JPH0720825A

JPH0720825A - カラー表示装置

Info

Publication number: JPH0720825A
Application number: JP18680193A
Authority: JP
Inventors: Toru Sasaki; 亨佐々木; Kazuyuki Funahata; 一行舟幡; Keiji Nagae; 慶治長江; Masuyuki Ota; 益幸太田; Ikuo Hiyama; 郁夫檜山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-01-24

Abstract

(57)【要約】【目的】特殊な微細加工を必要とせずに高解像度と高
信頼性とを両立できるようにしたカラー表示装置を提供
する。【構成】カラー画像を３原色のそれぞれに関するモノ
クロ画像に展開して時分割的に予定の順序で表示する画
像表示手段５と、前記時分割表示のタイミングと同期し
て３原色のいずれかに応答した波長領域の光のみを予定
の順序で選択的に透過する色制御手段１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ
とを設け、相互に同期した前記モノクロ画像および前記
色制御手段の透過光を組合わせて得られる３原色のそれ
ぞれを基調とするモノクロ画像を時分割的に発生させる
ことにより、各画素を時分割的に３原色のそれぞれの光
源として利用できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラー表示装置に係り、
特に、各画素を時分割的に３原色のそれぞれの光源とし
て利用できるようにしたカラー表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のカラー表示装置では、１個１個の
画素に光の３原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
のカラーフィルタを配置した構造を採用し、そのカラー
フィルタを透過した光の加法混色によってカラー表示し
ている場合が多い。また、米国特許第４６１３２０７号
に記載されたように、モノクロ表示装置の前面にＲ、
Ｇ、Ｂの３色で色分けされたアパーチャを設けてそのア
パーチャを回転させ、その回転周期と同期させてモノク
ロ表示装置の画面を切り換えてカラー表示を実現する方
法が取られる場合もある。

【０００３】特に、モノクロ表示装置として液晶表示パ
ネルを用いる場合、従来は偏光を用いた液晶モード、例
えば、ツイステッドネマチック（ＴＮ）モードあるいは
スーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）モードなど
が利用されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の１個１個の画素
にカラーフィルタを配置した構造では、少なくとも３個
の画素で１個のドットを形成するため、１台の表示装置
内の画素数を一定とするとカラー表示用とした場合はモ
ノクロ表示用とした場合に比べて解像度が低下し、逆に
十分な解像度を得るには極めて微細な画素の加工が必要
となるという問題点があった。また、モノクロ表示装置
の前面に設けたアパーチャを回転させてカラー表示する
方法では、回転系の機構の寿命が短く、信頼性が低いと
いう問題点があった。

【０００５】また、偏光を利用する液晶モードでは偏光
板を少なくとも１枚以上用いる必要がある。偏光板は無
偏光の光からある特定方向の偏光だけを取り出して他の
方向の偏光は吸収する作用があるために光の利用効率が
低く、表示画面が暗いという問題点があった。

【０００６】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決し、特殊な微細加工を必要とせずに高解像度と
高信頼性とを両立できるようにしたカラー表示装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、カラー画像を３原色のそれぞれに
関するモノクロ画像に展開する手段と、前記各モノクロ
画像を時分割的に予定の順序で表示する画像表示手段
と、前記時分割表示のタイミングと同期して３原色のい
ずれかに応答した波長領域の光のみを予定の順序で選択
的に透過する色制御手段とを設け、相互に同期した前記
モノクロ画像および前記色制御手段の透過光を組合わせ
て得られる３原色のそれぞれを基調としたモノクロ画像
を時分割的に発生させて可視的なカラー画像を形成する
ようにした。

【０００８】

【作用】上記した構成によれば、回転系あるいは駆動系
を用いることなく各画素を３原色のそれぞれの光源とし
て利用できるようになるので、高解像度と高信頼性とを
両立できるようになる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。〔実施例１〕図１は、本発明の第１実施例である反射型
カラー液晶表示装置の主要部の構成を示した図である。
色制御セル１Ｒ、１Ｇ、１Ｂは、それぞれ入射光の赤成
分Ｒ（以下、単にＲと表現する場合もある）、緑成分Ｇ
（以下、単にＧと表現する場合もある）、青成分Ｂ（以
下、単にＢと表現する場合もある）の透過、吸収を制御
する。電圧源２は、各色制御セル１Ｒ、１Ｇ、１Ｂに交
流電圧を印加する。スイッチ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂは、それ
ぞれ色制御セル１Ｒ、１Ｇ、１Ｂへの電圧源２の接続を
制御する。

【００１０】各色制御セル１Ｒ、１Ｇ、１Ｂは、後に図
２に関して説明するように、ネマチック液晶の微小液滴
が有機ポリマ中に多数分散された構造のポリマ分散型液
晶を一対の透明電極間に封入した構造を有し、色制御セ
ル１Ｒは、棒状分子長軸方向に偏光した可視光の長波長
領域の光を吸収する色素分子をネマチック液晶中に含
む。同様に、色制御セル１Ｇ、１Ｂは、それぞれ中波長
領域および短波長領域の光を吸収する色素分子をポリマ
分散型液晶中に含んでいる。

