JP2000131627A - Optical modulation element and array type optical modulation element as well as plane display device - Google Patents
Optical modulation element and array type optical modulation element as well as plane display deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、静電気応力により
可動子を位置変化させて光変調を行う光変調素子、及び
アレイ型光変調素子、並びに、それを用いた平面表示装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light modulation element for performing light modulation by changing the position of a mover by electrostatic stress, an array type light modulation element, and a flat display device using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】入射光の振幅(強度)、位相又は進行方
向などを制御して、画像やパターン化されたデータ等を
処理・表示するものに、光変調素子がある。光変調素子
は、光を透過させる物質の屈折率を物質に印加する外場
によって変化させ、屈折、回折、吸収、散乱等などの光
学現象を介して、最終的にこの物質を透過又は反射する
光の強度を制御する。この光変調素子の一つには、液晶
の電気光学効果を利用した液晶光変調素子がある。この
液晶光変調素子は、薄型の平面表示装置である液晶表示
装置に好適に用いられている。2. Description of the Related Art A light modulation element controls and controls the amplitude (intensity), phase, or traveling direction of incident light to process and display an image or patterned data. The light modulation element changes the refractive index of a substance that transmits light by an external field applied to the substance, and finally transmits or reflects this substance through optical phenomena such as refraction, diffraction, absorption, and scattering. Control the light intensity. As one of the light modulation elements, there is a liquid crystal light modulation element utilizing the electro-optic effect of liquid crystal. This liquid crystal light modulation element is suitably used for a liquid crystal display device which is a thin flat display device.
【0003】液晶表示装置は、一対の導電性透明膜を形
成した基板間に、基板と平行に且つ両基板間で90°ね
じれた状態にするように配向したネマティック液晶を入
れて封止し、これを直交した偏光板で挟んだ構造を有す
る。この液晶表示装置による表示は、導電性透明膜に電
圧を印加することで液晶分子の長軸方向が基板に対して
垂直に配向され、バックライトからの光の透過率が変化
することを利用して行われる。良好な動画像対応性を持
たせるためには、TFT(薄膜トランジスタ)を用いた
アクティブマトリクス液晶パネルが使用される。[0003] A liquid crystal display device encloses and seals a nematic liquid crystal between a substrate on which a pair of conductive transparent films are formed and oriented so as to be parallel to the substrate and twisted by 90 ° between the two substrates. It has a structure in which this is sandwiched between orthogonal polarizing plates. The display by this liquid crystal display device utilizes the fact that by applying a voltage to the conductive transparent film, the long axis direction of the liquid crystal molecules is oriented perpendicular to the substrate and the transmittance of light from the backlight changes. Done. An active matrix liquid crystal panel using a TFT (thin film transistor) is used to provide a good moving image correspondence.
【0004】プラズマ表示装置は、ネオン、ヘリウム、
キセノン等の希ガスを封入した二枚のガラス板の間に、
放電電極に相当する規則的に配列した直交方向の電極を
多数配置し、それぞれの対向電極の交点部を単位画素と
した構造を有する。このプラズマ表示装置による表示
は、画像情報に基づき、それぞれの交点部を特定する対
向電極に、選択的に電圧を印加することにより、交点部
を放電発光させ、発生した紫外線により蛍光体を励起発
光させて行われる。[0004] Plasma display devices include neon, helium,
Between two glass plates filled with a rare gas such as xenon,
It has a structure in which a large number of regularly arranged electrodes in the orthogonal direction corresponding to the discharge electrodes are arranged, and the intersection of each counter electrode is a unit pixel. The display by this plasma display device is based on image information, by selectively applying a voltage to a counter electrode for specifying each intersection, causing the intersection to discharge and emit light, and the generated ultraviolet light to excite the phosphor to emit light. Let it be done.
【0005】FEDは、微小間隔を介して一対のパネル
を対向配置し、これらパネルの周囲を封止する平板状の
表示管としての構造を有する。表示面側のパネルの内面
には、蛍光膜が設けられ、背面パネル上には個々の単位
発光領域毎に電界放出陰極が配列される。代表的な電界
放出陰極は、微小サイズのエミッタティプと称される錐
状突起状の電界放出型マイクロカソードを有している。
このFEDによる表示は、エミッタティプを用いて電子
を取り出し、これを蛍光体に加速照射することで、蛍光
体を励起させて行われる。[0005] The FED has a structure as a flat display tube in which a pair of panels are arranged to face each other with a minute space therebetween, and the periphery of these panels is sealed. A fluorescent film is provided on the inner surface of the panel on the display surface side, and field emission cathodes are arranged on the back panel for each unit light emitting region. A typical field emission cathode has a conical projection field emission type microcathode called a micro-sized emitter tip.
The display by the FED is performed by extracting electrons using an emitter tip and irradiating the electrons with the accelerated phosphor to excite the phosphor.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の平面表示装置には、以下に述べる種々の問題が
あった。即ち、液晶表示装置では、バックライトからの
光を偏光板、透明電極、カラーフィルターの多数層に透
過させるため、光利用効率が低下する問題があった。ま
た、高品位型にはTFTが必要とされ、且つ二枚の基板
間に液晶を注入して配向させなければならないことも相
まって、大面積化が困難である。さらに、配向した液晶
分子に光を透過させるため、視野角度が狭くなるという
欠点があった。However, the above-described conventional flat panel display has the following various problems. That is, in the liquid crystal display device, light from the backlight is transmitted through a plurality of layers of the polarizing plate, the transparent electrode, and the color filter, so that there is a problem that the light use efficiency is reduced. In addition, a TFT is required for a high-quality type, and a liquid crystal must be injected between two substrates to be aligned, which makes it difficult to increase the area. Furthermore, since light is transmitted through the aligned liquid crystal molecules, there is a disadvantage that the viewing angle becomes narrow.
【0007】プラズマ表示装置では、画素毎にプラズマ
を発生させるための隔壁形成により製造コストが高くな
ると共に、大重量となる欠点があった。また、放電電極
に相当する多数の電極を、単位画素毎に規則的に配列し
なければならない。このため、高精細になると放電効率
が低下し、また真空紫外線励起による蛍光体の発光効率
が低いために、高電力効率で高精細、高輝度の画像が得
難い欠点があった。さらに、駆動電圧が高く、駆動IC
が高価な欠点もあった。[0007] The plasma display device has disadvantages that the production cost is increased and the weight is increased due to the formation of the partition wall for generating the plasma for each pixel. Further, a large number of electrodes corresponding to the discharge electrodes must be regularly arranged for each unit pixel. For this reason, when the definition becomes high, the discharge efficiency is reduced, and since the luminous efficiency of the phosphor by the excitation of vacuum ultraviolet rays is low, it is difficult to obtain a high-definition, high-brightness image with high power efficiency. Furthermore, the driving voltage is high and the driving IC
However, there were disadvantages that were expensive.
【0008】FEDでは、放電を高効率且つ安定化させ
るために、パネル内を超高真空にする必要があり、プラ
ズマ表示装置と同様に製造コストが高くなる欠点があっ
た。また、電界放出した電子を加速して蛍光体へ照射す
るため、高電圧が必要となる不利もあった。[0008] In the FED, it is necessary to make the inside of the panel an ultra-high vacuum in order to stabilize the discharge with high efficiency, and there is a drawback that the manufacturing cost becomes high similarly to the plasma display device. In addition, since the field-emitted electrons are accelerated to irradiate the phosphor, a high voltage is required.
【0009】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、光利用効率が良く、高真空化が不要で、且つ安価な
コストで大面積化が可能であり、しかも、高画質が得ら
れると共に、駆動電圧が低い光変調素子、及びアレイ型
光変調素子、並びに、それを用いた平面表示装置を提供
することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, has a good light utilization efficiency, does not require a high vacuum, can have a large area at a low cost, and has a high image quality. It is an object of the present invention to provide a light modulation element having a low driving voltage, an array type light modulation element, and a flat display device using the same.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る請求項1の光変調素子は、変調する光に
対して透明な透明基板と、該透明基板上に立設され導電
性を有する固定壁と、前記透明基板上の固定壁の立設領
域外に光変調領域となる開口部を残して敷設された遮光
膜と、前記開口部上を略水平方向に移動可能に支持され
た遮光性及び導電性を有する可動子と、前記固定壁と前
記可動子との間に電圧を印加することで、前記可動子を
静電気力により移動させ、前記開口部を覆う遮光面積を
変化させる可動子移動手段と、を備え、前記可動子の移
動により前記光変調領域を通る光の透過率を変化させて
光変調することを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical modulator comprising: a transparent substrate transparent to light to be modulated; Fixed wall having a property, a light-shielding film laid out leaving an opening serving as a light modulation region outside the standing region of the fixed wall on the transparent substrate, and supported movably in a substantially horizontal direction on the opening. By applying a voltage between the movable element having light-shielding properties and conductivity, and the fixed wall and the movable element, the movable element is moved by electrostatic force, and the light-shielding area covering the opening is changed. Mover moving means for moving the mover to change the transmittance of light passing through the light modulation region to perform light modulation.
【0011】この光変調素子では、各可動子を静電気の
作用によって透明基板と略平行に変位させ、透明基板の
光透過領域及び遮光領域に対する各可動子の相対位置を
変化させる。これにより透明基板に入射する光を光変調
する。即ち、各可動子を透明基板の光変調領域に重なる
位置に移動させることにより、透明基板に導入された光
を遮光する一方、各可動子を透明基板上の遮光膜に重な
る位置に移動させることにより、透明基板に導入された
光を光変調素子の上方に出射することができる。In this light modulation element, each movable element is displaced substantially in parallel with the transparent substrate by the action of static electricity, and the relative position of each movable element with respect to the light transmitting area and the light shielding area of the transparent substrate is changed. This modulates light incident on the transparent substrate. That is, by moving each mover to a position overlapping the light modulation region of the transparent substrate, light introduced into the transparent substrate is shielded, while each mover is moved to a position overlapping the light shielding film on the transparent substrate. Thereby, the light introduced into the transparent substrate can be emitted above the light modulation element.
【0012】請求項2の光変調素子は、前記固定壁は、
所定間隔を空けて略平行に複数本立設され、各格子壁の
間に前記遮光膜と前記可動子とをそれぞれ設けたことを
特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the light modulation element, the fixed wall is
A plurality of the light-shielding films and the movers are respectively provided substantially in parallel at predetermined intervals and provided between the lattice walls.
【0013】この光変調素子では、前記固定壁を所定間
隔を空けて略平行に複数本立設し、各格子壁の間に遮光
膜と可動子とをそれぞれ設けたことにより、複数の光変
調領域に対して光の透過率を変化させることができる。
また、可動子の変位量を少なくすることができ、可動子
も小型軽量化できることから、低電圧で高速な光変調を
安定して行うことができる。In this light modulating element, a plurality of fixed walls are erected substantially in parallel at a predetermined interval, and a light-shielding film and a movable element are provided between each lattice wall, so that a plurality of light modulating regions are provided. Can change the light transmittance.
In addition, since the displacement of the mover can be reduced and the mover can be reduced in size and weight, high-speed light modulation at a low voltage can be stably performed.
【0014】請求項3の光変調素子は、前記遮光膜が、
隣接する前記格子壁の間で、一方の格子壁の側に接して
他方の格子壁の側に開口部を形成するように敷設され、
前記可動子は前記開口部を覆うように前記他方の格子壁
の側に設けられたことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the light modulating element,
Laid between adjacent grid walls so as to form an opening on the side of the other grid wall in contact with the side of one grid wall;
The movable element is provided on the side of the other lattice wall so as to cover the opening.
【0015】この光変調素子では、隣接する格子壁の間
で、一方の格子壁の側に接して他方の格子壁の側に開口
部を形成するように遮光膜を敷設して、形成された開口
部が覆われるように可動子を他方の格子壁の側に設ける
ことにより、透明基板、格子壁、及び可動子の遮光領域
を、セルフアライメントにより同時に形成することが可
能となる。In this light modulation element, a light-shielding film is laid between adjacent lattice walls so as to be in contact with one lattice wall and to form an opening on the other lattice wall. By providing the movable element on the side of the other lattice wall so as to cover the opening, the transparent substrate, the lattice wall, and the light-shielding region of the movable element can be simultaneously formed by self-alignment.
【0016】請求項4の光変調素子は、前記固定壁が、
遮光性を有していることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the light modulation element, the fixed wall is
It has a light shielding property.
【0017】この光変調素子では、固定壁が遮光性を有
していることで、光変調に寄与しない透明基板に導入さ
れる光を確実に遮光することができ、光変調能力を向上
させることができる。In this light modulation device, since the fixed wall has a light-shielding property, light introduced to the transparent substrate which does not contribute to light modulation can be reliably shielded, and the light modulation ability is improved. Can be.
【0018】請求項5の光変調素子は、前記可動子が、
前記透明基板に対して略垂直に形成された導電部と遮光
部とからなることを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the light modulating element, the movable element may include:
It is characterized by comprising a conductive portion and a light shielding portion formed substantially perpendicular to the transparent substrate.
【0019】この光変調素子では、可動子の導電部及び
遮光部を透明基板に対して略垂直に形成することで、導
電部による静電気力の発生効率を向上させ、より安定し
て可動子が移動可能になる。In this light modulating element, the conductive portion and the light shielding portion of the mover are formed substantially perpendicular to the transparent substrate, so that the efficiency of generating the electrostatic force by the conductive portion is improved, and the mover is more stably formed. Be able to move.
【0020】請求項6の光変調素子は、前記可動子が、
前記透明基板に対して略垂直に形成された導電部と、前
記透明基板に対して略水平に形成された遮光部とからな
ることを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, in the light modulating element,
It is characterized by comprising a conductive portion formed substantially perpendicular to the transparent substrate and a light shielding portion formed substantially horizontal to the transparent substrate.
【0021】この光変調素子では、可動子の導電部を透
明基板に対して略垂直に、遮光部を透明基板に対して略
水平に形成することで、導電部による静電気力の発生効
率を向上させつつ、遮光部による遮光効率を高めて必要
最小限の膜厚で良好な遮光性を得ることができる。In this light modulation device, the conductive portion of the mover is formed substantially perpendicular to the transparent substrate, and the light shielding portion is formed substantially horizontal to the transparent substrate, so that the efficiency of generating electrostatic force by the conductive portion is improved. At the same time, the light-shielding efficiency of the light-shielding portion is enhanced, and good light-shielding properties can be obtained with a minimum necessary film thickness.
【0022】請求項7の光変調素子は、前記可動子移動
手段が、各可動子の非動作時には前記可動子と固定壁と
の間の電位を一致させる一方、各可動子の動作時には該
可動子の移動方向側の固定壁と前記可動子との間に異な
る電位を印加することを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, in the light modulating element, the movable element moving means makes the potential between the movable element and the fixed wall coincide when the movable elements are not operated, while the movable element moves when the movable elements are operated. Different potentials are applied between the fixed wall on the moving direction side of the child and the mover.
【0023】この光変調素子では、各可動子の非動作時
には、可動子と固定壁との間の電位が一致しているため
に静電気力は作用せずにニュートラル位置で静止する。
また、各可動子の動作時には、可動子と固定壁との間が
異なる電位となり、可動子は発生する静電吸引力により
固定壁側に移動する。この移動によって正確且つ安定し
て光変調が行われる。In this light modulating element, when each movable element is not operated, since the potential between the movable element and the fixed wall coincides, the movable element stops at the neutral position without the action of electrostatic force.
Further, during the operation of each mover, the potential between the mover and the fixed wall becomes different, and the mover moves toward the fixed wall due to the generated electrostatic attraction. By this movement, light modulation is performed accurately and stably.
【0024】請求項8の光変調素子は、前記可動子移動
手段が、前記可動子に隣接する一方の固定壁を画像信号
電極に接続すると共に、他方の固定壁を走査信号電極に
接続し、前記可動子を近接する側の固定壁と同じ電極に
接続することを特徴とする。In a preferred embodiment, the movable element moving means connects one fixed wall adjacent to the movable element to an image signal electrode, and connects the other fixed wall to a scanning signal electrode. The movable element is connected to the same electrode as the fixed wall on the adjacent side.
【0025】この光変調素子では、固定壁を交互に画像
信号電極と走査信号電極に接続することにより、可動子
の動作時に、可動子が極性の異なる側の固定壁に吸引さ
れて移動することで光変調される。In this light modulating element, by connecting the fixed walls alternately to the image signal electrodes and the scanning signal electrodes, the movable elements are attracted and moved by the fixed walls having different polarities during the operation of the movable elements. The light is modulated.
【0026】請求項9の光変調素子は、前記可動子移動
手段が、前記走査信号電極又は画像信号電極のいずれか
一方の電極を前記固定壁に接続すると共に、他方の電極
を前記可動子に接続することを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, in the light modulating device, the mover moving means connects one of the scanning signal electrode and the image signal electrode to the fixed wall, and connects the other electrode to the mover. It is characterized by connecting.
【0027】この光変調素子では、走査信号電極又は画
像信号電極のいずれか一方の電極に可動子が全て接続さ
れ、他方の電極に格子壁が全て接続されるので、配線構
造及びその形成プロセスが簡略化される。In this light modulating element, all of the movable element is connected to one of the scanning signal electrode and the image signal electrode, and all of the lattice walls are connected to the other electrode. Simplified.
【0028】本発明に係る請求項10のアレイ型光変調
素子は、請求項1〜請求項9のいずれか1項記載の光変
調素子を、一次元又は二次元のマトリクス状に配置して
構成したことを特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided an array type light modulating element, wherein the light modulating elements according to any one of the first to ninth aspects are arranged in a one-dimensional or two-dimensional matrix. It is characterized by having done.
【0029】このアレイ型光変調素子では、一次元又は
二次元のマトリクス状に配列された光変調素子を、画像
情報に基づき選択的に駆動することで、画像情報の表示
処理が可能になる。In this array type light modulating element, the light modulating elements arranged in a one-dimensional or two-dimensional matrix are selectively driven based on the image information, so that the display processing of the image information becomes possible.
【0030】本発明に係る請求項11の平面表示装置
は、請求項10記載のアレイ型光変調素子と、該アレイ
型光変調素子に対向配置した平面光源と、前記アレイ型
光変調素子を挟み前記平面光源の反対側に設けた蛍光体
と、を具備し、前記アレイ型光変調素子を透過した光に
よって前記蛍光体を発光表示させることを特徴とする。[0030] According to a eleventh aspect of the present invention, there is provided a flat panel display device comprising: an array-type light modulation element according to the tenth aspect; a plane light source disposed to face the array-type light modulation element; And a phosphor provided on the opposite side of the flat light source, wherein the phosphor emits and displays light by light transmitted through the array-type light modulation element.
【0031】この平面表示装置では、電気機械動作によ
って可動子が透明基板上の遮光膜に重なり合うと、透明
基板に導入された光は光変調領域を通過して光変調素子
の上方へ出射され、出射した光が蛍光体を励起して画像
情報に基づいた画像の表示を可能にする。In this flat display device, when the mover overlaps the light-shielding film on the transparent substrate by the electromechanical operation, the light introduced into the transparent substrate passes through the light modulation region and is emitted above the light modulation element, The emitted light excites the phosphor to enable display of an image based on image information.
【0032】請求項12の平面表示装置は、前記平面光
源が、前記光変調素子の透明基板を導光板とすると共
に、該透明基板に光源からの光を導入して構成したこと
を特徴とする。[0032] In a twelfth aspect of the present invention, the flat light source is characterized in that the transparent substrate of the light modulation element is a light guide plate and light from the light source is introduced into the transparent substrate. .
【0033】この平面表示装置では、光変調素子の透明
基板を導光板として使用するため、平面表示装置の構成
が簡略化され、装置の小型化、低コスト化を図ることが
できる。In this flat display device, since the transparent substrate of the light modulation element is used as a light guide plate, the configuration of the flat display device is simplified, and the size and cost of the device can be reduced.
【0034】請求項13の平面表示装置は、前記平面光
源から出射される光が、紫外光であることを特徴とす
る。According to a thirteenth aspect of the present invention, the light emitted from the flat light source is ultraviolet light.
【0035】この平面表示装置では、蛍光体を励起する
ことによる発光表示が可能となる。In this flat panel display, light emission can be displayed by exciting the phosphor.
【0036】[0036]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光変調素子及
びアレイ型光変調素子並びに平面表示装置の好適な実施
の形態を図面を参照して詳細に説明する。図1に本発明
に係る光変調素子の一部分を切り欠いた斜視図、図2に
図1に示す光変調素子を単純マトリクス構成として配列
したアレイ型光変調素子の平面図、図3に図1に示す光
変調素子をアクティブマトリクス構成として配列したア
レイ型光変調素子の平面図を示した。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a light modulation element, an array type light modulation element and a flat panel display according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view in which a part of the light modulation element according to the present invention is cut away, FIG. 2 is a plan view of an array-type light modulation element in which the light modulation elements shown in FIG. 1 are arranged in a simple matrix configuration, and FIG. 1 is a plan view of an array-type light modulation element in which the light modulation elements shown in FIG.
【0037】図1に示すように、絶縁性を有し変調しよ
うとする光に対して透明な透明基板1上には、一定の間
隔を隔てて複数の遮光膜3を形成してある。この遮光膜
3は、透明基板下側からの光を遮光して上側への光出射
を阻止している。また、透明基板1上には隣接する遮光
膜3の間に格子壁5を一方の遮光膜3に接して設けてあ
る。格子壁5の内部には、帯状の導電体(帯電体)8が
形成されており、この導電体8の表面は絶縁体9によっ
て被覆されている。そして、格子壁5の上端面には遮光
膜11が形成されている。従って、透明基板1の下方か
ら導入された光は、図1に示す状態においては格子壁5
の上端面から出射されないようになっている。この格子
壁5は、光変調素子及び表示装置として用いた場合、コ
ントラスト比を向上させるブラックマトリクスとして利
用することができる。As shown in FIG. 1, a plurality of light shielding films 3 are formed at regular intervals on a transparent substrate 1 having an insulating property and being transparent to light to be modulated. The light-shielding film 3 blocks light from below the transparent substrate and prevents light from being emitted upward. On the transparent substrate 1, a lattice wall 5 is provided between the adjacent light shielding films 3 so as to be in contact with one of the light shielding films 3. A strip-shaped conductor (charger) 8 is formed inside the lattice wall 5, and the surface of the conductor 8 is covered with an insulator 9. The light-shielding film 11 is formed on the upper end surface of the lattice wall 5. Therefore, the light introduced from below the transparent substrate 1 is transmitted to the lattice wall 5 in the state shown in FIG.
