JPS625218A - 液晶セルとその駆動方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、液晶を利用した面積変調が可能な液晶セル
とその駆動方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、液晶は表示に用いるとともに、光の透過を制御す
る光シャッタとして使用されている。このうち、光の透
過を制御する元シャッタとして用いる場合は、光が透過
するかまたは透過しないかの２値に使うことが一般的で
ある。

〔発明か解決しようとする問題点〕

このように、液晶が２値にしか使用されないのは、液晶
の配向状態を他の状態に変える遷移過程が起こる電圧幅
が比較的狭く、かつ光透過部と光不透過部を高速に動作
させることが困難なため、この遷移過程を使って尤の透
過量や反射量を中間段階に制御することはあまり研究さ
れなかった。

この発明は、同一セル内に光透過部と光不透過部を任意
に形成し、この中間段階の透過または反射を安定に制御
することが可能で、かつ高速な面積変調型の液晶セルと
その駆動方法を提供することを目的とする・ 〔問題点を解決するための手段〕 この発明の第１の発明にか−る液晶セルは、主電極の両
側に２個の電極を持つ一方の板と、主電極の両側に２個
の電極を持つ他方の板との間に、誘電異方性が周波数に
より逆転する液晶を挟んだものである。　またこの発明
の第２．第３の発明にか！る液晶セルの駆動方法は。

（４）　２個の電極の一方に正の電圧を印加し、他方に
負の電圧を印加する操作と、 ノ）２、個の電極の一方に負の電圧を印加し、他方に正
の電圧を印加する操作と、 Ｃ１２個の電極の両方な０■にする操作のいずれか１つ
の操作を一方の板と他方の板とに所要の周波数で周期的
にくり返すようにしたものである。

さらＫ、この発明にか〜る第４の発明は、上記動作から
液晶セル全面すべてを均一に旋光状態に戻すに際し、所
要の周波数の電圧を印加して、その状態に戻す速度を速
くしたものである＠〔作用〕 この発明の液晶セルにおいては、誘電異方性が周波数に
より逆転する液晶を用い駆動電源の周波数を変えるので
、非旋光状態と旋光状態との切替えが高速に行われる。

またこの発明の液晶セルの駆動方法では、一方の板と他
方の板のそれぞれの電極忙所定の周波数と極性の電圧を
印加する挽作を所要の周期で繰り返して行うことにより
、同一セル内に光透過部（旋光状態部）と、光不透過部
（非旋光状態部）の面積と形状を高速に変えることがで
きる・〔実施例〕 第１図はこの発明に使用する液晶用の基本セルの分解状
態を示す斜視図であり、この図で、１は基本セル、２は
透明の一方の板（以下便宜上、上板という）、３は透明
の他方の板（以下同じ（下板とい５）、４はスペーサ、
５と６は前記上板２の電極、Ｔと８は前記下板３の電極
、９と１０は透明電極からなる主電極である。

ここで、上板２の上および下板３の下には偏光板が各々
必要であるが、−ここでは図が繁雑になるため省略しで
ある。これらの上板２とスペーサ４と下板３とを互いに
密着し、スペーサ４により生じた上板２と下板３との間
に液晶を入れたものが基本セル１である。

次に動作を説明する。

第１図の上板２上の電極５と６の内側の境を各々ａとｂ
とする。また電極６に４ｉ号電圧を入力し。

電極５および下板３の電極８を接地する。ここで。

この場合の電極１は接地またはフロート状態とする。

第２図は信号電圧を第１図の電極６に印加したときの光
透過率と、第１図のａとｂの位置の関係を信号電圧をパ
ラメータとして示したものである。

この時、信号電圧は交訛信号で変調すると液晶の劣化が
少なくなり好ましい。

また基本セル１の上、下に設置する偏光板は、偏光面が
直交するよ５に置いた状態の場合を示しである。この偏
光板の偏光面を平行とすると、光透過率は上下が逆転す
る。また液晶としてツィステッドネマチックモードの液
晶（以下ネマチック液晶という）を使用したときの例を
示す。

２ｖを電極６に印加した場合は位置ａの近傍の光透過率
が一部低下し、５ｖではａ点近傍の元ははとんど透過し
なくなる。またｓｖ、　　１ｏｖと大きくなるに従い光
非透過部はｂ点の方向に移動し。

光透過部の面が減少する。この現象は、電極６に信号電
圧を印加すると接地された電極５の方向に電流が扼れ、
かつ主電極９が抵抗体として働くため、主電極９には位
置ａから位＠ｂにほぼ直線的に降下する電圧分布が形成
される。一方、液晶には、上板２の主電極９に分布して
形成された電圧と、下板３の接地された主電極１０の電
圧差分の電圧が印加される。一方、液晶は２ｖ程度の電
圧で液晶の配向が変り、光透過率か一部変化する。

このため信号電圧が高くなって、２ｖ以上の電圧が液晶
に加わる位置がｂ点側に広がることにより光透過部が少
なくなる。

第３図は具体的に光を透過する窓の状態変化を図示した
ものである。この状態を以後絞り動作士（非旋光状態と
旋光状態とが分布する状態）と呼ぶ。図中の（１）〜嗜
ψは電極５の電圧ＣがＯｖであり。

（ＶｌのみはＣ■ＩＯＶとしたものである。電極６に印
加する信号電圧Ｓが（１）のＯｖのときは窓全体が透明
であり（以下この部分を旋光状態部４１とする）、（：
１）の８−２．５　Ｖでは８点の近傍は光透過かはとん
とない部分（以下液晶の非旋光状態部４２とする）がで
き、その右には液晶の配向が徐々に変化して光透過が徐
々に上昇する部分（以下遷移部とする）４３があり、そ
の右には光透過のよい液晶配向部である旋光状態部４１
がある。（１１−の５−４Ｖとすると非旋光状態部４２
が拡がり、遷移部４３が少し挟まりつつ右に移動し、旋
光状態部４１が減少した。この傾向は、ＱＶＩの８−７
Ｖでさらに顕著になった。また（νの８−１０　Ｖ、　
　Ｃ−１０Ｖでは元は全く透過しなくなった。

第４図はこの発明の液晶セルの駆動方法の基本を説明す
るための構成図で、第１図の上板２と下板３と、それら
の接続関係を示した図であり、スペーサ４は図示を省略
しである。

菖４図の場合、電極５は接地し、電極６は電源１１に接
続され、電極８は抵抗器１２と１３で分圧した電圧か印
加されるようになっている。ここで、分圧した電圧は、
他に設けた電源に上り印加できることは明らかである。

この場合に形成される旋光状態部４１と非旋光状態部４
２．遷移部４３の分布を第５図に示す。ここで、第５図
の上方は第４図の矢印の方向と一致している。

第５図の（１）は抵抗器１２と１３の抵抗値が等しい場
合であり、上下に非旋光状態部４２が形成され、中段に
旋光状態ｓ４１が形成される。この旋光状態部４１の幅
は電源１１の電圧を増加させると狭まる。一方、抵抗器
１２と１３の抵抗値を変えると、第５図の（ＩＩ）やＱ
ｉ＋３のように旋光状態部４１を上下に移動することが
可能である。

ここで、抵抗器１２と１３は、固定抵抗値の抵抗器およ
び可変抵抗器やトランジスタなどを用いてアナログ的に
可変な抵抗器が使える。また抵抗器１２．１３が分圧す
る電圧な別に設けた電源または増幅器により、その分圧
電圧に相当する電圧を印加することＫよっても同様の結
果が得られる。

第６図はこの発明による駆動方法の一実施例を示すもの
で１判り易く図示するために第４図の構造のセルの下板
３を９０’回転させて（実際には第４図のように配置さ
れている）示した断面図と外部回路図である。この外部
回路は、電極８に接続した配線が接地されているととも
に、交流の電源１４をさらに分圧用の抵抗器１２と１３
に接続する回路と接続しである。また電源１１には直流
電源を用い、上板２上の電極５と６に接続しである。こ
の電源１１は次の第７図の説明の都合で直流としたもの
であるが、交流に変えても同じ作用がある。また接地の
位置は第７図の説明を判り易くするために決めたもので
あり、他の位置であっても不都合ではない。

第７図は第６図の主電極９上の位置と、各々の位置にお
（する電極５と６の電圧差を示す図である。

図中の実線中は電源１４がＯｖであり、電源１１により
電圧を印加した場合の主電極９の電圧分布である。一方
１点線は液晶が旋光状態から遷移状態をへて非旋光状態
に移るしきい値電圧であり、両極性にそれぞれ存在する
。ここで、実線中と２本の点線が交差する部分より内側
は旋光状態部４１を形成し、それより外側は遷移状態を
へて非旋光状態部４２になる。

ところで、電源１４の交流電圧（信号電圧）を０７以上
のある値としたときで、正の最大値になったときの電圧
分布は実線叩のようになる。このとき１点線と交差する
部分は、正極性では実線中の交差点より内側になる。ま
た電源１１の交流電圧が負の最大値になったときの電圧
分布は実線Ｇｅ１）のようになる。このとき、点線と交
差する部分は。

負極性では実線（１）の交差点より内側になる。また液
晶は一般に応答速成以上の高い周波数でしきい値電圧以
上の交流電圧を印加すると、非旋光状態となり交流電圧
の印加を停止するまで旋光状態に戻らなくなる性質があ
る。このため、電源１４をＫＨ，程度の交流電圧とする
と、旋光状態部４１の幅は第７図の矢印で示す大きさ５
１になる。これをさらに高い電圧にすると、旋光状態部
４１はさらに減少し、最終的にはすべてが非旋光状態部
４２になる。ここで、例えばネマチック液晶ではしきい
値電圧が２ｖ程腿の比較的低い値である。

このため、電源１４の電圧は３ｖ程度の交流電圧を印加
することＫより完全に旋光状態部４１を消失させること
が可能であることが特徴である。ここで、他の液晶の場
合には、別の電圧条件になることは明らかである。

ところで、第４図のセルにおいて電極５と６に電圧を印
加した場合、旋光状態部４１と非旋光状態部４２の占め
る割合は基本的には次のようにして決まる。すなわち、
旋光状態部４１から非旋光状態部４２に変わるしきい値
電圧ＹＶｔｈとし、外部から印加する電圧なりｏとする
と、上板２０２つの電極５と６の距離なｌ。として、非
旋光状態部４２の長さｌは次のようにして決まる。

この式でＶｔｈを２倍しているのは、Ｏｖを中心として
正および負の方向に旋光状態部４１が存在するためであ
る。そのため、例えばしきい値電圧カｖｔｈ−５ノ液晶
の場合、ｌ／ｌ。−０，１を達成するためには、上式よ
り電極５と６に１００ｖの電圧を印加する必要がある。

ところが電源１４を用いると、この電圧を減少させるこ
とが可能となる。すなわち、電源１４の電圧をＯｖに対
し、±４ｖの電圧が交互に加わるようにすると、電極５
と６に加わる電圧は、見掛上Ｖｔｈ＝ＩＶＫ減少させる
ことが可能になる。このため、上式を変換した式Ｖ、　
−２ｖｔｈ　１０／ｌよりｌ／１ｏ−０，１を達成する
には、ｖｏ＝２０Ｖの電圧でよいことになる。つまり、
±４ｖの電圧を電源１１に印加することで、電極５と６
に印加すべき電圧を８０ｖ減少させた２０Ｖで済ますこ
とが可能になる特徴がある。

第８図はこの発明の他の！Ｍ例を示すもので。

第６図と基本的には同じであるが、電源１４が電極５と
、抵抗器１３と電源１１の接続点との関に移り、かつ交
流の電源１５を電極６と、抵抗器１２と電源１１の接続
点の間に新たに設けである。この両方の電源Ｉｔ、１５
の位相は一致させてあり、この電圧の大きさを変えるこ
とにより第６図の実施例における電源１１と同じ機能を
させることが可能である。

また電源１１．１４および１５に印加する電圧は正弦波
、三角波、方形波などが使える。

次に、光透過分布Ｅ各電極に印加する電圧との関係を整
理するために第９図のセル構造で各電極にＡ、Ｂ、Ｃ，
Ｄを付し、これに印加する電圧符号として説明する。図
中に示した端子Ａ、Ｂ、Ｃ。

Ｄは各々電極６．５，７．８に接続しである。

第１Ｏ図は端子Ａ−Ｄに印加する電圧符号の正。

負および接地電圧を各々＋、−２０で示し、光透過分布
を光透過窓２３の状態として旋光状態部４１（白ぬき）
、非旋光状態部４２（斜＃）で示した。

ここで、遷移部４３は省略した。図から判るように、／
１６８までの状態は２個ずつ縦横、右下り、左下りの４
状態かあることが判る。ｌ／ｆＬ９は電圧０であるため
、ここでは参考として示した。

ｗ、１１図は８１０図に示されるてべての状態を再現す
るための時間に対する電圧波形例である。

図中の（Ａ）　、　　（Ｂ）　、　　（Ｃ）　、　　■
）、は各々端子Ａ。

Ｂ、Ｃ，Ｄに印加する電圧波形である。端子ＡとＢおよ
びＣとＤＫ印加する電圧波形は、Ｏｖを中心にして対称
であるので、端子ＡとＣＫついて以後の説明を主にする
ことにする。

端子Ｃに印加する電圧波形の周期は、端子Ａに印加する
電圧波形周期の４倍であり、端子Ａの＋。

−１０の各１状態あたり端子Ｃは＋、−が各１回と０が
２回必ずあるようにしである。このため、例えば端子Ａ
が００間に端子Ｃは＋、　０．　＋、　　０になり、第
１０図の４７．８．９の状態が出現する。また端子Ａが
十の間に端子Ｃは＋、０．−。

０になるため、第１０図の／％ｌ、２ｔ　３の状態が出
現する。また端子Ａが−の間も端子Ｃは同様であるため
、第１０図（Ｊ）４６４．　５１　６の状態が出現し、
これらすべてＫより全状態が含まれている。

ここで、各電圧波形の周波数が液晶の応答速度以下であ
れば各状態か個別に現れる。しかし、それ以上になると
、その合成した状態となり、その状態は図中の右上に光
透過窓の光透過状態として示したようＫなる。また以後
の説明は応答速度以上の周波数の電圧波形として示す。

第１２図から第１７図は第１１図と同様に、第９図のセ
ルの端子Ａ−ＤＫ電圧を印加するときの電圧波形である
。また第１０図の／ｉ６９は全面が旋光状態部４１にな
り、絞り動作には同等寄与していないため、この状態を
なくすことを別の目的とし、他に信号波形を単純化する
目的を持たせた波形である。

第１２図は第１０図の／Ｊｌｉ　８　、腐３．／％７．
腐６の端子電圧符号を順に繰り返す場合であり１図の右
上に斜線を施して示す光透過分布を示す。

第１３図は第１０図の屓１，４２．４４．腐５の端子電
圧符号をＩ＠に繰り返す場合であり、同じく図の右上に
示す光透過分布を示す。

第１４図は第１０図の４２　、腐１．　／１６４．腐５
の端子電圧符号なＩｖＡＫ謙り返す場合であり、これは
基本的には第１３図と同じであるか、第１３図では端子
ＡとＣの周波数が違うのに対（１、第１４図は周波数が
同一であり、端子ＡとＣの位相がずれている場合である
。また位置をずらして確率的に第１３図と同じ端子電圧
符号を出方させる方法として第１５図の波形がある。こ
の場合は端子ＡとＣに印加する電圧波形の周波数が異な
っている状態である。

第１６図は端子Ａは図中の（１）Ｋ示すように＋であり
、端子Ｃが（ｆｉｌ、　（ｌｉ０．　Ｉｖ）のような波
形の場合であるが、（１１）は第１０図の４１．４３．
腐２の端子電圧符号を順に繰り返す場合である。（＋ｉ
ｉｌは第１０図の／１６１と／１６２の端子電圧符号な
順に繰り返す場合である。Ｑψは第１０図の腐１と／１
６３の端子電圧符号を順に繰り返す場合である。各々セ
ルの光透過窓の光透過状態は右に示した図のようである
。

第１７図は端子ＡとＣが０から十へのみ立上がる波形で
１位相が１８００ずれている場合である。

これらのずれの波形においても極性が逆方向の場合が存
在するが、それは端子ＢとＤを各々緬子ＡとＣＫ置き換
えた場合に相当している。また端子ＡとＣの周波数差は
最も少ない差となる場合を主に選んで示したが、その周
波数差はここで示した値と異なっても同様に成立する。

また波形は電圧が有効にかかる時間を長くすることを主
眼にしたため短形波で示したが、サイン波や三角波等で
も有効な電圧印加時間が変わるが同様の結果が得られる
ことは明らかである。

以上がこの発明の基本動作と駆動方法であるが、この方
法は旋光状態から非旋光状態に変わる速度は０．１〜１
０ミリ秒程度の高速であるが、逆に非旋光状態から旋光
状態に変わる速度はそれの１〜２桁程度遅い低速である
。このため後述する元プリンタ用の光スィッチとして使
用するには動作が遅い欠点がある。これに対し駆動電源
の交流の周波数が低い場合は正の誘電異方性を示し、周
波数が高い場合は負の誘電異方性を示す液晶を用いて、
周波数を変えることＫより高速動作が可能になる。

第１８図は駆動周波数に対する誘電異方性を示す液晶の
特性例であり、ｌ０ＫＨ２では正、それ以上では負の誘
電異方性を示している。この境になる点を以後変化点と
呼ぶことにする。この場合は変化点以下の低い周波数の
電圧印加では正の誘電異方性を示す。このため変化点以
下の周波数ではこれまでに述べた基本動作が全て成立す
る。

一方、変化点以上の周波数の電圧印加では負の誘電異方
性を示し、液晶ではホモジニ７ス配列となり、旋光状態
となる。このためこれまでに述べた動作は起らず高速に
光透過状態となる。これを利用すると非旋光状態から旋
光状態に変わる速度を高速にすることが可能になる。

第１８図の特性を持つ液晶を使用してセルを作製し第６
図の外部回路を使用した場合で具体例を説明する。電源
１１は変化点以下の交流とし、電源１４を、絞り動作を
行う場合は変化点以上の周波数とし、光透過窓を旋光状
態として光不透過とする場合は変化点以下の周波数に変
える。

第１９図はその例を示す駆動波形図であり、（１）は電
源１４の出力、　ｕｐは電源１１を交流出力の可能な電
源に変えた時の出力である。ただし、（ｉｌ）の波形の
Ｏｖの位置は７−ス電圧とは無関係な値であり、電極５
と接続される電源出力を基準とした時の電極６と接続さ
れる電源１１の電圧を示している。（Ｉｌ＋ｌの矢印と
記号は＋１３と叩の波形が意味する動作がＳの両側の矢
印の範囲では光透過窓が閉じている状態であり、１の両
側の矢印の範囲では絞り動作が行われている状態で光透
過窓が開い−ていることを示している。この記号と矢印
は第２０図〜第２２図においても同様である。

次に具体的動作を説明する。Ｓ、で示される範囲では第
１９図の（１）に長い周期の交流で示すよ５に電源１４
の出力は変化点以下の周波数となっている。一方、電源
１１は第１９図の（ｆｉｌ　Ｋ示すように出力かＯｖと
しである。このため光透過窓は閉じる電圧になっている
。一方、光透過窓を開き絞り動作をさせる１で示される
範囲では第１９図の（１）の短い周期の交流で示すよう
に電源１４は変化点以上の周波数で光透過窓を高速に開
くために必要な電圧を出力する。これＫより、光透過窓
は開く状態になるが第１９図の（ｌｉ）Ｋ示すよプに電
源１１は絞り動作をするのに必要な出力を出しており、
絞り動作も同時に行われる。この場合、光透過窓の中で
電源１１の低い周波数の成分の電圧により主電極９と１
０に大きい電圧差を生じている部分は光不透過状態が続
き、逆にその電圧差が小さいか無い部分では電源１４の
高い周波数の電圧の影蕃を受は高速度に光透過状態にな
り、高速な絞り動作が行われる。一方、これを再び閉じ
るＳ２の範囲では、第１９図の（１）に長い周期の交流
で示すように電源１４０周波数は変化点以下の周波数に
戻り、かつ電源１１の出力が０になるため高速に光透過
窓が閉じる。

次に使用したセルを第９図のものに変えた場合の駆動波
形について説明する。

第２０図の（Ａ）〜（Ｄ）は第９図のセルの端子Ａ〜Ｄ
Ｋ入力する電圧波形であり、第１２図の絞り動作用の波
形を高速動作用にしたものである。光透過窓が閉じた状
態の８１の範囲では変化点以下の低い周波数の電圧が端
子ＡとＢに同じ位相で入力している。一方、端子ＣとＤ
は電圧がＯｖである。次に光透過窓を開き、かつ絞り動
作をするＩで示す範囲では、端子ＡとＢには０■を中心
として正と負に振動する変化点以上の高い周波数で同じ
位相の電圧が印加されている。これにより光透過窓は高
速に開く動作に移る。しかし、端子ＣとＤには変化点以
下の周波数で逆位相の電圧が印加されているため、主電
極９と１０にはそれによる電圧分布が生じている。この
とき大きい電圧差を生じている部分では、光透過状態が
続く。一方、主電極９と１０の電圧差が小さいか無い部
分では端子ＡとＢＫ印加した高い周波数の電圧により高
速に光透過状態になる。この状態が端子ＡとＢおよび端
子ＣとＤの間で交互に行われ、第１２図と同じ形状で高
速な絞り動作が起こる。

次に、光透過窓が絞り動作から閉じるＳ、の範囲では、
すべての端子Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの出力は、Ｓｌ　　と同じ
状態になり高速に光不透過状態になる。

このよ５Ｋして、高速な絞り動作と閉じる動作とが達成
される。

第２１図は第１４図の絞り動作を高速動作としたもので
あり、ＳｌおよびＳ、で示す光透過窓の閉じた状態は、
変化点以下の周波数の電圧が端子ＡとＢおよび端子Ｃと
Ｄとで逆位相に印加しである。一方、光透過窓を開く動
作および絞り動作の１の範囲では、絞り動作のための低
い周波数の電圧の上に、光透過窓を高速で開くための高
い周波数の電圧をＭ畳した波形を端子ＡとＢに印加しで
ある。この時、端子ＡとＢに印加する電圧成分のうち低
い周波数は逆位相であるが、高い周波数の成分は同位相
にしである。

一方、端子ＣとＤは、光透過窓が閉じた状態の８８とＳ
、の範囲では、端子ＡとＢに印加した電圧波形の逆位相
の電圧を印加しである。光透過窓を開き、絞り動作をさ
せる１の範囲では、第１４図の端子Ｃの電圧と同じ条件
の電圧を印加し、端子ＣＫはその逆位相の電圧を印加し
た。このようＫして、高速な絞り動作と閉じる動作が達
成される。

なお、以上の説明では、各々の電圧波形の繰り返し回数
が数回であるが、これは説明図を簡明に示すためであり
、実際には繰り返し回数は多い。

また低い周波数と高い周波数との差を１０倍程尻で示し
たが、この場合も図面を簡明にするためであり、実際に
はこの差をさらに大きくすることができる。

またこれまでは液蟲としてツィステッドネマチックモー
ドの場合について説明してきたが、動的散乱モード、電
界制御複屈折モード、相遷移モード、ケストホストモー
ドなどにも適用可能である。

さらに、これまでの説明はすべて、セルの上と下に設置
した偏光板の偏光面を直交させた状態で使用したが、こ
れを平行とした場合にも同様の高速動作が可能である。

この場合は、主電極９．１０に加わる電圧がしきい値電
圧より低い場合および変化点より高い周波数の電圧を印
加した場合は、光は不透過状態であり、変化点以下の低
い周波数の電圧を印加した場合は、光透過状態になる。

このため、第３図以後の旋光状態部４１と非旋光状態部
４２の光透過はすべて逆であり、４１が光不透過状態、
４２が光透過状態となる。このことは、これまでの結果
に矛盾を起こさない。しかし、第１１図から第１７図の
駆動では中央が光不透過で、周辺が光透過した点で形成
される。

このため、これらを応用した第１９図〜第２１図の駆動
波形を第２３図の元プリンタに適用すると、感光体は全
画素ｍ光状態と一部遍元状態が交互に現われるため、感
光体上に記録ができなくなる矛盾がある。このため、こ
の場合は第２４図に示すように１元不透過状態であるＳ
、とＳ２の貝囲では、変化点より高い周波数で位相が同
じ電圧を第９図のセルの端子ＡとＢＫ印加し、端子Ｃと
Ｄは電圧をＯｖとするか、または端子人およびＢに印加
した電圧と逆位相の電圧を印加する。このようにすると
、高速動作で光不透過が形成できる状態を作ることがで
きる。一方、光透過窓を開く場合は、１で示す範囲で示
すように変化点以下の周波数を用いて駆動を行う。この
時、−子ＡとＢの位相は逆とし、さらに端子ＣとＤの位
相を端子Ａに対し、±９０°ずつずらせた交流とすると
、第１４図に示した場合と同様になり中心に光不透過部
が高速に形成できる。また第１１図から１７図に示した
駆動波形を、変化点以下の周波数を用いて駆動に使用す
ることによっても同様に中心に光不透過部が高速に形成
できる。

第２２図はこれまでに説明したセルを７／イ状に並べた
感光体の露元用元スイッチ７／イ２１であり、基板２２
上に第１３図と同じ構造のセルの光透過窓２３が複数個
並べである。

信号入力端子は第１３図の場合と同様ＫＡ、Ｂ。

Ｃ，Ｄで示した。このｇ光用元スイッチ７ノイ２１を用
いて光プリンタ用の元スイッチとし応用したのが第２３
図の構成図である。

光源２５を出た光はＶンズ２６により集光され、偏光板
２７を通って第２２図に示した露光用元スイッチアンイ
２１に達する。ここで元は１元透過窓２３の光測光分布
に従い偏光される。露光用元スイッチアレイ２１を通っ
た元は、基板２２に設げた穴２８と偏光板２Ｓを通過し
、偏光面が合っている光のみが偏光板２９を通過する。

この光は、自己集束性ファイバ３０により感光体３１に
集光される。

この発明のセルを用いた露光用元スイッチアンイ２１を
用いると、１画素内の光分布を制御した光が感光体３１
上に形成され、印刷における網点印刷のように面積変調
をした画像が得られる。ここで、感光体３１としては、
銀塩写真、電子写真。

ジアゾ写真などが挙げられる。またこれまでの説・明で
は光透過型液晶セルのみについて述べたか、光反射呈液
晶セルにもこの発明を適用できることは明らかである。

なお、上記各実施例における上板２と下板３の関係は逆
にしても同様の効果が得られることはいうまでもない。

次に具体例について説明する。

〔具体例１〕 第６図の構成のセルを次のように作成した。主電極９．
１０は表面抵抗が２にΩの酸化スズ膜とし、電極５〜８
はアルミ蒸ＮＫより形成した。上板２と下板３間は６μ
ｍのポリエステル製のスペーサを用い、このスペーサに
より形成された空隙にネマチック液晶を入れてセルとし
た。また偏光板は、上板２の上と下板３の下の２個所に
入れ。

上からＪｌ［Ｋ偏光面が直交するよ５にした。抵抗器１
２．１３は各々ＩＯＫΩとした。

電源１４と電源１１には第１９図の＋１）と叩の電圧波
形を印加した。低い周波数は４ＫＨ，とし、高い周波数
はｓｏｘｍ、とし、第１９図の（１）の波高を±２０Ｖ
とし、　（ｌｉ）の波高を±５０ｖとして光透過窓を制
御した。この結果、光透過窓が閉じたＳｌの状態から絞
り動作に移る時間は１ミリ秒であった。

〔比較例１〕 具体［ｐＨｌのセルを用いて第１９図の駆動波形のうち
（１）の１の範囲の交流の出力をＯｖとして、同じ動作
をさせた。この結果、光透過窓か閉じたｓｌの状態から
絞り動作に移るまでの時間は約１００ミリ秒であり、非
常に低速であった。一方、絞り動作の１の範囲から閉じ
たＳ、の状態に移る時間は１ミリ秒で変化がなかった。

〔具体例２〕 具体例１と同じセルを用い、第９図の状態で使用した。

パルス発生器の信号を電力増幅器に入れ、第２０因の波
形を各々端子Ａ、Ｂ、Ｃ，ＤＫ入力した。周波数は第２
０図の低い周波数が５　Ｋ　Ｈ，。

高い周波数が５０　Ｋ　Ｈ，とした。また波高は、前者
は±２０Ｖから±６０Ｖの範囲で変化させた。

後者は±２０Ｖで固定した。この結果の開閉速度は、具
体例１とほぼ同じであった。また１の領域では低い周波
数の電圧を増加させるに伴い光透過窓に形成され、光透
過部が連続的に縮小した。

〔具体例３〕 具体例１と同じセルと駆動回路とを用い、上板２の上と
下板３の下に設置した偏光板の偏光面を平行になるよう
にした。パルス発生器の信号は第２４図の波形として各
々端子Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄに入力した。周波数は第２４図の
低い周波数は３ＫＨ，。

高い周波数は５０　Ｋ　Ｈ，とした。また前者は±２０
Ｖから±６０Ｖの範囲で変化させ、後者は±２０Ｖで固
定した。この結果、Ｓｌ　の光不透過状態から１の光透
過状態には１ミリ秒で変化し、周辺が光を透過し、中心
が光不透過の像が形成された。

Ｉの状態からＳ、の光不透過状態にはほぼ１ミリ秒で変
化した。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の液晶セルは、誘電異方
性が周波数により逆転する液晶を用いているため、駆動
電圧の周波数を非旋光状態のときと旋光状態のときとで
変えることにより、上記両状態の切替えを高速に行うこ
とができる。

またこの発明Ｋか−る液晶セルの駆動方法は一方の板と
他方の板とのそれぞれの電極に、所定の周波数と極性の
電圧を印加する操作を所要の周期で繰り返して行うよう
にして同一セル内の光透過部（旋光状態部）と、光不透
過部（非旋光状態部）の面積と形状を外部から印加する
電圧により任意に変えることができ、かつ動作速度を速
くすることができる。そのため光プリンタ等で網点画像
を簡単な手段で高速に枳成することができる利点がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の液晶用の基本セルの分解状態を示す
斜視図、第２図は基本セルにおける電圧と光透過率との
関係を示す図、第３図は印加電圧と光を透過する窓の状
態変化を示す図、第４図はこの発明の液晶セルの駆動方
法を説明するための基本構成図、第５図は第４図の動作
説明図、第６図はこの発明の一実施例を説明するための
セルの断面図と駆動回路を示す図、第７図は第６図にお
ける所要部の電圧分布図、第８図はこの発明の他の実施
例を説明するための断面図と駆動回路を示す図、第９図
はこの発明の他の実施例を説明するためのセルの斜視図
、第１０図は潮干電圧符号と光透過分布を示す図、第１
１図〜第１７図はこの発明のセルを駆動するための波形
を示す図、第１８図はこの発明が使用する液晶の駆動周
波数に対する誘電異方性の関係を示す図、第１９図〜第
２１図および第２４図はこの発明のセルの高速の動作を
させるための波形を示す図、第２２図°はこの発明の応
用例として感光体の露光用の光スイッチアレイの構成図
、第２３図は同じく光プリンタの断面略図である。 図中、１は基本セル、２は上板、３は下板、４はスペー
サ、５〜８は電極、９．１０は主電極。 １１．１４．Ｉｓは電源、１２．１３は抵抗器、２３は
光透過窓、４１は旋光状態部、４２は非旋光状態部、４
３は遷移部である。 第１図 ら ９．１０ｉ＠Ｊ極 第２図 一４ｆＬ置 第４図 第５図 第９図 第６図 ］Ｊ 第７図 第１０図 第１１図 ｔΔ） 一時間 第１２図 一時間 第１３図 一時間 第１４図 第１５図 一噌閏 第１６図 第１７図− 第１８８ 第１９図 （ｉｉｉ）　　　Ｓ４１　！Ｓ２− 第２０８ 第２１　＠ 、　　　ｌ　　　、ｆ−シー 第２４図 −５１−１−−１−４−ｓ２−

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）主電極の両側に２個の電極を持つ一方の板と、主
   電極の両側に２個の電極を持つ他方の板との間に、誘電
   異方性が周波数により逆転する液晶を狭んだことを特徴
   とする液晶セル。
2. （２）主電極の両側に２個の電極を持つ一方の板と、主
   電極の両側に２個の電極を持つ他方の板との間に、誘電
   異方性が周波数により逆転する液晶を狭み、さらに両側
   に偏光板を設けて構成された液晶セルの駆動方法におい
   て、前記一方の板に印加する電圧は交流波であり、非旋
   光状態にする場合は変化点より低い周波数とし、光透過
   窓を非旋光状態と旋光状態とが分布する絞り動作状態に
   する場合は変化点より高い周波数とし、前記他方の板に
   印加する電圧は交流波であり、絞り動作状態においては
   、 ［１］２個の電極の一方に正の電圧を印加し、他方に負
   の電圧を印加する操作と、 ［２］２個の電極の一方に負の電圧を印加し、他方に正
   の電圧を印加する操作と、 ［３］２個の電極の両方を０Ｖにする操作 のうちの１つの操作と、さらに、前記［１］〜［３］の
   うちの残りの１つ以上の操作とを変化点以下の低い周波
   数で周期的にくり返し施して所要の形状と大きさの旋光
   状態部と非旋光状態部を形成することを特徴とする液晶
   セルの駆動方法。
3. （３）主電極の両側に２個の電極を持つ一方の板と、主
   電極の両側に２個の電極を持つ他方の板との間に、誘電
   異方性が周波数により逆転する液晶を狭み、さらに両側
   に偏光板を設けて構成された液晶セルの駆動方法におい
   て、絞り動作が、前記一方の板に対し ［１］２個の電極の一方に正の電圧を印加し、他方に負
   の電圧を印加する操作と、 ［２］２個の電極の一方に負の電圧を印加し、他方に正
   の電圧を印加する操作と、 ［３］２個の電極の両方を０Ｖにする操作と、前記他方
   の板に対し、 ［４］２個の電極の一方に正の電圧を印加し、他方に負
   の電圧を印加する操作と、 ［５］２個の電極の一方に負の電圧を印加し、他方に正
   の電圧を印加する操作と、 ［６］２個の電極の両方を０Ｖにする操作 のうち、前記［１］〜［３］のうちの１つと、［４］〜
   ［６］のうちの１つからなる操作と、さらに、前記［１
   ］〜［３］および［４］〜［６］のうちの残りの各々１
   つ以上からなる操作とを変化点以下の周波数で周期的に
   くり返し、少なくとも前記２枚の板のうち１つの板の２
   個の電極に変化点以上の周波数で同じ位相の交流電圧を
   前記周期的なくり返し波形に重畳して所要の形状と大き
   さの旋光状態部と非旋光状態部とを形成することを特徴
   とする液晶セルの駆動方法。
4. （４）主電極の両側に２個の電極を持つ一方の板と、主
   電極の両側に２個の電極を持つ他方の板との間に、誘電
   異方性が周波数により逆転する液晶を狭み、さらに両側
   に偏光板を設けて構成された液晶セルの駆動方法におい
   て、 前記一方の板に対し、 ［１］２個の電極の一方に正の電圧を印加し、他方に負
   の電圧を印加する操作と、 ［２］２個の電極の一方に負の電圧を印加し、他方に正
   の電圧を印加する操作と、 ［３］２個の電極の両方を０Ｖにする操作と、前記他方
   の板に対し、 ［４］２個の電極の一方に正の電圧を印加し、他方に負
   の電圧を印加する操作と、 ［５］２個の電極の一方に負の電圧を印加し、他方に正
   の電圧を印加する操作と、 ［６］２個の電極の両方を０Ｖにする操作 のうち、前記［１］〜［３］のうちの１つと、［４」〜
   ［６］のうちの１つからなる操作と、さらに、前記［１
   ］〜［３］および［４］〜［６］のうちの残りの各々１
   つ以上からなる操作とを変化点以下の周波数で周期的に
   くり返し、所要の形状と大きさの非旋光状態部と旋光状
   態部を形成し、次に光透過窓を旋光状態とする場合には
   前記一方の板と他方の板のうち少なくとも一つの板の２
   個の電極に同じ位相で変化点以上の周波数の電圧を印加
   することを特徴とする液晶セルの駆動方法。