JPH0668590B2

JPH0668590B2 - 光学変調素子

Info

Publication number: JPH0668590B2
Application number: JP6345886A
Authority: JP
Inventors: 修三金子; 正彦江成; 光俊久野; 勉豊野; 明広毛利; 通高橋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-03-20
Filing date: 1986-03-20
Publication date: 1994-08-31
Anticipated expiration: 2009-08-31
Also published as: JPS62220927A

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、特に双安定性を有す
る液晶、たとえば強誘電性液晶を用いた表示パネルのた
めの光学変調素子に関する。

〔従来の技術〕従来のアクテイブマトリクス駆動方式を用いた液晶テレ
ビジヨンパネルでは、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、キヤパシタに蓄積
され、この蓄積された画像信号に対応して液晶（例えば
ツイステツド・ネマチツク：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イブマトリク
ス駆動方式のテレビジヨンパネルでは、使用するＴＦＴ
が複雑な構造を有しているため、構造工程数が多く、高
い製造コストがネツクとなっているうえに、ＴＦＴを構
成している薄膜半導体（例えば、ポリシリコン，アモル
フアスシリコン）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
を用いたパツシブマトリツ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（１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
ーテイー比）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、デユーテイー比が低くな
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
ビジヨ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。また、とくに階調表示にも適した光学
変調素子を提供することにある。

本発明は、第１の導電層を有する第１の基体と、前記第
１の導電層と対向する第２の導電層を有する第２の基体
と、前記第１の基体と第２の基体との間に配置した光学
変調物質を有し、前記第１および第２の導電層の少なく
とも一方が高抵抗部分と低抵抗部分を交互に有している
光学変調素子に特徴を有している。第２の特徴として、
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
反点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の光学変調素子であ
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、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
チツク液晶が最も好ましく、そのうちカイラルスメクチ
ツクＣ相（ＳｍＣ＊），Ｈ相（ＳｍＨ＊），Ｉ相（Ｓｍ
Ｉ＊），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・ジユ
ルナール・ド・フイジイク・レツトル”（“LE JOURNAL
DE PHYSIQUELETTRE）”第３６巻（Ｌ−６９）１９７５
年の「フエロエレクトリツク・リキツド・クリスタル
ス」(「Ferroelectric Liquid Crystals」)；“アプライ
ド・フィジイツクス・レターズ”（“Applied Physics
Letters”）第３６巻，第１１号，１９８０年の「サブ
ミクロ・セカンド・バイステイブル・エレクトロオプテ
イツク・スイツチング・イン・リキツド・クリスタル
ス」(「Submicro Second Bistable Elsctrooptic Switch
ing in Liquid Crystels」)；“固体物理１６（１４１）
１９８１「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（ＤＯＢＡＭＢ
Ｃ）、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）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＊，ＳｍＨ＊，ＳｍＩ＊，ＳｍＦ＊，Ｓｍ
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ツク等により支持
することできる。

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、Ｉｎ_２Ｏ_３，ＳｎＯ_２やＩＴ
Ｏ（インジウム−テイン−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⊥）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のラセン構造がほど
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（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）か域は第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０．５μｍ〜２０μｍ、特に１μｍ〜５μｍ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
抗の金属フイルムからなる伝送電極であり、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ツチされている。

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Ｖａ
に接続し、これと隣り合う伝送電極３３ａおよび３３ｃ
に第２の基準電位点ＶＥ（例えば０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ｌ_１と
ｌ_２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を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ｍ_１とｍ_２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＋Ｖｂが印加されることにな
り、かかるｍ_１とｍ_２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Ｖ
ｂの値を選択して印加することによって白黒を表現する
ことができる。しかもこの際、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
幅あるいはタイミング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も制御すること
ができる。

次に上記の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。

図においてガラス板３１上にスパツタリング法によって
約３０００Å厚の透明導電膜であるＳｎＯ_２（酸化錫）
膜を形成し、表示用導電膜３２とする。次いで１０００
Å厚でＡｌ（アルミニウム）を前述のＳｎＯ_２膜上にマ
スクをかけて真空蒸着する。又は、ＳｎＯ_２膜上にＡｌ
を真空蒸着し、Ａｌをパターニングすることによって簡
単に前記した複数の伝送電極３３を得ることが出きる。
この際、たとえば前記伝送電極の間隔を２３０μｍ、該
電極巾を20μｍとすることが出来る。前述した方法を用
いることによって、ＳｎＯ_２膜の微細エツチング工程、
さらにはＩＴＯ膜等の導電膜の微細エツチング工程を省
くことができる。又、エツチング法によってもＳｎＯ_２
膜やＩＴＯ膜の微細なパターンを形成することができ
る。例えば、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により
ＳｎＯ_２膜をエツチングする方法、あるいは更に微細な
エツチングを行なうための方法としてＢＦ_３（三フツ化
ほう素）プラズマをＳｎＯ_２と反応させることによりＳ
ｎＯ_２を分解し、これによってＳｎＯ_２膜の微細パター
ンを形成する方法などを用いることができる。

一方対向基板には、スパツタリング法によりＩＴＯ（イ
ンジウム，テインオキサイド）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５００Å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。

また、高抵抗部分と低抵抗部分を交互に形成する方法と
して、ガラス基板３１上に前記のＡｌを５００〜１００
０Å厚でマスクをかけてストライプ状に真空蒸着する
か、あるいはＡｌを真空蒸着した後にパターニングし、
次いでスパツタリング法によって、ガラス基板３１上で
の厚みが約３０００Åとなる様に全面にＳｎＯ_２膜を形
成する方法なども用いることができる。

また、別の方法としては、ガラス基板３１上に前記Ｓｎ
Ｏ_２膜を均一に設けた後、たとえばマスクをかけてＡｌ
等の金属をストライプ状に真空蒸着後、熱拡散によりド
ーピングするか、あるいはプラズマを応用してドーピン
グすること等で低抵抗部分を形成することができる。な
お、ドーピング後、表面を平滑にするために研摩したり
前記金属部分をエツチングしても良い。

上記方法やその他の方法で前記低抵抗部分と高抵抗部分
を交互に形成した後、前述の様に対向基板を設け、さら
に配向膜を設けたのちラビング処理等を行なうことがで
きる。

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１０^４Ω／□〜１０^７Ω／□
台、許容範囲として１０^３Ω／□〜１０^９Ω／□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ＳｎＯ_２をアルゴン気中でスパツターしたもの等
が用いられる。かかるアルゴン気中でスパツターする方
法は、例えばデイー・ビー・フラシヤ（Ｄ．Ｂ．Ｆｒａ
ｓｅｒ）とエツチ・デイー・クツク（Ｈ．Ｄ．Ｃｏｏ
ｋ）の共著“ジヤーナル・オブ・ザ・エレクトロケミカ
ル・ソサイエテイー・ソリツドーステート・サイエンス
・アンド・テクノロジー”（“Journal of the Electro
chemical Society Solid-State Science and Technolog
y”）第１１９巻、第１０号（１９７２年発行）の“ハ
イリイー・コンダツクテイブ・トランスペアレント・フ
イルムズ・オブ・スパツタード・Ｉｎ_２−ｘＳｎｘＯ_３
−ｙ”（“Highly Conductive Transparent Films of S
puttered In₂-xSnxO₃-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理論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、Ｖとして例えば１０Ｖ、ｔとし
て１００μsec、Ｃとして２〜３J/cm³・K、またＶとして
前記例示した２３０μｍ×２３０μｍ×３０００Åを代
入した場合、ΔＴ＝２５００００／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
っ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、該影響は更に大きくなる。更に前記Ｖが１０Ｖ
の場合、１例としてＲが１００Ωであれば１画素当り１
Ｗ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１００
０画素分の階調を１度与える場合１Ｋｗという大きなも
のとなってしまう。したがって、本発明者は上記を考慮
し、特に上記表示用電極のシート抵抗を１０^３Ω／□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、あた書き込み時間、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１０^４Ω／□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１
０^９Ω／□台以下、更に好ましくは１０^７Ω／□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、または層厚を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（２．５×１０^−１２Ｆ）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＝１０^７Ω／□の場合２．５×１０^５（２５
μ）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、駆動をもっと遅くする場合（たと
えば１ｍsec〜１０ｍsec）、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１０^９Ω
／□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１Ω／□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１μ
ｍ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
エニルエステルとｐ−η−ノニルオキシ安息香酸−ｐ′
−（２−メチルブチルオキシ）フエ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、２３０μｍ
×２３０μｍとした。但しここで画素Ａの幅はとした。

このようにして形成した液晶セルの両側に、偏光板をク
ロスニコルにして配設し、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（ａ）〜（ｅ）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−１２Ｖの２００μｓｅ２ｃ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
去ステツプを設ける。すると、液晶は第１の安定状態に
スイツチングされ、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（ａ）〜
（ｅ）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へスイッチングする
（第８図（ｂ）に対応）。さらに印加電圧を−６Ｖ（第
７図（ｃ））−８Ｖ（第７図（ｄ））を大きくした場合
には、反転の閾値を越える範囲が広がるため、暗状態７
２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
（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１０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３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ツク液晶、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（Ａ
ｌ）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
１０^２Ω／□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出き
る。

第１１図は、本発明による光学変調素子をマトリクス駆
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の上に導
電膜１０１が配置され、さらに導電膜１０１の上には低
抵抗の伝送電極１０２（１０２ａ，１０２ｂ，１０２
ｃ，１０２ｄ）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。

本発明の駆動法では、書込みに先立って、たとえば全伝
送電極１０２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、伝送電極１０
２（１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ）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。

また走査信号の印加されていない伝送電極は基準電位点
（例えば０ボルト）に接続することによって、導電膜１
０１に順次隣りの伝送電極１０２との間での電位勾配を
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、複数のストライプ状対向電極には、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１０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、第１２図に示すように階調性をもつ１
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_１，Ｓ_３，Ｓ_５，……………Ｓ_2n-1に順次印加
し、次に端子の偶数番目Ｓ_２，Ｓ_４，Ｓ_６，……………
Ｓ_2n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電としたが、基準電位点の電位をもち上げてやっても
よい。この時、Ｖ_ａ−Ｖ_Ｅの値が小さくなるため階調の
ための電位勾配は緩かになるが、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。

また、逆に基準電位点の電位を下げてやることでＶ_ａ−
Ｖ_Ｅ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、前述のストライブ状電極１０４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
した後、次に、偶数番目（又は奇数番目）伝送電極に階
調信号を印加し、奇数番目（又は偶数番目）の伝送電極
を基準電位点に接続することによって全画素にわたり階
調駆動が行なえる。

この場合、伝送電極側に情報信号をもたせた場合、たと
えば１０００画素×１０００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１
０００画素分×選択画素数となるため、表示用電極に適
切な抵抗条件を与えることが必要である。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駆動法が適
している。

第１３図は、本発明の別の具体例を表わしている。第１
３図で示す液晶光学素子は、導電膜１１１が一方の基板
上に設けられ、この導電膜１１１と交差させて対向配置
した複数の導電膜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、前述の導電膜１１１
と１１２上には複数の低抵抗の伝送電極１１３と１１
４，とが配線されている。

本発明の別の具体例では、伝送電極１１３のそれぞれの
端子Ｓ_１，Ｓ_２，……………Ｓ_７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１１４のそれ
ぞれの端子Ｉ_１，Ｉ_２，……………Ｉ_６が情報信号発生
回路（図示せず）に接続されている。

従って、本発明では消去ステツ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。

以上本発明について最も好ましい例として強誘電性液
晶、特に少なくとも２つの安定状態をもつ強誘電性液晶
を用いて説明したが、本発明はこの他、ツイステツドネ
マチツク液晶、ゲストホスト液晶、さらに液晶以外の素
子にも適用しうる。

〈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光学変調
素子を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（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１０図（Ａ）（ａ）〜（ｅ）及び第１０
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。

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の導電層を有する第１の基体と、前記
第１の導電層と対向する第２の導電層を有する第２の基
体と、前記第１の基体と第２の基体との間に配置した光
学変調物質を有し、前記第１および第２の導電層の少な
くとも一方が高抵抗部分と低抵抗部分を交互に有してい
ることを特徴とする光学変調素子。
【請求項２】前記導電層の高抵抗部分のシート抵抗が１
０^３Ω／□以上である特許請求の範囲第１項記載の光学
変調素子。
【請求項３】前記第１と第２の導電層の両方が前記高抵
抗部分と低抵抗部分を交互に有している特許請求の範囲
第１項記載の光学変調素子。
【請求項４】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。
【請求項５】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。
【請求項６】前記強誘電性液晶がカイラルスメクチツク
液晶である特許請求の範囲第５項記載の光学変調素子。
【請求項７】前記強誘電性液晶が無電界時にカイラルス
メクチツ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５項記載の光学変調素子。