JPH11327468A

JPH11327468A - 液晶シャッタ型ｃｒｔ表示装置

Info

Publication number: JPH11327468A
Application number: JP13510498A
Authority: JP
Inventors: Hochi Nakamura; 芳知中村; Naoko Iwasaki; 直子岩崎; Naoki Shiramatsu; 直樹白松; Shuji Iwata; 修司岩田; Hideki Yoshii; 秀樹吉井; Hitoshi Kuma; 均熊; Takamitsu Nagase; 隆光長瀬
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-05-18
Filing date: 1998-05-18
Publication date: 1999-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶シャッタ型ＣＲＴ表示装置において、視
角特性の向上を図ることで、画質の向上をはかる。【解決手段】強誘電性液晶を用いた液晶素子２３、２
６ａ、偏光フィルタ２１、２２、２４、２５、２７を配
列することで、液晶シャッタを構成し、これをＣＲＴ２
０の前面に設置する。この場合、隣り合った強誘電性液
晶素子２３、２６ａは、その光軸が互いに一致しないよ
うにする。このようにすることで正面から見た場合の光
学特性を悪化させることなく、斜めから見た場合におけ
る色ずれを低減できる。また、液晶シャッタの光軸を、
ＣＲＴ２０の水平軸、垂直軸と一致させれば色再現性が
優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複屈折性を有す
る液晶素子を使用した液晶シャッタとＣＲＴとを組み合
わせた液晶シャッタ型ＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙ
Ｔｕｂｅ）表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶シャッタ型ＣＲＴ表示装置（以下
「液晶シャッタ型ＣＲＴ」という）は、赤色光、緑色
光、青色光のいずれかを選択的に透過できるように制御
可能に構成された液晶シャッタを、ＣＲＴの前面に配置
した構成となっている。そして、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を、順
次、ＣＲＴと液晶シャッタとに出力し、各色成分の画像
信号をＣＲＴで表示すると同時に、液晶シャッタを各色
の光が順次透過するように制御する。これによって、
Ｒ、Ｇ、Ｂごとに画像信号に応じた光量の光が交互に透
過される。その結果、人間の目にはこれらの各色の光画
像が合成されてカラー画像として確認されることにな
る。

【０００３】ここで液晶シャッタについて詳しく説明す
る。ここでは、複屈折性を有する強誘電性液晶を用いた
液晶素子を採用したものについて述べることにする。

【０００４】強誘電性液晶素子の基本的なものとして、
表面安定化型の液晶素子は、ホモジニアス配向した強誘
電性液晶を、数ミクロンの間隔を保って配置された透明
な電極膜の間に挟んで薄いセルを構成している。

【０００５】この表面安定化型の強誘電性液晶素子の動
作について説明する。

【０００６】表面安定型の強誘電性液晶は、ある方向に
電圧を印加したとき液晶分子が１方向に並ぶ。従って、
この状態の液晶素子を、図８に示すように光の透過軸が
互いに直交した状態（クロスニコルの状態）で設置され
た偏光板１０と偏光板１１との間に置いた場合、入射側
の偏光板１０を通って入射した光は、入射時の偏光方向
のままで液晶素子内を進む。しかし、液晶素子を通過後
の光は、その偏光方向が出射側の偏光板１１の偏光方向
（透過軸の方向）と直交しているため、ここで遮光され
る。以下、この状態をクロスニコルのｏｆｆ状態（Ｃｏ
ｆｆ）とする。

【０００７】また図９に示すように光の透過軸が互いに
平行な状態（パラニコルの状態）で配置された偏光板１
０と偏光板１１との間にこの状態の液晶素子を置いた場
合、偏光板１０を通って入射した光は、入射時の偏光方
向のまま液晶素子内を進む。液晶素子を通過後の光は、
その偏光方向が出射側の偏光板１１の偏光方向（透過軸
の方向）と平行であるため、これを透過する。以下、こ
の状態をパラニコルのｏｎ状態（Ｐｏｎ）とする。

【０００８】これとは逆の電圧を印加すると、図１０に
示すように、液晶分子の光軸がｏｆｆ状態での角度位置
から４５度回転する。従って、この状態の液晶素子を光
の透過軸が互いに直交した状態（クロスニコルの状態）
で設置された偏光板１０と偏光板１１との間に置いた場
合、偏光板１０を通って入射した光は、液晶素子を通過
するうちにこの液晶の複屈折性によって、その偏光方向
が変換される。実際には位相差がπとなるように液晶の
屈折率異方性と膜厚の積がλ／２となるようにしておく
ことで、その偏光方向をほぼ９０度変換させる。液晶素
子を通過後の光は、その偏光方向が出射側の偏光板１１
の偏光方向（透過軸の方向）と一致しているので、これ
を透過する。以下、この状態をクロスニコルのｏｎ状態
（Ｃｏｎ）とする。

【０００９】また図１１に示すようにこの状態の液晶素
子を光の透過軸が互いに平行な状態（パラニコルの状
態）で配置された偏光板１０と偏光板１１との間に置い
た場合、偏光板１０を通って入射した光は、液晶素子内
を通過するうちにこの液晶の複屈折性によって、その偏
光方向がほぼ９０度変換される。液晶素子を通過後の光
は、その偏光方向が偏光板１１の偏光方向（透過軸の方
向）と直交するので、ここで遮光される。以下、この状
態をパラニコルのｏｆｆ状態（Ｐｏｆｆ）とする。

