JPS5961818A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPS5961818A
JPS5961818A JP57173513A JP17351382A JPS5961818A JP S5961818 A JPS5961818 A JP S5961818A JP 57173513 A JP57173513 A JP 57173513A JP 17351382 A JP17351382 A JP 17351382A JP S5961818 A JPS5961818 A JP S5961818A
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Suwa Seikosha KK
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Seiko Epson Corp
Suwa Seikosha KK
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    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514—Colour filters

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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）Ｆｉ液晶パネル自体の構成ドツト数、又はフィン数
が上げられなかった。通常行なわれているダイナミック
駆動は緬デユーティが限界であシ、せいぜい１６フイン
を実現することがせい一杯である。一方カヲー表示はそ
の性質上少なくとも１００フインないと、意味がなく、
このためには１７００デユ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ッ−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シ
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。
本発明はデユーティを−Ｌ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ィ即ち１／６
０〜１／２００のダイナミック駆動方式であフ、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。トランジスタスイッチングによ
るアクティブ・マトリックスが１つであり、Ｍｓ”素子
、ダイオード等の非線形系子を用いた方式が３つ目であ
る。又、カラー化技術として、モザイク状、又はストフ
ィプ状のカラーフィルタを有するドツトをネガタイプの
液晶マイクロシャッタによりＭ閉して多色化する方式に
ょシ、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上にカラーフィルタを形成する。例えば赤フィルタ
８と緑フィルタ９と青フィルタｌ。
がモザイク状又はストフィプ状に形成されている。
この上部に５ｈｏ２等の保護膜６を形成してその上部忙
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、カラーフィ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ｌの下に偏光板を介して下
方から光を導入する。各色のフィルタ部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（ＯＮ
している部分）に対応する光フィルタにあった波長の光
が透過し、三原色の組み合せによシ、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０Ｎ−
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図は光カラーフィ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、この上に所定のフィルタ配列
になるようなパターンに赤、背、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．前部２３．縁部２４の各色フ
ィルタが形成されると同時に、透過光に対するフィルタ
の境界での色の忙じみを防止する意味で、各色フィルタ
の境界は黒色の色糸によシ染色し、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。
又フィルタに用いる色素が透明性導電膜の形成時に退色
したシ、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上のフィルタ膜３
１に保護膜３４をつける。又薄板ガラスかプラスチック
フィルム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
ユーティが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Ｓ
６の薄膜トランジスタを作成するものであシ、通常のＳ
Ｚ単結晶ウつ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ドツト）のセ
ル４１を示す平面図である。ゲートフィン（Ｙ選択線）
４４はトランジスタ４９のゲートに、データ線（Ｘフィ
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。
又グランドフィン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ＩＤＩはこのセル
４１の等価回路であシ、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シ
