JPH10272805A

JPH10272805A - ２次元マトリクス型空間光変調素子を用いた画像露光方法

Info

Publication number: JPH10272805A
Application number: JP8043297A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kimura; 宏一木村
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】印加電圧に応じて光変調状態が変わる画素部
が２次元マトリクス状に配置されるとともに、各画素部
の光変調状態を更新、維持する回路を備えてなる空間光
変調素子を用いた画像露光方法において、露光期間内に
印加される画素部内の直流成分による影響を取り除く。【解決手段】上記画素部の各々毎に、直流電圧を印加
して露光光を変調した後の露光期間外に、この直流電圧
と逆極性の直流電圧を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶素子等から構
成された２次元マトリクス型空間光変調素子を使用して
感光材料に画像露光する方法に関し、特に詳細には、空
間光変調素子に残る直流成分の影響を除去できるように
した画像露光方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像データに基づいて変調された
光で感光材料、例えば銀塩感材、非銀塩系光反応発色感
材、光熱変換発色感材等を露光し、画像を再現するプリ
ンター装置が各種方式で開発されている。このようなプ
リンター装置に要求される性能の一つに、露光速度の高
速化が挙げられている。

【０００３】一般的な露光方式としては、レーザ走査露
光による方式が知られている。しかし、この方式は点順
次露光動作であり、露光時間が長いという欠点がある。
より高速露光に適した方法としては、ライン型光変調素
子、または２次元マトリクス型光変調素子を利用した露
光方式が知られている。前者はライン順次露光動作であ
り、高速露光が可能である。後者は面露光動作であり、
さらに高速露光が期待できる２次元マトリクス型光変調
素子は、駆動信号に応じて光変調状態が変わる画素部が
行、列を構成して２次元マトリクス状に配置されてなる
ものである。この種の空間光変調素子の一つに、新たな
駆動信号が入力されるまで光変調状態を維持する画素部
を備えてなるものが知られている。このタイプの空間光
変調素子は、高品位なディスプレイ素子として開発、商
品化されている。特にアクティブマトリクス型液晶素子
のディスプレイ素子は、その代表的なものである。

【０００４】ところで、この種の空間光変調素子におい
ては、面露光処理において集光率を高めるため、素子の
面積が極力小さいことが望まれる。さらに高品位な画像
を得るためには、素子の画素数を多くする必要がある。
しかし、素子の面積を小さくし、また画素数を増やす
と、当然１画素の面積が小さくなるので、素子の高精細
化が要求される。

【０００５】このような背景から、前述のアクティブマ
トリクス型液晶素子のなかでも、その基板、および画素
回路（主にＭＯＳ−ＦＥＴ等のスイッチング素子と信号
保持回路、ＳＲＡＭ回路等のメモリー、デジタル回路）
と周辺駆動回路（主に行選択駆動回路と、列における画
像信号駆動回路）が単結晶半導体で一体型に構成され、
画素回路上部に反射電極を設けて液晶に電圧を供給する
構成の反射型アクティブマトリクス型液晶素子が特に高
集積化、高開口率化の点から好ましい。

【０００６】一方、アクティブマトリクス型液晶素子の
なかでも、液晶材料として強誘電性液晶を用いたもの
は、その高速応答性（応答時間は液晶素材と液晶に印加
する電圧、および温度などに依るが、数μｓ〜 100μｓ
程度である）から、プリンター装置用の露光素子として
非常に期待されている。

【０００７】この強誘電性液晶を用いたアクティブマト
リクス型光変調素子は、基本的にスタチック駆動（常に
所望の電圧を液晶層に印加する駆動）が可能であり、必
ずしも液晶自身にメモリー性を有する必要がなく、より
安定に、より高速での書き込みが可能となっている。

【０００８】ここで、強誘電性液晶を光変調部に用いた
２次元マトリクス型光変調素子による画像露光について
詳しく説明する。

【０００９】２次元マトリクス型光変調素子の構造図１は、この種の空間光変調素子の画素部の断面図であ
る。ここに示されている通り、単結晶のｐ^-型シリコン
半導体基板10上には、n-ＭＯＳ−ＦＥＴ11と電荷蓄積容
量Ｃstg 12が形成されている。n-ＭＯＳ−ＦＥＴ11はｎ
⁺型のドレイン領域13、ソース領域14、ゲート酸化膜1
5、および poly-Ｓｉ膜よりなるゲート電極16から構成
される。また、電荷蓄積容量Ｃstg 12は、ｐ⁺領域17、
酸化膜18、および poly-Ｓｉ膜19で構成されている。

【００１０】また、第１層間絶縁膜20を介して第１層Ａ
ｌ配線21が形成され、これにより、ソース領域14に接続
されたソース電極22が形成されている。このソース電極
22により、ソース領域14と電荷蓄積容量Ｃstg 12の pol
y-Ｓｉ膜19とが接続されている。なおドレイン領域13に
は、ドレイン電極23が接続されている。さらに第２層間
絶縁膜24を介して画素電極（第２層Ａｌ）25が形成さ
れ、ソース電極22と接続されている。

【００１１】画素電極25上には配向膜26が形成されてい
る。一方、対向透明基板27の片側にはＩＴＯからなる対
向透明共通電極28が形成され、さらにその上に配向膜29
が形成されている。上記２つの基板10、27は、各々と一
体化している配向膜26、29が対向するように配置され、
その間隙に強誘電性液晶30が保持されている。

【００１２】図２は、図１の空間光変調素子の画素部の
等価回路である。図示の通り、n-ＭＯＳ−ＦＥＴ11のソ
ース電極22と電荷蓄積容量Ｃstg 12の一方、および画素
電極25が接続されている。電荷蓄積容量Ｃstg 12の他方
は素子の電源グランド電位Ｖssに接続されている。また
画素電極25と、配向膜26、29、強誘電性液晶30および対
向透明共通電極28により容量Ｃlcが形成されている。

【００１３】ここで、電源グランド電位Ｖssを基準に、
n-ＭＯＳ−ＦＥＴ11のゲート電極電圧をＶg 、ドレイン
電極電圧をＶd 、ソース電極電圧をＶs 、対向透明共通
電極電圧をＶcom とする。また、Ｖcom を基準に画素電
極電圧を液晶層電圧Ｖlcとする。

【００１４】空間光変調素子の基本動作図３は、空間光変調素子の基本動作を説明するための、
概略の光変調光学系を示すものである。空間光変調素子
１の対向透明基板側に偏光ビームスプリッター（ＰＢ
Ｓ）２を配置する。光源３からの光はＰＢＳ２によりＳ
偏光波が反射され、空間光変調素子１の対向透明基板27
に入射する。入射した光は液晶30の層を介して画素電極
25により反射され、再度液晶層を通ってＰＢＳ２に入射
する。このとき、反射光のＰ偏光波成分のみがＰＢＳ２
を透過し、その光が出力光となる。

【００１５】また図４は、同じく空間光変調素子の基本
動作を説明するための、液晶層電圧Ｖlcと液晶配向位置
の関係を示している。液晶には双安定性配向を示す強誘
電性液晶を使用するものとする。液晶層電圧Ｖlcが−Ｖ
lcs のとき液晶配向方向が入射偏光軸と一致し、液晶層
電圧ＶlcがＶlcs のとき液晶配向方向が入射偏光軸から
45度の位置になるように、配向処理を行なう。また、液
晶配向方向が入射偏光軸から45度の位置のとき所望の出
力光が得られるように、液晶素材、液晶層厚を適宜調整
する。