【００１０】液晶シャッタは、このような原理に基づい
て作動する強誘電性の液晶素子が２個と、その間及び前
後に配置する偏光板とを備えて構成される。例えば図１
２に示した例では、ＣＲＴ２０から出射した光のうち、
垂直方向は青色光と緑色光とを透過し、水平方向は赤色
光と緑色光と青色光を透過させるＢＧカラー偏光板２
１、垂直方向は赤色光と緑色光と青色光とを透過し、水
平方向は赤色光を透過させるＲカラー偏光板２２、強誘
電性液晶素子２３、垂直方向は赤色光と緑色光と青色光
を透過し、水平方向は青色光を透過させるＢカラー偏光
板２４、垂直方向は赤色光と緑色光とを透過し、水平方
向は赤色光と緑色光と青色光とを透過させるＲＧカラー
偏光板２５、強誘電性液晶素子２６０、垂直方向はすべ
ての光を吸収し、水平方向は赤色光と緑色光と青色光と
を透過させるＲＧＢ偏光板２７とを備えて構成されてい
る。

【００１１】強誘電性の液晶素子２３、２６０を、シャ
ッタ制御回路でｏｎ／ｏｆｆ制御することにより、この
液晶シャッタは、３原色の光を、順次、遮光期間を介し
て透過させる。以下、更に詳細に説明する。ここでは、
赤色光を単に「Ｒ」と記す。同様に、緑色光を「Ｇ」、
青色光を「Ｂ」と記す。

【００１２】図１２（ａ）に示したのは、液晶素子２
３、２６０がともにｏｎの状態（以下、「ｏｎ−ｏｎ」
と記す）である。ＣＲＴ２０から発せられた白色光のう
ち、垂直方向についてはＢＧだけが、また、水平方向に
ついてはそのまま白色光が、ＢＧカラー偏光板２１を透
過する。次のＲカラー偏光板２２では、垂直方向につい
てはそのままＢＧが、また、水平方向についてはＲだけ
が透過する。次の液晶素子２３はｏｎ状態である。その
ため、液晶素子２３に入射した光は、この液晶素子２３
を透過する際に偏光方向を９０度変える。続いて、Ｂカ
ラー偏光板２４に入射した光は、垂直方向についてはＲ
だけが、また、水平方向についてはＢがこれを透過す
る。その次のＲＧカラー偏光板２５では、垂直方向につ
いてはＲが、また、水平方向についてはＢがこれを透過
する。次の液晶素子２６０はｏｎ状態である。そのた
め、液晶素子２６０に入射した光は、液晶素子２６０を
透過する際に偏光方向が９０度変わる。最後にＲＧＢカ
ラー偏光板２７に入射した光は、垂直方向についてはす
べてが吸収され、水平方向についてはＲがこれを透過す
る。従って、液晶素子２３、２６０のスイッチングをい
ずれもｏｎにした状態では、この液晶シャッタは赤色光
だけを透過させることになる。

【００１３】図１２（ｂ）に示したのは、液晶素子２３
のスイッチングをｏｆｆ、液晶素子２６０のスイッチン
グをｏｎにした状態（以下「ｏｆｆ−ｏｎ」と記す）で
ある。この場合には、液晶素子２６０において光の偏光
方向が９０度回転するため、最終的には緑色光だけが液
晶シャッタを透過する。

【００１４】図１２（ｃ）に示したのは、液晶素子２３
のスイッチングをｏｎ、液晶素子２６０のスイッチング
をｏｆｆにした状態（以下「ｏｎ−ｏｆｆ」と記す）で
ある。この場合には、液晶素子２３において光の偏光方
向が９０度回転するため、最終的には青色光だけが液晶
シャッタを透過する。

【００１５】次に、ここで用いた強誘電性液晶のよう
な、複屈折性を有する電気光学デバイスの光学特性につ
いて説明する。

【００１６】図８、図１０で示したように、透過軸が直
交した状態（クロスニコルの状態）で配置された２枚の
偏光板１０、１１の間に表面安定化型の強誘電性液晶素
子を置いた場合、その透過光量は、式（１）のように表
される。

【００１７】

【数１】

【００１８】ここでＩ₀は入射光量、ｄはセルの厚さ、
△ｎ（＝｜ｎ_e−ｎ_o｜）は液晶の方向による屈折率の差
（ｎ_eは異常光線屈折率、ｎ_oは常光線屈折率である）、
λは波長である。また、αは液晶の分子長軸と偏光板の
偏光軸（吸収軸もしくは透過軸）とのなす角である。こ
れは、液晶素子がｏｆｆのときはα＝０、ｏｎのときは
α＝４５となる。

【００１９】これらの透過光量は、図１０に示したよう
なクロスニコルのｏｎ状態の時には、α＝４５度でｓｉ
ｎ（２α）＝Ｓｉｎ（π／２）＝１となり透過率が最大
になることがわかる。

【００２０】また、Δｎｄが波長に依存せず一定の値を
示したとすると、式（１）より、例えば△ｎｄ＝０．３
のときには、図１３のような分光特性を示すことがわか
る。

【００２１】液晶素子がｏｎ状態での分光透過率Ｌｏ
ｎ、および、ｏｆｆ状態での分光透過率Ｌｏｆｆを、２
行２列の行列で表すと次のようになる。但し、ここでＰ
ｏｎはパラニコルのｏｎ状態での分光透過率、Ｐｏｆｆ
はパラニコルのｏｆｆ状態での分光透過率、Ｃｏｎはク
ロスニコルのｏｎ状態での分光透過率、Ｃｏｆｆはクロ
スニコルのｏｆｆ状態での分光透過率を示している。

【００２２】

【数２】

【００２３】図１２の例において、カラー偏光板２１、
２２、２４、２５、２７それぞれの分光透過率をＦ₁、
Ｆ₂、Ｆ₃、Ｆ₄、Ｆ₅とすると、各分光透過率は以下のよ
うに表される。

【００２４】

【数３】

【００２５】液晶シャッタの分光透過率特性ＬＣＳはこ
れらの積になる。従って、液晶素子２３の分光透過率を
Ｌ₁、液晶素子２６０の分光透過率をＬ₂とすると、図１
２に示した２液晶５カラー偏光板構成の場合の分光透過
率特性は、以下のようになる。

【００２６】ＬＣＳ＝Ｆ₅・Ｌ₂・Ｆ₄・Ｆ₃・Ｌ₁・Ｆ₂・Ｆ₁ 例えば、前述の図１２の例における赤色表示の時の分光
透過率は、式（２）のように表される。

【００２７】

【数４】

【００２８】式（２）の各項にカラー偏光板の分光透過
率と液晶素子の分光透過率特性を代入すれば、液晶シャ
ッタ全体での分光透過率が計算される。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な複屈折性をもつ液晶素子を利用してカラー画像表示を
行う場合、以下のような問題点を生じる。

【００３０】正面から見た場合に複屈折性を有する素子
では、透過率の式（１）におけるリタデーション値△ｎ
ｄが、光が斜めに透過する場合には数値が変わってしま
う。すなわち液晶の分光透過率特性（Ｐｏｎ、Ｃｏｎ）
が変化してしまう。

【００３１】図１４で示すように、ｘ、ｚ軸側の屈折率
をｎ_o、ｙ軸側の屈折率をｎ_eとすると、斜め方向から光
が透過した場合、短軸側の屈折率はｎ″＝ｎ_oのままで
変化しない。しかし長軸側の屈折率は、その光の入射し
てくる方向に応じて異なる。ここで、このときｚ軸に対
する入射光の入射角をφとすると異常光の屈折率ｎ′
は、式（３）のように表される。

【００３２】

【数５】

【００３３】また、入射角をφとすると、このときの厚
さｄ′も、式（４）のように表される。

【００３４】

【数６】

【００３５】これらより、斜めから見たときの液晶のリ
タデーション値は、式（５）のように表される。

【００３６】

【数７】

【００３７】式（５）から明らかなとおり、リタデーシ
ョン値は、△ｎ′の差と、ｄ′との関数になる。これら
からもわかるように斜めからの光については、透過光量
を表す式（１）が変化する。すなわち、液晶シャッタの
分光透過率を表す式（２）も変化し、透過色が変化す
る。

【００３８】かかる特性を持つ強誘電性液晶素子を２枚
用いた図１２に示した液晶シャッタの場合、赤色表示の
場合（図１２（ａ））には液晶素子２３、２６０の光軸
が互いに平行になっている。そのため、斜めから見た場
合、図１４に示すように、２枚の液晶素子の屈折率が共
にｎ′に変化するために大きな色ずれの原因となり、視
角特性の劣化を招いている。

【００３９】本発明は、斜めの角度からみた場合でも色
ずれなどの少ない、視野角特性に優れた液晶シャッタ型
ＣＲＴ表示装置を提供することを目的とする。

【００４０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたものであり、一対の電極間に挟まれ
た一軸水平配向した屈折率異方性を有する液晶分子が電
極間に加えられる外部電圧によりその配向方向を同一平
面内で変える電気光学デバイスを複数枚積層し、この外
側及び各電気光学デバイスの間に偏光板を配列する光シ
ャッタと、ＣＲＴとを備えて構成される液晶シャッタ型
ＣＲＴ表示装置において、前記偏光板を隔てて隣り合う
電気光学デバイスは、その液晶分子の配向方向が互いに
一致しないように配列されることを特徴とする液晶シャ
ッタ型ＣＲＴ表示装置が提供される。

【００４１】前記偏光板を隔てて隣り合い、その液晶分
子の配向方向が互いに一致しないように配列された電気
光学デバイスは、液晶分子の配向方向の切り替えに際し
てその液晶分子が互いに同じ方向に回転してもよい。

【００４２】前記偏光板を隔てて隣り合い、その液晶分
子の配向方向が互いに一致しないように配列された電気
光学デバイスは、液晶分子の配向方向の切り替えに際し
てその液晶分子が互いに相反する方向に回転してもよ
い。

