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JP7208511B2 - PHASE MODULATION DEVICE AND PHASE MODULATION METHOD - Google Patents

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JP7208511B2 JP2019057225A JP2019057225A JP7208511B2 JP 7208511 B2 JP7208511 B2 JP 7208511B2 JP 2019057225 A JP2019057225 A JP 2019057225A JP 2019057225 A JP2019057225 A JP 2019057225A JP 7208511 B2 JP7208511 B2 JP 7208511B2
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Description

本発明は、位相変調装置、及び位相変調方法に関する。 The present invention relates to a phase modulation device and a phase modulation method.

従来より、例えば特許文献1に開示されているように、LCOS(Liquid Crystal On Silicon)を用いた位相変調装置が提案されている。特許文献1の段落[0015]等には、LCOS素子の各画素に印加する電圧を制御して、入射した光を位相変調することが開示されている。 Conventionally, a phase modulation device using LCOS (Liquid Crystal On Silicon) has been proposed as disclosed in Patent Document 1, for example. Paragraph [0015] of Patent Document 1 and the like disclose controlling the voltage applied to each pixel of the LCOS element to phase-modulate the incident light.

特開2014-56004号公報JP 2014-56004 A

赤外域の光を扱う装置では、長波長の光を十分に変調させなければならない。そのために、高い変調率を確保する手段としては、基本として高い屈折率異方性を持つ液晶材料を用いることが挙げられるが、その他に、第一に液晶層を厚くする、第二に液晶への印加電圧を高くすることが挙げられる。液晶層を厚くする方法では、液晶の配向が乱れやすくなるといったデメリットが生じる。 Devices that handle infrared light must sufficiently modulate long-wavelength light. Therefore, as a means to secure a high modulation factor, it is basically possible to use a liquid crystal material having a high refractive index anisotropy. For example, the applied voltage of is increased. The method of increasing the thickness of the liquid crystal layer has the disadvantage that the orientation of the liquid crystal tends to be disturbed.

一方、上述した特許文献1に開示された技術では、駆動回路より各画素に供給する電圧が限られているため、位相を変調する際の変調量を大きくすることができない。駆動回路より出力する電圧を高めると、回路素子の耐圧を高める必要があり、更には消費電力が高まるという問題が発生する。 On the other hand, in the technique disclosed in the above-mentioned Patent Document 1, since the voltage supplied to each pixel from the drive circuit is limited, the amount of modulation when modulating the phase cannot be increased. If the voltage output from the drive circuit is increased, it is necessary to increase the withstand voltage of the circuit elements, which causes a problem of increased power consumption.

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、液晶層の厚みの増加を抑制するとともに、列データ線から画素回路に供給する電圧を高めることなく、液晶への印加電圧を高めることにより、赤外光においても十分な位相変調量を確保することが可能な位相変調装置、及び位相変調方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve such conventional problems. An object of the present invention is to provide a phase modulation device and a phase modulation method capable of securing a sufficient phase modulation amount even for infrared light by increasing the voltage applied to the liquid crystal without increasing the voltage.

上記目的を達成するため、本発明に係る位相変調装置は、入射光を所望の角度に反射させる位相変調装置であって、互いに直交する複数の列データ線と複数の行走査線とがそれぞれ交差する位置に設けられた複数の画素回路、及び複数の反射画素と、前記反射画素に対応して設けられ、前記画素回路より供給される駆動電圧により入射光に対する屈折率が変化する液晶と、前記画素回路の駆動を制御する制御回路と、を備え、前記制御回路は、所定のデジタル階調の最大値までカウントするカウンタ回路と、各画素回路に対応した階調値とカウンタ回路から出力されるカウント値を比較して一致した場合にスイッチング制御信号を出力するコンパレータ回路を設けており、前記列データ線とスイッチ回路を介して接続された配線に所定の最大電圧まで変化するランプ状の参照電圧が印加されており、前記スイッチング制御信号のタイミングでスイッチが切れることで制御電圧を決定し各画素回路に保持され、前記画素回路は、前記制御電圧を増幅するチャージポンプを有し、更に前記制御回路は、前記液晶に供給する前記駆動電圧が、前記最大電圧以下の場合には、前記制御電圧を増幅せずに前記液晶に出力し、前記液晶に供給する駆動電圧が、前記最大電圧を超える場合には、前記制御電圧を前記チャージポンプで増幅して前記液晶に出力する制御を行うチャージポンプ制御部と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a phase modulation device according to the present invention is a phase modulation device for reflecting incident light at a desired angle, wherein a plurality of column data lines and a plurality of row scanning lines orthogonal to each other intersect each other. a plurality of pixel circuits and a plurality of reflective pixels provided at positions where the a control circuit for controlling driving of the pixel circuit, the control circuit comprising a counter circuit for counting up to a predetermined maximum value of digital gradation, and a gradation value corresponding to each pixel circuit and output from the counter circuit. A comparator circuit is provided for comparing the count values and outputting a switching control signal when they match, and a ramp-shaped reference voltage that changes up to a predetermined maximum voltage is applied to a wiring connected to the column data line via a switch circuit. is applied, and a control voltage is determined and held in each pixel circuit by turning off the switch at the timing of the switching control signal, the pixel circuit has a charge pump that amplifies the control voltage, and further the control When the drive voltage supplied to the liquid crystal is equal to or less than the maximum voltage, the circuit outputs the control voltage to the liquid crystal without amplifying it, and the drive voltage supplied to the liquid crystal exceeds the maximum voltage. and a charge pump control section for controlling the control voltage to be amplified by the charge pump and output to the liquid crystal.

本発明に係る位相変調方法は、入射光を所望の角度に反射させる位相変調方法であって、前記画素回路ごとに対応した階調値と、カウンタ回路でのカウント値とが、一致したタイミングでのスイッチング制御によって、所定の最大電圧まで変化するランプ状の参照電圧から制御電圧が決定されるステップと、前記制御電圧を、互いに直交する複数の列データ線と複数の行走査線とがそれぞれ交差する位置に設けられた複数の画素回路に供給するステップと、前記画素回路ごとに設けられた液晶に供給する駆動電圧が、前記最大電圧以下である場合に、前記制御電圧を前記液晶に出力するステップと、前記液晶に供給する駆動電圧が、前記最大電圧を超える場合に、前記制御電圧をチャージポンプにより増幅して前記液晶に出力するステップと、を備えたことを特徴とする。 A phase modulation method according to the present invention is a phase modulation method for reflecting incident light at a desired angle, wherein the gradation value corresponding to each pixel circuit and the count value in the counter circuit coincide with each other. determining a control voltage from a ramp-shaped reference voltage that varies up to a predetermined maximum voltage by switching control of; and outputting the control voltage to the liquid crystal when the drive voltage supplied to the liquid crystal provided for each of the pixel circuits is equal to or less than the maximum voltage. and a step of amplifying the control voltage by a charge pump and outputting it to the liquid crystal when the drive voltage supplied to the liquid crystal exceeds the maximum voltage.

本発明によれば、列データ線から画素回路に供給する制御電圧を大きくすることなく、反射光の位相変調量を大きく設定することが可能となる。これにより、位相変調量の確保のための液晶層の厚化と、この液晶層の厚化による液晶配向の乱れを抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to set a large amount of phase modulation of reflected light without increasing the control voltage supplied from the column data line to the pixel circuit. As a result, it is possible to suppress the thickening of the liquid crystal layer for securing the phase modulation amount and the disturbance of the liquid crystal alignment due to the thickening of the liquid crystal layer.

図1は、本発明の実施形態に係る位相変調装置の構成を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing the configuration of a phase modulation device according to an embodiment of the invention. 図2は、本発明の実施形態に係る位相変調装置の構成を示す側面方向の断面図である。FIG. 2 is a side sectional view showing the configuration of the phase modulation device according to the embodiment of the present invention. 図3は、本発明の実施形態に係る位相変調装置の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a phase modulation device according to an embodiment of the invention. 図4は、本発明の実施形態に係る位相変調装置に設けられる各画素回路の構成を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of each pixel circuit provided in the phase modulation device according to the embodiment of the invention. 図5は、画素回路で反射する反射光の方向を示す説明図であり、sa1はチャージポンプがオフの場合、sb1はチャージポンプがオンの場合を示す。FIG. 5 is an explanatory diagram showing the direction of reflected light reflected by the pixel circuit, where sa1 indicates the case when the charge pump is off and sb1 indicates the case when the charge pump is on. 図6(a)はマトリクス状に配置された各画素回路を示し、図6(b)は各画素回路から液晶に供給される駆動電圧を示すグラフである。FIG. 6(a) shows pixel circuits arranged in a matrix, and FIG. 6(b) is a graph showing drive voltages supplied from each pixel circuit to the liquid crystal. 図7は、液晶に設定する階調とランプ波形電圧、及び液晶に供給する駆動電圧の関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the gradation set to the liquid crystal, the ramp waveform voltage, and the drive voltage supplied to the liquid crystal. 図8Aは、液晶に設定する階調と、画素回路に供給する制御電圧、液晶に供給する駆動電圧の関係を示すグラフである。FIG. 8A is a graph showing the relationship between the gradation set to the liquid crystal, the control voltage supplied to the pixel circuit, and the drive voltage supplied to the liquid crystal. 図8Bは、液晶に設定する階調と、画素回路に供給する制御電圧、液晶に供給する駆動電圧との関係を示すグラフである。FIG. 8B is a graph showing the relationship between the gradation set to the liquid crystal, the control voltage supplied to the pixel circuit, and the drive voltage supplied to the liquid crystal. 図9は、本実施形態に係る位相変調回路に設けられる画素回路の第1変形例を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a first modification of the pixel circuit provided in the phase modulation circuit according to this embodiment. 図10Aは、本実施形態に係る位相変調装置の第2変形例に係り、画素回路に単調増加のランプ電圧を供給する例を示す。FIG. 10A shows an example of supplying a monotonically increasing ramp voltage to a pixel circuit according to a second modification of the phase modulation device according to the present embodiment. 図10Bは、本実施形態に係る位相変調装置の第2変形例に係り、画素回路に単調減少のランプ電圧を供給する例を示す。FIG. 10B shows an example of supplying a monotonically decreasing ramp voltage to a pixel circuit, according to a second modification of the phase modulation device according to the present embodiment.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る位相変調装置の平面図、図2は側面方向の断面図である。図1、図2に示すように、本実施形態に係る位相変調装置101は、反射基板11と、液晶層12と、対向基板13とを備えたLCOSパネル構造を有している。そして、対向基板13側(図2の矢印Y1の方向)から入射した光を反射させて、それぞれ位相が異なる複数の反射光に分別するものである。なお以下では、反射基板11、及び対向基板13の光が入射する側の面を「光入射面」とする。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of a phase modulation device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side cross-sectional view. As shown in FIGS. 1 and 2, a phase modulation device 101 according to this embodiment has an LCOS panel structure including a reflective substrate 11, a liquid crystal layer 12, and a counter substrate 13. FIG. Then, the light incident from the counter substrate 13 side (the direction of the arrow Y1 in FIG. 2) is reflected and separated into a plurality of reflected lights having different phases. In the following, the surfaces of the reflecting substrate 11 and the opposing substrate 13 on which light is incident are referred to as "light incident surfaces".