ミ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ｌν４ので
、かなフ長い間電荷が保持されるので原理的にデユーテ
ィは（保持時間）／（電荷の書き込み忙必要な時間）と
なシ実際には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図し→
はＣイ）におけるＡ−Ｂ間の断面図である。透明基板４
０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法等によシ形成し、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層を形成しゲートフィン、ＧＮＤフィンのパ
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
ークの役割をし、この電極位置に対応するフィルタの色
が透過したシ、遮ぎられたシする。又データ線に入力す
る電圧のレベルによシ、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シ、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。又駆動デユーティは
点順次方式でも可能な位に非常に高くできるので、５Ｑ
ＱＸ５００のドツトによる完全カラー画像力（実現でき
る。
本発明における液晶の駆動デユーティを改善する手段と
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（Ｍ工Ｍ）素子の構成例で
ある。マトリックスセル６１はＸ駆動フィン５８からＭ
工Ｍ素子６２を介して駆動電極５７を駆動する構成であ
る。１口）はＣイ）の断面であシ例えばＴα膜をスパッ
タ後ノ（ターニングしてＴα膜５８を形成し、その表面
を３００Ａ〜５００Ａ陽極酸化する。その後上部電極と
なるＴα膜をスノく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夕１ｊに接
続した例であシ、Ｘ駆動フィン６６よりＮ　ＩＰＩ型域
６７、ＰｉＮｌ型域６８．ＮＩＰＩ型域６型金６９て液
晶駆動電極６５に接続される。１０）は（イ］の断面図
であシ、透明基板６３上にＳ＜層の島を形成後イオン打
込みによυＮＮ型職域７．６９とＰ型ＩＮＩ域６８を形
成し更に透明導電性膜を形成し、Ｘ駆動フィン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−工時性となシ、ある電圧力１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
８８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によシ表現できる。液晶を点灯させる時はＶＴＲ
よυ高い電圧を印加するとＲＭは低抵抗となｆｉＶＭは
ほとんどＶＤと等しくなシ、印加された電圧は殆んど液
晶層かかる。その後電圧がＶＴＲよシ下がるとＲＭは非
常に高くなシ、ＶＭは容量ＣＬにより位置された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ＶＴＲ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
ＩＣ保持されるのでデユーティ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、カラーフィルタに対応して、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
ことにあシ、駆動の方法は従来の単純な腫や鶴のダイナ
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ＶｃＸフィンから印加する
電圧レベルを連続的になるように設定する方法であシ、
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（ＴＰＴ）を用いたアクティブ・
マトリックスで行なう方式であシ第４図で言えばデータ
線Ｄ［階調、即ちコントラストに対応した電圧を印加す
ることによシ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
とによシ得られ、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ック駆動に用いられる方式で
あシ、階調を駆動パルスの幅で得るものであシ、−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シ、
又フィ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、フィルタ上に直接素子を形成する
ことは、フィルタの特性を劣イヒさせるのみでなく、歩
留シを低下させる要因となるｔ−らである。これを逃れ
るためには、第３図のｔｌａ　＜薄極ガヲス３２上に素
子を構成して、下のフィ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ィルタ層を形成する方法
力（ある。
第９図は本発明の表示〕（ネルの構成例である。
Ｃ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
ラーフィルタ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
は下方よシ照射する。この時、問題となるのはフィルタ
とフィルタ、又は駆動電極と駆動電極のすき間であシ、
この部分に光がまわシ込むときれいな色の再現性が乏し
くなる。例えば光−７ｆ下方〃λら透過する場合もし液
晶シャツタカ（閉じている時フィルタのすき間を通過し
