JPH0534672B2 - - Google Patents

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JPH0534672B2
JPH0534672B2 JP59091715A JP9171584A JPH0534672B2 JP H0534672 B2 JPH0534672 B2 JP H0534672B2 JP 59091715 A JP59091715 A JP 59091715A JP 9171584 A JP9171584 A JP 9171584A JP H0534672 B2 JPH0534672 B2 JP H0534672B2
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Jei Bosu Fuiritsupu
Ei Jonson Junia Fuiritsupu
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Tektronix Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 ＜技術分野＞ 本発明はカラー表示装置、特に０乃至半波可変
リタデーシヨン素子と多色偏光子（ポーラライ
ザ）を含み広範囲の表示サイズにつき高いカラー
コントラスト及び解像度が得られる高速カラース
イツチを組込んでいるフイールド順次カラー表示
装置に関する。
＜従来技術及びその問題点＞ 電気光学シヤツター又はカラースイツチを組込
んだフイールド順次カラー表示装置は従来分離し
た受動光学素子の異方光学特性とツイステツドネ
スチツク（TN）液晶電気光学セルの偏光スイツ
チング機能とを組合せて十分受け入れられるカラ
ーコントラスト比を有する表示装置を得る試を行
つて来た。透過型TN液晶セルは典型的には光学
的構体の組立にあつては２色スイツチに含まれ、
セルを２個の直交する赤及び緑偏光子と観視者近
くの中性アナライジング偏光子（AP）間にセル
を配置する。もしAPの吸収軸が赤偏光子の吸収
軸と一致すると、電界をかけない状態下の液晶は
偏光された光線が振動する面内で90°ねじれ、赤
色画像のみがAPを通過する。電界をかけると、
液晶セルは「オン」状態となり偏光された光を回
転することなく通過させ緑色の画像がアナライジ
ングスクリーン上に現われる。
順次カラー表示装置に応用可能なTN液晶セル
を用いる表示装置はシエ−フア−発明の米国特許
第4019808号及び第4239349号公報に開示されてい
る。TN液晶セルを用いるカラー表示装置はヒル
サム等の発明に係る米国特許第4003081号及びミ
ドルトン発明の米国特許第4295093号公報に開示
されている。
TNセルはターンオフ時間が比較的遅いので、
フレーム同期したフイールド順次カラーTV型表
示装置のカラースイツチへの応用には適さないこ
とがよく知られている。この種装置にあつては、
フリツカーのない表示を行なう為に比較的高速の
フレーム周期で動作する同期回路からの信号に応
答できるカラースイツチを使用する必要がある。
TNセルの欠点を克服するために、セルに印加す
るスイツチング信号周波数の関数でその誘電異方
性が正から負の値まで変化する液晶体を用いて表
示セルを作つていた。
この型式の液晶体を含むセルはレインズ及びシ
ヤンクス共著「Fast−Switching Twisted
NematicElectro−Optical Shutter and Color
Filter」（1974年４月４日）Electronics Letters，
Vol.10，No.７、第114−115頁に開示されている。
ここで説明するセルは低周波信号による電界では
正であり、高周波信号による電界では負となる可
変誘電異方性混合体を有する液晶体を含んでい
る。よつて、この種TNセルに低周波信号を印加
すると「オン」となり、高周波パルスを印加する
とセルツをねじれた「オフ」状態に戻す。
この２周波TN素子は液晶セルにより生じる容
量性負荷に対して高電圧の高周波信号パルスが供
給できる複雑な駆動回路を必要とするという欠点
がある。更に、大面積にわたりスイツチングを均
一に行なえると共に不調和な表示とならない液晶
セルを得るのは困難である。また、２周波材料は
限られた温度範囲外では動作し得ないという欠点
がある。
液晶表示装置で使用されて来た他の光学効果に
は、同調可能な複屈折がある。この種装置として
一般的なものはC.F.バン ドーン著「Transient
Behavior of Twisted Nematic Liquid−
Crystal Layer in an Electric Field」Journal
Dephysique，Vol.36，第C1−261乃至C1−263頁
の刊行物に記載されている。この刊行物に記載の
液晶セルは、セル電極面から測つて同じ回転方向
に傾斜してバイアスした整列デイレクタ
（director）を有する。しかし、この種セルは
「光学的バウンド」とそれに続く長いリラツクス
時間を生じるので、スイツチング状態間の短かい
転移時間を必要とする用途には使用できない。上
述のバン・ドーン刊行物は、リラツクスしたセル
内の液晶体の流れが光学的バウンド現象の発生原
因であると述べている。セル内の液晶体流れの方
向は、セル内の中間部の局部デイレクタに逆トル
クを加える。このトルクはセルのリラツクス期間
中の局部デイレクタ再整列方向と反対であるの
で、光学的バウンドを生じリラクセーシヨン時間
を増加することとなる。
光学的バインドを排除するかなりの厚さであつ
て、よつて光学状態間でのリラクセーシヨン時間
が短かい液晶セルを含む可変リタデーシヨン素子
はジームズ．L.フアーガソン著「Performance
of ａ Matrix Display Using Surface Mode」
1980 Biennial Display Research Conference
Proceedings 第177−179頁の刊行物に報告され
ている。しかし、この刊行物に解説する素子は厚
い液晶セルに付随する円錐状視野の為に大部分の
画像表示装置には不適当である。
液晶以外の複屈折特性を有する材料を用いる装
置もストルザー発明の米国特許第2638816号公報
に開示されており、白黒TV受像機からカラー画
像を得るアダプタを説明している。このアダプタ
はカー効果素子を用いている。これは電界存在下
で二重屈折を生じる等方性物体の属性である。
ストルザーのアダプタはTV受像機からの放射
光を偏光する。カー効果セルは偏光光線を受けて
直交関係成分に分離する。一方の成分の他方の成
分に対するリタデーシヨン（位相遅延）量はセル
電極に印加した外部電圧により生じる電界強度の
関数で変化し、且つTV受像機のフレーム順次動
作と同期して変化する。この光は次に受動複屈折
シートを通り異なる色の光出力を生じる。この装
置の欠点は、受動複屈折シートを通つて得た色の
純度が悪く、また観測角度によつて変化すること
である。更に、このアダプタは表示スクリーン上
に線状に現われる櫛歯状電極を使用することであ
る。よつて、この装置は大半の画像表示用には適
さないカラー画像を生じる。
＜発明の目的＞ 従つて、本発明の目的の１つはカラーコントラ
ストが良好であり輝度及び解像度の優れたフイー
ルド順次型カラー表示装置を提供することであ
る。
本発明の他の目的は高速カラースイツチとして
可変リターダを用い、表示装置上にフリツカのな
い画像を得るシステムを提供することである。
本発明の更に他の目的は広い視野で観測できる
画像を生じるネマチツク型液晶セル状の可変リタ
ーダを組込んだカラー表示システムを提供するこ
とである。
本発明の別の目的は液晶セル内の局部デイレク
タの光学的バウンドがない為に光学状態の転移時
間の短かい液晶可変リターダを組込んだカラー表
示システムを提供することである。
本発明の更に別の目的は液晶セルの中間部のデ
イレクタに逆トルクが生じないデイレクタ配列で
ある為に、光学状態間で光学的バウンドを生じず
且つ転移時間の短かい電子光学応答が得られるカ
ラー表示システムを提供することである。
本発明の上記した及びその他の目的並びに作用
効果は、添付図を参照して後述する本発明の好適
実施例を読めば当業者には十分理解されよう。
＜発明の概要＞ 本発明のカラー表示装置は、０乃至半波可変リ
ターダと外部発生光線中の２色成分のいずれかを
