JPS62220926A

JPS62220926A - 光学変調素子

Info

Publication number: JPS62220926A
Application number: JP6345686A
Authority: JP
Inventors: Shuzo Kaneko; 金子　修三; Akihiro Mori; 明広毛利; Tsutomu Toyono; 豊野　勉; Toru Takahashi; 通高橋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-03-20
Filing date: 1986-03-20
Publication date: 1987-09-29
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPH0769547B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、表示パネルのための光学変調素子に関し、詳
しくは少なくとも２つの安定状態を示す液晶物質、特に
強誘電性液晶を用いた表示パネル、と（に階調表示に適
した液晶光学素子に関する。

〔従来の技術〕

従来のアクティブマトリクス駆動方式を用いた液晶テレ
ビジョンパネルでは、薄膜トランジスタ（ＴＰＴ）を画
素毎にマトリクス配置し、ＴＰＴ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液晶（例えば
ツィステッド・ネマチック；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
行なわれている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、この様な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、使用するＴＰＴ
が複雑な構造を有しているため、製造工程数が多く、高
い製造コストがネックとなっているうえに、ＴＰＴを構
成している薄膜半導体（例えば、ポリシリコン、アモル
ファスシリコン）を広い面積に亘って被膜形成すること
が難しいなどの問題点がある。

一方、低い製造コストで製造できるものとしてＴＮ液晶
を用いたパッシブマトリックス駆動方式の表示パネルが
知られているが、この表示パネルでは走査線（Ｎ）が増
大するに従って、１画面（ｌフレーム）を走査する間に
１つの選択的に有効な電界が印加されている時間（デユ
ーティ−比）が１／Ｎの割合で減少し、このためクロス
トークが発生し、しかも高コントラストの画像とならな
いなどの欠点を有している上、デユーティ−比が低（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
ビジョンパネルには適していない。

〔問題点と解決するための手段〕及び〔作用〕　本発明
の目的は、前述の欠点を解消したもので、詳しくは広い
面積に亘って高密度画素をもつ階調表示パネルのための
光学変調素子を提供することにある。

すなわち、本発明は相対向する第１と第２の導電膜と、
光学変調物質とを有し、前記第１と第２の導電膜のうち
少なくとも一方の導電膜のシート抵抗を１０３Ω／□以
上とするとともに、該導電膜の面内に電位勾配を形成す
る画素を２次元状に配列した光学変調素子に特徴を有し
ている。すなわち、本発明は１つの画素を構成する相対
向する２つの導電膜の少なくとも一方に面内で電位勾配
を付与し、他方の導電膜に階調に応じた波高値のパルス
信号あるいは階調に応じたパルス幅又はパルス数の信号
を印加し、画素内で反転閾値電圧を越えた領域と越えな
い領域を形成することによって階調性を表現するために
最も適した光学変調素子を提供する。

〔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、特にこのような性質を有す
る液晶が用いられる。

本発明の光学変調素子で用いることができる少なくとも
２つの安定状態特に双安定性を示す液晶としては、強誘
電性を有するカイラルスメクチック液晶が最も好ましく
、そのうちカイラルスメクチックＣ相（Ｓｍ（、ｋ）、
Ｈ相（ＳｍＨ＊）、Ｉ相（ＳｍＩ＊）、Ｆ相（Ｓ　ｍ　
Ｆ　＊　）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・
フイジイク・レットル°′（“ＬＥＪＯＵＲＮＡＬ　　
ＤＥ　　ＰＨＹＳＩＱＵＥ　　ＬＥＴＴＲＥ”）第３６
巻（Ｌ−６９）１９７５年の［フェロエレクトリック・
リキッド・クリスタルスｊ　（ｒＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔ
ｒｉｃＬｉｑｕｉｄ　　Ｃｒｙｓｔａｌｓｊ）　；“ア
プライド・フイジイツクス舎しターズ″（“Ａｐｐｌｉ
ｅｄ　　ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ”）第３６巻、
第１１号、１９８０年の「サブミクロ・セカンド・バイ
スティプル・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Ｊ　（ｒｓｕｂｍｉｃｒ
ｏ　　５ｅｃｏｎｄ　　Ｂ１５ｔａｂｌｅＥｌｅｃｔｒ
ｏｏｐｔｉｃ　　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　　ｉｎ　　Ｌｉ
ｑｕｉｄＣｒｙｓｔｅｌｓＪ）　；“固体物理”１６　
（１４１）　１９８１　ｒ液晶」等が記載されており、
本発明ではこれらに開示された強誘電性液晶を用いるこ
とができる。