た光が、駆動電極のすき開力）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−７ｆ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のすき間は常に光力；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
ようにフィルタのすき間に黒０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、光力；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ィルタ９４と緑フィルタ９３の
はじの光力（まわ）込んで赤フイルタ上のシャッタから
もれることにあシ、やはシ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９色フィ
ルタを大きく形成することがよい。例えば第９図Ｃ口）
に示すようなモザイク状のフィルタに対し、ｆＩｌえば
アクティブｉトリックスの駆動電極９７を／Ｊ％さくし
ておく。又し１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
フィプ型の色フィルタよ）小さくしておく。
これはモザイク状のフィ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騒る時の透過率の比
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
う九個光面をあわせる。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
になり偏光板によシ決定される。実際にはこの偏光板で
はこの比が１υ〜犯程度である。あるいはゲート・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ル透明となル透過率
比は５０を越える。更にゲスト拳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１（）図は点順次方式による本発明のカラー液晶表示
体のフィルタの配列及びその駆動方法の一例を示す。三
原色フィルタ１０６はＹ方向にストフィプ状に配列され
ておフ、又フィルタ側の駆動電極はフィルタと同方向に
フィン状もしくはべたに存在する。又上部電極１０５は
Ｘ方向に画素毎に区切れて（図面は簡略化してつなげで
ある。）存在する。シフトレジスタ１０１はクロック入
力φδによりｓ、からｓｎを出力し、トランジスタ１０
４を順次ＯＮさせてビデオ信号ＶＳをＸ１〜ＸｆＬに順
次送ル込む点順次方式である。又シフトレジスタ１０２
はＹ、〜Ｙ？７Ｌをクロックφ４により順次選択してゆ
く。３つの色信号’Ｖ’ＳＲ、ＶｌｌｉＢ　。
Ｖ２Ｏはクロックφ１〜φ３によｐＹの１ツイン毎紀切
換えられてゆき、φ１　、φ冨　、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
特徴はカラーフィルタがＹ方向のストライブになってお
シ色信号の切換え周波数が遅くもよいのでＹ方向のフィ
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方向にストフ
ィプ状のカラーフィルタ１１６を配列した例であシ、横
方向のフィ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々シ画像が自然な感じとなる。
シフトレジスタ１１２はＹｌｘＹｍ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
ィルタ群Ｒ，Ｇ、Ｂを１単位として順次選択する。更に
Ｒ，Ｇ、Ｂ選択クロック入力　、φ３　、φ３はクロッ
クφ６を更に３相に分割した信号であシ、この選択クロ
ック忙同期して各色８号ｖｓＲｔ　ＶＢａ　ｙ　ｖｓＢ
が１つづつ選択されてＸ駆動フィンに導びかれる。この
方式ではビデオシグナルフィンを各色に応じて３倍号並
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の転送りロックφＳの周波数は同
一のドツト数に対して猶の周波数でよく、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図はカラーフィルタの各色Ｒ，Ｇ、Ｂをモザイク
配置した例であシ、各画素にはＲ，Ｇ。
羽の３色が割シ当てられておル、この例では左下がシバ
ターンとなるように一列毎にＲ，Ｇ、Ｂ力；１ピツチづ
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フィンの配線によシ駆動される。Ｙ
側のシフトレジスタ１２２はクロックＹＣＴ、＋によｐ
ＹフィンＹ１〜Ｙｍ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フインの選択
期間内に８１〜Ｓ？！。
を１１１次出力することによルサンプルホールドトヲン
ジスタ１２３のゲートをＯＮさせてビデオ信号ｖ８の出
力をＸフィンＸ１〜ｘｎ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Ｖ８はもとの各色の信号ｖ８Ｒ
，Ｖ５ｊＢ、ＶＢＧｆクロックφ１〜φ３にょシｌマル
チプレックスしているので、このクロックφｌ〜φ３と
画素に配置されているカラーフィルタの色とが常に付応
している必要がある。例えばＹ、フィンが選択されてい
る時Ｓｌの信号はφ１と同時に出方されるが、Ｙ２フィ
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１２ＶＳＨ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
を示しておシ、色信号のマルチプレックスクロックφ１
〜φ３が１フ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シ、第１
