JP2001005023A - Liquid crystal device - Google Patents

Liquid crystal device

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JP2001005023A
JP2001005023A JP17170299A JP17170299A JP2001005023A JP 2001005023 A JP2001005023 A JP 2001005023A JP 17170299 A JP17170299 A JP 17170299A JP 17170299 A JP17170299 A JP 17170299A JP 2001005023 A JP2001005023 A JP 2001005023A
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liquid crystal
light
film
crystal device
electric field
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Masaki Tokioka
正樹 時岡
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal device equipped with an optical writing type liquid crystal device having high optical writing sensitivity in which switching control for both directions of the liquid crystal is possible even in a panel structure having an insulating film having enough breakdown voltage. SOLUTION: A pair of substrates 11a, 11b are disposed facing each other at a specified distance in the optical writing liquid crystal device 1, and driving pulses which has an enough voltage to inverse the liquid crystal by a driving means 22 and enough long pulse width to allow the inner potential to an equilibrium state by inner discharge after inversion are applied on the transparent electrodes 12a, 12b formed on the transparent substrates 11a, 11b, respectively. The light irradiating means 21 to irradiate the optical writing liquid crystal device 1 with light for writing information is controlled by a controlling means 20 so that the light irradiating means 21 irradiates the device in the period after the inversion of the liquid crystal to the end of the driving pulse.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶装置に関し、
特に光を照射することにより情報の書き込みを行う光書
込み型液晶素子を備えたものに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal device,
In particular, the present invention relates to a device having a light-writing type liquid crystal element which writes information by irradiating light.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、広範に用いられている液晶素子と
しては、TFTやパッシブマトリクス駆動方式のTN液
晶表示素子が知られている。しかし、このTN液晶を用
いた表示素子は、一般に液晶自体の応答速度が遅く、大
画面高密度配線数の動画表示素子、例えば液晶テレビジ
ョンパネルなどに適しているとは言い難い。
2. Description of the Related Art In recent years, TFTs and TN liquid crystal display elements of a passive matrix driving system have been known as widely used liquid crystal elements. However, a display device using the TN liquid crystal generally has a low response speed of the liquid crystal itself, and is not suitable for a moving image display device having a large screen and a high number of wirings, such as a liquid crystal television panel.

【0003】そこで、このようなTN液晶の有する根本
的な問題を解決するものとして、強誘電液晶や反強誘電
液晶等の自発分極(以下、Psと略す)をもつカイラル
スメクティック液晶を用いた液晶素子が知られている。
なお、例えば強誘電液晶を用いた液晶素子は、クラーク
とラガヴァルによって提案され、米国特許4,367,
924号の明細書に記載されている。
In order to solve such a fundamental problem of the TN liquid crystal, a liquid crystal using a chiral smectic liquid crystal having spontaneous polarization (hereinafter abbreviated as Ps) such as a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal is used. Devices are known.
For example, a liquid crystal device using a ferroelectric liquid crystal has been proposed by Clark and Lagaval, and is disclosed in U.S. Pat.
No. 924.

【0004】ここで、この液晶素子は、液晶分子の誘電
異方性を利用する電界効果型のネマチック液晶素子とは
異なり、強誘電性液晶のPsの極性と電界の極性とが整
合するように第1の光学的安定状態と第2の光学的安定
状態間をスイッチングするものである。
Here, this liquid crystal element is different from a field effect type nematic liquid crystal element utilizing the dielectric anisotropy of liquid crystal molecules in that the polarity of Ps of the ferroelectric liquid crystal matches the polarity of the electric field. It switches between a first optically stable state and a second optically stable state.

【0005】さらに強誘電性液晶は、電界印加のない時
にはその状態を維持する性質、即ち双安定性を有してお
り、また液晶のPsと電界が直接作用するためにμse
cオーダーの高速応答を得ることができるので、動画対
応の大画面表示素子に適している。
Further, the ferroelectric liquid crystal has a property of maintaining the state when no electric field is applied, that is, has a bistable property.
Since a high-speed response on the order of c can be obtained, it is suitable for a large-screen display element that supports moving images.

【0006】ところが、このようなカイラルスメクチッ
ク液晶素子においては、たとえば「強誘電液晶の構造と
物性」(コロナ社、福田敦夫、竹添秀雄著、編、199
0年)に記載されているように、ジグザグ状の配向欠陥
が発生してコントラストを著しく低下させるという問題
があった。なお、この欠陥は基板間に担持されたカイラ
ルスメクチック液晶の層状構造が2種類のシェブロン構
造を形成していることに起因している。
However, in such a chiral smectic liquid crystal device, for example, “Structure and Physical Properties of Ferroelectric Liquid Crystal” (Corona Co., Atsuo Fukuda, Hideo Takezoe, eds. 199)
0), there was a problem that zigzag alignment defects were generated and the contrast was remarkably reduced. This defect is attributable to the fact that the layered structure of the chiral smectic liquid crystal carried between the substrates forms two types of chevron structures.

【0007】ところで最近、このような欠点を持つシェ
ブロン構造を改良し、ブックシェルフといわれる層状構
造あるいはそれに近い構造を現出させ、高コントラスト
で良好な液晶素子を実現しようという動きがある(例え
ば「次世代液晶ディスプレイと液晶材料」(株)シーエ
ムシー、福田敦夫編、1992年)。
In recent years, there has been a movement to improve the chevron structure having such a defect and to realize a layered structure called a bookshelf or a structure similar thereto, thereby realizing a high-contrast and good liquid crystal element (for example, “ Next-generation liquid crystal displays and liquid crystal materials ", edited by CMC Corporation and Atsuo Fukuda, 1992).

【0008】そして、このようなブックシェルフあるい
はそれに近い構造を現出する液晶材料としてパーフルオ
ロエーテル側鎖を持つ液晶化合物(米国特許52620
82、国際出願特許WO93/22396,1993年
第4回強誘電液晶国際会議P−46、MarkD.Ra
dcliffeら)が開示されている。なお、この液晶
は、電場などの外部場を用いずともブックシェルフある
いはそれに近い層傾き角の小さな構造を現出することが
でき、高速、高精細、大面積の液晶素子、表示装置に適
している。
A liquid crystal material having a perfluoroether side chain (US Pat. No. 52620) is a liquid crystal material exhibiting such a bookshelf or a structure close thereto.
82, International Application Patent WO93 / 22396, 1993 Fourth International Conference on Ferroelectric Liquid Crystal P-46, Mark D. Ra
dccliffe et al.). In addition, this liquid crystal can exhibit a bookshelf or a structure having a small layer tilt angle close thereto without using an external field such as an electric field, and is suitable for a high-speed, high-definition, large-area liquid crystal element and a display device. I have.

【0009】一方、上記液晶材料を良好に配向させる素
子構成として、例えば特開昭61−20930号公報等
に記載されているように、液晶を挟持する一対の基板に
配向制御層を形成すると共に、一方の配向制御層に一軸
配向処理を施し、他方には一軸配向処理を施さない非対
称な配向制御層を設けた構成があげられる。そして、こ
のように一方の配向制御層に一軸配向処理を施し、他方
には一軸配向処理を施さない構成とすることによって、
液晶の配向を一軸配向処理された側から高秩序に制御す
ることができ、良好な液晶配向状態が得やすくなる。
On the other hand, as an element structure for favorably aligning the liquid crystal material, an alignment control layer is formed on a pair of substrates sandwiching a liquid crystal, as described in, for example, JP-A-61-20930. A configuration in which one orientation control layer is subjected to uniaxial orientation treatment and the other is provided with an asymmetric orientation control layer not subjected to uniaxial orientation treatment is provided. Then, by performing a uniaxial alignment process on one of the alignment control layers and not performing a uniaxial alignment process on the other,
The orientation of the liquid crystal can be controlled in a high order from the side subjected to the uniaxial orientation treatment, and a favorable liquid crystal alignment state can be easily obtained.

【0010】図6はこのような素子構成を示す図であ
り、同図において、61、62はガラス基板、63、6
4は透明電極、65、66は第1の配向膜、67はカイ
ラルスメクチック液晶、68は一軸配向処理された第2
の配向膜である。
FIG. 6 is a view showing such an element configuration. In FIG. 6, reference numerals 61 and 62 denote glass substrates, 63 and 6
4 is a transparent electrode, 65 and 66 are first alignment films, 67 is a chiral smectic liquid crystal, and 68 is a uniaxially oriented second liquid crystal.
Of the alignment film.

【0011】しかし、このような構成の液晶素子におい
ては、カイラルスメクチック液晶のPsの存在が、液晶
素子内の電荷の偏在を誘引し、スイッチング不良を起こ
すといういわゆる反電場の問題が生じていた。
However, in the liquid crystal element having such a configuration, the presence of Ps in the chiral smectic liquid crystal induces uneven distribution of electric charges in the liquid crystal element, causing a switching failure, which is a so-called anti-electric field problem.

