JPH0823633B2 - 光学変調装置 - Google Patents
光学変調装置Info
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- JPH0823633B2 JPH0823633B2 JP61080601A JP8060186A JPH0823633B2 JP H0823633 B2 JPH0823633 B2 JP H0823633B2 JP 61080601 A JP61080601 A JP 61080601A JP 8060186 A JP8060186 A JP 8060186A JP H0823633 B2 JPH0823633 B2 JP H0823633B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は、光学変調素子、特にカイラルスメクチツク
液晶などの強誘電性液晶を用いた素子の駆動法に関す
る。
液晶などの強誘電性液晶を用いた素子の駆動法に関す
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、画素ある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。
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、画素ある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・フイジスク・レターズ”（“Applied Physics
Letters"）1971年、18（４）号127〜128頁に掲載のM.シ
ヤツト（M.Schadt）及びW.ヘルフリヒ（W.Helfrich）共
著になる“ボルテージ・デイペンダント、オプテイカル
・アクテイビテイー・オブ・ア・ツイステツド・ネマチ
ツク・リキツド・クリスタル”（“Voltage Dependent
Optical Activity of a Twisted Nematic Liquid Cryst
al"）に示されたTN（twisted nematic）型液晶であっ
た。
ライド・フイジスク・レターズ”（“Applied Physics
Letters"）1971年、18（４）号127〜128頁に掲載のM.シ
ヤツト（M.Schadt）及びW.ヘルフリヒ（W.Helfrich）共
著になる“ボルテージ・デイペンダント、オプテイカル
・アクテイビテイー・オブ・ア・ツイステツド・ネマチ
ツク・リキツド・クリスタル”（“Voltage Dependent
Optical Activity of a Twisted Nematic Liquid Cryst
al"）に示されたTN（twisted nematic）型液晶であっ
た。
近年は、在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
ウオール（Lagerwall）の両者により特開昭56-107216号
公報、米国特許第4367924号明細書等で提案されてい
る。双安定性液晶としては、一般に、カイラルスメクテ
イツク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
電界に応答してい第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。
有する液晶素子の使用がクラーク（Clark）及びラガー
ウオール（Lagerwall）の両者により特開昭56-107216号
公報、米国特許第4367924号明細書等で提案されてい
る。双安定性液晶としては、一般に、カイラルスメクテ
イツク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
電界に応答してい第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。
前述した強誘電性液晶素子の駆動法としては、例えば
白の表示状態に対応する第１の安定状態に強誘電性液晶
を配向させる正極性の信号と、黒の表示状態に対応する
第２の安定状態に強誘電性液晶を配向させる負極性の信
号をそれぞれ選択的に印加する方法が採用されている。
一般には、正と負の両極性の電圧信号を３値以上の多値
電圧として出力する必要があり、このため出力波形が複
雑になっていた。従って、駆動回路が従来のTN液晶素子
の場合と比較して複雑で、その分コスト高となる要因と
なっていた。
白の表示状態に対応する第１の安定状態に強誘電性液晶
を配向させる正極性の信号と、黒の表示状態に対応する
第２の安定状態に強誘電性液晶を配向させる負極性の信
号をそれぞれ選択的に印加する方法が採用されている。
一般には、正と負の両極性の電圧信号を３値以上の多値
電圧として出力する必要があり、このため出力波形が複
雑になっていた。従って、駆動回路が従来のTN液晶素子
の場合と比較して複雑で、その分コスト高となる要因と
なっていた。
〔問題点を解決するための手段〕及び〔作用〕 従って、本発明の目的は、前述の欠点を解消し、駆動
波形が簡単で、多値出力の駆動回路を必要としない駆動
法を提供することにある。
波形が簡単で、多値出力の駆動回路を必要としない駆動
法を提供することにある。
すなわち、本発明は、第１の基板上に設けられた電極
と該電極の表面上に設けられた誘電体膜と、第２の基板
上に設けられた電極と該電極の表面上に設けられた誘電
体膜と、が対向するように、所定の間隔をおいて該第１
及び第２の基板を配置し、電界に応じて第１の安定状態
又は第２の安定状態を生じる両極性の閾値をもつ光学変
調物質が該間隔に配され、該光学変調物質の抵抗値がＲ
（Ω）、該光学変調物質の容量がC1（Ｆ）、該誘電体膜
の容量がC2（Ｆ）である光学変調素子と、該光学変調物
質が該第１及び第２の安定状態のいずれかを生じるよう
に、該電極に単一極性の矩形波電圧パルスを印加する手
段と、を具備する光学変調装置において、該矩形波電圧
パルスのパルス幅ΔＴ（sec）が、ΔＴ＞0.7（C1+C2）
・Ｒの関係を満たすように設定されていることを特徴と
する光学変調装置である。本発明によれば、光学変調素
子自体が微分波形パルスを発生する回路として機能する
ので、微分回路を外付けて設ける必要がなく単純な単一
極性の矩形波パルスの発生回路のみで済む。
と該電極の表面上に設けられた誘電体膜と、第２の基板
上に設けられた電極と該電極の表面上に設けられた誘電
体膜と、が対向するように、所定の間隔をおいて該第１
及び第２の基板を配置し、電界に応じて第１の安定状態
又は第２の安定状態を生じる両極性の閾値をもつ光学変
調物質が該間隔に配され、該光学変調物質の抵抗値がＲ
（Ω）、該光学変調物質の容量がC1（Ｆ）、該誘電体膜
の容量がC2（Ｆ）である光学変調素子と、該光学変調物
質が該第１及び第２の安定状態のいずれかを生じるよう
に、該電極に単一極性の矩形波電圧パルスを印加する手
段と、を具備する光学変調装置において、該矩形波電圧
パルスのパルス幅ΔＴ（sec）が、ΔＴ＞0.7（C1+C2）
・Ｒの関係を満たすように設定されていることを特徴と
する光学変調装置である。本発明によれば、光学変調素
子自体が微分波形パルスを発生する回路として機能する
ので、微分回路を外付けて設ける必要がなく単純な単一
極性の矩形波パルスの発生回路のみで済む。
以下、本発明を図面に従って説明する。
第１図は、強誘電性液晶セルの例を模式的に描いたも
のである。11aと11b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12がガラス
面に垂直になるよう配向したSmC＊相（カイラルスメク
チツクＣ相）の液晶が封入されている。太線で示した線
13が液晶分子を表わしており、この液晶分子13は、その
分子に直交した方向に双極子モーメント（Ｐ⊥）14を有
している。基板11aと11b上の電極間に一定の閾値以上の
電圧を印加すると、液晶分子13のらせん構造がほどけ、
双極子モーメント（Ｐ⊥）14はすべて電界方向に向くよ
うに、液晶分子13の配向方向を変えることができる。液
晶分子13は細長い形状を有しており、その長軸方向と短
軸方向で屈折率異方性を示し、従って例えばガラス面の
上下に互いにクロスニコルの位置関係に配置した偏光子
を置けば、電圧印加極性によって光学特性が変わる液晶
光学変調素子となることは、容易に理解される。さらに
液晶セルの厚さを充分に薄くした場合（例えば１μ）に
は、第２図に示すように電界を印加していない状態でも
液晶分子のらせん構造はほどけ、非らせん構造となり、
その双極子モーメントPa又はPbは上向き（24a）又は下
向き（24b）のどちらかの状態をとる。このようなセル
に第10図に示す如く一定の閾値以上の極性の異る電界Ea
又はEbを付与すると、双極子モーメント電界Ea又はEbは
電界ベクトルに対応して上向き24a又は、下向き24bと向
きを変え、それに応じて液晶分子は第１の安定状態23a
かあるいは第２の安定状態23bの何れか一方に配向す
る。
のである。11aと11b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12がガラス
面に垂直になるよう配向したSmC＊相（カイラルスメク
チツクＣ相）の液晶が封入されている。太線で示した線
13が液晶分子を表わしており、この液晶分子13は、その
分子に直交した方向に双極子モーメント（Ｐ⊥）14を有
している。基板11aと11b上の電極間に一定の閾値以上の
電圧を印加すると、液晶分子13のらせん構造がほどけ、
双極子モーメント（Ｐ⊥）14はすべて電界方向に向くよ
うに、液晶分子13の配向方向を変えることができる。液
晶分子13は細長い形状を有しており、その長軸方向と短
軸方向で屈折率異方性を示し、従って例えばガラス面の
上下に互いにクロスニコルの位置関係に配置した偏光子
を置けば、電圧印加極性によって光学特性が変わる液晶
光学変調素子となることは、容易に理解される。さらに
液晶セルの厚さを充分に薄くした場合（例えば１μ）に
は、第２図に示すように電界を印加していない状態でも
液晶分子のらせん構造はほどけ、非らせん構造となり、
その双極子モーメントPa又はPbは上向き（24a）又は下
向き（24b）のどちらかの状態をとる。このようなセル
に第10図に示す如く一定の閾値以上の極性の異る電界Ea
又はEbを付与すると、双極子モーメント電界Ea又はEbは
電界ベクトルに対応して上向き24a又は、下向き24bと向
きを変え、それに応じて液晶分子は第１の安定状態23a
かあるいは第２の安定状態23bの何れか一方に配向す
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に液晶分子の配向が双安定性を有することで
ある。第２の点を、例えば第２図によって説明すると、
電界Eaを印加すると液晶分子は第１の安定状態23a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23b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。この種の強誘電性液晶を用い
たマトリクス電極構造を有する液晶−電気光学装置は、
例えばクラークとラガバルにより、米国特許第4367924
号明細書で提案されている。
ことの利点は２つある。第１に、応答速度が極めて速い
こと、第２に液晶分子の配向が双安定性を有することで
ある。第２の点を、例えば第２図によって説明すると、
電界Eaを印加すると液晶分子は第１の安定状態23a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23b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。この種の強誘電性液晶を用い
たマトリクス電極構造を有する液晶−電気光学装置は、
例えばクラークとラガバルにより、米国特許第4367924
号明細書で提案されている。
第３図は本発明で用いる光学変調素子のうちの画素部
分を表わす断面図で、第４図はその等価回路図である。
第３図に示す画素は、基板31aと31bには、それぞれ支持
された相対向する電極32aと32bが設けられ、さらに電極
32aと32bにはシヨート防止のために誘電体膜33aと33bが
複覆されている。この誘電体膜33aと33bには強誘電性液
晶の膜34の配向制御するラビング処理などの一軸性配向
処理が施されている。又、この誘電体膜33aと33bには、
図示していないが別に配向制御膜を設けることも可能で
ある。さらに、又、何れか一方の誘電体膜の上又は下側
にカラーフイルター層（図示せず）を設けることが可能
である。この際、カラーフイルターは、１画素毎に青色
染色フイルター（Ｂ）、緑色染色フイルター（Ｇ）と赤
色染色フイルター（Ｒ）が配置され、これらB,GとＲで
１つのカラー画素を構成することができる。この液晶素
子は、基板31aと31bの周辺がエポキシ系接着剤などのシ
ール材36でシーリングされており、セル両側には光学的
変調を検知する１対のクロスニコルス偏光子36aと36bが
配置されている。
分を表わす断面図で、第４図はその等価回路図である。
第３図に示す画素は、基板31aと31bには、それぞれ支持
された相対向する電極32aと32bが設けられ、さらに電極
32aと32bにはシヨート防止のために誘電体膜33aと33bが
複覆されている。この誘電体膜33aと33bには強誘電性液
晶の膜34の配向制御するラビング処理などの一軸性配向
処理が施されている。又、この誘電体膜33aと33bには、
図示していないが別に配向制御膜を設けることも可能で
ある。さらに、又、何れか一方の誘電体膜の上又は下側
にカラーフイルター層（図示せず）を設けることが可能
である。この際、カラーフイルターは、１画素毎に青色
染色フイルター（Ｂ）、緑色染色フイルター（Ｇ）と赤
色染色フイルター（Ｒ）が配置され、これらB,GとＲで
１つのカラー画素を構成することができる。この液晶素
子は、基板31aと31bの周辺がエポキシ系接着剤などのシ
ール材36でシーリングされており、セル両側には光学的
変調を検知する１対のクロスニコルス偏光子36aと36bが
配置されている。
本発明の誘電体膜33aと33bで使用する絶縁物質として
は、特に制限されるものではないが、シリコン窒化物、
水素を含有するシリコン窒化物、シリコン炭化物、水素
を含有するシリコン窒化物、シリコン酸化物、硼素窒化
物、水素を含有する硼素窒化物、セリウム酸化物、アル
ミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物や
