフイルタの形成方法において、前
記カラーフイルタは、水溶性有機樹脂層を形成し、その
上に前記画素領域に対応した色の色素と、少なくとも前
記複数のカラーフイルタ間の境界部分に対応して染色を
防止する物質が混入された実質的に光を通さない色素を
印刷して、前記水溶性有機樹脂層に前記各色素を染色し
て形成することを特徴とする液晶表示装置におけるカラ
ーフイルタの形成方法。