專利名稱：彩色液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于具有濾色器的液晶顯示裝置。
作為液晶顯示裝置，公知的有采用來自背襯光的光線進(jìn)行顯示的透射式顯示裝置和利用例如自然光或戶內(nèi)照明光等的外部光線進(jìn)行顯示的反射式顯示裝置。在反射式液晶顯示裝置中，一反射部件被安置在后面來反射由前面入射的外部光線。
液晶顯示裝置還包括有各種不同設(shè)計(jì)的裝置，例如有源矩陣顯示裝置和簡單矩陣顯示裝置。如在有源矩陣設(shè)計(jì)的液晶顯示裝置中，在通過液晶層而相互對(duì)置的一對(duì)基板之一的內(nèi)表面上形成有象素電極矩陣和各自連接到象素電極的多個(gè)有源元件。在另一基板的內(nèi)表面上形成一反電極，并由該反電極與各自的象素電極相對(duì)置的部分構(gòu)成象素區(qū)。
在用于顯示彩色圖象的液晶顯示裝置中，在一對(duì)基板之一的內(nèi)表面上與各個(gè)象素區(qū)相對(duì)應(yīng)地配置有濾色器。
但在通常的具有濾色器的液晶顯示裝置中，當(dāng)透射過一給定象素區(qū)的光線入射在對(duì)應(yīng)的濾色器上時(shí)，波長在一特定波長范圍之外的光由此濾色器所吸收，僅該特定波長范圍內(nèi)的光被透射，由此以帶有濾色器的色彩的透射光來顯示。鑒于這一原因，此帶彩色的輸出光的強(qiáng)度變成大大低于入射光的強(qiáng)度，而不能獲得明亮的顯示。
為增加亮度，可將紅、綠、和藍(lán)濾色器作得較薄以降低被濾色器吸收的光量以能增加光的透射比。結(jié)果，屏幕可變得明亮。但是如果按這種方式將濾色器作得更薄，每一彩色光束，即紅、綠、和藍(lán)光束、的吸收波長范圍內(nèi)的透射比增加，而各個(gè)彩色的光束之間的色平衡惡化，如圖28中所示。結(jié)果無法得到良好的白色顯示。
圖28表明光譜透射比隨濾色器的厚度降低的變化。如圖28中所示，按照透射過紅濾色器的紅色光的光譜分布(實(shí)線)，在作為紅濾色器的吸收波長范圍的短波長側(cè)上的光透射比很高，如虛線所指明的。按照分別透射過綠和藍(lán)濾色器的綠光和藍(lán)光的光譜分布(實(shí)線)，光透射比的半寬度趨向于增加。結(jié)果，彩色光混合的光譜透射比在500nm附近的波長呈現(xiàn)出透射比的高峰值。因此在具有薄的濾色器的液晶顯示裝置中，每一彩色光束，即紅、綠、和藍(lán)光束的吸收波長范圍中的透射比增加，而各色的純度變壞。另外，由于各個(gè)別色彩的光束之間的色平衡很差，由加色混合所得到的顯示色彩成為近似于藍(lán)綠色。
如上所述，通常的反射式彩色液晶顯示器的屏幕因?yàn)V色器中的光吸收作用而很暗淡。即使減少各濾色器所吸收的光的量，色平衡也要遭受損失。結(jié)果不能取得令人滿意的白色顯示。
本發(fā)明的目的是提供具有濾色器并能顯示具有足夠亮度和優(yōu)良色平衡的高質(zhì)量彩色圖象的彩色液晶顯示裝置。
為達(dá)到上述目的，按照本發(fā)明第一個(gè)方面所提供的液晶顯示裝置包括一對(duì)相互對(duì)置的基板；在該對(duì)基板的對(duì)向表面之一上形成的多個(gè)第一電極；在另一對(duì)向表面上形成的至少一個(gè)第二電極，相對(duì)于該多個(gè)第一電極而能形成多個(gè)由第二電極面向第一電極的區(qū)域所確定的象素區(qū)；在該對(duì)基板的內(nèi)表面之一上對(duì)應(yīng)于象素區(qū)而形成的著色薄膜，此著色薄膜具有小于象素區(qū)的面積的面積；和夾在該對(duì)基板之間的液晶層。
按照本發(fā)明的液晶顯示裝置，每一個(gè)對(duì)應(yīng)于象素匹配置在基板之一的內(nèi)表面上的濾色器的面積被設(shè)置得小于各象素區(qū)的面積以形成非彩色光出射區(qū)，且一個(gè)象素以未透射過任何濾色器的非彩色光和透射過濾色器的彩色光顯示。由于這一非彩色光是明亮的白光，各象素的亮度很高，因而能顯示明亮的彩色圖象。
按照這一液晶顯示裝置，通過再包括一反射部件用于反射由裝置的前面入射的且通過液晶層向前面透射的光而能得到明亮的反射式彩色液晶顯示裝置。
在這一液晶顯示裝置中，多種色彩的濾色器被配置在除象素區(qū)的周邊部分外的象素區(qū)的基本中央部分中，而每一象素區(qū)均由形成在此周邊部分的非彩色光出射區(qū)和形成在中央部分中的彩色光出射區(qū)組成。按照具有這一結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置，由于相鄰象素區(qū)間的邊界為非彩色光出射區(qū)，所以能降低當(dāng)光透射過一象素區(qū)并由形成在后側(cè)基板面上的反射裝置反射以入射到相鄰的不同色彩的象素區(qū)上時(shí)吸收的光量。
此外，在此液晶顯示裝置中，多個(gè)色彩的濾色器中的每一個(gè)均具有小于各象素區(qū)的面積的面積并被作成為長方形形狀，使當(dāng)由裝置的前面看時(shí)其在水平方向的尺寸小于垂直于此水平方向的方向上的尺寸，和/或非彩色光出射區(qū)被配置在垂直方向上，由此來降低當(dāng)光透射過一象素區(qū)并在透射過液晶層后被反射以被入射到另一色彩的相鄰象素區(qū)上時(shí)被吸收的光量。
在此液晶顯示裝置中，象素區(qū)包括一彩色光出射區(qū)，它具有多個(gè)配置在一平行于前側(cè)基板表面的表面上待在沿著從裝置前面看的水平方向的一方向上被分開的多個(gè)著色薄膜。采用這種結(jié)構(gòu)，被劃分的著色薄膜之間的區(qū)域被用作為長方形的非彩色出射區(qū)，由此來進(jìn)一步增加各彩色象素的亮度。
在這一液晶顯示裝置中，象素區(qū)包括一彩色光出射區(qū)，它具有多個(gè)配置在一平行于基板表面的表面上的待在垂直于當(dāng)由裝置前面看時(shí)的水平方向的方向上被分開的著色薄膜。采用這一結(jié)構(gòu)，形成在相對(duì)于前側(cè)基板的水平方面上伸展的非彩色光出射區(qū)，從而使得從上側(cè)入射在前側(cè)基板上的光能以高亮度被反射。
在這一液晶顯示裝置中，配置在象素區(qū)中的各個(gè)色彩的著色薄膜在垂直于從裝置前面看的水平方向的方向上被作成交替地移位。采用這種安排，由垂直方向進(jìn)入前側(cè)基板的光和由水平方向進(jìn)入前側(cè)基板的光兩者均能被有效地反射而得到高的亮度。
在這一液晶顯示裝置中，用于將由裝置前面進(jìn)入的光向前面反射的反射部件，對(duì)應(yīng)于各個(gè)象素區(qū)之間的象素間區(qū)而被配置在前側(cè)基板的內(nèi)表面上，由此以增加由各個(gè)象素區(qū)之間的部分反射的光的強(qiáng)度。采用這種結(jié)構(gòu)，屏幕的整體亮度可進(jìn)一步增加。
按照本發(fā)明第二方面的液晶顯示裝置，在第一方面的液晶顯示裝置中，著色薄膜包括一透射可見光范圍內(nèi)中的一中間波長范圍內(nèi)的光的著色薄膜，一透射長波長范圍內(nèi)的光的著色薄膜，和一透射短波長范圍內(nèi)的光的著色薄膜，這些著色薄膜的厚度按所說的次序增加，并且這些著色薄膜的厚度被設(shè)定為使得由各著色薄膜的色彩座標(biāo)所定義的色域最大。
在這一液晶顯示裝置中，被配置在象素區(qū)中的原色的濾色器的厚度被設(shè)置得使帶長波長范圍的著色薄膜厚于帶中間波長范圍的著色薄膜，而帶短波長范圍的著色薄膜厚于帶長波長范圍的著色薄膜。借助這樣的設(shè)置，透射過各個(gè)著色薄膜的彩色光增大了能表現(xiàn)色彩的色域，并且使屏幕足夠明亮而不劣化色平衡。因此可得到具有很大色域的彩色顯示。
在這一液晶顯示裝置中，著色薄膜為紅、綠、藍(lán)的原色濾色器，而各色彩的濾色器的厚度被設(shè)置得使色移區(qū)域成為不小于CIE 1976 L*a*bL*a*b彩色系統(tǒng)的a*b*平面上的750。采用這種設(shè)置，能表現(xiàn)色彩的色域可被增大，而屏幕可足夠明亮而不致劣化色平衡。
在這一液晶顯示裝置中，各色彩的濾色器的厚度被設(shè)置得使通過各色彩的濾色器的彩色光束的混合的白色色度變成為不大于CIE 1976 L*a*bL*a*b彩色系統(tǒng)的a*b*平面上的1.5。采用這種設(shè)置就能實(shí)現(xiàn)具有良好色平衡的彩色顯示。
在這一液晶顯示裝置中，各色彩的濾色器包括采用彌散色素材料的紅、綠、和藍(lán)濾色器、紅濾色器具有厚度0.9～1.2μm，綠濾色器厚度為0.8～1.1μm，和藍(lán)濾色器厚度為1.1～1.4μm。采取這種配置就能滿足上述彩色光混合的色域和白色色度的條件。
在這一液晶顯示裝置中，各色彩的濾色器各自具有不同的面積比，而此相對(duì)于象素區(qū)的面積比按透射中間波長范圍的光、透射短波長范圍的光、和透射長波長范圍的光的著色薄膜這樣的順序增加。采用這種配置能取得較大的色域和較好的色平衡。
在這一液晶顯示裝置中，紅、綠和藍(lán)濾色器各自具有厚度0.9～1.2μm、0.8～1.1μm和1.1～1.4μm，和相對(duì)于象素區(qū)的面積比90～95％、60～65％、和75～80％。采用這安排，能得到較大的色域和較好的色平衡。
按照本發(fā)明第三方面的液晶顯示裝置，在第一方面的液晶顯示裝置中，液晶層具有一對(duì)應(yīng)于形成著色薄膜的區(qū)域的厚度為d1的第一液晶層和一對(duì)應(yīng)于除形成著色薄膜的區(qū)域外的區(qū)域的厚度為d2的第二液晶層，并將液晶厚度d1和d2與液晶層的一折射率各向異性Δn的乘積Δnd1和Δnd2設(shè)置成使通過合成透射過具有乘積Δnd1的液晶元件的光的光譜透射比分布和透射過具有乘積Δnd2液晶元件的光的光譜透射比分布所得到的光譜透射比分布變成為在可見光范圍內(nèi)是基本平坦的。
在這一液晶顯示裝置中，由于通過合成透射過具有乘積Δnd1的液晶元件的光的光譜透射比分布和透射過具有乘積Δnd2的液晶元件的光的光譜透射比分布得到的光譜透射比分布被設(shè)置成在可見光范圍內(nèi)基本上是平坦的，所以能輸出具有平坦波長分布的光。
在這一液晶顯示裝置中，象素區(qū)的一對(duì)應(yīng)于濾色器的區(qū)域用作為濾色器區(qū)，而象素區(qū)的一不對(duì)應(yīng)于彩色濾液器的區(qū)域用作為非濾色器區(qū)。在此結(jié)構(gòu)中，以d表示夾在該對(duì)基板之間的液晶層的厚度，Δn表示折射率，及Δnd表示厚度與折射率的乘積。而當(dāng)具有不同乘積Δnd的濾色器和非濾色器區(qū)出現(xiàn)在一個(gè)象素區(qū)中時(shí)，就可使屏幕足夠地明亮，并且通過選擇對(duì)透射過此二區(qū)域的光分量的光譜透射比分布之間的差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊壕雍穸饶茱@示具有良好色平衡的彩色圖象。
在這一液晶顯示裝置中，乘積Δnd1和Δnd2滿足Δnd1＜Δnd0＜Δnd2式中d0是在液晶層的乘積Δnd變化時(shí)透射比呈現(xiàn)最大值時(shí)的液晶厚度。采用這種設(shè)置，通過選擇對(duì)透射的光分量的光譜透射比分布之間的差異進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊壕雍穸染湍苁蛊聊蛔銐蛎髁?，并能顯示具有良好色平衡的彩色圖象。
在第一方面的液晶顯示裝置中，按照本發(fā)明第四個(gè)方面的液晶顯示裝置還進(jìn)一步包括各自形成在一對(duì)基板的內(nèi)表面上的第一和第二準(zhǔn)直膜；和一對(duì)被配置在此對(duì)基板外側(cè)以夾住這兩基板的起偏振板，其中，被形成在光入射到其上的前側(cè)基板上的第一準(zhǔn)直膜在相對(duì)于由前面觀看液晶顯示裝置時(shí)的一水平方向的反時(shí)鐘方向上的0°～45°范圍內(nèi)已作出準(zhǔn)直處理，而被形成在面對(duì)此前側(cè)基板的后側(cè)基板上的第二準(zhǔn)直膜在與第一準(zhǔn)直膜的準(zhǔn)直處理方向成90°相交的一方向上被作出準(zhǔn)直處理。
在這一液晶顯示裝置中，位于接近后側(cè)基板的液晶單元的液晶分子的準(zhǔn)直方向被設(shè)定在相對(duì)于當(dāng)由前方看時(shí)該顯示表面的橫座標(biāo)的反時(shí)鐘方向上0°～45°的角度范圍內(nèi)，并且液晶分子以相對(duì)于接近后側(cè)基板的液晶分子的準(zhǔn)直方向約90°的扭轉(zhuǎn)角被從后側(cè)基板向前側(cè)基板進(jìn)行扭轉(zhuǎn)。采用這種準(zhǔn)直，即使在反射式TN液晶顯示裝置中也可使從正常方向觀察的顯示足夠明亮同時(shí)保持足夠的對(duì)比度。
