JPH1175144A - 光学空間変調素子及び画像表示装置 - Google Patents

光学空間変調素子及び画像表示装置

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JPH1175144A JP10094877A JP9487798A JPH1175144A JP H1175144 A JPH1175144 A JP H1175144A JP 10094877 A JP10094877 A JP 10094877A JP 9487798 A JP9487798 A JP 9487798A JP H1175144 A JPH1175144 A JP H1175144A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像の書き換えを効率良く行うことができ、
非常に速い応答速度と、非常に高い輝度とを実現できる
光学空間変調素子及び画像表示装置を提供する。 【解決手段】 光学空間変調素子の各画素毎に、表示す
る画像の画素データが書き込まれる第１のメモリと、第
１のメモリに書き込まれた画素データが転送される第２
のメモリと、第２のメモリに転送された画素データに基
づいて駆動し、画素の光透過率又は光反射率を変化させ
る駆動手段とを形成する。そして、画像を表示する際
に、先ず、当該画像を構成する全画素について、対応す
る第１のメモリに画素データを書き込む。その後、画素
データが書き込まれた第１のメモリから、対応する第２
のメモリへ当該画素データをそれぞれ転送し、第２のメ
モリに転送された画素データに基づいて、駆動手段によ
り各画素の光透過率、光反射率又は偏光状態を変化させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表示する画像の情
報に応じて、照射された光を画素毎に変調する光学空間
変調素子、及びそのような光学空間変調素子を用いた画
像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】表示する画像の情報に応じて、照射され
た光を画素毎に変調する光学空間変調素子として、液晶
ディスプレイがある。従来、液晶ディスプレイとして
は、ツイステッドネマティック動作モードで使用される
液晶、いわゆるツイステッドネマティック液晶（以下、
ＴＮ液晶と称する。）の配列状態を連続的に変化させる
ことで、光強度変調を行うタイプのものが広く使用され
ている。
【０００３】このような液晶材料及び液晶ディスプレイ
については、社団法人 発明協会 発行の月刊誌「発明」
第９２巻１９９５年７月号２６〜３１ページの渡辺陽子
著「特許情報からみた新技術１３ 液晶」や、同誌第９
２巻１９９６年８月号６２〜６９ページの日夏貴史著
「特許情報からみた新技術２６ 液晶ディスプレイ」
や、日刊工業新聞発行 日本学術振興会第１４２委員会
編「液晶デバイスハンドブック」などに記載がある。
【０００４】しかしながら、ＴＮ液晶には応答速度が遅
いという欠点があり、より高速動作が可能な光学空間変
調素子の開発が望まれている。高速動作が可能な光変調
用液晶材料としては、例えば、強誘電性液晶（以下、Ｆ
ＬＣと称する。）や反強誘電性液晶がある。ＦＬＣは、
状態記憶特性を有しており、状態として一般に２値をと
る。したがって、このような光変調用材料を用いた光学
空間変調素子では、連続的な光変調を行うことができ
ず、光のオン・オフのみの動作となる。
【０００５】また、状態記憶特性を有する光変調用液晶
材料としては、相転移モードで動作するカイラルネマテ
ィック液晶又はコレステリック液晶などの液晶や、等方
相とガラス相の間で書込み・消去を行う高分子液晶など
もある。この他、光変調用材料に用いることのできる液
晶材料としては、高分子分散型液晶（以下、ＰＤＬＣと
称する。）などもある。
【０００６】このような光変調用材料を用いた光学空間
変調素子で多階調の画像を表示する際は、例えばパルス
幅変調（ＰＷＭ）を行い、人間の目の残光特性を利用す
る。すなわち、このような光学空間変調素子で多階調の
画像を表示する際には、多階調の画像が表示されている
ように人間の目に映るように、光のオン・オフを高速で
切り換えるとともに、そのタイミングを制御する。
【０００７】以下、このような光学空間変調素子を用い
た画像表示装置について説明する。
【０００８】図２２に画像表示装置の概念図を示す。こ
の画像表示装置では、光源１０１からの光が、照射光学
系１０２により光学空間変調素子１０３に照射され、光
学空間変調素子１０３によって変調された光が、投射光
学系１０４により、スクリーン１０５に投射され、その
結果、スクリーン１０５に画像が表示される。
【０００９】上記光学空間変調素子１０３の一部を拡大
した分解斜視図を図２３に示す。図２３に示すように、
光学空間変調素子１０３は、駆動層１０６と、反射層１
０７と、変調層１０８と、共通電極１０９とを有してい
る。なお、変調層１０８に液晶を用いる場合、共通電極
１０９と液晶の間、並びに液晶と反射層１０７の間に、
配向層が配されることとなる。
【００１０】この光学空間変調素子１０３を駆動する際
は、先ず、駆動層１０６に形成された走査線１１０とデ
ータ線１１１の交点にあるメモリセル１１２に、データ
線１１１からのデータが書き込まれる。ここで、各メモ
リセル１１２は、それぞれ１画素に対応している。
【００１１】次に、メモリセル１１２に記録されたデー
タに基づいて、各画素にそれぞれ対応するように反射層
１０７に形成された反射パッド１１３と、共通電極１０
９との間に充填されたＦＬＣ等からなる変調層１０８に
電界が印加される。これにより、変調層１０８の状態
が、各画素毎に設定される。
【００１２】そして、図２２に示したように、光学空間
変調素子１０３に照射された光のうち、変調層１０８を
透過したものは、反射層１０７にある反射パッド１１３
で反射し、再び変調層１０８を介して出力される。この
結果、画素毎に光変調が行われる。
【００１３】この画像表示装置において、表示する画像
を連続的に変更させるようなときには、画像を変更させ
る毎に、光源１０１からの光の照射を止めて、全画素に
ついて変調層１０８の状態を変更する。そして、全画素
について変調層１０８の状態の変更が完了した時点で、
光源１０１からの光を照射する。これにより、各画像毎
に変調された光が、スクリーン１０５に順次投射され
る。すなわち、この画像表示装置では、光学空間変調素
子１０３の変調層１０８の状態を変更しているときに
は、光源１０１を消灯しておき、変調層１０８の状態の
変更が完了したら、光源１０１からの光を光学空間変調
素子１０３に照射するようにする。
【００１４】なお、通常、ＦＬＣは、状態記憶特性を有
しているため、電界を印加して所望の状態としたら、そ
の後、残留電荷を中和するために、逆方向の電界を印加
する必要がある。この残留電荷を中和する手法として
は、例えば、２フィールド法が知られている。２フィー
ルド法では、表示する画像の画素データをメモリセル１
１２に書き込み、当該画素データに基づいて変調層１０
８に電界を印加して所望する画像を表示した後に、変調
層１０８の残留電荷を中和するために、表示していた画
像の画素データを反転させた画素データをメモリセル１
１２に書き込み、当該画素データに基づいて変調層１０
８に電界を印加する。すなわち、２フィールド法では、
１画像の表示に対応して、変調層１０８には、逆方向の
電界が交互に印加されることとなり、これにより、残留
電荷が中和される。
【００１５】以上のような画像表示装置について、図２
４に示すタイミングチャートを参照して説明する。図２
４に示した例では、２フィールド法を採用している。ま
た、ここでは、走査線１１０の数はｎ本としている。
【００１６】図２４に示すように、１画面の表示に要す
る期間は、正データ期間と、反転データ期間とからな
る。ここで、正データ期間は、表示する画像の画素デー
タをメモリセル１１２に書き込み、当該画素データに基
づいて変調層１０８に電界を印加して所望する画像を表
示するのに要する期間である。一方、反転データ期間
は、残留電荷を中和するために、正データ期間において
印加していた電界とは逆方向の電界を変調層１０８に印
加するのに要する期間である。
【００１７】正データ期間は、データ書き込み期間と、
発光期間とからなる。ここで、データ書き込み期間は、
表示する画像の画素データをメモリセル１１２に書き込
み、変調層１０８の状態を表示する画像に対応した所定
の状態にするのに要する期間である。また、発光期間
は、変調層１０８の状態が表示する画像に対応した所定
の状態とされた光学空間変調素子１０３に対して、光源
１０１から光を照射する期間である。すなわち、この発
光期間だけが、実際に画像が表示される期間となる。
【００１８】一方、反転データ期間は、反転データ書き
込み期間と、発光相当期間とからなる。ここで、反転デ
ータ書き込み期間は、発光期間に表示していた画像の画
素データを反転させた画素データをメモリセル１１２に
書き込み、変調層１０８の状態を反転させた状態にする
