JPH0414328B2 - - Google Patents

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JPH0414328B2
JPH0414328B2 JP57105088A JP10508882A JPH0414328B2 JP H0414328 B2 JPH0414328 B2 JP H0414328B2 JP 57105088 A JP57105088 A JP 57105088A JP 10508882 A JP10508882 A JP 10508882A JP H0414328 B2 JPH0414328 B2 JP H0414328B2
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JP
Japan
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liquid crystal
electrode
comb
light
crystal cell
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JP57105088A
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JPS58221827A (ja
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Takao Kawamura
Akihiko Sugimura
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Priority to US06/455,932 priority patent/US4585311A/en
Priority to DE3302332A priority patent/DE3302332A1/de
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Publication of JPH0414328B2 publication Critical patent/JPH0414328B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/13Devices 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
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343Electrodes
    • G02F1/134309Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134327Segmented, e.g. alpha numeric display

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液晶の電気光学効果を利用した液晶装
置の改良に関し、より詳細には液晶分子の持つ複
屈折性、即ち液晶分子の長軸方向とそれに直交す
る方向とで光の屈折率が異なる特性を利用した液
晶装置に関するものである。
近時、液晶装置は液晶が示す電気光学効果を応
用し、腕時計や電卓等の数字表示パネルの表示デ
バイスとして多用されるとともに表示デバイス以
外の分野、例えば写真機やプリンタ用光像走査装
置に使用される光シヤツター等のオプトエレクト
ロニクスの分野にも応用展開が図られている。
しかし乍ら、従来の液晶装置の電気光学効果を
用いて、例えば光シヤツター動作を行わせる場
合、光の通過のON,OFF状態を形成するための
液晶の二方向への配向が、一方は相対向する電極
間に電界を印加し、両電極間に介在する液晶分子
の配列を強制的に変化させているのに対し、他方
は初期の液晶分子配列にもとづく分子配向にのみ
依存しているため、その応答速度が数十〜数百
msecと極めて遅く、かつ光の遮断も完全でない
ため光シヤツターとしては到底実用に供しなかつ
た。そこで、この従来の液晶装置の応答速度及び
光の通過のON,OFF状態のコントラスト比の欠
点を改良するために、本発明者等は先に液晶セル
の相対向する電極の一方を櫛形とした3電極構造
のものを提案した。
この3電極構造の液晶セルを使用した液晶装置
は液晶分子の複屈折性を利用したもので第1図
A,Bに示すように偏光軸が互いに直交する2枚
の偏光板Pp,Ao間に液晶セル1を、該液晶セル
1の櫛形電極L0,L2の長さ方向(y軸方向)が
両偏光板Pp,Aoのいずれか一方の偏光軸と平行
となるように配置された構造を有しており、前記
液晶セル1の櫛形電極L0,L2を接地して対向す
る電極L1との間に電圧Vcを印加すると、液晶5
は垂直配向(第1図BのZ軸方向)し、光はその
まま液晶セルを通過するため光は偏光軸が互いに
直交する2枚の偏光板Pp,Aoにより完全に遮断
され、光の通過のOFF状態となり、一方櫛形電
極L0とL2との間に電圧Vdを、また対向する電極
L1とL2との間に電圧Vcを印加すると、液晶5は
両電圧の電界の合成による方向(第1図BのZ軸
とx軸の合成による軸方向)に配向し、y軸方向
に偏光軸を有する偏光板Ppでy軸方向に偏光され
た光はその一部が液晶5によりx軸方向に旋光さ
れて液晶セル1を通過し、x軸方向に偏光軸を有
する偏光板Aoをそのまま通過して光の通過のON
状態が形成される。
かくして、光の通過のON,OFF状態が電圧
Vc,Vdの印加切換えにより制御される。この3
電極構造の液晶セルを使用した液晶装置は光の通
過のON,OFF状態を形成するための液晶配向が
いずれも電圧Vc,Vdの印加による強制的なもの
であるため数msecという早い応答速度が得られ
る。
しかし乍ら、この3電極構造の液晶セルを使用
した液晶装置は櫛形電極L0とL2との間に電圧Vd
をまた対向電極L1とL2との間に電圧Vcを印加し
て液晶分子5を両電圧の電界の合成方向に配向さ
せ光の通過のON状態を形成させた場合、該対向
する電極L1,L2間の電界が液晶5に大きく作用
し、その部位の液晶5を垂直方向すなわち光の通
過のOFF状態を形成する方向に配向させてしま
う。そのためこの液晶装置では光の通過のON,
OFF状態を形成する1ドツトの中央部に常に光
の通過のOFF状態を形成する部位を有すること
となり光の通過のON状態でも通過する光は弱
く、光の通過のON,OFF状態のコントラスト比
が低いという点で改良すべき課題を有していた。
本発明の目的は本発明者等が先に提案した液晶
装置において、光の通過のON,OFF状態のコン
トラスト比を極めて高いものとした液晶装置を提
供することにある。
本発明は、一対の透明基板間に液晶を封入した
液晶セルと偏光軸が互いに直交する2枚の偏光板
の間に該セルを介在させた液晶装置であつて、複
数個の櫛歯部を有し且つ接地電位に設定された接
地電極と、該櫛歯部間に位置して光の通過の
ON,OFF状態を形成すべく1ドツトとほぼ同一
の寸法を有する駆動電極とを組合せた櫛形電極
と、櫛形電極と対向する共通電極とをそれぞれ上
記一対の透明基板に設けるとともに、上記2枚の
偏光板のうちいずれか一方の偏光板の偏光軸を上
記櫛形電極の長手方向と平行になるように設定
し、光の通過を阻止するOFF状態設定時には駆
動電極を接地電位とするとともに共通電極との間
に電位差を生じさせ、光の通過を許容するON状
態設定時には駆動電極を共通電極と同電位とする
とともに、接地電極との間に電位差を生じさせる
ようにしたことを特徴とする。
以下、本発明を第2図乃至第3図に基づき詳細
に説明する。
尚、図中、従来品と同一個所には同一符号が付
してある。
第2図A,Bは本発明の液晶装置の基本構成を
示し、1は液晶セル、Pp,Aoは偏光板である。
液晶セル1は内面に櫛形の電極L3,L4を有す
る透明基板2と、その電極L3,L4と対向する共
通電極L1を有する透明基板3を、両基板間に所
定間隙を形成するようにスペーサ4を介して近接
配置し、該間隙内に正の誘電異方性を示す液晶5
を封入したものである。
前記透明基板2,3の内表面には液晶5の分子
配向を容易とする分子配向処理が施されている。
前記櫛形電極L3,L4及び共通電極L1は酸化ス
ズ、酸化インジウム等の透明導電材料からなり、
従来周知の薄膜手法及びエツチング加工法を採用
することにより形成される。
前記櫛形電極は第3図に示すように凹状の電極
L3に凸状の電極L4を嵌入させた形状を有してお
り、凹状の電極L3は複数個の櫛歯部を有する接
地電極であり、凸状の電極L4は駆動電極として
スイツチSの切換えにより外部電源(不図示)に
接続されるか、または接地端子に接続される。こ
の凸状の電極L4はその電極幅が光の通過のON,
OFF状態を形成する1ドツトの幅と同一寸法に
形成されている。
また前記共通電極L1は制御電極として外部電
源(不図示)に接続されている。
前記櫛形電極の凸状電極L4はスイツチSによ
り接地端子に接続された時、櫛形電極L3,L4
すべて接地され、該櫛形電極L3,L4と共通電極
L1との間で制御電圧Vcが印加される。この制御
電圧Vcの印加により液晶5は液晶セル1の基板
2,3に対し垂直方向に強制的に配向される。ま
た櫛形電極の凸状電極L4が駆動電源に接続され
た時、櫛形電極のL3とL4との間で駆動電圧Vdが、
また共通電極L1と櫛形電極L3との間で制御電圧
Vcが印加され、この駆動電圧Vd及び制御電圧Vc
の印加により、液晶5は両電圧の電界の合成によ
る方向、すなわち液晶セル1の基板2,3に対し
斜め方向に配向される。
尚、前記櫛形電極L3,L4の歯数は第3図に示
す3個のものに特定されるものではなく、液晶セ
ル1の大きさに応じその歯数を任意に変更するこ
とが可能である。
前記偏光板Pp及びAoはそれぞれ液晶セル1の
前部及び後部、すなわち光の入射側及び出射側に
配置されており、その偏光軸は互いに直交してい
る。また、偏光板Ppの偏光軸が液晶セル1の櫛形
電極に平行となつているが、これに代えて偏光板
Aoをその偏光軸が液晶セル1の櫛形電極に平行
となるよう配置することもできる。
かくして、本発明の液晶装置において偏光板Pp
の前部に光源としてタングステンを発光エレメン
トとする豆ランプ(不図示)を配置し、液晶セル
1の共通電極L1と櫛形電極L3,L4間に制御電圧
Vcを印加した場合、液晶5の分子は液晶セル1
の基板に対し垂直方向(第2図BZ軸方向)に配
向し、y軸方向に偏光軸を有する偏光板Ppにおい
てy軸方向に偏光された光は液晶5により吸収を
うけることなくそのまま液晶セル1内を通過す
る。この液晶セル1を通過したy軸方向の光はx
軸方向に偏光軸を有する偏光板Aoにより完全に
吸収され、遮断されて光の通過のOFF状態が形
成される。
尚、この時、液晶セル1の各電極が一定の厚み
を有していることに起因して、電極側面部に位置
する液晶がx軸方向に配向されたとしても、その
配向方向は偏光板Ppの偏光軸(y軸方向)と直交
する方向であるため、偏光板Ppを通過したy軸方
向の光は該電極側面部の液晶(x軸方向に配向し
た液晶)により完全に吸収され、液晶セル1を通
過することはない。従つてこの液晶装置は液晶セ
ル1の電極側面部においても完全な光の通過の
OFF状態が形成される。
また液晶セル1の櫛形電極のL3とL4間に駆動
電圧Vdを、共通電極L1と櫛形電極のL3間に制御
電圧Vcを同時に印加した場合、液晶5の分子は
液晶セル1の基板に対し斜め方向(第2図Bのz
軸とx軸の合成による軸方向)に配向し、y軸方
向に偏光軸を有する偏光板Ppにおいてy軸方向に
偏光された光はその一部が液晶5によりx軸方向
に旋光され液晶セル1を通過する。この液晶セル
1を通過したx軸方向に旋光された光はそのまま
x軸方向に偏光軸を有する偏光板Aoを通過し、
光の通過のON状態が形成される。
尚、この時対向する電極L1とL3との間の電界
の作用が大きいことに起因して、その部位の液晶
が光の通過のOFF状態を形成する方向に配向し
たとしても、櫛形電極L3は光の通過のON,OFF
状態を形成する1ドツトの外周部に位置している
ため光の通過を防げることはなく、通過する光を
極めて強いものとすることができる。
これにより光の通過のON,OFF状態が形成さ
れる。
本発明の液晶装置に於いて、櫛形電極の接地電
極L3の櫛歯部間隙を15〜25μm、駆動電極L4の電
極幅を10〜20μm、共通電極L1の電極幅を15〜
25μmとし、光の通過のON,OFF状態を形成す
る部位を150〜500μm2の極めて小面積なものとす
ると該液晶装置をプリンタ用光像走査装置の光シ
ヤツターに使用した場合、得られるプリンタ像は
所望する像に対し極めて忠実度の高い鮮明な像が
得られ好適である。
次に本発明の作用効果を以下に示す実施例に基
づき説明する。
下記の実施例においては液晶セル及び偏光板を
第2図に示すように配置するとともに櫛形電極は
第3図に示す形状とした。そして光源としては
He−Neレーザー(λ=6328Å)を使用し、各液
晶セルに駆動電圧Vd、制御電圧Vcをそれぞれ印
加して液晶装置としての応答速度(立上り時間及
び立下り時間)及び光の通過のON、OFF状態の
コントラスト比を測定した。
尚、応答速度としての立上り時間(τwrite)、
立下り時間(τerase)及びコントラスト比は次式
により規定する。
τwrite=τdelay+τrise τerase=τdecay 式中、 τdelay=透過光強度の最小値から透過光強度の
最大値の10%になるまでの立上り時間 τrise=透過光強度の最大値の10%から90%に
なるまでの時間 τdecay=透過光強度の最大値の90%から10%
になるまでの時間 コントラスト比=Τnax/Τnio 式中、Τnax:透過光強度の最大値 Τnio:透過光強度の最小値 〔実施例 1〕 液晶セル及び偏光板を下記のものより構成し、
制御電圧Vcとして60V(r.m.s)、駆動電圧Vdとし
て60V(r.m.s)を印加し応答速度及びコントラス
ト比を測定した。
液晶セル 使用液晶:ZLI−1557(メルク社製) 透明基板:ガラス基板 電極材料:酸化インジウム 透明基板間隙(液晶層厚):6.0μm 偏光板 HN−38(ポラロイド社製) (測定結果) 応答速度 立上り時間(τwrite)0.2msec 立下り時間(τdecay)=0.15msec コントラスト比 Τnax/Τnio=620 〔実施例 2〕 実施例1の液晶セルを用い制御電圧Vcとして
30V(r.m.s)、駆動電圧Vdとして30V(r.m.s)を印
加し実施例1と同一方法で応答速度、及びコント
ラスト比を測定した。
(測定結果) 応答速度 立上り時間(τwrite)=0.9msec 立下り時間(τdecay)=0.25msec コントラスト比 Τnax/Τnio=140 〔比較例〕 実施例1の液晶セルの電極構造を第1図に示す
ようにし、制御電圧Vcとして35 V(r.m.s)、駆動
電圧Vdとして35V(r.m.s)を印加し応答速度及び
コントラスト比を測定した。
(測定結果) 応答速度 立上り時間(τwrite)=0.5msec 立下り時間(τdecay)=0.6msec コントラスト比 Τnax/Τnio=125 本発明の液晶装置によれば、上記実施例及び比
較例の測定結果からも判るように偏光軸が互いに
直交する2枚の偏光板の間に液晶セルを該液晶セ
ルの櫛形電極が2枚の偏光板のいずれか一方の偏
光軸と平行となるように配置するとともに櫛形電
極を複数個の櫛歯部を有する接地電極と該櫛歯部
間に位置し、光の通過のON,OFF状態を形成す
る1ドツトと同一幅を有する駆動電極とで構成し
たことにより従来の液晶装置に比し、光の通過の
ON状態とOFF状態とのコントラスト比が飛躍的
に改良され、かつ応答速度も極めて早い液晶装置
が得られる。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であ
れば種々の変更は可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図A,Bは従来の液晶装置の構造を説明す
るための図、第2図A,Bは本発明の液晶装置の
構造を説明するための図、第3図は櫛形電極の一
例を示す平面図である。 1……液晶セル、2,3……透明基板、5……
液晶、L3……接地電極、L4……駆動電極、L1
…共通電極、Pp,Ao……偏光板。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一対の透明基板間に液晶を封入した液晶セル
    と偏光軸が互いに直交する2枚の偏光板の間に該
    セルを介在させた液晶装置であつて、複数個の櫛
    歯部を有し且つ接地電位に設定された接地電極
    と、該櫛歯部間に位置して光の通過のON,OFF
    状態を形成すべく1ドツトとほぼ同一の寸法を有
    する駆動電極とを組合せた櫛形電極と、櫛形電極
    と対向する共通電極とをそれぞれ上記一対の透明
    基板に設けるとともに、上記2枚の偏光板のうち
    いずれか一方の偏光板の偏光軸を上記櫛形電極の
    長手方向と平行になるように設定し、光の通過を
    阻止するOFF状態設定時には駆動電極を接地電
    位とするとともに共通電極との間に電位差を生じ
    させ、光の通過を許容するON状態設定時には駆
    動電極を共通電極と同電位とするとともに、接地
    電極との間に電位差を生じさせるようにしたこと
    を特徴とする液晶装置。
JP10508882A 1982-01-25 1982-06-17 液晶装置 Granted JPS58221827A (ja)

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JP10508882A JPS58221827A (ja) 1982-06-17 1982-06-17 液晶装置
US06/455,932 US4585311A (en) 1982-01-25 1983-01-06 Liquid crystal device having interdigitated electrodes
DE3302332A DE3302332A1 (de) 1982-01-25 1983-01-25 Fluessigkristallvorrichtung

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JPS599630A (ja) * 1982-07-08 1984-01-19 Canon Inc 液晶−光学シヤツタ
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JPS5823016A (ja) * 1981-08-04 1983-02-10 Seiko Epson Corp 液晶ライトバルブ

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