JPS6258486B2 - - Google Patents

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JPS6258486B2
JPS6258486B2 JP58005052A JP505283A JPS6258486B2 JP S6258486 B2 JPS6258486 B2 JP S6258486B2 JP 58005052 A JP58005052 A JP 58005052A JP 505283 A JP505283 A JP 505283A JP S6258486 B2 JPS6258486 B2 JP S6258486B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はたとえば液晶表示装置や液晶−光シヤ
ツタ等の様に多くの駆動点に対し任意の電圧を印
加するものについての改善に関する。
この１例としては、近年提案されている液晶−
光シヤツタアレイがある。これは電気画像信号を
光の形で電子写真感光体に与えるために、液晶の
光学変調機能を利用し、この変調部をアレイ状に
並べてこれに光をあて、その透過光を選択的にと
り出すものである。
この液晶−光シヤツタアレイの利点として挙げ
られることは、 １ 電子写真プリンタに用いた場合、プリンタと
しての装置が小型化できること、 ２ LBP（レーザビームプリンタ）で使用される
ポリゴンスキヤナの様な機械的駆動部分がない
ために騒音がなく、また厳しい機械的精度の要
求が小さいこと、 などがある。このような利点を要することはお
のずから信頼性の向上、軽量化および低コスト化
の可能性を生みだすものであるが、実際には種々
の障害がある。この点について以下に例を挙げて
説明する。
第１図は最も容易に理解されるであろう液晶シ
ヤツタアレイ構成例を示すものである。
第１図に示す様にシヤツタの開口部１が設けら
れ、他の斜線部分は洩れ光が生じない様にするた
め、通常マスクが施される。液晶は、基板２の内
壁面に設けた信号電極３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３
ｄ……とこの信号電極３と対向して配置した共通
電極４の間に封入されている。共通電極４は、ガ
ラス、プラスチツクなどの透明板よりなる基板
（図示せず）の上に形成されており、又信号電極
３を設けている基板２も同様にガラス、プラスチ
ツク板などの透明板を用いることができ、かかる
基板間はポリエステルフイルム、ガラスフアイバ
ーを混入させたエポキシ接着剤やフリツトガラス
などのシールスペーサーで一定間隔に保たれてい
る。信号電極３と共通電極４は、酸化インジウ
ム、酸化錫やITO（酸化錫を5wt％含有させた酸
化インジウム）などの透明導電膜により形成で
き、それぞれリード線５および６が引き出され、
シヤツタアレイ駆動回路（図示せず）に接続され
る。
第２図は、第１図の平面図で示した液晶−光シ
ヤツタアレイの断面図で、このシヤツタアレイの
動作の一例を示している。
このシヤツタアレイの開閉は、電圧印加する信
号電極３，３ａ，３ｂ，３ｃ、……を選ぶことに
より、信号電極３と対向する共通電極４との間に
液晶９の配向状態を制御して、照射光Ｉに対して
透過光Ｔを決めることができる。
第２図において、偏光板７と８は、クロスニコ
ルの状態で配置され、さらに２枚の基板には偏光
板７と８の偏光方向に対し液晶９の初期配向方向
が45度の方向となる様にラビング処理などの方法
により配向処理されている。この際、液晶９とし
ては正の誘電異方性をもつ液晶（Ｐ型液晶）が使
用されている。
このような設定のもとに信号電極３ａ，３ｂ，
３ｃ……に印加する電圧を選び、共通電極４は通
常接地させる。
図において信号電極３ｂには比較的大きな電圧
を印加したものであり、このとき一例としてはＰ
型液晶分子はセル面に対しほぼ垂直に配向する。
このとき、照射光Ｉは信号電極３ｂ部では透過し
ない。これに対し、信号電極３ａと３ｃにはゼロ
あるいは閾値以下の比較的小さな電圧を印加する
と、この部分のＰ型液晶分子は、配向状態を変
え、照射光Ｉは透過光Ｔとなつて透過する。この
動作方法では照射光Ｉとしては、単色光を用いる
方がより大きなコントラストがとれるが、白色光
源でもコントラストは得られる。
以上の様な動作を繰り返すことにより、シヤツ
タアレイは感光体に画像信号を与えていく。
しかしながら、前例に挙げた液晶の駆動は、最
も簡単な構造を有している反面、第１に駆動速度
が遅いという欠点があつた。これは、シヤツタの
オフ状態、すなわち強電解による液晶の配向状態
からシヤツタのオン状態への変化がゼロ電界ある
いは弱電界下で液晶の初期配向状態（ラビング処
理などにより得られる）への自然復帰力のみに依
存しているためである。さらに低コスト化を実現
する上で重大な障害があつた。それは第１図のよ
うな形式で開口部を並べる場合、たとえば形成画
像の画素密度を10dot／mmとし、A4の短手長さを
有するシヤツタアレイに設計しようとすると、信
号電極は約2000個必要とすることになり、それぞ
れを駆動するドライバーの数も2000個いることに
なる。
ドライバICの数は50ピンのICであれば40個使
用しなければならない。ここで、おのずからコス
トを下げることは制限されてしまう。
このため共通電極を複数行に分割して、信号電
極とマトリクス対応にさせることで信号電極の数
を減らし、共通電極の各行に対し時分割してシヤ
ツタ開閉を行なわせることが考えられているが、
液晶シヤツタアレイの場合、シヤツタ開閉を行な
つている行以外のシヤツタオフ状態の開閉部から
も光が透過するなど、充分な性能を有するものが
なかつた。
本発明の目的は前述の問題点を克服し、すなわ
ち低コスト化を実現でき、且つ信頼性を向上さ
せ、さらに誤動作のない確実な性能を発揮できる
時分割電圧印加方法を提供することにある。
すなわち本発明は、互いに対向した複数の帯状
電極を交差させてマトリクス状とした電極構造を
有し、行ごとに時分割で電圧を印加するものであ
り、アドレスしている行のうちの選択された交差
点に印加される電圧が他の非選択交差点に印加さ
れている電圧と逆の方向に印加されるようにした
ことを特徴とする時分割電圧印加方法にあり、さ
らに付加的には前記互いに対向した複数の帯状電
極の前記交差点においては、強誘電性液晶（カイ
ラルスメクテイツク液晶Ｃ）を介して対向してい
ることに今１つの特徴を有している。
以下図面に従つて本発明を説明する。
第３図以下は本発明の概略構成図である。
第３図ａおよび第３図ｂは本発明が適用される
電極構造例であり、基本的に第１の電極配置基板
上にC1，C2，…Ｃo，…からなる複数の帯状の共
通電極を行をなして配置し、これと対向、交差さ
せて第２の電極配置基板上にS1，s1，S2，s2，
…，Ｓo，ｓo，…からなる複数の帯状の信号電極
を列をなす様にマトリクス状にして配置される。
また、第３図ａは桝目状に前記対向する電極の交
差点A1，A2，…A1′，A2′…，A1″，A2″，…，…
をマトリクス状としたものであり、第３図ｂは斜
行状に前記交差点a1，a2…，a1′，a2′，…a1″，
a2″，…，…，をマトリクス状としたものであ
る。
本発明は上記交差点に発生させる電圧の方向を
点順次、あるいは線順次で時分割して任意に与え
るものであり、アドレスされない行における交差
点についてはすべて電圧の方向を一定に保つもの
である。第３図ａに示す様な電極構造の例では、
本発明における電圧印加の一例を第４図ａに示
す。第４図ａにおいて時間ｔoは共通電極Ｃoから
なる行をアドレスする時間を示す。行をなす共通
電極においてはアドレスする行に例えば＋Ｖの電
圧を印加し、それ以外のアドレスされない行には
−Ｖの電圧を印加する。従つて時間ｔoにおいて
は共通電極Ｃoのみに＋Ｖの電圧を印加し、他の
共通電極…，Ｃo-1，Ｃo+1，Ｃo+2，…においては
−Ｖの電圧を印加することになる。
一方、列をなす信号電極に与える信号電圧は、
前記＋Ｖより適当に大きな電圧と、前記−Ｖと＋
Ｖとの間の電圧値を選ぶ。この一例として、＋2V
と０を選ぶことができる。
第４図ａにおいては、各交差点のうち代表とし
てA1，A2，A1′，A2′，A1″，A2″の電圧方向を示
す。図中○×で示したものは電圧の方向が前記の第
２の電極基板側から第１の電極基板側に向くこ
と、すなわち第２の電極基板側の電位が第１の電
極基板側の電位よりも大きいことを示す。また図
中○・で示したものはその逆であることを示す。以
下、時系列に従つてこの電圧方向の様子を説明す
る。時間ｔoにおいて共通電極Ｃo行以外の行にお
ける交差点での電圧の方向がすべて○×であること
を示す。共通電極Ｃo行以外の行にはすべて−Ｖ
が印加されている。これに対して各信号電極…，
Ｓo，Ｓo+1，…に印加されている電圧は＋2Vであ
るか０であるかであるので、いずれにしても信号
電極の電位の方が高く、電圧の向きとしては○×で
ある。
次に共通電極Ｃo行の交差点については、信号
電極に印加される電圧が＋2Vの場合、共通電極
Ｃoに印加される電圧＋Ｖよりも大きく、電圧の
方向は○×である。ところが信号電圧が０である場
合にはＣoに印加されている電圧＋Ｖよりも小さ
いため、この場合交差点における電圧の方向は○・
となる。すなわち共通電極に印加される電圧が＋
Ｖであり、信号電極に印加される電圧が０の場合
のみ交差点における電圧の方向が○・となる。
第４図ａにおいて共通電極Ｃoのなす行をアド
レスする時間ｔoにおいては交差点A1が○×，A2が
○・となることを示している。次に時間ｔo+1は共
通電極Ｃo+1行がアドレスされる時間である。こ
のとき共通電極…，Ｃo，Ｃo+1，…のうちＣo+1に
対して＋Ｖが印加され、他の共通電極には−Ｖの
電圧が印加される。
第４図ａにおいて、時間ｔo+1で信号電極Ｓo，
Ｓo+1ともに＋2Vの電圧を印加した例を挙げた。
したがつて交差点A1′，A2′ともに○×である。この
とき他の行は共通電極に印加されている電圧が−
Ｖであるためにこれらの行に対する交差点A1，
A2，…A1″，A2″，…はすべて電圧の方向は○×と
なつている。同様に時間ｔo+2においては共通電
極Ｃo+2が＋Ｖであり他の共通電極はすべて−Ｖ
である。このときＳo，Ｓo+1にそれぞれ０，＋2V
の電圧が印加されているので、Ｃo+2とＳoとの交
差点A1″においては電圧方向は○・であり、Ｃo+2と
Ｓo+1との交差点A2″においては○×となる。もちろ
んその他の行に対応する交差点においては○×とな
る。
以上の様にして行をなす共通電極…，Ｃo，Ｃo
＋１，…のいずれかを＋Ｖにし、他の行を−Ｖにし
てアドレス行を決め、更に列をなす信号電極、…
Ｓo，Ｓo+1，…に＋2Vか０かの信号電圧を選択的
に与えることによりアドレスされる行のうちの信
号電圧が０である場合のみ、対応する交差点にお
いて、その他の交差点における電圧の方向と逆の
電圧の方向にすることができる。
このことは第３図ｂにおける構成においても同
様である。この構成における電圧印加のタイムチ
ヤートを第４図ｂに示す。時間t1，t2，t3はそれ
ぞれ共通電極C1のみに＋ＶをC2，C3には−Ｖを
印加した時間t1，C2のみに＋Ｖを、C1，C3には
−Ｖを印加した時間t2，C3のみに＋Ｖを、C1，
C2には−Ｖを印加した時間t3を示す。時間t1にお
いては、交差点a1，a2のうちa2のみ○・、時間t2に
おいては交差点a1′，a2′の両方とも○・、時間t3に
おいては交差点a1″，a2″のうちa1″のみ○・となる
例を挙げた。
この様に、アドレスした行のうちの選択された
交差点における電圧の方向が他の非選択交差点に
おける電圧の方向と逆方向にすることができると
いうことにおいては、例えば前記複数の共通電極
のうちアドレスする行のみに−V′、他の行には
＋Ｖとし、列をなす信号電極においては一例とし
て−2V′か０の信号電圧を供給し、−V′によりア
ドレスされた行のうち信号電極の電圧を０にした
交差点においてのみ電圧の方向を他の交差点と逆
向きにすることができる。すなわちアドレスされ
ていない行の共通電極の電位は＋V′であり、信
号電圧は−2V′，０であり、いずれも＋V′より低
い電位であるからであり、またアドレスされてい
る行の共通電極の電位は−V′であり、信号電圧
のうち−2V′をとるものは、共通電極より低い電
位であるのに対し、信号電圧０をとるもののみが
アドレスされる共通電極より高い電位となつてい
るからである。
上記した信号電圧の−2V′あるいは０、あるい
は共通電極に印加する＋V′，−V′という電圧値は
本発明の主旨に反しない限り多少の変動は可能で
あることは当然である。すなわち信号電圧のう
ち、上記の−2V′として例を挙げたものをB1，０
として例示した値をB2，＋V′として例示した値を
B3，−V′として例示した値をB4と置きかえればあ
る程度充分な余裕を有した範囲でB1＜B4＜B2＜
B3という関係を保つておけば良い。同様に前述
の＋2V，０，−Ｖ，＋Ｖと例示した値をそれぞれ
b1，b2，b3，b4と置きかえるとb1＞b4＞b2＞b3と
いう関係であれば良い。すなわち、本発明の方法
は共通電極に印加する電圧のうちアドレスされる
行の電圧値をD4，アドレスされない行の電圧値
をD3、信号電圧のうち、実質上交差点における
電圧の方向を他の交差点と逆にする電圧値を
D2、他の行における交差点と同じ方向に保つ電
圧値をD1とすると、D2−D4の符合のみがD2−
D3，あるいはD1−D4，また、D1−D3の符合と異
ることが特徴となつている。
かかる本発明は時分割電圧印加方法において従
来は多く問題となつていた電極間のクロストーク
や誤動作は一切生じることがない。すなわち、一
方向の電圧と逆方向の電圧とにより異なる状態を
もたらせる素子の駆動方法として用いるに最適で
ある。その最適な素子として例えば、上記の交差
点に強誘電性液晶を挾持させた画像表示装置、あ
るいは従来技術例として引用した光シヤツタアレ
イ等が挙げられる。強誘電性液晶の詳細な動作に
ついてはApplied Physics Letters 36(11)１
June 1980「Submicrosecond bistable
electrooptic Switching in Liquid crystals」等
の多くの報告があり、ここにはその動作について
は簡単に述べる。
第５図において１１は強誘電性液晶分子（例え
ば、カイラルスメクテイツク液晶）であり、図に
示す様な細長い分子で、その長軸方向と短軸方向
とで屈折率異方性を示す。この液晶において特徴
的なことは図中に示した矢印１２，あるいは１３
の様な電界の方向に対して、それぞれ分子の配向
方向が変わることである。すなわち一例としては
第５図ｂに示す様に前述の○・方向１２の電界に対
する分子の配向方向と○×方向１３の電界に対する
分子の配向方向が角度２θをなす。またこの電界
を与えることによる分子の配向変化の応答の素速
いこともこの液晶の特徴であり、その応答速度は
数μsecの高速性も得られる。この液晶を挾持し
た液晶セルの両側に対して例えば○×方向の電界に
よる分子の配向方向と平行に偏光方向を有するポ
ラライザ１４およびクロスニコルの配置となるよ
うにアナライザ１５をセツトした場合、セル内の
分子配方向が○×方向の電界による配向方向である
場合には、入射光に対して複屈折がおこらないた
めにアナライザで光がカツトされ光を透過せず○・
方向の電界による配向方向である場合には複屈折
の作用により光が透過する状態が得られる。
この様な強誘電性液晶を例えば前述の第３図ｂ
の電極構造を有する電極基板間に挾持させること
ができる。この場合において少なくとも、前述の
第１の電極基板上の共通電極および第２の電極基
板上の信号電極の対向交差点においてはこれら電
極はIn2O3，ＳoO2，ITO等の透明なものとするこ
とが望ましい。また、前記交差点以外の部分には
不要な洩れ光が生じない様に遮光マスクを施すこ
とが望ましい。この液晶セルにおいて例えば第４
図ｂに示すタイムチヤートにより、前述の説明と
同様電圧を印加する。この場合、それぞれの交差
点における電圧の方向は第４図ｂに示す様にな
る。第６図において特に時間t1における状態を示
す。各交差点における○・１２および○×印１３は前
記電圧の方向を示すものであり、また矢印はその
時の液晶分子の配方向である。
図中１４，１５は前記ポラライザ、およびアナ
ライザの偏光方向を示す。すなわち時間t1におい
ては図中に示した交差点のうち○・方向の電圧方向
であるa2のみを光が透過する状態が得られる。第
４図ｂに示すタイムチヤートに従えば時間t1にお
いては図示した交差点においてa2のみが光透過、
時間t2においてはa1′，a2′ともに光透過、時間t3に
おいては交差点a1″のみが光透過し、繰り返しサ
イクルにおける次の時間t1にはa1，a2ともに光透
過しない状態が得られる。この間もちろんアドレ
スされていない行における交差点はすべて光を透
過しない。
以上の様に強誘電液晶を用いた時分割駆動の光
シヤツタアレイが実用的となる。前記の説明にお
いては、共通電極を３行に分割した場合を挙げた
が、この行数は２行以上いくらにでも分割可能で
あることは当然理解されるであろう。
以上の様に本発明によれば、確実に光の透過
（オン）遮断（オフ）を制御する光シヤツタアレ
イを提供することができる。更に、シヤツタアレ
イのオンとオフを確実にするために、特にオフ状
態を確実に得ることにより高信頼性を促進するた
めに第７図に示す様なタイムチヤートで動作を行
なわせることができる。これは行ごとのアドレス
時間、t1，t2，t3，…それぞれの時間の終端部に
必ずオフの信号を入れる時間τを設けることであ
る。これは行をなす共通電極において時間τには
前述の電圧D3を入れるか、あるいはすべての信
号電極に電圧D1を入れるかいずれの方法を行な
つても良い。またはこの両方を同時に行なうこと
で更に確実な動作を行なわせることができる。第
７図は第４図ｂのタイムチヤートに対して共通電
極に時間τにおいてオフ電圧D3を入れたものを
示した。図中、○・はオン状態を、○×はオフ状態を
示している。
本発明で示した様な時分割電圧印加方法によれ
ば、従来技術で指摘した様なドライバの数を大き
く減少させることができる。すなわち、従来例に
対し電極数が大きく減ることである。たとえば、
前述した様に３行時分割によれば、従来技術の1/
３に行数３を加算した数で良いことがわかる。
本方式における様な時分割駆動法は、また本質
的に１ライン分の画素を複数行に分割して記録さ
せるものであり、記録する１ラインの画素をそろ
えるためには従来時分割方式と同様ラインメモリ
などを用いて信号を修正してやればよい。又、第
８図は、液晶シヤツタアレイを用いて光信号を感
光体に与えるための概略構成を示している。但
し、帯電器等は省略してある。１６は液晶−光シ
ヤツタアレイ、１７は感光ドラム、１８は光源
（螢光燈など）、１９はセルフオツクレンズアレ
イ、２０は集光カバーである。先に述べた様に液
晶−光シヤツタアレイを用いた場合、プリンタは
従来のLBPに比べコンパクトな形にまとめること
ができる。
また、本発明は第３図ａで示した様な電極構成
例において、強誘電性液晶を前記交差点に挾持さ
せることにより、点順次あるいは線順次で信号を
走査する液晶テレビ等への広い応用範囲を提供す
ることができる。
以上説明した様に、本発明は新規なる時分割電
圧印加方法を提供し、低コスト、高信頼性ととも
に前記時分割方式を用い多大な応用範囲を広げる
効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の液晶−光シヤツタの平面図であ
り、第２図はその断面図である。第３図ａおよび
第３図ｂは本発明の方法で用いる電極構造の模式
的平面図である。第４図ａおよび第４図ｂは、時
系列で各交差点に印加される電圧の方向を模式的
に示す説明図である。第５図ａは、カイラルスメ
クテイツク液晶に印加される電圧の方向に対する
動作を模式的に示す斜視図であり、第５図ｂはそ
の平面図である。第６図は第４図ｂに示す時間t1
における動作モードの態様を模式的に示す説明図
である。第７図は時系列で各交差点に印加する電
圧の別の態様を示す説明図である。第８図は液晶
シヤツタを用いて光信号を感光体に与えるための
概略構成を示す斜視図である。 １……シヤツタの開口部、２……基板、３……
信号電極、４……共通電極、５，６……リード
線、７，８……偏光板、９……液晶、１１……カ
イラルスメクテイツク液晶、１２，１３……電圧
の方向、１４，１５……偏光方向。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに対向した複数の電極を交差させてマト
    リクス状とした電極構造を有し、該電極構造のう
    ち一方の複数の電極を行電極とし、該行電極ごと
    に時分割で電圧を印加する時分割電圧印加方法に
    おいて、アドレスされる行電極のうちの選択され
    た交差点に印加される電圧が、その行電極上の他
    の交差点及びアドレスされていない行電極上の交
    差点に印加される電圧の方向と逆の方向で印加さ
    れることを特徴とする時分割電圧印加方法。 ２ 共通電極と信号電極を交差させてマトリクス
    状とした電極構造を有し、該共通電極ごとにアド
    レスする電圧を印加する時分割電圧印加装置にお
    いて、前記信号電極にアドレスされた共通電極へ
    の印加電圧を基準にして互いに逆極性の関係で、
    且つアドレスされていない共通電極への印加電圧
    を基準にして互いに同一極性の関係にある信号電
    圧を選択的に印加する手段を有する時分割電圧印
    加装置。
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