選択する多色偏光子とを用い、表示スクリーン上
に多色画像を形成する高速カラースイツチを使用
するフイールド順次カラー表示装置である。この
カラー表示装置は光源と入力光を受ける色感応偏
光子手段とより構成され、偏光子は第１色の線形
偏光光線を通過させる第１吸収軸と第２色の線形
偏光光線を通過させる第２吸収軸とを有する。第
１及び第２吸収軸は受光面に対し略直角方向であ
る。線形偏光手段を色感応偏光手段と間隔を保つ
て且つその吸収軸を色感応偏光手段の第１吸収軸
と略同じ方向に配列する。半波可変光学リターダ
手段を色感応偏光手段と線形偏光手段間に光学的
に結合して配置する。可変光学リターダ手段は２
つの光入出力面を有し、第２色の光線に対しては
約半波リタデーシヨンを行ない、その光学軸の各
受光面への投影は第１及び第２吸収軸の各々に対
して約45°となるよう配列している。このカラー
表示装置は更に可変リターダ手段と一体のスイツ
チング手段を有し、第１及び第２スイツチング状
態を得る。第１スイツチング状態は可変光学リタ
ーダ手段を介して第１及び第２色の光線のリタデ
ーシヨンを減少させ線形偏光手段から第２色の光
線のみを伝搬させる。第２スイツチング状態は可
変光学リターダ手段を通る２色の光線を半波リタ
デーシヨンさせて、第１色の光線のみを線形偏光
手段を介して伝搬させる。
本発明によるカラー表示装置は第２スイツチン
グ状態において、色感応偏光手段により伝搬され
た２色のうち第２色に対して半波リタデーシヨン
となるよう同調させた可変光学リターダを使用す
る。本発明の光学構体は可変リターダに印加した
スイツチング信号により第１及び第２色光線の伝
搬が選択制御されるべく吸収軸を方向付けした色
感応及び中性偏光子を含む。可変リターダは単一
色についてのみ半波リタデーシヨンが可能である
が、各スイツチング状態で純粋の色が得られる。
半波リターダの電極に印加した駆動電圧信号
が、通過光線のリタデーシヨンを大幅に減少する
位置にその光学軸を位置すると、第１及び第２色
の光線を共に第１色に感応する偏光子の吸収軸と
一致する吸収軸を有する中性線形偏光子へ伝搬す
る。可変リターダのこの光学軸方向により第２色
の光線のみを中性線形偏光子を通過させる。可変
リターダの電極に印加した駆動電圧が第２色の半
波リタデーシヨンを生じさせる光学軸位置となす
電界を生じるときは伝搬軸に沿つて可変リターダ
により第１色の光のみが投影され中性偏光子を介
して伝搬される。
本発明の好適実施例によると、セル内の液晶体
の面非接触デイレクタの方向を変更する２状態間
で切換えられるときデイスクリネーシヨン
（disclination）及びバウンド（bounce）を生じ
ないネマチツク液晶セルで可変リターダを構成す
る。可変リタデーシヨン素子として液晶セルを使
用することにより単一周波数の高速スイツチが可
能となり駆動回路の電力が少なくなり広角視野で
優れた表示画像の観測が可能となる。
本発明の好適実施例の光学装置を組込んだフイ
ールド順次カラー表示装置は、フレームシーケン
サに同期すると鮮明なコントラストで高解像度の
多色画像をフリツカーなく得ることができる。
＜実施例の説明＞ 第１図は本発明によるフイールド順次型カラー
表示装置１０の実施例を示す。このカラー表示装
置１０は液晶可変光学リターダ即ちリターダ手段
１２を夫々直交する第１及び第２色感応多色線形
偏光子即ち偏光手段１４，１６と中性線形偏光子
即ち偏光手段１８間に光結合関係で配置したもの
を含む。色感応偏光子１４は第１色の光線のみを
通過させる吸収軸を有し、色感応偏光子１６は第
２色光線のみを通過させる吸収軸を有する。使用
可能なスイツチング速度の０乃至半波可変リター
ダで液晶リターダ１２を置換し得る。
本明細書中、光学リタデーシヨン及び複屈折の
語は次の説明で定義する。複屈折素子の入射光線
は常光波と異常波との２つの成分に分解できるこ
とが知られている。これらの光成分は異なる速度
で複屈折素子中を進行し、素子を励起すると、こ
れら成分の１方は他方に対して位相遅延する。こ
のリタデーシヨンがあると、２つの光線間に位相
差を生じるが、このリタデーシヨンは光線の波長
にも関連する。例えば、実効複屈折Δnd／λ＝1/
２の素子は、半波リターダと呼ばれる。ここでΔn
は実効複屈折、ｄは素子厚、λは光線の波長であ
る。
リターダ１２と偏光子１４，１６及び１８で構
成される光学構体を光画像源即ち画像発生器２０
の前方に配してその蛍光スクリーン２２から光線
を放射させ赤及び緑色の光画像を生じさせる。カ
ラー表示装置の好適実施例では、画像発生器２０
はCRT（陰極線管）であるが投写装置であつて、
フレーム同期回路２４の出力に応答するラスタ発
生器２３により発生したTV型ラスタ走査信号に
より第１及び第２インターバル毎に順次画像情報
のフレームを出力する。
第インターバル中は、第１色（例えば赤）画像
と第１色及び第２色（例えば緑）の合成画像の情
報を蛍光スクリーン２２上に書く。第２インター
バル中は、第２色画像と第１及び第２色の合成画
像の情報を螢光スクリーン２２上に書く。色偏光
子１４及び１６は蛍光スクリーン２２からの光を
受けて直交且つ線形的に赤及び緑色に偏光する。
次に、偏光光線を色偏光子１６の近くの可変リタ
ーダ１２の表面に入射する。
可変リターダ駆動器２６は入力端子にフレーム
同期回路２４からの出力を受けて可変リターダ１
２を画像発生器２０で発生した画像情報のフレー
ム速度と同期して駆動する。従つて、第１インタ
ーバル中、駆動器２６は可変リターダ１２を「オ
フ」状態とし、その光学軸の方向を緑色光線に対
して半波リタデーシヨンとなるようにする。この
期間中には、緑色光線は線形偏光子１８を通過で
きずこの期間中に蛍光スクリーン２２上に表示さ
れている緑色の画像成分は取り除かれる。第２イ
ンターバル中は、駆動器２６は可変リターダ１２
を「オン」状態になし、偏光子１４及び１６を通
過したすべての色の光線のリタデーシヨンを減少
させるようその光学軸を方向付ける。線形偏光子
１８の吸収軸の方向は、以下に説明するとおり赤
色光線のみ吸収する。
第１及び第２インターバル中に発生した交互の
画像情報フイールドは第１及び第２色感応偏光子
１４，１６を介して通過させ、リターダ１２及び
線形偏光子１８により同期的に伝搬される。観察
者の目の網膜の残光性によりTVラスタ信号の交
互フレームに対応する２つの期間中偏光子１８か
らの光情報を積分して単一の多色画像であるかの
如き印象を与えることができる。光画像源の輝度
変調をすると、赤と緑間のスペクトル範囲内のす
べての色を得ることができる。
＜光学成分の方向性＞ 第２図に示した偏光子１４，１６及び１８の吸
収軸の方向は、２色間のスイツチングを生じる。
光入出力面３７の各々上で可変リターダ１２の光
学軸のプロテクシヨン（防護）３６は偏光子１４
及び１６の各吸収軸２８，３２に対して略45°に
している。
多色線形偏光子１４は、その垂直方向の吸収軸
２８に沿つて赤色付近の可視スペクトラムの色を
含む偏光光線を通過させ、水平伝搬軸３０に沿つ
てすべての色の可視光線スペクトラムを通過させ
る。多色線形偏光子１６は水平吸収軸３２に沿つ
て緑色付近の可視スペクトラムの色を含む偏光光
線を通過させるが、垂直伝搬軸３４に沿つてすべ
ての可視光線スペクトラムを通過させる。従つ
て、多色偏光子１４及び１６を組合せると、蛍光
スクリーン２２から入射する赤及び緑色光線を直
交的に偏光する色感応偏光子を構成する。
可変リターダ１２が「オフ」状態のときは、そ
の光学軸３６は緑色の光線が伝搬軸３８に対し直
角に偏光された光になるように方向付けされ、そ
の光は中性偏光子１８により吸収される。線形偏
光子１８の水平伝搬軸３８は赤色光線を通過す
る。伝搬軸３８は赤色感応偏光子１４の吸収軸２
８に直角に配置されており、リターダ１２によつ
て伝搬軸３８の方向に沿つて投射された赤色光線
を通過させる。
可変リターダ１２が「オン」状態のときは、偏
光子１４，１６を通過する赤及び緑色の両光線の
光学リタデーシヨンが減少するようにその光学軸
を配置する。線形偏光子１８の垂直配列吸収軸４
０は赤色感応偏光子１４の吸収軸と同じ方向であ
るので、その「オン」状態ではいずれの色の入射
光も遅延させないので赤色光線を吸収する。線形
偏光子１８は伝搬軸３８に沿つてすべての色の光
線を通過させるので、緑色光線はそれを通過す
る。
＜液晶可変リターダ＞ 先に述べたとおり、本発明の好適実施例は０乃
