JP2002196304A - 液晶素子及びその駆動方法 - Google Patents
液晶素子及びその駆動方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速スイッチングと大きい光学的特性の変化
量を両立させる。 【解決手段】 液晶素子の駆動方法は、15μmから2
00μmの距離を隔てて対向配置された透明な第1及び
第2基板と、第1及び第2基板の対向面上に形成された
第1及び第2の電極と、第1基板と第2基板との間に挟
持された液晶層とを含み、第1の電極と第2の電極との
間に所定の波形を有する駆動電圧を印加することにより
液晶の配向方向を変化させて、その光学的特性を変化さ
せる液晶素子の駆動方法であって、第1の電極と第2の
電極との間に、第1の光学的特性を得ることができる第
1の波形を有する駆動電圧を印加する工程と、第1の電
極と第2の電極との間に、第1の波形を有する駆動電圧
の実効的な電圧よりも10Vから500Vの範囲内で、
その実効的電圧が低く、かつ、第1の光学的特性とは異
なる第2の光学的特性を得ることができる第2の波形を
有する駆動電圧を印加する工程とを含む。
量を両立させる。 【解決手段】 液晶素子の駆動方法は、15μmから2
00μmの距離を隔てて対向配置された透明な第1及び
第2基板と、第1及び第2基板の対向面上に形成された
第1及び第2の電極と、第1基板と第2基板との間に挟
持された液晶層とを含み、第1の電極と第2の電極との
間に所定の波形を有する駆動電圧を印加することにより
液晶の配向方向を変化させて、その光学的特性を変化さ
せる液晶素子の駆動方法であって、第1の電極と第2の
電極との間に、第1の光学的特性を得ることができる第
1の波形を有する駆動電圧を印加する工程と、第1の電
極と第2の電極との間に、第1の波形を有する駆動電圧
の実効的な電圧よりも10Vから500Vの範囲内で、
その実効的電圧が低く、かつ、第1の光学的特性とは異
なる第2の光学的特性を得ることができる第2の波形を
有する駆動電圧を印加する工程とを含む。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶素子及びその
駆動方法に係わり、特に液晶分子の配向方向を高速かつ
大きく変化させることができる液晶素子技術に関する。
駆動方法に係わり、特に液晶分子の配向方向を高速かつ
大きく変化させることができる液晶素子技術に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶は、ダイレクタ方向とその直交方向
とで屈折率が異なる。例えば液晶に印加する電圧によっ
てダイレクタ方向を制御することができ、電圧を印加す
ることにより屈折率などの光学的特性を変化させること
ができる。この機能を利用して、液晶レンズ、液晶シャ
ッタ、液晶プリズムなどの光変調素子を形成することが
可能である。
とで屈折率が異なる。例えば液晶に印加する電圧によっ
てダイレクタ方向を制御することができ、電圧を印加す
ることにより屈折率などの光学的特性を変化させること
ができる。この機能を利用して、液晶レンズ、液晶シャ
ッタ、液晶プリズムなどの光変調素子を形成することが
可能である。
【0003】また、液晶層を透過した後の出射光の位相
は、液晶層に印加する電圧値によって変化する。液晶を
用いれば、印加電圧によって出射光の位相を変化させる
ことができる位相変調素子を形成することが可能であ
る。
は、液晶層に印加する電圧値によって変化する。液晶を
用いれば、印加電圧によって出射光の位相を変化させる
ことができる位相変調素子を形成することが可能であ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような光変調素
子や位相変調素子に印加する電圧を高速に変化させた場
合に、高速な電圧の変化に出射光の光学的特性(屈折率
や位相)の変化が追従できるようにすることが望まれ
る。加えて、光変調素子や位相変調素子として用いる場
合には、印加電圧を所定量だけ変化させた際の屈折率の
変化量や位相の変化量がある程度大きい方が良い。
子や位相変調素子に印加する電圧を高速に変化させた場
合に、高速な電圧の変化に出射光の光学的特性(屈折率
や位相)の変化が追従できるようにすることが望まれ
る。加えて、光変調素子や位相変調素子として用いる場
合には、印加電圧を所定量だけ変化させた際の屈折率の
変化量や位相の変化量がある程度大きい方が良い。
【0005】一般的に、液晶セルのセル厚を薄くすれ
ば、スイッチング速度を大きくすることはできるが、屈
折率の変化量や位相の変化量は小さくなってしまう。例
えば、対向する1対の基板と、基板内に挟持されたネマ
テック液晶層とにより液晶セルを形成した場合、セル厚
を2μm以下と薄くすれば、2msec以下の高速のス
イッチング速度が得られるが、位相の変化量が十分でな
い。セル厚を厚くすると、位相の変化量は大きくなる。
例えば、セル厚を5μm程度まで厚くすると、セル厚が
薄い場合に比べて、ある程度大きな位相の変化量が得ら
れる。しかしながら、スイッチング速度は10msec
以上と遅くなってしまう。
ば、スイッチング速度を大きくすることはできるが、屈
折率の変化量や位相の変化量は小さくなってしまう。例
えば、対向する1対の基板と、基板内に挟持されたネマ
テック液晶層とにより液晶セルを形成した場合、セル厚
を2μm以下と薄くすれば、2msec以下の高速のス
イッチング速度が得られるが、位相の変化量が十分でな
い。セル厚を厚くすると、位相の変化量は大きくなる。
例えば、セル厚を5μm程度まで厚くすると、セル厚が
薄い場合に比べて、ある程度大きな位相の変化量が得ら
れる。しかしながら、スイッチング速度は10msec
以上と遅くなってしまう。
【0006】本発明は、屈折率変化量や位相変化量を大
きく保ちつつ、高速なスイッチングが可能な液晶素子技
術を提供することを目的とする。
きく保ちつつ、高速なスイッチングが可能な液晶素子技
術を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、15μmから200μmの距離を隔てて対向配置さ
れた透明な第1及び第2の基板と、前記第1及び第2の
基板の対向面上に形成された第1及び第2の電極と、前
記第1の基板と前記第2の基板との間に挟持された液晶
層とを含み、前記第1の電極と前記第2の電極との間に
所定の波形を有する駆動電圧を印加することにより前記
液晶の配向方向を変化させて、その光学的特性を変化さ
せる液晶素子の駆動方法であって、(a)前記第1の電
極と前記第2の電極との間に、第1の光学的特性を得る
ことができる第1の波形を有する駆動電圧を印加する工
程と、(b)前記第1の電極と前記第2の電極との間
に、前記第1の波形を有する駆動電圧の実効的な電圧よ
りも10Vから500Vの範囲内で、その実効的電圧が
