JPS59208993A - カラ−表示装置 - Google Patents

カラ−表示装置

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JPS59208993A
JPS59208993A JP59091715A JP9171584A JPS59208993A JP S59208993 A JPS59208993 A JP S59208993A JP 59091715 A JP59091715 A JP 59091715A JP 9171584 A JP9171584 A JP 9171584A JP S59208993 A JPS59208993 A JP S59208993A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明はカラー表示装置、特に０乃至半波？ｌｉＪ変リ
タデすション素子と多色偏光子（ポーラライヤ”）を含
み広範囲の表示す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冒速カラースイッチを組込んでいる
フィ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〉 電気光学シャッター又はカラースイッチを組込んだフィ
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ント°ネスチツク（ＴＮ）液
晶電気光学士ルの偏光スイッチング機能と全組合せて十
分少は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１１って来た。透過型ＴＮ液晶セルは典型
的には光学的構体の組立にあっては２色スイッチに含捷
れ、セルを２個の直交する赤及び縁側光子と観視者近く
の中性アナライ・ソング偏光子（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１オン」状態となシ
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
光示装置はシエーファー発明の米国特許第４．０１９，
８０８号及び第４，２３９．３４９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４．００３，０８１号及びミ
ドルトン発明の米国特許第４．２９５，０９３号公報に
開示されている。
ＴＮ−ｔｚルはターンオフ時間が比較的遅いので、フレ
ーム同期したフィールド順次カラーＴＶ型衣示装置のカ
ラースイッチへの応用には適さないことがよく知られて
いる。この種装置にあっては、フリッカ−のガい表示を
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ッチを使用する必
要がある。ＴＮセルの欠点を克服するために、セルに印
加するスイッチング信号朋１波数の関数でその誘電異方
性が正から角の直マで変化する液晶体を用いて表示セル
を作っていた。
この型式の液晶体を含むセルはレインズ及びシャンクス
共著Ｊ　ＦａＩＩｔ−８ｗｆｔｃｈｌｎｇ　Ｔｗ１！Ｉ
ｔｅｄ　ＮｅｍａｔｌｃＥｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａ
ｌ　５ｈｕｔｔｅｒ　ａｎｄ　Ｃｏ１ｏｒ　Ｆｉｌｔｅ
ｒ　Ｊ（１９７４年４月４日）　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｌｃ
ｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　、　Ｖｏｌ。
１０、Ａ７・、第１１４−１１５頁に開示されている。
こ仁で説明するセルは低周波信号による電界では正であ
シ、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。よって、このｉ
＠　ＴＮセルに低周波信号を印加すると「オン」となシ
、高周波パルスを印加するとセルをねじれた「オフ」状
態に戻す。
この２周波ＴＮ素子は液晶セルにょシ生じる容量性負荷
に対して高覧圧の高周波信号・ぐ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
積にわたシ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。
液晶衣示装佃で使用されて来た他の光学効果には、同Ｗ
Ｍ可能な複屈折がある。この種装置とし７て一般的なも
のはＣ，Ｆ、パン　トーン著ｒ　Ｔｒａｎｓ　ｉ　ｅｎ
ｔＢｅｈａｖｉｏｒ　　ｏｆ　　Ｔｗｉｓｔｅｄ　　Ｎ
ｅｍａｔｉｃ　　Ｌｉｑｕｉｄ−ＣｒｙｓｔａｌＬａｙ
ｅｒ　ｉｎ　ｏｎ　Ｉ’：１ｅｃｔｒｉｃ　Ｆｉｅｌｄ
　ｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ＤｅＰｈｙｓｉｑｕｅ　、　Ｖ
ｏｗ、　３６　＋第Ｃ１−２６１乃至ＣＦ、−２６３％
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、セル電極面から測って同じ回転方向に傾斜してバ
イアスした整列ディレクタ（ｄｉｒｅｃｔｏｒ　）を有
する。しかし、との移セルは「光学的パウンド」とそれ
に続く長いリラックス時間を生じるので、スイッチング
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。上述のパン・トーン刊行物は、リラックスしたセ
ル内の液晶体の流れが光学的パ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ィレクタに逆トルクを加える。この
トルクはセルのリラックス期間中の局部ディレクタ再整
列方向と反対であるので、光学的バウンド°を生しりラ
クセーション時間を増加することとなる。
光学的バウンドを排除するかなりの厚さであって、よっ
て光学状態間でのりラクセーション時間が短かい液晶セ
ルを含む可変リタデーション素子はジームズ、Ｌ、ファ
ーガソン著ｒ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆ　ａ　Ｍａ
ｔｒｉｘ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｕｓｉｎｇ　５ｕｒｆａｃ
ｅ　ＭｏｄｅＪ１９８０Ｂｉｅｎｎｉａｌ　Ｄｉｓｐｌ
ａｙ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　ＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＰｒｏ
ｃｅｅｄｉｎｇｓ第１７７−１．７９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ｖ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２６３８８１．６号公報に開示
されておシ、白黒ＴＶ受像機からカラー１ｉｔｉｉ像を
得るアダプタをｈ兄明している。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。力〜効果セルは細光光線を受けて直交関伴成分に
分π（する。一方の成分の他方の成分に対するリタデー
ション（位相遅延）量はセルｍ。
極に印加した外部車圧によシ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＋ｔａ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
シートを通って得だ色の純度が悪く、まだ観測角度によ
っ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。
よって、この装ぼけ大手の劇作表示用には適さ々いカラ
ー画像を生じる。
〈発明の目的〉 従って、本発明の目的の１つはカラーコントラストが良
好でを）り輝度及び解像度の優Ｉ］たフィールドＪＩＩ
ｉ’ｒ次型カラー表示装置を提イ↓１することである。
本発明の他の目的は高速カラースイッチとして可変リタ
ーダを用い、表示装置上にフリッ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？Ｉ′ｌ１１でき
る画像を生じるネマチック型液晶セル状の可変リターダ
を組込んだカラー弄示システムを祈供することである。
本発明の別の目的は液晶セル内の局部ディレクタの光学
的バウンドが方い為にうｔ学状仲の転移時間の短かい液
晶可変リターダを組込んプｅカラー衣示システムを提供
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ィレクタ
に逆トルクが生じ々いディレクタ配列である為に、光学
状態間で光学的パ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［１的並びに作用幼芽は
、添伺図を参照して後述する本発明の好適実施Ｐすを読
めは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１ｎｊ１イ９を
形成する高速カラースイッチを使用するフィールド順次
カラ刊勅テ装置である。このカラー光示装置は光臨と入
力光を受ける色感心偏光子手段とよ’）　ＩＮ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吸収軸と全弔
する。第】及び第２吸収軸は受光面に対し路面角力向で
ある。線形偏光手段を色感１’Ｆ＞　（ｊｉｆｆ元手段
と間隔を保って旧つその吸収１１１１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。半成可変光学リ
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ｊζ□する。■Ｊり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
波すクデーションを行ない、その光学１１１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。このカラー表示数Ｐｌは更に
可変リターダ手段と一体のスイッチング手段を有し、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
状朗は可変光学リターダ手段を介して第１及び第２色の
光線のりタデ−ジョ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辿る第２色の光線を半波リタデー
ションさせて、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Ｊ］た２色のうち
第２色に対して半波リタテ゛−ジョンと力るよう同調さ
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ッチング手段により第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
伺けした色感応及び中性偏光子を含む。可変リターダは
却−色についてのみ半波リタデーションが可能であるが
、各スイッ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面、圧信号が、通過
光線のリタデーショ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ｉ１１＋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色の半波リクデーション
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
軸に沿って可変リターダによシ第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
触ディレクタの方向を変更する２状卵間で切換えられる
ときデー「スクリネーション（ｄｌｇｃｌｉｎａｔｌｏ
ｎ　）及びバウンド（ｂｏｕｎｃｅ）を生じないネマチ
ック液晶セルで可変リターダを構成する。可変リタデー
ション素子として液晶セルを使用することにより単一周
波数の高速スイッチがｈ］能となシ駆動回路の一力が少
なくなシ広角祈野で偉′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ィールドｌ
１ｆｆｉ次カラー衣示装置ば、フレームシーケンザに同
期すると鮮明寿コントラストで高解像度の多色画像をフ
リッカ−々く得ることかできる。
〈実施例の駁２明〉 第１図は本発明によるフィールド１１「］次型カラー衣
示装置００の実施例を示す。このカラー表示装（ｉ’Ｖ
αＯは液晶可変光学リクーダ即ちリターダ手段α９庖夫
々直交する第１及び第２色感応多色ＩＱ形イ［１１光子
即ち偏光手段０４）　、　Ｏ（Ｊと中性線形偏光子即ち
偏ブＣ：手段ａ榎間に光結合関係で配置したものを含む
。色感応偏光子α４１Ｈｍ１色の光線のみを通過させる
吸収＠１１を有し、色感応伸光子ＯＱ１、杷２色光糾の
みを通堝婆せる吸収軸を有する。使用可能々スイッチン
グ連朋のＯ乃至半波可変リターダで沿晶すクーグθ衾を
置換し得る。
本明細１中、光学リクデーション及び複屈折の語は次の
説明で定義する。初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。このリタデーションがあると、２つの光線間
に位相差を生じるが、このリクデーションは光線の波長
にも関連する。ρ１１えは、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―
二丈効検屈折、ｄは素子厚、λけ光線の波長である。
リターダ０′２と偏光子α→、ａＱ及び０８１で構成さ
れる光学わ；ｊ体を光画像源即ち画像発生器−の前方に
配してその螢光スクリーンに）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（イ）ｌｄ　ＣＲＴ　（陰極線
管）であるが投写装置であって、フレーム同期回路Ｈの
出力に応答するラスク発生器（ハ）により発生シタ１′
ｖ型ラスタ走査信号により第１及び第２インターバル４
ｇＫ順次画岱情報のフレーノ・を出力する。
第１インターバル中は、第１色（列オば赤）画像と第１
色及び第２色（しく；えは緑）の合成画像の情報を螢光
スクリーン（ハ）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
リーン盤上に有く。色偏光子０及びθ＋３Ｆｉ螢光スク
リーン（イ）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０υの近く
の可変リターダ０紅片面に入射する。
可変リターダ駆動器（イ）は入力端子にフレーム同期回
路（ハ）からの出力を受けて可変リターダＱ３を画像発
生器−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。従って、第１インターバル中、駆動器（ハ）は
可変リターダ（６）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クデーションとなるよう
にする。この期間中には、緑色光線は線形偏光子０樽を
通過できずこの期間中に螢光スクリーン盤上に表示され
ている緑色の画像成分は取シ除かれる。第２インターバ
ル中は、駆動器（ハ）は可変リターダαのを「オン」状
態になし、偏光子ａ４及び０Ｇを通過したすべての色の
光線のリタデーショ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α→の吸収軸の方向は、り下に費
明するとおシ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
フィールドは第１及び第２色感応偏光子ａ→、αＱを介
して通過させ、リターダ０２及び線形偏光子α匂により
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ララス信号の交互フレームに対応する２つの期間中
偏光子０榎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、赤と縁間のス啄り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α→、θＱ及び翰の吸収軸の方向
ｄ、２色間のスイッチングを生じる。光入出力面０″Ｉ
）の各り上で可変リターダ（１’３の光学軸のプロテク
ション（防獲）０φは偏光子０→及びαＧの各吸収ｑｑ
ｌ＋（ハ）、０２に対して略４５°にしている。
、多色線形偏光子０冶は、その垂直方向の吸収軸（ハ）
に沿って赤色伺近の可祈スペクトラムの色を含む偏光光
線を通過させ、水平伝搬Ｉｔ　Ｏ＊に沿ってすべての色
の可視光線スペクトラムを通過させる。多色線形偏光子
ＯＱは水平吸収軸０さに沿って緑色付近の可視スイクト
ラムの色を含む偏光光線を通過させるが、垂直伝搬軸０
→に沿ってすべての可視光線スペクトラムを通過させる
。従って、多色偏光子α→及びＭを糾合せると、螢光ス
クリーン（ハ）から入射する赤及び緑色光線を白文的に
偏光する色感応偏光子を構成する。
可変リターダ０′２が１オフ」状態のときは、その光学
軸０→は緑色の光線が通溝できるように方向付けられ、
その光は伝搬軸（イ）に垂直に線形Ｍ、−光され、中性
偏光子０樽によシ吸収される。線形偏光子θｅの水平伝
搬軸０８は赤色光線を通過する。伝搬軸（＞Ａは赤色感
応偏光子Ｑ４の吸収軸（財）に直角に配「７されており
、リターダθ９によって伝Ｐｉ　仰＋　Ｑ９の方向に沿
って投射された赤色光線を通過させる。
可変リターダａのが「オン」状態のときは、偏ブ０子０
→、　（１ｆ１９を通過する赤及び緑色の両光紛の光学
リタデーションが減少するようにその光学軸を配信する
。線形偏光子θ→の垂直配列吸収用１１θ１は赤色感応
偏光子α用の吸収軸と同じ方向でを）るので、その１−
オン」状態ではいずれの色の入射光も遅延させ々いので
赤色光線を吸収する。線形偏光子０→は伝搬軸０８に沿
っ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Ｏ乃至半波再
環すク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ョ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（１，００）は略平行
で互に離間した電極楊体とその間に充交した液晶体（１
，０６）とを含む。菫１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（１
，１−０）を有する誘動、体ガラス基板（１０８）より
成る。ディレクタ配向被膜（１，１２）を導電層（１１
０）に設は市、俊栴体（１０２）と液晶体（１０６）間
の境界を外す。この被８１１．１２）の界面は液晶体（
１，０６）に接触し、それに接触する港晶体のディレク
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（配向タシ理をする）。ディレクタ配向＠咬（１１２
）を形成する利料及び寸法を以丁詳細に説明するＯｈ１
夕構体（１，０４）は１１）、極椛体（１０２）と類イ
Ｖ栖成であって、対応する桶成袈紫にはイソシュを・イ
１する口・１−参照杓号をド［」シてし・る。
一極栴体（１（＋　２　）と（１０４）を互に左右ｅ（
−ずらせて導電層（１１０）、（１−１０’）にリター
グ駆如Ｊ器Ｑ→用出力端子（１，１３）のＪＨ続を可能
にしていイ・、、スペーサ（１１４）はガラスファイバ
等の適当な月利により構成して両電極構体（１０２）及
び（１０４）間を略ｆ行に糾持する。
次に、第４Ａ乃至４Ｄ図を参照する。液晶セル（１００
）内のＪ？Ｊ　（１１２）、（１１２’）のネマチック
・ディ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４．３３３，７０８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（ｉｏｏ）
のダイレクタ配向の極く一部をなす交互に傾斜したジェ
オメトリのものであって本発明のものとは異なることが
理解できよう。対ボイド等の特許のセルは、二安定スイ
ッチング動作を行なわせる為にセル内でのテ′イスクリ
ネーション運動を促進するよう構成している。
電極構体（１０２）の抜膜（１１２）は、電極構体と接
触するディレクタ（１１６）が互に平行で且つ傾斜バイ
アス角十〇（杉ｙ＊　（１，１２）の面を基準に反時言
１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）の控膜（１１２’）は、ディレクタ（
１１８）と接触する電極構体面をその面に接触するディ
レクタが互に平行で且っ被Ｆ（１１２’）の表面から時
計方向に測って一〇となるよう配向処理をする。よって
、液晶セル（１００）は、ディレクタ配向層（１１２）
　。
（１１２’）の対向面の面接触ディレクタ（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。
面接触ディレクタを希望する配向にする第１の方法は、
号？リイミドを配向被膜（１１２）　、　（１１２’）
の材料として用い、夫々雷椋措体（１０２）　、　（１
０４）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１θ
１を州る。面接触ディレクタの配向を行う第２の方法は
、夫々箱゛給構体（１０２）　、　（１０４）の配向被
膜（１１２）　、　（１１２’）の材料として一酸化硅
素（Ｓｉｎ）を使用する。この−酸化硅素を蒸発させて
１ｏ０乃至３０°、好ましくは１５°乃至２５°の傾斜
バイアス角１θ１を得るに十分な量を電極構体表面から
測定して好ましくけ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υ開示さ
れており、当業者には知られている。−例を挙げればジ
ャニング発明に係る米国特許第４，１６５，９２３号公
報がある。
第４Ａ図は、約２　ｋＨｚで実効値２０ハルトの交流信
号Ｖ、を夫々電極構体（１０２）　、　（１０４）の導
電層（１１０）　、　（１１０′）に印加した場合の面
非接触ディレクタ（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（ト）の
出力において生じる第１スイツチング状態であって、液
晶セル（１００）内の電極構体（１０２）　、　（１０
４）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
接触ディレクタ（１２０）の多くはセル内の電束線方向
（，１２１）に沿って略−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。よって、
セル（１００）が「オン」状明に刺激されると、面非接
触ディレクタ（１２０）はセル面に垂直姉配列する。セ
ルの２つのトポロジー状態中、面接触ディレクタ（１１
６）及び（１１８）は実質的に同じ傾斜バイアス角１θ
１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４０図に示し、第２状態を第４Ｄ図に示す。
第４Ｂ図は信号ｖ１を取シ除いた直後の面非接触ディレ
クタ（１２０）の方向を示し、面非接触ディレクタの配
列はセル内の電極構体（１０２）及び（１０４）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
ィレクタのリラックスを生じさせる０信号ｖ１を取シ除
くと駆動器（ハ）の出力に第２スイツチング状態が生じ
る第４Ｂ図のディレクタ方向がセルの１オフ」状態に対
応する。
セル（１００）　ｋ　ｒオフ」状態にスイッチングする
には駆動器（ハ）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」状幣への転
移中、面非接触ディレクタ（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ィレクタ同士が
略平行関係になろうとする。よって、面非接触ディレク
タ（１２０ａ）及び（１２０ｂ）は矢印（１２２ａ）で
示す方向に時計方向に回転し、ディレクタ（１１６）及
び（１２０１Ｌ）が平行に近い関係になり、面非接触デ
ィレクタ（１２０ｃ）及び（１２０ｄ）は矢印（１２２
ｂ）で示す反時計方向に回転して、ディレクタ（１１８
）と（１２０ｃ）が平行に近い関係になる。よって、セ
ル（１００）が１オフ」状態にリラックスすると、面非
接触ディレクタの多くは夫々配列してディレクタ成分を
セル表面に投影する。しかじ面非接触成分（１２０ｓ）
はセル面に垂直の路面状にとどまる。
セル（１００）の表面ジェオメトリはパン・トーンの刊
行物に記載の如き従来の液晶可変リタデーション・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って同じ回転方向で
ある。このセル（ｉｏｏ）の面接触テ′イレクタ形状に
より、面非接触ディレクタ全光学的パウンドを生じるこ
となく「オン」状的から「オフ」状態へ迅速にリラック
スできる。この迅速用つ光学的パウンドを生じ々いリラ
クセーションは液晶体の流れがセルの配向処理した表面
に沿って同じ方向（１２４）である為だと現段階では考
えらハている。この中方向のかすれは上述した従来例セ
ルにあっては生じイで１ず、配向処理し、／＋、面にｆ
ｆ’１つて互に逆方向に流れる。このセル（１００）内
での液晶体の巣方向性加動による効果として、リラック
スしているセル内の流れにより中間位置の面非接触ｔ′
イレクタ（１２０ｅ）にはイ＝Ｊら逆トルクが生じない
点にある。その結果、バ１ンンドのない迅速な電子光学
ヌイソチングが実＋１１、できる。
第４Ｃ図は第４Ｂ図の「オフ」状態から液晶セル（１０
０）を更にリラックスさせた期間Ｔ１後のダイレクタの
方向を示す。この状態は一般に↑（ｉ界を取り除いた後
約ら０ｍ８経過してもセル内に電界を再び生じさ忙ない
場合に生じる。第４Ｃ図に示すセル内のディレクタ形状
は、面非接触ディレクタ（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ケとることを
特徴とする。史にリラックスすると、πラジアンねじれ
形状のセルはディスクリネーション運動を生じ、約数分
間の期間Ｔ２にわたり第４Ｄ図に示すスプレィ状態へと
進行する。約１パぞルトの交流イパ号Ｖ３を周期的にセ
ルに印加すると、面非接触ディレクタがπラジアンねじ
れ状態から更にスプレィ状態）へ進行しないことに注目
されたい。
液晶セル（１００）　’ｒ　Ｏ乃至半波可変リタ−ダと
して動作する方法は、ディスクリネーションのない面非
接触ディレクタを第４Ａ図に示す電界整列即ち１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θ 本発明では、液晶セル（１００）は、光学軸が面非接触
ディレクタ（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ィレクタ（１２０）の方向と一致
する０デイレクタ（１，２０）が「オン」状ｆｔＡＫな
ると、ディ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ョン
をかなり減少する。
網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（１０
０）が「オフ」状態であれば面非接触ディレクタの整列
方向と不一致である。ディレクタ（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（１００）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
ィレクタ（１２０）の方向けΔｎｄ／λ＝稀の数式を満
足する波長の光に対して実質的に半波光学リタデーショ
ンを生じる。ここで、ｄは液晶体（１０６）の層厚（１
２８）　、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であって、セルの「７１ン」と「オ
フ」間の転移時間は約１．３ｍｓであつた。この応答時
間は英国はプールのＢＤＨケミカルズ　リミテッド社製
Ｅ−４４型液晶を３μの厚さで使用し、実効値＋２０ボ
ルトの２　ｋＨｚの駆動パルスで駆動した場合に得た実
測値である１、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＝
Ｗｌ虫ディレクタの再配列中のセル内の液晶体流動を単
方向とすることにょシ光学的パ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７）が変化する誘電異方性を特徴と
する液晶体温合物を含んでもよいことが理解できよう。
よって、２ｏｏ〜５００Ｈｚの低周波信号を液晶セルの
電極構体（１０２）及び（１０４）印加すると、面非接
触ディレクタ（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、面非接触ディレクタ（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
ス幅の高波波信号パルスを印加すると、ディレクタが全
体として半波リタデーショ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−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、面非接触ディレ
クタの形状が所望第１量の光学リタデーションとなるよ
う方向付けるレベルに調整することによシ達成できる。
セルへの印加電圧を増加すると、それに応じてセル面へ
投影されるディ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ョ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ョンを生じる面非接触ディレクタ
の方向伺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ョ
ンを可変することができる。この低周波信号の連続した
印加により、セル（１００）が一層リラックスするのを
防止し、こね。
によシ所望第１量の略一定光学すタデージョンを維持す
る。第１量のリタデーションをより大きい第２のリタデ
ーションにするには、十分な１１Ｂの高周波信号パルス
を印加して面非接触ディレクタを第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市圧の低周波信号を連続して印加すると、セルが一１
？４１Ｊラツクスするのを防止でき、よって所望量の略
一定の光学リタデーションが維持できる。
脣た、このセル（１００）を熱状態から誘明状態に切捨
える光学構体中に含めてもよい。「オフ」状態の液晶セ
ル（ｉｏｏ）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ッチングの達成
に必要な光学要素は偏光子θＧ、ＯＱ及びセル（１００
）を組込んだリターダ（１■のみである０偏光子θＱは
中性型でよく、吸収軸０錦に沿って偏光したすべての光
を吸収する。リターダ０りの「オ／」状襲下では、偏光
子ＯＱを通過した光線すべてが偏光子θ［有］の吸収軸
帥に沿って完全に吸収される。リターダ０りが「オフ」
であると、偏光子０ゆを通過した光の大半は、セル（１
００）が同調（即ち使用する特定の液晶体につきセル埋
を最適にｊμ択することにより）していれば、偏光子０
υを通過して可視スペクトルの略中間の波長に対して半
波リタデーションを行う。
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櫛は液晶を用いだＯ乃至半波可変
リターダと多色フィルタとを用いるのみであり、構成が
極めて簡単である。また、可変リター〆は略πラジアン
の傾企［バイアス角の酢向処理を行った新規構成である
ので、応答速度が極めて高速（−例では約１ｍｇ　）と
々リフイールド順次方式のカラー表示装置が得られる。
更に、高Ｍ像度、高コントラスト、広い視野、及び任′
！Ｓ′表示面値のカラー表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるカラー表示装−〇構成を示す簡易
ブロック図、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ィ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、紀４図は本発明
に使用する液晶セルの各状態におけるディレクタ方向を
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」スイッチング応答特性図を示す。 図中、αＱはカラー表示装置、（イ）は画像発生器、（
１４１、ｏｅ　、　ａυは偏光子、（２）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）　、　（１１８）
は面接触デイレクタ、（１２０）は面非接触ディレクタ
を示す。 Ｆ　Ｉ　Ｇ、　１

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、　画像発生装置と、該画像発生装置からの画像出力
    光線が入射され互に略直交する光吸収軸を有する光感応
    偏光手段と、該光感応偏光手段から間隔をおいて配置し
    た線形偏光手段と、上記両偏光手段間に配置され光学軸
    が上記光吸収軸に対して略４５°の関係にあり、電界に
    よ如２つの異なる状態に切換えられる可変光学リターダ
    手段とを具えるカラー表示装置。 ２　上記可変光学リクーグ手段の切換えは上記画像発生
    装置のフィールドに同期して有力われる特許請求の範囲
    第１項記載のカラー表示装置。 ３、上記可変光学リターダ手段として略平行電極内面に
    該面に対して互に逆方向に配向した配向被膜間に液晶体
    を充填した液晶可変光学リターダ手段を用いる特許請求
    の範囲第１頂記載のカラー表示装置。
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