(57)【要約】【課題】階調変動による表示色の彩度、色相のばらつきを視認不可能な程度まで抑制し、高品位のカラー画像を表示可能な画像表示装置を提供すること。【解決手段】所定の回路素子が配置されたアレイ基板１と、アレイ基板１に対して対向配置された対向基板２とを有し、アレイ基板１と対向基板２との間には、所定の配向性を有する液晶分子を含む液晶層３が封入された構造を有する。また、アレイ基板１および対向基板２において、液晶層３と接触する内表面と対向するそれぞれの外表面上には、互いの偏光面が直交するように偏光板５、６が配置されている。さらに、対向基板２と液晶層３との間にはカラーフィルタ４が配置され、所定波長の光成分について透過および散乱する機能を有する。【選択図】      図１
2004191428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ基板および対向基板と、該アレイ基板および前記対向基板の間に封入された液晶層を備え、該液晶層の電気光学効果に基づいて画像表示を行う画像表示装置であって、
前記液晶層に対して前記アレイ基板側に配置され、第１の偏光特性を有する第１偏光板と、
前記液晶層に対して前記対向基板側に配置され、第２の偏光特性を有する第２偏光板と、
前記第１偏光板および前記第２偏光板の間に配置され、入射光に対して所定波長の光成分を透過すると共に、低階調表示の際に顕在化する彩度および／または色相の変動の原因となる有彩色の補色を形成する１以上の波長の光成分を選択的に散乱して該波長の光のコントラストを低下させるカラーフィルタと、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記第１偏光板および前記第２偏光板は、偏光面が互いに直交するよう配置され、
前記カラーフィルタは、黄色を形成する１以上の波長の光のコントラストを低下させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第１偏光板および前記第２偏光板は、偏光面が互いに平行になるよう配置され、
前記カラーフィルタは、青色を形成する１以上の波長の光のコントラストを低下させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
低階調表示の際に顕在化する彩度および／または色相の変動の原因となる前記有彩色の補色は、第１波長の光と、前記第１波長と異なる第２波長の光を混合することによって形成され、前記カラーフィルタは、前記第１波長の光を透過、散乱する着色粒子と、前記第２波長の光を透過、散乱する着色粒子とを少なくとも含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記カラーフィルタは、低階調表示の際に顕在化する彩度および／色相の変動の原因となる有彩色の補色に対応した第３波長の光を散乱する着色粒子をさらに備え、該第３波長の光に対するコントラスト値と前記第１波長および前記第２波長の光に対するコントラスト値との比が、１対０．４５となることを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
アレイ基板および対向基板と、該アレイ基板および前記対向基板の間に封入された液晶層を備え、該液晶層の電気光学効果に基づいて画像表示を行う画像表示装置であって、
少なくとも第１の波長の光および該第１の波長と異なる第２の波長の光を選択的に透過するカラーフィルタと、
前記液晶層に対して前記アレイ基板側に配置され、第１の偏光特性を有する第１偏光板と、
前記液晶層に対して前記対向基板側に配置され、第２の偏光特性を有する第２偏光板と、
前記第１偏光板および前記第２偏光板の間に配置され、入射光に対して低階調表示の際に顕在化する有彩色の補色を形成する１以上の波長の光成分を選択的に散乱して該波長の光のコントラストを低下させる選択散乱手段と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
前記第１偏光板および前記第２偏光板は、偏光面が互いに直交するよう配置され、
前記選択散乱手段は、黄色を形成する１以上の波長の光のコントラストを低下させることを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記第１偏光板および前記第２偏光板は、偏光面が互いに平行になるよう配置され、
前記選択散乱手段は、青色を形成する１以上の波長の光のコントラストを低下させることを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項９】
低階調表示の際に顕在化する前記有彩色の補色は、第１波長の光と、前記第１波長と異なる第２波長の光を混合することによって形成され、前記選択散乱手段は、前記第１波長の光を散乱する着色粒子と、前記第２波長の光を散乱する着色粒子とを少なくとも含有することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記選択散乱手段は、低階調表示の際に顕在化する有彩色の補色を直接形成する単色光を散乱する着色粒子を含有することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記着色粒子は、粒径と屈折率との少なくとも一方を調整することによって、対象波長の光に対する散乱の割合を規定することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記選択散乱手段は、接着性材料を含んで形成され、前記対向基板と前記第２偏光板との間に配置されて前記対向基板と前記第２偏光板とを固着することを特徴とする請求項６〜１１のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記選択散乱手段は、接着性材料を含んで形成され、前記アレイ基板と前記第１偏光板との間に配置されて前記アレイ基板と前記第１偏光板とを固着することを特徴とする請求項６〜１１のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記選択散乱手段は、前記対向基板または前記アレイ基板の内表面上に配置され、前記液晶層との界面を平坦化することを特徴とする請求項６〜１１のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【請求項１５】
前記アレイ基板は、
表示画素に対応して配置された画素電極と、
前記画素電極に供給する電位を制御するスイッチング素子と、
該スイッチング素子の駆動状態を制御する走査線と、
前記スイッチング素子を介して前記画素電極に対して電位を供給する信号線と、
を備えることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【請求項１６】
前記アレイ基板は、前記画素電極に対応して配置された共通電極をさらに備え、前記液晶層に対して前記画素電極と前記共通電極との電位差に基づいて前記アレイ基板表面と平行方向に電界を生じさせることを特徴とする請求項１５に記載の画像表示装置。
【請求項１７】
前記液晶層内を透過する光を供給するバックライト光源をさらに有することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カラー画像表示を行う画像表示装置に関し、特に、階調変動による表示色の彩度、色相のばらつきを視認不可能な程度まで抑制し、高品位のカラー画像を表示可能な画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像表示装置として、液晶分子の配向性を制御することによって表示画素ごとの光透過率を制御し、所定の透過波長特性を備えたカラーフィルタを透過させることによってカラー画像表示を行う画像表示装置が知られている。かかる画像表示装置は、例えばＣＲＴ等を利用したものと比較して、薄型の構造かつ軽量化が可能であると共に、消費電力の低減が可能である等の利点を有する。
