JP3289641B2 - 映像表示装置およびその駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投写型ディスプレ
イに用いられる空間光変調素子や液晶ディスプレイなど
の映像表示装置と、その駆動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、光変調層として液晶を用いた映像
表示装置としては、ＴＦＴ液晶パネルや単純マトリクス
型の液晶パネル、あるいは光書き込み型の空間光変調素
子を用いた投写型のディスプレイなどがある。このうち
で光書き込み型の空間光変調素子は、ＴＦＴ液晶パネル
やＣＲＴなどに代わる大画面投写型ディスプレイ装置の
中核として注目されている。

【０００３】空間光変調素子は、２次元的な画像パター
ンの光増幅を行う素子であり、光導電層と光変調層とを
主な構成要素としている。光導電層の側から低輝度な画
像情報を入射させるとその強度パターンに応じて光導電
層の電気的特性が変調され、さらにこれによって光変調
層の光学的特性が変調される。そして、光変調層の側か
ら高輝度の読み出し光を入射することにより増幅された
画像情報を出力することができる。

【０００４】光導電層としては、ＣｄＳ、結晶Ｓｉ、ア
モルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ：Ｈ）等が用いられるが、と
りわけａ−Ｓｉ：Ｈは書き込み光に対する感度の高さ、
暗伝導度の低さ、膜形成の自由度の大きさなどの点で優
れた特性を持っているため、広く用いられている。

【０００５】光変調層としては、電気光学結晶または液
晶などが用いられるが、中でも表面安定化強誘電性液晶
（ＳＳＦＬＣ；以下、単に強誘電性液晶と呼ぶ）は従来
のツイステッド・ネマティック（ＴＮ）型の液晶に比べ
て高速応答が得られる（１００μｓｅｃ程度）という特
徴があり、非常に注目されている。

【０００６】ａ−Ｓｉ：Ｈと強誘電性液晶を用いた空間
光変調素子の代表的なものは、例えば特開昭６３−１０
９４２２号公報の第３図に報告されている。この素子の
駆動電圧波形としては、強誘電性液晶のチャージアップ
を避けるため、電圧の１周期にわたる時間平均値（即ち
直流成分）が０になるものを用いるのが普通である。

【０００７】さてこのような素子において、光導電層と
してｐｉｎのフォトダイオード構成にしたものもある。
これは、例えば特開昭６４−１８１３０号公報の第１図
のようなものである。この構成にすると、整流性をもた
ないａ−Ｓｉ：Ｈを用いた場合に比べて高コントラスト
が得られしかも消去光が不要になるなどの利点が得られ
る。

【０００８】この場合の空間光変調素子の駆動としては
例えば、Ｙ．タナカ他「ジャパニーズ・ジャーナル・オ
ヴ・アプライド・フィズィクス」第３３巻（１９９４
年）第３４６９頁から第３４７７頁（Ｙ．Ｔａｎａｋａ
ｅｔ．ａｌ： Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．
３３（１９９４）３４６９−３４７７）にあるように、
正の消去パルスと負の書き込み期間とからなる電圧波形
を用いている。

【０００９】このような駆動を用いることにより、高コ
ントラストでしかも中間調表示が容易に制御できるとい
う利点がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な整流性をもつａ−Ｓｉ：Ｈを用いた構成の場合、ａ−
Ｓｉ：Ｈの電流−電圧特性に非対称性がある以上、どの
ような電圧波形で駆動しても強誘電性液晶に実質的にか
かる電圧の直流成分を０にすることは不可能である。

【００１１】従って、この構成では強誘電性液晶のチャ
ージアップによる入出力光強度特性（ガンマ特性）の経
時シフト、あるいはこれに基づく映像の残像（焼き付
き）を避けることができない。

【００１２】本発明はこのような問題を解決するもので
あり、投写型ディスプレイに用いられる空間光変調素子
や液晶ディスプレイなどの映像表示装置において、経時
的に安定なガンマ特性を得ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達するために
本発明の映像表示装置は、光変調層と、前記光変調層を
挟み込む表示制御手段を少なくとも備え、前記表示制御
手段は前記光変調層の面内各部分に対応する電圧波形を
映像入力信号に従って発生して前記光変調層に印加し、
前記光変調層は印加された前記電圧波形に応じて複数の
階調状態を示す映像表示装置において、前記光変調層は
動作中常に概略飽和チャージアップ状態であることを特
徴とする。

