JPS63201631A - カラ−表示装置の駆動方法 - Google Patents

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、視覚情報を伝達する手段となるカラー表示装
置の駆動方法に関する０さらに詳しくは、可変色選択手
段としてファプリーベロー型可変干渉装置を用いたカラ
ー表示装置の駆動方法に関する０ 〈従来の技術〉 文字情報あるいは画像情報を機械から人間へ伝達するた
めの手段として、カラー表示は非常に有効なものであシ
、各種のカラー表示装置が種々の情報処理分野その他で
広く用いられている。簡単な例を挙げると、機器類の動
作状態を正常であれば緑、異常であれば赤という様に表
示するカラーパイロットランプがある。複雑なものの例
としては、画像あるいはコンピュータ利用機器の出力を
表示するカラー液晶ディスプレイやカラー液晶ディスプ
レイ等がある。

この様な各種カラー表示装置のほとんどは、固定色すな
わち赤、緑、青の光源、発光体あるいはこれらとフィル
ター等の表示体を組合せた構成となっている。このよう
な構成では、表示体が発する固定色板外の色を直接的に
表示することがテキないため、以下の方法によって各種
の色を表示していた。すなわち、各表示体をカラー表示
装置視認者の目視時における空間分解能によって分離し
得る距離よシも近接させて配置し、この各表示体の光強
度を表示する色に応じて設定する方法をとっていた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 固定色の表示体を用いた従来型のカラー表示装置におい
ては、任意の色を発する１画素を表示するために３種の
表示体（赤、緑、青）を必要としている。そのため、以
下に述べる様な問題点を有していた。

その１つは、表示体の数が画素数の３倍あるため、１画
素１表示体の場合に比べ必然的にカラー表示装置全体が
複雑かつ高価なものになることである。中でも、カラー
液晶ディスプレイの様に各表示体毎に配線を必要とする
ものについては、配線数も画素数の３倍となり、さらに
構成が複雑なものとなる。

第２の問題点は、視認者が従来型カラー表示装置に接近
した場合、表示すべき色板外に表示体の固定色が見えて
しまうことである。例えばコンピュータ出力端末として
用いられているカラー表示装置には文字等を読みとるた
めに視認者がかなり接近する。そのため仮にそのカラー
表示装置に白色の微細な縦線が表示されているものとす
ると、固定色の表示体のためにその線の左側が赤味を帯
び、右側が青味を帯びるといった現象が起こり、表示す
べき色が正確に表示されなくなる。。

これらの問題点を解決するために本発明者はファブリー
ペロー型可変干渉装置を用いたカラー表示装置を提案し
た。これは、基本的には光源を発した光を７１プリーペ
ロー型可変干渉装置に入射し、そこで特定の色の光のみ
を選択的に透過させることによって、各種の原色すなわ
ち紫、背、青緑、緑、黄、橙、赤等を表示するものであ
る。この様な新しいカラー表示装置は、１つの画素を１
つの可変色フィルターすなわちファブリーペロー型可変
干渉装置を用いて構成しているため、従来型カラー表示
装置に比べ構成が単純であり、色のにじみのない高品質
なカラー表示が実現できるという利点を有している。

しかし、このカラー表示装置においては、各種原色の表
示は可能であるが、任意の色例えば水色あるいは白色等
の中間色相や無彩色を直接的には表示することができな
いすなわち一定の電気信号を印加して駆動する方法では
フルカラー表示を行なうことができないという問題を有
していた。

く問題を解決するための手段〉 本発明は、ファブリーペロー型可変干渉装置を用いたカ
ラー表示装置において、任意の色を表示するための新し
い駆動法を提供するものである。

この駆動方式は、ファブリーペロー型可変干渉装置を選
択的に透過する原色を、視認者の色識別限界時間よりも
速い周期で繰返し切換変更することによシ、その原色の
混色として任意の色を表示するものである。

く作　用〉 本発明の可変干渉型カラー表示装置駆動法によれば、１
画素を１表示体（ファブリーペロー型可変干渉装置）で
構成しかつ各画素について任意の色を表示することので
きるカラー表示装置が実現されることになる。本装置は
、従来のカラー表示装置に比べ１画素当りの表示体の数
が１／３　であり１表示体当りの面積が３倍であるので
、構造が単純なものとなシさらに人間がカラー表示装置
に接近した場合にも表示色以外の色が見えたり色のにじ
みが生じることなく、任意の色を高品質に表示すること
ができる。

