JPH0690374B2 - 光学変調装置 - Google Patents
光学変調装置Info
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- JPH0690374B2 JPH0690374B2 JP61001186A JP118686A JPH0690374B2 JP H0690374 B2 JPH0690374 B2 JP H0690374B2 JP 61001186 A JP61001186 A JP 61001186A JP 118686 A JP118686 A JP 118686A JP H0690374 B2 JPH0690374 B2 JP H0690374B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学変調装置に関し、特に少なくとも２つの
安定状態をもつ強誘電性液晶装置に関する。
安定状態をもつ強誘電性液晶装置に関する。
従来より、走査電極群と信号電極群をマトリクス状に構
成し、その電極間に液晶化合物を充填し多数の画素を形
成して、画像或いは情報の表示を行う液晶表示素子はよ
く知られている。この表示素子の駆動法としては、走査
電極群に順次周期的にアドレス信号を選択印加し、信号
電極群には所定の情報信号をアドレス信号と同期させて
並列的に選択印加する時分割駆動が採用されている。
成し、その電極間に液晶化合物を充填し多数の画素を形
成して、画像或いは情報の表示を行う液晶表示素子はよ
く知られている。この表示素子の駆動法としては、走査
電極群に順次周期的にアドレス信号を選択印加し、信号
電極群には所定の情報信号をアドレス信号と同期させて
並列的に選択印加する時分割駆動が採用されている。
これらの実用に供されたのは、殆どが、例えば“アプラ
イド・フィジクス・レターズ”（“Applied Physics Le
tters"）1971年,18（４）号126〜128頁に記載のM.シャ
ット（M.Schadt）及びW.ヘルフリヒ（W.Helfrich）共著
になる“ボルテージ・ディペンダント・オプティカル・
アクティビティー・オブ・ア・ツイステッド・ネマチッ
ク・リキッド・クリスタル”（Voltage Dependent Opti
cal Activity of a Twisted Nematic Liquid Crystal"
に示されたTN（twisted−nematic）型液晶であった。
イド・フィジクス・レターズ”（“Applied Physics Le
tters"）1971年,18（４）号126〜128頁に記載のM.シャ
ット（M.Schadt）及びW.ヘルフリヒ（W.Helfrich）共著
になる“ボルテージ・ディペンダント・オプティカル・
アクティビティー・オブ・ア・ツイステッド・ネマチッ
ク・リキッド・クリスタル”（Voltage Dependent Opti
cal Activity of a Twisted Nematic Liquid Crystal"
に示されたTN（twisted−nematic）型液晶であった。
近年は、従来の液晶素子の改善型として、双安定性を有
する液晶素子の使用がクラーク（Clark）及びラガーウ
ォール（Lagerwall）の両者により特開昭56−107216号
公報、米国特許第4367924号明細書で提案されている。
双安定性液晶としては、一般に、カイラルスメクチック
Ｃ相（SmC＊）又はＨ相（SmH＊）を有する強誘電性液晶
が用いられ、これらの状態において、印加された電界に
応答して第１の光学的安定状態と第２の光学的安定状態
とのいずれかをとり、かつ電界が印加されないときはそ
の状態を維持する性質、即ち安定性を有し、また電界の
変化に対する応答がすみやかで、高速かつ記憶型の表示
装置等の分野における広い利用が期待されている。
する液晶素子の使用がクラーク（Clark）及びラガーウ
ォール（Lagerwall）の両者により特開昭56−107216号
公報、米国特許第4367924号明細書で提案されている。
双安定性液晶としては、一般に、カイラルスメクチック
Ｃ相（SmC＊）又はＨ相（SmH＊）を有する強誘電性液晶
が用いられ、これらの状態において、印加された電界に
応答して第１の光学的安定状態と第２の光学的安定状態
とのいずれかをとり、かつ電界が印加されないときはそ
の状態を維持する性質、即ち安定性を有し、また電界の
変化に対する応答がすみやかで、高速かつ記憶型の表示
装置等の分野における広い利用が期待されている。
しかしながら、表示画素数が極めて多く、しかも高速駆
動が求められる時には、問題を生じる。すなわち、所定
の電圧印加時間に対して双安定性を有する強誘電性液晶
セルで第１の安定状態を与えるための閾値電圧を−Vth1
とし、第２の安定状態を与えるための閾値電圧を＋Vth2
とすると、これらの閾値電圧を越えなくとも、長時間に
亘り、電圧が印加され続ける場合に、画素に書き込まれ
た表示状態（例えば、白状態）が別の表示状態（例えば
黒状態）に反転することがある。第１図は双安定強誘電
性液晶セルの閾値特性を表わしている。
動が求められる時には、問題を生じる。すなわち、所定
の電圧印加時間に対して双安定性を有する強誘電性液晶
セルで第１の安定状態を与えるための閾値電圧を−Vth1
とし、第２の安定状態を与えるための閾値電圧を＋Vth2
とすると、これらの閾値電圧を越えなくとも、長時間に
亘り、電圧が印加され続ける場合に、画素に書き込まれ
た表示状態（例えば、白状態）が別の表示状態（例えば
黒状態）に反転することがある。第１図は双安定強誘電
性液晶セルの閾値特性を表わしている。
第１図は、強誘電性液晶としてDOBAMBC（図中の12）のH
