JPS6347731A

JPS6347731A - 液晶シヤツタアレイの駆動方式

Info

Publication number: JPS6347731A
Application number: JP61190568A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Yuasa; 湯浅　一弘
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1986-08-15
Filing date: 1986-08-15
Publication date: 1988-02-29

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】［技術分野］本発明は、液晶組成物として強誘電性液晶を封入した液
晶板を用いて構成した液晶シャッタアレイの駆動方式に
関する。

［従来技術］近年、いわゆるオフィスオートメーションの普及によっ
て、事務を行なう環境に各種の情報処理装置が導入され
てきている。

かかる環境下において用いられる装置には、騒音や振動
等、その環境に悪影響を及ぼす要素を極力抑制すること
が要求されている。

ところで、日本語ワードプロセッサ等で作成した文書を
ハードコピーとして記録出力するプリンタとしては、従
前からドツトインパクト型のプリンタが広く用いられて
いるが、このようなドツトインパクト型プリンタは印字
音および振動が大きく、とくに、高速な機械はどこの傾
向が強く、周囲の仕事の妨げともなることもしばしばあ
った。

そこで、このような不都合を解消するものとして、電子
写真プロセスを用いて画像を形成する、例えばレーザビ
ームプリンタ、液晶シャッタプリンタあるいはＬＥＤプ
リンタ等の非インパクト型のプリンタが実用されている
。

このプリンタは、上述したドツトインパクト型プリンタ
と異なり１画像を形成するさいに用紙を叩く箇所がない
ので印字音が非常に小さく、また、基本的に１ペ一ジ単
位に画像を記録するページプリンタであるので高速な記
録が可能である。

ところで、このようなページプリンタのうち、レーザビ
ームプリンタは光書き込み系にポリゴンミラー等の高精
度な光学系を必要とするので非常にコストが大きい、ま
た、　ＬＥＤプリンタでは、光書き込み系に用いられる
ＬＥＤ　（発光ダイオード）の発光特性のバラツキによ
り、安定した記録画像を得ることが困難である。

一方、液晶シャッタプリンタで光書き込み系に用いられ
る液晶シャッタは、光学系を構成する光源、液晶シャッ
タおよび結像素子を一体化でき、光学系を簡単にかつ小
型に構成できるので安価な装置を実現することができる
。

さて、このような液晶シャッタプリンタの記録速度は、
当然のことながら液晶シャッタのオンオフ特性に依存す
る。これまで液晶シャッタに用いられていたＴＮ（ツィ
ステッド・ネマチック）型の液晶では、いわゆる二周波
駆動した場合でもオンオフ時の立ち上がりおよび立ち下
がりに要する時間が０．５ミリ秒程度と比較的遅く、し
たがって、レーザビームプリンタ等と比較するとあまり
記録速度を上げることができなかった。また、ＴＮ型の
液晶は交流駆動を必要としていたので、駆動回路が比較
的複雑であった。

ところで、強誘電性液晶はＴＮ型の液晶よりも２桁以上
応答時間が短く、また、直流駆動が可能なので、この強
誘電性液晶を用いることにより高速でかつ周辺回路が簡
単な液晶シャッタを実現することができる。

この強誘電性液晶は、その厚みを液晶分子の螺旋ピッチ
よりも小さくすることでメモリ効果を実現できる（竹添
秀男、福田敦夫、久世栄−「強誘電性液晶高速表示装置
」工業化学第３１巻第１０号２２２−ｐ２５参照）。

このような強誘電性液晶を液晶組成物として用いた場合
の、液晶シャッタアレイの駆動装置の従来例を第８図に
示す、なお、同図においては、多数ある液晶シャッタア
レイの一部についてのみ示している。

同図において、各マイクロシャッタ（液晶シャッタ）を
オンオフするためのデータＤＴ（第９図（ｄ）参照）は
、シフトクロックＳＰ（第９図（ｃ）参照）に同期して
シフトレジスタＳＲに順次転送入力され、このシフトレ
ジスタＳＲの各桁のデータは、ラッチパルスＬＰ（第９
図（ｂ）参照）の出力タイミングでラッチ回路ＬＡに記
憶される。