【００１１】反射板４は、各色制御セル１Ｒ、１Ｇ、１
Ｂを透過した光成分を反射する。液晶表示パネル５は、
一方に走査電極、信号電極、画素電極、およびスイッチ
ング素子として作用する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等
の形成された１対の透明性絶縁基板の間隙に、棒状分子
長軸方向に偏光した可視光のほとんどの波長領域の光を
吸収する黒色の色素分子を含むポリマ分散型液晶を封入
して構成されている。信号制御手段６は、入力された映
像信号７からスイッチ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの切り換え信号
８と液晶表示パネル５に与える表示データ信号９とを生
成する。

【００１２】図２は、前記色制御セル１Ｒの構成および
機能を説明するための図である。なお、他の色制御セル
１Ｇ、１Ｂの構成および機能はこれと同等なので、その
詳細な説明は省略する。

【００１３】図２(a) は、スイッチング素子３Ｒにより
一対の電極１１、１２の間が短絡された状態（第１のモ
ード）での、色制御セル１Ｒ内における色素分子１０の
配列を模式的に示した図である。スイッチング素子３Ｒ
により電極１１、１２を短絡すると、微小液滴１Ｄ中の
色素分子１０Ｒはランダム配向状態になるため可視光の
長波長領域の赤成分Ｒを吸収する。また、微小液滴１Ｄ
としての屈折率が有機ポリマ１Ｐの屈折率と異なるため
他の波長領域の光ＧおよびＢを散乱する。

【００１４】図２(b) は、スイッチング素子３Ｒにより
一対の電極１１、１２の間に電圧源２が接続された状態
（第２のモード）である。スイッチング素子３Ｒにより
電極１１、１２間に電圧源２から電圧を印加すると、微
小液滴１Ｄ中の色素分子１０Ｒは液晶分子と共に透明電
極１１、１２に平行な配向状態になるため可視光の長波
長領域の赤成分Ｒは吸収されない。また、微小液滴１Ｄ
の屈折率が有機ポリマ１Ｐの屈折率とほぼ一致するため
散乱もされず、可視光の全ての波長領域の光は透過す
る。

【００１５】なお、色制御セル１Ｇでは前記色素分子１
０Ｒの代わりに可視光の中波長領域の緑成分Ｇの棒状分
子長軸方向に偏光した成分を吸収する色素分子を用い、
色制御セル１Ｇでは短波長領域の青成分Ｂの棒状分子長
軸方向に偏光した成分を吸収する色素分子を用いる。

【００１６】図３は、前記色制御セル１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ
を積層した場合の機能を説明するための図である。図３
(a) のように、スイッチング素子３Ｒにより色制御セル
１Ｒに電圧源２を接続し、色制御セル１Ｇおよび１Ｂを
それぞれスイッチング素子３Ｇ、３Ｂにより短絡した状
態にすると、色制御セル１Ｒは可視光の全てを透過する
が、色制御セル１Ｇは中波長領域の緑成分Ｇを吸収し他
の波長領域の光を散乱する。同様に、色制御セル１Ｂは
短波長領域の青成分Ｂを吸収し他の波長領域の光を散乱
する。このため、長波長領域の赤成分Ｒだけは吸収され
ずに２回散乱されて透過する。また、図３(b) の場合は
中波長領域の光Ｇだけが吸収されずに透過し、図３(c)
の場合は短波長領域の光Ｂだけが吸収されずに透過す
る。

【００１７】このように、色制御セル１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ
は、それぞれ電圧が印加されている第２のモードでは
Ｒ、Ｇ、Ｂすべての光を透過する。一方、電圧が印加さ
れていない第１のモードでは、色制御セル１Ｒは赤成分
Ｒを吸収し、緑成分Ｇおよび青成分Ｂを散乱する。色制
御セル１ＧはＧを吸収してＲおよびＢを散乱する。色制
御セル１ＢはＢを吸収してＲおよびＧを散乱する。

【００１８】図１では、色制御セル１Ｒがスイッチ３Ｒ
によって電圧源２に接続されて電圧が印加されており、
他の色制御セル１Ｇ、１Ｂはそれぞれスイッチ３Ｇ、３
Ｂによって短絡されている。このため、Ｒは色制御セル
１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを透過するが他のＧおよびＢはそれぞ
れ色制御セル１Ｇ、１Ｂで吸収されて透過しない。した
がって、液晶表示パネル５の表面から入射した光のうち
赤成分Ｒだけが２回散乱されて反射板４に到達して反射
される。このとき、信号制御手段６において映像信号７
の赤に相当する成分だけを抽出し、表示データ信号９と
して液晶表示パネル５に与えて表示すれば赤色を基調と
したモノクロ画像を表示することができる。

【００１９】同様に、スイッチ３Ｇによって色制御セル
１Ｇを電圧源２に接続し、スイッチ３Ｒ、３Ｂによって
色制御セル１Ｒ、１Ｂを短絡するとＧは色制御セル１
Ｒ、１Ｇ、１Ｂを透過するが他のＲおよびＢはそれぞれ
色制御セル１Ｒ、１Ｂで吸収されて透過しない。したが
って、液晶表示パネル５の表面から入射した光のうちＧ
だけが２回散乱されて反射板４に到達して反射される。
このとき、信号制御手段６において映像信号７の緑に相
当する成分だけを抽出し、表示データ信号９として液晶
表示パネル５に与えて表示すれば緑色を基調としたモノ
クロ画像を表示することができる。

