JP2631457B2 - ライトバルブおよび投写型表示装置 - Google Patents
ライトバルブおよび投写型表示装置Info
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—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
- G02F1/01—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
- G02F1/13—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
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
- G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は制御信号によって光の反射率を変化させるラ
イトバルブに関し、さらに詳しくはアドレツシングを行
なうスイツチングデバイスアレイを有する反射型ライト
バルブに関する。
イトバルブに関し、さらに詳しくはアドレツシングを行
なうスイツチングデバイスアレイを有する反射型ライト
バルブに関する。
従来の反射要素を用いるライトバルブは、被変調媒質
（金属ハク，エラストマ等の弾性材料）を電子線や光線
によるアドレツシングを行なっていた。例えばミラーマ
トリクス管（金属ハクの傾斜制御を電子線でアドレスし
荷電する電荷量で制御を行う）、Ruticon（光導電体と
エラストマ層に光線、電子線でアドレスし、保持電荷量
で制御する）等が知られている。
（金属ハク，エラストマ等の弾性材料）を電子線や光線
によるアドレツシングを行なっていた。例えばミラーマ
トリクス管（金属ハクの傾斜制御を電子線でアドレスし
荷電する電荷量で制御を行う）、Ruticon（光導電体と
エラストマ層に光線、電子線でアドレスし、保持電荷量
で制御する）等が知られている。
高精細な画像表示を行なうためのアドレツシング手段
としては光線や電子線を用いざるを得ず、これらのアド
レツシング手段は大がかりな装置、（大きな真空系、複
雑な光走査系、偏向系）を必要とした。このためにシス
テムの重量、容積が大きく、消費電力も大きいものであ
った。また高精度な画像形成のためには走査系の歪補正
手段が不可欠であった。
としては光線や電子線を用いざるを得ず、これらのアド
レツシング手段は大がかりな装置、（大きな真空系、複
雑な光走査系、偏向系）を必要とした。このためにシス
テムの重量、容積が大きく、消費電力も大きいものであ
った。また高精度な画像形成のためには走査系の歪補正
手段が不可欠であった。
またMOSトランジスタアレイによりアドレスする手段
も考えられているが、Siウエーハーのサイズにより表示
面積が限定され、大面積表示には不向きであった。
も考えられているが、Siウエーハーのサイズにより表示
面積が限定され、大面積表示には不向きであった。
本発明は反射率制御ライトバルブのアドレツシングの
簡素化、低電力化、小型化，表示面積の大型化を目的と
するものである。
簡素化、低電力化、小型化，表示面積の大型化を目的と
するものである。
本発明のライトバルブは，絵素電極と該絵素電極に接
続されたスイッチングデバイスアレイが形成された絶縁
性基板と，前記絶縁性基板と対向して配置されてなり光
線を反射する反射要素とを有し，該反射要素と前記絵素
電極との間にはエラストマが挟持されてなり， 該反射要素と前記絵素電極との間に電界を印加すること
により前記エラストマが変形するとともに前記反射要素
が変形されて該反射要素の前記エラストマと対向しない
側の面で光線の反射方向を変調することを特徴とする。
続されたスイッチングデバイスアレイが形成された絶縁
性基板と，前記絶縁性基板と対向して配置されてなり光
線を反射する反射要素とを有し，該反射要素と前記絵素
電極との間にはエラストマが挟持されてなり， 該反射要素と前記絵素電極との間に電界を印加すること
により前記エラストマが変形するとともに前記反射要素
が変形されて該反射要素の前記エラストマと対向しない
側の面で光線の反射方向を変調することを特徴とする。
本発明の投写型表示装置は，絵素電極と該絵素電極に
接続されたスイッチングデバイスアレイが形成された絶
縁性基板と，前記絶縁性基板と対向して配置されてなり
画像表示のための反射要素とを有し，該反射要素と前記
絵素電極との間にはエラストマが挟持されてなり， 該反射要素と前記絵素電極との間に電界を印加すること
により前記エラストマが変形するとともに前記反射要素
が変形されて該反射要素の前記エラストマと対向しない
側の面で光線の反射方向を変調するライトバルブと， 前記反射要素に対して光を投射する光源とを有してな
