JPS63314523A - 液晶素子の駆動方法 - 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〕 本発明は液晶素子の駆動方法に関する。

〔従来の技術〕

近時、電子写真式プリンタにおけるシャッターなどの光
制御素子として、液晶における光の透過を制御する液晶
素子が用いられている。

この液晶素子としてＥＣＢ型（複屈折率制御型）のもの
が知られている。この液晶素子は、互いに平行に水平配
向処理を施こした一対の基板間に誘電異方性Δ８が正の
ネマチック液晶を封入し、これらの一対の基板の外側両
方にそれぞれ偏光板を配置する。これらの偏光板の偏光
軸は、互いに直交させ、且つ、基板の水平配向処理の方
向に対して４５°で交差している。

この液晶素子は、電界を印加したときに液晶分子が基板
に対して垂直に配列し、一対の偏光板の偏光軸が直交す
る様に配列されているため、光は透過せずＯＦＦとなる
。電界を断つと、液晶分子は、それ自体の配向規制力に
より水平配向状態に戻ろうとし、その過程の斜めに傾斜
した配向状態で、この液晶素子は光を透過させてＯＮと
なる。この様な液晶素子は、そのＯＮ　、　ＯＦＦ動作
において、液晶分子が斜め配向した状態と垂直配向した
状態との間だけで挙動すれば足）るので、その動作角度
が少さく、しかもねじれ配向する必要がないために、前
述したｎｐ液晶が用いられたＴＮ　ｔｙｐｅの液晶装置
よυもかなシ高速度で応答する。しかし、この様な液晶
素子では、液晶分子を斜め配向させる力は、基板と液晶
分子間相互に働く配向規制力のみによって挙動するため
、ＯＦＦからＯＮに移行する際の応答速度が未だ遅い。

また、液晶分子の動作速度は、液晶の粘度に依存し、こ
の粘度は温度に依存するため、温度安定性が悪いという
課題がを、る。

そこで、この課題を解決するため、ＥＣＢ型の液晶素子
に、その液晶材料として、誘電分散現象を示す液晶を用
い、これを高周波電界と低周波電界との２つの周波数の
電界を選択的に印加してＯＮ、ＯＦＦ動作させることが
提案されている。

この液晶材料を用いたこの液晶素子は、液晶分子を垂直
配向させる際と、斜めに傾斜配向させる際にも、□共に
液晶分子を電界によって挙動させるために、かなシの高
速度で応答させることができる。そして、この液晶素子
を用いた電子写真式プリンタは、高速度でプリントし得
る可能性を有している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、この液晶素子は、液晶分子が斜めに配向した状
態がＯＮであプ、これは、液晶層の複屈折の作用によっ
てクロスニュルに配置された一対の偏光板を光が透過し
、これをＯＮ状態として用いるのである。七′して、複
屈折の作用による透過率が光の各波長ごとに異なってお
シ、また、液晶自体の屈折率が光の各波長ごとに異なっ
ているため、液晶素子がＯＮ状態のときの透過光は、必
然的に特定の分光特性をもっている。即ち、白色光源か
らの光は、液晶素子を透過すると着色された光になる。

このことは、液晶素子に入射された光が一部吸収される
ことであり、この液晶素子は透過光強度が弱いというこ
とであり、またコントラストも低いという課題を有して
いる。

ところで、電子写真式プリンタのプリント速度は、液晶
素子に設けられたシャッタ部を透過する光によって、均
一に帯電された感光体ドラム上の１つの点の電荷を放電
させ得る時間に依存する。

紙面ｌ（一部分の画像を形成するには極めて多数のドツ
トラインを書き込まなければならない。したがって、１
つのドツトラインを書込む時間が長い場合には、１ペー
ジ書き込むためには極めて長い時間を要し、高速印字が
不可能である。感光体ドラム上に１つのドツトラインに
対応する部分は液晶素子のシャッタ部を透過して感光体
ドラムに照射される光の強さと照射時間の積が所定の値
に達したときに表面電荷が放電される。感光体ドラムは
、照射された光の光量に依存して感光する。

そのため、個々のシャッタ部を透過した光の強度が弱い
と１ドツトライン当シ長い時間の光照射が必要となシ、
透過光強度が弱い液晶素子を用いたプリンタでは、高速
プリントができない。

この様に、従来の液晶素子を用いたとしても、その透過
光強度が弱く、コントラストが低いために、十分な高速
印字が行なえないという問題点がある。

以上述べた如く、液晶素子にも、透過光強度をよシ強く
すること、コントラストを向上させること、及び、初期
配向状態における漏光を防止するという種々の課題を有
している。

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、液晶素子
の透過光強度、コントラストを高め・高速応答を可能と
した液晶素子の駆動方法を提供することを目的とするも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成するために本発明の液晶素子の駆動方法
は、対向する内面に電極が形成された一対の基板間に、
周波数の異なる電界中で夫々誘電異方性の正負が反転す
る誘電分散現象を示す液晶材料を、その液晶分子がホモ
ジニアス配向するように封入し、前記液晶材料の外方の
両側に、偏光軸が前記液晶材料の前記一対の基板に隣接
する液晶分子の配向方向と略４５°の角度で交差し且つ
互いに直交する一対の偏光材料とを備えた液晶素子にお
いて、前記液晶材料に印加される光を透過させるための
電界の印加時間を制御して、透過光の分光特性を可変と
したことを特徴とするものである。

