JPH0850288A - 表示用画素の配列方法及びカラー表示素子 - Google Patents

表示用画素の配列方法及びカラー表示素子

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 人の目によって感知される表示画像中の各原
色の最大誤差を最小限度にする表示用画素の配列方法、
カラー階調表示用の各原色に対する駆動線数の割り当て
方法及びカラー表示素子を提供すること。 【構成】 それぞれが複数の独立して点灯可能なエリア
をもつ複数の画素において、前記独立して点灯可能なエ
リアをそれぞれ複数の原色成分の１つに割り当て、か
つ、前記独立して点灯可能なエリアを、１つの原色成分
に対する点灯可能なエリアの状態が他の原色成分に対す
る点灯可能エリアの状態とは異なるような比率で前記原
色成分に割り当てる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、カラーコンピューター
ディスプレイやカラープリンターの如きカラー表示装
置、特にラスターカラー表示装置に適したカラー表示素
子及び表示用画素の配列方法、及びカラー表示用の各原
色に対する駆動線の数の割り当て方法に関する。さらに
詳しくは、各原色用の点灯可能エリアないしは駆動線の
数を特定の比率で変化させたカラー表示素子、表示用の
画素の配列方法、及びカラー表示用の各原色に対する駆
動線の数の割り当て方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明の背景技術について、従来の陰極
線管（ＣＲＴ）型の表示素子の単一画素を模式的に示し
た図１を参照しながら説明する。
【０００３】図１に、赤２、緑３及び青４の燐光体ドッ
トあるいは画素要素からなる単一画素１を示す。これら
のドットは非常に小さいので、多数の他の画素と一緒に
寄せ集められた時には、個々のドットから放出される光
は観察者によって対応する３原色の混合物として知覚さ
れる。従って、広範囲の異なる色は、各燐光体ドットを
刺激する強度の変動を用いることによって画素要素によ
って作り出すことが可能である。
【０００４】これらの表示素子におけるカラー画像表示
は、その表示についての各画素の関連する値を蓄積した
後、この値を必要な時間に表示素子を使って強度変換手
段へ送ることによって通常達成される。１つの画素の各
画素要素について蓄えられる異なる可能な値の数は、そ
の表示素子によって表示されるであろう異なる色の数と
一致するため、その表示素子が一定の画像を表示できる
際の解像度と一致することになる。テレビジョン信号に
関しては、各特定画素について必要とされる点灯に相当
する画素値をスクリーンへ送るという同様の手順が採用
される。このような手順は、当該技術分野においてよく
知られている。
【０００５】例として、赤、緑及び青の３色のそれぞれ
について８ビットずつに分割された２４ビット／画素の
カラー表示システムを考える。これは、赤、緑及び青の
それぞれについて２8 あるいは２５６の別々の強度レベ
ルに相当し、２24の異なる明度を与えることになる。こ
の多数の色を表示可能なカラー表示素子は、連続色調の
画像を、実際上は表示素子が連続色調の表示素子である
と考えられる程度まで近づけている。
【０００６】色は、しばしば特定のモデルによるコンピ
ューター表示素子上に表示される。例えば、赤・緑・青
（ＲＧＢ）カラーモデルは、ＣＲＴやカラーテスター表
示素子と共によく使われているものである。他のカラー
表示モデルとしては、カラー印刷素子においてしばしば
使用されるシアン・マゼンタイエロー（ＣＭＹ）カラー
モデルが挙げられる。上記ＲＧＢモデルの一例としてコ
ンピューターディスプレーと共によく用いられているＮ
ＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓ
ｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）の画像表示規格があ
る。
【０００７】各燐光体ドットの強度はアナログ方式では
変化する場合があるので、その燐光体ドットからの点灯
の光学的中心は生み出される光強度にかかわらずそのド
ットの中心である。加えて、多数の主要な画素要素が一
定の色を表示するのに用いられる場合、知覚される点灯
の光学的中心は実質的に同じ場所に残っている。実際
は、１つの画素の位置は、それ自体がその点灯の光学的
中心であり、ワークステーション用のＣＲＴ上に表示さ
れるすべての画像は、画素の光学的中心が一定の長方形
の網目（グリッド）の中にある様相を呈する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】多数の表示素子は、例
えば２４ビット入力画素によって与えられる全範囲の色
を実際に表示することはできない。例えば、黒及び白の
ラスター表示素子では、２色、即ち黒及び白を表示でき
るにすぎず、２レベル素子として知られている。他の例
としては、２レベル強誘電性液晶素子（ＦＬＣＤ）のよ
うなカラー２レベル素子においては、スクリーン上の各
点灯エリアは、完全に入（ＯＮ）か完全に切（ＯＦＦ）
のいずれかのまさに２つの強度レベルとなりうる。
【０００９】もし表示素子が、各画素が実際に表示可能
な強度レベルよりも多くの強度レベルを表示できるとい
う基準で作り出された入力信号を受け取るならば、表示
されるべき正確な画素値と現実に表示された近似値との
差である表示色の誤差を生じることになる。
【００１０】階調表示素子あるいは不連続（離散）タイ
プの表示素子に対する入力信号を作り出す方法は開発さ
れており、２レベルカラー表示素子のような階調カラー
表示素子上に表示可能な見かけの色の数を増加させる。
用いられているこの方法は、一般にハーフトーン化とし
て知られている。ハーフトーン化の別の面からの説明と
して、マサチューセッツ工科大学出版局（ＭＩＴプレ
ス）から出版されているレポート・ユーリッヒニイによ
る“デジタルハーフトーン化（ＤｉｇｉｔａｌＨａｌｆ
ｔｏｎｉｎｇ）”のような標準的な教科書を参照すると
よい。
【００１１】各画素が独立して点灯可能である多数のエ
リアからなる特定の強誘電液晶素子（ＦＬＣＤ）の設計
する場合、多くの制約やかねあい（トレードオフ）が強
いられる。一方では、特定のパネルの点灯特性を最大限
度にすることと同時に容易に製造できることを確実にす
るためにパネルの設計をできる限り単純なままで維持す
ることが望まれている。他方では、独立して点灯可能な
画素のエリアを作動させるのに利用できる不透明な駆動
線の数を制限する一般的な要求や歪曲をできる限りなく
した所望の画像を忠実に再現する必要性が挙げられる。
【００１２】画素群に対する可能な強度レベルの数を増
加させるために、変動サイズのサブピクセルを利用する
方法が開発されている。例えば、米国特許第５，１２
４，６９５号（グリーン／ソーンＥＭＩ社）は、変動サ
イズのサブピクセルが単色（モノクロ）表示素子と関連
して使用されている画素配列を開示している。変動サイ
ズのサブピクセルの使用は、欧州特許出願公開明細書第
３６１，９８１号（ＥＰ−Ａ ３６１，９８１号公報）
にも開示されている。
【００１３】本発明の目的は上述した従来技術の問題点
を解決した表示用の画素の配列方法、階調カラー表示用
の各原色に対する駆動線の数の割り当て方法、及びカラ
ー表示素子を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために、本発明の表示用画素の配列方法において
は、それぞれが複数の独立して点灯可能なエリアをもつ
複数の画素において、前記独立して点灯可能なエリアを
それぞれ複数の原色成分の１つに割り当て、かつ、前記
独立して点灯可能なエリアを、１つの原色成分に対する
点灯可能なエリアの状態が他の原色成分に対する点灯可
能エリアの状態とは異なるような比率で前記原色成分に
割り当てる工程を少なくとも有することを特徴とする。
【００１５】同様に、本発明の階調カラー表示用の各原
色に対する駆動線の数の割当て方法においては、それぞ
れが複数の独立して点灯可能なエリアをもつ複数の画素
において、前記独立して点灯可能なエリアをそれぞれ複
数の原色成分の１つに対応させ、かつ、駆動線を、１つ
の原色成分に対する点灯可能なエリアの状態が他の原色
成分に対する点灯可能エリアの状態とは異なるような比
率で前記原色成分に割り当てる工程を少なくとも有する
ことを特徴とする。
【００１６】また、本発明の第１のカラー表示素子にお
いては、上述した目的を達成するために、それぞれが複
数の原色成分の１つに割り当てられている複数の独立し
て点灯可能なエリアを有し、前記独立して点灯可能なエ
リアが、１つの原色成分に対する点灯可能なエリアの状
態が他の原色成分に対する点灯可能エリアの状態とは異
なるような比率で前記原色成分に割り当てられているこ
とを特徴とする。
【００１７】同様に、本発明の第２のカラー表示素子に
おいては、それぞれが複数の原色成分の１つに割り当て
られている第１の複数の独立して点灯可能なエリアを有
し、かつ、前記独立して点灯可能なエリアは第２の複数
のデータ駆動線に接続されており、前記データ駆動線
は、１つの原色成分に対する点灯可能なエリアの状態が
他の原色成分に対する点灯可能エリアの状態とは異なる
ような比率で前記原色成分に割り当てられていることを
特徴とする。
【００１８】上述した本発明の２つの方法及び２つの表
示素子においては、いずれの場合も特定の１つの原色成
分に対する前記点灯可能なエリアの数は他の特定の１つ
の原色成分に対する前記点灯可能なエリアの数と異なる
ことが望ましい。
【００１９】また、上述した表示用画素の配列方法にお
いては、前記原色成分はそれぞれ対応する視感度を有
し、前記割り当て工程は、前記独立して点灯可能なエリ
アを前記視感度の比率に実質的に従う比率で前記原色成
分に割り当てるのが望ましい。一方、本発明の階調カラ
ー表示用の各原色に対する駆動線数の割り当て方法にお
いては、前記原色成分はそれぞれ対応する視感度を有
し、前記割り当て工程は、前記駆動線を前記視感度の比
率に実質的に従う比率で前記原色成分に割り当てるのが
好ましい。さらに、いずれの方法においても、前記原色
成分は赤、緑及び青であるのが望ましく、前記表示素子
は不連続レベル強誘電液晶表示素子であるのが好まし
い。そして、前記各原色成分用の点灯可能なエリアは実
質的に２のべき乗の重み付けがなされているのが望まし
い。特に赤、緑及び青の原色成分を用いる場合において
は、赤原色成分用の点灯可能なエリアの数が２であり、
緑原色成分用の点灯可能なエリアの数が３であり、青原
色成分用の点灯可能なエリアの数が１であるのがそれぞ
れ好ましい。
【００２０】駆動線を視感度の比率に実質的に従わせ原
色成分に対する駆動線数を割り当てる方法においては、
原色成分が赤、緑及び青であるのが好ましく、かつ、赤
原色成分用の駆動線数が２本であり、緑原色成分用の駆
動線数が３本であり、青原色成分用の駆動線数が１本で
あることがそれぞれ望ましい。
【００２１】本発明の上述した第１のカラー表示素子に
おいては、前記原色成分はそれぞれ対応する視感度を有
し、前記独立して点灯可能なエリアは前記視感度の比率
に実質的に従う比率で前記原色成分に割り当てられてい
るのが好ましい。一方、本発明の第２のカラー表示素子
においては、前記原色成分はそれぞれ対応する視感度を
有し、前記駆動線は前記視感度の比率に実質的に従う比
率で前記原色成分に割り当てられているのが望ましい。
また、いずれのカラー表示素子においても、前記原色成
分は赤、緑及び青であるのが好ましく、この場合、赤原
色成分用の駆動線数は２本であり、緑原色成分用の駆動
線数が３本であり、青原色成分用の駆動線数が１本であ
るのがそれぞれ望ましい。
【００２２】人間の目は、それ自身、可視スペクトルの
全域にわたって均一には敏感でなく、いくつかの表示色
に対しては他のいくつかの表示色よりもより敏感であ
る。これは、可視スペクトルの全領域の多数の波長で投
射された一定輝度の光に対する人間の目の相対的な平均
応答（本明細書中では、必要に応じ「視感度」とい
う。）を示す図２において明らかである。この感度曲線
における黄−緑領域８付近に見られるピークは、人間の
目が他の色の領域よりも黄−緑に対してはるかに敏感で
あることを示す。
【００２３】作り出されるべきほとんどすべての色は、
赤、緑及び青の３原色をさまざまな割合で混合すること
によって達成できる。この原理に人間の目は厳密に従
い、そこでは、赤、緑及び青と相互に密接に関連がある
のはたった３種類の錐体あるいは受容器官にすぎないと
考えられており、また、この錐体はそれぞれ異なる応答
曲線をもつ。図３に、赤５、緑６、及び青７の３原色に
対する人間の目の相対感度の応答（各原色の視覚度）曲
線を総合的な応答曲線８と一緒に示す。これらの曲線
は、すべてのスペクトル色が３曲線のうちの１曲線の
み、さもなければ部分的に２曲線のいずれかの下にある
ように重なり合っている。図３からわかるように、人間
の目は赤又は青よりも線に対してより大きな感度をも
ち、また、青よりも赤に対してより大きな感度を示す。
【００２４】図４は、従来型の表示素子における１つの
形態で配列された単一画素２９を示す。この特定の配列
では、独立して点灯可能な多数のエリアあるいはサブピ
クセル成分（例えば、９、１０、１１）及び赤、緑、青
の３原色のそれぞれに割り当てられた駆動線の数は、従
来のやり方と同様にして処理されている。したがって、
１画素当たり６種類のサブピクセル成分があり、また、
各原色に対してそれぞれ２種類の２のべき乗の重み付け
（この場合は１：２）がなされたサブピクセル成分が割
り当てられている。このようにして、図５に示すよう
に、各原色に対してそれぞれ４つの可能出力レベルを達
成している。各原色について同様に処理していることか
ら、図４の画素２９では、各原色の点灯に対する人間の
目の重み付けされた応答を考慮していないのがわかる。
【００２５】図６は、２種類のサブピクセル成分による
４つの表示可能レベルを使った階調表示あるいは不連続
（離散）表示について１つの画像を表示する時に生じう
る誤差（エラー）１５の一例を示す。この誤差は、表示
しようとする任意のレベル１３とそれに最も近接する対
応する表示可能なレベル１４との間の差からなる。もち
ろん、この誤差１５は、画素によって表示可能な強度レ
ベルに数の制限がある場合にのみ著しく増加する。
【００２６】個々の表示可能なレベル数は、利用できる
駆動線の数を用いて指数関数的に増加させることができ
る。図７は、各原色に割り当てられる駆動線の数を３本
に増やした場合の状態を示す。この場合、可能な強度レ
ベル数は、１つの原色の各表示可能エリアの照度が２の
べき乗の重み付けがなされた関係、具体的には、３種類
のサブピクセル成分について１：２：４の関係にあると
きは、８レベルにまで増加することになる。この場合に
おいては、最大誤差１６が実質的に減少する。
【００２７】
【実施例】以下、本発明の実施例について強誘電性液晶
素子（ＦＬＣＤ）の場合を例にとり説明するが、本発明
はこれに限定されるものではなく、他の階調（不連続レ
ベル）表示素子、例えば、反強誘電性液晶素子のような
他の液晶素子、プラズマディスプレー、エレクトロルミ
ネセンス表示素子にも適用できる。また、カラーモデル
についても赤・緑・青（ＲＧＢ）モデルに限られるもの
ではなく、例えば、シアン・マゼンタ・イエロー（ＣＭ
Ｙ）モデルのような他のカラーモデルにも同様に適用可
能である。さらに、駆動線数や点灯可能エリア（透明電
極部）の各原色に対する配分割合についても、２のべき
乗の重み付けだけに限定されるわけではない。
【００２８】以下に示す本発明の好ましい態様において
は、人の目によって感知される最大誤差（エラー）を、
人の目の重み付けされた応答（視感度）を各原色に対し
割り当てられたレベルの総数に、あるいは結果的に駆動
線の数に適用することにより人の目によって感知される
最大誤差を最小限度にしている。
【００２９】図８に、本実施例において用いた、２本の
赤駆動線１８及び１９、３本の緑駆動線２０、２１及び
２２、そして１本の青駆動線２２に分割された６本の駆
動線を有する表示用に配列された１つの画素を示す。こ
の配列画素はＦＬＣＤ表示を含め多数の異なるタイプの
表示に好適に利用される。
