JPS60201325A - 液晶光学素子及びその駆動法 - Google Patents
液晶光学素子及びその駆動法Info
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- JPS60201325A JPS60201325A JP59058016A JP5801684A JPS60201325A JP S60201325 A JPS60201325 A JP S60201325A JP 59058016 A JP59058016 A JP 59058016A JP 5801684 A JP5801684 A JP 5801684A JP S60201325 A JPS60201325 A JP S60201325A
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- 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
- G02F1/00—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
- G02F1/01—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
- 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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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、表示素子や光パルプ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って動作させる
に適した新規な液晶光学素に関する。
、詳しくは多数の画素を時分割駆動によって動作させる
に適した新規な液晶光学素に関する。
従来、マトリクス状圧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。
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忙よる方法：
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。
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ＴＰＴ （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ッチング動作を行うため忙、ク
ロストークが生じることは避は得るが、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
の液晶素子忙適用しようとした場合には、極めて高コス
トとなる。
の能動素子を設ける方法； 各能動素子が明確なスイッチング動作を行うため忙、ク
ロストークが生じることは避は得るが、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
の液晶素子忙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
造等の非線型素子を用いる方法；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ならず、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
製上の大きなネックとなっている。
造等の非線型素子を用いる方法；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ならず、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
製上の大きなネックとなっている。
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、ＩＪＤＩｉ：ＥＴｒａｎｓａｃ
ｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ
、 Ｖｏｌ、 ＨＤ−２８。
の報告がある。例えば、ＩＪＤＩｉ：ＥＴｒａｎｓａｃ
ｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ
、 Ｖｏｌ、 ＨＤ−２８。
Ｎｏ、６．ＪＵＮｇ１９８１に掲載されているＤａｖｉ
ｄＲ，Ｂａｒａｆｆ他によるＴｂｅ Ｏｐｔｉｍｉｚａ
ｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅ ｔａｌ−Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ
−Ｍｅｔａｌ Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ
ｆｏｒ Ｕｓｅ ｉｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ Ｌｉｑ
ｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙｓ ’に詳し
い開示がなされている。いずれにしても、前記ｈ−Ｐ治
ｌＴ％廿辻ル田黴。プ止 ＋高亭礎番子 礒、つ大画面
の表示が雉しく、Ｉ７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。
ｄＲ，Ｂａｒａｆｆ他によるＴｂｅ Ｏｐｔｉｍｉｚａ
ｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅ ｔａｌ−Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ
−Ｍｅｔａｌ Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ
ｆｏｒ Ｕｓｅ ｉｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ Ｌｉｑ
ｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙｓ ’に詳し
い開示がなされている。いずれにしても、前記ｈ−Ｐ治
ｌＴ％廿辻ル田黴。プ止 ＋高亭礎番子 礒、つ大画面
の表示が雉しく、Ｉ７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。
従って、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、しかも比較的安価に製 □造することが可能な新し
ｂ液晶素子とその駆動法を提供することにある。
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、しかも比較的安価に製 □造することが可能な新し
ｂ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Ｋより、これを通常のフォ
トリソグラフィー技術によっても達成し得る非線型素子
と組み合わせることによシ、今までに得られなかった大
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。
という材料に特定化することＫより、これを通常のフォ
トリソグラフィー技術によっても達成し得る非線型素子
と組み合わせることによシ、今までに得られなかった大
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戒液晶は、２つの分
極状態がそれぞれ記憶性を有する仁とができ、この場合
には以下に述べる多大を効果を奏することができる。
極状態がそれぞれ記憶性を有する仁とができ、この場合
には以下に述べる多大を効果を奏することができる。
通常の液晶（例えば、ねじれネマチック液晶）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
号によって非線型素子が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ｌ／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ュードが極めて狭くなっ
てしまう。従って、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、通常のフォトリソ
グラフィー技術で、微小な非線型素子を構成することは
困難であった。
素子とからなる従来の液晶素子に於ては、画素ＯＮの信
号によって非線型素子が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ｌ／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ュードが極めて狭くなっ
てしまう。従って、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、通常のフォトリソ
グラフィー技術で、微小な非線型素子を構成することは
困難であった。
一方、非線型素子の静電容量と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となったときに、液晶層両端の蓄積電荷によっ
て液晶層に印加されている電圧ははとんどそのまま非線
型素子にも加わる。従って、液晶層をＯＦ Ｆ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Ｏ
Ｎ状態となり、液晶層に蓄積されていた電荷は、非線型
素子を通って放電してしまう。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っては
、さらＫ ＩＦ−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。
べ充分小さくした場合、信号がＯＦＦされ、非線型素子
がＯＦＦとなったときに、液晶層両端の蓄積電荷によっ
て液晶層に印加されている電圧ははとんどそのまま非線
型素子にも加わる。従って、液晶層をＯＦ Ｆ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Ｏ
Ｎ状態となり、液晶層に蓄積されていた電荷は、非線型
素子を通って放電してしまう。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っては
、さらＫ ＩＦ−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っていたが、液晶層の２
つ（ＯＮと０ＦＦ）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
、−担、液晶層に電圧が印加されて例えばＯＮ状態にス
イッチングがおこると、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った。
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っていたが、液晶層の２
つ（ＯＮと０ＦＦ）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
、−担、液晶層に電圧が印加されて例えばＯＮ状態にス
イッチングがおこると、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った。
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って、
前記走査電極群のりら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闇値を越える電圧を印加して細
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って達
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
来のネマチックやコレステリック等の液晶と異り、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、本質的忙は直流駆動であるととに大きな特徴を有
している。
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って、
前記走査電極群のりら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闇値を越える電圧を印加して細
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って達
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
来のネマチックやコレステリック等の液晶と異り、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、本質的忙は直流駆動であると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、
カイラルスメクチックＣ（８ｍＣ）又はＨ相（８ｍＨ）
の液晶が適している。この強誘電性液晶については、＠
ＬＢ ＪＯＵＲＮＡＬ ＤＢＰＨＹ８ＩＱＵＦｉ ＩＪ
ＴＴＢＲ８’ ３６（Ｌ−６９） １９７５ 。
カイラルスメクチックＣ（８ｍＣ）又はＨ相（８ｍＨ）
の液晶が適している。この強誘電性液晶については、＠
ＬＢ ＪＯＵＲＮＡＬ ＤＢＰＨＹ８ＩＱＵＦｉ ＩＪ
ＴＴＢＲ８’ ３６（Ｌ−６９） １９７５ 。
［Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙ
ｓｔａｌｓ Ｊ ： ”ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ ” ３６（１１）１９８０ 「８ｕ
ｂｍｉｃｒ。
ｓｔａｌｓ Ｊ ： ”ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ ” ３６（１１）１９８０ 「８ｕ
ｂｍｉｃｒ。
５ｅｃｏｎｄ Ｂ１５ｔａｂｌｅ Ｅｉｅｃｔｒｏｏｐ
ｔｉｃ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ １ｎＬｉｑｕｉｄ Ｃｒ
ｙｓｔａｌｓ Ｊ ； ”固体物理″１６（１４１）１
９８１ ｒ液晶ｊ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。
ｔｉｃ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ １ｎＬｉｑｕｉｄ Ｃｒ
ｙｓｔａｌｓ Ｊ ； ”固体物理″１６（１４１）１
９８１ ｒ液晶ｊ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−） （ＤＯＢＡＭＢ
Ｃ） 、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）−プチルレゾルシリデンー４
′−オクチルアニリン（ＭＢＲＡ８ ）等が挙げられる
。
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−） （ＤＯＢＡＭＢ
Ｃ） 、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）−プチルレゾルシリデンー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ック等により支持することができる
。
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ッ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、Ｉｎ、Ｏｌ、８ｎＯ，やＩ
Ｔ Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ ０ｘｉｄｅ）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２２がガラス面に垂直になるよう配向したＳ
ｍＣ”相の液晶が封入されている。
である。２１と２１′は、Ｉｎ、Ｏｌ、８ｎＯ，やＩ
Ｔ Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ ０ｘｉｄｅ）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２２がガラス面に垂直になるよう配向したＳ
ｍＣ”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）２４（Ｐ工）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け配向方向
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、従って例えば、ガラス面の上下に互いにクロスニフ
ルの偏光子を置けば、電圧印加極性によって光学特性が
変わる液晶変調素子となることは、容易に理解される。
ーメン）２４（Ｐ工）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け配向方向
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、従って例えば、ガラス面の上下に互いにクロスニフ
ルの偏光子を置けば、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１
μ）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）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。このよりな七ルに
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３
４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っているこ
とができる。
μ）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）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。このよりな七ルに
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３
４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っているこ
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、
シかも印加電圧波形、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け、基板の処理条件、
温度や液晶材料に依存する。従って、これを時分割方式
によっ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
せによって、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か明ら
かになった。
シかも印加電圧波形、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け、基板の処理条件、
温度や液晶材料に依存する。従って、これを時分割方式
によっ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
せによって、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か明ら
かになった。
又、本発明で用いられる非線型素子としては、前述のＭ
ＩＭの他に＊ ｐ−”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、ショットキーダイオードを適正に逆バ
イアスしたものやショッ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。
ＩＭの他に＊ ｐ−”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、ショットキーダイオードを適正に逆バ
イアスしたものやショッ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
で示しだものである。第１図（、Ａ）は本発明の液晶素
子の断面図であって、第１図（Ｂ）はそこで用いたＭＩ
Ｍ構造の拡大断面図である。図中、１と１′はそれぞれ
府内する基板（ガラス基板、プラスチック基板）、２は
熱酸化された厚さ４０９人のＴａ （Ｔａ、０． ）層
、３は表面が陽極酸化された層８を有する厚さ２０００
Ａｏ’ｌ”ａ（夕ｙタル）層、４は、厚さ１００ＯＡの
Ｃｒ （クロム）導電層である。ＭＩＭ構造は、金属層
となる１８層３、絶縁体層となる陽極酸化された゛Ｉ’
ａ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１００ＯＡのＩＴＯ膜であって、これ
によっ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ととによ
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。
示したもので、非線型素子としてＭＩＭ構造を用いた例
で示しだものである。第１図（、Ａ）は本発明の液晶素
子の断面図であって、第１図（Ｂ）はそこで用いたＭＩ
Ｍ構造の拡大断面図である。図中、１と１′はそれぞれ
府内する基板（ガラス基板、プラスチック基板）、２は
熱酸化された厚さ４０９人のＴａ （Ｔａ、０． ）層
、３は表面が陽極酸化された層８を有する厚さ２０００
Ａｏ’ｌ”ａ（夕ｙタル）層、４は、厚さ１００ＯＡの
Ｃｒ （クロム）導電層である。ＭＩＭ構造は、金属層
となる１８層３、絶縁体層となる陽極酸化された゛Ｉ’
ａ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１００ＯＡのＩＴＯ膜であって、これ
によっ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ととによ
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。
第５図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って、各画素には、■、〜・・
・・・・）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。
・・・・）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、８８〜Ｓ。
は各走査電極に加えられる電気信号を、Ｉ、Ｉ、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
け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。
信号電極に加えられる情報に応じた電気信号を、Ａ、Ｃ
け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３Ｖｏ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−３Ｖｏ 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υ
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−２Ｖ、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、ｖｏ ％情報
「白」忙対しては一■。のパルス電圧が印加される。こ
れにより、画素人に於ては、図上期間ａに於て。
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−３Ｖｏ 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υ
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−２Ｖ、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、ｖｏ ％情報
「白」忙対しては一■。のパルス電圧が印加される。こ
れにより、画素人に於ては、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＋３ｖ。
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だめ、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、図上期間すに於て、直列結合にある非
線型素子と液晶層には＋ｖｏ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。
となり液晶層に正の高い電圧が加わるだめ、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、図上期間すに於て、直列結合にある非
線型素子と液晶層には＋ｖｏ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
ある非線型素子と液晶層には、絶対値がＶ。の電圧しか
印加されないだめ、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（、Ａは「黒」Ｃは
「白」に対応した表示が達成される。
ある非線型素子と液晶層には、絶対値がＶ。の電圧しか
印加されないだめ、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（、Ａは「黒」Ｃは
「白」に対応した表示が達成される。
第７図は、第２の駆動実施例を示したものであって、信
号電極側に補助信号を与える期間Ｔｔを設けること以外
は、実施例１と全く同じである。本実施例の場合、期間
Ｔ１に於て情報に応じて「黒」の書込みが行われる。信
号電極に与える補助信号は、本駆動方法が、本質的には
直流的な駆動方法であるため、一つの信号電極上の画素
で、連続して黒又は白の電圧が印加され続け、その結果
非線型素子の劣化や液晶層の分極状態が反転されてしま
うという危険性を避けるだめのものである。本実施例に
於ては、補助信号を与える期間Ｔ、に於て、書込み期間
Ｉｌｌ、に於て印加された信号と逆の電圧信号が印加さ
れている。
号電極側に補助信号を与える期間Ｔｔを設けること以外
は、実施例１と全く同じである。本実施例の場合、期間
Ｔ１に於て情報に応じて「黒」の書込みが行われる。信
号電極に与える補助信号は、本駆動方法が、本質的には
直流的な駆動方法であるため、一つの信号電極上の画素
で、連続して黒又は白の電圧が印加され続け、その結果
非線型素子の劣化や液晶層の分極状態が反転されてしま
うという危険性を避けるだめのものである。本実施例に
於ては、補助信号を与える期間Ｔ、に於て、書込み期間
Ｉｌｌ、に於て印加された信号と逆の電圧信号が印加さ
れている。
第８図には第３の駆動実施例が示される。
本実施例では、走査磁極に与えられる走査信号としては
、期間Ｔ、に於ては、４ｖ０、期間Ｔ！に於ては一２Ｖ
、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Ｖｏ＝ｒ白」に対応して一■
ｏのパルス電圧である。
、期間Ｔ、に於ては、４ｖ０、期間Ｔ！に於ては一２Ｖ
、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Ｖｏ＝ｒ白」に対応して一■
ｏのパルス電圧である。
この結果、選択された走査域極上の各画素にあっては、
期間Ｔ、に於て、−，３Ｖｏ〜−５ｖｏの電圧が印加さ
れ、各画素はすべて一担白に転移する。
期間Ｔ、に於て、−，３Ｖｏ〜−５ｖｏ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Ｔ、に於て、「黒」に対応する画素には＋３Ｖ
。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（、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、黒の着き込みが行われている。
。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（、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、黒の着き込みが行われている。
第９図は、本発明の第４の実施例を示したものである。
本実施例では、走査電極に与えられる走査信号は期間°
ｆ、に於ては３Ｖ６、期間Ｔ、に於ては一２■。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Ｖｏ＝ｒ白」に対応して−ｖ０のパ
ルス電圧である。
ｆ、に於ては３Ｖ６、期間Ｔ、に於ては一２■。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Ｖｏ＝ｒ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′ｄ他極上各画素にあっては
１期間Ｔ１に於て一３Ｖ、の電圧が印加され、各画素は
一担すべて白に転移する。次に期間Ｔ２に於て「黒」に
対応する画素には＋３Ｖｏの電圧が印加され、液晶層は
「黒」状態に再転移するが、０忙対応する画素には＋ｖ
ｏ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、「白」に揃える
工程と、情報に応じて黒の書込みを行う工程を一走査線
上で完成した後に、次の走査線姉移る。
１期間Ｔ１に於て一３Ｖ、の電圧が印加され、各画素は
一担すべて白に転移する。次に期間Ｔ２に於て「黒」に
対応する画素には＋３Ｖｏの電圧が印加され、液晶層は
「黒」状態に再転移するが、０忙対応する画素には＋ｖ
ｏ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、「白」に揃える
工程と、情報に応じて黒の書込みを行う工程を一走査線
上で完成した後に、次の走査線姉移る。
第１０図は、本発明の第５の実施例であり信号電極に補
助信号を与える期間Ｔ３を設ける以外は、第４の実施例
と全く同じである。
助信号を与える期間Ｔ３を設ける以外は、第４の実施例
と全く同じである。
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〜２
０Ｖのものが得られた。又、用いた液晶（ＤＯＢＡＭＢ
Ｃ）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１幅を有するが、
パルス巾５０ ｔｔ ｓｅｃ 〜５００ μｓｅｃに対
して約３０Ｖ〜９ｖであった。以上の条件のもと、ｖｏ
の値としては５ｖ〜２０Ｖのはんいで選択することによ
シ良好な動作を示した。
縁層の厚さ等）を変化することにより、閾値が５ｖ〜２
０Ｖのものが得られた。又、用いた液晶（ＤＯＢＡＭＢ
Ｃ）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１幅を有するが、
パルス巾５０ ｔｔ ｓｅｃ 〜５００ μｓｅｃに対
して約３０Ｖ〜９ｖであった。以上の条件のもと、ｖｏ
の値としては５ｖ〜２０Ｖのはんいで選択することによ
シ良好な動作を示した。
！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、第７図、第８
図、第９図及び第１０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・・・Ｏｒ層、８・・・陽極酸化され
たＴａ層、５゜６・・・ＩＴＯ膜、７・・・強誘電液晶
層。 特許出願人 キャノン株式会社 第１図（Ａ） δ’ｆ、ｌ’ｎ（Ｂ） 第ど図 第０図 第７図 ジｔ。 第６図 第ｑ図
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、第７図、第８
図、第９図及び第１０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・・・Ｏｒ層、８・・・陽極酸化され
たＴａ層、５゜６・・・ＩＴＯ膜、７・・・強誘電液晶
層。 特許出願人 キャノン株式会社 第１図（Ａ） δ’ｆ、ｌ’ｎ（Ｂ） 第ど図 第０図 第７図 ジｔ。 第６図 第ｑ図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）交差した走食電極群と信号電極群の交差部を画素
としたマ） ＩＪクス電極構造の各画素に対応して非線
型の電圧−電流特性を有する素子（以下、非線型素子と
いう）を有し、前記走査電極群と信号電極群の間に強誘
電性液晶を有することを特徴とする液晶光学素子。 （２） 前記強誘電性液晶の電気分極状態が記憶性を有
している特許請求の範囲第１項記載の液晶光学素子。 （３）前記強誘電性液晶が２つの異なる電気分極状態を
生じる特許請求の範囲第１項又は第２項記載の液晶光学
素子。 （４）前記強誘電性液晶がスメクテイツク相である特許
請求の範囲第１項記載の液晶光学素子。 （５）前記強誘電性液晶がカイラルスメクテイック相で
ある特許請求の範囲第１項記載の液晶光学素子。 （６） 前記カイラルスメクテイツク相がＣ相又はＨ相
である特許請求の範囲第５項記載の液晶光学素子。 （７）前記非線型素子が金属層、絶縁体層と金属層の積
層構造を有する素子である特許請求の範囲第１項記載の
液晶光学素子。 （８）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って、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移転させる第２の
過程を有することを特徴とする液晶光学素子の駆動法。 （９）前記第１の過程が走査電極に電圧を印加する過程
である特許請求の範囲第８項記載の液晶光学素子の駆動
法。 （ＩＩ 前記第１の過程で複数個の走査電極上の画素に
対応する前記強誘電性液晶を一方の電気分極状態に揃え
、第２の過程で前記複数個の走査電極を順次走査し、情
報信号に応じて選択された画素に対応する前記強誘電性
液晶を他方の電気分極状態に転移させる特許請求の範囲
第８項記載の液晶光学素子の駆動法。 （１１） 前記第１の過程でＮ番目の走査電極上に於て
行われている期間にＮ−１番目の走査電極上に於ては第
２の過程が行われる特許請求の範囲第８項記載の液晶光
学素子の駆動法。 ａの 前記第１の工程と第２の過程が同一走査電極上で
順次達成され、然る後に前記第１と第２の過程が次の走
査電極に移動する特許請求の範囲第８項記載の液晶光学
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 true JPS60201325A (ja) | 1985-10-11 |
| JPH0412458B2 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) |
Cited By (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 |
| 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 |
| US4932759A (en) * | 1985-12-25 | 1990-06-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving method for optical modulation device |
| 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 |
| JPH0537224U (ja) * | 1991-09-03 | 1993-05-21 | ユニ・チヤーム株式会社 | 使い捨ておむつ |
-
1984
- 1984-03-26 JP JP59058016A patent/JPS60201325A/ja active Granted
Cited By (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 |
| US4932759A (en) * | 1985-12-25 | 1990-06-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving method for optical modulation device |
| 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 |
| JPH0537224U (ja) * | 1991-09-03 | 1993-05-21 | ユニ・チヤーム株式会社 | 使い捨ておむつ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0412458B2 (ja) | 1992-03-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |