JP2002268069A - 液晶シャッター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光装置用の液晶シャッターは、画素電極と
外部電極をつなぐ接続電極部の液晶分子がオン・オフ動
作して不用の光シャッター作用をするので、その箇所に
遮光層を設けるが、別に、その液晶動作の影響で隣接の
画素電極部の液晶分子が変位して色むらを生じる問題が
あり、これを解決する。 【解決手段】 基板１に共通電極６、遮光層７、配向膜
９を設け、基板２に画素電極８、接続電極１５、配向膜
１０を設けて、その間に液晶５を充填した液晶シャッタ
ーにて、接続電極を覆って隆起したスペーサー部材１６
を形成し、その上に配向膜を被覆する。これで接続電極
上方の液晶層は非常に薄くなり、この部分の液晶の動き
が画素電極部の液晶に影響しなくなる。薄い液晶層を残
すのは、液晶を全面に行き渡らせるためである。スペー
サー部材を基板２だけでなく、基板１と２に振り分けて
設ければ、基板上の段差が減って配向膜の形成とラビン
グ処理が容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置に組み込
まれて、印画紙等の感光体への露光を制御する液晶シャ
ッターに関する。

【０００２】

【従来の技術】感光体に画像を記録する露光装置は、発
光ダイオード等の光源を備えており、例えば３原色であ
る赤、緑、青の３通りの光を感光体に向けて放射すると
ともに、これらの原色光の光路に液晶シャッターを配置
し、液晶シャッターに近接した位置で感光体を液晶シャ
ッターに対して相対移動させ、この動きに同期して画像
データに従って液晶シャッターの各画素を開閉して、三
つの原色光のそれぞれの透過と遮断を制御することによ
り、感光体に適切な露光を行うものである。

【０００３】図６は露光装置に組み込まれる液晶シャッ
ターの平面図で、従来から使われているものである。２
枚のガラス基板１、２を、僅かな間隔を伴って外周でシ
ール部３により接合し、シール部３に設けた注入口４か
ら液晶物質を注入して、基板間の隙間に液晶を充填した
後、注入口４を紫外線硬化型の樹脂等で封止したもので
ある。

【０００４】一方の基板の液晶に接する側の面には全面
に透明電極の薄膜を形成し、他方の基板には同じく透明
の微細な画素電極８を多数形成してある。画素電極８は
寸法が８５×８５μｍ程度の方形である。画素電極８は
千鳥に配列されて、ほぼ等間隔に３列に赤色光が通過す
る赤（Ｒ）画素列、緑色光が通過する緑（Ｇ）画素列、
青色光が通過する青（Ｂ）画素列を形成している。印画
紙等の感光体は、このような液晶シャッターに近接し
て、液晶シャッターに対し図６の左右方向に相対移動
し、画素電極８による光路の開閉によって３原色を適切
に露光されて画像を記録する。

【０００５】図７は図６のＡ−Ａ断面である。上部の基
板１の下面には、全面に透明なＩＴＯ薄膜などの共通電
極６を設けて、ポリイミドなどの配向膜９で被覆し、下
部の基板２の上面には、図６に示したような千鳥配置の
微細な画素電極８をＲ画素列、Ｇ画素列、Ｂ画素列の３
列に設け、配向膜１０で被覆してある。両基板の配向膜
９、１０は硬化後にラビング処理される。このような２
枚の基板の外周をシール部３で接合して、２枚の基板の
間に液晶５を充填してある。基板１、２間の距離、すな
わち液晶層の厚みは５μｍ程度である。

【０００６】図示しない光源からの３原色光は、基板２
上の対応する画素列に向けて基板１側から入射するが、
隣接の画素列を照射しないよう、基板１の共通電極６に
はクロム材料などの遮光層７を被覆し、画素列に面する
箇所にスリットを設けて、その部分だけ光を通すように
してある。このような液晶セルの両面に、偏光板１１と
偏光板１２をそれぞれ配置してある。液晶は例えばツイ
スト角２７０°のＳＴＮモードで動作させるのであり、
２枚の偏光板はこれに応じた角度で偏光軸を交差させ
る。

【０００７】図６の液晶セルの多数の画素電極８は、外
部の駆動回路から駆動信号を受けるのであり、液晶セル
の周辺部には、外部回路との接続用の図示してない多数
の外部電極が設けてある。各画素電極８は、基板２に設
けた導電パターンである接続電極によって、それぞれ対
応する外部電極に接続される。図８は、図６の液晶セル
の下端部を若干拡大したもので、各画素電極８から細い
接続電極１５を出して、これを基板の両側に導いている
様子を示す。シール部３の外側には短冊状の外部電極が
多数配置してあって、接続電極１５はこれに接続される
のであるが図示は省く。

【０００８】図８に見るように、左側のＲ画素列の接続
電極１５は左側に、右側のＢ画素列の接続電極１５は右
側に引き出されている。そして中央のＧ画素列の接続電
極１５は画素電極８の千鳥配置の左右に応じて、左側と
右側に振り分けてある。その結果、両側のＲ画素列とＢ
画素列では、基板中央寄りの画素電極８同士の間に１
本、外側寄りの画素電極８同士の間に２本の接続電極を
通している。各画素電極８にはこの接続電極を通じて信
号電圧が印加される。

【０００９】図８のＡ−Ａ断面を拡大して描いたのが図
９である。これはＢ画素列を通る断面である。画素電極
に駆動電圧が掛かっていない時は、基板１、２間の液晶
分子５ｍは長軸が水平方向に横になっており、配向膜
７、１０の作用で長軸の向きが螺旋状に捻れている。Ｓ
ＴＮ液晶における捻れ角の一例は２７０°である。その
様子を模型的に図９の左右両端部に示してある。一方、
同図の右寄りのＢ画素電極８ｂは駆動電圧が掛かったオ
ン状態で、Ｂ画素電極８ｂと共通電極６の間の電界を受
けて液晶分子５ｍの長軸が直立する。偏光板１１を通っ
て入射した原色光が、液晶分子５ｍの長軸が水平で捻れ
た液晶層を通った時は偏光板１２を通過せず、液晶分子
５ｍの長軸が直立した液晶層を通った時は偏光板１２を
通過するように、偏光板１１、１２の偏光軸の交差角度
を選んである。

【００１０】図９で、液晶分子５ｍが水平になっている
左右両端部では、液晶層はＢ画素電極８ｂでなく、画素
電極間を通る接続電極１５に面している。接続電極１５
は画素電極８に接続していて画素電極８と同じ駆動電圧
が掛かるから、共通電極６との間に電界を生じ、その領
域の液晶分子５ｍは電界に応じて水平になったり直立し
たりする。図９は両端部の接続電極１５に駆動電圧が掛
かっていない場合で、この箇所の液晶分子５ｍは水平に
なっているが、図の中央の接続電極１５は駆動電圧を受
ける画素電極に接続していて、そのため共通電極６との
間に電界を生じて、この部分の液晶分子５ｍが直立して
いる。

【００１１】接続電極１５は画素電極８よりも微細であ
るが、画素電極８と同様に共通電極６との間に電界を生
じるから、その箇所でも液晶分子５ｍが水平になったり
立ったりして光シャッター作用を持つ。光がその部分を
透過して印画紙に感光させるようでは露光装置を構成す
るのに適しないが、その部分が光を通さないよう、図９
に見るように、当初から接続電極１５に面する基板１上
に遮光層７を形成してある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】遮光層７により、接続
電極１５による寄生的な光シャッター作用は防がれる
が、接続電極１５に面した液晶分子の運動が、近傍の画
素電極８の領域の液晶分子の姿勢に影響を及すという問
題が残る。図９において、前述のように中央の接続電極
１５はたまたま駆動電圧が掛かってオンとなる画素電極
に接続していて、共通電極６との間に電界を生じ、その
間の液晶分子５ｍは直立して透光性になっている。上部
に遮光層１５があるので、この部分が光を通すことはな
いが、液晶分子５ｍのこの動きが隣接の液晶層に伝わ
る。

【００１３】同図の中央左側のＢ画素電極８ｂが非選択
のオフ状態であって、その部分の液晶分子５ｍが水平に
なって光を遮断すべき場合にも、右側の接続電極１５の
上部の液晶分子５ｍが直立する動きに引きずられて立ち
上がろうとし、斜めになって若干透光性を帯びる。その
結果、この部分で画像データからずれた露光が行われて
色むらを生じる。これは基板２上の接続電極１５と画素
電極８の全部に起こり得ることであり、そのままでは画
像品質を著しく低下させる。本発明はこの問題を解決し
て、接続電極１５の影響による画像ノイズを生じない液
晶シャッターを実現するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明においては接続電極を覆ってスペーサー部材
を設ける。スペーサー部材は絶縁性の樹脂材料の隆起部
であって、接続電極の箇所で両基板間の隙間の大部分を
スペーサー部材が占めることになり、この部分の液晶層
の厚みが画素電極部に比し大幅に薄くなる。従って接続
電極による電界で駆動される液晶の量は、画素電極上の
液晶の量に比してはるかに微量になり、周囲の液晶層の
動作を乱さなくなる。スペーサー部材は２枚の基板の一
方だけに設けてもよいし、両基板に振り分けて設けるこ
ともできる。また画素電極を除いて基板全面をスペーサ
ー部材で覆ってもよいし、あるいはスペーサー部材は接
続電極を覆うための必要最小限に止めて、基板のかなり
の面積をスペーサー部材を設けないままにしてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明による液晶シャッタ
ーの第１の実施形態の断面図で、図９の従来例と同様の
箇所の断面である。両基板１、２を始め図９の構成要素
は全て図１の液晶シャッターにも含まれるので、以下に
本発明の特徴的な部分を説明する。図１の実施形態で
は、基板２上に、絶縁性の樹脂材料のスペーサー部材１
６を接続電極１５を覆って隆起させて設けてある。そし
て配向膜１０はスペーサー部材１６の表面に形成してあ
る。Ｂ画素電極８ｂの箇所にはこのようなスペーサー部
材１６は設けず、配向膜も従来通り画素電極上に形成し
てある。

【００１６】寸法の一例として、基板間の距離は前述の
ように約５μｍであるのに対し、スペーサー部材１６の
高さを約４μｍ、配向膜１０の厚みを０．０５μｍとす
る。すると接続電極１５の箇所では液晶５の層の厚みは
約１μｍとなり、この部分の液晶５の量はＢ画素電極８
ｂ領域の液晶５の量に比して極めて微量になる。従って
前述のようにある接続電極１５がつながっている画素電
極８が選択されてオンとなった場合、その接続電極１５
に面する液晶分子もオンして立ち上がるのであるが、微
量のためこの動作は隣接の画素電極８の上部の液晶５に
ほとんど影響しない。これによって従来のような接続電
極１５の部分の液晶分子に連動して画素電極８の部分に
起こる色むらが解消する。

【００１７】接続電極１５の領域の液晶５の量を減らす
極限の形としては、スペーサー部材１６の上端を基板１
の下面に届かせて、接続電極１５の上方に液晶５が全く
ないようにした状態であるが、それでは画素電極８の領
域がスペーサー部材１６で密閉されて孤立し、図６の液
晶セルの注入口４から液晶５を注入しても、液晶が画素
電極８の領域に届かなくなってしまう。スペーサー部材
１６の上端と基板１の下面の間に隙間を残して薄い液晶
層を作るのは、液晶セルの全面に液晶５を行き渡らせる
ためである。

【００１８】図１ではスペーサー部材１６の高さを著し
く誇張して描いてあり、表面に配向膜９を形成してラビ
ング処理したりできそうにないが、実際はスペーサー部
材１６の高さが約４μｍなのに対し、画素電極８は前述
のように一辺が８５μｍ程度であって、千鳥配列のため
画素電極間距離、すなわちスペーサー部材１６の根本の
幅もそれと同程度あり、基板２の上面は十分平坦に近
く、配向膜１０の形成やラビングに格別の支障はない。

【００１９】しかしながらスペーサー部材１６による段
差が小さい方が、配向膜１０を一様かつ良好に形成する
のに好ましい。 図２は本発明の第２の実施形態で、ス
ペーサー部材１６の丈を低くするものである。ここでは
基板２だけでなく、基板１の共通電極６上の遮光層７の
箇所にもスペーサー部材１７を設けてある。スペーサー
部材１６、１７の高さはそれぞれ約２μｍであり、両者
の頂点間に約１μｍの液晶５の層を生じている。この液
晶層は先の実施形態と同様、液晶セル全体に液晶５を流
通させるために必要であるが、この部分の液晶分子が接
続電極１５による電界で変位しても、微量であるから隣
接のＢ画素電極８ｂ領域の液晶５の動作には影響しな
い。

【００２０】図３の平面図は基板１、２上にスペーサー
部材１６（１７）を設ける領域を示し、斜線部がそれで
ある。図１の実施形態の場合は基板２上にスペーサー部
材１６を形成するが、図２の実施形態の場合は基板１に
もスペーサー部材１７を設ける。画素電極８の箇所だけ
スペーサー部材１６（１７）がなくて窓が開いている。
前述のように斜線部にも薄い液晶層を生じていて窓部と
つながっている。

【００２１】スペーサー部材１６（１７）は接続電極１
５の上部の液晶層を薄くするのが目的であるから、図３
のように基板１、２のほぼ全面に設けなくともよい。図
４はスペーサー部材１６（１７）を接続電極１５の存在
する箇所だけに設けたものである。図４ではスペーサー
部材１６（１７）のない領域がかなりの面積になるか
ら、その分スペーサー部材１６（１７）の厚みの管理な
どが楽になる。

【００２２】このようにスペーサー部材１６（１７）を
設けた液晶シャッターの製造工程の一例を、図５に示
す。詳細は次のようである。 工程１．基板１、２に共通電極６、画素電極８、接続電
極１５、外部電極（図示せず）等を形成する。基板１に
は共通電極６を厚み０．２μｍで全面に形成し、基板２
には画素電極８と接続電極１５を８５μｍ×８５μｍ、
厚み０．２μｍで千鳥配列に形成する。電極材料はＩＴ
Ｏである。 工程２．基板１の共通電極６上に、画素電極８と対向す
る箇所を除き、クロム（Ｃｒ）材で遮光層７を形成す
る。 工程３． 実施形態１・・・基板２上に、接続電極１５を覆ってス
ペーサー部材１６を形成する。これは基板２に光硬化型
樹脂を４μｍの厚さで塗布し、フォトリソグラフィでパ
ターニングして行う。 実施形態２・・・基板１、基板２上に、接続電極１５を
覆ってスペーサー部材１６、１７を形成する。これは基
板１、２にそれぞれ光硬化型樹脂を２μｍの厚さで塗布
し、フォトリソグラフィでパターニングして行う。

【００２３】工程４．両基板１、２の内面にポリイミド
（ＰＩ）を印刷塗布して熱硬化して配向膜を形成し、硬
化後それぞれラビングする。 工程５．ビーズ・スペーサーを混入したエポキシ樹脂を
用い、一方の基板１（２）の配向膜９（１０）上にシー
ル部３をスクリーン印刷する。シール部３以外にも何か
の隔壁を形成する箇所にはこの工程で同時に印刷する。 工程６．両基板１、２を合わせ、加圧加熱（１５０℃、
２時間）して接合する。 工程７．液晶注入口４から２７０°ツイストのＳＴＮ液
晶を注入する。 工程８．接合した両基板１、２を加圧し、ギャップ（基
板間距離）すなわち液晶５の層が５μｍになるよう修正
する。 工程９．液晶注入口４をＵＶ硬化型の樹脂で封止する。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば露
光装置用の液晶シャッターにおいて次のような効果が得
られる。 １．接続電極部にスペーサー部材を設けてこの箇所の液
晶層を薄くすることにより、接続電極が作る電界で液晶
分子が運動して、隣接する画素電極領域の液晶分子を変
位させ、画像データとずれた光シャッター動作となって
色むらを生じるのが防がれる。 ２．スペーサー部材は一方の基板に設けてもよいが、高
さを減らして両基板に設ければ配向膜のラビングが容易
になる。 ３．スペーサー部材は両基板間に薄い液晶層を残してい
るので、液晶セル全面に液晶が行き渡る。 こうして、簡単な構造により、色むらのない高性能の液
晶シャッターが実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶シャッターの第１の実施形態の断
面図である。

【図２】本発明の液晶シャッターの第２の実施形態の断
面図である。

【図３】本発明の液晶シャッターのスペーサー部材領域
を示す部分平面図である。

【図４】本発明の液晶シャッターのスペーサー部材領域
の別の例を示す部分平面図である。

【図５】本発明の液晶シャッターの製造工程図である。

【図６】従来の液晶シャッターの平面図である。

【図７】図６の液晶シャッターのＡ−Ａ断面図である。

【図８】図６の液晶シャッターの下部を拡大した平面図
である。

【図９】図８の液晶シャッターのＡ−Ａ断面を示す図で
ある。

【符号の説明】

１、２ 基板 ３ シール部 ４ 注入口 ５ 液晶 ６ 共通電極 ７ 遮光膜 ８ 画素電極 ８ｂ Ｂ画素電極 ９、１０ 配向膜 １１、１２ 偏光板 １５ 接続電極 １６、１７ スペーサー部材

フロントページの続き (72)発明者 横山 正史 東京都西東京市田無町六丁目１番12号 シ チズン時計株式会社内 Ｆターム(参考） 2H089 LA01 LA19 MA07X NA24 QA16 RA10 TA02 TA04 TA15 TA18 UA09

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光を感光体へ露光するための
   制御を行う液晶シャッターにおいて、 前記液晶シャッターは液晶層を封止した一対の基板と、
   該基板上に設けられた複数の画素電極とを有し、 前記基板上の画素電極を除く部分にスペーサー部材を設
   け、前記画素電極上の液晶層の厚みより、画素電極以外
   の部分の液晶層の厚みを小さくしたことを特徴とする液
   晶シャッター。
2. 【請求項２】 前記液晶シャッターは前記画素電極に駆
   動信号を供給するための接続電極を有し、前記スペーサ
   ー部材は少なくとも前記接続電極上に設けられているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の液晶シャッター。
3. 【請求項３】 前記スペーサー部材は前記一対の基板の
   対向する位置にそれぞれ設けられた２個のスペーサー部
   材であり、該２個のスペーサー部材の間に液晶層が形成
   されている請求項１または請求項２に記載の液晶シャッ
   ター。
4. 【請求項４】 前記スペーサー部材は絶縁性樹脂である
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項
   に記載の液晶シャッター。
5. 【請求項５】 前記スペーサー部材は光硬化型樹脂であ
   ることを特徴とする請求項４に記載の液晶シャッター。