【００１６】こうすることにより、出力光は液晶層電圧
Ｖlcが−Ｖlcs のときＯＦＦとなり、Ｖlcs のときＯＮ
となる。

【００１７】次に図５は、図１〜４で説明した構成にお
ける画素部の各電圧と出力光の波形とを示している。ま
ず、n-ＭＯＳ−ＦＥＴ11が導通状態となるようにゲート
電極電圧Ｖg を十分高いＶgon にする。同時にドレイン
電極電圧Ｖd をＶd(on) にすると、画素電圧Ｖs は略Ｖ
d(on) となる。その後にn-ＭＯＳ−ＦＥＴ11が非導通状
態となるようにゲート電極電圧Ｖg を十分低いＶgoffに
しても、画素電圧Ｖsは電荷蓄積容量Ｃstg 12と液晶層
容量Ｃlcにより略Ｖd(on) を保持する。したがってこの
期間（図５の(a) ）の液晶層電圧Ｖlcは、Ｖlc＝（Ｖd
(on) −Ｖcom ）となる。

【００１８】一方、n-ＭＯＳ−ＦＥＴ11が導通状態とな
るようにゲート電極電圧Ｖg を十分に高くし、同時にド
レイン電極電圧Ｖd をＶd(off)にすると、画素電圧Ｖs
は略Ｖd(off)となる。その後にn-ＭＯＳ−ＦＥＴ11が非
導通状態となるようにゲート電極電圧Ｖg を十分低くし
ても、画素電圧Ｖs は電荷蓄積容量Ｃstg と液晶層容量
Ｃlcにより略Ｖd(off)を保持する。したがってこの期間
（図４の(b) ）における液晶層電圧Ｖlcは略Ｖlc＝（Ｖ
d(off)−Ｖcom ）となる。

【００１９】ここで対向共通電極電圧Ｖcom をＶcom ＝（Ｖd(on) ＋Ｖd(off)）／２となるように印加すると、 (a)期間、 (b)期間の各々の
液晶層電圧Ｖlcは、 (a)期間：Ｖlc＝（Ｖd(on) −Ｖd(off)）／２ (b)期間：Ｖlc＝−（Ｖd(on) −Ｖd(off)）／２となる。このとき、 (a)期間、 (b)期間の液晶層電圧Ｖ
lcが各々Ｖlcs 以上、−Ｖlcs 以下になるようにＶd(o
n) 、Ｖd(off)を決定すると、出力光は各々ＯＮ、ＯＦ
Ｆと変調できることになる。

【００２０】なお、実際にはn-ＭＯＳ−ＦＥＴ11の寄生
容量等の原因により、液晶層電圧Ｖlcは（a ）期間と
（b ）期間とで非対称となる場合があるが、本発明に
は特に影響ないので、Ｖlcは上記式に従うものとする。

【００２１】ここで、図５のＴr は強誘電性液晶の光学
的な応答時間であり、これは一般的に液晶素材、液晶層
電圧Ｖlc、温度等に依存するが、実用的には数μｓ〜 1
00μｓ程度が得られる。画素にデータを書き込む時間
は、液晶層電圧Ｖlcを液晶の動作電圧Ｖlcs （または−
Ｖlcs ）にするのに必要な電気的な応答時間と、上記液
晶の光学的な応答時間に依存する。高速にデータを書き
込むためには、これらの両者の時間を短くする必要があ
るが、特に液晶の光学的な応答時間は実用的に限界があ
る。

【００２２】空間光変調素子の２次元マトリクス駆動方
法図６は、２次元マトリクス空間光変調素子の等価回路で
ある。この例は、ｍ列×ｎ行の画素を有する空間光変調
素子であり、ｍ列×ｎ行の画素回路と、画素回路に信号
を与える行選択駆動回路と、画像信号駆動回路とにより
構成されている。画像データは画像信号駆動回路へ転送
され、また、制御信号と各駆動回路により後述するシー
ケンスが満たされる。ここで、同じ行の画素のゲート電
極が共に接続され、行選択駆動回路の出力である行選択
信号［Ｖg1、Ｖg2………、Ｖgn］によって各々制御され
る。また、同じ列の画素のドレイン電極が共に接続さ
れ、画像信号駆動回路の出力である画像信号［Ｖd1、Ｖ
d2………、Ｖdm］によって各々データが供給される。

【００２３】なお、図６の等価回路で示されるｍ列×ｎ
行の画素回路、および行選択駆動回路と画像信号駆動回
路は、同一のシリコン基板に形成されている。

【００２４】図７は、図６の回路における２次元マトリ
クス空間光変調素子の駆動方法を示すタイミング図であ
る。以下、１画面分の画像信号の書込みシーケンスを説
明する。

【００２５】ａ）１行目の画素に書き込む画像信号を、
画像信号駆動回路の出力［Ｖd1、Ｖd2………、Ｖdm］か
ら供給する。次に１行目の行選択信号であるＶg1のみ
を、ＭＯＳ−ＦＥＴが導通となるＶgon にし、他の行選
択信号を非導通となるＶgoffにする。この時１行目の画
素電極に各々の画像信号電圧が印加される。その後Ｖg1
をＭＯＳ−ＦＥＴが非導通となるＶgoffにしても、画素
電極の電圧は殆ど変化せずに保持される。出力光はこの
画素電圧に従って、図５のように応答する。このように
して１行目の画素の画像信号書込みが行われる。この１
行分の書込み時間をτとする。

【００２６】ｂ）２行目以降も同様のシーケンスで画像
信号の書込みを行ない、ｎ行目の画像信号の書込みが終
了すると、１画面分の画像信号の書込みが終了する。し
たがって、１画面分（ｎ行）の画像信号の書込み時間Ｔ
f は、ｎ×τとなる。

【００２７】露光システムの説明図８は、上述の反射型２次元マトリスクス空間光変調素
子を使用した感光材料の露光システムを示している。

【００２８】まず、光源３からの光は集光レンズ４で集
光され、ＰＢＳ２に入射する。この光のうちＳ偏光波が
ＰＢＳ２で反射されて、２次元マトリスクス空間光変調
素子１の対向透明基板側に入射する。入射した光は液晶
層を介して画素電極で反射され、再度液晶層を通ってＰ
ＢＳ２に入射する。このとき、反射光のＰ偏光波のみが
出力光としてＰＢＳ２を透過し、投影レンズ６によって
感光材料７上で結像する。感光材料７に結像する２次元
の光量分布は、画像信号発生装置８によって２次元マト
リスクス空間光変調素子１に書き込まれた画像信号に従
う。すなわち前述の図５のように、画素電圧にＶd(on)
を書き込むとその部分の感光材料７の光量がＯＮとな
り、画素電圧にＶd(off)を書き込むとその部分の感光材
料７の光量はＯＦＦとなる。

【００２９】図９は、感光材料７に対する露光のシーケ
ンスである。まず、集光レンズ４の後に配置された光学
シャッター５を閉じておく。その間に感光材料７を投影
レンズ６の結像面に搬送し固定する。同時に画像信号発
生装置８により、２次元マトリスクス空間光変調素子１
の全画素にＶd(off)の信号を書き込む。その後に光学シ
ャッター５を開く。このとき出力光は全面ＯＦＦであ
る。

【００３０】この状態で画像信号発生装置８により２次
元マトリスクス空間光変調素子１へ１行目から順番に画
像データ信号（Ｖd(on) またはＶd(off)）を書き込む。
出力光は画像信号に従って順次出力され、感光材料７を
露光する。１行目から最終のｎ行目までの書込み時間は
ｎτである。最終のｎ行目に画像信号を書き込んだ後、
再び１行目から出力光をＯＦＦにするためにＶd(off)の
信号を書き込む。最終のｎ行目にＶd(off)の信号を書き
込むと、感光材料７への露光期間は終了する。この後に
光学シャッター５が閉じられ、次の感光材料７の搬送・
固定が行なわれる。

【００３１】上記の露光シーケンスによると、感光材料
７への露光時間Ｔe は、各画素へ書き込まれた画像信号
がＯＮのときｎτであり、ＯＦＦのときゼロである。ま
た、この露光に必要な時間Ｔo は２ｎτである。

【００３２】すなわち、１行の書込み時間をτとする
と、ｎ行、２階調の画像の露光を行なうのに必要な時間
Ｔo は２ｎτであり、この時の感光材料７への露光時間
Ｔe はｎτとなる。ここで、露光期間Ｔo はシャッター
開閉時の安定時間も加わるが、この時間はｎτに比べて
非常に小さいので無視する。

