JPH0412458B2 - - Google Patents
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- JPH0412458B2 JPH0412458B2 JP59058016A JP5801684A JPH0412458B2 JP H0412458 B2 JPH0412458 B2 JP H0412458B2 JP 59058016 A JP59058016 A JP 59058016A JP 5801684 A JP5801684 A JP 5801684A JP H0412458 B2 JPH0412458 B2 JP H0412458B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
- G02F1/13781—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering using smectic liquid crystals
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- Liquid Crystal (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、表示素子や光バルブ等の光学変調素
子に係り、詳しくは多数の画素を時分割駆動によ
つて動作させるに適した新規な液晶光学素及びそ
の駆動法に関する。
子に係り、詳しくは多数の画素を時分割駆動によ
つて動作させるに適した新規な液晶光学素及びそ
の駆動法に関する。
従来、マトリクス状に多数個の画素を形成した
液晶表示素子の構成法として、次のものが挙げら
れるが、それぞれ欠点を有する。
液晶表示素子の構成法として、次のものが挙げら
れるが、それぞれ欠点を有する。
１ 単純電極マトリクスによる方法；
極めて作製が容易であるが、非選択点にも電
界が印加されてクロストークが生じる。このた
め、画素容量を上げることが出来ない。
界が印加されてクロストークが生じる。このた
め、画素容量を上げることが出来ない。
２ 各画素に対応したTFT（薄膜トランジスタ）
等の能動素子を設ける方法； 各能動素子が明確なスイツチング動作を行う
ために、クロストークが生じることは避け得る
が、能動素子の作製に極めて精密なアライメン
ト技術を要し、これを大画面の液晶素子に適用
しようとした場合には、極めて高コストとな
る。
等の能動素子を設ける方法； 各能動素子が明確なスイツチング動作を行う
ために、クロストークが生じることは避け得る
が、能動素子の作製に極めて精密なアライメン
ト技術を要し、これを大画面の液晶素子に適用
しようとした場合には、極めて高コストとな
る。
３ 各画素に対応したMIM（金属／絶縁体／金
属）構造等の非線型の電圧−電流特性を有する
二端子の非線型素子（以下、非線型素子とい
う）を用いる方法； 各非線型素子と各画素に対応する液晶層との
電気的マツチングが良好にとれる場合には、ク
ロストークが防止され、画素容量はある程度大
きくできるが、画素密度を上げようとした場合
には、各画素の液晶層の静電容量が小さくな
り、電気的マツチングをとるためには、各非線
型素子の静電容量もこれに応じて小さくしなけ
ればらず、非線型素子が電荷保持機能をもつた
めには、駆動条件の厳しさとともに、作製上に
大きなネツクとなつている。この非線型素子を
用いた液晶の駆動法に関しては、多数の報告が
ある。例えば、IEEETransactions on
Electron Devices、Vol.ED−28、No.６、
JUNE1981に掲載されているDavid R.Baraff
他による“The Optimization of Metal−
Insulator−Metal Nonlinear Devices forUse
in Multiplexed Liquid Crystal Displays”に
詳しい開示がなされている。いずれにしても、
前記いずれの方法を用いても、大画素容量で、
かつ大画面の表示が難しく、しかも比較的安価
な液晶素子は未だ出現していないのが現状であ
る。
属）構造等の非線型の電圧−電流特性を有する
二端子の非線型素子（以下、非線型素子とい
う）を用いる方法； 各非線型素子と各画素に対応する液晶層との
電気的マツチングが良好にとれる場合には、ク
ロストークが防止され、画素容量はある程度大
きくできるが、画素密度を上げようとした場合
には、各画素の液晶層の静電容量が小さくな
り、電気的マツチングをとるためには、各非線
型素子の静電容量もこれに応じて小さくしなけ
ればらず、非線型素子が電荷保持機能をもつた
めには、駆動条件の厳しさとともに、作製上に
大きなネツクとなつている。この非線型素子を
用いた液晶の駆動法に関しては、多数の報告が
ある。例えば、IEEETransactions on
Electron Devices、Vol.ED−28、No.６、
JUNE1981に掲載されているDavid R.Baraff
他による“The Optimization of Metal−
Insulator−Metal Nonlinear Devices forUse
in Multiplexed Liquid Crystal Displays”に
詳しい開示がなされている。いずれにしても、
前記いずれの方法を用いても、大画素容量で、
かつ大画面の表示が難しく、しかも比較的安価
な液晶素子は未だ出現していないのが現状であ
る。
４ 強誘電性液晶を用いる方法；
米国特許第4367924号公報には、双安定状態
を発現した強誘電性液晶素子にマトリクス電極
構造を組込んだ液晶光学素子が開示されてい
る。この強誘電性液晶の閾値電圧が電圧印加時
間（パルス幅）に依存した閾値特性を生じてい
た。例えば、電圧V1が印加され続けても、強
誘電性電流液晶の電気分極状態（例えば、白表
示に対応する一方の状態）は、変化を生じない
が、電圧V1が印加時間1を越えた時、他方の電
気分極状態（例えば、黒表示に対応する）に反
転してしまう。従つて、強誘電性液晶をマトリ
クス駆動に適用した際には、−フレームで一度、
例えば印加時間t0で負電圧−V2の印加によつて
白表示に書込まれた走査電極上の画素は、他の
走査電極上の画素の書込み時に、信号電極から
パルス幅t0で正電圧V1または負電圧−V1を受
信するため、パルス幅t0の正電圧V1の印加が連
続し、前述の印加時間t1を越えると、黒表示に
反転を生じてしまう。この反転現象のため、マ
トリクス駆動の適用を難かしいものにさせてい
た。
を発現した強誘電性液晶素子にマトリクス電極
構造を組込んだ液晶光学素子が開示されてい
る。この強誘電性液晶の閾値電圧が電圧印加時
間（パルス幅）に依存した閾値特性を生じてい
た。例えば、電圧V1が印加され続けても、強
誘電性電流液晶の電気分極状態（例えば、白表
示に対応する一方の状態）は、変化を生じない
が、電圧V1が印加時間1を越えた時、他方の電
気分極状態（例えば、黒表示に対応する）に反
転してしまう。従つて、強誘電性液晶をマトリ
クス駆動に適用した際には、−フレームで一度、
例えば印加時間t0で負電圧−V2の印加によつて
白表示に書込まれた走査電極上の画素は、他の
走査電極上の画素の書込み時に、信号電極から
パルス幅t0で正電圧V1または負電圧−V1を受
信するため、パルス幅t0の正電圧V1の印加が連
続し、前述の印加時間t1を越えると、黒表示に
反転を生じてしまう。この反転現象のため、マ
トリクス駆動の適用を難かしいものにさせてい
た。
従つて、本発明の目的は、前記従来技術の問題
点を克服した大画素容量で、かつ大画面の表示或
いは変調が可能で、しかも比較例安価に製造する
ことが可能な新しい液晶素子とその駆動法を提供
することにある。
点を克服した大画素容量で、かつ大画面の表示或
いは変調が可能で、しかも比較例安価に製造する
ことが可能な新しい液晶素子とその駆動法を提供
することにある。
本発明の液晶光学素子は、液晶材料として強誘
電性液晶という材料に特定化することにより、こ
れを通常のフオトリゾグラフイー技術によつても
達成し得る非線型素子と組み合わせることによ
り、今までに得られなかつた大面積で、かつ高画
素密度の液晶表示デバイスを提供し得るものであ
る。
電性液晶という材料に特定化することにより、こ
れを通常のフオトリゾグラフイー技術によつても
達成し得る非線型素子と組み合わせることによ
り、今までに得られなかつた大面積で、かつ高画
素密度の液晶表示デバイスを提供し得るものであ
る。
本発明の液晶光学素子で用いる強誘電液晶は、
２つの分極状態がそれぞれ記憶性を有することが
でき、この場合には以下に述べる多大な効果を奏
することができる。
２つの分極状態がそれぞれ記憶性を有することが
でき、この場合には以下に述べる多大な効果を奏
することができる。
通常の液晶（例えば、ねじれネマチツク液晶）
と非線型素子とからなる従来の液晶素子に於て
は、画素ONの信号によつて非線型素子がON状
態となり、液晶層両端に電荷が蓄積し、電圧が印
加されて、画素に対応する液晶がON状態とな
る。この後信号がOFFされると、非線型素子は
OFF状態となり液晶層両端に蓄積されていた電
荷は、非線型素子の静電容量と液晶層の静電容量
とに容量分割される。このため、非線型素子の静
電容量が液晶層のそれに比べ充分に小さくない場
合には、液晶層の両端にある電荷量は減少し、画
素に対応する液晶をON状態に保持し続けること
ができなくなる。このため、従来の液晶素子では
非線型素子の静電容量が液晶層のそれに対して通
常1/10程度以下にある必要があり、それ以上にな
ると駆動条件のラチチユードが極めて狭くなつて
しまう。従つて、画素密度を上げようとした場
合、画素液晶の静電容量は小さくなるため、非線
型素子の静電容量をさらに小さくする必要があ
り、通常のフオトリソグラフイー技術で、微小な
非線型素子を構成することは困難であつた。
と非線型素子とからなる従来の液晶素子に於て
は、画素ONの信号によつて非線型素子がON状
態となり、液晶層両端に電荷が蓄積し、電圧が印
加されて、画素に対応する液晶がON状態とな
る。この後信号がOFFされると、非線型素子は
OFF状態となり液晶層両端に蓄積されていた電
荷は、非線型素子の静電容量と液晶層の静電容量
とに容量分割される。このため、非線型素子の静
電容量が液晶層のそれに比べ充分に小さくない場
合には、液晶層の両端にある電荷量は減少し、画
素に対応する液晶をON状態に保持し続けること
ができなくなる。このため、従来の液晶素子では
非線型素子の静電容量が液晶層のそれに対して通
常1/10程度以下にある必要があり、それ以上にな
ると駆動条件のラチチユードが極めて狭くなつて
しまう。従つて、画素密度を上げようとした場
合、画素液晶の静電容量は小さくなるため、非線
型素子の静電容量をさらに小さくする必要があ
り、通常のフオトリソグラフイー技術で、微小な
非線型素子を構成することは困難であつた。
一方、非線型素子の静電容量を画素液晶の静電
容量に比べ充分小さくした場合、信号がOFFさ
れ、非線型素子がOFFとなつたときに、液晶層
両端の蓄積電荷によつて液晶層に印加されている
電圧はほとんどそのまま非線型素子にも加わる。
従つて、液晶層をOFF状態からON状態に切り換
えるに要する電圧（液晶の閾値）より非線型素子
の閾値電圧が低い場合には、非線型素子がON状
態となり、液晶層に蓄積されていた電荷は、非線
型素子を通つて放電してしまう。或いは、非線型
素子の閾値電圧が液晶の閾値電圧より若干高い場
合でも、その後に続いて信号電極に印加される情
報信号電圧によつては、さらに非線型素子にかか
る電圧が上昇して非線型素子がON状態に戻る危
険性が高い。このため、記憶性のない通常の液晶
と非線型素子との組みあわせによる従来の液晶素
子では、液晶の閾値電圧にくらべ非線型素子の閾
値電圧を充分に大きくする必要があり、駆動電圧
の高圧化を招く結果となる。
容量に比べ充分小さくした場合、信号がOFFさ
れ、非線型素子がOFFとなつたときに、液晶層
両端の蓄積電荷によつて液晶層に印加されている
電圧はほとんどそのまま非線型素子にも加わる。
従つて、液晶層をOFF状態からON状態に切り換
えるに要する電圧（液晶の閾値）より非線型素子
の閾値電圧が低い場合には、非線型素子がON状
態となり、液晶層に蓄積されていた電荷は、非線
型素子を通つて放電してしまう。或いは、非線型
素子の閾値電圧が液晶の閾値電圧より若干高い場
合でも、その後に続いて信号電極に印加される情
報信号電圧によつては、さらに非線型素子にかか
る電圧が上昇して非線型素子がON状態に戻る危
険性が高い。このため、記憶性のない通常の液晶
と非線型素子との組みあわせによる従来の液晶素
子では、液晶の閾値電圧にくらべ非線型素子の閾
値電圧を充分に大きくする必要があり、駆動電圧
の高圧化を招く結果となる。
いずれにしても、従来の液晶素子では非線型素
子の作製上の困難さと、駆動法の厳しさが、商品
として高画素密度化を達成することの妨げとなつ
ていたが、液晶層の２つ（ONとOFF）の状態
（強誘電液晶の２つの分極状態に対応する。）がそ
れぞれ記憶性を有しているならば、一担、液晶層
に電圧が印加されて例えばON状態にスイチング
がおこると、その後に電圧が解除されても、ON
状態を保持することができるため、非線型素子の
静電容量は、画素液晶の静電容量と同程度あるい
はそれ以下でさえ許容され、低い駆動電圧で、高
速の駆動を達成することが可能となつた。
子の作製上の困難さと、駆動法の厳しさが、商品
として高画素密度化を達成することの妨げとなつ
ていたが、液晶層の２つ（ONとOFF）の状態
（強誘電液晶の２つの分極状態に対応する。）がそ
れぞれ記憶性を有しているならば、一担、液晶層
に電圧が印加されて例えばON状態にスイチング
がおこると、その後に電圧が解除されても、ON
状態を保持することができるため、非線型素子の
静電容量は、画素液晶の静電容量と同程度あるい
はそれ以下でさえ許容され、低い駆動電圧で、高
速の駆動を達成することが可能となつた。
即ち、本発明は交差した走査電極群と信号電極
群の交差部を画素としたマトリクス電極構造の各
画素に対応して非線型素子を有し、前記走査電極
群と信号電極群の間に強誘電性液晶を有する液晶
光学素子の駆動法であつて、前記走査電極群のう
ち選択された走査電極上の画素に対応する非線型
素子に一方の極性の閾値を越える電圧を印加し
て、前記強誘電性液晶の電気分極状態を一方の状
態となす第１の過程と、前記選択された走査電極
上の画素に対応する非線型素子のうち情報信号に
応じて選択された非線型素子に逆極性の閾値を越
える電圧を印加して前記強誘電性液晶の電気分極
状態を他方の状態に転移させる第２の過程を有す
る液晶光学素子の駆動法によつて達成される。
群の交差部を画素としたマトリクス電極構造の各
画素に対応して非線型素子を有し、前記走査電極
群と信号電極群の間に強誘電性液晶を有する液晶
光学素子の駆動法であつて、前記走査電極群のう
ち選択された走査電極上の画素に対応する非線型
素子に一方の極性の閾値を越える電圧を印加し
て、前記強誘電性液晶の電気分極状態を一方の状
態となす第１の過程と、前記選択された走査電極
上の画素に対応する非線型素子のうち情報信号に
応じて選択された非線型素子に逆極性の閾値を越
える電圧を印加して前記強誘電性液晶の電気分極
状態を他方の状態に転移させる第２の過程を有す
る液晶光学素子の駆動法によつて達成される。
尚、以下の実施例で詳述されるが、本発明の駆
動法は従来のネマチツクやコレステリツタ等の液
晶と異り、２つの互いに逆極性の分極状態を有す
る強誘電液晶を用いるため、本質的には直流駆動
であることに大きな特徴を有している。
動法は従来のネマチツクやコレステリツタ等の液
晶と異り、２つの互いに逆極性の分極状態を有す
る強誘電液晶を用いるため、本質的には直流駆動
であることに大きな特徴を有している。
本発明の液晶光学素子で用いる強誘電性液晶と
しては、カイラルスメクチツクＣ（SmC*）又は
Ｈ相（SmH*）の液晶が適している。この強誘電
性液晶については、“LEJOURNAL
DEPHYSIQUE LETTERS”36（Ｌ−69）1975、
「Ferroelectric Liquid Crystals」；“Applied
Physics Letters”36（11）1980「Submicro
Second Bistable Eiectrooptic Switching in
Liquid Crystals」；“固体物理”16（141）1981「液
晶」等に記載されており、本発明ではこれらに開
示された強誘電性液晶を用いることができる。
しては、カイラルスメクチツクＣ（SmC*）又は
Ｈ相（SmH*）の液晶が適している。この強誘電
性液晶については、“LEJOURNAL
DEPHYSIQUE LETTERS”36（Ｌ−69）1975、
「Ferroelectric Liquid Crystals」；“Applied
Physics Letters”36（11）1980「Submicro
Second Bistable Eiectrooptic Switching in
Liquid Crystals」；“固体物理”16（141）1981「液
晶」等に記載されており、本発明ではこれらに開
示された強誘電性液晶を用いることができる。
より具体的には、本発明法に用いられる強誘電
性液晶化合物の例としては、デシロキシベンジリ
デン−P′−アミノ−２−メチルブチルシンナメー
ト（DOBAMBC）、ヘキシルオキシベンジリデ
ン−P′−アミノ−２−クロロプロピルシンナメー
ト（HOBACPC）および４−ｏ−（２−メチル）
−ブチルレゾルシリデン−4′−オクチルアニリン
（MBRA8）等が挙げられる。
性液晶化合物の例としては、デシロキシベンジリ
デン−P′−アミノ−２−メチルブチルシンナメー
ト（DOBAMBC）、ヘキシルオキシベンジリデ
ン−P′−アミノ−２−クロロプロピルシンナメー
ト（HOBACPC）および４−ｏ−（２−メチル）
−ブチルレゾルシリデン−4′−オクチルアニリン
（MBRA8）等が挙げられる。
これらの材料を用いて、素子を構成する場合、
液晶化合物が、SmC*相又はSmH*相となるよう
な温度状態に保持する為、必要に応じて素子をヒ
ーターが埋め込まれた銅ブロツク等により支持す
ることができる。
液晶化合物が、SmC*相又はSmH*相となるよう
な温度状態に保持する為、必要に応じて素子をヒ
ーターが埋め込まれた銅ブロツク等により支持す
ることができる。
第３図は、強誘電性液晶セルの例を模式的に描
いたものである。21と21′は、In2O3、SnO2や
ITO（Indium−Tin Oxide）等の透明電極がコー
トされた基板（ガラス板）であり、その間に液晶
分子量22がガラス面に垂直になるよう配向した
SmC*相の液晶が封入されている。太線で示した
線23が液晶分子量を表わしており、この液晶分子
23はその分子に直交した方向に双極子モーメント
24（Ｐ⊥）を有している、基板21と21′上の電極間
に一定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子
23のらせん構造がほどけ、双極子モーメント24は
すべて電界方向に向くよう、液晶分子23は配向方
向を変えることができる。液晶分子23は細長い形
状を有しており、その長軸方向と短軸方向で屈折
率異方性を示し、従つて例えば、ガラス面の上下
に互いにクロスニコルの偏光子を置けば、電圧印
加極性によつて光学特性が変わる液晶変調素子と
なることは、容易に理解される。さらに液晶セル
の厚さを充分に薄くした場合（例えば1μ）には、
第４図に示すように電界を印加していない状態で
も液晶分子のらせん構造はほどけ、その双極子モ
ーメントＰ又はP′は上向き（34）又は下向き
（34′）のどちらかの電気分極状態をとる。このよ
うなセルに第３図に示す如く一定の閾値以上の極
性の異る電界Ｅ又はE′を与えてやると、双極子モ
ーメントは電界Ｅ又はE′の電界ベクトルに対応し
て上向き34又は下向き34′と向きを変え、それに
応じて液晶分子は第１の安定状態33かあるいは第
２の安定状態33′の何れか一方に配向する。しか
も、第１及び第２の状態は電界が切られた後でも
記憶性を有し、それぞれの状態に留つていること
ができる。
いたものである。21と21′は、In2O3、SnO2や
ITO（Indium−Tin Oxide）等の透明電極がコー
トされた基板（ガラス板）であり、その間に液晶
分子量22がガラス面に垂直になるよう配向した
SmC*相の液晶が封入されている。太線で示した
線23が液晶分子量を表わしており、この液晶分子
23はその分子に直交した方向に双極子モーメント
24（Ｐ⊥）を有している、基板21と21′上の電極間
に一定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子
23のらせん構造がほどけ、双極子モーメント24は
すべて電界方向に向くよう、液晶分子23は配向方
向を変えることができる。液晶分子23は細長い形
状を有しており、その長軸方向と短軸方向で屈折
率異方性を示し、従つて例えば、ガラス面の上下
に互いにクロスニコルの偏光子を置けば、電圧印
加極性によつて光学特性が変わる液晶変調素子と
なることは、容易に理解される。さらに液晶セル
の厚さを充分に薄くした場合（例えば1μ）には、
第４図に示すように電界を印加していない状態で
も液晶分子のらせん構造はほどけ、その双極子モ
ーメントＰ又はP′は上向き（34）又は下向き
（34′）のどちらかの電気分極状態をとる。このよ
うなセルに第３図に示す如く一定の閾値以上の極
性の異る電界Ｅ又はE′を与えてやると、双極子モ
ーメントは電界Ｅ又はE′の電界ベクトルに対応し
て上向き34又は下向き34′と向きを変え、それに
応じて液晶分子は第１の安定状態33かあるいは第
２の安定状態33′の何れか一方に配向する。しか
も、第１及び第２の状態は電界が切られた後でも
記憶性を有し、それぞれの状態に留つていること
ができる。
以上のように、強誘電液晶は電気分極状態に記
憶性を有しているため、新規な駆動方式による大
画素密度の画像素子とすることができる。しか
し、通常上記閾値は極めて鋭いものとはいい難
く、しかも印加電圧波形、限定して言うならばパ
ルス巾に依存する。又、この閾値の不明確さは、
基板の処理条件、温度や液晶材料に依存する。従
つて、これを時分割方式によつてより安定に駆動
しようとした場合には、見かけ上閾値特性を明確
にするための非線型素子との組みあわせによつ
て、強誘電液晶の記憶性を最大限に生かし得る大
画素容量素子及びその駆動法を提供しうることが
明らかになつた。
憶性を有しているため、新規な駆動方式による大
画素密度の画像素子とすることができる。しか
し、通常上記閾値は極めて鋭いものとはいい難
く、しかも印加電圧波形、限定して言うならばパ
ルス巾に依存する。又、この閾値の不明確さは、
基板の処理条件、温度や液晶材料に依存する。従
つて、これを時分割方式によつてより安定に駆動
しようとした場合には、見かけ上閾値特性を明確
にするための非線型素子との組みあわせによつ
て、強誘電液晶の記憶性を最大限に生かし得る大
画素容量素子及びその駆動法を提供しうることが
明らかになつた。
又、本発明で用いられる非線型素子としては、
前述のMIMの他に、ｐ−ｎ接合ダイオードを適
正に逆バイアスしたもの、ｐ−ｎ接合ダイオード
を方向を逆にして直列接続したもの、シヨツトキ
ーダイオードを適正に逆バイアスしたものやシヨ
ツトキーダイオードを方向を逆にして直列接続し
たもの等を用いることができる。
前述のMIMの他に、ｐ−ｎ接合ダイオードを適
正に逆バイアスしたもの、ｐ−ｎ接合ダイオード
を方向を逆にして直列接続したもの、シヨツトキ
ーダイオードを適正に逆バイアスしたものやシヨ
ツトキーダイオードを方向を逆にして直列接続し
たもの等を用いることができる。
第１図と第２図は、本発明の液晶素子の構造を
模式的に示したもので、非線型素子としてMIM
構造を用いた例で示したものである。第１図Ａは
本発明の液晶素子の断面図であつて、第１図Ｂは
そこで用いたMIM構造の拡大断面図である。図
中、１と１′はそれぞれ対向する基板（ガラス基
板、プラスチツク基板）、２は熱酸化された厚さ
400ÅのTa（Ta2O5）層、３は表面が陽極酸化さ
れた層８を有する厚さ2000ÅのTa（タンタル）
層、４は、厚さ1000ÅのCr（クロム）導電層であ
る。MIM構造は、金属層となるTa層３、絶縁体
層となる陽極酸化されたTa層８と金属層となる
Cr導電層４の積層構造を有している。５は、厚
さ1000ÅのITO膜であつて、これによつて一つの
画素面積が規定される。又、６は対向電極のITO
パターンである。MIMが形成された基板１及び
導電パターンが形成された基板２は、必要に応じ
てラビング或いはSiO等の材料を斜方蒸着するこ
とによる配向処理が施されてもよい。７は、強誘
電性液晶（例えば、前述のDOBAMBC）であ
り、その液晶層は1.5μ厚とすることができる。こ
の際、温度は70℃にコントロールされている。
模式的に示したもので、非線型素子としてMIM
構造を用いた例で示したものである。第１図Ａは
本発明の液晶素子の断面図であつて、第１図Ｂは
そこで用いたMIM構造の拡大断面図である。図
中、１と１′はそれぞれ対向する基板（ガラス基
板、プラスチツク基板）、２は熱酸化された厚さ
400ÅのTa（Ta2O5）層、３は表面が陽極酸化さ
れた層８を有する厚さ2000ÅのTa（タンタル）
層、４は、厚さ1000ÅのCr（クロム）導電層であ
る。MIM構造は、金属層となるTa層３、絶縁体
層となる陽極酸化されたTa層８と金属層となる
Cr導電層４の積層構造を有している。５は、厚
さ1000ÅのITO膜であつて、これによつて一つの
画素面積が規定される。又、６は対向電極のITO
パターンである。MIMが形成された基板１及び
導電パターンが形成された基板２は、必要に応じ
てラビング或いはSiO等の材料を斜方蒸着するこ
とによる配向処理が施されてもよい。７は、強誘
電性液晶（例えば、前述のDOBAMBC）であ
り、その液晶層は1.5μ厚とすることができる。こ
の際、温度は70℃にコントロールされている。
第２図は、第１図に示した液晶素子の平面図で
ある。
ある。
第５図は以降に本発明の駆動実施例を示す。
第５図は表示形態例であつて、各画素には、第
１図で示した非線型素子が設けられている。51
（S1〜S5〜…）は、走査電極群、52（I1〜I5〜…）
は信号電極群である。斜線部は「黒」の表示を、
白部は「白」の表示をするものとする。
１図で示した非線型素子が設けられている。51
（S1〜S5〜…）は、走査電極群、52（I1〜I5〜…）
は信号電極群である。斜線部は「黒」の表示を、
白部は「白」の表示をするものとする。
第６図は、第１の駆動実施例であり、S1〜S5は
各走査電極に加えられる電気信号を、I1I3は、各
信号電極に加えられる情報に応じた電気信号を、
Ａ、Ｃはそれぞれの画素に加えられる電圧（即
ち、非線型素子と液晶層に印加される電圧の和）
を示したものである。図より明らかな如く、全走
査電極には最初に3V0のパルス電圧が印加され
る。これにより全画素において直列結合にある非
線型素子と、液晶層には−3V0の電圧が印加さ
れ、非線型素子は閾値を越えてON状態となり液
晶層に負の高い電圧が加わるため、液晶層は第１
の電気分極状態（これを白とする）に揃えられ
る。この後に各走査電極には順次−2V0のパルス
電圧が、走査信号として与えられていく。一方、
信号電極群に与えられる信号としては情報「黒」
に対しては、V0、情報「白」に対しては−V0の
パルス電圧が印加される。これにより、画素Ａに
於ては、図上期間ａに於て、直列結合にある非線
型素子と液晶層には＋3V0の電圧が印加され、非
線型素子は閾値を越えてON状態となり液晶層に
正の高い電圧が加わるため、液晶層は第２の電気
分極状態（これを黒とする）に転移する。又、画
素Ｃに於ては、図上期間ｂに於て、直列結合にあ
る非線型素子と液晶層には＋V0という低い電圧
しか印加されないため、非線型素子はOFF状態
のままであり、液晶層は「白」の状態をそのまま
保持している。図上、ａ、ｂ以外のいずれの期間
に於ても、直列結合にある火線型素子と液晶層に
は、絶対値がV0の電圧しか印加されないため、
非線型素子はON状態になり、かつ液晶層に高圧
が付加されることはなく、Ａは「黒」Ｃは「白」
に対応した表示が達成される。
各走査電極に加えられる電気信号を、I1I3は、各
信号電極に加えられる情報に応じた電気信号を、
Ａ、Ｃはそれぞれの画素に加えられる電圧（即
ち、非線型素子と液晶層に印加される電圧の和）
を示したものである。図より明らかな如く、全走
査電極には最初に3V0のパルス電圧が印加され
る。これにより全画素において直列結合にある非
線型素子と、液晶層には−3V0の電圧が印加さ
れ、非線型素子は閾値を越えてON状態となり液
晶層に負の高い電圧が加わるため、液晶層は第１
の電気分極状態（これを白とする）に揃えられ
る。この後に各走査電極には順次−2V0のパルス
電圧が、走査信号として与えられていく。一方、
信号電極群に与えられる信号としては情報「黒」
に対しては、V0、情報「白」に対しては−V0の
パルス電圧が印加される。これにより、画素Ａに
於ては、図上期間ａに於て、直列結合にある非線
型素子と液晶層には＋3V0の電圧が印加され、非
線型素子は閾値を越えてON状態となり液晶層に
正の高い電圧が加わるため、液晶層は第２の電気
分極状態（これを黒とする）に転移する。又、画
素Ｃに於ては、図上期間ｂに於て、直列結合にあ
る非線型素子と液晶層には＋V0という低い電圧
しか印加されないため、非線型素子はOFF状態
のままであり、液晶層は「白」の状態をそのまま
保持している。図上、ａ、ｂ以外のいずれの期間
に於ても、直列結合にある火線型素子と液晶層に
は、絶対値がV0の電圧しか印加されないため、
非線型素子はON状態になり、かつ液晶層に高圧
が付加されることはなく、Ａは「黒」Ｃは「白」
に対応した表示が達成される。
第７図には第２の駆動実施例が示される。
本実施例では、走査電極に与えられる走査信号
としては、期間T1に於ては、4V0、期間T2に於
ては−2V0のパルス電圧である。一方、信号電極
に与えられる電気信号は「黒」に対応してV0、
「白」に対応して−V0のパルス電圧である。この
結果、選択された走査電極上の各画素にあつて
は、期間T1に於て、−3V0〜−5V0の電圧が印加
され、各画素はすべて一担白に転移する。次に期
間T2に於て、「黒」に対応する画素には＋3V0の
電圧が印加され、液晶層は「黒」状態に再転移す
るが、「白」に対応する画素には＋V0の電圧しか
印加されないため、「白」状態を保つ。図示した
時系列信号により明らかな如く、Ｎ番目の走査線
上で白に揃えられている期間に於て、Ｎ−１番目
の走査線上では情報に応じて、黒の書き込みが行
われている。
としては、期間T1に於ては、4V0、期間T2に於
ては−2V0のパルス電圧である。一方、信号電極
に与えられる電気信号は「黒」に対応してV0、
「白」に対応して−V0のパルス電圧である。この
結果、選択された走査電極上の各画素にあつて
は、期間T1に於て、−3V0〜−5V0の電圧が印加
され、各画素はすべて一担白に転移する。次に期
間T2に於て、「黒」に対応する画素には＋3V0の
電圧が印加され、液晶層は「黒」状態に再転移す
るが、「白」に対応する画素には＋V0の電圧しか
印加されないため、「白」状態を保つ。図示した
時系列信号により明らかな如く、Ｎ番目の走査線
上で白に揃えられている期間に於て、Ｎ−１番目
の走査線上では情報に応じて、黒の書き込みが行
われている。
非線型素子は、作製パラメータ（非線型素子の
面積、絶縁層の厚さ等）を変化することにより、
閾値が5V〜20Vのものが得られた。又、用いた
液晶（DOBAMBC）の２つの電気分極状態相互
の転移のための閾値は、設定されたパルス巾によ
り異なり、又、幅を有するが、パルス巾50μsec〜
500μsecに対して約30V〜9Vであつた。以上の条
件のもと、V0の値としては5V〜20Vのはんいで
選択することにより良好な動作を示した。
面積、絶縁層の厚さ等）を変化することにより、
閾値が5V〜20Vのものが得られた。又、用いた
液晶（DOBAMBC）の２つの電気分極状態相互
の転移のための閾値は、設定されたパルス巾によ
り異なり、又、幅を有するが、パルス巾50μsec〜
500μsecに対して約30V〜9Vであつた。以上の条
件のもと、V0の値としては5V〜20Vのはんいで
選択することにより良好な動作を示した。
本発明によれば、強誘電性液晶の閾値特性にお
ける電圧印加時間の依存性を改善することがで
き、強誘電性液晶のマトリクス駆動を実現させる
ことができた。
ける電圧印加時間の依存性を改善することがで
き、強誘電性液晶のマトリクス駆動を実現させる
ことができた。
第１図Ａは本発明の液晶光学素子の断面図で、
第１図Ｂはその拡大断面図である。第２図は第１
図の液晶光学素子の平面図である。第３図及び第
４図は、本発明で用いる液晶光学素子を模式的に
表わす斜視図である。第５図は、本発明の液晶光
学素子で用いるマトリクス画素構造を表わす平面
図である、第６図及び第７図は、それぞれ本発明
の駆動法の実施態様を表わす説明図である。 １，１′…基板、２……熱酸化されたTa層、３
……Ta層、４……Cr層、８……陽極酸化された
Ta層、５，６……ITO膜、７……強誘電液晶層。
第１図Ｂはその拡大断面図である。第２図は第１
図の液晶光学素子の平面図である。第３図及び第
４図は、本発明で用いる液晶光学素子を模式的に
表わす斜視図である。第５図は、本発明の液晶光
学素子で用いるマトリクス画素構造を表わす平面
図である、第６図及び第７図は、それぞれ本発明
の駆動法の実施態様を表わす説明図である。 １，１′…基板、２……熱酸化されたTa層、３
……Ta層、４……Cr層、８……陽極酸化された
Ta層、５，６……ITO膜、７……強誘電液晶層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第一の電極群を設けた第一の基板、該第一の
電極群に対して対向し、且つ交差した第二の電極
群を設けた第二の基板、前記第一と第二の基板と
の間に配置した双安定性を有する強誘電性液晶、
及び前記第一の基板上にスイツチング素子として
前記第一と第二の電極群との交差部毎に前記強誘
電性液晶と直列に設けた非線型の電圧−電流特性
を有する二端子の非線型素子を有することを特徴
とする液晶光学素子。 ２ 交差した走査電極群と信号電極群との交差部
を画素としたマトリクス電極構造の各画素に対応
して二端子の非線型素子をスイツチング素子とし
て有し、前記走査電極群と信号電極群との間に双
安定性を有する強誘電性液晶を封入した液晶光学
素子の駆動法であつて、 第一の過程で、前記走査電極群上の画素に対応
する二端子の非線型素子に、同時に、前記強誘電
性液晶の一方の極性の閾値を越えた第一の電圧を
印加して、前記強誘電性液晶の電気分極状態を一
方の状態とし、続く 第二の過程で、走査電極を順次走査し、走査選
択された走査電極上の画素に対応する二端子の非
線型素子に、前記強誘電性液晶の他方の極性の閾
値を越えた第二の電圧及び該閾値を越えない第三
の電圧を選択的に印加し、第二の電圧の印加によ
つて、前記強誘電性液晶の電気分極状態を他方の
状態とし、第三の電圧の印加によつて前記一方の
状態を変えない ことを特徴とする液晶光学素子の駆動法。 ３ 交差した走査電極群と信号電極群との交差部
を画素としたマトリクス電極構造の各画素に対応
して二端子の非線型素子をスイツチング素子とし
て有し、前記走査電極群と信号電極群との間に双
安定性を有する強誘電性液晶を封入した液晶光学
素子の駆動法であつて、 走査電極を順次走査し、走査選択された走査電
極上の画素に対応する二端子の非線型素子に、 第一の過程で、同時に、前記強誘電性液晶の電
気分極状態を一方の状態とする第一の電圧を印加
し、 第二の過程で、選択的に、前記強誘電性液晶の
電気分極状態を他方の状態とする第二の電圧及び
前記第一の状態を変えない第三の電圧を印加する
ことを特徴とする液晶光学素子の駆動法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59058016A JPS60201325A (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 液晶光学素子及びその駆動法 |
| US06/714,618 US4712872A (en) | 1984-03-26 | 1985-03-21 | Liquid crystal device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59058016A JPS60201325A (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 液晶光学素子及びその駆動法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60201325A JPS60201325A (ja) | 1985-10-11 |
| JPH0412458B2 true JPH0412458B2 (ja) | 1992-03-04 |
Family
ID=13072165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59058016A Granted JPS60201325A (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 液晶光学素子及びその駆動法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60201325A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61169882A (ja) * | 1985-01-23 | 1986-07-31 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 液晶表示装置 |
| JPS62141517A (ja) * | 1985-12-16 | 1987-06-25 | Canon Inc | 液晶素子 |
| JPS62150334A (ja) * | 1985-12-25 | 1987-07-04 | Canon Inc | 液晶装置 |
| JPS62215240A (ja) * | 1986-03-17 | 1987-09-21 | Hitachi Ltd | 強誘電性液晶素子の時分割駆動方法 |
| US5076671A (en) * | 1988-12-22 | 1991-12-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid crystal device having two bistable orientation states in the chiral smectic temperature range |
| JP2550461Y2 (ja) * | 1991-09-03 | 1997-10-15 | ユニ・チャーム株式会社 | 使い捨ておむつ |
-
1984
- 1984-03-26 JP JP59058016A patent/JPS60201325A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60201325A (ja) | 1985-10-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |