【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶光プリンタや液晶光学素子に用いる高速応答を特徴とする液晶シャッタと、液晶シャッタの駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プリンタや、液晶光学素子に用いる液晶シャッタとしては、高速応答で明るく高コントラストが得られ、かつ駆動方法も単純で、さらに階調表示が可能なものが要求されているが、全てを満足するものは、まだ開発されていない。
【０００３】
現在までに開発されている液晶シャッタとしては、使用する液晶材料によって、（１）一般のネマチック液晶を用いるものと、（２）周波数によって誘電率の正負が異なる２周波駆動用ネマチック液晶を用いるもの、（３）自発分極を持った強誘電性液晶を用いるものに大別される。
【０００４】
（２）の２周波駆動用ネマチック液晶を用いた液晶シャッタは高速応答性を有するが、駆動電圧が高くかつ駆動周波数も高いため、駆動回路が複雑になる。（３）の強誘電性液晶を用いた液晶シャッタは、２周波駆動よりさらに速く、数十μ秒の応答時間で動作するが、スメクティック液晶相を用いているため配向安定性に問題があり、また直流駆動が原因で表示パターンが固定する焼付問題、原理的に階調表示の難しさがあり、特殊用途以外では実用化していない。
【０００５】
一方、（１）の一般のネマチック液晶を用いた液晶シャッタも、その動作原理より（ａ）入射した光を回転する旋光性とよぶ性質を利用して白または黒表示を行い、画素に電圧を印加して、液晶分子を基板にほぼ垂直に立たせて旋光性を解除することで黒または白表示をする、いわゆるＴＮ（ツイステッド ネマチック）液晶方式のもの、（ｂ）入射した光に位相差を生じさせる複屈折性を利用して白または黒表示を行い、表示画素に電圧を印加して複屈折性を可変として黒または白表示を行う、いわゆるＳＴＮ（スーパー ツイステッド ネマチック）液晶方式ものが知られている。
【０００６】
（ａ）の一例として、特開昭６２−１５０３３０号公報に示されている。図１０と図１１を用いて、従来例を説明する。図１１は、従来のＴＮ液晶シャッタの断面図で、図１０は、図１１を上偏光板９側から見たときの配置を表す平面図である。ＩＴＯからなる第１の電極２と配向膜３を形成した第１の基板１と、ＩＴＯからなる第２の電極５と配向膜６を形成した第２の基板４と、ネマチック液晶７とからなる液晶素子と、吸収軸が直交するように配置してある下偏光板８と上偏光板９とからなる。ここで、液晶素子のツイスト角は９０゜であり、下偏光板の吸収軸１３は第１の基板１の液晶の配向方向である下液晶分子配向方向１０と平行であり、上偏光板の吸収軸１４は第２の基板４の液晶の配向方向である上液晶配向方向１１と平行である。
【０００７】
電圧無印加の状態では、下偏光板８より入射した直線偏光は、液晶の旋光性により９０゜回転し、上偏光板９より出射し、開状態となり、いわゆるポジ型表示になっている。駆動周波数５ｋＨｚで１５Ｖの電圧を印加すると液晶分子が基板に垂直方向に立ち、旋光性が無くなるので、下偏光板８により入射した直線偏光は、そのまま液晶素子中を回転せずに進行し、上偏光板９で遮られるため閉状態となる。
【０００８】
（ｂ）の一例として、一般の液晶表示装置に用いられているイエローモードと呼ばれているＳＴＮ液晶表示装置がある。図１２と図１３を用いて、従来例を説明する。図１３は、従来のＳＴＮ液晶表示装置の断面図で、図１２は、図１３を上偏光板９側から見たときの配置を表す平面図である。ＩＴＯからなる第１の電極２と配向膜３を形成した第１の基板１と、ＩＴＯからなる第２の電極５と配向膜６を形成した第２の基板４と、ネマチック液晶７とからなる液晶素子と、吸収軸が６０゜に交差するように配置してある下偏光板８と上偏光板９とからなる。ここで、液晶素子のツイスト角は２４０゜であり、下偏光板の吸収軸１３は第１の基板１の液晶の配向方向である下液晶分子配向方向１０と４５゜の位置であり、上偏光板の吸収軸１４は第２の基板６の液晶の配向方向である上液晶分子配向方向１１と４５゜の位置である。従って、第１の基板１と第２の基板４の中間の液晶分子配向方向にあたる中央液晶分子方向１２と下偏光板吸収軸１３は、７５゜の位置であり、中央液晶分子方向１２と上偏光板吸収軸１４は、１５゜の位置に配置されている。
【０００９】
電圧無印加の状態では、下偏光板８より液晶分子に対して４５゜方向で入射した直線偏光は、液晶の複屈折性により楕円偏光状態となり、上偏光板９より黄色みを帯びた白色として出射する開状態となり、いわゆるポジ型表示になっている。駆動周波数１〜５ｋＨｚで３〜５Ｖの電圧を印加すると液晶分子７が基板に垂直方向に立ち、液晶の複屈折性が減少し、下偏光板８により入射した直線偏光は、楕円偏光の状態が変化し、上偏光板９より青みを帯びた黒となり出射し、閉状態となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、（ａ）の方式では、開状態から電圧を印加して閉状態にする応答時間は数ｍｓと短いが、閉状態から電圧を除去して開状態に戻す応答時間が１０〜数十ｍｓと長いために、開閉を繰り返す書き込み周期であるフレ−ム期間を長くせねばならず、その結果、液晶プリンタでは書き込み時間が長くなり、印字速度が低下し、また、フレ−ム期間として数ｍｓが必要な高速の液晶光学素子には応用できない。
【００１１】
また、前記公報の実施例中には、９０゜ツイスト以外にも、２７０゜ツイストまたは４５０゜ツイスト状態の液晶素子は、開状態に戻す応答時間が短くなりより好ましいと記載されている。確かに、２７０゜ツイストの方が９０゜ツイストより応答時間は短くなるが、配向安定性が難しく、高プレチルトが得られるＳｉＯ斜方蒸着膜を用いる等の特殊な配向膜を使用しなければならず、実用的ではない。
【００１２】
また、（ｂ）の方式では、液晶素子に実用的な２２５〜２５０゜ツイストのいわゆるＳＴＮ液晶素子を用いることで、閉状態から開状態への応答時間は数ｍｓと速くできるが、閉状態が液晶素子に電圧を印加して、青みを帯びた黒となっているため、コントラストが１０程度と低い上に、印加電圧をさらに高くしてゆくと、楕円偏光状態が変化して再度明るくなってしまう為、印加電圧をあまり高く設定できず、開から閉への応答時間が１０〜数十ｍｓと長くなり、液晶シャッタとしては、あまり用いられていない。
【００１３】
本発明の目的は、高速応答でかつ高コントラストが得られる液晶シャッタの駆動方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に用いる液晶シャッタは、一対の基板の間にツイスト角が１８０度以上のネマチック液晶を狭持してなる液晶素子と、該液晶素子をはさんで配置する一対の偏光板とを備え、前記一対の偏光板の吸収軸のなす角度を８０゜〜１００゜の範囲とし、前記偏光板の吸収軸と前記液晶素子の中央液晶分子方向とがなす角度を±４０゜〜±５０゜の範囲としている。
【００１５】
また本発明に用いる液晶シャッタは、一対の基板の間にツイスト角が１８０度以上のネマチック液晶を狭持してなる液晶素子と、該液晶素子をはさんで配置する一対の偏光板とを備え、前記一対の偏光板の吸収軸のなす角度を８０゜〜１００゜の範囲とし、前記ネマチック液晶の複屈折率Δｎと、第１の基板と第２の基板の隙間ｄとの積であるΔｎｄを６００〜９００ｎｍの範囲としている。
【００１６】
また本発明で用いる液晶シャッタとして、偏光板の吸収軸と液晶素子の中央液晶分子方向とがなす角度を±４０゜〜±５０゜の範囲とし、さらにネマチック液晶の複屈折率Δｎと、一対の基板の隙間ｄとの積であるΔｎｄを６００〜９００ｎｍの範囲としても良い。
【００１７】
ここで、さらにネマチック液晶のネジレピッチＰと、第１の基板と第２の基板の隙間ｄとの商であるｄ／Ｐを０．５〜０．９の範囲とした液晶シャッタであっても良い。
【００１８】
また、一対の基板の隙間ｄとの商であるｄ／Ｐを０．５〜０．９の範囲とし、さらにネマチック液晶の複屈折率Δｎと、一対の基板の隙間ｄとの積であるΔｎｄを６００〜９００ｎｍの範囲とした液晶シャッタであっても良い。
【００１９】
さらに、液晶素子の中央液晶分子方向とがなす角度を±４０゜〜±５０゜の範囲とし、ネマチック液晶のネジレピッチＰと、一対の基板の隙間ｄとの商であるｄ／Ｐを０．５〜０．９の範囲とし、さらにネマチック液晶の複屈折率Δｎと、一対の基板の隙間ｄとの積であるΔｎｄを６００〜９００ｎｍの範囲としても構わない。
【００２０】
本発明による液晶シャッタの駆動方法は、先に記載した液晶シャッタを用いた駆動方法であって、液晶シャッタは画素に電圧を印加する事により、一旦は電圧無印加時の初期透過率より透過率が高くなり、最大透過率の開状態を経た後に透過率がほぼゼロとなる閉状態を有しており、画素への１回の書き込みには、全画素を閉状態にするリセット期間と、所望の画素を開閉または半開状態にする走査期間とを備え、画素が最大透過率を維持している保持時間より、走査期間を短くすることによって明るい表示を得かつ明るさを一定にすることを特徴とする。
【００２１】