【００２０】同様に、色制御セル１Ｂを電圧源２に接続
し、色制御セル１Ｒ、１Ｇを短絡するとＢは色制御セル
１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを透過するが他のＲおよびＧはそれぞ
れ色制御セル１Ｒ、１Ｇで吸収されて透過しない。した
がって、液晶表示パネル５の表面から入射した光のうち
青成分Ｂだけが２回散乱されて反射板４に到達して反射
される。このとき、信号制御手段６において映像信号７
の青に相当する成分だけを抽出し、表示データ信号９と
して液晶表示パネル５に与えて表示すれば青色を基調と
したモノクロ画像を表示することができる。

【００２１】この３つの状態を次々に繰り返すと赤の画
像、緑の画像、青の画像が混合して見えるため可視的な
カラー表示が実現できる。また、本実施例では色制御セ
ル１Ｒ、１Ｇ、１Ｂとしてポリマ分散型液晶を用いるた
め、光の制御に要する応答時間が水平走査期間よりもは
るかに短くなり、赤の画像、緑の画像、青の画像が混合
して見えるのに十分な速さで前記３つの状態を繰り返す
ことが可能になる。

【００２２】また、電圧源２から印加する電圧はそれぞ
れの色制御セルを構成するポリマ分散型液晶が可視光の
すべての波長領域の光を透過する状態を実現する大きさ
であればよく、ポリマ分散型液晶の光の透過率の印加電
圧に対する特性の形には特に制約がない。

【００２３】図４は、本実施例におけるカラー表示装置
の駆動方法を示した図である。入力された映像信号７で
は１フィールド内の色データがＲ1,Ｇ1,Ｂ1,Ｒ2,Ｇ2,Ｂ
2,Ｒ3,Ｇ3,Ｂ3 ……と並んでいる。この映像信号７を信
号制御手段６によってＲ1,Ｒ2,Ｒ3 …Ｇ1,Ｇ2,Ｇ3 …Ｂ
1,Ｂ2,Ｂ3 …に並べ換えて表示データ信号９としてモノ
クロ表示装置に与える。モノクロ表示装置は、Ｒ1,Ｒ2,
Ｒ3 …、Ｇ1,Ｇ2,Ｇ3…、Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3 …をそれぞれ新
たな１垂直走査期間として画像表示する。

【００２４】また、制御手段６はこの映像信号７の並べ
換えと同時にスイッチ３Ｒ、３Ｇ、３Ｂを制御するため
の切り換え信号８を生成する。表示データ信号９がＲ1,
Ｒ2,Ｒ3 …の期間、切り換え信号８はスイッチ３Ｒを電
圧源２に接続し、スイッチ３Ｇ、３Ｂを短絡する信号と
する。同様に、表示データ信号９がＧ1,Ｇ2,Ｇ3 …の期
間、切り換え信号８はスイッチ３Ｇを電圧源２に接続
し、スイッチ３Ｒ、３Ｂを短絡する信号とする。同様
に、表示データ信号９がＢ1,Ｂ2,Ｂ3 …の期間、切り換
え信号８はスイッチ３Ｂを電圧源２に接続し、スイッチ
３Ｒ、３Ｇを短絡する信号とする。

【００２５】このようにすると、モノクロ表示装置がＲ
1,Ｒ2,Ｒ3 …の表示データ信号９に従って表示している
時には入射した光のうちの赤成分Ｒだけが同期して制御
され、緑成分Ｇと青成分Ｂはすべて吸収される。このた
め、赤の画像が表示される。同様に、Ｇ1,Ｇ2,Ｇ3 …の
表示データ信号に従って表示している時には緑の成分Ｇ
だけが同期して制御され、赤成分Ｒと青成分Ｂはすべて
吸収される。このため、緑の画像が表示される。同様
に、Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3 …の表示データ信号に従って表示して
いる時には青の成分Ｂだけが同期して制御され、赤の成
分Ｒと緑の成分Ｇはすべて吸収される。このため、青の
画像が表示される。そして、この３つの期間が１フィー
ルド内で次々に繰り返されるため、赤の画像、緑の画
像、青の画像が混合して見え、カラー表示が実現でき
る。

【００２６】なお、表示データ信号９がＲ1,Ｒ2,Ｒ3 …
の期間、Ｇ1,Ｇ2,Ｇ3 …の期間およびＢ1,Ｂ2,Ｂ3 …の
期間の時間はそれぞれ必ずしも等しい必要はない。例え
ば、最も自然なカラー表示ができるように信号制御手段
６によって１フィールド内でそれぞれの期間を自由に配
分することができる。また、表示データ信号９の順序は
必ずしもＲ1,Ｒ2,Ｒ3 …Ｇ1,Ｇ2,Ｇ3 …Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3 …
である必要はなく、Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3 …Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3 …Ｇ1,
Ｇ2,Ｇ3 …でも、Ｇ1,Ｇ2,Ｇ3 …Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3…Ｒ1,Ｒ
2,Ｒ3 …でも、Ｇ1,Ｇ2,Ｇ3 …Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3 …Ｂ1,Ｂ2,
Ｂ3 …でも、Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3 …Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3 …Ｇ1,Ｇ2,Ｇ
3 …でも、Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3 …Ｇ1,Ｇ2,Ｇ3…Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3
…でもよい。ただし、上記のように切り換え信号８は表
示データ信号９に同期させることが望ましい。

【００２７】本実施例によれば、液晶表示パネル５の１
個々々の画素を時分割的に赤、緑、青の光源として使い
分けるため、従来のようにカラーフィルタを用いて画素
を空間的に赤、緑、青に使い分ける方法のカラー表示装
置に比べて空間的な分解能が向上し、高解像度のカラー
表示が可能になる。

【００２８】また、モノクロ表示装置としてアクティブ
マトリクス基板上にポリマ分散型液晶を積層した構造の
液晶表示パネルを用いるため、透過率が高く、明るい反
射型の表示装置が得られる。

【００２９】本実施例では、反射板４、色制御セル１
Ｂ、１Ｇ、１Ｒ、液晶表示パネル５の順に積層されてい
るが、液晶表示パネル５は反射板４と複数の色制御セル
の間にあってもよい。また、３枚の色制御セル１Ｒ、１
Ｇ、１Ｂのサイズは液晶表示パネル５の有効表示面とほ
ぼ等しいかあるいはやや大きいことが望ましい。また、
反射板４の代わりに白色拡散板を用いても良い。〔実施例２〕図５は、本発明の第２実施例である反射型
カラー液晶表示装置の主要部の構成を示した図であり、
前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
本実施例では、入射光のＲ、Ｇ、Ｂ成分の透過、吸収を
制御する色制御セル１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの代わりに、シア
ン成分Ｃ、マゼンタ成分Ｍ、イエロ成分Ｙの透過、吸収
を制御する色制御セル１Ｃ、１Ｍ、１Ｙを用いるように
した点に特徴がある。

【００３０】すなわち、色制御セル１Ｃは棒状分子長軸
方向に偏光した可視光の中波長領域および短波長領域の
光を吸収する色素分子を含むネマチック液晶の微小液滴
が有機ポリマ中に多数分散された構造のポリマ分散型液
晶を一対の透明電極で挟んだ構造になっている。同様
に、色制御セル１Ｍ、１Ｙではそれぞれ長波長領域およ
び短波長領域、長波長領域および中波長領域の光を吸収
する色素分子をポリマ分散型液晶中に含んでいる。信号
制御手段６は、入力された映像信号７からスイッチ３
Ｃ、３Ｍ、３Ｙの切り換え信号８と液晶表示パネル５に
与える表示データ信号９を生成する。

【００３１】図６は、前記色制御セル１Ｃの構成および
機能を説明するための図である。なお、他の色制御セル
１Ｍ、１Ｙの構成および機能はこれと同等なので、その
詳細な説明は省略する。

【００３２】図６(a) はスイッチング素子３Ｃにより電
極１１、１２間が短絡された状態である。図２(a) と同
様の原理により可視光の中波長領域光Ｇおよび短波長領
域光Ｂを吸収し、他の波長領域の光を散乱する。図６
(b) は、スイッチング素子３Ｃにより電極１１、１２間
に電圧源２が接続された状態である。図２(b) と同様の
原理により可視光のすべての波長領域の光が透過する。

【００３３】なお、色制御セル１Ｍでは前記色素分子１
０Ｃの代わりに可視光の長波長領域の光Ｒおよび短波長
領域の光Ｂの棒状分子長軸方向に偏光した成分を吸収す
る色素分子を用い、色制御セル１Ｙでは長波長領域の光
Ｒおよび中波長領域の光Ｇの棒状分子長軸方向に偏光し
た成分を吸収する色素分子を用いる。

【００３４】図７は、前記色制御セル１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ
を積層した場合の機能を説明するための図である。

【００３５】図７(a) のように、スイッチング素子３Ｃ
により１Ｃに電圧源を接続した第２のモード、色制御セ
ル１Ｍ、１Ｙをそれぞれスイッチング素子３Ｍおよび３
Ｙにより短絡した第１のモードにすると、色制御セル１
Ｃは可視光の中波長領域のＧおよび短波長領域のＢを吸
収し長波長領域の光Ｒを散乱するが、１Ｍおよび１Ｙは
すべての波長領域の光を透過する。このため、長波長領
域のＲだけが吸収されずに１回散乱されるだけで透過す
る。同様に、図７(b) の場合は中波長領域光Ｇだけが吸
収されずに透過し、図７(c) の場合は短波長領域の光Ｂ
だけが吸収されずに透過する。

【００３６】図５では、色制御セル１Ｃが短絡されてお
り、他の色制御セル１Ｍ、１Ｙはそれぞれスイッチ３
Ｍ、３Ｙによって電圧源２に接続されている。このた
め、Ｒは吸収されずに色制御セル１Ｃ、１Ｍ、１Ｙを透
過するが、Ｇ、Ｂは色制御セル１Ｃで吸収されて透過し
ない。したがって、液晶表示パネル５の表面から入射し
た光のうちＲだけが１回散乱されて反射板４に到達して
反射される。この状態で信号制御手段６において映像信
号７の赤に相当する成分だけを抽出して表示データ信号
９として液晶表示パネル５に与えて表示すれば、赤を基
調としたモノクロ画像を表示することができる。

