JP2001201698A - 画像表示装置および、それに適した光変調ユニットおよび駆動ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異なる色の光をシーケンシャルに照射してマ
ルチカラーを表示する面順次方式において、多諧調の画
像を表示できる画像表示装置を提供する。 【解決手段】 エバンセント光スイッチング素子（ＥＳ
Ｄ）１０の２値記憶可能なＳＲＡＭからなる第１の記憶
素子２５で現在の光変調素子の状態を保持すると共に、
第１のスイッチング素子２８ａおよび２８ｂ、第２のス
イッチング素子２９ａおよび２９ｂを設け、第２の記憶
素子２７には次の画面（フレーム）のデータを書き込み
可能とする。そして、面順次信号φｓにより第２の記憶
素子２７のデータを第１の記憶素子２５に転送すること
により画像を表示するＥＳＤの状態を変更し、画面全体
を１クロックで一括して書き換えることができるように
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、色の異なる複数の
光を順番に当ててマルチカラーを表現する画像表示装
置、およびそれに適した光変調ユニットおよび駆動ユニ
ットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】マルチカラーを表現する方法がいくつか
知られている。その１つは、プロジェクタなどに多用さ
れている３板方式であり、たとえば、光の３原色である
赤色、緑色および青色の各々の光に対応して複数の液晶
パネルなどのライトバルブを用意し、各々の色の画像を
別々に形成してスクリーン上に合成してマルチカラーを
表現するものである。直視型の液晶パネルには３原色の
ドットを各々表示できるようになったカラーフィルタ方
式が用いられている。この方式では、マルチカラーで１
つの画素を表現するのに、表現する色の異なる３つの液
晶セルが用いられ、空間的な混色によりマルチカラーを
表現する。他の１つは、フィールド順次方式あるいは面
順次方式、シーケンシャルカラー照明などと呼ばれるも
のであり、色の異なる光（通常は３原色の光）を順番に
照射してそれぞれの色の画像を表現し、人間の眼の時間
的な混色によりマルチカラーを表現するものである。

【０００３】この面順次方式は、カラーフィルタを用い
た並列加法混色に比べ、１つのセルあるいはスイッチン
グ素子でマルチカラーを表現できるので高解像度の画像
が得られ、スイッチング素子を駆動するドライバー回路
が小さくなり、さらにカラーフィルタが不要になるので
画像表示装置を小型でき、高品質の画像を表現すること
ができる。さらに、各色ごとの照度、輝度あるいは時間
を簡単に調整できるのでカラーバランスの調整も容易に
なるなど多くの利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、面順次
方式では、色毎に画像を書き換える必要があるので、そ
の色の光を照射する前に、その色の画像を書き込む時間
をとる必要がある。すなわち、アクティブマトリクスタ
イプの液晶パネルでは、水平方向に並んだ液晶セルのデ
ータを水平走査線（アドレス線）毎に書き換える必要が
あり、１フレーム（画面）で５００本あるいはそれ以上
の走査線がある。したがって、ある色の光を当てて画像
を表示してから、光をシャッターなどによって遮断し、
１フレーム分を書き換えてから次の色の光を当てるとい
ったオペレーションが必要である。このため、光の利用
効率が低下するのでコンパクトで明るい画像を表示する
画像表示装置を実現するのが困難であり、さらに、フリ
ッカーなどの発生しない品質の良い画像を表示しようと
すると、時間的な分解能の高い制御回路およびライトバ
ルブが必要とされる。これに対し、１フレームを複数の
フィールドに分けて順番に色を変えて表示することなど
も検討されているが、根本的な解決にはなっていない。

【０００５】さらに、時分割で多諧調の画面を表現しよ
うとすると、いっそう時間的な分解能の高いものが要求
される。これに対し、液晶をライトバルブとして採用し
たのでは応答速度が数ミリ秒程度なので面順次方式で多
諧調の画像を表現することが難しいという問題もある。

【０００６】そこで、本発明においては、面順次方式で
マルチカラーを表現する際に、書き換えのための時間が
ほとんど不要で、ほぼ連続してシーケンシャルに各色の
光を照射することができる光変調装置、およびそれに適
した駆動ユニットおよび駆動装置を提供することを目的
としている。これにより、面順次方式で多諧調のマルチ
カラー画像を表示することができるコンパクトで明るい
画像表示装置を提供することを目的としている。さら
に、液晶よりも応答速度の速い光変調素子を組み合わせ
ることにより、面順次方式のメリットを活かし、高解像
度でコンパクトであり、さらにカラーバランスの調整も
容易で、高品質のマルチカラー画像を表現することがで
きる画像表示装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、本発明におい
ては、１単位の光変調素子を駆動するための駆動ユニッ
トに、その光変調素子の状態を２値あるいは多値で記憶
可能な２つの記憶素子、たとえば、ＳＲＡＭ、ＤＲＡ
Ｍ、または保持容量を設け、第１の記憶素子で現在の光
変調素子の状態を保持すると共に、第２の記憶素子には
次の画面（フレーム）のデータを書き込み可能とし、第
２の記憶素子のデータを第１の記憶素子に転送すること
により光変調素子の状態を変更できるようにしている。
したがって、この駆動ユニットおよび光変調素子を２次
元にアレイあるいはマトリクスに並べることにより（３
次元でも良いが）、画面を表示するデータの記憶は走査
線に沿って第２の記憶素子に順次行うことができ、それ
と共に、画面から画面、たとえば、ある色の画像から他
の色の画像への表示切替は、第２の記憶素子から第１の
記憶素子にデータを転送するだけよく、画面全体を１ク
ロックで一括して書き換えることが可能となる。

【０００８】光変調素子がオンオフすることにより画像
を表示する場合、光変調素子が双安定であれば、光変調
素子自体を第１の記憶素子として利用することが可能で
あり、従来のアクティブマトリクス型のライトバルブに
おいて記憶保持動作に用いられているＳＲＡＭなどの記
憶素子を第２のアクティブ素子によって光変調素子から
分離することにより上記の動作を行わせることができ
る。デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）はその
例である。しかしながら、液晶などの単安定に近い光変
調素子では２つの記憶素子を設けることが望ましい。

【０００９】さらに、本願出願人により、全反射面から
漏れ出るエバネセント光（エバネセント波）を抽出して
利用する、きわめて応答速度の速い光変調素子（エバネ
セントスイッチングデバイス、ＥＳＤ）が開発されてい
る。したがって、この素子と第１および第２の記憶素子
をそなえた駆動ユニットとを組み合わせることにより、
ほとんど連続して色の異なる光を照射することができる
面順次駆動が可能で、さらに多諧調表現も可能な画像表
示装置を提供することが可能となる。

【００１０】すなわち、本発明の駆動ユニットは、単安
定の光変調素子に並列に接続される第１の記憶素子と、
この第１の記憶素子に第１のアクティブ素子を介してデ
ータを転送可能な第２の記憶素子と、この第２の記憶素
子にデータ線からデータを転送可能な第２のアクティブ
素子とを有するものである。そして、第１および第２の
記憶素子としては、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭまたは保持容量
が利用できる。さらに、第１および第２のアクティブ素
子としては電界効果トランジスタを用いることにより、
駆動ユニットを半導体集積回路で容易に実現することが
できる。

【００１１】さらに、この駆動ユニットを２次元に配置
し、これら駆動ユニットの第１のアクティブ素子を並列
に接続し、面順次信号を供給する第１の信号線と、第１
の方向に並んだ駆動ユニットの第２のアクティブ素子を
並列に接続し、走査信号を供給する第２の信号線（走査
線またはアドレス線）とを設け、データ線が第１の方向
に直交する第２の方向に並んだ駆動ユニットを並列に接
続するようにすれば、２次元アレイ状に並んだ光変調素
子を駆動することができる駆動装置を提供でき、それを
半導体集積回路で実現することも可能である。

【００１２】また、本発明には、この駆動ユニットと、
その第１の記憶素子に並列に接続された光変調素子とを
有する光変調ユニットが含まれている。そして、上述し
たように、光変調素子としては、全反射面に接してエバ
ネセント光を抽出する第１の位置、および全反射面から
離れてエバネセント光を抽出しない第２の位置に駆動さ
れる光学素子と、この光学素子を第１の記憶素子のデー
タによって第１および第２の位置に駆動するアクチュエ
ータとを備えているエバネセント光スイッチングデバイ
ス（ＥＳＤ）が望ましい。

【００１３】駆動装置と、各々の駆動ユニットに並列に
接続され、２次元に配置された複数の光変調素子とによ
り光変調装置を提供することが可能であり、この光変調
装置に対し面順次信号と同期して異なる色の光を供給す
る光源装置を設けることにより、小型で高解像度、そし
て多諧調のマルチカラーを表示できる画像表示装置を提
供できる。

【００１４】特に、光変調素子としてＥＳＤが好ましい
ことは上述した通りである。そして、ＥＳＤを用いた画
像表示装置においては、光変調装置の光ガイドに対し面
順次信号と同期して異なる色の光を供給する光源装置が
用いられる。そして、画像表示装置の光学素子から反射
された光を投写するレンズを設けることによりプロジェ
クタタイプの画像表示装置を提供できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１に、本発明の画像表示装置の
一例として、プロジェクタ５０の概略を示してある。こ
のプロジェクタ５０は、白色光源５１と、この白色光源
５１からの光を３原色に分解して画像表示ユニット３５
の導光板（光ガイド）１に入射させる回転色フィルタ５
２と、各色の光を変調して出射する画像表示装置３５
と、出射された光５５を投映する投写用レンズ５６とを
備えている。そして、各色毎の変調された光５５がスク
リーン５９に投写され、時間的に混色されることにより
多諧調のマルチカラーの画像が出力される。

【００１６】プロジェクタ５０は、さらに、画像表示ユ
ニット３５および回転色フィルタ５２を制御してカラー
画像を表示する制御回路５４を備えている。この制御回
路５４から画像表示ユニット３５に対して、カラー画像
を表示するためのデータφｄと、このデータφｄを各画
素にラッチするためのアドレス（走査）信号φａと、ラ
ッチしたデータで各画素を表示するための面順次信号φ
ｓとが供給される。さらに、色回転フィルタ５２の駆動
モータ５３にはモータ制御信号φｍが供給される。この
モータ制御信号φｍと面順次信号φｓは同期がとられて
おり、色回転フィルタ５２により色分離された所定の色
の光が画像表示ユニット３５に供給されるときに、画像
表示ユニット３５においては、その色の画像を表現する
データにしたがった表示がなせる。色回転フィルタ５２
においては、多くの場合、白色光源が赤、緑および青の
３原色に分解され、供給される。もちろん、３原色に限
らず、これらの中間色を照射するようにしても良い。ま
た、白色光源と色分解フィルタの組み合わせの変わり
に、３原色の単色光源、たとえば、ＬＥＤ光源などを用
意しても良い。

【００１７】本例のプロジェクタ５０の画像表示ユニッ
ト３５には、エバンセント波を利用して光を変調するエ
バネセント光スイッチングデバイス（ＥＳＤ）を用いた
光変調装置３２が用いられている。ＥＳＤの概要を図２
および図３に示してある。本例の光スイッチング素子
（光変調素子）１０は、単体では導入された光２を全反
射して伝達可能な導光板（光ガイド）１と、この導光板
１に接近および離反して光を変調可能な光学素子部３
と、この光学素子部３を駆動するアクチュエータ部６と
を備えている。そして、このアクチュエータ部６を制御
する駆動回路（駆動ユニット）２１が半導体基板２０に
集積化されている。このため、光変調素子１０と、これ
を制御する駆動ユニット２１の組み合わせによって、画
像表示装置において１画素を表現可能な光変調ユニット
３０が構成される。したがって、図４に示すように駆動
ユニット２１を２次元にアレイ状またはマトリクス状に
配置することにより駆動装置３１が供給可能であり、半
導体基板２０として提供される。また、この駆動装置３
１あるいは半導体基板２０に、駆動回路（駆動ユニッ
ト）２１に対応して光変調素子１０を２次元に配置する
ことにより２次元画像を表現可能な光変調装置３２が提
供される。そして、この光変調装置３２に光ガイド１を
積層することにより画像表示ユニット３５が構成され
る。

【００１８】光変調素子１０をさらに詳しく説明する
と、光学素子部３は、導波路としての機能を果たす導光
板１の面（全反射面）１ａに密着する面（接触面または
抽出面）３ａと、この面３ａが全反射面１ａに密着した
ときに漏れ出たエバネセント波を抽出して内部で導光板
１に対しほほ垂直な方向に反射するＶ字型の反射プリズ
ム（マイクロプリズム）４と、このＶ字型のプリズム４
を支持するサポート構造５とを備えている。

