JPH0228620A - 液晶シャッタ - 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、液晶を用いて光の透過・遮断を制御する液晶
シャッタに関するものである。

〔従来の技術〕

近年、電子写真式プリンタ等の光制御素子として、液−
晶を用いて光を透過・遮断する液晶シャッタが使用され
るようになってきている。

このような液晶シャッタは、多数の微小なセグメント電
極を一方向に多数配列形成しこのセグメント電極の形成
面に配向処理を施した第１の基板と、この第１の基板面
の各セグメント電極と対向するコモン電極を形成しこの
コモン電極の形成面に配向処理を施した第２の基板とを
対向配置させ、この両基板間に液晶を封入し、がっ、前
記両基板の外面側に一対の偏光板を配置したものである
。

この液晶シャッタでは、各セグメント電極とコモン電極
とが対向している部分が、光の透過・遮断を制御するた
めの多数の微小シャッタ部を形成している。

この種の液晶シャッタとしては、米国特許４３８６８３
Ｂに示されるようなＴＮ（ツィステッド・ネマティック
）型、米国特許４７４５４３３に示されるようなＧＨ（
ゲスト・ホスト）型、米国特許４５８９５７４　、米国
特許４５９５２５９　、および特開昭５８−１７８６２
０号に示されるような複屈折制御型、米国特許４５９１
８８Ｂに示されるような強誘電性液晶を用いた強誘電性
液晶型が知られている。これら液晶シャッタのうち、複
屈折制御型は、ＯＮ光量が多く、高コントラストで、か
つ高速応答が可能であり、また、強誘電性液晶型は、理
論的に、より一層高速度の応答が可能であることから、
これらの液晶シャッタを電子写真式プリンタの光制御素
子として応用してプリント速度を速くすることが研究さ
れている。　上記複屈折制御型および強誘電性液晶型の
液晶シャッタは、一対の基板間に液晶を所望の方向へ均
一に配向させて封入し、この液晶の外側に、偏光軸（透
過軸または吸収軸）を互いにほぼ直交または平行にした
一対の偏光板を配置させ、前記一対の偏光板のうちの少
なくとも一方を前記液晶のディレクタの方向と交差する
ように配置したものである。そして、これらの液晶シャ
ッタは、液晶に電界を印加することにより液晶の複屈折
性を変え、これによって液晶を通過する光の偏光状態が
変えられ、その結果出側の偏光板を通過する光が制御さ
れるものであり、液晶の複屈折効果を利用して光の透過
・遮断を制御する複屈折型の液晶素子である。

電子写真式プリンタの光制御素子として使用される液晶
シャッタは、多数の微細なシャッタエレメントを１行ま
たは複数行で一方向へ配列されており、この液晶シャッ
タを形成する基板は長四角形である。そして、従来の液
晶シャッタは、一対の基板間に挾まれた液晶を所定の方
向に均一に配向させるために、前記一対の基板の内面に
は配向処理が施されている。この配向処理の方向は、ラ
ビング等による配向処理を容易にするために、長四角形
の基板の長手方向に処理され、一対の偏光板の少なくと
も一方の偏光板の偏光軸は、前記配向処理に従って配向
した液晶のディレクタと所望の角度で交差する方向に配
置されている。

第１９図は、従来の複屈折効果を用いた液晶シャッタに
おける両基板の電極形成面に施す配向処理の方向と、一
対の偏光板の透過軸の方向を示したもので、Ａ１は上基
板１の配向処理方向、Ａ２は下基板２の配向処理方向、
Ｂ、は上偏光板の透。

過軸、Ｂ２は下偏光板の透過軸を示している。両基板の
配向処理方向Ａ、、Ａ２は、図示のように液晶シャッタ
の長さ方向すなわちシャッタエレメントＳの配列方向と
ほぼ平行とされるか、あるいはこれとほぼ直交する方向
とされている。なお、上基板の配向処理方向Ａ１と下基
板の配向処理方向Ａ２とは互いに逆方向である。また、
上下の偏光板のうち、入射側の偏光板例えば上偏光板の
透過軸Ｂ１は、上記配向処理方向Ａ、、Ａ２に対してほ
ぼ４５°の角度で交差しており、出射側の下偏光板の透
過軸Ｂ２は、図示のように上偏光板の透過軸Ｂ１に対し
てほぼ直交するか、あるいは上偏光板の透過軸Ｂ１とほ
ぼ平行になっている。

このような液晶シャッタは、元厚から照射された光の透
過・遮断を制御するものであるため、照射された光によ
って加熱され、外部雰囲気よりも温度が高くなっている
。また、上記液晶シャッタは、その動作特性が温度によ
って変化するので、動作特性を安定させるために液晶の
温度を最適動作温度に保つ必要がある。このため、この
液晶シャッタでは、その−面にシャッタエレメント列の
両側に沿わせてヒータを配置して、周囲の温度の変化に
よる液晶温度の変化をヒータによって補償するようにし
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述した液晶シャッタは、光の照射によって液
晶の温度が上昇すると、ＯＮ光量およびＯＦＦ光量が共
に変化し、コントラストが低下する。また、従来の液晶
シャッタは、液晶の温度をヒータで補償しているのにも
かかわらず、周囲の温度の変化によってシャッタＯＮ時
とＯＦＦ時の透過光量が変動するという問題をもってい
た。

すなわち、第２０図および第２１図は、従来の複屈折効
果を用いた液晶シャッタについて、周囲温度が２０℃で
あるときに液晶シャッタをヒータで加熱してシャッタ温
度を５０℃に温調するときの時間経過にともなう液晶シ
ャッタの中央部（シャッタエレメントＳの配列部）の温
度とシャ１７０８時およびＯＦＦ時の透過光量の変化を
調べた結果を示したものである。第２０図は両基板の配
向処理方向Ａ、、Ａ２をシャッタエレメントＳの配列方
向と平行にし、一対の偏光板の透過軸Ｂ２、Ｂ２の方向
をそれぞれシャッタエレメントＳの配列方向に対して４
５°の方向とした液晶シャッタの特性を示しており、第
２１図は両基板の配向処理方向Ａ、、Ａ２をシャッタエ
レメントＳの配列方向に対して直交させ、一対の偏光板
の透過軸Ｂ、、Ｂ２の方向をそれぞれシャッタエレメン
トＳの配列方向に対して４５″の方向にした液晶シャッ
タの特性を示している。なお、この液晶シャッタは１／
２デユーテイで２周波駆動されるもので、シャッタ部は
ＯＮ電界とＯＦＦ電界とが繰返し印加されているときは
ＯＮ状態を保ち、ＯＦＦ電界の連続印加によってＯＦＦ
状態となる。

この第２０図および第２１図に示すように、ヒータによ
って液晶シャッタが加熱され、シャッタ中央部の温度が
上昇し、所定の時間が経過した後、予め設定された５０
℃の温度で安定する。

しかしながら、第２０図に示すように両基板の配向処理
方向Ａ、、Ａ２をシャッタエレメントＳの配列方向と平
行にし、一対の偏光板の透過軸Ｂ、、Ｂ２の方向をそれ
ぞれシャッタエレメントＳの配列方向に対して４５″の
方向とした液晶シャッタでは、シャ１７０８時の透過光
量（以下ＯＮ光量という）およびシャッタＯＦＦ時の透
過光量（以下ＯＦＦ光量という）が、時間の経過ととも
に増加し、約２０分後に安定する。また、第２１図に示
すように両基板の配向処理方向Ａ。

Ａ２をシャッタエレメントＳの配列方向に対して直交さ
せ、一対の偏光板の透過軸Ｂ、、Ｂ２の方向をシャッタ
エレメントＳの配列方向に対して４５″の方向とした液
晶シャッタでは、シャッタＯＮ光量およびシャッタＯＦ
Ｆ光量が、時間の経過とともに減少し、約２０分後に安
定する。

すなわち、第２０図および第２１図に示す液晶シャッタ
は、いずれも時間経過とともにＯＦＦＦＦ光量化する。

そして液晶シャッタのＯＮ状態は、ＯＮとＯＦＦの繰返
しの状態で定義されているから、ＯＮ光量はシャッタＯ
ＦＦ光量の変化に追随して変化しているのである。また
、上記液晶シャッタは、周囲の雰囲気温度によってもＯ
ＦＦ光量が変化する。

以上述べたように、従来の液晶シャッタは、液晶シャッ
タの中央部を予め定めた一定温度となるように温度調整
しているにもかかわらず、ＯＦＦ光量が雰囲気温度の変
化に応じて変動するという問題があった。

本発明の目的は、周囲の雰囲気温度の変化によるシャッ
タＯＮ、ＯＦＦ時の透過光量の変動がほとんどなく、極
めて安定した動作をする液晶シャッタを提供することで
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の液晶シャッタは、上記目的を達成するために、
多数の微小電極を一方向に配列形成しこの電極の形成面
に配向処理を施した第１の基板と、この第１の基板面の
微小電極と対向する対向電極を形成しこの対向電極の形
成面に配向処理を施した第２の基板とを対向配置し、こ
の両基板間に液晶を４封入するとともに、前記液晶の外
側に一対の偏光板を配置してなる液晶シャッタにおいて
、前記一対の偏光板のうち少なくとも一方の偏光板の透
過軸を、前記液晶シャッタに生ずる温度勾配の方向とほ
ぼ平行にするかまたは前記温度勾配の方向に対してほぼ
直交させ、他方の偏光板の透過軸を上記一方の偏光板の
透過軸とほぼ直交させるかまたはほぼ平行にするととも
に、前記両基板の少なくとも一方の配向処理方向を、上
記一方または他方の偏光板の透過軸に対して所定角度で
交差する方向にしたものである。

〔作用〕

本発明は、従来の液晶シャッタにおいて生じていた周囲
温度の変化によるシャッタＯＮ、　ＯＦ　Ｆ時の透過光
量の変化の原因が、液晶シャッタの基板にあることを発
見したことに基づいてなされたものである。すなわち、
発明者が研究した結果、上述したＯＦＦ光量の変動は、
液晶シャッタの基板が長四角形であるため、その基板の
短辺に平行な方向（幅方向）に温度勾配が生じ、本来等
方性であるべきガラス基板が屈折率異方性をもつように
なることが原因であることをつきとめた。

そこで、本発明では、液晶シャッタの基板の短辺方向に
生ずる温度勾配によって起った光学的な異方性の方向と
平行または直交するように、一対の偏光板のうち少なく
とも一方の偏光板の透過軸を一致させたのであり、この
偏光板を通った直線偏光光は、前記基板の光学的異方性
による影響が少くなる。その結果、周囲雰囲気の温度に
よるＯＦＦ光量の変動が少なくなり、したがって、本発
明の液晶シャッタは極めて安定した動作をする。

〔実施例〕

以下、本発明の具体的な実施例を図面を参照して説明す
る。

まず、本発明の原理を第１１図〜第１８図を参照して説
明する。

第１１図および第１２図は、第１９図に示した従来の複
屈折効果を用いた液晶シャッタについて、周囲温度が２
０℃であるときに液晶シャッタをヒータで加熱してシャ
ッタ温度を５０℃に温調するときの時間経過にともなう
液晶シャッタ中央部（シャッタエレメントＳの配列部）
とシャッタ側縁部（長辺の縁）との温度とシャッタＯＮ
時およびＯＦＦ時の透過光量の変化を調べた結果を示し
たものである。この図は、第２０図および第２１図にシ
ャッタ側縁部の温度を書き加えたものに相当している。

この第１１図および第１２図から分るように、液晶シャ
ッタの温度は、中央部の温度よりも側縁部温度が低く、
またこの中央部と側縁部との温度差は時間の経過にとも
なって変化し、その中央部と側縁部との温度差の変化に
ともなってシャッタＯＮ時の透過光量とシャッタＯＦＦ
時の透過光量とが変化する。そして、両基板の配向処理
方向Ａ、、Ａ２をシャッタエレメントＳの配列方向と平
行に１２、一対の偏光板の透過軸Ｂ、、Ｂ２の方向をそ
れぞれシャッタエレメントＳの配列方向に対して４５″
の方向とした液晶シャッタでは、ＯＦＦ光量が第１１図
のようにシャッタ中央部と側縁部との温度差が大きいほ
ど減少し、ＯＮ光量は、液晶シャッタがＯＮ電界とＯＦ
Ｆ電界との繰返し印加でＯＮ状態を保つために、ＯＦＦ
光量の減少にともなって少なくなる。また、両基板の配
向処理方向Ａ、、Ａ２をシャッタエレメントＳの配列方
向に対して直交させ、一対の偏光板の透過軸Ｂ、、Ｂ２
の方向をそれぞれシャッタエレメントＳの配列方向に対
して４５″の方向にした液晶シャッタでは、ＯＦＦ光量
が第１２図のようにシャッタ中央部と側縁部との温度差
が大きいほど増加し、ＯＮ光量は、ＯＦＦ光量の減少に
ともなって増加する。

すなわち、液晶シャッタは、その中央部と側縁部との間
に生ずる温度勾配によってＯＦＦ光量が変動するものと
推測される。

この液晶シャッタの基板の温度勾配による液晶シャッタ
の光透過率の変化について説明する。第１３図は、シャ
ッタ長軸方向（シャッタエレメントＳの配列方向）に対
して４５″の角度φで交差させた液晶シャッタにおける
、液晶を封入していない状態でのシャッタ中央部と側縁
部との温度差に対する透過率の変化を、最大透過率を１
００％として示したものである。なお、ここでは、波長
λが５５０　ｎａ＋の光の透過率を示している。また基
板１，２の厚さはそれぞれ７００μ１１上基板１の平面
寸法は６ｍｍＸ２４０ｍｍ、下基板２の平面寸法は１７
ａ＋ｍＸ　２２９＋ａｍであり、両基板１，２間のセル
ギャップは４．１５μｍである。また、前記温度差は、
例えばシャッタ中央部の温度を５０℃に温調する場合、
周囲温度が５℃であれば、シャッタ側縁部の温度は３０
℃となり、シャッタ中央部と側縁部との温度差は約２０
℃である。

この第１３図のように、偏光板の透過軸”　１　＋８２
とシャッタ長軸方向との角度φが４５″である場合は、
シャッタの光透過率はシャッタ中央部と側縁部との温度
差が大きくなるのにともなって増大する。したがって、
上記基板はリタデーションをもっている。

ところで、一対の偏光板の透過軸Ｂ、、Ｂ２を互いに直
交させた場合のシャッタの光透過率Ｔは、次式で求めら
れる。

十Ｔよ・Ｔ／／　　　　　　・・・・・・（１）ここで
、 ΔｎＧ；ガラス基板の複屈折率 ｄＧ　；基板の厚さ（７００μ諺Ｘ２）λ；入射光の波
長（５５０ｎｍ） φ；偏光板透過軸とシャッタ長軸との角度Ｔ／／；偏光
板の透過軸方向偏光光に対する透過率 Ｔ−；偏光板の吸収軸方向偏光光に対する透過率 第１３図の結果に基づいて上記（１）式により求めた基
板のリタデーションΔｎＧ−ｄＧおよび複屈折率Δｎｃ
を第１４図に示した。このような基板のリタデーション
による影響は、基板間に液晶を封入した液晶シャッタで
は、基板の前記リタデーションΔｎｃ”ａＧが液晶のリ
タデーションΔｎＬＣ−ｄＬｃに加算もしくは減算され
ることになる。この基板のリタデーションの影響は、特
にシャッタＯＦＦ時において大きい。

偏光板の透過軸Ｂ、、Ｂ２とシャッタ長軸方向との角度
φが４５°、両基板の配向処理方向Ａ１゜Ａ２がシャッ
タ長軸方向と平行または直交している液晶シャッタにつ
いて、液晶分子がホメオトロピック配向したときのリタ
デーションがΔｎｔｃ・ｄ　Ｉ、。−０，０５μ■の場
合の基板のリタデーションΔｎ６・ｄＧの影響による光
透過率の変化を、第１５図と第１６図に示した。第１５
図と第１６図はそれぞれスタティック的な駆動方法によ
りシャッタエレメントＳをＯＮまたはＯＦＦさせて測定
した結果を示したもので、第１５図はシャッタＯＮ時の
透過率の変化を示し、第Ｊ、６図はシャッタＯＦＦ時の
透過率の変化を示している。第１５図に示すように、温
度差によるシャッタＯＮ時の透過率の変化は比較的少な
い。しかし第１６図に示すように、シャッタＯＦＦ時の
透過率の変化が大きい。すなわち、偏光板の透過軸Ｂ、
、Ｂ２とシャッタ長軸方向との角度φが４５°である液
晶シャッタでは、配向処理方向Ａ、、Ａ２がシャッタ長
軸方向と平行である場合は、基板のリタデーションΔｎ
ｏｅｄＧが（−）に作用して光透過率Ｔが−Δｎ（、−
ｄ（、の曲線のように変化し、配向処理方向Ａ、、Ａ２
がシャッタ長軸方向と・直交する方向である場合は、基
板１，２のリタデーションΔｎＧ’（ｉＧが（＋）に作
用して光透過率Ｔが＋Δｎｃ＊ｄｃの曲線のように変化
する。この場合の液晶シャッタの光透過率Ｔは、次式で
求められる。

＋Ｔ、ＱＴ／／　　　　　　　　・・・・・・（２）δ
−ΔｎＬｃ’ｄＬｃ±Δｎａ’（ＩＧなお、第１５図お
よび第１６図では、Ｔ／／　／　２−１００％として透
過率の変化を描いている。ただし、実験値では、２Ｔ　
、／Ｔ／／　＝０．　１２％である。

上記第１５図および第１６図に示した透過率の変化をシ
ャッタＯＮ時とシャッタＯＦＦ時とのコントラストＣ７
の変化として表わすと、第１７図のようになる。

以上述べたように、従来の液晶シャッタは、その液晶が
元厚からの光によって加熱され、および。

またはヒータによって温調されると、基板の幅方向（シ
ャッタエレメントＳの配列方向と直交する方向）に、シ
ャッタ中央部と側縁部との温度差に応じた温度勾配が生
じ、この温度勾配に起因して、基板がその長さ方向（シ
ャッタエレメントＳの配列方向）と幅方向とで屈折率の
異方性を示し、この屈折率異方性が液晶シャッタのＯＮ
、ＯＦＦ時の透過光量に影響を及ぼすのである。

そして、液晶シャッタの基板としては一般に等方性のガ
ラス基板が用いられているために、前述した温度勾配に
よる基板の複屈折は液晶のそれに比べれば極めて小さい
が、基板の厚さは液晶層の層厚に対してはるかに大きい
ために、液晶シャツ夕を透過する光のリタデーションを
変化させるには十分である。したがって、両基板の配向
処理方向をシャッタエレメントの配列方向とほぼ平行に
するか、またはほぼ直交させ、この配向方向に応じて偏
光板の透過軸の方向を決定している従来の液晶シャッタ
では、周囲温度の変化により基板に温度勾配が生じ、基
板がその長さ方向と幅方向とで光の屈折率の異方性を示
すと、入射側偏光板を通った直線偏光光が基板を通る過
程で複屈折を生じ、この基板の複屈折率の影響によって
シャッタＯＮ、ＯＦＦ時の透過光量が変化してしまうの
である。

そこで、本発明の液晶シャッタでは、基板の屈折率異方
性による影響がないように、一対の基板の外面側にそれ
ぞれ配置する一対の偏光板のうち少なくとも入射側偏光
板の透過軸Ｂ１を、シャッタ中央部と側縁部との温度差
により基板に生ずる温度勾配の方向（基板幅方向）とほ
ぼ直交する方向すなわちシャッタエレメントの配列方向
とほぼ平行な方向にし、出射側偏光板の透過軸Ｂ２を上
記入射側偏光板の透過軸Ｂ１とほぼ直交させた。

そして、両基板の配向処理方向Ａ、、Ａ２を、上記入射
側および出射側の偏光板の透過軸ＢＩ＋８２に対して４
５°の角度で交差する方向にした。

このように入射側偏光板の透過軸Ｂ１を、基板に生ずる
温度勾配の方向とほぼ直交する方向にすれば、入射側偏
光板を通った直線偏光光は上基板において複屈折を生ず
ることなく液晶層に入射し、またシャッタＯＦＦ状態で
は液晶層を透過した光が下基板においても複屈折を生ず
ることなく下基板を透過して出射側偏光板でほぼ完全に
透過を阻止されるから、基板の複屈折率の影響によって
シャッタＯＮ、ＯＦＦ時の透過光量が変化してしまうこ
とはない。

すなわち、第１８図は、液晶を封入していないシャッタ
について、偏光板の透過軸Ｂ、、Ｂ２とシャッタ長軸方
向との角度をφ−４５°としたものと、偏光板の透過軸
Ｂ、、Ｂ２とシャッタ長軸方向との角度をφ−０”　　
（平行）としたもとの、入射光の波長λと透過率の関係
を比較して示したものである。この第１８図から、偏光
板の透過軸Ｂ、、Ｂ２とシャッタ長軸方向との角度をφ
−０°　（平行）とした本発明の液晶シャッタは、λ−
５０Ｏｎ　以上の波長域では透過率がほぼ０となり、偏
光板の透過軸Ｂ、、Ｂ２とシャッタ長軸方向との角度を
φ−４５°とした従来の液晶シャッタに比べて、基板の
屈折率異方性の影響がほとんどないことが分る。

次に、本発明の液晶シャッタを、電子写真式プリンタの
光制御素子として用いた場合の具体的な実施例について
第１図〜第８図を参照して説明する。

まず、電子写真式プリンタの構成を説明すると、電子写
真式プリンタは、第７図に示すように、光導電性感光ド
ラム１１と、この感光ドラム１１の表面に均一に帯電さ
せる帯電器１２と、帯電された感光ドラム１１の表面に
光記録を行う光記録部１３を有している。この光記録部
１３は、第８図に示すように、ハロゲンランプからなる
偏光性のない光を発生する元厚３１、反射鏡３２、前記
元厚３１からの光を感光ドラム１１の長手方向に均一に
導く導光部材３３、液晶シャッタ３４および結像レンズ
３５により構成されており、画像等の記録情報に基づい
てタイミング等を制御する記録制御部１４により駆動さ
れる。この光記録部１３は、感光ドラム１１の表面に光
を照射して、ドラム表面の光照射部分の電荷を消去する
ことにより情報の記録を行なう。そして、上記光記録部
１３の情報記録動作により感光ドラム１１の表面に静電
潜像が形成され、現像器１５によりトナー現像される。

一方、記録用紙１６は、給紙ロール１７によって給送さ
れ、待機ロール１８によって一旦停止された後、感光ド
ラム１１の表面のトナー像と同期をとって転写部１９に
送られる。そして、感光ドラム１１の表面のトナー像は
、転写部１９において記録用紙１６に転写される。この
記録用紙１６は、分離部１９において感光ドラム１１か
ら分離され、定着器２１でトナー像が定着されて排紙ロ
ーラ２２により送出される。また、記録用紙１６にトナ
ー像を転写した感光ドラム１１は、除電器２３によりト
ナー像が中和された後、その残像トナーがクリーナ２４
により清掃されるとともに表面電荷がイレーザ２５によ
り中和される。

なお、前記光記録部１３の元厚（ハロゲンランプ）３１
は、導光部材３３の側面から光線を入射し、この導光部
材３３は、内部反射によって、対応する液晶シャッタ３
４へ、そのシャッタエレメントＳの配列方向に沿って均
一な偏光性のない光を放出する。

この実施例の液晶シャッタ３４は、複屈折制御型であり
、その構成は第１図〜第３図に示すようになっている。

第１図〜第３図において、３４１　、８４２は長尺の横
長ガラス板からなる上下一対の透明基板であり、下基板
３４２の幅方向中央部には、多数の微小なセグメント電
極（透明電極）　３４３　、３４３が、基板長さ方向に
沿わせて２列に配列形成されている。この各列のセグメ
ント電極３４３　、３４３は互いに１／２ピツチずらし
て配列されており、１／２ピツチのずれをもって隣り合
う各列の各セグメント電極３４３　、３４３は、このセ
グメント電極と一体の電極接続部３４３ａを介して共通
接続され、その一方のセグメント電極３４３から導出し
たリード線を介して、基板側縁部に形成した駆動回路接
続端子部３４３ｂに接続されている。３４４は下基板３
４２の電極形成面上に形成されたポリイミド等の有機配
向材からなる水平配向膜であり、この配向膜３４４はラ
ビングによって配向処理されている。また、上基板３４
１の幅方向中央部には、下基板３４２側の各列のセグメ
ント電極３４３　、３４３とそれぞれ対向する２本の微
小幅ストライブ状コモン電極（透明電極）　３４５　。

３４５が基板全長にわたって形成されており、この各コ
モン電極３４５　、３４５の端部は駆動回路接続端子部
とされている。３４６は上基板３４１の電極形成面上に
形成された水平配向膜であり、この配向膜３４６もラビ
ングによって配向処理されている。そして、上基板３４
１と下基板３４２とは、その電極形成面を対向させて横
長枠状のシール材３４７を介して接着されており、この
両基板３４１　、３４２間のシール材３４７で囲まれた
部分には液晶ＬＣが封入されている。

この液晶ＬＣは、第５図に示すような周波数特性をもつ
２周波駆動用のネマティック液晶である。

この液晶ＬＣとしては、例えば次の［表１コに示す物性
のものを使用している。

［表１］ また、両基板３４１　、３４２の外面側にはそれぞれ一
対の偏光板３４８　、３４９が配置されており、上記各
コモン電極３４５　、３４５と各セグメント電極３４３
゜３４３とが対向している部分はそれぞれ、光の透過。

遮断を制御するためのシャッタエレメントＳ、Ｓとされ
ている。さらにこの液晶シャッタの下面側（下偏光板３
４９の下面）には、液晶ＬＣの温度を補償するための電
気ヒータ３６１が、シャッタエレメント列の両側に沿わ
せて配置されている。電気ヒータ３６１は温調制御回路
３６２に接続され、この温調制御回路３８２は、基板３
４１　、３４２の温度を検出するセンサ３６３からの信
号により、前記液晶シャッタを所定の温度に自動制御し
ている。

上記両基板３４１　、３４２の配向処理方向（配向膜３
４Ｂ　、　３４４のラビング方向）と、一対の偏光板３
４８　、３４９の透過軸の方向について説明すると、第
１図および第４図において、Ａ１は上基板３４１の配向
処理方向、Ａ２は下基板３４２の配向処理方向、Ｂ１は
上偏光板３４８の透過軸、Ｂ２は下偏光板３４９の透過
軸を示しており、光が入射する側の偏光板例えば上偏光
板（以下入射側偏光板という）３４８の透過軸Ｂ１は、
上基板３４１のセグメント電極３４３　、３４３の配列
方向とほぼ平行とされ、光が出射する側の下偏光板（以
下出射側偏光板という）３４９の透過軸Ｂ２は、入射側
偏光板３４８の透過軸Ｂ１とほぼ直交している。そして
、側基板３４１゜３４２の配向処理方向Ａ、、Ａ２は、
入射側および出射側の偏光板３４８　、３４９の透過軸
Ｂｌ、Ｂ２の方向を基準として、この透過軸Ｂ、、Ｂ２
の方向に対して４５゛の角度で交差する方向とされてい
る。なお、上基板の配向処理方向Ａ１と下基板の配向処
理方向Ａ２とは互いに逆方向とされており、液晶層の液
晶分子は、駆動電界を印加していない初期状態では、こ
の配向処理方向Ａ、、Ａ２に沿ってホモジニアス配向さ
れている。

この複屈折制御型液晶シャッタは、１／２デユーテイで
２周波駆動されるもので、各シャッタエレメントＳ、Ｓ
のセグメント電極３４３とコモン電極３４５との間に低
周波電界を印加すると、２周波駆動用ネマティック液晶
の誘電異方性が低周波電界中では正であるために、電界
を印加されたシャッタエレメントＳの液晶分子が初期配
向状態（ホモジニアス配向状態）から立上がって基板３
４１゜３４２面に対し垂直に近い角度で立上がる配向状
態となり、このときは、入射側偏光板３４８により直線
偏光された光がそのまま液晶層を透過して出射側偏光板
３４９で遮断されるから、シャッタエレメントＳが光を
透過させないＯＦＦ状態となる。また、各シャッタエレ
メントＳ、Ｓの電極３４３゜３４５間に低周波電界に代
えて高周波電界を印加すると、２周波駆動用ネマティッ
ク液晶の誘電異方性が高周波電界中では負であるために
、シャッタＯＦＦ時に立上がり配向された液晶分子が初
期配向状態に戻ろうとする。そしてこの場合、液晶分子
が倒伏して行くと、この液晶分子の傾きの変化にともな
って液晶層の複屈折率が刻々変化し、これにともなって
液晶層を透過した光が出射側偏光板３４９を透過するよ
うになり、液晶分子の傾き角がある傾き角付近になると
、出射側偏光板３４９を透過した光が略平坦な分光特性
を示す明るい状態となるから、このときに高周波電界の
印加を断つようにその印加時間を設定して上記平坦な分
光特性を示す状態をシャッタＯＮ状態として用いれば、
シャッタエレメントＳを０Ｎ−ＯＦＦさせて光の透過、
遮断を制御することができる。

ところで、上記液晶シャッタは、元厚から照射される光
によって加熱されるとともに、シャッタエレメント列の
両側に沿わせて配置したヒータ３６１によって液晶ＬＣ
の温度が常に最適な動作温度になるように温度補償され
るが、この場合、ヒータ３Ｂｌはシャッタエレメント列
の両側に沿わせて配置されており、且つ基板３４１　、
３４２が長四角形であるために、液晶シャッタの温度は
、ヒータ３６１に近い中央部の温度よりも側縁部温度が
低く、またこの中央部と側縁部との温度差は周囲温度お
よび時間の経過にともなって変化する。そして、液晶シ
ャッタの中央部と側縁部とに温度差があると、基板３４
１　、３４２の幅方向（セグメント電極３４３　、３４
３の配列方向と直交する方向）に、シャッタ中央部と側
縁部との温度差に応じた温度勾配が生じ、この温度勾配
に起因して、基板３４１゜３４２がその長さ方向（セグ
メント電極８４３　、３４３の配列方向）と幅方向とで
屈折率の異方性を示す。