り， 前記反射要素の変形で形成される画像情報に基づいて
前記光源からの光を前記反射要素で反射して投影するこ
とを特徴とする。
接続されたスイッチングデバイスアレイが形成された絶
縁性基板と，前記絶縁性基板と対向して配置されてなり
画像表示のための反射要素とを有し，該反射要素と前記
絵素電極との間にはエラストマが挟持されてなり， 該反射要素と前記絵素電極との間に電界を印加すること
により前記エラストマが変形するとともに前記反射要素
が変形されて該反射要素の前記エラストマと対向しない
側の面で光線の反射方向を変調するライトバルブと， 前記反射要素に対して光を投射する光源とを有してな
り， 前記反射要素の変形で形成される画像情報に基づいて
前記光源からの光を前記反射要素で反射して投影するこ
とを特徴とする。
なお，上記反射型のライトバルブにおける画像の形成
原理は以下のとおりである。すなわち，絵素電極と反射
要素に付属する電極間に電圧を印加して，これらの間に
働くクーロン力によって反射要素の光反射方向を変調し
て画像の形成を行うものである。絵素電極電圧は，スイ
ッチングアドレスデバイスアレイによってアドレス制御
され，これによって画像が形成される。この構成とする
ことによってアドレッシング装置が小型化され，さらに
全固体化した大面積画像の形成が可能となる。
原理は以下のとおりである。すなわち，絵素電極と反射
要素に付属する電極間に電圧を印加して，これらの間に
働くクーロン力によって反射要素の光反射方向を変調し
て画像の形成を行うものである。絵素電極電圧は，スイ
ッチングアドレスデバイスアレイによってアドレス制御
され，これによって画像が形成される。この構成とする
ことによってアドレッシング装置が小型化され，さらに
全固体化した大面積画像の形成が可能となる。
実施例１ 第１図はアドレツシング用デバイスマトリクスとして
TFT1、被変調媒質としてエラストマ２を用いた場合の切
欠き斜方図である。TFTはこの実施例の場合、パイレツ
クスガラス３の上に形成されたアモルフアスシリコンTF
Tである。各TFTはX,Yに対応するゲートライン4,ソース
ライン５を有し、これによりアドレツシングが可能とな
る。さらに各TFTは絵素電極6,電荷保持用キヤパシター
８を有している。このTFTアレイの上にエラストマ薄層
２、ここではフォームラバー薄膜を用いている。さらに
その上に金属電極７が形成されている。共通金属電極７
は展性の大きな材料、例えばアルミニウム等を用いるこ
とができる。
TFT1、被変調媒質としてエラストマ２を用いた場合の切
欠き斜方図である。TFTはこの実施例の場合、パイレツ
クスガラス３の上に形成されたアモルフアスシリコンTF
Tである。各TFTはX,Yに対応するゲートライン4,ソース
ライン５を有し、これによりアドレツシングが可能とな
る。さらに各TFTは絵素電極6,電荷保持用キヤパシター
８を有している。このTFTアレイの上にエラストマ薄層
２、ここではフォームラバー薄膜を用いている。さらに
その上に金属電極７が形成されている。共通金属電極７
は展性の大きな材料、例えばアルミニウム等を用いるこ
とができる。
第２図の等価回路に示すように共通金属電極７はコモ
ン電位（接地電位）に接続されドレイン電極９（絵素電
極）との間にTFTを通して電界が印加できるようになっ
ている。TFTはこの場合Ｎチヤンネル動作をするもので
ある。そのID（ドレイン電流）−VG（ゲート電圧）特性
を第３図に示す。高ゲート電圧パルスが加わるとTFTはO
Nし、ソースドレイン間電圧が絵素電極に加わり、電荷
保持用キヤパシタ８と共通金属電極７、絵素電極６間の
容量に電荷が蓄積される。この電圧により共通金属電極
７と絵素電極間６にクーロン力が働き、エラストマ層２
に第４図に示す変形が生じる。共通金属電極は鏡面状の
表面にしてあるために、光を投射すると変形に応じた光
の方向変化が生じ、特定方向からこれを観測すると明暗
の形成が行なわれる。この様子を第５図に示す。各絵素
電極は、第２図に示すように、ゲート・ソース電極によ
ってアドレツシングされ、画像情報に対応した電圧が与
えられる。これによりエラストマ層上に画像が形成され
る。この画像を直接視認することもできるが、第６図に
示す投写形表示システムとすることも可能である。光源
10からの光束をレンズ11で絞り像形成された金属電極７
に投射して、スクリーン12に投影するものである。この
システム構成は従来のものにない有利な点がある。まず
光変調用のライトバルブはきわめて薄くできること。反
射形であるために光束損失を減少でき、デバイスマトリ
クスに対する光の影響（例えば光によるトランジスタリ
ーク等）を無視できること。また液晶の電気光学装置の
ように精度の高いギヤツプ管理が不要となること。さら
に、大きな像形成ができることから単位面積当りの光量
を減らせ巨大な投写像表示用の光変調装置としても使用
できることである。
ン電位（接地電位）に接続されドレイン電極９（絵素電
極）との間にTFTを通して電界が印加できるようになっ
ている。TFTはこの場合Ｎチヤンネル動作をするもので
ある。そのID（ドレイン電流）−VG（ゲート電圧）特性
を第３図に示す。高ゲート電圧パルスが加わるとTFTはO
Nし、ソースドレイン間電圧が絵素電極に加わり、電荷
保持用キヤパシタ８と共通金属電極７、絵素電極６間の
容量に電荷が蓄積される。この電圧により共通金属電極
７と絵素電極間６にクーロン力が働き、エラストマ層２
に第４図に示す変形が生じる。共通金属電極は鏡面状の
表面にしてあるために、光を投射すると変形に応じた光
の方向変化が生じ、特定方向からこれを観測すると明暗
の形成が行なわれる。この様子を第５図に示す。各絵素
電極は、第２図に示すように、ゲート・ソース電極によ
ってアドレツシングされ、画像情報に対応した電圧が与
えられる。これによりエラストマ層上に画像が形成され
る。この画像を直接視認することもできるが、第６図に
示す投写形表示システムとすることも可能である。光源
10からの光束をレンズ11で絞り像形成された金属電極７
に投射して、スクリーン12に投影するものである。この
システム構成は従来のものにない有利な点がある。まず
光変調用のライトバルブはきわめて薄くできること。反
射形であるために光束損失を減少でき、デバイスマトリ
クスに対する光の影響（例えば光によるトランジスタリ
ーク等）を無視できること。また液晶の電気光学装置の
ように精度の高いギヤツプ管理が不要となること。さら
に、大きな像形成ができることから単位面積当りの光量
を減らせ巨大な投写像表示用の光変調装置としても使用
できることである。
実施例２ 第７図はアドレツシング用デバイスマトリクスとして
ポリシリコンTFT13、被変調媒質として金属ハク14を用
いた場合の斜方図である。ガラス基板上に作られたポリ
シリコンTFT13はゲート４、ソース５両配線でアドレツ
シングされ、各絵素電極６は像情報に従った電圧が与え
られる。各絵素電極の上には切欠きを入れられた可動金
属電極14が配置されている。絵素電極６と可動金属電極
は支持体15で隔てられ、この間に電圧が印加されると、
クーロン力により可動金属電極は第８図に示すように屈
曲する。こうして可動金属電極上に像の形成を行なうこ
とができる。
ポリシリコンTFT13、被変調媒質として金属ハク14を用
いた場合の斜方図である。ガラス基板上に作られたポリ
シリコンTFT13はゲート４、ソース５両配線でアドレツ
シングされ、各絵素電極６は像情報に従った電圧が与え
られる。各絵素電極の上には切欠きを入れられた可動金
属電極14が配置されている。絵素電極６と可動金属電極
は支持体15で隔てられ、この間に電圧が印加されると、
クーロン力により可動金属電極は第８図に示すように屈
曲する。こうして可動金属電極上に像の形成を行なうこ
とができる。
本実施例では可動金属電極にタンタル薄膜、支持体に
はポリシリコンを用い、さらに電極間の空隙は多孔質シ
リコンのプラズマエツチングで得ている。ガラス基板３
上にポリシリコンTFTが各絵素毎に配置され、アルミニ
ウムの絵素電極がTFTのドレインに接続されている。
はポリシリコンを用い、さらに電極間の空隙は多孔質シ
リコンのプラズマエツチングで得ている。ガラス基板３
上にポリシリコンTFTが各絵素毎に配置され、アルミニ
ウムの絵素電極がTFTのドレインに接続されている。
また本実施例と同様な構成をとるものであれば、可動金
属電極の形状、材質、空隙の製作法等、本実施例に何ら
限定されるものではない。
属電極の形状、材質、空隙の製作法等、本実施例に何ら
限定されるものではない。
実施例３ 第９図，第10図はスイツチングデバイスとしてMIMダ
イオード16を用いたシステムの例を示す。MIMダイオー
ドは第11図に示す電流−電圧特性を有し、高電圧で低抵
抗、低電圧で高抵抗のスイツチング特性を示す。各絵素
電極にMIMダイオードが直列に接続され、選択された時
に高電圧パルスが加わるような駆動（液晶表示パネル類
似）を行なうと、絵素電極６と表示用反射電極17間に蓄
電が行なわれ、表示用反射電極にクーロン力が働き、変
形が生じる。
イオード16を用いたシステムの例を示す。MIMダイオー
ドは第11図に示す電流−電圧特性を有し、高電圧で低抵
抗、低電圧で高抵抗のスイツチング特性を示す。各絵素
電極にMIMダイオードが直列に接続され、選択された時
に高電圧パルスが加わるような駆動（液晶表示パネル類
似）を行なうと、絵素電極６と表示用反射電極17間に蓄
電が行なわれ、表示用反射電極にクーロン力が働き、変
形が生じる。
表示用反射電極の保持は、実施例１と同様なエラストマ
２によって行っているが、実施例２のように支持体でお
さえ、電極の弾性を用いることもできる。表示用反射電
極はMIMダイオードのような２端子素子の場合、第10図
のようにスイツチング素子の接続方向と直交する電極形
状とする必要がある。
２によって行っているが、実施例２のように支持体でお
さえ、電極の弾性を用いることもできる。表示用反射電
極はMIMダイオードのような２端子素子の場合、第10図
のようにスイツチング素子の接続方向と直交する電極形
状とする必要がある。
２端子素子の場合、駆動にあたって、絵素の選択と絵
素の情報伝送とを同じパルスで行なう必要があり、この
ための駆動法は、液晶表示パネルと類似の駆動で行うこ
とができる。その一例を第９図中に記した。液晶パネル
と異なるのは、極性の反転が必ずしも必要ではないこと
である。
素の情報伝送とを同じパルスで行なう必要があり、この
ための駆動法は、液晶表示パネルと類似の駆動で行うこ
とができる。その一例を第９図中に記した。液晶パネル
と異なるのは、極性の反転が必ずしも必要ではないこと
である。
こうして各絵素毎に画像情報に応じた電圧が加わり、
反射電極はそれに応じ変形する。形成された画像は直接
視認しても良いし、第６図と同様な投写形表示システム
とすることもできる。
反射電極はそれに応じ変形する。形成された画像は直接
視認しても良いし、第６図と同様な投写形表示システム
とすることもできる。
スイツチングデバイスのマトリクスアレイによってア
ドレスする本発明による反射型ライトバルブは、全固体
化した、小型な装置で画像の形成を行なうことができ
る。また従来の液晶の電気光学効果を用いた装置では、
液晶パネルの大面積化が難しいことから不可能であった
大面積画像の形成を容易にすることができる。さらにシ
リコン、テルルのような半導体材料を用いた場合に問題
となる、光によるリーク電流の対策は、遮光性を有する
本発明においてはまったく不要である。また、反射光の
変調装置として用いることができるため、透過形、特に
偏光板を有する場合に比べ、光束の利用効率が上がり、
変調装置で生じる発熱、誤動作という問題を回避でき
る。その結果、面積当りの光束量を増加させ、より明る
く、より大きな投写型表示装置が実現できる。また歪補
正の点においても、マトリクス構造を持つため、本質的
に不要であり、高精細な画像の表示ができる。さらに大
きな絶縁性基板上にデバイスの形成ができることから、
大面積画像の形成が容易に行なえる。
ドレスする本発明による反射型ライトバルブは、全固体
化した、小型な装置で画像の形成を行なうことができ
る。また従来の液晶の電気光学効果を用いた装置では、
液晶パネルの大面積化が難しいことから不可能であった
大面積画像の形成を容易にすることができる。さらにシ
リコン、テルルのような半導体材料を用いた場合に問題
となる、光によるリーク電流の対策は、遮光性を有する
本発明においてはまったく不要である。また、反射光の
変調装置として用いることができるため、透過形、特に
偏光板を有する場合に比べ、光束の利用効率が上がり、
変調装置で生じる発熱、誤動作という問題を回避でき
る。その結果、面積当りの光束量を増加させ、より明る
く、より大きな投写型表示装置が実現できる。また歪補
正の点においても、マトリクス構造を持つため、本質的
に不要であり、高精細な画像の表示ができる。さらに大
きな絶縁性基板上にデバイスの形成ができることから、
大面積画像の形成が容易に行なえる。
第１図はアモルフアスシリコンTFTとエラストマを用い
た場合の切欠き斜方図である。 第２図は第１図の等価回路図である。 第３図はアモルフアスシリコンTFTのID−VG特性の一例
である。 第４図は電圧が印加され変形した場合の断面図である。 第５図は表示された画像例である。 第６図は投射型表示に応用した場合を示す。 第７図は金属ハクとポリシリコンTFTを用いた場合の切
欠き斜方図である。 第８図は電圧が印加され変形した場合の断面図である。 第９図はMIMダイオードを用いた場合の等価回路と駆動
波形の一例を示している。 第10図はMIMダイオードを用いた場合の構成を示す。 第11図はMIMダイオードの電流−電圧特性の一例であ
る。
た場合の切欠き斜方図である。 第２図は第１図の等価回路図である。 第３図はアモルフアスシリコンTFTのID−VG特性の一例
である。 第４図は電圧が印加され変形した場合の断面図である。 第５図は表示された画像例である。 第６図は投射型表示に応用した場合を示す。 第７図は金属ハクとポリシリコンTFTを用いた場合の切
欠き斜方図である。 第８図は電圧が印加され変形した場合の断面図である。 第９図はMIMダイオードを用いた場合の等価回路と駆動
波形の一例を示している。 第10図はMIMダイオードを用いた場合の構成を示す。 第11図はMIMダイオードの電流−電圧特性の一例であ
る。
Claims (2)
- 【請求項１】絵素電極と該絵素電極に接続されたスイッ
