(57)【要約】【課題】不純物イオン等により生じる直流電圧の変動を的確に捉え、その変動に追従する形で駆動電圧を正確に補正することが可能な液晶光学素子を提供する。【解決手段】シリコン基板１の液晶層２７側の面に直流電圧測定電極３１〜３６を設けると共に、ガラス基板２が備えた対向電極２５の一部をそれらと電気的対を成す直流電圧測定電極４４として構成し、それら電極を介して液晶層２７中の不純物イオン等により発生する直流電圧を測定して、その測定結果を基に直流電圧を相殺するオフセット電圧を算出して液晶光学素子の駆動電圧に重畳させ、重畳後の電圧で液晶光学素子を駆動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素電極を備えた第１の基板と前記画素電極に対向する対向電極を備えた第２の基板とを有し、前記第１の基板と前記第２の基板とがシール材を介して互いに貼り合わされることで形成された隙間に液晶が封入されて成る液晶光学素子であって、
前記第１の基板に設けられた、前記液晶中のイオン等により発生する直流電圧を測定するための第１の直流電圧測定電極と、
前記第２の基板に設けられた、前記第１の直流電圧測定電極と電気的対を成す第２の直流電圧測定電極と、
前記第１の直流電圧測定電極と前記第２の直流電圧測定電極を介して前記直流電圧を測定する直流電圧測定部とを有し、
前記直流電圧測定部による前記直流電圧の測定結果に基づいて、前記直流電圧を相殺するオフセット電圧を算出して前記液晶光学素子の駆動電圧に重畳し、該重畳後の電圧を前記液晶光学素子に印加して前記液晶光学素子を駆動することを特徴とする液晶光学素子。
【請求項２】
前記第２の直流電圧測定電極は、前記対向電極の一部で構成されていることを特徴とする請求項１記載の液晶光学素子。
【請求項３】
前記第１の直流電圧測定電極及び／又は前記第２の直流電圧測定電極は、前記液晶光学素子の光変調領域外周に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の液晶光学素子。
【請求項４】
前記第１の直流電圧測定電極及び／又は前記第２の直流電圧測定電極は、前記液晶光学素子の光変調領域内に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の液晶光学素子。
【請求項５】
前記第１の直流電圧測定電極及び／又は前記第２の直流電圧測定電極は、複数の画素を所定の単位で区画した領域に沿って配置されていることを特徴とする請求項３又は４記載の液晶光学素子。
【請求項６】
複数の画素を区画する前記所定の単位は、複数の画素で構成されたマトリクスの１列であることを特徴とする請求項５記載の液晶光学素子。
【請求項７】
複数の画素を区画する前記所定の単位は、複数の画素の１つであることを特徴とする請求項５記載の液晶光学素子。
【請求項８】
前記第１の直流電圧測定電極と前記第２の直流電圧測定電極は、互いに電気的に独立して複数対設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載の液晶光学素子。
【請求項９】
前記直流電圧の測定を前記第１の直流電圧測定電極と前記第２の直流電圧測定電極の対毎に行い、該測定結果に基づいて、前記オフセット電圧を前記直流電圧の測定領域毎に個別に算出して前記駆動電圧に重畳し、該重畳後の電圧を前記直流電圧の測定領域毎に個別に印加することを特徴とする請求項８記載の液晶光学素子。
【請求項１０】
前記第１の直流電圧測定電極と前記第２の直流電圧測定電極には、各々対応する引出配線が接続され、該引出配線は立体的に互いに交差する交差部を有し、該交差部において前記引出配線は細線化されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一つに記載の液晶光学素子。
【請求項１１】
前記第１の直流電圧測定電極と前記第２の直流電圧測定電極には、各々対応する引出配線が接続され、該引出配線は、前記シール材で覆われていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一つに記載の液晶光学素子。
【請求項１２】
前記直流電圧の測定は、前記光変調領域の光変調休止期間に行われることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一つに記載の液晶光学素子。
【請求項１３】
前記直流電圧の測定は、前記直流電圧の測定を行う直流電圧測定期間と、前記直流電圧の測定を行わない測定停止期間とを有し、前記測定停止期間においては、前記第１の直流電圧測定電極と前記第２の直流電圧測定電極に前記液晶光学素子の駆動電圧と同等の電圧を印加することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一つに記載の液晶光学素子。
【請求項１４】
