JP3674229B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カラーフィルタを備えた反射型の液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置には、バックライトからの光を利用して表示する透過型のものと、自然光や室内照明光等の外光を利用して表示する反射型のものとがあり、反射型の液晶表示装置は、その裏面側に装置前面から入射した外光を反射させるための反射体を備えている。
【０００３】
なお、一般に液晶表示装置は、前記液晶層の液晶の分子を両基板間において所定のツイスト角でツイスト配向させたＴＮ（ツイステッド・ネマティック）方式のものが利用されており、このＴＮ方式では、前記一方の基板の外面と他方の基板の外面とにそれぞれ偏光板を、その透過軸を所定の方向に向けた状態で配置している。
【０００４】
また、カラー画像を表示する液晶表示装置では、その一対の基板の内面のうちのいずれかに、各画素領域にそれぞれ対応させて、これらの画素領域の全域にわたる面積を有する複数の色のカラーフィルタ、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタ、或はマゼンタ、イエロー、シアンの３色のカラーフィルタを、その各色のカラーフィルタがそれぞれ隣り合う画素領域に対応するように交互に並べて設けるとともに、表側の基板に、各画素領域の間の部分に対応させて各画素間からの漏れ光を防止するためのブラックマスクと呼ばれる遮光膜を設けている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のカラーフィルタを備えた液晶表示装置は、その画面が暗いという問題をもっている。
これは、各画素領域を透過して出射する光が、特定波長帯域以外の光を吸収し、特定波長帯域の光だけを透過させるカラーフィルタによって前記カラーフィルタの色に着色された光であるため、入射光に対する着色された出射光の強度が極めて弱くなり、表示されるカラー画素の輝度が低く、また、ブラックマスクにより画素領域間が遮光されいるため、開口率が低いためである。
【０００６】
この問題は、透過型の表示装置の場合はバックライトの輝度を高くすることによってある程度改善することができるが、外光を利用して表示する反射型の液晶表示装置の場合は、入射する外光の強度が必ずしも高いとはいえないため、明るい画面を得ることは難しい。
【０００７】
この発明は、カラーフィルタを備えた液晶表示装置として、外光を利用して表示する反射型表示装置であっても、画面の明るさを充分に高くすることができるものを提供することを目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、裏面側に反射体を備えた反射型の液晶表示装置において、液晶層をはさんで対向する表裏一対の基板のうちの一方の基板の内面に、複数の画素電極と、これらの画素電極にそれぞれ接続された複数の能動素子と、前記能動素子にそのオン・オフを制御するための制御信号を供給する制御信号供給ラインとが設けられ、他方の基板の内面に、前記各画素電極に対向する対向電極が設けられ、前記各画素電極と前記対向電極とが互いに対向する各画素領域にそれぞれ対応させてカラーフィルタが設けられているとともに、各画素領域の間の画素間領域が、装置前面からの入射光を反射して前記前面に出射する領域となっており、前記一対の基板の少なくとも一方の内面に、前記制御信号供給ラインの配線部に対応させて、前記制御信号供給ラインと前記対向電極との間の液晶層に印加される電界を低くするための絶縁膜が設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
この発明の液晶表示装置によれば、各画素領域の間の領域に入射した光が反射して前面に出射する。その光は、画素領域に対応させて設けられているカラーフィルタを透過しない高輝度の無着色光である。
【００１０】
また、前記一対の基板の少なくとも一方の内面に、前記制御信号供給ラインと前記対向電極との間の液晶層に印加される電界を低くするための絶縁膜が設けられているため、前記制御信号供給ラインが対応する部分の液晶に、その分子の配向状態を変化させるような電界が作用することはないから、前記画素間領域の出射光の輝度は常に高く保たれる。
【００１１】
したがって、この液晶表示装置によれば、各画素領域の間の領域を出射する光によって画面全体の輝度を底上げし、画面の明るさを充分に高くすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の液晶表示装置は、上記のように、各画素領域にそれぞれ対応させてカラーフィルタを設けるとともに、各画素領域の間の領域を、装置前面からの入射光を反射して前記前面に出射する領域とし、さらに、少なくとも一方の基板の内面に、能動素子にそのオン・オフを制御するための制御信号を供給する制御信号供給ラインと対向電極との間の液晶層に印加される電界を低くするための絶縁膜を設けることにより、前記画素間領域の液晶にその分子の配向状態を変化させるような電界が作用することはないようにして、前記画素間領域の出射光の輝度を常に高く保ち、画面の明るさを高くしたものである。