【００１４】また、表示制御手段は、電圧波形の１表示
周期にわたる平均値が全ての階調状態について同符号も
しくは零となる前記電圧波形を発生するものであること
が望ましい。

【００１５】また、表示制御手段は、第一の透明電極、
第二の透明電極、光導電層、および駆動電源を少なくと
も備え、前記第一の透明電極と前記第二の透明電極は前
記駆動電源を介して電気的に接続され、前記光導電層は
前記第一の透明電極に電気的に接し、光変調層は前記第
二の透明電極と前記光導電層の間に挟まれていて、映像
入力信号は映像提示部から前記光導電層に入力される２
次元的な光信号であることが望ましい。

【００１６】ここで、光変調層は液晶を含むことが望ま
しい。また、光変調層は強誘電性液晶を含むことが望ま
しい。あるいは、光変調層はホメオトロピック液晶を含
むことが望ましい。また、光導電層は整流性をもつこと
が望ましい。

【００１７】また、電圧波形の１周期にわたる平均値と
同符号の電圧を非動作時に第一の透明電極と第二の透明
電極の間に印加する電源を備えていることが望ましい。

【００１８】また、表示制御手段はアクティブマトリク
ス型電極構造を有し、映像入力信号は電気的信号であっ
てもよい。

【００１９】あるいは、表示制御手段は単純マトリクス
型電極構造を有し、映像入力信号は電気的信号であって
もよい。

【００２０】また、上記課題を解決するための本発明の
映像表示装置の駆動方法は、液晶を含む光変調層と、前
記光変調層を挟み込む表示制御手段を少なくとも備え、
前記表示制御手段は、第一の透明電極、第二の透明電
極、整流性をもつ光導電層、および駆動電源を少なくと
も有し、前記第一の透明電極と前記第二の透明電極は前
記駆動電源を介して電気的に接続され、前記光導電層は
前記第一の透明電極に電気的に接し、前記光変調層は前
記第二の透明電極と前記光導電層の間に挟まれていて、
前記映像入力信号は映像提示部から前記光導電層に入力
される２次元的な光信号である前記映像表示装置の駆動
方法であって、前記表示制御手段は、前記光変調層の面
内各部分に対応する電圧波形を映像入力信号に従って発
生して前記光変調層に印加し、前記光変調層は、印加さ
れた前記電圧波形に応じて複数の階調状態を示すととも
に、前記光変調層は動作中、常に概略飽和チャージアッ
プ状態であり、前記電圧波形の１表示周期にわたる平均
値は全ての前記階調状態について同符号もしくは零であ
ることを特徴とする。

【００２１】ここで、駆動電源の発生する駆動電圧の１
周期は消去パルスと書き込み期間とからなり、前記消去
パルスの電圧値は、光導電層が順方向バイアスとなる電
圧の印加方向を正として、２Ｖ以上４０Ｖ以下であり、
前記書き込み期間の電圧値は０Ｖ以上で前記消去パルス
の電圧値以下であることが望ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面を参照しながら説明する。

【００２３】（実施の形態１）光変調層の飽和チャージ
アップ状態に関する基礎的な実験を、強誘電性液晶を例
にとって行った。このときに用いた系の構成を図２に示
す。

【００２４】まず、ガラス基板２０２、２０９に透明導
電性電極２０３、２０８を形成し、さらにポリイミド配
向膜２０４、２０７を形成したものを２枚用意し、これ
らをスペーサ２０５を介して張り合わせ、ギャップ間に
強誘電性液晶２０６を注入することによりサンプルパネ
ル２０１を作製した。ここで、ギャップ幅は１μｍとし
た。また、配向膜としてはスピンコートしたポリイミド
膜をナイロン布によってラビング処理をしたものを用い
た。

【００２５】次にこのサンプルパネル２０１を反射光学
系に挿入した。この系では、ハロゲンランプ２１１から
出た光が偏光ビームスプリッタ２１２で反射してサンプ
ルパネル２０１を通過し、Ａｌ反射板２１０で反射して
再度サンプルパネル２０１、偏光ビームスプリッタ２１
２を通過してフォトディテクタ２１３で検出される。

【００２６】これにより、強誘電性液晶２０６の配向状
態の差をフォトディテクタ２１３の出力信号として読み
とることができる。さらに、サンプルパネル２０１の２
つの透明導電性電極２０３、２０８の間には切り替えス
イッチ２１７を通して直流電源２１４と三角波発生電源
２１５のいずれかが接続できるようになっている。

【００２７】切り替えスイッチ２１７を三角波発生電源
２１５の方に接続してサンプルパネル２０１を駆動し、
このときの電圧信号をＸ−Ｙプロッタ２１６のＸ入力と
し、フォトディテクタ２１３での検出信号をＹ入力とす
れば、強誘電性液晶２０６の電圧と透過率の関係（Ｖ−
Ｔ曲線）をリサージュ図形として知ることができる。

【００２８】いま、強誘電性液晶２０６に長時間直流電
圧を印加したときのＶ−Ｔ曲線の変化を見る実験を行っ
た。具体的には、直流電源２１４をサンプルパネル２０
１に接続して長時間放置し、ある時間間隔毎に切り替え
スイッチ２１７を三角波発生電源２１５（三角波の周波
数は０．１Ｈｚ、振幅は４Ｖ。１回の測定は１０ｓｅｃ
程度で行える）のほうに接続し、Ｖ−Ｔ曲線の変化を観
測した。一例として直流電源電圧を４Ｖにしたときの各
時刻におけるＶ−Ｔ曲線の様子を図３に示す。これによ
ると、時間の経過と共にＶ−Ｔ曲線が正のほうへシフト
していくことがわかる。

【００２９】次に、図３を元にして直流電圧印加時間と
Ｖ−Ｔ曲線のシフト電圧（初期状態を基準とする）の関
係を図４に示した。これによると、シフト電圧は徐々に
増加していくが、十分な時間が経過すると直流電源電圧
によらずほぼ一定の値で飽和することがわかる。この値
を飽和シフト電圧と呼ぶことにする。

【００３０】なお、印加電圧を逆極性にしても同様の結
果が得られた。また、このサンプルパネル２０１を電圧
を印加しない状態で４８時間放置しておくと、Ｖ−Ｔ曲
線は初期状態と同じ位置にまで戻った。

【００３１】以上の現象は図５のモデルを用いて以下の
ように説明できる。いま、強誘電性液晶５０２に電界を
印加すると（場合によっては光照射の作用により）、強
誘電性液晶分子が分解して正負のイオン５０１が発生す
る（図５（ａ））。これが電界によってドリフトして
（図５（ｂ））、強誘電性液晶５０２や配向膜５０３、
あるいはこれらの界面に存在するトラップ中心に固定化
される（図５（ｃ））。

【００３２】このような固定電荷は内部電界を作るの
で、外部から印加する電圧と強誘電性液晶５０２内部で
の電界との関係にずれが生じ、これがＶ−Ｔ曲線のシフ
ト電圧になると考えられる。シフト電圧がある値で飽和
するのは、トラップ中心の密度が有限であること、ある
いは、ある電荷量以上が蓄積されると強誘電性液晶５０
２または配向膜５０３の層内に耐電圧を越える電界が印
加されてそれ以上電荷が蓄積されなくなることによると
考えられる。このように電荷の蓄積が飽和してＶ−Ｔ曲
線のシフトがそれ以上起こらない状態を、飽和チャージ
アップ状態と呼ぶことにする。

【００３３】なお、光変調層の媒質によっては飽和シフ
ト電圧が必ずしも定まったものではなく印加電圧に多少
依存するものも有り得る。しかし、飽和シフト電圧の変
化量が印加電圧の変化量に比べて小さい（目安として、
〜１／２以下）ときも（以下に述べるように本発明の効
果が十分に得られるため）飽和チャージアップ状態と呼
ぶこととする。

【００３４】また、飽和シフト電圧がサンプルパネル２
０１への光の照射量や波長に依存する場合も有り得る
が、この場合も同様に飽和チャージアップ状態と呼ぶこ
とにする。

【００３５】なお、ここでは強誘電性液晶を例にとって
実験を行ったが、その他にもネマチック液晶、ホメオト
ロピック液晶、高分子分散型液晶、あるいは反強誘電性
液晶等をはじめとする各種の液晶についても同様であ
る。また、液晶以外の例えば誘電体薄膜などについても
同様である。

【００３６】また、配向膜に関しても、必ずしもポリイ
ミドである必要はなく、ＳｉＯ斜方蒸着膜やＬＢ膜、あ
るいはＡ．タキモト他「ジャーナル・オヴ・フォトポリ
マー・サイエンス・アンド・テクノロジー」第３巻（１
９９０年）第７３頁から第８１頁（Ｊ．Ｐｈｏｔｏｐｏ
ｌｙｍ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｖｏｌ．３，Ｎ
ｏ．１（１９９０）Ｐ．７３−８１）に記載されている
一連の導電性ポリイミドなどでもよい。

【００３７】（実施の形態２）次に、空間光変調素子を
用いた映像表示装置を構成した。これを図１（ａ）に示
す。空間光変調素子１０１の構造は図１（ｂ）の通りで
ある。まず、透明基板１０２（例えばガラス）上に透明
導電性電極１０３（例えばＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂ な
ど。ここではＩＴＯを用いる）を形成し、整流性を持つ
光導電層（ここではｐｉｎ構造のａ−Ｓｉ：Ｈを用い
る）１０４を構成し、その上に微小形状に分離された金
属反射膜１０６（例えばＡｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｇなどの
金属、または２種以上の金属を積層したもの。ここでは
Ｃｒ／Ａｌ積層反射膜を使用）を形成し、画素分離のた
めの溝をドライエッチングにより形成して炭素粒子含有
レジスト１０５を埋め込み、液晶を配向させるための配
向膜１０７（例えばポリイミド等の高分子薄膜）をその
上から形成してある。

【００３８】そして、もう一方の透明基板１１１（例え
ばガラス）上にも透明導電性電極１１０（例えばＩＴ
Ｏ、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂ など。ここではＩＴＯを用いる）
を形成し、その上から配向膜１０９（例えばポリイミド
等の高分子薄膜）を塗布し、最後にこれらをある間隙を
もたせて張り合わせて、間隙部分に強誘電性液晶１０８
を注入したものである。

【００３９】空間光変調素子１０１への光書き込みは、
ＣＲＴ１１３に提示される画像をレンズ１１４によって
空間光変調素子１０１の光導電層１０４へ結像すること
によって行う。また、強誘電性液晶１０８の変調パター
ンの読み出しは、メタルハライドランプ等の読み出し光
源１１５から偏光ビームスプリッタ１１６を介して空間
光変調素子１０１に照射される光によって行い、このと
きの反射光を投写レンズ１１７を通して投写することに
よりスクリーン１１８上で輝度の大きい画像が得られ
る。

【００４０】次に、空間光変調素子１０１の動作原理に
ついて述べる。空間光変調素子１０１の１画素は、電気
的には光導電層１０４と強誘電性液晶１０８との直列接
続で表される。また、空間光変調素子１０１を駆動させ
るための駆動電源１１２の駆動電圧波形１１９として
は、図１（ｃ）のように消去パルス１２２（幅Te、電圧
Ve）と書き込み期間１２３（幅Tw、電圧Vw）からなる駆
動電圧波形１１９を用いる（透明導電性電極１１０を接
地側とする）。標準的な駆動電圧波形１１９としては、
Te＋Tw＝１６．７ｍｓｅｃ、Tw／Te＝５９、Ve＝１２
Ｖ、Vw＝１Ｖのものを用いた。

【００４１】まず、空間光変調素子１０１に消去パルス
１２２が印加されたときを考える。このとき、光導電層
１０４は順方向バイアス状態となり、空間光変調素子１
０１に印加する電圧（Ve）はほぼすべて強誘電性液晶１
０８にかかるようになる。

【００４２】この電圧によって強誘電性液晶１０８は強
制的に分極反転されるが、これは前の書き込み期間１２
３において書き込まれた情報が完全にリセットされるこ
とを意味する。

【００４３】次に、消去パルス１２２印加状態から次の
書き込み期間１２３に移行する瞬間を考える。この瞬間
に光導電層１０４は逆方向バイアス状態となり、強誘電
性液晶１０８および光導電層１０４それぞれへの印加電
圧が変化する。

【００４４】いま、書き込み期間への移行直後での強誘
電性液晶１０８への印加電圧をＶf0とすると、移行前後
での画素電極への蓄積電荷量は変化しないので、 （式１） CfVe−Ca・０＝CfVw−Ca（Vw−Ｖf0） が成立つ。ここで、CfおよびCaは強誘電性液晶１０８お
よび光導電層１０４の容量である。これにより、Ｖf0
は、 （式２） Ｖf0＝（CfVe＋CaVw）／（Cf＋Ca） と表される。典型的な空間光変調素子１０１としてCf／
Ca＝１．４の場合を一例として考えると、Ｖf0＝７．４
Ｖと計算される。

【００４５】さらに、書き込み期間１２３印加時を考え
る。まず、ＣＲＴ１１３からの書き込み光がない（ＯＦ
Ｆ状態と呼ぶ）場合は光導電層１０４は光電流を発生し
ないので強誘電性液晶１０８への印加電圧は変化せず、
期間中常にＶf0のままである。

【００４６】一方、十分な書き込み光がある（ＯＮ状態
と呼ぶ）場合には光導電層１０４が光電流を発生し、金
属反射膜１０６に負の電荷が蓄積されていき、強誘電性
液晶１０８への印加電圧は小さくなっていく（光導電層
１０４への印加電圧は大きくなっていく）。そして、強
誘電性液晶１０８への印加電圧がVwにまで下がると光導
電層１０４が順方向バイアス状態にもどり、電圧はこれ
以上変化しなくなる。

【００４７】以上をまとめると、強誘電性液晶１０８へ
の印加電圧の時間的変化は図１（ｄ）のＯＦＦ状態での
強誘電性液晶への印加電圧１２０、および図１（ｅ）の
ＯＮ状態での強誘電性液晶への印加電圧１２１のように
なる。

【００４８】この図でTe／Twが十分小さいとすれば、Ｏ
ＦＦ状態またはＯＮ状態それぞれにおいて、強誘電性液
晶１０８にはほぼ直流的にＶf0（＝７．４Ｖ）あるいは
Vw（＝１Ｖ）が印加されていると見ることができる。ま
た、ＯＦＦ状態とＯＮ状態の間の中間調表示に対応する
書き込み光量の場合には、強誘電性液晶１０８への印加
電圧の１周期にわたる平均値（すなわち直流成分）はＶ
f0とVwの間の値になる。

【００４９】なお、動作原理の詳細については、Ｙ．タ
ナカ他「ジャパニーズ・ジャーナル・オヴ・アプライド
・フィズィクス」第３３巻（１９９４年）第３４６９頁
から第３４７７頁（Ｙ．Ｔａｎａｋａ ｅｔ．ａｌ：
Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ． ３３（１９９４）
３４６９−３４７７）にも記述してある。

【００５０】さて、この系において実際に空間光変調素
子１０１を長時間動作させたときのＶ−Ｔ曲線のシフト
の測定を行った。具体的には、５時間ごとにＣＲＴ１１
３の表示のＯＦＦとＯＮを繰り返して空間光変調素子１
０１を駆動し続け、適宜瞬間ごとに図２の系で強誘電性
液晶１０８のＶ−Ｔ曲線のシフト量を測定した。

【００５１】なお、Ｖ−Ｔ曲線の測定は、空間光変調素
子１０１の書き込み側から十分な書き込み光を当て（こ
うすることにより光導電層１０４が低抵抗状態になり透
明導電性電極１０３、１１０の間に印加する電圧はその
まま強誘電性液晶１０８にかかるようになる）、図２の
系のサンプルパネル２０１の位置に挿入することにより
行った。

【００５２】このときのＶ−Ｔ曲線のシフト電圧の変化
を図６に示す。これによると、駆動開始後約３時間で飽
和シフト電圧に達し、それ以後はＣＲＴ１１３のＯＮ／
ＯＦＦに関わらずほぼ一定の値を保つ。これは、駆動３
時間後に強誘電性液晶１０８が飽和チャージアップ状態
に達し、それ以後常にこの状態を保っていることを示し
ている。

【００５３】次に、この実験を元にして、図１の系によ
り以下の手順の実験を行った。 ［１］ＣＲＴ１１３をＯＦＦにして空間光変調素子１０
１を３時間連続駆動する（アイドリング運転）。

【００５４】［２］ＣＲＴ１１３に静止画像パターン
（例えば白（ＯＮ）と黒（ＯＦＦ）のストライプパター
ン）を提示し、このパターンを空間光変調素子１０１に
１０時間連続で書き込み投写する。

【００５５】［３］ＣＲＴ１１３に、全面一様なある中
間レベルを提示し、投写画像を観察する。

【００５６】この実験を行った結果、［３］で画像を観
察したときに、［２］でのパターンの焼き付き（残像）
は全く観察されなかった。これは、最初の［１］の過程
で強誘電性液晶１０８が飽和チャージアップ状態に達
し、［２］の過程で白黒いずれのパターンの部分でも飽
和チャージアップ状態のままでＶ−Ｔ曲線のシフトがお
こらず、Ｖ−Ｔ曲線が全面均一に安定に保たれているこ
とを示している。

【００５７】次に、比較のために従来の駆動方法で以上
の実験を行ってみた。駆動条件としては、Te、Twはその
ままでVe＝１５Ｖ、Vw＝−２．７Ｖとした（これは、先
に挙げた文献「ジャパニーズ・ジャーナル・オヴ・アプ
ライド・フィズィクス」第３３巻（１９９４年）第３４
６９頁から第３４７７頁に記述されている駆動方法に準
じるものである。この場合、（式２）によるとＶf0＝
７．６Ｖとなる。）。

【００５８】このときのＶ−Ｔ曲線のシフトの実験結果
を図６に併せて示す。この場合は、最初のＯＦＦ書き込
み時に、一旦飽和チャージアップ状態に達しても、次の
ＯＮ書き込み時にこの状態から離れてしまい、Ｖ−Ｔ曲
線が経時的に変動することがわかる。また、この駆動条
件で静止画像パターン書き込みの実験を行った結果、
［３］の段階でわずかに残像が現れるのが観察された。

【００５９】これは、強誘電性液晶１０８への印加電圧
の１周期での平均値が階調状態に応じて正にも負にもな
り（−２．７Ｖ以上７．６Ｖ以下の値を取りうる）、全
画面で飽和チャージアップ状態を保つことができず、Ｖ
−Ｔ曲線のシフトが面内で分布をもつためであると考え
らえれる。

【００６０】いま、Ve＝１５Ｖに固定した上で、さまざ
まなVwの値に対して以上の実験を行った結果、強誘電性
液晶１０８への印加電圧の一周期にわたる平均値が全て
の階調状態に対して正または０となる場合、すなわちVw
が０Ｖ以上の場合に残像が現れず非常に良好な結果が得
られた。

【００６１】なお、Veとしては必ずしも上記のように１
５Ｖに固定する必要はないが、望ましい範囲は２Ｖ以上
４０Ｖ以下である。２Ｖより小さいと消去パルス１２２
による十分なリセット効果が得られないし、４０Ｖより
大きくなると絶縁破壊を起こす恐れがある。また、Vwの
値としては上記のように、０Ｖ以上Ve以下であることが
望ましい。

【００６２】また、例えば、Ve＝５Ｖ、Vw＝−１０Ｖと
すれば、Ｖf0＝−１．３Ｖと計算され、この場合は強誘
電性液晶１０８に印加される電圧の一周期での平均値は
−１０Ｖ以上−１．３Ｖ以下であり、常に負の値とな
る。このような場合でも残像は現れなかった。

【００６３】なお、強誘電性液晶１０８の飽和シフト電
圧が強誘電性液晶１０８への印加電圧の平均値に依存す
る（すなわち階調状態に依存する）場合でも、その飽和
シフト電圧の変動幅が｜Ｖf0−Vw｜に対して概ね１／２
程度以下であれば残像はほとんど現れず十分な効果が得
られる。

【００６４】なお、空間光変調素子１０１としては、こ
こでは金属反射膜１０６をもつものを用いたが、例えば
特開昭６４−１８１３０号公報の第１図のように誘電体
ミラーを用いた空間光変調素子についても同様のことが
いえる。ただし、この場合は強誘電性液晶と誘電体ミラ
ー（と配向膜）をひとまとめとして光変調層とみなす必
要がある。

【００６５】なお、ここでは読み出し光を照射せずに実
験を行っているが、赤、緑、青、あるいは白色の読み出
し光を照射しても全く同じことである。

【００６６】なお、ここではTe＋Tw＝１６．７ｍｓｅ
ｃ、Tw／Te＝５９としたが、TeおよびTwの値としては必
ずしもこれに限ったものではない。

【００６７】（実施の形態３）次に、強誘電性液晶１０
８の代わりにホメオトロピック液晶を用いた空間光変調
素子１０１を構成し、実施の形態２と同様の実験を行っ
た。駆動電圧波形１１９としては、強誘電性液晶１０８
の場合と同様に、消去パルス１２２（幅Te、電圧Ve）と
書き込み期間１２３（幅Tw、電圧Vw）からなる駆動電圧
波形１１９を用いた。

【００６８】いま、ホメオトロピック液晶は、例えば図
７に示すようなＶ−Ｔ曲線をもつ。ここで、Vwの値を十
分な透過率が得られる電圧値に設定し、さらに（式２）
で表されるＶf0が負の値でかつ閾値電圧−Ｖthよりも大
きい値となるようにVeを設定すれば十分なコントラスト
が得られ、かつ残像も現れないという非常に良好な結果
が得られた。

【００６９】（実施の形態４）次に、実施の形態２での
映像表示装置で、非使用時（映像の表示を行わないと
き）に常に直流電源によって一定の極性の電圧（例えば
＋４Ｖ）を空間光変調素子１０１印加しておくようにし
た。こうすると、映像の表示を開始した瞬間にすでに飽
和チャージアップ状態になり、実施の形態２の場合のよ
うに安定な映像が得られるまで最初にアイドリング運転
をする必要がなくなり非常に望ましい。

【００７０】なお、強誘電性液晶１０８の抵抗が十分高
く自己放電の時定数が非常に大きければ、一旦正の電圧
を印加してその後この直流電源をはずしても強誘電性液
晶１０８への印加電圧はそのまま一定に保たれる。これ
を利用すれば、必ずしも常に電圧を印加する必要はなく
なる。

【００７１】なお、ここでは強誘電性液晶１０８の場合
について述べたが、その他のネマチック液晶、ホメオト
ロピック液晶、高分子分散型液晶、あるいは反強誘電性
液晶等をはじめとする各種の液晶についても同様であ
る。

【００７２】（実施の形態５）さて、以上の（実施の形
態２）〜（実施の形態４）においては、光導電層をもつ
空間光変調素子において、液晶を飽和チャージアップ状
態にして用いる方法について述べてきた。しかしこの方
法は、ＴＦＴアクティブマトリックス型の液晶パネルや
単純マトリックス型の液晶パネルでも適用できる。

【００７３】特に、これらの液晶パネルでは、従来のよ
うに駆動電圧を正負対称にするという制限がなくなるた
め、駆動回路の構成がより簡単になるという効果が得ら
れる。

【００７４】

【発明の効果】以上のように、本発明の映像表示装置
は、光変調層として飽和チャージアップ状態のものを用
い、駆動の１周期にわたる光変調層への印加電圧の平均
値が全ての階調状態に対して常に同符号または０になる
ようにすることにより、経時的に安定なガンマ特性が得
られ、残像の少ない映像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の一例として空間光変調素子を用
いた映像表示装置の構成図 （ｂ）同空間光変調素子の断面構造を示す断面図 （ｃ）〜（ｅ）同空間光変調素子の駆動波形図

【図２】飽和チャージアップ状態に関する実験系の図

【図３】Ｖ−Ｔ曲線の経時的シフトを表す図

【図４】サンプルパネルにおける、Ｖ−Ｔ曲線のシフト
電圧の時間変化を表す図

【図５】（ａ）〜（ｃ）飽和チャージアップを説明する
ためのモデル図

【図６】空間光変調素子における、Ｖ−Ｔ曲線のシフト
電圧の時間変化を表す図

【図７】ホメオトロピック液晶のＶ−Ｔ曲線の一例を示
す図

【符号の説明】

１０１ 空間光変調素子 １０２ 透明基板 １０３ 透明導電性電極 １０４ 光導電層 １０５ 炭素粒子含有レジスト １０６ 金属反射膜 １０７ 配向膜 １０８ 強誘電性液晶 １０９ 配向膜 １１０ 透明導電性電極 １１１ 透明基板 １１２ 駆動電源 １１３ ＣＲＴ １１４ レンズ １１５ 読み出し光源 １１６ 偏光ビームスプリッタ １１７ 投写レンズ １１８ スクリーン １１９ 駆動電圧波形 １２０ ＯＦＦ状態での強誘電性液晶への印加電圧 １２１ ＯＮ状態での強誘電性液晶への印加電圧 １２２ 消去パルス １２３ 書き込み期間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝本 昭雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 筒井 博司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−13188（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−63895（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−109422（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−18130（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/133 575 G09G 3/36

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光変調層と、前記光変調層を挟み込む表示
   制御手段を少なくとも備え、前記表示制御手段は前記光
   変調層の面内各部分に対応する電圧波形を映像入力信号
   に従って発生して前記光変調層に印加し、前記光変調層
   は印加された前記電圧波形に応じて複数の階調状態を示
   す映像表示装置であって、 前記光変調層は動作中常に概略飽和チャージアップ状態
   であることを特徴とする映像表示装置。
2. 【請求項２】表示制御手段は、電圧波形の１表示周期に
   わたる平均値が全ての階調状態について同符号もしくは
   零となる前記電圧波形を発生するものであることを特徴
   とする請求項１記載の映像表示装置。
3. 【請求項３】表示制御手段は、第一の透明電極、第二の
   透明電極、光導電層、および駆動電源を少なくとも備
   え、前記第一の透明電極と前記第二の透明電極は前記駆
   動電源を介して電気的に接続され、前記光導電層は前記
   第一の透明電極に電気的に接し、光変調層は前記第二の
   透明電極と前記光導電層の間に挟まれていて、映像入力
   信号は映像提示部から前記光導電層に入力される２次元
   的な光信号であることを特徴とする請求項２記載の映像
   表示装置。
4. 【請求項４】光変調層は、液晶を含むまたは強誘電性液
   晶を含むまたはホメオトロピック液晶を含むことを特徴
   とする請求項１または３記載の映像表示装置。
5. 【請求項５】光導電層は、整流性をもつことを特徴とす
   る請求項３記載の映像表示装置。
6. 【請求項６】電圧波形の１周期にわたる平均値と同符号
   の電圧を非動作時に第一の透明電極と第二の透明電極の
   間に印加する電源を備えたことを特徴とする請求項３記
   載の映像表示装置。
7. 【請求項７】表示制御手段は、アクティブマトリクス型
   電極構造を有し、映像入力信号は電気的信号であること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の映像表示
   装置。
8. 【請求項８】表示制御手段は、単純マトリクス型電極構
   造を有し、映像入力信号は電気的信号であることを特徴
   とする請求項１〜３のいずれかに記載の映像表示装置。
9. 【請求項９】液晶を含む光変調層と、前記光変調層を挟
   み込む表示制御手段を少なくとも備え、前記表示制御手
   段は、第一の透明電極、第二の透明電極、整流性をもつ
   光導電層、および駆動電源を少なくとも有し、 前記第一の透明電極と前記第二の透明電極は前記駆動電
   源を介して電気的に接続され、前記光導電層は前記第一
   の透明電極に電気的に接し、前記光変調層は前記第二の
   透明電極と前記光導電層の間に挟まれていて、前記映像
   入力信号は映像提示部から前記光導電層に入力される２
   次元的な光信号である前記映像表示装置の駆動方法であ
   って、 前記表示制御手段は、前記光変調層の面内各部分に対応
   する電圧波形を映像入力信号に従って発生して前記光変
   調層に印加し、前記光変調層は、印加された前記電圧波
   形に応じて複数の階調状態を示すとともに、前記光変調
   層は動作中、常に概略飽和チャージアップ状態であり、 前記電圧波形の１表示周期にわたる平均値は全ての前記
   階調状態について同符号もしくは零であることを特徴と
   する映像表示装置の駆動方法。
10. 【請求項１０】駆動電源の発生する駆動電圧の１周期は
    消去パルスと書き込み期間とからなり、前記消去パルス
    の電圧値は、光導電層が順方向バイアスとなる電圧の印
    加方向を正として、２Ｖ以上４０Ｖ以下であり、前記書
    き込み期間の電圧値は０Ｖ以上で前記消去パルスの電圧
    値以下であることを特徴とする請求項９記載の映像表示
    装置の駆動方法。