JPH01155319A - 液晶光シャッタとその駆動方法 - 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、液晶セルの動作により、光透過面積の変調が
可能な液晶光シャッタに関するものである。

（従来の技術） 従来、液晶は文字や画像の表示装置に用いられるととも
に、光の透過を制御する光シャッタとして使用されてき
た。このうち、光の透過を制御する光シャッタとして用
いる場合は、光が透過するかまたは透過しないかの２値
として使うことが一般的であった。これに対して出願人
は、透明電極の両側に金属電極を持つネマチック液晶セ
ルを作製し、同一透明電極基板上の金属電極に電位勾配
を生じせしめることによって、液晶セルに光透過部と光
不透過部を形成させ（以下、絞り動作と称す）、前記電
位勾配を制御することにより、光透過部と光不透過部の
割合を任意に変化させ得る液晶セルの駆動方法について
提案した（特願昭６１−１８１９１２号公報）。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記方法によれば絞り動作を行なわせる
ためには液晶セルに少なくとも２種類の電圧信号を送る
ための配線が必要不可欠であり、このため、セルアレイ
の高密度化と図ることができず、また液晶の動作速度も
遅いという問題点があった。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、強誘電性液晶から
なる光シャッタを用いることによって、配線数が少なく
、しかも高速動作が可能な液晶光シャッタとその駆動方
法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、第１の発明は、対向する２個
の透明電極と、該２個の透明電極間に挟まれた強誘電性
液晶とからなる液晶光シャッタであって、一方の透明電
極の両側に２個の光遮断性電極を設けるとともに、他方
の透明電極の周縁に少なくとも１個の光遮断性電極を設
け、前記一方の透明電極に設けた２個の電極間に光透過
性を有する窓を形成した。また第２の発明は、対向する
２個の透明電極と、該２個の透明電極間に挟まれた強誘
電性液晶とからなる液晶光シャッタの駆動方法であって
、少なくとも１個の透明電極の片面に偏光板を配設し、
一方の透明電極の両側に設けられた２個の光遮断性電極
の各々に電圧を印加して前記２個の電極間に電位差を生
じさせるとともに、他方の透明電極の周縁に設けられた
１個の電極に所定電圧を印加し、前記２個の電極に印加
する電圧の大きさを変化させることにより該２個の電極
間に形成された光透過性の窓における光の透過できる面
積を変化させるようにした。さらに第３の発明では、対
向する２個の透明電極と、該２個の透明電極間に挟まれ
た強誘電性液晶とからなる液晶光シャッタの駆動方法で
あって、少なくとも１個の透明電極の片面に偏光板を配
設し、一方の透明電極の両側に設けられた２個の光遮断
性電極の各々に所定電圧を印加して前記２個の電極間に
電位差を生じさせるとともに、他方の透明電極の周縁に
設けられた１個の電極に電圧を印加し、前記他方の透明
電極に設けられた電極に印加する電圧の大きさを変化さ
せることにより前記２個の電極間に形成された光透過性
の窓における光の透過できる面積を変化させるようにし
た。さらにまた第４の発明では、対向する２個の透明電
極と、該２個の透明電極間に挟まれた強誘電性液晶とか
らなる液晶光シャッタの駆動方法であって、少なくとも
１個の透明電極の片面に偏光板を配設し、一方の透明電
極の両側に設けられた２個の光遮断性電極の各々に所定
電圧を印加して前記２個の電極間に電位差を生じさせる
とともに、他方の透明電極に設けられた１個の電極に電
圧を印加し、前記２個の電極に印加する電圧の印加時間
を変化させることにより該２個の電極間に形成された光
透過性の窓における光の透過できる面積を変化させるよ
うになした。

（作　用） 第１の発明によれば、両側に２個の光遮断性電極を設け
た透明電極と、周縁に少なくとも１個の光遮断性電極を
設けた透明電極を対向させ、２個の透明電極間に強誘電
性液晶を注入することにより前記２個の光遮断性電極間
に光透過性を有する窓が形成された液晶光シャッタを構
成することができる。

また、第２の発明によれば、他方の透明電極の周縁に設
けられた光遮断性電極に所定電圧を印加して、他方の透
明電極の電位を一定としておき、一方の透明電極の両側
に設けられた２個の光遮断性電極の各々に印加する電圧
の大きさを変化させて２個の電極間に電位差を生じさせ
るとともに、一方の透明電極の電位を変化させることに
より、２個の透明電極間の電位差を変化させることがで
き、これにより、一方の透明電極の両側に設けられた２
個の電極間に形成された光透過性を有する窓における光
の透過面積を変化させることができる。

さらに、第３の発明によれば、一方の透明電極の両側に
設けられた２個の光遮断性電極の各々に所定電圧を印加
して、２個の電極間に電位差を生じさせるとともに一方
の透明電極の電位を一定としておき、他方の透明電極の
周縁に設けられた光遮断性電極に印加する電圧の大きさ
を変化させて他方の透明電極の電位を変化させることに
より、２個の透明電極間の電位差を変化させることがで
き、これにより一方の透明電極の両側に設けられた２個
の電極間に形成された光透過性を有する窓における光の
透過面積を変化させることができる。

さらにまた、第４の発明によれば、他方の透明電極の周
縁に設けられた光遮断性電極に電圧を印加しておくとと
もに、一方の透明電極の両側に設けられた２個の光遮断
性電極の各々に所定電圧を印加し、この所定電圧印加時
間を変化させて、−方の透明電極の電位を変化させるこ
とにより、２個の透明電極間の電位差を変化させること
ができ、これにより一方の透明電極の両側に設けられた
２個の電極間に形成された光透過性を有する窓における
光の透過面積を変化させることができる。

（実施例） 第１図は本発明に係る液晶セルの分解状態を示す一部省
略分解斜視図である。図中、１は液晶セル、２は一方の
透明基板（以下、下板と称す）、３は他方の透明基板（
以下、上板と称す）、４はスペーサ、５，６は前記下板
２の両側に設けられた金属電極、７は同じく前記上板３
の両側に設けられた金属電極、８．９は透明電極、Ａ、
Ｂ、Ｃは各金属電極５，６．７に設けられた端子（但し
、端子Ｃは一方の金属電極７に設けるだけでよい）であ
る。尚、下板２の下または／及び上板３の上には偏光板
が必要となる場合があるが、ここでは図が繁雑になるた
め省略しである。これらの下板２とスペーサ４と上板３
とを互いに密着し、スペーサ４により生じた下板２と上
板３の間隙に強誘電性液晶を挿入したものが液晶セル１
である。これにより液晶セル１には金属電極で囲まれた
光透過窓（以下、セル窓と称す）が形成される。また、
一般的に透明電極８．９としては酸化インジウムまたは
酸化すず系透明導電膜からなる電極（通常ＩＴＯ膜電極
またはネサ膜電極と呼ばれる）が用いられ、金属電極５
〜７にはアルミニウムＡＩまたはクロムＣｒを蒸着した
金属電極が用いられるが、これらはいずれも本例に限定
される必要はなく、金属電極５〜７としては透明電極８
，９より抵抗が小さく、光を遮断するものであれば何で
あってもよい。

次に、上記構成による液晶セル１の基本動作を図面によ
り説明する。第１図の下板２上の金属電極５．６の内側
の境界（以下、電極端と称す）を各々ａ、ｂとすると、
金属電極５に電圧Ｖｌを印加し、金属電極６に電圧ｖ２
を印加すると、ｖ１≠ｖ２であれば、金属電極５と金属
電極６との間の透明電極８中を電流が流れる。このとき
透明電極８が抵抗体として作用するため、透明電極８に
は電極端ａと電極端すとの間にほぼ直線的な電位勾配が
形成される。この様子を示したのが第２図（１）であり
、図中の、実線■が電極端ａ、ｂ間に形成された電位勾
配を示すものである。一方、上板３の金属電極７に電圧
ｖＯを印加すると、上板３の電位は前面に亘って図中の
実線■で示したように一定となる。従って、２枚の透明
電極８と透明電極９の間には実線■と実線■との差、即
ち電位差分の電圧が生じ、これが２枚の透明電極８゜９
に挟まれた液晶に印加されることになる。

ここで上板３の電位が下板２の電位より高いとき、光が
遮断されるように偏光板を置いておくと、電圧が印加さ
れないときはセル窓前面が光透過または光遮断状態にあ
るが、上記のように金属電極５．６，７１．：電圧Ｖｌ
、Ｖ２．ＶＯをツレツレ印加すると、実線■と実線■が
交叉する点Ｋを境界として、下板２の電位が上板３の電
位より高い領域Ｋａだけが光透過状態となり、下板２の
電位が上板３の電位より低い領域Ｋｂでは光遮断状態と
なる。従ってこの状態をセル窓の上面から観察すると第
２図（２）に示すようになる。同図において領域４１は
セル窓の光透過部を示し、領域４２はセル窓の光遮断部
を示す。このように、セル窓の一部が光を透過する液晶
の動作（状態）を以下、″絞り動作（状態）°と称し、
セル窓全面積に対する光透過面積の比を“開口率°と称
することにする。

次に、セル窓の開口率を変化させる方法について説明す
る。第１図において、金属電極５，６゜７に印加する電
圧をそれぞれＶ４．ＶＢ、ＶＢにし・たとすると、この
とき第２図（３）に示すように、電圧Ｖ４．Ｖ５がそれ
ぞれ前記電圧ｖ１．Ｖ２より高く、電圧Ｖ３が前記電圧
ｖＯに等しい場合、（Ｖｌ　＜Ｖ４　、　Ｖ２　＜Ｖ５
　、　ＶＯ−ＶＢ　）下板２と上板３の電位が等しくな
る点、即ち実線■、■が交叉する点には前記第２図（１
）の場合より電極端す側に移動する。その結果セル窓の
絞り状態は第２図（４）に示すようになり、開口率が増
大する。或いはまた、第２図（１）、（３）において、
電圧Ｖ４．Ｖ５がそれぞれ電圧Ｖｌ、Ｖ２に等しく、電
圧Ｖ３が電圧ｖＯより低い場合（Ｖｌ　−Ｖ４　、　Ｖ
２−Ｖ５　、　ＶＯ＞ＶＢ　）　テも、同様に開口率が
増大し、或いは電圧Ｖ４．Ｖ５がそれぞれ電圧Ｖｌ、Ｖ
２より高く、かつ電圧ｖ８が電圧ＶＯより低い場合（Ｖ
ｌ　＜Ｖ４　、　Ｖ２　＜Ｖ５　。

ＶＯ＞ＶＢ　）でも、同様に開口率が増大する。従って
、下板２と上板３の電位が等しくなる点Ｋが適当な位置
に来るように電圧Ｖｏ、Ｖｌ、Ｖ２を設定すれば、必要
な開口率を任意に得ることができる。このように、セル
窓に絞り動作を行なわせることはセルのタイプによって
限定されることはなく、複屈折制御形セルでもゲストホ
スト形セルその他何であってもよい。

次に、上記液晶セルの絞り動作の原理に基づいて作製し
た面積変調型中間調記録用光プリンタヘッドを例にとり
、以下さらにその動作原理について詳細に説明する。

第３図は第１図の液晶セル１を横２列にアレイ化した金
属電極形状及びセル窓の配置を示す図であり、図中、■
〜■はセル窓、５．６は下板２の金属電極、７は上板３
の金属電極であり、第１図のそれぞれの番号に対応して
いる。

第４図は第３図を模式化したセル窓に信号を印加するた
めの配線の模式図で、Ｈｎ、Ｌｎ（ｎ−１，２，３，・
・・）はそれぞれ、セル窓ｎの金属電極５，６に印加さ
れる信号、Ｃ１，Ｃ２はそれぞれ、上板３の第１列、第
２列の金属電極７に印加される信号を表わす。また、第
５図は第４図で印加される信号の波形図を示すものであ
る。第５図において、ＴＩは第１列（信号Ｃ１が印加さ
れる列）、Ｔ２は第２列（信号Ｃ２が印加される列）が
選択される時間を表わし、Ｎｌ　、Ｎ２はそれぞれ第１
列、第２列のセル窓が絞り動作を行なう時間、Ｆｌ、Ｆ
２はそれぞれ第１列、第２列のセル窓が光遮断状態にな
る時間を表わす。このような信号を印加したとき、セル
窓■〜■の両端に形成される電圧波形は第６図に示すよ
うになる。

ここで、セル窓■の信号を例にとってその動作を説明す
ると、期間Ｎ１において、窓■の両端にそれぞれＶＨＩ
、　ＶＬＩの電圧が印加され、セル面に沿って電圧ＶＨ
ＩとｖＬｌを結ぶ直線勾配の電位差分布が形成される。

前述したように電位差の極性が正のとき光透過状態、負
のとき光遮断状態をとるので、この期間のセル窓■の光
透過状態は第６図右端に示したようになる。このあとに
続く期間Ｆ１、Ｔ２においてはセル窓■全面に負の電位
差が形成されるので、光遮断状態となる。セル窓■の動
作については、期間Ｔｌにおいて光遮断状態となり、期
間Ｎ２において図面の右端に示すように絞り状態となり
、期間Ｆ２において光遮断状態となる。即ち第１列目の
セル窓と第２列目のセル窓が交互に絞り動作を繰り返す
。期間Ｆｌ、Ｆ２においては全てのセル窓が閉じており
、信号の伝達と紙送りがこの期間に行なわれる。従って
セル窓を全期開閉じておくためにはＨａ、Ｌ３のような
信号を印加すればよいことがわかる。

次に信号印加のための配線数を少なくし、セルアレイの
高密度化を図るため、第１列と第２列の下板の配線を共
通化した場合の金属電極形状及びセル窓の配置とその模
式図をそれぞれ第７図、第８図に示し、さらに第８図に
示した信号Ｃｔ、Ｃ２及びＳＬ、Ｓ２・・・の波形の一
例を第９図に示す。

また、第９図に示すような信号を印加したとき、セル窓
■〜■の両端に形成される電圧波形は第１０図に示すよ
うになる。尚、第９図において、信号Ｃ１，Ｃ２の電圧
ｖｐは期間Ｆｌ、Ｆ２において全セル窓を光遮断状態に
するためのものであり、ＶＮは第１列目の窓が選択され
て絞り動作が行なわれるとき、第２列目の窓を光遮断状
態にし、第２列目の窓が選択されたとき、第１列目の窓
を全て光遮断状態にするためのものである。

ここで、セル窓■の信号を例にとってその動作説明する
と、期間Ｎｌにおいて、セル窓■の両端にそれぞれＶｌ
、Ｏの電圧が印加され、セル面に沿ってＶｌと“０”を
結ぶ直線勾配の電位差分布が形成される。電位差の極性
は正であるのでセル窓■の全面が光透過状態になろうと
するが、信号Ｓ２が印加される端゛子側は電位差が０で
あるためこの近傍は光透過状態にならず、信号Ｓ１が印
加される端子側の電圧Ｖ１と期間Ｎｌの長さによって決
まる絞り状態が現われる。この後に続く期間Ｆｌ、Ｔ２
においては、セル窓全面に負の電位差が形成されるので
光遮断状態となる。窓■の動作については期間Ｔ１にお
いて光遮断状態となり、期間Ｎ２において絞り状態とな
り、期間Ｆ２において光遮断状態となる。即ち第１列目
のセル窓と第２列目のセル窓が交互に絞り動作を繰り返
す。

液晶セルが双安定性を示すか、単安定性であれば、Ｓ３
．Ｓ４のように信号を全く加えない限り期間Ｎ１におい
て窓は閉じたままとなる。尚、第９図の信号は全て片極
性として説明したが、両極性信号でも同様の動作が可能
なことは前述した第５図の説明から明白である。

液晶セルが単安定の場合の駆動波形の一例を第１１図に
示す。このような信号を印加したとき、セル窓■〜■の
両端に形成される電圧波形は第１２図に示すようになる
。液晶の安定な状態が光遮断状態になるように偏光板を
設置したとき、セル窓■の動作を例にとって説明すると
、期間Ｎ１においてセル窓■の両端にそれぞれｖｌ、０
の電圧が印加され、セル面に沿ってｖｌとＯを結ぶ直線
勾配の電位差分布が形成される。このとき前述の第１０
図で説明したものと同様の絞り状態があられれる。この
あとに続く期間Ｆｌ、Ｔ２において、電圧は印加されな
いので、安定な光遮断状態に戻る。窓■の動作について
は、期間Ｎ２において電圧ｖ２によって決まる絞り状態
が現われ、その他は光遮断状態となる。即ち第１列目の
窓と第２列目のセル窓■、■が交互に絞り動作を繰り返
す。

Ｓ３．Ｓ４に全く信号を加えない場合はセル窓■のよう
に全期間セル窓は閉じたままとなる。

次に第７図と同じセルアレイにおいて、信号ＳＬ、Ｓ２
．・・・が印加される端子の電圧振幅を一定にし、パル
ス幅を変化させることによって開口率を変化させる駆動
方法について説明する。第１３図に示すように、ＳＬ、
Ｓ２．・・・が印加される端子の電圧をｖＳとし、期間
Ｎｌ、Ｎ２において印加するパルス幅をｔｌ、ｔ２．・
・・とする。このときセル窓■〜■の両端に形成される
電圧波形は第１４図に示すようになる。尚、第１３図に
おいて、信号ＣＩ、Ｃ２（７）電圧ｖＦは期間Ｆｌ、Ｆ
２１．：おいて全セル窓を光遮断状態にするためのもの
であり、ＶＮは第１列目の窓が選択されて絞り動作が行
なわれるとき、第２列目の窓を光遮断状態にし、第２列
目の窓が選択されたとき、第１列目の窓を全て光遮断状
態にするためのものである。

ここで、セル窓■の動作を例にとって説明すると、期間
Ｎｌにおいて、電圧ｖＳと時間ｔｌによって決まる開口
率の絞り状態が現われる。このあとに続く期間Ｆｌ、Ｔ
２においてはセル面全面に負の電位差が形成されるので
光遮断状態となる。

セル窓■の動作については、期間Ｔ１において光遮断状
態となり、期間Ｎ２において電圧ｖＳと時間ｔ２によっ
て決まる開口率の絞り状態が現われる。時間ｔ２が時間
ｔ１より短ければセル窓■の開口率は窓■の開口率より
小さくなる。これは光透過状態が信号ＶＳを印加した端
子側から出現することから明白である。このように金属
電極に印加する電圧を一定にして、印加時間を制御する
ことによっても開口率を変えることができる。尚、第１
３図において、信号ＣＬ、Ｃ２の電圧ＶＰは期間Ｆｌ、
Ｆ２において全セル窓を光遮断状態にするためのもので
あり、ＶＮは第１列目の窓が選択されて絞り動作が行な
われるとき、第２列目の窓を光遮断状態にし、第２列目
の窓が選択されたとき、第１列目の窓を全て光遮断状態
にするためのものである。

次に共通線に電位差を設け、信号線の電位を変化させる
ことによって開口率を制御する方法について説明する。

この方法によれば、双安定性を持たない液晶セルをも駆
動でき、かつ簡単な波形信号で開口率を制御することが
できる。この場合の金属電極形状及びセル窓の配置とそ
の模式図をそれぞれ第１５図、第１６図に示す。第１６
図においてＨｌ、ＬＬは第１列目のセル窓に印加される
共通信号、Ｈ２，Ｌ２は第２列目のセル窓に印加される
共通信号であり、Ｓｌ、Ｓ２．・・・はセル窓■、■、
・・・に印加される制御信号である。これらの信号波形
の一例を第１７図に示す。第１列目のセル窓が選択され
る期間Ｎ１だけＨｌ、ＬＬに電位勾配（ＶＨ−ＶＬ）を
設け、第２列の窓が選択される期間Ｎ２だけＨ２，Ｌ２
に電位勾配（ＶＨ−ＶＬ）を設け、その他の期間は一律
に電圧ＶＬを印加する。期間Ｎ１において第１列のセル
窓に信号Ｓｌ、Ｓ３．Ｓ５．・・・を印加するための端
子には必要に応じた電圧Ｖｌ、Ｖ３．Ｖ５．・・・を印
加し、期間Ｎ２において第２列のセル窓に信号Ｓ２、Ｓ
４．・・・を印加するための端子には電圧Ｖ２゜Ｖ４．
・・・・・・を印加する。このときセル窓■、■の両端
に形成される電圧波形を第１８図に示す。

ここで、セル窓■の動作を例にとって説明すると、期間
Ｎｌにおいてセル窓■の両端の電位はそれぞれ（Ｖｌ−
ＶＨ）、（Ｖｌ　−ＶＬ　）となり、セル面に沿って電
位勾配が形成される。電位差が正のとき光透過状態とな
り、負のとき光遮断状態となるように偏光板を設定すれ
ば第１９図（１）に示すような絞り状態が出現し、その
他の期間は全て光遮断状態となる。期間Ｎ２においてセ
ル窓■は同様な原理で第１９図（２）に示すようにＶ２
に応じた絞り状態となり、その他の期間は光遮断状態と
なる。即ち、第１列目のセル窓と第２列のセル窓が交互
に絞り動作を繰り返し、絞り動作時の開口率は制御信号
ＳＬ、Ｓ２．・・・の電圧Ｖｌ。

ｖ２によって任意に制御できる。液晶セルが単安定の場
合はＶＬ−０としても同様の光−断状態が現われる。

次に、上記の液晶光シャッタアレイと各駆動方法を適用
して、面積変調型光シヤツタ動作の実験を行なったので
、以下にその実験結果を詳細に説明する。

（１）第１図に示した構造の液晶セル１を以下のように
して作製した。即ち下板２、上板３として、寸法２ｃｍ
ｘ３ｃｍのＬＴＯガラスを用い、金属電極５〜７をアル
ミニウムの蒸着により形成し、電極端ａ、ｂ間距離を１
ｃｍとした。ＩＴＯガラス面にはポリイミド膜を形成し
、ラビング処理を行なった後、スペーサ４を挟んで２枚
のＩＴＯガラスを貼り合わせ、スペーサ４によって形成
された空隙に液晶ＺＬＩ−３６５４（メルク社製）を等
方相で注入し、最後に徐冷処理を行なった。

作製した液晶セルのギャップは２．２μｍであった。こ
の液晶セルの両側に偏光板を貼りつけ、−方の偏光板の
偏向軸を液晶のディレクタ方向と一致させ、他方の偏光
板は偏光軸がこれと直交するようにした。このようにし
て作製した液晶セルの金属電極７の端子Ｃを接地し、金
属電極５の端子Ａに＋１０ｖ１金属電極６の端子Ｂに一
１０Ｖを印加したところ、第２図（２）に示すように、
セル窓の左半分（金属電極５側）が光透過状態となり、
右半分（金属電極６側）が光遮断状態となった。次に、
金属電極５及び金属電極６への印加電圧は前記の通りと
しく＋１０Ｖ）、金属電極７に一６Ｖを印加したところ
、第２図（４）に示すように光透過部の割合が増加し、
開口率は８０％となった。この状態で金属電極７に印加
する電圧を＋１０Ｖから一１０ｖまで変化させたところ
、開口率は０％から１００％まで変化した。また金属電
極７の端子Ｃを接地し、金属電極５及び金属電極６に印
加する電圧をそれぞれＯＶ、−２０Ｖから＋２０Ｖ、Ｏ
Ｖまで変化させたところ、開口率は０％から１００％ま
で変化した。

（２）透明導電基板上に第３図に示す金属電極パ・ター
ンを形成し、前記（１）と同様の方法で液晶光シャッタ
アレイを作製した。ただし、液晶のセル窓■、■の寸法
は１２５μｍＸ１２５μｍであり、セル窓のピッチを２
５０μｍとした。この液晶光シャッタアレイの金属電極
５．６．７＋、：、第５図に示す波形の信号を印加した
。ここでＴｌ−Ｔ２−５００ｕｓ、　　Ｎｌ　　−Ｎ２
−２００ｕｓ。

Ｆｌ　＝Ｆ２−３００ｕｓとし、電圧ＶＦ−＋１０Ｖ、
　ＶＨＩ−＋１５Ｖ、　ＶＬＩ−−５Ｖ、　ＶＨ２−＋
１０Ｖ、　　ＶＬ２−−１０Ｖ、　　ＶＨ３−−５Ｖ、
　　ＶＬ３−−５Ｖ、・・・等とした。このときのセル
窓をストロボ法によって観察したところ、第６図中の右
端側に示すような絞り状態が形成され、セル窓■、■。

■の開口率はそれぞれ７２％、４８％、０％であった。

また第１列目の窓■、■、■、・・・と第２列目の窓■
、■、■、・・・とは交互に開閉動作を繰り返した。ま
た各セル窓ともＶＨ，ＶＬの値をそれぞれ一５Ｖ、−５
Ｖから＋２０Ｖ、＋５Ｖまで変化させたところ、開口率
は０％から１００％まで変化した。

（３）透明導電基板上に第７図に示す金属電極パターン
を形成し、前記（１）と同様の方法で液晶光シャッタア
レイを作製した。セル窓の寸法は１２５μｍＸ１２５μ
ｍであり、セル窓のピッチを２５０μｍとした。この液
晶光シャッタアレイの金属電極５，６．７に第９図に示
す波形の信号を印加した。ここでＴＩ　−Ｔ２−５００
μｓ、Ｎ１　＝Ｎ２−２００μｓ、Ｆｌ　−Ｆ２−３０
０μｓとし、共通電極電圧ＶＮ−＋２２Ｖ、ＶＦ−＋１
０Ｖとし、信号電圧Ｖｌ−＋２０Ｖ、Ｖ２−＋１ｏｖ、
ｖａ−ＯＶ、Ｖ４−ＯＶ、−、とした。このときのセル
窓をストロボ法によって観察したところ、各セル窓に絞
り状態が形成され、セル窓■。

■、■の開口率はそれぞれ９６％、５８％、０％であっ
た。また第１列目の窓■、■、■、・・・と第２列目の
窓■、■、■、・・・とは交互に開閉動作を繰り返した
。また各セル窓に印加する信号電圧Ｖ１、Ｖ２．・・・
をＯｖから＋２０Ｖまで変化させたところ、開口率は０
％から９６％まで変化した。

（４）前記（３）と同じパターン電極基板を用いて、液
晶光シャッタアレイを作製した。ただし、セルギャップ
を３．０μｍとし、一方の基板のみにラビング配向処理
を行なった。このようにして作製した液晶光シャッタア
レイは単安定であり、この状態が、光遮断状態になるよ
うに偏光板を貼りつけた。この液晶　シャッタアレイの
金属電極５．６．７に第１１図に示す波形の信号を印加
した。ここでＴｌ　＝Ｔ２−５００ｕｓ、Ｎｌ　−Ｎ２
−２００μｓ、Ｆｌ　＝Ｆ２　＝３００μｓとし、共通
電極７を接地し、（ＶＮ　−０）　、信号電圧Ｖｌ−＋
２０Ｖ、Ｖ２−＋１０Ｖ、Ｖ３−ＯＶ、Ｖ４−ＯＶ、・
・・とした。このときのセル窓をストロボ法によって観
察したところ、各セル窓に絞り状態が形成され、セル窓
■、■、■の開口率はそれぞれ９１％、５２％、０％で
あった。また第１列目の窓■、■、■、・・・と第２列
窓■、■、■、・・・とは交互に開閉動作を繰り返した
。また各セル窓に印加する信号電圧Ｖ１．Ｖ２．・・・
を０■から＋３０Ｖまで変化させたところ、開口率は０
％から９５％まで変化した。

（５）前記（４）で作製した液晶光シャッタアレイを用
い、その金属電極５，６．７に第１３図に示す波形の信
号を印加した。ここでＴｌ　−Ｔ２−５００μｓ、　Ｎ
ｌ　＝Ｎ２−２００μｓ、ＦｉｘＦ２　＝３００ｐｓと
し、共通電極電圧ＶＮ　−＋２２Ｖ、ＶＰ−＋１０Ｖ、
信号電圧ＶＳ　−＋２０Ｖとし、信号パルス幅ｔｌ−２
００μｓ、ｔ２−１００μｓ、ｔ３−５０μｓ、・・・
とじた。このときのセル窓をストロボ法によって観察し
たところ、各セル窓に絞り状態が形成され、セル窓■、
■、■の開口率は９１％、６６％、３６％であった。ま
た第１列目の窓■、■、■、・・・と第２列目の窓■、
■。

■、・・・とは交互に開閉動作を繰り返した。また各セ
ル窓に印加する信号電圧のパルス幅を０μＳから２００
μｓまで変化させたところ、開口率は０％から９１％ま
で変化した。

（６）透明電極基板上に第１５図に示す金属電極パター
ンを形成し、前記（１）と同様の方法で液晶シャッタア
レイを作製した。セル窓の寸法は６２．５μｍＸ６２．
５μｍであり、セル窓のピッチを１２５μｍとした。こ
の液晶光シャッタアレイの金属電極５，６．７に第１７
図に示す波形の信号を印加した。ここでＴｌ　−Ｔ２−
４００μｓ、ＮＬ　＝Ｎ２　＝２００μｓ、Ｆｌ　−Ｆ
２−２００μｓとし、共通電極電圧Ｖｌ（−＋２０Ｖ、
ＶＬ−＋５■とし、信号電圧Ｖｌ−＋１５Ｖ、Ｖ２−＋
８ｖ、・・・とじた。このときのセル窓をストロボ法に
よって観察したところ、各セル窓に絞り状態が形成され
、セル窓■、■の開口率はそれぞれ６５９６．１９％で
あった。また第１列目の窓■、■。

■、・・・と第２列目の窓■、■、■、・・・とは交互
に開閉動作を繰り返した。また各セル窓に印加する信号
電圧Ｖｌ、Ｖ２．・・・を＋５Ｖから＋２５Ｖまで変化
させたところ、開口率は０％から９６％まで変化した。

（７）透明電極基板上に第１５図に示す金属電極パター
ンを形成し、前記（４）と同様の方法で液晶光シャッタ
アレイを作製した。このようにして作製した液晶光シャ
ッタアレイは単安定であり、この状態が光遮断状態にな
るように偏光板を貼りつけた。この液晶光シャッタアレ
イの金属電極５゜６．７に第１７図に示す波形の信号を
印加した。

ここで共通信号電圧ＶＬ−ＯＶとしたほかは前記（６）
と同じ電圧信号を印加した。このときのセル窓をストロ
ボ法によって観察したところ、各セル窓に絞り状態が形
成され、セル窓■、■の開口率はそれぞれ６０％、１６
％であった。また第１列目の窓■、■、■、・・・と第
２列目の窓■、■。

■、・・・とは交互に開閉動作を繰り返した。また各セ
ル窓に印加する信号電圧Ｖｌ、Ｖ２．・・・を＋５Ｖか
ら＋３０Ｖまで変化させたところ開口率は０％から１０
０％まで変化した。

（発明の効果） 以上説明したように、第１の発明によれば、光透過面積
を変化させるための液晶セルの配線数が従来より半減で
き、このため、液晶セル窓を高密度に形成することがで
き、高解像度記録、高解像度表示が可能となる。さらに
強誘電性液晶を使用するため、光シャッタの高速動作が
可能となるとともに、−次元セルアレイを用いて、高速
で中間調記録を可能とする面積変調型光プリンタ用ヘッ
ドとして使用することができ、二次元セルアレイを用い
て面積変調型の中間調表示デイスプレィパネルとして使
用することができる。

また、第２の発明によれば、従来のネマチック液晶を用
いた光シャッタに比べ、簡単な直流駆動信号を印加する
ことにより、セル窓の開口面積を変えることができ、し
かも強誘電性液晶はメモリー性がある、ないに係わらず
使用することが可能である。

さらに第３の発明によれば、液晶光シャッタの配線数を
大幅に削減することができる。また強誘電性液晶はメモ
リー性がある、ないに係わらず使用することが可能であ
る。

さらにまた、第４の発明によれば、セル窓の開口面積を
ディジタル制御することが可能となる。

その結果、開口面積を精度よく制御することができ、か
つ簡単な駆動回路で動作させることができる利点がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る液晶セルの一部省略分解斜視図、
第２図は絞り動作の原理を説明するための図、第３図は
金属電極形状及びセル窓の配置例を示す図、第４図は第
３図によるセル窓に信号を印加するための配線の模式図
、第５図は第４図で印加される信号の波形図、第６図は
第４図のセル窓の両端に形成される電圧波形を示す図、
第７図は配線数削減を実現した金属電極形状及びセル窓
の配置を示す図、第８図は第７図によるセル窓に信号を
印加するための配線の模式図、第９図は第８図で印加さ
れる信号の波形図、第１０図は第８図のセル窓の両端に
形成される電圧波形を示す図、第１１図は単安定液晶セ
ルの駆動波形を示す図、第１２図は第１１図の場合にセ
ル窓の両端に形成される電圧波形を示す図、第１３図は
第８図で印加される信号の他の例を示す波形図、第１４
図は第１３図の場合にセル窓の両端に形成される電圧波
形を示す模式図、第１５図は金属電極形状及びセル窓の
配置の他の例を示す図、第１６図は、第１５図によるセ
ル窓に信号を印加するための配線を示す模式図、第１７
図は、第１６図で印加され１６図におりる動作状態を示
す図である。 図中、１・・・液晶セル、２・・・一方の透明基板（下
板）、３・・・他方の透明基板（上板）、４・・・スペ
ーサ、５〜７・・・金属電極、８〜９・・・透明電極、
４１・・・光透過部、４２・・・光遮断部、■〜■・・
・セル窓。 特　許　出　願　人　　　日本電信電話株式会社代理人
　弁理士　　吉　１）精　孝 ４）虱電不セ汗須Ｘ’ｊｉｇ％、Ｙ！４列乞示す図Ｈ２
Ｌ２　　　Ｈ４Ｌ４　　　Ｈ６ 第３図１：Ｊ６ｔ’ル宮に轄号乞卯加するための配線の
棲弐図第４図 ！６図 第７訊Ｌ：Ｊるセｊし室【；イ諷号Σ丘ｐ力りまための
内己糸紳１嬰デＸ１図第８図 ５４−−−−−一遁二−−−−−−−−−−第８図７・
印加される住居の漕形ス 第９図 ｍ１０図 Ｃ＋　−−−−−− ５３−、ｉ３−−− 第１６図 第１６図【；お【了う動作朕總五示１図第１９図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）対向する２個の透明電極と、該２個の透明電極間
   に挟まれた強誘電性液晶とからなる液晶光シャッタであ
   って、 一方の透明電極の両側に２個の光遮断性電極を設けると
   ともに、他方の透明電極の周縁に少なくとも１個の光遮
   断性電極を設け、 前記一方の透明電極に設けた２個の電極間に光透過性を
   有する窓を形成した ことを特徴とする液晶光シャッタ。
2. （２）前記他方の透明電極の全周に亘る１個の光遮断性
   電極を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項記載の液晶光シャッタ。
3. （３）対向する２個の透明電極と、該２個の透明電極間
   に挟まれた強誘電性液晶とからなる液晶光シャッタの駆
   動方法であって、 少なくとも１個の透明電極の片面に偏光板を配設し、 一方の透明電極の両側に設けられた２個の光遮断性電極
   の各々に電圧を印加して前記２個の電極間に電位差を生
   じさせるとともに、 他方の透明電極の周縁に設けられた１個の電極に所定電
   圧を印加し、 前記２個の電極に印加する電圧の大きさを変化させるこ
   とにより該２個の電極間に形成された光透過性の窓にお
   ける光の透過できる面積を変化させる ことを特徴とする液晶光シャッタの駆動方法。
4. （４）対向する２個の透明電極と、該２個の透明電極間
   に挟まれた強誘電性液晶とからなる液晶光シャッタの駆
   動方法であって、 少なくとも１個の透明電極の片面に偏光板を配設し、 一方の透明電極の両側に設けられた２個の光遮断性電極
   の各々に所定電圧を印加して前記２個の電極間に電位差
   を生じさせるとともに、 他方の透明電極の周縁に設けられた１個の電極に電圧を
   印加し、 前記他方の透明電極に設けられた電極に印加する電圧の
   大きさを変化させることにより前記２個の電極間に形成
   された光透過性の窓における光の透過できる面積を変化
   させる ことを特徴とする液晶光シャッタの駆動方法。
5. （５）対向する２個の透明電極と、該２個の透明電極間
   に挟まれた強誘電性液晶とからなる液晶光シャッタの駆
   動方法であって、 少なくとも１個の透明電極の片面に偏光板を配設し、 一方の透明電極の両側に設けられた２個の光遮断性電極
   の各々に所定電圧を印加して前記２個の電極間に電位差
   を生じさせるとともに、 他方の透明電極に設けられた１個の電極に電圧を印加し
   、 前記２個の電極に印加する電圧の印加時間を変化させる
   ことにより該２個の電極間に形成された光透過性の窓に
   おける光の透過できる面積を変化させる ことを特徴とする液晶光シャッタの駆動方法。