JPS60100120A - 電気光学装置 - Google Patents

電気光学装置

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JPS60100120A
JPS60100120A JP59201422A JP20142284A JPS60100120A JP S60100120 A JPS60100120 A JP S60100120A JP 59201422 A JP59201422 A JP 59201422A JP 20142284 A JP20142284 A JP 20142284A JP S60100120 A JPS60100120 A JP S60100120A
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    • G02F1/1393—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the birefringence of the liquid crystal being electrically controlled, e.g. ECB-, DAP-, HAN-, PI-LC cells
    • G02F1/1395—Optically compensated birefringence [OCB]- cells or PI- cells

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気光学装置、特に、１対の偏光フィルタ間に
置かれた１対の可変光学遅延ン：汁（ｒｅｔａｒｄｐｒ
）を有し、この可変光学遅延器が設定された波長の光線
の光学透過状態間の高速ヌイッナングをｉＪ能にする光
デート、カラーフィルタ静の高、連１１Ｌ気光学装置に
関する。
〔従来技術及びその問題点〕
従来、偏光系内に置かれて光ダー１のターンメン及びタ
ーンオフ光学透過状態間１．．−　ｊ豆縮″ツるねじれ
ネマヂツク液晶デバイスを用いた１１６速電気光学・ブ
０ゲートが周知である。このような光り−１は、英国ロ
ンドンのＯＶＵＭ比１９７５年発行、ｌ・ピアス著”　
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｈｎｎｄｂｏｏｋ　ｏｆ
　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌｌ）ｉｓｐｌａｙｓ”
、第９．５．３節、　Ｆ９．１９図及びＦ９　、２０図
に開示されている。この従来の電気光学・光ダートを第
８図に示す。
第８図において、光グー）　（１０は、低速補助シャッ
タ０→の前方に置かれた高速シャッタ０２を有する。
高速シャッタ０→は、１対のニュートラル直線偏光フィ
ルタ（イ）及び（イ）の間に互いに対向して置かれた１
対のねじれネマチック液晶デバイス０Ｑ及び０時を有す
る。偏光フィルタ（ホ）は垂直吸収軸（ハ）及び水平透
過軸ＱＱを有し、偏光フィルタＱのは垂直透過軸−及び
水平吸収ｆｆ１ｌｌｃＪ１．ｅを持つ。
外部光源（図示せず）から放射された光線は偏向フィル
タ休）に入射され、高速シャッタ（６）の偏向フィルタ
Ｑ→から放出される。液晶デバイス０（９及び（１１は
光学的に能動であシ、パオン″及び″オフ″スイッヂン
グ状態を有する。゛オン”状態では、液晶デバイスに適
当な大きさの電圧信号が印加され、液晶デバイスを透過
する光線の偏光の向きは変化しない。１オフ“状態では
、液晶デバイスに電圧信号が印加されず、透過する光の
偏光の向きが９０度回転する。ねじれネマチック液晶デ
バイスＫ　オイ−（は、７オフ“状態から６オン”状態
へ切換わる時の応答時間（即ち、ターンオン時間）の方
が゛オン“状態から゛オフ”状態へり換わる時の応答時
間（即ち、ターンオフ時間）より短い。
第９図において、時刻Ｔ１以前に両液晶デバイスθＱ及
びθ呻が共に゛オフ”状態にあり（Ａ及びＢ参照）、こ
の間は、偏光フィルタ（イ）の水平透過１ＦｌｌＩ（ハ
）を透過する光線の偏光方向の総計は変化せず、偏光フ
ィルタ四の水平吸収軸（３（参により完全に吸収される
。よって、時刻Ｔ１までは高速シャッタから光線は出な
い（Ｃ参照）。
時刻Ｔ１において、１２０ボルトの交流（ＡＣ）信号が
液晶デバイスＯＱ及びθ→のいずれか一方に印加される
（Ａ）と、偏光フィルタ９ｔ）の水平透過軸（ハ）を透
過した光線の偏光の向きが９０度回転し、光線は偏光フ
ィルタｅ々の垂直透過軸（ハ）を透過して高速ンヤッタ
０のから出る（Ｃ）。液晶デバイスのターンオン時間を
短縮させるために、比較的高い電圧が用いられる。この
状態を、高速シャッタθ→の透明な光学的透過状態とい
う。
時刻Ｔ２において、１２０テルトのＡＣ信号が、時刻Ｔ
、では駆動されていなかった液晶デバイスＯＱ及びａ→
の他方にも印加されるようになる（Ｂ）と、偏光フィル
タ（ホ）の水平透過軸（ハ）を透過した光線の偏光の向
きには金側Ｏの回転が与えられ、この光線は偏光フィル
タｅ→の水平吸収軸（ト）により完全に吸収される（Ｃ
）。この状態を高速シャッタθ埠の不透明な光学透過状
態という。
高速シャッタａ２における光線の透過及び遮断は液晶デ
バイスＯＱ及び０呻を順次゛オフ”状態から６オン”状
態に切換えることによって行なわれる。
高速シャッタ０諺の透明から不透明へ、及び不透明から
透明への透過状態の変化の応答時間はいずれも液晶デバ
イスの知いターンオン時間で決まる。
低速補助シャッタ←◆は、高速シャッタα諺の出力側に
位置し、高速シャッタの光透過が停止した後、液晶デバ
イス０１及びθ印が共に゛オフ”状態に５１＋１緩する
間に光ケ゛−トθ１を光が透過するのを防止する。
低速補助シャッタα→は、偏光フィルタに）及び０金間
に配置、されたねじれネマチック液晶テ゛バイスＧ′４
を有する。偏光フィルタに）は、高速シャッタ０→及び
低速補助シャッタ０４に共有の要素となっている。
偏光フィルタ０膏は垂直吸収軸ＯＱ及び水平透過軸０→
を梅する。
液晶デバイス０→に電圧信号が印加されないどき、偏光
フィルタＱ→の垂直透過軸（ハ）を透過した）’に　＆
