JPS61193129A - 液晶光シヤツタ - Google Patents
液晶光シヤツタInfo
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- JPS61193129A JPS61193129A JP60034135A JP3413585A JPS61193129A JP S61193129 A JPS61193129 A JP S61193129A JP 60034135 A JP60034135 A JP 60034135A JP 3413585 A JP3413585 A JP 3413585A JP S61193129 A JPS61193129 A JP S61193129A
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- Japan
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- liquid crystal
- light
- shutter
- microshutter
- polarizing plate
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
- G02F1/13725—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on guest-host interaction
-
- G—PHYSICS
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/13306—Circuit arrangements or driving methods for the control of single liquid crystal cells
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- Physics & Mathematics (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、光の透過を制御する液晶光シャッタに係り、
特に感光体に光書き込みを行う記録装置に通した液晶光
シャッタに関する。
特に感光体に光書き込みを行う記録装置に通した液晶光
シャッタに関する。
近年2機械的な印字を行うインパクトプリンタにかわり
高速印字が可能な電子写真技術を用いたプリンタが開発
されている。電子写真感光体への光書き込み手段として
は、レーザービーム、 LEDアレイ、液晶光シャッ
タ等が提案されている。
高速印字が可能な電子写真技術を用いたプリンタが開発
されている。電子写真感光体への光書き込み手段として
は、レーザービーム、 LEDアレイ、液晶光シャッ
タ等が提案されている。
中でも液晶光シャッタを用いたプリンタでは、光書き込
みに機械的な稼働部が無く、ソリッドステート化が可能
であり、また感光体の感度波長とマツチした所望の光源
を使用することができるという利点を有している。
みに機械的な稼働部が無く、ソリッドステート化が可能
であり、また感光体の感度波長とマツチした所望の光源
を使用することができるという利点を有している。
このような液晶光シャッタにはシャッタの開閉に関して
高速応答が要求されるため液晶の駆動方法としてはいわ
ゆる2周波駆動が用いられる。
高速応答が要求されるため液晶の駆動方法としてはいわ
ゆる2周波駆動が用いられる。
液晶光シャッタを2周波駆動により駆動する場合、後述
する液晶光シャッタをオフ動作させる際。
する液晶光シャッタをオフ動作させる際。
交差周波数(液晶剤の誘電異方性の反転する周波数であ
り以下fcと記す)より高い周波数(以下fHと記す)
の電界を印加し、誘電分散を行わせてホモジニアス配向
へ強制化し、一方、後述する液晶光シャッタをオン動作
をさせる際には、「6より低い周波数(以下f、と記す
)の電界を印加し、電界の方向、叩ちホメオトロピック
配向を行わせるものである。
り以下fcと記す)より高い周波数(以下fHと記す)
の電界を印加し、誘電分散を行わせてホモジニアス配向
へ強制化し、一方、後述する液晶光シャッタをオン動作
をさせる際には、「6より低い周波数(以下f、と記す
)の電界を印加し、電界の方向、叩ちホメオトロピック
配向を行わせるものである。
ここで第2図(a)、 (b)及び第3図(al、 (
blにより2色性染料を含むゲスト・ホスト形液晶光シ
ャッタの光学特性を説明する。
blにより2色性染料を含むゲスト・ホスト形液晶光シ
ャッタの光学特性を説明する。
