JPS5890864A - 液晶ライトバルブの駆動方法 - 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】 本発明はツイストネマチックモードの液晶ライトパルプ
に関する。本発明の目的は、高速で応答し、安価な液晶
ライトパルプを提供する事である近年、ａｐＵ、メモリ
等の低価格化が、半導体技術の進歩によって進み、マイ
コン、オフィスコンビエータ−を使用する層及びコンビ
エータ−のプリントアウトに接する層が、従来のＩＣＵ
ＰＢの特殊な専門家のみから、広く一般大衆にまで拡大
して来つつある。云いかえれば、通常の書類と同一レベ
ルでの出力処理、即ち漢字片名交り文による出力を待望
する気運が非常に高まってきている。

その典型的な例を一つあげれば日本語ワードプロセッサ
であろう。

ところがこのようなシステムは、前述した如く、回路、
メモリーはどんどん低価格化が進行しており、今後も期
待できるのに対して、その出力端末であるプリンターに
ついては、漢字等の使用を前提とすると、５２Ｘ３２ド
ツト程度の分解能を必要とされる為、必然的に高分解能
で、しかも高分解能化による印字スピードの低下に対処
し得る高速度のものでないと能力的に不十分であり、必
然的にコストの上昇を招いてしまっている。

例えば現在この要求を満足し得るものは、レーｆ−，０
ＩＦＴを使用した光プリンター、マルチス声イラス静電
プリンターしか存在しないが、双方共非常に高価であっ
て、システムコストを押し上げる最大の要因となってい
る。これが上記のような種々のシステムの市場への着尺
を、（市場のニーズがあるにもかかわらず）大きく妨げ
る原因となっている。

上記の事情は、高速ファクタｉ’）、ｏＲｒハードコピ
ア、各種ターミナル等でも基本的には全く同じ事が云え
るものである。

かかる状況を克服する可能性を持つ技術の一つに液晶ラ
イトパルプがある。液晶ライトバルブを印写装置に用い
た場合、どのような利点があるかを以下説明する。

第１，２図に液晶ライトバルブを用いた印写装置の概容
を示す。

光源１は常に点灯しており、液晶ライトパルプアレイ２
を常に照らしている。液晶ライトパルプアレイ２は微小
ライトパルプ８な複数個有していて、液晶駆動回路９に
よって独立に光学的に開閉され、光源１からの光を透過
させたり、させなかったりする。このようにして得られ
た光信号が感光部３へ到達する訳であるが、感光材料よ
りなる感光部３は、帯電ステージ璽ン６であらかじめ帯
電されているために、光信号が到達した部分では帯電電
荷が消滅する。したがって外部からの書込信号に応じた
静電潜像が形成されることになる。

このようにして形成された静電潜像は、現像部４で着色
トナー現像後、転写部５で記録材料、例えば紙等にトナ
ー像が転写され、定着部７で熱等で定着され、完全に固
定化された印刷像が出来上がる。

上述の如く、液晶ライトバルブを用いた印刷装置の場合
、例えばレーザープリンターの場合必要な、精密高速光
学走査系が不要となる。このため構造の簡素化、そして
何よりも低価格化が期待できる。

このように液晶ライトバルブは、低価格の印写装置の実
用化にとって重要な技術であるが、従来の液晶ライトバ
ルブには致命的な問題があった。

その問題とは応答速度が決定的に遅いことであった。

例えば前述の各種システムに適用し得る印字部の性能と
しては、Ａ４版１枚を毎分１０枚程度出力する程度の印
写速度と、１ミリメートル当り１０ドツト程度の分解能
を必要とするが、これは云いかえると、１秒当り約５０
０ラインの印写速度、即ち１ライン書き込みに要する時
間が２ミリ秒以下であるという事である。ところが従来
の液晶ライトバルブ、即ちＴＭ型の液晶を用いたライト
パルプではこのような高速の動作は不可能であった何故
従来の液晶ライトバルブの応答速度が遅いかを以下説明
したい。

第３図に従来の液晶ライトバルブの断面図を示した。１
対の透明基板１０の間にツイスト構造のネマチック液晶
層１１があり、それらは偏光板１２で上下からはさまれ
ている。基板１０の液晶層と対向する表面の一部に透Ｂ
Ａｔ極１３，１４があり、ここに電界を印加したり、し
なかったりする事により、電極部分は光を透過したりし
なかったりする。すなわちライトパルプとなる。これが
ＴＮ屋のライトパルプの基本構成である。

令弟５図において液晶層が電界無印加状態すなわちオフ
状態から電界印加状態すなわちオン状態へ変化する時の
応答速度を’ｒｒｉｓｅ、逆にオン状態からオフ状態へ
変化する時の応答速度を’１’ａｅｏａｙとすると、Ｔ
ｒｉｓｓ　、　’ｌ＠ｏａｙ　　はそれぞれ次のように
表わされる。

Ｔｒｉｓ＋ｅ　ＱＣｐ　ｔ　”　／　ＶＴｄ＠ｏａｙ　
ｏｃ　ｐ　ｄ　ｍ ここでρは液晶の粘度で、ｄは液晶層の厚み、■は印加
電圧である。これよりＴｒｉｓｅは印加電圧を高くする
事により、速くする事ができるが、’ｒａｅｏａｙ　　
は液晶の粘度と厚みのみに依存しており、何らかの手段
により外部から応答速度を速くする事ができない。この
ような構成の従来のＴＩ型のライトバルブで得られてい
る最も速いＴｄ＠Ｏａｙでも数ｔ　ＩＪ秒程度の値にな
ってしまい、実用上は遅すぎて使用できなかった。

本発明はこのような従来の液晶ライトパルプの欠点を解
決した、新規な液晶ライトパルプの駆動方式に関するも
のである。

本発明に係る液晶ライトバルブの断面図を第４図に、正
面図を第５図に示した。

第４図において１対の基板１０の間に液晶層１１があり
それらを偏光板１２で上下からはさんでいる。基板１０
の液晶層と対向する表面の一部にライトバルブとなる電
極１５．１４がある。ここまでは従来のものと変わらな
いが、本発明においては、電極１３．１４の両サイドに
電極１５゜１６．１７．１８が設けられている点が異っ
ている。第５図は同じものの正面図である。第５図にお
いては電極のみが示されている。

本発明においてはＴｄｅｏａｙ　　を小さくする為に、
オフ状態の時にライトパルプを構成する電極１３．１４
間の電圧をゼロとするだけでなく、両サイドの電極１５
．１６と１７．１８との間に電界を印加し、これによっ
て液晶分子を強制的にオフ状態にさせようというのが、
基本的な考え方である本発明による駆動波形の例を第６
１Ｗ（ａ）ｔ（ｂ）に示した。第６図Ａ、Ｂはライトバ
ルブを構成する電極１３．１４に印加する波形である。

０、Ｄは両サイドの電極１５．１６と１７．１８に印加
する波形である。

まずオン状態の時には電極１３にはＡの波形を、電極１
４にはＢの波形を、電極１５，１６．１７．１８には０
の波形を印加する。この時電極１３と１４の間には第６
図ムーＢのような波形が印加されこれによりライトバル
ブはオン状態となる。

これは従来の方式と全く同じである。

オフ状態の時には電極１３．１４にはムの波形を、電極
１５．１６には０の波形を、電極１７゜１８にはＤの波
形を印加する。この時電極１３と１４の間には全く電界
がかからない。さらに電極１５．１６と１７．１８の間
には第６図０−Ｄのような波形が印加され、これにより
、液晶分子は強的にオフ状態にされる。

第７図にオン状態の時の電界の状態を、第８図にオフ状
態の時の電界の状態を示した。このような電界分布を作
る為の駆動方法はいろいろ考えられるが、ライトバルブ
を構成する電極に印加する波形ム、Ｂの周波数を１１と
し、両サイドの電極１５．１６，１７．１８に印加する
波形０．ＤのＷ４２数を１２とすると１１と１２の比は
、一方が他方の整数倍になっているものが望ましい。そ
の理由を説明する為に第６図（Ａ）にＩＦＩとｙ２の比
が整数倍にならない波形例を示した。第６図（α）と第
６図（Ａ）とでは０と０′　。ＤとＤ′とが対応してい
る。第６図Ｃｂ）のような波形を用いると、オフ状態の
時、例えば電極１３．１４には人を、電極１５．１６に
はＣ′を、１７．１８にはＤ′を印加するとする。する
と電極１３．１４と電極１５．１６との間にはＡ−０’
のような波形が印加され、又電極１３．１４と電極１７
．１８との間にはム−Ｄ′のような波形が印加される。

この２つの波形を第６図（α）の対応するＡ−０及びＡ
−Ｄと比較すると、ム−０及びム一りが本質的に同一の
波形であるのに対し、Ａ−０’及びム−Ｄ′は興る波形
である事がわかる。そして第６図（α）の場合と第６図
Ｃｂ）の場合とではＴｄｅｏａｙ　　に対する効果が異
ってくる−すなわち前者のはうがＴｄｅｏａｙ　　が短
くなるのである。従って１１とｌＦ２の比は整数倍にし
たほうがよい。