！の偏光の向きは９０度回転しこの光線は偏光フィルタ
０→の水平透過軸００を透過する。この状態は、時刻Ｔ
１とＴ２との間の期間、時刻Ｔ１の直前の知期間、及び
時刻Ｔ２の直後の短期間に存在しくＤ）、光は光ケ゛−
ト０りを透過できる（Ｃ）。
高速シャッタθりの光透過停止後（Ｃ）かつ液晶デバイ
ス００及び０時から１２０がルトのＡＣイｒｉ号が除去
される前に、液晶デバイス０邊にｌＯボルトのＡＣ信号
（Ｄ）が印加され、時刻Ｔ３で液晶う′バイスＯＬｊ及
び（喝から電比イｈ号が除去される（八及びＢ）とき、
液晶デバイスθＱ及びθ印のターンオフ１１．Ｊ間応答
特性の不一致によシ光ダート（へ）を単発的に光が透過
−ｊ−るのを防止Ｊ−る。１０ｙｌ？ルトのＡＣ信号は
、液晶デｔＪイス０擾が時刻Ｔ３よシ前に゛オン“状態
に達するよう充分時間的余裕をもって時刻Ｔ３前に印加
される。
光ダートθＱはすべての波長の光に対して光学的透過を
高速に切換えることができる。しかし、これは多数の光
学部品の使用によシ可能になるものであるから、光の強
度はこれらを透過する間に減衰してしまう。しかも、高
速シャッタに関連するねじれネマチック液晶デバイスは
容量性負荷を生じるので、２つのスイッチング状態間で
このデバイスを高速に切換えるためには非常に高い電圧
のＡＣ信号を必要とする。
〔発明の目的〕
本発明の１つの目的は、低電力の駆動回路を用いて単一
波長の光の光学透過状態を切換える電気光学装置を提供
することである。
本発明の他の目的は、１対の偏光フィルタ間に配置され
た１対の可変光学遅延器を有し、この可変光学遅延器の
光伝達面上への光軸の投影が直交して、光ケ゛−トの光
透過停止後、可変光学遅延器がほぼ半波長遅延状態へ弛
緩するとき光ダートの偽伝達を防止する電気光学装置を
提供することである。
本発明の他の目的は、ｉ＋Ｊ変光学遅延器がほぼ半波長
遅延状態へ弛緩するとき光の偽伝達を防止する低速補助
シャッタを不要にイる電気光学装置を提供することであ
る。
本発明の他の目的は、本発明のｙＣり−トを含み、フィ
ールド順次表示システムに用いられて、白色光及びフル
カラー画像を形成１−る３つの異なる色の光を出力する
切換可能な電気光学装置、を提供することである。
〔発明の概要〕
この第１の発明η上気光学装置Ｒ，ｌｉ１、第１Ａ　ｌ
’Ｘｌ及び第１Ｂ図に示す如く光伝達面への光軸の投影
が互いに直交するよう対向して配置され、’Ｆ：ｉ定の
波長の光に対して夫々零または略半波長の遅延をノジえ
る１対の可変光学遅延手段ＩＡＩ　、　ｅ旬とこの１１
」のＯＪ変光学遅延手段Ｇ４）、←ｆｉｌの両側に夫々
このＴｉＪ変光学遅延手段ｃｉａ　、　ＳＩＪに略平行
して配置ｉ’ｊ、された１対の偏光手段（ロ）、０１と
、この１対の可変光学遅延手段（ｉ、Ｉｌ　＋　５１の
各々に、零または略半波長の遅延を切換えるための制御
信号を印加する制御手段ｅＪ　、（ＧＯ）とを具え、こ
の制御信号に１６じて特定の波長の光を選択的に透過ま
たは遮断するようにしたものである。
またこの第２の発明電気光学装置は第４図に示す如く光
伝達面への光軸の投影が互いに直交するよう対向して配
置され、特定の波長の光に対して夫々零または略半波長
の遅延を与える１対の可変光学遅延手段（５４ｅ）、（
５６ｅ）と、この１対の可変光学遅延手段（５４ｅ）、
（５６ｅ）の間及び両側に夫々可変光学遅延手段（５４
ｅ　）、（５６ｅ　）に略平行して配置された３個の色
選択偏光手段（４２ｅ）、（８２）、（４４ｅ）と、こ
の１対の可変光学遅延手段（５４ｏ）、（５（ｉｎ　）
の各々に、零または略半波長の遅延を切換えるための制
御信刊を印加する制御手段（５８ｅ　）、（６０ｅ　）
とを具え、白色光を受けて、制御信号に応じて選択的に
異なる色の光を透過させるようにしたものである。
〔発明の作用〕
本発明は光源からの光を受ける高速電気光学・光ダート
に関する。この光ダートは１対の偏光手段間に互いに対
向して配置される１対の可変光学遅延手段を有する。こ
の１対の可変光学遅延手段に接続された制御手段により
第１及び第２の光学透過状態が得られる。第１の光学透
過状態では光は光ダートを透過し、第２の光学透過状態
では光は光ゲートによシ遮断される。
本発明による光ダートの好適実施例において、１対の偏
光手段の各々は、２つの直交する偏光状態、即ち偏光軸
を持つ直線偏光フィルタを有する。
１対の可変光学遅延器、即ち遅延手段は、光学軸が投影
される光伝達面を持つ零乃至略半波長遅延器を有する。
１対の可変光学遅延器は、その光伝達面が略平行になる
よう、且つその光軸の投影が互いに直交すると共に直線
偏光フィルタの各偏光軸に対しては４５度の角度になる
よう光ダート内に配置される。各可変光学遅延器し１、
同一波長の光を略半波長遅延させるよう設定される。
光ダートの光の透過は、１対のＨＪ変光学遅延器の各々
に異なる切換信号を供給１−る１ｌｉｌＪ御手段により
選択的に制御される。制御手段の出力信号により、可変
光学遅延器は略遅延零で光を透過させる第１（″オン”
）光学遅延状態、あるいはこのデバイスの厚さＫよって
決まる色、即ち波長の光に対して略半波長の遅延を力え
る第２（゛オフ″）光学遅延状態に切換えられる。
可変光学遅延器の光学透過応答特性は、透過軸が互いに
平行にされた１対のニュートラル直線偏光フィルタ間に
この可変光学遅延器を置くことによって確かめられる。
ターンオン光学透過応答時間特性は、可変光学遅延器が
゛オフ”光学遅延状態から゛オン”光学遅延状態に切換
えられ出力端に光を透過させるとき決定される。ターン
オフ光学伝達応答時間１ｒｔ性は、可変光学遅延器が６
オン”光学遅延状態から１オフ”光学遅延状態に切換え
られ、出力端への光が遮断されるとき決定される。
ここに開示される好適な液晶可変光学遅延器のターンオ
フ光学透過応答時間はターンオフ光学透過応答時間よシ
多少短い。
従って、１対の平行なニュートラル偏光フィルタ間に配
置された可変光学遅延器のターンオン及びターンオフ光
学透過スイッチング応答時間特性は、夫々その可変光学
遅延器自身のターンオン及びターンオフ光学遅延スイッ
チング応答特性を表わすことは明らかである。
光ダートをうまく動作させるために、１対の可変光学遅
