CN1072808C - 反射型彩色液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示装置，包括：第一基板，其上设有一透明电极及覆盖所述透明电极的第一取向膜；第二基板，其具有对着所述第一基板的一个电极及覆盖该电极的第二取向膜，所述电极具有多数的象素形成在其内表面上；夹在所述第一和第二基板之间的液晶层；一偏振元件，设于所述第一基板的外侧，该偏振元件的偏振轴与邻近所述第一取向膜的液晶分子的取向方向以一个不为直角的交角相交；一反射元件，设于所述第二基板侧；以及光遮蔽元件，设在所述第一和第二基板之一的内表面上。

Description

反射型彩色液晶显示装置

本发明涉及一种用于以一液晶层的双折射作用显示多种色彩的反射型彩色液晶显示装置。

作为传统的有源矩阵液晶显示装置，一种TN(扭转向列)方案被使用。

这种TN方案的有源矩阵液晶显示装置包括一个具有以大约90°的扭转角扭转/取向的液晶分子的有源矩阵液晶单元以及一对设置成夹住该液晶单元的偏振板。该对偏振板设置成使它们的透射轴彼此垂直或平行，并使其中一透射轴基本垂直于或平行于液晶分子在该液晶单元的一基板上的取向方向。

在该有源矩阵液晶单元中，在该对隔着液晶层彼此相对的透明基板之一的内表面上，以一个矩阵的形式设置有多数的透明象素电极和多数的与各象素电极相对应的有源元件(例如薄膜晶体管)，而在另一基板的内表面上设置有与各象素电极相对的透明反电极。该液晶分子的取向方向由分别形成在上述两块基板的电极形成表面上的取向膜所限定，且液晶分子在该二基板之间以大约90度的扭转角扭转/取向。注意，具有正介电各向相异性的向列液晶被用作上述液晶。

在该有源矩阵液晶单元中，一个电容电极形成在该一块基板上的各象素电极的后方以隔着一绝缘膜与该象素电极的一边缘部分相对，且一个用于在非选择期间补偿该象素保持的电压的补偿电容器(存储电容器)即由此电容电极，该象素电极及形成在其间的绝缘层构成。

根据该TN方案的液晶显示装置，外来光首先由一块偏振板的偏振作用线性地偏振，然后入射在该液晶单元上，且通过该液晶单元的光的出射由另一偏振板的检偏作用所控制，由此完成一显示操作。当没有一个ON(接通)电压作用在该液晶单元的两基板上的电极之间时，即，当液晶分子被扭转/取向时，入射在该液晶单元上的线性偏振光在其偏振方向被偏转大约90度后从该液晶单元射出。此线性偏振光被另一偏振板透过或吸收，产生亮或暗的显示。

当一个ON电压被作用在该液晶单元的电极之间时，液晶分子被几乎垂直于基板表面取向。其结果，入射在液晶单元上的线性偏振光不经偏振地从该液晶单元中射出。此偏振光被另一偏振板透过或吸收，产生亮或暗的显示。

液晶显示装置包括有透射型装置以及具有设在后表面上的一反射板的反射型装置。在反射型液晶显示装置中，从前表面侧入射的光穿过前表面侧的偏振板、该液晶单元以及后表面侧的偏振板并由反射板反射。该反射光穿过后表面侧的偏振板、该液晶单元以及该前表面侧的偏振板从该装置中射出。

有些TN型的有源矩阵液晶显示装置被设计为显示多色彩的图象。在用于显示彩色图象的彩色液晶显示装置中，多种色彩的滤色器，如红、绿和兰色的滤色器被根据各象素电极设置在上述液晶单元的一个基板上。

由于上述的传统彩色液晶显示装置是设计为利用滤色器给光着色的，因此得到的彩色光的亮度是低的，且因此显示是暗的。

这种暗的显示是由于滤色器对光的吸收。各滤色器不仅吸收对应于该滤色器色彩的波长范围之外的光，也以相当高的吸收率吸收了该波长范围内的光。因此，由滤色器着色的光的光量比入射在该滤色器上的该波长范围内的光的光量小得多，其结果即产生了暗的显示。另外，这种暗的显示还缘于一种色彩需由三个象素显示。

另外，在作为上述传统的液晶显示装置中的一种的反射型液晶显示装置中，当观看者观看时，从液晶单元的前表面侧入射的光，穿过前偏振板、该液晶单元及后偏振板再由该反射板反射。该反射光再次穿过后偏振板、该液晶单元及前偏振板并从该装置中射出。也就是说，在此过程中光两次穿过液晶单元的基板及前和后偏振板。因此，由于这些基板和偏振板的光吸收，大量的光损失掉了，使得显示更暗。

如上所述，在一有源矩阵液晶单元中，一电容电极形成在一基板上各象素电极的后侧并隔着一绝缘膜与象素电极的边缘部分相对，且由该电容电极、象素电极以及其间的绝缘膜构成了用于一象素的补偿电容器。然而，在该传统的液晶显示装置中，并不能保证该补偿电容器具有足够的电容。

一般地，上述电容电极由诸如Cr(铬)-Al(铝)合金的金属构成。在该传统的液晶显示装置中，从前表面侧入射的光顺次穿过前偏振板、液晶单元及后偏振板并由反射板反射。该反射光又顺次穿过后偏振板、液晶单元及前偏振板并从该装置中射出。因此，在入射在该液晶单元的光中，入射在形成有上述电容电极的部分上的光被该电容电极挡住。

上述补偿电容器的电容随着上述电容电极与象素电极彼此相对的部分的面积的增大而增大。然而，在上述传统的液晶显示装置中，随着电容器尺寸的增大，相应象素部分的透光面积则减小。因此，该液晶显示装置的通光率(opening ratio)减小，且显示的亮度降低。

因此，在该传统的液晶装置中，电容电极的大小是要考虑到通光率而决定的。为此，不能保证该补偿电容器的电容足够大。因而，在非选择期间一象素上保持的电压会变化使得显示会出现闪烁。

本发明的一个目的即在于提供一种反射型有源矩阵彩色液晶显示装置，其能够通过不使用滤色器给光着色而得到高亮度的着色光，以一个象素显示多种色彩，通过减少缘于在液晶单元的基板和偏振板的光吸收的光量损失提供较亮的显示，增加通光率和对比度及为各补偿电容器确保足够的电容。

为了达到上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种彩色液晶显示装置，其包括：彼此相对地设置的一对基板；以矩阵形式形成在该对基板之一的内表面上的多数象素电极；对应于该各象素电极形成在该基板的内表面上并分别与各象素电极相连接的有源元件；形成在另一基板的内表面上以与上述象素电极相对的至少一反电极；补偿电容器装置，形成在该对基板之一的内表面上并与上述有源元件相连以与象素电极平行，用于补偿作用在象素电极和反电极之间的电压的变化；分别形成在其上形成有多数象素电极的基板的内表面及其上形成有反电极的另一基板的内表面上的取向膜，这些取向膜覆盖各电极；夹在该对基板间的液晶层，在其初始取向状态中，液晶分子被取向膜取向在预定方向上；设置在至少该对基板之一的外侧的至少一个偏振元件，该偏振元件的透射轴以不等于直角的交角与邻近于形成在邻近基板侧的取向膜的液晶分子的取向方向相交；一个反射元件，设置在从该对板之一的该偏振元件侧入射的光射出的一个基板侧上，用于反射透过液晶层的光；以及设置在所述偏振元件和所述基板之间的一延迟板，其光轴的方向与所述偏振元件的光轴方向相交。

在上述液晶显示装置中，各补偿电容器装置由一个象素电极和隔着一绝缘膜对着该象素电极的一电容电极构成。在该液晶显示装置中，该反射元件最好设置在该对基板之一的内表面上。在此例中，各象素电极由一透明导电膜构成，且各补偿电容装置包括一由具有反光特性的金属膜制成的电容电极。该电容电极也用作一反射元件。上述反射元件最好由具有反射表面的金属膜制成。作为一反射元件，一个由作为反射元件的金属膜制成的象素或反电极也可被形成。在此例中，最好在该偏振元件的表面上形成一个用于散射透过其的光的光散射膜。另外，一延迟板最好设置在该偏振元件和基板之间。该补偿电容器装置包括一个形成在该有源元件上的门绝缘膜上的电容电极、一个象素电极以及形成在其间以保护该有源元件的一绝缘膜。作为一种变化，该补偿电容器装置包括一形成在该基板上的第一电容电极、一覆盖该第一电容电极的门绝缘膜、以及与形成在该门绝缘膜上并与该象素电极连接的源和漏极之一相连的一个第二电容电极。

