(57)【要約】【課題】駆動電圧ＯＦＦ時のＴＮ型液晶パネルの応答性を高速化する。【解決手段】ＴＮ型液晶パネル３７を、第１及び第２透明基板４５，４６と、素子電極４７と、共通電極４８と、第１及び第２偏光板５０，５１と、第１及び第２配向膜５６，５７と、球状スペーサ５９と、ネマティック液晶６０とから構成する。ネマティック液晶６０として４．５μｍの自然ねじれピッチを有する液晶を用いる。両基板４５，４６間に直径２．０μｍ以下の球状スペーサ５９を配置して、ネマティック液晶６０の層厚を２．０μｍ以下に調整する。ネマティック液晶６０の液晶分子６４が７０°のツイスト角度でツイスト配向されるように、第１及び第２配向膜５６，５７に配向処理を施す。これにより、駆動電圧ＯＦＦ時のＴＮ型液晶パネル３７の応答性を高速化することができる。【選択図】図４
2007147846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する面に電極が形成されている一対の透明基板と、前記一対の透明基板間に封入されたネマティック液晶と、前記ネマティック液晶を挟み込むように配置され、互いの偏光軸が交差している一対の偏光板と、前記一対の透明基板間に設けられ、前記ネマティック液晶の層厚を一定に保つ層厚保持部材と、前記一対の透明基板の前記互いに対向する面に設けられ、前記一対の透明基板間で前記ネマティック液晶の液晶分子をツイスト配向させる配向膜とを有するＴＮ型液晶パネルにおいて、
前記ネマティック液晶の自然ねじれピッチをＰとし、
前記ネマティック液晶の前記自然ねじれピッチ１μｍあたりの自然ねじれ角度をθ１  ＝３６０／Ｐ（°／μｍ）とし、
前記ネマティック液晶の液晶分子を前記ツイスト配向させる際のツイスト角度をθＴ  （°）とし、
前記ネマティック液晶の層厚をｄ（μｍ）とし、
前記ツイスト角度の前記層厚１μｍあたりのツイスト角度をθ２  ＝θＴ  ／ｄ（°／μｍ）としたときに、
２２≦θ１  −θ２  ≦７０（°／μｍ）を満たすとともに、
７２≦θ１  ≦１２０（°／μｍ）及び２０≦θ２  ≦５７（°／μｍ）を満たすことを特徴とするＴＮ型液晶パネル。
【請求項２】
前記層厚保持部材は、前記ネマティック液晶の層厚を２μｍ以下に保持することを特徴とする請求項１記載のＴＮ型液晶パネル。
【請求項３】
前記配向膜は、前記ネマティック液晶の液晶分子を４０°以上８０°以下のツイスト角度でツイスト配向させることを特徴とする請求項１または２記載のＴＮ型液晶パネル。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１項記載の液晶パネルを備えた液晶シャッタであって、
前記電極は、前記一対の透明基板の前記互いに対向する面の一方にライン状に形成された複数のシャッタ素子電極と、他方の前記複数のシャッタ素子電極に対向する位置に形成された共通電極とから構成されるとともに、
前記複数のシャッタ素子電極及び前記共通電極の間に形成され、両電極間に印加される駆動電圧のオン・オフに応じて光を遮光する遮光状態、及び光を透過する透過状態に個々に切替可能な複数のシャッタ素子からなるシャッタアレイと、
前記複数の画素以外の領域からの光漏れを防ぐマスク部材とを備えることを特徴とする液晶シャッタ。
【請求項５】
請求項４記載の液晶シャッタと、前記液晶シャッタを介して感光材料に光を照射する光源ユニットとからなる露光ヘッドを有することを特徴とするプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の透明基板間にツイスト配向されたネマティック液晶が封入されているＴＮ型液晶パネル、及びこの液晶パネルを備える液晶シャッタ、並びにこの液晶シャッタを備えるプリンタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラ付き携帯電話機などで撮影された画像を屋外でプリント可能な簡易プリンタが発売されている。簡易プリンタは、カメラ付き携帯電話機から赤外線通信で送信されてくる画像データを受信して画像をプリントする。このような簡易プリンタとしては、光源ユニット及び液晶シャッタからなる露光ヘッドを用いて感光材料上に画像を露光するタイプのものが良く知られている（特許文献１及び２参照）。
【０００３】
液晶シャッタとしては、一対の透明基板間にツイスト配向されたネマティック液晶が封入されたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶パネルが用いられる。この液晶パネルは、両透明基板の互いに対向する面の一方にライン状に形成された複数のシャッタ素子電極（個別電極）と、他方に形成された共通電極（コモン電極）とを備えている。そして、液晶パネルには、両電極間に形成される液晶シャッタ素子をライン状に配列したシャッタアレイが形成されている（特許文献３参照）。
【０００４】
シャッタアレイの各画素は、両電極間に印加される駆動電圧のオン・オフで遮光状態及び光透過状態に個々に切り替えられる。これにより、光源ユニットから照射される光を選択的に感光材料に露光させることができる。従って、露光ヘッド及び感光材料を副走査方向に相対的に移動させながら、プリントする画像の１ライン分の画像データに基づいて各画素を個々に切替制御することで、主走査方向のライン画像が１ラインずつ順次露光される。
