CN113056702B - 相位调制装置以及相位调制方法 - Google Patents

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Abstract

用于使入射光(st)向期望的角度反射的相位调制装置(101)包括：多个像素电路(21)和多个反射像素(20)，设置在互相正交的多个列数据线(D1‑Dm)和多个行扫描线(G1‑Gn)分别交叉的位置处；以及液晶(42)，对入射光(st)的折射率根据从像素电路(21)提供的驱动电压而变化。列数据线(D1‑Dm)向像素电路(21)输出在到预定的最大电压(VLC)的范围内变化的控制电压。像素电路(21)包括能够放大控制电压的电荷泵(31)。当提供给液晶(42)的驱动电压为最大电压以下时，不放大控制电压而输出到液晶(42)，当提供给液晶(42)的驱动电压超过最大电压时，利用电荷泵(31)放大控制电压而输出到液晶(42)。

Description

相位调制装置以及相位调制方法
技术领域
本发明涉及相位调制装置以及相位调制方法。
背景技术
以往，如专利文献1所公开的那样，提出了使用LCOS(Liquid Crystal OnSilicon，硅基液晶)的相位调制装置。在专利文献1的第[0015]段等中公开了控制对LCOS元件的各像素施加的电压并对入射的光进行相位调制的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-56004号公报(JP2014-056004A)。
发明内容
发明所要解决的问题
在处理红外区域的光的相位调制装置中，必须对长波长的光进行充分的调制。因此，作为用于确保高的调制率的手段，基本上可以列举出使用具有高的折射率各向异性的液晶材料，除此之外，可以列举出：第一加厚液晶层，第二提高对液晶的施加电压。在加厚液晶层的方法中，产生液晶的取向容易紊乱的缺点。
另一方面，在专利文献1所公开的技术中，由于从驱动电路向各像素提供的电压有限，所以无法增大调制相位时的调制量。若提高从驱动电路输出的电压，则需要提高电路元件的耐压，进而产生功耗变高的问题。
本发明是为了解决这样的以往的课题而提出的，其目的在于提供一种相位调制装置以及相位调制方法，能够抑制液晶层的厚度的增加，并且不提高从列数据线向像素电路提供的电压，通过提高对液晶的施加电压，即使在红外光中也能够确保充分的相位调制量。
用于解决问题的手段
为了达到上述目的，本发明的方式涉及一种相位调制装置，用于使入射光向期望的角度反射，包括：相互正交的多个列数据线和多个行扫描线；多个像素电路，被设置在所述多个列数据线和所述多个行扫描线分别交叉的位置；多个反射像素，与所述多个像素电路分别对应地设置；液晶，分别与所述多个反射像素对应地设置，并且其对入射光的折射率通过从所述像素电路提供的驱动电压而变化；以及电荷泵控制部。所述列数据线向各个所述像素电路输出控制电压，该控制电压在到预定的最大电压为止的范围内变化。所述像素电路包括能够放大所述控制电压的电荷泵。所述电荷泵控制部进行以下控制：当提供给所述液晶的所述驱动电压为所述最大电压以下时，不放大所述控制电压而输出到所述液晶，当所述驱动电压超过所述最大电压时，通过所述电荷泵放大所述控制电压后输出到所述液晶。
另外，本发明的方式涉及一种相位调制方法，用于使入射光向期望的角度反射，包括：控制电压输出步骤，向多个像素电路输出在到预定的最大电压为止的范围内变化的控制电压，所述多个像素电路被设置在相互正交的多个列数据线和多个行扫描线分别交叉的位置；非放大电压输出步骤，当提供给液晶的驱动电压为所述预定的最大电压以下时，不放大所述控制电压而输出到所述液晶，所述液晶与各个所述像素电路对应地设置，并且其对入射光的折射率根据输入的电压而变化；以及放大电压输出步骤，当所述驱动电压超过所述预定的最大电压时，通过电荷泵放大所述控制电压，并输出到所述液晶。
发明效果
根据本发明的方式涉及的相位调制装置以及相位调制方法，能够不增大从列数据线向像素电路提供的控制电压，而将反射光的相位调制量设定得较大，因此能够抑制用于确保相位调制量的液晶层的增厚以及该液晶层的增厚所导致的液晶取向的紊乱。
附图说明
图1是示出各实施方式涉及的相位调制装置的结构的俯视图；
图2是示出各实施方式涉及的相位调制装置的结构的侧面方向的截面图；
图3是第一实施方式和第二实施方式涉及的相位调制装置的电路图；
图4是示出第一实施方式和第三实施方式涉及的相位调制装置中设置的各像素电路的结构的电路图；
图5是示出由设置于各实施方式涉及的相位调制装置的各像素电路反射的反射光的方向的说明图，sa1表示电荷泵断开的情况，sb1表示电荷泵接通的情况；
图6的(a)表示配置成矩阵状的各像素电路，图6的(b)是示出从各像素电路提供给液晶的驱动电压的曲线图；
图7A是示出第一实施方式、第四实施方式、第六实施方式和第八实施方式涉及的相位调制装置中的、对液晶设定的阶度与提供给像素电路的控制电压的关系的曲线图；
图7B是示出第一实施方式、第四实施方式、第六实施方式和第八实施方式涉及的相位调制装置中的、对液晶设定的阶度与提供给液晶的驱动电压的关系的曲线图；
图8是示出第一实施方式涉及的相位调制装置的各像素电路中设置的第二晶体管Q2、以及开关S1～S4的动作的时序图；
图9是示出第一实施方式和第三实施方式涉及的相位调制电路中设置的像素电路的变形例的说明图；
图10是示出第二实施方式涉及的相位调制装置中设置的各像素电路的结构的电路图；
图11A是示出第二实施方式和第三实施方式涉及的相位调制装置中的、对液晶设定的阶度与提供给像素电路的控制电压的关系的曲线图；
图11B是示出第二实施方式和第三实施方式涉及的相位调制装置中的、对液晶设定的阶度与提供给该液晶的驱动电压的关系的曲线图；
图12是示出第二实施方式涉及的相位调制装置的各像素电路中设置的晶体管Q1、Q2、Q3、开关S1～S4的动作的时序图；
图13是示出第二实施方式涉及的相位调制电路中设置的像素电路的变形例的说明图；
图14是第三实施方式涉及的相位调制装置的电路图；
图15是示出第三实施方式涉及的相位调制装置的各像素电路中设置的第二晶体管Q2、以及开关S1～S4的动作的时序图；
图16是第四实施方式和第六实施方式涉及的相位调制装置的电路图；
图17是示出第四实施方式涉及的相位调制装置中设置的各像素电路的结构的电路图；
图18A是示出在第四实施方式和第六实施方式涉及的相位调制装置中不使电荷泵动作时的、设置于各像素电路的第二晶体管Q2、以及开关S1～S4、第一切换开关S6、第二切换开关S5的动作的时序图；
图18B是示出在第四实施方式和第六实施方式涉及的相位调制装置中使电荷泵动作时的、设置于各像素电路的第二晶体管Q2、以及开关S1～S4、第一切换开关S6、第二切换开关S5的动作的时序图；
图19是示出第五实施方式涉及的相位调制装置中设置的各像素电路的结构的电路图；
图20A是示出在第五实施方式和第七实施方式涉及的相位调制装置中不使电荷泵动作时的、设置于各像素电路的第二晶体管Q2、以及开关S1～S4、第一切换开关S6的动作的时序图；
图20B是示出在第五实施方式和第七实施方式涉及的相位调制装置中使电荷泵动作时的、设置于各像素电路的第二晶体管Q2、以及开关S1～S4、第一切换开关S6的动作的时序图；
图21是示出第六实施方式涉及的相位调制装置中设置的各像素电路的结构的电路图；
图22A的(a)是将图21的源极跟随器Q4的阱(well)接地时的电路图，图22A的(b)是示出图22A的(a)的Vin与Vout的关系的曲线图；
图22B的(a)是将图21的源极跟随器Q4的阱与源极连接时的电路图，图22B的(b)是示出图22B的(a)的Vin与Vout的关系的曲线图；
图23是示出第七实施方式涉及的相位调制装置中设置的各像素电路的结构的电路图；
图24是第八实施方式涉及的相位调制装置的电路图；
图25是示出第八实施方式涉及的相位调制装置中设置的各像素电路的结构的电路图；
图26A是示出在第八实施方式涉及的相位调制装置中不通过电荷泵对控制电压进行放大的情况下的各开关S1～S4的接通、断开状态的时序图；
图26B是示出在第八实施方式涉及的相位调制装置中通过电荷泵对控制电压进行放大的情况下的各开关S1～S4的接通、断开状态的时序图；
图27是第九实施方式涉及的相位调制装置的电路图；
图28是示出第九实施方式涉及的相位调制装置中设置的各像素电路的结构的电路图；
图29是示出第九实施方式涉及的相位调制装置中的、对液晶设定的阶度与斜坡波形电压、以及提供给液晶的驱动电压的关系的曲线图；
图30A是示出第九实施方式涉及的相位调制装置中的、对液晶设定的阶度与提供给像素电路的控制电压、提供给液晶的驱动电压的关系的曲线图；
图30B是示出第九实施方式涉及的相位调制装置中的、对液晶设定的阶度与提供给像素电路的控制电压、提供给液晶的驱动电压的关系的曲线图；
图31是示出第九实施方式涉及的相位调制电路中设置的像素电路的第一变形例的说明图；
图32A涉及第九实施方式涉及的相位调制装置的第二变形例，表示向像素电路提供单调增加的斜坡电压的例子；
图32B涉及第九实施方式涉及的相位调制装置的第二变形例，表示向像素电路提供单调减少的斜坡电压的例子；
图33是第十实施方式涉及的相位调制装置的电路图；
图34是示出第十实施方式涉及的相位调制装置中设置的各像素电路的结构的电路图；
图35是示出第十实施方式涉及的相位调制装置中的数字信号的数据位数与脉冲数、宽度的关系的曲线图；
图36是示出第十实施方式涉及的相位调制装置的各像素电路中设置的第二晶体管Q2、以及开关S1～S4的动作的时序图；
图37是示出第十实施方式的变形例涉及的相位调制电路中设置的各像素电路的结构的说明图。
具体实施方式
[第一实施方式的说明]
以下，参照附图对第一实施方式涉及的相位调制装置进行说明。图1是各实施方式(这里是第一实施方式)涉及的相位调制装置的俯视图，图2是各实施方式(这里是第一实施方式)涉及的相位调制装置的侧面方向的截面图。如图1、2所示，各实施方式(这里是第一实施方式)涉及的相位调制装置101具有包括反射基板11、液晶层12、对置基板13的LCOS(Liquid Crystal On Silicon，硅基液晶)面板构造。并且，使从对置基板13侧(图2的箭头Y1的方向)入射的光反射，并划分为相位分别不同的多个反射光。另外，以下，将反射基板11及对置基板13的光入射侧的面设为“光入射面”。
在反射基板11的光入射面上设置有由反射光的金属(例如铝等)形成的多个反射像素，并且针对每个反射像素分别设置有像素电路。如由图3在后面描述那样，像素电路21在水平方向和垂直方向上分别配置有多个。各像素电路21通过控制电路22的控制进行动作。
对置基板13在反射基板11的光入射面侧保持固定间隔而平行配置，由透明部件(例如透明的玻璃材料)形成。即，对置基板13具有作为透明基板的功能。另外，在对置基板13上设置有透明电极。因此，从对置基板13的光入射面侧入射的光通过透明部件和透明电极入射到液晶层12和反射基板11。
液晶层12配置在由反射基板11与对置基板13夹着的空间中，周围由密封材料14密封。另外，为了便于以下的说明，将液晶层12考虑为在各反射像素(即，各像素电路21)上划分的液晶42(参照后述的图4)。液晶42被填充密封在具有光反射性的像素电极(后述的图4所示的q1、即反射像素)和与像素电极分离地对置配置的共用电极(后述的图4所示的q2、即透明电极)之间而构成。并且，向像素电极q1提供从像素电路21输出的电压(以下，设为“驱动电压”)，向共用电极q2提供预先设定的共用电极电压。
因此，通过由各像素电路21施加的驱动电压与施加于共用电极q2的共用电极电压之间的电位差，能够使各反射像素上的液晶42对入射光的折射率按每个液晶42或按预定数量的组而变化，使从对置基板13的光入射面侧入射的入射光向期望的方向反射。
通过使某多个连续的反射像素上的液晶42的折射率阶段性地从大到小(或者从小到大)变化，在入射到其上的入射光的速度(相位的超前或滞后)上产生差异，所以入射的光弯曲地前进，能够得到具有某角度的反射光。
接着，参照图3所示的框图以及图4所示的电路图来说明第一实施方式涉及的相位调制装置中的各像素电路21以及控制各像素电路21的控制电路22的结构。在图3中，控制电路22包括配置成矩阵状的多个(m列、n行)像素电路21、水平扫描电路23、垂直扫描电路24和电荷泵控制部25。并且，控制电路22向各像素电路21输出电信号，使各像素电路21进行驱动，从各像素电路21向液晶42施加驱动电压。因此，各反射像素上的液晶42对入射光的折射率被控制为所期望的值。
像素电路21在相互正交的m条列数据线(D1～Dm)和n条行扫描线(G1～Gn)的各交叉部(交叉的位置)以矩阵状配置有多个(m×n个)。多个像素电路21全部构成为相同。此外，驱动线(L1～Ln)和控制线(K1～Kn)与行扫描线(G1～Gn)并行设置。驱动线(L1～Ln)、控制线(K1～Kn)与电荷泵控制部25连接。
驱动线(L1～Ln)是发送用于切换各像素电路21中设置的第二晶体管Q2(短路开关；参照图4)的导通、截止的控制信号的布线。另外，控制线(K1～Kn)是发送用于切换各像素电路21中设置的开关S1～S4(参照图4)的接通、断开的控制信号的布线。另外，如图4所示，控制线(K1～Kn)分别设置有多条(在图4中为K1-1、K1-2这2条)，但在图3中以1条控制线K1简化示出。
列数据线(D1～Dm)是用于将从电压提供线X1输出的模拟电压(以下称为“控制电压”)提供给各像素电路21的布线。行扫描线(G1～Gn)是用于向各像素电路21输出行选择信号(扫描信号)的布线。
图4是示出像素电路21的详细结构的电路图。另外，这里，对配置在图3所示的列数据线D1与行扫描线G1的交叉部的像素电路21(将其作为像素电路21a)的结构进行说明。如图4所示，像素电路21a包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、电荷泵31和输出电容器C2。
第一晶体管Q1是开关晶体管，例如由N沟道的MOSFET(场效应晶体管)构成。第一晶体管Q1的第一端子(例如，漏极)与列数据线D1连接，并且第二端子(例如，源极)与电荷泵31的输入端子p1连接。另外，第一晶体管Q1的控制端子(例如，栅极)与行扫描线G1连接。因此，在选择了行扫描线G1、并且从列数据线D1输入了控制电压的情况下，该控制电压被提供给电荷泵31的输入端子p1。
第二晶体管Q2也与上述第一晶体管Q1同样，是开关晶体管，例如由N沟道的MOSFET(场效应晶体管)构成。第二晶体管Q2的第一端子(例如，漏极)与电荷泵31的输入端子p1连接，第二端子(例如，源极)与电荷泵31的输出端子p2连接。
另外，第二晶体管Q2的控制端子(例如，栅极)与驱动线L1连接。因此，当向驱动线L1提供“H”(高)电平的电压时，第二晶体管Q2导通，电荷泵31的输入端子p1和输出端子p2被短路，能够使电荷泵31的功能停止。与此相反，当向驱动线L1提供“L”(低)电平的电压时，第二晶体管Q2截止，电荷泵31的输入端子p1和输出端子p2被开路，能够使电荷泵31动作。
即，第二晶体管Q2具有作为短路开关的功能，该短路开关将向电荷泵31提供控制电压的输入端子p1与从电荷泵31向液晶42输出驱动电压的输出端子p2短路。并且，在用于将液晶42设定为期望的折射率的驱动电压是从列数据线D1提供的最大电压VLC以下的情况下，通过电荷泵控制部25(参照图3)的控制，使第二晶体管Q2导通，不进行电荷泵31对控制电压的放大。另外，在驱动电压超过最大电压VLC的情况下，使第二晶体管Q2截止，成为能够由电荷泵31对控制电压进行放大的状态。
电荷泵31具有4个开关S1～S4和用于蓄积电荷的第一电容器C1，对提供给输入端子p1的控制电压进行放大并输出到输出端子p2。
第一开关S1与第三开关S3相互串联连接，第一开关S1侧的端部与输入端子p1连接，第三开关S3侧的端部与输出端子p2连接。另外，第二开关S2与第四开关S4相互串联连接，第二开关S2侧的端部与输入端子p1连接，第四开关S4侧的端部接地连接。
第一电容器C1设置在第一开关S1和第三开关S3的连接点、与第二开关S2和第四开关S4的连接点之间。即，第一电容器C1的一端与第一开关S1和第三开关S3连接，第一电容器C1的另一端与第二开关S2和第四开关S4连接。
输出端子p2经由输出电容器C2接地连接，并且与液晶42的像素电极q1连接。另外，如上所述，液晶42的共用电极q2是设置在透明玻璃上的透明电极。向透明电极施加共用电极电压。
第一控制线K1-1连接到第一开关S1和第四开关S4，第二控制线K1-2连接到第二开关S2和第三开关S3。并且，通过从各控制线K1-1、K1-2提供的控制信号，控制各开关S1～S4的接通、断开。另外，在图4中，示出了设置2条控制线K1-1、K1-2的结构，但也可以是设置每个开关S1～S4的控制线(4条控制线)的结构。
液晶42根据从像素电路21施加到像素电极q1的驱动电压与施加到共用电极q2的共用电极电压之间的电位差而被驱动。因此，入射到液晶42的入射光根据驱动电压与共用电极电压之间的电位差被相位调制，并被反射。
图5是示意地表示入射到设置在反射基板11上的与像素电路21对应的反射像素20的入射光与由反射像素20反射的反射光的角度的说明图。在图5中，符号st表示从与针对各像素电路21设置的反射像素20(反射基板11的光入射面)正交的方向入射的入射光，符号sa1表示由反射像素20以角度θa反射的反射光，符号sb1表示以角度θb反射的反射光。入射光st的同一相位面(以入射光st的方向为法线的面)为r1，反射光sa1的相位面为ra1，反射光sb1的同一相位面为rb1。
如图5所示，当从与反射像素20大致正交的方向照射入射光st并入射到反射像素20时，液晶42的折射率根据由像素电路21施加到液晶42的驱动电压而变化。例如，在现有的驱动电压的最大为电压Va的情况下，在连续的像素中使电压阶段性地从最小电压Vmin变化到电压Va时得到的反射光sa1的反射角度为θa，与此相对，在驱动电荷泵31的情况下，驱动电压的最大为Vb(Vb＞Va)，能够得到以更大的反射角度θb反射的反射光sb1。
此时，虽然施加了Vmin，但在像素上的液晶中例如能够得到大的折射率nmax，在施加了最大的电压Va的像素上的液晶中例如变化为小的折射率na。相对于入射到折射率nmax的液晶的光，入射到折射率na的液晶的光更快地前进，因此反射光弯曲成角度θa而射出。另一方面，由于施加电压Vb的像素上的液晶的折射率nb小于na，因此入射的光前进得更快。因此，反射光以更大的角度θb射出。
如图3所示，设置在控制电路22中的水平扫描电路23包括移位寄存器电路26和包括开关SW1～SWm的开关电路27。
移位寄存器电路26输入水平同步信号(HST)和水平扫描用的时钟信号(HCK1、HCK2)。移位寄存器电路26基于水平同步信号以及水平扫描用的时钟信号依次移位时钟信号，由此在1个水平扫描期间的周期内生成输出到开关电路27的开关信号(将其设为“SD1～SDm”)。
开关电路27具备用于切换各列数据线(D1～Dm)的接通、断开的m个开关SW1～SWm。另外，各开关SW1～SWm基于从移位寄存器电路26输出的开关信号(SD1～SDm)被控制为接通状态或断开状态。开关SW1～SWm与列数据线(D1～Dm)对应设置，依次输入与各列数据线对应的控制电压“d”。
开关SW1～SWm选择性地向列数据线提供对应于各列数据线(D1～Dm)的控制电压。例如，开关SW1在开关信号SD1为高电平时成为导通状态，选择与列数据线D1对应的控制电压，将选择的控制电压输出到列数据线D1。
从电压提供线X1提供给各列数据线(D1～Dm)的控制电压“d”是从“0”(最小电压)到“VLC”(最大电压)的模拟电压。在第一实施方式中，设定最大电压VLC的2倍电压即2倍电压(2×VLC)，并且，在电压“0”到2倍电压“2×VLC”的范围内设定k阶度(其中，k是3以上的整数)的电压。然后，通过切换电荷泵31的驱动、停止，进行控制，使得从列数据线提供的控制电压(0～VLC的范围的电压)成为上述k阶度的电压(0～2×VLC的范围的电压)。
以下，参照图7A详细说明第一实施方式涉及的相位调制装置中的、对液晶设定的阶度与提供给像素电路的控制电压的关系。图7A是横轴表示上述k阶度(在该例中为5阶度)、纵轴表示从电压提供线X1经由列数据线提供给像素电路21的控制电压的曲线图。
图7A所示的曲线图R1表示提供给液晶42的驱动电压为最大电压VLC以下时的特性，曲线图R2表示提供给液晶42的驱动电压为最大电压VLC以上时的特性。另外，在曲线图R1、R2中示出了电压直线地变化的例子，但不限于此，只要是在0～VLC的范围内单调增加的变化即可。
例如，在将提供给液晶42的驱动电压的阶度数设为“5”的情况下(即，k＝5)，将上述的2倍电压(2×VLC)5等分而设定阶度1～5。因此，将2倍电压(2×VLC)5等分，作为阶度1的(1/5)×2×VLC的电压、作为阶度2的(2/5)×2×VLC的电压、作为阶度3的(3/5)×2×VLC的电压、作为阶度4的(4/5)×2×VLC的电压、作为阶度5的(5/5)×2×VLC的电压作为控制电压提供给像素电路21即可。
但是，由于与阶度3～5对应的控制电压超过最大电压VLC，所以不能从图3所示的电压提供线X1向像素电路21提供与阶度3～5对应的控制电压。在第一实施方式中，对于阶度3～5，输出各自一半的控制电压，之后，通过电荷泵31放大为2倍。即，作为阶度3，输出(3/5)×VLC的控制电压，作为阶度4，输出(4/5)×VLC的控制电压，作为阶度5，输出VLC的控制电压，通过设置在各像素电路21中的电荷泵31放大到两倍，输出到液晶42。
即，在用于得到期望的阶度的控制电压为最大电压VLC以下的情况(阶度1、2的情况)下，如图7A的曲线图R1所示，不放大该控制电压而作为驱动电压输出到液晶42。
另一方面，在用于得到期望的阶度的电压超过最大电压VLC的情况下(阶度3、4、5的情况下)，如图7A的曲线图R2所示，将该电压的一半的电压作为控制电压提供给像素电路21，然后用电荷泵31放大到两倍，由此得到期望的驱动电压。因此，曲线图R2的斜率为曲线图R1的斜率的一半。
即，在到比最大电压(VLC)大的电压(2倍电压)为止的范围内预先设定的多个阶度中的、与任意的阶度对应的电压为最大电压(VLC)以下的情况下，电荷泵控制部25不放大控制电压而输出到液晶42。另一方面，在与多个阶度中的任意阶度对应的电压超过最大电压(VLC)的情况下，进行控制，以通过电荷泵31放大控制电压并输出到液晶42。
这样，通过控制设置于开关电路27的各开关SW1～SWm的接通、断开，并且控制电荷泵31的驱动，像素电路21能够生成与k阶度(在上述例子中为5阶度)对应的驱动信号并提供给液晶42。即，如图7B的曲线图R3所示，能够将2倍电压(2×VLC)5等分而得到的阶度1～5的驱动电压输出到液晶42。
如图3所示，行扫描线(G1～Gn)与垂直扫描电路24连接。垂直扫描电路24输入垂直同步信号(VST)、垂直扫描用的时钟信号(VCK1、VCK2)。垂直扫描电路24基于垂直同步信号、垂直扫描用的时钟信号例如从行扫描线G1向行扫描线Gn在1个水平扫描期间的周期依次提供行选择信号(扫描信号)。
电荷泵控制部25向图3所示的各驱动线(L1～Ln)输出驱动信号。具体而言，在到比最大电压(VLC)大的电压(2×VLC)为止的范围内设定的多个阶度(例如阶度1～阶度5)中的、与任意的阶度(例如阶度1)对应的电压为最大电压(VLC)以下的情况下，向驱动线输出“H”电平的信号。另外，在与多个阶度中的任意的阶度(例如阶度3)对应的电压超过最大电压(VLC)的情况下，向驱动线输出“L”电平的信号。
另外，电荷泵控制部25进行控制，以使当向驱动线提供“H”电平的信号时不驱动电荷泵31，当向驱动线提供“L”电平的信号时驱动电荷泵31。以下，对电荷泵31的动作进行说明。
电荷泵控制部25在驱动电荷泵31的情况下，将控制图4所示的各开关S1～S4的接通、断开的控制信号输出到控制线K1(K1-1、K1-2)。具体地，在驱动电荷泵31的情况下，当从列数据线D1提供控制电压时，首先使第一开关S1和第四开关S4接通，使第二开关S2和第三开关S3断开。
因此，从列数据线D1提供的控制电压被蓄积在第一电容器C1中。在经过预定时间后，将第一开关S1和第四开关S4断开，将第二开关S2和第三开关S3接通。其结果是，从列数据线D1提供的控制电压与蓄积在第一电容器C1中的电压相加，并且相加之后的电压被蓄积在输出电容器C2中。因此，在输出电容器C2中蓄积成为从列数据线D1提供的控制电压的2倍的电压，并输出到像素电极q1。
并且，在第一实施方式涉及的相位调制装置101中，设定由设置了图3所示的(n×m)个的各像素电路21中的若干像素电路构成的块。例如，如图6的(a)所示，设定由(5行×6列)的像素电路21构成的块。另外，在图6的(a)中，为了确定各像素电路21的行(n)和列(m)，分别附加后缀“-nm”来表示。因此，图6的(a)所示的1行、1列的像素电路是21-11，5行、6列的像素电路是21-56。
在图6的(a)中，向同一行的6个像素电路21-11～21-16分别提供相同的电压。例如，向像素电路21-11～21-16提供与阶度1～阶度5中的阶度1对应的控制电压。另外，设定为阶度在垂直方向上从图中的上方向下方逐渐提高，向最下级的像素电路21-51～21-56提供与阶度5对应的控制电压。
具体而言，如图6的(b)所示，在垂直方向上排列的各像素电路21-11～21-51中，设定为向各液晶42提供的驱动电压与阶度1～阶度5对应而阶段性地变化。因此，将6个像素电路21作为一组，能够使反射率变化为5种，进而能够得到被相位调制为5种的反射光。
[第一实施方式的动作的说明]
接着，参照图7A、图7B所示的曲线图以及图8所示的时序图说明第一实施方式涉及的相位调制装置101的动作。图7B是示出设定为5级的阶度与提供给液晶42的驱动电压的关系的曲线图。另外，以下，如图6的(a)所示，对具有配置成6×5的矩阵状的各像素电路21以及与各像素电路21对应的反射像素的情况的例子进行说明。
图3所示的水平扫描电路23通过控制设置于开关电路27的各开关SW1～SWm(在此，m＝6)的接通、断开，将由电压提供线X1提供的控制电压提供至期望的列数据线。
并且，通过驱动垂直扫描电路24，选择各行扫描线(G1～Gn)(在此，n＝5)中的与期望的像素电路21对应的扫描线。其结果是，能够向期望的像素电路21提供控制电压。
例如，将从“0”到最大电压的2倍电压的范围的电压“0～2×VLC”划分为5个阶度(即k＝1～5)，向图6的(a)所示的第一行的像素电路21-11～21-16提供阶度1的电压“(1/5)×2×VLC”，向第二行的像素电路21-21～21-26提供阶度2的电压“(2/5)×2×VLC”。
并且，向第三行的像素电路21-31～21-36提供阶度3的电压。在这种情况下，提供给像素电路的电压是“(3/5)×2×VLC”，并且超过最大电压VLC。因此，如图7A所示，将作为上述一半的电压的“(3/5)×VLC”作为控制电压输出，并且通过电荷泵31将该电压放大到2倍，生成“(3/5)×2×VLC”的电压，作为阶度3的电压。