【００３７】同様に、色制御セル１Ｍを短絡し、色制御
セル１Ｃ、１Ｙを電圧源２に接続するとＧは吸収されず
に色制御セル１Ｃ、１Ｍ、１Ｙを透過するが、他のＲ、
Ｂは色制御セル１Ｍで吸収されて透過しない。したがっ
て、液晶表示パネル５の表面から入射した光のうち緑成
分Ｇだけが１回散乱されて反射板４に到達して反射され
る。この状態で信号制御手段６において映像信号７の緑
に相当する成分だけを抽出して表示データ信号９として
液晶表示パネル５に与えて表示すれば、緑を基調とした
モノクロ画像を表示することができる。

【００３８】さらに、色制御セル１Ｙを短絡し、色制御
セル１Ｃ、１Ｍを電圧源２に接続するとＢは吸収されず
に色制御セル１Ｃ、１Ｍ、１Ｙを透過するが、他のＲと
Ｇは色制御セル１Ｙで吸収されて透過しない。したがっ
て、液晶表示パネル５の表面から入射した光のうちＢだ
けが１回散乱されて反射板４に到達して反射される。こ
の状態で信号制御手段６において映像信号７の青に相当
する成分だけを抽出して表示データ信号９として液晶表
示パネル５に与えて表示すれば、青を基調としたモノク
ロ画像を表示することができる。

【００３９】第１実施例の場合と同様に、この３つの状
態を次々に繰り返すと赤の画像、緑の画像、青の画像が
混合して見えるためカラー表示が実現できる。特に、色
制御セルとしてポリマ分散型液晶を用いるため、光の制
御に要する応答時間が水平走査期間よりもはるかに短く
なり、赤の画像、緑の画像、青の画像が混合して見える
のに十分な速さで前記の３つの状態を繰り返すことが実
現できる。

【００４０】本実施例では常にいずれか１個の色制御セ
ルだけを短絡するため、光は１回だけしか散乱されな
い。これに対して第１実施例ではいずれか２個の色制御
セルを短絡するため光は２回散乱される。したがって、
光の利用効率は本実施例のほうが高くなる。但し、第１
実施例では電圧を印加すべき色制御セルは常にいずれか
１個でよいので消費電力を抑えることができる。

【００４１】図５では反射板４、色制御セル１Ｙ、１
Ｍ、１Ｃ、液晶表示パネル５の順に積層されているが、
３枚の色制御セル１Ｃ、１Ｍ、１Ｙの積層順序は任意で
あり、液晶表示パネル５は反射板４と色制御セルの間に
あってもよい。また、３枚の色制御セル１Ｃ、１Ｍ、１
Ｙのサイズは液晶表示パネル５の有効表示面とほぼ等し
いかあるいはやや大きいことが望ましい。また、反射板
４の代わりに白色拡散板を用いても構わない。

【００４２】図８は色制御セル１Ｃ、１Ｍ、１Ｙを用い
た場合のカラー表示装置の駆動方法である。信号制御手
段６は映像信号７の並べ換えと同時にスイッチ３Ｃ、３
Ｍ、３Ｙを制御するための切り換え信号８を生成する。
表示データ信号９がＲ1,Ｒ2,Ｒ3 …の期間、切り換え信
号８はスイッチ３Ｃを短絡し、スイッチ３Ｍ、３Ｙを電
圧源２に接続する信号とする。また、表示データ信号９
がＧ1,Ｇ2,Ｇ3 …の期間、切り換え信号８はスイッチ３
Ｍを短絡し、スイッチ３Ｃ、３Ｙを電圧源２に接続する
信号とする。さらに、表示データ信号９がＢ1,Ｂ2,Ｂ3
…の期間、切り換え信号８はスイッチ３Ｙを短絡し、ス
イッチ３Ｃ、３Ｍを電圧源２に接続する信号とする。

【００４３】このようにすると、実施例１の場合と同様
に、モノクロ表示装置がＲ1,Ｒ2,Ｒ3 …の表示データ信
号９に従って表示している時には入射した光のうちの赤
の成分Ｒだけが同期して制御され、緑の成分Ｇと青の成
分Ｂはすべて吸収される。このため、赤の画像が表示さ
れる。同様に、Ｇ1,Ｇ2,Ｇ3 …の表示データ信号に従っ
て表示している時には緑の成分Ｇだけが同期して制御さ
れ、赤の成分Ｒと青の成分Ｂはすべて吸収される。この
ため、緑の画像が表示される。同様に、Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3 …
の表示データ信号に従って表示している時には青の成分
Ｂだけが同期して制御され、赤の成分Ｒと緑の成分Ｇは
すべて吸収される。このため、青の画像が表示される。
そして、この３つの期間が１フィールド内で次々に繰り
返されると、赤の画像、緑の画像、青の画像が混合して
見えるのでカラー表示が実現できる。

【００４４】なお、上記した第１、第２実施例では、液
晶表示パネル５と反射板４との間に色制御セルを設ける
ものとして説明したが、液晶表示パネル５を反射板４と
色制御セルとの間に設けるようにしても良い。このよう
にすれば、外光が色制御セルによって弱められるため光
による液晶表示パネル５の劣化が発生しにくい。〔実施例３〕図９は、本発明の第３実施例である反射型
カラー液晶表示装置の主要部の構成を示した図であり、
前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
本実施例では、反射板４の代わりに平面状の自発光型の
光源４１を設けるようにした点に特徴がある。このよう
な光源４１としては、３波長蛍光灯や電界発光素子を用
いることができる。

【００４５】本実施例によれば、外光の強さにかかわら
ず常に明るい透過型カラー液晶表示装置を実現できるよ
うになる。

【００４６】なお、本実施例では光源４１、色制御セル
１Ｂ、１Ｇ、１Ｒ、液晶表示パネル５の順に積層されて
いるが、液晶表示パネル５は光源４１と色制御セルの間
にあってもよい。３枚の色制御セル１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの
サイズは液晶表示パネル５の有効表示面とほぼ等しいか
あるいはやや大きいことが望ましい。液晶表示パネル５
は表示データ信号９によってＲ、Ｇ、Ｂすべての光の透
過率が同じように変化するものであればよい。〔実施例４〕図１０は、本発明の第４実施例である反射
型カラー液晶表示装置の主要部の構成を示した図であ
り、前記と同一の符号は同一または同等部分を表してい
る。本実施例では、反射板４と透過型の液晶表示パネル
５を用いる代わりに反射型の液晶表示パネル５１を用い
るようにした点に特徴がある。

【００４７】液晶表示パネル５１は、対向配置された一
組の絶縁性基板の間隙に、棒状分子長軸方向に偏光した
可視光のほとんどの波長領域の光を吸収する黒色の色素
を含むポリマ分散型液晶を挟持した構造を有する。

【００４８】本実施例によれば、絶縁性基板として透明
な部材を用いる必要がないため、基板の選択の自由度が
広がる。また、画素電極として透明な部材を用いる必要
がないため、電極材料の選択の自由度が広がる。さら
に、反射板や白色拡散板、自発光型光源などを用いる必
要がないため、薄型、軽量のカラー表示装置が実現でき
る。なお、３枚の色制御セル１Ｒ、１Ｇ、１Ｂのサイズ
は液晶表示パネル５１の有効表示面とほぼ等しいかある
いはやや大きいことが望ましい。〔実施例５〕図１１は、本発明の第５実施例である反射
型カラー液晶表示装置の主要部の構成を示した図であ
り、前記と同一の符号は同一または同等部分を表してい
る。本実施例では、反射板４や透過型の液晶表示パネル
５を用いる代わりにモノクロ表示装置として陰極線管５
２を用いるようにした点に特徴がある。本実施例によれ
ば、外光の強さによらずに明るいカラー表示装置を実現
した。

【００４９】なお、本実施例では３枚の色制御セル１
Ｒ、１Ｇ、１Ｂのサイズは陰極線管５２の有効表示面と
ほぼ等しいかあるいはやや大きいことが望ましい。ま
た、陰極線管５”の代わりに蛍光管や電界発光素子等に
よる自発光型表示装置を用いることができる。〔実施例６〕図１２は、本発明の第６実施例である反射
型カラー液晶表示装置の主要部の構成を示した図であ
り、前記と同一の符号は同一または同等部分を表してい
る。本実施例では、モノクロ表示装置として投射型の表
示装置を用いるようにした点に特徴がある。

【００５０】すなわち、点状の光源１０から発せられた
白色光を第１のレンズ２０によって平行光束に変換し、
透過型の液晶表示パネル５に光を透過させる。表示画像
に応じて透過した光を第２のレンズ２１によって集光
し、反射板４”、第３のレンズ２２によって色制御セル
１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの表面に投射する。色制御セル１Ｒ、
１Ｇ、１Ｂには光の散乱性があるため、投射された画像
のスクリーンとして作用する。

【００５１】本実施例によれば、第１実施例と同様に従
来のカラーフィルタを用いて画素を空間的に赤、緑、青
に使い分ける方法のカラー表示装置に比べて空間的な分
解能が向上し、高解像度の表示が可能になる。したがっ
て、透過型の液晶表示パネル５を小型化して画素のサイ
ズが微細になっても空間的な分解能が低下せず、投射型
の表示装置を小型化することができる。なお、投射型表
示装置としては、陰極線管を用いたものや他の光学系を
用いたものであっても構わない。

【００５２】以上の実施例では、色制御セルとして色素
分子を含む液晶組成物の微小液滴を有機ポリマ中に多数
分散した構造のポリマ分散型液晶を用いたが、３次元網
目構造の高分子中に色素分子を含む液晶組成物を分散し
た構造のポリマ分散型液晶を用いても全く同様な構成で
全く同様な効果を得ることができる。

【００５３】また、上記した各実施例では色制御セルを
３枚用いているが、表示の用途に応じて枚数を増減させ
ても良い。また、３枚の色制御セルは１個の電圧源を共
用しているが、それぞれに独立した電圧源を接続する構
成にしてもよく、電圧源２は交流電圧を出力できるもの
であることが望ましい。

