JPS62231934A - Optical modulating element - Google Patents
Optical modulating elementInfo
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- JPS62231934A JPS62231934A JP7586886A JP7586886A JPS62231934A JP S62231934 A JPS62231934 A JP S62231934A JP 7586886 A JP7586886 A JP 7586886A JP 7586886 A JP7586886 A JP 7586886A JP S62231934 A JPS62231934 A JP S62231934A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の分野〕
本発明は、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つの安定状態を有する液晶、例えば強誘
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 optical modulation elements for display panels, and in particular to display panels using liquid crystals having at least two stable states, such as ferroelectric liquid crystals.
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。In a liquid crystal television panel using a conventional active matrix driving method, thin film transistors (TPTs) are arranged in a matrix for each pixel, and a gate-on pulse is applied to the TPTs to bring the source and drain into a conductive state. is applied from the source and stored in the capacitor, and a liquid crystal (for example, twisted nematic: TN-liquid crystal) is driven in response to this stored image signal.At the same time, by modulating the voltage of the video signal, gradation display is performed. It is being done.
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。However, in active matrix drive type television panels using such TN liquid crystals, the TPT used is
Because TPT has a complicated structure, there are many structural steps, high manufacturing costs are a bottleneck, and the thin film semiconductors (e.g., polysilicon, amorphous silicon) that make up TPT are required to cover a wide area. However, there are problems such as difficulty in forming a film.
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。On the other hand, a passive matrix drive type display panel using TN liquid crystal is known as a device that can be manufactured at low manufacturing cost, but in this display panel, as the number of scanning lines (N) increases, one screen (l frame) During scanning, the time during which an effective electric field is applied to one selected point (duty ratio) decreases at a rate of l/N, which causes crosstalk and causes problems such as not being able to obtain high contrast images. In addition to having drawbacks, such as the fact that when the duty ratio becomes low, it becomes difficult to control the gradation of each pixel by voltage modulation, it is not suitable for display panels with a high density of wiring, especially liquid crystal television panels.
〔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。[Means for Solving the Problems] and [Operations] The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks. Specifically, it is an object of the present invention to easily create and drive a display panel having high-density pixels over a wide area. An object of the present invention is to provide an optical modulation element suitable for.
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.
本発明は、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、光学変調物質を配向させる配向規制力が前記画素内
で互いに相違した領域を有している液晶素子に特徴を有
している。さらに、付加的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、画素内で階調性を表現することが光学変調
素子を提供することができる。The present invention provides 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 liquid crystal element is characterized in that the alignment regulating force for aligning the optical modulation substance has different regions within the pixel. Furthermore, it is possible to provide an optical modulation element that expresses gradation within a pixel by additionally applying a pulse signal with a peak value corresponding to the gradation, or a signal with a pulse width or pulse number depending on the gradation. I can do it.
〈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7g(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。<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 (e.g. shall form a bright state) and a second optically stable state (e.g. shall form a dark state), i.e. at least two stable states with respect to the electric field. Materials, especially liquid crystals, having these properties are most suitable.
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、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(5m8
本)、I相(SmI*)、F相(SmF*)、やG相(
S mG*)の液晶が適している。この強誘電性液晶に
ついては、゛ル番ジュルナール拳ト番フイジイク・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 L
iquidCr y s t a l S J )
: ”アプライドφブイジイツクス・レターズ(“Ap
pliedPhysics Letters’)第3
6巻、第11号、1980年の「サブミクロ・セカンド
Φバイスティプルφエレクトロオプティック・スイッチ
ング・イン・リキッド拳りリスタルスJ (rsub
micro 5econdBistable El
ectroopticSwitching in
LiquidCrystals’):固体物理上6(1
41)1981 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。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 ferroelectricity is most preferable, and among these, chiral smectic C phase (SmC*), H phase (5m8
), I phase (SmI*), F phase (SmF*), and G phase (
SmG*) 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 L
iquidCrystalSJ)
: ”Applied φ Business Letters (“Ap
pliedPhysics Letters') 3rd
Volume 6, No. 11, 1980 "Submicro Second Φ Bi-Stipple Φ Electro-optic Switching in Liquid Fist Ristars J (rsub
micro 5econdBistable El
electrooptic Switching in
LiquidCrystals'): solid state physics 6 (1
41) 1981 r Liquid Crystal, etc., and the ferroelectric liquid crystal disclosed therein 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)−ブチルレゾルシリテン−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)-butylresolsiliten-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*、5m8本、SmI木、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 is SmC*, 5m8 pieces, SmI wood, 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の
である。11と11’は、I n203 。FIG. 1 schematically depicts an example of a ferroelectric liquid crystal cell. 11 and 11' are I n203 .
S n02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
に配向したSmC本相0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上)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1
3のらせん構造がほどけ、双極子モーメン) (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
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ip)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)P又
はy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またはr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)
か或は第2の安定状態23′(暗状態)の何れか一方に
配向する。It is a substrate (glass plate) coated with a transparent electrode such as Sn02 or ITO (indium tin oxide), between which is a SmC main phase 0 liquid crystal oriented so that the liquid crystal molecular layer 12 is perpendicular to the glass surface. It is enclosed. A thick line 13 represents a liquid crystal molecule, and this liquid crystal molecule 13 has a dipole moment in the direction perpendicular to the molecule.
(P top) It has 14. When a voltage higher than a certain threshold is applied between the electrodes on the substrate 11 and l l', the liquid crystal molecules 1
The helical structure of 3 unravels and a dipole moment) (on P)
The alignment direction of the liquid crystal molecules 13 can be changed so that all of the liquid crystal molecules 14 are oriented in the direction of the electric field. 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 crossed nicol positional relationship, the voltage will be reduced. 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, IP), the helical structure of the liquid crystal molecules unravels (non-helical structure) even when no electric field is applied, as shown in Figure 1. The dipole moment) P or y is oriented either upward (24) or downward (24'). When an electric field E or r of different polarity above a certain threshold value is applied to such a cell as shown in FIG. change the
Accordingly, the liquid crystal molecules enter 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に液晶分子の配向が双安定性を有することである。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.
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。この様な
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終m〜20鉢m、特に1μm〜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1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。To explain the second point with reference to FIG. 2, for example, when the electric field E is applied, the liquid crystal molecules are oriented in the first stable state 23, but even when the electric field is turned off, the first stable state 23 is maintained. , and when an electric field E' in the opposite direction 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 cut off, and each stable state remains unchanged. It has a memory function. In order to effectively realize such fast response speed and bistability, it is necessary to
It is preferable for the cell to be as thin as possible, and generally 0
.. 5 m to 20 m, especially 1 μm to 5 gm are suitable. A liquid crystal-electro-optical device having a matrix electrode structure using ferroelectric liquid crystals of this kind has been proposed, for example, by Clark and Ragaval in US Pat. No. 4,367,924.
次に、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などが
用いられる。この基板31上にITO等の第1の電極3
2および配向制御層33が積層される。31 is one substrate, and glass, plastic, or the like is used. A first electrode 3 made of ITO or the like is placed on this substrate 31.
2 and an orientation control layer 33 are laminated.
これと対向する他方の基板34と基板31との間に光学
変調物質lを挟持して配置される。The optical modulation material 1 is sandwiched between the other substrate 34 and the substrate 31 which are opposite to this.
この基板34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。On this substrate 34, a second electrode 35 and an alignment control layer 36 are formed.
are stacked, and the distance between the substrates 31 and 34 is controlled by a spacer 37.
第4図は、前述の一方の基板31に形成した配向制御層
33の平面図を表わしている。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内に分散状に分布している。従って。FIG. 4 shows a plan view of the orientation control layer 33 formed on one of the substrates 31 described above. This orientation control layer 33 is
It has different alignment regulating force regions, that is, a first alignment regulating force region 101 and a second alignment regulating force region 102, and the first alignment regulating force region 101 is within the second alignment regulating force region 102. It is distributed in a dispersed manner. Therefore.
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。The first region 101 and the second region 102 have uniaxial alignment axes (for example, rubbing treatment axes) in the same direction, but the alignment regulating forces of the uniaxial alignment axes are different from each other.
前述した配向制御W!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チック等の基体3
1上に電極32としてITO(インジウム拳ティン・オ
キサイド)等をスパッタリング法により、約3000久
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ッピングにより一
様に設け、約180℃で30分間の熱処理により硬化し
た約1ooo〜2000久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、さら
にこのポリビニルアルコール膜の上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
ノジフェ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)をスプレィ又はメツシュを介して塗工
した後、約180℃で1時間の熱処理によって得たポリ
イミド(第1の配向規制力領域lotに対応)を形成し
、さらに−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。The aforementioned orientation control W! As a method for obtaining the substrate 31 provided with the substrate 33, for example, the substrate 31 is made of glass or plastic.
