(57)【要約】【課題】消費電力の大幅な増大や、素子の高耐圧化を行なうことなく、画素に印加される電圧信号に応じて状態がアナログ的に変化する光強度変調による階調表示を可能として、高解像で且つ高品質の画像表示を実現する。【解決手段】空間光変調装置の液晶パネルは、画素ごとに次のような回路構成を備えている。すなわち、液晶パネルの１画素分の画像データをそれぞれ記憶できる２つのメモリＣ１，Ｃ２と、メモリＣ１，Ｃ２に選択的に画像データを記憶する第１の選択回路１１と、メモリＣ１，Ｃ２から画像データを液晶パネルの同一の画素１５に対して選択的に出力する第２の選択回路１３とである。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルの１画素分の画像データをそれぞれ記憶できる第１及び第２のメモリと、
前記第１のメモリに接続され当該第１のメモリに画像データを記憶させる第１のスイッチング素子と、
前記第２のメモリに接続され当該第２のメモリに画像データを記憶させる第２のスイッチング素子と、
前記第１のメモリに接続され当該第１のメモリに記憶されている画像データを前記液晶パネルの単一の画素に対して出力する第３のスイッチング素子と、
前記第２のメモリに接続され当該第２のメモリに記憶されている画像データを前記第３のスイッチング素子による画像データの出力先と同一の画素に対して出力する第４のスイッチング素子と、
を前記液晶パネルの画素ごとに備えている液晶駆動回路。
【請求項２】
液晶パネルを備え、
この液晶パネルの画素ごとに、
当該液晶パネルの１画素分の画像データをそれぞれ記憶できる第１及び第２のメモリと、
前記第１又は第２のメモリに選択的に画像データを記憶する第１の選択手段と、
前記第１又は第２のメモリから画像データを前記液晶パネルの同一の画素に対して選択的に出力する第２の選択手段と、
を備えている、
空間光変調装置。
【請求項３】
液晶パネルを備え、
この液晶パネルの画素ごとに、
液晶パネルの１画素分の画像データをそれぞれ記憶できる第１及び第２のメモリと、
前記第１のメモリに接続され当該第１のメモリに画像データを記憶させる第１のスイッチング素子と、
前記第２のメモリに接続され当該第２のメモリに画像データを記憶させる第２のスイッチング素子と、
前記第１のメモリに接続され当該第１のメモリに記憶されている画像データを前記液晶パネルの単一の画素に対して出力する第３のスイッチング素子と、
前記第２のメモリに接続され当該第２のメモリに記憶されている画像データを前記第３のスイッチング素子による画像データの出力先と同一の画素に出力する第４のスイッチング素子と、
を備えている、
空間光変調装置。
【請求項４】
この液晶パネルの画素ごとに、
前記第１又は第２のスイッチング素子を選択的にＯＮにして前記第１又は第２のメモリに選択的に画像データを記憶する第１の選択手段と、
前記第１又は第２のメモリから画像データを前記液晶パネルの同一の画素に対して選択的に出力する第２の選択手段と、
を備えている、
請求項３に記載の空間光変調装置。
【請求項５】
前記液晶パネルの表示画像を所定周期で連続するフレーム又は当該１フレームをさらに２つのサブフレームに分割して表示する画像表示手段を備え、
前記第２の選択手段は、前記第１及び第２のメモリの一方に書き込まれている画素データに基づいて前フレーム又は一方のサブフレームの表示期間中に、前記第１及び第２のメモリの他方に後フレーム又は他方のサブフレームに表示する画素データを書き込むものである、
請求項２又は４に記載の空間光変調装置。
【請求項６】
前記液晶パネルの画素ごとに、当該画素を最低階調レベルの表示状態に強制的に変化させるリセット手段を備えている、
請求項２〜４のいずれかの一に記載の空間光変調装置。
【請求項７】
前記液晶パネルの画素ごとに、当該画素を最低階調レベルの表示状態に強制的に変化させるリセット手段を備え、
この各リセット手段を制御して前記フレーム又はサブフレームの切り替わりに同期して全ての画素を一斉に前記最低階調レベルの表示状態に変化させるリセット制御手段を備えている、
請求項５に記載の空間光変調装置。
【請求項８】
前記第２の選択手段による前記画像データの出力を前記液晶パネルの全画素の状態が一斉に変化するように行なう出力制御手段を備えている、
請求項２，４，５，７のいずれかの一に記載の空間光変調装置。
【請求項９】
前記第１の選択手段による前記画像データの記憶を１又はｎ画素毎（全画素数をＮとすると１≦ｎ＜Ｎ）に順次行なう記憶制御手段を備えている、
請求項２，４，５，７，８のいずれかの一に記載の空間光変調装置。
【請求項１０】
前記液晶パネルは各画素が主走査方向及び副走査方向に２次元に規則的に配列されていて、
前記第１の選択手段は、前記規則的に配列された複数の画素を１ライン毎に順次選択する、
請求項２，４，５，７，８，９のいずれかの一に記載の空間光変調装置。
【請求項１１】
前記液晶パネルは、各画素が前記第１及び第２のメモリから出力された画像データに基づいて光透過率、光反射率又は偏光状態が変化するものである、
請求項２〜１０の何れかの一に記載の空間光変調装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２のメモリは、その書き込まれる画像データを前記画素に表示すべき階調レベルに応じた電圧信号としていて、
前記液晶パネルは、前記電圧信号に応じた光透過率、光反射率又は偏光状態に変化する、
請求項１１に記載の空間光変調装置。
【請求項１３】
前記液晶パネルは、各画素が印加される電圧レベルに応じた光透過率、光反射率又は偏光特性を示す液晶材料が用いられている、
請求項１１又は１２に記載の空間光変調装置。
【請求項１４】
前記液晶パネルは、前記液晶材料がツイステッドネマティック液晶である、
請求項１３に記載の空間光変調装置。
【請求項１５】
前記液晶パネルは、前記液晶材料が連続中間調のアナログ階調表示特性を示す強誘電性液晶である、
請求項１３に記載の空間光変調装置。
【請求項１６】
前記液晶パネルは、前記液晶材料が光学補償複屈折モード液晶である、
請求項１３に記載の空間光変調装置。
【請求項１７】
前記液晶パネルは、前記液晶材料が垂直配向液晶である、請求項１３に記載の空間光変調装置。
【請求項１８】
前記強誘電性液晶は、長ピッチのカイラルスメクチックＣ相を有する強誘電性液晶である、
請求項１５に記載の空間光変調装置。
【請求項１９】
前記強誘電性液晶は、履歴は閾値を持たないカイラルスメクチック相を有する強誘電性液晶である、
請求項１５に記載の空間光変調装置。
【請求項２０】
前記第１及び第２の選択手段により、前記１フレーム又は１サブフレームの表示期間を２分割した前半の表示期間中には前記画像データ又は当該画像データの極性反転データの前記表示を行って、かつ、選択されていない方の前記第１又は第２のメモリに現在表示中であるのが前記画像データであるときは前記極性反転データを前記極性反転データであるときは前記画像データを書き込み、後半の表示期間中には当該書き込みを行った前記極性反転データ又は前記画像データに切り替えて前記表示を行う交流化駆動手段を備えている、請求項５に記載の空間光変調装置。
【請求項２１】
前記交流化駆動手段は、
前記画像データから前記反転極性データを生成する反転データ生成手段と、
前記画像データと前記反転極性データとを切り替えて出力する極性切り替え手段と、
を備えている請求項２０に記載の空間光変調装置。
【請求項２２】
前記第２の選択手段によって前記画像データの選択が切り替えられる際に生じる前記第１及び第２のメモリの電圧と前記画素に印加される電圧との誤差を補正する補正手段を備えている、請求項２〜２１のいずれかの一に記載の空間光変調装置。
【請求項２３】
前記補正手段は、前記第１及び第２のメモリに先に書き込まれる画像データと後に書き込まれる画像データとの差分に基づいて前記補正を行う、請求項２２に記載の空間光変調装置。
【請求項２４】
前記第２の選択手段によって画像データの選択が切り替えられる前に全ての前記画素を強制的に所定電圧とするプリセット手段を備え、
前記補正手段は、前記第１又は第２のメモリに書き込まれるべき画像データを前記所定電圧に対して補正する、
請求項２２又は２３に記載の空間光変調装置。
【請求項２５】
前記プリセット手段は、前記所定電圧を０Ｖとしている、請求項２４に記載の空間光変調装置。
【請求項２６】
前記第１及び第２のメモリは、画像データを保持する保持容量を有するコンデンサであり、該保持容量の値をＣｓ、前記各画素の容量成分の値をＣｃ、前記画像データの最大及び最小電圧をそれぞれＶｄｍａｘ及びＶｄｍｉｎ、画像表示の最小階調を与える電圧をＶｇｍｉｎとしたときに、
