JPS6073567A - カラ−液晶マトリクスパネル - Google Patents

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、多色の鮮やかなカラーを明るく表示すること
ができるカラー液晶マトリクスパネル・に関する。

グラフィックやキャラクタ−あるいはテレビ動画の表示
用として多色のカラーで大表示容量の薄型平面表示装置
の開発がさかんに行われている。

そのような薄型表示装置の中で、最近有望視されている
ものに液晶マトリクスパネルがあり、そのカラー化およ
び大表示容量化は、各表示画素毎にスイッチング素子を
積層し、各画素を独立に駆動する方式によって実現され
ている。スイッチング素子として、多結晶シリコン、ア
モルファスシリコンなどの薄膜トランジスタが用いられ
、従来クロストークが大きいためマトリクス駆動が困難
であるとされていた液晶表示装置におけるクロストーク
の防止が完全にできるようになった。また表示のカラー
化方式として、各表示画素にカラーフィルターを取９付
ける方式がとられている。すなわち液晶層はツイストネ
マティック（ＴＮ）モードあるいは黒色のゲストホスト
（（社）モードで光シヤツターとして動作し、液晶層に
オン状態の表示画素でカラーフィルターの色を顕わし、
液晶層がオフ状態で表示画素に黒を顕わすものである。

照明用光源としては、反射型表示の場合には周囲光が用
いられるが、透過型表示にする場合には、螢光灯あるい
伏エレクトロルミネッセンス素子などが用いられ、パネ
ルの裏面から照明することによって行われる。

第１図はこのような従来のスイッチング素子積層方式の
多色カラー液晶マ）ＩＪクスパネルの下部基板の一部を
模式的に示したものである。１が走査線、２が信号線、
３　、３’、　３“がスイッチング素子としての薄膜ト
ランジスタ、４　、４’、４“が下部画素電極である。

この図では示されていないが、下部基板に平行に全体を
おおうように上部共通電極基板があり、各下部画素電極
Ｒ４、Ｇ４’およびＢ４″に対応して赤、緑および青色
のカラーフィルターがマトリクス状に取９付けられてい
る。このような上下各電極間のスキ下に液晶をみたし、
電極間の電位差によシ、各下部電極４．４’、４’の液
晶を駆動してカラー表示が行なわれる。この下部画素電
極４．４’、４’に信号電圧を発生させるのはスイッチ
ングトランジスタ３　、３’、　３’のオン、オフによ
る。第２図に一つのカラー表示画案分の等価回路を示す
。第２図において、第１図と同一番号は同一物を示す、
５が液晶層であり、゛下部画素電極４に対面する電極は
上部共通電極６として一定の電位Ｖｃｏｍに保たれてい
る。

第３図（α）　、　（ｂ）　、　（ｃ）Ｋ選択されてい
るカラー画素に対応する走査線、信号線および液晶に印
加される電圧の時間変化を示す。第３図（Ｇ）の走査線
に加わる走査信号電圧Ｖ。に同期して、第３図（６）の
ように信号線に一回ごとに反転するカラー画像信号電圧
ｖ９が加えら、れ、±の結果入力される画像信号るは１
回ごとに反転し、第３図（Ｃ）のように液晶には逆方向
の電圧ｖＬｏが交互に加わり液晶が伍する。液晶をα旭
゛シたいときには、信号線に上部共通電極電圧ＶＣｏｒ
ＩＬと同じ電圧をかけておけによい０以上の説明におい
ては共通電極電圧Ｖｃｏｍを一定としたが、駆動電圧を
小さくするために、共通電極電圧Ｖｃｏｍを一画面が構
成される時間ととに極性を反転させ、同時に画像信号電
圧を反転させても、同様にカラー画素の選択が可能であ
る。スイッチングトランジスタの動作時間７は一画面が
構成される時間８に比べて非常に短いので、走査線数を
増やすことは容易である。又信号線の数にも制限はない
ので、多色カラーの大表示容量化が達成できる。

