JPS62231940A - Optical modulation element - Google Patents

Optical modulation element

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JPS62231940A
JPS62231940A JP7586786A JP7586786A JPS62231940A JP S62231940 A JPS62231940 A JP S62231940A JP 7586786 A JP7586786 A JP 7586786A JP 7586786 A JP7586786 A JP 7586786A JP S62231940 A JPS62231940 A JP S62231940A
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electric field
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金子 修三
Tsutomu Toyono
豊野 勉
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Abstract

PURPOSE:To obtain an optical modulation element being suitable for displaying a gradation, by constituting it so that an electric field intensity which is formed at the time when an electric field has been applied between the first and the second electrodes is different in a picture element, and a part where the electric field intensity is different is dispersed and distributed in the picture element. CONSTITUTION:In an optical modulation element, a picture element having the first electrode 32 and the second electrode 35 which are opposed to each other, and an optical modulation substance 1 which has been placed between the first electrode 32 and the second electrode 35 is arranged two-dimensionally. Also, an electric field intensity which is formed at the time when an electric field has been applied between the first electrode 32 and the second electrode 35 is different in the picture element, and such a part where the electric field intensity is different is dispersed and distributed in the picture element. In this way, a pulse signal of a crest value corresponding to a gradation, or a pulse signal of width of a pulse or the number of pulses corresponding to the gradation is applied and an optical modulation element which can express a gradation property in the picture element is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は1表示パネルのための光学変調素子に関し、特
に少なくとも2つの安定状態をもつ液晶、たとえば強誘
電性液晶を用いた表示パネルに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an optical modulation element for a display panel, and in particular to a display panel using a liquid crystal with at least two stable states, such as a ferroelectric liquid crystal.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

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(T P T)
を画素毎のマトリクス配置し、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・ネマチック二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。
In LCD television panels using the conventional active matrix drive method, thin film transistors (TPT)
are arranged in a matrix for each pixel, and a gate-on pulse is applied to the TPT to bring the source and drain into a conductive state.At this time, a video image signal is applied from the source and stored in the capacitor, and the capacitor corresponds to the stored image signal. A liquid crystal (for example, a twisted nematic liquid crystal) is driven, and gradation display is performed by simultaneously modulating the voltage of a video signal.

〈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、構造工程数が多く、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
ンファスシリコン)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へかある。
<Problems to be solved by the invention> However, in active matrix drive type television panels using such TN liquid crystals, the TPT used is
Because TPT has a complicated structure, the number of structural steps is large, and high manufacturing costs are a bottleneck. This may cause problems such as difficulty in forming a film over the entire area.

一方、低い製造コストで製造できるものとし一1’TN
液晶を用いたパッシブマトリ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つの選択点に有効な電界が印加されている時間(デ
ユーティ−比)が17N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
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は適していない。
On the other hand, it can be manufactured at low manufacturing cost.
A passive matrix drive type display panel using a liquid crystal is known, but in this display panel, as the number of scanning lines (N) increases, the number of effective points for one selection point increases while scanning one screen (l frame). The time during which the electric field is applied (duty ratio) decreases at a rate of 17N, which causes crosstalk and does not provide a high contrast image. When the voltage becomes low, it becomes difficult to control the gradation of each pixel by voltage modulation, making it unsuitable for display panels with high-density wiring, especially liquid crystal television panels.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

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、また駆動するに適した光学変調素子を提供
することにある。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, and specifically to provide an optical modulation element suitable for easily producing and driving a display panel having high density pixels over a wide area.

また、とくに階調表示に適した光学変調素子を提供する
ことにある。
Another object of the present invention is to provide an optical modulation element particularly suitable for gradation display.

すなわち、本発明は、相対向する第1の電極及び第2の
電極と、wIJl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、前記第1の電極と第2の電極との間
に電界を印加した時に形成される電界強度が前記画素内
で異なっており、かかる電界強度の相違した部位が画素
内で分散されて分布している光学変調素子に特徴を有し
ている。特に本発明では、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パル
ス信号を印加し、画素内で階調性を表現することができ
る光学変調素子を提供することができる。
That is, the present invention provides an optical modulation system in which pixels are two-dimensionally arranged, each having a first electrode and a second electrode facing each other, and an optical modulation substance disposed between the wIJl electrode and the second electrode. In the element, when an electric field is applied between the first electrode and the second electrode, the electric field strength that is formed differs within the pixel, and the regions where the electric field strength differs are dispersed within the pixel. It is characterized by distributed optical modulation elements. In particular, the present invention provides an optical modulation element that can express gradation within a pixel by applying a pulse signal with a peak value corresponding to the gradation, or a pulse signal with a pulse width or number of pulses depending on the gradation. can do.

