专利名称：：液晶显示设备的制作方法
技术领域：
：本发明是关于一种穿透式或半反穿式液晶显示器，特别是关于不使用偏光板，而可改善光利用率的穿透式或半反穿式液晶显示器。
背景技术：
：液晶显示设备中，目前提供与CRT不相上下的图像的平面板显示设备，使用于个人计算机、电视、移动电话的画面及各种OA装置等上，正期待市场进一步扩大。此种液晶显示设备依图像显示用的光的入射方法来区别，包含反射式液晶显示设备、穿透式液晶显示设备及半反穿式液晶显示设备。反射型液晶显示设备中，一般而言，为使入射光散射所加工的反射基板与透明基板呈相对状态方式组合，于其间将显示材料的液晶封入该反射式液晶组件，且将该吸收型偏光膜贴附至反射式液晶组件的透明基板侧的方式构成，不过图上并未显示。另外，穿透式液晶显示设备中，如图5所示，于相对而组合的二片透明基板，也即上面透明基板13与下面透明基板14之间封入液晶而形成的液晶层12的两面，组合贴有上面吸收型偏光膜15及下面吸收型偏光膜16的液晶显示组件，及在其下侧配置为使面内均一的平面光射出而加工的背光11，通过该液晶显示组件与背光ll的组合，而使液晶显示组件的上侧作为显示图像的显示面。此外，还开发出分别使用反射式与穿透式的半反穿式液晶显示设备，其是于反射基板的一部分形成开口部，以组成背光。半反穿式液晶显示设备通过阳光、日光灯等外部照明时，用作反射式的装置，或是安装背光而用作穿透式的装置，不过，为了具有两者的功能，而在反射基板的一部分上设置来自背光的光可通过的开口部。图6是显示半反穿式液晶显示设备的例图，来自背光的透过光通过通过偏光板21，仅穿透直线偏光成分，并在人/4板22中转换成左圆偏光。上述的穿透式或半反穿式液晶显示设备中，来自背光的光中的P偏光成分(与偏光板的偏光轴平行的偏光波)透过吸收型偏光膜，而入射于液晶层，不过，S偏光成分(与偏光板的偏光轴垂直的偏光波)被下侧偏光膜吸收，而不入射于液晶组件，光利用率降低。此外，由于偏光膜吸收蓝色，因此存在对比降低的问题。因此，用于防止光利用率降低，而有效使用显示器内的光的方法，开发有反射型偏光膜(DBEF)(参照日本特表2003-511826号公报)。如图7所示，DBEF通过使来自背光的光的P偏光成分穿透，而使S偏光成分反射，以射回背光，再通过以背光表面或背面反射，而再度通过DBEF。此时，P偏光成分通过，而反射S偏光成分，通过反复该动作，光利用率提高，而可增加亮度。但是，使用DBEF的问题为液晶模块变厚，成本亦提高。此外，将DBEF贴合于偏光板时，使用黏合剂等，其产生光吸收，仍然有光利用率降低的问题。再者，并用DBEF与偏光膜时，或单独使用偏光膜时，如前述，亦有蓝色光被偏光膜吸收，而带红色的问题。
发明内容为了解决偏光膜及DBEF的上述问题，本发明的目的在于不使用偏光膜及DBEF，并将不会色彩附着的鲜明的光提高利用率而适用于显示器。本发明是在穿透式或半反穿式液晶显示设备中的液晶层内的透过部分的基板上配置绕射光栅，通过液晶的折射率的关系将前述绕射光栅的光栅间距设为一定宽度以下，且不使用偏光膜及DBEF，并防止因分光造成色彩附着，以提高光利用率。所谓绕射光栅，是指利用光的绕射现象，而获得特定波长用的装置。一般而言，绕射光栅是利用在镜面加工的板(如金属板)上，于lmm中平行地制作数千条沟，而使该绕射光栅的反射光彼此相互干扰。本发明可实现使用的绕射光栅是在透明基板上，将不透过光的金属膜等，以间距宽l|im以下加工成条纹状。此外，使用绕射光栅时，其沟间的间距宽，使绕射的光分光而色彩附着，因此，需要以不致分光的方式而縮小间距。本发明中，使用绕射光栅以提高光利用率时，求出不致于分光的间距的适切范围。亦即，本发明提供的穿透式或半反穿式液晶显示器，包含一彩色滤光器；一相对该彩色滤光器的基板，该基板上设有一透过部；一液晶层，设于该彩色滤光器与该基板间；以及一绕射光栅，置于该透过部上，且靠近该液晶侧内面处，并依液晶的折射率的关系限定光栅的间距宽。采用本发明时，因为不使用偏光膜及DBEF，因此，可提供厚度薄、成本低，且色调鲜明、而亮度高的显示设备。此外，将本发明适用于半反穿式液晶显示设备时，于反射模式时，透过部分亦可有助于反射，而可提供反射模式时明亮的半反穿式液晶显示设备。图1显示光在本发明的液晶显示设备中的行进路线。图'2显示光自折射率m的物质透过绕射或反射绕射时的行进路线。图3显示光自折射率I12的物质透过绕射或反射绕射时的行进路线。图4显示仿真白色LED的发光光谱。图5显示穿透式液晶显示设备的构造。图6显示半反穿式液晶显示设备的构造。图7显示反射型偏光膜(DBEF)的原理。附图标号:1透明玻璃基板2透明玻璃基板3彩色滤光器4绕射光栅11背光12液晶层13上面透明基板14下面透明基板15上面吸收型偏光膜16下面吸收型偏光膜17透过型液晶显示设备21偏光板22入/4复折射膜23玻璃基板24光反射膜25绝缘膜31导光板32下侧偏光膜33上侧偏光膜34液晶显示器35反射型偏光膜(DBEF)36反射膜d绕射光栅的间距宽nl折射率n2折射率《来自nl的物质的入射角或对nl的物质的绕射角《来自n2的物质的入射角或对n2的物质的绕射角具体实施例方式图1显示本发明的液晶显示设备的光的行进路线。在与彩色滤光器3相对的玻璃基板1上的透过部中的液晶层侧配置有绕射光栅4。来自背光(图上未显示)的光线中的S偏光成分被绕射光栅反射，并经背光反射后，作为自然光而再度入射于绕射光栅。此处，再度入射于绕射光栅4的自然光仅反射S偏光成分，而P偏光成分则穿透。如此，通过反复光的再循环，可使液晶显示面板表面亮度提高。此外，先前的半反穿式液晶显示设备中，于反射模式时，透过部分无助于反射，而本发明中，由于在透过部分配置有绕射光栅，因此，于反射模式中亦可使透过部分反射。其次，求出配置绕射光栅时，通过绕射光栅的光不致分光的条件。图2中，波长入的平行光以入射角《自折射率m的物质入射于绕射光栅，在折射率n2的物质中，m次的透过光在角度《方向绕射时，此时绕射条件如下述公式.-2兀/i.n厂sin(《)-2兀/X.n2.sin(《)+m.G(I)其中，G-27i/d。此时，因为光栅间距d大时，多次光(亦即，m#0)分光，所以可看出色彩附着，此外，即使扩大入射角，仍射出多次光。因此，为了求出不论任何入射角，均不射出多次光用的光栅间距的最大值，而将《=90°，《=一90°，m=+l带入上述公式(I)时，得到dT12=X/(ni+n2)(II)其次，图2中，波长X的平行光以入射角《自折射率m的物质入射于绕射光栅，m次的反射光在反射角《方向绕射时，得到其次的关系2ti/入.n广sin(60=2ix/n广sin(《)+m.G(III)其中，G=27t/d。与透过绕射光的情况同样地，反射绕射光亦因光栅间距d大时，多次光(亦即，m^0)分光，所以可看出色彩附着，此外，即使扩大入射角，仍射出多次光。因此，为了求出不论任何入射角，均不射出多次光用的光栅间距的最大值，而将《=+90。，《=_90°，m=+l带入上述公式(m)时，得到dR12=X/2ni(IV)其次，如图3所示，考虑波长人的光线自折射率n2的物质透过绕射于折射率n;的物质的情况时，得到其次的关系式27c/X.n2'sin(《)=27u/X.n广sin(《)+m.G(V)其中，G=27i/d。与上述情况同样地，为了求出不论任何入射角，均不射出多次光用的最大值，而将《=+90°，《=一90°，m=+l带入上述公式(V)时，得到dT2产X/(n!+n2)(VI)最后，图3中，考虑波长入的光线自折射率n2的物质反射绕射的情况时，得到其次的关系2兀/人'n2.sin(《)2兀/X/n2.sin(《)+m.G(VII)其中，G=2u/d。与上述情况同样地，为了求出不论任何入射角，均不射出多次光用的最大值，而将《=+90°，《=—90°，m=+l带入上述公式(V)时，得到￡1腦=入/2112(VIII)此时，在移动电话及小型、中型或大型液晶模块中，由于背光光源多使用模拟白色LED，因此，检讨采用模拟白色LED作为光源的情况。由于模拟白色LED包含图4所示的发光光谱，因此，求出人二0.40(im、0.46拜、0.47|im、0.5(Him的各个情况的dT12(dT21)、dR12、dm时，分别成为表l、表2、表3、及表4的结果。此时，m为玻璃的折射率ni=1.59，ri2为液晶的折射率n2=1.45~1.65。