チングデバイスアレイが形成された絶縁性基板と，前記
絶縁性基板と対向して配置されてなり光線を反射する反
射要素とを有し，該反射要素と前記絵素電極との間には
エラストマが挟持されてなり， 該反射要素と前記絵素電極との間に電界を印加すること
により前記エラストマが変形するとともに前記反射要素
が変形されて該反射要素の前記エラストマと対向しない
側の面で光線の反射方向を変調することを特徴とするラ
イトバルブ。 - 【請求項２】絵素電極と該絵素電極に接続されたスイッ
チングデバイスアレイが形成された絶縁性基板と，前記
絶縁性基板と対向して配置されてなり画像表示のための
反射要素とを有し，該反射要素と前記絵素電極との間に
はエラストマが挟持されてなり， 該反射要素と前記絵素電極との間に電界を印加すること
により前記エラストマが変形するとともに前記反射要素
が変形されて該反射要素の前記エラストマと対向しない
側の面で光線の反射方向を変調するライトバルブと， 前記反射要素に対して光を投射する光源とを有してな
り， 前記反射要素の変形で形成される画像情報に基づいて前
記光源からの光を前記反射要素で反射して投影すること
を特徴とする投写型表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59011364A JP2631457B2 (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | ライトバルブおよび投写型表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59011364A JP2631457B2 (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | ライトバルブおよび投写型表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60156051A JPS60156051A (ja) | 1985-08-16 |
| JP2631457B2 true JP2631457B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=11775969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59011364A Expired - Lifetime JP2631457B2 (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | ライトバルブおよび投写型表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2631457B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08271882A (ja) * | 1995-03-30 | 1996-10-18 | Toshiba Corp | 投射型表示装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2621718C3 (de) * | 1976-05-15 | 1980-07-17 | Hoechst Ag, 6000 Frankfurt | Abkühlungseinrichtung |
| JPS5919339B2 (ja) * | 1977-08-30 | 1984-05-04 | シャープ株式会社 | マトリツクス型液晶表示装置 |
| EP0046873A1 (en) * | 1980-09-02 | 1982-03-10 | Texas Instruments Incorporated | Deformable mirror light modulator |
| US4356730A (en) * | 1981-01-08 | 1982-11-02 | International Business Machines Corporation | Electrostatically deformographic switches |
| JPS57196589A (en) * | 1981-05-28 | 1982-12-02 | Seiko Epson Corp | Manufacture of nonlinear element |
-
1984
- 1984-01-25 JP JP59011364A patent/JP2631457B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60156051A (ja) | 1985-08-16 |
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