OBACPC（図中の11）を用いた時のスイッチングに要する
閾値電圧（Vth）の印加時間依存性をプロットしたもの
である。
OBACPC（図中の11）を用いた時のスイッチングに要する
閾値電圧（Vth）の印加時間依存性をプロットしたもの
である。
第１図より明らかな如く、閾値Vthは印加時間依存性を
持っており、さらに印加時間が短い程、急勾配になって
いることが理解される。このことから、走査線が極めて
多く、しかも高速に駆動する素子に適用した場合には、
例えばある画素に走査時において明状態にスイッチさて
いても、次の走査以降常にVth以下の情報信号が印加さ
れ続ける場合、一画面の走査が終了する途中でその画素
が暗状態に反転してしまう危険性をもっていることが判
る。
持っており、さらに印加時間が短い程、急勾配になって
いることが理解される。このことから、走査線が極めて
多く、しかも高速に駆動する素子に適用した場合には、
例えばある画素に走査時において明状態にスイッチさて
いても、次の走査以降常にVth以下の情報信号が印加さ
れ続ける場合、一画面の走査が終了する途中でその画素
が暗状態に反転してしまう危険性をもっていることが判
る。
〔問題点を解決するための手段〕及び〔作用〕 本発明の目的は、前述したような従来の液晶表示素子或
いは液晶光シャッターにおける問題点を解決した新規な
光学変調装置を提供することにある。
いは液晶光シャッターにおける問題点を解決した新規な
光学変調装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、高速応答性を有する光学変調装置
を提供することにある。
を提供することにある。
本発明の他の目的は、高密度の画素を有する光学変調装
置を提供することにある。
置を提供することにある。
本発明は、a.複数の走査電極で構成した走査電極群と複
数の信号電極で構成した信号電極群とで形成したマトリ
クス電極及び閾値電圧を越えた異なる極性の電圧印加に
応じて異なる配向状態を生じる強誘電性液晶を備えた光
学変調素子、 b.走査電極群と信号電極群との交差部に、前記強誘電性
液晶の閾値電圧を越えた一方極性電圧を同時に印加する
手段、 c.走査電極を順次走査し、走査選択された走査電極に、
選択されていない走査電極への印加電圧を基準にして、
一方極性パルス及び他方極性パルスからなる両極性パル
スを有し、該両極性パルスの電圧平均値を選択されてい
ない走査電極への印加電圧を基準にして、電圧０とした
走査選択信号を印加する手段、並びに、 d.前記走査選択信号の両極性パルスと同期させて、前記
信号電極群の選択された信号電極に、前記両極性パルス
と同位相の両極性パルスを有する一方の情報信号を印加
し、これによって該走査選択信号が印加された走査電極
と該選択された信号電極との交差部に前記強誘電性液晶
の閾値電圧を越えない電圧を印加し、残りの信号電極
に、前記両極性パルスと逆位相の両極性パルスを有する
他方の情報信号を印加し、これによって該走査選択信号
が印加された走査電極と該残りの信号電極との交差部
に、該情報信号における両極性パルスの後半パルスの印
加時に、前記強誘電性液晶の閾値電圧を越えた他方極性
電圧を印加する手段を有する光学変調装置に特徴があ
る。
数の信号電極で構成した信号電極群とで形成したマトリ
クス電極及び閾値電圧を越えた異なる極性の電圧印加に
応じて異なる配向状態を生じる強誘電性液晶を備えた光
学変調素子、 b.走査電極群と信号電極群との交差部に、前記強誘電性
液晶の閾値電圧を越えた一方極性電圧を同時に印加する
手段、 c.走査電極を順次走査し、走査選択された走査電極に、
選択されていない走査電極への印加電圧を基準にして、
一方極性パルス及び他方極性パルスからなる両極性パル
スを有し、該両極性パルスの電圧平均値を選択されてい
ない走査電極への印加電圧を基準にして、電圧０とした
走査選択信号を印加する手段、並びに、 d.前記走査選択信号の両極性パルスと同期させて、前記
信号電極群の選択された信号電極に、前記両極性パルス
と同位相の両極性パルスを有する一方の情報信号を印加
し、これによって該走査選択信号が印加された走査電極
と該選択された信号電極との交差部に前記強誘電性液晶
の閾値電圧を越えない電圧を印加し、残りの信号電極
に、前記両極性パルスと逆位相の両極性パルスを有する
他方の情報信号を印加し、これによって該走査選択信号
が印加された走査電極と該残りの信号電極との交差部
に、該情報信号における両極性パルスの後半パルスの印
加時に、前記強誘電性液晶の閾値電圧を越えた他方極性
電圧を印加する手段を有する光学変調装置に特徴があ
る。
本発明の装置で用いる光学変調物質としては、少なくと
も２つの安定状態をもつもの、特に加えられる電界に応
じて第１の光学的安定状態と第２の光学的安定状態との
いずれかを取る、すなわち電界に対する双安定状態を有
する物質、特にこのような性質を有する液晶、が用いら
れる。
も２つの安定状態をもつもの、特に加えられる電界に応
じて第１の光学的安定状態と第２の光学的安定状態との
いずれかを取る、すなわち電界に対する双安定状態を有
する物質、特にこのような性質を有する液晶、が用いら
れる。
本発明の装置で用いることができる双安定性を有する液
晶としては、強誘電性を有するカイラルスメクチック液
晶が最も好ましく、そのうちカイラルスメクチックＣ相
（SmC＊）又はＨ相（SmH＊）の液晶が適している。この
強誘電性液晶については、“ル・ジュナール・ド・フィ
ジック・ルーテル”（“Le Journal de Physioue l
etter"）36巻（Ｌ−69）,1975年の「フエロエレクトリ
ック・リキッド・クリスタルス」（「Ferroelectric L
iquid Crystals」）；“アプライド・フィジクス・レ
ターズ”（“Applied Physics Letters"）36巻（11
号）1980年の「サブミクロン・セカンド・バイステイブ
ル・エレクトロオプティック・スイッチング・イン・リ
キッド・クリスタル」（「Submicro Second Bistable
Electrooptic Switching in Liquid Crystal
s）」；“固体物理"16（141）1981「液晶」等に記載さ
れており、本発明ではこれらに開示された強誘電性液晶
を用いることができる。
晶としては、強誘電性を有するカイラルスメクチック液
晶が最も好ましく、そのうちカイラルスメクチックＣ相
（SmC＊）又はＨ相（SmH＊）の液晶が適している。この
強誘電性液晶については、“ル・ジュナール・ド・フィ
ジック・ルーテル”（“Le Journal de Physioue l
etter"）36巻（Ｌ−69）,1975年の「フエロエレクトリ
ック・リキッド・クリスタルス」（「Ferroelectric L
iquid Crystals」）；“アプライド・フィジクス・レ
ターズ”（“Applied Physics Letters"）36巻（11
号）1980年の「サブミクロン・セカンド・バイステイブ
ル・エレクトロオプティック・スイッチング・イン・リ
キッド・クリスタル」（「Submicro Second Bistable
Electrooptic Switching in Liquid Crystal
s）」；“固体物理"16（141）1981「液晶」等に記載さ
れており、本発明ではこれらに開示された強誘電性液晶
を用いることができる。
より具体的には、本発明の装置に用いられる強誘電性液
晶化合物の例としては、デシロキシベンジリデン−Ｐ′
−アミノ−２−メチルブチルシンナメート（DOBAMB
C）、ヘキシルオキシベンジリデン−Ｐ′−アミノ−２
−クロロプロピルシンナメート（HOBACPC）及び４−ｏ
−（２−メチル）−ブチルレゾルシリデン−４′−オク
チルアニリン（MBRA8）等が挙げられる。
晶化合物の例としては、デシロキシベンジリデン−Ｐ′
−アミノ−２−メチルブチルシンナメート（DOBAMB
C）、ヘキシルオキシベンジリデン−Ｐ′−アミノ−２
−クロロプロピルシンナメート（HOBACPC）及び４−ｏ
−（２−メチル）−ブチルレゾルシリデン−４′−オク
チルアニリン（MBRA8）等が挙げられる。
これらの材料を用いて、素子を構成する場合、液晶化合
物が、SmC＊相又はSmH＊相となるような温度状態が保持
する為、必要に応じて素子をヒーターが埋め込まれた銅
ブロック等により支持することができる。
物が、SmC＊相又はSmH＊相となるような温度状態が保持
する為、必要に応じて素子をヒーターが埋め込まれた銅
ブロック等により支持することができる。
又、本発明では前述のSmC＊,SmH＊の他にカイラルスメ
クチックＦ相、Ｉ相、Ｊ相、Ｇ相やＫ相で現われる強誘
電性液晶を用いることも可能である。
クチックＦ相、Ｉ相、Ｊ相、Ｇ相やＫ相で現われる強誘
電性液晶を用いることも可能である。
第２図は、強誘電性液晶セルの例を模式的に描いたもの
である。21aと21bは、In2O3、SnO2やITO（インジウム−
テイン−オキサイド）等の透明電極がコートされた基板
（ガラス板）であり、その間に液晶分子層22がガラス面
に垂直になるよう配向したSmC＊相の液晶が封入されて
いる。太線で示した線23が液晶分子を表わしており、こ
の液晶分子23は、その分子に直交した方向に双極子モー
メント（Ｐ⊥）14を有している。基板21aと21b上の電極
間に一定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子23の
らせん構造がほどけ、双極子モーメント（Ｐ⊥）23はす
べて電界方向に向くよう、液晶分子23の配向方向を変え
ることができる。液晶分子23は細長い形状を有してお
り、その長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従
って例えばガラス面の上下に互いにクロスニコルの位置
関係に配置した偏光子を置けば、電圧印加極性によって
光学特性が変わる液晶光学変調素子となることは、容易
に理解される。さらに液晶セルの厚さを充分に薄くした
場合（例えば１μ）には、第３図に示すように電界を印
加していない状態でも液晶分子のらせん構造は、ほど
け、その双極子モーメントPa又はPbは上向き（34a）又
は下向き（34b）のどちからの状態をとる。このような
セルに第３図に示す如く一定の閾値以上の極性の異なる
電界Ea又はEbを所定時間付与すると、双極子モーメント
は電界Ea又はEbの電界ベクトルに対して上向き34a又
は、下向き34bと向きを変え、それに応じて液晶分子は
第１の安定状態33aかあるいは第２の安定状態33bの何れ
か１方に配向する。
である。21aと21bは、In2O3、SnO2やITO（インジウム−
テイン−オキサイド）等の透明電極がコートされた基板
（ガラス板）であり、その間に液晶分子層22がガラス面
に垂直になるよう配向したSmC＊相の液晶が封入されて
いる。太線で示した線23が液晶分子を表わしており、こ
の液晶分子23は、その分子に直交した方向に双極子モー
メント（Ｐ⊥）14を有している。基板21aと21b上の電極
間に一定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子23の
らせん構造がほどけ、双極子モーメント（Ｐ⊥）23はす
べて電界方向に向くよう、液晶分子23の配向方向を変え
ることができる。液晶分子23は細長い形状を有してお
り、その長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従
って例えばガラス面の上下に互いにクロスニコルの位置
関係に配置した偏光子を置けば、電圧印加極性によって
光学特性が変わる液晶光学変調素子となることは、容易
に理解される。さらに液晶セルの厚さを充分に薄くした
場合（例えば１μ）には、第３図に示すように電界を印
加していない状態でも液晶分子のらせん構造は、ほど
け、その双極子モーメントPa又はPbは上向き（34a）又
は下向き（34b）のどちからの状態をとる。このような
セルに第３図に示す如く一定の閾値以上の極性の異なる
電界Ea又はEbを所定時間付与すると、双極子モーメント
は電界Ea又はEbの電界ベクトルに対して上向き34a又
は、下向き34bと向きを変え、それに応じて液晶分子は
第１の安定状態33aかあるいは第２の安定状態33bの何れ
か１方に配向する。
このような強誘電性液晶を光学変調素子として用いるこ
との利点は２つある。第１に、応答速度が極めて速いこ
と、第２の液晶分子の配向が双安定状態を有することで
ある。第２の点を例えば第２図によって説明すると、電
界Eaを印加すると液晶分子は第１の安定状態33aに配向
するが、この状態は電界を切っても安定である。又、逆
向きの電界Ebを印加すると、液晶分子は第２の安定状態
33bに配向して、その分子の向きを変えるが、やはり電
界を切ってもこの状態に留まっている。又、与える電界
Eaが一定の閾値を越えない限り、それぞれの配向状態に
やはり維持されている。このような応答速度の速さと、
双安定性が有効に実現されるには、セルとしては出来る
だけ薄い方が好ましく、一般的には0.5μ〜20μ、特に
１μ〜５μが適している。
との利点は２つある。第１に、応答速度が極めて速いこ
と、第２の液晶分子の配向が双安定状態を有することで
ある。第２の点を例えば第２図によって説明すると、電
界Eaを印加すると液晶分子は第１の安定状態33aに配向
するが、この状態は電界を切っても安定である。又、逆
向きの電界Ebを印加すると、液晶分子は第２の安定状態
33bに配向して、その分子の向きを変えるが、やはり電
界を切ってもこの状態に留まっている。又、与える電界
Eaが一定の閾値を越えない限り、それぞれの配向状態に
やはり維持されている。このような応答速度の速さと、
双安定性が有効に実現されるには、セルとしては出来る
だけ薄い方が好ましく、一般的には0.5μ〜20μ、特に
１μ〜５μが適している。
本発明の装置の好ましい具体例を以下の図に示す。
第４図は、走査電極群と信号電極群の間に双安定性強誘
電性液晶が挟まれたマトリクス画素構造を有するセル41
の模式図である。42は、走査電極群であり、43は信号電
極群である。今、説明を簡略化するために白黒の二値信
号を表示する場合を例にとって示す。第４図に於て斜線
で示される画素が「黒」に、その他の画素が「白」に対
応するものとする。
電性液晶が挟まれたマトリクス画素構造を有するセル41
の模式図である。42は、走査電極群であり、43は信号電
極群である。今、説明を簡略化するために白黒の二値信
号を表示する場合を例にとって示す。第４図に於て斜線
で示される画素が「黒」に、その他の画素が「白」に対
応するものとする。
第５図は、書込みに先立って画面を「白」に揃えるため
の信号（全面クリヤ信号という）を印加する全面クリヤ
ーステップＴを表わしている。すなわち、第５図（ａ）
は、全又は所定部の走査電極群42に１時に又は走査信号
として印加する電圧波形２Voを表わしている。第５図
（ｂ）は、走査電極群42に印加した信号と同期して信号
電極群の全部又は所定部に印加する電圧波形−Voを表わ
している。又、第５図（ｃ）は、画素の印加された時の
電圧波形−３Voを表わしている。前述の全面クリヤー信
号−３Voは、強誘電性液晶の閾値電圧−Vth1を越えた電
圧で全又は所定部の画素に印加される為、かかる画素で
は強誘電性液晶が一方の安定状態（第１の安定状態）に
配向し、その画素の表示状態としては例えば「白」の表
示状態に揃えられることになる。即ち、かかるステップ
Ｔでは、画面全体が１時に又は順次「白」の状態に揃え
られることになる。
の信号（全面クリヤ信号という）を印加する全面クリヤ
ーステップＴを表わしている。すなわち、第５図（ａ）
は、全又は所定部の走査電極群42に１時に又は走査信号
として印加する電圧波形２Voを表わしている。第５図
（ｂ）は、走査電極群42に印加した信号と同期して信号
電極群の全部又は所定部に印加する電圧波形−Voを表わ
している。又、第５図（ｃ）は、画素の印加された時の
電圧波形−３Voを表わしている。前述の全面クリヤー信
号−３Voは、強誘電性液晶の閾値電圧−Vth1を越えた電
圧で全又は所定部の画素に印加される為、かかる画素で
は強誘電性液晶が一方の安定状態（第１の安定状態）に
配向し、その画素の表示状態としては例えば「白」の表
示状態に揃えられることになる。即ち、かかるステップ
Ｔでは、画面全体が１時に又は順次「白」の状態に揃え
られることになる。
第６図（ａ）と（ｂ）は夫々選択された走査電極に与え
られる電気信号とそれ以外の走査電極（選択されない走
査電極）に与えられる電気信号を示し、第６図（ｃ）と
（ｄ）は夫々選択された（これを黒とする）信号電極に
与えられる電気信号と選択されない（これを白とする）
信号電極に与えられる電気信号を表わす。第６図（ａ）
〜（ｄ）夫々横軸が時間を、縦軸が電圧を表わす。t2と
t1は夫々情報信号（及び走査信号）が印加される位相及
び補助信号が印加される位相をあらわす。本例ではt1＝
t2＝Δｔの例が示されている。
られる電気信号とそれ以外の走査電極（選択されない走
査電極）に与えられる電気信号を示し、第６図（ｃ）と
