JPS6292921A - 光学変調スイツチの駆動方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は映像や情報機器などに用いてを効な光学変調ス
イッチの駆動方法に関するものである。

従来の技術 近年、コンピュータを中心とする１ｎｌ　ａ器分野およ
びテレビジョン、ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）など
を中心とする映像機器分野において、プリンタなどに用
いる薄型の光シャッタや大画面で薄型の表示装置の需要
が高まっている。この種の光シャッタや表示装置として
、液晶を用いたものが注目されているが、最近特にこの
液晶に強誘電性液晶材料を用いたマトリクス型の表示装
置や光ンヤノタが実用化されつつある。

この種の液晶光学スイッチは、強誘電性液晶の電界に対
する双安定性を利用して、マルチプレックス駆動をした
時の非走査期間はそのメモリ効果によって安定状態を保
持し、コントラストの低下を防止している。また、電界
に対する応答性が速いという特徴も備えている。

以下図面を参照しながら、従来の強誘電性液晶を用いた
光学スイッチを説明する。

第４図は従来の液晶光学スイッチに用いる液晶の印加電
圧と光学的透過率とを示すグラフである。

第４図から明らかなように、所定の閾値以上の正電圧ま
たは負電圧を所定の時間印加することにより安定状態を
反転させることができ、所定の闇値以下の電圧の印加に
対しては、安定状態は変化しない。

第５図は従来の液晶光学スイッチを駆動する駆動電圧波
形を示すグラフである。第５図において、各波形はＯＮ
画素とＯＦＦ画素に印加される電圧波形を示しており、
Ｖｌは上記液晶の安定状態を反転させるのに必要な闇値
より高い波高値のパルス電圧で、■２は上記闇値より低
い波高値のパルス電圧である。

以上のような駆動波形を印加した時の、従来の液晶光学
スイッチの動作を以下に説明する。まず第１のフィール
ドで期間Ｔｗｌに書込み電圧を印加するが、期間ＴＷ１
の前半はＯＦＦ電圧を印加し、後半に負のＯＮ電圧を印
加して画素をＯＮ状態にし、期間ＴＨはメモリ効果によ
りＯＮ状態を保持する。期間ＴＷ２で印加される電圧は
波高値がＶ２であるので液晶の安定状態は変化せず○Ｎ
状態が保持される。つぎに、第２のフィールドでは期間
Ｔｖｙ２に消去電圧を印加するが、期間Ｔｗ２の前半は
ＯＮ電圧を印加し、後半にＯＦＦ電圧を印加する。つま
り、第１のフィールドではＯＮにすべき画素に書込み電
圧を与え、第２のフィールドではＯＦＦにすべき画素に
消去電圧を与え、２フイールドで１フレームを終了する
。上記操作を繰り返すことにより液晶光学スイッチを駆
・肋することができる。尚、期間Ｔｗｌ、Ｔｗ２におい
てその前半に書込みまたは消去に必要な信号の逆極性の
電圧を印加しているが、これは直流電界印加による液晶
の劣化を防止するためのもので、印加電圧が交流になる
ようにしている。

（「カイラルスメクテインクシー液晶の時分割大面積デ
ィスプレイへの応用」、ニスアイディー８５ダイジエス
トｏ　　（Ａｎ　　Ａｐｐｌｉｃａ　−ｔｉｏｎ　　ｏ
ｒ　　Ｃｈｉｒａｌ　　Ｓｍｅｃｔｉｃ−ＣＬｉｑｕｉ
ｄ　　Ｃｒｙｓｔａｌ　　ｔｏ　　ａＭｕｌｔｉｐｌｅ
ｘｅｄ　　Ｌａｒｇｅ−ＡｒｅａＤｉｓｐｌａｙ、５Ｉ
Ｄ８５ＤＩＧＥＳＴ））発明が解決しようとする問題点 従って、上記の駆動方法では、印加電圧の交流化のため
に逆極性の電圧印加を必要とするため、書込みおよび消
去に２倍の時間を要するという問題点を有していた。そ
のため、液晶光学スイッチをマトリクス状に構成し、フ
レーム周波数を固定した場合、マトリクスの走査電極数
を大きくできないという問題点があった。

また、上記の駆動方法では、高速化するために印加電圧
のパルス幅を光学変調物質の応答時間程度まで短くする
と、温度依存性などによって光学変調物質の応答時間が
変化した場合、確実に動作できないという問題点も有し
ていた。

そこで、本発明はマトリクス型の光学スイッチにおいて
、コントラストを低下させることなく走査電極数を増大
でき、しかも確実な動作をさせることが可能な効果的な
駆動方法を提供するものである。

問題点を解決するための手段 そして、上記問題点を解決する本発明の技術的な手段は
、光学変調物質に電界により双安定性を示す物質を用い
、電圧の印加による安定状態の反転を検出し、安定状態
を反転させる画素にのみ反転電圧を印加し、上記安定状
態の反転を検出するまで反転電圧の印加を′ｍ続するも
のである。

また、光学変調物質に強誘電性物質を用いることにより
、容易に電界によって双安定性をもたせることができ、
しかも高速応答をさせることができるものである。例え
ば、カイラルスメクティックーＣ相を示す液晶を用いて
、電極間ギャップが液晶のカイラルのピノヂより十分薄
いセルに封入すると、その壁面効果によりカイラルがほ
どかれて、液晶は電界によって双安定性を示すようにな
る。

作用 この技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち、本発明では光学変調物質に電界によつて双安
定性を示す物質を用いているために、マトリクス状のス
イッチを構成した場合でも、そのメモリー効果によって
走査電極数の増大によるコントラストの低下は著しくお
こらず、また反転の必要な画素にのみ反転電圧を印加し
、光学変調物質の安定状態の反転を検出するまで電圧の
印加を続けるため、光学変調物質への電圧印加時間を光
学変調物質が応答し得る最小限に押えることができ、最
小限の時間で光学変調スイッチを確実に動作させること
ができるものである。

実施例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。

本発明の一実施例における光学変調物質には、第４図に
示される印加電圧と光学的透過率のグラフと同様の特性
のものを使用できる。第４図から明らかなように、所定
の闇値以上の正電圧または負電圧を所定の時間印加する
ことにより安定状態を反転させることができ、所定の闇
値以下の電圧の印加に対しては、安定状態は変化しない
。このような特性を示す物質の一つに強誘電性物質があ
るが、特にカイラルスメクティックＣ相を示す物質は応
答速度が速く使い易い。例えば、＋ＤＯＢＡＭＢ’Ｃ（
＋１−デシルオキシベンジリデン−ｐ′−アシノ２−メ
チルメチルシンナメイト）という液晶材料などを使うこ
とができる。

第２図囚は本発明の一実施例における光学変調スイッチ
の駆動方法を説明するための等価回路図で、２０は電極
、２１はカイラルスメクティックーＣ液晶、２２は駆動
電圧発生器、２３は等価電極抵抗である。第２図Ｇは駆
動電圧発生器２２の端子電圧と電極２０に流れ込む電流
ｉおよび液晶の光スィッチとしての光学的透過率を示し
ている。

液晶２１は誘電体として働くため、第２図０のような電
圧を印加すると、電極抵抗２３などで決る充電電流が流
れ、電極間の電圧が上昇するに従って電流は減少する。

一方液晶はカイラルスメクティックＣを用いているため
に、電圧を印加してから所定の時間が経過すれば、液晶
分子の双極子が電圧に応答し双極子が反転する。この双
極子の反転にともなって液晶の誘電率が変化し、それに
対応した変位電流が流れる。この時、光学的透過率が変
化する。

以上の動作から明らかなように、上記変位電流を検出す
ることにより、安定状態が反転したことを知ることがで
きる。従って、この変位電流を検出したら電圧の印加を
止め、次の走査に移行すれば、無駄時間を最小限におさ
えることができ、最小限の時間で光学変調スイッチを確
実に駆動することができる。

第１図は本発明の光学変調スイッチの駆動方法の一実施
例における光学変調スイッチの構成を示すブロック図で
ある。第１図において１は走査電極、２は信号電極、３
はロウドライバ、４はコラムドライバ、５は画素、６は
光学変調物質の安定状態を記憶するメモリ、７は入力デ
ータとメモリ６の内容を比較するデータ比較器、８は入
力インターフェース、９は各ブロックを制御する制御回
路、１０は光学変調物質の双極子の反転による変位電流
を検出する電流検出回路、ＩＩは電流検出回路１０の結
果から光学変調物質の双極子の反転を検出する反転検出
回路である。

以上のように構成された本発明の一実施例における光学
変調スイッチの動作を以下に説明する。

走査型ｆｉｌはロウドライバ３によって、また４３号電
極２はコラムドライバ４によって駆動されるが、入力さ
れる画素データに対して、まずその画素の状態をメモリ
６から読み出し、データ比較器７によって比較する。そ
して、比較結果が同しであればその画素は非選択状態に
しておき、逆に比較結果が異なっていた時には、その画
素に安定状態を反転させる電圧を印加し、同時にメモリ
も書き変える。この時印加する電圧は、反転検出回路１
１によって反転が検出されるまで印加を継続し、反転が
検出されれば反転電圧の印加をやめ、次の走ｉ！２：電
掻を走査する。以下同様の操作を繰り返すことにより、
マトリクス状に光学変言周スイッチを駆動することがで
きる。

第３図は本発明の光学変調スイッチの駆動方法の一実施
例における各電極に印加すべき電圧と各マトリクスの画
素に印加される電圧を示している。

偶数フィールドでは、画素を第１の安定状態にすべき電
圧とそれ以外の状態に保つための電圧を、メモリの内容
との比較結果に従って信号電極に印加し、奇数フィール
ドでは、画素を第２の安定状態にすべき電圧とそれ以外
の状態に保つための電圧を、メモリの内容との比較結果
に従って信号電極に印加する。一方、走査電極には偶数
フィールドと奇数フィールドとで極性の反転する選択電
圧を印加する。

上記のように光学変調スイッチを駆動することにより、
安定状態を反転させる画素にのみ反転電圧を印加するの
で、光学変調スイッチの動作速度を従来の２倍に高速化
することができる。

なお、第２図に示した安定状態の反転を検出する方法は
これに限られるものではなく、光学変調物質も液晶に■
られるものではない。また、第３図で示した駆動電圧も
一実施例にすぎず、このような電圧に限られるものでは
なく、さらに各安定状態を反転させるための反転電圧を
、２つのフィールドにわけてそれぞれ駆動したが、これ
に限られるものではない。

発明の効果 本発明は双安定性を示す光学変調物質を電極間に挾持し
、安定状態の反転を検出するまで電圧を印加し続けると
いう方法で光学変調スイッチを駆動するため、電圧の印
加は安定状態の反転に必要な最小限の時間だけですみ、
最小限の時間で光学変調スイッチを確実に動作させるこ
とができる。

そのため、温度依存性などにより光学変調スイッチの応
答速度にばらつきが生しても、確実な動作が可能になる
という効果が得られる。

また、安定状態の反転が必要な画素にのみ反転電圧を印
加するため、安定状態の反転時の交流化のための逆極性
の電圧印加の必要がなく、動作速度を高速化できる。従
って１フレームの時間を固定した場合、走査電極数を従
来と比較して２倍にすることができる。

さらに、安定状態を反転させない場合はほとんど電圧を
印加しなくて良く、反転電圧を印加する場合でも、必要
最小限の時間しか電圧を印加しなくてよいため、消費電
力を低減できるという波及効果も得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学変調スイッチの駆動法の一実施例
における光学変調スイッチの構成を示すブロック図、第
２図囚は本発明の一実施例における光学変調スイッチの
駆動方法を説明するための等価回路図、第２図［Ｆ］は
駆動電圧発生器の端子電圧と電極に流れ込む電流および
液晶の光スィッチとしての光学的透過率を示すグラフ、
第３図は本発明の光学変調スイッチの駆動方法の一実施
例における各電極に印加すべき電圧と各マトリクスの画
素に印加される電圧を示す関係図、第４図は従来の液晶
光学スイッチに用いる液晶の印加電圧と光学的透過率と
を示すグラフ、第５図は従来の液晶光学スイッチを駆動
する駆動電圧波形を示すグラフである。 １・・・・・・走査電極、２・・・・・・信号電極、３
・・・・・ロウドライバ、４・・・・・・コラムドライ
バ、５・・・・・・画素、６・・・・・・メモリ、７・
・・・・・データ比較器、８・・・・・・人力インター
フェース、９・・・・・・制御回路、ｌＯ・・・・・・
電流検出回路、１１・・・・・・反転検出回路。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第２図 ＦＡ） 第３図 奇々【フィールド 第４図 第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）走査電極群と信号電極群を有し、上記走査電極群
   と信号電極群の間に、電界によって双安定状態を示す光
   学変調物質を挟持し、上記走査電極と上記信号電極とに
   より画素を構成し、上記画素に第１の電圧を印加するこ
   とにより、上記光学変調物質が上記双安定状態の第１の
   状態になり、第２の電圧を印加することにより、上記双
   安定状態の第２の状態になるよう構成し、上記第１また
   は第２の電圧の印加による上記光学変調物質の安定状態
   の反転を検出できるように構成すると共に、安定状態を
   反転させる画素にのみ、上記第１または第２の電圧を印
   加し、上記画素の安定状態の反転を検出するまで上記第
   １または第２の電圧の印加を継続すること特徴とする光
   学変調スイッチの駆動方法。
2. （２）各画素の安定状態を記憶回路に記憶し、上記記憶
   回路の情報を参照して各画素に電圧を印加することを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の光学変調スイ
   ッチの駆動方法。
3. （３）光学変調物質が強誘電性物質であることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項または第（２）項記載の
   光学変調スイッチの駆動方法。
4. （４）強誘電性物質がカイラルスメクティックＣ相を示
   すことを特徴とする特許請求の範囲第（３）項記載の光
   学変調スイッチの駆動方法。