しかしながら、このようなスイッチング素子積層方式を
用いて多色カラー表示を行なう場合の問題点の一つは、
・モノクロ表示の場合と比べて画面が暗くなることであ
る。その理由は、各スイッチング素子を駆動するために
マトリクス状に配線されている走査線および信号線の部
分が直接的には表示に寄与せず、画面の開口率を下げて
暗くするからである。たとえば、三色カラー表示の場合
には、信号線の数はモノクロ表示の場合の３倍に増える
から、画面の開口率は大幅に下がることになる。−例を
挙げると、マトリクス配線電極の幅が２０ｔｔｍ、　１
　ｍ、当９４ケの画素密度の場合に、モノクロ表示でれ
開口率は約７５％であるが、三色カラー表示では開口率
は約５５％となシ、光源からの約半分の光は無駄になる
。

本発明の目的り上記欠点を除去して、多色のカラーを明
るく表示することができる液晶マトリクスパネルを提供
することにある。このために本発明では、マトリクス配
穀数を増加させることなく、画素数を増加させることが
できるスイッチング素子群を積層する方式および各スイ
ッチング素子群に対応したカラーフィルター群とを積層
する方式％式％ すなわち、従来各画素のスイッチング素子として、全画
素単一の特性を有するトランジスタを用いていたのに対
して、本発明では少くとも２種類以上の複数のスイッチ
ング特性を有するトランジスタ群を各画素に用い、各ト
ランジスタ群に対応させて配列したカラーフィルター群
を積層し、各トランジスタの特性に対応する複数の走査
信号を用いて、各トランジスタを独立に駆動させ、各カ
ラー画素を独立にオン、オフすることを特徴とするもの
である。

以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第４図は、本発明における一本の走査線および一本の信
号線によって駆動される表示画素部分の回路例である。

これは従来例の第２図に対応し、従来−色のカラー表示
しかできなかったものが、この例では三色のカラー表示
ができるようになっている。第４図において、３．３’
、３’はそれぞれ特性の異なるスイッチングトランジス
タを示す。第５図にそれぞれのトランジスタ３　、３’
、　３’の走査信号電圧ｖ。１１　ｖＧＩ　ＶＧＩに対
するスイッ５チング特性を示す。第５図において、９．
９’、９“はそれぞれトランジスタ３　、３’、　３”
のゲート電圧当対ドレイン電流（ＩＤ）特性を示し、そ
れぞれのトランジスタがＯＮするための各走査信号電圧
ＶＧ工＃　ＶＧ、ｔＶ、、。値は異なる。このように特
性が異なる薄膜トランジスタとして、例えば絶縁ゲート
型電界効果トランジスタの場合には、絶縁物膜厚、ゲー
ト長、ゲート幅を適当に設計することによシ、容易に作
製することができる。

第６図（α）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）に選択されてい
る画素に対応する走査線、信号線および液晶に印加され
る電圧の時間的変化を示す。第６図（荀のように走査線
には一画面が構成される時間間隔８毎に、三つの走査信
号電圧■。０．Ｖ、、、ＶＧ、からなる電圧パルス列が
加えられる。今液晶表示画素５′をＯＮさせようとする
場合には、第６図（６）に示すように、走査信号パルス
■Ｇ２と同期させて信号線に画像信号パルスＶＤを加え
、それ以外の時間は信号線に上部共通電極電圧Ｖｃｏｍ
と同じ電圧を加えておく。走査信号パルスＶ。３Ｖｃよ
りトランジスタ３　、３’、　３’は全てＯＮするが、
この時画像信号電圧はＶｃａｍなので、表示画素５　、
５’。

５“の液晶には電圧紘加わらず、表示はＯＦＦのままで
ある。つぎに走査信号パルスｖＧ２によシ、トランジス
タ３はＯＦＦ、）ランジスタ３′、３“はＯＮする。

したがって、表示画素５１１　ＯＦＦのままであり、表
示画素５′および５Ｉ′がＯＮする。つぎに走査信号パ
ルスｖＧ８により、トランジスタ３および３′はＯＦＦ
　。

トランジスタ３″がＯＮする。したがって、表示画素５
はＯＦＦのままであ）、表示画素５′はＯＮのままであ
り、液晶表示画素５″は上部共通電極電圧がＶｃａｍな
ので液晶には電圧が加わらずＯＦＦする。