そして、このラッチ回路ＬＡの各桁のデータは、ゲート
信号ＧＴ（第９図（ａ）参照）がその−入力端に加えら
れているアンド回路ＡＮＩ、ＡＮ２．・・・、ＡＮｋの
他入力端に加えられ、アンド回路ＡＮＩ、ＡＮ２．・・
・、ＡＮｋの出力データが、マイクロシャッタを構成し
ているセグメント電極ＳＧｉ、ＳＧ２．・・・、　ＳＧ
ｋに加えられており、これによって、データＤＴに対応
して各マイクロシャッタがオンオフする。

この場合、セグメント電極に対向してマイクロシャッタ
を構成しているコモン電極に電圧Ｖ／２が印加されてお
り、セグメント電極に電圧Ｖが印加されたときには液晶
シャッタに印加される電位差がＶ／２になるので当該液
晶シャッタが光オンし、セグメント電極に電圧Ｖが印加
されないときには液晶シャッタに印加される電位差が逆
極性の−Ｖ／２になるので当該液晶シャッタが光オフす
る。またこのように、−星光オンまたは光オフした液晶
シャッタは１次に光オフまたは光オンするまでその光オ
ンオフ状態を維持する（メモリ効果）。

このようにして、印字周期Ｔ１の最初の期間Ｔ２で次の
ラインの記録画像に対応したデータＤＴがシフトレジス
タＳＲに転送入力され、その転送入力されたデータの画
像が１次の印字周期において記録される。したがフて、
この場合、１ライン分のデータの記録期間Ｔ３は、印字
周期ＴＩにほぼ一致する。

ところで、この駆動装置では、シフトレジスタＳＲとラ
ッチ回路ＬＡを用いているので、１つのマイクロシャッ
タあたりのトランジスタ数が４０個程度と非常に多くな
り、この駆動装置を液晶シャッタアレイと一体的に構成
できるように薄膜回路によって実現しようとすると、こ
の薄膜回路の歩留まりが悪く、非常に液晶シャッタ装置
が非常に高価になるという不都合を生じる。

かかる不都合を解消するためには、第１０図に示したよ
うに、シフトレジスタＳＲの各桁のデータを直接アンド
回路ＡＮＩ、ＡＮ２．・・・、ＡＮｋの他入力端に加え
ることが考えられる。

しかしながら、この装置では、シフトレジスタＳＲにデ
ータＤＴを転送入力しているときに、アンド回路ＡＮＩ
、ＡＮ２．・・・、ＡＮｋに出力されているデータが変
動し、その変動に液晶シャッタが応答した場合には記録
画像が適切に得られなくなる。そのために、そのデータ
ＤＴの転送入力に要する期間Ｔ２を含みその期間τ２よ
りも若干長い期間τ４は、ゲート信号ＧＴを立ち下げて
シフトレジスタＳＲの出力がアンド回路ＡＮＩ、ＡＮ２
．・・・、ＡＮｋに印加されないようにする必要がある
（第１１図（ａ）−（ｃ）参照）。

このため、印字周期Ｔ１のうち、その期間Ｔ４の部分を
除いた期間Ｔ３’だけしか液晶シャッタが光オンされず
（第１１図（ｄ）−（ｇ）参照）、これによって。

記録画像のコントラストが低下するという不都合を生じ
る。

［目的コ本発明は、上述した従来技術の不都合を解消するために
なされたものであり、簡単な回路構成でかつ記録画像の
コントラストを向上できる液晶シャッタアレイの駆動方
式を提供することを目的とする。

［構成］本発明は、おのおのの液晶シャッタのオンオフデータを
記憶するためのシフトレジスタと、このシフトレジスタ
の各桁の出力データがその一入力端に加えられてその出
力が当該液晶シャッタに対応したセグメント電極に印加
される排他的論理ゲート回路を備え、書き込み周期の前
半でシフトレジスタにおのおののマイクロシャッタのオ
ンオフデータを転送しているときに、排他的論理ゲート
回路の他入力端に、液晶シャッタの光応答時間よりも短
い繰り返し周期のパルス信号を印加している。これによ
り、そのデータ転送期間中に変動するデータによってマ
イクロシャッタが光応答しないので、書き込み周期全体
で液晶シャッタがオンまたはオフし、記録画像のコント
ラストを良好にすることができる。また、駆動回路をシ
フトレジスタと排他的論理ゲート回路のみによって構成
できるので、駆動回路を非常に簡単な構成で実現できる
。

以下、添付図面を参照しながら１本発明の実施例を詳細
に説明する。

第１図は、本発明の一実施例にかかる液晶シャッタプリ
ンタを示している。

同図において、感光体１は帯電チャージャ２によってそ
の表面が均一に帯電され、光学系３によって記録画像に
対応した光像が露光されてその表面に記録画像に対応し
た静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器４に
よってトナー現像され。

さらにこれによって感光体１の表面に形成されたトナー
像は、図示しない給紙系によって搬送された記録用紙に
転写チャージャ５によって転写される。

そして、記録用紙に転写されたトナー像は定着器６によ
って熱定着され、これによって、記録画像が記録用紙に
形成される。

また、感光体１上の残留トナーおよび残留電荷は、クリ
ーナ７によって除去される。

光学系３の一例を第２図に示す。

同図において、光学系３は、光源１１、光源１１の光を
反射する反射板１２．クロスニコルの偏光軸をもつ偏光
板１３、マイクロシャッタアレイを形成する透明電極が
付設された透明基板に強誘電性液晶を封入して形成した
液晶板１４、偏光板１４と直交する偏光軸をもつ偏光板
１５、および、集束性ファイバアレイ等の等傍線形結像
素子１６からなる。

液晶板１４の一例を第３図（ａ）、（ｂ）に示す。

液晶板１４は、所定間隔をおいて配設された２枚のガラ
ス基板等からなる透明基板２１　、２２、透明基板２１
下側の面にマイクロシャッタの形成間隔で多数付設され
、マイクロシャッタよりも若干大きい幅寸法に設定され
ているストリップ状の透明電極材料からなるセグメント
電極２３．透明基板２２の上側の面に少なくともマイク
ロシャッタアレイが形成される領域よりも広い領域全体
に付設された帯状の透明電極材料からなるコモン電極２
４、マイクロシャッタアレイを形成するアパーチャＡＰ
の部分を残して他のコモン電極２４の付設部分からのモ
レ光を遮光するための光マスク２５．光マスク２５の上
面に積層された高抵抗の透明な材質からなり強誘電性液
晶２７の分子を配向するための配向膜２６、配向膜２６
と透明基板２１との間に封入された強誘電性液晶２７か
ら構成されている。

この場合、記録密度を向上するために、マイクロシャッ
タは所定間隔で千鳥状に２列に配列されている。またこ
こでは、マイクロシャッタの配列全体をマイクロシャッ
タアレイと称している。

また１強誘電性液晶２７を封入する厚さは、液晶組成物
の強誘電性を強くできるように、１０μ馬以下（好まし
くは１〜数μ、）に設定することが望ましい。

第４図は１本発明の一実施例にかかる液晶シャッタの駆
動回路を示している。

同図において、各マイクロシャッタ（液晶シャッタ）を
オンオフするためのデータＤＴ（第５図（ｃ）参照）は
、シフトクロックＳＰ（第５図（ｂ）参照）に同期して
シフトレジスタＳＲに順次転送入力される。

このシフトレジスタＳＲの各桁のデータは、ゲート信号
ＧＴａ　（第５図（ａ）参照）がその−入力端に加えら
れている排他的論理和回路ＸＯＩ、ＸＯ２，・・・、　
ＸＯｋの他入力端に加えられており、これらの排他的論
理和回路ＸＯＩ、ＸＯ２，・・・、　ＸＯｋの出力デー
タは、セグメント電極２３１，２３２．・・・、２３ｋ
に加えられている。また、排他的論理和回路ＸＯＩ、Ｘ
Ｏ２，・・・、　ＸＯｋの出力論理レベルＨは、液晶シ
ャッタが光オンするために必要な電位差の２倍である電
圧Ｖに相当し、出力論理レベルしは接地レベル（０）に
相当している。

また、第８図と同様にして、コモン電極２４には常に電
圧Ｖ／２が印加されており（第５図（ｄ）参照）、セグ
メント電極２３１，２３２．・・・、２３ｋに論理レベ
ルＨをあられす電圧Ｖが印加されたときには、対応する
液晶シャッタに印加される電位差がＶ／２になるので当
該液晶シャッタが光オンし、セグメント電極２３１．２
３ｚｔ・・・、２３ｋに論理レベルＬをあられす接地レ
ベルが印加されたときには、対応する液晶シャッタに印
加される電位差が逆極性の−Ｖ／２になるので当該液晶
シャッタが光オフする。またこのように。

−星光オンまたは光オフした液晶シャッタは、次に光オ
フまたは光オンするまでその光オンオフ状態を維持する
。

１つのシフトレジスタＳＲとに個の排他的論理和回路Ｘ
ＯＩ、ＸＯ２，・・・、　ＸＯｋにより、連続して配置
されたに個のマイクロシャッタを駆動する駆動回路が構
成されており、この駆動回路をｍ個用いてｎ　（＝ｋ　
Ｘ　ｍ）個のマイクロシャッタを駆動している。また、
おのおのの駆動回路のシフトレジスタＳＲは、前後に配
列されている駆動回路のシフトレジスタＳＲと直列接続
されている。

この駆動回路によって液晶シャッタを駆動するとき、１
ライン分の記録画像を書き込むための書き込み周期Ｔｌ
ｌの最初の部分で、駆動回路の全てのシフトレジスタＳ
ＲにデータＤＴが転送入力される。

そして、このデータ転送期間Ｔ１２（＝ｎ　Ｘ　Ｐｓｐ
；ただしＰｓｐはシフトクロックＳＰの周期）を含んで
この期間Ｔ１２よりも若干長い期間Ｔ１３の間、所定の
繰り返し周期の高周波パルス信号ＨＰが、ゲート信号Ｇ
Ｔａとして加えられる。

この高周波パルス信号ＨＰは、例えば第６図（ａ）〜（
ｃ）に示したように、液晶シャッタの光応答時間よりも
短い周期Ｔ１４で、デユーティ５０％のパルス信号であ
る。この例では、高周波パルス信号１（Ｐの周期Ｔ１４
は、シフトクロックＳＰの１／２周期に等しく、高周波
パルス信号ＨＰとシフトクロックＳＰとは、位相的に同
期がとられている。また、液晶シャッタの光応答時間は
、印加される駆動電圧に対応して第７図に示すように変
化するので、周期ＴＩ４はこの関係に基づいて設定でき
る。また、高速パルス信号１（Ｐのデユーティ−は５０
％に限らない。

このように、周期Ｔｉ４の１７２の周期で論理レベルが
反転する高周波パルス信号ＨＰが、おのおのの排他的論
理和回路ＸＯＩ、ＸＯ２，・・・、　ＸＯｋの一入力端
に加えられているので、データ転送期間Ｔ１２において
転送されるデータＤＴがいかなる態様に変化しても。

このデータ転送期間Ｔ１２における排他的論理和回路Ｘ
ＯＩ、ＸＯ２，・・・、　ＸＯｋの出力は、同一の論理
レベルを周期Ｔ１４よりも長い期間保持することはない
。

すなわち、このデータ転送期間Ｔ１２においては、排他
的論理和回路ＸＯＩ、ＸＯ２，・・・、　ＸＯｋの出力
は、周期７１４以下の短い周期（Ｔ１４の０．５倍か１
倍）で論理レベルを反転する。

したがって、このデータ転送期間Ｔ１２においては、い
ずれの液晶シャッタも光応答せず、その直前の状態を保
持する。

このため、データ転送期間Ｔ１２を終了して液晶シャッ
タの光応答時間を経過した時点で、そのときにシフトレ
ジスタＳＲに転送完了されたデータＤＴに対応して、そ
れぞれの液晶シャッタがオンオフ作動を完了し、そのオ
ンオフ状態は１次のラインのデータＤＴがシフトレジス
タＳＲに転送完了するまでの期間Ｔ１５だけ持続する。

なお、当然のことながら、データ転送期間Ｔ１２を終了
してから次のラインの書き込み周期が開始されるまでの
期間Ｔ１６は、液晶シャッタが充分光応答できる時間に
設定する。