【００３３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、以上の説明か
らも分かるように、各画素の液晶層には１画面分の露光
期間において、画像データに従った直流電圧が印加され
ることになる。すなわち、画像データが出力光をＯＮと
するものであるときは、液晶層電圧Ｖlcとして＋Ｖlcs
が印加され、画像データが出力光をＯＦＦとするもので
あるときは、液晶層電圧Ｖlcとして−Ｖlcs が印加され
る。したがって、画像データが液晶層電圧の極性と対応
するような前記の２次元マトリクス型光変調素子を使用
した露光方式では、その露光期間内における液晶層電圧
の平均値はゼロとならず、直流成分が残存することにな
る。

【００３４】また、露光期間内の液晶層電圧の平均値を
ゼロとするように、画像データに従って印加した電圧の
逆極性の電圧を印加することも考えられるが、そのよう
にすると、露光期間内に、画像データに従った所望の出
力光とは別の出力光により感光材料が露光されることに
なり好ましくない。

【００３５】上記のように液晶層電圧に直流成分が加わ
ると、強誘電性液晶を含む一般の液晶では、動作品質上
問題を起こすことが知られている。特に、直流成分が0.
1 Ｖ程度を超え、ある程度の時間が経過すると、液晶層
内、または配向膜内の可動キャリア（不純物イオン、電
子／正孔など）がこの直流成分により分極を起こす。

【００３６】一たん分極した可動キャリアは、分極を緩
和させるような逆極性の電界を印加しても、その緩和速
度は遅く、完全に緩和するまで分極による内部電界が液
晶層内に存在することになる。この内部電界の存在によ
り、正規な制御電圧を液晶層に印加しても、実効電界は
制御電圧による電界とは異なって所望の動作が得られな
い、という問題が生じる。特に強誘電性液晶の場合は、
その応答時間が、分極より寄生した内部電界により変化
してしまうという問題が起きる。

【００３７】また場合によっては、分極したキャリアが
各層界面、または内部にトラップされるなどして分極が
永久的に存在し、液晶層平面に空間電荷分布が形成さ
れ、面内の動作ムラを引き起こすなどの経時劣化が発生
し易くなる。

【００３８】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、露光期間内に印加される画素部内の直流成分に
よる影響を取り除くことができる、２次元マトリクス型
空間光変調素子を用いた画像露光方法を提供することを
目的とする。

【００３９】

【課題を解決するための手段】本発明による２次元マト
リクス型空間光変調素子を用いた画像露光方法は、印加
電圧に応じて光変調状態が変わる前述の液晶層等からな
る画素部が２次元マトリクス状に配置されるとともに、
各画素部の光変調状態を更新、維持する回路を備えてな
る空間光変調素子を露光光の光路に配し、この空間光変
調素子により上記画素部毎に変調した露光光を感光材料
に照射して該感光材料を露光させる、２次元マトリクス
型空間光変調素子を用いた画像露光方法において、上記
画素部の各々毎に、この直流電圧と逆極性の直流電圧を
印加することを特徴とするものである。

【００４０】なお上記逆極性の直流電圧は、液晶動作モ
ード等に応じて、直流電圧を印加して露光光を変調した
後の露光期間外に印加してもよいし、この露光期間内に
印加してもよい。

【００４１】またこの直流電圧は、例えば、露光光変調
のための直流電圧と絶対値をほぼ等しくして、この露光
光変調のための直流電圧の印加時間とほぼ等しい時間印
加するのが望ましい。

【００４２】またこの逆極性の直流電圧は、より具体的
には、例えば、画素部が露光光を出力させるＯＮ状態に
所定時間設定される場合、ＯＮ時以外の期間に、このＯ
Ｎ状態設定のための印加直流電圧と絶対値がほぼ等しく
て逆極性の直流電圧を、ＯＮ状態設定の時間とほぼ等し
い時間該画素部に印加し、画素部が露光光を出力させな
いＯＦＦ状態に所定時間設定される場合、ＯＦＦ時以外
の期間に、このＯＦＦ状態設定のための印加直流電圧と
絶対値がほぼ等しくて逆極性の直流電圧を、ＯＦＦ状態
設定の時間とほぼ等しい時間該画素部に印加するように
なされる。

【００４３】またそれ以外に、画素部が露光光を出力さ
せるＯＮ状態に所定時間設定される場合、ＯＮ時以外の
期間に、このＯＮ状態設定のための印加直流電圧と絶対
値がほぼ等しくて逆極性の直流電圧を、ＯＮ状態設定の
時間とほぼ等しい時間該画素部に印加し、画素部が露光
光を出力させないＯＦＦ状態に所定時間設定される場
合、ＯＦＦ時以外の期間に、ほぼ０Ｖを所定時間該画素
部に印加するようにしてもよい。

【００４４】さらに、上記逆極性の直流電圧を印加する
処理は、画素部のＯＮ状態、ＯＦＦ状態にかかわらず常
にほぼ０Ｖを印加する処理を含むものであってもよい。

【００４５】他方、上記の画像露光方法においては、露
光光の感光材料への光路を開閉可能なシャッターを設
け、上記直流電圧と逆極性の直流電圧を印加する期間、
このシャッターを閉じておくのが望ましい。

【００４６】また、本発明による別の２次元マトリクス
型空間光変調素子を用いた画像露光方法は、上記の方法
と同様に、印加電圧に応じて光変調状態が変わる画素部
が２次元マトリクス状に配置されるとともに、各画素部
の光変調状態を更新、維持する回路を備えてなる空間光
変調素子を露光光の光路に配し、この空間光変調素子に
より前記画素部毎に変調した露光光を感光材料に照射し
て該感光材料を露光させる、２次元マトリクス型空間光
変調素子を用いた画像露光方法において、上記画素部の
各々毎に、直流電圧を印加して露光光を変調した後の露
光期間外に、交流電圧を印加することを特徴とするもの
である。

【００４７】この場合も、露光光の感光材料への光路を
開閉可能なシャッターを設け、上記交流電圧を印加する
期間、このシャッターを閉じておくのが望ましい。

【００４８】なお以上の各方法において、印加電圧に応
じて光変調状態が変わる画素部としては、強誘電性液晶
から構成されたもの、その中でも特に、少なくとも１つ
の配向方向にメモリー性を有する強誘電性液晶から構成
されたものを好適に用いることができる。

【００４９】また上記の光変調状態を更新、維持する回
路としては、単結晶半導体を含む素子で構成されたもの
や、多結晶半導体を含む素子で構成されたもの、さらに
は非晶質半導体を含む素子で構成されたもの等を好適に
用いることができる。

【００５０】他方、上記の方法においては、空間光変調
素子の画素部毎に照射時間を制御した露光光を感光材料
に照射して、該感光材料を多階調露光させることも可能
である。

【００５１】その際には、空間光変調素子の全ての行
を、相異なる複数の時間間隔毎に選択走査し、選択され
た行における各画素部に、画像データに基づいた直流電
圧を印加し、上記相異なる複数の時間間隔毎になされる
選択走査を時間的に多重化し、この多重化走査を受けた
相異なる複数の行から、時分割によって１つの選択行を
決定するのが望ましい。

【００５２】また上記複数の時間間隔は、２の等比数列１：２：………：２^(g-1)｛ｇは正の整数｝であるのが望ましい。

【００５３】さらに上記の行選択は、行選択の時間を
τ、上記複数の間隔数をｇとしたとき、基本周期ｇτで
行なうのが望ましい。

【００５４】

【発明の効果】本発明の画像露光方法においては、空間
光変調素子の液晶層等からなる画素部の各々毎に、直流
電圧を印加して露光光を変調した後、この直流電圧と逆
極性の直流電圧を印加したり、あるいは交流電圧を印加
することにより、露光期間内に印加される画素部内の直
流成分が打ち消されるようになり、この直流成分による
影響を取り除くことができる。

【００５５】また上記逆極性の直流電圧や、あるいは交
流電圧の印加は、露光期間外に行なうようにしているの
で、これらの電圧印加のために露光期間内に出力光が生
じて、それにより感光材料が露光されることはない。

【００５６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００５７】＜第１実施形態＞図１０は、本発明の第１
実施形態における行選択信号のタイミングと走査タイミ
ングラインを説明するものである。同図において横軸は
時間軸であり、縦軸は行選択信号（上から順にＶg1、Ｖ
g2、………、Ｖgn）を示している。またこの図１０にお
いて、実線ラインは走査タイミングライン（画像データ
書込み）を示し、行選択信号によって選択される画像デ
ータ書込み行のタイミングを記号化したものである。ま
た、破線ラインは走査タイミングライン（ＯＦＦ書込
み）を示し、行選択信号によって選択されるＯＦＦ書込
み行のタイミングを記号化したものである。

【００５８】ここで、空間光変調素子としては例えば図
１に示したようなもの、その駆動回路としては図６に示
したようなもの、露光システムとしては図８に示したよ
うなものをそれぞれ利用することができる。

【００５９】また図１１は、本実施形態における直流成
分の補正を含む露光シーケンスを示す図である。なおこ
の場合、記録階調は２階調とする。また、１枚の感光材
料に１回の露光（２階調）を行なう全体の周期を、露光
シーケンス周期Ｔt とする。この露光シーケンス周期Ｔ
t は、期間Ｔ1 、Ｔ2 、Ｔ3 に区分される。走査タイミ
ングライン図の下には、各行の液晶層電圧Ｖlcの例を示
している。ここで、シーケンスの初期において、全画素
の液晶層電圧Ｖlcは−Ｖlcs （ＯＦＦ）であるとする。

【００６０】期間Ｔ1 は、感光材料を露光する期間であ
り、これを露光期間Ｔo とする。期間Ｔ1 の前半では、
走査タイミングライン（細い実線）に従って画像データ
の書き込みが行なわれる。１画面をｎ行、１行の書き込
み時間をτとすると、画像データの書き込み時間Ｔf は
ｎτとなる。このとき、１行目の画素で階調［０］（出
力光ＯＦＦ）が書き込まれたときの液晶層電圧Ｖlcは−
Ｖlcs であり、階調［１］（出力光ＯＮ）が書き込まれ
たときの液晶層電圧Ｖlcは＋Ｖlcs である。また、ｎ行
目の画素では、画像データの書き込みが行なわれていな
いので、液晶層電圧Ｖlcは階調［０］、階調［１］とも
に初期値の−Ｖlcs である。

【００６１】期間Ｔ1 の後半では、走査タイミングライ
ン（太い破線）に従って、全行に逐次ＯＦＦが書き込ま
れる。このとき、１行目の画素の液晶層電圧Ｖlcは階調
［０］、階調［１］ともに−Ｖlcs となる。またｎ行目
の画素では、階調［０］のとき液晶層電圧Ｖlcは−Ｖlc
s であり、階調［１］のとき液晶層電圧Ｖlcは＋Ｖlcs
である。このように、露光期間Ｔo においては、行およ
び階調により液晶層電圧Ｖlcが異なって、直流成分が残
存する場合がある。

【００６２】期間Ｔ2 と期間Ｔ3 は直流電圧除去期間Ｔ
c 、つまり、露光期間Ｔo での液晶層電圧Ｖlcの直流成
分を打ち消す電圧を印加する期間である。まず期間Ｔ2
の前半では、走査タイミングライン（細い破線）に従っ
て、期間Ｔ1 で書き込んだ画像データの反転データを書
き込む。

【００６３】次に期間Ｔ2 の後半では、走査タイミング
ライン（太い実線）に従って全行に逐次ＯＮを書き込
む。さらに期間Ｔ3 の前半では、走査タイミングライン
（太い実線）に従って全行に逐次ＯＮを書き込む。次に
期間Ｔ3 の後半では、走査タイミングライン（太い破
線）に従って全行に逐次ＯＦＦを書き込む。この結果、
露光シーケンス周期Ｔt （＝Ｔ1 ＋Ｔ2 ＋Ｔ3 ）におい
て、階調の如何にかかわらず、各行とも液晶層電圧Ｖlc
の平均値はゼロとなり、上記の残存する直流成分が除去
されることになる。

【００６４】図１２は、本実施形態における直流成分の
補正タイミングと、露光システムの駆動タイミングとの
関係を示した図である。この図の上段は、図１１で示し
た補正期間を伴う空間光変調素子の駆動タイミングを示
している。一方図の下段は、図８に示した露光システム
の駆動タイミングである。露光期間Ｔo では、感光材料
７が固定され、シャッター５が開かれている。一方直流
電圧除去期間Ｔc では、シャッター５が閉じられ、感光
材料７の搬送が行なわれる。この例では、直流電圧除去
期間Ｔc ＝２Ｔo であるが、期間Ｔc を感光材料７の搬
送期間に割り当てることにより、システムの時間効率を
上げることができる。

【００６５】＜第２実施形態＞次に、露光シーケンス周
期Ｔt を第１実施形態よりも短縮させた、本発明の第２
実施形態について説明する。図１３は、この第２実施形
態における強誘電性液晶の特性（液晶層電圧と出力光の
応答）を示したものである。この強誘電性液晶の特性と
しては、少なくとも片方の配向状態がメモリー性（外部
電圧を液晶層に印加しない状態で、その配向状態を安定
に維持する特性）を有したものが望ましい。また、この
メモリー性を有する配向方向において、出力光がＯＦＦ
となるように配向処理および出力光学系を設定する。

【００６６】このような条件下で、期間Ｔonにおいて液
晶層電圧Ｖlcを＋Ｖlcs にすると、その出力光は瞬時に
ＯＮとなり、電圧が印加されている間はＯＮの状態を安
定に維持する。期間Ｔm-onで液晶層電圧Ｖlcを０Ｖにす
ると、強誘電性液晶のメモリー性が存在する場合（双安
定性）には、図の実線のようにＯＮの状態を安定に維持
する。

【００６７】また、強誘電性液晶のメモリー性が存在し
ない場合（片安定性）には、図の破線のようにＯＮから
ＯＦＦの状態へ遷移する。期間Ｔoff で、液晶層電圧Ｖ
lcを−Ｖlcs にすると、前の状態にかかわらず瞬時にＯ
ＦＦとなり、電圧が印加されている間はＯＦＦの状態を
安定に維持する。期間Ｔm-off で液晶層電圧Ｖlcを０Ｖ
にしても、少なくともＯＦＦ状態の配向方法にメモリー
性が存在するので、必ずＯＦＦ状態を安定に維持するこ
とになる。

【００６８】以上のような液晶の特性を利用して、複数
種類の書き込み行なうことができる。図１４は、その書
き込みの種類と、印加する液晶層電圧との関係を示した
ものである。まず、［画像データ］書き込みでは、階調
［０］（露光期間において出力光はＯＦＦ）のとき、液
晶層電圧Ｖlcを０Ｖにする。階調［１］（露光期間にお
いて出力光はＯＮ）のときは、液晶層電圧Ｖlcを＋Ｖlc
s にする。また［反転データ］書き込みでは、階調
［０］のとき液晶層電圧Ｖlcを０Ｖにし、階調［１］の
とき液晶層電圧Ｖlcを−Ｖlcs にする。すなわち、［画
像データ］書き込みで印加した電圧の逆極性の電圧を印
加する。［状態維持］書き込みでは、階調［０］のとき
液晶層電圧Ｖlcを０Ｖにし、階調［１］のときも液晶層
電圧Ｖlcを０Ｖにする。つまり、現状を維持させる。

【００６９】図１５は、上述の書き込みモードを使用し
た直流成分の補正を含む露光シーケンスを示す図であ
る。図の上段は各書き込みモードの走査タイミングを示
し、図の下段は、１行目と最終ｎ行目の階調［０］、お
よび階調［１］における液晶層電圧Ｖlcを示している。

【００７０】期間Ｔ1 は露光期間Ｔo であり、その前半
では走査タイミングライン（細い実線）に従って［画像
データ］の書き込みを行なう。期間Ｔ1 の後半では、走
査タイミングライン（細い破線）に従って［反転デー
タ］の書き込みを行なう。期間Ｔ2 は直流電圧除去期間
Ｔc であり、走査タイミングライン（太い破線）に従っ
て［状態維持］の書き込みを行なう。各期間の液晶層電
圧Ｖlcは、前述の図１４で説明した関係に従って設定さ
れる。

【００７１】この結果、露光シーケンス周期Ｔt （＝Ｔ
1 ＋Ｔ2 ）において、階調の如何にかかわらず各行とも
液晶層電圧Ｖlcの平均値はゼロとなり、残存する直流成
分が除去されることになる。この第２実施形態ではＴc
＝Ｔo ／２であり、第１実施形態の露光シーケンス周期
Ｔt をさらに短縮させることができる。当然、この第２
実施形態でも、期間Ｔc を感光材料の搬送期間に割り当
てることにより、システムの時間効率を上げることがで
きる。

【００７２】＜第３実施形態＞次に、本発明の第３実施
形態による画像露光方法について説明する。図１６は、
この第３実施形態における空間光変調素子の駆動タイミ
ングと、露光システムの駆動タイミングとの関係を示し
た図である。この実施形態では、露光シーケンス周期Ｔ
t は期間Ｔ1 と期間Ｔ2 とで構成されており、期間Ｔ1
は第１実施形態および第２実施形態で説明したような露
光期間Ｔo である。期間Ｔ2 は、露光期間Ｔo における
直流成分の影響を除去する期間Ｔc である。

【００７３】期間Ｔ2 では液晶層電圧Ｖlcに適当な振
幅、周波数の交流電圧を印加する。本発明者の実験によ
れば、露光期間において、直流成分による液晶層内のキ
ャリア分極は、適当な振幅、周波数の交流電圧を液晶層
に適当な時間印加することで十分緩和するという知見を
得ている。ここで交流電圧の振幅は高い方が効果は大き
いが、約５Ｖ〜約４０Ｖ程度が好ましい。また、周波数
は５０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ程度が好ましい。交流電圧印加
時間は、液晶素材、配向、直流成分の値、交流電圧の振
幅、周波数にも依るが、１００ｍｓ（ミリ・秒）〜数ｓ
（秒）程度が好ましい。

【００７４】ここで、印加される具体的な交流電圧を図
１７および１８に示す。図１７に示す例では、全行のゲ
ート電圧（Ｖg1〜Ｖgn）にＭＯＳ−ＦＥＴ（図６参照）
がＯＮとなるような電圧Ｖgon を印加する。このとき、
全列のドレイン電圧（Ｖd1〜Ｖdm）に、Ｖd(on) とＶd
(off)の電圧を一定の周波数ｆc で交互に与える。ま
た、対向共通電極の電圧Ｖcom は、ほぼＶd(on) とＶd
(off)の中間電位とする。この結果、液晶層電圧Ｖlcと
して、振幅Ｖlcs 、周波数ｆc の交流矩形波を印加する
ことができる。

【００７５】図１８に示す例において、全行のゲート電
圧（Ｖg1〜Ｖgn）および全列のドレイン電圧（Ｖd1〜Ｖ
dm）に印加する電圧は図１７の例と同じであるが、対向
共通電極の電圧Ｖcom には、ドレイン電圧と同じ振幅、
周波数で逆位相の電圧を印加する。この結果、液晶層電
圧Ｖlcとして、振幅が２Ｖlcs 、周波数ｆc の交流矩形
波を印加することができる。すなわちこの場合は、同じ
電源電圧で、図１７の例の２倍の振幅を持った交流電圧
を印加することができる。

【００７６】＜第４実施形態＞次に、本発明を多階調露
光に適用した第４実施形態について説明する。強誘電性
液晶のような２値の状態を取る光変調素子を使用して多
階調露光を実現する方法として、感光材料への露光期間
内において露光時間を変化させる露光方法が知られてい
る。一般的には、前述した第１実施形態での露光期間に
おける露光を複数回行なうことにより、容易に多階調露
光することができる。

【００７７】ただしこの方法は、階調数が増えるとトー
タルの露光期間が極端に長くなるという問題を有する。
例えば階調数を２^g（ｇは正の整数）、１行の書き込み
時間をτ、行数をｎとすると、トータルの露光期間Ｔo
は、Ｔo ＝２^gｎτ[sec] となる。

【００７８】この問題を解決する方法として、２次元マ
トリクス型空間光変調素子の全ての行を相異なる複数の
時間間隔毎に選択走査し、選択された行における各画素
部に、画像データに基づいた直流電圧を印加し、上記相
異なる複数の時間間隔毎になされる選択走査を時間的に
多重化し、この多重化走査を受けた相異なる複数の行か
ら、時分割によって１つの選択行を決定する、という方
法が考えられる。以下、このような多階調露光方法につ
いて説明する。

【００７９】図１９は、この多階調露光方法における書
き込み走査のタイミングチャートである。この図１９に
おいて、実線の斜め線(a) 、(b) 、(c) は画像データを
書込む走査タイミングラインであり、破線の斜め線(a)
はＯＦＦを書き込む走査タイミングラインである。各走
査タイミングラインは１行目から順に１行毎に走査され
るが、走査の開始は画像データ書込み(a) →画像データ
書込み(b) →画像データ書込み(c) →ＯＦＦ書き込み
(a) の順番で行なわれる。

【００８０】ここで、実線の走査タイミングライン(a)
と実線の走査タイミングライン(b)の時間間隔をＴab、
実線の走査タイミングライン(b) と実線の走査タイミン
グライン(c) の時間間隔をＴbc、実線の走査タイミング
ライン(c) と破線の走査タイミングライン(a) の時間間
隔をＴcaとすると、それらの比をＴab：Ｔbc：Ｔca＝
１：２：４に設定する。具体的にはＴab：Ｔbc：Ｔca＝
（3/7 ）ｎτ：（6/7 ）τ：（12/7）ｎτに設定する。
このようにすると、どの行も３回の画像データ書き込み
走査で、８階調（２³階調）の露光を行なうことができ
る。

【００８１】なお、本来、同時に複数行の書き込み走査
（行選択）を行なうことはできない。したがって実際に
は、走査タイミングライン(a) 、(b) 、(c) に従って行
なわれる行選択信号のタイミングは、期間(A) 、(B) 、
(C) に各々割り当てられ、これにより走査タイミングラ
インの重複するところは期間(A) 、(B) 、(C) で時分割
に行選択が行なわれる。

【００８２】また図２０および２１は、図１９中の時刻
ｔ1 と時刻ｔ2 における、行選択信号タイミングと走査
タイミングラインとの関係を示している。図２０の露光
開始直後の時刻ｔ1 では、走査タイミングライン(a) に
従って１行目から順に書き込み走査が行なわれる。ただ
し、行選択信号のタイミングは期間(A) のみで行なわ
れ、そこで、走査タイミングライン(a) に従って行なわ
れる行選択の周期は３τになる。期間(B) 、(C) ではど
の行も走査されない。

【００８３】また、図２１の時刻ｔ2 では、走査タイミ
ングライン(a) 、(b) 、(c) が重複しているが、実際の
行選択信号のタイミングは、走査タイミングライン(a)
では期間(A) で行選択が行なわれ、走査タイミングライ
ン(b) では期間(B) で行選択が行なわれ、走査タイミン
グライン(c) では期間(C) で行選択が行なわれる。各走
査タイミングラインに従って行なわれる行選択の周期は
３τになる。

【００８４】次に図２２は、図１９に示した多階調露光
方法による出力光の例である。この場合、Ｔab：Ｔbc：
Ｔca＝(3/7) ｎτ：(6/7) ｎτ：(12/7)ｎτ（＝１：
２：４）であるので、２³＝８階調の露光を行なうこと
ができる。

【００８５】まず、１行目の例について説明する。階調
［０］のときは、画像データ書き込み走査タイミングラ
イン(a) 、(b) 、(c) による書き込みデータを、全てＯ
ＦＦにする。この結果出力光は全てＯＦＦとなり、感光
材料への露光時間はゼロとなる。階調［５］のときは、
画像データ書き込み走査タイミングライン(a) 、(b)、
(c) による書き込みデータを各々ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮに
する。この結果出力光はＴab＋Ｔcaの時間ＯＮとなり、
感光材料への露光時間は(15/7)ｎτとなる。階調［７］
のときは、画像データ書き込み走査タイミングライン
(a) 、(b) 、(c)による書き込みデータを全てＯＮにす
る。この結果出力光はＴab＋Ｔba＋Ｔcaの時間ＯＮとな
り、感光材料への露光時間は３ｎτとなる。

【００８６】このようにして、階調レベルと感光材料へ
の露光時間が比例した多階調露光を行なうことができ
る。またｎ行目についても、１行目と同様にして、階調
レベルと感光材料への露光時間が比例した多階調露光を
行なうことができる。

【００８７】以上の通りこの方法によると、８階調の露
光期間Ｔo は６ｎτとなり、前述した従来方法の露光期
間８ｎτより高速に露光できる。

【００８８】この多階調露光方法によると、階調数が多
いほど高速露光の効果が顕著になる。以下、この点につ
いて詳しく説明する。今、階調数を２^gとする。このと
き本方法によれば、画像データ書き込み走査タイミング
ラインはｇ本となり、各走査タイミングラインの間隔比
は１：２：４：………：２^(g-1)｛ｇは正の整数｝とな
る。また各走査タイミングラインに従って行なわれる行
選択の周期はｇτになる。よって、階調数２^gのときの
露光期間Ｔo は、下式の通りとなる。

【００８９】Ｔo ＝２ｇｎτ ［sec ］なお上記の例では、階調数を２^g（ｇは正の整数）とし
たが、これ以外の階調数でも有効に作用する。今、階調
数をｈとした場合、画像データ書き込み走査タイミング
ラインをｇ本（ｇは２^g≧ｈを満たす最小の整数）とす
ると、露光期間Ｔo は２ｇｎτにより計算される。

【００９０】また上記の多階調露光方法において、各走
査タイミングラインの間隔（Ｔab：Ｔbc：………）は、
厳密に２の等比数列（１：２：………：２^(g-1)）に設
定することが望ましく、具体的には（Ｔab：Ｔbc：………）＝（１：２：………：
２^(g-1)）ｇｎτ／（２^g−１）であることが望ましい。また、（Ｔab：Ｔbc：………）
は、複数（ｇ本）の走査タイミングラインで時分割によ
り行選択を行なう基本周期ｇτの整数倍である必要性が
あり、したがってｎ＝ｋ（２^g−１）｛ｋは正の整数｝であることが望ましい。しかし、実際にはｎ＝ｋ（２^g
−１）｛ｋは正の整数｝でない行数ｎが存在する。この
場合の解決手段の一つとしては、実際の素子の行数を
ｎ’としたとき、ｎ＝ｋ（２^g−１）｛ｋは正の整数｝≧ｎ’ となる最小のｎの値を仮想の行数として各走査タイミン
グラインの間隔（Ｔab：Ｔbc：………）を（Ｔab：Ｔbc：………）＝（１：２：………：
２^(g-1)）ｇｎτ／（２^g−１）に設定する。このようにすると、実際の素子の行数ｎ’
以外に（ｎ−ｎ’）行余ることになるが、この余った行
はダミー行として走査すればよい。

【００９１】一例として、ｎ’＝２０００、２^g＝２０
４８｛ｇ＝１１｝とした場合、仮想行ｎをｎ＝ｋ（２^g−１）｛ｋは正の整数｝＝２０４７｛ｋ＝１｝とする。これにより、（Ｔab：Ｔbc：………）＝（１：２：………：２^(g-1)）ｇｎτ／（２^g−１）＝（１：２：−−−：１０２８）ｇτ と厳密に設定することができる。このとき、（ｎ−
ｎ’）＝４８行が余るが、それらはダミー行として走査
すればよい。

【００９２】さらにこの多階調露光方法においては、各
走査タイミングラインの間隔（Ｔab：Ｔbc：………）を
厳密に２の等比数列（１：２：………：２^(g-1)）とせ
ず、実用上問題が無い間隔に設定してもよい。一例とし
て、ｎ＝２０００、走査タイミングラインをｇ＝１１本
とした場合、（Ｔab：Ｔbc：………）＝（１：２：４………２５６：
５１２：９７７）と設定する。右辺の数列の最後の数が２の等比数列にな
っていないが、右辺の数列の級数は２０００であるの
で、（Ｔab：Ｔbc：………）は行選択の基本周期ｇτの
整数倍であり、設定した間隔による行選択走査が可能と
なる。ここで、最後の数が９７７であるため、２^g（＝
２０４８）の値からは４７の組み合わせが重複し、最終
的な階調数は２^g−４７＝２００１階調となる。しか
し、２００１階調でも実用上問題がなければ、効果は十
分に得られる。

【００９３】図２３は本発明の第４実施形態、つまり、
以上述べた多階調露光方法に本発明を適用させた実施形
態における、直流成分の補正を含む露光シーケンスを示
す図である。同図中、走査タイミングラインの下には、
各行の液晶層電圧Ｖlcの例を示している。

【００９４】この例は基本的に、第１実施形態と同様の
考え方に基づいている。つまり露光シーケンス周期をＴ
t とし、この露光シーケンス周期Ｔt は、期間Ｔ1 、Ｔ
2 、Ｔ3 に区分される。ここで、シーケンスの初期にお
いて全画素の液晶層電圧Ｖlcは−Ｖlcs （ＯＦＦ）とす
る。

【００９５】期間Ｔ1 は、感光材料に露光を行なう期間
であり、露光期間Ｔo とする。期間Ｔ1 の前半にかけ
て、複数の走査タイミングライン（細い実線）に従って
多階調の画像データの書き込み、および露光が行なわれ
る。このとき、１行目の画素では、出力光ＯＦＦが書き
込まれたときの液晶層電圧Ｖlcは−Ｖlcs であり、出力
光ＯＮが書き込まれたときの液晶層電圧Ｖlcは＋Ｖlcs
である。また、ｎ行目の画素では、画像データの書き込
みが行なわれていないので、液晶層電圧Ｖlcは初期値の
−Ｖlcs である。

【００９６】期間Ｔ1 の後半では、走査タイミングライ
ン（太い破線）に従って、全行に逐次ＯＦＦが書き込ま
れる。このとき、１行目の画素の液晶層電圧Ｖlcは、全
て−Ｖlcs となる。また、ｎ行目の画素では、出力光Ｏ
ＦＦのとき液晶層電圧Ｖlcは−Ｖlcs であり、出力光Ｏ
Ｎのとき液晶層電圧Ｖlcは＋Ｖlcs である。このよう
に、露光期間Ｔo においては、行および階調により液晶
層電圧Ｖlcが異なって、直流成分が残存する場合があ
る。

【００９７】期間Ｔ2 と期間Ｔ3 は直流電圧除去期間Ｔ
c 、つまり、露光期間Ｔo での液晶層電圧Ｖlcの直流成
分を打ち消す電圧を印加する期間である。まず期間Ｔ2
の前半にかけて走査タイミングライン（細い破線）に従
って、期間Ｔ1 で書き込んだ画像データの反転データを
書き込む。