根据本发明的该液晶显示装置，通过偏振板入射的光的偏振状态在该光穿过液晶单元的液晶层时被液晶层的双折射作用所改变。该光被液晶单元的后基板的内表面所反射并再次穿过液晶层。在此过程中，光的偏振状态再次被改变。该光然后入射在该偏振板上且透射过偏振板的偏振光被着色并从该装置射出。

也就是说，该液晶显示装置是利用液晶单元的液晶层的双折射作用以偏振板的偏振和检偏的作用来给光着色的，而没有利用滤色器。在该液晶装置中，高亮度的着色光可以被得到，这是因为透过偏振板从该装置射出的着色光的量与通过偏振板入射的线性偏振光中相应于该着色光的波长范围内的光量几乎相等。

另外，在该液晶显示装置中，液晶分子的取向状态随着作用在液晶单元的电极之间的电压的幅度而改变，且液晶层的双折射特性亦相应改变。因此，上述着色光的色彩也可通过控制施加在液晶单元上的电压而被改变。因而可以一个象素显示多种色彩。

该液晶显示装置是反射型的。然而，由于反射膜形成在液晶单元的后基板的内表面上且光被该反射膜所反射，光只通过液晶单元两基板中的前基板。另外，仅使用了一个偏振板，因此，在液晶单元的基板及偏振板的光损失量可被减少以提供更亮的显示。

另外，在该液晶显示装置中，该反射膜被隔着一透明绝缘膜形成在设于液晶单元的后基板的内表面上的各象素电极的后侧上，而对一个象素的补偿电容器即由该反射膜、该象素电极及形成于其间的该绝缘膜构成。并且，该反射膜是以一个对应于象素电极的整个表面的尺寸形成的。因此，装置的通光率得以提高且可以为各补偿电容器保证足够的电容。

在本发明的该液晶显示装置中，由于在液晶单元和偏振板之间设置了一延迟板，在光穿过该液晶单元的液晶层再入射到该偏振板的过程中，入射光的偏振状态还可被该延迟板的双折射作用改变，因而可以得到鲜艳的色彩。

根据本发明的第二方面，提供了一种彩色液晶显示装置，其包括：具有其上设有透明电极及覆盖该透明电极的第一取向膜的一个表面的第一基板；具有对着第一基板设置的电极及覆盖该电极的第二取向膜的第二基板，该电极具有形成在其内表面上的多数象素，这些象素形成在对着前述的透明电极的区域里；夹在该第一和第二基板之间的液晶层，其在初始状态中液晶分子被该第一和第二取向膜取向在预定的方向上；设置在该第一基板外侧的偏振元件，该偏振元件的偏振轴以一个不为直角的交角与邻近该第一取向膜的液晶分子的取向方向相交；一反射元件，设置在第二基板侧，用于反射从第一基板侧的偏振元件入射并透射过该液晶层的光；以及光遮蔽元件，设置在第一和第二基板之一的内表面侧，用于防止该多数象素之间的光的泄漏。

在该液晶显示装置中，该光遮蔽元件设置在该对基板之一的内表面上。如果该液晶显示装置是有源矩阵型的，有源元件及象素电极可以形成在光入射的那个基板的内表面上，而该光遮蔽元件则可以形成在该或另一基板的内表面上。作为一种变化，有源元件和象素电极也可以形成在光射出的那个基板的内表面上，而该光遮蔽元件则可以形成在该或另一基板的内表面上。并且，在该液晶显示装置中，补偿电容器最好连接到有源元件上以与象素电极平行。另外，一个光散射膜可以被形成在该偏振板的表面等上。代替此光散射膜，包括镜面部分和用于光散射功能的小区域的电极可以被用作象素电极或反电极。另外，一延迟板可以被设置在该偏振板和液晶单元之间。

根据该液晶显示装置，虽然该装置是一反射型的装置由于在液晶单元的基板和偏振板的光吸收的光量损失可被降低，且通光率可被提高以提供明亮的显示。

另外，在该液晶显示装置中，由于在该液晶单元的一基板的内表面上对应于设在后基板上的各象素电极间的间隙设置了黑色遮蔽膜(mask)，可以增强各象素电极之间的对比度以显示高质量的图象。

另外，在上述液晶显示装置中，由于设置在该液晶单元的后基板上的薄膜晶体管被同时用作反射膜的象素电极覆盖，该薄膜晶体管不暴露在光中。因此，对应于薄膜晶体管的区域无需被上述黑色遮蔽膜遮蔽。

附图的简要说明

图1是显示根据本发明第一实施例的一种液晶显示装置的部分的剖视图；

图2是显示图1的液晶显示装置的光散射表面的放大剖视图；

图3A、3B及3C分别为显示一偏振板的透射轴、一延迟板的相延迟轴以及一液晶层的液晶分子取向方向的平面图；

图4是展示一CIE(光度标)色品图的图形，该CIE色品图指示了显示色彩的变化及作用在图1的液晶显示装置上的电压的变化；

图5是显示根据本发明的第二实施例的一液晶显示装置的部分的剖视图；

图6是显示图5的液晶显示装置中的一TFT(薄膜晶体管)部分的放大剖视图；

图7是显示根据本发明的第三实施例的一液晶显示装置的部分的剖视图；

图8是显示图7的液晶显示装置中的一TFT部分的放大剖视图：

图9是显示根据本发明的第四实施例的一液晶显示装置的部分的剖视图；

10是显示根据本发明的第五实施例的一液晶显示装置的部分的剖视图；

图11是显示根据本发明的第六实施例的一液晶显示装置的部分的剖视图；

图12是显示根据本发明的第七实施例的一液晶显示装置的部分的剖视图；

图13是显示根据本发明的第八实施例的一液晶显示装置的部分的剖视图；

图14是显示图13的液晶显示装置的一象素电极放大平面图。

[第一实施例]

图1是显示根据本发明的第一实施例的一有源矩阵彩色液晶显示装置的部分的剖视图。

该液晶显示装置包括一液晶单元10、一偏振板30以及一延迟板40。偏振板30设置在液晶单元10的前侧。延迟板40设置在液晶单元10和偏振板30之间。

首先将说明液晶单元10。液晶单元10是一个有源矩阵单元。在此实施例中，液晶单元10设计为使液晶26的分子在二基板11和12之间被扭转/取向。

在液晶单元10的该对隔着液晶层彼此相对的基板11和12中，后基板(图1中的下基板)11是一个由玻璃等构成的绝缘基板(不需要透明)。多数由ITO等构成的透明象素电极13以及多数与各象素电极13对应的有源元件14在行和列的方向以矩阵的形式设置在该后基板11的内表面，即对着该液晶层的表面上。一透明的取向膜形成在各象素电极13上。

例如，上述的有源元件14是TFT。各TFT14包括一形成在基板11上的门电极、一由a-Si(非晶硅)等构成且形成在一门绝缘膜16上以对着该门电极15的i型半导体膜17、以及隔着掺有杂质的由a-Si等构成的半导体膜18形成在该i型半导体膜17的两侧部上的源和漏电极19d和19s。有源元件14被保护绝缘膜21所覆盖。

参考数字20指代一形成在该i型半导体17的沟道区上的阻塞绝缘膜。该阻塞绝缘膜20用于当该n型半导体膜18被蚀刻以图形时保护该i型半导体膜17。

TFT14的门绝缘膜16是由SiN(氮化硅)等构成的透明绝缘膜，该门绝缘膜16形成在基板11的几乎整个表面上。

虽然未示，一门线(地址线)和一数据线设置在该后基板11上。该门线用于向TFT14的门电极15提供一门信号，而该数据线用于向TFT14的漏极19d提供对应于图象数据的数据信号。

上述的门线是和TFT14的门电极15整体地形成在基板11上的。该门线除端部外被门绝缘膜16覆盖。上述的数据线形成在门绝缘膜16上并连接到TFT14的漏极19d上。

象素电极13形成在门绝缘膜16上，各象素电极13的一端部连接到相应的一个TFT14的源极上。

一反射膜22形成在象素电极13的后侧以隔着门绝缘膜16与几乎整个象素电极13相对。该反射膜22利用与TFT14的门电极15及门线相同的金属膜构成。该反射膜22、门电极15及门线是如下同时形成的。一例如铝合金的具有高反射性的金属膜通过溅射装置等首先形成在基板11上，然后该金属膜被以光刻法蚀刻成图案。

