CN100538467C - 滤色器、使用这种滤色器的液晶显示装置以及它们的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种滤色器和采用这种滤色器的透射反射式液晶显示装置，这种装置可以在一个像素内获得很均衡的色纯度。对于各个像素，滤色器用于使得具有单向光程的第一光束(L1)和具有双向光程的第二光束(L2)着色。该滤色器包括对于各个像素使得第一光束(L1)从其中透过的第一区域部分(10t)和使第二光束(L2)从其中透过的第二区域部分(10r)。该第一区域部分(10t)和第二区域部分(10r)分别具有这样的结构，即，使得具有相同光路和相同属性的光束穿过这些区域部分时，这些部分能施加不同的着色作用。

Description

滤色器、使用这种滤色器的液晶显示装置以及它们的制造方法

技术领域

本发明涉及滤色器以及采用这种滤色器的液晶显示装置。

本发明具体涉及一种处理第一光束和第二光束的滤色器。第一光束具有这样一种单向光程，即，使得从滤色器一个主平面侧入射的光束只穿过滤色器一次从而被着色，然后被导向到滤色器的另一主平面侧。第二光束具有这样一种双向光程，即，使得从滤色器另一主平面侧入射的光束穿过滤色器从而被着色，穿过的光线随后由配置在该一个主平面侧的光学反射元件等反射，再进入滤色器，并穿过该滤色器从而被着色，最后返回到该另一主平面侧。本发明还涉及制造该滤色器的方法。本发明还涉及采用这种滤色器的液晶显示装置和制造这种液晶显示装置的方法。

背景技术

称作透射反射式液晶显示装置的液晶显示装置已得到广泛的应用，其中从前侧入射的外部光线被反射而导向到前侧，同时按照要显示的图像进行光学调制，并且从背光系统入射到后侧的入射光透射到同一前侧，同时也按照要显示的图像进行光学调制。这种液晶显示装置可以在操作环境很明亮时(反射模式)，主要根据外部光线(环境光线)来显示图像，以及在环境黑暗时(透射模式)，主要根据背光系统发射的光显示图像。

在M.Kubo等的论文“在任何环境光强度下具有高清晰度的先进TFT(薄膜晶体管)的研究”(IDW’99，Proceedings of The SixthInternational Display Workshops，AMD3-4，183-186页，1999年12月1日，由ITE和SID主办)。在这种装置中，各个像素电极分成反射区域和透射区域。反射区域是由铝形成的反射电极部分，该电极部分覆盖表面粗糙的丙烯酸树脂，而透射区域是用ITO(氧化铟锡)形成的透明电极部分，该电极部分具有平的表面。该透射区域位于长方形像素区域的中心，基本上具有与像素区域相同的长方形结构，而反射区域是除长方形反射区域外的那部分像素区域，其形状为包围透射区域的形状。由于这种像素结构等，因而提高了可视度。

发明内容

然而在现有技术的液晶显示装置中，透射区域和反射区域在显示颜色的色纯度方面是不同的，尽管这些区域位于同一个像素区域上。可以认为，此问题是由于现有技术的滤色器产生的，在这种滤色器中，其光程彼此不同的背光系统的光和外部光线是几乎以完全相同的方式着色。结果，显示颜色的质量在整个显示区域上变坏。

基于上述问题，本发明的目的是提供一种滤色器以及采用这种滤色器的液晶显示装置，该装置可以在一个像素内显示很均衡的色纯度。

本发明的再一目的是提供一种滤色器和一种采用这种滤色器的液晶显示装置，该装置可以满意地在显示区域上重现色彩质量。

本发明的再一目的是提供一种制造这种滤色器和液晶显示装置的方法。

根据本发明的第一方面，提供一种对于各个像素用于使具有单向光程的第一光束和具有双向光程的第二光束着色的滤色器，该滤色器包括对于各个像素可使该第一光束从其中透过的第一区域部分和可使该第二光束从其中透过的第二区域部分，该第一区域部分和该第二区域部分分别具有这样的结构，即，如果具有相同光程和相同属性的第一和第二光束分别穿过所述第一区域部分和所述第二区域部分，则所述第一区域部分和所述第二区域部分对该光束将产生不同的着色作用，第一区域部分和第二区域部分中的各个部分具有一个表面层部分，该表面层部分形成在许多着色元件结构上，该结构能够散射入射光束，其中，第一区域部分的着色元件结构和第二区域部分的着色结构单元分别采用这样的密度形成，以便第一区域部分和第二区域部分基本上具有彼此不同的着色作用。

根据本发明的第二方面，提供一种对于各个像素用于使具有单向光程的第一光束和具有双向光程的第二光束着色的滤色器，该滤色器包括对于各个像素可使该第一光束从其中透过的第一区域部分和可使该第二光束从其中透过的第二区域部分，该第一区域部分和该第二区域部分具有不同的结构，即，如果具有相同光程和相同属性的第一和第二光束分别穿过所述第一区域部分和所述第二区域部分，所述第二区域部分包括一使该第二光束着色的着色部分，和至少一个无色部分，该无色部分大体上无色地传送该第二光束，且该着色部分和该无色部分以下述方式形成，即仅仅该着色和无色部分的大体直线形轮廓出现在平面图中的像素区域之内。

