JPH09258207A - カラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラー液晶表示において、カラーフィルタに
より光の利用効率が落ちると言う問題点を解決する。 【解決手段】赤，青，緑の干渉フィルタを画素の色対応
に設け、干渉フィルタにより反射された光は反射板によ
り再び干渉フィルタ側に反射させる構成とすることによ
り、赤，青，緑の３波長の光を無駄なく利用するように
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータのディス
プレイや小型テレビの表示装置としてブラウン管ばかり
でなく、液晶表示装置等の薄型軽量の表示装置が多く用
いられるようになってきた。さらに、壁掛けテレビやコ
ンピュータ用として、大型のディスプレイの要求が高
い。従って、液晶表示装置の大画面化も急務である。

【０００３】特に携帯用のコンピュータや携帯用テレビ
では電源が電池となることから、低消費電力化を図る必
要があり、そのため、ディスプレイとして液晶表示装置
を使用する場合に、システム構成デバイスとしての液晶
表示装置も低消費電力化を図る必要がある。

【０００４】ディスプレイとしての機能を考えた場合、
表示は見易く、色が綺麗であることが要求され、見易い
表示とするには画面が明るく良好なコントラストが得ら
れることが重要である。そして、その要求を満たすには
光利用効率を高くする必要がある。

【０００５】すなわち、反射型は別として透過型の液晶
表示装置はバックライト光源を内蔵しており、背面から
液晶パネルの照明を行っている。従って、明るい画面を
得るには光利用率の高いものとしてバックライト光源に
低消費電力のものを使用できるようにする必要がある。

【０００６】このように、液晶表示装置においては、電
池動作の駆動時間を長くするために光利用率を向上させ
ることが重要である。一般的に、カラー表示は光の三原
色を使用し、ＲＧＢ（赤、緑、青）の色別に画素を構成
してＲ，Ｇ，Ｂの各色に分解した画像をそれぞれ対応の
色の画素に表示することでカラー画像を表示できるよう
にしている。

【０００７】そして、各色は色フィルタを使用すること
で得るようにしている。すなわち、従来のカラーディス
プレイとしての液晶表示装置では、図９に示すように、
液晶パネルを構成するために、板体に電極９１ａと駆動
用のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等の能動素子９１ｂを
複数個、マトリックス状に配設したアレイ基板９１に、
透明板体で形成されてかつ全面に透明電極を形成した対
向基板９２を近接配置して構成するが、この対向基板９
２には、カラー化のために透過波長以外の光を吸収する
吸収型のカラーフィルタ９２ａを前記電極９１ａと対を
なすようにマトリックス配設して用いている。前記電極
９１ａは一つで色分の画素を構成し、カラー表示には
Ｒ，Ｇ，Ｂの三色分必要であるから、従って前記電極９
１ａは三つでカラーの１画素を構成することになる。

【０００８】すなわち、この構成の場合、Ｒフィルタは
Ｒ成分のみ，ＧフィルタはＧ成分のみ，ＢフィルタはＢ
成分のみを透過させるだけであり、他は吸収してしまう
のでそれぞれ白色光の場合の１／３しか光を利用できな
いことになるために光の利用効率が１／３に低下してい
た。吸収型のカラーフィルタの抱えるこのような欠点は
原理的なものであり、改善の余地がない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】カラー液晶表示装置に
おいては、ＲＧＢの三原色分解した画像をそれぞれの色
別に表示してカラー像を再現するために、三原色のカラ
ーフィルタを用いている。このカラーフィルタは吸収型
カラーフィルタであり、他の色は吸収することから光の
利用効率が落ちるという問題点があった。カラー液晶表
示装置においは、一般的にバックライト光源を設けて背
面よりパネルを照明しているので、光の利用効率を高め
ることが低消費電力化を図る上で重要である。

【００１０】そこで、この発明の目的とするところは、
光の利用率を高くし、高輝度化を図ることができると共
に、これにより、バックライト光源を使用するような場
合には当該バックライト光源として必要以上の照度のも
のを使用せずに済むようにして省電力化を図ることがで
きるようにしたカラー液晶表示装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成する。すなわち、カラー液
晶表示装置の色フィルタに、光を複数の色成分別に分離
して外部に透過させるための干渉フィルタを用いると共
に、この干渉フィルタからの反射光を前記干渉フィルタ
側に反射させる反射手段を設ける。

【００１２】また、画素毎に設けられ、その画素に対応
する色成分の光を透過させるとともに、他は反射させる
特性を持つ光源からの光分離用の干渉フィルタと、干渉
フィルタからの反射光を他の干渉フィルタに反射させる
反射板とを設けて構成する。

【００１３】干渉フィルタは特定波長成分のものを透過
させ、それ以外は反射させるという特性を持っている。
本装置では液晶ディスプレイの赤表示部分を例にとって
説明すると、赤画素部分には赤表示干渉フィルタが配さ
れており、この干渉フィルタは、光源からの光のうちで
赤の波長の光のみを透過させ、他の波長の光は反射す
る。同時に、緑，青の表示部より反射してきた赤の波長
の光も赤の表示部分で利用する。同様に緑，青の表示部
では光源からの緑，青の光と他の色の表示部から反射し
てきた緑，青の光をそれぞれ利用する。このような作用
を呈する結果、光源からの光の持つ３原色の色全ての波
長成分の光を利用できるようになるため、可視光をほぼ
１００％利用することができる。通常の吸収型カラーフ
ィルタを用いたＴＮ液晶セルでは全可視光波長域をＲＧ
Ｂの３波長域に分割して、Ｒ（またはＢまたはＧ）のみ
を利用して表示するため、光の利用効率は１／３以下に
なる。しかし、本発明ではほぼ全波長範囲の光を利用で
きるので、従来の約３倍の光利用効率を得ることができ
る。また、干渉フィルタをホログラフィで形成すること
により複雑な光学系も低価格で形成できる。

【００１４】また、本発明は、反射型のカラー液晶表示
装置において、マイクロレンズを複数集合してなり、外
来光を内部に導入すると共に、内部の反射光を外部に出
射させるための集光レンズアレイと、対応する画素位置
における画素の色対応に設けられ、前記集光レンズアレ
イにより導入されて内部で反射された光を複数色の成分
別に分離して外部に透過させるための干渉フィルタとを
設けたことを特徴とする。

【００１５】干渉フィルタは特定波長成分のものを透過
させ、それ以外は反射させるという特性を持っている。
液晶ディスプレイの赤表示部分を例にとって説明する
と、赤画素部分には赤表示干渉フィルタが配されてお
り、この干渉フィルタは、光源からの光のうちで赤の波
長の光のみを透過させ、他の波長の光は反射する。同時
に、緑，青の表示部より反射してきた赤の波長の光も赤
の表示部分で利用する。同様に緑，青の表示部では光源
からの緑，青の光と他の色の表示部から反射してきた
緑，青の光をそれぞれ利用する。このような作用を呈す
る結果、光源からの光の持つ３原色の色全ての波長成分
の光を利用できるようになるため、可視光をほぼ１００
％利用することができる。通常の吸収型カラーフィルタ
を用いたＴＮ液晶セルでは全可視光波長域をＲＧＢの３
波長域に分割して、Ｒ（またはＢまたはＧ）のみを利用
して表示するため、光の利用効率は１／３以下になる
が、本発明ではほぼ全波長範囲の光を利用できるので、
従来の約３倍の光利用効率を得ることができる。また、
干渉フィルタをホログラフィで形成することにより、複
雑な光学系も低価格で形成できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明は、不要波長成分の光を吸
収して目的の色成分の光を得る吸収型のフィルタに代え
て、不要成分の光を反射させることにより目的の色成分
の光を得る干渉フィルタを用いることで、光の利用効率
を高めるようにするものである。干渉フィルタは、光を
吸収しないので、バックライト光源の出力光を１００％
利用することが可能であり、光の利用効率を飛躍的に高
めることが可能である。

【００１７】以下に本発明を具体例によって具体的に説
明するが、本発明はこれら具体例に限定されない。 （具体例１）図１は本発明によるカラー液晶表示装置の
構成例を示す断面図であって図中、１１は方形の透明ガ
ラス基板、１２は薄膜トランジスタアレイ、１４ｒ，１
４ｇ，１４ｂは、それぞれ赤用、緑用、青用の波長選択
干渉フィルタ、１５はＩＴＯ画素電極（透明画素電
極）、１６は液晶、１７ｒ，１７ｇ，１７ｂはそれぞれ
赤、緑、青のカラーフィルタ、１８は方形の透明ガラス
板による対向基板、１９はバックライト光源、２０は光
源集光反射鏡、２１は導光板（ライトガイド）、２２は
導光板２１の片面に形成された反射膜、２４は全面透明
電極である。

【００１８】本装置は図１に示すように、透明ガラス基
板１１の上に複数の画素をマトリックス配列する。各画
素は薄膜トランジスタアレイ１２、波長選択干渉フィル
タ１４ｒ，１４ｇ，１４ｂのうちのいずれか１つの波長
選択干渉フィルタ、ＩＴＯ画素電極１５から構成され、
透明ガラス基板１１の上に選択的にＩＴＯ画素電極１５
を形成すると共に、ＩＴＯ画素電極１５上に波長選択干
渉フィルタ１４ｒ（または１４ｇ，または１４ｂ）を形
成し、透明ガラス基板１１の上に選択的にした半導体層
を用いて薄膜トランジスタアレイ１２を形成する。

【００１９】透明ガラス基板１１に対向させて、対向基
板１８が近接配置されるが、この対向基板１８には透明
ガラス基板１１の対向面全面に、全面透明電極２４を形
成し、また、二つの基板１１，１８の対向面側にはその
表面に配向層（図示せず）を形成する。そして、二つの
基板１１，１８の間に液晶１６を封入してＴＦＴ−ＬＣ
Ｄパネルを作成する。なお、対向基板１８には干渉フィ
ルタ１４ｒ，１４ｇ，１４ｂによる外来光の反射を防ぐ
ため、波長選択干渉フィルタ１４ｒ，１４ｇ，１４ｂの
透過光と同じ色のカラーフィルタ１７ｒ，１７ｇ，１７
ｂを設けているが、必ずしも必要なものではなく、省略
した構成とすることもできる。また、バックライト光源
１９をこのＴＦＴ−ＬＣＤパネルの背面より照明するた
めに、透明ガラス基板１１には、その背面に導光板２１
を配してあり、さらに導光板２１の側面にバックライト
光源１９を配すると共に、光源集光反射鏡２０を配し
て、バックライト光源１９の光をこの光源集光反射鏡２
０により集光し、導光板２１に導くようにしてある。

【００２０】このような構成によれば、白色光源である
バックライト光源１９を点灯することにより、その光は
導光板２１に導入され、導入された光は導光板２１にて
伝達されてＴＦＴ−ＬＣＤパネルを背面より照明する。
反射膜２２は導光板２１の前記ＴＦＴ−ＬＣＤパネル非
対向面側におく。反射膜２２は平面でも良いし、散乱面
であっても良く、ＴＦＴ−ＬＣＤパネルからの光を反射
して再びＴＦＴ−ＬＣＤパネル側に照射する機能があれ
ば良い。

【００２１】バックライト光源１９からＴＦＴ−ＬＣＤ
パネルに導かれた光は白色光であるから、赤緑青（ＲＧ
Ｂ）の三色の色成分を持つ。そして、このＲＧＢの三色
の色成分を持つ光は赤用の波長選択干渉フィルタ１４ｒ
に到達すると、Ｇ成分はこの波長選択干渉フィルタ１４
ｒを透過し、他の成分であるＧ成分とＢ成分は反射され
て導光板２１に戻る。そして、導光板２１に戻ったＧ成
分とＢ成分は反射膜２２にて再び反射されてＴＦＴ−Ｌ
ＣＤパネルに入る。そして、その入射位置に緑用の波長
選択干渉フィルタ１４ｇがあれば、Ｇ成分はこれを透過
し、Ｂ成分は波長選択干渉フィルタ１４ｇにて反射す
る。Ｒ成分もあれば、もちろんこの波長選択干渉フィル
タ１４ｇにて反射され、導光板２１に戻る。そして、導
光板２１に戻ったＢ成分は反射膜２２にて再び反射され
てＴＦＴ−ＬＣＤパネルに入る。そして、その入射位置
に青用の波長選択干渉フィルタ１４ｂがあれば、Ｂ成分
はこれを透過する。Ｒ成分やＧ成分があれば、もちろん
この干渉フィルタ１４ｂにて反射され、上述のような作
用がなされることになる。

【００２２】このように吸収フィルタに代えて、赤用、
緑用、青用の各干渉フィルタをそれぞれの色対応の画素
における透明電極位置に配置したことにより、その画素
での色以外の成分の光は一旦、導光板２１に戻されてか
ら、再び、ＴＦＴ−ＬＣＤパネルに導入され、該当の色
対応の画素を透過して利用されることになるので、光吸
収による無駄がなく、各反射面での光の損失を考慮しな
ければ、原理的に各色成分の光を１００％、利用するこ
とができるようになる。

【００２３】そのため、白色光は３原色を全て利用でき
るために光の利用率が増して、光輝度化、低消費電力化
が実現可能になる。なお、１７ｒ，１７ｇ，１７ｂのカ
ラーフィルタは、光吸収型のフィルタであるが、干渉フ
ィルタを透過した特定色成分に対応させてあるために、
光利用率には殆ど影響を与えない。

【００２４】（具体例２）図２に別の具体例を示す。以
下の具体例では、具体例１と同一部分は同一符号を付
し、その詳細な説明は省略する。図２は断面図である。

【００２５】本具体例では干渉フィルタ１４ｒ，１４
ｇ，１４ｂをＴＦＴ−ＬＣＤパネルのアレイ基板（薄膜
トランジスタアレイを形成した基板でこの例の場合は透
明ガラス基板１１）と導光板２１の間に形成した構成と
している。

【００２６】このようにしても機能や特性の上で、具体
例１の場合と何等変わりはないものが得られる。また、
波長選択干渉フィルタ１４ｒ，１４ｇ，１４ｂはアレイ
基板の裏側に形成しても良いし、導光板２１の表面に波
長選択干渉フィルタ１４ｒ，１４ｇ，１４ｂを形成して
も結果は同じである。そして、このようにすることによ
り、アレイ基板と導光板を独立に形成できるようにな
る。

【００２７】（具体例３）図３に反射型のＬＣＤの具体
例を示す。図において、１０１は方形の透明ガラス基
板、１２はストライプ電極アレイ、１６は液晶、１８は
方形の対向基板、２４は全面透明電極、２５はレンズア
レイ、２６は太陽光などの外来光である。

【００２８】具体例３の構成おいては、透明ガラス基板
１０１の上に、光の反射面が形成され、また、この透明
ガラス基板１０１の上に、選択的にＴＦＴアレイまたは
単純マトリックスのストライプ電極アレイ１２を形成す
る。そして、透明ガラス基板１０１に対してそのストラ
イプ電極アレイ１２を形成面側を対向させて対向基板１
８を配設するが、この対向基板１８には透明ガラス基板
１０１との対向面側全面に全面透明電極２４を形成す
る。そして、二つの基板１０１，１８には互いの対向面
表面に配向層を形成した上で、両基板１０１，１８間に
液晶１６を封入し、ＴＦＴ−ＬＣＤパネルを作成する。

【００２９】また、対向基板１８上には凸と凹の組み合
わせマイクロレンズと平面部とで構成されたレンズアレ
イ（２５ａ，２５ｂ，以下２つを呼ぶ際には２５と称
す）を形成する。

【００３０】レンズアレイ２５のマイクロレンズは複数
あり、整然と配列されていて、視角の逆側から入射する
外来光２６が、レンズアレイ２５のマイクロレンズによ
り集光されて対向基板１８よりＴＦＴ−ＬＣＤパネル内
に入り、透明ガラス基板１０１の反射面で反射されて対
向基板１８側に出射する構成である。対向基板１８上に
おける前記レンズアレイ２５の各マイクロレンズ位置に
はそれぞれ対応する画素の色対応に、対応の干渉フィル
タ１４ｒ，１４ｇ，１４ｂが設けてある。すなわち、対
応する画素が赤画素であれば赤用の干渉フィルタ１４ｒ
が、対応する画素が緑画素であれば緑用の干渉フィルタ
１４ｇが、対応する画素が青画素であれば青用の干渉フ
ィルタ１４ｂが配置される。

【００３１】干渉フィルタ１４ｒ，１４ｇ，１４ｂは上
述の具体例同様のものであり、透明ガラス基板１０１の
反射面で反射されて対向基板１８側に出射する光２６
は、例えば緑画素に対しては緑用の干渉フィルタ１４ｇ
があることにより、緑成分の光２６Ｇが透過し、赤及び
青成分の光２６Ｒ，２６Ｂは当該緑用の干渉フィルタ１
４ｇにより透明ガラス基板１０１側に反射され、そし
て、透明ガラス基板１０１の反射面で再び反射し、青光
は青画素領域に入射した段階でその画素位置にある青透
過干渉フィルタ１４ｂを透過する。赤光は青透過干渉フ
ィルタ１４ｂで再び反射され、透明ガラス基板１０１の
反射面に到達する。そして、ここで再び反射されて赤画
素領域に入射した段階でその画素位置にある赤用の透過
フィルタ１４ｒに至ったものはこれを透過する。

【００３２】このように反射型のＬＣＤにおいては、前
面にマイクロレンズアレイを設け、マイクロレンズアレ
イと対向基板１８との間に、各画素対応の色用の干渉フ
ィルタをそれぞれ設けて必要な光を透過させ、他は内部
で反射させて該当色の画素位置の干渉フィルタを透過さ
せるようにしたことにより、吸収フィルタのように不要
成分を吸収することなく、赤，緑，青の全ての波長の光
を利用できるようになる反射型のＬＣＤが実現できる。
また、三原色のこだわる必要はなく、２色、例えば、赤
と緑、赤と青などのフィルタを用いても同様の効果を期
待できる。

【００３３】なお、視野角を広げるべく、ＬＣＤパネル
からの出射光の角度を広げるために図４に示すように、
マイクロレンズアレイ２５にはそのマイクロレンズ出射
平面部２５ｂに散乱体２９（点線で示した部品）を設け
て光散乱させるようにしても良い。また、外来光の反射
を防止するために、図１で説明した画素色対応の色吸収
フィルタ１７ｒ，１７ｇ，１７ｂをマイクロレンズ出射
平面部２５ｂに更に設けても良い。

【００３４】また、マイクロレンズアレイ２５のレンズ
部やマイクロレンズ出射平面部２５ｂでの外来光の光散
乱やゴミの付着を防止するために、マイクロレンズアレ
イ２５の表面に平坦化膜３０を設けて平坦にしても良
い。また、上部基板（対向基板１８）に画素を設け、下
部（透明ガラス基板１０１）に全面透明電極を設ける構
成としても良い。

【００３５】また、マイクロレンズを複数集合してなる
レンズアレイはマイクロレンズアレイの他、レンティキ
ュラーレンズを複数集合させたレンティキュラーレンズ
アレイでも良い。

【００３６】（具体例４）反射型ＬＣＤにおける別の例
を具体例４として説明する。具体例４での構成は図５に
示す如き構成であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図
である。この構成においては、ＬＣＤパネルの上部基板
（対向基板１８）における透明電極２４上に干渉フィル
タ１４ｒ，１４ｇ，１４ｂを形成する。また、干渉フィ
ルタ１４ｒ，１４ｇ，１４ｂの上部に集光レンズアレイ
２５を形成する。この集光レンズアレイ２５におけるレ
ンズの大きさは１画素よりも小さくする。画素より小さ
い方が画素内で表示が平均されるため画質が均一になる
ためである。

【００３７】集光レンズアレイ２５はその各集光レンズ
の焦点２５−１を、それぞれの対向する干渉フィルタ１
４ｒ，１４ｇ，１４ｂの近くに合わせる。焦点付近は干
渉作用の無いレンズ作用の部分２５−１とする。ＬＣＤ
の下部電極は反射電極１３とする。

【００３８】このような構成の反射型ＬＣＤの作用を説
明する。外来光２６はレンズにより集光して干渉液晶セ
ル内部に取り込む。反射光のうち、Ｒ成分の光はＲ用の
干渉フィルタ１４ｒを通して、上部電極２４より外部に
取り出され、表示光となる。干渉フィルタ１４ｒにおい
ては、Ｇ成分またはＢ成分の光はこの干渉フィルタ１４
ｒで反射され、反射電極１３で反射される。そして、Ｇ
成分またはＢ成分の光はＧの干渉フィルタ１４ｇまたは
Ｂの干渉フィルタ１４ｂの部分に至った時点で外部に取
り出される。

【００３９】各反射面での光の損失を考慮しなければ、
このようにして、原理的には外来光のほぼ１００％の光
が表示光として取り出され、利用されることになる。 （具体例５）偏向板を必要とする液晶表示方式の場合で
の例を具体例５として次に説明する。図６の（ａ）は断
面図、（ｂ）は平面図であり、１４（１４ｒ，１４ｇ，
１４ｂ）は干渉フィルタ、１５はＩＴＯ画素電極、２５
はレンズアレイである。

【００４０】図６の構成では、干渉フィルタ１４ｒ，１
４ｇ，１４ｂをＬＣＤパネルの下部層に設け、集光レン
ズであるレンズアレイ２５をＬＣＤパネルの上部層に設
ける構成とした。

【００４１】偏光板３１を必要とする液晶表示方式の場
合にはこのように構成した方が、反射による偏光軸の変
化が少ないため、有利である。以上、種々の具体例を説
明したが、要するに本発明は、カラー液晶表示装置の色
フィルタに、色吸収フィルタではなく、光をＲＧＢの成
分別に分離して外部に透過させるための干渉フィルタを
用いるようにしたものであり、干渉フィルタの持つ特定
波長成分の光を透過させ、それ以外の波長成分の光は反
射させるという特性を利用して、供給された光に含まれ
る赤，青，緑の全ての波長の光を、表示に利用できるよ
うにした。そのため、光の利用率を飛躍的に向上させて
省電力化を図り、また、高いコントラストの画像を表示
できるカラー液晶表示装置が得られるようになる。

【００４２】（波長選択干渉フィルタの作成例）波長選
択干渉フィルタ１４ｒ，１４ｇ，１４ｂの作成は次のよ
うにする。波長選択干渉フィルタ１４ｒ，１４ｇ，１４
ｂはＴｉＯｘ／ＳｉＯｘ等の高誘電率と低誘電率の無機
透明積層膜で形成しても良いし、ホログラフィックフィ
ルタでも良く、製作法が露光と現像のみで簡単なため、
コストを下げることができる。

【００４３】無機膜で形成する場合には、例えば赤のバ
ンド透過フィルタを赤色の画素に合わせてパターニング
し、次に緑のバンド透過フィルタを形成しパターニング
する。最後に青色のバンド透過フィルタを形成し、画素
に合わせてパターニングする。

【００４４】ホログラフィで形成する場合には、例えば
２色性ゼラチンやポラロイド社製の感光性樹脂材である
商品名ＤＭＰ１２８なる感光性ポリマー等の感光性樹脂
を塗布し、これを画素のパターンマスクで遮光する。そ
して、赤色の透過フィルタを形成する場合には、樹脂の
両面より１／２波長位相の異なった緑色と青色のレーザ
光で露光する。

【００４５】次に一画素分マスクをずらし緑色の透過フ
ィルタを形成する。この場合には、赤と青のレーザ光で
露光する。同様に青の透過フィルタを形成する。透過バ
ンドの角形比を改善するために透過バンドの中心波長だ
けの露光でなく、バンド内の複数の波長で露光すること
により、透過率を改善することができる。

【００４６】干渉フィルタを用いた場合、一般的には、
コストが高く、複雑な形の光学系を得るには不向きであ
るという問題点があるが、本発明の手法を用いること
で、特にホログラフィを用いることで、これらの問題点
を解決することができる。

【００４７】なお、波長選択干渉フィルタ１４ｒ，１４
ｇ，１４ｂとしてホログラフィックフィルタを用いる場
合には、これが有機物であるため機械的に弱いことか
ら、表面に保護膜を形成することが好ましい。

【００４８】特に図１や図２の如き構成では波長選択干
渉フィルタ１４ｒ，１４ｇ，１４ｂが基板１１や透明画
素電極１５や導光プラスチック基板（導光板２１）の保
護膜等と接触する構造となるため、これらの一体となっ
た構造の場合では空気層が介在する構造の場合と干渉条
件が異なってくることから、所望の色の光を透過させる
ことができない懸念が生じる。そこで、所望の色の光を
透過させることができるように、基板、透明電極、導光
板と屈折率を整合させて機能する波長選択干渉フィルタ
１４ｒ，１４ｇ，１４ｂを形成する必要がある。

【００４９】このためにはギャップを設けて内部に空気
を満たし、屈折率を整合させるための中間層を形成する
ことが必要である。また、ホログラフィ干渉板は有機膜
であり、変形し易いため、基板と接することにより、密
着させることができる。

【００５０】なお、透明膜としては金属酸化膜、透明樹
脂を用いれば良い。また、赤，青，緑の画素は画素毎に
それぞれの色対応の波長選択干渉フィルタを設ければ良
く、その形成には、基板全面に、赤なら赤、青なら青、
緑なら緑といった特定色の干渉フィルタを形成した後
に、その色が必要な所望の画素領域以外についてエッチ
ング除去するといった手法を用いて実現できる。

【００５１】さらに干渉フィルタの形成法は、真空中で
の蒸着、スパッタのほかに電着を用いても良い。電着等
により色別に該当の画素上だけ、その画素対応の色の干
渉フィルタを形成する。

【００５２】（集光レンズアレイの作成例）図５や図６
に示した具体例のような集光レンズアレイ２５を形成す
るには、図７に示すように、干渉フィルタ形成のための
干渉露光を行った後に、集光レンズアレイ２５により、
平行光または更に広い角度の外来光を利用しようとする
場合には集光形の光源により、干渉フィルタ１４（１４
ｒ，１４ｇ，１４ｂ）より上部層の感光性ポリマ１０４
を露光させる。このように、集光レンズアレイ２５を当
該上部層部分の感光性ポリマーで形成するようにすれば
良い。

【００５３】この場合、図８に示すように、集光レンズ
アレイ２５はＴＦＴアレイの配線１０５を避けても良い
し、画素より十分小さなアレイであれば、均一に設けて
も良い。ここで図８の（ａ）は平面図を示し、図８の
（ｂ）は断面図を示している。

【００５４】また、集光レンズアレイ２５はポリマでな
く、ガラスで別の基板に形成したものを用いるようにし
ても良い。なお、本発明は上述した例に限定されるもの
ではなく、種々変形して実施可能である。例えば、本発
明の適用対象となる液晶ディスプレイとしては具体例で
示したＴＦＴ−ＬＣＤの他に、ＭＩＭ、単純マトリック
スでも良く、またカラーフィルタを用いる他の方式のデ
ィスプレイにも適用できる。さらにまた、液晶表示装置
はＴＦＴ‐ＬＣＤに限るものではなく、単純型やアクテ
ィブ型の液晶ディスプレイでも良い。また、方式はＴＮ
に限らず、ＳＴＮ，ＰＤＬＣ，ＦＬＣ等を用いた他の方
式でも良い。レンズはレンティキュラータイプのもので
も良いし、ホログラフィックなものでも良い。

【００５５】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
光利用率の極めて良いカラーの直視、投射型のカラー液
晶ディスプレイを実現できるため、光輝度化、低消費電
力のカラー液晶表示装置を提供できる。また、集光レン
ズと干渉フィルタの組合せの反射型表示装置に適用した
場合には、視認の妨害となる外部反射光がほとんど無く
なるため、コントラストの向上に非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するための図であって、本発明を
直視型ＴＦＴ−ＬＣＤに適用した場合の例である本発明
の具体例１を説明する図。

【図２】本発明を説明するための図であって、本発明を
直視型ＴＦＴ−ＬＣＤに適用した場合の例である本発明
の具体例２を説明する図。

【図３】本発明を説明するための図であって、本発明を
反射型ＴＦＴ−ＬＣＤに適用した場合の例である本発明
の具体例３を説明する図。

【図４】本発明を説明するための図であって、具体例３
の変形例を説明する図。

【図５】本発明を説明するための図であって、本発明を
反射型ＴＦＴ−ＬＣＤに適用した場合の例である本発明
の具体例４を説明する図。

【図６】本発明を説明するための図であって、本発明を
反射型ＴＦＴ−ＬＣＤに適用した場合の例である本発明
の具体例５を説明する図。

【図７】本発明を説明するための図であって、集光レン
ズアレイの製作手法を説明するための図。

【図８】本発明を説明するための図であって、集光レン
ズアレイの製作手法を説明するための図。

【図９】従来例を説明するための図。

【符号の説明】

１１…アレイ基板 １２…ＴＦＴ（薄膜トランジスタ） １３…反射層 １４ｒ，１４ｇ，１４ｂ…干渉フィルタ １５…ＩＴＯ画素電極 １６…液晶 １７…カラーフィルタ １８…対向電極 １９…光源 ２０…光源集光反射鏡 ２１…導光板（ライトガイド） ２２…反射膜 ２３…反射防止膜 ２４…全面透明電極（対向ＩＴＯ電極） ２５…マイクロレンズアレイ（外部光集光レンズ） ２６…外部光 ２７…反射光 ２８…反射集光レンズ ２９…散乱体 ３０…平坦化膜 ３１…偏光板 １０１…ＴＦＴ−ＬＣＤ基板 １０４…感光性ポリマ １０５…配線

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カラー液晶表示装置の色フィルタに、光
   を複数の色成分別に分離して外部に透過させるための干
   渉フィルタを用いると共に、この干渉フィルタからの反
   射光を前記干渉フィルタ側に反射させる反射手段を設け
   ることを特徴とするカラー液晶表示装置。
2. 【請求項２】 透過型のカラー液晶表示装置において、 光源と、 この光源からの光を導入すると共に、反射させる光導入
   手段と、 特定成分の波長の光を透過させると共に、他の成分の光
   は反射させる干渉フィルタであって、光の複数の色のう
   ち、対応する画素位置におけるその画素の色対応に設け
   られ、前記光導入手段により導入され、もしくは内部で
   反射された光を分離して外部に透過させるための干渉フ
   ィルタとを設けたことを特徴とするカラー液晶表示装
   置。
3. 【請求項３】 反射型のカラー液晶表示装置において、 レンズを複数集合してなり、外来光を内部に導入すると
   共に、内部の反射光を外部に出射させるための集光手段
   と、対応する画素位置における画素の色対応に設けら
   れ、前記集光手段により導入されて内部で反射された光
   を複数色の成分別に分離して外部に透過させるための干
   渉フィルタとを設けたことを特徴とするカラー液晶表示
   装置。
4. 【請求項４】 前記干渉フィルタがホログラフィで形成
   されていることを特徴とする請求項１または２記載のカ
   ラー液晶表示装置。る液晶表示装置
5. 【請求項５】 ホログラフィで形成された前記干渉フィ
   ルタの表面に屈折率を合わせた保護膜を設けたことを特
   徴とする請求項４記載のカラー液晶表示装置。