〈実施例〉 以下、本発明を実施例に基いて詳細に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に用いたカラー表示装置
の構成図である。可視全域に発光スペクトルを有する光
源１より出力された光はレンズ２によって平行光線とな
シ、可変色フィルターとして働くファブリーペロー型可
変干渉装置３を透過し、拡散板４によって種々の方向へ
拡散される。ファプリーベロー型可変干渉装置３に印加
される電圧Ｖは駆動回路５から供給されている。

第１図においては、可変干渉装置３を透過した光を用い
てカラー表示を行なうものとしたが、可変干渉装置３に
入射径反射した光を用いてもよく、また拡散板４の透過
散乱光を用いてカラー表示を行っているが、これについ
ても可変干渉装置３で反射する際に散乱された反射散乱
光を用いてもよい０ ここで、光源１としては、白熱灯、ハロゲンランプ、キ
セノンランプあるいは螢光灯等を用いることができる。

この光源１の形状は、点状、線状あるいは面状のいずれ
でもよい。レンズ２は、光源１から出力された光を平行
光線とし、同一の入射角で可変干渉装置３に入射させる
ために用いられる。この様に可変干渉装置３に平行光線
を入射する理由は、可変干渉装置３の分光透過率が最大
となる波長がその入射角に依存するためである。

レンズ２としては、ガラスレンズ、プラスチックレンズ
の他、分布屈折率型のレンズ、７レネル型レンズ等を用
いることができる。レンズ２の代わりに光源１の背面（
可変干渉装置３と反対の方向）に球面鏡、放物面鏡等の
反射鏡を設置してもよい。

レンズ２あるいは反射鏡を用いることなく、光源１と可
変干渉装置３との距離を離すことによって、可変干渉装
置３への入射光を平行に近くすることもできる。

拡散板４はスリガラス、マイクロプリズムアレイ等の光
散乱性物体が用いられる。これは可変干渉装置３を出射
した光を多方面に散乱することによって、視認者が本カ
ラー表示装置を見ることのできる場所を広くする働きを
する。視認者の位置が一定とみなし得る場合には、拡散
板４を省略することができる。

以下、ファブリーペロー型可変干渉装置の原理について
述べる。

この干渉装置は、対向する反射膜間における光の繰シ返
し多重反射による干渉すなわちファプリーベロー干渉を
利用している。この干渉によって１、光の透過率（また
は反射率）に波長依存性が生じ、特定の波長においては
高い透過率を、その他の波長においては低い透過率を示
す。

干渉装置の分光透過率が最大となる波長すなわち中心波
長λｐは主として対向する反射膜の間隔ｄ及び反射膜間
の媒質の屈折率ｎによって決定される。言い換えると中
心波長λｐは可変干渉装置の光路長ｎｄ（ｎとｄの積）
に比例する。ここで、中心波長λｐが１次の７アブリー
ペロー干渉ピークであるものとし、また反射膜の特性が
７１プリーペロー干渉に与える効果を無視すると、中心
波長λｐは次式で衣わされる。

λｐ＝２ｎｄ ここで媒質が空気、窒素あるいは真空等の場合、屈折率
ｎ＝１とおくことができ、このときλｐを４０００〜７
８００Ａの全可視領域で変化させるものとすると、反射
膜間隔ｄは２０００〜３９００Ａの範囲で変化させる必
要がある（実際には、上式が反射膜特性の効果を無視し
た近似式であるためｄの変化範囲はここに挙げたものと
は若干具なる）。

逆に、ｄを一定とし、ｎを変化させても中心波長λｐを
変化させることができる。例えばＰＬＺＴ（Ｐｂ、Ｌａ
、Ｚｒ、Ｔｉ＋　Ｏの化合物）と称されるセラミックの
様に印加電圧に応じて屈折率が変化するいわゆる電気光
学効果を有する材料を用いることにより、高速性に富み
かつ作製の容易な７アプリーベロー型可変干渉装置を実
現することができる０ 次に、本実施例に用いたファブリーペロー型可変干渉装
置３の構造及び光学特性について述べる。

これは、反射膜間隔ｄを可変とすることにより中心波長
λｐを可変とするものであシ、そのための方式として電
歪効果を利用する方式及び静電引力を利用する方式につ
いて検討した。

第２図（ａ）は電歪効果を利用した可変干渉装置の断面
図である。この可変干渉装置の原理は、特開昭５８−１
７３４３９号などで既に公知である。平担なガラス板１
１及び周囲に段差をつけたガラス板１２の中央部にそれ
ぞれ半透過性反射膜１３ａ。

１３ｂが蒸着されている。反射膜１３ａ、１３．ｂとし
では、銀、アルミニウム等の金属膜＋　Ｔｉ０ｚ。

Ｓ　ｉｃｈ　、　ＺｎＳ　、　ＭｇＦｚなどの誘電体膜
あるいはそれらの多層膜を用いることができる０ガラス
板１１と１２はこの反射膜１３ａと１３ｂとが対向する
様にスペーサー１４を介して連結されている０スペーサ
ー１４は電歪材料で製作されており、その両端にある電
極１５ａと１５ｂの間に各可変干渉装置に付随する駆動
回路５からリード線を介して電圧が印加されると、その
電圧に応じて伸縮する。

このスペーサー１４の伸縮によってガラス基板１１と１
２更には対向する反射膜１３ａと１３ｂの間隔ｄが変化
する。ここでスペーサー１４の電歪材料としてはＰＺＴ
　（Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、０の化合物）ｐＶＤＦ（ポリ７
ツ化ビニリデン）＋　ＺｎＯなど数多くの材料が使用で
きる。

第２図（ｂ）は特願昭６１−１０２９８９号にて出願さ
れている静電引力を利用した７アプリーベロー型可変干
渉装置の断面図である。比較的厚いガラス板２１及び比
較的薄いガラス板２２に銀などの金属膜２３ａ、２３ｂ
をそれぞれ蒸着し、スペーサ、−２４を介してこの２枚
のガラス板２１．２２を結合する。金属膜２３ａ、２３
ｂは、半透過性反射膜と、静電気力印加用電極を兼ねて
いる。駆動回路５から金属膜２３ａと２３ｂの間に電圧
Ｖが印加されると、その静電引力Ｆによってガラス基板
２２の中央部がたわみ、金属膜２３ａと２３ｂの間隔が
減少する。なおここに示した静電方式に限らず、両端を
固定長のスペーサーで支持し中央部に力を印加すること
によシ対向する反射膜の間隔を変化させる空洞型ファブ
リーペロー干渉装置を本カラー表示装置に用いることが
できる。

以上の様な構造を有するファブリーペロー型可変干渉装
置に電圧を印加した時の分光透過率を第３図に示す。第
３図の横軸は波長、縦軸は透過率であり、電圧ｖＩ、ｖ
２．Ｖ３を印加した時の分光透過率曲線がそれぞれ実線
９点線、一点鎖線で示されている。この図より、ファブ
リーペロー型可変干渉装置は電圧Ｖｌ　、　Ｖ２　、　
Ｖ３が印加されたときそれぞれ青、緑、赤の光を透過す
ることが読みとれるＱ ここで、カラー表示装置用として適した分光透過率曲線
を得るため、反射膜１３ａ、１３ｂ及び反射膜２３ａ、
２３ｂの反射率は約６０％とした。

反射率がこの値に比べて極端に低い場合には、中心波長
λｐ以外の各波長の光に対しても透過率が高くなり、全
体として白味を帯びた彩度の低い色を透過することにな
る。逆に反射率が極端に高いと中心波長λｐ近傍以外の
波長の光はほとんど通さなくなシ、全体として透過光量
が少なくなってしまう。適度に彩度の高い色の光をなる
べく多く透過させるためには、適当な反射率に選定する
必要がある。

次に可変干渉装置の駆動方法について説明する。

可変干渉装置に一定の電圧例えばＶ＋　、　Ｖ２あるい
はＶ３を印加する方式では第３図に示された分光透過率
曲線と同様なスペクトル分布の色いわゆる原色しか表示
することができない。本実施例におけるカラー表示装置
の駆動方法は、この原色を時間的に混ぜ合わせることに
より任意の色を表示可能とするものである。以下、本実
施例の駆動方法について第４図を用いて説明する０第４
図は横軸に時間、縦軸に可変干渉装置への印加電圧をと
ったものである。実線は、周期Ｔｓの間に電圧Ｖ＋　、
　Ｖ２　、　Ｖ３を一定時間づつ印加しまたそれを繰り
返す場合を示すっここで周期ＴＩは、視認者の色識別可
能時間よシも短い時間となる様に１／６゜秒とした。本
カラー表示装置は、電圧Ｖｌ　、　Ｖｚ　。

