JPH07306403A - 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、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表示をより
明るくできるものを提供する。 【構成】内面に画素電極１３と能動素子であるＴＦＴ１
４とを配設した透明な表面側基板１１と、対向電極と光
反射板とを兼ねる金属板からなる裏面側基板１２との間
に液晶２４を挟持させたアクティブマトリックス型の液
晶セル１０の表面側に偏光板３０を配置し、この偏光板
３０と前記液晶セル１０との間に位相差板４０を配置す
るとともに、前記偏光板３０の表面を光散乱面Ａとし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、アクティブマトリックス型の液
晶表示装置には、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型液晶セルが用いられている。こ
のアクティブマトリックス型液晶セルは、従来、内面
（液晶層との対向面）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薄膜トランジスタ
とをマトリックス状に配設するとともにその上に配向膜
を形成した第１の透明基板と、内面に前記各画素電極と
対向する１枚膜状の透明な対向電極を設けるともにその
上に配向膜を形成した第２の透明基板との間に液晶を挟
持させた構成となっている。

【０００３】上記アクティブマトリックス型液晶セルを
用いる液晶表示装置としては、一般に、前記液晶セルの
液晶の分子を両基板間においてほぼ９０°のツイスト角
でツイスト配向させるとともに、この液晶セルをはさん
で一対の偏光板を配置した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、前記一対の偏光
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。

【０００４】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の偏光作用により直線偏光とし
て液晶セルに入射させ、液晶セルを通った光の出射を他
方の偏光板の検光作用により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。

【０００５】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。

【０００６】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。

【０００７】ところで、上記ＴＮ方式のアクティブマト
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、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。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のカ
ラー液晶表示装置は、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。

【０００９】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。

【００１０】また、上記従来のカラー液晶表示装置で
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。しかも、反射型の液晶表示装置の場合、上記従来の
カラー液晶表示装置では、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
反射板で反射され、そ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。

【００１１】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、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
なくして表示をより明る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。

【００１２】

【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、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
薄膜トランジスタとをマトリックス状に配設するととも
にその上に配向膜を形成した透明な表面側基板と、前記
各画素電極と対向する対向電極と光反射板とを兼ねる金
属板からなり内面に配向膜を形成した裏面側基板との間
に液晶を挟持させたアクティブマトリックス型の液晶セ
ルと、前記液晶セルの表面側に配置された偏光板とを備
え、前記偏光板の透過軸は前記液晶セルの表面側基板上
における液晶分子の配向方向に対して斜めにずれてお
り、かつ、この偏光板の一面が光散乱面となっているこ
とを特徴とするものである。

【００１３】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、前記液晶セルと前記偏光板と
の間に位相差板を配置してもよく、その場合は、この位
相差板を、その遅相軸を前記偏光板の透過軸に対して斜
めにずらして配置する。

【００１４】また、前記液晶セルの裏面側基板の内面は
鏡面であるのが望ましく、また前記偏光板は、その表面
が光散乱面であるのが望ましい。なお、この光散乱面
は、例えば、偏光板面に微小な凹凸をもつ透明膜を形成
して構成する。

【００１５】

【作用】本発明のアクティブマトリックス型カラー液晶
表示装置は、液晶セルの裏面側基板を対向電極と光反射
板とを兼ねる金属板とすることによって、液晶セルにそ
の表面側から入射した光を前記裏面側基板の内面におい
て反射させるとともに、液晶セルの表面側だけに１枚の
偏光板を設けて、この偏光板に、入射光を直線偏光にす
る偏光作用と光の出射を制御する検光作用とをもたせた
ものであり、この液晶表示装置においては、その表面側
からの入射光が偏光板を通って液晶セルに入射し、その
液晶層を通った光が液晶セルの裏面側基板の内面で反射
されて、再び液晶層を通って前記偏光板に入射し、この
偏光板を透過した光が液晶表示装置の表面側に出射す
る。