、=0.40pm的情况<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>、=0.47pm的情况<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>虽然使用的光源的波长愈长，间距条件愈缓和，但是，因为考虑模拟白色LED背光有第二光强度峰值者最大为0.5)im程度，所以本发明使用考虑的最大波长为0.5pm时不产生分光的绕射光栅的间距宽，并特别设定波长分别为0.47pm、0.46pm、0.40拜时亦不会产生分光的绕射光栅的间距宽。以上所述，本发明的第一种形态的特征为从白色光源使用入-0.50mjti的波长时的表4的结果，是使用液晶的折射率未达1.60时，光栅的间距宽设为0.1572pm以下，液晶的折射率为1.60以上时，光栅的间距宽设为0.1515pm以下的绕射光栅。其次，本发明的第二种形态的特征为从白色光源使用人-0.47)om的波长时的表3的结果，是使用液晶的折射率未达1.60时，光栅的间距宽设为0.1478mjti以下，液晶的折射率为1.60以上时，光栅的间距宽设为0.1424pm以下的绕射光栅。此外，本发明的第三种形态的特征为从白色光源使用入=0.46拜的波长时的表2的结果，是使用液晶的折射率未达1.60时，光栅的间距宽设为0.1447拜以下，液晶的折射率为1.60以上时，光栅的间距宽设为0.1394^m以下的绕射光栅。最后，本发明的第四种形态的特征为从白色光源使用X=0.40,的波长时的表1的结果，是使用液晶的折射率未达1.60时，光栅的间距宽设为0.1258gm以下，液晶的折射率为1.60以上时，光栅的间距宽设为0.1212^以下的绕射光栅。本发明中，亦可依需要在光的入射侧并用偏光板。偏光板除了碘系之外，可使用一般偏光板所使用的材料。权利要求1.一种穿透式或半反穿式液晶显示设备，其特征在于，该显示设备包含一彩色滤光器；一相对该彩色滤光器的基板，该基板上设有一透过部；一液晶层，设于该彩色滤光器与该基板间；以及一绕射光栅，置于该透过部上，且靠近该液晶侧内面处，并依液晶的折射率的关系限定光栅的间距宽。2.如权利要求1所述的穿透式或半反穿式液晶显示设备，其特征在于，前述绕射光栅为液晶的折射率未达1.60时，光栅的间距宽设为0.1572Pm以下，液晶的折射率为1.60以上时，光栅的间距宽设为0.1515ym以下。3.如权利要求1所述的穿透式或半反穿式液晶显示设备，其特征在于，前述绕射光栅为液晶的折射率未达1.60时，光栅的间距宽设为0.1478ym以下，液晶的折射率为1.60以上时，光栅的间距宽设为0.1424um以下。4.如权利要求1所述的穿透式或半反穿式液晶显示设备，其特征在于，前述绕射光栅为液晶的折射率未达1.60时，光栅的间距宽设为0.1447um以下，液晶的折射率为1.60以上时，光栅的间距宽设为0.1394um以下。5.如权利要求1所述的穿透式或半反穿式液晶显示设备，其特征在于，前述绕射光栅为液晶的折射率未达1.60时，光栅的间距宽设为0.1258um以下，液晶的折射率为1.60以上时，光栅的间距宽设为0.1212um以下。6.如权利要求1至5中任一项所述的穿透式或半反穿式液晶显示设备，其特征在于，进一步在基板内的光的入射侧配置偏光板。7.如权利要求1至6中任一项所述的穿透式或半反穿液晶显示设备，其其特征在于，背光的光源使用模拟白色LED。8.—种电子装置，其特征在于，该电子装置包含权利要求1至7所述的穿透式或半反穿液晶显示设备，且前述电子装置选自由移动电话、个人计算机、个人数字助理、笔记型个人计算机、汽车电视、数字静物相机及液晶显示设备组成的群组。全文摘要本发明提供穿透式或半反穿式液晶显示设备，其特征为不使用偏光板及反射型偏光膜，为了提高穿透式或半反穿式液晶显示器中的光利用率，在与彩色滤光器相对的基板上设有一透过部，该透过部靠近液晶侧内面，设有一绕射光栅，且依液晶的折射率的关系限定光栅的间距宽。藉此，可再生光，而可提供薄且成本低的装置。文档编号G02F1/1335GK101320161SQ20081010836公开日2008年12月10日申请日期2008年6月6日优先权日2007年6月7日发明者井上昌秀,松下泰广,那须康介申请人:统宝光电股份有限公司