〔作用〕

すなわち、本発明の液晶素子の駆動方法は、ＥＣＢ型（
複屈折制御型）の液晶素子に０電分散現象を示す液晶材
料を使用した液晶素子を２周波、駆動する方法であシ、
液晶素子をオンさせる高周波信号の印加時間を変えるこ
とによシ透過光の分光特性を変化させるので、シャッタ
・オン時の光透過率を高くシ、シャッタ・オン時とオフ
時とのコントラストも向上させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の具体的な実施例について、図面を参照し
て詳細に説明する。

まず、本発明の液晶光学素子について、その具体的な構
成、及び動作を説明する。

第１図において基板１１．１１は、所定の間隔を保って
配置されている。上記基板１１の外側には偏光板１２．
１２が、内側には透明電極１３゜１３及び配向膜１４，
１４がそれぞれ積層配置される。そして、上記基板１１
．１１間に挾まれて、上記電極１３．１３と共に光シャ
ッタを形成する２周波駆動用液晶１５が封入される。

第２図は、上記構成をもつ液晶光学素子１６の液晶分子
の配向方向（配向膜１４，１４の配向処理の方向）と偏
光板１２．１２の偏光軸の方向との関係を示したもので
ある。第２図において２１は液晶分子の配向方向、２２
は上側偏光板１２の透過軸（もしくは吸収軸）、２３は
下側偏光板１２の透過軸（もしくは吸収軸）の方向を示
している。すなわち、水平配向処理した液晶セルに２周
波駆動用液晶１５を封入し、少なくとも一方の偏光板１
２の偏光軸（透過軸もしくは液収軸）を液晶分子の配向
方向と４５°に合わせると共に上下の偏光板１２．１２
の偏光軸を直交させたものである。この様な構成によっ
て複屈折制御型の液晶光学素子が得られる。

上記２周波駆動用液晶１５は、誘電異方性ΔＣが「０」
となる交差周波数ｆｃを有し、この交差周波数ｆｃよシ
低い周波数の電界ｆＬに対して正の誘電異方性を示すと
共Ｋ、上記交差周波数ｆｃより高い周波数の電界へに対
しては負の誘電異方性を示すものである。

しかして、上記液晶光学素子１６における透過光強度Ｉ
は、次式（１）によシ求められる。

Ｉ　；Ｉ６５ｉｎ２２θ・５ｉｎ２（１ｃ・Δｎｄ／λ
）　　・・・−（１）但し　Ｉｏ：偏光軸を平行に配置
した一対の偏光板の透過率で決まる光の強度 ０：初期配向状態の液晶の光軸と偏光板の偏光軸とのな
す角 Δｎ：基板面の法線方向と液晶分子の光軸とのなす角φ
に依存する複屈折率 λ：入射光の波長 ｄ：液晶層厚 上記複屈折率Δｎの値は、液晶分子の傾きφによシ変化
するが、これは液晶の光軸に平行な方向の屈折率ｎ／と
光軸に垂直な方向の屈折率ｎ土が既知であれば、次式（
２）　、　（３）　ｅ　（４）により与えられる。

Δｎ＝ｎ＠−ｎ０　　　　　　　　　　・・・・・・（
２）ｆｉｏ：ｆｉ上　　　　　　　　　　　　・・・・
・・（４）但し、ｎｅ：異常光の屈折率 ｎｏ：正常光の屈折率 したがって、複屈折制御ｔｙｐｅの液晶光学素子の透過
光強度は、複屈折率Δｎと、液晶層厚ｄ（μｍ）との積
：Δｎｄによって変化し、このΔｎ−ｄは、液晶分子の
傾きφによって変化する。そしてこの傾きφは、前記（
２）　、　（３）　、　（４）式によって与えられる。

この液晶素子の駆動において、シャッタＯＮ動作時にシ
ャッタＯＮ動作時間の全部に高周波交番電界へを印加す
るのではなく、第３図に示すようにシャッタＯＮ動作時
間Ｔ１内の一定時間だけ高周波交番電界へを印加し、残
りの時間を無電界とすることによって低温度状態におけ
る光学反応特性の劣化を防止することができる。即ち、
温度の低下を伴う交差周波数ｆ、の低下による高周波履
歴効果の影響を無くすために、シャッタＯＮ時の透過率
が最大となる液晶分子の傾きに至るまでの時間だけ高周
波電界を印加し、高周波電界を印加する割合を少なくし
て高速応答を行なわすことができる。

第３図はシャッタＯＮ動作時間Ｔ１及びシャッタＯＦＦ
時間Ｔ２を１　ｍ１ｅｅとした時、シー？７りＯＮ動作
時間Ｔｌ内のｆＨ印加時間Ｔ　３　ｒ　Ｏ，５ｍ５ｅｃ
　ｊ、５５℃における３答特性を示している。この場合
、ｆＢの印加時間Ｔ３経過後のシャッタＯＮ動作時間Ｔ
１の残シの時間は無電界である。

