JPH07270777A - アクティブマトリックス型カラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】反射型のアクティブマトリックス型カラー液晶
表示装置として、カラーフィルタを用いずに光を着色し
て高輝度の着色光を得、しかも液晶セルの基板および偏
光板での光吸収による光量ロスも少なくして明るい表示
を得ることができるとともに、１つの画素で複数の色を
表示することができ、さらには、開口率を低下させるこ
となく画素の補償容量の容量値を十分に確保することが
できるものを提供する。 【構成】液晶セル１０と、１枚の偏光板３０と、位相差
板３１とを備え、偏光板３０を液晶セル１０の表面側に
配置し、位相差板３１を液晶セル１０と偏光板３１との
間に配置するとともに、偏光板３０の透過軸と位相差板
３１の遅相軸とを所定角度斜めにずらし、かつ、液晶セ
ル１０の裏面側基板１１の内面に設けた画素電極１３を
光反射膜で形成し、この画素電極１３の裏側に、絶縁膜
１６をはさんで画素電極１３と対向するキャパシタ電極
２０を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アクティブマトリック
ス型のカラー液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アクティブマトリックス型の液晶
表示装置としては、ＴＮ（ツイステッド・ネマティッ
ク）方式のものが利用されている。このＴＮ方式のアク
ティブマトリックス型液晶表示装置は、液晶の分子をほ
ぼ９０°のツイスト角でツイスト配向させたアクティブ
マトリックス型の液晶セルと、この液晶セルをはさんで
配置された一対の偏光板とからなっており、一対の偏光
板は、その透過軸を互いに平行にするとともに、この透
過軸を液晶セルの一方の基板上における液晶分子の配向
方向とほぼ平行にして設けられている。

【０００３】上記アクティブマトリックス型の液晶セル
は、液晶層をはさんで対向する一対の透明基板のうち、
一方の基板の内面に複数の透明な画素電極とこれら各画
素電極にそれぞれ対応する複数のスイッチング素子（例
えば薄膜トランジスタ）をマトリックス状に配設し、他
方の基板の内面に前記各画素電極に対向する透明な対向
電極を設けたものであり、液晶の分子は、両基板の電極
形成面上にそれぞれ設けられている配向膜によって配向
方向を規制され、両基板間においてほぼ９０°のツイス
ト角でツイスト配向されている。なお、前記液晶には、
誘電異方性が正のネマティック液晶が用いられている。

【０００４】また、このアクティブマトリックス型の液
晶セルにおいては、上記一方の基板の各画素電極の裏側
に、絶縁膜をはさんで前記画素電極の縁部と対向するキ
ャパシタ電極を設け、このキャパシタ電極と画素電極お
よびその間の絶縁膜とによって、非選択期間における画
素の保持電圧を補償する補償容量（ストレージキャパシ
タ）を構成している。

【０００５】上記ＴＮ方式の液晶表示装置は、外部から
の入射光を一方の偏光板により直線偏光させて液晶セル
に入射させ、液晶セルを通った光の透過を他方の偏光板
で制御して表示するものであり、液晶セルの両基板の電
極間にオン電圧を印加していない状態、つまり液晶分子
がツイスト配向している状態では、液晶セルに入射した
直線偏光がその偏光方向がほぼ９０°ずれた直線偏光と
なって液晶セルを出射し、この直線偏光が他方の偏光板
で吸収されて表示が暗状態になる。

【０００６】また、液晶セルの電極間にオン電圧を印加
すると、液晶分子が基板面に対してほぼ垂直に立上り配
向し、液晶セルに入射した直線偏光がそのまま液晶セル
を出射し、この直線偏光が他方の偏光板を透過して表示
が明状態になる。

【０００７】なお、液晶表示装置には、透過型のもの
と、裏面に反射板を配置した反射型のものとがあり、反
射型の液晶表示装置では、その表面側から入射した光
が、表面側の偏光板と液晶セルと裏面側の偏光板とを通
って前記反射板で反射され、再び裏面側の偏光板と液晶
セルと表面側の偏光板とを通って出射する。

【０００８】ところで、上記ＴＮ型のアクティブマトリ
ックス型液晶表示装置として、多色カラー画像を表示す
るものがあり、このカラー画像を表示するカラー液晶表
示装置では、上記液晶セルの一方の基板に、複数の色、
例えば赤、緑、青の三色のカラーフィルタを各画素電極
に対応させて設けている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の液
晶表示装置は、カラーフィルタによって光を着色するも
のであるため、着色光の輝度が低く、したがって表示が
暗いという問題をもっている。

