JPH07122703B2 - Optical modulator - Google Patents
Optical modulatorInfo
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- JPH07122703B2 JPH07122703B2 JP61075867A JP7586786A JPH07122703B2 JP H07122703 B2 JPH07122703 B2 JP H07122703B2 JP 61075867 A JP61075867 A JP 61075867A JP 7586786 A JP7586786 A JP 7586786A JP H07122703 B2 JPH07122703 B2 JP H07122703B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の分野] 本発明は、表示装置のための光学変調素子に関し、特に
画素内に部分的に形成された反転領域を用いて中間調の
表示を行う光学変調素子及びそれを用いた表示方法に関
する。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an optical modulation element for a display device, and more particularly to an optical modulation element that performs halftone display by using an inversion region partially formed in a pixel. And a display method using the same.
[従来の技術] ツイスティッドネマティック(TN)液晶を用いた液晶表
示装置には、パッシブマトリクス駆動方式の表示パネル
とアクティブマトリクス駆動方式を用いたものが知られ
ている。[Prior Art] A liquid crystal display device using a twisted nematic (TN) liquid crystal is known that uses a display panel of a passive matrix drive system and an active matrix drive system.
アクティブマトリクス駆動方式の液晶テレビジョンパネ
ルでは、薄膜トランジスタ(TFT)を画素毎のマトリク
ス配置し、TFTにゲートオンパルスを印加してソースと
ドレイン間を導通状態とし、このとき映像画像信号がソ
ースから印加され、キャパシタに蓄積され、この蓄積さ
れた画像信号に対応してTN液晶が駆動し、同時に映像信
号の電圧を変調することによって階調表示が行われてい
る。In an active matrix drive type liquid crystal television panel, thin film transistors (TFT) are arranged in a matrix for each pixel, and a gate-on pulse is applied to the TFT to establish a conduction state between the source and the drain. At this time, a video image signal is applied from the source. Then, the TN liquid crystal is driven in response to the stored image signal and stored in the capacitor, and at the same time, gray scale display is performed by modulating the voltage of the video signal.
この様な階調表示方法は、輝度階調とよばれるもので、
この場合の中間調表示は画素全体の光透過率を制御する
ものである。Such a gradation display method is called luminance gradation,
The halftone display in this case controls the light transmittance of the entire pixel.
[発明が解決しようとする問題点] しかし、このようなTN液晶を用いたアクティブマトリク
ス駆動方式のテレビジョンパネルでは光透過率が印加電
界に完全に依存するため、印加電界が変動すると中間調
状態の変動してしまう。[Problems to be Solved by the Invention] However, in an active matrix driving type television panel using such a TN liquid crystal, the light transmittance completely depends on the applied electric field. Will fluctuate.
また、視野角が狭いために中間調状態の見え方が、見る
位置により変化してしまう。Moreover, since the viewing angle is narrow, the appearance of the halftone state changes depending on the viewing position.
あるいは、低い製造コストで製造できるものとしてのパ
ッシブマトリクス駆動方式の表示パネルでは走査線
(N)が増大するに従って、1画面(1フレーム)を走
査する間に一つの選択点に有効な電界が印加されている
時間(デューティー比)が1/Nの割合で減少し、このた
めクロストークが発生する。しかも高コントラストの画
像とならないという解決すべき技術課題を有している
上、デューティー比が低くなると各画素の階調を電圧変
調により制御することが難しくなるなど、高密度配線数
の表示パネル、特に液晶テレビジョンパネルに最適とは
いえないものであった。Alternatively, in a passive matrix drive type display panel that can be manufactured at low manufacturing cost, an effective electric field is applied to one selection point while scanning one screen (one frame) as the number of scanning lines (N) increases. The time (duty ratio) is reduced at a rate of 1 / N, which causes crosstalk. Moreover, in addition to having a technical problem to be solved in that a high-contrast image is not obtained, it becomes difficult to control the gradation of each pixel by voltage modulation when the duty ratio becomes low. In particular, it was not optimal for a liquid crystal television panel.
[課題を解決するための手段] 本発明の目的は、前述課題を解決するもので、詳しくは
広い面積にわたって高密度画素をもつ表示パネルを簡易
に作成し、また階調表示をするに適した光学変調素子及
び表示方法を提供することにある。[Means for Solving the Problems] An object of the present invention is to solve the above problems, and more specifically, it is suitable for easily producing a display panel having high-density pixels over a wide area and for displaying a gradation. An object is to provide an optical modulator and a display method.
