JPH0833533B2 - Driving method for liquid crystal optical element - Google Patents

Driving method for liquid crystal optical element

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JPH0833533B2
JPH0833533B2 JP61282471A JP28247186A JPH0833533B2 JP H0833533 B2 JPH0833533 B2 JP H0833533B2 JP 61282471 A JP61282471 A JP 61282471A JP 28247186 A JP28247186 A JP 28247186A JP H0833533 B2 JPH0833533 B2 JP H0833533B2
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shutter
electric field
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浩 藤村
政勝 比嘉
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、2周波駆動用液晶を用いた液晶光学素子の
駆動方法に関する。
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for driving a liquid crystal optical element using a liquid crystal for dual frequency driving.

[従来技術とその問題点] 近年、液晶を用いて光の透過状態を制御する光学装置
が広く使用されている。これらの光学装置のうち、光の
遮断状態と透過状態を高速度で切換え動作させる液晶シ
ャッタは、電子写真式プリンタの光制御素子として用い
られている。この種、従来の液晶シャッタにおいては、
高速のシャッタ速度が要求されるため、電界制御複屈折
率モードの液晶素子を使用して2周波駆動するようにし
ている。すなわち、第13図(a),(b)に示すように
高周波電界fHと低周波電界fLを組合わせ、液晶素子のオ
ン/オフ制御を行なっている。複数のシャッタをダイナ
ミック駆動する場合、一書込み期間は、選択期間と非選
択期間とによって構成され、選択期間は高周波電界fH
低周波電界fLを1/2周期づつ印加することにより指定
し、非選択期間は重畳電界fH/fLと低周波電界fLを1/2周
期づつ印加することにより指定している。
[Prior Art and Problems Thereof] In recent years, optical devices that use liquid crystals to control the light transmission state have been widely used. Among these optical devices, a liquid crystal shutter that switches between a light blocking state and a light transmitting state at a high speed is used as a light control element of an electrophotographic printer. In this type of conventional liquid crystal shutter,
Since a high shutter speed is required, the liquid crystal element of the electric field control birefringence mode is used to drive at two frequencies. That is, as shown in FIGS. 13A and 13B, the high frequency electric field f H and the low frequency electric field f L are combined to control the on / off of the liquid crystal element. In the case of dynamically driving a plurality of shutters, one writing period is composed of a selection period and a non-selection period, and the selection period is specified by applying a high frequency electric field f H and a low frequency electric field f L for each 1/2 cycle. , The non-selection period is specified by applying the superposed electric field f H / f L and the low-frequency electric field f L every 1/2 cycle.

上記のように従来の液晶光学素子の駆動方法は、一書
込み期間(オン期間)のうち、選択期間のみシャッタが
オンするものであり、このためシャッタを透過する光量
が少なく、シャッタ速度を高速化する上で問題となって
いる。
As described above, in the conventional liquid crystal optical element driving method, the shutter is turned on only in the selection period in one writing period (ON period), so that the amount of light passing through the shutter is small and the shutter speed is increased. Is a problem in doing.

[発明の目的] 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、シャッタ
オン状態において充分な透過光量が得られ、高速シャッ
タ動作が可能な液晶光学素子の駆動方法を提供すること
を目的とする。
[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method of driving a liquid crystal optical element capable of obtaining a sufficient amount of transmitted light in a shutter-on state and capable of high-speed shutter operation. .

[発明の要点] 本発明は、2周波駆動用液晶を用いた電界制御複屈折
率モードの複数の光シャッターを備えた液晶光学素子の
光透過状態を制御する駆動方法において、前記液晶シャ
ッターを光が透過する状態に動作させるための動作電圧
を、複数の光シャッターの光透過状態を順次制御する1
繰り返し期間のうち、1つの光シャッターを制御するた
めに割り当てられた選択期間の1/2の期間もしくは1/2よ
り短い期間だけ、前記液晶シャッターの対向する電極間
に印加するようにしたことを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a driving method for controlling a light transmission state of a liquid crystal optical element having a plurality of optical shutters of an electric field control birefringence mode using a liquid crystal for dual frequency driving, wherein the liquid crystal shutter is optically controlled. 1 sequentially controls the light transmission state of a plurality of optical shutters by operating voltage for operating in a state where 1 transmits.
In the repeating period, the voltage is applied between the opposing electrodes of the liquid crystal shutter only for a half period or a period shorter than 1/2 of the selection period assigned to control one optical shutter. It is a feature.

[発明の実施例] 以下、本発明を液晶シャッタに実施した場合について
説明する。まず、液晶シャッタの構成について第1図及
び第2図により説明する。第2図において11,12はそれ
ぞれ透明なガラス板からなる一対の基板で、これら基板
11、12は横長枠状のシール材13により一定の間隔を保っ
て接着されている。そして、上記基板11、12間には、電
極14a,14b及び配向膜15a、15bに挟まれて光シャッタを
形成する2周波駆動用液晶16が封入される。また、上記
基板11、12の外面には、それぞれ偏光板17a、17bが被着
される。
[Examples of the Invention] Hereinafter, a case where the present invention is applied to a liquid crystal shutter will be described. First, the structure of the liquid crystal shutter will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In FIG. 2, 11 and 12 are a pair of substrates made of transparent glass plates, respectively.
11 and 12 are adhered to each other by a horizontally long frame-shaped sealing material 13 with a constant interval. Then, between the substrates 11 and 12, a two-frequency driving liquid crystal 16 that is sandwiched between the electrodes 14a and 14b and the alignment films 15a and 15b to form an optical shutter is sealed. Polarizing plates 17a and 17b are attached to the outer surfaces of the substrates 11 and 12, respectively.

そして、上記一方の基板11(信号電極基板という)の
内面には、第1図に示すようにその全長に亘って多数の
信号電極18a…、18b…が2列に並べて形成され、これら
信号電極18a…、18b…からは交互に信号電極基板11の一
側部及び他側部に帯状の端子19…が並列して導出されて
いる。これら信号電極18a…、18b…、端子19…は、酸化
インジュウムなどの透明導電材料により一体に形成され
たもので、信号電極18a…、18b…のシャッタ部S1…、S2
…に対応する部分を除いた部分、及び端子19の上にはそ
れぞれクロム等の金属膜20が被着されている。上記一方
の信号電極18a…は、他方の信号電極18b…に対して1/2
ピッチずらして配列されており、従って、上記シャッタ
部S1…、S2…は、1/2ピッチのずれをもって2列に配列
形成されている。
On the inner surface of the one substrate 11 (referred to as a signal electrode substrate), as shown in FIG. 1, a large number of signal electrodes 18a ..., 18b. Strip-shaped terminals 19 ... Are alternately led out from one side and the other side of the signal electrode substrate 11 from 18a. The signal electrodes 18a, 18b, and the terminals 19 are integrally formed of a transparent conductive material such as indium oxide, and the shutter portions S 1 ..., S 2 of the signal electrodes 18a, 18b.
A metal film 20 of chromium or the like is deposited on the portion except the portion corresponding to ... And on the terminal 19. One of the signal electrodes 18a ... Is 1/2 of the other signal electrode 18b.
The shutter portions S 1 ..., S 2 ... Are arranged in two rows with a shift of 1/2 pitch.

また、他方の基板12(以下コモン電極基板という)の
内面には、信号電極基板11の各信号電極18a…、18b…に
対向して一対の帯状のコモン電極21a、21bがコモン電極
基板12の長手方向沿いに平行に微少間隔をもって酸化イ
ンジュウムなどの透明導電材料により形成され、これら
コモン電極21a、21bの上にシャッタ部S1…、S2…に対応
する部分を除いてクロム等の金属膜22が被着されてい
る。上記金属膜20は、信号電極18a…、18b…及び端子19
の電気抵抗を小さくするために、また、上記金属膜22は
コモン電極21a、21bの電気抵抗を小さくするためと、シ
ャッタ部S1…、S2…の光透過面積を規制するために設け
られたものである。
On the inner surface of the other substrate 12 (hereinafter referred to as the common electrode substrate), a pair of strip-shaped common electrodes 21a, 21b facing the respective signal electrodes 18a, 18b, ... Of the signal electrode substrate 11 are provided. It is formed of a transparent conductive material such as indium oxide in parallel along the longitudinal direction with a minute interval, and a metal film such as chromium is formed on these common electrodes 21a and 21b except for the portions corresponding to the shutter portions S 1 ..., S 2 ... Twenty-two are being worn. The metal film 20 includes signal electrodes 18a ..., 18b ... And terminals 19
To reduce the electric resistance of, also, the metal film 22 is provided to regulate the order to reduce the electrical resistance of the common electrodes 21a, 21b, the shutter unit S 1 ..., the light transmission area of S 2 ... It is a thing.

更に、光の出射側となるコモン電極基板12に積層され
た偏光板17bの外面には、例えば印刷手段により遮光部
材23が設けられる。この遮光部材23は、シャッタ部S
1…、S2…の配列エリアAに対向する部分を除いてシー
ル材13を覆うように偏光板17bの外面に設けられる。上
記のようにしてコモン電極21aと信号電極18a、18a、…
からなるシャッタ部S1、S1、…と、コモン電極21bと信
号電極18b、18b、…からなるシャッタ部S2、S2、…が構
成される。
Further, a light blocking member 23 is provided on the outer surface of the polarizing plate 17b laminated on the common electrode substrate 12 on the light emitting side by, for example, printing means. This light shielding member 23 is provided with a shutter portion S
, S 2 are provided on the outer surface of the polarizing plate 17b so as to cover the sealing material 13 except for the portion facing the array area A of 1 . As described above, the common electrode 21a and the signal electrodes 18a, 18a, ...
The shutter unit S 1, S 1 consisting, ... and common electrode 21b and the signal electrode 18b, 18b, the shutter unit S 2, S 2 consisting of ..., ... it is formed.

第3図は、上記のように構成された液晶シャッタの液
晶分子配向方向(ラビング方向)と偏光板17a、17bの配
置の関係を示したものである。第3図において31は液晶
分子配向方向、32は上側偏光板17aの透過軸(もしくは
吸収軸)、33は下側偏光板17bの透過軸(もしくは吸収
軸)である。すなわち、水平配向処理した液晶セルに2
周波駆動用液晶16を封入し、液晶分子配向方向(ラビン
グ方向)に対し、一方の偏光板17aあるいは17bの偏光軸
(透過軸もしくは吸収軸)を45°傾けると共に上下の偏
光板17a,17bの偏光軸を直交させたものである。この配
置の方法は、電界制御複屈折率モードと同様である。
FIG. 3 shows the relationship between the orientation of liquid crystal molecules (rubbing direction) of the liquid crystal shutter configured as described above and the arrangement of the polarizing plates 17a and 17b. In FIG. 3, 31 is the liquid crystal molecule alignment direction, 32 is the transmission axis (or absorption axis) of the upper polarizing plate 17a, and 33 is the transmission axis (or absorption axis) of the lower polarizing plate 17b. In other words, 2
The frequency drive liquid crystal 16 is enclosed, and the polarization axis (transmission axis or absorption axis) of one of the polarizing plates 17a or 17b is inclined by 45 ° with respect to the liquid crystal molecule alignment direction (rubbing direction), and the upper and lower polarizing plates 17a and 17b are The polarization axes are orthogonal to each other. The method of this arrangement is similar to the electric field control birefringence mode.

しかして、上記液晶シャッタにおける透過光強度I
は、次式(1)により求められる。
Therefore, the transmitted light intensity I in the liquid crystal shutter is
Is calculated by the following equation (1).

I=I0sin22θ・ sin2(π・Δnd/λ) ……(1) 但し I0:平行な偏光板の透過率で決まる光の強度 θ:初期配向時の光軸と偏光板のなす角 Δn:基板面の法線方向と液晶光軸のなす角φに依存する
複屈折率 λ:入射光の波長 d:セル厚 上記複屈折率Δnの値は、φにより変化するが、これ
は液晶の屈折率n11とnIが既知であれば、φを次式
(2)により計算できる。
I = I 0 sin 2 2θ ・ sin 2 (π ・ Δnd / λ) (1) where I 0 : intensity of light determined by the transmittance of parallel polarizing plates θ: optical axis at initial alignment and polarizing plate Formed angle Δn: Birefringence index depending on the angle φ formed by the liquid crystal optical axis with the normal direction of the substrate surface λ: Wavelength of incident light d: Cell thickness The value of the birefringence index Δn changes depending on φ. Can be calculated by the following equation (2) if the refractive indices n 11 and n I of the liquid crystal are known.

n0=nI Δn=ne−n0 また、第4図は、2周波駆動用液晶16として次表1に
示す特性を有するものを用いた場合の誘電異方性Δεを
周波数依存性を23℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃の
各温度について示したものである。
n 0 = n I Δn = n e −n 0 Further , FIG. 4 shows the dielectric anisotropy Δε when the liquid crystal 16 for driving two frequencies having the characteristics shown in the following Table 1 is used, and the frequency dependence is 23 ° C. and 35 ° C. , 40 ° C, 45 ° C, 50 ° C, 55 ° C.

上記2周波駆動用液晶16は、誘電異方性Δεが「0」
となる交差周波数fcより低い周波数の電場fLに対して正
の誘電異方性を示すと共に、上記交差周波数fcより高い
周波数の電場fHに対しては負の誘電異方性を示すもので
ある。この場合、交差周波数は、温度が上昇するに従っ
て順次高い方に移動する。
The dual frequency driving liquid crystal 16 has a dielectric anisotropy Δε of “0”.
Which has a positive dielectric anisotropy for an electric field f L at a frequency lower than the crossover frequency fc and a negative dielectric anisotropy for an electric field f H at a frequency higher than the crossover frequency fc. is there. In this case, the crossover frequency gradually moves to the higher side as the temperature rises.

しかして、上記のように構成した液晶シャッタは、オ
ン動作時に選択期間以上シャッタが開くような信号波形
により駆動するもので、例えば第5図に示すコモン信号
C1及びセグメント信号S1〜S4により駆動する。上記コモ
ン信号C1は、シャッタ部S1に対するもので、シャッタ部
S2に対するコモン信号は第5図の場合より一書込み期間
の1/2だけ遅れて発生する。この場合、シャッタ部S1
対してセグメント信号S1,S2はオン信号、S3,S4はオフ信
号であり、また、シャッタ部S2に対してセグメント信号
S1,S3はオン信号、S2,S4はオフ信号である。上記第5図
において、T1は選択期間(1msec)T2は非選択期間(1ms
ec)、T3は第1のfH印加期間、T4は第2のfH印加時間、
T5は無電界印加期間、T6は選択期間T1における残りの期
間に設定される保持電圧印加期間、T7はシャッタオフさ
せるために一書込み期間の最後に設けられるfL印加期
間、T8は非選択期間T2における残りの期間である。この
場合、選択期間T1内のT6期間及び非選択期間T2内のT8期
間は、その時のシャッタオンあるいはシャッタオフの状
態をそのまま保持するための保持電圧が与えられる期間
で、T6期間は非選択期間T2内のT7期間と等しい時間幅に
設定される。
Therefore, the liquid crystal shutter configured as described above is driven by a signal waveform such that the shutter opens for a selection period or more during the ON operation. For example, the common signal shown in FIG.
It is driven by C1 and segment signals S1 to S4. The common signal C1 is intended for the shutter unit S 1, a shutter unit
The common signal for S 2 is generated with a delay of half of one writing period from the case of FIG. In this case, the segment signals S1, S2 are ON signal to the shutter unit S 1, S3, S4 are OFF signals, also, the segment signal to the shutter unit S 2
S1 and S3 are ON signals, and S2 and S4 are OFF signals. In FIG. 5 above, T1 is a selection period (1 msec), T2 is a non-selection period (1 ms).
ec), T3 is the first f H application period, T4 is the second f H application period,
T5 is a non-electric field application period, T6 is a holding voltage application period set in the remaining period of the selection period T1, T7 is an f L application period provided at the end of one writing period for shutter-off, and T8 is a non-selection period. It is the remaining period in T2. In this case, the T6 period in the selection period T1 and the T8 period in the non-selection period T2 are periods in which a holding voltage is applied to keep the shutter-on or shutter-off state at that time, and the T6 period is the non-selection period. The time width is set equal to the T7 period in T2.

しかして、コモン信号C1は、選択期間T1においては高
周波電圧fHを与えるが、T5期間ではその位相を反転し、
また、非選択期間T2においてはT8期間に重畳波電圧fH/f
Lを与え、T7期間に低周波電圧fLを与える。この場合、
重畳波電圧fH/fLは、例えばT8期間を8等分して高周波
電圧fHを交互に与えている。そして、シャッタ部S1,S2
をオン動作させるためのセグメント信号S1は、T6、T7の
期間に低周波電圧fLを与え、その他の期間に高周波電圧
fHを与える。シャッタ部S1をオン、S2をオフ動作させる
ためのセグメント信号S2は、選択期間T1におけるT6期間
及び非選択期間T2における全期間に低周波電圧fLを与
え、選択期間T1中のその他の期間に高周波電圧fHを与え
ている。また、シャッタ部S1をオフ、S2をオン動作させ
るためのセグメント信号S3は、選択期間T1の全期間に低
周波電圧fL、非選択期間T2においてはT8期間に高周波電
圧fHを与え、T7期間に低周波電圧fLを与える。また、シ
ャッタ部S1,S2をオフ動作させるためのセグメント信号S
4は、選択期間T1及び非選択期間T2の全期間に低周波電
圧fLを与えている。
Then, the common signal C1 gives the high frequency voltage f H in the selection period T1, but inverts its phase in the T5 period,
In the non-selection period T2, the superimposed wave voltage f H / f
L is applied and the low frequency voltage f L is applied during the T7 period. in this case,
The superposed wave voltage f H / f L is obtained by alternately dividing the T8 period into eight and applying the high frequency voltage f H. Then, the shutter parts S 1 , S 2
The segment signal S1 for turning on the transistor is applied with the low-frequency voltage f L during the periods T6 and T7, and the high-frequency voltage during the other periods.
give f H. On the shutter unit S 1, segment signal S2 for turning off the operation of the S 2 gives the low frequency voltage f L to the entire period of T6 period and non-selection period T2 in the selection period T1, other during the selection period T1 The high frequency voltage f H is applied during the period. The segment signal S3 for turning on operation off, the S 2 the shutter unit S 1 gives the high-frequency voltage f H to T8 period at low frequency voltage f L, the non-selection period T2 to the entire period of the selection period T1 , Low frequency voltage f L is applied during T7 period. In addition, the segment signal S for turning off the shutter sections S 1 and S 2
4 applies the low frequency voltage f L to the entire period of the selection period T1 and the non-selection period T2.

また、第5図において、C1-S1、C1-S2、C1-S3、C1-S4
は、コモン信号C1とセグメント信号S1〜S4との合成波形
を示したものである。この合成波形に示されるように、
非選択期間T2内のT8期間では、低周波電界fLに高周波電
界fHが重畳した重畳電界と無電界が一定間隔で繰返され
る保持電界が2周波駆動用液晶セル16に与えられる。
Further, in FIG. 5, C1-S1, C1-S2, C1-S3, C1-S4
Shows a composite waveform of the common signal C1 and the segment signals S1 to S4. As shown in this composite waveform,
In the period T8 within the non-selection period T2, the holding electric field in which the superposed electric field in which the high frequency electric field f H is superposed on the low frequency electric field f L and the non-electric field are repeated at regular intervals is applied to the two-frequency driving liquid crystal cell 16.

第6図は、第1図及び第2図に示すように構成された
液晶シャッタにおいて、上記表1に示した2周波駆動用
液晶を厚さ4.36μmのセルに封入し、第5図に示す信号
波形を連続して与えた時の55℃、50℃、45℃、40℃の各
温度におけるシャッタ特性を、横軸に時間(msec)、縦
軸に透過光強度(任意単位)をとって示したものであ
る。なお、このシャッタ特性は、T3期間に連続させてT4
期間を設け、高周波電界fHを連続して0.6msec与えた場
合であり、光源として543nmに発光ピークを持つ蛍光灯
を使用すると共に、高周波電界fHを200KHz、T7期間を
「0.4msec」に設定して測定したものである。上記第5
図に示した液晶駆動信号波形では、T6期間及びそれに続
くT8期間に重畳電界又は重畳電界と無電界の繰返しから
なる保持電界を与えているので、選択期間T1におけるオ
ン状態が非選択期間T2内のT8期間にまで広がっている。
そして、一書込み期間の最後のT7期間に低周波電界fL
与えられてシャッタオフとなり、1回のシャッタ動作を
終了するが、そのシャッタ特性は、その時の温度によっ
て変化する。
FIG. 6 shows a liquid crystal shutter configured as shown in FIGS. 1 and 2 in which the liquid crystal for dual frequency driving shown in Table 1 is enclosed in a cell having a thickness of 4.36 μm and shown in FIG. The shutter characteristics at each temperature of 55 ° C, 50 ° C, 45 ° C, and 40 ° C when the signal waveform is continuously given, the horizontal axis shows time (msec), and the vertical axis shows transmitted light intensity (arbitrary unit). It is shown. Note that this shutter characteristic is the same as T4 during the T3 period.
This is the case when a period is provided and the high frequency electric field f H is continuously applied for 0.6 msec, a fluorescent lamp having an emission peak at 543 nm is used as a light source, the high frequency electric field f H is 200 KHz, and the T7 period is 0.4 msec. It is set and measured. 5th above
In the liquid crystal drive signal waveform shown in the figure, since the holding electric field consisting of the superimposed electric field or repetition of the superimposed electric field and no electric field is applied in the T6 period and the subsequent T8 period, the ON state in the selection period T1 is within the non-selection period T2 It has spread to the T8 period.
Then, in the last T7 period of one writing period, the low-frequency electric field f L is applied and the shutter is turned off to complete one shutter operation, but the shutter characteristic changes depending on the temperature at that time.

すなわち、第6図(a)に示す55℃の温度の場合に
は、最初高周波電界fHが与えられた液晶分子は、透過光
が最大になる第1のピークに対応する傾斜角を通り過
ぎ、ここで透過強度の第1の極大値が現われる。次に重
畳電界fH/fLが印加されると、55℃の温度の場合には|
Δε|により液晶分子を傾斜させる力が|Δε|に
より液晶分子を立たせる力より小さいので、低周波電界
fLの影響が強く現われ、液晶分子はゆっくり立ち始め、
前記の傾斜角を通り過ぎる。ここで透過光強度の第2の
極大値が現われる。その後、液晶分子はゆっくりと立上
がって行き、最後に低周波電界fLが印加されると液晶分
子が急激に立ち、透過光強度も急激に低下する。
That is, at the temperature of 55 ° C. shown in FIG. 6 (a), the liquid crystal molecules to which the high frequency electric field f H is initially applied pass the tilt angle corresponding to the first peak where the transmitted light becomes maximum, Here, the first maximum value of the transmission intensity appears. Next, when a superposed electric field f H / f L is applied, in the case of a temperature of 55 ° C,
Since the force of tilting the liquid crystal molecules by Δε H | is smaller than the force of standing the liquid crystal molecules by | Δε L |
The influence of f L appears strongly, the liquid crystal molecules start to stand up slowly,
Pass through the above angle of inclination. Here, the second maximum value of the transmitted light intensity appears. After that, the liquid crystal molecules rise slowly, and finally when the low-frequency electric field f L is applied, the liquid crystal molecules rapidly rise and the transmitted light intensity also sharply decreases.

第6図(b)に示す50℃の温度の場合には、同図
(a)の場合と略同じであるが、|Δε|による力と
|Δε|による力との差が小さくなるので、低周波電
界fLの影響が少なくなり、重畳電界fH/fLの印加による
液晶分子の動きが一層緩やかになっている。従って、低
周波電界fLが印加されるまで、透過光強度の低下は僅か
であり、良好なシャッタ特性が得られる。
In the case of the temperature of 50 ° C. shown in FIG. 6 (b), it is almost the same as the case of FIG. 6 (a), but the difference between the force due to | Δε H | and the force due to | Δε L | becomes small. Therefore, the influence of the low-frequency electric field f L is reduced, and the movement of the liquid crystal molecules due to the application of the superposed electric field f H / f L is slower. Therefore, until the low-frequency electric field f L is applied, the transmitted light intensity is slightly reduced, and good shutter characteristics can be obtained.

第6図(c)に示す45℃の温度の場合には、温度の低
下により応答速度が遅くなり、このため高周波電界fH
終了間際に前記傾斜角に達する。この温度では|Δε
|による力と|Δε|による力が略等しいので、液晶
分子の傾く速度が極めて緩やかになるので、透過光強度
の山は平坦になる。しかし、この場合、透過光強度が時
間の経過と共にゆらぐという不安定状態が現われること
がある。
In the case of the temperature of 45 ° C. shown in FIG. 6 (c), the response speed becomes slow due to the decrease in temperature, and therefore the inclination angle is reached just before the end of the high frequency electric field f H. At this temperature | Δε H
Since the force due to | and the force due to | Δε L | are substantially equal to each other, the tilting speed of the liquid crystal molecules becomes extremely slow, and the peak of transmitted light intensity becomes flat. However, in this case, an unstable state may occur in which the transmitted light intensity fluctuates over time.

第6図(d)に示す40℃の温度の場合には、|Δε
|による力が|Δε|による力より大きくなり、平均
的な高周波電界fHの印加時間が長くなるので、高周波履
歴効果が大きくなる。このため低周波を印加した時の液
晶分子の立ち方が異なったものとなり、液晶分子の挙動
自体が上記(a)〜(c)のようには動作しない。ま
た、電界の印加によって正常に動作しない部分、すなわ
ち、ドメインが発生し、透過光強度が低下する。従っ
て、高周波電界fHを連続して与える場合には、使用温度
を50℃程度に設定するのが望ましい。
In the case of the temperature of 40 ° C. shown in FIG. 6 (d), | Δε H
The force due to | becomes larger than the force due to | Δε L |, and the average high-frequency electric field f H is applied for a longer time, so the high-frequency hysteresis effect becomes greater. For this reason, the way the liquid crystal molecules stand when a low frequency is applied becomes different, and the behavior of the liquid crystal molecules does not operate as in (a) to (c) above. In addition, a portion that does not operate normally, that is, a domain is generated by the application of the electric field, and the transmitted light intensity is reduced. Therefore, when continuously applying the high frequency electric field f H , it is desirable to set the operating temperature to about 50 ° C.

第7図は、第5図に示した液晶駆動信号波形におい
て、T3=T4=0.25msec、T5=0.1msec、T6=T7=0.4msec
とした場合に、連続してオン信号(C1-S1信号)を与え
た時の55℃、50℃、45℃、40℃の各温度におけるシャッ
タ特性を示したものである。この時の例では、40℃の温
度でも透過光強度の落込みは少なく、時間でゆらぐよう
な不安定な状態は見られなかった。この時の高周波電界
fHの合計印加時間は0.5msecで、選択時間の半分である
のが望ましい。従って、この様にT3,T4期間に無電界と
なるT5期間を介在させると、液晶分子の配向方向が均一
になり、温度特性が向上し、安定したシャッタ開閉動作
が行なえる。
FIG. 7 shows T3 = T4 = 0.25 msec, T5 = 0.1 msec, T6 = T7 = 0.4 msec in the liquid crystal drive signal waveform shown in FIG.
In the case of, the shutter characteristics at respective temperatures of 55 ° C., 50 ° C., 45 ° C., and 40 ° C. when the ON signal (C1-S1 signal) is continuously given are shown. In this case, the transmitted light intensity did not drop even at a temperature of 40 ° C, and no unstable state that fluctuated with time was observed. High frequency electric field at this time
The total application time of f H is 0.5 msec, which is preferably half the selection time. Therefore, by interposing the T5 period in which there is no electric field between the T3 and T4 periods, the alignment direction of the liquid crystal molecules becomes uniform, the temperature characteristics are improved, and the stable shutter opening / closing operation can be performed.

次にT6、T7期間の長さに対する応答性を検討してみ
る。T3=T4=0.25msecに固定し、T6=T7を「0.1」,
「0.2」,「0.3」,「0.4」msec(この時、T5=「0.
4」,「0.3」,「0.2」,「0.1」msec)としてシャッタ
特性を測定する。上記第7図はT6=T7=0.4msecとした
時のシャッタ特性を示したものである。
Next, let us examine the responsiveness to the length of the T6 and T7 periods. Fix T3 = T4 = 0.25msec, and set T6 = T7 to “0.1”,
"0.2", "0.3", "0.4" msec (At this time, T5 = "0.
4 ”,“ 0.3 ”,“ 0.2 ”,“ 0.1 ”msec) and measure the shutter characteristics. FIG. 7 shows the shutter characteristics when T6 = T7 = 0.4 msec.

そして、T6=T7=0.2msecでは、連続してオン状態の
時、55℃、50℃、45℃の各温度において第8図(a)〜
(c)に示すような特性が得られる。第8図(c)に示
す45℃では、液晶は殆んど応答しておらず、一定レベル
の明るさとなってしまっている。T6=T7=0.1msecで
は、図示しないが50℃ですでに第8図(c)と同様の状
態になってしまう。但し、オフが連続している時の1発
のオン信号に対しては、第8図(d)に示すように45℃
でも応答する。
Then, at T6 = T7 = 0.2 msec, when continuously turned on, at temperatures of 55 ° C., 50 ° C., and 45 ° C., as shown in FIG.
The characteristics as shown in (c) are obtained. At 45 ° C. shown in FIG. 8 (c), the liquid crystal hardly responded, and the brightness was constant. When T6 = T7 = 0.1 msec, although not shown in the figure, the state already shown in FIG. 8 (c) is reached at 50 ° C. However, as shown in Fig. 8 (d), 45 ° C for one ON signal when OFF is continuous.
But respond.

また、T6=T7=0.3msecでは、第7図と同様の応答性
を示した。
Further, at T6 = T7 = 0.3 msec, the same responsiveness as in FIG. 7 was exhibited.

上記のように、T6,T7期間の長さは、温度特性の安定
性に寄与しており、温度調節しながら使用するとして
も、その長さはT1,T2期間の2割以上の長さは必要であ
る。但し、余りに長すぎると必然的に高周波電界fHの印
加時間が短くなり、透過光量が小さくなってしまうの
で、T1,T2期間の半分までとするのが望ましい。
As described above, the length of the T6 and T7 periods contributes to the stability of the temperature characteristics, and even if it is used while adjusting the temperature, the length is 20% or more of the T1 and T2 periods. is necessary. However, if it is too long, the application time of the high-frequency electric field f H inevitably becomes short, and the amount of transmitted light becomes small. Therefore, it is desirable to set it to half the period of T1, T2.

オン動作を行なわせる場合に高周波電界fHを印加する
が、この時のT3期間の長さについて検討した所、次のよ
うな結果を得た。T3+T4期間のfH合計印加時間を0.5mse
cとし、T5=0.1msec、T6=T7=0.4msecで、次表2に示
すようにT3とT4期間の比率を変化させた。
A high-frequency electric field f H is applied when the ON operation is performed. The length of the T3 period at this time was examined, and the following results were obtained. Total f H application time during T3 + T4 period is 0.5 mse
c, T5 = 0.1 msec, T6 = T7 = 0.4 msec, and the ratio between the T3 and T4 periods was changed as shown in Table 2 below.

第9図は上記表2における「1」の場合の応答特性を
示したものである。この場合には、最大の透過光強度を
得るまでに肩が出てきてしまい、見掛け上の応答性が悪
くなる。この時T5=0.1msecであり、その後に再度高周
波電界fHが印加されるため、透過光強度は強くなる。但
し、T5=0.2msec、T3=0.1msec、T4=0.4msec、T1=T7
=0.4msecと、2度目の高周波電界fHが印加されるま
で、T5期間が長くてT3期間が短いと、第10図に示すよう
に明るさが確保されなくなるため、T3期間は液晶の応答
時間より短い時には注意を要する。因みに50℃での応答
時間は約0.15msecである。つまり、T3期間が液晶の応答
時間より短い時には、更に高周波電界fHを印加する必要
があり、その2度目の印加までの時間を短くする必要が
ある。fH印加時間の合計は、透過光量に関係してくる。
透過光量を大きくするには、fH印加時間を長くするのが
良いが、第6図で示したように温度特性が悪くなる。こ
の場合、特に低温側において特性が悪化する。選択期間
T1でのオン状態を非選択期間T2にまで長くするには、T4
期間のfH印加時間を長くするのが良い。透過光量が少な
くとも、温度特性の良いシャッタを望む時にはfH印加時
間を短くし、T6,T7期間が長い方がよい。以上述べた如
く第5図に示した信号波形におけるT3,T4,T5,T6、T7,T8
期間は、液晶シャッタの使用条件に合わせて、前述した
範囲内で任意に設定することができる。
FIG. 9 shows the response characteristic in the case of “1” in Table 2 above. In this case, the shoulder is raised before the maximum transmitted light intensity is obtained, and the apparent responsiveness deteriorates. At this time, T5 = 0.1 msec, and the high-frequency electric field f H is applied again after that, so that the transmitted light intensity increases. However, T5 = 0.2msec, T3 = 0.1msec, T4 = 0.4msec, T1 = T7
= 0.4 msec, when the T5 period is long and the T3 period is short until the second high-frequency electric field f H is applied, the brightness cannot be ensured as shown in Fig. 10, so the liquid crystal response during the T3 period. Be careful when shorter than time. Incidentally, the response time at 50 ° C is about 0.15 msec. That is, when the T3 period is shorter than the response time of the liquid crystal, it is necessary to further apply the high frequency electric field f H, and it is necessary to shorten the time until the second application. The total f H application time is related to the amount of transmitted light.
In order to increase the amount of transmitted light, it is preferable to lengthen the f H application time, but as shown in FIG. 6, the temperature characteristics deteriorate. In this case, the characteristics deteriorate, especially on the low temperature side. Selection period
To extend the on-state at T1 to the deselect period T2, use T4
It is better to lengthen the f H application time of the period. When a shutter having good temperature characteristics is desired, the f H application time should be short and the T6 and T7 periods should be long. As described above, T3, T4, T5, T6, T7, T8 in the signal waveform shown in FIG.
The period can be arbitrarily set within the range described above according to the usage conditions of the liquid crystal shutter.

fH印加時間の合計を変化させた時の応答性は、第11
図、第12図のようになる。第11図は、T3=0.25msec、T4
=0.15msec、T5=0.2msec、T6=T7=0.4msecに設定した
場合であり、第12図は、T3=0.25msec、T4=0.05msec、
T5=0.3msec、T6=T7=0.4msecに設定した場合である。
つまり、T3+T4期間が0.4msecと0.3msecに設定した場合
である。上記第11図及び第12図から明らかなように、1/
2デューティの時に比較して透過光量は大きい。T3+T4
期間が小さくなるにつれて、1/2デューティに近付いて
いくので、T3+T4期間を調整することにより、光量調整
も可能である。何れにせよT3+T4期間の長さは、液晶の
応答時間より短いと、透過光が充分な強度まで達しない
ので、それ以上必要とされる。
The response when the total f H application time was changed was 11th.
Fig.12. Figure 11 shows T3 = 0.25msec, T4
= 0.15msec, T5 = 0.2msec, T6 = T7 = 0.4msec, and FIG. 12 shows T3 = 0.25msec, T4 = 0.05msec,
This is the case when T5 = 0.3 msec and T6 = T7 = 0.4 msec.
That is, the T3 + T4 period is set to 0.4 msec and 0.3 msec. As is clear from FIGS. 11 and 12 above, 1 /
The amount of transmitted light is larger than that at 2 duty. T3 + T4
As the period becomes shorter, the duty becomes closer to 1/2. Therefore, the light amount can be adjusted by adjusting the T3 + T4 period. In any case, if the length of the T3 + T4 period is shorter than the response time of the liquid crystal, the transmitted light does not reach a sufficient intensity, so that it is required more.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、
開動作電圧、保持電圧、閉動作電圧は、高周波電圧、低
周波電圧、無電圧を任意に組合わせて作成し得るもので
ある。
The present invention is not limited to the above embodiment,
The open operating voltage, the holding voltage, and the closing operating voltage can be created by arbitrarily combining a high frequency voltage, a low frequency voltage, and no voltage.

[発明の効果] 以上詳記したように本発明によれば、光シャッターの
対向する電極間に、選択期間の1/2の期間もしくは1/2よ
り短い期間だけ、前記液晶シャッターを光が透過する状
態に動作させるための動作電圧を印加するようにしたの
で、印加電圧の高周波成分を極力小さくすることがで
き、2周波液晶における高周波履歴の影響が少なくな
り、高速、高コントラストで、且つ温度依存性の少ない
液晶シャッタを得ることができる。
[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, light is transmitted through the liquid crystal shutter between opposing electrodes of the optical shutter for a period of 1/2 of the selection period or a period shorter than 1/2. Since the operating voltage for operating in such a state is applied, the high frequency component of the applied voltage can be minimized, the influence of the high frequency history in the dual frequency liquid crystal is reduced, and high speed, high contrast, and temperature A liquid crystal shutter with little dependence can be obtained.

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

第1図ないし第12図は本発明の一実施例を示すもので、
第1図は液晶光学素子の要部を示す平面図、第2図は断
面図、第3図は第2図における液晶配向方向と偏光板の
配置の関係を示す図、第4図は2周波駆動用液晶におけ
る誘電異方性の周波数依存性を示す図、第5図は液晶光
学素子を駆動する駆動信号波形例を示す図、第6図ない
し第12図は各種駆動信号に対する光学応答特性を示す
図、第13図(a),(b)は従来における液晶光学素子
の駆動方法及びその光学応答特性を示す図である。 11、12……基板、12……シール材、14a、14b……電極、
16……液晶、17……偏光板、18a、18b……信号電極、19
……端子、20、22……金属膜、21a、21b……コモン電
極、23……遮光部材、31……液晶分子配向方向、32……
上基板偏光板の透過軸(もしくは吸収軸)、33……上基
板偏光板の透過軸(もしくは吸収軸)。
1 to 12 show an embodiment of the present invention,
FIG. 1 is a plan view showing the main part of a liquid crystal optical element, FIG. 2 is a cross-sectional view, FIG. 3 is a view showing the relationship between the liquid crystal alignment direction and the arrangement of polarizing plates in FIG. 2, and FIG. FIG. 5 is a diagram showing frequency dependence of dielectric anisotropy in a driving liquid crystal, FIG. 5 is a diagram showing examples of drive signal waveforms for driving a liquid crystal optical element, and FIGS. 6 to 12 are optical response characteristics to various drive signals. FIGS. 13A and 13B are diagrams showing a conventional method of driving a liquid crystal optical element and its optical response characteristic. 11, 12 …… Substrate, 12 …… Sealant, 14a, 14b …… Electrode,
16 ... Liquid crystal, 17 ... Polarizing plate, 18a, 18b ... Signal electrode, 19
...... Terminals, 20, 22 …… Metal films, 21a, 21b …… Common electrodes, 23 …… Shading member, 31 …… Liquid crystal molecule orientation direction, 32 ……
Transmission axis (or absorption axis) of upper substrate polarizing plate, 33 ... Transmission axis (or absorption axis) of upper substrate polarizing plate.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】対向する一対の基板と、 この一対の基板の対向する一方の内面に複数配列形成さ
れた一方の電極と、 この一方の電極の複数と対向して一対の基板の他方の内
面に複数配列形成された他方の電極と、 誘電異方性が0となる交差周波数より低い低周波電場で
誘電異方性が正、交差周波数より高い低周波電場で誘電
異方性が負になる誘電分散現象を示す液晶材が互いに平
行な方向に水平配向処理を施された前記一対の基板間に
封入された液晶層と、 前記液晶層の配向膜方向に対して偏光軸を略45°傾けて
配置した偏光板とを備え、 前記一方の電極と他方の電極の間に、これらの電極が互
いに対向する部分で形成される複数の光シャッターを光
が透過する状態にする開動作電圧と、光遮断状態にする
閉動作電圧を印加することにより、前記複数の光シャッ
ターの光透過状態を制御する液晶光学素子の駆動方法に
おいて、 前記開動作電圧は、前記複数の光シャッターの光透過状
態を順次制御する1繰り返し期間のうち、1つの光シャ
ッターを制御するために割り当てられた選択期間の1/2
の期間もしくは1/2より短い期間だけ印加され、前記液
晶シャッターを光が透過する状態に動作させるための動
作電圧を有していることを特徴とする液晶光学素子の駆
動方法。
1. A pair of substrates facing each other, one electrode arranged in a plurality on one inner surface of the pair of substrates facing each other, and the other inner surface of the pair of substrates facing the plurality of one electrodes. And the other electrode formed in multiple arrays, the dielectric anisotropy is zero at low frequency electric field lower than the crossover frequency and the dielectric anisotropy becomes negative at low frequency electric field higher than the crossover frequency. A liquid crystal material exhibiting a dielectric dispersion phenomenon, the liquid crystal layer enclosed between the pair of substrates subjected to horizontal alignment processing in a direction parallel to each other, and a polarization axis tilted by approximately 45 ° with respect to the alignment film direction of the liquid crystal layer. A polarizing plate disposed in a manner such that between the one electrode and the other electrode, an opening operation voltage for making a plurality of optical shutters formed in portions where these electrodes face each other a state in which light is transmitted, By applying the closing operation voltage to make the light cut off, In the method for driving a liquid crystal optical element for controlling the light transmission states of a plurality of optical shutters, the open operation voltage is set to one optical shutter in one repetition period for sequentially controlling the light transmission states of the plurality of optical shutters. 1/2 of the selection period allotted to control
The method for driving a liquid crystal optical element, characterized in that the liquid crystal optical element has an operating voltage applied for a period of 1 or a period shorter than 1/2 and has an operating voltage for operating the liquid crystal shutter in a state in which light is transmitted.
【請求項2】動作電圧は、高周波電圧と電圧を印加しな
い無電圧との組合わせからなり、前記高周波電圧の印加
時間の合計が選択期間の1/2以下の期間だけ一方の電極
と他方の電極間に印加されることを特徴とする請求項1
に記載の液晶光学素子の駆動方法。
2. The operating voltage is composed of a combination of a high frequency voltage and a non-voltage which does not apply the voltage, and the total of the application time of the high frequency voltage is equal to or less than 1/2 of the selection period. The voltage is applied between the electrodes.
A method for driving a liquid crystal optical element according to item 1.
【請求項3】開動作電圧は、選択期間の一部に印加され
る動作電圧と、残りの選択期間及び非選択期間の一部に
印加され、光シャッタを光が透過する状態に保持するた
めの保持電圧とからなっており、前記保持電圧は重畳電
圧、無電圧、高周波電圧、及び光シャッタが閉成しない
低周波電圧との組合わせからなっていることを特徴とす
る請求項1に記載の液晶光学素子の駆動方法。
3. The open operating voltage is applied to a part of the selection period and part of the remaining selection period and non-selection period to keep the optical shutter in a light transmitting state. 2. The holding voltage according to claim 1, wherein the holding voltage is a combination of a superposed voltage, a no-voltage, a high frequency voltage, and a low frequency voltage at which the optical shutter is not closed. Driving method of liquid crystal optical element of.
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DE3789168T DE3789168T2 (en) 1986-06-30 1987-06-26 Method for controlling an optical device with a liquid crystal.
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