延器は夫々略一致した光学遅延及び強制光学透過、応答
時間特性を有する。光ゲートは、１対の可変光学遅延器
の光伝達面の光軸の投影が直交するよう組立てられる。
この配置により、不透明から透明へ更に透明から不透明
への光学透過状態の変化が、マツチングのとれた可変光
学遅延器のターンオン光学遅延、即ち光学透過応答時間
となる光ケ゛−トが得られる。
本発明の光ダートはまた、フィールド順次カラー表示シ
ステムに用いられて白色光とフルカラー画像を形成する
異なる３色の光との光出力状態を得る切換可能なカラー
フィルタの光学部品の一例として開示されている。切換
可能なカラーフィルタは１対の可変光学遅延器を有し、
これらは各々異なる１対の３色選択直線偏光フィルタ間
に配置される。カラー表示システムの好適実施例におい
ては、各偏光フィルタは、３原色、赤、緑、￥ｒ（即ち
、白色光）のいずれの光も透過する１つの偏光軸と、同
じく原色の１つの光を透過する他の偏光軸とを有する。
この構成は、３原色光及び白色光の光出力状態の発生に
便利である。光ダートの高速光学透過応答時間特性は可
変光学遅延器が設定された波長、即ち色の光に対しての
み発揮される。
上述の切換可能なカラーフィルタを有するフィールド１
喧次カラー表示システムは、フレーム・シーケンーリ゛
に同期するとき、コントラストの高い、細部の明瞭なフ
リッカ−のない画像を提供する。
ここに開示された光ゲート及びフィールド順次カラー表
示システムの好適実施例において、各可変光学遅延器は
、ディスクリネーションがなく且つセル内の液晶物質の
面非接触ディレクタの方向を変化させる２つの光学遅延
状態間を切換わるときバウンス（チャタリング）なく切
換わるネマチック液晶セルから成る。この構成の液晶セ
ルを可変光学遅延デバイスとして用いることにより、単
一周波数・高速スイッチが得られる。このスイッチは低
電力回路により広い視角範囲で見られるフルカラーの優
れた画像が形成できる。
〔実施例〕
電気光学光ゲートθ（）は間隔をあけて配置６された１
対の偏光手段、即ち、ニュートラルｉ線偏光フィルタθ
埠及びθ１を有する。偏光フィルタ０→及びｉ→は夫々
光ゲート０００人力手段及び出力手段を構成する。偏光
フィルタ０→は垂直透過軸θＯ及び水平吸収軸０時を有
し、偏光フィルタθ徨は垂直吸収軸に）及び水平透過軸
７５′ｌＪを有する。
１対の可変光学遅延器、即ち遅延手段（ロ）及び（イ）
は偏光フィルタ（６）及び０４間に互いに対向して配置
される。ＤＪ変光学遅延器←４）及びＣ１（ｉｌは、制
御回路または手段（図示せず）の対応１−る出力信号ｔ
５１９及び−に応じて予め定めた色の光を選択的に略半
波長遅延させる零乃至略半波長遅延器から成る。
光学遅延という語は、この明細書において複屈折に関係
し且つ言及される限り、次の如く定義される。即ち、複
屈折デバイスに付随する光線は常光線及び異常光線とし
て知られる２つの成分に分解される。これらの光の成分
は複屈折デバイス内を異なる速度で進み、このデバイス
から出力されるとき一方の成分は他方に対して遅延する
。遅延は２つの出力光線間の位相にずれを生じさせ、ま
たこの遅延は出力光線の波長にも関係する。例えば Δｎｄ　１ λ　２ で表わされる実効複屈折率を有するデバイスは半波長遅
延器と呼はれる。ここにΔｎは実効複屈折率、ｄはデバ
イスの厚さ、λは出力光線の波長である。
可変光学遅延器６４）の両党伝達面１１　、　ｌｉｔ号
上への光軸の投影１２１は、ｎ］変光学遅延器（イ）の
両党伝達面−。
（１２１上への光軸の投影（ａと直交する。ｐＪ変光学
遅延器Ｅａ　、　ｆｆ１６）は、光軸の投影１３　、１
１０が偏光フィルタ６３゜θ◆の各偏光軸に対して４５
度の角度になるよう配置される。
第１Ａ図は、可変光学遅延器６ａが、制御回路出力（イ
）により１オン”光学遅延状態とされ、すべての波長の
光を遅延路Ｏで透過させると共に、可変光学遅延器側が
制御回路出力−により゛オフ”光学遅延状態とされ、こ
の遅延器の厚さによって決する色の光を略半波長遅延さ
せる場合の光ケ゛−ＩＪ［）を通過する光線σ４）が順
次分解及び処理される様子を示す。光線σ〜の波長は、
ｎ」変光学遅延器（ト）が略半波長の遅延を与える如き
波長である。
光線ａをは偏光フィルタθ擾の垂直透過軸０φを透過し
て垂直に偏光される。可変光学遅延器６４）は゛オン”
光学遅延状態にあるから、光ＩＩ　（７４）の偏光の向
きは遅延器ｃｉ４）の通過時変わらない。次に光線（７
４１が、６オフ”光学遅延状態にある可変光学遅延器（
！Ｊ匂の光伝達面（７１において、１対の直交する成分
（７４ａ）及び（７４ｂ）に分解される。光線成分（７
４ａ）は光軸の投影（刑に一致し、光線成分（７４ｂ）
は投影（Ｉｉ１９に直角である。
光線成分が可変光学遅延器（へ）内を進行するにつれて
、光線成分（７４ｂ）は光線成分（７４ａ　）に対して
遅延して行き光伝達面σ邊から出る時には光線成分（７
４ａ）に対して１８０度位相がずれる。
両光線成分（７４ａ）、（７４ｂ）は偏光フィルタθ◆
の偏光軸ｅｉ０　、１５’！ｒに沿った垂直及び水平成
分に分解し得る。
光線成分（７４ａ）、（７４ｂ）の水平軸への投影であ
る複合水平成分（７４ｃ）は偏光フィルタθ→の水平透
過軸Ｔ５湯を通って光ダート０１から出る。光線成分（
７４ａ）、（７４ｂ）の垂直軸への投影である複合垂直
成分（７４ｄ）は互いに１８０度位相がずれているので
相殺される。
可変光学遅延器５４）　、　５６）の一方が゛オン”光
学遅延状態にあシ且つ他方が゛オフ“光学遅延状態にあ
るときは常に、光線は光ダートＯＯから射出されろこと
が理解されよう。可変光学遅延器をこのようにバイアス
することにより、光ケ゛−トθ１の高強度の光学透過出
力状態が得られる。
第１Ｂ図は、可変光学遅延器６旬、（ト）が夫々制御回
路出力ｅｌ＋８）　、　［、ＩＪＩにより共に１オン”
光学遅延状態とされたとき、ダートｏＱ内を通過′１−
る光線ＣＩＵＱの様子を示す。光線（７−は光学的遅延
を受けないのでダートθ１の通過時、偏光の向きは変化
しない。
光線ｆｆ（９は、偏光フィルタ０′４の垂直透過軸０Φ
を透過して垂直方向に偏光する。光線（ｌｌｉｌは偏光
の向きに変化を受けないので偏光フ・ｆルタθかの垂直
吸収軸に）に完全に吸収される。
可変光学遅延器ｅｉ４）　、　ＯＡの両方が共に“オン
″または６オフ”光学遅延状態にあるとき、光線は光グ
ー）　（Ｌ４０から射出しないことが理解されよう。こ
のように可変光学遅延器をバイアスすることにより、光
ダート（１１の光学不透過出力状態がイ（ｆられる。
光ゲート００の高速光学透過応答時間特性の説明図を第
２図に示す。可変光学遅延器側）及びい）の６各の光学
透過応答時間特性は夫々第２Ａ図及び第２Ｃ図に示され
る。各可変光学遅延器の光学透過応答時間特性は、透過
軸を互いに平行に配置６′シた１対の直線偏光フィルタ
間に単独でそのｉ］変光学遅延器を置くことにより別個
に得られる。マツチングされた１対の可変光学遅延器が
緑色光（λ＝５４５　ｎｍ）に対して略半波長の遅延な
んえるよう設定された条件下では、各可変光学遅延器の
対応するターンオン及びターンオフ光学透過応答時間特
性は等しく、ターンオン応答時間特性は光強度が１０％
から９０％に変化する時間で約０．２５ｍ５であシ、タ
ーンオフ応答時間特性は光強度が９０チから１０チに変
化する時間で約１．０ｍｓである。
第２図において、時刻Ｔ１に光ダート（４４が１００チ
光強度、即ち透明な光学透過状態にバイアスされる。こ
の状態は第１Ａ図に示した如く、制御回路出力も（至）
が可変光学遅延器（５４）に２０ボルトのＡＣ信号を印
加しく第２Ｂ図）、かつ制御回路出力０３１Ｊ）が可変
光学遅延器６山に信号を印加しない（第２Ｄ図）場合で
ある。可変光学遅延器Ｓ４１．ｆｆ１ｆＨま、緑色光に
対して略半波長の遅延を与えるよう設定されているので
、緑色光は可変光学遅延器ａ４）　、　！６）のターン
オン光学透過応答時間特性で光グー）　（１０の出力端
に現われる（第２Ｅ図）。
時刻Ｔ２で光ケ゛−トθ１はＯ％光強度、即ち不透明な
光学透過状態となるようバイアスされる。この状態は第
１Ｂ図に示した如く制御回路出力釦０）が可変光学遅延
器−に２０ボルトのＡＣ＠号を印加する（第２Ｄ図）と
共に制御回路出力（へ）９ヨ可変光学遅延器６〜に２０
テルトのＡＣ信号を継続して印加する（第２Ｂ図）場合
である。このとき緑色光は可変光学遅延器（５４４、５
Ｇ）の略等しいターンオン光学透過応答時間特性で光ゲ
ートθ１の出力端から消滅する（第２Ｅ図）。
時刻Ｔ３で可変光学遅延器６４）及び（＋ｆｉｌからＡ
Ｃ？ｌＸ圧信号が除去されこれらを”オフ”光学遅延状
態に弛緩させ光ダートの再度の駆動に備える。光ケ゛−
ト（１０は、可変光学遅延器６（９が半波長遅延状態に
弛緩後、即ち１．Ｏｍｓ後に再始動されイ！する。両Ｅ
Ｊ変光学遅延器ｅ；４）　、　Ｃ１（ｉ）が共に°゛オ
ン″捷は”オフ”光学遅延状態にあるとき両可変光学遅
延器の総遅延用、は０なので、弛緩過程の任意時点で両
可変光学遅延器は互いに補償し合い、総光学遅延ｈ（、
をＯに保持づ−る。これにより、上述したトピアスの装
置に必要とされる如き補助シャッタを用いることなく弛
緩過程の期間に偽透過を禁止づ−ることかできる。
フィールドｌ［次フルカラー表示装に”：を上述の光ケ
８−トθ０の構成は、白色光及びフルカラー画像を形成
する異なる３色の光の光出力状態を作シ出すフィールド
順次カラー表示装置の切換可能なカラーフィルタの部品
として用いられる。
第３図において、フィールド順次カラー表示装置ａ杓は
、光ダート（１ｔ）に用いられた一般的な型の光学部品
から成る。切換可能なカラーフィルタｔａは、光ケ°−
）　（４＊の各光学部品に対応する光学部品を有し、そ
れらは第３及び第４図において同一の参照番号に符号゛
０”を付して示され、更に可変光学遅延器（５４ｅ）及
び（５６Ｊ間に他の偏光フィルタ（２）を有する。３個
の偏光フィルタ（４２ｅ　）、（８２）、（４４ｅ）は
夫々色選択用の偏光状態、即ち偏光軸（４８ｅ）、（８
４）、（５０ｅ）を有し、且つ；３原色ｃ、、ｅ２．ｃ
、の光、即ち白色光を透過させる偏光状態、即ち偏光軸
（４６ｅ）、（８６）、（５２Ｇ）を有する。偏光フィ
ルタ（４２ｅ）の水平偏光軸（４８ｅ）は色Ｃ３の光を
透過さぎ、偏光フィルタ９１乃の垂直偏光軸Ｑ；１）は
色Ｃ２の光を透過さぜ、偏光フィルタ（４４ｅ）の垂直
偏光軸（５０ｅ）は色Ｃ１の光を透過させる。可変光学
遅延器（５４ｅ）、（５６ｅ）は色Ｃ３の光に対して上
述の如く略半波長の遅延を−〜える。
第；３ト１を参照するに、偏光フィルタ（４２ｅ）、（
８２）。
（４４ｅ）及び可変光学遅延器（５４ｅ）、（５６ｅ）
により構成された切換可能なカラーフィルタの０は、光
源（ハ）の前面に配置される。光源（ハ）は、赤、緑、
Ｗ色で光画像を形成するために、螢光スクリーンからこ
れら３原色の波長を含む多くの波長の光を放出する。光
源（へ）は白黒表示画像を出力する陰極線管または投射
装置から成る。フレーム同期回路、即ち手段（９４）の
出力の１つに応じてラスタ発生器０噂により発生された
信号はテレビジョン型うスク走査を行ない、３つの時間
間隔で順次繰返して画像情報のフレームを形成する。
第１の時間間隔では、例えば赤の如き第１の色で現われ
る画像と、赤色に緑及び宵の如き第２゜第３の色を混合
した色で現われる画像との両方に関連する情報が螢光ス
クリーン（！ＩＩｊ上に１１込捷れる。
第２の時間間隔では、緑色で現わ）′シる画像と、赤。
緑、宵の混合色で現われる画像との両方に関連する情報
が螢光スクリーン（９（＋１に１１込まれる。第３の時
間間隔では、青色で現われる画像と、赤、緑。
宵の混合色で現われる画像との両方に関連する情報が螢
光スクリーン−に１込まれる。
制御回路（９ｆｉ）はその入力端にフレーム同期回路（
９１）の出力端からの信号を受け、光源−により形成さ
れる画像の順次フレーム周期に同期して夫々可変光学遅
延器（５４ｅ）、（５６ｅ）を駆動する２信号を出力端
（５８ｏ）、（６０ｅ）から出力する。
３つの時間間隔内に順次表示される画像情報のフレーム
は偏光フィルタ（４２ｅ’）を透過し、更に偏光フィル
タ（８２）、（４４＠）及び可変光学遅延器（５４ｅ）
、（５６ｅ）を同期的に透過する。これによシ、各時間