しかし、上記実施例の液晶シャッタでは、入射側偏光板
３４８を、その透過軸Ｂ１が基板３４１゜３４２の温度
勾配の方向に対して直交する方向となるように配置し、
出射側偏光板３４９を、その透過軸Ｂ２が基板３４１　
、３４２の温度勾配の方向と平行になるように配置して
いるため、基板３４１　、３４２の屈折率の異方性が透
過光に与える影響はほとんどない。

第６図は、偏光板３４８　、３４９の透過軸Ｂ　ｌ　ｒ
８２をシャッタ長軸方向と平行（φ−０°）にした上記
液晶シャッタにおける、周囲温度が２０℃であるときに
液晶シャッタをヒータ３８１で加熱してシャッタ温度を
５０℃に温調するときの時間経過にともなうシャッタ中
央部と側縁部の温度とシャ７７０８時およびＯＦＦ時の
透過光量の変化を示している。ここでは、ＯＮ電界（高
周波電界）とＯＦＦ電界（低周波電界）との繰返し印加
によりシャッタエレメントＳをＯＮさせ、ＯＦＦｍ界の
連続印加によりシャッタエレメントＳをＯＦＦさせて、
シャ７７０８時とＯＦＦ時の透過光量を測定した結果を
示している。この図から分るように、上記液晶シャッタ
は、シャッタ中央部と側縁部の温度の差が変化しても、
ＯＦＦ光量はほぼ一定であり、またＯＦＦ光量の変化も
非常に小さいからコントラストの変化はほとんどない。

したがって、上記液晶シャッタは、周囲温度の変化に対
しても極めて安定した動作をする。

なお、上記実施例では、液晶シャッタにヒータ３６１を
設けた場合について説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではない。例えば、ヒータ３８１を設け
ない液晶シャッタであっても、元厚から照射される光（
特に紫外線）による加熱作用で液晶シャッタが加熱され
、液晶シャッタに温度勾配が生ずるから、本発明は、ヒ
ータ３６１を備えない液晶シャッタに適用しても良好な
効果がある。

また、上記実施例では、出射側偏光板３４９の透過軸Ｂ
２を、入射側偏光板３４８の透過軸Ｂ、に対してほぼ直
交させているが、この出射側偏光板３４９の透過軸Ｂ２
は入射側偏光板３４８の透過軸Ｂ１とほぼ平行にしても
よく、その場合は、印加するＯＮ電界を低周波電界とし
、ＯＦＦ電界を高周波電界とすればよい。また、上記実
施例では、入射側偏光板３４８の透過軸Ｂ１を、基板３
４１゜３４２に生ずる温度勾配の方向とほぼ直交する方
向、つまりセグメント電極３４３　、３４３の配列方向
とほぼ平行にしているが、入射側偏光板３４８の透過軸
Ｂ、を基板３４１　、３４２に生ずる温度勾配の方向と
ほぼ平行にした場合も、入射側偏光板８４Ｂを通った直
線偏光光は上基板３４１において複屈折を生ずることな
く液晶層に入射し、またシャッタＯＦＦ状態では液晶層
を透過した光が下基板３４２においても複屈折を生ずる
ことなく下基板３４２を透過して出射側偏光板３４９で
ほぼ完全に透過を阻止されるから、基板の複屈折率の影
響によってシャッタＯＮ、ＯＦＦ時の透過光量が変化し
てしまうことはない。したがって、入射側偏光板３４８
の透過軸Ｂ１は、セグメント電極３４８　、３４３の配
列方向に対してほぼ直交する方向（基板幅方向）にして
もよく、その場合は、出射側偏光板３４９の透過軸Ｂ２
を上記入射側偏光板３４８の透過軸Ｂ１とほぼ直交させ
るかまたはほぼ平行にするとともに、側基［３４１、３
４２面の配向処理方向ＡＩ、Ａ２を、上記入射側および
出射側の偏光板３４８　、３４９の透過軸Ｂ１．Ｂ２に
対してほぼ４５゛の角度で交差する方向にすればよい。

さらに、上記実施例では複屈折型の液晶シャッタについ
て説明したが、本発明は強誘電性液晶を用いた強誘電型
液晶シャッタにも適用できるもので、その場合は、第９
図に示すように、強誘電性液晶のらせん軸の方向Ｘが偏
光板３４８　、３４９の透過軸Ｂ、、Ｂ２に対して液晶
分子のチルト角θで交差する方向にするか、または第１
０図に示すように、偏光板３４８　、３４９の透過軸Ｂ
ｌ、Ｂ２に対して約４５＠の方向から液晶分子のチルト
角θを引いた方向に液晶のらせん軸の方向Ｘが向くよう
に、偏光板３４８　、３４９の透過軸Ｂ、、Ｂ２に対す
る両基板３４１　、３４２面の配向処理方向Ａ　Ｉ、　
Ａ　２を決定すればよい。

〔発明の効果〕

本発明の液晶シャッタは、一対の偏光板のうち少なくと
も一方の偏光板の透過軸を、前記液晶シャブタに生ずる
温度勾配の方向とほぼ平行にするかまたは前記温度勾配
の方向に対してほぼ直交させ、他方の偏光板の透過軸を
上記一方の偏光板の透過軸とほぼ直交させるかまたはほ
ぼ平行にするとともに、前記両基板の少なくとも一方の
配向処理方向を、上記一方または他方の偏光板の透過軸
に対して所定角度で交差する方向にしたものであるから
、周囲温度の変化によるシャッタＯＮ。

ＯＦＦ時の透過光量の変化をほとんどなくして、周囲温
度の変化に対しても極めて安定した動作を行なわせるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は本発明の一実施例を示したもので、 第１図および第２図は複屈折制御型液晶シャッタの分解
斜視図および平面図、 第３図は第２図の■−■線に沿う拡大断面図、第４図は
両基板の配向処理方向と一対の偏光板の透過軸の方向を
示す図、 第５図は２周波駆動用のネマティック液晶の周波数特性
図、 第６図は液晶シャッタの温度を温調したときの時間経過
にともなうＯＮ光量とＯＦＦ光量の値を示す図、 第７図および第８図は液晶シャッタを光制御素子として
用いた電子写真式プリンタの概略構成図およびその光記
録部の斜視図である。 第９図および第１０図はそれぞれ本発明の他の実施例を
示す強誘電型液晶シャッタにおける偏光板の透過軸の方
向と液晶のらせん軸の方向との関係を示す図である。 第１１図は偏光板の透過軸とシャッタ長軸方向との角度
が４５°で側基板の配向処理方向がシャッタ長軸方向と
平行な液晶シャッタにおけるシャッタ温度を温調すると
きの時間経過にともなうシャッタ中央部と側縁部の温度
と、ＯＮ光量とＯＦＦ光量の変化を示す図、 第１２図は偏光板の透過軸とシャνり長軸方向との角度
が４５°で側基板の配向処理方向がシャッタ長軸方向と
直交している液晶シャッタにおけるシャッタ温度を温調
するときの時間経過にともなうシャッタ中央部と側縁部
の温度と、ＯＮ光量とＯＦＦ光量の変化を示す図、 第１３図は偏光板の透過軸をシャッタ長軸方向に対して
４５″の角度で交差させた液晶シャッタにおける液晶を
封入していない状態でのシャッタ中央部と側縁部との温
度差に対する透過率の変化を最大透過率を１００％とし
て示す図、第１４図は第１３図に示した透過率から基板
のリタデーションおよび複屈折率を求めた結果を示す図
、 第１５図および第１６図は偏光板の透過軸とシャッタ長
軸方向との角度が４５°で側基板の配向処理方向がシャ
ッタ長軸方向と平行または直交している液晶シャッタに
おけるシャッタＯＮ時およびシャッタＯＦＦ時の光透過
率の変化を示す図、第１７図は第１５図および第１６図
に示した透過率の変化をシャッタＯＮ時とシャッタＯＦ
Ｆ時とのコントラストの変化として表わした図、第１８
図は液晶セ÷を封入していないシャッタについて、偏光
板の透過軸とシャッタ長軸方向との角度をφ−４５°と
したものと、偏光板の透過軸とシャッタ長軸方向との角
度をφ−０’　　（平行）としたものとの入射光の波長
と透過率の関係を比較して示す図、 第１９図は従来の複屈折制御型液晶シャッタの側基板の
配向処理方向と一対の偏光板の透過軸の方向を示す図、 第２０図は側基板の配向処理方向をシャッタ長軸方向と
平行にした従来の液晶シャッタにおける、シャッタ温度
を温調するときの時間経過にともなうシャッタ中央部の
温度と、ＯＮ光量とＯＦＦ光量の変化を示す図、 第２１図は側基板の配向処理方向をシャッタ長軸方向と
直交させた従来の液晶シャッタにおける、シャッタ温度
を温調するときの時間経過にともなうシャッタ中央部の
温度と、ＯＮＮ光量ＯＦＦ光量の変化を示す図である。 ３４２・・・上基板、３４２・・・下基板、３４３・・
・セグメント電極、３４４・・・配向膜、３４５・・・
コモン電極、３４６・・・配向膜、３４８・・・入射側
偏光板、３４９・・・出射側偏光板、３６１・・・ヒー
タ、Ａ１・・・上基板の向処理方向、Ａ２・・・下基板
の配向処理方向、Ｂ、・・・入射側偏光板の透過軸、Ｂ
２・・・出射側偏光板の透過軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多数の微小電極を一方向に配列形成しこの電極の形成面
   に配向処理を施した第１の基板と、この第１の基板面の
   微小電極と対向する対向電極を形成しこの対向電極の形
   成面に配向処理を施した第２の基板とを対向配置し、こ
   の両基板間に液晶を封入するとともに、前記液晶の外側
   に一対の偏光板を配置してなる液晶シャッタにおいて、
   前記一対の偏光板のうち少なくとも一方の偏光板の透過
   軸を、前記液晶シャッタに生ずる温度勾配の方向とほぼ
   平行にするかまたは前記温度勾配の方向に対してほぼ直
   交させ、他方の偏光板の透過軸を上記一方の偏光板の透
   過軸とほぼ直交させるかまたはほぼ平行にするとともに
   、前記両基板の少なくとも一方の配向処理方向を、上記
   一方または他方の偏光板の透過軸に対して所定角度で交
   差する方向にしたことを特徴とする液晶シャッタ。