【００４３】前記電気光学デバイスはその異常光屈折率
方向または常光屈折率方向が前記偏光板の偏光軸と一致
して配列されており、且つ、前記電気光学デバイスの光
軸と偏光板の偏光軸とが一致しており複屈折をしない状
態のとき前記電気光学デバイスはその光軸が前記ＣＲＴ
の画面における水平または垂直方向のいずれかと一致す
ることが好ましい。

【００４４】前記電気光学デバイスは、強誘電性液晶材
料を用いたものであることが好ましい。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。

【００４６】実施の形態１．本実施の形態１は、後述す
る液晶素子２３、２６ａの光軸が互いに直交するととも
に、ｏｆｆ状態からｏｎ状態への移行に伴ってこの光軸
が互いに同じ方向に回転するようにしたものである（図
２参照）。なお、ここで言う「液晶素子の光軸」とは、
前述した図１２におけるｙ軸（屈折率ｎ_eの方向）であ
る。

【００４７】まず、本実施の形態１における液晶シャッ
タ型ＣＲＴの概要を図１を用いて説明する。

【００４８】図１において、１はガラス管、２は偏向ヨ
ーク、３は電子銃、４は同期回路であり、２０はこれら
によって構成されるＣＲＴである。５は液晶シャッタ
（光シャッタ）であり、例えば複屈折性のある液晶と偏
光フィルタを組み合わせて構成される。６は液晶シャッ
タ５の制御回路である。

【００４９】この液晶シャッタ型ＣＲＴでは、Ｒ、Ｇ、
Ｂ信号を、順次、ＣＲＴ２０と液晶シャッタ５とに出力
し、各色成分の画像信号をＣＲＴ２０で表示すると同時
に、液晶シャッタ５を各色が透過するように制御回路６
によって制御する。これによって、赤色光、緑色光、青
色光が、画像信号に応じた光量で順次透過される。その
結果、人間の目には、これらの各色の光画像が合成され
てカラー画像として確認されることになる。

【００５０】以上で概要説明を終わる。

【００５１】これ以降は、本実施の形態の主な特徴部分
である液晶シャッタ５を中心に説明を行う。

【００５２】図２は、液晶シャッタ５を示す模式図であ
る。

【００５３】液晶シャッタ５は、ＣＲＴ２０の側から、
ＢＧカラー偏光板２１、Ｒカラー偏光板２２、複屈折性
を備えた液晶素子２３、Ｂカラー偏光板２４、ＲＧカラ
ー偏光板２５、複屈折性を備えた液晶素子２６ａ、ＲＧ
Ｂ偏光板２７の順に配置した構成となっている。

【００５４】液晶素子２３、２６ａは、表面安定化型の
強誘電性液晶素子であり、ホモジニアス配向した強誘電
性液晶を、数ミクロンの間隔を保って配置された透明な
電極膜の間に挟んで薄いセルを構成している。

【００５５】図２（ａ）は、２つの液晶素子２３、２６
ａが、ともにｏｎの状態を示している。この状態におい
て、液晶の分子方向すなわち光軸は、液晶素子２３では
水平軸に対して４５度に、一方、液晶素子２６ａでは１
３５度にされている。また、ｏｆｆ状態において、液晶
素子２３はその光軸が図面における上下方向を、一方、
液晶素子２６ａはその光軸が図面における水平方向を向
いている。液晶素子２３、２６ａはいずれも、ｏｆｆ状
態からｏｎ状態への移行に伴って光軸が、同じ向き、こ
こでは、視聴者側（図２における右側）から見て時計方
向に回転する。従って、本実施の形態における液晶素子
２３と液晶素子２６ａとは、その分子の配向方向が一致
することはない。

【００５６】ＢＧカラー偏光板２１は、垂直方向は青色
光と緑色光とを透過し、水平方向は赤色光と緑色光と青
色光を透過させる。Ｒカラー偏光板２２は、垂直方向は
赤色光と緑色光と青色光とを透過し、水平方向は赤色光
を透過させる。Ｂカラー偏光板２４は、垂直方向は赤色
光と緑色光と青色光を透過し、水平方向は青色光を透過
させる。ＲＧカラー偏光板２５は、垂直方向は赤色光と
緑色光とを透過し、水平方向は赤色光と緑色光と青色光
とを透過させる。ＲＧＢ偏光板２７は、垂直方向はすべ
ての光を吸収し、水平方向は赤色光と緑色光と青色光と
を透過させる。

【００５７】ＣＲＴ２０から発せられた白色光は、以下
のようにして所望の成分（色）の光のみがこの液晶シャ
ッタ５を透過される。

【００５８】ＣＲＴ２０から発せられた白色光は、垂直
方向についてはＢＧだけが、また、水平方向については
そのまま白色光が、ＢＧカラー偏光板２１を透過する。
次のＲカラー偏光板２２では、垂直方向についてはその
ままＢＧが、また、水平方向についてはＲだけが透過す
る。次の液晶素子２３はｏｎ状態である。そのため、液
晶素子２３に入射した光は液晶素子２３を透過する際に
偏光方向を９０度変える。Ｂカラー偏光板２４に入射し
た光は、垂直方向についてはＲだけがこれを透過し、水
平方向についてはＢがこれを透過する。その次のＲカラ
ー偏光板２５では、垂直方向についてはＲが透過し、水
平方向についてはＢが透過する。次の液晶素子２６ａは
ｏｎ状態である。そのため、液晶素子２６ａに入射した
光はこの液晶素子２６ａを透過する際に偏光方向を９０
度変える。最後に、ＲＧＢカラー偏光板２７に入射した
光は、垂直方向についてはすべてが吸収され、水平方向
についてはＲが透過する。従って、液晶素子２３、２６
ａのスイッチングをｏｎ−ｏｎにした状態では、この液
晶シャッタは赤色光だけを透過させる。

【００５９】緑色を表示するときには、図２（ｂ）に示
したように、液晶素子２３をｏｆｆに、一方、液晶素子
２６ａをｏｎにする。すると、液晶素子２６ａの液晶分
子が図面における右側からみて時計回りに４５度回転
し、その光軸が水平軸に対して１３５度の位置になる。
これにより液晶素子２６ａを透過する間に光はその偏光
方向が９０度回転することになる。その結果、液晶シャ
ッタは緑色光だけを透過することになる。

【００６０】青色を表示するときは、図２（ｃ）に示し
たように、液晶素子２３をｏｎに、一方、液晶素子２６
ａをｏｆｆにする。すると、液晶素子２３の液晶分子が
時計回りに４５度回転し、光軸が水平軸に対して４５度
の位置になる。これにより、液晶素子２３を透過する間
に、光はその偏光方向が９０度回転することになる。そ
の結果、液晶シャッタは青色光だけ透過することにな
る。

【００６１】本実施の形態１では２枚の液晶素子２３、
２６ａについてその光軸が互いに一致しないようにした
ことで、液晶分子の視角の影響を２枚の液晶素子から同
時に受けることがない。つまり、視角を変えたときの影
響が分散するため、従来技術と較べて、色ずれを小さく
できる。なお、正面での色再現性は従来と同様である。

【００６２】液晶素子２３、２６ａの光軸の向きは上述
した例に限定されるものではない。例えば、ｏｎ状態で
の光軸の向きを、液晶素子２３では水平軸に対して１３
５度にし、一方、液晶素子２６ａでは水平軸に対して４
５度にしてもよい。

【００６３】本実施の形態１では、ｏｎ−ｏｎで赤色表
示、ｏｆｆ−ｏｎで緑色表示、ｏｎ−ｏｆｆで青色表示
となっていた。しかし、偏光板の配列や種類を換えるこ
とにより、例えば、ｏｎ−ｏｎで緑色表示、ｏｆｆ−ｏ
ｎで青色表示、ｏｎ−ｏｆｆで赤色表示となる偏光板の
組み合わせを選択しても視覚への効果は同じである。な
お、この点については、後述する実施の形態２、３にお
いても同様である。

【００６４】実施の形態２．本実施の形態２は、後述す
る液晶素子２６ｂとして、実施の形態１における液晶素
子２３と同一仕様のものを採用し、これを表裏逆向きに
配置したものである（図３参照）。液晶素子２６ｂは、
ｏｆｆの状態からｏｎの状態へのスイッチングに伴っ
て、図面における右側から見て反時計周りに回転する。
これ以外の点は実施の形態１と同様である。

【００６５】図３（ａ）は、２つの液晶素子２３、２６
ｂがともにｏｎの状態を示している。液晶の分子方向す
なわち光軸は、液晶素子２３では水平軸に対して４５度
に、一方、液晶素子２６ｂでは１３５度にされている。
ｏｆｆ状態において、液晶素子２３および液晶素子２６
ｂはいずれもその光軸が図面における上下方向を向いて
いる。ただし、本実施の形態２においては、このｏｆｆ
−ｏｆｆのモードは表示には使用しない。ｏｆｆ状態か
らｏｎ状態への移行に伴って液晶素子２３はその光軸が
視聴者側（図２における右側）から見て時計向きに回転
する。これに対し液晶素子２６ｂ、ここでは、視聴者側
（図２における右側）から見て反時計方向に回転する。
従って、本実施の形態における液晶素子２３と液晶素子
２６ｂとは、その分子の配向方向が一致することはな
い。

【００６６】図３（ａ）は、２つの液晶素子２３、２６
ｂがともにｏｎの状態を示している。この状態において
本実施の形態２の液晶シャッタは、ＣＲＴ２０の発した
白色光のうち赤色光のみを透過する。図３（ｂ）は、液
晶素子２３がｏｆｆ、液晶素子２６ｂがｏｎの状態を示
している。この状態において本実施の形態２の液晶シャ
ッタは、ＣＲＴ２０の発した白色光のうち緑色光のみを
透過する。図３（ｃ）は、液晶素子２３がｏｎ、液晶素
子２６ｂがｏｆｆの状態を示している。この状態におい
て本実施の形態２の液晶シャッタは、ＣＲＴ２０の発し
た白色光のうち青色光のみを透過する。

【００６７】本実施の形態２でも、実施の形態１と同様
に二つの液晶素子は液晶分子方向が互いに一致すること
がないので、実施の形態１と同等の視角特性が得られ
る。正面から見たときの赤色、緑色、青色の色再現特性
が悪化することはなく、本実施の形態２でも従来技術と
同等である。