したがって、この場合、液晶シャッタが光オンする期間
Ｔ１５は書き込み周期Ｔｌｌにほぼ等しい時間となり、
それによって、記録画像のコントラストを向上すること
ができる。

なお、高速パルス信号としては、上述した条件を満たす
ものを用いればよいが、シフトクロックの周期と同一周
期で、かつ、シフトクロックに位相的に同期したものを
用いたときには、データの内容によっては排他的論理和
回路の出力が直流的になるおそれがあるので、かかる条
件を満たすものを除く必要がある。また、高速パルス信
号はシフトクロックに同期しない方が好ましい。

このようにして、シフトレジスタとゲート回路（排他的
論理和回路）のみを用いた簡単な構成の駆動回路で、コ
ントラストが良好な記録画像を得ることができる。また
、駆動回路を薄膜回路で実現したとき、構成要素の数が
少ないので、歩留まりを向上できる。

なお、上述の実施例では、液晶板に液晶シャッタを設定
するとき千鳥状に配列しているが、この配列の方法はこ
れに限ることはない、また、液晶シャッタの光オンオフ
の態様を、上述した実施例とは逆転することもでき、そ
のときには、排他的ノア回路を用いることもできる。

［効果］以上説明したように、本発明によれば、おのおのの液晶
シャッタのオンオフデータを記憶するためのシフトレジ
スタと、このシフトレジスタの各桁の出力データがその
一入力端に加えられてその出力が当該液晶シャッタに対
応したセグメント電極に印加される排他的論理ゲート回
路を備え、書き込み周期の前半でシフトレジスタにおの
おのの液晶シャッタのオンオフデータを転送していると
きに、排他的論理ゲート回路の他入力端に、液晶シャッ
タの光応答時間よりも短い繰り返し周期のパルス信号を
印加している。これにより、そのデータ転送期間中に変
動するデータによって液晶シャッタが光応答しないので
、書き込み周期全体で液晶シャッタがオンまたはオフし
、記録画像のコントラストを良好にすることができる。

また、駆動回路をシフトレジスタと排他的論理ゲート回
路のみによって構成できるので、駆動回路を非常に簡単
な構成で実現でき１回路を薄膜技術によって実現すると
きの歩留まりを向上できるという効果を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる液晶シャッタプリン
タの概略構成図、第２図は光学系の一例を示す概略構成
図、第３図（ａ）は液晶板の構成例を示す断面図、同図
（ｂ）は同平面図、第４図は駆動回路の一実施例を示す
回路図、第５図は駆動例を示す波形図、第６図は高速パ
ルス信号の一例を説明するための波形図、第７図は駆動
電圧と液晶シャッタの光応答時間との実測例を示すグラ
フ図、第８図は駆動回路の従来例を示す回路図、第９図
はその駆動例を示す波形図、第１Ｏ図は駆動回路の他の
従来例を示す回路図、第１１図はその駆動例を示す波形
図である。１４・・・液晶板、２３，２３ｘ−２３ｋ・・・セグメ
ント電極。２４・・・コモン電極、ＸＯＩ〜ＸＯｋ・・・排他的論
理和回路。ＳＲ・・・シフトレジスタ。第１図第２図第３図２３　２３　２．３　ＺＪ　ｌｊ第４図第５図第６図第７図Ｊｌ／初電圧□ 第８図第９図

Claims

【特許請求の範囲】

液晶組成物として強誘電性液晶を封入した液晶板を用い
て構成した液晶シャッタアレイの駆動方式において、お
のおのの液晶シャッタのオンオフデータを記憶するため
のシフトレジスタと、このシフトレジスタの各桁の出力
データがその一入力端に加えられてその出力が当該マイ
クロシャッタに対応したセグメント電極に印加される排
他的論理ゲート回路を備え、書き込み周期の前半で上記
シフトレジスタにおのおのの液晶シャッタのオンオフデ
ータを転送しているときに、上記排他的論理ゲート回路
の他入力端に、液晶シャッタの光応答時間よりも短い繰
り返し周期のパルス信号を印加することを特徴とする液
晶シャッタアレイの駆動方式。