〈実施例〉 以下、本発明を図面に従って説明する0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、特にこのような性質を有
する液晶が最適である。
<Example> The present invention will be explained below with reference to the drawings.The optical modulating substance that can be used in the present invention includes
a second optically stable state (for example, forming a bright state) and a second optically stable state (for example, forming a dark state). That is, a material that has at least two stable states in response to an electric field, particularly a liquid crystal that has such properties, is optimal.

本発明の光学変調素子で用いることができる、少なくと
も2つの安定状態を有する液晶としては1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(SmC本)、H相(5m
8本)、I相(SmI本)、F相(SmF木)やG相(
Sm0本)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・フイシイク・レッ
トル”  (”LE  JOURNAL  DE  P
HYSIQUE  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」 (rFerroelectric  
Liquid  Crystals」): ”アプライ
ド・フイジイツクス・レターズ”’(”Applfed
  Physics  Letters”)第36巻、
第11号、1980年の「サブミクロφ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−
イン舎リキッド・クリスタルスJ  (rsubmic
ro  5ecand  B15table  Ele
ctro。
As the liquid crystal having at least two stable states that can be used in the optical modulation element of the present invention, chiral smectic liquid crystal having one ferroelectricity is most preferable, and among these, chiral smectic C phase (SmC phase), H phase (5m
8 pieces), I phase (SmI pieces), F phase (SmF tree) and G phase (
Sm0) liquid crystal is suitable. Regarding this ferroelectric liquid crystal, please refer to "Le JOURNAL DE P.
HYSIQUE LETTRE”) Volume 36 (L-6
9) 1975 “Ferroelectric Liquid
Crystals” (rFerroelectric
"Liquid Crystals"): "Applied Physics Letters"("Applfed
Physics Letters”) Volume 36,
No. 11, 1980 “Submicro φ second bistiple electro-optic switching”
Insha Liquid Crystals J (rsubmic
ro 5ecand B15table Ele
ctro.

ptic  Switching  in  Liqu
id  Crystals」)”固体物理16(141
)1981 r液晶」等に記載されており1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
ptic Switching in Liquor
id Crystals”)”Solid State Physics 16 (141
), 1981 R Liquid Crystal, etc., and the ferroelectric liquid crystal disclosed in these documents can be used in the present invention.

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−y−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−y−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)−ブチルレゾルシリデン=4′−オ
クチルアニリン(MBRA8)等が挙げられる。
More specifically, examples of ferroelectric liquid crystal compounds used in the method of the present invention include decyloxybenzylidene-y-amino-2-methylbutylcinnamate (DOBAMBC).
, hexyloxybenzylidene-y-amino-2-chloropropylcinnamate (HOBACPC) and 4-
Examples include O-(2-methyl)-butylresolcylidene=4'-octylaniline (MBRA8).

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木、SmH木、Sm1本、SmF木、Sm
G木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。
When constructing an element using these materials, the liquid crystal compound may be SmC wood, SmH wood, one Sm, SmF wood, Sm
In order to maintain the temperature state such that G-tree is obtained, the element can be supported by a copper block or the like in which a heater is embedded, if necessary.

