JPS63237035A - 強誘電性液晶素子の階調法 - Google Patents
強誘電性液晶素子の階調法Info
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- JPS63237035A JPS63237035A JP7237287A JP7237287A JPS63237035A JP S63237035 A JPS63237035 A JP S63237035A JP 7237287 A JP7237287 A JP 7237287A JP 7237287 A JP7237287 A JP 7237287A JP S63237035 A JPS63237035 A JP S63237035A
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Classifications
-
- 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
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- G02F1/141—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 based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent using ferroelectric 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は強誘電性液晶素子を用いｔ元シャッターの階調
法に関する。
法に関する。
強誘電性液晶素子による階調法は、素子のもつ双安定性
がゆえに、電界エネルギーによる連続的な階調法は難か
しいとされてきた。
がゆえに、電界エネルギーによる連続的な階調法は難か
しいとされてきた。
前述のよ５に、従来の技術においては分解能の高い階調
法は困難であった。
法は困難であった。
本発明では、強訴電性液晶素子を用いｔ光シャッター用
として、高いコントラスト比を有しかつ分散能の高い階
調法を安いコストで得る事を目的とする。
として、高いコントラスト比を有しかつ分散能の高い階
調法を安いコストで得る事を目的とする。
本発明では１片側安定のパネルを用いる事により、非選
択期間の光モレをなくし高いコントラストを得、かつ選
択期間だけで光をＯＮ１０ Ｆ １Ｆする事により非選
択期間に重畳されるデータ信号による光量ムラを迎えた
上で、選択期間に印加される電界の強度に応じ不安定化
状態への分子長軸方向の振れ角を連続的に変化させる事
で階調を行なう。
択期間の光モレをなくし高いコントラストを得、かつ選
択期間だけで光をＯＮ１０ Ｆ １Ｆする事により非選
択期間に重畳されるデータ信号による光量ムラを迎えた
上で、選択期間に印加される電界の強度に応じ不安定化
状態への分子長軸方向の振れ角を連続的に変化させる事
で階調を行なう。
（１） 第１図は本発明に使用した強誘電性液晶素子
の動作基本原理を表わす模式図である。ここで１０１
、 １０２ Ｆｉ電極を設は次基板を表わす。’１０５
。
の動作基本原理を表わす模式図である。ここで１０１
、 １０２ Ｆｉ電極を設は次基板を表わす。’１０５
。
１０９はカイラルスメクチック液晶分子の長軸を表わし
、電界の肉弾１０３，１０４に応じて自発分極１０７、
１０８がそれぞれ方向を変える事により図のような双
安定な状態を取る。１０６はスメクチック、相における
層構造を表わすｈ；、この層構造を均一に設ける事によ
り、素子として均一な分子配向を得る事ｈ′−できる。
、電界の肉弾１０３，１０４に応じて自発分極１０７、
１０８がそれぞれ方向を変える事により図のような双
安定な状態を取る。１０６はスメクチック、相における
層構造を表わすｈ；、この層構造を均一に設ける事によ
り、素子として均一な分子配向を得る事ｈ′−できる。
この様な構造の強誘電性液晶素子をクロスニコル中に置
キ、電界パルスを印加した後の光学特性を表わしたのｈ
１第２図である。グラフの槽軸２１０け時間軸で、縦軸
２１１け電界強度と光量であり実線ｈＳ電界を、点線ｈ
１元量をそれぞれ表わしである。電界パルスを２０１の
期間まで印加し定場合の元ｆｆ１ｆ化の立ち上ｂ；りの
様子を表わしたのｈＺ２ａ３である。素子が珂想的な双
安定性を示せば、電界パルス遮断後の光量は２０４のよ
うに立ち上がり次状態で安定化する。しかし、片安定な
素子においては、２０５の様にもとの配列状態だ自発的
にもどってしまい光量変化に立ち下りが見られる。この
様な片安定なセルは、液晶層に接する基板表面である配
向層の材料の種類を変える事によって得られろ。特に表
面エネルギーの啜性部分が執啄性部分ｈ；あるいけその
和が、両表面である程］ｙの無を持つ場合に、顕著な片
寄定性ｈｓ得られた。本発明では、ポリイミド樹脂（以
降Ｐ・工と略す）やポリアミド°樹脂（以降ＰＡと略す
）やポリエステル樹脂（ＰＥＴ ） 、ポリアミドイミ
ド樹＠ （ＰＡＤ：）、ポリビニＡ／ ７ ル：Ｉ−Ａ
／樹Ｉｌｙ？（ＰＩ／Ａ）、エポキシ樹Ｉｌｌ （ＰＫ
）、 ポリエステルイミド樹脂（ＰＫ工） 、ポリフッ
化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、テアＯン樹脂（ＰＥＴ
Ｆ）、ポリエステルイミド樹脂の有機樹脂の配向膜を片
側に用い、他の片側の配向膜は電Ｗｉ、表面である酸化
インジウム、酸化スズ、及びその混合物（工Ｔｏと略す
）、アルミニウムそのものが、その表面をアミノシラン
かエポキシシランの表面改質剤で表面処理したものと、
酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウムのいずれか
の表面をアミオシランかエポキシシランの表面改質剤で
表面処理し友ものを用いる事により片安定性が得られた
。また前記有懺樹脂どうしを用い念場合でも表面エネル
ギーにある程度差があるものを用いると片安定性が得ら
れ九〇さらに、同じ前記有機樹脂を用いた場合でも、両
方の配向面を同一方向にラビング処理し之場合には片安
定性が表われた。
キ、電界パルスを印加した後の光学特性を表わしたのｈ
１第２図である。グラフの槽軸２１０け時間軸で、縦軸
２１１け電界強度と光量であり実線ｈＳ電界を、点線ｈ
１元量をそれぞれ表わしである。電界パルスを２０１の
期間まで印加し定場合の元ｆｆ１ｆ化の立ち上ｂ；りの
様子を表わしたのｈＺ２ａ３である。素子が珂想的な双
安定性を示せば、電界パルス遮断後の光量は２０４のよ
うに立ち上がり次状態で安定化する。しかし、片安定な
素子においては、２０５の様にもとの配列状態だ自発的
にもどってしまい光量変化に立ち下りが見られる。この
様な片安定なセルは、液晶層に接する基板表面である配
向層の材料の種類を変える事によって得られろ。特に表
面エネルギーの啜性部分が執啄性部分ｈ；あるいけその
和が、両表面である程］ｙの無を持つ場合に、顕著な片
寄定性ｈｓ得られた。本発明では、ポリイミド樹脂（以
降Ｐ・工と略す）やポリアミド°樹脂（以降ＰＡと略す
）やポリエステル樹脂（ＰＥＴ ） 、ポリアミドイミ
ド樹＠ （ＰＡＤ：）、ポリビニＡ／ ７ ル：Ｉ−Ａ
／樹Ｉｌｙ？（ＰＩ／Ａ）、エポキシ樹Ｉｌｌ （ＰＫ
）、 ポリエステルイミド樹脂（ＰＫ工） 、ポリフッ
化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、テアＯン樹脂（ＰＥＴ
Ｆ）、ポリエステルイミド樹脂の有機樹脂の配向膜を片
側に用い、他の片側の配向膜は電Ｗｉ、表面である酸化
インジウム、酸化スズ、及びその混合物（工Ｔｏと略す
）、アルミニウムそのものが、その表面をアミノシラン
かエポキシシランの表面改質剤で表面処理したものと、
酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウムのいずれか
の表面をアミオシランかエポキシシランの表面改質剤で
表面処理し友ものを用いる事により片安定性が得られた
。また前記有懺樹脂どうしを用い念場合でも表面エネル
ギーにある程度差があるものを用いると片安定性が得ら
れ九〇さらに、同じ前記有機樹脂を用いた場合でも、両
方の配向面を同一方向にラビング処理し之場合には片安
定性が表われた。
この強誘電性液晶分子知パルス電界を印加した後完全に
光量変化の立ち上ｈ”−リｈ１終了しない前２０６２０
８のように遮断すると第２図２０７． ２０９に示す光
量変化カ得られ友。この事から、パルス電界のパルス幅
を連続的に変える事により階調が得られる。この現象Ｆ
ｉｇ３図釦示す分子の動斧から次のようく説明できる。
光量変化の立ち上ｈ”−リｈ１終了しない前２０６２０
８のように遮断すると第２図２０７． ２０９に示す光
量変化カ得られ友。この事から、パルス電界のパルス幅
を連続的に変える事により階調が得られる。この現象Ｆ
ｉｇ３図釦示す分子の動斧から次のようく説明できる。
即ち、３０ｊ’、 ３０２０本来双安定な２つの配向
状態をとると考えられる強誘電性液晶分子へ、片安定な
素子構成を用いると３０２の状態は電界を切った後＃−
１３０１にもどろ）とする為に片安定となる。この様な
素子に対し３０２に移動しぎらないうちに、電界パル°
スを遮断すると３０４や３０６の様な途中の角度まで移
動した後３０１の状態にも呵ろうとする。移動角Ｉｆ
５０３．３０５ 、５０７を変数θとして表わすとクロ
スニコル３０８． ３０９の偏子軸のいずれかの方向を
３０１にそろえ比場合このθけ、仰光子３０８からの分
子長軸の角度θ′と等しくなる。透過光１工け、この２
つの偵光子を平行て配置した場合の透週率エフ、液晶の
屈折率異方性Δｎと液晶層の層厚ｄ及び光の波長λを用
いて次のように表わされる。
状態をとると考えられる強誘電性液晶分子へ、片安定な
素子構成を用いると３０２の状態は電界を切った後＃−
１３０１にもどろ）とする為に片安定となる。この様な
素子に対し３０２に移動しぎらないうちに、電界パル°
スを遮断すると３０４や３０６の様な途中の角度まで移
動した後３０１の状態にも呵ろうとする。移動角Ｉｆ
５０３．３０５ 、５０７を変数θとして表わすとクロ
スニコル３０８． ３０９の偏子軸のいずれかの方向を
３０１にそろえ比場合このθけ、仰光子３０８からの分
子長軸の角度θ′と等しくなる。透過光１工け、この２
つの偵光子を平行て配置した場合の透週率エフ、液晶の
屈折率異方性Δｎと液晶層の層厚ｄ及び光の波長λを用
いて次のように表わされる。
工＝工ｎ ” ８Ｚ？Ｌ−” ２θ’５ｉｎ−”（＊
Δｎｄ／λ）従ってθ′が連続的に変われば工もそれに
従って変化する事がわかる。
Δｎｄ／λ）従ってθ′が連続的に変われば工もそれに
従って変化する事がわかる。
２）前述した片安定な素子を用い階調表示するための駆
動方法として基本となる波形を第４図に示した。４０１
けマルチブレクツ駆動時の一つの選択期間と示している
、７Ａは素子の片安定化の原因となる配向エネルギーに
打ち勝って、分子が不安定な状態に入る為必要な非安定
化電位であり期間４０１により異なる値を持つ。４０２
以降の図で表われる実線の波形は電界パルスを表わし、
点線はそれに対応する光量変化を表わす。４０２のよう
な信号を走査電極に入力した際、データＲＷｉに４０２
と同期した信号４０３． ４０４を入力する事により、
それぞれ４０５． ４０６の合成波形を得、それぞれの
波形に対し階調可能な光量変化を得る事ができる。
動方法として基本となる波形を第４図に示した。４０１
けマルチブレクツ駆動時の一つの選択期間と示している
、７Ａは素子の片安定化の原因となる配向エネルギーに
打ち勝って、分子が不安定な状態に入る為必要な非安定
化電位であり期間４０１により異なる値を持つ。４０２
以降の図で表われる実線の波形は電界パルスを表わし、
点線はそれに対応する光量変化を表わす。４０２のよう
な信号を走査電極に入力した際、データＲＷｉに４０２
と同期した信号４０３． ４０４を入力する事により、
それぞれ４０５． ４０６の合成波形を得、それぞれの
波形に対し階調可能な光量変化を得る事ができる。
しかし、この波形の場合、電界パルス遮断後の立ち下り
ｈ″−甑端圧速くないと、仲の走査信号と同期した電界
パルス（例えば ４０３１ ）の影響を受は精ぼのよい
階調が得られない。
ｈ″−甑端圧速くないと、仲の走査信号と同期した電界
パルス（例えば ４０３１ ）の影響を受は精ぼのよい
階調が得られない。
３）そこで第５図に示すように選択期間５０１の中で立
ち上がりの期間と立ち下りの期間を分散して独立に設け
る事により、解像闇の高い安定な階調を得る事６”−で
きた。ここで５０３． ５０４はデータ信号であり５０
５． ５０６はそれぞれのデータ信号に対応し、液晶に
実際に印加される合成波形とそれにともなう光量変化を
表わしている。
ち上がりの期間と立ち下りの期間を分散して独立に設け
る事により、解像闇の高い安定な階調を得る事６”−で
きた。ここで５０３． ５０４はデータ信号であり５０
５． ５０６はそれぞれのデータ信号に対応し、液晶に
実際に印加される合成波形とそれにともなう光量変化を
表わしている。
４）立ち下り時間が長く、選択期間内の立ち下り期間内
に完全に安定化しない場合、やけり仙の走査信号に同期
したデータ信号の影響を受けることになる。つまり、高
速な動作を安定に実現する為には、安定化の為の消去期
間が必要となる。この消去期間を設けたのが第６図の波
形である。選択期間６０１０間に必ず安定化する事がで
きる為。
に完全に安定化しない場合、やけり仙の走査信号に同期
したデータ信号の影響を受けることになる。つまり、高
速な動作を安定に実現する為には、安定化の為の消去期
間が必要となる。この消去期間を設けたのが第６図の波
形である。選択期間６０１０間に必ず安定化する事がで
きる為。
均一で安定な階調を高解像電で実現で１−５）実施例第
４項記載の波形と同じ考え方であるが、消去期間をデー
タ信号を延長して印加する事により得る事を特徴として
おり、波形が単純化されコスト低減ｈ；実現できた。
４項記載の波形と同じ考え方であるが、消去期間をデー
タ信号を延長して印加する事により得る事を特徴として
おり、波形が単純化されコスト低減ｈ；実現できた。
６）素子の信頼性を長時間保証する為にけ印加波形の完
全交流化ｈ１必要となってくる。この場合選択期間に印
加されたＤｏ酸成分非選択期間で補ってやればよいｈ；
、本実施例では非選択期間全体く渡って均一に補）場合
の走査信号を第８図８０３に示した。データ信号につい
ては実施例第５項記載のものを用いｆｉ、 ８０５のよ
うなデータ信号を用い几場合、合成波形及び光量変化＃
′１８０６のようになった。この場合ＶＡの値が、非選
択期間の合成波形の波高値より、高くなるよう設定する
必要がある。
全交流化ｈ１必要となってくる。この場合選択期間に印
加されたＤｏ酸成分非選択期間で補ってやればよいｈ；
、本実施例では非選択期間全体く渡って均一に補）場合
の走査信号を第８図８０３に示した。データ信号につい
ては実施例第５項記載のものを用いｆｉ、 ８０５のよ
うなデータ信号を用い几場合、合成波形及び光量変化＃
′１８０６のようになった。この場合ＶＡの値が、非選
択期間の合成波形の波高値より、高くなるよう設定する
必要がある。
７）第９図は選択期間を細かく分割し、分割された各々
の期間内く立ち上ｈ；りと立ち下ｈ；りを完結せしめ、
その細分され次期間のうち立ち上がりをおこす期間数を
データ信号９０３で選択する事により、均一で安定な階
調を得る事ができた。
の期間内く立ち上ｈ；りと立ち下ｈ；りを完結せしめ、
その細分され次期間のうち立ち上がりをおこす期間数を
データ信号９０３で選択する事により、均一で安定な階
調を得る事ができた。
以上のように本発明によれば、電界強度ないしそのパル
ス幅を調整する事で片安定な強誘電性液晶素子を用いれ
ば均一で安定かつ高解像度な階調法を得る事ができ几。
ス幅を調整する事で片安定な強誘電性液晶素子を用いれ
ば均一で安定かつ高解像度な階調法を得る事ができ几。
第１図は本発明に用いた強誘電性液晶素子の動作基本原
理を示す図。 第２図は双安定な素子と片安定な素子の光学的応答考性
の差を示す図。 第３図は片安定な素子の電界による分子の撮れ角の違い
を示す図。 第４図ｒ１幕本動作波形を、第５図から第９図はその応
用駆動波形を示す図。 以 十 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 最上 務 他１名 ゛犯１図 第２因 第４図 第５図 Ｏ３ 第６図 第７図 第８図 ８」社。 第９図
理を示す図。 第２図は双安定な素子と片安定な素子の光学的応答考性
の差を示す図。 第３図は片安定な素子の電界による分子の撮れ角の違い
を示す図。 第４図ｒ１幕本動作波形を、第５図から第９図はその応
用駆動波形を示す図。 以 十 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 最上 務 他１名 ゛犯１図 第２因 第４図 第５図 Ｏ３ 第６図 第７図 第８図 ８」社。 第９図
Claims (10)
- （１）電極を設けた複数の基板間に強誘電性を示すカイ
ラルスメクチック液晶を封入したセル構造を有する強誘
電性液晶素子の階調法において、極性の異なる電界を印
加した際に取る基板に平行かほぼ平行な２つの配向状態
のうち、どちらか片方のみを安定な状態にせしめ、安定
な状態から不安定な状態へ電界により分子が移動する際
に液晶に印加される電界強度を段階的に変える事によっ
て分子の移動角度を電界強度に応じて制御し、分子の移
動角度の大きさにより該液晶層を挾むように設置した偏
光板を通過する光の量を段階的に変えられる事を特徴と
する強誘電性液晶素子の階調法。 - （２）片安定性を、該液晶層に接した２つの配向層の非
対称性により実現したことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の強誘電性液晶素子の階調法。 - （３）前記液晶素子において、該液晶層に接した２つの
配向層の両側を、該配向層に近接した両方の分子配列が
平行かほぼ平行となるよう配向処理した事により片安定
性を実現したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の強誘電性液晶素子の階調法。 - （４）前記液晶素子を動作させる際、前記片安定性によ
り該液晶層に見かけ上印加されている安定化電界と逆極
性で同じ絶対値を有する非安定化電界に比し、それより
高い電界で不安定化し、非安定化電界より低い電界で安
定化させることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
は第２項または第３項記載の強誘電性液晶素子の階調法
。 - （５）前記液晶素子をマルチフレックス駆動により動作
させる際に、走査信号とデータ信号の波形合成により選
択期間内に前記非安定化電界より高い電界の不安定化期
間とそれに続く非安定化電界より低い電界の安定化期間
の２つの期間を設け、そのうち、少なくともいずれか一
方の電界が印加される事により動作することを特徴とす
る特許請求の範囲第４項記載の強誘電性液晶素子の階調
法。 - （６）前記液晶素子をマルチプレックス駆動により動作
させる際に、不安定な状態から安定な状態への液晶分子
のもどりが、走査信号の選択期間中に終了しているべく
安定化期間を設ける事を特徴とする特許請求の範囲第５
項記載の強誘電性液晶素子の階調法。 - （７）前記液晶素子をマルチプレックス駆動により動作
させる際に、不安定な状態から安定な状態への液晶分子
のもどり、つまり安定化が、走査信号の選択期間終了直
後から印加される電界により強制的に行なわれる事を特
徴とする特許請求の範囲第５項記載の強誘電性液晶素子
の階調法。 - （８）安定化期間のデータ信号を非選択期間にまで延長
して印加する事により安定化を行なう事を特徴とする特
許請求の範囲第５項または第６項または第７項記載の強
誘電性液晶素子の階調法。 - （９）マルチプレクス駆動する際、かかる不安定化電界
パルス期間と安定化電界パルス期間の組を繰返し複数組
、走査信号側の選択期間に印加し、データ信号により不
安定化期間の数を選定したことを特徴とする特許請求の
範囲第４項記載の強誘電性液晶素子の階調法。 - （１０）走査信号のＤＣ成分を除く為に、かかるＤＣ成
分と逆極性の電界を非選択期間に平均的か特定期間パル
ス的に重畳させかつ、データ信号のＤＣ成分もそれと逆
極性の電界を非選択期間にパルス状か、平均的に印加し
、かかる非選択期間の電界により液晶が不安定しないよ
うデューティ比並びに素子の非安定化電界を調整する事
により完全交流を行なう事を特徴とする特許請求の範囲
第５項、第６項、第７項、第８項、第９項のうち少なく
とも１項記載の強誘電性液晶素子の階調法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7237287A JPS63237035A (ja) | 1987-03-26 | 1987-03-26 | 強誘電性液晶素子の階調法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7237287A JPS63237035A (ja) | 1987-03-26 | 1987-03-26 | 強誘電性液晶素子の階調法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63237035A true JPS63237035A (ja) | 1988-10-03 |
Family
ID=13487408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7237287A Pending JPS63237035A (ja) | 1987-03-26 | 1987-03-26 | 強誘電性液晶素子の階調法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63237035A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5465168A (en) * | 1992-01-29 | 1995-11-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Gradation driving method for bistable ferroelectric liquid crystal using effective cone angle in both states |
-
1987
- 1987-03-26 JP JP7237287A patent/JPS63237035A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5465168A (en) * | 1992-01-29 | 1995-11-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Gradation driving method for bistable ferroelectric liquid crystal using effective cone angle in both states |
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