专利名称：液晶显示器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及利用反射显示和透射显示两者对图像进行显示的液晶显示器及其制造方法。
背景技术：
目前，液晶显示器已广泛用于监视器、投影机、便携电话机、便携信息终端(下文成为“PDA”)等电子设备。这种液晶显示器有反射型、透射型、反射透射型等。
反射型液晶显示器的结构，将周围的光引导到液晶板内部，在反射层将其反射，从而获得反射显示。透射型液晶显示器的结构，通过液晶板将来自设置在液晶板背面的光源(下文以背后照明为例进行说明)的光出射到外部，从而获得透射显示。
反射透射型液晶显示器，在夜间等几乎无周围的光的环境下，几乎不能识别反射显示，所以大体上仅观察透射显示，而在室内等周围的光为荧光灯等的环境下(下文称为“室内环境”)，就观察利用周围的光的反射显示和利用背后照明照射的光的透射显示。而且，在室外等周围的光为太阳光等的环境下(下文称为“室外环境”)，识别透射显示困难，主要观察利用周围的光的反射显示。由此，不论周围的亮度如何，都能识别显示。即，反射透射型液晶显示器不管室内外，可识别一切环境下的显示，因而多装载于便携电话机、PDA、数字相机等移动设备。
这种反射透射型液晶显示器，在液晶板上形成用于反射显示的反射区和用于透射显示的透射区这2种显示区。而且，透射区中，背后照明照射的光仅在滤色片透射1次就出射到外部。另一方面，反射区中，在滤色片透射的周围的光在反射层反射后，又在滤色片透射，才出射到外部。这样，透射区和反射区中，涉及显示的光受滤色片透射的次数不同。
作为这种反射透射型液晶显示器的滤色片的结构，首先，作为第1方式，如专利文献1和专利文献2作为已有技术所记载，考虑单纯在反射区和透射区以相同的着色材料形成厚度相同的滤色片。然而，此结构中，如上文所述，光在反射区的滤色片受到2次透射，所以如果采用确保适合透射显示的色再现范围的滤色片，反射显示就变暗。因此，又提出下一种方式。
第2方式如专利文献1所记载，用与透射区相同的着色材料按相同的厚度形成反射区的滤色片，同时还在反射区设置不着色的区域，从而即便形成适合透射区的色再现范围的滤色片，也使反射显示明亮。
第3方式如专利文献2所记载，在反射区形成适合反射显示的滤色片，在透射区形成适合透射的滤色片，从而形成适合透射显示的色再现范围的滤色片，同时使反射显示明亮。
第4方式如专利文献3所记载，用与透射区相同的着色材料将反射区的滤色片形成得厚度小于透射区，从而即便形成适合透射区的色再现范围的滤色片，也使反射显示明亮。
这里，说明滤色片的色再现范围。滤色片一般有适应多个原色的多个滤光片，例如有红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的3种滤光片。液晶显示器中，通过分别调整这些原色滤光器透射的光量，能显示多种色。即，由多个原色的混色表现滤色片出射的光的色。于是，基于CIE(国际照明委员会)的XYZ色度系统色品图中标出滤色片出射的光的原色的色度坐标(x、y)时获得的多角形的内部是滤色片的色再现范围。
再者，由利用XYZ色度系统色品图的标度计算的上述多角形的面积，定义滤色片的色再现范围。因此，滤色片的色再现范围小时获得的色为色度低的色，滤色片的色再现范围大时能表现到色度高的色，因而能使显示色多样化。此外，滤色片的色再现范围越大，滤色片透射的光量越小。
专利文献1日本国专利公开2000-111902(2000年4月21日公开)专利文献2日本国专利公开2001-183646(2001年7月6日公开)专利文献3日本国专利公开2002-296582(2002年10月9日公开)
可是，上述第2方式～第4方式形成室内环境下观察反射显示和透射显示两者，但由于采用使反射显示明亮的结构，因此从反射区出射的显示光(下文称为“反射显示光”)的色再现范围小。即，如果从观察者侧识别，观察反射显示和透射显示两者时虽然比仅观察透射时形成更亮的显示，但观察者感觉的液晶显示器的色再现范围比仅观察透射显示时小。这是因为观察反射显示和透射显示两者的情况下，形成观察者识别反射光和从透射区出射的显示光(下文称为“透射显示光”)两者，所以将反射显示光和透射显示光的混色，作为液晶显示器的色再现范围进行识别。
因此，周围的光不怎么亮时，几乎不识别反射显示光，从而受透射显示光支配。几乎不觉得液晶显示器的色再现范围与仅观察透射显示时不同，但随着周围的光变亮，逐渐识别反射显示光，感到液晶显示器的色再现范围与仅观察透射显示时不同。
另一方面，形成室外环境下观察反射显示和透射显示，但由于周围的光明亮，几乎不能识别透射显示光，所以受反射显示光支配。如上文所述，反射显示光的色再现范围变小，因而液晶显示器的色再现范围与仅观察透射显示时不同。
这样，存在液晶显示器的色再现范围因反射显示和透射显示或周围的光的环境而大为不同的问题。
这里，说明液晶显示器的色再现范围。液晶显示器的色再现范围是观察者实际观察液晶显示器时可见的色再现范围。即，与滤色片的色再现范围相同，基于CIE的XYZ色度系统色品图上标出反射显示光或透射显示光的原色的色度坐标(x、y)时获得的多角形的内部是液晶显示器的色再现范围。
再者，由利用XYZ色度系统色品图的标度计算的上述多角形的面积定义液晶显示器的色再现范围。因此，滤色片的色再现范围小时获得的色为色度低的色，滤色片的色再现范围大时能表现到色度高的色，因而能使显示色多样化。
第1方式的反射区和透射区中的滤色片的色再现范围相同，但反射显示和透射显示中，光受滤色片透射的次数不同，因而反射显示的液晶显示器的色再现范围比透射显示的大，换言之，反射显示变暗，所以可认为不适合反射透射型液晶显示器。
当然，反射显示和透射显示中，液晶显示器的色再现范围不同。
这样，上述第1方式～第4方式中，反射显示与透射显示之间，液晶显示器的色再现范围不同。此色再现范围不同对图形显示或字符显示等不重视色的显示不成为大问题，但近年在移动设备中产生进行天然图像的电视视像或照片这样的精致彩色视像显示的需求，因而成为大障碍。
本发明是鉴于上述已有的问题而完成的。其目的在于提供一种反射显示和透射显示可减小液晶显示器的色再现范围差的液晶显示器及其较佳的制造方法。
发明内容
为了达到上述目的，本发明的液晶显示器，包含具有至少3色的n色滤光片的滤色片，进行反射显示和透射显示，其中，所述滤色片在XYZ色度系统的色品图上将D65光源和2°视场的条件下穿透所述n色滤光片的n色光标为n点色度坐标(x、y)时，以将所述n点作为顶点的多角形的面积定义的色再现范围0.079以上，并且反射显示和透射显示这两种显示都利用所述滤色片进行显示。
又，本发明的液晶显示器，包含具有至少3色的n色滤光片的滤色片，与多个像素分别对应地形成所述n色滤光片中的1色滤光片，并且在1个像素区形成进行反射显示的反射区和进行透射显示的透射区，其中，与1个像素区对应的所述1色滤光片在所述反射区和所述透射区中结构相同，所述滤色片在XYZ色度系统的色品图上将D65光源和2°视场的条件下穿透所述n色滤光片的n色光标为n点色度坐标(x、y)时，以将所述n点作为顶点的多角形的面积定义的色再现范围0.079以上。
其中又为所述滤色片的色再现范围0.140以下。
其中又为所述液晶显示器进行透射显示时的反差比100以上，进行反射显示时的反差比20以上且50以下。
再者，本发明的液晶显示器制造方法，制造上述液晶显示器，该制造方法包含形成透射区的滤色片具有的n色滤光片中的1色滤光片、以及反射区的滤色片具有的与该1色滤光片同色的滤光片的工序。
本发明的液晶显示器中，能使将反射显示中的液晶显示器的色再现范围除以透射显示中的液晶显示器的色再现范围后得到的值(下文称为“液晶显示器的色再现范围比”)接近1.00，因而即使受反射显示和透射显示的哪一侧支配，观察者也几乎未感觉液晶显示器的色再现范围不同。
此外，所述滤色片的色再现范围的较佳下限为0.095。
为了有效取得本发明的作用效果，所述反射区的滤色片与所述透射区的滤色片的色再现范围差最好0.007以下。
又，本发明的液晶显示器中，滤色片在透射区和反射区中结构相同，即采用相同的着色材料且具有实质上相同的厚度，从而与反射区和透射区设置不同的结构的滤色片时相比，能简化形成滤色片的工序。因此，能减小制造成本。
此外，过分扩大滤色片的色再现范围时，穿透滤色片的光量减小。因此，所述滤色片的色再现范围的上限取为0.140以下较佳，上限为0.130更好。
为了有效取得本发明的作用效果，最好所述液晶显示器进行透射显示时的反差比100以上，进行反射显示时的反差比20以上且50以下。
本发明的液晶显示装置制造方法，可在相同的工序形成反射区的滤色片和透射区的滤色片，因而与在分开的工序中形成时相比，能简化滤色片的形成工序。
又，本发明的液晶显示器，进行反射显示和透射显示，其中包含的滤色片具有至少3色的n色滤光片，该滤色片在XYZ色度系统的色品图上将D65光源和2°视场的条件下穿透所述n色滤光片的n色光标为n点色度坐标(x、y)时，以将所述n点作为顶点的多角形的面积定义的色再现范围0.079以上，并且在反射显示和透射显示这两种显示中用于进行显示。
本发明的液晶显示器中，能使液晶显示器的色再现范围比接近1.00，因而即使受反射显示和透射显示的哪一侧支配，观察者也几乎未感觉液晶显示器的色再现范围不同。
所述滤色片的色再现范围的较佳下限为0.095。
为了有效取得本发明的作用效果，所述反射区的滤色片与所述透射区的滤色片的色再现范围差最好0.007以下。
此外，过分扩大滤色片的色再现范围时，穿透滤色片的光量减小。因此，所述滤色片的色再现范围的上限取为0.140以下较佳，上限为0.130更好。
为了有效取得本发明的作用效果，最好所述液晶显示器进行透射显示时的反差比100以上，进行反射显示时的反差比20以上且50以下。
再有，例如反差比为100时与为300时，液晶显示器的色再现范围有些不同，但相差不大。因此，本发明中，可认为反差比100以上时液晶显示器的色再现范围恒定。又，所述滤色片的色再现范围为0.130且进行透射显示时的反差比100以上、进行反射显示时的反差比为20时，能使液晶显示器的色再现范围比为实质上0.90，从而能使液晶显示器的色再现范围比较接近1.00。
又，本发明的液晶显示器，在1个像素区形成进行反射显示的反射区和进行透射显示的透射区，其中包含的滤色片具有至少3色的n色滤光片，该滤色片与多个像素分别对应地形成所述n色滤光片中的1色滤光片，与1个像素区对应的所述1色滤光片在所述反射区和所述透射区中结构相同，并且在XYZ色度系统的色品图上将D65光源和2°视场的条件下穿透所述n色滤光片的n色光标为n点色度坐标(x、y)时，以将所述n点作为顶点的多角形的面积定义的色再现范围0.079以上。
即便是这种本发明的液晶显示器，也能使液晶显示器的色再现范围比接近1.00，因而即使受反射显示和透射显示的哪一侧支配，观察者也几乎未感觉液晶显示器的色再现范围不同。
所述滤色片的色再现范围的较佳下限为0.095。
此外，过分扩大滤色片的色再现范围时，穿透滤色片的光量减小。因此，所述滤色片的色再现范围的上限取为0.140以下较佳，上限为0.130更好。
为了有效取得本发明的作用效果，最好所述液晶显示器进行透射显示时的反差比100以上，进行反射显示时的反差比20以上且50以下。
再有，例如反差比为100时与为300时，液晶显示器的色再现范围有些不同，但相差不大。因此，本发明中，可认为反差比100以上时液晶显示器的色再现范围恒定。又，所述滤色片的色再现范围为0.130且进行透射显示时的反差比100以上、进行反射显示时的反差比为20时，能使液晶显示器的色再现范围比为实质上0.90，从而能使液晶显示器的色再现范围比较接近1.00。
又，本发明的液晶显示器制造方法，其中包含形成透射区的滤色片具有的n色滤光片中的1色滤光片、以及反射区的滤色片具有的与该1色滤光片同色的滤光片的工序。
本发明的液晶显示装置制造方法，可在相同的工序形成反射区的滤色片和透射区的滤色片，因而与在分开的工序中形成时相比，能简化形成滤色片的工序。
作为本发明的液晶显示器的较佳形态，可举出的形态具有背后照明、配置在所述背后照明前面(显示侧)并使来自所述背后照明的光透射的透射电极、配置在所述背后照明前面并使从前面入射的光反射的反射电极、以及滤色片，该滤色片配置在所述透射电极和反射电极前面，使所述透射电极透射的光、从所述前面入射的光和从所述前面入射的光中被反射电极反射的光通过，而且在XYZ色度系统的色品图上将D65光源和2°视场的条件下穿透所述n色滤光片的n色光标为n点色度坐标(x、y)时，以将所述n点作为顶点的多角形的面积定义的色再现范围0.079以上(下文称为“第1形态”)。所述第1形态由于所述滤色片的色再现范围0.079以上，能使液晶显示器的色再现范围比接近1.00。
再有，所述第1形态中，所述滤色片可具有透射显示使用的部分和反射显示使用的部分相互不同的结构。
作为本发明的液晶显示器的另一较佳形态，可举出的形态具有背后照明、配置在所述背后照明前面(显示侧)使来自所述背后照明的光透射并使从前面入射的光反射的半透射膜、以及滤色片，该滤色片配置在所述半透射膜前面，使所述半透射膜透射的光、从所述前面入射的光和从所述前面入射的光中被半透射膜极反射的光通过，而且在XYZ色度系统的色品图上将D65光源和2°视场的条件下穿透所述n色滤光片的n色光标为n点色度坐标(x、y)时，以将所述n点作为顶点的多角形的面积定义的色再现范围0.079以上(下文称为“第2形态”)。所述第2形态由于所述滤色片的色再现范围0.079以上，能使液晶显示器的色再现范围比接近1.00。
综上所述，本发明能使反射显示的液晶显示器的色再现范围接近透射显示的液晶显示器的色再现范围。因此，本发明的液晶显示器即使周围的光的环境为各种状况，也都能进行色再现范围实质上相同的显示。而且，能用简便的制造方法成本低廉地取得这种液晶显示器。
图1是示出一本发明实施方式的液晶显示器的概略结构的剖视图。
图2是示出滤光片在其表面法线方向透射的光的色度测量方法的说明图。图中的虚线表示滤光片的表面法线方向。
图3是示出从透射显示的液晶显示器往其显示面法线方向出射的各原色光的色度测量方法的说明图。图中虚线表示液晶显示器的显示面法线方向。
图4是示出从反射显示的液晶显示器往其显示面法线方向出射的各原色光的色度测量方法的说明图。图中虚线表示液晶显示器的显示面法线方向。空心箭头号表示从扩散照射单元52照射的光。
图5是示出实施方式1的反射显示下的反差比与色再现范围的关系的曲线图。
图6是在XYZ色度系统色品图上标出将实施方式1的反射显示下的反差比取为30时的色再现范围的说明图。
图7是示出比较例1的反射显示下的反差比与色再现范围的关系的曲线图。
图8是在XYZ色度系统色品图上标出将比较例1的反射显示下的反差比取为30时的色再现范围的说明图。
图9是示出实施方式2的反射显示下的反差比与色再现范围的关系的曲线图。
图10是在XYZ色度系统色品图上标出将实施方式2的反射显示下的反差比取为30时的色再现范围的说明图。
图11是示出实施方式3的反射显示下的反差比与色再现范围的关系的曲线图。
图12是在XYZ色度系统色品图上标出将实施方式3的反射显示下的反差比取为30时的色再现范围的说明图。
图13是示出滤色片的色再现范围与液晶显示器的色再现范围比的关系的曲线图。
标号说明11是对置衬底，12是像素衬底，13是液晶层，14是背后照明，14a是背后照明(点亮状态)，14b是背后照明(非点亮状态)，21是玻璃衬底，22是相位差片，23是偏振片，24是滤色片，25是遮光膜，31是玻璃衬底，32是相位差片，33是偏振片，34是反射电极(反射层)，35是透明电极，36是树脂膜，40是滤光片，50是液晶显示器，51是感光器，52是扩散照射单元，a是反射区，b是透射区。
具体实施例方式
说明一本发明实施方式。本实施方式的液晶显示器是进行反射显示和透射显示的液晶显示器。
首先，说明液晶显示器的结构。图1是示出本实施方式的液晶显示器的概略结构的剖视图。
如图1所示，液晶显示器具有将液晶层13夹在对置衬底11与像素衬底12之间的结构。1个像素区是组合图1所示的反射区a和透射区b的部分。这里，反射区a是反射显示中使用的像素区，透射区b是透射显示中使用的像素区。
如图1所示，对置衬底11的结构为在玻璃衬底21的外侧具有相位差片22、偏振片23，并且在玻璃衬底21的内侧具有滤色片24。相位差片22调整其本身透射的光的偏振状态。作为相位差片22，最好通过与偏振片23一起使用，使反射显示的反差比提高，可举出例如叠积λ/4相位差片、λ/4相位差片和λ/2相位差片，使λ/2相位差片为偏振片23侧等。偏振片23仅使特定偏振分量的光透射。
滤色片24选择本身透射的光的色。即，滤色片24与上述1个像素区对应地形成红色(R)滤光片、绿色(G)滤光片、蓝色(B)滤光片中某一个色的滤光片，并且对形成多个的像素分别形成某一个色的滤光片。于是，各R、G、B滤光片分别形成主要使入射光的红色分量、绿色分量、蓝色分量透射。
在反射区a和透射区b，都用相同的着色材料将滤色片24形成厚度实质上相同。也就是说，1个像素区中，滤光片在反射区a和透射区b结构相同。
本发明中，滤光片“结构相同”是指反射区a和透射区b中形成的滤光片是用相同的着色材料形成(即用相同的染料或颜料等着色)的滤光片，并且具有实质上相同的厚度。这里，“实质上相同的厚度”的含义为在常规制造过程中产生的“偏差”范围内，意味着积极地使厚度无差异。
此外，根据需要，可在滤色片24的各滤光片之间设置遮光膜。这时，由于遮光膜25的影响，难以均匀地形成滤色片24，但其程度实质上可忽略。
另一方面，像素衬底12为在玻璃衬底31的外侧具有相位差片32、偏振片33，在玻璃衬底的内侧具有树脂膜36、反射电极34和透明电极35的结构。与相位差片22相同，相位差片32也调整其本身透射的光的偏振状态。作为相位差片32，最好通过与偏振片33一起使用，使反射显示的反差比提高；可举出例如叠积λ/4相位差片、λ/4相位差片和λ/2相位差片，使λ/2相位差片为偏振片33侧等。与偏振片23相同，偏振片33也仅使特定偏振分量的光透射。
作为反射层起作用的反射电极34是具有光反射功能的电极，由铝(Al)、银(Ag)、以及它们的合金等组成。透明电极35是ITO、IZO等透明导电材料组成的电极。
将树脂膜36配置在反射区a的反射电极34的下层，利用此树脂膜36改变与反射区a对应的液晶层13和与透射区b对应的液晶层13的厚度(下文称为“单元间隙”)。
在像素衬底12的液晶层13的相反侧，具有背后照明14。背后照明14是用于透射显示的光源。
也可将相位差片22和偏振片23配置在玻璃衬底21的液晶层13侧。同样，也可将相位差片32和偏振片33配置在玻璃衬底31的液晶层13侧。相位差片22、32和偏振片23、33不仅可通过粘接形成，而且可通过涂覆形成。
此外，作为没有使反射电极34起电极作用的单纯反射层，可另行形成电极。这时，可相对于玻璃衬底31，将反射层设置在液晶层13的相反侧。反射层或反射电极34可将表面做成凹凸状等，使其具有光散射性，也可为镜面。做成镜面时，最好另行设置光散射层。此光散射层可与反射层或反射电极34具有的光散射性合在一起使用。
此外，可不形成树脂膜36，而使反射区a和透射区b的单元间隙相同。液晶层13可为呈现正介电常数各向异性的液晶材料，也可为呈现负介电常数各向异性的液晶材料，其取向方法可为多域或定向划分，无专门限定。
此外，遮光膜25不仅可用树脂材料形成，而且可用无机材料形成，还可用组合这两种材料的方式形成。
本实施方式中，作为背后照明14，采用CCFT(冷阴极荧光管)，但也可用HCFT(热阴极荧光管)、白色LED(发光二极管)或多色LED等。
接着，说明滤色片的色再现范围。关于滤色片的色再现范围，如已说明的那样，是指基于CIE的XYZ色度系统色品图中标出滤色片出射的光的原色(即构成滤色片的各色滤光片透射的光)的色度坐标(x、y)时获得的多角形的内部，并且由利用XYZ色度系统色品图的标度计算的上述多角形的面积定义该范围。
本发明中，用基于CIE的XYZ色度系统色品图上标出D65光源和2°视场的条件下各色滤光片透射的光的色度坐标(x、y)时得到的多角形的面积定义滤色片的色再现范围。以滤光片单体或玻璃衬底上形成滤光片的状态，从各色滤光片在其法线方向透射的光的色度坐标(x、y)算出D65光源和2°视场的条件下各色滤光片透射的光的色度坐标(x、y)。
再者，如图2所示，以将玻璃衬底40上形成滤光片42的部分配置在背后照明14a上并使背后照明14a点亮的状态，用感光器51测量滤光片在其法线方向透射的光的色度坐标(x、y)。这时，光源在背后照明14a中不受限定，照射整个可见光区(380纳米～780纳米)的光即可，可为卤素灯或氙灯等。将各色滤光片分别形成为多个微细图案。因此，将显微光谱仪用作感光器51，以每一转的测量范围纳入一个图案内的方式进行测量。本实施方式中，将此测量范围取为φ30微米。
这时，可为玻璃衬底40与滤光片41之间形成基底膜或保护膜那样的薄膜的状态，也可为滤光片41上形成保护膜的状态。这些玻璃衬底40、基底膜和保护膜为实质上无色透明，对色度坐标(x、y)的影响即使估计得大，也为小数点后第3位的数值改变1的程度，因而其大小可忽略。
如上所述，液晶显示器的色再现范围是基于CIE的XYZ色度系统色品图上标出滤色片出射的光的各原色的光的色度坐标(x、y)时获得的多角形的内部，并且由利用XYZ色度系统色品图的标度计算的上述多角形的面积定义该范围。
本发明中，用基于CIE的XYZ色度系统色品图上标出使用背后照明光源和2°视场的测量条件下各色滤光片透射的光的色度坐标(x、y)时得到的多角形的面积定义滤色片的色再现范围。从液晶显示器往其表面法线方向出射的各原色的光的色度坐标(x、y)算出使用背后照明光源和2°视场的测量条件下从液晶显示器出射的各原色的光的色度坐标(x、y)。
再有，如图3所示，以将液晶显示器50配置在背后照明14a上并使背后照明14a点亮的状态，用感光器51在暗室中测量透射显示的液晶显示器往其显示面法线方向出射的各原色的光的色度坐标(x、y)。
本实施方式中，作为感光器51，采用托普康公司制造的分光放射计SR-3(商品名)。
再有，如图4所示，以将液晶显示器50配置在背后照明14b上并不使背后照明14b点亮而且使扩散照射单元52点亮的状态，用感光器51测量透射显示的液晶显示器往其显示面法线方向出射的各原色的光的色度坐标(x、y)。
本实施方式中，作为具有感光器51和扩散照射单元52的装置，采用大塚电子公司制造的LCD5200(商品名)。
这里，研究滤色片透射1次光和透射2次光时的色再现范围。进行透射显示和反射显示这两种显示的液晶显示器中，形成例如在1个像素区具有反射区和透射区的结构。这种结构中，观察者看的光是对以背后照明为光源的透射显示光和以周围的光为光源的反射显示光的进行混色后得到的光。而且，反射显示光被滤色片透射2次，透射显示光被滤色片透射1次。
因此，与反射显示对应的滤色片的色再现范围(下文称为“反射滤光片色范围”)是使光在滤色片透射2次后得到的范围。另一方面，与透射显示对应的滤色片的色再现范围(下文称为“透射滤光片色范围”)是使光在滤色片仅透射1次后得到的范围，因而与上述滤色片的色再现范围相同。
因此，为了使反射显示和透射显示的液晶显示器的色再现范围相同，可考虑使反射滤光片色范围与透射滤光片色范围相同。但是，反射滤光片色范围由于是使光在滤色片透射2次后得到的，大于滤色片的色再现范围。于是，为了使反射滤光器色范围与透射滤光器色范围相同，可考虑在反射区和透射区改变滤色片的着色材料或厚度。
然而，液晶显示器的色再现范围不仅依赖于滤色片的色再现范围，而且依赖于作为遮光器的液晶板的性能、即反差比。又，如果反差比100以上，则液晶显示器的色再现范围与滤色片的色再现范围实质上相同。另一方面，反差比小于100时，液晶显示器的色再现范围比滤色片的色再现范围小。
液晶显示器的色再现范围小于滤色片的色再现范围的原因如下。
首先，反差比小是因为黑显示中产生光泄漏。此情况等同于例如即便要使光仅从R滤光片透射，其它滤光片也会产生光泄漏。这时，液晶显示器的色再现范围中，红色的色度低，比滤色片的色再现范围小。当然，其它色的滤光片也产生此情况。
又，反差比小是因为周围的光下在晶板的表面和内部进行不需要的反射。因此，例如即便使光仅从R滤光片透射，也会看到与不需要的反射光的混色。这时，液晶显示器的色再现范围中，红色的色度低，比滤色片的色再现范围小。当然，其它色的滤光片也产生此情况。
因此，即使反射滤光片色范围与透射滤光片色范围相同，反射显示和透射显示中反差比不同时，反射显示和透射显示的液晶显示器色再现范围也不同。
而且，透射显示的反差比通常为100～200，反射显示的反差比在使用偏振片的液晶显示器的情况下通常为20～50。因此，透射显示的液晶显示器色再现范围虽然等于透射滤光片色范围，但反射显示的液晶显示器色再现范围小于反射滤光片色范围。
这样，即使分别设计反射区和透射区的滤色片，使反射滤光片色范围与透射滤光片色范围相同，也就是即使考虑反射区和透射区中滤色片透射光的次数不同以设计滤色片，也由于反差比不同，反射显示和透射显示中液晶显示器的色再现范围有差异。
这里，进一步详述反差比。反差比因周围的光而变化。尤其对透射显示而言，尽管室内环境下的反差比为1000，室外环境中大部分情况下也会剧减至10以下。
其原因在于液晶显示器中的不需要的反射。此不需要的反射是指液晶显示器表面的反射和液晶显示器的内部反射。表面反射是表面与空气的界面上发生的界面反射。内部反射是构成液晶显示器的折射率不同的各层间的界面反射。
液晶显示器的遮光器功能不充分的情况下，黑显示时产生光泄漏，这也成为使反差比降低的原因。由于目前的透射显示的遮光器功能足够高，可忽略黑显示时的光泄漏。反之，反射显示中不能忽略该光泄漏。
这是因为成为反射显示的光源的周围的光除特殊情况外，是从一切方向入射的扩散光。即，从一切方向入射的周围的光在各种光路而且以各种偏振状态穿透液晶层到达观察者，遮不完。因此，反射显示中的反差比低于透射显示中的该比，为10～50左右，利用偏振片时为20～50左右。
考虑上述各点，本实施方式的液晶显示器中，设计滤色片24的色再现范围，使反射显示和透射显示的液晶显示器的色再现范围实质上相同。具体而言，作为滤色片24，使用反射区a和透射区b中结构相同且色再现范围0.079以上的滤色片。
再者，色再现范围0.079以上如果以NTSC比表达，相当于50％以上。
这里，NTSC比是指基于CIE的XYZ色度系统色品图上表示色再现范围的多角形面积的比率，其中以将R(x＝0.670、y＝0.330)、G(x＝0.210、y＝0.710)、B(x＝0.140、y＝0.080)作为顶点的三角形的面积定义成为基准的多角形的面积。于是，对象多角形的面积对基准多角形的面积之比就是NTSC比。
本实施方式中，滤色片具有R、G、B这3色的滤光片。因此，如图6等所示，用XYZ色度系统色品图上将R、G、B的色度坐标(x、y)作为顶点的三角形的面积表示本实施方式的滤色片的色再现范围和液晶显示器的色再现范围。
本发明中，滤色片中可用例如黄、深蓝、品红这3色的滤光片。滤色片也可做成具有不少于4色的滤光片。这时，由符合滤光片色数的多角形的面积表示滤色片的色再现范围和液晶显示器的色再现范围。
对本实施方式所示的滤色片的色再现范围和液晶显示器的色再现范围的较佳范围等而言，使用什么色和色数的滤光片的情况都与使用R、G、B这3色的情况同样有效。
实施方式1图1所示的液晶显示器中，作为滤色片24，采用其色再现范围为0.114(NTSC比为72％)的滤色片。如上文所述，在D65光源和2°视场的条件下测量滤色片24的色再现范围。这时的反射滤光片色范围由于滤色片24透射2次光，所以为0.145(NTSC比为91％)。
此外，同一滤光片透射2次光等于光浓度变成2倍，并等同于使着色材料的浓度加倍或使滤光片的厚度加倍。因此，反射滤光片色范围即使不实际测量，也能利用朗伯—比尔(Lambert-Beer)定律从各色滤光片的光谱透射率(对各波长的透射率)求出光穿透2次滤光片时的光谱透射率，并利用本领域技术人员熟知的3激励值(基于CIE的XYZ色度系统的XYZ)计算方法和色度坐标(基于CIE的XYZ色度系统色品图)计算方法加以求出。
图5是示出反射显示的反差比与反射显示的液晶显示器色再现范围的关系的曲线图。如图5所示，反射显示的液晶显示器色再现范围随着反差比的降低，小于反射滤光片色范围0.145(NTSC比91％)。
此外，反差比变化时的液晶显示器色再现范围可用下面的方法算出。
首先，求出滤色片的3激励值(基于CIE的XYZ色度系统的XYZ)。滤色片的3激励值(XCF、YCF、ZCF)在例如R滤光片的情况下，可利用上述3激励值计算方法从该R滤光片的光透射率求出3激励值(XRCF、YRCF、ZRCF)。同样，对G、B的滤光片也能从其光透射率求出3激励值(XGCF、YGCF、ZGCF)、(XBCF、YBCF、ZBCF)。附带说一下，可利用上述色度坐标计算方法从这些RGB的3激励值求出R、G、B各自的色度坐标(x、y)。
其次，求出液晶显示器的3激励值(基于CIE的XYZ色度系统的XYZ)。在例如R的像素的情况下，考虑G、B的像素的光泄漏，计算液晶显示器的3激励值(XLC、YLC、ZLC)。再者，将无滤色片的状态下的液晶显示器呈现最大透射率的状态(灰度显示中呈现最大透射率的灰度)的透射率(反射显示时的反射率)取为TW，呈现最小透射率的状态(灰度显示中呈现最小透射率的灰度)的透射率(反射显示时的反射率)取为TBK。这时的反差比可用TW/TBK表示。
于是，可由下面的计算式求出液晶显示器的R显示的3激励值(XRLC、YRLC、ZRLC)。同样，G的像素和B的像素的情况下，可分别考虑R、B的像素的光泄漏和R、G像素的光泄漏，并求出该值。
XRLC＝(TW×XRCF)+(TBK×XGCF)+(TBK×XBCF)YRLC＝(TW×YRCF)+(TBK×YGCF)+(TBK×YBCF)ZRLC＝(TW×ZRCF)+(TBK×ZGCF)+(TBK×ZBCF)又，可利用上述色度坐标计算方法，从这些3激励值求出R、G、B各自的色度坐标(x、y)。
图5中的虚线表示反差比100以上的透射显示的液晶显示器的色再现范围0.114(NTSC比72％)。这里，透射显示液晶显示器的色再现范围等于滤色片的色再现范围(0.114)，但由于未考虑光源与背后照明的光谱特性不同的影响，并非这样全等，即使考虑这点，也仅为小数点后第4位及其后受影响的程度，所以不落入本申请说明书记载的有效数字内。
如图5所示，反差比为30时的反射显示液晶显示器的色再现范围是0.116(NTSC比73％)，透射显示液晶显示器的色再现范围如上文所述，是0.114(NTSC比72％)，因而液晶显示器的色再现范围比为1.02，两者的差异小。
图6是在XYZ色度系统色品图上示出这时的液晶显示器的色再现范围的说明图。图6中，用实线表示反差比为30时的反射显示液晶显示器的色再现范围，用虚线表示反差比100以上时的透射显示液晶显示器的色再现范围。如图6所示，这两个范围大体上相同，形成具有实质上相同面积的三角形。
又，如图5所示，反差比为20时的反射显示液晶显示器的色再现范围是0.105(NTSC比66％)，反差比为50时的反射显示液晶显示器的色再现范围是0.127(NTSC比80％)。而且，透射显示液晶显示器的色再现范围如上文所述，是0.114(NTSC比72％)，所以液晶显示器的色再现范围比为0.92～1.11。
再有，液晶显示器的色再现范围比为0.70～1.30(1±0.30)时，两者的差异可以说小到实用上没有问题。
(比较例1)图1所示的液晶显示器中，作为滤色片24，采用其色再现范围为0.047(NTSC比30％)的滤色片。如上文所述，在D65光源和2°视场的条件下测量滤色片24的色再现范围。这时的反射滤光片色范围由于滤色片24透射2次光，所以为0.090(NTSC比为57％)。
此滤色相当于本说明书中作为已有技术记载的第1反射的滤色片。第1方式中，一般使用NTSC比30％～40％的滤色片，NTSC比即使高，最高也不过45％的程度。
图7是示出反射显示的反差比与反射显示液晶显示器的色再现范围的关系的曲线图。如图7所示，反射显示液晶显示器的色再现范围随着反差比的降低，小于反射滤光器色范围0.090(NTSC比57％)。
图7中的虚线表示反差比100以上的透射显示液晶显示器的色再现范围0.048(NTSC比30％)。这里，透射显示液晶显示器的色再现范围略微大于滤色片的色再现范围(0.047(NTSC比30％))，这是由于D65光源与背后照明14的光谱特性不同而产生的。
图7中，反差比为20～50时，反射显示液晶显示器的色再现范围为0.066(NTSC比42％)～0.080(NTSC比50％)。
因此，液晶显示器的色再现范围比为1.38～1.67，两者产生大差异。
图8是XYZ色度系统色品图上标出液晶显示器的色再现范围的说明图。
图8中，用实线表示反差比为30时的反射显示液晶显示器的色再现范围，用虚线表示反差比100以上时的透射显示液晶显示器的色再现范围。
如图8所示，反射显示液晶显示器的色再现范围与透射显示液晶显示器的色再现范围相比，形成明显较大的三角形。这时的反射显示的色再现范围为0.073(NTSC比46％)，液晶显示器的色再现范围比为1.52。
实施方式2图1所示的液晶显示器中，作为滤色片24，采用其色再现范围为0.079(NTSC比50％)的滤色片。如上文所述，在D65光源和2°视场的条件下测量滤色片24的色再现范围。这时的反射滤光片色范围由于滤色片24透射2次光，所以为0.119(NTSC比为75％)。
图9是示出反射显示的反差比与反射显示液晶显示器的色再现范围的关系的曲线图。如图9所示，反射显示液晶显示器的色再现范围随着反差比的降低，小于反射滤光器色范围0.119(NTSC比75％)。
图9中的虚线表示反差比100以上的透射显示液晶显示器的色再现范围0.080(NTSC比50％)。这里，透射显示液晶显示器的色再现范围略微大于滤色片的色再现范围(0.079(NTSC比50％))，这是由于D65光源与背后照明14的光谱特性不同而产生的。
如图9所示，反差比为20～50时，反射显示液晶显示器的色再现范围为0.086(NTSC比55％)～0.104(NTSC比66％)。因此，液晶显示器的色再现范围比为1.08～1.30，两者的差异可以说小到在实用上没有问题。
图10是XYZ色度系统色品图上标出液晶显示器的色再现范围的说明图。图10中，用实线表示反差比为30时的反射显示液晶显示器的色再现范围，用虚线表示反差比100以上时的透射显示液晶显示器的色再现范围。
如图10所示，两个色再现范围大体上相同，形成具有实质上相同面积的三角形。这时的反射显示色再现范围为0.096(NTSC比61％)，液晶显示器的色再现范围比为1.20。
这样，反射显示的反差比为20～50时，使滤色片的色再现范围为0.079(NTSC比50％)，从而能使液晶显示器的色再现范围比小。
实施方式3图1所示的液晶显示器中，作为滤色片24，采用其色再现范围为0.096(NTSC比60％)的滤色片。如上文所述，在D65光源和2°视场的条件下测量滤色片24的色再现范围。这时的反射滤光片色范围由于滤色片24透射2次光，所以为0.130(NTSC比为82％)。
图11是示出反射显示的反差比与反射显示液晶显示器的色再现范围的关系的曲线图。如图11所示，反射显示液晶显示器的色再现范围随着反差比的降低，小于反射滤光器色范围0.130(NTSC比82％)。
图11中的虚线表示反差比100以上的透射显示液晶显示器的色再现范围0.095(NTSC比60％)。这里，透射显示液晶显示器的色再现范围等于滤色片的色再现范围(0.095)，但由于未D65光源与背后照明14的光谱特性不同造成的影响，并非这样全等，即使考虑这点，也仅为小数点后第4位及其后受影响的程度，所以不落入本申请说明书记载的有效数字内。
如图11所示，反差比为20～50时，反射显示液晶显示器的色再现范围为0.095(NTSC比60％)～0.114(NTSC比72％)。因此，液晶显示器的色再现范围比为1.00～1.20，两者的差异可以说小到在实用上没有问题。
图12是XYZ色度系统色品图上标出液晶显示器的色再现范围的说明图。图12中，用实线表示反差比为30时的反射显示液晶显示器的色再现范围，用虚线表示反差比100以上时的透射显示液晶显示器的色再现范围。
如图12所示，两个色再现范围大体上相同，形成具有实质上相同面积的三角形。这时的反射显示色再现范围为0.105(NTSC比67％)，液晶显示器的色再现范围比为1.11。
下面，综合上述实施方式1～实施方式3，进一步进行说明。
图13是示出滤色片的色再现范围与液晶显示器的色再现范围的关系的曲线图。图13中，实线为反射显示反差比50且透射显示反差比100以上时的液晶显示器色再现范围比。另一方面，虚线为反射显示反差比20且透射显示反射比100以上时的液晶显示器色再现范围比。
如图13所示，在反射显示反差比为20～50且透射显示反差比100以上时，能使液晶显示器的色再现范围比接近1.00。而且，滤色片的色再现范围小于0.079时，液晶显示器的色再现范围急剧变大。因此，如果滤色片的色再现范围0.079以上，纵然周围的光的环境为各种状况，反射显示和透射显示也都能进行色再现范围实质上相同的显示。
又，将滤色片的色再现范围过度扩大时，滤色片的光透射率变小。因此，显示的亮度降低，实用上有问题。因此，关于滤色片色再现范围的上限，最好能使滤色片的Y值(基于CIE的XYZ色度系统的Y)20％以上的0.140以下(图13中用点划线表示)。
例如，由R、G、B这3色的滤光片构成滤色片，则这里说的滤色片的Y值的含义为各色的Y值的平均值。因此，即使任一个色或任两个色的滤光片的Y值小于20％的情况下，3色滤光片的Y值的平均值20％以上，则实用上不成问题。由不少于4色的滤光片构成的滤色片也相同。
又，本实施方式中，反射区a和透射区b中使用结构相同的滤色片24。因此，与两个区a、b设置结构不同的滤色片时相比，能简化形成滤色片的工序，因而能降低制造成本。
此情况下，反射滤光片色范围必然比滤色片的色再现范围大。而且，如上文所述，反射显示的反差比小于室内环境中透射显示的反差比。因此，考虑反射显示反差比降低，使滤色片的色再现范围0.079以上，从而能使反射显示和透射显示的液晶显示器的色再现范围接近。
通过在反射区a和透射区b使用结构相同的滤色片24，也可用于利用不将1个像素区分成反射区和透射区的半透射膜的半透射型液晶显示器。作为半透射膜，已知将半透明反射镜或反射率高的金属形成极薄的膜等。用金属等导电材料形成半透射膜时，该膜可用作电极。半透射膜可用使透明电极在液晶层侧或半透射膜在液晶层侧的方式与透明电极叠积。用使透明电极在液晶层侧的方式进行叠积时，可在半透射膜与透明电极之间设置绝缘膜等其它层。这种半透射型液晶显示器中，以往也重视反射显示的亮度，使用比较例1那样的结构的滤色片。
再者，本实施方式中，在反射区a和透射区b使用结构相同的滤色片24，但如果反射区a和透射区b的滤色片的色再现范围0.079以上且如上文说明那样能使液晶显示器的色再现范围比为0.70～1.30，则能使反射区a和透射区b的结构不同。
综上所述，根据本发明，由于采用比以往因反射显示暗而认为欠妥的滤色片结构进一步扩大色再现范围的结构，能使反射显示和透射显示的色再现范围接近。这是基于新技术思想而形成的，不同于一直认为反射显示中不确保亮度就观察者难以识别显示的以往的技术思想，该新技术思想为即使在反射显示中牺牲亮度，扩大色再现范围侧也便于观察者识别显示。
本发明中，在观察透射显示光和反射显示光这两种光的室内环境下，就会观察透射显示光和与其接近的色的反射显示光，从而观察者观察与仅有透射显示光几乎没有不同的高色度显示光。反之，以往的确保反射显示的亮度的滤色片中，将色度高的透射显示光与色度第的反射显示光混色，成为观察比仅观察透射显示光时色度低的显示光。
本发明中，在受反射显示光支配的室外环境下，就会观察接近透射显示光色的反射显示光，观察者几乎未感到与透射显示光不同。而且，即使扩大滤色片的色再现性，也由于光源是太阳光，不太感到显示暗。反之，以往的确保反射显示亮度色滤色片中，观察比透射显示光时色度明显低的反射显示光。
本发明中，由于使用比以往的反射型液晶显示器时色再现范围大的滤色片，能获得色再现范围比以往大的透射显示光。
本申请将2004年6月23日申请的日本国专利申请第2004-185201号和2005年3月23日申请的日本国专利申请第2005-083472号作为基础，主张优先权。将该申请的内容全部作为参考编入本申请。
本申请的日文说明书中的“以上”、“以下”包括有关数值。即，“以上”含义为大于等于(等于且大于有关数值)。
权利要求
1.一种液晶显示器，包含具有至少3色的n色滤光片的滤色片，进行反射显示和透射显示，其特征在于，所述滤色片在XYZ色度系统的色品图上将D65光源和2°视场的条件下穿透所述n色滤光片的n色光标为n点色度坐标(x、y)时，以将所述n点作为顶点的多角形的面积定义的色再现范围在0.079以上，并且反射显示和透射显示这两种显示都利用所述滤色片进行显示。
2.如权利要求1中所述的液晶显示器，其特征在于，所述滤色片的色再现范围在0.140以下。
3.如权利要求1中所述的液晶显示器，其特征在于，所述液晶显示器进行透射显示时的反差比在100以上，进行反射显示时的反差比在20以上且在50以下。
4.一种液晶显示器，包含具有至少3色的n色滤光片的滤色片，与多个像素分别对应地形成所述n色滤光片中的1色滤光片，并且在1个像素区形成进行反射显示的反射区和进行透射显示的透射区，其特征在于，与1个像素区对应的所述1色滤光片在所述反射区和所述透射区中结构相同，所述滤色片在XYZ色度系统的色品图上将D65光源和2°视场的条件下穿透所述n色滤光片的n色光标为n点色度坐标(x、y)时，以将所述n点作为顶点的多角形的面积定义的色再现范围在0.079以上。
5.如权利要求4中所述的液晶显示器，其特征在于，所述滤色片的色再现范围在0.140以下。
6.如权利要求4中所述的液晶显示器，其特征在于，所述液晶显示器进行透射显示时的反差比在100以上，进行反射显示时的反差比在20以上且在50以下。
7.一种液晶显示器制造方法，其特征在于，制造权利要求1中所述的液晶显示器，该制造方法包含形成透射区的滤色片具有的n色滤光片中的1色滤光片、以及反射区的滤色片具有的与该1色滤光片同色的滤光片的工序。
8.一种液晶显示器，进行反射显示和透射显示，其特征在于，包含的滤色片具有至少3色的n色滤光片，该滤色片在XYZ色度系统的色品图上将D65光源和2°视场的条件下穿透所述n色滤光片的n色光标为n点色度坐标(x、y)时，以将所述n点作为顶点的多角形的面积定义的色再现范围在0.079以上，并且在反射显示和透射显示这两种显示中用于进行显示。
9.如权利要求8中所述的液晶显示器，其特征在于，所述滤色片的色再现范围在0.140以下。
10.如权利要求8中所述的液晶显示器，其特征在于，所述液晶显示器进行透射显示时的反差比在100以上，进行反射显示时的反差比在20以上且在50以下。
11.一种液晶显示器，在1个像素区形成进行反射显示的反射区和进行透射显示的透射区，其特征在于，包含的滤色片具有至少3色的n色滤光片，该滤色片与多个像素分别对应地形成所述n色滤光片中的1色滤光片，与1个像素区对应的所述1色滤光片在所述反射区和所述透射区中结构相同，并且在XYZ色度系统的色品图上将D65光源和2°视场的条件下穿透所述n色滤光片的n色光标为n点色度坐标(x、y)时，以将所述n点作为顶点的多角形的面积定义的色再现范围在0.079以上。
12.如权利要求11中所述的液晶显示器，其特征在于，所述滤色片的色再现范围在0.140以下。
13.如权利要求11中所述的液晶显示器，其特征在于，所述液晶显示器进行透射显示时的反差比在100以上，进行反射显示时的反差比在20以上且在50以下。
14.一种液晶显示器制造方法，其特征在于，制造如权利要求8中所述的液晶显示器，该制造方法包含形成透射区的滤色片具有的n色滤光片中的1色滤光片、以及反射区的滤色片具有的与该1色滤光片同色的滤光片的工序。
全文摘要
本发明提供在反射显示和透射显示中可减小色再现范围差的液晶显示器。例如，如图1所示，对置衬底(11)的结构在玻璃衬底(21)的外侧具有相位差片(22)和偏振片(23)，在玻璃衬底(21)的内侧具有滤色片24。滤色片(24)选择穿透其本身的光的色，在反射区(a)和透射区(b)都将其色再现范围取为0.079以上，而且最好以相同的着色材料将其形成得厚度实质上相同。即，最好将该滤色片(24)形成得1像素区中在反射区(a)和透射区(b)上结构相同。
文档编号G02B5/20GK1977212SQ200580020519
公开日2007年6月6日 申请日期2005年6月20日 优先权日2004年6月23日
发明者中村浩三, 植木俊, 田口登喜生, 津田和彦 申请人:夏普株式会社