(57)【特許請求の範囲】
【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上記複数の画素のそれぞれに照射される光を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が各画素毎に設けられ、
画像を表示する際に、対応する第１のメモリに画素データを順次書き込み、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のメモリへ当該複数の画素データを一括して転送し、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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【請求項１２】
当該光学空間変調素子は、光の入射側から共通電極、変調層、反射層、第１及び第２のメモリが形成された駆動層が順次積層されていることを特徴とする請求項１記載の光学変調素子。
【請求項１３】
上記駆動手段は、光が照射されている間に対応する第１のメモリに複数の画素データを順次書き込み、光が照射されていない間に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のメモリへ当該複数の画素データを一括して転送することを特徴とする請求項１記載の光学変調素子。
【請求項１４】
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上記複数の画素のそれぞれに照射される光を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、
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が各画素毎に設けられ、
画像を表示する際に、対応する第１のメモリに画素データを順次書き込み、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のメモリへ当該複数の画素データを一括して転送し、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。
【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９２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、ＦＬＣ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１０７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１０９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２４に示すタイミングチャートを参照して説明する。図２４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１０８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、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１１１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、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１０８の状態遷移中の反射光の乱れを避けるために、光源１０１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１０８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ＦＬＣ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上記複数の画素のそれぞれに照射される光を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が各画素毎に設けられている。そして、画像を表示する際に、先ず、対応する第１のメモリに画素データを順次書き込む。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のメモリへ当該複数の画素データを一括して転送し、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、光学変調素子は、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上記複数の画素のそれぞれに照射される光を変調する。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が各画素毎に設けられている。そして、画像を表示する際に、先ず、対応する第１のメモリに画素データを順次書き込む。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のメモリへ当該複数の画素データを一括して転送し、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。
【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ＦＬＣ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 ValveやDeformable Mirror Display（SPIE Vol.3013, pp.112-125を参照）と、状態記憶を有するGrating Light Valve（SPIE Vol.3013, pp165-171を参照）やMagnetic Perticle 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２１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１１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２１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’，・・・，Ｄｎ’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３３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４６、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４３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５９、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５１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５７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５８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、  ２２  ゲート、  ２３  第２のメモリ、  ２４ドライバ、  ２５  制御線
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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