【００９８】次に期間Ｔ2 の後半では、走査タイミング
ライン（太い実線）に従って全行に逐次ＯＮを書き込
む。さらに期間Ｔ3 の前半では、走査タイミングライン
（太い実線）に従って全行に逐次ＯＮを書き込む。次に
期間Ｔ3 の後半では、走査タイミングライン（太い破
線）に従って全行に逐次ＯＦＦを書き込む。この結果、
露光シーケンス周期Ｔt （＝Ｔ1 ＋Ｔ2 ＋Ｔ3 ）におい
て、階調の如何にかかわらず、各行とも液晶層電圧Ｖlc
の平均値はゼロとなり、上記の残存する直流成分が除去
されることになる。

【００９９】この第４実施形態でも、図１２に示した第
１実施形態の場合と同様に、直流電圧除去期間Ｔc を感
光材料の搬送期間に割り当てることに、システムの時間
効率を上げることができる。また、第３実施形態のよう
に、直流成分の補正期間Ｔcにおいて、交流電圧を印加
してもよい。

【０１００】＜第５実施形態＞次に、本発明を上記とは
別の多階調露光方式に適用した第５実施形態について説
明する。図２４は、この第５実施形態における直流成分
の補正を含む露光シーケンスを示す図である。同図中、
走査タイミングラインの下には、各行の液晶層電圧Ｖlc
の例を示している。

【０１０１】この例も、第４実施形態と同様に、１：
２：４と相異なる時間間隔の複数の走査タイミングライ
ンにより、８階調の露光を行なうものである。ここで露
光シーケンス周期をＴt とし、この露光シーケンス周期
Ｔt は、期間Ｔ1 、Ｔ2 に区分される。

【０１０２】期間Ｔ1 は、感光材料に露光を行なう期間
であり、露光期間Ｔo とする。期間Ｔ1 で(a) 、(b) 、
(c) ［細い実線］は画像データ書き込みの走査タイミン
グラインであり、それらの間隔は１：２：４と相異なる
ものとされている。さらに、(a')、(b')、(c')［細い破
線］は、画像データの反転データを書き込む走査タイミ
ングラインである。ここで(a')は(a) と(b) の中間に設
けられ、(b')は(b) と(c) の中間に設けられ、(c')は、
(c) と状態維持を書き込む走査タイミングライン［太い
破線］の中間に設けられる。状態維持書き込み走査タイ
ミングライン［太い破線］は、期間Ｔ1 の後半から開始
される。この場合、６本の走査タイミングが多重化され
ているので、これらを時分割により行選択する。したが
って、期間Ｔ1 の時間は６ｎτ×２＝１２ｎτとなる。

【０１０３】上記の３種類の走査タイミングラインにお
ける具体的な印加液晶層電圧は、図１４に従う（ＯＦＦ
を書き込む場合は同図の上段に従い、ＯＮを書き込む場
合は同図の下段に従う）。このような方式によると、図
１４の各液晶層電圧からも判るように、ＯＮ書き込みに
より＋Ｖlcs が印加された後に、必ずそれと逆極性の−
Ｖlcs が同じ時間印加される。また、ＯＦＦ書き込み
時、および状態維持書き込み時は、常にゼロＶである。
この結果、期間Ｔ1 において、階調の如何にかかわらず
各行とも液晶層電圧Ｖlcの平均値はゼロとなり、上記の
残存する直流成分が除去されることになる。

【０１０４】前述の実施形態とは異なり、期間Ｔ2 では
直流成分の除去を必ずしも必要としないが、感光材料の
搬送時間Ｔc として時間待ちする必要があり、それを利
用して適当な電圧印加を行なうことができる。図２４の
例は、期間Ｔ1 の最後の状態から、何も変化させない場
合である。この場合、期間Ｔ2 では、全画素がＯＦＦで
あり、液晶層電圧ＶlcもゼロＶであるので問題ない。ま
た、この期間に交流電圧を加えるようにしてもよい。

【０１０５】なお本発明の実施の形態は、以上説明した
第１〜５実施形態に限定されるものではなく、走査タイ
ミング、書き込みモード、液晶層電圧等について、種々
の変更がなされ得るものである。

【０１０６】例えば第１実施形態では、画素部の光変調
状態を維持する回路は、n-ＭＯＳ−ＦＥＴと蓄積容量Ｃ
stg で構成されていたが、蓄積容量Ｃstg が無くても動
作上問題とならなければ、この蓄積容量は省略可能であ
る。

【０１０７】また、画素部の光変調状態を維持する図１
の回路は、単結晶半導体で構成されていたが、図２５の
ように多結晶半導体で構成されてもよい。この図２５の
画素部回路は、画素のＭＯＳ−ＦＥＴをガラス基板50上
にpoly- ＳｉＴＦＴプロセスで形成してなるものであ
る。なお同図中、51はゲート絶縁膜、52は層間絶縁膜、
53は画素電極（Ａｌ）、54はソース電極、55はゲート電
極、56はドレイン電極である。

【０１０８】また図２６に示した例のように、画素部回
路は非晶質半導体で構成されてもよい。この図２６の画
素部回路は、画素のＭＯＳ−ＦＥＴをガラス基板60上に
a-ＳｉＴＦＴプロセスで形成してなるものである。な
お同図中、61はゲート絶縁膜（ＳｉＮｘ）、62は層間絶
縁膜、63は画素電極（Ａｌ）、64はソース電極、65はゲ
ート電極、66はドレイン電極、67はチャンネル保護膜
（ＳｉＮｘ）である。

【０１０９】また、周辺の駆動回路が単結晶半導体で構
成され、画素部が多結晶半導体もしくは非晶質半導体で
構成された複合構成が採用されてもよい。

【０１１０】さらに、画素部の光変調状態を維持する回
路は、図２７に示すように、ＳＲＡＭ回路などの２値メ
モリー回路で構成されてもよい。この図２７の例では、
データ信号Ｖd 、／Ｖd より１または０のデータが供給
されると同時に、行選択信号／ＷＥにＳＲＡＭへのデー
タ書き込みをイネーブルにするパルスが与えられるとＳ
ＲＡＭに１または０のデータが書き込まれ、出力電圧Ｖ
s は保持される。液晶は書き込まれたデータに従って光
変調を行ない、その状態は、新たにＳＲＡＭのデータが
更新されるまで維持される。

【０１１１】また、本発明の目的に合うものであれば、
それ以外の如何なる画素回路が用いられてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いられ得る空間光変調素子の画素部
の断面図

