JP2020160172A - Phase modulator, and phase modulation method - Google Patents

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Abstract

To provide a phase modulator capable of increasing a modulation amount of a phase without increasing voltage applied from a column data line to a pixel circuit.SOLUTION: A phase modulator that causes incident light to be reflected and sorts it into a plurality of reflected light beams whose phases are different from each other comprises: a reflection substrate 11 having a plurality of pixel circuits 21; a liquid crystal layer 12 where a plurality of liquid crystals 42, each of which has a reflection angle changed by voltage applied by each of the pixel circuits 21, are arranged; and a control circuit 22 for controlling the pixel circuits 21. Each of the pixel circuits 21 has a charge pump 31 for amplifying a control voltage. In a case where voltage corresponding to an arbitrary gradation of a plurality of preset gradations is a maximum voltage VLC or less, the control voltage is not amplified. In a case where the voltage exceeds the maximum voltage VLC, the control voltage is amplified by the charge pump 31. Further, an output voltage of the charge pump 31 is amplified by a source follower Q4, where a well region and a source are connected, and is applied to the liquid crystal 42.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、位相変調装置、及び位相変調方法に関する。 The present invention relates to a phase modulation device and a phase modulation method.

従来より、例えば特許文献1に開示されているように、LCOS(Liquid Crystal On Silicon)を用いた位相変調装置が提案されている。特許文献1の段落[0015]等には、LCOS素子の各画素に印加する電圧を制御して、入射した光を位相変調することが開示されている。 Conventionally, as disclosed in Patent Document 1, for example, a phase modulation device using LCOS (Liquid Crystal On Silicon) has been proposed. Paragraph [0015] and the like of Patent Document 1 disclose that the voltage applied to each pixel of the LCOS element is controlled to phase-modulate the incident light.

特開2014−56004号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-56004

赤外域の光を扱う装置では、長波長の光を十分に変調させなければならない。そのために、高い変調率を確保する手段としては、基本として高い屈折率異方性を持つ液晶材料を用いることが挙げられるが、その他に、第一に液晶層を厚くする、第二に液晶への印加電圧を高くすることが挙げられる。液晶層を厚くする方法では、液晶の配向が乱れやすくなるといったデメリットが生じる。 In a device that handles light in the infrared region, long wavelength light must be sufficiently modulated. Therefore, as a means for ensuring a high modulation factor, a liquid crystal material having a high refractive index anisotropy is basically used, but in addition, firstly, the liquid crystal layer is thickened, and secondly, to the liquid crystal. It is possible to increase the applied voltage of. The method of thickening the liquid crystal layer has a demerit that the orientation of the liquid crystal is easily disturbed.

一方、上述した特許文献1に開示された技術では、駆動回路より各画素に供給する電圧が限られているため、位相を変調する際の変調量を大きくすることができない。駆動回路より出力する電圧を高めると、回路素子の耐圧を高める必要があり、更には消費電力が高まるという問題が発生する。 On the other hand, in the technique disclosed in Patent Document 1 described above, since the voltage supplied to each pixel from the drive circuit is limited, it is not possible to increase the amount of modulation when the phase is modulated. When the voltage output from the drive circuit is increased, it is necessary to increase the withstand voltage of the circuit element, and further, there arises a problem that the power consumption is increased.

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、液晶層の厚みの増加を抑制するとともに、列データ線から画素回路に供給する電圧を高めることなく、液晶への印加電圧を高めることにより、赤外光においても十分な位相変調量を確保することが可能な位相変調装置、及び位相変調方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to suppress an increase in the thickness of the liquid crystal layer and to supply a voltage supplied from a column data line to a pixel circuit. It is an object of the present invention to provide a phase modulation device and a phase modulation method capable of ensuring a sufficient phase modulation amount even in infrared light by increasing the voltage applied to the liquid crystal without increasing the voltage.

上記目的を達成するため、本発明に係る位相変調装置は、入射光を所望の角度に反射させる位相変調装置であって、互いに直交する複数の列データ線と複数の行走査線とがそれぞれ交差する位置に設けられた複数の画素回路、及び複数の反射画素と、前記反射画素に対応して設けられ、前記画素回路より供給される駆動電圧により入射光に対する屈折率が変化する液晶と、前記画素回路を制御する制御回路と、を備え、前記列データ線は、前記画素回路に所定の最大電圧までの範囲で変化する制御電圧を出力し、前記画素回路は、前記制御電圧を増幅するチャージポンプと、前記制御電圧または前記チャージポンプで増幅された制御電圧を増幅するソースフォロワと、を備え、更に、前記制御回路は、前記液晶に供給する前記駆動電圧が前記最大電圧以下の場合には、前記制御電圧を出力電圧とし、前記液晶に供給する駆動電圧が前記最大電圧を超える場合には、前記チャージポンプで増幅された電圧を出力電圧として、前記液晶に供給する制御を行うチャージポンプ制御部を有し、前記ソースフォロワのウェルとソースが接続され、ウェル電位とソース電位が同電位とされていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the phase modulator according to the present invention is a phase modulator that reflects incident light at a desired angle, and a plurality of column data lines orthogonal to each other and a plurality of row scanning lines intersect each other. A plurality of pixel circuits provided at the positions to be provided, a plurality of reflection pixels, a liquid crystal provided corresponding to the reflection pixels, and a liquid crystal whose refraction rate with respect to incident light changes depending on a drive voltage supplied from the pixel circuit, and the above. The column data line includes a control circuit for controlling the pixel circuit, the column data line outputs a control voltage changing in a range up to a predetermined maximum voltage to the pixel circuit, and the pixel circuit is a charge for amplifying the control voltage. It includes a pump and a source follower that amplifies the control voltage or the control voltage amplified by the charge pump, and further, the control circuit provides the control circuit when the drive voltage supplied to the liquid crystal is equal to or less than the maximum voltage. When the drive voltage supplied to the liquid crystal exceeds the maximum voltage, the control voltage is used as an output voltage, and the voltage amplified by the charge pump is used as an output voltage to control the supply to the liquid crystal. It is characterized in that the well of the source follower and the source are connected to each other, and the well potential and the source potential are the same potential.

また、他の発明に係る位相変調装置は、入射光を所望の角度に反射させる位相変調装置であって、互いに直交する複数の列データ線と複数の行走査線とがそれぞれ交差する位置に設けられた複数の画素回路、及び複数の反射画素と、前記反射画素に対応して設けられ、前記画素回路より供給される駆動電圧により入射光に対する屈折率が変化する液晶と、前記画素回路を制御する制御回路と、を備え、前記列データ線は、前記画素回路に所定の最大電圧までの範囲で変化する制御電圧を出力し、前記画素回路は、前記列データ線より出力される制御電圧を増幅するソースフォロワと、前記ソースフォロワの出力電圧を増幅するチャージポンプと、を備え、更に、前記制御回路は、前記液晶に供給する前記駆動電圧が前記最大電圧以下の場合には、前記ソースフォロワの出力を出力電圧とし、前記液晶に供給する駆動電圧が前記最大電圧を超える場合には、前記チャージポンプで増幅された電圧を出力電圧として、前記液晶に供給する制御を行うチャージポンプ制御部を有し、前記ソースフォロワのウェルとソースが接続され、ウェル電位とソース電位が同電位とされていることを特徴とする。 Further, the phase modulation device according to another invention is a phase modulation device that reflects incident light at a desired angle, and is provided at a position where a plurality of column data lines orthogonal to each other and a plurality of row scanning lines intersect each other. Controls the plurality of pixel circuits, a plurality of reflection pixels, a liquid crystal provided corresponding to the reflection pixels, and a liquid crystal whose refraction rate with respect to incident light changes depending on a drive voltage supplied from the pixel circuit, and the pixel circuit. The column data line outputs a control voltage that changes in a range up to a predetermined maximum voltage to the pixel circuit, and the pixel circuit outputs a control voltage output from the column data line. A source follower for amplification and a charge pump for amplifying the output voltage of the source follower are provided, and the control circuit further comprises the source follower when the drive voltage supplied to the liquid crystal is equal to or less than the maximum voltage. When the drive voltage supplied to the liquid crystal exceeds the maximum voltage, the charge pump control unit that controls to supply the liquid crystal with the voltage amplified by the charge pump as the output voltage is used. It is characterized in that the well of the source follower and the source are connected, and the well potential and the source potential are the same potential.

本発明に係る位相変調方法は、入射光を所望の角度に反射させる位相変調方法であって、互いに直交する複数の列データ線と複数の行走査線とがそれぞれ交差する位置に設けられた複数の画素回路に、所定の最大電圧までの範囲で変化する制御電圧を出力するステップと、前記各画素回路に対応して設けられ、入力する駆動電圧に応じて入射光に対する屈折率が変化する液晶に供給する駆動電圧が、前記最大電圧以下の場合には、前記制御電圧をチャージポンプにて増幅しない電圧を、ソースフォロワで増幅して供給点に出力するステップと、前記液晶に供給する駆動電圧が、前記最大電圧を超える場合には、前記制御電圧をチャージポンプにて増幅した電圧を、前記ソースフォロワで増幅して前記供給点に出力するステップと、を備え、前記ソースフォロワのウェルとソースが接続され、ウェル電位とソース電位が同電位とされていることを特徴とする。 The phase modulation method according to the present invention is a phase modulation method that reflects incident light at a desired angle, and is provided at a position where a plurality of column data lines orthogonal to each other and a plurality of row scanning lines intersect each other. A step of outputting a control voltage that changes in a range up to a predetermined maximum voltage to the pixel circuit of the above, and a liquid crystal that is provided corresponding to each of the pixel circuits and whose refractive index with respect to incident light changes according to the input drive voltage. When the drive voltage supplied to is equal to or lower than the maximum voltage, the step of amplifying the voltage at which the control voltage is not amplified by the charge pump and outputting it to the supply point by the source follower and the drive voltage supplied to the liquid crystal However, when the maximum voltage is exceeded, the voltage obtained by amplifying the control voltage by the charge pump is amplified by the source follower and output to the supply point, and the well and source of the source follower are provided. Is connected, and the well potential and the source potential are the same potential.

他の発明に係る位相変調方法は、入射光を所望の角度に反射させる位相変調方法であって、互いに直交する複数の列データ線と複数の行走査線とがそれぞれ交差する位置に設けられた複数の画素回路に、所定の最大電圧までの範囲で変化する制御電圧を出力するステップと、前記制御電圧をソースフォロワにて増幅するステップと、前記各画素回路に対応して設けられ、入力する駆動電圧に応じて入射光に対する屈折率が変化する液晶に供給する駆動電圧が、前記最大電圧以下の場合には、前記ソースフォロワの出力電圧をチャージポンプにて増幅せずに供給点に出力するステップと、前記液晶に供給する駆動電圧が、前記最大電圧を超える場合には、前記ソースフォロワの出力電圧を前記チャージポンプにて増幅して前記供給点に出力するステップと、を備え、前記ソースフォロワのウェルとソースが接続され、ウェル電位とソース電位が同電位とされていることを特徴とする。 The phase modulation method according to another invention is a phase modulation method that reflects incident light at a desired angle, and is provided at a position where a plurality of column data lines orthogonal to each other and a plurality of row scanning lines intersect each other. A step of outputting a control voltage that changes within a range up to a predetermined maximum voltage and a step of amplifying the control voltage by a source follower are provided and input to the plurality of pixel circuits corresponding to the respective pixel circuits. When the drive voltage supplied to the liquid crystal whose refractive index with respect to the incident light changes according to the drive voltage is equal to or less than the maximum voltage, the output voltage of the source follower is output to the supply point without being amplified by the charge pump. The source includes a step and a step of amplifying the output voltage of the source follower by the charge pump and outputting it to the supply point when the drive voltage supplied to the liquid crystal exceeds the maximum voltage. It is characterized in that the well of the follower and the source are connected, and the well potential and the source potential are the same potential.

本発明によれば、列データ線から画素回路に供給する制御電圧を大きくすることなく、反射光の位相変調量を大きく設定することが可能となる。これにより、位相変調量の確保のための液晶層の厚化と、この液晶層の厚化による液晶配向の乱れを抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to set a large amount of phase modulation of reflected light without increasing the control voltage supplied from the column data line to the pixel circuit. As a result, it is possible to suppress the thicknessing of the liquid crystal layer for securing the phase modulation amount and the disorder of the liquid crystal orientation due to the thickening of the liquid crystal layer.

図1は、本発明の実施形態に係る位相変調装置の構成を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a phase modulation device according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施形態に係る位相変調装置の構成を示す側面方向の断面図である。FIG. 2 is a side sectional view showing a configuration of a phase modulation device according to an embodiment of the present invention. 図3は、本発明の実施形態に係る位相変調装置の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a phase modulation device according to an embodiment of the present invention. 図4は、本発明の第1実施形態に係る位相変調装置に設けられる各画素回路の構成を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of each pixel circuit provided in the phase modulation device according to the first embodiment of the present invention. 図5A(a)は、ソースフォロワQ4のウェルをグランドに接続したときの回路図、(b)はVinとVoutの関係を示すグラフである。FIG. 5A (a) is a circuit diagram when the well of the source follower Q4 is connected to the ground, and FIG. 5A (b) is a graph showing the relationship between Vin and Vout. 図5B(a)は、ソースフォロワQ4のウェルとソースを接続したときの回路図、(b)はVinとVoutの関係を示すグラフである。FIG. 5B (a) is a circuit diagram when the well of the source follower Q4 and the source are connected, and FIG. 5B is a graph showing the relationship between Vin and Vout. 図6は、画素回路で反射する反射光の方向を示す説明図であり、sa1はチャージポンプがオフの場合、sb1はチャージポンプがオンの場合を示す。FIG. 6 is an explanatory diagram showing the direction of the reflected light reflected by the pixel circuit, where sa1 shows the case where the charge pump is off and sb1 shows the case where the charge pump is on. 図7(a)はマトリクス状に配置された各画素回路を示し、図7(b)は各画素回路から液晶に供給される駆動電圧を示すグラフである。FIG. 7A is a graph showing each pixel circuit arranged in a matrix, and FIG. 7B is a graph showing a drive voltage supplied to the liquid crystal from each pixel circuit. 図8Aは、液晶に設定する階調と、画素回路に供給する制御電圧の関係を示すグラフである。FIG. 8A is a graph showing the relationship between the gradation set in the liquid crystal and the control voltage supplied to the pixel circuit. 図8Bは、液晶に設定する階調と、該液晶に供給する駆動電圧との関係を示すグラフである。FIG. 8B is a graph showing the relationship between the gradation set on the liquid crystal and the drive voltage supplied to the liquid crystal. 図9Aは、本発明の第1実施形態に係る位相変調装置において、チャージポンプを作動させないときの、各画素回路に設けられるトランジスタQ2、及びスイッチS1〜S4、第1切替スイッチS6、第2切替スイッチS5の作動を示すタイミングチャートである。FIG. 9A shows transistors Q2 and switches S1 to S4, first changeover switch S6, and second changeover provided in each pixel circuit when the charge pump is not operated in the phase modulator according to the first embodiment of the present invention. It is a timing chart which shows the operation of the switch S5. 図9Bは、本発明の第1実施形態に係る位相変調装置において、チャージポンプを作動させるときの、各画素回路に設けられるトランジスタQ2、及びスイッチS1〜S4、第1切替スイッチS6、第2切替スイッチS5の作動を示すタイミングチャートである。FIG. 9B shows transistors Q2 and switches S1 to S4, first changeover switch S6, and second changeover provided in each pixel circuit when the charge pump is operated in the phase modulator according to the first embodiment of the present invention. It is a timing chart which shows the operation of the switch S5. 図10は、本発明の第2実施形態に係る位相変調装置に設けられる各画素回路の構成を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of each pixel circuit provided in the phase modulation device according to the second embodiment of the present invention. 図11Aは、本発明の第2実施形態に係る位相変調装置において、チャージポンプを作動させないときの、各画素回路に設けられるトランジスタQ2、及びスイッチS1〜S4、第1切替スイッチS6の作動を示すタイミングチャートである。FIG. 11A shows the operation of the transistors Q2, the switches S1 to S4, and the first changeover switch S6 provided in each pixel circuit when the charge pump is not operated in the phase modulation device according to the second embodiment of the present invention. It is a timing chart. 図11Bは、本発明の第2実施形態に係る位相変調装置において、チャージポンプを作動させるときの、各画素回路に設けられるトランジスタQ2、及びスイッチS1〜S4、第1切替スイッチS6の作動を示すタイミングチャートである。FIG. 11B shows the operation of the transistors Q2, the switches S1 to S4, and the first changeover switch S6 provided in each pixel circuit when the charge pump is operated in the phase modulation device according to the second embodiment of the present invention. It is a timing chart.

[第1実施形態の説明]
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る位相変調装置の平面図、図2は側面方向の断面図である。図1、図2に示すように、本実施形態に係る位相変調装置101は、反射基板11と、液晶層12と、対向基板13とを備えたLCOSパネル構造を有している。そして、対向基板13側(図2の矢印Y1の方向)から入射した光を反射させて、それぞれ位相が異なる複数の反射光に分別するものである。なお以下では、反射基板11、及び対向基板13の光が入射する側の面を「光入射面」とする。
[Explanation of the first embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of the phase modulation device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view in the side direction. As shown in FIGS. 1 and 2, the phase modulation apparatus 101 according to the present embodiment has an LCOS panel structure including a reflection substrate 11, a liquid crystal layer 12, and a facing substrate 13. Then, the light incident from the opposite substrate 13 side (direction of arrow Y1 in FIG. 2) is reflected and separated into a plurality of reflected lights having different phases. In the following, the surface of the reflective substrate 11 and the opposing substrate 13 on the side where the light is incident is referred to as a “light incident surface”.

反射基板11の光入射面には、光を反射する金属(例えば、アルミニウムなど)で形成される複数の反射画素が設けられ、更に、反射画素ごとにそれぞれ画素回路が設けられている。画素回路21は、図3にて後述するように、水平方向、及び垂直方向にそれぞれ複数配置されている。各画素回路21は、制御回路22の制御により作動する。 A plurality of reflective pixels formed of a metal that reflects light (for example, aluminum) are provided on the light incident surface of the reflective substrate 11, and a pixel circuit is provided for each reflective pixel. A plurality of pixel circuits 21 are arranged in the horizontal direction and the vertical direction, respectively, as will be described later in FIG. Each pixel circuit 21 operates under the control of the control circuit 22.

対向基板13は、反射基板11の光入射面側に一定の間隔を持って平行に配置されており、透明部材(例えば、透明なガラス材)で形成されている。即ち、対向基板13は、透明基板としての機能を備えている。更に、対向基板13には透明電極が設けられている。従って、対向基板13の光入射面側から入射する光は、透明部材及び透明電極を通過して、液晶層12、及び反射基板11に入射することになる。 The facing substrate 13 is arranged in parallel with the light incident surface side of the reflective substrate 11 at regular intervals, and is formed of a transparent member (for example, a transparent glass material). That is, the opposed substrate 13 has a function as a transparent substrate. Further, the facing substrate 13 is provided with a transparent electrode. Therefore, the light incident from the light incident surface side of the opposed substrate 13 passes through the transparent member and the transparent electrode and is incident on the liquid crystal layer 12 and the reflective substrate 11.

液晶層12は、反射基板11及び対向基板13に挟まれた空間に配置され、周囲はシール材14により封止されている。また、以下の説明の便宜上、液晶層12を各反射画素(即ち、各画素回路21)上で区分した液晶42(後述する図4参照)と考える。液晶42は、光反射性を有する画素電極(後述の図4に示すq1、即ち反射画素)と、画素電極に離間して対向配置された共通電極(後述の図4に示すq2、即ち透明電極)との間に充填封止されて構成されている。そして、画素電極q1には、画素回路21より出力される電圧(以下、「駆動電圧」とする)が供給され、共通電極q2には、予め設定された共通電極電圧が供給される。 The liquid crystal layer 12 is arranged in a space sandwiched between the reflective substrate 11 and the opposing substrate 13, and the periphery thereof is sealed with a sealing material 14. Further, for convenience of the following description, the liquid crystal layer 12 is considered to be a liquid crystal 42 (see FIG. 4 described later) divided on each reflective pixel (that is, each pixel circuit 21). The liquid crystal 42 has a pixel electrode having light reflectivity (q1 shown in FIG. 4 described later, that is, a reflective pixel) and a common electrode (q2 shown in FIG. 4 described later, that is, a transparent electrode) arranged so as to be separated from the pixel electrode. ) Is filled and sealed. Then, a voltage output from the pixel circuit 21 (hereinafter referred to as “driving voltage”) is supplied to the pixel electrode q1, and a preset common electrode voltage is supplied to the common electrode q2.

従って、各画素回路21により印加される駆動電圧と、共通電極q2に印加される共通電極電圧との間の電位差により、各反射画素上の液晶42の入射光に対する屈折率を、個別の液晶42ごと或いは所定数のグループごとに変化させ、対向基板13の光入射面側から入射した入射光を所望の方向に反射させることができる。
ある複数の連続した反射画素上の液晶42の屈折率を段階的に大から小(或いは、小から大)と変化させることで、そこに入射した入射光の速度(位相の進みや遅れ)に差が生じることから、入射した光は曲がって進み、ある角度を持った反射光を得ることができる。
Therefore, the refractive index of the liquid crystal 42 on each reflective pixel with respect to the incident light is determined by the potential difference between the drive voltage applied by each pixel circuit 21 and the common electrode voltage applied to the common electrode q2. The incident light incident from the light incident surface side of the opposing substrate 13 can be reflected in a desired direction by changing the light incident area or a predetermined number of groups.
By gradually changing the refractive index of the liquid crystal 42 on a plurality of continuous reflection pixels from large to small (or small to large), the speed of incident light (phase advance or lag) incident therein can be changed. Due to the difference, the incident light bends and travels, and reflected light at a certain angle can be obtained.

次に、各画素回路21、及び各画素回路21を制御する制御回路22の構成を、図3に示すブロック図、及び図4に示す回路図を参照して説明する。図3において、制御回路22は、マトリクス状に配置された複数(m列、n行)の画素回路21と、水平走査回路23と、垂直走査回路24と、スイッチ制御部25(チャージポンプ制御部、切替スイッチ制御部)と、を備えている。そして、制御回路22は、各画素回路21に電気信号を出力して各画素回路21を駆動させ、各画素回路21より液晶42に駆動電圧を印加する。従って、各反射画素上の液晶42の入射光に対する屈折率が所望の値になるように制御される。 Next, the configuration of each pixel circuit 21 and the control circuit 22 that controls each pixel circuit 21 will be described with reference to the block diagram shown in FIG. 3 and the circuit diagram shown in FIG. In FIG. 3, the control circuit 22 includes a plurality of (m columns, n rows) pixel circuits 21 arranged in a matrix, a horizontal scanning circuit 23, a vertical scanning circuit 24, and a switch control unit 25 (charge pump control unit). , Changeover switch control unit). Then, the control circuit 22 outputs an electric signal to each pixel circuit 21 to drive each pixel circuit 21, and applies a drive voltage to the liquid crystal 42 from each pixel circuit 21. Therefore, the refractive index of the liquid crystal 42 on each reflective pixel with respect to the incident light is controlled to be a desired value.

画素回路21は、互いに直交するm本の列データ線(D1〜Dm)と、n本の行走査線(G1〜Gn)との各交差部(交差する位置)にマトリクス状に複数個(m×n個)配置されている。複数の画素回路21は、全て同一に構成されている。更に、行走査線(G1〜Gn)に並行して、駆動線(L1〜Ln)、及び制御線(K1〜Kn)が設けられている。駆動線(L1〜Ln)、制御線(K1〜Kn)は、スイッチ制御部25に接続されている。 A plurality of pixel circuits 21 are formed in a matrix (m) at each intersection (intersection position) of m column data lines (D1 to Dm) orthogonal to each other and n row scanning lines (G1 to Gn). × n) are arranged. The plurality of pixel circuits 21 are all configured in the same manner. Further, a drive line (L1 to Ln) and a control line (K1 to Kn) are provided in parallel with the row scanning lines (G1 to Gn). The drive lines (L1 to Ln) and control lines (K1 to Kn) are connected to the switch control unit 25.

また、行走査線(G1〜Gn)に並行して短絡線(J1〜Jn)が設けられている。短絡線(J1〜Jn)には、図4に示すように、互いに隣接する画素回路21間での短絡、開放を切り替える第1切替スイッチ(図4におけるS6、S6’)が設けられている。
なお、図3に示す例では縦方向(図中、上下方向)に向けて光の屈折率が変化するように制御する。従って、この方向に直交する方向である横方向(図中、左右方向)に向けて短絡線(J1〜Jn)を設けている。
Further, short-circuit lines (J1 to Jn) are provided in parallel with the row scanning lines (G1 to Gn). As shown in FIG. 4, the short-circuit lines (J1 to Jn) are provided with first changeover switches (S6, S6'in FIG. 4) for switching between short-circuiting and opening between pixel circuits 21 adjacent to each other.
In the example shown in FIG. 3, the refractive index of light is controlled to change in the vertical direction (vertical direction in the figure). Therefore, short-circuit lines (J1 to Jn) are provided in the lateral direction (left-right direction in the figure), which is a direction orthogonal to this direction.

駆動線(L1〜Ln)は、各画素回路21に設けられるトランジスタQ2(短絡スイッチ;図4参照)のオン、オフを切り替えるための制御信号を送信する配線である。また、制御線(K1〜Kn)は、各画素回路21に設けられたスイッチS1〜S4(図4参照)のオン、オフを切り替えるための制御信号、及び上述した第1切替スイッチS6、及び第2切替スイッチS5(図4参照)のオン、オフを切り替えるための制御信号を送信する配線である。制御線(K1〜Kn)は、図4に示すようにそれぞれ複数本(図では、K1-1、K1-2、K1-3、K1-4の4本)設けられているが、図3では1本の制御線K1で簡略化して示している。 The drive lines (L1 to Ln) are wirings for transmitting control signals for switching on / off of the transistor Q2 (short-circuit switch; see FIG. 4) provided in each pixel circuit 21. Further, the control lines (K1 to Kn) are control signals for switching on / off of switches S1 to S4 (see FIG. 4) provided in each pixel circuit 21, and the above-mentioned first changeover switch S6 and the first changeover switch S6. 2 This is a wiring for transmitting a control signal for switching on / off of the changeover switch S5 (see FIG. 4). A plurality of control lines (K1 to Kn) are provided as shown in FIG. 4 (4 lines of K1-1, K1-2, K1-3, and K1-4 in the figure), but in FIG. It is shown simply by one control line K1.

図4に示すように、制御線K1-1は、チャージポンプ31のスイッチS1、S4のオン、オフを制御する制御信号を出力する。制御線K1-2は、チャージポンプ31のスイッチS2、S3のオン、オフを制御する制御信号を出力する。制御線K1-3は、第1切替スイッチS6、S6’のオン、オフを制御する制御信号を出力する。なお、S6’は、隣接する画素回路に設けられる第1切替スイッチである。制御線K1-4は、第2切替スイッチS5のオン、オフを制御する制御信号を出力する。
列データ線(D1〜Dm)は、電圧供給線X1より出力されるアナログの電圧(以下、「制御電圧」という)を各画素回路21に供給するための配線である。行走査線(G1〜Gn)は、各画素回路21に、行選択信号(走査信号)を出力するための配線である。
As shown in FIG. 4, the control line K1-1 outputs a control signal for controlling the on / off of the switches S1 and S4 of the charge pump 31. The control line K1-2 outputs a control signal for controlling the on / off of the switches S2 and S3 of the charge pump 31. The control line K1-3 outputs a control signal for controlling the on / off of the first changeover switches S6 and S6'. Note that S6'is a first changeover switch provided in an adjacent pixel circuit. The control line K1-4 outputs a control signal for controlling the on / off of the second changeover switch S5.
The column data lines (D1 to Dm) are wirings for supplying an analog voltage (hereinafter, referred to as “control voltage”) output from the voltage supply line X1 to each pixel circuit 21. The row scanning lines (G1 to Gn) are wirings for outputting a row selection signal (scanning signal) to each pixel circuit 21.

図4は、画素回路21の詳細な構成を示す回路図である。なお、ここでは図3に示す列データ線D1と行走査線G1の交差部に配置された画素回路21(これを、画素回路21aとする)の構成について説明する。図4に示すように、画素回路21aは、トランジスタQ1、Q2と、チャージポンプ31と、出力キャパシタC2と、を備えている。更に、ソースフォロワQ4(第1ソースフォロワ)と、負荷トランジスタQ5と、第2切替スイッチS5と、付加キャパシタC3と、第1切替スイッチS6と、を備えている。 FIG. 4 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the pixel circuit 21. Here, the configuration of the pixel circuit 21 (referred to as the pixel circuit 21a) arranged at the intersection of the column data line D1 and the row scanning line G1 shown in FIG. 3 will be described. As shown in FIG. 4, the pixel circuit 21a includes transistors Q1 and Q2, a charge pump 31, and an output capacitor C2. Further, it includes a source follower Q4 (first source follower), a load transistor Q5, a second changeover switch S5, an additional capacitor C3, and a first changeover switch S6.

トランジスタQ1は、スイッチングトランジスタであり、例えばNチャネルのMOSFET(電界効果トランジスタ)で構成されている。該トランジスタQ1の一方の端子(例えば、ドレイン)は列データ線D1に接続され、他方の端子(例えば、ソース)はチャージポンプ31の入力端子p1に接続されている。また、トランジスタQ1の制御端子(例えば、ゲート)は、行走査線G1に接続されている。従って、行走査線G1が選択され、且つ列データ線D1より制御電圧が入力された場合には、この制御電圧はチャージポンプ31の入力端子p1に供給されることになる。 The transistor Q1 is a switching transistor, and is composed of, for example, an N-channel MOSFET (field effect transistor). One terminal (for example, drain) of the transistor Q1 is connected to the column data line D1, and the other terminal (for example, source) is connected to the input terminal p1 of the charge pump 31. Further, the control terminal (for example, the gate) of the transistor Q1 is connected to the row scanning line G1. Therefore, when the row scanning line G1 is selected and the control voltage is input from the column data line D1, this control voltage is supplied to the input terminal p1 of the charge pump 31.

トランジスタQ2についても前述したトランジスタQ1と同様にスイッチングトランジスタであり、例えばNチャネルのMOSFET(電界効果トランジスタ)で構成されている。該トランジスタQ2の一方の端子(例えば、ドレイン)はチャージポンプ31の入力端子p1に接続され、他方の端子(例えば、ソース)はチャージポンプ31の出力端子p2に接続されている。 The transistor Q2 is also a switching transistor like the transistor Q1 described above, and is composed of, for example, an N-channel MOSFET (field effect transistor). One terminal (for example, drain) of the transistor Q2 is connected to the input terminal p1 of the charge pump 31, and the other terminal (for example, the source) is connected to the output terminal p2 of the charge pump 31.

また、制御端子(例えば、ゲート)は、駆動線L1に接続されている。従って、駆動線L1に「H」レベルの電圧が供給されると、トランジスタQ2がオンとなってチャージポンプ31の入力端子p1と出力端子p2が短絡される。即ち、チャージポンプ31の機能を停止させることができる。これとは反対に、駆動線L1に「L」レベルの電圧が供給されると、トランジスタQ2がオフとなる。このため、チャージポンプ31の入力端子p1と出力端子p2が開放され、チャージポンプ31を作動させることができる。 Further, the control terminal (for example, a gate) is connected to the drive line L1. Therefore, when a voltage of "H" level is supplied to the drive line L1, the transistor Q2 is turned on and the input terminal p1 and the output terminal p2 of the charge pump 31 are short-circuited. That is, the function of the charge pump 31 can be stopped. On the contrary, when the drive line L1 is supplied with the "L" level voltage, the transistor Q2 is turned off. Therefore, the input terminal p1 and the output terminal p2 of the charge pump 31 are opened, and the charge pump 31 can be operated.

即ち、トランジスタQ2は、チャージポンプ31に制御電圧が供給される入力端子p1と、チャージポンプ31から液晶42に電圧(駆動電圧)を出力する出力端子p2とを短絡する短絡スイッチとしての機能を備えている。そして、液晶42を所望の屈折率に設定するための駆動電圧が、列データ線D1より供給される最大電圧VLC(最大電圧)以下の場合には、スイッチ制御部25(図3参照)の制御により、トランジスタQ2を短絡する。即ち、チャージポンプ31による制御電圧の増幅を行わない。また、上記駆動電圧が最大電圧VLCを超える場合には、トランジスタQ2を開放する。即ち、チャージポンプ31による制御電圧の増幅が可能な状態とする。 That is, the transistor Q2 has a function as a short-circuit switch that short-circuits the input terminal p1 to which the control voltage is supplied to the charge pump 31 and the output terminal p2 to output the voltage (drive voltage) from the charge pump 31 to the liquid crystal 42. ing. Then, when the drive voltage for setting the liquid crystal 42 to a desired refractive index is equal to or less than the maximum voltage VLC (maximum voltage) supplied from the column data line D1, the switch control unit 25 (see FIG. 3) is controlled. Short-circuits the transistor Q2. That is, the control voltage is not amplified by the charge pump 31. When the drive voltage exceeds the maximum voltage VLC, the transistor Q2 is opened. That is, the control voltage can be amplified by the charge pump 31.

チャージポンプ31は、4つのスイッチS1〜S4と、電荷を蓄積するキャパシタC1を備えており、入力端子p1に供給される制御電圧を増幅して出力端子p2に出力する。 The charge pump 31 includes four switches S1 to S4 and a capacitor C1 for accumulating electric charges, and amplifies the control voltage supplied to the input terminal p1 and outputs the control voltage to the output terminal p2.

スイッチS1(第1スイッチ)とスイッチS3(第3スイッチ)は互いに直列接続され、スイッチS1側の端部は入力端子p1に接続され、スイッチS3側の端部は出力端子p2に接続されている。また、スイッチS2(第2スイッチ)とスイッチS4(第4スイッチ)は互いに直列接続され、スイッチS2側の端部は入力端子p1に接続され、スイッチS4側の端部はグランドに接続されている。 The switch S1 (first switch) and the switch S3 (third switch) are connected in series with each other, the end on the switch S1 side is connected to the input terminal p1, and the end on the switch S3 side is connected to the output terminal p2. .. Further, the switch S2 (second switch) and the switch S4 (fourth switch) are connected in series with each other, the end on the switch S2 side is connected to the input terminal p1, and the end on the switch S4 side is connected to the ground. ..

更に、スイッチS1とS3の接続点と、スイッチS2とS4の接続点との間にはキャパシタC1(第1キャパシタ)が設けられている。即ち、キャパシタC1の一端は、スイッチS1、S3に接続され、キャパシタC1の他端は、スイッチS2、S4に接続されている。 Further, a capacitor C1 (first capacitor) is provided between the connection point between the switches S1 and S3 and the connection point between the switches S2 and S4. That is, one end of the capacitor C1 is connected to the switches S1 and S3, and the other end of the capacitor C1 is connected to the switches S2 and S4.

出力端子p2は、出力キャパシタC2を介してグランドに接続され、更に、ソースフォロワQ4のゲートに接続されている。また、前述したように、液晶42の共通電極q2は、透明ガラスに設けられた透明電極である。透明電極には、共通電極電圧が印加される。 The output terminal p2 is connected to the ground via the output capacitor C2, and further connected to the gate of the source follower Q4. Further, as described above, the common electrode q2 of the liquid crystal 42 is a transparent electrode provided on the transparent glass. A common electrode voltage is applied to the transparent electrode.

更に、スイッチS1、S4には制御線K1-1が接続され、スイッチS2、S3には制御線K1-2が接続されている。そして、各制御線K1-1、K1-2より供給される制御信号により、各スイッチS1〜S4のオン、オフが制御される。 Further, the control line K1-1 is connected to the switches S1 and S4, and the control line K1-2 is connected to the switches S2 and S3. Then, the on / off of the switches S1 to S4 is controlled by the control signals supplied from the control lines K1-1 and K1-2.

また、画素回路21には、ソースフォロワQ4と負荷トランジスタQ5との直列接続回路が設けられており、チャージポンプ31の出力端子p2はソースフォロワQ4のゲートに接続され、負荷トランジスタQ5のソースはグランドに接続されている。 Further, the pixel circuit 21 is provided with a series connection circuit of the source follower Q4 and the load transistor Q5, the output terminal p2 of the charge pump 31 is connected to the gate of the source follower Q4, and the source of the load transistor Q5 is grounded. It is connected to the.

負荷トランジスタQ5は、ソースフォロワQ4のゲートに電圧(トランジスタQ1を経由して供給される制御電圧、或いはチャージポンプ31の出力電圧)が供給されているときに、オンとなるように制御される。なお、負荷トランジスタQ5を制御するための制御線については図示を省略している。 The load transistor Q5 is controlled to be turned on when a voltage (control voltage supplied via the transistor Q1 or output voltage of the charge pump 31) is supplied to the gate of the source follower Q4. The control line for controlling the load transistor Q5 is not shown.

ソースフォロワQ4と負荷トランジスタQ5の接続点(ソースフォロワQ4の出力点q3)は、第2切替スイッチS5を介して画素電極q1(供給点)に接続されている。更に、該画素電極q1は付加キャパシタC3を介してグランドに接続され、且つ、短絡線J1に接続されている。短絡線J1には、隣接する画素回路における画素電極との短絡(オン)、開放(オフ)を切り替えるための第1切替スイッチS6が設けられている。 The connection point between the source follower Q4 and the load transistor Q5 (the output point q3 of the source follower Q4) is connected to the pixel electrode q1 (supply point) via the second changeover switch S5. Further, the pixel electrode q1 is connected to the ground via the addition capacitor C3 and is connected to the short-circuit line J1. The short-circuit line J1 is provided with a first changeover switch S6 for switching between short-circuiting (on) and opening (off) with the pixel electrodes in the adjacent pixel circuit.

付加キャパシタC3は、ソースフォロワQ4より第2切替スイッチS5を介して出力される電圧を蓄積する。
なお、上述したソースフォロワQ4、負荷トランジスタQ5、第2切替スイッチS5、付加キャパシタC3は、チャージポンプ31で増幅した後の電圧が供給されて駆動するので、高耐圧の素子を用いている。
The additional capacitor C3 stores the voltage output from the source follower Q4 via the second changeover switch S5.
Since the source follower Q4, the load transistor Q5, the second changeover switch S5, and the additional capacitor C3 described above are driven by being supplied with a voltage after being amplified by the charge pump 31, a high withstand voltage element is used.

各第1切替スイッチS6は、スイッチ制御部25より制御線K1-3を介して出力される制御信号により、オン、オフが制御される。第2切替スイッチS5は、スイッチ制御部25より制御線K1-4を介して出力される制御信号により、オン、オフが制御される。 The first changeover switch S6 is turned on and off by a control signal output from the switch control unit 25 via the control line K1-3. The second changeover switch S5 is turned on and off by a control signal output from the switch control unit 25 via the control line K1-4.

ソースフォロワQ4は、PMOS、或いはNMOSを用いることができる。該ソースフォロワQ4のウェル領域は、周囲のウェルと分離され且つソースが接続されている。このため、ウェル電位とソース電位が同電位となっている。このような構成とすることにより、ソースフォロワQ4のゲート直下の空乏層は(ゲート電圧Vin)〜(ソース電圧Vout)の間の電圧に保持されるので、基板バイアス効果が発生しない。 As the source follower Q4, MOSFET or NMOS can be used. The well region of the source follower Q4 is separated from the surrounding wells and the source is connected. Therefore, the well potential and the source potential are the same potential. With such a configuration, the depletion layer directly under the gate of the source follower Q4 is held at a voltage between (gate voltage Vin) and (source voltage Vout), so that the substrate bias effect does not occur.

以下、詳細に説明する。図5Aは、ソースフォロワQ4がNMOSであり、基板電位がグランドである場合(即ち、ウェル領域とソースが接続されていない場合)の回路を示している。ソースフォロワQ4のゲートに入力する電圧Vinが増加すると、ソースフォロワQ4のゲート〜基板間の電圧が大きくなり、ゲート直下に形成される空乏層が大きくなり、ソースフォロワQ4のしきい値電圧Vth(ゲート〜ソース間のしきい値)が上昇する。 The details will be described below. FIG. 5A shows a circuit when the source follower Q4 is an NMOS and the substrate potential is ground (ie, the well region and the source are not connected). When the voltage Vin input to the gate of the source follower Q4 increases, the voltage between the gate and the substrate of the source follower Q4 increases, the depletion layer formed directly under the gate increases, and the threshold voltage Vth of the source follower Q4 ( The threshold between the gate and the source) rises.

一方、ソースフォロワQ4には負荷トランジスタQ5が接続され、該負荷トランジスタQ5により定電流負荷となっているので、しきい値電圧Vthが上昇した分だけ、Vin〜Vout間の電圧Vgsを大きくする必要がある。即ち、図5A(b)に示すように、入力ゲート電圧Vinによって実質的にしきい値電圧Vthが変動してしまう(基板バイアス効果)。このため、Vinの変化に対してVoutがリニアに変化せず、液晶42に正確な階調の電圧を供給することができなくなってしまう。 On the other hand, since the load transistor Q5 is connected to the source follower Q4 and the load transistor Q5 provides a constant current load, it is necessary to increase the voltage Vgs between Vin and Vout by the amount that the threshold voltage Vth rises. There is. That is, as shown in FIG. 5A (b), the threshold voltage Vth substantially fluctuates depending on the input gate voltage Vin (board bias effect). Therefore, Vout does not change linearly with respect to the change of Vin, and it becomes impossible to supply a voltage having an accurate gradation to the liquid crystal 42.

これに対して本実施形態では、図5B(a)に示すように、ソースフォロワQ4のウェル領域は周囲のウェルと分離され、且つソースに接続されている。従って、ウェル電位とソース電位が同電位となっている。このような構成とすることにより、ソースフォロワQ4のゲート直下の空乏層はVin〜Vout間の電圧に保持されるので、上記の基板バイアス効果が発生しない。即ち、図5B(b)に示すように、Vinの変化に対して、Voutもほぼ同一の傾きでリニアに変化することになる。このため、ソースフォロワQ4のゲートに供給される電圧Vinの変化に対してリニアに変化するVoutが得られる。即ち、本実施形態は、ソースフォロワQ4のウェル領域とソースを接続して、ウェル電位とソース電位を同電位とすることにより、液晶42に安定した駆動電圧を供給することが可能となる。 On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 5B (a), the well region of the source follower Q4 is separated from the surrounding wells and connected to the source. Therefore, the well potential and the source potential are the same potential. With such a configuration, the depletion layer directly under the gate of the source follower Q4 is held at the voltage between Vin and Vout, so that the above-mentioned substrate bias effect does not occur. That is, as shown in FIG. 5B (b), Vout also changes linearly with substantially the same slope with respect to the change in Vin. Therefore, a Vout that changes linearly with a change in the voltage Vin supplied to the gate of the source follower Q4 can be obtained. That is, in the present embodiment, by connecting the well region of the source follower Q4 and the source and making the well potential and the source potential the same potential, it is possible to supply a stable drive voltage to the liquid crystal 42.

図4に戻って、液晶42は、画素回路21から画素電極q1に与えられる駆動電圧と、共通電極q2に与えられる共通電極との間の電位差に応じて駆動される。従って、該液晶42に入射した入射光が、上記電位差に応じて位相変調されて、反射することになる。 Returning to FIG. 4, the liquid crystal 42 is driven according to the potential difference between the drive voltage given to the pixel electrode q1 from the pixel circuit 21 and the common electrode given to the common electrode q2. Therefore, the incident light incident on the liquid crystal 42 is phase-modulated according to the potential difference and reflected.

図6は、画素回路21に入射する入射光と、画素回路21に対応する反射画素20で反射する反射光の角度を模式的に示す説明図である。図6において、符号stは、画素回路21ごとに対応した反射画素20に直交する方向から入射する入射光を示し、符号sa1は反射画素20にて角度θaで反射した反射光を示し、符号sb1は角度θbで反射した反射光を示している。入射光stの同一位相面(入射光stの方向を法線とする面)はr1であり、反射光sa1の位相面はra1であり、反射光sb1の同一位相面はrb1である。 FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing the angles of the incident light incident on the pixel circuit 21 and the reflected light reflected by the reflected pixel 20 corresponding to the pixel circuit 21. In FIG. 6, reference numeral st indicates incident light incident from a direction orthogonal to the reflection pixel 20 corresponding to each pixel circuit 21, reference numeral sa1 indicates reflected light reflected by the reflection pixel 20 at an angle θa, and reference numeral sb1. Indicates the reflected light reflected at an angle θb. The same phase plane of the incident light st (the plane whose normal direction is the incident light st) is r1, the phase plane of the reflected light sa1 is ra1, and the same phase plane of the reflected light sb1 is rb1.

図6に示すように、反射画素20に対してほぼ直交する方向から入射光stが照射され、液晶42に入射する。また、画素回路21により液晶42に印加される駆動電圧に応じて、該液晶42の屈折率が変化する。例えば、従来の駆動電圧の最大が電圧Vaである場合には、連続した画素回路21で段階的に最小電圧Vminから電圧Vaまで電圧を変化させた際に得られる反射光sa1の反射角度はθaなのに対して、チャージポンプ31を駆動させた場合には、駆動電圧の最大がVb(Vb>Va)となり、より大きな反射角度θbで反射する反射光sb1が得られる。 As shown in FIG. 6, the incident light st is irradiated from a direction substantially orthogonal to the reflective pixel 20, and is incident on the liquid crystal 42. Further, the refractive index of the liquid crystal 42 changes according to the drive voltage applied to the liquid crystal 42 by the pixel circuit 21. For example, when the maximum of the conventional drive voltage is the voltage Va, the reflection angle of the reflected light sa1 obtained when the voltage is gradually changed from the minimum voltage Vmin to the voltage Va in the continuous pixel circuit 21 is θa. On the other hand, when the charge pump 31 is driven, the maximum drive voltage is Vb (Vb> Va), and the reflected light sb1 reflected at a larger reflection angle θb can be obtained.

この際、Vminが印加されているが画素上の液晶では例えば大きな屈折率nmaxが得られ、最大の電圧Vaが印加される画素上の液晶では例えば小さな屈折率naに変化する。屈折率nmaxの液晶に入射する光に対して、屈折率naの液晶に入射する光の方が速く進むため、反射光は角度θaに曲がって出射される。一方で、電圧Vbが印加される画素上の液晶はnaより小さい屈折率nbとなるので、入射する光はさらに速く進む。そのため、反射光はより大きな角度のθbで出射されることになる。 At this time, for example, a large refractive index nmax is obtained in the liquid crystal on the pixel to which Vmin is applied, and the liquid crystal on the pixel to which the maximum voltage Va is applied changes to, for example, a small refractive index na. Since the light incident on the liquid crystal having the refractive index na travels faster than the light incident on the liquid crystal having the refractive index nmax, the reflected light is emitted by bending at an angle θa. On the other hand, since the liquid crystal on the pixel to which the voltage Vb is applied has a refractive index nb smaller than na, the incident light travels even faster. Therefore, the reflected light is emitted at a larger angle of θb.

図3に戻って、制御回路22に設けられる水平走査回路23は、シフトレジスタ回路26と、スイッチSW1〜SWmを含むスイッチ回路27を備えている。 Returning to FIG. 3, the horizontal scanning circuit 23 provided in the control circuit 22 includes a shift register circuit 26 and a switch circuit 27 including switches SW1 to SWm.

シフトレジスタ回路26は、水平同期信号(HST)、及び水平走査用のクロック信号(HCK1、HCK2)を入力する。シフトレジスタ回路26は、水平同期信号及び水平走査用のクロック信号に基づいて、クロック信号を順次シフトすることで、スイッチ回路27に出力するスイッチング信号(これを、「SD1〜SDm」とする)を1水平走査期間の周期で生成する。 The shift register circuit 26 inputs a horizontal synchronization signal (HST) and a clock signal for horizontal scanning (HCK1, HCK2). The shift register circuit 26 sequentially shifts the clock signals based on the horizontal synchronization signal and the clock signal for horizontal scanning, and outputs the switching signal (this is referred to as “SD1 to SDm”) to the switch circuit 27. It is generated in a cycle of one horizontal scanning period.

スイッチ回路27は、各列データ線(D1〜Dm)のオン、オフを切り替えるためのm個のスイッチSW1〜SWmを備えている。また、各スイッチSW1〜SWmは、シフトレジスタ回路26より出力されるスイッチング信号(SD1〜SDm)に基づいてオン状態またはオフ状態に制御される。スイッチSW1〜SWmは、列データ線(D1〜Dm)に対応して設けられ、各列データ線に対応した制御電圧「d」を順次入力する。 The switch circuit 27 includes m switches SW1 to SWm for switching on / off of each column data line (D1 to Dm). Further, the switches SW1 to SWm are controlled to be on or off based on the switching signal (SD1 to SDm) output from the shift register circuit 26. The switches SW1 to SWm are provided corresponding to the column data lines (D1 to Dm), and the control voltage "d" corresponding to each column data line is sequentially input.

スイッチSW1〜SWmは、各列データ線(D1〜Dm)に対応した制御電圧を選択的に列データ線に与える。例えばスイッチSW1は、スイッチング信号SD1がハイレベルのときにオン状態となり、列データ線D1に対応した制御電圧を選択し、選択した制御電圧を列データ線D1に出力する。 The switches SW1 to SWm selectively apply a control voltage corresponding to each column data line (D1 to Dm) to the column data line. For example, the switch SW1 is turned on when the switching signal SD1 is at a high level, selects a control voltage corresponding to the column data line D1, and outputs the selected control voltage to the column data line D1.

電圧供給線X1より、各列データ線(D1〜Dm)に供給される制御電圧「d」は、「0」(最小電圧)から「VLC」(最大電圧)までのアナログの電圧である。本実施形態では、最大電圧VLCの2倍の電圧である2倍電圧(2*VLC)を設定し、更に、電圧「0」から2倍電圧「2*VLC」の範囲内でk階調(但し、kは3以上の整数)の電圧を設定する。そして、チャージポンプ31の駆動、停止を切り替えることにより、列データ線より供給される制御電圧(0〜VLCの範囲の電圧)が、上記したk階調の電圧(0〜2*VLCの範囲の電圧)となるように制御する。 The control voltage "d" supplied from the voltage supply line X1 to each column data line (D1 to Dm) is an analog voltage from "0" (minimum voltage) to "VLC" (maximum voltage). In the present embodiment, a double voltage (2 * VLC), which is twice the maximum voltage VLC, is set, and k gradation (k gradation (2 * VLC) is set within the range of the voltage "0" to the double voltage "2 * VLC". However, k is an integer of 3 or more). Then, by switching the drive and stop of the charge pump 31, the control voltage (voltage in the range of 0 to VLC) supplied from the column data line is in the above-mentioned k gradation voltage (range of 0 to 2 * VLC). It is controlled to be (voltage).

以下、図8Aを参照して詳細に説明する。図8Aは、横軸が上記したk階調(この例では5階調)を示し、縦軸が電圧供給線X1から列データ線を介して画素回路21に供給される制御電圧を示すグラフである。 Hereinafter, a detailed description will be given with reference to FIG. 8A. FIG. 8A is a graph in which the horizontal axis shows the above-mentioned k gradation (5 gradations in this example), and the vertical axis shows the control voltage supplied from the voltage supply line X1 to the pixel circuit 21 via the column data line. is there.

図8Aに示すグラフR1は、液晶42に供給する駆動電圧が最大電圧VLC以下である場合の特性を示し、グラフR2は、液晶42に供給する駆動電圧が最大電圧VLC以上である場合の特性を示している。なお、グラフR1、R2では電圧が直線的に変化する例を示しているが、本発明はこれに限定されず、0〜VLCの範囲で単調増加する変化であればよい。 Graph R1 shown in FIG. 8A shows the characteristics when the drive voltage supplied to the liquid crystal 42 is the maximum voltage VLC or less, and graph R2 shows the characteristics when the drive voltage supplied to the liquid crystal 42 is the maximum voltage VLC or more. It shows. Although the graphs R1 and R2 show an example in which the voltage changes linearly, the present invention is not limited to this, and the change may be monotonously increasing in the range of 0 to VLC.

例えば、液晶42に供給する駆動電圧の階調数を「5」とした場合には(即ち、k=5)、上記した2倍電圧(2*VLC)を5等分して階調1〜階調5を設定する。従って、2倍電圧(2*VLC)を5等分し、階調1として(1/5)*2*VLCの電圧、階調2として(2/5)*2*VLCの電圧、階調3として(3/5)*2*VLCの電圧、階調4として(4/5)*2*VLCの電圧、階調5として(5/5)*2*VLCの電圧が、制御電圧として画素回路21に供給されればよいことになる。 For example, when the number of gradations of the drive voltage supplied to the liquid crystal 42 is "5" (that is, k = 5), the above-mentioned double voltage (2 * VLC) is divided into five equal parts and the gradations 1 to 1. Gradation 5 is set. Therefore, the double voltage (2 * VLC) is divided into five equal parts, and the gradation 1 is (1/5) * 2 * VLC voltage, and the gradation 2 is (2/5) * 2 * VLC voltage, gradation. The control voltage is (3/5) * 2 * VLC voltage as 3, the (4/5) * 2 * VLC voltage as the gradation 4, and the (5/5) * 2 * VLC voltage as the gradation 5. It suffices if it is supplied to the pixel circuit 21.

しかし、上記の階調3〜階調5に対応する制御電圧は最大電圧VLCを超えているので、図3に示す電圧供給線X1より階調3〜階調5に対応する制御電圧を画素回路21に供給することができない。本実施形態では、階調3〜階調5については、それぞれの半分の制御電圧を出力し、その後、チャージポンプ31により2倍に増幅する。つまり、階調3として(3/5)*VLC、階調4として(4/5)*VLC、階調5としてVLC、の制御電圧を出力し、各画素回路21に設けられているチャージポンプ31により2倍に増幅する。 However, since the control voltage corresponding to the gradations 3 to 5 described above exceeds the maximum voltage VLC, the control voltage corresponding to the gradations 3 to 5 is applied to the pixel circuit from the voltage supply line X1 shown in FIG. 21 cannot be supplied. In the present embodiment, for gradations 3 to 5, half of each control voltage is output, and then the charge pump 31 amplifies the voltage twice. That is, the control voltage of (3/5) * VLC as the gradation 3, (4/5) * VLC as the gradation 4, and VLC as the gradation 5 is output, and the charge pump provided in each pixel circuit 21 is provided. It is amplified twice by 31.

つまり、所望の階調を得るための制御電圧が最大電圧VLC以下の場合(階調1、2の場合)には、図8AのグラフR1に示すように、この制御電圧を増幅することなく駆動電圧を得る。 That is, when the control voltage for obtaining the desired gradation is equal to or less than the maximum voltage VLC (in the case of gradations 1 and 2), as shown in the graph R1 of FIG. 8A, the control voltage is driven without being amplified. Get the voltage.

一方、所望の階調を得るための電圧が最大電圧VLCを超える場合(階調3、4、5の場合)には、図8AのグラフR2に示すように、この電圧の半分の電圧を制御電圧として画素回路21に供給し、その後チャージポンプ31で2倍に増幅することにより、所望の駆動電圧を得る。従って、グラフR2の傾きは、グラフR1の傾きの半分となっている。 On the other hand, when the voltage for obtaining the desired gradation exceeds the maximum voltage VLC (in the case of gradations 3, 4, and 5), as shown in Graph R2 of FIG. 8A, half of this voltage is controlled. A desired drive voltage is obtained by supplying the voltage to the pixel circuit 21 and then amplifying the voltage twice with the charge pump 31. Therefore, the slope of the graph R2 is half the slope of the graph R1.

即ち、スイッチ制御部25は、最大電圧(VLC)よりも大きい電圧(2倍電圧)までの範囲で予め設定された複数の階調のうち、任意の階調に対応する電圧が最大電圧(VLC)以下の場合には、制御電圧を増幅せずにソースフォロワQ4ひいては液晶42に出力する。一方、複数の階調のうち、任意の階調に対応する電圧が最大電圧(VLC)を超える場合には、チャージポンプ31により制御電圧を増幅して、ソースフォロワQ4ひいては液晶42に出力するように制御する。 That is, in the switch control unit 25, the voltage corresponding to an arbitrary gradation is the maximum voltage (VLC) among a plurality of preset gradations in the range up to a voltage (double voltage) larger than the maximum voltage (VLC). ) In the following cases, the control voltage is output to the source follower Q4 and thus to the liquid crystal 42 without being amplified. On the other hand, when the voltage corresponding to an arbitrary gradation exceeds the maximum voltage (VLC) among a plurality of gradations, the control voltage is amplified by the charge pump 31 and output to the source follower Q4 and eventually to the liquid crystal 42. To control.

このように、スイッチ回路27に設けられる各スイッチSW1〜SWmのオン、オフを制御し、且つ、チャージポンプ31の駆動を制御することにより、画素回路21は、k階調(上記の例では5階調)に対応する駆動信号を生成して、ソースフォロワQ4に出力する。即ち、図8BのグラフR3に示すように、2倍電圧(2*VLC)を5等分して得られる階調1〜階調5の駆動電圧を、ソースフォロワQ4に出力することが可能となる。 In this way, by controlling the on / off of each switch SW1 to SWm provided in the switch circuit 27 and controlling the drive of the charge pump 31, the pixel circuit 21 has k gradation (5 in the above example). A drive signal corresponding to the gradation) is generated and output to the source follower Q4. That is, as shown in graph R3 of FIG. 8B, it is possible to output the drive voltage of gradation 1 to gradation 5 obtained by dividing the double voltage (2 * VLC) into 5 equal parts to the source follower Q4. Become.

更に、ソースフォロワQ4の出力点q3に出力された駆動電圧は、第2切替スイッチS5を介して画素電極q1に接続されているので、該第2切替スイッチS5がオンとされているときにはソースフォロワQ4より出力される駆動電圧を液晶42に供給することができる。 Further, since the drive voltage output to the output point q3 of the source follower Q4 is connected to the pixel electrode q1 via the second changeover switch S5, the source follower is turned on when the second changeover switch S5 is turned on. The drive voltage output from Q4 can be supplied to the liquid crystal 42.

また、画素回路21a(一の画素回路)に接続される短絡線J1には、該画素回路21aに隣接する画素回路(他の画素回路)に接続される短絡線J1との短絡、開放を切り替えるための第1切替スイッチS6が設けられている。従って、第1切替スイッチS6を短絡させることにより、画素回路21aの画素電極q1と、隣接する画素回路の画素電極との間を短絡させることができる。第1切替スイッチS6をオンとすることにより、隣接する画素回路(同一の屈折率に制御する画素回路)どうしの、画素電極q1の電位を一定にすることができる。第1切替スイッチS6のオン、オフは、制御線K1-3より供給される制御信号により実施される。 Further, the short-circuit line J1 connected to the pixel circuit 21a (one pixel circuit) is switched between short-circuiting and opening with the short-circuit line J1 connected to the pixel circuit (another pixel circuit) adjacent to the pixel circuit 21a. A first changeover switch S6 for this purpose is provided. Therefore, by short-circuiting the first changeover switch S6, it is possible to short-circuit between the pixel electrode q1 of the pixel circuit 21a and the pixel electrode of the adjacent pixel circuit. By turning on the first changeover switch S6, the potential of the pixel electrode q1 between adjacent pixel circuits (pixel circuits controlled to have the same refractive index) can be made constant. The first changeover switch S6 is turned on and off by a control signal supplied from the control line K1-3.

図3に戻って、垂直走査回路24には、行走査線(G1〜Gn)が接続されている。垂直走査回路24は、垂直同期信号(VST)、垂直走査用のクロック信号(VCK1、VCK2)を入力する。垂直走査回路24は、垂直同期信号、垂直走査用のクロック信号に基づいて、例えば行走査線G1から行走査線Gnに順次行選択信号(走査信号)を、1水平走査期間の周期で供給する。 Returning to FIG. 3, row scanning lines (G1 to Gn) are connected to the vertical scanning circuit 24. The vertical scanning circuit 24 inputs a vertical synchronization signal (VST) and a clock signal for vertical scanning (VCK1, VCK2). The vertical scanning circuit 24 sequentially supplies a row selection signal (scanning signal) from the row scanning line G1 to the row scanning line Gn based on the vertical synchronization signal and the clock signal for vertical scanning in a cycle of one horizontal scanning period. ..

スイッチ制御部25は、図3に示す各駆動線(L1〜Ln)に駆動信号を出力する。具体的に、最大電圧(VLC)よりも大きい電圧(2*VLC)までの範囲内において設定されている複数の階調(例えば、階調1〜階調5)のうち、任意の階調(例えば、階調1)に対応する電圧が最大電圧(VLC)以下の場合には、駆動線に「H」レベルの信号を出力する。また、複数の階調のうち、任意の階調(例えば、階調3)に対応する電圧が最大電圧(VLC)を超える場合には、駆動線に「L」レベルの信号を出力する。 The switch control unit 25 outputs a drive signal to each drive line (L1 to Ln) shown in FIG. Specifically, among a plurality of gradations (for example, gradations 1 to 5) set within a range up to a voltage (2 * VLC) larger than the maximum voltage (VLC), any gradation (for example, gradation 1 to gradation 5) For example, when the voltage corresponding to the gradation 1) is equal to or less than the maximum voltage (VLC), an "H" level signal is output to the drive line. Further, when the voltage corresponding to an arbitrary gradation (for example, gradation 3) exceeds the maximum voltage (VLC) among the plurality of gradations, an "L" level signal is output to the drive line.

即ち、スイッチ制御部25は、液晶42に供給する駆動電圧が最大電圧VLC以下の場合には、制御電圧を出力電圧とし、液晶42に供給する駆動電圧が最大電圧VLCを超える場合には、チャージポンプ31で増幅された電圧を出力電圧として、液晶42に供給する制御を行うチャージポンプ制御部としての機能を備えている。 That is, the switch control unit 25 uses the control voltage as the output voltage when the drive voltage supplied to the liquid crystal 42 is equal to or less than the maximum voltage VLC, and charges the switch control unit 25 when the drive voltage supplied to the liquid crystal 42 exceeds the maximum voltage VLC. It has a function as a charge pump control unit that controls to supply the voltage amplified by the pump 31 as an output voltage to the liquid crystal 42.

また、スイッチ制御部25は、一の画素回路21の出力電圧を液晶42に供給しているときには、第1切替スイッチS6を開放し、一の画素回路の出力電圧を液晶42に供給していないときの少なくとも一部の時間に第1切替スイッチS6を短絡するように制御する切替スイッチ制御部としての機能を備えている。 Further, when the switch control unit 25 supplies the output voltage of the one pixel circuit 21 to the liquid crystal 42, the switch control unit 25 opens the first changeover switch S6 and does not supply the output voltage of the one pixel circuit to the liquid crystal 42. It has a function as a changeover switch control unit that controls the first changeover switch S6 so as to short-circuit at least a part of the time.

更に、スイッチ制御部25は、駆動線L1に「H」レベルの信号が供給される場合にはチャージポンプ31を駆動させず、駆動線L1に「L」レベルの信号が供給される場合にはチャージポンプ31を駆動させるように制御する。以下、チャージポンプ31の作動について説明する。 Further, the switch control unit 25 does not drive the charge pump 31 when the drive line L1 is supplied with the “H” level signal, and is not driven when the drive line L1 is supplied with the “L” level signal. The charge pump 31 is controlled to be driven. The operation of the charge pump 31 will be described below.

スイッチ制御部25は、チャージポンプ31を駆動させる場合には、図4に示した各スイッチS1〜S4のオン、オフを制御する制御信号を、制御線K1(K1-1、K1-2)に出力する。具体的に、チャージポンプ31を駆動させる場合において、列データ線D1より制御電圧が供給された際に、まずスイッチS1、S4をオンとし、スイッチS2、S3をオフとする。 When driving the charge pump 31, the switch control unit 25 transmits a control signal for controlling on / off of each of the switches S1 to S4 shown in FIG. 4 to the control lines K1 (K1-1, K1-2). Output. Specifically, in the case of driving the charge pump 31, when the control voltage is supplied from the column data line D1, the switches S1 and S4 are turned on first, and the switches S2 and S3 are turned off.

従って、列データ線D1より供給された制御電圧は、キャパシタC1に蓄積される。所定時間の経過後に、スイッチS1、S4をオフとし、スイッチS2、S3をオンとする。その結果、列データ線D1より供給される制御電圧と、キャパシタC1に蓄積された電圧が加算され、加算後の電圧が出力キャパシタC2に蓄積される。従って、出力キャパシタC2には、列データ線D1より供給される制御電圧の2倍となる電圧が蓄積されて、ソースフォロワQ4に出力されることになる。 Therefore, the control voltage supplied from the column data line D1 is stored in the capacitor C1. After the elapse of a predetermined time, the switches S1 and S4 are turned off, and the switches S2 and S3 are turned on. As a result, the control voltage supplied from the column data line D1 and the voltage stored in the capacitor C1 are added, and the added voltage is stored in the output capacitor C2. Therefore, a voltage that is twice the control voltage supplied from the column data line D1 is accumulated in the output capacitor C2 and is output to the source follower Q4.

そして、本実施形態に係る位相変調装置101では、図3に示した(n×m)個設けられた各画素回路21のうちの、いくつかの画素回路からなるブロックを設定する。例えば、図7(a)に示すように(5行×6列)の画素回路21からなるブロックを設定する。なお、図7(a)では、各画素回路21の行(n)、列(m)を特定するために、それぞれサフィックス「-nm」を付して示す。従って、図7(a)に示す1行、1列の画素回路は21-11、5行、6列の画素回路は21-56である。 Then, in the phase modulation apparatus 101 according to the present embodiment, a block composed of several pixel circuits among the (n × m) pixel circuits 21 provided in FIG. 3 is set. For example, as shown in FIG. 7A, a block composed of a pixel circuit 21 (5 rows × 6 columns) is set. In FIG. 7A, a suffix “-nm” is added to identify the rows (n) and columns (m) of each pixel circuit 21. Therefore, the 1-row, 1-column pixel circuits shown in FIG. 7A are 21-11, and the 5-row, 6-column pixel circuits are 21-56.

図7(a)において、同一の行の6個の画素回路21-11〜21-16に、それぞれ同一の電圧を供給する。例えば、画素回路21-11〜21−16には、階調1〜階調5のうち階調1に対応する制御電圧を供給する。また、垂直方向の、図中上から下に向けて徐々に階調が高まるように設定し、最下段の画素回路21-51〜21−56に階調5に対応する制御電圧を供給する。 In FIG. 7A, the same voltage is supplied to the six pixel circuits 21-11 to 21-16 in the same row. For example, the pixel circuits 21-11 to 21-16 are supplied with a control voltage corresponding to gradation 1 among gradations 1 to 5. Further, in the vertical direction, the gradation is set so as to gradually increase from the top to the bottom in the figure, and the control voltage corresponding to the gradation 5 is supplied to the pixel circuits 21-51 to 21-56 in the lowermost stage.

具体的に、図7(b)に示すように、垂直方向に並ぶ各画素回路21-11〜21-51において、各液晶42に供給する駆動電圧が階調1〜階調5に対応して段階的に変化するように設定される。従って、6個の画素回路21を一つにグループとし、5通りに反射率を変化させることができ、ひいては5通りに位相変調された反射光を得ることが可能となる。 Specifically, as shown in FIG. 7B, in each of the pixel circuits 21-11 to 21-51 arranged in the vertical direction, the drive voltage supplied to each liquid crystal 42 corresponds to the gradation 1 to the gradation 5. It is set to change in stages. Therefore, the six pixel circuits 21 can be grouped into one group, and the reflectance can be changed in five ways, and thus the reflected light phase-modulated in five ways can be obtained.

[本実施形態の動作説明]
次に、上述のように構成された本実施形態に係る位相変調装置101の動作を、図8A、図8Bに示すグラフ、及び図9A、図9Bに示すタイミングチャートを参照して説明する。図8Bは5段階に設定した階調と液晶42に供給する駆動電圧との関係を示すグラフである。また、以下では図7(a)に示したように、6×5のマトリクス状に配置された各画素回路21、及び各画素回路21に対応する反射画素を有する場合の例について説明する。
[Explanation of operation of this embodiment]
Next, the operation of the phase modulation apparatus 101 according to the present embodiment configured as described above will be described with reference to the graphs shown in FIGS. 8A and 8B and the timing charts shown in FIGS. 9A and 9B. FIG. 8B is a graph showing the relationship between the gradation set in five stages and the drive voltage supplied to the liquid crystal 42. Further, as shown in FIG. 7A, an example in which each pixel circuit 21 arranged in a 6 × 5 matrix and a reflection pixel corresponding to each pixel circuit 21 are provided will be described below.

図3に示した水平走査回路23は、スイッチ回路27に設けられる各スイッチSW1〜SWm(ここでは、m=6)のオン、オフを制御することにより、電圧供給線X1より供給される制御電圧を、所望の列データ線に供給する。 The horizontal scanning circuit 23 shown in FIG. 3 controls the on / off of the switches SW1 to SWm (here, m = 6) provided in the switch circuit 27, thereby supplying a control voltage from the voltage supply line X1. Is supplied to the desired column data line.

更に、垂直走査回路24を駆動させることにより、各行走査線(G1〜Gn)(ここでは、n=5)のうち所望の画素回路21に対応する走査ラインを選択する。その結果、所望の画素回路21に制御電圧を供給することができる。 Further, by driving the vertical scanning circuit 24, a scanning line corresponding to the desired pixel circuit 21 is selected from the line scanning lines (G1 to Gn) (here, n = 5). As a result, the control voltage can be supplied to the desired pixel circuit 21.

例えば、「0」から最大電圧の2倍電圧までの範囲の電圧「0〜2*VLC」を5つの階調(即ち、k=1〜5)に区分し、図7(a)に示す1行目の画素回路21-11〜21-16に階調1の電圧「(1/5)*2*VLC」を供給し、2行目の画素回路21-21〜21-26に階調2の電圧「(2/5)*2*VLC」を供給する。 For example, the voltage "0 to 2 * VLC" in the range from "0" to twice the maximum voltage is divided into five gradations (that is, k = 1 to 5), and 1 shown in FIG. 7 (a). The voltage "(1/5) * 2 * VLC" of gradation 1 is supplied to the pixel circuits 21-11 to 21-16 in the second line, and the gradation 2 is supplied to the pixel circuits 21-21 to 21-26 in the second line. The voltage of "(2/5) * 2 * VLC" is supplied.

更に、3行目の画素回路21-31〜21-36に階調3の電圧を供給する。この場合、画素回路に供給する電圧は、「(3/5)*2*VLC」となり、最大電圧VLCを超えることになる。従って、図8Aに示したように、上記の半分の電圧である「(3/5)*VLC」を制御電圧として出力し、更に、チャージポンプ31によりこの電圧を2倍に増幅して「(3/5)*2*VLC」の電圧を生成して階調3の電圧とする。 Further, a voltage of gradation 3 is supplied to the pixel circuits 21-31 to 21-36 on the third line. In this case, the voltage supplied to the pixel circuit becomes "(3/5) * 2 * VLC", which exceeds the maximum voltage VLC. Therefore, as shown in FIG. 8A, "(3/5) * VLC", which is half the above voltage, is output as a control voltage, and this voltage is doubled by the charge pump 31 to "((3/5) * VLC". A voltage of "3/5) * 2 * VLC" is generated to obtain a voltage of gradation 3.

4行目の画素回路21-41〜21-46、5行目の画素回路21-51〜21-56についても同様に、それぞれ半分の電圧を制御電圧として出力し、その後、チャージポンプ31で2倍に増幅することにより、階調4、階調5の電圧を生成する。 Similarly, for the pixel circuits 21-41 to 21-46 on the 4th line and the pixel circuits 21-51 to 21-56 on the 5th line, half the voltage is output as the control voltage, and then the charge pump 31 outputs 2 By amplifying twice, a voltage of gradation 4 and gradation 5 is generated.

次に、画素回路21における動作を、図9A、図9Bに示すタイミングチャートを参照して説明する。一例として、列データ線D1、行走査線G1に接続された画素回路21aにおけるチャージポンプ31の動作について説明する。 Next, the operation in the pixel circuit 21 will be described with reference to the timing charts shown in FIGS. 9A and 9B. As an example, the operation of the charge pump 31 in the pixel circuit 21a connected to the column data line D1 and the row scanning line G1 will be described.

画素回路21aを、上述した階調1、階調2に設定する場合には、チャージポンプ31を作動させない。この場合には、図9A(a)の時刻t0〜t1に示すように、スイッチ制御部25は、駆動線L1にHレベルの信号を出力して、トランジスタQ2をオンとする。 When the pixel circuit 21a is set to the above-mentioned gradation 1 and gradation 2, the charge pump 31 is not operated. In this case, as shown in time t0 to t1 of FIG. 9A, the switch control unit 25 outputs an H level signal to the drive line L1 to turn on the transistor Q2.

更に、図9A(b)、(c)に示すように、各スイッチS1〜S4が全てオフとなるように制御する。その結果、図4に示したトランジスタQ2がオンとなり、チャージポンプ31の入力端子p1と出力端子p2が短絡されるので、列データ線D1より供給される制御電圧は、チャージポンプ31で増幅されることなく、ソースフォロワQ4のゲートに供給される。更に、ソースフォロワQ4にて増幅され、付加キャパシタC3に蓄積される。 Further, as shown in FIGS. 9A (b) and 9 (c), the switches S1 to S4 are all controlled to be turned off. As a result, the transistor Q2 shown in FIG. 4 is turned on, and the input terminal p1 and the output terminal p2 of the charge pump 31 are short-circuited, so that the control voltage supplied from the column data line D1 is amplified by the charge pump 31. It is supplied to the gate of the source follower Q4 without any problem. Further, it is amplified by the source follower Q4 and accumulated in the additional capacitor C3.

その後、時刻t1において、第2切替スイッチS5をオフ(開放)とし、時刻t2において、第1切替スイッチS6をオン(短絡)とする。つまり、画素回路21aにおける画素電極q1がソースフォロワQ4から遮断された状態で、画素電極q1と、画素回路21aに隣接する画素回路(屈折率が同一に制御される画素回路)の画素電極が短絡されることになる。このため、隣接する画素回路の画素電極の電位が同一となるように制御される。そして、図8Bの符号z1に示すように液晶に「(1/5)*2*VLC」の電圧を供給することができる。 After that, at time t1, the second changeover switch S5 is turned off (open), and at time t2, the first changeover switch S6 is turned on (short circuit). That is, in a state where the pixel electrode q1 in the pixel circuit 21a is cut off from the source follower Q4, the pixel electrode q1 and the pixel electrode of the pixel circuit (pixel circuit in which the refractive index is controlled to be the same) adjacent to the pixel circuit 21a are short-circuited. Will be done. Therefore, the potentials of the pixel electrodes of the adjacent pixel circuits are controlled to be the same. Then, as shown by the reference numeral z1 in FIG. 8B, a voltage of "(1/5) * 2 * VLC" can be supplied to the liquid crystal.

このように、各画素回路21に設けられるソースフォロワQ4のゲート〜ソース間のしきい値電圧(これを「Vth」とする)にばらつきが生じる場合であっても、第2切替スイッチS5をオフとしてソースフォロワQ4と画素電極q1を切り離す。更に、第1切替スイッチS6をオンとして、隣接する画素回路21の画素電極に接続する。従って、互いに隣接する画素電極に供給される電圧のばらつきを低減することができる。その後、時刻t3において、第1切替スイッチS6をオフとする。 In this way, even when the threshold voltage between the gate and the source of the source follower Q4 provided in each pixel circuit 21 varies (this is referred to as “Vth”), the second changeover switch S5 is turned off. As a result, the source follower Q4 and the pixel electrode q1 are separated. Further, the first changeover switch S6 is turned on and connected to the pixel electrode of the adjacent pixel circuit 21. Therefore, it is possible to reduce the variation in the voltage supplied to the pixel electrodes adjacent to each other. After that, at time t3, the first changeover switch S6 is turned off.

なお、第1切替スイッチS6と第2切替スイッチS5の同時オン(同時に短絡する状態)を回避するために、図9Aに示す時刻t2は、時刻t1よりも若干遅くなるように設定されている。 The time t2 shown in FIG. 9A is set to be slightly later than the time t1 in order to avoid simultaneous on (a state in which the first changeover switch S6 and the second changeover switch S5 are short-circuited).

また、画素回路21aを階調2に設定する場合についても同様にチャージポンプ31を作動させず、図8Bの符号z2に示すように、列データ線D1より供給される制御電圧を増幅せずに出力する。その結果、液晶42に「(2/5)*2*VLC」の電圧を印加することができ、且つ、隣接する画素回路の画素電極の電位のばらつきを低減できる。 Further, also in the case where the pixel circuit 21a is set to the gradation 2, the charge pump 31 is not operated in the same manner, and as shown by the reference numeral z2 in FIG. 8B, the control voltage supplied from the column data line D1 is not amplified. Output. As a result, the voltage of "(2/5) * 2 * VLC" can be applied to the liquid crystal 42, and the variation in the potential of the pixel electrodes of the adjacent pixel circuits can be reduced.

画素回路21を階調3に設定する場合には、列データ線D1に、階調3に対応する電圧「(2/5)*2*VLC」の半分の電圧「(2/5)*VLC」を制御電圧として出力する。更に、この制御電圧をチャージポンプ31により2倍に増幅する。 When the pixel circuit 21 is set to gradation 3, the column data line D1 has a voltage “(2/5) * VLC” which is half the voltage “(2/5) * 2 * VLC” corresponding to the gradation 3. Is output as the control voltage. Further, this control voltage is doubled by the charge pump 31.

具体的に、図9Bに示す時刻t10においてスイッチ制御部25は、駆動線L1に供給する信号をLレベルとする。その結果、図9B(a)に示すように、トランジスタQ2がオフとなる。更に、図9B(b)の時刻t10において、スイッチ制御部25は、図4に示すスイッチS1、S4をオンとし、且つ、スイッチS2、S3をオフとする制御信号を、制御線K1(K1-1、K1-2)に出力する。 Specifically, at the time t10 shown in FIG. 9B, the switch control unit 25 sets the signal supplied to the drive line L1 to the L level. As a result, as shown in FIG. 9B (a), the transistor Q2 is turned off. Further, at the time t10 in FIG. 9B (b), the switch control unit 25 sends a control signal for turning on the switches S1 and S4 shown in FIG. 4 and turning off the switches S2 and S3 to the control line K1 (K1-). Output to 1, K1-2).

その結果、キャパシタC1に制御電圧「(3/5)*VLC」が蓄積される。そして、時刻t11において、スイッチS1、S4をオフとし、更に、図9B(c)に示すように、時刻t12において、スイッチS2、S3をオンとする。その結果、出力キャパシタC2には、制御電圧の2倍となる電圧「(3/5)*2*VLC」が蓄積され、更に、ソースフォロワQ4のゲートに供給される。更に、ソースフォロワQ4にて増幅され、付加キャパシタC3に蓄積される。 As a result, the control voltage "(3/5) * VLC" is accumulated in the capacitor C1. Then, at time t11, the switches S1 and S4 are turned off, and further, as shown in FIG. 9B (c), at time t12, the switches S2 and S3 are turned on. As a result, a voltage "(3/5) * 2 * VLC" that is twice the control voltage is accumulated in the output capacitor C2, and is further supplied to the gate of the source follower Q4. Further, it is amplified by the source follower Q4 and accumulated in the additional capacitor C3.

その後、時刻t13において、スイッチS2、S3をオフとし、更に、図9(d)の時刻t14において、第2切替スイッチS5をオフ(開放)とし、図9(e)の時刻t15において、第1切替スイッチS6をオン(短絡)とする。つまり、画素回路21aにおける画素電極q1がソースフォロワQ4から遮断された状態で、画素電極q1と、画素回路21aに隣接する画素回路(屈折率が同一に制御される画素回路)の画素電極が短絡されることになる。このため、隣接する画素回路の画素電極の電位が同一となるように制御される。そして、図8Bの符号z3に示すように液晶42に「(3/5)*2*VLC」の電圧を供給することができる。 After that, the switches S2 and S3 are turned off at time t13, the second changeover switch S5 is turned off (open) at time t14 in FIG. 9 (d), and the first switch is turned off (opened) at time t15 in FIG. 9 (e). The changeover switch S6 is turned on (short circuit). That is, in a state where the pixel electrode q1 in the pixel circuit 21a is cut off from the source follower Q4, the pixel electrode q1 and the pixel electrode of the pixel circuit (pixel circuit in which the refractive index is controlled to be the same) adjacent to the pixel circuit 21a are short-circuited. Will be done. Therefore, the potentials of the pixel electrodes of the adjacent pixel circuits are controlled to be the same. Then, as shown by the reference numeral z3 in FIG. 8B, the voltage of "(3/5) * 2 * VLC" can be supplied to the liquid crystal 42.

従って、各画素回路21に設けられるソースフォロワQ4のゲート〜ソース間のしきい値電圧(これを「Vth」とする)にばらつきが生じる場合であっても、ソースフォロワQ4と画素電極q1を切り離して、隣接する画素回路21の画素電極に接続するので、互いに隣接する画素電極に供給される電圧のばらつきを低減できる。その後、時刻t16において、第1切替スイッチS6をオフとする。 Therefore, even if the threshold voltage between the gate and the source of the source follower Q4 provided in each pixel circuit 21 varies (this is referred to as “Vth”), the source follower Q4 and the pixel electrode q1 are separated. Since it is connected to the pixel electrodes of the adjacent pixel circuits 21, it is possible to reduce the variation in the voltage supplied to the pixel electrodes adjacent to each other. After that, at time t16, the first changeover switch S6 is turned off.

また、画素回路21aを階調4、5に設定する場合についても同様にチャージポンプ31を作動させることにより、図8Bの符号z4、z5に示すように、列データ線D1より供給される制御電圧を増幅して出力する。その結果、液晶42に「(4/5)*2*VLC」、「2*VLC」の電圧を印加することができ、且つ、隣接する画素回路の画素電極の電位のばらつきを低減できる。 Further, also in the case where the pixel circuit 21a is set to the gradations 4 and 5, by operating the charge pump 31 in the same manner, the control voltage supplied from the column data line D1 as shown by the reference numerals z4 and z5 in FIG. 8B. Is amplified and output. As a result, the voltages of "(4/5) * 2 * VLC" and "2 * VLC" can be applied to the liquid crystal 42, and the variation in the potentials of the pixel electrodes of the adjacent pixel circuits can be reduced.

[本実施形態の効果の説明]
このようにして、本実施形態に係る位相変調装置101では、各画素回路21にチャージポンプ31を備えている。そして、「0」から最大電圧の2倍電圧(2*VLC)までの範囲で予め設定された複数の階調のうち、任意の階調に設定する場合において、この任意の階調に対応する電圧が最大電圧(VLC)以下の場合には、列データ線より画素回路21に供給される制御電圧を増幅せずに出力する。
[Explanation of the effect of this embodiment]
In this way, in the phase modulation device 101 according to the present embodiment, each pixel circuit 21 is provided with a charge pump 31. Then, when setting an arbitrary gradation among a plurality of preset gradations in the range from "0" to twice the maximum voltage (2 * VLC), the arbitrary gradation is supported. When the voltage is equal to or less than the maximum voltage (VLC), the control voltage supplied to the pixel circuit 21 from the column data line is output without being amplified.

また、複数の階調のうち、任意の階調に対応する電圧が最大電圧(VLC)を超える場合には、チャージポンプ31により制御電圧を増幅して出力する。そして、上記の出力電圧をソースフォロワQ4にて増幅して画素電極q1に供給し、ひいては液晶42に供給する。 Further, when the voltage corresponding to an arbitrary gradation exceeds the maximum voltage (VLC) among the plurality of gradations, the charge pump 31 amplifies and outputs the control voltage. Then, the output voltage is amplified by the source follower Q4 and supplied to the pixel electrode q1, and eventually to the liquid crystal 42.

従って、列データ線より画素回路21に供給される制御電圧の最大が最大電圧(VLC)である場合に、その2倍である電圧(2*VLC)の範囲で、液晶42を駆動するための駆動電圧を設定することが可能となる。従って、液晶42の屈折率の大小をより広い範囲で変化させることができ、液晶層12の厚みの増加を抑制するとともに、位相変調の精度を向上させることができる。 Therefore, when the maximum control voltage supplied to the pixel circuit 21 from the column data line is the maximum voltage (VLC), the liquid crystal 42 is driven in the range of the voltage (2 * VLC) which is twice that voltage. It is possible to set the drive voltage. Therefore, the magnitude of the refractive index of the liquid crystal 42 can be changed in a wider range, the increase in the thickness of the liquid crystal layer 12 can be suppressed, and the accuracy of phase modulation can be improved.

また、ソースフォロワQ4のウェル領域とソースが接続され、ウェル電位とソース電位が同電位とされているので、図5B(b)に示したように、ソースフォロワQ4のゲートに供給される電圧に対して、ほぼリニアに対応して変化する出力電圧を得ることができる。従って、ソースフォロワQ4を用いた場合であっても、液晶42に安定した電圧を供給することができ、ひいては液晶42の屈折率を安定的に設定することが可能となる。 Further, since the well region of the source follower Q4 and the source are connected and the well potential and the source potential are the same potential, as shown in FIG. 5B (b), the voltage supplied to the gate of the source follower Q4 is adjusted. On the other hand, it is possible to obtain an output voltage that changes almost linearly. Therefore, even when the source follower Q4 is used, a stable voltage can be supplied to the liquid crystal 42, and the refractive index of the liquid crystal 42 can be set stably.

更に、画素回路21に供給する制御電圧の最大電圧VLCを高めることなく広い電圧の範囲で階調を設定できるので、制御回路22を構成する各部品、及び図4に示すチャージポンプを構成する各部品、及びトランジスタQ1、Q2の耐圧を高める必要がなく、装置の小型化、軽量化を図ることが可能となる。 Further, since the gradation can be set in a wide voltage range without increasing the maximum voltage VLC of the control voltage supplied to the pixel circuit 21, each component constituting the control circuit 22 and each component constituting the charge pump shown in FIG. 4 can be set. It is not necessary to increase the withstand voltage of the parts and the transistors Q1 and Q2, and it is possible to reduce the size and weight of the device.

また、液晶42の駆動電圧を設定するための電圧の範囲を、最大電圧VLCの2倍の電圧に設定しているので、制御電圧を2倍に増幅するという簡単な処理で所望の駆動電圧を得ることができ、回路構成を簡素化することができる。 Further, since the voltage range for setting the drive voltage of the liquid crystal 42 is set to twice the maximum voltage VLC, the desired drive voltage can be obtained by a simple process of amplifying the control voltage twice. It can be obtained and the circuit configuration can be simplified.

また、本実施形態では、互いに直交する方向、即ち、図3に示す列方向及び行方向のうちの、一方の方向に向けて液晶42の屈折率が変化するように設定し、他方の方向に、チャージポンプのオン、オフを切り替える駆動線(L1〜Ln)を配置している。従って、屈折率の変化による液晶の配向の乱れを防止することが可能となる。 Further, in the present embodiment, the refractive index of the liquid crystal 42 is set to change toward one of the directions orthogonal to each other, that is, the column direction and the row direction shown in FIG. 3, and in the other direction. , Drive lines (L1 to Ln) for switching on / off of the charge pump are arranged. Therefore, it is possible to prevent the orientation of the liquid crystal from being disturbed due to a change in the refractive index.

更に、ソースフォロワQ4の出力点q3と画素電極q1(供給点)との間に設けた第2切替スイッチS5をオフとし、更に、第1切替スイッチS6をオンとすることにより、画素電極q1と、隣接する画素回路21の画素電極とを接続する。従って、各画素回路21のソースフォロワQ4のしきい値電圧のばらつきを低減することができ、ひいてはノイズの発生を防止することができる。 Further, the second changeover switch S5 provided between the output point q3 of the source follower Q4 and the pixel electrode q1 (supply point) is turned off, and the first changeover switch S6 is turned on to obtain the pixel electrode q1. , Connects to the pixel electrodes of the adjacent pixel circuit 21. Therefore, it is possible to reduce the variation in the threshold voltage of the source follower Q4 of each pixel circuit 21, and it is possible to prevent the generation of noise.

なお、本実施形態では、駆動電圧の範囲を最大電圧の2倍の電圧(2*VLC)に設定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、最大電圧VLCよりも大きければ良い。
また、本実施形態では、ソースフォロワQ4に負荷トランジスタQ5を接続する構成について説明したが、負荷トランジスタQ5の代わりに負荷抵抗を設ける構成としてもよい。
In the present embodiment, the range of the drive voltage is set to a voltage (2 * VLC) twice the maximum voltage, but the present invention is not limited to this, and it may be larger than the maximum voltage VLC.
Further, in the present embodiment, the configuration in which the load transistor Q5 is connected to the source follower Q4 has been described, but a load resistor may be provided instead of the load transistor Q5.

[第2実施形態の説明]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。装置の全体構成は、前述した図1、図2と同様である。また、装置全体の回路図は前述した図3と同様であるので説明を省略する。第2実施形態では、前述した第1実施形態と対比して画素回路の構成が相違している。以下、図10を参照して第2実施形態に係る画素回路21a’について説明する。
[Explanation of the second embodiment]
Next, the second embodiment of the present invention will be described. The overall configuration of the device is the same as in FIGS. 1 and 2 described above. Further, since the circuit diagram of the entire device is the same as that of FIG. 3 described above, the description thereof will be omitted. In the second embodiment, the configuration of the pixel circuit is different from that in the first embodiment described above. Hereinafter, the pixel circuit 21a'according to the second embodiment will be described with reference to FIG.

図10に示す画素回路21a’は、図4に示したソースフォロワQ4を、トランジスタQ1とチャージポンプ31との間に設けている点で前述した第1実施形態と相違している。即ち、第2実施形態では、トランジスタQ1とチャージポンプ31の入力端子p1との間に、ソースフォロワQ4’(第2ソースフォロワ)と負荷トランジスタQ5との直列接続回路を設定している。更に、ソースフォロワQ4’のゲートとグランドとの間に設けられたキャパシタCdを備えている。 The pixel circuit 21a'shown in FIG. 10 is different from the above-described first embodiment in that the source follower Q4 shown in FIG. 4 is provided between the transistor Q1 and the charge pump 31. That is, in the second embodiment, a series connection circuit of the source follower Q4'(second source follower) and the load transistor Q5 is set between the transistor Q1 and the input terminal p1 of the charge pump 31. Further, a capacitor Cd provided between the gate and the ground of the source follower Q4'is provided.

トランジスタQ1の出力端子(ソース)は2系統に分岐しており、一方の分岐線はキャパシタCdを介してグランドに接続されている。他方の分岐線はソースフォロワQ4’のゲートに接続され、該ソースフォロワQ4’の出力部(接続点q3)は、チャージポンプ31に接続されている。更に、接続点q3は、負荷トランジスタQ5を介してグランドに接続されている。 The output terminal (source) of the transistor Q1 is branched into two systems, and one branch line is connected to the ground via the capacitor Cd. The other branch line is connected to the gate of the source follower Q4', and the output unit (connection point q3) of the source follower Q4'is connected to the charge pump 31. Further, the connection point q3 is connected to the ground via the load transistor Q5.

また、前述した第1実施形態と同様に、ソースフォロワQ4’のウェル領域は、周囲のウェルと分離され且つソースが接続されている。このため、ウェル電位とソース電位が同電位となっている。 Further, as in the first embodiment described above, the well region of the source follower Q4'is separated from the surrounding wells and the source is connected. Therefore, the well potential and the source potential are the same potential.

また、チャージポンプ31の出力端子p2は、画素電極q1に接続され、更に、短絡線J1に接続されている。また、前述した第1実施形態と同様に短絡線J1には、隣接する画素回路21の画素電極との短絡、開放を切り替えるための第1切替スイッチS6が設けられている。 Further, the output terminal p2 of the charge pump 31 is connected to the pixel electrode q1 and further connected to the short-circuit line J1. Further, as in the first embodiment described above, the short-circuit line J1 is provided with a first changeover switch S6 for switching between short-circuiting and opening with the pixel electrodes of the adjacent pixel circuit 21.

そして、第2実施形態に係る画素回路21a’では、列データ線D1及びトランジスタQ1を経由して供給される制御電圧をソースフォロワQ4’で増幅した後、チャージポンプ31、及びトランジスタQ2に供給する。また、前述した第1実施形態と同様に、階調1、2の駆動電圧を出力する場合には制御電圧をチャージポンプ31で増幅せず、階調3、4、5の駆動電圧を出力する場合には制御電圧をチャージポンプ31で増幅する。 Then, in the pixel circuit 21a'according to the second embodiment, the control voltage supplied via the column data line D1 and the transistor Q1 is amplified by the source follower Q4'and then supplied to the charge pump 31 and the transistor Q2. .. Further, as in the first embodiment described above, when the drive voltage of the gradations 1 and 2 is output, the control voltage is not amplified by the charge pump 31 and the drive voltage of the gradations 3, 4 and 5 is output. In this case, the control voltage is amplified by the charge pump 31.

更に、第2実施形態に係る画素回路21a’は、図4に示した第2切替スイッチS5、及び該第2切替スイッチS5に制御信号を出力する制御線K1-4を備えていない。その代わりに、トランジスタQ2、及びチャージポンプ31に設けられている各スイッチS1〜S4のオン、オフを制御して、チャージポンプ31の入力端子p1と出力端子p2(画素電極q1)との間を遮断する制御を行う。 Further, the pixel circuit 21a'according to the second embodiment does not include the second changeover switch S5 shown in FIG. 4 and the control line K1-4 that outputs a control signal to the second changeover switch S5. Instead, the transistor Q2 and the switches S1 to S4 provided on the charge pump 31 are controlled on and off to move between the input terminal p1 and the output terminal p2 (pixel electrode q1) of the charge pump 31. Control to shut off.

以下、図11A、図11Bを参照して詳細に説明する。図11Aは、チャージポンプ31を作動させないときの、画素回路21に設けられるトランジスタQ2、スイッチS1〜S4、及び第1切替スイッチS6の作動を示すタイミングチャートである。 Hereinafter, a detailed description will be given with reference to FIGS. 11A and 11B. FIG. 11A is a timing chart showing the operation of the transistors Q2, the switches S1 to S4, and the first changeover switch S6 provided in the pixel circuit 21 when the charge pump 31 is not operated.

画素回路21a’を上述した階調1、階調2に設定する場合には、チャージポンプ31を作動させない。この場合には、図11A(a)の時刻t0〜t1に示すように、スイッチ制御部25は、駆動線L1にHレベルの信号を出力して、トランジスタQ2をオンとする。 When the pixel circuit 21a'is set to the above-mentioned gradation 1 and gradation 2, the charge pump 31 is not operated. In this case, as shown in time t0 to t1 of FIG. 11A, the switch control unit 25 outputs an H level signal to the drive line L1 to turn on the transistor Q2.

更に、図11A(b)、(c)に示すように、各スイッチS1〜S4が全てオフとなるように制御する。その結果、図10示したトランジスタQ2がオンとなり、チャージポンプ31の入力端子p1と出力端子p2が短絡される。従って、列データ線D1より供給される制御電圧は、ソースフォロワQ4’で増幅された後、チャージポンプ31で増幅されることなく、画素電極q1に供給される。 Further, as shown in FIGS. 11A (b) and 11 (c), all the switches S1 to S4 are controlled to be turned off. As a result, the transistor Q2 shown in FIG. 10 is turned on, and the input terminal p1 and the output terminal p2 of the charge pump 31 are short-circuited. Therefore, the control voltage supplied from the column data line D1 is amplified by the source follower Q4'and then supplied to the pixel electrode q1 without being amplified by the charge pump 31.

その後、時刻t1において、トランジスタQ2をオフ(開放)とし、時刻t2において、第1切替スイッチS6をオン(短絡)とする。つまり、チャージポンプ31の入力端子p1と出力端子p2が遮断された状態で、画素電極q1と、画素回路21a’に隣接する画素回路(屈折率が同一に制御される画素回路)の画素電極が短絡されることになる。このため、前述した第1実施形態と同様に、隣接する画素回路の画素電極の電位が同一となるように制御される。そして、図8Bの符号z1、z2に示したように、所望の駆動電圧を液晶42に供給することができる。 After that, at time t1, the transistor Q2 is turned off (open), and at time t2, the first changeover switch S6 is turned on (short-circuited). That is, in a state where the input terminal p1 and the output terminal p2 of the charge pump 31 are cut off, the pixel electrode q1 and the pixel electrode of the pixel circuit (pixel circuit in which the refractive index is controlled to be the same) adjacent to the pixel circuit 21a'are It will be short-circuited. Therefore, as in the first embodiment described above, the potentials of the pixel electrodes of the adjacent pixel circuits are controlled to be the same. Then, as shown by reference numerals z1 and z2 in FIG. 8B, a desired drive voltage can be supplied to the liquid crystal 42.

このように、画素回路21a’に設けられるソースフォロワQ4’のゲート〜ソース間のしきい値電圧Vthにばらつきが生じる場合であっても、入力端子p1と出力端子p2を遮断した状態で、第1切替スイッチS6をオンとして、隣接する画素回路21の画素電極に接続する。従って、互いに隣接する画素電極に供給される電圧のばらつきを低減することができる。その後、時刻t3において、第1切替スイッチS6をオフとする。なお、図11Aに示す時刻t2を時刻t1よりも若干遅くすることにより、短絡を防止している。 In this way, even when the threshold voltage Vth between the gate and the source of the source follower Q4'provided in the pixel circuit 21a'variably varies, the input terminal p1 and the output terminal p2 are cut off. 1 The changeover switch S6 is turned on and connected to the pixel electrode of the adjacent pixel circuit 21. Therefore, it is possible to reduce the variation in the voltage supplied to the pixel electrodes adjacent to each other. After that, at time t3, the first changeover switch S6 is turned off. A short circuit is prevented by setting the time t2 shown in FIG. 11A to be slightly later than the time t1.

一方、画素回路21a’を階調3、4、5に設定する場合には、列データ線D1より供給される制御電圧をチャージポンプ31により2倍に増幅する。 On the other hand, when the pixel circuit 21a'is set to gradations 3, 4, and 5, the control voltage supplied from the column data line D1 is doubled by the charge pump 31.

具体的に、図11Bに示す時刻t10においてスイッチ制御部25は、駆動線L1に供給する信号をLレベルとする。その結果、図11B(a)に示すように、トランジスタQ2がオフとなる。更に、図11B(b)の時刻t10において、スイッチ制御部25は、スイッチS1、S4をオンとし、且つ、スイッチS2、S3をオフとする。 Specifically, at the time t10 shown in FIG. 11B, the switch control unit 25 sets the signal supplied to the drive line L1 to the L level. As a result, as shown in FIG. 11B (a), the transistor Q2 is turned off. Further, at the time t10 in FIG. 11B (b), the switch control unit 25 turns on the switches S1 and S4 and turns off the switches S2 and S3.

その結果、キャパシタC1に制御電圧が蓄積される。そして、時刻t11において、スイッチS1、S4をオフとし、更に、図11B(c)に示すように、時刻t12において、スイッチS2、S3をオンとする。その結果、出力キャパシタC2には、制御電圧の2倍となる電圧が蓄積され、出力端子p2に供給され、ひいては、画素電極q1に供給される。 As a result, the control voltage is accumulated in the capacitor C1. Then, at time t11, the switches S1 and S4 are turned off, and further, as shown in FIG. 11B (c), at time t12, the switches S2 and S3 are turned on. As a result, a voltage that is twice the control voltage is accumulated in the output capacitor C2 and supplied to the output terminal p2, which in turn is supplied to the pixel electrode q1.

その後、時刻t13において、スイッチS2、S3をオフとする。即ち、トランジスタQ2、及び各スイッチS1〜S4が全てオフとなるので、入力端子p1と出力端子p2が遮断される。更に、図11(d)の時刻t15において、第1切替スイッチS6をオン(短絡)とする。つまり、入力端子p1と出力端子p2が遮断された状態で、画素電極q1と、画素回路21a’に隣接する画素回路(屈折率が同一に制御される画素回路)の画素電極が短絡されることになる。このため、隣接する画素回路の画素電極の電位が同一となるように制御される。 After that, at time t13, the switches S2 and S3 are turned off. That is, since the transistor Q2 and the switches S1 to S4 are all turned off, the input terminal p1 and the output terminal p2 are cut off. Further, at the time t15 in FIG. 11D, the first changeover switch S6 is turned on (short-circuited). That is, in a state where the input terminal p1 and the output terminal p2 are cut off, the pixel electrode q1 and the pixel electrode of the pixel circuit (pixel circuit in which the refractive index is controlled to be the same) adjacent to the pixel circuit 21a'are short-circuited. become. Therefore, the potentials of the pixel electrodes of the adjacent pixel circuits are controlled to be the same.

従って、各画素回路21に設けられるソースフォロワQ4’のゲート〜ソース間のしきい値電圧Vthにばらつきが生じる場合であっても、入力端子p1と出力端子p2を遮断した状態で、隣接する画素回路21の画素電極に接続するので、互いに隣接する画素電極に供給される電圧のばらつきを低減できる。その後、時刻t16において、第1切替スイッチS6をオフとする。そして、図8Bの符号z3〜z5に示したように、所望の駆動電圧を液晶42に供給することができる。 Therefore, even if the threshold voltage Vth between the gate and the source of the source follower Q4'provided in each pixel circuit 21 varies, adjacent pixels are in a state where the input terminal p1 and the output terminal p2 are cut off. Since it is connected to the pixel electrodes of the circuit 21, it is possible to reduce the variation in the voltage supplied to the pixel electrodes adjacent to each other. After that, at time t16, the first changeover switch S6 is turned off. Then, as shown by the reference numerals z3 to z5 in FIG. 8B, a desired drive voltage can be supplied to the liquid crystal 42.

このようにして、第2実施形態に係る位相変調装置においても前述した第1実施形態と同様に、列データ線より画素回路21に供給される制御電圧の最大が最大電圧(VLC)である場合に、その2倍である電圧(2*VLC)の範囲で、液晶42を駆動するための駆動電圧を設定することが可能となる。従って、液晶42の屈折率の大小をより広い範囲で変化させることができ、液晶層12の厚みの増加を抑制するとともに、位相変調の精度を向上させることができる。 In this way, also in the phase modulation apparatus according to the second embodiment, when the maximum control voltage supplied to the pixel circuit 21 from the column data line is the maximum voltage (VLC) as in the first embodiment described above. In addition, it is possible to set the drive voltage for driving the liquid crystal 42 in the range of the voltage (2 * VLC) which is twice that. Therefore, the magnitude of the refractive index of the liquid crystal 42 can be changed in a wider range, the increase in the thickness of the liquid crystal layer 12 can be suppressed, and the accuracy of phase modulation can be improved.

また、ソースフォロワQ4のウェル領域とソースが接続され、ウェル電位とソース電位が同電位とされているので、図5B(b)に示したように、ソースフォロワQ4のゲートに供給される電圧に対して、ほぼリニアに対応して変化する出力電圧を得ることができる。従って、ソースフォロワQ4を用いた場合であっても、液晶42に安定した電圧を供給することができ、ひいては液晶42の屈折率を安定的に設定することが可能となる。 Further, since the well region of the source follower Q4 and the source are connected and the well potential and the source potential are the same potential, as shown in FIG. 5B (b), the voltage supplied to the gate of the source follower Q4 is adjusted. On the other hand, it is possible to obtain an output voltage that changes almost linearly. Therefore, even when the source follower Q4 is used, a stable voltage can be supplied to the liquid crystal 42, and the refractive index of the liquid crystal 42 can be set stably.

更に、画素回路21に供給する制御電圧の最大電圧VLCを高めることなく広い電圧の範囲で階調を設定できるので、制御回路22を構成する各部品の耐圧を高める必要がない。加えて、前述した第1実施形態と対比して、ソースフォロワQ4’をチャージポンプ31の前段に設けているので、ソースフォロワQ4’、負荷トランジスタQ5、及びキャパシタCdを低耐圧の部品で構成することができる。このため、回路構成を簡素化し、且つ小型化、軽量化を図ることが可能となる。 Further, since the gradation can be set in a wide voltage range without increasing the maximum voltage VLC of the control voltage supplied to the pixel circuit 21, it is not necessary to increase the withstand voltage of each component constituting the control circuit 22. In addition, since the source follower Q4'is provided in front of the charge pump 31 as compared with the first embodiment described above, the source follower Q4', the load transistor Q5, and the capacitor Cd are composed of low withstand voltage components. be able to. Therefore, it is possible to simplify the circuit configuration, and to reduce the size and weight.

更に、トランジスタQ2及びスイッチS1〜S4のオン、オフを制御することにより、入力端子p1と出力端子p2の短絡、開放を切り替えているので、第1実施形態で示した図4の第2切替スイッチS5、及びこの制御線K1-4を設ける必要がない。従って、回路構成をより一層簡素化することが可能となる。 Further, since the short circuit and open circuit of the input terminal p1 and the output terminal p2 are switched by controlling the on / off of the transistors Q2 and the switches S1 to S4, the second changeover switch of FIG. 4 shown in the first embodiment is switched. It is not necessary to provide S5 and the control lines K1-4. Therefore, the circuit configuration can be further simplified.

以上、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。 Although embodiments of the present invention have been described above, the statements and drawings that form part of this disclosure should not be understood to limit the invention. Various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art from this disclosure.

11 反射基板
12 液晶層
13 対向基板
14 シール材
20 反射画素
21、21a、21a’ 画素回路
22 制御回路
23 水平走査回路
24 垂直走査回路
25 スイッチ制御部(チャージポンプ制御部)
26 シフトレジスタ回路
27 スイッチ回路
31 チャージポンプ
42 液晶
101 位相変調装置
q1 画素電極
q2 共通電極
p1 入力端子
p2 出力端子
L1〜Ln 駆動線
D1〜Dm 列データ線
G1〜Gn 行走査線
K1〜Kn 制御線
K1-1、K1-2、K1-3、K1-4 制御線
J1〜Jn 短絡線
S5 第2切替スイッチ
S6 第1切替スイッチ
Q4、Q4’ ソースフォロワ
11 Reflective board 12 Liquid crystal layer 13 Opposing board 14 Sealing material 20 Reflective pixels 21, 21a, 21a'Pixel circuit 22 Control circuit 23 Horizontal scanning circuit 24 Vertical scanning circuit 25 Switch control unit (charge pump control unit)
26 Shift register circuit 27 Switch circuit 31 Charge pump 42 Liquid crystal 101 Phase modulator q1 Pixel electrode q2 Common electrode p1 Input terminal p2 Output terminal L1 to Ln Drive line D1 to Dm Column data line G1 to Gn line Scan line K1 to Kn Control line K1-1, K1-2, K1-3, K1-4 Control line J1 to Jn Short circuit line S5 2nd changeover switch S6 1st changeover switch Q4, Q4'Source follower

Claims (10)

入射光を所望の角度に反射させる位相変調装置であって、
互いに直交する複数の列データ線と複数の行走査線とがそれぞれ交差する位置に設けられた複数の画素回路、及び複数の反射画素と、
前記反射画素に対応して設けられ、前記画素回路より供給される駆動電圧により入射光に対する屈折率が変化する液晶と、
前記画素回路を制御する制御回路と、を備え、
前記列データ線は、前記画素回路に所定の最大電圧までの範囲で変化する制御電圧を出力し、
前記画素回路は、
前記制御電圧を増幅するチャージポンプと、前記制御電圧または前記チャージポンプで増幅された制御電圧を増幅するソースフォロワと、を備え、
更に、前記制御回路は、
前記液晶に供給する前記駆動電圧が前記最大電圧以下の場合には、前記制御電圧を出力電圧とし、前記液晶に供給する駆動電圧が前記最大電圧を超える場合には、前記チャージポンプで増幅された電圧を出力電圧として、前記液晶に供給する制御を行うチャージポンプ制御部を有し、
前記ソースフォロワのウェルとソースが接続され、ウェル電位とソース電位が同電位とされていること
を特徴とする位相変調装置。
A phase modulator that reflects incident light at a desired angle.
A plurality of pixel circuits provided at positions where a plurality of column data lines and a plurality of row scanning lines orthogonal to each other intersect each other, and a plurality of reflection pixels.
A liquid crystal provided corresponding to the reflected pixel and whose refractive index with respect to incident light changes depending on a driving voltage supplied from the pixel circuit.
A control circuit for controlling the pixel circuit is provided.
The column data line outputs a control voltage that changes in a range up to a predetermined maximum voltage to the pixel circuit.
The pixel circuit
A charge pump that amplifies the control voltage and a source follower that amplifies the control voltage or the control voltage amplified by the charge pump are provided.
Further, the control circuit
When the drive voltage supplied to the liquid crystal is equal to or less than the maximum voltage, the control voltage is used as the output voltage, and when the drive voltage supplied to the liquid crystal exceeds the maximum voltage, the voltage is amplified by the charge pump. It has a charge pump control unit that controls the supply of voltage to the liquid crystal as an output voltage.
A phase modulation device characterized in that a well and a source of the source follower are connected and the well potential and the source potential are the same potential.
入射光を所望の角度に反射させる位相変調装置であって、
互いに直交する複数の列データ線と複数の行走査線とがそれぞれ交差する位置に設けられた複数の画素回路、及び複数の反射画素と、
前記反射画素に対応して設けられ、前記画素回路より供給される駆動電圧により入射光に対する屈折率が変化する液晶と、
前記画素回路を制御する制御回路と、を備え、
前記列データ線は、前記画素回路に所定の最大電圧までの範囲で変化する制御電圧を出力し、
前記画素回路は、
前記列データ線より出力される制御電圧を増幅するソースフォロワと、前記ソースフォロワの出力電圧を増幅するチャージポンプと、を備え、
更に、前記制御回路は、
前記液晶に供給する前記駆動電圧が前記最大電圧以下の場合には、前記ソースフォロワの出力を出力電圧とし、前記液晶に供給する駆動電圧が前記最大電圧を超える場合には、前記チャージポンプで増幅された電圧を出力電圧として、前記液晶に供給する制御を行うチャージポンプ制御部を有し、
前記ソースフォロワのウェルとソースが接続され、ウェル電位とソース電位が同電位とされていること
を特徴とする位相変調装置。
A phase modulator that reflects incident light at a desired angle.
A plurality of pixel circuits provided at positions where a plurality of column data lines and a plurality of row scanning lines orthogonal to each other intersect each other, and a plurality of reflection pixels.
A liquid crystal provided corresponding to the reflected pixel and whose refractive index with respect to incident light changes depending on a driving voltage supplied from the pixel circuit.
A control circuit for controlling the pixel circuit is provided.
The column data line outputs a control voltage that changes in a range up to a predetermined maximum voltage to the pixel circuit.
The pixel circuit
A source follower that amplifies the control voltage output from the column data line and a charge pump that amplifies the output voltage of the source follower are provided.
Further, the control circuit
When the drive voltage supplied to the liquid crystal is equal to or lower than the maximum voltage, the output of the source follower is used as the output voltage, and when the drive voltage supplied to the liquid crystal exceeds the maximum voltage, the charge pump amplifies the output. It has a charge pump control unit that controls the supply of the voltage to the liquid crystal as an output voltage.
A phase modulation device characterized in that a well and a source of the source follower are connected and the well potential and the source potential are the same potential.
前記画素回路は、更に、
当該画素回路における前記出力電圧を供給する供給点と、この画素回路に隣接する他の画素回路における前記出力電圧を供給する供給点と、の短絡、開放を切り替える第1切替スイッチを有し、
前記制御回路は、更に、
当該画素回路の出力電圧を前記液晶に供給しているときには、前記第1切替スイッチを開放し、当該画素回路の出力電圧を前記液晶に供給していないときの少なくとも一部の時間に前記第1切替スイッチを短絡するように制御する切替スイッチ制御部を備えたこと
を特徴とする請求項1または2に記載の位相変調装置。
The pixel circuit further
It has a first changeover switch for switching between short-circuiting and opening of a supply point for supplying the output voltage in the pixel circuit and a supply point for supplying the output voltage in another pixel circuit adjacent to the pixel circuit.
The control circuit further
When the output voltage of the pixel circuit is supplied to the liquid crystal, the first changeover switch is opened, and the first changeover switch is opened during at least a part of the time when the output voltage of the pixel circuit is not supplied to the liquid crystal. The phase modulation apparatus according to claim 1 or 2, further comprising a changeover switch control unit that controls the changeover switch so as to short-circuit the changeover switch.
前記画素回路は、更に、
当該画素回路における前記出力電圧を供給する供給点と、この画素回路に隣接する他の画素回路における前記出力電圧を供給する供給点と、の短絡、開放を切り替える第1切替スイッチと、
前記ソースフォロワと前記供給点との間の短絡、開放を切り替える第2切替スイッチと、を備え、
前記制御回路は、更に、
当該画素回路の出力電圧を前記液晶に供給しているときには、前記第1切替スイッチを開放し、当該画素回路の出力電圧を前記液晶に供給していないときの少なくとも一部の時間に前記第1切替スイッチを短絡するように制御する切替スイッチ制御部を備えたこと
を特徴とする請求項1に記載の位相変調装置。
The pixel circuit further
A first changeover switch that switches between short-circuiting and opening of a supply point that supplies the output voltage in the pixel circuit and a supply point that supplies the output voltage in another pixel circuit adjacent to the pixel circuit.
A second changeover switch for switching between short-circuiting and opening between the source follower and the supply point is provided.
The control circuit further
When the output voltage of the pixel circuit is supplied to the liquid crystal, the first changeover switch is opened, and the first changeover switch is opened during at least a part of the time when the output voltage of the pixel circuit is not supplied to the liquid crystal. The phase modulation apparatus according to claim 1, further comprising a changeover switch control unit that controls the changeover switch so as to short-circuit the changeover switch.
前記互いに直交する方向のうちの、一方の方向に向けて前記液晶の屈折率が変化するように設定し、他方の方向に、前記チャージポンプのオン、オフを切り替えるための駆動線を配置したこと
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の位相変調装置。
The refractive index of the liquid crystal is set to change in one of the directions orthogonal to each other, and a drive line for switching on / off of the charge pump is arranged in the other direction. The phase modulator according to any one of claims 1 to 4.
前記画素回路は、前記チャージポンプに前記制御電圧が供給される入力端子と、前記チャージポンプから液晶に電圧を出力する出力端子と、を短絡する短絡スイッチを備え、
前記チャージポンプ制御部は、前記液晶に出力する駆動電圧が前記最大電圧以下の場合には前記短絡スイッチを短絡し、前記液晶に出力する駆動電圧が前記最大電圧を超える場合には前記短絡スイッチを開放すること
を特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の位相変調装置。
The pixel circuit includes a short-circuit switch that short-circuits an input terminal for supplying the control voltage to the charge pump and an output terminal for outputting a voltage from the charge pump to the liquid crystal.
The charge pump control unit short-circuits the short-circuit switch when the drive voltage output to the liquid crystal is equal to or lower than the maximum voltage, and short-circuits the short-circuit switch when the drive voltage output to the liquid crystal exceeds the maximum voltage. The phase modulator according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is open.
前記画素回路は、前記液晶に供給する電圧を蓄積する出力キャパシタを備えており、
前記チャージポンプは、
電荷を蓄積する第1キャパシタと、
前記第1キャパシタの一端と、前記制御電圧が供給される入力端子との間に設けられた第1スイッチと、
前記第1キャパシタの他端と、前記入力端子との間に設けられた第2スイッチと、
前記第1キャパシタの前記一端と、出力キャパシタの一端との間に設けられた第3スイッチと、
前記第1キャパシタの前記他端と、前記出力キャパシタの他端との間に設けられた第4スイッチと、
を備えたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の位相変調装置。
The pixel circuit includes an output capacitor that stores a voltage supplied to the liquid crystal.
The charge pump
The first capacitor that stores electric charge and
A first switch provided between one end of the first capacitor and an input terminal to which the control voltage is supplied, and
A second switch provided between the other end of the first capacitor and the input terminal,
A third switch provided between the one end of the first capacitor and one end of the output capacitor,
A fourth switch provided between the other end of the first capacitor and the other end of the output capacitor,
The phase modulation apparatus according to any one of claims 1 to 6, further comprising.
前記液晶に供給する駆動電圧の最大電圧を、前記最大電圧の2倍に設定すること
を特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の位相変調装置。
The phase modulation apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the maximum voltage of the drive voltage supplied to the liquid crystal is set to twice the maximum voltage.
入射光を所望の角度に反射させる位相変調方法であって、
互いに直交する複数の列データ線と複数の行走査線とがそれぞれ交差する位置に設けられた複数の画素回路に、所定の最大電圧までの範囲で変化する制御電圧を出力するステップと、
前記各画素回路に対応して設けられ、入力する駆動電圧に応じて入射光に対する屈折率が変化する液晶に供給する駆動電圧が、前記最大電圧以下の場合には、前記制御電圧をチャージポンプにて増幅しない電圧を、ソースフォロワで増幅して供給点に出力するステップと、
前記液晶に供給する駆動電圧が、前記最大電圧を超える場合には、前記制御電圧をチャージポンプにて増幅した電圧を、前記ソースフォロワで増幅して前記供給点に出力するステップと、を備え、
前記ソースフォロワのウェルとソースが接続され、ウェル電位とソース電位が同電位とされていることを特徴とする位相変調方法。
A phase modulation method that reflects incident light at a desired angle.
A step of outputting a control voltage that changes in a range up to a predetermined maximum voltage to a plurality of pixel circuits provided at positions where a plurality of column data lines orthogonal to each other and a plurality of row scanning lines intersect each other.
When the drive voltage supplied to the liquid crystal, which is provided corresponding to each pixel circuit and whose refractive index with respect to the incident light changes according to the input drive voltage, is equal to or less than the maximum voltage, the control voltage is applied to the charge pump. The step of amplifying the voltage that is not amplified by the source follower and outputting it to the supply point,
When the drive voltage supplied to the liquid crystal exceeds the maximum voltage, the step of amplifying the control voltage by the charge pump and amplifying the voltage by the source follower and outputting it to the supply point is provided.
A phase modulation method characterized in that a well and a source of the source follower are connected and the well potential and the source potential are the same potential.
入射光を所望の角度に反射させる位相変調方法であって、
互いに直交する複数の列データ線と複数の行走査線とがそれぞれ交差する位置に設けられた複数の画素回路に、所定の最大電圧までの範囲で変化する制御電圧を出力するステップと、
前記制御電圧をソースフォロワにて増幅するステップと、
前記各画素回路に対応して設けられ、入力する駆動電圧に応じて入射光に対する屈折率が変化する液晶に供給する駆動電圧が、前記最大電圧以下の場合には、前記ソースフォロワの出力電圧をチャージポンプにて増幅せずに供給点に出力するステップと、
前記液晶に供給する駆動電圧が、前記最大電圧を超える場合には、前記ソースフォロワの出力電圧を前記チャージポンプにて増幅して前記供給点に出力するステップと、を備え、
前記ソースフォロワのウェルとソースが接続され、ウェル電位とソース電位が同電位とされていることを特徴とする位相変調方法。
A phase modulation method that reflects incident light at a desired angle.
A step of outputting a control voltage that changes in a range up to a predetermined maximum voltage to a plurality of pixel circuits provided at positions where a plurality of column data lines orthogonal to each other and a plurality of row scanning lines intersect each other.
The step of amplifying the control voltage by the source follower and
When the drive voltage supplied to the liquid crystal, which is provided corresponding to each pixel circuit and whose refractive index with respect to the incident light changes according to the input drive voltage, is equal to or less than the maximum voltage, the output voltage of the source follower is used. The step of outputting to the supply point without amplifying with the charge pump,
When the drive voltage supplied to the liquid crystal exceeds the maximum voltage, the step of amplifying the output voltage of the source follower by the charge pump and outputting it to the supply point is provided.
A phase modulation method characterized in that a well and a source of the source follower are connected and the well potential and the source potential are the same potential.
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