(57)【要約】【課題】高輝度と高コントラストを具現するカラー液晶表示装置を提供する。【解決手段】相互に向かい合って離隔された第１基板及び第２基板と；第１基板の外側の面に構成された第１偏光板と；第１基板と第２基板間に充填された液晶層と；第２基板の下部に構成されたバックライトと；第２基板とバックライトの間に構成されて、バックライトに近接して第１ピッチを有する第１部分と、第２基板の外側の面に近接して第２ピッチを有する第２部分と、第１部分及び第２部分間において第１ピッチから第２ピッチに順次的に変わる第３ピッチを有する第３部分で構成されるコレステリック液晶偏光板を含む。このような構成において、コントラスト比が改善された高輝度、高画質の透過型カラー液晶表示装置を製作できる。【選択図】　　　　図３
2004046178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に向かい合って離隔された第１基板及び第２基板と；
前記第１基板の外側の面に構成された第１偏光板と；
前記第１基板と第２基板間に充填された液晶層と；
前記第２基板の下部に構成されたバックライトと；
前記第２基板と前記バックライトとの間に構成されて、前記バックライトに近接して第１ピッチを有する第１部分と、前記第２基板の外側の面に近接して第２ピッチを有する第２部分と、前記第１部分及び第２部分間において前記第１ピッチから前記第２ピッチに順次変わる第３ピッチを有する第３部分で構成されるコレステリック液晶（ＣＬＣ）偏光板とを含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１ピッチは、前記第２ピッチより長いことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第２基板の内側面に構成されたＣＬＣカラーフィルター（ＣＣＦ）層をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記ＣＣＦ層とＣＬＣ偏光板の内部液晶のねじれた方向が相互に反対方向であることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１基板及び第２基板は、赤色、緑色、青色画素領域を有し、前記赤色、緑色、青色画素領域のＣＣＦ層は各々赤色、緑色、青色の光を透過させることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記ＣＣＦ層は、第１ＣＬＣ層及び第２ＣＬＣ層を含み、前記赤色画素領域にある前記第１ＣＬＣ層及び第２ＣＬＣ層は各々青色、緑色に対応するピッチを有し、前記緑色画素領域にある前記第１ＣＬＣ層及び第２ＣＬＣ層は各々青色、赤色に対応するピッチを有し、前記青色画素領域にある前記第１ＣＬＣ層及び第２ＣＬＣ層は各々緑色、赤色に対応するピッチを有することを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１偏光板と液晶層間に位相差フィルムをさらに構成することを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記液晶層は、ＯＣＢモードであることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記第２基板の内側面に位相差板と前記位相差板の上部に第２偏光板をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記位相差板と前記第２基板間にＣＣＦ層をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記液晶層は、ＴＮモードであることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記位相差板と第２偏光板は、前記ＣＣＦ層上部にコーティングによって順に形成されることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記ＣＣＦ層とＣＬＣ偏光板の内部液晶のねじれた方向が相互に反対方向であることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記第１基板及び第２基板は、赤色、緑色、青色画素領域を有し、前記赤色、緑色、青色画素領域のＣＣＦ層は各々赤色、緑色、青色の光を透過させることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記ＣＣＦ層は、第１ＣＬＣ層及び第２ＣＬＣ層を含んで、前記赤色画素領域にある前記第１ＣＬＣ層及び第２ＣＬＣ層は各々青色、緑色に対応するピッチを有し、前記緑色画素領域にある前記第１ＣＬＣ層及び第２ＣＬＣ層は各々青色、赤色に対応するピッチを有し、前記青色画素領域にある前記第１ＣＬＣ層及び第２ＣＬＣ層は各々緑色、赤色に対応するピッチを有することを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ　ｃｒｙｓｔａｌ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｄｅｖｉｃｅ）に係り、さらに詳細に説明すればコレステリック液晶の特性を利用したＣＬＣ偏光板とＣＬＣカラーフィルターを含む透過型カラー液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、液晶表示装置の駆動原理は、液晶の光学的異方性と分極性質を利用する。前記液晶は構造が細くて長いために分子の配列に方向性を持っており、人為的に液晶に電界を印加して分子配列の方向を制御できる。したがって、前記液晶に印加される電界の大きさを任意に調節して液晶の分子配列が変わるようになれば、液晶層を通過して入射された光の偏光特性が変わるようになり、これから偏光板を通過した光の量が調節されて画像情報を表現できる。
【０００３】
現在、液晶表示装置として、薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに連結した画素電極がマトリックス方式で配列されたアクティブマトリックス液晶表示装置（ＡＭ−ＬＣＤ）が解像度及び動画の具現能力が優秀で最も注目を浴びている。
【０００４】
一般的な液晶表示装置を構成する基本的な部品である液晶パネルの構造を説明すれば次の通りである。図１は、一般的な液晶表示装置を概略的に示した図面である。図示したように、液晶表示装置１１は、ブラックマトリックス６とサブカラーフィルター（赤、緑、青）８ａ、８ｂ、８ｃを含んだカラーフィルター８と、カラーフィルター上に透明な共通電極１８が形成された上部基板５と、画素領域Ｐと画素領域上に形成された画素電極１７とスイッチング素子Ｔを含んだアレイ配線が形成された下部基板２２で構成され、前記上部基板５と下部基板２２間には液晶１４が充填されている。
【０００５】
前記下部基板２２は、アレイ基板とも称し、スイッチング素子である薄膜トランジスタＴをマトリックス形態に配置し、このような多数の薄膜トランジスタを交差してゲート配線１３とデータ配線１５が形成される。前記画素領域Ｐは、前記ゲート配線１３とデータ配線１５が交差して定義される領域である。前記画素領域Ｐ上に形成される画素電極１７はインジウム−スズ−オキサイド（ＩＴＯ）のように光の透過率が比較的優れた透明導電性金属を用いる。前述したようにして構成された液晶表示装置１１の下部には前記液晶表示装置に光を提供する光源である背光装置（ｂａｃｋ　ｌｉｇｈｔ）（図示せず）が構成される。
【０００６】
上述したアクティブマトリックス液晶表示装置の動作を説明すれば、スイッチング薄膜トランジスタＴに信号が印加されると、データ信号が画素電極１７に印加されて、信号が印加できない場合には画素電極１７にデータ信号が印加できない。すなわち、前記液晶表示装置は、光をスイッチングする光変調器の一種である。
【０００７】
一般的に、従来の液晶表示装置は、図面に示さなかったが、バックライトから放出される光を利用する構造で構成されており、前記バックライトから放出された光がカラーフィルターを透過して、画像に表現されるためには多数個の機能性薄膜を透過しなければならないために非常に非効率的な光変調器である。前記機能性薄膜には、バックライト光の偏光状態を調節する２枚の線形偏光板と、バックライト光を彩色するカラーフィルターなどがある。
【０００８】
しかし、前記線形偏光板は、バックライト光の線形成分、すなわち一方向の線偏光光だけを透過させるためにバックライトから放出された光の約半分以下の成分だけを透過させることになり、バックライトを效率的に使用できない短所がある。すなわち、輝度が相当に落ちる問題がある。また、一般的に、液晶表示装置に使われるカラーフィルターは、吸収型カラーフィルターであって、前記カラーフィルターを透過する時もバックライトから放出される光の損失が多く発生するようになる。
【０００９】
上記のように輝度が落ちる問題点を解決するためには、前記カラーフィルターの透過率を向上させなければならなく、これのためには前記カラーフィルターの色純度を低くめにしなければならないが、単純に色純度を低くめて輝度を向上させるには限界がある。
【００１０】
上述した液晶表示装置における輝度の問題を解決するために、コレステリック液晶の特性を利用してコレステリック液晶（Ｃｈｏｌｅｓｔｒｉｃ　ＬＣ；ＣＬＣ）カラーフィルターを用いた液晶表示装置が研究／開発されている。前記コレステリック液晶カラーフィルターは、コレステリック液晶の選択反射特性を利用することを特徴とする。
【００１１】
すなわち、コレステリック液晶の特性であるヘリカルピッチ（ｈｅｌｉｃａｌｐｉｔｃｈ）によって光の透過及び反射される波長領域を調節できるので、画素領域別にヘリカルピッチを違うように調節してコレステリック液晶カラーフィルターを作ることができる。前述した特性を有したコレステリック液晶カラーフィルターは、一般吸収型カラーフィルターとは異なり選択反射特性を利用するので、吸収型カラーフィルターで消失される光を利用して光効率を高めることができる。
【００１２】
図２は、従来のコレステリック液晶カラーフィルターを含んだ反射型液晶表示装置を概略的に示した断面図であって、その構成は次の通りである。図示したように、反射型液晶表示装置５０は、透明な絶縁物質で構成された第１基板５及び第２基板２２が相互に離隔して構成される。前記第２基板２２の下部には光を吸収する光吸収層３４を構成する。この時、前記光吸収層３４は、光を吸収すればよく、光吸収用物質、例えばポリマーのような物質を前記第２基板２２の背面に塗布して形成する方法がある。
【００１３】
そして、前記第２基板２２上にはコレステリック液晶を塗布した後パターニングして、赤緑青の各画素に対応して赤色と緑色と青色波長を各々反射させるコレステリック液晶（以下”ＣＬＣ”と称す）カラーフィルター層２４を形成する。前記ＣＬＣカラーフィルター（以下”ＣＣＦ”と称する）層２４の上部には透明な導電性金属を蒸着してパターニングし、第２電極１７を形成する。前記第１基板５のうち前記第２基板２２と対向する面には前述した透明な導電性金属を蒸着して第１電極１８を形成し、前記第１基板５の上部には位相差板３０と線偏光版３２が順に構成される。前記第１基板５と第２基板２２の間には液晶層１４が介在される。
【００１４】
先に説明したように、前記ＣＣＦ層２４は、コレステリック液晶をカラーフィルターとして用いたものであって、これは特定波長帯の右円偏光または左円偏光を選択的に反射／透過する特性を有する。すなわち、ＣＬＣカラーフィルターは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各々に該当する波長領域を選択して、それぞれの中心波長に対して左、右ピッチ偏差が生じるように条件を調節してピッチ偏差に該当する波長領域から左円偏光または右円偏光された光を選択的に反射／透過させる特性を有するように形成される。
【００１５】
つまり、可視光線のうち各画素に該当する前記カラーの固有な波長だけを選択的に反射させるように液晶のピッチを人為的に調節できる。この時、反射された光は、リサイクリングを通してＲ、Ｇ、Ｂの該波長領域に透過される。したがって、吸収型カラーフィルターが透過される波長帯以外に該当する光をすべて吸収するものとは異なり、前記ＣＬＣカラーフィルターは透過される光の量が多いので色純度と色再現性が良い長所がある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コレステリックカラーフィルター適用反射型液晶表示装置は、色純度または色再現性が良いが、ＣＬＣカラーフィルター層から反射される光以外には吸収層３４によって吸収されるので光効率が良い方ではない。反面、前記ＣＬＣカラーフィルターを透過型として用いれば、反射される光以外の光を利用できるので輝度を改善する長所がある。
【００１７】
したがって、本発明は、ＣＬＣカラーフィルターとＣＬＣ偏光板を含む透過型液晶表示装置を提案するものであって、前記偏光板のうちバックライトと近接した部分は長波長のピッチを有するようにし、それと反対の部分は短波長帯のピッチを有するようにして、高輝度（ｈｉｇｈ　ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）と高コントラスト（ｈｉｇｈ　ｃｏｎｔｒａｓｔ）を具現するカラー液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１８】
また、本発明は、前述したようなＣＬＣカラーフィルターを含む液晶パネルにＣＬＣ偏光板と、前記ＣＬＣカラーフィルターと液晶層の間に線形偏光板と位相差板をさらに構成するが、前記ＣＬＣ偏光板のうち前記バックライトと近接した一面は長波長のピッチを有するようにし他の面は短波長帯のピッチを有するようにして、高輝度と高コントラストを有するカラー液晶表示装置を提供することをその目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための本発明による液晶表示装置は、相互に向かい合って離隔された第１基板及び第２基板と；前記第１基板の外側の面に構成された第１偏光板と；前記第１基板と第２基板間に充填された液晶層と；前記第２基板の下部に構成されたバックライトと；前記第２基板とバックライトの間に構成されて、前記バックライトに近接して第１ピッチを有する第１部分と、前記第２基板の外側の面に近接して第２ピッチを有する第２部分と、前記第１部分及び第２部分間において前記第１ピッチから前記第２ピッチに順次変わる第３ピッチを有する第３部分で構成されるコレステリック液晶（ＣＬＣ）偏光板を含む。
【００２０】
前記第１ピッチは前記第２ピッチより長く、前記第２基板の内側面に構成されたＣＬＣカラーフィルター（ＣＣＦ）層をさらに含むことができる。
【００２１】
前記ＣＣＦ層とＣＬＣ偏光板の内部液晶のねじれた方向が相互に反対方向であり、前記ＣＣＦ層が左円偏光された光を反射する場合、前記ＣＬＣ偏光板は右円偏光された光を反射し、前記ＣＣＦ層が右円偏光された光を反射する場合、前記ＣＬＣ偏光板は左円偏光された光を反射する。
【００２２】
前記第１基板及び第２基板は赤色、緑色、青色画素領域を有し、前記赤色、緑色、青色画素領域のＣＣＦ層は各々赤色、緑色、青色の光を透過させる。
【００２３】
前記ＣＣＦ層は第１ＣＬＣ層及び第２ＣＬＣ層を含んで、前記赤色画素領域にある前記第１ＣＬＣ層及び第２ＣＬＣ層は各々青色、緑色に対応するピッチを有し、前記緑色画素領域にある前記第１ＣＬＣ層及び第２ＣＬＣ層は各々青色、赤色に対応するピッチを有し、前記青色画素領域にある前記第１ＣＬＣ層及び第２ＣＬＣ層は各々緑色、赤色に対応するピッチを有する。
【００２４】
一方、前記第１偏光板と液晶層間に位相差フィルムをさらに構成でき、この時、前記液晶層はＯＣＢ（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードである。
【００２５】
また、前記第２基板の内側面に位相差板と前記位相差板の上部に第２偏光板をさらに含むことができ、前記第１偏光板及び第２偏光板は光を線偏光させる。そして、前記位相差板と前記第２基板間にＣＣＦ層をさらに含むことができ、この時、前記液晶層はＴＮ（ｔｗｉｓｔｅｄ　ｎｅｍａｔｉｃ）モードである。
【００２６】
前記位相差板と第２偏光板は前記ＣＣＦ層上部にコーティングによって順に形成されることができ、前記ＣＣＦ層とＣＬＣ偏光板の内部液晶のねじれた方向が相互に反対方向であるので、前記ＣＣＦ層が左円偏光された光を反射する場合、前記ＣＬＣ偏光板は右円偏光された光を反射し、前記ＣＣＦ層が右円偏光された光を反射する場合、前記ＣＬＣ偏光板は左円偏光された光を反射する。
【００２７】
前記第１基板及び第２基板は赤色、緑色、青色画素領域を有し、前記赤色、緑色、青色画素領域のＣＣＦ層は各々赤色、緑色、青色の光を透過させて、前記ＣＣＦ層は第１ＣＬＣ層及び第２ＣＬＣ層を含んで、前記赤色画素領域にある前記第１ＣＬＣ層及び第２ＣＬＣ層は各々青色、緑色に対応するピッチを有し、前記緑色画素領域にある前記第１ＣＬＣ層及び第２ＣＬＣ層は各々青色、赤色に対応するピッチを有し、前記青色画素領域にある前記第１ＣＬＣ層及び第２ＣＬＣ層は各々緑色、赤色に対応するピッチを有する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施の形態を添付された図面を参照しながら詳細に説明する。
−−実施の形態−−
本発明は、ＣＬＣカラーフィルターと広帯域波長のＣＬＣ偏光板を構成すると同時に、前記コレステリック液晶のうち前記カラーフィルターと近接した部分は短波長帯域のピッチで構成し、バックライトに近接した部分は長波長帯域のピッチで構成することを特徴とする。
【００２９】
図３は、本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置を概略的に示した断面図である。図示したように、第１基板１００と第２基板２００を離隔して構成し、前記第１基板１００と第２基板２００の間には、特定波長帯の左円偏光を選択して反射するようにそのピッチが調節されたＣＬＣカラーフィルター層２０２を形成する
（以下、コレステリック液晶を”ＣＬＣ”と称してＣＬＣカラーフィルターを”ＣＣＦ”と称す）。
【００３０】
この時、前記ＣＣＦ層２０２は、各画素ＰＲ、ＰＧ、ＰＢごとに相互に他の波長帯の左円偏光を反射するコレステリック液晶パターンを積層して構成する。続いて、前記ＣＣＦ層２０２の上部には液晶層２０４を構成し、前記第１基板１００の上部には位相差板１０２と第１偏光板１０４を続いて構成する。前記第２基板２００の下部には第２偏光板であるＣＬＣ偏光板（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）２０６と、このＣＬＣ偏光２０６板の下部にバックライト３００を構成する。
【００３１】
前述した構成において、前記ＣＣＦ層２０２は、透過される光が赤、緑、青色を帯びるように構成されていて、ＣＣＦ層２０２の選択反射波長帯はコレステリック液晶分子のピッチによって決定されるために、一ピクセルにおいてピッチの分布にしたがって反射される波長帯を調節できる。
【００３２】
すなわち、再び説明すれば、人間が目で見られる可視光の波長領域は、４００〜７００ｎｍ間の小さい波長領域に限定される。前記のように人間が見られる光の波長帯を可視光線（可視領域）という。この時、前記可視光線のうち赤色は、６６０ｎｍ近辺の波長帯に該当し、緑色は５３０ｎｍに該当し、青色は４７０ｎｍの波長に該当する。すなわち、液晶のピッチを人為的に操作（増やしたり減らして）でき、このような人為的なＣＬＣカラーフィルターは、可視光線のうち各ピクセルに該当する前記カラーの固有な波長だけを選択的に反射／透過させることによって高純度の色感を表示できるようにする。
【００３３】
したがって、赤、緑、青三色の配置によりイメージが表現されるカラーフィルターを前述した波長の特性を利用して具現できる。このため、前記ＣＣＦ層２０２は固有の色を吸収型カラーフィルターと比較して鮮明に表現できる長所がある。
【００３４】
前記ＣＣＦ層２０２の構成を説明すれば、赤色画素ＰＲには緑色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｇ））と青色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｂ））を積層して構成し、緑色画素ＰＧには赤色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｒ））と青色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｂ））を積層して構成し、青色画素ＰＢには緑色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｇ））と赤色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｒ））を積層して構成する（この時、各ＣＣＦは特定の波長帯の左円偏光を反射するようにそのピッチが調節されたものである）。すなわち、前記ＣＣＦ層２０２は、各画素別に他の波長帯の光を反射する第１ＣＬＣ層及び第２ＣＬＣ層２０２ａ、２０２ｂで構成される。このように構成すれば、赤色と緑色と青色画素ＰＲ、ＰＧ、ＰＢから各々赤色と緑色と青色波長帯に該当する光を観察できる。
【００３５】
前記ＣＬＣ偏光板２０６は、バックライト３００から生成された光を右円偏光または左円偏光される光に位相を変える実質的に偏光板の機能をする。したがって、一度照射された光のうち透過できなく反射された光が前記偏光板により再反射される間に偏光成分が変わって前記ＣＬＣカラーフィルターを通過できるようになる。これは線形偏光板とは異なり透過できなかった光を多次の反射過程を経て外部に出射できるようにするために高輝度を具現できる。
【００３６】
本発明では、前記ＣＬＣ偏光板２０６が広帯域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の特性を有し、また、バックライト３００から入射された光のうち右円偏光を反射する特性を有する。これは、前記ＣＣＦ層２０２が特定波長帯において左円偏光を反射するようにしたものと比較して反対の特性を有するように構成したものである。
【００３７】
また、前記ＣＬＣ偏光板２０６は、前記バックライト３００に近接した第１部分２０６ａ、前記ＣＣＦ層２０２に近接した第２部分２０６ｂと前記第１部分及び第２部分間の第３部分２０６ｃを有する。この時、前記ＣＬＣ偏光板２０６の第１部分２０６ａには長波長に対応するピッチを有するように構成し、第２部分２０６ｂには短波長のピッチを有するように構成する。
【００３８】
前述したような構成で製作された本発明による液晶表示装置における光の偏光特性を調べてみる（電圧がオン状態の場合、緑色を表現する一画素を例に挙げて説明する）。まず、バックライト３００を出射した光は、前記ＣＬＣ偏光板２０６ににより、右円偏光成分は再びバックライト３００側に反射され、左円偏光が透過される。
【００３９】
続いて、前記左円偏光された可視光領域帯の光は、まず、前記第２ＣＬＣ層２０２ｂの赤色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｒ））により、赤色に該当する左円偏光された光が再びＣＬＣ偏光板２０６に反射される。続いて、赤色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｒ））を通過した光のうち前記第１ＣＬＣ層２０２ａの青色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｂ））により青色波長帯の左円偏光が反射される。
【００４０】
したがって、緑色波長帯の左円偏光だけが液晶層を通して外部に出射することによって緑色画素ＰＧは緑色を表現する。このような原理は、赤色と青色を表現する画素ＰＲ、ＰＢにも同一に適用される。前記ＣＣＦを透過した光は、上部の位相差板１０２と第１偏光板１０４を通して外部に出射される。
【００４１】
前述したように構成された本発明による透過型液晶表示装置は高いコントラスト比を有することを特徴とする。これに対する実験結果を、表１を参照して説明する。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
表１は、緑色を表現する画素に構成された青色ＣＣＦと赤色ＣＣＦの位置を別にして、それぞれの構成に対して前記ＣＬＣ偏光板のうちバックライトに近接した部分を長波長帯のピッチに合うように構成した場合と、短波長帯のピッチに合うように構成した場合、対照比（ｃｏｎｔｒａｓｔ　ｒａｔｉｏ：コントラスト比）を実験を通して比較したものである。
【００４４】
ここで、前記実験に常用されたＣＬＣ偏光板の条件を簡単に説明する。前記ＣＬＣ偏光板２０６は、Ｎｏ（ｏｒｄｉｎａｒｙ　ｉｎｄｅｘ）を１．５にＮｅ（ｅｘｔｒａ−ｏｒｄｉｎａｒｙ　ｉｎｄｅｘ）を１．６８になるようにして、フィルムの厚さは３０μｍに製作した。前記ＣＬＣ偏光板２０６うちバックライト３００に近接した面を第１部分２０６ａと称し、前記ＣＣＦ層２０２に近接した面を第２部分２０６ｂと称す。
【００４５】
このようなＣＬＣ偏光板２０６を含んだ液晶表示装置を下記の第１テスト、第２テストで実験した。まず、第１テストでは、第１ＣＬＣ層２０２ａは、青色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｂ））に、第２ＣＬＣ層２０２ｂは赤色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｒ））に構成し、第２テストでは、第１ＣＬＣ層２０２ａは赤色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｒ））に、第２ＣＬＣ層２０２ｂは青色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｂ））に構成して実験した。
【００４６】
この時、前記ＣＬＣ偏光板２０６両面のうちバックライト３００に近接した第１部分２０６ａが長波長に対応するピッチ（長ピッチ）を有する場合（第１タイプ）と短波長に対応するピッチ（短ピッチ）を有する場合（第２タイプ）を比較する。
【００４７】
前記積層された各ＣＣＦ層２０２の積層順序を変えて実験した理由は、前記ＣＬＣ偏光板２０６の構成を拡大適用できるという例を見せるためである。表において、９０／０と０／９０等は、カラーフィルターである第１ＣＬＣ層２０２ａと第２ＣＬＣ層２０２ｂに属する各液晶ディレクタ（ｄｉｒｅｃｔｏｒ）の相対的位置を意味する。
【００４８】
表から分かるように、前記バックライト３００に近接したＣＬＣ偏光板の第１部分２０２ａが長波長に対応するピッチを有する場合（第１タイプ）が前記例を挙げたすべての場合にバックライトに近接した第１部分２０２ａが短波長に対応するピッチを有する場合（第２タイプ）より高い対照比を見せることが確認できる。
【００４９】
このような理由は、明状態（Ｗｈｉｔｅ　ｓｔａｔｅ）の絶対輝度はほとんど同じだが、暗状態（Ｂｌａｃｋ　ｓｔａｔｅ）の輝度値がさらに小さくなる（ブラック状態をさらに暗くさせる）に従って対照比が増加されるためであることが分かった。
【００５０】
前述した構成では、ＣＣＦを特定波長帯の左円偏光を反射するものであって、前記ＣＬＣ偏光板は特定の波長帯の右円偏光を反射する構成として例を挙げたが、各々を反対の特性を有するように構成しても同一な特性を示す。
【００５１】
一方、液晶表示装置の対照比は、本発明の第２実施の形態でさらに改善される。本発明の第２の実施の形態は、コレステリック液晶カラーフィルターと広帯域波長帯のコレステリック液晶偏光板（以下”ＣＬＣ偏光板”と称する）を構成すると同時に、前記コレステリック液晶カラーフィルターに近接したコレステリック液晶偏光板の一面は短波長帯域のピッチで、他の面は長波長帯域のピッチで構成して、前記コレステリック液晶カラーフィルターと上部の液晶層間に線形偏光板と位相差板をさらに構成することを特徴とする。
【００５２】
図４は、本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置を概略的に示した断面図である。図示したように、相互に離隔して第１基板１００と第２基板２００を構成し、前記第１基板１００と第２基板２００の間には特定波長帯の左円偏光を選択して反射するようにそのピッチを調節したコレステリック液晶カラーフィルター層２０２を形成する（以下、コレステリック液晶を”ＣＬＣ”と称し、コレステリック液晶カラーフィルターを”ＣＣＦ”と称す）。
【００５３】
ここで、前記ＣＣＦ層２０２は、各画素ＰＲ、ＰＧ、ＰＢごとに相互に他の波長帯の左円偏光を反射するＣＬＣ層２０２ａ、２０２ｂを積層して構成する。続いて、前記ＣＣＦ層２０２の上部にはツイストネマティック（ｔｗｉｓｔ　ｎｅｍａｔｉｃ：ＴＮ）液晶層２０４を構成し、前記第１基板１００の上部には第１偏光板１０４を構成する。前記液晶層２０４とＣＣＦ層２０２の間には第２線形偏光板２１０と位相差板２０８を続いて構成する。前記第２基板２００の下部にはコレステリック液晶で形成した第３偏光板であるＣＬＣ偏光板２０６と、ＣＬＣ偏光２０６板の下部にはバックライト３００を構成する。
【００５４】
前述した構成において、前記ＣＣＦ層２０２は、反射／透過される光が赤、緑、青色を帯びるように構成されていて、これの選択反射波長帯はコレステリック液晶分子のピッチによって決定されるために、一ピクセルにおけるピッチの分布にしたがって反射される波長帯を調節できる。
【００５５】
すなわち、さらに説明すれば、人間が目で見られる可視光の波長領域は、４００〜７００ｎｍ間の小さい波長領域に限定される。前記のように人間が見られる光の波長帯を可視光線（可視領域）という。この時、前記可視光線のうち赤色は、６６０ｎｍ近辺の波長帯に該当し、緑色は５３０ｎｍに該当し、青色は４７０ｎｍの波長に該当する。すなわち、液晶のピッチを人為的に操作（増やしたり減らして）でき、このような人為的なＣＬＦは可視光線のうち各ピクセルに該当する前記カラーの固有な波長だけを選択的に反射／透過させることによって高純度の色感を表示できるようにする。
【００５６】
したがって、赤、緑、青の三色の配置によりイメージが表現されるカラーフィルターを前述した波長の特性を利用して具現できる。このため、前記ＣＣＦ層２０２は固有の色を吸収型カラーフィルターと比較して鮮明に表現できる長所がある。
【００５７】
前記ＣＣＦの構成を見れば、赤色画素ＰＲには緑色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｇ））と青色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｂ））を積層して構成し、緑色画素ＰＧには赤色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｒ））と青色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｂ））を積層して構成し、、青色画素ＰＢには緑色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｇ））と赤色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｒ））を積層して構成する（この時、各ＣＣＦは特定の波長帯の左円偏光だけを反射するようにそのピッチが調節されたものである）。すなわち、前記ＣＣＦ層２０２は各画素別に他の波長帯の光を反射する第１ＣＬＣ層及び第２ＣＬＣ層２０２ａ、２０２ｂで構成される。
【００５８】
このように構成すれば、赤色と緑色と青色画素ＰＲ、ＰＧ、ＰＢに各々赤色と緑色と青色波長帯に該当する左円偏光された光を観察できる。この時の輝度特性は、従来に比べて非常に改善された状態である。前記ＣＬＣ偏光板２０６は、バックライト３００から生成された光を右円偏光または左円偏光される光に位相を変える実質的に偏光板の機能をする。したがって、一度照射された光のうち透過できなくて反射された光が前記偏光板により再反射される間に偏光成分が変わって前記ＣＣＦ層を通過できるようになる。これは、線形偏光板とは異なり、透過できなかった光を多次の反射過程間に外部に出射できるようにするために高輝度を具現できる。
【００５９】
本発明では、前記ＣＬＣ偏光板２０６が広帯域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の特性を有し、また、バックライト３０から入射された光のうち右円偏光を反射する特性を有する。これは、前記ＣＣＦ層２０２が特定波長帯において左円偏光を反射するようにしたものと比較して反対の特性を有するように構成したものである。
【００６０】
また、前記ＣＬＣ偏光板２０６は、前記バックライト３００に近接した第１部分２０６ａ、前記ＣＣＦ層２０２に近接した第２部分２０６ｂと前記第１部分及び第２部分間の第３部分２０６ｃを有する。この時、前記ＣＬＣ偏光板２０６の第１部分２０６ａは長波長に対応するピッチを有するように構成し、第２部分２０６ｂは短波長のピッチを有するように構成する。
【００６１】
以下、前述したようにして構成された本発明による液晶表示装置における光の偏光特性を調べてみる（電圧がオン状態の場合、緑色を表現する１画素を例に挙げて説明する）。まず、バックライト３００を出射した光は、前記ＣＬＣ偏光板２０６により右円偏光成分は再びバックライト３００側に反射されて左円偏光が透過される。
【００６２】
続いて、前記左円偏光された可視光領域帯の光は、まず、前記第２ＣＬＣ層２０２ｂの赤色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｒ））により赤色に該当する左円偏光された光が再びＣＬＣ偏光板２０６に反射される。続いて、赤色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｒ））を通過した光のうち前記第１ＣＬＣ層２０２ａの青色ＣＣＦ（ＣＣＦ（Ｂ））により青色波長帯の左円偏光が反射される。
【００６３】
したがって、緑色波長帯の左円偏光だけが液晶層を通して外部に出力されることによって緑色画素ＰＧは緑色を表現する。このような原理は、赤色と青色を表現する画素ＰＲ、ＰＢにも同一に適用される。この時、前記ＣＬＣ偏光板２０６を通過した左円偏光成分のうち前記第２基板２００とＣＣＦ層２０２の界面を通して反射された光は右円偏光成分に変わって再び前記ＣＬＣ偏光板２０６により反射されて前記ＣＣＦ層２０２を通過する。このような偏光特性は、先に説明したように、ＣＬＣ偏光板２０６とＣＣＦ層２０２を通過した光により既存に比べて２倍以上の輝度を得ることができるようにする。
【００６４】
しかし、これは対照比をより高めることが出来るにもかかわらずある程度以上の値を得るのに限界として作用する。詳細に説明すれば、明状態ではノーマリーホワイトモード（ｎｏｒｍａｌｌｙ　ｗｈｉｔｅ　ｍｏｄｅ）で駆動される場合、右円偏光成分の緑色波長帯の光が透過されるので高い輝度特性を見せる。反面暗状態ではノーマリーホワイトモードで駆動される場合、左円偏光成分として透過された光が前記第１線偏光を通してグリーン成分の光が前記第１偏光板により吸収される反面、前記ガラスとＣＣＦ層の界面によりリサイクリングされて右円偏光された光は透過される。前記のような理由で、暗状態で輝度が増加し、これはまさに対照比を低くめる原因になる。
【００６５】
したがって、前述したように、前記液晶層とＣＣＦ層２０２間に第２線形偏光板２２０と位相差板２０６をさらに構成すれば、暗状態の場合前記ＣＣＦ層を通過した他の偏光成分（左円または不必要な成分の右円偏光）の光が前記位相差板２０８を通して線偏光成分に変わるようになって、前記第２線偏光版２１０を通して前記線偏光化された不必要な成分の右円偏光が吸収できるので、１５〜２０倍以上のコントラストを得ることができる。
【００６６】
前記位相差板２０８と第２線形偏光板２１０は、前記ＣＣＦ層２０２の上部に直接コーティング方式で形成することができる。この時、前記ＣＬＣ偏光板とＣＣＦ層間で動く間に経る偏光成分の変化が対照比に支配的な影響を与えるために、この間に含まれた層間の屈折率の差が対照比を最適化させる条件に決定される必要がある。前記ＣＬＣ偏光板とＣＣＦ層のＣＬＣは、左円または右円ピッチに調節されることがすべて可能であり、ただし、ＣＬＣ偏光板とＣＣＦ層のＣＬＣは反対のピッチを有するように構成すればよい。
【００６７】
【発明の効果】
上述したように、本発明による透過型カラー液晶表示装置は、第一に、コレステリック液晶カラーフィルターを用いることによって高純度の色相を得ることができる効果がある。第二に、ＣＬＣカラーフィルターとＣＬＣ偏光板を一緒に用いることによって輝度を改善する効果がある。第三に、ＣＬＣ偏光板を構成するが、バックライトに近接した部分を長波長帯のピッチにしてＣＬＣカラーフィルターに近接した部分を短波長帯にして、高い対照比による高画質の透過型カラー液晶表示装置を製作できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な液晶表示装置の一部を概略的に示した図面である。
【図２】従来のコレステリック液晶カラーフィルター（ＣＣＦ）を含む反射型液晶表示装置の一部を概略的に示した断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置を概略的に示した断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置を概略的に示した断面図である。
【符号の説明】
１００：基板、１０２、２０８：位相差板、１０４：第１偏光板、２００：第２基板、２０２：ＣＣＦ層、２０４：液晶層、２０６：ＣＬＣ偏光板、２１０：第２偏光板、３００：バックライト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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