【００１３】
この発明は、液晶層に電界が印加されていない状態での表示が明表示である、いわゆるノーマリーホワイトモードの液晶表示装置に有効である。
また、この発明の液晶表示装置においては、各画素領域にそれぞれ対応させて設けるカラーフィルタの面積を、画素領域の面積よりも小さくするのが好ましく、このようにカラーフィルタの面積を画素領域の面積より小さくすれば、カラーフィルタを通らない高輝度の無着色光と前記カラーフィルタにより着色した光とでカラー画素を表示してその画素の明るさを向上させることができるとともに、画素領域を透過して入射し隣り合う他の画素領域を透過して出射する光がこれらの画素領域のカラーフィルタの両方を通って一部または全部が吸収される確率が少なくなり、明るく、色純度のよい高品位のカラー画像を表示することができる。
【００１４】
この場合、前記カラーフィルタは、画素領域の周縁部を除く内側の領域に対応させて設けるのが望ましく、このようにカラーフィルタを設ければ、画素領域の周縁部を透過する光は着色しないため、画素領域を透過した入射光が隣り合う他の画素領域のカラーフィルターにより吸収されることがなくなり、出射光量を多くして表示素子を明るくすることができ、また色混ざりの発生を防ぐことができる。
【００１５】
【実施例】
図１〜図５はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は液晶表示装置の一部分の平面面、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３は図１の III−III 線に沿う断面図、図４は図２の一部分の拡大図である。
【００１６】
この実施例の液晶表示装置は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を能動素子とするアクティブマトリックス方式のものであり、液晶層ＬＣをはさんで対向する表裏一対の基板（ガラス板等からなる透明基板）１，２のうち、裏側の基板２の内面には、透明な画素電極３がマトリックス状に配列して設けられるとともに、これらの画素電極３にそれぞれ接続された複数の能動素子（以下、ＴＦＴという）４が設けられている。
【００１７】
図１において、（Ｒ）の電極は赤色画素を表示するための画素電極、（Ｇ）の電極は緑色画素を表示するための画素電極、（Ｂ）の電極は青色画素を表示するための画素電極であり、これらの画素電極３は、行方向（画面の左右方向）には交互に並べて配列され、列方向（画面の上下方向）には同色の画素を表示するための画素電極同士を約１．５ピッチずつ行方向に交互にずらしてジグザグに配列されている。
【００１８】
上記ＴＦＴ４は、裏側基板２上に形成されたゲート電極５と、このゲート電極５を覆うゲート絶縁膜６と、このゲート絶縁膜６の上に前記ゲート電極５と対向させて形成されたｉ型半導体膜７と、このｉ型半導体膜７の両側部の上にｎ型半導体膜（図示せず）を介して形成されたソース電極８およびドレイン電極９とからなっている。
【００１９】
また、上記裏側基板２の上には、各画素電極行の一側にそれぞれ沿わせて、各行のＴＦＴ４にそのオン・オフを制御するための制御信号（以下、ゲート信号という）を供給する制御信号供給ライン（以下、ゲートラインという）１０が配線されており、各行のＴＦＴ４のゲート電極５はそれぞれ、その行に対応するゲートライン１０に一体に形成されている。
【００２０】
なお、上記ＴＦＴ４のゲート絶縁膜（透明膜）６は、基板２のほぼ全面にわたって形成されており、前記ゲートライン１０は、その端子部を除いてゲート絶縁膜６で覆われている。
【００２１】
また、上記ゲート絶縁膜６の上には、各画素電極列の一側にそれぞれ沿わせて、各列の各ＴＦＴ４に表示データに応じたデータ信号を供給する（データ信号供給ライン（以下、データラインという）１１が配線されており、各列のＴＦＴ４のドレイン電極９はそれぞれ、その列に対応するデータライン１１につながっている。
【００２２】
前記データライン１１は、同色の画素を表示するための各画素電極列（ジグザグの画素電極列）にそれぞれ沿わせて蛇行配線されており、各行の画素電極３の側縁に沿う縦配線部をつなぐ横配線部は、隣接する画素電極行の間に、上記ゲートライン１０と平行に配線されている。
【００２３】
なお、この実施例ではデータライン１１をゲート絶縁膜６の上に配線し、各列のＴＦＴ４のドレイン電極９をそれぞれ、その列に対応するデータライン１１に一体に形成しているが、前記データライン１１は、ＴＦＴ４を絶縁膜で覆ってその上に配線し、前記絶縁膜に設けたコンタクト孔において前記ＴＦＴ４のドレイン電極９と接続してもよい。
【００２４】
また、上記画素電極３は前記ゲート絶縁膜６の上に形成されており、この画素電極３は、その一側縁の端部において対応するＴＦＴ４のソース電極９に接続されている。
【００２５】
さらに、前記裏側基板２上には、各画素電極行にそれぞれ対応させて、その行の各画素電極３と前記ゲート絶縁膜６をはさんで対向する補償容量形成電極（以下、容量形成電極という）１２が設けられており、この容量形成電極１２と画素電極３とその間のゲート絶縁膜６とによって、非選択期間の画素電極３の電位の変動を補償するための補償容量（ストレージキャパシタ）が形成されている。
【００２６】
また、画素電極３は、その横幅に対して縦幅を若干大きくした縦長の矩形状電極とされており、前記容量形成電極１２は、画素電極３のＴＦＴ接続側とは反対側の端縁から若干画素電極内側に片寄った部分に対向させて、上記ゲートライン１０と平行に形成されている。
【００２７】
なお、前記ゲートライン１０と容量形成電極１２およびゲートライン１１は、低抵抗で光の反射率が高い金属膜、例えば、Ａｌ−Ｔｉ合金またはＡｌ−Ｎｄ合金等のＡl （アルミニウム）系合金膜で形成されている。
【００２８】
さらに、前記ゲートライン１０と容量形成電極１２は、ゲート絶縁膜６の上に形成する画素電極３やデータライン１１との間の絶縁耐圧を高くするために、その表面を陽極酸化処理されており、図では省略しているが、これらのゲートライン１０および容量形成電極１２は、陽極酸化により生成した透明な酸化膜で覆われている。
【００２９】
さらに、前記裏側基板２の内面には、上記ゲート絶縁膜６の上に、前記ゲートライン１０の配線部に対応させて、その部分の液晶に作用する電界を低くするための透明な電圧降下用絶縁膜１３が設けられるとともに、その上に、前記ＴＦＴ４とゲートライン１０およびデータライン１１と画素電極３の周縁部を覆う透明なオーバーコート絶縁膜１３ａが設けられており、その上に配向膜１４が形成されている。なお、この実施例では図１のように、前記電圧降下用絶縁膜１３を、ゲートライン１０とＴＦＴ４とを覆うように形成している。
【００３０】
一方、表側の基板１の内面には、上記裏側基板２の各画素電極３にそれぞれ対応させて、赤，緑，青の３色のカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂが行方向および列方向に交互に並べて設けられるとともに、前記裏側基板２の各ＴＦＴ４にそれぞれ対応させて、ＴＦＴ部分だけを覆う面積の遮光膜１６（図１参照）が設けられている。
【００３１】
前記遮光膜１６は、光によるＴＦＴ４の誤動作を防ぐために、装置前面からの入射する外光のうちのＴＦＴ部分に入射する光を遮光するものであり、この遮光膜１６は黒色に着色された樹脂からなるブラックマスクでもよいが、この実施例では、前記遮光膜１６を純Ａl またはＡl 系合金で形成し、この遮光膜１６に、装置前面からの入射光を反射する反射膜を兼ねさせている。
【００３２】
また、この表側基板１の内面には、前記カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂおよび遮光膜１６を覆って透明な保護膜（絶縁膜）１７が設けられており、この保護膜１７の上に、前記画素電極３の全てに対向し、これらの画素電極３と対向する部分によりそれぞれ画素領域Ａを形成する一枚膜状の透明な対向電極１８が設けられ、その上に配向膜１９が形成されている。
【００３３】
上記カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂは、画素電極３と対向電極１８とが対向する画素領域Ａの面積より小さい面積を有する大きさのカラーフィルタであり、この実施例では、各色のカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂをそれぞれ、 各画素領域Ａの周縁部を除く内側の領域に対応させて設けている。なお、図１ではカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの形状を四角形としたが、このカラーフィルタの形状は、円形、楕円形、長円形などでもよい。
【００３４】
これらのカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂは、縦長の矩形状に形成された画素電極３の容量形成電極１２が対向する部分よりもＴＦＴ接続側の領域に対向させて設けられており、したがって画素領域Ａの容量形成電極１２が設けられている側の縁部（図１では上縁）からカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂまでの距離は、画素領域Ａの他の３辺の縁部からカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂまでの距離よりも大きい。
【００３５】
また、上記一対の基板１，２の内面に設けられた配向膜１４，１９はそれぞれ、その膜面を所定方向にラビングすることによって配向処理されており、両基板１，２間の液晶層ＬＣの液晶分子は、裏側基板２の配向膜１４と表側基板１の配向膜１９とによってそれぞれの基板１，２の近傍における配向方向を規制され、両基板１，２間において所定のツイスト角（例えばほぼ９０°）でツイスト配向している。
【００３６】
