(57)【要約】【課題】カラーフィルタ上での反射を低減し、更なるコントラストの向上を図る。【解決手段】光源側の下側偏光板１８と表示側の上側偏光板１９との間に、下側偏光板１８を透過した直線偏光の偏光面を変化させて光透過率を調整する液晶層１７を配置し、液晶層１７と上側偏光板１９と間にカラーフィルタ２０を配置した透過型カラー液晶表示装置において、上側偏光板１９とカラーフィルタ２０の間に、上側偏光板１９を透過してカラーフィルタ２０で反射する外光の偏光面を、上側偏光板１９で吸収し得る９０°に回転させる１枚の１／４波長板２１を配置し、更にカラーフィルタ２０の下側にもう１枚の１／４波長板２２を配置した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源側の下側偏光板と、表示側の上側偏光板と、前記下側偏光板と前記上側偏光板の間に設けられ、前記下側偏光板を透過した直線偏光の偏光面を変化させて光透過率を調整する液晶パネルと、前記液晶パネルと前記上側偏光板の間に設けられるカラーフィルタとを含む透過型カラー液晶表示装置であって、
前記上側偏光板と前記カラーフィルタの間に、前記上側偏光板を透過して前記カラーフィルタで反射する外光の偏光面を前記上側偏光板で吸収し得る角度に回転させる位相板を備える透過型カラー液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の透過型カラー液晶表示装置であって、
前記位相板が１枚の１／４波長板よりなり、前記上側偏光板を透過した外光の往復の通過により、該外光の偏光面を９０°回転させる透過型カラー液晶表示装置。
【請求項３】
請求項２記載の透過型カラー液晶表示装置であって、
前記カラーフィルタと前記液晶パネルの間に、更にもう１枚の１／４波長板を備える透過型カラー液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか記載の透過型カラー液晶表示装置であって、
前記液晶パネルがＴＮ型、ＩＰＳ型、又はＶＡ型のものである透過型カラー液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外光の反射を低減して表示画像のコントラストを高めるようにした透過型カラー液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、各種装置のディスプレイとして、透過型カラー液晶表示装置が広く使用されている。このうち一般に広く利用されているＴＮ（Twisted Nematic ）モードの液晶表示装置は、透明電極を有する２枚のガラス基板間に液晶分子を９０度ねじれた状態で封入することで液晶層を構成し、その液晶層のガラス基板の外側に２枚の偏光板を直交配置した構造を有している。この種の液晶表示装置における画像表示は、両基板間への印加電圧を調整することで液晶分子の配向を変化させて、液晶中を通過する光の出力を変化させることで行われる。
【０００３】
即ち、印加電圧が閾値より低い場合、入射側の偏光板を通過した直線偏光の偏光方向が液晶分子のねじれに沿って９０度回転（旋光）するので、旋光された光が、入射側の偏光板に対して直交配置された出射側の偏光板を通過して明るい状態が表示される（白表示）。一方、印加電圧が閾値より高くなると、電極間の中央部分から液晶分子長軸が立ちはじめ、旋光性が低下し始める。さらに印加電圧を高くすると、旋光性がついに無くなってしまい、入射側の偏光板を通過した直線偏光は、旋光することなく、出射側の偏光板に到達するので、出射できず、暗い状態が表示される（黒表示）。
【０００４】
ところで、このような液晶表示装置においては、室内や窓からの外光が画像表示面で反射することにより、例えば、黒表示時の黒の締まりが悪くなり、コントラストの低下をもたらすという問題があった。その原因としては、ディスプレイ最表面の空気界面での反射（表面反射）と、カラーフィルタ部での反射（内部反射）が主として挙げられる。これまでは前者の反射率が一般には後者より高かったので、その対策として、例えばディスプレイ表面に多層干渉効果を取り入れた低反射率フィルムを貼り付けて反射率の低減を図っていた。
【０００５】
しかしながら、低反射率フィルムを貼り付けて空気界面での表面反射率をある程度以下に抑えた場合、相対的に後者のカラーフィルタ表面での内部反射、特にブラックマトリックス表面での反射が、コントラスト向上を図る上での新たな問題となってきた。
【０００６】
従来、カラーフィルタのブラックマトリックスとしては、（１）蒸着、スパッタリング等で形成したクロム薄膜をフォトエッチングしてレリーフしたもの、（２）黒色電着塗料を電着して形成したもの、（３）印刷により形成したもの、等があった（例えば、特許文献１参照）が、今までは、必要な寸法精度を確保しながら十分に反射率を低減したものが無かったので、その対策が必要となってきた。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３７１２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、従来では、画像表示面での外光の反射のうち、空気界面での表面反射については、ある程度十分な対策が採られてきたが、カラーフィルタ上での内部反射については、十分な対策が採られていなかった。そのため、更なるコントラスト向上を図る上で、内部反射の問題を解決することが重要になってきた。
【０００９】
本発明は、上記事情を考慮し、カラーフィルタ上での反射を低減し、更なるコントラストの向上を図ることのできる透過型カラー液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の透過型カラー液晶表示装置は、光源側の下側偏光板と、表示側の上側偏光板と、前記下側偏光板と前記上側偏光板の間に設けられ、前記下側偏光板を透過した直線偏光の偏光面を変化させて光透過率を調整する液晶パネルと、前記液晶パネルと前記上側偏光板の間に設けられるカラーフィルタとを含む透過型カラー液晶表示装置であって、前記上側偏光板と前記カラーフィルタの間に、前記上側偏光板を透過して前記カラーフィルタで反射する外光の偏光面を前記上側偏光板で吸収し得る角度に回転させる位相板を備える。
【００１１】
請求項２の透過型カラー液晶表示装置は、前記位相板が１枚の１／４波長板よりなり、前記上側偏光板を透過した外光の往復の通過により、該外光の偏光面を９０°回転させる。
【００１２】
請求項３の透過型カラー液晶表示装置は、前記カラーフィルタと前記液晶パネルの間に、更にもう１枚の１／４波長板を備える。
【００１３】
請求項４の透過型カラー液晶表示装置は、前記液晶パネルがＴＮ型、ＩＰＳ型、又はＶＡ型のものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、上側偏光板とカラーフィルタの間に位相板を配置し、上側偏光板を透過してカラーフィルタで反射する外光の偏光面を所定角度だけ回転させるようにしたので、カラーフィルタ上での反射光を上側偏光板で吸収することができる。この場合、上側偏光板を透過した外光（直線偏光）は、位相板を往きと復りの２回通過することになるので、２回の通過により偏光面を、上側偏光板を透過できない角度にする必要がある。
【００１５】
そこで、請求項２の発明では、位相板として１枚の１／４波長板（λ／４板）を使用している。１／４波長板を２回通過すると、上側偏光板を透過した直線偏光（外光）の偏光面は９０°回転する。従って、この光は、上側偏光板に対して直交する偏光面を有した偏光となるので、上側偏光板を通ることができなくなって、反射光が観察者側に戻らなくなる。つまり、反射を確実に防止することができる。
【００１６】
ところで、このように１／４波長板をカラーフィルタの上に設けると、液晶パネルを通過した光が、１枚の１／４波長板を通過してから上側偏光板に到達することになるため、表示が適正に行われなくなる場合がある。そこで、請求項３の発明では、カラーフィルタの下にもう１枚の１／４波長板を入れて、２枚の１／４波長板を通過させることで、透過光の偏光面を９０°回転させる。こうすることにより、液晶パネルを通過した光が上側偏光板を透過でき、適正な表示ができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態を説明するための透過型カラー液晶表示装置の概略断面図である。
透過型カラー液晶表示装置１００は、光源１１側の下側偏光板１８と表示側の上側偏光板１９との間に、下側偏光板１８を透過した直線偏光の偏光面を変化させて光透過率を調整（ＯＮ／ＯＦＦの場合はスイッチング制御）する液晶パネル１７を配置し、液晶パネル１７と上側偏光板１９の間に、上下に位相板としてのλ／４板（１／４波長板）２１、２２を設けたカラーフィルタ２０を配置し、下側偏光板１８の下側にバックライトユニット１０を配置したものである。液晶パネル１７は、液晶層とそれを挟むガラスや駆動電極などから構成される。
【００１８】
バックライトユニット１０は、エッジライト型のもので、液晶パネル１７を背面側から照明するための冷陰極管等からなる光源１１と、光源１１からの光を反射する反射板１２と、光源１１からの光及び反射板１２で反射された光を液晶パネル１７側に向けるための導光板１４と、導光板１４内から出てくる光を導光板１４内あるいは液晶パネル１７側に戻すための拡散板（又は反射板）１３とを備える。また、導光板１４と下側偏光板１８の間には、導光板１４から出射された光を拡散する拡散フィルム１５と、拡散フィルム１５で拡散された光を集光して液晶パネル１７に入射させる集光フィルタ１６とが設けられている。なお、拡散板（又は反射板）１３、導光板１４、拡散フィルム１５、集光フィルタ１６、下側偏光板１８、液晶パネル１７、λ／４板２２、カラーフィルタ２０、λ／４板２１、及び上側偏光板１９は、この順に積層されている。
【００１９】
液晶パネル１７としては、ツイストネマティック（ＴＮ）型、スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）型、ＩＰＳ型、又はＶＡ型等のものが用いられる。また、カラーフィルタ２０は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各フィルタと、その間隙に配されたブラックマトリックスとからなる。
【００２０】
また、下側偏光板１８は、集光フィルタ１６からの全方位光中の特定の偏光成分を透過する機能を有し、上側偏光板１９は特定の偏光成分を透過する機能を有する。ここでは、下側偏光板１８と上側偏光板１９の偏光方向は等しく（図中では左右方向の矢印で示してある）設定され、直交関係にはない。
【００２１】
次に作用を説明する。
外光が上側偏光板１９を通して入射した場合のカラーフィルタ２０での反射光は、λ／４板２１を往復で２回通過するので、入射光の直線偏光に対し偏光面が垂直な直線偏光に変換される。従って、反射光は上側偏光板１９で吸収されることになり、観察者の目に届かなくなる。以上のことから、外光の反射を押さえられることにより、コントラストが高い液晶表示が可能となる。なお、ここではλ／４板２１を用いて、外光の偏光面を９０°回転させているが、回転させる角度は９０°である必要はなく、上側偏光板１９でカラーフィルタ２０からの反射光を目立たない程度に吸収することができる角度であれば良い。つまり、λ／４板の代わりに、偏光面を前記角度回転させることができる位相板を用いれば、効果は得られる。
【００２２】
一方、バックライトユニット１０からの光は、下側偏光板１８によって偏光され、図１中の左右方向の光のみが液晶パネル１７に入射する。液晶パネル１７は、図示しない透明電極間に印加される電圧により光透過率が調整される。即ち、印加電圧により液晶の分子配列が変化し、光透過率が調整される。白表示の場合は液晶パネル１７を通過する際に偏光面が９０°回転し、黒表示の場合は偏光面が変化しない。液晶パネル１７を通過した光は、カラーフィルタ２０を通過する際にその前後でλ／４板２１、２２を２回通過することにより、偏光面が９０°回転するため、白表示の場合は上側偏光板１９を通過し、黒表示の場合は上側偏光板１９に吸収され、白黒表示が正確に行われる。
【００２３】
外光の反射を抑えるためには、λ／４板２２は必須ではない。しかしながら、λ／４板２２がないと、液晶パネル１７を通過した光はλ／４板２１を１回しか通過しないため、λ／４板２１を通過した後、円偏光になってしまって上側偏光板１９を通過できず、正確な表示ができなくなってしまう。そこで、液晶表示装置１００では、液晶パネル１７とカラーフィルタ２０との間にλ／４板２２を設けたことで、上記説明したように表示を正確に行うことができるようになっている。なお、ここでは下側偏光板１８と上側偏光板１９の偏光方向を等しく設定しているが、両者は直交関係にあっても良い。例えば、上側偏光板１９の偏光方向が紙面に垂直な方向であった場合は、黒表示が白表示になり、白表示が黒表示になってしまうが、表示データを予め白黒反転させておけば、正確に画像を表示することは可能である。
【００２４】
又、液晶表示装置１００は、液晶パネル１７としてＴＮ型、ＳＴＮ型、ＩＰＳ型、又はＶＡ型等のものを用いているため、λ／４板２１，２２がなくても、画像表示を行うことは可能である。λ／４板２１を設けた目的は、コントラスト向上のためであり、λ／４板２２を設けた目的は、λ／４板２１を設けたことによって画像が表示されなくなるのを防ぐためである。
【００２５】
又、上記実施形態では、位相板としてλ／４板２１、２２を使用した場合を示したが、他の位相板を使用してもよい。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明の効果を実施例によって証明する。
実施例用の透過型カラー液晶表示装置（装置Ａとする）として、カラーフィルタの付いているガラス基板にλ／４板２１を貼付してカラーフィルタの上下にλ／４板２１を設けたものを作成し、比較例用の透過型カラー液晶表示装置（装置Ｂとする）として、カラーフィルタの上下にλ／４板を設けないものを作成した。装置Ａについては、反射率測定に関して表面での反射を除くために、上側偏光板１９とλ／４板２１との距離を離した。この場合の離す程度は、光源が表示面の垂線に対して４５度の位置にある場合に、上側偏光板１９上での正反射光と、カラーフィルタ２０上での正反射光とが分離して測定できる位置を実験的に決定し、この決定した位置となる程度にした。
そして、装置Ａ，Ｂの表示面に対して垂直から入射角４５°の位置に蛍光灯（１００００ｃｄ／ｍ２）を設置して、カラーフィルタ２０上での正反射光について、装置Ａ，Ｂのそれぞれの平行光反射率（％）を測定した。又、装置Ａ，Ｂの電源ＯＦＦ時に１００ｃｄ／ｍ２の明るさの白色板を両装置の表示面に対して垂直から４５°の位置から映し込み、その視覚的な映り込みの評価を行った。
【００２７】
測定の結果、平行光反射率は、装置Ａについて０．４２％、装置Ｂについて２．７％となり、本発明のようにカラーフィルタを挟んで２つのλ／４板を設けた構成の方が反射率を抑えられることが分かった。又、評価の結果、装置Ａについては○（映り込みが気にならない）、装置Ｂについては×（映り込みが気になる）という結果が得られ、本発明のようにカラーフィルタを挟んで２つのλ／４板を設けた構成の方が映り込みを抑えられることも分かった。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態を説明するための透過型カラー液晶表示装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１００      透過型カラー液晶表示装置
１１        光源
１７        液晶層
１８        下側偏光板
１９        上側偏光板
２０        カラーフィルタ
２１，２２  λ／４板（１／４波長板、位相板）
【図１】
2006064907.tif 000003