以上の結果、第６図（Ｃ）に示すように、表示画素５′
のみをＯＮすることができる。第６図（ｃ）において、
１０．１０’および１０〃はそれぞれ表示画素５，５／
および５′に印加される電圧の時間変化を示す。即ち、
１０では電圧は常に零であり、１σでは一画面構成時間
８中はぼｖＬｃの電圧が加わり、１０″ではほぼトラン
ジスタ３′の動作時間７中のみＶＬＬの電圧が加わる。

この場合表示画素５′′は短時間ＯＮ状態になるが、一
画面が構成される時間８に比べてスイッチングトランジ
スタの動作時間７は非常に短いので、液晶に加えられる
実効電圧は無視できるほど小さく、クロストークは問題
にならない。

同様に表示画素５または５“を動作させる場合には、信
号線に加える画像信号パルスＶＤをそれぞれ走査信号パ
ルス■。□またはｖＧ　３に同期させればよい。

以上の説明においては共通電極電圧Ｖｃａｍを一定とし
たが、駆動電圧を小さくするためには、共通電極電圧Ｖ
ｃａｍを一画面が構成される時間ごとに極性を反転させ
、同時に画像信号電圧パルスを反転させても同様に画素
の選択が可能である。

第７図は本実施例による液晶マトリクスパネルの下部基
板の一部を示したものである。ｌが走査線、２が信号線
、３，３／および３“がスイッチングトランジスタ４，
４′および４“が下部画素電極であり、それぞれ赤、緑
、青色のカラー画素に対応している。第１図の従来例と
比べて、信号線の数が３分の１で三色カラー表示ができ
ることがわかる。

第８図は本実施例によるカラー液晶マトリクスパネルの
上部カラーフィルター基板の一部を示したものである。

１１．１１’および１１“が赤、緑、青色のカラーフィ
ルターであり、それぞれ下部画素電極４．４′および４
“に対応して配列されている。また、６は上部共通電極
としての透明導！膜であり、前記行列状に配列されたカ
ラーフィルタ群をおおうように積層されている。

このようなカラー液晶マトリクスノ（ネルにおいて、走
査線および信号線のマトリクス配線電極線幅を２０島と
し、画素密度を４個／　ｍｓとしたところ開口率を７５
％と大きくでき、三色のカラーを明かるく鮮明に表示す
ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例における薄膜トランジスタマトリクス基
板を示す模式図、Ｍ２図は第１図中の一個のカラ一画素
分を示す等価回路図、第３図（α）、（ｂ）。 （ｃ）は第２の動作を示す波形図、第４図は本発明の実
施例における３個のカラ一画素分を示す等価回路図、第
５図は第４図中のスイッチングトランジスタの電圧（ｖ
Ｇ）対ＩＥｉ（ＩＤ）特性図、ｉ　６　図（α）　、　
（ｂ）。 （６）は第４図の動作を示す波形図、第７図は本発明の
実施例における薄膜トランジスタマトリクス基板を示す
模式図、第８図は本発明の実施例におけるカラーフィル
ター基板を示す模式図である。 １・・・走査線、２・・・信号線、３　、３’、　３“
・・・スイッチングトランジスタ、４　、４’、　４“
・・・下部画素電極、５　、５’、　５“・・・液晶層
、６・・・上部共通電極、７・・・スイッチングトラン
ジスタ動作時間、８・・・一画面構成時間、９　、９’
。 ９“・・・スイッチングトランジスタ特性、１０．１０
′、１０ｔ′−・・液晶に加わる電圧の時間変化、ｕ、
ｎりｕ“・・・カラーフィルター

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）スイッチング素子として少くとも２種類以上のス
   イッチング特性の異なる薄膜トランジスタを２個以上ま
   とめて薄膜トランジスタ群とし、この薄膜トランジスタ
   群を行列状に配列してなる薄膜トランジスタマトリクス
   基板と、カラーフィルターとして少くとも２種類以上の
   色の異なるフィルターを、前記薄膜トランジスタ群中の
   各トランジスタに対応させて配列してフィルター群とし
   、該フィルター群を前記薄膜トランジスタ群に対応させ
   て行列状に配列してなるカラーフィルター基板とを有す
   ることを特徴とするカラー液晶マトリクスパネル。