５図はこの動作波形である。猶分周器１４３は垂直同期
信号ＶＫよ）リセットされ、クロックＹｇＬによ’）、
Ｑｅ　Ｑｅを出力する。見分周器１４２はＸフィンクロ
ックＸＣＬによシ猶分周器を行うが、水平同期信号の入
力のたびＫＱ　、Ｑ、の値をカウンタにロード（プリセ
ット）するので、Ｑ３　　ｐ　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図はフィルタをモザイク状に配置した例である。
赤フィルタ１６１．緑フィルタ１６２゜背フィルタ１６
３に対し更に白フィルタ１６４を加えて、１ブロツクと
し、これをマトリック状にリピートして構成する。この
白部はフィルタに対する光の透過率が低い時に、３つの
フィ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ィルタと
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方向はフィルタブ
ロック単位で、シフトレジスタによシ選択され第１１図
と同様に動作する。又Ｙ方向はシフトレジスタ１６６に
よシ選択され、クロックφ３に同期した半分の周波数φ
ｌとφ２によＪ）ＶＳＲとｖＳＢ、ｖＳＧ（！：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シ、（イ１に示すビデオ信
号ＶＳをクロックφ５によシサンプルホールドしてＸフ
ィンに印加する。一方液晶の性質として印加電圧−コン
トラストＣのカーブは回のようになって込るのでΔ■の
範囲で用いると階調性のある駆動ができる。尚然ｒ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シ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
方式は高デユ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
ネルの構成を、第１９図にその動作波形を示す。カラー
フィルタ１８６はモザイク状に右下がシバターンで配置
されている。駆動電極は例えば高デユーテイマルチプレ
ックス方式であれば下ガラス基板にメツイン、上ガラス
基板にＹフィンというように第９図し１に酷似したよう
に配置されておシ、カラーフィルタは又又は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φ１〜φ
３によシ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Ｄｏ％Ｄ３は
Ｙ側の一選択期間中にシフトレジスタ１８０によシ転送
され、ラッチ１８１にラッチパルスＬＰによシ取シ込ま
れる。そしてこの４ビツトのデータは、タイムベースＴ
ＢＯ−ＴＢ３を選択し信号に応じたパルスを形成し、ド
フィバ１８３によシスフィンＸ１〜ｘｎに出力される。
一方Ｙ側はシフトレジスタ１８４によシーフィンを順次
選択し、ドフィバ１８５によシ選択信号を出力する。第
１９図ＫＴｈいて一フレームは正のＡフィールドと負の
Ｂフィールドによシなシ、１選択期間ＴＩＩＥＬ内に駆
動パルスの幅が選ばれる。例えば階調Ｏの時はＸ　ｉ　
（Ｑｌ　、階調７の時はＸｊｒ７１．１５の時はＸ　ｉ
　（１５）のようになる。
高デユ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側のフィンは、駆動電極
が各ツイン分離されて形成されるが、薄膜トランジスタ
（ＴＰＴ）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
動電極は工ＴＯ，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ＴＰＴパネルを第９図の如く構
成するとカラーフィルタ層の上をすき間なく全面を透明
膜が覆う。この結果カラーフィルタの染色層と液晶層が
インタヲクションして、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シ
、これはＴＰＴパネルにとって、カラーフィルタ層上に
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、カラーフィ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。
第加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ツチずらす方法であシ、
１口）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シ視覚分解能が得られ
る。
又マルチカラーにする時、Ｒ，Ｇ、Ｂのカラーフィルタ
を平面配置することを考えると、Ｒ２Ｇ。
Ｂが三角形の各頂点において繰シ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２図（イ１の配列のためにＸ電極を一段
おきに牛ピッチづつずらしながら配線してゆ〈。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１はＴＰＴ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２１３〜２工
５．ゲート線２１０〜２１２によ多構成され、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２１９．２２２、画素電極２２　］、　、　２２
３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２１
７，２２０．２２１．２２３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ｎ図１口】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。
第お図はＴＰＴを用いた本発明の他の具体例であル、デ
ータ線２３０〜２３２を・ジグザグ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７５Ｅ全く同一にな９、半ピツチず
らした不自然さ７ｘ解消されることにある。
第冴図はゲート線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５図はＴＦ’Ｔを用いた更に他の配置例である。
ドフイパ２７０〜２７３はデータ線２７７．２７９．２
８１．２８３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によシ、Ｙ
側スキャンの一フィン毎に右か左に交互に接続される。
例えばゲート線２８４がＴＰＴをＯＮさせ、スイッチ２
７４〜２７６は左へ倒れている時画素２８９．！：２９
０，２９１．！：２９２が夫々ペアで同一のデータが書
き込まれる。
次にゲート線２８４がＴＰＴをＯＦＦさせ、ゲート線２
８５がＴＦ’Ｔ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が夫々へ一アで同一のデータが書き込
まれ、第加図イ）の方式が実現できる。
第２６図はデータ１ｌ（Ｘフィｙ）３１１．３１２．３
１３がジグザグに配線されていることによυやはシ第加
図〔イｌの構成となる。
本発明は以上述べたように高デユーテイ、ダイナミック
駆動方式、非線形素子や薄膜トランジスタ等の薄膜デバ
イスを用いた駆動方式等の、大容量駆動方式とカラーフ
ィルタの組み合わせによシカヲー表示を実現するもので
ある。表示形式としては、電力消費のある程度許容でき
る用途は透過型又小なく押える用途には下側に反射面を
配置した反射型で使用できる。本発明の表示体は］、　
００Ｘ１００フィン以上のカラー表示が可能であ多、非
常に高性能、即ちＣＲＴに比し、小型、コンパクト、ひ
ずみが少なく低消費電力のグラフィック、又は画像表示
を実現するものであシ、従来にないパフオーマンを得う
レル。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の構成例。 １．２・・基板　８　ｓ　９　、　Ｉ（１・・カラーフ
ィルタ　３・・素子部　４，５＠・液晶駆動電極６・・
保護膜　７−・液晶体 第２図、第３図は本発明に用いるカラーフィルタの構成
例。 ２０．３００一基板　２２，２３，２４，３１−−フィ
ルタ部　２１・・黒色枠　５，３４Φ・保護膜　２６　
、３３−・透明導電性膜　３２＠・薄い基板 筒４図ｆイ）、Ｃ口）、し４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。 ４９・・Ｓｉ薄膜トヲンジスタ 第５図Ｃイｌ　、　４０）、第６図Ｃイ）、【口）は本
発明に用いる非線形素子の実例。 ６２−・Ｍ工Ｍ素子　６７．６８．６９・・Ｂｉ薄膜ダ
イオード 第７図は非線形素子のｖ−工時性、第８図はその駆動等
価回路 第９図Ｃイ１，１０）、し→は本発明のカラー表示装置
の構成例。 ９０　、９１−・基板　９２，９３，９４−・フィルタ
　９５・・保護膜　９６．９７＠−液晶駆動電極　９８
・・液晶　９９・・偏光板第１Ｏ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
フィルタの配列と駆動例。 又第１３図は第１２図の動作波形、第１４図はクロック
φｌ　、φ２　、φ３の発生回路例で第１５図はその動
作波形、又第１９図は第１８図の動作波形である。 １０１．１０２，１３１，１１２，１２１，１２２、↓
８０．１８４・・シフトレジスタ’ＶＳＲ・・赤ビデオ
信号　ＶＳＧ・・緑ビデオ信号　ＶＳＢ・φ青ビデオ信
号　ＶＳＷ・・輝ヲスト特性を、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。 第加図Ｃイ）、（ロ）は本発明の高分解能画素（駆動電
極）の基本構成である。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である。 第２２図から第５図はその薄膜トランジスタを謬り用し
た本発明の高分解能画素の実現例である。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である。 以　　　上 出願人　株式会社諏訪精工舎 代理人　弁理士最　上　　務 第９図 第１１図 Ｙｌ−８ＥＬ　ｖｓ千４’、　　　＋、　’Ｐａ＝Ｙａ
ａＳＭＬ　　　％　　　　　’　　　　　　　　　　　
　　　　　　Ｂ艷丁＝二二、Ｊｌ−−−ＪＬ−ｕ−−一
七一 （Ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　（ロン第２０図 第２２図 第２４図 第２５図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 は）ｎ列２ｍ行よシなるマトリックス配置あるいは、１
    列か１行毎に配置位相をずらした配置を有する表示パネ
    ルであって、各画素には３色よυなるカラーフィルタが
    、行方向及び列方向に猶周期でモザイク状に割υ合てら
    れておシ、各色に分離された駆動信号によシ各色に対応
    する画素の駆動電極に印加することを特徴とする液晶表
    示装置。 （２）各色に分離された駆動信号をマルチプレックスし
    、時分割された１つの駆動信号を形成することによシ該
    信号を各色に対応する画素の駆動電極に印加することを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液晶表示装置。
JP57173513A 1982-10-01 1982-10-01 液晶表示装置 Granted JPS5961818A (ja)

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