JPH07318974A - アクティブマトリックス液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】反射型のアクティブマトリックス液晶表示装置
として、液晶セルの基板および偏光板での光吸収による
光量ロスを少なくするとともに、開口率も高くして明る
い表示を得ることができ、しかも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】ＴＦＴ１４を能動素子とする液晶セル１０の表
面側に１枚の偏光板を配置し、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を光の反射膜と
するとともに、この画素電極１３を、ＴＦＴ１４を覆う
保護絶縁膜２１の上に前記ＴＦＴ１４を覆って設け、さ
らに、液晶セル１０の表面側基板１２の内面に、各画素
電極１３，１３間の間隙に対応するブラックマスク２４
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、反射型のアクティブマ
トリックス液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、反射型のアクティブマトリックス
液晶表示装置は、アクティブマトリックス型の液晶セル
をはさんで表裏一対の偏光板を配置するとともに、裏面
側の偏光板の裏面に反射板を配置した構成となってい
る。

【０００３】上記アクティブマトリックス型の液晶セル
としては、一般に、薄膜トランジスタを能動素子とする
ものが用いられており、この液晶セルは、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
対応する複数の薄膜トランジスタと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構成となっている。

【０００４】前記薄膜トランジスタは、前記一方の基板
上に形成されたゲート電極と、このゲート電極を覆って
前記基板のほぼ全面に形成された透明なゲート絶縁膜
と、このゲート絶縁膜の上に前記ゲート電極と対向させ
て形成された半導体膜と、この半導体膜の両側部に形成
されたソース電極およびドレイン電極とからなってお
り、画素電極は、前記ゲート絶縁膜の上に薄膜トランジ
スタを避けて形成されるとともに、画素電極の端部にお
いて対応する薄膜トランジスタのソース電極に接続され
ている。

【０００５】上記反射型のアクティブマトリックス液晶
表示装置は、自然光または室内照明光等の外光を利用し
て表示するもので、液晶表示装置にその表面側から入射
する光は、表面側の偏光板の偏光作用によって直線偏光
となり、この直線偏光が液晶セルに入射する。

【０００６】また、液晶セルの液晶分子の配向状態は、
両基板の画素電極と対向電極との間に印加される電圧に
よって変化し、この液晶分子の配向状態に応じて液晶層
の複屈折効果が変化するため、液晶セルに入射した直線
偏光は、液晶分子の配向状態に応じた偏光状態の光とな
って裏面側の偏光板に入射する。

【０００７】そして、この光は、裏面側偏光板の検光作
用により画像光となり、この画像光が反射板で反射され
て、前記裏面側偏光板と、液晶セルと、表面側偏光板と
を通って液晶表示装置の表面側に出射する。

【０００８】すなわち、上記液晶表示装置は、表面側偏
光板の偏光作用と、液晶セルの複屈折効果と、裏面側偏
光板の検光作用とによって表示される光画像を裏面側の
反射板で反射させて液晶表示装置の表面側から観察する
ものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の反
射型アクティブマトリックス液晶表示装置では、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
が大きくて、表示が暗くなってしまうという問題があっ
た。

【００１０】さらに、上記従来のアクティブマトリック
ス液晶表示装置は、液晶セルの一方の基板に設ける画素
電極を薄膜トランジスタを避けて形成しているため、画
素電極の面積が小さく、したがって開口率が低くて、こ
れも表示を暗くする要因となっていた。

【００１１】本発明は、反射型のものでありながら、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を
少なくするとともに、開口率も高くして明るい表示を得
ることができるアクティブマトリックス液晶表示装置を
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
リックス液晶表示装置は、裏面側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薄
膜トランジスタとを配設し、表面側基板の内面に対向電
極を設けたアクティブマトリックス型の液晶セルと、こ
の液晶セルの表面側に配置された偏光板とからなり、か
つ、前記画素電極は光を反射させる金属膜からなるとと
もに、この画素電極は、前記薄膜トランジスタを覆う保
護絶縁膜の上に前記薄膜トランジスタを覆って設けられ
て前記保護絶縁膜に形成したコンタクト孔において前記
薄膜トランジスタに接続されており、さらに、前記液晶
セルのいずれか一方の基板の内面に、前記各画素電極間
の間隙に対応するブラックマスクが設けられていること
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液晶表示
装置において、前記画素電極の表面はほぼ鏡面であるの
が望ましく、また、前記偏光板はその表面が光散乱面と
なっているものが望ましい。なお、前記偏光板の光散乱
面は、例えば、偏光板の表面に微小な凹凸をもつ透明膜
を形成して構成すればよい。

【００１４】

【作用】本発明のアクティブマトリックス液晶表示装置
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
裏面側基板の内面において光を反射させる金属膜からな
る画素電極により反射され、再び液晶層を通って前記偏
光板に入射して、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。

【００１５】すなわち、この液晶表示装置は、液晶セル
の裏面側基板の内面に設けた画素電極を反射膜とするこ
とにより、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前記画素電極により反射さ
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、外部からの入射光を直線偏光と
する偏光作用と偏光状態を変えられた光を画像光とする
検光作用との両方の作用をもたせたものである。

【００１６】この液晶表示装置においては、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することがで
きる。

【００１７】また、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配設した薄膜トランジスタを
保護絶縁膜で覆い、その上に、反射膜を兼ねる画素電極
を前記薄膜トランジスタを覆って設けているため、画素
電極の面積を大きくして開口率を上げることができる。

【００１８】したがって、本発明の液晶表示装置によれ
ば、反射型のものでありながら、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を少なくするととも
に、開口率も高くして明るい表示を得ることができる。

【００１９】しかも、この液晶表示装置においては、前
記液晶セルのいずれか一方の基板の内面に、前記裏面側
基板に配設した各画素電極間の間隙に対応するブラック
マスクを設けているため、各画素間のコントラストを鮮
明にして高品位の画像を表示できる。

【００２０】また、上記液晶表示装置では、液晶セルの
裏面側基板に設けた薄膜トランジスタが反射膜を兼ねる
画素電極で覆われているため、薄膜トランジスタが光に
さらされることはなく、したがって、上記ブラックマス
クで薄膜トランジスタに対応する領域を遮光する必要は
ない。

【００２１】また、本発明の液晶表示装置において、前
記画素電極の表面つまり反射面が鏡面であれば、液晶層
を通っ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、さらに、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、前記反射面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を通っ
て画像光とな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。

【００２２】さらに、前記偏光板の表面が光散乱面であ
れば、前記画素電極の反射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の写り込みを生じること
はない。

【００２３】

【実施例】

［第１の実施例］図１は本発明の第１の実施例を示すア
クティブマトリックス液晶表示装置の一部分の断面図で
ある。

【００２４】この実施例のアクティブマトリックス液晶
表示装置は、カラー画像を表示するものであり、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２７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１
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、その上に透明な配向膜２３が設
けられている。

【００２７】上記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を覆って基板
１１のほぼ全面に形成されたゲート絶縁膜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、
基板１１のほぼ全面にわたって設けられた保護絶縁膜２
１で覆われている。

【００２８】なお、２０は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、ｎ型半導体膜１８のパタ
ーニング時に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。

【００２９】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。

【００３０】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１９ｄにつな
がっている。

【００３１】そして、上記画素電極１３は、上記保護絶
縁膜２１の上に、上記ＴＦＴ１４を覆って設けられてお
り、各画素電極１３はそれぞれ、前記保護絶縁膜２１に
形成したコンタクト孔２１ａにおいて対応するＴＦＴ１
４のソース電極１９ｓに接続されている。

【００３２】この画素電極１３は、光を反射させる金属
膜、例えばＡl 系合金等の反射率の高い金属膜からなっ
ている。つまり、この画素電極１３は光の反射膜を兼ね
ており、その表面（反射面）はほぼ鏡面となっている。

【００３３】さらに、上記裏面側基板１１の上には、上
記ゲート絶縁膜１６および保護絶縁膜２１をはさんで各
画素電極１３とそれぞれ対向するキャパシタ電極２２が
設けられており、このキャパシタ電極２２と画素電極１
３およびその間の絶縁膜１６，２１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）Ｃs が構成されている。なお、図示
しないが、上記裏面側基板１１の上には、前記キャパシ
タ電極２２と一体に形成したキャパシタラインが配線さ
れており、各キャパシタ電極２２は、前記キャパシタラ
インを介して基準電位に接続される。

【００３４】一方、液晶セル１０の表面側基板（図１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に配設した各画素電極１３，１
３間の間隙に対応するブラックマスク２４が設けられる
とともに、その上に、前記裏面側基板１１上の全ての画
素電極１３に対向する透明な対向電極２５が設けられて
おり、さらにその上に、透明な配向膜２６が設けられて
いる。なお、前記対向電極２５は、上記裏面側基板１１
の各画素電極の全てに対向する一枚膜状の電極とされて
いる。