【０００３】
図１３（ａ）は、従来の液晶材料を用いた画像表示装置の構造を模式的に示す図である。図１３（ａ）に示すように、従来の画像表示装置は、様々な回路素子が配置されたアレイ基板１０１と、アレイ基板１０１に対向して配置された対向基板１０２と、アレイ基板１０１および対向基板１０２との間に封入された液晶層１０３とを有し、アレイ基板１０１と対向基板１０２の外表面上には、それぞれ所定の偏光面を有する偏光板１０４、１０５を備えた構造を有する。また、アレイ基板１０１下部には、液晶層１０３に対して面状の白色光を入射させるためにバックライトユニット１０６が配置されている。さらに、偏光板１０４と対向基板１０２との間には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三色に対応した透過特性を備えたカラーフィルタ１０７が配置され、Ｒ、Ｇ、Ｂの三色を用いたカラー画像の表示を可能としている。
【０００４】
従来の画像表示装置の動作について説明する。まず、バックライトユニット１０６から出力される面状光は、アレイ基板１０１の外表面に配置された偏光板１０４に入射され、偏光板１０４の偏光面に合致した偏光成分のみが通過し、かかる単一偏光成分のみが液晶層１０３に入力される。アレイ基板１０１上には表示画素に対応して画素電極が配置されており、画素電極に供給された電位に起因して生じる電界の影響を受けて液晶層１０３は入力光の偏光面を所定角だけ回転して出力する機能を有する。従って、画素電極の電位を調整することによって、所望角だけ偏光面が回転された光が偏光板１０５に入力される。
【０００５】
偏光板１０５は、偏光板１０４と同様に所定の偏光面を有することから、偏光板１０５に入力された光のうち、偏光板１０５の偏光面と一致した偏光面を備えた偏光成分のみが通過する。ここで、偏光板１０５に入力される光の偏光面の方向は、液晶層１０３における偏光面の回転角によって決定されることから、アレイ基板上に配置した画素電極の電位を制御することによって、偏光板１０５を透過する光の強度を調整することができる。そして、液晶層１０３から出力された光はカラーフィルタ１０７を通過することでＲ、Ｇ、Ｂに対応した波長の光が透過され、偏光板１０５を通過した光によって画像が表示される。
【０００６】
液晶層１０３に対して電界を与えるメカニズムについては、従来様々な方式が提案されている。例えば、近年、アレイ基板１０１上に画素電極のみならず共通電極を配置した構造を有し、画素電極と共通電極との間に所定の電位差を与えることによって液晶層１０３に対して横方向に電界を与える、いわゆる面内応答（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：以下、「ＩＰＳ」と称する）型の画像表示装置が提案されている。ＩＰＳ型の画像表示装置は、良好な電圧保持特性および広い視野角等優れた特性を有することから近年特に注目されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１０１５３８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の画像表示装置では、異なる階調の色表示を行う際に、明度のみならず彩度または／および色相が変動することによって画像品位が低下するという問題を有する。すなわち、例えばＲ、Ｇ、Ｂの強度比が一定の表示色において徐々に階調を低下させた場合、階調の低下に対応してＲ、Ｇ、Ｂの強度比が変動することが知られている。具体的には、互いに直交する偏光面を有する２枚の偏光板を備えた画像表示装置では、明度の低下、すなわち低階調表示を行う際に表示色が徐々に青みがかる現象が報告されている。また、互いに平行な偏光面を備えた画像表示装置では、低階調表示を行う際に青色に対応した波長成分の強度が低下し、補色である黄色が顕在化することが知られている。
【０００９】
図１３（ｂ）は、互いに直交する偏光面を有する２枚の偏光板を備えた従来の画像表示装置において、黒色表示の際における透過率の波長依存性を示したものである。黒色表示の際の透過率は、全波長範囲に渡って０％となるのが理想であるが、実際には図１３（ｂ）に示すように、青色に対応した４００ｎｍ近傍の波長の光の透過率が、他の波長の光成分よりも高い値を有する。
【００１０】
かかる透過率の波長依存性が、階調変動に関わらず生じる場合には、別途青色に対応した波長の光を所定の割合で遮蔽するフィルタを設けることによって解決が可能である。しかし、従来の画像表示装置では、高階調表示から低階調表示に移行するに従って徐々に青色に対応した波長の光の透過率が向上する。従って、低階調表示について最適化されたフィルタを用いた場合には、高階調表示の際に青色に対応した波長の光が他の波長の光よりも強度が低下することとなり、補色である黄色が顕在して表示色の彩度、色相が変動するため、妥当ではない。
【００１１】
低階調表示の際における彩度、色相の変動は、液晶層および偏光板の構造、特に偏光板の構造が主因となって生じるものと推測されている。液晶層に起因した彩度、色相のばらつきは、液晶層に含まれる液晶分子の屈折率Δｎと、液晶層の厚みｄを制御することによってある程度低減することは可能である。具体的には、屈折率Δｎと厚みｄの積を低減した構造とすることで、液晶層における透過光の波長依存性そのものを低減すると共に透過率が最大となる波長の変動を抑制することができる。しかし、入力画像信号に対する応答の高速化および低消費電力を実現するためには、屈折率Δｎの大きな液晶材料を用いる必要があり、厚みｄの低減にも限度がある。従って、屈折率Δｎおよび厚みｄを調整することによって彩度、色相のばらつきを視認不可能なレベルにまで低減することはできない。
【００１２】
また、偏光板に起因した彩度のばらつきについては、現時点において有効な解決手段は提案されていない。従来使用される偏光板は、分子構造に異方性を有するヨウ素を溶媒中に混入したものを板状に整形することによって形成されており、彩度のばらつきはヨウ素に起因して生じていると推測されている。しかしながら、現時点ではヨウ素にかわる実用的な材料は提案されておらず、ヨウ素以外の材料によって偏光板を形成することは現実的でないことから、偏光板を改良して彩度、色相のばらつきを視認不可能なレベルにまで低減することは現時点では困難である。
【００１３】
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、階調変動による表示色の彩度、色相のばらつきを視認不可能な程度まで抑制し、高品位のカラー画像を表示可能な画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる画像表示装置は、アレイ基板および対向基板と、該アレイ基板および前記対向基板の間に封入された液晶層を備え、該液晶層の電気光学効果に基づいて画像表示を行う画像表示装置であって、前記液晶層に対して前記アレイ基板側に配置され、第１の偏光特性を有する第１偏光板と、前記液晶層に対して前記対向基板側に配置され、第２の偏光特性を有する第２偏光板と、前記第１偏光板および前記第２偏光板の間に配置され、入射光に対して所定波長の光成分を透過すると共に、低階調表示の際に顕在化する彩度および／または色相の変動の原因となる有彩色の補色を形成する１以上の波長の光成分を選択的に散乱して該波長の光のコントラストを低下させるカラーフィルタとを備えたことを特徴とする。
【００１５】
この請求項１の発明によれば、所定波長の光成分を透過するのみならず、低階調表示の際に顕在化する彩度および／または色相の変動の原因となる有彩色の補色を形成する１以上の波長の光成分を選択的に散乱するカラーフィルタを備えることとしたため、低階調表示の際の表示特性の変動の原因となる有彩色の補色が一定の割合で出力されることとなり、かかる補色を出力することによって表示特性の変動を抑制することができる。
【００１６】
また、請求項２にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記第１偏光板および前記第２偏光板は、偏光面が互いに直交するよう配置され、前記カラーフィルタは、黄色を形成する１以上の波長の光のコントラストを低下させることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記第１偏光板および前記第２偏光板は、偏光面が互いに平行になるよう配置され、前記カラーフィルタは、青色を形成する１以上の波長の光のコントラストを低下させることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４にかかる画像表示装置は、上記の発明において、低階調表示の際に顕在化する彩度および／または色相の変動の原因となる前記有彩色の補色は、第１波長の光と、前記第１波長と異なる第２波長の光を混合することによって形成され、前記カラーフィルタは、前記第１波長の光を透過、散乱する着色粒子と、前記第２波長の光を透過、散乱する着色粒子とを少なくとも含有することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記カラーフィルタは、低階調表示の際に顕在化する彩度および／色相の変動の原因となる有彩色の補色に対応した第３波長の光を散乱する着色粒子をさらに備え、該第３波長の光に対するコントラスト値と前記第１波長および前記第２波長の光に対するコントラスト値との比が、１対０．４５となることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項６にかかる画像表示装置は、アレイ基板および対向基板と、該アレイ基板および前記対向基板の間に封入された液晶層を備え、該液晶層の電気光学効果に基づいて画像表示を行う画像表示装置であって、少なくとも第１の波長の光および該第１の波長と異なる第２の波長の光を選択的に透過するカラーフィルタと、前記液晶層に対して前記アレイ基板側に配置され、第１の偏光特性を有する第１偏光板と、前記液晶層に対して前記対向基板側に配置され、第２の偏光特性を有する第２偏光板と、前記第１偏光板および前記第２偏光板の間に配置され、入射光に対して低階調表示の際に顕在化する有彩色の補色を形成する１以上の波長の光成分を選択的に散乱して該波長の光のコントラストを低下させる選択散乱手段とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項７にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記第１偏光板および前記第２偏光板は、偏光面が互いに直交するよう配置され、前記選択散乱手段は、黄色を形成する１以上の波長の光のコントラストを低下させることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項８にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記第１偏光板および前記第２偏光板は、偏光面が互いに平行になるよう配置され、前記選択散乱手段は、青色を形成する１以上の波長の光のコントラストを低下させることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項９にかかる画像表示装置は、上記の発明において、低階調表示の際に顕在化する前記有彩色の補色は、第１波長の光と、前記第１波長と異なる第２波長の光を混合することによって形成され、前記選択散乱手段は、前記第１波長の光を散乱する着色粒子と、前記第２波長の光を散乱する着色粒子とを少なくとも含有することを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１０にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記選択散乱手段は、低階調表示の際に顕在化する有彩色の補色を直接形成する単色光を散乱する着色粒子を含有することを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１１にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記着色粒子は、粒径と屈折率との少なくとも一方を調整することによって、対象波長の光に対する散乱の割合を規定することを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１２にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記選択散乱手段は、接着性材料を含んで形成され、前記対向基板と前記第２偏光板との間に配置されて前記対向基板と前記第２偏光板とを固着することを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１３にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記選択散乱手段は、接着性材料を含んで形成され、前記アレイ基板と前記第１偏光板との間に配置されて前記アレイ基板と前記第１偏光板とを固着することを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１４にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記選択散乱手段は、前記対向基板または前記アレイ基板の内表面上に配置され、前記液晶層との界面を平坦化することを特徴とする。
【００２９】
また、請求項１５にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記アレイ基板は、表示画素に対応して配置された画素電極と、前記画素電極に供給する電位を制御するスイッチング素子と、該スイッチング素子の駆動状態を制御する走査線と、前記スイッチング素子を介して前記画素電極に対して電位を供給する信号線とを備えることを特徴とする。
【００３０】
また、請求項１６にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記アレイ基板は、前記画素電極に対応して配置された共通電極をさらに備え、前記液晶層に対して前記画素電極と前記共通電極との電位差に基づいて前記アレイ基板表面と平行方向に電界を生じさせることを特徴とする。
【００３１】
また、請求項１７にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記液晶層内を透過する光を供給するバックライト光源をさらに有することを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態である画像表示装置について説明する。なお、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。なお、以下の実施の形態では、画像表示装置のうち、ＩＰＳ型構造を有し、偏光面が互いに直交する２枚の偏光板を用いたいわゆるクロスニコルの構造を備えたものを例として説明するが、後述するように、かかる構造の画像表示装置に限定されないことに留意が必要である。
【００３３】
（実施の形態１）
まず、この発明の実施の形態１にかかる画像表示装置について説明する。本実施の形態１にかかる画像表示装置は、それぞれ所定の偏光特性を有する２枚の偏光板の間に、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した波長の光を透過するフィルタ部を有するカラーフィルタを備えた構造を有する。フィルタ部は、それぞれ所定の着色粒子を含んで形成され、対応波長の光を透過すると共に偏光板の構造等に起因して低階調表示の際に顕在化する有彩色の補色を形成する波長の光のコントラストを低下させる機能を有する。コントラストを低下させることによって、低階調表示の際にも一定の割合で補色を形成する光が外部に放出されることとなり、従来問題となっていた低階調表示の際における彩度、色相の変動を抑制し、高品位な画像表示を可能としている。
【００３４】
図１は、本実施の形態１にかかる画像表示装置の構造を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態１にかかる画像表示装置は、所定の回路素子が配置されたアレイ基板１と、アレイ基板１に対して対向配置された対向基板２とを有し、アレイ基板１と対向基板２との間には、所定の配向性を有する液晶分子を含む液晶層３が封入された構造を有する。また、アレイ基板１および対向基板２において、液晶層３と接触する内表面と対向するそれぞれの外表面上には、互いの偏光面が直交するように偏光板５、６が配置されている。さらに、対向基板２と液晶層３との間にはカラーフィルタ４が配置され、所定波長の光成分について透過および散乱する機能を有する。
【００３５】
アレイ基板１および対向基板２は、透明な基板によって形成され、必要に応じて所定の回路素子を配置した構造を有する。図２は、アレイ基板１の表面上に配置される配線構造について示す等価回路図である。図２に示すように、アレイ基板１は、画素電極９ａ〜９ｃのように画素電極がマトリックス状に配置されており、それぞれ周囲に所定の回路素子が配置された構造を有する。なお、以下においては、個々の画素電極およびその周辺回路素子をまとめて副画素と称し、Ｒ、Ｇ、Ｂにそれぞれ対応した３個の副画素をまとめて表示画素と称する。なお、アレイ基板上に配置される個々の画素電極および周辺回路素子の構造、配線態様はそれぞれの副画素で同様であるため、以下、「画素電極９」、「共通電極１０」のように総称して説明する。また、副画素に備えられる薄膜トランジスタ１１については、ソース電極とドレイン電極とを区別する必要性に乏しいため、ゲート電極を除いた２つの電極を共にソース／ドレイン電極と称する。
【００３６】
画素電極９の近傍には画素電極９と対になって電界を生じさせる共通電極１０と、画素電極９に対してスイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ１１が配置され、共通電極１０は、電位供給回路（図示省略）によってほぼ一定の電位を供給されている。また、薄膜トランジスタ１１の一方のソース／ドレイン電極は画素電極９と接続され、他方のソース／ドレイン電極は、画素電極９近傍に位置し、縦方向に延在した信号線１２に接続されている。さらに、薄膜トランジスタ１１のゲート電極は画素電極９近傍に位置し、横方向に延在した走査線１３に接続されている。
【００３７】
信号線１２および走査線１３は、それぞれ所定の駆動回路（図示省略）に接続されており、かかる駆動回路によって表示画像に対応した電位を供給される構造を有する。走査線１３は、副画素を構成する薄膜トランジスタ１１のゲート電極とも接続しているため、走査線１３によってゲート電位を変化させることによって、スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ１１の駆動状態を制御している。具体的には、走査線１３から所定の電位が印加されることによって薄膜トランジスタ１１はオン状態となり、薄膜トランジスタ１１を介して信号線１２から画素電極９に対して表示色の階調に応じた所定の電位が供給される。共通電極１０はほぼ一定の電位に維持されているため、画素電極９と共通電極１０との間には電位差に応じた電界が発生する。かかる電界によってアレイ基板１上に位置する液晶層３に含まれる液晶分子の配向が制御され、図１に示すバックライトユニット７から偏光板６を通過して液晶層３に入射された光は、電界によって制御された液晶分子の配向状態に従って、偏光面が所定角だけ回転されて偏光板５に出力される。そして、カラーフィルタによって副画素に対応した領域ごとにＲ、Ｇ、Ｂそれぞれに対応した波長の光を透過させた後、偏光板５に入射する。偏光板５は所定の偏光面を有し、液晶層３から出力された光のうち、偏光板５の偏光面と一致する偏光成分のみを透過するため、偏光板５を通過する光の強度は液晶層３中における回転角に依存する。従って、画素電極９に印加する電位を制御することによって外部に出力する光の強度を制御することが可能となり、画像表示が行われる。
【００３８】
次に、カラーフィルタ４について説明する。カラーフィルタ４は、副画素に対応した領域ごとにＲ、Ｇ、Ｂに対応した波長の光を透過させると共に、一定の割合でかかる光を散乱する機能を有する。図３は、カラーフィルタ４の構造を示す模式図である。カラーフィルタ４は、図３に示すように、副画素に対応した領域ごとにそれぞれＲ、Ｇ、Ｂに対応したフィルタ部４ｒ、４ｇ、４ｂを有し、かかるフィルタ部４ｒ、４ｇ、４ｂの対が、表示画素に対応してマトリックス状に配置された構造を有する。また、フィルタ部４ｒ、４ｇ、４ｂは、透明樹脂等を母材としてそれぞれ着色粒子１４ｒ、１４ｇ、１４ｂを含んで形成されている。着色粒子１４ｒ、１４ｇ、１４ｂは、それぞれＲ、Ｇ、Ｂに対応した波長の光を透過する機能を有すると共に、かかる光を粒径に応じて所定の割合で散乱する機能を有する。ここで、本実施の形態１においては、着色粒子１４ｒ、１４ｇの粒径は着色粒子１４ｂの粒径よりも大きくなるよう設定されており、コントラスト比がＲ：Ｇ：Ｂ＝０．４５：０．４５：１となるようカラーフィルタ４は形成されることが好ましい。ここで、コントラスト比とは、所定の波長の光におけるコントラスト値の比を意味し、コントラスト値は、単一の偏光面を有する入力光に対して、各フィルタ部によって散乱されずに出力される同一偏光面の光の強度の割合をいう。一般に、着色粒子の粒径が大きくなるに従って散乱される光の割合は高くなり、コントラスト値は低下することとなる。そのため、着色粒子１４ｒ、１４ｇ、１４ｇの粒径を調整することによってフィルタ部４ｒ、４ｇ、４ｂにおけるコントラスト値が制御され、所望のコントラスト比を実現することが可能である。
【００３９】
次に、低階調表示および高階調表示の際におけるカラーフィルタ４の作用について図４および図５を参照して説明する。図４は、低階調表示の例として黒色表示を行う際におけるＲ、Ｇ、Ｂに対応した波長の光成分が透過する態様を説明するための模式図である。なお、以下の説明では理解を容易にするため黒色および白色の例についてのみ説明を行うが、有彩色一般について成立することはもちろんである。また、図４に示す偏光状態Ａｂ〜偏光状態Ｅｂは、Ｂに対応した波長について示すものであり、同様に、偏光状態Ａｒ〜偏光状態ＥｒはＲに対応した波長について、偏光状態Ａｇ〜偏光状態ＥｇはＧに対応した波長の光について示す。
【００４０】
まず、バックライトユニット７から出力された白色光は、様々な偏光面を有する光が混在しており、全体として無偏光状態となる偏波状態Ａｂ〜偏光状態Ａｇの光が偏光板６に入射する。偏光板６は、破線で示す方向（以下、「横方向」と称する）に偏光面を有し、偏光板６の偏光面と一致した偏光面を有する光成分のみを透過する。このため、図４に示すように横方向の偏光面のみを有する偏光状態Ｂｂ〜偏光状態Ｂｇの光が偏光板６から出射され、液晶層３に入射する。
