JPH0228623A - 減色法を用いた色フィルタおよびカラーディスプレイ装置 - 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〕 本発明は全体としてカラー情報を表示する装置に関する
ものでメジ、更に詳しくいえば、完全カラー映像を形成
するために、個々にアドレス可能な有限数の画素（ピク
セル）を起動できる多色区画型すなわち多色マトリック
ス型の表示装置に関するものである。

〔従来の技術〕

英数字と、図形と、テレビジョン型との少くとも１つの
ビデオ映像を発生するために用いられるる従来の区画型
すなわちマトリックス型の表示技術は、小さい赤（Ｒ）
、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の原色画素の高密度配列によ
る加色合成を基にしている。

視覚情報表示装置においては色符号化が一般的な特徴に
なってきている。多くの種類のカラー表示装置およびカ
ラー表示装置の用途が現在存在するが、従来のカラー表
示技術に存在する諸制約のために開発・されていない他
の多くの潜在的に有用な用途がある。従来のカラー表示
装置のほとんど全ては加色装置であって、その加色装置
においては、非常に小さい原色点（す々わち、非常に小
さいＲ，Ｇ、Ｂ、画素）空間的な積分、または異なる原
色で順次供給される映像フィールドの時間的な積分によ
り全ての色が発生される。

色合成のためのそれら２つの加色技術には大きな制約が
ある。空間的な加色合成は高い画素密度すなわち解像力
を有する。というのは、小さい原色画素（すなわち、Ｒ
，Ｇ、Ｂ画素）の投写された弦を人の視覚系の空間的積
分領域内に含ませなければならないからである。原色成
分が大きすぎると完全な色合成を行うことに失敗し、映
像中に色のしままたは色のパターンが明らかに見えるこ
とになる。シャドウマスク陰極線管におけるように、空
間的に分離されている原色画素の３つの「集団」が完全
なカラー映像を発生するという要求がなされると、表示
装置の利用可能な標本化解像力が低下する結果となる。

センサビデオ情報を表示する装置のような金色と非常に
高い解像力を必要とする用途の場合には、色合成のため
の空間的な加色技術は、映像の標本化解像力が低下する
ために、一般に適当ではない。また、色情報表示の丸め
の多くの用途は色で符号化された英数字または記号の表
示のように必要とする映像解像力は非常に低い。低解像
力の表示の丸めには、映像解像力に対する要求が十分に
低いとしても、色合成を適切に行う丸めには比較的高い
画素解像力す々わち画素密度を必要とするから、空間的
な加色技術は全体として適切ではない。画素密度が高い
とコストが高くなるのが普通で、空間的加色表示技術の
コストが比較的高いために、低解像力表示における色の
潜在的に有用な用途は開発されないままである。

時間的な色合成は、カラー映像を発生するために空間的
に分散されているＲ、Ｇ、Ｂ画素の３つの「集団」に依
存せず、原色映像の急速な順次交番により色合成を行う
。この色合成技術は空間的な色合成とは異って、映像の
解像力を低下させることはない。色の完全な制御は個々
の各画素において実効的に行われる。時間的な色合成は
、３種類の色フィルタ（典型的にはＲ，Ｇ、Ｂ）に光を
時間的に順次通す広帯域映像形成源により一般に実現さ
れる。その映像形成源は、意図する色を有する映像の適
切な部分が、それぞれのフィルタが映像形成源の前にお
る間に表示されるように、３種類の色フィルタに同期せ
ねばならない。そのような「フレーム順次」カラー表示
装置の最も一般的な実現は、映倫形成源として広帯域蛍
光体（すなわち白色光を生ずる）を有する陰極線管と、
色表現部品としてＲ，Ｇ、Ｂフィルタを含む回転色ホイ
ールとを用いるのが普通である。最近、偏光器を切換え
ることができる液晶（ＬＣ）と、偏光された色フィルタ
膜のいくつかの層とでほぼ構成されている非機械的な部
品が回転色ホイールの代りに用いられている。

時間的な色合成（すなわち、フレーム順次色混合）を利
用するカラー表示装置の欠点は、個々の原色映像フィー
ルドが時間的に分離されており、全表示視認期間の３分
の１だけ個々の原色映像フィールドが呈示されるという
ことにある。空間的な加色表示装置または単色表示装置
においては、３つのカラー映倫フィールドを１つのフィ
ールドとして同じ時間だけ３つのカラー映像フィールド
を呈示せねばならないから、フレーム順次表示装置は、
ちらつきを最少べするのに十分に高いリフレッシュ速度
で全色映像を発生するために、極めて広い装置帯域幅を
必要とする。広い装置帯域幅と、単色表示装置または空
間的な加色表示製置に等しい全色リフレッシュ率（すな
わち、非クレーム順次表示装置のリフレッシュ率の３倍
）でも、色映像順次フィールドの間に存在する輝度変調
のために映像がちらつきやすい。しかし、色混合のため
の時間的な合成技術のもつと大きい制約は、表示される
映像または映像を観察している人の眼が動いている間に
混合色かにじんだ９、個々の原色映像成分に分離するこ
とがしばしば観察されることでらる。

〔発明が解決すべき課題〕

本発明の目的は改良し九表示装置を得ることである。

本発明の別の目的は改良した液晶表示装置を得ることで
ある。

本発明の別の％徴は、選択された色信号を得るために各
表示画素に対して送られた放射が差し引かれたスペクト
ル成分を有するような液晶表示装置を得ることである。

本発明の更に別の目的は、区分されたカラー表示が、色
の機能性を得るために送られた放射から差し引かれるス
ペクトルを有するような表示装置を得ることである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的およびその他の目的は、電子的に制御される色
フィルタと、この色フィルタを重要な素子として含むカ
ラー情報表示装置のいくつかの実現とにより、本発明に
従って達成される。その色フィルタの独特で基本的な面
は、従来の切換え可能な色フィルタおよび関連するカラ
ー表示技術を特徴とする空間的または時間的加色技術で
はなくて、減色色合成技術を用いることである。この減
色フィルタの基本的な素子は、異なる二色客染料（典型
的にはマゼンタ（−Ｇ）、シアン（−Ｒ）、黄（−Ｂ）
の染料）をおのおの含み、関連する構造部品および光学
部品（たとえば偏光板と光フアイバ板の少くとも一方）
とともに位置を合わせて重ね合わされる３つの客／主液
晶セルである。それらのセルは、表示装置が低解像力ま
たは高解像力の全色表示装置として構成される場合には
ノくターン化された電極を含むことができ（およびある
用途に対しては、個々の画素における薄膜トランジスタ
（ＴＰＴ）のような一体のサンプルおよびホールド特徴
）、または表示装置が簡単な電子的色フィルタとして構
成される場合には−様な電極層を含むことかできる。表
示装置がカラー表示装置として構成される場合には、金
色映像を呈示するために広帯域光源を必要とする。簡単
な電子式色フィルタ１成においては、装置は、白色光発
光蛍光体を有する陰極線管または広帯滅灯を含む背面照
明のパターン化された照明器のような広帯域映像形成源
とともに用いられ、かつ、送られた映像の色を変えるス
ペクトル的に選択的な光弁として機能する。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１Ａ図と第１Ｂ図は空間的加色情報表示装置の普通な
２つの例を示す。まず第１Ａ図を参照して、市販のカラ
ーテレビジョン受像機において用いられるような典型的
なシャドウマスク論極線管が示されている。この種の陰
極線管はカラー情報表示のために最も曳く用いられてい
る装置である。

シャドウマスクカラー陰極線管では、近接しているＲ、
Ｇ、Ｂ蛍光体ドツト１０６から放出された光を空間的に
積分することによりあらゆる色が発生される。各蛍光体
ドツトは電子ビーム１０２によって励起される。蛍光体
ドツトは陰極線管のフェイス１０４上に付着される。電
子ビーム１０４は複数の電子銃により発生される。Ｒ，
Ｇ、Ｂ蛍光体ドツト１０６は画素群１０５で配列される
。画素群１０５の各賞光体ドツトを励起する電子ビーム
１０２は、各画素群１０５に関連する７ヤドウマスク１
０３に設けられているアパーチャを通る。色情報の空間
的な積分は表示装置ではなくて観察者の眼により行われ
るものであること、したがって個々の原色成分が観察者
の眼により個々に解像されないように、表示装置が十分
な解像力を持つ必要があることに注目されたい。

次に、空間的な加算合成を用いる別のカラー表示装［が
示されている第１Ｂ図を参照する。この表示装置は、能
動マトリックス・アドレスされる液晶カラーマトリック
ス表示装置と一般に呼はれる。映像情報と色の混合の基
本原理は前記シャドウマスクカラー陽極線管に用いられ
る原理と同じであるが、液晶カラーマトリックス表示装
置１２０は、色フィルタの微小層（典型的にはＲ，Ｇ、
Ｂ）を通る入射光を個々にゲートするために、各画素に
おいて電子的に制御される光弁として機能する液晶物質
を用いる。バックライト１３０が偏光物質１２γを透過
させられる。それから、そのバックライトは、薄膜トラ
ンジスタ１２８が表面に設けられているガラス基板１２
６を通される。ガラス基板１２６と共通の（透明な）電
極１２３０間に液晶物質１２５が含まれる。各薄膜ｔ・
ランジスタ１２８にフィルタ１２４が組合わされる。薄
膜フィルタｆ２８ｕ、関連するフィルタ１２４を通さＩ
しる光の強さを制御する。３つのフィルタ（Ｒ，Ｇ、Ｂ
）が画素を形成する。それらのフィルタを通った光はガ
ラス基板１２２と偏光器１２１を通される。

次に、本発明の基本的な素子でろる電子的に制御される
減色色フィルタ２０が示されている第２図を参照する。

それらの基本的な素子は、異なる２色客染料（典型的に
はマゼンタ染料（−Ｇ）セル２３と、シアン染料（−Ｒ
）セル２２と、　黄染料（−Ｂ）セル２１）ｔ−おのお
の含んでおり、かつ関連する構造部品と光学部品に直列
に整列させられる３つの客／主液晶セルを含む。２色染
料客物質は、主分子の向きが印加され九電界の向きに整
列した時に客染料物質も電界の向きに整列するようにし
て、液晶客分子に取付けられる。客／主媒体はガラス板
またはプラスチック重合体板の間に含まれ、エポキシ樹
脂すなわち熱可塑性プラスチックによりシールされる。

セルの表面の整列および用いている液晶物質に応じて、
結果として得られた客／主媒体は、ａ）単一偏光器型（
第２図）、ｂ）ホワイト＝テーラ−・モード型、ｅ）位
相変化客／主型、ｄ）正コントラスト負異方性誘電体型
のうちの１つとすることができる。客／主媒体型す、ａ
　、　ｄは客／主セルと入射光の間に偏光器を必要とし
ないが、ａ）型は主液晶の向きと同じ向きに沿って整列
させられる偏光器を必要とする。

客／主液晶セルは、液晶客／主セルがオフ状態において
選択的かつスペクトル的に吸収して、セルに電圧が印加
されると光学的に透明になるように、正異方性液晶物質
で製造できる。主液晶物質はネマチック型、コレステリ
ック型またはスメクチック型とすることができる。正異
方性のネマチックまたはスメクチック型ホストの場合に
は、セル表面に分子が一様に整列することが好ましい。

客／主液晶セルは負異方性主液晶物質でも製造でき、同
種の分子が整列するようにできる。そうすると、客液晶
セルは、オフ状態においては光に対して透明で、オン状
態においては選択的にスペクトル吸収する。それらのホ
スト物質は一般に高い電圧を必要とし、「正の」ネマチ
ック物質としては容易には利用できない。

第２図は、電子的に制御される減色色フィルタの基本的
な動作原塩も示す。図かられかるように、広帯域光源か
らの広帯域入射光２９がまず偏光層を通され、それから
、順次整列させられている３つの客／主液晶セル２０を
順次通される。用いられる客染料と、各セルに印加され
る電圧とに応じて、空間的に整列させられている客／主
セル２０から出た光の色度（色）と輝度を完全に制御で
きる。

次に、分子が一様に整列させられている異方性客／主染
料セルが積重ねられ、赤、緑、青、および黄をそれぞれ
生ずるように電子的に制御される減色色フィルタの動作
がそれぞれ示されている第３Ａ図と第３Ｂ図を参照する
。入射光（白色で、偏光されていない）３８が偏光板３
１に入射し、その偏光板を通って、黄色染料物質を含む
セル１の３２に入射する。セル１の３２は客／主媒体３
２Ｂをはさむ第１と第２のガラス基板３２Ａと３２Ｃを
含む。セル１の３２を通った光は、偏光板３１の偏光軸
に平行な偏光軸を有する偏光板３３を通される。それか
ら、その光はセル２の３４を通される。セル２の３４は
シアン染料物質を含む。セル２の３４は、客／主媒体３
４Ｂをはさむガラス基板３４Ａと３４Ｃを有する。セル
２の３４を通った光は偏光板３５を通る。その偏光板の
偏光軸は偏光板３１の偏光軸に平行である。偏光板３５
を通った光は、マゼンタ染料を含むセル３の３６に入射
する。そのセル３の３６は、客／主媒体３６Ｂをはさむ
ガラス基板３６Ａと３６Ｃを有する。セル３の３６を通
った光は偏光される出射光でｂる。（セル１の３２と、
セル２の３４と、セル３の３６とは、独立してアドレス
できる多数の画素点を有し、各セルの画素点は他の２つ
のセルの関連する画素点に整列させられる。）次に、選
択された色を生ずるためのフィルタ３０の構成が示され
ているｉａＢ図を参照する。セル１の３２（黄色の染料
を含む）がオフ状態すなわち吸収状態にめシ、セル２の
３４（シアン染料を含む）がオン状態すなわち透過状態
にあり、セル３の３６（マゼンタ染料を含む）がオフ状
態すなわち吸収状態にある時は、透過光は赤色である。

第３Ｂ図は緑色と、背色と、黄色と赤の光を生ずる液晶
の状態を示す。

第３Ｂ図に示されている構成と色は本発明によυ達成で
きる色と輝度の傾きの限られた組合わせを示すだけであ
ることが明らかでるる。また、第３Ａ図（および第４図
と第５図）に示されている減色色フィルタの構造は、各
成分各／主液晶セルの背後に偏光器を含むことにも注目
されたい。この特定の種類のフィルタ構造は、広い視角
が望まれる直視型表示の用途において効果的に動作する
ことが知られている。各セルを通る前に光を偏向させる
と各セルにおける分子複屈折の影響と、その結果として
の光軸を外れてみた時の色のずれとが最小にされる。分
子複屈折による光軸を外れ九部分の色のずれは、非常に
低い分子複屈折を行う液晶上および客の染料物質を用い
るととＫよって減少または無くすことができ、それによ
り、最大限１つの偏光層を用いることによって可能でめ
ったものより、曳い光軸外れ色性能と、高い輝度出力を
得ることができる。分子複屈折の作用と、視差の作用と
は、電子的減色色フィルタの投写応用においては重大で
はない。

以上、本発明の基本的な減色色フィルタの好適な実施例
と動作原理について説明したが、電子的減色色フィルタ
を基本的な素子として用いるカラー情報装置のいくつか
の実施例（および光源の電子的スペクトル整形のための
独特の用途）について次に説明する。以下には本発明の
６種類の実施例について説明する。初めの３つの実施例
は、単色映像形成源へ結合されることにより単色表示装
置へカラー性能を持たせる積分部品として電子的減色色
フィルタを用いる。残シの３つの実施例は、色フイルタ
スタック自体に映像形成の機能を含んで、広帯域光源を
単に付加するだけで高解像力または低解像力のカラー表
示装置を直視型および投写型の両方の型式で構成できる
ようにするものである。減色色混合の使用について述べ
る前に、直視型カラー情報装置への潜在的な用途の点で
少くとも理論すなわち概念について説明する〔ジャパン
・デイスプレィ（Ｊａｐａｎ　Ｄｉｓｐｔａｙ）、１９
８３紙２０２〜２０５ページ所載のウチダによる「カラ
ーＬＣＤＢ％テクノロジカルｅデイベロップメンツ（Ｃ
ｏｔｏｒ　ＬＣＤ５　：　Ｔ＠ｅｈｎｏＬｏｇｉｃａＡ
　Ｄ＠ｖ＠ｔｏｐｍ＠ｎｔｓｌｌ　）。

しかし、この文献には、減色技術は低解像力の直視型表
示用にのみ潜在的に適当であること、および能動マトリ
ックス・アドレスされる液晶カラーマトリックス表示装
置（第１ｂ図に示すように）だけが実用の見込みがある
と述べられている。このことは、電子的に制御される実
用的な減色色フィルタの基本的な構造と動作原理が述べ
られ、本発明の６種類の情報表示用途のための好適な実
施例が述べられる本願の原理と正反対である。

本発明の第１の実施例が＠４Ａ図に示されている。この
実施例では、電子的減色色フィルタ３０は広帯域光源か
らの光を静止英数字キャラクタマスクまたは記号マスク
４１を介して受ける。この構造では、本発明は単色情報
表示装置のカラー制御を行う。この実施例は照明される
報知事項を有する照明報知器ま九は制御アクチュエータ
（たとえば押しボタン）のためにとくに有用でるる。こ
の場合に色符号を付加することにより靜止映像に補充情
報を供給できる。

電子的減色色フィルタの第２の関連する実施例は光源か
ら光を受け、色温度を制御し、光源のスペクトラムを形
成する。この実施例は航空機の操縦席のパネルおよび船
舶の制御パネルにとくに使用できる。この場合には、周
囲およびパネルのあらゆる照明条件の下で、光源および
照明報知器の色外観を一定に保つことが非常に望ましい
。このようＫして、タングステン灯の電圧制御減光に伴
う色温度の低下を本発明により補償できる。この説明の
範囲内で、操縦席の光源を夜間視眼鏡に使用できるよう
に、それらの光源のスペクトル形成を自動的に行うこと
ができる。し九がって、本発明は光源のスペクトル出力
特性を、日中および夜間の／夜間視眼鏡に適合する動作
を行え石ようにするために自動的に切換え、または自動
的に最適にできるようにする。

第４Ｂ図に本発明の第３の実施例が示されている。この
実施例では、広帯域発光映像源（たとえば単色陰極線管
）４２と観察者の間に電子式減色色フィルタが置かれる
。この実施例では、映像源４２は動く単色映像を生じ、
減色色フィルタは、客／主液晶セルのスタック３０を通
る映像に色をつける。この第３の実施例の最も基本的な
実現は、全体の映像の色を切換えることだけである。同
じ映像に多数の色をつけることは可能でない。したがっ
て、この装置はカラーテレビジョン用としては適当でな
い。しかし、赤、緑、青の映像成分が時間的に順次発生
され、観察者の眼により積分されるように、電子的減色
色フィルタをフレーム順次モードで動作させることがで
きる。この動作モードにより完全な多色映像を発生でき
、かつそれはカラーテレビジョンの映像発生に潜在的に
適する。時間的な色合成の概念と、フレーム順次色混合
の原理、ならびにカラー表示発生のためのその技術の欠
点については先に述べた。

次に、映像形成源が電子的減色色フィルタと一体である
、直袂型低解像力カラー表示装置を構成する本発明の第
４の実施例が示されている第５゛図を参照する。この基
本的な色フイルタ装置は第３図に示すものに類似してお
シ、整列させられている３枚の偏光板３１，３３．３５
と、客／主媒体をはさんでいるガラス基板をおのおの含
んでいる３個のセル３２．３４．３６が光の透過を制御
する。この実施例においては、各各／主液晶セルの１枚
のガラス（またはプラスチック）板に付着されているパ
ターン化された透明電極５１により映像が形成される。

各セルの他のガラス板は簡単なバックプレーン電極５３
を含む。各セルに電圧が印加されると、パターン化され
ている電極の下側の領域にある液晶物質と客２色染料だ
けが切換えられる。あらゆる色を得るために、１つのセ
ルのパターン化されている領域全通って送られたＦ波さ
れた光が次の順次セルのパターン化されている領域を通
るように、３個のセルを慎重に整列させねばならない。

この実施例の潜在的な問題は、光軸を外れた所から見る
ことすなわち視差に関するものである。３つのセルのス
タックの層の間の視差による映像の位置のずれは、客／
主液晶セル３２．３４．３６を構成するために非常に薄
いガラス板またはプラスチック板を用いることにより最
少限にでき、または機能的になくすことができる。内側
の２枚の板の一方の両面にパターン化された電極を付差
して、４枚の板を用いる完全な減色色フィルタを構成す
ることにより、液晶セルのスタックを一層薄くできる（
こうすることにより、セルの整列も簡単にされる）。更
に、１つの偏向器で表示装置を構成できるように、低複
屈折率の液晶物質を使用できる。スタックされたセルに
おける視差をなくす別のやυ方は、観察者に最も近いセ
ル表面として光フアイバ板を用いることである。

その光フアイバ板はセルスタックを通る光を「通路にわ
け」、観察者がセルを斜めに見ることを阻止することに
より、視差による映像の位置のずれをなくすか、最少限
にするものである。

上記の直視型低解偉力カラー表示装置の実施例はカラー
英数字低解像力グラフィックス用にとくに適する。この
実施例の大きな利点は高い画素密度（空間的な色合成の
ために必要である）をなくすことにより、比較的簡単で
、低コストの、低解像力または中解像力を必要とするカ
ラー情報表示装置が得られることである。

次に、直視型高解像力カラー表示装置に適する本発明の
第５の実施例が示されている第６図を参照する。この実
施例では、電子的減色色フィルタ３０の各セル３２．３
４．３８が画素の高密度マトリックスを含み、入射した
広帯域光の透過を制御する。各画素は一体のサンプル・
ホールド装置（たとえは薄膜トランジスタ）６１とアド
レス導通リード（図示せず）を含む。この能動マ）　Ｉ
Ｊラックス−ドレスされる減色色フイルタカラー表示装
置は、能動マトリックス・アドレスされる液晶カラーマ
トリックス表示装置（第１Ｂ図）と共通の多くの構造的
特徴を有する、しかし、この実施例の大きな特徴は、各
映像点に対する映像面に少くとも３つの原色（Ｒ，Ｇ、
Ｂ）を表さねばならない空間的加色技術とくらべて、電
子的減色色フィルタで解像力がはるかに高いカラー映像
が得られることである。第５図を参照して説明した低解
像力直視型装置のように、高解像力直視型装置でも視差
は潜在的な問題である。前記実施例について述べた視差
をなくすか、最小にする技術もこの高解像力実施例に応
用できる。