【００３５】上記ブラックマスク２４は、黒色系樹脂ま
たはＣr 等の金属膜（図では黒色系樹脂）からなってお
り、このブラックマスク２４は、行方向および列方向に
マトリックス状に配設されている各画素電極１３，１３
間の間隙に対応させて格子状パターンに形成されてい
る。このブラックマスク２８は、その縁部が画素電極１
３の縁部に僅かな重なり幅で対向する幅に形成されてい
る。

【００３６】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２７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２７は、誘電異方性が正のネマテ
ィック液晶であり、この液晶２７の分子は、両基板１
１，１２に設けた配向膜２３，２６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２３，２６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４０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４０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２３，２６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。

【００４６】この図３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、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１２上に
おける液晶分子配向方向１２ａ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１１の内面に設けた反射膜を
兼ねる画素電極１３で反射され、再び液晶層と前記位相
差板４０とを通って前記偏光板３０に入射して、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１１の内面に設けた画素電極１３を光
を反射させる金属膜で形成することによって、液晶セル
１０にその表面側から入射した光をこの液晶セル１０の
裏面側基板１１の内面において前記画素電極１３により
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、画素電極１３と対
向電極２５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の電極１３，２５間に
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３
０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
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２５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１
３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２５との間に印加され
る。

【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２７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１３，２５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】そして、上記液晶表示装置では、液晶セル
１０の裏面側基板１１の内面に設けた画素電極１３を反
射膜とし、液晶セル１０の裏面側基板１１の内面におい
て前記画素電極１３により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、上記液晶表示装置においては、液晶
セル１０の裏面側基板１１の内面に配設したＴＦＴ１４
を保護絶縁膜２１で覆い、反射膜を兼ねる画素電極１３
を、前記保護絶縁膜２１の上に前記ＴＦＴ１４を覆って
設けているため、この画素電極１３の面積を大きくして
開口率を上げることができる。

【００７１】したがって、上記液晶表示装置によれば、
反射型のものでありながら、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を少なくするとともに、開
口率も高くして明るい表示を得ることができる。

【００７２】しかも、上記液晶表示装置においては、上
記液晶セル１０の表面側基板１２の内面に、裏面側基板
１１に配設した各画素電極１３，１３間の間隙に対応す
るブラックマスク２４を設けているため、各画素間のコ
ントラストを鮮明にして高品位の画像を表示できる。

【００７３】また、この液晶表示装置では、液晶セル１
０の裏面側基板１１に設けたＴＦＴ１４が反射膜を兼ね
る画素電極１３で覆われているため、ＴＦＴ１４が光に
さらされることはなく、したがって、上記ブラックマス
ク２４でＴＦＴ１４に対応する領域を遮光する必要はな
い。

【００７４】さらに、上記液晶表示装置は、画素電極１
３で光を反射させるものであるため、この画素電極１３
の裏面側に設けたキャパシタ電極２２が開口率に影響す
ることはなく、したがってキャパシタ電極２２の面積を
任意に選ぶことができ、したがって、前記補償容量Ｃs
の容量値を十分に確保することができる。

【００７５】また、上記液晶表示装置においては、反射
膜を兼ねる画素電極１３の表面つまり反射面がほぼ鏡面
であるが、この反射面が鏡面あれば、液晶層を通った光
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、さらに、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を通って画像光とな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。

【００７６】さらに、上記偏光板３０の表面が光散乱面
Ａであれば、上記画素電極１３の反射面が鏡面であって
も、表示観察者の顔やその背景等の外部像の写り込みを
生じることはない。

【００７７】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、画素電極１３の表面つまり反射面が鏡面
であり、しかも偏光板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、
外部像の写り込みは生じない。

【００７８】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。

【００７９】［第２の実施例］なお、上記第１の実施例
では、液晶セル１０の表面側基板１２の内面にブラック
マスク２４を設けているが、このブラックマスクは、画
素電極１３およびＴＦＴ１４を配設した裏面側基板１１
の内面に設けてもよい。

【００８０】図５は本発明の第２の実施例を示すアクテ
ィブマトリックス液晶表示装置の一部分の断面図であ
る。この実施例のアクティブマトリックス液晶表示装置
は、液晶セル１０の裏面側基板１１の内面に、黒色系樹
脂からなる絶縁性のブラックマスク２８を格子状パター
ンに設けたものであり、このブラックマスク２８は、そ
の縁部を画素電極１３の縁部に極く小さい重なり幅でラ
ップさせて、画素電極１３の下地膜である保護絶縁膜２
１の上に形成されている。

【００８１】なお、この実施例の液晶表示装置は、ブラ
ックマスク２８を液晶セル１０の裏面側基板１１の内面
に設けたものであるが、その他の構成は上述した第１の
実施例の液晶表示装置と同じであるから、重複する説明
は図に同符号を付して省略する。