【００４１】
いわゆるノーマリーブラックモードの画像表示装置の場合、黒色表示を行う際には画素電極に電位が与えられないため、液晶層３に含まれる液晶分子は同一方向に配向した状態を維持する。従って、液晶層３に入射した光は、液晶層３中を通過する際に液晶分子から特に影響を受けることなく同一の偏光面を維持したまま進行し、偏光状態Ｂｂ〜偏光状態Ｂｇと同様の偏光面を有する偏光状態Ｃｂ〜偏光状態Ｃｇの光が出射され、カラーフィルタ４に入射する。
【００４２】
カラーフィルタ４に入射した光は、Ｂに対応した波長の光と、Ｒ、Ｇに対応した波長の光とでは異なる作用を受ける。具体的には、Ｂに対応した波長の光はフィルタ部４ｂ中をほとんどそのままの状態で透過するのに対し、Ｒ、Ｇに対応した光はフィルタ部４ｒ、４ｇ中で一定の割合で散乱される。従って、入射時の偏光面と垂直な方向（以下、「縦方向」と称する）の偏光面を有する光成分が生じた偏光状態Ｄｒ、偏光状態Ｄｇの光が出射される。既に説明したように、フィルタ部４ｂに含有される着色粒子１４ｂは、フィルタ部４ｒに含有される着色粒子１４ｒ、フィルタ部４ｇに含有される着色粒子１４ｇと比較して粒径が小さいため、Ｂに対応した波長の光は、着色粒子１４ｂによって散乱される割合が低い。そのため、散乱によって生じる縦方向の偏光面を有する光成分の発生を無視することができ、偏光状態Ｄｂの光が出射される。一方、Ｒ、Ｇに対応した波長の光は、着色粒子１４ｒ、１４ｇが所定の粒径を有するため、一定の割合で散乱され、縦方向の偏光面を有する光成分が一定の割合で生じて偏光状態Ｄｒ、偏光状態Ｄｇの光が出射される。
【００４３】
そして、偏光状態Ｄｂ〜偏光状態Ｄｇの光は、それぞれ偏光板５に入射する。偏光板５は、縦方向の偏光面を有する一方、偏光状態Ｄｒ、偏光状態Ｄｇの光の大部分は横方向の偏光面を有することから大部分は透過せず、カラーフィルタ４を透過する際に散乱によって生じた縦方向の偏光面を有する光成分のみが通過する。また、偏光状態Ｄｂの光は、本来縦方向の偏光面を有する光成分がほとんどないため理論的には偏光板５を透過することはないが、従来技術の問題として説明したように、偏光板５の構造上の理由により実際には一定量だけ透過する。従って、Ｒ、Ｇに対応した波長の光については、所定の強度を有する偏光状態Ｅｒ、偏光状態Ｅｇの光がそれぞれ出射され、Ｂに対応した波長の光については、所定の強度を有する偏光状態Ｅｂの光が出射される。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態１にかかる画像表示装置では、黒色表示の際であっても、Ｒ、Ｇに対応した波長の光がわずかながらも透過する構造を有し、かかる光の強度はカラーフィルタ４の透過の際に散乱によって生じる縦方向の偏光面を有する光成分の量によって決定される。散乱が生じる割合は、Ｒ、Ｇにそれぞれ対応したフィルタ部４ｒ、４ｇに含有される着色粒子１４ｒ、１４ｇの粒径に応じて変化するため、着色粒子１４ｒ、１４ｇおよび着色粒子１４ｂの粒径を最適化することによって、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれに対応した波長の光の強度をほぼ同等とすることが可能となり、黒色表示の際における彩度の変動を抑制することができる。
【００４５】
次に、高階調表示の例として白色表示を行う際におけるカラーフィルタ４の作用について図５を参照して説明し、高階調表示の際に画像品位が低下しないことを示す。なお、図４に示す偏光状態Ａｂ’〜偏光状態Ｅｂ’は、Ｂに対応した波長の光の偏光状態について示すものであり、偏光状態Ａｒ’〜偏光状態Ｅｒ’、偏光状態Ａｇ’〜偏光状態Ｅｒ’は、それぞれＲ、Ｇに対応した波長の光の偏光状態を示すものである。
【００４６】
まず、バックライトユニット７から出力される白色光は、様々な偏光成分を備えた無偏光状態となっており、それぞれ偏光状態Ａｂ’〜偏光状態Ａｇ’の光が偏光板６に入射される。偏光板６は、横方向に偏光面を有することから、入射した光は、横方向の偏光成分のみが通過して偏光状態Ｂｂ’〜偏光状態Ｂｇ’の光が出射され、液晶層３に入射する。
【００４７】
白色表示をする際には画素電極に所定の電位が供給され、これに伴って生じる電界の影響を受けて、液晶層３に含まれる液晶分子の配向は液晶層３下部と液晶層３上部とで９０°回転した状態に制御されている。従って、横方向に偏光成分を有する偏光状態Ｂｂ’〜偏光状態Ｂｇ’の光は、液晶層３中を進行するに従って偏光面が回転し、縦方向の偏光面を有する偏光状態Ｃｂ’〜偏光状態Ｃｇ’の光が液晶層３から出射され、カラーフィルタ４に入射する。
【００４８】
カラーフィルタ４は、上記したようにフィルタ部４ｒ、フィルタ部４ｇに含有される着色粒子１４ｒおよび着色粒子１４ｇの粒径が大きく、フィルタ部４ｂに含有される着色粒子１４ｂの粒径が小さくなるよう構成されている。そのため、Ｒ、Ｇに対応した波長の光はフィルタ部４ｒ、４ｇで散乱され、一定の割合で横方向の偏光面を有する光成分が生じる。一方、Ｂに対応した波長の光は、フィルタ部４ｂにおいて散乱される割合は低く、横方向の偏光面を有する光成分はほとんど生じない。このため、カラーフィルタ４を通過することによって、一定の割合で横方向の偏光成分を有する偏光状態Ｄｒ’、偏光状態Ｄｇ’の光と、縦方向の偏光面のみを有する偏光状態Ｄｂ’の光とが出射され、偏光板５に入射される。
【００４９】
偏光板５は、縦方向の偏光面を有することから、横方向の偏光面を有する光成分を遮蔽し、縦方向の偏光面を有する光成分のみを通過する。従って、偏光状態Ｄｂ’の光はほぼすべて通過するのに対して、偏光状態Ｄｒ’、偏光状態Ｄｇ’の光は、フィルタ部４ｒ、４ｇで散乱された光成分については遮蔽され、縦方向の偏光面を有する光成分のみが通過して、それぞれ偏光状態Ｅｂ’〜偏光状態Ｅｇ’の光が外部に出射される。
【００５０】
白色表示を行う際には、Ｒ、Ｇに対応した波長の光は、一部が遮蔽され、Ｂに対応した波長の光強度よりも若干ながら低くなる。しかし、低階調表示の際に漏れ出すＢに対応した波長の光の強度は小さく、例えば図１３（ｂ）のグラフの場合には、Ｂに対応した波長の光は、偏光板６に入射した光の０．１５％程度にすぎない。従って、彩度、色相のバランスをとるために必要なＲ、Ｇに対応した波長の光についても同等の強度で十分であるため、カラーフィルタ４で散乱される光成分の割合は全体の０．１５％程度である。このため、白色表示を行う際に偏光板５で遮蔽される光成分の割合も０．１５％程度となり、９９．８５％の光は偏光板５を透過することとなる。Ｂに対応した波長の光が１００％透過するとした場合Ｒ：Ｇ：Ｂ≒１：１：１となり、実用上の観点からは問題になることはない。
【００５１】
次に、本実施の形態１にかかる画像表示装置が、実際に低階調表示の際に透過する光が波長依存性を持たないことを示す。本願発明者等は、コントラスト比がＲ：Ｇ：Ｂ＝０．４５：０．４５：１の状態となるよう、従来と比較して着色粒子１４ｂの粒径を小さくしたカラーフィルタ４を備えた画像表示装置について、黒色表示の際の透過光の波長依存性を数値計算によって求めている。図６は、かかる数値計算の結果を示すグラフであって、図６において実線は計算結果を、破線は比較のため従来構造のカラーフィルタを用いた画像表示装置の透過光の波長依存性を示す。図６からも明らかなように、本実施の形態１にかかる画像表示装置では、Ｂに対応した４００ｎｍ近傍の波長帯域における透過率が他波長と同程度まで低下しており、低階調表示の際にも彩度が変動することなく、高品位の画像表示が可能であることが示されている。
【００５２】
また、本願発明者等は、表示色の階調変化に対する表示特性の変動について数値計算を行うことで、本実施の形態１にかかる画像表示装置が従来の画像表示装置よりも彩度、色相が安定した画像表示が可能であることを示している。具体的には、階調変動に対する色温度の変化、色度座標の変化および色度座標平面上の移動距離について数値計算を行っており、従来の画像表示装置に関する数値計算結果と比較を行っている。なお、数値計算においては、本実施の形態１にかかる画像表示装置における各フィルタ部のコントラスト比をＲ：Ｇ：Ｂ＝０．４５：０．４５：１とした場合について計算を行っている。一方、比較対象として数値計算を行った従来の画像表示装置は、ＥＢＵ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ  Ｕｎｉｏｎ）の基準に準拠したカラーフィルタを用いた画像表示装置であって、カラーフィルタにおけるコントラスト比がＲ：Ｇ：Ｂ＝２．４：２．４：１のものについて数値計算を行っている。
【００５３】
図７は、階調変動に応じた色温度の変化について示すグラフである。図７の縦軸は色温度の変化量を示し、横軸は階調のレベルを示す。なお、色温度とは、プランクの放射則に従った理想的な黒体から発せられる光の色と温度との関係に基づいて、色組成を温度で表示したものであって、色温度が上昇するにつれて色組成は赤系統から青系統へとシフトする性質を有する。従って、色温度の変化量は表示色の色相の変動の程度を知る目安となり、色温度の変化量が全階調に渡って低い値に維持される画像表示装置は、色相の変動を抑制可能な優れた特性を有するものと評価される。また、横軸の階調は、２５０段階に分けて明度のレベルを表示しており、２５０レベルの際に最大の明度となる。
【００５４】
図７において、曲線ｌ１は、比較対象である従来の画像表示装置における色温度の変化量ΔＫの変動を数値計算によって求めた結果を示す曲線である。また、曲線ｌ２は、本実施の形態１にかかる画像表示装置における色温度の変化について、数値計算によって求めた結果を示す曲線である。なお、曲線ｌ３は、比較対象である従来の画像表示装置について、色温度の変化を実際に測定した結果を示す曲線であって、曲線ｌ１と比較すると明らかなように、数値計算の結果と実測値とはほぼ一致することから、本実施の形態１にかかる画像表示装置を実際に作製した場合に得られる実測値は、曲線ｌ２と同様の曲線を形成するものと推測できる。
【００５５】
曲線ｌ１と曲線ｌ３とを比較すると、いずれも階調が１００レベル以上の状態では色温度の変化量ΔＫがほぼ０に維持され、色温度の変化がほとんど生じていないことが示されている。しかし、階調が１００レベル以下となると曲線ごとに差が生じ始め、階調の低下につれて曲線ｌ１では色温度の変化量が急激に上昇する。一方、曲線ｌ３は階調に関わらずほぼ０の値を維持しており、階調が０レベルの状態でも色温度の変化量はほぼ０の値となる。このため、本実施の形態１にかかる画像表示装置は、階調の変化に関わらず一定の色温度を維持することが可能であって、低階調表示の際にも色相がほとんど変化することはなく、高品位の画像表示が可能という利点を有することが示されている。一般に色温度の変化量については、階調が３２レベル以上において２０００Ｋ以下であることが好ましく、さらには全階調に渡って２００Ｋ以下であることがより好ましい。本実施の形態１にかかる画像表示装置は、コントラスト比を最適化することでこれらの条件を十分満たすのみならず、色温度の変化量に関してさらに優れた特性を発揮することが可能である。
【００５６】
次に、図８を参照して、階調の変化に対する色度座標の変化について説明する。色度座標とは、表示色の色相、彩度を数値化する事によって得られるｘ値、ｙ値をそれぞれｘ座標、ｙ座標としたものであって、色度座標の変化は、表示色におけるＲ、Ｇ、Ｂの割合が変化することを意味する。従って、階調変動による色度座標の変化が小さいほど表示色の色相、彩度の変動は小さくなり、高品位の画像表示が可能となる。図８において、曲線ｌ４は、比較対象たる従来の画像表示装置について、曲線ｌ５は本実施の形態１にかかる画像表示装置について、それぞれ色度座標変化を数値計算によって求めた曲線である。なお、曲線ｌ６は、比較対象たる従来の画像表示装置において、階調変化に応じた色度座標の変化を実際に測定した結果を示す曲線である。曲線ｌ４と曲線ｌ６をそれぞれ比較すれば明らかなように、数値計算の結果と実測値は若干のずれはあるものの、ほぼ同様の傾向を示している。従って、本実施の形態１にかかる画像表示装置の色度座標の変化の実測値は、曲線ｌ５とほぼ同様の傾向を示すものと推測される。
【００５７】
曲線ｌ４と曲線ｌ５をそれぞれ比較すると明らかなように、従来の画像表示装置は、色度座標が広い範囲に渡って変化しており、ｘ値は約０．２２５から約０．３程度にまで変動し、ｙ値は約０．２３から約０．３１まで変動している。これに対して、本実施の形態１にかかる画像表示装置では、色度座標はほとんど変化することなく、ｘ値およびｙ値についてほぼ一定の値を維持している。従って、本実施の形態１にかかる画像表示装置では、階調の変化に対する色度座標の変化はきわめて小さく、階調変化に対して表示色が安定した色相、彩度を維持していることが明らかである。
【００５８】
次に、色度座標の移動距離について、図９を参照して説明する。図９のグラフにおいて、縦軸は色度座標が座標平面上で移動する変動量、すなわちｘ値、ｙ値について（ｘ２＋ｙ２）１／２を演算した結果を示し、横軸は階調のレベルを示す。なお、比較のため、それぞれの曲線では階調が２５０レベルの状態における座標を基準として移動距離を導出している。図９において、曲線ｌ７は、比較対象である従来の画像表示装置における数値計算の結果を示す曲線であって、曲線ｌ８は、本実施の形態１にかかる画像表示装置における数値計算の結果を示す曲線である。なお、曲線ｌ９は、従来の画像表示装置において実測値から導出した色度座標の変化量について示す曲線である。曲線ｌ７と曲線ｌ９を比較すれば明らかなように、高階調表示においては若干のずれがあるものの、低階調表示、特に階調が５０レベル以下においては数値計算の結果と実測値とが精度よく一致している。従って、本実施の形態１にかかる画像表示装置における実測値も、特に低階調表示においては曲線ｌ８とほぼ同様の値が得られると推測される。
【００５９】
曲線ｌ７と曲線ｌ９を比較すれば明らかなように、階調が１００レベル以上の場合にはそれぞれの画像表示装置における色度座標の移動距離は非常に低く、実用上問題ない程度に抑制されている。一方、曲線ｌ７から明らかなように、従来の画像表示装置では階調が１００レベル以下となると色度座標の変化量が徐々に増加し、階調が０レベルでは、移動距離は約０．０９もの値となる。一方、本実施の形態１にかかる画像表示装置では、曲線ｌ８に示すように、階調が１００レベル以下でも色度座標の移動距離は非常に低い値に抑制されており、すべての階調においてほぼ０の値となっている。このことは、本実施の形態１にかかる画像表示装置が階調の変化に関わらず表示色がほぼ同一の彩度に維持されることを意味し、低階調表示の際にも優れた品位の画像表示が可能であることを示している。
【００６０】
以上、図６〜図９に示す数値計算の結果より、本実施の形態１にかかる画像表示装置は、階調変動に対する色温度の変化、色度座標の変化および変動距離について従来の画像表示装置と比較してきわめて低い値を維持していることが明らかとなった。色温度および色度座標の変化は表示される色の彩度の変動の度合いを示す指標となるため、かかる数値計算の結果より、本実施の形態１にかかる画像表示装置は、階調変動に対する彩度の変動が低いことが示された。従って、本実施の形態１にかかる画像表示装置は、階調変動によって表示色の彩度が変動することはなく、低階調表示の際にも青みがかった色表示がされることを防止することができる。
【００６１】
なお、図６〜図９に示す数値計算では、カラーフィルタにおけるコントラスト比についてＲ：Ｇ：Ｂ＝０．４５：０．４５：１としているが、かかる値に限定する必要はない。具体的には、例えば、本実施の形態１において、Ｒ、Ｇに関するコントラスト値は、Ｂよりも低い値となれば低階調表示の際における有彩色の顕在化を従来よりも抑制することができる。また、好ましくはＢのコントラスト値を１とした場合に、Ｒ、Ｇのコントラスト値の双方が０．６未満となるよう選択散乱層を形成することによって、さらに効果的に有彩色の顕在化を抑制することができる。
【００６２】
また、本実施の形態１にかかる画像表示装置は、カラーフィルタ４を構成する着色粒子１４ｒ、１４ｇ、１４ｂの粒径を調整することによって低階調表示の際に顕在化する彩度、色相の変動を抑制している。着色粒子１４ｒ、１４ｇ、１４ｂを形成する材料については、従来カラーフィルタの材料として用いられるものを使用することが可能であって、特別な材料を選択する必要はない。また、着色粒子の粒径を調整した後のカラーフィルタの製造工程は従来と同様に行うことが可能であるから、本実施の形態１にかかる画像表示装置を製造するにあたって、従来と同等の製造コストで製造することが可能である。
【００６３】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかる画像表示装置について説明する。実施の形態２にかかる画像表示装置は、低階調表示の際に顕在化する色相、彩度の変動を抑制するために、画像表示装置の構造に起因して生ずる色相、彩度の変動を補償する１以上の波長の光を散乱する選択散乱層をカラーフィルタと別に備えた構造を有する。
【００６４】
図１０は、本実施の形態２にかかる画像表示装置の全体構造を示す模式図である。実施の形態２にかかる画像表示装置は、図１０に示すように、所定の回路素子を備えたアレイ基板１と、アレイ基板１に対向配置された対向基板２と、アレイ基板１および対向基板２の間に封入された液晶層３と、対向基板２の外表面上に配置された偏光板５と、アレイ基板１の外表面上に配置された偏光板６とを備える。また、液晶層３と対向基板２との間には、カラーフィルタ１５および選択散乱層１６が配置されている。本実施の形態２において、カラーフィルタ１５は、あくまでＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれに対応した波長の光を透過するためのものであって、実施の形態１のように特定波長の光の散乱の度合いを調整するためのものではない。なお、本実施の形態２において、実施の形態１にかかる画像表示装置と同様の部分については同様の名称、符号を付しており、特に言及しない限りかかる部分が果たす機能等について実施の形態１の場合と同様とする。
【００６５】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態２にかかる画像表示装置を構成する選択散乱層１６の構造を示す模式図である。選択散乱層１６は、低階調表示の際に顕在化する色相、彩度の変動を抑制するために、顕在化する色の補色に対応した１以上の波長の光を選択的に散乱するためのものである。以下、図１１（ａ）〜（ｃ）に示す構造について順次説明する。
【００６６】
図１１（ａ）に示す構造は、実施の形態１においてカラーフィルタ４を構成した着色粒子１４ｒ、１４ｇ、１４ｂをそれぞれ透明樹脂等からなる母材中に一様に分散させたものである。着色粒子１４ｒ、１４ｇ、１４ｂの粒径および選択散乱層１６におけるＲ、Ｇ、Ｂに対応した各波長の光に関するコントラスト比等については実施の形態１と同様であり、ここでの説明を省略する。
【００６７】
本実施の形態２にかかる画像表示装置では、カラーフィルタ１５とは別に、低階調表示の際に顕在化する彩度、色相の変動を抑制するための選択散乱層１６を備えた構造としている。選択散乱層１６は、着色粒子１４ｒ、１４ｇ、１４ｂを備えた構造とすることで、実施の形態１と同様の原理に基づいて、低階調表示の際に顕在化する彩度、色相の変動を抑制する機能を有し、かかる選択散乱層１６を備えることによって、本実施の形態２にかかる画像表示装置は、高品位のカラー画像の表示を可能としている。
【００６８】
次に、図１１（ｂ）に示す構造について説明する。図１１（ｂ）に示す構造では、選択散乱層１６は、着色粒子１４ｒ、１４ｇのみを備え、着色粒子１４ｂを含まない構造を有する。偏光面が互いに直交するよう偏光板５、６が配置されている場合、低階調表示の際には表示色が全体的に青みがかって表示されるが、かかる彩度、色相の変動を補償するためには、低階調表示の際に青の補色である黄色に対応した波長の光を出射するよう構成すればよい。そして、補色たる黄色を表示するためには、Ｒ、Ｇに対応した波長の光をほぼ同等の量だけ散乱させれば足りる。本実施の形態２において、選択散乱層１６は、カラーフィルタとしての機能を必要としないため、実施の形態１のようにカラーフィルタに選択散乱機能を備えさせた場合と異なり、着色粒子１４ｂを含まない構造とすることが可能である。
【００６９】
次に、図１１（ｃ）に示す構造について説明する。図１１（ｃ）に示す構造では、選択散乱層１６は、図１１（ａ）、（ｂ）のように複数の異なる波長の光に対応した着色粒子を含有させるのではなく、単色光に対応した着色粒子１７のみを含有した構造を有する。ここで、単色光とは、１波長のみで形成される光のみならず、所定の範囲に渡る波長成分を有し、色彩学上単色の光と同視しうる光も含むものとする。上記したように、低階調表示の際に表示色の彩度、色相が変動して青みがかった色が表示される場合には、補色たる黄色に対応した波長の光を出射すればよいのであるから、複数の波長の光を散乱させずに、黄色に対応した単一波長の光を出射する構造としてもよい。本実施の形態２では別途カラーフィルタ１５を設けた構造としているため、選択散乱層１６は、カラー表示を行うためにＲ、Ｇ、Ｂに対応した波長の光を透過させる機能を必要としない。従って、補色に対応した単一の波長の光を直接散乱する着色粒子１７を含有させることが可能となり、母材中に単一の種類の着色粒子を含有させるのみで選択散乱層１６を構成することが可能となる。
【００７０】
次に、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に例示した選択散乱層１６を配置する場所の例について、図１２（ａ）および図１２（ｂ）を参照して説明する。図１１（ａ）の例では、選択散乱層１６について、さらに接着性の材料を含んで形成することとし、対向基板２と偏光板５とを接着する接着材料としても機能させている。本実施の形態２において、選択散乱層１６は、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に例示したように、着色粒子を一様に散乱した構造を有する。従って、カラーフィルタに選択散乱機能を持たせた場合のように、着色粒子の分散領域を制御する必要はなく、選択散乱層１６を接着層として機能させることも可能である。また、選択散乱層１６に接着性の材料を含有させることで、偏光板６とアレイ基板１との間を固着するよう選択散乱層１６を機能させることも可能である。さらに、着色粒子を散乱させる媒体として接着性の材料を使用し、透明樹脂等の母材を省略した構造とすることも可能である。
【００７１】
図１１（ｂ）の例では、アレイ基板１と液晶層３との界面に選択散乱層１６を配置し、選択散乱層１６に対してかかる界面を平坦化する機能を併せ持たせている。図２でも示したように、アレイ基板１上には所定の回路構造が形成されおり、かかる回路構造に起因してアレイ基板１と液晶層３との界面の平坦性は乱されている。一方で、高品位の画像表示を可能とする観点からは、界面の平坦性が乱されることによって液晶層３の厚みが変動することは好ましくなく、一般にアレイ基板１の表面には平坦化層が配置された構造を有する。かかる平坦化層に所定の着色粒子を含有させることによって、選択散乱層としての機能と、平坦化層としての機能を併せ持つ選択散乱層１６を実現することができる。対向基板２と液晶層３との界面も平坦であることが好ましいため、かかる界面上に平坦化機能を併せ持つ選択散乱層１６を配置する構造としてもよい。
【００７２】
実施の形態２にかかる画像表示装置において、選択散乱層１６は、所定の着色材料を母材中に一様に分散した構造を有するため、製造が容易であると共に、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、分散させる母材を適切に選択することによって、選択散乱以外の機能を持たせることが可能である。母材を適切に選択することによって、着色粒子の分散の有無をのぞいて画像表示装置の構造は既存のものとほぼ同様となることから、設計変更および製造工程の変更を伴うことなく低階調表示の際にも高品位のカラー画像の表示が可能な画像表示装置を実現することができる。
【００７３】
以上、実施の形態１および実施の形態２に渡って本発明の内容について説明してきたが、本発明は上記の記載の内容に限定されることはなく、当業者であれば様々な実施例、変形例等に想到する事が可能である。例えば、偏光板５、６の配置について、互いの偏光面が平行となる、いわゆるパラレルニコルの構造としてもよい。既に説明したように、互いの偏光面が平行の場合には、低階調表示の際に黄色に対応した波長の光が出射されることによって表示色の彩度、色相が変動する。このため、かかる光に起因した彩度、色相をうち消すよう選択散乱層を構成することで、低階調表示の際に彩度、色相の変動を効果的に抑制することができる。
【００７４】
具体的には、パラレルニコルの構造の場合、例えば、低階調表示の際に顕在化する彩度、色相の変動の原因となる有彩色である黄色の補色である青色に対応した波長の光を一定の割合で散乱させることによって高品位の画像表示を実現することができる。すなわち、例えば、実施の形態１の構造ではＢに対応した波長の光を散乱する着色粒子１４ｂの粒径を大きくすることによって低階調表示の際にＢに対応した波長の光を一定の割合で出射する構造が有効である。また、低階調表示の際に顕在化する彩度、色相の変動の原因となる有彩色についても、青色、黄色以外のあらゆる色の場合に本発明は適用可能であり、顕在化する彩度、色相の変動の原因となる有彩色の補色に対応した波長の光をカラーフィルタ４または選択散乱層１６で散乱させることによって、低階調表示の際における彩度、色相の変動を抑制することが可能である。
【００７５】
また、カラーフィルタ４、選択散乱層１６において、着色粒子の粒径を制御することによって散乱の度合いを調整することとしたが、着色粒子の材料を適切に選択することによって、屈折率差に基づいて散乱の度合いを調整した構造としてもよい。着色粒子の屈折率が大きくなるにつれて散乱される光の度合いは大きくなるためである。また、散乱の度合いについて、着色粒子の粒径および屈折率の双方を変化させることによって調整する構造としてもよい。
【００７６】
さらに、実施の形態１および実施の形態２では、ＩＰＳ型の構造を例として説明したが、他の駆動方式を用いた場合であっても本発明は有意な効果を発揮する。例えば、画像表示装置について、共通電極が対向基板側に配置され、液晶層に対してアレイ基板表面と垂直な方向に電界を印加する構造とすることが可能である。また、実施の形態１および実施の形態２ではスイッチング素子として薄膜トランジスタを用いたが、例えばＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ）駆動手段等を用いた構造としてもよい。さらに、スイッチング素子を利用したアクティブマトリックス方式ではなく、パッシブマトリックス方式を用いた構造としてもよい。低階調表示の際に有彩色が表示される従来の問題点はＩＰＳ型構造に限定されるのではなく、偏光板を複数配置した画像表示装置全般において生じ、選択散乱層を配置することによってかかる問題を解決することが可能となるためである。
【００７７】
また、バックライトユニットを省略して、太陽光等の外部光を光源とする反射方式を採用してもよいし、半透過方式を採用してもよい。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、所定波長の光成分を透過するのみならず、低階調表示の際に顕在化する彩度および／または色相の変動の原因となる有彩色の補色を形成する１以上の波長の光成分を選択的に散乱するカラーフィルタを備えることとしたため、低階調表示の際の表示特性の変動の原因となる有彩色の補色が一定の割合で出力されることとなり、かかる補色を出力することによって表示特性の変動を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる画像表示装置の構造を示す模式図である。
【図２】アレイ基板上に配置された回路構造を示す等価回路図である。
【図３】カラーフィルタの構造を示す模式図である。
【図４】低階調表示の際におけるカラーフィルタの作用を説明するための模式図である。
【図５】高階調表示の際におけるカラーフィルタの作用を説明するための模式図である。
【図６】低階調表示の際における光透過率の波長依存性について、本実施の形態１にかかる画像表示装置と、従来の画像表示装置とを比較したグラフである。
【図７】階調変化に伴う色温度の変化について、実施の形態１にかかる画像表示装置と、従来の画像表示装置とを比較したグラフである。
【図８】階調変化に伴う色度座標の変化について、実施の形態１にかかる画像表示装置と、従来の画像表示装置とを比較したグラフである。
【図９】階調変化に伴う色度座標平面上の変位量について、実施の形態１にかかる画像表示装置と、従来の画像表示装置とを比較したグラフである。
【図１０】実施の形態２にかかる画像表示装置の構造を示す模式図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、選択散乱層の構造を示す模式図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）は、選択散乱層を配置する位置を示す模式図である。
【図１３】（ａ）は、従来の画像表示装置の構造を示す模式図であり、（ｂ）は、従来の画像表示装置において、低階調表示の際における光透過率の波長依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
１          アレイ基板
２          対向基板
３          液晶層
４          カラーフィルタ
４ｒ、４ｇ、４ｂ          フィルタ部
５、６  偏光板
７          バックライトユニット
９ａ      画素電極
９          画素電極
１０      共通電極
１１      薄膜トランジスタ
１２      信号線
１３      走査線
１４ｒ、１４ｇ、１４ｂ            着色粒子
１５      カラーフィルタ
１６      選択散乱層
１７      着色粒子
１０１  アレイ基板
１０２  対向基板
１０３  液晶層
１０４  偏光板
１０５  偏光板
１０６  バックライトユニット
１０７  カラーフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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