在這一液晶顯示裝置中，位于接近后表面基板的液晶層的液晶分子在相對(duì)于由前側(cè)基板觀察時(shí)的水平方向的反時(shí)鐘方向的5°～30°的角度范圍內(nèi)的一方向上被準(zhǔn)直。采用這種準(zhǔn)直可得到明亮的顯示。另外，在此液晶顯示裝置中，位于接近后表面基板的液晶層的液晶分子在相對(duì)于從前側(cè)基板看時(shí)的水平方向的反時(shí)鐘方向的約10°～25°的角度范圍內(nèi)的方向上被準(zhǔn)直。采用這種準(zhǔn)直可得到更明亮的顯示。
在隨后的說明中將談到本發(fā)明的另外的目的和優(yōu)點(diǎn)，并由此說明中部分地將成為顯見，或者由發(fā)明的實(shí)踐而理解。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)可依靠所列的權(quán)利要求中特別指出的手段和組合來實(shí)現(xiàn)和獲得。
被結(jié)合進(jìn)并構(gòu)成本說明書的部分的
本發(fā)明當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施方案，并連同上面給出的總體說明和下面給出的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明一齊用來解釋本發(fā)明的原理。
圖1為表明按照本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶顯示裝置的平面視圖；圖2為取自圖1中II-II線的截面圖；圖3為取自圖1的III-III線的截面圖；圖4為表明按照第一實(shí)施例的液晶顯示裝置的象素和濾色器的配置的平面視圖；圖5表明按照第一實(shí)施例的液晶顯示裝置中各濾色器的厚度與色度之間的關(guān)系；圖6表明按照第一實(shí)施例的液晶顯示裝置中各濾色器的厚度與色域間的關(guān)系；圖7表明按照第一實(shí)施例的液晶顯示裝置中各濾色器的厚度與彩色光混合的色度間的關(guān)系；圖8表明按照第一實(shí)施例的液晶顯示裝置中各濾色器的厚度與亮度間的關(guān)系圖9表明第一實(shí)施例在CIE 1976 L*a*b L*a*b彩色系統(tǒng)上液晶顯示裝置的特性；圖10A～10C分別表明第一實(shí)施例的液晶顯示裝置中各濾色器的厚度與色域、色度、和亮度間的關(guān)系；圖11A～11C分別表示第一實(shí)施例的液晶顯示裝置中各濾色器的面積比與色域、色度、和亮度間的關(guān)系；圖12A～12C分別表示第一實(shí)施例的液晶顯示裝置中各濾色器的厚度與色域、色度、和亮度間的關(guān)系；圖13A～13C分別表示第一實(shí)施例液晶顯示裝置中各濾色器的厚度與色域、色度、和寬度間的關(guān)系；圖14表明按照第一實(shí)施例的液晶顯示裝置的乘積Δnd與透射比間的關(guān)系；圖15為圖14的部分放大視圖16表明按照第一實(shí)施例的液晶顯示裝置中透射過濾色器和非濾色器區(qū)的光分量的光譜透射比分布；圖17表示按照第一實(shí)施例的液晶顯示裝置的光譜透射比分布；圖18為表示按照第一實(shí)施例的液晶顯示裝置的原理配置的分解立體圖；圖19為表示按照第一實(shí)施例的液晶顯示裝置的準(zhǔn)直狀態(tài)的變型的分解立體圖；圖20為表明按照第二實(shí)施例的液晶顯示裝置的象素和濾色器的配置的平面視圖；圖21為表明按照第二實(shí)施例的液晶顯示裝置的變型的象素和彩色濾液器的配置的平面視圖；圖22為表明按照第二實(shí)施例的液晶顯示裝置的另一變型的象素和濾色器的配置的平面視圖；圖23為表示按照第三實(shí)施例的液晶顯示裝置的截面圖；圖24為表示按照第四實(shí)施例的液晶顯示裝置的截面圖；圖25為表示按照第五實(shí)施例的液晶顯示裝置的截面圖；圖26為表明按照第六實(shí)施例的液晶顯示裝置的象素和濾色器的配置的平面圖；圖27為表示按照第七實(shí)施例的液晶顯示裝置的截面圖；和圖28表示現(xiàn)有技術(shù)中各濾色器的厚度與光譜透射比間的關(guān)系。
下面參照
作為本發(fā)明的實(shí)施例的液晶裝置。
圖1至圖19表明本發(fā)明第一實(shí)施例。
圖1為表明按照本發(fā)明的一液晶顯示裝置的部分的平面視圖。圖2是沿圖1中II-II線所作的截面圖。圖3是沿圖I中III-III線所作的截面圖。圖4為表明象素和濾色器的配置的平面視圖。
本實(shí)施例的液晶顯示裝置是有源矩陣式的并采用TFT(薄膜晶體管)作為有源元件。在一對(duì)基板(如玻璃板之類的透明基板)1和2的后側(cè)基板2的內(nèi)表面上以矩陣形式配置透明象素電極3。多個(gè)采用TFT的有源元件(后面將稱為TFT)4被連接到各自的象素電極3。
各TFT由形成在后側(cè)基板2上的柵極5和電容形成電極12、覆蓋柵極5和電容形成電極12的柵隔離膜16、形成在柵隔離膜6上與柵極5對(duì)向的i型半導(dǎo)體膜7、和分別通過摻雜有雜質(zhì)的n型半導(dǎo)體膜(圖中未示出)形成在i型半導(dǎo)體膜7的源或漏區(qū)上的源極8和漏極9組成。
在后側(cè)基板2上形成有柵線10以沿各象素電極行的一側(cè)延伸以便提供柵信號(hào)到每一行上的各個(gè)TFT。各行上的TFT4的柵極5與對(duì)應(yīng)該行的柵線10整體形成。
TFT4的柵隔離膜(透明膜)6形成在基板2的幾乎整個(gè)表面上。柵線10除其終端部分外均被柵隔離膜6覆蓋。
柵隔離膜6上形成有數(shù)據(jù)線11以沿各象素電極列的一側(cè)延伸以便給每一列上的各TFT4提供數(shù)據(jù)信號(hào)。各列上TFT4的漏極9被連接到對(duì)于該列的數(shù)據(jù)線11。
在此實(shí)施例中，數(shù)據(jù)線11形成在柵隔離膜6上，而各列上的TFT的漏極9與對(duì)應(yīng)該列的數(shù)據(jù)線11整體地形成。
象素電極3形成在柵隔離膜6上。此象素電極3在其一側(cè)邊緣的一端部分被連接到相應(yīng)TFT4的源極8。
后側(cè)基板2的內(nèi)表面上形成有涂層隔離膜13以覆蓋住TFT4、數(shù)據(jù)線11、和象素電極3的周圍部分。在該涂層隔離膜13上形成有準(zhǔn)直膜14。
在將成為顯示表面的前側(cè)其板1的內(nèi)表面上與后側(cè)基板2上的各個(gè)象素電極3相對(duì)應(yīng)地形成有多種色彩，例如原色，即紅、綠、和藍(lán)的濾色器15R、15G和15B。此外，在這些濾色器間的區(qū)間中形成有黑色掩膜16，并形成透明保護(hù)隔離膜17來覆蓋此黑色掩膜16。在保護(hù)隔離膜17上形成有透明反電極18以與所有的象素電極3相對(duì)立。象素區(qū)分別由反電極18對(duì)向于象素電極3的部分構(gòu)成。
應(yīng)指出，借助適當(dāng)?shù)剡x擇用于濾色器15R、15G和15B的材料可以省除保護(hù)膜(隔離膜)17。
濾色器15R、15G、和15B以相等的間隔在行和列方向上按紅、綠、和藍(lán)的順序交替地排列。這些濾色器15R、15G和15B分別對(duì)應(yīng)于不同的象素區(qū)A。
各個(gè)色彩的每一濾色器15R、15G、和15B均具有小于各象素電極3對(duì)應(yīng)于反電極18處的每一象素區(qū)的面積。在此實(shí)施例中，各色彩的每一濾色器15R、15G、和15B均被安置以對(duì)應(yīng)于各象素區(qū)除其周圍部分外的內(nèi)部區(qū)域。
前側(cè)基板1和后側(cè)基板2通過一框架狀的密封部件(未圖示)相互連接。液晶LC被填入在由二基板1和2之間的密封部件所包圍的區(qū)域中。
分別形成在該對(duì)基板1和2的內(nèi)表面上的準(zhǔn)直膜(由聚酰亞胺等制成的水平準(zhǔn)直膜)19和14的表面被擦光以經(jīng)受予定方向上的準(zhǔn)直處理。填充在二基板1與2之間的區(qū)域內(nèi)的液晶LC的、位于接近基板1和2的液晶分子的準(zhǔn)直方向由前側(cè)基板1上的準(zhǔn)直膜19和后側(cè)基板2上的準(zhǔn)直膜14準(zhǔn)直成使液晶分子在基板1與2之間以予定的扭轉(zhuǎn)角(例如幾乎為90°)被加以扭轉(zhuǎn)。
起偏振板21和22被分別布置在該對(duì)基板1和2的外表面上。這些起偏振板21和22被布置成使得它們的光軸(透射或吸收軸)被設(shè)定在予定的方向上。
在后方起偏振板22的后側(cè)上設(shè)置有反射部件23以反射由其前方進(jìn)入液晶顯示裝置并透射過液晶層的外部光。這一反射部件或反射板23由白色漫反射板構(gòu)成。
這一液晶顯示裝置為反射型，其利用外部光顯示。在這種裝置中，通過前側(cè)起偏振板21入射在各象素區(qū)A上的光(線性偏振光)中的透射過對(duì)應(yīng)象素區(qū)A除其周圍部分外的內(nèi)部區(qū)域的光進(jìn)入對(duì)應(yīng)于象素區(qū)A的濾色器15R、15G、和15B中相應(yīng)的一個(gè)。結(jié)果，在此濾色器的吸收波長范圍內(nèi)的光分量被此濾色器吸收，而該光則帶有此濾色器的色彩。此被著色的光被序列地透射過液晶層和后側(cè)起偏振板22并被反射部件23所反射。被反射的光被序列地透射過后側(cè)起偏振板22、濾色器、和前側(cè)起偏振板21以由前側(cè)射出。
進(jìn)入到各象素區(qū)A上的光中的入射在象素區(qū)A的周邊部分、即相應(yīng)的一個(gè)濾色器15R、15G、和15B的外側(cè)區(qū)域上的光順次透射過液晶和后側(cè)起偏振板22而不通過濾色器并由反射部件23反射。被反射的光順次透射過液晶層和前側(cè)起偏振板以從前面射出。
按照這一液晶顯示裝置，每一濾色器15R、15G、和15B的面積均小于各象素區(qū)A的面積。因此，透射過象素區(qū)A的光中的僅入射在這些濾色器上的光的在濾色器15R、15G、和15B的吸收波長范圍內(nèi)的光分量被吸收并被著色，而其余的光分量則被作為高亮度且未著色的光透射過濾色器而不被濾色器吸收。結(jié)果，彩色象素被以非著色光和著色光所顯示。
如果，例如與黑色顯示相對(duì)，優(yōu)先權(quán)被給與白色顯示，則可以省略掉配置在象素區(qū)A之間的黑色掩膜16來形成入射光在被漫反射部件23、柵線10、數(shù)據(jù)線11等反射之后總會(huì)自其向該裝置的前方射出的明亮的顯示區(qū)W，由此獲得明亮的顯示。
圖4為表明第一實(shí)施例的液晶顯示裝置的象素和濾色器的配置的平面視圖。如圖4中所示，各象素區(qū)A由一在象素區(qū)的周邊部分上形成的透射高亮度未著色的光的非著色光出射區(qū)b(對(duì)應(yīng)于反射部件23的色彩的白色區(qū))和一在象素區(qū)的中央部分上形成的通過其透射帶有濾色器的色彩的光的著色光出射區(qū)a組成。各自透射過著色光出射區(qū)a和非著色光出射區(qū)b透射的光分量相互混合。結(jié)果，象素區(qū)A即被看成為一彩色顯示象素。
因此，按照上述液晶顯示裝置，所要顯示的顯示象素即被彩色濾色器15R、15G、和15B的色彩所著色，并具有足夠的亮度。盡管這一液晶顯示裝置是通過由反射部件23反射從前面入射的外部光進(jìn)行顯示的反射型，但能顯示具有足夠亮度的彩色圖象。
假定在一反射型液晶顯示裝置中，入射到接近各象素區(qū)A的邊緣部分的光被反射部件反射并透射過接近一相鄰象素區(qū)的邊緣部分的部分以射出。在這種情況下，在通常的液晶顯示裝置中，由于各濾色器對(duì)應(yīng)于整個(gè)的相應(yīng)象素區(qū)，入射到接近象素區(qū)的邊緣部分的光被以濾色器的色彩所著色，而被反射部件反射且入射到接近相鄰象素區(qū)的邊緣部分的光被一不同色彩的相鄰濾色器吸收而不從顯示裝置的前表面射出。結(jié)果各顯示象素變得暗淡。
但按照上述實(shí)施例的液晶顯示裝置，由于每一濾色器15R、15G、和15B的面積小于各象素區(qū)A的面積，入射到接近各象素區(qū)A的邊緣部分的光被反射為非著色光。因此，即使此光入射到一相鄰象素區(qū)的邊緣部分附近，因?yàn)樵谙噜徬笏貐^(qū)的周邊部與上未形成有濾色器，此光也透射過此邊緣部分而不被吸收。因此，從顯示裝置的前表面射出的光的亮度不會(huì)減小。