【００８２】この実施例のように、画素電極１３および
ＴＦＴ１４を配設した裏面側基板１１の内面にブラック
マスク２８を設ければ、各画素電極１３，１３間の間隙
に対応させてブラックマスク２８を精度よく形成できる
ため、ブラックマスク２８の幅をより小さくして、開口
率をさらに上げることができる。

【００８３】［他の実施例］なお、上記第１および第２
の実施例の液晶表示装置では、液晶セル１０と偏光板３
０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１２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３
０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１１の内面におい
て画素電極１３で反射され、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。

【００８４】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。

【００８５】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、さらにこの液晶セル１０は、液
晶分子をホモジニアス配向、ホメオトロピック配向、ハ
イブリッド配向等の配向状態に配向させたものでもよ
い。

【００８６】さらに、上記実施例の液晶表示装置は、複
屈折効果を利用してカラー画像を表示するものである
が、本発明は、ＴＮ型やＳＴＮ型のアクティブマトリッ
クス液晶表示装置にも適用することができる。

【００８７】

【発明の効果】本発明のアクティブマトリックス液晶表
示装置によれば、液晶セルの裏面側基板の内面に設けた
画素電極に光の反射膜を兼ねさせているため、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することが
できるし、また、液晶セルの裏面側基板の内面に配設し
た薄膜トランジスタを保護絶縁膜で覆い、反射膜を兼ね
る画素電極を、前記保護絶縁膜の上に前記薄膜トランジ
スタを覆って設けているため、この画素電極の面積を大
きくして開口率を上げることができるから、反射型のも
のでありながら、液晶セルの基板および偏光板での光吸
収による光量ロスを少なくするとともに、開口率も高く
して明るい表示を得ることができる。

【００８８】しかも、この液晶表示装置においては、前
記液晶セルのいずれか一方の基板の内面に、前記裏面側
基板に配設した各画素電極間の間隙に対応するブラック
マスクを設けているため、各画素間のコントラストを鮮
明にして高品位の画像を表示できる。

【００８９】また、上記液晶表示装置では、液晶セルの
裏面側基板に設けた薄膜トランジスタが反射膜を兼ねる
画素電極で覆われているため、薄膜トランジスタが光に
さらされることはなく、したがって、上記ブラックマス
クで薄膜トランジスタに対応する領域を遮光する必要は
ない。

【００９０】また、本発明の液晶表示装置において、前
記画素電極の表面つまり反射面が鏡面であれば、液晶層
を通っ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、さらに、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、前記反射面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を通っ
て画像光とな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。

【００９１】さらに、前記偏光板の表面が光散乱面であ
れば、前記画素電極の反射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の写り込みを生じること
はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すアクティブマトリ
ックス液晶表示装置の一部分の断面図。

【図２】偏光板の表面の拡大断面図。

【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。

【図５】本発明の第２の実施例を示すアクティブマトリ
ックス液晶表示装置の一部分の断面図。

【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（反射膜） １４…ＴＦＴ ２１…保護絶縁膜 ２１ａ…コンタクト孔 ２２…キャパシタ電極 Ｃs …補償容量 ２３…配向膜 ２４，２８…ブラックマスク ２５…対向電極 ２６…配向膜 ２７…液晶 ３０…偏光板 ４０…位相差板

Claims (4)

【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液晶表示
   装置であって、 裏面側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薄膜トランジスタとを配設
   し、表面側基板の内面に対向電極を設けたアクティブマ
   トリックス型の液晶セルと、この液晶セルの表面側に配
   置された偏光板とからなり、 かつ、前記画素電極は光を反射させる金属膜からなると
   ともに、この画素電極は、前記薄膜トランジスタを覆う
   保護絶縁膜の上に前記薄膜トランジスタを覆って設けら
   れて前記保護絶縁膜に形成したコンタクト孔において前
   記薄膜トランジスタに接続されており、 さらに、前記液晶セルのいずれか一方の基板の内面に、
   前記各画素電極間の間隙に対応するブラックマスクが設
   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
   液晶表示装置。
2. 【請求項２】画素電極の表面はほぼ鏡面であることを特
   徴とする請求項１に記載のアクティブマトリックス液晶
   表示装置。
3. 【請求項３】偏光板の表面が光散乱面となっていること
   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
   ブマトリックス液晶表示装置。
4. 【請求項４】光散乱面は、偏光板の表面に微小な凹凸を
   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３に記載のアクティブマトリックス液晶表示装
   置。