のに要する期間である。また、発光相当期間は、残留電
荷が確実に中和されるように、正データ期間と反転デー
タ期間を同じ長さとするための期間であり、変調層１０
８を反転させた状態で保持する、発光期間に相当する期
間である。
【００１９】上記データ書き込み期間においては、各走
査線１１０に対応した画素データがデータ線１１１に入
力され、各メモリセル１１２に画素データが書き込まれ
る。
【００２０】すなわち、データ書き込み期間において
は、先ず、各データ線１１１に画素データＤ１を供給す
るとともに、１本目の走査線１１０に書き込み信号を供
給する。これにより、１本目の走査線上の各メモリセル
１１２に、画素データＤ１が書き込まれる。なお、画素
データＤ１は、表示する画像の画素データのうち、１本
目の走査線上の各メモリセル１１２に対応した各画素に
ついてのデータである。そして、画素データＤ１に基づ
いて、１本目の走査線上の各メモリセル１１２に対応し
た変調層１０８の状態が、各画素毎に設定される。すな
わち、画素データＤ１に基づいて、１本目の走査線上の
各メモリセル１１２に対応した各画素の状態が設定され
る。
【００２１】次に、各データ線１１１に画素データＤ２
を供給するとともに、２本目の走査線１１０に書き込み
信号を供給する。これにより、２本目の走査線上の各メ
モリセル１１２に、画素データＤ２が書き込まれる。な
お、画素データＤ２は、表示する画像の画素データのう
ち、２本目の走査線上の各メモリセル１１２に対応した
各画素についてのデータである。そして、画素データＤ
２に基づいて、２本目の走査線上の各メモリセル１１２
に対応した変調層１０８の状態が、各画素毎に設定され
る。すなわち、画素データＤ２に基づいて、２本目の走
査線上の各メモリセル１１２に対応した各画素の状態が
設定される。
【００２２】以下、同様に走査線毎に画素データの書き
込み及び画素状態の設定を行い、最後に、各データ線１
１１に画素データＤｎを供給するとともに、ｎ本目の走
査線に書き込み信号を供給する。これにより、ｎ本目の
走査線上の各メモリセル１１２に、画素データＤｎが書
き込まれる。なお、画素データＤｎは、表示する画像の
画素データのうち、ｎ本目の走査線上の各メモリセル１
１２に対応した各画素についてのデータである。そし
て、画素データＤｎに基づいて、ｎ本目の走査線上の各
メモリセル１１２に対応した変調層１０８の状態が、各
画素毎に設定される。すなわち、画素データＤｎに基づ
いて、ｎ本目の走査線上の各メモリセル１１２に対応し
た各画素の状態が設定される。
【００２３】以上のようにして、データ書き込み期間
に、全画素の状態が、表示する画像に対応した状態とさ
れる。なお、このデータ書き込み期間中は、変調層１０
８の状態遷移中の反射光の乱れを避けるために、光源１
０１を消灯しておく。
【００２４】また、反転データ書き込み期間においても
同様に、先ず、各データ線１１１に画素データＤ１’を
供給するとともに、１本目の走査線１１０に書き込み信
号を供給する。これにより、１本目の走査線上の各メモ
リセル１１２に、画素データＤ１’が書き込まれる。な
お、画素データＤ１’は、表示していた画像の画素デー
タを反転させた画素データのうち、１本目の走査線上の
各メモリセル１１２に対応した各画素についてのデータ
である。そして、画素データＤ１’に基づいて、１本目
の走査線上の各メモリセル１１２に対応した変調層１０
８の状態が反転させられる。
【００２５】次に、各データ線１１０に画素データＤ
２’を供給するとともに、２本目の走査線１１０に書き
込み信号を供給する。これにより、２本目の走査線上の
各メモリセル１１２に、画素データＤ２’が書き込まれ
る。なお、画素データＤ２’は、表示していた画像の画
素データを反転させた画素データのうち、２本目の走査
線上の各メモリセル１１２に対応した各画素についての
データである。そして、画素データＤ２’に基づいて、
２本目の走査線上の各メモリセル１１２に対応した変調
層１０８の状態が反転させられる。
【００２６】以下、同様に走査線毎に反転させた画素デ
ータの書き込みと、画素状態の反転とを行い、最後に、
各データ線１１１に画素データＤｎ’を供給するととも
に、ｎ本目の走査線１１０に書き込み信号を供給する。
これにより、ｎ本目の走査線１１０上の各メモリセル１
１２に、画素データＤｎ’が書き込まれる。なお、画素
データＤｎ’は、表示していた画像の画素データを反転
させた画素データのうち、ｎ本目の走査線上の各メモリ
セル１１２に対応した各画素についてのデータである。
そして、画素データＤｎ’に基づいて、ｎ本目の走査線
上の各メモリセル１１２に対応した変調層１０８の状態
が反転させられる。
【００２７】以上のようにして、反転データ書き込み期
間に、全画素の状態が反転状態とされる。なお、反転デ
ータ書き込み期間並びに発光相当期間中、光源１０１は
消灯しておく。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】図２４のタイミングチ
ャートに示したように、従来は、１走査線毎にメモリセ
ルのデータを書き換え、且つ、全メモリセルのデータを
書き換えた後に、光源からの光を照射するようにしてい
る。したがって、走査線の数が多くなると、発光に寄与
する時間が非常に短くなってしまう。そして、発光に寄
与する時間が短くなると、高輝度を得られなくなってし
まう。
【００２９】また、ＴＮ液晶よりも応答速度の速いＦＬ
Ｃを用いたとしても、光学空間変調素子の応答速度は十
分ではなく、更なる応答速度の高速化が望まれている。
【００３０】また、残留電荷を中和する必要があるよう
な光変調用材料を用いる場合には、変調層に注入される
電荷の中和を行うため、上述のように画像の表示後に反
転データを書き込んだり、或いは、電荷の中和を行うた
めのパルス電圧を供給したりする必要がある。しかしな
がら、電荷の中和を行う期間は、画像の表示に寄与しな
い期間であるため、結果として、応答速度の鈍化や輝度
の低下の原因となってしまう。例えば、図２４に示した
ように、２フィールド法を用いて電荷の中和を行うとき
には、正データ期間の他に、反転データ期間を設ける必
要があるため、フレームレートが１／２になり効率が悪
くなる。
【００３１】本発明は、以上のような従来の実情に鑑み
て提案されたものであり、画像の書き換えを効率良く行
うことができ、非常に速い応答速度と、非常に高い輝度
とを実現できる光学空間変調素子及び画像表示装置を提
供することを目的としている。
【００３２】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光学空間変
調素子は、複数の画素を備え、表示する画像の画素デー
タに応じて、照射された光を画素毎に変調する光学空間
変調素子であり、表示する画像の画素データが書き込ま
れる第１のメモリと、第１のメモリに書き込まれた画素
データが転送される第２のメモリと、第２のメモリに転
送された画素データに基づいて駆動し、画素の状態を変
化させる駆動手段とを各画素毎に備えている。そして、
画像を表示する際に、先ず、当該画像を構成する全画素
について、対応する第１のメモリに画素データを書き込
む。その後、画素データが書き込まれた第１のメモリか
ら、対応する第２のメモリへ当該画素データを転送し、
第２のメモリに転送された画素データに基づいて、駆動
手段により各画素の状態を変化させる。
【００３３】また、本発明に係る画像表示装置は、光を
出射する光源と、光学空間変調素子とを備えている。こ
こで、光学空間変調素子は、複数の画素が形成されてな
り、表示する画像の画素データに応じて、光源から出射
された光を画素毎に変調する。この光学空間変調素子
は、表示する画像の画素データが書き込まれる第１のメ
モリと、第１のメモリに書き込まれた画素データが転送
される第２のメモリと、第２のメモリに転送された画素
データに基づいて駆動し、画素の状態を変化させる駆動
手段とを各画素毎に備えている。そして、画像を表示す
る際に、先ず、当該画像を構成する全画素について、対
応する第１のメモリに画素データを書き込む。その後、
画素データが書き込まれた第１のメモリから、対応する
第２のメモリへ当該画素データを転送し、第２のメモリ
に転送された画素データに基づいて、駆動手段により各
画素の光透過率、光反射率又は偏光状態等を変化させ
る。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３５】画像表示装置の構成 まず、本発明を適用した画像表示装置の一例について、
その概略構成を説明する。
【００３６】図１に示すように、この画像表示装置は、
光源１と、照射光学系２と、光学空間変調素子３と、投
射光学系４と、スクリーン５とを備えている。
【００３７】光源１は、高速に点滅させることが可能な
光源であり、後述するように、所定の発光期間だけ点灯
され、その他の期間は消灯される。なお、カラー画像を
表示するときには、光源１として、光の３原色に対応し
た赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ出射することが
可能な光源を用いる。具体的には、例えば、光の３原色
に対応するように、独立した３つの光源を用意するよう
にしてもよいし、１つの光源からの光をダイクロイック
ミラーを用いて赤色光、緑色光及び青色光に分割するよ
うにしてもよい。
【００３８】照射光学系２は、光源１からの光を光学空
間変調素子３に照射するための光学系である。すなわ
ち、光源１からの光は、この照射光学系２を経て光学空
間変調素子３へ照射される。
【００３９】光学空間変調素子３は、本発明を適用した
光学空間変調素子であり、その詳細については後述す
る。なお、この光学空間変調素子３は、光源１からの光
を変調して反射する反射型の光学空間変調素子であり、
多数の画素が形成されてなる。このような反射型の光学
空間変調素子３は、後述するメモリ等の素子を、光を反
射する面の反対側に配置することにより、それらの素子
によって画素の有効開口が狭められるようなことが無く
なる。すなわち、このような反射型の光学空間変調素子
３では、各画素の有効開口を大きくすることが可能であ
る。
【００４０】ただし、光学空間変調素子３としては、光
源１からの光を変調して透過する透過型のものを使用可
能である。光学空間変調素子３として透過型のものを用
いる際は、例えば、光学空間変調素子３の背面にバック
ライトを配し、このバックライトから出射され光学空間
変調素子３を透過してきた光によって画像を表示するよ
うにする。これにより、画像表示装置を非常に薄くする
ことが可能である。
【００４１】投射光学系４は、光学空間変調素子３によ
って変調されて反射された光をスクリーン５上に投射す
るための光学系である。光源１から出射され、光学空間
変調素子３によって反射された光は、この投射光学系４
により、スクリーン５に投射される。すなわち、この画
像表示装置では、光源１からの光が光学空間変調素子３
によって変調されることによって得られた画像が、スク
リーン５上に表示される。
【００４２】以上のように、この画像表示装置では、光
源１からの光が、照射光学系２により光学空間変調素子
３に照射され、光学空間変調素子３によって変調されて
反射された光が、投射光学系４によりスクリーン５に投
射され、その結果、スクリーン５上に画像が表示され
る。
【００４３】この画像表示装置では、画像を表示する際
に、光源１を高速に点滅させるとともに、光源１の点滅
に同期させて光学空間変調素子３を駆動させる。すなわ
ち、この画像表示装置では、表示する画像を変更する毎
に、光源１を消灯状態として、この間に光学空間変調素
子３の画素を書き換える。そして、全画素について書き
換えが完了した時点で、光源１を点灯させる。これによ
り、各画像毎に変調された光による画像が、スクリーン
５に順次表示される。
【００４４】なお、光学空間変調素子３の画素書き換え
時間が、視覚的に十分に高速であれば、光源１を消灯状
態としなくてもよい。
【００４５】光学空間変調素子の構成 つぎに、以上のような画像表示装置に使用される光学空
間変調素子３について説明する。
【００４６】この光学空間変調素子３の概略構成を模式
的に示した斜視図を図２に示す。また、光学空間変調素
子３の一部を拡大して、その概略構成を模式的に示した
分解斜視図を図３に示す。また、光学空間変調素子３の
積層構造を模式的に示した断面図を図４に示す。
【００４７】この光学空間変調素子４は、光反射率を制
御可能な複数の画素を備えており、表示する画像の情報
に応じて、照射された光を画素毎に変調して反射する。
そして、この光学空間変調素子４は、図２乃至図４に示
すように、駆動層６と、駆動層６上に配された反射層７
と、反射層７上に配された変調層８と、変調層８上に配
された共通電極９とを有している。
【００４８】駆動層６は、表示する画像に応じて各画素
の状態を変化させるための駆動デバイスが形成された層
である。駆動層６には、図２及び図３に示すように、複
数の走査線１０と、複数のデータ線１１とが形成されて
いるとともに、図３に示すように、それらの走査線１０
とデータ線１１の各交点にメモリセル１２が形成されて
いる。ここで、各メモリセル１２は、それぞれ１画素に
対応している。そして、この光学空間変調素子３では、
駆動層６に形成されたメモリセル１２ごとに、すなわち
１画素毎に、変調層８に対して電界を印加することが可
能となっている。なお、駆動層６には、走査線１０やデ
ータ線１１の他に、後述するように制御線も形成される
が、図２及び図３では、制御線の図示は省略している。
【００４９】反射層７は、光源１からの光を反射するた
めの層であり、アルミニウム等のような高反射率を有す
る光反射材料からなる。なお、この反射層７は、光源１
からの光を反射するようになされていればよく、例え
ば、図３に示すように、光を反射する反射パッド１３を
画素毎の分割して形成するようにしてもよいし、また、
光学空間変調素子３の全面にわたって一様に光を反射す
るように形成してもよい。光を反射する反射パッド１３
を画素毎に分割して形成したときには、反射層７によっ
て反射される光が画素毎に分割されるので、画素間の干
渉を避けることができる。一方、光学空間変調素子３の
全面にわたって一様に光を反射するように形成したとき
には、光源１からの光を全面にわたって反射することと
なるので、より高い輝度を得ることができる。
【００５０】変調層８は、光源１からの光を変調するた
めの層であり、反射層７と共通電極９との間に充填され
た、ＦＬＣ、ＰＤＬＣ又はＴＮ液晶等のような光変調用
材料からなる。この変調層８は、駆動層６と共通電極９
との間に印加される電界によって、画素毎に光透過率が
制御可能となされている。すなわち、変調層８に印加す
る電界を制御することにより、変調層８を透過する光の
光量を制御することが可能となっている。なお、変調層
８の材料に液晶等のように配向が必要なものを用いる場
合には、当該材料を配向させるための配向膜を変調層８
の内部又はその近傍に配する。
【００５１】ここで、変調層８には、印加する電界の大
きさによって、光透過率の高い状態と、光透過率の低い
状態との２つの状態を取りうるものを使用する。すなわ
ち、この変調層８により、各画素は２値の光変調を行う
ことが可能となっている。なお、以下の説明では、これ
ら２つの状態のうち、変調層８の初期の状態のことを初
期状態と称し、光透過率が初期状態と異なる値とされた
状態のことを駆動状態と称する。例えば、変調層８がＦ
ＬＣからなる場合、画素が初期状態であるときは、当該
画素に対応する変調層８に電荷が注入されていない状態
であり、また、画素が駆動状態であるときは、当該画素
に対応する変調層８に電荷が注入された状態である。
【００５２】なお、本例では、変調層８は２つの状態だ
けを取りうるものとするが、３つ以上の状態を取りうる
ような変調層も使用可能である。このときは、駆動状態
として複数の状態を取りうることとなる。
【００５３】また、上述の例では、変調層８自体の光透
過率を変化させることにより、画素毎の光量を制御する
ものとしたが、変調層８の材料として透過光の偏光状態
を変化させるような材料を用いて、変調層８と偏光光学
系とを組み合わせることにより、画素毎の光量を制御す
るようにしてもよい。
【００５４】すなわち、変調層８の材料として透過光の
偏光状態を変化させるような材料を用いた場合には、偏
光状態に応じて光透過率が変化する偏光板や偏光ビーム
スプリッタ等によって構成された偏光光学系を、変調層
８に組み合わせる。そして、変調層８に印加する電界を
制御することにより、変調層８を透過する光の偏光状態
を変化させる。その結果、偏光光学系を透過する光の透
過率が変化することとなる。このようにしても、上述の
例と同様に、画素毎に光量を制御することが可能とな
る。
【００５５】また、上述の例では変調層８として、反射
層７と共通電極９との間にＦＬＣ、ＰＤＬＣ又はＴＮ液
晶等のような光変調用材料が充填された例を挙げたが、
変調層８の構成は、これに限られるものではない。
【００５６】すなわち、変調層８には、例えば、光変調
手段として、光の干渉を用いたGrating Light Valve
や、電界によって形状が変化するMetallized Elastomer
を用いたDeformable Mirror Gratingなどを用いること
もできる。このような光変調手段については、例えば、
学会予稿集「SPIE Vol.3013, pp.165-171」や、学会予
稿集「SPIE Vol.3013,pp.112-111」などに記載されてい
る。これらの光変調手段を用いるときには、反射層７や
共通電極９の配置、及び光学系の構成等が変わる場合も
あるが、印加される信号によって画素の状態を２つの状
態に変化させることができる光変調手段であるならば、
本発明の適用は可能である。
【００５７】なお、このような光変調用手段は、主に、
材料自身では状態記憶特性を有しないGrating Light Va
lveやDeformable Mirror Display（SPIE Vol.3013, pp.