また、この走査期間に印加される電圧を０Ｖに保持する時間を可変とすることによって階調表示を行い、さらに走査期間の時間を液晶シャッタが最大透過率を維持している保持時間より短くすることによって階調表示の色変化を少なくしたことを特徴とする。
【００２２】
あるいは、走査期間の印加電圧を０Ｖから可変とすることによって階調表示を行い、かつ、走査期間の時間を液晶シャッタが最大透過率を維持している保持時間より短くすることによって階調表示の色変化を少なくしたことを特徴とする。
【００２３】
あるいは、走査期間の時間を液晶シャッタが最大透過率を維持している保持時間より短くし、フレ−ム期間の長さを基板温度に応じて制御し、このフレ−ム期間の長さを低温では長く、高温では短くすることによって液晶シャッターの明るさを一定に保つことを特徴とする。
【００２５】
（作用）
本発明による液晶シャッタの作用について、図３と図４を用いて説明する。図３の実線で示す曲線２０は、本発明に用いる液晶シャッタの印加電圧に対する透過率変化を示す電圧−透過率曲線である。比較の為に、従来のイエローモードのＳＴＮ液晶表示装置の電圧−透過率を破線で示す曲線２１で表す。どちらも、２４０゜ツイストのＳＴＮ液晶素子で、Δｎｄは８００ｎｍで等しく、偏光板交差角と偏光板配置のみが異なっている。本発明の液晶シャッタでは、上下１組の偏光板の吸収軸は直交しており、従来のイエローモードＳＴＮ液晶素子では、上下１組の偏光板の吸収軸は６０゜に交差し、図１２に示す配置となっている。
【００２６】
どちらも、電圧無印加時の開状態は、液晶素子の複屈折性を用いている。しかし、従来のイエローモードの方が、複屈折性が大きくなるように偏光板が配置されているため透過率は高いが、黄色く着色している。一方、本発明の液晶シャッタも複屈折性を利用しているので、電圧無印加の初期透過率Ｙ０では、僅かに黄色く着色するが、電圧を印加すると最大透過率Ｙｍに達し、ほぼ無彩色になり、その後、透過率が低下する。この電圧−透過率曲線２０は、偏光板配置の影響を大きく受け、最適化することで、明るく良好な特性を得られる。
【００２７】
図４は、本発明の液晶シャッタに用いる液晶素子で、実験より求めた、偏光板の配置と透過率の関係を示すグラフである。曲線２３は、上下の偏光板吸収軸交差角を９０゜に固定したまま、第１の基板と第２の基板の中間に位置する中央液晶分子方向から下偏光板吸収軸を回転した時の電圧無印加の初期透過率Ｙ０を示し、曲線２２は最大透過率Ｙｍを示す。下偏光板吸収軸を中央液晶分子方向に対して±４５゜に配置することで、最も初期透過率Ｙ０と最大透過率Ｙｍを高くでき、かつ、実測したところ、色彩も無彩色に近く、良好な特性である。
【００２８】
また、イエローモードは、閉状態も複屈折性を利用しているので、図３の破線で示す曲線２１で示したように３Ｖ程度の低電圧で黒特性が得られるが、青みを帯び、透過率が完全には下がらず、コントラストは低い。さらに電圧を印加すると、再度、透過率は上昇し、さらにコントラストが低下するため、高電圧を印加できず、開から閉への応答時間を速くできない。
【００２９】
しかし、本発明の液晶シャッタは、液晶素子が基板に対してほぼ垂直に立って、複屈折性が無くなった状態を閉状態に用いている。そのため、図３の実線で示す曲線２０に示すように、１０Ｖ以上の高電圧が必要であるが、高コントラストが得られ、同時に開から閉への応答時間は１ｍｓ以下まで速くできる。
【００３０】
また、本発明の液晶シャッタの閉から開への応答時間は、１８０゜ツイスト以上の液晶素子を用いているので、偏光板を液晶分子と平行に配置して旋光性を利用する９０゜ツイストの従来のＴＮ液晶シャッタより非常に速く１〜３ｍｓであり、高速応答が可能となる。
【００３１】
従って、本発明では、１８０゜ツイスト以上のねじれを持つ液晶素子を用い、開状態は偏光板を液晶分子とずらして配置することで複屈折性を利用し、閉状態は液晶が基板に対して垂直に立って、複屈折性がほとんど無くなった状態を利用することで、高コントラストでかつ高速応答の液晶シャッタを提供することが可能となる。
【００３２】
次に、良好な階調表示を得られる本発明の液晶シャッタの駆動方法の作用について説明する。本発明の液晶シャッタは、図３に示すように、電圧無印加の初期透過率Ｙ０から最大透過率Ｙｍを経てから黒表示の閉状態になる。初期透過率Ｙ０では、黄色く着色しており、階調表示を行うには、この状態を用いることは好ましくない。
【００３３】
一方、閉状態から電圧を除去した場合、透過率は急激に上昇し、ある程度の時間、最大透過率Ｙｍの状態を保持してから初期透過率Ｙ０に戻ることを実験で確認した。従って、最大透過率Ｙｍの状態を維持している保持時間以内で開閉を繰り返せば、最大の明るさが得られ、かつ一定の明るさを維持でき、さらに、着色の無い、直線性の良好な階調表示が可能になる。
【００３４】
そこで、１回の書き込みを行うフレ−ム期間を、全画素を閉状態にするリセット期間と、書き込みを行う走査期間とから構成し、走査期間を最大透過率Ｙｍの状態を維持する保持時間より短くし、最大透過率Ｙｍから初期透過率Ｙ０に戻る前にリセット期間で強制的に閉状態にもどすことで、明るく、かつ、良好な階調表示が可能な駆動方法を提供することが可能となる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下に本発明を実施するための最適な実施形態における液晶シャッタの構成と液晶シャッタの駆動方法をを図面に基づいて説明する。
【００３６】
図２は、本発明の第１の実施の形態における液晶シャッタの構造を示す断面図であり、図１は図２を上から見た様子を示す平面図である。以下、図１と図２とを交互に用いて本発明の液晶シャッタの構成を説明する。
【００３７】
本実施の形態の液晶シャッタは、ＩＴＯからなる第１の電極２と配向膜３を形成した厚さ０．７ｍｍのガラスからなる第１の基板１と、ＩＴＯからなる第２の電極５と配向膜６を形成した厚さＯ．７ｍｍのガラスからなる第２の基板４と、ネマチック液晶７とから液晶素子が形成されている。使用するネマチック液晶の複屈折Δｎは０．２で、第１の基板１と第２の基板６の隙間ｄは４μｍであるので、液晶素子としての、複屈折性を示すΔｎｄ値は８００ｎｍに設定する。
【００３８】
第１の基板１の配向膜３は、図１の下液晶分子配向方向１０にラビング処理をしてあり、第２の基板４の配向膜６は、上液晶分子配向方向１１にラビング処理がなされている。粘度１８ｃｐのネマチック液晶には、カイラル材と呼ぶ旋回性物質を添加し、ネジレピッチＰを８μｍに調整し、ｄ／Ｐ＝０．５とし、左回り２４０゜ツイスト液晶素子を形成する。
【００３９】
下偏光板吸収軸１３と上偏光板吸収軸１４が直交するように、液晶素子の両外側に下偏光板８と上偏光板９とを配置してある。下偏光板吸収軸１３は、ネマチック液晶７の第１の基板１と第２の基板４の中間部の液晶配向方向を示す中央液晶分子方向１２と左回り４５゜の角度で配置され、上偏光板吸収軸１４は、中央液晶分子方向１２と右回り４５゜の角度で配置し、ポジ型液晶シャッタを構成している。
【００４０】
電圧無印加の状態では、下偏光板８より入射した直線偏光は、液晶の複屈折性により楕円偏光となり、上偏光板９より僅かに黄色く着色した白表示となって出射する開状態となり、いわゆるポジ型表示になっている。直流または交流で１０〜２０Ｖの電圧を印加すると液晶分子が基板に垂直方向に立ち、複屈折性が無くなり、下偏光板８により入射した直線偏光は、そのまま液晶素子中を進行し、上偏光板９で遮られるため黒表示の閉状態となる。
【００４１】
図３の実線で示す曲線２０は、本発明の液晶シャッタの透過率−電圧曲線を示す。電圧無印加の初期透過率Ｙ０から、徐々に透過率が上昇し、印加電圧２Ｖ付近で最大透過率Ｙｍに達した後、透過率は減少してゆく。印加電圧１０Ｖの透過率は初期透過率Ｙ０の１／５０程度となり、コントラスト比は、５０前後であるが、さらに高電圧の２０Ｖを印加するとコントラスト比は１００以上得られる。
【００４２】
前述したように、電圧無印加で白表示する開状態は、液晶素子の複屈折性を用いているので、偏光板配置と液晶素子複屈折性を表すΔｎｄの設定が重要で、明るさと着色状態に大きく影響する。
【００４３】
図４に２４０゜ツイストでΔｎｄ＝８００ｎｍの液晶素子で、下偏光板吸収軸１３と上偏光板吸収軸１４の交差角を９０゜に固定したまま、中央液晶分子方向から左回りに下偏光板８を回転した時の下偏光板配置角と液晶シャッタの透過率を示す。実線で示す曲線２２が最大透過率Ｙｍと偏光板配置角の関係を表し、破線で示す曲線２３が電圧無印加の初期透過率Ｙ０と偏光板配置角の関係を示す。偏光板配置角度が−６０゜の状態では下液晶分子配向方向１０と下偏光板吸収軸１３とが平行になる。偏光板配置角度が−４５゜と＋４５゜の状態では初期透過率Ｙ０も最大透過率Ｙｍも極大値を示し、かつ着色も少なく、最も好ましい。
【００４４】
図５に２４０゜ツイストの液晶素子で、下偏光板吸収軸１３と上偏光板吸収軸１４の交差角は９０゜とし、中央液晶分子方向１２から左回りに下偏光板吸収軸１３を４５゜回転させた位置に配置した状態における液晶素子のΔｎｄと液晶シャッタの透過率を示す。実線で示す曲線２４が最大透過率Ｙｍを表し、破線で示す曲線２５が電圧無印加の初期透過率Ｙ０を示す。Δｎｄ＝６５０ｎｍで最大透過率Ｙｍは最大になり、Δｎｄが大きくなってもあまり変化しないが、電圧無印加の初期透過率Ｙ０は徐々に低下するので、あまりΔｎｄが大きすぎると好ましくない。逆に、Δｎｄが６５０ｎｍより小さいと、最大透過率Ｙｍも小さくなるので、Δｎｄ値としては、６００ｎｍから９００ｎｍが良く、特に７００ｎｍから８００ｎｍが好ましい。
【００４５】
最適Δｎｄ値は、ツイスト角により、多少変動するが、ツイスト角１８０゜から２６０゜の範囲では、ほぼ６００ｎｍから９００ｎｍにおさまる。
【００４６】
本実施の形態では、ツイスト角を２４０゜で、Δｎｄ＝８００ｎｍに設定したので、明るくかつ着色の比較的少ない白表示の開状態が得られ、駆動電圧を２０Ｖ印加した時のコントラストは１００以上得られる。
【００４７】
次に、本発明の第１の実施の形態の液晶シャッタの応答時間と駆動方法について説明する。図６は、本発明の液晶シャッタに、１００Ｈｚ２０Ｖの交流信号を５０ｍｓ印加した時の駆動波形３０と透過率の時間変化を表す透過率−時間曲線３１である。電圧無印加の開状態から交流信号を印加すると、一瞬透過率が上昇後、黒くなる。オン応答時間２６は、印加電圧の影響を受け、高電圧を液晶シャッタに印加するほど早くなる。本実施の形態の液晶シャッタには、２０Ｖの高電圧を印加しているので、オン応答時間２６は１ｍｓ未満と非常に高速である。
【００４８】
一方、閉状態から交流信号を０Ｖに戻すと、約２ｍｓで最大透過率になった後、約２０ｍｓ後に初期透過率に戻る。閉から開へ戻る応答時間は、液晶ねじれを戻す弾性力を用いているので、ツイスト角の大きい液晶素子の方が早くなる。液晶素子としての本来の応答時間の定義は、液晶分子変化が安定するまでの時間であり、図６においては２０ｍｓとなるが、液晶シャッタとして利用するのであれば、白表示の開状態に戻るまでの時間が応答時間として有効であるので、２４０゜ツイストである本発明の液晶シャッタのオフ応答時間２７は２ｍｓとなり、高速応答の液晶シャッタが得られる。
【００４９】
また、閉状態の黒から開状態の最大透過率を示すまでは、比較的に着色が少なく青みを帯びた白表示をする。最大透過率を維持している保持時間２８である約１０ｍｓを過ぎた後は、多少黄色く着色しながら透過率が低下する。従って、階調表示を行う為には、液晶シャッタが最大透過率を維持している保持時間２８以内にリセット信号を印加して閉状態に戻し、閉状態と最大透過率間の着色の少ない状態を利用することで、明るく、かつ、階調表示を良好に行うことができる。
【００５０】
図７に、本発明の液晶シャッタをカラ−ビデオ液晶プリンタに応用した時の駆動波形３２および透過率−時間曲線３３を示す。リセット期間Ｔｒをオン応答時間２６より長い１ｍｓに、走査期間Ｔｓを保持時間２８の１０ｍｓより短い４ｍｓに設定してある。１回の書き込み期間に相当し、１つのリセット期間Ｔｒと１つの走査期間Ｔｓで構成されるフレーム期間Ｔｆを図７に示す。図７の左端にあたる第１フレームは全開状態を、中央の第２フレームは半開状態を、右端にあたる第３フレームは閉状態を示している。
【００５１】
リセット期間Ｔｒでは、全画素を閉状態にするために、２０Ｖの直流信号がリセット波形として印加される。走査期間Ｔｓで印加する走査波形として、全開状態にする場合は、走査期間中全て０Ｖに、閉状態を保つ場合は、走査期間中２０Ｖに、中間調を出すために半開状態では、走査期間Ｔｓの１／２の２ｍｓの区間は０Ｖにし、残りの２ｍｓの区間には２０Ｖを印加する。
【００５２】
リセット波形と走査波形の極性を１フレーム毎に反転することで、液晶素子への長期間の直流電圧の印加を抑制している。リセット期間Ｔｒで液晶シャッタの全画素を閉状態に戻した後、走査期間Ｔｓで、印加電圧を０Ｖにする時間を可変とすることで、所定の画素のみを開閉または任意の階調表示状態にする。
【００５３】
走査期間Ｔｓは４ｍｓに設定してあるので、閉状態から最大透過率Ｙｍに達するオフ応答時間２７の２ｍｓよりは長く、かつ、最大透過率Ｙｍを維持する保持時間２８の１０ｍｓよりは短いので、色変化が少なくかつ直線性の良好な階調表示が可能な液晶シャッタが得られ、高画質のフルカラー画像プリントを得ることができた。
【００５４】
本実施の形態では、液晶素子として２４０゜ツイストを用いたが、１８０゜ツイスト以上のねじれを持つ液晶素子を用いることで、同様な効果を得ることが可能である。
【００５５】
また、上下偏光板の吸収軸はおおむね９０゜に交差していれば良く、偏光板配置角も中央液晶分子方向と４０゜〜５０゜の間でも可能である。
【００５６】
また、本実施の形態では、偏光板吸収軸を中央液晶分子方向に対して±４５゜に配置し、液晶素子のΔｎｄを８００ｎｍにしたが、偏光板配置を±４５゜とし、液晶素子のΔｎｄを８００ｎｍ以外としても、ある程度の効果は得られる。また、液晶素子のΔｎｄを６００から９００ｎｍの範囲に設定し、偏光板配置を±４５゜以外に設定しても、ある程度の効果は得られる。
【００５７】
また、本実施の形態では、走査期間Ｔｓで印加する電圧をオフ電圧である０Ｖに保持する時間を可変とすることによって階調表示を行ったが、走査期間に印加する電圧を０Ｖから変化させて、オフ応答時間２７を遅くすることで、電圧変調方式で階調表示を行うことも可能である。
【００５８】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態として、第１の実施の形態で用いた液晶シャッタと同一構成の液晶シャッタを用いた第２の駆動方法を、図６と図８と図９とを用いて説明する。
【００５９】
図８は、本発明の液晶シャッタをカラ−ビデオ液晶プリンタに応用した時の室温での駆動波形３４および透過率−時間曲線３５で、図９は、０゜Ｃでの駆動波形３６および透過率−時間曲線３７を示す。図８において、室温でのリセット期間Ｔｒを１ｍｓに、走査期間Ｔｓを最大透過率を維持している保持時間２８の１０ｍｓより短い４ｍｓに設定してある。１回の書き込み期間に相当するフレ−ム期間Ｔｆは、１つのリセット期間Ｔｒと１つの走査期間Ｔｓで構成される。図８の左端にあたる第１フレームは全開状態で、第１フレームの右隣の第２フレームは半開状態で、第２フレームの右隣の第３フレームは閉状態を示し、これを２回繰り返して図示してある。
【００６０】
室温でのリセット期間Ｔｒでは、全画素を閉状態にするために、２０Ｖで幅０．５ｍｓのパルスが正負１組でリセット波形として印加される。走査期間Ｔｓで印加する走査波形として、全開状態にする場合は、走査期間Ｔｓ中全て０Ｖに、閉状態を保つ場合は、走査期間Ｔｓ中２０Ｖで幅０．５ｍｓのパルス波形が印加され、中間調を出すための半開状態では、走査期間Ｔｓの１／２の２ｍｓの区間は０Ｖにし、残りの２ｍｓの区間には２０Ｖで幅０．５ｍのパルス波形を印加する。
【００６１】
リセット波形と走査波形を正負の極性を持つ０．５ｍｓのパルス波形で構成することで、液晶素子への長期間の直流印加を抑制している。リセット期間Ｔｒで液晶シャッタの全画素を閉状態に戻した後、走査期間Ｔｓで印加する電圧を０Ｖに保持する時間を可変とすることで、所定の画素のみを開閉または任意の階調表示状態にする。
【００６２】
室温での走査期間Ｔｓは４ｍｓに設定してあるので、閉状態から最大透過率Ｙｍに達する応答時間２ｍｓよりは長く、かつ、最大透過率を維持している保持時間２８の１０ｍｓよりは短いので、色変化が少なくかつ直線性の良好な階調表示が可能な液晶シャッタが得らる。
【００６３】
しかし、温度が低下すると、液晶素子の応答時間が遅くなる。特に、閉から開状態へのオフ応答時間２７が遅くなるので、開状態の明るさが低下し、さらに低温では、全く開状態を示さなくなる。そこで、本実施の形態では、基板に温度センサーを設置し、基板温度が５゜Ｃ以下になると、自動的に、リセット期間Ｔｒと走査期間Ｔｓを２倍にするようにした。
【００６４】
図９の０゜Ｃでの透過率−時間曲線３７からもわかるように、０゜Ｃでの本発明の液晶シャッタの応答時間は、開から閉へのオン応答時間２６は１．５ｍｓ、閉から開へのオフ応答時間２７は４ｍｓと約２倍に遅くなっている。また、０゜Ｃで保持時間２８も約２倍の２０ｍｓとなる。しかし、０゜Ｃでの駆動波形３６に示すように、リセット期間Ｔｒを２ｍｓ、走査期間Ｔｓを８ｍｓと遅くしたので、充分な開状態が得られる。
【００６５】
本実施の形態の液晶シャッタを、液晶プリンタに応用した場合、低温での印刷速度は、室温の半分に低下するが、室温でも０゜Ｃでも、高画質のフルカラー画像プリントを得ることができる。
【００６６】
本発明の第２の実施の形態では、低温状態においてパルス幅は変化させずに、リセット期間Ｔｒと走査期間Ｔｓで構成されるフレーム期間Ｔｆを２倍に長くしたが、パルス幅も同時に２倍の幅に変化させても、全く同一の効果が得られる。
【００６７】
本発明の第２の実施の形態では、フレーム期間Ｔｆをリセット期間Ｔｒと走査期間Ｔｓで構成したが、中間調表示が不要な場合、リセット期間Ｔｒを省き、フレーム期間Ｔｆを走査期間Ｔｓのみで構成しても、なんらさしつかえない。
【００６８】
本発明の第２の実施の形態では、走査期間Ｔｓで印加される電圧をオフ電圧である０Ｖに保持する時間を可変とすることによって階調表示を行ったが、走査期間に印加する電圧を０Ｖから変化させて、オフ応答時間２７を遅くすることで、電圧変調方式で階調表示を行うことも可能である。
