JP2837924B2 - 表示装置及び着色像の生成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は平形パネルマトリクス式アドレス可能表示
装置に、更に詳しくは反対ベクトル理論に基づいた二素
子マトリクス式アドレス可能色彩表示装置に関係してい
る。

（従来の技術） 二つの重畳される一次光投射源を用いた見掛け上全色
の画像の発生が、1959年１月から始まる一連の科学論文
においてエドウィン・ランドによって報告された（「カ
ラービジョンと自然画像、Ｉ部」、（米）国立科学学会
会報、1959年１月、115〜129ページ所載、「カラービジ
ョンと自然画像、II部」、（米）国立科学学会会報、19
59年４月、636〜644ページ所載、及び「カラービジョン
における諸実験」、サイエンティフィック・アメリカ
ン、200（５）号、1959年５月号、84〜99ページ所載（C
olor Vision and the Natural Image,Part I,Proceedin
gs of the National Academy of Science,Pages 115−1
29,January 1959;Color Vision and the Natural Imag
e,Part,II,Proceedings of the National Academy of S
cience,Pages 636−634,April 1959;and Experiments i
n Color Vision,Scientific American.200（５）、Page
s 84−99,May 1959）を見よ）。これらの投射源は異な
った色フィルムを通して二つの白黒写真フィルムを多色
の情景で露光させることによって作り出された。フィル
ムの一方（長波長記録と呼ばれる）は赤フィルタを通し
て露光させられ、且つ他方のフィルム（短波長記録と呼
ばれる）は緑フィルタを通し露光させられ、両記録のグ
レースケール濃度はほぼ等しくされた。画像を発生する
ために、長波長記録は赤フィルタを通して投射され、短
波長記録は、赤フィルタを通して来る光の輝度範囲に全
体の輝度範囲を整合させるニュートラル濃度フィルタを
通して投射された。白、ピンク、及び赤だけを期待する
ような通常の色彩理論に反して、元の情景の色相が広範
囲に生成された。

1990年２月５日出願の特願平２−25906号の特許出願
は、見当の合った二つの単色画像を電子的に発生するこ
とによって、平形パネルマトリクス式アドレス可能表示
装置にランド（Land）現象を新規に適用することを開示
し且つ請求している。結果として生じる画像は要素の配
列によって規定され、このような各色要素は一対の単色
画素によって規定される。画素は、十分に小さければ、
あたかも重ね合わされたように知覚され、かなり広範囲
の色が知覚される。

（発明の開示） この発明に係る平形パネルマトリクス式アドレス可能
表示装置は請求項１に明記された諸特徴によって特徴づ
けられている。

この発明は色彩知覚の反対色理論に基づいた二素子マ
トリクス式アドレス可能表示装置に関するものである。
霊長類動物の色彩反応データの特性描写を含む最近の研
究は、反対ベクトル（opponent vector）と呼ばれる特
定の視覚成分の識別に帰着し、それら視覚成分のうちの
三つがデータ分散のほぼ93％を補償する（Young,Richar
d A.,Principal−Component Analysis of Macgque Late
ral Geniculate Nucleus Chromatic Data,Journal of t
he Optical Society of America A,Vol.3、page 1735,O
ctober 1986を見よ）。

反対ベクトル研究の結果は図１の線12〜16によって線
図で示されていて、線12は１次黒／白ベクトルを表して
おり、線14はシアンが青みをおびた緑色である場合の２
次オレンジ／シアンベクトルを表しており、又線16はマ
ゼンタが赤みをおびた青色である場合の３次緑／マゼン
タベクトルを表している。任意のベクトルにおける一つ
の色の存在はその反対の、すなわち補足する色の知覚を
阻止する。それゆえ、黒は同じ場所における白の存在下
では知覚されず、オレンジはシアンの存在下では知覚さ
れず他も同様である。

この発明は明確には、図１に示された最初の二つの反
対ベクトルの実質的重ね合せによりカラー画像を発生す
る平形パネルマトリクス式アドレス可能色彩表示装置を
提供する。これら二つのベクトル又はこれらの任意の回
転は霊長類動物色彩視覚系におけるちょうど二つのベク
トルによって説明可能な最大量のデータ分散を補償する
点で最適である。この発明の実施例においては、表示装
置は、各色要素が黒／白画素とオレンジ／シアン画素と
の組合せから成る色要素の配列によって規定される。そ
のような各画素の色は既知の表示素子の新規な組合せに
よって生成されており、所定の記憶されたデータに従っ
て又はライブ・ビデオ・データから電子的に制御され
て、知覚される多色画像を生成する。

（実施例） この発明は例示的に実施例の説明及び添付の諸図面を
参照しながら説明する。

図１に言及すると、参照番号10は一組のスペクトル応
答曲線を総括的に示している。反対ベクトル12〜16は、
ヤング（Young）（1986）論文に記載されたように霊長
類動物視覚の生理学的データの編集に固有ベクトル解析
法を適用することによって求められたものである。黒／
白ベクトル12はすべての色の59％を補償し、スペクトル
の中央から波長変数に対して大きな値を取り、スペクト
ル両極端部において波長変数に対して小さい値を取る。
オレンジ／シアンベクトル14はすべての色の28％を補償
し、短い波長における変数に対して負の長い波長におけ
る変数に対して正の値を取る。最後に、緑／マゼンタベ
クトル16は色の６％だけを補償し、スペクトルの中央に
おいては負であり且つ両極端部においては正である（色
分散の残りの７％は神経データにおける雑音に帰すこと
ができる）。

以下で説明されるように、この発明は平形パネルマト
リクス式アドレス可能表示装置を利用して、図１の線12
および14によって定義された黒／白及びオレンジ／シア
ンベクトルに対応する第１及び第２の実質的に重ね合わ
される反対ベクトル画像を発生する。全体としての画像
は、それぞれが黒／白画素とオレンジ／シアン画素とを
含む色要素の配列によって定義される。

次に、図２に言及すると、参照番号18はツイステドネ
マチック（TN）形液晶セルを含む光切換デバイスのため
の動作原理を総括的に示している。光源26とTNセル20の
前面との間には、すべての可視波長において直線偏光の
光を生成することができる中性濃度偏光子22が配置され
ている。同じ第２の偏光子24がTNセルの後ろに配置され
ているが、これの偏光方向は第１の偏光子のそれに対し
て直角になっている。両偏光子はそれゆえにこの形態に
おいては交差していると言われる。ツイステドネマチッ
ク20は電圧が加えられていないときには光の偏光方向を
90度だけ回転させ、電圧が加えられたときには０度だけ
回転させて、これによりシステムが光透過（白）状態と
光阻止（黒）状態との間で切り換わることを可能にす
る。交差した中性濃度偏光子とTNセルとの組合せはそれ
ゆえ白い又は暗い透過状態（白／黒）を発生する。

二つの中性濃度偏光子22及び24のいずれか一方（例え
ば、TNセルの後ろににある24）が単一色の二色性偏光子
によって置き換えられたならば、システムは今度は白色
光状態と着色光状態との間で光を切り換える。電圧が加
えられたときに着色又は白色状態のどちらが生成される
かは、二つの偏光子の偏光軸の相対的配位に依存する。
代わりに二つの中性濃度偏光子のうちの一つが、互いに
交差させられている一対の異なった色の二色性偏光子
（例えば、オレンジおよびシアン）によって置き換えら
れたならば、システム全体は電圧オフから電圧オン状態
に移行すると二つの色の間で切り換わる。どちらの色が
電圧オン状態に対応するかは両偏光子の軸の方向に依存
する。例えば、偏光子22又は偏光子24のいずれか一方が
交差したシアン／オレンジ二色性偏光子の対で置き換え
られたならば、電圧をオン・オフに切り換えることによ
り、中性濃度偏光子の軸に対する二色性偏光子の軸の方
向に依存して、シアンとオレンジとの間で光が切り換わ
る。二色性偏光子の対と中性濃度偏光子との組合せの動
作原理は、二色性偏光子の軸が中性濃度偏光子の軸に対
して90度回転しているときに、この組合せを透過する光
はシアンとオレンジとの間で切り換わる。中性濃度偏光
子と二色性偏光子との間にツイステドネマチックを配置
すると、色切換を電子的に行うことができる。

重畳された画像を発生するために、この発明の表示装
置はTN LCDと一対のマトリクス式偏光子との新規な組
み合せを利用している。図３に言及すると、参照番号30
は、中性濃度偏光子32、多画素ツイステドネマチックマ
トリクス34、市松模様の中性濃度偏光子38と市松模様の
二色性偏光子40とからなる独特の偏光子対の組合せ、及
び入射光源42を備えた装置において反対色概念を実現す
るための方法を統括的に示している。

この発明の一実施例においては、中性濃度偏光子32は
上下（Ｚ軸）方向に直線偏光を発生するために使用され
る。入射光源42からの光が中性濃度偏光子32を通過する
と、これを透過したすべての光はＺ軸方向に偏光させら
れる。この光は次にTNセル34を通過するが、このセルは
多数の電子的に調整可能な画素36で構成されている。画
素36のそれぞれ別々にアドレスされて、光の偏光面を90
度回転させるか又は回転させないようにすることができ
る。図３において、（電圧を印加しないことによって）
光の偏光面を回転させるように調整された任意の画素
は、回転方向を示す矢印によって示されている。Ｚ軸方
向の光がTNセル34における左上の画素を通過すると、そ
の透過光は時計回りに90度回転させられてＹ軸方向の光
となり、その後、偏光子38及び40を通過する。しかしな
がら、中性濃度偏光子32からの光がTNセル34における右
上の画素を通過すると、光は回転させられずＺ軸方向で
通過し、その後、偏光子38及び40を通過する。

図３における対の偏光子は、一方が中性濃度偏光子38
で他方が同じパターンを持つ二色対形の偏光子40である
二つの市松模様の偏光子からなっている。各市松模様の
偏光子38及び40は偏光素子及び透明な非偏光素子（空白
の正方形で示されている）から成る。このようなパター
ンはマスク及び紫外線照射を用いた選択的漂白法によっ
て又は任意のその他の適当な方法によって生成されるこ
とができる。またパターン化された偏光子38,40の組合
せの最終組立てにおいては、二色性偏光子40の非偏光素
子は中性濃度偏光子38の偏光素子と重ね合わされ、偏光
子40の偏光素子は偏光子38の非偏光素子と重ね合わさ
れ、次に、偏光子対の素子はTNセル34の画素36に重ね合
わされる。ツイステドネマチック画素36に加えられる電
圧を適宜に調整して、必要に応じて偏光面を回転させた
り回転させなかったりすることによって、反対色方式に
よりほとんど全色の画像を生成することができる。

この装置が実際に機能する様子を説明するために、再
び図３に言及する。入射光源42からの光は、Ｚ軸方向に
光偏光面を整列させる中性濃度偏光子32に入る。この偏
光した光がTNセル34の左上の画素に入ると、この画素に
は電圧が加えられていないの、光偏光面はＹ軸まで90度
回転させられる。Ｙ方向に偏光した光は今度は市松模様
の中性濃度偏光子38の左上隅における偏光素子に入る。
この光の偏光方向はこの偏光素子の偏光方向と一致する
ように回転させられているので、白色光が透過させられ
る。この白色光は次に市松模様の二色性偏光子40におけ
る非偏光素子を透過させられる。の非偏光素子は透過中
の光に効果を及ぼさないので、最終の透過光は白色であ
る。TNセル34における画素に電圧が加えられているなら
ば該素子は偏光面を回転させないので、光は透過しな
い。これは、TNセルの行１、行３に配置された画素につ
いての場合であって、この場合には光は透過しない。一
方、TNセル34の右上の画素を透過した光を考える。この
光の偏光面は回転させられていないのでＺ軸方向のまま
である。光が中性濃度偏光子38の右上隅における非偏光
素子を通過するときには偏光効果がないので、その光は
Ｚ軸方向のままである。従って、その光が二色性偏光子
40の右上のオレンジ／シアン素子を透過させられると、
オレンジ成分偏光軸がＺ軸方向にあるので、透過光はオ
レンジ色である。これらの重ね合わされた光の投射によ
り、見掛け上全色の画像を発生することができる。

中性濃度偏光子38と二色性偏光子40の組合せについて
は市松模様以外のパターンを使用することができる。例
えば、垂直又は水平の中性濃度のストライプと二色性の
ストライプを交互に配することができる。従って、パタ
ーン及び回転の適当な群構成によって、白／黒又はオレ
ンジ／シアンの色を生成することができる。これは、組
合わされる対の色が反対色方式に従って選ばれている場
合には、任意の対について妥当する。

以上の図３に示す表示装置に関する説明から理解され
るとおり、表示されるべき画像の第１の反対色ベクトル
を表す第１チャンネルの電子情報を作るために、図１の
線12（黒／白ベクトル）に対応する画像が作られる。画
像の黒／白ベクトルを作るには、例えばモノクロ写真を
使えばよいことは、当業者には自明である。また、表示
されるべき画像の第２の反対色ベクトルを表す第２チャ
ンネルの電子情報を作るために、図１の線14（オレンジ
／シアンベクトル）に対応する画像が作られる。画像の
オレンジ／シアンベクトルを作るには、当該画像のオレ
ンジフィルターを通過した光とシアンフィルターを通過
した光とを作り、それらの光の間の差を例えば電子的に
画素単位に取ればよい（シアン画像の画素を表す電子情
報とオレンジ画像の画素の電子情報との差を取り、その
結果をオレンジ／シアンベクトルの画素として記憶す
る）ことは、当業者には自明である。

第１チャンネルの電子情報から第１の反対色ベクトル
の第１の画像を作るには、図３の黒／白画素から成るパ
ターンによって黒／白反対色ベクトルの第１の画像を形
成すればよい。同様に、第２チャンネルの電子情報から
第２の反対色ベクトルの第１の画像を作るには、図３の
オレンジ／シアン画素から成るパターンによってオレン
ジ／シアン反対色ベクトルの第２の画像を形成すればよ
い。こうして作られた第１の画像と第２の画像とを重ね
合わせると、重ね合わされた画像は、観察者には多色画
像として認識され、反対色ベクトルのうちの１つには見
出されない色が知覚される。これらの２つの画像が十分
小さな画素を設けることによって発生されると、重ね合
わされた画像として知覚される。

以上のことは、赤／緑反対色ベクトルと黄／青反対色
ベクトルのような他の反対色ベクトルによっても達成可
能である。

ツイステドネマチックセルは、偏光面を回転させるこ
とのできる任意の液晶セル（例えば、90度以外のある角
度だけ偏光面を回転させることができるような形態にな
っている液晶分子を使用したスーパツイストセル又は他
の任意のセル）で置換してもよい。偏光方向の電界制御
のために適当な他のセルは、逆対称性を欠いていて偏光
方向の電界制御を可能にする結晶であるポッケルス効果
セル、物質の屈折率の電界制御を可能にするカー・セ
ル、及び強誘電体セルを含んでいる。この特許の教示事
項および各請求項はそれゆえ単にTNセルの使用に限定さ
れるべきではなく、他の任意の適当な形態を含むものと
理解される。

【図面の簡単な説明】

図１はスペクトル曲線の最初の三つの主要な色成分の図
表である。 図２は二つの偏光子間のツイステドネマチックセルを示
した概略図である。 図３は中性濃度偏光子、多画素ツイステドネマチックマ
トリクス、及び中性濃度偏光子と二色性偏光子との組合
せを備えた装置において反対色概念を実現するための概
略図である。

フロントページの続き (72)発明者 ヌノ・エイ・ヴァズ アメリカ合衆国ミシガン州48322，ウエ スト・ブルームフィールド，フォック ス・ハント 5531 (56)参考文献 特開 昭57−102613（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−15122（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−164024（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−229226（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/13 G09F 9/35 345 G09G 3/36

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二つの反対色ベクトル画像の実質的重ね合
   わせにより知覚されるフルカラー画像を発生するための
   平形パネルマトリクス式アドレス可能表示装置であっ
   て、 光源と、 電子的にアドレス可能な複数の画素で構成され且つ光偏
   光方向を回転させることのできる電気光学的デバイス
   （34）と、 該電気光学的デバイス（34）と平行な平面内に且つこれ
   の前に配置されていて、直線偏光を生じさせることので
   きる中性濃度偏光子（32）と、 該電気光学的デバイス（34）と平行な平面内に且つこれ
   の後ろに配置されていて、複数の偏光素子と複数の非偏
   光素子とを有する図形式中性濃度偏光子（38）と、 前記図形式中性濃度偏光子（38）と平行な平面内に且つ
   これの後ろに配置されていて、複数の偏光素子と複数の
   非偏光素子とを有する図形式二色性偏光子（40）と、 前記図形式中性濃度偏光子（38）の偏光素子を前記図形
   式二色性偏光子（40）の非偏光素子に重ね合わさせ、前
   記図形式中性濃度偏光子（38）の非偏光素子を前記図形
   式二色性偏光子（40）の偏光素子に重ね合わさせるため
   の第１重畳装置と、 前記図形式中性濃度偏光子（38）及び前記図形式二色性
   偏光子（40）の偏光素子を前記電気光学的デバイス（3
   4）の画素に重ね合わさせるための第２重畳装置と、 前記電気光学的デバイス（34）の画素をアドレスして多
   色として知覚される表示を生じさせることができるアド
   レス装置と、 を具備する平形パネルマトリクス式アドレス可能表示装
   置。
2. 【請求項２】前記電気光学的デバイス（34）が液晶セル
   である、請求項１記載の平形パネルマトリクス式アドレ
   ス可能表示装置。
3. 【請求項３】前記液晶セルがツイステドネマチックセル
   である、請求項２記載の平形パネルマトリクス式アドレ
   ス可能表示装置。
4. 【請求項４】前記液晶セルがスーパツイストセルであ
   る、請求項２記載の平形パネルマトリクス式アドレス可
   能表示装置。
5. 【請求項５】電子的表示装置に着色像を生成するための
   方法において、 表示すべき像の第１の反対色成分ベクトルを表す第１チ
   ャンネルの電子情報を作る段階と、 表示すべき像の第２の反対色成分ベクトルを表す第２チ
   ャンネルの電子情報を作る段階と、 前記第１チャンネルの電子情報から、前記第１の反対色
   成分ベクトルにおける第１の像を作る段階と、 前記第２チャンネルの電子情報から、前記第２の反対色
   成分ベクトルにおける第２の像を作る段階と、 前記第１の像と前記第２の像とを重畳する段階と、 を備え、これらの重畳された２つの像の多色像として見
   え、それぞれの前記の反対色成分ベクトルで出せる色に
   は無い色を生じることができる方法。
6. 【請求項６】前記第１の反対色成分ベクトルが白／黒の
   反対色成分ベクトルであり、前記第２の反対色成分ベク
   トルがオレンジ／シアンの反対色成分ベクトルである、
   請求項５記載の方法。
7. 【請求項７】前記第１の反対色成分ベクトルが赤／緑の
   反対色成分ベクトルであり、前記第２の反対色成分ベク
   トルが黄／青の反対色成分ベクトルである、請求項５記
   載の方法。
8. 【請求項８】多色像を生成するための電子表示装置であ
   って、 表示すべき像の第１の反対色成分ベクトルを表す第１チ
   ャンネルの電子情報と表示すべき像の第２の反対色成分
   ベクトルを表す第２チャンネルの電子情報とを受け取る
   ための手段と、 前記第１チャンネルの電子情報から、前記第１の反対色
   成分ベクトルにおける第１の像を作り、前記第２チャン
   ネルの電子情報から、前記第２の反対色成分ベクトルに
   おける第２の像を作る手段と、 前記第１の像と前記第２の像とを重畳する手段と、 を具備し、これらの重畳された２つの像が単一の多色像
   として見えるように反対色成分ベクトルを使用し、それ
   ぞれの前記の反対色成分ベクトルで出せる色には無い色
   を生じることができる電子表示装置。