JP3523935B2 - 液晶シャッターおよびその駆動回路 - Google Patents

液晶シャッターおよびその駆動回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液晶シャッターを用いて
画像を感光部材に光書き込みするプリンタに関し、特に
カラー画像を形成するためのマトリクス状の液晶シャッ
ターの駆動方法および駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、複数の画素列を持つ液晶シャ
ッターにより、感光部材にカラー画像データを光書き込
みし、その画像を電子写真プロセスにより、紙に記録す
る技術が開発されている。図5は、このような技術を用
いるカラー光プリンタの概略図である。露光用光源1か
ら照射された光を、第1の光学系3、カラーフィルタ
4、液晶シャッター5、第2の光学系7にて画像データ
に合わせて光変調し、感光部材9にカラー光を時分割で
照射して露光を行うものである。ここで、カラーフィル
タ4は赤フィルタ41、緑フィルタ42、青フィルタ4
3から構成されている。また、液晶シャッター5は赤の
画像情報を光書き込みする複数の赤画素51と、それぞ
れ緑、青の画像情報を光書き込みする緑画素52、青画
素53から構成されている。
【0003】液晶シャッター5として複数の画素列を持
つ液晶パネルを採用した場合、その電極構成としては、
画素列毎の共通電極と、全ての画素から引き出される信
号印加用の電極を有する方式と、複数の走査電極と複数
の信号電極の交差部分をシャッターとして利用する方式
が考えられる。前者は容易に高いコントラスト比を得る
ことができるが、引出電極数が多いために開口率の低下
や駆動IC数が多い等の問題がある。これに対し、後者
は液晶シャッターを複数の走査電極と複数の信号電極と
により構成しているため引出電極が少なく、開口率の増
加、製造コストの低減、駆動IC数の減少等々多くの利
点を持っている。ところで、以下の説明で、後者の電極
構成の液晶パネルをマトリクス状の液晶パネル、この液
晶パネルを構成要素とする液晶シャッターをマトリクス
状の液晶シャッターと呼ぶことにする。
【0004】マトリクス状の液晶パネルの構成とその駆
動方法が特開平7−43669号公報に開示されている
が、図6、図7を用いて説明する。図6の走査電極T1
〜T3と信号電極S1〜S7は、2枚のガラス板の対向
面に形成されており、2枚のガラス基板の間には、液晶
が狭持されている。さらに、この2枚のガラス基板は図
示しない2枚の偏光板により挟まれており、例えばクロ
スニコルのスーパーツイステッドネマチック液晶のよう
に液晶の両端電極間に電圧を印加しない状態で透過、電
圧を印加した状態で遮蔽状態となるものである。
【0005】この構成の液晶シャッターにて感光部材上
にカラー画像情報を光書き込みするには、例えば図5に
示す様に走査電極T1上の画素からは赤色光が、走査電
極T2、T3からはそれぞれ緑色、青色の光が照射され
るように露光用の光学系を構成し、時分割で走査電極を
選択しながら変調された赤、緑、青の光にて感光部材を
露光する。さらに各走査電極は、他の走査電極が選択さ
れている間は光を通さないよう十分な遮蔽状態とされて
いる必要がある。信号電極には選択されている走査電極
上の画素の画像データに応じた露光状態となるような適
切な信号がそれぞれ印加されなければならない。
【0006】上記公報に示されている方法に基づいて、
図6における走査電極T2上の液晶画素に光書き込みを
する場合を考えると、図7に示されるような駆動信号に
より駆動される。すなわち、走査電極T2には図7
(a)に示すように振幅24Vの方形波を、走査電極T
1、T3には信号電極に印加される信号を十分キャンセ
ルできるように同図(b)に示す振幅72Vの方形波を
印加する。信号電極S1〜S7には同図(c)に示すよ
うに透過期間には同図(a)と同位相となり遮蔽期間に
は逆位相となる振幅24Vの信号をそれぞれ走査電極T
2上の画像データより作成し印加する。例えば信号電極
S3に図7(c)の信号を印加すると画素33の両端に
は同図(d)に示す電位差が、画素31、35の両端に
は同図(e)に示す電位差が生じることになる。つまり
走査電極T2上の画素の両端電位差は透過状態で0、遮
蔽状態で±24Vとなり、走査電極T1、T3上の画素
の両端電位差はT2上の画素の画像データにより±24
V〜±48Vとなり常時遮蔽状態を維持することにな
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のマトリクス構成
の液晶シャッターは、少ない引出電極数で十分なコント
ラスト比を得ることが可能である。しかし、小型の装置
に組み込もうとする場合、駆動に高電圧の信号を用いる
ので、発熱の問題、消費電力の問題、電源のサイズの問
題等がある。すなわち、図7の例では選択された走査電
極T2の信号の振幅に比して、選択されない走査電極T
1、T3の信号の振幅は3倍の高電圧が必要である。
【0008】本発明は、小型の装置に組み込む際に生じ
る上記の問題点のない、マトリクス状液晶シャッターの
駆動方法、すなわち、低い電圧で駆動でき、しかも充分
なコントラスト比が得られる駆動方法を提供することを
目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の液晶シャッターの駆動方法は、複数ある走
査電極から画像形成用に選択された走査電極には選択用
の方形波を印加し、非選択の走査電極には選択用の方形
波とは位相の異なる非選択用の方形波を印加する。さら
に信号電極には、選択された走査電極上の液晶画素を透
過状態とするときは、その両端がゼロ電位となる時間が
液晶の応答時間よりも長く、かつ選択されていない走査
電極上の液晶画素の両端がゼロ電位となる時間が液晶の
応答時間より短くなるように、走査電極に印加される信
号に対して位相を調整した信号を印加し、選択された走
査電極上の液晶画素を遮蔽状態とするときは、該液晶画
素および選択されていない走査電極上の液晶画素の両端
がゼロ電位となる時間が液晶の応答時間よりも短くなる
ように、走査電極に印加される信号に対して位相を調整
した信号を印加して駆動することを特徴とする。
【0010】また、本発明の液晶シャッターの駆動回路
は、走査信号発生回路とデータ信号発生回路を有し、液
晶パネルの走査電極および信号電極にそれぞれ走査信
号、データ信号を印加して、液晶画素を通る光を制御す
る液晶シャッターの駆動回路において、前記走査信号発
生回路は一つの選択用の方形波と、該方形波とは位相の
異なる非選択用の方形波を発生する走査用方形波発生回
路と、選択用の方形波を順次切り換えて、各走査電極に
印加する走査信号切り換え回路を有し、前記データ信号
発生回路は、前記選択用の方形波と同電位となる時間が
液晶の応答時間より長く、非選択用の方形波と同電位に
なる時間が液晶の応答時間より短い透過用信号と、走査
用方形波発生回路の各方形波と、同電位になる時間が液
晶の応答時間より短い遮蔽用信号とを発生するデータ用
方形波発生回路と、画像データに応じて透過用信号と遮
蔽用信号を選択して各信号電極に印加するデータ信号選
択回路を有することを特徴とする。
【0011】
【作用】液晶シャッターの走査電極、信号電極に上記の
ような信号を印加するようにすれば、選択された走査電
極上の液晶画素は、走査電極の信号と信号電極の信号が
同電位となる時間が、液晶の応答時間より長い場合は透
過状態となり、液晶の応答時間より短い場合は遮蔽状態
となる。また、選択されていない走査電極上の液晶画素
の信号電極の電圧は、ゼロ電位となる時間が常に液晶の
応答時間より短いため、信号電極に印加される信号に関
わらず常に遮蔽状態となる。
【0012】
【実施例】
(実施例1)以下、本発明の実施例を図面を用いて説明
する。図1は、図6に示した液晶シャッターを駆動する
波形の第一の実施例である。この実施例では、図6にお
いて走査電極T2上の液晶画素にて緑色の露光を行い、
走査電極T1、T3上の液晶素子は遮蔽状態する場合の
各電極に印加する信号波形を示す。図1(a)は画像形
成用として選択された走査電極に印加する基準となる連
続した方形波であり、走査電極T2に印加される。同図
(b)は基準となる方形波と位相が90度異なる連続し
た方形波で画像形成用として選択されていない走査電極
T1、T3に印加される。信号電極には選択された走査
電極上の画素のデータにより、図1(c)に示すよう
に、透過状態時には同図(a)と同位相、遮蔽状態時に
は同図(a)と逆位相の信号を印加する。
【0013】このような信号が印加された場合、画素3
3の両端電圧は(d)のようになる。ゼロ電位の期間が
透過状態となり、方形波電圧がかかっている期間が遮蔽
状態となる。非選択の走査電極上にある画素31、35
には(c)のような電圧が印加される。すなわち、
(c)の信号波形の状態にかかわらず、常に画素の両端
に電圧が印加され、遮蔽状態となる。ところで、階調の
あるデータを光書き込みする場合は、(c)の透過期間
の時間を階調に応じて変えることにより達成できる。
【0014】(実施例2)図2は、図6に示した液晶シ
ャッターを駆動する波形の第2の実施例の波形図であ
る。本実施例と第1の実施例と比較すると、位相のずれ
量が異なる。図2(a)は画像形成用として選択された
走査電極T2に印加する基準となる連続した方形波であ
り、同図(b)は基準となる方形波と位相が120度異
なる連続した方形波で画像形成用として選択されていな
い走査電極T1、T3に印加される。信号電極には選択
された走査電極上の画素のデータにより、図2(c)に
示すように透過状態時には同図(a)と同位相、遮蔽状
態時には同図(a)と位相が240度異なる信号を印加
する。
【0015】第1の実施例と同様に、画素31〜画素3
5に着目すると、信号電極S3に印加する信号は、図2
(c)に示す信号で透過期間の時間が画素33の階調情
報に応じて決定された信号となる。この結果画素33の
両端電極間には同図(d)に示す電圧が、画素31、3
5の両端電極間には同図(e)に示す電圧が印加される
ことになる。
【0016】(実施例3)本実施例は、実施例1、2に
示すような駆動信号を生成する駆動回路の実施例であ
る。図3に示す回路により実現可能である。走査信号発
生回路11は、異なる位相を持つ複数の方形波を発生す
る走査用方形波発生回路13と、入力された複数の方形
波から画像データ29に応じて走査電極に出力する信号
を選択する走査信号切り換え回路15よりなり、走査信
号発生回路11の出力は液晶パネル5の走査電極T1〜
T3に印加される。データ信号発生回路17は、液晶を
透過状態にするための方形波と、遮蔽状態にするための
方形波を発生するデータ用方形波発生回路19と、入力
された複数の方形波から画像データ29に応じて信号電
極に出力する信号を選択するデータ信号選択回路21よ
りなり、データ信号発生回路15の出力は液晶パネル5
の信号電極に印加される。
【0017】液晶画素を最も高い透過率とするためには
両端電極間の電位差がゼロとなる必要があり、これを達
成するためには選択された走査電極に印加する方形波の
位相と、信号電極より印加される透過用信号の位相が完
全に一致している必要がある。そこで図4にブロック図
を示す回路にて構成可能な図3の走査用方形波発生回路
13とデータ用方形波発生回路19においては、各々の
クロック発生回路25の位相が一致している必要があ
る。また、各々のクロック発生回路の代わりに共通クロ
ックを外部より入力することもできる。
【0018】簡単のため以上の実施例には3本の走査電
極を記したが、走査電極及び信号電極の数はいくつであ
っても本発明の方法により駆動できることは明白であ
る。また、本実施例においては選択されていない走査電
極に印加する連続した方形波の位相は選択した走査電極
に印加する信号に対して便宜上90度、120度とした
が、それ以外であっても同位相でなければ問題なく、遮
蔽時に信号電極に印加する信号の位相も実施例に示した
180度、240度以外であっても走査電極に印加する
2つの信号と異なる位相でかつ間欠となる駆動波形のゼ
ロ電位期間が液晶の応答時間より短かければ問題ない。
本実施例において、走査信号とデータ信号の振幅が各々
20Vpp以上での駆動の場合、クロック発生回路25
の発信周波数が1.6kHzでは、実施例2においては
良好なコントラスト比が得られたが、実施例1において
は非選択期間及び遮蔽期間でのゼロ電位期間が長いため
に遮蔽状態が不十分となり、黒画像が白みを帯びてしま
った。さらに、2.5kHz以上では実施例1、2とも
に良好なコントラスト比を得ることができた。
【0019】
【発明の効果】以上の実施例で述べたように、走査電極
と信号電極により構成されたマトリクス状の液晶シャッ
ターの駆動において、高電圧を使用することなくかつ簡
単な回路構成により、選択された走査電極上の画素にて
感光部材上に画像を形成し、選択されていない走査電極
上の全ての画素を遮蔽することができる。このため、駆
動波形を生成するための電源回路も小型化することがで
き、従来と同等の画像品質を保った上で装置の小型化、
低消費電力化、発熱の低減等が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の駆動方法を示す第1の実施例の信号波
形図である。
【図2】本発明の駆動方法を示す第2の実施例の信号波
形図である。
【図3】本発明の駆動回路の実施例のブロック図であ
る。
【図4】本発明の駆動回路における方形波発生回路のブ
ロック図である。
【図5】従来の感光部材に光書き込みを行うプリンタの
概略ブロック図である。
【図6】従来のマトリクス状液晶シャッターを構成する
液晶パネルの模式図である。
【図7】従来のマトリクス状液晶シャッターの駆動波形
図である。
【符号の説明】
1 光源 3 第1の光学系 7 第2の光学系 4 カラーフィルター 5 液晶シャッター 9 感光部材 11 走査信号発生回路 13 走査用方形波発生回路 15 走査信号切り換え回路 17 データ信号発生回路 19 データ用方形波発生回路 21 データ信号選択回路 23 位相遅延回路 25 クロック発生回路 26、27 出力信号 29 画像データ 31〜35 液晶画素 41〜43 カラーフィルタ T1〜T3 走査電極 S1〜S7 信号電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/133 545 G09G 3/36

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 走査電極と信号電極を有し、それぞれの
    電極へ駆動信号を印加して液晶画素を駆動し、該液晶画
    素を透過状態あるいは遮蔽状態とする液晶シャッターに
    おいて、前記走査電極には、駆動信号として連続した方
    形波信号を印加し、前記信号電極には、駆動信号として
    前記液晶画素を透過状態とする透過用信号、あるいは遮
    断状態とする遮断用信号を印加し、 前記走査電極は選択された走査電極と選択されていない
    走査電極とからなり、 前記選択された走査電極に印加される連続した方形波信
    号と、前記選択されていない前記走査電極に印加される
    連続した方形波信号とは、それぞれ位相が異なることを
    特徴とする液晶シャッター。
  2. 【請求項2】 前記走査電極に印加された駆動信号と前
    記信号電極に印加された駆動信号とが、同電位となる時
    間によって、前記液晶画素が透過状態あるいは遮断状態
    となる請求項1に記載の液晶シャッター。
  3. 【請求項3】 前記同電位となる時間が、液晶の応答時
    間より長い場合は前記液晶画素は透過状態となり、液晶
    の応答時間より短い場合は遮断状態となる請求項2に記
    載の液晶シャッター。
  4. 【請求項4】 前記液晶画素に印加された電圧がゼロ電
    位となる時間によって、前記液晶画素が透過状態あるい
    は遮断状態となる請求項1に記載の液晶シャッター。
  5. 【請求項5】 前記選択された走査電極に印加される連
    続した方形波信号と、前記選択されていない前記走査電
    極に印加される連続した方形波信号とは、90°位相が
    異なる請求項1に記載の液晶シャッター。
  6. 【請求項6】 前記選択された走査電極に印加される連
    続した方形波信号と、前記選択されていない前記走査電
    極に印加される連続した方形波信号とは、120°位相
    が異なる請求項1に記載の液晶シャッター。
  7. 【請求項7】 前記信号電極に印加される透過用信号お
    よび遮断用信号は、方形波信号であり、前記透過用信号
    の方形波信号と前記選択された走査電極に印加される連
    続した方形波信号とは、位相が一致していることを特徴
    とする請求項1に記載の液晶シャッター。
  8. 【請求項8】 走査電極に印加する走査信号を発生する
    走査信号発生回路と、信号電極に印加するデータ信号を
    発生するデータ信号発生回路とを有し、前記走査信号と
    前記データ信号により、液晶画素の透過状態を制御する
    液晶シャッターの駆動回路において、 前記走査信号は異なる位相を持つ複数の方形波信号であ
    り、 前記データ信号は液晶画素を透過状態にするための透過
    用信号と、遮断状態にするための遮断用信号であり、 前記異なる位相を持つ複数の方形波信号の中から、走査
    電極に印加する走査信号を選択するための走査信号切り
    替え回路を備えることを特徴とする液晶シャッターの駆
    動回路。
  9. 【請求項9】 前記透過用信号は、選択された前記走査
    信号と同電位となる時間が液晶の応答時間より長く、選
    択されていない走査信号と同電位となる時間が液晶の応
    答時間より短くなる信号波形であり、前記遮蔽信号は各
    走査信号と同電位となる時間が、液晶の応答時間より短
    くなる信号波形であることを特徴とする請求項8に記載
    の液晶シャッターの駆動回路。
  10. 【請求項10】 前記透過用信号と選択された前記走査
    信号とが、それぞれ選択されると、前記液晶画素におけ
    るゼロ電位となる時間が、液晶の応答時間より長く設定
    され、かつ前記透過用信号と選択されていない走査信号
    とが、それぞれ選択されると、前記液晶画素におけるゼ
    ロ電位となる時間が、液晶の応答時間より短く設定さ
    れ、前記遮蔽信号が選択されると、いずれの走査信号を
    選択しても、前記液晶画素におけるゼロ電位となる時間
    が、液晶の応答時間より短く設定されることを特徴とす
    る請求項8に記載の液晶シャッターの駆動回路。
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