【００５４】さらに、液晶表示パネル５は表示データ信
号９によってＲ、Ｇ、Ｂすべての光の透過率が同じよう
に変化するものであることが望ましい。各色制御セル１
Ｂ、１Ｇ、１Ｒの積層順序は任意である。３枚の色制御
セル１Ｒ、１Ｇ、１Ｂのサイズは液晶表示パネル５等の
有効表示面とほぼ等しいかあるいはやや大きいことが望
ましい。さらに、第３実施例以降では色制御セルとして
１Ｒ、１Ｇおよび１Ｂを用いた場合を示したが、色制御
セルとして１Ｃ、１Ｍ、１Ｙを用いるようにしても良
い。

【００５５】

【発明の効果】上述のように、表示装置の１個１個の画
素を時間的に赤、緑、青に使い分けるため、従来のカラ
ーフィルタを用いて画素を空間的に赤、緑、青に使い分
ける方法のカラー表示装置に比べて空間的な分解能が向
上し、高解像度のカラー表示が可能になる。さらに、従
来の色分けしたアパーチャを回転させる方法のカラー表
示装置と異なり、回転系等の機構を必要としないため、
高い信頼性を実現することができる。

【００５６】また、モノクロ表示装置として、アクティ
ブマトリクス基板上にポリマ分散型液晶を積層した構造
の液晶表示パネルや自発光型の表示装置を用いれば、光
の利用効率が高く、明るいカラー表示装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成を示した図であ
る。

