(57)【要約】【課題】低階調表示の際の表示色が有彩色化する事のない、高品位の画像表示が可能なモノトーン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との間には液晶層３が封入された構造を有する。アレイ基板１の下方にはバックライトユニット４が配置され、バックライトユニット４から液晶層３に対して白色光が入力可能な構造を有する。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、液晶層３と対向基板２との間には、選択散乱層８が配置され、低階調表示の際に偏光板の構造に起因して生じる有彩色の補色を出力することで、低階調表示でも無彩色を表示する。【選択図】      図１
2004191427.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モノトーン画像の表示を行うモノトーン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モノトーン画像表示装置。
【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１に記載のモノトーン画像表示装置。
【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１に記載のモノトーン画像表示装置。
【請求項４】
前記選択散乱手段は、低階調表示の際に顕在化する前記有彩色の補色を形成する１以上の波長の光を散乱する散乱粒子を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モノトーン画像表示装置。
【請求項５】
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散乱粒子と、前記第２波長の光を散乱する散乱粒子とを少なくとも含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のモノトーン画像表示装置。
【請求項６】
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に対応した第３波長の光を散乱する散乱粒子をさらに備え、該第３波長の光に対するコントラスト値に対する前記第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の比が、１対０．４５となることを特徴とする請求項５に記載のモノトーン画像表示装置。
【請求項７】
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散乱粒子を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のモノトーン画像表示装置。
【請求項８】
前記選択散乱手段は、前記散乱粒子の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４〜７のいずれか一つに記載のモノトーン画像表示装置。
【請求項９】
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１〜８のいずれか一つに記載のモノトーン画像表示装置。
【請求項１０】
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１〜８のいずれか一つに記載のモノトーン画像表示装置。
【請求項１１】
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１〜８のいずれか一つに記載のモノトーン画像表示装置。
【請求項１２】
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１〜１１のいずれか一つに記載のモノトーン画像表示装置。
【請求項１３】
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１２に記載のモノトーン画像表示装置。
【請求項１４】
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１〜１３のいずれか一つに記載のモノトーン画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、白、黒およびそれらの中間階調からなるモノトーン画像を表示するモノトーン画像表示装置に関し、特に、低階調表示の際に有彩色が顕在化することのない高品位の画像を表示可能なモノトーン画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、白、黒およびそれらの中間階調からなるモノトーン画像を表示するモノトーン画像表示装置について、液晶材料等の電気光学効果を利用したものが知られている。液晶材料等を利用したモノトーン画像表示装置の場合、ＣＲＴ等を用いた画像表示装置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モノトーン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、従来のモノトーン画像表示装置は、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。
【０００４】
従来のモノトーン画像表示装置の画像表示のメカニズムについて説明する。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ため、偏光板１０５に入力した光のうち、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透過する。偏光板１０５に入力する光の偏光面は液晶層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制御して画像表示を行うことが可能である。
