JP2517549B2 - 光学変調素子 - Google Patents
光学変調素子Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、表示装置のための光学変調素子に関し、特
に画素内に部分的に形成された反転領域を用いて中間調
の表示を行う光学変調素子に関する。
に画素内に部分的に形成された反転領域を用いて中間調
の表示を行う光学変調素子に関する。
［従来の技術］ ツイスティッドネマティック（TN）液晶を用いた液晶
表示装置には、パッシブマトリクス駆動方式の表示パネ
ルとアクティブマトリクス駆動方式を用いたものが知ら
れている。
表示装置には、パッシブマトリクス駆動方式の表示パネ
ルとアクティブマトリクス駆動方式を用いたものが知ら
れている。
アクティブマトリクス駆動方式の液晶テレビジョンパ
ネルでは、薄膜トランジスタ（TFT）を画素毎のマトリ
クス配置し、TFTにゲートオンパルスを印加してソース
とドレイン間を導通状態とし、このとき映像画像信号が
ソースから印加され、キャパシタに蓄積され、この蓄積
された画像信号に対応してTN液晶が駆動し、同時に映像
信号の電圧を変調することによって階調表示が行われて
いる。
ネルでは、薄膜トランジスタ（TFT）を画素毎のマトリ
クス配置し、TFTにゲートオンパルスを印加してソース
とドレイン間を導通状態とし、このとき映像画像信号が
ソースから印加され、キャパシタに蓄積され、この蓄積
された画像信号に対応してTN液晶が駆動し、同時に映像
信号の電圧を変調することによって階調表示が行われて
いる。
この様な階調表示方法は、輝度階調とよばれるもの
で、この場合の中間調表示は画素全体の光透過率を制御
するものである。
で、この場合の中間調表示は画素全体の光透過率を制御
するものである。
［発明が解決しようとする技術課題］ しかし、このようなTN液晶を用いたアクティブマトリ
クス駆動方式のテレビジョンパネルでは光透過率が印加
電界に完全に依存するため、印加電界が変動すると中間
調状態の変動してしまう。
クス駆動方式のテレビジョンパネルでは光透過率が印加
電界に完全に依存するため、印加電界が変動すると中間
調状態の変動してしまう。
また、視野角が狭いために中間調状態の見え方が、見
る位置により変化してしまう。
る位置により変化してしまう。
あるいは、低い製造コストで製造できるものとしての
パッシブマトリクス駆動方式の表示パネルでは走査線
（Ｎ）が増大するに従って、１画面（１フレーム）を走
査する間に一つの選択点に有効な電界が印加されている
時間（デューティー比）が1/Nの割合で減少し、このた
めクロストークが発生する。しかも高コントラストの画
像とならないという解決すべき技術課題を有している
上、デューティー比が低くなると各画素の階調を電圧変
調により制御することが難しくなるなど、高密度配線数
の表示パネル、特に液晶テレビジョンパネルに最適とは
いえないものであった。
パッシブマトリクス駆動方式の表示パネルでは走査線
（Ｎ）が増大するに従って、１画面（１フレーム）を走
査する間に一つの選択点に有効な電界が印加されている
時間（デューティー比）が1/Nの割合で減少し、このた
めクロストークが発生する。しかも高コントラストの画
像とならないという解決すべき技術課題を有している
上、デューティー比が低くなると各画素の階調を電圧変
調により制御することが難しくなるなど、高密度配線数
の表示パネル、特に液晶テレビジョンパネルに最適とは
いえないものであった。
［課題を解決するための手段］ 本発明の目的は、前述課題を解決するもので、詳しく
は広い面積にわたって高密度画素をもつ表示パネルを簡
易に作成し、また階調表示をするに適した光学変調素子
及び表示方法を提供することにある。
は広い面積にわたって高密度画素をもつ表示パネルを簡
易に作成し、また階調表示をするに適した光学変調素子
及び表示方法を提供することにある。
すなわち、本発明は、互いに対向する第１の電極及び
第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極との間に配
置した光学変調物質と、を有する画素を２次元状に配列
した光学変調素子において、前記画素に階調情報に応じ
た電気信号を供給する手段を備えるとともに、前記第１
の電極上に配向制御層を設け、該配向制御層の表面には
前記光学変調物質を配向させる配向規制力が該配向制御
層と異なる被膜を設け、該被膜は、該光学変調物質の状
態が反転する反転領域を前記画素内に部分的に形成する
ように、前記画素内に複数離間して規則的に配置されて
いることを特徴とする光学変調素子を提供するものであ
る。
第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極との間に配
置した光学変調物質と、を有する画素を２次元状に配列
した光学変調素子において、前記画素に階調情報に応じ
た電気信号を供給する手段を備えるとともに、前記第１
の電極上に配向制御層を設け、該配向制御層の表面には
前記光学変調物質を配向させる配向規制力が該配向制御
層と異なる被膜を設け、該被膜は、該光学変調物質の状
態が反転する反転領域を前記画素内に部分的に形成する