根据本发明的第三方面，提供一种制造滤色器的方法，该滤色器对于各个像素使得具有单向光程的第一光束和具有双向光程的第二光束着色，该方法包括：将用于使第一光束和第二光束着色的着色材料沉积在底层上的着色材料沉积步骤；使该着色材料的沉积层形成图案的步骤，从而对于各个像素形成使该第一光束在其中透过的第一区域部分和使该第二光束在其中透过的第二区域部分，如果具有同样光程和同样属性的第一和第二光束分别通过该第一区域部分和该第二区域部分，则该第一区域部分和该第二区域部分分别具有可以施加不同着色作用的结构，所述结构以这样的方式被形成，第一区域部分和第二区域部分中的各个部分具有一个表面层部分，该表面层部分形成在许多着色元件结构上，该结构能够散射入射光束，其中，第一区域部分的着色元件结构和第二区域部分的着色结构单元分别采用这样的密度形成，以便第一区域部分和第二区域部分基本上具有彼此不同的着色作用；或者以这样的方式被形成，所述第二区域部分包括一使该第二光束着色的着色部分，和至少一个无色部分，该无色部分大体上无色地传送该第二光束，该着色部分和该无色部分位于像素区域之内。

为了达到上述目的，本发明滤色器的一个方面是一种对于各个像素使得具有单向光程的第一光束和具有双向光程的第二光束着色的滤色器，该滤色器包括第一区域部分和第二区域部分，在第一区域部分中可使各个像素的第一光束透过，而在第二区域中可使各个像素的第二光束透过，该第一区域部分和第二区域部分分别具有这样的结构，即，如果具有同样光程和同样属性的光线穿过第一区域部分和第二区域部分，该结构能施加不同着色作用。

按照这一方面，由于具有这种结构，所以可以有利地使透射模式的第一区域的第一光束的着色作用和反射模式的第二区域的第二光束的着色作用达到均衡，使得可以在一个像素内获得很均衡的色纯度。

在这一方面中，第一区域部分和第二区域部分在结构上具有这样的差别，使得在预定的条件下，对一个像素内的第一光束由第一区域部分进行的着色作用基本上等于对于一个像素中的第二光束由第二区域部分进行的着色作用。这种方案不管是在反射模式中还是在透射模式中均使得着色作用可以达到基本上相等，而且总可以确保获得几乎同样好的可视性。

另外，在这一方面中，第一区域部分和第二区域部分具有这样的结构，即，使得着色元件的密度是彼此不同的，或者第二区域部分可以包含使第二光束着色的着色部分和至少一个可以使第二光线基本上无色地透射的无色部分。按照这种方案，可以在第一区域部分和第二区域部分之间容易地形成着色作用的差别。

另外，在这一方面中，第一区域部分和第二区域部分中的各个部分可以根据着色元件结构单元的数量形成，第一区域部分的着色元件结构单元的密度高于第二区域部分的密度。这样，可以根据多个着色元件结构单元来改变构成第一和第二区域部分的着色元件的密度，因而利用正常的图案形成工艺等可以容易得到所需的着色作用。或者第一区域部分和第二区域部分均具有着色元件表面，该着色元件表面可以根据多个单元图案以形成图案，并且第一区域部分和第二区域部分具有不同密度的单元图案。这样得到的优点是，利用图案形成工艺可以容易地在第一区域部分和第二区域部分之间得到不同的着色元件的有效表面积尺寸或者不同的体积。例如，有这样一种滤色器，其特征在于，单元图案是凸形的，第一区域部分的单元图案的密度高于第二区域部分的单元图案密度，并有这样一种滤色器，其特征在于，单元图案是凹形的，第一区域部分的单元图案的密度低于第二区域部分的密度。在相应的两种情况下，可以用简易而可靠地方法得到本发明的滤色器。

或者，第一区域部分和第二区域部分具有着色元件表面，该表面可以分别根据多个第一单元图案和多个第二单元图案形成图案，可以这样确定第一区域部分和第二区域部分的单元图案密度，即，使得第一和第二区域部分具有这样的结构，这种结构使得第一和第二区域部分的着色元件形成密度彼此不同。这种方式意味着可以提出各种例子，在这些例子中，对于单元图案可以形成和设置不同种类的单元图案。同样，可以容易得到施加所需着色作用的第一和第二区域部分。因此，第一单元图案可以具有凸出形状和凹部形状中的一种形状，而第二单元图案可以具有突出形状和凹部形状的另一种形状，因而可简便而可靠地获得第一和第二区域。

在采用单元图案的情况下，单元图案最好具有可使入射光散射的形状。这种散射光可使视角特性在整个显示屏上得到改进，有利于提高可视性。

在上述方面和其它形式的具体模式中，第一和第二区域部分用同样的着色材料形成，这种特性的特征在于，可以改变第一和第二区域部分的着色材料的结构(而不是特性)来达到不同的着色作用，即使采用同一种着色材料。这种特有的特征可以避免采用两种工艺作第一区域着色材料的形成工艺和第二区域部分着色材料的形成工艺。换言之，为得到不同着色作用，可以改变同样材料形成的着色元件的结构，因为这样，所以不需要用独立的材料形成第一和第二区域。因此，这些区域部分只需要一种工艺，其中，可采用同样的材料(同时)形成这两个区域，因此简化了制造方法。

在上述方面和其各种模式中，滤色器最好还包括覆盖第一和第二区域部分的保护膜，这种方案可使得具有不同结构的第一和第二区域部分的表面平面化，并强化滤色器的结构。

在第二区域部分中具有至少一个无色部分的模式中，可以在第二区域部分上分散设置多个无色部分。按照这种模式，无色部分可以使第二光束无色地透过，因而可以降低对第二光束的效能。这样便可以使第一和第二光束保持了很均衡的色纯度，因而在整个显示区域上提高了显示的彩色质量。

另外在某些模式中，像素区域在平面图上具有大体多边形的形状，无色部分可以定位在像素区域的多边形的角部分附近。由于将无色部分定位在像素区域的角部分一侧，所以可以得到这样的优点，即，与将无色部分定位在像素区域的内侧部分的情况(即靠近像素区域中心)相比，可以更准确而容易地形成无色部分。

或者，像素区域在平面图上具有大体多边形形状，而且无色部分的形状大体为三角形，该三角形包括多边形的一个角，并具有对着像素区域中该角的斜边。这种三角形的无色部分有利于尽量减小邻接着色部分的轮廓线长度，因而在着色部分和无色部分之间的阶梯部分较小，从而可以抑制在阶梯部分可能产生的不需要的光的特性。另外，无色部分在平面图上可以是等腰三角形。在这种情况下，可以均匀地限制无色部分的有效面积变化，这种变化是由于形成着色部分图案的掩模的移动造成的。

另外，在某些模式中，最好在像素区域的边界上形成掩蔽装置。这种优选例子获得的优点是，可以容易和准确地设计无色部分的无色有效面积，设计到所需的大小。具体是，如果无色部分是三角形，则利用掩蔽装置例如黑基体将无色部分的所有角部分掩盖起来，使得在像素区域内出现的无色部分的轮廓部分变成直线形状，因而有效着色面积的最终变化可以是极小的。即黑基体从滤色器的显示屏一侧掩蔽了所有不能看作为大体直线形状的无色部分的轮廓线部分。然而这种结果不限于只用黑基体的结构。例如在这样一种结构中也可以获得同样的结果，即对着滤色器在基板上形成的像素驱动总线可以作屏蔽装置，起到黑基体的作用。

另外，在某些模式中，像素区域在平面图上基本上为多边形，并且可以在多边形的任何一个侧边的附近沿该侧边形成无色部分。这种方法得到的优点是，出现在像素区域内的无色部分的所有轮廓线部分均变成直线形状，从而只需要简单的工艺，并且也可以得到上述优点。

在上述有利模式中，还形成覆盖着色部分和无色部分的保护层。按照这种模式，上述保护层不仅可以保护着色层，而且可以使整个着色层和无色部分的表面平面化。

另外在这种模式中，可以确定一个像素区域中无色部分有效面积与第二光束光程占据的有效面积之比，以便形成各种颜色，或者可以以这种方式确定无色部分的有效面积，使得可以在一个像素区域中利用第一区域部分的着色作用得到的第一光束的色度基本上等于该像素区域中由第二区域部分着色部分作用得到的色度，以便形成各种颜色。因此，可以合理地利用无色部分减少着色作用的效率。

另外，为了达到上述目的，本发明另一方面的液晶显示装置采用上述方面的滤色器。在这一方面中，提供了一种透射发射式液晶显示装置，该装置的特征在于：在液晶显示装置的一个基板上设置滤色器；在另一个基板上设置有像素电极，该像素电极包括使第一光束透过的透射电极部分和使第二光束从其上反射的反射电极部分；在该滤色器上的第一区域部分对应于透射电极部分，而第二区域部分对应于反射电极部分。这种液晶显示装置在各个像素上具有很均衡的色纯度，因而得到高质量的颜色重现。如上所述，如果总线具有黑基体的功能，并形成无色部分，则无色部分应当这样设置，使得总线遮盖无色部分的非直线部分。结果，可以得到如上所述的减小有效面积变化的优点。

另外，为达到上述目的，本发明另一方面的滤色器制造方法是制造一种滤色器的方法，该滤色器对于各个像素使得具有单向光程的第一光束和具有双向光程的第二光束着色，该制造方法包括：将使第一和第二光束着色的着色材料沉积在底层上的着色材料沉积步骤；使着色材料沉积层形成图案的步骤，由此对于各个像素形成使第一光束透过的第一区域部分和使第二光束透射的第二区域部分，第一区域部分和第二区域部分分别具有这样的结构，如果具有相同光程和同样属性的光穿过这些区域部分，则利用这些结构可以形成不同的着色作用。在这一方面中，该方法还包括在着色材料沉积步骤之前形成黑基体的步骤，该黑基体用于确定在基板上的像素区域。另外，该方法还包括在第一和第二区域部分上形成保护层的步骤，这导致制造滤色器的方法相对简单，由此可以实现上述作用/优点。

为了达到上述目的，本发明再一方面的液晶显示装置的制造方法是采用上述滤色器制造液晶显示装置的方法，其中，滤色器设置在液晶显示装置的一个基板上，而另一个基板设置有像素电极，该像素电极包括使第一光束透过的透射电极部分和使第二光束从其上反射的反射电极部分，该制造方法还包括使该滤色器上的第一区域部分与透射电极部分对齐的步骤。这样，便可以可靠地制造完全具有上述滤色器优点的液晶显示装置。

附图说明

图1是示意图，示出用在液晶显示装置中的本发明第一实施例滤色器。

图2是图1所示滤色器一个像素区域的示意放大平面图。

图3是滤色器装在液晶显示板中时沿图2的切线III-III截取滤色器的示意横截面图。

图4是用在液晶显示装置中本发明第二实施例滤色器的示意平面图。

图5是图4所示滤色器一个像素区域的示意放大平面图。

图6是滤色器装在液晶显示板中时，沿图5的切线VI-VI截取滤色器的示意横截面图。

图7是第二实施例滤色器示意平面图，用于说明第二实施例的优点。

图8是比较例滤色器的示意平面图，用于说明第二实施例的优点。

图9是用在例液晶显示装置中的本发明第三实施滤色器的示意平面图。

图10是图9所示滤色器一个像素区域的示意放大平面图。

图11是滤色器装在液晶显示板中时，沿图10的切线XI-XI截取滤色器的示意横截面图。

图12是用在液晶显示装置中的本发明第四实施例滤色器一个像素区域的示意放大平面图。

图13是滤色器装在液晶显示板中时，沿图12的切线XIII-XIII截取滤色器的示意横截面图。

图14是用在液晶显示装置中的本发明第五实施例滤色器上的一个像素区域的示意放大平面图。

图15是将滤色器装在液晶显示板中时沿图14的切线IX-IX截取的滤色器的示意横截面图。

图16是第二实施例变形例滤色器的示意横截面图。

具体实施方式

下面参考附图，详细说明本发明的上述方面和其它方面。

[第一实施例]

图1用平面图示意示出用在本发明透射反射液晶显示装置一个实施例中的滤色器1。

该滤色器分成纵向着色区域部分，各个部分沿显示屏的垂直方向延伸(沿图1的上下方向)，这些部分分别具有三基色光例如红(R)、绿(G)和蓝(B)的色素。这些纵向着色区域部分沿显示屏的水平方向按R、G和B的顺序周期性配置。一个纵向着色区域部分(一列)可以在垂直方向分成若干部分，各个分开的部分对应于一个像素，在下文中，该分开的部分称为像素部分10。像素部分10的边界具有黑基体1BM，以用于防止在像素部分的间隙漏光。虽然在图1中，纵向着色区域部分沿垂直方向被分开，但是在此实施例中，一个纵向着色区域部分的像素部分10(在垂直方向对准的部分像素10)在材料方面和外形方面都不是独立的。

该像素部分10具有：第一区域部分10t(图中点线包围的区域)，该部分可以透过具有单向光程和从背光系统发射的第一光束L1；第二区域部分10r，该部分是除第一区域部分10t的区域10的一部分，该部分可以透射具有双向光程且从显示屏入射的第二光束L2，该光束透射并在透射后从相反一侧再入射。该第一区域部分10t和第二区域部分10r具有这样一种结构，使得当具有同样光程和同样属性的光线透射穿过它们时，这两部分具有如上所述的不同着色作用。

图2示意示出一个像素部分10的放大平面图，而图3示出在滤色器装在液晶显示板100中时图2的III-III横截面图。图2是在从液晶显示板的前侧(即从图3的上侧)观察时，液晶显示板100的像素部分10的平面图。应当注意到，图3示出液晶显示板的基本结构，图中为了更清楚地显示，删去了一些次要的层、膜和其结构。

像素区域10的第一区域部分10t和第二区域部分10r具有同样的着色材料，但它们的结构分别是不同的。该第一区域部分10t对应于经由液晶层LC设置在基板70上的像素电极80的透明区域8t(透射电极部分)，该透明区域8t面对着该区域部分10t。第二区域部分10r对应于像素电极80的反射区域8r(反射电极部分)。从图2可以清楚看出，第二区域部10r设置有很多用作无色部分的通孔1h。因此第二区域部分10r由无色部分和除无色部分外的着色部分构造成。

通孔1h上没有着色材料，因而在第二区域部分10r上，这些通孔1h可以无色地透过第二光束的部分L2t。一方面，第二区域10r的着色部分是一个其上有着色材料的部分，使得该部分可以透过第二光束的部分L2c，从而使该部分L2c在第二区域部分10r中着色。相反，第一区域部分10t仅由着色层组成，没有无色部分，所以穿过第一区域部分10t的第一光束L1可以在部分10t的任何位置被着色。

在平面图中，第一区域部分10t是长方形，其中心位于像素区域的中心，而第二区域部分10r是除长方形区域外的部分，该部分包围第一区域部分。因此，这一实施例是基于将像素电极80的各个电极部分成形为近乎相当于平面图上这些区域部分10t、10r的形状。

如图3所示，在基板20上形成像素部分10和在由黑基体1BM确定的区域上形成黑基体1BM。该黑基体形成在液晶显示板前侧的透明基板20上，形成在该显示板的内侧，其用屏蔽光的材料制作，以便起到光屏蔽装置的作用。

可以容易形成通孔1h，方法是在用各种颜色的着色材料形成上述纵向着色区域部分时，采用形成图案的工艺用形成通孔的掩模形成。因为这种形成图案的工艺本身是众所周知的，所以不再作任何说明。

下面说明本实施例的作用和优点。

从背光系统(未示出)发射第一光束L1，该光束在通过透明电极部分8t和液晶层LC以后，由第一区域部分10t的着色材料着色，由此光束L1被导向到前侧显示板的外面。另一方面，从显示板前侧入射的第二光束穿过透明基板20，并且由于穿过第二区域部分10r的着色部分和通孔1h而只着色一次或不着色，然后经液晶层LC达到反射电极部分8r。接着，第二光束L2由反射电极部分8r反射，穿过液晶层LC后，被导向到第二区域10r。由此返回到第二区域部分10r的第二光束L2然后再穿过第二区域部分10r的着色部分或者通孔1h，再发生着色或者不着色，最后被导向到前侧显示板的外面。图3示出在第二光束L2c第一次入射在第二区域部分10r上，以及第二次入射的第二区域部分上时，穿过着色部分的情况，以及在第二光束L2t第一次入射在第二区域部分10r上以及第二次入射在第二区域部分10t上时穿过通孔1h的情况。在这些情况下，第二光束L2c完全发生着色作用，但第二光束L2t完全不发生着色作用。然而可能在第二光束L2的前行光路和返回光路的仅一个光路上发生第二光束L2被着色或者不着色的情况。

如上所述，因为通孔1h不使入射光着色，所以进入第二区域部分10r的第二光束L2的着色作用可以形成不同于第一区域部分10t中的第一光束L1的着色作用，这样可以有利地减小对光束L2的着色作用。即第一区域部分10t和第二区域部分10t具有这样的结构，使得部分10t和10r在具有同样光程和同样属性的光线透过这些部分时可提供所需的不同着色作用。按照这种结构具有以下优点。

因为第一部分10t可使从背光系统发射的第一光束L1着色，所以只能够产生一次着色作用。相反，第二区域部分10r可使具有双向光程的反射光束L2着色，使得它有两个机会施加着色作用。因此对于属性(包括强度、波长和特性等)基本上相同的光束，反射光束L2与透射光束L1相比，将经过(在感官上)几乎两倍程度的着色作用。因此反射光束L2再现的色纯度和透射光束L1再现的色纯度在一个像素内是不同的，结果在整个显示区域内，颜色再现的质量变坏。然而在此实施例中，为了防止反射光的着色作用不一致，可将反射光的着色部分的结构制成不同于透射光的着色部分的结构，方法是仅在第二区域部分10r上形成许多用作无色部分的通孔1h。由此可以减小反射光束L2的着色作用面积，反射光束L2穿过的区域可以是部分无色的。因此，可以在一个像素内减小反射光束的着色作用，使得透射光束L1和反射光束L2的着色作用可以达到平衡。应当注意到，本文所说的术语“着色作用”是指一种功效，该功效代表在预定条件下得到的着色作用例如色纯度、彩色质量、亮度等的程度，该预定条件包括入射光的强度、波长、特性和入射面积等。

总而言之结果是，可以在一个像素内获得透射光束L1和反射光束L2的均衡的色纯度，同时有助于改进整个显示区域上的显示的颜色。

在上述实施例中，为了在第一区域部分10t和第二区域部分10r之间获得不同的着色作用，该多个通孔1h可以像格栅图案一样配置在第二区域部分10r上，或者这种通孔可以根据设计无序地配置成另外一种形状，其数目和面积大小可以按照需要确定。

如上所述，无色的部分1h可用于降低反射光束L2的着色作用，下面对这种面积大小等说明其更具体的例子。

现在假定S是有关像素的有效面积，St是第一区域部分10t的有效面积，Sr是第二区域部分10r的有效面积(反射电极部分8r的面积大小，或者所有入射光束L2入射的面积)，Sn是无色部分1h的总的有效面积，相应面积是对于一个像素的面积。在液晶层LC的预定光学调制状态下，反射模式的光谱反射率R可表示如下：

R＝{L2t·Sn/Sr·+L2c·(Sr-Sn)/Sr}Sr/S     (1)

另一方面，在透视模式中，在相同条件下的光谱透射率T可以表示如下：

T＝L1·St/S         (2)

在上述公式中，L1、L2t和L2c是进入液晶显示板的光强度和其原来强度之比。

根据上述表达式，计算各个R、G和B的R，其中可以从大体自然光(或者从前侧入射的光)推导出L2c和L2t，计算的结果可以导出在相应着色层部分产生的色度。根据上述公式计算各个R、G和B的T，其可以根据所用的背光推导出L1，该计算结果可以导出在相应着色层部分产生的色度。这样确定Sn的值，使得这些色度对各种颜色是彼此相等的。按照这种原理，可以得到R、G和B各种颜色的Sn和Sr的比(Sn/Sr)，以百分数表示的相应比的例子如下，利用这些数值可以获得很好的结果。

R的像素：5-15％；

G的像素：15-30％；

B的像素：3-8％。

[第二实施例]

下面说明本发明的另一实施例。

图4示出用在本发明透射反射式液晶显示装置中的滤色器4的平面图。

在滤色器4中，装置由像素部分40构成，该像素部分是滤色器4的分割部分。所用的黑基体4BM结构，基本上与上述滤色器1的相应的结构元件相同。同样存在分别对应于第一区域部分10t和第二区域部分10r的部分40t和40r。

然而，在此实施例中，形成代替通孔1h的无色部分4H，该无色部分具有有效面积，该面积可根据上述的计算方法或者其它经验确定。换言之，第二区域部分40r是像素部分40的除去第一区域部分40t的部分，它由一个无色部分4H和除该部分4H外的着色部分构成。换言之，像素部分40由着色材料层4C(见图5)和无色部分4H构成。在此实施例中，无色部分4H位于长方形像素区域的左下角，是一个等腰三角形，该等腰三角形的直角构成该像素的角。

图5示意示出一个像素部分40的放大平面图。图6示出在该滤色器装到液晶显示板100’的情况下，沿切线VI-VI截取的图5的横截面图。图5还示出从图6中液晶显示板100’的前侧(图6的上侧)看去的平面图。应当注意到，图6基本上示出液晶显示板，为了更清楚地显示删去了若干附属层、膜和其结构。

像素部分40的着色部分4C包括：第一光束L1的第一区域部分40t；对于第二光束除无色部分4H外的那部分第二区域部分40r。与上述第一区域部分10t一样，该第一区域部分40t也对应于像素电极80的透明电极部分8t，而第二区域部分40r(包含无色部分4H)也对应于像素电极80的反射电极部分8r。

无色部分4H是无色地反射光束L2t穿过的部分，该无色的反射光束L2t是第二光束的一部分，在此实施例中。这一部分形成为由着色部分4C确定的窗口形式，该窗口可使着色部分4C的下层，即作为其支撑层的基板20露出。因此，透过该无色部分4H的光束不发生任何着色作用。

位于着色部分4C中的第一区域部分40t在此实施例中是一个长方形，该长方形的中心位于像素区域的中心。包含无色部分4H的第二区域部分40r是除去该长方形的部分，该部分包围第一区域部分。因此该实施例是基于像素电极部分80的电极部分在平面图上分别具有相似于区域40t、40r的形状。

如图6所示，像素部分40包括：黑基体4BM，该黑基体形成在透明基板20上，位于液晶显示板100’前侧，该黑基体包括形成在显示板内侧的光屏蔽材料；着色层4C，该着色层由例如具有着色成分的合成树脂构成，该着色层形成在基板20和黑基体4BM上，该黑基体位于由该黑基体定界的区域上；无色部分4H，由窗口(空白部分)构成，该窗口的轮廓或形状由着色层4C确定。

如图5所示，除长方形像素部分40上无色部分4H的三角形区域外，使着色部分4C形成某种形式的图案。

在此实施例中，可以除去对应于无色部分4H的着色材料部分而形成窗口，透过该窗口可以窥视透明基板20。

在背光系统(未示出)发射的光束L1在穿过电极部分8t和液晶层LC以后，由第一区域部分40t的着色材料着色，然后射到前侧显示板的外面。一方面，从显示板前侧来的外部光束的一部分L2c在穿过透明基板20和着色部分4C以后，由第二区域部分40r的着色部分4C的着色材料着色一次，然后经液晶层LC到达反射电极部分8r。该光束L2c由反射电极部分8r反射，再经液晶层LC回到第二部分4r的着色部分的一部分，再由该着色部分着色一次，然后通过透明基板20射到前侧显示板的外面。另一方面，从显示板前侧入射的外部光束的另一部分L2t进入无色部分4H，它在穿过透明基板20之后，不由滤色器的着色材料着色，然后经液晶层LC，射到反射电极部分8r。由该反射电极部分8r反射该光束L2t，使其返回到无色部分4H，再穿过液晶层LC。该光束L2t不由无色部分4H着色，经透明基板20射到位于前侧的显示板的外面。

如上所述，无色部分4H不使入射光着色，所以该部分可以降低进入像素区域的环境光线的着色作用。因此，可以得到如第一实施例得到的优点。

应当注意到，在这种结构中，天然着色的反射光可以利用单一独立区域使其无色，所以在微观上可以形成斑点区域，但是在人们观察整个显示屏的宏观观察中，可以忽略显示图像的局部无色光。

另外，还应当注意到，可以根据第一实施例同样的原理设定面积的尺寸等调节无色部分4H的作用，减小反射光的着色作用。

另外，由于在图5所示的三角形中形成无色部分4H，所以本实施例具有特殊的优点。

图7示出更真实的无色部分4H的放大图，而图8示出解释这种特殊优点的比较例。

为了形成无色部分4H，将着色部分4C形成为图5所示的形状(一种锯齿形状)，形成的方法是采用图案形成工艺，在该工艺中，采用局部腐蚀除去法，其方式与对应于纵向着色区域部分采用普通条纹形成掩模的图案成形工艺很相同。然而实际上得到的着色部分4C在微观上是相似的，如图7所示，即在平面图中，着色部分4C的棱角不是图5所示的很尖棱角，而是像图7所示的圆角。换言之，着色部分4C的各个棱角变得较为圆滑。相反，着色部分的直线部分在平面图中可以容易地以几乎期望的很高准确度形成直线形状。

在此实施例中，因为将无色部分4H形成为这样一种三角形形状，使得该三角形形状可以通过除去长方形像素部分40的一个棱角而得到，所以，可将着色部分4C的较圆滑部分仅仅限于像素的边缘，例如图7的左侧和下侧，可以所有这些较圆部分可以用黑基体4BM遮挡。由于与黑基体相结合，所以可以准确地形成具有需要形状和面积尺寸的无色部分4H。另外，还有一个方面，三角形的无色部分4H基本上不发生变化，而且可以容易形成相对互等面积。

相反，在将无色部分4H形成为长方形的情况下，较圆部分4Co总会留在着色部分4C中，即使它与黑基体4MB相结合，如图8所示。对于其圆度而言，很难预测这种较圆部分。另外，这种较圆部分可能发生大范围的变化，所以为将无色的部分形成为具有要求形状和面积尺寸，出现这种较圆部分是特别不利的。

在此实施例中，无色部分4H的平面形状是等腰三角形，所以又可提供了一种比不规则三角形更有利的例子。即只要无色部分4H是等腰三角形，即使形成着色部分4C图案的掩模在上下方向或者左右方向发生偏离，则无色部分4H在几何上仍显示为相似的等腰三角形，并按照这种偏差全面改变其面积。在非等腰三角形的情况下，当它偏离上下方向时，面积变化的程度总是不同于在左右方向偏离时面积变化的程度。在重新考虑此问题时，在等腰三角形的情况下例如在本实施例的情况下，可以容易控制由于掩模偏差造成的无色部分4H的面积变化，所以可以获得这样的优点，即不需要高准确度地形成掩模等。

另外，在通过使该区域形成三角形的方法形成具有同样面积大小的无色部分情况下，可以容易地使形成无色部分4H轮廓所沿的着色部分4C的边长度短于在其它形状区域情况下的长度。因此，在着色部分4C和无色部分4H之间的阶梯部分变得比较小，从而有助于平整滤色器的表面。

[第三实施例]

在第二实施例中，已经说明了将无色部分4H形成为三角形时的例子，但是使它们形成其它的形状也可以获得特殊的优点。

图9以平面图的方式示意示出实施例的滤色器。图10示出其局部放大图，而图11示出沿图10切线XI-XI截取的的横截面图。

如图9所示，无色部分4H’形成为长方形，该长方形沿长方形像素部分40’的一个整边延伸，形状为靠近该边的一条直线。此例子的这种无色部分4H’可以是沟槽部分，该沟槽部分沿显示屏的垂直方向延伸，如图11所示。

另外，由于形成这种无色部分4H’，所以出现在像素区域内的着色部分4C’的所有边缘都是直线形状，因而变化发生在狭窄的范围内，而且容易使得该无色部分4H’准确地形成为要求的面积。另外，由于采用使着色部分4C’的宽度减小的方法，实现此实施例，因此在本实施例中的图案成形工艺很类似于在现有技术中用于形成条纹着色部分的图案形成工艺，所以可以得到制造工艺容易控制的优点。

[第四实施例]

为了使第一区域部分或第二区域部分产生不同的着色作用，还可以应用如图12和13所示的另一种结构。

图12示意示出本发明第四实施例滤色器像素部分50的放大平面图，而图13示出在该滤色器装入到液晶显示板100”’中时，沿图12的切线XIII-XIII截取的横截面图。

在此实施例中，第一区域部分50t和第二区域部分50r具有这样的结构。在这种结构中，构成着色元件的密度彼此是不同的。为此，第一区域部分50t和第二区域部分50r中的各个部分具有至少一个表面层部分，在此实施例中该表面层部分根据用作结构单元图案的着色材料凸出体元件(凸出部，具体是大体半圆形凸出部)形成在许多着色元件结构单元上，第一区域部分50t的凸出部5b的密度比第二区域部分50r的凸出部分5b的高。

按照此实施例，为达到预定目的，可以在第一区域部分和第二区域部分之间在结构上形成差别，同时可以容易地利用图案成形工艺使着色元件的表面积或者体积产生差别，从而影响在第一区域部分50r和第二区域部分50r之间入射光束的着色作用。

[第五实施例]

另外，还可以实施如图14和15所示的结构。

图14示意示出第五实施例滤色器的像素部分60的放大平面图，而图15示出将该滤色器装在液晶显示板100””中时沿图14的切线XV-XV截取的截面图。

本实施例还提出第一区域部分60t和第二区域部分60r具有这样一种结构，使得它们形成的着色元件的密度彼此不同。为此，第一区域部分60t和第二区域部分60r中的各个部分具有至少一个表面层部分，在此实施例中该表面层部分根据用作结构单元图案的着色材料凹部元件(凹部，具体为大体半球形凹部)形成在许多看色元件结构单元上，并形成第二区域部分60r的凹部6d，该6d的密度大于第一区域部分60t的凹部6d的密度。

按照本实施例，为达到预定目的，可以在第一区域部分和第二区域部分之间在结构上形成差别，同时可以容易地利用图案成形工艺在第一区域部分60t和第二区域部分60r之间，使着色元件的有效表面积或体积产生差别，从而影响入射光束的着色作用。

应当注意到，第一区域部分和第二区域部分是根据凸出部或凹部的图案形成的，所以这些表面变粗糙，因而容易散射入射光束。这些散射光束改进了电视屏上的视角特性，从而可以进一步提高可视度。具体是，在反射模式中它对于光束L2是有效的。

另外，还有将第四和第五实施例结合起来的实施例。即将第四实施例中的第一区域部分50t(着色元件的高密度形成结构)与第五实施例中的第二区域部分60r(着色元件的低密度形成结构)结合起来，从而产生要求的不同的着色作用，或者将第五实施例中的第一区域部分60t(着色元件的高密度形成结构)和将第四实施例中的第二区域部分50r(着色元件的低密度形成结构)结合起来，产生要求的不同的着色作用。

在上述实施例中，因为像素部分具有通孔1h，无色部分4H、4H’或者具有凸出部5b的突出形状和凹部6d的凹部形状，所以着色部分上形成一些有阶梯的部分，从而降低了整个滤色器的表面平整性。这种阶梯部分对于光学特性等方面通常是不利的。

由于这种缺陷，在图16中示出作为代表的改进第二实施例的例子。在此实施例中，在着色部分4C和无色部分4H上覆盖一层作为外层的保护层9，该保护层由合成树脂构成，用于保护着色部分4C，而无色部分4H的窗口部分被填埋，从而平整滤色器的表面。该保护层由光学透明材料构成，所以它不会影响滤色器的着色作用。

由于保护层9可以平整滤色器的表面，所以可使在该表面上的入射光的入射面变得平整。这样便可以防止例如由粗糙表面以及无色部分4H的窗口造成的不希望的漏光，从而显著改进光学特性。

另外，即使在滤色器上形成其它膜例如定位膜(未示出)等，也可以防止着色部分4C与其它膜直接接触，所以具有可防止液晶层受污染的优点。另外，由于滤色器的表面被平整，所以可以方便地避免定位层取向的不规则性，或者避免配置在定位层上或其上面的液晶层LC的凹凸不平性。

另外，在其它实施例中，以几乎相同的方式形成保护层9也可获得同样的优点。然而，在特殊结构例如实施例1、4和5的情况下，平整度是很小的，所以在滤色器需要同样的平面度时，该保护层可以比涂在实施例2上的保护层薄。即特殊结构本身便具有滤色器表面的高平整性，所以可以说，几乎没有由不平形状产生的影响作用于其它层。

这样，在上述实施例中，可以认为，滤色器的像素部分是长方形，而且已经提出包含用于透射的长方形第一区域部分和用于反射的第二区域部分的例子，该第二区域部分具有包围第一区域部分的形状。然而本发明不一定限于这些实施例。这样的像素部分(像素区域)可以为除长方形外的其它形状，例如具有五个边或多个边的多边形形状。第一区域部分同样也可以为除长方形而外的其它形状和/或可以分成许多形状。

在滤色器中，用于透射的区域和反射的区域基本上分别对应于在有关显示装置中处理第一光束和第二光束的规定区域(在本文给出的实施例中，为形成在上述电极上的透射部分和反射部分的相应区域)。透射区域和反射区域在形状上、排列上和在数目上与规定的区域相同。因此，第一区域部分在平面图上可以是圆形形状、近似长方形而又被倒棱角的形状(包括椭圆)，或者为五个边或多个边的多边形形状以及在上述实施例中的长方形第一区域部分，而不是包围该第一区域部分的第二区域部分。

应当注意到，本发明可以进行其它的各种变型。例如像素部分可以为其它形状，而不是如图1、4或9所示的格子形状。虽然在上述实施例中已经提出滤色器直接形成在基板20上的例子，但是可以在基板20和滤色器之间插入一些附属层。即本发明旨在一种滤色器，该滤色器可以由任何，包括下层或基板的任何基层支撑。

为达到某些要求的目的，保护层9可以具有某种着色特性，而不是完全透明的没有颜色的保护层9。在上述实施例中，已经说明可以获得理想彩色图像的基于R、G、B三基色的滤色器，但是本发明适用合用于显示单色图像的单色滤色器。

因此，上述优选实施例只是例示性的，没有任何限制性。后附的权利要求书限定了本发明的范围，所有属于权利要求书意义内的所有改型均包含在本发明中。

Claims (14)

1.一种对于各个像素用于使具有单向光程的第一光束和具有双向光程的第二光束着色的滤色器，

该滤色器包括对于各个像素可使该第一光束从其中透过的第一区域部分和可使该第二光束从其中透过的第二区域部分，该第一区域部分和该第二区域部分具有不同的结构，即，如果具有相同光程和相同属性的光束穿过该第一区域部分和该第二区域部分，则该第一区域部分和该第二区域部分对该光束将产生不同的着色作用，

所述第二区域部分包括一使该第二光束着色的着色部分，和至少一个无色部分，该无色部分大体上无色地传送该第二光束，且该着色部分和该无色部分以下述方式形成，即仅仅该着色和无色部分的大体直线形轮廓出现在平面图中的像素区域之内。

2.如权利要求1所述的滤色器，其特征在于，该像素区域在平面图上具有大体多边形形状，该无色部分邻接像素区域的多边形的角。

3.如权利要求1或2所述的滤色器，其特征在于，像素区域在平面图上具有大体多边形形状，无色部分具有大体为三角形的形状，该三角形包括多边形的一个角并具有对着像素中的该角的斜边。

4.如权利要求3所述的滤色器，其特征在于，在平面图中，该无色部分是等腰三角形。

5.如权利要求1所述的滤色器，其特征在于，该像素区域在平面图上基本上为多边形，无色部分可以邻接多边形的任何一个边，并沿着该边形成。

6.如权利要求1或2所述的滤色器，其特征在于，光屏蔽装置形成在像素区域的边界上，

该光屏蔽装置具有遮蔽作用，能遮蔽着色部分和无色部分的所有不是直线形状的轮廓，以无法看出滤色器的显示屏侧边。

7.如权利要求6所述的滤色器，其特征在于，所述光屏蔽装置是黑基体。

8.如权利要求6所述的滤色器，其特征在于，所述光屏蔽装置是设置在液晶显示装置中的总线。

9.如权利要求1所述的滤色器，其特征在于，该第一区域部分和该第二区域部分具有这样的结构差别，即，使得第一光束在像素区域内由第一区域部分产生的着色作用基本上等于第二光束在该像素区域内由第二区域部分产生的着色作用。

10.如权利要求1所述的滤色器，其特征在于，该第一和第二区域部分用同样的着色材料形成。

11.如权利要求1所述的滤色器，其特征在于，该滤色器还包括覆盖该第一和第二区域部分的保护膜。

12.如权利要求1或2所述的滤色器，其特征在于，对各种形成的颜色，在像素区域中确定该无色部分的有效面积与第二光束的光程占据的有效面积之比。

13.如权利要求1或2所述的滤色器，其特征在于，这样确定无色部分的有效面积，即，使得对于形成的各种颜色，由像素区域中第一区域部分的着色作用得到的第一光束的色度基本上等于在该像素区域中由第二区域部分的着色作用得到的第二光束的色度。

14.如权利要求1所述的滤色器，其特征在于，所述第一区域部分在平面图中是圆形、椭圆形或五边及多于五边的多边形。

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