彩色液晶显示装置.pdf

本发明提供一种对应于人眼的感色灵敏度、能以鲜明且自然地显色观察的彩色液晶显示装置。使对应于R滤色片的R开口(32r)最大、使对应于G滤色片的G开口(32g)最小、使对应于B滤色片的B开口(32b)成为它们的中间尺寸，如此来形成半透明反射膜(12)。即，按照R开口32r＞B开口32b＞G开口32g的顺序使其开口率减小，如此分别形成开口(32)，该开口(32)被形成在半透明反射膜(12)上。通过根据相应滤色片的颜色来改变开口(32)的尺寸，就能够对应于人的视觉灵敏度的强弱来调节亮度、并再现自然色彩。

1、  一种彩色液晶显示装置，其具有：
液晶显示面板，其在各像素中，分别使R、G、B三原色光各自显色的R滤色片、G滤色片、B滤色片中，具备至少一个以上；从内侧对上述液晶显示面板进行照明的照明装置；半透明反射膜，其形成在上述液晶显示面板的外侧或内侧的、并在对应于上述液晶显示面板的各像素的位置处分别形成能透射光的开口，其特征在于，
使上述开口的各像素的开口率对应于R滤色片的R开口为最大、对应于G滤色片的G开口为最小、对应于B滤色片的B开口为它们的中间，由此形成上述半透明反射膜。

2、  如权利要求1所述的彩色液晶显示装置，其特征在于，分别设定上述R开口的开口率为20～50％、上述G开口的开口率为15～40％、上述B开口的开口率为16～45％的范围。

3、  如权利要求1所述的彩色液晶显示装置，其特征在于，上述半透明反射膜在表面上形成有多个微细的凹部和凸部。

4、  如权利要求3所述的彩色液晶显示装置，其特征在于，以0.1～3μm的范围随机形成上述凹部的深度、以5～50μm的范围随机形成上述凹部的间距。

5、  如权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，上述凹部的内表面是由在特定纵截面中从上述凹部的外围部到最深点的第1曲线、和连接该第1曲线并从凹部的最深点到另一外围部的第2曲线形成的，相对于上述第1曲线的半透明反射膜表面的倾斜角的绝对值的平均值是比相对于上述第2曲线的半透明反射膜表面的倾斜角的绝对值的平均值大。

6、  如权利要求5中所述的液晶显示装置，其特征在于，多个凹部的第1曲线按单一方向取向。

7、  如权利要求3中所述的液晶显示装置，其特征在于，上述半透明反射膜，其中，比相对于以预定角度入射的入射光的正反射角度小的受光角的反射率的积分值是比正反射角度大的受光角的反射率的积分值大。