第1図は、強誘電性液晶セルの例を模式的に描いたもノ
テある。11と11’は、I n203S n O2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がガラス面に県直になるよう配向したSm
C木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)(P工)14を有
している。基板11とl l’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上)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フルの位置関係に配
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シた場合(例
えば1#L)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ほどけ(非らせ
ん構造)、その双極子モーメントP又はyは1−向き(
24)又は下向、;(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
Eの極性の異る電界EまたはE′を付与すると、双極子
モーメント電界E又はE′の゛1電界ベクトルに対応し
てに向き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)か或は第
2の安定状態23′(暗状態)の何れか一方に配向する
Figure 1 schematically depicts an example of a ferroelectric liquid crystal cell. 11 and 11' are substrates (glass plates) coated with transparent electrodes such as In203SnO2 or ITO (indium tin oxide), and between them, the liquid crystal molecular layer 12 is placed directly on the glass surface. Oriented Sm
A liquid crystal with a C wood phase is enclosed. A thick line 13 represents a liquid crystal molecule, and this liquid crystal molecule 13 has a dipole moment (P) 14 in a direction perpendicular to the molecule. When a voltage higher than a certain threshold is applied between the substrate 11 and the electrodes on l l', the helical structure of the liquid crystal molecules 13 is unraveled, and the liquid crystal molecules 13 are adjusted so that all the dipole moments (on P) 14 are oriented in the direction of the electric field. The orientation direction can be changed. The liquid crystal molecules 13 have an elongated shape and exhibit refractive index anisotropy in the long axis direction and the short axis direction. Therefore, for example, if polarizers are placed above and below the glass surface in a cross-niffle positional relationship with each other, the voltage It is easily understood that this results in a liquid crystal optical modulation element whose optical characteristics change depending on the applied polarity. Furthermore, when the thickness of the liquid crystal cell is made sufficiently thin (for example, 1#L), the helical structure of the liquid crystal molecules is unraveled (non-helical structure) even when no electric field is applied, as shown in Figure 2. Its dipole moment P or y is in the 1-direction (
24) or downward; (24'). When an electric field E or E' of different polarity above a certain threshold value E is applied to such a cell as shown in FIG. or downward 24', and accordingly the liquid crystal molecules are aligned in either the first stable state 23 (bright state) or the second stable state 23' (dark state).

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に液晶分子に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2
3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右している。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0.5鉢m〜20μm特にlkm〜5gm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
ラガパルにより、米国特許第4.367.924号明細
書で提案されている。
There are two advantages to using such a ferroelectric liquid crystal as an optical modulation element. First, the response speed is extremely fast.
Second, the alignment of liquid crystal molecules has bistability. To explain the second point with reference to FIG. 2, for example, the electric field E
When the electric field is turned off, the liquid crystal molecules are aligned in the first stable state 23.
3 is maintained, and when an opposite electric field E' is applied, the liquid crystal molecules align to the second stable state 23' and change their orientation, but they remain in this state even after the electric field is turned off.
Each has a steady state memory function. In order to effectively realize such fast response speed and bistability, it is preferable that the cell be as thin as possible, and generally 0.5 m to 20 μm, particularly lkm to 5 gm, is suitable. . A liquid crystal-electro-optical device having a matrix electrode structure using a ferroelectric liquid crystal of this type has been proposed, for example, by Clark and Ragapal in US Pat. No. 4,367,924.

次に1本発明における液晶光学素子の詳細を説明する。Next, details of the liquid crystal optical element according to the present invention will be explained.

第3図は本発明の一実施例である。FIG. 3 shows an embodiment of the present invention.

31は一方の基板であり、ガラスやプラスチックが用い
られる。この基板31の上に、ITO等の第1の電極3
2および配向制御P933が桔層されている。
31 is one substrate, and glass or plastic is used. On this substrate 31, a first electrode 3 made of ITO or the like is placed.
2 and orientation control P933 are layered.

これと対向して他方の基板34が再基板間に光学変調物
質lを挟持して配置され、2Jli板34の上には第2
の電極35と配向制御層36が設けられている。
Opposed to this, the other substrate 34 is arranged with the optical modulation material l sandwiched between the two substrates, and a second
An electrode 35 and an orientation control layer 36 are provided.

ここにおいて、第3図では基板31上の第1の電極32
は、分散的な層厚が変化した微細な突起体40が形成さ
れている。
Here, in FIG. 3, the first electrode 32 on the substrate 31
In this case, fine protrusions 40 with dispersed layer thicknesses are formed.

又、基板31と34はスペーサ37でその間隔がlルm
〜5gmに制御されている。
The substrates 31 and 34 are spaced apart by a spacer 37.
It is controlled to ~5gm.

前記の様に第1の電極32に分散的な凹凸を饗えること
により、第1の電極32と第2の電極35との間に電圧
を印加した際、突起体40に対応する光学変調物質の部
位101と凹部41に対応する光学変調物質102にお
いて作用する電界強度がそれぞれ異なり、分散的な電界
強度変化の分布が形成される。すなわち、突起体40に
対応する部位101には部位102に対し比較的高電界
が作用する。第4図に光学変調素子の1画素の模式的な
正面図としてこれを示す。
By providing the first electrode 32 with dispersive irregularities as described above, when a voltage is applied between the first electrode 32 and the second electrode 35, the optical modulation material corresponding to the protrusion 40 is The electric field strength acting on the optical modulation material 102 corresponding to the portion 101 and the recess 41 is different, and a dispersive distribution of electric field strength changes is formed. That is, a relatively high electric field acts on the region 101 corresponding to the protrusion 40 with respect to the region 102 . FIG. 4 shows this as a schematic front view of one pixel of the optical modulation element.

第4図中の41は前述の突起体40に対応し、42は前
述の凹部41に対応している。
41 in FIG. 4 corresponds to the aforementioned protrusion 40, and 42 corresponds to the aforementioned recess 41.

前述の突起体40を形成する方法としては、下達の実施
例で明らかにしている様にサンドグラス法や実施例で明
らかにした様に均一導電膜上に部分的に導電物質を付着
させる方法などがある。
Methods for forming the aforementioned protrusions 40 include the sandglass method as clarified in the examples below, and the method of partially depositing a conductive material on a uniform conductive film as clarified in the examples. There is.

以上の様にすることで以下に述べる作用が得られる。第
5図は前記した強請液晶の一般的な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。
By doing the above, the following effects can be obtained. FIG. 5 schematically shows the inversion of molecules due to voltage application in a general cell of the above-mentioned forced liquid crystal.

まず、電圧が印加され始めた直後、電圧印加部分のうち
部分的に反転被51が発生する(第5図(a))、この
後、第5図(b)、と(C)に示す様に印加電圧下で時
間が経つにつれ前記反転被51を中心に反転部分が次第
に拡がって反転領域52が形成さる。
First, immediately after the voltage starts to be applied, a reversal phenomenon 51 occurs partially in the voltage application part (FIG. 5(a)), and then as shown in FIGS. 5(b) and 5(C). As time passes under the applied voltage, the inverted portion gradually expands around the inverted target 51 and an inverted region 52 is formed.

さらに、電圧を印加しつづけると、そのほとんどが反転
しく第5図(d))、最後に前記電圧印加部分全域が反
転するものである。この反転の様子は、例えば、オリハ
ラ(Orihara)とイシバシ(Ishibashi
)による°゛スイツチングキャラクトリスティックスー
オブ舎フェロエレクトリック・リキッド−クリスタル・
ドバンポク°’  (”SwitchingChera
cteristics  ofFerroelectr
ic  LiquidCrystel  DOBAMB
C”)−ジャパニーズΦジャーナル・オブ◆アプライド
・フイジイツクス(Japanese  J  o  
u  rnal  of  Applied  Phy
sics)、第23巻、第10号、1984年10月、
第1274−1277頁−に記載されている。
Furthermore, if the voltage is continued to be applied, most of the voltage is reversed (FIG. 5(d)), and finally the entire area where the voltage is applied is reversed. This reversal can be seen, for example, in Orihara and Ishibashi.
) by °゛Switching Characteristic Sioux-Sha Ferroelectric Liquid-Crystal
Dobanpok°' (”SwitchingChera
cteristics of Ferroelectr
ic LiquidCrystel DOBAMB
C”) - Japanese Φ Journal of Applied Physics (Japanese J o
urnal of Applied Phys.
sics), Volume 23, No. 10, October 1984,
It is described on pages 1274-1277.

又、本発明は光学変調物質として、前述した強誘電性液
晶の他にTN液晶などを用いることができる。
Further, in the present invention, a TN liquid crystal or the like can be used as an optical modulating substance in addition to the above-mentioned ferroelectric liquid crystal.

この様に本発明は、画素内に意図的に反転被を形成し、
その反転被を中心に反転領域を形成する方法に基いてお
り、例えば第1の電極32に形成した突起体40に対応
する強誘電性液晶の部位101に作用する電界強度は、
比較的高電界となるため、実質的な反転は、この部位l
otを中心に開始され、さらにパルス信号のパルス数、
パルス幅又は波高値の大きさに応じて、その部位101
を中心に成長する反転領域の大きさが決定される。
In this way, the present invention intentionally forms an inversion layer within a pixel,
The method is based on a method of forming an inversion area around the inversion area, and for example, the electric field intensity acting on the portion 101 of the ferroelectric liquid crystal corresponding to the protrusion 40 formed on the first electrode 32 is as follows.
Since the electric field is relatively high, the actual inversion occurs at this location l
ot, and further the number of pulses of the pulse signal,
Depending on the magnitude of the pulse width or peak value, the part 101
The size of the reversal region that grows around is determined.

又、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、線順次書込みを行なう
に当って、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1本発明
では、書込みライン上の画素を一担黒レベルに相当する
一方の安定状態に強誘電極性液晶を配向させ、次に、下
達の第6図〜第8図に示すパルス信号を情報電極から印
加することによて、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、かかる操作をライン毎に順
次行なうことで、一画面の階調表示が得られる。
Further, when applying a matrix electrode formed of a scanning electrode and an information electrode to the optical modulation element of the present invention and performing line sequential writing, a driving method disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 193427/1980 is adopted. In the present invention, the pixels on the write line are oriented in one stable state corresponding to the black level, and then the ferroelectric liquid crystal is oriented in one stable state corresponding to the black level, and then the ferroelectric liquid crystal is aligned as shown in FIGS. By applying a pulse signal from the information electrode, the ferroelectric liquid crystal is inverted to the other stable state corresponding to the white level, and by sequentially performing this operation line by line, one screen of gradation display can be obtained. It will be done.

第6図〜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圧の代表的印加例を示す、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
を得ることができる。
6 to 8 show typical examples of voltage applied between the first electrode 32 and the second electrode 35. FIG. 6 shows the applied pulse width, and FIG. 7 shows the applied pulse. In FIG. 8, a gradation display can be obtained by selecting the applied pulse voltage value (peak value).

第6図〜第8図のそれぞれにおける(a)〜(d)は模
式的に第5図(a)〜(d)に対応している。
(a) to (d) in each of FIGS. 6 to 8 schematically correspond to FIGS. 5(a) to (d).

WS6図および第7図は、本発明光学変調素子に最も適
した電圧印加例である。すなわち、第6図および第7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。
WS6 and FIG. 7 are examples of voltage application most suitable for the optical modulation element of the present invention. That is, by applying the pulse waveform (a) in FIGS. 6 and 7 between the electrodes 32 and 35 in FIG. It starts to invert, becomes a nucleus, and the inverted part begins to spread.

もし、ここで電圧の印加を中止すれば、特に双安定性の
ある光学変調物質の場合は、このままの状態がメモリさ
れる。
If the voltage application is stopped at this point, the current state will be memorized, especially in the case of a bistable optical modulation material.

次に第6図と第7図の(b)〜(d)に示す電圧の印加
、あるいはパルスの印加を与えれば反転部分が拡がり、
それぞれ電圧印加を中止した時点における状態をメモリ
し、階調表現が可能となるものである。
Next, by applying the voltage or pulse shown in (b) to (d) in Figures 6 and 7, the inverted portion will expand,
The state at the time when voltage application is stopped is memorized, and gradation can be expressed.

第8図に示す印加電圧値を変える方法によれば、第8図
(a)に示すパルスにより、前記反転の核の形成が行な
われ、?tIJB図(b)〜(d)に示す様に電圧値を
大きくすると、光学変調物質の応答性が良くなるため、
反転する領域が大きくなるが、このときも前記電界強度
が大きい部分がまず最初に反転し、与えるパルス幅内で
反転領域が拡がっていくものと考えられる。この場合の
パルス印加時間があまり長いと、電圧値の低い範囲(例
えば使用する光学変調物質の反転閾値付近)においても
、全域にわたって反転してしまうので、前記パルス印加
時間は適当に調整する。
According to the method of changing the applied voltage value shown in FIG. 8, the inversion nucleus is formed by the pulse shown in FIG. 8(a), and ? As shown in tIJB diagrams (b) to (d), increasing the voltage value improves the response of the optical modulation material, so
Although the region to be inverted becomes larger, it is thought that at this time as well, the portion where the electric field strength is large is first inverted, and the inverted region expands within the applied pulse width. If the pulse application time in this case is too long, inversion will occur over the entire range even in a low voltage range (for example, near the reversal threshold of the optical modulation material used), so the pulse application time should be adjusted appropriately.