【００１０】これは、カラーフィルタでの光の吸収によ
るものであり、カラーフィルタは、その色に対応する波
長帯域以外の光を吸収するだけでなく、前記波長帯域の
光もかなり高い吸収率で吸収するため、カラーフィルタ
で着色された光が、カラーフィルタに入射する前の前記
波長帯域の光に比べて大幅に光量を減じた光になり、表
示が暗くなってしまう。

【００１１】しかも、反射型のカラー液晶表示装置の場
合、上記従来の液晶表示装置では、その表面側から入射
した光が、表面側偏光板と液晶セルと裏面側偏光板とを
通って前記反射板で反射され、再び裏面側偏光板と液晶
セルと表面側偏光板とを通って出射するため、その過程
で前記光が、液晶セルの両方の基板と表裏の偏光板をそ
れぞれ２回ずつ通ることになり、そのため、これら基板
および偏光板での光吸収による光量ロスも大きいから、
さらに表示が暗くなってしまう。

【００１２】また、上記従来の液晶表示装置では、その
表示色がカラーフィルタの色によって決まるため、１つ
の画素で複数の色を表示することはできなかった。さら
に、アクティブマトリックス型の液晶セルにおいては、
上述したように、その一方の基板の各画素電極の裏側
に、絶縁膜を介して、前記画素電極の縁部に対向するキ
ャパシタ電極を設け、このキャパシタ電極と画素電極お
よびその間の絶縁膜とによって、画素の補償容量を構成
しているが、従来の液晶表示装置では、前記補償容量の
容量値を十分に確保することができなかった。

【００１３】すなわち、上記キャパシタ電極は、一般
に、Ｃr （クロム）やＡl （アルミニウム）系合金等の
金属で形成されているが、従来の液晶表示装置では、そ
の表面側から入射した光が、表面側偏光板と液晶セルと
裏面側偏光板とを順次通って反射板で反射され、この反
射光が裏面側偏光板と液晶セルと表面側偏光板とを順次
通って出射するため、液晶セルに入射した光のうち、前
記キャパシタ電極が設けられている部分に入射した光
が、このキャパシタ電極で遮られる。

【００１４】そして、上記補償容量の容量値は、上記キ
ャパシタ電極と画素電極との対向面積を大きくするほど
を大きくなるが、上記従来の液晶表示装置では、キャパ
シタ電極を大きく形成すると、その分だけ画素部の光透
過領域が小さくなるため、液晶表示装置の開口率が悪く
なって、表示の明るさが低下する。

【００１５】このため、従来は、液晶表示装置の開口率
を考慮してキャパシタ電極の大きさを決定しているが、
これでは、補償容量の容量値を十分に確保することがで
きないため、非選択期間における画素の保持電圧が変化
して表示にちらつきを発生させていた。

【００１６】本発明は、反射型のアクティブマトリック
ス型カラー液晶表示装置として、カラーフィルタを用い
ずに光を着色して高輝度の着色光を得、しかも、液晶セ
ルの基板および偏光板での光吸収による光量ロスも少な
くして、明るい表示を得ることができるとともに、１つ
の画素で複数の色を表示することができ、さらには、開
口率を低下させることなく画素の補償容量の容量値を十
分に確保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。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のアクティブマト
リックス型カラー液晶表示装置は、液晶セルと、１枚の
偏光板と、位相差板とを備えてなり、前記液晶セルは、
液晶層をはさんで対向する一対の基板のうち、表面側の
透明基板の内面に透明な対向電極を設け、裏面側の基板
の内面に複数の画素電極とこれら各画素電極にそれぞれ
対応する複数のスイッチング素子を配設したアクティブ
マトリックス型セルであって、前記偏光板は前記液晶セ
ルの表面側に配置され、前記位相差板は前記液晶セルと
前記偏光板との間に配置されるとともに、前記偏光板の
透過軸と前記位相差板の遅相軸とが所定角度斜めにずれ
ており、かつ、前記液晶セルの裏面側基板の内面に設け
られた画素電極が光反射膜で形成されており、この画素
電極の裏側に、絶縁膜をはさんで前記画素電極と対向す
るキャパシタ電極が設けられていることを特徴とするも
のである。

【００１８】また、本発明は、上記液晶表示装置におい
て、液晶セルが液晶の分子を両基板間においてツイスト
配向させたものであって、その表面側基板上における液
晶分子の配向方向が裏面側基板上における液晶分子の配
向方向に対し表面側から見て左回りにほぼ９０°ずれて
おり、偏光板の透過軸は、前記液晶セルの裏面側基板上
における液晶分子の配向方向に対し表面側から見て左回
りにほぼ４５°の方向、位相差板の遅相軸は、前記液晶
セルの裏面側基板上における液晶分子の配向方向に対し
表面側から見て左回りにほぼ１４０°の方向にあり、前
記液晶セルの液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層の層厚ｄ
との積Δｎ・ｄの値が約１０００ｎｍ、位相差板のリタ
デーションの値が約６００ｎｍであることを特徴とす
る。

