专利名称：反射式彩色液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及反射式液晶显示装置，特别是涉及内置有滤色片可以显示多种颜色的反射式彩色液晶显示装置。
背景技术：
作为现有的反射式液晶显示装置，主要使用用TN(扭曲向列)液晶元件(单元)或STN(超扭曲向列)液晶元件(单元)进行黑白(单色)显示的反射式液晶显示装置。但是，近些年来，彩色化的要求很强，内置滤色片的反射式液晶显示装置的开发一直在大力进行。
内置有滤色片的反射式液晶显示装置，粗分起来可分为以下3种。
第1种现有例使用完全不用偏振片的液晶模式。有向液晶材料中混入了黑色染料的宾主方式或使液晶材料分散到高分子聚合物中的聚合物分散方式等。不论哪一种方式，由于都不用偏振片故虽然亮度良好，但对比度低，还未达到实用化。
使用宾主方式的现有例，公开于例如日本特开昭59-198489号公报中。此外，使用聚合物分散方式的现有例，公开于例如特开平5-241143号公报中。
第2种现有例使用1块偏振片，且使反射片内置于液晶显示装置的内侧。该方式还可以再分成2种类型，即分成使用镜面的内置反射片且在其表面上设置扩散层的类型，和使用具有散射性的反射片的类型。不论哪一种类型，由于只用1块偏振片，故虽然亮度良好，但对比度仍然低。
此外，在使用镜面的内置反射片的类型的情况下，虽然入射光的正反射方向是明亮的，但在除此之外的角度上急剧地变暗，视场角特性非常不好。在另一方的使用具有散射性的反射片的类型的情况下，散射性难于控制，且制造工序也复杂。使用该一块偏振片的反射式液晶显示装置的现有例，公开于例如特开平3-223715号公报中。
第3种现有例，是使用2块偏振片且在通常的黑白用液晶显示装置中具备滤色片的液晶显示装置。由于使用2块偏振片，故虽然对比度良好，但缺点是显示暗。但是，采用把反射式偏振片用作下偏振片的办法，可以改善亮度，实用化正在探讨之中。使用该反射式偏振片的现有例，公开于例如特开平10-3078号公报中。
此外，在现有的使用背光源照明的透射式彩色液晶显示装置中，使用由向感光性树脂中掺合进25％～40％的彩色抗蚀剂形成的、厚度为0.5微米～1.5微米的滤色片。在滤色片的分光光谱中，若对一种颜色，把最高透射率定义为最大透射率，把最低透射率定义为最小透射率，则最大透射率约为80％～90％，最小透射率为10％以下。
对此，在上述第3现有例的反射式液晶显示装置中，为了改善亮度，必须使滤色片的最大透射率成为90％以上，使最小透射率也成为高达20％以上，为此，要使滤色片的厚度成为0.2微米以下。
但是，当滤色片的厚度变薄后，则与构成液晶元件的玻璃基板之间的贴紧性降低，其结果是产生滤色片的剥离，或在刻蚀工序中产生使宽度变得比所希望的宽度细的问题。
此外，现有的使用STN液晶元件的反射式液晶显示装置，由于不能对双折射性完全地进行补正，故白色的色调发黄，色平衡也不太好。
发明的公开本发明就是为解决这些问题而作出的，第1个目的是提供一种可以进行明亮且高色度的显示而滤色片不会剥离的反射式彩色液晶显示装置。
第2个目的是即便在使用STN液晶元件的反射式彩色液晶显示装置中，也可以使之成为白色的色调良好且色平衡也将变好的反射式彩色液晶显示装置。
为了实现上述目的，本发明的反射式彩色液晶显示装置具备的构成如下。
由具有第1电极的透明的第1基板、具有第2电极的透明的第2基板、设于该第1、第2基板内任何一方上的多色滤色片构成的滤色片、封入在第1、第2基板之间，扭曲取向为180～270°的向列液晶构成STN液晶元件。
在成为该STN液晶元件的观看一侧的上述第2基板的外侧设置偏振片，在该偏振片和上述第2基板之间设置1块或多块相位差板。此外，在上述STN液晶元件的第1基板的外侧，依次设置扩散层、反射式偏振片和光吸收层。
用向感光性树脂中掺合进5％～20％的颜料的彩色抗蚀剂形成上述滤色片，使其最大透射率为80％以上而且其最小透射率为20％～50％，使厚度成为0.5微米～2.0微米。
如上所述，作为滤色片，采用使用颜料分散式且其颜料浓度比现有的滤色片(把颜料掺合为25％～40％)还低的滤色片的办法，使得可以进行明亮的显示而不必使滤色片的厚度变薄。
此外，由于滤色片的厚度与现有的透射式彩色液晶显示装置的滤色片的厚度大致相同，故与STN液晶元件的玻璃基板之间的贴紧力变强，可以进行明亮且高色度的彩色显示，而不会产生滤色片的剥离缺陷，在刻蚀时滤色片的宽度也不会变细。
再有，在把上述相位差板的拉伸方向的折射率定义为nx，把与该拉伸方向垂直的方向的折射率定义为ny，把厚度方向的折射率定义为nz时，使用满足nx＞nz＞ny的条件的所谓Z型的相位差板，就可以改善视场角，可以有效地利用来自周边的入射光，可以得到更为明亮的显示。
也可以在上述偏振片和第2基板之间设置扭曲相位差板来取代上述相位差板。
作为上述滤色片，可以使用由红色滤色片、绿色滤色片和蓝色滤色片构成的滤色片，或由青色滤色片、品红滤色片和黄色滤色片构成的滤色片，但也可以使用由2色或4色以上的滤色片构成的滤色片。
在使用由红色滤色片、绿色滤色片和蓝色滤色片构成的滤色片的情况下，若使其各色的滤色片的最大透射率变成下述顺序蓝色滤色片＞绿色滤色片＞红色滤色片则如果单独使用滤色片则变得发蓝，但是由于STN液晶的特性发黄，故由其组合得到的色平衡会改善，可以得到良好的白色显示。
此外，在由红色滤色片、绿色滤色片和蓝色滤色片构成的滤色片中的各色的滤色片的间隙内设置由蓝色滤色片形成的遮光层，由于从象素间向由STN液晶构成的显示白色的象素入射蓝光，可以得到色平衡良好的白色显示。
采用在上述反射式彩色液晶显示装置中，设置半透射式光吸收层来取代光吸收层，并在对于该半透射式光吸收层来说与上述反射式偏振片相反的一侧设置背光源的办法，使得即便是在夜间等的暗环境下，借助于背光源的发光，也可以进行明亮的显示。
此外，也可以在成为上述STN液晶元件的上述第2基板和设于其外侧的偏振片之间设置1块或多块相位差板和扩散层，作为该STN液晶元件，使用在上述第1基板的外侧具备反射透过滤色片后的光的反射层的液晶元件，在其第1基板的外侧则什么也不设置。
在这种情况下，由设置在STN液晶元件内的多色的滤色片构成的滤色片也与上述的滤色片是一样的。
附图的简单说明
图1的示意性的剖面图示出了本发明的反射式彩色液晶显示装置的实施例1的构成。
图2的平面图示出了实施例1的滤色片和第2电极的形状例。
图3的说明图示出了实施例1的STN液晶元件与反射式偏振片的配置关系。
图4的说明图示出了实施例1的吸收式偏振片和相位差板的配置关系。
图5的曲线图示出了图1所示的反射式彩色液晶显示装置中的滤色片的分光特性。
图6的曲线图示出了从图1所示的反射式彩色液晶显示装置中除去了滤色片时的ON状态和OFF状态下的分光特性。
图7的示意性的剖面图示出了本发明的反射式彩色液晶显示装置的实施例2的构成。
图8的平面图示出了实施例2的滤色片和第2电极的形状例。
图9的说明图示出了实施例2的STN液晶元件和反射式偏振片的配置关系。
图10的说明图示出了实施例2的吸收式偏振片和扭曲相位差板的配置关系。
图11的示意性的剖面图示出了本发明的反射式彩色液晶显示装置的实施例3的构成。
图12的平面图示出了实施例3的滤色片和第1、第2电极的形状例。
图13的示意性的剖面图示出了本发明的反射式彩色液晶显示装置的实施例4的构成。
图14的平面图示出了实施例4的滤色片和第2电极和反射层的形状例。
优选实施例为了更为详细地说明本发明，依据附图对本发明的优选实施例进行说明。
首先，参照图1到图6，对本发明的反射式彩色液晶显示装置的实施例1进行说明。
图1的示意性的剖面图示出了本发明的反射式彩色液晶显示装置的实施例1的构成，图2示出了其滤色片和第2电极的形状例。图3和图4的平面图示出了其各个构成要素的配置关系，图5的曲线图示出了滤色片的分光特性，图6的曲线图示出了从图1所示的反射式彩色液晶显示装置中除去了滤色片时的ON状态和OFF状态下的分光特性。该实施例1的反射式彩色液晶显示装置，如图1所示，其构成为用密封剂5把分别由厚度为0.5mm的玻璃基板构成的透明的第1基板1与第2基板2保持一定的距离地粘贴在一起，把225°扭曲取向的向列液晶6封入并夹在该第1基板1与第2基板2保之间，构成STN液晶元件20。
在该第1基板1的内面上，在与纸面垂直的方向上，隔以间隔带状地形成由氧化铟锡(以后简称为‘ITO’)构成的透明的第1电极3。
此外，在第2基板2的内面上，形成用颜料分散法形成的厚度1.0微米的滤色片7和由丙烯酸系材料构成的厚度2微米的保护膜8，在该保护膜8上边，形成由ITO构成的第2电极4。
在成为STN液晶元件20观看一侧的第2基板2的外侧(在图1中为上侧)设置作为普通的偏振片的具有透过轴和吸收轴的吸收式偏振片(以下简称为偏振片)11，并在该偏振片11与第2基板2之间配置相位差板12。偏振片11可以是透射率约为46％的偏振片，相位差板12的相位差值Rf可以为Rf＝0.55微米左右。
此外，在成为与STN液晶元件20的观看一侧相反的一侧的第1基板的外侧(在图1中为下侧)顺次配置扩散层13、反射式偏振片14和光吸收层15。
这样一来，就用内置滤色片的STN液晶元件20、配置在其观看一侧的偏振片11和相位差板12，配置在与观看一侧相反的一侧的扩散层13和反射式偏振片14和光吸收层15，构成了反射式彩色液晶显示装置。
在这里，对反射式偏振片14进行说明。通常的偏振片是具有透过光的透过轴和吸收光的吸收轴的吸收式偏振片，但是，反射式偏振片14具有透过轴和进行反射的反射轴(与透过轴垂直)。如果在该反射式偏振片14的外侧，作为吸收层15进行黑色印刷或配置黑色薄膜，当入射进来的线偏振光的偏振方向是透过轴方向时，则成为黑色显示，如果是反射轴方向，则成为白色显示，由于反射效率高，故可以得到明亮的白色显示。
该反射式偏振片14的表面是镜面，入射光的正反射方向是明亮的，但是在除此之外的角度上都将变暗，视场角特性不好。为改善该视场角特性，在反射式偏振片14的表面上设置扩散层13。
在本实施例中，使用的是住友3M公司制造的商品名为R-DF-B的产品，该产品是一种一体式的反射式偏振片，在表面上作为扩散层13形成使微粒子分散到粘接剂中的扩散粘接层，在背面上作为光吸收层15进行了黑色印刷。该反射式偏振片，用折射率不同的多层薄膜构成，但除此之外，例如也可以使用用λ/4板把胆甾醇液晶聚合物夹在中间构成的反射式偏振片或利用全息照相的反射式偏振片。
相位差板12，是将聚碳酸酯拉伸的厚度约70微米的薄膜，如果把拉伸方向的折射率定义为nx，把与该拉伸方向垂直的方向的折射率定义为ny，把厚度方向的折射率nz，则成为nx＞nz＞ny。这是所谓的Z型的相位差板，并用聚丙烯酸系的粘接剂与偏振片11一体化。该Z型相位差板，在视角倾斜时的光程差变化小，结果是液晶显示装置的视场角特性也将改善。
滤色片7用红色滤色片R和绿色滤色片G和蓝色滤色片B这3色的滤色片构成，如图2所示，形成一定宽度的纵条带形状。各色的滤色片的宽度都比第2电极4的宽度要宽，以便不产生间隙。如果在滤色片7的各色的滤色片之间产生了间隙，则虽然会因入射光增加而变亮，但在显示色中会混进白色的光使色纯度降低，因而是不令人满意的。
其次，说明第1基板1的厚度与色彩的关系。滤色片7配置于第2基板2的内侧，入射光透过偏振片11、相位差板12、第2基板2、滤色片7和向列液晶6，在透过了第1基板1之后被反射式偏振片14反射，再次透过第1基板1、向列液晶6和滤色片7，最终透过偏振片11到达观察者的眼睛。
但是来自斜向的入射光，如果第1基板1厚，则入射时透过的滤色片7的颜色和反射时透过的滤色片7的颜色不同，因混色而使色度降低。因此，第1基板1越薄，则因来自斜向的入射光所引起的混色就越少，越可以得到良好的色彩。
在试制了使第1基板1的厚度进行种种变化的STN液晶元件20后得知，厚度在0.5mm以下可以得到良好的色彩。虽然说第1基板1越薄色彩越好，但是如果太薄则操作性降低，强度也会变弱，故理想的是具有0.1mm以上的厚度。在本实施例中，作为第1基板1和第2基板2，都使用0.5mm的玻璃板。
滤色片7，为了改善亮度，理想的是最大透射率应尽可能地高，各色的滤色片的最大透射率以80％以上为好，更为理想的是90％以上。此外，分光光谱中的最小透射率也必须高达20％～50％。
作为该滤色片，可以使用颜料分散型、染色型、印刷型、转印型、电沉积型等等，但是，由于把颜料分散到丙烯酸系PVA系的感光性树脂中的颜料分散型的滤色片耐热温度高且色纯度也好，故是最为理想的。
为了得到这样的高透射率的颜料分散型的滤色片，以往，用旋转涂胶机把向感光性树脂中掺合进25％～40％的颜料的彩色抗蚀剂涂到第2基板2上边，进行暴光工序和显影工序，形成厚度0.3微米以下的薄的滤色片。但是，当滤色片的厚度薄时，由于或者与第2基板之间的贴紧性变坏，或者产生滤色片的部分剥离缺陷，或形成过刻蚀，使滤色片的宽度变细，或者使滤色片的侧缘成为锯齿状，不能得到稳定的形状。
在本实施例中，使用向感光性树脂中掺合进10％左右的颜料的彩色抗蚀剂，就可以形成使厚度成为1.0微米左右的同时，使分光光谱中的最大透射率为90％以上，最小透射率为40％左右的滤色片7。该滤色片7的贴紧性良好，可以得到宽度一定、无间隙的所希望的尺寸的滤色片。颜料对感光性树脂的掺合比率不限于10％，由于与厚度等之间的关系，5％～20％的范围为最佳比率。
在本实施例中所采用的滤色片7的分光特性示于图5。曲线31、曲线32和曲线33分别示出了蓝色滤色片B、绿色滤色片G和红色滤色片R的分光特性。不论哪一种颜色的滤色片，最大透射率都为约90％，最小透射率约为25％～40％。若最小透射率低于20％，则将成为暗的显示，反之，若最小透射率大于50％，则色度会降低，故是不能令人满意的。
采用调整颜料对感光性树脂的浓度的办法，就可以在各种厚度的滤色片得到与在本实施例中使用的滤色片同样的分光特性，但是，如果滤色片的厚度在0.5微米以下，则与第2基板之间的贴紧性将会降低。反之，如果颜料浓度过低，则滤色片的厚度将成为2微米以上，由于3色的滤色片的厚度不均或重叠部分的阶差变大，故不能令人满意。因此，滤色片的厚度以0.5微米～2.0微米左右为好，理想的是在本实施例中使用的1.0微米前后。
由ITO构成的第1电极3和第2电极4的透射率，在亮度这一点上也是重要的。ITO的面电电阻值越低则膜厚越厚，透射率越低。由于将给第1电极3加上数据信号，故串扰的影响小，使用面电阻值为10欧姆的ITO，使平均透射率成为约为92％。
第2电极4将加上扫描信号，为了降低串扰，使用面电阻值约10欧姆的ITO，其平均透射率约为89％，虽然稍微低点，但如本实施例所示，采用至少对一方的电极使用透射率为90％以上的透明电极的办法，可以得到充分的亮度。
其次，用图3和图4对各个构成构件的配置关系进行说明。在图1所示的第1电极3和第2电极4的表面上，形成取向膜(未画出来)，如图3所示，采用在对于水平轴H-H右上22.5°的方向上对第1基板1一侧的取向膜进行磨擦处理的办法，使向列液晶6的下液晶分子取向方向6a在逆时针方向上成为22.5°。另一方面，采用在对于水平轴H-H右下22.5°的方向上对第2基板2一侧的取向膜进行摩擦处理的办法，使向列液晶6的上液晶分子取向方向6b在顺时针方向上成为22.5°。
向被夹持在第1基板1和第2基板2之间的黏度20cp的向列液晶7中，添加叫做chiral剂的旋转性物质，把扭曲节距P调整为11微米，构成左旋225°扭曲的STN液晶元件20。
所使用的向列液晶6的双折射率之差Δn为0.15，作为第1基板1和第2基板2的间隙的单元间隙d定为5.6微米。因此，用作为向列液晶6的双折射率之差Δn和单元间隙d之积表示的STN液晶元件20的Δnd值Rs为0.84微米。
反射式偏振片14的透过轴14a，以图3所示的水平轴H-H为基准在逆时针方向上配置为70°，偏振片11的透过轴11a，以图3所示的水平轴H-H为基准在顺时针方向上配置为70°，相位差板12的拉伸轴12a，同样以图4的水平轴H-H为基准，在逆时针方向上配置为60°。
在以上这样地构成的本实施例的反射式液晶显示装置中，在不加电压(OFF)的状态下将成为显示白色的常态白色模式，光也从象素(第1电极3和第2电极4交叉的部分)之间入射，可以得到明亮的显示。当给第1电极3和第2电极4之间加上电压(ON)时，向列液晶6的分子就站立起来成为显示黑色。采用对每种颜色的ON和OFF进行组合的办法，就可以进行全彩色显示。
图6示出了从图1所示的反射式液晶显示装置中去掉了滤色片7的情况下的ON和OFF的分光特性。实线曲线35是在OFF时显示白色的分光特性，实线曲线36是用帧频120Hz驱动时的ON的黑色显示的分光特性。
在反射式彩色液晶显示装置中，为了改善亮度，在OFF时，如曲线35所示，虽然黄色多少有些强，但是设计得使平均透射率成为最高，在ON时如曲线36所示，在所有的波长区域内几乎同等地遮断光，因而可以得到良好的黑色特性。
另外，在本实施例中，为了改善OFF时的白度，如图5所示，采用使构成滤色片7的各色的滤色片的最高透射率成为下述顺序蓝色滤色片＞绿色滤色片＞红色滤色片的办法，虽然在单独使用滤色片7时成为发蓝，但是，采用使之与STN液晶元件20的发黄的特性进行组合的办法，可以改善色平衡。
还有，作为相位差板12，使用nx＞nz＞ny的Z型的相位差板，由此可以改善视场角特性。由于视场角特性变好，来自种种方向的光得以入射，结果是显示变得明亮起来，可以得到特性更好的反射式彩色液晶显示装置。
在STN液晶元件20的应答速度快的情况下，可以采用提高作为驱动频率的帧频的办法，来改善对比度。但是，由于若帧频过高则将发生串扰，故帧频理想的是100Hz～200Hz。在本实施例中，先把60Hz的视频信号暂时写入到存储器中去，然后以2倍的速度读出来，用帧频120Hz进行驱动。
在本实施例中，如上所述，在用偏振片11、Z型的相位差板12、STN液晶元件20和反射式偏振片14构成的反射式彩色液晶显示装置中，采用在该STN液晶元件20中，具备厚度约1.0微米左右、最大透射率为80％以上且最小透射率为20％～50％的滤色片的办法，就可以得到没有滤色片的剥离缺陷、明亮且高色度的反射式彩色液晶显示装置。
在前边说过的实施例1中，虽然作为STN液晶元件使用的是225°扭曲且Rs＝0.84微米的STN液晶元件20，但是即便是使用180～270°扭曲且Rs＝0.7～1.0的STN液晶元件，采用使偏振片11、相位差板12和反射式偏振片14的配置角度最佳化的办法，也可以得到同样的反射式彩色液晶显示装置。
此外，在实施例1中，作为滤色片7，虽然使用的是由红绿蓝这3色的滤色片构成的滤色片，但是，即便是使用由青色、黄色和品红色的滤色片构成的滤色片，同样，采用调整颜料浓度的办法，也可以得到厚度约为1.0微米、最高透射率为80％以上且最小透射率为20％～50％的滤色片，把该滤色片配置在STN液晶元件内，也可以进行明亮的彩色显示。
另外，在实施例1中，虽然使用的是透射率为46％的偏振片11，但是为了得到良好的亮度，理想的是使用透射率在45％以上且偏光度在95％以上的偏振片。当然即便是透射率不到45％的偏振片，虽然显示多少有点暗，但仍然可以使用。
此外，在实施例1中，虽然设置一块相位差板12，但也可以设置多块相位差板。采用使用多块相位差板，并使配置角度和相位差值最佳化的办法，仍然可以得到良好的对比度。
还有，在实施例1中，虽然把相位差板12设于第2基板2和偏振片11之间，但即便是设于第1基板1和扩散板13之间，也可以得到同样的效果。
其次，参照图7到图10对本发明的反射式彩色液晶显示装置的实施例2进行说明。
图7的示意性剖面图示出了该反射式彩色液晶显示装置的构成，图8的平面图示出了其STN液晶元件和第2电极的形状例。图9和图10的平面图示出了其各个构成要素的配置关系。在这些图中，对于和图1到图2对应的部分赋予同一标号。
本实施例2的反射式彩色液晶显示装置，在偏振片11和第2基板2之间设置扭曲相位差板23来取代在示于图1的实施例1中的相位差板12这一点，和STN液晶元件21的扭曲角度与实施例1中的STN液晶元件20不同这一点，设置半透射式光吸收板25和背光源26来取代实施例1中的光吸收层15这一点和在滤色片17上设置用蓝色滤色片B形成的遮光层9这一点，与实施例1的反射式彩色液晶显示装置的构成是不相同的。
就是说，本实施例2的反射式彩色液晶显示装置，如图7所示，由下述部分构成STN液晶元件21。这些部分是第1基板1，由形成有由ITO构成的第1电极3的厚度0.5mm的玻璃板构成；第2基板2，由滤色片17和丙烯酸系材料构成的厚度2微米的保护膜8和由形成有由ITO构成的第2电极4的厚度0.5mm的玻璃板构成；粘接剂5，用于保持一定间隔地粘合第1基板1和第2基板2；向列液晶16，封入并夹持在第1基板1和第2基板2之间，左旋240°扭曲取向。
在该STN液晶元件21的第1基板1的外侧(在图7中为下侧)，依次配置扩散层13、反射式偏振片14、半透射式光吸收层25、和由白色电致发光(EL)板构成的背光源26。另一方面，在第2基板2的外侧(观看一侧)，依次配置扭曲相位差板23、在表面上涂敷有无反射层24的透射率为46％的偏振片11，构成反射式彩色液晶显示装置。
作为反射式偏振片14，使用省去了背面的黑色印刷，在表面上作为扩散层13形成了扩散粘接层的住友3M制造的产品名为R-DF-C。作为半透射式光吸收层25，把用黑色染料染过色的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜粘接到反射式偏振片14的背面上，使得透射率成为40％。
扭曲相位差板23，是一种在进行过取向处理之后，把具有扭曲的液晶性高分子聚合物涂敷到三乙酰纤维素(TAC)薄膜或PET薄膜上，用150℃左右的高温使之成为液晶状态，在对扭曲角度进行了调整后急速冷却到室温，使该扭曲状态固定化的薄膜。在本实施例中，使用扭曲角度Tc在顺时针方向上是220°，作为Δnd的Rc＝0.61微米的右旋的扭曲相位差板23。
采用在偏振片11的表面上设置蒸镀了数层无机薄膜的反射率为0.5％左右的无反射层24的办法，使偏振片11的表面反射降低，可以改善透射率，使显示变为明亮。此外，由于偏振片11的表面反射光减少，可以降低ON时的黑色水平，可以改善对比度，故可以得到明亮且高色度的反射式彩色液晶显示装置。
但是，由于蒸镀膜价格高，故最近开发出了涂敷上1层～2层的有机材料的涂敷型的无反射膜，反射率为1％前后，多少有点高，但是由于价格低，故即便是这样的无反射膜，也可以作为无反射层24使用。
滤色片17，用红色滤色片R和绿色滤色片G和蓝色滤色片B这3色构成，在本实施例中，如图8所示，是纵条带状。在第2电极4的间隙部分内形成用蓝色滤色片B形成的遮光层9。
采用把蓝色滤色片B的宽度形成得宽的办法，成为绿色滤色片B和红色滤色片R的间隙或蓝色滤色片B和绿色滤色片G的间隙的遮光层9，在红色滤色片R和绿色滤色片G之间，用蓝色滤色片B形成细的遮光层9。
采用用蓝色滤色片B设置遮光层9的办法，即便是红色滤色片R或绿色滤色片G的形成位置偏离开来，由于未留下间隙，故也可以改善色纯度。再有，借助于透过了遮光层9的蓝色的光，还可以改善色平衡从而得到良好的白色显示。
在本实施例的滤色片17中，与在实施例1中使用的滤色片7一样，也使用向感光性树脂中掺合进5％～20％(理想的是10％左右)的颜料的彩色抗蚀剂，形成厚度为1.0微米，同时与图5所示的实施例1的滤色片的分光光谱同样，最大透射率为90％以上且最小透射率为25％～40％左右的滤色片17。该滤色片17可以得到贴紧性良好，宽度也一定且没有间隙的所希望的尺寸的滤色片。此外，在红色滤色片R和绿色滤色片G之间，用蓝色滤色片B形成的宽10微米的遮光层9，也可以用很好的形状形成。
其次，用图9和图10对本反射式彩色液晶显示装置的各个构成构件的配置关系进行说明。
在图7所示的第1电极3和第2电极4的表面上，形成取向膜(未画出来)，如图9所示，采用对第1基板1一侧的取向膜在对于水平轴H-H在右上30°的方向上进行摩擦处理的办法，使向列液晶16的下液晶分子取向方向16a在逆时针方向上成为30°，采用对第2基板2一侧的取向膜，在对于水平轴H-H右下30°方向上进行摩擦处理的办法，使向列液晶16的上液晶分子取向方向16b在顺时针方向上成为30°。
向黏度20cp的向列液晶16中掺入叫做chiral剂的旋回性物质，把扭曲节距P调整为11微米，构成左旋的扭曲角度Ts＝240°的STN液晶元件21。
所使用的向列液晶16的双折射之差Δn为0.15，作为第1基板1和第2基板2的缝隙的单元间隙d定为5.6微米。因此，用向列液晶16的双折射率之差Δn和单元间隙d之积表示的、作为STN液晶元件21的Δnd值的Rs成为0.84微米。
反射式偏振片14的透过轴14a，同样以图10所示的水平轴H-H为基准在顺时针方向上配置为5°，偏振片11的透过轴11a，如图10所示，以水平轴H-H为基准，在逆时针方向上配置为45°，扭曲相位差板23的下分子取向方向23a，同样以图10的水平轴H-H为基准，在逆时针方向上配置为55°，上分子取向方向23b，在顺时针方向上配置为85°，成为右旋的扭曲角度Tc＝220°的扭曲，若设与STN液晶元件21之间的扭曲角度的绝对值为ΔT，则ΔT成为ΔT＝Ts-Tc＝20°。
STN液晶元件21，在扭曲相位差板23与扭曲角度的绝对值相等的情况下，即在ΔT＝0的情况下，补正进行得最好，在OFF时可以得到良好的白色，但是，在ON时却不能形成良好的黑色，对比度降低，不适合于在反射式彩色液晶显示装置中使用。为了形成光阀性能良好的黑色，以ΔT＝10～30°为好，特别是在在本实施例的反射式彩色液晶显示装置中使用的ΔT＝20°的情况下，OFF时的白色的透射率高，而且，ON时的黑色的光阀性能也好，此外，视场角特性也是良好的。
在以上那样构成的反射式彩色液晶显示装置中，在不加电压(OFF)的状态下成为显示白色的常态白模式，从象素间也有光入射因而可以得到明亮的显示。当在第1电极3和第2电极4之间加上电压(ON)时，向列液晶16的分子站立起来成为显示黑色。采用对每种颜色的ON和OFF进行组合的办法就可以进行全彩色显示。
此外，在本实施例的反射式彩色液晶显示装置中，由于具备半透射式光吸收层25和背光源26，故即便是在夜间也可以辨认。但是，背光源26的光，将成为透过反射式偏振片14的透过轴方向的偏振光成分，由于反射轴方向的偏振光成分成为非透过，故将成为黑白颠倒过来的反转显示。因此，采用使加给液晶显示装置的数据信号，在背光源26发光时进行反转的办法，就可以得到正常的彩色显示。
在本实施例中，在由具备无反射层24的偏振片11、扭曲相位差板23、STN液晶元件21和反射式偏振片14构成的反射式彩色液晶显示装置中，具备厚度为1.0微米左右，最大透射率在80％以上，且最小透射率20％～50％的滤色片，就可以提供没有滤色片剥离缺陷、明亮、且高色度的反射式彩色液晶显示装置。
此外，在本实施例中，采用在滤色片17的各色的滤色片的间隙内设置用蓝色滤色片B形成的遮光层9的办法，使色平衡和色度进一步变好，此外，采用具备半透射式光吸收层25和背光源26的办法，就可以提供即便是在夜间也可以辨认的反射式彩色液晶显示装置。
在上述本实施例2中，作为STN液晶元件使用的是扭曲角度Ts＝240°、Rs＝0.84微米的STN液晶元件21，但是，即便是使用180～270°扭曲且Rs＝0.7～1.0的STN液晶元件，采用使偏振片11、扭曲相位差板23和反射式偏振片14的配置角度最佳化的办法，也可以得到同样的反射式彩色液晶显示装置。
在实施例2中，使用的是透射率为46％的偏振片11，但是为了得到良好的亮度，理想的是使用透射率在45％以上且偏光度在95％以上的偏振片。当然即便是透射率不到45％的偏振片，虽然显示多少有点暗，但仍然可以使用。
此外，在实施例2中，作为扭曲相位差板23，使用的是在室温下固定化的扭曲状态的液晶性聚合物薄膜，但是，如果使用仅仅使液晶分子的一部分结合到链锁状的聚合物分子上的、Rc随温度而变的温度补偿型扭曲相位差板，则可以改善在高温时的亮度或对比度，因而可以得到更好的反射式彩色液晶显示装置。
此外，在实施例2中，作为背光源26，使用的是发白色光EL板，但是，使用在导光板上装配上3波长的荧光灯的背光源，可以得到更为良好的色彩。
其次，参照图11和图12对本发明的反射式彩色液晶显示装置的实施例3进行说明。
图11的示意性剖面图示出了该反射式彩色液晶显示装置的构成，图12的平面图示出了其滤色片和第1、第2电极的形状例。各构成要素的配置关系与示于图3和图4的实施例1是相同的故予以省略，在这些图中，对与图1和图2相对应的部分赋予同一的标号而略去对其说明。
本实施例3的反射式彩色液晶显示装置，除构成STN液晶元件的第1基板的厚度形成得比第2基板2还薄，作为滤色片把嵌花排列的滤色片27设于第1基板31的第1电极3上边，作为相位差板使用通常的1轴拉伸式的相位差板之外，与实施例1的反射式彩色液晶显示装置的构成是一样的。
本反射式彩色液晶显示装置，如图11所示，由下述部分构成STN液晶元件22，这些部分是第1基板31，由形成了用颜料分散法在由ITO构成的第1电极3上边设置的厚度1.0微米的滤色片27的厚度0.4mm的玻璃板构成；第2基板32，由形成了由ITO构成的第2电极4的厚度0.7mm的玻璃板构成；密封剂5，用于使第1基板31和第2基板32保持一定间隔地进行粘合；向列液晶6，封入并夹持在该第1基板31和第2基板32之间，顺时针225°扭曲取向。
在STN液晶元件22的第1基板31的外侧(在图11中为下侧)，依次配置扩散层13、反射式偏振片14和光吸收层15。此外，在第2基板32的外侧(观看一侧)，依次配置1轴拉伸式且相位差值Rf＝0.55微米的相位差板18、透射率为46％的偏振片11，构成反射式彩色液晶显示装置。
至于反射式偏振片14，与在实施例1中使用的反射式偏振片是相同的，在表面上作为扩散层13形成使微粒子分散到粘接剂中的扩散粘接层，在背面上作为光吸收层15使用具备黑色印刷层的一体式的反射式偏振片。此外，偏振片11也与在6实施例1中使用的偏振片是相同的。
采用使第1基板31的厚度定为0.4mm，比实施例1的第1基板1(厚度0.5mm)还薄的办法，进一步降低来自斜向的入射光所产生的混色，故可以得到比实施例1更好的色度。此外，第2基板32的厚度，由于对显示性能没什么影响，考虑到生产性和价格定为0.7mm。这样，采用仅仅使第1基板31的厚度变薄的办法，可以提供良好的反射式彩色液晶显示装置而不会降低生产性。
滤色片27由红色滤色片R和绿色滤色片G和蓝色滤色片B这3色的滤色片构成，在本实施例中，如图12所示，作成为斜向嵌花排列，在其各色的滤色片单元的间隙内，与实施例2一样，形成用蓝色滤色片B形成的遮光层9。采用进行斜向嵌花排列的办法，虽然在图12中由于用上下方向的入射光也会产生混色，故色度会降低，但是，在本实施例中，由于第1基板31的厚度薄到0.4mm，故色度的降低不大。