【0012】次に、強誘電性液晶を用いた場合の反電場
について図7及び図8を用いて説明する示す。なお、図
7において、73は液晶分子を表し、71、72は強誘
電性液晶の2つのメモリー状態を示し、・、×はPsの
方向を示している。また、P1、P2は、液晶分子73
を状態71から状態72、或は状態72から状態71に
それぞれスイッチングさせるための素子印加電圧波形を
示している。
Next, an anti-electric field when a ferroelectric liquid crystal is used will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. In FIG. 7, reference numeral 73 denotes a liquid crystal molecule, reference numerals 71 and 72 denote two memory states of ferroelectric liquid crystal, and .times. Indicates the direction of Ps. P1 and P2 are the liquid crystal molecules 73
7 shows an element applied voltage waveform for switching the state from the state 71 to the state 72 or from the state 72 to the state 71, respectively.

【0013】一方、図8において、(a)はカイラルス
メクチック液晶67に直接にかかる電圧波形を示し、7
4はPs反転による液晶電圧低下、75はショートさせ
た直後に生じる反電場である。また(b)は、(a)に
示す電圧波形に対応する液晶の光学応答を示すものであ
る。
On the other hand, FIG. 8A shows a voltage waveform applied directly to the chiral smectic liquid crystal 67, and FIG.
4 is a liquid crystal voltage drop due to Ps inversion, and 75 is an anti-electric field generated immediately after the short circuit. (B) shows the optical response of the liquid crystal corresponding to the voltage waveform shown in (a).

【0014】ここで、反電場の初期電圧値(以下、Vr
evとする)は74の値に等しく、時定数τで減衰す
る。これを式で示すと、以下のようになる。
Here, the initial voltage value of the anti-electric field (hereinafter referred to as Vr
ev) is equal to the value of 74 and decays with a time constant τ. This can be expressed by the following equation.

【0015】 反電場=Vrev・e-t/T ・・・(式1) なお、上記式1において、 Vrev=2Ps・S/(Clc+Cins) T=(Clc+Cins)・(Rlc・Rins/(R
lc+Rins)) S:電極面積、 Clc、Rlc:液晶の容量と抵抗、 Cins、Rins:積層膜容量と抵抗 であり、積層膜容量Cinsと抵抗Rinsとは、図6
の第1の配向膜65,66及び第2の配向膜68の各々
の容量と、抵抗のトータルの値である。
Inverse electric field = Vrev · e −t / T (Equation 1) In the above equation 1, Vrev = 2Ps · S / (Clc + Cins) T = (Clc + Cins) · (Rlc · Rins / (R
lc + Rins)) S: electrode area, Clc, Rlc: liquid crystal capacitance and resistance, Cins, Rins: laminated film capacitance and resistance, and the laminated film capacitance Cins and resistance Rins are shown in FIG.
Of the first and second alignment films 65 and 66 and the second alignment film 68.

【0016】そして、図8の(a)に示すように、反電
場−Vrevが再反転(状態72から71へ)のしきい
値Vrev−thより小さい場合には、液晶反転(状態
71から72へ)が完了し、反電場−Vrevが再反転
のしきい値Vrev−thより大きい場合には、再反転
が起きてスイッチング不良となる。
As shown in FIG. 8A, when the anti-electric field -Vrev is smaller than the threshold value Vrev-th of the re-inversion (from state 72 to 71), the liquid crystal inversion (from state 71 to 72). If (v) is completed and the anti-electric field -Vrev is larger than the re-inversion threshold value Vrev-th, re-inversion occurs and switching failure occurs.

【0017】そこで、この反電場を抑制するために、配
向制御層を低インピーダンス化するという例が、特開昭
63−121020号公報や、特開昭64−49023
号公報などで開示されている。そして、これを図6に示
した構成に応用するには、例えば、Psが10nC/c
2 以上の液晶67と第2の配向膜68にポリイミドや
ポリアミドを用いた場合、第1の配向膜65,66の体
積抵抗を1×104 〜1×1010Ωcmにし、第2の配
向膜68の膜厚を200Å以下にすることが望ましい。
In order to suppress the anti-electric field, examples of lowering the impedance of the orientation control layer are disclosed in JP-A-63-121020 and JP-A-64-49023.
This is disclosed in Japanese Patent Publication No. In order to apply this to the configuration shown in FIG. 6, for example, Ps is 10 nC / c
When polyimide or polyamide is used for the liquid crystal 67 of m 2 or more and the second alignment film 68, the volume resistance of the first alignment films 65 and 66 is set to 1 × 10 4 to 1 × 10 10 Ωcm, and the second alignment film is formed. It is desirable that the thickness of the film 68 be 200 ° or less.

【0018】このように、従来のカイラルスメクチック
液晶素子は、上述のようにショート防止の機能も持たせ
た第1の配向膜65,66及び第2の配向膜68をスイ
ッチング可能なインピーダンスに固定したうえで(反電
場<Vrev−th)、スイッチング制御を印加電圧変
調、あるいはパルス幅変調で行っていた。
As described above, in the conventional chiral smectic liquid crystal element, the first alignment films 65 and 66 and the second alignment film 68 which also have the function of preventing short-circuit as described above are fixed to a switchable impedance. In the above (anti-electric field <Vrev-th), switching control is performed by applied voltage modulation or pulse width modulation.

【0019】ところで、このような従来の液晶素子にお
いては、例えば図6に示したような構成において、反電
場を抑制するためには、第1の配向膜65,66として
低インピーダンスなもの、例えば導電性微粒子を無機バ
インダー中に分散させた膜で構成することが望ましい
が、このように第1の配向膜65,66を低インピーダ
ンスとした場合、第1の配向膜65,66が低耐圧とな
り、上下ショートが生じ易くなる。
In such a conventional liquid crystal element, for example, in the configuration shown in FIG. 6, in order to suppress the counter electric field, the first alignment films 65 and 66 have low impedance, for example, It is desirable to form a film in which conductive fine particles are dispersed in an inorganic binder. When the first alignment films 65 and 66 have a low impedance, the first alignment films 65 and 66 have a low withstand voltage. , Short-circuiting easily occurs.

【0020】そして、このようにショートが生じると、
TFT駆動素子の場合にはビット欠陥、パッシブマトリ
クス駆動素子の場合にはライン欠陥を引き起こし、良好
な表示を阻害するという問題があった。なお、十分な絶
縁耐圧特性をもつ膜、例えば、SiO2 ,Ta25
を絶縁膜とすると共に、低Ps(数nC/cm2 )の液
晶を用いた液晶素子では、スイッチングスピードとメモ
リー性の低下という問題が生じる。
Then, when such a short circuit occurs,
In the case of a TFT driving element, a bit defect is caused, and in the case of a passive matrix driving element, a line defect is caused. Note that a liquid crystal element using a film having a sufficient withstand voltage characteristic, for example, SiO 2 , Ta 2 O 5, or the like as an insulating film and using a liquid crystal of low Ps (several nC / cm 2 ) has a switching speed and a memory. This causes a problem of deterioration in performance.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構成の液晶素子の一例として、所定距離を隔てて対向配
置された一対の透明基板間に液晶を挟持すると共に、一
方の透明基板に入射光量により体積抵抗値が変化する光
導電膜を設け、光を照射することにより情報の書き込み
を行う光書込み型液晶素子がある。
As an example of a liquid crystal device having such a structure, a liquid crystal is sandwiched between a pair of transparent substrates opposed to each other at a predetermined distance, and an incident light amount is incident on one of the transparent substrates. There is a photo-writing type liquid crystal element in which a photoconductive film whose volume resistance changes due to light is applied and data is written by irradiating light.

【0022】ここで、このような光書込み型液晶素子で
は、光導電膜の容量値が液晶の容量値と比して同程度の
大きさになるよう光導電膜を厚く成膜して容量値を下げ
るため、反電場の電圧がより大きくなる。
Here, in such a photo-writing type liquid crystal element, a thick photoconductive film is formed so that the capacitance value of the photoconductive film is substantially the same as the capacitance value of the liquid crystal, and the capacitance value is increased. , The voltage of the anti-electric field becomes larger.

【0023】これにより、光書込みを行う場合(光照射
されている状態では)、光導電膜が低抵抗化されて液晶
に直接電圧が加わるが、暗状態の場合(光照射されてい
ない状態、或は光照射されていないエリアでは)、大き
な反電場により液晶のスイッチングが不可能となる。つ
まり、光書込み型液晶素子では、積極的に反電場を生か
した構成となっている。
Thus, when optical writing is performed (in a state where light is applied), the photoconductive film is lowered in resistance and a voltage is directly applied to the liquid crystal, but in a dark state (in a state where light is not applied, (Or in areas that have not been exposed to light) the large anti-electric field makes it impossible to switch the liquid crystal. That is, the optical writing type liquid crystal element has a configuration in which an anti-electric field is actively utilized.

【0024】図9は、このような従来の光書込み型液晶
素子の構成を示す図であり、同図において、81a、8
1bはガラス基板、82a、82bは透明電極、83は
電荷発生層、84は電荷輸送層であり、電荷発生層83
及び電荷輸送層84とにより光導電膜83Aが構成され
る。
FIG. 9 is a diagram showing the configuration of such a conventional optically-writing type liquid crystal element. In FIG.
1b is a glass substrate, 82a and 82b are transparent electrodes, 83 is a charge generation layer, 84 is a charge transport layer, and the charge generation layer 83
And the charge transport layer 84 constitute a photoconductive film 83A.

【0025】また、85は無機バインダー材料のパシベ
ーション膜、86は一軸配向処理された第2の配向膜、
87はカイラルスメクチック液晶である。なお、パシベ
ーション膜85は、電荷輸送層84からカイラルスメク
チック液晶中に、電荷輸送材料が染み出すことを防ぐと
共に、一軸配向処理を施さない配向制御膜としての役割
を備えている。
Reference numeral 85 denotes a passivation film of an inorganic binder material, 86 denotes a second alignment film that has been subjected to a uniaxial alignment treatment,
87 is a chiral smectic liquid crystal. Note that the passivation film 85 prevents the charge transport material from seeping out of the charge transport layer 84 into the chiral smectic liquid crystal, and has a role as an alignment control film that is not subjected to a uniaxial alignment treatment.

【0026】ここで、電荷輸送層84で主として輸送さ
れるのは正極性のホールであるため、液晶素子に充分な
光が外部より照射された場合、透明電極82a側が正極
側の片極性の光導電膜として機能する。即ち、光照射に
より電荷発生層83からホール(不図示)が電荷輸送層
84に供給され、このホールが外部電界により電荷輸送
層84中を移動することで電流が流れる。
Here, since the holes mainly transported in the charge transport layer 84 are positive holes, when the liquid crystal element is irradiated with sufficient light from the outside, the transparent electrode 82a side becomes the unipolar light of the positive electrode side. Functions as a conductive film. That is, holes (not shown) are supplied from the charge generation layer 83 to the charge transport layer 84 by light irradiation, and the holes flow through the charge transport layer 84 by an external electric field, so that a current flows.

【0027】しかし、透明電極82a側が負極側となる
電界を加えた場合は、光照射によってもパシベーション
膜85からはホールの供給が行われないために電流が流
れない。よって、透明電極82aを負極側とする電界を
加えて液晶87をスイッチングさせる場合、光を照射し
たとしても導電性を示さないため光導電膜83Aは容量
成分として液晶駆動に影響を与えるようになり、式1の
通り反電場の影響が増大する。即ち、逆極性の電界を加
えて液晶をスイッチングさせる際には、液晶のスイッチ
ング不良を招くことになる。
However, when an electric field is applied such that the transparent electrode 82a is on the negative electrode side, no current flows because no holes are supplied from the passivation film 85 by light irradiation. Therefore, in the case where the liquid crystal 87 is switched by applying an electric field with the transparent electrode 82a as the negative electrode side, even when irradiated with light, the photoconductive film 83A does not exhibit conductivity, so that the photoconductive film 83A affects the liquid crystal driving as a capacitance component. , The effect of the anti-electric field increases. That is, when the liquid crystal is switched by applying an electric field of the opposite polarity, switching failure of the liquid crystal is caused.

【0028】そこで、本発明は、このような現状に鑑み
てなされたものであり、十分な絶縁耐圧を持つ絶縁膜を
配したパネル構成でも液晶の両方向のスイッチング制御
を可能とすると共に、光書き込み感度の高い光書込み型
液晶素子を備えた液晶装置を提供することを目的とする
ものである。
Therefore, the present invention has been made in view of such a situation, and enables switching control of liquid crystal in both directions even in a panel configuration in which an insulating film having a sufficient withstand voltage is provided, and optical writing. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal device having an optical writing type liquid crystal element having high sensitivity.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】本発明は、所定距離を隔
てて対向配置された一対の透明基板と、該一対の透明基
板のそれぞれに形成された透明電極と、一方の前記透明
基板に形成されると共に入射光量により抵抗値が変化す
る光導電膜と、少なくとも他方の前記透明基板に形成さ
れた配向膜と、前記一対の透明基板間に挟持された液晶
とを備え、照射された光に応じて情報の書き込みを行う
光書込み型液晶素子と、前記一対の透明基板に前記液晶
を反転させるのに充分な電圧と、反転後に内部放電によ
って内部電位が平衡な状態に遷移するのに充分に長いパ
ルス幅とを有する駆動パルスを印加する駆動手段と、前
記光書込み型液晶素子に情報書き込み用の光を照射する
光照射手段と、前記液晶反転後から前記駆動パルスの終
端までの間に光照射を行うよう前記光照射手段を制御す
る制御手段と、備えたことを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a pair of transparent substrates, which are opposed to each other at a predetermined distance, a transparent electrode formed on each of the pair of transparent substrates, and a transparent electrode formed on one of the transparent substrates. And a photoconductive film whose resistance value changes according to the amount of incident light, an alignment film formed on at least the other transparent substrate, and a liquid crystal sandwiched between the pair of transparent substrates. A liquid crystal element for writing information in response thereto, a voltage sufficient for inverting the liquid crystal on the pair of transparent substrates, and a voltage sufficient for the internal potential to transition to an equilibrium state by internal discharge after the inversion. A driving unit for applying a driving pulse having a long pulse width, a light irradiating unit for irradiating the light-writing type liquid crystal element with light for writing information, and a light irradiating device between the liquid crystal inversion and the end of the driving pulse. And control means for controlling the light emitting means to perform, is characterized in that it comprises.

【0030】また本発明は、前記制御手段は、前記駆動
パルスが印加された後、少なくとも該駆動パルスのパル
ス幅の半分が経過した後、光照射を行うよう前記光照射
手段を制御することを特徴とするものである。
Further, in the present invention, the control means preferably controls the light irradiation means so as to perform light irradiation after at least a half of a pulse width of the drive pulse has been applied after the drive pulse is applied. It is a feature.

【0031】また本発明は、前記制御手段は、前記光照
射時間を前記駆動パルス幅に比べて一桁以上短い時間で
行うよう前記光照射手段を制御することを特徴とするも
のである。
Further, the present invention is characterized in that the control means controls the light irradiation means so that the light irradiation time is shorter than the driving pulse width by one digit or more.

【0032】また本発明は、前記光導電膜は、電荷発生
層と電荷移送層とに機能分離されると共に、前記一対の
透明電極間に加えられる電界の方向により前記抵抗値が
異なるように構成されたものであることを特徴とするも
のである。
The present invention is also configured such that the photoconductive film is functionally separated into a charge generation layer and a charge transport layer, and the resistance value varies depending on the direction of an electric field applied between the pair of transparent electrodes. It is characterized by having been done.

【0033】また本発明は、前記光導電膜の電荷移送層
上には低インピーダンスのパシベーション層が積層され
ていることを特徴とするものである。
Further, the present invention is characterized in that a low impedance passivation layer is laminated on the charge transfer layer of the photoconductive film.

【0034】また本発明は、前記液晶が強誘電性液晶又
は反強誘電性液晶であることを特徴とするものである。
Further, the present invention is characterized in that the liquid crystal is a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal.

【0035】また本発明のように、光書込み型液晶素子
の所定距離を隔てて対向配置された一対の透明基板に形
成された透明電極に、駆動手段により液晶を反転させる
のに充分な電圧と、反転後に内部放電によって内部電位
が平衡な状態に遷移するのに充分に長いパルス幅とを有
する駆動パルスを印加する。また、制御手段により、光
書込み型液晶素子に情報書き込み用の光を照射する光照
射手段を制御し、光照射手段が、液晶反転後から駆動パ
ルスの終端までの間に光照射を行うようにする。
As in the present invention, a voltage sufficient for inverting the liquid crystal by the driving means is applied to the transparent electrodes formed on a pair of transparent substrates opposed to each other at a predetermined distance from the optical writing type liquid crystal element. After the inversion, a drive pulse having a pulse width long enough to cause the internal potential to transition to an equilibrium state by the internal discharge is applied. Further, the control means controls light irradiation means for irradiating the light-writing type liquid crystal element with light for writing information, so that the light irradiation means performs light irradiation after the liquid crystal inversion until the end of the driving pulse. I do.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0037】図1は、本発明の実施の形態に係る液晶装
置を模式的に示す平面図であり、図2は図1のB−B’
線断面図である。
FIG. 1 is a plan view schematically showing a liquid crystal device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line BB ′ of FIG.
It is a line sectional view.

【0038】図1及び図2において、1は光書込み型液
晶素子(以下、液晶素子という)、2は液晶装置、11
a、11bは所定距離を隔てて対向配置された一対の基
板であり、この一対の基板11a,11bはシール材1
8によって貼り合わされて液晶16を挟持すると共に基
板11a,11b、シール材18間において有効光学変
調領域(表示素子では表示領域に相当)S1及びその外
周に周辺領域(表示素子では非表示領域に相当)S2を
形成するようになっている。
1 and 2, reference numeral 1 denotes a light-writing type liquid crystal element (hereinafter, referred to as a liquid crystal element), 2 denotes a liquid crystal device, and 11 denotes a liquid crystal device.
Reference numerals a and 11b denote a pair of substrates opposed to each other at a predetermined distance, and the pair of substrates 11a and 11b
8, the liquid crystal 16 is sandwiched therebetween, and an effective optical modulation area (corresponding to a display area in a display element) S1 between the substrates 11a and 11b and the sealing material 18 and a peripheral area (corresponding to a non-display area in the display element) ) S2 is formed.

【0039】また、この一対の基板11a,11bには
透明電極12a,12bが形成されている。ここで、こ
の透明電極12a,12bは、透明導電体で形成される
ことが望ましく、このような透明導電体材料としては、
酸化錫、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)
等が好適に用いられている。また、必要に応じて透明導
電体に、より低抵抗の金属層を付与した構成であっても
よい。さらに、その厚みは40〜200nmに設定する
ことが望ましい。
The transparent electrodes 12a and 12b are formed on the pair of substrates 11a and 11b. Here, it is desirable that the transparent electrodes 12a and 12b are formed of a transparent conductor.
Tin oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO)
Etc. are preferably used. Further, a configuration in which a metal layer having a lower resistance is provided to the transparent conductor as necessary may be employed. Further, its thickness is desirably set to 40 to 200 nm.

【0040】一方、13は上方の基板11aに設けられ
た配向膜であり、この配向膜13は下方の基板11bの
周辺領域S2と有効光学変調領域S1に相当する部分に
設けられている。そして、この配向膜13は、有効光学
変調領域S1に対応する部分において、液晶16を水
平、或は基板11aに対して適切なプレチルト角で配向
させるために特定条件に基づく方向(例えば、図1に示
す方向)にラビング等の一軸配向処理が施されている。
On the other hand, reference numeral 13 denotes an alignment film provided on the upper substrate 11a, and this alignment film 13 is provided in a portion corresponding to the peripheral region S2 and the effective optical modulation region S1 of the lower substrate 11b. The orientation film 13 is oriented in a direction corresponding to a specific condition in order to orient the liquid crystal 16 horizontally or at an appropriate pretilt angle with respect to the substrate 11a in a portion corresponding to the effective optical modulation region S1 (for example, FIG. 1). (Direction shown in FIG. 3) is subjected to a uniaxial orientation treatment such as rubbing.

【0041】なお、この配向膜13の材料としては、ポ
リイミド、ポリピロール、ポリビニルアルコール、ポリ
アミドイミド、ポリエステルイミド、ポリパラキシレ
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、ポリアミド、ポリスチレン、
ポリアニリン、セルロース樹脂、アクリル樹脂、メラミ
ン樹脂等の有機膜、あるいはSiOの斜方蒸着膜のよう
な無機膜を適宜選択することができる。なお、斜方蒸着
法では、蒸着方向の制御により一軸配向処理方向を設定
することができる。また、その厚みは5〜100nmに
設定することが望ましい。
The material of the alignment film 13 includes polyimide, polypyrrole, polyvinyl alcohol, polyamide imide, polyester imide, polyparaxylene, polyester, polycarbonate, polyvinyl acetal, polyvinyl chloride, polyamide, polystyrene,
An organic film such as polyaniline, cellulose resin, acrylic resin, and melamine resin, or an inorganic film such as an oblique vapor deposition film of SiO can be appropriately selected. In the oblique evaporation method, the uniaxial orientation processing direction can be set by controlling the evaporation direction. It is desirable that the thickness be set to 5 to 100 nm.

【0042】また、図2において、14は下方の基板1
1bの有効光学変調領域S1に相当する部分に設けら
れ、アモルファス膜で構成されたフォトダイオード膜で
ある光導電膜であり、この光導電膜14は、電荷発生層
(Carrier Generation Laye
r、以下CGLという)14aと、電荷輸送層(Car
rier Transfer Layer、以下CTL
という)14bとを積層して構成されている。
In FIG. 2, reference numeral 14 denotes the lower substrate 1
1b is a photoconductive film that is a photodiode film formed of an amorphous film and provided in a portion corresponding to the effective optical modulation region S1. The photoconductive film 14 is a charge generation layer (Carrier Generation Layer).
r, hereinafter CGL) 14a and a charge transport layer (Car
rier Transfer Layer, CTL
14b).

【0043】ここで、CGL14aは、光導電物質(電
荷発生物質)の粒子を樹脂中に分散させたものであり、
光導電物質としては分子内に電子供与性部と電子受容性
部を有する化合物、例えばスーダンレット、ダイアンブ
ルー等のアゾ顔料、銅フタロシアニン、チタニノレフタ
ロシアニン等のフタロシアニン顔料等が挙げられる。ま
た、これらの粒子を分散させる樹脂としては、ポリビニ
ルブチラール、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル等の結着
剤系樹脂が挙げられる。なお、CGL14aの膜厚は5
0〜200nmに設定することが望ましい。
The CGL 14a is obtained by dispersing particles of a photoconductive substance (charge generating substance) in a resin.
Examples of the photoconductive material include compounds having an electron-donating part and an electron-accepting part in the molecule, for example, azo pigments such as sudanlet and diane blue, and phthalocyanine pigments such as copper phthalocyanine and titaninolephthalocyanine. Examples of the resin for dispersing these particles include a binder resin such as polyvinyl butyral, polystyrene and polyvinyl acetate. The thickness of the CGL 14a is 5
It is desirable to set it to 0 to 200 nm.

【0044】一方、CTL14bは、キャリア移動度の
大きな電荷輸送物質を成膜性を有する樹脂に溶解させた
ものであり、電荷輸送物質としては、主鎖又は側鎖にビ
フェンレン、アントラセンピレン等の構造を有する多環
芳香族化合物、インドール、カルバゾール等の含窒素複
素環式化合物、ヒドラゾン化合物等が挙げられる。ま
た、成膜性を有する樹脂としては、ポリエステノレ、ポ
リカーボネート、ポリスチレン等が挙げられる。なお、
CTL14bの膜厚は200〜20,000nmに設定
することが望ましい。
On the other hand, the CTL 14b is obtained by dissolving a charge transporting substance having a large carrier mobility in a resin having a film forming property. The charge transporting substance includes a main chain or a side chain such as biphenylene or anthracene pyrene. And a nitrogen-containing heterocyclic compound such as indole and carbazole, and a hydrazone compound. Examples of the resin having a film forming property include polyester resin, polycarbonate, and polystyrene. In addition,
It is desirable that the thickness of the CTL 14b be set to 200 to 20,000 nm.

【0045】さらに、この光導電膜14にはCTL14
bのパシベーションの機能を果たすパシベーション膜で
ある保護膜15aと、一軸配向処理を施さない第2の配
向膜15bとが形成されている。
Further, the photoconductive film 14 has a CTL 14
A protective film 15a, which is a passivation film that performs the function of passivation b, and a second alignment film 15b that is not subjected to a uniaxial alignment process are formed.

【0046】ここで、この保護膜15aは、CTL14
bから不純物として電荷輸送物質が液晶中に染み出し液
晶16が汚染され、特性が劣化することを防ぐためのも
のであり、このことからモノマーを熱硬化させて成膜さ
せる材料や芳香族系の材料は望ましくない。そこで、本
実施の形態では、無機系のコーティング剤として一般的
なSiOx の重合体の無機バインダーを使用している。
なお、保護膜15aの膜厚は7〜15nmに設定するこ
とが望ましい。
Here, this protective film 15a is
This is to prevent the charge transport material as an impurity from seeping out into the liquid crystal to contaminate the liquid crystal 16 and degrade its characteristics. Materials are undesirable. Therefore, in the present embodiment, a general SiO x polymer inorganic binder is used as the inorganic coating agent.
The thickness of the protective film 15a is desirably set to 7 to 15 nm.

【0047】一方、第2の配向膜15bは、一軸配向処
理を施さないことで液晶16の配向に対する規制力を持
たないが、一方の配向膜13に一軸配向処理を施すこと
によって、既述したように液晶16の配向を一軸配向処
理された側から高秩序に制御することができ、良好な配
向状態が得易くなる。なお、この保護膜15bの膜厚は
10〜20nmに設定することが望ましい。
On the other hand, the second alignment film 15b does not have a regulating force on the alignment of the liquid crystal 16 by not performing the uniaxial alignment process, but has been described above by performing the uniaxial alignment process on one of the alignment films 13. As described above, the orientation of the liquid crystal 16 can be controlled in a high order from the side subjected to the uniaxial orientation treatment, and a favorable orientation state can be easily obtained. The thickness of the protective film 15b is desirably set to 10 to 20 nm.

【0048】さらに、この第2の配向膜15bは、約1
×106 Ωcmの体積抵抗値に設定されている。ここ
で、このような配向膜15bは、具体的には有機または
無機バインダー中に導電性微粒子を分散させた膜とする
ことにより好適に得られる。なお、有機バインダーとし
てはポリイミド、ポリカーボネイトが好ましく用いら
れ、無機バインダーとしてはSiOx の重合体が好まし
く用いられる。また、導電性微粒子としては、SnO
x 、TiOx が好ましく用いられる。
Further, the second alignment film 15b has a thickness of about 1
The volume resistance value is set to × 10 6 Ωcm. Here, such an orientation film 15b is suitably obtained by specifically forming a film in which conductive fine particles are dispersed in an organic or inorganic binder. In addition, polyimide and polycarbonate are preferably used as the organic binder, and a polymer of SiO x is preferably used as the inorganic binder. Further, as the conductive fine particles, SnO
x and TiO x are preferably used.

【0049】なお本実施の形態では、保護膜15aと第
2の配向膜15bとをそれぞれ別体に形成しているが、
無機バインダー中に導電性微粒子を分散させた膜を用い
ることで単一層として形成してもよい。
In this embodiment, the protective film 15a and the second alignment film 15b are formed separately from each other.
A single layer may be formed by using a film in which conductive fine particles are dispersed in an inorganic binder.

【0050】また、基板間に挟持される液晶16として
は、例えば強誘電性液晶や反強誘電性液晶等、自発分極
の作用を駆動に応用した液晶であるカイラルスメクチッ
ク液晶を用いている。
As the liquid crystal 16 sandwiched between the substrates, for example, a chiral smectic liquid crystal, which is a liquid crystal in which the action of spontaneous polarization is applied to driving, such as a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal, is used.

【0051】ここで、このような強誘電液晶としては、
例えば高温側から低温側に向かって、等方性→SmA
(スメクチックA相)→SmC*→結晶相となる相転移
系列を有する液晶が用いられる。なお、本発明において
好適に用いられる液晶としては、既述したパーフルオロ
エーテル側鎖を持つ液晶化合物等が好適である。また、
本実施の形態では、既述したようにPsが10nC/c
2 の液晶を使用するが、素子用途に応じ、例えばスイ
ッチング・スピードを高速にする場合はPsが大きな材
料を使用すれば良い。
Here, as such a ferroelectric liquid crystal,
For example, from high temperature to low temperature, isotropic → SmA
A liquid crystal having a phase transition series of (Smectic A phase) → SmC * → Crystal phase is used. As the liquid crystal suitably used in the present invention, the above-mentioned liquid crystal compound having a perfluoroether side chain is suitable. Also,
In the present embodiment, as described above, Ps is 10 nC / c.
Although a liquid crystal of m 2 is used, a material having a large Ps may be used according to the application of the element, for example, when the switching speed is increased.

【0052】なお、図2において、17は液晶内に散布
された平均粒径約2.8μmのシリカビーズであり、こ
のシリカビーズ17により基板間隔は一定に保持され
る。また、基板11a,11bを接着するため液晶内に
複数のビーズ状接着剤(不図示)を散布してもよい。
In FIG. 2, reference numeral 17 denotes silica beads having an average particle diameter of about 2.8 μm dispersed in the liquid crystal, and the silica beads 17 keep the distance between the substrates constant. Further, a plurality of bead-shaped adhesives (not shown) may be dispersed in the liquid crystal in order to adhere the substrates 11a and 11b.

【0053】一方、図1において、22は基板11a、
11bに形成された透明電極12a,12b間に所定の
駆動パルスを加える駆動手段、21は有効光学変調領域
S1に光を照射して2次元の光データを加える光照射手
段、20は駆動手段22と光照射手段21とのタイミン
グを制御する制御手段である。なお、光照射手段21
は、ストロボフラッシュなどの光源からの光を、現像上
がりのネガフィルムなどを介して光変調したものを拡大
光学系を用い、有効光学変調領域に拡大投影すること
で、光照射を行っている。
On the other hand, in FIG. 1, 22 is a substrate 11a,
Driving means for applying a predetermined driving pulse between the transparent electrodes 12a and 12b formed on 11b, 21 is light irradiating means for irradiating the effective optical modulation area S1 with light to add two-dimensional optical data, and 20 is driving means 22 Control means for controlling the timing between the light irradiation means 21 and the light irradiation means 21. The light irradiation means 21
Discloses a method in which light from a light source such as a strobe flash is light-modulated through a developed negative film or the like, and is enlarged and projected onto an effective optical modulation area using an enlargement optical system, thereby performing light irradiation.

【0054】そして、このような液晶装置2では、表示
画像を書き込む場合、透明電極12a,12b間に所定
の電圧、例えば透明電極12bに正極性の電圧を加えた
状態で、書込み光出射装置26により光を液晶素子1に
照射するようにしている。
In the liquid crystal device 2, when writing a display image, the writing light emitting device 26 is applied with a predetermined voltage between the transparent electrodes 12a and 12b, for example, a positive voltage applied to the transparent electrode 12b. Irradiates the liquid crystal element 1 with light.

【0055】ここで、光が書込まれた部位ではCGL1
4aで電荷が発生し、この電荷は前記加えられた電圧に
よりCTL14b内を移動して保護膜15a近傍まで移
動する。そして、このような電荷の移動により、光が照
射された部位でのみ高電界が液晶16にかかるため、該
部位の液晶16が反転する。なお、光が照射された部位
での反転する液晶16の量は、照射される光の強度によ
って変化するため書込み光の強度変調により、表示の際
の液晶16の透過率を容易に変調することが可能とな
る。
Here, at the portion where light is written, CGL1
An electric charge is generated at 4a, and the electric charge moves in the CTL 14b by the applied voltage and moves to the vicinity of the protective film 15a. Then, a high electric field is applied to the liquid crystal 16 only at a portion irradiated with light due to such movement of the charge, so that the liquid crystal 16 at the portion is inverted. It should be noted that the amount of the liquid crystal 16 to be inverted at the light-irradiated portion changes depending on the intensity of the irradiated light. Therefore, the transmittance of the liquid crystal 16 at the time of display can be easily modulated by the intensity modulation of the writing light. Becomes possible.

【0056】次に、本発明による光書込み型液晶素子に
おけるスイッチング性能について説明する。
Next, the switching performance of the optical writing type liquid crystal element according to the present invention will be described.

【0057】図3は、暗状態(光照射を行わない状態)
での液晶素子1の等価回路を示す図であり、同図におい
て、COPC は光導電膜(OPC)14の電気容量、R
1OPC、R2OPCは光導電膜14の厚み方向の抵抗値、CLC
は液晶層の電気容量、CPsは液晶16の自発分極に相当
する電気容量、RLCは液晶層の厚み方向の抵抗値であ
る。なお、本実施の形態において、保護膜15a及び第
2の配向膜15bは、膜厚が薄く設定してあり、体積抵
抗値は無視できるほど小さく、かつ、電気容量値も無視
できるほど大きい。
FIG. 3 shows a dark state (a state in which light irradiation is not performed).
FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of the liquid crystal element 1 in FIG. 1, where C OPC is the electric capacity of the photoconductive film (OPC) 14 and R
1OPC and R 2OPC are resistance values in the thickness direction of the photoconductive film 14 and C LC
The capacitance of the liquid crystal layer, C Ps is the electric capacity corresponding to the spontaneous polarization of the liquid crystal 16, the R LC is the resistance value in the thickness direction of the liquid crystal layer. Note that, in the present embodiment, the protective film 15a and the second alignment film 15b are set to be thin, and have a volume resistance value that is negligibly small and a capacitance value that is negligible.

【0058】ところで、本実施の形態においては、同図
に示すD1 、D2 、即ち電界の方向により光導電膜14
の抵抗値が異なるようになっている。ここで、電界の方
向により光導電膜14の抵抗値が異なるようにするため
本実施の形態においては、既述したように光導電膜14
を電子の移動に対して低抵抗な特性を持つCGL14a
及びホールの移動に対して低抵抗な特性を持つCTL1
4bを有する機能分離型の2層構造としている。
By the way, in this embodiment, the photoconductive film 14 depends on D 1 and D 2 shown in FIG.
Have different resistance values. Here, in order to make the resistance of the photoconductive film 14 different depending on the direction of the electric field, in the present embodiment, as described above, the photoconductive film 14 is used.
CGL14a having low resistance to electron movement
And CTL1 with low resistance to hole movement
A function-separated two-layer structure having a layer 4b is provided.

【0059】そして、光導電膜14を、このような特性
を有するCGL14a及びCTL14bの2層構造とし
た場合、CGL/CTL界面では、キャリアの再結合が
発生しやすい反面、キャリアの発生(分離)が起きにく
いため、電界方向により光導電膜14の抵抗値が異なる
ようになる。
When the photoconductive film 14 has a two-layer structure of the CGL 14a and the CTL 14b having such characteristics, carrier recombination is likely to occur at the CGL / CTL interface, but carrier generation (separation) occurs. The resistance of the photoconductive film 14 varies depending on the direction of the electric field.

【0060】即ち、透明電極12bに負極性の電圧を加
える場合(以下、Resetという)では、保護膜15
aから注入されるホールがCTL14b中を移動し、電
子がCGL14a中を移動してCGL/CTL界面でキ
ャリアの再結合が生じるために抵抗値が低いものとな
る。これに反して透明電極12bに正極性の電圧を加え
る場合(以下、書込みという)は、光が照射されないと
CGL/CTL界面でキャリアが発生しないので、CG
L14a、CTL14b内でのキャリアの移動が少なく
抵抗値が高いものとなる。
That is, when a negative voltage is applied to the transparent electrode 12b (hereinafter referred to as Reset), the protective film 15
Holes injected from a move in the CTL 14b, electrons move in the CGL 14a, and carrier recombination occurs at the CGL / CTL interface, resulting in a low resistance value. On the other hand, when a positive voltage is applied to the transparent electrode 12b (hereinafter referred to as writing), carriers are not generated at the CGL / CTL interface unless light is irradiated.
Carrier movement in L14a and CTL14b is small and the resistance value is high.

【0061】また、電界方向により光導電膜14の抵抗
値が異なるようにするため本実施の形態においては、保
護膜15aの体積抵抗値や膜厚を変化させるようにして
いる。
Further, in order to make the resistance value of the photoconductive film 14 different depending on the direction of the electric field, in this embodiment, the volume resistance value and the film thickness of the protective film 15a are changed.

【0062】ここで、Reset時にCTL14b中に
保護膜15aからホールが注入されることで始めてCT
L14b中をホールが移動し、CGL14aとCTL1
4bと界面にて電子と再結合することで電流が流れる
が、このとき保護膜15aからのホールの注入が充分で
あれば、(透明電極12aからの電子の注入は充分なの
で、)光導電膜14が低抵抗な特性となる。
Here, only when holes are injected from the protective film 15a into the CTL 14b at the time of Reset, the CT
The hole moves in L14b, and CGL14a and CTL1
A current flows due to recombination with electrons at the interface with the electrode 4b. At this time, if injection of holes from the protective film 15a is sufficient, injection of electrons from the transparent electrode 12a is sufficient. 14 has low resistance characteristics.

【0063】ところで、従来は、液晶16を反転させる
ためには液晶16が反転するに充分な、或は光照射によ
りCTL14b内をホールが移動するに充分な時間のパ
ルス幅を有する駆動パルスを加えれば充分と考えられて
きた。
Conventionally, in order to invert the liquid crystal 16, a driving pulse having a pulse width sufficient for inverting the liquid crystal 16 or a pulse width sufficient for moving the hole in the CTL 14b by light irradiation is applied. It was thought that it was enough.

【0064】例えば、Ps=10nC/cm2 程度のカ
イラルスメクチック液晶16のスイッチングスピード
(τ)が、τ<100μsecであること及びCTL1
4bのキャリア移動度(μp)が1×10-5〜10
-7(cm2 /V・sec)であることにより求まる移動
時間tがt<5msecであることにより、駆動パルス
幅が5msecであれば充分と考えられてきた。
For example, the switching speed (τ) of the chiral smectic liquid crystal 16 with Ps = about 10 nC / cm 2 is τ <100 μsec and CTL1
The carrier mobility (μp) of 4b is 1 × 10 −5 to 10
-7 (cm 2 / V · sec), and the movement time t determined by t <5 msec, it has been considered that a drive pulse width of 5 msec is sufficient.

【0065】さらに、光書込みの際の駆動電圧も、光照
射により光導電膜14が低抵抗となり駆動電圧が全て液
晶に加わることで始めて液晶が反転するに充分な電圧で
良いと考えられ、駆動電圧を5〜8Vとしていた。
Further, it is considered that the driving voltage at the time of optical writing may be a voltage sufficient for inverting the liquid crystal only after the photoconductive film 14 has a low resistance due to light irradiation and the driving voltage is completely applied to the liquid crystal. The voltage was 5-8V.

【0066】しかし、このような駆動方法では、液晶反
転後、電荷の緩和が充分行われず、光書込みの感度を高
くすることができない。このため、本発明においては、
光書込みの感度を高くすることができるよう、駆動電圧
が加えられた後、液晶が反転した後に充分な時間経過後
に駆動パルスを終了させるだけ充分に長いパルス幅で、
かつ光導電膜が低抵抗とならずとも液晶を反転させるこ
とができる充分な電界を液晶に加えることができるよう
な高い電圧で駆動するようにしている。
However, in such a driving method, the charge is not sufficiently relaxed after inversion of the liquid crystal, and the sensitivity of optical writing cannot be increased. Therefore, in the present invention,
In order to increase the sensitivity of optical writing, after the drive voltage is applied, the pulse width is long enough to end the drive pulse after a sufficient time has elapsed after the liquid crystal has been inverted,
In addition, driving is performed at such a high voltage that a sufficient electric field capable of inverting the liquid crystal can be applied to the liquid crystal without the photoconductive film having a low resistance.

【0067】そして、このような駆動方法をとることに
より、液晶反転後に充分に時間が経過する間に、発生及
び注入された電荷が図3で示したCRの時定数に従い緩
和され、光書込みの感度を高くすることが可能となる。
By adopting such a driving method, the generated and injected charges are alleviated according to the CR time constant shown in FIG. 3 during a sufficient time after the inversion of the liquid crystal. It is possible to increase the sensitivity.

【0068】図4は、暗時に5msecよりも充分長い
パルス幅(40〜200msec)で、パネルを駆動し
た時の液晶のスイッチング特性を示す図であり、(a)
はReset時、(b)は書込み時での、それぞれ液晶
透過率の変化と駆動波形、液晶に加わる電界波形であ
る。なお、本実施の形態では、Reset時の液晶の透
過光が最大となるように、偏光板の向きが設定されてい
る。
FIG. 4 is a diagram showing the switching characteristics of the liquid crystal when the panel is driven with a pulse width (40 to 200 msec) sufficiently longer than 5 msec in the dark.
(B) shows a change in the liquid crystal transmittance, a driving waveform, and an electric field waveform applied to the liquid crystal at the time of reset and at the time of writing, respectively. In the present embodiment, the orientation of the polarizing plate is set so that the transmitted light of the liquid crystal at the time of Reset is maximized.

【0069】Reset時、(a)に示す駆動電圧は2
0〜40Vで、電界を加えた瞬間は、光導電膜14の電
気容量COPC 及び液晶層の電気容量CLCで容量分圧さ
れ、約半分の電界が液晶層に加わる(同図において、太
線が液晶に加わる電界)。ここで、液晶16のしきい値
は数Vであるため、この電界により全てのドメインが反
転し、Ps反転による電圧ドロップが発生する。
At the time of Reset, the drive voltage shown in FIG.
At the moment when an electric field is applied at 0 to 40 V, the capacitance is divided by the electric capacitance C OPC of the photoconductive film 14 and the electric capacitance C LC of the liquid crystal layer, and about half the electric field is applied to the liquid crystal layer (in FIG. Is an electric field applied to the liquid crystal). Here, since the threshold value of the liquid crystal 16 is several volts, all the domains are inverted by this electric field, and a voltage drop due to Ps inversion occurs.

【0070】一方、40〜200msecのパルス幅に
対して液晶のスイッチング・スピードは2桁以上速いた
め(数10μsec)、駆動波形中の最初の段階で液晶
のスイッチングは完了する。そして、液晶の反転が終了
すると、光導電膜、液晶層の内部電荷の移動(緩和)に
よる内部放電により、徐々に内部電位が平衡な状態に遷
移し、液晶に加わる電界はバイアス点Aに遷移する。
On the other hand, since the switching speed of the liquid crystal is at least two orders of magnitude faster (several tens of μsec) for a pulse width of 40 to 200 msec, the switching of the liquid crystal is completed at the first stage in the driving waveform. When the inversion of the liquid crystal is completed, the internal potential gradually changes to an equilibrium state due to the internal discharge caused by the movement (relaxation) of the internal charge in the photoconductive film and the liquid crystal layer, and the electric field applied to the liquid crystal changes to the bias point A. I do.

【0071】ここで、一般的にカイラルスメクチック液
晶16(前述のパーフルオロエーテル側鎖を持つ液晶化
合物)の体積抵抗値ρは1×1012〜1013(Ωcm)
であり、これに対してCTL14bの見かけ上の体積抵
抗値は、R1OPC≒1×1011(Ωcm)、R2OPC≒10
13(Ωcm)となるよう設定している。
Here, the volume resistivity ρ of the chiral smectic liquid crystal 16 (the liquid crystal compound having a perfluoroether side chain described above) is generally 1 × 10 12 to 10 13 (Ωcm).
In contrast, the apparent volume resistance of the CTL 14b is R 1 OPC ≒ 1 × 10 11 (Ωcm) and R 2 OPC ≒ 10
It is set to be 13 (Ωcm).

【0072】なお、R2OPCの設定はCGL14aの材料
を選択し、界面での熱励起キャリアの注入量を確保する
ことで行っており、この熱励起キャリアは、CGL14
aとCTL14bの伝導準位の差=エネルギー障壁によ
り注入量が変化することから、両者の組合せにより制御
可能である。またR1OPCの設定は、保護膜15aからの
CTL14bへのホールの注入性能を上げるために、保
護膜15aの体積抵抗値や膜厚を制御することにより行
う。
The R 2 OPC is set by selecting the material of the CGL 14 a and securing the injection amount of the thermally excited carrier at the interface.
Since the injection amount changes due to the difference between the conduction level of a and the CTL 14b = energy barrier, it can be controlled by a combination of both. The setting of R 1 OPC is performed by controlling the volume resistance value and the film thickness of the protective film 15 a in order to improve the performance of injecting holes from the protective film 15 a into the CTL 14 b.

【0073】よって、緩和にかかる時間は、液晶16及
び光導電層14の誘電率が3〜4であるため、R1OPC
LCとの時定数は、約数10msecとなる。したがっ
て、駆動パルス幅が約100msec幅あれば充分緩和
する時間が確保されることになる。
Accordingly, the time required for relaxation is as follows: the dielectric constants of the liquid crystal 16 and the photoconductive layer 14 are 3 to 4, so that R 1OPC ,
Time constant of the R LC is about several 10 msec. Therefore, if the drive pulse width is about 100 msec, a sufficiently relaxing time is secured.

【0074】一方、バイアス点Aは、光導電膜の厚み方
向の抵抗値R1OPC及び液晶層の厚み方向の抵抗値RLC
応じて分圧される値であり、R1OPC≪RLCとなるよう光
導電膜の厚み方向の抵抗値R1OPCを設定しておけば、バ
イアス点Aで液晶層にほとんどの電界がかかるようにな
るため、反電場の影響が少なく全ての液晶が反転を完了
する。ただし、バイアス点Aに到達する前に、駆動パル
スが終了してしまうと、同図からも明らかなように、液
晶層に加わる電界が小さい段階であるため、反電場によ
り液晶の再反転が発生しスイッチング不良となる。
On the other hand, the bias point A is a value divided according to the resistance value R 1 OPC in the thickness direction of the photoconductive film and the resistance value R LC in the thickness direction of the liquid crystal layer, and R 1 OPC≪R LC. If the resistance value R 1 OPC in the thickness direction of the photoconductive film is set, most of the electric field is applied to the liquid crystal layer at the bias point A, so that the influence of the counter electric field is small and all the liquid crystals complete the inversion. . However, if the drive pulse ends before the bias point A is reached, the electric field applied to the liquid crystal layer is at a stage where the electric field applied to the liquid crystal layer is small, as shown in FIG. This causes switching failure.

【0075】一方、書込み時においては、液晶を黒状態
(透過率0%)にもっていくために、(b)に示すよう
に液晶の反転動作までは同様であるが、遷移していくバ
イアス点Bの値は、光導電膜14の厚み方向の抵抗値R
2OPC及び液晶層の厚み方向の抵抗値RLCに応じて分圧さ
れる値あり、R2OPC≒RLCとなるよう光導電膜14の厚
み方向の抵抗値R2OPCを設定しておけば、バイアス点B
で駆動電圧の半分程度の値が液晶層に加わるようにな
る。
On the other hand, at the time of writing, in order to bring the liquid crystal to a black state (transmittance: 0%), the same applies to the inversion operation of the liquid crystal as shown in FIG. The value of B is the resistance R in the thickness direction of the photoconductive film 14.
There value is divided according to the thickness direction of the resistance value R LC of 2OPC and the liquid crystal layer, by setting the R 2OPC ≒ R LC and so as photoconductive film 14 resistance R 2OPC in the thickness direction of the bias Point B
As a result, about half of the drive voltage is applied to the liquid crystal layer.

【0076】これにより、電界を切った瞬間、反電場に
より大きな逆向きの電界が液晶に加わり、この電界によ
り再び液晶は再反転し、初期状態の白状態に戻ってしま
う。即ち、暗状態(光照射がない時)では、書込みの場
合、充分に長いパルス幅で駆動電圧を印可すれば、反電
場による再反転のために液晶のスイッチングが行われ
ず、光照射時のみ液晶が反転する「光書込み」の動作が
実現する。
As a result, at the moment when the electric field is cut off, a large reverse electric field is applied to the liquid crystal due to the anti-electric field, and the liquid crystal is again inverted by the electric field and returns to the initial white state. That is, in the dark state (when there is no light irradiation), in the case of writing, if a driving voltage is applied with a sufficiently long pulse width, the liquid crystal is not switched due to re-inversion by an anti-electric field, and only when light is irradiated. Is realized, the operation of “optical writing” is realized.

【0077】次に光照射時の動作について説明する。Next, the operation during light irradiation will be described.

【0078】まず、光照射手段21による光照射により
CGL14aとCTL14bとの界面でキャリアが発生
し、電界が加えられている状態でホールがCTL14b
に注入され、電界に従いCTL14b内を保護膜15a
方向に移動する。そして、このホールの移動により、C
TL14bは導電層として機能し、移動するキャリア
(ホール)の量に応じて液晶16に加わる電圧が増加す
る。
First, carriers are generated at the interface between the CGL 14a and the CTL 14b by light irradiation by the light irradiating means 21, and holes are generated in the state where an electric field is applied.
Into the CTL 14b according to the electric field.
Move in the direction. And, by the movement of this hole, C
The TL 14b functions as a conductive layer, and the voltage applied to the liquid crystal 16 increases according to the amount of moving carriers (holes).

【0079】ところで、光照射時間は約1msecと駆
動パルス幅に比して短いことから、もし駆動パルスの前
半のタイミングで光照射が行われた場合、キャリアの移
動が駆動パルス期間内で終了し、さらにその後キャリア
の緩和が始まるために液晶に加わる電界は時間経過と共
にバイアス点Bに近づき、光照射の効果が失われること
になる。
Since the light irradiation time is about 1 msec, which is shorter than the driving pulse width, if the light irradiation is performed at the first half timing of the driving pulse, the movement of the carrier is completed within the driving pulse period. Then, the electric field applied to the liquid crystal due to the start of the relaxation of the carriers approaches the bias point B with the passage of time, and the effect of light irradiation is lost.

【0080】このため、本実施の形態において、制御手
段20は、光照射のタイミングを駆動パルスが印加され
て液晶が反転した後、駆動パルスの後半、例えば駆動パ
ルス幅が100msecの場合、50〜80msec遅
延させて光照射を行うよう光照射手段を制御している。
For this reason, in the present embodiment, the control means 20 adjusts the light irradiation timing to 50 to 50% in the latter half of the drive pulse, for example, when the drive pulse width is 100 msec after the drive pulse is applied and the liquid crystal is inverted. The light irradiation means is controlled to perform light irradiation with a delay of 80 msec.

【0081】ここで、図5は光書込み前に透過率最小
(約0%)となるよう偏光板をセットし、光書込みを行
った結果を示す図である。なお、同図において、横軸は
照射光強度、また縦軸は書込み後の透過率であり、液晶
が全て反転した状態での透過率を100%とした。
FIG. 5 is a view showing the result of optical writing performed by setting a polarizing plate so that the transmittance becomes minimum (about 0%) before optical writing. In the figure, the horizontal axis represents the irradiation light intensity, and the vertical axis represents the transmittance after writing. The transmittance when all the liquid crystals are inverted is set to 100%.

【0082】さらに、同図において、破線は駆動パルス
幅を5msecとすると共に、光照射を駆動と同時に行
った場合のデータ、実線は駆動パルス幅を100mse
cとすると共に駆動から80msec遅らせて光照射を
行った場合のデータをそれぞれ示すものであり、データ
が急勾配で変化すればするほど、光の変化に対する光感
度が高いことを示している。
Further, in the same figure, the broken line shows the data when the driving pulse width is set to 5 msec, the light irradiation is performed simultaneously with the driving, and the solid line shows the driving pulse width when the driving pulse width is 100 msec.
c and data when light irradiation is performed with a delay of 80 msec from the drive, respectively, and shows that the steeper the data changes, the higher the light sensitivity to a change in light.

【0083】そして、同図から明らかなように、充分に
長いパルス幅で駆動し、光照射のタイミングを駆動パル
スの後半部分とすることで光書込み時の感度が上がるよ
うになり、これにより光照射の効果が最大となり、光感
度の高い液晶素子が得られることがわかる。
As is apparent from the figure, by driving with a sufficiently long pulse width and setting the timing of light irradiation to the latter half of the driving pulse, the sensitivity at the time of optical writing can be increased, whereby the light It can be seen that the effect of irradiation is maximized and a liquid crystal element with high photosensitivity can be obtained.

【0084】[0084]

【発明の効果】以上説明したように本発明のように、光
書込み型液晶素子に液晶を反転させるのに充分な電圧
と、反転後に内部放電によって内部電位が平衡な状態に
遷移するのに充分に長いパルス幅とを有する駆動パルス
を印加すると共に、液晶反転後から駆動パルスの終端ま
での間に光照射を行うようにすることにより、Rese
t時に反電場の影響によるスイッチング不良を抑えるこ
とができるだけでなく、光書込み時には光書込み感度を
向上させることができる。
As described above, as in the present invention, a voltage sufficient for inverting the liquid crystal in the optical writing type liquid crystal element and a voltage sufficient for the internal potential to transition to an equilibrium state by internal discharge after the inversion are obtained. By applying a drive pulse having a long pulse width to the light source and irradiating light from after the inversion of the liquid crystal to the end of the drive pulse,
At the time t, not only the switching failure due to the influence of the anti-electric field can be suppressed, but also the optical writing sensitivity can be improved at the time of optical writing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係る液晶装置を模式的に
示す平面図。
FIG. 1 is a plan view schematically showing a liquid crystal device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のB−B’線断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line B-B 'of FIG.

【図3】上記液晶装置の光書き込み型液晶素子の電気的
な等価回路を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing an electrical equivalent circuit of a light-writing type liquid crystal element of the liquid crystal device.

【図4】上記光書き込み型液晶素子の暗状態において液
晶にかかる電界と液晶のスイッチング特性を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing an electric field applied to the liquid crystal and a switching characteristic of the liquid crystal in a dark state of the optical writing type liquid crystal element.

【図5】上記光書き込み型液晶素子の、駆動条件に応じ
た光量及び光透過率の関係を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a light amount and a light transmittance of the optical writing type liquid crystal element according to driving conditions.

【図6】従来の液晶素子の構成概略を示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a conventional liquid crystal element.

【図7】上記従来の液晶素子の反電場によるスイッチン
グを説明する図。
FIG. 7 is a diagram illustrating switching of the above-described conventional liquid crystal element by an anti-electric field.

【図8】上記従来の液晶素子の反電場によるスイッチン
グ不良を説明する図。
FIG. 8 is a diagram illustrating a switching failure of the above-described conventional liquid crystal element due to an anti-electric field.

【図9】従来の光書込み型液晶素子の構成を示す断面
図。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional optical writing type liquid crystal element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光書き込み型液晶素子 2 液晶装置 11a,11b ガラス基板 12a,12b 透明電極 13 一軸配向処理が施された配向膜 14 光導電膜 14a 電荷発生層 14b 電荷輸送層 15a 保護膜 15b 第2の配向膜 16 (カイラルスメクチック)液晶 20 制御手段 21 光照射手段 22 駆動手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical writing type liquid crystal element 2 Liquid crystal device 11a, 11b Glass substrate 12a, 12b Transparent electrode 13 Alignment film which performed uniaxial alignment processing 14 Photoconductive film 14a Charge generation layer 14b Charge transport layer 15a Protective film 15b 2nd alignment film 16 (chiral smectic) liquid crystal 20 control means 21 light irradiation means 22 drive means

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定距離を隔てて対向配置された一対の
透明基板と、該一対の透明基板のそれぞれに形成された
透明電極と、一方の前記透明基板に形成されると共に入
射光量により抵抗値が変化する光導電膜と、少なくとも
他方の前記透明基板に形成された配向膜と、前記一対の
透明基板間に挟持された液晶とを備え、照射された光に
応じて情報の書き込みを行う光書込み型液晶素子と、 前記一対の透明基板に前記液晶を反転させるのに充分な
電圧と、反転後に内部放電によって内部電位が平衡な状
態に遷移するのに充分に長いパルス幅とを有する駆動パ
ルスを印加する駆動手段と、 前記光書込み型液晶素子に情報書き込み用の光を照射す
る光照射手段と、 前記液晶反転後から前記駆動パルスの終端までの間に光
照射を行うよう前記光照射手段を制御する制御手段と、 備えたことを特徴とする液晶装置。
1. A pair of transparent substrates opposed to each other at a predetermined distance, a transparent electrode formed on each of the pair of transparent substrates, and a resistance value formed on one of the transparent substrates and based on an incident light amount. A photoconductive film that changes the light, an alignment film formed on at least the other transparent substrate, and a liquid crystal interposed between the pair of transparent substrates, and a light for writing information in accordance with the irradiated light. A drive pulse having a voltage sufficient for inverting the liquid crystal on the pair of transparent substrates, and a pulse width long enough for the internal potential to transition to a balanced state by internal discharge after the inversion. A light irradiating means for irradiating the light-writing type liquid crystal element with light for writing information; and a light irradiating means for irradiating light from the liquid crystal inversion to the end of the driving pulse. A liquid crystal device, comprising: control means for controlling a stage.
【請求項2】 前記制御手段は、前記駆動パルスが印加
された後、少なくとも該駆動パルスのパルス幅の半分が
経過した後、光照射を行うよう前記光照射手段を制御す
ることを特徴とする請求項1記載の液晶装置。
2. The control means controls the light irradiating means so as to perform light irradiation after at least half of a pulse width of the driving pulse has elapsed after the application of the driving pulse. The liquid crystal device according to claim 1.
【請求項3】 前記制御手段は、前記光照射時間を前記
駆動パルス幅に比べて一桁以上短い時間で行うよう前記
光照射手段を制御することを特徴とする請求項1記載の
液晶装置。
3. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the control unit controls the light irradiation unit such that the light irradiation time is shorter than the driving pulse width by one digit or more.
【請求項4】 前記光導電膜は、電荷発生層と電荷移送
層とに機能分離されると共に、前記一対の透明電極間に
加えられる電界の方向により前記抵抗値が異なるように
構成されたものであることを特徴とする請求項1記載の
液晶装置。
4. The photoconductive film, wherein the photoconductive film is functionally separated into a charge generation layer and a charge transport layer, and the resistance value varies depending on a direction of an electric field applied between the pair of transparent electrodes. The liquid crystal device according to claim 1, wherein
【請求項5】 前記光導電膜の電荷移送層上には低イン
ピーダンスのパシベーション層が積層されていることを
特徴とする請求項1記載の液晶装置。
5. The liquid crystal device according to claim 1, wherein a low-impedance passivation layer is laminated on the charge transfer layer of the photoconductive film.
【請求項6】 前記液晶が強誘電性液晶又は反強誘電性
液晶であることを特徴とする請求項1記載の液晶装置。
6. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the liquid crystal is a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008083381A (en) * 2006-09-27 2008-04-10 Fuji Xerox Co Ltd Image display medium and manufacturing method therefor
CN113741079A (en) * 2021-08-24 2021-12-03 山东蓝贝思特教装集团股份有限公司 Liquid crystal writing device erasing preprocessing method capable of self-adapting illumination induction current

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