(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
駆動信号を受け取る空間光変調器を備え、
前記空間光変調器が、複数の画素を有し、
前記駆動信号が、少なくとも第１の駆動信号と第２の駆動信号とを有し、前記第１の駆動信号が前記複数の画素を第１の状態から第２の状態および前記第２の状態から前記第１の状態へ変化させるために印加され、
前記第２の駆動信号は、第１の信号レベルから第２の信号レベルに変化され、一の時間間隔の後に前記第２の信号レベルから前記第１の信号レベルに変化され、
前記一の時間間隔は、前記第１の状態および前記第２の状態の間のより早い遷移のための遷移時間の半分以下であり、
前記第２の駆動信号は、前記一の時間間隔、前記第２の信号レベルに維持されることで、前記複数の画素を、前記第１の状態と前記第２の状態の中間である第３の状態に置くために適合される
装置。
【請求項２】
前記複数の画素は、複数の同心円状またはＬ字型のサブ画素を含む
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数の画素が、そこに印加される信号に従って前記第１の状態と前記第２の状態の間の変化に適合する
請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第２の状態から前記第１の状態への遷移が、前記第１の状態から前記第２の状態への遷移よりも比較的遅く、
前記第１の駆動信号は、主として前記第１の状態から前記第２の状態への遷移の原因と関連し、
前記第２の駆動信号は、前記第１の状態への遷移を比較的速くするために適合される請求項１から請求項３の何れか１つに記載の装置。
【請求項５】
前記第３の状態から前記第１の状態への遷移が、前記第２の状態から前記第１の状態への遷移と比較して比較的速い
請求項１から請求項４の何れか１つに記載の装置。
【請求項６】
前記空間光変調器が、液晶装置を有する
請求項１から請求項５の何れか１つに記載の装置。
【請求項７】
コモン電極と、
複数の画素電極と、
前記コモン電極と前記複数の画素電極の間に位置する液晶材料とを更に備え、
前記第１の駆動信号が、それぞれの関連した画素の状態に従って、前記複数の画素電極に供給され、
前記第２の駆動信号が、前記コモン電極に供給される
請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第２の駆動信号が、前記第１の信号レベルで主として供給され、前記複数の画素が状態を変化させる直前に前記第２の信号レベルに短時間で変化される
請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第１の駆動信号が、前記複数の画素が状態を変化させる直前に、短時間で信号レベルを変化する
請求項７または請求項８に記載に装置。
【請求項１０】
コモン電極と、
複数の画素電極と、
前記コモン電極と前記複数の画素電極との間に位置する液晶材料と、
各画素に連結している複数の導電性スタンドオフとを更に備え、
前記第１の駆動信号が、それぞれの関連した画素の状態に従って、前記複数の画素電極に供給され
前記第２の駆動信号が、前記複数の導電性スタンドオフに供給される
請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
前記複数の導電性スタンドオフが、前記複数の画素に関して横電場を生成するために適合される
請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
各画素が複数のサブ画素を有する
請求項１０または請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
方法であって、
空間光変調器を供給する段階と、
前記空間光変調器を、駆動信号を受け取るように適合させる段階と、を備え、
前記空間光変調器が、複数の画素を有し、
前記駆動信号は、少なくとも第１の駆動信号および第２の駆動信号を有し、
第１の状態から第２の状態に前記複数の画素を変化させる前記第１の駆動信号を印加する段階と、
前記第２の状態から前記第１の状態に前記複数の画素を変化させる前記第１の駆動信号を印加する段階と、
をさらに備え、
前記第２の駆動信号は、第１の信号レベルから第２の信号レベルに変化され、一の時間間隔の後に前記第２の信号レベルから前記第１の信号レベルに変化され、
前記一の時間間隔は、前記第１の状態および前記第２の状態の間のより早い遷移のための遷移時間の半分以下であり、
前記第２の駆動信号を、前記一の時間間隔、前記第２の信号レベルに維持されることで、前記複数の画素を、前記第１の状態と前記第２の状態の中間である第３の状態に置くために適合する段階を更に備えた
方法。
【請求項１４】
前記複数の画素は、複数の同心円状またはＬ字型のサブ画素を含む
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数の画素が、そこに印加される信号に従って前記第１の状態と前記第２の状態の間の変化に適合される
請求項１３または請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の状態から前記第１の状態への遷移が、前記第１の状態から前記第２の状態への遷移よりも比較的遅く、
前記第１の駆動信号は、主として前記第１の状態から前記第２の状態への遷移の原因と関連し、
前記第１の状態への遷移を比較的早くする、前記第２の駆動信号を適合させる段階
を更に備える請求項１３から請求項１５の何れか１つに記載の方法。
【請求項１７】
前記第３の状態から前記第１の状態への遷移が、前記第２の状態から前記第１の状態への遷移と比較して比較的速い
請求項１３から請求項１６の何れか１つに記載の方法。
【請求項１８】
前記空間光変調器が、液晶装置を有する
請求項１３から請求項１７の何れか１つに記載の方法。
【請求項１９】
前記液晶装置が、
コモン電極と、
複数の画素電極と、
前記コモン電極と前記複数の画素電極との間に位置する液晶材料とを有し、
前記方法が、
各々の関連画素状態に従って、前記複数の画素電極に前記第１の駆動信号を供給する段階と、
前記コモン電極に前記第２の駆動信号を供給する段階
を更に備える請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数の画素の状態が変化するのに先立って、前記第２の駆動信号のレベルを前記第１の信号レベルから前記第２の信号レベルに変化する段階と、
前記複数の画素の状態が変化するのに先立って、前記第２の駆動信号のレベルを前記第２の信号レベルから前記第１の信号レベルに戻す段階
を更に備える請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記複数の画素の状態が変化するのに先立って、前記第１の駆動信号のレベルを前記第１の信号レベルから前記第２の信号レベルに変化する段階と、
前記複数の画素の状態が変化するのに先立って、前記第１の駆動信号のレベルを前記第２の信号レベルから第１の信号レベルに戻す段階
を更に備える請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記液晶装置が、
コモン電極と、
複数の画素電極と、
前記コモン電極と前記複数の画素電極との間に位置する液晶材料と、
各画素に関連した複数の導電性スタンドオフを有し、
前記方法は、
それぞれの関連した画素の状態に従って、前記複数の画素電極に前記第１の駆動信号を供給する段階と、
前記複数の導電性スタンドオフに前記第２の駆動信号を供給する段階
を更に備える請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記複数の画素に関して横電界を生成させることを目的に、前記複数の導電性スタンドオフを適合させる段階
を更に備える請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
各画素に複数のサブ画素を供給する段階
を更に備える請求項２２または請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
システムであって、
ライトエンジンと、
投影レンズと、
前記ライトエンジンと前記投影レンズの間に位置する空間光変調器とを備え、
前記空間光変調器は、駆動信号を受け取るように適合され、
前記空間光変調器が、複数の画素を有し、
前記駆動信号が、少なくとも第１の駆動信号と第２の駆動信号を含み、
前記第１の駆動信号が、第１の状態から第２の状態、および前記第２の状態から前記第１の状態へ前記複数の画素を変化させるために印加され、
前記第２の駆動信号は、第１の信号レベルから第２の信号レベルに変化され、一の時間間隔の後に前記第２の信号レベルから前記第１の信号レベルに変化され、
前記一の時間間隔は、前記第１の状態および前記第２の状態の間のより早い遷移のための遷移時間の半分以下であり、
前記第２の駆動信号が、前記一の時間間隔、前記第２の信号レベルに維持されることで、前記複数の画素を、前記第１の状態と前記第２の状態の中間である第３の状態に置くために適合される
システム。
【請求項２６】
前記複数の画素は、複数の同心円状またはＬ字型のサブ画素を含む
請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記複数の画素が、そこに印加された信号に従って前記第１の状態と前記第２の状態の間を変化するように適合された、
請求項２５または請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記第２の状態から前記第１の状態への遷移が、前記第１の状態から前記第２の状態への遷移よりも比較的遅く、
前記第１の駆動信号は、主として前記第１の状態から前記第２の状態への遷移の原因と関連し、
前記第１の状態への遷移を比較的早くする、前記第２の駆動信号を適合させる
請求項２５から請求項２７の何れか１つに記載のシステム。
【請求項２９】
前記第３の状態から前記第１の状態への遷移が、前記第２の状態から前記第１の状態への遷移に比較して比較的早い
請求項２５から請求項２８の何れか１つに記載のシステム。
【請求項３０】
前記空間光変調器が、液晶装置を有する
請求項２５から請求項２９の何れかに記載のシステム。
【請求項３１】
前記液晶装置が、
コモン電極と、
複数の画素電極と、
前記コモン電極と前記複数の画素電極との間に位置した液晶材料とを有し、
前記第１の駆動信号が、それぞれの関連した画素の状態に従って、前記複数の画素電極に供給され、
前記第２の駆動信号が、前記コモン電極に供給される
請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記第２の駆動信号が、前記第１の信号レベルで主として供給され、前記複数の画素が状態を変化させる直前に前記第２の信号レベルに短時間で変化される
請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記第１の駆動信号が、前記複数の画素が状態を変化させる直前に、短時間で信号レベルを変化する
請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記液晶装置が、
コモン電極と、
複数の画素電極と、
前記コモン電極と前記複数の画素電極との間に位置する液晶材料と、
各画素に連結している複数の導電性スタンドオフとを有し、
前記第１の駆動信号が、それぞれの関連した画素の状態に従って、前記複数の画素電極に供給され
前記第２の駆動信号が、前記複数の導電性スタンドオフに供給される
請求項３０に記載のシステム。
【請求項３５】
前記複数の導電性スタンドオフが、前記複数の画素に関して横電場を生成するために適合される
請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
各画素が複数のサブ画素を有する
請求項３４または請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
装置であって、
少なくとも一つの連結した画素電極を有した画素と、
少なくとも一つの画素電極の反対側に位置するコモン電極と、
前記少なくとも一つの画素電極と前記コモン電極との間に位置する液晶材料と、
前記画素に連結し、前記少なくとも１つの画素電極と前記コモン電極との間に位置する複数の導電性スタンドオフとを備え、
前記画素は、複数のサブ画素を含み、
前記画素電極に第１の駆動信号が供給され、前記コモン電極に第２の駆動信号が供給され、前記第１の駆動信号が前記画素を第１の状態から第２の状態および前記第２の状態から前記第１の状態へ変化させるために印加され、
前記第２の駆動信号は、第１の信号レベルから第２の信号レベルに変化され、一の時間間隔の後に前記第２の信号レベルから前記第１の信号レベルに変化され、
前記一の時間間隔は、前記第１の状態および前記第２の状態の間のより早い遷移のための遷移時間の半分以下であり、
前記第２の駆動信号は、前記一の時間間隔、前記第２の信号レベルに維持されることで、前記画素を、前記第１の状態と前記第２の状態の中間である第３の状態に置くために適合される
装置。
【請求項３８】
前記複数のサブ画素が、配列に配置され、または、複数の同心円状若しくはＬ字型のサブ画素を含む
請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記少なくとも一つの画素電極、前記コモン電極、および前記複数の導電性スタンドオフが、前記画素を制御するための三次元の電場を生成するために適合された
請求項３７から請求項３８の何れか１つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調装置に関する。特に、新規な光変調装置の構造および駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な光変調装置の構造が従来から公知である。そのような構造は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤｓ）、発光ダイオード（ＬＥＤｓ）、およびマイクロエレクトロニックミラーシステム（ＭＥＭＳ）を含む。ＬＣＤｓは、反射型または透過型を含む。結晶性シリコンがシリコン液晶（ＬＣＯＳ）ディスプレイの製造に用いられる。
【０００３】
図１を参照すると、従来の表示システム１０は、駆動回路１４に接続された空間光変調器（ＳＬＭ）１２を含む。駆動回路１４はＳＬＭ１２に駆動信号を供給する。
【０００４】
図２を参照すると、液晶表示システム２０において、液晶材料２２が２つの電極２３と２４との間に位置する。液晶材料は、２つの電極２３と２４を横切って印加される電圧に影響される、複数の結晶２５を含む。電極２３はアースされており、他方の電極２４は駆動信号と接続されている。例えば、駆動信号は直流電圧信号であってよい。図２に図示された例においては、電極２４にゼロボルト（０Ｖ）の電圧が印加されたとき、複数の結晶２５は電極２３および２４の面に略水平の面に位置する。
【０００５】
図３を参照すると、電極２４に印加されている電圧の状態が変化すると、それに対応した変化を複数の結晶２５の状態に引き起こす。図３に図示された例においては、電極２４に３ボルト（３Ｖ）の電圧が印加されたとき、複数の結晶２５は電極２３および２４の面に略垂直の面に位置するようにその配向を変化させる。複数の結晶２５の配向が変わることにより、液晶材料２２の偏光特性が変化する。
【０００６】
図４を参照すると、時刻Ｔ０において駆動信号４０は０Ｖの電圧を有し、時刻Ｔ１においてオン電圧に変化し、時刻Ｔ２において０Ｖに戻る。駆動信号が電圧レベルを変化させると、液晶材料２２は複数の結晶２５の並行および垂直の配向のそれぞれの間を遷移する。例えば、ある配向は画素のＯＮ状態（例えば、ＬＣＤ上の１つのダークスポット）に一致し、他方の配向は、画素のＯＦＦ状態（例えば、ＬＣＤ上の１つの光点）に一致する。
【０００７】
図６および７を参照すると、ＬＣＤシステム５０において、ある方向のある配向から、別の配向への変化は比較的速く（図６参照）、一方、もう片方の方向への変化ははるかに遅い（図７参照）。比較的遅い遷移は、液晶材料の緩和特性によって制限される。応答時間は、流体力学と関係している。ＭＥＭＳシステムは、反射要素のある配向が加えられた信号に影響を受け、もう一方の配向は機械的な復元力に依存しているという、類似の機械的特性を有する。なお、本出願の国際調査、又は対応米国出願の米国での審査において、下記の文献が発見されている。
【特許文献１】米国特許第６，３７７，０９９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，１８４，８５２号明細書
【特許文献３】米国特許第６，２０８，３９２号明細書
【特許文献４】米国特許第６，７９５，０６４号明細書
【特許文献５】米国特許第６，１９８，５２３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＳＬＭ表示システムの重要な性能面は、ＳＬＭの応答時間である。図５を参照すると、駆動信号Ｖは破線によって示され、ＳＬＭの応答時間は実線で示される。水平軸Ｔは時間を示し、垂直軸Ａは駆動信号と画素のＯＮ状態の正規化した大きさを示す。駆動信号Ｖが印加されると、グラフ中で急勾配Ｒによって表されるように、印加信号（例えば３Ｖ）の影響下にあるＳＬＭの応答時間は非常に早い。印加信号が取り除かれると（例えば０Ｖ）、ＳＬＭは複数の画素を元の状態に戻す自然の復元力に頼る。この遷移は、グラフ中で曲線Ｃによって表したように、比較的遅い。ＬＣＤ、ＭＥＭＳ、および他の従来の表示システムは全て、図５のグラフに類似した応答グラフを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の様々な特徴が、複数の添付図面に図示され、以下の最良の実施例の記述から明らかとなり、参照のように、番号は一般的に複数の図面にわたって同一の構成部分を示す。図面は必ずしも縮尺どおりではなく、代わりに本発明の本質を説明するために強調されている。
【００１０】
以下の記載において、限定ではなく説明をする目的で、本発明の様々な面の完全な理解を提供するために、特定の詳細が、特定の構造、概念、インターフェース、手段等のように詳しく説明される。しかしながら、本発明の様々な面が開示された本願の利点を有する当業者が、これら特定の詳細から離れた他の例を実施しうることは明らかである。場合によっては、公知の装置、回路、および方法の記述は、不必要な記述により本発明の説明を不明確にしないように省略される。
【００１１】
図８を参照すると、本発明のいくつかの実施例に係るＳＬＭシステム８０は、駆動回路８４に結合された空間光変調器８２を備える。駆動回路はＳＬＭ８２に、少なくとも２つの駆動信号８６および８８を供給する。本発明のいくつかの実施例において、２つの駆動信号が、画素のＯＦＦ状態からＯＮ状態と、ＯＮ状態からＯＦＦ状態の間の切り替えに影響を及ぼすために印加される。例えば、ある状態からもう一つの状態に切り替えられるＳＬＭシステムは比較的遅く、遷移状態の画素の双方に印加された駆動信号は、比較的ゆっくりした傾向で遷移時間が減少する。
【００１２】
従来のシステムにおいては、電界がある一つの方向（例えば、ＯＦＦからＯＮ状態の方向）に印加され、自然の復元力が、もう一方の方向（例えば、ＯＮ状態からＯＦＦ状態の方向）に依存されている。その一方、本発明のいくつかの実施例は、両方向に印加された電界を利用する。本発明のいくつかの実施例において、より対称的な液晶応答曲線が供給され、それゆえＳＬＭはより高速で（例えば、シングルチップの光変調器において）操作されたときにより直線的な応答を示す。
【００１３】
本発明のいくつかの実施例に係る液晶システムにおいて、ＯＦＦ状態への液晶の切り替えを加速させる電極へ、逆電界が印加される。逆電界を印加する利点は、液晶材料に関してのＯＮからＯＦＦへの遷移が従来のシステムにおいてよりもはるかに速いことである。ＯＮからＯＦＦへの遷移は、典型的には液晶操作の律速段階である。例えば、定期的に表示イメージを更新する液晶システムにおいて、ＯＮ状態からＯＦＦ状態への画素の切り替えを加速するために、各更新に先立って場の反転が印加される。特定の液晶システムによっては、様々な電圧レベルおよび液晶の状態がＯＮおよびＯＦＦ状態のそれぞれに一致する。いくつかのシステムにおいて、直流のための他の全てのフレームが、均衡をとる信号に反転することは有用でありうる。いくつかのシステムあるいはある環境下において、比較的遅い遷移は、ＯＦＦ状態からＯＮ状態への遷移と対応する。
【００１４】
本発明のいくつかの実施例において、ＯＦＦ状態への液晶材料の遷移は、所望の電場となるように選択された適切な電圧（例えば、負電圧）に、コモン電極の電圧を一時的に切り替えることによって加速される。好ましくは、電圧切り替えの連続は、ＯＮ状態の配向からおよそ中間の方向に対応する中間の配向に、結晶を移動させるのに十分である。完全にＯＦＦ状態へ緩和することは、完全にＯＮ状態から緩和する場合よりも、中間の配向から緩和するほうがはるかに早い。コモン電極は全ての画素に影響を及ぼすので、既にＯＦＦ状態にある結晶はまた、短い電場の変化（例えば、ＯＮ状態への切り替えの開始）に反応する。しかしながら、次のフレーム中のＯＦＦ状態のままである画素は一時的にだけ反応するだけであり、ＯＦＦ状態に緩和して戻る。反応の短さは、装置の全体的なコントラストに実質上影響を与えない。
【００１５】
図９を参照すると、本発明のいくつかの実施例に係る表示システム９０は、ライトエンジン９１と、光から光を受け取り、画像情報を伴う光を符号化するＳＬＭ撮像装置９３と、およびＳＬＭ撮像装置９３から符号化された光を受け取り、符号化された光を投影する投影レンズ９５を備える。いくつかの実施例において、ＯＦＦ状態からＯＮ状態への画素の状態と、ＯＮ状態からＯＦＦ状態への画素の状態の間の切り替えに影響を与えるように印加される２つの駆動信号を受け取るように、ＳＬＭ撮像装置９３は適合されている。例えば、システム９０はここで述べる本発明の様々な特徴を組み入れてよい。
【００１６】
本発明のいくつかの実施例にしたがって、液晶システム１００の動作例が、図１０から１３を参照して以下に述べられる。例えば、液晶システムはシリコン上の液晶（ＬＣＯＳ）システム、または液晶表示（ＬＣＤ）システムであってよい。液晶システム１００は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）からなるコモン電極１０４、コモン電極１０４の反対側に位置する複数の独立電極１０３、およびコモン電極１０４と独立電極１０３との間に位置する液晶（ＬＣ）材料を備える。液晶システム１００は、少なくとも２つの駆動信号Ｓ１およびＳ２によって操作される。一方の信号Ｓ１はコモン電極１０４に接続され、もう一方の信号Ｓ２は、画素の望まれる状態に一致する個々の画素に供給される駆動信号の代表である。
【００１７】
図１３を参照すると、時刻Ｔ０において、信号Ｓ１はＬ１のレベルを有し、信号Ｓ２はＬ２のレベルを有する。図１０に示すように、信号Ｓ２の信号レベルＬ２は、画素の第１の状態（例えば、ＯＦＦ状態）に一致する。時刻Ｔ１において、信号Ｓ２はレベルＬ３に変化し、この結果、図１１に示すように、液晶材料を第２の画素の状態（たとえば、ＯＮ状態）に一致する配向に変化させる。時刻Ｔ２において、コモン電極上の駆動信号Ｓ１はレベルＬ４に変化し、この結果、図１２に示すように、液晶材料を第１の状態と第２の状態の中間である第３の状態の配向に変化させる。時刻Ｔ３において、信号Ｓ１はレベルＬ１に戻り、そして画素の次の状態は画素の望まれる状態に一致する信号Ｓ２によって決定される。時刻Ｔ２とＴ３の間の時間間隔は、時刻Ｔ１とＴ４の間の時間間隔に比べると比較的短い。好ましくは、時刻Ｔ２とＴ３の間の時間間隔は、２つの状態の間のより早い遷移のための遷移時間の半分以下である（例えば、図５における傾斜Ｒのランプタイムの半分以下）。図示された例において、時刻Ｔ４で、信号Ｓ２は画素の第１の状態に対応するレベルＬ２に変化する。有利なことに、駆動信号Ｓ１は液晶材料に第１の状態に向かってバイアスをかけ、第２の状態から第１の状態への遷移時間と比べると、第３の状態から第１の状態まで、遷移はより早い。
【００１８】
図１４を参照すると、両駆動信号が切り替えに影響を及ぼすのに利用される、本発明のいくつかの実施例に係るシステムの、別の典型的なタイミング図が図示されている。時刻Ｔ０において、信号Ｓ１はレベルＬ１を有し、信号Ｓ２はレベルＬ２を有する。信号Ｓ２の信号レベルＬ２は、画素の第１の状態（例えば、ＯＦＦ状態）に一致する。時刻Ｔ１において、信号Ｓ２はレベルＬ２に変化し、この結果、液晶材料を画素の第２の状態（例えば、ＯＮ状態）に一致する配向に変化させる。時刻Ｔ２において、コモン電極上の駆動信号Ｓ１がレベルＬ４に変化して、駆動信号Ｓ２がレベルＬ２に変化する結果、液晶材料を第１の状態と第２の状態の中間の第３の状態の配向に変化させる。時刻Ｔ３において、信号Ｓ１はレベルＬ１に戻り、信号Ｓ２はレベルＬ３に戻り、そして画素の次の状態は、画素の望まれる状態に一致する信号Ｓ２によって決定される。時刻Ｔ２とＴ３の間の時間間隔は、時刻Ｔ１とＴ４の間の時間間隔に比べて比較的短い。好ましくは、時刻Ｔ２とＴ３の間の時間間隔は、２つの状態の間のより速い遷移のための遷移時間の半分以下である（例えば、図５における傾斜Ｒのランプタイムの半分以下）。図示された例において、時刻Ｔ４で、信号Ｓ２は画素の第１の状態に対応するレベルＬ２に変化する。有利なことに、駆動信号Ｓ１およびＳ２は液晶材料に第１の状態に向かってバイアスをかけ、第２の状態から第１の状態への遷移時間と比べると、第３の状態から第１の状態まで、遷移はより早い。
【００１９】
図１５を参照すると、ＤＣバランス駆動信号が切り替えに影響を及ぼすのに利用される、本発明のいくつかの実施例に係るシステムの、別の典型的なタイミング図が図示されている。初期の表示フレームＦ０では信号フレームは低く、次の表示フレームＦ１では高い。駆動信号ＩＴＯは、他のすべてのフレームを反転させる。典型的な駆動信号Ｄは、対応する画素の望まれる状態に一致する各フレームの部分に対してアクティブである。信号リセットは、Ｄ信号がＯＮ状態からＯＦＦ状態に遷移する（例えば、ＯＮからＯＦＦへの場合にはより遅い遷移である）ちょうどその前に、短い間隔でパルス的に送られる。ある例において遷移を両方向に駆動するのに望ましい場合があるにもかかわらず、この例においては、リセットパルスは他の遷移には印加されない。リセットパルスが印加される他の遷移において、対応する画素のＯＮ状態からＯＦＦ状態への遷移はより早い。
【００２０】
当業者は、図１３から１５に図示したタイミング図が単なる典型であって実物大ではないことを理解するであろう。特に、Ｓ１上のパルスの存続期間は、Ｓ２上のパルスの存続期間よりもずっと短くてよく、実物大のタイミング図においてはスパイクとしてしか現れなくてよい。また、Ｌ１−Ｌ４の様々な信号レベルは、本発明が利用される特有のシステムに適合した様々な値を有していてよい。例えば、Ｌ１およびＬ２は共にゼロボルト（０Ｖ）であってよく、一方、Ｌ３は３ボルト（３Ｖ）およびＬ４は負電圧であってよい。リセットパルスの存続期間はその上にフレーム時間に比べて非常に短く、遷移のちょうどその前に起こり、より実物大のタイミング図において、単なるスパイクとして現れる。
【００２１】
上述したいくつかの例において、画素とコモン電極の間の実質上垂直な電場はＯＮからＯＦＦへの切り替えを加速するのに利用される。本発明のいくつかの実施例によれば、横電場が、一方あるいは双方の方向への切り替えに影響を与えるために利用されてよい。例えば、米国特許第６２１５５３４号明細書は、角度をなして、お互いに関して電場を印加する２組の電極を含む電気光学素子について記載する。
【００２２】
図１６を参照すると、液晶システム１６０は、画素１６２と画素１６２の外周に沿って位置する複数の導電性スタンドオフ１６４を備える。液晶システムは、複数の画素電極、１つのコモン電極、および電極間に配置される液晶材料（図示しない）を更に備える。スタンドオフ１６４は、カバーグラスのスペーサーとしての機能を更に有してよい。素子構造に関しての更に詳細な説明は、'５３４特許を参照することにより得られるであろう。本発明のいくつかの実施例によれば、'５３４特許の素子構造は、画素の第１の状態（例えば、ＯＮ状態）から画素の第２の状態（例えば、ＯＦＦ状態）への切り替えを加速するのに、スタンドオフ１６４間および／または他の電極間に横電場を一時的に印加するために適用される。例えば、第２の駆動信号、および／または上述した例のリセットパルスが、望まれた横電場を作り出すのに十分な電圧レベルでスタンドオフ１６４に印加されてもよい。
【００２３】
本発明の他の側面によれば、画素を２つ以上のサブ画素に分割することにより、更なる電場制御が供給される。各サブ画素は、その独自の独立した電極を有していてよい。もう一つの例としては、２つ以上のサブ画素が１つの電極を共有してもよい。例えば、一つは中心のサブ画素用の電極、および一つは他のサブ画素用の電極を備える、一列あるいは２つの電極につき一つの、３つの追加電極があってもよい。図１７を参照すると、ＳＬＭシステム１７０は、画素１７２および複数の導電性スタンドオフ１７４を備える。画素１７２は複数のサブ画素１７６に分割される。図示したように、３かける３の配列として配置されるように、画素１７２は９つのサブ画素１７６に分割される。
【００２４】
導電性スタンドオフ１７４と共に、対向した画素とコモン電極の組み合わせは、画素１７２にわたって三次元の電場を生成する画素電極構造を供給する。例えば、対向画素とコモン電極は、スタンドオフ１７４が画祖１７２に対して横方向である電場を生成するのにお互いに、または画素および／またはコモン電極と共に働きうる一方で、画素１７２に対して実質的に垂直である電場を生成する。上述したように、三次元での場の制御は切り替え速度を向上するために用いられ得、また、コントラスト制御および／またはフリンジ制御にも用いられ得る。例えば、それぞれのサブ画素１７６を横切る電位は各々異なっていてもよく、それによって各サブ画素に異なった反射特性を生成し得る。切り替え速度、および／または画素の他の特性の向上のために、外部のサブ画素を中間にあるサブ画素を横切る場の制御のために適応させてもよい。
【００２５】
例えば、液晶システムにおいて、ＯＦＦ状態の液晶材料は画素の平面に対して平行の位置にある結晶を有している。ＯＮ状態においては、電場が画素電極とコモンの間に印加され、結晶を垂直の配向に動かす結果となる。ＯＦＦ状態にするためには、電場が取り除かれる。ＯＦＦおよびＯＮの意味は典型例であって、どちらの状態も暗い状態あるいは明るい状態であり得る。本発明のいくつかの実施例において、ＯＦＦ状態への遷移は、横電場（例えば、画素１７２の面に対して実質的に平行である）をスタンドオフ１７４の間に短い時間印加することによって加速される。例えば、スタンドオフ１７４は、横の電場を生成するために使われる組み込み配線を有する。
【００２６】
マルチピクセル画素と電気的に活性な集積スペーサーとの組み合わせは、精密な液晶制御のための三次元の電場を生成する。そのような精密な制御は、より速い切り替え速度、制御、および複雑な液晶構造（例えば、垂直配向ネマチック液晶）の安定のために有利であり得る。図１８を参照すると、画素は、複数の同心円状のサブ画素を含む、どのような便利な配置を有していてもよい。図１９を参照すると、もうひとつの画素の例は、Ｌ字型のサブ画素を有している。
【００２７】
本発明の上述したおよび他の側面は、各々独立および併用して達成される。本発明は、特定の特許請求の範囲によって明示的に必要とされていない限り、２以上のそのような側面が必要とされているという意味に受け取ってはならない。更には、現在、最善の例と考えられている発明に関連付けて本発明が記載される一方で、本発明は開示された例に限られず、しかし一方で、本発明の精神および範囲に含まれる様々な変更および等価な変更を含むことを意図していることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来の表示システムのブロック図である。
【図２】第１の状態における液晶表示システムの略図である。
【図３】第２の状態における液晶表示システムの略図である。
【図４】駆動信号の典型的なタイミング図である。
【図５】ＳＬＭシステムの応答時間の典型的なグラフである。
【図６】安定状態における液晶表示システムの略図である。
【図７】遷移状態における液晶表示システムの略図である。
【図８】本発明に係るいくつかの実施例に一致する、二方向性駆動を有する表示システムのブロック図である。
【図９】本発明のいくつかの実施例に一致する、投射型表示システムのブロック図である。
【図１０】本発明のいくつかの実施例に係る、第１の状態にある液晶表示装置の略図である。
【図１１】本発明のいくつかの実施例に係る、第２の状態にある液晶表示装置の略図である。
【図１２】本発明のいくつかの実施例に係る、第３の状態にある液晶表示装置の略図である。
【図１３】本発明のいくつかの実施例に係る、二方向性駆動信号の典型的なタイミング図である。
【図１４】本発明のいくつかの実施例に係る、もう一つの二方向性駆動信号の典型的なタイミング図である。
【図１５】本発明のいくつかの実施例に係る、様々な表示システム信号における典型的なタイミング図である。
【図１６】本発明のいくつかの実施例に係る、電極構造の斜視図である。
【図１７】本発明のいくつかの実施例に係る、多重画素の斜視図である。
【図１８】本発明のいくつかの実施例に係る、多重画素の略図である。
【図１９】本発明のいくつかの実施例に係る、多重画素のもう一つの略図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  表示システム１０
１４  駆動回路
１２  空間光変調器（ＳＬＭ）
【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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