JPH0463596B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多色表示を行なうための装置および
方法に関する。より詳しくいうと、本発明は、偏
光フイルターと液晶セルとの組合わせによる順次
カラーシヤツター式デイスプレイ装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕 本発明は、本願発明者の出願になり、かつ本明
細書において参照される1986年６月10日出願の米
国特許第872520号明細書に開示されている発明の
改良に関するものである。

多色CRTを、液晶セルおよび色偏光子と組み
合わせて使用する方法は、多くの論文および特許
明細書に開示されている。例えば、1979年10月発
行のIBM社技報第22巻、第５号に発表されてい
るブリンソン（Brinson）による論文や、ボス
（Bos）等による米国特許第4582396号明細書を挙
げることができる。

この米国特許第4582396号明細書には、順次カ
ラー装置が開示されている。

色感知偏光手段は、少なくとも２色の色を放射
しうるCRT光源の前に置かれている。この偏光
手段は、第１の色の直線偏光を通過させる第１吸
収軸と、第２の色の直線偏光を通過させる第２吸
収軸を有している。

液晶セルは、偏光フイルターと関連し、可変光
学的リターダーとして作用し、光の偏りに応じ
て、第１か第２の色を選択的に透過させる。液晶
セルは、直線偏光子の後になつている。

液晶セルが、第１の信号により作動される際、
それは、入射光に半波長の遅れを与える。また液
晶セルが、第２の信号により作動される際、入射
光に遅れを与えない。光に全く遅れがないため、
２つの色のうち一方の光だけが、直線偏光子を通
過することができる。半波長の遅れにより、２色
の別の光だけが、偏光子を通過できる。

この装置は、可変リターダーとして特別働くよ
うにつくられた液晶セルを用いている。液晶は、
無デイスクリネーシヨンとなるよう、また、セル
における液晶材料の面非接触デイレクタの方向を
変えうる２つの状態の間での切り換えが行なわれ
る「無弾性（bounce−free）」形式でスイツチし
うるようにつくられている。

ボス等による文献に記載されている装置が、現
在使用されている従来の典型的なものである。

この種の順次カラーシヤツター装置では、画像
発生源、通常、CRTは、複数の色、例えば赤と
緑の光を放射する。その際、裸のCRTは、黄色
の光（緑と赤の組合わせ）を発しているようにな
り、観察者は、それを、カラーシヤツターを通し
てみることになる。

カラーシヤツターは、情報が書かれるようにな
つている色情報と同期して偏光状態を変えること
により、赤、緑、中間色のいずれかの色の表示を
可能にする。

緑の状態の場合、カラーシヤツターは、緑の光
をある程度透過させ、赤の光を大量に吸収する。
これに対し、赤の状態では、逆のことが起こる。

黄色のような中間色は、シヤツターを、２つの
原色の吸収が大体同じである中間状態に設定させ
るか、あるいは２つの原色における黄色情報を
「２重書込み（doufle−writing）」することによ
つて生成される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の装置は、いずれも、選択される色の透過
レベルが相当に低いことによる影響を受けるた
め、デイスプレイの輝度が限定されてしまう。

本発明による方法および装置における改良技術
が、実際の場面でどのようにして使われるかの例
として、戦術軍用機におけるアビオニクス的多機
能デイスプレイとしての応用が考えられる。

ラスターおよびストロークの両方のデイスプレ
イモードが可能なこの種のアビオニクス装置にお
いて、ラスターモードは、単色のセンサビデオ情
報の表示を行なうのに使われ、一方、カラー情報
はストロークモードで行なわれる。

より速いラスターの書込み速度、および多無彩
色ビデオ画像の昼間での認識性に対する要件とし
て、緑のラスターモードにとつて、輝度とコント
ラストの観点から、２種類のモードの必要性が強
調される。

以下に説明する改良された構成に必要とされて
いるように、CRTからの赤色の蛍光放射を減ず
ると、同じ作動状態の下で、CRTからの緑色光
出力を比例的に増大せ、従つて、この色における
表示効率を上昇させる。

このような構成が、CRTからの赤色光出力を
低く抑えている間、全体の赤色非輝度は、第４図
示のような赤色状態におけるカラーシヤツターの
高透過によつて高められる。

更に、あらゆる色に対するストローク記号の輝
度・コントラスト条件は、緑色のラスタービデオ
表示に対するものよりも低次であることが多いた
め、装置の能力を全体的に高めてしまう。

本発明の第１の目的は、昼間および夜間の使用
に適した明るいカラーデイスプレイ装置を製造す
るべく、従来の問題を解消しうる方法および装置
を提供することである。

本発明の第２の目的は、広い温度範囲に亘り液
晶の使用が可能である優れた順次カラーシヤツタ
ー式デイスプレイ装置を提供することである。

本発明の第３の目的は、高透過性で、かつ面反
射が少ないためまぶしさが少なく、明かるいとこ
ろで一層良く使用できるとともに、高純度の赤色
および緑色を表現しうる優れたデイスプレイを提
供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、第３図に示すように、複数の
色の光線を放射し、かつ第１および第２の実質的
に異なる原色を有する光源をもつて構成された順
次カラーシヤツター式デイスプレイ装置が提供さ
れる。

第１の偏光手段は、光源と光学的に連絡されて
おり、かつ、ほぼ直交するように配向された第１
および第２の吸収軸を有する色選択偏光フイルタ
ーを含んでいる。

第１の吸収軸は、第１の色の直線偏光を通過さ
せる。第２の吸収軸は、第１および第２の色の直
線偏光を通過させる。

第２の偏光手段は、第１の偏光手段と光学的に
連絡しており、かつ偏光フイルターを含んでい
る。この偏光フイルターは、第１偏光手段の第１
または第２の吸収軸とほぼ整列されているととも
に、第１および第２双方の色の直線偏光を通過さ
せることができるようになつている第１吸収軸
と、ほぼゼロ透過の第２吸収軸とを有している。