【００１９】

【作用】本発明のアクティブマトリックス型カラー液晶
表示装置においては、偏光板を通って入射した直線偏光
が、この偏光板の透過軸に対して遅相軸が斜めにずれて
いる位相差板と、液晶セルの液晶層とを通る過程でこれ
らの複屈折効果により偏光状態を変えられるとともに、
前記液晶セルの裏面側基板の内面において光反射膜から
なる画素電極で反射され、再び前記液晶層および位相差
板を通る過程でさらに偏光状態を変えられて前記偏光板
に戻り、この偏光板を透過する偏光成分の光が着色光と
なって出射する。

【００２０】すなわち、この液晶表示装置は、カラーフ
ィルタを用いずに、位相差板と液晶セルの液晶層による
複屈折効果を利用して光を着色するものであり、前記位
相差板と液晶層は、透過光の偏光状態を変えるだけでほ
とんど光を吸収しないため、これらの複屈折効果により
偏光状態を変えられ、偏光板を透過して出射する着色光
の光量は、前記偏光板を通って入射した直線偏光のうち
の前記着色光となる波長帯域の光の量とほとんど変わら
ないから、高輝度の着色光が得られる。

【００２１】しかも、この液晶表示装置は、反射型のも
のであるが、液晶セルの裏面側基板の内面に設けた画素
電極を光反射膜で形成し、この画素電極で光を反射させ
るようにしているため、液晶表示装置にその表面側から
入射し、前記画素電極で反射されて液晶表示装置の表面
側に出射する光は、その過程で、液晶セルの表面側基板
と液晶層および位相差板と１枚の偏光板とをそれぞれ２
回ずつ通るだけであるから、液晶セルの基板および偏光
板での光吸収による光量ロスも少ない。なお、前記位相
差板と液晶層は前述したようにほとんど光を吸収しな
い。

【００２２】したがって、この液晶表示装置によれば、
カラーフィルタを用いずに光を着色して高輝度の着色光
を得るとともに、液晶セルの基板および偏光板での光吸
収による光量ロスも少なくして、明るい表示を得ること
ができる。

【００２３】また、この液晶表示装置においては、液晶
セルの両基板の電極間に印加する電圧の大きさに応じて
液晶分子の配向状態が変化し、それによって液晶層の複
屈折性が変化するため、液晶セルへの印加電圧を制御す
ることにより、位相差板と液晶層との複屈折効果により
偏光状態を変えられた後に偏光板を透過して出射する着
色光の色を変化させることができ、したがって、１つの
画素で複数の色を表示することができる。

【００２４】さらに、この液晶表示装置においては、液
晶セルの裏面側基板の内面に設けた画素電極で光を反射
させるようにしているため、画素電極の裏側に設けられ
ているキャパシタ電極が金属電極であっても、このキャ
パシタ電極によって光が遮られることはなく、したがっ
て、前記キャパシタ電極を大きく形成しても開口率が低
下することはないから、表示を明るくするとともに画素
の補償容量の容量値を十分に確保することができる。

【００２５】また、本発明の液晶表示装置において、上
述したように、液晶セルが液晶の分子を両基板間におい
てツイスト配向させたものであって、その表面側基板上
における液晶分子の配向方向が裏面側基板上における液
晶分子の配向方向に対し表面側から見て左回りにほぼ９
０°ずれており、偏光板の透過軸が液晶セルの裏面側基
板上における液晶分子配向方向に対し表面側から見て左
回りにほぼ４５°の方向、位相差板の遅相軸が前記液晶
セルの裏面側基板上における液晶分子配向方向に対し表
面側から見て左回りにほぼ１４０°の方向にあり、前記
液晶セルのΔｎ・ｄの値が約１０００ｎｍ、位相差板の
リタデーションの値が約６００ｎｍである場合は、１つ
の画素で赤、緑、青、白等の色を表示することができ
る。

【００２６】

【実施例】図１は本発明の一の実施例を示すアクティブ
マトリックス型カラー液晶表示装置の一部分の断面図で
ある。この液晶表示装置は、液晶セル１０と、１枚の偏
光板３０と、１枚の位相差板３１とで構成されており、
偏光板３０は液晶セル１０の表面側に配置され、位相差
板３１は液晶セル１０と前記偏光板３０との間に配置さ
れている。

【００２７】まず、上記液晶セル１０について説明する
と、この液晶セル１０はアクティブマトリックス型セル
であり、この実施例では、液晶２４の分子を両基板１
１，１２間においてツイスト配向させたものを用いてい
る。

【００２８】この液晶セル１０の液晶層をはさんで対向
する一対の基板１１，１２のうち、裏面側の基板（図に
おいて下側の基板）１１は、ガラス板等からなる絶縁性
基板（ただし、透明である必要はない）であり、この裏
面側基板１１の内面つまり液晶層との対向面には、複数
の画素電極１３とこれら各画素電極１３にそれぞれ対応
する複数のスイッチング素子１４とが行方向および列方
向にマトリックス状に配設されており、画素電極１３の
上に透明な配向膜２１が設けられている。

【００２９】上記スイッチング素子１４は例えばＴＦＴ
（薄膜トランジスタ）であり、このＴＦＴ１４は、基板
１１上に形成されたゲート電極１５と、このゲート電極
１５を覆うゲート絶縁膜１６と、前記ゲート絶縁膜１６
の上に前記ゲート電極１５と対向させて形成されたａ−
Ｓi （アモルファスシリコン）等からなる半導体膜１７
と、この半導体膜１７の両側部に形成されたソース電極
１８およびドレイン電極１９とからなっている。なお、
前記ゲート絶縁膜１６は、基板１１のほぼ全面にわたっ
て形成されている。

【００３０】また、図示しないが、上記裏面側基板１１
の上には、上記ＴＦＴ１４のゲート電極１５にゲート信
号を供給するゲートライン（アドレスライン）と、前記
ＴＦＴ１４のドレイン電極１９に画像データに応じたデ
ータ信号を供給するデータラインとが配線されている。

【００３１】上記ゲートラインは、基板１１上に、上記
ＴＦＴ１４のゲート電極１５と一体に形成されており、
このゲートラインは、その端子部を除いて前記ゲート絶
縁膜１６で覆われている。また、上記データラインは、
前記ゲート絶縁膜１６の上に形成されており、このデー
タラインは上記ＴＦＴ１４のドレイン電極１９につなが
っている。

【００３２】また、上記画素電極１３は、上記ゲート絶
縁膜１６の上に形成されており、各画素電極１３はそれ
ぞれ、その一端部において対応するＴＦＴ１４のソース
電極１８に接続されている。この画素電極１３は、Ａl
膜等の光反射率の高い金属膜からなる光反射膜で形成さ
れており、その表面は光を拡散反射させるために粗面化
処理されている。

【００３３】また、各画素電極１３の裏側にはそれぞ
れ、上記ゲート絶縁膜１６をはさんで前記画素電極１３
と対向するキャパシタ電極２０が設けられており、この
キャパシタ電極２０と画素電極１３およびその間のゲー
ト絶縁膜１６とによって、非選択期間における画素の保
持電圧を補償する補償容量Ｃs が構成されている。

【００３４】上記キャパシタ電極２０は、裏面側基板１
１の上に設けられており、このキャパシタ電極２０と上
記ＴＦＴ１４のゲート電極１５およびゲートラインは、
基板１１上にＣr ，Ａl 系合金等の金属膜をスパッタ装
置等により成膜し、この金属膜をフォトリソグラフィ法
によりパターニングすることによって同時に形成されて
いる。

【００３５】そして、この実施例では、上記キャパシタ
電極２０を、上記画素電極１３とほぼ同じ大きさに形成
し、このキャパシタ電極２０と画素電極１３との対向面
積を大きくして、上記補償容量Ｃs の容量値を大きくし
ている。

【００３６】なお、図示しないが、上記裏面側基板１１
の上には、基準電位接続ラインが上記ゲートラインと平
行に設けられている。この基準電位接続ラインは上記キ
ャパシタ電極２０と一体に形成されており、各キャパシ
タ電極２０は、前記基準電位接続ラインを介して基準電
位に接続される。

【００３７】一方、液晶セル１０の表面側基板（図にお
いて上側の基板）１２は、ガラス板または透明樹脂フィ
ルム等からなる透明基板（図ではガラス板）であり、こ
の表面側基板１２の内面つまり液晶層との対向面には、
上記裏面側基板１１上の全ての画素電極１３に対向する
透明な対向電極２２が設けられ、その上に透明な配向膜
２３が設けられている。

【００３８】そして、上記裏面側基板１１と表面側基板
１２とは、図示しないが、その外周縁部において枠状の
シール材を介して接合されており、液晶２４は両基板１
１，１２間の前記シール材で囲まれた領域に充填されて
いる。

【００３９】この液晶２４は、誘電異方性が正のネマテ
ィック液晶であり、この液晶２４の分子は、両基板１
１，１２に設けた配向膜２１，２３によってそれぞれの
基板１１，１２上での配向方向を規制され、両基板１
１，１２間においてツイスト配向されている。なお、上
記配向膜２１，２３は、ポリイミド等からなる水平配向
膜であり、その膜面にはラビングによる配向処理が施さ
れている。

【００４０】また、上記位相差板３１は、ポリカーボネ
ート等の一軸延伸フィルムからなっており、この位相差
板３１は、上記液晶セル１０の表面側に配置された偏光
板３０と前記液晶セル１０との間に、位相差板３１の遅
相軸（延伸軸）と偏光板３０の透過軸とを所定角度斜め
にずらした状態で配置されている。なお、この位相差板
３１は液晶セル１０の表面（表面側基板１２の外面）に
接着され、偏光板３０は位相差板３１の表面に接着され
ている。

【００４１】そして、この実施例の液晶表示装置では、
上記液晶セル１０の両基板１１，１２上における液晶分
子の配向方向（配向膜２１，２３のラビング方向）と、
偏光板３０の透過軸の方向および位相差板３１の遅相軸
の方向を次のように設定している。

【００４２】なお、この実施例では、液晶セル１０の裏
面側基板１１上における液晶分子配向方向を方位角０°
の方向とし、この方向を基準として、液晶セル１０の表
面側基板１２上における液晶分子配向方向と偏光板３０
の透過軸方向および位相差板３１の遅相軸方向を設定し
ている。

【００４３】すなわち、図２は、上記液晶表示装置にお
ける液晶セル１０の液晶分子配向方向と、位相差板３１
の遅相軸と、偏光板３０の透過軸とを示す平面図であ
り、図において１１ａは液晶セル１０の裏面側基板１１
上における液晶分子の配向方向、１２ａは液晶セル１０
の表面側基板１２上における液晶分子の配向方向を示し
ている。

【００４４】この図２のように、液晶セル１０の表面側
基板１２上における液晶分子配向方向１２ａは、裏面側
基板１１上における液晶分子配向方向１１ａ方向、つま
り方位角０°の方向に対し、表面側から見て左回りにほ
ぼ９０°ずれており、液晶の分子は両基板１１，１２間
においてほぼ９０°のツイスト角でツイスト配向されて
いる。

【００４５】また、図２において、３０ａは偏光板３０
の透過軸、３１ａは位相差板３１の遅相軸を示してお
り、偏光板３０の透過軸３０ａは上記方位角０°の方向
に対し表面側から見て左回りにほぼ４５°の方向、位相
差板３１の遅相軸３１ａは前記方位角０°の方向に対し
表面側から見て左回りにほぼ１４０°の方向にあり、し
たがって、位相差板３１の遅相軸３１ａは、偏光板３０
の透過軸３０ａに対して、表面側から見て左回りにほぼ
９５°斜めにずれている。

【００４６】さらに、この実施例の液晶表示装置では、
上記液晶セル１０の液晶２４の屈折率異方性Δｎと液晶
層の層厚ｄとの積Δｎ・ｄの値を約１０００ｎｍ（例え
ばΔｎ＝０．２，ｄ＝５００ｎｍ）とし、上記位相差板
のリタデーションの値を約６００ｎｍとしている。

【００４７】上記液晶表示装置は、その表面側から入射
する光（自然光または照明光源からの光）を液晶セル１
０の裏面側基板１１の内面において光反射膜からなる画
素電極１３で反射させて表示する反射型のものであり、
表面側からの入射光は、偏光板３０と位相差板３１とを
通って液晶セル１０に入射し、その液晶層を通って前記
画素電極１３で反射され、この反射光が液晶層を通って
液晶セル１０の表面側に出射し、さらに前記位相差板３
１と偏光板３１とを順次通って出射する。

【００４８】また、この液晶表示装置は、液晶セル１０
の裏面側基板１１の各画素電極１３と表面側基板１２の
対向電極２２との間に印加する電圧の大きさを制御して
表示駆動される。

【００４９】上記液晶表示装置においては、偏光板３０
の透過軸３０ａに対して位相差板３１の遅相軸３１ａが
斜めにずれているため、前記偏光板３０を通って入射し
た直線偏光が、位相差板３１を通る過程でその複屈折効
果により偏光状態を変えられて楕円偏光となり、この楕
円偏光が、液晶セル１０の液晶層を通る過程でその複屈
折効果によりさらに偏光状態を変えられるとともに、液
晶セル１０の裏面側基板１１の内面において光反射膜か
らなる画素電極１３で反射され、再び前記液晶層および
位相差板３１を通る過程でこれらの複屈折効果によりさ
らに偏光状態を変えられて前記偏光板３０に入射する。

【００５０】そして、この偏光板３０に入射した反射光
は、上記位相差板３１と液晶層の複屈折効果により偏光
状態を変えられた非直線の偏光であるため、その光のう
ち、前記偏光板３０を透過する偏光成分の波長光だけが
この偏光板３０を透過して出射し、この出射光がその波
長に対応した着色光となる。

【００５１】すなわち、この液晶表示装置は、カラーフ
ィルタを用いずに、位相差板３１と液晶セル１０の液晶
層による複屈折効果を利用して光を着色するものであ
り、前記位相差板３１と液晶層は、透過光の偏光状態を
変えるだけでほとんど光を吸収しないため、これらの複
屈折効果により偏光状態を変えられ、偏光板３０を透過
して出射する着色光の光量は、前記偏光板３０を通って
入射した直線偏光のうちの前記着色光となる波長帯域の
光の量とほとんど変わらないから、高輝度の着色光が得
られる。

【００５２】しかも、この液晶表示装置は、反射型のも
のであるが、液晶セル１０の裏面側基板１１の内面に設
けた画素電極１３を光反射膜で形成し、この画素電極１
３で光を反射させるようにしているため、液晶表示装置
にその表面側から入射し、前記画素電極１３で反射され
て液晶表示装置の表面側に出射する光は、その過程で、
液晶セル１０の表面側基板１２と液晶層および位相差板
３１と１枚の偏光板３０とをそれぞれ２回ずつ通るだけ
であり、したがって、液晶セル１０の基板および偏光板
での光吸収による光量ロスも少ない。

【００５３】すなわち、液晶セルをはさんで表裏一対の
偏光板を配置するとともに裏面側偏光板の裏面に反射板
を設けている従来の反射型液晶表示装置では、その表面
側から入射し前記反射板で反射されて再び表面側に出射
する光が、液晶セルの両方の基板をそれぞれ２回ずつ計
４回通り、また表裏の偏光板をそれぞれ２回ずつ計４回
通るため、液晶セルの基板および偏光板での光吸収によ
る光量ロスが大きいが、上記実施例の液晶表示装置で
は、その表面側から入射して再び表面側に出射する光
が、液晶セル１０の表面側基板１２を計２回、１枚の偏
光板３０を計２回通るだけであるため、液晶セル１０の
基板および偏光板での光吸収による光量ロスは少ない。

【００５４】また、上記実施例の液晶表示装置において
は、光が位相差板３１と液晶セル１０の液晶層も通るが
この位相差板３１と液晶層は前述したようにほとんど光
を吸収しないため、これらによる光量ロスはない。

【００５５】したがって、上記実施例の液晶表示装置に
よれば、カラーフィルタを用いずに光を着色して高輝度
の着色光を得るとともに、液晶セル１０の基板および偏
光板での光吸収による光量ロスも少なくして、明るい表
示を得ることができる。

【００５６】さらに、従来の液晶表示装置では、その表
示色がカラーフィルタの色によって決まるため、１つの
画素で複数の色を表示することはできなかったが、上記
実施例の液晶表示装置によれば、１つの画素で複数の色
を表示することができる。

【００５７】すなわち、上記実施例の液晶表示装置にお
いては、液晶セル１０の両基板１１，１２の電極１３，
２２間に印加する電圧の大きさに応じて液晶分子の配向
状態が変化し、それによって液晶層の複屈折性が変化す
るため、液晶セル１０への印加電圧を制御することによ
り、位相差板３１と液晶セル１０の液晶層との複屈折効
果により偏光状態を変えられた後に偏光板３０を透過し
て出射する着色光の色を変化させることができ、したが
って、１つの画素で複数の色を表示することができる。

【００５８】なお、この液晶表示装置の表示駆動は、基
本的には、一般に知られているアクティブマトリックス
型液晶表示装置（ＴＦＴをスイッチング素子とするも
の）の表示駆動と同様に、液晶セル１０の対向電極２３
に同期信号に同期した波形の基準信号を供給し、各ゲー
トラインに前記同期信号に同期させて順次ゲート信号を
供給するとともに、それに同期させて各データラインに
画像データに応じた電位のデータ信号を供給することに
よって行なえばよく、前記データ信号の電位を画像デー
タに応じて制御すれば、各行の画素の選択期間に前記画
像データに応じた電位のデータ信号がＴＦＴ１４を介し
て画素電極１３に供給され、その電荷が補償容量Ｃs に
蓄積されて、この補償容量Ｃs の蓄積電荷量に応じた電
圧が、非選択期間中、画素電極１３と対向電極２３との
間に印加される。

【００５９】上記液晶表示装置の表示色について説明す
ると、例えば上述したように、液晶セル１０が液晶分子
を両基板１１，１２間においてツイスト配向させたもの
であって、その表面側基板１２上における液晶分子の配
向方向１２ａが裏面側基板１１上における液晶分子の配
向方向１１ａに対し表面側から見て左回りにほぼ９０°
ずれており、偏光板３０の透過軸３０ａが液晶セル１０
の裏面側基板１１上における液晶分子配向方向１１ａに
対し表面側から見て左回りにほぼ４５°の方向、位相差
板３１の遅相軸３１ａが液晶セル１０の裏面側基板１１
上における液晶分子配向方向１１ａに対し表面側から見
て左回りにほぼ１４０°の方向にあり、液晶セル１０の
Δｎ・ｄの値が約１０００ｎｍ、位相差板３１のリタデ
ーションの値が約６００ｎｍである場合は、１つの画素
で赤、緑、青、白の色を表示することができる。

【００６０】図３は、上記液晶表示装置の印加電圧に対
する出射光の色変化を示すＣＩＥ色度図であり、液晶表
示装置にその法線に対して３０°の方向（方位は任意で
よい）から白色光を入射させ、液晶表示装置の法線方向
から出射光を観察した結果を示している。

【００６１】この図３のように、上記液晶表示装置にお
いては、液晶セル１０の電極１３，２３間に印加する電
圧値を大きくしてゆくのにともなって、出射光の色がＰ
S 点からＰe 点まで矢印のように変化してゆき、その途
中で、光強度が高くかつ色純度もよい、緑Ｇ、青Ｂ、赤
Ｒ、白Ｗの色になる。

【００６２】これら各色Ｇ，Ｂ，Ｒ，Ｗのｘコーデネイ
ト値とｙコーデネイト値は、緑Ｇでｘ＝０．２９９，ｙ
＝０．３９６、青Ｂでｘ＝０．２４７，ｙ＝０．２３
３、赤Ｒでｘ＝０．３９９，ｙ＝０．４０２、白Ｗでｘ
＝０．３３２，ｙ＝０．３５１であり、いずれも十分満
足できる色純度をもっている。

【００６３】なお、上記液晶表示装置においては、図３
のように、出射光の色が、緑Ｇから青Ｂに変化してゆく
途中においても白Ｗに近いなるが、この付近では、電圧
の変化に対する色変化が大きく、したがって、この色を
表示させるための電圧制御が面倒であるから、白Ｗの表
示は、赤Ｒの表示色を得る電圧より高い電圧によって表
示させるのが望ましい。

【００６４】このように、上記液晶表示装置は、その出
射光の色が印加電圧に応じて緑Ｇ、青Ｂ、赤Ｒ、白Ｗの
色になるため、１つの画素で赤、緑、青、白の色を表示
することができるし、また隣接する複数の画素に異なる
色を表示させることにより、前記赤、緑、青、白のうち
の複数の色による混色を表示させることもできる。

【００６５】さらに、上記実施例の液晶表示装置におい
ては、液晶セル１０の裏面側基板１１の内面に設けた画
素電極１３で光を反射させるようにしているため、画素
電極１３の裏側に設けられているキャパシタ電極２０が
金属電極であっても、このキャパシタ電極２０によって
光が遮られることはなく、したがって、前記キャパシタ
電極２０を大きく形成しても液晶表示装置の開口率が低
下することはないから、表示を明るくするとともに画素
の補償容量Ｃs の容量値を十分に確保することができ
る。

【００６６】なお、上記実施例では、上記キャパシタ電
極２０を、画素電極１３とほぼ同じ大きさに形成してい
るが、このキャパシタ電極２０の大きさは任意に選択す
ればよく、また、前記キャパシタ電極２０は、このキャ
パシタ電極２０が対向する画素電極１３の前の行（先に
選択される行）の画素電極１３に対応するＴＦＴ１４の
ゲートラインに一体に形成して、このゲートラインを介
して基準電位に接続してもよい。

【００６７】また、上記実施例の液晶表示装置は、赤、
緑、青、白等の色を表示するものであるが、この液晶表
示素子の表示色は、印加電圧と、液晶セル１０の両基板
１１，１２上における液晶分子の配向方向１１ａ，１２
ａと、偏光板３０の透過軸３０ａの方向および位相差板
３１の遅相軸３１ａの方向とによって決まるから、これ
らの条件を選択すれば、液晶表示素子の表示色を任意に
選ぶことができる。

【００６８】さらに、上記実施例では、液晶セル１０と
して液晶分子をツイスト配向させたものを用いている
が、この液晶セル１０は、液晶分子を、ホメオトロピッ
ク配向、ホモジニアス配向、またはハイブリッド配向の
いずれかに配向させたものであってもよく、またスイッ
チング素子は、ＴＦＴに限らずＭＩＭ等であってもよ
い。

【００６９】

【発明の効果】本発明のアクティブマトリックス型カラ
ー液晶表示装置は、液晶セルと、１枚の偏光板と、位相
差板とを備えてなり、前記液晶セルは、液晶層をはさん
で対向する一対の基板のうち、表面側の透明基板の内面
に透明な対向電極を設け、裏面側の基板の内面に複数の
画素電極とこれら各画素電極にそれぞれ対応する複数の
スイッチング素子を配設したアクティブマトリックス型
セルであって、前記偏光板は前記液晶セルの表面側に配
置され、前記位相差板は前記液晶セルと前記偏光板との
間に配置されるとともに、前記偏光板の透過軸と前記位
相差板の遅相軸とが所定角度斜めにずれており、かつ、
前記液晶セルの裏面側基板の内面に設けられた画素電極
が光反射膜で形成されており、この画素電極の裏側に、
絶縁膜をはさんで前記画素電極と対向するキャパシタ電
極が設けられていることを特徴とするものであるから、
カラーフィルタを用いずに光を着色して高輝度の着色光
を得、しかも、液晶セルの基板および偏光板での光吸収
による光量ロスも少なくして、明るい表示を得ることが
できるとともに、１つの画素で複数の色を表示すること
ができ、さらには、開口率を低下させることなく画素の
補償容量の容量値を十分に確保することができる。

【００７０】また、本発明の液晶表示装置において、液
晶セルが液晶の分子を両基板間においてツイスト配向さ
せたものであって、その表面側基板上における液晶分子
の配向方向が裏面側基板上における液晶分子の配向方向
に対し表面側から見て左回りにほぼ９０°ずれており、
偏光板の透過軸が液晶セルの裏面側基板上における液晶
分子配向方向に対し表面側から見て左回りにほぼ４５°
の方向、位相差板の遅相軸が前記液晶セルの裏面側基板
上における液晶分子配向方向に対し表面側から見て左回
りにほぼ１４０°の方向にあり、前記液晶セルのΔｎ・
ｄの値が約１０００ｎｍ、位相差板のリタデーションの
値が約６００ｎｍである場合は、１つの画素で赤、緑、
青、白の色を表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すアクティブマトリック
ス型カラー液晶表示装置の一部分の断面図。

【図２】同液晶表示装置の液晶セルの液晶分子配向方向
と位相差板の遅相軸と偏光板の透過軸とを示す平面図。

【図３】同液晶表示装置のＣＩＥ色度図。

【符号の説明】

１０…液晶セル １１…裏面側基板 １２…表面側基板 １３…画素電極（光反射膜） １４…ＴＦＴ（スイッチング素子） １６…ゲート絶縁膜 ２０…キャパシタ電極 Ｃs …補償容量 ２１…配向膜 ２２…対向電極 ２３…配向膜 ２４…液晶 １１ａ，１２ａ…液晶分子配向方向 ３０…偏光板 ３０ａ…透過軸 ３１…位相差板 ３１ａ…遅相軸

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液晶セルと、１枚の偏光板と、位相差板と
   を備えてなり、 前記液晶セルは、液晶層をはさんで対向する一対の基板
   のうち、表面側の透明基板の内面に透明な対向電極を設
   け、裏面側の基板の内面に複数の画素電極とこれら各画
   素電極にそれぞれ対応する複数のスイッチング素子を配
   設したアクティブマトリックス型セルであって、 前記偏光板は前記液晶セルの表面側に配置され、前記位
   相差板は前記液晶セルと前記偏光板との間に配置される
   とともに、前記偏光板の透過軸と前記位相差板の遅相軸
   とが所定角度斜めにずれており、 かつ、前記液晶セルの裏面側基板の内面に設けられた画
   素電極が光反射膜で形成されており、この画素電極の裏
   側に、絶縁膜をはさんで前記画素電極と対向するキャパ
   シタ電極が設けられていることを特徴とするアクティブ
   マトリックス型カラー液晶表示装置。
2. 【請求項２】液晶セルは液晶の分子を両基板間において
   ツイスト配向させたものであって、その表面側基板上に
   おける液晶分子の配向方向が裏面側基板上における液晶
   分子の配向方向に対し表面側から見て左回りにほぼ９０
   °ずれており、偏光板の透過軸は、前記液晶セルの裏面
   側基板上における液晶分子の配向方向に対し表面側から
   見て左回りにほぼ４５°の方向、位相差板の遅相軸は、
   前記液晶セルの裏面側基板上における液晶分子の配向方
   向に対し表面側から見て左回りにほぼ１４０°の方向に
   あり、前記液晶セルの液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層
   の層厚ｄとの積Δｎ・ｄの値が約１０００ｎｍ、位相差
   板のリタデーションの値が約６００ｎｍであることを特
   徴とする請求項１に記載のアクティブマトリックス型カ
   ラー液晶表示装置。