至半波可変リターダとして動作する液晶セルを組
込んでおり、それを通過する光のリタデーシヨン
をセル電極構体に印加した刺激電圧による電界強
度に応じて制御する。
次に第３図を参照する。液晶セル１００は略平
行で互いに離間した電極構体とその間に充填した
液晶体１０６とを含む。電極構体１０２はその内
面にインジウム錫の如き導電性で且つ光学的に透
明の層１１０を有する誘電体ガラス基板１０８よ
り成る。デイレクタ配向被膜１１２を導電層１１
０に設け電極構体１０２と液晶体１０６間の境界
をなす。この被膜１１２の表面は液晶体１０６に
接触し、それに接触する液晶体のデイレクタを所
望方向とするべく２つの方法のうちの１つに整え
る（配向処理をする）。デイレクタ配向被膜１１
２を形成する材料及び寸法を以下詳細に説明す
る。電極構体１０４は電極構体１０２と類似構成
であつて、対応する構成要素にはダツシユを有す
る同一参照符号を附している。
電極構体１０２と１０４を互に左右にずらせて
導電層１１０，１１０′にリターダ駆動器２６用
出力端子１１３の接続を可能にしている。スペー
サ１１４はガラスフアイバ等の適当な材料により
構成して両電極構体１０２及び１０４間を略平行
に維持する。
次に、第４Ａ乃至４Ｄ図を参照する。液晶セル
１００内の層１１２，１１２′のネマチツク・デ
イレクタ配向形状を示すが、これについてはボイ
ド等の発明に係る米国特許第4333708号公報の第
７欄第48乃至55行に説明されている。しかし、ボ
イド等の特許公報に説明する液晶セルはセル１０
０のダイレクタ配向の極く一部をなす交互に傾斜
したジエオメトリのものであつて本発明のものと
は異なることが理解できよう。ボイド等の特許の
セルは、二安定スイツチング動作を行なわせる為
にセル内でのデイスクリネーシヨン運動を促進す
るよう構成している。
電極構体１０２の被膜１１２は、電極構体と接
触するデイレクタ１１６が互に平行で且つ傾斜バ
イアス角＋θ（被膜１１２の面を基準に反時計方
向に測る）となるよう配向処理している。一方、
電極構体１０４の被膜１１２′は、デイレクタ１
１８と接触する電極構体面をその面に接触するデ
イレクタが互に平行で且つ被膜１１２′の表面か
ら時計方向に測つて−θとなるよう配向処理をす
る。よつて、液晶セル１００は、デイレクタ配向
層１１２，１１２′の対向面の面接触デイレクタ
１１６，１１８が夫々逆方向に傾斜バイアスされ
るように作られる。
面接触デイレクタを希望する配向にする第１の
方法は、ポリイミドを配向被膜１１２，１１２′
の材料として用い、夫々電極構体１０２，１０４
の内面に被着形成することである。各配向被膜を
摩擦して2°乃至5°の好適範囲内の傾斜バイアス｜
θ｜を得る。面接触デイレクタの配向を行う第２
の方法は、夫々電極構体１０２，１０４の配向被
膜１１２，１１２′の材料として一酸化硅素
（SiO）を使用する。この一酸化硅素を蒸発させ
て10°乃至30°、好ましくは15°乃至25°の傾斜バイ
アス角｜θ｜を得るに十分な量を電極構体表面か
ら測定して好ましくは5°の角度で蒸着させる。
所望方向に液晶分子を配向させる為に一酸化硅
素又はその他の配向材料を被着する方法は既に他
人により開示されており、当業者には知られてい
る。一例を挙げればジヤニング発明に係る米国特
許第4165923号公報がある。
第４Ａ図は、約2kHzで実効値20ボルトの交流
信号V1を夫々電極構体１０２，１０４の導電層
１１０，１１０′に印加した場合の面非接触デイ
レクタ１２０の方向を図示したものである。導電
層１１０′上の信号V1は駆動器２６の出力におい
て生じる第１スイツチング状態であつて、液晶セ
ル１００内の電極構体１０２，１０４間に交流電
界Ｅを発生してセルを強制的に「オン」状態にす
る。正異方値を有する液晶体１０６の面非接触デ
イレクタ１０２の多くはセル内の電束線方向１２
１に沿つて略一列縦隊に整列する。この方向は電
極構体の配向面に対して法線方向である。よつ
て、セル１００が「オン」状態に刺激されると、
面非接触デイレクタ１０２はセル面に垂直に配列
する。セルの２つのトポロジー状態中、面接触デ
イレクタ１１６及び１１８は実質的に同じ傾斜バ
イアス角｜θ｜を維持し続けることに注目された
い。尚、第１状態を第４Ａ乃至４Ｃ図に示し、第
２状態を第４Ｄ図に示す。
第４Ｂ図は信号V1を取り除いた直後の面非接
触デイレクタ１２０の方向を示し、面非接触デイ
レクタの配列はセル内の電極構体１０２及び１０
４間に生じる電界には影響されないが、分子間の
弾性力により影響を受けて「オン」状態の一列縦
隊配列から面非接触デイレクタのリラツクスを生
じさせる。信号V1を取り除くと駆動器２６の出
力に第２スイツチング状態が生じ、第４Ｂ図のデ
イレクタ方向がセルの「オフ」状態に対応する。
セル１００を「オフ」状態にスイツチングする
には駆動器２６の出力に信号V1以下で０ボルト
に近い交流電圧V2を印加しても達成できる。信
号V2の周波数は一般に信号V1のそれと同じであ
る。
液晶セル１００の「オン」から「オフ」状態へ
の転移中、面非接触デイレクタ１２０は電極構体
表面に垂直の一列縦隊から退却して隣接したデイ
レクタ同士が略平行関係になろうとする。よつ
て、面非接触デイレクタ１２０ａ及び１２０ｂは
矢印１２２ａで示す方向に時計方向に回転し、デ
イレクタ１１６及び１２０ａが平行に近い関係に
なり、面非接触デイレクタ１２０ｃ及び１２０ｄ
は矢印１２２ｂで示す反時計方向に回転して、デ
イレクタ１１８と１２０ｃが平行に近い関係にな
る。よつて、セル１００が「オフ」状態にリラツ
クスすると、面非接触デイレクタの多くは夫々配
列してデイレクタ成分をセル表面に投影する。し
かし面非接触成分１２０ｅはセル面に垂直の略面
状にとどまる。
セル１００の表面ジエオメトリは前記バン・ド
ーンの刊行物に記載の如き従来の液晶可変リタデ
ーシヨン・セルとは異なる点に注意されたい。即
ち、従来セルでは傾斜バイアス角は電極構体の内
面から測つて同じ回転方向である。このセル１０
０の面接触デイレクタ形状により、面非接触デイ
レクタを光学的バウンドを生じることなく「オ
ン」状態から「オフ」状態へ迅速にリラツクスで
きる。この迅速且つ光学的バウンドを生じないク
ラクセーシヨンは液晶体の流れがセルの配向処理
した表面に沿つて同じ方向１２４である為だと現
段階では考えられている。この単方向の流れは上
述した従来例セルにあつては生じ得ず、配向処理
した面に沿つて互に逆方向に流れる。このセル１
００内での液晶体の単方向性流動による効果とし
て、リラツクスしているセル内の流れにより中間
位置の面非接触デイレクタ１２０ｅには何ら逆ト
ルクが生じない点にある。その結果、バウンドの
ない迅速な電子光学スイツチングが実現できる。
第４Ｃ図は第４Ｂ図の「オフ」状態から液晶セ
ル１００を更にリラツクスさせた期間T1後のダ
イレクタの方向を示す。この状態は一般に電界を
取り除いた後約50ms経過してもセル内に電界を
再び生じさせない場合に生じる。第４Ｃ図に示す
セル内のデイレクタ形状は、面非接触デイレクタ
１２０が面形状を放棄して、いわゆるπラジアン
ねじれ又はら旋形状をとることを特徴とする。更
にリラツクスすると、πラジアンねじ形状のセル
はデイスクリネーシヨン運動を生じ、約数分間の
期間T2を超すと第４Ｄ図に示すスプレイ状態へ
と進行する。約１ボルトの交流信号V3を周期的
にセルに印加すると、面非接触デイレクタがπラ
ジアンねじれ状態から更に（スプレイ状態）へ進
行しないことに注目されたい。
液晶セル１００を０乃至半波可変リターダとし
て動作する方法は、デイスクリネーシヨンのない
面非接触デイレクタを第４Ａ図に示す電界整列即
ち「オン」状態から第４Ｂ図に示す面即ち「オ
フ」状態にすることである。
本発明では、液晶セル１００は、光学軸が面非
接触デイレクタ１２０の整列方向に対応する０乃
至半波可変リターダとして動作される。
電極構体１０２，１０４の面に法線方向１２６
に進行する線形偏光光線は液晶セルが「オン」状
態のとき面非接触デイレクタ１２０の方向と一致
する。デイレクタ１２０が「オン」状態になる
と、デイレクタのセルの電極構体表面への投影は
無視し得る。この状態下では、液晶セル１００は
方向１２６に進行する入射光線に対し光学リタデ
ーシヨンをかなり減少する。
線形偏光光線が電極構体１０２，１０４の面に
法線方向１２６に進行すると、液晶セル１００が
「オフ」状態であれば面非接触デイレクタの整列
方向と不一致である。デイレクタ１２０がこの
「オフ」状態にあると、セルの電極構体面への投
影成分は多くなる。この状態下では液晶セル１０
０は略法線方向の入射光線に対して実効複屈折を
有する。面非接触デイレクタ１２０の方向は
Δnd／λ＝1/2の数式を満足する波長の光に対し
て実質的に半波光学リタデーシヨンを生じる。こ
こで、ｄは液晶体１０６の層厚１２８、Δnはセ
ルの実効複屈折、λは光の波長である。
次に第５図を参照する。同図は本発明により動
作させた液晶セルの光学特性図であつて、セルの
「オン」と「オフ」間の転移時間は約1.0msであ
つた。この応答時間は英国はプールのBDHケミ
カルズ リミテツド社製Ｅ−44型液晶を3μの厚
さで使用し、実効値＋20ボルトの2kHzの駆動パ
ルスで駆動した場合に得た実測値である。この比
較的高速光学応答特性は液晶セルの「オン」から
「オフ」状態への転移間に生じる面非接触デイレ
クタの再配列中のセル内の液晶体流動を単方向と
することにより光学的バウンドを軽減して達成で
きたものである。
＜変更変形＞ 液晶セル１００は、セルに印加する交流信号の
周波数として極性（サイン）が変化する誘電異方
性を特徴とする液晶体混合物を含んでもよいこと
が理解できよう。よつて、200−500Hzの低周波信
号を液晶セルの電極構体１０２及び１０４に印加
すると、面非接触デイレクタ１２０は電界方向に
平行且つセル面に垂直に配列しようとするので
「オン」状態となる。他方、80−100kHzの高周波
信号パルスをセルに印加すると、面非接触デイレ
クタ１２０は電界方向に垂直でセル面に平行方向
に配列しようとする。十分なパルス幅の高液波信
号パルスを印加すると、デイレクタが全体として
半波リタデーシヨンを生じるセルが得られるよう
になる。しかし乍ら、この液晶セルは駆動信号源
の複雑さ及び大電力化を避ける為に単一周波数型
の半波リターダとするのが好ましい。
また液晶セル１００はセル面に入射する光線の
通過量を連続的に変化する可変光学リターダとし
て使用することも可能である。単一周波液晶セル
の場合には、セル１００へ印加した交流信号電圧
を、面非接触デイレクタの形状が所望第１量の光
学リタデーシヨンとなるよう方向付けるレベルに
調整することにより達成できる。セルへの印加電
圧を増加すると、それに応じてセル面へ投影され
るデイレクタ成分の量が減少してセルへの入射光
線の光学リタデーシヨンの量が減少した第２の値
となる。
２周波液晶セルの場合には、セル１００に所望
の第１量の光学リタデーシヨンを生じる面非接触
デイレクタの方向付けをするに足る低周波の第１
電圧を印加して最初「オフ」状態とすることによ
り連続的にリタデーシヨンを可変とすることがで
きる。この低周波信号の連続した印加により、セ
ル１００が一層リラツクスするのを防止し、これ
により所望第１量の略一定光学リタデーシヨンを
維持する。第１量のリタデーシヨンをより大きい
第２のリタデーシヨンにするには、十分な幅の高
周波信号パルスを印加して面非接触デイレクタを
第２リタデーシヨン状態に対応する形態に再方向
付けする。第１電圧以下の第２電圧の低周波信号
を連続して印加すると、セルが一層リラツクスす
るのを防止でき、よつて所望量の略一定の光学リ
タデーシヨンが維持できる。
また、このセル１００を黒状態から透明状態に
切換える光学構体中に含めてもよい。「オフ」状
態の液晶セル１００を入射偏光方向から90°の角
に再構成する光線に線形偏光光線の全波長を変形
することはできないので、黒を「オン」状態に選
定する。
第２図を参照して、本例で所望光線スイツチン
グの達成に必要な光学要素は偏光子１６，１８及
びセル１００を組込んだリターダ１２のみであ
る。偏光子１６は中性型でよく、吸収軸３２に沿
つて偏光したすべての光を吸収する。リターダ１
２の「オン」状態下では、偏光子１６を通過した
光線すべてが偏光子１８の吸収軸４０に沿つて完
全に吸収される。リターダ１２が「オフ」である
と、偏光子１６を通過した光の大半は、セル１０
０が同調（即ち使用する特定の液晶体につきセル
厚を最適に選択することにより）していれば、偏
光子１８を通過して可視スペクトルの略中間の波
長に対して半波リタデーシヨンを行う。
以上、本発明のカラー表示装置を実施例に則し
て詳述したが、本発明は何らこれら実施例に限定
するものではなく、当業者は必要に応じて種々の
変更変形が可能であることが理解できよう。
＜発明の効果＞ 本発明のカラー表示装置で使用する可変光学リ
ターダ手段は、オンからオフへ動作させたとき、
面非接触デイレクタのうち略中央部の面非接触デ
イレクタは電極構体に垂直な位置に維持され、且
つ中央部の両側の面接触デイレクタが互いに逆回
転方向に回転することにより、液晶の流れは単方
向となり光学的バウンドが軽減されるので、従来
のリターダに比して極めて高速のスイツチ動作が
可能である。したがつて、この可変光学リターダ
手段を使用するカラー表示装置では、画像フレー
ム周波数に十分に追従し、高解像度のカラー画像
をフリツカーなく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるカラー表示装置の構成を
示す簡易ブロツク図、第２図は本発明のカラー表
示装置に使用する可変リターダの光学軸と偏光フ
イルタの吸収軸の関係を示す図、第３図は液晶セ
ルの断面図、第４図は本発明に使用する液晶セル
の各状態におけるデイレクタ方向を示す模型図、
第５図は本発明に使用する液晶セルの一例の「オ
ン」「オフ」スイツチング応答特性図を示す。 図中、１０はカラー表示装置、２０は画像発生
器、１４，１６，１８は偏光子、１２は可変リタ
ーダ、１００は液晶セル、１０２，１０４は電極
構体、１０６は液晶体、１１０，１１０′は電極
層、１１２，１１２′は配向被膜、１１６，１１
８は面接触デイレクタ、１２０は面非接触デイレ
クタを示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 光画像フレームを順次表示する画像発生手段
    と、 該画像発生手段の前に配置されたシヤツタ手段
    とを具え、該シヤツタ手段は、 所定角度をなす第１光軸及び第２光軸を有し、
    上記第１光軸は第１色光のみを通過させ、上記第
    ２光軸は第２色光のみを通過させる第１偏光手段
    と、 上記所定角度をなして、上記第１及び第２光軸
    に夫々対応する光吸収軸及び光伝搬軸を有する第
    ２偏光手段と、 上記第１及び第２偏光手段間に配置され、各々
    内面に透明の導電層及び配向膜を有し相互に略一
    定間隔で対向させた１対の電極構体及び該電極構
    体間に充填したネマチツク型液晶体を含み、上記
    配向膜に接する上記液晶体の面接触デイレクタは
    一様に配置され、上記各配向膜への投影が互いに
    平行であり、且つ上記各配向膜の表面から夫々鋭
    い角度で逆回転方向に傾斜するように配向処理さ
    れ、上記電極構体の導電層間に上記光画像フレー
    ムに同期して交互に第１及び第２電圧状態に変化
    する制御電圧が供給され、上記制御電圧が第１電
    圧状態のとき、上記配向膜に接触しない面非接触
    デイレクタが上記電極構体の内面に対し略垂直な
    状態に配列されて第１量の光学リタデーシヨンを
    与え、続いて上記制御電圧が第２電圧状態のと
    き、上記１対の電極構体の中央部の上記面非接触
    デイレクタは上記電極構体に略直角な状態を維持
    し、上記中央部の面非接触デイレクタの両側の上
    記面非接触デイレクタは逆回転方向に回転し、各
    側において上記面非接触デイレクタの傾斜角度
    は、上記面接触デイレクタの傾斜角度に近づくよ
    うに配列されて第２量の光学リタデーシヨンを与
    え、上記第１量の光学リタデーシヨンは、上記第
    １及び第２色光の偏向面を回転させず、上記第２
    色光のみが上記第２偏光手段を通過するように
    し、上記第２量の光学リタデーシヨン量は、上記
    第１及び２色光の偏光面を回転させて、上記第１
    色光のみが上記第２偏光手段を通過するようにす
    る可変光学リターダ手段と を有することを特徴とするカラー表示装置。
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