以下具体的な実施例を挙げる 実施例1 ガラス基体上に導電層としてITO(インジウム番ティ
ン・オキサイド)をスパッタリング法により約4000
人厚で一様に設け、#400ないし#800の砥粒を全
面にまんべんなく衝突させることによりITO膜表面を
粗面にした。該表面に電極保護層としてS i02膜を
EB(エレクトロン会ビーム)蒸着により約1000人
厚で設け、さらにこの表面に配向制御層としてポリイミ
ドまたはポリビニルアルコールをスピナーまたはディッ
ピングにより約1000〜2000久厚で設けた。該配
向制御層上にラビング処理を施して片側基板とする。対
向基板としてはガラス基体上にITOを一様に設け、ま
た前記ポリイミドあるいはポリビニルアルコールを一様
に設け、ラビング等の配向処理を施したものを用いた。
Specific examples are listed below. Example 1 ITO (indium tin oxide) was deposited as a conductive layer on a glass substrate by a sputtering method to a thickness of about 4,000 yen.
The surface of the ITO film was roughened by uniformly distributing it to a thickness of 100 mm, and by evenly colliding the entire surface with #400 to #800 abrasive grains. A Si02 film is formed on the surface as an electrode protective layer to a thickness of about 1000 mm by EB (electron beam) evaporation, and polyimide or polyvinyl alcohol is further formed on this surface as an orientation control layer to a thickness of about 1000 to 2000 mm by spinner or dipping. Established. A rubbing treatment is performed on the orientation control layer to obtain a one-sided substrate. The counter substrate used was a glass substrate on which ITO was uniformly deposited, the polyimide or polyvinyl alcohol was uniformly deposited, and an orientation treatment such as rubbing was performed.

この様な2枚のガラス基板を用いてセルを作成し、この
セル内にDOBAMBCを注入して強誘電性液晶素子と
した。
A cell was created using such two glass substrates, and DOBAMBC was injected into this cell to produce a ferroelectric liquid crystal element.

この強誘電性液晶素子に第6図(a)〜(d)に示すパ
ルス信号を印加したところ、第5図(a)〜(d)に示
す反転領域の形成が観察された。
When the pulse signals shown in FIGS. 6(a) to 6(d) were applied to this ferroelectric liquid crystal element, the formation of inverted regions shown in FIGS. 5(a) to 5(d) was observed.

実施例2 ガラス基体上に電極としてITOを前記と同様に約30
00人厚で設け、該表面に400メツシユないし800
メツシユのマスクをかけて再度ITOをスパッターによ
り設けることで、表面に凹凸をつけたのち、前記実施例
と同様に電極保護層として5i02、また配向制御層と
してポリビニルアルコール等を設け、ラビング処理を行
ない片側基板とした。
Example 2 Approximately 30% ITO was applied as an electrode on a glass substrate in the same manner as above.
Provided with a thickness of 400 to 800 mesh on the surface.
After masking the mesh and applying ITO again by sputtering to make the surface uneven, 5i02 was applied as an electrode protection layer and polyvinyl alcohol was applied as an orientation control layer as in the previous example, and a rubbing treatment was performed. One side board.

この結果、実施例1と同様の結果が得られた0以上の実
施例1と2では片側基板のみに凸凹部を形成したものを
用いたが、本発明では両基板に前述した凸凹部を形成す
ることができる。又、本発明の別の具体例としては、例
えばガラス又はプラスチック等の基体上にI TO11
4を前記と同様に設け、さらに該表面上に比較的高抵抗
のたとえばS n O2膜を約3000久厚に一様に設
けたのち、Au、A文等の金属を前記メツシュを通して
、あるいはその他の方法により分散的にA着し、熱拡散
により、上記SnO2膜に金属をドーピングし、この後
残余した上記金属をエツチングにより取り去ることでド
ーピングされた部分は比較的低抵抗となりS n O2
膜として、抵抗値が分散的に異なるものを得ることがで
きる。この後前記と同様、電極保護層および配向制御層
を設けることにより基板を形成することで、前記光学変
調物質にかかる電界の微妙な分散的変化を付与すること
が出来る。
As a result, in Examples 1 and 2, in which the same results as in Example 1 were obtained, the uneven portions were formed only on one side of the substrate, but in the present invention, the above-mentioned uneven portions were formed on both substrates. can do. Further, as another specific example of the present invention, ITO11 is coated on a substrate such as glass or plastic.
4 is provided in the same manner as above, and a relatively high-resistance, for example, SnO2 film is uniformly provided on the surface to a thickness of about 3,000 mm, and then a metal such as Au or A is passed through the mesh or other A is deposited in a dispersive manner by the method described above, the SnO2 film is doped with metal by thermal diffusion, and the remaining metal is removed by etching, resulting in a relatively low resistance of the doped portion.
A film having dispersively different resistance values can be obtained. Thereafter, by forming a substrate by providing an electrode protection layer and an alignment control layer in the same manner as described above, it is possible to impart a subtle dispersive change in the electric field applied to the optical modulation substance.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、高密度画素の表示パネル、又は、光シ
ャツタアレク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、パルス数又は波
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
ルに過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。
According to the present invention, it is possible to provide an optical modulation element suitable for a high-density pixel display panel or an optical shifter, and simply change the pulse width, pulse number, or peak value of a pulse signal according to the gradation. This has the advantage that a ferroelectric liquid crystal element can be used in a display panel that expresses gradation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図及び第2図は、本発明で用いた強誘電性液晶素子
を模式的に表わした斜視図である。 第3図は本発明の光学変調素子の断面図で、第4図はそ
の平面図である。第5図(a)〜(d)は、画素の反転
状態を模式的に表わした説明図である。第6図(a)〜
(d)第7図(a)〜(d)及び第8図(a)〜(d)
は、本発明で用いたパルス信号の具体例を表わす波形図
である。
1 and 2 are perspective views schematically showing a ferroelectric liquid crystal element used in the present invention. FIG. 3 is a sectional view of the optical modulation element of the present invention, and FIG. 4 is a plan view thereof. FIGS. 5(a) to 5(d) are explanatory diagrams schematically showing inverted states of pixels. Figure 6(a)~
(d) Figures 7 (a) to (d) and Figures 8 (a) to (d)
1 is a waveform diagram showing a specific example of a pulse signal used in the present invention.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)相対向する第1の電極及び第2の電極と、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、
前記第1の電極と第2の電極との間に電界を印加した時
に形成される電界強度が前記画素内で異なっており、か
かる電界強度の相違した部位が画素内で分散されて分布
していることを特徴とする光学変調素子。
(1) In an optical modulation element in which pixels are two-dimensionally arranged, each having a first electrode and a second electrode facing each other, and an optical modulation substance disposed between the first electrode and the second electrode. ,
The electric field intensity formed when an electric field is applied between the first electrode and the second electrode is different within the pixel, and the areas where the electric field intensity is different are distributed in a dispersed manner within the pixel. An optical modulation element characterized by:
(2)前記異なる電界強度部位が光学変調物質の変調開
始核を発生する部位に相当している特許請求の範囲第1
項記載の光学変調素子。
(2) Claim 1, wherein the different electric field strength portions correspond to portions where modulation initiation nuclei of the optical modulation substance are generated.
The optical modulation element described in .
(3)前記異なる電界強度部位が前記画素内に形成した
微細な突起体に相当している特許請求の範囲第1項記載
の光学変調素子。
(3) The optical modulation element according to claim 1, wherein the different electric field strength portions correspond to minute protrusions formed within the pixels.
(4)前記異なる電界強度部位が前記画素内の第1の電
極と第2の電極のうち少なくとも一方の電極に形成した
低抵抗部位に相当している特許請求の範囲第1項記載の
光学変調素子。
(4) The optical modulation according to claim 1, wherein the different electric field strength regions correspond to low resistance regions formed in at least one of the first electrode and the second electrode in the pixel. element.
(5)前記第1の電極と第2の電極との間に印加する電
界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1項記載の光学変調素子。
(5) The optical modulation element according to claim 1, wherein the electric field applied between the first electrode and the second electrode is a pulse signal with a pulse width depending on the gradation.
(6)前記第1の電極と第2の電極との間に印加する電
界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1項記載の光学変調素子。
(6) The optical modulation element according to claim 1, wherein the electric field applied between the first electrode and the second electrode is a pulse signal with a number of pulses depending on the gradation.
(7)前記第1の電極と第2の電極との間に印加する電
界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1項記載の光学変調素子。
(7) The optical modulation element according to claim 1, wherein the electric field applied between the first electrode and the second electrode is a pulse signal having a peak value corresponding to a gradation.
(8)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項記載の光学変調素子。
(8) The optical modulation element according to claim 1, wherein the optical modulation substance is a ferroelectric liquid crystal.
(9)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8項記載の光学変調素子。
(9) The optical modulation element according to claim 8, wherein the ferroelectric liquid crystal is a chiral smectic liquid crystal.
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