JP2586195B2 - Liquid crystal display - Google Patents
Liquid crystal displayInfo
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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。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a color liquid crystal display suitable for color image display and color graphic display.
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。Conventionally, it has been impossible to realize a multi-color display of a liquid crystal display in the following points.
1つは液晶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デューティが限界であり、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デューティでの液晶駆動が実現しなけ
ればならない。One is that the number of dots or the number of lines of the liquid crystal panel itself could not be increased. The dynamic drive that is usually performed has a limit of 1/16 duty, and it is full to realize at most 16 lines. On the other hand, color display is meaningless unless it has at least 100 lines due to its nature, and for this purpose, liquid crystal drive at 1/100 duty must be realized.
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。又、光のにじみはシャッタが開いて光が
透過するときに生じる。例えば、赤のフィルタに対応す
るシャッタのみが開いているとき、その両側にある青、
緑のフィルタのはしに光がまわり込んで赤のフィルタの
シャッタから光が漏れるという問題があり、色再現性を
低下させるという問題を有していた。In the two, there is no liquid crystal multicolor display means. There is a method of coloring by mixing a dye such as a guest host liquid crystal, but it is very difficult to generate multiple colors in one substrate. There is also a method of superimposing panels of several colors. However, this method is expensive in terms of structure, and it is impossible to produce colorful colors in multiple layers. Light bleeding occurs when the shutter is opened and light is transmitted. For example, when only the shutter corresponding to the red filter is open, blue on both sides of it,
There is a problem that light goes around the edge of the green filter and light leaks from the shutter of the red filter, which causes a problem of lowering color reproducibility.
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。For the reasons described above, it is difficult to realize a multi-color display panel using liquid crystal.
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
することにあり、主な目的は、隣接するシャッタからの
光漏れを防止することを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide a means for easily realizing a multicolor color display panel by improving the above-mentioned disadvantages, and a main object is to prevent light leakage from an adjacent shutter. Aim.
本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に液晶物質が
封入され、一方の該基板上にはマトリクス状に配列され
てなる画素電極が配置されてなり、他方の該基板には該
画素電極の各々に対応して配列されてなるカラーフィル
タを有してなる液晶表示装置において、 該画素電極の一画素あたりの面積より該画素電極に対
応する該カラーフィルタの面積が大きく、かつ前記カラ
ーフィルタは前記画素電極を包含するように配置されて
なることを特徴とする。In a liquid crystal display device of the present invention, a liquid crystal substance is sealed between a pair of substrates, pixel electrodes arranged in a matrix are arranged on one of the substrates, and the pixel electrodes are arranged on the other substrate. A liquid crystal display device having a color filter arranged corresponding to each of the above, wherein the area of the color filter corresponding to the pixel electrode is larger than the area per pixel of the pixel electrode, and the color filter Are arranged so as to include the pixel electrode.
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10がモザイク状又はス
トライプ状に形成されている。FIG. 1 shows a basic configuration example of the present invention. First, a color filter is formed on the glass substrate 1. For example, a red filter 8, a green filter 9, and a blue filter 10 are formed in a mosaic or stripe shape.
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。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ットに対応した透明駆
動電極層4を形成する。A protective film 6 of SiO 2 or the like is formed on the upper portion, and a transparent electrode 5 serving as a liquid crystal drive electrode is formed on the upper portion. The opposite counter electrode forms an element layer 3 on which a switching element for an active matrix and a non-linear element are arranged on a glass substrate 2 (the drawing is simplified). The transparent drive electrode layer 4 corresponding to each dot of the filter is formed.
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
方から光を導入し、液晶体としては黒色系のネガ型のゲ
ストホスト液晶を用いる。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。Next, the two glass substrates 1 and 2 face each other, the periphery is sealed, and the liquid crystal 7 is sealed. When this display panel is used in a transmission type, light is introduced from below through a polarizing plate below the glass substrate 1 and a black negative guest-host liquid crystal is used as a liquid crystal body. The drive electrodes 4 corresponding to the filter units 8, 9, and 10 of each color are opened and closed to transmit light having a wavelength corresponding to a predetermined color.