【図２】色制御セルの構成および機能を模式的に示し
た図である。

【図３】本発明の動作原理を説明するための図であ
る。

【図４】本発明によるカラー表示装置の駆動方法を示
した図である。

【図５】本発明の第２実施例の構成を示した図であ
る。

【図６】色制御セルの構成および機能を模式的に示し
た図である。

【図７】本発明の動作原理を説明するための図であ
る。

【図８】本発明によるカラー表示装置の駆動方法を示
した図である。

【図９】本発明の第３実施例の構成を示した図であ
る。

【図１０】本発明の第４実施例の構成を示した図であ
る。

【図１１】本発明の第５実施例の構成を示した図であ
る。

【図１２】本発明の第６実施例の構成を示した図であ
る。

【符号の説明】

Ｒ…可視光の長波長領域成分、Ｇ…可視光の中波長領域
成分、Ｂ…可視光の短波長領域成分、１Ｒ、１Ｇ、１
Ｂ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ…色制御セル、１Ｄ…微小液滴、
１Ｐ…有機ポリマ、２…電圧源、３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ、３
Ｃ、３Ｍ、３Ｙ…スイッチング素子、４…反射板、４１
…自発光型の光源、５…透過型液晶表示パネル、５１…
反射型液晶表示パネル、５２…陰極線管、６…信号制御
手段、７…映像信号、８…スイッチング素子の切り換え
信号、９…表示データ信号、１０…点状の光源、１０Ｒ
…色素分子、１１、１２…色制御セルの透明電極、２０
…第１のレンズ、２１…第２のレンズ、２２…第３のレ
ンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者太田益幸茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者檜山郁夫茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各画素を時分割的に３原色のそれぞれの
光源として利用するカラー表示装置であって、カラー画像に関する信号を３原色のそれぞれに関するモ
ノクロ画像信号に展開して時分割的に予定の順序で出力
する展開手段と、前記各モノクロ画像信号に応じたモノクロ画像を表示す
る画像表示手段と、前記時分割表示のタイミングと同期して３原色のいずれ
かに応答した波長領域の光のみを予定の順序で選択的に
透過する色制御手段とを具備し、相互に同期した前記モノクロ画像および前記色制御手段
の透過光を組合わせて得られる３原色のそれぞれを基調
としたモノクロ画像を時分割的に発生させて可視的なカ
ラー画像を形成するようにしたことを特徴とするカラー
表示装置。
【請求項２】前記展開手段は１フィールド分のカラー
画像信号を３原色のそれぞれに関するモノクロ画像信号
に展開し、各色に関するモノクロ画像信号を１フィール
ド内で少なくとも１回づつ繰り返し出力することを特徴
とする請求項１記載のカラー表示装置。
【請求項３】前記画像表示手段は透過型液晶表示装置
であり、透過型液晶表示装置および色制御手段を透過し
た光を反射させてカラー画像を形成するようにしたこと
を特徴とする請求項１または２記載のカラー表示装置。
【請求項４】前記画像表示手段は透過型液晶表示装置
であり、発光源からの光を透過型液晶表示装置および色
制御手段を透過させてカラー画像を形成するようにした
ことを特徴とする請求項１または２記載のカラー表示装
置。
【請求項５】前記画像表示手段は反射型液晶表示装置
であることを特徴とする請求項１または２記載のカラー
表示装置。
【請求項６】前記各液晶表示装置は、一対の電極間に
棒状分子長軸方向に偏光した可視光を吸収する色素分子
を液晶組成物に混合した混合物の微小液滴を有機ポリマ
中に多数分散してなるポリマ分散型液晶を封入して構成
されたことを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに
記載のカラー表示装置。
【請求項７】前記画像表示手段は自己発光型表示装置
であり、自己発光型表示装置に表示された画像光を色制
御手段を透過させてカラー画像を形成するようにしたこ
とを特徴とする請求項１または２記載のカラー表示装
置。
【請求項８】前記自己発光型表示装置はバックライト
を備えた液晶表示装置であることを特徴とする請求項７
記載のカラー表示装置。
【請求項９】前記自己発光型表示装置はＣＲＴ表示装
置であることを特徴とする請求項７記載のカラー表示装
置。
【請求項１０】前記色制御手段は、第１のモードでは可視光の長波長成分を吸収して他の波
長成分を散乱し、第２のモードでは可視光の全ての波長
成分を透過する第１の色制御手段と、第１のモードでは可視光の中波長成分を吸収して他の波
長成分を散乱し、第２のモードでは可視光の全ての波長
成分を透過する第２の色制御手段と、第１のモードでは可視光の短波長成分を吸収して他の波
長成分を散乱し、第２のモードでは可視光の全ての波長
成分を透過する第３の色制御手段とを積層して構成さ
れ、第１の色制御手段を第１のモードで駆動して第２および
第３の色制御手段を第２のモードで駆動する第１の周期
と、第２の色制御手段を第１のモードで駆動して第１お
よび第３の色制御手段を第２のモードで駆動する第２の
周期と、第３の色制御手段を第１のモードで駆動して第
１および第２の色制御手段を第２のモードで駆動する第
３の周期とを１フィールド内で時分割的に予定の順序で
少なくとも１回繰り返すことを特徴とする請求項１ない
し９のいずれかに記載のカラー表示装置。
【請求項１１】前記第１の色制御手段は、棒状分子長
軸方向に偏光した可視光の長波長領域の光を吸収する色
素分子を液晶組成物に混合した混合物の微小液滴を有機
ポリマ中に多数分散してなるポリマ分散型液晶を一対の
透明電極間に封入した構造であり、前記第２の色制御手
段は、棒状分子長軸方向に偏光した中波長領域の光を吸
収する色素分子を液晶組成物に混合した混合物の微小液
滴を有機ポリマ中に多数分散してなるポリマ分散型液晶
を一対の透明電極間に封入した構造であり、前記第３の
色制御手段は、棒状分子長軸方向に偏光した短波長領域
の光を吸収する色素分子を液晶組成物に混合した混合物
の微小液滴を有機ポリマ中に多数分散してなるポリマ分
散型液晶を一対の透明電極間に封入した構造であること
を特徴とする請求項１０記載のカラー表示装置。
【請求項１２】前記展開手段は、前記第１の周期では
３原色の赤色成分に関するモノクロ画像信号を出力し、
前記第２の周期では緑色成分に関するモノクロ画像信号
を出力し、前記第３の周期では青色成分に関するモノク
ロ画像信号を出力することを特徴とする請求項１０また
は１１記載のカラー表示装置。
【請求項１３】前記色制御手段は、第１のモードでは可視光の中波長成分および短波長成分
を吸収して他の波長成分を散乱し、第２のモードでは可
視光の全ての波長成分を透過する第４の色制御手段と、第１のモードでは可視光の長波長成分および短波長成分
を吸収して他の波長成分を散乱し、第２のモードでは可
視光の全ての波長成分を透過する第５の色制御手段と、第１のモードでは可視光の長波長成分および中波長成分
を吸収して他の波長成分を散乱し、第２のモードでは可
視光の全ての波長成分を透過する第６の色制御手段とを
積層して構成され、第４の色制御手段を第１のモードで駆動して第５および
第６の色制御手段を第２のモードで駆動する第４の周期
と、第５の色制御手段を第１のモードで駆動して第４お
よび第６の色制御手段を第２のモードで駆動する第５の
周期と、第６の色制御手段を第１のモードで駆動して第
４および第５の色制御手段を第２のモードで駆動する第
６の周期とを１フィールド内で時分割的に予定の順序で
少なくとも１回繰り返すことを特徴とする請求項１ない
し９のいずれかに記載のカラー表示装置。
【請求項１４】前記第４の色制御手段は、棒状分子長
軸方向に偏光した可視光の中波長領域および短波長領域
の光を吸収する色素分子を液晶組成物に混合した混合物
の微小液滴を有機ポリマ中に多数分散してなるポリマ分
散型液晶を一対の透明電極間に封入した構造であり、前
記第５の色制御手段は、棒状分子長軸方向に偏光した長
波長領域および短波長領域の光を吸収する色素分子を液
晶組成物に混合した混合物の微小液滴を有機ポリマ中に
多数分散してなるポリマ分散型液晶を一対の透明電極間
に封入した構造であり、前記第６の色制御手段は、棒状
分子長軸方向に偏光した長波長領域および中波長領域の
光を吸収する色素分子を液晶組成物に混合した混合物の
微小液滴を有機ポリマ中に多数分散してなるポリマ分散
型液晶を一対の透明電極間に封入した構造であることを
特徴とする請求項１３記載のカラー表示装置。
【請求項１５】前記展開手段は、前記第４の周期では
３原色の赤色成分に関するモノクロ画像信号を出力し、
前記第５の周期では緑色成分に関するモノクロ画像信号
を出力し、前記第６の周期では青色成分に関するモノク
ロ画像信号を出力することを特徴とする請求項１３また
は１４記載のカラー表示装置。