さらに、上記一対の基板１，２の外面にはそれぞれ、偏光板２１，２２が配置されており、これらの偏光板２１，２２は、それぞれの透過軸を所定の方向に向けた状態で設けられている。
【００３７】
この実施例の液晶表示装置は、液晶層ＬＣに電界が印加されていない状態（液晶分子が初期のツイスト配向状態に配向している状態）での表示が明表示である、いわゆるノーマリーホワイトモードのものであり、前記偏光板２１，２２の透過軸の向きは、入射光が表側偏光板２１と液晶層ＬＣと裏側偏光板２２とを透過して反射され、前記裏側偏光板２２と液晶層ＬＣと表側偏光板２１とを順次透過して出射する場合も、また入射光が表側偏光板２１と液晶層ＬＣとを透過して反射され、前記液晶層ＬＣと表側偏光板２１を順次透過して出射する場合も、ノーマリーホワイトモードの表示が得られるように設定されている。
【００３８】
また、裏側の偏光板２２の背後には、液晶表示装置にその前面側から入射して液晶層ＬＣを透過した光を反射するための反射体として、純Ａl 、Ａl 系合金、Ａg （銀）等の金属板からなる高反射率の反射板２３が配置されている。この反射板２３は、その反射面を粗面化した散乱反射板であるのが望ましい。
【００３９】
この液晶表示装置は、外光を利用して反射型表示を行なうものであり、その前面から入射する外光のうち、各画素領域Ａに入射した光は、その透過経路を図４に破線矢印Ｌ1 で示したように、表側偏光板２１と液晶層ＬＣと裏側偏光板２２とを順次透過して反射板２３により反射され、前記裏側偏光板２２と液晶層ＬＣと表側偏光板２１とを順次透過して前面に出射する。
【００４０】
なお、前記画素領域Ａに入射した光のうち、容量形成電極１２が対向している補償容量部に入射した光は、図４に破線矢印Ｌ2 で示したように、表側偏光板２１と液晶層ＬＣとを順次透過して前記容量形成電極１２の表面で反射され、前記液晶層ＬＣと表側偏光板２１とを順次透過して表面に出射する。
【００４１】
また、各画素領域Ａの間の画素間領域Ｂは、装置前面からの入射光を反射して前記前面に出射する領域となっており、この画素間領域Ｂに入射した光のうち、ゲートライン１０およびデータライン１１が配線されている部分と容量形成電極１２が通っている部分（以下、これらの部分を総称して配線部という）に入射した光は、その透過経路を図４に破線矢印L3 で示したように、表側偏光板２１と液晶層ＬＣとを順次透過して前記ゲートライン１０とデータライン１１の容量形成電極１２のいずれかの表面で反射され、前記液晶層ＬＣと表側偏光板２１とを順次透過して前面に出射する。
【００４２】
さらに、前記画素間領域Ｂの前記配線部以外の領域に入射した光は、その透過経路は図示しないが、表側偏光板２１と液晶層ＬＣと裏側偏光板２２とを順次透過して反射板２３により反射され、前記裏側偏光板２２と液晶層ＬＣと表側偏光板２１とを順次透過して前面に出射する。
【００４３】
なお、図４では、光の入射方向を、装置前面に垂直な方向に近い方向としたが、反射型液晶表示装置は、その画面の斜め上方、つまり装置前面に垂直な方向に対して画面の上縁側に傾いた方向からより多く外光が入るように画面の向きを選んで使用されるのが普通である。
【００４４】
すなわち、この液晶表示装置の入射光の透過経路は、画素領域Ａのうちの補償容量部以外の領域と、画素間領域Ｂのうちの前記配線部以外の領域では、表裏に偏光板を備えた２枚偏光板方式の反射型液晶表示装置と同じであり、前記画素領域Ａの補償容量部と、画素間領域Ｂのうちの配線部では、表側だけに偏光板を備えた１枚偏光板方式の反射型液晶表示装置と同じである。
【００４５】
そして、この液晶表示装置によれば、各画素領域Ａの間の画素間領域Ｂに入射した光が反射して前面に出射する。その光は、画素領域Ａに対応させて設けられているカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを透過しない高輝度の無着色光である。
【００４６】
また、この液晶表示装置では、裏側基板２の内面に、ゲートライン１０の配線部に対応させて電圧降下用絶縁膜１３を設けているため、ゲートライン１０と対向電極１８との間に生じる電界を低くすることができ、したがって、前記ゲートライン１０が対応する部分の液晶に、その分子の配向状態を変化させるような電界が作用することはない。
【００４７】
すなわち、上記ゲートライン１０に供給されるゲート信号は、そのゲートラインが対応する画素行の選択期間にＴＦＴ４をオンさせる電位になる波形の信号であり、前記選択期間は極く短いが、そのときの電位がかなり高いため、ゲートライン１０に対応し、データライン１１が形成されていない部分の液晶に、ゲートライン１０と対向電極１８との電位差に応じた高い電界が加わり、その領域の液晶分子が基板１，２面に対して立上がるように配向状態を変える。
【００４８】
しかし、上記のようにゲートライン１０の配線部に対応させて電圧降下用絶縁膜１３を設けておけば、ゲートライン１０と対向電極１８との間の液晶層に印加される電界を低くすることができる。なお、この実施例では、前記電圧降下用絶縁膜１３の上にオーバーコート絶縁膜１３ａを設けており、また前記ゲートライン１０はゲート絶縁膜６でも覆われているため、前記電圧降下用絶縁膜１３の膜厚は、この電圧降下用絶縁膜１３とゲート絶縁膜６およびオーバーコート絶縁膜１３ａとによるトータルの電圧降下により、ゲートライン１０と対向電極１８との間の液晶層に生じる電界が充分に低くなるように選べばよい。