第2図(a)、 (b)は、ゲスト・ホスト形(以下G
H形と示す)液晶セルの模式図である。GH形液晶セル
はホストである液晶にゲストの2色性染料を溶解したも
のより構成されている。例えば2色性染料の吸収波長と
同一の波長の光源からの入射光■は偏光方向が2aであ
る偏光板2により直線偏光された光3となり液晶セル4
に入射する。液晶セル4は液晶分子5,2色性染料分子
6で構成され、液晶分子5.2色性染料分子6は印加周
波数f、又はfHにより配向方向を変える。また2色性
染料分子6は長軸方向が短軸方向に比べて光の吸収が大
きいため液晶セル4に入射した直線偏光された光3は同
図(alに示すような液晶分子5.2色性染料分子6の
配列の場合は吸収され、外部に光7を出射しない。従っ
て液晶光シャフタとして使用した場合閉の状態である。
H形と示す)液晶セルの模式図である。GH形液晶セル
はホストである液晶にゲストの2色性染料を溶解したも
のより構成されている。例えば2色性染料の吸収波長と
同一の波長の光源からの入射光■は偏光方向が2aであ
る偏光板2により直線偏光された光3となり液晶セル4
に入射する。液晶セル4は液晶分子5,2色性染料分子
6で構成され、液晶分子5.2色性染料分子6は印加周
波数f、又はfHにより配向方向を変える。また2色性
染料分子6は長軸方向が短軸方向に比べて光の吸収が大
きいため液晶セル4に入射した直線偏光された光3は同
図(alに示すような液晶分子5.2色性染料分子6の
配列の場合は吸収され、外部に光7を出射しない。従っ
て液晶光シャフタとして使用した場合閉の状態である。
また同図(b)のように液晶分子5.2色性染料分子6
の配列が入射光3に対して光を吸収しない配列であれば
光7を出射する。この場合液晶光シャッタとして使用す
れば開の状態である。
の配列が入射光3に対して光を吸収しない配列であれば
光7を出射する。この場合液晶光シャッタとして使用す
れば開の状態である。
しかしながら、高速応答を期待するため、上述の液晶光
シャッタは、高温に保持され粘度を下げて使用され、し
かも液晶光シャッタのオフ駆動においては例えば第7図
(a)の31に示される高電圧の高周波成分の多い駆動
波形により駆動される。
シャッタは、高温に保持され粘度を下げて使用され、し
かも液晶光シャッタのオフ駆動においては例えば第7図
(a)の31に示される高電圧の高周波成分の多い駆動
波形により駆動される。
このような条件下では液晶セル4の配向処理方向に対し
て液晶分子5は完全に平行に配向しておらず、従って、
2色性染料分子6も第3図(alに示す配向処理方向と
平行なホモジニアス配向8に対して同図(blに示すよ
うにズレ11が生じ、このズレ11により直線偏光され
た光は完全には2色性染料分子6に吸収されず、微量の
光は漏光として出射する。ここで同図(a)、 (bl
中の10は偏光板2により直線偏光された光3の偏光方
向を示している。
て液晶分子5は完全に平行に配向しておらず、従って、
2色性染料分子6も第3図(alに示す配向処理方向と
平行なホモジニアス配向8に対して同図(blに示すよ
うにズレ11が生じ、このズレ11により直線偏光され
た光は完全には2色性染料分子6に吸収されず、微量の
光は漏光として出射する。ここで同図(a)、 (bl
中の10は偏光板2により直線偏光された光3の偏光方
向を示している。
第4図に示す如く、不規則な配向の液晶分子5の屈折率
の異方性により液晶セル4内部で複屈折された光の偏光
方向はもとの偏光方向とは異なるため2色性染料分子と
複屈折された光の偏光方向とのズレはさらに大きなもの
となり、漏れ光成分12及び複屈折され吸収されない成
分13の合成したものが出射光14となり、上述のシャ
ッターオフを不完全なものとする。
の異方性により液晶セル4内部で複屈折された光の偏光
方向はもとの偏光方向とは異なるため2色性染料分子と
複屈折された光の偏光方向とのズレはさらに大きなもの
となり、漏れ光成分12及び複屈折され吸収されない成
分13の合成したものが出射光14となり、上述のシャ
ッターオフを不完全なものとする。
この現象は、液晶光シャッタがオン−オフの動作を繰り
返す時、単発オフと連続オフとでは程度が異なり、単発
オフより連続オフの方が出射光量が多く゛温度によって
そのレベルが異なるといった問題が生じる。
返す時、単発オフと連続オフとでは程度が異なり、単発
オフより連続オフの方が出射光量が多く゛温度によって
そのレベルが異なるといった問題が生じる。
本発明は上記従来の欠点に鑑み、液晶光シャッタにおい
て液晶セルの出射光側に、入射光側と同じ吸収軸を有す
る偏光板を配置して、液晶セルがオフ状態時の出射光を
