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KR100489629B1 - 광학공간변조장치및화상표시장치 - Google Patents

광학공간변조장치및화상표시장치 Download PDF

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KR100489629B1
KR100489629B1 KR10-1998-0023990A KR19980023990A KR100489629B1 KR 100489629 B1 KR100489629 B1 KR 100489629B1 KR 19980023990 A KR19980023990 A KR 19980023990A KR 100489629 B1 KR100489629 B1 KR 100489629B1
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오사무 아키모토
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

본 발명은 화상을 고효율로 재기입할 수 있고, 매우 빠른 반응 속도 및 매우 높은 강도를 충족하는 광학 공간 변조 장치 및 상기 광학 공간 변조 장치를 채택한 화상 표시 장치를 제공하는 것이다. 광학 공간 변조 장치의 각 화소에는, 표시될 화상의 화소 데이터를 기억하는 제1 메모리, 상기 제1 메모리에 기억된 화소 데이터가 전달되는 제2 메모리 및 상기 제2 메모리에 전달된 화소 데이터에 따라 구동되어 광투과율, 광반사율 또는 화소의 편광 상태를 변화시키는 구동 수단이 형성되어 있다. 화상을 표시할 때, 먼저, 화상을 구성하는 모든 화소 각각의 제1 메모리에 화소 데이터를 기억시킨다. 다음에, 화소 데이터를 제1 메모리로부터 제2 메모리로 전달시킨다. 끝으로, 각 화소의 구동 수단이 제2 메모리에 전달된 화소 데이터에 따라 광투과율, 광반사율 또는 화소의 편광 상태를 변화시킨다.

Description

광학 공간 변조 장치 및 화상 표시 장치
본 발명은 각 화소마다 표시될 화상을 나타내는 정보에 따라 조사(照射)된 광을 변조하는 광학 공간 변조 장치 및 이 광학 공간 변조 장치를 채택한 화상 표시 장치에 관한 것이다.
각 화소마다 표시될 화상을 나타내는 정보에 따라 조사된 광을 변조하는 광학 공간 변조 장치로서의 액정 표시 장치는 공지되어 있다. 광도가, 이른바 트위스트 네마틱 액정, 즉 트위스트 네마틱 동작 모드에 사용된 액정의 어레이를 계속 변하는 상태로 넣어서 변조되는 형태의 일반적인 액정 표시 장치가 널리 사용되고 있다. 트위스트 네마틱 액정은 이하 TN액정이라고 간단하게 칭한다. 이러한 액정물질 및 액정 표시 장치에 관하여는, JIII(Japan Institute of Invention and Innovation)에서 발행하는 월간지 "발명(Inventions)"의 1995년 7월호 권92, 페이지 26 ∼ 31에 요코 와타나베가 저술한 논문인 제목 "New Technology Seen from Patent Information: 13 Liquid Crystal,", JIII(Japan Institute of Invention and Innovation)에서 발행하는 월간지 "발명(Inventions)"의 1996년 8월호 권92, 페이지 62 ∼ 69에 타카시 히나쯔가 저술한 논문인 제목 "New Technology Seen from Patent Information: 26 Liquid Crystal Display Device," 및 일본 과학 진흥회 제142차 위원회에서 제안되고 Nikkan Kogyo Newspaper에서 제목 "Liquid Crystal Device Handbook"로 발간한 서적에 공고되어 있다.
그러나, TN액정은 반응 속도가 느리다는 문제로 인하여, 고속으로 동작 가능한 광학 공간 변조 장치를 개발하는 것이 바람직하게 되었다. 고속으로 동작 가능한 광변조용 액정 물질로서는, 예를 들면 강유전성 액정(ferroelectric liquid crystal) 및 비강유전성 유도 액정(non-ferroelectric inductive liquid crystal)이 있다. FLC는 상태 기억 특징을 가지고 있다. 일반적으로, 상태로서, 단지 2개의 값일 수 잇다. 따라서, 이러한 물질을 광변조에 사용하는 광학 공간 변조 장치로는 계속적으로 광변조를 행할 수 없다. 즉 이러한 장치는 온에서 오프 또는 그 반대로 단지 변환함으로써 동작할 수 있다.
또한, 상태 기억 특성을 가진 광변조용 액정 물질로서는, 콜레스테릭 액정 또는 상변이 모드로 동작하는 카일러네마틱 액정 및 등방성과 유리상 사이에서 기입 및 지우기 동작을 행하는 폴리머액정이 있다. 광변조용 물질로서 사용가능한 다른 액정 물질은 이하 PLDC 라고 하는 폴리머 분산 액정을 포함한다.
이러한 광변조용 물질을 사용하는 광학 공간 변조 장치에 의하여 다중색조의 화상을 표시할 때, 펄스폭 변조(PWM) 기술을 일반적으로 채택하여 사람 눈의 애프터 글로(afterglow)를 이용하게 된다. 즉, 이러한 광학 공간 변조 장치에 의하여 다중색조의 화상을 표시할 때, 광은 온상태로부터 오프상태로 그리고 그 반대로 제어된 타이밍에 따라 고속으로 전환되어 다중 색조의 화상이 표시되어 사람 눈에 보이게 된다.
다음에, 이러한 광학 공간 변조 장치를 채택한 화상 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 22는 화상 표시 장치의 개략도이다. 도시된 바와 같이, 광원(101)에서 발생된 광은 조사광학 시스템(102)에 의하여 광학 공간 변조 장치(103)에 조사된 후, 이 광학 공간 변조 장치(103)에 의하여 변조된 광은 투사광학 시스템(104)에 의하여 스크린(105)상에 투사되고, 이로써 스크린(105)상에 화상이 표시된다.
도 23은 전술한 광학 공간 변조 장치(103)의 조립 해체된 구성품의 확대 사시도이다. 도시된 바와 같이, 광학 공간 변조 장치(103)는 구동층(106), 반사층(107), 변조층(108) 및 공통 전극(109)을 포함한다. 변조층(108)이 크리스털인 경우, 오리엔테이션층은 공통 전극(109)과 크리스털 사이에 형성되고, 다른 오리엔테이션층은 크리스털과 반사층(107) 사이에 형성된다.
이 광학 공간 변조 장치(103)를 구동하는 동작에 있어서, 먼저, 데이터 라인(111)으로부터의 데이터를 주사 라인(110)과 구동층(106)상에 생긴 데이터 라인(111)의 교차점의 각 메모리셀(112)에 기입한다. 각각의 메모리셀(112)이 화소에 대응한다.
다음에, 반사층(107)상에 생긴 반사 패드(113)와 공통 전극(109) 사이에 형성된 충전된 변조층(108)에 메모리셀(112)에 기록된 데이터에 따라 전계를 가하여 각 화소를 반사시킨다. 변조층은 일반적으로 FLC로 되어 있다. 따라서, 변조층(108)영역은 이 영역을 대면하는 화소에 따라 광투과 상태 또는 광차단 상태 중 하나로 된다.
그 후, 변조층(108)을 통과하여 광학 공간 변조 장치(103)에 조사된 광의 일부는 반사층(107)상의 반사 패드(113)에 의하여 반사되어 도 22에 나타낸 바와 같이 반사층(107)에 의하여 출력된다. 즉, 광학 공간 변조 장치(103)에 조사되어 변조층(108)을 통과하는 광의 일부만이 반사된다. 따라서, 광이 각 화소마다 변조된다.
이 화상 표시 장치에 표시된 화상을 계속 변화시키기 위하여는, 광원(101)으로부터 광의 조사를 매 번 중지하여 화상을 변화시킨 후 변조층(108) 상태가 모든 화소에 대하여 변화된다. 그 후, 모든 화소에 대한 변조층(108)상태의 변화 동작이 완료된 시점에서, 광원(101)으로부터 광의 조사가 재개된다. 따라서, 화소마다 변조된 광이 스크린(105)상에 연속적으로 투사된다. 따라서, 화상 표시 장치에 채택된 광학 공간 표시 장치(103)의 변조층(108)상태가 변화되어 있는 동안, 광원(101)은 꺼진다. 변조층(108)상태의 변화 동작이 완료되었을 때, 광이 광원(101)으로부터 광학 공간 변조 장치(103)에 조사된다.
일반적으로 FLC는 상태 기억 특성을 가지고 있기 때문에, 전계를 가하여 FLC를 원하는 상태로 하면, FLC에 잉여 전하가 잔류한다. 따라서, FLC에 전계를 반대방향으로 가하여 잉여 전하를 중화하는 것이 필요하다. 잉여 전하를 중화하는 기술로서, 특히 2-필드 기술이 잘 알려져 있다. 2-필드 기술에 있어서, 원하는 화상의 화소 데이터를 메모리셀(112)에 기입하여 전계를 화소 데이터에 따라 변조층(108)에 가하여 원하는 화상을 표시한다. 그 후, 표시된 화상의 화소 데이터를 반전하는 화소 데이터를 메모리셀(112)에 기입하여 전계를 메모리셀(112) 내에 신규로 기입된 화소 데이터에 따라 변조층(108)에 가한다. 즉, 이 2-필드 기술에 있어서, 잉여 전하는 전계를 변조층(108)에 반대 방향으로 교대로 가함으로써 중화되어 하나의 그림을 표시한다.
전술한 바와 같은 화상 표시 장치를 도 24에 나타낸 타이밍 차트를 참조하여 더 설명한다. 도시된 예는 2-필드 기술이 적용된 것이다. 이 경우, 주사 라인(110)의 개수는 n이다.
도 24에 나타낸 바와 같이, 하나의 스크린을 표시하는 데 필요한 시간은 비반전 데이터 기입 기간 및 반전 데이터 기입 기간을 포함한다. 비반전 데이터 기입 기간 동안, 원하는 화상의 화소 데이터를 메모리셀(112)에 기입하여, 전계를 원하는 화상을 표시하는 화소 데이터에 따라 변조층(112)에 가한다. 한편, 반전 데이터 기입 기간 동안, 표시된 상의 화소 데이터를 중화하는 화소 데이터를 메모리셀(112)에 기입하여, 전계를 비반전 데이터 기입 기간 동안 가해진 전계와 반대방향으로 변조층(108)에 가한다.
비반전 데이터 기입 기간은 데이터 기입 기간 및 발광 기간을 포함한다. 데이터 기입 기간 동안, 표시될 화상의 화소 데이터를 메모리셀(112)에 기입하여 변조층(108)을 표시될 화상에 대응하는 소정의 상태로 한다. 한편, 발광 기간 동안, 광원(101)으로부터 광학 공간 변조 장치(103)에 광이 조사되고, 변조층(108)이 표시될 화상에 대응하는 소정의 상태로 된다. 즉, 발광 기간 동안에만 화상이 실제적으로 표시된다.
한편, 반전 데이터 기입 기간은 반전 데이터 기입 기간 및 발광동등기간을 포함한다. 반전 데이터 기입 기간 동안, 발광 기간 동안 표시되는 화상의 화소 데이터를 반전하는 화소 데이터를 메모리셀(112)에 기입하여 변조층(108)을 반전상태로 한다. 발광동등기간은 반전 데이터 기입 기간의 길이를 비반전 데이터 기입 기간의 길이와 동일하게 하는 데 필요한 기간이고, 이로써 잉여 전계가 완전하게 중화된다. 발광 기간에 대응하는 발광동등기간중에, 변조층(108)은 반전상태로 지지된다.
데이터 기입 기간 동안, 주사 라인(110)을 따라서 발생된 화소 데이터를 데이터 라인(111)에 공급하고 메모리셀(112)에 기입한다.
상술하면, 먼저, 화소 데이터 D1을 데이터 라인(111)에 공급하는 동시에 기입신호를 데이터 기입 기간 동안 제1 주사 라인(110)에 공급한다. 따라서, 화소 데이터 D1이 제1 주사 라인에 연결된 메모리셀(112)에 기입된다. 화소 데이터 D1은 표시될 화상의 화소 데이터 일부, 즉 제1 주사 라인에 연결된 메모리셀(112)에 대응하는 화소의 데이터임을 주목하여야 한다. 다음에, 화소에 대응하는 제1 주사 라인상의 메모리셀(112)에 대면하는 변조층(108)영역은 화소 데이터 D1에 따라 광투과상태 또는 광차단 상태로 된다. 즉, 제1 주사 라인에 연결된 메모리셀(112)에 대응하는 화소 상태는 화소 데이터 D1에 따라 설정된다.
다음에, 화소 데이터 D2가 데이터 라인(111)에 공급되는 동시에 기입신호가 제2 주사 라인(110)에 공급된다. 따라서, 화소 데이터 D2가 제2 주사 라인에 연결된 메모리셀(112)에 기입된다. 화소 데이터 D2는 표시될 화상의 화소 데이터의 일부, 즉 제2 주사 라인에 연결된 메모리셀(112)에 대응하는 화소의 데이터임을 주목하여야 한다. 다음에, 화소에 대응하는 제2 주사 라인상의 메모리셀(112)에 대면하는 변조층(108)영역은 화소 데이터 D2에 따라 광투과상태 또는 광차단 상태로 된다. 즉, 제2 주사 라인에 연결된 메모리셀(112)에 대응하는 화소 상태는 화소 데이터 D2에 따라 설정된다.
다음에, 화소 데이터를 후속 주사 라인에 연결된 메모리셀(112)에 기입하고, 주사 라인에 연결된 메모리셀(112)에 대응하는 화소 상태는 화소 데이터에 따라 동일방식으로 설정된다. 마지막으로, 화소 데이터 Dn이 데이터 라인(111)에 공급되는 동시에 기입신호가 n번째 주사 라인(110)에 공급된다. 따라서, 화소 데이터 Dn가 n번째 주사 라인에 연결된 메모리셀(112)에 기입된다. 화소 데이터 Dn는 표시될 화상의 화소 데이터의 일부, 즉 n번째 주사 라인에 연결된 메모리셀(112)에 대응하는 화소의 데이터임을 주목하여야 한다. 다음에, 화소에 대응하는 n번째 주사 라인상의 메모리셀(112)에 대면하는 변조층(108)영역은 화소 데이터 Dn에 따라 광투과상태 또는 광차단 상태로 된다. 즉, n번째 주사 라인에 연결된 메모리셀(112)에 대응하는 화소 상태는 화소 데이터 Dn에 따라 설정된다.
전술한 바와 같이, 모든 화소는 데이터 기입 기간 동안 표시될 화상을 반사하는 상태로 설정된다. 데이터 기입 기간 동안, 광원(101)을 꺼서 변조층(108)의 전이상태에서 반사된 광의 비정렬상태가 방지되는 것을 주목하여야 한다.
또한, 화소 데이터 D1'을 데이터 라인(111)에 공급하는 동시에 기입신호를 반전 데이터 기입 기간 동안 제1 주사 라인(110)에 공급한다. 따라서, 화소 데이터 D1'이 제1 주사 라인에 연결된 메모리셀(112)에 기입된다. 화소 데이터 D1'은 표시될 화상의 화소 데이터 일부, 즉 제1 주사 라인에 연결된 메모리셀(112)에 대응하는 화소의 데이터임을 주목하여야 한다. 다음에, 화소에 대응하는 제1 주사 라인상의 메모리셀(112)에 대면하는 변조층(108)영역의 상태는 화소 데이터 D1'에 따라 반전된다.
다음에, 화소 데이터 D2'가 데이터 라인(111)에 공급되는 동시에 기입신호가 제2 주사 라인(110)에 공급된다. 따라서, 화소 데이터 D2'가 제2 주사 라인에 연결된 메모리셀(112)에 기입된다. 화소 데이터 D2'는 표시될 화상의 화소 데이터의 일부, 즉 제2 주사 라인에 연결된 메모리셀(112)에 대응하는 화소의 데이터임을 주목하여야 한다. 다음에, 화소에 대응하는 제2 주사 라인상의 메모리셀(112)에 대면하는 변조층(108)영역의 상태는 화소 데이터 D2'에 따라 반전된다.
다음에, 화소 데이터를 후속 주사 라인에 연결된 메모리셀(112)에 기입하고, 주사 라인에 연결된 메모리셀(112)에 대응하는 화소 상태는 화소 데이터에 따라 동일방식으로 설정된다. 마지막으로, 화소 데이터 Dn'이 데이터 라인(111)에 공급되는 동시에 기입신호가 n번째 주사 라인(110)에 공급된다. 따라서, 화소 데이터 Dn'가 n번째 주사 라인에 연결된 메모리셀(112)에 기입된다. 화소 데이터 Dn'는 표시될 상의 화소 데이터의 일부, 즉 n번째 주사 라인에 연결된 메모리셀(112)에 대응하는 화소의 데이터임을 주목하여야 한다. 다음에, 화소에 대응하는 n번째 주사 라인상의 메모리셀(112)에 대면하는 변조층(108)영역의 상태는 화소 데이터 Dn'에 따라 광투과상태 또는 광차단 상태로 된다.
전술한 바와 같이, 모든 화소의 상태는 반전 데이터 기입 기간 동안 반전된다. 데이터 기입 기간 및 발광동등기간에는 광원(101)은 꺼져있음을 주목하여야 한다.
도 24의 타이밍 차트에 나타낸 바와 같이, 일반적인 액정 표시 장치에 있어서, 각 주사 라인의 메모리셀에 기억된 데이터를 재기입하고, 모든 메모리셀의 데이터가 재기입된 후, 광이 광원으로부터 조사된다. 따라서, 다수의 주사 라인을 가진 액정 표시 장치의 경우, 발광 시간이 단축되고, 이로써 고감도는 더 이상 얻을 수 없다.
또한, TN 액정보다 반응 속도가 빠른 FLC를 사용하는 경우에도, 광학 공간 변조 장치의 반응 속도는 충분하지 않고. 반응 속도를 더 증가시키는 것이 바람직하다.
또한, 잉여 전하의 중화를 필요로하는 광변조 물질을 사용할 때, 전술한 바와 같이 화상을 표시한 후 반전 데이터를 기입하여 변조층에 주입된 전하를 중화하거나 또는 펄스전압을 공급하여 전하를 중화하는 것이 필요하다. 그러나, 전하를 중화하는 기간은 화상의 표시에는 도움이 되지 않는다. 따라서, 이러한 중화 기간이 반응 속도의 포화 및 감도의 열화를 야기한다. 예를 들면, 도 24에 나타낸 바와 같이 2-필드 기술을 사용하여 전하를 중화하는 경우, 비반전 데이터 기입 기간 외에 반전 데이터 기입 기간을 제공하는 것이 필요하다. 따라서, 프레임 레이트가 절반으로 줄어들고, 효율이 더욱 악화된다.
본 발명은 전술한 과제를 해소하려는 것이다. 따라서 본 발명의 목적은 표시된 화상을 고효율과 매우 빠른 반응 속도 및 매우 높은 감도로 재기입할 수 있는 광학 공간 변조 장치 및 이 광학 공간 변조 장치에 채택된 화상표시장치를 제공하는 것이다. 표시될 화상을 구성하는 복수의 화소를 제공하여, 본 발명에 따른 광학 공간 변조 장치는 조사된 광을 화상의 화소 데이터에 따라 각 화소에 대하여 변조한다. 각 화소에 있어서, 광학 공간 변조 장치는:
표시될 화상의 화소 데이터를 기억하는 제1 메모리와;
제1 메모리에 기억된 화소 데이터가 전송되는 제2 메모리와;
제2 메모리에 전송된 화소 데이터에 따라 구동 동작을 행하여 화소의 상태를 변화시키는 구동 수단을 포함한다.
화상을 표시하기 위하여, 먼저, 화상을 구성하는 각 화소의 제1 메모리에 화소 데이터를 기입한다. 다음에, 제1 메모리에 기입된 화소 데이터를 제2 메모리에 전송한다. 끝으로, 각 화소의 상태를 구동수단에 의하여 제2 메모리에 전송된 화소 데이터에 따라 변화시킨다.
한편, 본 발명에 따른 화상 표시 장치는 광을 조사하는 광원 및 광학 공간 변조 장치를 포함한다. 표시될 화상을 구성하는 복수의 화소를 제공하여, 광학 공간 변조 장치는 광원으로부터 조사된 광을 화상의 화소 데이터에 따라 각 화소에 대하여 변조시킨다.
각 화소에 대한 광학 공간 변조 장치는,
표시될 화상의 화소 데이터를 기억하는 제1 메모리와;
제1 메모리에 기억된 화소 데이터가 전송되는 제2 메모리와;
제2 메모리에 전송된 화소 데이터에 따라 구동 동작을 행하여 화소의 상태를 변화시키는 구동 수단을 포함한다. 각 화소에 있어서, 광학 공간 변조 장치는,
표시될 화상의 화소 데이터를 기억하는 제1 메모리와;
제1 메모리에 기억된 화소 데이터가 전송되는 제2 메모리와;
제2 메모리에 전송된 화소 데이터에 따라 구동 동작을 행하여 화소의 상태를 변화시키는 구동 수단을 포함한다.
화상을 표시하기 위하여, 먼저, 화상을 구성하는 각 화소의 제1 메모리에 화소 데이터를 기입한다. 다음에, 제1 메모리에 기입된 화소 데이터를 제2 메모리에 전송한다. 끝으로, 각 화소의 투과율 및 반사율을 구동 수단에 의하여 제2 메모리에 전송된 화소 데이터에 따라 변화시킨다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명은 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한 몇 가지 바람직한 실시예를 주의깊게 검토하면 더욱 명백하게 될 것이다.
본 발명에 따른 일반적인 화상표시장치의 구성에 대하여 간략하게 설명한다.
도 1은 광원(1), 조사 광학 시스템(2), 광학 공간 변조 장치(3), 투사 광학 시스템(4) 및 스크린(5)를 포함하는 화상 표시 장치의 개략도이다.
광원(1)은 고속으로 온 및 오프될 수 있고, 후술하는 바와 같이, 광원(1)은 광의 조사기간 동안 온되고 다른 기간 동안 오프된다. 색상은, 3원색광에 대응하는 적, 녹, 청색의 광을 조사할 수 있는 광원(1)으로 사용된 광원에 의하여 표시될 수 있음을 주목하여야 한다. 구체적으로는, 3개의 독립된 광원을 3원색광에 대응하는 적, 녹, 청색광을 각각 조사히는 데 사용할 수 있다. 대안으로서, 다이크로익미러(dichroic mirror)를 사용하여 하나의 광원에 의하여 조사된 광을 적, 녹, 청색의 광으로 분광할 수 있다.
조사 광학 시스템(2)은 광을 광원(1)으로부터 광학 공간 변조 장치(3)에 조사하는 광학 시스템이다. 즉, 광원(1)에서 발생된 광은 광학 시스템의 조사에 의하여 광학 공간 변조 장치(3)에 조사된다.
광학 공간 변조 장치(3)는 본 발명에 따른 광학 공간 변조 장치이다. 그 상세는 후술한다. 광학 공간 변조 장치(3)는 광원(1)에서 발생된 광이 변조된 후 화상을 구성하는 각각의 화소에 대하여 반사되는 반사형 광학 공간 변조 장치임을 주목하여야 한다. 이러한 반사 광학 공간 변조 장치(3)는 후술하는 메모리와 같은 요소를 포함한다. 요소는 광을 반사하는 면의 반대 쪽에 형성되어 있으므로, 각 화소의 유효개구는 요소의 존재로 인하여 더 좁게되지 않는다. 즉, 이러한 반사 광학 공간 변조 장치(3)의 경우에, 각 화소의 유효개구 영역은 확대될 수 있다.
그러나, 광원(1)에서 발생된 광이 변조된 후 통과하는 전송형 광학 공간 변조 장치(3)를 사용할 수도 있음을 주목하여야 한다. 전송 광학 공간 변조 장치를 광학 공간 변조 장치(3)로서 사용할 때, 광학 공간 변조 장치(3)의 후면상에는 역광이 일반적으로 형성된다. 역광에서 조사된 광이 광학 공간 변조 장치(3)를 통과하여 화상을 표시한다. 전송 광학 공간 변조 장치를 사용함으로써, 화상 표시 장치를 매우 얇게 제조할 수 있다.
투사 광학 시스템(4)은 광학 공간 변조 장치(3)에 의하여 변조 및 반사된 광을 스크린(5) 상에 투사하는 광학 시스템이다. 광원(1)에서 조사된 후 광학 공간 변조 장치(3)에서 반사된 광이 투사 광학 시스템(4)에 의하여 스크린(5) 상에 투사된다. 즉, 이 화상 표시 장치에 있어서, 광원(1)에서 발생된 광이 광학 공간 변조 장치(3)에 의하여 변조되어 얻어진 상이 스크린(5) 상에 표시된다.
전술한 바와 같이, 이 화상 표시 장치에 있어서, 광원(1)에서 발생된 광은 조사 광학 시스템(2)에 의하여 광학 공간 변조 장치(3)에 조사되고, 광학 공간 변조 장치(3)에 의하여 변조 및 반사된 광은 투사 광학 시스템(4)에 의하여 스크린(5) 상에 투사된다. 이로써, 화상이 스크린(5) 상에 표시된다.
이 화상 표시 장치에 화상을 표시할 때, 광원(1)은 고속으로 온 및 오프되는 동시에, 광학 공간 변조 장치(3)는 광원(1)의 깜박임과 동시에 구동된다. 상세하게는, 이 화상 표시 장치(3)에 표시된 화상이 변화될 때, 광학 공간 변조 장치(3)의 화소는 광원(1)이 오프상태에 있는 동안 재기입된다. 모든 화소를 재기입하는 동작이 완료된 시점에서, 광원(1)이 온으로 된다. 이렇게 하여, 각 화상에 대하여 변조된 광으로 생긴 화상이 스크린(5) 상에 순차적으로 표시된다.
광학 공간 변조 장치(3)의 화소를 재기입하는 데 필요한 시간이, 관찰자가 재기입 프로세스를 시각적으로 감지할 수 없을 만큼 짧은 경우, 광원(1)을 오프시킬 필요는 없다.
광학 공간 변조 장치의 구성
다음에, 전술한 화상 표시 장치에 채택된 광학 공간 변조 장치(3)에 대하여 설명한다.
도 2는 광학 공간 변조 장치(3)의 예를 나타낸 사시도이고, 도 3은 광학 공간 변조 장치(3)의 조립해체된 구성품의 예를 나타낸 확대 사시도이고, 도 4는 광학 공간 변조 장치(3)의 적층 구조의 예를 나타낸 단면도이다.
광학 공간 변조 장치(3)는 제어 가능한 광학 반사율을 각각 가진 복수의 화소를 포함한다. 광학 공간 변조 장치(3)에 조사된 광은 표시될 화상의 정보에 따라 각 화소에 대하여 변조 및 반사된다. 도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 광학 공간 변조 장치(3)는 구동층(6), 이 구동층(6) 위의 반사층(7), 이 반사층(7) 위의 변조층(8) 및 이 변조층(8) 위의 공통 전극(9)를 포함한다.
구동층(6)은 표시될 화상에 따라 화소의 상태를 변화시키도록 그 위에 설치된 구동 장치를 포함한다. 구동층(6) 상에는, 복수의 주사 라인(10) 및 복수의 데이터 라인(11)이 형성되고, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 주사 라인(10)과 데이터 라인(11)의 교차점 각각에는 메모리셀(12)이 형성된다. 각각의 메모리셀(12)은 화소에 대응한다. 이 광학 공간 변조 장치(3)에 있어서, 전계는 각각의 화소, 즉 구동층(6) 상에 형성된 각각의 메모리셀(12)의 변조층(8)에 가해질 수 있다. 구동층(6) 상에는, 주사 라인(10) 및 데이터 라인(11) 외에 후술하는 제어 라인이 형성되는 것을 주목하여야 한다. 그러나, 제어 라인은 도 2 및 도 3에 도시되어 있지 않다.
알루미늄과 같이 반사율이 높은 광반사 물질로 제조된 반사층(7)은 광원(1)으로부터의 광을 반사하는 층이다. 반사층(7)이 형성되어 광원(1)으로부터의 광이 반사된다는 것을 주목하여야 한다. 예를 들면, 반사층(7)은 도 3에 나타낸 바와 같이 각 화소마다 형성된 광을 반사하는 반사 패드(13)를 포함할 수 있다. 대안으로서, 반사층(7)은 광이 광학 공간 변조 장치(3)의 전체 영역에 걸쳐 균일하게 반사되도록 디자인될 수 있다. 각 화소마다 형성된 광을 반사하는 반사 패드(13)를 포함하는 반사층(7)의 경우, 광이 각 화소의 반사층(7)에 의하여 반사되어 화소간의 방해를 방지할 수 있다. 한편, 광이 광학 공간 변조 장치(3)의 전체 영역에 걸쳐 균일하게 반사되도록 반사층(7)을 디자인한 경우, 광원(1)으로부터의 광이 전체 영역에 걸쳐 반사되기 때문에 고감도를 얻을 수 있다.
광원(1)으로부터의 광을 변조하기 위하여, 변조층(8)은 FLC, PLDC 또는 TN액정과 같은 광변조용 물질로 제조하고, 이것으로 반사층(7)과 공통 전극(9) 사이의 공간을 채운다. 변조층(8)은 각 화소의 구동층(6)과 공통 전극(9) 사이에 가해진 전계에 따라 광투과율을 제어할 수 있다. 즉, 변조층(8)에 가해진 전계를 제어함으로써, 변조층(8)을 통과하는 광량을 제어할 수 있다. 크리스털과 같이 오리엔테이션을 필요로하는 물질로 제조된 변조층(8)의 경우, 물질을 오리엔테이션하는 오리엔테이션층은 변조층(8)의 내부에나 또는 매우 근접하게 형성할 필요가 있다.
이 경우, 거기에 가해진 자계의 강도에 따라 2가지 상태 중 어느 하나로 될 수 있는 층이 변조층(8)으로서 사용된다. 2가지 상태는 광학투과율이 높은 상태 및 광학투과율이 낮은 상태이다. 따라서, 변조층(8)은 각 화소가 2가지 값의 광학 변조를 거치게 한다. 변조층(8)이 초기성을 가진 상태를 초기 상태라고 한다. 초기 상태는 2가지 상태 중 어느 하나일 수 있다. 초기 상태의 투과율과 상이한 광학투과율을 나타내는 상태를 구동 상태라고 한다. 예를 들면, 변조층(8)이 FLC로 제조된 경우, 화소의 초기 상태는 전하가 화소에 대응하는 변조층(8)의 일부분으로 주입되지 않은 상태이다. 한편, 화소의 구동 상태는 전하가 화소에 대응하는 변조층(8)의 일부분으로 주입된 상태이다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에서는, 변조층(8)은 단지 2가지 상태로 될 수 있다. 그러나, 변조층은 3가지 이상의 상태로 되어 또한 사용될 수 있음을 주목하여야 한다. 이러한 경우, 변조층은 복수의 구동 상태 중 임의의 하나로 할 수 있다.
또한, 전술한 실시예에 있어서, 변조층(8)자체의 광학투과율을 변화시킴으로써, 각 화소의 광량이 제어될 수 있다. 그러나, 변조층(8)을 통과하는 광의 편광 상태를 변화할 수 있는 물질로 제조하고, 이러한 변조층(8)을 편광 광학 시스템과 결합함으로써, 각 화소의 광량이 또한 제어될 수 있다는 것은 주목할 만하다.
상세하게는, 통과하는 광의 편광 상태를 변화시킬 수 있는 물질로 변조층(8)을 제조한 경우, 광의 편광 상태에 따라 변하는 광학투과율을 가진 편광판 또는 편광빔 스플리터등으로 구성된 편광 광학 시스템을 변조층(8)과 결합시킨다. 다음에, 변조층(8)에 가해진 전계를 제어함으로써, 변조층(8)을 통과하는 광의 편광 상태가 제어될 수 있다. 따라서, 편광 광학 시스템을 통과하는 광의 광학투과율 또한 변화된다. 이렇게 하여, 각 화소의 광량이 전술한 실시예의 경우와 같이 제어될 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서, 변조층(8)은 반사층(7)과 공통 전극(9) 사이의 공간을 채우는 FLC, PLDC 또는 TN액정과 같은 광변조용 물질로 제조된다. 그러나, 본 개시는 제한적인 의미로 설명하는 것이 아님을 주목하여야 한다. 즉, 변조층(8)의 구성은 이러한 구조로 제한하는 것은 아니다.
예를 들면, 광변조수단으로서, 변조층(8)은 광을 간섭하는 용도의 격자 광밸브 또는 금속 일래스토머(metallized elastomer)를 사용하는 변형가능한 미러격자에 의하여 충족될 수 있고, 그 형상은 전계에 의하여 변화된다. 이러한 광변조수단은 학술지 모음 "SPIE Vol. 3013, 페이지 165 ∼ 171" 및 "SPIE Vol. 3013, 페이지 112 ∼ 125"에 개시되어 있다. 이러한 광변조수단을 사용할 때, 반사층(7) 및 공통 전극(9)의 위치는 변화될 수 있다. 하여튼, 본 발명은 광변조수단이 거기에 가해진 신호에 의하여 최소한 2가지 화소 상태로 될 수 있는 한, 어떤 광변조수단에도 적용될 수 있다.
이러한 광변조수단은 3가지 메인 카테고리, 즉 그 자체 또는 SPIE Vol. 3013, 페이지 112 ∼ 125에 개시된 변형가능 미러 디스플레이에 의한 상태 기억 특성을 가지지 않은 격자 광밸브와, SPIE Vol. 3013, 페이지 165 ∼ 171에 개시된 상태 기억 특성을 가진 격자 광 밸브와, 쇼오이치 마쯔모토가 저술한 "전자표시장치(Electronic Dispaly Devices)"에 개시된 자석 입자 표시로 분류될 수 있음을 주목하여야 한다.
투명 반도체 물질로 제조된 공통 전극(9)은 구동층(6)상에 형성된 메모리셀(12)에 공통인 전극이다. 반사층(7) 및 변조층(8)은 구동층(6)과 이 구동층(6)에 대면하는 투명 반도체 물질을 가진 공통 전극(9)에 의하여 협지되어 있다.
광원(1)에서 발생된 광이 도 1에 나타낸 바와 같이 광학 공간 변조 장치(3)에 조사될 때, 광원(1)으로부터의 광은 투명 반도체 물질로 제조된 공통 전극(9)를 통과하여, 변조층(8)으로 들어가 각 화소의 광에 대한 광학변조를 행한다. 그 후, 변조층(8)에서 변조된 광은 반사층(7)에 의하여 반사된다. 다음에, 반사된 광은 변조층(8)에 의하여 각 화소에 대한 광학 변조를 다시 행한 후, 공통 전극(9)를 통과하여 마지막으로 투사 광학 시스템(4)으로 전송된다.
이 때, 각 화소의 변조층(8)에 가해진 전계를 제어함으로써, 변조층(8)의 광학투과율이 각 화소마다 제어될 수 있다. 이렇게 하여, 변조층(8)에 의하여 변조된 광이 반사광으로서 출력된다. 즉, 이 광학 공간 변조 장치(3)에 있어서, 각 메모리셀(112)의 구동층(6)으로부터 변조층(7)에 가해진 전계를 제어함으로써, 변조층(8)의 반사율이 각 화소마다 제어될 수 있다.
또한, 광학 공간 변조 장치(3)는 후술하는 일괄 처리 동작에서 전체면에 대한 변조층(8)의 상태를 변화할 수 있다. 따라서, 반응 속도의 증가, 감도의 상승 및 다른 특성의 개선이 가능하다. 다음에, 광학 공간 변조 장치(3)에 채택된 화상 표시 장치를 각각 충족하는 4가지 실시예를 상세하게 설명한다.
제1 실시예
제1 실시예에 있어서, 변조층(8)은 상태 기억 특성을 가지지 않고, 따라서 화상이 표시되어 있는 동안 변조층(8)에 가해진 전계를 유지하는 것이 필요하다. 즉, 변조층(8)이 전술한 상태 기억 특성을 가지지 않기 때문에, 전계를 변조층(8)에 계속 가하여 변조층(8)의 구동상태를 유지하는 것이 필요하다. 한편, 변조층(8)이 상태 기억 특성을 가진 경우, 변조층(8)이 일단 구동 상태로 되면, 변조층(8)에 가해진 전계를 계속해서 유지할 필요가 없다는 것을 주목하여야 한다.
본 실시예에 있어서, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이 광학 공간 변조 장치(3)의 구동층(6) 상에는 제어 라인(25)이 형성되어 있고, 광학 공간 변조 장치(3)의 메모리셀(12) 각각은, 도 7에 나타낸 바와 같이, 제1 메모리(21), 게이트(22), 제2 메모리(23) 및 드라이버(24)를 포함한다. 메모리셀(12)에 채택된 제2 메모리는(23)는 표시될 화상의 화소 데이터를 기억하는 데 사용된다. 한편, 다음 표시될 화상의 화소 데이터는 제1 메모리(21)에 기입되어 있다.
제1 메모리(21)는 주사 라인(10) 및 데이터 라인(11)에 연결되어 있다. 주사 라인(10) 및 데이터 라인(11)으로부터의 입력신호로 인하여, 주사 라인(10) 및 데이터 라인(11)에 연결된 메모리셀(12)용 화소 데이터가 메모리셀(12)의 제1 메모리(21)내에 기입된다. 상세하게는, 화상을 표시하기 위하여, 화소에 대응하는 변조층(8)의 부분이 초기 상태 또는 구동 상태인가를 나타내는 각 화소 데이터가 변조층(8)의 부분에 대응하는 메모리셀(12)의 제1 메모리(21)에 기입된다.
제1 및 제2 메모리(21, 23) 사이에 형성된 게이트(22)는, 제어 라인(25)으로 공급된 제어 신호에 의하여 개폐 상태로 제어된다. 게이트(22)가 제어 라인(25)으로부터의 제어신호에 의하여 개방 상태로 된 경우, 제1 메모리(21)에 기억된 화소 데이터가 제2 메모리(23)에 전달된다.
제1 메모리(21)에 기억된 화소 데이터는 게이트(22)에 의하여 제2 메모리(23)에 전달된다. 다음에, 드라이버(24)가 제2 메모리(23)에 전달된 화소 데이터에 따라 구동된다. 즉, 제2 메모리(23)는 표시될 화상의 화소 데이터를 지지하는데 사용된다.
제2 메모리(23)에 전달된 화소 데이터에 따라 구동함으로써, 드라이버(24)가 화소 상태를 변화시킨다. 싱세하게는, 드라이버(24)는 변조층(8)에 가해진 전계를 제2 메모리(23)에 전달된 화소 데이터에 따라 변화시켜, 변조층(8)을 개시 또는 구동 상태로 한다.
다음에, 전술한 메모리셀(12)이 각 화소마다 형성되어 있는 광학 공간 변조 장치(3)에 채택된 화상 표시 장치의 구동 방법을 도 8에 나타낸 타이밍 차트를 참조하여 설명한다. 광학 공간 변조 장치(3)의 주사 라인(10)의 개수는 n개임을 주목하여야 한다.
도 8에 나타낸 타이밍 차트는 2개의 스크린을 표시하는 데 필요한 기간을 나타낸다. 즉, 기간은 제1의 화상을 표시하는 기간 및 제1의 화상 직후에 나타나는 제2의 화상을 표시하는 기간을 포함한다. 화상의 표시동작 동안, 하나의 화상을 표시하는 데 필요한 기간은 밀리세컨드, 마이크로세컨드 또는 심지어 나노세컨드의 실제적으로 매우 짧은 기간이다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 구동기간, 즉 화상을 표시하는 데 필요한 기간은 발광 기간 및 전달 기간을 포함한다. 발광 기간은 광원(1)이 온 상태로 되어 스크린(5) 상에 화상이 표시되게 하는 기간인 반면, 전달 기간은 화소 데이터가 제1 메모리(21)로부터 제2 메모리(23)로 전달되는 기간이다. 전달 기간 동안, 광원(1)은 오프된다.
또한, 발광 기간은 다음 표시될 화상의 화소 데이터가 제1 메모리(21)에 기입되는 기간이다. 즉, 제1의 화상을 표시하기 위한 발광 기간 동안, 제2의 화상의 화소 데이터는 주사 라인(10) 및 데이터 라인(11)에 의하여 선택된 각 메모리셀(12)의 제1 메모리(21)에 순차 기입된다.
상세하게는, 제1의 화상을 표시하는 발광 기간 동안, 먼저, 제2의 화상의 화소 데이터 D1은 데이터 라인(11)에 공급되고, 기입신호는 제1의 주사선(10)에 공급된다. 따라서, 화소 데이터 D1은 제1의 주사 라인에 연결된 각 메모리셀(12)의 제1 메모리(21)에 기입된다. 화소 데이터 D1은 제1의 주사 라인에 연결된 메모리셀(12)에 대응하는 화소용 제2의 화상의 화소 데이터임을 주목하여야 한다.
다음에, 제2의 화상의 화소 데이터 D2는 데이터 라인(11)에 공급되고, 기입 신호는 제2의 주사 라인(10)에 공급된다. 따라서, 화소 데이터 D2는 제2의 주사 라인에 연결된 각 메모리셀(12)의 제1 메모리(21)에 기입된다. 화소 데이터 D2는 제2의 주사 라인에 연결된 메모리셀(12)에 대응하는 화소용 제2의 화상의 화소 데이터임을 주목하여야 한다.
따라서, 제2의 화상의 화소 데이터는 동일 방식으로 후속 주사 라인(10)용으로 기입된다. 끝으로, 제2의 화상의 화소 데이터 Dn은 데이터 라인(11)에 공급되고, 기입신호는 n번째 주사 라인(10)에 공급된다. 따라서, 화소 데이터 Dn은 n번째 주사 라인에 연결된 각 메모리셀(12)의 제1 메모리에 기입된다. 화소 데이터 Dn은 n번째 주사 라인에 연결된 메모리셀(12)에 대응하는 화소용 제2의 화상의 화소 데이터임을 주목하여야 한다.
전술한 바와 같이, 다음 표시될 화상의 화소 데이터는 발광 기간 동안 제1 메모리(21) 모두에 기입된다. 발광 기간 동안, 다음 표시될 화상의 화소 데이터를 제1 메모리(21) 모두에 기입하는 동작만이 실행되고, 변조층(8)의 구동에 필요한 화소 데이터는 제2 메모리(23)에 이미 기억되어 있다. 따라서, 화소의 상태는 그대로 변함없이 남는다. 따라서, 발광 기간 내내 광원(1)이 온 되어 있더라도, 광학 공간 변조 장치(3)에 의하여 반사된 광에 혼란상태는 생기지 않는다. 즉, 이 광학 공간 변조 장치(3)에 있어서, 변조층(8)의 구동에 필요한 화소 데이터가 제2 메모리(23)에 기억되어 있기 때문에, 다음 화상을 표시하는 데 필요한 화소 데이터는 드라이버(24)가 제2 메모리(23)에 이미 기억되어 있는 화소 데이터에 의하여 구동되는 동안에도 제1 메모리에 기입될 수 있다.
다음 표시될 화상의 화소 데이터가 메모리셀(12) 모두의 제1 메모리(21)에 기입된 후, 광원(1)이 오프되어 광학 공간 변조 장치(3)의 전달기간이 된다. 전달기간에서, 제어 라인(25)으로부터의 제어 신호는 각 게이트(22)에 공급되어 게이트(22)를 메모리셀(12) 모두에 대하여 개방한다. 따라서, 화소 데이터는 메모리셀(12) 모두에 대하여 제1 메모리(21)로부터 제2 메모리(23)로 일괄 전달된다.
화소 데이터가 메모리셀(12) 모두에 대하여 제1 메모리(21)로부터 제2 메모리(23)로 일괄 전달된 후, 광학 공간 변조 장치(3)는 제2의 화상을 표시하기 위한 기간으로 전환된다. 이 기간에, 드라이버(24)는 제2 메모리(23)에 기입된 화소 데이터에 따라 구동되고, 변조층(8)은 화상표시상태, 즉 표시될 화상에 따른 상태로 설정되어 제2의 화상이 표시된다. 이 상태에서, 광원(1)이 온 된다. 이로써, 제2의 화상이 스크린(5) 상에 표시된다. 제2의 화상이 표시되어 있는 동안, 제2의 화상에 후속하는 화상의 화소 데이터 D1', D2', ---, Dn'은, 제2의 화상의 화소 데이터 D1, D2, ---, Dn이 제1 메모리(21)에 기입되는 것과 동일 방식으로 제1 메모리(21)에 기입된다.
전술한 바와 같이, 이 광학 공간 변조 장치(3)에 있어서, 주사 라인유닛의 화소 상태를 변화시키는 대신에, 모든 화소의 상태를 일괄처리 동작으로 변화시킬 수 있다. 즉, 광학 공간 변조 장치(3)을 사용함으로써, 표시된 화상이 주사 라인유닛에 최신으로 될 뿐만 아니라 전체 스크린용 배치로서 최신의 것으로 될 수 있다.
또한, 이 화상 표시 장치에 있어서, 변조층(8)의 상태는 화소 데이터를 제1 메모리(21)로부터 제2 메모리(23)에 일괄 전달하는 전달 기간 동안 외에는 유지되고 있기 때문에, 광원(1)을 온 상태로 할 수 있다. 따라서, 화상에 대한 발광 기간이 연장될 수 있고, 광의 이용율이 증대될 수 있다.
제2 실시예
다음에, 변조층(8)의 잉여 전하의 중화를 필요로 하는 제2 실시예에 대하여 설명한다. 제2 실시예에 있어서, 변조층(8)의 물질로서, 전계의 극성에 관계없이 가해진 전계에 반응하여 광변조 상태의 변화를 나타내는 광변조 물질이 사용된다. 즉, 제2 실시에에 있어서, 변조층(8)은 구동층(6)에 의하여 발생된 양 또는 음 전계가 거기에 가해질 때 구동상태로 된다. 한편, 거기에 전계가 가해지지 않은 경우, 변조층(8)은 초기 상태로 된다.
제2 실시에에 있어서, 제1 제어 라인(36) 및 제2 제어 라인(37)이 도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이 광학 공간 변조 장치(3)의 구동층(6)상에 형성되고, 광학 공간 변조 장치(3)의 메모리셀(12) 각각은, 도 11에 나타낸 바와 같이 제1 메모리(31), 제1 게이트(32), 제2 메모리(33), 제2 게이트(34) 및 드라이버(35)를 포함하는 디자인이다. 메모리셀(12)에 채택된 제2 메모리(33)는 표시될 화상의 화소 데이터를 기억하는 데 사용된다. 한편, 다음 표시될 화상의 화소 데이터는 제1 메모리(31)에 기입된다.
제1 메모리(31)는 주사 라인(10) 및 데이터 라인(11)에 연결되어 있다. 주사 라인(10) 및 데이터 라인(11)으로부터의 입력신호로 인하여 주사 라인(10) 및 데이터 라인(11)에 연결된 메모리셀(12)의 화소 데이터가 메모리셀(12)의 제1 메모리(31)에 기입된다. 상세하게는, 화상을 표시하기 위하여, 화소에 대응하는 변조층(8)의 부분이 초기 상태 또는 구동 상태인가를 나타내는 각 화소 데이터가, 변조층(8)에 대응하는 메모리셀(12)의 제1 메모리(31)에 기입된다.
제1 및 제2 메모리(31, 33) 사이에 형성되어 있는 제1 게이트(32)는 제1 제어 라인(36)으로 공급된 제어 신호에 의하여 개폐 상태로 제어된다. 제1 게이트(32)가 제1 제어 라인(36)으로부터의 제어 신호에 의하여 개방 상태로 될 때, 제1 메모리(31)에 기억된 화소 데이터가 제2 메모리(33)로 전달된다.
제1 메모리(31)에 기억된 화소 데이터는 제1 게이트(32)에 의하여 제2 메모리(33)에 전달된다. 다음에, 드라이버(35)는 제2 메모리(33)에 전달된 화소 데이터에 따라 구동된다. 즉, 제2 메모리(33)는 표시될 화상의 화소 데이터를 지지하는 데 사용된다.
제2 메모리(33)와 드라이버(35) 사이에 형성된 제2 게이트(34)는 제2 메모리(33)로부터 드라이버(35)에 공급된 화소 데이터의 극성을 제2 제어 라인(37)으로 공급된 제어 신호에 따라 제어한다. 즉, 이 메모리셀(12)에 있어서, 제2 메모리셀(33)로부터 드라이버(35)에 공급된 화소 데이터는 제2 게이트(34)에 의하여 반전가능하다.
드라이버(35)는 제2 게이트(34)에 의하여 제2 메모리(33)로부터 거기에 공급된 화소 데이터에 따라 변조층(8)을 구동하여 화소 상태를 변화한다. 상세하게는, 드라이버(35)는 변조층(8)에 가해진 전계를, 제2 게이트(34)에 의하여 제2 메모리(33)로부터 거기에 공급된 화소 데이터에 따라 변화하여, 변조층(8)이 초기 상태 또는 구동 상태 중 어느 하나로 된다.
다음에, 각 화소마다 전술한 메모리셀(12)이 형성되어 있는 광학 공간 변조 장치(3)에 채택된 화상 표시 장치에 적용된 구동 방법을 도 12에 나타낸 타이밍 차트를 참조하여 설명한다.
제1 실시예에서와 마찬가지로, 제2 실시예에 있어서, 화상을 표시하는 데 필요한 기간은 발광 기간 및 전달 기간을 포함한다. 발광 기간은 다음 표시될 화상의 화소 데이터 모두가 제1 메모리(31)에 기입되는 기간인 반면, 전달 기간은 화소 데이터가 제1 메모리(31)로부터 제2 메모리(33)로 일괄 전달되는 기간이다.
상세하게는, 제1의 화상을 표시하는 발광 기간 동안, 제2의 화상을 나타내는 화소 데이터는 주사 라인(10) 및 데이터 라인(11)에 의하여 선택된 각 메모리셀(12)의 제1 메모리(31)에 순차 기입된다. 그 후, 다음 표시될 제2의 화상의 화소 데이터 모두가 제1 메모리(31)에 기입된 후, 광학 공간 변조 장치(3)는 제어 신호가 제1 게이트(32)로부터 제1 제어 라인(36)에 공급되는 전달 기간으로 되어, 화소 데이터의 모두가 제1 메모리(31)로부터 제2 메모리(33)로 일괄 전달된다. 다음에, 화소 데이터 모두가 전달된 후, 광학 공간 변조 장치(3)는 다시 발광 기간으로 되어, 여기에서 제2 메모리(33)에 전달된 화소 데이터가 제2 게이트(34)에 의하여 드라이버(35)에 공급된다. 드라이버(35)는 변조층(8)을 제2 메모리(33)에 전달된 화소 데이터에 따라 각 화소마다 초기 상태 또는 구동 상태 중 어느 하나로 한다. 제1 실시예에서와 같이, 본 제2 실시예에 있어서, 화상에 대한 발광 기간이 연장될 수 있고, 광의 이용율이 증대될 수 있다.
그러나, 제2 실시예가 제1 실시예와 상이한 점은, 제1 실시예의 경우, 발광 기간 동안 드라이버(35)에 공급된 화소 데이터는 반전가능하다. 상세하게는, 제2 실시예의 경우, 발광 기간 동안 제2 제어 라인(37)으로부터 제2 게이트(34)에 공급된 제어 신호가 제2 게이트(34)의 드라이버(35)에 공급된 화소 데이터를 반전하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 발광 기간은 비반전 데이터 기입 기간 및 반전 데이터 기입 기간을 포함한다. 비반전 데이터 기입 기간 동안, 화소 데이터는 그대로 드라이버(35)에 공급되는 반면, 반전 데이터 기입 기간 동안, 반전 화소 데이터가 드라이버(35)에 공급된다.
전술한 바와 같이, 반전 데이터 기입 기간 동안, 반전 화소 데이터가 드라이버(35)에 공급된다. 따라서, 반전 데이터 기입 기간에 변조층(8)에 공급된 전계의 극성은 비반전 데이터 기입 기간의 극성과 반대이다. 제2 실시예에 있어서, 변조층(8)의 물질로서, 전계의 극성에 관계없이 가해진 전계에 반응하여 광변조 상태의 변화를 나타내는 광변조 물질이 사용됨을 주목하여야 한다. 따라서, 비반전 데이터 기입 기간 동안 변조층(8)에 의한 광변조는 반전 데이터 기입 기간 동안 변조층(8)에 의한 광변조와 동일하다.
전술한 바와 같이 발광 기간 동안 드라이버(35)에 공급된 화소 데이터를 반전함으로써, 변조층(8)에 가해진 양 및 음의 전계가 항상 유지되지는 않는다. 즉, 화상을 표시할 때, 변조층(8)에는 음 전계가 가해진 기간과 동일한 기간 동안 양 전계가 가해진다. 따라서, 변조층(8)에는 잉여 전계가 축적되지 않으므로, 변조층(8)은 중성극으로 유지될 수 있다. 따라서, 변조층(8)은 장시간 동안 안정 상태로 동작할 수 있다. 화소 데이터가 전술한 바와 같이 반전될 때, 광원(1)은 비반전 데이터 기입 기간과 반전 데이터 기입 기간 사이의 전이 상태로 오프될 수 있음을 주목하여야 한다.
전술한 바와 같이, 제2 실시예에 있어서, 변조층(8)의 물질로서, 전계의 극성에 관계없이 가해진 전계에 반응하여 광변조 상태의 변화를 나타내는 광변조 물질이 사용된다. 변조층(8)의 물질로서, 가해진 전계의 반전에 반응하여 광변조의 변화를 나타내는 광변조 물질 또한 사용될 수 있음은 주목할 만하다. 이 경우, 광원(1)은 반전 데이터 기입 기간으로 오프될 수 있다.
제3 실시예
제3 실시예에 있어서, FLC 및 PDLC와 같은 상태 기억 특성을 가진 광변조 물질을 변조층(8) 물질로서 사용한다. 화상을 표시할 때, 변조층(8)을 초기 상태로부터 구동 상태로의 변화이 필요할 경우에만 변조층(8)에 전계를 가한다. 변조층(8)은 다음 화상을 표시하기 전에 초기 상태로 재설정된다.
제3 실시예에 있어서, 도 13 및 도 14에 나타낸 바와 같이, 제1 제어 라인(46), 제2 제어 라인(47) 및 제3 제어 라인(48)이 광학 공간 변조 장치(3)의 구동층(6)상에 형성되어 있고, 광학 공간 변조 장치(3)의 메모리셀(12) 각각은, 도 15에 나타낸 바와 같이, 제1 메모리(41), 제1 게이트(42), 제2 메모리(43), 제2 게이트(44) 및 드라이버(45)를 포함하는 디자인이다. 메모리셀(12)에 채택된 제2 메모리(43)는 표시될 화상의 화소 데이터를 기억하는 데 사용되는 반면, 다음 표시될 화상의 화소 데이터는 제1 메모리(41)에 기입된다.
제1 메모리(41)는 주사 라인(10) 및 데이터 라인(11)에 연결되어 있다. 주사 라인(10) 및 데이터 라인(11)으로부터의 입력 신호로 인하여 주사 라인(10) 및 데이터 라인(11)에 연결된 메모리셀(12)의 화소 데이터가 메모리셀(12)의 제1 메모리(41)에 기입된다. 상세하게는, 화상을 표시하기 위하여, 화소에 대응하는 변조층(8)의 부분이 초기 상태 또는 구동 상태인가를 나타내는 각 화소 데이터가, 변조층(8)의 부분에 대응하는 메모리셀(12)의 제1 메모리(41)에 기입된다.
제1 및 제2 메모리(41, 43) 사이에 형성되어 있는 제1 게이트(42)는 제1 제어 라인(46)으로 공급된 제어 신호에 의하여 개페 상태로 제어된다. 제1 게이트(42)가 제1 제어 라인(46)으로부터의 제어 신호에 의하여 개방 상태로 될 때, 제1 메모리(41)에 기억된 화소 데이터가 제2 메모리(43)로 전달된다.
제1 메모리(41)에 기억된 화소 데이터는 제1 게이트(42)에 의하여 제2 메모리(43)에 전달된다. 다음에, 드라이버(45)는 제2 메모리(43)에 전달된 화소 데이터에 따라 구동된다. 즉, 제2 메모리(43)는 표시될 화상의 화소 데이터를 지지하는 데 사용된다.
제2 메모리(43)와 드라이버(45) 사이에 형성된 제2 게이트(44)는 제2 제어 라인(47)으로부터 공급된 제어 신호에 의하여 개폐 상태로 된다. 제2 게이트(44)가 제2 제어 라인(47)로부터의 제어 신호에 의하여 개방 상태로 될 때, 제2 메모리(430에 기억된 화소 데이터가 드라이버(45)에 공급된다.
드라이버(45)는 제2 게이트(44)에 의하여 제2 메모리(43)로부터 거기에 공급된 화소 데이터에 따라 변조층(8)을 구동하여 화소 상태를 변화시킨다. 상세하게는, 드라이버(45)는 변조층(8)에 가해진 전계를, 제2 게이트(44)에 의하여 제2 메모리(43)로부터 거기에 공급된 화소 데이터에 따라 변화시켜서, 변조층(8)이 초기 상태 또는 구동 상태 중 어느 하나로 된다. 제3 제어 라인(48)이 드라이버(45)에 연결되어 있다. 제3 제어 라인(48)으로부터의 제어 신호에 의하여 구동됨으로, 드라이버(45)는 변조층(8)을 구동하여 초기 상태로 복귀시킬 수 있다.
다음에, 각 화소마다 전술한 메모리셀(12)이 형성되어 있는 광학 공간 변조 장치(3)에 채택된 화상 표시 장치에 적용된 구동 방법을 도 16에 나타낸 타이밍 차트를 참조하여 설명한다.
도 16에 나타낸 바와 같이, 화상을 표시하는 데 필요한 기간은 발광 기간, 재설정 기간 및 전달 기간을 포함한다. 발광 기간은 광원(1)이 온으로 되어 화상이 스크린(5)상에 표시되는 기간이다. 제1 및 제2 실시예에서와 같이, 발광 기간 동안에는, 다음 표시될 화상의 화소 데이터 모두가 제1 메모리(41)에 기입되는 반면, 재설정 및 전달 기간 동안에는, 광원(1)은 오프된다.
재설정 기간은 변조층(8)이, 신규의 화소 데이터가 제1 메모리(41)로부터 제2 메모리(43)로 전달되기 전에 초기 상태로 재설정되는 기간이다. 즉, 재설정 기간 동안, 모든 화소 데이터는 초기 상태로 된다.
재설정 기간 동안, 변조층(8)을 초기 상태로 하는데 필요한 제어 신호가 제3 제어 라인(48)으로부터 드라이버(45)에 공급된다. 드라이버(45)는 제어 신호에 따라 변조층(8) 전체를 초기 상태로 복귀시킨다. 변조층(8)은 전계를 직전에 가해진 전계와 반대 방향으로 변조층(8)에 가하여 재설정할 수 있는 것이 일반적이다. 초기 상태가 아닌 변조층(8)의 부분 상에만 동작을 행하는 것이 필요함을 주목하여야 한다. 즉, 재설정 기간 동안, 초기 상태가 아닌 화소에 대응하는 드라이버(45)만이 구동될 필요가 있다.
화소 데이터 모두가 전술한 바와 같이 초기 상태로 복귀된 후, 광학 공간 변조 장치(3)는 전달 기간으로 된다. 전달 기간 동안, 제1 제어 라인(46)으로부터의 제어 신호가 제1 게이트(42) 각각에 공급되어 제1 게이트(42)를 개방시킨다. 따라서, 화소 데이터가 제1 메모리(41)로부터 제2 메모리(43)로 일괄 전달된다. 즉, 제1 및 제2 실시예에서와 같이, 전달 기간 동안, 다음 표시될 화상의 화소 데이터 모두가 제1 메모리(41)로부터 제2 메모리(43)로 일괄 전달된다.
다음에, 화소 데이터 모두가 제1 메모리(41)로부터 제2 메모리(43)로 일괄 전달된 후, 광학 공간 변조 장치(3)는 다시 발광 기간으로 되어, 여기에서 광원(1)이 온으로 되는 동시에, 발광 기간 초기에, 제어 신호가 제2 제어 라인(47)으로부터 제2 게이트(44)에 공급되어 제2 게이트(44)를 개방 상태로 한다. 제2 게이트(44)가 이 제어 신호에 의하여 개방될 때, 화소 데이터가 제2 메모리(43)로부터 드라이버(45)에 공급되어 드라이버(45)를 구동시킨다.
이 때, 제2 게이트(44)는 드라이버(45)를 구동하여 변조층(8)을 구동 상태로 하는 데 필요한 기간 동안 개방 상태로 된다. 드라이버(45)는 제2 게이트(44)가 개방 상태로 되어 있는 동안 구동된다. 제2 게이트(44)의 개방 상태가 종료될 때, 드라이버(45)의 구동 또한 종료된다. 본 실시예에 있어서, 변조층(8)이 상태 기억 특성을 가지고 있기 때문에, 드라이버(45)에 의하여 구동 상태로 구동된 화소는, 드라이버(45)의 구동이 종료된 후에라도 구동 상태 그대로 유지된다.
드라이버(45)는 구동 상태로 할 필요가 있는 변조층(8) 부분에 대응하는 화소에만 구동되는 것을 주목하여야 한다. 즉, 초기 상태 그대로 유지되는 변조층(8)의 부분에 대응하는 화소에는 드라이버(45)를 구동시킬 필요가 없다. 따라서, 구동 상태가 필요한 변조층(8)의 부분에 대응하는 화소에만 드라이버(45)를 구동하는 것이 필요하다. 즉, 본 광학 공간 변조 장치(3)에 있어서, 표시된 화상을 변화시킬 때, 상태의 변화가 필요한 화소의 상태만이 초기 상태로부터 변화된다.
전술한 실시예에서와 같이, 구동 상태의 화소는 일괄 재설정되어 2-필드 기술에서 관찰된 프레임 레이트의 감소없이 반응 속도를 증가시킨다. 또한, 전하전달수가 2-필드 기술에 비하여 적어서 소비된 파워량이 저감된다.
제4 실시예
제4 실시예에 있어서, FLC 및 PLDC와 같은 상태 기억 특성을 가진 광변조 물질을 변조층(8) 물질로서 사용한다. 스크린이 하나의 화상에서 다른 화상으로 변할 때, 스크린 변화에 포함된 화소만이 최신으로 된다.
제4 실시예에 있어서, 제1 제어 라인(59), 제2 제어 라인(60) 및 제3 제어 라인(61)이 도 17 및 도 18에 나타낸 바와 같이 구동층(6) 상에 형성되어 있고, 광학 공간 변조 장치(3)의 메모리셀(12) 각각은 도 19에 나타낸 바와 같이 제1 게이트(52), 제2 메모리(53), 매치 검출 회로(54), 제2 게이트(55), 제3 메모리(56), 제3 게이트(57) 및 드라이버(58)를 포함하는 디자인으로 되어 있다.
메모리셀(12)에 채택된 제2 메모리(53)는 표시될 화상의 화소 데이터를 기억하는 데 사용되는 반면, 다음 표시될 화상의 화소 데이터는 제1 메모리(51)에 기입된다. 제3 메모리(56)는 표시될 화상의 화소 데이터와 다음 표시될 화상의 화소 데이터와의 부합여부를 나타내는 정보를 기억하는 데 사용된다. 이러한 정보를 이하 매치 표시 데이터라고 한다.
제1 메모리(51)는 주사 라인(10) 및 데이터 라인(11)에 연결되어 있다. 주사 라인(10) 및 데이터 라인(11)로부터의 입력 신호 정보로 인하여 주사 라인(10) 및 데이터 라인(11)에 연결된 메모리셀(12)의 화소 데이터가 메모리셀(12)의 제1 메모리(51)에 기입된다. 상세하게는, 화상을 표시하기 위하여, 화소에 대응하는 변조층(8)의 부분이 초기 상태 또는 구동 상태인가를 나타내는 각 화소의 데이터가 변조층(8)의 부분에 대응하는 메모리셀(12)의 제1 메모리(51)에 기입된다.
제1 메모리 및 제2 메모리(51, 53)에 형성된 제1 게이트(52)는 제1 제어 라인(59)으로 공급된 제어 신호에 의하여 개폐 상태로 제어된다. 제1 게이트(52)가 제1 제어 라인(59)으로부터의 제어 신호에 의하여 개방 상태로 될 때, 제1 메모리(51)에 기억된 화소 데이터가 제1 메모리(53)에 전달된다.
제1 메모리(51)에 기억된 화소 데이터는 제1 게이트(52)에 의하여 제2 메모리(53)에 전달된다. 전술한 바와 같이, 제2 메모리(53)는 표시될 화상의 화소 데이터를 지지하는 데 사용된다.
매치 검출 회로(54)는 제1 메모리(51)에 기억된 화소 데이터를 제2 메모리(53)에 기억된 화소 데이터와 비교하여 화소 데이터 양자 모두가 서로 매치되는가에 대한 판정을 수행한다. 전술한 바와 같이, 메모리 셀(12)에 채택된 제2 메모리(53)는 표시될 화상의 화소 데이터를 기억하는 데 사용되는 반면, 다음 표시될 화상의 화소 데이터는 제1 메모리(51)에 기억된다. 즉, 매치 검출 회로(54)는 동작 전에 현재의 화상의 화소 데이터가 현재 화상과 교체될 화상의 화소 데이터와 매치되는가의 판정을 수행하고, 표시될 화상의 화소 데이터가 다음 표시될 화상의 화소 데이터와 매치되는가를 나타내는 매치 표시 데이터를 출력한다.
제3 메모리(56)와 매치 검출 회로(54) 사이에 형성된 제2 게이트(55)는 제1 제어 라인(60)으로 공급된 제어 신호에 의하여 개폐 상태로 제어된다. 제2 게이트(55)가 제2 제어 라인(60)으로부터의 제어 신호에 의하여 개방 상태로 될 때, 매치 검출 회로(54)에 기억된 매치 표시 데이터가 제3 메모리(56)에 전달된다.
매치 검출 회로(54)에 기억된 매치 표시 데이터는 제2 게이트(55)에 의하여 제3 메모리(56)에 전달된다. 따라서, 표시될 현재 화상의 변화 동작은, 동작 전에 현재 화상의 화소 데이터가 현재 화상을 교체할 화상의 화소 데이터와 매치되는가를 나타내는 매치 표시 데이터를 기억하는 데 사용되는 제3 메모리(56)에 재기억함으로써 행해진다.
제2 메모리 및 제3 메모리(53,56)와 드라이버(58) 사이에 형성된 제3 게이트(57)는 제3 제어 라인(61)으로 공급된 제어 신호에 의하여 개폐 상태로 제어된다. 제3 게이트(57)가 제3 제어 라인(61)으로부터의 제어 신호에 의하여 개방 상태로 될 때, 제2 메모리(530에 기억된 화소 데이터 및 제3 메모리(53)에 기억된 매치 표시 데이터가 드라이버(58)에 전달된다.
드라이버(58)는 제3 게이트(57)에 의하여 제2 메모리(53)로부터 공급된 화소 데이터 및 제3 게이트(57)에 의하여 제3 메모리(56)로부터 공급된 매치 표시 데이터에 따라 구동된다. 현재 표시되어 있는 화상의 변화 동작에 있어서, 드라이버(58)는 동작 전의 현재의 화상의 화소 데이터가 현재의 화상을 교체할 화상의 화소 데이터와 매치되지 않는 화소에 대응하는 변조층(8)의 부분만을 구동한다.
상세하게는, 현재 표시되어 있는 화상의 변화 동작에 있어서, 화소에 대응하는 메모리셀(12)의 드라이버(58)가 화소에 대응하는 변조층(8)의 부분에 전계를 가하여, 제2 메모리(53)로부터 공급된 화소 데이터가 화소를 구동 상태로 하는 데 필요한 데이터이고, 제3 메모리(56)로부터 공급된 매치 표시 데이터가 동작 전의 현재의 화상의 화소 데이터가 현재의 화상을 교체할 화상의 화소 데이터와 매치되지 않는 것으로 나타내는 경우에만 화소를 구동 상태로 한다.
마찬가지로, 현재 표시되어 있는 화상의 변화 동작에 있어서 다른 화소를 초기 상태로 하는 경우, 화소의 드라이버(58)는 화소에 대응하는 변조층(8)의 부분에 전계를 가할 수 있어서, 제2 메모리(53)로부터 공급된 화소 데이터가 화소를 초기 상태로 하는 데 필요한 데이터이고, 제3 메모리(56)로부터 공급된 매치 표시 데이터가 동작 전의 현재의 화상의 화소 데이터가 현재의 화상을 교체할 화상의 화소 데이터와 매치되지 않는 것으로 나타내는 경우에만 화소를 초기 상태로 한다.
다음에, 전술한 메모리셀(12)이 각 화소마다 설치되어 있는 광학 공간 변조 장치(3)에 채택된 화상 표시 장치의 구동 방법을 도 20에 나타낸 타이밍 차트를 참조하여 설명한다.
도 20에 나타낸 바와 같이, 화상을 표시하는 데 필요한 기간은 발광 기간 및 구동 기간을 포함한다. 발광 기간은 데이터 기입 기간, 매치 표시 데이터 전달 기간 및 화소 데이터 전달 기간을 포함한다. 발광 기간은 광원(1)이 온으로 되어 화상이 스크린(5)에 표시되는 기간인 반면, 구동 기간은 드라이버(58)가 구동되어 드라이버(58)에 대응하는 화소 상태로 변화시키는 기간이다. 구동 기간 동안, 광원(1)은 오프된다.
발광 기간의 데이터 기입 기간은, 제1 내지 제3 실시예의 발광 기간의 경우와 같이, 다음 표시될 화상의 화소 데이터 모두가 제1 메모리(51)에 기억되는 기간이다.
동시에, 매치 표시 회로(54)는 제2 메모리(53)에 기억된 화소 데이터, 즉 현재 표시되어 있는 화상의 화소 데이터를 제1 메모리(51)에 기억된 화소 데이터, 즉 다음 표시될 화상의 화소 데이터와 비교한다.
다음 표시될 화상의 화소 데이터 모두를 제1 메모리(51)에 기억이 완료되었을 때, 광학 공간 변조 장치(3)는 매치 표시 데이터 전달 기간으로 되고, 이 기간동안 제2 제어 라인(60)으로부터 제2 게이트(55)에 공급된 제어 신호가 제2 게이트(55)를 개방 상태로 한다. 따라서, 매치 표시 데이터가 매치 검출 회로(54)로부터 제3 메모리(56)에 일괄 전달된다.
매치 검출 회로(54)로부터 제3 메모리(56)에 매치 표시 데이터의 전달 동작이 완료되었을 때, 광학 공간 변조 장치(3)는 화소 데이터 전달 기간으로 되고, 이 기간 동안 제1 제어 라인(59)으로부터 제1 게이트(52)에 공급된 제어 신호가 제1 게이트(52)를 개방 상태로 한다. 따라서, 다음 표시될 화소 데이터가 제1 메모리(51)로부터 제2 메모리(53)에 일괄 전달된다.
제1 메모리(51)로부터 제2 메모리(53)에 화소 데이터의 전달 동작이 완료되었을 때, 광학 공간 변조 장치(3)는 구동 기간으로 되고, 이 기간 동안 제3 제어 라인(61)으로부터 제3 게이트(57)에 공급된 제어 신호가 제3 게이트(57)를 개방 상태로 한다. 따라서, 화소 데이터는 제2 메모리(53)로부터 드라이버(58)에 전달되고, 매치 표시 데이터가 제3 메모리(56)로부터 드라이버(56)에 전달된다. 화소 데이터 및 매치 표시 데이터를 수신하면, 드라이버(58)가 변조층(8)의 부분을, 매치 표시 데이터가 화상의 변화 전에 현재 표시되어 있는 화상의 화소 데이터가 전술한 바와 같이 다음 표시될 화상으로 교체하는 화소 데이터와 상이함을 나타내는 경우에만 화소 데이터에 의해 표시된 상태로 구동된다. 즉, 재기입이 필요한 화소의 드라이버(58)만이 구동 기간 동안 화소에 대응하는 변조층(8)의 부분을 구동한다.
구동 기간은 드라이버(58)가 화소의 상태를 변화시키는 데 필요한 기간이다. 즉, 표시된 화상을 변화시키기 위하여 구동을 필요로 하는 드라이버(58)는 구동 기간에 대응하는 기간 동안 구동된다. 제3 실시예에서와 같이, 본 발명은 상태 기억 특성을 가진 변조층(8)을 채택한다. 따라서, 드라이버(58)가 이와 같이 일정기간동안 구동되면, 드라이버(58)의 구동으로 변화된 상태를 가진 화소는 드라이버(58)의 구동이 즉시 종료된 후에도 그 상태를 유지한다.
도 21은 표시될 화상에 따라 화소의 색을 다음 순서, 즉 백, 흑, 백, 백, 흑 및 흑으로 변화하는 드라이버(58) 구동 신호의 일반적인 파형을 나타내는 선도이다. 드라이버(58)는 도 21의 부호 a, b, c, 및 e로 나타낸 시점의 기간에만 구동되고, 부호 d 및 f로 나타낸 시점의 기간에는 구동되지 않는다. 도면에서 보면, 드라이버(58)는 스크린의 변화 동작 전에 화상의 화소 데이터가 화상을 교체하는 화소 데이터와 상이한 경우에만 구동되는 것이 명백하다. 다른 경우에는, 화소의 상태는 그대로 유지된다.
본 실시예에 있어서, 표시된 화상을 교환할 때, 변화에 포함된 화소만이 전술한 바와 같이 일괄 재기입된다. 따라서, 화소를 재기입하는 데 필요한 시간이 최소로 저감될 수 있고, 광학 공간 변조 장치의 광사용율이 현저하게 증대될 수 있다. 또한, 최소 개수의 화소만이 재기입되기 때문에, 화소의 재기입 동작에 따른 전계의 전달 개수 또한 최소로 저감될 수 있어서, 광학 공간 변조 장치를 구동하는 데 필요한 전력량이 상당하게 저감된다.
도 20의 타이밍 차트에서 명백한 바와 같이, 화소 데이터를 제1 메모리(51)에 기억하는 동작은 발광 기간 초기에 개시된다. 그러나, 화소 데이터를 제1 메모리(51)에 기억하는 동작은, 화소 데이터의 제2 메모리(53)에의 전달 종료 후에 또한 행해질 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 즉, 화소 데이터를 제1 메모리(51)에 기억하는 동작은 전달 기간에도 또한 행해질 수 있다. 전달 기간 동안 화소 데이터를 제1 메모리(51)에 기억하는 동작은, 하나의 화상을 표시하는 시간의 단축을 원할 때 효과적이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광학 공간 변조 장치는 각 화소에 대한 복수의 메모리를 포함하기 때문에, 화상이 고효율로 재기입될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 광학 공간 변조 장치의 반응 속도가 현저하게 증가될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 화상 표시 장치는 각 화소에 대한 복수의 메모리를 가지는 광학 공간 변조 장치를 채택하고 있기 때문에, 화상이 고효율로 재기입될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 화상 표시 장치의 반응 속도가 현저하게 증가될 수 있다. 또한, 발광 기간의 연장이 가능하기 때문에, 매우 높은 강도를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일반적인 화상 표시 장치의 개략도이고,
도 2는 본 발명에 따른 일반적인 광학 공간 변조 장치의 사시도이고,
도 3은 도 2의 광학 공간 변조 장치의 조립 해체된 구성품의 확대 사시도이고,
도 4는 도 2의 광학 공간 변조 장치의 적층 구조의 단면도이고,
도 5는 제1 실시예의 광학 공간 변조 장치의 사시도이고,
도 6은 도 5의 광학 공간 변조 장치의 확대 사시도이고,
도 7은 제1 실시예의 메모리셀의 블록도이고,
도 8은 제1 실시예에 따른 광원 및 화상 표시 장치의 광학 공간 변조 장치의 구동 타이밍 차트이고,
도 9는 제2 실시예의 광학 공간 변조 장치의 사시도이고,
도 10은 도 9의 광학 공간 변조 장치의 확대 사시도이고,
도 11은 제2 실시예의 메모리셀의 블록도이고,
도 12는 제2 실시예에 따른 광원 및 화상 표시 장치의 광학 공간 변조 장치의 구동 타이밍 차트이고,
도 13은 제3 실시예의 광학 공간 변조 장치의 사시도이고,
도 14는 도 13의 광학 공간 변조 장치의 확대 사시도이고,
도 15는 제3 실시예의 메모리셀의 블록도이고,
도 16은 제3 실시예에 따른 광원 및 화상 표시 장치의 광학 공간 변조 장치의 구동 타이밍 차트이고,
도 17은 제4 실시예의 광학 공간 변조 장치의 사시도이고,
도 18은 도 17의 광학 공간 변조 장치의 확대 사시도이고,
도 19는 제4 실시예의 메모리셀의 블록도이고,
도 20은 제4 실시예에 따른 광원 및 화상 표시 장치의 광학 공간 변조 장치의 구동 타이밍 차트이고,
도 21은 제4 실시예에 따른 드라이버의 일반적인 구동 신호 파형의 선도이고,
도 22는 화상 표시 장치의 개략도이고,
도 23은 광학 공간 변조 장치의 조립 해체된 구성품의 사시도이고,
도 24는 2-필드 기술을 적용한 화상 표시 장치의 구동 타이밍 차트이다.

Claims (13)

  1. 복수의 화소로 구성되고, 상기 화소 각각에 대하여 조사(照射)된 광을 표시될 화상의 화소 데이터에 따라 변조하는 데 사용되는 상기 화소 각각에 대한 광학 공간 변조 장치에 있어서,
    표시될 화상의 화소 데이터를 기억하는 제1 메모리와,
    상기 제1 메모리에 기억된 화소 데이터가 전달되는 제2 메모리와,
    상기 제2 메모리에 전달된 화소 데이터에 따라 구동 수단과 결합된 화소의 상태를 변화시키는 상기 구동 수단을 추가로 포함하고,
    상기 화상을 구성하는 모든 화소 각각에 대응하는 상기 제1 메모리 내에 화소 데이터를 기억하고,
    상기 화소 데이터를 상기 제1 메모리로부터 상기 제2 메모리로 전달하고,
    상기 제2 메모리에 전달된 상기 화소 데이터에 따라 상기 화소에 대응하는 상기 구동 수단을 사용함으로써 상기 화소 각각의 상태를 변화시키는 것을 특징으로 하는 광학 공간 변조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화소 각각은 상기 화소의 상기 구동 수단에 의해 행해진 제어에 의하여, 광투과율, 광반사율 또는 편광 상태를 가진 제1 상태, 또는 상기 제1 상태와 상이한 광투과율, 광반사율 또는 편광 상태를 가진 제2 상태로 될 수 있는 것을 특징으로 하는 광학 공간 변조 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화소 모두에 대한 상기 구동 수단이 상기 화소 모두의 상태를 일괄 처리(batch) 동작으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 광학 공간 변조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화소 모두에 대한 상기 구동 수단이 상기 화소 모두의 상태를 소정 간격으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 광학 공간 변조 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    표시된 화상을 변화시키는 동작에 있어서, 먼저 상기 화소 모두에 대한 상기 구동 수단이 상기 표시된 화상을 지움으로써 상기 화소 모두를 초기 상태로 하고, 다음에 신규로 표시될 화상에 따라 상기 화소의 상태를 변화시키는 것을 특징으로 하는 광학 공간 변조 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    표시된 화상을 변화시키는 동작에 있어서, 변화가 필요한 화소의 상태만이 상기 구동 수단에 의하여 변화되는 것을 특징으로 하는 광학 공간 변조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 화소 각각에 대한 상기 광학 공간 변조 장치는,
    상기 표시된 화상을 변화시키는 상기 동작 전에, 상기 표시된 화상의 화소 각각의 상태가, 신규로 표시될 상기 화상의 상기 화소의 상태와 동일한가의 여부의 판정을 수행하는 판정 수행 수단과,
    상기 판정 수행 수단에 의하여 형성된 상기 판정의 결과를 기억하는 제3 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 공간 변조 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    표시된 화상을 변화시키는 동작에 있어서, 변화가 필요한 화소의 상태만이 상기 제3 메모리에 기억된 상기 판정의 결과에 따라 상기 구동 수단에 의하여 변화되는 것을 특징으로 하는 광학 공간 변조 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 화소 각각은 액정 물질을 사용하고, 상기 액정 물질의 상태를 변화시킴으로써, 상기 화소의 광투과율, 광반사율 또는 편광 상태가 변화될 수 있는 것을 특징으로 하는 광학 공간 변조 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 액정 물질은 상태 기억 특성 모드를 가지는 액정 물질인 것을 특징으로 하는 광학 공간 변조 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 액정 물질은 강유전성 액정 물질 또는 폴리머 확산 액정 물질인 것을 특징으로 하는 광학 공간 변조 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 화소 각각은 변화된 광투과율, 광반사율 또는 편광 상태를 가진 상태를 기억할 수 있는 것을 특징으로 하는 광학 공간 변조 장치.
  13. 광을 조사하는 광원 및 복수의 화소로 구성되고, 상기 화소 각각에 대하여 상기 광원에 의하여 조사된 상기 광을 표시될 화상의 화소 데이터에 따라 변조하는 데 사용되는 광학 공간 변조 장치를 포함하는 화상 표시 장치에 있어서,
    상기 화소 각각에 대한 상기 광학 공간 변조 장치는,
    표시될 화상의 화소 데이터를 기억하는 제1 메모리와,
    상기 제1 메모리에 기억된 화소 데이터가 전달되는 제2 메모리와,
    상기 제2 메모리에 전달된 화소 데이터에 따라 구동 수단과 결합된 화소의 상태를 변화시키는 상기 구동 수단을 추가로 포함하고,
    화상을 표시하는 동작은 상기 화상을 구성하는 모든 화소 각각에 대응하는 상기 제1 메모리 내에 화소 데이터를 기억하고,
    상기 화소 데이터를 상기 제1 메모리로부터 상기 제2 메모리로 전달하고,
    상기 제2 메모리에 전달된 상기 화소 데이터에 따라 상기 화소에 대응하는 상기 구동 수단을 사용함으로써 상기 화소 각각의 상태를 변화시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
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