对于第四行的像素电路21-41～21-46、第五行的像素电路21-51～21-56也同样，分别将一半的电压作为控制电压输出，之后，利用电荷泵31放大到2倍，由此生成阶度4、阶度5的电压。
接着，参照图8所示的时序图说明像素电路21中的动作。作为一例，对与列数据线D1、行扫描线G1连接的像素电路21a中的电荷泵31的动作进行说明。
在将像素电路21a设定为上述的阶度1、阶度2的情况下，不使电荷泵31动作。在该情况下，如图8的时刻t0～t1所示，电荷泵控制部25向驱动线L1输出H电平的信号。并且，进行控制，使得电荷泵31的各开关S1～S4全部断开。其结果是，图4所示的第二晶体管Q2导通，电荷泵31的输入端子p1和输出端子p2被短路，因此从列数据线D1提供的控制电压不被电荷泵31放大，而输出到液晶42。因此，如图7B的符号z1所示，能够向液晶提供“(1/5)×2×VLC”的电压。
另外，对于将像素电路21a设定为阶度2的情况，也同样不使电荷泵31动作，如图7B的符号z2所示，不放大地输出从列数据线D1提供的控制电压。其结果是，能够对液晶施加“(2/5)×2×VLC”的电压。
在将像素电路21设定为阶度3的情况下，将与阶度3对应的电压“(2/5)×2×VLC”的一半的电压“(2/5)×VLC”作为控制电压输出到列数据线D1。并且，通过电荷泵31将该控制电压放大到2倍。
具体而言，在图8的时刻t1，电荷泵控制部25将向驱动线L1提供的信号从H电平切换为L电平。其结果是，第二晶体管Q2断开。另外，在时刻t1，电荷泵控制部25向控制线K1(K1-1、K1-2)输出使图4所示的第一开关S1和第四开关S4导通、且使第二开关S2和第三开关S3断开的控制信号。
其结果是，控制电压“(3/5)×VLC”被蓄积在第一电容器C1中。然后，在时刻t2，使第一开关S1和第四开关S4断开，并且，在时刻t3，使第二开关S2和第三开关S3接通。其结果是，成为控制电压的2倍的电压“(3/5)×2×VLC”被蓄积在输出电容器C2中。因此，如图7B的符号z3所示，能够向液晶42提供阶度3的驱动电压“(3/5)×2×VLC”。
另外，对于将像素电路21a设定为阶度4的情况，也同样地使电荷泵31动作，由此，如图7B的符号z4所示，能够向液晶提供“(4/5)×2×VLC”的驱动电压。
并且，对于将像素电路21a设定为阶度5的情况，也同样地使电荷泵31动作，由此，如图7B的符号z5所示，能够向液晶提供“2×VLC”的驱动电压。
[第一实施方式的效果的说明]
在第一实施方式涉及的相位调制装置101中，如图4所示，在各像素电路21中具备电荷泵31。并且，在从“0”到最大电压的2倍电压(2×VLC)的范围内预先设定的多个阶度中，在设定为任意的阶度的情况下，在与该任意的阶度对应的电压为最大电压(VLC)以下的情况下，不放大从列数据线提供给像素电路21的控制电压而输出到液晶42。
另外，在与多个阶度中的任意阶度对应的电压超过最大电压(VLC)的情况下，进行控制以通过电荷泵31放大控制电压，并输出到液晶42。
因此，在从列数据线向像素电路21提供的控制电压的最大值是最大电压(VLC)的情况下，能够在其2倍的电压(2×VLC)的范围内设定用于驱动液晶42的驱动电压。因此，能够使液晶42的折射率的大小在更宽的范围内变化，能够抑制液晶层12的厚度的增加，并且能够提高相位调制的精度。
并且，由于能够不提高提供给像素电路21的控制电压的最大电压VLC而在宽的电压范围内设定阶度，所以不需要提高构成控制电路22的各部件的耐压，能够实现装置的小型化、轻量化。
另外，由于将用于设定液晶42的驱动电压的电压范围设定为最大电压VLC的2倍的电压，所以能够通过将控制电压放大到2倍这样的简单处理得到期望的驱动电压，能够简化电路结构。
另外，在第一实施方式中，设定为液晶42的折射率朝向相互正交的方向、即图3所示的列方向及行方向中的一个方向变化，在另一个方向上配置有对电荷泵的接通、断开进行切换的驱动线(L1～Ln)。因此，能够防止由折射率变化引起的液晶的取向的紊乱。
另外，在第一实施方式中，将驱动电压的范围设定为最大电压的2倍的电压(2×VLC)，但驱动电压的范围并不限定于此，只要大于最大电压VLC即可。
[第一实施方式的变形例的说明]
接着，对第一实施方式的变形例进行说明。图9是示出第一实施方式的变形例涉及的像素电路21’的结构的电路图。如图9所示，在像素电路21’中，驱动线L1在纵向上配置。因此，能够朝向配置成矩阵状的各像素电路21’的纵向设定电荷泵电路的接通或断开。因此，折射率变化的方向成为横向。
即，在图6的(a)、图6的(b)所示的例子中，是液晶42的折射率的大小向纵向变化的结构，与此相对，在图9所示的第一实施方式的变形例中，是设定为液晶42的折射率的大小向横向变化的结构。
[第二实施方式的说明]
第二实施方式涉及的相位调制装置的基本结构由于与第一实施方式中说明的图1、2所示的各实施方式的基本结构相同，因此省略说明。
参照图3所示的框图以及图10所示的电路图对第二实施方式涉及的相位调制装置101中的各像素电路21以及控制各像素电路21的控制电路22的结构进行说明。在图3中，控制电路22包括配置成矩阵状的多个(m列、n行)像素电路21、水平扫描电路23、垂直扫描电路24和电荷泵控制部25。并且，控制电路22向各像素电路21输出电信号，驱动各像素电路21，从各像素电路21向液晶42施加驱动电压。因此，各反射像素上的液晶42对入射光的折射率被控制为期望的值。
像素电路21在相互正交的m条列数据线(D1～Dm)和n条行扫描线(G1～Gn)的各交叉部(交叉的位置)以矩阵状配置有多个(m×n个)。多个像素电路21全部构成为相同。此外，驱动线(L1～Ln)和控制线(K1～Kn)与行扫描线(G1～Gn)并行设置。驱动线(L1～Ln)、控制线(K1～Kn)与电荷泵控制部25连接。
驱动线(L1～Ln)是发送用于切换设置在各像素电路21中的第二晶体管Q2(短路开关；参照图10)的导通、截止的控制信号的电线。另外，控制线(K1～Kn)是发送用于切换设置在各像素电路21中的开关S1～S4(参照图10)的接通、断开的控制信号、以及用于切换第三晶体管Q3的导通、截止的控制信号的布线。另外，如图10所示，各控制线(K1～Kn)分别设置有多条(在图中为K1-1、K1-2、K1-3这3条)，但在图3中以1条控制线K1简化示出。
列数据线(D1～Dm)是用于将从电压提供线X1输出的模拟电压(以下称为“控制电压”)提供给各像素电路21的布线。
图10是示出像素电路21的详细结构的电路图。另外，在此，对配置在图3所示的列数据线D1和行扫描线G1的交叉部的像素电路21(将其作为像素电路21a)的结构进行说明。如图10所示，像素电路21a包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、电荷泵31和输出电容器C2。
第一晶体管Q1是开关晶体管，例如由N沟道的MOSFET(场效应晶体管)构成。第一晶体管Q1的第一端子(例如，漏极)与列数据线D1连接，第二端子(例如，源极)与电荷泵31的输入端子p1连接。另外，第一晶体管Q1的控制端子(例如，栅极)与行扫描线G1连接。因此，在选择了行扫描线G1、并且从列数据线D1输入了控制电压的情况下，该控制电压被提供给电荷泵31的输入端子p1。
第二晶体管Q2也与上述第一晶体管Q1同样，是开关晶体管，例如由N沟道的MOSFET(场效应晶体管)构成。第二晶体管Q2的第一端子(例如，漏极)与电荷泵31的输入端子p1连接，第二端子(例如，源极)与电荷泵31的输出端子p2连接。
另外，第二晶体管Q2的控制端子(例如，栅极)与驱动线L1连接。因此，当向驱动线L1提供“H”电平的电压时，第二晶体管Q2导通，电荷泵31的输入端子p1和输出端子p2被短路，能够使电荷泵31的功能停止。与此相对，当向驱动线L1提供“L”电平的电压时，第二晶体管Q2截止，电荷泵31的输入端子p1和输出端子p2断开，能够使电荷泵31动作。
即，第二晶体管Q2具有作为短路开关的功能，该短路开关将向电荷泵31提供控制电压的输入端子p1与从电荷泵31向液晶42输出驱动电压的输出端子p2短路。并且，在用于将液晶42设定为期望的折射率的驱动电压是从列数据线D1提供的最大电压VLC以下的情况下，通过电荷泵控制部25(参照图3)的控制，使第二晶体管Q2短路，在驱动电压超过最大电压VLC的情况下，使第二晶体管Q2截止，成为能够驱动电荷泵31的状态。
第三晶体管Q3也与上述第一晶体管Q1和第二晶体管Q2同样，是MOSFET等开关晶体管，第一端子与电荷泵31的输入端子p1连接，第二端子与输出电压Vdd(最大电压为VLC)的电源(省略图示)连接。另外，第三晶体管Q3的控制端子(例如，栅极)与第三控制线K1-3连接。
电荷泵31具有4个开关S1～S4和用于蓄积电荷的第一电容器C1，对提供给输入端子p1的控制电压进行放大并输出到输出端子p2。
第一开关S1和第三开关S3相互串联连接，第一开关S1侧的端部与输入端子p1连接，第三开关S3侧的端部与输出端子p2连接。另外，第二开关S2和第四开关S4相互串联连接，第二开关S2侧的端部与输入端子p1连接，第四开关S4侧的端部接地连接。
第一电容器C1设置在第一开关S1和第三开关S3的连接点、与第二开关S2和第四开关S4的连接点之间。输出端子p2经由输出电容器C2接地连接，并且与液晶42的像素电极q1连接。即，第一电容器C1的一端与第一开关S1和第三开关S3连接，第一电容器C1的另一端与第二开关S2和第四开关S4连接。另外，如上所述，液晶42的共用电极q2是设置在透明玻璃上的透明电极。向透明电极施加共用电极电压。
液晶42根据从像素电路21施加到像素电极q1的驱动电压和施加到共用电极q2的共用电极之间的电位差而被驱动。因此，入射到该液晶42的入射光根据上述电位差被相位调制，并被反射。
在第二实施方式中，对于入射光和由反射像素20反射的反射光的角度的关系与第一实施方式中使用图5说明的相同，因此这里省略说明，所述入射光入射到设置在反射基板11上的与像素电路21相对应的反射像素20。
如图3所示，设置在控制电路22中的水平扫描电路23包括移位寄存器电路26和包含开关SW1～SWm的开关电路27。
移位寄存器电路26输入水平同步信号(HST)和水平扫描用的时钟信号(HCK1、HCK2)。移位寄存器电路26基于水平同步信号以及水平扫描用的时钟信号依次移位时钟信号，由此在1个水平扫描期间的周期内生成输出到开关电路27的开关信号(将其设为“SD1～SDm”)。
开关电路27具备用于切换各列数据线(D1～Dm)的接通、断开的m个开关SW1～SWm。另外，各开关SW1～SWm基于从移位寄存器电路26输出的开关信号(SD1～SDm)被控制为接通状态或断开状态。开关SW1～SWm与列数据线(D1～Dm)对应设置，依次输入与各列数据线对应的控制电压“d”。
开关SW1～SWm选择性地向列数据线提供对应于各列数据线(D1～Dm)的控制电压。例如，开关SW1在开关信号SD1为高电平时成为接通状态，选择与列数据线D1对应的控制电压，将选择的控制电压输出到列数据线D1。
从电压提供线X1提供给各列数据线(D1～Dm)的控制电压“d”是从“0”(最小电压)到“VLC”(最大电压)的模拟电压。在第二实施方式中，设定最大电压VLC的2倍电压即2倍电压(2×VLC)，并且，在电压从“0”到2倍电压“2×VLC”的范围内设定k阶度(其中，k是3以上的整数)的电压。然后，通过切换电荷泵31的驱动、停止，进行控制，使得从列数据线提供的控制电压(0～VLC的范围的电压)为上述k阶度的电压(0～2×VLC的范围的电压)。
以下，参照图11A详细说明第二实施方式涉及的相位调制装置中的、对液晶设定的阶度与提供给像素电路的控制电压的关系。图11A是横轴表示上述k阶度(在该例中为5阶度)、纵轴表示从电压提供线X1经由列数据线提供给像素电路21的控制电压的曲线图。
图11A所示的曲线图R1表示提供给液晶42的驱动电压为最大电压VLC以下时的特性，曲线图R2表示提供给液晶42的驱动电压为最大电压VLC以上时的特性。另外，在曲线图R1、R2中示出了电压直线地变化的例子，但不限于此，只要是在0～VLC的范围内单调增加的变化即可。
在图11A中，例如，在将提供给液晶42的驱动电压的阶度数设为“5”的情况下(即，k＝5)，将上述的2倍电压(2×VLC)5等分而设定阶度1～5。因此，将2倍电压(2×VLC)5等分，作为阶度1的(1/5)×2×VLC的电压、作为阶度2的(2/5)×2×VLC的电压、作为阶度3的(3/5)×2×VLC的电压、作为阶度4的(4/5)×2×VLC的电压、作为阶度5的(5/5)×2×VLC的电压作为控制电压提供给像素电路21即可。
但是，由于与阶度3～5对应的控制电压超过最大电压VLC，所以不能从图3所示的电压提供线X1向像素电路21提供与阶度3～5对应的控制电压。在第二实施方式中，对于阶度3～5，输出从各自的控制电压减去电压VLC而得的电压，之后，通过电荷泵31加上电压VLC。即，作为阶度3，输出(1/5)×VLC的控制电压，作为阶度4，输出(3/5)×VLC的控制电压，作为阶度5，输出VLC的控制电压，通过设置在各像素电路21中的电荷泵31相加电压VLC，输出到液晶42。
即，在用于得到期望的阶度的控制电压为最大电压VLC以下的情况(阶度1、2的情况)下，如图11A的曲线图R1所示，不放大该控制电压而作为驱动电压输出到液晶42。
另一方面，在用于获得期望的阶度的电压超过最大电压VLC的情况下(阶度3、4、5的情况下)，如图11A的曲线图R2所示，将从该电压减去电压VLC而得的电压作为控制电压提供给像素电路21，之后通过电荷泵31加上电压VLC，得到期望的驱动电压。因此，曲线图R2的斜率与曲线图R1的斜率相同。
即，在到比最大电压(VLC)大的电压(在该例子中为2倍电压)为止的范围内预先设定的多个阶度中的、与任意的阶度对应的电压为最大电压(VLC)以下的情况下，电荷泵控制部25不放大控制电压而输出到上述液晶。另一方面，在与多个阶度中的任意阶度对应的电压超过最大电压(VLC)的情况下，将从与该阶度对应的电压减去最大电压(VLC)而得的电压作为控制电压输出，之后，进行控制，以通过电荷泵31加上电压VLC(最大电压)并输出到液晶42。
这样，通过控制设置于开关电路27的各开关SW1～SWm的接通、断开、并且控制电荷泵31的驱动，像素电路21能够生成与k阶度(在上述例子中为5阶度)对应的驱动信号并提供给液晶42。即，如图11B的曲线图R3所示，能够将2倍电压(2×VLC)5等分而得到的阶度1～5的驱动电压输出到液晶42。
如图3所示，行扫描线(G1～Gn)与垂直扫描电路24连接。垂直扫描电路24输入垂直同步信号(VST)、垂直扫描用的时钟信号(VCK1、VCK2)。垂直扫描电路24基于垂直同步信号、垂直扫描用的时钟信号例如从行扫描线G1向行扫描线Gn在1个水平扫描期间的周期依次提供行选择信号(扫描信号)。
电荷泵控制部25向图3所示的各驱动线(L1～Ln)输出驱动信号。具体而言，在到比最大电压(VLC)大的2倍电压为止的范围内预先设定的多个阶度中的、与任意的阶度对应的电压为最大电压(VLC)以下的情况下，向驱动线输出“H”电平的信号。另外，在与多个阶度中的任意的阶度对应的电压超过最大电压(VLC)的情况下，向驱动线输出“L”电平的信号。
另外，电荷泵控制部25进行控制，以使当向驱动线提供“H”电平的信号时不驱动电荷泵31，当向驱动线提供“L”电平的信号时驱动电荷泵31。以下，对电荷泵31的动作进行说明。
电荷泵控制部25在驱动电荷泵31的情况下，将控制图10所示的各开关S1～S4的接通、断开的控制信号输出到第一控制线K1-1、第二控制线K1-2。具体地，在驱动电荷泵31的情况下，当从列数据线D1输入控制电压时，首先接通第一开关S1和第四开关S4，断开第二开关S2和第三开关S3。
因此，从列数据线D1提供的控制电压被蓄积在第一电容器C1中。在经过预定时间后，使第一开关S1和第四开关S4断开，使第二开关S2和第三开关S3接通。此时，使第一晶体管Q1截止，使第三晶体管Q3导通。其结果是，从第三晶体管Q3提供的最大电压(VLC)与蓄积在第一电容器C1中的电压相加，相加后的电压被蓄积在输出电容器C2中。因此，将最大电压(VLC)与从列数据线D1提供的控制电压相加而得的电压被蓄积在输出电容器C2中，并且被输出到像素电极q1。
并且，在第二实施方式涉及的相位调制装置101中，设定由设置了图3所示的(n×m)个的各像素电路21中的若干像素电路构成的块。例如，在第二实施方式中，也与第一实施方式同样，如图6的(a)所示，设定由(5行×6列)的像素电路21构成的块。
在图6的(a)中，向同一行的6个像素电路21-11～21-16分别提供相同的电压。例如，向像素电路21-11～21-16提供阶度1～阶度5中的阶度1的电压。另外，设定为阶度在垂直方向上从图中的上方向下方逐渐提高，并设定为向最下级的像素电路21-51～21-56提供阶度5的电压。
具体而言，如图6的(b)所示，在垂直方向上排列的各像素电路21-11～21-51中，设定为向各液晶42提供的驱动电压与阶度1～5对应而阶段性地变化。因此，将6个像素电路21作为一组，能够使反射率变化为5种，进而能够得到被相位调制为5种的反射光。
[第二实施方式的动作的说明]
接着，参照图11A、图11B所示的曲线图以及图12所示的时序图说明第二实施方式涉及的相位调制装置101的动作。图11B是示出设定为5级的阶度与提供给液晶42的驱动电压之间的关系的曲线图。另外，以下，如图6的(a)所示，对具有配置成6×5的矩阵状的各像素电路21以及与各像素电路21对应的反射像素的情况的例子进行说明。
图3所示的水平扫描电路23通过控制设置于开关电路27的各开关SW1～SWm(在此，m＝6)的接通、断开，将由电压提供线X1提供的控制电压提供至期望的列数据线。
并且，通过驱动垂直扫描电路24，选择各行扫描线(G1～Gn)(在此，n＝5)中的与期望的像素电路21对应的扫描线。其结果是，能够向期望的像素电路21提供控制电压。
即，如上所述，将从“0”到2倍电压的范围“0～2×VLC”划分为5个阶度，向图6的(a)所示的第一行的像素电路21-11～21-16提供阶度1的电压“(1/5)×2×VLC”，向第二行的像素电路21-21～21-26提供阶度2的电压“(2/5)×2×VLC”。
并且，向第三行的像素电路21-31～21-36提供阶度3的电压。在这种情况下，提供给像素电路的电压为“(3/5)×2×VLC”，由于超过最大电压VLC，因此，如图11A的曲线图R2所示，将从上述电压减去VLC而得的电压即“(1/5)×VLC”作为控制电压输出。
对于第四行的像素电路21-41～21-46、第五行的像素电路21-51～21-56也同样地分别将减去电压VLC后的电压作为控制电压输出。之后，通过由电荷泵31相加电压VLC，生成阶度3～5的电压。
接着，参照图12所示的时序图说明像素电路21中的动作。作为一例，对与列数据线D1、行扫描线G1连接的像素电路21a中的电荷泵31的动作进行说明。
在将像素电路21a设定为阶度1、2的情况下，不使电荷泵31动作。在该情况下，如图12的时刻t0～t1所示，电荷泵控制部25向驱动线L1输出H电平的信号。并且，进行控制使得各开关S1～S4全部断开，并进行控制使得第三晶体管Q3截止。另外，使第一晶体管Q1导通。其结果是，图10所示的第二晶体管Q2导通，第三晶体管Q3截止，由于电荷泵31的输入端子p1和输出端子p2被短路，因此从列数据线D1提供的控制电压不被电荷泵31放大，而被输出到液晶42。因此，如图11B的符号z1、z2所示，能够向液晶42提供期望的驱动电压。
另一方面，在将像素电路21设定为阶度3的情况下，将从与阶度3对应的电压“(6/5)×VLC”减去电压VLC而得的电压“(1/5)×VLC”作为控制电压输出到列数据线D1。此外，通过电荷泵31将电压VLC加到该控制电压上。
具体而言，在图12的时刻t1，电荷泵控制部25将向驱动线L1提供的信号从H电平切换为L电平。其结果是，第二晶体管Q2截止。另外，在时刻t1，电荷泵控制部25向控制线K1(K1-1、K1-2)输出使图10所示的第一开关S1和第四开关S4接通、且使第二开关S2和第三开关S3断开的控制信号。