112-125を参照）と、状態記憶を有するGrating Light V
alve（SPIE Vol.3013, pp165-171を参照）やMagnetic P
erticle Display（松本正一編著：電子ディスプレイデ
バイスを参照）とに分類される。
【００５８】共通電極９は、駆動層６に形成されたメモ
リセル１２に対する共通の電極であり、反射層７及び変
調層８を挟んで駆動層６に対向するように形成された透
明導電材料からなる。
【００５９】以上のような光学空間変調素子３に対し
て、図１に示したように光源１からの光を照射したと
き、光源１からの光は、透明導電材料からなる共通電極
９を透過して変調層８に入射し、変調層８にて画素毎に
光変調がなされる。その後、変調層８によって変調され
た光は、反射層７によって反射される。そして、この反
射光が、さらに変調層８によって画素毎に光変調された
上で、共通電極９を透過して、投射光学系４へと入射す
ることとなる。
【００６０】このとき、変調層８に印加する電界を画素
毎に制御することにより、変調層８の光透過率を画素毎
に制御することが可能であり、このように変調層８によ
って変調された光が反射光となる。すなわち、この光学
空間変調素子３では、駆動層６から変調層７に印加する
電界をメモリセル１２ごとに制御することにより、１画
素毎にその反射率を制御することが可能となっている。
【００６１】そして、この光学空間変調素子３は、以下
に説明するように、変調層８の状態変更を面一括にて行
うことが可能とされており、これにより、応答速度の高
速化や輝度の向上等を図ることが可能となっている。以
下、このような光学空間変調素子３を用いた画像表示装
置について、４つの実施の形態を例に挙げて、更に詳細
に説明する。
【００６２】第１の実施の形態 まず、変調層８に状態記憶特性が無く、画像表示期間中
は変調層８に印加する電界を保持する必要がある場合に
ついて説明する。ここで、変調層８に状態記憶特性が無
いということは、換言すれば、変調層８の駆動状態を維
持するためには、変調層８に電界を印加し続けなければ
ならないということである。なお、変調層８が状態記憶
特性を有する場合には、変調層８を一旦駆動状態とした
ら、変調層８に電界を印加し続けなくても駆動状態が維
持される。
【００６３】本例では、図５及び図６に示すように、光
学空間変調素子３の駆動層６に制御線２５を形成すると
ともに、光学空間変調素子３の各メモリセル１２を、図
７に示すように、第１のメモリ２１と、ゲート２２と、
第２のメモリ２３と、ドライバ２４とから構成する。こ
のメモリセル１２において、第２のメモリ２３は、表示
中の画像の画素データを保持する。また、第１のメモリ
２１には、次に表示する画像の画素データが書き込まれ
る。
【００６４】第１のメモリ２１には、走査線１０とデー
タ線１１とが接続されている。そして、この第１のメモ
リ２１には、走査線１０及びデータ線１１からの入力信
号により、当該メモリセル１２に対応した画素データが
書き込まれる。具体的には、１画像を表示する毎に、各
画素に対応した変調層８を初期状態と駆動状態のどちら
の状態のすべきかを示す画素データが、各画素にそれぞ
れ対応した第１のメモリ２１に書き込まれる。
【００６５】ゲート２２は、第１のメモリ２１と第２の
メモリ２３との間に配されており、制御線２５からの制
御信号により、開閉状態が制御される。そして、制御線
２５からの制御信号の入力によりゲート２２が開状態と
なったときに、第１のメモリ２１に書き込まれた画素デ
ータが第２のメモリ２３に転送される。
【００６６】第２のメモリ２３には、第１のメモリ２１
に書き込まれた画素データが、ゲート２２を介して転送
される。そして、この第２のメモリ２３に転送された画
素データに基づいて、ドライバ２４が駆動される。すな
わち、この第２のメモリ２３は、表示中の画像の画素デ
ータを保持する。
【００６７】ドライバ２４は、第２のメモリ２３に転送
された画素データに基づいて駆動し、画素の状態を変化
させる。具体的には、第２のメモリ２３に転送された画
素データに応じて、変調層８に印加する電界を変化させ
て、変調層８を初期状態又は駆動状態とする。
【００６８】つぎに、以上のようなメモリセル１２が画
素毎に形成された光学空間変調素子３を用いた画像表示
装置の駆動方法について、図８のタイミングチャートを
参照して説明する。なお、ここでは光学空間変調素子３
の走査線１０の数はｎ本としている。
【００６９】また、図８に示したタイミングチャートで
は、２画面の表示に要する期間を示している。すなわ
ち、第１の画像を表示する期間から、第１の画像の次の
第２の画像を表示する期間にわたって図示している。な
お、実際に画像を表示する際、１つの画像を表示する期
間は、ｍｓｅｃ，μｓｅｃ又はｎｓｅｃのオーダーの非
常に短い時間とする。
【００７０】図８に示すように、１つの画像の表示に要
する期間（一駆動周期）は、発光期間と、転送期間とか
らなる。ここで、発光期間は、光源１が点灯状態とさ
れ、スクリーン５に画像が表示されている期間である。
一方、転送期間は、第１のメモリ２１から第２のメモリ
２３に画素データを転送する期間であり、この期間中、
光源１は消灯状態とされる。
【００７１】また、発光期間は、次に表示する画像の画
素データを第１のメモリ２１に書き込む期間でもある。
すなわち、第１の画像を表示している発光期間中に、走
査線１０とデータ線１により選択された第１のメモリ２
１に、第２の画像の画素データが順次書き込まれる。
【００７２】具体的には、第１の画像を表示している発
光期間では、先ず、各データ線１１に第２の画像の画素
データＤ１が供給されるとともに、１本目の走査線１０
に書き込み信号が供給される。これにより、１本目の走
査線上の各メモリセル１２の第１のメモリ２１に、画素
データＤ１が書き込まれる。なお、画素データＤ１は、
第２の画像の画素データのうち、１本目の走査線上の各
メモリセル１２に対応した各画素についての画素データ
である。
【００７３】次に、各データ線１１に第２の画像の画素
データＤ２が供給されるとともに、２本目の走査線１０
に書き込み信号が供給される。これにより、２本目の走
査線上の各メモリセル１２の第１のメモリ２１に、画素
データＤ２が書き込まれる。なお、画素データＤ２は、
第２の画像の画素データのうち、２本目の走査線上の各
メモリセル１２に対応した各画素についての画素データ
である。
【００７４】以下、同様に走査線１０毎に第２の画像の
画素データの書き込みが行われ、最後に、各データ線１
１に画素データＤｎが供給されるとともに、ｎ本目の走
査線１０に書き込み信号が供給される。これにより、ｎ
本目の走査線上の各メモリセル１２の第１のメモリ２１
に、第２の画像の画素データＤｎが書き込まれる。な
お、画素データＤｎは、第２の画像のデータのうち、ｎ
本目の走査線上の各メモリセル１２に対応した各画素に
ついての画素データである。
【００７５】以上のようにして、発光期間中に、次に表
示する画像の画素データが全ての第１のメモリ２１に書
き込まれた状態とされる。この発光期間中は、第１のメ
モリ２１への画素データの書き込みがなされるだけであ
り、変調層８の駆動に必要な画素データは第２のメモリ
２３に保持されているので、画素の状態は一定のままで
ある。したがって、この期間の全てにわたって光源１を
点灯しておいても、光学空間変調素子３からの反射光に
乱れが生じるようなことはない。すなわち、この光学空
間変調素子３では、変調層８の駆動に必要な画素データ
は第２のメモリ２３に保持されているので、第２のメモ
リ２３に保持された画素データによりドライバ２４を駆
動している間も、次の画像を表示するのに必要な画素デ
ータを第１のメモリ２１に書き込むことが可能となって
いる。
【００７６】以上にように、全てのメモリセル１２につ
いて、次に表示する画像の画素データが第１のメモリ２
１に書き込まれたら、光源１が消灯状態とされ、転送期
間とされる。この転送期間では、制御線２５から制御信
号をゲート２２へ供給し、全てのメモリセル１２につい
て、ゲート２２を開状態とする。これにより、全てのメ
モリセル１２について、第１のメモリ２１から第２のメ
モリ２３に画素データが一括して転送される。
【００７７】そして、全てのメモリセル１２について、
第１のメモリ２１から第２のメモリ２３に画素データが
一括して転送されたら、第２の画像を表示する期間に遷
移する。すなわち、第２のメモリ２３に書き込まれた画
素データに基づいてドライバ２４を駆動して、第２の画
像が表示されるように、表示する画像に応じた状態であ
る画像表示状態に変調層８の状態を設定して、光源１を
点灯する。これにより、スクリーン５に第２の画像が表
示される。なお、このように第２の画像を表示している
ときには、第２の画像の画素データＤ１，Ｄ２，・・
・，Ｄｎを第１のメモリ２１に書き込んだときと同様
に、次の画像の画素データＤ１’，Ｄ２’，・・・，Ｄ
ｎ’が第１のメモリ２１に書き込まれる。
【００７８】以上のように、この光学空間変調素子３で
は、画素の状態を１走査線毎に変更するのではなく、全
画素の状態を一括して変更することが可能となってい
る。すなわち、この光学空間変調素子３を用いることに
より、表示画像の書き換えを、１走査線毎ではなく、面
一括にて行うことが可能となる。
【００７９】そして、この画像表示装置では、第１のメ
モリ２１から第２のメモリ２３へ画素データを一括して
転送する転送期間以外は、変調層８の状態が保持される
ので、光源１を点灯状態とすることができる。したがっ
て、１画像あたりの発光期間を長くすることができ、光
利用効率の向上を図ることができる。
【００８０】第２の実施の形態 つぎに、変調層８の残留電荷を中和する必要がある場合
について説明する。なお、ここでは、変調層８の材料と
して、電界の極性によることなく、電界を印加したとき
に光変調状態が変わるような光変調用材料を用いるもの
とする。すなわち、本例において、変調層８は、駆動層
６から正又は負の電界が印加されたときに駆動状態とな
り、電界が印加されてないときに初期状態となる。
【００８１】本例では、図９及び図１０に示すように、
光学空間変調素子３の駆動層６に第１の制御線３６及び
第２の制御線３７を形成するとともに、光学空間変調素
子３の各メモリセル１２を、図１１に示すように、第１
のメモリ３１と、第１のゲート３２と、第２のメモリ３
３と、第２のゲート３４と、ドライバ３５とから構成す
る。このメモリセル１２において、第２のメモリ３３は
表示中の画像の画素データを保持する。また、第１のメ
モリ３１には、次に表示する画像の画素データが書き込
まれる。
【００８２】第１のメモリ３１には、走査線１０とデー
タ線１１とが接続されている。そして、走査線１０及び
データ線１１からの入力信号により、当該メモリセル１
２に対応した画素データが書き込まれる。具体的には、
１画像を表示する毎に、各画素に対応した変調層８を初
期状態と駆動状態のどちらの状態のすべきかを示す画素
データが、各画素にそれぞれ対応した第１のメモリ３１
に書き込まれる。
【００８３】第１のゲート３２は、第１のメモリ３１と
第２のメモリ３３との間に配されており、第１の制御線
３６からの制御信号により、開閉状態が制御される。そ
して、第１の制御線３６からの制御信号の入力により第
１のゲート３２が開状態となったときに、第１のメモリ
３１に書き込まれた画素データが第２のメモリ３３に転
送される。
【００８４】第２のメモリ３３には、第１のメモリ３１
に書き込まれた画素データが第１のゲート３２を介して
転送される。そして、この第２のメモリ３３に転送され
た画素データに基づいて、ドライバ３５が駆動される。
すなわち、この第２のメモリ３３は、表示中の画像の画
素データを保持する。
【００８５】第２のゲート３４は、第２のメモリ３３と
ドライバ３５との間に配されており、第２の制御線３７
からの制御信号により、第２のメモリ３３からドライバ
３５に供給される画素データの極性を制御する。すなわ
ち、このメモリセル１２において、第２のメモリ３３か
らドライバ３５に供給する画素データは、第２のゲート
３４によって反転させることが可能となっている。
【００８６】ドライバ３５は、第２のメモリ３３から第
２のゲート３４を介して供給される画素データに基づい
て駆動し、画素の状態を変化させる。具体的には、ドラ
イバ３５は、第２のメモリ３３から第２のゲート３４を
介して供給される画素データに応じて、変調層８に印加
する電界を変化させて、変調層８を初期状態又は駆動状
態とする。
【００８７】つぎに、以上のようなメモリセル１２が画
素毎に形成された光学空間変調素子３を用いた画像表示
装置の駆動方法について、図１２のタイミングチャート
を参照して説明する。
【００８８】本実施の形態においても、第１の実施の形
態と同様に、１つの画像の表示に要する期間は、発光期
間と転送期間とからなり、次に表示する画像の全画素デ
ータが発光期間に第１のメモリ３１に書き込まれ、それ
らの画素データが転送期間に一括して第２のメモリ３３
に転送される。
【００８９】すなわち、第１の画像が表示されている発
光期間中に、走査線１０とデータ線１１により選択され
た第１のメモリ３１に、第２の画像の画素データが順次
書き込まれる。そして、次に表示すべき画像の全画素デ
ータが書き込まれたら、転送期間となり、第１の制御線
３６から第１のゲート３２に制御信号が供給され、これ
により、第１のメモリ３１から第２のメモリ３３に全画
素データが一括して転送される。そして、全画素データ
の転送が完了したら再び発光期間となり、第２のメモリ
３３に転送された画素データが第２のゲート３４を介し
てドライバ３５に供給され、ドライバ３５によって変調
層８の状態が各画素毎に初期状態又は駆動状態とされ
る。本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様
に、１画像あたりの発光期間を長くすることができ、光
利用効率の向上を図ることができる。
【００９０】ただし、本実施の形態は、発光期間中にド
ライバ３５に供給する画素データを反転させる点が、第
１の実施の形態とは異なっている。すなわち、本実施の
形態では、発光期間中に、第２の制御線３７から第２の
ゲート３４に制御信号を供給し、これにより、第２のゲ
ート３４はドライバ３５へ供給する画素データを反転さ
せる。したがって、発光期間は、画素データがドライバ
３５にそのまま供給される正データ期間と、反転された
画素データがドライバ３５に供給される反転データ期間
とに分けられる。
【００９１】そして、反転データ期間には、反転された
画素データがドライバ３５に供給されるので、変調層８
に印加される電界の極性は、正データ期間と反転データ
期間とで反転することとなる。なお、ここでは、変調層
８の材料として、電界の極性によることなく、電界を印
加したときに光変調状態が変わるような光変調用材料を
用いているので、正データ期間における変調層８による
光変調と、反転データ期間における変調層８による光変
調とは同じとなる。
【００９２】このように、発光期間中にドライバ３５に
供給する画素データを反転させることにより、変調層８
に対して、正の電界ばかりが印加されたり、負の電界ば
かりが印加されたりするようなことがなくなり、変調層
８に電界を印加するときには、１画像表示毎に正の電界
と負の電界とが等しく印加されることとなる。これによ
り、変調層８に残留電荷がたまるようなことが無くな
り、変調層８の極性が中性に保たれるので、変調層８を
長期間にわたって安定に動作させることが可能となる。
なお、このように画素データを反転させるときには、正
データ期間から反転データ期間への過渡期間中、光源１
を消灯するようにしてもよい。
【００９３】なお、ここでは、変調層８の材料として、
電界の極性によることなく、電界を印加したときに光変
調状態が変わるような光変調用材料を用いたが、変調層
８の材料として、電界を反転させたときに光変調状態が
変わるような光変調用材料を用いることも可能である。
このときは、反転データ期間中、光源１を消灯するよう
にすればよい。
【００９４】第３の実施の形態 本例では、変調層８の材料を、ＦＬＣやＰＤＬＣのよう
に状態記憶特性を有する光変調用材料とする。そして、
画像を表示する際、変調層８を初期状態から駆動状態に
する必要がある場合にだけ変調層８に電界を印加する。
また、次の画像の表示を行う前に、変調層８をリセット
して初期状態に戻す。
【００９５】本例では、図１３及び図１４に示すよう
に、光学空間変調素子３の駆動層６に第１の制御線４
６、第２の制御線４７及び第３の制御線４８を形成する
とともに、光学空間変調素子３の各メモリセル１２を、
図１５に示すように、第１のメモリ４１と、第１のゲー
ト４２と、第２のメモリ４３と、第２のゲート４４と、
ドライバ４５とから構成する。このメモリセル１２にお
いて、第２のメモリ４３には、表示中の画像の画素デー
タが書き込まれ、第１のメモリ４１には、次に表示する
画像の画素データが書き込まれる。
【００９６】第１のメモリ４１には、走査線１０とデー
タ線１１とが接続されている。そして、走査線１０及び
データ線１１からの入力信号により、当該メモリセル１
２に対応した画素データが書き込まれる。具体的には、
１画像を表示する毎に、各画素に対応した変調層８を初
期状態と駆動状態のどちらの状態のすべきかを示す画素
データが、各画素にそれぞれ対応した第１のメモリ４１
に書き込まれる。
【００９７】第１のゲート４２は、第１のメモリ４１と
第２のメモリ４３との間に配されており、第１の制御線
４６からの制御信号により、開閉状態が制御される。そ
して、第１の制御線４６からの制御信号の入力により第
１のゲート４２が開状態となったときに、第１のメモリ
４１に書き込まれた画素データが第２のメモリ４３に転
送される。
【００９８】第２のメモリ４３には、第１のメモリ４１
に書き込まれた画素データが第１のゲート４２を介して
転送される。そして、この第２のメモリ４３に転送され
た画素データに基づいて、ドライバ４５が駆動される。
すなわち、この第２のメモリ４３は、表示中の画像の画
素データを保持する。
【００９９】第２のゲート４４は、第２のメモリ４３と
ドライバ４５との間に配されており、第２の制御線４７
からの制御信号により、開閉状態が制御される。そし
て、第２の制御線４７からの制御信号の入力により第２
のゲート４４が開状態となったときに、第２のメモリ４
３に書き込まれた画素データがドライバ４５に供給され
る。
【０１００】ドライバ４５は、第２のメモリ４３から第
２のゲート４４を介して供給された画素データに基づい
て駆動し、画素の状態を変化させる。具体的には、ドラ
イバ４５は、第２のメモリ４３から第２のゲート４４を
介して供給される画素データに応じて、変調層８に印加
する電界を変化させて、変調層８を初期状態又は駆動状
態とする。また、ドライバ４５には、第３の制御線４８
が接続されている。そして、ドライバ４５は、第３の制
御線４８からの制御信号により、変調層８の状態を初期
状態に戻すように駆動することも可能となっている。
【０１０１】つぎに、以上のようなメモリセル１２が画
素毎に形成された光学空間変調素子３を用いた画像表示
装置の駆動方法について、図１６のタイミングチャート
を参照して説明する。
【０１０２】図１６に示すように、１つの画像の表示に
要する期間は、発光期間と、リセット期間と、転送期間
とからなる。発光期間は、光源１が点灯状態とされ、ス
クリーン５上に画像が表示されている期間であり、第１
及び第２の実施の形態と同様に、この発光期間中に、次
に表示する画像の全画素データが第１のメモリ４１に書
き込まれる。一方、リセット期間及び転送期間中、光源
１は消灯状態とされる。
【０１０３】リセット期間は、新しい画素データを第１
のメモリ４１から第２のメモリ４３に転送する前に、変
調層８をリセットして初期状態とする期間である。すな
わち、このリセット期間に、全画素が初期状態とされ
る。
【０１０４】このリセット期間には、第３の制御線４８
からドライバ４５に対して、変調層８の状態を初期状態
に戻すように指示する制御信号が供給され、この制御信
号に基づいて、変調層８の全体がドライバ４５によって
初期状態に戻される。ここで、変調層８のリセットは、
例えば、直前に印加した電界を反転させた電界を印加す
ることにより行う。なお、ここでのリセットは、変調層
８が初期状態となっていない画素についてだけ行えばよ
い。すなわち、このリセット期間には、初期状態となっ
ていない画素に対応したドライバ４５のみを駆動すれば
よい。
【０１０５】以上のように全画素が初期状態に戻された
後、転送期間となる。この転送期間では、第１の制御線
４６から第１のゲート４２に対して、第１のゲート４２
を開状態とするように指示する制御信号が供給され、こ
の制御信号により第１のゲート４２が開状態とされ、第
１のメモリ４１から第２のメモリ４３に画素データが一
括して転送される。すなわち、第１の及び第２の実施の
形態と同様、転送期間中に、次に表示する画像の全画素
データが一括して、第１のメモリ４１から第２のメモリ
４３に転送される。
【０１０６】そして、次に表示する画像の全画素データ
が一括して第２のメモリ４３に転送されたら、再び発光
期間となる。この発光期間では、光源１が点灯状態とさ
れるとともに、発光期間の初めに、第２の制御線４７か
ら第２のゲート４４に対して、第２のゲート４４を開状
態とするように指示する制御信号が供給される。そし
て、この制御信号により第２のゲート４４が開状態とさ
れて、第２のメモリ４３からドライバ４５に画素データ
が供給されドライバ４５が駆動される。
【０１０７】このとき、第２のゲート４４は、ドライバ
４５を駆動して変調層８を駆動状態とするのに必要な時
間だけ開状態とされる。そして、第２のゲート４４が開
状態とされている時間だけ、ドライバ４５が駆動され、
その後、ドライバ４５の駆動は停止される。本例では、
変調層８が状態記憶特性を有しているので、このように
ドライバ４５の駆動を停止しても、ドライバ４５の駆動
によって駆動状態とされた画素は、そのまま駆動状態が
保持される。
【０１０８】なお、ここでのドライバ４５の駆動は、変
調層８を駆動状態とする必要がある画素についてだけ行
う。すなわち、初期状態のままでいい画素については、
ドライバ４５を駆動させることなく、画素の状態を変更
させる必要がある画素についてだけドライバ４５を駆動
させる。換言すれば、この光学空間変調素子３では、表
示画像を変更する際に、状態を変化させる必要がある画
素についてだけ、その状態を初期状態から変えるように
する。
【０１０９】以上のような本実施の形態では、駆動状態
の画素を一括してリセットするので、２フィールド法の
ようにフレームレートが低下してしまうようなことがな
く、応答速度の高速化を図ることができる。しかも、２
フィールド法に比べて、電荷の移動が少なくて済むの
で、低消費電力化を図ることもできる。
【０１１０】第４の実施の形態 本例では、変調層８の材料を、ＦＬＣやＰＤＬＣのよう
に状態記憶特性を有する光変調用材料とする。そして、
画像を順次変更していく際に、変化があった画素だけを
書き換えるようにする。
【０１１１】本例では、図１７及び図１８に示すよう
に、光学空間変調素子３の駆動層６に第１の制御線５
９、第２の制御線６０及び第３の制御線６１を形成する
とともに、光学空間変調素子３の各メモリセル１２を、
図１９に示すように、第１のメモリ５１と、第１のゲー
ト５２と、第２のメモリ５３と、一致検出回路５４と、
第２のゲート５５と、第３のメモリ５６と、第３のゲー
ト５７と、ドライバ５８とから構成する。
【０１１２】このメモリセル１２において、第２のメモ
リ５３には、表示中の画像の画素データが書き込まれ、
第１のメモリ５１には、次に表示する画像の画素データ
が書き込まれる。また、第３のメモリ５６には、表示中
の画像の画素データと次に表示する画像の画素データと
が一致しているか否かを示す情報（以下、一致データと
称する。）が書き込まれる。
【０１１３】第１のメモリ５１には、走査線１０とデー
タ線１１とが接続されている。そして、走査線１０及び
データ線１１からの入力信号により、当該メモリセル１
２に対応した画素データが書き込まれる。具体的には、
１画像を表示する毎に、各画素に対応した変調層８を初
期状態と駆動状態のどちらの状態にすべきかを示す画素
データが、各画素にそれぞれ対応した第１のメモリ５１
に書き込まれる。
【０１１４】第１のゲート５２は、第１のメモリ５１と
第２のメモリ５３との間に配されており、第１の制御線
５９からの制御信号により、開閉状態が制御される。そ
して、第１の制御線５９からの制御信号の入力により第
１のゲート５２が開状態となったときに、第１のメモリ
５１に書き込まれた画素データが第２のメモリ５３に転
送される。
【０１１５】第２のメモリ５３には、第１のメモリ５１
に書き込まれた画素データが第１のゲート５２を介して
転送される。この第２のメモリ５３は、表示中の画像の
画素データを保持する。
【０１１６】一致検出回路５４は、第１のメモリ５１に
書き込まれた画素データと、第２のメモリ５３に書き込
まれた画素データとを比較して、それらの画素データが
同じであるか否かを判別する。ここで、第１のメモリ５
１に書き込まれた画素データは、次に表示すべき画像の
画素データであり、第２のメモリ５３に書き込まれた画
素データは、現在表示されている画像の画素データであ
る。すなわち、一致検出回路５４は、変更前の表示画像
の画素データと、変更後の表示画像の画素データとが同
じであるか否かを判別する。そして、それらの画素デー
タが一致しているか否かを示す一致データを出力する。
【０１１７】第２のゲート５５は、一致検出回路５４と
第３のメモリ５６との間に配されており、第２の制御線
６０からの制御信号により、開閉状態が制御される。そ
して、第２の制御線６０からの制御信号の入力により第
２のゲート５５が開状態となったときに、一致検出回路
５４から第３のメモリ５６に一致データが転送される。
【０１１８】第３のメモリ５６には、一致検出回路５４
からの一致データが第２のゲート５５を介して転送され
る。すなわち、この第３のメモリ５６には、表示画像を
変更しようとする毎に、変更前の表示画像の画素データ
と、変更後の表示画像の画素データとが同じであるか否
かを示す一致データが書き込まれる。
【０１１９】第３のゲート５７は、第２のメモリ５３及
び第３のメモリ５６と、ドライバ５８との間に配されて
おり、第３の制御線６１からの制御信号により、開閉状
態が制御される。そして、第３の制御線６１からの制御
信号の入力により第３のゲート５７が開状態となったと
きに、第２のメモリ５３に書き込まれた画素データと、
第３のメモリ５６に書き込まれた一致データとがドライ
バ５８に供給される。
【０１２０】ドライバ５８は、第２のメモリ５３から第
３のゲート５７を介して供給される画素データと、第３
のメモリ５６から第３のゲート５７を介して供給される
一致データとに基づいて駆動する。このドライバ５８
は、表示画像を変更する際に、変更前の画像の画素デー
タと、変更後の画像の画素データとが異なるときにだけ
駆動する。
【０１２１】すなわち、このドライバ５８は、表示画像
を変更する際に、第２のメモリ５３から供給される画素
データが、画素を駆動状態とするように指示するデータ
であり、かつ、第３のメモリ５６から供給される一致デ
ータが、変更前の画像の画素データと、変更後の画像の
画素データとが異なることを示すデータであるならば、
変調層８に電界を印加して、当該ドライバ５８に対応す
る画素を駆動状態とする。
【０１２２】或いは、ドライバ５８は、表示画像を変更
する際に、第２のメモリ５３から供給される画素データ
が、画素を初期状態とするように指示するデータであ
り、かつ、第３のメモリ５６から供給される一致データ
が、変更前の画像の画素データと、変更後の画像の画素
データとが異なることを示すデータであるならば、変調
層８に電界を印加して、当該ドライバ５８に対応する画
素を初期状態とする。
【０１２３】つぎに、以上のようなメモリセル１２が画
素毎に形成された光学空間変調素子３を用いた画像表示
装置の駆動方法について、図２０のタイミングチャート
を参照して説明する。
【０１２４】図２０に示すように、１つの画像の表示に
要する期間は、発光期間と、駆動期間とからなり、発光
期間は、データ書き込み期間と、一致データ転送期間
と、画素データ転送期間とからなる。発光期間は、光源
１が点灯状態とされ、スクリーン５に画像が表示されて
いる期間である。一方、駆動期間は、ドライバ５８を駆
動して、画素の状態を変更するのに要する期間である。
この駆動期間中、光源１は消灯状態とされる。
【０１２５】発光期間のうち、データ書き込み期間は、
第１乃至第３の実施の形態における発光期間と同様に、
次に表示する画像の全画素データが第１のメモリ５１に
書き込まれる期間である。このとき、一致検出回路５４
は、第２のメモリ５３に書き込まれた画素データ、すな
わち現在表示されている画像の画素データと、第１のメ
モリ５１に書き込まれた画素データ、すなわち次に表示
する画像の画素データとを比較する。
【０１２６】そして、次に表示する画像の全画素データ
の第１のメモリ５１への書き込みが完了したら、一致デ
ータ転送期間となり、第２の制御線６０から第２のゲー
ト５５に制御信号が供給され、第２のゲート５５が開状
態とされる。これにより、一致検出回路５４から第３の
メモリ５６に一致データが一括して転送される。
【０１２７】一致データの第３のメモリ５６への転送が
完了したら、画素データ転送期間となり、第１の制御線
５９から第１のゲート５２に制御信号が供給され、第１
のゲート５２が開状態とされる。これにより、第１のメ
モリ５１から第２のメモリ５３へ、次に表示する画像の
画素データが一括して転送される。
【０１２８】画素データの第２のメモリ５３への転送が
完了したら、駆動期間となり、第３の制御線６１から第
３のゲート５７に制御信号が供給され、第３のゲート５
７が開状態とされる。これにより、次に表示する画像の
画素データが第２のメモリ５３からドライバ５８へ転送
されるとともに、一致データが第３のメモリ５６からド
ライバ５８へ転送される。そして、次に表示する画像の
画素データと、一致データとを受け取ったドライバ５８
は、これらのデータに基づいて、上述したように、変更
前の画像の画素データと、変更後の画像の画素データと
が異なるときにだけ駆動する。すなわち、各画素毎に形
成されたドライバ５８のうち、対応する画素を書き換え
る必要があるものだけが、駆動期間中に駆動する。
【０１２９】ここで、駆動期間は、ドライバ５８によっ
て画素の状態を変更するの要する時間である。換言すれ
ば、表示画像を変更する際に駆動する必要があるドライ
バ５８は、この駆動期間の間だけ駆動される。本例で
は、第３の実施の形態と同様に、変調層８が状態記憶特
性を有している。したがって、このようにドライバ５８
を一定の時間だけ駆動して、直ぐにドライバ５８の駆動
を停止するようにしても、ドライバ５８の駆動によって
状態が変更された画素は、その状態が保持される。
【０１３０】図２１に例として、表示する画像に応じて
画素を白、黒、白、白、黒、黒と順次変えていくときの
ドライバ５８の駆動波形例を示す。ドライバ５８が駆動
するのは、図２１のａ、ｂ、ｃ、ｅのときだけであり、
ｄ、ｆのときには駆動しない。このように、ドライバ５
８が駆動され画素の書き換えが行われるのは、変更前の
画像の画素と、変更後の画像の画素と異なる場合のみで
あり、その他のときには、画素の状態はそのまま維持さ
れる。
【０１３１】以上のように、本例では、表示画像を変更
する際に、変化があった画素のみを面一括にて書き換え
るので、画素の書き換えに要する時間を最小限にでき、
光学空間変調素子の光利用効率を非常に高めることがで
きる。しかも、必要最小限の画素のみを書き換えるよう
にしているので、画素の書き換えにより生じる電荷の移
動を最小限とすることができ、光学空間変調素子の駆動
に必要な電力を大幅に低減することが可能となる。
【０１３２】なお、図２０に示したタイミングチャート
では、第１のメモリ５１への画素データの書き込みを、
発光期間が始まってから開始するように図示している
が、第１のメモリ５１への画素データの書き込みは、第
２のメモリ５３への画素データの転送が完了した直後か
ら可能である。すなわち、駆動期間中にも、第１のメモ
リ５１への画素データの書き込みを行うようにしてよ
い。これは、１画像表示あたりの時間をより短くしたい
場合に、有効である。
【０１３３】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る光学空間変調素子は、各画素毎に複数のメモリを備
えているので、画像の書き換えを効率良く行うことが可
能となる。すなわち、本発明によれば、光学空間変調素
子の応答速度を非常に高速化できる。
【０１３４】また、本発明に係る画像表示装置は、各画
素毎に複数のメモリを備えた光学空間変調素子を用いて
いるので、画像の書き換えを効率良く行うことが可能と
なる。すなわち、本発明によれば、画像表示装置の応答
速度を非常に高速化でき、しかも、発光時間を長くする
ことができるので、非常に高い輝度を得ることが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した画像表示装置の一例につい
て、その概略構成を示す概念図である。
【図２】本発明を適用した光学空間変調素子の一例につ
いて、その概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】図２に示した光学空間変調素子の一部を拡大し
て、その概略構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図４】図２に示した光学空間変調素子について、その
積層構造を模式的に示す断面図である。
【図５】第１の実施の形態で使用される光学空間変調素
子について、その概略構成を模式的に示す斜視図であ
る。
【図６】図５に示した光学空間変調素子の一部を拡大し
て、その概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図７】第１の実施の形態において使用されるメモリセ
ルの構成を示すブロック図である。
【図８】第１の実施の形態として示した画像表示装置に
ついて、光源及び光学空間変調素子の駆動のタイミング
を示す駆動タイミングチャートである。
【図９】第２の実施の形態で使用される光学空間変調素
子について、その概略構成を模式的に示す斜視図であ
る。
【図１０】図９に示した光学空間変調素子の一部を拡大
して、その概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図１１】第２の実施の形態において使用されるメモリ
セルの構成を示すブロック図である。
【図１２】第２の実施の形態として示した画像表示装置
について、光源及び光学空間変調素子の駆動のタイミン
グを示す駆動タイミングチャートである。
【図１３】第３の実施の形態で使用される光学空間変調
素子について、その概略構成を模式的に示す斜視図であ
る。
【図１４】図１３に示した光学空間変調素子の一部を拡
大して、その概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図１５】第３の実施の形態において使用されるメモリ
セルの構成を示すブロック図である。
【図１６】第３の実施の形態として示した画像表示装置
について、光源及び光学空間変調素子の駆動のタイミン
グを示す駆動タイミングチャートである。
【図１７】第４の実施の形態で使用される光学空間変調
素子について、その概略構成を模式的に示す斜視図であ
る。
【図１８】図１７に示した光学空間変調素子の一部を拡
大して、その概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図１９】第４の実施の形態において使用されるメモリ
セルの構成を示すブロック図である。
【図２０】第４の実施の形態として示した画像表示装置
について、光源及び光学空間変調素子の駆動のタイミン
グを示す駆動タイミングチャートである。
【図２１】第４の実施の形態において、ドライバの駆動
波形の一例を示す図である。
【図２２】画像表示装置の概略構成を示す概念図であ
る。
【図２３】光学空間変調素子の概略構成を示す分解斜視
図である。
【図２４】２フィールド法を適用した画像表示装置の駆
動タイミングチャートである。
【符号の説明】
１ 光源、 ２ 照射光学系、 ３ 光学空間変調素
子、 ４ 投射光学系、５ スクリーン、 ６ 駆動
層、 ７ 反射層、 ８ 変調層、 ９ 共通電極、
１０ 走査線、 １１ データ線、 １２ メモリセ
ル、 １３ 反射パッド、 ２１ 第１のメモリ、 ２
２ ゲート、 ２３ 第２のメモリ、 ２４ドライバ、
２５ 制御線

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の画素を備え、表示する画像の画素
    データに応じて、照射された光を画素毎に変調する光学
    空間変調素子において、 表示する画像の画素データが書き込まれる第１のメモリ
    と、 第１のメモリに書き込まれた画素データが転送される第
    ２のメモリと、 第２のメモリに転送された画素データに基づいて駆動
    し、画素の状態を変化させる駆動手段とを各画素毎に備
    え、 画像を表示する際に、 当該画像を構成する全画素について、対応する第１のメ
    モリに画素データを書き込み、 画素データが書き込まれた第１のメモリから、対応する
    第２のメモリへ当該画素データを転送し、 第２のメモリに転送された画素データに基づいて、駆動
    手段により各画素の状態を変化させることを特徴とする
    光学空間変調素子。
  2. 【請求項２】 上記各画素は、上記駆動手段による制御
    により、光透過率、光反射率又は偏光状態の異なる２つ
    の状態を取りうることを特徴とする請求項１記載の光学
    空間変調素子。
  3. 【請求項３】 上記駆動手段は、上記画素の状態を全画
    素一括で変化させることを特徴とする請求項１記載の光
    学空間変調素子。
  4. 【請求項４】 上記駆動手段は、上記各画素の状態を所
    定時間毎に切り換えることを特徴とする請求項１記載の
    光学空間変調素子。
  5. 【請求項５】 上記駆動手段は、表示画像を変更する際
    に、全画素を初期状態として変更前の画像を消去し、そ
    の後、変更後の表示画像に応じて各画素の状態を変化さ
    せることを特徴とする請求項１記載の光学空間変調素
    子。
  6. 【請求項６】 上記駆動手段は、表示画像を変更する際
    に、状態を変化させる必要がある画素についてだけ、画
    素の状態を変化させることを特徴とする請求項１記載の
    光学空間変調素子。
  7. 【請求項７】 表示画像を変更する前に、変更前の表示
    画像における画素の状態と、変更後の表示画像における
    画素の状態とが同じであるか否かを判別する判別手段
    と、 判別手段による判別結果が書き込まれる第３のメモリと
    を各画素毎に備え、 上記駆動手段は、表示画像を変更する際に、第３のメモ
    リに書き込まれた判別結果に基づいて、状態を変化させ
    る必要がある画素についてだけ、画素の状態を変化させ
    ることを特徴とする請求項６記載の光学空間変調素子。
  8. 【請求項８】 上記画素は、液晶材料が用いられてお
    り、当該液晶材料の状態を変化させることにより、光透
    過率、光反射率又は偏光状態が変化するようなされてい
    ることを特徴とする請求項１記載の光学空間変調素子。
  9. 【請求項９】 上記液晶材料は、状態記憶特性のあるモ
    ードを有する液晶材料であることを特徴とする請求項８
    記載の光学空間変調素子。
  10. 【請求項１０】 上記液晶材料は、強誘電性液晶材料又
    は高分子分散型液晶材料であることを特徴とする請求項
    ９記載の光学空間変調素子。
  11. 【請求項１１】 上記画素は、光透過率が変化している
    状態、光反射率が変化している状態、又は偏光状態が変
    化している状態を記憶可能な材料を有していることを特
    徴とする請求項１記載の光学空間変調素子。
  12. 【請求項１２】 光を出射する光源と、 複数の画素が形成され、表示する画像の画素データに応
    じて、光源から出射された光を画素毎に変調する光学空
    間変調素子とを備え、 上記光学空間変調素子は、 表示する画像の画素データが書き込まれる第１のメモリ
    と、 第１のメモリに書き込まれた画素データが転送される第
    ２のメモリと、 第２のメモリに転送された画素データに基づいて駆動
    し、画素の状態を変化させる駆動手段とを各画素毎に備
    え、 画像を表示する際に、 当該画像を構成する全画素について、対応する第１のメ
    モリに画素データを書き込み、 画素データが書き込まれた第１のメモリから、対応する
    第２のメモリへ当該画素データを転送し、 第２のメモリに転送された画素データに基づいて、駆動
    手段により各画素の状態を変化させることを特徴とする
    画像表示装置。
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