Is not emitted from the upper end face of the. When this grating wall 5 is used as a light modulation element and a display device, it can be used as a black matrix for improving a contrast ratio.
【0038】格子壁5と、格子壁5に接しない他方の遮
光膜3との間には、光変調領域13が形成される。透明
基板1の下方から導入された光は、この光変調領域13
を通過して透明基板1の上側へ出射される。この光変調
領域13の上方には可動子15が配設される。可動子1
5は、長手方向の両端に断面積の小さくなったくびれ部
15aを有しており、このくびれ部15aが脆弱部とな
って変形することで、可動子15が透明基板1に対して
平行な方向に移動可能となっている。 可動子15に
は、帯状の導電体(帯電体)18と、該導電体18の上
面に遮光膜19とがそれぞれ形成されている。この導電
体18と遮光膜19とは、遮光性導電膜により一体に形
成したものであっても良い。例えば、可動子15は、金
属、金属化合物、高不純物ドープ半導体、導電性高分子
等を用いることができ、それ自身に遮光性を付与しても
良い。また、絶縁体の周囲(特に可動子の側面)に導電
性膜を形成しても良い。この可動子15は、ニュートラ
ル状態のとき(各導電体が同電位で静電気力が作用しな
いとき)、光変調領域13上に配置され、光変調領域1
3を通過した光が光変調素子20上側へ出射されること
を阻止する。A light modulation region 13 is formed between the grating wall 5 and the other light shielding film 3 not in contact with the grating wall 5. Light introduced from below the transparent substrate 1 is transmitted through the light modulation region 13.
And is emitted to the upper side of the transparent substrate 1. A mover 15 is provided above the light modulation area 13. Mover 1
5 has a constricted portion 15a having a reduced cross-sectional area at both ends in the longitudinal direction. The constricted portion 15a becomes a fragile portion and is deformed, so that the movable element 15 is parallel to the transparent substrate 1. It can be moved in any direction. The movable element 15 has a strip-shaped conductor (charger) 18 and a light-shielding film 19 formed on the upper surface of the conductor 18. The conductor 18 and the light-shielding film 19 may be integrally formed of a light-shielding conductive film. For example, the mover 15 can be made of a metal, a metal compound, a highly-doped semiconductor, a conductive polymer, or the like, and may impart a light-shielding property to itself. Further, a conductive film may be formed around the insulator (particularly, the side surface of the mover). When the movable element 15 is in the neutral state (when the conductors have the same potential and no electrostatic force acts), the movable element 15 is disposed on the light modulation area 13 and the light modulation area 1
3 is prevented from being emitted to the upper side of the light modulation element 20.
【0039】このように構成された光変調素子20は、
図2に一例として示す二次元のアレイ型光変調素子23
を形成することができる。アレイ型光変調素子23は、
複数の走査信号電極25を平行に配列すると共に、複数
の画像信号電極29を走査信号電極25に直交させて平
行に配列している。勿論、この例に限らず、光変調素子
を一次元に配列したアレイ型光変調素子としても良い。
この走査信号電極25,画像信号電極29、及び、これ
らに出力する信号を制御する図示しない制御装置が可動
子移動手段に相当する。ここにおいて、図2は単純マト
リクスの構成図であるが、図3に示すようにTFT等の
半導体スイッチ28を画素毎に設けたアクティブマトリ
クスや、図示は省略するが、接点部を有する可撓薄膜の
静電気動作により動作させる電気機械スイッチを画素毎
に設けたアクティブマトリクスの構成でも良い。尚、図
1の光変調素子は、主としてフォトリソによるパターニ
ング、エッチング、メッキ、印刷、転写等の種々の薄膜
プロセス、厚膜プロセスにより形成可能である。The light modulation device 20 thus configured is
A two-dimensional array type light modulation device 23 shown as an example in FIG.
Can be formed. The array type light modulation element 23
The plurality of scanning signal electrodes 25 are arranged in parallel, and the plurality of image signal electrodes 29 are arranged in parallel at right angles to the scanning signal electrodes 25. Of course, the present invention is not limited to this example, and may be an array-type light modulation element in which light modulation elements are arranged one-dimensionally.
The scanning signal electrode 25, the image signal electrode 29, and a control device (not shown) for controlling signals output to them correspond to the mover moving means. Here, FIG. 2 is a configuration diagram of a simple matrix, but as shown in FIG. 3, an active matrix in which a semiconductor switch 28 such as a TFT is provided for each pixel, or a flexible thin film having a contact portion (not shown). An active matrix configuration in which an electromechanical switch operated by the static electricity operation is provided for each pixel may be used. The light modulation element shown in FIG. 1 can be formed by various thin-film processes or thick-film processes such as patterning, etching, plating, printing, and transfer by photolithography.
【0040】次に、単純マトリクス構成における画素部
について説明する。光変調素子20は、走査信号電極2
5と画像信号電極29の交差部にそれぞれ設けてある。
これらの各光変調素子20は、図4(a)に示すように、
1つの可動子15に隣接する2つの格子壁5のうち、一
方の格子壁を画像信号電極に接続すると共に、他方の格
子壁を走査信号電極に接続している。そして、可動子
は、近接する側の格子壁と同じ電極に接続している。即
ち、2つの格子壁5に挟まれた可動子15と遮光膜3が
それぞれ1つの光変調部を形成している。このような素
子構成と電極接続により、走査信号電極25に対する画
像信号電極29の電圧が0[V]のときは、図4(a)に
示すように可動子はニュートラル状態である遮光状態と
なり、Va[V]のときは、図4(b)に示すように可動
子は静電気力により移動して光透過状態となる。Next, the pixel section in the simple matrix configuration will be described. The light modulation element 20 includes the scanning signal electrode 2
5 and the image signal electrode 29 are provided at the intersections.
As shown in FIG. 4 (a), each of these light modulating elements 20
One of the two grid walls 5 adjacent to one mover 15 is connected to the image signal electrode, and the other grid wall is connected to the scanning signal electrode. The mover is connected to the same electrode as the lattice wall on the adjacent side. That is, the movable element 15 and the light shielding film 3 sandwiched between the two lattice walls 5 each form one light modulation section. With such an element configuration and electrode connection, when the voltage of the image signal electrode 29 with respect to the scanning signal electrode 25 is 0 [V], as shown in FIG. In the case of Va [V], as shown in FIG. 4B, the mover moves by the electrostatic force and enters the light transmitting state.
【0041】次に、このように構成される光変調素子2
0、及びアレイ型光変調素子23の具体的な駆動方法を
説明する。図5(a)に示すように、走査信号電極25、
画像信号電極29が同電位(0[V])である場合は、
可動子15は光変調領域13の上方に重なって位置し、
光変調領域13を通過した光の光変調素子20上側への
出射を阻止する。Next, the light modulating element 2 thus constructed
0 and a specific driving method of the array type light modulation element 23 will be described. As shown in FIG. 5A, the scanning signal electrode 25,
When the image signal electrodes 29 have the same potential (0 [V]),
The mover 15 is positioned above the light modulation region 13 so as to overlap with each other.
The light that has passed through the light modulation region 13 is prevented from being emitted to the upper side of the light modulation element 20.
【0042】一方、図5(b)に示すように、走査時、画
像信号電極29に画像信号電圧Vaが印加され、走査信
号電極25に0[V]の電圧が印加された場合は、画像
信号電極29と格子壁5の導電体8、及び走査信号電極
25と可動子15の導電体18とに蓄えられた電荷相互
間の静電吸引力によって、可動子15が格子壁5に吸引
されて、図中矢印で示すように透明基板1に対して平行
に移動する。この結果、光変調領域13における可動子
15による光の遮断がなくなり、透明基板1を通過した
光が光変調領域13から出射され、2値の光変調が可能
になる。この基本原理により、図2に示した単純マトリ
クス構造で2次元光変調アレイを駆動することができ
る。この例では、走査信号電極25と画像信号電極29
との電圧と、それによる可動子15の変位との関係がヒ
ステリシス特性を有することを利用し、その特性に応じ
て適応な電圧を両電極25,29に印加することにより
行われる。On the other hand, as shown in FIG. 5B, when an image signal voltage Va is applied to the image signal electrode 29 and a voltage of 0 [V] is applied to the scanning signal electrode 25 during scanning, the image is not displayed. The movable element 15 is attracted to the lattice wall 5 by electrostatic attraction between charges stored in the signal electrode 29 and the conductor 8 of the lattice wall 5 and between the charges stored in the scanning signal electrode 25 and the conductor 18 of the movable element 15. Then, as shown by the arrow in the figure, the light source moves in parallel with the transparent substrate 1. As a result, light is not blocked by the mover 15 in the light modulation region 13, and the light that has passed through the transparent substrate 1 is emitted from the light modulation region 13, thereby enabling binary light modulation. According to this basic principle, a two-dimensional light modulation array can be driven by the simple matrix structure shown in FIG. In this example, the scanning signal electrode 25 and the image signal electrode 29
This is performed by applying an appropriate voltage to both the electrodes 25 and 29 in accordance with the hysteresis characteristic of the relationship between the voltage of the movable member 15 and the displacement of the mover 15 due to the characteristic.
【0043】尚、上記第1実施形態において、印加電圧
を全て0[V]としたニュートラル位置を図4(a)に示
す遮光位置に設定し、図4(a)に示す遮光位置と図4(b)
に示す光透過位置との2値制御とすると、透明基板1、
格子壁5、及び可動子15の遮光領域を、セルフアライ
メントにより同時に形成することが可能となる。In the first embodiment, the neutral position where the applied voltage is all 0 [V] is set to the light shielding position shown in FIG. 4A, and the light shielding position shown in FIG. (b)
Assuming binary control with the light transmission position shown in FIG.
The lattice wall 5 and the light shielding area of the mover 15 can be formed simultaneously by self-alignment.
【0044】即ち、可動子15を透明基板1に対して遮
光位置となるように位置させた状態(図4(a)に示す状
態)で、可動子15及び透明基板1に、上方から金属薄
膜等を蒸着することにより、透明基板1、格子壁5、及
び可動子15の遮光領域を同時に形成することができ
る。これにより、可動子15上の遮光膜19と透明基板
1上の遮光膜3、及び格子壁5上の遮光膜11との位置
合わせが不要となり(セルフアライメント)、製造プロ
セスを高い形成精度を保ちつつ簡単にすることでき、以
て、製造コストを低減することができる。また、漏れ光
の極めて少ない遮光膜を得ることができる。尚、上記例
の他に、格子壁5と可動子15及び遮光膜3の配置は如
何なる配置形態であっても良い。また、それに伴う各電
極の接続方法、及び印加電圧は本発明の主旨に添うもの
であれば如何なる組み合わせであっても良い。例えば、
図6(a)に本実施形態の一変形例として示すように、遮
光膜3を、格子壁5に右側に接する位置と左側に接する
位置とで交互に敷設すると共に、これに合わせてニュー
トラル位置における可動子15の位置を、光変調領域1
3の上方に重なるように位置させる配置形態としても良
い。この配置形態によれば、画像信号電極に可動子が全
て接続され、走査信号電極に格子壁のみが接続されるの
で、配線構造及びその形成プロセスが簡略化される。That is, in a state where the movable element 15 is located at the light shielding position with respect to the transparent substrate 1 (the state shown in FIG. 4A), the movable element 15 and the transparent substrate 1 By vapor-depositing the like, the light-shielding region of the transparent substrate 1, the lattice wall 5, and the movable element 15 can be formed at the same time. This eliminates the need for alignment of the light-shielding film 19 on the mover 15 with the light-shielding film 3 on the transparent substrate 1 and the light-shielding film 11 on the lattice wall 5 (self-alignment), and keeps the manufacturing process high in forming accuracy. While the manufacturing cost can be reduced. Further, a light-shielding film with extremely little leakage light can be obtained. In addition to the above example, the arrangement of the lattice wall 5, the mover 15, and the light-shielding film 3 may be any arrangement. In addition, the connection method of each electrode and the applied voltage may be any combination as long as it is in accordance with the gist of the present invention. For example,
As shown in FIG. 6A as a modified example of this embodiment, the light shielding films 3 are alternately laid on the grid wall 5 at a position in contact with the right side and a position in contact with the left side, and the neutral position is adjusted accordingly. Position of the mover 15 in the light modulation region 1
3 may be arranged so as to be overlapped above. According to this arrangement, all of the movers are connected to the image signal electrodes, and only the lattice walls are connected to the scanning signal electrodes. Therefore, the wiring structure and the formation process thereof are simplified.
【0045】また、図7に示すように、図6(a)のニュ
ートラル状態における可動子側の格子壁を透明基板1上
の遮光膜3で代用した構成としても良い。この構成で
は、格子壁を1つおきに省略することができ、配線構造
及びその形成プロセスがより簡略化される。尚、図7に
おいては、可動子を画像信号電極に接続し、格子壁を走
査信号電極に接続した例を示しているが、可動子を走査
信号電極に、格子壁を画像信号電極に接続した構成であ
っても良く、この場合も同様な動作が得られる。Further, as shown in FIG. 7, a structure in which the grid wall on the mover side in the neutral state in FIG. In this configuration, every other lattice wall can be omitted, and the wiring structure and the formation process thereof are further simplified. FIG. 7 shows an example in which the mover is connected to the image signal electrode and the lattice wall is connected to the scan signal electrode. However, the mover is connected to the scan signal electrode, and the lattice wall is connected to the image signal electrode. A configuration may be adopted, and in this case, a similar operation is obtained.
【0046】上記各構成の光変調素子は、透明基板上で
高密度に配列することが可能であり、高い解像度を容易
に得ることができる。そして、1画素を格子状とするこ
とで変調に必要な可動子の変位量を小さくできると共
に、可動子も小型軽量化できる。従って、低電圧で高速
な光変調を安定して行うことが可能となる。さらに、本
実施形態の光変調素子を図3に示すようなアクティブマ
トリクス構成で駆動する場合は、前例の走査信号電極を
共通電極として例えば0[V]を印加し、画像信号電極
には画素スイッチを通じて所望の電圧(例えば0[V]
〜Va[V])を印加することにより駆動できる。この
場合では、より大きなコントラスト比を得ることがで
き、また、印加電圧の値、印加時間等を適宜設定するこ
とにより連続階調を得ることができる。尚、本実施形態
においては、1画素に6つの光変調領域を備えた構成を
示しているが、これに限らず、任意の複数個の光変調領
域を備えた構成としても良い。また、透明基板1上の遮
光膜3は、光変調素子20とは別体にして設けられた他
の透明基板上に敷設して、該他の透明基板と透明基板1
とを位置合わせしつつ接合した構成としても良い。この
構成では光変調素子20の作製プロセスが単純化され
る。The light modulation elements having the above-described configurations can be arranged at a high density on a transparent substrate, and a high resolution can be easily obtained. By forming one pixel in a lattice shape, the amount of displacement of the mover required for modulation can be reduced, and the mover can also be reduced in size and weight. Therefore, it is possible to stably perform high-speed light modulation at a low voltage. Further, when the light modulation element of the present embodiment is driven by an active matrix configuration as shown in FIG. 3, for example, 0 [V] is applied using the scanning signal electrode of the previous example as a common electrode, and a pixel switch is applied to the image signal electrode. Through a desired voltage (for example, 0 [V]
To Va [V]). In this case, a higher contrast ratio can be obtained, and continuous gradation can be obtained by appropriately setting the value of the applied voltage, the application time, and the like. In the present embodiment, a configuration in which one pixel includes six light modulation regions is shown. However, the present invention is not limited to this, and a configuration in which an arbitrary plurality of light modulation regions are provided may be employed. Further, the light-shielding film 3 on the transparent substrate 1 is laid on another transparent substrate provided separately from the light modulation element 20, and the other transparent substrate and the transparent substrate 1
May be joined while positioning them. With this configuration, the manufacturing process of the light modulation element 20 is simplified.
【0047】次に、本発明に係る光変調素子の第2実施
形態を説明する。図8に本実施形態に係る光変調素子の
遮光状態及び透過状態を示す要部断面図を示した。 本
実施形態の光変調素子30では、各可動子16の格子壁
5の反対側端部に導電体18aを垂設した構成となって
いる。このように導電体18aを薄肉化することで各可
動子16の軽量化を図ることができ、以て、光変調を行
う際の可動子16の移動動作に良好な高速応答性を持た
せることができる。また、印加電圧を全て0[V]とし
たニュートラル位置を図8(a)に示す遮光位置に設定す
ることで、2値の光変調を可能にしている。Next, a second embodiment of the light modulation device according to the present invention will be described. FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part showing a light shielding state and a transmission state of the light modulation element according to the present embodiment. The light modulation element 30 of the present embodiment has a configuration in which a conductor 18a is provided vertically at the end of each movable element 16 opposite to the lattice wall 5. By reducing the thickness of the conductor 18a in this manner, the weight of each mover 16 can be reduced, so that the moving operation of the mover 16 at the time of performing optical modulation has good high-speed response. Can be. Further, by setting the neutral position where the applied voltages are all 0 [V] to the light shielding position shown in FIG. 8A, binary light modulation is enabled.
【0048】これらの各光変調素子20は、図8(a)に
示すように、1つの可動子16に隣接する2つの格子壁
5のうち、一方の格子壁を画像信号電極に接続すると共
に、他方の格子壁を走査信号電極に接続している。そし
て、可動子は、近接する側の格子壁と同じ電極に接続し
ている。即ち、2つの格子壁5に挟まれた可動子15と
遮光膜3がそれぞれ1つの光変調部を形成している。As shown in FIG. 8A, each of these light modulation elements 20 connects one of the two lattice walls 5 adjacent to one mover 16 to the image signal electrode, and , The other lattice wall is connected to the scanning signal electrode. The mover is connected to the same electrode as the lattice wall on the adjacent side. That is, the movable element 15 and the light shielding film 3 sandwiched between the two lattice walls 5 each form one light modulation section.
【0049】この光変調素子30による光変調動作を以
下に説明する。図8(a)に示すように、各格子壁5及び
各可動子16の導電体8,18aの電圧が共に0[V]
となるニュートラル状態においては、各可動子16は、
くびれ部15aの弾性力によって光変調領域13の上方
で静止する。これにより、透明基板1下方から導入され
た光は、光変調領域13を通過するが、可動子16の遮
光膜19により遮光される(遮光状態)。The light modulation operation by the light modulation element 30 will be described below. As shown in FIG. 8A, the voltages of the conductors 8 and 18a of each lattice wall 5 and each movable element 16 are both 0 [V].
In the neutral state where
It stops above the light modulation area 13 by the elastic force of the constricted part 15a. As a result, light introduced from below the transparent substrate 1 passes through the light modulation region 13 but is shielded by the light shielding film 19 of the movable element 16 (light shielding state).
【0050】一方、図8(b)に示すように、各格子壁5
及び各可動子16の導電体8,18aにそれぞれ、所定
の駆動電圧Va及び電圧0[V]を交互に印加すると、
各可動子16は、静電気力の作用によって隣接する格子
壁5側に吸引されて移動し、光変調領域13の上方を開
口する。これにより、透明基板1下方から導入された光
は、光変調領域13を通過して光変調素子40の上方に
出射される(光透過状態)。そして、再び各格子壁5及
び各可動子16の導電体8,18aへの印加電圧を0
[V]にすると、各可動子15は、くびれ部15aの弾
性力によって図8(a)に示すニュートラル位置に戻る。On the other hand, as shown in FIG.
When a predetermined drive voltage Va and a voltage 0 [V] are alternately applied to the conductors 8 and 18a of the movers 16, respectively,
Each mover 16 is attracted and moved toward the adjacent lattice wall 5 by the action of electrostatic force, and opens above the light modulation region 13. Accordingly, light introduced from below the transparent substrate 1 passes through the light modulation region 13 and is emitted above the light modulation element 40 (light transmission state). Then, the voltage applied to the conductors 8 and 18a of each lattice wall 5 and each mover 16 is again reduced to 0.
When [V] is set, each mover 15 returns to the neutral position shown in FIG. 8A by the elastic force of the constricted portion 15a.
【0051】尚、本実施形態においては、図9に示すよ
うに、各格子壁5及び各可動子16の導電体位置をアン
バランスにすることで、各格子壁5の導電体8に印加す
る電圧を全て0[V]、各可動子16の導電体18aに
印加する電圧を全てVaとすることもできる。この場合
は、配線プロセスが単純となると共に、格子壁5と可動
子16の導電体同士の距離がより短くなるので、低電圧
駆動で高速応答が可能となる。In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the positions of the conductors of each lattice wall 5 and each movable element 16 are unbalanced so that the voltage is applied to the conductors 8 of each lattice wall 5. The voltage may be all 0 [V] and the voltage applied to the conductor 18a of each mover 16 may be all Va. In this case, the wiring process is simplified, and the distance between the grid wall 5 and the conductors of the mover 16 is shorter, so that high-speed response is possible with low-voltage driving.
【0052】次に、上述の光変調素子を用いて平面表示
装置を構成した第3実施形態を説明する。図10に本発
明に係る平面表示装置40の断面図を示した。本実施形
態の光変調素子としては第1実施形態の光変調素子20
を一例として用いている。本実施形態の平面表示装置4
0の構成では、光変調素子20の透明基板1の下面に紫
外線出力部となる紫外線平面光源31を配設している。
そして、光変調素子20の上方には前面板35が設けら
れ、該前面板35の光変調素子20側の面には蛍光体3
3a、33b、…が各光変調素子20毎に設けてある。
また、各蛍光体の間にはブラックマトリクス34が設け
られ、表示画像のコントラストを向上させている。この
ような平面表示装置40の構成により、平面光源31か
らの光は透明基板1内に進入し、光変調素子の光透過時
においては図10における透明基板1の上面へ導かれ
る。そして、光変調素子20からの光が蛍光体に照射さ
れることで、蛍光体は励起して発光し、所望の画像が形
成される。上記蛍光体としては、三原色(例えばR、
G、B)の蛍光体を順次設けてカラー画像を表示可能に
しても良く、単色の蛍光体だけで構成してモノクロ画像
表示用としても良い。Next, a description will be given of a third embodiment in which a flat panel display device is formed by using the above-described light modulation element. FIG. 10 shows a cross-sectional view of the flat display device 40 according to the present invention. As the light modulation element of the present embodiment, the light modulation element 20 of the first embodiment is used.
Is used as an example. Flat display device 4 of the present embodiment
In the configuration of No. 0, an ultraviolet flat light source 31 serving as an ultraviolet output unit is provided on the lower surface of the transparent substrate 1 of the light modulation element 20.
A front plate 35 is provided above the light modulation element 20, and the fluorescent substance 3 is provided on a surface of the front plate 35 on the light modulation element 20 side.
3a, 33b,... Are provided for each light modulation element 20.
In addition, a black matrix 34 is provided between the respective phosphors to improve the contrast of a displayed image. With such a configuration of the flat panel display device 40, light from the flat light source 31 enters the transparent substrate 1 and is guided to the upper surface of the transparent substrate 1 in FIG. When the light from the light modulation element 20 is applied to the phosphor, the phosphor is excited and emits light, whereby a desired image is formed. As the phosphor, three primary colors (for example, R,
G and B) phosphors may be sequentially provided so that a color image can be displayed, or a monochrome image display may be formed by using only a single color phosphor.
【0053】尚、平面表示装置40の光変調素子20
は、透明基板1と前面板35との間を脱気した後、希ガ
スを封入して全体を封止し、外乱の影響を防止して安定
化を図るものであっても良い。また、第2実施形態にお
ける光変調素子30に対しても同様にして平面表示装置
40に適用することができる。The light modulation element 20 of the flat panel display 40
After degassing the space between the transparent substrate 1 and the front plate 35, a rare gas may be sealed to seal the whole, preventing the influence of disturbance and stabilizing. Further, the light modulation element 30 in the second embodiment can be similarly applied to the flat display device 40.
【0054】次に、このように構成された平面表示装置
40の作用を説明する。走査信号電極25、画像信号電
極29が同電位の場合、可動子15は、光変調領域13
の上方に重なって位置し、平面光源31からの光は、可
動子15と、遮光性導電膜3とで阻止され、透明基板1
の上面側へは透過しない。Next, the operation of the flat display device 40 having the above-described configuration will be described. When the scanning signal electrode 25 and the image signal electrode 29 have the same potential, the mover 15
, The light from the planar light source 31 is blocked by the mover 15 and the light-shielding conductive film 3, and
Is not transmitted to the upper surface side of.
【0055】走査時、画像信号電極29と走査信号電極
25との間に十分な電圧が印加されると、静電吸引力に
よって、1画素領域内の各可動子15が格子壁5に向か
って一斉に移動する。この結果、可動子15による光の
遮断がなくなり、透明基板1を通った光が光変調領域1
3から出射される。出射した光は、蛍光体33a、33
bを励起して、画像情報に基づいた画像を表示する。At the time of scanning, when a sufficient voltage is applied between the image signal electrode 29 and the scanning signal electrode 25, each movable element 15 in one pixel area moves toward the lattice wall 5 by electrostatic attraction. Move all at once. As a result, light is not blocked by the mover 15, and light passing through the transparent substrate 1 is transmitted to the light modulation region 1.
3 is emitted. The emitted light is emitted from the phosphors 33a, 33
b is excited to display an image based on the image information.
【0056】この光変調素子が2値で制御される場合、
1画面を表示するフィールド周期を複数のサブフィール
ドに分割し、各々のサブフィールドで独立に2値制御を
行って多階調を得る駆動方法によってフルカラー表示が
可能である。また、アクティブマトリクス駆動方法によ
れば様々な連続階調の光変調が可能で、フルカラー表示
が可能となる。When this light modulation element is controlled by two values,
A full-color display is possible by a driving method in which a field cycle for displaying one screen is divided into a plurality of subfields, and binary control is performed independently in each subfield to obtain multiple gradations. Further, according to the active matrix driving method, light modulation of various continuous gradations is possible, and full color display is possible.
【0057】このように、上述の平面表示装置50によ
れば、透明基板1から出射された光が、直接蛍光体33
a、33bを照射して励起するので、光利用効率を向上
させることができる。また、蛍光体は散乱発光するの
で、液晶分子の配向により光を透過させる液晶表示装置
に比べ、視野角度を広くすることができる。さらに、ア
レイ化が容易であるので、製造コストを安価にできる。
そして、可動子15の材料に低弾性材料、例えばポリイ
ミド等の高分子を用いたり、形状を最適化することによ
り、プラズマ表示装置等に比べて十分駆動電圧を低くす
ることができる。As described above, according to the flat display device 50 described above, the light emitted from the transparent substrate 1 is directly transmitted to the phosphor 33.
Since the light is excited by irradiating a and 33b, the light use efficiency can be improved. Further, since the phosphor emits scattered light, the viewing angle can be widened as compared with a liquid crystal display device which transmits light by the alignment of liquid crystal molecules. Further, since the arraying is easy, the manufacturing cost can be reduced.
Then, by using a low elasticity material, for example, a polymer such as polyimide as the material of the mover 15 or optimizing the shape, the driving voltage can be sufficiently reduced as compared with a plasma display device or the like.
【0058】[0058]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る光変調素子によれば、各可動子を静電気の作用によっ
て透明基板に対して略平行に変位させ、透明基板上の光
変調領域との相対位置を変化させることにより、透明基
板に導入される光を変調する。従って、低コストで駆動
電圧を低く抑えることができると共に、光変調に要する
可動子の必要変位量を小さくすることができ、優れた高
速応答性を確保することができる。また、導電体を必要
最小限に小型化することにより、可動子が軽量化され、
より高速な応答性を得ることができる。As described above in detail, according to the light modulation element of the present invention, each movable element is displaced substantially in parallel to the transparent substrate by the action of static electricity, and the light modulation area on the transparent substrate is displaced. The light introduced into the transparent substrate is modulated by changing the relative position with respect to. Therefore, the driving voltage can be kept low at low cost, the required displacement of the mover required for optical modulation can be reduced, and excellent high-speed response can be ensured. In addition, by minimizing the size of the conductor to the minimum necessary, the mover is reduced in weight,
Faster responsiveness can be obtained.
【0059】そして、本発明に係るアレイ型光変調素子
は、光変調素子を一次元又は二次元のマトリクス状に配
置して構成することで、一次元又は二次元の光変調を簡
便に行うことができる。さらに、プラズマ表示のように
画素毎にプラズマを発生させるための隔壁形成や、FE
Dのように超高真空化が不要となるので、軽量化、且つ
大面積化が容易となり、製造コストも安価にできる。The array-type light modulation device according to the present invention can easily perform one-dimensional or two-dimensional light modulation by arranging the light modulation devices in a one-dimensional or two-dimensional matrix. Can be. Further, partition formation for generating plasma for each pixel as in a plasma display, and FE
Since the ultra-high vacuum is not required as in D, the weight and the area can be easily increased, and the manufacturing cost can be reduced.
【0060】そして、本発明に係る平面表示装置は、透
明基板から出射された光が、直接蛍光体を励起するの
で、光利用効率の低減を抑止しつつ高輝度で、視野角依
存性の無い表示を行うことができる。In the flat panel display device according to the present invention, since the light emitted from the transparent substrate directly excites the phosphor, the display device has high luminance and has no viewing angle dependence while suppressing a reduction in light use efficiency. Display can be performed.
【図1】本発明に係る光変調素子の一部分を切り欠いた
斜視図である。FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a light modulation element according to the present invention.
【図2】図1の光変調素子を単純マトリクス構成として
配列したアレイ型光変調素子の平面図である。FIG. 2 is a plan view of an array-type light modulation element in which the light modulation elements of FIG. 1 are arranged in a simple matrix configuration.
【図3】図1の光変調素子をアクティブマトリクス構成
として配列したアレイ型光変調素子の平面図である。FIG. 3 is a plan view of an array-type light modulation element in which the light modulation elements of FIG. 1 are arranged in an active matrix configuration.
【図4】光変調素子の走査信号ライン及び画像信号ライ
ンとの結線状態を示す結線図である。FIG. 4 is a connection diagram showing a connection state between a scanning signal line and an image signal line of the light modulation element.
【図5】第1実施形態の光変調素子の各動作状態を説明
する要部断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a principal part explaining each operation state of the light modulation element of the first embodiment.
【図6】第1実施形態の光変調素子における変形例を示
す要部断面図である。FIG. 6 is a sectional view of a main part showing a modification of the light modulation element of the first embodiment.
【図7】第1実施形態の光変調素子における他の変形例
を示す要部断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part showing another modified example of the light modulation element of the first embodiment.
【図8】第2実施形態の光変調素子の各動作状態を説明
する要部断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a principal part explaining each operation state of the light modulation element of the second embodiment.
【図9】第2実施形態の光変調素子の変形例を示す要部
断面図である。FIG. 9 is a sectional view of a main part showing a modification of the light modulation element of the second embodiment.
【図10】平面表示装置の構成を示す要部断面図であ
る。FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part showing a configuration of a flat panel display device.
1 透明基板 3 遮光性導電膜 5 格子壁 8、18,18a 導電体 13 光変調領域 15、16 可動子 20、30 光変調素子 23 アレイ型光変調素子 25 走査信号電極 29 画像信号電極 31 紫外線平面光源 33a、33b 蛍光体 40 平面表示装置 REFERENCE SIGNS LIST 1 transparent substrate 3 light-shielding conductive film 5 lattice wall 8, 18, 18 a conductor 13 light modulation area 15, 16 mover 20, 30 light modulation element 23 array type light modulation element 25 scanning signal electrode 29 image signal electrode 31 ultraviolet plane Light source 33a, 33b phosphor 40 flat panel display
Claims (13)
る開口部を残して敷設された遮光膜と、 前記開口部上を略水平方向に移動可能に支持された遮光
性及び導電性を有する可動子と、 前記固定壁と前記可動子との間に電圧を印加すること
で、前記可動子を静電気力により移動させ、前記開口部
を覆う遮光面積を変化させる可動子移動手段と、を備
え、 前記可動子の移動により前記光変調領域を通る光の透過
率を変化させて光変調することを特徴とする光変調素
子。1. A transparent substrate transparent to light to be modulated, a fixed wall standing on the transparent substrate and having conductivity, and a light modulation region outside a standing region of the fixed wall on the transparent substrate. A light-shielding film laid leaving an opening, and a movable element having a light-shielding property and conductivity supported movably in a substantially horizontal direction on the opening, between the fixed wall and the movable element. Moving the movable element by an electrostatic force by applying a voltage, and a movable element moving means for changing a light shielding area covering the opening, and a light passing through the light modulation region by the movement of the movable element. A light modulation element for performing light modulation by changing transmittance.
に複数本立設され、各格子壁の間に前記遮光膜と前記可
動子とをそれぞれ設けたことを特徴とする請求項1記載
の光変調素子。2. The fixing wall according to claim 1, wherein a plurality of the fixed walls are erected substantially in parallel at predetermined intervals, and the light-shielding film and the mover are provided between each lattice wall. Light modulation element.
で、一方の格子壁の側に接して他方の格子壁の側に開口
部を形成するように敷設され、前記可動子は前記開口部
を覆うように前記他方の格子壁の側に設けられたことを
特徴とする請求項2記載の光変調素子。3. The light-shielding film is laid between adjacent lattice walls so as to contact one lattice wall side and form an opening on the other lattice wall side, and the mover includes 3. The light modulation element according to claim 2, wherein the light modulation element is provided on the side of the other lattice wall so as to cover the opening.
を特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項記載の
光変調素子。4. The light modulation device according to claim 1, wherein the fixed wall has a light shielding property.
垂直に形成された導電部と遮光部とからなることを特徴
とする請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の光変調
素子。5. The light according to claim 1, wherein the mover comprises a conductive portion and a light shielding portion formed substantially perpendicular to the transparent substrate. Modulation element.
垂直に形成された導電部と、前記透明基板に対して略水
平に形成された遮光部とからなることを特徴とする請求
項1〜請求項4のいずれか1項記載の光変調素子。6. The movable element comprises a conductive portion formed substantially perpendicular to the transparent substrate, and a light-shielding portion formed substantially horizontal to the transparent substrate. The light modulation device according to claim 1.
作時には前記可動子と固定壁との間の電位を一致させる
一方、各可動子の動作時には該可動子の移動方向側の固
定壁と前記可動子との間に異なる電位を印加することを
特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項記載の光
変調素子。7. The mover moving means makes the electric potential between the mover and the fixed wall coincide when each mover is not operated, and fixes the electric potential on the moving direction side of each mover when each mover is operated. The light modulation element according to claim 1, wherein different electric potentials are applied between a wall and the mover.
接する一方の固定壁を画像信号電極に接続すると共に、
他方の固定壁を走査信号電極に接続し、前記可動子を近
接する側の固定壁と同じ電極に接続することを特徴とす
る請求項7記載の光変調素子。8. The mover moving means connects one fixed wall adjacent to the mover to an image signal electrode,
8. The light modulation device according to claim 7, wherein the other fixed wall is connected to a scanning signal electrode, and the mover is connected to the same electrode as the fixed wall on the adjacent side.
極又は画像信号電極のいずれか一方の電極を前記固定壁
に接続すると共に、他方の電極を前記可動子に接続する
ことを特徴とする請求項7記載の光変調素子。9. The mover moving means connects one of the scanning signal electrode and the image signal electrode to the fixed wall, and connects the other electrode to the mover. The light modulation device according to claim 7.
載の光変調素子を、一次元又は二次元のマトリクス状に
配置して構成したことを特徴とするアレイ型光変調素
子。10. An array type light modulating element, wherein the light modulating elements according to claim 1 are arranged in a one-dimensional or two-dimensional matrix.
と、 該アレイ型光変調素子に対向配置した平面光源と、 前記アレイ型光変調素子を挟み前記平面光源の反対側に
設けた蛍光体と、を具備し、 前記アレイ型光変調素子を透過した光によって前記蛍光
体を発光表示させることを特徴とする平面表示装置。11. An array-type light modulation device according to claim 10, a planar light source arranged to face the array-type light modulation device, and a phosphor provided on the opposite side of the plane light source with the array-type light modulation device interposed therebetween. And a light emitting display of the phosphor by light transmitted through the array type light modulation element.
明基板を導光板とすると共に、該透明基板に光源からの
光を導入して構成したことを特徴とする請求項11記載
の平面表示装置。12. The flat display according to claim 11, wherein the flat light source is formed by using a transparent substrate of the light modulation element as a light guide plate and introducing light from the light source into the transparent substrate. apparatus.
であることを特徴とする請求項11又は請求項12記載
の平面表示装置。13. The flat display device according to claim 11, wherein the light emitted from the light source is ultraviolet light.
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