【００６８】分子方向の異なる液晶素子にすると、図４
に示すような縦横比の異なるシャッタサイズの場合（例
えば縦横比が３：４）は、ｏｆｆの状態で２枚の液晶分
子が垂直になるように液晶パネルを切り出すように加工
しなくてはならない。すなわちサイズが２仕様になる。
しかし、本実施の形態２では、同じ切り出し角にカッテ
ィングされた液晶パネルの裏と表を使って構成できる。
従って、液晶パネルの種類が少なくて済むため製造面で
有利である。

【００６９】実施の形態３．本実施の形態３は、液晶素
子のモード（ｏｎ／ｏｆｆ）と、透過する色との対応関
係が、実施の形態１、２とは異なっている。

【００７０】本実施の形態３の装置は、液晶シャッタ、
特に、カラー偏光板の構成および制御回路６による制御
内容以外は基本的には実施の形態１と同様である。従っ
て、以下においては液晶シャッタを中心に説明を行う。

【００７１】図５は、本実施の形態３の液晶シャッタ型
ＣＲＴにおける液晶シャッタを示す模式図である。

【００７２】液晶シャッタ５は、ＣＲＴ２０の側から、
Ｂカラー偏光板２８、ＲＧカラー偏光板２９、複屈折性
を備えた液晶素子２３、ＢＧカラー偏光板３０、Ｒカラ
ー偏光板３１、複屈折性を備えた液晶素子２６ａ、ＲＧ
Ｂ偏光板２７の順に配置した構成となっている。

【００７３】液晶素子２３、２６ａ自身の構成およびそ
の配置は、実施の形態１と同様である。図５（ａ）は、
２つの液晶素子２３、２６ａが、ともにｏｆｆの状態を
示している。この状態において、液晶の分子方向すなわ
ち光軸は、液晶素子２３では水平軸に対して９０度に、
一方、液晶素子２６ａでは０度にされている。液晶素子
２３、２６ａはいずれも、ｏｆｆ状態からｏｎ状態への
移行に伴って光軸が、同じ向き、ここでは、視聴者側
（図５における右側）から見て時計方向に回転する。そ
の結果、ｏｎ状態において、液晶の分子方向すなわち光
軸は、液晶素子２３では水平軸に対して４５度に、一
方、液晶素子２６ａでは１３５度になる。従って、液晶
素子２３と液晶素子２６ａとは、その分子の配向方向が
一致することはない。

【００７４】Ｂカラー偏光板２８は、水平方向は赤色光
と緑色光と青色光を透過し、垂直方向は青色光を透過さ
せる。ＲＧカラー偏光板２９は、水平方向は赤色光と緑
色光とを透過し、垂直方向は赤色光と緑色光と青色光と
を透過させる。ＢＧカラー偏光板３０は、水平方向は赤
色光と青色光と緑色光とを透過し、垂直方向は緑色光と
青色光を透過させる。Ｒカラー偏光板３１は、水平方向
は赤色光を透過し、垂直方向は赤色光と緑色光と青色光
とを透過させる。ＲＧＢ偏光板２７は、垂直方向はすべ
ての光を吸収し、水平方向は赤色光と緑色光と青色光と
を透過させる。

【００７５】ＣＲＴ２０から発せられた白色光は、以下
のようにして所望の成分（色）の光のみがこの液晶シャ
ッタ５を透過される。

【００７６】ＣＲＴ２０から発せられた白色光は、垂直
方向についてはＢだけが、また、水平方向についてはそ
のまま白色光が、Ｂカラー偏光板２８を透過する。次の
ＲＧカラー偏光板２９では、垂直方向についてはＢだけ
が、また、水平方向についてはそのままＲＧが透過す
る。次の液晶素子２３はｏｆｆ状態である。そのため、
液晶素子２３に入射した光は、偏光方向を変えることな
くこの液晶素子２３を透過し、次のＢＧカラー偏光板３
０に入射する。ＢＧカラー偏光板３０に入射した光は、
垂直方向についてはＢだけがこれを透過し、水平方向に
ついてはＲＧがこれを透過する。その次のＲカラー偏光
板３１では、垂直方向についてはＢが透過し、水平方向
についてはＲが透過する。次の液晶素子２６ａはｏｆｆ
状態である。そのため、液晶素子２６ａに入射した光は
偏光方向を変えることなくこの液晶素子２６ａを透過
し、ＲＧＢカラー偏光板２７へ入射する。最後に、ＲＧ
Ｂカラー偏光板２７に入射した光は、垂直方向について
はすべてが吸収され、水平方向についてはＲが透過す
る。従って、液晶素子２３、２６ａのスイッチングをｏ
ｆｆ−ｏｆｆにした状態では、この液晶シャッタは赤色
光だけを透過させる。

【００７７】緑色を表示するときには、図５（ｂ）に示
したように、液晶素子２３、液晶素子２６ａともにｏｎ
にする。すると、液晶素子２３および液晶素子２６ａの
液晶分子は共に図面における右側からみて時計回りに４
５度回転し、その光軸が水平軸に対して４５度、１３５
度の位置になる。これにより液晶素子２３、２６ａを透
過する間に光はその偏光方向が９０度回転することにな
る。その結果、液晶シャッタは緑色光だけを透過するこ
とになる。