【００１６】そして、この液晶表示装置においては、前
記偏光板を通って入射した光が、液晶セルの液晶層を通
る過程でその複屈折効果により偏光状態を変えられると
ともに、前記液晶セルの裏面側基板の内面で反射されて
再び前記液晶層を通る過程でさらに偏光状態を変えられ
て前記偏光板に入射し、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。

【００１７】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、液晶セルの液晶層の複屈折効果と偏
光板の偏光および検光作用とを利用して光を着色するも
のであり、この液晶表示装置では、偏光板を透過して出
射する着色光の光量が、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。

【００１８】また、この液晶表示装置においては、液晶
セルの液晶層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、それに応じて前記液晶層の複屈折
性が変化するため、液晶セルへの印加電圧を制御するこ
とによって前記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。

【００１９】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で光を反射さ
せるようにしているため、液晶セルの両基板のうち、光
が通るのは表面側基板だけであり、また偏光板も１枚だ
けであるため、液晶セルの基板および偏光板での光吸収
による光量ロスを少なくして、表示をより明るくするこ
とができる。

【００２０】また、この液晶表示装置は、液晶セルの裏
面側基板を、対向電極と光反射板とを兼ねる金属板とし
ているため、この裏面側基板の製作が容易であり、した
がって、液晶セルの製造コストを低減して、液晶表示装
置の低価格化をはかることができる。

【００２１】しかも、この液晶表示装置は、前記偏光板
の一面が光散乱面となっているため、光の反射面、つま
り液晶セルの裏面側基板の内面が鏡面であっても、表示
観察者の顔やその背景等の外部像が前記反射面に写って
その像が表示画像と重なって見える、いわゆる外部像の
写り込みを生ずることはない。

【００２２】また、上記本発明の液晶表示装置におい
て、上記液晶セルと偏光板との間に位相差板を配置すれ
ば、偏光板を通って入射した光が、液晶セルの液晶層を
通って再び前記偏光板に入射する過程で、前記位相差板
の複屈折効果によっても偏光状態を変えられるため、液
晶セルに液晶分子が基板面に対してほぼ垂直に立上がり
配向する電圧を印加したとき、つまり液晶層の複屈折効
果が見掛上ほとんどなくなったときでも、位相差板の複
屈折効果によって偏光状態を変えられた光を前記偏光板
に入射させて着色光を得ることができる。

【００２３】さらに、本発明の液晶表示装置において、
液晶セルの裏面側基板の光反射面（内面）が鏡面であれ
ば、液晶層の複屈折効果により偏光状態を変えられた光
を散乱させることなく反射させて偏光板に入射させるこ
とができるし、また、前記偏光板の表面が光散乱面であ
れば、液晶表示装置にその表面側から入射する光が散乱
されてから偏光板の偏光作用により直線偏光になるとと
もに、前記反射膜で反射された光が前記偏光板の検光作
用により画像光となってから散乱されるため、偏光板を
通って入射した光が再び前記偏光板に入射するまでは光
が散乱されることはなく、したがって、品質の良い画像
を表示することができる。

【００２４】

【実施例】図１は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であ
る。この液晶表示装置は、アクティブマトリックス型の
液晶セル１０と、１枚の偏光板３０と、１枚の位相差板
４０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４０は液晶セル１０と前記
偏光板３０との間に配置されている。

【００２５】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、薄膜トランジスタ（以下、Ｔ
ＦＴと記す）を能動素子とする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１１，１２間においてツイスト配向させたものを用い
ている。

【００２６】この液晶セル１０は、表裏一対の基板１
１，１２間に液晶を挟持させたものであり、前記一対の
基板１１，１２のうち、表面側の基板（図において上側
の基板）１１は、ガラス板等からなる透明基板とされて
いる。

【００２７】この表面側基板１１の内面つまり液晶層と
の対向面には、ＩＴＯ膜等からなる複数の透明な画素電
極１３とこれら各画素電極１３にそれぞれ対応する複数
のＴＦＴ１４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、その上に透明な配向膜２２が設けら
れている。

【００２８】上記ＴＦＴ１４は、基板１１面に形成され
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、このゲート絶縁膜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ｉ型半導体膜１７と、このｉ型
半導体膜１７の両側部に不純物をドープしたａ−Ｓi等
からなるｎ型半導体膜１８を介して形成されたソース電
極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄとからなっており、
このＴＦＴ１４は保護絶縁膜２１で覆われている。

【００２９】なお、２０は、前記ｉ型半導体膜１７のチ
ャンネル領域の上に形成されたブロッキング絶縁膜であ
り、このブロッキング絶縁膜２０は、前記ｎ型半導体膜
１８をｉ型半導体膜１７を保護するために設けられたも
のである。

【００３０】上記ＴＦＴ１４のゲート絶縁膜１６は、Ｓ
i Ｎ（窒化シリコン）等からなる透明絶縁膜であり、こ
のゲート絶縁膜１６は基板１１のほぼ全面にわたって形
成されている。

【００３１】また、図示しないが、上記裏面側基板１１
の内面には、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１９ｄ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。

【００３２】上記ゲートラインは、基板１１面に、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１９ｄにつな
がっている。

【００３３】また、上記画素電極１３は、上記ゲート絶
縁膜１６の上に上記ＴＦＴ１４を避けて形成されてお
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１９ｓに接続されてい
る。

【００３４】一方、液晶セル１０の裏面側の基板（図に
おいて下側の基板）１２は、上記表面側基板１１の各画
素電極１３と対向する対向電極と光反射板とを兼ねる金
属板からなっており、この裏面側基板１２の内面には配
向膜２３だけが設けられている。

【００３５】この裏面側基板１２は、Ａl （アルミニウ
ム）板またはＡl 系合金板等の、光反射率が高くかつ低
抵抗の金属板をプレス加工したものであり、その表面、
つまり液晶層と対向する内面は、鏡面仕上げされた光反
射面１２ａとなっている。

【００３６】そして、上記表面側基板１１と裏面側基板
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。

【００３７】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２２，２３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２２，２３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。

【００３８】また、上記偏光板３０は、その一面、例え
ば表面が、光散乱面Ａとなっている偏光板であり、この
光散乱面Ａは、図２にその一部分の断面を拡大して示し
たように、偏光板３０の表面に微小な凹凸をもつ透明膜
３１を形成して構成されている。

【００３９】上記透明膜３１は、アクリル樹脂等の光透
過率の高い樹脂からなっており、この透明膜３１は、樹
脂材料を微小な凹凸をもつ印刷版を用いて偏光板３０面
に転写印刷して硬化させる方法、前記樹脂材料を偏光板
３０面に均一厚さに塗布して型押しにより凹凸を付けた
後に硬化させる方法、あるいは、前記樹脂材料にシリカ
等からなる透明な微粒子を混入したものを偏光板３０面
に塗布して硬化させる方法のいずれかによって形成され
ている。

【００４０】この透明膜３１の凹凸の平均高さ（凹面と
凸面との高さの差）ｈは１〜５μｍ、凹凸の平均ピッチ
ｐは５〜４０μｍであり、上記光散乱面Ａのヘイズ値
は、９〜１４％である。

【００４１】なお、上記ヘイズ値は、ＪＩＳ Ｋ ６７
１４に準ずる積分球式光線透過率測定装置（ヘイズメー
タ）による測定値である。このヘイズ値は次式により算
出される。

【００４２】全光線透過率；Ｔt(%)＝Ｔ2 ／Ｔ1 平行光線透過率；Ｔp(%)＝Ｔt −Ｔd 拡散透過率；Ｔd(%)＝［Ｔ4 −Ｔ3 ×（Ｔ2 ／Ｔ1 ）］
／Ｔ1 ヘイズ値；Ｈ(%) ＝（Ｔd ／Ｔt ）×１００ Ｔ1 ；入射光線量 Ｔ2 ；全光線透過光量 Ｔ3 ；測定装置の拡散光量 Ｔ4 ；試験片（透明膜３１）と測定装置による拡散光量 また、上記位相差板４０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４０は、上
記液晶セル１０と偏光板３０との間に配置されている。
なお、この位相差板４０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４
０の表面に接着されている。

【００４３】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２２，２３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４０の遅相軸
の方向を次のように設定している。

【００４４】なお、この実施例では、液晶セル１０の裏
面側基板１２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１１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４０の遅相軸方向を設定し
ている。

【００４５】すなわち、図３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４０
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の表面側基板１１
上における液晶分子の配向方向、１２ａは液晶セル１０
の裏面側基板１２上における液晶分子の配向方向を示し
ている。

【００４６】この図３のように、液晶セル１０の表面側
基板１１上における液晶分子配向方向１１ａは、裏面側
基板１２上における液晶分子配向方向１２ａ、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９
０°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。

【００４７】また、図３において、３０ａは偏光板３０
の透過軸を示しており、この偏光板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°の方向にある。つまり、この偏光板３０
の透過軸３０ａは、液晶セル１０の表面側基板１１上に
おける液晶分子配向方向１１ａに対して、ほぼ４５°斜
めにずれている。

【００４８】さらに、図３において、４０ａは位相差板
４０の遅相軸を示しており、この位相差板４０の遅相軸
４０ａ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°の方向にある。つまり、この位
相差板４０の遅相軸４０ａは、上記偏光板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。

【００４９】この液晶表示装置は、自然光または室内照
明光等の外光を利用して表示する反射型のものであり、
その表面側から入射する外光は、偏光板３０と位相差板
４０とを通って液晶セル１０に入射し、その液晶層を通
った光が液晶セル１０の裏面側基板１２の内面で反射さ
れて、再び液晶層と前記位相差板４０とを通って前記偏
光板３０に入射し、この偏光板３０を透過した光が液晶
表示装置の表面側に出射する。

【００５０】すなわち、この液晶表示装置は、液晶セル
１０の裏面側基板１２を対向電極と光反射板とを兼ねる
金属板とすることによって、液晶セル１０にその表面側
から入射した光を前記裏面側基板１２の内面で反射させ
るとともに、液晶セル１０の表面側だけに１枚の偏光板
３０を設けて、この偏光板３０に、入射光を直線偏光に
する偏光作用と光の出射を制御する検光作用とをもたせ
たものである。

【００５１】上記液晶表示装置の表示動作を説明する
と、この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４０の遅相軸４０ａ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４０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の内面で反射され、再び前記液晶
層および位相差板４０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。

【００５２】そして、この偏光板３０に入射した反射光
は、上記位相差板４０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。

【００５３】つまり、この液晶表示装置は、位相差板４
０および液晶セル１０の液晶層の複屈折効果と偏光板３
０の偏光および検光作用とを利用して光を着色するもの
であり、この液晶表示装置によれば、一般に用いられて
いるカラーフィルタを用いた液晶表示装置に比べて、非
常に明るい着色光を得ることができる。

【００５４】すなわち、カラーフィルタは、その色に対
応する波長域以外の波長光を吸収して光を着色するが、
このカラーフィルタは、その色に対応する波長域の光も
かなり高い吸収率で吸収するため、カラーフィルタによ
って光を着色する液晶表示装置では、表示装置に入射す
る光のうちの着色光となる波長帯域の光量に比べて、カ
ラーフィルタを通った着色光の光量がかなり減少する。

【００５５】この点、上記実施例の液晶表示装置は、カ
ラーフィルタを用いずに透過光を着色するものであるた
め、カラーフィルタによる光吸収はないし、また、位相
差板４０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た後に偏光板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。

【００５６】また、カラーフィルタによって光を着色す
る液晶表示装置では、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、位相差板４０の複屈折効果は変化しないが、液
晶セル１０の液晶層の複屈折効果は、この液晶層に印加
する電圧、つまり、表面側基板１１の画素電極１３と対
向電極を兼ねる裏面側基板１２との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するのにとも
なって変化する。

【００５８】また、液晶セル１０に液晶分子が基板１
１，１２面に対してほぼ垂直に立上がり配向する電圧を
印加したときは、液晶層の複屈折効果が見掛上ほとんど
なくなるが、そのときでも、偏光板３０を通って入射し
た光が位相差板４０の複屈折効果によって偏光状態を変
えられる。

【００５９】このため、液晶セル１０への印加電圧を制
御して、その液晶層の複屈折効果を変化させてやれば、
それに応じて、位相差板４０と液晶セル１０の液晶層と
を通った光の偏光状態が変化するから、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。

【００６０】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を能動素子とするもの）の表示
駆動と同様に、液晶セル１０の対向電極（裏面側基板）
１２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い。

【００６１】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間においてほぼ９０°のツイスト角
でツイスト配向させたものであって、その両基板１１，
１２上における液晶分子の配向方向１１ａ，１２ａと、
偏光板３０の透過軸３０ａと、位相差板４０の遅相軸４
０ａとがそれぞれ図３に示した方向にあり、かつ、液晶
セル１０のΔｎ・ｄ（液晶２６の屈折率異方性Δｎと液
晶層厚ｄとの積）の値が約１０００ｎｍ、位相差板４０
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。

【００６２】図４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。

【００６３】この図４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１３，２４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。

【００６４】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。

【００６５】なお、上記液晶表示装置においては、図４
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に近い色になるが、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。

【００６６】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。

【００６７】なお、上記実施例の液晶表示装置は、赤、
緑、青、白の色を表示するものであるが、この液晶表示
装置の表示色は、印加電圧と、液晶セル１０の両基板１
１，１２上における液晶分子の配向方向１１ａ，１２ａ
および液晶分子のツイスト角と、偏光板３０の透過軸３
０ａの方向および位相差板４０の遅相軸４０ａ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
表示装置の表示色を任意に選ぶことができる。

【００６８】しかも、上記液晶表示装置は、反射型のも
のであるが、液晶セル１２の裏面側基板１２の内面で光
を反射させるようにしているため、液晶セル１０の両基
板１１，１２のうち、光が通るのは表面側基板１２だけ
であり、また偏光板３０も１枚だけであるため、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を少な
くして、表示をより明るくすることができる。

【００６９】なお、この液晶表示装置においては、光
が、位相差板４０と液晶セル１０の液晶層も通るが、こ
の位相差板４０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ほとんどな
い。

【００７０】また、上記液晶表示装置は、液晶セル１０
の裏面側基板１２を、対向電極と光反射板とを兼ねる金
属板としているため、この裏面側基板１２は、金属板の
プレス加工によって容易に製作することができ、したが
って、液晶セル１０の製造コストを低減して、液晶表示
装置の低価格化をはかることができる。

【００７１】しかも、この液晶表示装置は、偏光板３０
の表面が光散乱面Ａとなっているため、光の反射面、つ
まり液晶セル１０の裏面側基板１２の内面が鏡面であっ
ても、表示観察者の顔やその背景等の外部像が前記反射
面に写ってその像が表示画像と重なって見える、いわゆ
る外部像の写り込みを生ずることはない。

【００７２】すなわち、上記液晶表示装置は、カラーフ
ィルタを用いずに光を着色するものであって、光の透過
率が高いため、上記液晶セル１０の裏面側基板１２の内
面が鏡面であり、しかも前記偏光板３０が光の散乱機能
をもっていない場合は、表示観察者の顔やその背景等の
外部像が前記反射面に写ってその像が表示画像と重なっ
て見えてしまうが、前記偏光板３０が光の散乱機能をも
っていれば、前記外部像の写り込みは生じない。

【００７３】さらに、上記液晶表示装置においては、液
晶セル１０の裏面側基板１２の光反射面（内面）１２ａ
を鏡面としているため、液晶層の複屈折効果により偏光
状態を変えられた光を散乱させることなく反射させて偏
光板３０に入射させることができるし、また、前記偏光
板３０の表面が光散乱面Ａであれば、液晶表示装置にそ
の表面側から入射する光が散乱されてから偏光板３０の
偏光作用により直線偏光になるとともに、前記反射面１
２ａで反射された光が前記偏光板３０の検光作用により
画像光となってから散乱されるため、偏光板３０を通っ
て入射した光が再び前記偏光板３０に入射するまでは光
が散乱されることはなく、したがって、品質の良い画像
を表示することができる。

【００７４】なお、上記光散乱面Ａの散乱効果は、上述
したヘイズ値によって決まり、このヘイズ値が２５％以
上であると、偏光板３０の検光作用によって画像光とな
った光も大きく散乱されて表示画像が不鮮明になり、ま
たヘイズ値が６％以下であると上記外部像の写り込みを
生じるが、光散乱面Ａのヘイズ値が９〜１４％の範囲で
あれば、鮮明な表示画像を得るとともに外部像の写り込
みもなくすことができる。

【００７５】なお、上記実施例の液晶表示装置では、液
晶セル１０と偏光板３０との間に位相差板４０を配置し
ているが、この位相差板４０はなくてもよく、その場合
でも、偏光板３０の透過軸を液晶セル１０の表面側基板
１１上における液晶分子の配向方向に対して斜めにずら
しておけば、偏光板３０を通って入射した光が、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偏光
状態を変えられるとともに、前記液晶セル１０の裏面側
基板１２の内面で反射されて再び前記液晶層を通る過程
でさらに偏光状態を変えられて前記偏光板３０に入射す
るため、この偏光板３０を透過する偏光成分の光を着色
光として出射させることができるし、また、液晶セル１
０への印加電圧を制御することによって前記着色光の色
を変化させることができる。

【００７６】ただし、上記実施例のように、液晶セル１
０と偏光板３０との間に位相差板４０を配置すれば、偏
光板３０を通って入射した光が、液晶セル１０の液晶層
を通って再び前記偏光板３０に入射する過程で、位相差
板４０の複屈折効果によっても偏光状態を変えられるた
め、液晶セル１０に液晶分子が基板１１，１２面に対し
てほぼ垂直に立上がり配向する電圧を印加したとき、つ
まり液晶層の複屈折効果が見掛上ほとんどなくなったと
きでも、位相差板４０の複屈折効果によって偏光状態を
変えられた光を前記偏光板３０に入射させて着色光を得
ることができる。なお、この場合、位相差板は２枚以上
重ねて配置してもよい。

【００７７】また、上記実施例では、液晶セル１０の液
晶分子のツイスト角をほぼ９０°としたが、この液晶分
子のツイスト角は、９０°に限らず、例えば１８０〜２
７０°としてもよいし、さらに前記液晶セル１０は、液
晶分子をホモジニアス配向やホメオトロピック配向等の
配向状態に配向させたものでもよい。

【００７８】さらに、上記実施例では、偏光板３０の表
面を光散乱面Ａとしたが、この偏光板３０は、表裏いず
れの面を光散乱面にしたものでもよいし、また液晶セル
１０の裏面側基板１１の内面は、鏡面に限らず散乱反射
面であってもよい。

【００７９】

【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、カラーフィルタを用いずに、液晶セ
ルの液晶層の複屈折効果と偏光板の偏光および検光作用
とを利用して光を着色するものであるから、高輝度の着
色光が得られるし、また液晶セルへの印加電圧を制御す
ることによって前記着色光の色を変化させることができ
るため、１つの画素で複数の色を表示することができ
る。

【００８０】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で光を反射さ
せるようにしているため、液晶セルの両基板のうち、光
が通るのは表面側基板だけであり、また偏光板も１枚だ
けであるため、液晶セルの基板および偏光板での光吸収
による光量ロスを少なくして、表示をより明るくするこ
とができる。

【００８１】また、この液晶表示装置は、液晶セルの裏
面側基板を、対向電極と光反射板とを兼ねる金属板とし
ているため、この裏面側基板の製作が容易であり、した
がって、液晶セルの製造コストを低減して、液晶表示装
置の低価格化をはかることができる。

【００８２】しかも、この液晶表示装置は、前記偏光板
の一面が光散乱面となっているため、光の反射面、つま
り液晶セルの裏面側基板の内面が鏡面であっても、表示
観察者の顔やその背景等の外部像が前記反射面に写って
その像が表示画像と重なって見える、いわゆる外部像の
写り込みを生ずることはない。

【００８３】また、上記本発明の液晶表示装置におい
て、上記液晶セルと偏光板との間に位相差板を配置すれ
ば、偏光板を通って入射した光が、液晶セルの液晶層を
通って再び前記偏光板に入射する過程で、前記位相差板
の複屈折効果によっても偏光状態を変えられるため、液
晶セルに液晶分子が基板面に対してほぼ垂直に立上がり
配向する電圧を印加したとき、つまり液晶層の複屈折効
果が見掛上ほとんどなくなったときでも、位相差板の複
屈折効果によって偏光状態を変えられた光を前記偏光板
に入射させて着色光を得ることができる。

【００８４】さらに、本発明の液晶表示装置において、
液晶セルの裏面側基板の光反射面（内面）が鏡面であれ
ば、液晶層の複屈折効果により偏光状態を変えられた光
を散乱させることなく反射させて偏光板に入射させるこ
とができるし、また、前記偏光板の表面が光散乱面であ
れば、液晶表示装置にその表面側から入射する光が散乱
されてから偏光板の偏光作用により直線偏光になるとと
もに、前記反射膜で反射された光が前記偏光板の検光作
用により画像光となってから散乱されるため、偏光板を
通って入射した光が再び前記偏光板に入射するまでは光
が散乱されることはなく、したがって、品質の良い画像
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液晶表示装置の一部分
の断面図。

【図２】偏光板の光散乱面の拡大断面図。

【図３】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４】印加電圧に対する出射光の色変化を示すＣＩＥ
色度図。

【符号の説明】

１０…液晶セル １１…表面側基板 １２…裏面側基板 １２ａ…反射面 １３…画素電極 １４…ＴＦＴ（能動素子） １５…ゲート絶縁膜 ２２，２３…配向膜 ２４…液晶 ３０…偏光板 ３１…透明膜 Ａ…光散乱面 ４０…位相差板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反射型のアクティブマトリックス型カラー
   液晶表示装置であって、 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薄膜トランジスタとをマトリックス
   状に配設するとともにその上に配向膜を形成した透明な
   表面側基板と、前記各画素電極と対向する対向電極と光
   反射板とを兼ねる金属板からなり内面に配向膜を形成し
   た裏面側基板との間に液晶を挟持させたアクティブマト
   リックス型の液晶セルと、 前記液晶セルの表面側に配置された偏光板とを備え、 前記偏光板の透過軸は前記液晶セルの表面側基板上にお
   ける液晶分子の配向方向に対して斜めにずれており、か
   つ、この偏光板の一面が光散乱面となっていることを特
   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】液晶セルと偏光板との間に位相差板が配置
   されており、この位相差板の遅相軸は前記偏光板の透過
   軸に対して斜めにずれてい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。
3. 【請求項３】液晶セルの裏面側基板の内面は鏡面である
   ことを特徴とする請求項１または請求項２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。
4. 【請求項４】偏光板の表面が光散乱面であることを特徴
   とする請求項１または請求項２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。
5. 【請求項５】偏光板の光散乱面は、偏光板面に微小な凹
   凸をもつ透明膜を形成して構成されていることを特徴と
   する請求項１または請求項２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。