低く、かつ、第1の光学的特性とは異なる第2の光学的
特性を得ることができる第2の波形を有する駆動電圧を
印加する工程と、を含む液晶素子の駆動方法が提供され
る。
ば、15μmから200μmの距離を隔てて対向配置さ
れた透明な第1及び第2の基板と、前記第1及び第2の
基板の対向面上に形成された第1及び第2の電極と、前
記第1の基板と前記第2の基板との間に挟持された液晶
層とを含み、前記第1の電極と前記第2の電極との間に
所定の波形を有する駆動電圧を印加することにより前記
液晶の配向方向を変化させて、その光学的特性を変化さ
せる液晶素子の駆動方法であって、(a)前記第1の電
極と前記第2の電極との間に、第1の光学的特性を得る
ことができる第1の波形を有する駆動電圧を印加する工
程と、(b)前記第1の電極と前記第2の電極との間
に、前記第1の波形を有する駆動電圧の実効的な電圧よ
りも10Vから500Vの範囲内で、その実効的電圧が
低く、かつ、第1の光学的特性とは異なる第2の光学的
特性を得ることができる第2の波形を有する駆動電圧を
印加する工程と、を含む液晶素子の駆動方法が提供され
る。
【0008】本発明の別の観点によれば、15μmから
200μmまでの距離を隔てて対向配置された透明な第
1及び第2の基板と、前記第1及び第2の基板の対向面
上に形成された第1及び第2の電極と、前記第1の基板
と前記第2の基板との間に挟持された液晶層とを含み、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に所定の波形を
有する駆動電圧を印加することにより前記液晶の配向方
向を変化させて、その光学的特性を変化させる液晶素子
の駆動方法であって、(A)前記第1の電極と前記第2
の電極との間に、第1の光学的特性を得ることができる
第1の波形を有する駆動電圧を印加する工程と、(B)
前記第1の電極と前記第2の電極との間に、前記第1の
波形を有する駆動電圧の実効的な電圧よりも10Vから
500Vの範囲内でその実効的な電圧が高く、かつ、第
1の光学的特性とは異なる第2の光学的特性を得ること
ができる第2の波形を有する駆動電圧を印加する工程
と、を含む液晶素子の駆動方法が提供される。
200μmまでの距離を隔てて対向配置された透明な第
1及び第2の基板と、前記第1及び第2の基板の対向面
上に形成された第1及び第2の電極と、前記第1の基板
と前記第2の基板との間に挟持された液晶層とを含み、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に所定の波形を
有する駆動電圧を印加することにより前記液晶の配向方
向を変化させて、その光学的特性を変化させる液晶素子
の駆動方法であって、(A)前記第1の電極と前記第2
の電極との間に、第1の光学的特性を得ることができる
第1の波形を有する駆動電圧を印加する工程と、(B)
前記第1の電極と前記第2の電極との間に、前記第1の
波形を有する駆動電圧の実効的な電圧よりも10Vから
500Vの範囲内でその実効的な電圧が高く、かつ、第
1の光学的特性とは異なる第2の光学的特性を得ること
ができる第2の波形を有する駆動電圧を印加する工程
と、を含む液晶素子の駆動方法が提供される。
【0009】本発明の他の観点によれば、15μmから
200μmの距離を隔てて対向配置された透明な第1及
び第2の基板と、前記第1及び第2の基板の対向面上に
形成された第1及び第2の電極と、前記第1の基板と第
2の基板との間に挟持された液晶層と、前記第1の電極
と前記第2の電極との間に第1の電圧と、該第1の電圧
よりも低く、該第1の電圧との実効的な電圧差が10V
から500Vの範囲内である第2の電圧と、を印加でき
る駆動電圧発生回路と、を含む液晶素子が提供される。
200μmの距離を隔てて対向配置された透明な第1及
び第2の基板と、前記第1及び第2の基板の対向面上に
形成された第1及び第2の電極と、前記第1の基板と第
2の基板との間に挟持された液晶層と、前記第1の電極
と前記第2の電極との間に第1の電圧と、該第1の電圧
よりも低く、該第1の電圧との実効的な電圧差が10V
から500Vの範囲内である第2の電圧と、を印加でき
る駆動電圧発生回路と、を含む液晶素子が提供される。
【0010】上記の液晶素子技術を用いれば、光学的特
性の変化量を高速に変化させることができる。
性の変化量を高速に変化させることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】発明者は、液晶素子のセル厚を従
来よりもかなり厚くするとともに、スイッチング時の電
圧の振幅を従来よりもかなり大きくすることにより、位
相の変化量を大きくしつつ、高速なスイッチングが可能
になることを発見した。
来よりもかなり厚くするとともに、スイッチング時の電
圧の振幅を従来よりもかなり大きくすることにより、位
相の変化量を大きくしつつ、高速なスイッチングが可能
になることを発見した。
【0012】以下、本発明の第1の実施の形態について
図1(A)、(B)、図2及び図3を参照して説明す
る。図1(A)、(B)に示すように、液晶素子Aは、
所定の距離Lだけ離れて平行に配置された2枚の透明ガ
ラス基板1、3と、その内面にそれぞれ形成された第1
及び第2の透明電極5、7と、両ガラス基板1、3間に
挟持されたトラン系液晶分子15(15−1から15−
5まで)とを有している。
図1(A)、(B)、図2及び図3を参照して説明す
る。図1(A)、(B)に示すように、液晶素子Aは、
所定の距離Lだけ離れて平行に配置された2枚の透明ガ
ラス基板1、3と、その内面にそれぞれ形成された第1
及び第2の透明電極5、7と、両ガラス基板1、3間に
挟持されたトラン系液晶分子15(15−1から15−
5まで)とを有している。
【0013】トラン系液晶分子15がアンチパラレルに
配向されるように形成された配向膜11aと配向膜11
bとが、第1の透明電極5上及び第2の透明電極7上に
それぞれ形成されている。トラン系液晶分子15として
用いる材料は、例えば2環式のアルキルアルコキシトラ
ン系または3環式のアルキルシクロヘキシルアルコキシ
トラン系の液晶材料であり、大きな複屈折率と低い粘度
を有する。例えば、複屈折率Δnは約0.25、粘度η
は約20c.pである。
配向されるように形成された配向膜11aと配向膜11
bとが、第1の透明電極5上及び第2の透明電極7上に
それぞれ形成されている。トラン系液晶分子15として
用いる材料は、例えば2環式のアルキルアルコキシトラ
ン系または3環式のアルキルシクロヘキシルアルコキシ
トラン系の液晶材料であり、大きな複屈折率と低い粘度
を有する。例えば、複屈折率Δnは約0.25、粘度η
は約20c.pである。
【0014】透明ガラス基板1、3間の距離(セル厚)
Lとして、50μmと非常に大きな値の液晶素子を形成
した。セル厚Lは、通常の液晶素子と同様にギャップコ
ントロール剤(GC剤:図示せず)により制御した。
Lとして、50μmと非常に大きな値の液晶素子を形成
した。セル厚Lは、通常の液晶素子と同様にギャップコ
ントロール剤(GC剤:図示せず)により制御した。
【0015】液晶素子Aには、第1の透明電極5と第2
の透明電極7との間に電圧を印加することができる交流
電源(駆動電圧発生回路)17が設けられている。液晶
素子Aのしきい値電圧Vthは約1.8Vである。
の透明電極7との間に電圧を印加することができる交流
電源(駆動電圧発生回路)17が設けられている。液晶
素子Aのしきい値電圧Vthは約1.8Vである。
【0016】図1(A)に示す液晶素子Aは、第1の電
圧Va1とそれよりも低い第2の電圧Va2との間でス
イッチングさせる。図2は、本発明の実施の形態による
液晶素子の駆動方法に用いる交流電圧波形を示す図であ
り、液晶素子の第1の電極と第2の電極との間に加えら
れる電圧(交流)の波形を示す。横軸は時間、縦軸は電
圧である。図2に示す電圧波形は立下り時の電圧波形で
ある。図1(A)、(B)および図2に示すように、立
ち下げ時には、駆動電圧(交流)をVa1(例えば30
V)からVa2(例えば20V)に変化させる。立ち上
げ時には、駆動電圧(交流)をVa2(例えば20V)
からVa1(例えば30V)に変化させれば良い。
圧Va1とそれよりも低い第2の電圧Va2との間でス
イッチングさせる。図2は、本発明の実施の形態による
液晶素子の駆動方法に用いる交流電圧波形を示す図であ
り、液晶素子の第1の電極と第2の電極との間に加えら
れる電圧(交流)の波形を示す。横軸は時間、縦軸は電
圧である。図2に示す電圧波形は立下り時の電圧波形で
ある。図1(A)、(B)および図2に示すように、立
ち下げ時には、駆動電圧(交流)をVa1(例えば30
V)からVa2(例えば20V)に変化させる。立ち上
げ時には、駆動電圧(交流)をVa2(例えば20V)
からVa1(例えば30V)に変化させれば良い。
【0017】以下、図1(A)、(B)および図2を参
照して、液晶素子Aの動作を説明する。図1(A)は、
第1の電圧Va1として例えば30V程度の高電圧(交
流)を印加した場合の液晶素子のセル構造を示す。な
お、電圧を印加しない状態では、アンチパラレルに配向
されるように配向膜を形成しており、トラン系液晶分子
15の長軸方向は、基板1、3表面の法線方向とほぼ直
交する方向を向く。
照して、液晶素子Aの動作を説明する。図1(A)は、
第1の電圧Va1として例えば30V程度の高電圧(交
流)を印加した場合の液晶素子のセル構造を示す。な
お、電圧を印加しない状態では、アンチパラレルに配向
されるように配向膜を形成しており、トラン系液晶分子
15の長軸方向は、基板1、3表面の法線方向とほぼ直
交する方向を向く。
【0018】図1(A)および図2に示すように、高い
交流電圧(Va1)を印加すると、トラン系液晶分子1
5の長軸方向が、基板1、3表面の法線方向と平行な方
向に傾く。液晶素子Aへの入射光の位相を(1と表し、
電極5、7間にVa1を印加した場合の液晶素子Aから
の出射光の位相を(2(Va1)と表す。
交流電圧(Va1)を印加すると、トラン系液晶分子1
5の長軸方向が、基板1、3表面の法線方向と平行な方
向に傾く。液晶素子Aへの入射光の位相を(1と表し、
電極5、7間にVa1を印加した場合の液晶素子Aから
の出射光の位相を(2(Va1)と表す。
【0019】図1(B)および図2に示すように、Va
1よりも低い実効値を有する交流電圧(Va2:Va2
<Va1)を印加すると、トラン系液晶分子15の長軸
方向は、基板1、3表面の法線方向と直交する方向に向
けて傾く。印加電圧の実効値をVa1からVa2に変化
させた場合の出射光の位相変化量Δ(vは、Δ(v=(2
(Va2)−(2(Va1)で表される。
1よりも低い実効値を有する交流電圧(Va2:Va2
<Va1)を印加すると、トラン系液晶分子15の長軸
方向は、基板1、3表面の法線方向と直交する方向に向
けて傾く。印加電圧の実効値をVa1からVa2に変化
させた場合の出射光の位相変化量Δ(vは、Δ(v=(2
(Va2)−(2(Va1)で表される。
【0020】図3に、出射光の位相変化量Δ(v(縦
軸)と、第1の透明電極5と第2の透明電極7との間に
印加した電圧(横軸)との関係を示す。印加電圧の実効
値を第1の電圧、例えば30V(これを基準電圧と定義
する)とした場合の出射光の位相と、第1の電圧よりも
低い第2の電圧を加えた場合の出射光の位相との間の位
相変化量Δ(vを調べた。
軸)と、第1の透明電極5と第2の透明電極7との間に
印加した電圧(横軸)との関係を示す。印加電圧の実効
値を第1の電圧、例えば30V(これを基準電圧と定義
する)とした場合の出射光の位相と、第1の電圧よりも
低い第2の電圧を加えた場合の出射光の位相との間の位
相変化量Δ(vを調べた。
【0021】印加電圧を30V(第1の電圧)から20
V(第2の電圧)に変化させた場合(電圧の振幅変化が
10Vの場合)、位相の変化量は約200nmである。
30Vから15Vまで印加電圧を変化させた場合(すな
わち、電圧の振幅変化が15Vの場合)の位相の変化量
は約400nmである。30Vから12Vまで印加電圧
を変化させた場合(すなわち、電圧の振幅変化が18V
の場合)の位相の変化量は約600nmである。
V(第2の電圧)に変化させた場合(電圧の振幅変化が
10Vの場合)、位相の変化量は約200nmである。
30Vから15Vまで印加電圧を変化させた場合(すな
わち、電圧の振幅変化が15Vの場合)の位相の変化量
は約400nmである。30Vから12Vまで印加電圧
を変化させた場合(すなわち、電圧の振幅変化が18V
の場合)の位相の変化量は約600nmである。
【0022】
【表1】
【0023】表1に、位相変化量ΔΦvと、立ち上がり
時間(印加電圧を増加させた場合に、実際に位相が所定
量だけ変化するのに要した時間)および立ち下がり時間
(印加電圧を減少させた場合に位相が所定量だけ変化す
るのに要した時間)との関係を示す。
時間(印加電圧を増加させた場合に、実際に位相が所定
量だけ変化するのに要した時間)および立ち下がり時間
(印加電圧を減少させた場合に位相が所定量だけ変化す
るのに要した時間)との関係を示す。
【0024】位相変化量Δ(vが200nmの場合(電
圧の振幅変化が10Vの場合)の立ち上がり時間は1.
75msecであり、立ち下がり時間は4.77mse
cである。位相変化量Δ(vが400nmの場合(電圧
の振幅変化が15Vの場合)の立ち上がり時間は2.5
7msec、立ち下がり時間は6.61msecであ
る。位相変化量Δ(vが600nmの場合(電圧の振幅
変化が18Vの場合)、立ち上がり時間は2.42ms
ec、立ち下がり時間は9.93msecである。
圧の振幅変化が10Vの場合)の立ち上がり時間は1.
75msecであり、立ち下がり時間は4.77mse
cである。位相変化量Δ(vが400nmの場合(電圧
の振幅変化が15Vの場合)の立ち上がり時間は2.5
7msec、立ち下がり時間は6.61msecであ
る。位相変化量Δ(vが600nmの場合(電圧の振幅
変化が18Vの場合)、立ち上がり時間は2.42ms
ec、立ち下がり時間は9.93msecである。
【0025】表1より、本実施の形態による液晶素子を
用いることにより、第1の電圧と第2の電圧との差(振
幅)が10Vから18Vまでの間である場合において、
立ち上がり時間、立ち下がり時間ともに、10msec
以下と高速なスイッチング動作が確認された。
用いることにより、第1の電圧と第2の電圧との差(振
幅)が10Vから18Vまでの間である場合において、
立ち上がり時間、立ち下がり時間ともに、10msec
以下と高速なスイッチング動作が確認された。
【0026】上記の実施の形態においては、セル厚を5
0μmにした例を示したが、理論的検討及び実験的検討
の結果、液晶素子を製造する場合には、セル厚(基板間
の距離)が5μmから200μmまでの範囲、特に15
μmから200μmまでの範囲が好ましいことがわかっ
た。印加電圧の振幅変化(第1の電圧と第2の電圧との
実効的な差)は、5Vから1kVの間の高電圧が好まし
く、交流電源により印加するのが好ましいことがわかっ
た。印加電圧の振幅は、10Vから500Vの間である
のがさらに好ましい。第1の電圧と第2の電圧との実効
的な差は、たとえば所定期間内における電圧とその電圧
が印加されている時間との積の総和を所定期間で除算し
た値の差として定義すればよい。従って、第1の電圧と
第2の電圧とが一定値でなくとも、実効的な値の差を求
めることができる。
0μmにした例を示したが、理論的検討及び実験的検討
の結果、液晶素子を製造する場合には、セル厚(基板間
の距離)が5μmから200μmまでの範囲、特に15
μmから200μmまでの範囲が好ましいことがわかっ
た。印加電圧の振幅変化(第1の電圧と第2の電圧との
実効的な差)は、5Vから1kVの間の高電圧が好まし
く、交流電源により印加するのが好ましいことがわかっ
た。印加電圧の振幅は、10Vから500Vの間である
のがさらに好ましい。第1の電圧と第2の電圧との実効
的な差は、たとえば所定期間内における電圧とその電圧
が印加されている時間との積の総和を所定期間で除算し
た値の差として定義すればよい。従って、第1の電圧と
第2の電圧とが一定値でなくとも、実効的な値の差を求
めることができる。
【0027】表1によれば、液晶素子の高速スイッチン
グが可能となるが、印加電圧を下げる場合、すなわち立
ち下がりに要する時間がやや遅いことがわかる。
グが可能となるが、印加電圧を下げる場合、すなわち立
ち下がりに要する時間がやや遅いことがわかる。
【0028】さらに実験を重ねた結果、トラン系液晶分
子15中に光硬化性モノマーを添加すると、立ち下がり
時間が短縮化されることがわかった。光硬化性モノマー
としては、ULC−001(DIC)を6wt%添加し
た。ULC−001(DIC)は、液晶性(TNi=46
℃、Δn=0.152)を有するモノマーであり、UV
照射により硬化(ポリマー化)する。また,これに加え
て光反応開始剤が例えば1wt%添加されている。
子15中に光硬化性モノマーを添加すると、立ち下がり
時間が短縮化されることがわかった。光硬化性モノマー
としては、ULC−001(DIC)を6wt%添加し
た。ULC−001(DIC)は、液晶性(TNi=46
℃、Δn=0.152)を有するモノマーであり、UV
照射により硬化(ポリマー化)する。また,これに加え
て光反応開始剤が例えば1wt%添加されている。
【0029】光硬化性モノマーを混ぜた液晶を用いて液
晶素子を製造した後、電圧を印加しない状態でUV光を
照射すると、光硬化性モノマーが重合してポリマーとな
る。
晶素子を製造した後、電圧を印加しない状態でUV光を
照射すると、光硬化性モノマーが重合してポリマーとな
る。
【0030】上記の工程により製造した液晶素子におい
ても、印加電圧と位相変化量との関係は、図3に示す関
係と同じであったが、所定の位相変化量を得るための立
ち上がり時間および立ち下がり時間に変化があった。
ても、印加電圧と位相変化量との関係は、図3に示す関
係と同じであったが、所定の位相変化量を得るための立
ち上がり時間および立ち下がり時間に変化があった。
【0031】
【表2】
【0032】表2に、位相変化量Δ(vと、立ち上がり
時間および立ち下がり時間との関係を示す。
時間および立ち下がり時間との関係を示す。
【0033】位相変化量Δ(vが約200nm(電圧の
振幅変化が10Vの場合)の立ち上がり時間は2.69
msec、立ち下がり時間は4.25msecである。
位相変化量Δ(vが約400nm(電圧の振幅変化が1
5Vの場合)の立ち上がり時間は2.75msec、立
ち下がり時間は6.40msecである。位相変化量Δ
(vが約600nmの場合(電圧の振幅変化が18Vの
場合)の立ち上がり時間は3.07msec、立ち下が
り時間は8.83msecである。
振幅変化が10Vの場合)の立ち上がり時間は2.69
msec、立ち下がり時間は4.25msecである。
位相変化量Δ(vが約400nm(電圧の振幅変化が1
5Vの場合)の立ち上がり時間は2.75msec、立
ち下がり時間は6.40msecである。位相変化量Δ
(vが約600nmの場合(電圧の振幅変化が18Vの
場合)の立ち上がり時間は3.07msec、立ち下が
り時間は8.83msecである。
【0034】表1および表2の結果より、液晶中に光硬
化性モノマーを混ぜ、これを重合させることにより、所
定の位相変化量を得るための立ち下がり時間を短縮させ
ることができることがわかった。
化性モノマーを混ぜ、これを重合させることにより、所
定の位相変化量を得るための立ち下がり時間を短縮させ
ることができることがわかった。
【0035】光硬化性モノマーの添加量を4wt%以下
にすると、光硬化性モノマーを混ぜた場合と混ぜない場
合とで、立ち下がり時間に差がなくなる。光硬化性モノ
マーの添加量が8wt%を越えると、位相の変化量が小
さくなる。従って、光硬化性モノマーの添加量として
は、4wt%から8wt%までが好ましい。尚、光硬化
性モノマーの添加量として好ましい範囲は、材料などの
諸条件により変化するであろう。
にすると、光硬化性モノマーを混ぜた場合と混ぜない場
合とで、立ち下がり時間に差がなくなる。光硬化性モノ
マーの添加量が8wt%を越えると、位相の変化量が小
さくなる。従って、光硬化性モノマーの添加量として
は、4wt%から8wt%までが好ましい。尚、光硬化
性モノマーの添加量として好ましい範囲は、材料などの
諸条件により変化するであろう。
【0036】光硬化性モノマーを添加すると、液晶セル
の立ち下がり特性が向上する理由については詳細にはわ
かっていない。光硬化性モノマーを重合させると、液晶
層内に液晶分子の配向状態を反映した形でポリマーのネ
ットワークが形成される。分子配向状態を反映した形状
のネットワークが形成されることにより、界面近傍だけ
でなくバルク部分においても電圧印加前の液晶分子配向
状態に戻ろうとする力が働き、結果として立ち下がり時
間が短縮されたのではないかと推測している。
の立ち下がり特性が向上する理由については詳細にはわ
かっていない。光硬化性モノマーを重合させると、液晶
層内に液晶分子の配向状態を反映した形でポリマーのネ
ットワークが形成される。分子配向状態を反映した形状
のネットワークが形成されることにより、界面近傍だけ
でなくバルク部分においても電圧印加前の液晶分子配向
状態に戻ろうとする力が働き、結果として立ち下がり時
間が短縮されたのではないかと推測している。
【0037】尚、光硬化性モノマーを重合する際に、電
圧を加えることにより分子が立ち上がった液晶分子配向
状態を反映してポリマーネットワークを形成しても良
い。この場合には、分子が立ち上がった状態が電圧オフ
時の配向状態となる。また、光照射による重合時に、フ
ォトマスクなどを用いて領域ごとにDP(重合度)の異
なる液晶素子を形成すれば、液晶素子内の領域ごとに立
ち下がり時間および分子の配向状態、つまり液晶素子の
屈折率を変化させることもできる。
圧を加えることにより分子が立ち上がった液晶分子配向
状態を反映してポリマーネットワークを形成しても良
い。この場合には、分子が立ち上がった状態が電圧オフ
時の配向状態となる。また、光照射による重合時に、フ
ォトマスクなどを用いて領域ごとにDP(重合度)の異
なる液晶素子を形成すれば、液晶素子内の領域ごとに立
ち下がり時間および分子の配向状態、つまり液晶素子の
屈折率を変化させることもできる。
【0038】次に、第2の実施の形態による液晶素子の
駆動方法について、図4から図6までを参照して説明す
る。液晶素子の構造は、第1の実施の形態による液晶素
子と同じである(図1(A)、(B)参照)。
駆動方法について、図4から図6までを参照して説明す
る。液晶素子の構造は、第1の実施の形態による液晶素
子と同じである(図1(A)、(B)参照)。
【0039】図4に、液晶素子を駆動させるために、液
晶素子の第1の電極と第2の電極との間に加えられる電
圧(交流)の波形を示す。横軸は時間、縦軸は電圧であ
る。図4に示す電圧波形は、立ち下がり時の電圧波形で
ある。
晶素子の第1の電極と第2の電極との間に加えられる電
圧(交流)の波形を示す。横軸は時間、縦軸は電圧であ
る。図4に示す電圧波形は、立ち下がり時の電圧波形で
ある。
【0040】図2に示す例では、立ち下げ時には、駆動
電圧(交流)をVa1(例えば30V)からVa2(例
えば20V)に変化させた。これに対して、図4に示す
例では、両電極間に第1の電圧Va1を印加した後、第
1の電圧Va1(例えば30V)よりも高い第3の電圧
Va3を印加する(領域I)。印加電圧Va3は、Va
1×N(Nは1.5から2.0)であり、例えばVa3
=50Vである。
電圧(交流)をVa1(例えば30V)からVa2(例
えば20V)に変化させた。これに対して、図4に示す
例では、両電極間に第1の電圧Va1を印加した後、第
1の電圧Va1(例えば30V)よりも高い第3の電圧
Va3を印加する(領域I)。印加電圧Va3は、Va
1×N(Nは1.5から2.0)であり、例えばVa3
=50Vである。
【0041】次いで、印加電圧を第4の電圧Va4まで
下げる。第4の電圧Va4は、例えば0Vである(領域
II)。第4の電圧Va4は0Vでなくてもよい。第4の
電圧Va4は第2の電圧Va2より低い任意の所定電圧
とすることができる。次いで、第2の電圧Va2(例え
ば20V)を印加する。第2の電圧Va2を印加した領
域を領域IIIで、その後、継続して第2の電圧Va2を
印加している領域を領域IVで表す。
下げる。第4の電圧Va4は、例えば0Vである(領域
II)。第4の電圧Va4は0Vでなくてもよい。第4の
電圧Va4は第2の電圧Va2より低い任意の所定電圧
とすることができる。次いで、第2の電圧Va2(例え
ば20V)を印加する。第2の電圧Va2を印加した領
域を領域IIIで、その後、継続して第2の電圧Va2を
印加している領域を領域IVで表す。
【0042】
【表3】
【0043】表3に、位相変化量ΔΦvと立ち下がり時
間との関係を示す。立ち上がりは、第1の実施の形態に
よる液晶素子の駆動方法と同じ方法(低電圧から高電圧
に直接変化させる方法)を用いたため、立ち上がり時間
は表1に示す値と同じである。
間との関係を示す。立ち上がりは、第1の実施の形態に
よる液晶素子の駆動方法と同じ方法(低電圧から高電圧
に直接変化させる方法)を用いたため、立ち上がり時間
は表1に示す値と同じである。
【0044】位相変化量ΔΦvが約200nm(電圧の
振幅が10Vの場合)のときの、立ち下がり時間は1.
82msecである。位相変化量ΔΦvが約400nm
(電圧の振幅が15Vの場合)のときの立ち下がり時間
は、1.98msecである。位相変化量ΔΦvが約6
00nm(電圧の振幅が18Vの場合)のときの立ち下
がり時間は、2.25msecである。第1の実施の形
態による駆動方法に比べて、立ち下がり時間が大幅に短
縮していることがわかる。
振幅が10Vの場合)のときの、立ち下がり時間は1.
82msecである。位相変化量ΔΦvが約400nm
(電圧の振幅が15Vの場合)のときの立ち下がり時間
は、1.98msecである。位相変化量ΔΦvが約6
00nm(電圧の振幅が18Vの場合)のときの立ち下
がり時間は、2.25msecである。第1の実施の形
態による駆動方法に比べて、立ち下がり時間が大幅に短
縮していることがわかる。
【0045】立ち下がり時間が短縮した理由は、現時点
では明確ではないが、以下のように解釈される。図5
(A)から図5(D)までを参照して立ち下がり時間が
短縮したメカニズムの推測について説明する。
では明確ではないが、以下のように解釈される。図5
(A)から図5(D)までを参照して立ち下がり時間が
短縮したメカニズムの推測について説明する。
【0046】図5(A)から図5(D)は、図4に示す
領域IからIVまでの駆動電圧波形を印加した場合の、対
応する液晶素子中の液晶分子の配向を示す模式的な図で
ある。図6は、位相変化量ΔΦvの時間的な変化を示す
図である。図6においては、電圧を印加しない状態を基
準とし、それと比較した場合の位相の変化量を示してい
る。
領域IからIVまでの駆動電圧波形を印加した場合の、対
応する液晶素子中の液晶分子の配向を示す模式的な図で
ある。図6は、位相変化量ΔΦvの時間的な変化を示す
図である。図6においては、電圧を印加しない状態を基
準とし、それと比較した場合の位相の変化量を示してい
る。
【0047】最初に、第1の電圧Va1よりもさらに高
い第3の電圧Va3を印加すると(図4の領域I)、図
5(A)に示すように、液晶分子は垂直方向に近い方向
に配向する。すなわち、バルクの液晶分子15−3も基
板界面付近の液晶分子15−1、15−5も、基板表面
の法線方向(垂直方向)に向かって配向する。図6の領
域Iに示すように、位相変化量ΔΦvは高い。
い第3の電圧Va3を印加すると(図4の領域I)、図
5(A)に示すように、液晶分子は垂直方向に近い方向
に配向する。すなわち、バルクの液晶分子15−3も基
板界面付近の液晶分子15−1、15−5も、基板表面
の法線方向(垂直方向)に向かって配向する。図6の領
域Iに示すように、位相変化量ΔΦvは高い。
【0048】次に、印加電圧を第2の電圧Va2よりも
低い第4の電圧Va4(例えば0V)にすると(領域I
I)、図5(B)に示すように全ての液晶分子は水平方
向に向けて再配向を開始する。ところが、第4の電圧V
a4を印加すると、基板界面付近に存在する液晶分子1
5−1や15−5は水平方向に向けて急速に再配向する
のに対して、バルク部分に存在する液晶分子15−3な
どは、再配向の速度が遅く、まだ垂直方向に近い配向の
ままの状態が存在する。このように、セルの厚さ方向に
関しては液晶分子の配向方向が異なるものの、第1の実
施の形態において示した所望の位相変化量ΔΦvと同じ
位相変化量が得られるまでの時間は、表3からも明らか
なように第1の実施の形態において説明した液晶素子の
場合よりも短くなる。
低い第4の電圧Va4(例えば0V)にすると(領域I
I)、図5(B)に示すように全ての液晶分子は水平方
向に向けて再配向を開始する。ところが、第4の電圧V
a4を印加すると、基板界面付近に存在する液晶分子1
5−1や15−5は水平方向に向けて急速に再配向する
のに対して、バルク部分に存在する液晶分子15−3な
どは、再配向の速度が遅く、まだ垂直方向に近い配向の
ままの状態が存在する。このように、セルの厚さ方向に
関しては液晶分子の配向方向が異なるものの、第1の実
施の形態において示した所望の位相変化量ΔΦvと同じ
位相変化量が得られるまでの時間は、表3からも明らか
なように第1の実施の形態において説明した液晶素子の
場合よりも短くなる。
【0049】必要な位相変化量ΔΦvが得られた時点
で、電極間に例えば第2の電圧Va2を印加する。この
場合、第1の実施の形態において説明した電圧と同じ電
圧(Va2)を印加すれば良い。
で、電極間に例えば第2の電圧Va2を印加する。この
場合、第1の実施の形態において説明した電圧と同じ電
圧(Va2)を印加すれば良い。
【0050】図5(C)に示すように、Va2を印加す
ると、液晶分子15は垂直方向に傾き始める。但し、基
板界面近傍の液晶分子15−1、15−5は、速く垂直
方向に傾くのに対して、バルクの液晶分子15−3が傾
く速度は遅い。継続して第2の電圧Va2を印加してい
ると、基板の界面付近の液晶分子15−1、15−5も
バルクの液晶分子15−3も、ほぼ一定の位相変化量を
保ったまま(図6の領域IV)、ほぼ同じ方向に配向す
る。図5(D)に示すように、安定かつ均一な配向が維
持され、図6の領域III、IVに示すように、位相変化量
もほぼ一定の値を維持する。
ると、液晶分子15は垂直方向に傾き始める。但し、基
板界面近傍の液晶分子15−1、15−5は、速く垂直
方向に傾くのに対して、バルクの液晶分子15−3が傾
く速度は遅い。継続して第2の電圧Va2を印加してい
ると、基板の界面付近の液晶分子15−1、15−5も
バルクの液晶分子15−3も、ほぼ一定の位相変化量を
保ったまま(図6の領域IV)、ほぼ同じ方向に配向す
る。図5(D)に示すように、安定かつ均一な配向が維
持され、図6の領域III、IVに示すように、位相変化量
もほぼ一定の値を維持する。
【0051】以上説明したように、電圧の立ち下げ時に
おいて、初期に第1の電圧よりも高い電圧(第3の電
圧)を印加した後に印加電圧を第4の電圧まで低くし、
その後に第1の電圧よりも低い所定の第2の電圧まで昇
圧することにより、第3の電圧と第4の電圧を介在させ
ることなく第1の電圧と第2の電圧との間をスイッチン
グさせた場合よりも、短時間で所望の位相変化量を得る
ことができる。液晶の配向方向が厚さ方向の位置により
異なっていても、位相変化量などの液晶素子の光学的特
性は、セル内での平均的な配向方向を反映する。セル厚
が厚い場合でも、基板近傍の液晶分子の配向は比較的速
く変化するので、この基板近傍の液晶分子の寄与によ
り、光学的特性をより高速に変化させることができる。
おいて、初期に第1の電圧よりも高い電圧(第3の電
圧)を印加した後に印加電圧を第4の電圧まで低くし、
その後に第1の電圧よりも低い所定の第2の電圧まで昇
圧することにより、第3の電圧と第4の電圧を介在させ
ることなく第1の電圧と第2の電圧との間をスイッチン
グさせた場合よりも、短時間で所望の位相変化量を得る
ことができる。液晶の配向方向が厚さ方向の位置により
異なっていても、位相変化量などの液晶素子の光学的特
性は、セル内での平均的な配向方向を反映する。セル厚
が厚い場合でも、基板近傍の液晶分子の配向は比較的速
く変化するので、この基板近傍の液晶分子の寄与によ
り、光学的特性をより高速に変化させることができる。
【0052】第2の実施の形態による液晶素子の駆動方
法の第1変形例について、図7を参照して説明する。図
7に示す駆動電圧波形は、図4に示す駆動電圧波形とほ
ぼ同じ波形である。但し、図7に示す駆動電圧波形は、
電圧をオフ(第4の電圧)にした後に、再び電圧(第2
の電圧)を印加する(領域IV)までの間の領域IIIにお
いて、印加電圧を第2の電圧Va2に向けて徐々に高く
していく点が異なっている。
法の第1変形例について、図7を参照して説明する。図
7に示す駆動電圧波形は、図4に示す駆動電圧波形とほ
ぼ同じ波形である。但し、図7に示す駆動電圧波形は、
電圧をオフ(第4の電圧)にした後に、再び電圧(第2
の電圧)を印加する(領域IV)までの間の領域IIIにお
いて、印加電圧を第2の電圧Va2に向けて徐々に高く
していく点が異なっている。
【0053】図4に示す電圧波形を印加すると、IIIの
領域で示される波形を印加したために、位相変化量が所
望の値からずれて高い値となる可能性がある。バルクの
液晶分子は反応が遅く、所望の傾きをもつまでに至って
いないからである。図7においては、バルク分子が所望
の傾きを持つまでは、図7の領域IIIに示すように印加
電圧を制御している。印加電圧を徐々に上げることによ
り、バルクの液晶分子の配向方向が完全に変化するまで
の間、液晶セル全体の位相変化量ΔΦvが一定になるよ
うに、電圧を制御する。傾斜速度の速い界面近傍の液晶
分子の傾斜方向が印加電圧で制御される。
領域で示される波形を印加したために、位相変化量が所
望の値からずれて高い値となる可能性がある。バルクの
液晶分子は反応が遅く、所望の傾きをもつまでに至って
いないからである。図7においては、バルク分子が所望
の傾きを持つまでは、図7の領域IIIに示すように印加
電圧を制御している。印加電圧を徐々に上げることによ
り、バルクの液晶分子の配向方向が完全に変化するまで
の間、液晶セル全体の位相変化量ΔΦvが一定になるよ
うに、電圧を制御する。傾斜速度の速い界面近傍の液晶
分子の傾斜方向が印加電圧で制御される。
【0054】第2の実施の形態による液晶素子の駆動方
法の第2変形例について、図8を参照して説明する。第
2の変形例は、液晶素子をオフ状態からオン状態にスイ
ッチさせる際の印加電圧波形に特徴を有する。
法の第2変形例について、図8を参照して説明する。第
2の変形例は、液晶素子をオフ状態からオン状態にスイ
ッチさせる際の印加電圧波形に特徴を有する。
【0055】オフ状態からオン状態にスイッチさせる場
合(立ち上がり)の応答時間に関しては、高電圧を印加
する工程が最も支配的になる。そこで、図8に示すよう
に、オフ電圧(Voff)を印加したオフ状態から、オ
ン状態にスイッチさせる際に、オン状態において定常的
に印加すべき電圧(Von)よりも高い電圧値をもつパ
ルス電圧(リセットパルス)を印加する。リセットパル
ス電圧の値は、例えば、Von電圧の1.5倍から2倍
程度が望ましい。このようなリセットパルスを印加する
ことにより、位相変化を得るための立ち上がりに要する
立上がり時間を短縮することができる。
合(立ち上がり)の応答時間に関しては、高電圧を印加
する工程が最も支配的になる。そこで、図8に示すよう
に、オフ電圧(Voff)を印加したオフ状態から、オ
ン状態にスイッチさせる際に、オン状態において定常的
に印加すべき電圧(Von)よりも高い電圧値をもつパ
ルス電圧(リセットパルス)を印加する。リセットパル
ス電圧の値は、例えば、Von電圧の1.5倍から2倍
程度が望ましい。このようなリセットパルスを印加する
ことにより、位相変化を得るための立ち上がりに要する
立上がり時間を短縮することができる。
【0056】600nmの位相変化を得るために、リセ
ットパルスを用いないと、必要な立上り時間は2.42
msであるのに対し(表3)、リセットパルスがVon
の1.5倍の時必要な立上り時間は2ms以下であるこ
とが確認された。尚、リセットパルスの電圧をVon電
圧よりも3倍以上高くすると、緩和時間が長くなりすぎ
て応答時間は改善しないことがわかっている。
ットパルスを用いないと、必要な立上り時間は2.42
msであるのに対し(表3)、リセットパルスがVon
の1.5倍の時必要な立上り時間は2ms以下であるこ
とが確認された。尚、リセットパルスの電圧をVon電
圧よりも3倍以上高くすると、緩和時間が長くなりすぎ
て応答時間は改善しないことがわかっている。
【0057】以上、本発明の実施の形態について例示し
たが、その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能
なことは当業者には自明であろう。
たが、その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能
なことは当業者には自明であろう。
【0058】例えば、液晶セルのセル厚としては、5μ
mから200μmの間、好ましくは15μmから200
μmの間が好ましい。液晶材料に制限はないが、複屈折
率(Δn)が高く、粘度が低い材料を用いることが好ま
しい。
mから200μmの間、好ましくは15μmから200
μmの間が好ましい。液晶材料に制限はないが、複屈折
率(Δn)が高く、粘度が低い材料を用いることが好ま
しい。
【0059】配向方向としては、垂直配向(Δεが負の
液晶)、ハイブリッド配向、ツイスト配向、ベント配向
のいずれでも良い。
液晶)、ハイブリッド配向、ツイスト配向、ベント配向
のいずれでも良い。
【0060】液晶素子の光学的特性の変化に関しては、
主に出射光の位相変化量に着目して実施の形態を説明し
たが、その他の光学的性質、例えば屈折率や光の透過率
などを変化させる場合にも応用できる。
主に出射光の位相変化量に着目して実施の形態を説明し
たが、その他の光学的性質、例えば屈折率や光の透過率
などを変化させる場合にも応用できる。
【0061】上述の実施の形態による液晶素子は、構造
が非常に簡単である。簡単な構造を用いて、高速のスイ
ッチング速度で大きい位相変化量を得ることができる。
が非常に簡単である。簡単な構造を用いて、高速のスイ
ッチング速度で大きい位相変化量を得ることができる。
【0062】上述の実施の形態による液晶素子は、液晶
レンズ、液晶シャッタ、液晶プリズム、光学位相変調素
子、ミリ波、マイクロ波等の位相変調素子に応用するこ
とができる。
レンズ、液晶シャッタ、液晶プリズム、光学位相変調素
子、ミリ波、マイクロ波等の位相変調素子に応用するこ
とができる。
【0063】ミリ波、マイクロ波の位相変調素子では、
マイクロストリップラインを形成する必要上、セル厚が
厚い方が都合が良い。上述の実施の形態による液晶素子
は、ミリ波、マイクロ波の位相変調素子として用いても
好適である。
マイクロストリップラインを形成する必要上、セル厚が
厚い方が都合が良い。上述の実施の形態による液晶素子
は、ミリ波、マイクロ波の位相変調素子として用いても
好適である。
【0064】
【発明の効果】高速スイッチングと大きい光学的特性の
変化量を両立させることができる。光機能素子、位相変
調素子の高性能化が可能となる。
変化量を両立させることができる。光機能素子、位相変
調素子の高性能化が可能となる。
【図1】 本発明の第1実施の形態による液晶素子の
構造を示す模式的な図である。図1(A)は高い電圧
(第1の電圧)を印加した状態、図1(B)は低い電圧
(第2の電圧)を印加した状態を示す図である。
構造を示す模式的な図である。図1(A)は高い電圧
(第1の電圧)を印加した状態、図1(B)は低い電圧
(第2の電圧)を印加した状態を示す図である。
【図2】 第1の実施の形態による液晶素子の駆動電圧
波形を示す図である。
波形を示す図である。
【図3】 第1の実施の形態による液晶素子の位相変化
量と印加電圧との関係を示す図である。
量と印加電圧との関係を示す図である。
【図4】 本発明の第2の実施の形態による液晶素子の
駆動電圧波形を示す図である。
駆動電圧波形を示す図である。
【図5】 図5(A)から図5(D)までは、第2の実
施の形態による液晶素子内の液晶分子の配向状態の変化
を示す図であり、図4の領域Iから領域IVまでの状態
を示す図である。
施の形態による液晶素子内の液晶分子の配向状態の変化
を示す図であり、図4の領域Iから領域IVまでの状態
を示す図である。
【図6】 第2の実施の形態による液晶素子における位
相変化量の時間変化を示す図である。
相変化量の時間変化を示す図である。
【図7】 第2の実施の形態による液晶素子の駆動電圧
波形の第1変形例を示す図である。
波形の第1変形例を示す図である。
【図8】 第2の実施の形態による液晶素子の駆動電
圧波形の第2変形例を示す図である。
圧波形の第2変形例を示す図である。
A 液晶素子 1、3 ガラス基板 5 透明電極(第1の電極) 7 透明電極(第2の電極) 11a、11b 配向膜 15 液晶分子 17 電圧印加手段 L 液晶層の厚さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹島 一樹 東京都目黒区中目黒2−9−13 スタンレ ー電気株式会社内 Fターム(参考) 2H089 HA04 HA10 JA03 TA02 TA07 2H093 NB04 NB07 ND32 ND34
Claims (18)
- 【請求項1】 15μmから200μmの距離を隔てて
対向配置された透明な第1及び第2の基板と、前記第1
及び第2の基板の対向面上に形成された第1及び第2の
電極と、前記第1の基板と前記第2の基板との間に挟持
された液晶層とを含み、前記第1の電極と前記第2の電
極との間に所定の波形を有する駆動電圧を印加すること
により前記液晶の配向方向を変化させて、その光学的特
性を変化させる液晶素子の駆動方法であって、 (a)前記第1の電極と前記第2の電極との間に、第1
の光学的特性を得ることができる第1の波形を有する駆
動電圧を印加する工程と、 (b)前記第1の電極と前記第2の電極との間に、前記
第1の波形を有する駆動電圧の実効的な電圧よりも10
Vから500Vの範囲内で、その実効的電圧が低く、か
つ、第1の光学的特性とは異なる第2の光学的特性を得
ることができる第2の波形を有する駆動電圧を印加する
工程と、を含む液晶素子の駆動方法。 - 【請求項2】 前記(a)工程は、 (a−1)前記第1の電極と前記第2の電極との間に、
第1の光学的特性を得ることができる第1の電圧を印加
する工程を含み、前記(b)工程は、 (b−1)前記第1の電極と前記第2の電極との間に、
前記第1の電圧よりも低く、該第1の電圧との差が10
Vから500Vの範囲内であり、かつ、第1の光学的特
性とは異なる第2の光学的特性を得ることができる第2
の電圧を印加する工程を含む、請求項1に記載の液晶素
子の駆動方法。 - 【請求項3】 前記(a)工程は (a−2)前記第1の電圧よりも高い第3の電圧を印加
し、次いで、前記第2の電圧よりも低い第4の電圧を印
加する工程を含むことにより前記第2の光学的特性への
変化を促進する請求項2に記載の液晶素子の駆動方法。 - 【請求項4】 前記(a)工程は、 (a−3)前記第1の電圧よりも高い第3の電圧を印加
する工程と、前記第2の電圧よりも低い第4の電圧を印
加する工程と、該第4の電圧から前記第2の電圧に向け
て電圧を徐々に上げる工程を含むことにより前記第2の
光学的特性への変化を促進する請求項2に記載の液晶素
子の駆動方法。 - 【請求項5】 前記第1及び第2の波形を有する駆動電
圧を印加する工程は、それぞれ交流電圧を印加する工程
を含む請求項1に記載の液晶素子の駆動方法。 - 【請求項6】 15μmから200μmまでの距離を隔
てて対向配置された透明な第1及び第2の基板と、前記
第1及び第2の基板の対向面上に形成された第1及び第
2の電極と、前記第1の基板と前記第2の基板との間に
挟持された液晶層とを含み、前記第1の電極と前記第2
の電極との間に所定の波形を有する駆動電圧を印加する
ことにより前記液晶の配向方向を変化させて、その光学
的特性を変化させる液晶素子の駆動方法であって、 (A)前記第1の電極と前記第2の電極との間に、第1
の光学的特性を得ることができる第1の波形を有する駆
動電圧を印加する工程と、 (B)前記第1の電極と前記第2の電極との間に、前記
第1の波形を有する駆動電圧の実効的な電圧よりも10
Vから500Vの範囲内でその実効的な電圧が高く、か
つ、第1の光学的特性とは異なる第2の光学的特性を得
ることができる第2の波形を有する駆動電圧を印加する
工程と、を含む液晶素子の駆動方法。 - 【請求項7】 さらに、 (C)前記(A)工程と前記(B)工程との間におい
て、前記第2の波形の実効的な電圧よりも高い実効的電
圧を有する少なくとも1つのパルス電圧を印加する工程
を含む請求項6に記載の液晶素子の駆動方法。 - 【請求項8】 前記パルス電圧は前記第2の波形の実効
的な電圧の1.5倍から2.0倍の実効的電圧を有する
請求項7に記載の液晶素子の駆動方法。 - 【請求項9】 前記(A)工程は、 (A−1)前記第1の電極と前記第2の電極との間に、
第1の光学的特性を得ることができる第1の電圧を印加
する工程を含み、前記(B)工程は、 (B−1)前記第1の電極と前記第2の電極との間に、
前記第1の電極よりも高く、該第1の電圧との差が10
Vから500Vの範囲内であり、かつ、第1の光学的特
性とは異なる第2の光学的特性を得ることができる第2
の電圧を印加する工程を含む請求項6に記載の液晶素子
の駆動方法。 - 【請求項10】 前記第1及び第2の波形を有する駆動
電圧を印加する工程は、それぞれ交流電圧を印加する工
程を含む請求項6に記載の液晶素子の駆動方法。 - 【請求項11】 15μmから200μmの距離を隔て
て対向配置された透明な第1及び第2の基板と、 前記第1及び第2の基板の対向面上に形成された第1及
び第2の電極と、 前記第1の基板と第2の基板との間に挟持された液晶層
と、 前記第1の電極と前記第2の電極との間に第1の電圧
と、該第1の電圧よりも低く、該第1の電圧との実効的
な電圧差が10Vから500Vの範囲内である第2の電
圧と、を印加できる駆動電圧発生回路と、を含む液晶素
子。 - 【請求項12】 前記駆動電圧発生回路は、交流電源を
含む請求項11に記載の液晶素子。 - 【請求項13】 前記液晶層は、トラン系液晶分子を含
む請求項11に記載の液晶素子。 - 【請求項14】 さらに、前記液晶層は光硬化性モノマ
ーを重合させて形成したポリマーを含む請求項11に記
載の液晶素子。 - 【請求項15】 前記ポリマーは、前記液晶層に対して
電圧を印加しつつ前記光硬化性モノマーを重合すること
により形成される請求項14に記載の液晶素子。 - 【請求項16】 前記ポリマーは、ネットワークを形成
している請求項14に記載の液晶素子。 - 【請求項17】 前記液晶層は、前記ポリマーの重合度
の異なる複数の領域を含む請求項14に記載の液晶素
子。 - 【請求項18】 前記第1の電圧を印加した場合と前記
第2の電圧を印加した場合とで生じる前記液晶の配向方
向の変化により光学的特性を変化させる請求項11に記
載の液晶素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001316657A JP2002196304A (ja) | 2000-10-16 | 2001-10-15 | 液晶素子及びその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000315567 | 2000-10-16 | ||
JP2000-315567 | 2000-10-16 | ||
JP2001316657A JP2002196304A (ja) | 2000-10-16 | 2001-10-15 | 液晶素子及びその駆動方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002196304A true JP2002196304A (ja) | 2002-07-12 |
Family
ID=26602178
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001316657A Withdrawn JP2002196304A (ja) | 2000-10-16 | 2001-10-15 | 液晶素子及びその駆動方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002196304A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009086429A (ja) * | 2007-10-01 | 2009-04-23 | Samsung Techwin Co Ltd | 撮像装置及び撮像方法 |
JP2013205427A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Tdk Corp | 液晶レンズデバイスおよび、その制御方法 |
JP2014052423A (ja) * | 2012-09-05 | 2014-03-20 | Toshiba Corp | 液晶光学装置及び画像表示装置及び駆動装置 |
-
2001
- 2001-10-15 JP JP2001316657A patent/JP2002196304A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009086429A (ja) * | 2007-10-01 | 2009-04-23 | Samsung Techwin Co Ltd | 撮像装置及び撮像方法 |
JP2013205427A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Tdk Corp | 液晶レンズデバイスおよび、その制御方法 |
JP2014052423A (ja) * | 2012-09-05 | 2014-03-20 | Toshiba Corp | 液晶光学装置及び画像表示装置及び駆動装置 |
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