すなわち、本発明は、互いに対向する第1の電極及び第
2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極との間に
配置された光学変調物質と、を有する画素を2次元状に
配列した光学変調素子において、前記画素に階調情報に
応じた電気信号を供給する手段を備え、前記画素に前記
電気信号による電界を印加した際に形成される電界強度
を強める為の突起体が、前記光学変調物質の状態が反転
する反転領域を前記画素内に部分的に形成するように、
前記画素の内面に複数規則的に配置されていることを特
徴とする光学変調素子、又は、互いに対向する第1の電
極及び第2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極
との間に配置された光学変調物質と、を有する画素を2
次元状に配列した光学変調素子において、前記画素に階
調情報に応じた電気信号を供給する手段を備え、前記画
素に前記電気信号による電界を印加した際に形成される
電界強度を強める為の部位が、前記光学変調物質の状態
が反転する反転領域を前記画素内に部分的に形成するよ
うに、前記画素の内面に複数規則的に配置されているこ
とを特徴とする光学変調素子を提供するものである。That is, the present invention provides a two-dimensional pixel having a pixel having a first electrode and a second electrode facing each other, and an optical modulation substance arranged between the first electrode and the second electrode. In the optical modulation element arranged in the above, a projection for increasing the electric field strength formed when an electric field is applied to the pixel according to the gradation information, when the electric field is applied to the pixel. However, so as to partially form an inversion region in which the state of the optical modulation material is inverted in the pixel,
A plurality of regularly arranged optical modulation elements on the inner surface of the pixel, or a first electrode and a second electrode facing each other, the first electrode and the second electrode And a pixel having an optical modulation material disposed between
In the optical modulation element arranged in a dimension, a means for supplying an electric signal according to gradation information to the pixel is provided, and in order to enhance the electric field strength formed when an electric field is applied to the pixel by the electric signal. The optical modulation element is characterized in that a plurality of parts are regularly arranged on the inner surface of the pixel so as to partially form an inversion region in which the state of the optical modulation material is inverted in the pixel. To do.
[作用] 本発明によれば、反転領域を前記画素内に部分的に形成
する即ち、単位画素内の反転した面積の大小で、中間調
の表示をすることによりその状態が変動することを抑制
し、再現性に優れ安定した中間調の表示を可能にするも
のである。[Operation] According to the present invention, the inversion region is partially formed in the pixel, that is, it is possible to suppress the change of the state due to the halftone display depending on the size of the inverted area in the unit pixel. However, it is possible to display stable halftones with excellent reproducibility.
更には、反転を開始する位置を制御することにより、よ
り一層再現性と安定性とを高めるとともに、広い範囲に
渡る階調表示を行うことも出来るのである。Furthermore, by controlling the position at which the reversal is started, the reproducibility and stability can be further enhanced, and gradation display over a wide range can be performed.
[実施例] 以下、本発明を図面に従って説明する。本発明で用いう
る光学変調物質としては、加えられる電界に応じて第1
の光学的安定状態(例えば明状態を形成するものとす
る)と第2の光学的安定状態(例えば暗状態を形成する
ものとする)を有するすなわち電界に対する少なくとも
2つの安定状態を有する物質、とくにこのような性質を
有する液晶が最適である。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to the drawings. The optical modulation material that can be used in the present invention is the first one depending on the applied electric field.
A substance having an optical stable state (for example, to form a bright state) and a second optical stable state (for example, to form a dark state), that is, at least two stable states against an electric field, A liquid crystal having such properties is most suitable.
本発明の光学変調素子で用いることができる、少なくと
も2つの安定状態を有する液晶としては、カイラルスメ
クティック液晶が最も好ましく、そのうちカイラルスメ
クティクC相(SmC*),H相(SmH*),I相(SmI*),F
相(SmF*)やG相(SmG*)の液晶が適している。As the liquid crystal having at least two stable states that can be used in the optical modulator of the present invention, a chiral smectic liquid crystal is most preferable, and among them, a chiral smectic C phase (SmC *), H phase (SmH *), I Phase (SmI *), F
Phase (SmF *) and G phase (SmG *) liquid crystals are suitable.
この強誘電性液晶については、 “ル・ジュルナール・ド・フィジック・レットル”
(“LE JOURNAL DE PHYSIQUE LETTRE")第36巻(L-69)
1975年の「フェロエレクトリック・リキッド・クリスタ
ルス」(「Ferroelectric Liquid Crystals:): “アプライド・フィジックス・レターズ”(“Appl
ied Physics Letters")dai36kann、第11号、1980年の
「サブミクロ・セカンド・バイスティブル・エレクトロ
オプティック・スイッチング−イン・リキッド・クリス
タルス」(「Submicro Second Bistable Electrooptic
Switching in Liquid Crystals」): “固体物理16(141)1981「液晶」 などに記載されており、本発明ではこれらに開示された
強誘電性液晶をもちいることができる。For this ferroelectric liquid crystal, please refer to “Le Journal de Physique Lettle”
("LE JOURNAL DE PHYSIQUE LETTRE") Volume 36 (L-69)
1975 "Ferroelectric Liquid Crystals:": "Applied Physics Letters"("Appl
ied Physics Letters ") dai36kann, No. 11, 1980," Submicro Second Bistable Electrooptic Switching "in" Liquid Physics Letters "
Switching in Liquid Crystals ”):“ Solid State Physics 16 (141) 1981 “Liquid Crystal” and the like, and the ferroelectric liquid crystal disclosed therein can be used in the present invention.
より具体的には、本発明に用いられる強誘電性液晶化合
物の例としては、デシロキシベンジリデン−P′−アミ
ノ−2−メチルブチルシンナメート(DOBAMBC),ヘキ
シルオキシベンジリデン−P′−アミノ−2−クロロプ
ロピルシンナメート(HOBACPC)および4−0−(2−
メチル)−ブチルレゾルシリデン−4′−オクチルアニ
リン(MBRA8)などが挙げられる。More specifically, examples of the ferroelectric liquid crystal compound used in the present invention include desiloxybenzylidene-P'-amino-2-methylbutylcinnamate (DOBAMBC) and hexyloxybenzylidene-P'-amino-2. -Chloropropyl cinnamate (HOBACPC) and 4-0- (2-
Methyl) -butyl resorcylidene-4'-octylaniline (MBRA8) and the like.
これらの材料を用いて、素子を構成する場合、液晶化合
物が、SmC*,SmH*,SmI*,SmF*,SmG*となるような温
度状態に保持するため、必要に応じて素子をヒーターが
埋め込まれた銅ブロック等により支持することができ
る。When an element is constructed using these materials, the element is heated by a heater as necessary in order to keep the liquid crystal compound in a temperature state where it becomes SmC *, SmH *, SmI *, SmF *, SmG *. It can be supported by an embedded copper block or the like.
第1図は、強誘電性液晶セルの例を模式的に描いたもの
である。11と11′は、In2O3,SnO2やITO(インジウム−
ティン−オキサイド)等の透明電極がコートされた基板
(ガラス板)であり、その間に液晶分子層12がガラス面
に垂直になるよう配向したSmC*相の液晶が封入されて
いる。太線で示した線13が液晶分子を表しており、この
液晶分子13は、その分子に直交した方向に双極子モーメ
ント(P⊥)14を有している。基板11と11′状の電極間
に一定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子13のら
せん構造がほどけ、双極子モーメント(P⊥)14はすべ
て電界方向に向くよう、液晶分子13の配向方向を変える
ことができる。液晶分子13は細長い形状を有しており、
その長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従って
例えばガラス面上下に互いにクロスニコルの位置関係に
配置した偏光子を置けば、電圧印加極性によって光学特
性が変わる液晶光学変調素子となることは、容易に理解
される。さらに液晶セルの厚さを充分に薄くした場合
(例えば1ミクロン)には、第1図に示すように電界を
印加していない状態でも液晶分子のらせん構造はほどけ
(非らせん構造)、その双極子モーメントPまたはP′
は上向き(24)又は下向き(24′)のどちらかの配向状
態をとる。このようなセルに第2図に示す如く一定の閾
値以上の極性の異なる電界E又はE′を付与すると、双
極子モーメント電界EまたはE′をの電界ベクトルに対
応して上向きの(24)又は下向きと(24′)向きを変
え、それに応じて液晶分子は第1の安定状態23(明状
態)かあるいは第2の安定状態23′(暗状態)の何れか
一方に配向する。FIG. 1 schematically shows an example of a ferroelectric liquid crystal cell. 11 and 11 'are In 2 O 3 , SnO 2 and ITO (Indium-
It is a substrate (glass plate) coated with a transparent electrode such as tin-oxide), in which a liquid crystal of SmC * phase in which the liquid crystal molecular layer 12 is oriented perpendicular to the glass surface is enclosed. A thick line 13 represents a liquid crystal molecule, and the liquid crystal molecule 13 has a dipole moment (P⊥) 14 in a direction orthogonal to the molecule. When a voltage above a certain threshold is applied between the substrates 11 and 11'-shaped electrodes, the helical structure of the liquid crystal molecules 13 is unraveled, and all the dipole moments (P⊥) 14 are oriented in the direction of the electric field. You can change direction. The liquid crystal molecule 13 has an elongated shape,
Liquid crystal optical modulators that exhibit refractive index anisotropy in the major axis direction and the minor axis direction, and therefore, for example, if polarizers are placed above and below the glass surface in a positional relationship of crossed Nicols, the optical characteristics change depending on the polarity of voltage application. Is easily understood. Furthermore, when the liquid crystal cell is made sufficiently thin (for example, 1 micron), the helical structure of the liquid crystal molecules is unraveled (non-helical structure) even when no electric field is applied, as shown in FIG. Child moment P or P '
Has either an upward (24) or downward (24 ') orientation. When an electric field E or E'having a polarity different from a certain threshold value is applied to such a cell as shown in FIG. 2, the dipole moment electric field E or E'is directed upward (24) or The liquid crystal molecules are oriented in either the first stable state 23 (bright state) or the second stable state 23 '(dark state) depending on the downward and (24') orientations.