【００３０】緑に対して最も敏感である人間の目は、他
の２原色（赤及び青）の場合よりも容易に緑用サブピク
セルの不連続（離散）性に起因する誤差（エラー）を増
すことになる。青原色についての誤差は、目は緑や赤の
場合と比較して青に対してそれ程敏感ではないので、あ
まり目立たない。
【００３１】本実施例において、緑原色はより多くのサ
ブピクセルを有するため、それ相応により多くの１画素
当りの離散レベルをもつことになる。前にも述べたよう
に、図７はこの概念を説明するための図であり、符号１
６が最大誤差を示す。しかしながら、緑のレベル数を増
やすために、青のレベル数が減少する。したがって、青
についての誤差が増加する。驚いたことに、目は緑に対
してほど青に対しては敏感でないので、青レベル数の減
少は表示画像の総合的な外観にあまり重要な影響を与え
ないことがわかった。
【００３２】各原色に対する駆動線（アドレス線）の数
を割り当てるために、視感度（目の応答）の比率を個々
の原色に近づけるという選択が可能である。
【００３３】あるいは、より量的な割り当て手段は、輝
度の重み付けがなされた閾値誤差を調べ、そして、ハー
フトーン化（ハーフトーニング）のゆがみに対する１つ
の式を１つの画素における異なる色の間のビット（サブ
ピクセル）配分（分配）の関数として誘導することによ
って得ることができる。
【００３４】この式を導くためには、多数の仮定をしな
ければならない。１つの色の画像のハーフトーン化によ
る目によって知覚されるゆがみ（歪曲）は、表示される
平均強度レベルについての差に比例すると仮定する。ま
た、全カラー画像に関して知覚されるゆがみは、その画
像の３原色から知覚されるゆがみの合計に等しく、か
つ、各原色におけるゆがみは他の原色におけるゆがみと
は無関係であると仮定する。さらに、異なる原色は同じ
強度のゆがみに対して異なった知覚されるゆがみを与え
ると仮定する。そして１つの画素としての特性の尺度
は、全ての可能な強度は同じ頻度で起こるという仮定と
共に全ての色の強度の組合せに関する平均ゆがみである
と仮定する。
【００３５】これらの仮定から、まず、１画素に対する
平均知覚ゆがみ（歪曲）を導くことができる。
【００３６】
【数１】 上式においてｗred 、ｗ green 及びｗblue は、それぞ
れ、赤、緑及び青の知覚雑音（ノイズ）に対する知覚色
の寄与を示し、σav red 、σav green 及びσavblue
は、それぞれ、赤、緑及び青の平均知覚歪曲を示す。
【００３７】したがって、次の式が成立する。
【００３８】
【数２】
【００３９】重み（ｗcolor）は、輝度に対する各色の
寄与として単純に選ぶことができ、あるいは、目につい
ての色依存性ローパス特性の記載を使用できる。次の輝
度の式は、ＮＴＳＣ規格で用いられている１ルーメン
（ｌｍ）の白色光を作り出すのに必要とされるテレビジ
ョンの３原色についてのほぼ正確な重み付けを表現して
いる。
【００４０】 １（ｌｍ）の白色光＝０．３０（ｌｍ）の赤＋０．５９（ｌｍ）の緑＋０．１ １（ｌｍ）の青 ・・・（３）
【００４１】これらの値は、ＮＴＳＣ原色色度及び白色
点についてのみ正確であることに注意を要する。そし
て、結果として、それらは、ほとんどの最新のＲＧＢモ
ニターに関して必ずしも正確というわけではない。種々
の最新のＲＧＢ素子についての重み付けの変動は小さい
傾向があるので、上述した重み付けは以下の計算に使用
される。
【００４２】次の段階は、画素パラメーターの関数とし
てσ2 color （単一色における平均知覚歪曲）について
の式を導くことである。
【００４３】ここで、まず、次の定義を与える。
【００４４】 Ｂcolor ＝その色に割り当てられたビット（サブピクセル）数 ・・・（４）
【００４５】１つの画素が、それぞれが独立して点灯可
能な２のべき乗の重み付けがなされたサブピクセルを含
むと仮定すると、その画素が表示できる可能強度レベル
の数はビット（サブピクセル）あるいは駆動線の数とと
もにべき指数的に増加し、また、隣接する可能強度レベ
ル間の差はビット数とともにべき指数的に減少する。し
たがって、もし、
【００４６】 Ｌcolor ＝レベル数２B （Ｂはビット数を示す。） ｈcolor ＝レベル間の間隔＝１／（Ｌcolor −１）＝１／（２B −１） ・・・（５） が成立すれば、次のことが言える。
【００４７】単一色における平均知覚歪曲
（σ2 color ）は、その色に用いられたビット数の関数
になるので、σ2 color （Ｂcolor ）としてより正確に
書くことができる。１つのマルチレベルの画素の隣接す
る色の間の雑音（ノイズ）の挙動は、１つの単色レベル
の画素のそれと１つの因子ｈcolor による尺度を除き同
じであると仮定すると、次のように書くことができる。
【００４８】 σ2 color （Ｂcolor ）＝ｈ2 color （Ｂcolor ）・σ2 color （１） ・・・（６）
【００４９】ここで、σ2 color （１）は、各強度に対
するハーフトーン化雑音（ハーフトーニングノイズ）の
全強度の平均となる。つまり、次式が成立する。
【００５０】
【数３】
【００５１】１つの特定強度に対するハーフトーン化雑
音は次のようになる。
【００５２】 σ2 color （１，Ｉ）＝Σ（特定強度の頻度）（特定強度−平均強度）2 ・・・（８）
【００５３】特定強度Ｉについて、ある論理的なハーフ
トーン化演算方式では、画素を頻度Ｉを刺激し、かつ、
頻度（１−Ｉ）で画素の刺激を解除する。事実そうであ
ると仮定すると、平均強度はＩということになり、その
結果、特定強度Ｉに対するハーフトーン化雑音について
次の式が導かれる。
【００５４】 σ2 color Ｉ（１，Ｉ）＝Ｉ（１−Ｉ）2 ＋（１−Ｉ）（０−Ｉ）2 ＝Ｉ（１−Ｉ） ・・・（９）
【００５５】式（９）を式（７）に導入すると次式が得
られる。
【００５６】
【数４】
【００５７】式（１０）と式（５）を式（６）に導入し
て次の結果が得られる。
【００５８】
【数５】
【００５９】最後に、式（１１）を式（１）に導入して
次の最終結果が得られる。
【００６０】
【数６】
【００６１】図４に示されているような２のべき乗の重
み付けがなされた１つの配列画素は、赤、緑及び青に対
してそれぞれが２つのサブピクセルをもつという均等な
重み付けを有する。Ｂcolor （Ｂred 、Ｂgreen 、Ｂ
blue）＝２及び先に述べた重み付けを式（１２）に導入
すると次の結果となる。
【００６２】 σ2 perceived ＝０．００８３４ ・・・（１３）
【００６３】本実施例においては、図８に示すように各
原色はそれぞれ赤について２種類、緑について３種類、
青について１種類という異なる数のサブピクセルを有す
る。したがって、Ｂred ＝２、Ｂgreen ＝３、Ｂred ＝
１及び先に述べた重み付け（図４の画素の場合と同じ）
を（１２）式に導入して計算すると次の結果が得られ
た。
【００６４】 σ2 perceived ＝０．００４８７ ・・・（１４）
【００６５】（１４）の結果と（１３）の結果を比較す
ると明らかなように、本発明に従う配列画素の方がその
画素に対する平均知覚歪曲を減少させることができるの
がわかる。
【００６６】次に本発明のカラー表示素子の作成方法の
一例をカイラルスメクチック液晶あるいは強誘電性液晶
を利用した階調（離散レベル）表示素子を例にとり説明
するが、用いられる製造技術に応じて適宜、当該技術分
野において知られている他の形態への変更が可能であ
る。
【００６７】図１０は、通常は電気供給レール及びカラ
ーフィルターと関連している透明電極でおおわれたガラ
ス基板からなる一対の電極基板４１及び４２とその電極
基板間に対してほぼ垂直方向に配置された分子層４３を
有する液晶層とからなる強誘電液晶素子（ＦＬＣＤ）４
０の基本動作の説明図である。この液晶はカイラルスメ
クチックＣ相又はＨ相あるいは強誘電性を呈し、カイラ
ルスメクチック相に固有のらせん構造を解除するのに十
分に薄い厚さ（例えば０．５〜５μｍ）で配置されてい
る。
【００６８】ある一定のしきい値を越える電界Ｅ（又は
−Ｅ）４４が上下基板４１、４２の間に印加される時、
液晶分子４３はその電界に従って配向する。１つの液晶
分子は細長い形状を有し、その長軸と短軸との間で屈折
率異方性を示す。従って、強誘電液晶素子４０がガラス
基板４１、４２上に配設された不図示の一対の直交偏光
子間に挾持されるならば、液晶光変調素子が得られるで
あろう。
【００６９】ある一定のしきい値を越える電界（Ｅ）４
４が印加されると、液晶分子４３は第１の分極配向状態
４５に配列する。さらに、逆向きの電界（−Ｅ）が印加
されると、液晶分子４３は第２の分極配向状態４６に配
列する。これらの配向状態は、印加された電界Ｅ又は−
Ｅが逆向きの一定のしきい値を越えない限り保持され
る。
【００７０】ＦＬＣＤの作成において用いられる製造方
法は超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）素子の作成あるいは
組立に用いられる方法と非常に類似しており、そして、
そのような素子の作成方法は良く知られていると考えら
れる。
【００７１】ＦＬＣＤの作成にはまず２枚のガラス基板
が用いられる。図１１を参照しながら上部ガラス基板２
１の構成について説明する。
【００７２】ガラス基板４２の表面をすっかり清浄化し
た後、アルミニウムキレートカップリング剤（不図示）
がガラス基板に塗布され次のガラス層に対する適当な接
着力を確保する。
【００７３】その後スピンコート法が、第１の場合にお
いては赤となる原色用の染料を含む１．５μｍ厚の感光
性ポリアミド層を塗布するのに用いられる。残留溶剤を
除去するために感光性ポリアミドは約８０℃で約１０分
間予備加熱された後、露光されるべき赤カラーフィルタ
ー５１のエリアに対応する画素マスクを用いて露光され
る。ポリアミド層はその後、基板４２上に各画素の赤カ
ラーフィルター部５１を残すように現像される。この第
１のカラーフィルター部はそれから後加熱され、同じ方
法が、緑カラーフィルター５２及び青カラーフィルター
５３の作成のために繰り返される前に安定な構造を形成
する。重要なことは、図８のＡ−Ａ線に沿って描かれて
いる図１１の断面図に一致するように緑フィルター５２
が青フィルター５３よりも大きくなるようにすることで
ある。さらに、例えば、不透明金属部材（不図示）のよ
うな遮へい部材を、隣接し合うカラーフィルター部の間
にそこを通過する光を遮断するために必要に応じて設け
てもよい。
【００７４】図１２には、次に作成されるのが好ましい
表示素子の部分であり駆動線１８−２３及び包囲部３０
−３３からなるデータ線金属層を示す。これらの金属層
の蒸着は、通常、上記カラーフィルター上に直接行われ
る。
【００７５】金属層を使用する素子作成において、モリ
ブデン（Ｍｏ）の使用は関連する電気回路構成の形成に
とって好ましい。モリブデンは優れたパターニング特性
と平坦化特性をもつため使用されている。
【００７６】アルミニウムもまた金属層のパターニング
に用いることができる。アルミニウムの抵抗率は２５℃
で０．０２７μΩｍであるが、モリブデンの抵抗率は２
５℃で０．０５４７μΩｍである。したがって、アルミ
ニウムでできた金属導電層はモリブデンでできたものよ
り約２倍の導電性がある。しかしながら、アルミニウム
の示差的な熱膨張の間の応力の除去の結果としてアルミ
ニウム中に生じるヒロック（小丘）あるいはスパイクの
形成は、表示基板の作成に使用される他の材料と比較し
たとき重大な問題点となり、それは一般にアルミニウム
の使用を妨げている。
【００７７】金属層の蒸着については半導体回路製作の
技術分野ではよく知られており、以下にそのような蒸着
法の一例を示す。
【００７８】０．３μｍのアルミニウムと０．５％の銅
との合金（ＡｌＣｕ）の層をまず基板表面上にスパッタ
リングを行い形成する。アルミニウム層は平坦化され
０．０９μｍの表面高低差（高さの差）とするのが望ま
しい。このスパッタリングを施されたアルミニウム層に
はヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）の単分子層（下
塗層）をスピンコート法により塗布してフォトレジスト
付着に対する下塗りを行う。例えば、ＡＺ１３７０（シ
ップレイ社製）のようなポジ形のフォトレジストの１μ
ｍ厚の層をその後上記下塗層の上部にスピンコート法に
より塗布する。そのフォトレジストはそれから赤外線加
熱炉を用い９０℃で３分間熱処理（プレベーク）を行
う。その後、フォトレジストには、データ金属層の種々
のエリアに対応する単純な縦縞１８−２３及び包囲部、
例えば３０−３３とからなる図１３に示す画素マスク
（データ線金属マスク）を用いて露光を３５ｍＪ／ｃｍ
2 のエネルギーで行う。
【００７９】フォトレジストは、その後、例えば、２５
％水溶液（ＡＺ−３５１、シップレイ社製）及び４０％
水溶液（ＡＺ−３１１、シップレイ社製）からなる現像
液中において２３℃で５０秒間現像を行う。フォトレジ
ストをはく離する前に現像検査を行い、すべての許容範
囲外のパネルを処分あるいは再生させることができる。
フォトレジストは、スパッタリングを行ったアルミニウ
ムに、例えば、８０％のリン酸、５％の硝酸、５％の酢
酸及び１０％の水からなる撹拌溶液中で４０℃で２分間
ウエットエッチングを行う前に１５０℃で熱処理（ポス
トベーク）を行うことができる。
【００８０】最後に、残留しているフォトレジストが、
例えば、シップレイ社の除去剤“１１１２Ａ”のような
低フェノール有機はく離剤を用いてはがされ、上基板４
２上にデータレベル金属層が残る。
【００８１】図１４には、次に蒸着されるデータ線透明
電極層を示す。該透明電極層は、赤透明電極を形成する
部分６０、２のべき乗の重み付けがされた緑透明電極を
形成する部分６１、６２及び青透明電極を形成する部分
６３からなる。
【００８２】この層は、基板２１上にＩＴＯ（インジウ
ム・チン・オキサイド）のような透明電極を塗布するこ
とにより形成される。
【００８３】データ線透明電極層の形成方法は、インジ
ウムとスズの酸素化雰囲気中でのスパッタリングを含
み、最初に０．０７μｍ厚のＩＴＯ層を形成する。この
ＩＴＯ層は再びＨＭＤＳの単分子層をスピンコート法に
より塗布して下塗りを施す。該下塗層の上部にスピンコ
ート法により、例えばＡＺ１３７０（シップレイ社製）
のようなフォトレジストの１μｍ厚の層を設ける。この
フォトレジストはその後、赤外線加熱炉を用い９０℃で
３分間熱処理（プレベーク）を行い溶剤を除去する。
【００８４】フォトレジストには、それから図１５に示
すようなデータ線透明電極形成用のマスク６５を用いて
約３５ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギーで露光を行う。その
後、フォトレジストは、２５％水溶液（ＡＺ−３５１、
シップレイ社製）及び４０％水溶液（ＡＺ−３１１）か
らなる現像液中で２３℃、５０秒間の現像を行う。フォ
トレジストは次に１２０℃で熱処理（ポストベーク）さ
れる。ＩＴＯ層にその後ウエットエッチングを施し、ま
た、残留しているフォトレジストは除去剤“リムーバー
１１１２Ａ”（シップレイ社製）のような低フェノール
の有機はく離剤を用いて除去され、その後にはデータ金
属層に接続されたデータ透明電極層が形成される。
【００８５】図１６において、図１４に示すような透明
電極層６０−６３上にはその後、上基板作成の最終工程
として表面層６７を形成する。表面層６７は、０．１μ
ｍ厚の五酸化タンタルの絶縁体のスパッタリング層、
０．１μｍ厚のシリコン・チタニウム・オキシドの塗布
層、及び０．０２μｍ厚のポリアミドのスピンコート層
を含み、その後、熱処理（ポストベーク）が行われ、さ
らに、適切な液晶分子配列を与えるために表面にラビン
グ処理の如き一軸性配向処理が施される。
【００８６】下部ガラス基板４１（図１０参照）は上部
ガラス基板４２と同様にして配置されるが、下部ガラス
基板４１には異なるマスクが使用される。
【００８７】図１７を参照すると、コモン線金属層２４
が、まず、下基板４１上に図１２のデータ線金属層につ
いて説明したのと同様の方法を用いて形成される。コモ
ン金属層２４の形成に使用される画素マスクを図１８に
示す。
【００８８】図１９には、下基板４１の次の工程で形成
される、図１２を参照して説明された手順と同様にして
配置されたインジウム・チン・オキサイド（ＩＴＯ）あ
るいはそれと同等の材料からなるコモン線透明層２５を
示す。このコモン線透明層形成用のマスクには、図２０
に示されているようなものが用いられる。最後に、図１
６を参照しながら説明した方法と同様にして形成したコ
モン線表面層６８を図２１に示す。
【００８９】図２２に、本実施例のカラー表示素子４０
の最終形態を示す。カラー表示素子４０は、それぞれ表
面を偏光シート７０又は７１でおおわれている上基板４
２と下基板４１を含む。偏光シート７０、７１は必要と
される駆動条件に応じて、互いに直交する、あるいは平
行な偏光軸を有してもよい。２枚の基板４１、４２は約
１００個／ｍｍ2 の密度で散布された直径１．５ｍｍの
ガラス球（スペーサー）７３によって安定な平行状態で
離れて保持されている。両基板は、さらに接着剤液滴７
４によって一緒に保持されている。接着剤液滴７４とガ
ラススペーサー７３は、ガラススペーサー７３の直径で
ある約１．５μｍの両基板４１及び４２の間の層と静的
平衡を保ちながら表示パネル４０を保持するように作用
する。液晶（不図示）は２枚の基板の間に置かれる。こ
のようにして、強誘電液晶素子が作成される。
【００９０】図２３には、本実施例に使用した図８の配
列画素を多数配列した表示素子の部分的な横断面２９の
平面図を示す。コモン金属層２４からなるコモン層とコ
モン透明層２５との間（図面の右側部分）をおおって暗
くしている。図面の左側部分には、データ金属層２６及
びデータ透明層２７からなるデータレベル層２８が示さ
れている。各画素列、例えば７６は、関連する４本の駆
動線２０−２３、４面積単位の赤用透明電極を動かすの
に用いられる第１の駆動線１８、及び２面積単位の赤用
透明電極を動かすのに用いられる第２の駆動線１９から
なる。駆動線２０は４面積単位の緑用電極を、駆動線２
１は２面積単位の緑用電極を、そして駆動線２２は１面
積単位の緑用電極をそれぞれ駆動させるのに用いられ
る。最後に、駆動線２３は８面積単位の青用電極を駆動
させるのに利用される。コモン電極群２８は横の列に形
成され、また、各画素は通常の方法でアドレスする。
【００９１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各原色成分に対して、それぞれの視感度（人間の目の応
答）に基づき点灯可能エリアあるいは駆動線の本数を割
り当てることにより、表示される画像には表示レベルの
誤差（エラー）や目によって知覚されるひずみ（歪曲）
を生じにくくし、カラー階調表示に有効に利用できる方
法及び素子が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＣＲＴタイプの表示素子の１つの画素を
模式的に示した図である。
【図２】人の目の相対感度を示すグラフである。
【図３】人の目の赤、緑、青の３原色に対する相対応答
を示すグラフである。
【図４】従来から用いられている単一の配列画素の簡略
化した平面図である。
【図５】図４の配列画素を用いて得られる３原色の表示
レベルを模式化した図である。
【図６】図４の配列画素の１つの原色についての離散閾
値誤差を説明するための図である。
【図７】各原色に対する駆動線数を増やした場合の離散
閾値誤差を説明するための図である。
【図８】本発明の実施例で用いた１つの配列画素の平面
図である。
【図９】図８の配列画素を用いて得られる３原色の表示
レベルを模式化した図である。
【図１０】強誘電性液晶素子の駆動原理を説明するため
の図である。
【図１１】本発明の実施例におけるカラーフィルターの
構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施例におけるデータ線金属層の構
成を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施例におけるデータ金属層形成用
のマスクを示す平面図である。
【図１４】本発明の実施例におけるデータ線透明層の構
成を示す断面図である。
【図１５】本発明の実施例におけるデータ線透明層形成
用のマスクの平面図である。
【図１６】本発明の実施例における上基板の表面層の構
成を示す断面図である。
【図１７】本発明の実施例における下基板上のコモン線
金属層の構成を示す断面図である。
【図１８】図１７のコモン線金属層形成用のマスクの平
面図である。
【図１９】本発明の実施例における下基板上のコモン線
透明層の構成を示す断面図である。
【図２０】図１９のコモン線透明層形成用のマスクの平
面図である。
【図２１】本発明の実施例における下基板上のコモン線
表面層の構成を示す断面図である。
【図２２】図８のＡ−Ａ線に沿った単一画素の断面図で
ある。
【図２３】本発明の実施例における多数の画素を配列し
た横断面の平面図である。
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 Ｇ０９Ｇ 5/02 Ｃ 9377−5Ｈ (72)発明者 キア シルヴァーブルック オーストラリア国、2040、ニューサウスウ エールズ州、ライカーツ、キャサリン ス トリート214

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 それぞれが複数の独立して点灯可能なエ
    リアをもつ複数の画素において、前記独立して点灯可能
    なエリアをそれぞれ複数の原色成分の１つに割り当て、
    かつ、前記独立して点灯可能なエリアを、１つの原色成
    分に対する点灯可能なエリアの状態が他の原色成分に対
    する点灯可能エリアの状態とは異なるような比率で前記
    原色成分に割り当てる工程を少なくとも有することを特
    徴とする表示用の画素の配列方法。
  2. 【請求項２】 それぞれが複数の独立して点灯可能なエ
    リアをもつ複数の画素において、前記独立して点灯可能
    なエリアをそれぞれ複数の原色成分の１つに対応させ、
    かつ、駆動線を、１つの原色成分に対する点灯可能なエ
    リアの状態が他の原色成分に対する点灯可能エリアの状
    態とは異なるような比率で前記原色成分に割り当てる工
    程を少なくとも有することを特徴とするカラー階調表示
    用の各原色に対する駆動線の数の割り当て方法。
  3. 【請求項３】 それぞれが複数の原色成分の１つに割り
    当てられている複数の独立して点灯可能なエリアを有
    し、前記独立して点灯可能なエリアが、１つの原色成分
    に対する点灯可能なエリアの状態が他の原色成分に対す
    る点灯可能エリアの状態とは異なるような比率で前記原
    色成分に割り当てられていることを特徴とするカラー表
    示素子。
  4. 【請求項４】 それぞれが複数の原色成分の１つに割り
    当てられている第１の複数の独立して点灯可能なエリア
    を有し、かつ、前記独立して点灯可能なエリアは第２の
    複数のデータ駆動線に接続されており、前記データ駆動
    線は、１つの原色成分に対する点灯可能なエリアの状態
    が他の原色成分に対する点灯可能エリアの状態とは異な
    るような比率で前記原色成分に割り当てられていること
    を特徴とするカラー表示素子。
  5. 【請求項５】 特定の１つの原色成分に対する前記点灯
    可能なエリアの数が他の特定の１つの原色成分に対する
    前記点灯可能なエリアの数と異なることを特徴とする請
    求項１又は２記載の方法。
  6. 【請求項６】 特定の１つの原色成分に対する前記点灯
    可能なエリアの数が他の特定の１つの原色成分に対する
    前記点灯可能なエリアの数と異なることを特徴とする請
    求項３又は４記載のカラー表示素子。
  7. 【請求項７】 前記原色成分がそれぞれ対応する視感度
    を有し、前記割り当て工程が、前記独立して点灯可能な
    エリアを前記視感度の比率に実質的に従う比率で前記原
    色成分に割り当てることからなることを特徴とする請求
    項１記載の表示用画素の配列方法。
  8. 【請求項８】 前記原色成分がそれぞれ対応する視感度
    を有し、前記割り当て工程が、前記駆動線を前記視感度
    の比率に実質的に従う比率で前記原色成分に割り当てる
    ことからなることを特徴とする請求項２記載のカラー階
    調表示用の各原色に対する駆動線の数の割り当て方法。
  9. 【請求項９】 前記原色成分が赤、緑及び青であること
    を特徴とする請求項７又は８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記表示素子が強誘電液晶を用いたカ
    ラー階調表示素子であることを特徴とする請求項７又は
    ８記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記各原色成分用の点灯可能なエリア
    が実質的に２のべき乗の重み付けがなされていることを
    特徴とする請求項７又は８記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記赤原色成分用の点灯可能なエリア
    の数が２であり、前記緑原色成分用の点灯可能なエリア
    の数が３であり、前記青原色成分用の点灯可能なエリア
    の数が１であることを特徴とする請求項９記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記原色成分が赤、緑及び青であり、
    かつ、赤原色成分用の駆動線数が２本であり、緑原色成
    分用の駆動線数が３本であり、青原色成分用の駆動線数
    が１本であることを特徴とする請求項８記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記原色成分がそれぞれ対応する視感
    度を有し、前記独立して点灯可能なエリアが前記視感度
    の比率に実質的に従う比率で前記原色成分に割り当てら
    れていることを特徴とする請求項３記載のカラー表示素
    子。
  15. 【請求項１５】 前記原色成分がそれぞれ対応する視感
    度を有し、前記駆動線が前記視感度の比率に実質的に従
    う比率で前記原色成分に割り当てられていることを特徴
    とする請求項４記載の表示素子。
  16. 【請求項１６】 前記原色成分が赤、緑及び青であるこ
    とを特徴とする請求項１４又は１５記載のカラー表示素
    子。
  17. 【請求項１７】 前記赤原色成分用の駆動線数が２本で
    あり、前記緑原色成分用の駆動線数が３本であり、前記
    青原色成分用の駆動線数が１本であることを特徴する請
    求項１６記載のカラー表示素子。
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