JPH11242207A - 電圧発生回路、光学空間変調素子、画像表示装置並びに画素の駆動方法 - Google Patents

電圧発生回路、光学空間変調素子、画像表示装置並びに画素の駆動方法

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JPH11242207A
JPH11242207A JP10079661A JP7966198A JPH11242207A JP H11242207 A JPH11242207 A JP H11242207A JP 10079661 A JP10079661 A JP 10079661A JP 7966198 A JP7966198 A JP 7966198A JP H11242207 A JPH11242207 A JP H11242207A
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Akira Yumoto
昭 湯本
Osamu Akimoto
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化、低電圧動作を実現でき、消費電力の
低減が図れる電圧発生回路およびそれを用いた光学空間
変調素子、画像表示装置並びに、画素の駆動方法を提供
する。 【解決手段】 プリチャージ信号/Sprにより第1のレ
ベル設定手段であるpMOSトランジスタP1を制御
し、出力ノードND1を第1のレベルにプリチャージす
る。走査線SLおよびデータ線DLの信号に応じて制御
回路を構成するnMOSトランジスタN1を制御し、第
2のレベル設定手段であるnMOSトランジスタN2を
制御する信号Sdsを生成し、トランジスタN2のオン/
オフ状態を制御することで、キャパシタC1をディスチ
ャージさせ、出力ノードND1を第2のレベルに設定す
る。キャパシタC1は、出力ノードND1のレベルを保
持し、負荷である電極PAD1に供給するので、回路構
成を簡単化でき、低電圧で動作でき、且つ消費電力の低
減が図れる電圧発生回路を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電圧発生回路、例
えば、入力信号に応じて複数の異なるレベルを持つ多値
電圧を出力可能な電圧発生回路および当該電圧発生回路
を用いて構成された光学空間変調素子、画像表示装置に
関するものであり、また、上記光学空間変調素子の備え
る画素の駆動方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】画像表示装置、例えば、液晶ディスプレ
イにおいては、表示すべき画像情報に応じて画素毎に光
強度を制御することによって、所定の輝度を有する画像
信号を表示することができる。このため、各画素毎に、
当該画素を構成する、例えば、光変調素子を制御するた
めの電極が設けられ、表示する画像情報に応じて、それ
ぞれの画素の光変調特性を変化させるために対応する電
極の電圧を制御する必要がある。各電極毎に表示する画
像情報に応じて、所定の電圧を発生する電圧発生回路を
設けることが望ましい。
【0003】テレビ放送の画像信号またはコンピュータ
モニタで表示する画像信号のような一般的な画像情報を
表示するディスプレイにおいては、表示画面は膨大な量
の画素を配列して構成され、これらの画素に応じて設け
られたすべての電極を制御するために、小型化、低消費
電力化且つ高速に動作可能な電圧発生回路が要求され
る。
【0004】図54は、一般的に使用されている電圧発
生回路の構成例を示している。図54(a)は、nMO
SトランジスタNTと抵抗素子RLからなる負荷抵抗式
の電圧発生回路の回路図である。図示のように、nMO
SトランジスタNTのゲートに入力信号Sinが印加さ
れ、ドレインが抵抗素子RLを介して電源電圧VCCに接
続され、ソースは共通電位VSSに接続されている(以
下、接地されているともいう)。
【0005】これと類似に、同図(b)は、pMOSト
ランジスタPTと抵抗素子RL により構成されている負
荷抵抗素子式の電圧発生回路の回路図である。図示のよ
うに、pMOSトランジスタPTのゲートに入力信号S
inの反転信号/Sinが印加され、pMOSトランジスタ
PTのソースが電源電圧VCCに接続され、ドレインは抵
抗素子RL を介して接地されている。
【0006】図54(a)および(b)に示す負荷抵抗
式の電圧発生回路により、入力信号Sinまたはその反転
信号/Sinのレベルに応じて、nMOSトランジスタN
TまたはpMOSトランジスタPTに流れる電流が設定
されるので、nMOSトランジスタNTまたはpMOS
トランジスタPTのドレインから出力された出力信号S
out のレベルが入力信号Sinまたはそれの反転信号/S
inにより設定される。
【0007】図54(c)が、pMOSトランジスタP
T1とnMOSトランジスタNT1により構成されてい
るCMOSタイプの電圧発生回路の一例を示している。
図示のように、pMOSトランジスタPT1とnMOS
トランジスタNTのゲートがともに入力信号Sinの端子
に接続され、pMOSトランジスタPTのソースは電源
電圧VCCに接続され、nMOSトランジスタNT1のソ
ースは共通電位VSSに接続されている。さらに、これら
の二つのトランジスタのドレイン同士が接続され、その
接続点は出力信号Sout の端子となる。
【0008】同図(c)の電圧発生回路において、入力
信号Sinに応じてpMOSトランジスタPT1とnMO
SトランジスタNT1のオン/オフ状態が制御され、こ
れに応じて出力信号Sout のレベルが制御される。例え
ば、入力信号Sinがローレベル、例えば共通電位VSSま
たはそれに近いレベルのとき、pMOSトランジスタP
T1がオン、nMOSトランジスタNT1がオフ状態に
それぞれ保持されるので、出力信号Sout は電源電圧V
CCレベルに保持される。逆に、入力信号Sinがハイレベ
ル、例えば、電源電圧VCCまたはそれに近いレベルのと
き、pMOSトランジスタPT1がオフ、nMOSトラ
ンジスタNT1がオン状態にそれぞれ保持されるので、
出力信号Sout は共通電位VSSに保持される。
【0009】このように、図54(c)の電圧発生回路
によって、入力信号Sinと論理レベルが反転する出力信
号Sout が供給される。
【0010】同図(d)は、pMOSトランジスタPT
2、nMOSトランジスタNT2および抵抗素子RF1,
RF2により構成されているバッファ(Buffer)タ
イプの電圧発生回路の回路図である。図示のように、p
MOSトランジスタPT2とnMOSトランジスタNT
2のゲートは、ともに入力信号Sinの端子に接続され、
pMOSトランジスタPT2のソースは電源電圧VCCに
接続され、nMOSトランジスタNT2のソースは共通
電位VSSに接続されている。さらに、pMOSトランジ
スタPT2とnMOSトランジスタNT2のドレインの
間に、抵抗素子RF1とRF2が直列に接続され、これの抵
抗素子の接続点が出力信号Sout の端子を構成してい
る。
【0011】図54(d)の電圧発生回路は、同図
(c)のCMOSタイプの電圧発生回路と同様に、入力
信号Sinと論理反転するレベルの出力信号Sout が得ら
れる。ただし、本例の電圧発生回路において、抵抗素子
RF1,RF2はフィードバック抵抗素子を構成し、これに
よりMOSトランジスタPT2,NT2の温度特性が補
償される。一般的に、MOSトランジスタのドレイン電
流は負の温度特性を持ち、温度補償用抵抗素子を設ける
ことによりドレイン電流の負の温度特性を抑制すること
ができる。
【0012】図54(e)は、DRAMタイプの電圧発
生回路の回路図である。図示のように、本例の電圧発生
回路は、ソースがデータ線DLに接続され、ゲートが制
御線CLに接続されているnMOSトランジスタNT2
およびnMOSトランジスタNT2のドレインと共通電
位VSS間に接続されているキャパシタCS により構成さ
れている。
【0013】制御線CLに入力する制御信号に応じて、
トランジスタNT2のオン/オフ状態が制御される。ト
ランジスタNT2がオン状態にあるとき、データ線DL
の信号がトランジスタNT2のドレイン側に出力され、
これに応じてキャパシタCSが充電される。トランジス
タNT2の電圧降下が無視できれば、キャパシタCSが
データ線DLの入力電圧と同じレベルに充電され、さら
に制御線CLの制御信号によりトランジスタNT2をオ
フ状態にした後、出力信号Sout のレベルが保持され
る。
【0014】なお、電圧発生回路の駆動する負荷回路の
インピーダンスが小さい場合に、駆動能力を増加させる
ために、図54(a),(b)および(e)の電圧発生
回路の出力側に、同図(d)に示すバッファを設けるこ
とができる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の半導
体では、高速化、高集積化、微細化および低電圧化が進
んでいる。その中で、低電圧化は低消費電力に対して二
乗の効果が得られる(消費電力 電圧2)ので、低電圧
化の要望が益々強くなってきている。
【0016】例えば、液晶ディスプレイでは、配線電極
が長く、且つ本数が多いので、電極容量が大きくなる。
しかも、通常10V以上の信号を扱うので、浮遊容量の
充放電における無効な消費電力が占める割合が大きい。
例えば、駆動電圧が半分の5Vまでに低電圧化できれ
ば、浮遊容量の充放電電力は10V駆動時の1/4程度
にできるので、消費電力の低減には低電圧化が有効な手
段である。
【0017】図55は、図54(e)に示すDRAMタ
イプの電圧発生回路を用いて構成された液晶表示装置の
一構成例を示す回路図である。液晶表示装置は、通常行
列状に配置された複数の画素により構成され、各画素は
駆動電極に所定の駆動電圧を供給する電圧発生回路と、
駆動電極と共通電位に保持されている電極との間に挟ん
だ液晶材料とにより構成されている。図55に示すよう
に、nMOSトランジスタとキャパシタで構成されたD
RAMタイプの電圧発生回路(以下、駆動回路という)
の出力側が駆動電極に接続されている。なお、図55に
おいては、各画素における共通電位にある電極および液
晶材料を表示していない。
【0018】画像信号を表示する場合に、表示すべき画
像信号に応じて画素データが生成され、データ線DL
1,DL2,…,DLmに入力される。データ線DL
1,DL2,…,DLmへの画素データの入力タイミン
グに応じて、走査線SL1,SL2,…,SLnに順次
所定のレベルを持つ制御信号が印加されるので、各画素
にあるnMOSトランジスタをオン状態に設定し、画素
データに応じてキャパシタを充電させる。そして、各画
素のキャパシタにより保持された電圧が駆動電極PAD
11,…,PADm1,PAD12,…,PADm2,PAD1
n,…,PADmnに印加されるので、各駆動電極に印加
されている駆動電圧に応じてそれぞれの画素にある液晶
材料の光変調特性、例えば、屈折率または反射率が制御
されるので、画素データに応じた画像信号が表示され
る。
【0019】このように構成された画像表示装置におい
て、図54(e)に示すDRAMタイプの電圧発生回路
を用いたので、各データ線DL1,DL2,…,DLm
を出力信号Sout と同電位以上の大振幅で駆動する必要
がある。さらに、一般的にはnMOSトランジスタを用
いるので、走査線SL1,SL2,…,SLnをある電
位VPPで駆動しても、出力信号は高々Vpp−Vth−dV
thの振幅しか駆動されない。ここで、VthはnMOSト
ランジスタのしきい値電圧、dVthは基板バイアス効果
による実効Vthの上昇である。
【0020】これを解決する手段として、同図(a),
(b)のように、抵抗負荷を用いた電圧発生回路が考え
られるが、抵抗負荷を用いた場合に、トランジスタがオ
ン状態にある場合に、電流が抵抗負荷を流れ続けるため
に、負荷抵抗の発熱や消費電力が、特にVLSI(大規
模集積回路)の場合に問題となる。また、複数の異なる
電圧レベルを出力可能な多値電圧発生回路の場合に、負
荷抵抗のバラツキも問題になる。
【0021】一方、図54(c),(d)に示すnMO
SトランジスタとpMOSトランジスタが混在するCM
OS構成の場合に、nMOSトランジスタとpMOSト
ランジスタがともにオン状態になることによる貫通電流
およびそれに伴う消費電力が問題となる。これを防ぐた
めに、出力論理振幅と等しい入力信号が通常必要となる
ので、大振幅出力が必要な場合に、回路構成の高耐圧化
や、レベルシフト回路が必要となるが、その場合にあっ
ても、回路の状態が切り換わる瞬間の貫通電流は依然問
題である。
【0022】また、貫通電流を最小限に抑制するために
は、出力遷移期間を短くする必要があり、入力信号の立
ち上がりを十分に速くする必要がある。即ち、高振幅
で、高スルーレートの信号が必要となる。
【0023】また、高電圧化した場合に、nMOSトラ
ンジスタとpMOSトランジスタの間には絶縁領域が必
要となり、電圧が高くなると、トランジスタのラッチア
ップなどの問題が生じやすくなるので、それらの間の距
離を十分離す必要があり、狭い領域にCMOS回路を構
成することが困難になるといった不利益がある。
【0024】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、負荷抵抗を使用せずに、小振幅
信号により大振幅の出力信号を制御でき、小型化、低電
圧化を実現でき、消費電力の低減が図れる電圧発生回路
を提供することにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】本発明の電圧発生回路
は、上記目的を達成するため、入力信号に応じて動作し
出力ノードに少なくとも二つのレベルを持つ信号を出力
する電圧発生回路であって、上記出力ノードと共通電位
との間に接続されているキャパシタと、第1の入力信号
に応じて、上記キャパシタに対して所定の電圧で充電
し、上記出力ノードの電位を第1のレベルに設定する第
1のレベル設定手段と、第2の入力信号に応じて、上記
キャパシタの放電動作を制御し、上記出力ノードの電位
を上記第1のレベルと異なる第2のレベルに設定する第
2のレベル設定手段とを有する。
【0026】この電圧発生回路は、外部から供給される
第1の入力信号及び第2の入力信号に応じて、キャパシ
タに対して充電または放電を行わせることにより、電源
電圧と共通電位間の少なくとも二つのレベルを持つ信号
を出力することが可能となる。
【0027】また、この電圧発生回路は、上記第1のレ
ベル設定手段が、電源電圧と上記出力ノード間に接続さ
れ、上記第1の入力信号に応じてオン/オフ状態が制御
されるスイッチング素子により構成され、上記第2のレ
ベル設定手段が、上記出力ノードと上記共通電位間に接
続され、上記第2の入力信号に応じてオン/オフ状態が
制御されるスイッチング素子により構成されていること
が望ましい。
【0028】この場合、第1の入力信号に応じて第1の
レベル設定手段がオン状態とされ、第2の入力信号に応
じて第2のレベル設定手段がオフ状態とされると、上記
キャパシタが所定の電圧で充電されるとともに、上記出
力ノードの電位が電源電圧に応じた第1のレベルに設定
される。
【0029】そして、第1の入力信号に応じて第1のレ
ベル設定手段がオフ状態とされ、第2の入力信号に応じ
て第2のレベル設定手段がオフ状態とされると、キャパ
シタに充電された電荷により、上記出力ノードの電位が
第1のレベルに保持される。
【0030】また、第1の入力信号に応じて第1のレベ
ル設定手段がオフ状態とされ、第2の入力信号に応じて
第2のレベル設定手段がオン状態とされると、上記キャ
パシタが放電され、上記出力ノードの電位が共通電位に
応じた第2のレベルに設定される。
【0031】また、この電圧発生回路は、第2のレベル
設定手段が、制御ゲートに印加される上記第2の入力信
号に応じてオン/オフ状態が制御される絶縁ゲート型電
界効果トランジスタにより構成され、または、第2のレ
ベル設定手段が、ベースに印加される上記第2の入力信
号に応じてオン/オフ状態が制御されるトランジスタに
より構成されるようにすることが望ましい。
【0032】そして、第2の入力信号により上記絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタまたは上記トランジスタの
導通時間を制御することにより、上記出力ノードを上記
電源電圧と上記共通電位間にある所定の電位に設定する
ことが望ましい。
【0033】この場合、第2の入力信号は、上記絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタまたは上記トランジスタの
導通時間を制御するに足る振幅の信号であればよい。し
たがって、電圧発生回路は、小振幅の信号により大振幅
の信号が出力可能となる。
【0034】また、この電圧発生回路は、上記第1のレ
ベル設定手段により設定される第1のレベルが、上記出
力ノードから電荷が流出または流入することを見越し
て、所望の電位よりも高いレベルまたは低いレベルとさ
れていることが望ましい。
【0035】本発明の光学空間変調素子は、複数の画素
を備え、表示する画像信号に基づいた画素データに応じ
て、各画素毎に光を変調する光学空間変調素子であっ
て、第1の入力信号に応じて出力ノードの電位を第1の
レベルに設定する第1のレベル設定手段と、上記出力ノ
ードのレベルを保持するレベル保持手段と、第2の入力
信号に応じて上記出力ノードの電位を第2のレベルに設
定する第2のレベル設定手段とを有する電圧発生回路
と、上記画素データに応じて上記第2の信号を出力する
制御手段とが各画素毎に設けられている。
【0036】この光学空間変調素子は、制御手段が画素
データに応じた第2の信号を出力し、電圧発生回路が第
1の入力信号と制御手段より供給される第2の入力信号
とに応じて少なくとも二つのレベルを持つ信号を出力す
るので、画素毎に適切に光を変調することができる。
【0037】この光学空間変調素子は、例えば、上記各
画素が、共通電位に保持されている第1の電極と、上記
電圧発生回路の出力ノードに接続されている第2の電極
と、上記第1の電極と第2の電極との間に設けられた液
晶材料とにより構成されている場合は、上記各画素の光
変調特性、例えば、液晶材料の光透過率または光反射率
が、各画素毎に設けられた上記電圧発生回路の上記出力
ノードの電位に応じて制御される。
【0038】また、この光学空間変調素子は、電圧発生
回路の第2のレベル設定手段が、制御ゲートに印加され
る上記第2の入力信号に応じてオン/オフ状態が制御さ
れる絶縁ゲート型電界効果トランジスタにより構成さ
れ、第2の入力信号によりこの絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタの導通時間を制御することにより、上記出力
ノードを上記電源電圧と上記共通電位間にある所定の電
位に設定することが望ましい。
【0039】この場合、第2の入力信号は、上記絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタまたは上記トランジスタの
導通時間を制御するに足る振幅の信号であればよい。し
たがって、光学空間変調素子は、小振幅の信号で適切に
光を変調することができる。
【0040】また、この光学空間変調素子は、制御手段
が、上記画素データを保持する第1のデータ保持手段
と、この第1のデータ保持手段の保持データを受けてこ
の保持データを保持する第2のデータ保持手段と、第1
のデータ保持手段と第2のデータ保持手段との間に接続
され、第3の入力信号に応じて第1のデータ保持手段の
保持データを第2のデータ保持手段に転送する転送ゲー
トを有することが望ましい。
【0041】この場合、画素データは、まず第1のデー
タ保持手段に保持される。そして、第3の入力信号に応
じて転送ゲートがオン状態とされることにより、第1の
データ保持手段に保持された保持データが、転送ゲート
を介して第2のデータ保持手段に転送され、第2のデー
タ保持手段により保持される。
【0042】したがって、この光学空間変調素子におい
ては、最適なタイミングで画素データの転送を行うこと
が可能となるとともに、この画素データに応じて光を変
調しながら、次の画素データを保持して、次の画素デー
タの転送に備えることが可能となる。
【0043】本発明の画像表示装置は、光を出射する光
源と、複数の画素を備え、表示する画像信号に基づいた
画素データに応じて、上記光源から出射された光を各画
素毎に変調する光学空間変調素子とを備えている。
【0044】そして、この画像表示装置は、上記光学空
間変調素子が、第1の入力信号に応じて出力ノードの電
位を第1のレベルに設定する第1のレベル設定手段と、
上記出力ノードのレベルを保持するレベル保持手段と、
第2の入力信号に応じて上記出力ノードの電位を上記第
1のレベルと異なる第2のレベルに設定する第2のレベ
ル設定手段とを有する電圧発生回路と、上記画素データ
に応じて上記第2の信号を出力する制御手段とが各画素
毎に設けられた構成とされている。
