彩色液晶显示设备及彩色液晶显示装置制造方法及图纸

一种混色液晶显示设备，包括液晶层，其中液晶分子在不施加电压的情况下相对于一对基板对齐取向，以及包括具有垂直于基板表面方向上的光轴的相位板。所述相位板具有在基板面内方向上大于基板法线方向上的折射率，并具有绝对值小于液晶层延迟的延迟，进而抑制颜色关于视角的变化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种彩色液晶显示设备，如反射型彩色液晶显示设备或半透射型彩色液晶显示设备，尤其是使用相位板的彩色液晶显示设备，同样也涉及一种液晶显示装置。
技术介绍
现在，平板显示器作为用于个人电脑等的各种监视器以及诸如手机的显示设备等已经是非常普遍的了。今后，期望平板显示器将更加普及，如用于大屏幕电视的发展。最普遍的平板显示器就是液晶显示器。对于液晶显示器的彩色显示方法，广泛使用一种称作微滤色器的方法。微滤色器的方法通过将至少三个子像素构成一个单元像素并为三个子像素分别配备红(R)、绿(G)和蓝(B)三原色的滤色器来实现全色显示，进而具有快速实现高色彩再现性的优点。可是，对于微滤色器方法的缺点，透射率是单色显示方法的1/3，所以光利用率低。在具有背光的透射型液晶显示装置或具有前光源的反射型液晶显示装置中，这种低的光利用率导致背光或前光源的高功耗。而且，在不使用辅助光源的反射型液晶显示装置中，低的光利用率对于显示装置是致命的，致使目前很少使用彩色显示装置。另一方面，在二十世纪七十年代，主要广泛地研究利用电控双折射模式的彩色显示模式(以下称作“ECB彩色模式”)。通过使用ECB彩色模式，能够根据干涉色实现彩色显示，进而在不形成滤色器的情况下实现亮色显示。可是，在ECB彩色模式中，存在许多缺陷而不能实现高纯度红色显示并且视角特性非常差。为此，在二十世纪八十年代或其之后，ECB彩色模式已经基本由微型滤色器方法所替代。因此，现在已经很少使用ECB彩色模式的液晶显示设备。为了解决滤色器方法和ECB彩色模式的上述问题，本专利技术提出一种新的显示原理，如国际公布WO2004/042687中所述。根据该显示原理，通过结合使用ECB彩色模式和滤色器方法，由于相对于传统的RGB滤色器方法增加了光利用率，故能够实现亮显示的装置。在下文中，将这样结合使用了基于双折射效应的着色现象以及滤色器的混合型彩色显示方法称作“混色液晶模式(方法)”。现说明混色液晶模式的显示原理。该模式包括上述国际公布WO2004/042687中描述的各种应用和修改的实施例。在此，参照图5至图9描述这些实施例中的基础实施例和两个修改实施例。基础实施例图5为示出了混色液晶模式的液晶显示设备中像素结构的示意图。在该液晶显示设备中，如图5所示，一个像素10被分成多个子像素11和12(本实施例中为两个子像素)。在一个子像素12中，设置绿色滤色器G。在另一个子像素52中，通过调节延迟，实现消色差色亮度从黑色到白色的改变以及任意色彩从红色经由品红到蓝色的显示。更特别地，单位像素由第一子像素11和第二子像素12构成，其中通过在施加电压的情况下改变液晶层的延迟而在第一子像素中显示色彩，以及在第二子像素中设置滤色器并通过施加电压在亮度改变范围内改变延迟显示滤色器的颜色(绿色)。在显示绿色的具有高发光率的子像素中，使用绿色滤色器G而不使用ECB着色现象。此外，ECB着色现象仅适用于红色和蓝色。例如，配有绿色滤色器的子像素12(以下称作“G子像素”)处于暗态，而未配有滤色器的子像素11(以下称作“透明子像素”)处于白(亮)态(消色差色的改变区域内最亮的状态)，进而能够在子像素中整体显示白色。可选地，也能够使G子像素12处于最大秀射状态，并使透明子像素11处于消色差色区域内(显示)的品红色状态。品红色包括红色(R)和蓝色(B)两种，使其能够通过颜色组合获得白色显示。为了提供单一的绿色(G)，G子像素12处于最大的透射状态并且透明的子像素11处于暗态。为了提供单一的红色(R)(或蓝色(B))，G子像素12处于暗态并调节透明子像素11的延迟以提供红色(或蓝色)。例如，当透射型液晶显示器插入在一对交叉尼科尔偏振片之间时，可将延迟调节为450nm(或600nm)。通过结合使用上述方法，也能够获得R和G或B和G的混合色。在G子像素12和透明子像素11中，通过将具有零延迟的这些子像素设置为暗态能够实现黑色显示。顺带地，在反射型液晶显示设备使用单一偏振片时，延迟值为在此所述的1/2。在此结构中，在G子像素12中，延迟在0-250nm范围内变化，而在透明子像素11中，延迟在0-250nm的范围和450nm-600nm的范围内变化。在两个子像素中，通常使用共同的液晶材料，以便将子像素之间的驱动电压范围设置得不同。此外，在此结构中，作为绿色滤色器选择的结果，能够通过调节延迟避免绿色的产生。在此，提供绿色的延迟大约为1300nm，因此其为非常大的值，进而对生产和特征不利。可是，通过使用利用绿色滤色器的方法，不必使用这样大的延迟值。此外，绿色具有高的发光率，进而借助绿色滤色器产生高纯度的颜色以提高图像质量。通过使用上述结构，不必像常规使用的液晶显示设备一样提供过大的单元厚度。例如，在透射型液晶显示设备中，红色对应450nm的延迟而蓝色对应600nm的延迟，使得所用的液晶显示设备仅需要具有能够实现600nm延迟的单元厚度。在使用RGB滤色器的常规的液晶显示设备中，需要实现白色/黑色显示的延迟大约为250nm，使得该显示模式(混色液晶模式)中所需的单元厚度大约为10μm，其是常规单元厚度的两倍。通常而言，响应速度与单元厚度的平方成比例。可是，借助最新的驱动技术发展能够实现几个多秒(multi-second)的相应速度，使得即便是混色液晶模式中的响应速度约为最新驱动技术的4倍，尽管有时产生污点，但也能够实现运动图片显示。此外，在上述构造用于反射型液晶显示设备的情况中，单元厚度为上述液晶显示设备的1/2，而响应速度为上述液晶显示设备的1/4。因此，反射液晶显示设备能够以不存在实际问题的情况实现运动图像显示。此外，通过滤色器确定绿色的色彩再现范围并且绿色具有高的发光率，使其能够实现高的色彩再现性但牺牲白色分量的透射率。(修改的实施例1) 在上述基础实施例中，借助具有补充绿色的颜色，诸如品红色的滤色器的延迟改变，能够提供将被着色的第一子像素。在图6中示出了基础实施例的这个修改实施例中的像素结构。G子像素22配有类似于基础实施例中的绿色滤色器。此外，在基础实施例中为透明的第一子像素21配有品红色的滤色器M。在类似于上述基础实施例中的第二子像素(G子像素)22中，在亮度变化调制范围内实行调制以改变绿色亮度，而在第一子像素21中，在色调变化调制范围内实行调制以实现改变品红色亮度的显示。图7示出了在理想品红色滤色器提供480-580nm波长范围的零透射率以及其他范围内100％透射率的情况下，由于延迟而引起的颜色改变所计算出的数值。如图7所示，当第一子像素中的延迟量从零开始增加时，实现亮度变化，即显示状态从黑色状态经由暗品红色状态(半色调品红色状态)变至品亮红色状态。因此，当延迟量进一步增加并超过在不使用滤色器情况下提供白色的延迟值时，色彩按照品红、红色、红紫色(品红色)、紫色和蓝色的顺序连续变化。实际上，当该图与示出了不使用滤色器情况下所计算的数值的图8相比较时，色度的变化范围扩展接近纯红色或蓝色(位于色度表的拐角)，故可以发现通过提供品红色滤色器能够扩展红色和蓝色的彩色重构的范围。此外，从红色到蓝色的改变沿着(彩色三角形的)底边移动，故也能发现可以实现从红色到蓝色的颜色混合的连续变化。这样，通过在第一子像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种彩色液晶显示设备，其包括：偏振器；第一相位板；分别配有电极并彼此相对设置的第一和第二基板；包含液晶分子的液晶层；以及多个像素，其分别包括通过根据施加的电压改变所述液晶层面内延迟来显示彩色的第一子像素，以及配有滤色器的第二子像素，第二子像素通过根据施加的电压改变亮度变化范围内面内延迟来显示滤色器的颜色；其中所述第一相位板具有垂直于基板表面的光轴；沿垂直于基板表面方向上的折射系数小于面内方向上的折射系数；并且面外延迟的绝对值处于像素处于最小亮度状态时第一或第二子像素液晶层的面外延迟与像素处于彩色显示状态时第一或第二子像素液晶层的面外延迟之间。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：浅尾恭史，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]