【００７８】青色を表示するときは、図５（ｃ）に示し
たように、液晶素子２３をｏｆｆに、一方、液晶素子２
６ａをｏｎにする。すると、液晶素子２６ａの液晶分子
が時計回りに４５度回転し、光軸が水平軸に対して１３
５度の位置になる。これより、液晶素子２６ａを透過す
る間に、光はその偏光方向が９０度回転することにな
る。その結果、液晶シャッタは青色光だけ透過すること
になる。

【００７９】以上説明した実施の形態３においても実施
の形態１、２と同様の効果が得られる。

【００８０】実施の形態４．本実施の形態４は、図６に
示すように、液晶シャッタの偏光板の偏光軸（吸収軸お
よび透過軸）が、ＣＲＴの垂直方向（副走査方向）およ
び水平方向（主走査方向）に一致するように配置したも
のである。液晶シャッタとしては、先に述べた実施の形
態１、２、３に示した構成のものを採用している。

【００８１】図６（ａ）は偏光板２７の透過軸がＣＲＴ
の水平方向と一致している場合を示し、図６（ｂ）は偏
光板２７の透過軸がＣＲＴの垂直方向と一致している場
合を示している。

【００８２】視角の影響は、図７に示すように複屈折性
を有する電気光学デバイスの光軸（液晶素子の光軸）に
対して垂直面上の時に影響が少ない。従って、この方向
をＣＲＴの水平方向、垂直方向と一致させた本実施の形
態４では、水平方向と垂直方向において視認性が良く色
再現性に優れたＣＲＴが得られる。

【００８３】前述した実施の形態１、２、３、４の構成
要素である液晶素子２３、２６ａ、２６ｂに用いられる
液晶材料としては、ネマティック液晶、強誘電性液晶な
ど公知の液晶材料を公知の方法により作製したものを用
いることができるが、カラー画像を表示する際、フレー
ム周波数を高くし動画を表示するためには、特に印加電
圧に対して高速に応答する強誘電性液晶を用いることが
望ましい。

【００８４】強誘電性液晶としては、素子を容易に大面
積化できるという点で、特に強誘電性高分子液晶と低分
子液晶からなる強誘電性液晶組成物であって、強誘電性
液晶中の強誘電性高分子液晶の割合が、好ましくは１０
〜９９重量％、さらに好ましくは１０〜７０重量％であ
る強誘電性液晶が好適に用いられる。

【００８５】強誘電性高分子液晶としては特に制限はな
く、たとえば、ポリアクリレート主鎖、ポリメタクリレ
ート主鎖、ポリクロロアクリレート主鎖、ポリオキシラ
ン主鎖、ポリシロキサン主鎖、ポリエステル主鎖、ポリ
シロキサン―オレフィン主鎖等の主鎖と液晶性側鎖とを
備えた側鎖型強誘電性高分子液晶が好適に用いられる。

【００８６】強誘電性高分子液晶としては、通常、重量
平均分子量が１０００〜１００万、好ましくは１０００
〜１０万のものが好適に用いられる。

【００８７】なお、これらの高分子液晶は強誘電性高分
子液晶の代表的なものであり、本発明に用いることので
きる強誘電性高分子液晶はなんらこれらに限定されるも
のではない。

【００８８】また、これらの高分子液晶は、一種単独で
用いても良いし、二種以上を併用しても良い。

【００８９】強誘電性低分子液晶化合物としては、たと
えば、下記式で示すシッフ塩基系強誘電性低分子液晶化
合物、アゾおよびアゾキシ系強誘電性低分子液晶化合
物、ビフェニルおよびアロマティックスエステル系強誘
電性低分子液晶化合物、ハロゲン，シアノ基等の環置換
基を導入した強誘電性低分子液晶化合物、複索環を有す
る強誘電性低分子液晶化合物等を挙げることができる。

【００９０】なお、これらの化合物は強誘電性低分子液
晶化合物の代表的なものであり、本発明に用いることの
できる強誘電性低分子液晶化合物はなんらこれらの構造
に限定されるものでない。また、これらの強誘電性低分
子液晶化合物は、一種単独で用いても良いし、二種以上
を併用しても良い。

【００９１】本発明において強誘電性液晶高分子液晶や
強誘電性低分子液晶化合物と配合して用いることのでき
る強誘電性を持たない液晶化合物としては、たとえば、
下記のスメクチック低分子液晶化合物が挙げられる。

【００９２】

【化１】

【００９３】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、２つの電気光学デバイスについて、液晶分子の光軸
が互いに一致しないように配置しているため、正面から
見たときの分光透過率特性は、液晶分子の光軸が一致す
るように配置したときと同じ特性を示すが、斜めから見
たときの影響は、１枚目の電気光学デバイスと２枚目の
電気光学デバイスとで異なる。そのため、視角による色
ずれの影響が小さくなり、視角特性の良い液晶シャッタ
型ＣＲＴを得ることが出来る。

【００９４】液晶シャッタの偏光板の偏光軸をＣＲＴの
水平方向（走査方向）または垂直方向（副走査方向）と
一致させた構成においては、特に、視認性がよく色再現
性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における液晶シャッタ
型ＣＲＴの概要を示す図である。