間隔毎に、光源に供給された画像情報に対応する色の光
画像が得られる。人間の目の網膜の残像現象によりテレ
ビジョンラスク信号の３フレームに対応する３つの時間
間隔の間、偏光フィルタ（４４１１）から放射される情
報を合成して単一のフルカラー画像の如き印象を与える
。光画像源の輝度変調により可視光の全スペクトル範囲
に亘って色の「全階調避；得られる。
カラー表示装置の光成分の方向 第４図に、切換ｏＪ能な色フイルタ−、及びカシ−表示
装置の好適実施例に係る偏光フィルタの各偏光軸によっ
て透過される光の色を示す。第４図に示す如く、偏光フ
ィルタ（８２）は、偏光フィルタ（４２ｅ）、（４４ｅ
）の偏光軸と同様、その偏光軸が可変光学遅延器（５４
ｅ　）、（５６ｅ　）の投影（６２ｅ　）　、（６８ｅ
　）に対して４５度になるよう配置される。
可変光学遅延器（５４ｅ）、（５６θ）の各々は、光に
対する遅延が略Ｏの“オン”光学遅延状態と、特定の予
め定めた波長の光に対して略半波長の遅延を与える１オ
フ”光学遅延状態との２つの光学遅延状態間を切換えら
れる。２個の可変光学遅延器のスイッチング状態の４つ
の可能な組合わせにより、切換可能なカラーフィルタ（
８０）には異なる色を透過さぜる４つの出力状態が得ら
れる。
出力状態１においては、可変光学遅延器（５４ｅ）。
（５６ｅ　）が夫々制御回路出力（５８ｅ）、（α）ｏ
）により共に゛オン”光学遅延状態にされ、これらを通
過する光の偏光の向きは変化しない。従って偏光フィル
タ（４２ｅ）の垂直偏光軸（４６ｅ）及び水平偏光軸（
４８ｅ）に伺随する光線は夫々垂直及び水平方向に１α
線偏向され、切換可能なりＩラーフィルタの通過時に偏
光の向きに変化は生じない。このとき色Ｃ１１Ｃ２１Ｃ
ｓの光線は偏光フィルタ（４２ｅ　）、（８２）、（４
４ｅ　）の垂直偏光軸のいずれかを透過しないので、偏
光フィルタ（４４Ｇ）の垂直偏光軸（５０ｅ　）から光
は射出しない。色Ｃ３の光のみが各偏光フィルタ（４２
ｅ）、（８２）、（４４ｓ）の水平偏光軸を透過し、偏
光フィルタ（４４ｏ　）の水平偏光軸（５２ｅ）を通っ
て切換可能な色フィルタから射出する◇ 光出力状態２においては、可変光学遅延器（５４ｅ）が
制御回路出力（５８ｅ）によシロオン”光学遅延状態に
され、可変光学遅延器（５６ｅ　）が制御回路出力（６
０ｅ）によシ゛オフ”光学遅延状態にされる。可変光学
遅延器（５４ｅ）は”オン″光学遅延状態にあるため、
これを通過する光線の偏光方向は変わらない。よって色
Ｃ２の光は偏光フィルタ（８２）の垂直偏光軸（ハ）を
透過し、色Ｃ３の光は水平偏光軸（８６）を透過する。
可変光学遅延：ＺＦ　（５６ｅ）を゛オフ”光学遅延状
態にすることにより、予め定められた波長の光に略半波
長の遅延を与え、且つ可変光学遅延器（５６ｅ）を透過
する他のすべての波長、即ち色の光線は偏光フィルタ（
４４ｏ　）の偏光軸に沿った成分に分離する。可変光学
遅延器（５６ｅ）が色Ｃ３の光に略半波長の遅延を与え
るよう設定されているとすれば、色Ｃ３の光線の偏光方
向は９０度向回転、この光線は偏光フィルタ（４４ｅ）
の垂直偏光軸（５０ｅ）に完全に吸収される。色Ｃ２の
光線は、偏光フィルタ（４４ｏ）の水平偏光軸（５２ｅ
）に投射・透過する多数成分と、垂直偏光軸（５１１）
ｅ）に吸収される少数成分とに分離される。従って光出
力状態２では色Ｃ２の光が切換可能なカラーフィルタを
透過する。
光出力状態３では、可変光学遅延器（５４ｅ）が制御回
路出力（５８ｅ　）により６オフ”光学遅延状態にされ
、可変光学遅延器（５６ｅ）が制御回路出力（６１Ｊｅ
）によシ゛オン”光学遅延状態にされる。光出力状態３
において出力される光の色を決定するには、偏光フィル
タ（４４ｅ）に付随する光に対する光学的作用を分析す
ることによシ、可逆性、即ち切換可能な色フィルタの入
出力の互換性を利用すると好都合である。
可変光学遅延器（５６ｅ）は１オン”光学遅延状態にあ
るから、これを通過する光線の偏光方向は変化しない。
よって偏光フィルタ翰の垂直偏光軸−は光が透過せず、
水平偏光軸−は色Ｃ１，Ｃ２，Ｃ，の光線が透過する。
可変光学遅延器（５４ａ）を゛オフ″光学遅延状態にす
ることにより予め定められた波長の光を略半波長遅延さ
せ、且つ可変光学遅延器（５４ｅ）を通過する他のすべ
ての波長、即ち色の光線を偏光フィルタ（４２ｅ）の偏
光軸に沿った成分に分解する。可変光学遅延器（５４ｅ
）が色Ｃ５の光を略半波長遅延させるよう設定されてい
れば、色Ｃ３の光線の偏光方向は９０度回転し、この光
線は偏光フィルタ（４２ｅ）の垂直偏光１１１１　（４
６ｅ）のみを透過する。色Ｃ１及びＣ２のｊＴｈ線は偏
光フィルタ（４２ｅ）の垂直偏光軸（４６ｅ）に入射、
透過する光の多数成分と、水平偏光軸（４８ｅ）に入射
・吸収される光の少数成分とに分解される。従って、光
出力状態３では色Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の光線が切換可能な
カラーフィルタを透過する。
光出力状態４においては、可変光学遅延器（５４ｅ　）
。
（５６）は夫々制御回路出力（５８ｅ）、（６０ｅ）に
よシロオフ”光学遅延状態にされ、これによシ色Ｃ３の
光を略半波長遅延させる。可変光学遅延器（５４ｅ）、
（５６ｅ）の光軸の投影（６２ｅ）、（６８ｅ）が直交
しているため、偏光フィルタ（財）の垂直偏光軸−及び
水平偏光軸■；）の両方を透過する光に対する遅延の総
員は略０になる。よって光出力状態４では、可変光学遅
延器（ｆｉ４ｅ）、（５６ｅ　）及び偏光フィルタノ乃
の組合わせは色Ｃ２の光の光透過に全体としては何ら影
響を力えない。色Ｃ２のブＣは偏光フィルタ（４２ｅ）
の垂直偏光軸（４Ｇｅ　）を透過し、偏光フィルタ（４
４１１）の垂直偏光軸（５０ｅ）に完全に吸収される。
従って、色Ｃ２の光は、光出力状態４においては切換可
能なカラーフィルタを透過しない。
色Ｃ，、Ｃ２，Ｃ３の光線は偏光フィルタ（４２ｅ）の
垂直偏光軸を透過し、色Ｃ５の光は水平偏光軸（４８ｅ
）を透過′１−る。可変光学遅延器（５４ｅ）が゛オフ
”光学遅延状態にあシ、且つ色Ｃ３の光に対して略半波
長の遅延を与えるように設定されているので、色Ｃ５の
光線の偏光の向きは９０度回転し、この光線は偏光フィ
ルタｌ８２ｉの垂直偏光軸侶勺に吸収される。色Ｃ，，
Ｃ３の光線は、偏光フィルタの４の水平偏光軸（財）に
入射・透過する光の多数成分と、垂直偏光軸（財）に入
射・吸収される光の少数成分とに分解される。色Ｃ２の
光線については既に述べた如く、光出力状態４において
は切換可能なカラーフィルタを透過しない。
可変光学遅延器（５６ｅ）が“オフ”光学遅延状態にあ
シ且つ色Ｃ３の光に対して略半波長の遅延を与えるよう
設定されているため、色Ｃ５の光線の偏光の向きは９０
度回転し、この光線は偏光フィルタＣ４４ｅ’）の垂直
偏光軸（５０ｅ）により吸収される。色Ｃ１の光線は、
偏光フィルタ（４４ｅ）の垂直偏光軸（５０ｅ）に入射
・透過する光の多数成分と水平偏光軸（５２ｅ）に入射
・透過する光の少数成分とに分解される。従って光出力
状態４においては、色Ｃ１の光が切換可能なカラーフィ
ルタを透過する。
３原色光及び白色光を出力する４つの光出力状態を要約
すれば表１のようになる。
表　１ ここで説明される切換可能なカラーフィルタをまＣ１に
赤色、Ｃ２に緑色、Ｃ３に青色を指定したときに最良の
スイッチング速度性能が得られる。よって本発明による
切換可能なカラーフィルタは、光出力状態１．２，３．
４において夫々宵、緑、白、赤の光を出力する。可変光
学遅延器（ｆｉ４ｅ）、（５６ｅ）は緑色光に対して略
半波長の遅延を与える。
上述の如く色の選択が行なわれるのは次の理由による。
後述する好適実施例の液晶セルから成る可変光学遅延器
は赤色光に対する弛緩時間が最も遅いことが観察された
。光出力状態４は、両ｒＩＪ変光学遅延器が共に１オフ
′光学遅ｆＩＥ状態に切換えられるので、赤色光を透過
させるため）■択ｉｆする。
純粋な赤色光を得るためには、緑及び〃の光は除去され
なければならない。Ｖ７色光に対する弛緩時間は緑色光
の弛緩時間よシ短いことがわかった。
よって高速動作が有効である色として緑色光が選択式れ
る。光軸の投影が直交配置されたことにより、光ケ′−
トについて述べた如き応答時ｌ′１４１は緑色光に対し
て高速となる。よって青色う°Ｃの弛緩ｎ、′ＪＩＴＩ
］が、切換可能なカラーフィルタのスイッチング応答時
間において速度制限要因となる。
上述した好適実施例は、光軸の投影（６２ｅ）　、（６
８ｅ）に対する偏光フィルタ（４２ｅ　）、（４４ｅ　
）の偏光軸の方向を変えることなく偏光フィルタ（４２
ｅ）、（４４ｅ）を交換しても白色光及び３原色光の光
出力状態が得られる。
切換可能なカラーフィルタの上述の実施例では各々３原
色を透過させる偏光フィルタを用いたが、他の色の光及
び他の偏光フィルタが透過させる色と異なる色の光を透
過させる偏光フィルタを用いて３色の光出力状態を得る
ようにしてもよい。その場合、可変光学遅延器は３原色
とは異なる色の光に対して、略半波長の遅延を与えるよ
う設定され得る。
液晶可変光学遅延器 本発明による光グー）６１及びカラー表示装置０Ｉ１９
は零乃至略半波長光学遅延器として動作する１対の液晶
セルを用いる。このような液晶セルは、このセル電極に
印加される励起電圧により発生する電界の強度に応じて
通過する光の遅延を制御する。
第５図を参照すると、液晶セル（１刀は、離間して略平
行に配置された１対の電極（１り遺体（１０２）　、（
１０４）及びこれらに挾持されるネマチック液晶物質（
１０６）を有する。電極構造体（１０２）は、内表面に
インジウム錫酸化物の如き透明導電性物質の層を有する
ガラス誘電物質（１０８）から成る。ディレクタ（ｄｉ
ｒｅｃｔｏｒ）配向フィルム層（１１２）が導電層（１
１０）に被着形成され。
電極構造体（１０２）及び液晶物質（１０６）の境界と
なる。
液晶物質に接するフィルム（１１２）の表面は、それに
接触する液晶物質のディレクタの好適方向を促進する２
つの好適方法のうちのいずれかにより処理される。フィ
ルム層の構成利料及びこれに対応してディレクタ配向フ
ィルム（１１２）を処Ｊ２１（する方法は後に詳述−ｆ
る。’？ＩＩ、極構造体（１０４）は′「１１極ｔ１ダ
遺体（１０２）と同様の構成であシ、対応する要素は同
一の番号にダッシュを伺して示しである。
電極構造体（１０２）、（１０４）の短い辺の帽部は互
いにずれて、カラー表示装置Ｇ０の制御回路（Ｕｌｉｌ
の選択された出力導体を端子（１１３）で導’Ｆｌｉ［
’！　（１１０）、（１１０’　）に接続し易くしてい
る（ここで制御回路（イ）は単に液晶セル（１ｑ）を駆
動する励起電圧源の１例としで挙げたにすぎない。光ゲ
ートθ１の制御回路出方についても同様である。）。電
極構造体（１０２）及び（１０４）を略平行な関係を保
つためのスペーサ（１１４）は、グラスファイバの如き
任意の適当な材料でよい。
次に第６Ａ乃至第６Ｄ図を参照１−るに、液晶セル（２
）内のＮｒｆ（１１２）、（１１２’　）のネマチック
ディレクタ配向構造にりいてはボイド等の米国特許第４
，３３３，７０８号の第７４ｆ！！、４８〜５５行に説
明されている。しかし、ボイド等の特許に開示さｉｚだ
液晶セルは、オルタネイテイング・ティルト・ジオメト
リ型構造を有するのに対し、液晶セル四のディレクタ配
向がその一部からなる点で本発明の液晶とは異なること
が理解されよう。ボイド等の特許のセルは、双安定スイ
ッチングデバイスを作るためセル内でディスクリネーシ
ョン運動を促進するよう構成されている。
電極構造体（１０２）のフィルム層（１１２）は、電極
構造体表面に接する面接触ディレクタ（１１６）がフィ
ルム層（１１２）の表面に対して十〇（反時言１回シ方
向）の傾きで互いに平行に整列１−るよう処理される。
電極構造体（１０４）のフィルム層（１１２”）は、面
接触ディレクタ（１１８）がフィルム層（１１２’）の
表面に対して一部（時計回シ方向）の傾きで互いに平行
に整列するよう処理される。このように、液晶セル（９
）は、電極構造体（１０２）、（１０４）のディレクタ
配向層（１１２）　。
（１１２’）の対向する表面の面接触ディレクタ（１１
６）　。
（１１８）が対向する方向に傾斜するよう製造される。
この面接触ディレクタの望捷しい配向を実現する第１の
好適な方法は、夫々電極構造体（１０２）　。
（１０４）の配向フィルム層（１１２）、（］　１２　
’）を構成する物質としてポリイミド（ρｏｌｙｉｍｊ
ｄｅ）を用いるものである。
各配向フィルム層は２°〜５°の好適範σ１］内の傾斜
角１θ１を得るため摩擦する。面接触ディレクタの望捷
しい配向を行なう第２の好適方法は、夫々電極構造体（
１０２）、（１０４）の配向フィルム層（１１２）、（
１１２’）を構成する物質として一酸化シリコンを用い
るものである。この−酸化シリコン層は、電極構造表面
から好適には５°の角度で蒸着され、傾斜角１θ１は１
００から３０°の範囲、好適には１５°から２５″の範
囲とされる。
液晶分子を予め定めた方向に配向する１こめの一酸化シ
リコン、その他の配向材料の被着法は既に開示されてお
り当業者には周知である。例えばその１例は、ジャニン
グによる米国特許第４，１６５，９２３号に開示されて
いる。
第６Ａ図は、約２１ｃＨｚ　、　２０ＶｒｍｓのＡＣ信
号Ｖ、を電極構造体（１０２）、（１０４）間に夫々印
加したときの面非接触ディレクタ（１２０）の方向を示
す。制御回路（イ）の選択された出力端から発生した信
号ｖ１が導電層（１１０’）に印加されると第１のスイ
ッチング状態となり、液晶セル（川の電極構造体（１０
２）、（１０４）間に交番電界Ｅを発生し、セルを゛オ
ン”光学遅延状態にする。
正の異方性値を有する液晶物質（１０６）の大多数の面
非接触ディレクタ（１２０）は、電極構造体の処理され
た表面に直角であるセル内の電気力線の方向（１２１）
に沿って略その端部な連らねて整列する。このように、
セル−が゛オン”状態に励起されると面非接触ディレク
タ（１２０）はセルの底面に直角な方向に配列する。面
接触ディレクタ（１１６）、（１１８）は２つの位相幾
何学的状態において略それらの傾斜角１０１を保持する
。その第１の状態は第６Ａ乃至第６Ｃ図に示され、第２
の状態は第６Ｄ図に示される。
第６Ｂ図は、信号Ｖ１が除去された後、表面非接触ディ
レクタの配列が電極構造体（１０２）、（１０４）間の
電界によってではなく、面非接触ディレクタを”°オン
″状態の端部が連らなった配列から弛緩させる分子間弾
力によって影響を受けるときの面非接触ディレクタ（１
２０）の方向を示す。制御回路（’Ｊｌｉｌの選択され
た出力から信号ｖ１を除去すると第２のスイッチング状
態となる。第６Ｂ図に示すディレクタの方向は、セルの
゛オフ”光学遅延状態のディレクタの向きに対応してい
る。
セルＱｌ１１の“オフ”状態への切換えは、信号Ｖ、よ
シ小さい電圧レベル（一般に約０１ボルト）を有し制御
回路（９Ｇ）の選択された出力端に出力されるＡＣ信号
ｖ２をセル０（ト）に印加することによっても行なえる
。
信号ｖ２の周波数は通常、信号Ｖ、と同じである。
ｌ良品セルの６オン“状態から”メツ”状態への変化期
間において、面非接触ディレクタは電極構造体表面と直
角な方向に端部を連らねた配列から解放され、隣接ディ
レクタに対して略平行になろうとする。即ち、面非接触
ディレクタ（１２ｏａ）、（ｘ２ｏｂ）は夫々ディレク
タ（１１６）及び（１２０ａ　）に対して平行になろう
として矢印（１２２ａ）で示される時計回多方向に回転
し、面非接触ディレクタ（１２０ｃ）、（１２０ｄ）は
夫々ディレクタ（１１８）及び（１２０（りに対して平
行になろうとして矢印（１２２ｂ）で示される反時計回
多方向に回転する。
よってセル（１■；が６オフ”状態に弛緩したとき、大
部力の面非接触テ゛イレクタの各々は自身をセルの表面
上に投影−１−るように配列さ７Ｌる。しかじ面非接触
ディレクタ全体はセルの表面と略直角な平面上に並ぶ。
セル（劇の表面ジオメトりは、シー・エフ・パン・トー
ン茗？１Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ　Ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｏｆ
　Ｔｗｉｑｔｅｄ　ＮｅｍａｔｉｃＬｉｑｕｉｄ−Ｃｒ
ｙｓｔａｌ　Ｌａｙｅｒ　ｉｎ　ａｎ　Ｅｌｅｃｔｒｉ
ｃ　Ｆｉｅｌｄ”、Ｊｏｕｒｎａｌｌ）ｅ　ｌ’ｂｙｓ
ｉｑｕｅ社、＝、３６巻、　Ｃｌ−２６１〜Ｃｌ−２６
３頁に記載された如き従来の液晶可変遅延セルの表面ジ
オメトリとは異なる。この従来のセルにおいては傾斜角
が電極１′１ヶ造体の内面に対して同一方向に回転した
ものである。セルＱＯｔｊの面接触ディレクタ構造は、
伺ら光学的バウンス（チャタリング）なしに６オン”状
態から“オフ”状態に面非接触ディレクタの急速な弛緩
を誘起する。現在のところ、バウンスのない急速なディ
レクタ弛緩はセルの画処理化表面に沿った同一の方向（
１２４）への液晶物質の流れによって起こると考えられ
ている。このよりな１方向の流れは上述のパン・トーン
の刊行物に記載された従来のセルでは起こらない。即ち
、この従来のセルでは液晶物質は処理底面に沿って逆方
向に流れてしまう。セルａ（ＸＩ内の１方向の物ｌＪ！
１流の利点は、弛緩セル内のこの流れにより中火の面非
接触ディレクタ（１２０ｅ　）に何ら逆トルクを力えな
いことである。その結果、バウンスのない迅速な電気光
学スイッチングが行なえる。
第６Ｃ図は、峙刻１゛、後の、液晶セル（川が第６Ｂ図
の６オフ”状態から更に弛緩された　テ゛イレクタの方
向を示す。この状態は通常、７Ｉｔ界が除去でれてから
約５０　ｍｓ経過後、セル内に′）ｉｆ、界が丙びかか
らないときに生じる。この第６Ｃ図に示したセルのディ
レクタ構造の特徴は、面非接触ディレクタ（１２０）が
その平面構造を放棄し、πラジアンねじれあるいはら旋
構造と呼ばれる状態になる。更に弛緩が進むと、πラジ
アンねじれ構造にあるセルはディスクリネーション運動
を起こし約数分の期間Ｔ２にわたって第６Ｄ図に示すス
プレー構造になる。セルに対して約１．Ｏｙ＋？ルトの
ＡＣ信号Ｖ３を周期的に印加することにより面非接触デ
ィレクタがπラジアンねじれ状態から更に弛緩するのを
防止できる。
液晶セル０叫を零乃至略半波長光学遅延器として動作さ
せる方法は、第６Ａ図の電界により配向された状態、即
ち゛オン”状態から第６Ｂ図の平面構造、即ぢパオフ“
状態へ面非接触ディレクタをディスクリネーションなく
弛緩させることである。
本発明においては、液晶セル（１α：は面非接触ディレ
クタ（１，２０）の配列方向に対応する光軸をもつ零乃
至半波長光学遅延器として動作する。
電極構造体（１０２）、（１０４）の表面に対して直角
な方向（１２６）に伝播する直線偏光された光は、液晶
セルが“オン”状態にあるとき面非接触ディレクタ（１
２０）の方向に一致する。ディレクタ（１２０）は、６
オン”状態ではセルの電極構造体表面上への光軸の投影
は無視できる方向に向けられる。このような売件下では
、液晶セル噌は方向（１２６）へ伝播する光に対してほ
とんど光学遅延を与えない。
電極構造体（１０２）、（１０４）の表面に対して直角
な方向（１２６）に伝播する直線偏光された光は、液晶
セルが゛オフ”状態にあるとき面非接触ディレクタ（１
２０）の方向に一致しない。ディ、レクタ（１２０）は
°゛オフ″状態はその大多数のセルが各々電極構造体表
面」：に自身を投影する如き方向に向けられる。このよ
うな糸外下では、液晶図は略直角に入る光に対して実効
複屈折を与える。面非接触テ′°イレクタ（１２０）の
方向によって次の如き式で与えられる波長の光に対して
略半波長の光学遅延が生じる。
Δｎｄ　１ を表わす。
第７図に、透過軸を平行に配置された１対のニュートラ
ル偏光フィルタ間に置かれた液晶の光学透過応答特性が
示され、セルの゛オン”、”オフ”光学遅延状態間の変
化時間は約１．０ｎｔｓになっている。
この応答時間は、英国、プールにあるＢＤＩ（ケミカル
社製のＥ−４４型液晶拐料を用いて３ミクロン（μｍ）
の厚さに形成したセルを＋２０　Ｖｒｎｕ＋　＋　２　
ｋＨｚ　（７）　／”　＃スで駆動して得られたもので
ある。この比較的高速の光学応答は、゛′オン”状態が
ら゛オフ”状態への変化時に生じる面非接触ディレクタ
の再配列の間、セル内の液晶物質の１方向流の促進によ
って光学的バウンスをなくしたことに起因する。
以上、本発明の好適実施例につき詳述したが、種々の変
更が可能なことは当業者には明らかであろう。
〔発明の効果〕
本発明の第１の発明の電気光学装置である光ゲートによ
れば、光の偏光方向を変化させるために従来のねじれネ
マチック液晶デバイスではなく、ネマチック液晶の複屈
折を利用して特定の波長に対し零乃至半波長遅延を与え
る司変光学遅延器を用いたので、従来の低速補助シャッ
タが不要になる。これにより、光ダートを構成する光学
部品点数が削減され光強度の減衰を少なくできる。更に
従来のねじれネマチック液晶デバイスの如き高圧の励起
電圧を必要とせず低電力の制御回路を用いることができ
る。
また、この光ダートを利用した本発明の第２の発明の電
気光学装置であるカラーフィルタによれば、白黒のフィ
ールド順次表示装置と組合わせることによシ、順次、白
色及び３原色の光を切換えてフルカラーの光画像が得ら
れる。画像の分解能はカラーフィルタによって制限され
ないので白色光源（例えば白黒陰極線管）の高解像度を
その寸ま利用し得る。
【図面の簡単な説明】
第１Ａ及び第１Ｂ図は、夫々透明及び不透明光学透過状
態となるよう指令された光ケ゛−トを通過する光線の処
理シーケンスを示す本発明による高速電気光学・光ダー
トの実施例を示す（１１成図、第２図は、本発明の光ダ
ートの光学透過応答時間１１に性の分析に関するタイミ
ングを示１−縮図、第３図は本発明に係る光ダートを含
む切換可能なカラ−フィルタを用いたフィールド順次カ
ラー表示装置の例を示す簡略化されたブロック図、第４
図は第３図のカラー表示装置のカラーフィルタの構成図
、第５図は本発明に係る光学遅延器として用いられる液
晶セルの側面断面図、第６Ａ　、第６１３．第６Ｃ。 第６１）図は本発明に係る光学遅延器の液晶セルのディ
レクタ配列構造に関し、夫々電界により配列された゛オ
ン”状態、部分的に弛緩した°゛オフ状態、πラジアン
ねじれ状態、スプレィ状態を示す構成図、第７図は本発
明に係る光学遅延器の液晶セルの”オン”状態からパオ
フ″状態へ切換えられたときの光学応答を説明する特性
図、第８図は従来の電気光学・光ケ゛−トの例を示す（
１り成因、第９図は第８図の説明に供する線図である。 図中（／４擾、θ１は１対の偏光手段、（４２ｅ）、（
８２）、（４４ｅ）は夫り第１　、ｍ２１ｍ３偏光手段
、Ｆ）４１　、　Ｃｒ［ｉｌ及び（５４ｅ）、（５６ｅ
）は夫々１対の可変光学遅延手段、Ｃル）は制御手段で
ある。 代　理　人　仔　苺　占

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １　光伝達面への光軸の投影が互いに直交するよう対向
    して配置され、特定の波長の光に対して夫々零捷たは略
    半波長の遅延を与える１対の可変光学遅延手段と、該１
    対の可変光学遅延手段の両側に夫々上記ｎＪ変光学遅延
    手段に略平行して配置された１対の偏光手段と、上記１
    対の可変光学遅延手段の各々に、上記零または略半波長
    の遅延を切換えるための制御信号を印加する制御手段と
    を具え、上記制御イ１）号に応じて上記特定の波長の光
    を選択的に透過′または遮断１−る−ｆｆＪ、気光学装
    置。 ２、光伝達面への光軸の投影が互いに直交−［るよう対
    向して配置され、特定の波長の光に対して夫々零または
    略半波長の遅延を与える１対の可変光学遅延手段と、該
    １対の可変光学遅延手段の間及び両側に夫々上記ｕＪ変
    光学遅延手段に略平行して配置された３個の色選択偏光
    手段と、上記１対の＋Ｊ変光学遅延手段の各々に、上記
    零または略半波長の遅延を切換えるための制御信号を印
    加する制御手段とを具え、白色光を受けて上記ｉ１＋’
    制御信号に応じて選択的に異なる色の光を透過させる電
    気光学装置。
JP59201422A 1983-09-26 1984-09-26 電気光学装置 Granted JPS60100120A (ja)

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