该反射膜22还用作一电容电极。反射膜22、象素电极13以及门绝缘膜16构成一补偿电容器Cs，用于补偿在非选择期内保持在一象素的电压。

反射膜22还连接至相应于与该反射膜22相对的象素电极13的前一行(即在前一被选行上)的一个象素电极的一个TFT的门线上，或设置在一后基板11上与门线平行的一电容线(利用与反射膜22相同的金属膜形成，未示)上。各反射膜22通过上述门或电容线连接至一参考电压上。

前基板12(图1中的上基板)是由透明玻璃、透明树脂膜等构成的透明基板(图1中为玻璃板)。一个对着后基板11上的所有象素电极13的透明反电极24形成在前基板12的内表面(即对着液晶层的表面上)。一透明取向膜25形成在反电极24上。该反电极是对着后基板11上的所有象素电极的单膜形式的或多数的分开的膜形式的一个电极。

虽然未示出，该后和前基板11和12在其外周部经由一个框形密封件连接在一起。液晶26填充在基板11和12之间由该密封件围起的区域内。

该液晶26是一种具有正介电各向相异性的向列液晶。在基板11和12上的液晶26的分子的取向方向由形成在基板11和12上的取向膜23和25限定，以使液晶分子在基板11和12之间被扭转/取向。各取向膜23和25是由聚酰亚胺等构成的水平取向膜，具其膜表面受到过磨擦等取向处理。

偏振板30是具有一个表面(例如前表面)被形成为光散射表面A的偏振板。如图2的部分剖视图所示，该光散射表而A由在该偏振板30的前表面上的具有小的纹理的透明膜31构成的。

该透明膜31由例如丙烯酸树脂的具有高透射率的树脂构成的。该透明膜31是由以下方法之一构成的：通过利用一具有小纹理的印刷板将树脂材料转移/印刷在偏振板30的表面上并硬化该树脂材料的方法；将上述树脂材料涂覆在偏振板30上以成为均匀厚度、通过压印形成纹理以及硬化该树脂材料的方法；以及将包含由硅等构成的透明颗粒的上述树脂材料涂覆在偏振板30的表面上并硬化该材料的方法。

该透明膜31的波理的平均高度(凹进表面和凸出表面之间的平均高度差)h为1至5微米，该纹理间的平均间距p5为至40微米，而该光散射表面的雾霾值为9至14％。

上述雾霾值是由符合JIS K 6714的一积分球型透射率计(雾霾计)测得的。该雾霾值由以下算式计算：

总的光透射率：Tt(％)=T2/T1

平行光透射率：Tp(％)=Tt-Td

漫透射率：Td(％)=[T4-T3×(T2/T1)]/T1

雾霾值：H(％)=(Td/Tt)×100

T1：入射光量

T2：总透射光量

T3：由测量设备测得的漫射光量

T4：通过利用检测抽样(透明膜31)和测量设备测得的漫射光量。

延迟板40是由如聚碳酸酯的延展膜构成的。该延迟板40是以其相延迟轴(延展轴)相对于偏振板30的透射轴倾斜偏转预定角度的方式设置在液晶单元10和偏振板30之间的。延迟板40与液晶单元10的前表面(前基板12的外表面)相结合的，而偏振板30是与延迟板40的前表面相结合的。

在本实施例的液晶显示装置中，液晶单元10的两基板上的液晶分子的取向方向(即取向膜23和25的磨擦方向)、偏振板30的透射轴的方向以及延迟板40的相延迟轴的方向如下设置。

在该实施例中，在液晶单元10的后基板11上的液晶分子取向方向被定义为0度方位角，而在前基板12上的液晶分子取向方向、偏振板30的透射轴方向以及延迟板40的相延迟轴方向是相对此方向设定其方位角的。

图3A、3B、3C分别是显示上述液晶显示装置中的偏振板30的透射轴、延迟板40的相延迟轴以及液晶单元10的液晶分子取向方向的平面图。参看图3C，参考数字11a指代液晶单元的后基板11上的液晶分子取向方向，而12a则指代前基板12上的液晶分子取向方向。

如图3C所示，当从前表面看时，前基板12上的液晶分子取向方向12a从后基板11上的液晶分子取向方向11a(即0度方位角的方向)逆时针偏转大约90度，液晶分子在基板11和12之间以大约90度的扭转角扭转/取向。

参看图3A，参考数字30a指代偏振板30的透射轴。当从前表面侧看时，该透射轴30a从0度方位角的方向逆时针偏转大约45度。即透射轴30a从液晶单元10的后基板11上的液晶分子取向方向11a偏转大约45度。

参看图3B，参考数字40a指代延迟板40的相延迟轴。当从前表面侧观看时，该相延迟轴40a从0度方位角的方向逆时针偏转大约140度。即，当从前表面侧观看时，该相延迟轴40a从偏振板30的透射轴30a偏转大约95度。

该液晶显示装置是反射型的，其利用自然光或室内照明光等外部光源工作。外来光从该装置的前表面侧入射，穿过偏振板30和延迟板40入射在液晶单元10上。该穿过液晶层的光被形成在液晶单元10的后基板11的内表面上的反射膜22反射，再穿过该液晶层和延迟板40而入射到偏振板30上。透过偏振板30的光然后从该液晶显示装置的前表面侧射出。

在该液晶显示装置中，反射膜22形成在液晶单元10的后基板11的内表面上，使得从该液晶单元10的前表面侧入射的光能被该反射膜22反射。另外，仅形成在液晶单元10的前表面侧的该偏振板30具有用于线性地偏振入射光的功能以及用于控制光的出射的检偏功能。

下面将说明该液晶显示装置的工作过程。在该液晶显示装置中，由于延迟板40的延迟轴40a从偏振板30的透射轴30a偏转，穿过偏振板30的线性偏振光在其穿过延迟板40的过程中被延迟板40的双折射作用偏振为椭圆偏振光。该椭圆偏振光的偏振状态在其经过液晶单元10时又被该液晶层的双折射作用改变。然后，被液晶单元10的后基板11的内表面反射的光又穿过该液晶层和延迟板40。在此过程中，光的偏振状态又被这些元件的双折射作用改变然后入射到偏振板30上。

入射到偏振板30上的反射光的偏振状态已由于延迟板40和液晶层的双折射作用改变为非线性偏振光。因此，在该反射光中，只有具有偏振板30允许的波长(由于液晶和延迟板对偏振状态的改变是随波长而不同的，因而不同波长的光此时即具有不同的偏振状态)的光成分可以通过而射出，故而射出的光成分变为对应于该波长范围的着色光。

亦即，该彩色液晶显示装置是利用延迟板40和液晶单元10的双折射作用以及偏振板30的检偏作用而给光着色的。根据该液晶显示装置，与普通的利用滤色器的液晶显示装置相比，可以得到很亮的着色光。

滤色器吸收具有在对应于该滤色器的色彩的波长范围之外的的波长的光成分以给光着色。该滤色器还以相当高的吸收率吸收在对应于滤色器的色彩的波长范围内的光成分。因此，在利用滤色器给光着色的液晶显示装置中，透过滤色器的着色光的量与入射在显示装置上且在对应于滤色器的色彩的波长范围内的光成分相比是相当小的。

与此相反，在上述实施例的液晶显示装置中，未使用滤色器而给透过的光着色，不会发生滤色器的光吸收。另外，由于延迟板40和该液晶层仅改变透过的光的偏振状态，大量的着色光在经过缘于这些元件的双折射作用的偏振状态的改变之后透过偏振板30并从该装置中射出。亦即，在透过偏振板30的线性偏振光中，在欲被着色的波长范围内的光成分几乎不被吸收，因此可以得到高亮度的着色光。

另外，在利用滤色器的液晶显示装置中，由于显示色彩是由滤色器的色彩决定的，不能以一个象素显示多种色彩。然而，根据本实施例的液晶显示装置，可以以一个象素显示多种色彩。

更具体地，在上述实施例的液晶显示装置中，虽然延迟板40的双折射作用不改变，但液晶单元10的液晶层的双折射作用随着液晶分子的取向状态按照作用在象素电极13和反电极24之间的电压的幅度改变而改变。

当用于将液晶分子几乎垂直于基板11和12地取向的电压被作用在电极13和24上时，该液晶层的双折射作用明显地丧失。即使在这种情况中，透过偏振板30的光的偏振状态也会被延迟板40的双折射作用改变。

因此，当液晶层的双折射作用被通过控制作用在液晶单元10的电压而改变时，经过延迟板40的该液晶层的光的偏振状态也相应地改变。因此，透过偏振板30并从该装置中射出的着色光的色彩能被改变。也就是说，可以以一个象素显示多种色彩。

该液晶显示装置的显示操作基本上与已知的有源矩阵液晶显示装置(利用TFT作为有源元件)相同。首先，一个具有与一同步信号同步的波形的参考信号被加到液晶单元10的反电极24上。然后门信号与该同步信号同步地相继加到各门线上。同时，具有对应于图象数据的电位的数据信号亦与上述操作同步地被加到各数据线上。通过根据图象信号控制该数据信号的电位，具有对应于该图象数据的电位的数据信号在对各行上的各象素的选择期中经过TFT14被加到象素电极13上。相应的电荷被存储在补偿电容器Cs中，且在非选择期间对应于该存储在补偿电容Cs中的电荷量的电压被作用在象素电极13和反电极24之间。

上述液晶显示装置的显示色彩将在下面说明。如上所述，假设该液晶单元10的液晶分子在两基板11和12之间以大约90度的扭转角扭转/取向，且在两基板上的液晶分子取向方向11a和12a、偏振板30的偏振轴30a以及延迟板40的相延迟轴40a分别设置在如图3A、3B、3C所示的方向上，而该液晶单元10的Δn·d值(液晶26的折射率各相异性Δn及液晶层厚度d的乘积)为大约1000nm，延迟板40的延迟值为大约600nm。在此例中，红、兰、绿和白色可以以一个象素显示。

图4显示了指示出射光的色彩的变化及加于该液晶装置的电压的变化的CIE色品图。更具体地，图4显示了通过让白光以相对于该装置的法线30度(任意方位角)的方向入射在该液晶显示装置上并从该装置的法线方向上观看出射光时得到的结果。

如图4所示，在上述液晶显示装置中，随着作用在液晶单元10的电极13和24上的电压的增加，出射光的色彩如箭头所示地从点Ps变到点Pe。在该过程中，出射光变为绿色G、兰色B、红色R和白色W，各色彩都具有高的光强度及高的色纯度。

这些色彩G、B、R及W具有下列x及y坐标值：对绿色G,x=0.229,y=0.396；对兰色B,x=0.247,y=0.233；对红色R,x=0.399,y=0.402；对白色W,x=0.332,y=0.351；各种颜色都显示了足够高的色纯度。

在上述液晶显示装置中，如图4所示，即使在出射光的色彩从绿G向兰B变化的过程中，出射光的色彩接近于白色W。然而，在此例中，色彩随电压的变化是大的。因此，要求麻烦的电压控制以显示该色彩。因此，最好利用比用于获得红色R的显示的电压高的电压来显示白色W。

如上所述，根据上述液晶显示装置，由于出射光的色彩根据作用电压变为绿色G、兰色B、红色R及白色W，红、绿、兰和白可以在一个象素显示。另外，上述红、绿、兰及白中的多种色彩的色彩混和可以通过使多个相邻的象素显示不同色彩而被显示。

上述实施例的液晶显示装置被设计为显示红、绿、兰及白色。然而，由于该液晶装置的显示色彩是由作用电压、液晶单元10的两基板11和12上的液晶分子取向方向11a和12a、液晶分子的扭转角度、偏振板30的偏振轴30a的方向以及延迟板40的相延迟轴40a的方向所决定的，因此可以通过适当地设定这些条件而选择任意色彩作为该液晶显示装置的显示色彩。

虽然上述液晶显示装置是反射型的，但由于缘于在液晶单元10的基板和偏振板30的光吸收的光量损失可以被减小，且因为反射膜22形成在后基板11的内表面上来反射光而使光仅穿过二基板中的前基板12，以及仅使用了一块偏振板30，该装置可以提供更为明亮的显示。

在该液晶显示装置中，虽然光穿过延迟板40和液晶单元的液晶层，但由于光几乎不被该延迟板40及液晶层吸收，故而几乎没有光量损失。

另外，在该液晶显示装置中，反射膜22是隔着透明门绝缘膜16形成在设于液晶单元10的反基板11的内表面侧上的各象素电极13的背面的，用于各象素的补偿电容器Cs是由反射膜22、象素电极13以及其间的绝缘膜构成的。另外，该反射膜22是以对应于象素电极13的几乎全部表面的尺寸形成的，因此其通光率被提高，可以为补偿电容器Cs保证足够的电容。

另外，在该液晶显示装置中，上述反射膜22同时用作补偿电容器Cs的电容电极，且该反射膜22是以与TFT14的门电极15和门线相同的金属膜形成的，因此，虽然该反射膜22形成在后基板11的内表面上且形成有用于各象素的补偿电容器，该液晶单元可以以低成本制造。因此，可以提供不太贵的液晶显示装置。

在上述液晶显示装置中，虽然反射膜22是形成在液晶单元10的后基板11的内表面上的，由于偏振板30的前表面用作光散射面A，入射在及从该液晶显示装置中出射的光可被该光散射面A散射。因此，即使该反射膜22的反射表面是一个镜表面，在该反射表面中的诸如观看者的脸部或其背景等的外部图象的反射象也可被防止。

更具体地，上述液晶显示装置不用任何滤色器即可给光着色，因此可以保证高的透射性。因此，如果反射膜22的反射表面是一个镜面而偏振板30不具有光散射功能，诸如观看者的脸部或其背景的外部图象即被在该反射表面内反射。其结果，该图象重叠于显示图象上。然而，如果偏振板30具有光散射功能，上述外部图象的反射即不会出现。

另外，在上述液晶显示装置中，由于形成在液晶单元10的后基板上的反射膜22的反射面是一个镜面，偏振状态被液晶层改变了的光能无散射地被反射到偏振板30上。由于该偏振板30的前表面是该光散射面A，从其前表面侧入射在该液晶显示装置上的光被散射及被该偏振板30的偏振功能线性地偏振。另外，由反射膜22反射的光在被偏振板30的检偏功能形成为图象光后被散射。因此，通过偏振板30的光在其再次入射到偏振板30之前不被散射。因而可以显示高质量图象。

该光散射表面A的散射效应由前述的雾霾值决定。如果该雾霾值是25％或更大，被偏振板30的检偏作用形成为图象光的光被过大地散射，产生不清楚的显示图象。如果该雾霾里值为6％或更小，上述外部图象的反射则会出现。如果光散射面A的雾霾值落入9至14％的范围，则可以获得清晰的图象并且可以防止外部图象的反射。

在上述实施例的液晶显示装置中，延迟板40被设置在液晶单元10和偏振板30之间。但是，也可省略该延迟板。在此例中，如果偏振板30的透射轴从后基板11的液晶分子取向方向偏转，通过偏振板30入射的光的偏振状态在光通过液晶层时被液晶层的双折射作用所改变。然后该光被液晶单元10的后基板11的内表面反射，该光的偏振状态在光再次通过液晶层时进一步被改变。该光然后又入射到偏振板30上。因此，可以使透过偏振板30的偏振光作为着色光射出。另外，该着色光的色彩可以通过控制作用在液晶单元16上的电压而改变。

然而，如在上述实施例中，如果延迟板40被设置在液晶单元和偏振板30之间，通过偏振板30入射的光的偏振状态可以被延迟板40的双折射作用所改变。因此，即使当作用在液晶单元10上的电压将液晶分子几乎垂直于基板11和12的表面取向时，即当该液晶层几乎失去双折射作用时，通过使偏振状态被延迟板40的双折射作用改变的光入射到偏振板30上，仍可得到着色的光。在该例中，可以采用两块或更多的彼此叠置的延迟板。

在上述实施例中，液晶单元10的液晶分子的扭转角被设定为90度。然而液晶分子的扭转角可以不限于90度，例如可被设为180至270度。

另外，在上述实施例中，作为液晶单元10，使用了一个利用TFT14作为有源元件的有源矩阵单元。然而，也可采用使用诸如MTM或薄膜二极管等二端非线性电阻性元件作为有源元件的有源矩阵单元。另外，该液晶单元10可以根据均匀取向、同向扭转取向或混合取向而被设在一取向状态中。

[第二实施例]

图5是显示根据本发明的第二实施例的一液晶显示装置的剖视图。在该液晶显示装置中，一象素电极延伸覆盖各薄膜晶体管，而一补偿电容器Cs由隔着该薄膜晶体管的保护绝缘膜彼此相对的电极构成。该第二实施例与第一实施例的不同处在于形成在液晶单元10的后基板11上的各薄膜晶体管与相应象素电极13之间的连接结构以及补偿电容器Cs的结构。由于该第二实施例的其它部分与第一实施例相同，在该第二实施例中与第一实施例中相同的标号指代与第一实施例中相同的部分且省略了对其的说明。

如图5和6所示，在该第二实施例的液晶显示装置中，形成在后基板11上的各TFT14都被一保护绝缘膜221覆盖。

象素电极213形成在该保护绝缘膜221上以覆盖TFT14。各象素电极213经由形成在该保护绝缘膜221上的一个连接孔221a连接到相应TFT14的源电极19s上。

该象素电极213由一个用于反光的金属膜构成，该金属膜例如是一个具有高反射率的铝合金。也就是说，该象素电极213也用作一反射膜，其前表面(反射面)被形成为几近一个镜面。

在绝缘膜16上，形成有一电容电极222隔着保护绝缘膜221与各象素电极相对。用于补偿在非选择期内保持在象素上的电压的补偿电容器Cs由该电容电极222、象素电极213以及形成其间的绝缘膜221构成。

虽然未示出，与电容电极222一体地形成的电容线设置在该门绝缘膜16上。各电容电极222经由上述电容线与一参考电压相连。

该电容电极222以及该电容线由与TFT14的源电极19s和漏电极19d相同的金属膜构成。该电容电极222和该源及漏电极19s及19d是通过利用溅射装置等形成一个由Cr等构成的金属膜以及利用光刻法在该膜上蚀刻出图案而同时形成的。

在此实施例中，TFT14是以下述方法形成的。当门电极15被形成在基板11上之后，一门绝缘膜16、一i型半导体膜17以及一阻塞绝缘膜20被相继形成，且该阻塞绝缘膜20被蚀刻出图案。之后，用于源和漏电极的一个n型半导体膜18和一金属膜被相继形成。该金属膜、该n型半导体膜18以及该i型半导体膜17被蚀刻成TFT14的外形。接着，该金属膜及n型半导体膜18被蚀刻为源和漏电极19s和19d的形状。因此，该i型半导体膜17和该n型半导体膜18也被留在电容电极222下面。

在该第二实施例的液晶显示装置中，类似于上述的第一实施例，一个象素即可以根据不同的作用电压显示红、绿、兰及白色。

在上述液晶显示装置中，形成在液晶单元10的基板11的内表面上的象素电极213也用作一个反射膜，以使得光能够被该象素电极213所反射。因此光仅穿过液晶单元10的两基板11和12中的前基板12。另外，由于仅使用了一块偏振板30，在液晶单元的基板及该偏振板的光量损失可以被减少。

此外，在该液晶显示装置中，设于液晶单元10的后基板11的内表面上的TFT14被保护绝缘膜221所覆盖，且同时用作反射膜的象素电极213形成在该保护绝缘膜221上覆盖着TFT14。以此结构，各象素电极213的面积可以增大以提高通光率。

因此，根据上述液晶显示装置，虽然其为反射型的，但缘于液晶单元的基板和偏振板的光吸收的光量损失能被减少，且通光率能被提高，故而可以得到明亮的显示。

另外，在上述液晶显示装置中，由于光是由各象素电极213反射的，通光率不受形成在象素电极213后表面侧的电容电极222的影响。因此电极222的面积可以任意地设定。另外，由于电容电极222是形成在各TFT14的门绝缘膜16上的，且补偿电容器Cs由电容电极222、象素电极213以及形成在其间的保护绝缘膜221构成，通过减小补偿电容器Cs的绝缘膜的厚度可以保证补偿电容器Cs有足够大的电容。

更具体地，由一对彼此隔着绝缘膜相对的电极构成的电容器的电容量由该绝缘膜的厚度及该对电极彼此相对部分的面积决定。如果该电极彼此相对的部分的面积保持一定，则该电容易随绝缘膜厚度的减小而增大。

在一传统装置中，电容电极(形成在一基板上)是利用与TFT的门电极一样的金属膜形成的，且一补偿电容器是由该电容电极、该TFT的门绝缘膜及一象素电极构成的。在象素电极213形成在形成于门绝缘膜16上的保护绝缘膜221上的上述例子中，如果电容电极222通过利用与TFT14的门电极15相同的金属膜形成在基板11上，那么则会有一个由该门绝缘膜16及该保护绝缘膜221构成的两层绝缘膜形成在电容电极222和象素电极213之间。其结果，补偿电容器Cs的绝缘膜的厚度增大而电容量减小。

因此，在上述实施例中，电容电极222被形成在门绝缘膜16上，且补偿电容器Cs由该电容电极222、象素电极213以及形成在其间的保护绝缘膜221构成。以此结构，由于补偿电容器Cs的绝缘膜的厚度仅对应于保护绝缘膜221的厚度，故补偿电容器Cs的绝缘膜的厚度能被减小，且可以保证其足够的电容量。

如上所述，电容电极222的面积可以任意地设定。因此，如果该电容电极的尺寸增大，补偿电容器Cs的电容量即可增大。然而，电容电极222的尺寸的增大，增加了由于绝缘膜221上的针孔等缺陷而在电容电极222和象素电极213之间出现层间短路的可能性，因此，在能够得到所需电容量的范围内，电容电极222的面积越小越好。

在上述实施例中，由于电容电极222是利用与TFT14的源和漏电极19s和19d相同的金属膜形成的，该电容电极222可以利用形成TFT14的过程形成。因此，该液晶单元10可以以低成本制造。另外，由于液晶单元10的各象素电极213亦用作反射膜，不需要任何其它的反射板。这使得该液晶显示装置的成本得以降低。

另外，由于象素电极213是一很薄的金属膜，其前表面(亦反射面)几乎是一镜面。但是，由于在上述实施例中偏振板30的前表面用作一光散射表面A，入射在及射出该液晶显示装置的光被该光散射表面A散射，因此，虽然该象素电极213的反射面为一个镜面。诸如观看者脸部或其背景的外部图象也不会在该反射面中反射出来。

在上述实施例中，构成TFT14的该i型半导体膜17和n型半导体膜18被留在电容电极222的下面。然而，按照下述方法形成TFT14，将只有n型半导体膜18被留在电容电极222的下面。该n型半导体膜18和用于源和漏电极的一金属膜在该i型半导体膜17被蚀刻出图案后再被形成。该金属膜及n型半导体膜18然后被蚀刻为源和漏电极19s和19d的形状。另外，电容电极222可以通过利用一个与TFT14的源和漏电极不同的金属膜而被形成。[第三实施例]

图7是显示根据本发明的第三实施例的液晶显示装置的部分的剖视图。在该液晶显示装置中，象素电极也是形成在各薄膜晶体管上的，而被偿电容器Cs是由隔着一门绝缘膜的象素电极构成的。该第三实施例与第二实施例的区域在于形成在液晶单元10的后基板11上的各薄膜晶体管的源电极的结构以及补偿电容器Cs的结构。由于第三实施例的其余部分与第二实施例相同，故在第三实施例中使同与第二实施例相同的参考数字指代与第二实施例相同的部分，并且省略了对它们的说明。

如图7和8所示，在该第三实施例的液晶显示装置中，形成在后基板11上的各TFT14被保护绝缘膜221所覆盖。

象素电极213形成在保护绝缘膜221上以覆盖TFT14。各象素电极213在保护绝缘膜221上的连接孔221a与相应TFT14的源电极19s相连。

象素电极由例如铝合金的具有高反射率的用于反光的金属膜构成。亦即，象素电极213亦用作一反射膜，其前表面(反射面)被形成为几近一镜面。

第一电容电极322在低于象素电极213的位置上的形成在门绝缘膜16上与TFT14的源电极19s电连接。第二电容电极323形成在后基板11上以隔着门绝缘膜16与第一电容电极322相对。用于在非选择期间补偿保持在象素上的电压的补偿电容器Cs由电容电极322和323以及形成在其间的门绝缘膜16构成。

第一电容电极322利用与TFT14的源电极19s和漏电极19d相同的金属膜形成。第一电容电极322与源电极19s一体地形成。

第二电容电极323利用与TFT14的门电极15相同的金属膜形成。该第二电容电极、门电极15以及一门线是通过在基板11上形成一金属膜及以光刻法在该膜上蚀刻出图案而同时形成的。