ように、前記画素内に複数離間して規則的に配置されて
いることを特徴とする光学変調素子を提供するものであ
る。
［作用］ 本発明によれば、反転領域を前記画素内に部分的に形
成する即ち、単位画素内の反転した面積の大小で、中間
調の表示をすることによりその状態が変動することを抑
制し、再現性に優れ安定した中間調の表示を可能にする
ものである。
成する即ち、単位画素内の反転した面積の大小で、中間
調の表示をすることによりその状態が変動することを抑
制し、再現性に優れ安定した中間調の表示を可能にする
ものである。
更には、後述する第４図に示されるように配向規制力
の異なる部位を規則的に配することで反転を開始する位
置を制御することにより、より一層再現性を安定性とを
高めるとともに、広い範囲に渡る階調表示を行うことも
出来るのである。
の異なる部位を規則的に配することで反転を開始する位
置を制御することにより、より一層再現性を安定性とを
高めるとともに、広い範囲に渡る階調表示を行うことも
出来るのである。
［実施例］ 以下、本発明を図面に従って説明する。本発明で用い
うる光学変調物質としては、加えられる電界に応じて第
１の光学的安定状態（例えば明状態を形成するものとす
る）と第２の光学的安定状態（例えば暗状態を形成する
ものとする）を有するすなわち電界に対する少なくとも
２つの安定状態を有する物質、とくにこのような性質を
有する液晶が最適である。
うる光学変調物質としては、加えられる電界に応じて第
１の光学的安定状態（例えば明状態を形成するものとす
る）と第２の光学的安定状態（例えば暗状態を形成する
ものとする）を有するすなわち電界に対する少なくとも
２つの安定状態を有する物質、とくにこのような性質を
有する液晶が最適である。
本発明の光学変調素子でもちいることができる、少な
くとも２つの安定状態を有する液晶としては、カイラル
スメクティック液晶が最も好ましく、そのうちカイラル
スメクティクＣ相（SmC＊）,H相（SmH＊）,I相（SmI
＊）,F相（SmF＊）やＧ相（SmG＊）の液晶が適してい
る。この強誘電性液晶については、 “ル・ジュルナール・ド・フィジック・レットル”
（“LE JOURNAL DE PHYSIQUE LETTRE"）第36巻（Ｌ−6
9）1975年の「フェロエレクトリック・リキッド・クリ
スタルス」（「Ferroelectric Liquid Crystals」）： “アプライド・フィジックス・レターズ”（“Appl
ied Physics Letters"）第36巻、第11号、1980年の「サ
ブミクロ・セカンド・バイスティブル・エレクトロオプ
ティック・スイッチング・イン・リキッド・クリスタル
ス」（「Submicro Second Bistable Electrooptic Swit
ching in Liquid Crystals」）： “固体物理16（141）1981「液晶」などに記載され
ており、本発明ではこれらに開示された強誘電性液晶を
もちいることができる。
くとも２つの安定状態を有する液晶としては、カイラル
スメクティック液晶が最も好ましく、そのうちカイラル
スメクティクＣ相（SmC＊）,H相（SmH＊）,I相（SmI
＊）,F相（SmF＊）やＧ相（SmG＊）の液晶が適してい
る。この強誘電性液晶については、 “ル・ジュルナール・ド・フィジック・レットル”
（“LE JOURNAL DE PHYSIQUE LETTRE"）第36巻（Ｌ−6
9）1975年の「フェロエレクトリック・リキッド・クリ
スタルス」（「Ferroelectric Liquid Crystals」）： “アプライド・フィジックス・レターズ”（“Appl
ied Physics Letters"）第36巻、第11号、1980年の「サ
ブミクロ・セカンド・バイスティブル・エレクトロオプ
ティック・スイッチング・イン・リキッド・クリスタル
ス」（「Submicro Second Bistable Electrooptic Swit
ching in Liquid Crystals」）： “固体物理16（141）1981「液晶」などに記載され
ており、本発明ではこれらに開示された強誘電性液晶を
もちいることができる。
より具体的には、本発明に用いられる強誘電性液晶化
合物の例としては、デシロキシベンジリデン−Ｐ′−ア
ミノ−２−メチルブチルシンナメート（DOBAMBC），ヘ
キシルオキシベンジリデン−Ｐ′−アミノ−２−クロロ
プロピルシンナメート（HOBACPC）および４−０−（２
−メチル）−ブチルレゾルシリデン−４′−オクチルア
ニリン（MBRA8）などが挙げられる。
合物の例としては、デシロキシベンジリデン−Ｐ′−ア
ミノ−２−メチルブチルシンナメート（DOBAMBC），ヘ
キシルオキシベンジリデン−Ｐ′−アミノ−２−クロロ
プロピルシンナメート（HOBACPC）および４−０−（２
−メチル）−ブチルレゾルシリデン−４′−オクチルア
ニリン（MBRA8）などが挙げられる。
これらの材料を用いて、素子を構成する場合、液晶化
合物が、SmC＊,SmH＊,SmI＊,SmF＊,SmG＊となるような
温度状態に保持するため、必要に応じて素子をヒーター
が埋め込まれた銅ブロック等により支持することができ
る。
合物が、SmC＊,SmH＊,SmI＊,SmF＊,SmG＊となるような
温度状態に保持するため、必要に応じて素子をヒーター
が埋め込まれた銅ブロック等により支持することができ
る。
第１図は、強誘電性液晶セルの例を模式的に描いたも
のである。11と11′は、In2Ｏ3,SnO2やITO（インジウム
−ティン−オキサイド）等の透明電極がコートされた基
板（ガラス板）であり、その間に液晶分子層12がガラス
面に垂直になるよう配向したSmC＊相の液晶が封入され
ている。太線で示した線13が液晶分子を表しており、こ
の液晶分子13は、この分子に直交した方向に双極子モー
メント（Ｐ⊥）14を有している。基板11と11′状の電極
間に一定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子13の
らせん構造がほどけ、双極子モーメント（Ｐ⊥）14はす
べて電界方向に向くよう、液晶分子13の配向方向を変え
ることができる。液晶分子13は細長い形状を有してお
り、その長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従
って例えばガラス面上下に互いにクロスニコルの位置関
係に配置した偏光子を置けば、電圧印加極性によって光
学特性が変わる液晶光学変調素子となることは、容易に
理解される。
のである。11と11′は、In2Ｏ3,SnO2やITO（インジウム
−ティン−オキサイド）等の透明電極がコートされた基
板（ガラス板）であり、その間に液晶分子層12がガラス
面に垂直になるよう配向したSmC＊相の液晶が封入され
ている。太線で示した線13が液晶分子を表しており、こ
の液晶分子13は、この分子に直交した方向に双極子モー
メント（Ｐ⊥）14を有している。基板11と11′状の電極
間に一定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子13の
らせん構造がほどけ、双極子モーメント（Ｐ⊥）14はす
べて電界方向に向くよう、液晶分子13の配向方向を変え
ることができる。液晶分子13は細長い形状を有してお
り、その長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従
って例えばガラス面上下に互いにクロスニコルの位置関
係に配置した偏光子を置けば、電圧印加極性によって光
学特性が変わる液晶光学変調素子となることは、容易に
理解される。
さらに液晶セルの厚さを充分に薄くした場合（例えば
１μｍ）には、第１図に示すように電界を印加していな
い状態でも液晶分子のらせん構造はほどけ（非らせん構
造）、その双極子モーメントＰまたはＰ′は上向き（2
4）又は下向き（24′）のどちらかの配向状態をとる。
このようなセルに第２図に示す如く一定の閾値以上の極
性の異なる電界Ｅ又はＥ′を付与すると、双極子モーメ
ント電界ＥまたはＥ′をの電界ベクトルに対応して上向
き（24）又は下向き（24′）とその向きを変え、それに
応じて液晶分子は第１の安定状態23（明状態）かあるい
は第２の安定状態23′（暗状態）の何れか一方に配向す
る。
１μｍ）には、第１図に示すように電界を印加していな
い状態でも液晶分子のらせん構造はほどけ（非らせん構
造）、その双極子モーメントＰまたはＰ′は上向き（2
4）又は下向き（24′）のどちらかの配向状態をとる。
このようなセルに第２図に示す如く一定の閾値以上の極
性の異なる電界Ｅ又はＥ′を付与すると、双極子モーメ
ント電界ＥまたはＥ′をの電界ベクトルに対応して上向
き（24）又は下向き（24′）とその向きを変え、それに
応じて液晶分子は第１の安定状態23（明状態）かあるい
は第２の安定状態23′（暗状態）の何れか一方に配向す
る。
このような強誘電性液晶を光学変調素子として用いる
ことの利点は２つある。第１に応答速度が極めて早いこ
とであり、第２に液晶分子の配向が双安定性を有するこ
とである。第２の点を例えば第２図によって説明する
と、電界Ｅを印加すると液晶分子は第１の安定状態23に
配向するが、この状態は電界を切ってもこの第１の安定
状態23が維持され、又、逆向きの電界Ｅ′を印加する
と、液晶分子は第２の安定状態23′に配向してその分子
の向きを変えるが、やはり電界を切ってもこの状態に保
ち、それぞれの安定状態でメモリー機能を有している。
ことの利点は２つある。第１に応答速度が極めて早いこ
とであり、第２に液晶分子の配向が双安定性を有するこ
とである。第２の点を例えば第２図によって説明する
と、電界Ｅを印加すると液晶分子は第１の安定状態23に
配向するが、この状態は電界を切ってもこの第１の安定
状態23が維持され、又、逆向きの電界Ｅ′を印加する
と、液晶分子は第２の安定状態23′に配向してその分子
の向きを変えるが、やはり電界を切ってもこの状態に保
ち、それぞれの安定状態でメモリー機能を有している。
このような応答速度の早さと、双安定性が有効に実現
されるには、セルとしては出来るだけ薄い方が好まし
く、一般的には0.5μｍ乃至20μｍ特に１μｍ乃至５μ
ｍに適している。
されるには、セルとしては出来るだけ薄い方が好まし
く、一般的には0.5μｍ乃至20μｍ特に１μｍ乃至５μ
ｍに適している。
この種の強誘電性液晶を用いたマトリクス電極構造を
有する液晶−電気光学装置は、例えばクラークとラガバ
ルにより、米国特許第4,367,924号明細書で提案されて
いる。
有する液晶−電気光学装置は、例えばクラークとラガバ
ルにより、米国特許第4,367,924号明細書で提案されて
いる。
次に、本発明における液晶光学素子の詳細を説明す
る。第３図は本発明の一実施例による光学変調素子を示
す模式的断面図である。31は一方の基板であり、ガラス
やプラスティックが用いられる。この基板31の上に、IT
O等の第１の電極32及び配向制御層33が積層されてい
る。これと対向して他方の基板34が両基板間に光学変調
物質１を挟持して配置され、基板34の上には第２の電極
35と配向制御層36が積層され、基板31と34との間隔はス
ペーサ37によって制御されている。
る。第３図は本発明の一実施例による光学変調素子を示
す模式的断面図である。31は一方の基板であり、ガラス
やプラスティックが用いられる。この基板31の上に、IT
O等の第１の電極32及び配向制御層33が積層されてい
る。これと対向して他方の基板34が両基板間に光学変調
物質１を挟持して配置され、基板34の上には第２の電極
35と配向制御層36が積層され、基板31と34との間隔はス
ペーサ37によって制御されている。
第４図は前述の一方の基板31に形成した画素内の配向
制御層33の平面図を表している。この配向制御層33は、
互いに相違した配向規制力の領域、すなわち第１の配向
規制力領域101と第２の配向規制力領域102とを有し、第
１の配向規制力領域101が第２の配向規制力領域102内に
規則的に分散状に分布している。従って第１領域101と
第２領域102とは同一方向の一軸性配向軸（例えばラビ
ング処理軸）を有しているが互いにその一軸性配向軸の
配向規制力が相違している。
制御層33の平面図を表している。この配向制御層33は、
互いに相違した配向規制力の領域、すなわち第１の配向
規制力領域101と第２の配向規制力領域102とを有し、第
１の配向規制力領域101が第２の配向規制力領域102内に
規則的に分散状に分布している。従って第１領域101と
第２領域102とは同一方向の一軸性配向軸（例えばラビ
ング処理軸）を有しているが互いにその一軸性配向軸の
配向規制力が相違している。
前述した配向制御層33を設けた基板31を得る方法とし
ては、例えばガラスまたはプラスティックなどの基板31
上に電極32としてITOなどをスパッタリング法により、
約3000Å厚で一様に設け、次いでこの基板31上にポリビ
ニルアルコール水溶液をスピナーまたはディピングによ
り一様に設け、約180℃で30分間の熱処理により硬化し
た約1000〜2000Å厚のポリビニルアルコール膜（第２の
配向規制力領域102に対応）を形成し、更にこのポリビ
ニルアルコール膜のうえにポリイミド前駆体溶液（例え
ばピロメリット配無水物と４、４′−ジアミノジフエニ
ルエーテルとの縮合体をＮ−メチルピリドンに溶解した
溶液）をメッシュを介して塗工した後、約180℃で１時
間の熱処理により得たポリイミド（第１の配向規制力領
域101に対応）を形成し、更に一軸性配向処理としてラ
ビング処理などを施すことによって得る方法がある。
ては、例えばガラスまたはプラスティックなどの基板31
上に電極32としてITOなどをスパッタリング法により、
約3000Å厚で一様に設け、次いでこの基板31上にポリビ
ニルアルコール水溶液をスピナーまたはディピングによ
り一様に設け、約180℃で30分間の熱処理により硬化し
た約1000〜2000Å厚のポリビニルアルコール膜（第２の
配向規制力領域102に対応）を形成し、更にこのポリビ
ニルアルコール膜のうえにポリイミド前駆体溶液（例え
ばピロメリット配無水物と４、４′−ジアミノジフエニ
ルエーテルとの縮合体をＮ−メチルピリドンに溶解した
溶液）をメッシュを介して塗工した後、約180℃で１時
間の熱処理により得たポリイミド（第１の配向規制力領
域101に対応）を形成し、更に一軸性配向処理としてラ
ビング処理などを施すことによって得る方法がある。
相違した配向規制力の一軸性配向軸を形成するには、
前述したポリビニルアルコール／ポリイミドの組み合わ
せのほかにポリビニルアルコール／ポリアミド、ポリビ
ニルアルコール／シランカップリング剤、ポリイミド／
ポリアミド、ポリイミド／シランカップリング剤などの
異なる勇気ポリマー又はモノマーの組み合わせを用いる
ことが出来る。又、本発明では、第１の配向規制力領域
101をSiOなどの無機絶縁物質の膜で形成し、第２の配向
規制力領域102を有機ポリマーの膜で形成した組み合わ
せ、又はその逆の組み合わせを用いることもできる。
前述したポリビニルアルコール／ポリイミドの組み合わ
せのほかにポリビニルアルコール／ポリアミド、ポリビ
ニルアルコール／シランカップリング剤、ポリイミド／
ポリアミド、ポリイミド／シランカップリング剤などの
異なる勇気ポリマー又はモノマーの組み合わせを用いる
ことが出来る。又、本発明では、第１の配向規制力領域
101をSiOなどの無機絶縁物質の膜で形成し、第２の配向
規制力領域102を有機ポリマーの膜で形成した組み合わ
せ、又はその逆の組み合わせを用いることもできる。
又、本発明では他方の配向制御層36としては、ポリビ
ニルアルコール、ポリイミド、ポリアミドやシランカッ
プリング剤で一様に形成した被膜にラビング処理を施し
たものを用いることができる。
ニルアルコール、ポリイミド、ポリアミドやシランカッ
プリング剤で一様に形成した被膜にラビング処理を施し
たものを用いることができる。
本発明では、第１の配向規制力領域101と第２の配向
規制力領域102における強誘電性液晶に対する一軸性配
向規制力が互いに相違しているため、強誘電性液晶の閾
値電圧が第１の領域101と第２の領域とで相違したもの
になる。従って第１の領域101と第２の領域102での反転
開始電圧が相違し、例えば前述のポリビニルアルコール
／ポリイミドの組み合わせでは、第１の領域101に対応
するポリイミドが第２の領域102に対応するポリビニル
アルコールと比較して閾値電圧を低くする傾向があるた
め、第１の領域101に反転核を発生することになる。
規制力領域102における強誘電性液晶に対する一軸性配
向規制力が互いに相違しているため、強誘電性液晶の閾
値電圧が第１の領域101と第２の領域とで相違したもの
になる。従って第１の領域101と第２の領域102での反転
開始電圧が相違し、例えば前述のポリビニルアルコール
／ポリイミドの組み合わせでは、第１の領域101に対応
するポリイミドが第２の領域102に対応するポリビニル
アルコールと比較して閾値電圧を低くする傾向があるた
め、第１の領域101に反転核を発生することになる。
本発明の好ましい具体例では、ポリビニルアルコール
／ポリイミドで組み合わせた配向制御膜を用いた液晶素
子に交流を印加することができる。この際に用いる交流
は10Hz〜1KHzで、20V〜200V程度のもので、ポリビニル
アルコールの配向制御膜に対応している強誘電性液晶を
チルト角が大きいユニフォーム配向状態とすることが出
来る。ユニフォーム配向状態の強誘電性液晶の閾値電圧
はスプレイ配向状態の場合と比較して高いものとなって
いるので、スプレイ配向状態となっているポリイミド膜
に対応した強誘電性液晶の閾値電圧を確実に低いものと
することができる。
／ポリイミドで組み合わせた配向制御膜を用いた液晶素
子に交流を印加することができる。この際に用いる交流
は10Hz〜1KHzで、20V〜200V程度のもので、ポリビニル
アルコールの配向制御膜に対応している強誘電性液晶を
チルト角が大きいユニフォーム配向状態とすることが出
来る。ユニフォーム配向状態の強誘電性液晶の閾値電圧
はスプレイ配向状態の場合と比較して高いものとなって
いるので、スプレイ配向状態となっているポリイミド膜
に対応した強誘電性液晶の閾値電圧を確実に低いものと
することができる。
本明細書で記載の「ユニフォーム配向状態」とは電圧
が印加されていない状態下で、強誘電性液晶のらせんが
ほどけ、両基板に隣接する液晶分子の基板への写影が互
いに平行か又は平行に近い交差角で交差している状態を
言い、「スプレイ配向状態」とは上述した両基板への写
影が互いに所定の角度で交差した状態を言う。一般に、
ポリビニルアルコールを配向制御膜とした強誘電性液晶
素子に交流を印加すると、ユニフォーム配向状態にな
り、ポリイミドを配向制御膜として強誘電性液晶素子で
は交流を印加してもユニフォーム配向状態とはならず、
スプレイ配向状態となっている。そして、一般にはユニ
フォーム配向状態よりスプレイ配向状態の強誘電性液晶
の方がその閾値電圧が小さい。
が印加されていない状態下で、強誘電性液晶のらせんが
ほどけ、両基板に隣接する液晶分子の基板への写影が互
いに平行か又は平行に近い交差角で交差している状態を
言い、「スプレイ配向状態」とは上述した両基板への写
影が互いに所定の角度で交差した状態を言う。一般に、
ポリビニルアルコールを配向制御膜とした強誘電性液晶
素子に交流を印加すると、ユニフォーム配向状態にな
り、ポリイミドを配向制御膜として強誘電性液晶素子で
は交流を印加してもユニフォーム配向状態とはならず、
スプレイ配向状態となっている。そして、一般にはユニ
フォーム配向状態よりスプレイ配向状態の強誘電性液晶
の方がその閾値電圧が小さい。
第５図は前述した強誘電性液晶のセルにおける電圧印
加による分子の反転の様子を模式的に示す図である。
加による分子の反転の様子を模式的に示す図である。
まず、電圧が印加され始めた直後、は（ａ）に示す様
に電圧印加部分のうち第１の領域101に対応して部分的
に反転核51が発生する。この後、（ｂ）と（ｃ）に示す
ように印加電圧下で時間が経つにつれて前記反転核51を
中心に反転部分が時間が経つに従って次第に広がって反
転領域52が形成される。更に、電圧を印加し続けると、
その殆どが反転し（ｄ）のようになり、最後に前記電圧
印加部分全域（画素全域）が反転するものである。
に電圧印加部分のうち第１の領域101に対応して部分的
に反転核51が発生する。この後、（ｂ）と（ｃ）に示す
ように印加電圧下で時間が経つにつれて前記反転核51を
中心に反転部分が時間が経つに従って次第に広がって反
転領域52が形成される。更に、電圧を印加し続けると、
その殆どが反転し（ｄ）のようになり、最後に前記電圧
印加部分全域（画素全域）が反転するものである。
因に、強誘電性液晶の一般的な反転の様子は、例えば
オリハラ（Orihara）とイシバシ（Ishibashi）による
“スイッチング・キャラクタリスティクス・オブ・フェ
ロエレクトリック・リキッド・クリスタル・ドバンボ
ク”（“Switching Cheracteristics of Ferroelectric
Liquid Crystal DOBAMBC"）−ジャパニーズ・ジャーナ
ル・オブ・アプライド・フィジックス（Japanese Journ
al of applied physics）第23巻、第10号、1984年10月
第1274-1277頁に記載されている。
オリハラ（Orihara）とイシバシ（Ishibashi）による
“スイッチング・キャラクタリスティクス・オブ・フェ
ロエレクトリック・リキッド・クリスタル・ドバンボ
ク”（“Switching Cheracteristics of Ferroelectric
Liquid Crystal DOBAMBC"）−ジャパニーズ・ジャーナ
ル・オブ・アプライド・フィジックス（Japanese Journ
al of applied physics）第23巻、第10号、1984年10月
第1274-1277頁に記載されている。
この様に本発明は画素内に意図的に反転核を複数離間
させて形成しその反転核を中心に反転領域を画素内に部
分的に形成する方法に基づいており、例えば配向制御層
33に形成した第１の領域101を中心に強誘電性液晶の反
転が開始され、さらにパルス信号のパルス数、パルス幅
又は波高値の大きさに応じて、その領域101を中心に成
長する反転領域の大きさが決定される。
させて形成しその反転核を中心に反転領域を画素内に部
分的に形成する方法に基づいており、例えば配向制御層
33に形成した第１の領域101を中心に強誘電性液晶の反
転が開始され、さらにパルス信号のパルス数、パルス幅
又は波高値の大きさに応じて、その領域101を中心に成
長する反転領域の大きさが決定される。
また本発明の光学変調素子に、走査電極と情報電極で
形成したマトリクス電極を適用し線順次書き込みを行う
にあたって、特開昭59-193427号公報に開示された駆動
方式を採用するのが好ましい。すなわち、本発明では、
書き込みライン上の画素を一旦黒レベルに相当する一方
の安定状態に強誘電性液晶を配向させ、次ぎに後述する
第６図乃至第８図に示すパルス信号を情報電極側に印加
することによって、白レベルに相当する他方の安定状態
に強誘電性液晶を反転させかかる走査をライン毎に順次
行うことで一画面の階調表示が得られる。
形成したマトリクス電極を適用し線順次書き込みを行う
にあたって、特開昭59-193427号公報に開示された駆動
方式を採用するのが好ましい。すなわち、本発明では、
書き込みライン上の画素を一旦黒レベルに相当する一方
の安定状態に強誘電性液晶を配向させ、次ぎに後述する
第６図乃至第８図に示すパルス信号を情報電極側に印加
することによって、白レベルに相当する他方の安定状態
に強誘電性液晶を反転させかかる走査をライン毎に順次
行うことで一画面の階調表示が得られる。
また本発明は光学変調物質として、前述した強誘電性
液晶のほかにTN液晶などをもちいることも出来る。
液晶のほかにTN液晶などをもちいることも出来る。
第６図乃至第８図は第１の電極32と第２の電極35との
間に印加される電気信号の代表例を示す図である。第６
図は印加パルス幅、第７図は印加パルス数、第８図は印
加パルス電圧値（波高値）を選択することにより階調表
示を得ることが出来る信号を夫々示している。
間に印加される電気信号の代表例を示す図である。第６
図は印加パルス幅、第７図は印加パルス数、第８図は印
加パルス電圧値（波高値）を選択することにより階調表
示を得ることが出来る信号を夫々示している。
第６図乃至第８図の夫々における（ａ）〜（ｄ）は模
式的に第５図の（ａ）〜（ｄ）に対応している。
式的に第５図の（ａ）〜（ｄ）に対応している。
第６および７図は本発明光学変調素子に最も適した印
加電圧の例である。すなわち、これらの図におけるパル
ス波形（ａ）を第３図における電極32と35との間に印加
することで比較的高い電界が作用する部分（部位101）
の光学変調物質が反転を開始し、核となり反転部分が拡
がり始める。もしここで電圧の印加を中止すれば特に双
安定性のある光学変調物質の場合は、このままの状態が
メモリされる。次ぎに第６および第７図の（ｂ）〜
（ｄ）に示す電圧の印加、或はパルスの印加を与えれば
反転部分が拡がり、夫々電圧印加を中止した時点におけ
る状態をメモリし階調表面が可能となるものである。
加電圧の例である。すなわち、これらの図におけるパル
ス波形（ａ）を第３図における電極32と35との間に印加
することで比較的高い電界が作用する部分（部位101）
の光学変調物質が反転を開始し、核となり反転部分が拡
がり始める。もしここで電圧の印加を中止すれば特に双
安定性のある光学変調物質の場合は、このままの状態が
メモリされる。次ぎに第６および第７図の（ｂ）〜
（ｄ）に示す電圧の印加、或はパルスの印加を与えれば
反転部分が拡がり、夫々電圧印加を中止した時点におけ
る状態をメモリし階調表面が可能となるものである。
第８図に示す印加電圧を変える方法によれば、（ａ）
に示すパルスにより、前記反転核の形成が行われ、
（ｂ）〜（ｄ）に示すように電圧を大きくすると、光学
変調物質の応答性が良くなるため、反転する領域が大き
くなるが、このときも前記電界強化が大きい部分が先ず
最初に反転し、与えるパルス幅内で反転領域が最初に広
がっていくものと考えられる。この場合のパルス印加時
間があまり長いと、領域102で強誘電性液晶が反転して
しまうので、前記パルス印加時間は適当に調整する。
に示すパルスにより、前記反転核の形成が行われ、
（ｂ）〜（ｄ）に示すように電圧を大きくすると、光学
変調物質の応答性が良くなるため、反転する領域が大き
くなるが、このときも前記電界強化が大きい部分が先ず
最初に反転し、与えるパルス幅内で反転領域が最初に広
がっていくものと考えられる。この場合のパルス印加時
間があまり長いと、領域102で強誘電性液晶が反転して
しまうので、前記パルス印加時間は適当に調整する。
［発明の効果］ 本発明によれば、高密度画素の表示パネル、又はシャ
ッタアレイに適した光学変調素子を提供することがで
き、しかも単にパルス信号のパルス幅、パルス数または
波高値を階調に応じて変化させて階調を表現する表示パ
ネルに適した強誘電性液晶素子を提供することができる
利点を有している。
ッタアレイに適した光学変調素子を提供することがで
き、しかも単にパルス信号のパルス幅、パルス数または
波高値を階調に応じて変化させて階調を表現する表示パ
ネルに適した強誘電性液晶素子を提供することができる
利点を有している。
第１図は本発明に用いられる強誘電性液晶素子を説明す
るための模式図である。 第２図は本発明に用いられる強誘電性液晶素子を説明す
るための模式図である。 第３図は本発明の一実施例による光学変調素子の模式的
断面図である。 第４図は本発明の一実施例による光学変調素子の一部分
を示す模式的平面図である。 第５図は本発明の一実施例による光学変調素子の画素の
反転領域の形成の様子を説明するための模式的平面図で
ある。 第６図は本発明に用いられる階調情報に応じた信号の波
形の一例を示す図である。 第７図は本発明に用いられる階調情報に応じた信号の波
形の別の例を示す図である。 第８図は本発明に用いられる階調情報に応じた信号の波
形の更に他の例を示す図である。 １……光学変調物質 31……基板 32……第１の電極 35……第２の電極 34……基板 51……反転核 52……反転領域 101……第１の配向規制力領域 102……第２の配向規制力領域
るための模式図である。 第２図は本発明に用いられる強誘電性液晶素子を説明す
るための模式図である。 第３図は本発明の一実施例による光学変調素子の模式的
断面図である。 第４図は本発明の一実施例による光学変調素子の一部分
を示す模式的平面図である。 第５図は本発明の一実施例による光学変調素子の画素の
反転領域の形成の様子を説明するための模式的平面図で
ある。 第６図は本発明に用いられる階調情報に応じた信号の波
形の一例を示す図である。 第７図は本発明に用いられる階調情報に応じた信号の波
形の別の例を示す図である。 第８図は本発明に用いられる階調情報に応じた信号の波
形の更に他の例を示す図である。 １……光学変調物質 31……基板 32……第１の電極 35……第２の電極 34……基板 51……反転核 52……反転領域 101……第１の配向規制力領域 102……第２の配向規制力領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−160426（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−131225（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−78530（ＪＰ，Ａ)
Claims (9)
- 【請求項１】互いに対向する第１の電極及び第２の電極
と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置した
光学変調物質と、を有する画素を２次元状に配列した光
学変調素子において、 前記画素に階調情報に応じた電気信号を供給する手段を
備えるとともに、 前記第１の電極上に配向制御層を設け、該配向制御層の
表面には前記光学変調物質を配向させる配向規制力が該
配向制御層と異なる被膜を設け、該被膜は、該光学変調
物質の状態が反転する反転領域を前記画素内に部分的に
形成するように、前記画素内に複数離間して規則的に配
置されていることを特徴とする光学変調素子。 - 【請求項２】前記光学変調物質が強誘電性液晶である特
許請求の範囲第１項に記載の光学変調素子。 - 【請求項３】前記強誘電性液晶がカイラルスメクティッ
ク液晶である特許請求の範囲第１項に記載の光学変調素
子。 - 【請求項４】前記画素が複数の行及び列に沿って配列
し、各行毎の画素が走査電極と共通に接続されていると
ともに、各列毎の画素が情報電極に接続され、前記情報
電極に前記階調情報に応じたパルス信号を印加する手段
を有する特許請求の範囲第１項に記載の光学変調素子。 - 【請求項５】前記パルス信号が階調に応じたパルス幅の
パルス信号である特許請求の範囲第４項に記載の光学変
調素子。 - 【請求項６】前記パルス信号が階調に応じたパルス数の
パルス信号である特許請求の範囲第４項に記載の光学変
調素子。 - 【請求項７】前記パルス信号が階調に応じた波高値のパ
ルス信号である特許請求の範囲第４項に記載の光学変調
素子。 - 【請求項８】前記パルス信号が画素内の光学変調物質を
一方の安定状態に配向させた後に印加する信号である特
許請求の範囲第４項に記載の光学変調素子。 - 【請求項９】前記反転領域が縦長の形状を示す中間調表
示状態をもつ特許請求の範囲第１項に記載の光学変調素
子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61075868A JP2517549B2 (ja) | 1986-04-02 | 1986-04-02 | 光学変調素子 |
| US07/030,569 US4796980A (en) | 1986-04-02 | 1987-03-27 | Ferroelectric liquid crystal optical modulation device with regions within pixels to initiate nucleation and inversion |
| EP87104841A EP0240010B1 (en) | 1986-04-02 | 1987-04-01 | Optical modulation device |
| ES198787104841T ES2035825T3 (es) | 1986-04-02 | 1987-04-01 | Dispositivo de modulacion optica. |
| DE8787104841T DE3782353T2 (de) | 1986-04-02 | 1987-04-01 | Optische modulationsvorrichtung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61075868A JP2517549B2 (ja) | 1986-04-02 | 1986-04-02 | 光学変調素子 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5076856A Division JP2510823B2 (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | 光学変調素子の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62231934A JPS62231934A (ja) | 1987-10-12 |
| JP2517549B2 true JP2517549B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=13588662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61075868A Expired - Fee Related JP2517549B2 (ja) | 1986-04-02 | 1986-04-02 | 光学変調素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2517549B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2558097B2 (ja) * | 1986-04-10 | 1996-11-27 | セイコーエプソン株式会社 | 立体映像観察用液晶電気光学装置 |
| JPH036526A (ja) * | 1989-06-02 | 1991-01-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 強誘電性液晶ディスプレイ |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2600647B2 (ja) * | 1985-10-02 | 1997-04-16 | セイコーエプソン株式会社 | 液晶表示装置 |
| JPS62131225A (ja) * | 1985-12-02 | 1987-06-13 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 液晶装置 |
| JPS62160426A (ja) * | 1986-01-08 | 1987-07-16 | Sharp Corp | 液晶表示素子 |
-
1986
- 1986-04-02 JP JP61075868A patent/JP2517549B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62231934A (ja) | 1987-10-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |