JP2000028933A - Array type optical modulation element, array type exposure element, plane display device, and method for driving array type optical modulation element - Google Patents
Array type optical modulation element, array type exposure element, plane display device, and method for driving array type optical modulation elementInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、可撓薄膜を用いて
光の透過率を変化させるアレイ型光変調素子と、紫外線
感光材料、可視光感光材料、赤外光感光材料などの露光
に用いて好適なアレイ型露光素子と、アレイ型光変調素
子によって蛍光体を発光表示させる平面型ディスプレ
イ、及びアレイ型光変調素子の駆動方法に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an array type light modulating element for changing light transmittance using a flexible thin film, and to an exposure of an ultraviolet light sensitive material, a visible light sensitive material, an infrared light sensitive material and the like. The present invention relates to an array-type exposure element, a flat-panel display in which phosphors are displayed by the array-type light modulation element, and a method of driving the array-type light modulation element.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、各種作像プロセスに用いるデジタ
ル露光方法としては、レーザ光を用いるものや、UV光
源とLCDシャッターとを用いるもの、或いは、UV光
源と電気光学結晶シャッターを用いるものなどがある。2. Description of the Related Art Conventionally, digital exposure methods used in various image forming processes include a method using a laser beam, a method using a UV light source and an LCD shutter, and a method using a UV light source and an electro-optical crystal shutter. is there.
【0003】レーザ光を用いるものは、像形成体と、レ
ーザビームとを相対的に移動させる例えばラスタ走査に
より連続的な露光を行う。この方法は、微細な像の作像
を、それ自体の像発生機能を用いて行うことができる。[0003] In the apparatus using laser light, continuous exposure is performed by, for example, raster scanning in which an image forming body and a laser beam are relatively moved. In this method, a fine image can be formed using its own image generating function.
【0004】UV光源とLCDシャッターとを用いるも
のは、LCDシャッターの有する、電界による分子の配
列変化に伴う光学的性質の変化を利用して、紫外線を選
択的に遮断することで露光を制御する。[0004] In a device using a UV light source and an LCD shutter, exposure is controlled by selectively blocking ultraviolet rays by utilizing a change in optical properties of the LCD shutter caused by a change in arrangement of molecules due to an electric field. .
【0005】UV光源と電気光学結晶シャッターとを用
いるものは、屈折率変化が印加電界の1乗に比例する電
気光学結晶の一次電気光学効果を利用する。この電気光
学結晶シャッターとしては、例えばポッケルスセルがあ
る。ポッケルスセルは、電気光学結晶の平行平面板を光
学軸に垂直に切り出し、光学軸方向に電界を印加すると
ともに、この方向に紫外線を透過した時に生じる複屈折
を利用して露光を制御する。A device using a UV light source and an electro-optic crystal shutter utilizes a primary electro-optic effect of an electro-optic crystal in which a change in refractive index is proportional to the first power of an applied electric field. As this electro-optical crystal shutter, for example, there is a Pockels cell. The Pockels cell cuts out a plane-parallel plate of electro-optic crystal perpendicular to the optical axis, applies an electric field in the direction of the optical axis, and controls exposure using birefringence generated when ultraviolet light is transmitted in this direction.
【0006】また、薄型の平面表示装置としては、従来
種々のものが提案されており、代表的なものに、例えば
液晶表示装置、プラズマ表示装置、フィールドエミッシ
ョンディスプレイ(FED)等がある。Various types of thin flat display devices have been conventionally proposed, and typical ones are, for example, a liquid crystal display device, a plasma display device, and a field emission display (FED).
【0007】液晶表示装置は、導電性透明膜を形成した
一対の基板間に、配向した液晶を入れて封止し、これを
直交した偏光板で挟んだ構造を有する。液晶表示装置に
よる表示は、導電性透明膜に電圧を印加することで、液
晶分子を基板に対して垂直に配向し、バックライトから
の光の透過率を変化させることで行う。フルカラー表示
や、動画像対応性を持たせるためには、TFT(薄膜ト
ランジスタ)を用いたアクティブマトリクス液晶パネル
が使用される。[0007] The liquid crystal display device has a structure in which oriented liquid crystal is inserted between a pair of substrates on which a conductive transparent film is formed, sealed, and sandwiched by orthogonal polarizing plates. Display by a liquid crystal display device is performed by applying a voltage to the conductive transparent film to orient the liquid crystal molecules perpendicular to the substrate and changing the transmittance of light from the backlight. An active matrix liquid crystal panel using a TFT (thin film transistor) is used to provide full-color display and compatibility with moving images.
【0008】プラズマ表示装置は、ネオン等の希ガスを
封入した二枚のガラス板の間に、陽極と陰極に相当する
規則的に配列した直交方向の電極を多数配置し、それぞ
れの対向電極の交点部を単位画素とした構造を有する。
プラズマ表示装置による表示は、画像情報に基づき、そ
れぞれの交点部を特定する対向電極に、選択的に電圧を
印加することにより、この交点部を放電発光させ、発生
した紫外線により蛍光体を励起させて行う。In a plasma display device, a large number of regularly arranged orthogonal electrodes corresponding to an anode and a cathode are arranged between two glass plates filled with a rare gas such as neon, and an intersection of each counter electrode is provided. Is a unit pixel.
In the display by the plasma display device, based on image information, a voltage is selectively applied to opposing electrodes that specify each intersection, thereby causing the intersection to discharge and emit light, and the generated ultraviolet light to excite the phosphor. Do it.
【0009】FEDは、微小間隔を介して一対のパネル
を対向配置し、これらパネルの周囲を封止する平板状の
表示管としての構造を有する。表示面側のパネルの内面
には、蛍光膜を設け、背面パネル上には個々の単位発光
領域ごとに電界放出陰極を配列する。電界放出陰極は、
微小サイズのエミッタティプと称される錐形突起状の電
界放出型マイクロカソードを有している。FEDによる
表示は、エミッタティプを用いて電子を取出し、これを
蛍光体に加速照射することで、蛍光体を励起させて行
う。The FED has a structure as a flat display tube in which a pair of panels are arranged to face each other with a small space therebetween, and the periphery of these panels is sealed. A fluorescent film is provided on the inner surface of the panel on the display surface side, and field emission cathodes are arranged on the back panel for each unit light emitting region. The field emission cathode is
It has a field-emission microcathode in the shape of a conical protrusion called a micro-sized emitter tip. The display by the FED is performed by extracting electrons using an emitter tip and irradiating the electrons with the accelerated phosphor to excite the phosphor.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
光変調素子、露光素子、平面型ディスプレイには、以下
に述べる種々の問題があった。即ち、レーザ光を用いる
ものでは、装置が大型化するとともに、装置コストが増
大する不利がある。また、レーザビームを走査すること
により露光を行うため、像形成体に対して全面露光を行
うことができず、マルチチャンネル化が難しく、高速露
光が困難であった。UV光源とLCDシャッターとを用
いるものでは、LCDシャッターを構成する複数の透過
要素を透過させるため、光利用効率が低下するととも
に、LCDシャッターの紫外線に対する耐久性が低い問
題もあった。UV光源と電気光学結晶シャッターとを用
いるものは、駆動電圧が高いとともに、ADP(NH4
H2PO4)、KDP(KH2PO4)などの結晶を切り出
して電気光学結晶シャッターを作成するため、二次元ア
レイ化が困難である問題があった。However, the above-described light modulation element, exposure element, and flat panel display have various problems described below. That is, in the case of using a laser beam, there is a disadvantage that the size of the device is increased and the cost of the device is increased. Further, since the exposure is performed by scanning with a laser beam, the entire surface of the image forming body cannot be exposed, and it is difficult to form a multi-channel, and it is difficult to perform high-speed exposure. In the case of using a UV light source and an LCD shutter, a plurality of transmission elements constituting the LCD shutter are transmitted, so that the light use efficiency is lowered and the durability of the LCD shutter against ultraviolet rays is low. Those using a UV light source and an electro-optic crystal shutter have a high driving voltage and an ADP (NH 4
H 2 PO 4), for creating an electro-optic crystal shutters cut out crystals such as KDP (KH 2 PO 4), there is a problem two dimensional array of it is difficult.
【0011】また、上述の各平面表示装置には、以下に
述べる種々の問題があった。即ち、液晶表示装置では、
バックライトからの光を、偏光板、透明電極、カラーフ
ィルターの多数層に透過させるため、光利用効率が低下
する問題があった。また、高品位型にはTFTが必要と
され、且つ二枚の基板間に液晶を注入し、配向させなけ
ればならないことも相まって、大面積化が困難である欠
点があった。更に、配向した液晶分子に光を透過させる
ため、視野角度が狭くなる欠点があった。プラズマ表示
装置では、画素毎にプラズマを発生させるための隔壁形
成と、高度な真空封止とが要求され、製造コストが高く
なるとともに、大重量となる欠点があった。また、単位
画素ごとに、陽極と陰極に相当する多数の電極を規則的
に配列しなければならないため、電極数が多くなるとと
もに、高精細、高輝度の画像が得にくい欠点があった。
更に、駆動電圧が高く、駆動ICが高価な欠点もあっ
た。FEDでは、放電を高効率且つ安定化させるため
に、パネル内を高真空にする必要があり、プラズマ表示
装置と同様に製造コストが高くなる欠点があった。ま
た、電界放出した電子を加速して蛍光体へ照射するた
め、高電圧が必要となる不利もあった。Further, the above-described flat panel display devices have various problems described below. That is, in the liquid crystal display device,
Since the light from the backlight is transmitted through multiple layers of the polarizing plate, the transparent electrode, and the color filter, there is a problem that the light use efficiency is reduced. In addition, the high-quality type has a drawback that a TFT is required, and liquid crystal must be injected between two substrates and aligned, which makes it difficult to increase the area. Furthermore, since light is transmitted through the aligned liquid crystal molecules, the viewing angle becomes narrow. The plasma display device requires the formation of partition walls for generating plasma for each pixel and a high degree of vacuum sealing, which has the disadvantage of increasing the manufacturing cost and increasing the weight. Further, since a large number of electrodes corresponding to the anode and the cathode must be regularly arranged for each unit pixel, the number of electrodes is increased, and it is difficult to obtain a high-definition and high-brightness image.
Further, there is a disadvantage that the driving voltage is high and the driving IC is expensive. In the FED, it is necessary to make the inside of the panel a high vacuum in order to stabilize the discharge with high efficiency, and there is a drawback that the manufacturing cost becomes high similarly to the plasma display device. In addition, since the field-emitted electrons are accelerated to irradiate the phosphor, a high voltage is required.
【0012】更に、光変調素子には、図20に示すよう
に、基板1上に支柱3を設け、支柱3の上端に基板1と
平行な可撓薄膜5を設けてなるものがある。可撓薄膜5
上には遮光膜7を形成してある。基板1上と、遮光膜7
上には、透明電極9a、9bを対向させて形成してあ
る。Further, as shown in FIG. 20, there is an optical modulation element in which a support 3 is provided on a substrate 1 and a flexible thin film 5 parallel to the substrate 1 is provided on an upper end of the support 3. Flexible thin film 5
A light shielding film 7 is formed thereon. On the substrate 1 and the light shielding film 7
The transparent electrodes 9a and 9b are formed so as to face each other.
【0013】この光変調素子11は、透明電極9a、9
bに電圧を印加することにより、図21に示すように、
静電気応力によって可撓薄膜5を変位(電気機械動作)
させ、UV平面光源からの光を変調可能としている。The light modulation element 11 includes transparent electrodes 9a, 9
By applying a voltage to b, as shown in FIG.
Displacement of the flexible thin film 5 by electrostatic stress (electromechanical operation)
Thus, the light from the UV plane light source can be modulated.
【0014】従来、この種の光変調素子11は、一画素
に、一変調部を対応させて構成していた。従って、画素
サイズが大きくなると、相対的に、変調部を大きくする
必要があった。例えば、角度10インチのディスプレイ
で、VGA解像度(640×480画素)の画素サイズ
では、約300μm×300μmとなる。従って、上述
の光変調素子11の構造では、支柱の高さが300μm
以上必要となり、薄膜プロセスによる製造が困難となっ
た。また、可撓薄膜を撓ませるための印加電圧が高くな
り、駆動回路の負担が大きくなる問題が生じた。更に、
必要とする変位が大きいため、応答時間が長くなり、十
分な高速化が図れず、且つストレス増大に伴い材料の寿
命が短くなる問題があった。これに加え、このような2
値の変調モードでは、多階調が困難であった。Conventionally, this type of light modulating element 11 is configured such that one pixel corresponds to one modulating section. Therefore, as the pixel size increases, it is necessary to relatively increase the size of the modulation section. For example, in a display with an angle of 10 inches, a pixel size of VGA resolution (640 × 480 pixels) is about 300 μm × 300 μm. Therefore, in the structure of the light modulation element 11 described above, the height of the support is 300 μm.
This necessitates the above, making it difficult to manufacture by a thin film process. In addition, the applied voltage for bending the flexible thin film is increased, causing a problem that the load on the drive circuit is increased. Furthermore,
Since the required displacement is large, there has been a problem that the response time becomes long, the speed cannot be sufficiently increased, and the life of the material is shortened due to an increase in stress. In addition to this,
In the value modulation mode, multi-gradation was difficult.
【0015】そして、可撓薄膜を静電気力によって変形
させたり弾性復帰させる場合、印加電圧Vgsと可撓薄膜
の変位の関係はヒステリシス特性を示す。従って、印加
電圧Vgsと光透過率Tとの関係も図12に示すようにヒ
ステリシス特性を示すことになる。このヒステリシス特
性によれば、光変調要素がOFF(光遮蔽)状態の状態
では、VgsがVth(L)以下ではOFF状態を維持し、Vg
sがVth(H)以上になるとON状態を維持する。そして、
光変調要素は、VgsがVth(H)以上ではON状態を維持
したままとなり、Vs(L)以下となるとOFF状態に飽和
する。尚、Vgsの極性が負の場合は、正極性の縦軸対称
の特性となる。When the flexible thin film is deformed or elastically restored by an electrostatic force, the relationship between the applied voltage Vgs and the displacement of the flexible thin film shows a hysteresis characteristic. Accordingly, the relationship between the applied voltage Vgs and the light transmittance T also shows a hysteresis characteristic as shown in FIG. According to the hysteresis characteristic, when the light modulation element is in the OFF (light blocking) state, the OFF state is maintained when Vgs is equal to or lower than Vth (L), and Vg is maintained.
When s becomes equal to or higher than Vth (H), the ON state is maintained. And
The light modulating element keeps the ON state when Vgs is equal to or higher than Vth (H), and saturates to the OFF state when Vgs becomes equal to or lower than Vs (L). When the polarity of Vgs is negative, the characteristic has a positive polarity and is symmetric with respect to the vertical axis.
【0016】このようなヒステリシス特性を示すもので
は、書き込みを行う前の可撓薄膜の状態に次の動作が影
響を受けるため、再現良く正確に書き込み動作をさせる
ためには、書き込み動作の前にリセット動作、即ち、一
旦平衡状態(OFF状態)にして、その後に所望の透過
率となるように書き込み動作を行うことが望ましい。し
かし、単純に書き込み動作の前にリセット動作を行う
と、1行当たりの走査時間が長くなり、マトリクスの行
数を多くすることができず、また、時分割により階調を
得る駆動方法においては、階調数を多くすることができ
ないといった問題を生じることになる。In the case of exhibiting such hysteresis characteristics, the next operation is affected by the state of the flexible thin film before the writing is performed. It is desirable to perform a reset operation, that is, a once-balanced state (OFF state), and then perform a write operation so as to obtain a desired transmittance. However, if the reset operation is simply performed before the write operation, the scanning time per row becomes longer, the number of rows in the matrix cannot be increased, and the driving method for obtaining gray scales by time division requires And the number of gradations cannot be increased.
【0017】そこで、光変調素子の可撓部分の剛性を高
めることで高速応答性を得ることが考えられるが、その
反面、駆動電圧が増大するために駆動回路の負担が大き
くなり、低コスト・小型化を妨げる要因となり得る。Therefore, it is conceivable to obtain a high-speed response by increasing the rigidity of the flexible portion of the light modulation element. However, on the other hand, the load on the drive circuit increases due to an increase in the drive voltage, resulting in low cost and low cost. This can be a factor that hinders miniaturization.
【0018】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、その第一の目的とするところは、装置コストの増大
するレーザ光を用いず、高速化が可能で、しかも、光変
調部の設計自由度が高いアレイ型光変調素子、アレイ型
露光素子、及び平面型ディスプレイを提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object of the present invention is to use a laser beam, which increases the cost of the apparatus, to increase the speed, and to design a light modulator. An object of the present invention is to provide an array-type light modulation element, an array-type exposure element, and a flat display having a high degree of freedom.
【0019】また、第二の目的とするところは、各光変
調部が2値のモードであっても、一画素単位での多階調
制御が可能となるアレイ型光変調素子の駆動方法を提供
することにある。A second object is to provide a method of driving an array-type light modulation element which can control multiple gradations in units of one pixel even when each light modulation unit is in a binary mode. To provide.
【0020】さらに、第三の目的とするところは、光変
調素子自体がヒステリシス特性を有するものであって
も、安定した動作が得られるアレイ型光変調素子の駆動
方法を提供することにある。It is a third object of the present invention to provide a method for driving an array-type light modulation element which can obtain a stable operation even if the light modulation element itself has a hysteresis characteristic.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る請求項1のアレイ型光変調素子は、可撓
薄膜を有する光変調部を一次元又は二次元に配列し、前
記可撓薄膜を静電気応力によって変形させ、光の透過率
を変化させるアレイ型光変調素子において、一画素を複
数に分割したそれぞれの領域に、前記光変調部を設けた
ことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided an array-type light modulation device, wherein a light modulation section having a flexible thin film is arranged one-dimensionally or two-dimensionally. In an array-type light modulation element in which a flexible thin film is deformed by electrostatic stress to change light transmittance, the light modulation unit is provided in each of a plurality of divided regions of one pixel.
【0022】このアレイ型光変調素子では、一画素を複
数に分割したそれぞれの領域に光変調部が設けられるた
め、個々の光変調部を小さく形成することができる。光
変調部のサイズが小さくなることにより、薄膜プロセス
が容易となり、特に可撓薄膜を撓ませて光変調を行う機
構の場合には、この小サイズ化により印加電圧を低くす
ることができる。また、可撓薄膜の必要変位量が小さく
なることから、応答時間が短くなり、高速化が可能にな
る。In this array type light modulating element, since the light modulating portions are provided in each of the regions obtained by dividing one pixel into a plurality, each light modulating portion can be formed small. By reducing the size of the light modulating section, the thin film process is facilitated. In particular, in the case of a mechanism for performing light modulation by bending a flexible thin film, the applied voltage can be reduced by reducing the size. In addition, since the required displacement of the flexible thin film is reduced, the response time is shortened, and the speed can be increased.
【0023】請求項2のアレイ型露光素子は、前記一画
素のそれぞれの領域に設けられた複数の前記光変調部が
共通の電極で接続され、一画素内での各光変調部の動作
が等しいことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the array type exposure element, a plurality of the light modulation sections provided in respective regions of the one pixel are connected by a common electrode, and the operation of each light modulation section in one pixel is controlled. It is characterized by being equal.
【0024】このアレイ型光変調素子では、一画素内で
の各光変調部が共通に動作し、小さな光変調部の集合体
で、一つの画素の動作が可能となる。In this array type light modulating element, each light modulating section in one pixel operates in common, and one pixel can be operated by an aggregate of small light modulating sections.
【0025】請求項3のアレイ型露光素子は、前記一画
素のそれぞれの領域に設けられた複数の前記光変調部が
異なる電極で接続され、一画素内での各光変調部の動作
が異なることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the array type exposure element, a plurality of the light modulating portions provided in respective regions of the one pixel are connected by different electrodes, and the operation of each light modulating portion in one pixel is different. It is characterized by the following.
【0026】このアレイ型光変調素子では、一画素内で
の各光変調部の動作がそれぞれ異なるため、各光変調部
の動作を組み合わせることにより、一画素内で複数階調
で動作、即ち多階調動作が可能になる。In this array type light modulating element, the operation of each light modulating section in one pixel is different from each other. Gradation operation becomes possible.
【0027】請求項4のアレイ型光変調素子は、前記一
画素を異なる面積の領域に分割したことを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the array type light modulating device, the one pixel is divided into regions having different areas.
【0028】このアレイ型光変調素子では、一画素を分
割したそれぞれの領域を異なる面積とすることで、同一
面積で分割した場合と比較して、同一分割数であって
も、より多くの階調を得ることができる。In this array type light modulating element, by setting each area obtained by dividing one pixel to have a different area, even if the number of divisions is the same, a larger number of floors can be obtained as compared with the case where the area is divided by the same area. You can get the key.
【0029】請求項5のアレイ型光変調素子は、各画素
を、単純マトリクス構造で配列したことを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an array type light modulating element, wherein each pixel is arranged in a simple matrix structure.
【0030】このアレイ型光変調素子では、単純マトリ
クス構造での光変調部の小サイズ化、高速化が可能にな
る。In this array type light modulating element, the size and speed of the light modulating section in a simple matrix structure can be reduced.
【0031】請求項6記載のアレイ型光変調素子は、各
画素を、能動素子の付加されたアクティブマトリクス構
造で配列したことを特徴とする。An array type light modulation device according to a sixth aspect is characterized in that the pixels are arranged in an active matrix structure to which active elements are added.
【0032】このアレイ型光変調素子では、アクティブ
マトリクス構造での光変調部の小サイズ化、高速化が可
能となる。In this array type light modulating element, the size and speed of the light modulating section in the active matrix structure can be reduced.
【0033】請求項7記載のアレイ型露光素子は、請求
項1〜請求項6のいずれか1項記載の前記アレイ型光変
調素子と、該アレイ型光変調素子に対向配置した平面光
源とを具備し、該平面光源から出射される光を前記アレ
イ型光変調素子によって光変調することを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an array-type exposure element comprising: the array-type light modulation element according to any one of the first to sixth aspects; and a planar light source arranged to face the array-type light modulation element. And the light emitted from the planar light source is light-modulated by the array-type light modulation element.
【0034】このアレイ型露光素子では、平面光源から
出射される光がアレイ型光変調素子によって光変調され
る。そして、アレイ型光変調素子は、上述したように、
一画素を複数に分割したそれぞれの領域に光変調部が設
けられる。これにより、個々の光変調部を小さくしたア
レイ型露光素子の形成が可能となる。また、露光制御の
ための印加電圧が低くなり、更に、露光制御のための応
答時間が短くなり、高速化な露光が可能になる。In this array type exposure device, light emitted from a plane light source is light-modulated by an array type light modulation device. And, as described above, the array type light modulation element
A light modulation unit is provided in each of a plurality of divided regions of one pixel. This makes it possible to form an array type exposure element in which individual light modulating portions are reduced. Further, the applied voltage for exposure control is reduced, and the response time for exposure control is shortened, so that high-speed exposure can be performed.
【0035】請求項8記載のアレイ型露光素子は、請求
項1〜請求項6のいずれか1項記載の前記アレイ型光変
調素子と、該アレイ型光変調素子に対向配置した平面光
源と、前記アレイ型光変調素子を挟み該平面光源の反対
側に設けた蛍光体とを具備し、前記アレイ型光変調素子
から出射される光を前記蛍光体によって可視光又は赤外
光に波長変換することを特徴とする。An array-type exposure element according to claim 8, wherein the array-type light modulation element according to any one of claims 1 to 6, and a planar light source arranged to face the array-type light modulation element; A phosphor provided on the opposite side of the planar light source with the array-type light modulation element interposed therebetween, and the light emitted from the array-type light modulation element is wavelength-converted into visible light or infrared light by the phosphor. It is characterized by the following.
【0036】このアレイ型露光素子では、平面光源から
出射される光が、アレイ型光変調素子によって光変調さ
れ、更にその光が蛍光体によって可視光又は赤外光に波
長変換される。従って、可視光又は赤外光のアレイ型露
光素子において、上述同様に光変調部の小サイズ化、露
光制御電圧の低減、露光の高速化が可能になる。In this array type exposure element, light emitted from a plane light source is light-modulated by an array type light modulation element, and the light is converted into visible light or infrared light by a phosphor. Therefore, in the array type exposure device for visible light or infrared light, the size of the light modulation unit can be reduced, the exposure control voltage can be reduced, and the exposure can be speeded up as described above.
【0037】請求項9記載のアレイ型露光素子は、前記
平面光源が、紫外線出射光源であることを特徴とする。An array-type exposure device according to a ninth aspect is characterized in that the flat light source is an ultraviolet light emitting light source.
【0038】このアレイ型露光素子では、紫外線感光材
料の露光、或いは、蛍光体を励起することによる可視光
感光材料、赤外光感光材料などの露光、更には、蛍光体
を励起することによる発光表示が可能になる。In this array type exposure element, exposure of an ultraviolet light-sensitive material, or exposure of a visible light-sensitive material or infrared light-sensitive material by exciting a fluorescent material, and light emission by exciting a fluorescent material Display becomes possible.
【0039】請求項10記載の平面ディスプレイは、請
求項1〜請求項6のいずれか1項記載の前記アレイ型光
変調素子と、該アレイ型光変調素子に対向配置した平面
光源と、前記アレイ型光変調素子を挟み該平面光源の反
対側に設けた蛍光体とを具備し、前記アレイ型光変調素
子から出射される光によって前記蛍光体を発光表示させ
ることを特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a flat display, wherein the array type light modulating element according to any one of the first to sixth aspects, a flat light source arranged to face the array type light modulating element, and the array And a phosphor provided on the opposite side of the planar light source with the pattern-type light modulation element interposed therebetween, and the phosphor is illuminated and displayed by light emitted from the array-type light modulation element.
【0040】この平面型ディスプレイでは、平面光源か
ら出射される光がアレイ型光変調素子によって光変調さ
れ、更にその光が蛍光体を発光表示させる。従って、平
面型ディスプレイにおいて、光変調部の小サイズ化、表
示制御電圧の低減、表示の高速化が可能になる。In this flat display, light emitted from the flat light source is light-modulated by the array-type light modulation element, and the light causes the phosphor to emit light. Therefore, in the flat panel display, it is possible to reduce the size of the light modulation unit, reduce the display control voltage, and increase the display speed.
【0041】請求項11記載の平面型ディスプレイは、
前記平面光源が、紫外線出射光源であることを特徴とす
る。The flat display according to claim 11 is
The flat light source is an ultraviolet emission light source.
【0042】この平面型ディスプレイでは、紫外線感光
材料の露光、或いは、蛍光体を励起することによる可視
光感光材料、赤外光感光材料などの露光、更には、蛍光
体を励起することによる発光表示が可能になる。In this flat-panel display, exposure of an ultraviolet light-sensitive material, or exposure of a visible light-sensitive material or infrared light-sensitive material by exciting a phosphor, and light emission display by exciting a phosphor are performed. Becomes possible.
【0043】請求項12記載のアレイ型光変調素子の駆
動方法は、請求項1〜請求項11のいずれか1項記載の
アレイ型光変調素子の駆動方法において、一画素を複数
に分割したそれぞれの領域に、前記光変調部を設け、複
数の該光変調部を異なる電極で接続し、各光変調部を異
なるように動作させ、一画素単位の透過光量を変えて階
調制御を行うことを特徴とする。According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a method of driving an array-type light modulation element according to any one of the first to eleventh aspects, wherein one pixel is divided into a plurality of pixels. In the region, the light modulating unit is provided, a plurality of the light modulating units are connected by different electrodes, each light modulating unit is operated differently, and gradation control is performed by changing a transmitted light amount per pixel. It is characterized by.
【0044】このアレイ型光変調素子の駆動方法では、
一画素を分割したそれぞれの領域に設けられた光変調部
が異なるように動作される。これにより、一画素単位の
透過光量が可変となり、一画素で多階調動作が可能にな
る。In the method of driving the array type light modulation element,
The light modulators provided in the respective regions obtained by dividing one pixel are operated differently. As a result, the amount of transmitted light per pixel becomes variable, and multi-tone operation can be performed with one pixel.
【0045】請求項13記載のアレイ型光変調素子の駆
動方法は、前記一画素を異なる面積の領域に分割して駆
動することを特徴とする。According to a thirteenth aspect of the present invention, in the driving method of the array type light modulation element, the one pixel is divided into regions having different areas and driven.
【0046】このアレイ型光変調素子の駆動方法では、
同一面積で分割した複数の領域に設けた同一の光変調部
を組み合わせて駆動する場合と比較して、同一分割数で
あっても、より多くの階調が得られる駆動法となる。In this method of driving the array type light modulation element,
As compared with the case where the same light modulation units provided in a plurality of regions divided by the same area are combined and driven, even if the number of divisions is the same, a driving method in which more gray scales can be obtained.
【0047】請求項14記載のアレイ型光変調素子の駆
動方法は、前記光変調部が、単純マトリクス駆動される
ことを特徴とする。According to a fourteenth aspect of the present invention, in the driving method of the array type light modulation element, the light modulation section is driven by a simple matrix.
【0048】このアレイ型光変調素子の駆動方法では、
光変調部を小サイズ化した単純マトリクス構造により駆
動されることで、一画素の多階調化が可能になる。In the method of driving the array type light modulation element,
By driving the light modulation section with a simple matrix structure having a small size, it is possible to increase the number of gradations of one pixel.
【0049】請求項15のアレイ型光変調素子の駆動方
法は、前記光変調部が、アクティブマトリクス駆動され
ることを特徴とする。According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method of driving an array type light modulation element, the light modulation section is driven by an active matrix.
【0050】このアレイ型光変調素子の駆動方法では、
光変調部を小サイズ化したアクティブマトリクス構造に
より駆動されることで、一画素の多階調化が可能にな
る。In this method of driving the array type light modulation element,
By driving the light modulation section with an active matrix structure having a reduced size, it is possible to increase the number of gradations of one pixel.
【0051】請求項16のアレイ型光変調素子の駆動方
法は、請求項1〜請求項15のいずれか1項記載のアレ
イ型光変調素子の駆動方法であって、前記光変調素子
は、静電気力による可撓薄膜の変位動作と、該可撓薄膜
の弾性復帰動作とによって光変調を行い、前記光変調素
子の弾性復帰動作を行うリセット走査の後に、変位動作
又は状態維持を選択する書き込み走査を行うことを特徴
とする。The driving method of an array-type light modulating element according to claim 16 is the method of driving an array-type light modulating element according to any one of claims 1 to 15, wherein the light modulating element is an electrostatic modulating element. A light scanning is performed by performing a light modulation by a displacement operation of a flexible thin film by force and an elastic return operation of the flexible thin film, and after a reset scan for performing an elastic return operation of the light modulation element, a write operation for selecting a displacement operation or a state maintenance. Is performed.
【0052】このアレイ型光変調素子の駆動方法では、
光変調素子のリセット走査の後に、該素子の変位動作又
は状態維持を選択する書き込み走査を行うことで、素子
のヒステリシス特性によって書き込み走査前の状態が次
の動作に影響を及ぼすことが防止され、安定した書き込
み走査を行うことができる。また、素子のヒステリシス
特性により、単純マトリクス構成の二次元光変調アレイ
を矛盾無く、即ち、非選択走査ライン上の画素が、書き
込み走査時に設定されたON/OFF状態を確実に維持
されるように駆動することが可能となる。In the method of driving the array type light modulation element,
After the reset scan of the light modulation element, by performing a write scan that selects the displacement operation or state maintenance of the element, the state before the write scan is prevented from affecting the next operation due to the hysteresis characteristics of the element, Stable writing scanning can be performed. Further, the two-dimensional light modulation array having the simple matrix configuration is not inconsistent with the hysteresis characteristics of the elements, that is, the pixels on the non-selected scanning lines are surely maintained in the ON / OFF state set at the time of the writing scanning. It becomes possible to drive.
【0053】請求項17記載のアレイ型光変調素子の駆
動方法は、請求項6又は請求項15記載のアレイ型光変
調素子の駆動方法であって、前記光変調素子は、静電気
力による可撓薄膜の変位動作と、該可撓薄膜の弾性復帰
動作とによって光変調を行い、前記光変調素子に所望の
電圧を印加する書き込み走査を行うことを特徴とする。According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided the driving method of the array type light modulating element according to the sixth or fifteenth aspect, wherein the light modulating element is flexible by electrostatic force. Light modulation is performed by a displacement operation of the thin film and an elastic return operation of the flexible thin film, and a writing scan for applying a desired voltage to the light modulation element is performed.
【0054】このアレイ型光変調素子の駆動方法では、
光変調素子に所望の電圧を印加する書き込み走査を行う
ことで、ヒステリシス特性を有することなく印加電圧に
対してリニアに動作する素子において、リセット動作に
よらずにアクティブマトリクス構造の各光変調素子を安
定して駆動することができる。In the method of driving the array type light modulation element,
By performing a write scan to apply a desired voltage to the light modulation element, each element that operates linearly with respect to the applied voltage without having a hysteresis characteristic can be used for each light modulation element having an active matrix structure without reset operation. It can be driven stably.
【0055】請求項18記載のアレイ型光変調素子の駆
動方法は、請求項6又は請求項15記載のアレイ型光変
調素子の駆動方法であって、前記光変調素子は、静電気
力による可撓薄膜の変位動作と、該可撓薄膜の弾性復帰
動作とによって光変調を行い、前記光変調素子の復帰動
作を行うリセット信号を印加した後に所望の電圧を印加
する書き込み走査を行うことを特徴とする。The driving method of an array-type light modulation element according to claim 18 is the method for driving an array-type light modulation element according to claim 6 or claim 15, wherein the light modulation element is flexible due to electrostatic force. Light modulation is performed by a displacement operation of the thin film and an elastic return operation of the flexible thin film, and a write scan is performed by applying a desired voltage after applying a reset signal for performing a return operation of the light modulation element. I do.
【0056】このアレイ型光変調素子の駆動方法では、
リセット信号を印加した後に光変調素子に所望の電圧を
印加する書き込み走査を行うことで、素子のヒステリシ
ス特性によって書き込み走査前の状態が次の動作に影響
を及ぼすことが防止され、安定した書き込み走査を行う
ことができる。また、素子のヒステリシス特性により、
アクティブマトリクス構成の二次元光変調アレイを矛盾
無く、即ち、非選択走査ライン上の画素が、書き込み走
査時に設定されたON/OFF状態を確実に維持される
ように駆動することが可能になる。In this method of driving the array type light modulation element,
By performing a write scan in which a desired voltage is applied to the light modulation element after the reset signal is applied, a state before the write scan is prevented from affecting the next operation due to a hysteresis characteristic of the element, and a stable write scan is performed. It can be performed. Also, due to the hysteresis characteristics of the element,
It is possible to drive the two-dimensional light modulation array having the active matrix configuration without contradiction, that is, to ensure that the pixels on the non-selected scanning lines maintain the ON / OFF state set during the writing scan.
【0057】[0057]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るアレイ型光変
調素子、アレイ型露光素子、及び平面型ディスプレイ並
びにアレイ型光変調素子の駆動方法の好適な実施の形態
を図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明に係る
アレイ型光変調素子の第一実施形態の断面図、図2は図
1に示したアレイ型光変調素子の動作状態を説明する断
面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of an array-type light modulation device, an array-type exposure device, a flat-panel display, and a method of driving an array-type light modulation device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment of an array-type light modulation element according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an operation state of the array-type light modulation element shown in FIG.
【0058】紫外線に対して透明な基板21上には、紫
外線に対して透明な複数の基板側透明電極23を設けて
ある。基板21上には、それぞれの基板側透明電極23
に対応させて、その近傍に、絶縁性の支柱25を設けて
ある。支柱25の上端には、基板21に平行な可撓薄膜
27の一端を固定してある。可撓薄膜27は、一端を支
柱25に固定することで、片持ち梁状となっている。A plurality of substrate-side transparent electrodes 23 transparent to ultraviolet rays are provided on a substrate 21 transparent to ultraviolet rays. Each substrate-side transparent electrode 23 is provided on the substrate 21.
In response to this, an insulating support 25 is provided in the vicinity thereof. One end of a flexible thin film 27 parallel to the substrate 21 is fixed to the upper end of the support 25. The flexible thin film 27 has a cantilever shape by fixing one end to the column 25.
【0059】可撓薄膜27には、略同一面積の遮光膜2
9を被着してある。更に、可撓薄膜27には、紫外線に
対して透明な膜側透明電極31を形成してある。この膜
側透明電極31は、基板側透明電極23に対向状態とな
っている。The flexible thin film 27 has a light shielding film 2 of substantially the same area.
9 is attached. Further, on the flexible thin film 27, a film-side transparent electrode 31 transparent to ultraviolet rays is formed. The film-side transparent electrode 31 is opposed to the substrate-side transparent electrode 23.
【0060】遮光膜29と膜側透明電極31とは、兼用
するものであってもよい。この場合、遮光膜29は、導
電性で紫外線を吸収、又は反射する材料により形成す
る。具体的には、紫外線を反射するアルミ、クロムなど
の金属薄膜、紫外線を吸収するポリシリコンなどの半導
体による単体構成や、シリコン酸化物、シリコン窒化物
などの絶縁膜、ポリシリコンなどの半導体薄膜に金属を
蒸着した構成、又は誘電体多層膜などのフィルターを蒸
着した複合構成とすることができる。The light-shielding film 29 and the film-side transparent electrode 31 may be shared. In this case, the light shielding film 29 is formed of a conductive material that absorbs or reflects ultraviolet light. More specifically, it can be used for metal thin films such as aluminum and chromium that reflect ultraviolet light, single structures made of semiconductors such as polysilicon that absorb ultraviolet light, insulating films such as silicon oxide and silicon nitride, and semiconductor thin films such as polysilicon. A configuration in which a metal is deposited or a composite configuration in which a filter such as a dielectric multilayer film is deposited can be employed.
【0061】基板側透明電極23、支柱25、可撓薄膜
27、遮光膜29、膜側透明電極31は、一つの光変調
部33を構成している。この光変調部33は、基板21
上に、一次元又は二次元に配列される。光変調部33
は、一画素の領域Sを複数に分割したそれぞれの領域m
ごとに設けてある。即ち、一画素は、複数の光変調部3
3によって構成されている。The substrate-side transparent electrode 23, the support 25, the flexible thin film 27, the light-shielding film 29, and the film-side transparent electrode 31 constitute one light modulation section 33. The light modulating section 33 includes the substrate 21
Above is arranged in one or two dimensions. Light modulator 33
Is a region m obtained by dividing the region S of one pixel into a plurality of regions.
It is provided for each. That is, one pixel includes a plurality of light modulators 3
3.
【0062】また、それぞれの領域mに設けられた光変
調部33は、一画素ごとに、基板側透明電極23同士、
及び膜側透明電極31同士が、共通に接続されている。
即ち、一画素内における光変調部33は、同等に動作す
るようになっている。The light modulators 33 provided in the respective regions m are provided for each pixel so that the substrate-side transparent electrodes 23 are
The film-side transparent electrodes 31 are commonly connected.
That is, the light modulators 33 in one pixel operate equally.
【0063】このように構成された光変調部33を有す
るアレイ型光変調素子35を、不図示の平面光源上に配
置する。基板側透明電極23と膜側透明電極31との間
に電圧を印加しないときは、可撓薄膜27が基板21と
平行に対向する。従って、図1に示すように、基板側透
明電極23を透過した紫外線は、遮光膜29によって吸
収又は反射される。The array type light modulating element 35 having the light modulating section 33 thus configured is arranged on a flat light source (not shown). When no voltage is applied between the substrate-side transparent electrode 23 and the film-side transparent electrode 31, the flexible thin film 27 faces the substrate 21 in parallel. Therefore, as shown in FIG. 1, the ultraviolet light transmitted through the substrate-side transparent electrode 23 is absorbed or reflected by the light shielding film 29.
【0064】一方、基板側透明電極23と膜側透明電極
31との間に電圧を印加すると、図2に示すように、両
者間に働く静電気応力により、可撓薄膜27が基板21
側に移動し、折り畳まれた状態となる。即ち、遮光膜2
9による光の遮断がなくなる。一画素内の光変調部33
は、基板側透明電極23同士、及び膜側透明電極31同
士が共通に接続されていることから、一画素内で各光変
調部が等しく動作する。これにより基板21、基板側透
明電極23を透過した紫外線は、更に前方に進み、光変
調部33から出射されることとなる。そして、再度電圧
をゼロにすると、可撓薄膜27は弾性力により図1に示
す元の位置に復帰する。On the other hand, when a voltage is applied between the transparent electrode 23 on the substrate side and the transparent electrode 31 on the film side, as shown in FIG.
Move to the side and become folded. That is, the light shielding film 2
9 no longer blocks light. Light modulator 33 in one pixel
Since the substrate-side transparent electrodes 23 and the film-side transparent electrodes 31 are commonly connected to each other, each light modulation unit operates equally in one pixel. As a result, the ultraviolet light transmitted through the substrate 21 and the substrate-side transparent electrode 23 travels further forward and is emitted from the light modulator 33. When the voltage is reduced to zero again, the flexible thin film 27 returns to the original position shown in FIG. 1 by the elastic force.
【0065】このように、アレイ型光変調素子35は、
一画素の領域Sを複数の領域mに分割し、それぞれの領
域mに光変調部33を設けている。そして、一画素内に
おけるそれぞれの光変調部33の基板側透明電極23同
士、及び膜側透明電極31同士を共通に接続している。
これにより、個々の光変調部33を小さく形成すること
ができる。As described above, the array type light modulating element 35
A region S of one pixel is divided into a plurality of regions m, and a light modulation unit 33 is provided in each region m. Then, the substrate-side transparent electrodes 23 and the film-side transparent electrodes 31 of the respective light modulation sections 33 in one pixel are commonly connected.
Thereby, each light modulating section 33 can be formed small.
【0066】例えば、パネルの画素サイズが、約300
μm×300μmの場合、一画素を縦10分割、横10
分割として100個の光変調部33に分割すると、各光
変調部33のサイズは相対的に10分の1以下に小さく
することが可能となる。For example, if the pixel size of the panel is about 300
In the case of μm × 300 μm, one pixel is divided vertically into 10
When the light is divided into 100 light modulating units 33, the size of each light modulating unit 33 can be relatively reduced to 1/10 or less.
【0067】このように、光変調部33の小サイズ化が
可能になると、以下の種々の効果を得ることができる。
即ち、一画素を複数の領域に分割し、光変調部33をこ
れに応じて小さくしたので、光変調部の設計自由度を高
くできる。上述の例の場合、支柱25の高さを30μm
程度にすることができ、薄膜プロセスが容易となる。支
柱25を形成する場合、成膜後に通常のRIEエッチン
グが十分に可能となる。成膜する厚みが薄くなるので、
スループットが向上し、コストの低減が可能になる。可
撓薄膜27を撓ませるための印加電圧が低くなる。これ
により、駆動回路のコスト低減が可能となる。可撓薄膜
27の必要変位量を小さくできるので、応答時間を短く
でき、しかも、疲労を少なくして寿命を長くすることが
できる。As described above, when the size of the light modulator 33 can be reduced, the following various effects can be obtained.
That is, since one pixel is divided into a plurality of regions and the light modulation unit 33 is reduced accordingly, the degree of freedom in designing the light modulation unit can be increased. In the case of the above example, the height of the support 25 is 30 μm.
And the thin film process becomes easy. When the support 25 is formed, normal RIE etching can be sufficiently performed after the film formation. Since the film thickness becomes thin,
Throughput is improved, and costs can be reduced. The applied voltage for bending the flexible thin film 27 is reduced. Thereby, the cost of the driving circuit can be reduced. Since the required displacement of the flexible thin film 27 can be reduced, the response time can be shortened, and the fatigue can be reduced to extend the life.
【0068】このアレイ型光変調素子35は、アレイ型
露光素子の要部に用いることができる。このアレイ型露
光素子は、アレイ型光変調素子35に、不図示の平面光
源を対向配置して構成する。平面光源としては、例えば
紫外線を出射するものを用いる。これにより、平面光源
から出射される紫外線をアレイ型光変調素子35によっ
て光変調し、紫外線感光材料を露光することができる。This array type light modulation element 35 can be used as a main part of an array type exposure element. This array type exposure element is configured by arranging a plane light source (not shown) facing the array type light modulation element 35. As the flat light source, for example, a light source that emits ultraviolet light is used. Thereby, the ultraviolet light emitted from the planar light source is light-modulated by the array-type light modulation element 35, and the ultraviolet-sensitive material can be exposed.
【0069】また、アレイ型光変調素子35は、可視光
感光材料、赤外光感光材料を露光するアレイ型露光素子
の要部に用いることができる。このアレイ型露光素子
は、アレイ型光変調素子35に、不図示の平面光源を対
向配置し、更にアレイ型光変調素子35を挟み平面光源
の反対側に不図示の蛍光体を設ける。このように構成し
たアレイ型露光素子では、アレイ型光変調素子35から
出射される光を蛍光体によって可視光又は赤外光に波長
変換して、可視光感光材料、赤外光感光材料を露光する
ことができる。The array-type light modulation element 35 can be used as a main part of an array-type exposure element for exposing a visible light-sensitive material and an infrared light-sensitive material. In this array type exposure element, a plane light source (not shown) is arranged to face the array type light modulation element 35, and a phosphor (not shown) is provided on the opposite side of the plane light source with the array type light modulation element 35 interposed therebetween. In the array-type exposure element configured as described above, the wavelength of light emitted from the array-type light modulation element 35 is converted into visible light or infrared light by a phosphor, and the visible light-sensitive material and the infrared light-sensitive material are exposed. can do.
【0070】更に、このアレイ型光変調素子35は、平
面型ディスプレイの要部に用いることができる。この平
面型ディスプレイは、アレイ型光変調素子35に、不図
示の平面光源を対向配置し、更にアレイ型光変調素子3
5を挟み平面光源の反対側に不図示の蛍光体を設ける。
このように構成した平面型ディスプレイでは、アレイ型
光変調素子35から出射される光によって蛍光体を発光
表示させることができる。従って、各画素ごとの光変調
部33に、画像情報に基づく電圧を印加することで、所
望の画像形成が可能となる。Further, the array type light modulation device 35 can be used for a main part of a flat type display. In this flat-panel display, a flat light source (not shown) is arranged to face the array-type light modulation element 35, and the array-type light modulation element 3
A phosphor (not shown) is provided on the opposite side of the flat light source with respect to 5.
In the flat-panel display configured as described above, it is possible to cause the phosphor to emit light by the light emitted from the array-type light modulation element 35. Therefore, a desired image can be formed by applying a voltage based on image information to the light modulation unit 33 for each pixel.
【0071】次に、本発明の第二実施形態を説明する。
図3は第二実施形態を示す平面図、図4は図3のA−A
断面図、図5は図3に示した光変調部の動作状態を説明
する平面図、図6は図5の断面図、図7は図3に示した
光変調部を一画素の領域に複数形成したアレイ型光変調
素子の平面図である。Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a plan view showing the second embodiment, and FIG.
5 is a cross-sectional view, FIG. 5 is a plan view illustrating the operation state of the light modulation unit shown in FIG. 3, FIG. 6 is a cross-sectional view of FIG. 5, and FIG. 7 is a plurality of light modulation units shown in FIG. It is a top view of the formed array type light modulation element.
【0072】紫外線に対して透明な基板37上には、一
対の平行な支柱39を突設してある。一対の支柱39の
間には、支柱39間の距離の略半分の長さの二対の対向
電極41、41を左右の支柱39方向に並べて配設して
ある。一方の対向電極41の間には、基板37を覆う遮
光膜43を形成してある。即ち、基板37は、遮光膜4
3を形成した部分が非開口部45となり、遮光膜43を
形成していない部分が開口部47となる。従って、基板
37を透過する光は、開口部47のみから出射すること
となる。On a substrate 37 transparent to ultraviolet rays, a pair of parallel columns 39 is provided so as to protrude. Between the pair of columns 39, two pairs of opposing electrodes 41, 41 having a length substantially half the distance between the columns 39 are arranged side by side in the left and right columns 39. A light-shielding film 43 that covers the substrate 37 is formed between one counter electrode 41. That is, the substrate 37 is provided with the light shielding film 4.
The portion where 3 is formed becomes the non-opening portion 45, and the portion where the light shielding film 43 is not formed becomes the opening portion 47. Therefore, light transmitted through the substrate 37 is emitted only from the opening 47.
【0073】二対の対向電極41、41の対向空間に
は、支柱39間の距離の略半分の長さの電極遮光板49
を設けてある。電極遮光板49は、両側を可撓部材(例
えば折れ線バネ)51を介して、左右の支柱39に支持
してある。電極遮光板49は、折れ線バネ51を弾性変
形させることで、平行移動して左右いずれかの対向電極
41、41側に片寄せられるようになっている。An electrode light shielding plate 49 having a length substantially half the distance between the columns 39 is provided in a space facing the two pairs of opposed electrodes 41, 41.
Is provided. The electrode light-shielding plate 49 is supported on the left and right columns 39 via flexible members (for example, polygonal springs) 51 on both sides. The electrode light-shielding plate 49 is configured to move in parallel to be biased toward one of the left and right counter electrodes 41 by elastically deforming the polygonal spring 51.
【0074】基板37、遮光膜43、支柱39、対向電
極41、41、電極遮光板49、折れ線バネ51は、光
変調部53を構成している。この光変調部53は、図7
に示すように、基板37上に、例えば二次元に配列され
る。光変調部53は、一画素の領域Sを複数に分割した
それぞれの領域mごとに設けてある。即ち、一画素は、
複数の光変調部53によって構成されている。The substrate 37, the light-shielding film 43, the columns 39, the opposing electrodes 41, 41, the electrode light-shielding plate 49, and the polygonal spring 51 constitute an optical modulator 53. This light modulation unit 53 is provided in FIG.
As shown in (2), they are arranged on the substrate 37, for example, two-dimensionally. The light modulation unit 53 is provided for each of the regions m obtained by dividing the region S of one pixel into a plurality. That is, one pixel is
It is constituted by a plurality of light modulation units 53.
【0075】また、それぞれの領域mに設けられた光変
調部53は、一画素ごとに、対向電極41、41同士、
及び電極遮光板49同士が、共通に接続されている。即
ち、一画素内における各光変調部53は、同等に動作す
るようになっている。The light modulating section 53 provided in each region m is provided for each pixel so that the opposing electrodes 41 are connected to each other.
The electrode light shielding plates 49 are commonly connected. That is, the light modulation units 53 in one pixel operate equally.
【0076】このように構成された光変調部53を有す
るアレイ型光変調素子55を、不図示の平面光源上に配
置する。そして、電極遮光板49に電圧ゼロを印加し、
開口部47側の対向電極41のみに電圧を印加すると、
静電気応力によって電極遮光板49は、図5(a)、図
6(a)に示すように、開口部47側へ移動する。これ
により、開口部47を通過しようとする光は、電極遮光
板49によって遮光されることとなる。The array type light modulating element 55 having the light modulating section 53 thus configured is arranged on a flat light source (not shown). Then, zero voltage is applied to the electrode light shielding plate 49,
When a voltage is applied only to the counter electrode 41 on the opening 47 side,
The electrode light shielding plate 49 moves to the opening 47 side due to the electrostatic stress, as shown in FIGS. 5A and 6A. As a result, light that is going to pass through the opening 47 is blocked by the electrode light blocking plate 49.
【0077】一方、電極遮光板49に+Vの電圧を印加
し、開口部47側の対向電極41のみに電圧を印加する
と、静電気応力によって電極遮光板49は、図5
(b)、図6(b)に示すように、遮光膜43側へ移動
する。これにより、開口部47を通過した光は、光変調
部53から出射することとなる。一画素内の光変調部5
3は、対向電極41、41同士、及び電極遮光板49同
士が共通に接続されていることから、一画素内で各光変
調部53が等しく動作する。そして、再度電圧をゼロに
すると、電極遮光板49は、折れ線バネ51の弾性力及
び静電気応力により元の位置に復帰する。On the other hand, when a voltage of + V is applied to the electrode light-shielding plate 49 and a voltage is applied only to the counter electrode 41 on the opening 47 side, the electrode light-shielding plate 49 is caused by electrostatic stress.
(B), as shown in FIG. 6 (b), it moves to the light shielding film 43 side. Thus, the light that has passed through the opening 47 is emitted from the light modulator 53. Light modulator 5 in one pixel
In No. 3, since the opposing electrodes 41 and 41 and the electrode light-shielding plates 49 are commonly connected, each light modulation unit 53 operates equally in one pixel. Then, when the voltage is reduced to zero again, the electrode light shielding plate 49 returns to the original position by the elastic force of the broken wire spring 51 and the electrostatic stress.
【0078】このように、アレイ型光変調素子55は、
一画素の領域Sを複数の領域mに分割し、それぞれの領
域mに光変調部53を設けている。そして、一画素内に
おけるそれぞれの光変調部53の対向電極41、41同
士、及び電極遮光板49同士を共通に接続している。こ
れにより、個々の光変調部53を小さく形成することが
できる。As described above, the array type optical modulation element 55
A region S of one pixel is divided into a plurality of regions m, and a light modulation unit 53 is provided in each region m. Then, the opposing electrodes 41, 41 of each light modulating unit 53 and the electrode light shielding plates 49 in one pixel are commonly connected. Thereby, each light modulating section 53 can be formed small.
【0079】この結果、上述のアレイ型光変調素子35
と同様な以下の効果を得ることができる。即ち、 (1)薄膜プロセスが容易となる。 (2)通常のRIEエッチングが可能となる。 (3)成膜する厚みが薄くなり、コストの低減が可能にな
る。 (4)印加する電圧が低くなり、駆動回路のコスト低減が
可能となる。 (5)応答時間を短くでき、しかも、寿命を長くすること
ができる。As a result, the above-mentioned array type light modulating element 35
The following effects similar to those described above can be obtained. That is, (1) the thin film process becomes easy. (2) Normal RIE etching becomes possible. (3) The thickness of the film is reduced, and the cost can be reduced. (4) The applied voltage is reduced, and the cost of the driving circuit can be reduced. (5) The response time can be shortened and the service life can be prolonged.
【0080】なお、このアレイ型光変調素子55も、上
述のアレイ型光変調素子35の場合と同様にして、アレ
イ型露光素子、平面型ディスプレイを構成することがで
きるものである。The array-type light modulation element 55 can also constitute an array-type exposure element and a flat display in the same manner as in the case of the array-type light modulation element 35 described above.
【0081】次に、本発明の第三実施形態を説明する。
図8は第三実施形態を示す平面図、図9は図8のB−B
断面図、図10は図8のC−C断面図、図11は図8に
示した露光素子の動作状態を説明する断面図である。Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a plan view showing the third embodiment, and FIG. 9 is BB of FIG.
FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 8, and FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating the operation state of the exposure device shown in FIG.
【0082】紫外線に対して透明な基板57上には、誘
電体多層膜ミラー59を設けてある。基板57上には、
誘電体多層膜ミラー59を挟んで両側に一方の電極61
を一対設けてある。基板57上には、電極61の左右側
(図8の左右側)に支柱63を設けてある。支柱63の
上端面には、可撓薄膜であるダイヤフラム65を設けて
ある。ダイヤフラム65の下面には、誘電体多層膜ミラ
ー67を設けてある。誘電体多層膜ミラー59と誘電体
多層膜ミラー67との間には、空隙69が形成されてい
る。ダイヤフラム65の表面には、電極61と対向する
ように、他方の電極71を一対設けてある。なお、図1
0中の、73はスペーサである。A dielectric multilayer mirror 59 is provided on a substrate 57 transparent to ultraviolet rays. On the substrate 57,
One electrode 61 on both sides of the dielectric multilayer mirror 59
Are provided as a pair. On the substrate 57, columns 63 are provided on the left and right sides of the electrode 61 (the left and right sides in FIG. 8). A diaphragm 65 which is a flexible thin film is provided on the upper end surface of the support 63. On the lower surface of the diaphragm 65, a dielectric multilayer mirror 67 is provided. A gap 69 is formed between the dielectric multilayer mirror 59 and the dielectric multilayer mirror 67. A pair of other electrodes 71 are provided on the surface of the diaphragm 65 so as to face the electrodes 61. FIG.
73 in 0 is a spacer.
【0083】基板57は、板状の平面光源75(図11
参照)の上方に設けられる。平面光源75の側面には例
えば不図示のブラックライト用紫外線ランプ(低圧水銀
ランプ)を配設してある。平面光源75は、ブラックラ
イト用低圧水銀ランプからの紫外線を側面から取り入れ
て、表面(図11の上面)から出射する。The substrate 57 is provided with a plate-like planar light source 75 (FIG. 11).
Reference). On the side surface of the flat light source 75, for example, an unillustrated ultraviolet lamp for black light (low-pressure mercury lamp) is provided. The flat light source 75 takes in ultraviolet light from the low-pressure mercury lamp for black light from the side and emits it from the surface (the upper surface in FIG. 11).
【0084】基板57、誘電体多層膜ミラー59、6
7、支柱63、ダイヤフラム65、電極61、71は、
光変調部79を構成している。The substrate 57, the dielectric multilayer mirrors 59 and 6
7, the support 63, the diaphragm 65, the electrodes 61, 71
The light modulator 79 is constituted.
【0085】このように構成された光変調部79を有す
るアレイ型光変調素子81において、電圧OFFのとき
の空隙69の間隔をtoffとする(図11の左側の状
態)。また電圧を印加したとき静電気力により空隙69
の間隔が短くなるがこれをtonとする(図11の右側の
状態)。In the array-type light modulating element 81 having the light modulating section 79 thus configured, the interval of the gap 69 when the voltage is OFF is set to toff (the state on the left side in FIG. 11). When a voltage is applied, the gap 69 is formed by electrostatic force.
Is shortened, and this is set as ton (state on the right side in FIG. 11).
【0086】ここで、ton、toffを下記のように設定
する。 ton=1/2×λ0=180nm (λ0:紫外線の中心
波長) toff=3/4×λ0=270nmHere, ton and toff are set as follows. ton = 1/2 × λ 0 = 180 nm (λ 0 : center wavelength of ultraviolet ray) ton = 3/4 × λ 0 = 270 nm
【0087】ここで、平面光源75からの紫外線は、3
60nm付近に中心波長λ0を持つ分光特性を有してい
る。Here, the ultraviolet light from the flat light source 75 is 3
It has a spectral characteristic having a center wavelength λ 0 near 60 nm.
【0088】また、誘電体多層膜ミラー59、67は、
光強度反射率をR=0.85とする。更に、空隙69は
空気又は希ガスとし、その屈折率はn=1とする。紫外
線は、コリメートされているので光変調部79に入射す
る入射角i(面の垂線と入射光線とのなす角)は、略ゼ
ロである。光変調部79の光強度透過率は、toff時に
270nm近傍でピークとなり、ton時に360nm近
傍でピークとなる。一方、平面光源75からの紫外線
は、360nm付近に中心波長λ0を持つ。従って、図
11(a)に示すように、電圧を印加しないときはtof
f=270nmとなり、紫外線はほとんど透過しない。
また、図11(b)に示すように、電圧を印加してton
=180nmとなると、紫外線は透過する。The dielectric multilayer mirrors 59 and 67 are
The light intensity reflectance is R = 0.85. Further, the space 69 is made of air or a rare gas, and its refractive index is set to n = 1. Since the ultraviolet rays are collimated, the angle of incidence i (the angle between the perpendicular to the surface and the incident light) incident on the light modulation section 79 is substantially zero. The light intensity transmittance of the light modulator 79 peaks near 270 nm at toff and peaks near 360 nm at ton. On the other hand, the ultraviolet light from the flat light source 75 has a center wavelength λ 0 near 360 nm. Therefore, as shown in FIG.
f = 270 nm, and almost no ultraviolet light is transmitted.
In addition, as shown in FIG.
= 180 nm, the ultraviolet light is transmitted.
【0089】このように、光変調部79を有したアレイ
型光変調素子81は、ダイヤフラム65を撓ませること
により、多層膜干渉効果を発生させて、紫外線の光変調
を行うことができる。以上がアレイ型光変調素子81の
光変調部79による基本動作である。以上の第一〜第三
実施形態に示す光変調部以外の構成、原理であっても、
趣旨が同一であって、可撓薄膜を静電気力により変形さ
せ、光の透過率を変化させるアレイ型光変調素子であれ
ば、同様にして適用可能である。As described above, the array type light modulating element 81 having the light modulating section 79 can perform the light modulation of the ultraviolet light by causing the multilayer film interference effect by bending the diaphragm 65. The above is the basic operation of the light modulation unit 79 of the array type light modulation element 81. Even with the configuration and principle other than the light modulator shown in the first to third embodiments,
An array-type light modulation element that has the same purpose and deforms the flexible thin film by electrostatic force to change the light transmittance can be similarly applied.
【0090】次に、このアレイ型光変調素子81の駆動
方法を説明する。駆動方法の説明に先立ち、先ずダイヤ
フラム65の印加電圧と光透過率との特性を説明する。
図12は印加電圧と光透過率との特性を示したヒステリ
ス線図である。可撓薄膜であるダイヤフラム65を静電
気応力によって変形及び弾性復帰させる場合、印加電圧
Vgsと、ダイヤフラム65の変位との関係は、ヒステリ
ス特性を示す。従って、印加電圧Vgsと、光透過率Tと
の関係も、図12に示すようなヒステリス特性を示す。Next, a method of driving the array type light modulation element 81 will be described. Prior to the description of the driving method, first, the characteristics of the voltage applied to the diaphragm 65 and the light transmittance will be described.
FIG. 12 is a hysteresis diagram showing characteristics of applied voltage and light transmittance. When the diaphragm 65, which is a flexible thin film, is deformed and elastically restored by electrostatic stress, the relationship between the applied voltage Vgs and the displacement of the diaphragm 65 shows a hysteresis characteristic. Therefore, the relationship between the applied voltage Vgs and the light transmittance T also shows a hysteresis characteristic as shown in FIG.
【0091】このヒステリス特性によれば、OFF(光
遮蔽)状態の光変調部79は、VgsがVth(L) 以下では
OFF状態を維持する。一方、VgsがVs (H) 以上にな
ると、光変調部79は、ON(光透過)状態に飽和す
る。その後、光変調部79は、VgsがVth(H) 以上であ
るときはON状態を維持したままとなる。そして、Vgs
がVs (L) 以下になると、光変調部79は、OFF状態
に飽和する。即ち、光変調部79は、VgsがVth(H) と
Vth(L) との範囲であれば、Vgsの履歴によって、T
(0N)、T(OFF)の二つの状態を得ることができ
る。なお、Vgsの極性が負の場合には、上述と縦軸対象
の特性になる。According to the hysteresis characteristic, the light modulator 79 in the OFF (light blocking) state maintains the OFF state when Vgs is equal to or lower than Vth (L). On the other hand, when Vgs becomes equal to or higher than Vs (H), the light modulator 79 saturates to the ON (light transmitting) state. Thereafter, when Vgs is equal to or higher than Vth (H), the light modulation section 79 maintains the ON state. And Vgs
Is less than or equal to Vs (L), the light modulator 79 saturates to the OFF state. That is, if Vgs is in the range between Vth (H) and Vth (L), the light modulating unit 79 determines Tgs based on the history of Vgs.
(0N) and T (OFF) can be obtained. Note that when the polarity of Vgs is negative, the characteristics described above are symmetric with respect to the vertical axis.
【0092】図13はマトリクス状に光変調部を配置し
たアレイ型光変調素子の平面図である。この実施形態で
は、例えば2行2列のマトリクスの各交点Tr(1,1)、T
r(1,2)、Tr(2,1)、Tr(2,2)に光変調部79を配置し、
アレイ型光変調素子81を構成してある。各光変調部7
9は、一画素の領域に対応させてある。FIG. 13 is a plan view of an array-type light modulation device in which light modulation units are arranged in a matrix. In this embodiment, for example, each intersection Tr (1,1), T
An optical modulator 79 is arranged at r (1,2), Tr (2,1), Tr (2,2),
An array type light modulation element 81 is configured. Each light modulator 7
Reference numeral 9 corresponds to an area of one pixel.
【0093】同じ行に配列された光変調部79のそれぞ
れの電極71は、共通に接続して走査電極としてある。
この走査電極には電位Vg が印加される。また、同じ列
に配列された光変調部79のそれぞれの電極61は、共
通に接続して信号電極としてある。この信号電極には電
位Vb が印加される。従って、各光変調部79に印加さ
れる電極61、71間の電圧Vgsは(Vb −Vg )とな
る。The respective electrodes 71 of the light modulators 79 arranged in the same row are connected in common and serve as scanning electrodes.
A potential Vg is applied to this scanning electrode. In addition, the respective electrodes 61 of the light modulators 79 arranged in the same column are connected in common and serve as signal electrodes. The potential Vb is applied to this signal electrode. Therefore, the voltage Vgs between the electrodes 61 and 71 applied to each light modulator 79 is (Vb-Vg).
【0094】アレイ型光変調素子81を駆動するには、
走査信号に従って、行順次に電極71を走査し、これと
同期させ、走査された電極71に対応するデータ信号を
電極61に印加する。To drive the array-type light modulation element 81,
According to the scanning signal, the electrodes 71 are scanned in a line-sequential manner, and the data signals corresponding to the scanned electrodes 71 are applied to the electrodes 61 in synchronization with the scanning.
【0095】ここで、走査電極には、リセット信号、選
択信号、非選択信号の三種類の信号(電圧)が与えられ
る。リセット信号は、光変調部79の以前の状態に拘わ
らず、その行の光変調部79をOFF(光遮蔽)にす
る。この時の走査電極の電圧をVg(r)とする。Here, three types of signals (voltages) of a reset signal, a selection signal, and a non-selection signal are applied to the scanning electrodes. The reset signal turns off (light shields) the light modulators 79 in the row regardless of the previous state of the light modulators 79. The voltage of the scanning electrode at this time is defined as Vg (r).
【0096】選択信号は、その行にデータを書き込むた
めの信号である。この信号と同時に、信号電極に印加さ
れた電圧に従い、光変調部79の状態がON(光透過)
又はOFF(光遮蔽)に決定される。この時の走査電極
の電圧をVg(s)とする。The selection signal is a signal for writing data to the row. Simultaneously with this signal, the state of the light modulation section 79 is turned on (light transmission) in accordance with the voltage applied to the signal electrode.
Alternatively, it is determined to be OFF (light blocking). The voltage of the scanning electrode at this time is defined as Vg (s).
【0097】非選択信号は、選択がなされないときの信
号である。この時、信号電極の電圧に拘わることなく光
変調部79の状態は変わらず、前の状態が維持される。
この時の走査電極の電圧をVg(ns) とする。The non-selection signal is a signal when no selection is made. At this time, the state of the light modulation section 79 does not change regardless of the voltage of the signal electrode, and the previous state is maintained.
The voltage of the scanning electrode at this time is set to Vg (ns).
【0098】一方、信号電極には、ON信号、OFF信
号の二種類の信号(電圧)が与えられる。ON信号は、
選択された行の光変調部79に対し、光変調部79の状
態をON(光透過)にする。この時の信号電極の電圧を
Vb(on) とする。On the other hand, two kinds of signals (voltages) of an ON signal and an OFF signal are applied to the signal electrodes. The ON signal is
The state of the light modulator 79 is turned ON (light transmission) for the light modulator 79 in the selected row. The voltage of the signal electrode at this time is set to Vb (on).
【0099】OFF信号は、選択された行の光変調部7
9に対し、光変調部79の状態をOFF(光遮蔽)にす
る。但し、実際には、直前で光変調部79がリセットさ
れることを想定しているので、光変調部79の状態をO
FF(光遮蔽)にする場合は、前の状態(OFF状態)
を維持する信号でよい。この時の信号電極の電圧をVb
(off)とする。The OFF signal is output to the light modulation section 7 of the selected row.
For 9, the state of the light modulation unit 79 is set to OFF (light blocking). However, in practice, it is assumed that the light modulating unit 79 is reset immediately before, so the state of the light modulating unit 79 is changed to O.
The previous state (OFF state) when using FF (light shielding)
May be maintained. The voltage of the signal electrode at this time is Vb
(off).
【0100】以上の走査電極電圧、信号電極電圧の組み
合わせにより、光変調部79の電極間電圧Vgsは、以下
の6種類の電圧に分けられる。また、電極間電圧Vgsと
透過率の特性により、特定の条件が与えられることにな
る。By the combination of the scanning electrode voltage and the signal electrode voltage described above, the inter-electrode voltage Vgs of the light modulator 79 can be divided into the following six types of voltages. Further, specific conditions are given by the characteristics of the inter-electrode voltage Vgs and the transmittance.
【0101】 Vgs(r-on)=Vb(on) −Vg(r)≦Vs(L) Vgs(r-off) =Vb(off)−Vg(r)≦Vs(L) Vgs(s-on)=Vb(on) −Vg(s)≧Vs(H) Vgs(s-off) =Vb(off)−Vg(s)≦Vth(L) Vgs(ns-on) =Vb(on) −Vg(ns) ≦Vth(L) Vgs(ns-off)=Vb(off)−Vg(ns) ≧Vth(H)Vgs (r-on) = Vb (on) −Vg (r) ≦ Vs (L) Vgs (r-off) = Vb (off) −Vg (r) ≦ Vs (L) Vgs (s-on ) = Vb (on) −Vg (s) ≧ Vs (H) Vgs (s−off) = Vb (off) −Vg (s) ≦ Vth (L) Vgs (ns−on) = Vb (on) −Vg (ns) ≦ Vth (L) Vgs (ns-off) = Vb (off) −Vg (ns) ≧ Vth (H)
【0102】以上の条件をまとめると、図14に示すと
おりになる。図14は走査電極電圧Vg 及び信号電極電
圧Vb の組み合わせと、光変調部の電極間電圧Vgs(V
b −Vg )との関係を示した説明図である。例えば、走
査電極電圧Vg がリセットVg(r)で、信号電極電圧Vb
がON即ちVb(on) の場合には、Vs(H)より大きい値の
信号電極電圧Vb (図中太実線83)から、Vs(H)とV
th(L) との間の値の走査電極電圧Vg (図中太実線8
5)が減算され、その値(図中太実線87)がVs(L)よ
り小さくなる。即ち、 Vgs(r-on)≦Vs(L) となる。その他同様にして、6種類の電圧が定まること
になる。The above conditions are summarized as shown in FIG. FIG. 14 shows the combination of the scanning electrode voltage Vg and the signal electrode voltage Vb, and the inter-electrode voltage Vgs (V
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship with (b−Vg). For example, the scan electrode voltage Vg is reset Vg (r) and the signal electrode voltage Vb
Is ON, that is, Vb (on), the signal electrode voltage Vb (the thick solid line 83 in the figure) having a value larger than Vs (H) is
scan electrode voltage Vg (thick solid line 8 in the figure)
5) is subtracted, and the value (thick solid line 87 in the figure) becomes smaller than Vs (L). That is, Vgs (r-on) ≦ Vs (L). Similarly, six types of voltages are determined.
【0103】次に、このような電極間電圧Vgsと透過率
との関係を利用して、光変調部79を二次元に配置した
マトリクスにデータを書き込む方法を説明する。図15
はマトリクス状に配置した各光変調部に異なる波形の電
圧を印加してデータを書き込む方法の説明図である。Next, a method of writing data in a matrix in which the light modulating units 79 are two-dimensionally arranged by utilizing such a relationship between the inter-electrode voltage Vgs and the transmittance will be described. FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a method of writing data by applying voltages of different waveforms to the respective light modulation units arranged in a matrix.
【0104】マトリクスとしては、図13に示した2行
2列のマトリクスを用いてデータの書き込みを行う。マ
トリクスの各光変調部79には、以下のON、OFFデ
ータを書き込むものとする。 Tr(1,1) → ON Tr(1,2) → OFF Tr(2,1) → OFF Tr(2,2) → ONData is written using a matrix of 2 rows and 2 columns shown in FIG. It is assumed that the following ON / OFF data is written in each light modulation unit 79 of the matrix. Tr (1,1) → ON Tr (1,2) → OFF Tr (2,1) → OFF Tr (2,2) → ON
【0105】マトリクスには、図15に示すような波形
の電圧を印加する。例えば、1行目Vg(1)には、 t1:リセット電圧 t2:選択電圧 t3:非選択電圧 t4:非選択電圧 を印加する。1列目Vb(1)には、 t1:don't care t2:ON電圧 t3:OFF電圧 t4:don't care を印加する。これにより、各光変調部79に所望のデー
タが行順次で書き込まれる。A voltage having a waveform as shown in FIG. 15 is applied to the matrix. For example, t1: reset voltage t2: selection voltage t3: non-selection voltage t4: non-selection voltage is applied to the first row Vg (1). To the first column Vb (1), t1: don't care t2: ON voltage t3: OFF voltage t4: don't care. As a result, desired data is written to each light modulation section 79 in a row-sequential manner.
【0106】即ち、例えば上述の1行1列目のマトリク
スTr(1,1)の場合では、Vgs:Vb(1)−Vg(1)であるか
ら、 t1:リセット電圧(OFF) t2:ON t3=状態維持 t4=状態維持となる。That is, for example, in the case of the matrix Tr (1,1) in the first row and first column, Vgs: Vb (1) -Vg (1), so that t1: reset voltage (OFF) t2: ON t3 = state maintenance t4 = state maintenance.
【0107】従って、t2におけるONの状態が維持
(メモリー)され、その結果、マトリクスTr(1,1)は光
変調部79が「ON」の状態となる。その他、同様にし
て、他のマトリクスTr(1,2)は「OFF」、Tr(2,1)は
「OFF」、Tr(2,2)は「ON」の状態となる。Accordingly, the ON state at t2 is maintained (memory), and as a result, the light modulation section 79 of the matrix Tr (1,1) is in the "ON" state. In the same manner, the other matrices Tr (1,2) are "OFF", Tr (2,1) is "OFF", and Tr (2,2) is "ON".
【0108】このように、光変調素子のリセット走査の
後に、該素子の変位動作又は状態維持を選択する書き込
み走査を行うことで、素子のヒステリシス特性により書
き込み走査前の状態が次の動作に影響を及ぼすことが防
止され、安定した書き込み走査を行うことができる。ま
た、素子のヒステリシス特性により、単純マトリクス構
成の二次元光変調アレイを矛盾無く駆動することが可能
である。なお、ここでいう矛盾無くとは、書き込み選択
走査ライン上の画素にはONかOFFかが決定され、非
選択走査ライン上の画素は選択時に書き込まれた状態を
維持することを意味する。As described above, after the reset scan of the light modulation element, the write scan for selecting the displacement operation or the state maintenance of the element is performed, so that the state before the write scan affects the next operation due to the hysteresis characteristics of the element. And writing can be stably performed. In addition, the two-dimensional light modulation array having the simple matrix configuration can be driven without contradiction by the hysteresis characteristics of the elements. Here, "contradiction" means that ON or OFF is determined for the pixels on the write selection scan line, and that the pixels on the non-selection scan line maintain the written state when selected.
【0109】次に、本発明の第三実施形態の変形例1を
説明する。図16は、第三実施形態の変形例1を示す単
純マトリクスの平面図である。この変形例では、一画素
の領域Sを、縦三つ、横三つの合計九つの領域mに分割
してある。それぞれの領域mには、光変調部79を設け
てある。一画素内の各光変調部79は、一画素に接続し
た異なる三つの走査電極Vg(1)a 、Vg(1)b 、Vg(1)c
と、異なる三つの信号電極Vb(1)a 、Vb(1)b 、Vb(1)
c のそれぞれに接続されている。Next, a first modification of the third embodiment of the present invention will be described. FIG. 16 is a plan view of a simple matrix showing Modification 1 of the third embodiment. In this modified example, the area S of one pixel is divided into nine areas m, three in length and three in width. A light modulation section 79 is provided in each area m. Each light modulating unit 79 in one pixel includes three different scanning electrodes Vg (1) a, Vg (1) b, Vg (1) c connected to one pixel.
And three different signal electrodes Vb (1) a, Vb (1) b, Vb (1)
connected to each of c.
【0110】つまり、一画素に設けられた各光変調部7
9は、これらの走査電極と信号電極とに、上述したよう
な電圧を印加することで、独立して動作するようになっ
ている。That is, each light modulator 7 provided for one pixel
No. 9 operates independently by applying the above-mentioned voltages to these scanning electrodes and signal electrodes.
【0111】この変形例によるアレイ型光変調素子91
は、各光変調部79を小さく形成できるので、薄膜プロ
セスが容易となる。可撓薄膜27を撓ませるために印加
する電圧が低くなる。可撓薄膜27の必要変位量を小さ
くできるので、応答時間を短くできる。An array type light modulation device 91 according to this modification example
Since each light modulation section 79 can be formed small, the thin film process becomes easy. The voltage applied to deflect the flexible thin film 27 decreases. Since the required displacement of the flexible thin film 27 can be reduced, the response time can be shortened.
【0112】これに加えて、2値の状態をとる光変調部
79を用いた場合であっても、一画素の面積を分割する
ことにより、一画素で九種類の階調を得ることができ
る。In addition to this, even in the case where the light modulator 79 in a binary state is used, nine gradations can be obtained with one pixel by dividing the area of one pixel. .
【0113】アレイ型光変調素子91は、この階調方式
に、他の階調方式(例えば、フィールド内時間分割階
調)を組み合わせることで、更なる多階調化を図るもの
であってもよい。また、3値以上のモードであれば、面
積と各光変調部毎の重みづけ階調などの多階調化も可能
となる。The array type light modulating element 91 is intended to further increase the number of gradations by combining this gradation method with another gradation method (for example, time division gradation within a field). Good. If the mode has three or more values, it is possible to increase the number of gradations such as the area and the weighted gradation for each light modulation unit.
【0114】なお、このアレイ型光変調素子91も、上
述のアレイ型光変調素子35の場合と同様にして、アレ
イ型露光素子、平面型ディスプレイを構成することがで
きるものである。The array-type light modulation device 91 can also constitute an array-type exposure device and a flat display in the same manner as in the case of the array-type light modulation device 35 described above.
【0115】次に、本発明の第四実施形態を説明する。
図17は第四実施形態を示す平面図である。この実施形
態によるアレイ型光変調素子101は、一画素の領域S
を異なった面積の複数の領域m1、m2、m3に分割し
てある。領域m1、m2、m3の面積比は、1:2:4
となっている。それぞれの領域m1、m2、m3には、
その面積に対応した光変調部103a、103b、10
3cを設けてある。これらの光変調部103a、103
b、103cの走査電極部には、共通の走査電圧Vg(1)
を印加する。一方、信号電極部には、光変調部103
a、103b、103cに対応させて異なる信号電圧V
b(1)a 、Vb(1)b 、Vb(1)c を印加するようになってい
る。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 17 is a plan view showing the fourth embodiment. The array-type light modulation element 101 according to this embodiment has a region S of one pixel.
Is divided into a plurality of regions m1, m2, and m3 having different areas. The area ratio of the regions m1, m2, and m3 is 1: 2: 4.
It has become. In each area m1, m2, m3,
The light modulation units 103a, 103b, 10
3c is provided. These light modulators 103a, 103
A common scan voltage Vg (1) is applied to the scan electrode portions b and 103c.
Is applied. On the other hand, the signal modulation section 103 is provided in the signal electrode section.
a, 103b, and 103c.
b (1) a, Vb (1) b, and Vb (1) c are applied.
【0116】従って、このアレイ型光変調素子101に
よれば、各光変調部103a、103b、103cのO
N、OFF動作を組み合わせることにより、一画素の透
過光量が異なるものとなる。この結果、各光変調部が2
値に状態変化する場合であっても、その組み合わせによ
って、表1に示す8階調の透過光量を得ることができ
る。Therefore, according to the array-type light modulation element 101, the O of each of the light modulation sections 103a, 103b, 103c is changed.
By combining N and OFF operations, the amount of transmitted light of one pixel becomes different. As a result, each light modulating unit
Even when the state changes to a value, the transmitted light amount of eight gradations shown in Table 1 can be obtained by the combination.
【0117】[0117]
【表1】 [Table 1]
【0118】なお、このアレイ型光変調素子101も、
上述のアレイ型光変調素子35の場合と同様にして、ア
レイ型露光素子、平面型ディスプレイを構成することが
できるものである。The array-type light modulation element 101 also
An array-type exposure element and a flat-panel display can be constructed in the same manner as in the case of the array-type light modulation element 35 described above.
【0119】次に、本発明の第五実施形態を説明する。
図18は第五実施形態の画素部の等価回路図である。こ
の実施形態によるアレイ型光変調素子111は、一画素
の領域Sを複数に分割したそれぞれの領域mごとに、光
変調部113を設けてある。また、一画素に対応させて
能動素子(例えばTFT)115を設けてある。能動素
子115は、ゲート電極117、ドレイン電極119、
ソース電極121を有する。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 18 is an equivalent circuit diagram of a pixel unit according to the fifth embodiment. In the array type light modulation element 111 according to this embodiment, a light modulation unit 113 is provided for each region m obtained by dividing the region S of one pixel into a plurality. Further, an active element (for example, TFT) 115 is provided corresponding to one pixel. The active element 115 includes a gate electrode 117, a drain electrode 119,
It has a source electrode 121.
【0120】ゲート電極117には、行ごとの走査信号
ライン123を接続してある。ドレイン電極119に
は、列ごとの画像信号ライン125を接続してある。ソ
ース電極121には、各光変調部113の一方の対向電
極が共通に接続してある。また、各光変調部113の他
方の対向電極には、共通電極127を接続してある。The gate electrode 117 is connected to a scanning signal line 123 for each row. The image signal line 125 for each column is connected to the drain electrode 119. One counter electrode of each light modulation unit 113 is commonly connected to the source electrode 121. Further, a common electrode 127 is connected to the other counter electrode of each light modulation unit 113.
【0121】即ち、このアレイ型光変調素子111は、
一つの能動素子115によって、一画素内の複数の光変
調部113が共通に制御可能になっている。That is, this array type light modulation element 111
A plurality of light modulators 113 in one pixel can be commonly controlled by one active element 115.
【0122】このように構成されたアレイ型光変調素子
111では、ゲート電極117に接続された走査信号ラ
イン123に、能動素子115を導通させる電圧が印加
される。そして、ドレイン電極119に接続された画像
信号ライン125に所望の画像信号が印加されると、ド
レイン電極119とソース電極121とが導通する。従
って、画像信号が光変調部113の一方の対向電極に印
加されることになる。これにより、一方の対向電極と、
共通電極127に接続された他方の対向電極との電圧に
より、各光変調部113が一画素ごとに共通に動作す
る。In the array-type light modulation element 111 configured as described above, a voltage for conducting the active element 115 is applied to the scanning signal line 123 connected to the gate electrode 117. When a desired image signal is applied to the image signal line 125 connected to the drain electrode 119, the drain electrode 119 and the source electrode 121 conduct. Therefore, an image signal is applied to one of the opposite electrodes of the light modulation unit 113. Thereby, one counter electrode and
The light modulators 113 operate in common for each pixel by a voltage with the other counter electrode connected to the common electrode 127.
【0123】このアレイ型光変調素子111によれば、
他の行の走査のために、能動素子115が非導通となっ
ても光変調部113の状態を維持することができる。従
って、各光変調部113を一画素ごとに共通に動作させ
る、アクティブマトリクス駆動が可能となる。According to the array type light modulation element 111,
For scanning another row, the state of the light modulator 113 can be maintained even when the active element 115 is turned off. Therefore, active matrix driving, in which the light modulators 113 are operated in common for each pixel, becomes possible.
【0124】なお、このアレイ型光変調素子111も、
上述のアレイ型光変調素子35の場合と同様にして、ア
レイ型露光素子、平面型ディスプレイを構成することが
できるものである。The array-type light modulation element 111 also has
An array-type exposure element and a flat-panel display can be constructed in the same manner as in the case of the array-type light modulation element 35 described above.
【0125】次に、本発明の第六実施形態を説明する。
図19は第六実施形態の画素部の等価回路図である。こ
の実施形態によるアレイ型光変調素子131は、一画素
の領域Sを複数に分割したそれぞれの領域mごとに、光
変調部133を設けてある。一画素には、各光変調部1
33に対応させて複数の能動素子115を設けてある。Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 19 is an equivalent circuit diagram of a pixel unit according to the sixth embodiment. In the array type light modulation element 131 according to this embodiment, a light modulation unit 133 is provided for each region m obtained by dividing the region S of one pixel into a plurality. Each pixel has one light modulation unit 1
33, a plurality of active elements 115 are provided.
【0126】各能動素子115のゲート電極117に
は、行ごとの走査信号ライン123を共通に接続してあ
る。一方、各能動素子115のドレイン電極119に
は、異なる画像信号ライン125a、125b、125
cを接続してある。各能動素子115のソース電極12
1には、各光変調部133の一方の対向電極を接続して
ある。また、各光変調部133の他方の対向電極には、
共通電極127を接続してある。A scanning signal line 123 for each row is commonly connected to a gate electrode 117 of each active element 115. On the other hand, different image signal lines 125a, 125b, and 125 are connected to the drain electrode 119 of each active element 115.
c is connected. Source electrode 12 of each active element 115
1 is connected to one counter electrode of each light modulator 133. In addition, the other counter electrode of each light modulator 133 has
The common electrode 127 is connected.
【0127】即ち、このアレイ型光変調素子131は、
一つの画素が、複数の能動素子115と、各能動素子1
15に接続された光変調部133とによって制御可能に
なっている。That is, this array type light modulation element 131
One pixel includes a plurality of active elements 115 and each active element 1
15 and can be controlled by an optical modulator 133 connected to the optical modulator 15.
【0128】このように構成されたアレイ型光変調素子
131では、ドレイン電極119に接続された異なる画
像信号ライン125a、125b、125cに所望の画
像信号が印加される。これにより、一方の対向電極と、
共通電極127に接続された他方の対向電極との電圧に
より、各光変調部133が一画素内で異なって動作す
る。In the array-type light modulating element 131 thus configured, desired image signals are applied to different image signal lines 125a, 125b and 125c connected to the drain electrode 119. Thereby, one counter electrode and
Each light modulation unit 133 operates differently in one pixel depending on the voltage with the other counter electrode connected to the common electrode 127.
【0129】このアレイ型光変調素子131によれば、
能動素子115を用いたアクティブマトリクス駆動にお
いて、一つの画素内で分割された複数の光変調部133
をそれぞれ個別に駆動することができる。この結果、各
光変調部133を駆動する組み合わせを変えることによ
り、一画素で複数階調の透過光量を得ることができる。According to this array type light modulation element 131,
In the active matrix driving using the active element 115, a plurality of light modulating units 133 divided in one pixel
Can be individually driven. As a result, by changing the combination for driving each light modulation unit 133, it is possible to obtain the transmitted light amount of a plurality of gradations in one pixel.
【0130】なお、このアレイ型光変調素子131も、
上述のアレイ型光変調素子35の場合と同様にして、ア
レイ型露光素子、平面型ディスプレイを構成することが
できるものである。Note that this array type light modulation element 131 also
An array-type exposure element and a flat-panel display can be constructed in the same manner as in the case of the array-type light modulation element 35 described above.
【0131】次に、上記アクティブマトリクス構成によ
り、アレイ型光変調素子131をアクティブマトリクス
駆動する方法を以下に説明する。Next, a method for driving the array-type light modulation element 131 in an active matrix by the active matrix configuration will be described below.
【0132】まず、上記アレイ型光変調素子131がヒ
ステリシス特性を有しない場合にアクティブマトリクス
駆動する方法を説明する。図20は2行2列に配列した
半導体アクティブマトリクスの等価回路図、図21は半
導体アクティブマトリクスの各光変調部に異なる波形の
電圧を印加してデータを書き込む方法の説明図である。
尚、光変調素子の印加電圧Vgsと光透過率Tの特性は、
上述の図12で説明した特性と同じものとする。First, a method for active matrix driving when the array type light modulation element 131 does not have the hysteresis characteristic will be described. FIG. 20 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor active matrix arranged in two rows and two columns, and FIG. 21 is an explanatory diagram of a method of writing data by applying a voltage having a different waveform to each light modulation unit of the semiconductor active matrix.
The characteristics of the applied voltage Vgs and the light transmittance T of the light modulation element are as follows:
The characteristics are the same as those described with reference to FIG.
【0133】ここで、図20に示す2行2列の画素電極
に、以下の電位を書き込む具体的な駆動方法を説明す
る。 Tr(1,1)=ON Tr(1,2)=OFF Tr(2,1)=OFF Tr(2,2)=ONHere, a specific driving method for writing the following potentials to the pixel electrodes in two rows and two columns shown in FIG. 20 will be described. Tr (1,1) = ON Tr (1,2) = OFF Tr (2,1) = OFF Tr (2,2) = ON
【0134】同じ行に配列したTr(1,1)、Tr(1,2)、又
はTr(2,1)、Tr(2,2)の画素電極87は、共通の走査信
号ライン91に接続してある。この走査信号ライン91
には、電位Vg が印加される。また、同じ列に配列した
Tr(1,1)、Tr(2,1)、又はTr(1,2)、Tr(2,2)の画素電
極は、共通の画像信号ライン89に接続してある。この
画像信号ラインには、電位Vb が印加される。The pixel electrodes 87 of Tr (1,1), Tr (1,2) or Tr (2,1), Tr (2,2) arranged in the same row are connected to a common scanning signal line 91. I have. This scanning signal line 91
Is applied with a potential Vg. Further, the pixel electrodes of Tr (1,1) and Tr (2,1) or Tr (1,2) and Tr (2,2) arranged in the same column are connected to a common image signal line 89. is there. The potential Vb is applied to this image signal line.
【0135】このように構成したアクティブマトリクス
素子を駆動するには、走査信号に従って、行順次にTr
(1,1)、Tr(1,2)、又はTr(2,1)、Tr(2,2)の画素電極
を走査し、これと同期させ、走査された画素電極に対応
するデータ信号を列に配列したTr(1,1)、Tr(2,1)、又
はTr(1,2)、Tr(2,2)の画素電極に印加する。In order to drive the active matrix element configured as described above, Tr is sequentially applied in a row in accordance with the scanning signal.
(1,1), Tr (1,2), or Tr (2,1), scans the pixel electrode of Tr (2,2), synchronizes with this, and outputs a data signal corresponding to the scanned pixel electrode. It is applied to the pixel electrodes of Tr (1,1), Tr (2,1) or Tr (1,2), Tr (2,2) arranged in a column.
【0136】この際、マトリクスには図21に示す波形
の電圧を印加する。例えば、1行目Vg(1)には、 t1:走査ON(導通)電圧 t2:走査OFF(非導通)電圧 を印加する。At this time, a voltage having a waveform shown in FIG. 21 is applied to the matrix. For example, t1: scanning ON (conduction) voltage t2: scanning OFF (non-conduction) voltage is applied to the first row Vg (1).
【0137】2行目Vg(2)には、 t1:走査OFF(非導通)電圧 t2:走査ON(導通)電圧 を印加する。To the second row Vg (2), t1: scanning OFF (non-conducting) voltage t2: scanning ON (conducting) voltage is applied.
【0138】1列目Vb(1)には、 t1:Tr(1,1)へON(透過)電圧 t2:Tr(2,1)へOFF(遮光)電圧 を印加する。To the first column Vb (1), an ON (transmission) voltage is applied to t1: Tr (1,1) t2: An OFF (light shielding) voltage is applied to Tr (2,1).
【0139】2列目Vb(2)には、 t1:Tr(1,2)へOFF(遮光)電圧 t2:Tr(2,2)へON(透過)電圧 を印加する。To the second column Vb (2), an OFF (light-shielded) voltage is applied to t1: Tr (1,2) and an ON (transmitted) voltage is applied to t2: Tr (2,2).
【0140】これにより、Tr(1,1)の電位Vgsは、t1
で電位がVs(H)となり、その結果、画素の状態がONと
なり、t2以降はON状態が保持される。Tr(1,2)の電
位Vgsは、t1で電位がVs(L)となり、その結果、画素
の状態がOFFとなり、t2以降は保持される。Tr(2,
1)の電位Vgsは、t1で電位がVs(L)となり、その結
果、画素の状態がOFFとなり、t2以降は保持され
る。Tr(2,2)の電位Vgsは、t1で電位がVs(H)とな
り、その結果、画素の状態がONとなり、t2以降はO
N状態が保持される。これにより、図20で意図した書
き込み動作が予定通り実行されたことになる。As a result, the potential Vgs of Tr (1,1) becomes t1
, The potential becomes Vs (H), and as a result, the state of the pixel is turned ON, and the ON state is maintained after t2. The potential Vgs of Tr (1,2) becomes Vs (L) at t1, and as a result, the state of the pixel is turned off and is maintained after t2. Tr (2,
The potential Vgs of 1) becomes the potential Vs (L) at t1, and as a result, the state of the pixel is turned off and is maintained after t2. The potential Vgs of Tr (2,2) becomes Vs (H) at t1, and as a result, the state of the pixel becomes ON, and after t2, the potential becomes Os.
The N state is maintained. As a result, the write operation intended in FIG. 20 is executed as scheduled.
【0141】以上のように、走査ゲート電極を行順次で
ON(導通)にし、それと同期させてデータ信号電極か
らON(透過)又はOFF(遮光)の電位を印加する。
その後、走査ゲート電極をOFF(非導通)にしても、
光変調素子が容量性の場合、画素電極の電位は保持され
ることとなる。As described above, the scanning gate electrode is turned on (conducting) in a row sequence, and in synchronization with the scanning gate electrode, an ON (transmitting) or OFF (light shielding) potential is applied from the data signal electrode.
After that, even if the scanning gate electrode is turned off (non-conductive),
When the light modulation element is capacitive, the potential of the pixel electrode is held.
【0142】次に、上記アクティブマトリクス構成のア
レイ型光変調素子131が、図12に示すヒステリシス
特性を有する場合にアクティブマトリクス駆動する方法
を以下に説明する。Next, a method of driving the active matrix in the case where the array type light modulation element 131 having the active matrix configuration has the hysteresis characteristics shown in FIG. 12 will be described below.
【0143】上記同様に、図20のような2行2列の各
画素に対し、以下の2値のデータを書き込む場合のアク
ティブマトリクス構成の駆動について説明する。 Tr(1,1)=ON Tr(1,2)=OFF Tr(2,1)=OFF Tr(2,2)=ON 図22は図20に示すアクティブマトリクス構成の駆動
電圧Vg、Vbを示す図である。In the same manner as above, the driving of the active matrix configuration in the case where the following binary data is written into each pixel of 2 rows and 2 columns as shown in FIG. 20 will be described. Tr (1,1) = ON Tr (1,2) = OFF Tr (2,1) = OFF Tr (2,2) = ON FIG. 22 shows the driving voltages Vg and Vb of the active matrix configuration shown in FIG. FIG.
【0144】この場合の印加電圧は、図22に示すよう
に、 1行目Vg t1:走査ON (導通) t2:走査OFF(非導通) 2行目Vg t1:走査OFF(非導通) t2:走査ON (導通) 1列目Vb t1の前半:Tr(1,1)へリセット(遮光)電圧印加 t1の後半:Tr(1,1)へON (透過)電圧印加 t2の前半:Tr(2,1)へリセット(遮光)電圧印加 t2の後半:Tr(2,1)へOFF (遮光)電圧印加 2列目Vb t1の前半:Tr(1,2)へリセット(遮光)電圧印加 t1の後半:Tr(1,2)へOFF (遮光)電圧印加 t2の前半:Tr(2,2)へリセット(遮光)電圧印加 t2の後半:Tr(2,2)へON (透過)電圧印加 となる。The applied voltage in this case is, as shown in FIG. 22, the first row Vg t1: scanning ON (conduction) t2: scanning OFF (non-conduction) second row Vg t1: scanning OFF (non-conduction) t2: Scan ON (conduction) First column Vb First half of t1: Reset (light-shielded) voltage applied to Tr (1,1) Second half of t1: ON (transmitted) voltage applied to Tr (1,1) First half of t2: Tr (2 , 1) Reset (light-shielded) voltage applied Second half of t2: OFF (light-shielded) voltage applied to Tr (2,1) Second column Vb First half of t1: Reset (light-shielded) voltage applied to Tr (1,2) t1 Second half: Applying OFF (light blocking) voltage to Tr (1,2) First half of t2: Applying reset (light blocking) voltage to Tr (2,2) Second half of t2: Applying ON (transmitting) voltage to Tr (2,2) Become.
【0145】このように走査ゲート電極を行順次でVg
−onによりON(導通)にし、それと同期させてデー
タ信号電極からON(透過)又はOFF(遮光)の電位
を供給する。その後、走査ゲート電極をOFF(非導
通)にしても、画素電位の電位は保持される。As described above, the scanning gate electrode is applied to Vg
ON (conduction) is turned on by -on, and an ON (transmission) or OFF (light shielding) potential is supplied from the data signal electrode in synchronization with the ON. After that, even when the scanning gate electrode is turned off (disconnected), the pixel potential is maintained.
【0146】これら図22、23の結果は、それぞれ、
Tr(1,1)は「ON」、Tr(1,2)は「OFF」、Tr(2,1)は
「OFF」、Tr(2,2)は「ON」となる。これにより、
光変調素子がヒステリシス特性を有していても、図20
で意図した書き込み動作を矛盾無く予定通り実行するこ
とができる。。The results shown in FIGS. 22 and 23 are as follows.
Tr (1,1) is “ON”, Tr (1,2) is “OFF”, Tr (2,1) is “OFF”, and Tr (2,2) is “ON”. This allows
Even if the light modulation element has a hysteresis characteristic, FIG.
Thus, the intended write operation can be executed as expected without inconsistency. .
【0147】さらに、リセット期間と書き込み期間とを
各々独立で走査する駆動方法としても同様にしてアクテ
ィブマトリクス駆動を行うことができる。以上説明した
アクティブマトリクス駆動では、書き込み走査時に所定
の一定レベルの電圧を印加することで「ON」,「OF
F」の二値を制御しているが、これに限らず、印加電圧
を任意のレベルの電圧に設定して多階調制御する駆動方
法としても良い。Further, active matrix driving can be performed in the same manner as a driving method in which the reset period and the writing period are independently scanned. In the active matrix driving described above, a voltage of a predetermined constant level is applied at the time of writing scanning, so that “ON”, “OF”
Although the two values of “F” are controlled, the present invention is not limited to this, and a driving method of performing multi-grayscale control by setting an applied voltage to a voltage of an arbitrary level may be used.
【0148】[0148]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
るアレイ型光変調素子、アレイ型露光素子、及び平面型
ディスプレイは、一画素を複数に分割したそれぞれの領
域に、光変調部を設けた。このため、光変調部の小サイ
ズ化が可能になり、光変調部の設計自由度を高くでき
る。例えば、支柱の高さを低くすることができ、薄膜プ
ロセスが容易となる。また、可撓薄膜の必要変位量を小
さくできるので、応答時間が短くなり、高速化が可能と
なる。As described above in detail, the array type light modulation device, the array type exposure device, and the flat panel display according to the present invention have a light modulation unit in each of a plurality of divided regions of one pixel. Provided. For this reason, the size of the light modulator can be reduced, and the degree of freedom in designing the light modulator can be increased. For example, the height of the support can be reduced, and the thin film process becomes easy. Further, since the required displacement of the flexible thin film can be reduced, the response time is shortened, and the speed can be increased.
【0149】アレイ型光変調素子と、アレイ型露光素子
及び平面型ディスプレイのアレイ型光変調素子に対する
駆動方法は、一画素を複数に分割したそれぞれの領域
に、光変調部を設け、各光変調部を異なるように動作さ
せる。このため、各光変調部が2値のモードであって
も、一画素単位での多階調制御を可能にできる。An array type light modulating element, and a driving method for an array type light modulating element of an array type light exposing element and a flat type display are provided with a light modulating section in each of a plurality of divided areas of one pixel. Operate the unit differently. For this reason, even when each light modulator is in the binary mode, it is possible to perform multi-tone control in units of one pixel.
【0150】また、光変調素子の弾性復帰動作を行うリ
セット走査の後に、該素子の変位動作又は状態維持を選
択する書き込み走査を行う。このため、光変調素子がヒ
ステリシス特性を有していても、光変調素子を矛盾無く
安定して駆動することができる。After the reset scan for performing the elastic return operation of the light modulation element, the write scan for selecting the displacement operation or the state maintenance of the element is performed. For this reason, even if the light modulation element has the hysteresis characteristic, the light modulation element can be driven stably without contradiction.
【図1】本発明に係るアレイ型光変調素子の第一実施形
態の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment of an array-type light modulation device according to the present invention.
【図2】図1に示したアレイ型光変調素子の動作状態を
説明する断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an operation state of the array-type light modulation element illustrated in FIG.
【図3】第二実施形態を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a second embodiment.
【図4】図3のA−A断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line AA of FIG. 3;
【図5】図3に示した光変調部の動作状態を説明する平
面図である。FIG. 5 is a plan view illustrating an operation state of the light modulation unit illustrated in FIG. 3;
【図6】図5の断面図である。FIG. 6 is a sectional view of FIG. 5;
【図7】図3に示した光変調部を一画素の領域に複数形
成したアレイ型光変調素子の平面図である。FIG. 7 is a plan view of an array-type light modulation element in which a plurality of light modulation units shown in FIG. 3 are formed in one pixel region.
【図8】第三実施形態を示す平面図である。FIG. 8 is a plan view showing a third embodiment.
【図9】図8のB−B断面図である。FIG. 9 is a sectional view taken along line BB of FIG. 8;
【図10】図8のC−C断面図である。FIG. 10 is a sectional view taken along line CC of FIG. 8;
【図11】図8に示した露光素子の動作状態を説明する
断面図である。11 is a cross-sectional view illustrating an operation state of the exposure device shown in FIG.
【図12】印加電圧と光透過率との特性を示したヒステ
リス線図である。FIG. 12 is a hysteresis diagram showing characteristics of applied voltage and light transmittance.
【図13】マトリクス状に光変調部を配置したアレイ型
光変調素子の平面図である。FIG. 13 is a plan view of an array-type light modulation element in which light modulation units are arranged in a matrix.
【図14】走査電極電圧及び信号電極電圧の組み合わせ
と、光変調部の電極間電圧との関係を示した説明図であ
る。FIG. 14 is an explanatory diagram showing a relationship between a combination of a scanning electrode voltage and a signal electrode voltage and a voltage between electrodes of a light modulation unit.
【図15】マトリクス状に配置した各光変調部に異なる
波形の電圧を印加してデータを書き込む方法の説明図で
ある。FIG. 15 is an explanatory diagram of a method of writing data by applying voltages of different waveforms to the respective light modulators arranged in a matrix.
【図16】第三実施形態の変形例1を示す単純マトリク
スの平面図である。FIG. 16 is a plan view of a simple matrix showing Modification 1 of the third embodiment.
【図17】第四実施形態を示す平面図である。FIG. 17 is a plan view showing a fourth embodiment.
【図18】第五実施形態の画素部の等価回路図である。FIG. 18 is an equivalent circuit diagram of a pixel unit according to a fifth embodiment.
【図19】第六実施形態の画素部の等価回路図である。FIG. 19 is an equivalent circuit diagram of a pixel unit according to a sixth embodiment.
【図20】アクティブマトリクス構成による画素部の等
価回路図である。FIG. 20 is an equivalent circuit diagram of a pixel portion having an active matrix configuration.
【図21】マトリクス状に配置した各光変調部に異なる
波形の電圧を印加してデータを書き込む方法の説明図で
ある。FIG. 21 is an explanatory diagram of a method of writing data by applying voltages of different waveforms to the respective light modulation units arranged in a matrix.
【図22】マトリクス状に配置した各光変調部に印加す
る電圧の波形を示す図である。FIG. 22 is a diagram illustrating a waveform of a voltage applied to each light modulation unit arranged in a matrix.
【図23】マトリクス状に配置した各光変調部の電極に
印加される電圧の波形を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing waveforms of voltages applied to electrodes of each light modulation unit arranged in a matrix.
【図24】従来の光変調素子の要部側面図である。FIG. 24 is a side view of a main part of a conventional light modulation element.
【図25】従来の光変調素子の動作状態の要部側面図で
ある。FIG. 25 is a side view of a main part of an operation state of a conventional light modulation element.
27、65 可撓薄膜 33、53、79、103a、103b、103c、1
13、133 光変調部 35、55、81、91、101、111、131 ア
レイ型光変調素子 75 平面光源 115 能動素子27, 65 Flexible thin film 33, 53, 79, 103a, 103b, 103c, 1
13, 133 Light modulation section 35, 55, 81, 91, 101, 111, 131 Array type light modulation element 75 Planar light source 115 Active element
Claims (18)
二次元に配列し、前記可撓薄膜を静電気応力によって変
形させ、光の透過率を変化させるアレイ型光変調素子に
おいて、 一画素を複数に分割したそれぞれの領域に、前記光変調
部を設けたことを特徴とするアレイ型光変調素子。1. An array-type light modulating element in which light modulating sections having a flexible thin film are arranged one-dimensionally or two-dimensionally and the flexible thin film is deformed by electrostatic stress to change light transmittance. An array type light modulating element, wherein the light modulating unit is provided in each of a plurality of divided regions.
た複数の前記光変調部が共通の電極で接続され、一画素
内での各光変調部の動作が等しいことを特徴とする請求
項1記載のアレイ型光変調素子。2. A light emitting device according to claim 1, wherein a plurality of light modulating units provided in respective regions of said one pixel are connected by a common electrode, and the operation of each light modulating unit in one pixel is equal. 2. The array-type light modulation device according to 1.
た複数の前記光変調部が異なる電極で接続され、一画素
内での各光変調部の動作が異なることを特徴とする請求
項1記載のアレイ型光変調素子。3. A plurality of light modulators provided in respective regions of the one pixel are connected by different electrodes, and the operation of each light modulator in one pixel is different. An array-type light modulation device according to claim 1.
たことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項
記載のアレイ型光変調素子。4. The array type light modulation device according to claim 1, wherein said one pixel is divided into regions having different areas.
たことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項
記載のアレイ型光変調素子。5. The array type light modulation device according to claim 1, wherein each pixel is arranged in a simple matrix structure.
ィブマトリクス構造で配列したことを特徴とする請求項
1〜請求項4のいずれか1項記載のアレイ型光変調素
子。6. The array type light modulation device according to claim 1, wherein each pixel is arranged in an active matrix structure to which an active device is added.
の前記アレイ型光変調素子と、該アレイ型光変調素子に
対向配置した平面光源とを具備し、該平面光源から出射
される光を前記アレイ型光変調素子によって光変調する
ことを特徴とするアレイ型露光素子。7. The array-type light modulation device according to claim 1, further comprising: a planar light source disposed to face the array-type light modulation device, wherein the light is emitted from the plane light source. An array-type light modulating device, the light being modulated by the array-type light modulating element.
の前記アレイ型光変調素子と、該アレイ型光変調素子に
対向配置した平面光源と、前記アレイ型光変調素子を挟
み該平面光源の反対側に設けた蛍光体とを具備し、前記
アレイ型光変調素子から出射される光を前記蛍光体によ
って可視光又は赤外光に波長変換することを特徴とする
アレイ型露光素子。8. The array-type light modulation element according to claim 1, a planar light source arranged to face the array-type light modulation element, and a light source that sandwiches the array-type light modulation element. A phosphor provided on the opposite side of the plane light source, wherein the light emitted from the array-type light modulation element is wavelength-converted into visible light or infrared light by the phosphor. .
ことを特徴とする請求項7又は請求項8記載のアレイ型
露光素子。9. The array type exposure device according to claim 7, wherein the flat light source is an ultraviolet light emitting light source.
載の前記アレイ型光変調素子と、該アレイ型光変調素子
に対向配置した平面光源と、前記アレイ型光変調素子を
挟み該平面光源の反対側に設けた蛍光体とを具備し、前
記アレイ型光変調素子から出射される光によって前記蛍
光体を発光表示させることを特徴とする平面型ディスプ
レイ。10. The array-type light modulation device according to claim 1, a planar light source arranged to face the array-type light modulation device, and the array-type light modulation device. And a phosphor provided on the opposite side of the flat light source, wherein the phosphor emits light and is displayed by light emitted from the array type light modulation element.
ることを特徴とする請求項10記載の平面型ディスプレ
イ。11. The flat display according to claim 10, wherein the flat light source is an ultraviolet light emitting light source.
記載のアレイ型光変調素子の駆動方法において、 一画素を複数に分割したそれぞれの領域に、前記光変調
部を設け、複数の該光変調部を異なる電極で接続し、各
光変調部を異なるように動作させ、一画素単位の透過光
量を変えて階調制御を行うことを特徴とするアレイ型光
変調素子の駆動方法。12. The method for driving an array-type light modulation element according to claim 1, wherein the light modulation section is provided in each of a plurality of divided regions of one pixel. A method for driving an array-type light modulation element, wherein the light modulation sections are connected by different electrodes, each light modulation section is operated differently, and gradation control is performed by changing the amount of transmitted light per pixel.
して駆動することを特徴とする請求項12記載のアレイ
型光変調素子の駆動方法。13. The method according to claim 12, wherein the one pixel is divided into regions having different areas and driven.
されることを特徴とする請求項12又は請求項13記載
のアレイ型光変調素子の駆動方法。14. The method according to claim 12, wherein the light modulator is driven by a simple matrix.
ス駆動されることを特徴とする請求項12又は請求項1
3記載のアレイ型光変調素子の駆動方法。15. The optical modulator according to claim 12, wherein the light modulator is driven by an active matrix.
4. The method for driving an array-type light modulation element according to 3.
記載のアレイ型光変調素子の駆動方法であって、 前記光変調素子は、静電気力による可撓薄膜の変位動作
と、該可撓薄膜の弾性復帰動作とによって光変調を行
い、前記光変調素子の弾性復帰動作を行うリセット走査
の後に、変位動作又は状態維持を選択する書き込み走査
を行うことを特徴とするアレイ型光変調素子の駆動方
法。16. The method for driving an array-type light modulation element according to claim 1, wherein the light modulation element performs a displacement operation of a flexible thin film by an electrostatic force, and An array-type light modulation element which performs light modulation by elastic return operation of a flexible thin film and performs a write scan for selecting a displacement operation or state maintenance after a reset scan for performing an elastic return operation of the light modulation element. Drive method.
型光変調素子の駆動方法であって、 前記光変調素子は、静電気力による可撓薄膜の変位動作
と、該可撓薄膜の弾性復帰動作とによって光変調を行
い、前記光変調素子に所望の電圧を印加する書き込み走
査を行うことを特徴とするアレイ型光変調素子の駆動方
法。17. The method for driving an array-type light modulation element according to claim 6, wherein the light modulation element is configured to perform a displacement operation of a flexible thin film by an electrostatic force and an elastic return of the flexible thin film. A method for driving an array-type light modulation element, comprising: performing light modulation by the operation and performing a writing scan for applying a desired voltage to the light modulation element.
型光変調素子の駆動方法であって、 前記光変調素子は、静電気力による可撓薄膜の変位動作
と、該可撓薄膜の弾性復帰動作とによって光変調を行
い、前記光変調素子の復帰動作を行うリセット信号を印
加した後に所望の電圧を印加する書き込み走査を行うこ
とを特徴とするアレイ型光変調素子の駆動方法。18. The method of driving an array-type light modulation element according to claim 6, wherein the light modulation element is configured to perform a displacement operation of a flexible thin film by an electrostatic force and an elastic return of the flexible thin film. And a write scan for applying a desired voltage after applying a reset signal for performing a return operation of the light modulation element.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP31094698A JP3824290B2 (en) | 1998-05-07 | 1998-10-30 | Array type light modulation element, array type exposure element, flat display, and method for driving array type light modulation element |
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|---|---|---|---|
| JP10-124885 | 1998-05-07 | ||
| JP12488598 | 1998-05-07 | ||
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