Ｃｓ／Ｃｃ＞（Ｖｄｍａｘ−Ｖｄｍｉｎ）／Ｖｇｍｉｎ
となるように前記保持容量の値Ｃｓを設定した、
請求項２〜２１のいずれかの一に記載の空間光変調装置。
【請求項２７】
前記第１及び第２のメモリ並びに前記第１及び第２の選択手段が形成される基板と、
この同一の基板上に設けられ前記第１及び第２のメモリに書き込む前記画像データをアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器と、
を備えている請求項２〜２１のいずれかの一に記載の空間光変調装置。
【請求項２８】
照明光を画像情報に基づいて空間光変調して画像光として出射する請求項２〜２７の何れかの一に記載の空間光変調装置と、
この画像表示素子と同期し、前記画像表示素子の各画素から入射されてくる画像光の光路を偏向して前記空間光変調装置の見かけ上の画素数を増倍して表示する光路偏向装置と、
を備えている画像表示装置。
【請求項２９】
照明光を画像情報に基づいて空間光変調して画像光として出射する請求項２〜２７の何れかの一に記載の空間光変調装置と、
所定の波長域ごとに複数に分割した複数の透過領域からなり、回転することにより前記空間光変調装置に入射する照明光を前記波長域を持つ光束に色分離して当該照明光の入射位置の波長域に対応する色だけを透過することで、複数色を順次表示してカラー画像を表示させる回転色分離素子と、
を備えている画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶駆動回路、この液晶駆動回路を備えた空間光変調装置及びこの空間光変調装置を備えた画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディスプレイの大画面化や高解像度化のニーズは急速に高まってきており、特に大画面表示に適したプロジェクション型画像表示装置（プロジェクタ）が普及してきている。高解像度化を目的としたプロジェクタとして、光路偏向装置を備えたプロジェクタが特許文献１に開示されている。
【０００３】
この特許文献１に開示されているプロジェクタは、照明光を画像情報に基づいて空間光変調して画像光として出射する空間光変調装置としての表示用液晶パネルと、この画像表示素子と同期し、画像表示素子の各画素から入射されてくる画像光の光路をシフトして空間光変調装置の見かけ上の画素数を増倍して表示する液晶パネルからなる光路偏向装置とを備えている。空間光変調装置は、１フレーム画像を２つのフィールド（サブフレーム）で表示し、光路偏向装置は、空間光変調装置が出力する画像光を画素の１ピッチ以下でシフトさせることで、空間光変調装置の解像度よりも高い解像度の画像表示を行なう。
【０００４】
また、各画素に対応して２つのメモリをそれぞれ備えている空間光変調装置が、特許文献２及び非特許文献１に開示されている。
【０００５】
図１８は、この非特許文献１に開示されている回路であり、ここで開示されている空間光変調装置では、画素ごとに画素データを保持するための２つのメモリＭＥＭ−１及びＭＥＭ−２と、強誘電性液晶（ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ））を用いた画素を駆動するドライバＦＤＲＶから構成される。強誘電性液晶の各画素はメモリＭＥＭ−２の画像データに基づいてドライバＦＤＲＶによって駆動される。その駆動の間に次の画像データがデータ（カラム）ラインを通じてメモリＭＥＭ−１に書き込まれる。その後、画像データをメモリＭＥＭ−１からメモリＭＥＭ−２に転送して、この画像データに基づいてドライバＦＤＲＶを駆動することにより、全ての画素が同時に更新される。なお、ドライバＦＤＲＶは強誘電性液晶を適正な電圧で駆動するためのレベルシフタを含む。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２９３９８２６号公報
【特許文献２】
特開平１１−７５１４４号公報
【非特許文献１】
「Ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ＦＬＣ　Ｍｉｃｒｏｄｉｓｐｌａｙ」（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ＳＰＩＥ　Ｖｏｌ．３９５４（２０００））
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般に液晶パネルでは、入力可能なデータ数等の制約から１ライン毎に画素が走査されて、データが書き込まれる。このような線順次方式の表示素子を用いた空間光変調装置に対して光路偏向装置を適用した場合、光路のシフトは光路偏向装置を構成する液晶パネル上の全画素に対して一斉に行なわれるため、同じ画像がシフト前後に表示される、いわゆる画像のクロストークが生じて画像品質の劣化を引き起こすことになる。
【０００８】
これを改善するための技術として、前述の特許文献２及び非特許文献１に開示されているように、画素ごとに２つのメモリを設けた空間光変調装置が考えられる。これによれば、一方のメモリに書き込まれたサブフレームの画素データで画像を表示している間に次のサブフレームのデータをもう一方のメモリに書き込んでおくことにより、画素表示用の画像の書き換えを効率良く行なうことが可能となり、画像のクロストークが軽減される。
【０００９】
これを図１９及び図２０を用いて説明する。図１９、図２０は、表示用液晶パネルにおける画素データの書き込みからサブフレーム画像の表示までの一連の動作をダイヤグラムで示したものであり、図１９は通常の線順次走査について示したもの、図２０は前述の各画素に２つのメモリを設けた場合について示したものである。
【００１０】
図中、Ｔ１はサブフレーム期間、Ｔ３は先頭ラインから最終ラインまで全ての画素データの書き込み時間、Ｔ２は表示用液晶パネルの各画素が、画像データに基づいた電圧が印加されてから相応の表示状態に変化するまでの応答時間、そして、Ａは光路偏向装置が駆動されるタイミングを表している。
【００１１】
まず、図１９において、あるサブフレームの表示が終了すると次のサブフレームのデータ書き込みが先頭ラインから開始され、Ｔ３時間後に最終ラインまで全てのデータ書き込みが終了する。ここで各画素については、データが書き込まれた時点からＴ２時間後に相応の表示状態に変化する。よって、全体が次のサブフレーム画像表示に更新されるまでには、“Ｔ２＋Ｔ３”時間を要する。光路偏向装置は前のサブフレーム期間が終了した時点で駆動される。ここで光路のシフトが瞬時に行なわれるとすると、１サブフレーム期間Ｔ１に対して“Ｔ２＋Ｔ３”時間に相当する期間、画像のクロストークが発生する。
【００１２】
一方、図２０においては、次のサブフレームの画素データをサブフレーム期間Ｔ１の間にメモリに書き込んでおけばよいので、時間Ｔ３が必要ではなくなり、画像のクロストークはＴ２時間に相当する分に短縮されて、軽減される。
【００１３】
しかしながら、図１８に示す回路構成では、強誘電性液晶のようにＯＮ、ＯＦＦの２値でしか動作しない液晶材料を用いた液晶パネルに適用する場合には問題ないが、例えばツイステッドネマティック液晶のように、印加電圧に応じてアナログ的に状態が変化する液晶材料を用いて光の強度変調によって階調表示をする場合には、以下のような不具合がある。
【００１４】
図１８の回路構成では、ドライバＦＤＲＶを構成するトランジスタは単に画素駆動用のメモリＭＥＭ−２に記憶された画像データに基づきコンデンサＣ２の充放電のみを行なえばよい。しかし、ツイステッドネマティック液晶等を用いた光強度変調を行なう場合には、ドライバＦＤＲＶに増幅作用を持たせることが必要になるため、消費電力が大幅に増大するとともに放熱対策が必要となる。
【００１５】
また、ドライバＦＤＲＶを省略することも可能であるが、その場合は、通常よりも極めて高い駆動電圧をデータラインから供給する必要があり、特に、メモリＭＥＭ−１，ＭＥＭ−２のスイッチングトランジスタＱ１，Ｑ２には高耐圧が要求されて、素子全体が大型化してしまうという不具合がある。
【００１６】
これらの不具合が生じるのは、メモリＭＥＭ−１のコンデンサＣ１に記憶したデータを画素に印加するためには、その前段階としてメモリＭＥＭ−１のコンデンサＣ１の電圧をメモリＭＥＭ−２のコンデンサＣ２に転送しなければならないが、この転送の際にコンデンサＣ１の電圧が半分程度に減少するからである。すなわち、転送の際にコンデンサＣ１とＣ２とで電荷を分け合う状態になって、結果的に電圧降下が起こるためである。よって、あらかじめ通常よりも２倍の大きさの電圧をコンデンサＣ１に書き込まなければならないので、前述のような消費電力の大幅な増大や、素子の高耐圧化の必要が生じてしまうこととなる。
【００１７】
この発明の目的は、消費電力の大幅な増大や、素子の高耐圧化を行なうことなく、画素に印加される電圧信号に応じて状態がアナログ的に変化する光強度変調による階調表示を可能として、高解像で且つ高品質の画像表示を実現することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、液晶パネルの１画素分の画像データをそれぞれ記憶できる第１及び第２のメモリと、前記第１のメモリに接続され当該第１のメモリに画像データを記憶させる第１のスイッチング素子と、前記第２のメモリに接続され当該第２のメモリに画像データを記憶させる第２のスイッチング素子と、前記第１のメモリに接続され当該第１のメモリに記憶されている画像データを前記液晶パネルの単一の画素に対して出力する第３のスイッチング素子と、前記第２のメモリに接続され当該第２のメモリに記憶されている画像データを前記第３のスイッチング素子による画像データの出力先と同一の画素に対して出力する第４のスイッチング素子と、を前記液晶パネルの画素ごとに備えている液晶駆動回路である。
【００１９】
したがって、画像データを書き込んでは画素に印加するという動作を第１、第２のメモリに交互に行なえば、第１、第２のメモリに書き込まれた画像データはそのままの電圧値で画素に印加することができるので、消費電力の大幅な増大や、素子の高耐圧化を行なうことなく、画素に印加される電圧信号に応じて状態がアナログ的に変化する光強度変調による階調表示ができ、高解像で且つ高品質の画像表示を実現できる。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、液晶パネルを備え、この液晶パネルの画素ごとに、当該液晶パネルの１画素分の画像データをそれぞれ記憶できる第１及び第２のメモリと、前記第１又は第２のメモリに選択的に画像データを記憶する第１の選択手段と、前記第１又は第２のメモリから画像データを前記液晶パネルの同一の画素に対して選択的に出力する第２の選択手段と、を備えている、空間光変調装置である。
【００２１】
したがって、画像データを書き込んでは画素に印加するという動作を第１、第２のメモリに交互に行なえば、第１、第２のメモリに書き込まれた画像データはそのままの電圧値で画素に印加することができるので、消費電力の大幅な増大や、素子の高耐圧化を行なうことなく、画素に印加される電圧信号に応じて状態がアナログ的に変化する光強度変調による階調表示ができ、高解像で且つ高品質の画像表示を実現できる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、液晶パネルを備え、この液晶パネルの画素ごとに、液晶パネルの１画素分の画像データをそれぞれ記憶できる第１及び第２のメモリと、前記第１のメモリに接続され当該第１のメモリに画像データを記憶させる第１のスイッチング素子と、前記第２のメモリに接続され当該第２のメモリに画像データを記憶させる第２のスイッチング素子と、前記第１のメモリに接続され当該第１のメモリに記憶されている画像データを前記液晶パネルの単一の画素に対して出力する第３のスイッチング素子と、前記第２のメモリに接続され当該第２のメモリに記憶されている画像データを前記第３のスイッチング素子による画像データの出力先と同一の画素に出力する第４のスイッチング素子と、を備えている、空間光変調装置である。
【００２３】
したがって、画像データを書き込んでは画素に印加するという動作を第１、第２のメモリに交互に行なえば、第１、第２のメモリに書き込まれた画像データはそのままの電圧値で画素に印加することができるので、消費電力の大幅な増大や、素子の高耐圧化を行なうことなく、画素に印加される電圧信号に応じて状態がアナログ的に変化する光強度変調による階調表示ができ、高解像で且つ高品質の画像表示を実現できる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の空間光変調装置において、この液晶パネルの画素ごとに、前記第１又は第２のスイッチング素子を選択的にＯＮにして前記第１又は第２のメモリに選択的に画像データを記憶する第１の選択手段と、前記第１又は第２のメモリから画像データを前記液晶パネルの同一の画素に対して選択的に出力する第２の選択手段と、を備えている。
【００２５】
したがって、画像データを書き込んでは画素に印加するという動作を第１、第２のメモリに交互に行なうことが可能となる。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項２又は４に記載の空間光変調装置において、前記液晶パネルの表示画像を所定周期で連続するフレーム又は当該１フレームをさらに２つのサブフレームに分割して表示する画像表示手段を備え、前記第２の選択手段は、前記第１及び第２のメモリの一方に書き込まれている画素データに基づいて前フレーム又は一方のサブフレームの表示期間中に、前記第１及び第２のメモリの他方に後フレーム又は他方のサブフレームに表示する画素データを書き込むものである。
【００２７】
したがって、第１及び第２のメモリのうち一方のメモリに書き込まれた画素データに基づく画像表示期間中に、他方のメモリに次の画素データを書き込むようにしたので、画像の書き換えを効率良く行なうことが可能となり、高解像度の画素数であってもデータ転送速度の高速化の必要がないので、設計や実装が容易となって、製造コストの低減が図れ、低ノイズの高品質画像表示を実現できる。
【００２８】
請求項６に記載の発明は、請求項２〜４のいずれかの一に記載の空間光変調装置において、前記液晶パネルの画素ごとに、当該画素を最低階調レベルの表示状態に強制的に変化させるリセット手段を備えている。
【００２９】
したがって、出力する画像光について光路のシフトを行なって、１つの画素を時間的に状態を順次変化させて複数の画素に対応する画像表示を行なうような場合においても、画像のクロストークを防止して高品質の画像表示を行なうことができる。
【００３０】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の空間光変調装置において、前記液晶パネルの画素ごとに、当該画素を最低階調レベルの表示状態に強制的に変化させるリセット手段を備え、この各リセット手段を制御して前記フレーム又はサブフレームの切り替わりに同期して全ての画素を一斉に前記最低階調レベルの表示状態に変化させるリセット制御手段を備えている。
【００３１】
したがって、フレーム又はサブフレームの切り替わりに同期して全ての画素を一斉に最低階調レベルの表示状態に変化させるので、画像のクロストークを防止して高品質の画像表示を行なうことができる。
【００３２】
請求項８に記載の発明は、請求項２，４，５，７のいずれかの一に記載の空間光変調装置において、前記第２の選択手段による前記画像データの出力を前記液晶パネルの全画素の状態が一斉に変化するように行なう出力制御手段を備えている。
【００３３】
したがって、全画素の状態を一斉に変化させるようにしたので、画像の書き換えをさらに効率良く行なうことが可能となり、より高品質の画像表示が実現される。
【００３４】
請求項９に記載の発明は、請求項２，４，５，７，８のいずれかの一に記載の空間光変調装置において、前記第１の選択手段による前記画像データの記憶を１又はｎ画素毎（全画素数をＮとすると１≦ｎ＜Ｎ）に順次行なう記憶制御手段を備えている。
【００３５】
したがって、高解像度の画素数に対しても１度に書き込む画素数を制限することが可能となるので、端子数の増大による装置の大型化を防止して、製造コストを低減することができる。
【００３６】
請求項１０に記載の発明は、請求項２，４，５，７，８，９のいずれかの一に記載の空間光変調装置において、前記液晶パネルは各画素が主走査方向及び副走査方向に２次元に規則的に配列されていて、前記第１の選択手段は、前記規則的に配列された複数の画素を１ライン毎に順次選択する。
【００３７】
したがって、高解像度の画素数に対しても１度に書き込む画素数を制限することが可能となるので、端子数の増大による装置の大型化を防止して、製造コストを低減することができる。
【００３８】
請求項１１に記載の発明は、請求項２〜１０の何れかの一に記載の空間光変調装置において、前記液晶パネルは、各画素が前記第１及び第２のメモリから出力された画像データに基づいて光透過率、光反射率又は偏光状態が変化するものである。
【００３９】
したがって、光透過率、光反射率又は偏光状態の変化により、高解像で且つ高品質の画像表示が実現される。
【００４０】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の空間光変調装置において、前記第１及び第２のメモリは、その書き込まれる画像データを前記画素に表示すべき階調レベルに応じた電圧信号としていて、前記液晶パネルは、前記電圧信号に応じた光透過率、光反射率又は偏光状態に変化する。
【００４１】
したがって、光透過率、光反射率又は偏光状態の変化により、高解像で且つ高品質の画像表示が実現される。
【００４２】
請求項１３に記載の発明は、請求項１１又は１２に記載の空間光変調装置において、前記液晶パネルは、各画素が印加される電圧レベルに応じた光透過率、光反射率又は偏光特性を示す液晶材料が用いられている。
【００４３】
したがって、信頼性の高い空間光変調装置を実現することができる。
【００４４】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の空間光変調装置において、前記液晶パネルは、前記液晶材料がツイステッドネマティック液晶である。
【００４５】
したがって、広く汎用的に用いられ、技術的に確立している液晶材料により信頼性の高い空間光変調装置を実現することができる。
【００４６】
また、液晶材料としては、この他に、連続中間調のアナログ階調表示特性を示す強誘電性液晶、液晶材料が光学補償複屈折モード液晶、垂直配向液晶を用いることができる（請求項１５〜１７）。
【００４７】
また、連続中間調のアナログ階調表示特性を示す強誘電性液晶としては、長ピッチのカイラルスメクチックＣ相を有する強誘電性液晶、履歴は閾値を持たないカイラルスメクチック相を有する強誘電性液晶を用いることができる（請求項１８，１９）。
【００４８】
請求項２０に記載の発明は、請求項５に記載の空間光変調装置において、前記第１及び第２の選択手段により、前記１フレーム又は１サブフレームの表示期間を２分割した前半の表示期間中には前記画像データ又は当該画像データの極性反転データの前記表示を行って、かつ、選択されていない方の前記第１又は第２のメモリに現在表示中であるのが前記画像データであるときは前記極性反転データを前記極性反転データであるときは前記画像データを書き込み、後半の表示期間中には当該書き込みを行った前記極性反転データ又は前記画像データに切り替えて前記表示を行う交流化駆動手段を備えている。
【００４９】
したがって、１フレーム又は１サブフレームの表示期間を２分割して、画像データとその反転極性データとを２分割した表示期間の前後で切り替えて表示するようにしたので、どのような画像表示に対しても液晶を完全交流駆動することが可能となり、信頼性の高い空間光変調装置が実現できる。
【００５０】
請求項２１に記載の発明は、請求項２０に記載の空間光変調装置において、前記交流化駆動手段は、前記画像データから前記反転極性データを生成する反転データ生成手段と、前記画像データと前記反転極性データとを切り替えて出力する極性切り替え手段と、を備えている。
【００５１】
したがって、画像データから反転極性データを生成し、この画像データと反転極性データとを切り替えて出力するようにして、どのような画像表示に対しても液晶を完全交流駆動することが可能となり、信頼性の高い空間光変調装置が実現できる。
【００５２】
請求項２２に記載の発明は、請求項２〜２１のいずれかの一に記載の空間光変調装置において、前記第２の選択手段によって前記画像データの選択が切り替えられる際に生じる前記第１及び第２のメモリの電圧と前記画素に印加される電圧との誤差を補正する補正手段を備えている。
【００５３】
したがって、画像データの選択が切り替えられる際に生じる電圧の誤差を補正するので、高画像品質の空間光変調装置を実現することができる。
【００５４】
請求項２３に記載の発明は、請求項２２に記載の空間光変調装置において、前記補正手段は、前記第１及び第２のメモリに先に書き込まれる画像データと後に書き込まれる画像データとの差分に基づいて前記補正を行う。
【００５５】
したがって、第１及び第２のメモリに先に書き込まれる画像データと後に書き込まれる画像データとの差分に基づいて画像データの選択が切り替えられる際に生じる電圧の誤差を補正し、高画像品質の空間光変調装置を実現することができる。
【００５６】
請求項２４に記載の発明は、請求項２２又は２３に記載の空間光変調装置において、前記第２の選択手段によって画像データの選択が切り替えられる前に全ての前記画素を強制的に所定電圧とするプリセット手段を備え、前記補正手段は、前記第１又は第２のメモリに書き込まれるべき画像データを前記所定電圧に対して補正する。
【００５７】
したがって、第１又は第２のメモリに書き込まれるべき画像データを前に書き込まれた画像データと比較する手段が不要として、補正手段の構成を簡単なものとし、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００５８】
請求項２５に記載の発明は、請求項２４に記載の空間光変調装置において、前記プリセット手段は、前記所定電圧を０Ｖとしている。
【００５９】
したがって、所定電圧値を０Ｖとしたので、完全交流駆動が維持されて信頼性の高い空間光変調装置を実現することができる。
【００６０】
請求項２６に記載の発明は、請求項２〜２１のいずれかの一に記載の空間光変調装置において、前記第１及び第２のメモリは、画像データを保持する保持容量を有するコンデンサであり、該保持容量の値をＣｓ、前記各画素の容量成分の値をＣｃ、前記画像データの最大及び最小電圧をそれぞれＶｄｍａｘ及びＶｄｍｉｎ、画像表示の最小階調を与える電圧をＶｇｍｉｎとしたときに、
Ｃｓ／Ｃｃ＞（Ｖｄｍａｘ−Ｖｄｍｉｎ）／Ｖｇｍｉｎ
となるように前記保持容量の値Ｃｓを設定した。
【００６１】
したがって、前述の補正手段を用いなくても低製造コストで良好な階調表示性能の空間光変調装置を実現することができる。
【００６２】
請求項２７に記載の発明は、請求項２〜２１のいずれかの一に記載の空間光変調装置において、前記第１及び第２のメモリ並びに前記第１及び第２の選択手段が形成される基板と、この同一の基板上に設けられ前記第１及び第２のメモリに書き込む前記画像データをアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器と、を備えている。
【００６３】
したがって、駆動回路全体で部品点数を削減でき、装置の小型化、低コスト化を実現できるとともに、画像データをデジタル信号で伝送できるので、伝送信号品質が向上し、画像品質の向上が図られる。
【００６４】
請求項２８に記載の発明は、照明光を画像情報に基づいて空間光変調して画像光として出射する請求項２〜２７の何れかの一に記載の空間光変調装置と、この画像表示素子と同期し、前記画像表示素子の各画素から入射されてくる画像光の光路を偏向して前記空間光変調装置の見かけ上の画素数を増倍して表示する光路偏向装置と、を備えている画像表示装置である。
【００６５】
したがって、消費電力の大幅な増大や、素子の高耐圧化を行なうことなく、画素に印加される電圧信号に応じて状態がアナログ的に変化する光強度変調による階調表示ができ、高解像で且つ高品質の画像表示を実現できる画像表示装置を実現することができる。
【００６６】
請求項２９に記載の発明は、照明光を画像情報に基づいて空間光変調して画像光として出射する請求項２〜２７の何れかの一に記載の空間光変調装置と、所定の波長域ごとに複数に分割した複数の透過領域からなり、回転することにより前記空間光変調装置に入射する照明光を前記波長域を持つ光束に色分離して当該照明光の入射位置の波長域に対応する色だけを透過することで、複数色を順次表示してカラー画像を表示させる回転色分離素子と、を備えている画像表示装置である。
【００６７】
したがって、消費電力の大幅な増大や、素子の高耐圧化を行なうことなく、画素に印加される電圧信号に応じて状態がアナログ的に変化する光強度変調による階調表示ができ、高解像で且つ高品質の画像表示を実現できる画像表示装置を実現することができる。
【００６８】
【発明の実施の形態】
［発明の実施の形態１］
この発明の一実施の形態を発明の実施の形態１として説明する。
【００６９】
図１は本実施の形態１である空間光変調装置１の平面図、図２は同側面図である。図１、図２に示すように、空間光変調装置１は、例えば反射型の液晶パネルであり、基板２，３を備え、この基板２，３間には液晶４が挟持されて液晶パネルを構成している。符号５はロウ（Ｒｏｗ）ドライバ、符号６はカラム（Ｃｏｌｕｍｎ）ドライバであり、ロウドライバ５及びカラムドライバ６に接続された画素電極（図示せず）と、これと別のコモン電極（図示せず）との交差部に画素１５（図３参照）が形成されている。このロウドライバ５及びカラムドライバ６と、後述の各画素部１４の回路は、基板２上に形成される。そして、各画素１５においては、画素電極とコモン電極との間に電圧を印加することで、液晶４への入射光を変調することができる。
【００７０】
この空間光変調装置１は、制御回路９により制御される。そして、制御回路９は、周知の手段により、表示する画像を、所定周期で連続するフレームで表示し、あるいは、このフレームを時間的に分割した２つのサブフレームで表示する。この空間光変調装置１による画像表示により、画像表示手段を実現している。
【００７１】
図３は、空間光変調装置１の液晶パネルの１画素分の画素部１４の回路構成を示す回路図である。かかる回路により、本発明の液晶駆動回路を実施している。空間光変調装置１においては、液晶４のすべての画素１５にそれぞれ対応して図３に示す回路が用意されている。図３において、メモリＣ１，Ｃ２はともにコンデンサであり、それぞれ１画素分の画像データを記憶する。メモリＣ１は第１のメモリを、メモリＣ２は第２のメモリを実現するものである。
【００７２】
第１の選択回路１１は、第１の選択手段を実現するものであり、スイッチングトランジスタＱ１及びＱ２からなり、このスイッチングトランジスタＱ１，Ｑ２のそれぞれのＯＮ／ＯＦＦは、ロウドライバ５から出力される制御信号Ｒｏｗ１，Ｒｏｗ２により個別に切換えられる。スイッチングトランジスタＱ１はメモリＣ１に、スイッチングトランジスタＱ２はメモリＣ２にそれぞれ接続され、それぞれ制御信号Ｒｏｗ１又はＲｏｗ２がＨレベルのときにＯＮし、これにより、データライン１２から入力される１画素分の画像データがメモリＣ１又はＣ２に書き込まれる。スイッチングトランジスタＱ１により第１のスイッチング素子を、スイッチングトランジスタＱ２により第２のスイッチング素子を実現している。
【００７３】
第２の選択回路１３は、第２の選択手段を実現するものであり、スイッチングトランジスタＱ３，Ｑ４で構成され、ロウドライバ５から出力される制御信号Ｓ１，Ｓ２により個別にＯＮ／ＯＦＦ駆動される。スイッチングトランジスタＱ３はメモリＣ１に、スイッチングトランジスタＱ４はメモリＣ２にそれぞれ接続され、スイッチングトランジスタＱ３，Ｑ４は、制御信号Ｓ１，Ｓ２がＨレベルのときにＯＮして、対応するメモリＣ１又はＣ２に書き込まれた１画素分の画像データをそのまま駆動電圧として画素１５に印加する。スイッチングトランジスタＱ３により第３のスイッチング素子を、スイッチングトランジスタＱ４により第４のスイッチング素子を実現している。
【００７４】
液晶４としては、印加される電圧に基づいて光透過率、光反射率又は偏光状態が変化する材料が用いられおり、具体的には、電圧値に応じてアナログ的に変化する材料が、画素データに直接階調情報を付与することで容易に階調表示を行なえるので好適である。具体的には、例えば、下記のような液晶材料を用いることができる。
【００７５】
（１）ツイステッドネマティック液晶
特に、広く汎用的に用いられ、技術的に確立している点で、ツイステッドネマティック液晶を用いれば、高い信頼性の空間光変調装置１を容易に実現することができる。
【００７６】
（２）強誘電性液晶
従来、強誘電性液晶（ＦＬＣ）は双安定性を示し、アナログ階調が不可能であったが、近年は連続中間調のアナログ階調表示特性を示す強誘電性液晶が見出されている（「月間ディスプレイ（２００１年１月号）」参照）。
【００７７】
例えば、“Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＳＩＤ，１／２，１９９３　「Ａ　ｎｏｖｅｌ　ｓｕｒｆａｃｅ−ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ　ｍｏｎｏｓｔａｂｌｅ　ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ＬＣＤ」”では、長ピッチのカイラルスメクチックＣ相を有する強誘電性液晶は、液晶分子の配向方向がラビング方向に沿って単安定性（Ｈａｌｆ−Ｖ　ｍｏｄｅ）を示し、電界強度変調によるアナログ階調を発現することが示されている。
【００７８】
また、東京工業大学　工学部の論文「４×４マトリックス法によるＶ字型反転挙動を示す液晶のモデル構造の検討」では、履歴は閾値を持たないカイラルスメクチック相は、電場ゼロ付近から強誘電状態に移る際、電場に対してほぼ線形的に透過光強度が変化するＶ字型の電気光学応答（Ｖ−ｓｈａｐｅ　ｍｏｄｅ）を示し、アナログ階調表示が可能であることが示されている。
【００７９】
（３）光学補償複屈折（ＯＣＢ）モード液晶
光学補償複屈折モード液晶は、上下基板で配向処理方向が同一なパラレル配向液晶が、所定値以上の電圧範囲で配向方向がスプレイ配向状態からベンド配向状態に転移し、この状態の範囲内でアナログ階調と高速応答性を示す（「月間ディスプレイ（２００１年１月号）」参照）。
【００８０】
（４）垂直配向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｅｄ）液晶
垂直配向液晶モードと無機配向層により高コントラストと高速応答速度のアナログ階調表示を可能とする（ＳＩＤ　０１　ＤＩＧＥＳＴ　３４．３：「Ｄ−ＩＬＡ　Ｄｅｖｉｃｅ　ｆｏｒ　Ｔｏｐ−Ｅｎｄ　Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ（ＱＸＧＡ）」を参照）。
【００８１】
そして、メモリＣ１，Ｃ２は、その書き込まれる画像データを画素１５に表示すべき階調レベルに応じた電圧信号としていて、液晶４は、この電圧信号に応じて光透過率、光反射率又は偏光状態に変化する。
【００８２】
図４及び図５は、画像データのメモリＣ１，Ｃ２への書き込み及び画素１５への電圧印加の一例について説明するタイミングチャートである。図４において、Ｔ１，Ｔ２は、それぞれ空間光変調装置１のサブフレーム期間を示す。ロウドライバ５は、各画素部１４について、第１の選択回路１１のスイッチングトランジスタＱ１，Ｑ２に順次制御信号Ｒｏｗ１，Ｒｏｗ２を印加する。また、カラムドライバ６は、このスイッチングトランジスタＱ１，Ｑ２の選択のタイミングに合わせて、各画素部１４の第１の選択回路１１に水平方向の画像データを出力する。
【００８３】
ここで、カラムドライバ６は制御信号Ｃｏｌｕｍｎ（図５参照）によってＯＮ／ＯＦＦを制御されるスイッチ（図示省略）を有し、画素データを所定画素数ごとに順次切換えて出力する。すなわち、図５に示すように、制御信号Ｃｏｌｕｍｎによって出力中の画素データＤＡＴＡに対応するスイッチのみをＯＮして当該データを対応する画素部１４の第１の選択回路１１に印加し、それ以外のスイッチをＯＦＦする。これを繰り返すことによって、全ての第１の選択回路１１に画素ごとの画像データを出力する。
【００８４】
図４に示すように、あるサブフレーム期間において制御信号Ｒｏｗ１がＨレベルであるとき、各画素の画像データは第１のメモリＣ１に順次記憶される。その間、各画素１５には制御信号Ｓ１がＨレベルとなることによって第２のメモリＣ２に書き込まれた各画素の画像データの電圧が印加され、画像が表示されている。
【００８５】
第１のメモリＣ１に対するすべての画素データの書き込みが終了すると、制御信号Ｓ１がＬレベルとなってスイッチングトランジスタＱ４をＯＦＦすると同時に、制御信号Ｓ２がＨレベルとなってスイッチングトランジスタＱ３をＯＮして第１のメモリＣ１に記憶された各画素の画像データを全画素について一斉に印加する。そして今度は制御信号Ｒｏｗ２がＨレベルとなって次の画素データが同様に書き込まれる。このように、第１のメモリＣ１と第２のメモリＣ２とに選択的に画像データを記憶することで第１の選択手段を実現し、第１のメモリＣ１と第２のメモリＣ２とから選択的に画像データを画素１５に出力することで第２の選択手段を実現している。
【００８６】
制御回路９は、第２の選択回路１３によるメモリＣ１，Ｃ２からの画像データの出力を、全画素１５の状態が一斉に変化するように制御信号Ｓ１，Ｓ２の出力を制御する。これにより、出力制御手段を実現している。
【００８７】
制御回路９は、第１の選択回路１１によるメモリＣ１，Ｃ２への画像データの記憶を１又はｎ画素毎（全画素数をＮとすると１≦ｎ＜Ｎ）に順次行なうように、制御信号Ｒｏｗ１，Ｒｏｗ２の出力を制御する。これにより、記憶制御手段を実現している。
【００８８】
空間光変調装置１の液晶パネルは、各画素１５が主走査方向及び副走査方向に２次元に規則的に配列されているが、第１の選択回路１１は、この規則的に配列された複数の画素１５を１ライン毎に順次選択する。
【００８９】
図６は、空間光変調装置１を備えた画像表示装置２０の構成例を概略的に示す概念図である。図６に示すように、画像表示装置２０は空間光変調装置１に光を照射する光源２１を備えている。フライアイレンズアレイ２２，２３は、光源２１の照射光を均一化するためのインテグレータ光学系を構成する。コンデンサレンズ２４は、照明光を空間光変調装置１に集光、照明する。符号２５は投射レンズ、符号２６はスクリーン、符号３１は照明光と画像光を分離するための偏光ビームスプリッタである。
【００９０】
照明光源２１から照射された光は、フライアイレンズアレイ２２，２３により均一化された照明光となり、コンデンサレンズ２４で集光され、偏光ビームスプリッタ３１で反射されて、空間光変調装置１を照明する。画像データに基づいて駆動されている空間光変調装置１で空間光変調された照明光は、偏光ビームスプリッタ３１を介して、画像光として光路偏向装置２９に入射する。
【００９１】
光路偏向装置２９は、制御回路３０で制御され、入射した画像光を画素の配列方向に予め設定されたシフト量だけシフトして、画素の増倍を行なう。シフトされた画像光は投射レンズ２５で拡大され、スクリーン２６に投射される。光路偏向装置２９による光路シフトのシフト量は画素ピッチの整数分の１であることが望ましい。すなわち、画素の配列方向に対して２倍の画像増倍を行なう場合は画素ピッチの１／２にし、４倍の画素増倍を行なう場合は画素ピッチの１／４にすることが望ましい。
【００９２】
いずれの場合も、空間光変調装置１は連続するフレームで画像を表示し、あるいは、光路偏向装置２９のシフトレベル数に応じて、１フレームを複数のサブフレームで分割して表示し（この例では、シフトレベル数が２で、２つのサブフレーム）、フレームあるいはサブフレームの表示ごとに光路偏向装置２９で画素シフトを行なって、光路偏向装置２９の画素シフトに応じた表示位置に対応する画像情報を空間光変調装置１で表示させることで、画像表示装置２０は、見かけ上、高精細な画像を表示することができる。
【００９３】
なお、本例では反射型の液晶パネルを空間光変調装置１に用いた例で説明したが、透過型の液晶パネルを空間光変調装置１として用いてもよい。
【００９４】
［発明の実施の形態２］
別の実施の形態を発明の実施の形態２として説明する。
【００９５】
この実施の形態２である画像表示装置２０が実施の形態１のものと相違するのは空間光変調装置１の回路構成であり、空間光変調装置１以外の画像表示装置２０の構成は実施の形態１と共通であり、図６と同一符号を用い、詳細な説明は省略する。
【００９６】
図７は、この実施の形態２である空間光変調装置１で液晶４の１画素分の画素部１４の回路構成を示す回路図である。この空間光変調装置１が実施の形態１のものと相違するのはリセット回路１６を備えている点にあり、その他の点は図１〜図３に示す実施の形態１の場合と同様であり、図１〜図３と同一の符号を用いて、詳細な説明は省略する。
【００９７】
この実施の形態である空間光変調装置１においては、リセット回路１６を備えている。このリセット回路１６は、リセット手段を実現するもので、リセット信号ＲＳＴがＨレベルになるとスイッチングトランジスタＱ５がＯＮして、画素１５へのメモリＣ１，Ｃ２からの印加電圧をゼロとする回路である。これにより、画素１５を最低階調レベルの表示状態に強制的に変化させる。なお、ここでは、画素１５は印加電圧が低いほど低階調表示になるノーマリブラックとしているが、逆にノーマリホワイトの場合には画素１５への印加電圧が最大になるように構成すればよい。
【００９８】
図８は、空間光変調装置１、光路偏向装置２９の動作を説明するタイミングチャートである。図８において、光路偏向装置２９は、制御信号ＰＳのＨレベル、Ｌレベルの切換えにより光路がシフトする。空間光変調装置１では、これに同期して制御信号Ｓ１，Ｓ２を出力し、サブフレーム画像を切り替え表示することにより、空間光変調装置の解像度以上の高解像度画像を表示する。このとき、画素１５の表示状態ＰＸＬは、一般に有限の応答速度を持って変化するため、たとえ全画素１５が一斉に変化しても、その応答速度による画像のクロストークが画素シフトの前後において発生する。
【００９９】
そこで、画素シフトを行なう時点より所定時間Ｔ４だけ前にリセット回路１６を駆動して全画素１５を一斉に最低階調レベル、即ち黒表示にする。これによりリセット制御手段を実現している。ここでＴ４は、画素１５の応答時間を考慮した時間である。そして全画素が黒表示に変化して画素シフトした後に、リセット信号ＲＳＴを解除して次の画像表示を行なうようにする。これにより、画素シフトの前後は黒表示によって分離することができるので、クロストークのない高品質の画像表示が実現できる。
【０１００】
［発明の実施の形態３］
別の実施の形態を発明の実施の形態３として説明する。
【０１０１】
この実施の形態３である画像表示装置２０が実施の形態１のものと相違するのは空間光変調装置１の回路構成であり、空間光変調装置１以外の画像表示装置２０の構成は実施の形態１と共通であり、図６と同一符号を用い、詳細な説明は省略する。
【０１０２】
図９は、本実施の形態である空間光変調装置１の平面図である。以下では、本実施の形態の空間光変調装置１が実施の形態１，２のものと相違する点を中心に説明し、実施の形態１，２と共通の回路要素などには同一符号を用い、詳細な説明は省略する。
【０１０３】
本実施の形態の空間光変調装置１が実施の形態１，２のものと相違する点は、制御回路９の次段に交流化駆動手段となる交流化駆動回路５１が設けられている点である。この交流化駆動回路５１は、制御回路９から出力される画像データを１フレーム又は１サブフレーム表示期間のうちの半分の期間ごとに、各画素１５に印加される駆動電圧の極性を反転すべく、反転極性データを生成するとともに画像データを切り替えて出力する回路である。
【０１０４】
図１０は、交流化駆動回路５１の一構成例の概略の回路構成を示す回路図である。図１０において、Ｄ及びＶはそれぞれ制御回路９から出力される画像データ及び垂直同期信号である。ここで垂直同期信号Ｖは、１フレーム又は１サブフレーム周期の１／２周期でトグルするものとする。
【０１０５】
反転データ生成手段となる反転データ生成回路５２は、元の画像データＤから、その極性を反転した極性反転データＸＤを生成する。具体的には、画素１５に印加される電圧は、図３に示すように、一方の電極がコモン電圧Ｖｃｏｍに接続され、他方の電極に画像データＤに基づく電圧Ｖｄが印加されるので、電圧Ｖｄの極性反転データＸＤに基づく電圧ＸＶｄは、
ＸＶｄ＝２・Ｖｃｏｍ−Ｖｄ　　　　　　　　　　　　　……　　（１）
で表される。そこで、反転データ生成回路５２は、電圧Ｖｄ及びＸＶｄに対応する画像データ及び極性反転データがそれぞれＤ及びＸＤであるとすると、電圧Ｄｃｏｍをコモン電圧Ｖｃｏｍに対応する画像データとして、
ＸＤ＝２・Ｄｃｏｍ−Ｄ　　　　　　　　　　　　　　　……　　（２）
なる演算を行なって、極性反転データＸＤを生成し、極性切り替え回路５２に出力する。
【０１０６】
極性切り替え手段となる極性切り替え回路５３は、垂直同期信号Ｖに同期して画像データＤと極性反転データＸＤとを１フレーム又は１サブフレーム周期の１／２周期ごとに切り替えて出力する。
【０１０７】
極性切り替え回路５３の後段に設けられたＤ／Ａ変換器５４は、この切り替えにより交互に出力される画像データＤと極性反転データＸＤをアナログ信号に変換して空間光変調装置１に出力する。
【０１０８】
そして、制御信号Ｒｏｗ１，Ｒｏｗ２，Ｓ１，Ｓ２のタイミングにより、１フレーム又は１サブフレームの表示期間を２分割し、前半の表示期間中に画像データＤを各画素１５に表示するとともに、選択されていない方のコンデンサＣ１又はＣ２にその表示中の画像データＤの極性反転データＸＤを書き込み、後半の表示期間中は反転極性データＸＤに切り替えて各画素１５に表示するようにする。
【０１０９】
このような交流化駆動回路５１を用いる目的は次のようなものである。すなわち、一般に液晶を駆動する場合、液晶画素に直流分が印加されると、それによって液晶に焼け付きが生じ、破損してしまう恐れがあるため、交流駆動する必要がある。そのため、１フレームごとに駆動電圧の極性を変えるフレーム反転駆動などの方法がとられている。
【０１１０】
しかしながら、例えば動画像表示などのように、フレーム間で画像が不規則に変化する場合には、必ずしも交流駆動が保証されず、信頼性を損なう可能性があるという不具合がある。すなわち、端的な例として、１フレームごとに白と黒を交互に表示する画素があった場合、フレーム反転駆動すると、逆に同じ電圧が永続的に印加されて直流駆動になってしまう。
【０１１１】
そこで、交流化駆動回路５１を用い、１フレーム又は１サブフレームの表示期間を２分割し、前半の表示期間中に画像データＤを表示するとともに、選択されていない方のコンデンサＣ１又はＣ２にその表示中の画像データＤの極性反転データＸＤを書き込み、後半の表示期間中は反転極性データＸＤに切り替えて表示するようにできるので、どのような画像表示に対しても空間光変調装置１を完全交流駆動することが可能となり、信頼性の高い空間光変調装置１を実現することができる。
【０１１２】
なお、１フレーム又は１サブフレームの表示期間を２分割し、前半の表示期間中に反転極性データＸＤを表示し、後半の表示期間中は画像データＤを表示するようにしてもよい。
【０１１３】
［発明の実施の形態４］
別の実施の形態を発明の実施の形態４として説明する。
【０１１４】
この実施の形態４である画像表示装置２０が実施の形態１のものと相違するのは空間光変調装置１の回路構成であり、空間光変調装置１以外の画像表示装置２０の構成は実施の形態１と共通であり、図６と同一符号を用い、詳細な説明は省略する。
【０１１５】
図１１は、本実施の形態である空間光変調装置１の平面図である。以下では、本実施の形態の空間光変調装置１が実施の形態１〜３のものと相違する点を中心に説明し、実施の形態１〜３と共通の回路要素などには同一符号を用い、詳細な説明は省略する。
【０１１６】
本実施の形態の空間光変調装置１が実施の形態１〜３のものと相違する点は、例えば制御回路９の一部などとして、補正手段を実現する補正回路６１を備えていることである。
【０１１７】
図１１において、Ｄ１は元の画像データ、ＡＤは元の画像データの後述するバッファメモリ６２に対応するアドレスデータ、そしてＷ／Ｒはバッファメモリ６２に対して画像データの書き込み／読み出しを制御する信号である。
【０１１８】
バッファメモリ６２には、元の画像データＤ１がアドレスデータＡＤに同期して入力する。そして、バッファメモリ６２はアドレスデータＡＤに対応する画像データＤ０を出力する。補正演算回路６３には、元画像データＤ１及びバッファメモリ６２からの画像データＤ０が入力し、（３）式に基づいて（４）式の補正演算を行ない、補正データＤを生成出力する。
【０１１９】
Ｖｄ−Ｖ＝Ｃｃ（Ｖ１−Ｖ２）／（Ｃｓ＋Ｃｃ）　　　…　　（３）
（但し、メモリＣ１，Ｃ２の容量値をＣｓ、各画素１５の容量成分の値をＣｃ、メモリＣ１，Ｃ２に書き込まれる画像データＶと実際に液晶４に印加される電圧Ｖｄの誤差を“Ｖｄ−Ｖ”とする）
Ｄ＝Ｄ１＋Ｃｃ（Ｄ０−Ｄ１）／（Ｃｓ＋Ｃｃ）　　　…　　（４）
バッファメモリ６２は、信号Ｗ／Ｒの立ち上がり遷移に同期して、画像データＤ１を対応するアドレスに書き込む。このようにして１フレーム又は１サブフレーム分の画像データが書き込まれる。
【０１２０】
このような構成の補正回路６１を用いる理由は以下のようなものである。すなわち、図１２に示すように、メモリＣ１が選択され画素１５には画像データの電圧Ｖ１が供給されているものとする。このとき、メモリＣ２には次の画像データＶ２が書き込まれるものとする。そして、図１２に示すように、メモリＣ２に切り替えられた場合を考えると、本来であれば画像データＶ２が画素１５に供給されなければならないところであるが、厳密には前の画像データＶ１と画素１５自身の容量成分が影響して画像データＶ２とは異なった電圧Ｖｄが印加されることになり、場合によっては画像品質を劣化させるという不具合が発生する。
【０１２１】
そこで、（４）式の補正データＤは、元画像データＤ１に対して（３）式で求められる誤差分“Ｖｄ−Ｖ”を加算して補正するものである。すなわち、補正回路６１は、画像データＶ１とＶ２との選択が切り替えられる際に生じる画像データＶ２と電圧Ｖｄとの誤差を補正した補正データＤを生成して、画素１５に出力するものである。そのために、（４）式に基づく演算ではメモリＣ１，Ｃ２に先に書き込まれる画像データＶ１と後に書き込まれる画像データＶ２との差分“Ｖ１−Ｖ２”に基づいて補正データＤを生成する。図１４は、補正回路６１の各信号のタイミングチャートである。
【０１２２】
この場合に、前述のリセット回路１６（図７参照）とその切り替え制御により、プリセット手段を実現することができる。すなわち、リセット回路１６を制御して、画像データＶ１とＶ２の選択が切り替えられる前に全ての画素１５を強制的に所定電圧Ｖｃｏｍとして、補正回路６１はメモリＣ１，Ｃ２に書き込まれるべき画像データＶ１，Ｖ２を、この所定電圧Ｖｃｏｍに対して補正する。
【０１２３】
これにより、メモリに書き込まれるべき画像データＶ２を前に書き込まれた画像データＶ１と比較する手段が不要となるため、補正回路６１の構成が簡易となり、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
【０１２４】
なお、この場合に、所定電圧Ｖｃｏｍを０Ｖとすれば、完全交流駆動が維持されて信頼性の高い空間光変調装置１が実現できる。
【０１２５】
また、メモリＣ１，Ｃ２を構成するコンデンサは、その保持容量の値をＣｓ、各画素１５の容量成分の値をＣｃ、画像データの最大及び最小電圧をそれぞれＶｄｍａｘ及びＶｄｍｉｎ、そして画像表示の最小階調を与える電圧をＶｇｍｉｎとしたときに、
Ｃｓ／Ｃｃ＞（Ｖｄｍａｘ−Ｖｄｍｉｎ）／Ｖｇｍｉｎ　　　　　　…　　（５）
となるように、保持容量の値Ｃｓを設定するのが望ましい。
【０１２６】
すなわち、（３）式において“Ｖ１−Ｖ２”が最大となる場合においても、誤差“Ｖｄ−Ｖ”が最小階調を与える電圧よりも小さくなるようにメモリＣ１，Ｃ２の容量値を設定することにより、液晶４に印加される電圧誤差“Ｖｄ−Ｖ”を抑え、補正回路６１を用いなくとも良好な画像表示品質を保つことができる。
【０１２７】
［発明の実施の形態５］
別の実施の形態を発明の実施の形態５として説明する。
【０１２８】
この実施の形態５である画像表示装置２０が実施の形態１のものと相違するのは空間光変調装置１の回路構成であり、空間光変調装置１以外の画像表示装置２０の構成は実施の形態１と共通であり、図６と同一符号を用い、詳細な説明は省略する。
【０１２９】
図１５は、本実施の形態である空間光変調装置１の平面図である。以下では、本実施の形態の空間光変調装置１が実施の形態１〜４のものと相違する点を中心に説明し、実施の形態１〜４と共通の回路要素などには同一符号を用い、詳細な説明は省略する。また、図１４において、制御回路９、交流化駆動回路５１の図示も省略している。
【０１３０】
本実施の形態の空間光変調装置１が実施の形態１〜４のものと相違する点は、Ｄ／Ａ変換器７１〜７４が設けられている点である。Ｄ／Ａ変換器７１〜７４にはそれぞれデジタルの画像データＤｉｎ１〜Ｄｉｎ４が入力され、Ｄ／Ａ変換器７１〜７４でアナログ信号に変換されて、後段のカラムドライバ６に入力される。カラムドライバ６の後段の回路構成は実施の形態１〜４のものと同様に構成できる。なお、図１４では４つのＤ／Ａ変換器７１〜７４を備えているが、これに限定されるものではない。
【０１３１】
このように、図３や図７を参照して説明した回路構成が形成されるのと同一の基板２上に設けられ、メモリＣ１，Ｃ２に書き込む画像データをアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器７１〜７４を備えたので、駆動回路全体で部品点数を削減でき、装置の小型化、低コスト化を実現できるとともに、画像データをデジタル信号で伝送できるので、伝送信号品質が向上し、画像品質の向上が図られる。
【０１３２】
［発明の実施の形態６］
別の実施の形態を発明の実施の形態６として説明する。
【０１３３】
図１６は、実施の形態６である画像表示装置４０の構成例を概略的に示す概念図である。この画像表示装置４０は、実施の形態１〜５のいずれかの空間光変調装置１を備えており、この空間光変調装置１の詳細については省略する。
【０１３４】
この画像表示装置４０は、一つの空間光変調装置１で赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色を順次表示することでカラー画像を表示する、いわゆるフィールドシーケンシャル方式のプロジェクタである。
【０１３５】
照明光源４１から照射された光は、集光レンズ４２によって絞られ、回転色分離円盤４３に入射する。図１７に示すように、回転色分離円盤４３は、回転色分離素子を実現するもので、回転中心Ｏを中心に、所定の波長域ごとに例えば３分割した赤色透過領域Ｒ、緑色透過領域Ｇ及び青色透過領域Ｂに分かれており、照射光を所定の波長域を持つ光束に色分離する。この各々の透過領域は多層の誘電体薄膜などよりなるフィルタで構成されている。この回転色分離円盤４３は、中心に回転軸４４が固定され、モータ４５で回転されることにより、照明光について入射位置の波長域に対応する色だけを透過して、コリメータレンズ４６、偏光ビームスプリッタ４７を介して空間光変調装置１に入射させる。その入射した光は空間光変調装置１の表示映像で変調されて出射し、反射光は偏光ビームスプリッタ４７、投射レンズ４８を介してスクリーン４９に投射される。
【０１３６】
【発明の効果】
請求項１〜４に記載の発明は、消費電力の大幅な増大や、素子の高耐圧化を行なうことなく、画素に印加される電圧信号に応じて状態がアナログ的に変化する光強度変調による階調表示ができ、高解像で且つ高品質の画像表示を実現できる。
【０１３７】
請求項５に記載の発明は、請求項２又は４に記載の発明において、画像の書き換えを効率良く行なうことが可能となり、高解像度の画素数であってもデータ転送速度の高速化の必要がないので、設計や実装が容易となって、製造コストの低減が図れ、低ノイズの高品質画像表示を実現できる。
【０１３８】
請求項６に記載の発明は、請求項２〜４のいずれかの一に記載の発明において、出力する画像光について光路のシフトを行なって、１つの画素を時間的に状態を順次変化させて複数の画素に対応する画像表示を行なうような場合においても、画像のクロストークを防止して高品質の画像表示を行なうことができる。
【０１３９】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、画像のクロストークを防止して高品質の画像表示を行なうことができる。
【０１４０】
請求項８に記載の発明は、請求項２，４，５，７のいずれかの一に記載の発明において、画像の書き換えをさらに効率良く行なうことが可能となり、より高品質の画像表示が実現される。
【０１４１】
請求項９，１０に記載の発明は、請求項２，４，５，７，８のいずれかの一に記載の発明において、端子数の増大による装置の大型化を防止して、製造コストを低減することができる。
【０１４２】
請求項１１，１２に記載の発明は、請求項２〜１０の何れかの一に記載の発明において、光透過率、光反射率又は偏光状態の変化により、高解像で且つ高品質の画像表示が実現される。
【０１４３】
請求項１３に記載の発明は、請求項１１又は１２に記載の発明において、信頼性の高い空間光変調装置を実現することができる。
【０１４４】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の発明において、広く汎用的に用いられ、技術的に確立している液晶材料により信頼性の高い空間光変調装置を実現することができる。
【０１４５】
請求項１５〜１９に記載の発明は、請求項１３に記載の発明において、連続中間調のアナログ階調表示特性を示す液晶により高品質の画像表示を行なうことができる。
【０１４６】
請求項２０に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、１フレーム又は１サブフレームの表示期間を２分割して、画像データとその反転極性データとを２分割した表示期間の前後で切り替えて表示するようにしたので、どのような画像表示に対しても液晶を完全交流駆動することが可能となり、信頼性の高い空間光変調装置が実現できる。
【０１４７】
請求項２１に記載の発明は、請求項２０に記載の発明において、画像データから反転極性データを生成し、この画像データと反転極性データとを切り替えて出力するようにして、どのような画像表示に対しても液晶を完全交流駆動することが可能となり、信頼性の高い空間光変調装置が実現できる。
【０１４８】
請求項２２に記載の発明は、請求項２〜２１のいずれかの一に記載の発明において、画像データの選択が切り替えられる際に生じる電圧の誤差を補正するので、高画像品質の空間光変調装置を実現することができる。
【０１４９】
請求項２３に記載の発明は、請求項２２に記載の発明において、第１及び第２のメモリに先に書き込まれる画像データと後に書き込まれる画像データとの差分に基づいて画像データの選択が切り替えられる際に生じる電圧の誤差を補正し、高画像品質の空間光変調装置を実現することができる。
【０１５０】
請求項２４に記載の発明は、請求項２２又は２３に記載の発明において、第１又は第２のメモリに書き込まれるべき画像データを前に書き込まれた画像データと比較する手段が不要として、補正手段の構成を簡単になものとし、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
【０１５１】
請求項２５に記載の発明は、請求項２４に記載の発明において、所定電圧値を０Ｖとしたので、完全交流駆動が維持されて信頼性の高い空間光変調装置を実現することができる。
【０１５２】
請求項２６に記載の発明は、請求項２〜２１のいずれかの一に記載の発明において、前述の補正手段を用いなくても低製造コストで良好な階調表示性能の空間光変調装置を実現することができる。
【０１５３】
請求項２７に記載の発明は、請求項２〜２１のいずれかの一に記載の発明において、駆動回路全体で部品点数を削減でき、装置の小型化、低コスト化を実現できるとともに、画像データをデジタル信号で伝送できるので、伝送信号品質が向上し、画像品質の向上が図られる。
【０１５４】
請求項２８，２９に記載の発明は、消費電力の大幅な増大や、素子の高耐圧化を行なうことなく、画素に印加される電圧信号に応じて状態がアナログ的に変化する光強度変調による階調表示ができ、高解像で且つ高品質の画像表示を実現できる画像表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１である空間光変調装置の平面図である。
【図２】同側面図である。
【図３】空間光変調装置における液晶パネル１画素分の画素部の回路構成を示す回路図である。
【図４】図３の回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【図５】同タイミングチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２である画像表示装置の全体構成の概略を示す概念図である。
【図７】空間光変調装置における液晶パネル１画素分の画素部の回路構成を示す回路図である。
【図８】図７の回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施の形態３である空間光変調装置の平面図である。
【図１０】交流化駆動回路の回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態４である空間光変調装置の補正回路の回路図である。
【図１２】本発明の実施の形態４における課題を説明する説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態４における課題を説明する説明図である。
【図１４】補正回路に関する各信号のタイミングチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態５である空間光変調装置の平面図である。
【図１６】本発明の実施の形態６である画像表示装置の全体構成の概略を示す概念図である。
【図１７】画像表示装置の回転色分離円盤の平面図である。
【図１８】空間光変調装置における液晶パネル１画素分の画素部の回路構成を示す回路図である。
【図１９】通常の線順次走査についての表示用液晶パネルにおける画素データの書き込みからサブフレーム画像の表示までの一連の動作のダイヤグラムである。
【図２０】図１８に回路を用いた場合の表示用液晶パネルにおける画素データの書き込みからサブフレーム画像の表示までの一連の動作のダイヤグラムである。
【符号の説明】
１　　　空間光変調装置
１１　　第１の選択手段、第１の選択回路
１３　　第２の選択手段、第２の選択回路
１５　　画素
１６　　リセット手段
２０　　画像表示装置
２１　　光源
２９　　光路偏向装置
４０　　画像表示装置
４１　　光源
４３　　回転色分離素子
５１　　交流化駆動手段
５２　　反転データ生成手段
５３　　極性切り替え手段
６１　　補正手段
７１　　Ｄ／Ａ変換器
７２　　Ｄ／Ａ変換器
７３　　Ｄ／Ａ変換器
７４　　Ｄ／Ａ変換器
８０　　画像表示装置
８４　　光路偏向装置
Ｑ１　　第１のスイッチング素子
Ｑ２　　第２のスイッチング素子
Ｑ３　　第３のスイッチング素子
Ｑ４　　第４のスイッチング素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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