JPH0718991B2 - Driving method of optical modulator - Google Patents

Driving method of optical modulator

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JPH0718991B2
JPH0718991B2 JP61026279A JP2627986A JPH0718991B2 JP H0718991 B2 JPH0718991 B2 JP H0718991B2 JP 61026279 A JP61026279 A JP 61026279A JP 2627986 A JP2627986 A JP 2627986A JP H0718991 B2 JPH0718991 B2 JP H0718991B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は、光学変調素子、特にカイラルスメクチツク液
晶などの強誘電性液晶を用いた素子の駆動法に関する。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for driving an optical modulation element, particularly an element using a ferroelectric liquid crystal such as a chiral smectic liquid crystal.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来より、走査電極群と信号電極群をマトリクス状に構
成し、その電極間に液晶化合物を充填し多数の画素を形
成して、画素或いは情報の表示を行う液晶表示素子はよ
く知られている。この表示素子の駆動法としては、走査
電極群に順次周期的にアドレス信号を選択印加し、信号
電極群には所定の情報信号をアドレス信号と同期させて
並列的に選択印加する時分割駆動が採用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a liquid crystal display element in which scanning electrodes and signal electrodes are formed in a matrix and a liquid crystal compound is filled between the electrodes to form a large number of pixels to display pixels or information is well known. . As a driving method of this display element, there is a time-division drive in which an address signal is sequentially and selectively applied to the scanning electrode group and a predetermined information signal is selectively applied to the signal electrode group in parallel in synchronization with the address signal. Has been adopted.

これらの実用に供されたのは、殆どが、例えば、“アプ
ライド・フイジスク・レターズ”(“Applied Physics
Lette rs")1971年,18(4)号127〜128頁に掲載のM.シ
ヤツト(M.Schadt)及びW.ヘルフリヒ(W.Helfrich)共
著になる“ボルテージ・デイペンダント・オプテイカル
・アクテイビテイー・オブ・ア・ツイステツド・ネマチ
ツク・リキツド・クリスタル”(“Voltage Dependent
Optical Activity of a Twisted Nematic Liquid Cryst
al")に示されたTN(Twisted nematic)型液晶であっ
た。
Most of these were put to practical use, for example, “Applied Physics Letters”.
Lette rs ") 1971, 18 (4), pages 127-128, co-authored by M. Schadt and W. Helfrich," Voltage Day Pendant Optical Activity. " Of A Twisted Nematic Liquid Crystal "(" Voltage Dependent
Optical Activity of a Twisted Nematic Liquid Cryst
It was a TN (Twisted nematic) type liquid crystal shown in al ").

近年は、在来の液晶素子の改善型として、双安定性を有
する液晶素子の使用がクラーク(Clark)及びラガーウ
オール(Lagerwall)の両者により特開昭56−107216号
公報、米国特許第4367924号明細書等で提案されてい
る。双安定性液晶としては、一般に、カイラルスメクテ
イツクC相(SmC*)又はH相(SmH*)を有する強誘電性
液晶が用いられ、これらの状態において、印加された電
界に応答して第1の光学的安定状態と第2の光学的安定
状態とのいずれかをとり、かつ電界が印加されないとき
はその状態を維持する性質、即ち安定性を有し、また電
界の変化に対する応答がすみやかで、高速かつ記憶型の
表示装置等の分野における広い利用が期待されている。
In recent years, as an improved version of conventional liquid crystal devices, the use of bistability liquid crystal devices has been disclosed by both Clark and Lagerwall in Japanese Patent Laid-Open No. 56-107216 and U.S. Pat. No. 4,367,924. It is proposed in the specification etc. As the bistable liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal having a chiral smectic C phase (SmC * ) or an H phase (SmH * ) is generally used, and in these states, the ferroelectric liquid crystal responds to an applied electric field. It has either the first optical stable state or the second optical stable state, and has the property of maintaining that state when an electric field is not applied, that is, stability, and has a quick response to changes in the electric field. Therefore, it is expected to be widely used in the field of high-speed and memory type display devices and the like.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

前述した強誘電性液晶素子の駆動法としては、例えば白
の表示状態に対応する第1の安定状態に強誘電性液晶を
配向させる正極性の信号と黒の表示状態に対応する第2
の安定状態に強誘電性液晶を配向させる負極性の信号を
それぞれ選択的に印加する方法が採用されている。一般
には、正と負の両極性の電圧信号を3値以上の多値電圧
として出力する必要があり、このため出力波形が複雑に
なっていた。従って、駆動回路が従来のTN結晶素子の場
合と比較して複雑で、その分コスト高となる要因となっ
ていた。
As a method of driving the above-mentioned ferroelectric liquid crystal element, for example, a positive signal for orienting the ferroelectric liquid crystal in a first stable state corresponding to a white display state and a second signal corresponding to a black display state are provided.
The method of selectively applying a negative polarity signal for orienting the ferroelectric liquid crystal to the stable state is adopted. Generally, it is necessary to output a voltage signal of both positive and negative polarities as a multi-valued voltage of three values or more, which makes the output waveform complicated. Therefore, the driving circuit is complicated as compared with the case of the conventional TN crystal element, which causes the cost to increase accordingly.

〔問題点を解決するための手段〕及び〔作用〕 従って、本発明の目的は、前述の欠点を解消し、駆動波
形が簡単で、多値出力の駆動回路を必要としない駆動法
を提供することにある。
[Means for Solving Problems] and [Operation] Accordingly, an object of the present invention is to provide a driving method which solves the above-mentioned drawbacks, has a simple driving waveform, and does not require a multi-value output driving circuit. Especially.

すなわち、相対向する一対の電極、絶縁体膜と強誘電性
液晶などの光学変調物質の膜で構成されている画素のう
ち、光学変調物質膜の抵抗率が比較的低いために、その
膜に印加される電圧が電極間に印加した電圧の微分波形
となり、本発明の上述した目的は、かかる微分波形を用
いることによって達成される。具体的には、本発明は、
走査電極群と信号電極群との交差部に印加電界に基づい
て第1及び第2の安定状態を示す光学変調物質を配して
構成された複数の画素を有する光学変調素子の駆動法に
おいて、前記走査電極を順次選択して単一極性のパルス
を該走査電極に供給するとともに、前記情報電極に単一
極性のパルスを供給して、該画素の安定状態を選択する
ための選択期間を設け、前記選択期間に、閾値を越える
ピーク値をもつ一方極性の微分波形を前記光学変調物質
に印加した後、閾値を越えるピーク値をもつ他方極性の
微分波形を前記光学変調物質に印加して、該画素を前記
第1の安定状態とした後前記第2の安定状態へ変化させ
る第1の工程と、前記選択期間に、閾値を越えるピーク
値をもつ一方極性の微分波形を前記光学変調物質に印加
した後、閾値を越えるピーク値をもつ他方極性の微分波
形が前記光学変調物質に印加されないようにして、該画
素を第1の安定状態とする第2の工程と、を選択的に行
うことを特徴とする。
That is, in a pixel including a pair of electrodes facing each other, an insulating film, and a film of an optical modulation material such as a ferroelectric liquid crystal, the optical modulation material film has a relatively low resistivity. The applied voltage becomes a differential waveform of the voltage applied between the electrodes, and the above-mentioned object of the present invention is achieved by using such a differential waveform. Specifically, the present invention is
In a method of driving an optical modulation element having a plurality of pixels configured by arranging an optical modulation substance exhibiting first and second stable states based on an applied electric field at an intersection of a scanning electrode group and a signal electrode group, The scan electrodes are sequentially selected to supply a single-polarity pulse to the scan electrodes, and the information electrodes are supplied with a single-polarity pulse to provide a selection period for selecting a stable state of the pixel. In the selection period, after applying a differential waveform of one polarity having a peak value exceeding a threshold value to the optical modulation substance, applying a differential waveform of the other polarity having a peak value exceeding a threshold value to the optical modulation substance, A first step of changing the pixel to the first stable state and then to the second stable state; and a differential waveform of one polarity having a peak value exceeding a threshold value in the optical modulation substance during the selection period. After applying the voltage, the threshold is exceeded. That the other polarity of the differential waveform having a peak value so as not applied to the optical modulation substance, and carrying out the second step of the pixel in the first stable state, the selectively.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図面に従って説明する。 The present invention will be described below with reference to the drawings.

第1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。11aと11bは、In2O3、SnO2やITO(インジウム−
テイン−オキサイド)等の透明電極がコートされた基板
(ガラス板)であり、その間に液晶分子層12がガラス面
に垂直になるよう配向したSmC*相(カイラルスメクチツ
クC相)の液晶が封入されている。太線で示した線13が
液晶分子を表わしており、この液晶分子13は、その分子
に直交した方向に双極子モーメント(P⊥)14を有して
いる。基板11aと11b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13のらせん構造がほどけ、双極
子モーメント(P⊥)14はすべて電界方向に向くよう、
液晶分子13の配向方向を変えることができる。液晶分子
13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、従って例えばガラス面の上下に
互いにクロスニコルの位置関係に配置した偏光子を置け
ば、電圧印加極性によって光学特性が変わる液晶光学変
調素子となることは、容易に理解される。さらに液晶セ
ルの厚さを十分に薄くした場合(例えば1μ)には、第
2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、非らせん構造となり、その双
極子モーメントPa又はPbは上向き(24a)又は下向き(2
4b)のどちらかの状態をとる。このようなセルに第10図
に示す如く一定の閾値以上の極性の異る電界Ea又はEbを
付与すると、双極子モーメント電界Ea又はEbは電界ベク
トルに対応して上向き24a又は、下向き24bと向きを変
え、それに応じて液晶分子は第1の安定状態23aかある
いは第2の安定状態23bの何れか一方に配向する。
FIG. 1 schematically shows an example of a ferroelectric liquid crystal cell. 11a and 11b are In 2 O 3 , SnO 2 and ITO (Indium-
It is a substrate (glass plate) coated with a transparent electrode such as theine-oxide), and a liquid crystal of SmC * phase (chiral smectic C phase) in which the liquid crystal molecular layer 12 is oriented perpendicular to the glass surface It is enclosed. A thick line 13 represents a liquid crystal molecule, and this liquid crystal molecule 13 has a dipole moment (P⊥) 14 in a direction orthogonal to the molecule. When a voltage above a certain threshold is applied between the electrodes on the substrates 11a and 11b, the helical structure of the liquid crystal molecules 13 is unraveled, and all the dipole moments (P⊥) 14 are oriented in the electric field direction.
The orientation direction of the liquid crystal molecules 13 can be changed. Liquid crystal molecule
13 has an elongated shape, and exhibits refractive index anisotropy in the major axis direction and the minor axis direction thereof, and therefore, for example, if polarizers arranged in a crossed Nicols position above and below a glass surface are placed, It is easy to understand that the liquid crystal optical modulator has optical characteristics that change depending on the applied polarity. Further, when the thickness of the liquid crystal cell is made sufficiently thin (for example, 1 μ), the helical structure of the liquid crystal molecules is unraveled and becomes a non-helical structure even when no electric field is applied, as shown in FIG. Moment Pa or Pb is upward (24a) or downward (2a
Take either of the states of 4b). When electric fields Ea or Eb having different polarities above a certain threshold value are applied to such a cell, the dipole moment electric field Ea or Eb is directed upward 24a or downward 24b in accordance with the electric field vector. And the liquid crystal molecules are aligned in either the first stable state 23a or the second stable state 23b accordingly.

このような強誘電性液晶を光学変調素子として用いるこ
との利点は2つある。第1に、応答速度が極めて速いこ
と、第2に液晶分子の配向が双安定性を有することであ
る。第2の点を、例えば第2図によって説明すると、電
界Eaを印加すると液晶分子は第1の安定状態23aに配向
するが、この状態は電界を切っても安定である。又、逆
向きの電界Ebを印加すると、液晶分子は第2の安定状態
23bに配向して、その分子の向きを変えるが、やはり電
界を切ってもこの状態に留っている。又、与える電界Ea
が一定の閾値を越えない限り、それぞれの配向状態にや
はり維持されている。このような応答速度の速さと、双
安定性が有効に実現されるには、セルとしては出来るだ
け薄い方が好ましく、一般的には、0.5μ〜20μ、特に
1μ〜5μが適している。この種の強誘電性液晶を用い
たマトリクス電極構造を有する液晶−電気光学装置は、
例えばクラークとラガバルにより、米国特許第4367924
号明細書で提案されている。
There are two advantages of using such a ferroelectric liquid crystal as an optical modulation element. Firstly, the response speed is extremely fast, and secondly, the alignment of liquid crystal molecules has bistability. The second point will be explained with reference to FIG. 2, for example. When the electric field Ea is applied, the liquid crystal molecules are aligned in the first stable state 23a, but this state is stable even when the electric field is cut off. Moreover, when the electric field Eb in the opposite direction is applied, the liquid crystal molecules are in the second stable state.
It is oriented to 23b and changes its molecular orientation, but it remains in this state even when the electric field is turned off. Also, the applied electric field Ea
As long as the values do not exceed a certain threshold, they are still maintained in their respective orientations. In order to effectively realize such a high response speed and bistability, it is preferable that the cell is as thin as possible, and generally 0.5 μ to 20 μ, particularly 1 μ to 5 μ is suitable. A liquid crystal-electro-optical device having a matrix electrode structure using this type of ferroelectric liquid crystal,
For example, Clark and Ragabal, U.S. Pat.
No. specification.

第3図は本発明で用いる光学変調素子のうちの画素部分
を表わす断面図で、第4図はその等価回路図である。第
3図に示す画素は基板31aと31bには、それぞれ支持され
た相対向する電極32aと32bが設けられ、さらに電極32a
と32bにはシヨート防止のために絶縁体膜33aと33bが複
覆されている。この絶縁対膜33aと33bには強誘電性液晶
の膜34の配向を制御するラビング処理などの一軸性配向
処理が施されている。又、この絶縁体膜33aと33bには図
示していないが別に配向制御膜を設けることも可能であ
る。さらに、又、何れか一方の絶縁体膜の上下は下側に
カラーフイルター層(図示せず)を設けることが可能で
ある。この際、カラーフイルターは、1画素毎に青色染
色フイルター(B)、緑色染色フイルター(G)と赤色
染色フイルター(R)が配置され、これらB、GとRで
1つのカラー画素を構成することができる。この液晶素
子は、基板31aと31bの周辺がエポキシ系接着剤などのシ
ール剤36でシーリングされており、セルの両側には光学
的変調を検知する1対のクロスニコルス偏光子36aと36b
が配置されている。
FIG. 3 is a sectional view showing a pixel portion of the optical modulator used in the present invention, and FIG. 4 is an equivalent circuit diagram thereof. In the pixel shown in FIG. 3, substrates 31a and 31b are provided with supported electrodes 32a and 32b, respectively, which are supported by each other.
Insulator films 33a and 33b are overlaid on and 32b to prevent shorting. The insulating pair films 33a and 33b are subjected to a uniaxial alignment process such as a rubbing process for controlling the alignment of the ferroelectric liquid crystal film 34. Further, although not shown, an orientation control film may be separately provided on the insulator films 33a and 33b. Further, a color filter layer (not shown) may be provided on the upper and lower sides of either one of the insulator films. At this time, in the color filter, a blue dye filter (B), a green dye filter (G) and a red dye filter (R) are arranged for each pixel, and these B, G and R constitute one color pixel. You can In this liquid crystal element, the periphery of substrates 31a and 31b is sealed with a sealant 36 such as an epoxy adhesive, and a pair of crossed Nichols polarizers 36a and 36b for detecting optical modulation are provided on both sides of the cell.
Are arranged.

本発明の絶縁体膜33aと33bで使用する絶縁物質として
は、特に制限されるものではないが、シリコン窒化物、
水素を含有するシリコン窒化物、シリコン炭化物、水素
を含有するシリコン窒化物、シリコン酸化物、硼素窒化
物、水素を含有する硼素窒化物、セリウム酸化物、アル
ミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物や
フツ化マグネシウムなどの無機絶縁物質、あるいはポリ
ビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポ
リエステルイミド、ポリパラキシリレン、ポリエステ
ル、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリ塩
化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリスチレ
ン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、ユリヤ樹脂、アク
リル樹脂やフオトレジスト樹脂なとの有機絶縁物質が絶
縁膜として使用される。これらの絶縁膜の膜厚5000Å以
下、好ましくは100Å〜5000Å、特に500Å〜3000Åが適
している。
The insulating material used in the insulator films 33a and 33b of the present invention is not particularly limited, but silicon nitride,
Hydrogen-containing silicon nitride, silicon carbide, hydrogen-containing silicon nitride, silicon oxide, boron nitride, hydrogen-containing boron nitride, cerium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, titanium oxide Or inorganic insulating materials such as magnesium fluoride, polyvinyl alcohol, polyimide, polyamide imide, polyester imide, polyparaxylylene, polyester, polycarbonate, polyvinyl acetal, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyamide, polystyrene, cellulose resin, melamine An organic insulating material such as resin, urea resin, acrylic resin or photoresist resin is used as the insulating film. The film thickness of these insulating films is not more than 5000 Å, preferably 100 Å to 5000 Å, particularly 500 Å to 3000 Å.

又、これらの絶縁体膜33aと33bによって形成される容量
の場合では、5.5×103PF/cm2以上となる様に設定するこ
とによって、前述の反転現象を一層有効に防止すること
ができる。その好ましい容量は5.5×103PF/cm2〜3.0×1
05PF/cm2の範囲で、特に十分な絶縁性を保持する上で9.
0×103PF/cm2〜5.5×104PF/cm2が適している。
Further, in the case of the capacitance formed by these insulator films 33a and 33b, by setting the capacitance to be 5.5 × 10 3 PF / cm 2 or more, the above-mentioned inversion phenomenon can be more effectively prevented. . Its preferable capacity is 5.5 × 10 3 PF / cm 2 ~ 3.0 × 1
In the range of 0 5 PF / cm 2 , it is necessary to maintain particularly good insulation 9.
0 × 10 3 PF / cm 2 to 5.5 × 10 4 PF / cm 2 are suitable.

本発明で用いる強誘電性液晶34としては、カイラルスメ
クチツク液晶が最も好ましく、そのうちカイラルスメク
チツクC相(SmC*)、H相(SmH*)、I相(SmI*)、J
相(SmJ*)、K相(SmK*)、G相(SmG*)やF相(Sm
F*)の液晶が適している。
The ferroelectric liquid crystal 34 used in the present invention is most preferably a chiral smectic liquid crystal, among which the chiral smectic C phase (SmC * ), H phase (SmH * ), I phase (SmI * ), J
Phase (SmJ * ), K phase (SmK * ), G phase (SmG * ) and F phase (Sm
F * ) LCD is suitable.

より具体的には、強誘電性液晶34としては、p−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)、p−ヘキシロキシベンジリデ
ン−p′−アミノ−2−クロロプロピルシンナメート
(HOBACPC)、p−デシロキシベンジリデン−p′−ア
ミノ−2−メチルブチル−α−シアノシンナメート(DO
BAMBCC)、p−テトラデシロキシベンジリデン−p′−
アミノ−2−メチブチル−α−シアノシンナメート(TD
OBAMBCC)、p−オクチルオキシベンジリデン−p′−
アミノ−2−メチルブチル−α−クロロシンナメート
(OOBAMBCC)、p−オクチルオキシベンジリデン−p′
−アミノ−2−メチルブチル−α−メチルシンナメー
ト、4,4′−アソキシシンナミツクアシツド−ビス(2
−メチルブチル)エステル4−0−(2−メチル)−ブ
チルレゾルシリデン−4′−オクチルアニリン(MBRA
8)、4−(2′−メチルブチル)フエニル−4′−オ
クチルオキシビフエニル−4−カルボキシレート、4−
ヘキシルオキシフエニル−4−(2″−メチルブチル)
ビフエニル−4′−カルボキシレート、4−オクチルオ
キシフエニル−4−(2″−メチルブチル)ビフエニル
−4′−カルボキシレート、4−ヘプチルフエニル−4
−(4″−メチルヘキシル)ビフエニル−4′−カルボ
キシレート、4−(2″−メチルブチル)フエニル−4
−(4″−メチルヘキシル)ブフエニル−4′−カルボ
キシレートなどを用いることができる。
More specifically, the ferroelectric liquid crystal 34 includes p-decyloxybenzylidene-p'-amino-2-methylbutyl cinnamate (DOBAMBC), p-hexyloxybenzylidene-p'-amino-2-chloropropyl. Cinnamate (HOBACPC), p-decyloxybenzylidene-p'-amino-2-methylbutyl-α-cyanocinnamate (DO
BAMBCC), p-tetradecyloxybenzylidene-p'-
Amino-2-methybutyl-α-cyanocinnamate (TD
OBAMBCC), p-octyloxybenzylidene-p'-
Amino-2-methylbutyl-α-chlorocinnamate (OOBAMBCC), p-octyloxybenzylidene-p ′
-Amino-2-methylbutyl-α-methylcinnamate, 4,4'-asoxycinnamamide-bis (2
-Methylbutyl) ester 4-0- (2-methyl) -butylresorcylidene-4'-octylaniline (MBRA
8), 4- (2'-methylbutyl) phenyl-4'-octyloxybiphenyl-4-carboxylate, 4-
Hexyloxyphenyl-4- (2 "-methylbutyl)
Biphenyl-4'-carboxylate, 4-octyloxyphenyl-4- (2 "-methylbutyl) biphenyl-4'-carboxylate, 4-heptylphenyl-4
-(4 "-methylhexyl) biphenyl-4'-carboxylate, 4- (2" -methylbutyl) phenyl-4
-(4 "-methylhexyl) buphenyl-4'-carboxylate and the like can be used.

これらの強誘電性液晶化合物は単独又は2種以上組合せ
て用いることができ、又他の非誘電性液晶、例えばネマ
チツク液晶、コレステリツク液晶(カイラルネマチツク
液晶)やスメクチツク液晶と混合することができる。
又、前述した強誘電性液晶34は、前述の第1図に示すら
せん構造を形成したものでもよく、第2図に示す非らせ
ん構造のものであってもよい。特に、第1図に示すらせ
ん構造を有している際には、強誘電性液晶として負の誘
電異方性をもつものを使用し、両電極間に交流バイアス
を印加することによって、非らせん構造とした双安定性
を付与させる駆動法を適用するのが好ましい。又、この
際、液晶層のセル厚を十分に小さくそれだけで非らせん
構造を形成する液晶素子に前述の交流バイアスを印加す
る駆動法を適用するも可能である。
These ferroelectric liquid crystal compounds may be used alone or in combination of two or more, and may be mixed with other non-dielectric liquid crystals such as nematic liquid crystals, cholesteric liquid crystals (chiral nematic liquid crystals) and smectic liquid crystals.
The ferroelectric liquid crystal 34 described above may have the spiral structure shown in FIG. 1 or may have the non-helical structure shown in FIG. In particular, in the case of the spiral structure shown in FIG. 1, a ferroelectric liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is used, and by applying an AC bias between both electrodes, a non-helical structure is obtained. It is preferable to apply a driving method that imparts bistability as a structure. At this time, it is also possible to apply the above-mentioned driving method of applying an AC bias to the liquid crystal element which forms the non-helical structure by making the cell thickness of the liquid crystal layer sufficiently small.

第4図に示す等価回路で、C1は絶縁体膜33a、33bとその
他の容量成分を含む静電容量である。C2は強誘電性液晶
の膜34の静電容量で、Rはその抵抗である。この際、絶
縁体膜33aと33bの抵抗は、通常十分に大きいので無視す
ることができる。又、Vは相対向する電極間に印加され
る電圧で、VLCは強誘電性液晶に印加される電圧であ
る。
In the equivalent circuit shown in FIG. 4, C 1 is a capacitance including the insulator films 33a and 33b and other capacitance components. C 2 is the capacitance of the ferroelectric liquid crystal film 34, and R is its resistance. At this time, the resistances of the insulator films 33a and 33b are usually sufficiently large and can be ignored. Further, V is a voltage applied between the electrodes facing each other, and V LC is a voltage applied to the ferroelectric liquid crystal.

そこで、第5図に示すパルス幅ΔTの矩形波電圧パルス
を相対向する電極間に印加すると、 τ=(C1+C2)R の時定数で減衰する微分波形パルスとなり、τがΔTよ
り小さければ、この微分波形パルスは第6図に示す波形
になる。すなわち、外部印加電圧の立上り端と立下り端
で強誘電性液晶膜にそれぞれ正極と負極の電圧が印加さ
れることになる。本発明では、この正極電圧と負極の電
圧を利用することによって、片極性の印加電圧により書
込み可能したものである。時定数τを小さくするために
は、例えば強誘電性液晶の比抵抗を106Ω・cm〜109Ω・
cm(LCRメータで測定)とすることが望ましい。液晶膜
の比抵抗を上述の範囲とする方法としては、例えば液晶
中に界面活性剤を添加する方法を用いることができる双
安定状態が付与された強誘電性液晶素子は、一般的に液
晶層が2μm以下と極めて薄い膜厚で形成され、このた
め素子内に混入した微細な粒体を通して上電極と下電極
の間でシヨートを発生する問題点があるために、素子に
設けた電極にはシヨートを防止する絶縁体膜が設けられ
ている。
Therefore, if a rectangular wave voltage pulse with a pulse width ΔT shown in FIG. 5 is applied between the electrodes facing each other, a differential waveform pulse that attenuates with a time constant of τ = (C 1 + C 2 ) R is obtained, and τ is smaller than ΔT. For example, this differential waveform pulse has the waveform shown in FIG. That is, the positive and negative voltages are applied to the ferroelectric liquid crystal film at the rising edge and the falling edge of the externally applied voltage, respectively. In the present invention, by utilizing the positive voltage and the negative voltage, writing can be performed by a unipolar applied voltage. To reduce the time constant τ, for example, the specific resistance of the ferroelectric liquid crystal is 10 6 Ω ・ cm to 10 9 Ω ・
It is desirable to use cm (measured with an LCR meter). As a method of setting the specific resistance of the liquid crystal film within the above range, for example, a method of adding a surfactant to the liquid crystal can be used. Is formed with an extremely thin film thickness of 2 μm or less. Therefore, since there is a problem that shorts are generated between the upper electrode and the lower electrode through the fine particles mixed in the element, the electrode provided in the element is An insulator film for preventing shorts is provided.

前述の如く相対向電極間に絶縁体膜が形成されているた
めに、液晶層に前述の電極間から強誘電性液晶が完全反
転するに矩形波パルス源V0(パルス幅ΔTの書込みパル
ス)を印加した時に、液晶層に実質的に印加される電圧
波形は、第6図に示す様にパルス印加時のV0が時定数τ
=R(C1+C2)の割合で、ΔV0だけの電圧降下を生じ
る。これは、パルスの立下り時に液晶膜に直列接続され
た絶縁体膜の容量からの放電により逆向きの電界(−Δ
V0)を発生することが原因となっている。
As described above, since the insulating film is formed between the facing electrodes, the rectangular wave pulse source V 0 (writing pulse of pulse width ΔT) is generated in the liquid crystal layer from which the ferroelectric liquid crystal is completely inverted. As shown in FIG. 6, V 0 at the time of applying a pulse has a time constant τ of
= R (C 1 + C 2 ), a voltage drop of ΔV 0 occurs. This is because the electric field in the opposite direction (-Δ
V 0 ) is the cause.

第7図は、上述の原理をマトリクス駆動に応用した場合
の印加波形の1例である。第7図(a)は、走査電極へ
の印加波形、第7図(b)は情報電極への印加波形、第
7図(c)は上述した走査電極への印加波形と情報電極
への印加波形の差、すなわち相対向する電極間に印加さ
れる電圧波形、第7図(d)は強誘電性液晶膜に印加さ
れる電圧波形をそれぞれ時系列で表わしている。
FIG. 7 shows an example of applied waveforms when the above principle is applied to matrix driving. FIG. 7 (a) is a waveform applied to the scanning electrodes, FIG. 7 (b) is a waveform applied to the information electrodes, and FIG. 7 (c) is a waveform applied to the scanning electrodes and the information electrodes described above. The difference between the waveforms, that is, the voltage waveform applied between the electrodes facing each other, and FIG. 7D shows the voltage waveform applied to the ferroelectric liquid crystal film in time series.

時刻t1において、走査電極の負極性パルス−VSが立下る
と、液晶膜にはピーク値 の正の微分波形電圧がかかり、VSを適切に選ぶことによ
り、この電圧波形が反転閾値以上になるようにすればこ
の走査電極上のすべての画素には例えば第1の配向状態
に基づく「白」の表示状態が書込まれる。次いで、時刻
t2において走査電極パルスが立上ると同時に、非選択画
素(第2の配向状態に基づく「黒」の表示状態に反転し
ない画素)の情報電極には正極性パルスV1(<VS)が印
加され、選択画素(「黒」を書込むべき画素)には0ボ
ルトのままにおかれる。このとき、非選択画素の液晶膜
にはピーク値 の頁の微分波形電圧がかかるが、VIを適切に選ぶことに
より、この電圧波形を反転閾値以上にできるので、画素
は反転せず「白」の表示状態のままである。一方、選択
画素の液晶膜にはピーク値 の負の微分波形電圧がかかり「黒」が書込まれる。
At time t 1 , when the negative polarity pulse −V S of the scan electrode falls, the peak value appears on the liquid crystal film. Positive differential waveform voltage is applied, and by appropriately selecting V S so that this voltage waveform becomes equal to or higher than the inversion threshold value, all pixels on this scan electrode are, for example, based on the first alignment state. The display state of "white" is written. Then the time
At the same time as the scan electrode pulse rises at t 2 , a positive pulse V 1 (<V S ) is applied to the information electrode of the non-selected pixel (the pixel that does not invert to the “black” display state based on the second alignment state). It is applied and left at 0 volts for selected pixels (pixels to write "black"). At this time, the peak value is displayed on the liquid crystal film of the unselected pixel. The differential waveform voltage of the page is applied, but by appropriately selecting V I , this voltage waveform can be made equal to or higher than the inversion threshold value, so that the pixel is not inverted and remains in the “white” display state. On the other hand, the liquid crystal film of the selected pixel has a peak value The negative differential waveform voltage of is applied and "black" is written.

次いで時刻t3で情報電極パルスが立下るが、このとき液
晶膜にかかる微分電圧波形のピーク値は で、VIを適切に選ぶことにより、この電圧波形を閾値以
下に設定できて、画素は「白」の表示状態のままに保た
れる。
Next, at time t 3 , the information electrode pulse falls, and the peak value of the differential voltage waveform applied to the liquid crystal film at this time is Then, by properly selecting V I , this voltage waveform can be set below the threshold value, and the pixel is kept in the “white” display state.

以上の実施例では微分波形のピーク値が (Vth;強誘電性液晶の閾値電圧) となるようにVSとVIを選ぶ必要があり、電圧余裕(電圧
マージン)の点からは、VS=2VIであるのが最も好まし
い。
In the above embodiment, the peak value of the differential waveform is It is necessary to select V S and V I so that (Vth; threshold voltage of ferroelectric liquid crystal), and from the viewpoint of voltage margin (voltage margin), V S = 2V I is most preferable.

また、画素の両極に印加される電圧波形は、必ずしも上
述実施例のような矩形波でなくてもよく、例えば鋸状の
電圧でもよい。しかし、液晶膜にかかる電圧がなるべく
高いピーク値をもち、かつ0ボルトに減衰するまでの時
間がなるべく長くなるようにするのが一般には望まし
く、このためには矩形波パルスが最も適している。
Further, the voltage waveform applied to both electrodes of the pixel does not necessarily have to be the rectangular wave as in the above-described embodiment, and may be, for example, a sawtooth voltage. However, it is generally desirable that the voltage applied to the liquid crystal film has a peak value that is as high as possible and that the time until it decays to 0 volt is as long as possible, and a rectangular wave pulse is most suitable for this purpose.

従って本発明では時刻(t2−t1)を位相T1とした時、こ
の位相T1で行上の画素が1時に白の表示状態に揃えら
れ、時刻(t3−t2)を位相T2とした時、行上の選択画素
のみが黒の表示状態に反転されて1ラインの書込みが行
なわれ、この書込みを行毎に順次行うことによって一画
面の書込みが行われる。
Therefore, in the present invention, when the time (t 2 −t 1 ) is set to the phase T 1 , the pixels on the row are aligned to the white display state at 1 o'clock at this phase T 1 , and the time (t 3 −t 2 ) is set to the phase T 1. When T 2 is set, only the selected pixel on the row is inverted to the black display state and writing of one line is performed. By sequentially performing this writing row by row, one screen is written.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、駆動波形が簡単になり、とくに駆動回
路の出力を正または負の一方の極性だけでよく、また駆
動回路出力レベルは2値で済むようにできる。
According to the present invention, the drive waveform can be simplified, and in particular, the output of the drive circuit need only have one of positive and negative polarities, and the drive circuit output level can be binary.

さらに、駆動波形を矩形波とすることにより、液晶膜に
かかる電圧のピーク値を高くし、幅を大きくすることが
でき、これにより書込みの時間を短縮することができ
る。
Further, by making the drive waveform a rectangular wave, the peak value of the voltage applied to the liquid crystal film can be increased and the width can be increased, thereby shortening the writing time.

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

第1図及び第2図は本発明で用いる強誘電性液晶素子の
斜視図である。 第3図は本発明で用いる強誘電性液晶素子の断面図で、
第4図はその画素の等価回路を表わす説明図である。 第5図は相対向する一対の電極間に印加する書込みパル
ス波形を表わす説明図で、第6図はそのパルスを液晶膜
に印加した時の液晶膜にかかる電圧波形を表わす説明図
である。 第7図は本発明の方法を時系列で表わした説明図であ
る。
1 and 2 are perspective views of a ferroelectric liquid crystal device used in the present invention. FIG. 3 is a sectional view of a ferroelectric liquid crystal device used in the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit of the pixel. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a write pulse waveform applied between a pair of electrodes facing each other, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing a voltage waveform applied to the liquid crystal film when the pulse is applied to the liquid crystal film. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the method of the present invention in time series.

フロントページの続き (72)発明者 毛利 明広 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−107216(JP,A) 特開 昭50−38494(JP,A) 実開 昭50−2351(JP,U)Front page continuation (72) Inventor Akihiro Mori 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (56) Reference JP-A-56-107216 (JP, A) JP-A-50-38494 ( JP, A) Actually developed 50-2351 (JP, U)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】走査電極群と信号電極群との交差部に印加
電界に基づいて第1及び第2の安定状態を示す光学変調
物質を配して構成された複数の画素を有する光学変調素
子の駆動法において、 前記走査電極を順次選択して単一極性のパルスを該走査
電極に供給するとともに、前記情報電極に単一極性のパ
ルスを供給して、該画素の安定状態を選択するための選
択期間を設け、 前記選択期間に、閾値を越えるピーク値をもつ一方極性
の微分波形を前記光学変調物質に印加した後、閾値を越
えるピーク値をもつ他方極性の微分波形を前記光学変調
物質に印加して、該画素を前記第1の安定状態とした後
前記第2の安定状態へ変化させる第1の工程と、 前記選択期間に、閾値を越えるピーク値をもつ一方極性
の微分波形を前記光学変調物質に印加した後、閾値を越
えるピーク値をもつ他方極性の微分波形が前記光学変調
物質に印加されないようにして、該画素を第1の安定状
態とする第2の工程と、 を選択的に行うことを特徴とする光学変調素子の駆動
法。
1. An optical modulation element having a plurality of pixels, which are formed by arranging optical modulation substances exhibiting first and second stable states based on an applied electric field at intersections of scanning electrode groups and signal electrode groups. In order to select a stable state of the pixel, the scanning electrodes are sequentially selected to supply a single-polarity pulse to the scanning electrode and the information electrode is supplied to a single-polarity pulse. And applying a differential waveform of one polarity having a peak value exceeding the threshold value to the optical modulation substance in the selection period, and then applying a differential waveform of the other polarity having a peak value exceeding the threshold value to the optical modulation substance. To the second stable state after the pixel is set to the first stable state by applying to the first stable state, and a differential waveform of one polarity having a peak value exceeding a threshold value in the selection period. Applied to the optical modulator After that, a second step of bringing the pixel into the first stable state by selectively preventing the differential waveform of the other polarity having a peak value exceeding the threshold value from being applied to the optical modulation substance, is selectively performed. Driving method of optical modulator.
【請求項2】前記光学変調物質は、カイラルスメクティ
ック液晶であることを特徴とする特許請求の範囲第
(1)項に記載の光学変調素子の駆動法。
2. The method for driving an optical modulation element according to claim 1, wherein the optical modulation material is a chiral smectic liquid crystal.
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