JP2004212638A - Optical modulator and plane display element - Google Patents

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JP2004212638A
JP2004212638A JP2002382004A JP2002382004A JP2004212638A JP 2004212638 A JP2004212638 A JP 2004212638A JP 2002382004 A JP2002382004 A JP 2002382004A JP 2002382004 A JP2002382004 A JP 2002382004A JP 2004212638 A JP2004212638 A JP 2004212638A
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light modulation
modulation element
flexible
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JP2002382004A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Kimura
宏一 木村
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
富士写真フイルム株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce electric charge at the movable part of an optical modulator which electromechanically operates with an electrostatic force, and to prevent the secular deterioration of driving characteristic.
SOLUTION: In the electromechanical optical modulator 21 which modulates the light passing through a flexible part 9 by the displacement action of the flexible part 9 by an electrostatic force and the elastic recovery action of the flexible part 9, the flexible contact face of the flexible part 9 is composed of an electrically conductive material.
COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、電気機械動作により光の透過率を変化させる光変調素子及び平面表示素子に関し、特に、光変調素子の動作時における電荷チャージ発生の防止に関するものである。 The present invention relates to an optical modulator device and flat panel display devices changing the transmittance of the light by the electric machine operation, in particular, it relates to the prevention of charge-charge generation during operation of the light modulation element.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
マイクロマシニングにより作製された可撓薄膜を、静電気力により機械的動作させることで光変調を行う電気機械的な光変調素子が知られている。 The flexible thin film fabricated by micromachining, electro-mechanical optical modulation element for light modulation is known to be mechanically operated by an electrostatic force. この光変調素子としては、例えば透明な電極とダイヤフラムからなる可撓薄膜を、支持部を介して導光板上の固定電極に架設したものがある。 As the light modulation element, for example a flexible thin film made of a transparent electrode and the diaphragm, there is obtained by bridging the fixed electrode on the light guide plate via the supporting portion.
この光変調素子では、両電極間に所定の電圧を印加することで電極間に静電気力を発生させ、可撓薄膜を固定電極に向かって撓ませる。 In the light modulation element generates an electrostatic force between the electrodes by applying a predetermined voltage between both electrodes, to deflect toward the flexible thin film on the fixed electrode. これに伴って素子自体の光学的特性が変化して、光変調素子に光が透過する。 After changing the optical properties of the element itself Accordingly, the light passes through the light modulation element. 一方、印加電圧をゼロにすることで可撓薄膜が弾性復帰し、光変調素子は光を遮光する。 On the other hand, the flexible thin film by the applied voltage to zero elastically restored, the light modulation element shields light. このようにして光変調が行われる(例えば、特許文献1参照)。 In this way, the light modulation is performed (for example, see Patent Document 1).
【0003】 [0003]
【特許文献1】特開平11−258558号公報【0004】 [Patent Document 1] Japanese [0004] Patent Application Laid-Open No. 11-258558
ところで、可撓薄膜を静電気力によって変形させたり弾性復帰させる場合、印加電圧Vgsと可撓薄膜の変位の関係はヒステリシス特性を示す。 Incidentally, in the case of a thin flexible film elastically restored or deformed by electrostatic force, relationship between the displacement between the applied voltage Vgs flexible thin film exhibits a hysteresis characteristic. 従って、印加電圧Vgsと光透過率Tとの関係も図20に示すようにヒステリシス特性を示すことになる。 Therefore, the relationship between the applied voltage Vgs and light transmission T also will exhibit a hysteresis characteristic as shown in FIG. 20.
このヒステリシス特性によれば、光変調要素がOFF(光遮蔽)の状態では、VgsがVth(L) 以下でOFF状態を維持し、VgsがVth(H) 以上になるとON状態を維持する。 According to this hysteresis characteristic, the optical modulation element is in a state of OFF (light-shielding), Vgs is kept OFF state below Vth (L), Vgs is kept ON state becomes more than Vth (H). そして、光変調要素は、VgsがVs(H)以上でON状態を維持したままとなり、Vs(L)以下となるとOFF状態に飽和する。 Then, the light modulation element, Vgs becomes while maintaining the ON state at Vs (H) above, saturates OFF state when the Vs (L) or less. 尚、Vgsの極性が負の場合は、正極性の縦軸対称の特性となる。 Note that when the polarity of Vgs is negative, the characteristic of the positive polarity vertical axis symmetry.
【0005】 [0005]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
しかしながら、上記した従来の光変調素子は、可動部である可撓薄膜が、絶縁材料からなり、且つこの可撓薄膜が絶縁性を有する支持部によって架設されているため、可撓薄膜が撓みにより可動されると、固定電極を覆う絶縁層の固定部接触面に接触し、光変調素子の連続駆動により、可撓薄膜が固定部接触面に対して接触・離反を繰り返すと、電気的に絶縁状態となっている可撓薄膜には電荷チャージが発生する。 However, the conventional light modulation elements described above, flexible thin film which is a movable part, an insulating material, and since the flexible film is bridged by a support portion having an insulating property, the bending flexible thin film When moving, in contact with the fixed part contact surface of the insulating layer covering the fixed electrode, the continuous driving of the optical modulator, the thin flexible film is repeatedly contact and away from the fixed part contact surface, electrically insulated the flexible thin film in a state charge charge is generated.
この電荷チャージは、可撓薄膜の正常な撓みを阻害する等して、光変調素子の駆動特性を経時劣化させる要因となった。 The charge-charge, and the like inhibit the normal deflection of the flexible thin film and became a cause of aging deterioration of the driving characteristics of the optical modulator.
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、静電気力により電気機械的動作をさせる光変調素子の可動部における電荷チャージの発生を低減し、もって、駆動特性の経時劣化防止を図ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, it aims to reduce the occurrence of charge-charge in the movable portion of the optical modulator to an electrical mechanical operation by an electrostatic force, with, reduce the time degradation prevention driving characteristics to.
【0006】 [0006]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
上記目的を達成するための本発明に係る請求項1記載の光変調素子は、静電気力による可撓部の変位動作と、該可撓部の弾性復帰動作とにより該可撓部を通過する光の変調を行う電気機械的な光変調素子において、前記可撓部の可撓部接触面が導電性を有する材料からなることを特徴とする。 Light modulation element according to claim 1, wherein according to the present invention for achieving the above object, the light passing through the displacement motion of the flexible portion by electrostatic force, the movable flexure by the elastic return action of the movable flexures in electromechanical light modulation device for modulating the, characterized in that it consists of a material flexible portion contact surface of the flexible portion is electrically conductive.
【0007】 [0007]
この光変調素子では、可撓部の可撓部接触面が導電性を有する材料からなり、可撓部が固定部接触面に対して接触・離反を繰り返しても、摩擦によって発生し帯電した電荷が徐々にディスチャージされて可撓部に蓄えられることがない。 In this optical modulation device, charge flexible portion contact surface of the flexible portion is made of a conductive material, flexible portion even after repeated contact and away from the fixed part contact surface, generated by triboelectrification and There never stored in the flexible portion is gradually discharged. 従って、静電気力によって可撓部を変位動作させる電気機械的な光変調素子の連続駆動において、可撓部の正常な撓みを維持することができ、光変調素子の駆動特性における経時劣化が防止されることになる。 Thus, the continuous driving of the electromechanical light modulation device for displacing operate the flexible portion by an electrostatic force, it is possible to maintain normal flexing of the flexible portion, degradation over time in the drive characteristics of the optical modulation element can be prevented It becomes Rukoto.
【0008】 [0008]
請求項2記載の光変調素子は、静電気力による可撓部の変位動作と、該可撓部の弾性復帰動作とにより該可撓部を通過する光の変調を行う電気機械的な光変調素子において、可撓部接触面と、該可撓部接触面に接触する固定部接触面との双方に、導電性を有する材料の層が設けられたことを特徴とする。 Light modulation element according to claim 2 includes a displacement action of the flexible portion by an electrostatic force, electric modulates the light passing through the movable flexure by the elastic return action of the movable flexure mechanical light modulation element in the flexible portion contact surface, with both the fixed part contact surface in contact with the movable flexure contact surface, wherein the layer of a conductive material is provided.