反射基板11の光入射面には、光を反射する金属(例えば、アルミニウムなど)で形成される複数の反射画素が設けられ、更に、各反射画素にそれぞれ画素回路が設けられている。画素回路21は、図3にて後述するように、水平方向、及び垂直方向にそれぞれ複数配置されている。各画素回路21は、制御回路22の制御により作動する。 A plurality of reflective pixels made of a metal (for example, aluminum) that reflects light is provided on the light incident surface of the reflective substrate 11, and each reflective pixel is provided with a pixel circuit. A plurality of pixel circuits 21 are arranged in the horizontal direction and the vertical direction, respectively, as will be described later with reference to FIG. Each pixel circuit 21 operates under the control of the control circuit 22 .

対向基板13は、反射基板11の光入射面側に一定の間隔を持って平行に配置されており、透明部材(例えば、透明なガラス材)で形成されている。即ち、対向基板13は、透明基板としての機能を備えている。更に、対向基板13には透明電極が設けられている。従って、対向基板13の光入射面側から入射する光は、透明部材及び透明電極を通過して、液晶層12に入射することになる。 The opposing substrate 13 is arranged parallel to the light incident surface side of the reflecting substrate 11 at a constant interval, and is made of a transparent member (for example, a transparent glass material). That is, the counter substrate 13 has a function as a transparent substrate. Furthermore, the counter substrate 13 is provided with a transparent electrode. Therefore, the light incident from the light incident surface side of the opposing substrate 13 passes through the transparent member and the transparent electrode and enters the liquid crystal layer 12 .

液晶層12は、反射基板11及び対向基板13に挟まれた空間に配置され、周囲はシール材14により封止されている。また、以下の説明の便宜上、液晶層12を各反射画素(即ち、各画素回路21)上で区分した液晶42(後述する図4参照)と考える。液晶42は、光反射性を有する画素電極(後述の図4に示すq1、即ち反射画素)と、画素電極に離間して対向配置された共通電極(後述の図4に示すq2、即ち透明電極)との間に充填封止されて構成されている。そして、画素電極q1には、画素回路21より出力される電圧(以下、「駆動電圧」とする)が供給され、共通電極q2には、予め設定された共通電極電圧が供給される。 The liquid crystal layer 12 is arranged in a space sandwiched between the reflective substrate 11 and the opposing substrate 13, and the periphery thereof is sealed with a sealing material 14. As shown in FIG. For the convenience of the following explanation, the liquid crystal layer 12 is considered as a liquid crystal 42 (see FIG. 4 described later) divided on each reflective pixel (that is, each pixel circuit 21). The liquid crystal 42 includes a pixel electrode having light reflectivity (q1 shown in FIG. 4 to be described later, i.e., reflective pixel) and a common electrode (q2 shown in FIG. 4 to be described later, i.e., transparent electrode ) and are filled and sealed. A voltage output from the pixel circuit 21 (hereinafter referred to as "driving voltage") is supplied to the pixel electrode q1, and a preset common electrode voltage is supplied to the common electrode q2.

従って、各画素回路21により印加される駆動電圧と、共通電極q2に印加される共通電極電圧と、の間の電位差により、各反射画素上の液晶42の入射光に対する屈折率を、個別の液晶42ごと或いは所定数のグループごとに変化させ、対向基板13の光入射面側から入射した入射光を所望の方向に反射させることができる。 Therefore, the potential difference between the driving voltage applied by each pixel circuit 21 and the common electrode voltage applied to the common electrode q2 changes the refractive index of the liquid crystal 42 on each reflective pixel with respect to the incident light to the individual liquid crystal. By changing every 42 or every predetermined number of groups, the incident light incident from the light incident surface side of the counter substrate 13 can be reflected in a desired direction.

ある複数の連続した反射画素上の液晶42の屈折率を段階的に大から小(或いは、小から大)と変化させることで、そこに入射した入射光の速度(位相の進みや遅れ)に差が生じることから、入射した光は曲がって進み、ある角度を持った反射光を得ることができる。 By changing the refractive index of the liquid crystal 42 on a plurality of continuous reflective pixels stepwise from large to small (or from small to large), the speed of the incident light (advance or delay in phase) will change. Because of the difference, the incident light travels in a curved manner, and reflected light with a certain angle can be obtained.

次に、各画素回路21、及び各画素回路21を制御する制御回路22の構成を、図3に示すブロック図、及び図4に示す回路図を参照して説明する。図3において、制御回路22は、マトリクス状に配置された複数(m列、n行)の画素回路21と、水平走査回路23と、垂直走査回路24と、チャージポンプ制御部25と、を備えている。そして、制御回路22は、各画素回路21に電気信号を出力して各画素回路21を駆動させ、各画素回路21より駆動電圧が印加される。各反射画素上の液晶42の入射光に対する屈折率が所望の値になるように制御する。 Next, the configuration of each pixel circuit 21 and the control circuit 22 that controls each pixel circuit 21 will be described with reference to the block diagram shown in FIG. 3 and the circuit diagram shown in FIG. 3, the control circuit 22 includes a plurality of pixel circuits 21 (m columns, n rows) arranged in a matrix, a horizontal scanning circuit 23, a vertical scanning circuit 24, and a charge pump control section 25. ing. Then, the control circuit 22 outputs an electric signal to each pixel circuit 21 to drive each pixel circuit 21 , and a driving voltage is applied from each pixel circuit 21 . The refractive index for incident light of the liquid crystal 42 on each reflective pixel is controlled to a desired value.

画素回路21は、互いに直交するm本の列データ線(D1~Dm)と、n本の行走査線(G1~Gn)との各交差部(交差する位置)にマトリクス状に複数個(m×n個)配置されている。複数の画素回路21は、全て同一に構成されている。更に、行走査線(G1~Gn)に並行して、駆動線(L1~Ln)、及び制御線(K1~Kn)が設けられている。駆動線(L1~Ln)、制御線(K1~Kn)は、チャージポンプ制御部25に接続されている。 A plurality of pixel circuits 21 (m ×n) are arranged. The plurality of pixel circuits 21 are all configured identically. Further, drive lines (L1 to Ln) and control lines (K1 to Kn) are provided in parallel with the row scanning lines (G1 to Gn). The drive lines (L1-Ln) and the control lines (K1-Kn) are connected to the charge pump controller 25. FIG.

後述するように、駆動線(L1~Ln)は、各画素回路21に設けられるトランジスタQ2(短絡スイッチ;図4参照)のオン、オフを切り替えるための制御信号を送信する電線である。また、制御線(K1~Kn)は、各画素回路21に設けられたスイッチS1~S4(図4参照)のオン、オフを切り替えるための制御信号を送信する配線である。なお、制御線(K1~Kn)は、図4に示すようにそれぞれ複数本(図では、K1-1、K1-2、K1-3の3本)設けられているが、図3では1本の制御線K1で簡略化して示している。
列データ線(D1~Dm)は、電圧供給線X1より出力されるランプ波形状の電圧(ランプ状の参照電圧)を各画素回路21に供給するための配線である。
As will be described later, the driving lines (L1 to Ln) are electric wires for transmitting control signals for switching ON/OFF of the transistor Q2 (short-circuit switch; see FIG. 4) provided in each pixel circuit 21. FIG. The control lines (K1 to Kn) are wirings for transmitting control signals for switching ON/OFF of the switches S1 to S4 (see FIG. 4) provided in each pixel circuit . As shown in FIG. 4, a plurality of control lines (K1-Kn) are provided (three lines K1-1, K1-2, and K1-3 in the figure), but only one line is shown in FIG. is simplified by a control line K1.
The column data lines (D1 to Dm) are wirings for supplying each pixel circuit 21 with a ramp-shaped voltage (ramp-shaped reference voltage) output from the voltage supply line X1.

図4は、画素回路21の詳細な構成を示す回路図である。なお、ここでは図3に示す列データ線D1と行走査線G1の交差部に配置された画素回路21(これを、画素回路21aとする)の構成について説明する。図4に示すように画素回路21aは、列データ線D1より供給される制御電圧を蓄積するキャパシタCdと、ソースフォロワQ4及び負荷トランジスタQ5の直列接続回路を備えている。画素回路21aは、更にトランジスタQ1、Q2と、チャージポンプ31と、出力キャパシタC2を備えている。 FIG. 4 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the pixel circuit 21. As shown in FIG. Here, the configuration of the pixel circuit 21 (referred to as pixel circuit 21a) arranged at the intersection of the column data line D1 and the row scanning line G1 shown in FIG. 3 will be described. As shown in FIG. 4, the pixel circuit 21a includes a capacitor Cd for storing the control voltage supplied from the column data line D1, and a series connection circuit of a source follower Q4 and a load transistor Q5. The pixel circuit 21a further comprises transistors Q1 and Q2, a charge pump 31 and an output capacitor C2.

キャパシタCdは、列データ線D1より供給される制御電圧を蓄積し、ソースフォロワQ4のゲートに出力する。ソースフォロワQ4の出力は、チャージポンプ31の入力端子p1に接続されている。 Capacitor Cd accumulates the control voltage supplied from column data line D1 and outputs it to the gate of source follower Q4. The output of the source follower Q4 is connected to the input terminal p1 of the charge pump 31.

トランジスタQ1は、スイッチングトランジスタであり、例えばNチャネルのMOSFET(電界効果トランジスタ)で構成されている。該トランジスタQ1の一方の端子(例えば、ドレイン)は列データ線D1に接続され、他方の端子(例えば、ソース)はチャージポンプ31の入力端子p1に接続されている。また、トランジスタQ1の制御端子(例えば、ゲート)は、行走査線G1に接続されている。従って、行走査線G1が選択され、且つ列データ線D1より制御電圧が入力された場合には、この制御電圧はチャージポンプ31の入力端子p1に供給されることになる。 The transistor Q1 is a switching transistor, and is composed of, for example, an N-channel MOSFET (field effect transistor). One terminal (eg, drain) of the transistor Q1 is connected to the column data line D1, and the other terminal (eg, source) is connected to the input terminal p1 of the charge pump 31. FIG. A control terminal (for example, gate) of the transistor Q1 is connected to the row scanning line G1. Therefore, when the row scanning line G1 is selected and the control voltage is input from the column data line D1, this control voltage is supplied to the input terminal p1 of the charge pump 31. FIG.

トランジスタQ2についても前述したトランジスタQ1と同様にスイッチングトランジスタであり、例えばNチャネルのMOSFET(電界効果トランジスタ)で構成されている。該トランジスタQ2の一方の端子(例えば、ドレイン)はチャージポンプ31の入力端子p1に接続され、他方の端子(例えば、ソース)はチャージポンプ31の出力端子p2に接続されている。 Similar to the transistor Q1, the transistor Q2 is also a switching transistor, and is composed of, for example, an N-channel MOSFET (field effect transistor). One terminal (eg, drain) of the transistor Q2 is connected to the input terminal p1 of the charge pump 31, and the other terminal (eg, source) is connected to the output terminal p2 of the charge pump 31. FIG.

また、制御端子(例えば、ゲート)は、駆動線L1に接続されている。従って、駆動線L1に「H」レベルの電圧が供給されると、トランジスタQ2がオンとなってチャージポンプ31の入力端子p1と出力端子p2が短絡される。即ち、チャージポンプ31の機能を停止させることができる。これとは反対に、駆動線L1に「L」レベルの電圧が供給されると、トランジスタQ2がオフとなる。このため、チャージポンプ31の入力端子p1と出力端子p2が開放され、チャージポンプ31を作動させることができる。 A control terminal (for example, a gate) is connected to the drive line L1. Therefore, when a voltage of "H" level is supplied to the drive line L1, the transistor Q2 is turned on and the input terminal p1 and the output terminal p2 of the charge pump 31 are short-circuited. That is, the function of the charge pump 31 can be stopped. On the contrary, when drive line L1 is supplied with a voltage of "L" level, transistor Q2 is turned off. Therefore, the input terminal p1 and the output terminal p2 of the charge pump 31 are opened, and the charge pump 31 can be operated.

即ち、トランジスタQ2は、チャージポンプ31に制御電圧が供給される入力端子p1と、チャージポンプ31から液晶42に電圧(駆動電圧)を出力する出力端子p2とを短絡する短絡スイッチとしての機能を備えている。 That is, the transistor Q2 functions as a short-circuit switch for short-circuiting the input terminal p1 for supplying the control voltage to the charge pump 31 and the output terminal p2 for outputting the voltage (driving voltage) from the charge pump 31 to the liquid crystal 42. ing.

そして、液晶42を所望の屈折率に設定するための駆動電圧が、列データ線D1より供給される電圧の最大値である最大電圧VCL以下の場合には、チャージポンプ制御部25(図3参照)の制御により、トランジスタQ2は短絡される。また、上記駆動電圧が最大電圧VCLを超える場合には、トランジスタQ2は開放され、チャージポンプ31を駆動可能な状態にする。 When the drive voltage for setting the liquid crystal 42 to a desired refractive index is equal to or lower than the maximum voltage VCL, which is the maximum voltage supplied from the column data line D1, the charge pump controller 25 (see FIG. 3 ), the transistor Q2 is short-circuited. Also, when the drive voltage exceeds the maximum voltage VCL, the transistor Q2 is opened to make the charge pump 31 drivable.

チャージポンプ31は、4つのスイッチS1~S4と、電荷を蓄積するキャパシタC1(第1キャパシタ)を備えており、入力端子p1に供給される制御電圧、即ち、ランプ波形電圧より取得され、ソースフォロワQ4を経由して供給される制御電圧を増幅して出力端子p2に出力する。 The charge pump 31 is provided with four switches S1 to S4 and a capacitor C1 (first capacitor) for accumulating charges. The control voltage supplied via Q4 is amplified and output to the output terminal p2.

チャージポンプ31において、スイッチS1(第1スイッチ)とスイッチS3(第3スイッチ)は互いに直列接続され、スイッチS1側の端部は入力端子p1に接続され、スイッチS3側の端部は出力端子p2に接続されている。また、スイッチS2(第2スイッチ)とスイッチS4(第4スイッチ)は互いに直列接続され、スイッチS2側の端部は入力端子p1に接続され、スイッチS4側の端部はグランドに接続されている。 In the charge pump 31, a switch S1 (first switch) and a switch S3 (third switch) are connected in series, the end on the switch S1 side is connected to the input terminal p1, and the end on the switch S3 side is connected to the output terminal p2. It is connected to the. Also, the switch S2 (second switch) and the switch S4 (fourth switch) are connected in series with each other, the end on the switch S2 side is connected to the input terminal p1, and the end on the switch S4 side is connected to the ground. .

更に、スイッチS1とS3の接続点と、スイッチS2とS4の接続点との間にはキャパシタC1(第1キャパシタ)が設けられている。出力端子p2は、出力キャパシタC2を介してグランドに接続され、更に、液晶42の画素電極q1に接続されている。即ち、キャパシタC1の一端は、スイッチS1、S3に接続され、キャパシタC1の他端は、スイッチS2、S4に接続されている。また、前述したように、液晶42の共通電極q2は、透明ガラスに設けられた透明電極である。透明電極には、共通電極電圧が印加される。 Furthermore, a capacitor C1 (first capacitor) is provided between the connection point of the switches S1 and S3 and the connection point of the switches S2 and S4. The output terminal p2 is connected to the ground via the output capacitor C2 and further connected to the pixel electrode q1 of the liquid crystal 42. FIG. That is, one end of the capacitor C1 is connected to the switches S1 and S3, and the other end of the capacitor C1 is connected to the switches S2 and S4. Further, as described above, the common electrode q2 of the liquid crystal 42 is a transparent electrode provided on transparent glass. A common electrode voltage is applied to the transparent electrode.

液晶42は、画素回路21から画素電極q1に与えられる駆動電圧と、共通電極q2に与えられる共通電極との間の電位差に応じて駆動される。従って、該液晶42に入射した入射光が、上記電位差に応じて位相変調されて、反射することになる。 The liquid crystal 42 is driven according to the potential difference between the drive voltage applied to the pixel electrode q1 from the pixel circuit 21 and the common electrode applied to the common electrode q2. Therefore, the incident light incident on the liquid crystal 42 is phase-modulated according to the potential difference and reflected.

[反射基板による反射光の説明]
図5は、画素回路21に入射する入射光と、画素回路21に対応する液晶42を透過して反射画素20で反射する反射光の角度を模式的に示す説明図である。図5において、符号stは、画素回路21ごとに対応した反射画素20に直交する方向から入射する入射光を示し、符号sa1は反射画素20にて角度θaで反射した反射光を示し、符号sb1は角度θbで反射した反射光を示している。入射光stの同一位相面(入射光stの方向を法線とする面)はr1であり、反射光sa1の位相面はra1であり、反射光sb1の同一位相面はrb1である。
[Description of Reflected Light by Reflective Substrate]
FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing the angles of incident light incident on the pixel circuit 21 and reflected light transmitted through the liquid crystal 42 corresponding to the pixel circuit 21 and reflected by the reflective pixel 20 . In FIG. 5, symbol st indicates incident light incident from a direction orthogonal to the reflective pixel 20 corresponding to each pixel circuit 21, symbol sa1 indicates reflected light reflected at the angle θa by the reflective pixel 20, and symbol sb1. indicates reflected light reflected at an angle θb. The same phase plane of the incident light st (a plane normal to the direction of the incident light st) is r1, the phase plane of the reflected light sa1 is ra1, and the same phase plane of the reflected light sb1 is rb1.

図5に示すように、反射画素20に対してほぼ直交する方向から入射光stが照射され、該液晶42に入射する。また、画素回路21により液晶42に印加される駆動電圧に応じて、該液晶42の屈折率が変化する。例えば、従来の駆動電圧の最大が電圧Vaである場合には、連続した画素回路21で段階的に最小電圧Vminから電圧Vaまで電圧を変化させた際に得られる反射光sa1の反射角度はθaなのに対して、チャージポンプ31を駆動させた場合には、駆動電圧の最大がVb(Vb>Va)となり、より大きな反射角度θbで反射する反射光sb1が得られる。 As shown in FIG. 5, incident light st is irradiated from a direction substantially perpendicular to the reflective pixel 20 and enters the liquid crystal 42 . Further, the refractive index of the liquid crystal 42 changes according to the drive voltage applied to the liquid crystal 42 by the pixel circuit 21 . For example, when the maximum drive voltage in the conventional art is the voltage Va, the reflection angle of the reflected light sa1 obtained when the voltage is changed stepwise from the minimum voltage Vmin to the voltage Va in the continuous pixel circuits 21 is θa On the other hand, when the charge pump 31 is driven, the maximum driving voltage becomes Vb (Vb>Va), and reflected light sb1 reflected at a larger reflection angle θb is obtained.

この際、Vminが印加されているが画素上の液晶では例えば大きな屈折率nmaxが得られ、最大の電圧Vaが印加される画素上の液晶では例えば小さな屈折率naに変化する。屈折率nmaxの液晶に入射する光に対して、屈折率naの液晶に入射する光の方が速く進むため、反射光は角度θaに曲がって出射される。一方で、電圧Vbが印加される画素上の液晶はnaより小さい屈折率nbとなるので、入射する光はさらに速く進む。そのため、反射光はより大きな角度のθbで出射されることになる。 At this time, although Vmin is applied, the liquid crystal on the pixel has a large refractive index nmax, and the liquid crystal on the pixel to which the maximum voltage Va is applied changes to a small refractive index na. Since the light incident on the liquid crystal with the refractive index na travels faster than the light incident on the liquid crystal with the refractive index nmax, the reflected light is emitted at an angle θa. On the other hand, since the liquid crystal on the pixel to which the voltage Vb is applied has a refractive index nb smaller than na, the incident light travels even faster. Therefore, the reflected light is emitted at a larger angle θb.

図3に戻って、制御回路22に設けられる水平走査回路23は、シフトレジスタ回路26と、コンパレータ回路28と、カウンタ回路29と、スイッチSW1~SWmを含むスイッチ回路27を備えている。 Returning to FIG. 3, the horizontal scanning circuit 23 provided in the control circuit 22 includes a shift register circuit 26, a comparator circuit 28, a counter circuit 29, and a switch circuit 27 including switches SW1 to SWm.

シフトレジスタ回路26は、水平同期信号(HST)、及び水平走査用のクロック信号(HCK1、HCK2)を入力する。シフトレジスタ回路26は、水平同期信号及び水平走査用のクロック信号に基づいて、クロック信号を順次シフトすることで、コンパレータ回路28に出力する例えばqビットのデジタル信号を1水平走査期間の周期で生成する。 The shift register circuit 26 inputs a horizontal synchronization signal (HST) and horizontal scanning clock signals (HCK1, HCK2). The shift register circuit 26 sequentially shifts the clock signal based on the horizontal synchronizing signal and the clock signal for horizontal scanning, thereby generating, for example, a q-bit digital signal to be output to the comparator circuit 28 at a cycle of one horizontal scanning period. do.

シフトレジスタ回路26は、qビットのデジタル信号である2~q(但し、2~qは、2のq乗を示す)までのデジタル信号を入力し、更に、各画素回路21に対応するデジタル信号をラッチして、コンパレータ回路28に出力する。例えば、液晶42に階調1から階調5までの5段階の階調に相当する駆動電圧を供給して制御する場合には、(1/5)*2~q、(2/5)*2~q、(3/5)*2~q、(4/5)*2~q、2~q、のそれぞれのデジタル信号をラッチして、コンパレータ回路28に出力する。
即ち、シフトレジスタ回路26は、所定の最大電圧(VLC)までの範囲の電圧に対応して変化するデジタル信号のうち、予め設定した複数段階のデジタル信号を出力する機能を備えている。
The shift register circuit 26 inputs q-bit digital signals 2 to q (where 2 to q represent 2 to the qth power), and further digital signals corresponding to the respective pixel circuits 21 . is latched and output to the comparator circuit 28 . For example, when the liquid crystal 42 is controlled by supplying drive voltages corresponding to five levels of gradation from 1 to 5, (1/5)*2 to q, (2/5)* Digital signals of 2 to q, (3/5)*2 to q, (4/5)*2 to q, and 2 to q are latched and output to the comparator circuit 28 .
That is, the shift register circuit 26 has a function of outputting digital signals of a plurality of preset stages among digital signals that change corresponding to voltages within a range up to a predetermined maximum voltage (VLC).

カウンタ回路29は、上述したqビットのデジタル信号を1水平走査期間内にカウントし、カウント値を出力する。即ち、カウンタ回路29は、所定のデジタル階調の最大値までカウントし、カウント値を出力する機能を備えている。 The counter circuit 29 counts the above q-bit digital signal within one horizontal scanning period and outputs a count value. That is, the counter circuit 29 has a function of counting up to the maximum value of a predetermined digital gradation and outputting the count value.

スイッチ回路27は、各列データ線(D1~Dm)のオン、オフを切り替えるためのm個のスイッチSW1~SWmを備えている。また、各スイッチSW1~SWmは、コンパレータ回路28より出力されるスイッチング制御信号に基づいてオン状態またはオフ状態に制御される。各スイッチSW1~SWmがオンとされることにより、そのタイミングにおけるランプ波形電圧の電圧値が制御電圧(詳細は後述)として各列データ線(D1~Dm)に供給される。 The switch circuit 27 includes m switches SW1 to SWm for switching ON/OFF of each column data line (D1 to Dm). Each of the switches SW1 to SWm is controlled to be on or off based on a switching control signal output from the comparator circuit . When each switch SW1 to SWm is turned on, the voltage value of the ramp waveform voltage at that timing is supplied to each column data line (D1 to Dm) as a control voltage (details will be described later).

コンパレータ回路28は、各列データ線(D1~Dm)ごとに比較回路(図示省略)を備えており、各列データ線(D1~Dm)に制御電圧を供給する制御を行う。即ち、スイッチ回路27に設けられる各スイッチSW1~SWmごとに、各スイッチSW1~SWmのオン状態、オフ状態を切り替えるスイッチング制御信号を生成する比較回路を備えている。そして、各比較回路には、シフトレジスタ回路26より供給される各階調(階調1~階調5)のいずれかに対応するデジタル信号、及び、カウンタ回路29より出力されるカウント値とが入力される。そして、双方の入力が一致したときに、スイッチング制御信号を出力する。
即ち、コンパレータ回路28は、各画素回路21に対応した階調値とカウンタ回路29から出力されるカウント値を比較して一致した場合にスイッチング制御信号を出力する機能を備えている。
The comparator circuit 28 has a comparison circuit (not shown) for each column data line (D1 to Dm), and controls supply of a control voltage to each column data line (D1 to Dm). That is, each of the switches SW1 to SWm provided in the switch circuit 27 is provided with a comparison circuit that generates a switching control signal for switching the on state and off state of each of the switches SW1 to SWm. A digital signal corresponding to one of the gradations (gradation 1 to 5) supplied from the shift register circuit 26 and the count value output from the counter circuit 29 are input to each comparison circuit. be done. Then, when both inputs match, a switching control signal is output.
That is, the comparator circuit 28 has a function of comparing the gradation value corresponding to each pixel circuit 21 and the count value output from the counter circuit 29 and outputting a switching control signal when they match.

従って、液晶42を階調1から階調5までの5段階の階調に制御する場合には、例えば、5つの比較回路、或いは5つにグループ分けされた比較回路にそれぞれ、(1/5)*2~q、(2/5)*2~q、(3/5)*2~q、(4/5)*2~q、2~qのそれぞれのデジタル信号を供給すると、カウンタ回路29より出力されるカウント値が上記のデジタル信号と一致した際に、各比較回路よりスイッチング制御信号が出力されることになる。 Therefore, when controlling the liquid crystal 42 to five levels of gradation from gradation 1 to 5, for example, five comparator circuits or five grouped comparator circuits each have (1/5 )*2~q, (2/5)*2~q, (3/5)*2~q, (4/5)*2~q, and 2~q, respectively, are supplied, the counter circuit When the count value output from 29 matches the above digital signal, each comparison circuit outputs a switching control signal.

即ち、コンパレータ回路28は、カウンタ回路29のカウント値の変化に対応するランプ波形電圧を取得し、シフトレジスタ回路26より出力されるデジタル信号と、カウンタ回路29より出力されるカウント値とが一致するときの、ランプ波形電圧を制御電圧として列データ線に供給する機能を備えている。 That is, the comparator circuit 28 acquires a ramp waveform voltage corresponding to the change in the count value of the counter circuit 29, and the digital signal output from the shift register circuit 26 matches the count value output from the counter circuit 29. It has a function of supplying a ramp waveform voltage to the column data line as a control voltage.

[ランプ波形、及び液晶42に供給する駆動電圧の説明]
以下、図7を参照してランプ波形電圧について説明する。図7(a)は、0~2~qのデジタル信号に対応する階調(階調1~階調5)を示し、(b)は0~2~qのデジタル信号が出力される1水平走査周期において出力されるランプ波形電圧を示す。また、(c)は、各階調に対応して液晶42に出力する駆動電圧を示す。
[Description of Ramp Waveform and Driving Voltage to be Supplied to Liquid Crystal 42]
The ramp waveform voltage will be described below with reference to FIG. FIG. 7(a) shows gradations (gradation 1 to 5) corresponding to digital signals of 0 to 2 to q, and FIG. 4 shows a ramp waveform voltage output in a scanning cycle; (c) shows the drive voltage output to the liquid crystal 42 corresponding to each gradation.

ランプ波形電圧は、シフトレジスタ回路26により、qビットのデジタル信号を出力する周期(1水平走査周期)において、2つのランプ波形を有するアナログ電圧である。具体的に、図7(a)、(b)に示すように、時刻t0~t2の期間(1水平走査期間)のうち、半分の期間(前半)である時刻t0~t1の期間において、最小電圧「0」から最大電圧「VLC」に単調増加し、その後、半分の期間(後半)である時刻t1~t2の期間において、中間電圧「VLC/2」から最大電圧「VLC」に単調増加するように変化する電圧である。 The ramp waveform voltage is an analog voltage having two ramp waveforms in the period (one horizontal scanning period) in which the shift register circuit 26 outputs the q-bit digital signal. Specifically, as shown in FIGS. 7A and 7B, the minimum The voltage monotonically increases from the voltage “0” to the maximum voltage “VLC”, and then monotonically increases from the intermediate voltage “VLC/2” to the maximum voltage “VLC” in the period from time t1 to t2, which is the half period (second half). is a voltage that varies as

本実施形態では、ランプ波形電圧の最大電圧VLCの2倍の電圧である2倍電圧(2*VLC)を設定し、更に、電圧「0」から2倍電圧「2*VLC」の範囲内でk階調(但し、kは3以上の整数)の電圧を設定する(図7の場合は、k=5)。そして、チャージポンプ31の駆動、停止を切り替えることにより、列データ線より供給されるランプ波形電圧(0~VLCの範囲の電圧)が、上記したk階調の電圧(0~2*VLCの範囲の電圧)となるように制御する。 In this embodiment, a double voltage (2*VLC), which is twice the maximum voltage VLC of the ramp waveform voltage, is set. A voltage of k gradations (where k is an integer of 3 or more) is set (k=5 in the case of FIG. 7). By switching between driving and stopping the charge pump 31, the ramp waveform voltage (voltage in the range of 0 to VLC) supplied from the column data line is changed to the voltage of k gradation (voltage in the range of 0 to 2*VLC). voltage).

例えば、図4に示した液晶42に、階調1の電圧を供給する場合には、電圧(2/5)*VLCを出力する。階調2の電圧を供給する場合には、電圧(4/5)*VLCを出力する。 For example, when supplying the voltage of gradation 1 to the liquid crystal 42 shown in FIG. 4, voltage (2/5)*VLC is output. When supplying the voltage of gradation 2, the voltage (4/5)*VLC is output.

更に、階調3の電圧を供給する場合には、電圧(6/5)*VLCを出力する必要がある。しかし、最大電圧「VLC」を超えるので、半分の電圧(3/5)*VLCを制御電圧として入力し、チャージポンプ31により2倍に増幅して液晶42に供給する。階調4である電圧「8/5*VLC」、電圧「2*VLC」についても同様に、半分の電圧(4/5)*VLC、VLCを制御電圧として入力し、チャージポンプ31により2倍に増幅して液晶42に供給する。従って、図7(b)の時刻t1~t2間のグラフの傾きは、時刻t0~t1間のグラフの傾きの半分となっている。 Furthermore, when supplying a voltage of gradation 3, it is necessary to output voltage (6/5)*VLC. However, since it exceeds the maximum voltage "VLC", the half voltage (3/5)*VLC is input as the control voltage, amplified twice by the charge pump 31 and supplied to the liquid crystal 42 . For the voltage "8/5*VLC" and the voltage "2*VLC" which are the gradation 4, half the voltage (4/5)*VLC and VLC are similarly inputted as control voltages and doubled by the charge pump 31. , and supplied to the liquid crystal 42 . Therefore, the slope of the graph between times t1 and t2 in FIG. 7B is half the slope of the graph between times t0 and t1.

その結果、図7(c)に示すように、階調1~階調5に対応する駆動電圧を生成して、液晶42に供給することができる。
つまり、所望の階調を得るために液晶42に供給する駆動電圧が、ランプ波形電圧の最大値である最大電圧VLC以下の場合(上記の例では、階調1、2の場合)には、図7(b)の時刻t0~t1間のグラフに示すように、この制御電圧を増幅することなく駆動電圧として液晶42に出力する。一方、駆動電圧が最大電圧VLCよりも大きい場合(上記の例では、階調3、4、5の場合)には、図7(b)の時刻t1~t2間のグラフに示すように、駆動電圧の半分の制御電圧を2倍に増幅して、所望の駆動電圧を生成する。
As a result, driving voltages corresponding to gradations 1 to 5 can be generated and supplied to the liquid crystal 42, as shown in FIG. 7(c).
That is, when the driving voltage supplied to the liquid crystal 42 to obtain the desired gradation is equal to or lower than the maximum voltage VLC, which is the maximum value of the ramp waveform voltage (in the case of gradations 1 and 2 in the above example), As shown in the graph between times t0 and t1 in FIG. 7B, this control voltage is output to the liquid crystal 42 as a drive voltage without being amplified. On the other hand, when the drive voltage is higher than the maximum voltage VLC (in the above example, for gradations 3, 4, and 5), as shown in the graph between times t1 and t2 in FIG. A control voltage that is half the voltage is amplified by a factor of two to produce the desired drive voltage.

即ち、チャージポンプ制御部25は、最大電圧(VLC)よりも大きい電圧(例えば、最大電圧VLCの2倍の電圧)までの範囲で予め設定された複数の階調のうち、任意の階調に対応する電圧が最大電圧(VLC)以下の場合には、制御電圧を増幅せずに前記液晶に出力する。一方、複数の階調のうち、任意の階調に対応する電圧が最大電圧(VLC)を超える場合には、チャージポンプ31により、制御電圧を増幅して液晶42に出力するように制御する。 That is, the charge pump control unit 25 selects an arbitrary gradation among a plurality of gradations preset in a range up to a voltage higher than the maximum voltage (VLC) (for example, a voltage twice as high as the maximum voltage VLC). If the corresponding voltage is less than the maximum voltage (VLC), the control voltage is output to the liquid crystal without being amplified. On the other hand, when the voltage corresponding to an arbitrary grayscale out of a plurality of grayscales exceeds the maximum voltage (VLC), the charge pump 31 controls to amplify the control voltage and output it to the liquid crystal 42 .

このように、スイッチ回路27に設けられる各スイッチSW1~SWmのオン、オフを制御し、且つ、チャージポンプ31の駆動を制御することにより、画素回路21は、k階調(上記の例では5階調)に対応する駆動信号を生成して液晶42に供給することができる。即ち、図7(c)のグラフに示すように、最大電圧VCLの2倍の電圧(2*VLC)を5等分して得られる階調1~階調5の駆動電圧を、液晶42に出力することが可能となる。 In this way, by controlling the on/off of each of the switches SW1 to SWm provided in the switch circuit 27 and controlling the driving of the charge pump 31, the pixel circuit 21 has k gradations (5 gradations in the above example). It is possible to generate a drive signal corresponding to the gradation) and supply it to the liquid crystal 42 . That is, as shown in the graph of FIG. 7C, driving voltages of gradations 1 to 5 obtained by dividing the voltage (2*VLC) twice the maximum voltage VCL into 5 equal parts are applied to the liquid crystal 42. can be output.

図3に戻って、垂直走査回路24には、行走査線(G1~Gn)が接続されている。垂直走査回路24は、垂直同期信号(VST)、垂直走査用のクロック信号(VCK1、VCK2)を入力する。垂直走査回路24は、垂直同期信号、垂直走査用のクロック信号に基づいて、例えば行走査線G1から行走査線Gnに順次行選択信号(走査信号)を、1水平走査期間の周期で供給する。 Returning to FIG. 3, the vertical scanning circuit 24 is connected to row scanning lines (G1 to Gn). The vertical scanning circuit 24 inputs a vertical synchronization signal (VST) and vertical scanning clock signals (VCK1, VCK2). The vertical scanning circuit 24 sequentially supplies row selection signals (scanning signals), for example, from the row scanning line G1 to the row scanning line Gn at a cycle of one horizontal scanning period based on the vertical synchronization signal and the clock signal for vertical scanning. .

チャージポンプ制御部25は、図3に示す各駆動線(L1~Ln)に駆動信号を出力する。具体的に、最大電圧(VLC)よりも大きい電圧(例えば、最大電圧の2倍の電圧)までの範囲で予め設定された複数の階調のうち、任意の階調に対応する電圧が最大電圧(VLC)以下の場合には、駆動線に「H」レベルの信号を出力する。その結果、トランジスタQ2がオン状態とされる。 The charge pump control unit 25 outputs a drive signal to each drive line (L1 to Ln) shown in FIG. Specifically, among a plurality of gradations set in advance in a range up to a voltage higher than the maximum voltage (VLC) (for example, a voltage twice the maximum voltage), the voltage corresponding to an arbitrary gradation is the maximum voltage. (VLC) In the following cases, an "H" level signal is output to the drive line. As a result, transistor Q2 is turned on.

また、複数の階調のうち、任意の階調に対応する電圧が最大電圧(VLC)を超える場合には、駆動線に「L」レベルの信号を出力する。その結果、図4に示すトランジスタQ2がオフ状態とされる。 Further, when the voltage corresponding to an arbitrary grayscale out of a plurality of grayscales exceeds the maximum voltage (VLC), an "L" level signal is output to the drive line. As a result, the transistor Q2 shown in FIG. 4 is turned off.

更に、チャージポンプ制御部25は、駆動線に「H」レベルの信号が供給される場合にはチャージポンプ31を駆動させず、駆動線に「L」レベルの信号が供給さる場合にはチャージポンプ31を駆動させるように制御する。 Further, the charge pump control unit 25 does not drive the charge pump 31 when a signal of "H" level is supplied to the drive line, and does not drive the charge pump 31 when a signal of "L" level is supplied to the drive line. 31 is driven.

[チャージポンプ31の説明]
次に、チャージポンプ31の作動について説明する。チャージポンプ制御部25は、チャージポンプ31を駆動させる場合には、図4に示した各スイッチS1~S4のオン、オフを制御する制御信号を、制御線K1(K1-1、K1-2)に出力する。具体的に、チャージポンプ31を駆動させる場合において、列データ線D1より制御電圧が入力された際に、まずスイッチS1、S4をオンとし、スイッチS2、S3をオフとする。
[Description of Charge Pump 31]
Next, operation of the charge pump 31 will be described. When the charge pump control unit 25 drives the charge pump 31, the control signal for controlling the ON/OFF of each of the switches S1 to S4 shown in FIG. output to Specifically, when the charge pump 31 is driven, the switches S1 and S4 are first turned on and the switches S2 and S3 are turned off when the control voltage is input from the column data line D1.

従って、制御電圧はキャパシタC1に蓄積される。所定時間の経過後に、スイッチS1、S4をオフとし、スイッチS2、S3をオンとする。その結果、列データ線D1より供給される制御電圧と、キャパシタC1に蓄積された電圧が加算され、加算後の電圧が出力キャパシタC2に蓄積される。従って、出力キャパシタC2には、列データ線D1より供給される制御電圧の2倍となる電圧が蓄積されて、画素電極q1に出力されることになる。 Therefore, the control voltage is stored on capacitor C1. After a predetermined time has elapsed, the switches S1 and S4 are turned off and the switches S2 and S3 are turned on. As a result, the control voltage supplied from the column data line D1 and the voltage accumulated in the capacitor C1 are added, and the added voltage is accumulated in the output capacitor C2. Therefore, a voltage that is twice the control voltage supplied from the column data line D1 is accumulated in the output capacitor C2 and output to the pixel electrode q1.

そして、本実施形態に係る位相変調装置101では、図3に示した(n×m)個設けられた各画素回路21のうちの、いくつかの画素回路からなるブロックを設定する。例えば、図6(a)に示すように(5行×6列)の画素回路21からなるブロックを設定する。なお、図6(a)では、各画素回路21の行(n)、及び列(m)を特定するために、それぞれサフィックス「-nm」を付して示す。従って、図6(a)に示す1行、1列の画素回路は21-11、5行、6列の画素回路は21-56である。 Then, in the phase modulation device 101 according to the present embodiment, blocks made up of some of the (n×m) pixel circuits 21 shown in FIG. 3 are set. For example, as shown in FIG. 6A, a block composed of (5 rows×6 columns) pixel circuits 21 is set. In FIG. 6A, the suffix "-nm" is added to specify the row (n) and column (m) of each pixel circuit 21, respectively. Accordingly, the pixel circuit of row 1 and column 1 shown in FIG. 6A is 21-11, and the pixel circuit of row 5 and column 6 is 21-56.

図6(a)において、同一の行の6個の画素回路21-11~21-16に、それぞれ同一の電圧を供給する。例えば、画素回路21-11~21-16には、階調1~階調5のうち階調1に対応する制御電圧を供給する。また、垂直方向の、図中上から下に向けて徐々に階調が高まるように設定し、最下段の画素回路21-51~21-56に階調5に対応する制御電圧を供給する。 In FIG. 6A, the same voltage is supplied to the six pixel circuits 21-11 to 21-16 in the same row. For example, the pixel circuits 21-11 to 21-16 are supplied with control voltages corresponding to gradation 1 among gradations 1 to 5. FIG. Also, the gradation is set so that the gradation gradually increases from top to bottom in the vertical direction, and a control voltage corresponding to gradation 5 is supplied to the pixel circuits 21-51 to 21-56 in the bottom row.

具体的に、図6(b)に示すように、垂直方向に並ぶ各画素回路21-11~21-51において、各液晶42に供給する駆動電圧が階調1~階調5に対応して段階的に変化するように設定される。従って、6個の画素回路21を一つにグループとし、5通りに反射率を変化させることができ、ひいては5通りに位相変調された反射光を得ることが可能となる。 Specifically, as shown in FIG. 6B, in each pixel circuit 21-11 to 21-51 arranged in the vertical direction, the driving voltage supplied to each liquid crystal 42 corresponds to the gradation 1 to gradation 5. Set to change step by step. Accordingly, six pixel circuits 21 are grouped into one group, and the reflectance can be changed in five ways, and thus it is possible to obtain reflected light phase-modulated in five ways.

[本実施形態の動作説明]
次に、上述のように構成された本実施形態に係る位相変調装置101の動作について説明する。ここでは、図6(a)に示したように、5行、6列の画素回路21を制御して各液晶の屈折率を設定する例について説明する。
[Explanation of operation of the present embodiment]
Next, the operation of the phase modulation device 101 according to this embodiment configured as described above will be described. Here, as shown in FIG. 6A, an example of setting the refractive index of each liquid crystal by controlling the pixel circuits 21 of 5 rows and 6 columns will be described.

図3に示したコンパレータ回路28は、スイッチ回路27に設けられる各スイッチSW1~SWm(ここでは、m=6)のオン、オフを制御することにより、電圧供給線X1より供給されるランプ波形電圧から所望の電圧を取り出して制御電圧とし、所望の列データ線に供給する。 The comparator circuit 28 shown in FIG. 3 controls the on/off of each of the switches SW1 to SWm (here, m=6) provided in the switch circuit 27 to control the ramp waveform voltage supplied from the voltage supply line X1. A desired voltage is extracted from the , and supplied to a desired column data line as a control voltage.

更に、垂直走査回路24を駆動させることにより、各行走査線(G1~Gn)(ここでは、n=5)のうち所望の画素回路21に対応する走査ラインを選択する。その結果、所望の画素回路21に制御電圧を供給することができる。 Further, by driving the vertical scanning circuit 24, the scanning line corresponding to the desired pixel circuit 21 is selected from the row scanning lines (G1 to Gn) (here, n=5). As a result, the desired pixel circuit 21 can be supplied with the control voltage.

例えば、コンパレータ回路28は、シフトレジスタ回路26により出力されるqビットのデジタル信号(0~2~q)に、5段階の階調(階調1~階調5)を設定する。そして、シフトレジスタ回路26より各階調1~5に対応するデジタル信号が出力された場合には、カウンタ回路29より出力されるカウント値がこのデジタル信号と一致する時点で、スイッチ回路27における所望のスイッチにスイッチング制御信号を出力する。従って、この時点におけるランプ波形電圧を制御電圧として画素回路21に供給することができる。 For example, the comparator circuit 28 sets the q-bit digital signal (0 to 2 to q) output from the shift register circuit 26 to five levels of gradation (gradation 1 to gradation 5). When the shift register circuit 26 outputs a digital signal corresponding to each of gradations 1 to 5, the switch circuit 27 outputs a desired value at the time when the count value output from the counter circuit 29 matches this digital signal. Outputs a switching control signal to the switch. Therefore, the ramp waveform voltage at this time can be supplied to the pixel circuit 21 as the control voltage.

例えば、図7に示したように、階調1に対応するデジタル信号が出力された場合には、ランプ波形電圧は(2/5)*VLCであり、階調2に対応するデジタル信号が出力された場合には、ランプ波形電圧は(4/5)*VLCである。また、階調3に対応するデジタル信号が出力された場合には、ランプ波形電圧は(3/5)*VLCであり、階調4に対応するデジタル信号が出力された場合には、ランプ波形電圧は(4/5)*VLCであり、階調5に対応するデジタル信号が出力された場合には、ランプ波形電圧はVLCである。そして、各ランプ波形電圧に対応する電圧が制御電圧として画素回路21に供給される。 For example, as shown in FIG. 7, when a digital signal corresponding to gradation 1 is output, the ramp waveform voltage is (2/5)*VLC, and a digital signal corresponding to gradation 2 is output. then the ramp waveform voltage is (4/5)*VLC. Further, when a digital signal corresponding to gradation 3 is output, the ramp waveform voltage is (3/5)*VLC, and when a digital signal corresponding to gradation 4 is output, the ramp waveform is The voltage is (4/5)*VLC, and when a digital signal corresponding to gradation 5 is output, the ramp waveform voltage is VLC. A voltage corresponding to each ramp waveform voltage is supplied to the pixel circuit 21 as a control voltage.

この際、前述したようにデジタル信号が2~qの数値の半分以下の場合(図7の時刻t0~t1の場合)には制御電圧を増幅せず、半分以上の場合(時刻t1~t2の場合)には、チャージポンプ31により制御電圧を増幅して、液晶42に出力する駆動電圧とする。 At this time, as described above, when the digital signal is less than half the numerical value of 2 to q (time t0 to t1 in FIG. 7), the control voltage is not amplified, and when it is more than half (time t1 to t2) case), the control voltage is amplified by the charge pump 31 and used as the drive voltage to be output to the liquid crystal 42 .

そして、列データ線より供給される制御電圧は、図4に示すトランジスタQ1を経由してキャパシタCdに蓄積され、更にソースフォロワQ4を経由してチャージポンプ31の入力端子p1に供給される。 A control voltage supplied from the column data line is stored in the capacitor Cd via the transistor Q1 shown in FIG. 4, and further supplied to the input terminal p1 of the charge pump 31 via the source follower Q4.

以下、図8A、図8Bに示すタイミングチャートを参照して、チャージポンプ31の作動について説明する。図8Aは、一例として液晶42に階調2の駆動電圧を出力する際の、各信号の変化を示すタイミングチャートである。また、図8Bは、階調4の駆動電圧を出力する際の、各信号の変化を示すタイミングチャートである。 The operation of the charge pump 31 will be described below with reference to the timing charts shown in FIGS. 8A and 8B. FIG. 8A is a timing chart showing, as an example, changes in each signal when a drive voltage of gradation 2 is output to the liquid crystal 42 . FIG. 8B is a timing chart showing changes in each signal when the driving voltage of gradation 4 is output.

図8A(a)に示すように、シフトレジスタ回路26(図3参照)より、qビットのデジタル信号2~qが出力される。この際、qビットのデジタル信号は5等分され、それぞれのデジタル信号に階調1~5(図では「1」~「5」と表記)が割り当てられている。 As shown in FIG. 8A(a), q-bit digital signals 2 to q are output from the shift register circuit 26 (see FIG. 3). At this time, the q-bit digital signal is equally divided into five, and gradations 1 to 5 (indicated as "1" to "5" in the figure) are assigned to the respective digital signals.

そして、カウンタ回路29より出力されるカウント値がデジタル信号と一致した際に、コンパレータ回路28よりスイッチ回路27に設けられる複数のスイッチSW1~SWmのうち所望のスイッチにスイッチング制御信号が出力され、このスイッチがオン状態となって、列データ線にランプ波形電圧が制御電圧として供給される。また、前述したようにランプ波形電圧は図8A(b)に示すように、1水平走査期間内に2つの波形(2つの鋸歯状波形)が出力される。 When the count value output from the counter circuit 29 matches the digital signal, the comparator circuit 28 outputs a switching control signal to a desired switch among the plurality of switches SW1 to SWm provided in the switch circuit 27. The switch is turned on and a ramp waveform voltage is supplied to the column data line as a control voltage. Also, as described above, the ramp waveform voltage outputs two waveforms (two sawtooth waveforms) within one horizontal scanning period, as shown in FIG. 8A(b).

液晶42を階調2に設定する場合には、階調2に対応するデジタル信号が出力される時刻taにおいて、(4/5)*VLCのランプ波形電圧が制御電圧として列データ線に供給されることになる。この制御電圧は、キャパシタCdに蓄積され時刻t12まで保持される。 When setting the liquid crystal 42 to gradation 2, a ramp waveform voltage of (4/5)*VLC is supplied to the column data line as a control voltage at time ta when a digital signal corresponding to gradation 2 is output. will be This control voltage is accumulated in the capacitor Cd and held until time t12.

また、図8A(d)に示すようにトランジスタQ2は時刻t12を過ぎてもオン状態が継続され、(e)、(f)に示すように、各スイッチS1~S4は時刻t12を過ぎても全てオフ状態が継続されている。従って、チャージポンプ31は駆動せず、画素回路21に供給されたランプ波形電圧は増幅されない。そして、図8A(c)に示すように、時刻t12において垂直走査回路24における行選択信号Gがオンとなるので、(g)に示すように液晶42には列データ線より供給された制御電圧(4/5)*VLCが出力される。従って、液晶42に、第2階調の駆動電圧(4/5)*VLCを供給することができる。
なお、階調1の場合においても上記と同様に、液晶42に、階調1の駆動電圧(2/5)*VLCを供給することができる。
Further, as shown in FIG. 8A (d), the transistor Q2 is kept on even after time t12, and as shown in (e) and (f), the switches S1 to S4 are turned on even after time t12 All are kept off. Therefore, the charge pump 31 is not driven and the ramp waveform voltage supplied to the pixel circuit 21 is not amplified. Then, as shown in FIG. 8A(c), the row selection signal G in the vertical scanning circuit 24 is turned on at time t12. (4/5)*VLC is output. Therefore, the driving voltage (4/5)*VLC of the second gradation can be supplied to the liquid crystal 42 .
In the case of the gradation 1, the liquid crystal 42 can be supplied with the driving voltage (2/5)*VLC of the gradation 1 in the same manner as described above.

一方、液晶42を階調4に設定する場合には、図8B(a)に示すように、階調4に対応するデジタル信号が出力される時刻tbにおいて、(4/5)*VLCのランプ波形電圧が制御電圧として列データ線に供給されることになる。この制御電圧は、キャパシタCdに蓄積され時刻t22まで保持される。 On the other hand, when setting the liquid crystal 42 to gradation 4, as shown in FIG. The waveform voltage will be applied to the column data line as the control voltage. This control voltage is accumulated in the capacitor Cd and held until time t22.

また、図8A(d)に示すようにトランジスタQ2は時刻t22においてオフ状態となる。更に、(e)に示すように時刻t22~t23の期間において、スイッチS1、S4がオンとなって、キャパシタC1に電圧(4/5)*VLCが保持される。その後、(f)に示すように時刻t24において、スイッチS2、S3がオンとされるので、(g)に示すように、図4に示す出力キャパシタC2には電圧(4/5)*VLCを2倍にした電圧(8/5)*VLCが得られることになる。従って、液晶42に階調4の電圧を供給することができる。
なお、階調3、5の場合においても上記と同様に、液晶42に、階調3の駆動電圧(6/5)*VLC、及び階調5の駆動電圧VLCを供給することができる。
Further, as shown in FIG. 8A(d), the transistor Q2 is turned off at time t22. Furthermore, as shown in (e), during the period from time t22 to t23, the switches S1 and S4 are turned on and the voltage (4/5)*VLC is held in the capacitor C1. After that, at time t24 as shown in (f), the switches S2 and S3 are turned on, so that the voltage (4/5)*VLC is applied to the output capacitor C2 shown in FIG. 4 as shown in (g). A voltage doubled (8/5)*VLC will be obtained. Therefore, the voltage of gradation 4 can be supplied to the liquid crystal 42 .
In the case of gradations 3 and 5, the driving voltage (6/5)*VLC for gradation 3 and the driving voltage VLC for gradation 5 can be supplied to the liquid crystal 42 in the same manner as described above.

そして上記のように、各画素回路21より液晶42に供給する駆動電圧を制御することにより、各液晶42を所望の階調に設定することが可能となり、各画素回路21に接続される液晶42の屈折率を所望の屈折率に設定することが可能となる。 By controlling the driving voltage supplied from each pixel circuit 21 to the liquid crystal 42 as described above, each liquid crystal 42 can be set to a desired gradation. can be set to a desired refractive index.

[本実施形態の効果の説明]
このようにして、本実施形態に係る位相変調装置101では、各画素回路21にチャージポンプ31を備えている。そして、液晶42を、「0」から最大電圧の2倍となる電圧(2*VLC)までの範囲で予め設定された複数の階調のうち、任意の階調に設定する場合において、この任意の階調に対応する電圧が最大電圧(VLC)以下の場合には、列データ線より画素回路21に供給される制御電圧(ランプ波形電圧から取得される電圧)を増幅せずに液晶42に出力する。
[Description of effects of the present embodiment]
Thus, in the phase modulation device 101 according to this embodiment, each pixel circuit 21 is provided with the charge pump 31 . When the liquid crystal 42 is set to an arbitrary gradation among a plurality of preset gradations ranging from "0" to a voltage (2*VLC) that is twice the maximum voltage, the arbitrary When the voltage corresponding to the gradation of is equal to or lower than the maximum voltage (VLC), the control voltage (voltage obtained from the ramp waveform voltage) supplied from the column data line to the pixel circuit 21 is applied to the liquid crystal 42 without being amplified. Output.

また、複数の階調のうち、任意の階調に対応する電圧が最大電圧(VLC)を超える場合には、列データ線より画素回路21に供給される制御電圧を、チャージポンプ31により増幅して液晶42に出力するように制御する。 Further, when the voltage corresponding to an arbitrary grayscale out of a plurality of grayscales exceeds the maximum voltage (VLC), the charge pump 31 amplifies the control voltage supplied to the pixel circuit 21 from the column data line. to output to the liquid crystal 42.

従って、列データ線より画素回路21に供給される制御電圧の最大が最大電圧(VLC)である場合に、その2倍である電圧(2*VLC)の範囲で、液晶42を駆動するための駆動電圧を設定することが可能となる。従って、液晶42の屈折率の大小をより広い範囲で変化させることができ、液晶層12の厚みの増加を抑制するとともに、位相変調の精度を向上させることができる。 Therefore, when the maximum control voltage supplied to the pixel circuit 21 from the column data line is the maximum voltage (VLC), the voltage for driving the liquid crystal 42 is within the range of the voltage (2*VLC) which is twice the maximum voltage (VLC). It becomes possible to set the drive voltage. Therefore, the magnitude of the refractive index of the liquid crystal 42 can be changed in a wider range, an increase in the thickness of the liquid crystal layer 12 can be suppressed, and the precision of phase modulation can be improved.

更に、画素回路21に供給する制御電圧VLCを高めることなく広い電圧の範囲で階調を設定できるので、制御回路22を構成する各部品の耐圧を高める必要がなく、装置の小型化、軽量化を図ることが可能となる。 Furthermore, since the gradation can be set in a wide range of voltage without increasing the control voltage VLC supplied to the pixel circuit 21, there is no need to increase the withstand voltage of each component constituting the control circuit 22, and the size and weight of the device can be reduced. It becomes possible to plan

また、液晶42の駆動電圧を設定するための電圧の範囲である電圧を、所定の最大電圧(VLC)の2倍の電圧に設定しているので、制御電圧を2倍に増幅するという簡単な処理で所望の駆動電圧を得ることができ、回路構成を簡素化することができる。 Further, since the voltage, which is the voltage range for setting the driving voltage of the liquid crystal 42, is set to a voltage twice as high as the predetermined maximum voltage (VLC), it is possible to simply amplify the control voltage by a factor of two. A desired drive voltage can be obtained by processing, and the circuit configuration can be simplified.

なお、本実施形態では、液晶42の駆動電圧を設定するための電圧の範囲を、所定の最大電圧(VLC)の2倍の電圧に設定する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、駆動電圧を最大電圧VLCよりも大きく設定すれば良い。 In this embodiment, an example in which the voltage range for setting the driving voltage of the liquid crystal 42 is set to twice the predetermined maximum voltage (VLC) has been described, but the present invention is not limited to this. Instead, the drive voltage should be set higher than the maximum voltage VLC.

[第1変形例の説明]
次に、本実施形態の変形例について説明する。図9は、第1変形例に係る画素回路21’の構成を示す回路図である。図9に示すように、変形例に係る画素回路21’は、駆動線L1が縦方向に配置されている。従って、マトリクス状配置された各画素回路21’の縦方向に向けて同一の電圧を液晶42に出力することができる。このため、屈折率が変化する方向が縦方向となる。
[Description of the first modification]
Next, a modified example of this embodiment will be described. FIG. 9 is a circuit diagram showing the configuration of a pixel circuit 21' according to the first modified example. As shown in FIG. 9, in the pixel circuit 21' according to the modification, the drive lines L1 are arranged in the vertical direction. Therefore, the same voltage can be output to the liquid crystal 42 in the vertical direction of each pixel circuit 21' arranged in a matrix. Therefore, the direction in which the refractive index changes is the vertical direction.

即ち、図6(a)、(b)に示した例では、縦方向に向けて液晶42の屈折率の大小が変化する構成であるのに対して、図9に示す変形例では、横方向に向けて液晶42の屈折率の大小が変化するように設定する構成となる。 That is, in the examples shown in FIGS. 6A and 6B, the refractive index of the liquid crystal 42 changes in the vertical direction, whereas in the modified example shown in FIG. , the refractive index of the liquid crystal 42 is set to change.

[第2変形例の説明]
次に、本実施形態の第2変形例について説明する。図10A、図10Bは、本実施形態の第2変形例に係るランプ波形電圧の時間的な変化を示す説明図である。第2変形例では、図3に示した各列データ線D1~Dmと、行走査線G1~Gnとの交差部に、それぞれ画素回路を2個接続する。これらの画素回路21A、21Bとする。
[Description of Second Modification]
Next, the 2nd modification of this embodiment is demonstrated. 10A and 10B are explanatory diagrams showing temporal changes in the ramp waveform voltage according to the second modification of the present embodiment. In the second modification, two pixel circuits are connected to the intersections of the column data lines D1 to Dm and the row scanning lines G1 to Gn shown in FIG. These pixel circuits are referred to as 21A and 21B.

そして、一方の画素回路21Aを正極性、他方の画素回路21Bを負極性とし、各画素回路21A、21Bで、互いに電圧が変化する方向が反転したランプ波形電圧を与える。
即ち、図10A(a)に示すように、画素回路21Aには単調増加するランプ波形電圧を与え、図10B(a)に示すように、画素回路21Bには単調減少ランプ波形電圧を与える。そして、階調iにおいて、制御電圧VpixH(図10A参照)、及び制御電圧VpixL(図10B参照)を得ることができる。このため、図10A(b)に示すように、対向電極の電圧CceLに対して、CceL~VpixHの電圧、及び、図10B(b)に示すように、対向電極の電圧CceHに対して、VpixL~CceHの電圧を液晶42に出力することができ、1水平走査期間よりも短い時間で液晶42の階調を変化させることが可能となる。このため、位相変調の精度をより一層向上させることが可能となる。
Then, one pixel circuit 21A is of positive polarity and the other pixel circuit 21B is of negative polarity, and ramp waveform voltages in which the directions of voltage change are opposite to each other are applied to the pixel circuits 21A and 21B.
That is, as shown in FIG. 10A(a), a monotonically increasing ramp waveform voltage is applied to the pixel circuit 21A, and as shown in FIG. 10B(a), a monotonically decreasing ramp waveform voltage is applied to the pixel circuit 21B. Then, at the gradation i, a control voltage VpixH (see FIG. 10A) and a control voltage VpixL (see FIG. 10B) can be obtained. Therefore, as shown in FIG. 10A(b), voltages CceL to VpixH with respect to the counter electrode voltage CceL, and as shown in FIG. 10B(b), with respect to the counter electrode voltage CceH, VpixL ˜CceH can be output to the liquid crystal 42, and the gradation of the liquid crystal 42 can be changed in a time shorter than one horizontal scanning period. Therefore, it is possible to further improve the accuracy of phase modulation.

以上、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。 Although embodiments of the present invention have been described above, the statements and drawings forming part of this disclosure should not be construed as limiting the present invention. Various alternative embodiments, implementations and operational techniques will become apparent to those skilled in the art from this disclosure.

11 反射基板
12 液晶層
13 対向基板
14 シール材
21、21’、21-11~21-56 画素回路
21a、21A、21B 画素回路
22 制御回路
23 水平走査回路
24 垂直走査回路
25 チャージポンプ制御部
26 シフトレジスタ回路
27 スイッチ回路
28 コンパレータ回路
29 カウンタ回路
31 チャージポンプ
42 液晶
101 位相変調装置
Q4 ソースフォロワ
Q5 負荷トランジスタ
C1 キャパシタ(第1キャパシタ)
C2 出力キャパシタ
Cd キャパシタ
X1 電圧供給線
Reference Signs List 11 reflective substrate 12 liquid crystal layer 13 counter substrate 14 sealing material 21, 21′, 21-11 to 21-56 pixel circuits 21a, 21A, 21B pixel circuit 22 control circuit 23 horizontal scanning circuit 24 vertical scanning circuit 25 charge pump controller 26 Shift register circuit 27 Switch circuit 28 Comparator circuit 29 Counter circuit 31 Charge pump 42 Liquid crystal 101 Phase modulator Q4 Source follower Q5 Load transistor C1 Capacitor (first capacitor)
C2 Output capacitor Cd Capacitor X1 Voltage supply line

Claims (6)

入射光を所望の角度に反射させる位相変調装置であって、
互いに直交する複数の列データ線と複数の行走査線とがそれぞれ交差する位置に設けられた複数の画素回路、及び複数の反射画素と、
前記反射画素に対応して設けられ、前記画素回路より供給される駆動電圧により入射光に対する屈折率が変化する液晶と、
前記画素回路の駆動を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
所定のデジタル階調の最大値までカウントするカウンタ回路と、各画素回路に対応した階調値とカウンタ回路から出力されるカウント値を比較して一致した場合にスイッチング制御信号を出力するコンパレータ回路を設けており、前記列データ線とスイッチ回路を介して接続された配線に所定の最大電圧まで変化し、その後、中間電圧から前記最大電圧に変化するランプ状の参照電圧が印加されており、前記スイッチング制御信号のタイミングでスイッチが切れることで制御電圧を決定し各画素回路に保持され、
前記画素回路は、前記制御電圧を増幅するチャージポンプを有し、
更に前記制御回路は、
前記液晶に供給する前記駆動電圧が、前記最大電圧以下の場合には、前記制御電圧を増幅せずに前記液晶に出力し、前記液晶に供給する駆動電圧が、前記最大電圧を超える場合には、前記制御電圧を前記チャージポンプで増幅して前記液晶に出力する制御を行うチャージポンプ制御部と、
を備えたことを特徴とする位相変調装置。
A phase modulation device that reflects incident light at a desired angle,
a plurality of pixel circuits provided at positions where a plurality of column data lines and a plurality of row scanning lines that are orthogonal to each other intersect, and a plurality of reflective pixels;
a liquid crystal provided corresponding to the reflective pixel and having a refractive index with respect to incident light that changes according to a driving voltage supplied from the pixel circuit;
a control circuit that controls driving of the pixel circuit;
The control circuit is
A counter circuit that counts up to the maximum value of a predetermined digital gradation, and a comparator circuit that compares the gradation value corresponding to each pixel circuit with the count value output from the counter circuit and outputs a switching control signal when they match. a ramp-shaped reference voltage that changes up to a predetermined maximum voltage and then changes from an intermediate voltage to the maximum voltage is applied to a wiring connected to the column data line via a switch circuit; The switch is turned off at the timing of the switching control signal to determine the control voltage and hold it in each pixel circuit.
The pixel circuit has a charge pump that amplifies the control voltage,
Furthermore, the control circuit
When the drive voltage supplied to the liquid crystal is equal to or less than the maximum voltage, the control voltage is output to the liquid crystal without being amplified, and when the drive voltage supplied to the liquid crystal exceeds the maximum voltage, a charge pump control unit for controlling the control voltage to be amplified by the charge pump and output to the liquid crystal;
A phase modulation device comprising:
前記互いに直交する方向のうちの、一方の方向に向けて前記液晶の屈折率が変化するように設定し、他方の方向に、前記チャージポンプのオン、オフを切り替えるための駆動線を配置したこと
を特徴とする請求項1に記載の位相変調装置。
setting the refractive index of the liquid crystal to change in one of the directions orthogonal to each other, and arranging a driving line for switching on and off of the charge pump in the other direction; The phase modulation device according to claim 1, characterized by:
前記画素回路は、前記チャージポンプに前記制御電圧が供給される入力端子と、前記チャージポンプから液晶に電圧を出力する出力端子と、を短絡する短絡スイッチを備え、
前記チャージポンプ制御部は、前記液晶に供給する駆動電圧が前記最大電圧以下の場合には前記短絡スイッチを短絡し、前記液晶に供給する駆動電圧が前記最大電圧を超える場合には前記短絡スイッチを開放すること
を特徴とする請求項1または2に記載の位相変調装置。
the pixel circuit includes a short-circuit switch that short-circuits an input terminal for supplying the control voltage to the charge pump and an output terminal for outputting a voltage from the charge pump to the liquid crystal;
The charge pump controller short-circuits the short-circuit switch when the drive voltage supplied to the liquid crystal is equal to or less than the maximum voltage, and closes the short-circuit switch when the drive voltage supplied to the liquid crystal exceeds the maximum voltage. 3. The phase modulation device according to claim 1, wherein the phase modulation device is open.
前記画素回路は、前記液晶に供給する電圧を蓄積する出力キャパシタを備えており、
前記チャージポンプは、
電荷を蓄積する第1キャパシタと、
前記第1キャパシタの一端と、前記制御電圧が供給される入力端子との間に設けられた第1スイッチと、
前記第1キャパシタの他端と、前記入力端子との間に設けられた第2スイッチと、
前記第1キャパシタの前記一端と、出力キャパシタの一端との間に設けられた第3スイッチと、
前記第1キャパシタの前記他端と、前記出力キャパシタの他端との間に設けられた第4スイッチと、
を備えたことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の位相変調装置。
The pixel circuit includes an output capacitor that stores a voltage supplied to the liquid crystal,
The charge pump is
a first capacitor that stores electric charge;
a first switch provided between one end of the first capacitor and an input terminal to which the control voltage is supplied;
a second switch provided between the other end of the first capacitor and the input terminal;
a third switch provided between the one end of the first capacitor and one end of the output capacitor;
a fourth switch provided between the other end of the first capacitor and the other end of the output capacitor;
The phase modulation device according to any one of claims 1 to 3, characterized by comprising:
前記液晶に供給する駆動電圧の最大電圧を、前記最大電圧の2倍に設定すること
を特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の位相変調装置。
5. The phase modulation device according to any one of claims 1 to 4, wherein the maximum voltage of the driving voltage supplied to the liquid crystal is set to twice the maximum voltage.
入射光を所望の角度に反射させる位相変調方法であって、画素回路ごとに対応した階調値と、カウンタ回路でのカウント値とが、一致したタイミングでのスイッチング制御によって、所定の最大電圧まで変化し、その後、中間電圧から前記最大電圧に変化するランプ状の参照電圧から制御電圧が決定されるステップと、
前記制御電圧を、互いに直交する複数の列データ線と複数の行走査線とがそれぞれ交差する位置に設けられた複数の画素回路に供給するステップと、
前記画素回路ごとに設けられた液晶に供給する駆動電圧が、前記最大電圧以下である場合に、前記制御電圧を前記液晶に出力するステップと、
前記液晶に供給する駆動電圧が、前記最大電圧を超える場合に、前記制御電圧をチャージポンプにより増幅して前記液晶に出力するステップと、
を備えたことを特徴とする位相変調方法。
A phase modulation method that reflects incident light at a desired angle, in which the gradation value corresponding to each pixel circuit and the count value in the counter circuit are controlled at the same timing, and the voltage is controlled up to a predetermined maximum voltage. varying and then determining a control voltage from a ramped reference voltage varying from an intermediate voltage to said maximum voltage ;
supplying the control voltage to a plurality of pixel circuits provided at intersections of a plurality of column data lines and a plurality of row scanning lines that are orthogonal to each other;
outputting the control voltage to the liquid crystal when the drive voltage supplied to the liquid crystal provided for each pixel circuit is equal to or less than the maximum voltage;
a step of amplifying the control voltage by a charge pump and outputting it to the liquid crystal when the drive voltage supplied to the liquid crystal exceeds the maximum voltage;
A phase modulation method, comprising:
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