ｖ３の各印加時間にそれぞれ青、緑、赤を表示しており
、視認者にはこの３色をそれぞれの表示時間に応じた割
合で混ぜ合わせた色が見えることになる。第４図の実線
の例では、青の表示時間が緑。

赤の表示時間に比べ長いため、青みがかった白（水色）
が表示される。なお、駆動電圧の印加法としては、実線
に示す様にステップ状に印加する方法のほか、°破線に
示す様に連続的に走査する方法もある。いずれの方法に
よっても任意の色を表示することが可能である。

次に本発明の第２の実施例について述べる。第５図は第
２の実施例に用いたカラー表示装置の構成図である。本
実施例においては、６４個の可変干渉装置を８行８列に
並べることにより、各種の文字等を表示する様に構成さ
れている０光源１を発し、レンズ２によって平行にされ
た光は、可変干渉装置マトリクス３０を通シ、拡散板４
によって拡散される。ここで、光源１及びレンズ２は、
それぞれ各可変干渉装置に対応させて計６４個配置する
ものとしてもよく、このようにすることによってカラー
表示装置の奥行きを小さくし、またカラー表示部の光強
度のムラを押えるのが容易になる。

可変干渉装置マトリクス３０上には、各可変干渉装置に
付随する６４個の駆動回路が設置されている。各可変干
渉装置には、各駆動回路からそれぞれ第４図に示す様な
、赤、緑、青を表示するための時分割信号が送られる。

各駆動回路にはカラー信号伝送回路５１及び垂直走査回
路５６からの配線がつながっている。第６図はこの駆動
回路系を説明するための説明図である。この図で可変干
渉装置Ｔｚ１に着目すると、これは駆動回路Ｄ２Ｌから
の信号を受けて動作する。この駆動回路Ｄ２１が、第１
の実施例における駆動回路５に相当する。この駆動回路
Ｄ　ｚ　ｔには、カラー信号伝送回路５１から配線Ｘ２
を通って表示すべき色相に関するデータが送られる。た
だし、このデータは連続的に送られているのではない。

垂直走査回路５６が配線Ｙｌに読み出し信号を与えた時
、ゲート素子Ｇ２１がオンになり、配線Ｘ２と駆動回路
Ｄ２１とが接続される。データはその際にカラー信号伝
送回路５１から駆動回路Ｄ２１に与えられる。与えられ
た信号は、ゲート素子Ｇ２１がオフになった後再びオン
になるまで、駆動回路Ｄ２１の内部で保持される。配線
Ｙ１に読み出し信号が与えられると、ゲートＣ＋＋　＋
　Ｇｚｌ＋　Ｇ３１・・・がすべてオンになり、１行目
の駆動回路Ｄｌｔ　＋　Ｄ２１　＋・・・に−斉にデー
タが与えられる。このとき配線Ｙ２　、　Ｙｓ・・・に
は読み出し信号は与えられない。次に配線Ｙ２に読み出
し信号が与えられると２行目の駆動回路Ｄ２１　＋　Ｄ
ｚｚ・・・にデータが与えられる。以上の走査が一巡す
る毎に１フレーム（１画面）の画像が各駆動回路Ｄｉｊ
（ｉ＝１．２．・・・８．ｊ＝１．２．・・・８）に与
えられる。ここで、各ゲートＧｉｊ及び各駆動回路Ｄｉ
ｊは個別回路部品によって構成してもよいが、ＴＰＴ（
薄膜トランジスタ）によって構成する方がコスト、小型
化等の面でより有利である。

このカラー表示装置の可変干渉装置数すなわち画素数を
さらに大きく例えば６４０Ｘ４００のものとすることに
より、高精細度のカラー表示装置とすることができ、特
にコンピュータ応用機器用として適したものになる。

次に本発明の第３の実施例に用いるカラー数字表示装置
について説明する。表示すべきものが数字、英字の様に
限定されている場合、表示体の形状及び配列を工夫する
ことにより、マトリクス状配列に比べて少ない表示体数
で数字、英字などを表示することが可能となる。第７図
は本実施例に用いられる力２−数字表示装置の外観図で
ある。

この表示装置においては、各桁毎に８個の可変干渉装置
を用いている。そのうち７個は細長い表示部形状をもち
、「日」の字形に組み合せられていて、「０」〜「９」
までの１つの数字を表示できる様になっている。残りの
１個の可変干渉装置は、小数点を表わすドツトを表示す
る。

この表示装置の背景部すなわち可変干渉装置の周囲は固
定色のフィルタよりなっている。この色は、可変干渉装
置が表示する１つの色例えば白と同じ色調及び明度とな
る様に定められる。そして、本表示装置の第１桁に数字
の「１」を表示する場合、第７図における可変干渉装置
１ａ〜１ｈのうち、１ｂとＩＣについては例えば水色、
その他のものについては背景と同じ色（この場合白色）
となる様に駆動される。この駆動信号は第４図に示す様
に、赤、緑、青を表示する３種類の電圧の時分割信号で
ある。

本実施例の表示装置は、表示色が可変であることから、
いくつかの新しい表示方法が考えられる。

１つは、表示する数字の種類に応じて表示色を変える方
法である。例えば多機能時計において、時刻９日付、ア
ラームセット時間などの各機能毎に違った表示色を用い
ることができる。これにより、各機能の区別が解り易く
なる。

２つめは、表示する数値の大きさに応じて表示色を変え
る方法である。例えばある機器に付随する温度計で、そ
の機器の温度が８０℃以上なら注意する必要がちシ、１
００℃以上ならオーバーヒートである場合、温度計の表
示色は８０℃までは緑、８０〜ｉｏｏ℃は黄、１００℃
以上は赤とする。この様に数値の大きさに応じて表示色
を変えることによシ、数値の大きさを視覚的に把え易く
することができる。

以上の様に、上記カラー数字表示装置は、時計。

温度計のほか、速度計、タコメータ（回転計）。

電流電圧計１重量計など各種計器類あるいは計算機の端
末入出力用のカラー表示装置として極めて有用である。

〈発明の効果〉 以上の様に、本発明は光源と７アプリーペロー型可変干
渉装置を組合せたカラー表示装置において、各７アブリ
ーペロー型可変干渉装置毎に任意の色を表示することの
できる駆動方法を確立したものである。

本発明によれば、一つの画素に一つの表示体を用いて任
意の色を表示することができるため、従来の固定色の表
示体を用いたカラー表示装置に比べ、表示体数が１／３
になる。従って、構造の単純なカラー表示装置が得られ
る。

また、本発明では固定色の表示体を用いていないため、
視認者が十分接近しても色のにじみ等を生じない。従っ
て、従来のカラー表示装置に比べ高品質のカラー表示を
行なうことができる。

以上の様な利点を有しているため、本発明を用いたカラ
ー表示装置は今後各種機器の簡単な動作表示、各種計器
類の表示から電子機器特にコンピュータ応用機器の文字
・グラフィック表示に至るまで、幅広く利用されるもの
と期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に用いたカラー表示装置
の構成図である。 第２図は第１図に示す７１プリーペロー型可変干渉装置
の断面図である。 第３図は第１図に示すファブリーペロー型可変干渉装置
の分光透過率を、印加電圧をパラメータとして表わした
ものである。 第４図は本発明の１実施例であるカラー表示装置の駆動
法を説明するための説明図である。 第５図は本発明の第２の実施例に用いたカラー表示装置
の構成図である。 第６図は本発明の第２の実施例における駆動回路系を説
明するための説明図である０ 第７図は本発明の第３の実施例に用いたカラー表示装置
の外観図である。 １、・・・光源２．・・・レンズ　３．・・・ファフＩ
Ｊ　−／＜　ロー型可変干渉装置　４．・・・拡散板　
５．・・・駆動回路代理人　弁理士　杉　山　毅　至（
他１名）コ 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光半透過性反射膜を透明体に重畳して成る２枚の反
   射鏡が互いに前記反射膜を相対して配置され、印加され
   る電気信号に応じて反射鏡間の間隔もしくは反射鏡間屈
   折率を変化させる色変換機構が具設されて成るファブリ
   ーペロー型可変干渉装置と、可視領域に発光スペクトル
   を有する光源と、前記色変換機構の駆動回路とを有する
   カラー表示装置の駆動方法において、前記可変干渉装置
   の分光透過率もしくは分光反射率が最大となる波長を視
   認者の色識別限界速度より速く変化させるように前記駆
   動回路で前記色変換機構を駆動することを特徴とするカ
   ラー表示装置の駆動方法。 ２、前記可変干渉装置は、赤、緑、青の３原色の時間的
   混合によって任意の色を表示する特許請求の範囲第１項
   記載のカラー表示装置の駆動方法。