【0009】 [0009]
この光変調素子では、可撓部接触面と、可撓部接触面に接触する固定部接触面との双方に、導電性を有する材料の層が設けられ、可撓部が固定部に対して接触する都度、両者に設けられた材料の層の電位が同電位となり、可撓部に電荷チャージが発生しない。 In this optical modulation element, and a flexible portion contact surface, with both the fixed part contact surface in contact with the flexible portion contact surface, the layer of material is provided with a conductive, flexible portion relative to the fixed part each time the contact, the potential of the layer of provided both materials have the same potential, the charge charge is not generated in the flexible portion. 従って、この光変調素子においても、可撓部の正常な撓みを維持することができ、光変調素子の駆動特性における経時劣化が防止されることになる。 Accordingly, even in the light modulation element, it is possible to maintain normal flexing of the flexible portion, so that the time-dependent deterioration in the drive characteristics of the optical modulation element can be prevented.
【0010】 [0010]
請求項3記載の光変調素子は、前記導電性を有する材料は、体積抵抗が10 10 Ωcm以下であることを特徴とする。 Light modulation element according to claim 3, wherein the material having the conductivity, characterized in that the volume resistivity is 10 10 [Omega] cm or less.
【0011】 [0011]
この光変調素子では、導電性を有する材料は、体積抵抗が10 10 Ωcm以下であり、可撓部が固定部に対して繰り返し接触しても、可撓部に電荷が蓄えられることなく、電荷チャージが発生しない。 In this optical modulation element, a conductive material is a volume resistivity 10 10 [Omega] cm or less, over and in contact, without charge is stored in the flexible portion relative to the flexible portion is fixed portion, the charge the charge does not occur.
【0012】 [0012]
請求項4記載の光変調素子は、前記可撓部接触面と前記固定部接触面とに設けられた導電性を有する材料の層(導体)同士が、電気的に接続されていることを特徴とする。 Light modulation element according to claim 4 is characterized in that the layer (conductor) between materials having obtained conductivity provided on the said flexible portion contact surface the fixing portion contact surface, is electrically connected to.
【0013】 [0013]
この光変調素子では、可撓部接触面と前記固定部接触面とに設けられた導体同士が、予め電気的に接続された状態となり、可撓部接触面と固定部接触面との接触時又は離反時にかかわらず、両者に設けられた導体の電位が等しくなり、可撓部に電荷チャージが発生しない。 In this optical modulation element, between conductors disposed on a flexible portion contact surface with the fixing portion contact surface, in a state of being previously electrically connected, upon contact with the flexible portion and contacts the fixed part contact surface or regardless of the time away, the potential of the conductor provided on both become equal, the charge charge is not generated in the flexible portion. 従って、この光変調素子においても、可撓部の正常な撓みを維持することができ、光変調素子の駆動特性における経時劣化が防止される。 Accordingly, even in the light modulation element, it is possible to maintain normal flexing of the flexible portion, degradation over time in the drive characteristics of the optical modulation element can be prevented.
【0014】 [0014]
請求項5記載の光変調素子は、電気的に接続された前記導体同士が、接地されていることを特徴とする。 Light modulation element according to claim 5, the conductor each other are electrically connected, characterized in that it is grounded.
【0015】 [0015]
この光変調素子では、予め電気的に接続された可撓部接触面と固定部接触面とに設けられた導体同士が接地され、導体同士のみならず、他の部材に対しても導体同士が常に電位ゼロの安定した状態に保たれることになる。 In this optical modulation device, the grounded conductor each other provided on a previously electrically connected to the flexible portion and contacts the fixed part contact surface, not between conductors only, conductors each other for the other member always be kept in a stable state of the zero potential. 従って、この光変調素子においても、可撓部の正常な撓みを維持することができ、光変調素子の駆動特性における経時劣化が防止される。 Accordingly, even in the light modulation element, it is possible to maintain normal flexing of the flexible portion, degradation over time in the drive characteristics of the optical modulation element can be prevented.
【0016】 [0016]
請求項6記載の光変調素子は、前記可撓部が、絶縁性を有する支持部によって架設されていることを特徴とする。 Light modulation element according to claim 6, the flexible portion, characterized in that it is spanned by the supporting portion having an insulating property.
【0017】 [0017]
この光変調素子では、可撓部が絶縁性を有する支持部によって架設されるが、請求項1〜請求項5のいずれか1項記載の構成をとることにより、絶縁性を有する支持部によって架設されても、上記した作用により可撓部に電荷チャージが蓄えられることがない。 In this optical modulation device, but the flexible portion is bridged by a support portion having an insulating property, by taking the configuration of any one of claims 1 to 5, bridging the support portion having an insulating property be, they never charge charged in the flexible portion by the action described above is stored. つまり、支持部を用いた可撓部支持構造においても、可撓部の正常な撓みが維持できる。 That is, the flexible portion supporting structure using a support portion, the normal flexing of the flexible portion can be maintained.
【0018】 [0018]
請求項7記載の光変調素子は、前記可撓部が、犠牲層によって形成された可撓空間を隔てて固定部接触面に対向配置されていることを特徴とする。 Light modulation element according to claim 7, the flexible portion, characterized in that it is opposed to the fixed part contact surface at a flexible space formed by the sacrificial layer.
【0019】 [0019]
この光変調素子では、可撓部が犠牲層によって形成された可撓空間を有して固定部接触面に対向配置されるが、請求項1〜請求項5のいずれか1項記載の構成をとることにより、上記した作用により可撓部に電荷チャージが蓄えられることがない。 In this optical modulation device, but the flexible portion is disposed opposite the fixed part contact surface has a flexible space formed by the sacrificial layer, the structure of any one of claims 1 to 5 it allows a charge charged to the flexible portion by the above-described effect will not be stored to take. つまり、支持部を用いない比較的製作容易な可撓部支持構造においても、可撓部の正常な撓みが維持できる。 That is, even at relatively easy to manufacture a flexible portion supporting structure which does not use a support, the normal flexing of the flexible portion can be maintained.
【0020】 [0020]
請求項8記載の平面表示素子は、請求項1〜請求項7のいずれか1項記載の光変調素子を2次元のマトリクス状に配列し、前記可撓部に設けられる電極と、固定部に設けられる電極とのいずれか一方の電極に、走査信号を印加して各画素を選択し、いずれか他方の電極に、画像信号を印加して各光変調素子を駆動することを特徴とする。 Flat display device of claim 8, wherein the arrayed optical modulation element according to any one of claims 1 to 7 in a two-dimensional matrix, and an electrode provided in the flexible portion, the fixed portion on one of the electrodes of the provided electrode, and selecting each pixel by applying a scanning signal, the other one of the electrodes, and drives each of the optical modulation element by applying an image signal.
【0021】 [0021]
この平面表示素子では、光変調素子が2次元のマトリクス状に配列され、走査電極信号に従い各画素が選択され、画素電極にデータ信号が与えられて画像が表示される。 In the flat panel display devices, the light modulation element are arranged in a two-dimensional matrix, each pixel is selected in accordance with the scan electrode signal, an image is displayed given the data signal to the pixel electrode. そして、各画素を構成する光変調素子が、請求項1〜請求項7のいずれか1項記載の構成をとることにより、可撓部に電荷チャージが蓄えられなくなる。 The light modulation element constituting each pixel, by taking the configuration of any one of claims 1 to 7, the charge charge is not accumulated in the flexible portion. これにより、光変調素子の駆動特性における経時劣化が発生せず、画素抜け等のない高品位な画像が長期間にわたって表示可能になる。 Thus, without generating time-dependent deterioration in the drive characteristics of the optical modulation element, a high-quality image without such omission pixels become visible over a long period of time.
【0022】 [0022]
請求項9記載の平面表示素子は、前記電極に、交流信号が印加されることを特徴とする。 Flat display device of claim 9, wherein the said electrode, wherein the AC signal is applied.
【0023】 [0023]
この平面表示素子では、可撓部と、固定部接触面との双方の電極に交流信号が印加され、時間と共に双方の電極の電位が正の向き又は負の向きに増大することになる。 In this flat display device, and a flexible portion, an AC signal to both the electrodes of the fixed part contact surface is applied, the potential of both electrodes will increase in the positive direction or negative direction with time. これにより、請求項1〜請求項5のいずれか1項記載の構成による作用とも相まって、可撓部に電荷チャージが蓄えられなくなり、光変調素子の駆動特性における経時劣化が発生せず、画素抜け等のない高品位な画像が長期間にわたって表示可能になる。 Thus, together also effect of structure of any one of claims 1 to 5, the charge charged in the flexible portion is not stored, without generating time-dependent deterioration in the drive characteristics of the optical modulation element, missing pixel high-quality image becomes visible over a long period of time without the like.
【0024】 [0024]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下、本発明に係る光変調素子及び平面表示素子の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the optical modulator device and flat panel display devices according to the present invention with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明に係る光変調素子の第一実施形態を示す断面図、図2は図1に示した光変調素子の動作状態を説明する断面図である。 1 is a sectional view showing a first embodiment of the optical modulator according to the present invention, FIG 2 is a cross-sectional view illustrating the operation state of the light modulation element shown in FIG.
【0025】 [0025]
可撓部である可撓薄膜を電気機械動作させて光変調させる動作原理としては、可撓薄膜と透明な信号電極とを離反又は接触させることによる導光拡散作用(以下、導光拡散と称する。)を利用することができる。 The flexible film is a flexible portion by electromechanical operation operation principle of light modulation, light diffusion action by of separating or contacting the flexible thin film and a transparent signal electrode (hereinafter, referred to as light diffusion .) can be used. 導光拡散では、空隙を光の透過抵抗として、空隙が形成されている際には、信号電極からの出射光を遮断若しくは減衰させる一方、可撓薄膜を信号電極に接触させた時のみに、信号電極からの出射光を可撓薄膜へ導光(モード結合)させ、その光を可撓薄膜において拡散させることで、可撓薄膜からの出射光の強度を制御する(光変調する)。 The light diffusion, as permeation resistance of light voids, when the air gap is formed, while to block or attenuate the light emitted from the signal electrodes, only when contacting the flexible film to the signal electrode, the light emitted from the signal electrode is light to the thin flexible film (mode coupling), by spreading the thin flexible film to the light, to control the intensity of the light emitted from the thin flexible film (light modulation).
【0026】 [0026]
図1に示すように、固定部である導光板1上には、紫外線に対して透明な一方の電極(信号電極)3を形成してある。 As shown in FIG. 1, on the light guide plate 1 is a fixing portion is formed with transparent one electrode (signal electrode) 3 to ultraviolet light. この例としては、電子密度の高いITOなどの金属酸化物、非常に薄い金属薄膜(アルミ等)、金属微粒子を透明絶縁体に分散した薄膜、又は高濃度ドープしたワイドバンドギャップ半導体などが好適である。 Examples include metal oxides, such as high electron density ITO, a very thin metal film (aluminum, etc.), etc. wide band gap semiconductor to which dispersed film, or heavily doped transparent insulating the metal particles is preferably is there.
【0027】 [0027]
信号電極3の上には、絶縁性を有する支持部7を形成してある。 On the signal electrode 3, it is formed a support portion 7 having an insulating property. 支持部7には、例えばシリコン酸化物、シリコン窒化物、セラミック、樹脂等を用いることができる。 The supporting part 7, for example, silicon oxide, silicon nitride, may be used ceramics, resins and the like. 支持部7の上端面には、可撓部となるダイヤフラム9を形成してある。 The upper end face of the support portion 7, is formed with the diaphragm 9 as a flexible portion. ダイヤフラム9は、導電性を有する材料からなる。 The diaphragm 9 is made of a material having conductivity. 信号電極3とダイヤフラム9との間には、可撓空間(キャビティ)11が形成されている。 Between the signal electrode 3 and the diaphragm 9, the flexible space (cavity) 11 is formed.
導電性を有する材料は、体積抵抗が10 10 Ωcm以下に設定されている。 Material having conductivity, the volume resistivity is set below 10 10 [Omega] cm. また、ダイヤフラム9の屈折率は、導光板1の屈折率と同等かそれ以上が好ましい。 The refractive index of the diaphragm 9, the refractive index of the light guide plate 1 is equal to or higher are preferred.
【0028】 [0028]
ダイヤフラム9の上には、光拡散層13、例えば、無機、有機透明材料の表面に凹凸を形成したもの、マイクロプリズム、マイクロレンズを形成したものや、無機、有機多孔質材料、又は屈折率の異なる微粒子を透明基材に分散したものなどを形成してある。 On the diaphragm 9, the light diffusion layer 13, for example, inorganic, obtained by forming irregularities on the surface of the organic transparent material, micro-prisms, and that form a micro-lens, inorganic, organic porous material, or the refractive index It is formed and which is dispersed fine particles having different transparent substrate.
【0029】 [0029]
光拡散層13の上には、紫外線に対して透明な他方の電極17を形成してある。 On the light diffusion layer 13, it is formed a transparent second electrode 17 to ultraviolet radiation. 例として電極3と同様の材料のものを用いることができる。 It can be the same material as the electrode 3 as an example. ダイヤフラム9、光拡散層13、電極17は、可撓薄膜を構成している。 Diaphragm 9, the light diffusion layer 13, the electrode 17 constitute a thin flexible film.
【0030】 [0030]
導光板1とダイヤフラム9との間には可撓空間11が存在するが、この可撓空間11は支持部7の高さで略決定される。 Between the light guide plate 1 and the diaphragm 9 is present flexible space 11, but the flexible space 11 is substantially determined by the height of the support portion 7. 可撓空間11の高さは、例えば、0.1μmから10μm程度が好ましい。 The height of the flexible space 11, for example, is preferably about 10μm from 0.1 [mu] m. この可撓空間11は、通常、犠牲層のエッチングにより形成される。 The flexible space 11 is usually formed by etching of the sacrificial layer.
【0031】 [0031]
また、上述の構成例の他に、ダイヤフラム9と光拡散層13とを同一の材料で構成しても良い。 In addition to the configuration example described above, may be configured with the diaphragm 9 and the light diffusion layer 13 of the same material. 例えば、窒化シリコン膜でダイヤフラム9を構成し、上面側の表面に凹凸を形成することによって、拡散機能を持たせることができる。 For example, to configure the diaphragm 9 in the silicon nitride film, by forming irregularities on the surface of the upper surface can have a diffusing function. この場合には、導光板1上の電極3と接触するダイヤフラム9の可撓部接触面に、既述したような導電性を有する材料からなる層を設ける。 In this case, the flexible portion contact surface of the diaphragm 9 in contact with the electrode 3 on the light guide plate 1, a layer made of a conductive material such as described above.
【0032】 [0032]
このように構成した光変調素子21の光変調の動作原理を説明する。 The operation principle of the thus constructed optical modulation of the light modulation element 21 will be described.
電圧OFF時、両電極3、17の電圧がゼロで、ダイヤフラム9と導光板1との間に可撓空間11(例:空気)が存在する場合、 When the voltage OFF, voltage of both electrodes 3, 17 is zero, the flexible space 11 between the diaphragm 9 and the light guide plate 1: If (eg air) is present,
導光板1の屈折率をnwとすると、空気との界面における全反射臨界角θcは、 The refractive index of the light guide plate 1 When nw, total reflection critical angle θc at the interface with the air,
θc=sin −1 (nw) となる。 θc = sin -1 a (nw).
従って、紫外線は、界面への入射角θが、θ>θcのとき、図1に示すように、導光板1内を全反射しながら進む。 Accordingly, ultraviolet rays, the angle of incidence on the interface theta is, when theta> .theta.c, as shown in FIG. 1, the flow proceeds while being totally reflected in the light guide plate 1.
【0033】 [0033]
電圧ON時、両電極3、17に電圧を印加し、ダイヤフラム9と導光板1表面とを接触又は十分な距離に近づけた場合、図2に示すように、紫外線は、ダイヤフラム9側に伝搬透過し、更に光拡散層13により拡散されて表面側に出射する。 When a voltage ON, a voltage is applied to the electrodes 3, 17, when brought close to the diaphragm 9 and the light guide plate 1 surface contact or a sufficient distance, as shown in FIG. 2, ultraviolet radiation propagates transmitted to the diaphragm 9 side and further emitted is diffused by the surface side by the light diffusing layer 13.
【0034】 [0034]
この実施形態による光変調素子21によれば、電圧印加によるダイヤフラム9の位置制御により、光変調を行うことができる。 According of this embodiment the light modulation device 21, the position control of the diaphragm 9 by the voltage application, it is possible to perform optical modulation. そして、ダイヤフラム9が導電性を有する材料からなり、ダイヤフラム9の可撓部接触面が、固定部接触面(導光板1の接触面)に対して接触・離反を繰り返しても、摩擦によって発生し帯電した電荷が徐々にディスチャージされてダイヤフラム9に蓄えられることがない。 Then, made of a material the diaphragm 9 is electrically conductive, flexible portion contact surface of the diaphragm 9, repeated contact and away from the fixed part contact surface (contact surface of the light guide plate 1), caused by friction charged charge is gradually discharged never stored in the diaphragm 9. 従って、静電気力によってダイヤフラム9を変位動作させる電気機械的な光変調素子の連続駆動においても、ダイヤフラム9の正常な撓みを維持することができ、光変調素子21の駆動特性における経時劣化を防止することができる。 Accordingly, even in a continuous drive electromechanical light modulation device for displacing operated diaphragm 9 by electrostatic force, it is possible to maintain a normal deflection of the diaphragm 9, to prevent the deterioration with time in the drive characteristics of the optical modulator 21 be able to.