このような強誘電性液晶を光学変調素子として用いるこ
との利点は2つある。第1に応答速度が極めて早いこと
であり、第2に液晶分子の配向が双安定性を有すること
である。第2の点を例えば図2によって説明すると、電
界Eを印加すると液晶分子は第2の安定状態23′に配向
してその分子の向きを変えるが、やはり電界を切っても
この状態に保ち、それぞれの安定状態でメモリー機能を
有している。There are two advantages of using such a ferroelectric liquid crystal as an optical modulation element. Firstly, the response speed is extremely fast, and secondly, the alignment of the liquid crystal molecules has bistability. Explaining the second point with reference to FIG. 2, for example, when an electric field E is applied, the liquid crystal molecules are oriented in a second stable state 23 'and change their orientations. It has a memory function in each stable state.
このような応答速度の早さと、双安定性が有効に実現さ
れるには、セルとしては出来るだけ薄い方が好ましい
く、一般的には0.5ミクロンメートル乃至20ミクロンメ
ートル特に1ミクロンメートル乃至5ミクロンメートル
が適している。この種の強誘電性液晶を用いたマトリク
ス電極構造を有する液晶−電気光学装置は、例えばクラ
ークとラガバルにより、米国特許第4,367,924号明細書
で提案されている。In order to effectively realize such a high response speed and bistability, it is preferable that the cell is as thin as possible, and generally 0.5 μm to 20 μm, particularly 1 μm to 5 μm. Meters are suitable. A liquid crystal-electro-optical device having a matrix electrode structure using a ferroelectric liquid crystal of this kind has been proposed by Clarke and Lagabal in US Pat. No. 4,367,924.
次ぎに本発明における液晶光学素子の詳細を説明する。
第3図は本発明の一実施例である。31は一方の基板であ
り、ガラスやプラスチックが用いられる。この基板31の
上に、ITO等の第1の電極32及び配向制御層33が積層さ
れている。これと対向して他方の基板34が両基板間に光
学変調物質1を挟持して配置され、基板34の上には第2
の電極35と配向制御層36が設けられている。Next, details of the liquid crystal optical element in the present invention will be described.
FIG. 3 shows an embodiment of the present invention. 31 is one of the substrates, and glass or plastic is used. A first electrode 32 such as ITO and an orientation control layer 33 are laminated on the substrate 31. Opposite to this, the other substrate 34 is arranged so as to sandwich the optical modulation substance 1 between both substrates, and the second substrate 34 is placed on the substrate 34.
The electrode 35 and the orientation control layer 36 are provided.
ここにおいて、第3図では基板31上の第1の電極32は、
分散的な層厚が変化した微細な突起体40が形成されてい
る。また、基板31と34はスペーサ37でその間隔が1ミク
ロンメートル乃至5ミクロンメートルに制御されてい
る。前記の様に第1の電極32に分散的な凹凸を与えるこ
とにより、第1の電極32と第2の電極35との間に電圧を
印加した際、突起体40に対応する光学変調物資102の部
位101と凹部41に対応する光学変調物質102において作用
する電界強度がそれぞれ異なり、分散的な電界強度の分
布が形成される。すなわち突起体40に対応する部位101
には部位102に対し比較的高電界が作用する。第4図は
光学変調素子の1画素の模式的な正面図である。この図
に示されるように、突起体40が1画素内に規則的に配置
されている。Here, in FIG. 3, the first electrode 32 on the substrate 31 is
The fine protrusions 40 having dispersed layer thicknesses are formed. The distance between the substrates 31 and 34 is controlled by a spacer 37 to be 1 μm to 5 μm. As described above, by providing the first electrode 32 with dispersive unevenness, the optical modulator material 102 corresponding to the protrusion 40 when a voltage is applied between the first electrode 32 and the second electrode 35. The electric field strengths acting on the optical modulation substance 102 corresponding to the portion 101 and the concave portion 41 are different from each other, and a dispersive electric field strength distribution is formed. That is, the portion 101 corresponding to the protrusion 40
A relatively high electric field acts on the part 102 of the device. FIG. 4 is a schematic front view of one pixel of the optical modulator. As shown in this figure, the protrusions 40 are regularly arranged in one pixel.
第4図中の41は前述の突起体40に対応し、42は前述の凹
部41に対応している。Reference numeral 41 in FIG. 4 corresponds to the aforementioned projection 40, and 42 corresponds to the aforementioned recess 41.
前述の突起体40を形成する方法としては、下述の実施例
で明らかにしているようにサンドグラス法や実施例で明
らかにしたように均一導電膜上に部分的に導電物質を付
着させる方法などがある。As a method of forming the above-mentioned protrusion 40, a method of partially adhering a conductive material on the uniform conductive film as revealed in the sand glass method or the example as described in the example below. and so on.
以上のようにすることで以下に述べる作用が得られる。
第5図は前記した強誘電性液晶のセルにおける電圧印加
による分子の反転の様子を模式的に示す。まず、電圧が
印加され始めた直後、電圧印加部分のうち突起体40に対
応して部分的に反転核51が発生する(第5図(a))こ
の後第5図(b)と(c)に示すように印加電圧下で時
間が経つにつれて前記反転核51を中心に反転部分が時間
が経つに従って次第に広がって部分的な反転領域52が形
成される。更に、電圧を印加し続けると、その殆どが反
転し(d)最後に前記電圧印加部分全域が反転するもの
である。By the above, the following effects can be obtained.
FIG. 5 schematically shows how molecules are inverted by voltage application in the ferroelectric liquid crystal cell. Immediately after the voltage starts to be applied, inversion nuclei 51 are partially generated corresponding to the protrusions 40 in the voltage applied portion (FIG. 5 (a)), and thereafter, FIG. 5 (b) and (c). ), The inversion portion gradually expands with the passage of time under the applied voltage, centering on the inversion nucleus 51, and a partial inversion region 52 is formed. Further, when the voltage is continuously applied, most of the voltage is inverted (d) Finally, the entire voltage application portion is inverted.
一般的な強誘電性液晶の反転の様子は、例えばオリハラ
(Orihara)とイシバシ(Ishibashi)による“スイッチ
ング・キャラクタリスティクス・オブ・フェロエレクト
リック・リキッド・クリスタル・ドバンボク”(“Swit
ching Cheracteristics of Ferroelectric Liquid Crys
tal DOBAMBC")−ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・ア
プライド・フィジックス(Japanese Journal of applie
d physics)第23巻、第10号、1984年10月第1274-1277頁
に記載されている。A typical state of inversion of a ferroelectric liquid crystal is described, for example, in “Switching Characteristics of Ferroelectric Liquid Crystal Dovanbok” by “Orihara” and “Iwashibashi” (“Swit
ching Cheracteristics of Ferroelectric Liquid Crys
tal DOBAMBC ")-Japanese Journal of appliefs
d physics) Vol. 23, No. 10, October 1984, pages 1274-1277.
この様に本発明は画素内に意図的に反転核を形成しその
反転核を中心に反転領域を形成する方法に基づいてお
り、例えば第1の電極32に形成した突起体40に対応する
強誘電性液晶の部位101に作用する電界強度は、比較的
高電界となるために実質的な反転はこの部位101を中心
に開始され、さらにパルス信号のパルス数、パルス幅並
高い値に大きさに応じてその部位101を中心に成長する
反転領域の大きさが決定されるのである。As described above, the present invention is based on a method of intentionally forming an inversion nucleus in a pixel and forming an inversion region around the inversion nucleus, and for example, a strong structure corresponding to the protrusion 40 formed on the first electrode 32. Since the electric field strength acting on the part 101 of the dielectric liquid crystal becomes a relatively high electric field, the substantial inversion starts around this part 101, and the pulse number of the pulse signal and the pulse width are as high as a high value. The size of the inversion region that grows around the part 101 is determined in accordance with the above.
加えて、本発明の光学変調素子に、走査電極と情報電極
で形成したマトリクス電極を適用し線順次書き込みを行
うにあたって、特開昭59-193427号公報に開示された駆
動方式を採用するのが好ましい。すなわち、本発明で
は、書き込みライン上の画素を一旦黒レベルに相当する
一方の安定状態に強誘電性液晶を配向させ、次ぎに第6
乃至8図に示すパルス信号を情報電極側に印加すること
によって、白レベルに相当する他方の安定状態に強誘電
性液晶を反転させ、かかる走査をライン毎に順次行うこ
とで一画面の階調表示が得られる。第6乃至8図は第1
の電極32と第2の電極35との間に印加される電圧の代表
例を示している。第6図は印加パルス幅、第7図は印加
パルス数、第8図は印加パルス電圧値(波高値)を階調
情報に応じて選択する場合を示している。In addition, when the matrix electrode formed of the scanning electrode and the information electrode is applied to the optical modulation element of the present invention to perform the line sequential writing, the driving method disclosed in JP-A-59-193427 is adopted. preferable. That is, in the present invention, the pixels on the writing line are once aligned with the ferroelectric liquid crystal in one stable state corresponding to the black level, and then the sixth liquid crystal is aligned.
By applying the pulse signal shown in FIGS. 8 to 8 to the information electrode side, the ferroelectric liquid crystal is inverted to the other stable state corresponding to the white level, and such scanning is sequentially performed for each line to obtain the gradation of one screen. Display is obtained. Figures 6-8 show the first
A typical example of the voltage applied between the electrode 32 and the second electrode 35 is shown. FIG. 6 shows the applied pulse width, FIG. 7 shows the applied pulse number, and FIG. 8 shows the case where the applied pulse voltage value (peak value) is selected according to the gradation information.
第6乃至8図の夫々における(a)〜(d)は模式的に
第5図(a)〜(d)に対応している。(A) to (d) in each of FIGS. 6 to 8 schematically correspond to FIGS. 5 (a) to (d).
第6図及び第7図は本発明光学変調素子に最も適した電
圧印加例である。すなわち、第6図及び第7図における
パルス波形(a)を電極32と35との間に印加することで
比較的高い電界が作用する部分(部位101)の光学変調
物質が反転を開始し、核となり反転部分が拡がり始め
る。6 and 7 show examples of voltage application most suitable for the optical modulator of the present invention. That is, by applying the pulse waveform (a) in FIGS. 6 and 7 between the electrodes 32 and 35, the optical modulation substance in the portion (site 101) where a relatively high electric field acts starts to invert, It becomes the core and the inverted part begins to spread.
もしここで電圧の印加を中止すれば特に双安定性のある
光学変調物質の場合は、このままの状態がメモリされ
る。従って、安定して反転領域の面積に基づいた一つの
中間調を表示できるのである。If the application of the voltage is stopped here, the state as it is is memorized in the case of an optical modulator having a particularly bistable property. Therefore, it is possible to stably display one halftone based on the area of the inversion region.
そして、第6図と第7図の(b)〜(d)に示す電圧の
印加、或はパルスの印加を与えれば反転部分が拡がり、
夫々電圧印加を中止した時点における状態をメモリし更
に別の反転領域の面積に基づいた中間調を安定して表示
できる。こうして広い範囲に亘る階調表現が可能となる
ものである。When the voltage shown in FIGS. 6 and 7 (b) to (d) is applied, or the pulse is applied, the inverted portion is expanded,
The state at the time when the voltage application is stopped is stored in each memory, and a halftone based on the area of another inversion region can be stably displayed. In this way, gradation expression over a wide range is possible.
第8図に示す印加電圧を変える方法によれば(a)に示
すパルスにより、前記反転核の形成が行われ、第8図
(b)〜(d)に示すように電圧を大きくすると、光学
変調物質の応答性が良くなるため、反転する領域が大き
くなるが、このときも前記電界強度が大きい部分が先ず
最初に反転し、与えるパルス幅内で反転領域が最初に拡
がっていくものと考えられる。この場合のパルス印加時
間があまり長いと、電圧値の低い範囲(例えば使用する
光学変調物質の反転閾値付近)においても、全域にわた
って反転してしまうので、前記パルス印加時間は適当に
調整する。According to the method of changing the applied voltage shown in FIG. 8, the inversion nucleus is formed by the pulse shown in FIG. 8A, and when the voltage is increased as shown in FIGS. Since the responsiveness of the modulation material is improved, the region of inversion becomes large, but at this time also, the part where the electric field strength is large inverts first, and it is considered that the inversion region first expands within the given pulse width. To be In this case, if the pulse application time is too long, the pulse will be inverted over the entire range even in the low voltage range (for example, near the inversion threshold of the optical modulator used), so the pulse application time is adjusted appropriately.
又、本発明は光学変調物質として、前述した強誘電性液
晶のほかTN液晶などをもちいることが出来る。Further, in the present invention, TN liquid crystal or the like can be used as the optical modulation substance in addition to the above-mentioned ferroelectric liquid crystal.
以下具体的な実施例を挙げる。Specific examples will be given below.
(実施例1) ガラス基体上に導電層としてITOをスパッタリング法に
より約4000Å厚で一様に設け、#400ないし#800の砥粒
全面にまんべんなく衝突させることによりITO膜表面を
粗面にした。該表面に電極保護層としてSiO2膜をEB蒸着
により約1000Å厚で設け、、更にこの表面に配向制御層
としてポリイミドまたはポリビニルアルコールをスピナ
ーまたはディピングにより約1000〜2000Å厚で設けた。
該配向制御層上にラビング処理を施して片側基板とす
る、対向基板としてはガラス基体上にITOを一様に設
け、また前記ポリイミドあるいはポリビニルアルコール
を一様に設けラピングなどの配向処理を施したものを用
いたこの様な2枚のガラス基板を用いてセルを作製しこ
のセル内にDOBAMBCを注入して強誘電性液晶素子とし
た。この強誘電性液晶素子に第6図(a)〜(d)に示
すパルス信号を印加したところ、第5図(a)〜(d)
に示す反転領域の形成が観察された。(Example 1) ITO was uniformly provided as a conductive layer on a glass substrate to a thickness of about 4000 Å by a sputtering method, and the ITO film surface was roughened by uniformly colliding with # 400 to # 800 abrasive grains. A SiO 2 film as an electrode protective layer was provided on the surface by EB vapor deposition to a thickness of about 1000Å, and further, polyimide or polyvinyl alcohol was provided on the surface as an orientation control layer by a spinner or dipping to a thickness of about 1000 to 2000Å.
A rubbing treatment is performed on the orientation control layer to form a single-sided substrate. As a counter substrate, ITO is uniformly provided on a glass substrate, and the polyimide or polyvinyl alcohol is uniformly provided, and orientation treatment such as lapping is performed. A cell was prepared using two such glass substrates using the same, and DOBAMBC was injected into the cell to obtain a ferroelectric liquid crystal element. When the pulse signals shown in FIGS. 6 (a) to 6 (d) were applied to this ferroelectric liquid crystal element, FIG. 5 (a) to (d) were obtained.
The formation of the inversion region shown in FIG.
(実施例2) ガラス基体上に電極としてITOを前記と同様に約3000Å
厚で設け、該表面に400メッシュないし800メッシュのマ
スクをかけて再度ITOをスパッターにより設けること
で、表面に凹凸をつけた後、前記実施例と同様に電極保
護層としてSiO2または配向制御層としてポリビニルアル
コールなどを設け、ラビング処理を行い片側基板とし
た。(Example 2) ITO was used as an electrode on a glass substrate in the same manner as above to about 3000 Å
It is provided with a thickness, and ITO is sputtered again by applying a mask of 400 mesh to 800 mesh on the surface to make irregularities on the surface, and then SiO 2 or an orientation control layer as an electrode protective layer in the same manner as in the above example. As a single-sided substrate, polyvinyl alcohol or the like was provided as a substrate, and rubbing treatment was performed.
この結果、実施例1と同様の結果が得られた。以上の実
施例1と2では片側基板のみに凹凸部を形成したものを
もちいたが、本発明では両基板に前述した凹凸部を形成
することができる。又、本発明の別の具体例としては、
ガラスまたはプラスティクなどの基体上にITO膜を前記
と同様に設けさらに該表面上に比較的高抵抗の例えばSn
O2膜を約3000Å厚に一様に設けた後、Au,Alなどの金属
を前記メッシュを通して、あるいはそのほかの方法によ
り分散的に蒸着し、熱拡散により、上記SnO2膜に金属を
ドーピングし、この後残余した上記金属をエッチングに
より取り去ることでドーピングされた部分は比較的低抵
抗となりSnO2膜として抵抗値が分散的に異なるものを得
ることが出来る。この後前記と同様に電極保護層及び配
向制御層を設けることにより基板を形成することで、前
記光学変調物質にかかる電界の微妙な分散的変化を付与
することが出来る。As a result, the same result as in Example 1 was obtained. In Examples 1 and 2 above, the one in which the concavo-convex portion was formed was used, but in the present invention, the above-mentioned concavo-convex portion can be formed in both substrates. Further, as another specific example of the present invention,
An ITO film is provided on a substrate such as glass or plastic in the same manner as above, and a relatively high resistance such as Sn is provided on the surface.
After uniformly providing the O 2 film to a thickness of about 3000 Å, metal such as Au and Al is dispersedly vapor-deposited through the mesh or other method, and the SnO 2 film is doped with the metal by thermal diffusion. After that, by removing the remaining metal by etching, the doped portion has a relatively low resistance, and it is possible to obtain a SnO 2 film having dispersively different resistance values. After that, by forming an electrode protective layer and an orientation control layer in the same manner as described above to form a substrate, it is possible to impart a subtle dispersive change in the electric field applied to the optical modulator.
[発明の効果] 本発明によれば、高密度画素の表示パネル、又は光シャ
ッタアレイに適した光学変調素子を提供することがで
き、しかも単にパルス信号のパルス幅、パルス数または
波高値を階調に応じて変化させて再現性、安定性に優れ
た多階調を表現できる表示パネルに適した光学変調素子
を提供できる。[Effects of the Invention] According to the present invention, it is possible to provide an optical modulation element suitable for a display panel of high-density pixels or an optical shutter array, and moreover, simply determine the pulse width, the number of pulses or the peak value of a pulse signal. It is possible to provide an optical modulation element suitable for a display panel capable of expressing multi-gradation excellent in reproducibility and stability by being changed according to the tones.
第1図は本発明に用いられる強誘電性液晶素子を説明す
るための模式図である。 第2図は本発明に用いられる強誘電性液晶素子を説明す
るための模式図である。 第3図は本発明の一実施例による光学変調素子の模式的
断面図である。 第4図は本発明の一実施例による光学変調素子の一部分
を示す模式的平面図である。 第5図は本発明の一実施例による光学変調素子の画素の
反転領域の形成の様子を説明するための模式的平面図で
ある。 第6図は本発明に用いられる階調情報に応じた信号の波
形の一例を示す図である。 第7図は本発明に用いられる階調情報に応じた信号の波
形の別の例を示す図である。 第8図は本発明に用いられる階調情報に応じた信号の波
形の更に他の例を示す図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a ferroelectric liquid crystal element used in the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a ferroelectric liquid crystal element used in the present invention. FIG. 3 is a schematic sectional view of an optical modulator according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic plan view showing a part of an optical modulator according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic plan view for explaining the manner of forming the inversion region of the pixel of the optical modulator according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing an example of a waveform of a signal according to gradation information used in the present invention. FIG. 7 is a diagram showing another example of the waveform of the signal according to the gradation information used in the present invention. FIG. 8 is a diagram showing still another example of the waveform of the signal according to the gradation information used in the present invention.
Claims (13)
と、前記第1の電極と前記第2の電極との間に配置され
た光学変調物質と、を有する画素を2次元状に配列した
光学変調素子において、 前記画素に階調情報に応じた電気信号を供給する手段を
備え、 前記画素に前記電気信号による電界を印加した際に形成
される電界強度を強める為の突起体が、前記光学変調物
質の状態が反転する反転領域を前記画素内に部分的に形
成するように、前記画素の内面に複数規則的に配置され
ていることを特徴とする光学変調素子。1. A two-dimensional pixel having a first electrode and a second electrode facing each other, and an optical modulation substance arranged between the first electrode and the second electrode. In the arrayed optical modulation element, a means for supplying an electric signal according to gradation information to the pixel is provided, and a protrusion for increasing the electric field strength formed when an electric field is applied to the pixel by the electric signal. The plurality of optical modulation elements are regularly arranged on the inner surface of the pixel so as to partially form an inversion region in which the state of the optical modulation material is inverted in the pixel.
第2の電極のうちの一方に形成した低抵抗部位により構
成されている特許請求の範囲第1項に記載の光学変調素
子。2. The optical modulation element according to claim 1, wherein the protrusion is formed of a low resistance portion formed on one of the first and second electrodes in the pixel. .
ス幅のパルス信号である特許請求の範囲第1項に記載の
光学変調素子。3. The optical modulation element according to claim 1, wherein the electric signal is a pulse signal having a pulse width corresponding to the gradation information.
ス数のパルス信号である特許請求の範囲第1項に記載の
光学変調素子。4. The optical modulation element according to claim 1, wherein the electric signal is a pulse signal having a pulse number corresponding to the gradation information.
値のパルス信号である特許請求の範囲第1項に記載の光
学変調素子。5. The optical modulation element according to claim 1, wherein the electric signal is a pulse signal having a peak value according to the gradation information.
ク液晶である特許請求の範囲第1項に記載の光学変調素
子。6. The optical modulation element according to claim 1, wherein the optical modulation substance is a chiral smectic liquid crystal.
許請求の範囲第1項に記載の光学変調素子。7. The optical modulation element according to claim 1, wherein the optical modulation substance is a ferroelectric liquid crystal.
と、前記第1の電極と前記第2の電極との間に配置され
た光学変調物質と、を有する画素を2次元状に配列した
光学変調素子において、 前記画素に階調情報に応じた電気信号を供給する手段を
備え、 前記画素に前記電気信号による電界を印加した際に形成
される電界強度を強める為の部位が、前記光学変調物質
の状態が反転する反転領域を前記画素内に部分的に形成
するように、前記画素の内面に複数規則的に配置されて
いることを特徴とする光学変調素子。8. A two-dimensional pixel having a first electrode and a second electrode facing each other, and an optical modulation substance arranged between the first electrode and the second electrode. In the arrayed optical modulation element, a unit for supplying an electric signal corresponding to gradation information to the pixel is provided, and a portion for enhancing an electric field strength formed when an electric field is applied to the pixel by the electric signal, An optical modulation element, wherein a plurality of inversion regions are regularly arranged on the inner surface of the pixel so as to partially form an inversion region in which the state of the optical modulation material is inverted in the pixel.
ス幅のパルス信号である特許請求の範囲第8項に記載の
光学変調素子。9. The optical modulation element according to claim 8, wherein the electric signal is a pulse signal having a pulse width corresponding to the gradation information.
ルス数のパルス信号である特許請求の範囲第8項に記載
の光学変調素子。10. The optical modulation element according to claim 8, wherein the electric signal is a pulse signal having a pulse number corresponding to the gradation information.
高値のパルス信号である特許請求の範囲第8項に記載の
光学変調素子。11. The optical modulation element according to claim 8, wherein the electric signal is a pulse signal having a peak value corresponding to the gradation information.
ック液晶である特許請求の範囲第8項に記載の光学変調
素子。12. The optical modulation element according to claim 8, wherein the optical modulation substance is a chiral smectic liquid crystal.
特許請求の範囲第8項に記載の光学変調素子。13. The optical modulation element according to claim 8, wherein the optical modulation substance is a ferroelectric liquid crystal.
Priority Applications (5)
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---|---|---|---|
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DE8787104841T DE3782353T2 (en) | 1986-04-02 | 1987-04-01 | OPTICAL MODULATION DEVICE. |
EP87104841A EP0240010B1 (en) | 1986-04-02 | 1987-04-01 | Optical modulation device |
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Applications Claiming Priority (1)
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JP61075867A JPH07122703B2 (en) | 1986-04-02 | 1986-04-02 | Optical modulator |
Related Child Applications (1)
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JPS62231940A JPS62231940A (en) | 1987-10-12 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP61075867A Expired - Fee Related JPH07122703B2 (en) | 1986-04-02 | 1986-04-02 | Optical modulator |
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Families Citing this family (2)
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Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS59193427A (en) * | 1983-04-19 | 1984-11-02 | Canon Inc | Driving method of optical modulating element |
JPH0723942B2 (en) * | 1985-08-08 | 1995-03-15 | 株式会社半導体エネルギ−研究所 | Liquid crystal device |
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1986
- 1986-04-02 JP JP61075867A patent/JPH07122703B2/en not_active Expired - Fee Related
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