前記直流電圧の測定は、前記直流電圧の測定を行う直流電圧測定期間の前後のうち少なくともいずれか一方に、前記第１の直流電圧測定電極と前記第２の直流電圧測定電極に電荷中和用の電圧を印加する中和期間を有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一つに記載の液晶光学素子。
【請求項１５】
前記直流電圧の測定結果に基づいて前記直流電圧の測定頻度を可変することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一つに記載の液晶光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶光学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に液晶光学素子は、複数の画素電極を有する第１の基板とこの第１の基板に相対する対向電極を有する第２の基板とを備え、それら第１の基板と第２の基板とをシール材を介して互いに貼り合わせることで形成された隙間に液晶を封入することで構成されている。このような液晶光学素子では、封入された液晶が不純物で汚染されていると、不純物から発生するイオンの影響によって、液晶のスイッチングが正常に行われないことがある。特に、ＬＣＯＳ型（反射型）液晶光学素子では、画素電極としてアルミニウム薄膜等が用いられ、その一方で対向電極としては酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等が用いられることから、異種電極材料間で電池効果が発生して液晶に直流電圧が印加されやすくなる。これらの影響から、ある静止画像を一定時間表示した後、次に表示される画像上に前の画像が残像として視認される現象（焼き付き）が発生し、液晶光学素子の表示品質が低下する。このような課題を解決するために、次のような技術が開発されている。
【０００３】
図８は、従来技術による液晶光学素子の１画素周辺を示す平面図（ａ）とそのＢ−Ｂ断面図（ｂ）である。ここに示す液晶光学素子では、ガラス等から成る２枚の透明基板１、２のうち一方の透明基板（第１の基板）１上にＩＴＯ膜から成る画素電極１５と、画素電極１５を駆動する薄膜トランジスター（ＴＦＴ）８２と、ＴＦＴ８２に電気信号を供給するデータバスライン８３及びスキャンバスライン８４とが設けられ、もう一方の透明基板（第２の基板）２上にＩＴＯ膜から成る対向電極２５が設けられ、各透明基板１、２の液晶層２７側の面に液晶層２７を所定の方向に配向させる配向膜２６が設けられており、それら２枚の透明基板１、２を互いに貼り合せることで形成された隙間に液晶層２７が封入されている。さらに、この液晶光学素子の特徴として、画素電極１５を取り囲むデータバスライン８３とスキャンバスライン８４の上に、液晶層２７中の不純物を吸着する吸着性部材（ＭｇＯ）９５が設けられている。液晶層２７中の不純物は、吸着性部材９５に吸着することで除去され、不純物に起因するイオンの発生が抑制される。（例えば、特許文献１参照）
【０００４】
図９は、従来技術による液晶光学素子の平面図である。ここに示す液晶光学素子では、第１の基板１上に画素電極とスイッチング素子（ＴＦＴ）と配向膜とが設けられ、第２の基板２上に対向電極と配向膜とが設けられ、それら２枚の基板１、２が互いに貼り合わされることで形成された隙間に液晶層が封入されており、さらに、この液晶光学素子の特徴として、液晶光学素子中央の画素電極が設けられた領域（光変調領域２１）よりも外側の画像表示には寄与しない領域に、液晶層中のイオンを電気的に吸着するイオントラップ電極１０４が設けられている。
【０００５】
イオントラップ電極１０４は、第１の基板１に設けられた電極端子１０７に接続されたイオントラップ電極１０４と、第２の基板２に設けられた第２のイオントラップ電極１０８に接続されたイオントラップ電極１０４とが電気的対を成して構成されており、それら２つのイオントラップ電極１０４間に電極端子１０７、１０８を介して所定の電圧を印加することで、光変調領域２１内に存在するイオンがイオントラップ電極１０４に引き寄せられて光変調領域２１外へと移動し、そこでイオントラップ電極１０４上の配向膜に吸着して捕捉される。これにより、光変調領域２１内からイオンが掃き出され、光変調領域２１内で焼き付きの発生が防止される。（例えば、特許文献２参照）
【０００６】
図１０は、従来技術による液晶光学素子の焼き付き発生時における不純物イオンの状態を模式的に示す図であり、図１１は、従来技術による液晶光学素子の駆動電圧波形を示す図である。尚、図１０では不純物陽イオン１１１が配向膜２６に吸着している場合を例示してある。
【０００７】
まず、焼き付きが発生している場合には、例えば、図１０に示すように一方の配向膜２６の表面に不純物陽イオン１１２が吸着し、それと反対側の配向膜２６の表面近傍に不純物陰イオン１１１が偏在しており、液晶層２７内では図中上向きの内部電場（直流電圧）１１５が生じ、これにより液晶分子の自発分極の向きも同じように上方向を向いている。
【０００８】
このような状態で液晶光学素子に印加する駆動電圧の大きさを＋側から−側、及び−側から＋側へ連続的に変化させてスイッチングさせた際には、不純物イオンによる内部電場の影響で、図１１に示すように、＋側から−側への電圧変化に対してスイッチングが起こるスイッチング電圧Ｖ１と、−側から＋側への電圧変化に対してスイッチングが起こるスイッチング電圧Ｖ２とは互いに大きさ（絶対値）が一致せず、単純に同じ大きさの電圧を極性を変えて印加しただけでは正常な表示は行えない。そこで、予めＶ１とＶ２を測定しておき、それらの合算値の半分の値（電圧Ｖａ）とＶ１及びＶ２との差をオフセット電圧ＶＢＳとして駆動電圧に重畳し、その重畳後の電圧で液晶光学素子を駆動する。これにより、不純物イオンによる直流電圧を相殺して焼き付きを防止することができる。尚、ここで駆動電圧の測定は、実際に液晶光学素子に駆動電圧を印加し、その表示状態をクロスニコル環境下で観察しながら駆動電圧を少しずつ変化させ（１０ｍＶ／ｓｅｃ程度）、スイッチングが起こる電圧を調べることで行われる。（例えば、特許文献３参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平３−１５２５１２号公報
【特許文献２】特開平８−２０１８３０号公報
【特許文献３】特開平７−２４８４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
吸着性物質やイオントラップ電極を設ける従来技術は、軽度の焼き付きとされる、いわゆる「イオン可動型の焼き付き」に対しては有効であるが、それよりも重度の焼き付きとされる、いわゆる「イオン固定型の焼き付き」に対しては十分な効果が得られない。
【００１１】
それに対し、駆動電圧にオフセット電圧を重畳させる従来技術は、重度の焼き付きに対しても有効的であるが、予め液晶光学素子の駆動電圧を人為的に測定しておかなければならず、しかも駆動電圧には液晶光学素子毎にバラツキ（個体差）があるため、液晶光学素子毎に個別に対応しなければならない。また、駆動電圧は周囲の温度によっても変化し、使用時間等によって焼き付きの程度も変化するため、それら諸要因の変動に追従する形で駆動電圧を正確に補正することは困難である。
【００１２】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、不純物イオン等により生じる直流電圧の変動を的確に捉え、その変動に追従する形で駆動電圧を正確に補正することが可能な液晶光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
画素電極を備えた第１の基板と前記画素電極に対向する対向電極を備えた第２の基板とを有し、前記第１の基板と前記第２の基板とがシール材を介して互いに貼り合わされることで形成された隙間に液晶が封入されて成る液晶光学素子であって、前記第１の基板に設けられた、前記液晶中のイオン等により発生する直流電圧を測定するための第１の直流電圧測定電極と、前記第２の基板に設けられた、前記第１の直流電圧測定電極と電気的対を成す第２の直流電圧測定電極と、前記第１の直流電圧測定電極と前記第２の直流電圧測定電極を介して前記直流電圧を測定する直流電圧測定部とを有し、前記直流電圧測定部による前記直流電圧の測定結果に基づいて、前記直流電圧を相殺するオフセット電圧を算出して前記液晶光学素子の駆動電圧に重畳し、該重畳後の電圧を前記液晶光学素子に印加して前記液晶光学素子を駆動する液晶光学素子とする。
【００１４】
前記第２の直流電圧測定電極は、前記対向電極の一部で構成されている液晶光学素子とされ得る。
【００１５】
前記第１の直流電圧測定電極及び／又は前記第２の直流電圧測定電極は、前記液晶光学素子の光変調領域外周に隣接して配置されている液晶光学素子とされ得る。
【００１６】
前記第１の直流電圧測定電極及び／又は前記第２の直流電圧測定電極は、前記液晶光学素子の光変調領域内に配置されている液晶光学素子とされ得る。
【００１７】
前記第１の直流電圧測定電極及び／又は前記第２の直流電圧測定電極は、複数の画素を所定の単位で区画した領域に沿って配置されている液晶光学素子とされ得る。
【００１８】
複数の画素を区画する前記所定の単位は、複数の画素で構成されたマトリクスの１列である液晶光学素子とされ得る。
【００１９】
複数の画素を区画する前記所定の単位は、複数の画素の１つである液晶光学素子とされ得る。
【００２０】
前記第１の直流電圧測定電極と前記第２の直流電圧測定電極は、互いに電気的に独立して複数対設けられている液晶光学素子とされ得る。
【００２１】
前記直流電圧の測定を前記第１の直流電圧測定電極と前記第２の直流電圧測定電極の対毎に行い、該測定結果に基づいて、前記オフセット電圧を前記直流電圧の測定領域毎に個別に算出して前記駆動電圧に重畳し、該重畳後の電圧を前記直流電圧の測定領域毎に個別に印加する液晶光学素子とされ得る。
【００２２】
前記第１の直流電圧測定電極と前記第２の直流電圧測定電極には、各々対応する引出配線が接続され、該引出配線は立体的に互いに交差する交差部を有し、該交差部において前記引出配線は細線化されている液晶光学素子とされ得る。
【００２３】
前記第１の直流電圧測定電極と前記第２の直流電圧測定電極には、各々対応する引出配線が接続され、該引出配線は、前記シール材で覆われている液晶光学素子とされ得る。
【００２４】
前記直流電圧の測定は、前記光変調領域の光変調休止期間に行われる液晶光学素子とされ得る。
【００２５】
前記直流電圧の測定は、前記直流電圧の測定を行う直流電圧測定期間と、前記直流電圧の測定を行わない測定停止期間とを有し、前記測定停止期間においては、前記第１の直流電圧測定電極と前記第２の直流電圧測定電極に前記液晶光学素子の駆動電圧と同等の電圧を印加する液晶光学素子とされ得る。
【００２６】
前記直流電圧の測定は、前記直流電圧の測定を行う直流電圧測定期間の前後のうち少なくともいずれか一方に、前記第１の直流電圧測定電極と前記第２の直流電圧測定電極に電荷中和用の電圧を印加する中和期間を有する液晶光学素子とされ得る。
【００２７】
前記直流電圧の測定結果に基づいて前記直流電圧の測定頻度を可変する液晶光学素子とされ得る。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、液晶中の不純物イオン等により発生する直流電圧を測定するための電極を液晶光学素子に直接設けることで、直流電圧の変動を的確に捉え、その変動に追従する形で駆動電圧を正確に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による液晶光学素子を示す平面図（ａ）とそのＡ−Ａ断面図（ｂ）（実施例１）
【図２】直流電圧測定電極に印加する電圧の波形と光変調領域に印加する駆動電圧の波形を模式的に示す図
【図３】本発明による液晶光学素子の変形例を示す平面図（実施例２）
【図４】図３のＢ部拡大図（実施例２）
【図５】本発明による液晶光学素子の変形例を示す画素電極周辺の要部拡大平面図（実施例３）
【図６】本発明による液晶光学素子の変形例を示す画素電極周辺の要部拡大平面図（実施例４）
【図７】本発明による液晶光学素子で用いられる電圧測定回路の回路模式図
【図８】従来技術による液晶光学素子の１画素周辺を示す平面図（ａ）とそのＢ−Ｂ断面図（ｂ）
【図９】従来技術による液晶光学素子の平面図
【図１０】従来技術による液晶光学素子の焼き付き発生時における不純物イオンの状態を模式的に示す図
【図１１】従来技術による液晶光学素子の駆動電圧波形を示す図
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００３０】
図１は、本発明による液晶光学素子を示す平面図（ａ）とそのＡ−Ａ断面図（ｂ）である。図２は、直流電圧測定電極に印加する電圧の波形と光変調領域に印加する駆動電圧の波形を模式的に示す図である。以下、図１、２を用いて本発明の実施例１について説明する。
【００３１】
図１に示すように、本発明による液晶光学素子は、アルミニウム膜から成る複数の画素電極（反射電極）１５とそれらの上に一様に形成された配向膜２６とを備えたシリコン基板（第１の基板）１と、複数の画素電極１５と対向するように一様に形成された酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜から成る対向電極２５とその上に一様に形成された配向膜２６とを備えたガラス基板（第２の基板）２とを備え、それら２枚の基板１、２がシール材１７を介して互いに貼り合わされることで形成された隙間に液晶注入口１８を介して液晶層２７が注入され、液晶注入口１８に封止材１９を塗布することで封止されている。
【００３２】
シリコン基板１が備えた複数の画素電極１５の各々は、シリコン基板１に形成されたＬＳＩ駆動素子５に電気的に接続されると共に、ガラス基板２が備えた対向電極２５と対向することで１つの画素を構成し、それが画素電極１５の数に応じてマトリクス状に複数配列されて光変調領域（画素領域）２１が形成されている。
【００３３】
シリコン基板１の液晶層２７に接する側の面には、液晶層２７中のイオン等により生じる直流電圧を測定するための直流電圧測定電極（第１〜６の直流電圧測定電極）３１〜３６が設けられている。直流電圧測定電極３１〜３６は、画素電極１５と同様の金属材料で構成され、光変調領域２１の外周に隣接する形で配置されている。
【００３４】
尚、直流電圧測定電極は、シール材１７の一部に設けられた液晶注入口１８と対向する領域には設けられていない。これは、液晶注入口１８と対向する領域は液晶が変化しやすく、仮に直流電圧測定電極を設けたとしても測定した値が光変調領域２１のそれとは異なる可能性があるためである。しかしながら、直流電圧測定電極を設けないと、直流電圧測定電極が設けられた領域との間で落差が生じて液晶層２７の厚さが変化してしまうため、本実施例１では、液晶層２７の厚さの均一性を保つため、液晶注入口１８と対向する領域（液晶注入口１８近傍とそれと光変調領域２１を挟んで反対側の領域）には、直流電圧測定電極３１〜３６と同等の厚さを有すると共に電気的には機能しない第１の擬似電極２２と第２の擬似電極２３が設けられている。
【００３５】
また、第１の擬似電極２２と第２の擬似電極２３を設けた場合であっても、画素電極１５と直流電圧測定電極３１〜３６が設けられた領域とそうでない領域との間には依然として落差があるため、その落差を埋めてシリコン基板１の液晶層２７側の面を平坦にするために、画素電極１５と直流電圧測定電極３１〜３６が設けられていない領域には平坦化膜６が形成されている。
【００３６】
直流電圧測定電極３１〜３６は、各々個別の引出配線５１を介してシリコン基板１の一端側へと引き回され、第１のスイッチ群４１と第２のスイッチ群４２を順次介して直流電圧測定部４０に接続されている。第１のスイッチ群４１は、外部信号制御部２９からの信号を受けて動作し、直流電圧測定電極３１〜３６と第２のスイッチ群４２との電気的接続の切り替えを行う。第２のスイッチ群４２は、直流電圧測定部４０と直流電圧測定電極３１〜３６との電気的接続を選択的に切り替えるもので、本実施例１のように１つのスイッチを用いて１系統で切り替える構成と、接点の数に応じた６つのスイッチを用いて６系統で切り替える構成とが任意に選択可能であるが、１系統で切り替える構成にすれば回路面積を小さくすることができるため、小型化には有効である。
【００３７】
一方、ガラス基板２が備えた対向電極２５は、シリコン基板１に設けられた各直流電圧測定電極３１〜３６と対向する位置まで光変調領域２１を越えて拡張されており、その拡張された領域が直流電圧測定電極３１〜３６と電気的対を成す直流電圧測定電極４４として構成されている。すなわち、対向電極２５の一部が直流電圧測定電極を兼ねている。
【００３８】
直流電圧測定電極４４は、電極端子５６と引出配線５５を順次介して直流電圧測定部４０に接続されている。尚、引出配線５５は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）等の上に設けられている。
【００３９】
直流電圧測定部４０は、例えば、液晶光学素子の駆動回路内に組み込まれており、キャパシタ（コンデンサ）１６と、基準電位（グランド電位）３０と、複数のスイッチ（第１〜３のスイッチ４６〜４８）と、電圧測定回路５２とを備えている。第１のスイッチ４６は、第２のスイッチ群４２を基準電位３０に接続をするか、キャパシタ１６に接続をするかを切り替えるものである。第２のスイッチ４７は、対向電極２５（直流電圧測定電極４４）の引出配線５５を基準電位（グランド電位）３０に接続するか、キャパシタ１６に接続するかを切り替えるものである。
【００４０】
例えば、図１（ａ）は、第２の直流電圧測定電極３２で直流電圧を測定している状況を示しており、この時、第１のスイッチ群４１は、第２の直流電圧測定電極３２のみを第２のスイッチ群４２に導通させ、第２のスイッチ群４２は、さらにそれを直流電圧測定部４０に選択的に導通させており、直流電圧測定部４０の内部では、第１のスイッチ４６がコンデンサ１６側へ閉じて第２のスイッチ群４２とキャパシタ１６が導通し、第２のスイッチ４７がキャパシタ１６側へ閉じて引出配線５５とキャパシタ１６が導通し、第３のスイッチ４８が閉じてキャパシタ１６と電圧測定回路５２が導通している。
【００４１】
また、直流電圧の測定後には、第１のスイッチ４６が基準電位３０側に閉じ、第２のスイッチ４７が同じく基準電位３０側に閉じることで、第２の直流電圧測定電極３２と対向電極２５（直流電圧測定電極４４）とが互いにショートした状態となり、直流電圧測定電極３２に帯電した電荷が放出（初期化）される。
【００４２】
直流電圧の測定は、例えば、図２（ａ）に示すようなパルス電圧を直流電圧測定電極３１〜３６と対向電極２５（直流電圧測定電極４４）との間に印加することにより行われる。尚、図２（ｂ）は、光変調領域２１の液晶層２７に印加される駆動電圧を示しており、＋Ｖｐ１と−Ｖｐ１を印加して光変調領域２１を動作させる光変調動作期間（Ｔｄ）と、＋Ｖｐ２と−Ｖｐ２を印加して光変調領域２１を休止させる光変調休止期間（Ｔｓ）とを有している。
【００４３】
まず、直流電圧測定電極３１〜３６が設けられた領域では、光変調領域２１と同様に液晶分子が所定の方向に配向されており、その領域の液晶分子にも光変調領域２１と同様の挙動をさせるため、図２（ｂ）の光変調動作期間（Ｔｄ）に対応するように測定停止期間（Ｔａ）を設けて、光変調領域２１と同様の電圧信号を印加する。これは、光変調領域２１とは離れた位置にある直流電圧測定電極３１〜３６に、光変調領域２１で実際に発生している代表的な直流電圧成分（経時変化も含めた直流電圧成分）にできるだけ近似した値を測定させるためである。
【００４４】
次に、図２（ｂ）の光変調休止期間（Ｔｓ）に対応するように測定前中和期間（Ｔｎ１）を設けて、液晶層２７に基準電位（Ｇ）に対して対称な電圧（＋Ｖｐ１、−Ｖｐ１）を互いに時間的に等しくなるように印加し、続いて、第１の直流電圧測定期間（Ｔｍ（＋））を設けて、直流電圧の測定を行う。第１の直流電圧測定期間（Ｔｍ１）では、図１（ａ）に示す各スイッチや電圧測定回路５２等が適宜動作をし、液晶層２７に印加されている直流電圧の測定を行う。つまり、光変調領域２１を駆動させると、不純物イオンや電池効果の影響により光変調領域２１に直流電圧が発生し、それに伴って直流電圧測定電極３１〜３６と対向電極２５（直流電圧測定電極４４）が徐々に帯電していくことから、帯電した電荷を引出配線５１、５５を介して直流電圧測定部４０のキャパシタ１６へと移動させ、キャパシタ１６に蓄積された電荷（直流電圧）を電圧測定回路５２で測定する。
【００４５】
ここで、直流電圧の測定を行うことで液晶層２７に多少の直流電圧が印加され、それにより測定結果に誤差やバラツキが生じる可能性があるため、本実施例では、第１の直流電圧測定期間（Ｔｍ（＋））の後に測定間中和期間（Ｔｎ２）を挟んで第２の直流電圧測定期間（Ｔｍ（−））を設けて２回目の直流電圧の測定を行い、１回目の測定結果と２回目の測定結果の平均値を採用する。
【００４６】
第２の直流電圧測定期間（Ｔｍ（−））の後は、測定後中和期間（Ｔｎ３）を設けて、第２の直流電圧測定期間（Ｔｍ（−））に液晶層２７へ多少印加されていた直流電圧を中和してから再び測定停止期間（Ｔａ）とする。尚、測定間中和期間（Ｔｎ２）と測定後中和期間（Ｔｎ３）では、測定前中和期間（Ｔｎ１）と同様に、液晶層２７に基準電位（G）に対して対称な電圧（＋Ｖｐ１、−ＶＰ１）を互いに時間的に等しくなるように印加する。また、基準電位（Ｇ）は、前回の測定結果が反映されているため、測定毎に多少変動することになる。
【００４７】
尚、直流電圧の測定を行うタイミングは適宜選択が可能であり、例えば、光変調領域２１の光変調休止期間を有する場合には、光変調休止期間毎に都度行うようにすれば、直流電圧の変動に常に追従する形で過不足の無い正確な電圧補正を行うことができる。また、光変調休止期間の複数回に１回測定を行っても良く、さらに、直流電圧の測定には数秒程度の時間を要することがあることから、液晶光学素子の起動時や終了時が好ましい。また、連続的に長期間、例えば１年以上継続的に液晶光学素子を使用する場合等には、液晶光学素子が測定頻度を自己判断して直流電圧の測定を行うようにしてもよい。この場合には、例えば、タイマー回路を利用して、どの時期に測定を行うかを予め設定しておき、複数回測定を行った後も直流電圧の測定結果が全く変化しない場合には、最初に設定した測定周期を２倍にする等の構成が採られる。このように、直流電圧の測定結果に基づいて測定頻度を可変するようにすれば、無駄な測定を省略して低消費電力化を図ったり、測定頻度を上げて補正の追従性を向上させたりする等して、測定頻度を最適化することができる。
【００４８】
本実施例では、以上のような直流電圧の測定を光変調領域２１の外周に配置された直流電圧測定電極３１〜３６毎に行い、その測定結果を受けて、光変調領域２１に印加される直流電圧の総和を求め、その値を基に直流電圧を相殺するためのオフセット電圧（図１１に示すＶＢＳに相当）を算出して、図２（ｂ）に示すような液晶光学素子の駆動電圧に重畳させ、その重畳後の電圧により液晶光学素子を駆動する。即ち、液晶層２７に印加される直流電圧を直流電圧測定電極３１〜３６を用いて液晶光学素子の光変調休止期間（Ｔｓ）毎に測定し、その測定結果を次回の光変調動作期間（Ｔｄ）の基準電位（Ｇ）に反映させる。尚、直流電圧の測定から駆動電圧の補正までの一連の処理は、全て液晶光学素子の駆動回路により電気的に行われる。
【００４９】
以上により、液晶中に存在する不純物イオンや電池効果による電圧差、さらにはシール材等から発生するガス成分やシール材を通して外部から液晶層中に侵入してくる水分等による電圧差が解消されるため、焼き付きの無い安定した光変調特性を長期間にわたって維持することができる。
【００５０】
また、図９に示した従来技術では、不純物イオン等により生じる直流電圧を予め液晶光学素子毎に人為的に測定しておかなければならなかったが、本発明では、直流電圧を測定するための電極（直流電圧測定電極）を液晶光学素子自体に直接設けることで、液晶光学素子毎の直流電圧の測定を、光変調領域内で実際に発生している電荷量に基づいて液晶光学素子が電気的且つ自己的に任意のタイミングで行うことが可能であり、駆動電圧の補正を直流電圧の大きさに追従する形で正確に行うことができる。
【実施例２】
【００５１】
図３は、本発明による液晶光学素子の変形例を示す平面図である。尚、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。実施例１では、シリコン基板１に設けられた直流電圧測定電極３１〜３６と電気的対を成す電極として対向電極２５の一部を利用していたが、本実施例２では、対向電極２５からは電気的に切り離された直流電圧測定電極４４を設けている。
【００５２】
直流電圧測定電極４４は、対向電極２５と同様の酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜から成る透明導電膜で構成され、シリコン基板１側の直流電圧測定電極３１〜３４の各々と対向するように、光変調領域２１の互いに対向する長辺側に２つずつ配置されており、各々個別の引出配線５９を介してガラス基板２の一端側へと引き回され、電極端子５６を介して直流電圧測定部４０（不図示）と接続されている。本実施例２では、直流電圧測定電極４４毎にスイッチ（不図示）を設けて、各電極端子５６と直流電圧測定部４０との電気的接点を個別に選択できるようにしている。尚、本実施例２では、シリコン基板１側の直流電圧測定電極３５、３６と電気的対を成すガラス基板２側の直流電圧測定電極は、実施例１と同様に対向電極２５の一部で構成されているが、ガラス基板２側の直流電圧測定電極全てを対向電極２５から電気的に切り離す構成としても良い。
【００５３】
このように、シリコン基板１側の直流電圧測定電極とガラス基板２側の直流電圧測定電極の各対を互いに独立させて設ければ、液晶光学素子を長期間使用する場合などに、仮にシリコン基板１側の直流電圧測定電極とガラス基板２側の直流電圧測定電極とが電気的に短絡（ショート）して機能しなくなったとしても、他の直流電圧測定電極を利用して測定を行うことができるため有効である。さらに、実施例１のように、ガラス基板２側の直流電圧測定電極が対向電極２５と電気的に接続されている場合には、シリコン基板１側の直流電圧測定電極とガラス基板２側の直流電圧測定電極とが電気的に短絡（ショート）すると、光変調領域２１の光変調駆動に影響を及ぼす可能性があることからも、対向電極２５からガラス基板２側の直流電圧測定電極を電気的に切り離すことは有効である。また、それら複数の直流電圧測定電極の対において各々個別に直流電圧を測定すれば、光変調領域２１内における直流電圧のバラツキを捉えることができ、そのバラツキに応じて大きさの異なる複数のオフセット電圧を測定領域毎に選択的に印加することで、光変調領域２１内の異なる領域毎に過不足のない正確な電圧補正を行うことができる。尚、それら以外の点について、前述の実施例１と同様の作用が得られることは言うまでもない。
【００５４】
また、図４は、図３のＢ部拡大図で、ここに示すように、シリコン基板１側の直流電圧測定電極３１〜３６に接続された引出配線６１とガラス基板２側の直流電圧測定電極４４に接続された引出配線６２とが互いに立体的に交差するように配置されている場合には、その交差部６３に発生する寄生容量、例えばシール材を介して形成される寄生容量により直流電圧の測定が影響を受けるため、互いの対向面積を減少させる目的で、図４に示すように交差部６３の線幅をそれ以外の領域の幅よりも狭く（細線化）するのが好ましい。
【００５５】
また、シリコン基板１側の直流電圧測定電極あるいはガラス基板２側の直流電圧測定電極に接続された引出配線が外部に露出していると、表面の酸化や電蝕反応等により電気的特性が変化することがあるため、配線の表面を保護膜で被覆したり、図３に示すようにシール材１７で覆うことが好ましい。
【００５６】
また、不純物イオン等により発生する直流電圧の大きさには、シール材１７と封止材１９で囲まれた液晶層２７の平面的な位置、液晶層２７に印加される電圧（駆動波形）、液晶層２７への蓄積電圧ストレス（蓄積直流成分）等により差が生じるため、光変調領域２１内で実際に発生している直流電圧を正確に測定するには、直流電圧測定電極を以上の実施例１、２のように光変調領域２１の外周に隣接させて配置するのが好ましい。また、より正確な測定を行うためには、直流電圧測定電極を光変調領域２１外周の異なる領域に複数配置して複数間の平均的な直流電圧を測定するのがより好ましく、光変調領域２１全域にわたって平均的な直流電圧を測定する意味では、光変調領域２１外周のできるだけ広い範囲にわたって配置するのがより好ましい。
【実施例３】
【００５７】
図５は、本発明による液晶光学素子の変形例を示す画素電極周辺の要部拡大平面図である。直流電圧測定電極は、光変調領域２１の外周に近接させて配置するのが好ましいが、光変調領域２１の内側に配置するのがさらに好ましく、この場合には、例えば、図５に示すように、マトリクスを構成する複数の画素（画素電極１５）のうちマトリクスの任意の１列を構成する画素列を１つの単位として区画し、その区画した領域の外周に沿って直流電圧測定電極を配置する構成が有効である。図５では、マトリクスの１列を囲む３辺に沿って配置する例を示しており、短辺側の１辺に１つ（直流電圧測定電極６６）と、長辺側の２辺に２つ（直流電圧測定電極６７）を配置している。尚、ここでは、シリコン基板１側の直流電圧測定電極について説明したが、ガラス基板２側の直流電圧測定電極についても同様である。また、直流電圧測定電極を光変調領域２１内の異なる領域毎に複数配置して複数間の平均的な直流電圧を測定するのが有効であることは、本実施例３においても同様である。
【実施例４】
【００５８】
図６は、本発明による液晶光学素子の変形例を示す画素電極周辺の要部拡大平面図である。直流電圧測定電極を光変調領域２１内に配置する場合には、例えば、図６に示すように、１画素（画素電極１５）の外周に沿って直流電圧測定電極を配置する構成も採り得る。ここでは、画素電極１５の４辺に沿って直流電圧測定電極６８が１辺につき１つずつ配置している。尚、引出配線は図示していないが（実施例３も同様）、適宜引き回しをすればよい。本実施例４は、画素電極と画素電極との間の隙間が大きい場合に特に有効であるが、その場合に限定されるものではない。
【００５９】
尚、以上の実施例３、４においても、実施例２と同様に複数の直流電圧測定電極毎に個別に直流電圧を測定し、その測定結果を基に複数のオフセット電圧を算出して測定領域毎に選択的に印加することが可能であるが、その場合には（特に実施例４では）、無数の直流電圧測定電極毎に直流電圧の測定からオフセット電圧の算出を行うことになって演算処理等が複雑になると言えるが、直流電圧を何箇所で個別に測定するかについては、測定精度とのバランスを考慮して適宜選択をすれば良い。
【００６０】
図７は、本発明による液晶光学素子で用いられる電圧測定回路の回路模式図である。図１に示した電圧測定回路５２は、例えば、一般的なＡ／Ｄコンバーター回路で構成され、図７に示すようにコンパレータ７６の出力(Ｅｎａｂｌｅ)がＨ状態(Ｖｉｎ＞Ｖｃｏｍｐ)ではバイナリカウンタ７１はＵＰカウントを続け、Ｖｃｏｍｐを上昇させる。Ｖｃｏｍｐ>ＶｉｎとなったところでＥｎａｂｌｅはＬになりＤｏｗｎカウントになる。以上によりＶｉｎとＶｃｏｍｐはあるところで釣り合い、このときのバイナリカウンタ出力値がＶｉｎをデジタル的に表していることになる。
【００６１】
例えば、下表に示すように、基準抵抗（Ｒ）７４の１／２をＲ／２とし、１／４をＲ／４とし、１／８をＲ／８として、各抵抗の抵抗選択スイッチ７８をＯＮ、ＯＦＦさせることにより、リファレンス電圧（Ｖｒｅｆ）７３に対するバイナリカウンタ出力値（Ｖｃｏｍｐ）が得られる。
【００６２】
【表１】
2011203681.tif 000003
【００６３】
以上、本発明の好ましい実施例を説明してきたが、本発明は上述した実施例に限定されることはなく、また、それら全ての構成を備える必要もなく、特許請求の範囲に記載した内容の範囲で種々の変更や省略をすることができることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６４】
１      第１の基板
２      第２の基板
５      ＬＳＩ駆動素子
６      平坦化膜
１５    画素電極
１６    キャパシタ
１７    シール材
１８    液晶注入口
１９    封止材
２０    直流電圧測定部
２１    光変調領域
２２    第１の擬似電極
２３    第２の擬似電極
２５    対向電極
２６    配向膜
２７    液晶層
２９    外部信号制御部
３０    基準電位（グランド電位）
３１    第１の直流電圧測定電極
３２    第２の直流電圧測定電極
３３    第３の直流電圧測定電極
３４    第４の直流電圧測定電極
３５    第５の直流電圧測定電極
３６    第６の直流電圧測定電極
４０    直流電圧測定部
４１    第１のスイッチ群
４２    第２のスイッチ群
４４    直流電圧測定電極
４６    第１のスイッチ
４７    第２のスイッチ
４８    第３のスイッチ
５１    引出配線
５２    電圧測定回路
５５    引出配線
５６    電極端子
５９    引出配線
６１    引出配線
６２    引出配線
６３    交差部
６６    直流電圧測定電極
６７    直流電圧測定電極
６８    直流電圧測定電極
７１    バイナリカウンタ
７３    リファレンス電圧
７４    基準抵抗
７６    コンパレータ
７８    抵抗選択スイッチ
８２    ＴＦＴ
８３    データバスライン
８４    スキャンバスライン
９５    吸着性部材
１０５  イオントラップ電極
１０７  電極端子
１０８  電極端子
１１１  陽イオン
１１２  陰イオン
１１５  内部電場
１１７  自発分極の向き
【図１】
2011203681.tif 000004
【図２】
2011203681.tif 000005
【図３】
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【図４】
2011203681.tif 000007
【図５】
2011203681.tif 000008
【図６】
2011203681.tif 000009
【図７】
2011203681.tif 000010
【図８】
2011203681.tif 000011
【図９】
2011203681.tif 000012
【図１０】
2011203681.tif 000013
【図１１】
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