次に第７図を参照して、本発明の最後の実施例は、映像
形成カラー投写光弁として電子的減色色フィルタ３０を
用いる。入射光に応じて色フィルタ３０により映像を発
生することは、低解像力の映像を発生する場合には直接
多重化アドレッシング技術が好ましく、または高解像力
の映像を発生する場合には、各客／主液晶セル３０にお
ける画素アドレッシングのために能鴬マトリックス・ア
ドレスされる構成が好ましい。この実施例では、電子式
減色色フィルタ３０は金色映像形成源として機能する。

その峡像形成源は、広帯域光源と中継レンズＴ１へ結合
された時に、前方または後方の投写スクリ゛−ン表面Ｔ
２ヘカラー映像を投写できる。この投写モード実施例は
、解像力が非常に高くて、大面積のカラー表示装置と、
ヘッドアップ表示装置（ＨＵＤ）と、ヘルメット取付は
表示装置（ＨＭＤ）とに用いるのにとくに適当である。

ＨＯＤ装置の場合にはカラー映倫はコリメートされてか
ら透明な光学的組合わせ器へ投写される。その光学的組
合わせ器は、投写された映像を反射することにより、光
学的組合わせ器を通る他の映像にその反射された投射映
像を重畳する。ＨＭＤへの応用は、映像源と光学的組合
わせ器が表示装置の観察者がかぶっているヘルメツ、ト
の内部に装着されることを除き、ＨＥ）Ｄへの応゛用に
非常に類似する。

ＨＯＤ装置とＨＭＤ装置は極めて高い映像解像力を必要
とするから、本発明はそのような装置のために完全カラ
ー性能が組合わされた所要の解像力を持たせるのに独特
に適する。解像力が非常に高いカラー映像を本発明の投
写モードで発生できることは、主として、個々の各画素
において完全カラー制御を行う電子式減色色フィルタの
基本的な特性の関数である。更に、完全に位置合わせさ
れた映像が客／主液晶セルを通されてから、離れている
観察表面上に投写されることにより、観察者が映像源か
らの映像を光軸を外れて観察する機会がないようにする
から、視差および分子複屈折の効果は投写モード実施例
にはほとんどまたは全く影響を及はさない。

好適な実施例の動作 本発明は色発生のために減色技術を用いる。この減色技
術では個々の画素すなわち映像部分において色制御を完
全に行うことができる。本発明が電子式色フィルタとし
て用いられる場合には、他のある関連する映像形成装置
（たとえは陽極線管（ＣＲＴ）ｔ！たは光源により照射
されるパターン化された映像）により映像が形成される
ように、本発明は訣像形成源からのスペクトル放出を制
御でき、または単色で形成された映像に色をつけること
ができる。

本発明の減色液晶表示装置はフィルタ物質の緒特性に依
存する。フィルタ物質は制御可能な吸収特性を有する。

３つの各フィルタ素子はスペクトルの予め選択された部
分の放射に作用を及はしくすなわち吸収し）、送られた
スペクトルの残りの部分に対する作用は無視できる程度
である。フィルタ物質を適切に選択することにより、フ
ィルタの緒特性により決定される、色チャートの組合わ
せ中の色成分を、入射した放射（画素フィルタにより送
られた）が所要のスペクトル成分を有する時に、各画素
点において達成できる。広い視角が望ましい時は、送ら
れる放射の前方に拡散板を置くことにより、放射の指向
性を低下できる。

先に説明したように、本発明は、電子的に制御される色
フィルタと、重要な素子としてその色フィルタを含むカ
ラー情報表示装置のいくつかを開発するための新規な技
術で構成される。この色フィルタの独特で、基本的な面
は、切換え可能な従来の色フィルタと関連する色表示技
術を特徴づける空間的または時間的な加色技術では々く
て、減色色合成法を利用することにある。

本発明は、色混合のために加色技術ではなくて減色技術
を用いることによりカラー表示技術に固有の問題のいく
つかを解決するものである。減色色混合技術を用いると
、３つの薄い液晶セルで構成されたスタックに放出＃、
を通す１つの広帯域灯すなわち広帯域映像源を用いるこ
とによって、カラー映朦表示装置が製造される。各セル
は、液晶媒体を有する客／主装置中に異なる２色染料を
含む。通常はマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）および黄色
（Ｙ）の２色染料が用いられる。それらの色は加色色糸
の原色であるＲ、Ｇ、Ｈのそれぞれ補色である。上記以
外の染料の組合わせも用いることができる。各２色客／
主液晶セルは電子式色フィルタを構成する。その色フィ
ルタは、セルの２枚の板の間に適切な電圧を印加すると
とくよシ切換えることができる。１つの極端な状態にお
いては、セルは光のスペクトル成分の全てを通すだけで
あるが、他の極端な状態においてはセルを通る光のスペ
クトル組成は特定の２色染料により変見られて、染料の
補色が阻止される、すなわちセルを通されなくされる。

それらの極端な状態を生じさせるために求められるレベ
ルの中間のレベルの電圧が印加されると、セルにより発
生されるスペクトル組成がその電圧レベルに応じて変化
する。広帯域光源のスペクトル成分は加え合わされる（
十Ｒ９＋Ｇ、＋Ｂ）のではなくて差し引かれる（−Ｒ１
−Ｇｌ−Ｂ）のであるから、各セルご七に適切に選択さ
れた染料を含む３個のセルを重ね合わせることにより全
色色フィルタを製造できる。広帯域光源と、画素アドレ
ッシング機構をおのおの含む３個のセルのスタックとが
与えられると、個々の各画素において色を完全に制御で
きるカラー映像表示装置を製造できる。あるいは、広帯
域映像形成源（すなわち、白色光を放、出する白黒表示
装置）と、映像発生装置の前方に設けられる３個のセル
のスタックとが与えられると、白黒映像形成源が映像の
構造すなわち映像の細部を制御し、３セル液晶スタツク
が電子的に制御される色フィルタとして機能するカラー
情報表示装置が製造される。

本発明は、カラー情報表示装置の開発において従来の技
術より優れているいくつかの利点を提供する。第１の利
点は、減色色混合技術を用いるカラー表示装置を製造す
ることにより全ての画素点において完全に色制御でき、
各カラー画素の形成に別々のＲ，Ｇ、Ｂ画素を必要とす
る空間的な加色技術に固有の潜在的な解像力の低下をな
くすことである。第２に、色混合すなわち色合成の機能
を達成するために高密度（すなわち、高解像力）の原色
画素を必要とする空間的な加色カラー表示技術とは異り
、低解像力のカラー表示装置を安価に製造できることで
ある。第３の利点は、先に述べたように、電子的に制御
される色フィルタはフレーム順次動作を必要とせず、し
たがって、時間的な色合成において見られる映像ちらつ
きや、色のにじみがないことである。最後に、広範囲の
用途において用いられるカラー表示装置の設計に本発明
は大きな融通性を持たせ、単色光源すなわち単色映像源
の色を修正するための簡単な電子式色フィルタとして、
または低解像力あるいは高解像力のカラー情報表示装置
として本発明を構成できることである。

液晶セルに用いられる液晶／染料成分については、たと
えば、アメリカ合衆国ニューヨーク州ホーソン（Ｈａｗ
ｔｈｏｒｎ・）スカイライン・ドライブ（８ｋｙｔｌｎ
＠Ｄｒｉマ・）５所在のイーエム・インダストリイズ社
（ＥＭ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ　Ｉｎｃ、　）　　のア
ドバンスト・ケミカル・デイビジョン（Ａｄｖａｎｃｅ
ｄＣｈ＠ｍ１ｅａｊ　［）ｌｖｉｓｉｏｎ）から適当な
材料が市販されている。

【図面の簡単な説明】

ｇｌＡ図は空間的加算色合成法を用いて全色映像を発生
する従来のシャドウマスク型陰極線管の略図、＃ＩＩＢ
図は空間的加算色合成法を用いて全色映像を発生する、
Ｒ−Ｇ−８フイルタアレイを有する能動マトリックスア
ドレスされる従来の液晶表示パネルの概略分解斜視図、
第２図は黄、シアン、２よびマゼンタの二色客染料を有
する積重ねられた３つの客／主セルを用いる電子式色フ
ィルタの概略分解斜視図、第３Ａ図および第３Ｂ図は赤
色、緑色および黄色のための電子的減算色フィルタによ
る色発生の制御を説明する図、第４Ａ図は全色性能を有
する静止情報を形成するために記号またはキャラクタの
マスクへ結合される電子的減算色フィルタの概略分解斜
視図、＠４Ｂ図は全色性能を有する静止情報を形成する
ために広帯域発光映像源へ結合される電子的減算色フィ
ルタの概略分解斜視図、第５図は一体電子的減算色フィ
ルタで構成された全色英数字表示装置の概略分解斜視図
、第６図は金色高解像力情報表示を行うために薄膜トラ
ンジスタ能動マトリックス基板を各セル中に用いる３セ
ル電子的減算色フィルタの概略分解斜視図、第７図は前
方投与および後方投写において全色高解像力投写表示を
行うために投写型光学装置へ結合された能動マトリック
ス・アドレスされる電子的減算色フィルタの線図である
。 ２０・・・拳客／主液晶セル、３ｏ・・・・色フィルタ
、３１，３３．３５・・・・偏光板、３２゜３４．３６
・拳・壷セル、３２Ａ　・・１１舎ガラス基板、３２Ｂ
、３８Ｂ−−−―客／主媒体、５１−−・・電極、５３
・・・・パックプレーンｔＬ　６１・・・ΦサンプルΦ
ホールド装置。 特許出願人　　ハネウェル・インコーボレーテッド復代
理人　山　　川　　政　　樹 偽 閂 弱 項 弯 ↑ ↑ 入 射 先鳴先も−り 田射九Ｉ ↓ ↓ ■ Ｆ″″ｌ−３９ Ｆ／σ、３Ａ。 オフ＝　Ｏ支斗又 オン＝　透過２ Ｆ／に、　Ｊ、＋９゜ １魯 手続補正書（夛天゛）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）加えられた電界の強さにより決定される第１の予
   め選択されたスペクトル範囲の吸収係数を有する第１の
   染料物質セルと、 印加された第１の電圧により決定される電界の強さを有
   する電界を前記第１の染料物質セルに加えるために位置
   させられる第１の電極と、 第２のフィルタと、 第３のフィルタと、 電圧手段と、 を備え、前記第２のフィルタは、 加えられた電界の強さにより決定される第２の予め選択
   されたスペクトル範囲の吸収係数を有する第２の染料物
   質セルと、 印加された第２の電圧により決定される電界の強さを有
   する電界を前記第２の染料物質セルに加えるために位置
   させられる第２の電極と、 を含み、前記第３のフィルタは、 加えられた電界の強さにより決定される第３の予め選択
   されたスペクトル範囲の吸収係数を有する第３の染料物
   質セルと、 印加された第１の電圧により決定される電界の強さを有
   する電界を前記第３の染料物質セルに加えるために位置
   させられる第３の電極と、 を含み、前記電圧手段は前記第１の電圧と、前記第２の
   電圧と、前記第３の電圧とを加えて前記選択された出力
   色信号を生じさせることを特徴とする選択された出力色
   信号を供給するために入射光の透過を制御する色フィル
   タ。
2. （２）第１の液晶フィルタセルと、第２の液晶フィルタ
   セルと、第３の液晶フィルタセルとを入力放射信号が透
   過するように前記第１の液晶フィルタセルと、前記第２
   の液晶フィルタセルと、前記第３の液晶フィルタセルと
   を位置させる過程と、選択されたスペクトル吸収特性と
   、セルに印加された電圧により決定される吸収係数の強
   さとをおのおの有する第１の染料物質と、第２の染料物
   質と、第３の染料物質セルとを前記第１の液晶フィルタ
   セル中の主液晶と、前記第２の液晶フィルタセル中の主
   液晶と、前記第３の液晶フィルタセル中の主液晶とに結
   合する過程と、 前記出力放射を得るために前記入力放射から除去すべき
   スペクトル成分により決定される大きさを有する電圧を
   各前記液晶フイルタセルへ加える過程と、 を備えることを特徴とする所定の色スペクトルを有する
   出力放射信号を供給する方法。
3. （３）電子的に制御されるカラー表示装置であつて、こ
   のカラー表示装置は、 広帯域放射源と、 電子信号に応答して光の透過を制御する色フィルタ手段
   と、 を備え、このフィルタ手段は、 少くとも第１の複数の液晶セルを含み、各前記液晶セル
   は前記カラー表示装置中の光の透過を制御し、前記液晶
   セルは第１の染料物質を含み、各前記第１の液晶セルに
   は、前記液晶と前記染料物質に電界を加えるための電極
   が結合され、各前記第１の液晶セルは前記透過した光の
   第１のスペクトル成分を、それに加えられている電界に
   より決定される量だけ吸収し、前記第１のスペクトル成
   分は前記第１の染料物質により決定されることを特徴と
   する電子的に制御されるカラー表示装置。