【００４９】
このため、前記ゲートライン１０が対応する部分の液晶に、その分子の配向状態を変化させるような電界が作用することはなく、したがって前記画素間領域Ｂの液晶分子の配向状態は初期配向状態とほとんど変わらないから、この画素間領域Ｂの出射光の輝度は常に高く保たれる。
【００５０】
なお、この実施例では、ゲートライン１０上、及びゲートライン１０に沿った横配線部上は前記電圧降下用絶縁膜１３とオーバーコート絶縁膜１３ａで覆われているが、画素電極３の側縁に沿う縦配線部の上には前記電圧降下用絶縁膜１３は無い。
【００５１】
しかし、前記データライン１１に供給されるデータ信号は表示データに応じて電位が変化する波形の信号であり、その電位はゲート信号のオン電位に比べれば低いし、またオーバーコート絶縁膜１３ａでの電圧降下もあるため、対向電極１８とデータライン１１との間に生じる電界は小さい。
【００５２】
したがって、データライン１１の縦配線部と対向電極１８との間に生じる電界による液晶分子の配向状態の変化小さいから、前記電圧降下用絶縁膜１３は、ゲートライン１０とデータライン１１とのうちの少なくともゲートライン１０に対応させて設ければよい。
【００５３】
ただし、前記電圧降下用絶縁膜１３は、ゲートライン１０とデータライン１１の両方が対向する部分に設けてもよく、このように電圧降下用絶縁膜１３を設ければ、データライン１１が対応する領域での液晶分子の配向変化をより確実に防ぐことができる。 そして、上記液晶表示装置は、各画素領域の間の領域Ｂを、装置前面からの入射光を反射して前記前面に出射する領域とし、さらに、ゲートライン１０とデータライン１１とのうちの少なくともゲートライン１０と対向電極１８との間の液晶層に生じる電界を低くするための電圧降下用絶縁膜１３を設けることにより、画素間領域Ｂ液晶分子の配向状態が初期配向状態とほとんど変わらないようにして、この画素間領域Ｂの出射光の輝度が常に高く保たれるようにしているため、各画素領域Ａの間の領域Ｂを出射する光によって画面全体の輝度を底上げし、画面の明るさを充分に高くすることができる。
【００５４】
なお、この実施例では、前記画素間領域Ｂのうちの配線部に入射した光の透過経路が１枚偏光板方式の液晶表示装置と同じであり、したがって、この部分での偏光板での吸収による光量の減少が少ないため、画素間領域Ｂの出射光の輝度をより高くすることができる。また、この実施例では、表側基板１の内面に各ＴＦＴ４にそれぞれ対応させて設けた遮光膜１６も装置前面からの入射光を反射するため、画素間領域Ｂを画素領域Ａの全周にわたって明るくすることができる。
【００５５】
しかも、この実施例の液晶表示装置では、各画素領域Ａにそれぞれ対応させて設けたカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの面積を画素領域Ａの面積よりも小さくしているため、各画素領域Ａに入射した光のうち、カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂが対応している領域に入射した光だけが、前記カラーフィルタによりその吸収波長域の光を吸収されて着色し、カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの外側の領域に入射した光は着色しない。
【００５６】
すなわち、この液晶表示装置によれば、カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの面積が画素領域Ａの面積より小さいため、画素領域Ａを透過する光のうちの前記カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂに入射する光だけがカラーフィルタによりその吸収波長域の光を吸収されて着色し、他の光はカラーフィルタによる吸収を受けずに高輝度の無着色光のまま透過して、その無着色光と前記着色した光とでカラー画素が表示される。
【００５７】
図５は上記液晶表示装置の表示画素を示す図であり、各画素Ａは、上記画素間領域Ｂを出射する高輝度の無着色光による明るい背景Ｂ′中に表示される。この表示画素Ａ′の外形は前記画素領域Ａと同じであるが、その中央の領域だけがカラーフィルタの色に着色した赤、緑、青のいずれかの着色領域ａであり、周縁部は高輝度の無着色領域ｂである。なお、この表示画素Ａ′は、人間の眼には、表示画素Ａ′全体が着色領域ａの色に着色した１つのカラー画素として見える。
【００５８】
このため、上記液晶表示装置によれば、表示されるカラー画素が、カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの色に着色し、しかも輝度の十分な画素であり、したがって、反射型の液晶表示装置ではあるが、充分に明るいカラー画像を表示することができるとともに、上記画素間領域Ｂを出射する光による画面輝度の底上げとの相乗効果により、画面をさらに明るくすることができる。