彩色液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种具有半透明反射膜的彩色液晶显示装置。
背景技术
在手机和携带式游戏机等携带电子设备中，由于其电池驱动时间对使用方便影响很大，所以配备能够抑制功耗的半透明反射型液晶显示装置来作为显示部。例如，在半透明反射型液晶显示装置中，具有形成能反射从其前面入射的外部光且能穿透内表面侧的背景光的开口的半透明反射膜等。众所周知，为了最大限度地提高光反射率，这种半透明反射膜形成有多个微细的凹部或凸部(例如，专利文件1)。
专利文献1  日本专利公开公报2003-14912号
在这种半透明反射型的液晶显示装置中，对应于彩色显示的装置具有使R、G、B的三原色显色的彩色滤光片，以及在对应于这些每一个彩色滤光片的位置处形成穿透背景光的开口的半透明反射膜。另外，相对于人的颜色的灵敏度用能见度曲线表示，人眼具有对于红色系颜色的光的灵敏度低、对于绿色系颜色的光的灵敏度高的特点。为此，存在以相同的亮度使彩色液晶显示装置的R，G，B的三原色显色时，会感觉到红色系颜色比实际暗，而用自然的显色无法观察的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述事实被做出的，其目的在于提供一种对应于人眼的感色灵敏度、能以鲜明且自然颜色的再现性来观察的彩色液晶显示装置。
为了实现上述目的，根据本发明，提供一种彩色液晶显示装置，包括：液晶显示面板，其在各像素中，分别使R、G、B三原色光显色的R滤色片、G滤色片、B滤色片中，具备至少一个以上；从内侧对上液晶显示面板进行照明的照明装置；半透明反射膜，其形成在上述液晶显示面板的外侧或内侧的、并在对应于上述液晶显示面板的各像素的位置处分别形成能透射光的开口，其特征在于，使上述开口的各像素的开口率对应于R滤色片的R开口为最大、对应于G滤色片的G开口为最小、对应于B滤色片的B开口为它们的中间，由此形成上述半透明反射膜。
一般地，人眼具有对于红色系颜色的灵敏度低、对于绿色系颜色的灵敏度高的特点。为此，存在以相同亮度使彩色液晶显示装置的R，G，B的三原色显色时、会感觉到红色系颜色比实际更暗，而用自然显色无法进行观察的问题，但如果按照使对应于R滤色片的R开口最大、使对应于G滤色片的G开口最小、使对应于B滤色片的B开口位于它们中间来设定形成在半透明反射膜的各个开口的开口率，就能够按照R光＞B光＞G光的顺序来进行调节各颜色的亮度。
由此，以对应于人眼特性的亮度来修正全彩色显色的R、G、B的三原色，就能够在彩色液晶显示装置中以适合实际被摄物的色调显示重现的图像。
优选分别设定上述R开口的开口率为20～50％、上述G开口的开口率为15～40％、上述B开口的开口率为16～45％的范围。此外，上述半透明反射膜可以在表面上形成有多个微细的凹部和凸部。
根据本发明，对应于人眼具有的对于红色系颜色的灵敏度低、对于绿色系颜色的灵敏度高的特点，通过按照使对应于R滤色片的R开口最大、使对应于G滤色片的G开口最小、使对应于B滤色片的B开口处于它们中间来设定形成在半透明反射膜上地各个开口的开口率，就能够按照R光＞B光＞G光的顺序来调节各颜色的亮度。
由此，以对应于人眼特性的亮度来修正全彩色显色的R、G、B的三原色，就能够在彩色液晶显示装置中以适合实际被摄物的色调显示重现的图像。
附图说明
图1为表示本发明的彩色液晶显示装置的截面图。
图2为图1中所示的半透明反射膜的放大斜视图。
图3为图1中所示的半透明反射膜的1个像素部分的放大平面图。
图4为按模式示出在半透明反射膜上形成的凹部的斜视图。
图5为表示图4中所示的凹部沿纵截面X的内表面形状的截面图。
图6为表示半透明反射膜的反射特性例子的图表。
图7为表示对应于本发明的半透明反射膜的各个滤色片的开口状态的说明图。
图8为表示相对于滤色片的光波长的透射率特性图。
符号说明
1彩色液晶显示器件  5背光(照明装置)  9液晶显示面板
12半透明反射膜  13r，13g，13b滤色片  31凹部(微凹)
32开口  32r R开口  32b B开口  32g G开口  36像素区域
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的实施例。图1为概略表示本发明的彩色液晶显示装置的放大截面图。彩色液晶显示装置1由液晶显示面板9和作为照明装置的背光5构成，该液晶显示面板9以环状设置在此两片衬底10、20的周缘部的密封材料40、将由夹持液晶层30且相对的透明玻璃等构成的第1衬底(下衬底)10和第2衬底(上衬底)20进行一体化粘接。
在第1衬底10的液晶层30一侧，顺序层叠形成：有机膜11，用于在半透明反射膜12上形成凹部(微凹(デインプル))31；半透明反射膜12，使入射到彩色液晶显示装置1的光反射或使来自背光5的光穿透；用于进行彩色显示用的滤色片13；外涂层膜14，用于覆盖有机膜11和半透明反射膜12进行保护且通过有机膜11和滤色片13对凹凸进行平坦化；用于驱动液晶层30的电极层15；取向膜16，用于控制构成液晶层30的液晶分子的取向。此外，在第2衬底20的液晶层30一侧，顺序层叠形成：电极层25，外涂层膜24，取向膜26。
彩色滤光片13例如由使作为光的三原色的R、G、B三色来分别显色的R滤色片13r、G滤色片13g、B滤色片13b构成，也可通过反复印刷来形成这些三色的滤色片13。RGB三色滤色片13可使用具有相对于如图8的图表中分别示出的光波长的透射率特性的滤色片。并且，在各滤色片13r、13g、13b之间，为了防止与相邻的滤色片13之间的光的混色，通常形成被称作黑矩阵(ブラツクマトリクス)的遮光壁35。用这种遮光壁35划分的1个个区域构成像素区域36。
在第1衬底10的液晶层30一侧和相反一侧(第1的衬底10的外表面一侧)，设置偏光板18，在第2衬底20的液晶层30一侧和相反一侧(第2的衬底20的外表面一侧)，按顺序层叠相位差板27和偏光板28。
此外，在第1衬底10的偏光板18的外侧，配置用来进行彩色液晶显示装置1中的透射显示的作为照明装置的背光5。
为了在形成于有机膜11之上的半透明反射膜12上给予凹部31有效地散射反射光，而设置有机膜11。通过在这种半透明反射膜12上形成凹部31，能够有效地反射入射到彩色液晶显示装置1的外部光，因此通过外部光的反射就能够实现照明时的明亮显示。
例如，由铝等高反射率的金属薄膜等来形成半透明反射膜12。在半透明反射膜12中，对应于液晶显示面板9的各个像素，形成开口32。为了能使来自背光(照明装置)5照射的光穿透由金属薄膜等形成的半透明反射膜12而设置这样的开口32。
通过上述结构，彩色液晶显示装置1，例如在白天的屋外等，外部光N照射到液晶显示面板9时，就会在由金属薄膜等形成的半透明反射膜12的开口32以外的反射区域被反射，从而照亮液晶显示面板9。另一方面，在夜间和黑暗的室内等外部光不充足的环境下，点亮背光5时，就会使来自背光5照射的照明光B穿透半透明反射膜12的开口32而将液晶显示面板9照亮。如此，彩色显示装置1也可以使用外部光和背光5的任意一种光作为光源，并能通过半透明反射膜12的作用来高亮度地照亮液晶显示面板9。
图2为表示有机膜11和含有在其之上形成的半透明反射膜12的部分的斜视图。如此图所示，在有机膜11的表面上，左右重合并连续地形成其内表面为球面的一部分的多个凹部11a，在其表面上层叠半透明反射膜12。通过在这样的有机膜11的表面上形成的凹部11a，在半透明膜12上形成凹部31。而且，在半透明反射膜12的另一部分形成矩形开口32。例如，也可以通过蚀刻来形成此开口32。
例如，优选以0.1μm～3μm范围随机地形成凹部31的深度、以5μm～50μm范围随机地配置相邻的凹部31的间距、在-30度～+30度的范围内设定凹部31内表面的倾斜角。特别地，在-30度～+30度的范围内设定凹部31内表面的倾斜角的分布这一点和相对于平面所有方向随机地配置相邻的凹部31的间距这一点都是特别重要的。究其原因，是因为相邻的凹部31的间距具有规则性时，就存在光的干涉颜色，进而导致显色反射光不合格。
此外，当凹部31的内表面的倾斜角分布超过-30度～+30度的范围时，反射光的散射角就会变得过宽，反射强度下降，因此就不能获得明亮的显示(因为在空气中反射光的散射角为36度以上，液晶显示装置内部的反射强度峰值降低，全反射损失增加)。而且，当凹部31的深度超过3μm时，在后续工序中，对凹部31进行平坦化时，用平坦化膜(外涂层膜14)就不能掩蔽凸部的顶部，就成为了不能获得所期望的平坦性并形成显示斑点的原因。
相邻凹部31的间距不足5μm时，由于形成有机膜11，就受到使用的转印型制作上的制约，加工时间变得非常长，不能形成只获得所希望的反射特性的形状，就会出现产生干涉光等问题。此外，在上述转印型的制作中使用30μm～100μm直径的金刚石压子的情况下，实用上优选相邻凹部31的间距为5μm～50μm。
通过这种结构，半透明反射膜12用开口32使来自背光5的照明光B穿透，并且能够在多个凹部31形成的反射区域33有效地反射外部光N。
图3是表示从上面观察图2中所示的半透明反射膜时的1个像素区域部分的详细状态的放大平面图。例如，可以邻近矩形像素区域36的边缘36a来形成开口32。在矩形开口32的四条边中，优选邻近像素区域36的边缘36a来形成三个方向的开口边32a。
如图4所示，形成在半透明反射膜12的凹部31的特定纵截面X的内表面形状为由从凹部31的一周边部S1到最深点D的第1曲线A和延续此第1曲线A、从凹部31的最深点D到另一周边部S2的第2曲线B而形成的曲线形状。在凹部31的最深点D中，这些曲线A、B同时相对于平坦面S的倾斜角为零，并相互连接。
相对于第1曲线A的平坦面S的倾斜角，比第2曲线B的倾斜角更陡，最深点D处于从凹部31的中心O沿X方向移动的位置。即，相对于第1曲线A的平坦面S的倾斜角的绝对值的平均值比相对于第2曲线B的平坦面S的倾斜角的绝对值的平均值变大。即使在本实施例中，构成多个被形成的各个凹部31的第1曲线A的倾斜角的绝对值的平均值优选在1～89°范围内相互不规则地分布。此外，各个凹部31的第2曲线B的倾斜角的绝对值的平均值也优选在0.5～88°范围内相互不规则地分布。
由于上述两曲线A、B的倾斜角从凹部31的外围部到最深点D平滑地变化，因此图4、5中所示的第1曲线A的最大倾斜角δa(绝对值)比第2曲线B的最大倾斜角δb大。此外，相对于连接第1曲线A和第2曲线B的最深点D的平坦面S的倾斜角为零，在此最深点D中，倾斜角的正负不同的两曲线A、B被平滑地连接。
例如，各个凹部31的最大倾斜角δa在2～90°范围内不规则地分布。但是，多数凹部31的最大倾斜角δa在4～35°范围内不规则地分布。此外，图4、5中所示的凹部31，其凹面具有单一的极小点(倾斜角为零的曲面点)D。并且，此极小点D和平坦面S的距离形成凹部31的深度d，此深度d对于多个形成凹部31分别在0.1～3μm的范围内不规则地分布。
多个凹部31的第1曲线A优选按单一方向取向。通过此结构，能够将用半透明反射膜12反射的反射光的方向从正反射的方向向特定的方向移动。其结果，作为特定纵截面的总反射特性，就使通过第2曲线B的四周的面反射方向的反射率增加，就能够按特定方向集中反射光的反射特性。在图6中，以入射角30°将外部光照射到按单一方向对上述凹部31的第1曲线A取向的半透明反射膜上，示出以受光角相对于平坦面S的正反射方向30°为中心、从半透明反射膜的垂线位置(0°)到60°偏振受光角时的受光角(θ°)和亮度(反射率)的关系。
如图6中所明示，就可以在上述第1曲线A按单一方向取向的半透明反射膜中，在20°～50°宽范围内提高反射特性，且比相对于平坦面S的正反射角度为30°小的受光角的反射率的积分值与比正反射角度大的受光角的反射率的积分值相比，前者变大。就是说，能够在受光角20°附近获得更大的反射强度。
图7为表示半透明反射膜的开口和各滤色片的对应的说明图。在半透明反射膜12中，通过分别对应的R、G、B的各滤色片13r、13g、13b(参照图1)，来改变其开口率，进而形成在每个像素区域中形成的开口32。开口率表示相对于矩形像素区域36的面积的开口32的开口面的面积比，即表示在一个像素区域36中，有助于来自背光5的照明光的透射的部分的比例。如果开口率大，那么来自那些背光5的照明光的透射光量就变大且亮度增加。
如图1、图7所明示，使对应于R滤色片13r的R开口32r最大、使对应于G滤色片13g的G开口32g最小、使对应于B滤色片13b的B开口32b成为它们中间尺寸，如此来形成构成本发明的彩色液晶显示装置1的半透明反射膜12。即，按照R开口32r＞B开口32b＞G开口32g的顺序使其开口率减小，如此分别形成开口32，该开口32被形成在半透明反射膜12上。这与人的视觉灵敏度按G＞B＞R的顺序减弱相对应，最好是修正此差值地设定开口率。
通过根据相应滤色片的颜色改变开口32的尺寸，由R滤色片13r使显色的R光亮度增加，由G滤色片13g使显色的G光亮度降低。
例如，作为此开口32的开口率，可以在对应于R滤色片13r的R开口32r的开口率为20～50％、对应于G滤色片13g的G开口32g的开口率为15～40％、对应于B滤色片13b的B开口32b的开口率为16～45％的范围内分别设定。更优选，可以在对应于R滤色片13r的R开口32r的开口率为30～45％、对应于G滤色片13g的G开口32g的开口率为20～35％、对应于B滤色片13b的B开口32b的开口率为25～40％的范围内分别设定。
一般地，人眼具有对红色系的颜色的光的灵敏度低、对绿色系的颜色的光的灵敏度高的特点。因此，存在所谓以相同的亮度使彩色液晶显示装置的R、G、B的三原色显色时、就会感觉到红色系的颜色比实际暗、用自然显色无法观察的问题，但通过按R开口32r＞B开口32b＞G开口32g顺序使其开口率减小地在半透明反射膜12形成的开口32，就改变了从背光5穿透的照明光的光量，就可以按R光＞B光＞G光顺序来调节各种颜色的亮度。
由此，全彩色显色的R、G、B三原色被修正为对应于人眼特性的亮度，能够在彩色液晶显示装置1中以适合实际被摄物的色调显示被重现的图像。
此外，在上述实施例中，在半透明反射膜中形成凹部，但是除此以外，即便在半透明反射膜的表面上形成多个微细的凹部，也能完全同样地适用。