【図２】上記空間光変調素子の画素部の等価回路図

【図３】上記空間光変調素子を用いた光変調光学系を示
す概略図

【図４】液晶層電圧と液晶配向位置の関係を示す説明図

【図５】上記画素部の各電圧と出力光波形を示すグラフ

【図６】２次元マトリクス型空間光変調素子の等価回路
図

【図７】２次元マトリクス型空間光変調素子の駆動方法
を示す概略図

【図８】空間光変調素子を用いた露光システムの概略図

【図９】本発明に適用され得る、感光材料への露光シー
ケンスを示す概略図

【図１０】本発明の第１実施形態における行選択信号タ
イミングと走査タイミングラインを示す概略図

【図１１】上記第１実施形態における露光シーケンスを
示す概略図

【図１２】上記第１実施形態における直流成分の補正タ
イミングと、露光システムの駆動タイミングとの関係を
示す概略図

【図１３】本発明の第２実施形態に用いられる強誘電性
液晶の特性（液晶層電圧と出力光の応答）を示す概略図

【図１４】上記第２実施形態における書き込みの種類
と、印加する液晶層電圧との関係を示す説明図

【図１５】上記第２実施形態における露光シーケンスを
示す概略図

【図１６】本発明の第３実施形態における空間光変調素
子の駆動タイミングと、露光システムの駆動タイミング
との関係を示す概略図

【図１７】液晶層に印加される交流電圧波形の例を示す
説明図

【図１８】液晶層に印加される交流電圧波形の別の例を
示す説明図

【図１９】本発明の第４実施形態における書き込み走査
のタイミングチャート

【図２０】図１９中の一時刻における行選択信号タイミ
ングと走査タイミングラインを示す概略図

【図２１】図１９中の別の時刻における行選択信号タイ
ミングと走査タイミングラインを示す概略図

【図２２】上記第４実施形態における出力光の変調状態
を示す概略図

【図２３】上記第４実施形態における露光シーケンスを
示す概略図

【図２４】本発明の第５実施形態における露光シーケン
スを示す概略図

【図２５】多結晶半導体で構成された画素部の断面図

【図２６】非晶質半導体で構成された画素部の断面図

【図２７】ＳＲＡＭ回路で構成された画素部の断面図

【符号の説明】

１２次元マトリクス型空間光変調素子２ＰＢＳ３光源４集光レンズ５シャッター６投影レンズ７感光材料８画像信号発生装置 10 ｐ^-型シリコン半導体基板 11 n-ＭＯＳ−ＦＥＴ 12 電荷蓄積容量 13 ドレイン領域 14 ソース領域 15 ゲート酸化膜 16 ゲート電極 17 ｐ⁺領域 18 酸化膜 19 poly-Ｓｉ膜 20 第１層間絶縁膜 21 第１層Ａｌ配線 22 ソース電極 23 ドレイン電極 24 第２層間絶縁膜 25 画素電極（第２層Ａｌ） 26 配向膜 27 対向透明基板 28 対向透明共通電極 29 配向膜 50 ガラス基板 51 ゲート絶縁膜 52 層間絶縁膜 53 画素電極（Ａｌ） 54 ソース電極 55 ゲート電極 56 ドレイン電極 60 ガラス基板 61 ゲート絶縁膜（ＳｉＮｘ） 62 層間絶縁膜 63 画素電極（Ａｌ） 64 ソース電極 65 ゲート電極 66 ドレイン電極 67 チャンネル保護膜（ＳｉＮｘ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】印加電圧に応じて光変調状態が変わる画
素部が２次元マトリクス状に配置されるとともに、各画
素部の光変調状態を更新、維持する回路を備えてなる空
間光変調素子を露光光の光路に配し、この空間光変調素子により前記画素部毎に変調した露光
光を感光材料に照射して該感光材料を露光させる、２次
元マトリクス型空間光変調素子を用いた画像露光方法に
おいて、前記画素部の各々毎に、この直流電圧と逆極性の直流電
圧を印加することを特徴とする２次元マトリクス型空間
光変調素子を用いた画像露光方法。
【請求項２】前記逆極性の直流電圧を、前記露光光変
調のための直流電圧と絶対値をほぼ等しくして、この露
光光変調のための直流電圧の印加時間とほぼ等しい時間
印加することを特徴とする請求項１記載の２次元マトリ
クス型空間光変調素子を用いた画像露光方法。
【請求項３】前記画素部が露光光を出力させるＯＮ状
態に所定時間設定される場合、ＯＮ時以外の期間に、こ
のＯＮ状態設定のための印加直流電圧と絶対値がほぼ等
しくて逆極性の直流電圧を、ＯＮ状態設定の時間とほぼ
等しい時間該画素部に印加し、前記画素部が露光光を出力させないＯＦＦ状態に所定時
間設定される場合、ＯＦＦ時以外の期間に、このＯＦＦ
状態設定のための印加直流電圧と絶対値がほぼ等しくて
逆極性の直流電圧を、ＯＦＦ状態設定の時間とほぼ等し
い時間該画素部に印加することを特徴とする請求項１ま
たは２記載の２次元マトリクス型空間光変調素子を用い
た画像露光方法。
【請求項４】前記画素部が露光光を出力させるＯＮ状
態に所定時間設定される場合、ＯＮ時以外の期間に、こ
のＯＮ状態設定のための印加直流電圧と絶対値がほぼ等
しくて逆極性の直流電圧を、ＯＮ状態設定の時間とほぼ
等しい時間該画素部に印加し、前記画素部が露光光を出力させないＯＦＦ状態に所定時
間設定される場合、ＯＦＦ時以外の期間に、ほぼ０Ｖを
所定時間該画素部に印加することを特徴とする請求項１
または２記載の２次元マトリクス型空間光変調素子を用
いた画像露光方法。
【請求項５】前記直流電圧と逆極性の直流電圧を印加
する処理が、画素部のＯＮ状態、ＯＦＦ状態にかかわら
ず常にほぼ０Ｖを印加する処理を含むことを特徴とする
請求項１から４いずれか１項記載の２次元マトリクス型
空間光変調素子を用いた画像露光方法。
【請求項６】前記露光光の感光材料への光路を開閉可
能なシャッターを設け、前記逆極性の直流電圧を印加す
る期間、このシャッターを閉じておくことを特徴とする
請求項１から５いずれか１項記載の２次元マトリクス型
空間光変調素子を用いた画像露光方法。
【請求項７】印加電圧に応じて光変調状態が変わる画
素部が２次元マトリクス状に配置されるとともに、各画
素部の光変調状態を更新、維持する回路を備えてなる空
間光変調素子を露光光の光路に配し、この空間光変調素子により前記画素部毎に変調した露光
光を感光材料に照射して該感光材料を露光させる、２次
元マトリクス型空間光変調素子を用いた画像露光方法に
おいて、前記画素部の各々毎に、直流電圧を印加して露光光を変
調した後の露光期間外に、交流電圧を印加することを特
徴とする２次元マトリクス型空間光変調素子を用いた画
像露光方法。
【請求項８】前記露光光の感光材料への光路を開閉可
能なシャッターを設け、前記交流電圧を印加する期間、
このシャッターを閉じておくことを特徴とする請求項７
記載の２次元マトリクス型空間光変調素子を用いた画像
露光方法。
【請求項９】前記印加電圧に応じて光変調状態が変わ
る画素部が、強誘電性液晶からなるものであることを特
徴とする請求項１から８いずれか１項記載の２次元マト
リクス型空間光変調素子を用いた画像露光方法。
【請求項１０】前記強誘電性液晶が、少なくとも１つ
の配向方向にメモリー性を有するものであることを特徴
とする請求項９記載の２次元マトリクス型空間光変調素
子を用いた画像露光方法。
【請求項１１】前記光変調状態を更新、維持する回路
が、単結晶半導体を含む素子で構成されたものであるこ
とを特徴とする請求項１から１０いずれか１項記載の２
次元マトリクス型空間光変調素子を用いた画像露光方
法。
【請求項１２】前記光変調状態を更新、維持する回路
が、多結晶半導体を含む素子で構成されたものであるこ
とを特徴とする請求項１から１０いずれか１項記載の２
次元マトリクス型空間光変調素子を用いた画像露光方
法。
【請求項１３】前記光変調状態を更新、維持する回路
が、非晶質半導体を含む素子で構成されたものであるこ
とを特徴とする請求項１から１０いずれか１項記載の２
次元マトリクス型空間光変調素子を用いた画像露光方
法。
【請求項１４】前記空間光変調素子の画素部毎に照射
時間を制御した露光光を感光材料に照射して、該感光材
料を多階調露光させることを特徴とする請求項１から１
３いずれか１項記載の２次元マトリクス型空間光変調素
子を用いた画像露光方法。
【請求項１５】前記空間光変調素子の全ての行を、相
異なる複数の時間間隔毎に選択走査し、選択された行における各画素部に、画像データに基づい
た直流電圧を印加し、前記相異なる複数の時間間隔毎になされる選択走査を時
間的に多重化し、この多重化走査を受けた相異なる複数の行から、時分割
によって１つの選択行を決定することを特徴とする請求
項１４記載の２次元マトリクス型空間光変調素子を用い
た画像露光方法。
【請求項１６】前記複数の時間間隔が、２の等比数列１：２：………：２^(g-1)｛ｇは正の整数｝であることを特徴とする請求項１５記載の２次元マトリ
クス型空間光変調素子を用いた画像露光方法。
【請求項１７】前記行選択の時間をτ、前記複数の間
隔数をｇとしたとき、基本周期ｇτで前記行選択を行な
うことを特徴とする請求項１５または１６記載の２次元
マトリクス型空間光変調素子を用いた画像露光方法。