より具体的には、本発明法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−ｏ−（２−メチル）−ブチルレゾルシリチン−４
′−オクチルアニリン（ＭＢＲＡ８）等が挙げられる。

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＊、Ｓ　ｍ　Ｈ＊、Ｓｍｌ＊、ＳｍＦ＊、
Ｓ　ｍ　Ｇ　＊となるような温度状態に保持する為、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、１ｎ２０ａ、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Ｓｍ
Ｃ＊相の液晶が封入されている。太線で示した線１３が
液晶分子を表わしており、この液晶分子１３は、その分
子に直交した方向に双極子モーメント（Ｐ土）　１４を
有している。基板１１と１１′上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土）　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
の長袖方向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従って例
えばガラス面の上下に互いにクロスニコルの位置１［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く強誘電性液晶の膜厚）
を充分に薄（した場合（例えば１μ）には、第２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
ん構造は解除され（非らせん構造）、その双極子モーメ
ントＰ又はＰ′　は上向き（２４）又は下向き（２４’
　）のどちらかの配向状態をとる。このようなセルに第
２図に示す如く一定の閾値以上の極性の異なる電界Ｅは
Ｅ′を付与すると、双極子モーメント電界Ｅ又はＥ′の
電界ベクトルに対応して上向き２４又は下向き２４′　
と向きを変え、それに応じて液晶分子は第１の安定状態
２３（明状態）か或いは第２の安定状態２３′　（暗状
態）の何れか一方に配向する。

この様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速いこと、
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速さと、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０．５μ〜２０μ、特に１μ〜５μが適してい
る。この種の強誘電性液晶を用いたマトリクス電極構造
を有する液晶−電気光学装置は、例えばクラークとラガ
バルにより、米国特許第４゜３６７、　９２４号明細書
で提案されている。

次に、本発明で用いる液晶光学素子の詳細を第３図を参
照して説明する。

第３図中の３１は、一方の基板である。３２は表示導電
膜であり３１の基板上に積層されている。３３は、低抵
抗の金属フィルムからなる伝送電極であリ、表示導電膜
３２上に等間隔に平行に並んで積層されている。又基板
３１に対して図示されていない他方の基板が対向してお
り該他方の基板上の図中画素Ａの領域に対応する領域に
は対向導電膜（対向電極）３４が配置されている。表示
用導電膜３２と対向電極３４との間には、前述した光学
的変調物質がサンドイッチされている。

前記により構成される液晶光学素子では、伝送電極３３
に印加された走査電圧により、表示用導電膜３２の面内
に電位勾配を付与することによって、対向電極３４との
間の電界に電位差勾配を生じさせる。

この際、たとえば伝送電極３３ｂを第１の基準電位点Ｖ
ａに接続し、これと隣り合う伝送電極３３ａおよび３３
ｃに第２の基準電位点ＶＥ（例えばＯボルト）を印加す
ると第４図（ａ）の如く、伝送電極間３３ｂと３３ａあ
るいは３３ｂと３３ｃの導電膜３２の面内の長さ方向Ｉ
！ｌと１２にＶａの電位勾配を付与する、この時、強誘電性液晶の反転閾値電圧Ｖｔｈ−＠Ｖａと
した時、対向電極３４に情報信号として−ｖｂを印加す
ると、第１３図（ｂ）に示す様に導電膜３２の面内の長
さ方向ｍｌとｍ２に対応する強誘電性液晶に反転閾値電
圧ｖｔｈ以上の電位差Ｖａ　十Ｖｂが印加されることに
なり、かかるｍｌとｍ２に対応した領域が例えば明状態
から暗状態に反転することができる。従って、画素毎に
階調に応じた値でｖｂの値を選択して印加することによ
って階調性を表現することができる。この際、前記の様
に対向電極３４に印加する電圧信号−ｖｂを階調情報に
応じてその電圧値を変調してもよく、又は階調情報に応
じてそのパルス幅を変調してもよく若しくはそのパルス
数を変調することによって階調性を制御することができ
る。

次に上記階調性を出すために最も好ましい光学変調素子
具体的構成例を第３図を用いて説明する。

図においてガラス基板３１上にスパッタリング法によっ
て約３０００人厚の透明導電膜である５ｎＯｚ（酸化錫
）膜を形成し、表示用導電膜３２とする。次いで１００
０人厚でＡ１！を前述の５ｎ０２膜上に真空蒸着し、再
びパターニングすることにより伝送電極３３を複数本形
成する。ここで、たとえば前記伝送電極の間隔を２３０
μｍ、該電極巾を２０μｍとすることが出来る。

一方対向基板には、スパッタリング法によりＩＴＯ（イ
ンジウム、ナイン、オキサイド）膜を対向電極３４とし
て設ける。

このようにして作製された２つの基板のそれぞれの表面
に液晶配向膜として約５００人のポリビニルアルコール
層を形成し、ラビング処理を施した。

本発明の好ましい具体例としては、表示用導電膜３２の
シート抵抗を好ましくは１０’Ω／ロ〜１０’Ω／ロ台
、許容範囲として１０”Ω／ロ〜１０’Ω／ロ台とする
ことである。このような抵抗を形成するものとしては前
記のＳｎＯ２をアルゴン気中でスパッターしたもの等が
用いうる。かかるアルゴン気中でスパッターする方法は
、例えばディー・ビー・フラシャ（Ｄ、Ｂ、Ｆｒａｓｅ
ｒ）とエッチ・ディー・クック（Ｈ，Ｄ、Ｃｏｏｋ）の
共著“ジャーナル・オブ・ザ・エレクトロケミカル・ソ
サイエティー・ソリッド−ステート・サイエンス・アン
ド・テクノロジー″（“Ｊｏｕｒｎａｌ　　ｏｆ　　ｔ
ｈｅ　　ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔ
ｙ　　５ｏｌｉｄ−３ｔａｔｅ　　５ｃｉｅｎｃｅ　　
ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ″）第１１９巻、第１０号
（１９７２年発行）の“ハイリイー・コンダックテイブ
・トランスペアレント・フイルムズ・オブ・スパツター
ド弓ｎ２−ｘｓｎｘｏ３　ｙ”　（“Ｈｉｇｈｌｙ　　
ＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔ　　Ｆｉ
ｌｍｓ　　ｏｆ　　５ｐｕｔｔｅｒｅｄ　　ｌｎ２−）
（Ｓｎｘ０３−ｙ”）に記載されている。

上記した様に前記表示用導電膜３２の抵抗を調整するこ
とにより、前記階調性の表現が極めて広範の光学変調物
質に適用可能となる他、上記の方法で電位勾配をつける
場合においての電力消費を少なくすることが出来る。