在上述實(shí)施例中，各象素區(qū)被形成為具有近似矩形形狀。但本發(fā)明并不限于此。例如可將各象素區(qū)形成為具有基本上是橢圓或圓的形狀以較之于矩形濾色器能降低每一濾色器15R、15G、和15B的輪廓的長度。采用這一結(jié)構(gòu)，沿這些象素區(qū)的周邊形成的級(jí)形部分的長度被減少以防止由于當(dāng)級(jí)形部分的液晶分子的準(zhǔn)直狀態(tài)被打亂時(shí)所產(chǎn)生的光泄漏而引起的對(duì)比度降低。
在上述實(shí)施例中，濾色器15R、15G、和15B被形成在其上形成有反電極18的基板1上。但這些濾色器也可以被形成在其上形成有象素電極3的基板2上。
在第一實(shí)施例中，各彩色慮器是通過采用彌散有色素的材料的濾色器而構(gòu)成的。透射長波長范圍內(nèi)的光的紅色濾色器15R的厚度t(R)、透射中間波長范圍內(nèi)的光的綠色濾色器15G的厚度t(G)、和透射短波長范圍內(nèi)的光的藍(lán)色濾波器15B的厚度t(B)被設(shè)定得滿足t(G)＜t(R)＜t(B)。
在光透射過各濾色器透射時(shí)所產(chǎn)生的著色光的色度C*隨濾色器的厚度上的改變而變化，如圖5中所示。
圖5表示透射過紅、綠、和藍(lán)濾色器15R、15G、和15B的著色光束的色度C*(按CIE1976LU*a*b L*a*b彩色系統(tǒng))隨濾色器的厚度t(R)、t(G)和t(B)的變化而改變的情形。上述色度C*指明從按CIE1976L*a*b L*a*b彩色系統(tǒng)的a*b*平面上的C光源(由a*＝0和b*＝0所定義的無色彩點(diǎn))至紅、綠和藍(lán)各個(gè)著色光束的色彩座標(biāo)點(diǎn)的距離。如該圖中所示，各個(gè)著色光束的色度C*相對(duì)于這些光束透射過其的濾色器的厚度的變化具有它們自己的最大值，并且呈現(xiàn)這些最大值的各個(gè)濾色器的厚度具有如下的關(guān)系t(G)＜t(R)＜t(B)呈現(xiàn)這些最大值的各個(gè)濾色器的厚度處于下面的范圍內(nèi)紅濾色器厚度t(R)＝0.9～1.2μm，綠濾色器厚度t(G)＝0.8～1.1μm，藍(lán)濾色器厚度t(B)＝1.1～1.4μm。
因此，當(dāng)將濾色器15R、15G、和15B的厚度t(R)、t(G)和t(B)被設(shè)置為透射過各個(gè)濾色器的著色光束的色度C*基本上呈現(xiàn)最大值時(shí)的厚度時(shí)，由在CIE1976L*a*b L*a*b彩色系統(tǒng)的a*b*平面上的上述三個(gè)著色光束的色彩座標(biāo)點(diǎn)所圍繞的區(qū)域，亦即色域，可被增大，而能顯示許多色彩。
圖6至8表示透射過各色彩、即由作為從對(duì)應(yīng)于濾色器的象素區(qū)A的區(qū)域a射出的光束的著色光束和作為從象素區(qū)A的非著色光出射區(qū)b射出的光束的非著色光束所顯示的各色彩的象素區(qū)的彩色光混合的顯示色彩的特性(按CIE1976L*a*b L*a*b彩色系統(tǒng))隨各色彩的濾色器的厚度的變化而改變的情形。各圖所示特性是在將每一濾色器15R、15G、和15B的面積均設(shè)置為各象素區(qū)A的面積的80％得到的。圖6、7和8各自表示色域特性、色度特性和亮度特性的變化。
參看圖6，實(shí)線表明在將綠和藍(lán)的二濾色器15G和15B的厚度t(G)和t(B)被固定為1.5μm而僅紅濾色器15R的厚度t(R)被改變時(shí)所得到的特性；點(diǎn)劃線表明在將紅和藍(lán)二濾色器15R和15B的厚度t(R)和t(B)被固定為1.5μm而僅綠濾色器15G的厚度t(G)被改變時(shí)所得到的特性；而虛線表明在將紅和綠二濾色器15R和15G的厚度t(R)和t(G)固定為1.5μm而僅藍(lán)濾色器15B的厚度t(B)被改變時(shí)所得到的特性。
如圖6中濾色器厚度--色域特性所表明的，在紅濾色器厚度t(R)＝0.9～1.2μm，綠濾色器厚度t(G)＝0.8～1.1μm，及藍(lán)濾色器厚度t(B)＝1.1～1.4μm時(shí)，上述色域基本上呈現(xiàn)出最大值。
參看圖7，實(shí)線表明在綠和藍(lán)二濾色器15G和15B的厚度t(G)和t(B)被固定為1.5μm而僅紅濾色器15R的厚度t(R)被改變時(shí)得到的特性；點(diǎn)劃線表明在將紅和藍(lán)二濾色器15R和15B的厚度t(R)和t(B)固定為1.5μm而僅綠濾色器15G的厚度t(G)被改變時(shí)所得到的特性；而虛線表明在將紅和綠二濾色器15R和15G的厚度t(R)和t(G)固定為1.5μm而僅藍(lán)色濾色器15B的厚度t(B)被改變時(shí)所得到的特性。
如圖7中濾色器厚度--色度特性所指出的，在紅濾色器厚度t(R)＝0.9～1.2μm，綠濾色器厚度t(G)＝0.8～1.1μm，和藍(lán)濾色器厚度t(B)＝1.1～1.4μm時(shí)，上述彩色光混合的色度C*成為很小值。
當(dāng)彩色光混合的色度變成很小值時(shí)，彩色光混合的色彩變成接近于CIE1976L*a*b L*a*b彩色系統(tǒng)的a*b*平面上的C光源。結(jié)果，彩色光混合的色彩成為更無彩色的，良好的白色光束。
參看圖8，實(shí)線表明在將綠和藍(lán)二濾色器15G和15B的厚度t(G)和t(B)固定為1.5μm而僅紅濾色器15R的厚度t(R)被改變時(shí)所得到的特性；點(diǎn)劃線表明在將紅和藍(lán)二濾色器15R和15B的厚度t(R)和t(B)固定為1.5μm而僅綠濾液器15G的厚度t(G)被改變時(shí)所得到的特性；而虛線表明在將紅和綠二濾色器15R和15G的厚度t(R)和t(G)固定為1.5μm而僅藍(lán)濾色器15B的厚度t(B)被改變時(shí)所得到的特性。
如圖8中的濾色器厚度--亮度特性所指明的，在紅、綠和藍(lán)濾色器15R、15G、和15B的厚度t(R)、t(G)和t(B)處于上述范圍(t(R)＝0.9～1.2μm，t(G)＝0.8～1.1μm，和t(G)＝1.1～1.4μm)時(shí)所得到的彩色光混合的亮度(L*)。利用這些亮度(L*)，能得到足夠明亮的顯示。
雖然彩色光混合的亮度在濾色器厚度減小時(shí)增加，但著色光的色度在濾色器厚度減小時(shí)減小。結(jié)果，色域減小。因此，紅、綠和藍(lán)濾色器15R、15G和15B的厚度t(R)、t(G)和t(B)最好在上述范圍內(nèi)。
在上述實(shí)施例中，濾色器被用作為著色薄膜。但此著色薄膜并不限于濾色器。上述實(shí)施例的液晶顯示裝置通過紅、綠、和藍(lán)光束的加色混合來顯示全色圖象。但本發(fā)明也可被應(yīng)用到具有品紅、黃、和青著色薄膜(例如濾色器)的液晶顯示裝置通過減色混合來顯示全色圖象。在這一情況下，原色的著色薄膜的厚度也被設(shè)置得滿足關(guān)系長波長范圍透射著色薄膜的厚度＜中間波長范圍透射著色薄膜的厚度＜短波長范圍透射著色薄膜的厚度，且將原色的著色薄膜的厚度設(shè)置得使透射過各著色薄膜的著色光束基本呈現(xiàn)最大的色度。采用這種設(shè)置，著色薄膜能增加色域并防止色平衡的紊亂，由此使屏幕足夠的明亮。
為進(jìn)一步改善色平衡，將各濾色器的面積按下述設(shè)置。
圖9表示來自第一實(shí)施例的液晶顯示裝置的紅、綠和藍(lán)光束在CIE1976L*a*b L*a*b彩色系統(tǒng)的a*b*平面上的座標(biāo)。
這一液晶顯示裝置的濾色器的厚度和面積被設(shè)置得使被連接透射過紅濾色器15R的紅光束的色彩座標(biāo)RC、透射過綠濾色器15G的綠光束的色彩座標(biāo)GC、和透射過藍(lán)濾色器15B的藍(lán)光束的色彩座標(biāo)BC的三角形所包圍的色域近似最大化，且由色彩座標(biāo)WC指明的紅、綠和藍(lán)光束的混合的色度(C*)近似最小化。
現(xiàn)在考慮紅、綠和藍(lán)濾色器15R、15G和15B相對(duì)于各自色彩的象素區(qū)A的面積比。設(shè)S(R)、S(G)和S(B)各自為通過其透射長、中間和短波長范圍的光的紅濾色器15R、綠濾色器15G和藍(lán)濾色器15B的面積比。
則在此實(shí)施例中，按照t(G)＜t(R)＜t(B)設(shè)定各個(gè)彩色濾液器的厚度，和按照S(R))S(B))S(G)來設(shè)定面積比。采取這種設(shè)置，按上述彩色系統(tǒng)連接紅、綠和藍(lán)光束的色彩座標(biāo)RC、GC和BC的三角形所包圍的色域的面積增大，而按此彩色系統(tǒng)的紅、綠和藍(lán)光束的混合(白光)的色度(C*)減小。
按此彩色系統(tǒng)的a*b*平面上色域的面積最好為750或更多。此彩色光混合的色度(C*)(距由a*＝0和b*＝0所定義的C光源的距離)最好為1.5或更小。
下面將詳細(xì)說明紅、綠和藍(lán)濾色器15R、15G和15B的厚度和面積比。在此實(shí)施例中各濾色器的厚度被設(shè)置如下紅濾色器厚度t(R)＝0.9～1.2μm，綠濾色器厚度t(G)＝0.8～1.1μm，藍(lán)濾色器厚度t(B)＝1.1～1.4μm。各濾色器的面積比被設(shè)置如下紅濾色器面積比S(R)＝90～95％，綠濾色器面積比S(G)＝60～65％，藍(lán)濾色器面積比S(B)＝75～80％。
圖10A～10C分別表示按CIE1976L*a*b L*a*b彩色系統(tǒng)的彩色光混合的色域和色度(C*)和亮度(L*)隨液晶顯示器的濾色器15R、15G和15B的厚度t(R)、t(G)和t(B)的變化而改變的情形。圖10A～10C中的特性是在各濾色器的每一面積比S(R)、S(G)和S(B)均被設(shè)定為象素區(qū)A的80％時(shí)獲得的。
圖10A表示上述色域相對(duì)各濾色器厚度的變化特性。參看圖10A，實(shí)線表明在將綠和藍(lán)二濾色器15G和15B的厚度t(G)和t(B)固定為1.5μm而僅紅濾色器15R的厚度t(R)被改變時(shí)得到的特性；點(diǎn)劃線表明在將紅和藍(lán)二濾色器15R和15B的厚度t(R)和t(B)固定為1.5μm而僅綠濾色器15G的厚度t(G)被改變時(shí)所得到的特性；和虛線表明在將紅和綠二濾色器15R和15G的厚度t(R)和t(G)固定為1.5μm而僅藍(lán)濾色器15B的厚度t(B)被改變時(shí)所得到的特性。
如圖10A中所示，在紅濾色器(實(shí)線)和綠濾色器(點(diǎn)劃線)的厚度減小時(shí)色域突然降低，而在藍(lán)濾色器(虛線)的厚度變化時(shí)色域則變化很小。色域總是在各濾色器的厚度范圍中某些厚度呈現(xiàn)出最大值。
圖10B表示彩色光混合的色度(C*)相對(duì)各濾色器的厚度的變化特性。參看圖10B，實(shí)線表示在將綠和藍(lán)二濾色器15G和15B的厚度t(G)和t(B)固定為1.5μm而僅紅濾色器15R的厚度t(R)被改變時(shí)所得到的特性；點(diǎn)劃線表示在將紅和藍(lán)二濾色器15R和15B的厚度t(R)和t(B)固定為1.5μm而僅綠濾色器15G的厚度t(G)被改變時(shí)所得到的特性；和虛線表示在將紅和綠二濾色器15R和15G的厚度t(R)和t(G)固定為1.5μm而僅藍(lán)濾色器15B的厚度t(B)被改變時(shí)所得到的特性。
如圖10B中所示，在綠濾色器(點(diǎn)劃線)的厚度降低時(shí)色度(C*)減小。結(jié)果色平衡改善。
在紅濾色器(實(shí)線)和藍(lán)濾色器(虛線)的厚度降低時(shí)色度(C*)增加。當(dāng)這些厚度增加時(shí)色度(C*)減小。結(jié)果色平衡得到改善。
圖10C表示彩色光混合的亮度(L*)相對(duì)各濾色器的厚度的變化特性。參看圖10C，實(shí)線表明在將綠和藍(lán)二濾色器15G和15B的厚度t(G)和t(B)固定為1.5μm而僅紅濾色器15R的厚度t(R)被改變時(shí)所得的特性；點(diǎn)劃線表明在將紅和藍(lán)二濾色器15R和15B的厚度t(R)和t(B)固定為1.5μm而僅綠濾色器15G的厚度t(G)被改變時(shí)所得的特性；和虛線表明在將紅和綠二濾色器15R和15G的厚度t(R)和t(G)固定為1.5μm而僅藍(lán)濾色器15B的厚度t(B)被改變時(shí)所得的特性。
如圖10C中所示，在各濾色器的厚度降低時(shí)亮度(L*)增加。這種趨向在紅濾色器(實(shí)線)的厚度降低時(shí)特別明顯。
因此，在此實(shí)施例的液晶顯示裝置中，各個(gè)濾色器的厚度被設(shè)置在根據(jù)圖10A的圖形取得上述色域的最大值的范圍內(nèi)。
此外，綠濾色器的厚度t(G)被設(shè)置到最小值，藍(lán)濾色器的厚度t(R)被設(shè)定為最大值，和紅濾色器的厚度t(R)根據(jù)圖10B的圖形被設(shè)定為中間值。
而且，各個(gè)濾色器的厚度根據(jù)圖10C的圖形在取得色域的最大值的范圍內(nèi)被最小化。
圖11A～11C表明接上述彩色系統(tǒng)的色域和彩色光混合的色度(C*)和亮度(L*)隨上述液晶顯示裝置的各個(gè)濾色器的面積比S(R)、S(G)和S(B)的變化而改變的情形。圖11A～11C中的特性是在各個(gè)彩色濾色器15R、15G和15B的每一厚度t(R)、t(G)和t(B)均設(shè)定為1.5μm時(shí)得到的。
圖11A表明色域相對(duì)濾色器面積比的變化特性。參看圖11A，實(shí)線表示綠和藍(lán)二濾色器15G和15B的面積比S(G)和S(B)被固定為80％而僅紅濾色器15R的面積比S(R)被改變時(shí)所得的特性；點(diǎn)劃線表示紅和藍(lán)二濾色器15R和15B的面積比S(R)和S(B)被固定為80％而僅綠濾色器15G的面積比S(G)被改變時(shí)所得的特性；和虛線表示紅和綠二濾色器15R和15G的面積比S(R)和S(G)被固定為80％而僅藍(lán)濾色器15B的面積比S(R)被改變時(shí)所得的特性。
如圖11A所示，在各濾色器的面積比增加時(shí)色域增大。
圖11B表示彩色光混合的色度(C*)相對(duì)濾色器面積比的變化特性；參看圖11B，實(shí)線表明在綠和藍(lán)二濾色器15G和15B的面積比S(G)和S(B)被固定為80％而僅紅濾色器15R的面積比S(R)被改變時(shí)所得的特性；點(diǎn)劃線表明在紅和藍(lán)二濾色器15R和15B的面積比S(R)和S(B)被固定為80％而僅綠濾色器15G的面積比S(G)被改變時(shí)所得的特性；和虛線表明在紅和綠二濾色器15R和15G的面積比S(R)和S(G)被固定為80％而僅藍(lán)濾色器15B的面積比S(B)被改變時(shí)所得的特性。
如圖11B中所示，當(dāng)綠濾色器(點(diǎn)劃線)的面積比接近60％時(shí)，彩色光混合的色度(C*)成為最小。而且，在彩色光混合的色度(C*)成為最小時(shí)的藍(lán)濾色器(虛線)的面積比大于在彩色光混合的色度(C*)成為最小時(shí)的綠濾色器(點(diǎn)劃線)的面積比。而在彩色光混合的色度(C*)成為最小時(shí)的紅濾色器(實(shí)線)的面積比大于在彩色光混合的色度(C*)成為最小時(shí)的藍(lán)濾色器(虛線)的面積比。
圖11C表示彩色光混合的亮度相對(duì)濾色器面積比的變化特性。參看圖11C，實(shí)線表示在綠和藍(lán)二濾色器15G和15B的面積比S(G)和S(B)被固定為80％而僅紅濾色器15R的面積比S(R)被改變時(shí)所得的特性；點(diǎn)劃線表明在紅和藍(lán)二濾色器15R和15B的面積比S(R)和S(B)被固定為80％而僅綠濾色器15G的面積比S(G)被改變時(shí)所得的特性；和虛線表明在紅和綠二濾色器15R和15G的面積比S(R)和S(G)被固定為80％而僅藍(lán)濾色器15B的面積比被改變時(shí)所得的特性。
如圖11C中所示，在各濾色器的面積比減小時(shí)彩色光混合的亮度(L*)增加。
因此，在這一實(shí)施例的液晶顯示裝置中，各個(gè)濾色器的面積比被設(shè)置為根據(jù)圖11B的圖形按綠、藍(lán)和紅濾色器的次序增加。此外，還根據(jù)圖11A和11C的圖形將各個(gè)濾色器的面積比設(shè)置成使彩色光混合的色域和亮度(L*)兩者均不降低。
圖10A～10C中的彩色光混合分量的色域、色度(C*)和亮度(L*)是與從各個(gè)象素區(qū)A的著色光出射區(qū)射出的紅、綠和藍(lán)光分量、從非著色光出射區(qū)b射出的非著色光分量、和從各個(gè)象素區(qū)之間的區(qū)域射出的非著色光分量的混合相關(guān)的值。
圖12A～12C和13A～13C表示在以上述方式將各個(gè)濾色器15R、15G和15B的厚度t(R)、t(G)和t(B)及面積比S(R)、S(G)和S(B)設(shè)置為各種不同值時(shí)所得到的按CIE1976L*a*b L*a*b彩色系統(tǒng)的彩色光混合的色域、色度(C*)和亮度(L*)。
圖12A～12C表示在這樣的條件下得到的特性，即紅、綠和藍(lán)濾色器15A、15B和15C的面積比S(R)、S(G)和S(B)被固定為S(R)＝90％、S(G)＝60％和S(B)＝75％，且濾色器15R、15G和15B的厚度t(R)、t(G)和t(B)被改變但它們的厚度間之差被保持為綠濾色器厚度t(G)＝t(R)-0.10μm，藍(lán)濾色器厚度t(B)＝t(R)+0.20μm。紅濾色器的厚度t(R)被標(biāo)繪為各圖中沿橫座標(biāo)作為代表性值。
圖12A表示色域的變化特性。圖12B表示彩色光混合的色度(C*)的變化特性。圖12C表示彩色光混合的亮度(L*)的變化特性。
如圖12A中所示，當(dāng)紅濾色器的厚度小于0.9μm時(shí)，色域成為小于為提供全色顯示而顯示足夠數(shù)量的色彩所需的750。當(dāng)此厚度落到0.9μm(含)至1.2μm(含)的范圍之內(nèi)時(shí)，色域超過750的色域。
如圖12B中所示，當(dāng)紅濾色器的厚度落入0.9μm(含)至約1.2μm(含)的范圍內(nèi)時(shí)，彩色光混合(白光)的色度(C*)成為等于或小于為提供基本上無彩色光的白色顯示所需的1.5。
如圖12C中所示，當(dāng)紅濾色器的厚度落入0.9μm(含)至1.2μm(含)的范圍之內(nèi)時(shí)，彩色光混合(白光)的亮度(L*)成為等于或大于為提供足夠明亮的顯示所需的52。
圖13A～13C表示在這樣條件下所得到的特性，即將濾色器15R、15G和15B的厚度t(R)、t(G)和t(B)固定為t(R)＝1.0μm、t(G)＝0.9μm和t(B)＝1.2μm，且濾色器15R、15G和15(B)的面積比S(R)、S(G)和S(B)被改變但各個(gè)濾色器的面積比之間保持預(yù)定的差綠濾色器面積比S(G)＝S(R)-30％，
藍(lán)濾色器面積比S(B)＝S(R)-15％。紅濾色器的面積比S(R)被標(biāo)繪為各圖中沿著橫座標(biāo)的代表性值。
圖13A表示色域的變化特性。圖13B表示彩色光混合的色度(C*)的變化特性。圖13C表示彩色光混合的亮度(L*)的變化特性。
如圖13A中所示，當(dāng)紅濾色器的面積比小于90％時(shí)，各個(gè)顯示色彩的色域變成為小于顯示足夠數(shù)量的色彩以提供全色顯示所需的750。當(dāng)紅濾色器的面積比為90％或更多時(shí)，上述色域超過750。
如圖13B中所示，當(dāng)紅濾色器的面積比落入80％(含)至100(含)的范圍內(nèi)時(shí)，彩色光混合(白光)的色度(C*)變成為等于或小于為提供基本無彩色光的白色顯示所需的1.5。
如圖13C中所示，當(dāng)紅濾色器的面積比為80％或更多時(shí)，彩色光混合(白光)的亮度(L*)超過提供足夠明亮的顯示所需的52。
應(yīng)指出，圖12A～12C和圖13A～13C中所示的彩色光混合分量的色域、色度(C*)和亮度(L*)為與從各個(gè)象素區(qū)的著色光出射區(qū)a射出的紅、綠和藍(lán)分量，從非著色光出射區(qū)b射出的非著色光分量，和從相鄰象素區(qū)之間的明亮顯示區(qū)W射出的非著色光分量的混合相關(guān)的值。
按照被設(shè)置成圖12A～12C和13A～13C所示的值的彩色光混合的色域、色度(C*)和亮度(L*)，當(dāng)濾色器厚度和濾色器面積比(相對(duì)于象素區(qū)A的面積的)被設(shè)定為如下時(shí)紅濾色器厚度t(R)＝0.9～1.2μm，綠濾色器厚度t(G)＝0.8～1.1μm，藍(lán)濾色器厚度t(B)＝1.1～1.4μm，紅濾色器面積比S(R)＝90～95％，綠濾色器面積比S(G)＝60～65％，藍(lán)濾色器面積比S(R)＝75～80％，按CIE1976L*a*b L*a*b彩色系統(tǒng)的a*b*平面上的色域接近達(dá)到最大，紅、綠和藍(lán)光分量的色度(C*)接近達(dá)到最小，并且彩色光混合的亮度(L*)變成非常大的值。通過將紅、綠和藍(lán)濾色器15R、15G和15B的厚度t(R)、t(G)和t(B)和面積比S(R)、S(G)和S(B)設(shè)定為上述范圍內(nèi)的值，色域的面積可被設(shè)為等于或大于顯示足夠數(shù)量的色彩以提供全色顯示所需的750，而彩色光混合的色度(C*)可被設(shè)置為等于或小于提供基本無著色光的白色顯示所需的1.5。此外，彩色光混合的亮度(L*)可被設(shè)置為等于或大于為提供足夠明亮的顯示所需的約52。
就是該，在上述液晶顯示裝置中，在圖9中由按CIE1976L*a*bL*a*b彩色系統(tǒng)的連接紅光的色彩座標(biāo)RC、綠光的色彩座標(biāo)GC和藍(lán)光的色彩座標(biāo)BC的三角形所包圍的色域的面積基本上成為最大(750或更大)，而彩色光混合的色度(C*)成為非常接近于a*＝0和b*＝0的C光源的值(C*＝1.5或更小)。
按照上述液晶顯示裝置，可增加光透射比來得到足夠明亮的屏幕而不致降低每一個(gè)紅、綠和藍(lán)光束的色度(C*)，使色平衡惡化。因而能顯示高品質(zhì)的全色圖象。
按照此第一實(shí)施例，位于接近基板1和2的液晶層的液晶分子的準(zhǔn)直方向通過后側(cè)基板2上的準(zhǔn)直膜14和前側(cè)基板1上的準(zhǔn)直膜19而被準(zhǔn)直得使液晶分子在二基板1與2之間以予定的扭轉(zhuǎn)角(例如約90°)扭轉(zhuǎn)。
每一個(gè)被配置成相對(duì)于后側(cè)基板2上的象素電極3的濾色器15R、15G和15B均具有小于象素區(qū)A的面積的面積。也就是，僅僅對(duì)應(yīng)于濾色器15R、15G和15G的各象素區(qū)A的濾色器區(qū)a用作為著色光出射區(qū)，而濾色器a之外的不與濾色器15R、15G和15B相對(duì)應(yīng)的非濾色器區(qū)b用作為非著色光出射區(qū)b、通過其從裝置前面入射在液晶顯示裝置上的、被后面的反射部件23反射的、并由液晶顯示裝置的前面射出的光被透射而不被著色。在此實(shí)施例中，每一個(gè)濾色器15R、15G和15B均被形成為具有約為象素區(qū)A的約70％的面積，并對(duì)應(yīng)于象素區(qū)A除其周邊部分外的內(nèi)部面積。由此，各象素區(qū)A的整個(gè)周邊部分用作為非濾色器區(qū)b。
各個(gè)相鄰象素區(qū)A之間的象素間區(qū)用作為明亮顯示區(qū)W，通過其，入射光總是由反射部件23、柵線10和數(shù)據(jù)線11等所反射以向裝置的前面射出。
在這一液晶顯示裝置中，由于每一個(gè)濾色器15R，15G和15B均被形成為具有小于象素區(qū)A的面積，通過每一濾色器15R、15G和15B的厚度，在各象素區(qū)A內(nèi)的液晶LC的部分的厚度在對(duì)應(yīng)于濾色器的濾色器區(qū)a和不對(duì)應(yīng)濾色器的非濾色器區(qū)b相互不同。
在這種液晶LC中，上述象素區(qū)的濾色器區(qū)a中的液晶層的厚度d1與液晶層的折射率各向異性Δn的乘積Δnd1和非濾色器區(qū)b中的液晶層的厚度d2與液晶層的折射率各向異性Δn的乘積Δnd2被設(shè)定成使得通過合成具有帶乘積Δnd1的液晶LC的液晶元件的光譜透射比分布與具有帶乘積Δnd2的液晶LC的液晶元件的光譜透射比分布所得到的可見光范圍內(nèi)的光譜透射比分布基本上變?yōu)槠教沟摹?br>
各象素區(qū)A的濾色器區(qū)a中的液晶層厚度d1、非濾色器區(qū)b中的液晶層厚度d2、和液晶的折射率各向異性Δn被設(shè)定得使折射率各向異性Δn與濾色器區(qū)a中的液晶層的厚度d1的乘積Δnd1小于一正常白模式的TN液晶顯示裝置相對(duì)于具有可見光范圍內(nèi)的一特定波長的光呈現(xiàn)出最大透射比(出射光強(qiáng)度對(duì)入射光強(qiáng)度之比)的乘積Δnd0，且折射率各向異性Δn與非濾色器區(qū)b中的液晶層的厚度d2的乘積Δnd2大于乘積Δnd0。
因此，在這一實(shí)施例中，當(dāng)對(duì)應(yīng)于最大透射比(出射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度之比)的液晶層的乘積Δnd被定義為乘積Δnd0時(shí)，濾色器區(qū)a中的乘積Δnd1和非濾色器區(qū)b中的乘積Δnd2被設(shè)定以滿足Δnd1＜Δnd0＜Δnd2。利用這種設(shè)置，通過合成在將每一濾色器15R、15G和15B被以無色濾色器替換時(shí)所得到的濾色器區(qū)a的光譜透射比分布和非濾色器區(qū)b的光譜透射比分布得到的合成光譜透射比分布變成為在可見光范圍內(nèi)基本上是平坦的。
應(yīng)指出，在液晶層的乘積Δnd作很大變化時(shí)，透射比大大降低，而光譜透射比特性亦作很大變化。鑒于此，濾色器區(qū)a的乘積Δnd1和非濾色器區(qū)b的乘積Δnd2最好在Δnd0至±1/2(Δnd0)的范圍之內(nèi)。
在上述液晶顯示裝置中，當(dāng)對(duì)應(yīng)于最大透射比的液晶層的乘積Δnd被定義為乘積Δnd0時(shí)，各象素區(qū)A的濾色器區(qū)a的乘積Δnd1和非濾色器區(qū)b的乘積Δnd2被設(shè)定以滿足Δnd1＜Δnd0＜Δnd2。采用這種設(shè)置，當(dāng)將具有乘積Δnd1的液晶和具有乘積Δnd2的液晶被用于一包含具有均勻厚度的并被失在一對(duì)起偏振板之間的液晶層的液晶元件時(shí)，通過合成用于透射過各液晶元件的光的光譜透射比分布所得到的光譜透射比分布相對(duì)于可見光范圍內(nèi)的光呈現(xiàn)出基本平坦的特性。這就是說，由于通過合成在將每一濾色器15R、15G和15B替換為無色濾色器時(shí)所得的濾色器區(qū)a的光譜透射比分布和非濾色器區(qū)b的光譜透射比分布兩者而得到的光譜透射比分布被使在可見光范圍內(nèi)為基本平坦，所以以從濾色器區(qū)a射出的著色光和從非濾色器區(qū)b射出的非著色光顯示的彩色圖象就成為具有良好的色平衡的全色圖象。
在-TN液晶顯示裝置中，由于液晶層的雙折射特性是與波長相關(guān)連的，經(jīng)線性偏振的透射過入射側(cè)起偏振板并入射到液晶上的光經(jīng)受光的旋轉(zhuǎn)散射，而具有不同波長的光分量接收不同的光旋轉(zhuǎn)能量。因此，當(dāng)光透射過此液晶層時(shí)，具有可見光范圍內(nèi)不同波長的光分量的振蕩的平面就會(huì)稍稍互相移位。結(jié)果透射過出射側(cè)起偏振板的光的光譜強(qiáng)度分布就會(huì)變成不均勻，而出射光會(huì)被稍許著色。
該出射光的著色的程度依據(jù)于液晶層的乘積Δnd。
在上述液晶顯示裝置中，由于每一個(gè)各自的濾色器15R、15G和15B的面積被設(shè)置為小于象素區(qū)A的面積，濾色器15R、15G和15B處在象素區(qū)A的對(duì)應(yīng)濾色器15R、15G和15B的濾色器區(qū)a之中，彩色濾色器15R、15G和15B中無一處在非濾色器區(qū)b中。因此，濾色器區(qū)a中的液晶層厚度比非濾色器區(qū)b中的液晶層厚度小此濾色器的厚度。因而濾波器區(qū)a中液晶的乘積Δnd1與非濾色器區(qū)b中的液晶層的乘積Δnd2不相同。鑒于此，透射過濾色器區(qū)a的光和透射過非濾色器區(qū)b的光具有不同的光譜透射比分布，且以不同色彩著色的光束從各自的區(qū)域射出。
圖14表示透射比隨一包含具有均勻厚度且被夾在一對(duì)起偏振板之間的液晶層而沒有濾色器的正常白模式的TN液晶顯示裝置中未加以電場時(shí)的乘積Δnd的變化而變化的情形(Δnd-透射比特性)。圖15是圖14中Δnd-透射比特性的接近第一峰值部分的放大視圖，參看圖14和15，縱座標(biāo)上的透射比是出射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度之比。
如圖14和15中所示，液晶顯示裝置的透射比隨著乘積Δnd變化而改變以具有多個(gè)最大值。當(dāng)液晶層具有對(duì)應(yīng)于最大透射比的乘積Δnd時(shí)，對(duì)比度為最大。
在此實(shí)施例的液晶顯示裝置中，如圖15中所示，獲得最大對(duì)比度時(shí)的乘積Δnd被定義為Δnd0，而濾色器區(qū)a的乘積Δnd1和非濾色器區(qū)b的乘積Δnd2被設(shè)置成使這些值之間的一幾乎中央值等于此最佳乘積Δnd0。例如，如果此最佳乘積Δnd0為527～528mm，濾色器區(qū)a的乘積Δnd1為約432mm，而濾波器區(qū)b的乘積Δnd2則為約558mm。
圖16表示在排除濾色器15R、15G和15B的吸收波長范圍的影響時(shí)在該實(shí)施例的液晶顯示裝置中得到的僅有液晶層的光譜透射比分布。較具體說，圖16表示在這一實(shí)施例的液晶顯示裝置中所用的濾色器15R、15G和15B被以具有無吸收波長范圍的無色濾色器所替代，且乘積Δnd1和Δnd2相對(duì)于乘積Δnd0(527～528mm)被設(shè)置得滿足Δnd1＜Δnd0＜Δnd2時(shí)所得到的濾色器區(qū)a和非濾色器區(qū)b的光譜透射比分布。上述乘積Δnd1和Δnd2被分別設(shè)置成Δnd1＝432nm和Δnd2＝558nm，并且濾色器區(qū)a中的液晶層厚度d1、非濾色器區(qū)b中的液晶層厚度d2、和液晶層的折射率各向異性Δn各自被設(shè)置為d1＝4.8μm，d2＝6.2μm和Δn＝0.09。此外，濾色器區(qū)a的面積比被設(shè)置為象素區(qū)A的面積的70％。
如圖16中所示，當(dāng)濾色器區(qū)a和非濾色器區(qū)b的乘積Δnd1和Δnd2相對(duì)于最佳乘積Δnd0被設(shè)置成滿足Δnd1＜Δnd0＜Δnd2時(shí)，在具有小于乘積Δnd0的乘積Δnd1的濾色器區(qū)a的光譜透射比分布中的，其中出現(xiàn)一峰值的波長范圍不同于具有大于乘積Δnd0的乘積Δnd1的非濾色器區(qū)b的光譜透射比分布中的其中出現(xiàn)一峰值的波長范圍。在濾色器區(qū)a的光譜透射比分布中，峰值出現(xiàn)在可見光范圍內(nèi)的短波長范圍中，而在長波長范圍中透射比降低。在非濾色器區(qū)b的光譜透射比分布中，峰值出現(xiàn)在可見光波長范圍內(nèi)的長波長范圍中，而在短波長范圍中透射比降低。
由于此二光譜透射比分布被組合在一個(gè)象素區(qū)A中觀察到，所以二光譜透射比分布互相補(bǔ)償，從而在可見光范圍內(nèi)得到平坦的光譜透視率分布。結(jié)果，透射的光沒有被液晶層所著色，從而能取得具有高色純度的顯示裝置。
參看圖17，實(shí)線表明通過合成上述液晶顯示裝置的濾色器區(qū)a和非濾色器區(qū)b的二光譜透射比分布得到的合成光譜透射比分布。圖17還表示比較示例1(REF1)和2(REF2)。
比較例1的乘積Δnd1和Δnd2被分別設(shè)置為Δnd1＝528nm(大致上等于乘積Δnd0)和Δnd2＝682nm，且液晶的折射率各向異性Δn被設(shè)為Δn＝0.11。比較例2的乘積Δnd1和Δnd2被分別設(shè)置為Δnd2＝527nm(幾乎等于乘積Δnd0)和Δnd1＝408nm，且液晶的折射率各向異性Δn被設(shè)置為Δn＝0.085。在比較例1和2中，液晶層厚度d1和d2及濾色器區(qū)a對(duì)象素區(qū)之比被各自設(shè)置為d1＝4.8μm，d2＝6.2μm，和70％。
如圖17中實(shí)線所表明的，這一實(shí)施例的液晶顯示裝置的合成光譜透射比分布在整個(gè)可見光范圍內(nèi)幾乎是平坦的，而因此透射的光幾乎不被著色。與此相反，按照比較例1的合成光譜透射比分布，如點(diǎn)劃線所表明的，相對(duì)于波長范圍約500～600nm內(nèi)的光的透射比較高，而在短和長波長側(cè)的透射比較低。因此，透射的光被輕微地著有綠色。
按照比較例2的合成光譜透射比分布，如虛線所表明的，短波長側(cè)的透射比很低，而長波長側(cè)的透視率很高。因而，透射的光被輕微地著有黃色。
即使紅、綠和藍(lán)濾色器15R、15G和15B如這一實(shí)施例的液晶顯示裝置中地被配置，并考慮到這些濾色器的光學(xué)效果，由于透射過各象素區(qū)A的濾色器區(qū)a和非濾色器區(qū)b的光分量被合成為白光，由于液晶層的影響而產(chǎn)生的著色光不與由對(duì)應(yīng)于各個(gè)象素區(qū)A的各個(gè)濾色器所產(chǎn)生的著色光分量相混合，而各象素的色純度變得很高。因此能得到具有鮮明色彩的顯示裝置。
液晶顯示裝置的透射比按照在不施加電場時(shí)的乘積Δnd而變化，如圖14中所示。光透射比隨乘積Δnd變化具有多個(gè)峰值。但考慮到對(duì)比度和響應(yīng)特性，對(duì)應(yīng)于在乘積Δnd增加時(shí)出現(xiàn)的透射比的第一或第二峰值的乘積Δnd最好被選擇為上述的乘積Δnd0。
為避免液晶層在濾色器區(qū)a和非濾色器區(qū)b中具有不同的厚度，可將由形成在前側(cè)基板1的內(nèi)表面上的濾色器15R、15G和15B所形成的不均勻表面覆蓋以保護(hù)膜17以進(jìn)行平整，如圖2中所示。
另外，按照此第一實(shí)施例，按如下方式對(duì)該對(duì)相對(duì)向的基板作準(zhǔn)直處理。在前側(cè)和后側(cè)基板1和2的內(nèi)表面、即象素電極3和反電極18上分別形成有各自以聚酰亞胺等制成的準(zhǔn)直膜14和19，以覆蓋整個(gè)顯示區(qū)域，這些準(zhǔn)直膜14和19的表面被作準(zhǔn)直處理，例如以予定方向研摩。在二基板1與2之間形成向列液晶層LC。位于接近各個(gè)基板1和2的液晶分子的準(zhǔn)直方向被基板1和2的內(nèi)表面上的準(zhǔn)直膜14和19準(zhǔn)直以使液晶分子以約90°的扭轉(zhuǎn)角在基板1和2之間被扭轉(zhuǎn)。
在前側(cè)基板1的前表面和后側(cè)基板2的后表面上分別形成前側(cè)和后側(cè)起偏振板21和22并使它們的吸收軸相互垂直，由此來實(shí)現(xiàn)當(dāng)液晶層被扭轉(zhuǎn)時(shí)得到明亮的顯示的正常的白色顯示狀態(tài)。下面將參照?qǐng)D18詳細(xì)說明準(zhǔn)直狀態(tài)和板中的偏振的配置。
圖18為表現(xiàn)此實(shí)施例的液晶顯示裝置的立體圖。見圖18，箭頭1a和2a指明接近二基板1和2的液晶分子的準(zhǔn)直方向。在液晶顯示裝置30中，被置于接近該對(duì)基板1和2的后側(cè)基板2的一液晶單元31的液晶分子在相對(duì)于由基板1側(cè)看時(shí)的水平方向(橫座標(biāo)X)的逆時(shí)針方向的0°(不含)至45°(不含)角度范圍內(nèi)被準(zhǔn)直，而且還被從后側(cè)基板2側(cè)向前側(cè)基板1以從裝置前側(cè)看的順時(shí)針方向以接近90°的扭轉(zhuǎn)角進(jìn)行扭轉(zhuǎn)。
接近后側(cè)基板2的液晶分子的準(zhǔn)直方向2a根據(jù)被最強(qiáng)地向著觀看者側(cè)反射的、從液晶顯示裝置30的前表面入射的、經(jīng)反射部件23反射的、并從顯示表面射出的光的入射光(有效入射光)的入射角而被設(shè)定。
在這一實(shí)施例中，當(dāng)由顯示表面的上邊緣方向入射的并對(duì)觀看有效的光的入射角(相對(duì)于垂直于顯示表面的方向)為30°時(shí)，液晶單元31的接近后側(cè)基板2的液晶分子的準(zhǔn)直方向2a被設(shè)定為如下的方向。
如圖18中所示，液晶單元31的接近后側(cè)基板2的液晶分子的準(zhǔn)直方向2a被從當(dāng)由前側(cè)基板1看時(shí)的水平方向(橫座標(biāo)X)反時(shí)針方向移過約25°。
在此實(shí)施例中，按照接近后側(cè)基本2的液晶分子的準(zhǔn)直方向2a，液晶單元31的接近前側(cè)基板1的液晶分子的準(zhǔn)直方向1a被設(shè)定為從由裝置前側(cè)看時(shí)的準(zhǔn)直方向2a反時(shí)針方向移過約90°的方向，即在由裝置的前側(cè)看時(shí)從橫坐標(biāo)X逆時(shí)針方向移過約115°(25°+90°)的方向。此液晶分子被從后側(cè)基板2向前側(cè)基板1以由裝置的前側(cè)看時(shí)的順時(shí)針方向以約90°的扭轉(zhuǎn)角進(jìn)行扭轉(zhuǎn)。