ITO (indium tin oxide) or the like is uniformly deposited on the substrate 31 as an electrode 32 to a thickness of about 3000 mm by sputtering, and then a polyvinyl alcohol aqueous solution is uniformly deposited on the substrate 31 by a spinner or dipping. A polyvinyl alcohol film (corresponding to the second orientation regulating force region 102) having a thickness of about 100 to 2000 mm is hardened by heat treatment at 180° C. for 30 minutes, and a polyimide precursor solution (for example, A solution of a condensate of pyromellitic anhydride and 4,4'-diaminodiphenyl ether dissolved in N-methylpyridone) was applied via spray or mesh, and then heat treated at about 180°C for 1 hour. There is a method of forming polyimide (corresponding to the first orientation regulating force region lot) and further performing a rubbing treatment as a -axial orientation treatment.
相違した配向制御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/ポリイミドの組合せの他
しと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/シランカンプリング剤、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
有機ポリマー又はモノマーの組合せを用いることができ
る。又、本発明では、第1の配向規制力領域101をS
iO,SiO等の無機絶縁物質の嗅で形成し、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合
せ、又はその逆の組合せを用いることができる。In order to form uniaxial alignment axes with different alignment control forces, in addition to the above-mentioned combination of polyvinyl alcohol/polyimide, polyvinyl alcohol/polyamide, polyvinyl alcohol/silane camping agent, polyimide/polyamide, polyimide/silane coupling can be used. Combinations of different organic polymers or monomers such as agents can be used. Further, in the present invention, the first orientation regulating force region 101 is
It is possible to use a combination in which the film is made of an inorganic insulating material such as iO or SiO and the second alignment regulating force region 102 is made of an organic polymer film, or the opposite combination.
又、本発明では他方の配向制御fi36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。Further, in the present invention, as the other orientation control fi 36, a coating formed uniformly with polyvinyl alcohol, polyimide, polyamide, or a silane coupling agent and subjected to a rubbing treatment can be used.
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領域101と第2領域とで相違したもの
になる。In the present invention, since the uniaxial alignment regulating forces for the ferroelectric liquid crystal in the first alignment regulating force region 101 and the second alignment regulating force region 102 are different from each other, the threshold voltage of the ferroelectric liquid crystal is The area 101 and the second area are different.
従って、第1領域101と第2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
リイミドの組合せでは、第1の領域lot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lO1に反転核を発生することになる。Therefore, the inversion start voltages in the first region 101 and the second region 102 are different. For example, in the above-mentioned combination of polyvinyl alcohol/polyimide, the polyimide corresponding to the first region lot is different from the polyvinyl alcohol corresponding to the second region 102. Because it tends to lower the threshold voltage compared to alcohol,
An inversion nucleus is generated in the first region lO1.
本発明の好ましい具体例では、ポリビニルアルコール/
ポリイミドで組合せた配向制gg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1
0Hz〜1KHzで、20V〜200Va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
ることができる。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ィ配向状態の場合と比較して低いも
のとなっているので、スプレィ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。In a preferred embodiment of the invention, polyvinyl alcohol/
An alternating current can be applied to a liquid crystal element using an orientation controlling GG film combined with polyimide. The AC used in this case is 1
0Hz to 1KHz, 20V to 200Va degrees,
A ferroelectric liquid crystal compatible with a polyvinyl alcohol alignment control film can be brought into a uniform alignment state with a large tilt angle. The threshold voltage of the ferroelectric liquid crystal in the uniform orientation state is lower than that in the spray orientation state, so the threshold voltage of the ferroelectric liquid crystal corresponding to the polyimide film in the spray orientation state can be ensured. can be as low as possible.
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1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、「スプレィ配向状態」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た強誘電性液晶素子では
交流を印加しテモユニフォーム配向状態とはならず、ス
プレィ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ィ配向状態の強誘電性液晶の
方がその閾値電圧が小さい。The "uniform orientation state" described in this specification means that the helix of one ferroelectric liquid crystal is unwound under the condition that no voltage is applied, and the projections of liquid crystal molecules adjacent to both substrates onto the substrates are parallel to each other or This refers to a state in which they intersect at an angle close to parallel, and the "spray alignment state" refers to a state in which the projections on both substrates mentioned above intersect with each other at a predetermined angle. When an alternating current is applied to a ferroelectric liquid crystal element, it becomes a uniform alignment state, whereas a ferroelectric liquid crystal element with a polyimide alignment control film does not become a temouniform alignment state when an alternating current is applied, but becomes a spray alignment state. ing. In general, a ferroelectric liquid crystal in a splay alignment state has a smaller threshold voltage than a ferroelectric liquid crystal in a uniform alignment state.
第5図は前述した強誘電性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。FIG. 5 schematically shows the inversion of molecules due to voltage application in the general cell of the ferroelectric liquid crystal described above.