（ｄ）は夫々選択された（これを黒とする）信号電極に
与えられる電気信号と選択されない（これを白とする）
信号電極に与えられる電気信号を表わす。第６図（ａ）
〜（ｄ）夫々横軸が時間を、縦軸が電圧を表わす。t2と
t1は夫々情報信号（及び走査信号）が印加される位相及
び補助信号が印加される位相をあらわす。本例ではt1＝
t2＝Δｔの例が示されている。
走査電極群42は逐次走査信号が選択される。今、双安定
性を有する液晶セルの第１の安定状態（第１の安定状態
に基づく表示状態を白とする）を与える為の印加時間Δ
ｔでの閾値電圧を−Vth1とし、第２の安定状態（第２の
安定状態に基づく表示状態を黒とする）を与えるための
印加時間Δｔでの閾値電圧をVth2とすると選択された走
査電極に与えられる電気信号は第６図（ａ）に示される
如く位相（時間）t1では２Voを、位相（時間）t2では−
２Voとなる様な電圧である。又、それ以外の走査電極
は、第６図（ｂ）に示す如くアース状態となっており電
気信号０である。一方、選択された信号電極に与えられ
る電気信号は第６図（ｃ）に示される如く位相t1に於て
−Voで、位相t2でVoであり、又選択されない信号電極に
与えられる電気信号は第６図（ｄ）に示される如く位相
t1に於てVoで、位相t2に於て−Voである。以上に於て、
電圧値VoはVo＜Vth2＜３Voと−Vo＞−Vth1＞−３Voを満
足する所望の値に設定される。このような電気信号が与
えられたときの、各画素に印加される電圧波形を第７図
に示す。
性を有する液晶セルの第１の安定状態（第１の安定状態
に基づく表示状態を白とする）を与える為の印加時間Δ
ｔでの閾値電圧を−Vth1とし、第２の安定状態（第２の
安定状態に基づく表示状態を黒とする）を与えるための
印加時間Δｔでの閾値電圧をVth2とすると選択された走
査電極に与えられる電気信号は第６図（ａ）に示される
如く位相（時間）t1では２Voを、位相（時間）t2では−
２Voとなる様な電圧である。又、それ以外の走査電極
は、第６図（ｂ）に示す如くアース状態となっており電
気信号０である。一方、選択された信号電極に与えられ
る電気信号は第６図（ｃ）に示される如く位相t1に於て
−Voで、位相t2でVoであり、又選択されない信号電極に
与えられる電気信号は第６図（ｄ）に示される如く位相
t1に於てVoで、位相t2に於て−Voである。以上に於て、
電圧値VoはVo＜Vth2＜３Voと−Vo＞−Vth1＞−３Voを満
足する所望の値に設定される。このような電気信号が与
えられたときの、各画素に印加される電圧波形を第７図
に示す。
第７図に於て、（ａ）と（ｂ）は夫々選択された走査線
上にあって、「黒」及び「白」を表示されるべき画素
に、又（ｃ）と（ｄ）は夫々選択されていない走査線上
の画素に印加される電圧波形である。
上にあって、「黒」及び「白」を表示されるべき画素
に、又（ｃ）と（ｄ）は夫々選択されていない走査線上
の画素に印加される電圧波形である。
選択された走査電極上にある画素で、選択された信号電
極上の画素、即ち「黒」と表示すべき画素では、第７図
（ａ）に示す様に位相t1で走査線に印加された電圧（第
６図（ａ））の絶対値|2Vo｜と信号線に印加された電圧
（第６図（ｃ））の絶対値｜Vo｜との加算された値|3Vo
｜で、且つ、第１の安定状態を与える側の極性の電圧−
３Voが印加される。位相t1で−３Voが印加された画素
は、全面クリア信号により予め第１の安定状態となって
いる為、前述した全面クリヤーステップで形成した
「白」状態が保持される。又、選択されていない信号電
極上の画素には、第７図（ｂ）に示す様に位相t1で−Vo
の電圧が印加されるが、かかる電圧−Voは閾値電圧以下
に設定されているため、やはり全面クリヤーステップで
予め白状態となっている画素は、その表示状態を変える
ことはない。
極上の画素、即ち「黒」と表示すべき画素では、第７図
（ａ）に示す様に位相t1で走査線に印加された電圧（第
６図（ａ））の絶対値|2Vo｜と信号線に印加された電圧
（第６図（ｃ））の絶対値｜Vo｜との加算された値|3Vo
｜で、且つ、第１の安定状態を与える側の極性の電圧−
３Voが印加される。位相t1で−３Voが印加された画素
は、全面クリア信号により予め第１の安定状態となって
いる為、前述した全面クリヤーステップで形成した
「白」状態が保持される。又、選択されていない信号電
極上の画素には、第７図（ｂ）に示す様に位相t1で−Vo
の電圧が印加されるが、かかる電圧−Voは閾値電圧以下
に設定されているため、やはり全面クリヤーステップで
予め白状態となっている画素は、その表示状態を変える
ことはない。
位相t2における選択された走査電極上の画素で、且つ選
択された信号電極上の画素では、第７図（ａ）に示す様
に３Voが印加される。従って、この位相t2で選択された
画素では強誘電性液晶の第２の安定状態の閾値電圧Vth2
を越えた３Voの電圧が印加されて、第２の安定状態に基
づく表示状態、すなわち黒状態に転移することになる。
又、位相t2で選択されていない信号電極上の画素は、第
７図（ｂ）に示す様に＋Voの電圧が印加されているが、
かかる電圧＋Voは閾値電圧以下に設定されているため、
位相t1における表示状態をそのまま維持することにな
る。従って、かかる位相t2は、走査電極ライン上の画素
の書込み状態を決定づける位相（表示状態決定位相）を
意味している。又、前述の位相t1では、走査電極ライン
上の画素に閾値電圧を越えた電圧が印加されることはな
いので、前述した全面クリヤーステップＴでの表示状態
を変えない補助位相とすることができ、この時に信号電
極群に印加する信号を補助信号とすることができる。
択された信号電極上の画素では、第７図（ａ）に示す様
に３Voが印加される。従って、この位相t2で選択された
画素では強誘電性液晶の第２の安定状態の閾値電圧Vth2
を越えた３Voの電圧が印加されて、第２の安定状態に基
づく表示状態、すなわち黒状態に転移することになる。
又、位相t2で選択されていない信号電極上の画素は、第
７図（ｂ）に示す様に＋Voの電圧が印加されているが、
かかる電圧＋Voは閾値電圧以下に設定されているため、
位相t1における表示状態をそのまま維持することにな
る。従って、かかる位相t2は、走査電極ライン上の画素
の書込み状態を決定づける位相（表示状態決定位相）を
意味している。又、前述の位相t1では、走査電極ライン
上の画素に閾値電圧を越えた電圧が印加されることはな
いので、前述した全面クリヤーステップＴでの表示状態
を変えない補助位相とすることができ、この時に信号電
極群に印加する信号を補助信号とすることができる。
以上述べた駆動信号を時系列的に示したのが第８図であ
る。S1〜S5は走査電極に印加される電気信号、I1とI3は
信号電極に印加される電気信号で、I1−S1とI3−S3はそ
れぞれ第４図に示した画素ＡとＣに印加される電圧波形
である。
る。S1〜S5は走査電極に印加される電気信号、I1とI3は
信号電極に印加される電気信号で、I1−S1とI3−S3はそ
れぞれ第４図に示した画素ＡとＣに印加される電圧波形
である。
さて、双安定性を有する状態での強誘電液晶の電界によ
るスイッチングのメカニズムは微視的には必ずしも明ら
かではないが、一般に所定の安定状態に所定時間の強
い、電界でスイッチングした後、全く電界が印加されな
い状態に放置する場合には、ほぼ半永久的にをの状態を
保つことは可能であるが、所定時間ではスイッチングし
ないような弱い電界（先に説明した例で言えば、Vth以
下の電圧に対応）であっても、逆極性の電界が長時間に
渉って印加される場合には、逆の安定状態へ再び配向状
態が反転してしまい、その結果正しい情報の表示や変調
が達成できない現象が生じ得る。当発明者等は、このよ
うな弱電界の長時間印加による、配向状態の転移反転現
象（一種のクロストーク）の生じ易さが基板表面の材
質、粗さや液晶材料等によって影響を受ける事は認識し
たが、定量的には未だ把みきっていない。ただ、ラビン
グやSiO等の斜方蒸着等液晶分子の配向のための一軸性
基板処理を行うと、上記反転現象の生じ易さが増す傾向
にあることは確認した。特に、高い温度の時に低い温度
の場合に較べて、その傾向が強く現われることも確認し
た。
るスイッチングのメカニズムは微視的には必ずしも明ら
かではないが、一般に所定の安定状態に所定時間の強
い、電界でスイッチングした後、全く電界が印加されな
い状態に放置する場合には、ほぼ半永久的にをの状態を
保つことは可能であるが、所定時間ではスイッチングし
ないような弱い電界（先に説明した例で言えば、Vth以
下の電圧に対応）であっても、逆極性の電界が長時間に
渉って印加される場合には、逆の安定状態へ再び配向状
態が反転してしまい、その結果正しい情報の表示や変調
が達成できない現象が生じ得る。当発明者等は、このよ
うな弱電界の長時間印加による、配向状態の転移反転現
象（一種のクロストーク）の生じ易さが基板表面の材
質、粗さや液晶材料等によって影響を受ける事は認識し
たが、定量的には未だ把みきっていない。ただ、ラビン
グやSiO等の斜方蒸着等液晶分子の配向のための一軸性
基板処理を行うと、上記反転現象の生じ易さが増す傾向
にあることは確認した。特に、高い温度の時に低い温度
の場合に較べて、その傾向が強く現われることも確認し
た。
いずれにしても、正しい情報の表示や変調を達成するた
めに一定方向の電界が長時間に渉って印加されること
は、避けるのが好ましい。
めに一定方向の電界が長時間に渉って印加されること
は、避けるのが好ましい。
従って本発明の装置に於る第１の位相t1は一定方向の弱
電界が印加され続けることを防止しうる位相であって、
その好ましい具体例として第６図（ｃ）及び（ｄ）に示
す如く、信号電極群に位相t1に於て印加した情報信号
（（ｃ）は黒、（ｄ）は白に対応）と極性の異なる信号
を位相t2に於て印加するものである。例えば第４図に示
したパターンを表示しようとする場合、位相t1を持たな
い駆動方法を行うと、走査電極S1を走査したとき、画素
Ａは黒となるが、S2以降では信号電極I1に印加される電
気信号は、−Voが連続し、その電圧は、そのまま画素Ａ
に印加されるため画素Ａが、やがて白に反転してしまう
可能性が大きい。本発明は、前述した様に予め画面上の
全ての画素を、一旦「白」とし、「黒」書込み時は位相
t1で表示−３Voの電圧が印加されるが、この位相t1で表
示状態を決定するわけではなく、続く位相t2で「黒」を
書込む電圧３Voが印加される。
電界が印加され続けることを防止しうる位相であって、
その好ましい具体例として第６図（ｃ）及び（ｄ）に示
す如く、信号電極群に位相t1に於て印加した情報信号
（（ｃ）は黒、（ｄ）は白に対応）と極性の異なる信号
を位相t2に於て印加するものである。例えば第４図に示
したパターンを表示しようとする場合、位相t1を持たな
い駆動方法を行うと、走査電極S1を走査したとき、画素
Ａは黒となるが、S2以降では信号電極I1に印加される電
気信号は、−Voが連続し、その電圧は、そのまま画素Ａ
に印加されるため画素Ａが、やがて白に反転してしまう
可能性が大きい。本発明は、前述した様に予め画面上の
全ての画素を、一旦「白」とし、「黒」書込み時は位相
t1で表示−３Voの電圧が印加されるが、この位相t1で表
示状態を決定するわけではなく、続く位相t2で「黒」を
書込む電圧３Voが印加される。
この時の書込み時間をΔｔとした場合には、各々の位相
t1とt2での印加時間はΔｔである。又「白」保持時は電
圧は｜±Vo｜で印加時間はΔｔである。更に、走査時以
外に於ても、各画素に印加される電圧は最大で｜±Vo｜
であり、これらの状態がどのように続いたとしても書込
み期間以外は｜±Vo｜が時間２Δｔ以上続く事はなく、
クロストークは全く起こらず、全画面の走査が一度終了
すると、表示された情報は、半永久的に保持される為の
双安定性を有さない通常のTN液晶を用いた表示素子に於
る如き、リフレッシュ工程は全く必要ない。
t1とt2での印加時間はΔｔである。又「白」保持時は電
圧は｜±Vo｜で印加時間はΔｔである。更に、走査時以
外に於ても、各画素に印加される電圧は最大で｜±Vo｜
であり、これらの状態がどのように続いたとしても書込
み期間以外は｜±Vo｜が時間２Δｔ以上続く事はなく、
クロストークは全く起こらず、全画面の走査が一度終了
すると、表示された情報は、半永久的に保持される為の
双安定性を有さない通常のTN液晶を用いた表示素子に於
る如き、リフレッシュ工程は全く必要ない。
第９図は、全面クリア信号の別な実施例であり、第９図
（ａ）は走査線に印加される電圧波形であり、位相P1で
２Vo、位相P2で２Vo、第９図（ｂ）は信号線に印加され
る電圧波形で、位相P1でVo、位相P2で−Voとなる。第９
図（ｃ）は画素に印加される電圧で、P1でVoとなり、一
旦「黒」となるが続く位相P2で−３Voとなり「白」状態
が書込まれる。このようにすると、全ての画素にかかる
電圧は、常に平均値０とすることができ、この為前述し
たクロストークを惹起こす可能性は全くなくなる。
（ａ）は走査線に印加される電圧波形であり、位相P1で
２Vo、位相P2で２Vo、第９図（ｂ）は信号線に印加され
る電圧波形で、位相P1でVo、位相P2で−Voとなる。第９
図（ｃ）は画素に印加される電圧で、P1でVoとなり、一
旦「黒」となるが続く位相P2で−３Voとなり「白」状態
が書込まれる。このようにすると、全ての画素にかかる
電圧は、常に平均値０とすることができ、この為前述し
たクロストークを惹起こす可能性は全くなくなる。
本発明によれば、強誘電性液晶素子を用いた表示パネル
を高速で駆動させても、走査非選択信号が印加されてい
る走査電極ライン上の画素に印加され続ける電圧波形の
最大パルス幅が書込み時のパルスΔｔの２倍であるた
め、一画面の書込み走査途中で表示状態が他の表示状態
に反転する現象を有効に防止することができる。
を高速で駆動させても、走査非選択信号が印加されてい
る走査電極ライン上の画素に印加され続ける電圧波形の
最大パルス幅が書込み時のパルスΔｔの２倍であるた
め、一画面の書込み走査途中で表示状態が他の表示状態
に反転する現象を有効に防止することができる。
第１図は、強誘電性液晶の閾値特性を表わす説明図であ
る。第２図及び第３図は、本発明で用いる強誘電性液晶
素子を模式的に表す斜視図である。第４図は本発明で用
いるマトリクス画素構造の平面図である。第５図（ａ）
〜（ｃ）は、全面クリヤステップ時の電圧波形を表わす
説明図である。第６図（ａ）〜（ｄ）は夫々電極に印加
される信号の電圧波形を示す説明図である。第７図
（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ画素に印加される信号の電
圧波形を示す説明図である。第８図は前述の信号を時系
列で表わした電圧波形の説明図である。第９図（ａ）〜
（ｃ）は、全面クリヤーステップ時の別の電圧波形を表
す説明図である。
る。第２図及び第３図は、本発明で用いる強誘電性液晶
素子を模式的に表す斜視図である。第４図は本発明で用
いるマトリクス画素構造の平面図である。第５図（ａ）
〜（ｃ）は、全面クリヤステップ時の電圧波形を表わす
説明図である。第６図（ａ）〜（ｄ）は夫々電極に印加
される信号の電圧波形を示す説明図である。第７図
（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ画素に印加される信号の電
圧波形を示す説明図である。第８図は前述の信号を時系
列で表わした電圧波形の説明図である。第９図（ａ）〜
（ｃ）は、全面クリヤーステップ時の別の電圧波形を表
す説明図である。
Claims (2)
- 【請求項１】a.複数の走査電極で構成した走査電極群と
複数の信号電極で構成した信号電極群とで形成したマト
リクス電極及び閾値電圧を越えた異なる極性の電圧印加
に応じて異なる配向状態を生じる強誘電性液晶を備えた
光学変調素子、 b.走査電極群と信号電極群との交差部に、前記強誘電性
液晶の閾値電圧を越えた一方極性電圧を同時に印加する
手段、 c.走査電極を順次走査し、走査選択された走査電極に、
選択されていない走査電極への印加電圧を基準にして、
一方極性パルス及び他方極性パルスからなる両極性パル
スを有し、該両極性パルスの電圧平均値を選択されてい
ない走査電極への印加電圧を基準にして、電圧０とした
走査選択信号を印加する手段、並びに、 d.前記走査選択信号の両極性パルスと同期させて、前記
信号電極群の選択された信号電極に、前記両極性パルス
と同位相の両極性パルスを有する一方の情報信号を印加
し、これによって該走査選択信号が印加された走査電極
と該選択された信号電極との交差部に前記強誘電性液晶
の閾値電圧を越えない電圧を印加し、残りの信号電極
に、前記両極性パルスと逆位相の両極性パルスを有する
他方の情報信号を印加し、これによって該走査選択信号
が印加された走査電極と該残りの信号電極との交差部
に、該情報信号における両極性パルスの後半パルスの印
加時に、前記強誘電性液晶の閾値電圧を越えた他方極性
電圧を印加する手段、 を有する光学変調装置。 - 【請求項２】前記一方及び他方の情報信号の両極性パル