【０００６】
液晶層１０３に電界を及ぼすメカニズムについては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することによって液晶層１０３に対して横方向の電界を与える、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（例えば、特許文献１参照。）。ＩＰＳ型のモノトーン画像表示装置は、アレイ基板に対して垂直方向に電界を印加する従来の画像表示装置と比較して、電圧保持特性や視野角の観点において優れた特性を有することから、近年特に有望視されている。
【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、従来のモノトーン画像表示装置では、表示色の階調変動に応じて明度のみならず彩度、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、モノトーンの画像表示を行う際には表示色の階調に関わらず無彩色を表示することが本来求められるにもかかわらず、従来のモノトーン画像表示装置では、階調の低下に応じて有彩色が顕在化するという問題が存在する。具体的には、例えば互いに直交する偏光面を有する２枚の偏光板を備えたＩＰＳ型モノトーン画像表示装置では、明度の低下、すなわち低階調表示を行うにつれ表示色が徐々に青みがかる現象が報告されている。
【０００９】
図１３（ｂ）は、低階調表示の際に表示される色の波長成分ごとの強度を示すグラフである。図１３（ｂ）に示すように、青色に対応した４００ｎｍ近傍の波長を有する光の強度は他の波長成分よりも高くなり、色彩の調和が乱れることから有彩色たる青色が顕在化することが示されている。白色等を表示する高階調表示の際にはかかる波長依存性は存在せず、低階調表示になるに従って徐々に４００ｎｍ近傍の波長の光の強度が相対的に強くなることが知られている。また、互いに偏光面が平行となるよう２枚の偏光板が配置された場合には、低階調表示になるに従って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。
【００１０】
あらゆる階調に渡って所定の有彩色が表示される場合には、バックライトユニット１０６から出力される面状光の色の調整または有彩色をカットするフィルタを設けることによって表示色を無彩色化する事が可能である。しかし、低階調表示の際に顕在化する有彩色を解消するために有彩色をカットするフィルタを配置した場合、白色等を表示する高階調表示の際にフィルタでカットした有彩色の補色が顕在化することとなり妥当ではない。
【００１１】
低階調表示の際における有彩色の顕在化は、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、また、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現時点では困難である。
【００１２】
また、偏光板に起因した彩度のばらつきについては、従来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、階調変動における彩度、色相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、色相のばらつきを低減することはできない。従って、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まで低減することも困難である。
【００１３】
この発明は上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであって、モノトーン画像表示装置において表示画像の階調による彩度のばらつきを視認不可能な程度にまで抑制した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にかかるモノトーン画像表示装置は、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モノトーン画像の表示を行うモノトーン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。
【００１５】
この請求項１の発明によれば、モノトーン画像表示装置において、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する選択散乱手段を備えることとしたため、補色を形成する１以上の波長の光成分の偏光面を一定の割合で乱すことが可能であり、低階調表示の際に漏れ出す有彩色の補色に対応した光が外部に出射され、表示色を無彩色化することができる。
【００１６】
また、請求項２にかかるモノトーン画像表示装置は、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。
【００１７】
また、請求項３にかかるモノトーン画像表示装置は、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。
【００１８】
また、請求項４にかかるモノトーン画像表示装置は、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前記有彩色の補色を形成する１以上の波長の光を散乱する散乱粒子を含有することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５にかかるモノトーン画像表示装置は、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散乱粒子と、前記第２波長の光を散乱する散乱粒子とを少なくとも含有することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項６にかかるモノトーン画像表示装置は、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に対応した第３波長の光を散乱する散乱粒子をさらに備え、該第３波長の光に対するコントラスト値に対する前記第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の比が、１対０．４５となることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項７にかかるモノトーン画像表示装置は、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散乱粒子を含有することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項８にかかるモノトーン画像表示装置は、上記の発明において、前記選択散乱手段は、前記散乱粒子の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。
【００２３】
また、請求項９にかかるモノトーン画像表示装置は、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。
【００２４】
また、請求項１０にかかるモノトーン画像表示装置は、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。
【００２５】
また、請求項１１にかかるモノトーン画像表示装置は、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。
【００２６】
また、請求項１２にかかるモノトーン画像表示装置は、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。
【００２７】
また、請求項１３にかかるモノトーン画像表示装置は、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。
【００２８】
また、請求項１４にかかるモノトーン画像表示装置は、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。
【００２９】
【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モノトーン画像表示装置について説明する。また、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、モノトーン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、かかる構造のモノトーン画像表示装置に限定されないことに留意が必要である。
【００３０】
（実施の形態１）
まず、この発明の実施の形態１にかかるモノトーン画像表示装置について説明する。本実施の形態１にかかるモノトーン画像表示装置は、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（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対してそれぞれ散乱特性を有する異種散乱粒子を含み、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偏光状態を低下させる選択散乱層を備える。補色を形成する波長の光は、散乱される際に偏光面が乱れるため、低階調表示の際であっても偏光板の偏光面と一致する偏光成分が存在し、一定の割合で偏光板を透過する。かかる波長の光を外部に一定量だけ外部に出射することによって低階調表示の際の表示色の彩度を調整し、従来問題となっていた低階調表示の際における有彩色の無彩色化を実現している。
【００３１】
図１は、本実施の形態１にかかるモノトーン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にかかるモノトーン画像表示装置は、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の下方にはバックライトユニット４が配置され、バックライトユニット４から液晶層３に対して白色光が入力可能な構造を有する。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、液晶層３と対向基板２との間には、選択散乱層８が配置されている。
【００３２】
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、表示画素に対応して画素電極９ａ、９ｂ、９ｃがそれぞれ配置された構造を有する。なお、画素電極９ａ、９ｂ、９ｃはそれぞれ同様の構造を有し、周辺回路素子との接続態様等についても同様であるため、以下「画素電極９」と総称し、他の回路素子についても同様に総称して説明を行う。
【００３３】
画素電極９の近傍には共通電極１０および画素電極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。画素電極９は、薄膜トランジスタ１１の一方のソース／ドレイン電極と接続され、薄膜トランジスタ１１の他方のソース／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。また、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。
【００３４】
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は薄膜トランジスタ１１のゲート電極と接続しているため、走査線１３はゲート電極に所定電位を印加することによってスイッチング素子たる薄膜トランジスタ１１の駆動状態を制御している。走査線１３から所定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、信号線１２から画素電極９に対して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に電位が供給されることによって画素電極９と共通電極１０との間に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、液晶層３に入力した光は、液晶分子の配向性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。偏光板５は所定の偏光面を有するため、液晶層３から出力した光のうち、偏光板５の偏光面と一致する偏光成分のみが偏光板５から外部に出力される。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偏光板５から外部に出力される光の強度を制御することが可能となり、画像表示が可能となる。
【００３５】
次に、選択散乱層８について説明する。図３は、選択散乱層８の構造について示す模式図である。選択散乱層８は、図３に示すように、透明樹脂等によって形成された母材中に、所定の粒径を有し、Ｂに対応する波長の光を散乱する散乱粒子１４ｂと、散乱粒子１４ｂよりも大きな粒径を有し、それぞれＲ、Ｇに対応する波長の光を散乱する散乱粒子１４ｒ、１４ｇとを含有した構造を有する。散乱粒子１４ｂ、１４ｒ、１４ｇは、例えば顔料や染料等によって形成されており、具体的には、顔料としてモノアゾ系、ジスアゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系などの有機顔料等、染料として酸性染料、塩基性染料、直接染料、反応性染料、分散染料、食品用色素等によって散乱粒子は形成される。
【００３６】
選択散乱層８に含まれる散乱粒子１４ｂ、１４ｒ、１４ｇは、選択散乱層８に入力した光のそれぞれ所定波長成分を散乱するためのものである。具体的には、散乱粒子１４ｂ、１４ｒ、１４ｇは、粒径に応じて対応波長の光を一定の割合で散乱することによって、単一の偏光面を有する光成分から異なる偏光面を有する光成分を生成する。粒径が大きくなるほど散乱される光成分の割合は大きくなることから、選択散乱層８では、Ｂに対応する波長の光成分よりも、Ｒ、Ｇに対応する波長の光成分の散乱の割合が高くなる。本実施の形態１にかかるモノトーン画像表示装置は、Ｒ、Ｇに対応する波長の光成分を積極的に散乱させて外部に出力し、低階調表示の際に偏光板等の構造に起因して漏れ出す青色をうち消すことによって、表示色を無彩色化している。
【００３７】
低階調表示および高階調表示の際における選択散乱層８の機能について、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に対応する波長の光成分が透過する態様を示す模式図である。また、図５は、高階調表示の例として白色表示を行う際におけるＲ、Ｇに対応した波長の光成分が透過する態様を示す模式図である。なお、散乱粒子１４ｂの粒径が小さいことから選択散乱層８はＢに対応した波長の光成分については特に影響を与えないものと近似して以下の説明を行う。
【００３８】
まず、黒色表示の際におけるＲ、Ｇに対応する波長の光の透過について図４を参照して説明する。バックライトユニット４から供給される光は様々な偏光面を有する光成分が混在しており、偏光状態Ａの状態で偏光板６に入射する。
【００３９】
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Ｂの光が偏光板６から出射され、液晶層３に入射する。
【００４０】
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ている。従って、入力した光は、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するため、偏光状態Ｂと同一状態の偏光状態Ｃの光が液晶層３から出射され、選択散乱層８に入射する。
【００４１】
選択散乱層８は、粒径の大きい散乱粒子１４ｒ、１４ｇを含むため、Ｒ、Ｇに対応した波長の光に対する散乱の度合いが高い。また、一般に光が散乱される際には、偏光面も当初の状態から変化する。従って、選択散乱層８に入射したＲ、Ｇに対応した波長の光は、散乱粒子１４ｒ、１４ｇによって一部が散乱され、入力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一定の割合で生じた偏光状態Ｄの光が選択散乱層８から出射され、偏光板５に入射する。
【００４２】
偏光板５は、破線で示す方向、すなわち縦方向の偏光面を有する。偏光板５に入射する偏光状態Ｄの光の大部分は横方向の偏光面を有し、偏光板５の偏光面と直交するために偏光板５を透過することはない。一方、選択散乱層８における散乱によって新たに生じた縦方向の偏光面を備えた光成分は、偏光板５の偏光面と平行な偏光面を有するため、そのまま偏光板５を通過する。従って、選択散乱層８で新たに生じた縦方向の偏光面を有する一部の光成分のみが偏光板５を通過し、偏光状態Ｅの光が外部に出射される。すなわち、従来のモノトーン画像表示装置では、本来黒色表示の際にはＲ、Ｇに対応した波長の光は外部に出射されることが無かったのに対して、本実施の形態１では、黒色表示の際にもＲ、Ｇに対応した波長の光を一定の割合で外部に出射させている。
【００４３】
