JPH0496017A - 空間光変調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は所定の画（９，を表示する画像表示装置に用い
て好適な空間光変調装置に関する。

［従来の技術］ 映像信号を電荷として画素単位で記憶し、画像として表
示する画像表示装置が、例えば特開昭６１−１４８４３
１号公報に開示されている。第５図を参照してこの画像
表示装置の原理について説明する。

光源１より発生された光は反射鏡２で反射され、ミラー
パー３に照射される。ミラーパー３は複数の板状のミラ
ー３ａにより構成されており、各ミラー３ａの間にはス
リット３ｂが形成されている。

ミラー３ａで反射された光はシュリーレンレンズ４を介
して空間光変調装置５上に照射きれる。

空間光変調装置Ｓは、例えば第６図および第７図に示す
ように構成されている。

すなわち、基板５１の上には弾性部材５２が配置され、
弾性部材５２の基板５１側には電極５４ａと５４ｂか、
交互に配置されている。そして、弾性部材５２の基板５
１と反夕」側には、全面にわたって反射板５３が形成さ
れでいる。この反射板５３は例えば銀等により形成され
、電極としても（炭化する。この反射板５３と電極５４
ａ、５４ｂの間には、バイアス電圧発生回路５５により
所定のバイアス電圧Ｖ。が印加されている。

反射板５３と電極５４ａ、５４ｂの間にバイアス電圧Ｖ
。のみが印加されているとき、反射板５３と電極５４ａ
の間、および反射板５３と電極５４ｂの間に発生する静
電力が等しいので、第６図（および第５図の部分５ａ）
に示すように、弾性部材５２は平均的に圧縮され、反射
板５３は平面状のままである。

これに対して、第７図（および第５図の部分５ｂ）に示
すように、信号源５６ａ、５６ｂにより、電ｔＭ５４ａ
、５４ｂに逆極性でビデオ信号に対応した電圧十Ｖｓま
たは−Ｖｓがバイアス電圧Ｖ。に重畳して印加されると
、反射板５３と電極５４　ａの間、および反射板５３と
電極５４ｂの間に発生ずる静電力の大きざが相互に異な
るものとなる。これにより、弾性部材５３の弾性変形量
か局部的に変化し、反射板５３は電極５４　ａと５４ｂ
の配置に対応して正弦波状に変位する。そして、信号の
供給を中止すると、弾性部材５２の弾性力により、反射
板５３は元の平面状態に復帰する。

反射板５３が平面となっているとき、シュリーレンレン
ズ４より入射され、反射板５３で反射された光は、シュ
リーレンレンズ４を介してミラー３ａに入射される。そ
の結果、ミラー３ａで反射された光が光源１側に戻きれ
る。

これに対して、反射板５３が正弦波状に変位していると
き、反射板５３で反射された光には回折が発生し、この
回折光がシュリーレンレンズ４を介してスリット３ｂに
入射きれる。スリット３ｂを通過した光は投射レンズ６
を介してスクリーン？上に集束される。

このように、空間光変調装置５の平面をビデオ信号に対
応して画素単位で変位させることにより、スクリーン７
上にビデオ信号に対応した画像を表示することかできる
。

次に、空間光変調装置５についてざらに詳述する。

空間光変調装置５の従来の構成として、次の２つの構成
か知られ、でいる。

その第１の構成は第８図に示しである。すなわち、空間
光変調装置５の平面は複数の画素単位５０３にで構成さ
れている。各画素単位５０．ｋには、櫛波状の電＋１５
４　ａ　Ｊ　ｋと５４ｂ３ｋが水平方向（図中左右方向
）に、各波が交互に複数本（この実施例の場合３本づつ
）配置されている。電極５４ａＪｋは薄膜トランジスタ
（Ｔ　Ｐ　Ｔ）５７　ａ　、にのドレインに接続されて
いる。ＴＦＴ５７ａＪｋのソースはソースライン５９ａ
ｋを介して図示せぬソースドライバに接続きれている。

また、電極５４ｂＪｋはＴＦＴ５７ｂ、にのドレインに
接続されている。ＴＦＴ５７ｂ３にのソースはソースラ
イン５９ｂ、を介してソースドライバに接続されている
。ＴＦＴ５７ａＪｋと５７　ｂ　Ｉ、のゲートは、それ
ぞれゲートライン５８ａ、と５８ｂ、を介して図示せぬ
ゲートドライバに接続きれている。

図には１つの画素単位５０１．のみの構成を示している
が、他の画素単位も同様に構成されている。

そして、同一水平方向の各画素単位のＴＦＴ５７ａ　Ｊ
ｋ＋　　５８　ｂ　Ｊｈばゲートライン５８　ａ　ｌ＋
　　５８　ｂ　Ｊにそれぞれ共通接続され、また、同一
垂直方向の各画素単位のＴＦＴ５７ａ、、　　５８ｂＪ
ｋはソースライン５９　ａ　ｋ、　　５９　ｂ　ｋにそ
れぞれ共通接続されている。

所定のラインの画素単位５０．ｋを駆動するとき、ゲー
トドライバより駆動するラインのゲートライン５８ａ、
と５８ｂ、にゲートパルスが印加される。

これにより、そのラインのＴ　Ｆ　Ｔ　５７　ａ　Ｊ　
ｋと５７ｂ、ｋがオンする。一方、ソースドライバは駆
動するラインの映像信号を、ライン方向の画素単位５０
１にの数に対応してサンプリングした信号を、各画素単
位５０ｔｋのソースライン５９ａｋと５９ｂｋに逆極性
で供給する。これにより、電ｔｉ５４ａ、。

と５４　ｂ　Ｊ　ｋにはＴＦＴ５７ａｒｋ＆５７ｂｔｋ
を介して映像信号に対応した電圧が印加され、反射板５
３の電極５４ａｚｋと５４　ｂ　Ｊ　ｋに対応する部分
５３ａと５３ｂ（第７図）が映像信号に対応して変位す
る。

映像信号の平均レベルは通常正（または負）になる。従
−）で、例えば常に電極５４ａ＋ｋに正の映像信号を、
また電極５４ｂＪｋに負の映像信号を印加するようにす
ると、部分５３ａは例えば常に突出する（または凹む）
方向に変位し、部分５３ｂは常に凹む（または突出する
）方向に変位する。その結果、長期間の使用により弾性
部材５２の復元力が徐々に弱まってくると、遂には部分
５３ａは常に突出した（または凹んだ）ままの状態にな
り、部分５３ｂは常に凹んだ（または突出した）ままの
状態になる（すなわち、やきついた状態に塑性変形する
）。

そこで、第９図に示すように、電極５４ａｒｋＥ５４Ｌ
ｚｋに印加する映像信号の極性（電圧Ｖｓと−Ｖｓ）を
、所定の周期毎（例えば１フレーム毎）に時刻ｔ１．ｔ
２．ｔ３・・・において切換える。これにより、部分５
３ａと５３ｂの変位の方向か１フレーム毎に逆方向に反
転するので、弾性部月５゜２が一定の方向に塑性変形す
ることか抑制される。

なお、第９図においては、電極５４　ａ　ｒ＋ｆ　５４
ｂ、に間には、バイアス電圧Ｖ。を中心にして、最大３
０Ｖの電位差（最大の変位を得るための電位差）が与え
られるものとしである。

第１０図は空間変調装置５の第２の従来例を示している
。

この例の場合、第８図の例におけるＴＦＴ５７ｂｌｋが
省略きれている。その結果、ソースライン５９ｂ、も省
略されている。その他の構成は第８図における場合と同
様である。

この例の場合、一方の電４ｉ　５４　ｂ　、ｋにはバイ
アス電圧Ｖ。に重畳して一定の電圧Ｖｃ（例えばＯポル
ト）が印加される。そして、第８図にわける場合と同様
に、電Ｊｓ　５４　ａ　、にと５４　ｂ　Ｈｈに最大３
０Ｖの電位差を与えるために、第１１図に示すように、
映像信号の電圧Ｖｓの絶対値の最大値が３０Ｖに設定さ
れる。この場合も映（’ＩＪ信号の電圧Ｖｓは１フレー
ム毎にその極性が反転きれる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、第８図の従来例は、ＴＦＴ５７ａ　１に
＋　　５７　ｂ　Ｈｋが各画素単位５０５．において２
個必要となり、その結果、ソースライン５９　ａ　ｋ＋
　　５９ｂｋも２本必要になり、構成が複雑になる問題
、壱がある。

また、第１０図の従来例は、Ｔ　Ｆ　Ｔ　５７　ａ　４
　ｋは各画素単位５０．ｋにおいて１個でよいか、第８
図の例の場合に較べ、Ｔ　Ｆ　Ｔ　５７　ａ　、にの耐
圧が２倍必要になる問題点がある。

本発明はこのような状況に鑑みてなきれなもので、構成
が前車で、かっ、耐圧の低いＴＰＴを用いることができ
る装置を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の空間光変調装置は、複数の画素単位で面を構成
する空間光変調装置において、各画素単位内に交互に配
置された第１の電極および第２の電極と、第１および第
２の電極に対向して配置された第３の電極と、各画素単
位において第１の電極に接続されたスイッチング素子と
、同一水平方向のスイッチング素子の制御電権を共通に
接続する第１の接続線と、同一水平方向の各画素単位の
第２の電極を共通に接続する第２の接続線と、同一垂直
方向の各画素単位のスイッチング素子を共通に接続する
第３の接続線と、第１の接続線に接続され、スイッチン
グ素子のスイッチングを制御するスイッチング制御回路
と、第３の接続線にビデオ信号に対応する信号を、所定
の周期で交互に逆極性となるように供給するビデオ信号
供給回路と、所定の周期毎に、ビデオ信号供給回路にお
ける極性と逆極性の基準電圧を、第２の接続線に供給す
る基準電圧供給回路とを備えることを特徴とする。

［作用］ 上記構成の空間光変調装置においては、第３の接続線に
供給されるビデオ信号に対応する信号の極性が所定の周
期で交互に逆極性になるように反転されるとともに、第
２の接続線に供給される基準電圧が、所定の周期毎に、
前記第３の接続線における場合と逆極性に反転される。

従って、構成を複雑にすることなく、スイッチング素子
の耐圧を低くすることかできる。

［実施例］ 次に、本発明の空間光変調装置の一実施例について説明
する。

第１図は本発明の空間光変調装置の一実施例の構成を表
わしており、従来の場合と対応する部分には同一の符号
を付してあり、その説明は適宜省略する。

この実施例の基本的構成は、第１０図における場合と同
様である。すなわち、画素単位５０　ｓ　ｋにおいて、
櫛波状の電極５４ａｊｋ（第１の電極）と５４ｂ、ｋ（
第２の電極）が水平方向（図中左右方向）に交互に配置
されている。電極５４　ａ　Ｊ　ｋはＴＦＴ５７ａＪｂ
、（スイッチング素子）のドレインに接続されている。

Ｔ　Ｆ　Ｔ　５７　ａ　Ｊ＊のソースはソースライン５
９ａｋ（第３の接続線）を介して後述するソースドライ
バに接続されている。また、電極５４　ｂ　Ｊ　＊はゲ
ートライン５８ｂ、に接続されている。ＴＦＴ５７　ａ
　Ｉｋのゲートはゲートライン５８ａ、に接続されてい
る。ゲートライン５８ａＪ（第１の接続線）と５８ｂ、
（第２の接続線）は後述するゲートトライバに接続され
ている。

図には１つの画素単位５０．、のみの構成を示している
が、他の画素単位も同様に構成されている。

そして、同一水平方向の各画素単位５０ＪｋのＴＦＴ５
７ａ＋にはゲートライン５８ａＪにそれぞれ共通接続さ
れ、電極５４ｂ、にはゲートライン５８ｂ、に共通接続
されている。また、同一垂直方向の各画素単位５０４　
ｋのＴＦＴ５７ａｊｋはソースライン５９８ｋにそれぞ
れ共通接続されている。

次に、第２図のタイミングチャートを参照してその動作
を説明する。

前述した場合と同様に、所定のラインの画素単位５０Ｊ
ｋを駆動するとき、ゲートドライバより駆動するライン
のゲートライン５８ａＪにゲートパルスが印加される。

これにより、そのラインのＴＦＴ　５７　ａ　ｒ　ｈが
オンする。一方、ソースドライバは駆動するラインの映
像信号をライン方向の画素単位５０１にの数に対応して
サンプリングした信号を、バイアス電圧■。に重畳して
、各画素単位５０３にのソースライン５９ａ、に同時に
供給する。

一方、ゲートライン５８ｂ、には、一定の基準電圧がバ
イアス電圧Ｖ０に重畳して供給きれる。この基準電圧と
映像信号の位相関係は、第２図に示すように設定されて
いる。

すなわち、映像信号に対応する電圧Ｖｓは所定の周期毎
に（例えば１フレーム毎に）一方の極性と他方の極性の
間で交互に逆極性に反転される。例えば電圧Ｖｓが、所
定の周期においては、ＯＶ（黒レベル）から３０Ｖ（白
レベル）の間で変化する信号とされ、次の周期において
は３０■（黒レベル）からＯＶ（白レベル）の間で変化
する信号とされる。各画素単位における面の最大の変位
は、前者の場合３０Ｖのとき、後者の場合ＯＶのとき、
それぞれ実現される。そして、例えば電圧Ｖｓの最大変
位をもたらす基準レベルが一方の極性の電圧（例えば３
０Ｖ）であるとき、基準電圧Ｖｃは逆極性（他方の極性
）の基準レベルに対応する電圧（例えばＯＶ）とされる
。同様に、電圧Ｖｓの最大変位をもたらす基準レベルが
他方の極性の電圧（例えばＯＶ）であるとき、基準電圧
Ｖｃは一方の極性の基準レベルに対応する電圧（例えば
３０Ｖ）ときれる。

これにより、電極５４ａＪｋと５４ｂ３ｋには、映像信
号に対応して絶対値がＯＶ乃至３０Ｖの範囲で変化する
電圧が印加され、反射板５３（第３の電極）の電ｆｆｇ
　５４　ａ　Ｊ　ｋと５４ｂ、ｋに対応する部分５３ａ
ｒｋと５３　ｂ　Ｊｋが映像信号に対応して変位する。

従って、第１０図の従来例における場合と同様の変位を
実現することができるとともに、ＴＦＴ５７ａ、にの耐
圧は、第８図における場合と同様に、第１０図における
場合の１／２となる。

次に、第３図を参照して、第１面に示した空間光変調装
置５の駆動系の一実施例について説明する。

第３図に示すように、ソースライン５９　ａ　ｋはソー
スドライバ２５（ビデオ信号供給回路）に接続され、ゲ
ートライン５８ａ、はゲートドライバ２４（スイッチン
グ制御回路）に接続されている。さらに、各ゲートドラ
イバ５８ｂ、の一方の端部（この実施例の場合左端の端
部）にはＴＰＴ２１Ｊ（他のスイッチング素子）のトレ
インが接続されている。ＴＰＴ２１、のゲートは対応す
るラインのＴ　Ｆ　Ｔ　５７　ａ　ｒ　ｋのゲートと共
通接続されている。そして、ＴＰＴ２１ｊのソースはフ
レームトライバ２３（基準電圧供給回路）に接続きれて
いる。

尚、以上においては、ＴＰＴ２１３（５７ａＪｋ）は各
ライン（各画素単位）に１個配置したが、複数個並列に
配置することもてきる。そのようにすれば、１個当りの
電流値が少なくなり、各ＴＰＴの負担が軽くなるととも
に、１つのＴＰＴが動作不良をおこしても、他のＴＰＴ
か動作していれば、画像の表示ができなくなるようなこ
とが防止きれる。

ゲートドライバ２４は水平同期信号に同期して所定のゲ
ートライン５８ｂ、に駆動パルスを出力する。これによ
り、そのラインのＴＦＴ５７ａＪｋと２１、がオンする
。ソースドライバ２５は各ソースライン５９　ａ　ｋに
各タイミングにおける映像信号のサンプリング電圧Ｖｓ
（例えば、黒レベルのとぎＯＶ、白レベルのとき３０■
）を同時に出力する。この映像信号電圧ＶｓかＴ　Ｆ　
Ｔ　５７　ａ　ｒ　＞を介して電極５４　ａ　４　ｋに
供給される。また、フレームトライバ２３は、例えば１
フレームの期間、ＯＶの基準電圧Ｖｃを出力する。この
基準電圧Ｖｃは、ＴＰＴ２１、を介してそのラインの電
ｔ’ｉ　５４　ｂ　ｒ　ｋに供給される。これにより、
そのラインの各画素単位５０．ｋか駆動される。。

このようにして１本のラインか駆動されると、次に、そ
の次の（下の）ラインか同様にして駆動される。次のラ
ーインか駆動されると、その前のラインのＴ　Ｐ　Ｔ　
５７　ａ　４　ｋと２１．はオフする。しかしながら、
各画素単位５０．ｋにおいて、電極５４ａ＋ｈ５４ｂ、
にと反射板５３（電極）は一種のコンデンサを形成して
いるので、印加された電圧を次のフレームにおいて駆動
されるまで保持する。

以上のようにして１フレ一ム分（１画面分）の映像信号
の表示か終了すると、フレームトライバ２３は、次のフ
レーム、の期間、基準電圧ＶＣの値をＯＶから３０Ｖ（
こ切１臭える。まｌ二、ソーストライバ２５は、極性を
反転した映像信号に対応ｊる電圧Ｖ　ｓ　（黒レベルの
と＞　３０　Ｖ、　　白レベルのとキＯｖとなる電圧）
を出力する。これにより、前述した場合と同様に、各画
素単位が各ライン毎に順次駆動される。

以上の動作か各フレーム毎に繰返される。

この実施例の場合、ＴＰＴ２１．がライン数分だけ必要
になるか、第８図の例の場合のように、画素単位数分だ
け必要になる場合に較へ、その数ははるかに少なくて１
斉む。

第４図は第１図または第３図に示した空間光変調装置５
の一実施例の外観上の構成を示している。

第４図において、３１はガラス基板であり、このガラス
基板３１の上には、第１図または第３図に示しＬこよう
に複ｔりの画素単位５０．によりなる画素部（而）３２
が形成されている。すなわち、電極５４ａ＋に＋　　５
４ｂ、に、ＴＰＴ５７８＋に等は、この画素部３２に一
体的に形成されている。同様に、ＴＰＴ２１．も画素部
３２と一体的に形成することかできるか、第４図に示す
ように、ＴＰＴ２１　、は画素部３２の外側に、外付は
部品のＩＣ３３として形成することもてきる。

［発明の効果１ 以上のように、本発明の空間光変調装置によれば、第３
の接続線に供給するビデメイ言号に対応する信号の極性
を所定の周期で交互に逆極性に反転するとともに、第２
の接続線に供給する基準電圧を、所定の周期毎に前記第
３の接続線における場合と逆極性に反転するようにした
ので、構成を複雑にすることなく、スイッチング素子の
耐圧を低くすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の空間光変調装置の一実施例の構成を示
す正面図、 第２図は第１図の実施例の動作を説明するタイミングチ
ャート、 第３図は本発明の空間光変調装置の実施例の駆動系の構
成例を示すブロック図、 第４図は本発明の空間光変調装置の一実施例の外観の構
成を示す正面図、 第５図は従来の画像表示装置の一例の構成を示す側面図
、 第６図および第７図は第５図における空間光変調装置の
一例の構成を示す断面図、 第８図および第１０図は、第５図における空間光変調装
置の一例の構成を示す正面図、第９図は第８図の例の動
作を説明するタイミングチャート、 第１１図は第１０図の例の動作を説明するタイミングチ
ャートである。 １・・・光源、２・・・反射鏡、３・・・ミラーパー　
３ａ・・・ミラー　３ｂ・・・スリット、４・・・シュ
リーレンレンズ、５・・・空間光変調装置、６・・・投
射レンズ、７・・・スクリーン、２１　Ｊ・・”Ｉ’Ｆ
Ｔ、３１・・・ガラス基板、３２・・・画素部、３３・
・・ＩＣ１５１・・・基板、５２・・・弾性部材、５３
−反射板、５４　ａ　Ｊ　ｋｎ　　５４　ｂ　Ｊｋ−・
電極、５７ａ、、５７ｂＪｋ・’４’ＦＴｓ　　５８ａ
、、５８　ｂ　、゛＝ニゲ−トライン５９　ａ　ｋ、５
９　ｂ　ｋ−ソースライン。 第１　図 第４図 第２図 第５図 ５４ｂ ５４゜ ９ｂｈ Ｗ、８ 図 第９ 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の画素単位で面を構成する空間光変調装置に
   おいて、 前記各画素単位内に交互に配置された第１の電極および
   第２の電極と、 前記第１および第２の電極に対向して配置された第３の
   電極と、 前記各画素単位において前記第１の電極に接続されたス
   イッチング素子と、 同一水平方向の前記スイッチング素子の制御電極を共通
   に接続する第１の接続線と、 同一水平方向の前記各画素単位の前記第２の電極を共通
   に接続する第２の接続線と、 同一垂直方向の前記各画素単位の前記スイッチング素子
   を共通に接続する第３の接続線と、前記第１の接続線に
   接続され、前記スイッチング素子のスイッチングを制御
   するスイッチング制御回路と、 前記第３の接続線にビデオ信号に対応する信号を、所定
   の周期で交互に逆極性となるように供給するビデオ信号
   供給回路と、 所定の周期毎に、前記ビデオ信号供給回路における極性
   と逆極性の基準電圧を、前記第２の接続線に供給する基
   準電圧供給回路とを備えることを特徴とする空間光変調
   装置。
2. （２）前記基準電圧供給回路は、同一水平方向毎に前記
   第２の接続線に接続され、対応する水平方向の前記各画
   素単位毎の前記スイッチング素子と同時にスイッチング
   されて、前記第２の接続線に前記基準電圧を供給する他
   のスイッチング素子を有することを特徴とする請求項１
   に記載の空間光変調装置。