JPS6040611B2 - 液晶ライトバルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は液晶ライトバルブを駆動する駆動手段に関する
。

〔従来技術〕

さて、近来、ＣＰＵ、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、オフィスコンピュータ
を使用する層及び、コンピュータのプリントアウトに接
する層が、従来のＥＤＰＳの特殊な専門家のみから広く
一般大象にまで拡大して来つつある。

云い換えれば、通常の書類と同一レベルでの出力処理、
即ち漢字、かな交り文による出力を待望する気運が非常
に高まって来ている。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。

メモリはどんどん低価格化が進行しており今後も期待出
釆るのに対して、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３２×３２ドット程
度の分解能を必要とされるため、必然的に、高分解能、
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、レーザー、ＯＦＴを使用し
た光プリンタ、マルチスタィラス静電プリンタしか存在
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。

それ故、上記のような種々のシステムの市場への普及を
、（市場のニーズがあるにもかかわらず）大きく妨げる
要因となっている。上記の事情は、高速ファクシミリ、
ＣＲＴハードコピア、各種ターミナル等でも基本的には
全く同じことが云えるものである。

以下従釆の液晶ライトバルブ方式の印写装置の構成の概
要と、問題点について述べる。

第１，２図にその概要を示す。

光源１は常に点灯しており、液晶ライトバルブ２を常に
照らしている。

液晶ライトバルブ２は微小シャッター８を複数個有して
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
。この部分を光信号発生部１０と呼ぶことにする。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は帯電ステーション６
で予かじめ帯電をされているために、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港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港像は、現像部４で着色ト
ナー現像後、転写部６で記録材料、例えば紙等にトナ−
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、例えばレザープリンタの精密高速光学走査
系にあたる部分がこの方式では不要であるため、種々の
メリット、例えば構造の簡素化、低価格化が期待出来る
訳であるが、実は印写装置としては致命的な問題が、従
来のアイデアには存在していたため、実用化が難かしか
ったものである。

その問題点とは、書込速度が決定的に遅いことであった
。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版一枚を毎分１０枚程度出力する程度の印写速
度と、１の／肌当り１０ドット程度の分解能を必要とす
るが、これは云い換えると、１秒当り約５００ラインの
印写速度、即ち１ライン書込みに要する時間が２の秒以
下であるという事である。

ところが従来のアイデアの如く、ＴＮ（ツイスト・ネマ
チック）型の液晶を使用し、通常の交３換電圧駆動を行
なったのでは到底、開□時間２秒は達成不可能である。
第３図は、液晶材料の誘電異方性の周波数特性を示した
図である。

交差周波数ナｃより低い周波数で、誘電異万性は正であ
り、高い周波数では負４である。メー，ナｂに対する誘
電異方性をそれぞれ△ごＬ、△ごＨとした。△ごＬ＞０
であり△どＨ＜０である。このような特性を持つネマチ
ック液晶をＴＮ方式の素子として用いた時、ナーの信号
を印加した時、液晶分子は、電界方向に向き、ナｈの信
号を印加した時、電界方向に垂直になる。ねじれネマチ
ック配向をしている液晶層の両面に偏光板をそれぞれ直
交するように配置すると、メーを印加した時光をさえぎ
り、メｈを印加した時光が透過する。第４図ａ，ｂに液
晶ライトバルブを構成するガラス基板を示す。１１は共
通電極を備えるガラス基板１であり、１２は各々独立し
た信号電極を備０えるガラス基板２である。

１３と１４は共通電極であり、１３はクローム金等から
成る金属電極であり、１４は、酸化インジウム膜等から
なる透明電極である。

上述した光源１からの光は、この透明電極のみを透過す
る。先に述べた微少シャッター８は、これに対応する。
１５と１６は信号電極であり、微少シャッターの開閉の
信号は、各々この電極に印加される。

１６は、透明電極であり、１５は金属電極である。

１５，１６の信号電極及び１４の透明電極はこの図で４
組示してあるが実際の数は２００碗迫である。

１３と１５は金属電極の上側あるいは下側に透明導電膜
があってもさしつかえない。

１１と１２のガラス基板を対向してこの間に液晶層をは
さみ、このガラス基板を各々直交する偏光板の間に配置
することで液晶ライトバルブを構成する。

次に微少シャッターを開閉する時間割りを第５図に示す
。機軸は時間である。０レベルがシャッターが閉じてい
る状態、１レベルがシャッターが開いている状態である
。

Ａは、連続してシャッターを開く場合、Ｂは、１回開い
て１回閉じる場合である。Ａの例のように、連続して開
く場合でも、開いた後は一度閉じて再び開けることを繰
り返す。この一回のサイクル時間をＴＩとすると、１ド
ットの書き込み時間は、この時間に対応する。

Ｔ３を必らず閉じる信号であり、Ｔ２は、開く信号を加
えるか（Ａの場合のＴ２は開く信号）あるいは閉じる信
号（Ｂの場合のＴ２は閉じる信号）を印加する。ここで
開く信号とはナｈの周波数の信号のことであり、閉じる
信号とはナーの周波数の信号である。このように１書込
サイクル中に、必らずナーの信号を印加する如くするの
は、２つの意味合いからである。１つは、書込の結果生
ずるドットが、感光体の連続的な移動にもかかわるず、
ほぼ同形に形成せしめるためと、もう一つはこちらの方
がより重要であるが、１書込サイクル中に必らず低周波
信号を加える時間を取ることによって、液晶材料特有の
、リレキ効果（時間蓄積効果）を全く解消することが出
来、再現性の良いドット形成を可能にするからである。

例えば、第１３図に示す如く、３回連続開くと、ａのよ
うにその間全て開く信号ｒｈを印力０したとすると、今
度は、ｂのように閉じようとした時に本発明の実施例に
よって得られた立ち下がり速度の数倍遅くなってしまう
。したがって次に書込信号が入ったとすると、どんどん
蓄積されてしまいには、開きつばなしになってしまうこ
とになる。これはほんの一例であるが、通常のＴＮ液晶
や、二周波駆動液晶は、時間的な蓄積効果を利用して、
マトリクス駆動を行うのに対して、本発明の目的にとっ
て時間蓄積効果は有害であり出来る丈排除しなければな
らない。

この観点で、１書込サイクル中に必ず低周波信号を加え
て液晶内部のポテンシャルレベルを常に一定レベルにそ
ろえて後、次の書込サイクルに入るように駆動すること
が、再現性ある光信号発生のために重要な役割を演じて
いることが分かる。つまり、本発明においては、二周波
駆動といっても、ディスプレー用のそれとも全く異なる
要求と、それに応えるべく、全く異なる原理にもとづく
、駆動方式を提供している訳である。

そこで第５図ＡとＢの開閉に対応した印加信号を示した
図が第６図である。ＴＩに常にナーの信号を印加し、Ｔ
２には、開く時はナｈを印加し閉じる時はナーの信号を
印加する。これらの信号は図に示した如く土Ｖ，Ｖの電
圧を持つた信号である。これらの信号を第４図に示した
各信号電極１５に印放し、共通電極をＯＶにすることで
各シャッターは開閉する。この信号を用いたシャッター
特性を第７図に示す。信号Ｃは、ＡとＢを組合わせた波
形である。これはナ ーをＩＫＨｚ、ナｈを１００ＫＨ
ｂ、温度４０℃、Ｖ，を３０Ｖ‘こして得られた結果で
ある。この例では書き込み時間ＴＩを２の秒という高速
にすることができた。しかしながら、このような従来技
術において信号の電圧ｙ，を３０Ｖ、ピ−ク・ピーク電
圧６０Ｖの電圧の信号を出力できる回路を２００の固並
べ、配線することは大変なことであるという問題があっ
た。〔目 的〕 本発明は、上記問題点を克服したものであり、ｎ桁の共
通電極、ｍ個の信号電極を設け、あらかじめ準備された
２ｎ種類の準備信号のうちの一つを選択し信号電極に印
加し、かつ互いに位相の異なる共通電極信号を共通電極
に印加することにより、駆動回路の個数及び配線数を半
減することもできる液晶ライトバルブを提供するもので
ある。

〔実施例〕第８図ａ，ｂに本発明に用いた液晶ライトバ
ルブを構成するガラス基板の１例を示す。

これは第４図に対応している。第４図の例と異なる点は
１１のガラス基板１は、１７，１８で示した２本の共通
電極１及び共通電極２をもつことである。１４は透明電
極部分である。

ｂ‘こおける、１５及び１６は信号電極であり、さらに
１５は透明電極になっている。第４図の例においては、
信号電極の数は、２０００本であったが、本発明におい
ては半分の１０００本でよい。第９図に、共通電極と信
号電極の位置関係を示した。信号電極の透明部分１５は
、２本の共通電極の透明電極１４と対向している。この
透明電極の重なり部分が微少シャッターとなる。微少シ
ャッターの個数は、各信号電極に対して２ケづつあり、
２０００ケとなる。これは第４図の例と同数である。次
にこの電極に印加する信号について説明する。第１０図
は、説明を明快にするための微少シャッターの概略図で
ある。

Ｒ１及びＲ２は、共通電極１及び２である。ＣＩからＣ
４は、信号電極である。ｄ，からｄ３は、微少シャッタ
ーである。斜線の微少シャッターｄ３，４，ｄ５及びｄ
８は、閉じているシャッターであり他のｄ，，ｄ２，ｄ
６及びｄ７は開いているシャッターである。本発明の駆
動方式は第１０図に示したごとく２分の１の数の信号電
極で、さらに２分の１の駆動電圧で、各微少シャッター
においては、第７図とほとんど同様の応答特性を得るこ
とができる方式で第１０図に従って、Ｒ１，Ｒ２及びＣ
Ｉ，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に印加する各々の駆動波形を第１
１図ａ，ｂに示す。

第１１図ｃに示すｄ，〜もは実際に微少シャッター部に
印加されている合成駆動波形である。

ちなみにｄ７は＆とｄ８はｄ５とほぼ同一の波形になっ
ているのは自明である。共通電極１，２に印放される波
形Ｒ−１，Ｒ−２は、高周波信号〆ｂ及び低周波信号ナ
ーを含んでおり、Ｒ−１，Ｒ２の〆ｈ部分で１／４周期
位相がずれている。

ＴＩはサイクル時間であり、Ｔ３はナー、Ｔ２はナｈの
信号が印加されている。一方、ＣＩからＣ４までは各々
の信号電極に印加されている信号波形であって、Ｔ３の
タイミングではすべて、Ｒ１，Ｒ２と逆位相のナーが印
加されている。Ｔ２のタイミングでは、両方開いている
（つまりＣＩの例）、両方閉じている（Ｃ２）、いずれ
かが開いている（Ｃ３，Ｃ４）に対応した波形が印加さ
れる。両方開くためには、ＣＩは、Ｔ２のタイミングで
、共通電極に印加するナｈの２倍の周波数の高周波を印
加する。

すると微少シャッターｄ，，ｄ２には第１１図の如くの
合成波形となってシャッターは両方共ばらつきなく開く
。次に両方共閉じるためには、Ｃ２はＴ２のタイミング
で、メー（これは共通電極に印加するメーの周波数と異
なってよい）を印加する。その結果の合成波形が、ｄ３
，ｄ４に印加される。この場合は全く閉じたままである
。いずれか片方が開く場合を次に述べるが、Ｃ３，Ｃ４
は基本的には同じものなので、Ｃ３のみについて述べる
。

ＲｉとＣ３の合成波形が印加される広が閉じ、Ｒ２とＣ
３の合成波形が印加される公が開くように、Ｃ３が設定
されていり。したがって、鴇では、Ｔ２のタイミググで
印加波形がビロ、ｄ６で変形された高周波が印加される
。Ｃ４の場合は、Ｔ２のタイミングでＲ２と同位相にな
るところだけが異なる。次に実施例について述べる。

第１２図に示す液晶駆動回路についてまず説明する。

１ライン分の信号ＡＩ，Ａ２・・・・・・Ａ２０００は
、２ケずつ、ェンコーダ５０に入力され、詳細は第１２
図ｂに例示するような回路でェンコードされ、第１２図
ｃのように出力される。

つまり、知とＡｎ＋１がどうゆう状態かによって、ＣＥ
ｎが一対一対応するようになっている。したがってこの
世力によって、両方開く波型発生器５１、両方閉じる信
号波形発生器５２、Ａｎのみが開く波形発生器５３、Ａ
ｎ＋１のみ開く波形発生器５４のうち唯一つを選択すべ
〈、スイッチ５５のうち−っを閉にして、バッファ５８
に伝達する。このバッフア５８は駆動に必要な電圧にレ
ベルアップする機能も含まれておりこの出力が液晶パネ
ル５９に入力される。もちろん、２つの共通電極駆動発
生器５６，５７からの出力も液晶パネル５９に入力され
る。

このような駆動回路を接続したライトバルブを、４０℃
に保ち駆動電圧Ｖ Ｉを１５Ｖとし、ナ ーをＩＫＨｚ
、ナｈを１００ＫＨｚとしＴＩを２の秒とした。微少シ
ャッターの開□部は４０山肌の正方形である。光源には
、ほぼ１００方Ｃｄ／での輝度を持つハロゲンランプを
用い、感光体には、ローズベンガルで増感を行なった酸
化亜鉛を用いた。書き込みを行なった後、トナー現像、
転写、定着を行なった処、ほぼ８０仏のぐのドットが印
字信号に応じて形成され、さらに、信号の違いによるド
ットのばらつきもほぼ観測されず、一様のドットが得ら
れた。〔効 果〕 上述の如く本発明は、２ｎ種類の信号波形発生器、入力
されるデ−タ信号に基づき該信号波形発生器の出力信号
のいずれか一つを選択する選択手段、該選択手段からの
選択信号を該信号電極の各々に印加するｍ個のデータ信
号印加手段、互いに位相の異なる共通電極信号を該ｎ行
の共通電極の各々に印加するｎ個の共通電極信号印加手
段から構成したから、従来に比し半分の駆動回路及び配
線数であっても、液晶に印加される電圧を低下させる事
なく実質的に従来と同等の駆動のできる液晶ライトバル
ブを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の印写装置の構成の１例を示した図であ
る。 第２図は液晶ライトバルブを示した図である。第３図は
本発明に用いた液晶の誘電異方性の周波数特性を示した
図である。第４図ａ，ｂは、液晶ライトバルブを構成す
るガラス基板を示した図である。第５図は、液晶ライト
バルブの開閉の時間割を示した図である。第６図、第７
図は、一般的な２周波スイッチングの信号及び光透過応
答を示した図である。第８図ａ，ｂは本発明に用いた、
液晶ライトバルブを構成するガラス基板を示した図であ
る。第９図は、本発明の電極配位を示した図である。第
１０図は、本発明の亀極配位の略図である。第１１図ａ
，ｂ，ｃは、本発明に用いた液晶ライトバルブの駆動信
号を示した図である。第１２図ａ，ｂ，ｃは、実施例に
記載した液晶駆動回路の例と、そのロジック表を示す。
２は液晶ライトバルブ、９は液晶駆動回路、１７，１８
は共通電極、１５は信号電極、第１３図ａ，ｂは、本発
明によらる、ドライブ例及び、その場合の光学的レスポ
ンス波形を示す。 ２ 第１１図及び第１２図ｂを別紙の第１１図ａ，ｂ，
ｃ及び第１２図ｂの如く補正する。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１２図 第１０図 第、１図 第１２図 第１１図 第１２図 第１３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 透明な一体の基板内に液晶が封入されてなり、該基
   板の一方にｎ行の共通電極、他方にｍ個の信号電極が形
   成され、各信号電極は該共通電極に交差して配置される
   ことでｎ×ｍ個のマイクロシヤツタ窓を有する液晶ライ
   トバルブにおいて、２＾ｎ種類の信号波形発生器、入力
   されるデータ信号に基き該信号波形発生器の出力信号の
   いずれか一つを選択する選択手段、該選択手段からの選
   択信号を該信号電極の各々に印加するｍ個のデータ信号
   印加手段、互いに位相の異なる共通電極信号を該ｎ行の
   共通電極の各々に印加するｎ個の共通電極信号印加手段
   とからなることを特徴とする液晶ライトバルブ。