スの電圧平均値が、選択されていない走査電極への印加
電圧を基準にして、０となっている特許請求の範囲第１
項記載の光学変調装置。
Priority Applications (12)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61001186A JPH0690374B2 (ja) | 1986-01-07 | 1986-01-07 | 光学変調装置 |
| US06/942,716 US4836656A (en) | 1985-12-25 | 1986-12-17 | Driving method for optical modulation device |
| GB8630139A GB2185614B (en) | 1985-12-25 | 1986-12-17 | Optical modulation device |
| FR8618027A FR2594964B1 (fr) | 1985-12-25 | 1986-12-23 | Procede de commande d'un dispositif de modulation optique |
| DE19863644220 DE3644220A1 (de) | 1985-12-25 | 1986-12-23 | Ansteuerungsverfahren fuer lichtmodulationsvorrichtungen |
| US07/266,169 US5132818A (en) | 1985-12-25 | 1988-11-02 | Ferroelectric liquid crystal optical modulation device and driving method therefor to apply an erasing voltage in the first time period of the scanning selection period |
| US07/455,299 US5018841A (en) | 1985-12-25 | 1989-12-22 | Driving method for optical modulation device |
| US07/666,893 US5255110A (en) | 1985-12-25 | 1991-03-08 | Driving method for optical modulation device using ferroelectric liquid crystal |
| US08/034,401 US5440412A (en) | 1985-12-25 | 1993-03-19 | Driving method for a ferroelectric optical modulation device |
| US08/421,863 US5847686A (en) | 1985-12-25 | 1995-04-14 | Driving method for optical modulation device |
| US08/422,235 US5638196A (en) | 1985-12-25 | 1995-04-14 | Driving method for optical modulation device |
| US08/422,576 US5703614A (en) | 1985-12-25 | 1995-04-14 | Driving method for ferroelectric optical modulation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61001186A JPH0690374B2 (ja) | 1986-01-07 | 1986-01-07 | 光学変調装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62159128A JPS62159128A (ja) | 1987-07-15 |
| JPH0690374B2 true JPH0690374B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=11494419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61001186A Expired - Fee Related JPH0690374B2 (ja) | 1985-12-25 | 1986-01-07 | 光学変調装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690374B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60156047A (ja) * | 1984-01-23 | 1985-08-16 | Canon Inc | 液晶装置 |
| JPS60156046A (ja) * | 1984-01-23 | 1985-08-16 | Canon Inc | 液晶装置 |
-
1986
- 1986-01-07 JP JP61001186A patent/JPH0690374B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62159128A (ja) | 1987-07-15 |
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| JPS6371833A (ja) | 液晶装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |