JPS61151616A - 液晶ライトバルブ - 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、液晶ライトバルブに関し、特に高速応答の液
晶プリンタヘッドに用いられる液晶ライトバルブに関す
る。

〔従来技術〕

情報処理の高速化、大容量化にともない、プリンターも
高速、高印字品質のものが必要となってきた。

このような目的のプリンターとして、レーザープリンタ
ー、ＬＥＤプリンター、液晶プリンター、などが開発さ
れている。特に液晶ライトバルブを光信号発生部に用い
電子写真技術を応用した液晶プリンターは光源を別に設
けるため光源の種類に制約がなく波長も自由に選択でき
る。そのため、ＬＢＤプリンターなどに比べ感光ドラム
等の設計が楽になりシステムのトータルコストを低くす
ることができる。

現在の液晶プリンターは、内面に透明電極を形成し、そ
の上に水平配向膜を形成したガラス基板を水平配向膜を
内側にして適当な空隙をもたせて対向させるセルを形成
し、そのセルの空隙中にネマチック液晶を充した液晶ラ
イトパルプを使用しており、ＯＮ時とＯＦＦ時にそれぞ
れ低周波と高周波を切りかえて印加する二周波駆動方式
のものが市販されている。しかし二種類の周波数を選択
的に印加しなくてはならず、駆動方式が複雑なものとな
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

これにたいし、強誘電性液晶を使用した場合の高速応答
液晶ライトパルプは、直流電界で駆動することができ、
簡単な駆動方式で動作させることが考えられている。し
かし強誘電性液晶ライドパルプに関しては、すでにいく
つか報告されているが、室温で動作する強誘電性液晶で
化学的に安定なものはまだ少なく実用にたえつるものは
なかった。またこれまでのネマティック液晶のセルと同
様に、基板表面に配向膜を形成して液晶分子を一方向に
配列させた場合には、セル内全面にわたって均一な配向
状態を実現する事は困難で、特に。

ネマティック液晶の配向膜として通常使用されているポ
リイミドや、ＰＶＡをそのまま用いた場合にはきれいな
配向はえられず、偏光顕微鏡で観察すると、多くの欠陥
が生じている事がわかる。

また電圧無印加時における液晶分子の配向状態にバラツ
キが大きく、そのため同一条件において作製したセル間
でも電圧を印加していない状態での透過光量のバラツキ
が大きかった。

このため電圧無印加の状態を１つの表示状態として使用
する事はできず、常に、（至）、あるいは←の電場を印
加しておく必要があった。

本発明は、前述のような従来技術の欠点を解決し、従来
のネマチック液晶の二周波駆動方式から、はっきりとし
たしきい値特性をもった強誘電性液晶を用いた直流電界
により駆動可能な液晶ライトパルプを提供するものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題を解決するため本発明の液晶ライトパルプは、
第１図に示すように、透明電極４を内面に形成し、その
上に成膜されて更に水平配向とは異なる配向処理が施さ
れて方位づけがなされたポリイミドを主成分とした配向
膜５を持つ第１のガラス基板１と、透明電極３を内面に
形成し、その上に水平配向膜６を成膜した第２のガラス
基板２とを、互いに配向膜を内側にして空隙１１をもた
せて対向させ、該空隙１１内に強誘電性液晶１２を充た
してなる。

本発明に用いられる第１、第２のガラス基板及び透明電
極としては、従来公知のものを用いうる。

透明電極は、各ガラス基板にパターンニングにより形成
される。

で示される繰りかえし単位を有するポリマーが望ましい
、かかるポリイミドは、液晶分子の長軸を配向膜に平行
に、かつ方位づけされた方向に沿って配列させる役割を
持つ。

この配向膜は、後述する実施例の如くまずポリイミドの
前駆体であるポリイミド酸溶液を第１のガラス基板上に
塗布し、乾燥後、所定のエツチング処理を行って所定の
表示部を形成し、次に焼成して架橋重合させポリイミド
としてさらにラビングにより所定の方位づけを行うこと
により形成する。ラビング前の膜厚としては１００　Ｘ
〜ｚｏｏｏ！程度形成するのが配向の信頼性及び、配向
膜の透明度の上で望ましい。

第２のガラス基板側の水平配向膜は、液晶分子の長軸を
ガラス基板に平行に配列させるものでありそのためのシ
ランカップリング剤としては、ｒ−（２−アミノエチル
）アミノプロピルトリメトキシシランや、ｒ−グリシド
キシプロビルトリメトキシシランなどを用いることがで
き、特にｒ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリ
メトキシシランが望ましい。

また金属酸化物としては、シリコン、チタン、亜鉛ジル
コニウムの酸化物を用いることができ、特に二酸化シリ
コンが望ましい。

この水平配向膜は、後述する実施例の如くシランカップ
リング剤を基板表面に吸着させ、単分子膜を形成するか
金属酸化物の薄膜を基板表面に。

成膜することにより形成する。金属酸化物薄膜の膜厚と
しては２００Ｘ〜２０００　Ｘ程度形成するのが配向の
信頼性及び、電気特性の点から望ましい。

本発明で用いる強誘電性液晶は１例えばｐ　−（ｎ−オ
クチルオキシ）フェノキシ−ｐ　−ｎ−オクチルオキシ
ベンゾエートと、不整炭素を有する光学活性なｐ−アミ
ロキシ・フェノキシ−ｐ　−ｎ−へキシルオキシベンゾ
エート及びｐ−アミロキシ・フェノキシ−ｐ　−ｎ−オ
クチルオキシベンゾエートの３成分を重量比で１：１：
１の比率で混合したものである。

この液晶は、室温及び比較的低温の温度範囲内で強誘電
的性質をもつ、カイラルスメクチックＣ相を示す。

〔実施例１〕 第１図に示すように第１のガラス基板１上にパターニン
グした透明電極４を形成し、その上にく日立化成■製）
を、Ｎ−メチル−２−ピロリドンにて１０倍に希釈し、
スピンナーにて塗布した。

１５０℃で２０分間乾燥した後、その上からポジタイプ
のフォトレジスト（商品名０ＦＰＲ−８００東京応化（
社）廉）を塗布し、露光後アルカリ現偉液にてレジスト
の現像と同時にポリイミド膜のエツチングをおこない、
表示部以外の配向膜を除去した。

フォトレジストを剥離した後ポリイミド膜を３５０℃で
（資）分間焼成して架橋重合させ、ラビングにより方位
づけをおこなって方位づけがなされた配向膜５を形成し
た。対向する側のｉ２のガラス基板２上には、パターニ
ングした透明電極３を形成するとともに所定位置ネガタ
イプ・フォトレジスト（商品名ＯＭ８羽東京応化＠］ｌ
）を２μｍの膜厚にスピンナーで塗布し、露光現像して
図には示されないスペーサを形成した。

さらにｒ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメ
トキシシランからなるシランカップリング剤（商品名８
　Ｈ６０２０シランカップリング剤。

東し・シリコーン＠］ｌｌりのエタノール溶液中に５分
間浸漬した後、１２０℃、３０分間乾燥して水平配向膜
６とした。

この２枚の基板１，２を互いに配向膜５，６を内側にし
て対向させ、スペーサーの膜厚に等しいギャップを保つ
ようにして１周辺部を接着剤にてシールすることにより
第１図に示したような液晶セルを形成した。

このセル中に％９　　（”−オクチルオキシ）フェノキ
シｐ　−ｎ−オクチルオキシベンゾエートと不整炭素を
有する光学活性な、ｐ−アミロキシ・フェノキシ−ｐ　
−ｎ−へキシルオキシベンゾエート及びｐ−アミロキシ
・フェノキシ−ｐ　−ｎ−オクチルオキシベンゾエート
の３Ｘ分を重量比で１：１：１の比率で混合した液晶を
注入した。この液晶は２５°Ｃから３６．５°Ｃのあい
だでカイラルスメクチックＣ相を示した。これにより液
晶ライトバルブが形成された。

この液晶ライトバルブに＋８ｖと一８ｖの方形波をくわ
えて動作させたところ、光軸の傾きは３０’の変化を示
した。

第１図に示すようにさらに偏光板８．９　（ＬＣ−８１
−１８三立電ｍ＞を二枚互いに匍度偏光方ラスト比かえ
られた。

図１に、この液晶ライトバルブの印加電圧−光透過特性
を示す。第２図の横軸は印加電圧υを示し、縦軸は透過
光量を示している。

第２図において印加電圧は、ラビングによる方位づけを
した第１の基板にかかる電圧を示している。図かられか
るように一９ｖ印加時と、ｏｖの無印加時では、１割く
らいの光量変化しかないが。

＋３Ｖから＋６ｖにかけて急激に透過光量が変化する特
性を示す。このため、光透過の状態を保持するために負
の電圧を印加する必要はなく、無印加のままでよい。

また、この液晶ライトバルブに、加Ｖ万形波を加え、３
３°Ｃにて、動作させたところ、立ちあがり、立ちさが
りとも、約３００μ就の速度で応答した。

第３図に、印加電圧波形と、この波形に対応した液晶ラ
イトバルブの光透過特性を示す。この液晶ライトパルプ
を、８０’Ｃ５００％び、６０’Ｃ湿度９５％で２０ψ
権す試験後も液晶の転移温度、及び配向状態、動作特性
に変化はなく高い信頼性を示した。

〔実施例２〕 第１図に示すように第１のガラス基板ｌ上にバつポリイ
ミド溶液（商品名ＰＩＱポリイミド？ｉ＆日立北成■製
）をＮ−メチル−２−ピロリドンにて１０倍に希釈し、
スピンナーで塗布した。

１５０°Ｃで加分間乾燥した後、その上からポジタイプ
の７オトレジスト（商品名０ＦＦＩ（−８００、東京応
化■製）を塗布し、露光後、アルカリ現像液にて、レジ
ストの現像と同時にポリイミド膜のエツチングをおこな
い、表示部以外の配向膜を除去した。

フォトレジストを剥離した後、ポリイミド膜を。

３５０°Ｃで３０分間焼成して、Ｖ化させ、ラビングに
より方位づけをおこなって方位っけがなされた配向膜５
を形成した。対向する伜の第２のガラス基板２には、パ
ターニングした透明電極３上に（商品名アトロンＮ５ｉ
−５ＱＱ、日本ソーダ（社）製）を塗布し、乾燥ｖｋ５
００°Ｃ１１５分間焼成して、基板表面に膜厚の８１０
！膜を形成した。

さらに、第２のガラス基板２の所定位置に感光性ポリイ
ミド樹脂（商品名フォトニース、ｕｋＬ−３１００東し
く社）凄）を、２μｍの膜厚となるよう塗布した後、非
表示部分にライン状に樹脂が残るよう、ｊｌ光、現像し
て図には表示されないスペーサーを形成した。

この２枚の基板を互いに配向膜５．６を内側にして対向
させ、スペーサーの膜厚に等しいギャップを保つように
して周辺部を接着剤にてシールすることにより液晶セル
を形成した。

このセル中に、実施例１にて用いた強誘電性液晶を注入
した。これにより液晶ライトパルプを形成した。

この液晶ライトパルプに＋８ｖと一８ｖの方形波をくわ
えて動作させたところ、光軸の傾きはぎの変化を示した
。さらに第１図に示した偏光板８．９として商品名ＮＰ
ＦＩ１００（日東電工＠］ｌｌりの偏光板を二枚互いに
圓度偏光方向がずれるよう配置して透過光強度を測定し
たところ、１０．５のコントラスト比かえられた。

第４図に、この液晶ライトパルプの印加電圧−光透過特
性を示す。第４図の横軸は印加電圧（至）を示し、縦軸
は透過光量を示している。

実施例１と同様に、−９Ｖから＋１ｖ附近までは透過光
量はほとんど変わらす、＋２Ｖから＋４Ｖの間で急激な
変化を示している。

また、この液晶ライトパルプに、２０Ｖ方形波を加え、
３３°Ｃにて、動作させたところ、立ちあがり、立ちさ
がりとも、約３００μ就の速度で応答した。

このライトバルブを、８０°０５００時間及び、６０゜
Ｃ湿度９５％で２００時間の試験後も液晶の転移温度、
及び配向状態、動作特性に変化はなく高い信頼性を示し
た。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、透明電極を内面に形成し
、その上に成膜されて更に配向処理が施されて方位づけ
がなされたポリイミドを主成分とした配向膜を持つ第１
のガラス基板と、透明電極を内面に形成し、その上に水
平配向膜を成膜した第２のガラス基板とを、互いに配向
膜を内側にして空隙をもたせて対向させ、該空隙内に強
誘電性液晶を充たしてなる液晶ライトパルプなので、容
易に光軸の一方向にそろった均一な配向のセルを形成す
る拳が可能となった。

また、対向するガラス基板に異なる特定の配向膜を形成
したことにより、電圧無印加時においても液晶分子のセ
ル内における一様な配列を実現し、さらに明確なしきい
値特性を持たせることが可能となった。

このため光透過の状態、あるいは光遮断の状態のうち１
方は電圧を印加しなくともよく、他の１方の状態の時に
のみ電圧を印加すればよい。また、明確なしきい値特性
を持つために、常に安定した表示特性かえられる。

よって１本発明により簡単な駆動回路により室温で高速
動作可能な、液晶プリンタヘッドに用いられる液晶ライ
トパルプが提供できる０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶ライトパルプの構造の一例を示す
断面図、第２図は本発明の実施例１に係るライトパルプ
°の印加電圧を光透過特性との関係を示すグラフ、第３
図は本発明の実施例１に係るライトパルプの印加電圧波
形とこの波形に対応した光透過特性とを示すグラフ、第
４図は本発明の実施例２に係るライトパルプの印加電圧
と光透過特性との関係を示すグラフである。 １・・・第１ガラス基板 ２・・・第２のガラス基板 ３．４・・・透明電極 ５・・・方位づけされた配向膜 ６・・・水平配向膜 ７・・・シール接着剤 ８．９・・・偏光板 １４１　図 渫　２　凹

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明電極を内面に形成し、その上に成膜されて方
   位づけがなされたポリイミドを主成分とした配向膜を持
   つ第１のガラス基板と、透明電極を内面に形成し、その
   上に特定の方位づけのされない水平配向膜を成膜した第
   ２のガラス基板とを、互いに配向膜を内側にして空隙を
   もたせて対向させ、該空隙内に強誘電性液晶を充たして
   なることを特徴とする液晶ライトバルブ。
2. （２）前記特定の方位づけのされない水平配向膜をシラ
   ンカップリング剤により形成した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。
3. （３）前記特定の方位づけのされない水平配向膜をＳｉ
   Ｏ＿２、ＴｉＯ＿２などの金属酸化物により形成したこ
   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。