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(e)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が形成される。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。Immediately after the voltage starts to be applied, a partial inversion 51 occurs in the voltage application part (Fig. 5(a)).After this, the voltage is applied as shown in Fig. 5(b) and (e). As time passes under the voltage, the inverted portion gradually expands around the inverted target 51 to form an inverted region 52. Furthermore, if the voltage is continued to be applied, most of the voltage will reverse (Fig. 5(d)).
, and finally the entire voltage application area is inverted.
この反転の様子は、たとえば、オリハラ(Orihar
a)とイ、シバシ(Ishibashi)による°“ス
イッチング・キャラクトリスティック・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”
(”Swi t ching Ch e r a
cteristics of Ferroelec
t ric Liquid Cr y s t e
IDOBAMBC”)−ジャパニーズ・ジャーナル・
オブ・アプライド・フイジイツクス)、(Japane
se Jowrnal ofApplied P
hysics)、第23巻、第10号、1984年10
月、第1274−1277頁−に記載されている。This reversal can be seen, for example, in Orihar.
° “Switching Characteristics of Ferroelectric Liquid Crystal Dobanbok” by a) and I, Ishibashi
("Swi t Ch er a
cteristics of Ferroelec
t ric Liquid Cry s t e
IDOBAMBC")-Japanese Journal
of Applied Physics), (Japan
se Journal of Applied P
hysics), Volume 23, No. 10, October 1984
May, pp. 1274-1277.
又1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。In addition to the above-mentioned ferroelectric liquid crystal, TN liquid crystal or the like can be used as the optical modulation material in the present invention.
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づい
ており、例えば配向制御層33に形成した第1の領域1
01を中心に強誘電性液晶の反転が開始され、さらにパ
ルス信号筒パrしフ粕 パfシーz a’! V I+
姑恵イ箔の+ま六り1飲じて、その領域101を中心に
生長する反転領域の大きさが決定される。As described above, the present invention is based on a method of intentionally forming an inversion layer in a pixel and forming an inversion region around the inversion layer. For example, the first region 1 formed in the alignment control layer 33
Inversion of the ferroelectric liquid crystal starts around 01, and furthermore, the pulse signal cylinder is turned on. V I+
The size of the reversal area that will grow around the area 101 is determined by taking +Mari 1 of the leaf.
又1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、本発明
では、書込みライン上の画素を一担黒レベルに相兆する
一方の安定状態に強誘電性液晶を配向させ。In addition, 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, the driving method disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 193427/1983 is adopted. In other words, in the present invention, the ferroelectric liquid crystal is oriented in one stable state that corresponds to the black level of pixels on the write line.
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って、白レベルに相当する他方の
安定状態に強li、lit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。Next, by applying the pulse signals shown in Figures 6 to 8 below from the information electrode, the strong Li and Li liquid crystals are inverted to the other stable state corresponding to the white level, and this operation is performed line by line. By performing this sequentially, one screen of gradation display can be obtained.
第6図〜第8図は、第1の[J4i32と第2の″rr
L極35との間に印加される電圧の代表的印相例を示す
、第6図は印加パルス巾、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)を通釈することにより
、階調表示を得ることができる。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。Figures 6 to 8 show the first [J4i32 and the second
6 shows the applied pulse width, FIG. 7 shows the number of applied pulses, and 8 shows typical examples of the voltage applied between the L pole 35.
In the figure, a gradation display can be obtained by interpreting the applied pulse voltage values (peak values). (a) to (d) in each of Figs. 6 to 8 are schematically shown in Figs. 5(a) to 8.
This corresponds to (d).
第6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。即ち、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′機種32と35
との間に印加することで、最初に反転核が形成される領
域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l
卜すれば、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ーされる。6 and 7 are examples of voltage application most suitable for the optical modulation element of the present invention. That is, the pulse waveforms (a) in FIGS. 6 and 7 are
By applying the voltage between 1 and 2, the optical modulating material in the region 101 where an inverted nucleus is first formed starts to invert, becomes a nucleus, and the inverted part starts to spread. If you change the voltage application here,
If this is done, 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, if the voltages shown in (b) to (d) in Figures 6 and 7 are applied, or the pulses are applied, the inverted portion will expand, and the state at the time when the voltage application is stopped will be memorized and the level will rise. This allows for tonal expression.
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、第8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、このときも反転閾値電圧が小さ
い部分がまず最初に反転し、与えるパルス山内で反転領
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、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31
!1する。According to the method of changing the applied voltage value shown in FIG. 8, the pulse shown in FIG. 8(a) causes the formation of the inversion nucleus, and the voltage as shown in FIG. 8(b) to (d) is When the value is increased, the responsiveness of the optical modulation material improves, so the region of inversion becomes larger, but even in this case, the part with a small inversion threshold voltage is inverted first, and the region of inversion expands within the peak of the applied pulse. considered to be a thing. In this case, if the pulse application time is too long, the ferroelectric liquid crystal will be inverted in the region 102, so the pulse application time should be set to 31.
! Do 1.
本発明によれば、高密度画素の表示パネル又は光シヤツ
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、パルス数又は波高イ
ー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。According to the present invention, it is possible to provide an optical modulation element suitable for a high-density pixel display panel or a light shutter array,
Moreover, it has the advantage of being able to provide a ferroelectric liquid crystal element suitable for a display panel that expresses gradation by simply changing the pulse width, number of pulses, or wave height E of a pulse signal depending on the gradation.
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
の配向制御層の平面図である。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(&)〜(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。
特許出願人 キャノン株式会社
罰50
(fl) (0)
呻1 −(
t1 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 of its orientation control layer. FIGS. 5(a) to 5(d) are explanatory diagrams schematically showing inverted states of pixels. Figure 6 (&) - (d), Figure 7 (a) - (d) and Figure 8
Figures (a) to (d) are waveform diagrams showing specific examples of pulse signals used in the present invention. Patent applicant Canon Co., Ltd. Penalty 50 (fl) (0) Moan 1 - ( t
Claims (11)
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、
光学変調物質を配向させる配向規制力が前記画素内で互
いに相違した領域を有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. ,
An optical modulation element characterized in that the alignment regulating force for orienting an optical modulation substance has different regions within the pixel.
の範囲第1項記載の光学変調素子。(2) The optical modulation element according to claim 1, wherein the optical modulation substance is a ferroelectric liquid crystal.
ある特許請求の範囲第2項記載の光学変調素子。(3) The optical modulation element according to claim 2, wherein the ferroelectric liquid crystal is a chiral smectic liquid crystal.
た配向制御層の領域に対応している特許請求の範囲第1
項記載の光学変調素子。(4) Claim 1, in which the regions of mutually different alignment regulating forces correspond to mutually different regions of the alignment control layer.
The optical modulation element described in .
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 orientation control layer is formed of an organic polymer layer.
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、前記情報電極に階
調に応じたパルス信号を印加する手段を有している特許
請求の範囲第1項記載の光学変調素子。(6) The pixels are arranged along a plurality of rows and columns, and the pixels in each row are commonly connected to a scanning electrode,
2. The optical modulation element according to claim 1, wherein the pixels in each column are connected to an information electrode, and further comprises means for applying a pulse signal according to a gradation to the information electrode.
信号である特許請求の範囲第6項記載の光学変調素子。(7) The optical modulation element according to claim 6, wherein the pulse signal is a pulse signal having a pulse width corresponding to a gradation.
信号である特許請求の範囲第6項記載の光学変調素子。(8) The optical modulation element according to claim 6, wherein the pulse signal has a number of pulses depending on the gradation.
号である特許請求の範囲第6項記載の光学変調素子。(9) The optical modulation element according to claim 6, wherein the pulse signal is a pulse signal having a peak value corresponding to a gradation.
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6項記載の光学変調素子。(10) The optical modulation element according to claim 6, wherein the pulse signal is a signal applied after the optical modulation substance in the pixel is oriented in one stable state.
規制力領域と第2の配向規制力領域とを有し、かかる第
1の配向規制力領域が第2の配向規制力領域内に分散状
に分布されている特許請求の範囲第1項記載の光学変調
素子。(11) The different alignment regulating force regions have a first alignment regulating force region and a second alignment regulating force region, and the first alignment regulating force region is within the second alignment regulating force region. The optical modulation element according to claim 1, wherein the optical modulation element is distributed in a dispersed manner.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61075868A JP2517549B2 (en) | 1986-04-02 | 1986-04-02 | Optical modulator |
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 |
DE8787104841T DE3782353T2 (en) | 1986-04-02 | 1987-04-01 | OPTICAL MODULATION DEVICE. |
EP87104841A EP0240010B1 (en) | 1986-04-02 | 1987-04-01 | Optical modulation device |
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---|---|---|---|
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JPS62231934A true JPS62231934A (en) | 1987-10-12 |
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JP (1) | JP2517549B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1986-04-02 JP JP61075868A patent/JP2517549B2/en not_active Expired - Fee Related
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JP2517549B2 (en) | 1996-07-24 |
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