【０００５】
上述のような露光ヘッドを備える簡易プリンタにおいても、そのプリント速度を速くすることが求められている。このため、液晶シャッタの各画素の動作速度、つまり、ＴＮ型液晶パネルの応答性を高速化させることが求められている。そこで、例えば特許文献４及び５に記載されているように、ネマティック液晶の代わりに強誘電性液晶や反強誘電性液晶などの高速応答性を有する液晶を用いる方法がある。また、例えば特許文献６に記載されているように、ネマティック液晶の層厚を狭くすることで液晶の応答性を高速化する方法も知られている。
【特許文献１】特開平２−１６９２７０号公報（第３頁、第４図参照）
【特許文献２】特開平８−２２７１１３号公報（第６頁参照）
【特許文献３】特開２００３−２２８０５４号公報（第７頁、第５図参照）
【特許文献４】特開平５−１２７２１９号公報（第４頁参照）
【特許文献５】特開平１１−１２５７０号公報（第３頁参照）
【特許文献６】特開２００１−２９０１２１号公報（第４頁参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記特許文献４及び５に記載されているように、ネマティック液晶の代わりに強誘電性または反強誘電性液晶を用いることで液晶パネルの応答性を高速化することができるが、これら強誘電性及び反強誘電性液晶は液晶分子の配向制御が困難である。その結果、ＴＮ型液晶パネルの製造よりも高い製造技術が必要になるので、液晶パネル及び液晶シャッタの製造コストが高くなってしまう。
【０００７】
また、前記特許文献６に記載されているように、ネマティック液晶の層厚を狭くすることで駆動電圧ON時のＴＮ液晶パネルの応答性は高速化される。これに対して、駆動電圧ＯＦＦ時のＴＮ型液晶パネルの応答性は、層厚を狭くすることで従来よりは改善するが、その応答時間は最速でも５ｍｓｅｃ程度である。このため、ネマティック液晶の層厚を狭くするだけでは、駆動電圧ＯＦＦ時のＴＮ型液晶パネルの応答性のさらなる高速化を図ることは困難である。
【０００８】
本発明は上記問題を解決するためのものであり、特に駆動電圧ＯＦＦ時の応答性の高速化を図ったＴＮ型液晶パネル、及びこの液晶パネルを備える液晶シャッタ、並びにこの液晶シャッタを備えるプリンタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のＴＮ型液晶パネルは、互いに対向する面に電極が形成されている一対の透明基板と、前記一対の透明基板間に封入されたネマティック液晶と、前記ネマティック液晶を挟み込むように配置され、互いの偏光軸が交差している一対の偏光板と、前記一対の透明基板間に設けられ、前記ネマティック液晶の層厚を一定に保つ層厚保持部材と、前記一対の透明基板の前記互いに対向する面に設けられ、前記一対の透明基板間で前記ネマティック液晶の液晶分子をツイスト配向させる配向膜とを有するＴＮ型液晶パネルにおいて、前記ネマティック液晶の自然ねじれピッチをＰとし、前記ネマティック液晶の前記自然ねじれピッチ１μｍあたりの自然ねじれ角度をθ１  ＝３６０／Ｐ（°／μｍ）とし、前記ネマティック液晶の液晶分子を前記ツイスト配向させる際のツイスト角度をθＴ  （°）とし、前記ネマティック液晶の層厚をｄ（μｍ）とし、前記ツイスト角度の前記層厚１μｍあたりのツイスト角度をθ２  ＝θＴ  ／ｄ（°／μｍ）としたときに、２２≦θ１  −θ２  ≦７０（°／μｍ）を満たすとともに、７２≦θ１  ≦１２０（°／μｍ）及び２０≦θ２  ≦５７（°／μｍ）を満たすことを特徴とする。
【００１０】
前記層厚保持部材は、前記ネマティック液晶の層厚を２μｍ以下に保持することが好ましい。また、前記配向膜は、前記ネマティック液晶の液晶分子を４０°以上８０°以下のツイスト角度でツイスト配向させることが好ましい。
【００１１】
本発明は、請求項１ないし３いずれか１項記載の液晶パネルを備えた液晶シャッタであって、前記電極は、前記一対の透明基板の前記互いに対向する面の一方にライン状に形成された複数のシャッタ素子電極と、他方の前記複数のシャッタ素子電極に対向する位置に形成された共通電極とから構成されるとともに、前記複数のシャッタ素子電極及び前記共通電極の間に形成され、両電極間に印加される駆動電圧のオン・オフに応じて光を遮光する遮光状態、及び光を透過する透過状態に個々に切替可能な複数のシャッタ素子からなるシャッタアレイと、前記複数の画素以外の領域からの光漏れを防ぐマスク部材とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明のプリンタは、請求項４記載の液晶シャッタと、前記液晶シャッタを介して感光材料に光を照射する光源ユニットとからなる露光ヘッドを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＴＮ型液晶パネルは、一定の間隔に保たれている一対の透明基板間に封入されれているネマティック液晶の自然ねじれピッチをＰとし、前記ネマティック液晶の前記自然ねじれピッチ１μｍあたりの自然ねじれ角度をθ１  ＝３６０／Ｐ（°／μｍ）とし、前記一対の透明基板に設けられた配向膜により前記ネマティック液晶の液晶分子がツイスト配向される際のツイスト角度をθＴ  （°）とし、前記ネマティック液晶の層厚をｄ（μｍ）とし、前記ツイスト角度の前記層厚１μｍあたりのツイスト角度をθ２  ＝θＴ  ／ｄ（°／μｍ）としたときに、２２≦θ１  −θ２  ≦７０（°／μｍ）を満たすとともに、７２≦θ１  ≦１２０（°／μｍ）及び２０≦θ２  ≦５７（°／μｍ）を満たすようにしたので、特に駆動電圧ＯＦＦ時の液晶パネルの応答性を従来よりも高速化することができる。その結果、ネマティック液晶の代わりに強誘電性または反強誘電性液晶などを用いる必要が無くなるので、液晶パネルの製造コストを低く抑えることができる。また、既存の製造設備で製造可能であるため、新たな設備導入を行う必要がなくなるという利点もある。
【００１４】
また、前記ネマティック液晶の層厚を２μｍ以下に保持しつつ、前記ネマティック液晶の液晶分子を４０°以上８０°以下のツイスト角度でツイスト配向させるようにしたので、液晶パネルの応答性をより高速化することができる。
【００１５】
本発明の液晶シャッタは、前記ＴＮ型液晶パネルを備えるようにしたので、強誘電性または反強誘電性液晶型の液晶パネルから構成される従来の液晶シャッタよりも低い製造コストで製造することができる。
【００１６】
本発明のプリンタは、前記液晶シャッタと光源ユニットとからなる露光ヘッドを備えるようにしたので、同様に従来よりも製造コストを低く抑えることができる。また、プリント速度を速くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明を実施した簡易プリンタ１０の概略図である。簡易プリンタ１０は、カメラ付き携帯電話機（図示せず）等で撮影された画像をプリントするものであり、屋外にも携帯できるように小型化されている。この簡易プリンタ１０は、大別して筐体１１と、フイルムパック装填室１２と、展開ローラ１３と、露光ヘッド１４と、ヘッド移動機構１５と、プリンタ１０を駆動する電池（図示せず）とから構成される。フイルムパック装填室１２には、フイルムパック１８が収納される。
【００１８】
筐体１１には、図示しない操作部、ディスプレイ、及び赤外線受信センサなどの他に、排出口１７が設けられている。操作部（図示せず）は、電源ボタンや焼き増しボタンなどから構成される。ディスプレイ（図示せず）には、例えばプリント残枚数などが表示される。赤外線受信センサ（図示せず）は、カメラ付き携帯電話機（図示せず）より赤外線通信で送信されてくる画像データを受信する。排出口１７からは、詳しくは後述するが画像のプリントが完了したインスタントフイルム（以下、単にフイルムという）１８ａが排出される。
【００１９】
フイルムパック１８は、筐体１１内に設けられた図示しないパック装填室に装填される。このフイルムパック１８には、フイルム１８ａが例えば１０枚収納されている。フイルムパック１８の上面には、フイルム１８ａの露光面を露呈させる露光開口２０が形成されている。また、フイルムパック１８内には、露光済みのフイルム１８ａを排出する排出機構（図示せず）が設けられている。露光済みのフイルム１８ａは、フイルムパック１８の排出口１７側の側面に形成された排出口２１より排出される。
【００２０】
フイルム１８ａは、所謂モノシートタイプのフイルムである。このフイルム１８ａの排出口２１側の先端部には、図示は省略するが、現像液を内包する現像液ポッドが設けられている。現像液ポッド（図示せず）は、フイルム１８ａが排出口２１より排出される際に、この排出口２１の近傍に配置された展開ローラ１３によって押し潰される。これにより、現像液がフイルム１８ａの露光面に展開され、露光済みの画像が現像される。
【００２１】
露光ヘッド１４は、詳しくは後述するが、プリントする画像の１ライン分の画像データに基づいて、フイルム１８ａの露光面に主走査方向（フイルム幅方向）のライン画像を露光する。この露光ヘッド１４は、ヘッド移動機構１５により露光面に対して平行、且つ主走査方向に直交する副走査方向にスライド移動自在に保持されている。
【００２２】
ヘッド移動機構１５は、露光ヘッド１４を保持するヘッド保持カバー２４と、回転軸２５と、ガイド軸２６と、ヘッド移動用モータ（以下、単にモータという）２７とから構成される。回転軸２８は、副走査方向に延び、筐体１１の内壁に回動自在に取り付けられている。この回転軸２８は、周面にネジ溝が形成されており、露光ヘッド１４の一端部に形成された図示しないネジ孔に螺合している。また、露光ヘッド１４の他端部には、回転軸２５に対して平行なガイド軸２６が挿通される貫通孔が形成されている。
【００２３】
回転軸２５には、図示しない駆動連結機構を介してモータ２７が連結されている。このモータ２７の回転を制御することで、露光ヘッド１４が副走査方向に移動される。これにより、露光ヘッド１４は、フイルム１８ａの露光面の副走査方向一端と対向する露光開始位置から、副走査方向他端と対向する露光終了位置まで移動される。フイルム露光時には、ヘッド移動機構１５が露光ヘッド１４を露光開始位置から露光終了位置に向けて１ラインずつ移動させつつ、露光ヘッド１４がライン画像をフイルム１８ａに順次露光することで、露光面全体に画像（潜像）が形成される。
【００２４】
図２は、露光ヘッド１４の分解斜視図である。この露光ヘッド１４は、光源ユニット３０と、液晶シャッタ３１と、セルフォックレンズ（登録商標）［以下、単にレンズという］３２とから構成される。この光源ユニット３０は、２個の発光部３４と、主走査方向に延びたライトガイド（導光部材）３５とから構成されている。
【００２５】
発光部３４は、ライトガイド３５の両端部に取り付けられており、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に発光するＬＥＤ（図示せず）を備えている。そして、発光部３４は、ライトガイド３５に向けてＲ光、Ｇ光、Ｂ光を順次照射する。ライトガイド３５は、発光部３４より照射された光をフイルム１８ａの露光面に向けてほぼ均一な光量で照射する。このライトガイド３５より照射される光は、後述する液晶シャッタ３１により光量が調整された後、レンズ３２を介してフイルム１８ａの露光面に照射される。
【００２６】
液晶シャッタ３１は、本発明のＴＮ型液晶パネル３７と、この液晶パネル３７を保持するパネル保持基板３８とから構成される。ＴＮ型液晶パネル３７は、主走査方向にライン状に配列された複数の液晶シャッタ素子（以下、単にシャッタ素子という）３９からなるシャッタアレイ４０を有している。また、ＴＮ型液晶パネル３７のシャッタアレイ４０以外の領域は、金属または有機薄膜からなるマスク４１（以下、単にマスクという）［図４参照］で遮光されている。
【００２７】
各シャッタ素子３９は、詳しくは後述するが、ライトガイド３５より照射される光を透過させる光透過状態と、照射される光を遮光する遮光状態とに切替可能である。このため、各シャッタ素子３９を１ライン分の画像データに基づいて個々に切替制御して、各シャッタ素子３９のシャッタ速度を調整することで、各シャッタ素子３９を透過する光の光量を調整することができる。これにより、発光部３４からＲ光、Ｇ光、Ｂ光が順次照射される度にシャッタアレイ４０の各シャッタ素子３９を切替制御することで、画像データに応じた階調を有するライン画像がフイルム１８ａに露光される。本実施形態では、シャッタ素子３９は４８０個設けられており、４８０ドットのライン画像が露光される。そして、このライン画像を副走査方向に６４０ライン分露光することで、６４０×４８０の画像（潜像）がフイルム１８ａの露光面に形成される。
【００２８】
図３はＴＮ型液晶パネル３７の斜視図を示したものであり、図４は図３中のＴＮ型液晶パネル３７のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図を示したものである。このＴＮ型液晶パネル３７は、第１及び第２透明基板４５，４６と、シャッタ素子電極（以下、単に素子電極という）４７と、共通電極４８と、第１及び第２偏光板５０，５１と、第１及び第２絶縁膜５３，５４と、第１及び第２配向膜５６，５７と、シール材５８と、球状スペーサ５９と、ネマティック液晶６０とから構成される。
【００２９】
第１透明基板４５は、ライトガイド３５より光が入射される側の基板であり、第２透明基板４６は、入射した光が出射される側の基板である。これら両透明基板４５，４６は、ソーダライムガラスなどの素材で形成されている。両透明基板４５，４６の互いに対向する面（以下、内面という）の一方には複数の素子電極４７が形成され、他方には共通電極４８が形成されている。また、第１透明基板４５の外面には第１偏光板５０が貼り付けられ、第２透明基板４６にも同様に第２偏光板５１が貼り付けられている。
【００３０】
素子電極４７及び共通電極４８は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなる薄膜状の透明電極であり、それぞれ真空蒸着法やスパッタリング法などを用いて形成される。これら両電極４７，４８は、図示しない配線を介してパネル保持基板３８に実装されている液晶駆動用ＩＣ６２に接続されている（図２参照）。
【００３１】
素子電極４７は主走査方向に沿って約１００μｍピッチ（電極幅８０μｍ）で４８０個形成され、共通電極４８は各素子電極４７に対向する位置に形成されている。これにより、両電極４７，４８の間でのみ後述するネマティック液晶６０に駆動電圧を印加することができる。つまり、この素子電極４７が設けられている位置が上述のシャッタ素子３９となる。また、本実施形態では、共通電極４８上に真空蒸着法などで上述のマスク４１が形成されており、シャッタ素子３９（シャッタアレイ４０）以外の領域からの光の漏れを防止している。
【００３２】
第１偏光板５０は偏光子であり、第２偏光板５１は検光子である。そして、第１偏光板５０の第１偏光軸と、第２偏光板５１の第２偏光軸とは互いに直交した直交ニコル状態になっている（図８参照）。
【００３３】
素子電極４７、共通電極４８及びマスク４１上には、これらを覆うようにＳｉＯ  ２等からなる第１及び第２絶縁膜５３，５４が形成されている。そして、第１、第２絶縁膜５３，５４上には、第１及び第２配向膜５６，５７が形成されている。
【００３４】
第１及び第２配向膜５６，５７は、ポリイミドなどから形成されている。これら両配向膜５６，５７には、その表面にラビング法や真空蒸着法等による配向処理が施されている。以下、第１配向膜５６に施される配向処理の方向を第１配向処理方向と定義し、第２配向膜５７に施される配向処理の方向を第２配向処理方向と定義する。ネマティック液晶６０の液晶分子６４は、第１配向膜５６に近接するものが第１配向処理方向に対してほぼ平行に配向され、第２配向膜５７に近接するものが第２配向処理方向に対してほぼ平行に配向される（図８参照）。
【００３５】
ＴＮ型液晶パネル３７では、第１配向膜５６の第１配向処理方向と、第２配向膜５７の第２配向処理方向とを異ならせている。このため、液晶分子６４は、駆動電圧ＯＦＦ時に配向方向（分子長軸方向）が両透明基板４５，４６にほぼ平行で、且つ配向方位が両透明基板４５，４６の一方から他方に向かうに従い次第にねじれる、所謂ツイスト配向される。そして、第１配向処理方向と第２配向処理方向とのなす角度が液晶分子６４のツイスト角度θ  Ｔ（ねじれ角度）になる（図８参照）。なお、具体的な配向方向、ツイスト角度θ  Ｔについては、後述するのでここでは説明を省略する。
【００３６】
両透明基板４５，４６は、熱硬化性エポキシ樹脂等からなるシール材５８によって貼り合わされる。そして、これら両透明基板４５，４６、及びシール材５８により形成される空間にネマティック液晶６０が既知の充填方法で充填され、封入される。この際に、第１透明基板４５と第２透明基板４６とのギャップ、つまり、ネマティック液晶６０の層厚ｄは、両透明基板４６，４７の間に配置された複数の球状スペーサ（以下、単にスペーサという）５９によって調整される。このスペーサ５９は、本発明の層厚保持部材に相当するものであり、液晶パネル３７の全面に散布される。なお、スペーサの形状は球状タイプに限定されるものではなく、例えば円柱形状のものを用いてもよい。また、スペーサ５９を液晶パネル３７の全面に散布する代わりに、層厚ｄ相当のスペーサをシール材５８に混ぜることで、ネマティック液晶６０の層厚の大きさを調整するようにしてもよい。
【００３７】
ネマティック液晶６０は、液晶分子６４の長軸方向の誘電率が短軸方向の誘電率よりも高くなる、所謂正の誘電異方性を有するものが用いられる。なお、使用されるネマティック液晶６０としては、常温で液晶状態となり、且つ液晶状態となる温度範囲が広い液晶を用いることが好ましい。さらに、詳しくは後述するが、本実施形態ではネマティック液晶６０として、３．０μｍ以上５．０μｍ以下の自然ねじれピッチを有するものが用いられる。なお、図中の液晶分子６４は、分子の配向を説明するためのものであり、実際の形状及び大きさを表したものではない。
【００３８】
図５に示すように、ネマティック液晶６０の各液晶分子６４は、電圧無印加時には上述した通りツイスト配向される。ＴＮ型液晶パネル３７に照射された光は、第１偏光板５０を透過して第１偏光軸に対して平行な偏光方向の直線偏光となる。この直線偏光がネマティック液晶６０に入射すると、この直線偏光が液晶６０を通過する過程で偏光方向が液晶分子６４のツイスト配向状態に従って捩れる。そして、液晶６０を透過した直線偏光は、第２偏光板５１を透過して第２偏光軸に対し平行な偏光方向の直線偏光となった後、液晶パネル３７より出射される。周知のように、第１偏光軸と第１配向処理方向とのなす角度、及び第２偏光軸と第２配向処理方向とのなす角度が小さいほど、ＴＮ型液晶パネル３７を透過する光の透過量（透過光強度）が大きくなる。
【００３９】
上述したように、ネマティック液晶６０は正の誘電異方性を有している。従って、図６に示すように、素子電極４７及び共通電極４８間に駆動電圧が印加されると、素子電極４７上にある液晶分子６４は電圧印加方向に配向（垂直配向）される。このような状態で、第１偏光軸に対して平行な偏光方向の直線偏光が液晶６０に入射すると、この直線偏光はその偏光方向が捩れることなくそのまま液晶６０を透過する。上述したように、第１偏光板５０と第２偏光板５１とは直交ニコル状態になっているので、液晶６０を透過した直線偏光は第２偏光板５１で遮光される。
【００４０】
このように、両電極４７，４８間に印加される駆動電圧のＯＮ・ＯＦＦを制御することで、ネマティック液晶６０に入射する光の透過・遮断を制御することができる。つまり、複数の素子電極４７及び共通電極４８の間に印加される駆動電圧のＯＮ・ＯＦＦを個々に制御することで、シャッタアレイ４０の各シャッタ素子３９を個々に遮光状態と光透過状態とに切り替えることができる。上述したように、各シャッタ素子３９における遮光状態と光透過状態との切り替えを高速化することで、簡易プリンタ１０のプリント速度を高速化することができる。このため、ＴＮ型液晶パネル３７の応答性を高速化、つまり、ネマティック液晶６０の液晶分子６４をツイスト配向状態から垂直配向状態に配向、及び垂直配向状態からツイスト配向状態に配向させるのに必要な応答時間を短くする。
【００４１】