虽然未示出，与第二电容电极323一体形成的电容线设在基板11上。第二电容电极323经由该电容线连接至一参考电位上。

在该第三实施例的液晶显示装置中，一象素同样可以根据不同的作用电压显示红、绿、兰及白色，与第一实施例相同。

在上述液晶显示装置中，设置在液晶单元10的后基板11的内表面上的TFT14被保护绝缘膜221所覆盖，且同时用作反射膜的象素电极213被形成在保护膜221上以覆盖TFT14，因此，通过增大各象素电极的面积，可以提高该装置的通光率。

因此，按照上述液晶显示装置，虽然其为反射型，但缘于液晶单元的基板和偏振板的光吸收的光量损失可被减少，通光率可被提高，因而提供明亮的显示。

另外，在上述液晶显示装置中，由于光是被各象素电极213反射的，通光率不受形成在象素电极213后侧的电容电极322和323的影响。因此，电容电极322和323的面积可以任意设定。另外，与TFT14的源电极19s电连接的第一电容电极322形成在门绝缘膜16上，而第二电容电极323形成在后基板11上隔着门绝缘膜16与第一电容电极322相对。补偿电容器Cs是由电容电极322和323以及形成在其间的门绝缘膜16构成的，因此，通过减小该绝缘膜的厚度可以确保补偿电容器Cs具有足够大的电容量。

在上述实施例中，与源电极19s电连接的第一电容电极322形成在门绝缘膜16上，而第二电容电极323形成在后基板11上。补偿电容器Cs由这些电容电极322和323以及形成于它们之间的门绝缘膜16构成。以此结构，补偿电容器Cs的绝缘膜的厚度仅对应于门绝缘膜16的厚度，而补偿电容器Cs的绝缘膜厚度得以减小，故可保证足够大的电容量。

另外，在上述实施例中，第一电容电极322是与TFT14的源电极19s一体形成的，第二电容电极323是利用与TFT14的门电极15相同的金属膜形成的。因此，补偿电容器Cs能以形成TFT14的过程形成，故能够以低成本制造液晶单元10，另外，由于象素电极213民用作反射膜，不需要其它的反射板，这使得制造该液晶显示装置的成本使以进一步降低。

在上述实施例中，构成TFT14的i型半导体膜17和n型半导体膜18被留在第一电容电极322下面。然而，根据下述形成TFT14的方法，将只把n型半导体膜18留在第一电容电极之下。即在i型半导体膜17被蚀刻出图案之后再形成该n型半导体膜18和用于源和漏电极的金属膜。该金属膜和n型半导体膜然后被蚀刻成源和漏电极19s和19d的形状。另外，该金属膜322可以利用与TFT14的源和漏电极不同的金属膜形成。[第四实施例]

图9是显示按照本发明第四实施例的一液晶显示装置的部分的剖视图。在该液晶显示装置中，象素电极也是经由一保护绝缘膜形成在各薄膜晶体管上的，且补偿电容器Cs由一门绝缘膜和隔着该保护绝缘膜彼此相对的电极构成的。另外，光遮蔽元件形成在前基板的内表面上以防止象素电极之间的光泄漏。该第四实施例与第三实施例相区别处在于构成补偿电容器Cs的电极的结构以及形成在前基板12上的各光遮蔽膜的结构。由于第四实施例的其它结构与第二实施例相同，在第四实施例中以相同的参考数字指代与第二实施例相同的部分并省略了对它们的说明。

如图9所示，在该第四实施例的液晶显示装置中，电容电极323形成在后基板11上以隔着门绝缘膜16和保护绝缘膜221与象素电极213相对，且用于在非选择期间补偿保持在象素中的电压的补偿电容器(存储电容器)Cs由该电容电极323、象素电极213以及形成在其间的绝缘膜16和221构成。虽然未示出，与各电容电极323一体地形成的电容线也设置在后基板11上。各电容电极323经由相应的电容线连接至一参考电位。

液晶单元10的前基板(图9中的上基板)12是一块由玻璃板或透明树脂膜等(图9中为玻璃板)构成的透明基板。黑色遮蔽膜424形成在该前基板的内表面(即对着液晶层的表面)上以对应于设在后基板11上的各象素电极213之间的间隙。一透明的反电极24形成在该黑色遮蔽膜424上以对着后基板11上的所有象素电极213。一透明取向膜25形成在该反电极24上。

上述的各黑色遮蔽膜424是由黑色树脂或由Cr等构成的金属膜制成的(图9中为黑色树脂)。这些遮蔽膜424形成为一个矩阵图案以对着以一个矩阵形式在行和列的方向上设置的各象素电极间的间隙。该黑色遮蔽膜424的宽度为使其边缘部分以小的重叠宽度与象素电极213的边缘部分相对。

该第四实施例的液晶显示装置中，一个象素同样可以根据不同的作用电压显示红、绿、兰及白色，与第一实施例一样。

另外，在上述液晶显示装置中，由于光是被各象素电极213反射的，其通光率不受形成在象素电极213后侧的电容电极323的影响，因此，电容电极323的面积可以任意设定，由此可保证补偿电容器具有足够的电容量。[第五实施例]

在上述第四实施例中，黑色遮蔽膜424是形成在液晶单元10的前基板12的内表面上的。然而，这些黑色遮蔽膜也可形成在其上形成有象素电极213和TFT14的后基板11的内表面上。

图10是显示根据本发明第五实施例的一有源矩阵液晶显示装置的部分的剖视图。

在本实施例的该有源矩阵液晶显示装置中，由黑色树脂构成的绝缘黑色遮蔽膜524以矩阵图形的形式形成在液晶单元10的后基板11的内表面上。各黑色遮蔽膜524作为象素电极213的下伏膜形成在保护绝缘膜221上，其边缘部分以一很小的重叠宽度重叠在象素电极213的边缘部分上。

在本实施例的液晶显示装置中，黑色遮蔽膜524形成在液晶单元10的后基板11的内表面上。其它结构与第四实施例的液晶显示装置相同，因此图10中以与图9相同的参考数字指代与图9相同的部位，并且省略了对它们的说明。

在本实施例中，黑色遮蔽膜524设置在其上设有象素电极213和TFT14的后基板11的内表面上，由于黑色遮蔽膜524可以对应于各象素电极213之间的间隙形成，各黑色遮蔽膜524的宽度可进一步减小，因而通光率可进一步提高。[第六实施例]

在上述第四和第五实施例中，象素电极和薄膜晶体管是设置在其上形成有反射元件的基板上的。然而，本发明并不限于此。例如，象素电极、薄膜晶体管以及光遮蔽膜也可以形成在光入射方的前基板上。

图11是显示根据本发明的第六实施例的一液晶显示装置的部分的剖视图。在该液晶显示装置中，象素电极、薄膜晶体管以及光遮蔽膜都形成在光入射方的前基板上。该第六实施例与第五实施例的区别在于薄膜晶体管是形成在前基板12上的。其它的结构与第五实施例相同。因此，相同的参考数字在第六实施例中指代与第五实施例的相同的部位且省略了对它们的说明。

在该第六实施例的液晶显示装置，如图11所示，TFT14形成在前基板12上。更具体地，隔着液晶单元10的液晶层的一对基板11和12中的前基板12是由一玻璃板或一透明树脂膜等构成的。多数的透明象素电极213和与各象素相应的多数TFT14以矩阵的形式在行和列的方向上设置在前基板的内表面(即对着液晶层的表面)上。另外，黑色遮蔽膜524也对应于各象素电极213之间的间隙形成在前基板12的内表面上。透明取向膜25形成在黑色遮蔽膜524上。

各TFT14包括形成在基板12上的门电极15、形成在前基板12的几乎整个表面上以覆盖门电板15并由SiN(氮化硅)等构成的透明门绝缘膜16、由a-Si(非晶硅)等构成且形成在门绝缘膜16上以对着门电极15的i型半导体膜17、以及隔着由掺杂a-Si等构成的n型半导体膜18形成在该i型半导体膜17的两侧部分上的源和漏电极19s和19d。

参考数字20指代形成在各i型半导膜17的沟道区上的阻塞绝缘膜。

虽然未示出，用于向各TFT14的门电极15提供门信号的一门线(地址线)以及用于向TFT14的漏电极19d提供相应于图象数据的数据信号的一数据信号的一数据线也设置在该前基板12的内表面上。

上述门线与TFT14的门电极15一体地形成在基板12上。该门线除了端部之外都被门绝缘膜16覆盖。另外，上述数据线形成在绝缘膜16上并连接至TFT14的漏电极19d上。

上述象素电极213对应于上述各TFT14形成在门绝缘膜16上。各象素电极213的一端部连接至相应TFT14的源电极19s上。

上述黑色遮蔽膜524由诸如黑色树脂件的绝缘件构成。该黑色遮蔽膜524形成为对应于以矩阵形式在行和列方向上设置的各象素电极213之间的间隙的矩阵图象，各黑色遮蔽膜524的边缘部分以一很小的重叠宽度与相应象素电极213的边缘部分重叠。该黑色遮蔽膜524也用作对TFT14的一保护膜。

液晶单元10的后基板是由玻璃板等构成的一绝缘基板(不一定要透明)。一反电极624形成在后基板11的内表面(对着液晶层的表面)上以对着前基板12上的所有象素电极213的。一透明取向膜23形成在该反电极624上。

该反电极624是一单膜或分开的膜的形式的电极，其对着前基板12上的所有象素电极。该反电极624由用于反光的金属膜构成，该金属膜例如是具有高反射率的铝合金。亦即，象素电极624也用作一反射膜，其前表面(反射表面)几乎形成为一镜面。

虽然未示，该后及前基板11和12在它们的周边部分经由一框形密封件彼此连接在一起，且液晶26填充在基板11和12之间由该密封件围成的区域内。

在该第六实施例的液晶显示装置中，与第一实施例类似，一象素可以根据不同的作用电压显示红、绿、兰及白色。

在上述液晶显示装置中，形成在液晶单元10的后基板11内表面上的反电极624同时用作一反射膜以反射光。因此，由于光仅穿过基板11和12中的前基板12并且仅使用了一块偏振板30，故缘于液晶单元的基板及该偏振板的光吸收的光量损失能被减小。

另外，在上述液晶装置中，由于黑色遮蔽膜524对应于设于前基板12上的各象素电极间的间隙形成在该前基板12的内表面上，各象素之间的对比度能够增强且可显示高质量的图象。

另外，由于该偏振板30的前表面还用作一光蔽射表面A，即使当反电极624的反射表面是一镜面时，诸如观看者的面部或其背景的外部图象亦不会反射在该反射表面中。[第七实施例]

在第六实施例中，黑色遮蔽膜524是形成在液晶单元10的前基板12的内表面上的。该黑色遮蔽膜524也可形成在其上形成有反电极624的后基板11的内表面上。

图12是显示根据本发明的第七实施例的一有源矩阵液晶显示装置的部分的剖视图。

在本实施例的该有源矩阵液晶显示装置中，黑色遮蔽膜724以矩阵的形式对应于设在前基板12上的各象素电极213之间的间隙形成在后基板11的内表面上。

各黑色遮蔽膜724是由黑色树脂或由Cr等构成的金属膜等制成的(图12中为黑色树脂)。一同时用作一反射膜的反电极624形成在该黑色遮蔽膜724上。

在本实施例的液晶显示装置中，黑色遮蔽膜724形成在后基板11的内表面上，其它结构与第一实施例的液晶显示装置一样。因此，相同的参考数字在图12中指代与图1中相同的部分并省略了对它们的说明。在本实施例中，用于第一实施例中的保护绝缘膜21代替第六实施例中的黑色遮蔽膜524被形成在设于基板12上的TFT14上。[第八实施例]

在上述的第一至第七实施例中，反射元件都是由用金属膜制成的电极构成的，这些电极具有镜面反射特性。为了防止在该液晶显示装置中反射观看者的图象，在偏振板的前表面形成光散射表面。然而，本发明不仅限于此。例如，各反射元件的前表面可以具有光散射特性。

图13是显示根据本发明第八实施例的液晶显示装置的部分的剖视图。在该液晶显示装置中，给形成在液晶单元的后基板上且与相应TFT相连接的各象素电极提供了光散射特性。其它结构与上述的第二实施例相同。相同的参考数字在第八实施例中指代与第二实施例相同的部分并省略了对它们的说明。

本实施例的液昌显示装置包括一个有源矩阵液晶单元10、一具有光滑表面的偏振板830、以及一延迟板40。该偏振板830设置在液晶单元10的前表面侧，而延迟板40设置在液晶单元10和偏振板830之间。

在隔着液晶单元10的液晶层相对的一对基板11和12中，后基板11是由玻璃板构成的一绝缘基板(不需要是透明的)。多数的象素电极813和多数的与各象素电极813相对应的TFT14以矩阵形式在行和列的方向设在后基板11的内表面(对着液晶层的表面)上。一透明取向膜23形成在后基板的上述结构上。

象素电极813形成在保护绝缘膜221上以覆盖TFT14。各象素电极813经由形成在相应保护绝缘膜221上的连接孔221a连接在相应TFT14的源电极19s上。

该象素电极813由一个用于反射光的金属膜构成，该金属膜例如是具有高反射率的铝合金。象素电极的前表面还用作一个具有小纹理的光散射表面A。

图14是显示象素电极813的一部分的平面示意图。该象素电极813如下形成。大量的小孔(几乎为方形的)821以小间隔(用光刻的方法)形成在保护绝缘膜221及形成在其下的门绝缘膜16的形成有象素电极813的部分的几乎整个区域上，除了对应于TFT14的部分，形成一个具有小纹理的下伏表面。通过溅射装置将一个由上述铝合金等构成的金属膜形成在该下伏表面上。该金属膜然后通过光刻法蚀刻出图案。

也就是说，上述象素电极813是由具有对应于形成在保护绝缘膜221和门绝缘膜16上的小孔821的下凸部分(形成在基板11上的部分)的金属膜构成的，且其不平的前表面用作一光散射表面A。

虽然小孔821未形成在保护绝缘膜221的位于上述TFT14之上的部分上，但在TFT14之上的保护绝缘膜221的膜表面也是一个不平的表面，其对应于TFT14的前表面的平面差(在阻塞膜20上的源和漏电极19s和19d的部分与其余部分的平面差、源和漏电极19s和19d的表面与阻塞膜20的表面的平面差等)。因此，该象素电极813的覆盖TFT14的部分的表面也用作一个具有小纹理的光散射表面A。

电容电极22形成在后基板11上，隔着门绝缘膜16和保护绝缘膜221与各象素电极相对。用于在非选择期间补偿象素中保持的电压的补偿电容器(存储电容器)由该电容电极22、象素电极813以及形成在其间的绝缘膜16和221构成。虽然未示出，与电容电极22一体形成的电容也设置在后基板11上。各电容电极经由该电容线连接至一参考电压。

液晶单元10的前基板12是一个由玻璃板、透明树脂膜等构成的透明基板(图13中为玻璃板)。一个单膜或分开的膜形式的透明反电极24形成在该前基板12的内表面(对着液晶层的表面)上以对着设于后基板11上的所有象素电极813。一透明取向膜25形成在该反电极24上。

虽然未示出，该后和前基板11和12在其周边部分由一框形密封件连接在一起。液晶26填充于基板11和12之间由该密封件围成的区域内。

在该第八实施例的液晶显示装置中，与第一实施例相似，一个象素即可以显示红、绿、兰及白色。

在上述液晶显示装置中，同时用作一反射膜的各象电极813的前表面被形成为一光散射面A。这种结构可以防止诸如观看者的面部或其背景的外部图象反射在该反射表面中并与显示图象重叠。

上述显示装置不用任何滤色器而给光着色。在这种装置中，由于透射率是高的，如果反射面是一个镜面，一外部图象会在该反射面中反射并重叠在显示图象上。然而，如上述，由于用作反射膜的各象素电极813的前表面用作一光散射表面A，不会出现外部图象的反射。

如果该光散射面A的散射效应太大，光被太多地散射，将产生不清楚的图象。如果该散射效应太小，将会出现对外部图象的反射。因此，该光散射面A的纹理尺寸，即纹理的宽度和间距，要设定为能得到恰当的散射效应，以既能够防止反射外部图象又不使显示图象不清晰。

在上述液晶显示装置中，由于设于后基板11上的TFT14被保护绝缘膜221覆盖，且也用作反射膜的象素电极813形成在保护绝缘膜221上以覆盖TFT14，通过增大各象素电极的面积可以提高通光率。

另外，在上述液晶显示装置中，由于形成在后基板11内表面上的象素电极813也用作反射膜，故不需要专门的反射膜。另外，由于象素电极813是通过在一具有小纹理的下伏膜上形成金属膜而形成的，该前表面形成为一具有小纹理的散射/反射表面的象素电极可以容易地被形成，可以降低制造液晶单元10的成本。因此该液晶装置的成本得以降低。