【図２】実施の形態１における液晶シャッタの構成を
示す模式図であり、（ａ）は赤色表示の時の液晶分子方
向、（ｂ）は緑色表示の時の液晶分子方向、（ｃ）は青
色表示の時の液晶分子方向を示している。

【図３】本発明の実施の形態２における液晶シャッタ
の構成を示す模式図であり、（ａ）は赤色表示の時の液
晶分子方向、（ｂ）は緑色表示の時の液晶分子方向、
（ｃ）は青色表示の時の液晶分子方向を示している。

【図４】液晶素子の切り出し方向を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態３における液晶シャッタ
の構成を示す模式図であり、（ａ）は赤色表示の時の液
晶分子方向、（ｂ）は緑色表示の時の液晶分子方向、
（ｃ）は青色表示の時の液晶分子方向を示している。

【図６】本発明の実施の形態４における、ＣＲＴと液
晶シャッタとの関係を示す図であり、（ａ）は偏光板の
透過軸を水平方向にした場合の構成、（ｂ）は偏光板の
透過軸を垂直方向にした場合の構成を示している。

【図７】光軸に対して垂直面から見たときの液晶の屈
折率を示す図である。

【図８】クロスニコルのｏｆｆ状態での光学特性を示
す図である。

【図９】パラニコルのｏｎ状態での光学特性を示す図
である。

【図１０】クロスニコルのｏｎ状態での光学特性を示
す図である。

【図１１】パラニコルのｏｆｆ状態での光学特性を示
す図である。

【図１２】一般的な複屈折性を有する強誘電性液晶を
用いた液晶シャッタの構成を示す模式図であり、（ａ）
は赤色表示の時の液晶分子方向、（ｂ）は緑色表示の時
の液晶分子方向、（ｃ）は青色表示の時の液晶分子方向
を示している。

【図１３】液晶の分光特性を示すグラフである。

【図１４】正面から角度φの位置から見たときの液晶
の屈折率を示す図である。

【符号の説明】

１ガラス管、２偏向ヨーク、３電子銃、４
同期回路、５液晶シャッタ、６制御回路、１
０カラー偏光板（ＮＤフィルタ）、１１カラー偏光
板（ＮＤフィルタ）、２０ＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅ
ｒａｙｔｕｂｅ）、２１カラー偏光板（Ｂ
Ｇ）、２２カラー偏光板（Ｒ）、２３複屈折性
を有する電気光学デバイス（強誘電性液晶素子）、２
４カラー偏光板（Ｂ）、２５カラー偏光板（Ｒ
Ｇ）、２６複屈折性を有する電気光学デバイス（強
誘電性液晶素子）、２７カラー偏光板（ＮＤフィル
タ）、２８カラー偏光板（Ｂ）、２９カラー偏光
板（ＲＧ）、３０カラー偏光板（ＢＧ）、３１
カラー偏光板（Ｒ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者白松直樹東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者岩田修司東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者吉井秀樹東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者熊均千葉県袖ケ浦市上泉1280番地出光興産株式会社内 (72)発明者長瀬隆光千葉県袖ケ浦市上泉1280番地出光興産株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の電極間に挟まれた一軸水平配向し
た屈折率異方性を有する液晶分子が電極間に加えられる
外部電圧によりその配向方向を同一平面内で変える電気
光学デバイスを複数枚積層し、この外側及び各電気光学
デバイスの間に偏光板を配列する光シャッタと、ＣＲＴ
とを備えて構成される液晶シャッタ型ＣＲＴ表示装置に
おいて、前記偏光板を隔てて隣り合う電気光学デバイスは、その
液晶分子の配向方向が互いに一致しないように配列され
ることを特徴とする液晶シャッタ型ＣＲＴ表示装置。
【請求項２】前記偏光板を隔てて隣り合い、その液晶
分子の配向方向が互いに一致しないように配列された電
気光学デバイスは、液晶分子の配向方向の切り替えに際
してその液晶分子が互いに同じ方向に回転することを特
徴とする請求項１記載の液晶シャッタ型ＣＲＴ表示装
置。
【請求項３】前記偏光板を隔てて隣り合い、その液晶
分子の配向方向が互いに一致しないように配列された電
気光学デバイスは、液晶分子の配向方向の切り替えに際
してその液晶分子が互いに相反する方向に回転すること
を特徴とする請求項１記載の液晶シャッタ型ＣＲＴ表示
装置。
【請求項４】前記電気光学デバイスはその異常光屈折
率方向または常光屈折率方向が前記偏光板の偏光軸と一
致して配列されており、且つ、前記電気光学デバイスの
光軸と偏光板の偏光軸とが一致しており複屈折をしない
状態のとき前記電気光学デバイスはその光軸が前記ＣＲ
Ｔの画面における水平または垂直方向のいずれかと一致
することを特徴とする請求項１、２または３記載の液晶
シャッタ型ＣＲＴ表示装置。
【請求項５】前記電気光学デバイスは、強誘電性液晶
材料を用いたものであることを特徴とする請求項１、
２、３または４記載の液晶シャッタ型ＣＲＴ表示装置。