在此實(shí)施例中，反射部件23被安置得使能獲得垂直方向上高反射率的入射方向被設(shè)置成幾乎與垂直于液晶顯示裝置30的顯示表面的一方向(縱座標(biāo)Y)相平行。采用這種結(jié)構(gòu)，從顯示表面的上斜側(cè)來的、即從有效入射光的上入射方向來的入射光被有效地反射以從顯示表面射出。
在上述液晶顯示裝置30中，液晶單元31的位于接近后側(cè)基板2的液晶分子在由裝置的前側(cè)看時(shí)相對(duì)于顯示表面上的橫座標(biāo)X在反時(shí)針方向上以約25°被準(zhǔn)直，并還被從后側(cè)基板2向前側(cè)基板1在由裝置的前側(cè)看時(shí)的順時(shí)針方向以約90°的扭轉(zhuǎn)角進(jìn)行扭轉(zhuǎn)。因此，即使在反射型TN液晶顯示裝置中，也能將從垂直方向觀看的顯示作得足夠的明亮并同時(shí)保證滿意的對(duì)比度。
上述實(shí)施例的液晶顯示裝置30的視角以當(dāng)由裝置前側(cè)看時(shí)反時(shí)針方向轉(zhuǎn)過約70°的方向被設(shè)定。這一方向與在從垂直于顯示表面的方向看時(shí)顯示表面上的下斜右側(cè)相一致。當(dāng)視角的方向接近這一方向時(shí)，從正常方向、即相對(duì)于垂直于顯示表面的方向稍許傾斜至顯示表面的下邊緣的方向觀察的顯示的對(duì)比度并不低于通常的液晶顯示裝置太多。亦即，能保證滿意的對(duì)比度。
因此，如將液晶顯示裝置30的液晶單元31的液晶分子的準(zhǔn)直狀態(tài)通過將來自顯示表面的上斜側(cè)的有效入射光的入射角設(shè)定到20°～30°范圍內(nèi)任一個(gè)角度而被設(shè)計(jì)就足夠了。
圖19為表示準(zhǔn)直狀態(tài)的變型的立體圖。圖19表示從上斜側(cè)入射在前側(cè)基板1的前表面上的反射光的有效入射光的入射角被設(shè)定為20°的情況。在由觀察者觀看的有效入射光的入射角被設(shè)定為20°的這一實(shí)施例的液晶顯示裝置30中，接近后側(cè)基板2的液晶分子的準(zhǔn)直方向2a被設(shè)置如下。
如圖19中所示，液晶單元31的接近后側(cè)基板2的液晶分子的準(zhǔn)直方向2a被從裝置上方看時(shí)的水平方向(橫座標(biāo)X)反時(shí)針方向轉(zhuǎn)過約10°。
在此實(shí)施例中，按照接近后側(cè)基板2的液晶分子的準(zhǔn)直方向2a，液晶單元31的接近前側(cè)基板1的液晶分子的準(zhǔn)直方向1a被設(shè)定為從裝置前方看時(shí)從準(zhǔn)直方向2a反時(shí)針方向轉(zhuǎn)過約90°的方向，亦即在從裝置前方看時(shí)從由水平方向(橫座標(biāo)X)反時(shí)針方向轉(zhuǎn)過約100°(10°+90°)的方向，并且液晶分子還被從后側(cè)基板2向前側(cè)基板1，以從裝置的前面看時(shí)的相對(duì)于接近后側(cè)基板2的液晶分子的準(zhǔn)直方向2a逆時(shí)針方向上約90°的扭轉(zhuǎn)角進(jìn)行扭轉(zhuǎn)。
在這些實(shí)施例和該變型中，由觀察者看到的由顯示表面上斜側(cè)入射的反射光的有效入射光的入射角被設(shè)定為20°。在大多數(shù)情況下，有效入射光以相對(duì)于垂直于顯示表面的方向在20°～30°的角度范圍內(nèi)向顯示表面上邊緣被傾斜地入射。因此，只要能將有效入射光的入射角隨意地設(shè)定在維持這一實(shí)施例的準(zhǔn)直狀態(tài)的該范圍之內(nèi)就夠了。
在此準(zhǔn)直狀態(tài)中，接近后側(cè)基板2的液晶分子的準(zhǔn)直方向2a被設(shè)定至在從裝置的前面看時(shí)的相對(duì)于顯示表面上的橫座標(biāo)X的逆時(shí)針方向上約10°～25°的角度范圍內(nèi)的一方向，而且液晶分子還被以從裝置的前方看時(shí)的相對(duì)于液晶分子的準(zhǔn)直方向2a順時(shí)針方向上約90°的扭轉(zhuǎn)角，從后側(cè)基板2向前側(cè)基板1進(jìn)行扭轉(zhuǎn)。
應(yīng)指出，上述準(zhǔn)直狀態(tài)是較優(yōu)先的示例。即使接近二基板1和2的液晶分子的準(zhǔn)直方向1a和2a偏離上述角度約5°，幾乎仍可得到與此第一實(shí)施例及變型同樣的效果。因此可將液晶分子的準(zhǔn)直狀態(tài)設(shè)置成將接近后側(cè)基板2的液晶分子的準(zhǔn)直方向2a設(shè)置為在從裝置的前方看時(shí)的相對(duì)于顯示表面的水平方向(橫座標(biāo)X)逆時(shí)針方向上5°～30°的角度范圍之內(nèi)的一個(gè)方向。
另外，液晶分子的準(zhǔn)直方向還可被設(shè)置成使得接近后側(cè)基板2的液晶分子的準(zhǔn)直方向2a被設(shè)定在從裝置的前方看時(shí)的相對(duì)于顯示表面的水平方向(橫座標(biāo)X)的逆時(shí)針方向上0°(不含)～45°(不含)的角度范圍之內(nèi)的一方向。
當(dāng)將液晶分子的準(zhǔn)直狀態(tài)設(shè)置在這一范圍內(nèi)時(shí)，從標(biāo)準(zhǔn)方向觀察的顯示就能被作得較之通常的液晶顯示裝置明亮得多而且保持滿意的對(duì)比度。
圖20～22表示本發(fā)明的第二實(shí)施例。與第一實(shí)施例中相同的組成部件將省略其說明。
圖20為表示按照第二實(shí)施例的象素和濾色器的配置的平面視圖。參看圖20，各個(gè)色彩的濾色器15R、15G和15B被配置在象素區(qū)中對(duì)應(yīng)于寬度方向各個(gè)象素區(qū)A的中間部分。此外，被安排在屏幕水平方向的各個(gè)彩色濾色器15R、15G和15B被在象素區(qū)A內(nèi)垂直方向上作交替位移。
各個(gè)象素區(qū)A中濾色器15R、15G和15B之外的區(qū)域用作為非著色光出射區(qū)，通過其從前側(cè)基板1的前表面?zhèn)热肷涞?、被位于后?cè)基板2的后表面?zhèn)壬系穆瓷洳考瓷涞摹⒉⑾蚯皞?cè)基板1的前表面?zhèn)壬涑龅墓獗煌干涠槐恢?br>
此液晶顯示裝置以正常的白模式顯示，如上所述。此裝置中，各個(gè)相鄰象素區(qū)A之間的區(qū)域，即液晶分子始終在初始扭轉(zhuǎn)狀態(tài)中被準(zhǔn)直的無電場區(qū)，用作為明亮顯示區(qū)W，從前側(cè)基板1的前表面?zhèn)热肷洳⒈环瓷洳考?3或柵線10、數(shù)據(jù)線11和電容形成電極12反射的光自該區(qū)W朝向前側(cè)基板1的前表面?zhèn)壬涑觥?br>
較詳細(xì)說，形成在后側(cè)基板2的內(nèi)表面上的柵線10和數(shù)據(jù)線11伸展通過明亮顯示區(qū)W，而電容形成電極12也穿過明亮顯示區(qū)W。因此，由前側(cè)入射到明亮顯示區(qū)W上的光中的入射到此明亮顯示區(qū)W上的柵線10、數(shù)據(jù)線11和電容形成電極12穿過的部分上的光不進(jìn)到反射部件23而是被柵線10、數(shù)據(jù)線11和電容形成電極12反射，因?yàn)樗鼈兙怯筛叻瓷渎实慕饘倌ぶ瞥傻摹?br>
因此，這一液晶顯示裝置利用外部光進(jìn)行反射式顯示。在此裝置中，從前側(cè)基板1入射的光透射過前側(cè)起偏振板21以變成為線性偏振光。此光依次透射過液晶層LC和后側(cè)起偏振板22并被反射部件23或柵線10、數(shù)據(jù)線11和電容形成電極12反射。此被反射的光朝向前側(cè)基板1順次透射過后側(cè)起偏振板22、液晶LC、和前側(cè)起偏振板21而后射出。
上述實(shí)施例的液晶顯示裝置中，因?yàn)椴煌实臑V色器的位置被在屏幕的垂直方向上作交替位移，因而從屏幕水平方向入射的、透射過對(duì)應(yīng)于配置在屏幕水平方向上的不同色彩的濾色器的象素區(qū)A之一的、并透射過其他象素區(qū)A以從其射出的光就不大可能通過對(duì)應(yīng)于象素區(qū)A之一的濾色器和對(duì)應(yīng)于其他象素區(qū)A的一不同色彩的濾色器兩者。因此就能降低被不同色彩的濾色器15R、15G和15B所吸收的光量。
在上述實(shí)施例中，各色彩的每一濾色器15R、15G和15B的寬度和長度均小于象素區(qū)A的寬度和長度。但每一個(gè)濾色器15R、15G和15B的寬度或長度中一個(gè)可被設(shè)置到接近等于象素區(qū)A的寬度。
但應(yīng)指出，每一濾色器15R、15G和15B的寬度最好被設(shè)置為小于象素區(qū)A的寬。采用這樣的設(shè)置，如上述實(shí)施例那樣，因?yàn)橄笏貐^(qū)A中濾色器邊上的區(qū)域用作為非著色光出射區(qū)b，透射過對(duì)應(yīng)于配置在屏幕水平方向上的不同色彩的濾色器的象素區(qū)A之一的、并入射在其他象素區(qū)A上的光即很少可能通過對(duì)應(yīng)于象素區(qū)A之一的濾色器和對(duì)應(yīng)于其他象素區(qū)A的一不同色彩的濾色器兩者。因此能進(jìn)一步降低由那些不同色彩的濾色器所吸收的光量，從而能提高自屏幕水平方向入射的光的利用效率。
圖21為表示作為第二實(shí)施例的變型的象素和濾色器的配置的平面視圖。在此象素配置中，對(duì)應(yīng)于各象素區(qū)A的每一濾色器15R、15G和15B均在屏幕水平方向上被分為二個(gè)濾色器，被劃分的濾色器相互隔離開。各象素區(qū)A中被劃分濾色器之間的區(qū)域用作為非著色光出射區(qū)b，位于各個(gè)象素區(qū)A之間的象素區(qū)A的整個(gè)周邊部分用作為明亮顯示區(qū)W。在這一變型中，各個(gè)被劃分的濾色器在顯示屏幕的垂直方向上被伸長并在該垂直方向上被準(zhǔn)直。而且，位于劃分開的濾色器之間的由其射出非著色光的非著色光出射區(qū)b和明亮顯示區(qū)W在顯示屏幕的垂直方向上被準(zhǔn)直。由于這一實(shí)施例液晶顯示裝置具有沿屏幕垂直方向伸展的長方形非著色光出射區(qū)，所以能利用外部光顯示足夠明亮的彩色圖象。
圖22為表示第二實(shí)施例的第三變型的平面視圖。在此象素配置中，各個(gè)色彩的每一濾色器15R、15G和15B在屏幕垂直方向上被劃分成兩部分，而非著色光出射區(qū)b被配置在各個(gè)象素區(qū)A中。此外，配置在屏幕水平方向上的各個(gè)色彩的濾色器15R、15G和15B被劃分開的位置在屏幕的垂直方向上作交錯(cuò)移位。
在此第三變型的液晶顯示裝置中也一樣，自屏幕上側(cè)入射的光和自屏幕水平方向入射的光兩者均被有效地利用，因而可能在屏幕上顯示足夠明亮的彩色圖象。
圖23為按照本發(fā)明第三實(shí)施例的液晶顯示裝置的截面圖。應(yīng)指出，此第三實(shí)施例的相同參考數(shù)字表示與第一實(shí)施例的相同部分，將省略對(duì)之說明。
如圖23中所示，在前側(cè)基板1的內(nèi)表面上形成有多個(gè)用于將自裝置前側(cè)入射的光向裝置前側(cè)反射的反射部件51以在濾色器15R、15G和15B的行和列之間伸展。各反射部件51均由如高反射率的銀或鋁基合金膜之類的金屬膜制成。此反射部件51被形成以對(duì)應(yīng)于象素區(qū)A的行和列之間的幾乎全部區(qū)域。入射在各個(gè)象素區(qū)A之間的區(qū)域上的外部光被反射部件51反射。因此，各個(gè)象素區(qū)A之間的區(qū)域被作得明亮來增加屏幕的整體亮度。
圖24為按照本發(fā)明第四實(shí)施例的液晶顯示裝置的截面圖。在此液晶顯示裝置中，形成有用于在幾乎垂直于液晶層LC的方向上反射透射過液晶層LC的入射光的反射部件24，以替代第一實(shí)施例中被置于后側(cè)基板2的后表面上的漫反射部件23。其他配置均與第一實(shí)施例的相同。
反射部件24由一微棱鏡片25a和一形成在微棱鏡片25a的后表面上的白鏡面反射膜25b組成。
此微棱鏡片25a通過形成窄長的棱鏡部分而形成。此每一棱鏡部分在一由例如玻璃或丙烯酸樹脂材料制成的透明基板的表面上以一個(gè)方向連續(xù)伸展，使得這些棱鏡部分緊密地作配置以相互平行。各棱鏡部分均具有直角三角形形狀的斷面。亦即，各棱鏡部分的一個(gè)側(cè)表面為垂直表面，而其他側(cè)面為具有予定斜度的傾斜表面。
微棱鏡片25a的各棱鏡部分的寬度最好設(shè)置成使一個(gè)棱鏡部分對(duì)應(yīng)一個(gè)象素極行或者二或三個(gè)象素區(qū)行。
反射部件24的微棱鏡片25a的各棱鏡部分的傾斜表面被定向到外部光線的主入射方向，以便能使較大量的外部光線從屏幕的上斜側(cè)，亦即一相對(duì)于垂直于顯示裝置的前表面的方向向屏幕的上邊緣側(cè)傾斜的方向入射。
按照第四實(shí)施例的液晶顯示裝置，由于入射光被反射部件24沿圖24中虛線箭頭所指明的幾乎垂直于液晶顯示層LC的平面的方向所反射，所以透射過某一象素區(qū)A的周邊部分的入射光很少可能透射過其他相鄰的象素區(qū)A以從其射出。因此，可減少由濾色器所吸收的入射光量來增加出射光的量。結(jié)果就能得到明亮的顯示，而顯示出高品質(zhì)的彩色圖象。
此外，按照此液晶顯示裝置，由于入射光被反射部件24在幾乎垂直于液晶層LC的平面的方向上所反射，因而能增加射向前方、即垂直于裝置前表面的方向上的光量，從而增加顯示屏幕前表面的亮度。
圖25為按照本發(fā)明第五實(shí)施例的液晶顯示裝置的截面視圖，此第五實(shí)施例中相同參考數(shù)字是指與第一實(shí)施例中的同一部分，省略對(duì)其說明。
參看圖25，原色紅、綠和藍(lán)的濾色器15R、15G和15B在與后側(cè)基板2上的象素電極3相對(duì)應(yīng)地在行和列方向上被交錯(cuò)地配置在前側(cè)基板1的內(nèi)表面上。另外，還與后側(cè)基板2上的TFT4、柵線10、數(shù)據(jù)線11和電容形成電極12相對(duì)應(yīng)地在前側(cè)基板1的內(nèi)表面上形成有多個(gè)側(cè)面反射部件52。在一構(gòu)成來遮蓋這些側(cè)面反射部件52的透明保護(hù)膜(隔離膜)17上形成有至少一個(gè)透明反電極18。此反電極18相對(duì)著所有的象素電極3。象素區(qū)A即由此反電極18相對(duì)著象素電極3的部分所形成。在反電極18上形成有一準(zhǔn)直膜19。
每一側(cè)面反射部件52的形成是依靠在前側(cè)基板1的內(nèi)表面上順序?qū)盈B一由鉻氧化膜之類制成的低反射率膜52b和一由鉻膜之類制成的高反射率膜52a，再由光刻法來對(duì)此層疊得的膜進(jìn)行構(gòu)型處理。各側(cè)面反射部件52的對(duì)應(yīng)于TFT4的部分被形成為具有足以遮蓋幾乎全部TFT4大的面積，而各側(cè)面反射部件52的對(duì)應(yīng)于柵線10、數(shù)據(jù)線11、和電容形成電極12的部分則被形成為一具有寬度等于或小于對(duì)應(yīng)的線10和11和對(duì)應(yīng)的電容形成電極12的寬度的連續(xù)的直線形狀，或者被形成為一沿著對(duì)應(yīng)的線10和11及對(duì)應(yīng)的電容形成電極12延伸的園點(diǎn)形狀。
應(yīng)指出的是，柵線10和電容形成電極12被形成為具有寬度稍小于象素間區(qū)域的寬(相鄰象素區(qū)A之間的距離)，而數(shù)據(jù)線11被形成為具有較象素間區(qū)域的寬度小得多的寬。側(cè)面反射部件52的直線部分寬被設(shè)置得等于或小于數(shù)據(jù)線11的寬，數(shù)據(jù)線11是柵線10、數(shù)據(jù)線11和電容形成電極12中最窄的。
在此實(shí)施例中，象素間區(qū)域的寬為約10μm，數(shù)據(jù)線11的寬為約6μm，和側(cè)面反射部件52的直線部分的寬為約6μm或更小。
側(cè)面反射部件52適用于通過由高反射率膜52a的側(cè)表面反射光線來改變從裝置前面入射的、被后側(cè)的反射部件23反射的、并射向裝置前面的光的出射方向。各側(cè)面反射部件52的對(duì)應(yīng)于象素間區(qū)域，即TFT4、柵線10、和數(shù)據(jù)線11的部分幾乎圍繞各象素區(qū)A的整個(gè)周邊。各側(cè)面反射部件52的對(duì)應(yīng)于電容形成電極12的部分橫穿各象素區(qū)A的一非著色光出射區(qū)b的一部分，即在屏幕的水平方向上各象素區(qū)A的上邊緣側(cè)上的非著色光出射區(qū)b的一部分。
形成在前側(cè)基板1的內(nèi)表面上的側(cè)面反射部件52的對(duì)應(yīng)于柵線10和數(shù)據(jù)線11的部分對(duì)應(yīng)這一象素間區(qū)域。象素間區(qū)域的實(shí)際出射區(qū)較象素間區(qū)域小對(duì)著此側(cè)面反射部件52的部分的面積。但如上述，由于象素間區(qū)域的寬度約為10μm，而側(cè)面反射部件52的寬為約6μm或更小，象素間區(qū)域的出射區(qū)中的減小實(shí)際上非常小。
由于此液晶顯示裝置具有側(cè)面反射部件52，從裝置前面入射的、被后側(cè)的反射部件23反射的、并向裝置前面射出的光中的從象素間區(qū)域和象素區(qū)A的非著色光出射區(qū)b的一部分射出的光被側(cè)面反射部件52的側(cè)面所反射以改變其方向，如圖25中的箭頭所指出的。結(jié)果，被散射/反射的光即作為具有其中射向前方(即接近于垂直于屏幕的方向的方向)的光量較大的亮度分布的光而射出。
入射在相鄰象素區(qū)A之間的象素間區(qū)域上的光作為非著色光(白光)被反射并射向裝置的前方。從各象素間區(qū)域射出的該非著色光總是具有高強(qiáng)度的光，因?yàn)橄笏亻g區(qū)域內(nèi)的液晶分子總保持在初始的扭轉(zhuǎn)狀態(tài)。
在此液晶顯示裝置中，由于對(duì)應(yīng)于各個(gè)象素區(qū)A的每一濾色器15R、15G和15B被形成以具有小于各象素區(qū)A的面積，只有各象素區(qū)A的不對(duì)應(yīng)于濾色器的非著色光出射區(qū)b，而且還有各象素間區(qū)域用作為自裝置前方入射的、被反射部件23或柵和數(shù)據(jù)線10和11及電容形成電極12反射的、并射向裝置前方的光透射過其而不被著色的區(qū)域。由于被各側(cè)面反射部件52的側(cè)面反射的且作為具有其中射向前方的光量為較大的亮度分布的光射出的光為高亮度非著色光，從前方觀察的屏幕亮度被進(jìn)一步增加。
而且，在上述液晶顯示裝置中，從屏幕的上斜側(cè)，即外部光的主要入射方向入射的并被反射部件23等反射的光有效地進(jìn)到側(cè)面反射部件52的對(duì)應(yīng)于象素間區(qū)域的在屏幕的水平方向上延伸的區(qū)域并在水平方向上延伸的側(cè)表面，和側(cè)面反射部件52的對(duì)應(yīng)于象素區(qū)A的非著色光出射區(qū)b的一部分并橫穿屏幕的水平方向的側(cè)表面。因此，由各側(cè)面反射部件52的這二個(gè)側(cè)表面反射的光量被增加以有效地增加屏幕前表面的亮度。
圖26為表示按照本發(fā)明第六實(shí)施例的液晶顯示裝置的象素和濾色器的配置的平面視圖。應(yīng)指出，第六實(shí)施例的相同參考數(shù)字表示與上述實(shí)施例同一部分，故省略對(duì)其的說明。
參看圖26，濾色器15R、15G和15G被配置在象素區(qū)A的周邊部分上，而非著色光出射區(qū)則被形成在各個(gè)象素區(qū)的中央部分中。假設(shè)象素區(qū)A的周邊部分被用作為如圖2中第一實(shí)施例中那樣的非著色光出射區(qū)b。在這一情況中，如果在前側(cè)基板1和后側(cè)基板2被粘合時(shí)發(fā)生位置偏移，在象素區(qū)A的周邊部分，后側(cè)基板2和黑色掩膜上的布線材料與前側(cè)基板1上的濾色器的相對(duì)位置發(fā)生變化，從而使得非著色光出射區(qū)b的面積改變。結(jié)果象素區(qū)A的亮度即隨顯示裝置而變化。與此相反，按照第六實(shí)施例，象素區(qū)A的中央部分被用作為非著色光出射區(qū)b，而周邊部分被用作為著色光出射區(qū)。因此著色光出射區(qū)成為其面積因上述位置偏移而改變的部分，但具有高亮度的非著色光出射區(qū)b的面積則不改變。這樣，就會(huì)減少顯示裝置中亮度的變化。
圖27為按照本發(fā)明第七實(shí)施例的液晶顯示裝置的截面圖。應(yīng)指出，第七實(shí)施例中的相同參考數(shù)字表示與以上實(shí)施例中相同的部分，從而省略其說明。
參看圖27，非著色光出射區(qū)b被形成在象素區(qū)A的中央部分中，由透明導(dǎo)體膜形成的象素電極的對(duì)應(yīng)于非著色光出射區(qū)b的部分被遮蓋以由金屬等制成的導(dǎo)體反射膜3b，未被反射膜3b遮蓋的象素電極3的部分構(gòu)成一光透明區(qū)3a，從而使光的一部分通過象素電極A中的該部分從后側(cè)基板2側(cè)到前側(cè)基板1側(cè)。
按照第七實(shí)施例的這一液晶顯示裝置，入射在前側(cè)基板1上的外部光透射過或者非著色光出射區(qū)b或者著色光出射區(qū)a透射，并被透射膜3b或后側(cè)基板2的后表面上的反射部件23反射。然后光向裝置的前面射出。
在第七實(shí)施例中，可在后側(cè)基板2的后表面上采用一半透明的反射板26來代替例如漫反射部件23這樣的反射部件。在這種情況下，照明光由背后光(未圖示)輻照到后側(cè)基板2的后表面上，并透射過此半透明反射板26。然后該光因?yàn)閷?dǎo)體反射膜3b透射而僅僅透射過著色光出射區(qū)a而不能透射過非著色光出射區(qū)b。因此這一裝置可被用作為透射式裝置和反射式裝置兩者而不會(huì)產(chǎn)生對(duì)比度的劣化。
雖然導(dǎo)體反射膜3b的形成區(qū)可以與非著色光出射區(qū)b的相同，但可以將其形成為較后者寬一定程度的面積。在這種情況下，從后側(cè)基板2側(cè)向前側(cè)基板1側(cè)照射的透射光能通過導(dǎo)體反射膜3b而被有效地屏蔽。雖然導(dǎo)體反射膜3b相對(duì)于象素電極3被形成在液晶層LC側(cè)的層上，但也可以被形成在后側(cè)基板2側(cè)的層上。
此外，本發(fā)明的液晶顯示裝置能被用作為透射式裝置向無需采用任何反射板。在這種情況下也能顯示明亮的彩色圖象。
對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的熟悉人員將易于實(shí)現(xiàn)附加的優(yōu)點(diǎn)和變型。因此，本發(fā)明在其廣義上并不局限于這里介紹和表明的具體細(xì)節(jié)和代表性實(shí)施例。而是可以作出各種變型而不背離由所列的權(quán)利要求及其對(duì)等條件中所定義的總的發(fā)明原則的基本精神和范疇。
權(quán)利要求
1.液晶顯示裝置，包括一對(duì)相互對(duì)置的基板；多個(gè)形成在所述基板對(duì)的相對(duì)表面之一上的第一電極；至少一個(gè)形成在另一相對(duì)表面上的第二電極，與所述多個(gè)第一電極相對(duì)以形成由所述第二電極對(duì)著所述第一電極處的區(qū)域所確定的多個(gè)象素區(qū)；與所述象素區(qū)相對(duì)應(yīng)地形成在所述基板對(duì)的內(nèi)表面之一上的著色膜，所述著色膜具有小于所述象素區(qū)的面積的面積；和被夾在所述基板對(duì)之間的液晶層。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，其中各所述著色膜包括一具有小于所述象素區(qū)的面積的面積的濾色器，一對(duì)應(yīng)于所述濾色器的區(qū)域形成一對(duì)入射光著色并輸出被著色光的著色光出射區(qū)，且一不對(duì)應(yīng)所述濾色器的區(qū)域形成一從其輸出入射光而不被著色的非著色光出射區(qū)。
3.按照權(quán)利要求2的裝置，其中所述濾色器被置于除周邊部分外的所述象素區(qū)的中央部分中，且所述象素區(qū)由周邊部分所形成的非著色光出射區(qū)和中央部分所形成的著色光出射區(qū)所構(gòu)成。
4.按照權(quán)利要求1的裝置，其中所述著色膜包括多個(gè)對(duì)應(yīng)于所述各個(gè)象素區(qū)的不同色彩的濾色器，并被與所述各個(gè)象素區(qū)相對(duì)應(yīng)地以等間隔配置。
5.按照權(quán)利要求1的裝置，其中每一所述著色膜在一平行于基板表面的面上形成為一長方形，使得沿著從所述液晶顯示裝置的前面看時(shí)的水平方向的尺寸小于垂直于此水平方向的方向上的尺寸。
6.按照權(quán)利要求1的裝置，其中所述多個(gè)象素區(qū)被按預(yù)定的間隔配置，且在所述多個(gè)象素區(qū)之間的象素間區(qū)域內(nèi)形成有總是輸出光的明亮顯示區(qū)。
7.按照權(quán)利要求2的裝置，其中所述非著色光出射區(qū)在一平行于基板表面的面上被形成以具有長方形狀，該長方形在垂直于從所述液晶顯示裝置的前面看時(shí)的水平方向的一縱向上被伸長。
8.按照權(quán)利要求2的裝置，其中形成在所述多個(gè)象素區(qū)中的所述非著色光出射區(qū)被配置在一平行于基板表面的面上，該面在一與從所述液晶顯示裝置的前方看時(shí)的水平方向相垂直的縱向上延伸的實(shí)線上。
9.按照權(quán)利要求1的裝置，其中每一所述象素區(qū)包括具有多個(gè)配置在一平行于一基板表面的面上，以在沿著從所述液晶顯示裝置的前方看時(shí)的水平方向的方向上被劃分開的著色膜的著色光出射區(qū)。
10.按照權(quán)利要求1的裝置，其中每一所述象素區(qū)包括具有多個(gè)被配置在垂直于一基板表面的面上，以在沿著從所述液晶顯示裝置的前方看時(shí)的水平方向的方向上被劃分開的著色膜的著色光出射區(qū)。
11.按照權(quán)利要求1的裝置，其中每一所述象素區(qū)具有一帶有非矩形形狀的一形狀的所述著色膜的著色光出射區(qū)。
12.按照權(quán)利要求1的裝置，其中所述具有不同色彩并被配置在從所述液晶顯示裝置的前方看時(shí)的水平方向上彼此鄰接的所述象素區(qū)中的著色膜在垂直于水平方向的方向上被交錯(cuò)移位。
13.按照權(quán)利要求1的裝置，其中每一所述象素區(qū)由具有被置放接近所述象素區(qū)的周邊部分的所述著色膜的著色光出射區(qū)，和形成在所述象素區(qū)的中央部分中的非著色光出射區(qū)所構(gòu)成。
14.按照權(quán)利要求1的裝置，還包括用于反射透射過所述液晶層的光的反射部件。
15.按照權(quán)利要求14的裝置，其中所述反射部件被置于在一與光入射側(cè)相對(duì)的一側(cè)上的所述基板的外表面上。
16.按照權(quán)利要求15的裝置，其中所述反射部件包含一具有定向性以在一窄角度范圍內(nèi)的一預(yù)定方向上輸出從一很寬角度范圍入射的光線的反射板。
17.按照權(quán)利要求14的裝置，其中所述反射部件被形成在位于與光入射側(cè)相對(duì)一側(cè)上的后側(cè)基板的內(nèi)表面上。
18.按照權(quán)利要求1的裝置，還包括多個(gè)被置放于所述多個(gè)象素區(qū)之間的反射膜以反射在所述象素區(qū)之間入射的光。
19.按照權(quán)利要求18的裝置，其中所述反射膜被置放于光入射側(cè)上的基板的內(nèi)表面上。
20.按照權(quán)利要求18的裝置，其中所述反射膜被置放于與光入射一側(cè)上的基板相對(duì)的基板的內(nèi)表面上。
21.按照權(quán)利要求1的裝置，還包括被置放于所述基板對(duì)的內(nèi)表面之一上并具有形成在至少一側(cè)表面上以從所述基板以小的光出射角反射光的反射膜的側(cè)面反射裝置。
22.按照權(quán)利要求21的裝置，其中所述側(cè)面反射裝置被沿所述液晶顯示裝置的水平方向安置。
23.按照權(quán)利要求21的裝置，其中所述側(cè)面反射裝置被安置以包圍所述象素區(qū)。
24.按照權(quán)利要求21的裝置，其中每一所述著色膜包括一具有小于所述象素區(qū)的面積的面積的濾色器，對(duì)應(yīng)于所述濾色器的區(qū)域形成一對(duì)入射光著色和輸出被著色光的著色光出射區(qū)，且與所述濾色器不對(duì)應(yīng)的區(qū)域形成一從其輸出不被著色的入射光的非著色光出射區(qū)，及所述側(cè)面透射裝置被配置成橫穿所述非著色光出射區(qū)的一部分。
25.按照權(quán)利要求21的裝置，其中所述側(cè)面反射裝置包括一形成為直線形狀的反射膜。
26.按照權(quán)利要求21的裝置，其中所述側(cè)面反射裝置包括一多個(gè)圓點(diǎn)狀反射膜的陣列。
27.按照權(quán)利要求21的裝置，其中所述側(cè)面反射裝置包括一由高折射率材料和低折射率材料制成的多層膜，且一由高折射率材料制成的層被置于接近所述基板。
28.按照權(quán)利要求1的裝置，其中所述被配置在所述象素區(qū)內(nèi)的著色膜包括用于透射不同色彩的光束的濾色器，且所述不同色彩的濾色器各自具有相對(duì)于象素區(qū)的不同的面積比。
29.按照權(quán)利要求28的裝置，其中所述濾色器包含一透射可見光范圍內(nèi)至少短波長側(cè)上的光且具有小于所述象素區(qū)的面積的第一濾色器，和一透射長波長側(cè)上的光且具有大于第一濾色器的面積比的第二濾色器。
30.按照權(quán)利要求1的裝置，其中所述著色膜包括一透射可見光范圍中的中間波長范圍內(nèi)的光的第一著色膜，一透射長波長范圍內(nèi)的光的第二著色膜，和一透射短波長范圍內(nèi)的光的第三著色膜，所述第一至第三著色膜的厚度按所述順序增大，且所述著色膜的厚度被設(shè)置成使得由所述各個(gè)著色膜的色彩座標(biāo)定義的色域最大。
31.按照權(quán)利要求30的裝置，其中所述著色膜包含原色紅、綠和藍(lán)的濾色器。
32.按照權(quán)利要求31的裝置，其中所述各色彩的濾色器具有厚度使色域的面積成為不小于CIE1976L*a*b*L*a*b*彩色系統(tǒng)的a*b*平面上的750。
33.按照權(quán)利要求31的裝置，其中所述各色彩的濾色器具有厚度使得透射過所述各色彩的濾色器的著色光束的混合的白色度變成不大于CIE1976L*a*b*L*a*b*彩色系統(tǒng)的a*b*平面上的1.5。
34.按照權(quán)利要求31的裝置，其中所述各色彩的濾色器包括采用彌散色素材料的紅、綠和藍(lán)濾色器，所述紅濾色器具有厚度0.9-1.2μm，所述綠濾色器具有厚度0.8-1.1μm，和所述藍(lán)濾色器具有厚度1.1-1.4μm。
35.按照權(quán)利要求31的裝置，其中所述各色彩的濾色器分別具有不同的面積比，且相對(duì)于象素區(qū)的面積比按透射中間波長范圍內(nèi)的光的著色膜、透射短波長范圍內(nèi)的光的著色膜和透射長波長范圍內(nèi)的光的著色膜這樣的順序增加。
36.按照權(quán)利要求31的裝置，其中至少所述綠和藍(lán)濾色器具有小于象素區(qū)的面積，且所述象素區(qū)的不對(duì)應(yīng)于所述濾色器的區(qū)域形成非著色光出射區(qū)。
37.按照權(quán)利要求31的裝置，其中所述紅、綠和藍(lán)濾色器分別具有厚度0.9-1.2μm、0.8-1.1μm和1.1-1.4μm，和相對(duì)于所述象素區(qū)的面積比90-95％、60-65％和75-80％。
38.按照權(quán)利要求31的裝置，其中所述液晶層具有一對(duì)應(yīng)于其中形成所述濾色器的區(qū)域的第一液晶層厚度d1和一對(duì)應(yīng)于非形成有所述彩色濾波器的區(qū)域的液晶層d2，并將液晶層厚度d1和d2與所述液晶層的折射率各向異性Δn的乘積Δnd1和Δnd2設(shè)置得使通過合成透射過具有乘積Δnd1的液晶元件的光的光譜透射比分布和透射過具有乘積Δnd2的液晶元件的光的光譜透射比分布所得到持光譜透射比分布在可見光范圍內(nèi)基本平坦。
39.按照權(quán)利要求30的裝置，其中被夾在所述基板對(duì)之間的所述液晶層中的接近光入射到的前側(cè)基板的液晶分子相對(duì)于所述前側(cè)基板的水平方向在0°-45°范圍內(nèi)被進(jìn)行逆時(shí)針方向準(zhǔn)直，并向著與所述前側(cè)基板相對(duì)向的后側(cè)基板作90°扭轉(zhuǎn)角的順時(shí)針扭轉(zhuǎn)。
40.按照權(quán)利要求1的裝置，其中所述液晶層具有一對(duì)應(yīng)于其中形成所述濾色器的區(qū)域的第一液晶層厚度d1和一對(duì)應(yīng)于非形成有所述彩色濾波器的區(qū)域的液晶層d2，并將液晶層厚度d1和d2與所述液晶層的折射率各向異性Δn的乘積Δnd1和Δnd2設(shè)置得使通過合成透射過具有乘積Δnd1的液晶元件的光的光譜透射比分布和透射過具有乘積Δnd2的液晶元件的光的光譜透射比分布所得到持光譜透射比分布在可見光范圍內(nèi)基本平坦。
41.按照權(quán)利要求40的裝置，其中在具有折射率各向異性Δn和厚度d的液晶元件中，具有所述著色膜的區(qū)域中的所述液晶層的乘積Δnd1，及不具有所述著色膜的區(qū)域中所述液晶層的乘積Δnd2滿足Δnd1＜Δnd0＜Δnd2其中d0為在所述液晶層的乘積Δnd改變時(shí)透射比呈現(xiàn)最大值時(shí)的液晶厚度。
42.按照權(quán)利要求40的裝置，還包括在其上形成有所述著色膜的所述基板上形成的用于平整由所述著色膜形成的不均勻表面的平整膜。
43.按照權(quán)利要求40的裝置，其中所述著色膜包括多個(gè)各自具有不同透射波長范圍的濾色器，且所述濾色器的厚度按透射可見光范圍內(nèi)的中間波長范圍中的光的濾色器、透射長波長范圍中的光的濾色器、和透射短波長范圍中的光的濾色器這樣的順序增大，并被設(shè)置得使由所述各濾色器的色彩座標(biāo)確定的色域成為最大。
44.按照權(quán)利要求40的裝置，還包括分別形成在所述基板對(duì)的內(nèi)表面上的第一和第二準(zhǔn)直膜；和配置在所述基板對(duì)之外來夾住所述基板的一對(duì)起偏振板，其中，形成在光入射其上的所述前側(cè)基板上的所述第一準(zhǔn)直膜經(jīng)受在相對(duì)于從所述液晶顯示裝置的前面看時(shí)的水平方向作逆時(shí)針方向的0°-45°范圍內(nèi)的準(zhǔn)直處理，及形成在與所述前側(cè)基板對(duì)向的所述后側(cè)基板上所述第二準(zhǔn)直膜經(jīng)受在以90°與所述第一準(zhǔn)直膜的準(zhǔn)直處理方向相交的方向上的準(zhǔn)直處理。
45.按照權(quán)利要求44的裝置，其中所述液晶層的位于接近所述后表面基板的液晶分子在相對(duì)于從所述前側(cè)基板看時(shí)的水平方向的5°-30°的角度范圍內(nèi)的一方向上被進(jìn)行逆時(shí)針方向的準(zhǔn)直。
46.按照權(quán)利要求44的裝置，其中所述液晶層的位于接近所述后面基板的液晶分子在相對(duì)于從所述前側(cè)基板看時(shí)的水平方向的約0°-25°的角度范圍內(nèi)的方向上被進(jìn)行逆時(shí)針方向的準(zhǔn)直。
47.按照權(quán)利要求44的裝置，其中所述液晶層具有一對(duì)應(yīng)于其中形成所述濾色器的區(qū)域的第一液晶層厚度d1和一對(duì)應(yīng)于除其中形成所述彩色濾色器的區(qū)域之外的區(qū)域的液晶層厚度d2，并將液晶層的厚度d1和d2與所述液晶層的折射率各向異性Δn的乘積Δnd1和Δnd2設(shè)置得使通過合成透射過具有乘積Δnd1的液晶元件的光的光譜透射比分布和透射過具有乘積Δnd2的液晶元件的光的光譜透射比分布所得到的光譜透射比分布在可見光范圍內(nèi)基本平坦。
48.按照權(quán)利要求44的裝置，其中所述著色膜的厚度按透射可見光范圍內(nèi)的中間波長范圍中的光的著色膜、透射長波長范圍中的光的著色膜、和透射短波長范圍中的光的著色膜這樣的順序增大，并被設(shè)定使得由所述各著色膜的色彩座標(biāo)確定的色域成為最大。
全文摘要
在采用濾色器的液晶顯示裝置中,與象素區(qū)相對(duì)應(yīng)地配置在基板之一的內(nèi)表面上的第一個(gè)濾色器的面積被設(shè)定得小于各象素區(qū)以形成非著色光出射區(qū),并以不透射過濾色器的非著色光和透射過濾色器的著色光來顯示彩色象素,可使屏幕更明亮;還包含有反射部件用來將從裝置前面入射的和透射過液晶層的光向前面反射。此外還用于將從裝置前面入射的光向前面反射的反射膜,而進(jìn)一步增加屏幕的整體亮度。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1186257SQ9712581
公開日1998年7月1日 申請(qǐng)日期1997年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月25日
發(fā)明者宮下崇, 吉田哲志, 赤尾英俊, 豐島剛, 武井壽郎 申請(qǐng)人:卡西歐計(jì)算機(jī)株式會(huì)社