在上述实施例中，为了增大液晶显示装置的通光率，覆盖形成在后基板11上的TFT14的保护绝缘膜221形成在后基板11的几乎整个表面上，且同时用作反射膜的象素电极813形成在保护绝缘膜221上以覆盖TFT14。然而，如果通光率不需要增加太大，则象素电极813也可形成在TFT14的旁边，而不是在其上。在此情况中，如在第一实施例中，保护绝缘膜221可只形成在对应于TFT14的部分上，象素电极13可形成在门绝缘膜16上，则各象素电极的一边缘部分连接到相应TFT14的源电极19s上。

在此情况中，大量的小孔22可形成在门绝缘膜16上以形成一个具有小纹理的下伏层，且一金属膜可形成在该下伏层上，由此形成其前表面形成为具有小纹理的光散射面A的象素电极813。

另外，根据上述实施例，在液晶单元10中，象素电极813和TFT14是形成在后基板11上的，然而，在该液晶单元10中，象素电极和TFT也可设在前基板的内表面上，而将一反电极形成在后基板的内表面上。在该情况中，设于前基板上的象素电极可由透明的导电膜构成，而形成在后基板上的反电极可由反光的金属膜构成，且该反电极的前表面形成为一散射/反射表面。

在该情况中，例如可以通过粗糙/蚀刻后基板的内表面以形成具有小纹理的下伏面并将一金属膜形成在该下伏表面上而形成反电极。

在上述实施例中，可以使用以TFT14作为有源元件的有源矩阵单元作为液晶单元10。但是，该液晶单元也可以是利用(如MIM或薄膜二极管的)二端非线性电阻元件的有源矩阵单元。该液晶单元的液晶分子的扭转角为90度，但例如其也可为180至270度。另外，该液晶单元10也可以设定在根据均匀取向、同向取向或混合取向的一取向状态中。

Claims (23)

1、一种液晶显示装置，包括：

彼此相对地设置的一对基板；

以矩阵形式设置在所述一对基板之一的一内表面上的多数象素电极；

对应于所述各象素电极形成在该基板内表面上并与各相应象素电极分别相连的有源元件；

形成在所述一对基板的另一个的内表面上以对着所述象素电极的至少一个反电极；

补偿电容器装置，形成在所述一对基板的该一个的内表面上并与所述有源元件相连以与所述象素电极平行，用于补偿作用在所述象素电极和所述反电极之间的电压的变化；

分别形成在其上形成有所述多数的象素电极的一基板的内表面上及其上形成有所述反电极的所述另一基板的内表面上以覆盖所述电极的取向膜；

夹在所述一对基板之间且具有其液晶分子被所述取向膜取向在预定方向上的一初始取向状态的液晶层；

设置在至少所述基板之一的外侧的至少一偏振元件，其透射轴与靠近形成在与其邻近的基板上的取向膜的液晶分子的取向方向相交；

反射元件，设置在从所述基板之一的偏振元件侧入射的光射出的一基板侧，用于反射透过所述液晶层的光；以及

设置在所述偏振元件和所述基板之间的一延迟板，其光轴的方向与所述偏振元件的光轴方向相交。

2、如权利要求1的装置，其特征在于，所述补偿电容器装置是由所述象素电极和隔着一绝缘膜与所述象素电极相对的电容电极构成的。

3、如权利要求2的装置，其特征在于，所述象素电极是由一透明导电膜制成的，并且，所述补偿电容器装置包括一由一金属膜制成并具有光反射特性的电容电极，所述电容电极还具有反射元件的功能。

4、如权利要求1的装置，其特征在于，所述反射元件是由一具有镜反射表面的金属膜构成的。

5、如权利要求1的装置，其特征在于，所述偏振元件包括在其一个表面上的光散射膜，所述光散射膜用于散射穿过其的光。

6、如权利要求1的装置，其特征在于，所述延迟板的光轴的方向与所述偏振元件的光轴方向以一个不为直角的交角相交。

7、如权利要求1的装置，其特征在于，所述反射元件形成在与光入射侧基板相对的基板的内表面上。

8、根据权利要求1的装置，其特征在于，还包括覆盖着所述有源元件的一保护膜；

所述有源元件包括一形成在所述基板上的一门电极、形成所述基板的几乎整个表面上以覆盖该门电极的一门绝缘膜、一个形成为对着所述门电极的半导体膜、以及形成在该半导体膜的两端部上以彼此隔开的源和漏电极；以及

所述的补偿电容器装置包括形成在所述门绝缘膜上的电容电极、所述象素电极以及在所述电容电极和所述象素电极之间延伸的并覆盖所述有源元件的该保护膜。

9、如权利要求1的装置，其特征在于，所述有源元件包括形成在所述基板上的一个门电极、形成在几乎所述基板的整个表面上以覆盖所述门电极的一个门绝缘膜、对着所述门电极形成的一半导体膜、以及形成在所述半导体膜的两端上以相互隔开的源和漏电极；以及

所述补偿电容器装置包括形成在所述基板上的一第一电容电极、一覆盖所述第一电容电极的门绝缘膜、以及形成在所述门绝缘膜上且连接至所述源和漏电极中与所述象素电极连接的那一个上。

10、如权利要求7的装置，其特征在于，所述的多数象素电极、有源元件以及补偿电容器装置形成在与所述光入射侧基板相对的基板的内表面上。

11、如权利要求10的装置，其特征在于，所述象素电极是由具有光反射特性的镜面金属膜制成的。

12、如权利要求10的装置，其特征在于，所述象素电极具有包括镜反射面部分及具有光散射特性的小区域的反射面，并具有一反射元件的功能。

13、如权利要求7的装置，其特征在于，所述多数象素电极、有源元件以及补偿电容器装置形成在所述一对基板中的光入射侧的一个的内表面上，而一由具有光反射特性的一金属膜制成的反电极则形成在另一基板的内表面上以对着所述象素电极。

14、一种液晶显示装置，包括：

一个第一基板，其具有一个其上设有一透明电极以及覆盖所述透明电极的第一取向膜的表面；

一个第二基板，其具有对着所述第一基板设置的一个电极以及覆盖该电极的第二取向膜，所述电极具有多数的象素形成在其内表面上，且所述象素形成在对着所述透明电极的区域中；

一夹在所述第一和第二基板之间的液晶层，其具有一个其液晶分子被所述第一和第二取向膜取向在预定方向的初始取向状态；

一偏振元件，设于所述第一基板的外侧，该偏振元件的偏振轴与邻近所述第一取向膜的液晶分子的取向方向以一个不为直角的交角相交；

一反射元件，设于所述第二基板侧，用于反射从所述偏振元件入射在第一基板侧并透过所述液晶层的光；以及

光遮蔽元件，设在所述第一和第二基板之一的内表面上，用于防止所述多数象素间的光泄漏。

15、如权利要求14的装置，其特征在于，所述光遮蔽元件形成在所述第一基板的内表面侧上。

16、如权利要求14的装置，其特征在于，所述光遮蔽元件形成在所述第二基板的内表面侧上。

17、如权利要求14的装置，其特征在于，多数象素电极以及与所述各象素电极相对应的多数有源元件以矩阵的形式设置在所述第二基板的与所述第一基板相对的表面上，而至少一个对着所述多数象素电极的反电极形成在所述第一基板的与所述第二基板相对的表面上；

18、如权利要求14的装置，其特征在于，多数象素电极以及与所述各象素电极相对应的多数有源元件以矩阵的形式设置在所述第一基板的对着所述第二基板的表面上；而至少一个对着所述多数象素电极的反电极形成在所述第二基板的对着所述第一基板的表面上。

19、如权利要求14的装置，其特征在于，所述第一和第二基板之一包括多数以矩阵形式设置在其内表面上象素电极、多数与所述各象素电极相对应的有源元件、以及连接至所述有源元件以与所述象素电极平行，用于补偿作用在所述象素电极和所述反电极之间的电压的变化的补偿电容器装置。

20、如权利要求19的装置，其特征在于，所述补偿电容器装置包括所述象素电极以及隔着一绝缘膜与所述象素电极相对地设置的电容电极。

21、如权利要求14的装置，其特征在于，所述象素电极具有一包括镜反射部分及具有光散射特性的小区域的反射面，并具有一反射元件的功能。

22、如权利要求14的装置，其特征在于，所述偏振元件包括在其一表面上的光散射膜，所述光散射膜用于散射透过其的光。

23、如权利要求14的装置，其特征在于，还包括一延迟板，设于所述偏振元件与所述基板之间，该延迟板的光轴的方向以一个不为直角的交角与所述偏振元件的光轴方向相交。

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