JPS6040612B2 - 液晶ライトバルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、周波数により異なる誘電異方性を示す液晶材
料を用いた液晶ライトバルブの駆動手段に関する。

〔従来技術〕

第１図に液晶ライトバルブを用いた印写装置の構成を示
す。

液晶ライトバルブを用いた光信号発生部１０１によって
感光ドラム１０２上に光書き込みされる。この時感光ド
ラム１０２は、コロナチャージャー１１０で予じめ帯電
されている。この時の光信号は通常は、文字を印写する
場合、文字の部分に対応して光が発生する。これによっ
て静露潜像が形成され、磁気ブラシ現像器１０３でトナ
ー現像される。この時の現像方式は通常は、反転現像と
なる。この後転写コロナ放電器１０５によってトナーは
、普通紙１０４に転写され、定着器１０６によって定着
される。転写後の感光ドラムに残留したトナーはブレー
ド１０８で除去され、静露潜像は除電ランプ１０９で除
電され、終了する。第２図に光信号発生部の構成を示す
。光信号発生部は、後光ランプ等の光源側と液晶ライト
バルブ１５０及び結像レンズ１１５から成り、液晶ライ
トバルブ１５０は、液晶パネル１１２と液晶駆動回路１
１３からなり実装基板１１４に実装される。光源から出
た光は、液晶ライトバルフにより変調される。この光信
号１１６は結像レンズ１１５により感光ドラム１０２に
結像される。結像レンズには集東性光ファイバーアレイ
を用いることによって正立像が得られる。第３図及び第
４図に液晶パネルの構成を示す。液晶パネルは、共通信
号電極１１９及び１２０を備えるガラス基板１１７と信
号電極１２１及び１２２を備えるガラス基板１１８及び
スべ−サ−１６の間に液晶組成物１２５を封入しかつ、
ガラス基板の両側に、偏光板１２３及び１２４を備えて
成る。共通信号電極は、透明電極１１９と光学的に不透
明な金属電極１２０から成り、信号電極１２１及び１２
２は透明電極である。偏光板１２３と１２４は、互いに
偏光面が直交するように配置されている。光は共通電極
の透明部分１１９と信号電極とで形成されるマイクロシ
ャッターで変調を受ける。以下の文中において共通電極
の透明部分の形状をもってマイクロシャッターと表現す
る部分もあるが、この場合対向する信号電極と伴にマイ
クロシャッターを形成していると解釈願いたい。封入さ
れる液晶組成物は、待顔昭５５一１４１０８宅叢１のネ
マチック液晶に光学活性物質４−（２−ｍｅｔｈｙｌｂ
ｕｔｙｌ）−４′−ｃのｎｏｂｉｐｈｅｎｙｌｓを３重
量％添加して得られた長周期コレステリツク液晶を用い
ることによって高速の液晶ライトバルブを得ることがで
きる。

この液晶の譲露異万性の周波数特性を第５図に示す。譲
電異方性がゼロである周波数を交差周波数と呼びｆｃで
表わす。ｆｃより低い周波数をｎ、高い周波数をｆｈと
する。このｆｌとｆｈの周波数の信号を各信号電極に印
加することによって、液晶ライトバルブは動作する。第
６図ｂに印加信号とａ液晶ライトバルブを透過した光の
応答を示す。Ｔ２で示した時情郭ｈの信号、Ｔ３の時情
則１の信号が印加されている。

ＴＩを書き込み周期、ｒ２を関口時間、Ｔ３を非開口時
間と呼ぶ。ｆｈの信号を印加することにより液晶ライト
バルブを開き、ｎの信号により閉じる。上述した方法に
より画期的に高速な液晶ライトバルブを得ることができ
た。次に液晶ライトバルブの開閉信号の駆動回路のブロ
ック図及び信号波形の例を第７図に示す。

液晶駆動回路は、外部信号源からのプリント信号を時系
列画素信号に変換するインターフェース部３０１、ーラ
ィン分の画素数に対応し、シリアルィン、パラレルアウ
トのシフトレジスタ部３０２、その出力をラッチするラ
ツチ部３０３、駆動信号スイッチ部３０６、出力電圧バ
ッファ３０７、及び駆動信号発生部３０５、コントロー
ル部３０４よりなる。インターフェース３０１のシリア
ル出力を、コントロール部３０４から入力されるクロッ
ク３０８によってシフトレジスタ３０２は、ーラィン分
のデータを読み込む。

しかる後、同じくコントロール部３０４により入力され
るラッチ信号３０９によって、シフトレジスタ部３０２
の内容をラッチする。一方、駆動信号発生部３０５では
、コントロール部３０４によって、ラツチ信号３０９に
同期をかけながら、開信号３１１及び閉信号３１２を同
時に発生する。

この駆動信号を、ラッチ３０３の出力によってそのいず
れかを高圧出力バッファ３０７へ出力するのが、駆動信
号スイッチ部３０６の役割である。

ちなみに３１０の波形は、駆動信号に同期をかけるため
のコントロール部３０４から出力される同期信号であっ
て、ハィレベルの時に、開信号３１１の高周波部分を発
生せしめるようになっている。高圧出力バッファ３０７
はもちろん液晶セルを駆動するためのものである。液晶
ライトバルブに印加される信号は、光透過応答特性の説
明で述べた性質を持っていればどのような形であっても
さしつかえない。３１１及び３１２は１例である。

また液晶ライトバルブの印加される信号は、と信号電極
に印加される信号の組み合わせでさまる。

つまり共通電極にゼロ電圧印加にして信号電極にだけ信
号を印加しても、共通電極にある信号を印加して、その
信号と信号亀極に印加する信号の組合わせで液晶ライト
バルブの駆動しても構わない。また第７図のブロック図
は１例であるが第２図及び第３図に示した方法のように
液晶パネルの両側に１列ずつ、２列駆動回路を用いるこ
とによって駆動回路の実装が容易になる。以上に述べた
ごとく、上述の方法で高速の液晶ライトバルブを得るこ
とができるが、高品位の印写を行なうために、マイクロ
シャッターを１肋あたり１０個程度の高密度に配督する
必要があり、Ａ４版に印写するため幅２０弧に並らべな
くてはならないためマイクロシャッターの数は２００の
風こなる。このため上述した方法では、信号電極の数は
２０００本さらに駆動回路及びこの実装端子も２００の
函及び２０００＆こなり、製作上歩留も低下し、さらに
コストが高くなる欠点があった。〔目的〕 本発明は、上記欠点を克服したものであり、マイクロシ
ャッターアレイからなる液晶ライトバルブにおいて多桁
の共通電極を構成し、このマイクロシャッターアレイを
時分割処理にて駆動する事により、信号電極数及び駆動
回路を半減し低コスト化した液晶ライトバルブを提供す
ることを目的とする。

〔実施例〕

第８図及び第９図に本発明に用いる・ ８ラィバルブの
電極構成の１例を示す。

第８図は２時分割の例、第９図は、６時分割の例である
。ここでは、上記ごとく、時分割数２と６の例について
あげるが、本発明は、これによらずＮ時分割について一
般化できる（Ｎは２以上の整数）ことは言うまでもない
。まずＮ＝２の第８図について説明する。この特徴は、
共通電極を２本に分割し、書き込み選択電極４０１及び
４０２としてかつ信号電極４０３〜４０５は、上記２本
の書き込み選択電と交差し、かつ４１０及び４１ １で
代表したごとく１本の信号電極に、２個のマイクロシャ
ッターを備えることである。この図において信号電極数
は４本であるが以下Ｍ（整数）を用いる。Ｎ＝６の第９
図の例においては、書き込み選択電極８０１〜８０７の
６本に分割され、信号電極８１１〜８１４と交差し、１
本の信号電極に８２１〜８２６で代表するごとく６個の
マイクロシャッターを備える。以上のようにＮ時分割を
する際の電極は、Ｎ本の書き込み選択電極及びＮ個のマ
イクロシャッターを備える信号電極によって構成され、
全部でＭ×Ｎ個のマイクロシャッターを備えるものであ
る。次にこの電極構成を有する液晶ライトバルブの駆動
方式についてＮ＝２の例を用いて説明する。第１０図に
本発明の駆動方式に用いた時分割を行なう２つの書き込
み選択信号及び、各マイクロシャッターを開閉するため
のＯＮ信号及びＯＦＦ信号を示す。

５０１及び５０２は２つの書き込み選択信号ＣＩ及びＣ
２である。

ＣＩにおけるＴｆは、書き込み周期であり第６図ＴＩに
対応する。Ｔａは書き込み選択信号ＣＩに割りあてられ
た書き込み時間であり、Ｔｆの２分の１の時間である。
ＴｂはＣＩに割りあてられた時間以外の時間であり、Ｎ
＝２の場合Ｃ２に割りあてられた書き込み ８でる。Ｃ
ＩにおいてＴｈの間はｆｈの信号が、ＴＣＩ及びＴＣ２
，ＴＣ３にはｆｌの信号が印加されている。ＣＩの信号
をｍ／２だけ遅らせた信号がＣ２である。したがってＴ
ｈ＝ＴＣ３でありかつ、ＴＣＩ＝ＴＣ２である。５０３
及び５０４はそれぞれマイクロシャッターを開く記号及
び閉じる記号である。

Ｆｏｎにおいて、５０７で示した部分及びＦｏｆｆの５
０８で示した部分はｆｈの周波数、５０９で示した部分
はｆｌの周波数の信号である。書き込み選択信号ＣＩ及
びＣ２の高周波５０５とＦｏｆｆの高周波５０８は同位
相でありＦｏｎの高周波５０７は逆位相である。さらに
書き込み選択信号ＣＩ及びＣ２の低周波５０６ ＴＣＩ
とＴＣ２の部分の低周波）と、Ｆｏｎ及びＦｏｆｆの低
周波５０９は逆位相である。本発明の駆動方式において
最も重要な部分は、書き込み選択信号ＣＩ及びＣ２に、
５０６で示した低周波を印加する部分を設けたことと、
さらに、Ｆｏｎ及びＦｏｆｆに５０９で示した低周波を
５０６と逆位相で印加する部分を設けたことである。次
に時分割数Ｎの例について述べる。

１がこの例である。

Ｎ：２の場合と異なる点は、割りあてられた書き込み時
間が、Ｔａ＝Ｔｆ／Ｎとなる点だけである。５２０は第
１の書き込み選択信号ＣＩであり、この信号は、割りあ
てられた書き込み時間町ａとその他の時間Ｔｂで構成さ
れている。

Ｔａはｆｈの信号５１０と日の信号５１ １からなって
いる。第２図の書き込み選択信号Ｃ２は、ＣＩをＴｆ／
Ｎだけ遅らせたものであり、Ｎ番目の書き込み選択信号
（（Ｎ−１）／Ｎ）×ｈだけ遅，せたものである。次に
Ｎ＝２の例を用いて本発明の液晶ライトバルブの具体的
な開閉方法について説明する。

第８図４０１及び４０２の書き込み選択電極にそれぞれ
第１０図の５０１及び５０２の信号を印加し、かつ第８
図のマイク。シャッター４１０及び４１１を第１２図に
示すタイムチャートＴ４１０及びＴ４１１で開閉させる
例について述べる。白丸が関、黒に丸が閉の印である。
マイクロシャッターをこの図のごとく開閉するために電
極４０３にＴ４０３で示すごとくＦｏｎ及びＦｏＨの信
号を切り換えて印加する。この信号とＣＩ（５０１）及
びＣ２（５０２）の組み合わせによってマイクロシャツ
ター４１０及び４１１に印加される信号をそれぞれ第１
３図、Ｓ４１０及びＳ４１１に、さらにこのときの各マ
イクロシャッターを透過する光の応答をその下に４１０
は実線、４１１は１点サ点でした。６１０は、高周波ｍ
の信号、６０２は、低周波ｎの信号、６０３はｆｌとｆ
ｈが童畳した信号、６０４は印加電圧ゼロの信号である
。

図中同様の波形で示した信号は同じ番号で呼ぶ。６２０
の光透過率について説明する。

これはマイクロシャッターの応答特性である。６１０及
び６１１はそれぞれマイクロシャッター４１０，４１１
の開信号に対するものである。

６１０は、６０１のｆｈ信号により開き、６０２のｆｌ
信号によって閉じる。

つまり６１０はＣＩに割りあてられた書き込み時間Ｔａ
の間に開いて閉じる応答を終了する。６１１についても
同様である。

６１２及び６１３は閉信号に対する応答である。

６０４の電圧ゼロの信号に対して、わずかに開きはじめ
るが６０２のｆｌ信号によって閉じることで、開状態を
保つ。

さらに６０３のｆｌ及び比の重畳信号によってマイクロ
シャッターは閉状態を保つ。第１３図６２０で示したマ
イクロシャッター応答は上述した液晶材料を用い、温度
３５ｑ０、亀ＶＩを３０Ｖにして得られたものであり、
書き込み周期ｎｆコ２の秒、Ｔｈ＝０．８の秒、ＴＣＩ
＝０．２仇秒であった。

さらに光の波長による応答の違いは、ほとんど観測され
ず、可視光城全般にわたりほぼ同様の応答特性が得られ
た。波長による違いはほとんど使用した偏光板の特性に
よるものである。以上本発明の駆動方式及びマイクロシ
ャッターの応答特性を述べた。さらに本発明の特徴を述
べる。上述した液晶材料つまり、低周波で誘電緩和生じ
るネマチック液晶に光学活性物質を添加してなる液晶材
料、つまり低周波で誘電緩和を生じる長周期コレステリ
ック液晶材料と本発明による時分割駆動方式を用いるこ
とによって、従来の液晶素子では考えられなかった画期
的な液晶ライトバルブを得ることができた。

本発明の最大の特徴は６０２に示す低周波を印加するタ
イミングを設けることによって割りあてられた時間内（
Ｔａ）で応答を完結することである。これによって完全
な時分割駆動が可能になった。この点に着目すると駆動
信号第１０図において５０６と５０９で示した日の信号
が互いに逆位相であることが重要な件であり、これを満
たす信号、例えば、ＦｏＨの信号を５０４のかわりにす
べてｆｌの信号つまり５０８の部分にｎの信号を用いて
もかまわない。以上述べたごと〈本発明によって信号電
極を半減した画期的な時分割駆動による液晶ライトバル
ブを得ることができた。

次に液晶ライトバルブの駆動回路及び信号伝達方式の１
例について第１４図に基づいて述べる。

フロック図は第７図に示したものと同様である。ただし
シフトレジスタ３０２、ラツチ３０３、スイッチ３０６
、出力バッファ３０７の数がＮ分の１になる点が異なる
。Ｎ＝２の例において、信号の伝達方式で第７図の例と
異なる点は３０９のラッチ信号を第１４図７０１のごと
く３０９の２分の１の周期にすること及びシフトクロツ
ク３０８のパルス数を３０８の２分の１にして、共通信
号ＣＩとＣ２に対応する部分を分離して、つまり第１０
図Ｔ４０３に示した例のごとく１回の書き込み周期ｒｆ
の間に２度スイッチを切り換えることによって各マイク
ロシャッターを動作することができる。次に本発明の液
晶ライトバルブを用いて印写した実施例について述べる
。

第１５図に使用した液晶パネルの断面図を示す。

このパネル構成は基本的に第３図に示したものと同様で
ある。異なる点は、第３図において共通電極１１９が１
本であるのに対しこの実施例においては、共通電極は４
０１及び４０２の２本の書き込み選択信号に分離してい
る。使用した液晶材料は、上述した特願昭５５一１４１
０８毒表１のネマチツク液晶に、４−（２−ｍｅｌｈｙ
ｌｂｕ ｔｙｌ）−４′−ｃのｎｏｂｉｐｈｅｎｙｌｓ
を３重量％添加したものである。ガラス基板の表面は、
液晶分子がガラス基板に平行に配向するように、配向剤
としてＢシランを塗布、焼成しさらに１３１，１３０で
示す方向に脱脂した木綿布でラビングを行なった。１３
１の印は紙面から手前方向を示している。

液晶の封入されているパネルキャップ１ ３２は、５１
〜５．５〃仇の範囲におさえられている。この液晶パネ
ルを用い印写を行なった。液晶ライトバルブを温度３５
℃〜４０℃の範囲に制御し、信号電圧ＶＩを３０Ｖ、ｆ
ｌを滋町ｚ、ｆｈを１２皿Ｈｚ、Ｔｆを２の秒に設定し
た。

光源に構造式ＣｅＭｇＡ１，．○，９：Ｔｂ３十の蟹光
体を用いた高輝度後光ランプを用いた。感光体には、Ｔ
ｅで増感したＳｅを用いた。第１図に示すごとく各部品
を配置した、感光ドラムの表面移動速度は、５０の／砂
である。液晶ライトバルブに本発明による信号を印加し
、本発明による時分割信号で液晶ライトバルブを開閉し
たところ、開閉信号に応じて印写され、開閉信号に応じ
て像が形成された。〔効果〕 上述の如く本発明は、該液晶ライトバルブの一書込み時
間ＴをＮ分割したＴ／Ｎ時間内に１マイクロシャッター
あたり開閉信号を印加し、該一喜込み時間Ｔの間に少く
とも１回は、低周波数信号日を印加する手段を設けたか
ら、信号電極数及び駆動回路を半減することができ、又
、一書込み期間に常に低周波信号ｎが印加されることで
常に液晶は初期状態に戻せることができるので、シャッ
ター閉口時に常時一定の光透過率を得ることができる。

図面の簡単な説明第１図は、液晶ライトバルブを用いた
印写装置の構成の１例を示した図である。

第２図は、液晶ライトバルブを用いた光信号発生部の構
成の１例を示した図である。第３図 び ‘、９８ハ
ネルの構成を示した図である。第５図は本発明に使用し
た液晶材料の誘電異方性の周波数特性を示した図である
。第６図は、本発明に使用した液晶材料の応答特性及び
その駆動信号を示した図である。第７図は、従来のライ
トバルブの開閉信号の駆動回路のブロック図及び信号波
形の１例を示した図である。第８図及び第９図は、本発
明に使用した電極構成を示した図である。第１０図及び
第１１ は、本発明に使用した液晶ライトバルブで時分
割駆動信号の１例を示した図である。第１２図及び第１
３図は、それぞれ開閉信号のタイムチャート及びそれに
対応してマイクロシャッターに印加される信号波形とそ
れに対応したマイクロシャッターの光透過応答特性を示
した図である。第１４図は、本発明の駆動回路を動作さ
せる信号の１例を示した図である。第１５図は、本発明
で使用した液晶パネルの断面を示した図である。４０１
，４０２，８０１，８０６・・・・・・書き込み選択電
極。

４０３〜４０５，８１１，８１４．．・．．・信号電極
。

１１７，１１８・・・・・・ガラス基板。

１２３，１２４・・・・・・偏光板。

５３０・・・・・・割りあてられた時間。

第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８・ 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 第１３図 第１４図 第１５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 透明な一対の基板内に、交差周波数ｆｃより低周波
   の信号ｆｌで正、高周波の信号ｆｈで負の誘電異方性を
   示す液晶が挿入され、該基板の一方にＮ行の共通電極、
   他方にＭ個の信号電極が形成され、各信号電極は該共通
   電極に交差して配置されて、ＮＸＭ個のマイクロシヤツ
   ターを有する液晶ライトバルブにおいて、該液晶ライト
   バルブの一書込み時間ＴをＮ分割したＴ／Ｎ時間内に１
   マイクロシヤツターあたりの開閉信号及び低周波信号ｆ
   ｌを信号電極に印加する手段を設けたことを特徴とする
   液晶ライトバルブ。 ２ 前記Ｔ／Ｎの時間内に前記液晶に開閉信号及び低周
   波信号ｆｌが印加されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の液晶ライトバルブ。