次に、本発明の液晶光学素子において、透過光強度、及
びコントラストを向上させるための構成作用について説
明する。

透過光の強度を高くするためには、液晶光学素子の分光
特性を入射光の分光強度分布とほぼ一致させる必要があ
る。そのため本発明では、液晶材料の複屈折率Δｎと液
晶層厚との積Δｎｄを、所望の分光特性を得るための予
め定めた特定の値に設定する。このΔｎｄを設定するに
は、液晶分子の傾き角を所定の値に特定することにより
、液晶材料の見かけ上の複屈折率Δｎを変えることによ
って、上記Ａｎｄを予め定めた特定の値に設定すること
ができ、その結果、液晶光学素子の分光特性をその透過
し得る波長帯のうち、所望の波長帯域の光強度を大きく
し又は少さくするようにして、所望の分光特性を得るこ
とができる。

そこで、まず、液晶光学素子のＯＮ状態における透過光
強度を大きくする場合について述べる０このＯＮ状態に
おける透過光強度は、式（１）よシ、Δｎｄが Δｎｄ　＝　（Ｎ　＋　”　）λ　　　　　　・・・・
・・（５）（Ｎ＝０．１．２・・・） の条件を満すときに最大となる。したがって、入射光の
分光強度分布のピークを示す波長帯域の光の波長をλと
して、液晶分子が所定の角度に傾斜配向した状態におい
て、そのときの見かけ上のΔｎとｄとの積が上記式（５
）の条件を満足するように、液晶材料自体が有する屈折
率異方性Δｎと及び液晶層厚ｄを設定すれば、その入射
光のλにおいて最も透過率の高い液晶光学素子を得るこ
とができる。

次に、液晶光学素子がＯＮ状態における分光特性を設定
するための他の方法を用いた実施例についで説明する。

この方法は、液晶分子の傾きを制御することによシ、分
光特性を任意に設定しようとするものである。この実施
例では表１に示す液晶材料１を用いた。

表１（液晶材料１） 液晶分子の傾きに対する各波長の光の透過率は、第５図
に示す如く変化する。この第５図に示す透過率曲線は、
波長が５５Ｏｎｍｓ各屈折率等がｎｚ＝　１．６４６　
、　ｎ工＝　Ｌ４９９　、Δ１１　＝　Ｏ，ｌ　４７の
場合について示してあシ、このときの透過光の第１ピー
クは液晶分子が４２．８°傾いたときに現われる。とζ
ろで、液晶材料の複屈折率異方性Δｎ　＝　ｎ７−　ｎ
ｌは、第４図に示した如く波長に依存して変化する。即
ち、短波長側では、Δｎが大きい。したがって、透過率
が最大になる液晶分子の傾きｏｎＱａＸは、短波長側の
光に対して小さく、長波長側の光に対して大きい。この
ことは、液晶光学素子がホモジニアス配向から、徐々に
傾斜していったとき、先ず短波長（青色）の光の透過率
が高くなり、ついで、長波長側の光（赤色）の透過率が
高くなる。つまり、液晶光学素子がＯＦＦ状態からＯＮ
状態に切換わる際に、その透過率が最大になる液晶分子
の傾き’ｍＢ　Ｘの近辺において、液晶分子の傾きθが
’ｍ＆Ｘより小さいときには短波長側の透過率が高いた
めに透過光は青味をおびた光となり、液晶分子の傾きθ
が０ｅｃ工よシ大きいときには長波長側の透過率が高い
ために赤味をおびた光になる。即ち、液晶光学素子をＯ
Ｎ状態とするための液晶分子の傾きを制御することによ
り、その液晶光学素子の分光特性を変えることができる
。そして、上述した液晶分子の傾きは、液晶分子を傾斜
させるための電界、即ち高周波電界ｆＨを印加する時間
を選択することによって制御することができる。

この液晶光学素子の光学的特性についてさらに具体的に
説明する。この光学的特性に当っては、前記液晶材料１
及び下記の表２に示す液晶材料２を用いた。これらの液
晶材料１，２は、屈折率異方性のみが異なるだけであり
、誘電特性がほぼ等しい。

表２（液晶材料２） これらの液晶材料１，２を用い九場合の各波長の光の透
過率が最大値を示すθｍ□を表３に示す。

表３（各波長での０ｅｃｗ） 上記液晶材料１は、液晶層厚が４．４９μｍの液晶セル
に封入し、また液晶材料２は、液晶層厚が４．２８μｍ
の液晶セルに封入した。そして、液晶材料１を用いた液
晶光学素子について、光源にハロダンランプを使用し、
第６図に示す分光特性をもったＵＶカットフィルタ及び
ＩＲカットフィルタを用い、第７図に示す分光特性をも
りたカラーフィルタを介して、Ｒ，Ｇ、Ｂ各色の光につ
いて透過特性を測定した。液晶材料に印加する電界は、
第３図に示す１界と同様の電界波形である。この電界波
形にお贋で、ＯＮ動作時間Ｔ３の値を０．２５ｍ５ｅｃ
　、　０．５　ｍ５ｓｅ　、　０．７５　ｍ５ｅｃの各
印加時間に対する各色光の光に対する応答特性を第８図
ないし第１０図に示す。前記印加電界は、２　ｍｓ＠ｃ
を周期として繰返し印加した。これらの第８図（、）、
第９図（、）および第１０図（ａ）　Ｋ示されているよ
うに、Ｂフィルタを透過した光に対しては、液晶分子の
θｍ□が大きいところにあるため、Ｔｊ＝０．２５１’
ｎｌ＠ｅでは高周波電界へにより液晶分子が傾斜して透
過強度が最大に達した後、無電界になると、低周波電界
の影響が強いため、液晶分子は元に戻ろうとする。この
ため、直ちに光強度が低下し、透過率は高くないｅｈ　
Ｔ　３　＝　０．５　、　Ｔ　３　＝　０．７５ｍ５ｅ
ｃでは、高周波電界によって傾斜させられた液晶分子の
傾きがほぼ０１□となり、透過光強度が飽和した明るい
状態が保たれる。このため透過率が高い。

Ｇフィルタを透過した光に対しては、第８図（ｂ）、第
９図（ｂ）および第１０図（ｂ）に示すように０ｅｃｘ
がＲフィルタを透過した光に対するよりも小さい角度で
あるので、Ｔ　３　＝　０．２５　ｍ５ｅｃで十分な明
るさが得られ、透過率が高い。しかし、Ｔ　３＝　０．
５　ｍ５ｅｃ　ｒａｎｄ　Ｔ　３＝　０．７５　ｍｓ＋
ｓｅの場合には、液晶分子の傾斜角が一１Ｘを通り過ぎ
てしまうために、透過光強度が低くなる。そのため、透
過率は低い。Ｂフィルタを透過した光に対しては、第８
図（ｃ）、第９図（ｃ）および第１０図（、）に示す如
く、０ｅｃＸが最も小さい角度であるので、Ｔ　Ｊ　＝
　０．２５　ｍ５ｅｃですでに液晶分子が０ｅｃＸを通
り過ぎた状態であり、透過率は低い。さらにＴ　３　＝
　０．５　ｍ５ｅｃ　、　Ｔ　３　＝　０．７５ｍ５ｅ
ｃではいっそう透過率が低下する。

ここで、上述した透過特性は、光源にハロゲンランプを
用いているため、その発光強度分布が長波長側で強いの
で、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、及びＲフィルタを透過し
た光を、そ５の強度で比較することはできない。そこで
、各色フィルタのみを透過させた光が１　ＯＮ　、　Ｏ
ＦＦ周期（２ｍ５ｅｃ　）に与える光量を１００％とし
、各色フィルタ、及びこの液晶素子を１　ＯＮ　、　Ｏ
ＦＦ周期（２ｍ５ｅｃ　）の間に透過する光量チで比較
する必要がある。上述した第８図乃至第１０図に示した
透過光強度の測定値を、光ｔチで表わすと、第１１図、
及び第１２図の如くなる。第１１図は、前述した液晶材
料１を用いた液晶光学素子の高周波電界の印加時間に対
する各色光の透過光量を表わし、第１２図は、前述した
液晶材料２を用いた場合の同様の光量を表わしている。

これらの図かられかるように、Ｒフィルタを透過した赤
色光は、Ｔ３が長くなるに従って光量が増大する。Ｇフ
ィルタを透過した緑色光は、Ｔ３の長さが変化しても大
きな差異はない。

そして、Ｂフィルタを透過した青色光は、Ｔ３＝０．５
ｍ５ｅｃ以上で大きく減少する。このことは、Ｔ３を短
かくすると、青味がかった光を透過することであシ、ま
たＴ３を長くすると、赤味がかった光を透過することで
ある。即ち、高周波電界を印加する時間の長さによって
、液晶光学素子を透過する光の分光特性を制御すること
ができる。

この様な液晶光学素子は、光源に発光分光強度分布が短
波長側にピークを有する螢光灯を用いる場合には、Ｔ３
を短かくし、また、長波長側にピークを有するハロゲン
ランプ等を用いる場合には、Ｔ３を長く設定する。この
様にして、液晶光学素子に入射する光の分光強度分布の
ピークと、液晶光学素子の分光特性を実質的に一致させ
ることにより、透過光強度が大きく、且つコントラスト
の高い液晶光学素子が得られる。この液晶光学素子は、
電子写真式プリンタの光学印字ヘッドに用いて最適であ
る。

次に前述し九液晶光学素子を、電子写真プリンタの光書
込みヘッドに用いて駆動する実施例について説明する。

この光書込みヘッドは、光源からの光を微少な光点とし
て感光体上に照射し、・この微少な光点の照射による多
数のドツトで、任意の画像に対応する静電潜像を形成す
るものである。

以下に上記本発明による液晶光学素子を電子写真式ブリ
ンクに用いた場合の液晶光学プリンタにつｈて、第１３
図乃至第２３図を参照して説明する。第１３図において
液晶光学ブリンクは光導電性感光ドラム１１１、感光ド
ラム１１１の表面に均一に帯電させる帯電器１１２、帯
電された感光ドラム１１１の表面イに光記録を行なう光
記録部１１３を有している。この光記録部１１３は、光
源、液晶シャッタ及び結像レンズ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１１４により駆動される。

この光記録部１１３は感光ドラム１１１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
によシ情報の記録を行なう。そして、上記光記録部１１
３の情報記録動作にょシ感光ドラム１１１の表面に静電
潜像が形成され、現像器１１４によりトナー現像される
。

一方、記録用紙１１５は、給紙ロール１１６によって給
送され、待機ロール１１７によって一旦停止された後、
感光ドラム１１１表面のトナー像と同期をとって転写部
１１８に送られる。感光ドラム１１１表面のトナー像は
、転写部１１８において記録用紙１１５に転写される。

この記録用紙１１５は、分離部１１９において感光ドラ
ム１１１から分離され、定着器１２０でトナー像が定着
されて排紙ロー２１２１により送出される。一方、記録
用紙１１５にトナー像を転写した感光ドラム１１１は、
除電器１２２によりトナー電荷が中和された後、その残
存トナーがクリ−す１２３で清掃されると共に表面電荷
がイレーザ１２４により中和される。

前記感光ドラム１１１は、ａ−８１＊　５ｓ−Ｔｅ／Ｓ
ｓ　。

等の無機感光材料、又は、有機感光体等が用いられてお
り、それらの感光材料の分光感度を、第１４図に示す。

また、前記光記録部１１３の光源は、波長が５４３ｎｍ
に発光強度のピークをもった螢光灯、又は、ハロダンラ
ンプ等が用いられる。このハロダンランプは、長波長側
に発光強度のピークを有しており、その代表的な発光エ
ネルギー分布を第１５図に示す。

次に上記光記録部１１３に設けられる液晶シャッタの詳
細について第１６図ないし第１９図によシ説明する。こ
れらの図面において基板１２５゜１２６は厚さ０．７ｍ
のガラス板である。この一対の基板１２５，１２６はシ
ール材１２７によシ一定の間隔を保って接着され、その
間に２周波駆動用液晶１２８が封入される。そして、上
記一対の基板１２５，１２６のうち、一方の下基板１２
５（セグメント基板）の内面には、その略全長にわたっ
て多数の信号電極１２９ａ・・・、１２９ｂ・・・が２
列に配列形成されており、また上基板１２６の内面（下
基板１２５との対向面）には、下基板１２５の各列の信
号電極１２９ａ・・・、１２９ｂ・・・とそれぞれ対向
する２本の帯状コモン電極１３０ｍ、１３０ｂが形成さ
れている。この信号電極１２９ａ・・・、１２９　ｂ・
・・とコモン電極１３０ｍ　、　１３０ｂは、酸化イン
ジウム等の透明導電材料によυ形成された透明電極とさ
れており、各信号電極１２９ａ・・・、１２９ｂ・・・
とコモン電極１３０ｈ、１３０ｂとが対向している部分
はそれぞれ光を透過させるシャッタ部Ｓｍ・・・、ｓｂ
・・・を形成する。ここで、一方の列の各信号電極１２
９ａ・・・は、他方の列の各信号電極１２９ｂ・・・に
対して１／２ピツチずらして配列されており、したがっ
てンヤッタ部Ｓａ・・・、Ｓｂ・・・は１／２ピツチの
ずれをもって２列に配列している。また、各列の信号電
極１２９ａ・・・、１２９ｂ・・・は、ｌ／２ピツチず
れて誇接するもの同志が共通接続されており、この各信
号電極１２９ｍ”−，１２９ｂ−は、下基板１２５の両
側縁部に配列形成された駆動回路接続端子１３１・・・
にリード線部１３１ｍ、１３１ｂを介して交互に接続さ
れている。なお、各信号電極１２９１・・・、１２９ｂ
・・・の共通接続部と前記リード線部１３１ｈ、１３１
ｂおよび駆動回路接続端子１３１・・・と、コモン電極
１３０ｍ、１３０ｂの表面には、シャッタ部Ｓｍ　・＝
　。

ｓｂ・・・と対応する部分を除いて、電極の電気抵抗を
下げるためとシャッタ部Ｓ＆・・・、　Ｓｂ・・・の面
積を規制するためのクロム等からなる不透明金ｉＡ膜１
３２゜１３３（第１９図参照）が被着されている・前記
両基板１２５，１２６の対向面つまシミ極形成面には、
シール材１２７で囲まれた領域全体にわたって、液晶分
子を基板１２５，１２６面に対して所定の方向に配向さ
せるための配向処理を施した配向処理膜１３４，１３５
が設けられている。この配向処理膜１３４，１３５は、
ポリイミド等の有機絶縁膜を形成した後、ラビング処理
される。このラビング処理の方向は、第１８図に示すよ
うに、矢印１３６，１３７の方向、即ち、矢印１３６　
、１３７のなす角が１８０°である。

一対の偏光板１３８　、１３９は、前記両基板１２５．
１！６の外面に接着されており、光の出射側となる基板
の外面に設けられた偏光板（例えば上側の偏光板１３９
）の外面には、シャッタ部Ｓａ・・・、Ｓｂ・・・の配
列エリアを除いて遮光印刷が施されている。

これらの偏光板１３８，１３９のうち、例えば、下基板
１２５の外面に接着される下偏光板１３８は、その偏光
軸が、第１８図に示す矢印１４０の如く、前記ラビング
方向に対して略４５°で交差するように配置されている
。上基板１２６の外面に接着される上偏光板１３９は、
その偏光軸が、第１８図に矢印１４１で示す如く、前記
下偏光板１３８の偏光軸と直交する様に配置されている
。

そして、これらの一対の基板間には、前記液晶材料１が
封入される。？、の液晶材料１は、２周波特性を有する
ものである。

この２周波駆動用のネマティック液晶を使用する液晶光
学素子は、高周波電界と低周波電界との２周波の信号に
よシシャッタ部Ｓａ・・・、　Ｓｂ・・・の開閉が制御
される。信号電極１２９ａ・・・、１２９ｂ・・・とコ
モン電極１３０ｍ、１３０ｂとの間に低周波電界を印加
すると、液晶材料１２８の液晶分子が基板１２５．１２
６面に対して垂直に配向してシャッタ部Ｓａ・・−、ｓ
ｂ・・・が光を透過式せない閉状態となる。この状態か
ら高周波電界を印加すると、液晶分子は誘電異方性の反
転により初期配向状態に戻ろうとする。そして、液晶分
子が垂直状態から初期配向状態に戻シはじめると、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
刻々変化するが、特定の傾き角付近で明るい状態となる
・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、シャツタ開状態として用いるＯこの様に
して、シャッタ部Ｓｍ・・・、Ｓｂ・・・を開閉させて
光の透過を制御する。

以上述べた様な構成の液晶光学プリンタが高速度でプリ
ントを行なうためには、液晶光学素子の個々のマイクロ
シャッタを透過する光の強Ｉｆ、　カ高くなければなら
ない。そのためには、この液晶シャッタは、光源からの
光に対して透過率が高く、その光に対して感光体の感度
が高いことが要求される。即ち、液晶シャッタの分光特
性のピークを示す波長帯域は、光源の分光強度分布のピ
ークに示す波長帯域、と感光体の分光感度のピークを示
す波長帯域のうち、少なくとも１方の波長帯域と実質的
に一致していることが必要である。この様な分光特性を
ほぼ一致させるためには、液晶の屈折率異方性Δｎと液
晶層厚ｄとの積Δｎｄが特定の波長の光に対して予め定
めた値になるように、そのΔｎとｄとの組合わせを選択
する。

上述した液晶光学素子の分光特性は、透過光強度が最大
になる第１のピークに達したときの液晶分子の傾きの近
辺で、その傾きが小さいときには短波長側の光の透過率
が高く、また、傾きが大きいときには、長波長側の光に
対する透過率が高くなる。したがって、その液晶分子の
傾き角を制御することによって、この液晶光学素子の分
光特性を変えることができる。そしてその液晶分子の傾
き角は液晶材料に高周波電界ｆＩＩを印加する時間によ
シ与えられる。したがって、高周波′磁界を印加する時
間によって、液晶光学素子の分光特性を設定することが
可能である。

尚、この液晶光学素子は、対向する基板内面に形成され
た配向膜の配向膜処理方法は、互いに１５０°〜１８０
’の範囲に従って設定することができる。また、前記配
向処理方向と、偏光板の偏光狛のなす角は、３５°〜４
５°の範囲に設定して使用することができ、この場合に
も、マイクロシャッタの動作特性は極めて良好である。

上述した様に構成された液晶光学素子は、第２０図に示
した回路によって駆動される。同図においてデータ制御
部２１ノは、データ処理装置（図示せず）又は、光学系
（図示せず）で複写原稿から読取ったビデオデータをシ
リアルな印字データに変換し、シフトレジスタ２１２へ
出力する。そして、このシフトレジスタ２１２は、デー
タ制御部２１ノからのデータを順次シフトしながら読込
み、１行分のデータを読込むとデータラッチ回路２１３
にラッチしてセレクタ２１４へ転送する。

また、タイミング・クロック信号発生回路２１５は、交
差周波数ｆｃより低い例えば４　ｋＨｚ程度の低周波信
号（矩形波）ｆＬ、交差周波数ｆｃよシ高い例えば２０
０　ｋＨｚの高周波信号（矩形波）ｆＨ、フレーム毎に
反転するフレーム信号、及びこのフレーム信号ノ前半テ
ノ−イレベル、後半でローレベルとなる書込み期間信号
を発生し、０Ｎ１０ＦＦ信号発生回路２１６及びコモン
信号発生回路２１７へ出力する。また、上記タイミング
・クロック信号発生回路２１５は、上記書込み期間信号
の立上シに同期して例えばｒ　Ｏ，７５ｍ５ｅｅ　Ｊ　
ｒ　Ｏ，５０ｍ＊ｅｃ　Ｊａｎｄ　ｒ　Ｏ，２５ｍ５ｅ
ｅ　Ｊの時間幅を持つクロック信号を発生し、選択回路
２１８へ出力する。この選択回路２１８は、タイミング
・クロック信号発生回路２１５からのクロック信号を、
外部から与えられた選択指令データに従って選択し、ｆ
Ｈ印加期間信号として０Ｎ１０ＦＦ信号発生回路２１６
及びコモン信号発生回路２１１へ出力する。

上記０Ｎ１０ＦＦ信号発生回路２１６は、タイミング・
クロック信号発生回路２１５及び選択回路２１８からの
信号を組合わせたＯＮ信号及びＯＦＦ信号を発生し、セ
レクタ２１４へ出力する。このセレクタ２１４は、デー
タラッチ回路２１３にラッチされたデータに従って０Ｎ
１０ＦＦ信号発生回路２１６からのＯＮ信号、ＯＦＦ信
号を選択し、ドライバ２１９へ出力する。このドライバ
２１９は、セレクタ２１４からの信号に従って前記のよ
うに構成された液晶シャッタ２２０の信号電極に与える
。

一方、上記コモン信号発生回路２１２は、タイミング・
クロック信号発生回路２１５及び選択回路２１８からの
信号によシコモン信号ＣＩ、Ｃ２を発生し１液晶シヤツ
タ２２０のコモン電極に与える。

次に、前述した液晶シャッタ２２０を１／２デユーテイ
でマルチデレクシング駆動する場合の具体的な時分割駆
動方法について、各電極に供給する′社圧波形及び液晶
材料に印加する電界の波形を、第２１図を参照して説明
する。第２１図において、ＣＩ、Ｃ２はコモン印加電圧
、８１〜Ｓ４はセグメント印加電圧で、マイクロシャッ
タＳａ　、　Ｓｂに対して、それぞれＳｌが０Ｎ−ＯＮ
、Ｓ２がＯＮ　−０ＦＦ、Ｓ３が０ＦＦ−ＯＮ、　Ｓ　
４がＯＦＦ　−ＯＦＦ動作させるための電界であり、１
フレームが２　ｒｎｓｅｅである。また、高周波電圧へ
と八は周波数が４００ｋＨ！で位相が半周波ずれておシ
、低周波電圧ｆＬは周波数が５　ｋＨｚである。そして
、上記各、駆動電圧の振幅■。。は２５Ｖである。

選択期間にＯＮ状態に動作させられるマイクロシャッタ
には、その液晶材料に、第２１図の第１の期間Ｔ１にお
けるＣｌ−８１、Ｃｌ−８２に示される如く、まず高周
波電界ＦＩＫが印加され、続いて無電界となシ、第１の
期間Ｔ１の最後に低周波電界ＦＬが印加される。このと
きの透過光強度は、高周波電界ＦＭの印加でＯＮ状態と
なシ、無電界の状態で、そのＯＮ状態を持続し、しかる
後に低周波電界ＦＬの印加でＯＦＦ状態に動作している
。半選択状態のマイクロシャッタには、その液晶材料に
、第２１図の第２の期間Ｔ２におけるＣｌ−８１及びＣ
１−８３に示される如く、低周波電界ＦＬと高周波電界
ＦＨの重畳電界ＦＬ／Ｈ又は、同図筒２の期間Ｔ２にお
けるＣｌ−８２、Ｃ２−８４に示される様な、低周波電
界ＦＬと無電界との繰返えし電界が印加される。

このときの透過光強度は前者では第１の期間Ｔ１の最後
と、第２の期間Ｔ２の最後に印加される低周波電界Ｆ、
の影響によシ、透過光強度が小さいＯＦＦ状態を維持し
ている。また後者では、無電界の状態で多少の透過光が
大きくなるが、第２の期間Ｔ２全体としては、透過光強
度が小さいＯＦＦ状態を維持している。選択期間でＯＦ
Ｆ状態に動作させられるマイクロシャッタには、その液
晶材料に、第２１図における第１の期間Ｔ１のＣｌ−８
３。

Ｃｌ−８４に示される如く、重畳電界ＦＬ／１１が印加
される。このときの透過光強度は、この第１の期間Ｔ１
より前の第２の期間Ｔ２の最後に印加された低周波電界
ＦＬの影響によって期間Ｔ１の初めは光強度が最も小さ
くなり、重畳電界ＦＬ／□の印加によりわずかに透過光
強度が増大するが、その透過光強度の低い状態が持続さ
れている。上述した各電界が、選択期間において、ＯＮ
動作、又はＯＦＦ動作に応じて選択されたマイクロシャ
ッタの液晶材料に印加されて、ＯＮ状態又はＯＦＦ状態
に動作し、同時に非選択期間のマイクロシャッタには、
常にＯＦＦ状態とするための電界が印加される。この様
にしてマルチ！レクシング駆動が可能となる。

しかして、プリント動作時には、まず、第１の期間Ｔ１
においてセグメント電極１２９ａとコモン電極１３０ａ
からなるシャッタ部Ｓｍが上記した信号により選択され
、次に第２の期間Ｔ２においてセグメント電極１２９ｂ
とコモン電極１３０ｂからなるシャッタ部ｓｂが選択さ
れ、ＯＮ又はＯＦＦ状態で選択的に得ることができる。

そしてこのシャッタ部Ｓａ　、　Ｓｂを透過した光線は
、感光ドラム１ノ上に照射され、感光ドラム１１１上に
静電潜像が形成される。そして、この光導電性感光ドラ
ム１１１上に形成された静電潜像に基づいて、記録用紙
１１５へのグリント処理が行なわれる。

ところで、上述した駆動回路は、外部よシ入力される選
択指令信号によって、第１及び第２の期間ＴＩ、Ｔ２の
高周波信号へを印加する時間を選択し得るように構成さ
れている。しだがって、この選択指令信号により高周波
電界を印加する時間を設定することによって、シャッタ
部を透過する光の分光特性を選択することができる。こ
の場合、光源に、ハロゲンランプを用いるときは、その
分光エネルギ分布が、第１５図に示す如く、長波長側に
ピークがあるので、高周波電界九を印加する時間で３は
、０．５　ｍ５ｅｃ　ｏｒ　０．７５　ｍ５ｅｃである
ように比較的長い時間を設定することが好ましい。また
、感光ドラム１１１にアモルファスシリコン感光体を用
いる場合には、その分光感度が第１４図に示す如く、長
波長側にピークがあるので、高周波電界へを印加する時
は、上述した場合と同様である。以上述べたことを考慮
すれば明らかな如く、液晶光学プリンタでは、分光エネ
ルギ分布のピークが長波長側にあるノ・ログンラングを
用いる場合には、感光体にも分光感度のピークが長波長
側にあるアモルファスシリコン感光体を用い、液晶シャ
ッタとしてはその分光特性のピークが長波長側にあるよ
うに、高周波電界九を印加する時間を長くするように駆
動するのが最も好ましい。

この様に、シャッタ部Ｓａ　、　Ｓｂを透過する光の分
光特性を、光源の分光強度分布ａｎｄ１０ｒ感光ドラム
１１１の分光感度に一致させることができるので、液晶
シャッタは、優れた応答性及び光強度が得られる。その
結果、高速処理が可能で、しかも、充分なコントラスト
が得られる電子写真式プリンタを構成し得るものである
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の液晶素子の駆動方法によれ
ば、誘電分散性を用いたＥＣＢ　ｆｉ液晶素子と、充分
な透過光強度およびコントラストを与え且つ高い応答速
度をもって駆動することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の駆動方法が対象とする液晶素子の基本
的構成を示す図、第２図は同液晶素子の液晶配向方向と
偏光板の偏光軸方向を示す図、第３図はシャッタ動作用
の駆動波形と液晶素子の透。 通光強度を示す線図、第４図は液晶材料１の波長依存性
を示す線図、第５図は液晶材料１の透過率を示す線図、
第６図はカットフィルタの分光特性を示す線図、第７図
はカラーフィルタの分光特性を示す線図、第８図ないし
第１θ図は液晶素子におけるシャッタ駆動時間毎の透過
光強度を示す線図、第１１図および第１２図はカラーフ
ィルタを付は九液晶材料１および液晶材料２における光
量とシャッタ動作時間との関係を示す線図、第１３図は
電子写真式プリンタを示す構造図、第１４図は感光材料
の分光感度を示す線図、第１５図はハロダンランプの分
光エネルギー分布を示す線図、第１６図は液晶シャッタ
を示す平面図、第１７図は第１６図Ａ−Ａ線に沿う断面
図、第１８図は同分解図、第１９図は液晶シャ、りの電
極を拡大して示す平面図、第２０図は液晶シャッタを駆
動する′ｄ気回路を示す回路図、第２１図は液晶シャッ
タを駆動する電界の波形を示す波形図である。 １１・・・基板、１２・・・偏光板、１３・・・電極、
１４・・・配向膜、１５・・・液晶。 出願人代理人　弁理土鈴　江　武　彦 第１図 第２図 已　　　第３図 第４図 第５図 第８因 第９図 第１０図 ＴＩ（ｍｓ） 液晶１の光量Ｃム）対Ｔ１ 第１１図 Ｔ１（ｍｓ） 遺品２の光量Ｃ％）対Ｔ１ 第１２図 第１３図 ＷＡＶＥＬＥＮＧＴＨ（ｎｍ） 第１５図 第１７図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）対向する内面に電極が形成された一対の基板間に
   、周波数の異なる電界中で夫々誘電異方性の正負が反転
   する誘電分散現象を示す液晶材料を、その液晶分子がホ
   モジニアス配向するように封入し、前記液晶材料の外方
   の両側に、偏光軸が前記液晶材料の前記一対の基板に隣
   接する液晶分子の配向方向と略４５°の角度で交差し且
   つ互いに直交する一対の偏光材料とを備えた液晶素子に
   おいて、前記液晶材料に印加される光を透過させるため
   の電界の印加時間を制御して、透過光の分光特性を可変
   としたことを特徴とする液晶素子の駆動方法。
2. （２）液晶材料に、光を遮断させるための第１の周波数
   の電界を印加することにより、前記液晶分子を垂直配向
   させて光の遮断状態に制御し、且つ前記第１の周波数と
   は異なる第２の周波数の電界を、予じめ定めた透過光の
   分光特性が得られる時間だけ印加することにより、前記
   液晶分子を傾斜させて前記分光特性を有する光の透過状
   態に制御する特許請求の範囲第１項記載の液晶素子の駆
   動方法。
3. （３）第２の周波数の電界を印加する時間は、入射する
   各波長の光の最大強度の波長帯域に、各波長の透過光の
   最大値が略一致する分光特性が得られる時間である特許
   請求の範囲第２項記載の液晶素子の駆動方法。
4. （４）第２の周波数の電界を印加する時間は、透過光を
   検知する手段の分光感度の最大値に、各波長の透過光が
   略一致する分光特性が得られる時間である特許請求の範
   囲第２項に記載の液晶素子の駆動方法。