【0045】この画像表示装置は、光学空間変調素子
が、第1の入力信号と、画素データに応じて制御手段よ
り供給される第2の入力信号とに応じて電圧発生回路よ
り出力される少なくとも二つのレベルを持つ信号に基づ
いて、光源から出射される光を画素毎に適切に変調する
ので、画素データに応じた画像を適切に表示することが
できる。
【0046】また、この画像表示装置は、複数の画素の
うち二つ以上の画素において、電圧発生回路の出力ノー
ドの電位が同時に第1のレベルまたは第2のレベルに設
定されることが望ましい。
【0047】画像表示装置は、このように、複数の画素
のうち二つ以上の画素において、電圧発生回路の出力ノ
ードの電位が同時に第1のレベルまたは第2のレベルに
設定されることにより、画面の切り換えを短期間で行う
ことが可能となる。
【0048】本発明の画素の駆動方法は、光学空間変調
素子の各画素を駆動する画素の駆動方法であって、第1
の入力信号に応じて、光学空間変調素子の各画素に接続
された出力ノードと共通電位との間に設けられたキャパ
シタに対して充電し、上記出力ノードの電位を第1のレ
ベルに設定する第1の過程と、画素データに対応した第
2の入力信号に応じて、上記出力ノードの電位を上記第
1のレベルに保持し、または上記出力ノードの電位を上
記第1のレベルと異なる第2のレベルに設定する第2の
過程とを有する。
【0049】この画素の駆動方法は、第1の過程におい
て、光学空間変調素子の各画素に接続された出力ノード
の電位が、第1のレベルに設定される。
【0050】そして、第2の過程において、画素データ
に対応した第2の入力信号に応じて、出力ノードの電位
が、第1のレベルに保持され、または第1のレベルと異
なる第2のレベルに設定される。
【0051】したがって、この画素の駆動方法によれ
ば、画素データに応じて適切に光学空間変調素子の各画
素を駆動することが可能となる。
【0052】また、この画素の駆動方法は、共通電位と
出力ノードとの間に、制御ゲートに印加される第2の入
力信号に応じて、オン/オフ状態が制御される絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタを接続し、第2の入力信号に
よりこの絶縁ゲート型電界効果トランジスタの導通時間
を制御することにより、出力ノードの電位を電源電圧と
共通電位間にある所定の電位に設定することが望まし
い。
【0053】この場合、第2の入力信号は、上記絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタの導通時間を制御するに足
る振幅の信号であればよく、小振幅の信号で光学空間変
調素子の画素を適切に駆動することが可能となる。
【0054】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0055】1.電圧発生回路 1−1.電圧発生回路を適用した駆動回路の構成 図1は本発明に係る電圧発生回路を適用した駆動回路の
一例を示す回路図である。
【0056】図示のように、この電圧発生回路を適用し
た駆動回路は、制御回路を構成するnMOSトランジス
タN1と、電圧発生回路を構成するnMOSトランジス
タN2、pMOSトランジスタP1、キャパシタC1お
よびスイッチSW1とを備えている。
【0057】電圧発生回路の出力ノードND1には、電
極PAD1が接続されている。この電極PAD1は、電
圧発生回路が発生した電圧Sout により駆動される。
【0058】この駆動回路において、pMOSトランジ
スタP1は、電圧発生回路の第1のレベル設定手段を構
成している。このpMOSトランジスタP1は、第1の
入力信号であるプリチャージ信号Spr(またはその反転
信号/Spr)に応じてオン/オフ状態が制御される。そ
して、このpMOSトランジスタP1がオン状態に設定
されているとき、キャパシタC1がスイッチSW1によ
り選択された電圧により第1のレベルに充電される。
【0059】また、この駆動回路において、nMOSト
ランジスタN2は、電圧発生回路の第2のレベル設定手
段を構成している。このnMOSトランジスタN2は、
nMOSトランジスタN1からの第2の入力信号に応じ
て、オン/オフ状態が制御される。そして、このnMO
SトランジスタN2がオン状態に保持されているとき、
キャパシタC1が放電され、出力ノードND1の電位が
放電に伴い低下し、第2のレベルに設定される。
【0060】電圧発生回路に第2の入力信号を供給する
制御回路は、走査線SLおよびデータ線DLの信号レベ
ルによりオン/オフ状態が制御され、オン状態のとき、
nMOSトランジスタN2に所定のレベルを有する第2
の信号を供給するnMOSトランジスタN1のみにより
構成されている。
【0061】この制御回路を構成するnMOSトランジ
スタN1は、ゲートが走査線SLに接続され、一方の拡
散層がデータ線DLに接続され、他方の拡散層が、第2
のレベル設定手段を構成するnMOSトランジスタN2
のゲートに接続されている。
【0062】また、電圧発生回路のpMOSトランジス
タP1は、ゲートがプリチャージ信号Sprの反転信号/
Sprの入力端子に接続され、ソースがスイッチSW1に
接続され、ドレインが出力ノードND1に接続されてい
る。
【0063】また、nMOSトランジスタN2は、ドレ
インが出力ノードND1に接続され、ソースが共通電位
VSSに接続されている。
【0064】キャパシタC1は、出力ノードND1と共
通電位VSS間に接続されている。また、電極PAD1は
出力ノードND1に接続され、出力信号Sout により駆
動される。
【0065】スイッチSW1は、電源電圧VCCまたは電
圧VPPの何れかに接続される。このスイッチSW1は、
制御信号Sw に応じて電源電圧VCCまたは電圧VPPの何
れかを選択する。そして、このスイッチSW1により選
択された電圧が、キャパシタC1の充電電圧となる。
【0066】1−2.電圧発生回路を適用した駆動回路
の動作 以下、図1を参照しつつ、本例の駆動回路の動作につい
て説明する。
【0067】外部からの制御信号Sw に応じて、スイッ
チSW1は所定の電圧を選択する。選択された電圧がp
MOSトランジスタP1のソースに印加される。
【0068】ここで、まず、プリチャージ信号Sprの反
転信号/Sprがローレベルに、例えば、共通電位VSSに
保持される。これによりpMOSトランジスタP1がオ
ン状態に保持され、スイッチSW1により選択された電
圧が出力ノードND1に印加され、キャパシタC1が充
電される。pMOSトランジスタP1のオン状態が所定
の時間に保持されることにより、キャパシタC1はスイ
ッチSW1により選択された電圧V1にチャージされ
る。そして、pMOSトランジスタP1がオフ状態に切
り換えられ、出力ノードND1の電位V1がキャパシタ
C1により保持される。
【0069】nMOSトランジスタN1は、走査線SL
に印加される制御信号に応じて、オンまたはオフ状態の
何れかに設定される。例えば、制御信号がハイレベルの
とき、nMOSトランジスタN1がオン状態に、逆に制
御信号がローレベルのとき、nMOSトランジスタN1
がオフ状態にそれぞれ設定される。
【0070】nMOSトランジスタN1がオン状態に設
定されるとき、データ線DLに印加される信号に応じ
て、nMOSトランジスタN2のオン/オフ状態が制御
される。例えば、データ線DLにハイレベルの信号が印
加されているとき、nMOSトランジスタN2がオン状
態に設定され、逆にデータ線DLにローレベルの信号が
印加されているとき、nMOSトランジスタN2がオフ
状態に設定される。
【0071】nMOSトランジスタN2がオン状態に保
持されているとき、キャパシタC1が放電され、出力ノ
ードND1の電位が低下する。nMOSトランジスタN
2がオン状態に保持されている時間を制御することによ
り、出力ノードND1の電位を所定のレベルに設定する
ことができる。出力ノードND1からの出力信号Sout
は駆動電圧として電極PAD1に印加される。
【0072】なお、以上の電圧発生回路においては、キ
ャパシタC1を充電(チャージ)させるトランジスタが
pMOSトランジスタにより構成され、キャパシタC1
を放電(ディスチャージ)させるトランジスタがnMO
Sトランジスタにより構成されているが、本発明は、こ
れに限定されるものではなく、チャージまたディスチャ
ージ用トランジスタをともにnMOSトランジスタまた
はpMOSトランジスタにより構成することも考えられ
る。さらに、MOSトランジスタのみに限定されること
なく、例えば、バイポーラトランジスタにより、キャパ
シタC1のチャージまたはディスチャージを制御するこ
ともできる。
【0073】また、本発明に係る電圧発生回路におい
て、キャパシタC1は出力ノードND1の電位を安定的
に保持するためのものであるが、電位変動の可能性が少
ない場合は、このキャパシタC1を出力ノードND1
と、共通電位VSSや電源電圧VCC、電圧VPP等との間に
存在する寄生容量よりなるようにしてもよい。また、イ
ンピーダンスの高い抵抗やトランジスタ等を出力ノード
ND1と電源電圧VCCまたは電圧VPPとの間に接続し、
出力ノードND1の電位を保持するようにしてもよい。
【0074】1−3.電圧発生回路の他の構成例 図2は、nMOSトランジスタまたはpMOSトランジ
スタを用いた電圧発生回路の他の回路例を示している。
同図(a)は、nMOSトランジスタQ1,Q2を用い
た電圧発生回路、同図(b)は、pMOSトランジスタ
Q3,Q4を用いた電圧発生回路の回路図を示してい
る。
【0075】図2(a)の電圧発生回路は、二つのnM
OSトランジスタQ1,Q2とキャパシタCS1により構
成されている。この電圧発生回路において、nMOSト
ランジスタQ1は第1のレベル設定手段を構成し、nM
OSトランジスタQ2は第2のレベル設定手段を構成し
ている。
【0076】図示のように、nMOSトランジスタQ1
のゲートには入力信号Sin1 が印加され、nMOSトラ
ンジスタQ2のゲートには入力信号Sin2 が印加されて
いる。
【0077】また、nMOSトランジスタQ1のドレイ
ンはチャージ電圧Vchg に接続され、ソースはnMOS
トランジスタQ2のドレインに接続され、その接続点は
出力ノードND2を形成している。また、nMOSトラ
ンジスタQ2のソースは共通電位VSSに接続されてい
る。
【0078】そして、キャパシタCs1は、出力ノードN
D2と共通電位VSSとの間に接続されている。
【0079】このように構成されている電圧発生回路に
おいては、入力信号Sin1 ,Sin2のレベルに応じて、
nMOSトランジスタQ1とQ2のオン/オフ状態がそ
れぞれ制御される。これに応じてキャパシタCs1はチャ
ージまたはディスチャージが行われ、出力ノードND2
の出力電圧Sout が制御される。
【0080】例えば、入力信号Sin1 がハイレベルに保
持されているとき、nMOSトランジスタQ1がオン状
態に保持され、キャパシタCs1がチャージ電圧Vchg レ
ベルに充電される。
【0081】そして、nMOSトランジスタQ1とQ2
がともにオフ状態にあるとき、出力ノードND2の電圧
がキャパシタCs1により保持される。
【0082】入力信号Sin2 がハイレベルに保持されて
いるとき、nMOSトランジスタQ2がオン状態に保持
され、キャパシタCs1がディスチャージされ、出力ノー
ドND2の電圧が低下する。
【0083】このように、入力信号Sin1 ,Sin2 を制
御することにより、nMOSトランジスタQ1とQ2の
オン/オフ状態がそれぞれ制御され、出力ノードND2
から、チャージ電圧Vchg と共通電位VSS間にある任意
の電圧レベルに設定される出力信号Sout が得られる。
【0084】図2(b)の電圧発生回路は、二つのpM
OSトランジスタQ3,Q4とキャパシタCs2により構
成されている。この電圧発生回路において、pMOSト
ランジスタQ3は第1のレベル設定手段を構成し、pM
OSトランジスタQ4は第2のレベル設定手段を構成し
ている。
【0085】図示のように、pMOSトランジスタQ3
のゲートには入力信号Sin1 の反転信号/Sin1 が印加
され、pMOSトランジスタQ4のゲートには入力信号
Sin2 の反転信号/Sin2 が印加されている。また、p
MOSトランジスタQ3のドレインはチャージ電圧−V
chg に接続され、ソースはpMOSトランジスタQ4の
ドレインに接続され、その接続点は出力ノードND3を
形成している。また、pMOSトランジスタQ4のソー
スは共通電位VSSに接続されている。
【0086】そして、キャパシタCs2は、出力ノードN
D3と共通電位VSSとの間に接続されている。
【0087】このように構成されている電圧発生回路に
おいては、入力信号Sin1 ,Sin2(それらの反転信号
/Sin1 ,/Sin2 )のレベルに応じて、pMOSトラ
ンジスタQ3とQ4のオン/オフ状態がそれぞれ制御さ
れ、これに応じてキャパシタCs2はチャージまたはディ
スチャージが行われ、出力ノードND3の出力電圧Sou
t が制御される。
【0088】例えば、入力信号Sin1 がハイレベルに保
持されているとき、その反転信号/Sin1 がローレベル
に保持され、pMOSトランジスタQ3がオン状態に保
持される。このため、キャパシタCs2がチャージ電圧−
Vchg レベルに充電される。
【0089】そして、pMOSトランジスタQ3とQ4
がともにオフ状態にあるとき、出力ノードND3の電圧
がキャパシタCs2により保持される。
【0090】入力信号Sin2 がハイレベルに保持されて
いるとき、その反転信号/Sin2 がローレベルに保持さ
れ、pMOSトランジスタQ4がオン状態に保持され
る。このため、キャパシタCs2がディスチャージされ、
出力ノードND3の電圧が上昇し、共通電位VSSに近づ
いていく。
【0091】このように、入力信号Sin1 ,Sin2 を制
御することにより、pMOSトランジスタQ3とQ4の
オン/オフ状態がそれぞれ制御され、出力ノードND3
から、チャージ電圧−Vchg と共通電位VSS間にある任
意の電圧レベルを持つ信号Sout が出力される。
【0092】1−4.電圧発生回路の動作 図3および図4は、図2(a)に示す電圧発生回路の動
作を示す波形図である。以下、これらの波形図を参照し
つつ、この電圧発生回路の動作を詳細に説明する。
【0093】なお、図2(a)の電圧発生回路におい
て、回路動作するとき、以下の諸条件が満たされている
ものとする。まず、nMOSトランジスタQ1とQ2が
同時にオン状態にならない。nMOSトランジスタQ1
とQ2が同時にオン状態に設定されると、チャージ電圧
Vchg から共通電位VSSに、オン状態にあるnMOSト
ランジスタQ1、Q2を介して大きな貫通電流が流れる
ので、電圧発生回路の消費電力が大きくなってしまう。
【0094】次に、図3の波形図に示しているnMOS
トランジスタQ1のオン時間τ1は、キャパシタCs1に
必要な電荷を蓄積できる時間以上に設定する。また、n
MOSトランジスタQ2がオン状態に保持される時間τ
2,τ2’は、キャパシタCs1が必要な電荷を放電させ
るのに必要な時間以上とする。但し、nMOSトランジ
スタQ1のオン時間τ1、nMOSトランジスタQ2が
オン状態に保持される時間τ2,τ2’が不十分な場合
は、その時点におけるキャパシタCs1の両端の電圧が出
力電圧となる。
【0095】また、nMOSトランジスタQ1がオフ状
態に保持されているとき、チャージ電圧Vchg は任意に
設定可能である。さらにまた、nMOSトランジスタQ
2により、キャパシタCs1が放電された後に電荷の注入
がないか、電圧の変動があっても問題がない場合には、
nMOSトランジスタQ2をオフ状態にしても良い。
【0096】以下、上述した条件がすべて満たされたも
のとして、図2(a)の電圧発生回路の動作について説
明する。
【0097】まず、出力例1においては、チャージ電圧
Vchg がV1に設定されている間に、入力信号Sin1 が
時間τ1だけハイレベルに保持され、入力信号Sin2 が
ローレベルに保持される。これにより、nMOSトラン
ジスタQ1が時間τ1だけオン状態に保持され、nMO
SトランジスタQ2がオフ状態に保持される。この結
果、出力信号Sout がV1レベルに設定されるととも
に、キャパシタCs1が電圧V1に充電される。以下、こ
の動作をプリチャージと呼び、プリチャージを行う期間
をプリチャージ期間と呼ぶ。
【0098】プリチャージ期間が終了した後、入力信号
Sin1 ,Sin2 がともにローレベルに保持され、nMO
SトランジスタQ1とQ2がともにオフ状態に設定され
る。このとき、キャパシタCs1が電圧V1に充電されて
いるので、出力信号Sout がV1レベルに保持される。
なお、プリチャージ期間終了後、nMOSトランジスタ
Q1はオフ状態に設定されるので、チャージ電圧Vchg
は任意の電位(Vc)でよい。
【0099】出力例2においては、チャージ電圧Vchg
がV2レベルに保持されている間に、nMOSトランジ
スタQ1が時間τ1だけオン状態に保持され、nMOS
トランジスタQ2がオフ状態に保持される。この結果、
出力信号Sout がV2レベルに設定されるとともに、キ
ャパシタCs1が電圧V2に充電される。
【0100】プリチャージ期間が終了した後、入力信号
Sin2 が時間τ2の間ハイレベルに保持され、nMOS
トランジスタQ2が時間τ2の間オン状態に保持され
る。この結果、キャパシタCs1は放電され、出力信号S
out が共通電位VSSレベル、例えば、0Vに保持され
る。
【0101】出力例3においては、チャージ電圧Vchg
がV3レベルに保持されている間に、nMOSトランジ
スタQ1が時間τ1だけオン状態に保持され、nMOS
トランジスタQ2がオフ状態に保持される。この結果、
出力信号Sout がV3レベルに設定されるとともに、キ
ャパシタCs1が電圧V3に充電される。
【0102】プリチャージ期間が終了した後、入力信号
Sin2 が時間τ2’の間ハイレベルに保持され、nMO
SトランジスタQ2が時間τ2’の間のみオン状態に保
持される。この結果、キャパシタCs1は放電され、出力
信号Sout が共通電位VSS、例えば、0Vに設定され
る。
【0103】ここで、出力例3では、出力側からの電荷
の流入がないか、また、出力電圧の変動があっても良い
ものとして、時間τ2’を経過した後、nMOSトラン
ジスタQ2がオフ状態に保持される。
【0104】出力例4においては、チャージ電圧Vchg
が、動作期間中常に電圧V4のレベルに保持されてい
る。そして、電圧発生回路の動作期間中に、入力信号S
in1 が常にハイレベルに保持され、入力信号Sin2 が常
にローレベルに保持される。これにより、nMOSトラ
ンジスタQ1が動作期間中に常にオン状態に保持され、
nMOSトランジスタQ2が常にオフ状態に保持されて
いる。
【0105】したがって、例えば、出力信号Sout によ
り駆動される外部負荷が重い場合に、トランジスタQ1
を介して、電圧V4を外部に供給することができる。
【0106】以上の出力例1〜4においては、チャージ
電圧Vchg は、少なくともプリチャージ期間、即ち、n
MOSトランジスタQ1がオン状態に保持されている間
に、所定の電圧レベルに設定される。従って、この期間
が十分無視できるような時定数の大きな回路や、プリチ
ャージ期間に対して十分に長い出力期間がある場合な
ど、影響がないものを駆動するとき、本例が有効であ
る。
【0107】ところで、電圧発生回路は駆動対象回路の
負荷が大きい場合、例えば、プリチャージ期間中にキャ
パシタに蓄積した電荷がその後、負荷にとられて、出力
信号Sout の電圧がVdrp 分降下してしまうことが考え
られる。
【0108】また、出力ノードの負荷にリークがある
等、何らかの原因で出力ノードから電化の流出がある場
合、出力信号Sout の電圧がVdrp 分降下してしまうこ
とが考えられる。
【0109】このような場合は、出力信号Sout の電圧
の降下を見越して、チャージ電圧Vchg を電圧降下分を
補足することが可能な、最終電位よりも高いレベルに設
定して、補足充電を行うことが望ましい。
【0110】なお、逆に、出力ノードへ電化の流入が想
定される場合は、チャージ電圧Vchg を最終電位よりも
低いレベルに設定すればよい。
【0111】図4は、電圧発生回路の駆動対象回路の負
荷が大きい場合、例えば、プリチャージ期間中キャパシ
タCs1に蓄積した電荷がその後、負荷にとられたことを
考慮した場合の動作を示す波形図である。以下、図4を
参照しつつ、この場合の電圧発生回路の動作について説
明する。
【0112】図示のように、本例の場合には、例えば、
負荷回路のインピーダンスが小さく、電圧発生回路の駆
動動作中にキャパシタCs1に蓄積された電荷が負荷回路
に流れ、出力信号Sout の電圧がVdrp 分降下してしま
う。このため、本例では、充電電位を最終電位よりも上
げた補足充電を行うことでかかる問題に対応する。
【0113】例えば、図4に示す出力例1〜3では、充
電後の駆動期間中の電圧降下を考慮し、プリチャージ期
間中に、チャージ電圧Vchg が電圧降下分を考慮してそ
れを補足できるレベルV1’,V2’およびV3’に設
定される。これにより、出力例1〜3において、プリチ
ャージを行うと、出力信号Sout がそれぞれ電圧V1,
V2およびV3レベルに設定される。なお、出力例4
は、図3に示す出力例4と同様に、例えば、負荷が重い
場合に、駆動動作中にチャージ電圧Vchg がV4レベル
に保持され、nMOSトランジスタQ1が常にオン状態
に設定されるので、チャージ電圧V4により負荷回路が
駆動される。
【0114】以上示した本例の駆動方法は、例えば、負
荷側に定電圧回路がある場合、あるいは初期電圧のみが
必要な場合(微分値が必要など)に適用できる。また、
時間tでの電圧降下量Vdrp がキャパシタCs1と外部に
流れる電流Ileakにより、次式に基づき算出できる。
【0115】 Vdrp =q/Cs =(t×Ileak)/Cs …(1) ここで、qは負荷回路に流れる電荷量、Cs はキャパシ
タCs1の静電容量である。式(1)により算出した電圧
降下Vdrp 分を初期充電時に補足充電しておくことで、
負荷回路に必要な駆動電圧を供給することが可能であ
る。
【0116】以上説明したように、本例の電圧発生回路
においては、第1の入力信号であるプリチャージ信号に
より、第1のレベル設定手段であるpMOSトランジス
タまたはnMOSトランジスタのオン/オフ状態が制御
され、制御回路から供給される第2の入力信号により、
第2のレベル設定手段であるpMOSトランジスタまた
はnMOSトランジスタのオン/オフ状態が制御され
る。
【0117】この電圧発生回路は、第1のレベル設定手
段がオン状態のとき、出力ノードが第1のレベルに設定
されるとともに、キャパシタが第1のレベルに充電され
る。そして、第1のレベル設定手段がオフ状態とされ、
第2のレベル設定手段もオフ状態とされているとき、キ
ャパシタに蓄積された電荷により、出力ノードの電位が
第1のレベルに保持される。
【0118】また、この電圧発生回路は、制御回路から
供給される第2の信号により第2のレベル設定手段がオ
フ状態とされると、キャパシタが放電され、出力ノード
の電位が第2のレベルに設定される。
【0119】このように、本例の電圧発生回路は、簡素
な構成でありながら、二つのレベルを持つ信号を適切に
出力することが可能であるとともに、出力ノードの電位
のレベルの切り換えを、pMOSトランジスタまたはn
MOSトランジスタのしきい値電圧程度の小振幅で行う
ことができ、消費電力の低減を図ることができる。
【0120】なお、以下の説明においては、この電圧発
生回路を用いた駆動法をプリチャージ駆動法と呼ぶこと
とする。
【0121】2.光学空間変調素子 次に、以上のような電圧発生回路を備えた光学空間変調
素子について説明する。
【0122】光学空間変調素子は、複数の画素を備え、
表示する画像信号に基づいた画素データに応じて、各画
素毎に光を変調するものであり、各画素毎に上述したよ
うな電圧発生回路を備えている。
【0123】そして、光学空間変調素子は、画素データ
に応じて電圧発生回路から供給される出力信号に基づい
て、画素を構成する液晶材料等の光変調特性を変化させ
ることにより、当該光学空間変調素子を透過する光また
は光学空間変調にて反射される光を変調するようにして
いる。
【0124】このような光学空間変調素子としては、光
を変調する物質として、一般的に、ツイステッドネマテ
ィック動作モードで使用される液晶(以下、TN液晶と
いう。)や、スーパーツイステッドネマティック動作モ
ードで使用される液晶(以下、STN液晶という。)、
これらTN液晶やSTN液晶よりも応答速度の速い強誘
電性液晶(以下、FLCという。)や、反強誘電性液晶
等を用いた液晶ディスプレイが知られている。
【0125】2−1.TN液晶、STN液晶を用いた光
学空間変調素子の光変調の原理 ここで、光を変調する物質として、TN液晶、STN液
晶を用いた場合の光学空間変調素子の光変調の原理につ
いて説明する。
【0126】2−1−1.TN液晶、STN液晶を用い
た光学空間変調素子の構成 TN液晶、STN液晶を用いた光学空間変調素子10
は、図5(a)及び図5(b)に示すように、一対のガ
ラス基板11,12を備え、これら一対のガラス基板1
1,12間に液晶材料13を挟み込むようになされてい
る。
【0127】一対のガラス基板11,12のそれぞれの
対向面には、透明電極14,15と、液晶材料13の分
子の向きを揃える配向膜16,17とが設けられてい
る。
【0128】ここで、一方のガラス基板11に設けられ
た配向膜16による配向方向と、他方のガラス基板12
に設けられた配向膜17による配向方向とは、互いに直
交する方向とされている。したがって、透明電極14,
15に電圧が印加されない状態においては、液晶材料1
3は、図5(a)に示すように、一方のガラス基板11
から他方のガラス基板12にかけて次第に分子の向きを
変えた、ねじれた状態とされている。
【0129】そして、透明電極14,15に電圧が印加
されると、液晶材料13は、図5(b)に示すように、
電界の影響を受けて、分子が垂直方向に整列する。
【0130】また、一方のガラス基板11の透明電極1
4及び配向膜16が設けられた面と逆側の面には偏光子
18が設けられ、他方のガラス基板12の透明電極15
及び配向膜17が設けられた面と逆側の面には検光子1
9が設けられている。
【0131】偏光子18は、その偏光方向が、一方のガ
ラス基板11に設けられた配向膜16による配向方向と
平行となるように一方のガラス基板11上に設けられ、
検光子19は、その偏光方向が、他方のガラス基板12
に設けられた配向膜17による配向方向と平行となるよ
うに他方のガラス基板12上に設けられている。すなわ
ち、偏光子18と検光子19とは、それぞれの偏光方向
が互いに直交するように配設されている。
【0132】以上のように構成される光学空間変調素子
10は、透明電極14,15に電圧が印加されない状態
においては、上述したように、液晶材料13がねじれた
状態とされている。このとき、光学空間変調素子10に
照射された光は、偏光子18の偏光方向と同一の偏波面
成分が、入射光30として、偏光子18を透過し、透明
電極14、配向膜16を介して、一対のガラス基板1
1,12に挟まれた液晶材料13内に入射する。
【0133】液晶材料13内に入射した入射光30は、
偏光方向が、液晶材料13の分子配列に沿ってねじれ、
液晶材料13内に入射した際の偏光方向と直交した方向
とされる。
【0134】これにより、入射光30は、他方のガラス
基板12に設けられた検光子19を透過し、透過光31
として、光学空間変調素子10から出射される。
【0135】また、光学空間変調素子10は、透明電極
14,15に電圧が印加されると、上述したように、液
晶材料13の分子が電界の影響を受けて垂直方向に整列
する。このとき、光学空間変調素子10に照射された光
は、偏光子18の偏光方向と同一の偏波面成分が、入射
光30として、偏光子18を透過し、透明電極14、配
向膜16を介して、一対のガラス基板11,12に挟ま
れた液晶材料13内に入射する。
【0136】液晶材料13内に入射した入射光30は、
液晶材料13が分子が垂直方向に整列した状態となって
いるので、液晶材料13によって偏光方向がねじれるこ
とはない。したがって、入射光30は、他方のガラス基
板12に設けられた検光子19によって遮断され、透過
光31として現れることはない。
【0137】なお、液晶材料13の分子のねじれ角は、
TN液晶においては90度、STN液晶においては、2
70度である。また、STN液晶を用いた場合は、液晶
材料の複屈折効果を利用するので、色変化が生じ、黄緑
/濃紺及び青/淡黄の二つのモードで実用的なコントラ
ストをとることができる。
【0138】また、以上は透過型の光学空間変調素子に
ついて説明したが、反射型の光学空間変調素子も光変調
の原理は透過型の光学空間変調素子と同様である。
【0139】2−1−2.TN液晶、STN液晶を用い
た光学空間変調素子の透過特性 TN液晶、STN液晶を用いた光学空間変調素子の透過
特性、すなわち光学空間変調素子に印加する電圧と透過
率との関係を図6に示す。この図6から判るように、T
N液晶、STN液晶を用いた光学空間変調素子は、所定
の大きさの電圧が印加されるまでは、高い透過率を保っ
ている。そして、所定の大きさの電圧が印加されると、
急激に透過率を低下させる。なお、STN液晶を用いた
光学空間変調素子は、TN液晶を用いた光学空間変調素
子に比べて、急峻な立ち上がり特性を示す。
【0140】2−1−3.TN液晶、STN液晶を用い
た光学空間変調素子の駆動原理 TN液晶、STN液晶を用いた光学空間変調素子の一般
的な駆動波形を図7に示す。この図7から判るように、
TN液晶、STN液晶を用いた光学空間変調素子は、電
圧が印加されることによりプラスの電界が生じた場合で
あっても、マイナスの電界が生じた場合であっても、透
過率が低下する。したがって、TN液晶、STN液晶を
用いた光学空間変調素子においては、液晶内部のイオン
の中和をとるために、いわゆる両極駆動を行っている。
【0141】2−2.FLCを用いた光学空間変調素子
の光変調の原理 次に、光を変調する物質として、FLCを用いた場合の
光学空間変調素子の光変調の原理について説明する。
【0142】2−2−1.FLCを用いた光学空間変調
素子の構成 FLCを用いた光学空間変調素子20は、図8(a)及
び図8(b)に示すように、一対のガラス基板21,2
2を備え、これら一対のガラス基板21,22間に液晶
材料23を挟み込むようになされている。
【0143】一対のガラス基板21,22のそれぞれの
対向面には、透明電極24,25と、液晶材料23の分
子の向きを揃える配向膜26,27とが設けられてい
る。ここで、一方のガラス基板21に設けられた配向膜
26による配向方向と、他方のガラス基板22に設けら
れた配向膜27による配向方向とは、互いに平行な方向
とされている。
【0144】また、一方のガラス基板21の透明電極2
4及び配向膜26が設けられた面と逆側の面には偏光子
28が設けられ、他方のガラス基板22の透明電極25
及び配向膜27が設けられた面と逆側の面には検光子2
9が設けられている。
【0145】偏光子28は、その偏光方向が、一方のガ
ラス基板21に設けられた配向膜26による配向方向と
平行となるように一方のガラス基板21上に設けられ、
検光子29は、その偏光方向が、他方のガラス基板22
に設けられた配向膜27による配向方向と直交するよう
に他方のガラス基板22上に設けられている。すなわ
ち、偏光子28と検光子29とは、それぞれの偏光方向
が互いに直交するように配設されている。
【0146】一対のガラス基板21,22間に挟み込ま
れた液晶材料23は、図8(c)に示すように、印加さ
れる電圧による電界の向きに応じて、複屈折効果を生じ
させない状態1と複屈折効果を生じさせる状態2との二
つの状態をとる。
【0147】ここで、電界が図8(a)に示す方向のと
きに、液晶材料23が状態1をとるとすると、光学空間
変調素子20に照射された光は、偏光子28の偏光方向
と同一の偏波面成分が、入射光30として、偏光子28
を透過し、透明電極24、配向膜26を介して、一対の
ガラス基板21,22に挟まれた液晶材料23内に入射
する。
【0148】液晶材料23内に入射した入射光30は、
液晶材料23による複屈折効果を受けずに、他方のガラ
ス基板22に設けられた検光子29に到達する。したが
って、入射光30は検光子29により遮断され、透過光
31として現れない。
【0149】そして、電界が図8(b)に示す方向のと
きに、液晶材料23が状態2をとるとすると、光学空間
変調素子20に照射された光は、偏光子28の偏光方向
と同一の偏波面成分が、入射光30として、偏光子28
を透過し、透明電極24、配向膜26を介して、一対の
ガラス基板21,22に挟まれた液晶材料23内に入射
する。
【0150】液晶材料23内に入射した入射光30は、
液晶材料23による複屈折効果を受けて、偏光方向が直
角にねじられた状態で他方のガラス基板22に設けられ
た検光子29に到達する。したがって、入射光30は検
光子29を透過して、透過光31として光学空間変調素
子20から出射される。
【0151】なお、以上は透過型の光学空間変調素子に
ついて説明したが、反射型の光学空間変調素子も光変調
の原理は透過型の光学空間変調素子と同様である。
【0152】2−2−2.FLCを用いた光学空間変調
素子の透過特性 FLCを用いた光学空間変調素子の透過特性を図9に示
す。この図9から判るように、FLCを用いた光学空間
変調素子は、ヒステリシス特性、すなわち、状態記憶特
性を示す。これは、FLCの自発分極Psによるもので
ある。
【0153】FLCの自発分極Psの向きを反転させる
には、分極している電荷量に対して2倍の電荷量を与え
ることにより行うことができる。例えば、FLCの自発
分極Psの大きさがpS1[C]のとき、FLCに対し
て2×pS1[C]の電荷を注入することで、FLCの
自発分極Psの向きは反転する。逆に、FLCに対して
2×pS1[C]の電荷を注入するまでは、FLCの自
発分極Psの向きは反転しない。これにより、FLCを
用いた光学空間変調素子は、ヒステリシス特性を示すこ
とになる。
【0154】2−2−3.FLCを用いた光学空間変調
素子の駆動原理 FLCを用いた光学空間変調素子の一般的な駆動波形を
図10に示す。FLCを用いた光学空間変調素子は、F
LCの状態記憶特性を利用することにより、必要最小限
の期間だけ電圧を印加することで駆動が可能となる。な
お、FLCを用いた光学空間変調素子においても、一般
に、液晶内部のイオンの中和をとるために、両極駆動を
行っているが、TN液晶、STN液晶を用いた光学空間
変調素子とは異なり、電界の方向により透過・遮断が決
定されるので、駆動の方法が複雑になる。
【0155】なお、液晶全般に関する詳細は、産業図書
発行「カラー液晶ディスプレイ」や、日本学術振興会第
142委員会編「液晶デバイスハンドブック」等に記載
がある。
【0156】2−3.光学空間変調素子の一般的な走査
駆動法 次に、液晶材料を用いた光学空間変調素子の一般的な走
査駆動方式について説明する。
【0157】液晶パネル等といった液晶材料を用いた光
学空間変調素子においては、1画素ずつ配線してこれら
各画素の状態を制御することは、配線が多くなりすぎる
等の理由により実現が困難である。そこで、この種の光
学空間変調素子においては、複数の走査線及び複数のデ
ータ線をマトリクス状に配線し、これら走査線とデータ
線の各交点に対応して画素が構成されるようになされて
いる。ここで、走査線は画素データを書き込む画素のラ
インを選択するためのものであり、データ線は選択され
た画素に画素データを供給するためのものである。
【0158】この光学空間変調素子の走査駆動方式とし
ては、まず、点順次方式が挙げられる。この点順次方式
は、図11に示すように、一画素毎に順次データを書き
込んでいく方式であり、例えばCRT(Cathode Ray Tu
be)やpoly−SiTFT(Thin Film Transistor)
を用いたアクティブマトリックスタイプのLCD(Liqu
id Crystal Display)等で広く用いられている。
【0159】また、光学空間変調素子の走査駆動方式と
しては、線順次方式も広く用いられている。この線順次
方式は、図12に示すように、ドライバに一ライン分の
データを取り込んでおき、一ライン毎に順次データを書
き込んでいく方式であり、例えばアモルファスシリコン
を用いたアクティブマトリックスタイプのLCDや単純
マトリックスタイプのLCD等で広く用いられている。
【0160】これら点順次方式及び線順次方式は、光学
空間変調素子の備える画素数が多くなると、一画素当た
りの駆動時間を短くする必要があり、十分な駆動が困難
になる場合がある。そこで、光学空間変調素子の備える
画素数が多くなった場合であっても、適切に駆動を行え
るようにする方式として、全面一括書き換え方式が提案
されている。
【0161】この全面一括書き換え方式は、各画素にそ
れぞれメモリを設け、データをこれらメモリに取り込ん
でおき、一括してデータの書き込みを行うようにする方
式であり、例えば、画像データを色毎に時分割表示し
て、人間の目の積分効果を利用して色を表示する、いわ
ゆるフィールドシーケンシャル法や、PWM(Pulse Wi
dth Modulation)による階調表示法等を用いる場合に有
効である。
【0162】なお、この全面一括書き換え方式の原理を
用いれば、図13に示すように、光学空間変調素子を複
数のブロックに分割し、これらブロック毎に一括してデ
ータの書き込みを行うことも可能である。
【0163】2−4.プリチャージ駆動法による光学空
間変調素子の駆動法 次に、本発明の電圧発生回路を用いて、プリチャージ駆
動法により光学空間変調素子を駆動する方法について説
明する。
【0164】2−4−1.TN液晶、STN液晶を用い
た光学空間変調素子の場合 TN液晶、STN液晶を用いた光学空間変調素子の概略
構成を図14に示す。この光学空間変調素子40は、基
本構成を先に図5に示した光学空間変調素子10と同様
とし、液晶材料41を挟み込む一対のガラス基板のう
ち、一方のガラス基板に設けられた透明電極42は、先
に図2(a)に示した電圧発生回路43の出力ノードに
接続されており、他方のガラス基板に設けられた透明電
極44は発振器45に接続されている。なお、この図1
4においては、一対のガラス基板、配向膜、偏光子及び
検光子は、図示を省略している。
【0165】この光学空間変調素子40は、プリチャー
ジ駆動法により電圧発生回路43より供給される電圧
と、発振器45より供給される電圧とにより、一対の透
明電極42,44間に生じる電界が変化することによ
り、液晶材料41の状態が変化し、光を透過または遮断
する。
【0166】図15は、この光学空間変調素子40の動
作を示す波形図である。以下、この波形図を参照しつ
つ、光学空間変調素子40の動作について説明する。な
お、ここでは、説明を簡略化するために、プリチャージ
するための電圧をV1で一定とするが、この値は任意で
あり、一定である必要はない。
【0167】「遮断1」では、プリチャージ駆動法によ
り、一方の透明電極42に電圧V1が印加される。この
とき、他方の透明電極44の電位を0とされるので、一
対の透明電極42,44間、すなわち液晶材料41の両
端には、V1(V1−0)の電圧が印加され、遮断状態
となる。なお、プリチャージ期間終了後、nMOSトラ
ンジスタQ1がオフ状態に設定た状態では、チャージ電
圧Vchg は駆動に寄与しないので、任意の電位(Vc)
でよい。
【0168】「遮断2」では、プリチャージを行った
後、キャパシタCS1が放電されるので、一方の透明電極
42の電位が0となる。このとき、他方の透明電極44
には、発振器45から電圧V1が印加されているので、
一対の透明電極42,44間、すなわち液晶材料41の
両端には、−V1(0−V1)の電圧が印加され、遮断
状態となる。
【0169】「透過1」では、プリチャージを行った
後、キャパシタCS1が放電されるので、一方の透明電極
42の電位が0となる。このとき、他方の透明電極44
の電位も0とされるので、一対の透明電極42,44
間、すなわち液晶材料41の両端の電位差が0(0−
0)となり、透過状態となる。なお、この「透過1」に
おいては、時間τ2’を経過した後、nMOSトランジ
スタQ2をオフ状態に切り換えているが、出力側からの
電荷の流入がない場合には、このように、キャパシタC
S1の放電に必要な時間τ2’を経過した後に、nMOS
トランジスタQ2をオフ状態に切り換えるようにしても
構わない。
【0170】「透過2」では、駆動能力を高めるため
に、プリチャージを行った後も、nMOSトランジスタ
Q1をオン状態に保持し、一方の透明電極42に電圧V
1を印加し続けるようにしている。このとき、他方の透
明電極44には、発振器45から電圧V1が印加されて
いるので、一対の透明電極42,44間、すなわち液晶
材料41の両端の電位差が0(V1−V1)となり、透
過状態となる。
【0171】なお、以上は、偏光子と検光子とが、それ
ぞれの偏光方向が互いに直交する関係で設けられた光学
空間変調素子40について説明したが、偏光子による偏
光方向と検光子による偏光方向とが平行となるように、
これらを設けた場合には、遮断と透過が反転することは
いうまでもない。
【0172】2−4−2.FLCを用いた光学空間変調
素子の場合 FLCを用いた光学空間変調素子の概略構成を図16に
示す。この光学空間変調素子50は、基本構成を先に図
8に示した光学空間変調素子10と同様とし、液晶材料
51を挟み込む一対のガラス基板のうち、一方のガラス
基板に設けられた透明電極52は、先に図2(a)に示
した電圧発生回路53の出力ノードに接続されており、
他方のガラス基板に設けられた透明電極54は電源55
に接続されている。なお、この図16においては、一対
のガラス基板、配向膜、偏光子及び検光子は、図示を省
略している。
【0173】この光学空間変調素子50は、プリチャー
ジ駆動法により電圧発生回路53より供給される電圧
と、電源55より供給される電圧とにより、一対の透明
電極52,54間に生じる電界が変化することにより、
液晶材料51の状態が変化し、光を透過または遮断す
る。
【0174】図17及び図18は、この光学空間変調素
子50の動作を示す波形図である。以下、この波形図を
参照しつつ、光学空間変調素子50の動作について説明
する。なお、ここでは、説明を簡略化するために、プリ
チャージするための電圧をV1で一定とするが、この値
は任意であり、一定である必要はない。
【0175】まず、図17を参照して、FLCの状態記
憶特性を利用しない場合の光学空間変調素子50の動作
について説明する。
【0176】「透過1」では、プリチャージ駆動法によ
り、一方の透明電極52に電圧V1が印加される。この
とき、他方の透明電極54には、電源55より、電圧V
1よりも小さい電圧Vpが印加されるので、一対の透明
電極52,54間、すなわち液晶材料51の両端には、
V1−Vpのプラスの電圧が印加され、透過状態とな
る。なお、プリチャージ期間終了後、nMOSトランジ
スタQ1がオフ状態に設定た状態では、チャージ電圧V
chg は駆動に寄与しないので、任意の電位(Vc)でよ
い。
【0177】「遮断1」では、プリチャージを行った
後、キャパシタCS1が放電されるので、一方の透明電極
52の電位が0となる。このとき、他方の透明電極54
には、電源55から電圧Vpが印加されているので、一
対の透明電極52,54間、すなわち液晶材料51の両
端には、−Vp(0−Vp)の電圧が印加され、遮断状
態となる。
【0178】「遮断2」では、「遮断1」と同様に、プ
リチャージを行った後、キャパシタCS1が放電されるの
で、一方の透明電極52の電位が0となる。このとき、
他方の透明電極54には、電源55から電圧Vpが印加
されているので、一対の透明電極52,54間、すなわ
ち液晶材料51の両端には、−Vp(0−Vp)の電圧
が印加され、遮断状態となる。
【0179】なお、この「遮断2」においては、時間τ
2’を経過した後、nMOSトランジスタQ2をオフ状
態に切り換えているが、出力側からの電荷の流入がない
場合には、このように、キャパシタCS1の放電に必要な
時間τ2’を経過した後に、nMOSトランジスタQ2
をオフ状態に切り換えるようにしても構わない。
【0180】また、「遮断2」になるときに、液晶材料
51の両端にプリチャージに必要な電位(V1−Vp)
の電圧が印加されるが、この電圧が印加される時間がF
LCの応答速度(一般に数百マイクロ秒)に対して十分
に短い時間(1/10以下程度)であるならば、光学空
間変調素子50の動作に問題はない。
【0181】「透過2」では、駆動能力を高めるため
に、プリチャージを行った後も、nMOSトランジスタ
Q1をオン状態に保持し、一方の透明電極52に電圧V
1を印加し続けるようにしている。このとき、他方の透
明電極54には、電源55から電圧Vpが印加されてい
るので、一対の透明電極52,54間、すなわち液晶材
料51の両端には、V1−Vpのプラスの電圧が印加さ
れ、透過状態となる。
【0182】なお、以上は、偏光子と検光子とが、それ
ぞれの偏光方向が互いに直交する関係で設けられた光学
空間変調素子50について説明したが、偏光子による偏
光方向と検光子による偏光方向とが平行となるように、
これらを設けた場合には、遮断と透過が反転することは
いうまでもない。
【0183】次に、図18を参照して、FLCの状態記
憶特性を利用する場合の光学空間変調素子50の動作に
ついて説明する。
【0184】FLCを用いた光学空間変調素子50は、
FLCの状態記憶特性を利用することにより、必要最小
限の期間だけ電圧を印加することで駆動が可能となり、
またFLCの劣化の原因となるイオンの偏りを低減する
ことができる。
【0185】「透過1」では、プリチャージ駆動法によ
り、一方の透明電極52に電圧V1が印加される。この
とき、他方の透明電極54には、電源55より、電圧V
1よりも小さい電圧Vpが印加されるので、一対の透明
電極52,54間、すなわち液晶材料51の両端には、
V1−Vpのプラスの電圧が印加され、透過状態とな
る。なお、プリチャージ期間終了後、nMOSトランジ
スタQ1がオフ状態に設定た状態では、チャージ電圧V
chg は駆動に寄与しないので、任意の電位(Vc)でよ
い。
【0186】その後、チャージ電圧Vchg をVpに設定
して、nMOSトランジスタQ1をオン状態にすること
により、一方の透明電極52に電圧Vpが印加される。
これにより、液晶材料51の両端の電位差が0(Vp−
Vp)となるが、FLCの状態記憶特性により透過状態
が保持される。また、このとき、外部電界による内部イ
オンへの影響は最小限になる。
【0187】「遮断1」では、プリチャージを行った
後、キャパシタCS1が放電されるので、一方の透明電極
52の電位が0となる。このとき、他方の透明電極54
には、電源55から電圧Vpが印加されているので、一
対の透明電極52,54間、すなわち液晶材料51の両
端には、−Vp(0−Vp)の電圧が印加され、遮断状
態となる。
【0188】その後、チャージ電圧Vchg をVpに設定
して、nMOSトランジスタQ1をオン状態にすること
により、一方の透明電極52に電圧Vpが印加される。
これにより、液晶材料51の両端の電位差が0(Vp−
Vp)となるが、FLCの状態記憶特性により遮断状態
が保持される。
【0189】「遮断2」では、遮断1と同様に、プリチ
ャージを行った後、キャパシタCS1が放電されるので、
一方の透明電極52の電位が0となる。このとき、他方
の透明電極54には、電源55から電圧Vpが印加され
ているので、一対の透明電極52,54間、すなわち液
晶材料51の両端には、−Vp(0−Vp)の電圧が印
加され、遮断状態となる。
【0190】なお、この「遮断2」においては、時間τ
2’を経過した後、nMOSトランジスタQ2をオフ状
態に切り換えているが、出力側からの電荷の流入がない
場合には、このように、キャパシタCS1の放電に必要な
時間τ2’を経過した後に、nMOSトランジスタQ2
をオフ状態に切り換えるようにしても構わない。
【0191】また、「遮断2」になるときに、液晶材料
51の両端にプリチャージに必要な電位(V1−Vp)
の電圧が印加されるが、この電圧が印加される時間がF
LCの応答速度(一般に数百マイクロ秒)に対して十分
に短い時間(1/10以下程度)であるならば、光学空
間変調素子50の動作に問題はない。
【0192】その後、チャージ電圧Vchg をVpに設定
して、nMOSトランジスタQ1をオン状態にすること
により、一方の透明電極52に電圧Vpが印加される。
これにより、液晶材料51の両端の電位差が0(Vp−
Vp)となるが、FLCの状態記憶特性により遮断状態
が保持される。
【0193】なお、この「遮断2」では、駆動能力を高
めるために、チャージ電圧Vchg をVpに設定した後、
nMOSトランジスタQ1をオン状態に保持し、一方の
透明電極52に電圧Vpを印加し続けるようにしてい
る。
【0194】「透過2」では、「透過1」と同様に、プ
リチャージ駆動法により、一方の透明電極52に電圧V
1が印加される。このとき、他方の透明電極54には、
電源55より、電圧V1よりも小さい電圧Vpが印加さ
れるので、一対の透明電極52,54間、すなわち液晶
材料51の両端には、V1−Vpのプラスの電圧が印加
され、透過状態となる。
【0195】その後、チャージ電圧Vchg をVpに設定
して、nMOSトランジスタQ1をオン状態にすること
により、一方の透明電極52に電圧Vpが印加される。
これにより、液晶材料51の両端の電位差が0(Vp−
Vp)となるが、FLCの状態記憶特性により透過状態
が保持される。
【0196】なお、以上は、偏光子と検光子とが、それ
ぞれの偏光方向が互いに直交する関係で設けられた光学
空間変調素子50について説明したが、偏光子による偏
光方向と検光子による偏光方向とが平行となるように、
これらを設けた場合には、遮断と透過が反転することは
いうまでもない。
【0197】2−4−3.FLCの自発分極Psとプリ
チャージ駆動法 ここで、FLCを用いた光学空間変調素子をプリチャー
ジ駆動法により駆動する場合、チャージ電圧Vchg をど
のような値に設定すれば良いかについて説明する。
【0198】上述したように、FLCの分子の状態を変
化させるには、FLCの自発分極Psの向きを反転させ
る必要がある。このFLCの自発分極Psの向きを反転
させるには、FLCの自発分極Psの向きを反転させる
ためのしきい値電界以上の電界を反転期間中保持すると
ともに、反転期間中に分極している電荷量に対して2倍
以上の電荷量を供給することが必要とされる。
【0199】すなわち、FLCの自発分極Psの向きを
反転させるには、しきい値電界以上の電界を、自発分極
Psの2倍に相当する電荷を供給するのに必要な期間だ
け保持する必要がある。
【0200】したがって、チャージ電圧Vchg は、以下
の式(1)を満足するV1’に設定されればよい。
【0201】 Vth≦Vp’≦V1’−(Vth+△V)・・・(1) ここで、Vthは、FLCの自発分極Psの向きを反転
させるためのしきい値電界を生じる印加電圧の値であ
る。また、Vp’は、対向電極に印加される電圧の値で
あり、上記式(1)に示すように、Vp’≧Vthを満
足するように限定される。また、△Vは、FLCの自発
分極Psによる電圧降下分の値であり、△V=2×Ps
/Csで表される。
【0202】実際には、これらの値に加えて、その他回
路内で漏洩する電荷や電圧降下分を考慮した△VやVt
hを用いて、V1’やVp’を設定する。特に、△V
は、TN液晶やSTN液晶を用いた光学空間変調素子で
あっても、例えば負荷回路がある場合にキャパシタに蓄
積された電荷が負荷回路に流れる場合がある。例えば、
上述したアクティブマトリックスタイプの液晶ディスプ
レイにおいては、図19に示すように、補助容量CTFT
が液晶と並列に接続されており、この補助容量CTFTに
電荷が流れることを考慮して、チャージ電圧や対向電極
に印加する電圧を設定する必要がある。
【0203】ここで、図20を参照して、FLCの自発
分極Psによる電圧降下分を考慮した光学空間変調素子
50の動作について説明する。
【0204】「透過1」では、プリチャージ駆動法によ
り、一方の透明電極52に電圧V1’が印加される。こ
のとき、他方の透明電極54には、電源55より、電圧
Vp’が印加され、一対の透明電極52,54間、すな
わち液晶材料51の両端には、V1’−Vp’の電圧が
印加される。ここで、V1’及びVp’は、FLCの自
発分極Psの向きを反転させるのに必要な期間中、V
1’−Vp’が、しきい値電界以上の電界を生じる電圧
Vthを保持する値に予め設定されている。これによ
り、FLCの自発分極Psの向きは反転し、透過状態と
なる。なお、プリチャージ期間終了後、nMOSトラン
ジスタQ1がオフ状態に設定した状態では、チャージ電
圧Vchg は駆動に寄与しないので、任意の電位(Vc)
でよい。
【0205】その後、チャージ電圧Vchg をVp’に設
定して、nMOSトランジスタQ1をオン状態にするこ
とにより、一方の透明電極52に電圧Vp’が印加され
る。これにより、液晶材料51の両端の電位差が0(V
p’−Vp’)となるが、FLCの状態記憶特性により
透過状態が保持される。また、このとき、外部電界によ
る内部イオンへの影響は最小限になる。
【0206】「遮断1」では、プリチャージを行った
後、キャパシタCS1が放電されるので、一方の透明電極
52の電位が0となる。このとき、他方の透明電極54
には、電源55から電圧Vp’が印加されているので、
一対の透明電極52,54間、すなわち液晶材料51の
両端には、−Vp’(0−Vp’)の電圧が印加さる。
ここで、Vp’は、FLCの自発分極Psの向きを反転
させるのに必要な期間中、−Vp’が、しきい値電界以
上の電界を生じる電圧Vthを保持する値に予め設定さ
れている。これにより、FLCの自発分極Psの向きは
反転し、遮断状態となる。
【0207】その後、チャージ電圧Vchg をVp’に設
定して、nMOSトランジスタQ1をオン状態にするこ
とにより、一方の透明電極52に電圧Vp’が印加され
る。これにより、液晶材料51の両端の電位差が0(V
p’−Vp’)となるが、FLCの状態記憶特性により
遮断状態が保持される。
【0208】「遮断2」では、遮断1と同様に、プリチ
ャージを行った後、キャパシタCS1が放電されるので、
一方の透明電極52の電位が0となる。このとき、他方
の透明電極54には、電源55から電圧Vp’が印加さ
れているので、一対の透明電極52,54間、すなわち
液晶材料51の両端には、−Vp’(0−Vp’)の電
圧が印加され、遮断状態となる。
【0209】なお、この「遮断2」においては、時間τ
2’を経過した後、nMOSトランジスタQ2をオフ状
態に切り換えているが、出力側からの電荷の流入がない
場合には、このように、キャパシタCS1の放電に必要な
時間τ2’を経過した後に、nMOSトランジスタQ2
をオフ状態に切り換えるようにしても構わない。
【0210】また、「遮断2」になるときに、液晶材料
51の両端にプリチャージに必要な電位(V1’−V
p’)の電圧が印加されるが、この電圧が印加される時
間がFLCの応答速度(一般に数百マイクロ秒)に対し
て十分に短い時間(1/10以下程度)であるならば、
光学空間変調素子50の動作に問題はない。
【0211】その後、チャージ電圧Vchg をVp’に設
定して、nMOSトランジスタQ1をオン状態にするこ
とにより、一方の透明電極52に電圧Vp’が印加され
る。これにより、液晶材料51の両端の電位差が0(V
p’−Vp’)となるが、FLCの状態記憶特性により
遮断状態が保持される。
【0212】なお、この「遮断2」では、駆動能力を高
めるために、チャージ電圧Vchg をVp’に設定した
後、nMOSトランジスタQ1をオン状態に保持し、一
方の透明電極52に電圧Vp’を印加し続けるようにし
ている。
【0213】「透過2」では、「透過1」と同様に、プ
リチャージ駆動法により、一方の透明電極52に電圧V
1’が印加される。このとき、他方の透明電極54に
は、電源55より、電圧Vp’が印加され、一対の透明
電極52,54間、すなわち液晶材料51の両端には、
V1’−Vp’の電圧が印加される。ここで、V1’及
びVp’は、FLCの自発分極Psの向きを反転させる
のに必要な期間中、V1’−Vp’が、しきい値電界以
上の電界を生じる電圧Vthを保持する値に予め設定さ
れている。これにより、FLCの自発分極Psの向きは
反転し、透過状態となる。
【0214】その後、チャージ電圧Vchg をVp’に設
定して、nMOSトランジスタQ1をオン状態にするこ
とにより、一方の透明電極52に電圧Vp’が印加され
る。これにより、液晶材料51の両端の電位差が0(V
p’−Vp’)となるが、FLCの状態記憶特性により
透過状態が保持される。
【0215】なお、以上は、偏光子と検光子とが、それ
ぞれの偏光方向が互いに直交する関係で設けられた光学
空間変調素子50について説明したが、偏光子による偏
光方向と検光子による偏光方向とが平行となるように、
これらを設けた場合には、遮断と透過が反転することは
いうまでもない。
【0216】2−5.光学空間変調素子の具体的な走査
駆動法 次に、光学空間変調素子の具体的な走査駆動法について
説明する。なお、ここでは、点順次方式による光学空間
変調素子の走査駆動方法と線順次方式による光学空間変
調素子の走査駆動方法について説明し、全面一括書き換
え方式による光学空間変調素子の走査駆動方法について
は、後述する。
【0217】光学空間変調素子は、例えば図21乃至図
24に示すように、複数の画素を備えた液晶パネルと走
査ドライバとデータドライバとを備え、走査ドライバで
走査線を選択し、データドライバで選択された走査線上
の画素に画素データを書き込む構成とされている。ここ
で、走査ドライバには、一般にシフトレジスタ構造が取
られている。なお、上述したように、画素データの書き
込みは、点順次方式の場合は一画素毎に順次行われ、線
順次方式の場合は一ライン毎に順次行われる。
【0218】図21に示す光学空間変調素子60におい
ては、液晶パネル61の一辺に沿って、複数の走査線S
Lを介して液晶パネル61の備える複数の画素と接続さ
れた一つの走査ドライバ62が配設されており、液晶パ
ネル61の走査ドライバ62が配設された辺と直交する
一辺に沿って、複数のデータ線DLを介して液晶パネル
61の備える複数の画素と接続された一つのデータドラ
イバ63が配設されている。
【0219】そして、この光学空間変調素子60は、走
査ドライバ62によって選択された走査線SL上の画素
に、データドライバ63が一方向から画素データを書き
込むようになされている。
【0220】図22に示す光学空間変調素子70におい
ては、液晶パネル71が上下2分割されている。そし
て、上側のパネル71aの備える各画素には、複数の走
査線SLを介して第1の走査ドライバ72が接続され、
複数のデータ線DLを介して第1のデータドライバ73
が接続されている。また、下側のパネル71bの備える
各画素には、複数の走査線SLを介して第2の走査ドラ
イバ74が接続され、複数のデータ線DLを介して第2
のデータドライバ75が接続されている。
【0221】そして、この光学空間変調素子70は、上
側のパネル71aについては、第1の走査ドライバ72
によって選択された走査線SL上の画素に、第1のデー
タドライバ73が画素データを書き込み、下側のパネル
71bについては、第2の走査ドライバ74によって選
択された走査線SL上の画素に、第2のデータドライバ
75が画素データを書き込むようになされている。
【0222】図23に示す光学空間変調素子80におい
ては、液晶パネル81の一辺に沿って、複数の走査線S
Lを介して液晶パネル81の備える複数の画素と接続さ
れた第1の走査ドライバ82が配設されており、液晶パ
ネル81の第1の走査ドライバ82が配設された辺と平
行な辺に沿って、複数の走査線SLを介して液晶パネル
81の備える複数の画素と接続された第2の走査ドライ
バ83が配設されている。また、この光学空間変調素子
80においては、液晶パネル81の第1の走査ドライバ
82が配設された辺と直交する一辺に沿って、複数のデ
ータ線DLを介して液晶パネル81の備える複数の画素
と接続された第1のデータドライバ84が配設されてお
り、液晶パネル81の第1のデータドライバ84が配設
された辺と平行な辺に沿って、複数のデータ線DLを介
して液晶パネル81の備える複数の画素と接続された第
2のデータドライバ85が配設されている。
【0223】そして、この光学空間変調素子80は、第
1及び第2の走査ドライバ82,83によって選択され
た走査線SL上の画素に、第1及び第2のデータドライ
バ84,85が両方向から画素データを書き込むように
なされている。
【0224】図24に示す光学空間変調素子90におい
ては、液晶パネル91の一辺に沿って、複数の走査線S
Lを介して液晶パネル91の備える複数の画素と接続さ
れた一つの走査ドライバ92が配設されている。また、
この光学空間変調素子90においては、液晶パネル91
の走査ドライバ92が配設された辺と直交する一辺に沿
って、複数のデータ線DLを介して液晶パネル91の備
える複数の画素と接続された第1のデータドライバ93
が配設されており、液晶パネル91の第1のデータドラ
イバ93が配設された辺と平行な辺に沿って、複数のデ
ータ線DLを介して液晶パネル91の備える複数の画素
と接続された第2のデータドライバ94が配設されてい
る。
【0225】そして、この光学空間変調素子90は、走
査ドライバ92によって選択された走査線SL上の画素
に、第1及び第2のデータドライバ93,94が両方向
から画素データを書き込むようになされている。
【0226】2−5−1.点順次方式の場合のデータド
ライバの構成 次に、点順次方式により駆動される光学空間変調素子の
備えるデータドライバについて具体的に説明する。
【0227】図25に、点順次方式により駆動される光
学空間変調素子の備えるデータドライバの一構成例を示
す。
【0228】この図25に示すデータドライバ100
は、プリチャージ駆動法により画素データに応じた信号
を出力する電圧発生回路101と、複数のデータ線DL
のうち電圧発生回路101からの信号を供給するデータ
線DLを選択するラインセレクタ102とを備えてい
る。
【0229】そして、このデータドライバ100によれ
ば、ラインセレクタ入力信号に応じてラインセレクタ1
02により選択されたデータ線DLに、電圧発生回路1
01からの信号が出力される。このように、データドラ
イバ100は、一つの電圧発生回路101から各データ
線DLに画素データに応じた信号を出力するようになさ
れているので、各データ線DLにおける信号のばらつき
が少なく、構成も簡単となる。
【0230】図26に、点順次方式により駆動される光
学空間変調素子の備えるデータドライバの他の構成例を
示す。
【0231】この図26に示すデータドライバ110
は、各データ線DLに、プリチャージ駆動法により画素
データに応じた信号を出力する電圧発生回路111がそ
れぞれ接続されている。そして、このデータドライバ1
10は、チャージ電圧Vchgや入力信号Sin1,Sin2を
供給する電圧発生回路111をラインセレクタ112に
より選択するようになされている。
【0232】このデータドライバ110によれば、ライ
ンセレクタ入力信号に応じてラインセレクタ112によ
り選択された電圧発生回路111に、チャージ電圧Vch
gや入力信号Sin1,Sin2が供給される。そして、この
選択された電圧発生回路111に接続されたデータ線D
Lに、画素データに応じた信号が出力される。
【0233】2−5−2.線順次方式の場合のデータド
ライバの構成 次に、線順次方式により駆動される光学空間変調素子の
備えるデータドライバについて具体的に説明する。
【0234】図27に、線順次方式により駆動される光
学空間変調素子の備えるデータドライバの一構成例を示
す。
【0235】この図27に示すデータドライバ120
は、各画素毎に駆動セル121が設けられている。これ
ら駆動セル121は、それぞれプリチャージ駆動法によ
り画素データに応じた信号を出力する電圧発生回路12
2と、この電圧発生回路122に接続され、この電圧発
生回路122の状態を保持するための第1のレジスタ1
23と、電圧発生回路122に供給する次のデータを保
持するための第2のレジスタ124と、第1のレジスタ
123と第2のレジスタ124間に接続され、これら第
1及び第2のレジスタ123,124間のデータの転送
を司る第1のゲート125と、第2のレジスタ124に
接続され、データ線DLを介して駆動セル121に供給
される画素データの入力を制御する第2のゲート126
とを備えている。
【0236】第1及び第2のゲート125,126は、
制御線CLからの制御信号に応じて開閉状態が制御され
る。そして、第1のゲート125が開状態となったと
き、第2のレジスタ124に保持されたデータが第1の
レジスタ123に転送される。また、第2のゲート12
6が開状態となったとき、データ線DLからの画素デー
タが第2のレジスタ124に供給される。
【0237】このデータドライバ120によれば、デー
タ線DLからの画素データは、第2のゲート126を介
して第2のレジスタ124に供給され、第2のレジスタ
124により保持される。
【0238】そして、一走査線分または一駆動単位分の
データが第2のレジスタ124に保持されると、第1の
ゲート125が開状態とされ、第2のレジスタ124に
保持されたデータが、第1のゲート125を介して、第
1のレジスタ123に転送される。
【0239】電圧発生回路122は、この第1のレジス
タ123に転送されたデータに応じて、プリチャージ駆
動法により、各画素を駆動するための信号を出力する。
そして、電圧発生回路122が第1のレジスタ123に
転送されたデータに応じて各画素を駆動するための信号
を出力する間に、第2のレジスタ124には、第2のゲ
ート126を介して、次のデータが供給される。
【0240】このデータドライバ120は、以上のよう
に動作することにより、線順次駆動を実現している。
【0241】図28に、線順次方式により駆動される光
学空間変調素子の備えるデータドライバの他の構成例を
示す。
【0242】この図28に示すデータドライバ130
は、各画素毎に設けられた駆動セル131と、これら各
駆動セル131に接続された一つの電圧発生回路132
とを備えている。
【0243】各駆動セル131は、電圧発生回路132
からのデータを保持する第1及び第2のサンプルホール
ド回路133,134と、電圧発生回路132と第1及
び第2のサンプルホールド回路133,134との接続
状態を切り換える第1の切り換えスイッチ135と、各
画素の電極と第1及び第2のサンプルホールド回路13
3,134との接続状態を切り換える第2の切り換えス
イッチ136とを備えている。
【0244】第1の切り換えスイッチ135は、制御線
CLからの制御信号に応じて電圧発生回路132と第1
及び第2のサンプルホールド回路133,134との接
続状態を切り換える。また、第2の切り換えスイッチ1
36は、制御線CLからの制御信号に応じて各画素の電
極と第1及び第2のサンプルホールド回路133,13
4との接続状態を切り換える。
【0245】このデータドライバ130によれば、例え
ば、第1の切り換えスイッチ135により電圧発生回路
132と第1のサンプルホールド回路133とを接続状
態とし、電圧発生回路132と第2のサンプルホールド
回路134とを非接続状態とすることにより、電圧発生
回路132からのデータが第1のサンプルホールド回路
133に供給される。このとき、第2の切り換えスイッ
チ136により各画素の電極とと第1のサンプルホール
ド回路133とを非接続状態とし、各画素の電極と第2
のサンプルホールド回路134とを接続状態とすること
により、第1のサンプルホールド回路133に電圧発生
回路132からのデータが保持される。
【0246】第1のサンプルホールド回路133に一走
査線分または一駆動単位分のデータが保持された時点
で、第2の切り換えスイッチ136を切り換えることに
より、第1のサンプルホールド回路133に保持された
一走査線分または一駆動単位分のデータが、各画素の電
極に供給される。このとき、第1の切り換えスイッチ1
35も同時に切り換えることにより、電圧発生回路13
2からの次のデータが第2のサンプルホールド回路13
4に供給され、第2のサンプルホールド回路134によ
って保持される。
【0247】第2のサンプルホールド回路134に一走
査線分または一駆動単位分のデータが保持された時点
で、第2の切り換えスイッチ136を切り換えることに
より、第2のサンプルホールド回路134に保持された
一走査線分または一駆動単位分のデータが、各画素の電
極に供給される。このとき、第1の切り換えスイッチ1
35も同時に切り換えることにより、電圧発生回路13
2からの次のデータが第1のサンプルホールド回路13
3に供給され、第1のサンプルホールド回路133によ
って保持される。
【0248】このデータドライバ130は、以上のよう
に動作することにより、線順次駆動を実現している。
【0249】2−6.全面一括書き換え方式により駆動
される光学空間変調素子 次に、全面一括書き換え方式により駆動される光学空間
変調素子について説明する。全面一括書き換え方式は、
上述したように、各画素にそれぞれメモリを設け、デー
タをこれらメモリに取り込んでおき、一括してデータの
書き込みを行うようにする方式であり、光学空間変調素
子の備える画素数が多くなった場合であっても、適切に
駆動を行うことが可能である。
【0250】2−6−1.全面一括書き換え方式により
駆動される光学空間変調素子の構成 全面一括書き換え方式により駆動される反射型の光学空
間変調素子の一部を拡大して、その概略構成を模式的に
示した分解斜視図を図29(a)に示す。また、この光
学空間変調素子の積層構造を模式的に示した断面図を図
29(b)に示す。
【0251】この図29(a)及び図29(b)に示す
光学空間変調素子140は、駆動層141と、この駆動
層141上に配された反射層142と、この反射層14
2上に配された変調層143と、この変調層143上に
配された透明電極144とを備えている。
【0252】駆動層141は、透明電極144とともに
一対の電極を構成する層である。この駆動層141に
は、複数の走査線SLと、複数のデータ線DLと、複数
の制御線DLとが配線されているとともに、走査線SL
とデータ線DLの各交点に駆動回路145が設けられて
いる。ここで、各駆動回路145は、それぞれ一画素に
対応している。そして、この光学空間変調素子140に
おいては、駆動層141に設けられた各駆動回路145
毎に、すなわち一画素毎に、変調層143に対して電界
を印加することが可能となっている。
【0253】反射層142は、この光学空間変調素子1
40内に入射した光を反射させるための層であり、アル
ミニウム等のような高反射率を有する光反射材料からな
る反射パッド146が各画素に対応して設けられてい
る。なお、この反射層142は、光学空間変調素子14
0内に入射した光を反射するように構成されていれば良
く、例えば、各画素毎に反射パッド146を設けずに、
光学空間変調素子140の全面に亘って光を反射するよ
うに構成されていても良い。
【0254】変調層143は、この光学空間変調素子1
40内に入射した光を変調するための層であり、反射層
142と透明電極144間に充填された、例えばTN液
晶やSTN液晶、FLC等の液晶材料等からなる。光学
空間変調素子140は、駆動層141と透明電極144
間に印加される電界により、液晶材料等からなるこの変
調層142の状態を変化させることによって、画素毎に
光透過率を制御することが可能となされている。
【0255】なお、変調層143として、TN液晶やS
TN液晶、FLC等のように配向が必要なものを用いる
場合は、この変調層143を挟み込むように一対の配向
膜を設ける。
【0256】以上のように構成された光学空間変調素子
140は、透明電極144を介して入射した光を変調層
143によって変調した後、反射層142によって反射
する。反射層142によって反射された光は、再び変調
層142により変調され、反射光として光学空間変調素
子140より出射される。このとき、駆動層141から
変調層143に印加される電界を各画素毎に制御するこ
とにより、変調層143の光透過率を各画素毎に変化さ
せることが可能となる。
【0257】この光学空間変調素子140は、駆動層1
41の駆動回路145により、変調層143に同時に電
界を印加し各画素を同時に駆動することで、全面一括書
き換えを実現している。
【0258】なお、以上は、反射型の光学空間変調素子
140について説明したが、図30に示すように、光を
変調する変調部151と各画素を駆動する駆動回路15
2とを重なり合わないように平面的に配置することによ
り、透過型の光学空間変調素子150を構成することも
できる。
【0259】2−6−2.電圧発生回路を備えた光学空
間変調素子の駆動回路の構成 次に、全面一括書き換え方式により駆動される光学空間
変調素子の駆動回路に、上述したプリチャージ駆動法に
より信号を出力する電圧発生回路を適用した例について
具体的に説明する。
【0260】この電圧発生回路を適用した駆動回路の回
路図を図31に示す。この駆動回路160は、電圧発生
回路161と電極PAD162と制御回路163とを備
えている。
【0261】電圧発生回路161は、nMOSトランジ
スタN3,N4、キャパシタC1およびスイッチSW1
により構成されている。そして、この電圧発生回路16
1の出力ノードND4に、電極PAD162が接続され
ている。この電極PAD162は、電圧発生回路161
の出力電圧Soutにより駆動される。
【0262】この電圧発生回路161において、nMO
SトランジスタN3は第1のレベル設定手段を構成して
いる。この、nMOSトランジスタN3は、第1の入力
信号であるプリチャージ信号Sprに応じてオン/オフ状
態が制御される。そして、このnMOSトランジスタN
3がオン状態に設定されているとき、キャパシタC1が
スイッチSW1により選択された電圧により第1のレベ
ルに充電される。
【0263】また、この電圧発生回路161において、
nMOSトランジスタN4は第2のレベル設定手段を構
成している。このnMOSトランジスタN4は、制御回
路163により発生された第2の入力信号Sdsに応じ
て、オン/オフ状態が制御される。そして、このnMO
SトランジスタN4がオン状態に保持されているとき、
キャパシタC1が放電され、出力ノードND4の電位が
放電に伴い低下し、第2のレベルに設定される。
【0264】制御回路163は、電圧発生回路161の
nMOSトランジスタN4のゲートに接続されている。
そして、この制御回路163は、走査線SLの制御信
号、データ線DLのデータ、さらに他の制御信号Sc の
信号レベルに応じて、第2の入力信号Sdsを発生する。
電圧発生回路161のnMOSトランジスタN4は、こ
の制御回路163により発生された第2の入力信号Sds
に応じて、オン/オフ状態が制御される。
【0265】図示のように、制御回路163は、走査線
SLとデータ線DLに接続され、さらに、外部から他の
制御信号Sc を受ける。制御回路163は、これらの入
力信号に応じて、所定のレベルを有する信号Sdsを発生
し、電圧発生回路161のnMOSトランジスタN4の
オン/オフ状態を制御する。
【0266】電圧発生回路161のnMOSトランジス
タN3は、ゲートがプリチャージ信号Sprの入力端子に
接続され、ドレインがスイッチSW1に接続され、ソー
スが出力ノードND4に接続されている。
【0267】また、nMOSトランジスタN4は、ドレ
インが出力ノードND4に接続され、ソースが共通電位
VSSに接続されている。
【0268】キャパシタC1は、出力ノードND4と共
通電位VSS間に接続されている。また、電極PAD16
2は出力ノードND4に接続され、出力信号Sout によ
り駆動される。
【0269】スイッチSW1は、電源電圧VCCまたは電
圧VPPの何れかに接続される。このスイッチSW1は、
制御信号Sw に応じて電源電圧VCCまたは電圧VPPの何
れかを選択する。そして、このスイッチSW1により選
択された電圧が、キャパシタC1の充電電圧となる。
【0270】2−6−3.電圧発生回路を備えた光学空
間変調素子の駆動回路の動作 以下、図31を参照しつつ、この駆動回路の動作につい
て説明する。
【0271】外部からの制御信号Sw に応じて、スイッ
チSW1は所定の電圧を選択する。選択された電圧がn
MOSトランジスタN3のドレインに印加される。
【0272】ここで、まず、プリチャージ信号Sprがハ
イレベルに、例えば、電源電圧VCCに保持される。これ
によりnMOSトランジスタN3がオン状態に保持さ
れ、スイッチSW1により選択された電圧が出力ノード
ND4に印加され、キャパシタC1が充電される。nM
OSトランジスタN3のオン状態が所定の時間に保持さ
れることにより、キャパシタC1はスイッチSW1によ
り選択された電圧V1にチャージされる。そして、nM
OSトランジスタN3がオフ状態に切り換えられ、出力
ノードND4の電位V1がキャパシタC1により保持さ
れる。
【0273】次に、制御回路163により、ハイレベル
の信号Sdsが出力されたとき、nMOSトランジスタN
4がオン状態に保持される。このため、キャパシタC1
が放電され、この放電に伴い出力ノードND4の電位が
低下する。制御回路163により、nMOSトランジス
タN4がオン状態に保持されている時間を制御すること
により、出力ノードND4の電位を所定のレベルに設定
することができる。出力ノードND4からの出力信号S
out は駆動電圧として電極PAD162に印加される。
【0274】なお、以上の電圧発生回路161において
は、キャパシタC1を充電(チャージ)させるトランジ
スタとキャパシタC1を放電(ディスチャージ)させる
トランジスタとがともにnMOSトランジスタにより構
成されているが、本発明は、これに限定されるものでは
なく、例えば、チャージまたディスチャージ用トランジ
スタをともにpMOSトランジスタにより構成するよう
にしてもよい。さらに、MOSトランジスタのみに限定
されることなく、例えば、バイポーラトランジスタによ
り、キャパシタC1のチャージまたはディスチャージを
制御することもできる。
【0275】また、この電圧発生回路161において、
キャパシタC1は出力ノードND4の電位を安定的に保
持するためのものであるが、電位変動の可能性が少ない
場合は、このキャパシタC1を出力ノードND4と、共
通電位VSSや電源電圧VCC、電圧VPP等との間に存在す
る寄生容量よりなるようにしてもよい。また、インピー
ダンスの高い抵抗やトランジスタ等を出力ノードND4
と電源電圧VCCまたは電圧VPPとの間に接続し、出力ノ
ードND4の電位を保持するようにしてもよい。
【0276】2−6−4.制御回路の構成 次に、この駆動回路の備える制御回路の具体的な構成に
ついて説明する。
【0277】図32は、制御回路163を備えた駆動回
路160のブロック図である。図示のように、制御回路
163は、第1のメモリ164、転送ゲート165およ
び第2のメモリ166により構成されている。
【0278】第1のメモリ164は、走査線SLj(j
=1,2,…,n)およびデータ線DLi(i=1,
2,…,m)に接続されている。なお、ここで、データ
線DLiには、例えば、画像信号に応じた画素データが
入力される。また、走査線SLjには、第1のメモリ1
64の備えるトランジスタのオン/オフ状態を制御する
ための制御信号が入力される。
【0279】第1のメモリ164は、走査線SLjから
の制御信号に応じて、データ線DLiからの画素データ
を保持する。
【0280】転送ゲート165は、第1のメモリ164
と第2のメモリ166との間に接続されている。また、
転送ゲート165には、制御線CLが接続されている。
なお、ここで、制御線CLには、転送ゲート165の開
閉状態を制御するための制御信号が入力される。
【0281】転送ゲート165は、制御線CLからの制
御信号に応じて、第1のメモリ164に保持された画素
データを第2のメモリ166に転送する。
【0282】第2のメモリ166は、転送ゲート165
を介して第1のメモリ164より転送されてきた画素デ
ータを保持し、この画素データに応じた信号MBiを電
圧発生回路161に出力する。ここで、信号MBiは、
先に図31にて示した電圧発生回路161のnMOSト
ランジスタN4のオン/オフ状態を制御するための信号
Sdsに相当する。
【0283】駆動回路160においては、制御回路16
3からの信号MBiに応じて電圧発生回路161のキャ
パシタC1の放電動作が制御される。これにより、電圧
発生回路161が、電源電圧と共通電位間の任意のレベ
ルを持つ出力信号Sout を電極PAD162に供給す
る。即ち、駆動回路160においては、nMOSトラン
ジスタN4のオン/オフ状態を制御することが可能とな
る程度の小振幅の信号が制御回路163から電圧発生回
路161に供給されることにより、電極PAD162が
駆動される。
【0284】2−6−5.駆動回路の動作 次に、以上のような制御回路を備えた駆動回路の動作に
ついて、具体的に説明する。
【0285】以上説明した駆動回路を各画素毎に配置し
て、光学空間変調素子を構成する。行列状に配置された
複数の画素のうち同じ行に配置されている画素が、一本
のデータ線DLiに接続され、当該データ線DLiによ
り画素データが供給される。また、同じ列に配置されて
いる画素が一本の走査線SLjに接続され、走査線SL
jに印加されている制御信号に応じて、画素データの書
き込み時間が制御される。これにより、各画素において
変調層が所定のタイミングで画素データに応じた状態に
変化する。
【0286】図33は、上述した駆動回路により光学空
間変調素子を駆動する際の一動作例を示す波形図であ
る。以下、図33を参照しつつ、この駆動回路の動作を
説明する。
【0287】なお、図33の波形図においては、一本の
データ線DLiおよびそれに接続されているn個の画素
の備える駆動回路の動作のみを示している。実際の光学
空間変調素子においては、複数本のデータ線が並列に配
線され、各データ線にそれぞれ異なる画素データが入力
され、それぞれのデータ線に接続されている画素が、入
力された画素データに応じて制御され、すべての画素に
より一枚の画像が表示される。このため、各データ線に
入力される画素データが異なる点を除けば、ほぼ同じ動
作を行うので、ここで、一般性を失わずに、データ線D
Liに接続された画素の備える駆動回路を例に、その動
作を説明する。
【0288】図33に示すように、表示すべき画像信号
に応じて、画素データD1,D2,…,Dnが生成さ
れ、所定のタイミングでデータ線DLiに印加される。
各画素データが確定したとき、走査線SL1,SL2,
…,SLnに制御信号、例えば、ハイレベルのパルス信
号が印加され、これに応じてデータ線DLiの画素デー
タD1,D2,…,Dnがそれぞれデータ線DLiに接
続されている各画素の備える駆動回路の制御回路に設け
られた第1のメモリに保持される。ここで、画素データ
を第1のメモリに保持させる動作を書き込みという。
【0289】図示のように、データ線DLiに第1の画
素データD1が確定したとき、走査線SL1にハイレベ
ルのパルスが印加され、画素データD1が第1の画素の
第1のメモリに書き込まれる。これにより、第1の画素
の第1のメモリからは、第1の画素データD1に応じた
信号MA1が出力される状態となる。
【0290】同様に、データ線DLiに第2の画素デー
タD2が確定したとき、走査線SL2にハイレベルのパ
ルスが印加され、画素データD2が第2の画素の第1の
メモリに書き込まれる。これにより、第2の画素の第1
のメモリからは、第2の画素データD2に応じた信号M
A2が出力される状態となる。
【0291】この動作が最後の画素データDnまで繰り
返して行われる結果、データ線DLiに接続されている
各画素の第1のメモリに、それぞれ画素データD1,D
2,…,Dnが書き込まれる。これにより、各画素の第
1のメモリからは、画素データD1,D2,…,Dnに
応じた信号MA1,MA2,…,MAnが出力される状
態となる。
【0292】各画素への画素データD1,D2,…,D
nの書き込みが終了した後、図示のように、制御線CL
にハイレベルのパルス信号が印加される。これに応じ
て、各画素の備える駆動回路の制御回路に設けられた転
送ゲートが、パルスの幅により設定された期間だけオン
状態に保持される。これにより、各画素の第1のメモリ
から出力される信号MA1,MA2,…,MAnが転送
ゲートを介して第2のメモリに供給され、第1のメモリ
に保持されている画素データが、第2のメモリにそれぞ
れ転送される。ここで、この動作を転送動作という。
【0293】この転送動作により、各画素の第2のメモ
リから、書き込まれた画素データに応じた信号MB1,
MB2,…,MBnが出力される。なお、転送動作が行
われるまでは、各画素の第2のメモリには、前回に第1
のメモリから転送された画素データが保持されている。
【0294】転送動作が行われているとき、即ち、制御
信号線CLにハイレベルのパルス信号が印加されている
ときは、各画素においては、画素データが不確定であ
り、画像信号のみだれが生じやすくなる。このため、転
送動作中には、光学空間変調素子には、光が入射しない
状態、すなわち画像を表示しない状態に設定される。
【0295】そして、光学空間変調素子は、各画素の備
える駆動回路の転送動作が終了し、各画素の画素データ
が確定された後、光が入射される状態、すなわち画像表
示状態に設定される。
【0296】2−6−6.制御回路の他の構成例 次に、駆動回路の備える制御回路の他の構成例について
説明する。
【0297】図34は、他の制御回路171を備えた駆
動回路170のブロック図である。図示のように、制御
回路171は、第1のメモリ172、第1のゲート17
3、第2のメモリ174および第2のゲート175によ
り構成されている。
【0298】第1のメモリ172は、走査線SLおよび
データ線DLに接続されている。なお、ここで、データ
線DLには、例えば、画像信号に応じた画素データが入
力される。また、走査線SLには、第1のメモリ172
の備えるトランジスタのオン/オフ状態を制御するため
の制御信号が入力される。
【0299】第1のメモリ172は、走査線SLからの
制御信号に応じて、データ線DLからの画素データを保
持する。
【0300】第1のゲート173は、第1のメモリ17
2と第2のメモリ174との間に接続されている。ま
た、第1のゲート173には、制御線CLが接続されて
いる。なお、ここで、制御線CLには、第1のゲート1
73の開閉状態を制御するための制御信号が入力され
る。
【0301】第1のゲート173は、制御線CLからの
制御信号に応じて、第1のメモリ172に保持された画
素データを第2のメモリ174に転送する。
【0302】第2のメモリ174は、第1のゲート17
3を介して第1のメモリ172より転送されてきた画素
データを保持する。
【0303】第2のゲート175は、第2のメモリ17
4と電圧発生回路161との間に接続されている。ま
た、第2のゲート175には、制御線CLが接続されて
いる。なお、ここで、制御線CLには、第2のゲート1
75の開閉状態を制御するための制御信号が入力され
る。
【0304】この制御回路171においては、第2のゲ
ート175が、制御線CLからの制御信号に応じて開状
態とされることにより、第2のメモリ174に保持され
た画素データに応じた信号が電圧発生回路161に出力
される。ここで、第2のメモリ174から第2のゲート
175を介して電圧発生回路161に出力される信号
は、先に図31にて示した電圧発生回路161のnMO
SトランジスタN4のオン/オフ状態を制御するための
信号Sdsに相当する。
【0305】この駆動回路170においては、先に図3
2にて示した駆動回路160と同様に、制御回路171
からの信号に応じて電圧発生回路161のキャパシタC
1の放電動作が制御される。これにより、電圧発生回路
161が、電源電圧と共通電位間の任意のレベルを持つ
出力信号Sout を電極PAD162に供給する。即ち、
この駆動回路においては、nMOSトランジスタN4の
オン/オフ状態を制御することが可能となる程度の小振
幅の信号が制御回路171から電圧発生回路161に供
給されることにより、電極PAD162が駆動される。
【0306】2−6−7.駆動回路の動作 次に、以上のような制御回路を備えた駆動回路の動作に
ついて、具体的に説明する。
【0307】以上説明した駆動回路を各画素毎に配置し
て、光学空間変調素子を構成する。行列状に配置された
複数の画素のうち同じ行に配置されている画素が、一本
のデータ線DLに接続され、当該データ線DLにより画
素データが供給される。また、同じ列に配置されている
画素が一本の走査線SLに接続され、走査線SLに印加
されている制御信号に応じて、画素データの書き込み時
間が制御される。これにより、各画素において変調層が
所定のタイミングで画素データに応じた状態に変化す
る。
【0308】以上のように構成された光学空間変調素子
の駆動タイミングチャートを図35乃至図39に示す。
なお、図36は図35における(A)部を拡大して示す
図であり、図37は図35における(B)部を拡大して
示す図であり、図38は図35における(C)部を拡大
して示す図であり、図39は図35における(D)部を
拡大して示す図である。以下、図35乃至図39を参照
しつつ、上述した駆動回路の動作を説明する。
【0309】なお、図35乃至図39の駆動タイミング
チャートにおいては、複数の画素のうちデータ線mおよ
び走査線n近傍の画素領域についてのみ示しているが、
この画素領域と同様の駆動を全画素について行えば適切
な駆動が行えることになる。
【0310】この駆動回路による駆動の大きな流れとし
ては、まず、第1のメモリに画素データが書き込まれ
る。次に、第1のメモリから第2のメモリに画素データ
が転送される。そして最後に各画素が一括して駆動され
る。
【0311】以下、この駆動回路による駆動を詳細に説
明する。
【0312】図36に示すように、表示すべき画像信号
に応じて、画素データD(m−1,1),…,D(m−
1,n−1),D(m−1,n),D(m−1,n+
1),…,D(m−1,y)が生成され、所定のタイミ
ングでデータ線m−1に印加される。同様に、表示すべ
き画像信号に応じて、画素データD(m,1),…,D
(m,n−1),D(m,n),D(m,n+1),
…,D(m,y)が生成され、所定のタイミングでデー
タ線mに印加される。同様に、表示すべき画像信号に応
じて、画素データD(m+1,1),…,D(m+1,
n−1),D(m+1,n),D(m+1,n+1),
…,D(m+1,y)が生成され、所定のタイミングで
データ線m+1に印加される。
【0313】データ線m−1の画素データD(m−1,
n−1),D(m−1,n),D(m−1,n+1)が
それぞれ確定し、データ線mの画素データD(m,n−
1),D(m,n),D(m,n+1)がそれぞれ確定
し、データ線m+1の画素データD(m+1,n−
1),D(m+1,n),D(m+1,n+1)がそれ
ぞれ確定すると、走査線n−1,n,n+1に制御信
号、例えば、ハイレベルのパルス信号が順次印加され
る。
【0314】これにより、画素データD(m−1,n−
1)が画素(m−1,n−1)の第1のメモリに書き込
まれ、画素データD(m−1,n)が画素(m−1,
n)の第1のメモリに書き込まれ、画素データD(m−
1,n+1)が画素(m−1,n+1)の第1のメモリ
に書き込まれる。また、画素データD(m,n−1)が
画素(m,n−1)の第1のメモリに書き込まれ、画素
データD(m,n)が画素(m,n)の第1のメモリに
書き込まれ、画素データD(m,n+1)が画素(m,
n+1)の第1のメモリに書き込まれる。また、画素デ
ータD(m+1,n−1)が画素(m+1,n−1)の
第1のメモリに書き込まれ、画素データD(m+1,
n)が画素(m+1,n)の第1のメモリに書き込ま
れ、画素データD(m+1,n+1)が画素(m+1,
n+1)の第1のメモリに書き込まれる。
【0315】以上の動作が全画素について行われること
により、各画素の備える第1のメモリに、データ線から
の画素データが書き込まれる。
【0316】なお、図37に示すように、各画素の備え
る第1のメモリにデータ線からの画素データを書き込ん
でいるとき、各画素の備える第2のメモリには、前の画
素データが保持されている。そして、制御線からの制御
信号により各画素の備える第2のゲートがオン状態に設
定されて、FLCが前の画素データに応じた信号により
駆動される。
【0317】次に、図38に示すように、各画素の備え
る第1のメモリへの画素データの書き込みが終了する
と、制御線CLにハイレベルのパルス信号が印加され
る。これに応じて、各画素の備える第1のゲートが、パ
ルスの幅により設定された期間だけオン状態に保持され
る。これにより、図39に示すように、各画素の備える
第1のメモリに保持されている画素データが、第1のゲ
ートを介して第2のメモリにそれぞれ転送され、この第
2のメモリにより保持される。
【0318】次に、図38に示すように、各画素の備え
る第2のメモリへの画素データの転送が終了すると、制
御線からの制御信号により、第1のゲートがオフ状態に
設定される。
【0319】そして、第1のゲートがオフ状態に設定さ
れてから、所定の期間τpc経過後、制御線からの制御
信号により各画素の備える第2のゲートがオン状態に設
定されて、図39に示すように、各画素の備えるFLC
が第2のメモリに保持されている画素データに応じた信
号により一斉に駆動される。
【0320】なお、以上は、第1のゲートがオフ状態に
設定されてから、所定の期間τpc経過後に第2のゲー
トがオン状態に設定される例について説明したが、状態
遷移を無視できる場合は、τpc=0、すなわち第1の
ゲートをオフ状態に設定すると同時に第2のゲートをオ
ン状態に設定するようにしてもよい。また、この期間τ
pcを上述した電圧発生回路によるプリチャージ期間に
充てるようにしてもよい。
【0321】また、第1のゲートがオフ状態に設定され
ると、図38に示すように、次に表示すべき画像信号に
応じた画素データが生成され、所定のタイミングでデー
タ線に印加される。そして、データ線に印加された各画
素データが順次第1のメモリに書き込まれる。
【0322】以上のような動作が繰り返し行われること
により、各画素の備えるFLCが、画素データに応じて
駆動され光変調特性を順次変化させる。
【0323】なお、以上の説明においては、駆動回路に
より駆動される変調層をFLCにより構成し、駆動階調
として2値をとる光学空間変調素子を例に説明したが、
変調層として、例えば、TN液晶やSTN液晶等の他の
材料をを用いた場合、駆動階調としてさらに多値を取る
ようにした場合であっても、同様の構成の駆動回路で駆
動が可能である。
【0324】2−6−8.駆動回路により駆動される光
学空間変調素子 次に、上述したように制御回路に2つのメモリを備え、
全面一括書き換え方式により駆動を行うことが可能とさ
れた駆動回路を備える光学空間変調素子について、さら
に詳細に説明する。
【0325】この光学空間変調素子の一画素に相当する
部分の回路図を図40に示すとともに、この光学空間変
調素子の走査線m近傍及びデータ線n近傍における駆動
層の構造の模式図を図41に示す。
【0326】この光学空間変調素子180は、図40に
示すように、各画素毎に、電圧発生回路161と制御回
路163と電極PAD162とを有する駆動回路160
と、対向電極181と、この対向電極181に所定の電
圧を印加する電源182とを備えている。そして、電極
PAD162と対向電極181間にはFLC183が挟
み込まれている。
【0327】この光学空間変調素子180において、制
御回路163は、第1のメモリ184及び第2のメモリ
185を備えている。
【0328】第1のメモリ184は、DRAMタイプの
メモリセルにより構成され、一つのnMOSトランジス
タ186と一つのキャパシタ187とを備えている。n
MOSトランジスタ186は、ゲートが走査線SLに接
続されており、ドレインがデータ線DLに接続されてお
り、ソースがキャパシタ187に接続されている。
【0329】また、第2のメモリ185は、第1のメモ
リ184と同様に、DRAMタイプのメモリセルにより
構成され、一つのnMOSトランジスタ188と一つの
キャパシタ189とを備えている。nMOSトランジス
タ188は、ゲートが第1の制御線CL1に接続されて
おり、ドレインが第1のメモリ184のキャパシタ18
7に接続されており、ソースがキャパシタ189に接続
されている。なお、この第2のメモリ185のnMOS
トランジスタ188は、第1の制御線CL1より供給さ
れる制御信号に応じて第1のメモリ184に保持された
データを第2のメモリ185に転送する転送ゲートを構
成している。
【0330】また、第2のメモリ185のキャパシタ1
87と共通電位との間には、第2のメモリ1185のキ
ャパシタ187の放電動作を制御するnMOSトランジ
スタ190が設けられている。このnMOSトランジス
タ190は、ゲートが第2の制御線CL2に接続されて
おり、ドレインが第2のメモリ185のキャパシタ18
7に接続されており、ソースが共通電位に接続されてい
る。このnMOSトランジスタ190は、第2の制御線
CL2より供給される制御信号によりオン/オフ状態が
制御され、オン状態に設定されたときに、第2のメモリ
185のキャパシタ187を放電し、第2のメモリ18
5のキャパシタ187に保持されたデータをリセットす
るようになされている。
【0331】電圧発生回路161は、先に図2(a)で
示したように、二つのnMOSトランジスタQ1,Q2
とキャパシタCS1により構成されている。この電圧発生
回路において、nMOSトランジスタQ1は第1のレベ
ル設定手段を構成し、nMOSトランジスタQ2は第2
のレベル設定手段を構成している。
【0332】図示のように、nMOSトランジスタQ1
のゲートには入力信号Sin1 が印加され、nMOSトラ
ンジスタQ2のゲートには入力信号Sin2 が印加されて
いる。
【0333】また、nMOSトランジスタQ1のドレイ
ンはチャージ電圧Vchg に接続され、ソースはnMOS
トランジスタQ2のドレインに接続され、その接続点は
出力ノードND2を形成している。また、nMOSトラ
ンジスタQ2のソースは共通電位VSSに接続されてい
る。
【0334】そして、キャパシタCs1は、出力ノードN
D2と共通電位VSSとの間に接続されている。
【0335】電極PAD162は、電圧発生回路161
の出力ノードND2に接続されている。また、対向電極
181は、電源182に接続されている。そして、電極
PAD162と対向電極181間にFLC183が挟み
込まれている。
【0336】以上のように構成された光学空間変調素子
180の駆動タイミングチャートを図42乃至図46に
示す。なお、図43は図42における(A)部を拡大し
て示す図であり、図44は図42における(B)部を拡
大して示す図であり、図45は図42における(C)部
を拡大して示す図であり、図46は図42における
(D)部を拡大して示す図である。以下、図42乃至図
46を参照しつつ、この光学空間変調素子180の動作
を説明する。
【0337】なお、図42乃至図46の駆動タイミング
チャートにおいては、複数の画素のうちデータ線mおよ
び走査線n近傍の画素領域についてのみ示しているが、
この画素領域と同様の駆動を全画素について行えば適切
な駆動が行えることになる。
【0338】この光学空間変調素子180の動作の大き
な流れとしては、まず、制御回路163の第1のメモリ
184に画素データが書き込まれる。次に、nMOSト
ランジスタ190がON状態に設定され、制御回路16
3の第2のメモリ185に保持されていたデータがリセ
ットされるとともに、電圧発生回路161のnMOSト
ランジスタQ2がオフ状態に設定される。このとき、電
圧発生回路161により、上述したプリチャージが行わ
れる。
【0339】次に、制御回路163の第1のメモリ18
4から制御回路163の第2のメモリ185に画素デー
タが転送され、画素データに応じて各画素が一括して駆
動される。
【0340】以下、この光学空間変調素子180の動作
を詳細に説明する。
【0341】図43に示すように、表示すべき画像信号
に応じて、画素データD(n,1),…,D(n,m−
1),D(n,m),D(n,m+1),…,が生成さ
れ、所定のタイミングでデータ線nに印加される。同様
に、表示すべき画像信号に応じて、画素データD(n+
1,1),…,D(n+1,m−1),D(n+1,
m),D(n+1,m+1),…,が生成され、所定の
タイミングでデータ線n+1に印加される。
【0342】データ線nの画素データD(n,m−
1),D(n,m),D(n,m+1)がそれぞれ確定
し、データ線n+1の画素データD(n+1,m−
1),D(n+1,m),D(n+1,m+1)がそれ
ぞれ確定したとき、走査線m−1,m,m+1に制御信
号、例えば、ハイレベルのパルス信号が順次印加され
る。
【0343】これにより、画素データD(n,m−1)
が画素(n,m−1)の第1のメモリ184に書き込ま
れ、画素データD(n,m)が画素(n,m)の第1の
メモリ184に書き込まれ、画素データD(n,m+
1)が画素(n,m+1)の第1のメモリ184に書き
込まれる。また、画素データD(n+1,m−1)が画
素(n+1,m−1)の第1のメモリ184に書き込ま
れ、画素データD(n+1,m)が画素(n+1,m)
の第1のメモリ184に書き込まれ、画素データD(n
+1,m+1)が画素(n+1,m+1)の第1のメモ
リ184に書き込まれる。
【0344】以上の動作が全画素について行われること
により、各画素の備える第1のメモリ184に、データ
線からの画素データが書き込まれる。なお、第1のメモ
リ184には、データ線からの新たな画素データが書き
込まれるまでは、前回の画素データが書き込まれてい
る。また、図示しないが、第1のメモリ184にデータ
線からの画素データを書き込んでいるとき、第2のメモ
リ185には、前の画素データが保持されている。そし
て、図44に示すように、電極PAD162には、前の
画素データに応じた電圧が印加されている。
【0345】すなわち、画素データがハイレベルのとき
は、電圧発生回路161のnMOSトランジスタQ2が
オン状態となり、キャパシタCs1が放電されて、出力
ノードND2のレベルは共通電位のレベルとなる。ま
た、画素データがローレベルのときは、電圧発生回路1
61のnMOSトランジスタQ2がオフ状態となるの
で、電極PAD162にはチャージ電圧Vchgと同レ
ベルの電圧が印加される。
【0346】そして、電極PAD162と対向電極18
1との電位差VflcによりFLC183が駆動され
る。
【0347】第1のメモリ184への画素データの書き
込みが終了すると、図46に示すように、第2の制御線
CL2にハイレベルのパルス信号が印加される。これに
応じて、nMOSトランジスタ190がパルスの幅によ
り設定された期間だけオン状態に保持される。これによ
り、第2のメモリ185のキャパシタ189が放電さ
れ、電圧発生回路161のnMOSトランジスタQ2が
オフ状態に設定される。
【0348】これと同時に、チャージ電圧Vchgが所
定の電圧に設定され、入力信号Sin1がハイレベルに
設定される。これにより、電圧発生回路161のnMO
SトランジスタQ1がオン状態に設定され、プリチャー
ジが行われる。なお、プリチャージを行う期間をFLC
の応答速度よりも十分に短くすれば、チャージ電圧にF
LCが応答してしまうことはない。
【0349】プリチャージが終了すると、次に、第1の
制御線CL1にハイレベルのパルス信号が印加される。
これに応じて、転送ゲートを構成する第2のメモリ18
5のnMOSトランジスタ188がオン状態に設定さ
れ、第1のメモリ184に保持されていた画素データが
第2のメモリ185に転送される。
【0350】そして、電圧発生回路161は、第2のメ
モリ185に転送された画素データに応じた電圧を電極
PAD162に印加する。すなわち、第2のメモリ18
5に転送された画素データがハイレベルのときは、電圧
発生回路161のnMOSトランジスタQ2がオン状態
となり、キャパシタCs1が放電される。したがって、
電圧発生回路161の出力ノードND2のレベルは共通
電位のレベルとなり、電極PAD162には、共通電位
のレベルの電圧が印加される。
【0351】また、第2のメモリ185に転送された画
素データがローレベルのときは、電圧発生回路161の
nMOSトランジスタQ2がオフ状態となるので、電極
PAD162にはチャージ電圧Vchgと同レベルの電
圧が印加される。
【0352】そして、電極PAD162と対向電極18
1との電位差VflcによりFLC183が駆動され
る。
【0353】第1のメモリ184に保持されていた画素
データが第2のメモリ185に転送されると、図45に
示すように、次に表示すべき画像信号に応じて、新たに
画素データが生成され、所定のタイミングでデータ線に
印加される。データ線の画素データがそれぞれ確定した
とき、走査線に制御信号が順次印加され、これに応じて
次に表示すべき画像信号に応じた画素データが各画素の
第1のメモリ184に書き込まれる。
【0354】以上のような動作が繰り返し行われること
により、各画素の備えるFLCが、画素データに応じて
駆動され光変調特性を順次変化させる。
【0355】なお、以上の説明においては、駆動回路に
より駆動される変調層をFLCにより構成し、駆動階調
として2値をとる光学空間変調素子を例に説明したが、
変調層として、例えば、TN液晶やSTN液晶等の他の
材料をを用いた場合、駆動階調としてさらに多値を取る
ようにした場合であっても、同様の構成の駆動回路で駆
動が可能である。
【0356】2−6−9.光学空間変調素子の動作の他
の例 次に、FLCの状態が安定した後に、イオンの偏りを防
ぐために、印加電圧を0Vに設定するようにした光学空
間変調素子180の動作について、図47乃至図51を
参照して説明する。この光学空間変調素子180は、F
LC183の状態記憶特性を利用することにより、印加
電圧を0Vに設定した後もFLC183が以前の状態を
保持するようになされている。
【0357】光学空間変調素子180の構成としては、
先に図40にて示したものと同様であり、制御回路16
3が第1のメモリ184と第2のメモリ185とを備え
ている。
【0358】この光学空間変調素子180の動作の大き
な流れとしては、まず、制御回路163の第1のメモリ
184に画素データが書き込まれる。次に、nMOSト
ランジスタ190がON状態に設定され、制御回路16
3の第2のメモリ185に保持されていたデータがリセ
ットされるとともに、電圧発生回路161のnMOSト
ランジスタQ2がオフ状態に設定される。このとき、電
圧発生回路161により、上述したプリチャージが行わ
れる。
【0359】次に、制御回路163の第1のメモリ18
4から制御回路163の第2のメモリ185に画素デー
タが転送され、画素データに応じて各画素が一括して駆
動される。そして、最後に、電極PAD162の電位を
対向電極181の電位と同電位にするための補助容量が
充電される。
【0360】以下、この光学空間変調素子180の動作
を詳細に説明する。
【0361】図48に示すように、表示すべき画像信号
に応じて、画素データD(n,1),…,D(n,m−
1),D(n,m),D(n,m+1),…,が生成さ
れ、所定のタイミングでデータ線nに印加される。同様
に、表示すべき画像信号に応じて、画素データD(n+
1,1),…,D(n+1,m−1),D(n+1,
m),D(n+1,m+1),…,が生成され、所定の
タイミングでデータ線n+1に印加される。
【0362】データ線nの画素データD(n,m−
1),D(n,m),D(n,m+1)がそれぞれ確定
し、データ線n+1の画素データD(n+1,m−
1),D(n+1,m),D(n+1,m+1)がそれ
ぞれ確定したとき、走査線m−1,m,m+1に制御信
号、例えば、ハイレベルのパルス信号が順次印加され
る。
【0363】これにより、画素データD(n,m−1)
が画素(n,m−1)の第1のメモリ184に書き込ま
れ、画素データD(n,m)が画素(n,m)の第1の
メモリ184に書き込まれ、画素データD(n,m+
1)が画素(n,m+1)の第1のメモリ184に書き
込まれる。また、画素データD(n+1,m−1)が画
素(n+1,m−1)の第1のメモリ184に書き込ま
れ、画素データD(n+1,m)が画素(n+1,m)
の第1のメモリ184に書き込まれ、画素データD(n
+1,m+1)が画素(n+1,m+1)の第1のメモ
リ184に書き込まれる。
【0364】以上の動作が全画素について行われること
により、各画素の備える第1のメモリ184に、データ
線からの画素データが書き込まれる。なお、第1のメモ
リ184には、データ線からの新たな画素データが書き
込まれるまでは、前回の画素データが書き込まれてい
る。また、図示しないが、第1のメモリ184にデータ
線からの画素データを書き込んでいるとき、第2のメモ
リ185には、前の画素データが保持されている。そし
て、図49に示すように、電極PAD162の電位を対
向電極181の電位と同電位にするための補助容量がキ
ャパシタCs1に充電されるまでは、電極PAD162
には、前の画素データに応じた電圧が印加されている。
【0365】第1のメモリ184への画素データの書き
込みが終了すると、図51に示すように、第2の制御線
CL2にハイレベルのパルス信号が印加される。これに
応じて、nMOSトランジスタ190がパルスの幅によ
り設定された期間だけオン状態に保持される。これによ
り、第2のメモリ185のキャパシタ189が放電さ
れ、電圧発生回路161のnMOSトランジスタQ2が
オフ状態に設定される。
【0366】これと同時に、チャージ電圧Vchgが所
定の電圧に設定され、入力信号Sin1がハイレベルに
設定される。これにより、電圧発生回路161のnMO
SトランジスタQ1がオン状態に設定され、プリチャー
ジが行われる。なお、プリチャージを行う期間をFLC
の応答速度よりも十分に短くすれば、チャージ電圧にF
LCが応答してしまうことはない。
【0367】プリチャージが終了すると、次に、第1の
制御線CL1にハイレベルのパルス信号が印加される。
これに応じて、転送ゲートを構成する第2のメモリ18
5のnMOSトランジスタ188がオン状態に設定さ
れ、第1のメモリ184に保持されていた画素データが
第2のメモリ185に転送される。
【0368】そして、電圧発生回路161は、第2のメ
モリ185に転送された画素データに応じた電圧を電極
PAD162に印加する。すなわち、第2のメモリ18
5に転送された画素データがハイレベルのときは、電圧
発生回路161のnMOSトランジスタQ2がオン状態
となり、キャパシタCs1が放電される。したがって、
電圧発生回路161の出力ノードND2のレベルは共通
電位のレベルとなり、電極PAD162には、共通電位
のレベルの電圧が印加される。
【0369】また、第2のメモリ185に転送された画
素データがローレベルのときは、電圧発生回路161の
nMOSトランジスタQ2がオフ状態となるので、電極
PAD162にはチャージ電圧Vchgと同レベルの電
圧が印加される。
【0370】そして、電極PAD162と対向電極18
1との電位差VflcによりFLC183が駆動され
る。
【0371】FLC183の状態が安定した後、第2の
制御線CL2にハイレベルのパルス信号が印加される。
これに応じて、nMOSトランジスタ190がパルスの
幅により設定された期間だけオン状態に保持される。こ
れにより、第2のメモリ185のキャパシタ189が放
電され、電圧発生回路161のnMOSトランジスタQ
2がオフ状態に設定される。
【0372】これと同時に、チャージ電圧Vchgが電
源182からの電圧に電圧降下Vdrp分を加えた値に
設定される。また、入力信号Sin1がハイレベルに設
定され、電圧発生回路161のnMOSトランジスタQ
1がオン状態に設定される。これにより、電極PAD1
62に電源182からの電圧と同じ値の電圧が印加さ
れ、電極PAD162と対向電極181との電位差が0
Vとなる。FLC183は、印加電圧が0Vとなって
も、状態記憶特性により前の状態が保持される。
【0373】第1のメモリ184に保持されていた画素
データが第2のメモリ185に転送されると、図50に
示すように、次に表示すべき画像信号に応じて、新たに
画素データが生成され、所定のタイミングでデータ線に
印加される。データ線の画素データがそれぞれ確定した
とき、走査線に制御信号が順次印加され、これに応じて
次に表示すべき画像信号に応じた画素データが各画素の
第1のメモリ184に書き込まれる。
【0374】以上のような動作が繰り返し行われること
により、各画素の備えるFLCが、画素データに応じて
駆動され光変調特性を順次変化させる。
【0375】なお、以上の説明においては、駆動回路に
より駆動される変調層をFLCにより構成し、駆動階調
として2値をとる光学空間変調素子を例に説明したが、
変調層として、例えば、TN液晶やSTN液晶等の他の
材料をを用いた場合、駆動階調としてさらに多値を取る
ようにした場合であっても、同様の構成の駆動回路で駆
動が可能である。
【0376】3.画像表示装置 次に、以上のような光学空間変調素子を備えた画像表示
装置について説明する。
【0377】この画像表示装置の構成例を図52及び図
53に示す。
【0378】図52は光学空間変調素子にて反射された
光をスクリーンに投射して大画面表示を実現する反射型
の画像表示装置を示し、図53はバックライトからの光
を光学空間変調素子にて変調し、この光学空間変調素子
を透過した光をスクリーンに投射する透過型の画像表示
装置を示している。
【0379】これら画像表示装置200は、光源201
と、照射光学系202と、光学空間変調素子203と、
投射光学系204と、スクリーン205とを備えてい
る。なお、ここでは偏光子と検光子を省略して説明して
いるが、実際には、照射光学系202に偏光子を、投射
光学系204に検光子をそれぞれ設け、または、光学空
間変調素子203に偏光子及び検光子を設け、または、
光学空間変調素子203に偏光子と検光子のいずれか一
方を設け、照射光学系202または投射光学系204に
他方を設けるようにする。
【0380】光源201は、高速に点滅させることが可
能な光源であり、この光源201の点滅をコントローラ
206により制御することにより、画像表示装置200
の表示/非常時状態の制御が行われる。例えば、画像表
示装置200は、光源201が点灯されているときに表
示状態とされ、逆に、光源201が消灯しているときに
非表示状態とされる。
【0381】画像表示装置200の表示/非表示状態の
切り換え、すなわち光源201の点滅は、画像信号のち
らつきを解消するために、高速に行われる。例えば、テ
レビ放送信号を受信して表示する画像表示装置において
は、60Hzで表示/非表示状態の切り換えが行われ
る。即ち、一秒間に画像信号が60回更新される。
【0382】また、光源201の点灯時間を消灯時間よ
りも長くすることにより、光源201の光強度を低く設
定したときでも高輝度の画像表示を実現することが可能
となり、光の利用効率の向上を図ることができる。
【0383】なお、カラー画像を表示するときには、光
源201として光の3原色に対応した赤色光、緑色光及
び青色光をそれぞれ出射することが可能な光源を用い
る。具体的には、例えば、光の3原色に対応するよう
に、独立した3つの光源を用意するようにしてもよい
し、1つの光源からの光をダイクロイックミラーを用い
て赤色光、緑色光及び青色光に分割するようにしてもよ
い。
【0384】照射光学系202は、光源201からの光
を反射型の光学空間変調素子203に照射するための光
学系である。すなわち、光源201からの光は、この照
射光学系202を経て光学空間変調素子203へ照射さ
れる。
【0385】光学空間変調素子203は、上述したよう
に画素データに応じて画素毎に光を変調するものであ
る。図52に示す反射型の画像表示装置には、この光学
空間変調素子203として、反射型の光学空間変調素子
が用いられる。反射型の光学空間変調素子は、上述した
変調層を駆動するための駆動回路を、光を反射する面の
反対側に配置することが可能であり、駆動回路が設けら
れていることによって画素の有効開口数が狭められるよ
うなことがない。すなわち、反射型の画像表示装置は、
このような反射型の光学空間変調素子を用いることによ
り、各画素の有効開口数を大きくすることが可能であ
る。
【0386】また、図53に示す透過型の画像表示装置
には、この光学空間変調素子203として、透過型の光
学空間変調素子が用いられる。透過型の光学空間変調素
子は、この光学空間変調素子の背面側に配設された光源
201(バックライト)から出射された光を変調し、こ
の変調した光を透過するようになされている。透過型の
画像表示装置は、このような透過型の光学空間変調素子
を備えることにより、薄型化が実現されている。
【0387】投射光学系204は、光学空間変調素子2
03によって変調された光をスクリーン205上に投射
するための光学系である。光源201から出射され、光
学空間変調素子203によって変調された光は、この投
射光学系204によってスクリーン205に投射され
る。すなわち、この画像表示装置200では、光源から
の光が光学空間変調素子203によって変調されること
によって得られた画像が、スクリーン205上に表示さ
れる。
【0388】以上のように、この画像表示装置200で
は、光源201からの光が、照射光学系202により光
学空間変調素子203に照射され、光学空間変調素子2
03により変調された光が、投射光学系204によりス
クリーン205に投射され、その結果、スクリーン20
5上に画像が表示される。
【0389】この画像表示装置では、画像を表示する際
に、コントローラ206の制御により、光源205を高
速に点滅させるとともに、光源205の点滅に同期させ
て光学空間変調素子203を駆動させる。すなわち、こ
の画像表示装置200では、表示する画像を変更する毎
に、光源201を消灯状態として、この間に光学空間変
調素子203の各画素を書き換える。そして、全画素に
ついて書き換えが完了した時点で、光源201を点灯さ
せる。これにより、各画素毎に変調された光による画像
が、スクリーン205上に順次表示される。なお、画素
の書き換えが十分に短いか、あるいは問題にならない場
合は、光源201を点滅する必要がないことは勿論であ
る。
【0390】なお、以上はスクリーン205を設け、光
学空間変調素子203により変調され、反射された光を
スクリーン205に投射する例について説明したが、画
像表示装置は、光学空間変調素子203により変調され
た光を投射光学系204を介して直接目に結像させるよ
うな構成とされていてもよい。
【0391】
【発明の効果】本発明に係る電圧発生回路によれば、外
部から供給される第1の入力信号及び第2の入力信号に
応じて、キャパシタに対して充電または放電を行わせる
ことにより、電源電圧と共通電位間の少なくとも二つの
レベルをもつ信号を出力することが可能である。
【0392】また、この電圧発生回路は、第1及び第2
のレベル設定手段を絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
等により構成されるようにすれば、この絶縁ゲート型電
界効果トランジスタ等の導通時間を制御することによ
り、出力ノードのレベルを設定することが可能となり、
第2の入力信号は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
等の導通時間を制御するに足る小振幅の信号であれば良
く、小振幅の信号により大振幅の信号が出力可能とな
る。
【0393】また、本発明に係る光学空間変調素子によ
れば、制御手段が画素データに応じた第2の信号を出力
し、電圧発生回路が第1の入力信号と制御手段により供
給される第2の入力信号とに応じて少なくとも二つのレ
ベルを持つ信号を出力するので、画素毎に適切に光を変
調することができる。
【0394】また、この光学空間変調素子は、電圧発生
回路の第1及び第2のレベル設定手段を絶縁ゲート型電
界効果トランジスタ等により構成されるようにすれば、
この絶縁ゲート型電界効果トランジスタ等の導通時間を
制御することにより、出力ノードのレベルを設定するこ
とが可能となり、第2の入力信号は、絶縁ゲート型電界
効果トランジスタ等の導通時間を制御するに足る小振幅
の信号であれば良く、小振幅の信号で適切に光を変調す
ることができる。
【0395】また、この光学空間変調素子は、制御手段
が第1のデータ保持手段と、第2のデータ保持手段と第
1のデータ保持手段と第2のデータ保持手段間のデータ
の転送を制御する転送ゲートとを備えるようにすれば、
全ての画素を一括して書き換えることが可能となる。
【0396】また、本発明に係る画像表示装置によれ
ば、光学空間変調素子が、第1の入力信号と、画素デー
タに応じて制御手段より供給される第2の入力信号とに
応じて電圧発生回路より出力される少なくとも二つのレ
ベルを持つ信号に基づいて、光源から出射される光を画
素毎に適切に変調するので、画素データに応じた画像を
適切に表示することができる。
【0397】また、本発明に係る画素の駆動方法によれ
ば、第1の過程において、光学空間変調素子の各画素に
接続された出力ノードの電位が第1のレベルに設定さ
れ、第2の過程において、画素データに対応した第2の
入力信号に応じて、出力ノードの電位が第1のレベルに
保持され、または第1のレベルと異なる第2のレベルに
設定されるので、画素データに応じて適切に光学空間変
調素子の各画素を駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電圧発生回路を適用した液晶の駆
動回路を示す回路図である。
【図2】本発明に係る電圧発生回路の他の構成例を示す
回路図であり、(a)は二つのnMOSトランジスタを
備えた電圧発生回路の回路図であり、(b)は二つのp
MOSトランジスタを備えた電圧発生回路の回路図であ
る。
【図3】本発明に係る電圧発生回路の動作を示す波形図
である。
【図4】本発明に係る電圧発生回路の動作を示す波形図
である。
【図5】TN液晶,STN液晶を用いた光学空間変調素
子を模式的に示す図であり、(a)はこの光学空間変調
素子が光を透過する状態を示す斜視図であり、(b)は
この光学空間変調素子が光を遮断する状態を示す斜視図
である。
【図6】TN液晶,STN液晶の光透過特性を示す図で
ある。
【図7】TN液晶、STN液晶を用いた光学空間変調素
子の一般的な駆動波形図である。
【図8】FLCを用いた光学空間変調素子を模式的に示
す図であり、(a)はこの光学空間変調素子が光を遮断
する状態を示す模式図であり、(b)はこの光学空間変
調素子が光を透過する状態を示す模式図であり、(c)
はFLCの状態を説明するための模式図である。
【図9】FLCの光透過特性を示す図である。
【図10】FLCを用いた光学空間変調素子の一般的な
駆動波形図である。
【図11】点順次走査により光学空間変調素子を駆動す
る方法を説明する概念図である。
【図12】先順次走査により光学空間変調素子を駆動す
る方法を説明する概念図である。
【図13】光学空間変調素子を複数のブロックに分割
し、これらブロック毎に一括してデータの書き込みを行
う方法を説明する概念図である。
【図14】TN液晶,STN液晶を用いた光学空間変調
素子の概略構成を示す図である。
【図15】TN液晶,STN液晶を用いた光学空間変調
素子の動作を示す波形図である。
【図16】FLCを用いた光学空間変調素子の概略構成
を示す図である。
【図17】FLCを用いた光学空間変調素子の動作を示
す波形図である。
【図18】FLCの状態記憶特性を利用した場合の光学
空間変調素子の動作を示す波形図である。
【図19】アクティブマトリックスタイプの液晶ディス
プレイの駆動部の回路図である。
【図20】FLCの自発分極Psによる電圧降下分を考
慮した場合の光学空間変調素子の動作を示す波形図であ
る。
【図21】光学空間変調素子の走査駆動法を説明する図
である。
【図22】光学空間変調素子の他の走査駆動法を説明す
る図である。
【図23】光学空間変調素子の更に他の走査駆動法を説
明する図である。
【図24】光学空間変調素子の更に他の走査駆動法を説
明する図である。
【図25】点順次方式により駆動される光学空間変調素
子の備えるデータドライバの一構成例を示す模式図であ
る。
【図26】点順次方式により駆動される光学空間変調素
子の備えるデータドライバの他の構成例を示す模式図で
ある。
【図27】線順次方式により駆動される光学空間変調素
子の備えるデータドライバの一構成例を示す模式図であ
る。
【図28】線順次方式により駆動される光学空間変調素
子の備えるデータドライバの他の構成例を示す模式図で
ある。
【図29】光学空間変調素子を示す図であり、(a)は
光学空間変調素子の分解斜視図であり、(b)は光学空
間変調素子の断面図である。
【図30】透過型の光学空間変調素子の構造を説明する
模式図である。
【図31】全面一括書き換え方式により駆動される光学
空間変調素子の回路図である。
【図32】同光学空間変調素子の駆動回路の一例を示す
ブロック図である。
【図33】同駆動回路により光学空間変調素子を駆動す
る際の一動作例を示す波形図である。
【図34】上記光学空間変調素子の駆動回路の他の例を
示すブロック図である。
【図35】同駆動回路を備えた光学空間変調素子の動作
を説明するタイミングチャートである。
【図36】図35における(A)部を拡大して示す図で
ある。
【図37】図35における(B)部を拡大して示す図で
ある。
【図38】図35における(C)部を拡大して示す図で
ある。
【図39】図35における(D)部を拡大して示す図で
ある。
【図40】二つのメモリを備えた光学空間変調素子の一
画素に相当する部分の回路図である。
【図41】同光学空間変調素子の走査線m近傍及びデー
タ線n近傍における駆動層の構造を示す模式図である。
【図42】同光学空間変調素子の動作を説明するタイミ
ングチャートである。
【図43】図42における(A)部を拡大して示す図で
ある。
【図44】図42における(B)部を拡大して示す図で
ある。
【図45】図42における(C)部を拡大して示す図で
ある。
【図46】図42における(D)部を拡大して示す図で
ある。
【図47】上記光学空間変調素子の動作の他の例を説明
するタイミングチャートである。
【図48】図47における(A)部を拡大して示す図で
ある。
【図49】図47における(B)部を拡大して示す図で
ある。
【図50】図47における(C)部を拡大して示す図で
ある。
【図51】図47における(D)部を拡大して示す図で
ある。
【図52】反射型の画像表示装置の概略構成を示す模式
図である。
【図53】透過型の画像表示装置の概略構成を示す模式
図である。
【図54】従来の電圧発生回路を示す図であり、(a)
はnMOSトランジスタを用いた負荷抵抗式の電圧発生
回路の回路図であり、(b)はpMOSトランジスタを
用いた負荷抵抗式の電圧発生回路の回路図であり、
(c)はCMOSタイプの電圧発生回路の回路図であ
り、(d)はバッファータイプの電圧発生回路の回路図
であり、(e)はDRAMタイプの電圧発生回路の回路
図である。
【図55】従来の液晶表示装置の回路図である。
【符号の説明】
N1 nMOSトランジスタ、N2 nMOSトランジ
スタ、P1 pMOSトランジスタ、P2 pMOSト
ランジスタ、C1 キャパシタ、ND1 出力ノード、
SL 走査線、DL データ線、制御線 CL、Q1,
Q2 nMOSトランジスタ、Cs1 キャパシタ、N
D2 出力ノード、Vchg チャージ電圧、Sin1
第1の入力信号、Sin2 第2の入力信号、Vss
共通電位、10,20,40,50,160 光学空
間変調素子、13,23,41,51 液晶材料、4
3,53,161 電圧発生回路、163 制御回路、
164 第1のメモリ、165 転送ゲート、166
第2のメモリ、171 制御回路、172 第1のメモ
リ、173 第1のゲート、174 第2のメモリ、1
75 第2のゲート、184 第1の メモリ、185
第2のメモリ、200 画像表示装置、201 光
源、203 光学空間変調素子

Claims (54)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号に応じて動作し、出力ノードに
    少なくとも二つのレベルを有する信号を出力する電圧発
    生回路であって、 上記出力ノードと共通電位との間に接続されたキャパシ
    タと、 第1の入力信号に応じて、所定の電圧で上記キャパシタ
    に対して充電し、上記出力ノードの電位を第1のレベル
    に設定する第1のレベル設定手段と、 第2の入力信号に応じて、上記キャパシタの放電動作を
    制御し、上記出力ノードの電位を上記第1のレベルと異
    なる第2のレベルに設定する第2のレベル設定手段とを
    有する電圧発生回路。
  2. 【請求項2】 上記第1のレベル設定手段は、電源電圧
    と上記出力ノードとの間に接続され、上記第1の入力信
    号に応じてオン/オフ状態が制御されるスイッチング素
    子により構成されていることを特徴とする請求項1記載
    の電圧発生回路。
  3. 【請求項3】 上記第2のレベル設定手段は、上記出力
    ノードと上記共通電位との間に接続され、上記第2の入
    力信号に応じてオン/オフ状態が制御されるスイッチン
    グ素子により構成されていることを特徴とする請求項1
    記載の電圧発生回路。
  4. 【請求項4】 上記第1のレベル設定手段は、電源電圧
    と上記出力ノードとの間に接続され、制御ゲートに印加
    される上記第1の入力信号に応じて、オン/オフ状態が
    制御される第1の絶縁ゲート型電界効果トランジスタに
    より構成され、 上記第2のレベル設定手段は、上記出力ノードと上記共
    通電位との間に接続され、制御ゲートに印加される上記
    第2の入力信号に応じて、オン/オフ状態が制御される
    第2の絶縁ゲート型電界効果トランジスタにより構成さ
    れていることを特徴とする請求項1記載の電圧発生回
    路。
  5. 【請求項5】 上記第2の入力信号により上記第2の絶
    縁ゲート型電界効果トランジスタの導通時間を制御する
    ことにより、上記出力ノードの電位を上記電源電圧と上
    記共通電位間にある所定の電位に設定することを特徴と
    する請求項4記載の電圧発生回路。
  6. 【請求項6】 上記第1のレベル設定手段は、電源電圧
    と上記出力ノードとの間に接続され、ベースに印加され
    る上記第1の入力信号に応じてオン/オフ状態が制御さ
    れる第1のトランジスタにより構成され、 上記第2のレベル設定手段は、上記共通電位と上記出力
    ノードとの間に接続され、ベースに印加される上記第2
    の入力信号に応じてオン/オフ状態が制御される第2の
    トランジスタにより構成されていることを特徴とする請
    求項1記載の電圧発生回路。
  7. 【請求項7】 上記第2の入力信号により上記第2のト
    ランジスタの導通時間を制御することにより、上記出力
    ノードを上記電源電圧と上記共通電位間にある所定の電
    位に設定することを特徴とする請求項6記載の電圧発生
    回路。
  8. 【請求項8】 上記キャパシタは、上記出力ノードと上
    記共通電位との間に存在する寄生容量であることを特徴
    とする請求項1記載の電圧発生回路。
  9. 【請求項9】 上記第1のレベル設定手段により設定さ
    れる第1のレベルは、上記出力ノードから電荷が流出す
    ることを見越して、所望の電位よりも高いレベルとされ
    ていることを特徴とする請求項1記載の電圧発生回路。
  10. 【請求項10】 上記第1のレベル設定手段により設定
    される第1のレベルは、上記出力ノードへ電荷が流入す
    ることを見越して、所望の電位よりも低いレベルとされ
    ていることを特徴とする請求項1記載の電圧発生回路。
  11. 【請求項11】 複数の画素を備え、表示する画像信号
    に基づいた画素データに応じて、各画素毎に光を変調す
    る光学空間変調素子であって、 第1の入力信号に応じて出力ノードの電位を第1のレベ
    ルに設定する第1のレベル設定手段と、上記出力ノード
    のレベルを保持するレベル保持手段と、第2の入力信号
    に応じて上記出力ノードの電位を上記第1のレベルと異
    なる第2のレベルに設定する第2のレベル設定手段とを
    有する電圧発生回路と、 上記画素データに応じて、上記第2の入力信号を出力す
    る制御手段とが各画素毎に設けられている光学空間変調
    素子。
  12. 【請求項12】 上記第1のレベル設定手段は、電源電
    圧と上記出力ノードとの間に接続され、上記第1の入力
    信号に応じてオン/オフ状態が制御されるスイッチング
    素子により構成されていることを特徴とする請求項11
    記載の光学空間変調素子。
  13. 【請求項13】 上記第2のレベル設定手段は、上記出
    力ノードと上記共通電位との間に接続され、上記第2の
    入力信号に応じてオン/オフ状態が制御されるスイッチ
    ング素子により構成されていることを特徴とする請求項
    11記載の光学空間変調素子。
  14. 【請求項14】 上記各画素の光変調特性は、上記各画
    素毎に設けられた上記電圧発生回路の上記出力ノードの
    電位に応じて制御されることを特徴とする請求項11記
    載の光学空間変調素子。
  15. 【請求項15】 上記各画素は、共通電位に保持されて
    いる第1の電極と、 上記電圧発生回路の出力ノードに接続されている第2の
    電極と、 上記第1の電極と第2の電極との間に設けられた液晶材
    料とにより構成されていることを特徴とする請求項11
    記載の光学空間変調素子。
  16. 【請求項16】 上記出力ノードの電位に応じて、上記
    液晶材料の光透過率または光反射率が制御されることを
    特徴とする請求項15記載の光学空間変調素子。
  17. 【請求項17】 上記出力ノードの電位に応じて、上記
    液晶材料を透過または反射する光の偏波面の状態が制御
    されることを特徴とする請求項15記載の光学空間変調
    素子。
  18. 【請求項18】 上記光の偏波面に応じて、この光の透
    過光量を制御する検光子を有することを特徴とする請求
    項17記載の光学空間変調素子。
  19. 【請求項19】 上記液晶材料は、強誘電性液晶材料で
    あることを特徴とする請求項15記載の光学空間変調素
    子。
  20. 【請求項20】 上記各画素の光変調特性は、上記強誘
    電性液晶材料のメモリ性によって保持されることを特徴
    とする請求項19記載の光学空間変調素子。
  21. 【請求項21】 上記出力ノードの電位を上記第1のレ
    ベルに設定し、上記強誘電性液晶材料に対して、当該強
    誘電性液晶材料の自発分極を反転させるのに必要な電界
    を、上記自発分極の2倍以上に相当する電荷を注入する
    のに必要な期間以上印加することにより、上記強誘電性
    液晶材料の光変調特性を変化させることを特徴とする請
    求項19記載の光学空間変調素子。
  22. 【請求項22】 上記第1のレベル設定手段は、制御ゲ
    ートに上記第1の入力信号が印加され、一方の拡散層が
    上記レベル保持手段に接続され、他方の拡散層が上記出
    力ノードに接続されている第1の絶縁ゲート型電界効果
    トランジスタにより構成され、 上記第2のレベル設定手段は、制御ゲートに上記第2の
    入力信号が印加され、一方の拡散層が共通電位に接続さ
    れ、他方の拡散層が上記出力ノードに接続されている第
    2の絶縁ゲート型電界効果トランジスタにより構成され
    ていることを特徴とする請求項11記載の光学空間変調
    素子。
  23. 【請求項23】 上記第2の信号により上記第2の絶縁
    ゲート型電界効果トランジスタの導通時間を制御するこ
    とにより、上記出力ノードの電位を上記電源電圧と上記
    共通電位間にある所定の電位に設定することを特徴とす
    る請求項22記載の光学空間変調素子。
  24. 【請求項24】 上記レベル保持手段は、一方の電極が
    上記出力ノードに接続され、他方の電極が上記共通電位
    に接続されているキャパシタにより構成されていること
    を特徴とする請求項11記載の光学空間変調素子。
  25. 【請求項25】 上記レベル保持手段は、上記出力ノー
    ドと上記共通電位との間に存在する寄生容量であること
    を特徴とする請求項11記載の光学空間変調素子。
  26. 【請求項26】 上記制御手段は、上記画素データを保
    持する少なくとも一つのデータ保持手段を有することを
    特徴とする請求項11記載の光学空間変調素子。
  27. 【請求項27】 上記制御手段は、上記画素データを保
    持する第1のデータ保持手段と、 上記第1のデータ保持手段の保持データを受けて、この
    保持データを保持する第2のデータ保持手段と、 上記第1のデータ保持手段と第2のデータ保持手段との
    間に接続され、第3の入力信号に応じて上記第1のデー
    タ保持手段の保持データを上記第2のデータ保持手段に
    転送する転送ゲートとを有することを特徴とする請求項
    26記載の光学空間変調素子。
  28. 【請求項28】 上記第1のデータ保持手段および上記
    第2のデータ保持手段は、DRAMタイプのメモリセル
    により構成されていることを特徴とする請求項27記載
    の光学空間変調素子。
  29. 【請求項29】 上記第2のデータ保持手段は、上記第
    1のデータ保持手段と上記第2のレベル設定手段との間
    に存在する寄生容量であることを特徴とする請求項27
    記載の光学空間変調素子。
  30. 【請求項30】 上記第2のレベル設定手段と共通電位
    との間に接続され、第4の入力信号に応じてオン/オフ
    状態が制御されるスイッチング素子を有し、 上記第4の入力信号に応じてオン/オフ状態が制御され
    るスイッチング素子をオンすることにより上記第2レベ
    ル設定手段をオフすることを特徴とする請求項13記載
    の光学空間変調素子。
  31. 【請求項31】 光を出射する光源と、 複数の画素を備え、表示する画像信号に基づいた画素デ
    ータに応じて、上記光源から出射された光を各画素毎に
    変調する光学空間変調素子とを備え、 上記光学空間変調素子は、 第1の入力信号に応じて出力ノードの電位を第1のレベ
    ルに設定する第1のレベル設定手段と、上記出力ノード
    のレベルを保持するレベル保持手段と、第2の入力信号
    に応じて上記出力ノードの電位を上記第1のレベルと異
    なる第2のレベルに設定する第2のレベル設定手段とを
    有する電圧発生回路と、 上記画素データに応じて上記第2の信号を出力する制御
    手段とが各画素毎に設けられている画像表示装置。
  32. 【請求項32】 上記複数の画素のうち二つ以上の画素
    において、上記出力ノードの電位が同時に第1のレベル
    または第2のレベルに設定されることを特徴とする請求
    項31記載の画像表示装置。
  33. 【請求項33】 上記複数の画素において、上記出力ノ
    ードの電位が同時に第1のレベルまたは第2のレベルに
    設定されることを特徴とする請求項32記載の画像表示
    装置。
  34. 【請求項34】 上記各画素は、 共通電位に保持されている第1の電極と、 上記電圧発生回路の出力ノードに接続されている第2の
    電極と、 上記第1の電極と第2の電極との間に設けられた液晶材
    料とにより構成されていることを特徴とする請求項31
    記載の画像表示装置。
  35. 【請求項35】 上記光源から出射された光を上記光学
    空間変調素子によって画素毎に変調し、この変調した光
    を上記光学空間変調素子にて反射させて画像を表示する
    ことを特徴とする請求項31記載の画像表示装置。
  36. 【請求項36】 上記光源から出射された光を上記光学
    空間変調素子によって画素毎に変調し、この変調した光
    を上記光学空間変調素子を透過させて画像を表示するこ
    とを特徴とする請求項31記載の画像表示装置。
  37. 【請求項37】 複数の画素を備え、表示する画像信号
    に基づいた画素データに応じて、各画素毎に光を変調す
    る光学空間変調素子の各画素を駆動する画素の駆動方法
    であって、 第1の入力信号に応じて、上記各画素に接続された出力
    ノードと共通電位との間に設けられたキャパシタに対し
    て充電し、上記出力ノードの電位を第1のレベルに設定
    する第1の過程と、 上記画素データに対応した第2の入力信号に応じて、上
    記出力ノードの電位を上記第1のレベルに保持し、また
    は上記出力ノードの電位を上記第1のレベルと異なる第
    2のレベルに設定する第2の過程とを有する画素の駆動
    方法。
  38. 【請求項38】 上記第1の過程において設定される第
    1のレベルは、各画素毎に上記画素データに対応したレ
    ベルとされていることを特徴とする請求項37記載の画
    素の駆動方法。
  39. 【請求項39】 上記第2の過程において設定される第
    2のレベルは、各画素毎に上記画素データに対応したレ
    ベルとされていることを特徴とする請求項37記載の画
    素の駆動方法。
  40. 【請求項40】 電源電圧と上記出力ノードとの間にス
    イッチング素子を接続し、このスイッチング素子をオン
    することにより、上記キャパシタに対して充電し、上記
    出力ノードの電位を上記第1のレベルに設定することを
    特徴とする請求項37記載の画素の駆動方法。
  41. 【請求項41】 上記スイッチング素子は、制御ゲート
    に印加される第1の入力信号に応じて、オン/オフ状態
    が制御される絶縁ゲート型電界効果トランジスタにより
    構成されていることを特徴とする請求項40記載の画素
    の駆動方法。
  42. 【請求項42】 共通電位と上記出力ノードとの間にス
    イッチング素子を接続し、このスイッチング素子のオン
    /オフを切り換えることにより、上記出力ノードの電位
    を上記第1のレベルに保持し、または上記出力ノードの
    電位を上記第2のレベルに設定することを特徴とする請
    求項37記載の画素の駆動方法。
  43. 【請求項43】 上記スイッチング素子をオンすること
    により、上記キャパシタが放電されて、上記出力ノード
    の電位が上記第2のレベルに設定されることを特徴とす
    る請求項42記載の画素の駆動方法。
  44. 【請求項44】 上記スイッチング素子は、制御ゲート
    に印加される第2の入力信号に応じて、オン/オフ状態
    が制御される絶縁ゲート型電界効果トランジスタにより
    構成されていることを特徴とする請求項42記載の画素
    の駆動方法。
  45. 【請求項45】 上記第2の入力信号により上記絶縁ゲ
    ート型電界効果トランジスタの導通時間を制御すること
    により、上記出力ノードの電位を上記電源電圧と上記共
    通電位間にある所定の電位に設定することを特徴とする
    請求項44記載の画素の駆動方法。
  46. 【請求項46】 上記キャパシタは、上記出力ノードと
    上記共通電位との間に存在する寄生容量であることを特
    徴とする請求項37記載の画素の駆動方法。
  47. 【請求項47】 上記第1のレベルは、上記出力ノード
    から電荷が流出することを見越して、所望の電位よりも
    高いレベルとされていることを特徴とする請求項37記
    載の画素の駆動方法。
  48. 【請求項48】 上記第1のレベルは、上記出力ノード
    へ電荷が流入することを見越して、所望の電位よりも低
    いレベルとされていることを特徴とする請求項37記載
    の画素の駆動方法。
  49. 【請求項49】 上記各画素は、共通電位に保持されて
    いる第1の電極と、 上記電圧発生回路の出力ノードに接続されている第2の
    電極と、 上記第1の電極と上記第2の電極との間に設けられた液
    晶材料とにより構成されていることを特徴とする請求項
    37記載の画素の駆動方法。
  50. 【請求項50】 上記出力ノードの電位を変化させて、
    上記液晶材料の光透過率または光反射率を制御すること
    を特徴とする請求項49記載の画素の駆動方法。
  51. 【請求項51】 上記出力ノードの電位を変化させて、
    上記液晶材料を透過または反射する光の偏波面の状態を
    制御することを特徴とする請求項49記載の画素の駆動
    方法。
  52. 【請求項52】 上記液晶材料として、強誘電性液晶材
    料を用いることを特徴とする請求項49記載の画素の駆
    動方法。
  53. 【請求項53】 上記各画素の光変調特性を、上記強誘
    電性液晶材料のメモリ性によって保持することを特徴と
    する請求項52記載の画素の駆動方法。
  54. 【請求項54】 上記第1の過程において、上記出力ノ
    ードの電位を第1のレベルに設定し、上記強誘電性液晶
    材料に対して、当該強誘電性液晶材料の自発分極を反転
    させるのに必要な電界を、上記自発分極の2倍以上に相
    当する電荷を注入するのに必要な期間以上印加すること
    により、上記強誘電性液晶材料の光変調特性を変化させ
    ることを特徴とする請求項52記載の画素の駆動方法。
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