具体的に、ＴＮ型液晶パネル３７の応答性を高速化するために下記の２点の調整を行う。
・  ネマティック液晶６０の層厚ｄ（図４参照）の大きさを２μｍ以下に調整。
・  （１）の層厚ｄに応じたネマティック液晶６０のツイスト角度θＴ  （図８参照）、及びネマティック液晶６０の自然ねじれピッチＰの組み合せの最適化。
【００４２】
ツイスト配向されている液晶分子６４は、駆動電圧がＯＮされるとその捩れ構造を消失しながら垂直配向する。この駆動電圧ＯＮ時のネマティック液晶６０の応答時間は、層厚ｄを薄くすることで十分に短くすることができる。このため、（１）のように層厚ｄを２μｍ以下に調整する。具体的に、本実施形態では層厚ｄを１．６μｍに調整している。この層厚ｄは、スペーサ５９の直径の大きさによって決定される（図４参照）。従って、ＴＮ型液晶パネル３７を製造する際に直径が１．６μｍのスペーサ５９を使用することで、層厚ｄを１．６μｍに調整することができる。この際に、駆動電圧ＯＦＦ時の応答時間は、層厚ｄを狭くするだけでは５ｍｓｅｃ程度にしか短くすることができない。
【００４３】
そこで、駆動電圧ＯＦＦ時のＴＮ型液晶パネル３７の応答性を高速化するために、（２）のようにネマティック液晶６０の層厚ｄ（μｍ）と、ネマティック液晶６０のツイスト角度θＴ  （°）と、ネマティック液晶６０の自然ねじれピッチＰ（μｍ）との組み合せを最適化する。駆動電圧ＯＦＦ時のネマティック液晶６０の応答時間、つまり、液晶分子６４のツイスト配向が完了するまでの時間は、各液晶分子６４に付与される戻りトルクを層厚ｄに応じて最適化することで短くできる。この戻りトルクは、ツイスト角度θＴ  及び自然ねじれピッチＰによって決定される。ここで、自然ねじれピッチとは、液晶分子６４が外部の影響なしに３６０°捻れるのに必要とする距離である。
【００４４】
以下、具体的に層厚ｄ及びツイスト角度θＴ  の組み合わせを求める方法について説明する。ネマティック液晶６０の自然ねじれピッチをＰ（μｍ）としたときに、このネマティック液晶６０の自然ねじれピッチ１μｍあたりの自然ねじれ角度をθ１  ＝３６０／Ｐ（°／μｍ）と定義する。また、ツイスト角度θＴ  の層厚１μｍあたりのツイスト角度をθ  ２＝θＴ  ／ｄ（°／μｍ）と定義する。そして、θ１  及びθ２  が下記式（Ａ）〜（Ｃ）を満たすように、層厚ｄ、ツイスト角度θ  Ｔ、及び自然ねじれピッチＰを適切に調整する。なお、上述したように、本実施形態では層厚ｄは２μｍ以下（１．６μｍ）であるので、この層厚ｄに応じた他のパラメータを下記式（Ａ）〜（Ｃ）で決定する。
（Ａ）２２≦θ１  −θ２  ≦７０（°／μｍ）
（Ｂ）７２≦θ１  ≦１２０（°／μｍ）
（Ｃ）２０≦θ２  ≦５７（°／μｍ）
【００４５】
上述の式（Ａ）〜（Ｃ）を用いることで、層厚ｄ（２μｍ以下）に応じたツイスト角度θ  Ｔ、及び自然ねじれピッチＰの大きさが決定される。具体的には、ツイスト角度θＴ  を４０°以上８０°以下、より好ましくは６５°以上７５°以下に調整する。また、自然ねじれピッチＰが、３．０μｍ以上５．０μｍ以下になるようにネマティック液晶６０の種類を決定する。そして、本実施形態では、層厚ｄが１．６μｍのときにツイスト角度θＴ  が７０°、自然ねじれピッチＰが４．５μｍになるようにしている。
【００４６】
ここで、従来のＴＮ型液晶パネルでは、電圧ＯＦＦ時にパネルを透過する光の透過量（透過率）やコントラスト比が最大になるように、第１偏光軸方向と第１配向処理方向とを一致させるとともに、第２偏光軸方向と第２配向処理方向とを一致させている。従って、従来ではツイスト角度θＴ  は９０°に調整されているのが通常である。これに対して、本実施形態ではツイスト角度θＴ  を９０°未満にしているので、光の透過量やコントラスト比は低下してしまう。この光の透過量やコントラスト比の低下は、ネマティック液晶６０としてより光透過性の高いものを用いることで補うことができる。または、若干の光の透過量やコントラスト比の低下を犠牲にして応答性を高速化させてもよい。
【００４７】
以下、図７及び図８を用いてツイスト角度θＴ  を７０°としたときの液晶分子６４の配向方向についで説明を行う。ここで、図７及び図８は、両者の関係を説明するためのＴＮ型液晶パネル３７の分解斜視図及び上面図である。なお、図７中では、図面の煩雑化を防止するために、第１及び第２偏光板５０，５１、第１及び第２配向膜５６，５７、及びネマティック液晶６０（液晶分子６４）以外の図示は省略している。
【００４８】
本実施形態では、副走査方向に対して平行な直線をＬとしたときに、第１偏光板５０の第１編光軸方向は、直線Ｌに対して図中反時計まわりにθＰ  ＝４５°傾けられている。また、第２偏光板５１の第２編光軸方向は、直線Ｌに対して図中反時計まわりにθＡ  ＝１３５°傾けられており、上述したように第１偏光軸方向と直交している。
【００４９】