又駆動電極4のすき間は光を透過させないようにする
ためにネガ型のゲストホストを用いて黒色を常に保持さ
せておく。この結果液晶の黒色を呈する部分(液晶がOF
F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。The gap between the drive electrodes 4 is always kept black by using a negative-type guest host so as not to transmit light. As a result, the portion of the liquid crystal that exhibits black (the liquid crystal becomes OF
No light is transmitted through the area where F is applied, and light of the wavelength corresponding to the optical filter corresponding to the area where the liquid crystal is transparent (the area where the liquid crystal is ON) is transmitted. 7 colors can be displayed. Also, if the driving of the liquid crystal is not completely turned on and off, but a gradation display function is added by controlling the halftone, that is, the state where the liquid crystal becomes translucent,
All colors can be realized with various luminances, and a color image display can be realized.
以上が本発明の1つの例であるが、次に他の構成例を
示すために各部の構造を説明する。The above is one example of the present invention. Next, the structure of each part will be described to show another configuration example.
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黒、赤、青、緑の色素を印刷し
て、前記有機樹脂層に染色させる。FIG. 2 shows a configuration example of an optical color filter. A water-soluble organic resin layer such as polyvinyl alcohol or gelatin is formed on a transparent glass substrate 20, and black, red, blue, and green dyes are printed thereon in a pattern such that a predetermined filter arrangement is formed. Dye the resin layer.
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にじみを防止する意
味で、各色フィ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。この黒色枠21は、液晶がポジタイ
プの時は、シャッタのすき間を光が透過しないようにす
る意味で不可欠である。As a result, the red part 22 and the blue part correspond to the shutter part of the liquid crystal.
23, at the same time that each color filter of the green portion 24 is formed, the boundaries of each color filter are dyed with a black color system in the sense of preventing color bleeding at the filter boundaries for transmitted light,
A black frame 21 is formed. The black frame 21 is indispensable to prevent light from passing through the gap of the shutter when the liquid crystal is a positive type.
又ネガタイプの液晶の場合も黒色枠があると光のにじ
みを減少させる働きをする。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
ンにフォトエッチングして下方電極ができ上がる。In the case of a negative type liquid crystal, the presence of a black frame also serves to reduce light bleeding. In the case of a negative type liquid crystal, when the degree of dyeing in the horizontal direction of the dye is strong, the black frame 21 can be mixed with a substance that prevents dyeing, instead of a black dye. Further, a transparent protective film 25 is provided on the upper portion, a conductive transparent film 26 serving as a liquid crystal drive electrode is formed thereon, and photo-etching is performed in a required pattern to form a lower electrode.
又フィルタに用いる色素が透明性導電膜の形成時に減
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上のフィルタ膜31に保護膜34をつ
ける。In addition, the dye used for the filter may be reduced in color or damaged when the transparent conductive film is formed. At this time the third
As shown in the figure, a protective film 34 is provided on the filter film 31 on the glass substrate 30.
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。Alternatively, a transparent conductive film 33 may be separately formed on a thin glass or plastic film 32 and bonded to the glass substrate 30.
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。この例はバイレッ
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
の膜薄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。FIG. 4 is a structural example of an active matrix formed on an upper substrate used in the present invention. The features of this method are that a drive duty of 100 or more can be easily achieved and that gradation display can be easily achieved. In this example, a transparent glass substrate with a relatively high melting point such as
The transistor is characterized in that it can be relatively easily formed on a transparent substrate as compared with an active matrix on a normal Si single crystal wafer.
第4図(イ)はマトリックスの1画素(1ドット)の
セル41を示す平面図である。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。FIG. 4 (a) is a plan view showing a cell 41 of one pixel (one dot) of the matrix. Gate line (Y selection line)
44 is a data line (X line) for the gate of the transistor 49
43 is connected to the source of the transistor 49 via the contact hole 47, and the liquid crystal drive electrode 42 is connected to the drain of the transistor 47 via the contact hole 46. The ground line 45 is a capacitor for holding electric charge between the liquid crystal drive electrode 42 and the ground line 45.
Make up 48.
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ィは(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。FIG. 4 (b) shows an equivalent circuit of the cell 41. When the transistor 49 is turned on, the voltage input via the data line 43 is changed to the charge holding capacitance 48 or the capacitance between the liquid crystal drive electrode 42 and the counter electrode. Is retained as an electric charge. Therefore, since the leakage current of the transistor and the liquid crystal is small, the charge is held for a considerably long time.
(The time required to write the charge)
That is all. Also, if the area of the liquid crystal drive electrode is large,
48 becomes unnecessary.
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を
エッチングして、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、トランジスタのリース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。FIG. 4C is a cross-sectional view taken along a line AB in FIG. A first-layer Si thin film serving as a channel is formed on the transparent substrate 40 by a low-pressure CVD method, a plasma CVD method, or the like. After patterning, an oxide film obtained by oxidizing the Si layer is formed on the surface, and then a second-layer Si film is formed. A layer is formed, gate lines and GND lines are patterned, and an oxide film is further etched using the pattern as a mask to form a gate insulating film 51 and a gate electrode 50. Thereafter, P ions are implanted into the whole using the gate electrode 50 as a mask to form an N-type layer, thereby forming a lease 53, a channel 55, and a drain 54 of the transistor. After that, an oxide film 52 is formed,
After making a contact hole, attach a transparent conductive film,
By patterning, data lines 43 and drive electrodes 42 are formed.
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ィ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。又駆動デューティは点順次方式でも可能
な位に非常に高くできるので、500×500のドットによる
完全カラー画像が実現できる。As a result, the liquid crystal drive electrode functions as an optical shutter, and the color of the filter corresponding to the position of the electrode is transmitted or blocked. Also, the light transmittance of the liquid crystal can be continuously changed according to the level of the voltage input to the data line.
So-called gradation display is possible, and since the three primary colors can be weighted and added and mixed, there is a great advantage that all colors can be reproduced. In addition, since the drive duty can be extremely high as much as possible even in the dot sequential method, a complete color image with 500 × 500 dots can be realized.
本発明における液晶の駆動デュ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。The means for improving the drive duty of the liquid crystal in the present invention is to drive the liquid crystal through a non-linear element. 5 and 6 show examples of the configuration of the nonlinear element.
第5図は金属−絶縁物−金属(MIM)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MIM素
子62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膜を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。FIG. 5 is a configuration example of a metal-insulator-metal (MIM) element. The matrix cell 61 is configured to drive the drive electrode 57 from the X drive line 58 via the MIM element 62. (B)
Is a cross section of (a), for example, a Ta film is sputtered and then patterned to form a Ta film 58, and the surface thereof is anodized by 300 to 500 °. Thereafter, a Ta film serving as an upper electrode is sputtered and then patterned to form a Ta layer 60, and further a transparent drive electrode 57 is formed.
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。FIG. 6 shows an example in which two diodes are faced to each other and connected in series, and an N (P) type region 67, P
It is connected to the liquid crystal drive electrode 65 via the (N) type area 68 and the N (P) type area 69. (B) is a cross-sectional view of (A), showing a transparent substrate.
After forming an island of Si layer on 63, N-type (P) regions 67 and 69 and P-type (N) region 68 are formed by ion implantation, a transparent conductive film is further formed, and X drive line 66 and liquid crystal drive are formed. The electrode 65 is formed.
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。The non-linear element thus formed has a VI characteristic as shown in FIG. 7, and the current suddenly increases from a certain voltage.
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VT
H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電位となる。When a liquid crystal cell is driven via this nonlinear element,
It becomes an equivalent circuit as shown in the figure. Non-linear element 80 is non-linear resistance
The liquid crystal 81 can be expressed by the equivalent resistance RL and the capacitance CL by the RM and the capacitance CM. When turning on the liquid crystal, if a voltage higher than VTH is applied, RM will have low resistance and VM will be almost equal to VD,
The applied voltage is mostly applied to the liquid crystal. Then the voltage is VT
When the voltage falls below H, RM becomes very high, and VM discharges with the time constant of CL and RL while the ON voltage applied by the capacitor CL is maintained. In addition, when the liquid crystal is not lit, only a potential lower than VTH is applied, so that VM is almost zero potential.
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ィ
を大きくすることができる。この場合も同様に第5図5
7、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。Therefore, as in the active matrix shown in FIG. 4, the voltage to be turned on is held as VM in the capacitor CL, so that the duty can be increased. In this case as well, FIG.
7. The liquid crystal drive electrode of FIG. 65 functions as a shutter for light corresponding to the color filter.
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。The feature of this nonlinear element is that its structure is simple,
The driving method may be the same as the conventional simple 1/8 or 1/16 dynamic driving method. Although this method is suitable for graphic display, gradation display is also possible. One is a method in which the voltage level applied from the X line is set to be continuous similarly to the active matrix, and the other is a method in which the driving is performed in a time-divided manner.
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
板ガラス32上の素子を構成して、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
層を形成する方法がある。The switching element and the non-linear element used in the present invention are formed on a glass substrate and serve as an upper liquid crystal driving electrode, and the other glass substrate on which the filter is formed constitutes a lower liquid crystal driving electrode. This is because forming an element directly on a filter as shown in FIG. 2 not only deteriorates the characteristics of the filter, but also reduces the yield. In order to avoid this, as shown in FIG. 3, an element on the thin glass 32 is formed and bonded to a lower filter to form a lower electrode, and a switching element or a non-linear element is first mounted on a glass substrate. There is a method of forming and then forming a filter layer.
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。FIG. 9 is a configuration example of a display panel of the present invention. (I)
Is a cross-sectional view, in which a switching element or a non-linear element is formed on a glass substrate 90 as an upper electrode, and a driving electrode 97 is formed. A color filter is provided on the glass substrate 91 as the lower electrode.
The liquid crystal driving electrodes 96 are formed through the protective films 95 and 92, 93 and 94.
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ィ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。Thereafter, the liquid crystal layer 98 is sandwiched between the two glass substrates 90 and 91, and a polarizing plate 99 is further mounted above or below, and light is irradiated from above or below. At this time, the problem is a gap between filters, or a gap between drive electrodes, and when light enters this portion, reproducibility of a beautiful color is poor. For example, when light is transmitted from below, if the liquid crystal shutter is closed, the light that has passed through the gap of the filter leaks from the gap of the drive electrode. One means of preventing this is to use a negative type liquid crystal (a type that does not transmit light when no voltage is applied). Therefore, in this method, light is always blocked in the gap between the drive electrodes 97.
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。これは例えば赤フィルタ
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のはじの光がまわり込んで赤フ
ィ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。Another means is to provide a black frame between the filters as shown in FIG. When both are used in parallel, the effect is further doubled. Light bleed occurs when the shutter opens and light passes through. This is a red filter
When only the shutter above the shutter 92 is open, the light from the blue filter 94 and the green filter 93 on both sides of the shutter 92 wraps around and leaks from the shutter above the red filter, which also reduces color reproducibility.
これを防止するためには液晶の実効シャッタ部より色
フィ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ィルタに対し、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
型の色フィルタより小さくしておく。これはモザイク状
のフィルタでも同じである。In order to prevent this, the color filter is preferably formed larger than the effective shutter portion of the liquid crystal. For example, for a mosaic filter as shown in FIG. 9 (b), for example, the drive electrodes 97 of the active matrix are made small. In the example of the non-linear element as shown in (c), the intersection of the lower liquid crystal drive electrode 96 and the upper liquid crystal drive electrode 97 becomes the effective shutter portion. The size of this effective shutter portion is smaller than that of the stripe type color filter. Keep it. This is the same for a mosaic filter.
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。As a display method of such a color liquid crystal display, it is required that the ratio of the transmittance of the liquid crystal when the shutter is open and the transmittance of the liquid crystal when the shutter is closed is large. In the case of a normal TN display, two polarizing plates are arranged above and below the display panel, and the polarization planes are adjusted so as to be a positive type. In this case, the transmittance ratio of the shutter is the ratio between the polarization directions of the two polarizing plates when they are parallel to each other and is determined by the polarizing plates.
実際にはこの偏光板ではこの比がせいぜい10程度であ
り、偏光板に工夫を要する。一方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。Actually, this ratio is at most about 10 in this polarizing plate, and the polarizing plate requires some contrivance. On the other hand, when a guest-host liquid crystal is used, only one polarizing plate is required, so that the brightness is first doubled as compared with the TN liquid crystal, and the transmittance ratio is determined by the liquid crystal material, so that it can be large. For example, a guest-host liquid crystal containing a black dye usually blocks light well, and when a voltage is applied, it is quite transparent and the transmittance ratio exceeds 50. Further, as for the guest-host liquid crystal, the positive type is more excellent in stability and reliability than the negative type, the driving voltage is low, and the transmittance ratio required for the present invention is also better in the positive type.
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。On the other hand, the positive type liquid crystal is better for eliminating the wraparound, bleeding, and leakage of light as described above, and the positive type liquid crystal of the guest host is most suitable for the color display of the present invention. In particular, a panel with a black pigment is the most excellent in reproducibility of the three primary colors.
第10図は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方向にストライプ状に配列されており、又フィルタ側
の駆動電極はフィ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方向に画素毎に区切れ
て(図面は簡略化してつなげてある。)存在する。FIG. 10 shows an example of an arrangement of filters of a color liquid crystal display of the present invention and a driving method thereof. The three primary color filters 106 are arranged in stripes in the Y direction, and the drive electrodes on the filter side are linear or solid in the same direction as the filters. Further, the upper electrode 105 exists in the X-direction for each pixel (the drawing is simplified and connected).
シフトレジスタ101はクロック入力φ5によりS1からS
nを出力し、トランジスタ104を順次ONさてビデオ信号VS
をX1〜Xn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〜Ymをクロックφ4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φ1〜φ
3によりYの1ライン毎に切換えられてゆき、φ1,φ2,
φ3はφ4と同じパルス幅で、パルス周期はφ4の3倍
である。S shift register 101 from S 1 by a clock input phi 5
n is output, and the transistor 104 is sequentially turned on to output the video signal VS.
Which is a sequential feed sequential method points X 1 to X n. The shift register 102 slide into sequentially selected by the clock phi 4 the Y 1 to Y m. Three color signals VSR, VSB, VSG, the clock phi 1 to [phi]
3 is switched for each line of Y, and φ 1 , φ 2 ,
phi 3 in the same pulse width as the phi 4, the pulse period is three times that of phi 4.
この方式の特徴はカラーフィルタが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てもよいの
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。The feature of this method is that the color filter is a stripe in the Y direction and the switching frequency of the color signal may be low, so that the number of lines in the Y direction can be increased, and the display resolution is good.
A good color image can be reproduced.
第11図はY方向にストライプ状のカラーフィルタ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〜Ymの
信号により駆動電極115を順次選択してゆく。駆動電極1
15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φ1,φ2,φ3はクロックφ4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つずつ選択されてX駆動
ラインに導かれる。FIG. 11 shows a color filter 116 striped in the Y direction.
Are arranged, which is useful for increasing the number of lines in the horizontal direction, and the dots have a size close to a square, so that the image has a natural feeling. Shift register 112 slide into sequentially selecting driving electrode 115 by signals Y 1 to Y m. Drive electrode 1
Shift register while any one of 15 is selected
Reference numeral 111 sequentially selects the filter groups R, G, and B as one unit. Further, R, G, B selection clocks φ 1 , φ 2 , φ 3 are signals obtained by further dividing clock φ 4 into three phases, and each of the color signals VSR, VSG, VSB is selected one by one in synchronization with this selection clock. And guided to the X drive line.
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φ5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。In this method, the video signal line is divided into three for each color.
Since connected in signal parallel to the sample hold switch 113, the frequency of the transfer clock phi 5 of the shift register 111 may be a frequency of 1/3 for the same number of dots, the shift register can be reduced the power consumption of the shift register There is a merit that it can be used within a range where the operation speed can afford.
第12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121、緑フィルタ122、青フィルタ123に対し
更に白フィルタ124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。FIG. 12 shows an example in which filters are arranged in a mosaic pattern.
A white filter 124 is further added to the red filter 121, the green filter 122, and the blue filter 123 to make one block, which is repeated in a matrix.
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透過した状態、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126により選択され、クロックφ3に同期した半分の
周波数φ1とφ2によりVSRとVSB,VSGとVSWが交互に接
続される。This white part is when the light transmittance to the filter is low,
A state where light is transmitted through all three filters, that is, white color is not clearly produced. In order to solve this, a transparent portion is formed as a white filter, and the luminance signal VSW of the video signal is formed.
When controlled by, the brightness is improved and the white reproducibility is good,
The overall brightness is improved. The driving method in this case is selected by a shift register in the X direction in units of filter blocks, and operates in the same manner as in FIG. The Y-direction is selected by the shift register 126, clock phi half in synchronism with the third frequency phi 1 and phi 2 by VSR and VSB, VSG and VSW are connected alternately.
以上のような構成にすることによって、以下のような
効果が得られる。With the above configuration, the following effects can be obtained.
すなわち、画素電極の一画素あたりの面積より該画素
電極に対応するカラーフィルタの面積が大きく、カラー
フィルタは画素電極を包含するように配置されているた
め、画素電極によって制御させた光は画素電極に対応す
るカラーフィルタのみを透過し、隣接するカラーフィル
タへの光漏れはなくなる。従って、隣接するカラーフィ
ルタからの色のにじみ、混色等がなくなる。That is, the area of the color filter corresponding to the pixel electrode is larger than the area per pixel of the pixel electrode, and the color filter is arranged so as to include the pixel electrode. Is transmitted, and light leakage to the adjacent color filters is eliminated. Therefore, color bleeding, color mixing, and the like from adjacent color filters are eliminated.
また、画素電極によって制御された光は対応するカラ
ーフィルタのみを透過するため、カラーフィルタを透過
する光の色純度が高くなり、色再現性の高い表示が得ら
れる。Further, since the light controlled by the pixel electrode passes only through the corresponding color filter, the color purity of the light passing through the color filter is increased, and a display with high color reproducibility can be obtained.
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……カラーフィルタ 第2図、第3図は本発明に用いるカラーフィルタの構成
例を示す図。 20,30……基板 22,23,24,31……フィルタ部 21……黒色枠 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……フィルタ 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を示す図。 101,102,111,112,126……シフトレジスタ VSR,VSB,VSG……ビデオ色信号 VSW……輝度信号FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the present invention. 1,2 ... Substrate 3 ... Element part 4,5 ... Liquid crystal drive electrode 6 ... Protective film 7 ... Liquid crystal 8,9,10 ... Color filter FIGS. 2 and 3 are used in the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a color filter. 20, 30 ... substrate 22, 23, 24, 31 ... filter part 21 ... black frame 25, 34 ... protective film 26, 33 ... transparent conductive film 32 ... thin substrate Figure 4 (a) FIGS. 2B and 2C are diagrams illustrating a configuration example of an active matrix substrate used in the present invention. 49... Si thin film transistor FIGS. 5 (a), (b), FIGS. 6 (a), and (b) show examples of the nonlinear element used in the present invention. 62: MIM element 67, 68, 69 ... Si thin film diode FIG. 7 is a VI characteristic diagram of the nonlinear element. FIG. 8 is a drive equivalent circuit diagram. 9 (a), (b) and (c) are views showing a configuration example of the color display device of the present invention. 90, 91 substrate 92, 93, 94 filter 95 protective film 96, 97 liquid crystal drive electrode 98 liquid crystal 99 polarizing plate FIGS. 10, 11, and 12 show the present invention. FIG. 3 is a diagram showing an arrangement of color filters and a driving example of the color display device. 101, 102, 111, 112, 126 ... shift register VSR, VSB, VSG ... video color signal VSW ... luminance signal
Claims (1)
の該基板上にはマトリクス状に配列されてなる画素電極
が配置されてなり、他方の該基板には該画素電極の各々
に対応して配列されてなるカラーフィルタを有してなる
液晶表示装置において、 該画素電極の一画素あたりの面積より該画素電極に対応
する該カラーフィルタの面積が大きく、かつ前記カラー
フィルタは前記画素電極を包含するように配置されてな
ることを特徴とする液晶表示装置。A liquid crystal material is sealed between a pair of substrates, pixel electrodes arranged in a matrix on one of the substrates, and each of the pixel electrodes is arranged on the other substrate. In a liquid crystal display device having a color filter arranged correspondingly, the area of the color filter corresponding to the pixel electrode is larger than the area of one pixel of the pixel electrode, and the color filter is the pixel. A liquid crystal display device which is arranged so as to include an electrode.
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