上記条件はまず第１に階調表現を行なうための電位勾配
形成時において、上記表示用電極において流れる電流に
よる発熱を制限する。

すなわち、ガラス基板等への放熱を無視した場合の前記
電極の上昇温度は単純な論理計算で次の様になる。

Ｖ：前記Ｖａ−前記ＶＥ（伝送電極間の電位差）Ｒ：伝送電極間の抵抗ｔ：前記Ｖの印加時間Ｃ：表示用電極（伝送電極間）の熱容量Ｖ：伝送電極間
の電極体積ここで１画素に注目し、■として例えばｔｏｖ、　ｔと
して１００　μｓｅｃ、　Ｃとして２〜３Ｊ／ｃ　ｒｄ
　−ＫまたＶとして前記例示した２３０μｍＸ２３０μ
ｍ　Ｘ　３０００人を代入した場合、△Ｔ＝２５０００
０／Ｒ（Ｋ）程度となる。ここで上記のガラス基板等へ
の放熱を考慮しても、たとえばＲ（ここではシート抵抗
がそのまま使える）が数Ω〜数十Ωであった場合、温度
上昇は相当大きなものとなり、この温度上昇が隣接する
光学変調物質の性質によっては光学的あるいは物性的特
性に悪影響を及ぼす可能性がある。特に、電圧が大きく
なったり、画素の書き込み時間が長くなったりあるいは
、書込み時間が短くなつたとしても逆に画素の面積がよ
り小さくなったりした場合に、該影響は更に太き（なる
。更に、前記ＶがＩＯＶの場合、１例としてＲが１００
Ωであれば１画素当りＩＷの消費電力となり、たとえば
後述する様にこのような画素をマトリクスに多数構成し
た場合、たとえば１０００画素分の階調を１度与える場
合ＩＫＷという大きなものとなってしまう。したがって
、本発明者らは、上記を考慮し、特に上記表示用電極の
シート抵抗をｌＯ３Ω／四以上とすることで、上記問題
点を解決するに至った。更に前記温度による影響を軽減
し、光学変調物質の選択を広範にし、また、書き込む時
間、画素面積の小型化を円滑に行なうためにさらに好ま
しくは１０’Ω／□以上を選ぶことが出きる。

更に上記の抵抗値に上限を与えるとすれば、好ましくは
１０’Ω／□台以下、更に好ましくは１０’Ω／□台以
下とすることである。この理由は以下の様に考える。す
なわち使用する光学変調物質の誘電率を前記強誘電液晶
の典型として５程度、また層厚を１μｍ、画素面積を２
３０μｍの平方とした場合、上記液晶層の１画素当りの
容量は２．５ｐＦ　（２゜５Ｘ１０−”Ｆ）程度となる
。ここで上記液晶を例として１００μｓｅｃの駆動を必
要とする場合、前記階調を出す電位差が充分液晶層に作
用するためには前記表示用電極の抵抗Ｒと液晶層のＣか
ら成るＣＲの大きさが前記１００μＳｅＣより充分小さ
い方が良いからである。すなわち前記数値を典型として
利用すればＲ＝１０’Ω／□の場合、２．５　Ｘ　１０
〜６（２５μ）ｓｅｃとなり、これ以下であれば最適と
することが出来る。しかしながら、駆動をもっと遅（す
る場合（たとえば１　ｍ　ｓ　ｅ　ｃ−１０ｍ　ｓ　ｅ
　ｃ　）、あるいは液晶層厚を厚くすることによりこの
容量が小さくなった場合には、１０９Ω／□台程度であ
ってもよい。

上記説明により、前記階調を付与するにあたり、最適な
条件を提供したが、前記した伝送電極は充分に電源接続
端部からの電圧を前記表示用電極に伝え得るものであれ
ば良く、充分低抵抗、１例としてｌΩ／□前後またはこ
れ以下のものが使用される。

また、前記対向電極としては１例として約２０Ω／□の
ＩＴＯ等が前記した様に用いられる。

以上において示した２つの基板を対向させ、間隔が約ｌ
ｔｔｍとなるよう調節し、強誘電性液晶（Ｐ−η−オク
チルオキシ安息香酸−Ｐ’　−（２−メチルブチルオキ
シ）フェニルエステルとｐ−η−ノニルオキシ安息香酸
−Ｐ’−（２−メチルブチルオキシ）フェニルエステル
を主成分とした液晶組成物）を注入した。表示用導電膜
３２と対向電極３４が重なる部分画素Ａの形状は、２３
０μｍＸ２３０μｍとした。但し、ここで画素Ａの幅はこのようにして形成した液晶セルの両側に、偏光板をク
ロスニフルにして配設し、光学特性を観測した。

第５図は電気信号の印加方法を模式的に示したものであ
り、第６図及び第７図は与える電気信号である。第６図
は第５図の駆動回路４４で発生するシグナル（ｂ）の波
形を、第７図（ｉ）〜（Ｖ）は第５図の駆動回路４３で
発生するシグナル（ａ）の波形を表わしている。

さてシグナル（ｂ）として、全伝送電極３３ａ、　　ｂ
。

Ｃに一１２Ｖの２００μｓｅｃパルスを、又シグナル（
ａ）として対向電極に８ｖの２００μｓｅｃパルスをあ
らかじめ同期して与える（これを消去パルスと呼ぶ）消
去ステップを設ける。すると、液晶は第１の安定状態に
スイッチングされ、画素Ａ全体が明状態となる（このよ
うにクロス偏光板を配置した）。なお、ここで使用する
液晶の反転閾値を説明の便宜上±１５Ｖ〜±１６Ｖとす
る。

この状態より、シグナル（ｂ）として伝送電極３３ｂに
印加した第６図のパルスに同期させて、第７図（ｉ）〜
（Ｖ）に示される様な種々のパルスを対向電極３４に与
えたときの画素Ａの光学的状態を第８図に示す。

このとき、伝送電極３３ａおよび：３３ｃは基準電位（
ここではＯ）とする。パルス印加電圧−２Ｖ　（第７図
（ａ）に対応）では全く明状態７１からの変化は生じな
い（第８図（ａ）に対応）が、パルス電圧−４ｖ（第７
図（ｂ）に対応）では伝送電極３３ｂの極く近傍の液晶
がその閾値を越える電界のために暗状態７２ヘスイツチ
ングする（第８図（ｂ）に対応）。さらに印加電圧を一
６Ｖ（第７図（Ｃ））、−８Ｖ（第７図（ｄ））と太き
（した場合には、反転の閾値を越える範囲が広がるため
暗状態７２の領域は図示の如く広くなり（第８図（ｃ）
として代表例示）印加電圧−１０ｖ（第７図（ｅ））で
画素Ａ全体が暗状態にスイッチングされる（第８図（ｄ
）に対応）。このようにして階調性のある画像を形成す
ることができる。

又、第１０図Ａ　（ａ）〜（ｅ）に示されるような種々
のパルス幅の異なるシグナル（ａ）と第９図に示される
ような、三角波であるシグナル（ｂ）を同期して与えた
ときでも、前記に第８図に図示した光学的状態変化を示
すことができる。この際、第９図に示すシグナルを伝送
電極３３ｂに印加し、このシグナルと同期して第１０図
（ａ）〜（ｅ）に示すパルスを階調に応じて対向電極３
４に印加することによって階調性を表現することができ
る。

また上記は第１Ｏ図Ｂ　（ａ）〜（ｅ）に示される様な
種々のタイミングの異なるシグナル（ａ）と第９図に示
されるような、三角波であるシグナル（ｂ）を同期して
与えたときでも同様であることが容易に理解できるであ
ろう。

尚、第５図中、４１は強誘電性液晶、好ましくは双安定
状態下のカイラルスメクチック液晶、４２は対向基板を
表わしている。

又、本発明では前述の例で使用したアルミニウム（Ａｆ
）の伝送電極３３の他に銀、銅、金、クロムなどの金属
または低抵抗ＩＴＯ等の透明電極を伝送電極３３として
使用することができ、好ましくはそのシート抵抗を１０
２０７口以下とすることができる。

かかる電極のシート抵抗はたとえば膜厚を調節すること
によって適当な値に設計することができる。

上記において、階調をもたせる方法を示したが、たとえ
ば信号のレベルを特に２値だけ選ぶことによって当然階
調を出さない２値の表現も行うことができる。

上記例の場合信号としては上記第７図（ｅ）と第１０図
（ｅ）に示す信号を反転させる信号とすることができる
。

第１１図は、本発明による階調表現方式をマトリクス駆
動に適用した際の具体例を表わしている。

第１１図に示す表示パネルは、ガラス基板３１の上にス
トライプ状導電膜１０１　（１０１ａ、１０１ｂ。

１０１ｃ）が複数配列され、さらにそれぞれのストライ
プ状導電膜ｌｏｔの長手方向における両端部には低抵抗
の伝送電極１０２　（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ）
と１０３　（１０３ａ、　　１０３ｂ、　　１０３ｃ）
が配線されている。基板３１と対向する対向基板（図示
せず）に設けたストライプ状の導電膜からなる対向電極
１０４（１０４ａ、　　１０４ｂ）が配置され、前述の
ストライプ状導電膜１０１と対向電極１０４との間に強
誘電性液晶が配置される。

本発明では、書込みに先立って、たとえば伝送電極１０
２および１０３を同電位にしてストライプ状導電膜との
間に一様な電界を印加することにより、ストライプ状導
電膜１０１とストライプ状対向電極１０４との交差部で
形成される画素の全部又は所定部を一時に明状態か暗状
態のうちの何れか１方の状態とするか、又は書込みライ
ン毎に書込みに先立ってライン上の画素の全部又は所定
部を明状態か暗状態のうちの何れか１方の状態とした後
に、一方の伝送電極１０２　（１０２ａ、１０２ｂ、１
０２ｃ）毎に第６図又は第９図に示すパルスを走査信号
として順次印加するとともに、他方の伝送電極１０３　
（１０３ａ。

１０３ｂ、　　１０３ｃ）を基準電位点（例えばＯボル
ト）に接続することによって、ストライブ状導電膜１０
１に順次伝送電極１０２と１０３間での電位勾配を付与
することができる。この際、走査選択信号は、強誘電性
液晶の反転閾値電圧と等しいか、これにより若干小さめ
の電圧のパルスとすることが好ましい。

一方、複数のストライブ状対向電極には、各電極毎に伝
送電極１０２に印加した走査選択信号と同期させて、第
７図（ａ）〜（ｅ）又は第１Ｏ図（ａ）〜（ｅ）に示す
様な階調情報に応じた電圧信号を印加することによって
、走査線上の画素を階調に応じて書込みを行なうことが
できる。従って、上述の書込みを線順次書込みを行なう
ことによって、階調性を持つ１画面を形成することがで
きる。

この場合は、前記の画素人は、ストライブ電極１０１と
１０４の交差部になり、また、液晶の反転領域は１０２
，１０３いずれか所定の伝送電極側から階調に従って広
がってい（。

また、本発明では、前述のストライブ状電極１０４毎に
第６図又は第９図に示すパルス信号を走査信号として順
次印加し、この走査信号と同期させて前述の一方の伝送
電極１０２に第７図又は第１０図に示す様な階調情報に
応じた電圧信号を印加するとともに、他方の伝送電極１
０３を基準電位点に接続することによっても階調性をも
つ画面を形成することができる。

第１２図は、本発明による別の具体例を表わしている。

第１２図で示す液晶光学素子は、複数のストライプ状導
電膜ｌ１１が一方の基板上に設けられ、このストライプ
状導電膜１１１と交差させて対向配置した複数のストラ
イプ状導電膜１１２が強誘電性液晶を介して他方の基板
上に設けられている。さらに、前述のストライプ状導電
膜１１１と１１２のそれぞれの両端部には低抵抗の伝送
電極１１３．　１１４゜１１５と１１６が配線されてい
る。

本発明の別の具体例では、伝送電極１１３のそれぞれの
端子Ｓｌ、　Ｓ２．・・・・・・Ｓ７が走査信号発生回
路（図示せず）に接続され、一方の伝送電極１１５のそ
れぞれの端子ＩＩ、　　Ｉ２．・・・・・・Ｉ６が情報
信号発生回路（図示せず）に接続されている。又、端子
Ｇ　ｏ　、　　Ｇ　１２　。

・・・・・・Ｇ＋ａとＧ　２１　、　　Ｇ　２２　、・
・・・・・Ｇ２７は基準電位点（例えば０ボルト）に接
続されている。

従って、本発明では消去ステップを経た各画素が走査信
号側導電膜の面内で電位勾配を発生し、さらに情報信号
側導電膜の面内でも電位勾配を発生し、両側の電位勾配
で発生する電位差勾配が画素内の強誘電性液晶に印加さ
れることになり、多階調の表示画面の形成が可能となる
。

この際、すなわち、伝送電極側に情報信号をもたせた場
合、たとえば１０００画素Ｘ１００Ｏ画素の画面を駆動
するとしたら、この伝送電極間の表示用電極で消費する
電力は１０００画素分×選択画素数となるため、上記表
示用電極に適切な抵抗条件を与えることが必要となる。

従って、最も好ましくは、前記伝送電極側に走査信号を
与える第１１図、あるいは後述する第１３図に示す光学
変調素子とするのが適している。

ここで第１１図および第１２図に示した構成においては
、ストライブ導電膜１０１は、各ライン毎に分離してい
る。このストライブ導電膜は本発明によれば通常低抵抗
のＩＴＯよりも１０３０７口以上の高抵抗が得られるＳ
ｎＯ２膜等の方が良い。ここでＳｎＯ２膜の効率的な微
細エツチング方法について簡単に述べる。

すなわち、ＳｎＯ２膜のエツチング法としては亜鉛粉末
に水を加えてペースト状にしたもの、あるいは場合によ
っては希塩酸を加えたものよりＳｎＯ２膜をエツチング
する方法が知られているが、好ましくは微細なエツチン
グを行う方法としてＢＦ３（三ふり化はう素）プラズマ
をＳｎＯ２と反応させることにより、ＳｎＯ＋を分離し
、これで５ｎ０２膜のエツチングを行なうことができる
。第１３図は、本発明の別の具体例を表わしている。第
１３図に示す液晶光学素子は、一方の一枚の導電膜１２
１には平行な複数の伝送電極１２２が配線され、それぞ
れが走査信号発生回路（図示せず）に接続したＳｌ、　
　Ｓ２゜・・・・・・Ｓ７　　に接続されている。これ
ら伝送電極１２２と交差させて複数のストライプ状導電
膜からなる電極１２３が対向配置され、前述の導電膜１
２１とストライプ状電極１２３との間には強誘電性液晶
が配置されている。このストライプ状電極１２３の端子
Ｉｔ、　　１２．・・・・・・Ｉ５　　はそれぞれ情報
信号発生回路（図示せず）に接続されている。

従って、本例では消去ステップを経た後、液晶光学素子
の端子Ｓｌ、　　Ｓ２．・・・・・・Ｓ７　　に順次走
査信号を印加し、かかる走査信号が印加されていない端
子は基準電位点に接続することによって電位勾配を形成
する。一方、ストライプ状電極１２３には走査信号と同
期させて階調信号を印加することによって階調性の画面
を形成することができる。

ここで、前記の走査信号は、たとえば最初に端子の奇数
番目Ｓ＋、　　Ｓ３．　　Ｓｓ、・・・・・・Ｓ２□−
１順次印加し、次に端子の偶数番目Ｓ２．　　Ｓ４．　
　Ｓｓ、　・・・・・・Ｓ２゜に順次印加するようにし
てもいい。

さらに、以上までの説明においては、前記基準電位点を
主に０電位としたが、基準電位点の電位をもち」二げて
やってもよい。この時、Ｖａ−ＶＥの値が小さくなるた
め階調のための電位勾配は緩やかになるが、情報信号に
印加する電位点の絶対値を小さくすることができる。

又、逆に″基準電位点の電位を下げてやることでＶａ−
ＶＥの値を大きくして階調の幅を広げることもできる。

又、本発明によれば前述のストライプ状電極１２３に順
次走査信号を印加し、この走査信号と同期させて奇数番
目（又は偶数番目）伝送電極に階調信号を印加し、偶数
番目（又は奇数番目）の伝送電極を基準電位点に接続す
ることによっても階調駆動が行なえる。

又、本発明では前述の強誘電性液晶の他にツィステッド
ネマチック液晶、ゲストホスト液晶などを用いることが
できるが、最も好ましくは強誘電性液晶、特に少なくと
も２つの安定状態をもつ強誘電性液晶が適している。

