JP3126308B2 - 液晶エタロンの駆動方法および同駆動回路 - Google Patents

液晶エタロンの駆動方法および同駆動回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、所定の波長選択
電圧が印加されることで、特定の波長の光が透過する液
晶エタロンの駆動方法および同駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】ファブリーペロ・エタロンは、内面に反
射膜を設けた一対の透光性基板を一定の間隔を保持した
状態で配置して重ね合わせた構造のもので、これに光が
入射すると、両基板の反射膜により入射光の反射が繰り
返され、位相が合った特定の波長のみがこのエタロンを
選択的に透過する。
【0003】透過波長λは、λ=2nd/mで表され
る。
【0004】但し、n:透光性基板間に配置する物質の
屈折率 d:透光性基板相互間の距離 m:反射の次数 上記エタロンにおける一対の透光性基板に透明電極を設
け、透光性基板間に液晶を封入すると、液晶の複屈折性
により、電圧を制御することで屈折率を変えることがで
き、エタロンを透過する光の波長が電圧(波長選択電
圧)により選択可能となる。
【0005】図7は、液晶エタロンの構造を示す断面図
である。この液晶エタロンは、相互に対向して配置した
2枚の透明な透光性基板であるガラス基板1,3の外側
に無反射膜5,7を膜形成する一方、内側には透明電極
9,11、反射膜13,15、液晶分子の長軸をガラス
基板1,3に平行に配列させる配向膜17,19を順次
膜形成し、膜形成したガラス基板1,3の相互間に液晶
21を封入してある。液晶21および配向膜17,19
の外周部分は、シール剤23によりシールされ、このシ
ール剤23内には、ガラス基板1,3相互間の距離を一
定に保持するためのスペーサ25が設けられている。
【0006】上記したような液晶エタロンの従来の駆動
方法は、周波数1KHz〜10KHz、矩形波、数Vの
駆動電圧(波長選択電圧)のON,OFFによるスイッ
チングにて行っていた。図8(a)は、このときの駆動
電圧波形を示し、図8(b)は、駆動電圧の印加開始か
ら終了までに対応した出力波形、すなわち応答性を示し
ている。これによれば、時間t0 にて駆動電圧の印加開
始時から出力波形が立ち上がる時間t1 までの期間Td
および、時間t1 から所定の機能(波長選択特性)の9
0%が得られる時間t2 までの期間Tr が、いずれも数
百msecオーダであり、印加開始から所定の機能の90%
が得られるまでの期間TON(t0 〜t2)は、sec オー
ダという低応答性が問題となっている。
【0007】図9および図10は、温度変化領域(30
℃〜60℃)における上記期間TdおよびTr それぞれ
の応答特性を示しているが、この温度領域でも、上記時
間t0 〜t2 までの期間TON(Td +Tr )は、温度の
上昇とともに短縮されているものの、数百msec〜sec オ
ーダである。
【0008】このような従来の低応答性の対策として、
液晶表示パネルの分野では特開平4−42211号公報
に記載されているように、補助電圧を印加する例が開示
されている。図11(a)はそのときの駆動電圧、同図
(b)は水平同期信号、同図(c)は画素の印加電圧、
同図(d)は液晶表示パネルにおける光学的透過率を、
それぞれ示している。この技術は、液晶表示パネルに表
示させる画素に対応した正規電圧を書き込む一水平走査
期間以前に、所定の3タイプ(画素に印加可能な最大
値、最小値、0)の補助電圧を書き込むというものであ
る。なお、図11(a)では、正規電圧Pに先行して最
大値となる補助電圧Sを印加している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の技術は、1パルスを補助電圧Sとして印加して
おり、しかもこの補助電圧Sは最大でも正規電圧Pと同
電圧であることから、これを液晶エタロンに適用したと
しても、応答性向上が図れるものではない。
【0010】そこで、この発明は、液晶エタロンを駆動
する際の立上がり応答性を向上させることを目的として
いる。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、第1に、所定の波長選択電圧が印加さ
れることで、特定の波長の光が透過する液晶エタロンの
駆動方法において、前記波長選択電圧の印加開始前に、
前記波長選択電圧より大きくかつ複数パルスの波形から
なる電圧を、所定時間の間初期電圧として前記液晶エタ
ロンに印加する液晶エタロンの駆動方法としてある。
【0012】第2に、第1の駆動方法において、初期電
圧は、波長選択電圧に5V〜15Vを加えた値であり、
波形が矩形波、周波数が100Hz〜50KHz、印加
時間が10msec〜100msecである。
【0013】第3に、第2の駆動方法において、初期電
圧の電圧値、波形、周波数および印加時間は、複数の温
度環境下にて最適となる値が設定されている。
【0014】第4に、所定の波長選択電圧が印加される
ことで、特定の波長の光が透過する液晶エタロンの駆動
回路において、前記波長選択電圧より大きくかつ複数パ
ルスの波形からなる初期電圧を生成する初期電圧生成部
と、前記初期電圧の印加時間を、前記液晶エタロンに対
する電圧印加開始から所定時間として設定する印加時間
設定部とを有する構成としてある。
【0015】第5に、第4の構成において、初期電圧生
成部は、液晶エタロンに印加される波長選択電圧を生成
する波長選択電圧生成部と、この波長選択電圧生成部で
生成された波長選択電圧を基にして初期電圧の周波数成
分を生成する周波数成分生成部と、前記波長選択電圧を
基にして前記初期電圧の電圧成分を生成する電圧成分生
成部とから構成されている。
【0016】上記したような液晶エタロンの駆動方法ま
たは駆動回路によれば、初期電圧を、波長選択電圧より
大きくかつ複数パルスの波形からなる電圧として、所定
時間の間印加することで、所定の波長選択特性が得られ
るまでの時間が短縮されて立上がり特性が向上し、液晶
エタロンとしての応答性が向上したものとなる。
【0017】また、初期電圧の電圧値、波形、周波数お
よび印加時間を、複数の温度環境下にて最適となる値に
設定することで、所定の波長選択特性が得られるまでの
時間がより短縮されたものとなる。
【0018】さらに、駆動回路としては、初期電圧を生
成するにあたり、周波数成分生成部、電圧成分生成部お
よび印加時間設定部をそれぞれ別個に構成することで、
各成分設定値の調整が容易となる。また、一つの波長選
択電圧生成部により、波長選択電圧と初期電圧との双方
を生成可能であることから、回路構成として大型化は回
避され、回路の消費電力も少なくて済む利点がある。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。
【0020】液晶エタロンの特性として、前述した図8
(b)に示すように、波長選択電圧の印加開始時での立
上がり期間(TON)に対し、時間t3 における同電圧印
加終了時での立ち下がり期間(TOFF )の方が短い、と
いう結果が得られている。この発明の実施の一形態で
は、これを利用して図2に示すように、波長選択電圧印
加前の数十msecを、初期電圧V1 として波長選択電圧V
2 より高い電圧を、最適化した波形として印加するもの
とする。つまり、ここでの液晶エタロンの駆動方法は、
液晶エタロンの立上がり特性を高めるための初期電圧V
1 を印加する初期電圧期間SIG1 と、液晶エタロンの
動作が可能な波長選択電圧V2 を印加する波長選択電圧
期間SIG2 とを、順次印加する、いわゆる2振幅駆動
である。
【0021】上記した初期電圧V1 は、波形、周波
数、電圧値、印加時間の各種パラメータがあり、各
値の最適化を行う。〜の各パラメータの最適化を実
験などにより行った結果は、次の通りである。の波形
は、矩形波、正弦波、三角波のうち、初期電圧として必
要な時間軸に対する急峻性を考慮し、矩形波とする。
の周波数は、100Hz〜50KHzにおいて高速応答
性が得られた。
【0022】の電圧値については、の印加時間と相
関があり、高速応答性を確保する際に、電圧値を増加さ
せれば、印加時間を減少させる必要があるという結果が
得られた。初期電圧は、波長選択電圧ではないため、長
時間の印加は避ける必要があり、これらを考慮した電圧
値と印加時間との最適化を、図1に基づいて説明する。
【0023】図1(a)は駆動電圧波形で、図1(b)
は駆動電圧の印加開始から終了までに対応した出力波形
(液晶エタロンの応答性)である。図1(a)のよう
に、初期電圧V1 を時間t0 からtB までの数百msecの
間印加した破線の状態では、出力波形は、図1(b)で
の破線で示すように、時間tA にて急激に上昇するもの
の、その後下がるなど不安定となり、最適化が不充分で
効果なしの状態である。一方、初期電圧V1 を時間t0
からtA までの10msec〜100msecの間印加した実線
の状態では、出力波形は、図1(b)での実線で示すよ
うに、初期電圧V1 の印加終了後に急激に立ち上がり、
そのまま所定の値まで達しており、最適化が充分で高速
応答となる状態である。
【0024】上記した初期電圧V1 の値は、図3に示す
ように、波長選択電圧V2 の値を、30℃〜60℃の領
域にて約3VP-P 〜10VP-P とした場合に、波長選択
電圧V2 の値に5VP-P 〜15VP-P を加えた値となっ
ている。
【0025】以上の各パラメータに対する最適化を、さ
らに環境温度に変化させた領域(30℃〜60℃)で行
った結果の応答時間を、図4(Td )および図5
(Tr )に示す。これら各図においては、温度60℃に
て最適化した条件で、前記温度変化領域での応答性を測
定したもの(破線図示)と、複数のポイントとなる温度
にて最適化した条件で、前記温度変化領域での応答性を
測定したもの(実線図示)とを示してあるが、図から明
らかなように、後者の方が、特に48℃付近より下の温
度域で高速応答性に優れており、応答性の温度依存性を
大幅に低減させることが可能となる。
【0026】以上により、初期電圧V1 は、各パラメー
タについて、波形:矩形波、周波数:100Hz〜
50KHz、電圧値:波長選択電圧に5VP-P 〜15
P- P を加えた値、印加時間:10msec〜100msec
とすることにより、図1(b)の実線で示すように、時
間t0 にて駆動電圧の印加開始時から出力波形が立ち上
がる時間tA までの期間Td および、時間tA から所定
の波長選択特性の90%が得られる時間tC までの期間
r が、前記図8に示した従来の駆動方法に対して、そ
れぞれ最大400msecおよび最大300msec短縮され、
このため印加開始から所定の波長選択特性の90%が得
られるまでの期間TON(t0 〜tC )については、数十
msecにまで短縮することが可能となる。
【0027】上記したような液晶エタロンの駆動方法
は、駆動電圧として初期電圧V1 を、波長選択電圧V2
と同様の矩形波で、波長選択電圧V2 の値に5VP-P
15VP-P を加えた値の電圧を、所定時間(10msec〜
100msec)の間印加するだけであるので、駆動回路も
従来のものを若干改良することで容易にできる。
【0028】駆動回路としては、例えば図6に示すよう
なものが考えられる。この駆動回路は、電源27に、ス
イッチ29を介してOSC(発振器)31とスイッチ回
路33とが並列に接続されている。OSC31は、波長
選択電圧V2 を矩形波として生成して出力する波長選択
電圧生成部を構成しており、分周回路35と増減回路3
7とが順次直列に接続されている。分周回路35は、波
長選択電圧V2 を基にして初期電圧V1 の周波数成分を
生成する周波数成分生成部として機能し、増減回路37
は、波長選択電圧V2 を基にして初期電圧V1 の電圧成
分を生成する電圧成分生成部として機能する。上記OS
C31と分周回路35と増減回路37とで初期電圧生成
部を構成している。スイッチ回路33には、インバータ
39とタイマ41とが順次直列に接続されており、これ
ら三つの要素により印加時間設定部を構成している。
【0029】増減回路37およびタイマ41の各出力端
子はAND回路43に接続され、AND回路43の出力
端子は、OSC31の出力端子とともに合成回路45に
接続されている。そして、この合成回路45の出力端子
には、液晶エタロン47が接続されている。
【0030】上記のように構成された駆動回路において
は、スイッチ29の投入により、OSC31で生成され
た波長選択電圧V2 が、分周回路35および合成回路4
5にそれぞれ入力される。分周回路35では、初期電圧
1 の周波数成分(100Hz〜50KHz)が生成さ
れ、増減回路37では、初期電圧V1 の電圧成分(波長
選択電圧V2 の値に5VP-P 〜15VP-P を加えた値)
が生成される。一方、スイッチ回路33とインバータ3
9とによりトリガ信号が生成され、このトリガ信号がタ
イマ41に入力されて、初期電圧V1 の印加時間(10
msec〜100msec)セット信号が生成される。
【0031】AND回路43では、増減回路37からの
出力信号とタイマ41からの出力信号とが入力されるこ
とで、初期電圧V1 の上記各パラメータ(波形、周波
数、電圧値、印加時間)が設定される。最後に、合成回
路45にて波長選択電圧V2 と初期電圧V1 とが合成さ
れて、液晶エタロン47に印加される。
【0032】上記した駆動回路は、電源27と発振器で
あるOSC31とがそれぞれ一つとして回路構成してあ
るので、波長選択電圧V2 に加え初期電圧V1 を生成す
る構成としても、大型化が回避されて小型化が達成で
き、回路の消費電力も少なくて済む。また、初期電圧V
1 を生成するにあたり、周波数を分周回路35で、電圧
を増減回路37で、印加時間をスイッチ回路33、イン
バータ39およびタイマ41で、それぞれ個別に生成し
ているので、各成分設定値の調整が容易である。
【0033】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、初期電圧を、波長選択電圧より大きくかつ複数パ
ルスの波形からなる電圧として、所定時間の間印加する
ことで、所定の波長選択特性が得られるまでの時間が短
縮されて立上がり特性が向上し、液晶エタロンとしての
応答性を向上させることができる。
【0034】また、初期電圧の電圧値、波形、周波数お
よび印加時間を、複数の温度環境下にて最適となる値に
設定することで、所定の波長選択特性が得られるまでの
時間をより短縮させることができる。
【0035】さらに、駆動回路としては、初期電圧を生
成するにあたり、周波数成分生成部、電圧成分生成部お
よび印加時間設定部をそれぞれ別個に構成することで、
各成分設定値の調整が容易となる。また、一つの波長選
択電圧生成部により、波長選択電圧と初期電圧との双方
を生成可能であることから、回路構成として大型化は回
避され、回路の消費電力も少なくて済む利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の一形態を示す液晶エタロンの
駆動方法における(a)駆動電圧波形図と、(b)出力
波形図である。
【図2】図1の駆動方法における初期電圧と波長選択電
圧の詳細を示す波形図である。
【図3】図1の駆動方法における温度に対する波形選択
電圧および初期電圧の各特性図である。
【図4】図1の駆動方法における温度に対する液晶エタ
ロンの応答特性図である。
【図5】図1の駆動方法における温度に対する液晶エタ
ロンの応答特性図である。
【図6】図1の駆動方法に用いる駆動回路の構成図であ
る。
【図7】一般的な液晶エタロンの断面図である。
【図8】従来の液晶エタロンの駆動方法における(a)
駆動電圧波形図と、(b)出力波形図である。
【図9】従来の駆動方法における温度に対する液晶エタ
ロンの応答特性図である。
【図10】従来の駆動方法における温度に対する液晶エ
タロンの応答特性図である。
【図11】従来の液晶表示パネルの駆動方法における
(a)駆動電圧波形図、(b)水平同期信号波形図、
(c)画素の印加電圧波形図、(d)液晶パネルにおけ
る光学応答波形図である。
【符号の説明】
1 初期電圧 V2 波長選択電圧 31 OSC(波長選択電圧生成部、初期電圧生成部) 33 スイッチ回路(印加時間設定部) 35 分周回路(周波数成分生成部、初期電圧生成部) 37 増減回路(電圧成分生成部、初期電圧生成部) 39 インバータ(印加時間設定部) 41 タイマ(印加時間設定部)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の波長選択電圧が印加されること
    で、特定の波長の光が透過する液晶エタロンの駆動方法
    において、前記波長選択電圧の印加開始前に、前記波長
    選択電圧より大きくかつ複数パルスの波形からなる電圧
    を、所定時間の間初期電圧として前記液晶エタロンに印
    加することを特徴とする液晶エタロンの駆動方法。
  2. 【請求項2】 初期電圧は、波長選択電圧に5V〜15
    Vを加えた値であり、波形が矩形波、周波数が100H
    z〜50KHz、印加時間が10msec〜100msecであ
    ることを特徴とする請求項1記載の液晶エタロンの駆動
    方法。
  3. 【請求項3】 初期電圧の電圧値、波形、周波数および
    印加時間は、複数の温度環境下にて最適となる値が設定
    されていることを特徴とする請求項2記載の液晶エタロ
    ンの駆動方法。
  4. 【請求項4】 所定の波長選択電圧が印加されること
    で、特定の波長の光が透過する液晶エタロンの駆動回路
    において、前記波長選択電圧より大きくかつ複数パルス
    の波形からなる初期電圧を生成する初期電圧生成部と、
    前記初期電圧の印加時間を、前記液晶エタロンに対する
    電圧印加開始から所定時間として設定する印加時間設定
    部とを有することを特徴とする液晶エタロンの駆動回
    路。
  5. 【請求項5】 初期電圧生成部は、液晶エタロンに印加
    される波長選択電圧を生成する波長選択電圧生成部と、
    この波長選択電圧生成部で生成された波長選択電圧を基
    にして初期電圧の周波数成分を生成する周波数成分生成
    部と、前記波長選択電圧を基にして前記初期電圧の電圧
    成分を生成する電圧成分生成部とから構成されているこ
    とを特徴とする請求項4記載の液晶エタロンの駆動回
    路。
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