【００６９】
（第３の実施の形態）
以下に本発明の第３の実施形態における液晶シャッタの構成を図面を用いて説明する。
【００７０】
本発明の第３の実施の形態における液晶シャッタの構成は、第１の実施の形態で説明した図２と同一であり、上下の偏光板の配置角度と、ネマチック液晶のネジレピッチＰが異なっている。図１５は、本発明の第３の実施の形態における液晶シャッタの平面図である。以下、図２と図１５を交互に用いて本発明の液晶シャッタの構成を説明する。
【００７１】
本実施の形態の液晶シャッタは、ＩＴＯからなる第１の電極２と配向膜３を形成した厚さ０．７ｍｍのガラスからなる第１の基板１と、ＩＴＯからなる第２の電極５と配向膜６を形成した厚さＯ．７ｍｍのガラスからなる第２の基板４と、ネマチック液晶７とから液晶素子が形成されている。使用するネマチック液晶の複屈折Δｎは０．２で、第１の基板１と第２の基板６の隙間ｄは４μｍであるので、液晶素子としての複屈折性を示すΔｎｄ値は８００ｎｍに設定する。
【００７２】
第１の基板１の配向膜３は、図１５の下液晶分子配向方向１０にラビング処理をしてあり、第２の基板４の配向膜６は、上液晶分子配向方向１１にラビング処理がなされている。粘度１８ｃｐのネマチック液晶には、カイラル材と呼ぶ旋回性物質を添加し、ネジレピッチＰを５μｍに調整し、ｄ／Ｐ＝０．８とし、左回り２４０゜ツイスト液晶素子を形成する。
【００７３】
下偏光板吸収軸１３と上偏光板吸収軸１４が８４゜に交差するように、液晶素子の両外側に下偏光板８と上偏光板９とを配置してある。下偏光板吸収軸１３は、ネマチック液晶７の第１の基板１と第２の基板４の中間部の液晶配向方向を示す中央液晶分子方向１２と左回り４２゜の角度で配置され、上偏光板吸収軸１４は、中央液晶分子方向１２と右回り４２゜の角度で配置し、ポジ型液晶シャッタを構成している。
【００７４】
ここで、上下の偏光板吸収軸の交差角度を８４゜と直角より狭めたのは、電圧無印加時の液晶シャッタの色合いをさらに改善するためで、薄黄色が多少青みをおびて白くなる。特に、本発明の液晶シャッタを発光素子と組み合わせ、時間分割してカラ−表示を行うフィールドシーケンシャルカラー表示装置に応用する場合に、背景色を改善できる。しかし、閉状態の透過率が上昇し、コントラストが低下するので、８０゜より狭めることは好ましくない。
【００７５】
次に、液晶のネジレピッチと応答時間の関係を説明する。図１４は、液晶のネジレピッチＰと、第１の基板１と第２の基板６の間隔ｄの商であるｄ／Ｐと、室温における応答時間の関係を示すグラフであり、実線で示す曲線２６は２０Ｖ印加時のオン応答時間で、実線で示す曲線２７は電圧０Ｖへのオフ応答時間である。オン応答時間２６は、ｄ／Ｐの影響を受けず一定であるが、オフ応答時間２７はｄ／Ｐが大きくなるほど速くなる。
【００７６】
通常の２４０゜ツイストＳＴＮ液晶表示体では、使用する配向膜６のチルト角にも依存するが、ｄ／Ｐの値が０．５より大きくなると、２Ｖ前後である動作開始電圧付近の電圧を印加するとストライプドメインと呼ばれる配向不良が発生し、表示品位を著しく低下させる。従って、ＳＴＮ液晶表示体のｄ／Ｐは０．４５〜０．５に設定している場合が多い。しかし、本発明の液晶シャッタの印加電圧は、１０Ｖ以上と動作開始電圧より非常に大きいため、ｄ／Ｐの値が０．５より大きくても配向不良は発生しないことを実験で確認できた。
【００７７】
従って、所望のツイスト角が得られる範囲で、ｄ／Ｐをできるだけ大きく設定することで、オフ応答時間２７を速くすることができる。ツイスト角をθとするとｄ／Ｐ＝（θ＋９０）／３６０までは、所望のツイスト角となり、それ以上では、所望のツイスト角＋１８０゜になる。つまり、２４０゜ツイストの場合、ｄ／Ｐ＝０．９１までは２４０゜ツイストとなるが、それ以上では４２０゜ツイストになってしまう。本発明の第３の実施の形態では、配向安定性も考慮して、ｄ／Ｐ＝０．８に設定する。第３の実施の形態の液晶シャッタのオフ応答時間は１．１ｍｓと第１の実施の形態で用いた液晶シャッタのオフ応答時間２７の約１／２にすることができる。
【００７８】
もちろん、ｄ／Ｐの値を０．５以下にしても、オフ応答時間は遅くなるが、液晶シャッタとして使用することは可能である。ｄ／Ｐの最小値は、（θ−９０）／３６０で決まり、２４０゜ツイストの場合は０．４２となり、１８０゜ツイストの場合は０．２５となるが、配向安定性を考慮し、０．４以上が好ましい。
【００７９】
本発明の第３の実施の形態では、ツイスト角を２４０゜で、Δｎｄ＝８００ｎｍに設定し、偏光板の吸収軸配置角度を８４゜にしたので、明るくかつ良好な白表示の開状態が得られ、かつ、駆動電圧を２０Ｖ印加した時のコントラストは５０以上得られる。さらに、液晶のネジレピッチＰを短くし、ｄ／Ｐ＝０．８としたので、オフ応答時間２７が速くなり、低温でも良好なシャッタ−性能が得られる。
【００８０】
電圧無印加時の液晶シャッタの色合いを改善するための偏光板配置は、図１５に示した以外にも、図１６に示すように上偏光板吸収軸１４は右下がり配置し、下偏光板吸収軸１３は右上がりに配置することも可能である。この場合、電圧無印加の色合いを改善するためには、上下偏光板の吸収軸の交差角は９６゜と広げる。この場合も、上下偏光板の吸収軸の交差角を広げる程、コントラストが低下するので、１００゜以上にすることは好ましくない。正面の表示特性は、図１５に示す偏光板の配置でも、図１６に示す偏光板の配置でも同一であるが、図１６に示す偏光板の配置にすることで液晶シャッタの上下方向の視角特性が改善できる。したがって、図１６に示す偏光板の配置の方が好ましい。
【００８１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の液晶シャッタの駆動方法を用いることにより、高速応答で、明るく、高コントラストの液晶シャッタと、階調表示が可能な液晶シャッタの駆動方法を提供できる。また、フレーム期間Ｔｆの時間を動作温度によって変えることで、低温から高温まで安定したシャッタ特性を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における液晶シャッタの配置関係を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態における液晶シャッタを示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態における液晶シャッタの印加電圧−透過率曲線と、従来のイエローモードＳＴＮ液晶表示装置の印加電圧−透過率曲線である。
【図４】本発明の実施の形態における偏光板配置角度と透過率の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態における液晶素子のΔｎｄと透過率の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態を説明するための駆動波形と透過率−時間曲線。
【図７】本発明の第１の実施の形態における液晶シャッタの駆動波形と透過率−時間曲線。
【図８】本発明の第２の実施の形態における液晶シャッタの室温での駆動波形と透過率−時間曲線。
【図９】本発明の第２の実施の形態における液晶シャッタの低温での駆動波形と透過率−時間曲線。
【図１０】従来例におけるＴＮ液晶シャッタの配置関係を示す平面図である。
【図１１】従来例におけるＴＮ液晶シャッタを示す断面図である。
【図１２】従来例におけるＳＴＮ液晶表示装置の配置関係を示す平面図である。
【図１３】従来例におけるＳＴＮ液晶表示装置を示す断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態における液晶ピッチと応答時間の関係を示すグラフである。
【図１５】本発明の第３の実施の形態における液晶シャッタの配置関係を示す平面図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態における液晶シャッタの第２の配置関係を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 第１の基板
２ 第１の電極
３ 配向膜
４ 第２の基板
５ 第２の電極
６ 配向膜
７ 液晶
８ 下偏光板
９ 上偏光板
１０ 下液晶分子配向方向
１１ 上液晶分子配向方向
１２ 中央液晶分子方向
１３ 下偏光板吸収軸
１４ 上偏光板吸収軸
２６ オン応答時間
２７ オフ応答時間
２８ 保持時間
３２ 駆動波形
３３ 透過率−時間曲線
Ｔｒ リセット期間
Ｔｓ 走査期間
Ｔｆ フレーム期間[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal shutter used for a liquid crystal optical printer or a liquid crystal optical element and having a high-speed response, and a driving method of the liquid crystal shutter.
[0002]
[Prior art]
As a liquid crystal printer or a liquid crystal shutter used for a liquid crystal optical element, a liquid crystal shutter that can provide a bright and high contrast with high speed response, has a simple driving method, and can display a gradation is required, but all are satisfied. Things have not been developed yet.
[0003]
There are two types of liquid crystal shutters that have been developed to date: (1) one that uses a general nematic liquid crystal, and (2) one that uses a two-frequency driving nematic liquid crystal whose dielectric constant differs depending on the frequency. And (3) a method using a ferroelectric liquid crystal having spontaneous polarization.
[0004]
The liquid crystal shutter using the two-frequency driving nematic liquid crystal of (2) has a high-speed response, but the driving circuit is complicated because the driving voltage is high and the driving frequency is high. The liquid crystal shutter using the ferroelectric liquid crystal of (3) operates faster than the two-frequency drive and has a response time of several tens of microseconds, but has a problem in alignment stability due to the use of the smectic liquid crystal phase. In addition, there is a burning problem in which a display pattern is fixed due to direct current drive, and there is a difficulty in displaying a gradation in principle, and it has not been put to practical use except for special applications.
[0005]
On the other hand, the liquid crystal shutter using a general nematic liquid crystal of (1) also performs (a) white or black display by using the property called optical rotation which rotates incident light, and applies a voltage to a pixel. A so-called TN (twisted nematic) liquid crystal type, which applies a voltage to cause liquid crystal molecules to stand almost perpendicular to the substrate and cancel the optical rotation to display black or white, that is, a liquid crystal system of the so-called TN (twisted nematic) type. A so-called STN (super twisted nematic) liquid crystal system is known, in which white or black display is performed using the birefringence to be applied, and a voltage is applied to a display pixel to change the birefringence to perform black or white display. I have.
[0006]
An example of (a) is disclosed in JP-A-62-150330. A conventional example will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a cross-sectional view of a conventional TN liquid crystal shutter, and FIG. 10 is a plan view showing the arrangement when FIG. 11 is viewed from the upper polarizing plate 9 side. A first substrate 1 having a first electrode 2 made of ITO and an alignment film 3 formed thereon, a second substrate 4 having a second electrode 5 made of ITO and an alignment film 6 formed, and a nematic liquid crystal 7 It comprises a liquid crystal element and a lower polarizing plate 8 and an upper polarizing plate 9 arranged so that their absorption axes are orthogonal to each other. Here, the twist angle of the liquid crystal element is 90 °, the absorption axis 13 of the lower polarizer is parallel to the lower liquid crystal molecule orientation direction 10 which is the orientation direction of the liquid crystal of the first substrate 1, and the absorption angle of the upper polarizer is The axis 14 is parallel to the upper liquid crystal alignment direction 11 which is the liquid crystal alignment direction of the second substrate 4.
[0007]
In the state where no voltage is applied, the linearly polarized light incident from the lower polarizing plate 8 is rotated by 90 ° due to the optical rotation of the liquid crystal, emitted from the upper polarizing plate 9, and is in an open state, which is a so-called positive display. When a voltage of 15 V is applied at a driving frequency of 5 kHz, the liquid crystal molecules stand in the direction perpendicular to the substrate, and the optical rotation is lost. Therefore, the linearly polarized light incident by the lower polarizing plate 8 proceeds without rotating in the liquid crystal element, and It is closed because it is blocked by the polarizing plate 9.
[0008]
As an example of (b), there is an STN liquid crystal display device called a yellow mode used in a general liquid crystal display device. A conventional example will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a cross-sectional view of a conventional STN liquid crystal display device, and FIG. 12 is a plan view showing the arrangement when FIG. 13 is viewed from the upper polarizing plate 9 side. A first substrate 1 having a first electrode 2 made of ITO and an alignment film 3 formed thereon, a second substrate 4 having a second electrode 5 made of ITO and an alignment film 6 formed, and a nematic liquid crystal 7 It comprises a liquid crystal element and a lower polarizing plate 8 and an upper polarizing plate 9 arranged so that the absorption axes intersect at 60 °. Here, the twist angle of the liquid crystal element is 240 °, the absorption axis 13 of the lower polarizing plate is located at the position of the lower liquid crystal molecule orientation direction 10 and 45 ° which is the orientation direction of the liquid crystal of the first substrate 1, and the upper polarization The absorption axis 14 of the plate is located at 45 ° with respect to the upper liquid crystal molecule orientation direction 11 which is the orientation direction of the liquid crystal of the second substrate 6. Therefore, the central liquid crystal molecular direction 12 and the lower polarizing plate absorption axis 13 corresponding to the liquid crystal molecule alignment direction between the first substrate 1 and the second substrate 4 are located at 75 °. The plate absorption shaft 14 is arranged at a position of 15 °.
[0009]
In the state where no voltage is applied, the linearly polarized light incident on the liquid crystal molecules from the lower polarizing plate 8 in the 45 ° direction becomes an elliptically polarized state due to the birefringence of the liquid crystal, and becomes a yellowish white from the upper polarizing plate 9. It is in an open state where light is emitted, and a so-called positive display is performed. When a voltage of 3 to 5 V is applied at a driving frequency of 1 to 5 kHz, the liquid crystal molecules 7 stand in a direction perpendicular to the substrate, the birefringence of the liquid crystal decreases, and the linearly polarized light incident by the lower polarizing plate 8 changes to an elliptically polarized state. Then, the light is changed to bluish black from the upper polarizing plate 9 and is emitted, and the light enters a closed state.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method (a), the response time for applying a voltage from the open state to the closed state by applying a voltage is as short as several ms, but the response time for removing the voltage from the closed state and returning to the open state is 10 to several tens ms. Therefore, it is necessary to lengthen the frame period, which is a writing cycle in which opening and closing are repeated. As a result, the writing time is increased in the liquid crystal printer, the printing speed is reduced, and the frame period is several ms. It cannot be applied to high-speed liquid crystal optical elements that require
[0011]
In addition, in the embodiments of the above publication, it is described that a liquid crystal element in a 270 ° twist or a 450 ° twist state other than the 90 ° twist state has a shorter response time to return to the open state, and is more preferable. Certainly, the response time of 270 ° twist is shorter than that of 90 ° twist, but the alignment stability is difficult, and a special alignment film such as a SiO oblique deposition film that can obtain a high pretilt must be used. Not practical.
[0012]
In the method (b), the response time from the closed state to the open state can be shortened to several ms by using a practical so-called STN liquid crystal element of 225 to 250 ° twist as the liquid crystal element. When a voltage is applied to the liquid crystal element, the color becomes bluish black, so the contrast is as low as about 10, and when the applied voltage is further increased, the elliptically polarized state changes to become bright again. Therefore, the applied voltage cannot be set too high, and the response time from opening to closing becomes long, from 10 to several tens of ms, and is not often used as a liquid crystal shutter.
[0013]
An object of the present invention is to obtain high-speed response and high contrastLCD shutterIt is to provide a driving method.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above objectives,The liquid crystal shutter used in the present invention has a pair ofA liquid crystal element having a nematic liquid crystal having a twist angle of 180 degrees or more between substrates is provided, and a pair of polarizing plates are arranged so as to sandwich the liquid crystal element. The liquid crystal element forms an absorption axis of the pair of polarizing plates. The angle is in the range of 80 ° to 100 °, and the angle between the absorption axis of the polarizing plate and the direction of the central liquid crystal molecule of the liquid crystal element is ± 40 ° to ± 50 °.Range.
[0015]
The liquid crystal shutter used in the present invention has a pair ofA liquid crystal element having a nematic liquid crystal having a twist angle of 180 degrees or more between substrates is provided, and a pair of polarizing plates are arranged so as to sandwich the liquid crystal element. The liquid crystal element forms an absorption axis of the pair of polarizing plates. The angle is in the range of 80 ° to 100 °, and Δnd which is the product of the birefringence Δn of the nematic liquid crystal and the gap d between the first substrate and the second substrate is 600 to 900 nm.Range.
[0016]
Further, as a liquid crystal shutter used in the present invention,The angle between the absorption axis of the polarizing plate and the direction of the central liquid crystal molecule of the liquid crystal element is in a range of ± 40 ° to ± 50 °, andNematic liquid crystalBirefringence Δn,Pair ofΔnd which is the product of the gap d of the substrate is 600 to 900 nm.It is good also as a range.
[0017]
Here, the nematic liquid crystalThe quotient d / P of the twist pitch P and the gap d between the first substrate and the second substrate is 0.5 to 0.9.A liquid crystal shutter having a range may be used.
[0018]
Also, a pair of substratesD / P which is a quotient with the gap d is in a range of 0.5 to 0.9,furtherThe birefringence Δn of the nematic liquid crystal;Pair ofΔnd which is the product of the gap d of the substrate is 600 to 900 nm.A liquid crystal shutter having a range may be used.
[0019]
further,The angle formed by the central liquid crystal molecule direction of the liquid crystal element is in a range of ± 40 ° to ± 50 °,Nematic liquid crystalD / P, which is the quotient of the twist pitch P and the gap d between the pair of substrates, is in the range of 0.5 to 0.9,More nematic liquid crystalBirefringence Δn,Pair ofΔnd which is the product of the gap d of the substrate is 600 to 900 nm.It may be a range.
[0020]
The driving method of the liquid crystal shutter according to the present invention is a driving method using the liquid crystal shutter described above,The liquid crystal shutter has a closed state where the transmittance is temporarily higher than the initial transmittance when no voltage is applied by applying a voltage to the pixel, and the transmittance becomes almost zero after passing through the open state of the maximum transmittance. In one writing to the pixel,A reset period in which all pixels are closed and a scanning period in which desired pixels are opened / closed or half-opened are defined.The pixel has the maximum transmittanceMaintained retention timeMore scanning periodIt is characterized by obtaining a bright display and making the brightness constant by shortening the length.
[0021]
Also thisA gradation display is performed by making the time for keeping the voltage applied during the scanning period at 0 V variable,furtherThe color change of gradation display is reduced by shortening the time of the scanning period to the holding time during which the liquid crystal shutter maintains the maximum transmittance.
[0022]
OrThe gradation display is performed by changing the applied voltage during the scanning period from 0 V, and the color change of the gradation display is performed by making the scanning period shorter than the holding time during which the liquid crystal shutter maintains the maximum transmittance. Is reduced.
[0023]
OrThe time of the scanning period is shorter than the holding time during which the liquid crystal shutter maintains the maximum transmittance,During the frame periodControl the length according to the substrate temperature,During this frame periodThe brightness of the liquid crystal shutter is kept constant by making the length longer at low temperatures and shorter at high temperatures.
[0025]
(Action)
The operation of the liquid crystal shutter according to the present invention will be described with reference to FIGS. A curve 20 shown by a solid line in FIG. 3 is a voltage-transmittance curve showing a change in transmittance with respect to an applied voltage of the liquid crystal shutter used in the present invention. For comparison, the voltage-transmittance of a conventional yellow mode STN liquid crystal display device is represented by a curve 21 indicated by a broken line. Both are 240 ° twisted STN liquid crystal elements, Δnd is equal at 800 nm, and only the polarizing plate crossing angle and the polarizing plate arrangement are different. In the liquid crystal shutter of the present invention, the absorption axes of a pair of upper and lower polarizing plates are orthogonal to each other, and in the conventional yellow mode STN liquid crystal element, the absorption axes of the pair of upper and lower polarizing plates intersect at 60 °, and FIG. The arrangement is as shown.
[0026]
In both cases, the open state when no voltage is applied uses the birefringence of the liquid crystal element. However, the conventional yellow mode has a higher transmittance because the polarizing plate is disposed so as to have a higher birefringence, but is colored yellow. On the other hand, since the liquid crystal shutter of the present invention also utilizes birefringence, the initial transmittance Y0 without application of voltage is slightly colored yellow, but reaches the maximum transmittance Ym when voltage is applied, and becomes almost achromatic. After that, the transmittance decreases. The voltage-transmittance curve 20 is greatly affected by the arrangement of the polarizing plates, and by optimizing the voltage-transmittance curve 20, a bright and favorable characteristic can be obtained.
[0027]
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the arrangement of the polarizing plates and the transmittance, obtained by an experiment, in the liquid crystal element used for the liquid crystal shutter of the present invention. Curve 23 shows the voltage when the lower polarizer absorption axis is rotated from the direction of the central liquid crystal molecule located between the first substrate and the second substrate with the upper and lower polarizer absorption axis crossing angles fixed at 90 °. The initial transmittance Y0 when no voltage is applied is shown, and the curve 22 shows the maximum transmittance Ym. By arranging the absorption axis of the lower polarizing plate at ± 45 ° with respect to the direction of the central liquid crystal molecule, the initial transmittance Y0 and the maximum transmittance Ym can be made highest, and when actually measured, the color is close to achromatic. Characteristic.
[0028]
In the yellow mode, the closed state also uses birefringence, so that black characteristics can be obtained at a low voltage of about 3 V as shown by a curve 21 shown by a broken line in FIG. The rate is not completely reduced and the contrast is low. When a voltage is further applied, the transmittance increases again, and the contrast further decreases. Therefore, a high voltage cannot be applied, and the response time from opening to closing cannot be shortened.
[0029]
However, the liquid crystal shutter of the present invention uses the state in which the liquid crystal element stands almost perpendicular to the substrate and has no birefringence in the closed state. Therefore, as shown by a curve 20 shown by a solid line in FIG. 3, a high voltage of 10 V or more is required, but a high contrast is obtained, and at the same time, the response time from opening to closing can be shortened to 1 ms or less.
[0030]
In addition, since the liquid crystal shutter of the present invention uses a liquid crystal element having a response time of 180 ° twist or more from the close to the open state, a polarizing plate is arranged in parallel with the liquid crystal molecules and a 90 ° twist that utilizes optical rotation is used. It is 1 to 3 ms, which is much faster than a conventional TN liquid crystal shutter, and enables a high-speed response.
[0031]
Therefore, in the present invention, a liquid crystal element having a twist of 180 ° or more is used, the birefringence is used in the open state by displacing the polarizing plate with the liquid crystal molecules, and the liquid crystal is in the closed state with respect to the substrate. By standing vertically and utilizing a state in which birefringence is almost eliminated, it is possible to provide a liquid crystal shutter with high contrast and high response speed.
[0032]
Next, the operation of the liquid crystal shutter driving method of the present invention capable of obtaining a good gradation display will be described. As shown in FIG. 3, the liquid crystal shutter of the present invention enters a black display closed state after passing through the maximum transmittance Ym from the initial transmittance Y0 when no voltage is applied. The initial transmittance Y0 is colored yellow, and it is not preferable to use this state to perform gradation display.
[0033]
On the other hand, it was confirmed by an experiment that when the voltage was removed from the closed state, the transmittance sharply increased, returned to the initial transmittance Y0 after maintaining the state of the maximum transmittance Ym for a certain period of time. Therefore, if opening and closing are repeated within the holding time in which the state of the maximum transmittance Ym is maintained, the maximum brightness can be obtained and the constant brightness can be maintained, and further, there is no coloring and good linearity. The gradation display becomes possible.
[0034]
Therefore, a frame period in which one writing is performed is composed of a reset period in which all pixels are closed and a scanning period in which writing is performed. The scanning period is determined by a holding time for maintaining the state of the maximum transmittance Ym. By shortening it and forcibly returning it to the closed state in the reset period before returning from the maximum transmittance Ym to the initial transmittance Y0, it is possible to provide a driving method that is capable of performing bright and excellent gradation display. Become.
[0035]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First Embodiment)
Hereinafter, a configuration of a liquid crystal shutter and a driving method of the liquid crystal shutter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0036]
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the liquid crystal shutter according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a plan view showing FIG. 2 as viewed from above. Hereinafter, the configuration of the liquid crystal shutter of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 alternately.
[0037]
The liquid crystal shutter according to the present embodiment is composed of a first substrate 1 made of glass having a thickness of 0.7 mm on which a first electrode 2 made of ITO and an alignment film 3 are formed, and a second electrode 5 made of ITO. The thickness O. A liquid crystal element is formed from the second substrate 4 made of 7 mm glass and the nematic liquid crystal 7. Since the birefringence Δn of the nematic liquid crystal used is 0.2 and the gap d between the first substrate 1 and the second substrate 6 is 4 μm, the Δnd value indicating the birefringence of the liquid crystal element is set to 800 nm. I do.
[0038]
The alignment film 3 of the first substrate 1 has been rubbed in the lower liquid crystal molecule alignment direction 10 of FIG. 1, and the alignment film 6 of the second substrate 4 has been rubbed in the upper liquid crystal molecule alignment direction 11. ing. A revolving substance called a chiral material is added to the nematic liquid crystal having a viscosity of 18 cp, the twist pitch P is adjusted to 8 μm, d / P = 0.5, and a counterclockwise 240 ° twist liquid crystal element is formed.
[0039]
The lower polarizing plate 8 and the upper polarizing plate 9 are arranged on both outer sides of the liquid crystal element such that the lower polarizing plate absorption axis 13 and the upper polarizing plate absorption axis 14 are orthogonal to each other. The lower polarizing plate absorption axis 13 is disposed at an angle of 45 ° counterclockwise with respect to the central liquid crystal molecular direction 12 indicating the liquid crystal alignment direction of the intermediate portion between the first substrate 1 and the second substrate 4 of the nematic liquid crystal 7. The plate absorption axis 14 is arranged at an angle of 45 ° clockwise with respect to the central liquid crystal molecule direction 12 to form a positive liquid crystal shutter.
[0040]
In the state where no voltage is applied, the linearly polarized light incident from the lower polarizer 8 becomes elliptically polarized light due to the birefringence of the liquid crystal, becomes a white display slightly yellower than the upper polarizer 9, and exits in an open state. It has a positive display. When a DC or AC voltage of 10 to 20 V is applied, the liquid crystal molecules stand in the direction perpendicular to the substrate, lose birefringence, and the linearly polarized light incident by the lower polarizing plate 8 proceeds through the liquid crystal element as it is, and the upper polarizing plate 9, the black display is closed.
[0041]
A curve 20 shown by a solid line in FIG. 3 shows a transmittance-voltage curve of the liquid crystal shutter of the present invention. The transmittance gradually increases from the initial transmittance Y0 when no voltage is applied, and after reaching the maximum transmittance Ym near the applied voltage of 2 V, the transmittance decreases. The transmittance at an applied voltage of 10 V is about 1/50 of the initial transmittance Y0, and the contrast ratio is about 50. However, when a higher voltage of 20 V is applied, a contrast ratio of 100 or more can be obtained.
[0042]
As described above, since the open state in which white display is performed when no voltage is applied uses the birefringence of the liquid crystal element, it is important to set the polarizing plate and Δnd representing the liquid crystal element birefringence. Has a significant effect.
[0043]
FIG. 4 shows a liquid crystal element of 240 ° twist and Δnd = 800 nm, and the lower polarizer is rotated counterclockwise from the central liquid crystal molecule direction while the crossing angle between the lower polarizer absorption axis 13 and the upper polarizer absorption axis 14 is fixed at 90 °. 8 shows the arrangement angle of the lower polarizing plate and the transmittance of the liquid crystal shutter when 8 is rotated. A curve 22 indicated by a solid line indicates the relationship between the maximum transmittance Ym and the polarizing plate arrangement angle, and a curve 23 indicated by a broken line indicates the relationship between the initial transmittance Y0 with no voltage applied and the polarizing plate arrangement angle. When the polarizing plate arrangement angle is −60 °, the lower liquid crystal molecule alignment direction 10 and the lower polarizing plate absorption axis 13 are parallel. When the polarizing plate arrangement angles are −45 ° and + 45 °, both the initial transmittance Y0 and the maximum transmittance Ym show maximum values, and there is little coloring, which is the most preferable.
[0044]
FIG. 5 shows a 240 ° twisted liquid crystal element in which the crossing angle between the lower polarizing plate absorption axis 13 and the upper polarizing plate absorption axis 14 is 90 °, and the lower polarizing plate absorption axis 13 is 45 ° counterclockwise from the central liquid crystal molecule direction 12. 9 shows Δnd of the liquid crystal element and the transmittance of the liquid crystal shutter in a state where the liquid crystal element is arranged at a rotated position. A curve 24 indicated by a solid line indicates the maximum transmittance Ym, and a curve 25 indicated by a broken line indicates the initial transmittance Y0 when no voltage is applied. When Δnd = 650 nm, the maximum transmittance Ym becomes maximum, and does not change much even when Δnd increases. However, the initial transmittance Y0 without application of voltage gradually decreases, so that it is not preferable that Δnd is too high. Conversely, if Δnd is smaller than 650 nm, the maximum transmittance Ym also becomes smaller. Therefore, the Δnd value is preferably from 600 nm to 900 nm, and particularly preferably from 700 nm to 800 nm.
[0045]
The optimum Δnd value slightly varies depending on the twist angle, but falls within the range of approximately 600 nm to 900 nm in the range of the twist angle of 180 ° to 260 °.
[0046]
In the present embodiment, since the twist angle is set to 240 ° and Δnd = 800 nm, an open state of white display that is bright and has relatively little coloring can be obtained, and a contrast of 100 or more when a drive voltage of 20 V is applied is obtained. Can be
[0047]
Next, a response time and a driving method of the liquid crystal shutter according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a drive waveform 30 when a 100 Hz 20 V AC signal is applied to the liquid crystal shutter of the present invention for 50 ms, and a transmittance-time curve 31 representing a temporal change in transmittance. When an AC signal is applied from the open state where no voltage is applied, the transmittance instantaneously increases and then turns black. The ON response time 26 is affected by the applied voltage, and becomes faster as a higher voltage is applied to the liquid crystal shutter. Since a high voltage of 20 V is applied to the liquid crystal shutter of the present embodiment, the on-response time 26 is very high, less than 1 ms.
[0048]
On the other hand, when the AC signal is returned to 0 V from the closed state, the maximum transmittance is reached in about 2 ms, and then returns to the initial transmittance in about 20 ms. The response time for returning from the closed state to the open state is shorter for the liquid crystal element having a large twist angle because the elastic force for returning the liquid crystal twist is used. The original definition of the response time as the liquid crystal element is the time until the change of the liquid crystal molecules is stabilized, which is 20 ms in FIG. 6. However, if the liquid crystal element is used as a liquid crystal shutter, the response time until the white display returns to the open state. Is effective as a response time, the OFF response time 27 of the liquid crystal shutter of the present invention, which is 240 ° twist, is 2 ms, and a liquid crystal shutter with high response speed can be obtained.
[0049]
Further, from the black state in the closed state to the maximum transmittance in the open state, a bluish white display with relatively little coloring is displayed. After about 10 ms, which is the holding time 28 at which the maximum transmittance is maintained, the transmittance decreases while slightly yellowing. Therefore, in order to perform the gradation display, the liquid crystal shutter returns to the closed state by applying the reset signal within the holding time 28 during which the maximum transmittance is maintained, and the state in which the coloring between the closed state and the maximum transmittance is small is small. Is used, it is possible to perform bright and excellent gradation display.
[0050]
FIG. 7 shows a drive waveform 32 and a transmittance-time curve 33 when the liquid crystal shutter of the present invention is applied to a color video liquid crystal printer. The reset period Tr is set to 1 ms longer than the ON response time 26, and the scanning period Ts is set to 4 ms shorter than 10 ms of the holding time 28. FIG. 7 shows a frame period Tf, which corresponds to one writing period and includes one reset period Tr and one scanning period Ts. The first frame at the left end in FIG. 7 shows a fully open state, the second frame at the center shows a half open state, and the third frame at the right end shows a closed state.
[0051]
In the reset period Tr, a DC signal of 20 V is applied as a reset waveform in order to close all the pixels. The scanning waveform applied in the scanning period Ts is set to 0 V during the scanning period when fully opened, to 20 V during the scanning period to maintain the closed state, and to the scanning period Ts during half-opened state to produce halftones. Is set to 0 V in a 2 ms section, and 20 V is applied to the remaining 2 ms section.
[0052]
By inverting the polarity of the reset waveform and the scanning waveform every frame, application of a long-term DC voltage to the liquid crystal element is suppressed. After all the pixels of the liquid crystal shutter are returned to the closed state in the reset period Tr, only a predetermined pixel is opened or closed or an arbitrary gradation display state is set in the scanning period Ts by changing the time during which the applied voltage is set to 0 V. I do.
[0053]
Since the scanning period Ts is set to 4 ms, it is longer than 2 ms of the off-response time 27 reaching the maximum transmittance Ym from the closed state and shorter than 10 ms of the holding time 28 for maintaining the maximum transmittance Ym. A liquid crystal shutter capable of gradation display with little color change and good linearity was obtained, and a high-quality full-color image print was obtained.
[0054]
In this embodiment mode, a 240 ° twist is used as a liquid crystal element. However, a similar effect can be obtained by using a liquid crystal element having a twist of 180 ° twist or more.
[0055]
Also, the absorption axes of the upper and lower polarizers need only intersect approximately 90 °, and the polarizer arrangement angle can be between 40 ° and 50 ° relative to the central liquid crystal molecular direction.
[0056]
In this embodiment, the absorption axis of the polarizing plate is arranged at ± 45 ° with respect to the direction of the central liquid crystal molecule, and the Δnd of the liquid crystal element is set to 800 nm. To some extent, a certain effect can be obtained. Further, even if the Δnd of the liquid crystal element is set in the range of 600 to 900 nm and the arrangement of the polarizing plates is set to a value other than ± 45 °, a certain effect can be obtained.
[0057]
Further, in the present embodiment, gradation display is performed by changing the time for which the voltage applied during the scanning period Ts is maintained at 0V, which is the off voltage, but the voltage applied during the scanning period is changed from 0V. By making the off-response time 27 longer, it is possible to perform gradation display by a voltage modulation method.
[0058]
(Second embodiment)
Next, as a second embodiment, a second driving method using a liquid crystal shutter having the same configuration as the liquid crystal shutter used in the first embodiment will be described with reference to FIGS. 6, 8 and 9. explain.
[0059]
FIG. 8 shows a driving waveform 34 and a transmittance-time curve 35 at room temperature when the liquid crystal shutter of the present invention is applied to a color video liquid crystal printer. FIG. 9 shows a driving waveform 36 and a transmittance at 0 ° C. -A time curve 37 is shown. In FIG. 8, the reset period Tr at room temperature is set to 1 ms, and the scanning period Ts is set to 4 ms, which is shorter than 10 ms of the holding time 28 for maintaining the maximum transmittance. A frame period Tf corresponding to one writing period includes one reset period Tr and one scanning period Ts. The first frame at the left end of FIG. 8 is in a fully open state, the second frame to the right of the first frame is in a half open state, the third frame to the right of the second frame is in a closed state, and this is repeated twice. It is shown.
[0060]
In the reset period Tr at room temperature, in order to close all the pixels, a pulse of 20 V and a width of 0.5 ms is applied as a pair of positive and negative pulses as a reset waveform. As a scanning waveform applied in the scanning period Ts, a pulse waveform having a width of 0.5 ms and a voltage of 20 V during the scanning period Ts is applied when the fully opened state is set to 0 V during the scanning period Ts, and 20 V during the scanning period Ts when the closed state is maintained. In the half-open state for adjusting the tone, a section of 2 ms, which is 1/2 of the scanning period Ts, is set to 0 V, and a pulse waveform of 20 V and a width of 0.5 m is applied to the remaining section of 2 ms.
[0061]
By configuring the reset waveform and the scanning waveform with a 0.5 ms pulse waveform having positive and negative polarities, long-term DC application to the liquid crystal element is suppressed. After all the pixels of the liquid crystal shutter are returned to the closed state in the reset period Tr, the voltage applied in the scanning period Ts is maintained at 0 V, so that only predetermined pixels are opened or closed or an arbitrary gradation display state is established. To
[0062]
Since the scanning period Ts at room temperature is set to 4 ms, it is longer than the response time 2 ms to reach the maximum transmittance Ym from the closed state and shorter than 10 ms of the holding time 28 for maintaining the maximum transmittance. In addition, a liquid crystal shutter having a small color change and capable of gradation display with good linearity can be obtained.
[0063]
However, when the temperature decreases, the response time of the liquid crystal element becomes slow. In particular, since the OFF response time 27 from the closed state to the open state is delayed, the brightness of the open state is reduced, and at a low temperature, the open state is not exhibited at all. Therefore, in the present embodiment, a temperature sensor is provided on the substrate, and when the substrate temperature falls below 5 ° C., the reset period Tr and the scanning period Ts are automatically doubled.
[0064]
As can be seen from the transmittance-time curve 37 at 0 ° C. in FIG. 9, the response time of the liquid crystal shutter of the present invention at 0 ° C. is 1.5 ms for the ON response time 26 from open to closed and 1.5 ms for closed. The off response time 27 from the opening to the opening is 4 ms, which is about twice as slow. At 0 ° C., the holding time 28 is also approximately doubled to 20 ms. However, as shown in the drive waveform 36 at 0 ° C., the reset period Tr is delayed by 2 ms and the scanning period Ts is delayed by 8 ms, so that a sufficient open state can be obtained.
[0065]
When the liquid crystal shutter of the present embodiment is applied to a liquid crystal printer, the printing speed at low temperature is reduced to half of room temperature, but a high quality full-color image print can be obtained even at room temperature or 0 ° C.
[0066]
In the second embodiment of the present invention, the frame period Tf including the reset period Tr and the scanning period Ts is doubled without changing the pulse width in the low temperature state, but the pulse width is also doubled at the same time. Even if the width is changed, the same effect can be obtained.
[0067]
In the second embodiment of the present invention, the frame period Tf is constituted by the reset period Tr and the scanning period Ts. However, when the halftone display is unnecessary, the reset period Tr is omitted, and the frame period Tf is constituted only by the scanning period Ts. Even if it composes, nothing can be done.
[0068]
In the second embodiment of the present invention, gray-scale display is performed by changing the time during which the voltage applied during the scanning period Ts is maintained at 0 V, which is the off-voltage, but the voltage applied during the scanning period is reduced. By changing the voltage from 0 V and delaying the off response time 27, it is possible to perform gradation display by a voltage modulation method.
[0069]
(Third embodiment)
Hereinafter, the configuration of the liquid crystal shutter according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0070]
The configuration of the liquid crystal shutter according to the third embodiment of the present invention is the same as that of FIG. 2 described in the first embodiment, and the arrangement angles of the upper and lower polarizers and the twist pitch P of the nematic liquid crystal are different. . FIG. 15 is a plan view of a liquid crystal shutter according to the third embodiment of the present invention. Hereinafter, the configuration of the liquid crystal shutter of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 15 alternately.
[0071]
The liquid crystal shutter according to the present embodiment is composed of a first substrate 1 made of glass having a thickness of 0.7 mm on which a first electrode 2 made of ITO and an alignment film 3 are formed, and a second electrode 5 made of ITO. The thickness O. A liquid crystal element is formed from the second substrate 4 made of 7 mm glass and the nematic liquid crystal 7. Since the birefringence Δn of the nematic liquid crystal used is 0.2 and the gap d between the first substrate 1 and the second substrate 6 is 4 μm, the Δnd value indicating the birefringence as a liquid crystal element is set to 800 nm. .
[0072]
The alignment film 3 of the first substrate 1 is rubbed in the lower liquid crystal molecule alignment direction 10 in FIG. 15, and the alignment film 6 of the second substrate 4 is rubbed in the upper liquid crystal molecule alignment direction 11. ing. A revolving substance called a chiral material is added to the nematic liquid crystal having a viscosity of 18 cp, the twist pitch P is adjusted to 5 μm, d / P = 0.8, and a left-handed 240 ° twist liquid crystal element is formed.
[0073]
The lower polarizing plate 8 and the upper polarizing plate 9 are arranged on both outer sides of the liquid crystal element such that the lower polarizing plate absorption axis 13 and the upper polarizing plate absorption axis 14 intersect at 84 °. The lower polarizing plate absorption axis 13 is disposed at an angle of 42 ° counterclockwise with respect to the central liquid crystal molecule direction 12 indicating the liquid crystal alignment direction of the intermediate portion between the first substrate 1 and the second substrate 4 of the nematic liquid crystal 7. The plate absorption axis 14 is arranged at an angle of 42 ° clockwise with respect to the central liquid crystal molecule direction 12 to form a positive liquid crystal shutter.
[0074]
Here, the reason why the crossing angle between the absorption axes of the upper and lower polarizers is made narrower than a right angle of 84 ° is to further improve the color of the liquid crystal shutter when no voltage is applied, and the pale yellow becomes slightly bluish and white. In particular, the background color can be improved when the liquid crystal shutter of the present invention is combined with a light emitting element and applied to a field sequential color display device that performs color display by time division. However, since the transmittance in the closed state increases and the contrast decreases, it is not preferable to make the angle smaller than 80 °.
[0075]
Next, the relationship between the twist pitch of the liquid crystal and the response time will be described. FIG. 14 is a graph showing the relationship between the twist pitch P of the liquid crystal, the quotient d / P of the distance d between the first substrate 1 and the second substrate 6, and the response time at room temperature. Is the ON response time when 20 V is applied, and the curve 27 shown by the solid line is the OFF response time to a voltage of 0 V. The on-response time 26 is constant without being affected by d / P, but the off-response time 27 increases as the d / P increases.
[0076]
In a normal 240 ° twist STN liquid crystal display, depending on the tilt angle of the alignment film 6 to be used, when the value of d / P is larger than 0.5, a voltage near the operation start voltage of about 2 V is applied. Then, an alignment defect called a stripe domain occurs, and the display quality is remarkably reduced. Therefore, the d / P of the STN liquid crystal display is often set to 0.45 to 0.5. However, since the applied voltage of the liquid crystal shutter of the present invention was 10 V or more, which was much higher than the operation start voltage, it was confirmed by experiments that even if the value of d / P was larger than 0.5, no alignment failure occurred.
[0077]
Therefore, the off response time 27 can be shortened by setting d / P as large as possible within a range where a desired twist angle can be obtained. Assuming that the twist angle is θ, the desired twist angle is obtained up to d / P = (θ + 90) / 360, and above that, the desired twist angle is + 180 °. In other words, in the case of 240 ° twist, the twist is 240 ° up to d / P = 0.91, but above that, it becomes 420 ° twist. In the third embodiment of the present invention, d / P = 0.8 is set in consideration of alignment stability. The off response time of the liquid crystal shutter of the third embodiment can be 1.1 ms, which is about の of the off response time 27 of the liquid crystal shutter used in the first embodiment.
[0078]
Of course, even if the value of d / P is set to 0.5 or less, the off-response time is delayed, but it can be used as a liquid crystal shutter. The minimum value of d / P is determined by (θ−90) / 360, and is 0.42 in the case of 240 ° twist, and 0.25 in the case of 180 ° twist. .4 or more is preferred.
[0079]
In the third embodiment of the present invention, since the twist angle is set to 240 °, Δnd = 800 nm, and the absorption axis arrangement angle of the polarizing plate is set to 84 °, a bright and good open state of white display is obtained. And a contrast of 50 or more when a drive voltage of 20 V is applied. Further, since the twist pitch P of the liquid crystal is shortened and d / P = 0.8, the off response time 27 is shortened, and good shutter performance can be obtained even at a low temperature.
[0080]
In order to improve the hue of the liquid crystal shutter when no voltage is applied, in addition to the arrangement shown in FIG. 15, as shown in FIG. The shaft 13 can be arranged at the upper right. In this case, in order to improve the hue when no voltage is applied, the crossing angle between the absorption axes of the upper and lower polarizing plates is widened to 96 °. Also in this case, the contrast decreases as the crossing angle between the absorption axes of the upper and lower polarizing plates increases, so that it is not preferable to set the angle to 100 ° or more. The display characteristics of the front surface are the same in the arrangement of the polarizing plate shown in FIG. 15 and the arrangement of the polarizing plate shown in FIG. 16, but the arrangement of the polarizing plate shown in FIG. Can be improved. Therefore, the arrangement of the polarizing plate shown in FIG. 16 is more preferable.
[0081]
【The invention's effect】
As is clear from the above explanation,The driving method of the liquid crystal shutter of the present inventionBy using this, it is possible to provide a bright, high-contrast liquid crystal shutter with high-speed response and a driving method of a liquid crystal shutter capable of displaying gradation. Further, by changing the time of the frame period Tf depending on the operating temperature, it is possible to maintain stable shutter characteristics from a low temperature to a high temperature.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an arrangement relationship of a liquid crystal shutter according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing a liquid crystal shutter according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows an applied voltage-transmittance curve of a liquid crystal shutter and an applied voltage-transmittance curve of a conventional yellow mode STN liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a polarizing plate arrangement angle and transmittance according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a relationship between Δnd and transmittance of the liquid crystal element in the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a driving waveform and a transmittance-time curve for describing the embodiment of the present invention.
FIG. 7 shows a drive waveform and a transmittance-time curve of a liquid crystal shutter according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a driving waveform and a transmittance-time curve at room temperature of a liquid crystal shutter according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows a driving waveform and a transmittance-time curve at a low temperature of a liquid crystal shutter according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a plan view showing an arrangement relationship of a TN liquid crystal shutter in a conventional example.
FIG. 11 is a sectional view showing a conventional TN liquid crystal shutter.
FIG. 12 is a plan view showing an arrangement relationship of a conventional STN liquid crystal display device.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a conventional STN liquid crystal display device.
FIG. 14 is a graph showing a relationship between a liquid crystal pitch and a response time according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a plan view showing an arrangement relationship of a liquid crystal shutter according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a plan view showing a second arrangement relationship of the liquid crystal shutter according to the third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 First substrate
2 First electrode
3 Alignment film
4 Second substrate
5 Second electrode
6 Alignment film
7 LCD
8 Lower polarizing plate
9 Upper polarizing plate
10. Alignment direction of lower liquid crystal molecules
11 Upper liquid crystal molecular alignment direction
12. Central liquid crystal molecule direction
13 Lower polarizing plate absorption axis
14 Absorption axis of upper polarizing plate
26 ON response time
27 OFF response time
28 Retention time
32 Drive waveform
33 transmittance-time curve
Tr reset period
Ts scanning period
Tf frame period
