JP4375959B2

JP4375959B2 - Monotone image display device

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Publication number: JP4375959B2
Application number: JP2002355911A
Authority: JP
Inventors: 匡史岸本; 崇藤田; 薫草深; 充池崎
Original assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Current assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2022-12-06
Also published as: TWI283776B; JP2004191427A; TW200409998A

Description

【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、前記低階調表示の際に顕在化する有彩色の補色は、前記１以上の波長の光成分のうちの第１波長の光と、前記第１波長と異なる前記１以上の波長の光成分のうちの第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。
【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、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、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。
【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、偏光面が互いに直交するよう配置され、前記有彩色の補色は黄色であり、前記選択散乱手段は、前記有彩色に対する黄色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、前記有彩色の補色は青色であり、前記選択散乱手段は、前記有彩色に対する青色のコントラストを低下させることを特徴とする。
【００２０】
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、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前記１以上の波長の光成分のうちの第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。
【００２２】
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、前記散乱粒子は、低階調表示の際に顕在化する有彩色の補色を形成する前記光を所定の割合で散乱する粒径および屈折率のうちの少なくとも一方を有することを特徴とする。
【００２３】
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、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、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、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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a monotone image display device that displays a monotone image composed of white, black, and intermediate gradations thereof, and in particular, displays a high-quality image in which a chromatic color does not appear in low gradation display. The present invention relates to a possible monotone image display device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a monotone image display device that displays a monotone image composed of white, black, and their intermediate gradations is known using an electro-optic effect such as a liquid crystal material. In the case of a monotone image display device using a liquid crystal material or the like, it has advantages such as a thinner structure and lighter weight as well as a reduction in power consumption compared with an image display device using a CRT or the like. .
[0003]
FIG. 13A is a diagram schematically showing the structure of a conventional monotone image display device using a liquid crystal material. As shown in FIG. 13A, a conventional monotone image display device includes an array substrate 101 on which various circuit elements are arranged, a counter substrate 102 arranged to face the array substrate 101, an array substrate 101, and A liquid crystal layer 103 enclosed between the counter substrate 102 and a polarizing plate 104 or 105 having a predetermined polarization plane on the outer surface of the array substrate 101 and the counter substrate 102, respectively. . In addition, a backlight unit 106 is disposed below the array substrate 101 in order to allow planar white light to enter the liquid crystal layer 103.
[0004]
An image display mechanism of a conventional monotone image display apparatus will be described. First, the planar light output from the backlight unit 106 is incident on the polarizing plate 104 disposed on the outer surface of the array substrate 101, and only the polarization component that matches the polarization plane of the polarizing plate 104 passes through. Only one polarization component is input to the liquid crystal layer 103. A pixel electrode is arranged on the array substrate 101 corresponding to the display pixel. Under the influence of an electric field generated due to the potential supplied to the pixel electrode, the liquid crystal layer 103 changes the polarization plane of the input light at a predetermined angle. It has a function to rotate and output only. Accordingly, light whose polarization plane is rotated by a desired angle is input to the polarizing plate 105 by adjusting the potential of the pixel electrode.
[0005]
Since the polarizing plate 105 has a predetermined polarization plane like the polarizing plate 104, only the polarization component having a polarization plane that coincides with the polarization plane of the polarization plate 105 among the light input to the polarization plate 105 is transmitted. Since the polarization plane of light input to the polarizing plate 105 is determined by the rotation angle of the polarization plane in the liquid crystal layer 103, the light transmitted through the polarizing plate 105 is controlled by controlling the potential of the pixel electrode arranged on the array substrate. It is possible to display an image by controlling the intensity.
[0006]
Various methods have been proposed for the mechanism of applying an electric field to the liquid crystal layer 103. For example, in recent years, a so-called in-plane switching (hereinafter referred to as “IPS”), which applies a horizontal electric field to the liquid crystal layer 103 by disposing not only pixel electrodes but also common electrodes on the array substrate 101. A type of image display device has been proposed (for example, see Patent Document 1). Since the IPS type monotone image display device has superior characteristics in terms of voltage holding characteristics and viewing angle compared to a conventional image display device that applies an electric field in a direction perpendicular to the array substrate, in recent years, Promising.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-9-101538
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional monotone image display apparatus has a problem that the image quality is deteriorated by not only the lightness but also the saturation and hue according to the gradation change of the display color. That is, when a monotone image is displayed, it is originally required to display an achromatic color regardless of the gradation of the display color. There is a problem that coloring becomes obvious. Specifically, for example, in an IPS monotone image display device including two polarizing plates having polarization planes orthogonal to each other, a phenomenon in which the display color gradually becomes bluish as lightness decreases, that is, low gradation display is performed. It has been reported.
[0009]
FIG. 13B is a graph showing the intensity for each wavelength component of the color displayed in the low gradation display. As shown in FIG. 13B, the intensity of light having a wavelength in the vicinity of 400 nm corresponding to blue is higher than that of other wavelength components, and the harmonious color is disturbed, so that chromatic blue can be manifested. It is shown. It is known that the wavelength dependency does not exist in the case of high gradation display for displaying white or the like, and the intensity of light having a wavelength near 400 nm gradually increases as the display becomes low gradation. . In addition, when two polarizing plates are arranged so that their polarization planes are parallel to each other, the intensity of the wavelength component corresponding to blue decreases as the gradation display becomes low, and the complementary color yellow appears. It is known.
[0010]
When a predetermined chromatic color is displayed over all gradations, the display color is achromatic by adjusting the color of the planar light output from the backlight unit 106 or providing a filter for cutting the chromatic color. It is possible to do. However, if a filter that cuts chromatic colors is arranged to eliminate the chromatic colors that appear in the low gradation display, the complementary color of the chromatic colors cut by the filter in the high gradation display that displays white etc. It becomes manifest and is not appropriate.
[0011]
It is presumed that the chromatic color is manifested in the low gradation display mainly due to the structure of the liquid crystal layer and the polarizing plate, particularly the structure of the polarizing plate. The variation in saturation due to the liquid crystal layer can be reduced to some extent by controlling the refractive index Δn of the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer and the thickness d of the liquid crystal layer. Specifically, by reducing the product of refractive index Δn and thickness d, the wavelength dependence of the transmitted light in the liquid crystal layer itself can be reduced and the variation in wavelength at which the transmittance is maximized can be suppressed. it can. However, it is necessary to use a liquid crystal material having a large refractive index Δn in order to realize a high-speed response to an input image signal and low power consumption, and there is a limit to reducing the thickness d. Therefore, it is difficult at the present time to reduce the variation in saturation and hue to an invisible level by adjusting the refractive index Δn and the thickness d.
[0012]
In addition, no effective solution has been proposed for the variation in saturation caused by the polarizing plate. Conventionally used polarizing plates are formed by shaping a mixture of iodine with molecular structure anisotropy in a solvent into a plate shape. It is speculated that this is caused. However, at present, no practical material has been proposed to replace iodine, and it is not practical to form a polarizing plate using a material other than iodine. Therefore, the variation in saturation and hue is reduced by improving the polarizing plate. I can't do it. Therefore, it is also difficult to improve the polarizing plate and reduce variations in saturation and hue to an invisible level.
[0013]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and provides an image display device that suppresses variation in saturation due to gradation of a display image to a level where it cannot be visually recognized in a monotone image display device. With the goal.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a monotone image display device according to claim 1 includes an array substrate and a counter substrate, and a liquid crystal layer sealed between the array substrate and the counter substrate, and the electro-optical effect of the liquid crystal layer. A monotone image display device for displaying a monotone image based on the first polarizing plate disposed on the array substrate side with respect to the liquid crystal layer and having a first polarization characteristic, and the liquid crystal layer A second polarizing plate disposed on the counter substrate side and having a second polarization characteristic, and disposed between the first polarizing plate and the second polarizing plate, and is manifested in low gradation display with respect to incident light Selective scattering means for selectively scattering light components of one or more wavelengths forming a complementary color of chromatic color to reduce the contrast of light of the wavelengths The chromatic complementary color that appears during the low-gradation display is the light of the first wavelength among the light components of the one or more wavelengths, and the one or more wavelengths different from the first wavelength. The selective scattering means includes a scattering particle that scatters light of the first wavelength, and a scattering particle that scatters light of the second wavelength. Containing at least It is characterized by.
[0015]
According to the first aspect of the present invention, in the monotone image display device, the selective scattering means that selectively scatters the light components having one or more wavelengths that form a complementary color of chromatic color that is manifested during low gradation display. It is possible to disturb the polarization planes of the light components having one or more wavelengths forming the complementary color at a certain rate, and light corresponding to the complementary color of the chromatic color that leaks in the low gradation display is externally provided. The display color can be achromatic.
[0016]
A monotone image display apparatus according to claim 2 is provided. A monotone image display device comprising: an array substrate and a counter substrate; and a liquid crystal layer sealed between the array substrate and the counter substrate, and displaying a monotone image based on an electro-optic effect of the liquid crystal layer, A first polarizing plate disposed on the array substrate side with respect to the liquid crystal layer and having a first polarization characteristic, and a second polarization having a second polarization characteristic disposed on the counter substrate side with respect to the liquid crystal layer. A light component having one or more wavelengths that forms a chromatic complementary color that is arranged between a plate and the first polarizing plate and the second polarizing plate, and that is manifested in the case of low gradation display with respect to incident light. And selective scattering means for lowering the contrast of light of the wavelength, and the selective scattering means scatters monochromatic light that directly forms a complementary color of chromatic color that appears in low gradation display. Contain scattering particles It is characterized by.
[0017]
A monotone image display device according to claim 3 is the above invention, The first polarizing plate and the second polarizing plate are arranged so that their polarization planes are orthogonal to each other, the complementary color of the chromatic color is yellow, and the selective scattering means reduces the yellow contrast with respect to the chromatic color. It is characterized by.
[0018]
A monotone image display device according to claim 4 is the above invention, The first polarizing plate and the second polarizing plate are arranged so that their polarization planes are parallel to each other, the complementary color of the chromatic color is blue, and the selective scattering means reduces the blue contrast with respect to the chromatic color. It is characterized by that.
[0020]
Also, Claim 5 In the monotone image display device according to the above aspect of the invention, the selective scattering means corresponds to a complementary color of a chromatic color that becomes apparent during low gradation display. Of the light components of the one or more wavelengths Scatter particles that scatter light of the third wavelength are further included, and the ratio of the contrast value for the first wavelength and the light of the second wavelength to the contrast value for the light of the third wavelength is 1: 0.45. It is characterized by.
[0022]
Also, Claim 6 The monotone image display device according to the present invention is the above invention, The scattering particles have at least one of a particle size and a refractive index that scatters the light forming a chromatic complementary color that becomes apparent in low gradation display at a predetermined ratio. It is characterized by that.
[0023]
Also, Claim 7 In the monotone image display device according to the above aspect of the invention, the selective scattering means is formed including an adhesive material, and is disposed between the counter substrate and the second polarizing plate, and is arranged between the counter substrate and the first polarizer. It is characterized by adhering two polarizing plates.
[0024]
Also, Claim 8 In the monotone image display device according to the above aspect of the invention, the selective scattering means is formed including an adhesive material, and is disposed between the array substrate and the first polarizing plate, and is arranged between the array substrate and the first polarizing plate. One polarizing plate is fixed.
[0025]
Also, Claim 9 In the monotone image display device according to the above invention, the selective scattering means is disposed on the inner surface of the counter substrate or the array substrate, and planarizes the interface with the liquid crystal layer.
[0026]
Also, Claim 10 In the monotone image display device according to the above aspect of the invention, the array substrate includes a pixel electrode arranged corresponding to a display pixel, a switching element for controlling a potential supplied to the pixel electrode, and driving of the switching element. A scanning line for controlling the state and a signal line for supplying a potential to the pixel electrode through the switching element are provided.
[0027]
Also, Claim 11 In the monotone image display device according to the above aspect of the invention, the array substrate further includes a common electrode disposed corresponding to the pixel electrode, and a potential difference between the pixel electrode and the common electrode with respect to the liquid crystal layer. And generating an electric field in a direction parallel to the surface of the array substrate.
[0028]
Also, Claim 12 According to the present invention, the monotone image display device further includes a backlight light source for supplying light transmitted through the liquid crystal layer.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A monotone image display apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Also, it should be noted that the drawings are schematic and are different from actual ones. Furthermore, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings. In the following embodiments, a monotone image display apparatus having an IPS type structure and a so-called crossed Nicol structure using two polarizing plates whose polarization planes are orthogonal to each other will be described as an example. However, it should be noted that the present invention is not limited to the monotone image display device having such a structure, as will be described later.
[0030]
(Embodiment 1)
First, a monotone image display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described. The monotone image display apparatus according to the first embodiment has different types of scattering characteristics for R (red), G (green), and B (blue) between two polarizing plates each having predetermined polarization characteristics. A selective scattering layer is included that includes scattering particles and reduces the polarization state of light having a wavelength that forms a complementary color of chromatic color that is manifested during low gradation display due to the structure of the polarizing plate. The light of the wavelength forming the complementary color is disturbed in the polarization plane when scattered, so that even in the case of low gradation display, there is a polarization component that matches the polarization plane of the polarization plate, and the polarization plate has a certain ratio. Transparent. By adjusting the saturation of the display color at the time of low gradation display by emitting a certain amount of light of this wavelength to the outside, chromatic achromatic color at the time of low gradation display, which has been a problem in the past Has been realized.
[0031]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a structure of a monotone image display apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the monotone image display device according to the first exemplary embodiment includes an array substrate 1 on which predetermined circuit elements are arranged, and a counter substrate 2 arranged to face the array substrate 1. The liquid crystal layer 3 containing liquid crystal molecules having a predetermined orientation is sealed between the array substrate 1 and the counter substrate 2. A backlight unit 4 is disposed below the array substrate 1 and has a structure in which white light can be input from the backlight unit 4 to the liquid crystal layer 3. In the array substrate 1 and the counter substrate 2, polarizing plates 5 and 6 are arranged on the outer surfaces facing the surface in contact with the liquid crystal layer 3 so that their polarization planes are orthogonal to each other. Further, a selective scattering layer 8 is disposed between the liquid crystal layer 3 and the counter substrate 2.
[0032]
The array substrate 1 and the counter substrate 2 are formed of a transparent substrate and have a structure in which predetermined circuit elements are arranged as necessary. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram showing a wiring structure arranged on the surface of the array substrate 1. As shown in FIG. 2, the array substrate 1 has a structure in which pixel electrodes 9a, 9b, 9c are arranged corresponding to display pixels, respectively. Since the pixel electrodes 9a, 9b, and 9c have the same structure and the connection mode with the peripheral circuit elements is the same, hereinafter, the pixel electrodes 9a, 9b, and 9c are collectively referred to as “pixel electrodes 9”, and the same applies to other circuit elements. A general description will be given.
[0033]
A common electrode 10 and a thin film transistor 11 that functions as a switching element for the pixel electrode 9 are disposed in the vicinity of the pixel electrode 9, and the common electrode 10 is supplied with a substantially constant potential by a potential supply circuit (not shown). The pixel electrode 9 is connected to one source / drain electrode of the thin film transistor 11, and the other source / drain electrode of the thin film transistor 11 is located in the vicinity of the pixel electrode 9 and connected to the signal line 12 extending in the vertical direction. . The gate electrode of the thin film transistor 11 is located in the vicinity of the pixel electrode 9 and is connected to the scanning line 13 extending in the horizontal direction.
[0034]
Each of the signal line 12 and the scanning line 13 is connected to a predetermined driving circuit (not shown), and has a structure in which a potential corresponding to a display image is supplied by the driving circuit. Since the scanning line 13 is connected to the gate electrode of the thin film transistor 11, the scanning line 13 controls the driving state of the thin film transistor 11 as a switching element by applying a predetermined potential to the gate electrode. When a predetermined potential is applied from the scanning line 13, the thin film transistor 11 is turned on, and a predetermined potential is supplied from the signal line 12 to the pixel electrode 9. Since the common electrode 10 is maintained at a substantially constant potential, an electric field corresponding to the potential difference is generated between the pixel electrode 9 and the common electrode 10 when the potential is supplied to the pixel electrode 9. The orientation of liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer 3 positioned on the array substrate 1 is controlled by such an electric field, and the light input to the liquid crystal layer 3 has its polarization plane rotated by a predetermined angle according to the orientation of the liquid crystal molecules. 5 is output. Since the polarizing plate 5 has a predetermined polarization plane, only the polarization component that matches the polarization plane of the polarizing plate 5 out of the light output from the liquid crystal layer 3 is output from the polarizing plate 5 to the outside. Therefore, by controlling the potential applied to the pixel electrode 9, it is possible to control the intensity of light output from the polarizing plate 5 to the outside, and display an image.
[0035]
Next, the selective scattering layer 8 will be described. FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure of the selective scattering layer 8. As shown in FIG. 3, the selective scattering layer 8 has scattering particles 14 b that have a predetermined particle diameter and scatter light having a wavelength corresponding to B in a base material formed of a transparent resin or the like, and scattering particles It has a structure having a particle size larger than 14b and containing scattering particles 14r and 14g that scatter light of wavelengths corresponding to R and G, respectively. The scattering particles 14b, 14r, and 14g are formed of, for example, pigments or dyes. Specifically, the pigments are organic pigments such as monoazo, disazo, phthalocyanine, and quinacridone pigments, acidic dyes and bases. Scattering particles are formed by a reactive dye, a direct dye, a reactive dye, a disperse dye, a food coloring matter, or the like.
[0036]
The scattering particles 14b, 14r, and 14g included in the selective scattering layer 8 are for scattering predetermined wavelength components of the light input to the selective scattering layer 8, respectively. Specifically, the scattering particles 14b, 14r, and 14g scatter light of a corresponding wavelength at a certain ratio according to the particle size, thereby causing a light component having a different polarization plane from a light component having a single polarization plane. Is generated. Since the ratio of the light component to be scattered increases as the particle size increases, in the selective scattering layer 8, the ratio of the light component of the wavelength corresponding to R and G is more scattered than the light component of the wavelength corresponding to B. Get higher. The monotone image display device according to the first exemplary embodiment actively scatters light components having wavelengths corresponding to R and G and outputs the light components to the outside, resulting from the structure of a polarizing plate or the like during low gradation display. The display color is achromatic by eliminating the blue that leaks out.
[0037]
The function of the selective scattering layer 8 in the low gradation display and the high gradation display will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a schematic diagram showing an aspect in which light components having wavelengths corresponding to R and G are transmitted when black display is performed as an example of low gradation display. FIG. 5 is a schematic diagram showing an aspect in which light components having wavelengths corresponding to R and G are transmitted when white display is performed as an example of high gradation display. Since the scattering particle 14b has a small particle size, the selective scattering layer 8 will be described below by approximating that the light component having a wavelength corresponding to B has no particular effect.
[0038]
First, transmission of light having wavelengths corresponding to R and G in black display will be described with reference to FIG. The light supplied from the backlight unit 4 contains light components having various polarization planes, and enters the polarizing plate 6 in the polarization state A.
[0039]
The polarizing plate 6 has a polarization plane in a direction indicated by a broken line (hereinafter referred to as “lateral direction”), and transmits only a light component having a polarization plane that matches the polarization plane of the polarization plate 6. For this reason, as shown in FIG. 4, the light in the polarization state B having only the horizontal polarization plane is emitted from the polarizing plate 6 and enters the liquid crystal layer 3.
[0040]
In the case of a so-called normally black mode image display device, a potential is not applied to the pixel electrode when performing black display, so that the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer 3 are aligned in the same direction. Therefore, since the input light travels while maintaining the same polarization plane without being particularly affected by the liquid crystal molecules when passing through the liquid crystal layer 3, the light in the polarization state C which is the same as the polarization state B is transmitted. The light is emitted from the liquid crystal layer 3 and enters the selective scattering layer 8.
[0041]
Since the selective scattering layer 8 includes scattering particles 14r and 14g having large particle diameters, the degree of scattering with respect to light having wavelengths corresponding to R and G is high. In general, when light is scattered, the plane of polarization also changes from the initial state. Accordingly, light having a wavelength corresponding to R and G incident on the selective scattering layer 8 is partially scattered by the scattering particles 14r and 14g, and is perpendicular to the polarization plane at the time of input (hereinafter referred to as “longitudinal direction”). The light in the polarization state D in which the light component having the polarization plane is generated at a certain ratio is emitted from the selective scattering layer 8 and enters the polarizing plate 5.
[0042]
The polarizing plate 5 has a polarization plane in a direction indicated by a broken line, that is, a vertical direction. Most of the light in the polarization state D incident on the polarizing plate 5 has a horizontal polarization plane and does not pass through the polarizing plate 5 because it is orthogonal to the polarization plane of the polarizing plate 5. On the other hand, the light component having a longitudinal polarization plane newly generated by scattering in the selective scattering layer 8 has a polarization plane parallel to the polarization plane of the polarization plate 5, and thus passes through the polarization plate 5 as it is. Accordingly, only a part of the light component having a longitudinal polarization plane newly generated in the selective scattering layer 8 passes through the polarizing plate 5 and the light in the polarization state E is emitted to the outside. That is, in the conventional monotone image display device, light of wavelengths corresponding to R and G is not emitted to the outside when displaying black, whereas in the first embodiment, black display is performed. In this case, light having wavelengths corresponding to R and G is emitted to the outside at a constant rate.
[0043]
An advantage of the monotone image display apparatus according to the first embodiment that emits light of a wavelength corresponding to R and G at a certain rate even in low gradation display will be described. As already described, in a monotone image display device including two polarizing plates whose polarization planes are orthogonal to each other, light having a wavelength corresponding to B is displayed during low gradation display due to the structure of the polarizing plate. It is inevitable to leak to the outside at a certain rate. For this reason, although the monotone image display apparatus originally needs to display an achromatic color, a problem arises in that a bluish chromatic color is displayed during low gradation display. On the other hand, the monotone image display device according to the first exemplary embodiment includes the selective scattering layer 8 between the polarizing plate 5 and the polarizing plate 6, and the selective scattering layer 8 has a wavelength corresponding to R and G. By disturbing the polarization state of a part of the light, it has a structure in which light having a wavelength corresponding to R and G is emitted to the outside at a certain ratio in the case of low gradation display.
[0044]
In general, the saturation of the color displayed on the screen is determined by the intensity ratio of R, G, and B. Specifically, an achromatic color is obtained when the intensity ratio of light components having wavelengths corresponding to R, G, and B is 1: 1: 1, and a chromatic color is obtained at other ratios. The monotone image display apparatus according to the first embodiment has a structure that outputs light having a wavelength corresponding to R and G at a certain ratio in accordance with light having a wavelength corresponding to leaking B, so that R, G The intensity ratio of the light components of the wavelengths corresponding to B and B is adjusted to 1: 1: 1 to achromatic the output light. Since the ratio of the scattered light is determined by the particle size of the scattering particles, the intensity of the blue light that leaks during low gradation display and the intensity of the light of the wavelength corresponding to R and G are equal. By adjusting the diameter, it is possible to achromatic the output light at the time of low gradation display.
[0045]
As shown in FIG. 13B, the light having a wavelength corresponding to B that leaks due to the polarizing plate has an intensity of about 0.15% at the maximum with respect to the incident light. Therefore, it is possible to achromatic the light having wavelengths corresponding to R and G if they are emitted at the same rate, for example, about 0.15% of the light incident on the selective scattering layer 8 is scattered. The particle diameters of the scattering particles 14r and 14g are adjusted.
[0046]
Next, referring to FIG. 5, the monotone image display device according to the first embodiment displays an achromatic color even during high gradation display, and does not deteriorate the image quality during high gradation display. The display will be described as an example. First, similarly to the black display, light in a polarization state A ′ having various polarization components is supplied from the backlight unit 4 and enters the polarizing plate 6. Since the polarizing plate 6 has a polarization plane in the direction of the broken line, only the polarization component in the horizontal direction passes through the polarizing plate 6 among the light in the polarization state A ′, and the light in the polarization state B ′ enters the liquid crystal layer 3. Incident.
[0047]
When white display is performed, a predetermined potential is supplied to the pixel electrode, and the liquid crystal molecules included in the liquid crystal layer 3 are aligned under the liquid crystal layer 3 and the liquid crystal layer 3 under the influence of the electric field generated thereby. It is controlled to be rotated 90 ° from the top. Accordingly, the light in the polarization state B ′ having a polarization component in the lateral direction rotates in the plane of polarization as it travels through the liquid crystal layer 3, and the light emitted from the liquid crystal layer 3 is as shown in the polarization state C ′. It has a longitudinal polarization plane.
[0048]
Thereafter, the light in the polarization state C ′ enters the selective scattering layer 8. As described above, since the selective scattering layer 8 has a structure including the scattering particles 14r and 14g having large particle diameters, a part of light components having wavelengths corresponding to R and G in the incident light is scattered. . Therefore, a light component having a polarization plane perpendicular to the polarization plane of the light in the polarization state C ′ incident on the selective scattering layer 8 is generated in part, but most of the light components maintain the polarization plane at the time of incidence. The light having the polarization state D ′ is emitted from the selective scattering layer 8 and enters the polarizing plate 5.
[0049]
The polarization plane of the polarizing plate 5 has a direction indicated by a broken line, that is, a longitudinal polarization plane. The plane of polarization coincides with the plane of polarization of most of the light components of the light in the polarization state D ′, but is orthogonal to the light component having a lateral polarization plane newly generated by the action of the selective scattering layer 8. For this reason, a part of the light component having the polarization plane in the horizontal direction among the light in the polarization state D ′ is shielded, while the most light component passes through the polarizing plate 5 and is emitted to the outside.
[0050]
Therefore, in the white display, a part of the light having the wavelength corresponding to R and G is shielded and slightly lower than the light intensity having the wavelength corresponding to B. However, as described in the case of black display, the ratio of the light components that are actually scattered by the selective scattering layer 8 among the light having wavelengths corresponding to R and G is about 0.15% of the total. The particle sizes of the particles 14r and 14g are adjusted. Accordingly, the intensity of the light corresponding to the R and G wavelengths emitted through the polarizing plate 5 during white display is about 99.85% of the intensity in the structure without the selective scattering layer 8. The intensity ratio of light of wavelengths corresponding to R, G, and B is approximately 1: 1: 1, and a sufficiently achromatic color can be displayed from a practical point of view even in high gradation display. Therefore, the selective scattering layer 8 constituting the monotone image display apparatus according to the first embodiment realizes an achromatic color display by erasing the chromatic color that has been revealed in the past in the case of low gradation display. In the case of high gradation display, the selective scattering layer 8 does not act particularly, and the conventional achromatic display is possible.
[0051]
Next, it will be described using numerical calculation results that the colors displayed by the monotone image display apparatus according to the first embodiment have good display characteristics over all gradations. The inventors of the present application optimize the respective contrast ratios by adjusting the particle size ratios of the scattering particles 14b, 14r, and 14g. The contrast ratio means the ratio of contrast values at each wavelength. The contrast value is the ratio of the intensity of light of the same polarization plane that is output without being scattered to the input light having a single polarization plane. Say. In the following numerical calculation, for a monotone image display device using the selective scattering layer 8 having an optimized contrast ratio, a change in color temperature due to gradation variation is derived by numerical calculation, which is better than the conventional image display device It has been confirmed that it has excellent display characteristics.
[0052]
In the following numerical calculation, the contrast ratio of the selective scattering layer in the monotone image display apparatus according to the first embodiment is R: G: B = 0.45: 0.45: 1. On the other hand, a conventional image display device that has performed numerical calculation as a comparison target is an image display device that uses a color filter that conforms to the standards of EBU (European Broadcasting Union), and the contrast ratio of the color filter is 2.4: 2. 4: 1. The image display device to be compared originally performs color image display. For comparison with the monotone image display device according to the first embodiment, each pixel electrode corresponding to R, G, and B is used. The monotone display is performed over different gradations by changing the potential while maintaining the same potential.
[0053]
FIG. 6 is a graph showing changes in color temperature in accordance with gradation fluctuations. The vertical axis in FIG. 6 indicates the amount of change in color temperature, and the horizontal axis indicates the gradation level. Note that the color temperature is the color composition expressed in temperature based on the relationship between the temperature and the color of light emitted from an ideal black body according to Planck's radiation law. As a result, the color composition has a property of shifting from the red line to the blue line. Therefore, the change in the color temperature is a guideline for knowing the degree of chromaticization of the display color, and the image display device in which the change in the color temperature is maintained at a low value over all gradations has excellent characteristics for displaying achromatic colors. It is evaluated that it has. In addition, the gray level on the horizontal axis displays the brightness level in 250 steps, with the minimum value being black and the maximum value being white.
[0054]
In FIG. 6, curve l ₁ These are curves showing the results obtained by numerically calculating the variation of the color temperature variation ΔK in the conventional image display device to be compared. Curve l ₂ These are curves which show the result calculated | required by numerical calculation about the change of the color temperature in the monotone image display apparatus concerning this Embodiment 1. FIG. Curve l _Three Is a curve showing the result of actual measurement of the change in color temperature for a conventional image display device to be compared, ₁ As is clear from comparison with the above, since the numerical calculation result and the actual measurement value almost coincide with each other, the actual measurement value obtained when the monotone image display device according to the first embodiment is actually manufactured is the curve l. ₂ It can be inferred that the same curve is formed.
[0055]
Curve l ₁ And curve l _Three Are compared with each other, it is shown that the color temperature change amount ΔK is maintained at almost 0 in the state where the gradation is 100 levels or more, and the color temperature hardly changes. However, when the gradation becomes 100 levels or less, a difference starts to appear for each curve. ₁ Then, the amount of change in color temperature increases rapidly. On the other hand, curve l _Three Maintains a value of almost 0 regardless of the gradation, and even when the gradation level is 0, the amount of change in the color temperature is a value of almost 0. For this reason, the monotone image display apparatus according to the first embodiment can maintain a constant color temperature regardless of the change in gradation, and the hue almost changes even during low gradation display. In other words, it has been shown that it has the advantage that a high-quality image display is possible. In general, the amount of change in color temperature is preferably 2000K or less when the gradation is 32 levels or more, and more preferably 200K or less over all gradations. The monotone image display apparatus according to the first embodiment not only sufficiently satisfies these conditions by optimizing the contrast ratio, but can also exhibit more excellent characteristics with respect to changes in color temperature.
[0056]
Next, a change in chromaticity coordinates with respect to a change in gradation will be described with reference to FIG. The chromaticity coordinates are x-values and y-values obtained by digitizing the hue and saturation of the display color, respectively. The change in chromaticity coordinates depends on the display color. It means that the ratio of R, G, B changes. Therefore, the smaller the change in the chromaticity coordinates due to the gradation change, the smaller the change in hue and saturation of the display color, and the higher quality image display becomes possible. In FIG. 7, curve l _Four Is a curve l for a conventional image display device to be compared. _Five These are curves obtained by numerically calculating chromaticity coordinate changes for the monotone image display apparatus according to the first embodiment. Curve l ₆ These are curves showing the results of actual measurement of changes in chromaticity coordinates in accordance with gradation changes in a conventional image display device to be compared. Curve l _Four And curve l ₆ As is clear from the comparison of the numerical values, the numerical calculation results and the actual measurement values are slightly different, but show almost the same tendency. Therefore, the actual measurement value of the change in chromaticity coordinates of the monotone image display apparatus according to the first embodiment is the curve l. _Five It is estimated that the same tendency is shown.
[0057]
Curve l _Four And curve l _Five As is clear from comparison between the above, in the conventional image display device, the chromaticity coordinates change over a wide range, the x value varies from about 0.225 to about 0.3, and the y value Varies from about 0.23 to about 0.31. On the other hand, in the monotone image display apparatus according to the first embodiment, the chromaticity coordinates hardly change, and the x value and the y value are maintained almost constant. Therefore, in the monotone image display apparatus according to the first embodiment, the change in the chromaticity coordinate with respect to the change in gradation is extremely small, and the display color is stable in hue and saturation with respect to the change in gradation. Is clear.
[0058]
Next, the moving distance of the chromaticity coordinates will be described with reference to FIG. In the graph of FIG. 8, the vertical axis indicates the distance that the chromaticity coordinates move on the coordinate plane, that is, the x value and the y value (x ² + Y ² ) ^1/2 The horizontal axis indicates the gradation level. For comparison, in each curve, the movement distance is derived with reference to coordinates in a state where the gradation is 250 levels. In FIG. 8, curve l ₇ Is a curve showing the result of numerical calculation in a conventional image display device to be compared, and is a curve l ₈ These are curves which show the result of the numerical calculation in the monotone image display apparatus according to the first embodiment. Curve l ₉ These are curves showing the amount of change in chromaticity coordinates derived from actual measurement values in a conventional image display apparatus. Curve l ₇ And curve l ₉ As is clear from the above, the numerical calculation results agree with the measured values with high accuracy, although there is a slight deviation in high gradation display, but in low gradation display, especially when the gradation is 50 levels or less. . Therefore, the actually measured value in the monotone image display apparatus according to the first embodiment is also the curve l particularly in the low gradation display. ₈ It is estimated that almost the same value is obtained.
[0059]
Curve l ₇ And curve l ₉ As is clear from comparison of the above, when the gradation is 100 levels or more, the moving distance of the chromaticity coordinates in each image display apparatus is very low, and is suppressed to a level that causes no problem in practice. On the other hand, curve l ₇ As is clear from the above, in the conventional image display device, the change amount of the chromaticity coordinates gradually increases when the gradation becomes 100 levels or less, and when the gradation is 0 level, the moving distance becomes a value of about 0.09. . On the other hand, in the monotone image display apparatus according to the first embodiment, the curve l ₈ As shown in FIG. 5, even when the gradation is 100 levels or less, the moving distance of the chromaticity coordinates is suppressed to a very low value, and is almost 0 in all gradations. This means that the display color of the monotone image display apparatus according to the first embodiment is maintained at almost the same saturation regardless of the change in gradation, which is excellent even in low gradation display. It shows that a quality image can be displayed.
[0060]
As described above, from the numerical calculation results shown in FIG. 6 to FIG. It became clear that the extremely low value was maintained as compared with the apparatus. Since the change in the color temperature and chromaticity coordinate serves as an index indicating the degree of chromatic coloration of the displayed color, the monotone image display apparatus according to the first embodiment is subject to gradation fluctuations based on the result of such numerical calculation. Regardless, it was shown that achromatic colors can be displayed stably. Therefore, the monotone image display apparatus according to the first embodiment does not change the saturation and hue of the display color due to the gradation change, and can display a bluish color even in the low gradation display. Can be prevented.
[0061]
In the above numerical calculation, the optimum value of the contrast ratio of the selective scattering layer is R: G: B = 0.45: 0.45: 1, but it is not necessary to limit to this value. Specifically, for example, in the first embodiment, if the contrast values for R and G are lower than B, the chromatic color is less likely to appear in the case of low gradation display than before. it can. Preferably, when the B contrast value is set to 1, the chromatic color is more effectively revealed by forming the selective scattering layer so that both the R and G contrast values are less than 0.6. Can be suppressed.
[0062]
Further, the scattering particles 14b, 14r, and 14g constituting the selective scattering layer 8 for suppressing the variation in the saturation of the display color are known colored photosensitive compositions such as pigments, water-soluble substances, and the like used for color filters, respectively. It is possible to use a dye or the like. Therefore, it is not necessary to prepare a special material for producing the selective scattering layer 8. Furthermore, since the selective scattering layer 8 has a simple structure in which the scattering particles 14b, 14r, and 14g are uniformly dispersed therein, it is not necessary to use a mask pattern or the like at the time of manufacturing unlike a color filter, and can be easily manufactured Is possible. Therefore, the manufacturing cost does not increase by adding the selective scattering layer 8, and the monotone image display apparatus according to the first embodiment can be manufactured at a manufacturing cost equivalent to the conventional one.
[0063]
The monotone image display apparatus according to the first embodiment includes scattering particles 14r, 14g, and 14b that scatter light having wavelengths corresponding to R, G, and B, as shown in FIG. However, as shown in FIG. 9, the scattering particles 14b may be omitted. In the above description, since the scattering particle 14b has a small particle size, it has been described that light having a wavelength corresponding to B is not scattered. However, as long as the scattering particle 14b has a finite particle size, scattering is not actually performed. appear. Therefore, by adopting a structure that does not include the scattering particles 14b in the selective scattering layer 8, scattering of light having a wavelength corresponding to B can be completely suppressed.
[0064]
(Embodiment 2)
Next, a monotone image display apparatus according to the second embodiment will be described. In the monotone image display device according to the second embodiment, in order to achromatic the chromatic color that appears during low gradation display due to the two polarizing plates arranged so as to sandwich the liquid crystal layer, It has a structure provided with a selective scattering layer that scatters monochromatic light corresponding to a complementary color of chromatic color that manifests by a certain ratio. Note that the monochromatic light includes not only light formed with only one wavelength but also light having a wavelength component over a predetermined range and chromatically simulating with monochromatic light.
[0065]
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an entire structure of the monotone image display apparatus according to the second embodiment. As shown in FIG. 10, the monotone image display device according to the second exemplary embodiment includes an array substrate 1 having predetermined circuit elements, a counter substrate 2 disposed to face the array substrate 1, and the array substrate 1 and the counter substrate. 2 and a backlight unit 4 that makes planar light incident on the liquid crystal layer 3. In addition, a polarizing plate 6 is disposed on the outer surface of the array substrate 1, and a polarizing plate 5 is disposed on the outer surface of the counter substrate 2. It has a crossed Nicols structure that is orthogonal. A selective scattering layer 15 that selectively scatters light having a predetermined wavelength is provided between the counter substrate 2 and the liquid crystal layer 3. In the second embodiment, parts similar to those of the monotone image display apparatus according to the first embodiment are given the same names and reference numerals, and the functions performed are the same as those in the first embodiment. The description is omitted below.
[0066]
FIG. 11 is a schematic diagram showing the structure of the selective scattering layer 15. As shown in FIG. 11, the selective scattering layer 15 has a structure in which scattering particles 16 are uniformly dispersed in a base material formed of a transparent resin. Here, the scattering particles 16 have a function of transmitting and scattering light in a predetermined wavelength range, and in particular, a wavelength corresponding to a complementary color of chromatic color that becomes apparent during low gradation display due to the structure of the polarizing plate. It is for scattering the light. Specifically, the scattering particles 16 are formed of pigments, water-soluble paints, and the like. Specifically, the pigments are monoazo, disazo, phthalocyanine, quinacridone, and other organic pigments such as water-soluble dyes. Scattering particles are formed by acid dyes, basic dyes, direct dyes, reactive dyes, disperse dyes, food dyes, and the like.
[0067]
In the second embodiment, the scattering particles 16 contained in the selective scattering layer 15 have a function of scattering monochromatic light corresponding to yellow, which is a complementary color of blue that leaks out during low gradation display. Since the monotone image display device according to the second embodiment has a structure including polarizing plates 5 and 6 arranged so that the polarization planes are orthogonal to each other, the display color is a bluish color at the time of low gradation display. become. For this reason, the selective scattering layer 15 scatters light of a wavelength corresponding to yellow at a certain rate, so that light having a wavelength corresponding to yellow is emitted to the outside at a certain rate during low gradation display. By making it function as a complementary color, chromatic coloring of the display color is suppressed. Accordingly, by setting the particle size of the scattering particles 16 to an appropriate value, light having the same intensity as that of light having a wavelength corresponding to blue that appears in the low gradation display is emitted, thereby reducing the low gradation. It is possible to display an achromatic color with low saturation even during display. Note that the principle that light having a predetermined wavelength is scattered by the scattering particles and transmitted through the polarizing plate 5 is the same as that in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here.
[0068]
In the second embodiment, in the case of low gradation display, the light of the wavelength corresponding to R and G is output at a constant rate and is not balanced with the light of the wavelength corresponding to B that leaks out originally. Monochromatic light that is a complementary color of light having a wavelength corresponding to B is output. Even in such a structure, the chromatic color emitted to the outside is erased by light having a wavelength corresponding to the complementary color, so that the display color can be achromatic.
[0069]
The monotone image display apparatus according to the second embodiment has an advantage that not only the color displayed in the low gradation display is effectively achromatic, but also the manufacturing cost can be further reduced. That is, since only the scattering particles 16 are included in the selective scattering layer 15, it is not necessary to include a plurality of types of scattering particles corresponding to different wavelengths. Therefore, the selective scattering layer 15 can be easily manufactured, and the manufacturing cost can be further reduced.
[0070]
As described above, the contents of the present invention have been described over the first embodiment and the second embodiment. However, the present invention is not limited to the above description, and those skilled in the art will recognize various examples, Variations can be conceived. For example, in the first embodiment or the second embodiment, as shown in FIG. 11A, the selective scattering layer is disposed between the counter substrate 2 and the polarizing plate 5, and the selective scattering layer has adhesiveness. It is possible to have a structure formed by including other materials.
[0071]
When assembling the monotone image display device, it is necessary to bond the counter substrate 2 and the polarizing plate 5 separately produced using an adhesive material. By adding predetermined scattering particles to the adhesive material in advance, it is possible to add a function as a selective scattering layer to the adhesive material, and the monotone image display apparatus is assembled in the same manner as in the past. It becomes possible. Note that the same effect can be obtained by a structure in which scattering particles are contained in an adhesive material that fixes between the array substrate 1 and the polarizing plate 6.
[0072]
Further, as shown in FIG. 11B, a selective scattering layer may be disposed at a position in contact with the liquid crystal layer 3 to have a function of flattening the interface with the liquid crystal layer 3. As already described, the surface of the array substrate 1 on the liquid crystal layer 3 side has irregularities because it has a structure in which pixel electrodes and the like are arranged on the array substrate 1. Since it is not preferable that the thickness of the liquid crystal layer 3 fluctuates from the viewpoint of displaying a high-quality image, there is a structure in which the interface with the liquid crystal layer 3 is flattened by disposing an overcoat layer on the surface of the array substrate 1. Are known. The selective scattering layer can be formed by incorporating predetermined scattering particles in the overcoat layer. In such a structure, the selective scattering layer not only neutralizes the display color during low gradation display, but also has a function of maintaining the film thickness of the liquid crystal layer 3 constant. Moreover, since the selective scattering layer can be formed by incorporating scattering particles in a known overcoat layer, there is also an advantage that the production becomes easy. Note that the same effect can be obtained even when the selective scattering layer is disposed on the surface of the counter substrate 2 on the liquid crystal layer 3 side and has a function as an overcoat layer.
[0073]
Moreover, about arrangement | positioning of the polarizing plates 5 and 6, it is good also as a so-called parallel Nicol structure where a mutually polarizing plane becomes parallel. As already described, when the polarization planes are parallel to each other, a chromatic color is displayed by emitting light having a wavelength corresponding to yellow at the time of low gradation display. Therefore, by configuring the selective scattering layer so as to eliminate the saturation of the emitted light, it is possible to effectively suppress the display of the chromatic color during the low gradation display. Specifically, for example, high-quality image display can be realized by scattering light having a wavelength corresponding to blue, which is a complementary color of yellow, at a certain ratio. That is, for example, in the structure of the first embodiment, by increasing the particle size of the scattering particles 14b that scatter light having a wavelength corresponding to B, the light having a wavelength corresponding to B is constant in a low gradation display. A structure that emits light at is effective. In addition, the present invention can be applied to any color other than blue and yellow with regard to chromatic colors that are manifested during low gradation display, and light having a wavelength corresponding to the complementary color of the chromatic color that is manifested is selected. It is possible to achromatic the display color by scattering with the scattering layer.
[0074]
In the selective scattering layers 8 and 15, the degree of scattering is adjusted by controlling the particle size of the scattering particles, but by appropriately selecting the material of the scattering particles, the scattering is performed based on the difference in refractive index. It is good also as a structure which adjusted the degree of. This is because the degree of scattered light increases as the refractive index of the scattering particles increases. The degree of scattering may be adjusted by changing both the particle size and refractive index of the scattering particles.
[0075]
Furthermore, although the IPS type structure has been described as an example in the first and second embodiments, the present invention exhibits a significant effect even when other driving methods are used. For example, the image display device may have a structure in which the common electrode is disposed on the counter substrate side and an electric field is applied to the liquid crystal layer in a direction perpendicular to the surface of the array substrate. In the first embodiment and the second embodiment, the thin film transistor is used as the switching element. However, for example, a structure using MIM (Metal Insulator Metal) driving means or the like may be used. Furthermore, it is good also as a structure using the passive matrix system instead of the active matrix system using a switching element. The conventional problem that a chromatic color is displayed at the time of low gradation display is not limited to the IPS type structure, but occurs in all image display devices in which a plurality of polarizing plates are arranged, and by arranging a selective scattering layer. This is because such a problem can be solved.
[0076]
Further, the backlight unit may be omitted, and a reflection method using external light such as sunlight as a light source may be adopted, or a semi-transmission method may be adopted.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the monotone image display device, the selective scattering that selectively scatters the light components having one or more wavelengths that form the complementary color of the chromatic color that appears in the low gradation display. Since it is provided with the means, it is possible to disturb the polarization plane of the light component of one or more wavelengths forming the complementary color at a certain ratio, and the light corresponding to the complementary color of the chromatic color that leaks in the low gradation display Is emitted to the outside, and the display color can be achromatic.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a structure of a monotone image display apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a structure of a selective scattering layer.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram showing a circuit structure arranged on an array substrate.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the action of a selective scattering layer in low gradation display.
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the action of a selective scattering layer in high gradation display.
FIG. 6 is a graph comparing the monotone image display apparatus according to the first embodiment and a conventional image display apparatus with respect to a change in color temperature accompanying a change in gradation.
FIG. 7 is a graph comparing the monotone image display apparatus according to the first embodiment and a conventional image display apparatus with respect to changes in chromaticity coordinates.
FIG. 8 is a graph comparing the monotone image display device according to the first embodiment and a conventional image display device with respect to a displacement amount on a chromaticity coordinate plane according to a gradation change.
FIG. 9 is a schematic diagram showing a structure of a selective scattering layer in a modification of the first embodiment.
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a structure of a monotone image display apparatus according to a second embodiment.
FIG. 11 is a schematic diagram showing a structure of a selective scattering layer.
FIGS. 12A and 12B are schematic diagrams illustrating a structure of a modification of the monotone image display device according to the first embodiment or the second embodiment;
13A is a schematic diagram showing a structure of a monotone image display device according to a conventional technique, and FIG. 13B is a diagram showing light transmission in a low-tone display in the monotone image display device according to the conventional technique. It is a graph which shows the wavelength dependence of a rate.
[Explanation of symbols]
1 Array substrate
2 Counter substrate
3 Liquid crystal layer
4 Backlight unit
5 Polarizing plate
6 Polarizing plate
8 Selective scattering layer
9 Pixel electrode
10 Common electrode
11 Thin film transistor
12 signal lines
13 Scan lines
14r, 14b, 14g scattering particles
15 Selective scattering layer
16 Scattered particles
101 Array substrate
102 Counter substrate
103 Liquid crystal layer
104 Polarizing plate
106 Backlight unit

Claims

A monotone image display device comprising an array substrate and a counter substrate, and a liquid crystal layer sealed between the array substrate and the counter substrate, and displaying a monotone image based on an electro-optic effect of the liquid crystal layer,
A first polarizing plate disposed on the array substrate side with respect to the liquid crystal layer and having a first polarization characteristic;
A second polarizing plate disposed on the counter substrate side with respect to the liquid crystal layer and having a second polarization characteristic;
It is disposed between the first polarizing plate and the second polarizing plate, and selectively scatters light components having one or more wavelengths that form a complementary color of chromatic color that is manifested in the case of low gradation display with respect to incident light. And selective scattering means for reducing the contrast of light of the wavelength ,
The complementary chromatic color that appears during the low gradation display is the light of the first wavelength among the light components of the one or more wavelengths and the light components of the one or more wavelengths different from the first wavelength. The selective scattering means includes at least scattering particles that scatter the light of the first wavelength and scattering particles that scatter the light of the second wavelength. monotone image display apparatus characterized by.

A monotone image display device comprising an array substrate and a counter substrate, and a liquid crystal layer sealed between the array substrate and the counter substrate, and displaying a monotone image based on an electro-optic effect of the liquid crystal layer,
A first polarizing plate disposed on the array substrate side with respect to the liquid crystal layer and having a first polarization characteristic;
A second polarizing plate disposed on the counter substrate side with respect to the liquid crystal layer and having a second polarization characteristic;
It is disposed between the first polarizing plate and the second polarizing plate, and selectively scatters light components having one or more wavelengths that form a complementary color of chromatic color that is manifested in the case of low gradation display with respect to incident light. Selective scattering means for reducing the contrast of the light of the wavelength,
With
The monochromatic image display device according to claim 1, wherein the selective scattering means includes scattering particles that scatter monochromatic light that directly forms a chromatic complementary color that becomes apparent during low gradation display.

The first polarizing plate and the second polarizing plate are disposed so that their polarization planes are orthogonal to each other,
The chromatic complementary color is yellow,
The monotone image display device according to claim 1 , wherein the selective scattering unit reduces a yellow contrast with respect to the chromatic color .

The first polarizing plate and the second polarizing plate are arranged so that their polarization planes are parallel to each other,
The complementary color of the chromatic color is blue,
The monotone image display apparatus according to claim 1 , wherein the selective scattering unit reduces a blue contrast with respect to the chromatic color .

The selective scattering means further includes scattering particles that scatter light of a third wavelength among the light components of the one or more wavelengths corresponding to a complementary color of chromatic color that is manifested in low gradation display, 2. The monotone image display device according to claim 1 , wherein a ratio of the contrast value for the light of the first wavelength and the light of the second wavelength to the contrast value for the light of three wavelengths is 1 to 0.45.

The scattering particles, claim, characterized in that it comprises at least one of size and refractive index of scattering the light to form a complementary color of chromatic color manifested during low gray scale display at a predetermined ratio The monotone image display device according to any one of 1 to 5 .

The selective scattering means is formed to include adhesive material, characterized in that fixed arranged the counter substrate and the second polarizing plate between the counter substrate and the second polarizer claims Item 10. The monotone image display device according to any one of Items 1 to 6 .

The selective scattering means is formed to include adhesive material, characterized in that fixed arranged the array substrate and the first polarizing plate between the array substrate and the first polarizer according Item 10. The monotone image display device according to any one of Items 1 to 6 .

7. The monotone according to claim 1 , wherein the selective scattering unit is disposed on an inner surface of the counter substrate or the array substrate, and planarizes an interface with the liquid crystal layer. Image display device.

The array substrate is
A pixel electrode arranged corresponding to the display pixel;
A switching element for controlling a potential supplied to the pixel electrode;
A scanning line for controlling the driving state of the switching element;
A signal line for supplying a potential to the pixel electrode through the switching element;
The monotone image display device according to claim 1 , comprising:

The array substrate further includes a common electrode arranged corresponding to the pixel electrode, and an electric field is applied to the liquid crystal layer in a direction parallel to the surface of the array substrate based on a potential difference between the pixel electrode and the common electrode. The monotone image display device according to claim 10, which is generated.

The monotone image display device according to claim 1 , further comprising a backlight light source that supplies light that passes through the liquid crystal layer.