【００１９】アクチュエータ部６は、光学素子部３を静
電駆動できるようになっており、光学素子部３のサポー
ト構造５が機械的に連結された上電極７と、この上電極
７と対峙した下電極８とを備えている。そして、下電極
８と、上電極７のアンカープレート９は半導体基板２０
の最上面２１aに積層されている。上電極７はアンカー
プレート９から上方に伸びた支柱９aにより支持されて
おり、下電極８と上電極７との間に空間が形成されてい
る。したがって、たとえば、プレート９を介して上電極
７を接地し、下電極８に対し駆動ユニット２１から電位
あるいは電荷を加える（以降においては高電位）と上電
極７が下方に動き、これに連動して光学素子部３が導光
板１から離れる（第２の位置）。一方、上電極７は弾性
部材としての機能を部分的に備えており、下電極８に駆
動回路２１から加えられていた電位あるいは電荷が除去
される、あるいは解除される（以降においては低電位）
と、下電極８から上電極７が離れ、上電極７の弾性によ
り光学素子部３が導光板１に密着する（第１の位置）。

【００２０】図２に示したように、導光板１には光源か
ら照明光２が全反射面１aで全反射する角度で供給され
ており、その内部の全ての界面、すなわち、光学素子部
（光スイッチング部）３に面した側１ａと、上方の面
（出射面）において光が繰り返し全反射し、導光板１の
内部が光線で満たされる。したがって、この状態で巨視
的には照明光２は導光板１の内部に閉じ込められ、その
中を損失なく伝播している。一方、微視的には、導光板
１の全反射している面１ａの付近では、導光板１から光
の波長程度のごく僅かな距離だけ、照明光２が一度漏出
し、進路を変えて再び導光板１の内部に戻るという現象
が起きている。このように面１ａから漏出した光を一般
にエバネッセント波と呼ぶ。このエバネッセント波は、
全反射面１ａに光の波長程度またはそれ以下の距離で他
の光学部材を接近させることにより取り出すことができ
る。本例の光スイッチング素子１０は、この現象を利用
して導光板１を伝達する光を高速で変調、すなわち、ス
イッチング（オンオフ）することを目的としてデザイン
されている。

【００２１】図２は、光スイッチング素子１０がオンの
状態を示してある。この状態では、光学素子部３が導光
板１の全反射面１ａに接触した第１の位置にあるので、
光学素子部３の面３ａによりエバネセント波を抽出する
ことができる。このため、光学素子部３のマイクロプリ
ズム４で抽出した光２の角度を変えて出射光２ａとして
いる。そして、この出射光２ａが図１に示すプロジェク
タ５０の投映用の光５５として利用される。図３は、光
スイッチング素子１０がオフの状態を示してある。この
状態では、駆動ユニット２１により上下電極７および８
に極性の異なる電圧が印加され、これらの電極７および
８の間に働く静電力により光学素子部３が導光板１から
離れた第２の位置に動かされる。したがって、光学素子
部３によってエバネセント波は抽出されず、光２は導光
板１の内部から出ない。このため、本例の光スイッチン
グ素子１０は、アクチュエータ６を構成する電極７およ
び８に供給する電圧を駆動回路２１により制御すること
で導光板１の内部を伝達する光２を外部に取り出したり
取り出さなかったりという処理ができる機能を備えた光
変調ユニット３０を提供できる。

【００２２】また、この光変調素子１０は、駆動回路２
１から高電位が印加されたときにオフになり、その他の
条件ではオンとなる単安定の光変調素子である。したが
って、光変調ユニット３０をオフする場合は、駆動回路
２１からアクチュエータ部６の下電極８に高電位を印加
している必要がある。もちろん、上電極７および下電極
８の関係を逆転することも可能であるが、２次元のアレ
イを構成したときには上電極７を周囲の光変調ユニット
３０と同じ電位となるように接地することが望ましい。

【００２３】また、上電極および下電極に加え、これら
の間で動く中間電極を設け、この中間電極に連動して光
学素子部３が駆動されるような構成のアクチュエータ部
を採用することも可能であり、アクチュエータ部の構成
が複雑になるが低電圧で駆動できるというメリットを備
えている。この３層の電極を備えたアクチュエータ部を
採用する場合は、光学素子部３が第１および第２の位置
のほぼ中間の状態が安定状態となる。したがって、駆動
回路２１から中間電極に高電位および低電位を供給する
ことにより光学素子部３を第１および第２の位置に駆動
することができる。このため、以下においては、上下の
電極を備えたアクチュエータ部６を元に本発明を説明す
るが、アクチュエータ部６の構成はこれに限定されるも
のではなく、中間電極により光学素子を駆動するものも
本発明には含まれる。さらに、電極を使用した静電アク
チュエータの代わりに、ピエゾ素子を用いてアクチュエ
ータ部を構成することも可能であり本発明に含まれる。

【００２４】図２および図３に示した光変調ユニット３
０は、単独でも光をスイッチングできる装置として機能
するが、１次元あるいは２次元方向、さらには３次元に
並べて配置することができる構成になっている。特に、
これらアクチュエータ６と光学素子部３の組み合わせで
ある光スイッチング素子１０に、駆動ユニット２１を組
み合わせた光変調ユニット３０を、図４に示すように、
２次元にマトリクスあるいはアレイ状に並べて配置する
ことにより、液晶あるいはＤＭＤと同様に平面的な画像
を表示可能な映像デバイスあるいは画像表示ユニット３
５を提供することができる。そして、本例の光スイッチ
ング素子１０では、光学素子部３の移動距離がサブミク
ロンオーダとなるので、液晶より１桁あるいはそれ以上
応答速度の速い光変調装置３２、画像表示ユニット３５
およびこれを用いたプロジェクタ５０あるいは直視型の
画像表示装置を提供することが可能となる。

【００２５】さらに、本例のエバネセント光を用いた光
スイッチング素子（ＥＳＤ）１０は、サブミクロンオー
ダの動きで光をほぼ１００パーセントオンオフすること
が可能であり、非常にコントラストの高い画像を表現す
ることができる。このため、時間的な分解能を高くする
ことが容易であり、さらに高コントラストの画像表示装
置を提供できる。また、光ガイド１に閉じ込められた光
を抽出して使用するので、ＤＭＤと比較し光の利用効率
が高い。そして、駆動回路２１がアレイ状に配置された
半導体集積回路２０にアレイ状に配置されたＥＳＤ１０
を積層した構成の光変調装置３２を１チップで提供する
ことが可能である。この光変調装置３２と光ガイド１を
積層することにより図１に示したような画像表示装置５
０を構成することが可能である。

【００２６】図５に、本例の駆動回路２１の構成を示し
てある。本例の駆動回路２１は、２つのスイッチング素
子、ループ接続された２つのインバータより構成され
る、いわゆるＳＲＡＭの回路形態が２組用意されてい
る。すなわち、本例の駆動回路（駆動ユニット）２１
は、ループ接続された２つのインバータ２４ａおよび２
４ｂからなる第１の記憶素子２５と、ループ接続された
２つのインバータ２６ａおよび２６ｂからなる第２の記
憶素子２７と、これら第１および第２の記憶素子２５お
よび２７を接続する２つの第１のスイッチング素子２８
ａおよび２８ｂと、第２の記憶素子２７をデータ線４１
および４２にそれぞれ接続する第２のスイッチング素子
２９ａおよび２９ｂとを備えている。

【００２７】第１のスイッチング素子２８ａおよび２８
ｂは、面順次信号φｓを供給するライト線４３によって
制御されるｎチャンネルＭＯＳＦＥＴ（電界効果トラン
ジスタ）であり、第１のアクティブ素子として機能す
る。これら第１のスイッチング素子２８ａおよび２８ｂ
は、データ線４１および４２に対し第２のスイッチング
素子２９ａおよび２９ｂの内側、すなわち、第２の記憶
素子２７の側に接続されており、第２のスイッチング素
子２９ａおよび２９ｂがオフ状態で、面順次信号φｓが
高電位になると、第１のスイッチング素子２８ａおよび
２８ｂはオンとなり、第２の記憶素子２７のデータを第
１の記憶素子２５に転送する。第１の記憶素子２５に対
しＥＳＤ１０が並列に接続されているので、ＥＳＤ１０
は第２の記憶素子２７のデータにしたがってオンオフす
る。そして、面順次信号φｓが低電位になって第１のス
イッチング素子２８ａおよび２８ｂがオフになっても、
第１の記憶素子２５にその状態が保持、記憶されるの
で、ＥＳＤ１０はオンまたはオフの状態を維持する。

【００２８】第２のスイッチング素子２９ａおよび２９
ｂは、アドレス信号φａを供給するアドレス線４４によ
って制御されるｎチャンネルＭＯＳＦＥＴであり、第２
のアクティブ素子として機能する。すなわち、面順次信
号φｓが低電位のときで、アドレス信号φａが高電位に
なると、第２のスイッチング素子２９ａおよび２９ｂが
オンとなり、データ線４１および４２と第２の記憶素子
２７が繋がる。データ線４１および４２には、正のデー
タ信号φｄおよびこれの位相が反転した負のデータ信号
が供給されており、第２のスイッチング素子２９ａおよ
び２９ｂがオンになると、そのときのデータ線４１およ
び４２に現れたデータが第２の記憶素子２７にラッチさ
れる。

【００２９】本例の画像表示ユニット３５においては、
このような駆動回路２１を備えた光変調ユニット３０が
図４に示すように２次元にアレイ状に配置される。これ
らの駆動回路２１には、アドレス線ドライバ回路４５に
より、行方向（図４の左右方向）に並んだ光変調ユニッ
トの駆動回路２１を並列に接続したアドレス線４４を介
してアドレス信号φａが列方向（図４の上下方向）に順
番に供給される。また、データ線ドライバ回路４６によ
り、列方向に並んだ光変調ユニットの駆動回路２１を並
列に接続したデータ線４１および４２を介して、各々の
駆動回路２１のデータが供給される。そして、データ線
４１および４２に供給されるデータ信号φｄと同期して
供給されるアドレス信号φａにより該当する駆動回路２
１の第２の記憶素子２７にそのデータ信号φｄがラッチ
される。

【００３０】したがって、本例の画像表示装置３５にお
いては、面順次信号φｓがオフで各々の光変調ユニット
３０が第１の記憶素子２５に記憶されたデータにしたが
って画像を表示している間に、パルス状のアドレス信号
φａがアドレス線４４を介して列方向に順番に供給さ
れ、それに対応するデータ信号φｄがデータ線４１およ
び４２により供給される。この結果、１フレーム（画
面）分のアドレス線が走査されると、１フレームのデー
タが第２の記憶素子２７にラッチされる。この際、１フ
レームを複数のフィールドに分けて順番に表示する方式
が採用されるのであれば、１フィールド分のデータが記
憶される。

【００３１】次に、面順次信号φｓがオンになると、第
２の記憶素子２７のデータが第１の記憶素子２５にラッ
チされ、各々の光変調ユニット３０の表示内容が第２の
記憶素子２７のデータ、すなわち、次の画面表示に１ク
ロックで切り替わる。したがって、この画面表示が切り
替わるタイミングにあわせて色の異なる光を画像表示ユ
ニット３５に照射あるいは供給することにより、色の異
なる画像を表示することができる。さらに、その色の光
が供給され、その色の画像が表示されている間に、上記
と同様に次の色の画像データがアドレス信号φａにした
がって走査線の順番に第２の記憶素子２７にラッチされ
る。そして、次の面順次信号φｓにより、画面を構成す
るすべての駆動回路２１の第２の記憶素子２７のデータ
が第１の記憶素子２５にラッチされ、次の色の光が照射
されるタイミングと同期して画像表示が切り替わる。

【００３２】このように、本例の画像表示ユニット３５
では、１クロックで画像を切り替えることができるの
で、色の異なる光を照射するときに、光源をオフにして
それぞれの画像を書き込む時間を確保する必要がない。
さらに、光変調素子として応答速度が液晶より１桁程度
あるいはそれ以上短いＥＳＤ１０を採用しているので、
ほとんど連続して、シャッターなどによって光を遮断す
ることなく、色の異なる光をシーケンシャルに照射する
ことができる。このため、各色の光を順番に照射する面
順次駆動方式において、シャッターなどの余分な機構が
不要となり、さらに、時間的な分解能の非常に高い画像
表示装置を提供することができる。このため、面順次方
式で多諧調のマルチカラー画像を表現することができる
画像表示装置を提供できる。面順次方式を採用すること
により、上述したように、１つの画素を１つの光スイッ
チング素子でマルチカラー表現可能となるので、コンパ
クトで解像度の高い画像表示装置を提供することが可能
である。したがって、本例の画像表示装置においては、
さらにコンパクトで多諧調の画像も表現できる画像表示
装置を提供できる。

【００３３】また、ほとんど連続して各色の光を照射す
ることができるので、光の利用効率が高く、明るい画像
を表示することができる画像表示装置を提供できる。そ
して、表示中にインタレースあるいはノンインタレース
で画面が書き換えられることがないので、フリッカーな
どの発生がなく、非常に品質の高い画像を表示すること
が可能となる。

【００３４】図５に基づき説明した駆動回路２１は、２
つのインバータをループ状に接続したＳＲＡＭを第１お
よび第２の記憶素子として備えた回路であり、データ保
持能力が高いので、確実性および画像の再現性が高く、
高コントラスの画像を表示するのに適している。また、
図６ないし図８に示したように、記憶素子としては、保
持容量などの他の要素を用いることも可能である。

【００３５】図６に示した駆動回路２１は、第１の記憶
素子として保持容量（アナログサンプルホールド）５１
を用いており、この保持容量６１に面順次信号φｓによ
り駆動されるスイッチング素子６２によりデータが転送
されるようになっている。第１の記憶素子をサンプルホ
ールドで実現することにより、集積回路上で占める面積
を小さくできるので微細化が可能となる。したがって、
よりコンパクトな駆動装置３２および画像表示ユニット
３５を実現するのに適している。

【００３６】図７に示した駆動回路２１では、第１およ
び第２の記憶素子として保持容量（アナログサンプルホ
ールド）６１および６３が用いられ、スイッチング素子
として面順次信号φｓで制御されるＭＯＳ６２、アドレ
ス信号φａで制御されるＭＯＳ６４が用いられている。
したがって、集積回路で記憶素子およびスイッチング素
子が占める面積をさらに小さくすることができるので、
いっそうの微細化が可能であり、さらにコンパクトな駆
動装置３２および画像表示ユニット３５を実現するのに
適している。

【００３７】また、図８に示した駆動回路２１は、各々
３つのトランジスタにより構成された２組のＤＲＡＭ６
５および６６を用いて第１および第２の記憶素子と第１
および第２のアクティブ素子を持った回路を実現した例
である。ＳＲＡＭ回路を２つ用いた駆動回路と比較する
と動作安定性に若干かけるが、トランジスタの数をほぼ
半減することができるので、コンパクトな駆動装置およ
び画像表示装置を実現するのに適している。記憶素子と
して、さらに、破線で示すように保持容量６１および６
３を追加することも可能であり、これにより安定性の高
い回路を実現することも可能となる。

【００３８】なお、図５および図６に示した回路２１で
は、第１または第２の記憶素子としてはインバータ６９
をループ状に接続したＳＲＡＭ回路が用いられていが、
このインバータも図９（ａ）に示したようなＣＭＯＳタ
イプに限らず、他のタイプのものを使用することができ
る。たとえば、図９（ａ）のＣＭＯＳタイプのインバー
タ６９ａは、動作マージンが広く、保持電流が極めて少
ないというメリットがある。また、図９（ｂ）に示した
エンハンスメント型のＮＭＯＳ負荷タイプのインバータ
６９ｂは、閾値電圧の種類が少ないという長所がある。
図９（ｃ）に示したデプリーション型ＮＭＯＳ負荷タイ
プのインバータ６９ｃは、高電位のレベルが電源電圧ま
で取れるという長所がある。さらに、図９（ｄ）に示し
た抵抗負荷タイプのインバータ６９ｄは高密度化が可能
であるという長所を備えている。

【００３９】さらに、本例では、駆動負荷であるＥＳＤ
１０に対しインバータあるいは保持容量から電圧を直に
印加するようにしている。しかしながら、ＥＳＤ１０の
アクチュエータ部６を駆動するために必要な電圧が一般
の半導体集積回路の駆動電圧とマッチしない場合は、Ｅ
ＳＤ１０と第１の記憶素子との間に電圧変換用のバッフ
ァを設けて駆動回路２１の作動電圧を低くすることが望
ましい。これにより、駆動装置および画像表示装置を小
型化できると共に、消費電力を小さくすることが可能と
なる。

【００４０】また、本例では、光変調素子としてＥＳＤ
を用いた例を説明しているが、液晶あるいは他の単安定
な光スイッチング素子を光変調素子として用いた画像表
示装置においても本発明を適用することが可能である。
そのような画像表示装置においても、色の異なる光を順
番に照射してマルチカラーを表現する面順次駆動あるい
はカラーシーケンシャル駆動において色毎の画面を書き
換えるために光を停止する時間をなくす、あるいは非常
に短くできるので、光の利用効率があがり、時間的な分
解能が向上するので、より明るく、多諧調の画像を表示
することが可能となる。

【００４１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、１単位の光変調素子を駆動するための駆動ユニット
に、その光変調素子の状態を２値あるいは多値で記憶可
能な２つの記憶素子、たとえば、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、
または保持容量を設け、第１の記憶素子で現在の光変調
素子の状態を保持すると共に、第２の記憶素子には次の
画面（フレーム）のデータを書き込み可能とし、第２の
記憶素子のデータを第１の記憶素子に転送することによ
り画像を表示する光変調素子の状態を変更できるように
している。したがって、この駆動ユニットおよび光変調
素子を２次元にアレイあるいはマトリクスに並べた画像
表示ユニットにおいては、ある色の画像を表示している
間に、次の画像のデータをアドレス信号によってラッチ
し、面順次信号によって画面全体を１クロックで一括し
て書き換えることが可能となる。

【００４２】このため、画面順次信号と同期して色の異
なる光を供給することにより、色の異なる光を順次照射
してマルチカラーを表示する面順次方式において、画面
を書き換えるために光を遮断する必要がなくなる。した
がって、時間的な分解能が高く多諧調の画像が表示可能
で、さらに光の利用効率が向上するので小型で明るい画
像を表示できる画像表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる画像表示装置としてプロジェク
タの例を示してある。

【図２】エバネセント光スイッチング素子（ＥＳＤ）の
概要を示す図であり、オン状態を示してある。

【図３】エバネセント光スイッチング素子（ＥＳＤ）の
概要を示す図であり、オフ状態を示してある。

【図４】本発明にかかる駆動回路をアレイ状に配置した
画像表示ユニットの構成を示す図である。

【図５】本発明にかかる駆動回路を示す回路図である。

【図６】本発明にかかる駆動回路の異なる例を示す回路
図である。

【図７】本発明にかかるさらに異なる駆動回路の例を示
す回路図である。

【図８】本発明にかかるさらに異なる駆動回路の例を示
す回路図である。

【図９】図５および図６に用いられるインバータのいく
つかの例を示す図である。

【符号の説明】

１ 導光板 ２ 照明光 ３ 光学素子部 ４ マイクロプリズム ５ V型のサポート構造 ６ アクチュエータ部 ７ 上電極およびばね構造 ８ 下電極 ９ アンカープレート １０ 光スイッチング素子 ２０ 半導体基板 ２１ 駆動回路（駆動ユニット） ２５ 第１の記憶素子 ２７ 第２の記憶素子 ２８ 第１のスイッチング素子 ２９ 第２のスイッチング素子 ３０ 光変調ユニット ３１ 駆動装置 ３２ 光変調装置 ３５ 画像表示ユニット ５０ 画像表示装置

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単安定の光変調素子に並列に接続される
   第１の記憶素子と、 この第１の記憶素子に第１のアクティブ素子を介してデ
   ータを転送可能な第２の記憶素子と、 この第２の記憶素子にデータ線からデータを転送可能な
   第２のアクティブ素子とを有する駆動ユニット。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記第１および第２
   の記憶素子はＳＲＡＭ、ＤＲＡＭまたは保持容量であ
   り、前記第１および第２のアクティブ素子は電界効果ト
   ランジスタであることを特徴とする駆動ユニット。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の駆動ユニットが２次元
   に配置され、これら駆動ユニットの前記第１のアクティ
   ブ素子を並列に接続し、面順次信号を供給する第１の信
   号線と、 第１の方向に並んだ前記駆動ユニットの前記第２のアク
   ティブ素子を並列に接続し、走査信号を供給する第２の
   信号線とを有し、 前記データ線は、前記第１の方向に直交する第２の方向
   に並んだ前記駆動ユニットを並列に接続していることを
   特徴とする駆動ユニット。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の駆動ユニットと、前記
   第１の記憶素子に並列に接続された前記光変調素子とを
   有する光変調ユニット。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記光変調素子は、
   全反射面に接してエバネセント光を抽出する第１の位
   置、および前記全反射面から離れてエバネセント光を抽
   出しない第２の位置に駆動される光学素子と、この光学
   素子を前記第１の記憶素子のデータによって前記第１お
   よび第２の位置に駆動するアクチュエータとを備えてい
   ることを特徴とする光変調ユニット。
6. 【請求項６】 請求項３に記載の駆動装置と、各々の前
   記駆動ユニットに並列に接続され、２次元に配置された
   複数の前記光変調素子とを有する光変調ユニット。
7. 【請求項７】 請求項６において、前記光変調素子は、
   光ガイドの全反射面に接してエバネセント光を抽出する
   第１の位置、および前記全反射面から離れてエバネセン
   ト光を抽出しない第２の位置に駆動される光学素子と、
   この光学素子を前記第１の記憶素子のデータによって前
   記第１および第２の位置に駆動するアクチュエータとを
   備えていることを特徴とする光変調ユニット。
8. 【請求項８】 請求項６に記載の光変調装置と、この光
   変調装置に対し前記面順次信号と同期して異なる色の光
   を供給する光源装置とを有する画像表示装置。
9. 【請求項９】 請求項７に記載の光変調装置と、この光
   変調装置の前記光ガイドに対し前記面順次信号と同期し
   て異なる色の光を供給する光源装置とを有する画像表示
   装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の画像表示装置の光学
    素子から反射された光を投写するレンズを有する画像表
    示装置。