JPS62299945A - 光学変調素子 - Google Patents

光学変調素子

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JPS62299945A
JPS62299945A JP61145614A JP14561486A JPS62299945A JP S62299945 A JPS62299945 A JP S62299945A JP 61145614 A JP61145614 A JP 61145614A JP 14561486 A JP14561486 A JP 14561486A JP S62299945 A JPS62299945 A JP S62299945A
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進藤 寿
Mitsutoshi Kuno
久野 光俊
Masahiko Enari
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343Electrodes
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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】 3、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
しくは双安定性を有する液晶物質、特に強誘電性液晶を
用いた表示パネル、とくに階調表示に適したカラー液晶
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;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、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
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l/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。
〔問題点を解決するための手段〕及び〔作用〕本発明の
目的は、前述の欠点を解消するものとして強誘電液晶を
用いたカラー階調表示ディスプレイを提供することにあ
る。
すなわち、本発明は、第1の導電膜を有する第1の基板
と、第2の導電膜を有する第2の基板と、第1と第2の
基板との間に配置した光学変調物質とを有する光学変調
素子において、前記第1と第2の導電膜のうち少なくと
も一方の導電膜が該導電膜と電気的に接続した低抵抗の
複数の電送電極ラインを有しているとともに、前記第1
と第2の基板のうち少なくとも一方の基板が前記電送電
極ラインの少なくとも1つのラインと交差するカラーフ
ィルタを有している光学変調素子に特徴を有している。
〔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。
本発明の光学変調素子で用いることができる双安定性を
有する液晶としては、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(SmC*)、H相(SmH*)、■相(Sm
l*)、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
ルナール愉ド・フイジイク・レットル″(“LE  J
OURNAL  DEP HY S I Q U E 
 L E T T RE”)第36巻(L −69)1
975年の「フェロエレクトリック・リキッド・クリス
タルスJ ([Ferroelectric  Liq
uidCrysta’ls J) ;“アプライド・フ
イジイツクス・レターズ(“Applied  Phy
sics  Leeters”)第36巻、第11号、
1980年の1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 (rsubmicro 5ec
ond B15table Electrooptic
Switching  in  Liquid  Cr
ystels J);“固体物理16 (141)19
81 r液晶」等に記載されており、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(HOB A CP C
)および4−o−(2−メチル)−ブチルレゾルシリダ
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、S m C*、SmH*、SmT*、SmF*、
SmG*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、In203,5n02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ほどけ(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2
4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
の利点を2つあげる。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、低抵抗金属からなる電送電極であり、表示用導
電膜32上に等間隔に平行に並んで積層されている。さ
らに、その上層に赤(R)、緑(G)、青(B)のカラ
ーフィルターが電送電極を中心に電送電極のピッチの%
の幅を左右に有するように形成されている。このカラー
フルターの形成法としては染色法、電解法、有機色素蒸
着法や印刷法などが使用できる。
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には図中画素Aの領域に対応す
る領域にはストライプ状透明電極あるいは基板31上と
同じ様に表示導電膜と電送電極が積層されている。前記
の2枚の基板の間には、前述の光学的変調物質がサンド
イッチされている。
さらに、本発明の好ましい具体例を挙げて説明する。第
3図において、ガラス基板31上にIn 203にzn
O2を10%加えたものをEB(エレクトロン・ビーム
)蒸着法によって1000人蒸着した後、前記基板を酸
素雰囲気中で350℃で60分加熱する事により表示用
導電膜とした。この時のシート抵抗は、100KΩ/口
であった。次いで、1000人厚でAAを前述の表示用
導電膜上にマスクをかけて真空蒸着する。あるいは表示
用導電膜上に真空蒸着し、パターニングする事によって
簡単に前記複数の電送電極33を得ることが出きる。こ
こでたとえば、前記電送電極の間隔を230μm1該電
極巾を20μmとする事が出来る。
第4図に前記の基板の断面図を記す。電送電極ライン3
3間の距離をaとすると電送電極ライン33から左右に
−づつに赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィル
ター35を有機顔料の真空蒸着及び前記顔料のリフトオ
フという方法を用いて形成した。
一方対向基板には、領域A(画素A)をカバーするよう
なITO層を対向電極34として設けた。
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。次に2つの基板を対向させ、間隙が約1μmとな
るよう調節し、強誘電液晶であるDOBAMBCをis
o  tropic相になるまで加熱して上記セルに封
入した。セル温度を除々に冷却し、モノドメイン液晶素
子を作製した。
又、本発明では前述の例で使用したアルミニウム(Aj
! )の電送電極33の他に銀、銅、金、クロムなどの
金7属を電送電極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102Ω/口以下とすることが
できる。又、電位勾配が付与される導電膜32としては
IOKΩ/口〜IMΩ/口のシート抵抗をもつ透明導電
膜を用いることができる。かかるシート抵抗は、透明導
電膜の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。
〔発明の効果〕
本発明により、大面積、高密度のフルカラー液晶表示装
置が簡易に低コストで作成し得る。
【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図は基板上に導
電膜及び電送電極を形成した後カラーフィルターを一色
だけ形成した時の断面図である。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1の導電膜を有する第1の基板と、第2の導電
    膜を有する第2の基板と、第1と第2の基板との間に配
    置した光学変調物質とを有する光学変調素子において、
    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
    が該導電膜と電気的に接続した低抵抗の複数の電送電極
    ラインを有しているとともに、前記第1と第2の基板の
    うち少なくとも一方の基板が前記電送電極ラインの少な
    くとも1つのラインと交差するカラーフィルタを有して
    いることを特徴とする光学変調素子。
  2. (2)前記電送電極ラインがカラーフィルタの中心部で
    交差している特許請求の範囲第1項記載の光学変調素子
  3. (3)2ラインの電送電極ライン間に複数種のカラーフ
    ィルタを配置した特許請求の範囲第1項記載の光学変調
    素子。
  4. (4)2ラインの電送電極ライン間に電送電極のピッチ
    の1/2の幅のカラーフィルタを2種配置した特許請求
    の範囲第1項記載の光学変調素子。
  5. (5)前記第1の導電膜が電気的に接続した低抵抗の複
    数の電送電極ラインを有しており、前記第2の導電膜が
    前記電送電極ラインと交差した複数のストライプ形状を
    有し、且つ電極として機能している特許請求の範囲第1
    項記載の光学変調素子。
  6. (6)前記第1と第2の導電膜が、ともに電気的に接続
    した低抵抗の複数の電送電極ラインを有している特許請
    求の範囲第1項記載の光学変調素子。
  7. (7)前記カラーフィルタが青色フィルタ、緑色フィル
    タと赤色フィルタを有している特許請求の範囲第1項記
    載の光学変調素子。
  8. (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。
  9. (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。
  10. (10)前記カイラルスメクチック液晶の膜厚がらせん
    構造を解消するのに十分に薄い膜厚に設定されている特
    許請求の範囲第9項記載の光学変調素子。
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