另外，采用用蓝色滤色片B设置遮光层9的办法，即便是红色滤色片R或绿色滤色片G的形成位置偏离开来也不会留下间隙，故将提高色纯度。此外，还可以用透过遮光层9后的蓝光改善色平衡，得到良好的白色显示。
此外，采用在第1电极3上边直接形成滤色片27的办法，将不再需要在实施例1中使用的保护膜8。因此，如果在第1电极3上边设置滤色片27，则加给第1电极3的驱动信号在滤色片中会损失一部分，从而会降低对比度，但是低价格化成为可能。
此外，相位差板18是1轴拉伸式的相位差板，折射率成为nx＞ny＝nz。为此，虽然视场角特性比在实施例1中使用的Z型的相位差板12有所降低，但是，可以低价格化。
在本实施例中，在用偏振片11、1轴拉伸式相位差板18、STN液晶元件22和反射式偏振片14构成的反射式彩色液晶显示装置中，把厚度1.0微米左右、最大透射率为80％以上且最小透射率为20％～50％的嵌花排列的滤色片27直接设置到第1电极3上边，可以提供没有滤色片的剥离缺陷、明亮且高色度、低价格的反射式彩色液晶显示装置。
在上述实施例3中，虽然是在第1基板31的第1电极3上边形成滤色片27，但是，即便是第2基板32的第2电极4上边形成，也可以得到同样的反射式彩色液晶显示装置。
在本实施例3中，作为第1基板31，使用的是厚度0.4mm的玻璃基板，但是第1基板31的厚度越薄就越可以得到良好的色彩。但是，如果太薄，由于作业性将会降低，故以0.1mm～0.5mm的范围为好。此外，该第1基板31，即便是使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等的塑料基板，也可以得到同样的反射式彩色液晶显示装置。
其次，参照图13和图14对本发明的反射式彩色液晶显示装置的实施例4进行说明。
图13的示意性剖面图示出了该反射式彩色液晶显示装置的构成，图14的平面图示出了其滤色片和反射层和第2电极的形状例。在这些图中，对与图1和图2对应的部分赋予了同一标号。
本实施例4的反射式彩色液晶显示装置，在STN液晶元件28的第1基板1上边形成反射层29，在该反射层29上边设置滤色片27这一点，将图1中的扩散层13移到STN液晶元件28的第2基板2与相位差板12之间，不再需要反射式偏振片14和光吸收层15这一点，与实施例1的反射式彩色液晶显示装置的构成不同。
本反射式彩色液晶显示装置，如图13所示，由STN液晶元件28、依次设置在其第2基板2的外侧(观看一侧)的扩散层13、相位差板12和偏振片11构成。偏振片11和相位差板12用丙烯酸系粘接剂一体化。
STN液晶元件28用密封剂5保持一定间隔地把分别由厚度0.5mm的玻璃板构成的第1基板1和第2基板2粘贴起来，在该第1基板1和第2基板2之间夹持逆时针旋转240°扭曲取向的向列液晶16。
在该第1基板1的内面上，形成由铝构成的厚度为0.2微米的反射层29，在其上边形成由红色滤色片R和绿色滤色片G和蓝色滤色片B这3色的滤色片构成的厚度1微米的滤色片7，用由丙烯酸系材料构成的厚度为2微米的保护膜8把它们覆盖起来。再在该保护膜8的上边，在图13中与纸面垂直的方向上隔以间隔，形成横条带形状的由ITO构成的第1电极3。
在第2基板2的内面上，就象在图14中也用虚拟线表示的那样，纵条带状地形成由ITO构成的第2电极4。
扩散层13散射被反射层29反射的光，是为了得到宽的视场角且明亮的显示而设置的。入射光尽可能地向前方散射透过，后方散射少的扩散层，可以得到高的对比度，因而是理想的。
在这里，与实施例2中使用的扩散层一样，把厚度30微米的散射性粘接层用作扩散层15，还兼做粘接液晶元件28和相位差板12的粘接剂使用。偏振片11和相位差板12与在实施例1中使用的是一样的。
滤色片7也与实施例1中使用的滤色片是一样的，用红色滤色片R和绿色滤色片G和蓝色滤色片B这3色的滤色片构成，在形成于STN液晶元件28的第1基板1的内面的大致整个面上的反射层29上边，如图14所示，与第2电极4平行地重叠的纵条带状地形成。各色的滤色片的宽度，形成得比第2电极4的宽度还宽，以便不产生间隙。
如果在滤色片7的各色滤色片R、G、B之间产生了间隙，虽然会因入射光增加而变亮，但是由于向显示色中混入白色的光而使色纯度降低，故是不理想的。
该滤色片的颜料对感光性树脂的掺合比率、厚度和最大透射率及最小透射率等也与实施例1的滤色片是一样的。
在本实施例中，在第1基板1上边形成铝薄膜的反射层29，在用阳极氧化处理使该反射层29的表面非激活化之后，用旋转涂胶机把向感光性树脂中掺合进5％～20％(10％左右为最佳)的彩色抗蚀剂涂到第1基板1上边之后，进行暴光工序和显影工序，形成即便是厚度为1微米透射率也高的滤色片7。
用该反射式彩色液晶显示装置，也可以得到与实施例1同样的效果。此外，由于滤色片7和反射层29贴得很紧，即便是用来自斜向的入射光，也可以得到色度良好的显示，而不会有在入射时和反射时透过的滤色片的颜色不同之类的现象。
作为本实施例的滤色片，既可以使用由青色、黄色和品红色的滤色片构成的滤色片，也可以使用由2色或4色以上的滤色片构成的滤色片。
在本实施例中，作为液晶元件28虽然使用的是240°扭曲的STN液晶元件，但即便是扭曲角度为200°～260°的液晶元件，采用调整偏振片11和相位差板12的配置角和相位差板12的相位差值的办法，也可以得到同样的反射式彩色液晶显示装置。
此外，在本实施例中使用的是一块相位差板12，但也可以使用多块相位差板，借助于此，可以得到更为良好的对比度。
再有，在本实施例中，把滤色片7设置在第1基板1上边，但是也可以在第2基板2的内侧，或在第2电极4和第2基板2之间设置滤色片。然而，由于把滤色片7设于第1基板1一方，可以使保护膜8兼用作滤色片7的平坦化、反射层29与第1电极3之间的绝缘层，所以是理想的。
在本实施例中，为了使之能够承受滤色片制造工序的清洗生产线的清洗，作为反射层29，用阳极氧化处理使铝薄膜的表面非激活化，但也可以用溅设射法或CVD法，在铝薄膜上边形成SiO2等的透明的氧化膜。此外，作为该反射层29的材质，也可以使用铝合金或银的薄膜、铝和无机氧化物的多层膜。
工业上利用的可能性如上所述，倘采用本发明的反射式彩色液晶显示装置，则可以进行明亮且高色度的彩色显示而不会发生滤色片的剥离缺陷。此外还可以进行色平衡良好的白色显示。
因此，该反射式彩色液晶显示装置，可以期待在希望彩色化的各种电子设备，特别是手表、便携电话、便携式信息终端(PDA)、便携式游戏机等的便携式电子设备、个人计算机以及其它的各种彩色显示器中被广泛利用。
权利要求
1.一种反射式彩色液晶显示装置，其特征是具备STN液晶元件，由具有第1电极的透明的第1基板、具有第2电极的透明的第2基板、由设于上述第1、第2基板内任何一方上的多色滤色片构成的滤色片和封入到上述第1、第2电极之间且进行180～270°取向的向列液晶构成；设置在成为该STN液晶元件的观看一侧的上述第2基板的外侧的偏振片；设置在该偏振片和上述第2基板之间的一块或多块相位差板；在上述第1基板的外侧的依次设置扩散层、反射式偏振片和光吸收层，上述滤色片用向感光性树脂中掺合进5％～20％的颜料的彩色抗蚀剂形成，最大透射率为80％以上且最小透射率为20％～50％，厚度为0.5微米～2.0微米。
2.权利要求1所述的反射式彩色液晶显示装置，其特征是上述相位差板，在把其拉伸方向的折射率定义为nx，把与该拉伸方向垂直的方向的折射率定义为ny，把厚度方向的折射率定义为nz时，满足nx＞nz＞ny的条件。
3.权利要求1所述的反射式彩色液晶显示装置，其特征是在上述偏振片和上述第2基板之间，设置扭曲相位差板来取代上述相位差板。
4.权利要求1所述的反射式彩色液晶显示装置，其特征是上述滤色片由红色滤色片、绿色滤色片和蓝色滤色片构成，其各色的滤色片的最大透射率的顺序为蓝色滤色片＞绿色滤色片＞红色滤色片。
5.权利要求1所述的反射式彩色液晶显示装置，其特征是上述滤色片由红色滤色片、绿色滤色片和蓝色滤色片构成，在其各色的滤色片的间隙设置由蓝色滤色片形成的遮光层。
6.权利要求1所述的反射式彩色液晶显示装置，其特征是设置半透射式光吸收层来取代上述光吸收层，在对于该半透射式光吸收层来说与上述反射式偏振片相反的一侧，设置背光源。
7.一种反射式彩色液晶显示装置，其特征是具备STN液晶元件，由具有第1电极的透明的第1基板、具有第2电极的透明的第2基板、由设于上述第1、第2基板内任何一方上的多色滤色片构成的滤色片和封入到上述第1、第2电极之间且进行180～270°取向的向列液晶构成；设置在成为该STN液晶元件的观看一侧的上述第2基板的外侧的偏振片；以及设置在该偏振片和上述第2基板之间的一块或多块相位差板和扩散层，上述STN液晶元件，在上述第1基板上具备反射透过上述滤色片后的光的反射层；上述滤色片用向感光性树脂中掺合进5～120％的颜料的彩色抗蚀剂形成，最大透射率为80％以上且最小透射率为20％～50％，厚度为0.5微米～2.0微米。
8.权利要求7所述的反射式彩色液晶显示装置，其特征是上述滤色片，由红色滤色片、绿色滤色片和蓝色滤色片这3色的滤色片，或由青色滤色片、品红色滤色片和黄色滤色片这3色的滤色片这两组的滤色片中的任何一组构成。
全文摘要
由具有第1电极(3)的第1基板(1)、具有第2电极(4)的第2基板(2)、设于该第1、第2基板(1、2)的一方上的多色的滤色片构成的滤色片(7)、封入在第1、第2基板之间且进行180～270°取向的向列液晶(6),构成STN液晶元件(20)。在成为该STN液晶元件(20)的观看一侧的第2基板(2)的外侧,依次设置相位差板(12)和偏振片(11),在第1基板(1)的外侧,依次设置扩散层(13)、反射式偏振片(14)、和光吸收层(15)。用向感光性树脂中掺合进5到20%的颜料的彩色抗蚀剂形成滤色片(7),使最大透射率为80%以上,且最小透射率为20%～50%,使厚度成为0.5微米～2.0微米。
文档编号G02F1/1335GK1273642SQ99801020
公开日2000年11月15日 申请日期1999年6月24日 优先权日1998年6月25日
发明者金子靖, 今津健二, 金田吉弘 申请人:时至准钟表股份有限公司