減少させ、温度変化に伴う分子の配向ズレに対しても2
色性染料に吸収されない成分を吸収し、動作温度範囲を
広げることを可能にした液晶光シャッタを提供すること
を目的とするものである。
て液晶セルの出射光側に、入射光側と同じ吸収軸を有す
る偏光板を配置して、液晶セルがオフ状態時の出射光を
減少させ、温度変化に伴う分子の配向ズレに対しても2
色性染料に吸収されない成分を吸収し、動作温度範囲を
広げることを可能にした液晶光シャッタを提供すること
を目的とするものである。
本発明は上記目的を達成するために、液晶剤と2色性染
料との混合物を2枚の透明基板間に封入し電界により光
の透過を制御するゲスト・ホスト形液晶光シャッタにお
いて、前記2枚の透明基板の外側に偏光板を備えている
ことを特徴とする。
料との混合物を2枚の透明基板間に封入し電界により光
の透過を制御するゲスト・ホスト形液晶光シャッタにお
いて、前記2枚の透明基板の外側に偏光板を備えている
ことを特徴とする。
以下本発明の実施例について図面を参照しながら詳述す
る。
る。
第5図は本発明の液晶光シャッタを用いた記録装置の概
略構成図であり、15は光源であり。
略構成図であり、15は光源であり。
16は本発明の液晶光シャフタであり、17は結像レン
ズ、18は感光体ドラム、19は帯電器である。また、
液晶光シャッタ16は第6図に示すように、内部に多数
のマイクロシャッタ20を有している。簡単にこの記録
装置の記録動作を述べると、光源15により照射された
光は液晶光シャッタ16に設けられたマイクロシャッタ
20に入射する。マイクロシャッタ20は図示しない制
御回路により、上述の2周波駆動で選択的に開閉駆動さ
れ、開状態のマイクロシャッタ20を通過した光は結像
レンズ17により感光体ドラム18の感光面18aに結
像しマイクロシャッタ20の等倍像の露光を行う。
ズ、18は感光体ドラム、19は帯電器である。また、
液晶光シャッタ16は第6図に示すように、内部に多数
のマイクロシャッタ20を有している。簡単にこの記録
装置の記録動作を述べると、光源15により照射された
光は液晶光シャッタ16に設けられたマイクロシャッタ
20に入射する。マイクロシャッタ20は図示しない制
御回路により、上述の2周波駆動で選択的に開閉駆動さ
れ、開状態のマイクロシャッタ20を通過した光は結像
レンズ17により感光体ドラム18の感光面18aに結
像しマイクロシャッタ20の等倍像の露光を行う。
感光面18aLよ、この記録すべき信号に従った露光を
受け、帯電器19により予め一様に付与された電荷は露
光量に応じて消失し静電潜像が形成される。この静電潜
像は通常の電子複写装置等の複写行程と同行程により処
理される。
受け、帯電器19により予め一様に付与された電荷は露
光量に応じて消失し静電潜像が形成される。この静電潜
像は通常の電子複写装置等の複写行程と同行程により処
理される。
以上のような記録動作中、光の透過、遮断を行う液晶光
シャッタ16の1つのマイクロシャッタ20の構成は第
1図に示すように液晶セル21の前後に各1枚ずつ偏光
板22.23が配置されており1両偏光板の偏光方向は
液晶セル21の配光処理方向と平行である。これは、上
述した従来の液晶光シャッタのオフ時の複屈折による成
分の漏光を防止するための構成である。すなわち、液晶
セル21の出射光側にも偏光板23を配置するものであ
る。
シャッタ16の1つのマイクロシャッタ20の構成は第
1図に示すように液晶セル21の前後に各1枚ずつ偏光
板22.23が配置されており1両偏光板の偏光方向は
液晶セル21の配光処理方向と平行である。これは、上
述した従来の液晶光シャッタのオフ時の複屈折による成
分の漏光を防止するための構成である。すなわち、液晶
セル21の出射光側にも偏光板23を配置するものであ
る。
ここで、第1図の液晶セル21における複屈折による成
分24の状況を確認するために8例えば。
分24の状況を確認するために8例えば。
液晶セル21の出射側に偏光板22の偏光方向25と直
交する向きに偏光方向がなるよう偏光板23を設置して
以下で説明する。
交する向きに偏光方向がなるよう偏光板23を設置して
以下で説明する。
第7図(alに示すごとく、2周波駆動により、オン駆
動信号30及びオフ駆動信号31を印加した時の1周期
T、JJ間の出射光量の温度特性を第8図にそれぞれ3
2.33として示す。
動信号30及びオフ駆動信号31を印加した時の1周期
T、JJ間の出射光量の温度特性を第8図にそれぞれ3
2.33として示す。
偏光板22を液晶セル21に対して直交配置したときの
出射光量は液晶セル21の内部で複屈折されなければ、
液晶分子26.即ち2色性染料分子27の状態によらず
、偏光板22の直交透過率に等しく、この値は、偏光板
にもよるが数%のオーダーである。
出射光量は液晶セル21の内部で複屈折されなければ、
液晶分子26.即ち2色性染料分子27の状態によらず
、偏光板22の直交透過率に等しく、この値は、偏光板
にもよるが数%のオーダーである。
ところが、第8図に示すごとく、オフ駆動時の出射光量
33がオン駆動時の出射光M32より。
33がオン駆動時の出射光M32より。
異常に高くなる温度範囲が存在する。例えば、同図では
44℃〜53℃の温度範囲である。しかも、このピーク
値は、上述の第2回出)で示す、オン駆動時の出射光量
の15%を越えるものであり、第4図の複屈折による成
分13がいかに大きいものであるかが理解できる。しか
もこの温度範囲は液晶が最も高速に応答する温度範囲と
ほぼ一致しておりこの温度範囲を避けて、液晶をシャッ
タとして使用することはできない。
44℃〜53℃の温度範囲である。しかも、このピーク
値は、上述の第2回出)で示す、オン駆動時の出射光量
の15%を越えるものであり、第4図の複屈折による成
分13がいかに大きいものであるかが理解できる。しか
もこの温度範囲は液晶が最も高速に応答する温度範囲と
ほぼ一致しておりこの温度範囲を避けて、液晶をシャッ
タとして使用することはできない。
また、第3図(b)の9aで示されるように液晶分子の
ホメオトロピック配向からのズレに伴う2色性染料分子
のズレによる透過光量変化は、第8図の32に示すよう
に温度に対して安定であり、その大きさも小さく、第2
図(a)で示すズレの無い時と同程度であり、特に問題
にならない。
ホメオトロピック配向からのズレに伴う2色性染料分子
のズレによる透過光量変化は、第8図の32に示すよう
に温度に対して安定であり、その大きさも小さく、第2
図(a)で示すズレの無い時と同程度であり、特に問題
にならない。
従って2本発明では第1図に示す如く、出射光側に、前
述の複屈折による成分24を吸収すべく。
述の複屈折による成分24を吸収すべく。
入射側の偏光板22の偏光方向と平行な偏光方向29を
有する偏光板23を挿入している。この偏光板23によ
り1複屈折による成分24を吸収することによって出射
光28は微量の漏れ光のみとなる。
有する偏光板23を挿入している。この偏光板23によ
り1複屈折による成分24を吸収することによって出射
光28は微量の漏れ光のみとなる。
一方、液晶光シャッタ16のオン時の動作モデルは図示
していないが、第2図(b)より理解されるよう、出射
光が振動方向と平行な偏光方向を有する図示しないもう
1枚の偏光板により、偏光板の平行透過重分だけ減衰さ
れ出力される。この平行透過率はほぼ85%であり、充
分実用的な値である。
していないが、第2図(b)より理解されるよう、出射
光が振動方向と平行な偏光方向を有する図示しないもう
1枚の偏光板により、偏光板の平行透過重分だけ減衰さ
れ出力される。この平行透過率はほぼ85%であり、充
分実用的な値である。
本発明による液晶光シャッタ16の構成と従来の液晶光
シャッタの構成による電気光学応答特性を第7図(b)
〜(d+に示す。
シャッタの構成による電気光学応答特性を第7図(b)
〜(d+に示す。
ここで、同図(b)は液晶光シャッタの開閉指示でオン
とそれに続く4つのオフを示している。また。
とそれに続く4つのオフを示している。また。
同図(C)は従来の液晶光シャフタ、同図(d)は本発
明による液晶光シャッタ16の電気光学応答を示すもの
である。
明による液晶光シャッタ16の電気光学応答を示すもの
である。
従来の液晶光シャッタではオフレベルが不安定で、特に
温度に対して敏感であるが2本発明の液晶光シャッタで
はオフ時の光透過率レベルが非常に安定となり、その上
、シャッタオフ時の出射光が減少したため、従来に比べ
てオン/オフ比が約15%程向上することができる。
温度に対して敏感であるが2本発明の液晶光シャッタで
はオフ時の光透過率レベルが非常に安定となり、その上
、シャッタオフ時の出射光が減少したため、従来に比べ
てオン/オフ比が約15%程向上することができる。
尚、出射光側に設置する偏光板23は全体の特性を考慮
して、偏光度は幾分低いが透過率の高いものを選択して
、液晶光シャフタのオン時の光量低下を補うことや、薄
い偏光板、あるいはUVカフト効果のないものを使うこ
とも可能である。また、状況によっては、入射光側の偏
光板22に対して、3j!当な角度を付けても良い。
して、偏光度は幾分低いが透過率の高いものを選択して
、液晶光シャフタのオン時の光量低下を補うことや、薄
い偏光板、あるいはUVカフト効果のないものを使うこ
とも可能である。また、状況によっては、入射光側の偏
光板22に対して、3j!当な角度を付けても良い。
以上詳細に説明したように本発明によれば、液晶セルの
出射光側にも偏光板を設けことにより。
出射光側にも偏光板を設けことにより。
各マイクロシャッタが連続オフ時、漏光が減少し。
単発オフと連続オフとで漏光レベルが同じになり。
オフ動作時の繰り返し特性が安定化する。また。
漏光が減じたためオン/オフ比が15%程度向上し。
記録画像の細線の印字が鮮明となり画質が向上する。
第1図は本発明の液晶光シャッタの要部構成図。
第2図+8)、 (b)は従来の液晶光シャッタの要部
構成図。 第3図(al、 (blは液晶分子の動作構成図。 第4図は従来の液晶光シャッタの要部構成図。 第5図は本発明の液晶光シャッタを用いた記録装置の構
成図。 第6図は液晶光シャッタの構成図。 第7図+8)は2周波駆動の信号構成図。 第7図(b)〜(d)は光透過率レベル。 第8図は液晶セルの漏光量特性図である。 8・・・ホモジニアス配向。 9・・・ホメオトロピック配向。 9a、11 ・・・ズレ。 16・・・液晶光シャッタ。 20・・・マイクロシャッタ。 21・・・液晶セル。 22.23・・・偏光板。 特許 出願人 カシオ計算機株式会社同 上
カシオ電子工業株式会社代理人弁理士 大
菅 義 之第3図 第7図 第8図 温度1″’c)
構成図。 第3図(al、 (blは液晶分子の動作構成図。 第4図は従来の液晶光シャッタの要部構成図。 第5図は本発明の液晶光シャッタを用いた記録装置の構
成図。 第6図は液晶光シャッタの構成図。 第7図+8)は2周波駆動の信号構成図。 第7図(b)〜(d)は光透過率レベル。 第8図は液晶セルの漏光量特性図である。 8・・・ホモジニアス配向。 9・・・ホメオトロピック配向。 9a、11 ・・・ズレ。 16・・・液晶光シャッタ。 20・・・マイクロシャッタ。 21・・・液晶セル。 22.23・・・偏光板。 特許 出願人 カシオ計算機株式会社同 上
カシオ電子工業株式会社代理人弁理士 大
菅 義 之第3図 第7図 第8図 温度1″’c)
Claims (4)
- (1)液晶剤と2色性染料との混合物を2枚の透明基板
間に封入し電界により光の透過を制御するゲスト・ホス
ト形液晶光シャッタにおいて、前記光の入射側と出射側
にそれぞれ偏光板を備えていることを特徴とする液晶光
シャッタ。 - (2)前記偏光板はそれぞれ偏光方向が平行であること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の液晶光シャッ
タ。 - (3)前記偏光方向は前記液晶剤の配向処理方向と平行
であることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の液
晶光シャッタ。 - (4)前記液晶剤は所定周波数の電界印加により誘電異
方性の反転する液晶剤であり、前記光の透過を制御する
電界は前記液晶剤の誘電異方性を0とする周波数よりも
高い周波数成分を含んでいることを特徴とする特許請求
の範囲第1項乃至第3項記載の液晶光シャッタ。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60034135A JPS61193129A (ja) | 1985-02-22 | 1985-02-22 | 液晶光シヤツタ |
KR1019850009932A KR860006716A (ko) | 1985-02-22 | 1985-12-28 | 액정광(液晶光)샷터 |
GB8600148A GB2171533B (en) | 1985-02-22 | 1986-01-06 | Liquid crystal light shutter |
FR868600346A FR2578064B1 (fr) | 1985-02-22 | 1986-01-13 | Obturateur de lumiere a cristaux liquides |
DE19863600837 DE3600837A1 (de) | 1985-02-22 | 1986-01-14 | Fluessigkristall-lichtverschluss |
US07/220,953 US4893904A (en) | 1985-02-22 | 1988-06-21 | Liquid crystal light shutter |
Applications Claiming Priority (1)
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