以下実施例を示す。

第９図に正面図を示したようなライトバルブでライトパ
ルプ部分の巾Ｗ、が５０ミクロン、長さＷ、が５０ミク
ロン、サイド電極との間隔ｄが１０ミクロンサイド電極
の巾Ｗ、が１０ミクロン、サイド電極の重なり部分の長
さＷ４が７０ミクロンのものを試作した。液晶層の厚さ
は約４ミクロンであった。この液晶ライトバルブに、オ
ン状態の時には上下の電極１５．１４の間に１５ボルト
の電圧を印加した。又オフ状態の時には上下の電極１３
．１４の間の電圧をゼｐとし、サイド電極１５．１６と
１７．１８の間に１５ボルトの電圧を印加した。この時
の応答速度は’Ｌ’ｒｉｓ・がａ５ミリ秒で、Ｔｄ＠Ｏ
ａｙ　は１１４４り秒であった。なお従来の方法と同様
にオフ状態の時、サイド電極間に電圧を印加しないとＴ
ｄｅｏａｙ　　は４ミリ秒であった。これより本発明の
方法では応答速度が大巾に改善されている事がわかる。

なお上記ライトバルブは酸化インジウム透明導電膜をフ
ォＦエツチング法でパターニングする事によりＪ容易に
作成する事ができた。本実施例による上記応答速度は前
記した液晶ライトバルブアレイを用いた印写装置にも使
える速さである。又印加電圧をさらに高くすればもっと
速い応答速度を得る事が可能である。

このように本発明は従来不可１−であったＴＩ型液晶ラ
イトパルプの立ち下りの応答速度Ｔｄｅｏａｙを速くす
る事が可能であり、高速で安価なライトバルブとして印
写装置をはじめとする各種装置への応用が期待される。

【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概要であ
る。 第２図は液晶ライトパルプアレイである。 第３図は従来の液晶ライトパルプの断面図である。 第４図及び第５図は本発明に係る液晶ライトパルプのそ
れぞれ断面図及び正面図である。 第６図（α）は本発明による駆動波形例であり第６図Ｃ
ｂ）は本発明によらない駆動波形例である。 第７図は本発明による液晶ライトパルプのオン状態の時
の電界の状態を示したものである。 第８図は本発明による液晶ライトパルプのオフ状態の時
の電界の状態を示したものである。 ＃１！９図は本発明による液晶２イトバルブの１実施例
の正面図である。 １・・・・・・光　源 ２・・・・・・液晶ライトパルプアレイ５・・・・・・
感光部 ４・・・・・・現像部 ５・・・・・・転写部 ６・・・・・・帯電ステージ四ン ７・・・・・・定着部 ８・・・・・・液晶ライトパルプ ９・・・・・・液晶駆動回路 １０・・・・・・基板 １１・・・・・・液晶層 １２・・・・・・偏光板 １３．１４・・・・・・ライトバルブを構成する電極１
５．１（Ｓ、１７．１８・・・・・・サイド電極第１図 第２図 第３図 ′＼−／／ 第４図 ／Ｊ 第５図 （ａ） 第６図 （ト） 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少くとも、一対の基板、該基板にはさまれたツイスト構
   造のネマチック液晶層、該基板の液晶層と対向する表面
   に設けられた、２イトパルプ部分を構成する互いに対向
   する一対の透明電極、該透明電極の両サイド部分に設け
   られた液晶層に水平方向に電界を印加する電極、及び一
   対の偏光板より構成される液晶ライシバルブの駆動方法
   において、オン状態の時には、ライトパルプ部分を構成
   する透明電極の一方には周波数１１の矩形波を印加し、
   他の透明電極には該矩形波とは逆相の矩形波を印加し、
   透明電極の両サイド部分に設けられた電極には全て周波
   数１２の矩形波を印加し、オフ状態の時にはライトパル
   プ部分を構成する透明電極の双方に同相の周波数１Ｆ１
   の矩形波を印加し、透明電極の両サイド部分に設けられ
   た電極のうち一方の側に設けられた電極には周波数１２
   の矩形波を印加し、他の側に設けられた電極にはそれと
   逆相の矩形波を印加し、周波数Ｆ１と１２との此は一方
   が他方の整数倍になっている事を特徴とした、液晶ライ
   トパルプの駆動方法。