第１配向膜５６の第１配向処理方向は、直線Ｌに対して図中反時計まわりにθＤ1＝５５°傾けられている。第２配向膜５７の第２配向処理方向は、直線Ｌに対して図中反時計まわりにθＤ２＝１２５°傾けられている。これにより、第１配向膜５６の近傍の液晶分子６４（１）は第１配向処理方向に対してほぼ平行に配向される。そして、第１配向膜５６側から第２配向膜５７に近づくに従い液晶分子６４（２〜Ｎ−１）の配向方向が次第に反時計方向に捩れて、第２配向膜５７の近傍の液晶分子３０（Ｎ）は第２配向処理方向に対してほぼ平行に配向される。これにより、液晶分子６４（１）の配向方向（第１配向処理方向）と、液晶分子６４（Ｎ）の配向方向（第２配向処理方向）とがなすツイスト角度θＴ  が７０°に調整される。
【００５０】
以上のように、本実施形態ではネマティック液晶６０の層厚ｄを１．６μｍに調整し、この液晶６０として自然ねじれピッチが４．５μｍのものを用いるとともに、液晶分子６４を７０°のツイスト角度θＴ  でツイスト配向させることで、駆動電圧ＯＦＦ時のＴＮ型液晶パネル３７の応答性が高速化される。具体的には後述するが、従来のＴＮ型液晶パネルの応答時間が１５〜２０ｍｓｅｃであるのに対して、本実施形態のＴＮ型液晶パネル３７では応答時間が２．５ｍｓｅｃ以下に短縮された。
【００５１】
次に、本実施形態の簡易プリンタ１０の作用について説明を行う。簡易プリンタ１０は、カメラ付き携帯電話機（図示せず）から赤外線通信で送信されてくる画像データを受信したら、プリント作業を開始する。最初に、ヘッド移動機構１５を駆動して露光ヘッド１４を上述の露光開始位置に移動させる。この移動が完了したら、光源ユニット３０の発光部３４よりＲ光、Ｇ光、Ｂ光がライトガイド３５に向けて順次照射される。ライトガイド３５に入射した光は、ほぼ均一な光量で液晶シャッタ３７に向けて照射される。
【００５２】
液晶シャッタ３７は、１ライン分の画像データに基づいて、ＴＮ型液晶パネル３７の各素子電極４７及び共通電極４８への駆動電圧の印加を個々に制御する。これにより、素子電極４７上にある液晶分子６４の配向が変化され、シャッタアレイ４０の各シャッタ素子３９が個々に光透過状態から遮光状態に切替制御される。つまり、画像データに基づき各シャッタ素子３９のシャッタ速度が調整され、各シャッタ素子３９を透過する光の光量が調整される。このように、発光部３４からＲ光、Ｇ光、Ｂ光が順次照射される度に、シャッタアレイ４０の各シャッタ素子３９を切替制御することで、画像データに応じた階調を有するライン画像がフイルム１８ａに露光される。
【００５３】
１ライン分のライン画像の露光が完了したら、ヘッド移動機構１５により露光ヘッド１４を露光終了位置に向けて１ライン分だけ移動させた後、露光ヘッド１４により次のライン画像をフイルム１８ａに露光させる。以下同様にして、露光ヘッド１４を露光終了位置に向けて１ラインずつ移動させつつ、露光ヘッド１４でライン画像を順次露光させる。これにより、フイルム１８ａの露光面全体に画像が露光される。
【００５４】
この際に、本実施形態では［θ１  −θ２  ］、θ１  、θ２  が、それぞれ２２≦［θ１  −θ２  ］≦７０（°／μｍ）、７２≦θ１  ≦１２０（°／μｍ）、２０≦θ２  ≦５７（°／μｍ）を満たすようにしたので、ＴＮ型液晶パネル３７の応答性を従来よりも高速化することができる。さらに、ネマティック液晶６０の層厚ｄ、自然ねじれピッチＰ、ツイスト角度θＴ  を、それぞれｄ≦２．０μｍ、３．０μｍ≦Ｐ≦５．０μｍ、４０°≦θＴ  ≦８０°を満たすようにすることで、液晶パネル３７の応答性をより高速化することができる。その結果、従来のように強誘電性液晶や反強誘電性液晶を用いることなく、安価なネマティック液晶を用いて高速応答性を有する液晶パネルを製造できる。これにより、液晶パネル、液晶シャッタ、及びこれらを備えるプリンタの製造コストを低くすることができる。また、簡易プリンタ１０のプリント時間を短縮することができる。
【００５５】
露光済みのフイルム１８ａは、フイルムパック１８の排出口２１より排出される。このときに、フイルム１８ａの現像液ポッド（図示せず）が展開ローラ１３によって押し潰され、現像液がフイルム１８ａの露光面に展開される。これにより、露光済みの画像が現像される。そして、現像液が展開されたフイルム１８ａは、筐体１１の排出口１７よりプリンタ１０外に排出される。カメラ付き携帯電話機（図示せず）で撮影した別の画像をプリントするときは、上述の処理を繰り返せばよい。
【００５６】
なお、上記実施形態では、シャッタアレイ４０が一列しか形成されていないが、本発明はこれに限定されるものではなく、シャッタアレイ４０を３列形成して、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の各光量を別個に調整するようにしてもよい。
【００５７】
なお、上記実施形態では、ＴＮ型液晶パネル３７の応答性をより高速化するために、ネマティック液晶６０の層厚ｄを２μｍ以下に調整しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、層厚ｄが２μｍ以上であってもよい。この場合も、［θ１  −θ２  ］、θ１  、θ２  が上記式（Ａ）〜（Ｃ）を満たすように、自然ねじれピッチＰ、ツイスト角度θＴ  の調整を行うことで、ＴＮ型液晶パネル３７の応答性を従来よりも高速化することができる。
【００５８】
また、上記実施形態では、電池駆動される簡易プリンタ１０に使用される液晶シャッタ３１を例に説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、露光ヘッドを備える各種プリンタや画像記録装置、プロジェクタ、ＣＲＴ、眼鏡等に使用される液晶シャッタにも本発明を適用することができる。
【００５９】
なお、上記実施形態では、液晶シャッタ３１に使用されるＴＮ型液晶パネル３７を例に説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、液晶ＴＶ、パーソナルコンピュータやデジタルカメラなどの液晶モニタなどに使用される各種ＴＮ型液晶パネルにも本発明を適用することができる。
【実施例】
【００６０】
次に本発明の効果を明確化するため、ネマティック液晶６０の層厚ｄ、この液晶６０の自然ねじれピッチＰ、及び液晶分子６４のツイスト角度θＴ  の３つのパラメータをそれぞれｄ≦２．０μｍ、３．０μｍ≦Ｐ≦５．０μｍ、４０°≦θＴ  ≦８０°を満たす範囲内で変えたときの応答時間（駆動電圧ＯＦＦ時）の測定を行った。
【００６１】
具体的には、層厚ｄを１．４μｍ、１．６μｍ、１．８μｍ、２．０μｍに調整した４つのＴＮ液晶パネル３７において、それぞれ［θ１  −θ２  ］を変えた場合の応答時間の測定を行った。なお、この測定を行う前に、液晶分子６４の配向不良や、駆動電圧ＯＮからＯＦＦ切り替え時に透過光量のオーバーシュートが発生しない［θ１  −θ２  ］の範囲を各パネル３７毎に予め求めておき、下記表１（層厚ｄ＝１．４μｍ）、表２（層厚ｄ＝１．６μｍ）、表３（層厚ｄ＝１．８μｍ）、表４（層厚ｄ＝２．０μｍ）にまとめた。
【００６２】
下記表１〜表４の各欄には、配向不良やオーバーシュートが発生していない場合には「○」を記入し、これらが発生している場合には「×」を記入した。
【００６３】
【表１】
2007147846.tif 000003
【００６４】
【表２】
2007147846.tif 000004
【００６５】
【表３】
2007147846.tif 000005
【００６６】
【表４】
2007147846.tif 000006
【００６７】
上記表１〜表４に基づき、配向不良やオーバーシュートが発生しない範囲で［θ１  −θ２  ］を変えながら各ＴＮ型液晶パネル３７毎の応答時間の測定を行った。図９は、層厚ｄの異なる各液晶パネル３７の［θ１  −θ２  ］と応答時間との関係を表したグラフである。この図９に示すように、ネマティック液晶６０の層厚ｄと［θ１  −θ２  ］との範囲を調整することで、液晶パネル３７の駆動電圧ＯＦＦ時の応答時間が約３．０ｍｓｅｃ以下に短縮されることが確認された。特に上記実施形態のように層厚ｄを１．６μｍに調整しつつ、［θ１  −θ２  ］の範囲を２０°以上７０°以下（３．０μｍ≦Ｐ≦５．０μｍ、及び４０°≦θＴ  ≦８０°）に調整することで、応答時間が２．５ｍｓｅｃ以下に短縮されることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】簡易プリンタの概略図である。
【図２】液晶シャッタの分解斜視図である。
【図３】ＴＮ型液晶パネルの斜視図である。
【図４】図３のＴＮ型液晶パネルのＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】駆動電圧無印加時の液晶分子の配向を説明するための説明図である。
【図６】駆動電圧無印加時の液晶分子の配向を説明するための説明図である。
【図７】ＴＮ型液晶パネルの分解斜視図であり、液晶分子の配向方向を説明するための図である。
【図８】ＴＮ型液晶パネルの上面図であり、液晶分子の配向方向を説明するための図である。
【図９】層厚ｄの異なる４種類のＴＮ型液晶パネルの［θ１  −θ２  ］と応答時間との関係を表したグラフである。
【符号の説明】
【００６９】
１０  簡易プリンタ
１４  露光ヘッド
３１  液晶シャッタ
３７  液晶パネル
３９  液晶シャッタ素子
４０  シャッタアレイ
４５，４６  第１及び第２透明基板
４７  シャッタ素子電極
４８  共通電極
５０，５１  第１及び第２偏光板
５６，５７  第１及び第２配向膜
５９  球状スペーサ
６０  ネマティック液晶
６４  液晶分子
【図１】
2007147846.tif 000007
【図２】
2007147846.tif 000008
【図３】
2007147846.tif 000009
【図４】
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【図５】
2007147846.tif 000011
【図６】
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【図７】
2007147846.tif 000013
【図８】
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【図９】
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