【００５９】
なお、この実施例では、画素領域Ａの補償容量部の透過経路が、表側だけに偏光板を備えた１枚偏光板方式の反射型液晶表示装置と同じであるため、この部分での偏光板での吸収による光量の減少が少ないから、画素領域全体が２枚偏光板方式の反射型液晶表示装置と同じであるものに比べて、画素領域Ａの出射光の輝度を高くすることができる。
【００６０】
さらに、この液晶表示装置では、カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの面積が画素領域Ａの面積より小さいため、外光の入射方向が装置前面に垂直な方向に対して斜めに傾いた方向であり、画素領域Ａの周縁部を透過した入射光が隣り合う他の画素領域Ａを透過して出射しても、その光がこれらの画素領域Ａのカラーフィルタの両方を通る確率は少なく、したがって、出射光量が多くなり、また色混ざりの発生も少なくして、高品位のカラー画像を表示することができる。
【００６１】
すなわち、反射型の液晶表示装置では、その前面から入射する光が装置前面に垂直な方向に対して斜めに傾いた方向からの入射光であると、特に画素領域の周縁部を透過して反射された光が、隣り合う他の色の画素領域に入射するため、カラーフィルタが画素領域の全体に対応している従来の反射型液晶表示装置では、画素領域の周縁部を透過して隣り合う他の色の画素領域に入射した光が、加法混色によりカラー表示を行う、赤、緑、青の３色のカラーフィルタを備えた液晶表示素子では、これらの２つの画素領域のカラーフィルタによって吸収されて出射せず、また減法混色によりカラー表示を行う、マゼンタ、イエロー、シアンの３色のカラーフィルタを備えた液晶表示素子であっては、前述した画素領域の周縁部に斜めに入射する光が２つのカラーフィルターを透過することにより色混ざりを生じるが、上記実施例の液晶表示装置によれば、このような光の吸収、及び色混ざりはほとんど生じない。
【００６２】
しかも、この実施例では、前記カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを画素領域Ａの周縁部を除く内側の領域に対応させて設けているため、画素領域Ａの周縁部を透過する光は着色せず、したがって、画素領域Ａを透過した入射光が隣り合う他の画素領域Ａに入射することによる出射光のロス、及び色混ざりの発生をより確実に防ぐことができる。
【００６３】
また、反射型液晶表示装置は、上述したように、その画面の斜め上方からより多く外光が入るように画面の向きを選んで使用されるのが普通であり、したがって、画素領域Ａの周縁部を透過して入射し隣り合う他の画素領域Ａを透過して出射する光のほとんどは、その画素領域Ａの上の行の画素領域Ａの下縁付近を透過して入射した光であるが、この実施例では、カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを縦長の矩形状に形成された画素電極３の容量形成電極１２が対向する部分よりもＴＦＴ接続側の領域に対向させて設けることにより、画素領域Ａの容量形成電極１２が設けられている側の縁部からカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂまでの距離を大きくとっているため、画面の上下方向に並ぶ各画素領域Ａのカラーフィルタ間の間隔が大きく、したがって、上の行の画素領域Ａの下縁付近を透過した入射光がその下の行の画素領域Ａを透過して出射しても、その光がカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを通ることはないから、さらに確実に前記出射光のロス及び色混ざりの発生を無くすことができる。
【００６４】
前述した実施例では、画素電極を１．５ピッチずらせて、データラインをこの画素間にジグザグに配置し、ゲートラインと一部重なるように形成した実施例を示したが、本願発明は前記画素電極の配列ピッチをずらすこととなく配置し、ゲートラインとデータラインとが交差するように配置したアクティブマトリックス型液晶表示装置に最も適している。この場合、ゲートライン上には交差する部分を除いてデータラインが形成されていないので、前記ゲート電極と対向電極との間には、強い電界が印加されるが、このゲートラインの上に前記電圧降下用絶縁膜１３を設けることにより、ゲートラインに対応する部分の液晶層に印加される電界を十分弱くすることができ、液晶分子の配向変化を防いで、液晶表示素子からの出射光量を多くすることができる。
【００６５】
図６はこの発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図である。この実施例は、裏側基板２の内面に設ける各画素電極を、純Ａl 、Ａl 系合金、Ａg 等の高反射率の金属膜からなる、反射膜を兼ねる画素電極３ａとしたものであり、他の構成は上記第１の実施例と同じである。
【００６６】
この液晶表示装置では、前記画素電極３ａが反射膜であるため、装置前面から入射する外光のうち、各画素領域Ａに入射した光が、表側偏光板２１と液晶層ＬＣとを順次透過して画素電極３ａで反射され、前記液晶層ＬＣと表側偏光板２１とを順次透過して前面に出射する。
【００６７】
なお、画素間領域Ｂに入射した光の透過経路は上記第１の実施例と同じであり、画素間領域Ｂのうちの配線部（ゲートライン１０およびデータライン１１が配線されている部分と容量形成電極１２が通っている部分）に入射した光は、表側偏光板２１と液晶層ＬＣとを順次透過して前記ゲートライン１０とデータライン１１と容量形成電極１２のいずれかの表面で反射され、前記液晶層ＬＣと表側偏光板２１とを順次透過して前面に出射する。また、記画素間領域Ｂの配線部以外の領域に入射した光は、表側偏光板２１と液晶層ＬＣと裏側偏光板２２とを順次透過して反射板２３により反射され、前記裏側偏光板２２と液晶層ＬＣと表側偏光板２１とを順次透過して前面に出射する。
【００６８】
すなわち、この実施例の液晶表示装置の入射光の透過経路は、画素間領域Ｂのうちの配線部以外の領域では、表裏に偏光板を備えた２枚偏光板方式の反射型液晶表示装置と同じであるが、画素領域Ａの全域と画素間領域Ｂのうちの配線部では、表側だけに偏光板を備えた１枚偏光板方式の反射型液晶表示装置と同じである。
【００６９】
したがって、この液晶表示装置によれば、画素領域Ａの全域にわたって偏光板での吸収による光量の減少を少なくすることができるから、上記第１の実施例に比べて表示画素の輝度をさらに高くすることができる。
【００７０】
図７はこの発明の第３の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図である。この実施例は、各画素領域Ａおよび画素間領域Ｂを透過した入射光を反射する反射体を、裏側基板２の内面に設けたものである。
【００７１】
すなわち、この実施例の液晶表示装置は、裏側基板２の内面に、純Ａl 、Ａl 系合金、Ａg 等の高反射率の金属膜からなる反射膜２４を設け、この反射膜２４を透明な絶縁膜２５で覆って、その上に、ゲートライン１０、ＴＦＴ４、データライン１１および透明な画素電極３を設けたものであり、この実施例では、偏光板２１を表側基板１の外面だけに設けている。
【００７２】
なお、この実施例では、前記反射膜２４に容量形成電極を兼ねさせて、この反射膜２４とそれを覆う絶縁膜２５およびその上のゲート絶縁膜６と画素電極３とにより、補償容量を形成しており、したがって、上記第１および第２の実施例で設けている容量形成電極１２は無い。
【００７３】
この液晶表示装置もノーマリーホワイトモードのものであり、前記偏光板２１の透過軸の向きは、液晶層ＬＣに電界が印加されていない状態（液晶分子が初期のツイスト配向状態に配向している状態）での表示が明表示になるように設定されている。なお、この実施例において、上述した第１の実施例と同じ構成のものについては、図に同符号を付してその説明を省略する。
【００７４】
この実施例の液晶表示装置によれば、裏側基板２の内面に反射膜２４を設けているため、画素領域Ａおよび画素間領域Ｂの両方の透過経路が、表側だけに偏光板を備えた１枚偏光板方式の反射型液晶表示装置と同じであり、したがって、画素領域Ａと画素間領域Ｂのいずれにおいても偏光板での吸収による光量の減少を少なくし、表示画素の輝度および画面の明るさをさらに高くすることができる。
【００７５】
なお、上記第３の実施例では、画素電極３を透明電極としたが、この画素電極は反射膜を兼ねる電極としてもよく、その場合は、前記反射膜２４を画素間領域Ｂだけに対応させて形成し、この反射膜２４を覆う絶縁膜２５とゲート絶縁膜６との間に各画素電極３の一部に対向する容量形成電極を設けて補償容量を形成してもよい。
【００７６】
また、上述した各実施例では、ゲートライン１０と対向電極１８との間に生じる電界を低くするための電圧降下用絶縁膜１３を裏側基板２の内面に設けたが、この電圧降下用絶縁膜１３は、表側基板１の内面に対向電極１８を部分的に覆うように設けてもよいし、また両方の基板１，２の内面に設けてもよい。
【００７７】
さらに、上記各実施例の液晶表示装置はＴＦＴ４を能動素子とするアクティブマトリックス方式のものであるが、この発明は、ＭＩＭ等の２端子の非線形抵抗素子を能動素子とするアクティブマトリックス方式のものでもよく、その場合も、一方の基板にマトリックス状に配列して設けられた各画素電極と、他方の基板の内面に各画素電極行ごとに対向させて設けられた複数の対向電極とが互いに対向する各画素領域の間の画素間領域を、装置前面からの入射光を反射して前記前面に出射する領域とするとともに、少なくとも一方の内面に、前記ＭＩＭにそのオン・オフを制御するための制御信号を供給する制御信号供給ラインと前記対向電極との間に生じる電界を低くするための絶縁膜を設ければ、各画素領域の間の領域を出射する光によって画面全体の輝度を底上げし、画面の明るさを充分に高くすることができる。
【００７８】
また、この液晶表示装置の場合も、各画素領域に対応させて設けるカラーフィルタの面積を、前記画素領域の面積より小さくすれば、上記実施例と同様に、充分な明るさで、しかも色混ざりもほとんどない、高品位のカラー画像を表示することができる。
【００７９】
さらに、上記各実施例では、画素間領域Ｂの全域を、装置前面からの入射光を反射して前記前面に出射する領域としたが、この入射光を反射する領域は、前記画素間領域Ｂのうちの一部分、例えば各画素領域Ａの両側縁または上下縁に沿った部分だけであってもよい。
【００８０】
【発明の効果】
この発明の液晶表示装置は、その各画素領域にそれぞれ対応させてカラーフィルタを設けるとともに、各画素領域の間の画素間領域を、装置前面からの入射光を反射して前記前面に出射する領域とし、さらに、少なくとも一方の基板の内面に、能動素子にそのオン・オフを制御する制御信号を供給する制御信号供給ラインと対向電極との間の液晶層に印加される電界を低くするための絶縁膜を設けることにより、前記画素間領域の液晶にその分子の配向状態を変化させるような電界が作用することはないようにして、前記画素間領域の出射光の輝度を常に高く保つようにしたものであるため、外光を利用して表示する反射型の表示装置であっても、画面全体の輝度を底上げして、画面の明るさを充分に高くすることができる。
【００８１】
また、この発明の液晶表示装置において、前記カラーフィルタの面積を画素領域の面積よりも小さくすれば、カラーフィルタを通らない高輝度の無着色光と前記カラーフィルタにより着色した光とでカラー画素を表示してその画素の明るさを向上させることができるとともに、画素領域を透過して入射し隣り合う他の色の画素領域に入射し、これらの画素領域の２つのカラーフィルタの両方により吸収されることによる出射光のロス及び色混ざりを防止して、色純度のよい高品位のカラー画像を表示することができる。
【００８２】
この場合、前記カラーフィルタは、画素領域の周縁部を除く内側の領域に対応させて設けるのが望ましく、このようにカラーフィルタを設ければ、画素領域の周縁部を透過する光は着色しないため、画素領域を透過した入射光が隣り合う他の画素領域に入射する確率を低くして、出射光のロス及び色混ざりの発生をより確実に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す液晶表示装置の一部分の平面図。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図。
【図３】図１の III−III 線に沿う断面図。
【図４】図２の一部分の拡大図。
【図５】前記液晶表示装置の表示画素を示す図。
【図６】この発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【図７】この発明の第３の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【符号の説明】
１，２…基板
３…画素電極
３ａ…反射膜を兼ねる画素電極
４…ＴＦＴ（能動素子）
１０…ゲートライン
１１…データライン
１２…補償容量形成電極
１３…電圧降下用絶縁膜
１３ａ…オーバーコート絶縁膜
１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ…カラーフィルタ
１６…遮光膜
１７…保護膜
１８…対向電極
２１，２２…偏光板
２３…反射板
２４…反射膜
Ａ…画素領域
Ａ′…表示画素
ａ…着色領域
ｂ…無着色領域
Ｂ…画素間領域
Ｂ′…明るい背景

Claims (4)

1. 裏面側に反射体を備えた反射型の液晶表示装置において、液晶層をはさんで対向する表裏一対の基板のうちの一方の基板の内面に、複数の画素電極と、これらの画素電極にそれぞれ接続された複数の能動素子と、前記能動素子にそのオン・オフを制御するための制御信号を供給する制御信号供給ラインとが設けられ、他方の基板の内面に、前記各画素電極に対向する対向電極が設けられ、前記各画素電極と前記対向電極とが互いに対向する各画素領域にそれぞれ対応させてカラーフィルタが設けられているとともに、各画素領域の間の画素間領域が、装置前面からの入射光を反射して前記前面に出射する領域となっており、前記一対の基板の少なくとも一方の内面に、前記制御信号供給ラインの配線部に対応させて、前記制御信号供給ラインと前記対向電極との間の液晶層に印加される電界を低くするための絶縁膜が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 液晶層に電界が印加されていない状態での表示が明表示であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記カラーフィルタは、画素領域の面積よりも小さい面積を有していることを特徴する請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記カラーフィルタは、画素領域の周縁部を除く内側の領域に対応させて設けられていることを特徴する請求項３に記載の液晶表示装置。

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