〈発明の効果〉画素を構成する少なくとも一方の導電膜面内に電位勾配
を形成し、入力信号として電圧値、あるいはパルス幅あ
るいはパルス数等によって変調された階調信号を印加す
ることにより階調表示を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明で用いる強誘電性液晶素子
を模式的に示す斜視図である。第３図は本発明で用いる
一方の基板を表わす斜視図である。第４図（ａ）及び（ｂ）は、本発明で用いる電位勾配を
模式的に表わす説明図である。第５図は、本発明で用いる液晶光学素子の断面図である
。第６図及び第７図（ａ）〜（ｅ）は、本発明で用いる
パルス波形を表わす説明図である。第８図（ａ）〜（ｄ
）は画素の階調性を表わす模式図である。第９図、第１
０図（Ａ）　（ａ）　〜（ｅ）及び第１Ｏ図（Ｂ）　（
ａ）〜（ｅ）は、本発明で用いる別のパルスの波形を表
わす説明図である。第１１図は、本発明で用いる別の液
晶光学素子を表わす斜視図　・である。第１２図及び第
１３図は、本発明で用いる別の液晶光学素子を表わす平
面図である。第３図第４図３３ｔ　　　　　　　３３ｂ　　　　　　３３ａ３３ｃ
　　　　　’　　　　　３３ｂ　　　　　　　　　３３
０゜第６図募７図（α）−］＝＝：＝＝コ一一一一も一？Ｖ（ｂ）　　　　　　、Ｖｔ悴’Ｉｔｓル９５ε μソ５ｔＪ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）相対向する第１と第２の導電膜と、光学変調物質
とを有し、前記第１と第２の導電膜のうち少なくとも一
方の導電膜のシート抵抗を１０＾３Ω／□以上とすると
ともに、該導電膜の面内に電位勾配を形成する画素を２
次元状に配列したことを特徴とする光学変調素子。
（２）前記第１と第２の導電膜のうち少なくとも一方の
導電膜に少なくとも２本の伝送電極が接続され、該伝送
電極間の導電膜のシート抵抗を１０＾３Ω／□以上とし
た特許請求の範囲第１項記載の光学変調素子。
（３）前記画素の複数の行及び列に沿って配列され、該
画素が行毎に第１の導電膜と共通に接続されているとと
もに、列毎に第２の導電膜に共通に接続され、前記第１
の導電膜に少なくとも２本の伝送電極を接続し、かかる
伝送電極間の導電膜のシート抵抗を１０＾３Ω／□以上
とした上で、かかる第１の導電膜毎に順次走査信号を印
加する導電膜とし、且つ前記第２の導電膜に情報信号を
印加する導電膜とした特許請求の範囲第１項記載の光学
変調素子。
（４）前記第１の導電膜と第２の導電膜がストライプ形
状となっている特許請求の範囲第３項記載の光学変調素
子。
（５）前記第１の導電膜を面状導電膜とした上で、かか
る面状導電膜に少なくとも２本の伝送電極を接続し、か
かる伝送電極間の導電膜のシート抵抗を１０＾３Ω／□
以上とし、且つ前記第２の導電膜を複数のストライプ形
状の導電膜とした上で、かかるストライプ状導電膜を前
記伝送電極と交差させて配置し、前記第１の導電膜を走
査信号印加用導電膜とし、前記第２の導電膜を情報信号
印加用導電膜とした特許請求の範囲第１項記載の光学変
調素子。
（６）前記光学変調物質が電界に対して少なくとも２つ
の安定状態を示す光学変調物質である特許請求の範囲第
１項記載の光学変調素子。
（７）前記光学変調素子が強誘電性液晶である特許請求
の範囲第１項記載の光学変調素子。
（８）前記強誘電性液晶がカイラルスメクチック液晶で
ある特許請求の範囲第７項記載の光学変調素子。
（９）前記強誘電性液晶が無電界時にカイラルスメクチ
ック液晶のらせんを解除するに十分に薄い膜厚となって
いる特許請求の範囲第７項記載の光学変調素子。