【0035】 [0035]
また、この光変調素子21では、電圧の値により、ダイヤフラム9と導光板1との間隙距離、接触面積を変化させることができる。 Further, in the light modulation element 21, the value of the voltage, the gap distance between the diaphragm 9 and the light guide plate 1, it is possible to change the contact area. これによって、透過光量の制御が可能となる。 This allows control of the amount of transmitted light. このような作用を利用することにより、印加電圧を可変して階調制御も可能にできる。 By utilizing such effect, it can be applied voltage can be variably to gradation control.
【0036】 [0036]
次に、本発明に係る光変調素子の第二実施形態を説明する。 Next, a second embodiment of the optical modulator according to the present invention.
図3は第二実施形態の光変調部を示す断面図である。 Figure 3 is a sectional view showing a light modulation unit of the second embodiment. なお、以下の各実施の形態において、図1に示した部材と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Incidentally, in the following embodiments, the same reference numerals are assigned to the same members as those shown in FIG. 1, and duplicate explanations are omitted.
【0037】 [0037]
この実施の形態による光変調素子23は、ダイヤフラム24の接触面と、導光板1の接触面との双方に、導電性を有する材料層(導体)25、25が設けられている。 Optical modulator 23 according to this embodiment, the contact surface of the diaphragm 24, both of the contact surface of the light guide plate 1, the material layer (conductor) 25 having conductivity is provided. ダイヤフラム24は、完全な絶縁体からなる。 The diaphragm 24 is composed of a perfect insulator. 導体25、25は、それぞれが絶縁され、ダイヤフラム24の可撓によって接触することで、同電位となるようになっている。 Conductors 25 and 25, respectively are insulated, by contacting by a flexible diaphragm 24, so that the same potential. また、本実施の形態では、導体25、25同士は、ダイヤフラム24が非動作時に非接触となる。 Further, in the present embodiment, the conductor 25 and 25 each other, the diaphragm 24 is not in contact during the non-operation.
【0038】 [0038]
従って、ダイヤフラム24が導光板1に対して接触する都度、両者に設けられた導体25、25の電位が同電位となり、ダイヤフラム24に電荷チャージが発生しない。 Therefore, each time the diaphragm 24 is in contact against the light guide plate 1, the potential of the conductor 25, 25 provided on both the same potential, the charge charge is not generated in the diaphragm 24. 従って、この光変調素子23においても、ダイヤフラム24の正常な撓みを維持することができ、光変調素子23の駆動特性における経時劣化を防止することができる。 Thus, the in the optical modulator 23, it is possible to maintain a normal deflection of the diaphragm 24, the deterioration over time in the drive characteristics of the optical modulator 23 can be prevented.
【0039】 [0039]
なお、本実施の形態において、導体25、25は、予め電気的に接続されているものであってもよい。 In this embodiment, conductors 25 and 25 may be one which is previously electrically connected. この場合、導体25、25同士は、ダイヤフラム24が非動作時においても接触状態となる。 In this case, the conductor 25 and 25 each other, the diaphragm 24 also becomes contact state at the time of non-operation. 従って、ダイヤフラム24と導光板1との接触時又は離反時にかかわらず、両者に設けられた導体25、25の電位が等しくなり、ダイヤフラム24に電荷チャージが発生しない。 Therefore, regardless of the time of contact at or away from the diaphragm 24 and the light guide plate 1 becomes equal potentials of the conductor 25, 25 provided on both the charge-charge is not generated in the diaphragm 24. 従って、この光変調素子においても、可撓部の正常な撓みを維持することができ、光変調素子の駆動特性における経時劣化を防止することができる。 Accordingly, even in the light modulation element, it is possible to maintain normal flexing of the flexible portion, the deterioration over time in the drive characteristics of the optical modulation element can be prevented.
【0040】 [0040]
また、電気的に接続された導体25、25同士は、接地されてもよい。 Further, electrically connected to conductors 25 and 25 to each other may be grounded. このような構成の光変調素子によれば、導体25、25同士のみならず、他の部材に対しても導体が常に電位ゼロの安定した状態に保たれることになる。 According to the optical modulation device having such a configuration, not only the conductor 25, 25 to each other only, so that the conductor for the other member is always maintained in a stable state of the zero potential. 従って、この光変調素子においても、可撓部の正常な撓みを維持することができる。 Accordingly, even in the light modulation element, it is possible to maintain normal flexing of the flexible portion.
【0041】 [0041]
次に、本発明に係る光変調素子の第三実施形態を説明する。 Next, a third embodiment of light modulation element according to the present invention.
図4は第三実施形態の光変調部を示す平面図、図5は図4のA−A断面図、図6は図4のB−B断面図、図7は図4に示した画素部の等価回路図である。 Figure 4 is a plan view showing the optical modulator portion of the third embodiment, FIG. 5 is a sectional view taken along A-A of FIG. 4, FIG. 6 is sectional view taken along line B-B of FIG. 4, FIG. 7 is a pixel unit shown in FIG. 4 it is an equivalent circuit diagram of.
【0042】 [0042]
上述した第一、第二実施形態の光変調素子21、23は単純マトリクス駆動を可能としたが、本発明に係る光変調素子はアクティブ駆動を行うものであってもよい。 First described above, the light modulation elements 21, 23 of the second embodiment is allowed the simple matrix drive, an optical modulation device according to the present invention may perform active driving.
即ち、この実施形態による光変調素子31では、画素毎に能動素子(例としてTFT)33を設けてある。 That is, in the light modulation device 31 according to this embodiment is provided with a 33 (TFT as an example) an active element for each pixel. TFT33は、ゲート電極35、絶縁膜37、a−Si:H層39、一方の電極(ドレイン電極)41、一方の電極(ソース電極)43から構成される。 TFT33, a gate electrode 35, the insulating film 37, a-Si: H layer 39, one electrode (drain electrode) 41, and from one electrode (source electrode) 43. このTFT33は、基板45上に形成される。 This TFT33 is formed on the substrate 45.
【0043】 [0043]
TFT33のソース電極43には、画素電極47が接続される。 The source electrode 43 of TFT 33, pixel electrode 47 is connected. ドレイン電極41には、列毎の画像信号ライン49が接続される。 A drain electrode 41, the image signal line 49 for each column are connected. ゲート電極35には、行毎の走査信号ライン51が接続される。 The gate electrode 35, the scanning signal line 51 for each row is connected.
【0044】 [0044]
画素電極47は、光変調部53にあるダイヤフラム9の上部に積層される。 Pixel electrodes 47 is stacked on the diaphragm 9 in the optical modulating section 53. ダイヤフラム9は、支持部7に架橋される。 The diaphragm 9 is crosslinked supports 7. また、画素電極47と対向して、基板45には他の電極(共通電極)55が設けられ、電位Vcomが印加される。 Moreover, to face the pixel electrode 47, the other electrode (common electrode) 55 is provided on the substrate 45, the potential Vcom is applied.
【0045】 [0045]
このように構成された光変調素子31の光変調部53では、ゲート電極35に接続された走査信号ライン51にTFT33を導通させる電圧が印加される。 In the light modulation unit 53 of the optical modulator 31 having such a structure, the voltage to the scanning signal lines 51 connected to the gate electrode 35 to conduct TFT33 is applied. そして、ドレイン電極41に接続された画像信号ライン49に所望の画像信号電圧が印加されると、ドレイン電極41とソース電極43とが導通する。 When the desired image signal voltage to the image signal line 49 connected to the drain electrode 41 is applied, and the drain electrode 41 and source electrode 43 are conductive. 従って、画像信号電圧が、画素電極47に印加されることになる。 Therefore, the image signal voltage will be applied to the pixel electrode 47. これにより、共通電極55の電位Vcomと画素電極47の電位との電圧により静電気応力が働き、所望の光変調を行うことができる。 Thus, static electricity stress acts due to the voltage between the potential of Vcom and the pixel electrode 47 of the common electrode 55, it is possible to perform the desired optical modulation.
【0046】 [0046]
この後に他の行の走査のため、TFT33が非導通となっても上述の光変調状態は維持され、複数の行のマトリクス変調が可能となる。 For scanning other lines after this, TFT 33 is also rendered non-conductive optical modulation state described above is maintained, it is possible to matrix modulating a plurality of rows.
【0047】 [0047]
次に、本発明に係る光変調素子の第四実施形態を説明する。 Next, a fourth embodiment of the optical modulator according to the present invention.
可撓薄膜を電気機械動作させて光変調させる動作原理としては、ファブリペロー干渉を利用することができる。 The flexible thin layer by electromechanical operation operation principle of the optical modulation can utilize a Fabry-Perot interferometer. ファブリペロー干渉では、二枚の平面が向かい合わせに平行に配置された状態において、入射光線は、反射と透過を繰り返して多数の光線に分割され、これらは互いに平行となる。 The Fabry-Perot interferometer, in a state where the two planes are arranged in parallel to face each other, the incident light beam is divided into a number of beams by repeating transmission and reflection, they are parallel to each other. 透過光線は、無限遠において重なり合い干渉する。 Transmitted light interferes overlap in infinity. 面の垂線と入射光線のなす角をiとすれば、相隣る二光線間の光路差はx=nt・cosiで与えられる。 If the angle of the perpendicular to the incident light surface is i, the optical path difference between Aitonaru two beams is given by x = nt · cosi. 但し、nは二面間の屈折率、tは間隔である。 Here, n is the refractive index between the two surfaces, t is the spacing. 光路差xが波長λの整数倍であれば透過線は互いに強め合い、半波長の奇数倍であれば互いに打ち消し合う。 Transmission line if the integral multiple of the optical path difference x is the wavelength λ is mutually reinforce each other cancel each other if an odd multiple of a half wavelength. 即ち、反射の際の位相変化がなければ、 That is, if there is no phase change upon reflection,
2nt・cosi=mλ で透過光最大となり、 Maximum transmitted light and made of a 2nt · cosi = mλ,
2nt・cosi=(2m+1)λ/2 で透過光最小となる。 The transmitted light minimum 2nt · cosi = (2m + 1) λ / 2. 但し、mは正整数である。 However, m is a positive integer.
【0048】 [0048]
即ち、光路差xが所定の値となるように、可撓薄膜を移動させることにより、信号電極側から出射される光を、光変調して可撓薄膜から出射させることが可能となる。 That is, as the optical path difference x is a predetermined value, by moving the flexible thin film, the light emitted from the signal electrode side can be emitted from the flexible thin film and the light modulation.
【0049】 [0049]
このようなファブリペロー干渉を利用した光変調素子の具体例を図8〜図15を参照して説明する。 Such a specific example of the optical modulation device using a Fabry-Perot interferometer with reference to FIGS. 8 to 15 will be described.
図8は第四実施形態の光変調素子を示す平面図、図9は図8のC−C断面図、図10は図8のD−D断面図、図11は図8に示した光変調素子の動作状態を説明する断面図、図12はブラックライト用低圧水銀ランプの分光特性を示す説明図、図13は光変調素子の光強度透過率を示す説明図、図14は低圧水銀ランプによるバックライトの分光特性を示す説明図、図15は光変調素子の光強度透過率を示す説明図である。 Figure 8 is a plan view showing an optical modulator device of the fourth embodiment, FIG. 9 is sectional view taken along line C-C of FIG. 8, FIG. 10 is D-D sectional view of FIG. 8, FIG. 11 is an optical modulation shown in FIG. 8 sectional views illustrating an operation state of the device, FIG. 12 is an explanatory diagram showing the spectral characteristics of the low-pressure mercury lamp black light, 13 is an explanatory view showing a light intensity transmittance of the light modulation element, FIG. 14 by the low-pressure mercury lamp explanatory view showing a spectral characteristic of the backlight, and FIG. 15 is an explanatory view showing a light intensity transmittance of the light modulation element.
【0050】 [0050]
本実施の形態では、光変調素子91が以下のように構成されている。 In this embodiment, the light modulation element 91 is constructed as follows.
紫外線に対して透明な基板71上には、誘電体多層膜ミラー73を設けてある。 On a transparent substrate 71 with respect to the ultraviolet, it is provided with a dielectric multilayer film mirror 73. 基板71上には、誘電体多層膜ミラー73を挟んで両側に一方の電極(電極)75を一対設けてある。 On the substrate 71, it is provided a pair of one electrode (electrode) 75 on both sides of the dielectric multilayer film mirror 73. 基板71上には、電極75の左右側(図8の左右側)に支持部7を設けてある。 On the substrate 71, it is the supports 7 provided on the left and right side of the electrode 75 (left side in FIG. 8). 支持部7の上端面には、ダイヤフラム9を設けてある。 The upper end face of the support portion 7 is provided with a diaphragm 9. 誘電体多層膜ミラー73に対向するダイヤフラム9の下面には、誘電体多層膜ミラー77を設けてある。 The lower surface of diaphragm 9 facing the dielectric multi-layer film mirror 73 is provided with a dielectric multilayer film mirror 77. 誘電体多層膜ミラー73と誘電体多層膜ミラー77との間には、可撓空間11が形成されている。 Between the dielectric multilayer film mirror 73 and the dielectric multilayer mirror 77, the flexible space 11 is formed. ダイヤフラム9の表面には、電極75と対向するように、他方の電極(電極)79を一対設けてある。 On the surface of the diaphragm 9 so as to face the electrode 75, it is provided a pair of the other electrode (electrode) 79. なお、図中、80はスペーサである。 In the figure, 80 is a spacer.
【0051】 [0051]
図11に示すように、板状の平面光源ユニット81の側面には、ブラックライト用紫外線ランプ(低圧水銀ランプ)83を配設してある。 As shown in FIG. 11, on the side surface of the planar plate-like light source unit 81, a black light ultraviolet ray lamps (low-pressure mercury lamp) are disposed 83. 平面光源ユニット81は、ブラックライト用低圧水銀ランプ83からの紫外線を側面から取り入れて、表面側から出射する。 Flat light source unit 81 incorporating the UV light from a low pressure mercury lamp 83 for black light from the side, is emitted from the front surface side.
【0052】 [0052]
低圧水銀ランプ83の内壁にブラックライト用の蛍光体(例えば、BaSi :Pb 2+ ) を塗布した場合、その発光紫外線の分光特性は、図12のようになる。 Phosphor for black light on the inner wall of the low-pressure mercury lamp 83 (e.g., BaSi 2 O 5: Pb 2+ ) when applied to, spectroscopic characteristics of the light-emitting ultraviolet is as shown in Figure 12. 即ち、360nm付近に中心波長λ0を持つ。 In other words, having a central wavelength λ0 in the vicinity of 360nm. この紫外線をバックライト光として使用する。 Using this ultraviolet as backlight light.
【0053】 [0053]
このように構成される光変調素子91の光変調部85において、電圧OFFのときの可撓空間11の間隔をt offとする(図11の左側の状態)。 In the optical modulation unit 85 of the thus configured light modulator 91, the spacing of the flexible space 11 when the voltage OFF and t off (the state on the left side of FIG. 11). これは素子作製時に制御可能である。 This can be controlled when the device is manufactured. また電圧を印加したとき静電気力により可撓空間11の間隔が短くなるがこれをt onとする(図11の右側の状態)。 Although the spacing of the flexible space 11 by an electrostatic force when a voltage is applied to shorten this to t on (right in the state of FIG. 11). onの制御は、印加する静電気力とダイヤフラム9が変形したとき発生する復元力のバランスで可能である。 Control of t on the electrostatic force and the diaphragm 9 to be applied is possible by the balance of the restoration force generated when deformed. より安定な制御を行うには、変位が一定となるようにスペーサを電極上に形成してもよい。 To perform a more stable control may be formed spacers on the electrode so displacement becomes constant. このスペーサは絶縁体の場合、その比誘電率(1以上)により、印加電圧を低減する効果がある。 The spacer case of the insulator, the relative dielectric constant (1 or more), the effect of reducing the applied voltage. また、導電性の場合には、更にこの効果は大きくなる。 In the case of conducting further this effect increases. また、電極とスペーサとは、同一材料で形成してもよい。 Further, the electrode and the spacer may be formed of the same material.
【0054】 [0054]
ここで、t on 、t offを下記のように設定する。 Here, set t on, the t off in the following manner. (m=1)。 (M = 1).
ton =1/2×λ =180nm (λ :紫外線の中心波長) ton = 1/2 × λ 0 = 180nm (λ 0: center wavelength of the ultraviolet)
toff =3/4×λ =270nm toff = 3/4 × λ 0 = 270nm
【0055】 [0055]
また、誘電体多層膜ミラー73、77は、光強度反射率をR=0.85とする。 The dielectric multilayer film mirror 73 and 77 is a light intensity reflectance and R = 0.85. 更に、可撓空間11は空気又は希ガスとし、その屈折率はn=1とする。 Furthermore, the flexible space 11 is air or a noble gas, the refractive index is set to n = 1. 紫外線は、コリメートされているので光変調部85に入射する入射角iは、略ゼロである。 UV, angle of incidence i incident on the light modulating section 85 so that the collimated is substantially zero. このときの光変調部85の光強度透過率は図13のようになる。 Light intensity transmittance of the light modulation section 85 at this time is as shown in Figure 13. 従って、電圧を印加しないときはt off =270nmであり、紫外線はほとんど透過しない。 Therefore, when no voltage is applied a t off = 270 nm, ultraviolet light is hardly transmitted. 一方、電圧を印加してt on =180nmとなると、紫外線は透過する。 On the other hand, when it comes to t on = 180 nm by applying a voltage, ultraviolet rays are transmitted.
【0056】 [0056]
この光変調部85を有した光変調素子91によれば、このようにして、ダイヤフラム9を撓ませることにより、多層膜干渉効果を発生させて、紫外線の光変調を行うことができる。 According to the optical modulation unit 85 to the light modulation element 91 having, in this way, by deflecting the diaphragm 9, by generating a multi-layer film interference effects, it is possible to perform optical modulation of the ultraviolet. そして、ダイヤフラム9が導電性を有する材料からなり、ダイヤフラム9が固定部接触面(導光板1の接触面)に対して接触・離反を繰り返しても、摩擦によって発生し帯電した電荷が徐々にディスチャージされてダイヤフラム9に蓄えられることがない。 Then, made of a material the diaphragm 9 has conductivity, also the diaphragm 9 is repeatedly contact and away from the fixed part contact surface (contact surface of the light guide plate 1), the generated charged charges gradually discharged by friction never stored in the diaphragm 9 is. 従って、ダイヤフラム9を変位動作させる連続駆動においても、光変調素子91の駆動特性における経時劣化を防止することができる。 Accordingly, even in a continuous drive for displacing operating diaphragm 9, it is possible to prevent the deterioration with time in the drive characteristics of the optical modulator 91.
【0057】 [0057]
なお、干渉の条件を満たせば、可撓空間11の間隔t、屈折率n、誘電体多層膜ミラー73、77の光強度反射率Rなどはいずれの組合せでも良い。 Note that satisfies the condition of interference, the interval t of the flexible space 11, the refractive index n, may be any combination, such as the light intensity reflectance R is the dielectric multilayer film mirror 73 and 77.
【0058】 [0058]
また、電圧の値により、間隔tを連続的に変化させると、透過スペクトルの中心波長を任意に変化させることが可能である。 Further, the value of the voltage, when continuously changing the interval t, it is possible to arbitrarily change the center wavelength of the transmission spectrum. これにより透過光量を連続的に制御することも可能である。 It is also possible thereby continuously controlling the quantity of transmitted light. 即ち、印加電圧による階調制御が可能となる。 In other words, it is possible to gradation control by the applied voltage.
【0059】 [0059]
この実施形態による光変調部85の変形例として、上述のブラックライト用低圧水銀ランプ83に代えて、低圧水銀ランプによるバックライトを用いることもできる。 As a modification of the optical modulation unit 85 according to this embodiment, in place of the low-pressure mercury lamp 83 for the above-mentioned black light may be used backlight by the low-pressure mercury lamp.
即ち、低圧水銀ランプの直接発光分光特性は、254nmの線スペクトルが主な成分である。 That is, direct emission spectral characteristics of the low-pressure mercury lamp, line spectrum of 254nm is the main component. このランプを光源とし、石英ガラスなどによる導光板と組み合わせてバックライトユニットを構成する。 The lamp as a light source to form a backlight unit in combination with a light guide plate due to the quartz glass. 他の波長は、フィルターなどでカットする。 Other wavelengths, to cut, such as a filter. このとき、紫外線バックライトの分光特性は図14のようになる。 In this case, the spectral characteristics of the ultraviolet backlight is as shown in Figure 14.
【0060】 [0060]
また、光変調部において、有効画素エリアの構成材料(ダイヤフラム、誘電体多層膜ミラー、基板など)は、254nmの紫外線を透過する材料とする。 In the optical modulation unit, the material of the effective pixel area (diaphragm, the dielectric multilayer film mirror, the substrate, etc.), a material that transmits ultraviolet rays of 254 nm.
【0061】 [0061]
ここで、t on 、t offを下記のように設定する。 Here, set t on, the t off in the following manner. (m=1)。 (M = 1).
on =1/2×λ =127nm (λ :紫外線の中心波長) t on = 1/2 × λ 0 = 127nm (λ 0: center wavelength of the ultraviolet)
off =3/4×λ =191nm t off = 3/4 × λ 0 = 191nm
【0062】 [0062]
その他の条件は、上述の例と同じでR=0.85、n=1、i=0とする。 Other conditions, R = 0.85 the same as the above example, and n = 1, i = 0. このときの光変調素子の光強度透過率は図15のようになる。 Light intensity transmittance of the light modulation element in this case is as shown in Figure 15. 従って、電圧を印加しないときはt off =191nmであり、紫外線は殆ど透過せず、電圧を印加してt on =127nmになると紫外線は透過する。 Therefore, when no voltage is applied a t off = 191 nm, ultraviolet rays hardly transmitted, ultraviolet becomes a t on = 127 nm by applying a voltage is transmitted. このようにして光変調が可能である。 In this way it is possible to light modulation.
【0063】 [0063]
特にこの変形例の場合、紫外線は線スペクトルなので非常に高いエネルギー透過率を示し、高効率でコントラストの高い変調が可能となる。 Particularly in the case of this modified example, ultraviolet rays so line spectrum shows a very high energy transmittance, it is possible to high modulation contrast at high efficiency.
【0064】 [0064]
なお、この変形例においても、干渉の条件を満たせば、可撓空間11の間隔t、屈折率n、誘電体多層膜ミラー73、77の光強度反射率Rなどはいずれの組合せでも良い。 Also in this modification, satisfies the condition of interference, the interval t of the flexible space 11, the refractive index n, may be any combination, such as the light intensity reflectance R is the dielectric multilayer film mirror 73 and 77.
【0065】 [0065]
また、この変形例においても、電圧の値により、間隔tを連続的に変化させると、透過スペクトルの中心波長を任意に変化させることが可能である。 Also in this modification, the value of the voltage, when continuously changing the interval t, it is possible to arbitrarily change the center wavelength of the transmission spectrum. これにより透過光量を連続的に制御することも可能である。 It is also possible thereby continuously controlling the quantity of transmitted light. 即ち、印加電圧による階調制御が可能となる。 In other words, it is possible to gradation control by the applied voltage.
【0066】 [0066]
なお、上記した各実施の形態における光変調素子は、可撓薄膜が支柱等の支持部によって支持される構造の場合を例に説明したが、本発明に係る光変調素子は、図16に示すように、ダイヤフラム9が、犠牲層によって形成された可撓空間11を有して固定部接触面に対向配置されるものであってもよい。 The optical modulation elements in the embodiments described above, a case has been described structure flexible thin film is supported by the support portion such as a pillar as an example, an optical modulation device according to the present invention, shown in FIG. 16 as such, the diaphragm 9, or may be disposed to face the fixing portion contact surface has a flexible space 11 formed by the sacrificial layer.
このような構成とすることにより、支柱を用いない比較的製作容易な可撓部支持構造においても、可撓部の正常な撓みを維持することができる。 With such a configuration, even in a relatively easy to manufacture a flexible portion supporting structure which does not use the post, it is possible to maintain normal flexing of the flexible portion.
【0067】 [0067]
次に、上記の光変調素子21を用いた本発明の第五実施形態に係る平面表示素子を説明する。 Next, a flat display device according to a fifth embodiment of the present invention using the above-described light modulation elements 21.
図17は第五実施形態に係る平面表示素子の断面図、図18は図17のE−E矢視図である。 Figure 17 is a sectional view of the flat display device according to the fifth embodiment, FIG. 18 is a E-E in arrow view of FIG. 17.
導光板1上には帯状の透明な一方の電極(信号電極)3を、間隔を有して平行に複数並設してある。 On top the light guide plate 1 a strip-shaped transparent one electrode (signal electrode) 3, are a plurality of juxtaposed parallel at a distance. 導光板1上には隣接する信号電極3同士を仕切る支柱7を形成してある。 On top the light guide plate 1 is formed with struts 7 which partitions the signal electrode 3 and adjacent. 支柱7は、例えば導光板1と同質材料をエッチングすることにより形成することができる。 Post 7 can be formed by etching, for example, the light guide plate 1 of the same quality material. 導光板1の側面には、光源となる紫外線ランプ(低圧水銀ランプ)83を配設してあり、低圧水銀ランプ83からの光は、導光板1の表面(図17の上面)へ導かれる。 The side surface of the light guide plate. 1 are disposed an ultraviolet lamp (low pressure mercury lamp) 83 serving as a light source, the light from the low-pressure mercury lamp 83 is guided to the light guide plate 1 of the surface (upper surface in FIG. 17).
【0068】 [0068]
支柱7の上端面には、信号電極3から離れた位置で透明なダイヤフラム9を接合してある。 The upper end surface of the strut 7, are bonded to transparent diaphragm 9 at a position apart from the signal electrode 3. 従って、信号電極3とダイヤフラム9との間には、可撓空間11が形成されている。 Thus, between the signal electrode 3 and the diaphragm 9, the flexible space 11 is formed. ダイヤフラム9の上面には、信号電極3と直交する方向に長い透明な帯状の他方の電極(走査電極)17を、間隔を有して平行に複数並設してある。 On the upper surface of the diaphragm 9, the signal electrode 3 direction perpendicular to the long transparent strip of the other electrode (scan electrode) 17, are a plurality of juxtaposed parallel at a distance. 即ち、信号電極3と走査電極17とは、図18に示すように、相互に直交する方向に並んだ格子状に配設されている。 In other words, the signal electrode 3 and the scanning electrode 17, as shown in FIG. 18, are arranged in a grid pattern aligned in mutually orthogonal directions. 信号電極3と走査電極17とは、所定のものを選択することで、特定の対向電極部を指定できるマトリックス電極となっている。 The signal electrode 3 and the scanning electrode 17, by selecting the predetermined ones, and has a matrix electrode can specify a particular counter electrode portion. 導光板1、信号電極3、ダイヤフラム9、走査電極17は、光変調部103を構成している。 The light guide plate 1, the signal electrode 3, the diaphragm 9, the scanning electrode 17 constitute a light modulation unit 103.
【0069】 [0069]
それぞれの信号電極3と走査電極17とには電源105を接続してあり、電源105は画像情報に基づきそれぞれ所定のものに選択的に電圧が印加できるようになっている。 The the respective signal electrodes 3 and the scan electrodes 17 be connected to one power supply 105, power supply 105 is selectively voltage is adapted to be applied to each on the basis of the image information a predetermined one.
【0070】 [0070]
このように構成される平面表示素子107は、導光板1を透明ガラス板の他、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートなどの樹脂フィルムにより形成することができる。 The flat display device 107 configured as, in addition to the light guide plate 1 of the transparent glass plate, polyethylene terephthalate, can be formed by a resin film such as polycarbonate.
【0071】 [0071]
また、信号電極3、走査電極17は、透明な導電性材料で構成される。 Further, the signal electrode 3, the scanning electrodes 17 is composed of a transparent conductive material. この透明電極は、紫外線を透過する材料又は光学特性を有する。 The transparent electrode has a material or optical property to transmit ultraviolet rays. 一般的には微粒子化により透明になされた金属或いは導電性を有する金属酸化物で構成される。 Generally made of a metal oxide having a metal or conductive been made clear by micronization. この金属としては、金、銀、パラジウム、亜鉛、アルミニウムなどを用いることができ、金属化合物としては、酸化イリジウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウムなどを用いることができる。 As the metal, gold, silver, palladium, zinc, can be used aluminum or the like, the metal compound can be used iridium oxide, zinc oxide, aluminum oxide. 具体的には、SnO 膜(ネサ膜)、ITO膜などを挙げることができる。 Specifically, SnO 2 film (NESA film), such as an ITO film may be mentioned.
【0072】 [0072]
信号電極3、走査電極17は、導光板1又はダイヤフラム9の表面に上述した導電性材料の薄膜を、スパッタリング法、真空蒸着法により積層し、この薄膜の表面にレジストを塗布して、露光、現像を行うことで形成できる。 Signal electrode 3, the scanning electrodes 17, a thin film of conductive material described above to the surface of the light guide plate 1 or diaphragm 9, a sputtering method, and laminated by a vacuum deposition method, resist is coated on the surface of the thin film, exposure, It can be formed by performing development. 露光はフォトレジストの上にフォトマスクを配置し、その上から紫外線を照射して行い、現像はフォトレジストの可溶部が除去できる現像液にて処理することにより行う。 Exposure photomask was placed over the photoresist, performed by irradiating ultraviolet rays thereon, the developing is carried out by treating with a developing solution capable of removing the soluble portion of the photoresist.
【0073】 [0073]
信号電極3、走査電極17に接続される電源供給回路も、これら信号電極3及び走査電極17の形成と同時にパターン形成することができる。 Signal electrodes 3, power supply circuit connected to the scanning electrodes 17 can also be simultaneously patterned with the formation of these signal electrodes 3 and the scan electrodes 17.
【0074】 [0074]
図19は図17に示した平面表示素子の動作時の状態を示す断面図である。 Figure 19 is a sectional view showing a state during operation of the flat display device shown in FIG. 17.
この平面表示素子107では、信号電極3と走査電極17との間に電源105により電圧を印加すると、静電気力によってダイヤフラム9が吸引されて可撓空間11側に撓む。 In the flat display device 107, when a voltage is applied by power supply 105 between the signal electrode 3 and the scanning electrode 17, the diaphragm 9 by the electrostatic force is attracted flex the flexible space 11 side. これにより、導光板1からダイヤフラム9を透過して出射される光が変調されることになる。 Thus, light emitted from the light guide plate 1 passes through the diaphragm 9 is modulated. 従って、画像情報に基づき、電源105の電圧をそれぞれの信号電極3と走査電極17とに選択的に印加することで、所望の表示制御が可能となる。 Therefore, based on the image information, by selectively applying a voltage of the power supply 105 to the respective signal electrodes 3 and the scan electrodes 17, it is possible to a desired display control. なお、図19中108は波長選択用の色フィルターを示す。 In FIG 19 108 shows a color filter for wavelength selection.
【0075】 [0075]
従って、平面表示素子107によれば、ダイヤフラム9に電荷チャージが発生しなくなり、光変調素子21の駆動特性における経時劣化が発生せず、画素抜け等のない高品位な画像を長期間にわたって表示可能になる。 Therefore, according to the flat display device 107, charge-charge is not generated in the diaphragm 9, without generating time-dependent deterioration in the drive characteristics of the optical modulation element 21, it can be displayed over a long period of time a high-quality image free from such omission pixels become.
【0076】 [0076]
また、平面表示素子107は、電極3、17に、交流信号が印加されてもよい。 The planar display element 107, the electrode 3, 17, an AC signal may be applied. つまり、ダイヤフラム9と、導光板1との双方の電極3、17に交流信号が印加され、時間と共に双方の電極の電位が正の向き又は負の向きに増大することになる。 That is, the diaphragm 9, the AC signal to both electrodes 3 and 17 of the light guide plate 1 is applied, the potential of both electrodes will increase in the positive direction or negative direction with time. これにより、上記した光変調素子21の構成による作用とも相まって、ダイヤフラム9における電荷チャージをより確実に防止することができる。 Thus, together also effect of configuration of the light modulation element 21 as described above, it is possible to prevent the charge-charge in the diaphragm 9 more reliably.
【0077】 [0077]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
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、可撓部の可撓部接触面が導電性を有する材料からなるので、可撓部が固定部接触面に対して接触・離反を繰り返しても、摩擦によって発生し帯電した電荷が徐々にディスチャージされて可撓部に蓄えられることがない。 As described above in detail, according to the optical modulation device according to the present invention, since the flexible portion contact surface of the flexible portion is made of a conductive material, contacts the flexible portion relative to the fixed part contact surface - even after repeated separating, it never occurred charged charge is gradually accumulated in the flexible portion is discharged by friction. これにより、光変調素子の連続駆動によっても、可撓部の正常な撓みを維持することができ、光変調素子の駆動特性における経時劣化を防止することができる。 Thus, by continuously driving the optical modulation element, it is possible to maintain normal flexing of the flexible portion, the deterioration over time in the drive characteristics of the optical modulation element can be prevented.
【0078】 [0078]
また、本発明に係る光変調素子によれば、可撓部接触面と、該可撓部接触面に接触する固定部接触面との双方に、導電性を有する材料からなる層が設けられているので、可撓部が固定部に対して接触する都度、両者に設けられた層(導体)の電位が同電位となり、可撓部に電荷チャージが発生しない。 Further, according to the optical modulation device according to the present invention, a flexible portion contact surface, with both the fixed part contact surface in contact with the movable flexure contact surface, a layer made of a material having conductivity is provided because there, flexible portion every time the contact with the stationary portion becomes the potential of the layers provided on both (conductor) is the same potential, no electric charge charging occurs in the flexible portion. これにより、光変調素子の連続駆動によっても、可撓部の正常な撓みを維持することができ、光変調素子の駆動特性における経時劣化を防止することができる。 Thus, by continuously driving the optical modulation element, it is possible to maintain normal flexing of the flexible portion, the deterioration over time in the drive characteristics of the optical modulation element can be prevented.
【0079】 [0079]
また、本発明に係る平面表示素子によれば、光変調素子が2次元のマトリクス状に配列され、走査電極信号に従い各画素が選択され、画素電極にデータ信号が与えられて画像が表示される。 Further, according to the flat display device according to the present invention, the light modulation element are arranged in a two-dimensional matrix, the respective pixels selected according scan electrode signal, an image given the data signal to the pixel electrode is displayed . そして、各画素を構成する光変調素子は、可撓部に電荷チャージが発生しないので、光変調素子の駆動特性における経時劣化が発生せず、画素抜け等のない高品位な画像を長期間にわたって表示することができる。 The light modulation element constituting each pixel, the charge charged in the flexible portion does not occur, no deterioration over time occurs in the driving characteristics of the light modulation element, for a long period of time a high-quality image free from such omission pixels it can be displayed.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】本発明に係る光変調素子の第一実施形態を示す断面図である。 Is a sectional view showing a first embodiment of the optical modulator according to the present invention; FIG.
【図2】図1に示した光変調素子の動作状態を説明する断面図である。 It is a cross-sectional view illustrating the operation state of the light modulation element shown in FIG. 1. FIG.
【図3】第二実施形態の光変調部を示す断面図である。 3 is a cross-sectional view showing a light modulation unit of the second embodiment.
【図4】第三実施形態の光変調部を示す平面図である。 4 is a plan view of an optical modulator of the third embodiment.
【図5】図4のA−A断面図である。 5 is an A-A sectional view of FIG.
【図6】図4のB−B断面図である。 6 is a sectional view taken along B-B of FIG.
【図7】図4に示した画素部の等価回路図である。 7 is an equivalent circuit diagram of a pixel unit shown in FIG.
【図8】第四実施形態の光変調素子を示す平面図である。 8 is a plan view of an optical modulation device of the fourth embodiment.
【図9】図8のC−C断面図である。 Is a C-C sectional view of FIG. 8;
【図10】図8のD−D断面図である。 It is a D-D sectional view of FIG. 10 FIG.
【図11】図8に示した光変調素子の動作状態を説明する断面図である。 11 is a cross-sectional view illustrating the operation state of the light modulation element shown in FIG.
【図12】ブラックライト用低圧水銀ランプの分光特性を示す説明図である。 12 is an explanatory diagram showing spectral characteristics of the low-pressure mercury lamp black light.
【図13】光変調素子の光強度透過率を示す説明図である。 13 is an explanatory view showing a light intensity transmittance of the light modulation element.
【図14】低圧水銀ランプによるバックライトの分光特性を示す説明図である。 14 is an explanatory diagram showing spectral characteristics of a backlight according to a low-pressure mercury lamp.
【図15】光変調素子の光強度透過率を示す説明図である。 15 is an explanatory view showing a light intensity transmittance of the light modulation element.
【図16】犠牲層によって製作されたダイヤフラムを非駆動時(a)、駆動時(b)で示した説明図である。 [16] non-driving time of the fabricated membrane by the sacrificial layer (a), an explanatory view showing a time drive (b).
【図17】第五実施形態に係る平面表示素子の断面図である。 17 is a sectional view of a flat display device according to a fifth embodiment.
【図18】図17のE−E矢視図である。 FIG. 18 is a E-E arrow view of FIG. 17.
【図19】図17に示した光変調素子の動作時の状態を示す断面図である。 19 is a cross-sectional view showing a state during operation of the light modulation element shown in FIG. 17.
【図20】従来の光変調素子のヒステリシス特性を示す図である。 20 is a diagram showing a hysteresis characteristic of a conventional optical modulation element.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
3、75 固定部に設けられる電極7 支柱(支持部) 3,75 electrodes 7 struts provided on the fixed portion (supporting portion)
9、24 ダイヤフラム(可撓部) 9, 24 diaphragm (flexible portion)
11 犠牲層によって形成された可撓空間17、79 可撓部に設けられる電極21、31、91 光変調素子25 導体 Electrodes provided on the flexible space 17,79 flexible portion formed by 11 sacrificial layer 21,31,91 light modulation device 25 conductor

Claims (9)

  1. 静電気力による可撓部の変位動作と、該可撓部の弾性復帰動作とにより該可撓部を通過する光の変調を行う電気機械的な光変調素子において、 A displacement operation of the flexible portion by electrostatic force, the electromechanical light modulation device for modulating the light passing through the movable flexure by the elastic return action of the movable flexures,
    前記可撓部の可撓部接触面が導電性を有する材料からなることを特徴とする光変調素子。 Light modulation element, characterized in that it consists of a material flexible portion contact surface of the flexible portion is electrically conductive.
  2. 静電気力による可撓部の変位動作と、該可撓部の弾性復帰動作とにより該可撓部を通過する光の変調を行う電気機械的な光変調素子において、 A displacement operation of the flexible portion by electrostatic force, the electromechanical light modulation device for modulating the light passing through the movable flexure by the elastic return action of the movable flexures,
    可撓部接触面と、該可撓部接触面に接触する固定部接触面との双方に、導電性を有する材料の層が設けられたことを特徴とする光変調素子。 A flexible portion contact surface, with both the fixed part contact surface in contact with the movable flexure contact surface, the light modulation element, wherein the layer of material is provided having conductivity.
  3. 前記導電性を有する材料は、体積抵抗が10 10 Ωcm以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の光変調素子。 It said material having conductivity, light modulation element according to claim 1 or claim 2, wherein the volume resistivity is 10 10 [Omega] cm or less.
  4. 前記可撓部接触面と前記固定部接触面とに設けられた導電性を有する材料の層(導体)同士が、電気的に接続されていることを特徴とする請求項2記載の光変調素子。 Layer (conductor) between materials having obtained conductivity provided on the said flexible portion contact surface the fixing portion contact surface, the light modulating device according to claim 2, characterized in that it is electrically connected .
  5. 電気的に接続された前記導体同士が、接地されていることを特徴とする請求項4記載の光変調素子。 Light modulation element according to claim 4, wherein the conductor each other are electrically connected, characterized in that it is grounded.
  6. 前記可撓部が、絶縁性を有する支持部によって架設されていることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項記載の光変調素子。 The flexible portion, the light modulation element according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is spanned by the supporting portion having an insulating property.
  7. 前記可撓部が、犠牲層によって形成された可撓空間を隔てて固定部接触面に対向配置されていることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項記載の光変調素子。 The flexible portion, the light modulation element according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is disposed to face the flexible space formed by the sacrificial layer on the fixed part contact surface .
  8. 請求項1〜請求項7のいずれか1項記載の光変調素子を2次元のマトリクス状に配列し、前記可撓部に設けられる電極と、固定部に設けられる電極とのいずれか一方の電極に、走査信号を印加して各画素を選択し、いずれか他方の電極に、画像信号を印加して各光変調素子を駆動することを特徴とする平面表示素子。 The light modulation element according to any one of claims 1 to 7 arranged in a two-dimensional matrix, and an electrode provided in the flexible portion, one of the electrodes of the electrode provided on the fixed portion to, by applying a scanning signal to select the pixels, to the other of the electrodes, the flat display device, characterized in that by applying an image signal to drive each light modulator element.
  9. 前記電極に、交流信号が印加されることを特徴とする請求項8記載の平面表示素子。 The electrode, the planar display device according to claim 8, wherein the AC signal is applied.
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