可変光学的遅延手段は、第１および第２の偏光
手段の間に配置される。

スイツチング手段は、可変光学的遅延手段と連
絡し、そこで、第１および第２のスイツチング状
態を選択的に与え、それぞれ第１および第２の光
学的遅延量を生じさせ、かつ相当に広い範囲の視
角にわたり、第２偏光手段を介して、第１の色の
光出力か、あるいは第１および第２の色双方から
なる複合色の光出力のいずれか一方を発生させ
る。

第４図示の本発明による別の実施例の順次カラ
ーシヤツター式デイスプレイ装置は、複数の色の
光線を放射し、かつ第１および第２の実質的に異
なる原色を有する光源から構成される。

第１および第２の偏光手段を備えている。第１
の偏光手段は、光源と光学的に連絡し、他方、第
２の偏光手段は、第１の偏光手段と光学的に連絡
している。

各偏光手段は、ほぼ直交するようにして配向さ
れた吸収軸を有する色選択偏光フイルターを含ん
でいる。各偏光手段の第１吸収軸は、第１の色の
直線偏光を通過させる。各偏光手段の第２の吸収
軸は、第１および第２の色の直線偏光を通過させ
る。第１および第２の偏光手段の各吸収軸は、互
いにほぼ整合している。

可変光学的遅延手段は、第１および第２の偏光
手段の間に配置される。

スイツチング手段は、可変光学的遅延手段と連
絡し、第１および第２のスイツチング状態を選択
的に提供し、第１の色の第２偏光手段を介しての
光出力か、または１次および２次の偏光を有する
第１の色と、２次の偏光のみを有する第２の色と
の双方を含む複合光出力のいずれかを、相当広範
囲の視角にわたつて発生させるべく、それぞれ、
第１および第２の光学的遅延量を生じさせる。

本発明によれば、第１および第２の色の少なく
とも２つの異なる波長成分を有する光を発生させ
る段階からなる、明るい環境光中で順次カラーシ
ヤツター式デイスプレイ装置を提供する方法が提
供される。

このようにして発生される光は、ほぼ直交する
ようにして配向された第１および第２の吸収軸を
有する色選択偏光フイルターを用いて偏光され
る。

第１の吸収軸は、第１の色の直線偏光を通過さ
せ、第２の吸収軸は、第１および第２の色の直線
偏光を通過させる。

偏光は、可変光学的遅延素子を通過し、次に、
第２偏光子が、第１の色で偏光された光か、第１
および第２の色双方からなる複合色で、光学的に
遅らされた量によつて決められる２次偏光された
光のいずれか一方を選択的に透過させる。

光は、色選択偏光フイルターと出力偏光子との
間に置かれた可変光学的遅延手段を用い、選択的
に遅延される。光学的遅延量は、少なくとも第１
および第２の遅延によつて制御され、その結果、
第１の色で偏光された光か、第１および第２の色
双方からなる複合色で２次偏光された光のいずれ
か一方の光の放射が行なわれる。

〔実施例〕

次に、添付図面を参照して、本発明の実施例を
詳細に説明する。

本発明の構造及び操作の新規性は、添付図面に
示す好適実施例により明らかになると思う。添付
図面において、同じ部分には同一の符号を付して
ある。

カラーシヤツターによる偏光子の最大理論透過
率は、約50％であるが、実際のカラー装置は、約
10％程度というはるかに低い値を示す（第２図参
照）。

実際の透過率が理論値より低いのは、これらの
装置の基本的な操作原理を精査することによつて
説明しうる。

第１図に示すように、CRT光源１００から出
た異なる原色が直角に偏光され、液晶素子（回転
子）１０４によつて制御されている出力偏光子
（検光子）１０２によつて、適切な色（偏光面）
が選ばれる。

１回に一つの偏光面しか選ばれないので、ほぼ
理想的な場合、頭初は偏光されていないCRTの
光線の50％が吸収される。すべての装置の素子、
特に、カラー偏光子１０６ａ，１０６ｂは、理想
的ではない。第２Ａ図及び第２Ｂ図は、それぞ
れ、緑と赤の典型的なカラー偏光子と「理想的」
なカラー偏光子の透過特性を示す。特に、実際の
緑のカラー偏光子の低透過に注目されたい。

本発明は、従来の装置における前述の問題点を
解決している。本発明のおおいのないCRT光源
から出る光の色は、システムデイスプレイの原色
の１つである。従つて、従来の多数の装置のカラ
ー偏光子の１つは省略することができる。

前述の例と同一の色を使用することによつて、
CRTの蛍光物質の配合を変化させることによつ
て達成されるように、発光スペクトル内の緑の割
合が赤の割合よりはるかに大きいと、おおいのな
いCRT光源から出る光は、緑となる。

ついで、情報は、前述のように赤のフイルター
を使用することによつて、赤で表示され、「開放
された」カラーシヤツター、すなわち、すべての
色が通過したシヤツターを使用することによつ
て、緑でも表示されうる。

このように、本発明の緑色透過は、従来の装置
より著しく進歩した、その構成を第３図に示す。

第３図のシステムの赤色性能は、第１図示用の
ものと同じである。しかし、緑色の光出力は、緑
偏光子１０６ｂを省略することによつて第１図の
システムよりはるかに進歩する。システム性能
は、第１図示の配置によつても進歩する。

この配置の場合、緑色の偏光子１０６ａは省略
するが、検光子１０２用の第２の緑色偏光子を変
換することによつて、赤色透過が向上する。この
変換によつて、システムの赤色出力は、従来のシ
ステムの配置の約２倍の効率で、偏光されずに透
過される。

第５図は、本発明のデイスプレイシステムの断
面構造を示す。

通常、第１図示の従来技術の装置は、デイスプ
レイカラー（緑、赤及び黄色）を決定するため
に、２つのカラー偏光子１０６ａ，１０６ｂの中
間を選択する中立偏光子１０２を使用する。

緑色においては、中立偏光子１０２は、緑色偏
光子１０６ａと整合し、緑色偏光子１０６ａは、
赤色蛍光体光の通過を阻止する。同様に、赤色に
おいては、赤色偏光子１０６ｂは、緑色蛍光体を
阻止する。異なる色におけるフイルター通過によ
つてコントラストが決定され、周辺からの背景輝
度レベルがフイルター、前面及び多重内部フイル
ター反射を通過する。

従来技術の装置においては、測定されたデイス
プレイコントラストは、日中の周辺レベルによつ
て、内部フイルターの反射のために完全に限定さ
れた。

この補正をするために、本発明では、CRTの
出力を向上させるべく、新規の蛍光体混合物につ
いて提案している。この混合物は、約90％のP43
グリーンと、10％のP56レツドよりなり、緑色で
ある（参照基準として座標の1931CIEシステムを
使用すると、Ｘ＝．36及びＹ＝．53である）。

これは、従来の装置の緑色偏光子は、フイルタ
ーシステムから除去しうることを示唆している。
緑色は、蛍光体色と類似しており、赤色は、一般
に行なわれているように赤色偏光子によつて画定
される（第３図参照）。

この変化の利点は、システムの緑色フイルター
通過は２倍以上増加する（P43の緑色偏光子通過
は40％以下である）。これは、デイスプレイの明
るさを向上させ、カラーHDD及びHUD適用に対
する即効性がある。ヘツド・ダウン・システム
（HDD）では、コントラストは、中立濃度フイル
ター（NDF）を、デイスプレイシステムの前部
へ取付けることによつて向上させることができ
る。

これらの効果を理解するために、一般的な例を
あげる。

例えば、周辺が10000flの従来技術装置は、
125flの背景輝度を示す。この輝度の内訳は、次
の通りである。

前面（耐酸性被覆）：25fl.；蛍光体からの二重
通過反射：40fl.及び内部フイルター反射：60fl. フイルター通過を２倍にし（緑色偏光子を移動
させて）、50％通過の中立濃度フイルターをデイ
スプレイシステムの前端に取付けることにより、
デイスプレイ全体の最も明るい部分の輝度は、前
面及び二重反射と同じように変化しない。内部反
射は、中立濃度フイルターを二重通過することに
よつて起こる減衰のために４の係数で減少する。
従つて、背景全体の光は、約80fl.（25fl.＋40fl.＋
60／4fl.）に減少する。

従つて、もし、コントラストが10000fl.で3.6、
すなわち、デイスプレイの最も明るい部分の輝度
が325fl.で、背景が125fl.であるとすると、本発明
の新しい配置によつて、同一光源（CRT）の輝
度において、コントラストは、5.1となる。

CRTの光出力を低下させ、感度限界、蛍光体
寿命等を向上させるためのわずか208fl.のデイス
プレイの最も明るい部分の輝度によつて、コント
ラスト3.6が得られる。

上述した本発明の進歩した点は、緑色に限られ
ている。というのは、赤色透過は、緑色偏光子を
除去することによつて、10％〜15％しか向上しな
いからである。緑より高い赤色透過のカラーバラ
ンスフイルターは、赤色輝度を犠牲にせずに、緑
色コントラストを向上させる。本発明による優れ
た方法は、第４図に基づく説明により、明らかと
なると思う。

第４図においては、中立偏光子は、第２の赤色
偏光子と変換されている。緑相におけるこの影響
は、赤色におけるわずかな色相変化を起こす付加
的な赤色の漏れであり、デイスプレイシステムか
らの赤色光の出力を２倍にさせる。この配置にお
いては、赤色光は本質的には偏光されてはいな
い。従つて、前述のコントラスト利点は、赤相と
緑相に均等に適用される。

本発明の改良点は、プツシユプル配置、及び単
一の素子の配置を含む可変光学的リターダーの各
種配置に適用され、デイスプレイにゼロツイスト
もしくはPiセルが使用されているかどうかとは関
係ない。

実際には、フイルターに対する変化によつて、
性能を向上させるために、デイスプレイシステム
全体を再配置することができる。

第３図は、本発明に組み込まれるデイスプレイ
１０を備える素子を理想化した側面図である。

好適実施例におけるフールド順次カラーシヤツ
ターデイスプレイシステム１０は、第１及び第２
の異なる原色、もしくは波長を有する光線を発す
る光源を備えている。

このような光源には、情報を照明されたパター
ンの形状として表示するCRT１２がある。作動
中に、主要波長の少なくとも第１及び第２の狭い
範囲に光を発する特別なチユーブを使用するのが
望ましい。

しかし、光源から発せられる第１及び第２の色
の光の割合は、不均一であることが望ましい。特
に、１つの波長の光の割合は、別の色の波長の光
の割合より小さいのが望ましい。それによつて、
２つの光を組合わせたときに、大きい割合の波長
の色の光が観察者によく見える。

従つて、特別な「カラースイツチ」がない場
合、CRTデイスプレイは、観察者には、主波長
すなわち主色における単色光が見える。

本発明の好適実施例においては、光源から出る
光は、人間には多色のものとなるように像を形成
するために、後述のようにスイツチング回路と同
期状態で調節される。

第１の光偏光フイルタリングシステム１４は、
光源１２との光通信の中に設けられている。この
第１の偏光フイルタリングシステム１４は、第１
及び第２のほぼ直交するようにして配向された吸
収光軸を有するカラー選択偏光フイルター１６を
有する。カラー選択偏光フイルター１６の第１吸
収光軸は、第１の色、もしくは波長の直線偏光を
通過させ、第２の吸収光軸は、両方の色もしくは
波長の直線偏光を通過させる。

このカラー選択偏光フイルター１６の好適配置
は、ほぼ直交するように配向された光軸を有する
光通信に隣接する第１及び第２の多色性の直線偏
光フイルターを有する。第１の多色性の偏光子の
吸収光軸は、第１の色の光を透過し、第２の多色
性の偏光子の吸収光軸は、第１及び第２の色の光
を通過する。

第２の光偏光フイルタリングシステム２２は、
第１の光偏光フイルタリングシステム１４と光通
信で接続されている。この第２フイルタリングシ
ステムは、両方の色もしくは波長の直線偏光を通
過させるための第１光偏光フイルタリングシステ
ム１４の一つとほぼ整合する第１吸収光軸、及び
実質的にゼロ透過の第２吸収光軸を有する中立偏
光フイルター２４を備えている。

液晶可変光学的リターダー２６が、それぞれ第
１及び第２光偏光フイルタリングシステム１４，
２２の間に設けられている。第１の色の光用にゼ
ロから半波長遅れるのが望ましい。第１の遅延量
は、リターダーによつて、均一な２次偏光を有す
る第１及び第２の色を含む光出力を透過できるよ
うに、本質的にはゼロである。第２の遅延量は、
リターダーによつて、均一な２次偏光を有する第
１の色の光出力を透過するために実質的に半波長
である。

本発明を更に容易に理解するために、２つの液
晶セル及び固定の1/4波長遅延プレートよりなる
単一の可変の０対1/2波長リターダーについて考
察する。これは、単一の液晶セルが、後述の配置
の中で有するのと同一の関数である。

通常、本発明の操作は、０対1/4波長リターダ
ーとしての各液晶セル関数であるが、一方のセル
は、固定の1/4波長遅延プレートに加える遅延を
有し、他方のセルは、固定の1/4波長遅延プレー
トから減じる遅延を有する。1/4波長遅延と1/4波
長遅延を加えると、1/2波長遅延となり、1/4波長
遅延から1/4波長遅延を減じると、０波長遅延に
なる。

その結果、２つの相の間に1/2波長の差異が生
じる。液晶及び偏光子軸に対して、45°に配向し
ている波長板光軸によつて、1/2波長遅延が、透
過された光の偏光面の90度の回転に相当し、1/4
波長遅延によつて直線偏光が円偏光に変換され
る。

従つて、各液晶セルによつて直線偏光を円偏光
に変換することができるが、固定の1/4波長遅延
板は、回転したり、もしくは液晶セルが1/4波長
遅延するようにセツトされるのに依存しない直線
偏光に光を再変換する。

このように、どのようにして所望の色が形成さ
れるかに関しては、２つの液晶セル配置の１つの
液晶セル配置とでは差異がない。前者の配置の真
に利点は、後者の配置より広い温度範囲における
変換が、より早くできることである。

好適な可変光学的リターダー２６は、アライン
メント配列子（director）を備えた液晶材を有す
る公知の液晶セル２８，３０の中にある。これら
液晶セル２８，３０は、スイツチング回路３２の
第１及び第２切替状態によつてセル内で導入され
る異なる強度の電界に感応しやすい。第１切替状
態は、強度の電界を提供し、配列子を電界の力線
と平行な方向へ整合し、第２切替状態は、弱い電
界を提供し、配列子の端末整合を弱め、配列子の
素子をセルの表面に突出させる。

特に、第５図に示すように、好適な可変光学的
リターダーは、第１及び第２液晶セル２８，３０
及び固定の1/4波長リターダー３４を有し、固定
の1/4波長リターダー３４の光軸は、第１液晶セ
ル２８の光軸とほぼ平行、かつ第２液晶セル３０
の光軸にほぼ直交して配向している。

このようにして、第１液晶セルの遅延を固定の
１／４波長リターダーに加え、第２液晶セルの遅延
を固定の1/4波長リターダーから減じる。従つて、
固定の1/4波長リターダーに関してセルによつて
ひき起こされる遅延を加えるか減じるかを選ぶこ
とによつて、透過された光出力が０もしくは半波
長遅延を有する。

第１及び第２液晶セル２８，３０は、後述のよ
うに、電位源３６及び基準電位源３８の間に直列
的に接続されている。基準電位源は、第１及び第
２電位レベルの和と同一になるようにセツトされ
ており、電位レベルは、図示のように第１及び第
２セル２８，３０と相互連結されている。

この構造においては、各液晶セルは、第１レベ
ルの電位の適用に基づいて1/4波長まで光を遅延
させ、かつ第２レベルの電位の適用に基づいて遅
延を起こさせないようにすることができる。

スイツチング回路３２は、選択的に第１及び第
２切替状態を提供するために可変光学的リターダ
ー２６を制御し、比較的広い視角に亘つて、第２
光偏光フイルタリングシステム２２を通過するた
めの第１の色、もしくは第１および第２の色を含
む混合色を形成する第１及び第２の光学遅延を産
み出す。

電池、直流発電機、交流発電器あるいはマグネ
ツト発電機のような電位源（図示せず）は、各セ
ルによつて負わされる光学遅延量を、スイツチン
グ回路３２によつて選択的に制御するために、各
セル２８，３０に適用しうる第１及び第２電圧レ
ベルを提供する。

多くのヘツドダウンデイスプレイシステムにお
いては、測定されるデイスプレイコントラスト
は、背景の光によつて内部フイルター反射のため
に日光で限定されるので、好適デイスプレイシス
テム１０は、光源１０と第１光偏光フイルタリン
グシステム１４の間、及び第１光偏光フイルタリ
ングシステム１４において第１及び第２カラーへ
発せられた光を限定し、デイスプレイシステム１
０の出力から不要な色を除去するための第２光偏
光フイルタリングシステムの出力において、中立
濃度フイルター４２，４４を有する。

これらのフイルター４２，４４は、従来技術の
システムと異なり、デイスプレイの輝度に影響を
与えることなく、デイスプレイシステムを介し
て、反射する周囲の光を減少させることによつ
て、デイスプレイコントラストを向上させる。

本発明による高周囲光における順次カラーシヤ
ツター式デイスプレイ装置を提供する好適な手段
は、第１及び第２のカラーの少なくとも２つの異
なる波長の素子を有する光源を発生させることで
ある。

このように発生された光は、ほぼ直交するよう
にして配向された第１及び第２吸収光軸を有する
カラー選択偏光フイルターを使用して偏光させら
れる。

第１吸収光軸は、第１の色及び均一な第１偏光
の直線偏光を通過し、第２吸収光軸は、第１及び
第２の色及び均一な第２偏光の直線偏光を通過す
る。

偏光された光の素子は、0°もしくは90°の直線
偏光、もしくは円偏光を形成するために、選択的
に遅延される。

光は、第１の色及び偏光、もしくは第１及び第
２の色及び光学的に遅延された量によつて決定さ
れる２次偏光を含む複合色の光を選択的に通過す
るために、直線的に偏光される。

光学的遅延量は、第１の色の光の透過及び偏光
もしくは第１及び第２の色よりなる複合色の透過
及び２次偏光を起こさせるように、少なくとも第
１及び第２の遅延によつて選択的に制御される。

これは、第１及び第２制御信号を、各セルによ
つて課せられる光学遅延量を測定するための液晶
セルに適用することによつて達成される。

液晶セルは、電位源及び基準電気源の間に直列
的に接続することができ、基準電位は、第１及び
第２レベルの和と同一にセツトされ、電位レベル
を第１及び第２セルの相互連結に印加する。

光は、第１レベルにおいては、電位を加えると
すぐに、各液晶セルの中で光学的に1/4波長遅延
し、第２レベルにおいては、電位を加えても遅延
は起こらず、第２液晶セル及び第２光偏光装置の
間に1/4波長リターダーを配置する。

第１及び第２液晶セルは、第１偏光フイルター
に対して配向されているので、第１レベルにおい
て電位を加えるとすぐに、セルの１つが直線偏光
を右円偏光に変換し、別のセルは、半波長（偏光
面の90°回転）の遅延を有する第２の光偏光装置
を通過する光を発生させる遅延なしに光を通過
し、第２レベルにおいて電位を加えるとすぐに、
セルは光が入射する際に、遅延を起こさせず、別
のセルは、直線偏光を、遅延なしに（偏光面の回
転がない）第２の光偏光フイルターを通過する左
円偏光に変換する。

光の光学的遅延は、前述の２つのセルではな
く、単一の液晶セルによつても達成することがで
きる。

光源によつて形成される光の像は、多色の像を
形成するための所定の制御装置と同調させること
ができる。

装置の出力から不要な色を除去し、デイスプレ
イの輝度に影響を与えることなく周辺の光の反射
を減少させることによつて、デイスプレイコント
ラストを向上させるために、光源によつて形成さ
れる光の像も第１の色及び複合色に対して発せら
れる光を制限するための第１光偏光段階、及び第
２光偏光段階の前後の光路の最初と最後で、フイ
ルターに通すことができる。

当業者にとつては、本発明の主旨及び請求の範
囲内に含まれる改変が可能である。また、上記し
た本発明の実施例は、単なる例示にすぎない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の光学スイツチとして機能する
光学アセンブリに含まれる可変リターダーを備え
る順次カラーデイスプレイ装置の簡略ブロツク図
である。第２Ａ図及び第２Ｂ図は、それぞれ、
「カラー化された」偏光子光軸及び実際の光の波
長と、理想の緑及び赤の偏光子透過との透過率の
関係を示すグラフである。第３図は、本発明の光
学スイツチとして機能する光学アセンブリの中に
含まれる可変のリターダーを備える順次カラーデ
イスプレイ装置の簡略ブロツク図である。第４図
は、本発明の光学スイツチとして機能する光学ア
センブリの中に含まれる可変のリターダーを備え
る別の順次カラーデイスプレイ装置の簡略ブロツ
ク図である。第５図は、本発明の光学スイツチと
して機能する光学アセンブリの中に含まれる可変
のリターダーを備える順次カラーデイスプレイ装
置の断面図である。 １０……デイスプレイ、１２……CRT、１４
……第１光偏光フイルタリングシステム、１６…
…カラー選択偏光フイルター、２２……第２光偏
光フイルタリングシステム、２６……可変光学的
リターダー、２４……中立偏光フイルター、２
８，３０……液晶セル、３２……スイツチング回
路、３４……1/4波長リターダー、３６……電位
源、３８……基準電位源、４２，４４……中立濃
度フイルター、１００……CRT光源、１０２…
…出力偏光子、１０４……液晶素子、１０６ａ…
…緑色偏光子、１０６ｂ……緑色偏光子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の色の光線を放射し、かつ実質的に異な
   る第１および第２の原色を有する光源と、 前記光源と光学的に連絡され、一方が前記第１
   の色の直線偏光を通過させ、他方が前記第１およ
   び第２の色双方の直線偏光を通過させるべく、ほ
   ぼ直交させて配向された第１および第２の吸収軸
   を有する色選択偏光フイルターを含む第１偏光手
   段と、 前記第１偏光手段と光学的に連絡され、前記第
   １偏光手段の第１または第２の一つの吸収軸と整
   合し、かつ前記第１および第２の色の直線偏光を
   通過させる第１吸収軸と、実質的にゼロ透過の第
   ２吸収軸とを有する偏光フイルターを含む第２偏
   光手段と、 前記第１および第２の偏光手段の間に配置され
   る液晶可変光学的遅延手段と、 第１および第２のスイツチング状態を選択的に
   提供し、前記第２偏光手段を介し、前記第１の色
   の光出力か、前記第１および第２の色双方を含む
   複合色の光出力のいずれか一方を、相当広範囲の
   視角にわたつて発生させるべく、それぞれ第１お
   よび第２の光学的遅延量を生じさせるよう、前記
   可変光学的遅延手段と連絡されているスイツチン
   グ手段 とを具備することを特徴とする順次カラーシヤ
   ツター式デイスプレイ装置。 ２ 光源から放射される第１の色の光の比率が、
   前記光源から放射される第２の色の光の比率と等
   しくないことを特徴とする請求項１記載の順次カ
   ラーシヤツター式デイスプレイ装置。 ３ 光源から放射される第１の色の光の比率は、
   組み合わせの際、第２の色の光が、観察者に対し
   て視角的に強く訴えられるよう、光源から放射さ
   れる第２の色の光の比率よりも小さいことを特徴
   とする請求項２記載の順次カラーシヤツター式デ
   イスプレイ装置。 ４ 光源から放射される第１の色の光の比率は、
   組み合わせた時に、前記第１の色の光が、観察者
   に対して強く訴えられるよう、光源から放射され
   る第２の色の光の比率よりも大きいことを特徴と
   する請求項２記載の順次カラーシヤツター式デイ
   スプレイ装置。 ５ 第１偏光手段の色選択偏光フイルターが、ほ
   ぼ直交して配列された吸収軸を有する第１および
   第２の多色直線偏光子を含み、前記第１の多色偏
   光子の吸収軸は、第１の色の光を透過し、また前
   記第２の多色偏光子の吸収軸は、第１および第２
   の色双方の光を透過するようになつていることを
   特徴とする請求項１記載の順次カラーシヤツター
   式デイスプレイ装置。 ６ 可変光学的遅延手段が、第１の色の光に対す
   るゼロからほぼ半波長のリターダーであり、第１
   遅延量は、一様な２次偏光を有する第１および第
   ２の色双方を含む光出力を透過しうる実質ゼロの
   遅れ量と等しく、また、第２遅延量は、一様な２
   次偏光を有する第１の色の光出力を発生させうる
   半波長の遅れ量と等しくなつていることを特徴と
   する請求項１記載の順次カラーシヤツター式デイ
   スプレイ装置。 ７ 可変光学的遅延手段が、偏光手段の吸収軸に
   対しほぼ45度に配向された配列子を有する液晶材
   料からなる液晶セルで構成され、前記液晶セル
   は、スイツチング手段による第１および第２のス
   イツチング状態により、前記セルの内部に導入さ
   れる異なる強さの電界に反応し、前記第１スイツ
   チング状態は、配列子が電界ラインと平行をなす
   方向に端と端を揃えて配列されるように、より強
   い電界を提供し、また前記第２スイツチング状態
   は、前記配列子が、端と端とが揃えられた状態か
   ら、相当数の配列子の一つ一つの成分がセルの面
   に突び出すような配列状態になるように、より低
   い強度の電界を与えるようになつていることを特
   徴とする請求項１記載の順次カラーシヤツター式
   デイスプレイ装置。 ８ 光源から放射される光が、スイツチング手段
   と同期して変調され、多色体のように見える画像
   を生成するようになつていることを特徴とする請
   求項１記載の順次カラーシヤツター式デイスプレ
   イ装置。 ９ 光源および第１偏光手段の間の光路における
   第１フイルターと、放射光を第１偏光手段におけ
   る第１および第２の色に制限するため、第２偏光
   手段の出力側に設けられる第２フイルターとを含
   み、当該装置の出力から不必要な色を除去し、か
   つデイスプレイの輝度に影響を与えることなく、
   反射周辺光を減少させることにより、デイスプレ
   イのコントラストを上げることができるようにな
   つていることを特徴とする請求項１記載の順次カ
   ラーシヤツター式デイスプレイ装置。 １０ スイツチング手段が、第１および第２レベ
   ルで作動する電位源と、各セルに与えられる光学
   的遅延量を決めるため、各セルに前記電位を印加
   する手段とを有することを特徴とする請求項１記
   載の順次カラーシヤツター式デイスプレイ装置。 １１ 可変光学的遅延手段が、第１および第２の
   液晶セルと、固定の1/4波長リターダーとから構
   成され、前記固定の1/4波長リターダーの遅い軸
   は、前記第１液晶セルの遅れが、前記固定の1/4
   波長リターダに加算され、かつ前記第２液晶セル
   からの遅れが、前記一定の1/4波長リターダーの
   遅れから差し引かれるよう、前記第１液晶セルの
   光軸とほぼ平行に配向されているとともに、前記
   第２液晶セルの光軸とほぼ直交して配向されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の順次カラーシ
   ヤツター式デイスプレイ装置。 １２ 第１および第２の液晶セルが、電位源と基
   準電位源との間に直列式に接続され、前記基準電
   位は、第１および第２レベルの和に等しくなるよ
   うに設定され、また前記電位レベルを印加するた
   めの手段は、前記第１および第２のセルの中間連
   結部に接続されていることを特徴とする請求項１
   １記載の順次カラーシヤツター式デイスプレイ装
   置。 １３ 各液晶セルは、第１レベル電位の印加時
   に、光を1/4波長まで光学的に遅らせることがで
   き、また第２レベル電位の印加時には、実質的な
   遅れを生じさせないようにすることができること
   を特徴とする請求項１２記載の順次カラーシヤツ
   ター式デイスプレイ装置。 １４ 液晶セルの一つ一つは、第１レベル電位の
   印加時に、光を1/4波長まで光学的に遅らせるこ
   とができ、また第２レベル電位の印加時には、実
   質的な遅れを生じさせないようにすることができ
   ることを特徴とする請求項１１記載の順次カラー
   シヤツター式デイスプレイ装置。 １５ 可変光学的遅延手段が、第１および第２の
   液晶セルと、固定の1/4波長の波長板とから構成
   され、前記液晶セルおよび波長板の軸は、偏光手
   段の軸に対しほぼ45度になつていることを特徴と
   する請求項１記載の順次カラーシヤツター式デイ
   スプレイ装置。 １６ 複数の色の光線を放射し、かつ実質的に異
   なる第１および第２の原色を有する光源と、 第１および第２の偏光手段と、 前記第１および第２の偏光手段との間に配置さ
   れた液晶可変光学的遅延手段と、 第１および第２のスイツチング状態を選択的に
   与え、前記第２偏光手段を介し、前記第１の色の
   光出力か、第１および第２の偏光を有する前記第
   １の色と、２次偏光を有する前記第２の色との双
   方を含む複合色の光出力のいずれか一方を、相当
   広範囲の視角にわたつて透過させるべく、それぞ
   れ第１および第２の光学的遅延量を生じさせるよ
   う、前記可変光学的遅延手段と連絡しているスイ
   ツチング手段とから構成され、 前記第１偏光手段は、前記光源と光学的に連絡
   し、 前記第２偏光手段は、前記第１偏光手段と光学
   的に連絡し、 前記各偏光手段は、ほぼ直交するようにして配
   向された吸収軸を有する色選択偏光フイルターを
   含み、各偏光手段の第１吸収軸は、前記第１の色
   の直線偏光を通過させ、各偏光手段の第２吸収軸
   は、前記第１および第２の色双方の直線偏光を通
   過させ、かつ、前記第１および第２の偏光手段の
   それぞれの吸収軸は、互いにほぼ整列状態になつ
   ていることを特徴とする順次カラーシヤツター式
   デイスプレイ装置。 １７ 光源から放射される第１の色の光の比率
   が、前記光源から放射される第２の色の光の比率
   と等しくないことを特徴とする請求項１６記載の
   順次カラーシヤツター式デイスプレイ装置。 １８ 光源から放射される第１の色の光の比率
   は、組み合わせの際、第２の色の光が、観察者に
   対して視角的に強く訴えられるよう、前記光源に
   よつて放射させる第２の色の光の比率よりも小さ
   いことを特徴とする請求項１７記載の順次カラー
   シヤツター式デイスプレイ装置。 １９ 光源から放射される第１の色の光の比率
   は、組み合わせの際、前記第１の色の光が、観察
   者に対して強く訴えられるよう、前記光源から放
   射される第２の色の光の比率よりも大きいことを
   特徴とする請求項１７記載の順次カラーシヤツタ
   ー式デイスプレイ装置。 ２０ 第１偏光手段の色選択偏光フイルターが、
   ほぼ直交するようにして配列された吸収軸を有す
   る第１および第２の多色直線偏光子を含み、前記
   第１の多色偏光子の吸収軸は、第１の色の光を透
   過し、また前記第２の多色偏光子の吸収軸は、第
   １および第２の色双方の光を透過するようになつ
   ていることを特徴とする請求項１６記載の順次カ
   ラーシヤツター式デイスプレイ装置。 ２１ 可変光学的遅延手段が、ゼロからほぼ半波
   長のリターダーであり、第１遅延量は、一様な２
   次偏光を有する第１および第２の色双方を含む光
   出力を発生させるため、実質ゼロ遅れに等しく、
   また、第２遅延量は、一様な２次偏光を有する第
   １の色の光出力を透過させるため、実質1/2波長
   遅れに等しいことを特徴とする請求項１６記載の
   順次カラーシヤツター式デイスプレイ装置。 ２２ 可変光学的遅延手段が、整合配列子を有す
   る液晶材料からなる液晶セルで構成され、前記液
   晶セルは、スイツチング手段による第１および第
   ２のスイツチング状態により、前記セル内部に導
   入される異なる強さの電界に反応し、前記第１ス
   イツチング状態は、配列子が電界ラインと平行を
   なす方向に端と端を揃えて配列するように、より
   強い電界を与え、また前記第２スイツチング状態
   は、前記配列子が、端と端とが揃えられた状態か
   ら、相当数の配列子の一つ一つの成分がセルの面
   に突び出すような配列状態になるように、より低
   い強度の電界を与えるようになつていることを特
   徴とする請求項１６記載の順次カラーシヤツター
   式デイスプレイ装置。 ２３ 光源から放射される光が、スイツチング手
   段と同期して変調され、多色体のように見える画
   像を生成するようになつていることを特徴とする
   請求項１６記載の順次カラーシヤツター式デイス
   プレイ装置。 ２４ 光源および第１偏光手段の間の光路におけ
   る第１フイルターと、放射光を第１偏光手段にお
   ける第１および第２の色に制限するため、第２偏
   光手段の出力側に設けられる第２フイルターとを
   含み、当該装置の出力から不必要な色を除去し、
   かつデイスプレイの輝度に影響を与えることな
   く、反射周辺光を減少させることにより、デイス
   プレイのコントラストを上げることができるよう
   になつていることを特徴とする請求項１６記載の
   順次カラーシヤツター式デイスプレイ装置。 ２５ スイツチング手段が、第１および第２レベ
   ルで作動する電位源と、各セルに与えられる光学
   的遅延量を決めるため、各セルに前記電位を印加
   する手段とを有することを特徴とする請求項１６
   記載の順次カラーシヤツター式デイスプレイ装
   置。 ２６ 可変光学的遅延手段が、第１および第２の
   液晶セルと、固定の1/4波長リターダーとから構
   成され、前記固定の1/4波長リターダーの遅い軸
   は、前記第１液晶セルの遅れが、前記固定の1/4
   波長リターダーに加算され、かつ前記第２液晶セ
   ルからの遅れが、前記固定の1/4波長リターダー
   の遅れから差し引かれるよう、前記第１液晶セル
   の光軸とほぼ平行に配向されているとともに、前
   記第２液晶セルの光軸とほぼ直交して配向されて
   いることを特徴とする請求項１６記載の順次カラ
   ーシヤツター式デイスプレイ装置。 ２７ 第１および第２の液晶セルが、電位源と基
   準電位源との間に直列式に接続され、前記基準電
   位は、第１および第２のレベルの和に等しくなる
   ように設定され、また前記電位レベルを印加する
   ための手段は、前記第１および第２のセルの中間
   連結部に接続されていることを特徴とする請求項
   ２６記載の順次カラーシヤツター式デイスプレイ
   装置。 ２８ 各液晶セルは、第１レベル電位の印加時
   に、光を1/4波長まで光学的に遅らせることがで
   き、また第２レベル電位の印加時には、実質的な
   遅れを生じさせないようになつていることを特徴
   とする請求項２７記載の順次カラーシヤツター式
   デイスプレイ装置。 ２９ 各液晶セルは、第１レベル電位の印加時
   に、光を1/4波長まで光学的に遅らせることがで
   き、また第２レベル電位の印加時には、実質的な
   遅れを生じさせないようになつていることを特徴
   とする請求項２６記載の順次カラーシヤツター式
   デイスプレイ装置。 ３０ 第１および第２の液晶セルは、第１レベル
   電位の印加時に、前記セルの一方が、直線偏光を
   右円偏光に変換し、かつ前記セルの他方が、固定
   の1/4波長の遅れによる更なる透過の結果、1/2波
   長（偏光面の90度回転）の正味遅れを伴つて第２
   偏光手段を通過する光を生じさせるべく、遅れを
   与えることなく光を通過させ、また第２レベル電
   位の印加時には、前記セルの一方が、入射光に遅
   れをとらせず、かつ前記セルの他方が、直線偏光
   を、固定の1/4波長リターダーの通過の結果、遅
   れなしに前記第２偏光手段を通過する光となしう
   る左円偏光に変換するよう、第１偏光手段に対し
   て配向されていることを特徴とする請求項２６記
   載の順次カラーシヤツター式デイスプレイ装置。 ３１ 第１および第２の色の少なくとも２つの異
   種波長成分を有する光を発生させる段階と、 一方が、第１の色で一様な１次偏光の直線偏光
   を通過させ、他方が、第１および第２の色の両方
   で一様な２次偏光を通過させることができるほぼ
   直交するようにして配向された第１および第２の
   吸収軸を有する色選択偏光フイルターを用い、前
   記段階のようにして発生された光を偏光させる段
   階と、 前記偏光成分を選択的に遅延させ、ゼロか90度
   回転いずれかの直線偏光、または円偏光を発生さ
   せる段階と、 前記第１の色で偏光された光か、前記第１およ
   び第２の色双方からなる複合色で、光学的に遅ら
   された量によつて決められる２次偏光された光の
   いずれか一方を選択的に透過させるべく、光を直
   線偏光させる段階と、 少なくとも第１および第２の遅延により、光学
   的遅延量を制御し、前記第１の色で偏光された光
   か、前記第１および第２の色双方からなる複合色
   で２次偏光された光のいずれか一方を放射させる
   段階 とからなることを特徴とする、明るい環境光中
   で順次カラーシヤツター式デイスプレイ装置を提
   供する方法。 ３２ 光源から放射されている光を、予め決めら
   れた制御系と同期させて変調し、多くの色を有し
   ているように見える画像を生成させる段階を含む
   請求項３１記載のデイスプレイ装置の提供方法。 ３３ 放射光を第１の色および複合色に制限する
   ため、第１偏光段階ならびに第２偏光段階の前後
   に光路の始めと終わりで光を波し、制御系の出
   力から不必要な色を取り除き、かつデイスプレイ
   の輝度に影響を及ぼすことなく、反射環境光を減
   少させることによりコントラストを向上させる段
   階を含む請求項３１記載のデイスプレイ装置の提
   供方法。 ３４ 可変光学的遅延段階が、それぞれの液晶セ
   ルに与えられる光学的遅延量を決めるため、第１
   および第２の制御信号を液晶セルに印加する段階
   を含む請求項３１記載のデイスプレイ装置の提供
   方法。 ３５ 電位源と、第１および第２レベルの和に等
   しくなるように設定されている基準電位源との間
   に、第１および第２の液晶セルを直列的に接続す
   る段階と、前記電位レベルを、前記第１および第
   ２のセルの中間接続部に印加する段階を含む請求
   項３１記載のデイスプレイ装置の提供方法。 ３６ 第１レベル電位の印加時に、各液晶セルに
   １／４波長まで光を光学的に遅らせ、かつ第２レベ
   ル電位の印加時には遅れを与えないようにし、更
   に第２液晶セルと、第２偏光手段との間に、1/4
   波長リターダーを配置する段階を含む請求項３５
   記載のデイスプレイ装置の提供方法。 ３７ 第１レベル電位の印加時に、各液晶セルに
   １／４波長まで光を光学的に遅らせせ、かつ第２レ
   ベル電位の印加時には遅れを与えないようにし、
   更に第２液晶セルと、第２偏光手段との間に、1/
   ４波長リターダーを配置する段階を含む請求項３
   ６記載のデイスプレイ装置の提供方法。 ３８ 第１レベル電位の印加時に、一方のセル
   が、直線偏光を右円偏光に変換を行ない、他方の
   セルが、遅れをとらせずに光を通過させ、その結
   果、正味半波長（偏光面の90度回転）の置くを伴
   つて第２偏光手段を通過する光を生じさせ、ま
   た、第２レベル電位の印加時に、一方のセルが、
   入射光に対して遅れを与えず、他方のセルが、直
   線偏光を、遅れなしに第２偏光手段を通過する左
   円偏光に変換しうるよう、第１偏光手段に対し、
   第１および第２液晶セルを配向させる段階を含む
   請求項３５記載のデイスプレイ装置の提供方法。