本実施の形態１にかかるモノトーン画像表示装置が、Ｒ、Ｇに対応した波長の光を低階調表示の際にも一定の割合だけ出射させることとしたことによる利点について説明する。既に説明したように、互いの偏光面が直交する２枚の偏光板を備えたモノトーン画像表示装置では、偏光板の構造に起因して低階調表示の際にＢに対応した波長の光が一定の割合で外部に漏れ出すことが不可避である。このため、モノトーン画像表示装置は本来無彩色を表示する必要があるにも関わらず、低階調表示の際に青みがかった有彩色が表示されるという問題が生じていた。これに対して、本実施の形態１にかかるモノトーン画像表示装置は、偏光板５と偏光板６との間に選択散乱層８を配置し、選択散乱層８においてＲ、Ｇに対応する波長の光の一部の偏光状態を乱すことによって、低階調表示の際にあえてＲ、Ｇに対応した波長の光を一定の割合で外部に出射する構造を有する。
【００４４】
一般に、画面上に表示される色の彩度は、Ｒ、Ｇ、Ｂの強度比によって決定される。具体的には、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれに対応した波長の光成分の強度比が１：１：１であれば無彩色となり、これ以外の比率となれば有彩色となる。本実施の形態１にかかるモノトーン画像表示装置は、漏出するＢに対応した波長の光にあわせてＲ、Ｇに対応した波長の光を一定の割合で出力する構造としたことで、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれに対応した波長の光成分の強度比を１：１：１に調整し、出力光を無彩色化している。光が散乱される割合は、散乱粒子の粒径によって決定されるため、低階調表示の際に漏れ出す青色の光の強度とＲ、Ｇに対応した波長の光の強度が等しくなるよう粒径を調整する事によって、低階調表示の際における出力光を無彩色化することが可能である。
【００４５】
図１３（ｂ）に示すように、偏光板に起因して漏れ出すＢに対応した波長の光は、入射光に対して最大でも０．１５％程度の強度にすぎない。従って、Ｒ、Ｇに対応した波長の光についても同程度の割合で出射すれば無彩色化することが可能であり、例えば選択散乱層８に入射する光の０．１５％程度が散乱するよう、散乱粒子１４ｒ、１４ｇの粒径は調整されている。
【００４６】
次に、本実施の形態１にかかるモノトーン画像表示装置が、高階調表示の際にも無彩色を表示し、高階調表示の際の画像品位が低下しないことについて、図５を参照して白色表示を例に説明する。まず、黒色表示の際と同様に、様々な偏光成分を有する偏光状態Ａ’の光がバックライトユニット４から供給され、偏光板６に入射する。偏光板６は、破線方向の偏光面を有することから、偏光状態Ａ’の光のうち、横方向の偏光成分のみが偏光板６を通過して、偏光状態Ｂ’の光が液晶層３に入射する。
【００４７】
白色表示を行う際には画素電極に対して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Ｂ’の光は、液晶層３中を進行するに従って偏光面が回転し、液晶層３から出射される光は、偏光状態Ｃ’に示すように、縦方向の偏光面を有する。
【００４８】
その後、偏光状態Ｃ’の光は選択散乱層８に入射する。上記のように、選択散乱層８は、粒径の大きい散乱粒子１４ｒ、１４ｇを含有した構造を有するため、入射した光のうちＲ、Ｇに対応した波長の光成分の一部が散乱される。従って、選択散乱層８に入射する偏光状態Ｃ’の光の偏光面と垂直方向の偏光面を備えた光成分が一部に生じるが、大部分の光成分は入射時の偏光面が維持されたまま通過し、偏光状態Ｄ’の光が選択散乱層８から出射され、偏光板５に入射する。
【００４９】
偏光板５の偏光面は破線で示す方向、すなわち縦方向の偏光面を有する。かかる偏光面は、偏光状態Ｄ’の光の大部分の光成分の偏光面と一致する一方、選択散乱層８の作用によって新たに生じた横方向の偏光面を有する光成分とは直交する。このため、偏光状態Ｄ’の光のうち、横方向の偏光面を有する一部の光成分は遮蔽される一方、大部分の光成分は偏光板５を通過して外部に出射される。
【００５０】
従って、白色表示の際において、Ｒ、Ｇに対応した波長の光の一部は遮蔽され、Ｂに対応した波長の光強度よりも若干ながら低くなる。しかしながら、黒色表示の際において説明したように、Ｒ、Ｇに対応した波長の光のうち、実際に選択散乱層８で散乱される光成分の割合は全体の０．１５％程度となるよう散乱粒子１４ｒ、１４ｇの粒径は調整されている。従って、白色表示の際に偏光板５を通過して出射されるＲ、Ｇの波長に対応した光の強度は、選択散乱層８を備えない構造における強度の９９．８５％程度となるため、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した波長の光の強度比はほぼ１：１：１となり、高階調表示の際にも実用上の観点からは十分な無彩色を表示する事が可能である。従って、本実施の形態１にかかるモノトーン画像表示装置を構成する選択散乱層８は、低階調表示の際には従来顕在化していた有彩色をうち消すことによって無彩色表示を実現し、一方で高階調表示の際には選択散乱層８は特に作用することなく、従来通りの無彩色表示を可能としている。
【００５１】
次に、本実施の形態１にかかるモノトーン画像表示装置によって表示される色があらゆる階調に渡って良好な表示特性を有することを数値計算の結果を用いて説明する。本願発明者等は、散乱粒子１４ｂ、１４ｒ、１４ｇの粒径比を調整することによってそれぞれのコントラスト比の最適化を行っている。コントラスト比とは、各波長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、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。以下の数値計算では、最適化したコントラスト比を有する選択散乱層８を用いたモノトーン画像表示装置について、階調変動による色温度の変化等を数値計算によって導出し、従来の画像表示装置よりも良好な表示特性を有することを確認している。
【００５２】
以下の数値計算では、本実施の形態１にかかるモノトーン画像表示装置における選択散乱層のコントラスト比をＲ：Ｇ：Ｂ＝０．４５：０．４５：１としている。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り、カラーフィルタのコントラスト比を２．４：２．４：１とする。なお、比較対象の画像表示装置は、本来カラー画像表示を行うものであるが、本実施の形態１にかかるモノトーン画像表示装置との比較のため、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応したそれぞれの画素電極の電位を同一に維持した状態で電位を変動させ、異なる階調に渡ってモノトーン表示を行うこととする。
【００５３】
図６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６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、色温度の変化は表示色の有彩色化の程度を知る目安となり、色温度の変化が全階調に渡って低い値に維持される画像表示装置は、無彩色の表示に関して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、最小値を黒色、最大値を白色として２５０段階に分けて明度のレベルを表示している。
【００５４】
図６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にかかるモノトーン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にかかるモノトーン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、階調レベルが０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にかかるモノトーン画像表示装置は、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にかかるモノトーン画像表示装置は、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７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７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にかかるモノトーン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にかかるモノトーン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にかかるモノトーン画像表示装置では、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にかかるモノトーン画像表示装置では、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８を参照して説明する。図８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距離、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８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にかかるモノトーン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にかかるモノトーン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にかかるモノトーン画像表示装置では、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にかかるモノトーン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８に示す数値計算の結果より、本実施の形態１にかかるモノトーン画像表示装置は、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有彩色化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にかかるモノトーン画像表示装置は、階調変動に関わらず安定して無彩色の表示が可能であることが示された。従って、本実施の形態１にかかるモノトーン画像表示装置は、階調変動によって表示色の彩度、色相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、上記の数値計算では、選択散乱層のコントラスト比の最適値について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、表示色の彩度の変動を抑制するための選択散乱層８を構成する散乱粒子１４ｂ、１４ｒ、１４ｇは、それぞれカラーフィルタ等に用いられる既知の着色感光性組成物、例えば顔料、水溶性色素等を使用することが可能である。従って、選択散乱層８を作製するために特別な材料を用意する必要はない。さらに、選択散乱層８は、内部において散乱粒子１４ｂ、１４ｒ、１４ｇをそれぞれ均一に分散した単純な構造を有するため、カラーフィルタのように作製時にマスクパターン等を使用する必要はなく、容易に作製することが可能である。従って、選択散乱層８を追加することによって製造コストが増大することはなく、本実施の形態１にかかるモノトーン画像表示装置は、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】
なお、本実施の形態１にかかるモノトーン画像表示装置は、図３で示したように、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した波長の光をそれぞれ散乱する散乱粒子１４ｒ、１４ｇ、１４ｂを有することとしたが、図９に示すように、散乱粒子１４ｂを省略する構造としてもよい。上記の説明では、散乱粒子１４ｂの粒径が小さいためにＢに対応した波長の光は散乱されることがないとして説明したが、実際には散乱粒子１４ｂが有限の粒径を有する限り散乱は発生する。従って、選択散乱層８中に散乱粒子１４ｂを包含しない構造とすることによって、Ｂに対応する波長の光の散乱を完全に抑制することが可能となる。
【００６４】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかるモノトーン画像表示装置について説明する。実施の形態２にかかるモノトーン画像表示装置は、液晶層を挟み込むように配置された２枚の偏光板に起因して低階調表示の際に顕在化する有彩色を無彩色化するために、顕在化する有彩色の補色に対応する単色光を一定の割合だけ散乱させる選択散乱層を備えた構造を有する。なお、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。
【００６５】
図１０は、実施の形態２にかかるモノトーン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にかかるモノトーン画像表示装置は、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、液晶層３に対して面状光を入射させるバックライトユニット４とを備える。また、アレイ基板１の外表面上には偏光板６が配置されると共に、対向基板２の外表面上には偏光板５が配置され、偏光板５と偏光板６は、互いの偏光面が直交するクロスニコル構造を有する。また、対向基板２と液晶層３との間には所定の波長の光を選択的に散乱する選択散乱層１５を備える。なお、本実施の形態２において、実施の形態１にかかるモノトーン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、果たす機能も実施の形態１の場合と同様であるため、以下では説明を省略する。
【００６６】
図１１は、選択散乱層１５の構造を示す模式図である。図１１に示すように、選択散乱層１５は、透明樹脂によって形成された母材中に散乱粒子１６を均一に分散させた構造を有する。ここで、散乱粒子１６は、所定波長範囲の光を透過および散乱する機能を有し、特に偏光板の構造に起因して低階調表示の際に顕在化する有彩色の補色に対応した波長の光を散乱するためのものである。具体的には、散乱粒子１６は、顔料、水溶性塗料等によって形成されており、具体的には、顔料としてモノアゾ系、ジスアゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系などの有機顔料等、水溶性染料として酸性染料、塩基性染料、直接染料、反応性染料、分散染料、食品用色素等によって散乱粒子は形成される。
【００６７】
本実施の形態２においては、選択散乱層１５に含有される散乱粒子１６は、低階調表示の際に漏れ出す青色の補色である黄色に対応した単色光を散乱する機能を有する。本実施の形態２にかかるモノトーン画像表示装置は、偏光面が互いに直交するよう配置された偏光板５、６を備えた構造を有するため、低階調表示の際には表示色が青みがかった色になる。そのため、選択散乱層１５で黄色に対応した波長の光を一定の割合で散乱させることで、低階調表示の際に一定の割合で黄色に対応した波長の光を外部に出射し、青色に対する補色として機能させることで表示色の有彩色化を抑制している。従って、散乱粒子１６の粒径等を適切な値とすることによって低階調表示の際に顕在化する青色に対応した波長の光の強度と同程度の光を出射させることによって、低階調表示の際にも彩度の低い無彩色を表示することが可能となる。なお、散乱粒子によって所定波長の光が散乱し、偏光板５を透過する原理については実施の形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６８】
本実施の形態２では、低階調表示の際にＲ、Ｇに対応する波長の光を一定の割合で出力して元来漏れ出すＢに対応する波長の光とバランスをとるのではなく、Ｂに対応する波長の光の補色となる単色光を出力している。かかる構造でも外部に出射される有彩色は、補色に対応する波長の光によってうち消されるため、表示色を無彩色化する事が可能である。
【００６９】
本実施の形態２にかかるモノトーン画像表示装置は、低階調表示の際に表示される色を効果的に無彩色化するのみならず、製造コストをより低減できるという利点を有する。すなわち、選択散乱層１５に含有させるのは散乱粒子１６のみであるため、異なる波長に対応した複数の種類の散乱粒子を含有させる必要がない。従って、選択散乱層１５は、容易に作製することが可能であり、製造コストをさらに低減することが可能である。
【００７０】
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、実施の形態１または実施の形態２において、図１１（ａ）に示すように、選択散乱層を対向基板２と偏光板５との間に配置し、かつ選択散乱層が接着性を備えた材料を含んで形成された構造とすることが可能である。
【００７１】
モノトーン画像表示装置を組み立てる際には、別個独立に作製した対向基板２と偏光板５とを接着材料を用いて貼り合わせる必要がある。かかる接着材料にあらかじめ所定の散乱粒子を含有させておくことで、かかる接着材料に選択散乱層としての機能を付加することが可能であり、かつモノトーン画像表示装置の組み立て工程を従来と同様に行うことが可能となる。なお、アレイ基板１と偏光板６との間を固着する接着材料に散乱粒子を含有させる構造としても同様の効果を得ることができる。
【００７２】
また、図１１（ｂ）に示すように、液晶層３と接触する位置に選択散乱層を配置し、液晶層３との界面を平坦化する機能を持たせてもよい。既に説明したように、アレイ基板１上には画素電極等が配置された構造を有することから、アレイ基板１の液晶層３側の表面は凹凸を有する。高品位の画像を表示する観点からは液晶層３の厚みが変動することは好ましくないため、アレイ基板１表面上にオーバーコート層を配置することによって液晶層３との界面を平坦化する構造が知られている。かかるオーバーコート層に所定の散乱粒子を含有させることによって、選択散乱層を形成することが可能である。かかる構造とした場合、選択散乱層は低階調表示の際に表示色を無彩色化するのみならず、液晶層３の膜厚を一定に保持する機能を有することとなる。しかも、既知のオーバーコート層に散乱粒子を含有させることによって選択散乱層を形成可能であることから、製造が容易になるという利点も有する。なお、選択散乱層を対向基板２の液晶層３側の表面上に配置し、オーバーコート層としての機能を持たせた構造としても同様の効果を得ることができる。
【００７３】
また、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有彩色が表示される。このため、かかる出射光の彩度をうち消すよう選択散乱層を構成することで、低階調表示の際に有彩色が表示されることを効果的に抑制することができる。具体的には、例えば、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散乱粒子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、顕在化する有彩色の補色に対応した波長の光を選択散乱層で散乱させることによって、表示色を無彩色化することが可能である。
【００７４】
また、選択散乱層８、１５において、散乱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、散乱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。これは、散乱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、散乱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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、モノトーン画像表示装置において、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する選択散乱手段を備えることとしたため、補色を形成する１以上の波長の光成分の偏光面を一定の割合で乱すことが可能であり、低階調表示の際に漏れ出す有彩色の補色に対応した光が外部に出射され、表示色を無彩色化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかるモノトーン画像表示装置の構造を示す模式図である。
【図２】選択散乱層の構造を示す模式図である。
【図３】アレイ基板上に配置される回路構造について示す等価回路図である。
【図４】低階調表示の際における選択散乱層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選択散乱層の作用を説明するための模式図である。
【図６】階調変化に伴う色温度の変化について、実施の形態１にかかるモノトーン画像表示装置と、従来の画像表示装置とを比較したグラフである。
【図７】色度座標の変化について、実施の形態１にかかるモノトーン画像表示装置と、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平面上の変位量について、実施の形態１にかかるモノトーン画像表示装置と、従来の画像表示装置とを比較したグラフである。
【図９】実施の形態１の変形例における選択散乱層の構造を示す模式図である。
【図１０】実施の形態２にかかるモノトーン画像表示装置の構造を示す模式図である。
【図１１】選択散乱層の構造を示す模式図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）は、実施の形態１または実施の形態２にかかるモノトーン画像表示装置の変形例の構造について示す模式図である。
【図１３】（ａ）は、従来技術にかかるモノトーン画像表示装置の構造を示す模式図であり、（ｂ）は、従来技術にかかるモノトーン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          バックライトユニット
５          偏光板
６          偏光板
８          選択散乱層
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、１４ｂ、１４ｇ    散乱粒子
１５      選択散乱層
１６      散乱粒子
１０１  アレイ基板
１０２  対向基板
１０３  液晶層
１０４  偏光板
１０６  バックライトユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004191427.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004191427.tif 000008
【図７】
2004191427.tif 000009
【図８】
2004191427.tif 000010
【図９】
2004191427.tif 000011
【図１０】
2004191427.tif 000012
【図１１】
2004191427.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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