フツ化マグネシウムなどの無機絶縁物質、あるいはポリ
ビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポ
リエステルイミド、ポリパラキシリレン、ポリエステ
ル、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリ塩
化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリスチレ
ン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、ユリヤ樹脂、アク
リル樹脂やフオトレジスト樹脂などの有機絶縁物質が絶
縁膜として使用される。これらの絶縁膜の膜厚5000Å以
下、好ましくは100Å〜5000Å、特に500Å〜3000Åが適
している。
は、特に制限されるものではないが、シリコン窒化物、
水素を含有するシリコン窒化物、シリコン炭化物、水素
を含有するシリコン窒化物、シリコン酸化物、硼素窒化
物、水素を含有する硼素窒化物、セリウム酸化物、アル
ミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物や
フツ化マグネシウムなどの無機絶縁物質、あるいはポリ
ビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポ
リエステルイミド、ポリパラキシリレン、ポリエステ
ル、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリ塩
化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリスチレ
ン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、ユリヤ樹脂、アク
リル樹脂やフオトレジスト樹脂などの有機絶縁物質が絶
縁膜として使用される。これらの絶縁膜の膜厚5000Å以
下、好ましくは100Å〜5000Å、特に500Å〜3000Åが適
している。
又、これらの誘電体膜33aと33bによって形成される容
量の場合では、5.5×103PF/cm2以上となる様に設定する
事によって、前述の反転現象を一層有効に防止する事が
できる。その好ましい容量は、5.5×103PFcm2〜3.0×10
5PF/cm2の範囲で、特に十分な絶縁性を保持する上で9.0
×103PF/cm2〜5.5×104PF/cm2が適している。
量の場合では、5.5×103PF/cm2以上となる様に設定する
事によって、前述の反転現象を一層有効に防止する事が
できる。その好ましい容量は、5.5×103PFcm2〜3.0×10
5PF/cm2の範囲で、特に十分な絶縁性を保持する上で9.0
×103PF/cm2〜5.5×104PF/cm2が適している。
本発明で用いる強誘電性液晶34としては、カイラルス
メクチツク液晶が最好ましく、そのうちカイラルスメク
チツクＣ相（SmC＊）、Ｈ相（SmH＊）、Ｉ相（SmI
＊）、Ｊ相（SmJ＊）、Ｋ相（SmK＊）、Ｇ相（SmG＊）
やＦ相（SmF＊）の液晶が適している。
メクチツク液晶が最好ましく、そのうちカイラルスメク
チツクＣ相（SmC＊）、Ｈ相（SmH＊）、Ｉ相（SmI
＊）、Ｊ相（SmJ＊）、Ｋ相（SmK＊）、Ｇ相（SmG＊）
やＦ相（SmF＊）の液晶が適している。
より具体的には、強誘電性液晶34としては、ｐ−デシ
ロキシベンジリデン−ｐ′−アミノ−２−メチルブチル
シンナメート（DOBAMBC）、ｐ−ヘキシロキシベンジリ
デン−ｐ′−アミノ−２−クロロプロピルシンナメート
（HOBACPC）、ｐ−デシロキシベンジリデン−ｐ′−ア
ミノ−２−メチルブチル−α−シアノシンナメート（DO
BAMBCC）、ｐ−テトラデシロキシベンジリデン−ｐ′−
アミノ−２−メチルブチル−α−シアノシンナメート
（TDOBAMBCC）、ｐ−オクチルオキシベンジリデン−
ｐ′−アミノ−２−メチルブチル−α−クロロシンナメ
ート（OOBAMBCC）、ｐ−オクチルオキシベンジリデン−
ｐ′−アミノ−２−メチルブチル−α−メチルシンナメ
ート、4,4′−アソキシシンナミツクアシツド−ビス
（２−メチルブチル）エステル４−０−（２−メチル）
−ブチルレゾルシリデン−４′−オクチルアニリン（MB
RA8）、４−（２′−メチルブチル）フエニル−４′−
オキチルオキシビフエニル−４−カルボキシレート、４
−ヘキシルオキシフエニル−４−（２″−メチルブチ
ル）ビフエニル−４′−カルボキシレート、４−オクチ
ルオキシフエニル−４−（２″−メチルブチル）ビフエ
ニル−４′−カルボキシレート、４−ヘプチルフエニル
−４−（４″−メチルヘキシル）ビフエニル−４−′−
カルボキシレート、４−（２″−メチルブチル）フエニ
ル−４−（４″−メチルヘキシル）ビフエニル−４′−
カルボキシレートなどを用いることができる。
ロキシベンジリデン−ｐ′−アミノ−２−メチルブチル
シンナメート（DOBAMBC）、ｐ−ヘキシロキシベンジリ
デン−ｐ′−アミノ−２−クロロプロピルシンナメート
（HOBACPC）、ｐ−デシロキシベンジリデン−ｐ′−ア
ミノ−２−メチルブチル−α−シアノシンナメート（DO
BAMBCC）、ｐ−テトラデシロキシベンジリデン−ｐ′−
アミノ−２−メチルブチル−α−シアノシンナメート
（TDOBAMBCC）、ｐ−オクチルオキシベンジリデン−
ｐ′−アミノ−２−メチルブチル−α−クロロシンナメ
ート（OOBAMBCC）、ｐ−オクチルオキシベンジリデン−
ｐ′−アミノ−２−メチルブチル−α−メチルシンナメ
ート、4,4′−アソキシシンナミツクアシツド−ビス
（２−メチルブチル）エステル４−０−（２−メチル）
−ブチルレゾルシリデン−４′−オクチルアニリン（MB
RA8）、４−（２′−メチルブチル）フエニル−４′−
オキチルオキシビフエニル−４−カルボキシレート、４
−ヘキシルオキシフエニル−４−（２″−メチルブチ
ル）ビフエニル−４′−カルボキシレート、４−オクチ
ルオキシフエニル−４−（２″−メチルブチル）ビフエ
ニル−４′−カルボキシレート、４−ヘプチルフエニル
−４−（４″−メチルヘキシル）ビフエニル−４−′−
カルボキシレート、４−（２″−メチルブチル）フエニ
ル−４−（４″−メチルヘキシル）ビフエニル−４′−
カルボキシレートなどを用いることができる。
これらの強誘電性液晶化合物は単独又は２種以上組合
せて用いることができ、又他の非誘電性液晶、例えばネ
マチツク液晶、コレステリツク液晶（カイラルネマチツ
ク液晶）やスメクチツク液晶と混合することができる。
又、前述した強誘電性液晶34は、前述の第１図に示すら
せん構造を形成したものでもよく、第２図に示す非らせ
ん構造のものであってもよい。特に、第１図に示すらせ
ん構造を有している際には、強誘電性液晶として負の誘
電異方性をもつものを使用し、両電極間に交流バイアス
を印加することによって、非らせん構造とした双安定性
を付与させる駆動法を適用するのが好ましい。又、この
際、液晶層のセル厚を十分に小さくそれだけで非らせん
構造を形成する液晶素子に前述の交流バイアスを印加す
る駆動法を適用するも可能である。
せて用いることができ、又他の非誘電性液晶、例えばネ
マチツク液晶、コレステリツク液晶（カイラルネマチツ
ク液晶）やスメクチツク液晶と混合することができる。
又、前述した強誘電性液晶34は、前述の第１図に示すら
せん構造を形成したものでもよく、第２図に示す非らせ
ん構造のものであってもよい。特に、第１図に示すらせ
ん構造を有している際には、強誘電性液晶として負の誘
電異方性をもつものを使用し、両電極間に交流バイアス
を印加することによって、非らせん構造とした双安定性
を付与させる駆動法を適用するのが好ましい。又、この
際、液晶層のセル厚を十分に小さくそれだけで非らせん
構造を形成する液晶素子に前述の交流バイアスを印加す
る駆動法を適用するも可能である。
第４図に示す等価回路で、C1は誘電体膜33a、33bとそ
の他の容量成分を含む静電容量である。C2は強誘電性液
晶の膜34の静電容量で、Ｒはその抵抗である。この際、
誘電体膜33aと33bの抵抗は、通常十分に大きいので、無
視することができる。又、Ｖは相対向する電極間に印加
される電圧で、VLCは強誘電性液晶に印加される電圧で
ある。
の他の容量成分を含む静電容量である。C2は強誘電性液
晶の膜34の静電容量で、Ｒはその抵抗である。この際、
誘電体膜33aと33bの抵抗は、通常十分に大きいので、無
視することができる。又、Ｖは相対向する電極間に印加
される電圧で、VLCは強誘電性液晶に印加される電圧で
ある。
そこで、例えば第５図に示すパルス幅ΔＴの矩形波電
圧パルスをは外部から一対の電極に印加すると、液晶に
実際にかかる電圧パルスはτ＝（C1+C2）Ｒの時定数で
減衰する微分波形パルスとなる。τがΔＴより小さい場
合の代表例を第６図に示す。すなわち、外部印加電圧の
立上り端と立下り端で強誘電性液晶膜にそれぞれ正極と
負極の電圧が印加されることになる。本発明では、この
正極の電圧と負極の電圧を利用することによって、片極
性の印加電圧による書込みを可能としたものである。時
定数τを小さくするためには、強誘電性液晶の比抵抗を
106Ω・cm〜109Ω・cm（LCRメータで測定）とすること
が望ましい。液晶膜の比抵抗を上述の範囲とする方法と
しては、例えば液晶中に界面活性剤などを添加する方法
を用いることができる。
圧パルスをは外部から一対の電極に印加すると、液晶に
実際にかかる電圧パルスはτ＝（C1+C2）Ｒの時定数で
減衰する微分波形パルスとなる。τがΔＴより小さい場
合の代表例を第６図に示す。すなわち、外部印加電圧の
立上り端と立下り端で強誘電性液晶膜にそれぞれ正極と
負極の電圧が印加されることになる。本発明では、この
正極の電圧と負極の電圧を利用することによって、片極
性の印加電圧による書込みを可能としたものである。時
定数τを小さくするためには、強誘電性液晶の比抵抗を
106Ω・cm〜109Ω・cm（LCRメータで測定）とすること
が望ましい。液晶膜の比抵抗を上述の範囲とする方法と
しては、例えば液晶中に界面活性剤などを添加する方法
を用いることができる。
双安定状態が付与された強誘電性液晶素子は、一般的
に液晶層が２μｍ以下と極めて薄い膜厚で形成され、こ
のため素子内に混入した微細な粒体を通して上電極と下
電極の間でシヨートを発生する問題点があるために、素
子に設けた電極にはシヨートを防止する誘電体膜が設け
られている。
に液晶層が２μｍ以下と極めて薄い膜厚で形成され、こ
のため素子内に混入した微細な粒体を通して上電極と下
電極の間でシヨートを発生する問題点があるために、素
子に設けた電極にはシヨートを防止する誘電体膜が設け
られている。
前述のごとく相対向電極間に誘電体膜が形成されてい
るために、液晶層に前述の電極間から強誘電性液晶が完
全反転するに矩形波パルス源Vo（パルス幅ΔＴの書込み
パルス）を印加した時に、前述した様に液晶層に実質的
に印加される電圧波形は、第６図に示す様にパルス印加
時のVoが時定数τ＝Ｒ（C1+C2）の割合で、ΔVoだけの
電圧降下を生じる。
るために、液晶層に前述の電極間から強誘電性液晶が完
全反転するに矩形波パルス源Vo（パルス幅ΔＴの書込み
パルス）を印加した時に、前述した様に液晶層に実質的
に印加される電圧波形は、第６図に示す様にパルス印加
時のVoが時定数τ＝Ｒ（C1+C2）の割合で、ΔVoだけの
電圧降下を生じる。
これは、パルスの立下がり時に液晶膜に直列接続され
た誘電体膜の容量からの放電により逆向きの電界（−Δ
Vo）を発生することが原因となっている。従って、外部
印加電圧の立上り端と立下り端で液晶層にそれぞれ正と
負の電圧が印加されることになり、これを利用すれば
「白」の書込みと、「黒」の書込みの両方の書込みを片
極性の駆動電圧で行なうことが可能となる。
た誘電体膜の容量からの放電により逆向きの電界（−Δ
Vo）を発生することが原因となっている。従って、外部
印加電圧の立上り端と立下り端で液晶層にそれぞれ正と
負の電圧が印加されることになり、これを利用すれば
「白」の書込みと、「黒」の書込みの両方の書込みを片
極性の駆動電圧で行なうことが可能となる。
本発明では、時刻t2において液晶層にはピーク値が の電圧が負の方向に発生し、前述の式（１）が満たされ
ている時には、この電圧が強誘電性液晶を第１の安定状
態から第２の安定状態に反転させる閾値を越えるので、
該液晶は第２の安定状態に移行することになる。
ている時には、この電圧が強誘電性液晶を第１の安定状
態から第２の安定状態に反転させる閾値を越えるので、
該液晶は第２の安定状態に移行することになる。
第７図は、上述の原理をマトリクス駆動に応用した場
合の印加波形の１例である。第７図（ａ）は、走査電極
への印加波形、第７図（ｂ）は情報電極への印加波形、
第７図（ｃ）は上述した走査電極への印加波形と情報電
極への印加波形の差、すなわち相対向する電極間に印加
される電圧波形、第７図（ｄ）は強誘電性液晶膜に印加
される電圧波形をそれぞれ時系列で表わしている。
合の印加波形の１例である。第７図（ａ）は、走査電極
への印加波形、第７図（ｂ）は情報電極への印加波形、
第７図（ｃ）は上述した走査電極への印加波形と情報電
極への印加波形の差、すなわち相対向する電極間に印加
される電圧波形、第７図（ｄ）は強誘電性液晶膜に印加
される電圧波形をそれぞれ時系列で表わしている。
VS＝10V,VI＝2.5V,ΔＴ＝250mesとした時刻t1におい
て、走査電極の負極性パルス−VSが立下ると、液晶膜に
はピーク値 の正の微分波形電圧がかかり、VSを適切に選ぶことによ
り、この電圧波形が反転閾値以上になるようにすれば、
この走査電極上のすべての画素には例えば第１の配向状
態に基づく「白」の表示状態が書込まれる。次いで、時
刻t2において走査電極パルスが立上ると同時に、非選択
画素（第２の配向状態に基づく「黒」の表示状態に反転
しない画素）の情報電極には正極性パルスVI（＜VS）が
印加され、選択画素（「黒」を書込むべき画素）には０
ボルトのままにおかれる。このとき、非選択画素の液晶
膜にはピーク値 の負の微分波形電圧がかかるが、VIを適切に選ぶことに
より、この電圧波形を反転閾値以下にできるので、画素
は反転せず、「白」の表示状態のままである。一方、選
択画素の液晶膜にはピーク値−VOの負の微分波形電圧が
かかり、「黒」が書込まれる。
て、走査電極の負極性パルス−VSが立下ると、液晶膜に
はピーク値 の正の微分波形電圧がかかり、VSを適切に選ぶことによ
り、この電圧波形が反転閾値以上になるようにすれば、
この走査電極上のすべての画素には例えば第１の配向状
態に基づく「白」の表示状態が書込まれる。次いで、時
刻t2において走査電極パルスが立上ると同時に、非選択
画素（第２の配向状態に基づく「黒」の表示状態に反転
しない画素）の情報電極には正極性パルスVI（＜VS）が
印加され、選択画素（「黒」を書込むべき画素）には０
ボルトのままにおかれる。このとき、非選択画素の液晶
膜にはピーク値 の負の微分波形電圧がかかるが、VIを適切に選ぶことに
より、この電圧波形を反転閾値以下にできるので、画素
は反転せず、「白」の表示状態のままである。一方、選
択画素の液晶膜にはピーク値−VOの負の微分波形電圧が
かかり、「黒」が書込まれる。
次いで時刻t3で情報電極パルスが立下るが、このとき
液晶膜にかかる微分電圧波形のピーク値は−VO′で、VI
を適切に選ぶことにより、この電圧波形を閾値以下に設
定できて、画素は「白」の表示状態のままに保たれる。
液晶膜にかかる微分電圧波形のピーク値は−VO′で、VI
を適切に選ぶことにより、この電圧波形を閾値以下に設
定できて、画素は「白」の表示状態のままに保たれる。
以上の実施例では微分波形のピーク値が となるようにVSとVIを選ぶ必要がある。
外部印加電圧のうち走査側のVSはt2における反転電圧
−VOが閾値電圧を越えなければならない（−VO＜−Vt
h）ことから決められる。本実施例のようにΔＴ＝250ms
（ΔT/R（C1+C2）＝0.76）の程度のときは時刻t2から時
刻t3までの反転電圧の減衰率は約50％でこのよな指数関
数的な減衰を示す幅250msのパルスの電圧閾値はVth＝0.
3Vであった。したがって（２）式よりVSは9.3V以上（C1
/C2＝11PF/170PF）でなければならない。本実施例では
先述のようにVS＝10Vに設定し所定の結果を得た。
−VOが閾値電圧を越えなければならない（−VO＜−Vt
h）ことから決められる。本実施例のようにΔＴ＝250ms
（ΔT/R（C1+C2）＝0.76）の程度のときは時刻t2から時
刻t3までの反転電圧の減衰率は約50％でこのよな指数関
数的な減衰を示す幅250msのパルスの電圧閾値はVth＝0.
3Vであった。したがって（２）式よりVSは9.3V以上（C1
/C2＝11PF/170PF）でなければならない。本実施例では
先述のようにVS＝10Vに設定し所定の結果を得た。
一方、情報側の電圧VIは第１図（ｄ）の非選択画素に
かかる電圧が閾値以下でなければならないことから決定
される。すなわち −VO＞−Vth このうちはが満足されれば自動的に満たされるので
考えなくてよい。式に（２）式を代入するとexp｛−
ΔT/R（C1+C2）｝≒1/2≒0.7として を得るので′を同時に満たすようにVIを決めればよ
い。容易にわかるように電圧余裕が最大になるのは である。本実施例ではしたがってVI＝2.5Vに設定した。
かかる電圧が閾値以下でなければならないことから決定
される。すなわち −VO＞−Vth このうちはが満足されれば自動的に満たされるので
考えなくてよい。式に（２）式を代入するとexp｛−
ΔT/R（C1+C2）｝≒1/2≒0.7として を得るので′を同時に満たすようにVIを決めればよ
い。容易にわかるように電圧余裕が最大になるのは である。本実施例ではしたがってVI＝2.5Vに設定した。
また、画素の両極に印加される電圧波形は、必ずしも
上述実施例のような矩形波でなくてもよい、例えば鋸状
の電圧でもよい。しかし、液晶膜にかかる電圧がなるべ
く高いピーク値をもち、かつ０ボルトに減衰するまでの
時間がなるべく長くなるようにするのが一般には望まし
く、このためには矩形波パルスが最も適している。
上述実施例のような矩形波でなくてもよい、例えば鋸状
の電圧でもよい。しかし、液晶膜にかかる電圧がなるべ
く高いピーク値をもち、かつ０ボルトに減衰するまでの
時間がなるべく長くなるようにするのが一般には望まし
く、このためには矩形波パルスが最も適している。
従って、本発明では時刻（t2-t1）を位相T1とした
時、この位相T1で行上の画素が１時に白の表示状態に揃
えられ、時刻（t3-t2）を位相T2とした時、行上の選択
画素のみが黒の表示状態に反転されて、１ラインの書込
みが行なわれ、この書込みを行毎に順次行なうことによ
って一画面の書込みが行なわれる。
時、この位相T1で行上の画素が１時に白の表示状態に揃
えられ、時刻（t3-t2）を位相T2とした時、行上の選択
画素のみが黒の表示状態に反転されて、１ラインの書込
みが行なわれ、この書込みを行毎に順次行なうことによ
って一画面の書込みが行なわれる。
本発明によれば、駆動波形が簡単になり、とくに駆動
回路の出力を正または負の一方の極性だけでよく、ま
た、駆動回路出力レベルは２値で済むようにできる。
回路の出力を正または負の一方の極性だけでよく、ま
た、駆動回路出力レベルは２値で済むようにできる。
さらに、駆動波形を矩形波とすることにより、液晶膜
にかかる電圧のピーク値を高くし、幅を大きくすること
ができ、これにより書込み時間を短縮することができ
る。
にかかる電圧のピーク値を高くし、幅を大きくすること
ができ、これにより書込み時間を短縮することができ
る。
第１図及び第２図は、本発明で用いる強誘電性液晶素子
の斜視図である。第３図は本発明で用いる強誘電性液晶
素子の断面図で、第４図はその画素の等価回路を表わす
説明図である。第５図は相対向する一対の電極間に印加
する書込みパルス波形を表わす説明図で、第６図はその
パルスを液晶膜に印加した時の液晶膜にかかる電圧波形
を表わす説明図である。第７図は、本発明の方法を時系
列で表わした説明図である。
の斜視図である。第３図は本発明で用いる強誘電性液晶
素子の断面図で、第４図はその画素の等価回路を表わす
説明図である。第５図は相対向する一対の電極間に印加
する書込みパルス波形を表わす説明図で、第６図はその
パルスを液晶膜に印加した時の液晶膜にかかる電圧波形
を表わす説明図である。第７図は、本発明の方法を時系
列で表わした説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊野 勉 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−107216（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−2351（ＪＰ，Ｕ) 特公 平７−18991（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (2)
- 【請求項１】第１の基板上に設けられた電極と該電極の
表面上に設けられた誘電体膜と、第２の基板上に設けら
れた電極と該電極の表面上に設けられた誘電体膜と、が
対向するように、所定の間隔をおいて該第１及び第２の
基板を配置し、電界に応じて第１の安定状態又は第２の
安定状態とを生じる両極性の閾値をもつ光学変調物質が
該間隔に配され、該光学変調物質の抵抗値がＲ（Ω）、
該光学変調物質の容量がC1（Ｆ）、該誘電体膜の容量が
C2（Ｆ）である光学変調素子と、 該光学変調物質が該第１及び第２の安定状態のいずれか
を生じるように、該電極に単一極性の矩形波電圧パルス
を印加する手段と、 を具備する光学変調装置において、 該矩形波電圧パルスのパルス幅ΔＴ（sec）が、 ΔＴ＞0.7（C1+C2）・Ｒ の関係を満たすように設定されていることを特徴とする
光学変調装置。 - 【請求項２】前記光学変調物質がカイラルスメクティク
液晶である特許請求の範囲第１項に記載の光学変調装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61080601A JPH0823633B2 (ja) | 1986-04-07 | 1986-04-07 | 光学変調装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61080601A JPH0823633B2 (ja) | 1986-04-07 | 1986-04-07 | 光学変調装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62235931A JPS62235931A (ja) | 1987-10-16 |
| JPH0823633B2 true JPH0823633B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=13722849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61080601A Expired - Fee Related JPH0823633B2 (ja) | 1986-04-07 | 1986-04-07 | 光学変調装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0823633B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS502351U (ja) * | 1973-05-01 | 1975-01-10 | ||
| US4367924A (en) * | 1980-01-08 | 1983-01-11 | Clark Noel A | Chiral smectic C or H liquid crystal electro-optical device |
-
1986
- 1986-04-07 JP JP61080601A patent/JPH0823633B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62235931A (ja) | 1987-10-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |