(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のストローブ電極を有するディスプレイ装置であって、
前記各ストローブ電極と交差するように配置されて、該ストローブ電極のそれぞれとの重複部に画素が規定されており、それぞれが、複数の延伸した平行な第１の電極部分と、複数の延伸した平行な第２の電極部分とを相互に嵌合させた構成であって、該第１の電極部分と該第２の電極部分とにそれぞれ独立してデータ信号が供給される、複数のデータ電極と、
相互に隣接する一対の前記ストローブ電極によってそれぞれが構成された各群に順番に、相互に異なる２つのストローブ信号を同時に供給して、該２つのストローブ信号のそれぞれを前記各群における前記各ストローブ電極にそれぞれ印加する、ストローブ信号源と、
前記各群における前記ストローブ電極のそれぞれと、前記各データ電極とによってそれぞれアドレスされる２個の画素のそれぞれにおいて４つの光学的状態の組合わせのいずれかが選択されるように、複数のデータ信号の任意の１つを、それぞれ、前記データ電極の前記第１の電極部分および前記第２の電極部分に独立して供給する、データ信号源と、
を備えるディスプレイ装置。
【請求項２】
前記ストローブ信号源が、第１のストローブ信号を前記各群のそれぞれの第１のストローブ電極に供給し、該第１のストローブ信号と波形および振幅は同じであるが極性が逆の第２のストローブ信号を、該群のそれぞれの第２のストローブ電極に供給するように構成される、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
前記データ信号源が、第１のデータ信号または第２のデータ信号のいずれかを前記第１の電極部分に付与し、且つ第３のデータ信号または第２のデータ信号のいずれかを前記第２の電極部分に同時に付与する、請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
前記第２のデータ信号がゼロ電圧である、請求項３に記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
前記画素のそれぞれが、第１の光学的状態と第２の光学的状態との間でスイッチング可能である、請求項３または４に記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
前記ディスプレイ装置が回折型空間光変調器であり、前記第１の光学的状態では前記画素が光を回折し、前記第２の光学的状態では該画素が光を透過させるかまたは光を正反射させる、請求項５に記載のディスプレイ装置。
【請求項７】
液晶ディスプレイ装置を含む、請求項１から６のいずれかに記載のディスプレイ装置。
【請求項８】
複数のストローブ電極と、
前記各ストローブ電極と交差するように配置されて、該ストローブ電極のそれぞれとの重複部に画素が規定されており、それぞれが、複数の延伸した平行な第１の電極部分と、複数の延伸した平行な第２の電極部分とを相互に嵌合させた構成であって、該第１の電極部分と該第２の電極部分とにそれぞれ独立してデータ信号が供給される、複数のデータ電極と、
を備えるディスプレイ装置のアドレス方法であって、
相互に隣接する一対の前記ストローブ電極によってそれぞれが構成された各群に順番に、相互に異なる２つのストローブ信号を同時に供給して、該２つのストローブ信号のそれぞれを前記各群における前記各ストローブ電極にそれぞれ印加する、工程と、
前記各群における前記ストローブ電極のそれぞれと、前記各データ電極とによってそれぞれアドレスされる２個の画素のそれぞれにおいて４つの光学的状態の組合わせのいずれかが選択されるように、複数のデータ信号の任意の１つを、それぞれ、前記データ電極の前記第１の電極部分および前記第２の電極部分に独立して供給する、工程と、
を包含する、ディスプレイ装置をアドレスする方法。
【請求項９】
複数のストローブ電極と、
前記各ストローブ電極と交差するように配置されて、該ストローブ電極のそれぞれとの重複部に画素が規定されており、それぞれが、複数の延伸した平行な第１の電極部分と、複数の延伸した平行な第２の電極部分とを相互に嵌合させた構成であって、該第１の電極部分と該第２の電極部分とにそれぞれ独立してデータ信号が供給される、複数のデータ電極と、
相互に隣接する一対の前記ストローブ電極によってそれぞれが構成された各群に順番に、相互に異なる２つのストローブ信号を同時に供給して、該２つのストローブ信号のそれぞれを前記各群における前記各ストローブ電極にそれぞれ印加する、ストローブ信号源と、
前記各群における前記ストローブ電極のそれぞれと、前記各データ電極とによってそれぞれアドレスされる２個の画素のそれぞれにおいて４つの光学的状態の組合わせのいずれかが選択されて、前記画素のそれぞれが、光を回折する第１の光学的状態と、光を透過させるかまたは光を正反射させる第２の光学的状態との間でスイッチングされるように、複数のデータ信号の任意の１つを、それぞれ、前記データ電極の前記第１の電極部分および前記第２の電極部分に独立して供給する、データ信号源と
を備える、回折空間光変調器。
【請求項１０】
前記各画素は、重複している前記ストローブ電極と前記データ電極対との間に液晶材料が挟まれている、請求項９に記載の回折空間光変調器。
【請求項１１】
複数のストローブ電極と、
前記各ストローブ電極と交差するように配置されて、該ストローブ電極のそれぞれとの重複部に画素が規定されており、それぞれが、複数の延伸した平行な第１の電極部分と、複数の延伸した平行な第２の電極部分とを相互に嵌合させた構成であって、該第１の電極部分と該第２の電極部分とにそれぞれ独立してデータ信号が供給される、複数のデータ電極と、
を備えた回折空間光変調器のアドレス方法であって、
相互に隣接する一対の前記ストローブ電極によってそれぞれが構成された各群に順番に、相互に異なる２つのストローブ信号を同時に供給して、該２つのストローブ信号のそれぞれを前記各群における前記各ストローブ電極にそれぞれ印加する、工程と、
前記各群における前記ストローブ電極のそれぞれと、前記各データ電極とによってそれぞれアドレスされる２個の画素のそれぞれにおいて４つの光学的状態の組合わせのいずれかが選択されて、前記画素のそれぞれが、光を回折する第１の光学的状態と、光を透過させるかまたは光を正反射させる第２の光学的状態との間でスイッチングされるように、複数のデータ信号の任意の１つを、それぞれ、前記データ電極の前記第１の電極部分および前記第２の電極部分に独立して供給する、工程と
を包含する、回折空間光変調器をアドレスする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二行の画素（ピクセル）を同時にアドレスすることが可能なディスプレイ装置に関し、またそのようなディスプレイのアドレス方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、２つの偏光板２４および２５の間に配置された液晶ディスプレイ装置の模式図である。この液晶ディスプレイ装置は、透明基板２２を有し、その上に互いに平行に延びる透明ストローブ電極Ｓ（行電極または走査電極としても知られる）を設けている。絶縁層２６ａをストローブ電極Ｓの上部全面に設け、配向層２７ａを絶縁層の上部全面に形成する。配向層２７ａは、スペーサ２８および液晶層２１によって、第２の配向層２７ｂから間隔を置いている。第２の透明基板２３は、互いに平行であり且つストローブ電極に対して垂直な透明データ電極Ｄ（列電極としても知られる）を保持する。配向層２７ｂは、それ自体がデータ電極Ｄの上部全面に形成される第２の絶縁層２６ｂの上部全面に形成する。電極ＤおよびＳは、駆動回路（図示せず）に接続される。
【０００３】
画素Ｐｉｊは、ｉ番目のストローブ電極とｊ番目のデータ電極との重複部によって規定される。パッシブなアドレス方法では、画素Ｐｉｊは、データ電圧をｊ番目のデータ電極に印加する間にｉ番目のストローブ電極にストローブ電圧を印加することによって、アドレスされる。画素にかかる電圧は、ストローブ電圧とデータ電圧との間の差に等しい。
【０００４】
液晶ディスプレイをパッシブにアドレスする方法において使用することが可能な電圧の１つの例は、Ｊｏｅｒｓ／Ａｌｖｅｙ電圧波形（Ｐ．Ｗ．Ｈ．  Ｓｕｒｇｕｙらの、“Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ”１２２頁６３〜７９行（１９９１））である。これらの電圧は、強誘電性液晶（ＦＬＣ）の層を有するディスプレイ装置を駆動するために使用される。強誘電性液晶は、２つの安定状態を有する−すなわち画素に印加される駆動電圧が、その画素内の液晶分子を一方の安定状態から他方の安定状態にスイッチングするか、またはその画素内の液晶分子をスイッチングしない。
【０００５】
Ｊｏｅｒｓ／Ａｌｖｅｙによる駆動電圧の１つの例を、図２（ａ）〜（ｄ）に示す。ディスプレイをアドレスするために、ストローブ駆動回路（図１に示さず）は、１つのストローブ電極に図２（ａ）に示す「選択」電圧パルスＶsを印加する一方で、残りのストローブ電極に「非選択」電圧パルスＶn（図２（ｂ））を印加する。ディスプレイの選択された行の画素は、データ駆動回路（図１に示さず）によってアドレスされる。この駆動回路は、「上書き」データ電圧パルスＶR（図２（ｃ））または「保持」データ電圧パルスＶH（図２（ｄ））を列電極に印加する。「選択」ストローブ電圧および「スイッチ」データ電圧を印加される画素は、ＦＬＣの一方の安定状態から他方の安定状態にスイッチングされ、他の全ての画素はスイッチングしない。一行の画素が選択されると、列電極を連続してまたは同時にアドレスすることが可能である。一行の画素がアドレスされた後、残りの行が同じ方法で交互にアドレスされる。
【０００６】
ディスプレイのフレームレートｆを増大させることは、当業者の一般的な目的である。フレームレートは、
【０００７】
【数１】
0003838792.tif 000002
によって与えられる。ここで、τは有効な行アドレス時間であり、ｌは行の数であり、そしてｂは必要とされる一時的なビットの数である。ｌおよびｂが固定される場合には、フレームレートは、τを低減させることによってのみ増大し得る。二行を同時にアドレスすることが可能である場合には、τは、原則として、半減する。
【０００８】
図１に示すもののような、従来のパッシブにアドレスされた液晶ディスプレイは、第１の選択電圧Ｖｓ１を１つのストローブ電極に印加し、そして第２の選択電圧Ｖｓ２を別のストローブ電極に印加することによって、二行の画素を同時にアドレスするような方法で動作され得る。しかし、この駆動方法は、４つの異なるデータ電圧を必要とする。これは、２つの２進画素（すなわち、それぞれが２つの可能な表示状態を有する２つの画素）が共に、４つの可能な組合わせた表示状態（１および０で示されるそれぞれの画素の２つの状態）を与える。
【０００９】
【表１】
0003838792.tif 000003
この方法で装置をアドレスすることにより、二行の画素を同時にアドレスすることが可能になるが、実際には、ラインアドレス時間は、実質的に増加し、画素が一度に一行ずつアドレスされるラインアドレス時間の二倍に等しくなる。従って、ディスプレイが実現可能なフレームレートにおいて、実質的な改善は成されない。さらに、この技術は、必要とされる別のデータ電圧の数を倍増させるという欠点を有する。一般に、一行の画素に関して可能な組合わせた表示状態の最大数は、データ駆動回路が供給することが可能な、異なるデータ電圧波形の数Ｎに等しい。
【００１０】
２つの走査電極を同時に駆動することが可能なディスプレイ装置が知られている。例えば、特開平８−５０２７８号公報（特願平６−１２０３２４号を基礎とする特願平７-８５５４９号の公開公報）は、画素が、別個の走査電極をそれぞれ有する３つの「サブ画素」に「分割」されている装置を開示している。これは、画素の一部が光を遮断し且つ画素の一部が光を透過させる中間表示状態を提供することによって、グレースケール表示を提供するためである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来技術の装置では、サブ画素を完全に独立的にアドレスすることが不可能である。画素の以下の４つの組合わせ、すなわち、全てのサブ画素をアドレスする、第１および第２のサブ画素をアドレスする、第１のサブ画素をアドレスする、またはサブ画素のどれもアドレスしない、という組合わせが可能であるに過ぎない。例えば、第２のサブ画素２が「オフ」の時に、第１および第３のサブ画素が「オン」であることは不可能である。
【００１２】
画素が固有の走査電極をそれぞれ有する２つのサブ画素を含む他の装置が、特開平５−２７７１９号公報（特願平３−２０６１８８号）および特開平５−２７７２０号公報（特願平３−２０６１８９号）に開示されている。これらの従来技術の装置では、２つのサブ画素を互いに完全に独立してアドレスすることは、同様に不可能である。
【００１３】
よって本発明の目的は、ディスプレイ装置において、ラインアドレス時間を増大させることなく、アドレスされた個数の画素の光学的状態の全ての組合わせが選択可能であるように、画素を互いに独立してアドレスする方法および装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の局面によると、複数のストローブ電極を有するディスプレイ装置が提供される。この装置は、ストローブ電極と交差して、ストローブ電極の１つと一対のデータ電極とのそれぞれの重複部においてそれぞれの画素を規定する、複数の一対のデータ電極と、Ｘ個の異なるストローブ信号をＸ個の電極のそれぞれの群に順番に同時に供給し、Ｘが１より大きい整数であるストローブ信号源と、ストローブ電極のそれぞれの群およびデータ電極のそれぞれの対によってアドレスされたＸ個の画素の光学的状態の全ての組合わせが選択可能であるように、複数のデータ信号の任意の１つをデータ電極に供給するデータ信号源とを特徴とする。
【００１５】
本発明の第２の局面によると、ディスプレイ装置をアドレスする方法が提供される。このディスプレイ装置は、複数のストローブ電極と、ストローブ電極と交差して、ストローブ電極の１つと一対のデータ電極とのそれぞれの重複部においてそれぞれの画素を規定する、複数のデータ電極とを有するタイプの装置である。この方法は、Ｘ個の異なるストローブ信号をＸ個の電極のそれぞれの群に順番に同時に供給し、Ｘが１より大きい整数である工程と、ストローブ電極のそれぞれの群およびデータ電極のそれぞれの対によってアドレスされたＸ個の画素の光学的状態の全ての組合わせが選択可能であるように、複数のデータ信号の任意の１つをデータ電極に供給する工程とを包含する。
【００１６】
意外にも、それぞれの画素用にデータ電極の対を使用することによって、増大したフレームレートでの画素への画像データの複数のストロービングが実現することがわかった。特に、一度に数行をストロービングすることは、一度に単一の行をストローブする場合に必要なラインアドレス時間よりは長いが、行を個々にリフレッシュするのに必要なラインアドレス時間の合計よりは短いラインアドレス時間を用いれば可能である。例えば、一度に二行をリフレッシュするように、Ｘが２に等しい場合には、二行をアドレスし且つリフレッシュするのに必要な時間は、行を連続してアドレスし且つリフレッシュするのに必要な時間の２倍より短い。それゆえ、有効なラインアドレス時間が減少し、それにより最大フレームレートを増大させることが可能になる。いずれにせよ、それぞれの画素をアドレスするために２つのデータ電極を必要とするタイプのディスプレイに関しては、製造の費用および複雑性の点から見た不利は存在しない。
【００１７】
ストローブ電極のそれぞれの群およびデータ電極のそれぞれの対によってアドレスされたＸ個の画素は、光学的状態のＭの組合わせを有し得る。データ信号源は、Ｎのデータ信号の任意の１つをそれぞれの対の第１のデータ電極に供給し、且つ同時にＮのデータ信号の任意の１つをそれぞれの対の第２のデータ電極に供給するように配置され得る。Ｍは、Ｎより大きい数であり得る。
【００１８】
そのような構成によって、ディスプレイ装置は、データ信号源が供給することが可能なデータ信号の数より多く組合わせた表示状態を表示することが可能になる。これは、例えば二行の画素を同時に駆動することが必要なデータ信号の数を減少させることが可能である。
【００１９】
Ｘは２と同等であり得、そしてストローブ信号源は、第１のストローブ信号をそれぞれの群の第１のストローブ電極に、また、第１のストローブ信号と波形および振幅は同じであるが、極性は逆である第２のストローブ信号を、それぞれの群の第２のストローブ電極に供給するように構成され得る。
【００２０】
そのような構成によって、ストローブ信号源が単純化される。とくに、それぞれの行を順にストローブする従来のストローブ信号源と比較して、必要なストローブ信号ドライバの数が半分である。従来必要とされたその他のドライバは、ストローブ信号源の費用および複雑性が低減され得るように、本発明者らによって置き換えられ得る。
【００２１】
データ信号源は、使用の際、第１のデータ信号または第２のデータ信号のいずれかを第１のデータ電極に付与し得、且つ第３のデータ信号または第２のデータ信号のいずれかを第２のデータ電極に同時に付与し得る。Ｍは４と同等であり得る。第２のデータ信号は、ゼロ電圧であり得る。これは、２つの非ゼロ電圧波形のみを必要とするので、データ信号源の単純化を可能にする。それぞれの画素は、第１の光学的状態と第２の光学的状態との間でスイッチング可能であり得る。２つの２進画素は、４つの組合わせた表示状態を提供することが可能なので、本発明のこれらの実施形態により、３つのデータ信号のみを用いて、二行の２進電極を同時に駆動することが可能である。このディスプレイ装置は、回折型空間光変調器であり得、第１の光学的状態では画素は回折光であり得、そして第２の光学的状態では画素は透過光または正反射光であり得る。そのような変調器は、高解像度の画素を有することが可能であり、そしてそのような変調器を有するディスプレイ装置は、優れた信頼性および長い寿命を有し、且つ優れたコントラストと高い輝度を有する画像を提供する。
【００２２】
データ電極のそれぞれの対は、複数の延伸した平行な第１の電極部分と、第１の電極部分と嵌合する複数の延伸した平行な第２の電極部とを含み得る。
【００２３】
本ディスプレイ装置は、液晶ディスプレイ装置であり得る。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図３および図４は、反射型回折型空間光変調器（ＳＬＭ）を示す。ＳＬＭは、矩形または実質的に矩形の絵素（画素）の矩形アレイを有し、図３および図４には、そのうちの１つだけが示されている。ＳＬＭは、上部および下部ガラス基板１および２を有する。上部基板１は、延伸嵌合電極３を形成するためにエッチングされる、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）の透明導電層でコーティングされる。電極３は、強誘電性液晶材料用の配向層４で覆われる。特に、配向層４は、例えばＭｅｒｃｋから販売されているＳＣＥ８として知られるタイプの強誘電性液晶材料においてＣ１状態を誘引するように、基板１の法線に対して８４°でシリコンオキシドを斜めに蒸着することによって形成される。例えば、配向層４は、約１０ナノメートルの厚みを有し得る。
【００２５】
組合わせたミラーおよび電極５を、銀を約１００ナノメートルの厚さまで蒸着することによって、ガラス基板２の上部に形成する。静的な四分の一波長板６をシルバーミラーおよび電極５の上部に形成する。四分の一波長板６は、トルエン／キシレン混合物などの適切な溶媒の反応性メソゲンＲＭ２５７の混合物を光開始剤と共に回転させることによって設けられ得る。これを窒素雰囲気中で約１０分間、紫外光下で硬化させる。波長板６の厚みは、波長板６が、例えば約５２０ナノメートルを中心とする、可視スペクトルにおける所定の帯域幅用の四分の一波長板として作用するように、例えば材料の混合比率および回転速度を変えることによって制御される。厚みｄは、式
【００２６】
【数２】
0003838792.tif 000004
によって与えられる。ここで、λは帯域の中心の波長であり、そしてΔｎは四分の一波長板６の材料の正常光屈折率と異常光屈折率との間の差である。従って、四分の一波長板６は、典型的には、ほぼ８００ナノメートルのオーダーの厚みを有する。
【００２７】
さらなる配向層７を、例えば配向層４に関して本明細書で説明したように、四分の一波長板６の上部に形成する。次いで、基板１および２は、例えば直径２マイクロメートルのスペーサボールによって間隔を置いて配置され、且つ強誘電性液晶を満たして層８を形成するセルを形成するように貼り合わされる。間隔を置くことによって、液晶層が上記のように光学軸がスイッチング可能な二分の一波長リターダとして作用するように二分の一波長のリタデーションを与える強誘電性液晶材料の層を設ける。特に、強誘電性液晶層は、
【００２８】
【数３】
0003838792.tif 000005
によって与えられる厚みを有する。ここで、ΔｎFLCは、強誘電性液晶層の材料の正常光屈折率と異常光屈折率との間の差である。
【００２９】
ディスプレイの明度を最適化するために、それぞれのインタフェースの反射率を、好適には、例えば抗反射コーティングを基板１に適用することによって、また電極３を光学的に焼成することによって、低減させる。
【００３０】
電極３および５は、ＳＬＭの画素を適切にアドレスするように構成される。例えば、パッシブマトリクスアドレス構成では、電極３は、ＳＬＭの全長に亘って延び得、且つ一度に一行の画素データを画素に供給するデータ信号生成器の出力に接続され得る。電極５は、横方向に延伸されて、反復式の順番でＳＬＭにデータを一度に一行ずつストローブするストローブ信号生成器の出力に接続される、行電極を形成し得る。
【００３１】
それぞれの画素に関して、電極５は、画素に表示されるデータをストローブするために、例えばゼロ電圧を供給する参照電圧ラインに接続可能な共通電極として作用する。交互の延伸電極３は、共に接続されて、適切なデータ信号を受信するために接続される二組の嵌合した電極を形成する。それぞれの画素は、本明細書で説明されるような、反射状態と回折状態との間でスイッチング可能である。
【００３２】
図５は、画素が回折モードである場合の、図３および図４に示される画素の隣接する画素ストリップの動作を図式的に示す。それぞれの画素を通る光路はミラー５における反射によって折り返される（fold）が、明確化のために、図５では光路を折り返さずに示す。ＳＬＭは、ＳＬＭの動作を説明するために、直交する偏光の成分に分割され得る、非偏光に作用する。成分偏光の１つは、図５に参照符号１０で示され且つ所定の方向１１に対して−φの角度を成す。
【００３３】
電極５における参照電圧と対称的な電圧を、二組の交互性の嵌合した電極３ａおよび３ｂに印加する。それゆえ、電極３ａおよび３ｂと電極５との間に配置された強誘電性液晶材料ストリップ８ａおよび８ｂは、方向１１に対して各々−θおよび＋θの角度に配向された光学軸を有する。ここで、θは、好適には２２．５度にほぼ等しい。
【００３４】
強誘電性液晶材料のそれぞれのストリップ８ａは、ストリップ８ａを出る光の成分の偏光が方向１１に対してφ−２θの角度を成すように、二分の一波長リターダとして作用する。次いで、光の成分は、静的四分の一波長板６を通過し、ミラー５によって反射され、そして四分の一波長板６とミラー５との組合わせが光学軸が方向１１に平行な二分の一波長リターダとして作用するように、再び静的四分の一波長板６を通過する。四分の一波長板６を出て強誘電性液晶材料に向かって進む光の偏光方向は、四分の一波長板６の光学軸に関して「反転」され、このようにして方向１１に対して２θ−φの角度を成す。次いで、光の成分は、参照符号１４で示す出射偏光が方向１１に対してφ−４θの角度を成すように、強誘電性液晶材料のストリップ８ａを再び通過する。このように、任意の偏光方向−φのそれぞれの入射成分に関して、強誘電性材料の各ストリップ８ａを介してＳＬＭを通る光路は、偏光方向が−４θ回転させられるような光路である。それゆえ、この光路は、非偏光を−４θ回転させる。−４θは、実質的に−９０°に等しい。
【００３５】
強誘電性液晶のそれぞれのストリップ８ｂは、二分の一波長リターダとして作用し、偏光方向をφ＋２θまで回転させる。四分の一波長板６とミラー５との組合わせによって形成された固定二分の一波長リターダは、方向１１に対して−２θ−φの角度を成すように、光の成分の偏光方向を回転させる。ストリップ８ｂを通る最後の光路が、偏光方向を参照符号１５で示すようにφ＋４θまで回転させる。このように、ストリップ８ｂを通過する非偏光は、＋４θだけ回転した偏光を有する。＋４θは、＋９０°に等しい。
【００３６】
電極３ｂおよび３ａが逆の極性のデータ信号を受信するために接続される場合、ストリップ８ｂのそれぞれを通って反射される光は、ストリップ８ａのそれぞれを通過する光に対して１８０°だけ位相が異なる。この状態では、画素は、位相限定回折格子（phase-only diffraction grating）として作用し、且つ回折モードで動作する。強誘電性液晶の双安定特性のため、ストリップ８ａおよび８ｂを図５に示す異なるモードにスイッチングするためには、データ信号を供給することのみが必要である。
【００３７】
画素が反射モードで動作するためには、ストリップ８ａおよび８ｂの組のいずれかまたは両方を、それらの光学軸が平行になるようにスイッチングする必要がある。次いで、画素に入射する非偏光は、実質的に強誘電性液晶および四分の一波長板６の影響を受けず、且つミラーおよび電極５によって正反射される。それゆえ、それぞれの画素は、光が正反射されるか、または０番目の回折オーダーに「偏向」される透過モードと、画素への入射光がゼロでない回折オーダーに偏向される回折モードとの間でスイッチング可能である。
【００３８】
この回折型ＳＬＭは、ＧＢ  ２  ３１２  ９２０およびＥＰ  ０  ８１１  ８７２でさらに説明される。
【００３９】
図６（ａ）は、図３〜図５のＳＬＭの平面模式図である。それぞれの画素は、二組の嵌合電極３ａおよび３ｂから成る列電極を有する。これらは、データ駆動回路２９および３０によって駆動される。ストローブ駆動回路３１は、ストローブ電圧を行電極に印加する。
【００４０】
電極の一方の組３ａへの入力は２つの電圧パルスＡまたはＢのいずれかであり、そして電極の他方の組３ｂへの入力は２つの電圧パルスＣまたはＤのいずれかであると想定されたい。画素の列電極は２つの嵌合電極から成るので、画素の列電極への４つの入力が可能である。すなわち、一方の電極へはＡを入力し、他方の電極へはＣを入力する（ＡＣ）、一方の電極へはＡを入力し、他方の電極へはＤを入力する（ＡＤ）、一方の電極へはＢを入力し、他方の電極へはＣを入力する（ＢＣ）、または一方の電極へはＢを入力し、他方の電極へはＤを入力する（ＢＤ）の４つである。これら４つの可能なデータ電圧の組合わせにより、二行の画素を同時にアドレスすることが可能になる。事実、アドレスのスキームは、４つの可能な電圧の組合わせ、すなわちＡＢ、ＡＣ、ＣＢ、ＢＢを生じさせるように、電圧Ｂを電圧Ｄと等しくすることによって単純化され得る。
【００４１】
ＦＬＣを有するディスプレイをアドレスする従来のＪｏｅｒｓ／Ａｌｖｅｙ（Ｊ−Ａ）スキームの延長で、２つのストローブ電極を同時にアドレスする場合には（あるいは二行の画素が同一の画像データを表示する場合には）、２つの異なる「選択」ストローブ電極が必要である。この実施例では、第２の「選択」ストローブ電圧は、第１の「選択」ストローブ電圧Ｖｓ１と大きさでは等しいが極性が逆である、Ｖｓ２である。電圧パルスＳ１およびＳ２を、図７（ａ）および（ｂ）に各々示す。
【００４２】
Ｊ−Ａスキームで使用される通常のデータパルスは逆の極性であり、ストローブ電圧パルスがｉ番目の行電極に印加されると同時にｊ番目のデータ電極に印加される場合には、ＦＬＣをスイッチングするかまたはスイッチングしない電圧を、画素Ｐijに生じさせる、二スロット両極性パルスである。これらの公知のデータ電圧パルスは、公知のスイッチング識別を提示するので、アドレスする組（上記に参照した電圧パルスＡおよびＣ）の一部として選択され得る。性質上、それらは、逆の極性のストローブパルスと組み合わされる際、ＦＬＣに逆の様式で作用する。例えば、一方のデータパルスＡ（図７（ｃ））は、一方のストローブパルスＳ１を用いてＦＬＣを完全にスイッチングし、且つ他方のストローブパルスＳ２を用いてＦＬＣをスイッチングしない（また、他方のデータパルスＣ（図７（ｄ））に関しては逆のことが言える）。この組を完成するために、適切な第３のデータパルスＢを選択しければならない。このデータパルスＢは、ストローブパルスのいずれと組み合わせても、ＦＬＣスイッチング識別を有さない。すなわち、データパルスＢは、ストローブパルスＳ１またはＳ２のいずれを用いてもＦＬＣに同一のスイッチング効果を有する。そのようなデータパルスは、いずれのストローブパルスに対してもＦＬＣをスイッチングするように、またはより好ましくは（全体的なパネルアドレス時間という点から見て）より有利には、いずれのストローブパルスに対してもＦＬＣを切り替えないように作成され得るゼロ電圧パルスであり得る。図７（ａ）〜図７（ｄ）に示すストローブパルスおよびデータパルスならびにゼロ電圧データパルスを用いることによって、図８に示すように４つの組合わせた画素状態の全てを得ることが可能である。
【００４３】
図８では、電圧パルスを、嵌合電極の下部のＦＬＣの状態（黒または白で示す）と共に示す。一方の列電極３ａ下部のＦＬＣおよび他方の列電極３ｂ下部のＦＬＣが異なる状態である場合、回折格子が設定され、そして画素はオンであると見なされ得る。一方の列電極３ａ下部のＦＬＣおよび他方の列電極３ｂ下部のＦＬＣが同じ状態である場合には、画素はオフである。（図８における黒および白の使用は、液晶が、黒で陰をつけた領域では光を遮断し、そして白で示される領域では光を透過するということを意味するものではない。これは図６（ａ）にも当てはまる。観察者から見られるような画素は、図６（ｂ）に示される。）
【００４４】
図８から、内部の直流平衡していない電界のため材料にダメージを与えることになり得る、このアドレススキーム下のＦＬＣの状態はまた、アクセスされにくいことが分かる。これを避けるために、全てのパルスの極性は、ディスプレイの結果的な光学的性能にいかなる影響も及ぼすことなく、フレームごとに（またはラインごとに）変えられ得る。これは、ＦＬＣの状態の反転が画素の光学的状態を反転させない、このタイプのＳＬＭの全般的な利点である。
【００４５】
３つの異なる形状の電圧パルスに関して、ＦＬＣのスイッチング特性を図９（ａ）〜（ｃ）に示す。固定データ電圧パルスに関しては、ストローブ電圧とスロット時間との組合わせがスイッチングを起こさない領域、１００％スイッチングが起こる領域、および部分的にスイッチングが起こる領域があることが分かる。一方のストローブパルスを用いて一方の二極性データパルスの影響を受けてスイッチングするが、同一のストローブパルスを用いて逆の２極性データパルスの影響を受けてスイッチングしない画素に関しては、ディスプレイは、部分的なスイッチング領域が完全に分離され、それにより一方の合成波形がスイッチングを起こさず、且つ他方の合成波形が１００％のスイッチング（部分的なスイッチングではない）を起こすように、動作されねばならない。図９（ａ）〜図９（ｃ）の部分的スイッチング領域が重複される、１つの可能な動作点を図１０に示す。これは、従来のＦＬＣディスプレイのパッシブなアドレスに必要である。
【００４６】
アドレスを目的とするゼロ電圧データパルスの導入は、ストローブパルス（データ電圧がゼロ電圧パルスＢである場合に、画素が経験する電圧である）にのみ関連する０％／１００％曲線が分離されねばならず、且つＦＬＣのスイッチングの完全性を維持するために（部分的スイッチングを防ぐために）ゼロでないデータパルスに関する同様の曲線の間でなければならない。概してこれは、従来のＪ／Ａアドレススキームと比較した場合に、曲線が分離される程度が低下させられることのない場合である。これは、駆動ウィンドウを低減させる効果を有し、これらの曲線に小さなシフトを生じさせる温度変化およびパネルの非均一性がアドレス問題を引き起こす。
【００４７】
このディスプレイの１つの利点は、このディスプレイが通常のアドレススキームと比較して、スロット時間を増大させることなく動作させることが可能なことである。これは、原則として、フレームレートがこのアドレス技法を従来のパネル全体に用いることによって、倍増されることを意味する。投写パネルの寸法は小さく、且つ典型的には制御された環境内で動作されるので、増大したアドレスレートの完全な利益を与える一方で、装置耐性は低減され得る。
【００４８】
本発明の実施形態に基づくその他のＦＬＣは、例えばＭａｌｖｅｒｎ−３アドレス法（Ｊ．Ｒ．  Ｈｕｇｈｅｓ  ａｎｄ  Ｅ．Ｐ．  Ｒａｙｎｅｓの“Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ”１３  ５９７〜６０１頁、（１９９３））などのその他の公知のアドレススキームの拡張を用いることが可能である。
【００４９】
別の実施形態では、Ｃ２液晶配向を使用する。これは、配向層２７ａおよび２７ｂが、例えばスピンコーティングＰＩ２５５５（Ｄｕｐｏｎｔ製）によって、ほぼ１００ナノメータまたはそれより少ない厚みまで形成される低プレチルトポリイミド配向層を含む、これより前に説明された実施形態とは異なる。また、層２１の強誘電性液晶は、カイラルなスメクティックのＣ相、τ−Ｖｍｉｎ特性、２０ｎＣ／ｃｍ2以下の自発偏光、１０°と４５°の間であり好適には２２．５°の頂角（cone angle）、および正の二軸誘電異方性を有する。
【００５０】
この実施形態は、二スロットデータパルスに類似した四分の一周期で位相がシフトされた二極性信号を使用し得る。この場合にも、ゼロ電圧で見られたように、関連するスイッチング曲線が従来のデータスイッチング曲線を二分するので、電圧に関して制約がある。しかし、ＦＬＣにかかるＲＭＳ交流電圧が維持されるので、安定化が改善されるという利点がある。良好な安定化は、現在市販されているアドレス可能な材料に関して、典型的には理想的な角度（４５°）より低いと考えられるスイッチング角度を増大させるので、回折型ＳＬＭパネルの明度を改善する。
【００５１】
データパルスは、選択されていない行に交流波形を提供し、そしてこれによりＦＬＣが材料の頂角に近い高角度状態まで駆動される。これは、光のスループットを最大化するのに必要なスイッチング角度を達成する際に有益である。
【００５２】
他のＦＬＣの実施形態は、高周波で高圧の二極性電圧信号などの、別の非識別データ電圧パルス（すなわち電圧Ｂ）を含み得る。この場合には、スイッチング曲線は、（増大した交流安定化のため、）従来のアドレス方法に関連する２つの曲線より上に存在する。ラインアドレス時間の改善は、ストローブを延伸する場合の砒素的な限度を超える２つのうちの一要素であると考えられる。
【００５３】
本発明は、ＦＬＣディスプレイに限定されない。例えば、本発明は、超ねじれネマチック（ＳＴＮ）液晶を有するディスプレイのような、その他の液晶ディスプレイに適用することが可能である。ＳＴＮディスプレイと共に用いられることが可能な単純なアドレススキームでは、３つのデータ電圧は、単に、正のパルス、負のパルス、およびゼロ電圧パルスであり得る。２つのストローブパルスは、互いに逆の極性のものである。２つの画素の４つの可能な表示状態は、以下の通りに生じる：
【００５４】
【表２】
0003838792.tif 000006
この表は、以下の基本に従っている：
正のデータパルスおよび正のストローブパルスは、液晶を第１の状態にする。
【００５５】
負のデータパルスおよび負のストローブパルスは、液晶を第１の状態にする。そして
その他の全ての組合わせは、液晶を第２の状態にする。
【００５６】
画素内の１つの列電極下部の液晶部分が第２の列電極下部の液晶部分と異なる状態である場合には、回折格子が設定され、画素は「オン」である（光は外に回折され且つ画像を表示するために使用され得る）。２つの列電極下部の液晶部分が同一の状態であるならば、回折格子は存在せず、従って画素は「オフ」である。
【００５７】
ＡＦＬＣ（反強誘電性液晶）をパッシブアドレスされた装置に使用することが可能である。この場合には、より典型的なヒステリシスなＡＦＬＣ電圧−透過率関係が必要である。この方式は、上述したＦＬＣ方式に類似の光学的特性を有し、且つドメイン成長の間のアナログまたはグレーレベルの動作を達成することが可能である。可能なパッシブＡＦＬＣアドレス方式は、一対の強誘電性状態へのリセットを用いてＦＬＣ動作との同等性を提供する。
【００５８】
上述したタイプの変調器はまた、双安定ねじれネマチック（ＢＴＮ）液晶をアクティブマトリクスアドレス構成に用いても具体化され得る。ほぼ二倍に、非平行に配向されたセルにおけるセルのギャップは、スプレーされた（splayed）１８０°のツイスト状態と０°および３６０°にねじれた２つのスプレーされた準安定状態とを形成する。２つの準安定状態は、液晶に関する動作の双安定モードを提供する。液晶は、一時的なホメオトロピック状態を形成するリセットパルスを付与することによって、準安定状態の間で切り替えられ得る。準安定状態は、急速に接近し、双安定状態を示し得る。そのようなＢＴＮ方式変調器の２−ラインアドレスは、オフ状態を回復させる両方の行にリセットパルスを用いる上述したＳＴＮ方式と同様に作動する。
【００５９】
さらに、本発明の方法は、液晶ディスプレイに限定されないが、画素が２つの独立した列電極を有する、他のパッシブにアドレスされる画素化表示装置に適用し得る。例えば、本発明は、原則としてＳＩＤ  １９９３、８０７−８０８頁、Ａｐｔｅらの“Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｌｉｇｈｔ  Ｖａｌｖｅ”に適用され得る。
【００６０】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、ラインアドレス時間を増大させることなく、アドレスされた個数の画素の光学的状態の全ての組合わせが選択可能であるように、画素を互いに独立してアドレスする方法および装置を提供できる。
【００６１】
また、本発明のディスプレイ構成によれば、ストローブ信号源を単純化できるため、各行を順にストローブする従来のストローブ信号源と比較して、ストローブ信号ドライバを半減でき、ストローブ信号源の費用および複雑性が低減され得る。
【００６２】
このディスプレイ装置は回折型空間光変調器であり得るが、この変調器は高解像度の画素を有することが可能であり、そしてそのような変調器を有するディスプレイ装置は、優れた信頼性および長い寿命を有し、且つ優れたコントラストと高い輝度を有する画像を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の液晶ディスプレイ装置の模式的構造図である。
【図２】強誘電性液晶を有する液晶ディスプレイ装置を駆動する従来技術のストローブ電圧およびデータ電圧を示す。
【図３】ＧＢ２  ３１２  ９２０およびＥＰ０  ８１１  ８７２に記載されたタイプの反射型の回折型空間光変調器（ＳＬＭ）の分解図である。
【図４】図３のＳＬＭの断面図である。
【図５】図３および図４のＳＬＭの動作を説明する図である。
【図６】（ａ）は図３および図４のＳＬＭの平面図であり、（ｂ）はその部分拡大図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は本発明の方法による図３および図４のＳＬＭを駆動する、ストローブ電圧パルスおよびデータ電圧パルスを示す図である。
【図８】図７の電圧を用いて駆動した際の、図３および図４のＳＬＭの可能な状態を示す図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、３つの異なる形状の電圧パルスに対する強誘電性液晶のスイッチング特性を示す図である。
【図１０】互いに重ね合わせた図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の特性曲線を示す図である。
【符号の説明】
１、２  ガラス基板
３  ＩＴＯ電極
３ａ、３ｂ  列電極
４、７  配向層
５  シルバーミラーおよび電極
６  静的四分の一波長板
８  ＦＬＣ層
８ａ、８ｂ  ＦＬＣ材料ストリップ
１０  入射偏光
１１  方向
１４、１５  出射偏光
２１  液晶層
２２、２３  透明基板
２４、２５  偏光板
２６ａ、２６ｂ  絶縁層
２７ａ、２７ｂ  配向層
２８  スペーサ
【図１】
0003838792.tif 000007
【図２】
0003838792.tif 000008
【図３】
0003838792.tif 000009
【図４】
0003838792.tif 000010
【図５】
0003838792.tif 000011
【図６】
0003838792.tif 000012
【図７】
0003838792.tif 000013
【図８】
0003838792.tif 000014
【図９】
0003838792.tif 000015
【図１０】
0003838792.tif 000016