其结果是，由列数据线提供的控制电压被蓄积在第一电容器C1中。之后，在时刻t2，使第一开关S1、第四开关S4、第一晶体管Q1断开，并且，在时刻t3，使第二开关S2、第三开关S3、第三晶体管Q3导通。其结果是，在控制电压上加上最大电压(VCL)而得的电压被蓄积在输出电容器C2中。因此，如图11B的符号z3～z5所示，能够向液晶42提供阶度3的驱动电压。
[第二实施方式的效果的说明]
在第二实施方式涉及的相位调制装置101中，在各像素电路21中具备电荷泵31。并且，在从“0”到2倍电压(2×VLC)的范围内预先设定的多个阶度中，在设定为任意的阶度的情况下，在与该任意的阶度对应的电压为最大电压(VLC)以下的情况下，不放大从列数据线提供给像素电路21的控制电压而输出到液晶42。
另外，在与多个阶度中的任意的阶度对应的电压超过最大电压(VLC)的情况下，通过电荷泵31将在控制电压上加上最大电压(VCL)而得的电压输出到液晶42。
因此，在从列数据线提供给像素电路21的控制电压的最大值是最大电压(VLC)的情况下，能够在其2倍的2倍电压(2×VLC)的范围内设定提供给液晶42的驱动电压。因此，能够使液晶42的折射率的大小在更宽的范围内变化，能够抑制液晶层12的厚度的增加，并且能够提高相位调制的精度。
并且，由于能够不提高提供给像素电路21的控制电压的最大电压VLC而在宽的电压范围内设定阶度，所以不需要提高构成控制电路22的各部件的耐压，能够实现装置的小型化、轻量化。
另外，由于将用于设定液晶42的驱动电压的电压范围设定为最大电压VLC的2倍的电压，所以能够通过将控制电压放大为2倍这样的简单处理得到期望的驱动电压，能够简化电路结构。
另外，在第二实施方式中，设定为液晶42的折射率朝向相互正交的方向、即图3所示的列方向及行方向中的一个方向变化，在另一个方向上配置有对电荷泵的接通、断开进行切换的驱动线(L1～Ln)。因此，能够防止由折射率变化引起的液晶的取向的紊乱。
另外，在第二实施方式中，将驱动电压的范围设定为最大电压的2倍的电压(2×VLC)，但并不限定于此，只要大于最大电压VLC即可。
[第二实施方式的变形例的说明]
接着，对第二实施方式的变形例进行说明。图13是示出第二实施方式的变形例涉及的像素电路21’的结构的电路图。如图13所示，在像素电路21’中，驱动线L1在纵向上配置。因此，能够朝向配置成矩阵状的各像素电路21’的纵向设定电荷泵31的接通或断开。因此，折射率变化的方向成为横向。
即，在图6的(a)、图6的(b)所示的例子中，是液晶42的折射率的大小朝向纵向变化的结构，与此相对，在图13所示的第二实施方式的变形例中，是设定为液晶42的折射率的大小朝向横向变化的结构。在这种情况下，在一个垂直扫描期间中，设定提供给像素电路21’的电压，使得控制电压达到最大电压VLC。
[第三实施方式的说明]
第三实施方式涉及的相位调制装置的基本结构与第一实施方式中说明的图1、2所示的各实施方式的基本结构相同，因此省略说明。
参照图14所示的框图以及图4所示的电路图对第三实施方式涉及的相位调制装置101中的各像素电路21以及控制各像素电路21的控制电路22的结构进行说明。在图14中，控制电路22包括配置成矩阵状的多个(m列、n行)像素电路21、水平扫描电路23、垂直扫描电路24、电荷泵控制部25和控制电压输出部28。并且，控制电路22向各像素电路21输出电信号，驱动各像素电路21，从各像素电路21向液晶42施加驱动电压。因此，各反射像素上的液晶42对入射光的折射率被控制为期望的值。
像素电路21在相互正交的m条列数据线(D1～Dm)和n条行扫描线(G1～Gn)的各交叉部(交叉的位置)以矩阵状配置有多个(m×n个)。多个像素电路21全部构成为相同。此外，驱动线(L1～Ln)和控制线(K1～Kn)与行扫描线(G1～Gn)并行设置。驱动线(L1～Ln)、控制线(K1～Kn)与电荷泵控制部25连接。
驱动线(L1～Ln)是发送用于切换设置在各像素电路21中的第二晶体管Q2(短路开关；参照图4)的导通、截止的控制信号的布线。另外，控制线(K1～Kn)是发送用于切换设置在各像素电路21中的开关S1～S4(参照图4)的接通、断开的控制信号的布线。另外，如图4所示，控制线(K1～Kn)分别设置有多条(在图中为K1-1、K1-2这2条)，但在图14中用1条控制线K1简化示出。
列数据线(D1至Dm)是用于将从控制电压输出部28输出并经由电压提供线X1提供的模拟电压(控制电压和最大电压VLC)提供给各像素电路21的布线。行扫描线(G1～Gn)是用于向各像素电路21输出行选择信号(扫描信号)的布线。如后所述，“控制电压”表示从“0”(最小电压)到“VLC”(最大电压)的范围的电压，最大电压VLC表示控制电压输出部28输出的最大电压。
图4是示出第三实施方式涉及的相位调制装置101中的像素电路21的详细结构的电路图。(由于第三实施方式涉及的相位调制装置101中的像素电路21的结构与图4所示的第一实施方式涉及的相位调制装置101中的像素电路21的结构相同，因此省略说明。)
在第三实施方式中，对于入射光和由反射像素20反射的反射光的角度的关系与第一实施方式中使用图5说明的相同，因此这里省略说明，所述入射光入射到设置在反射基板11上的与像素电路21相对应的反射像素20。
如图14所示，设置在控制电路22中的水平扫描电路23包括移位寄存器电路26和包含开关SW1～SWm的开关电路27。
移位寄存器电路26输入水平同步信号(HST)和水平扫描用的时钟信号(HCK1、HCK2)。移位寄存器电路26基于水平同步信号以及水平扫描用的时钟信号依次移位时钟信号，由此在1个水平扫描期间的周期内生成输出到开关电路27的开关信号(将其设为“SD1～SDm”)。
开关电路27具备用于切换各列数据线(D1～Dm)的接通、断开的m个开关SW1～SWm。另外，各开关SW1～SWm基于从移位寄存器电路26输出的开关信号(SD1～SDm)被控制为接通状态或断开状态。开关SW1～SWm与列数据线(D1～Dm)对应设置，依次输入与各列数据线对应的控制电压“d”。
开关SW1～SWm选择性地向列数据线提供对应于各列数据线(D1～Dm)的控制电压。例如，开关SW1在开关信号SD1为高电平时成为接通状态，选择与列数据线D1对应的控制电压，将选择的控制电压输出到列数据线D1。
控制电压输出部28以时分方式输出从“0”(最小电压)到“VLC”(最大电压)的范围的模拟电压(将其作为控制电压)以及最大电压VLC。具体而言，如后述的图15的(e)所示，输出作为从“0”到“VLC”之间的电压的控制电压Vh或最大电压VLC中的某一个。另外，如后所述，在提供给液晶42的驱动电压为最大电压VLC以下的情况下，如图15的(e)的时刻t0～t1所示，继续输出控制电压Vh。另外，在上述驱动电压超过最大电压VLC的情况下，如图15的(e)的时刻t1～t4所示，以时分方式输出控制电压Vh及最大电压VLC。
从控制电压输出部28输出的电压(控制电压或最大电压)从电压提供线X1提供给各列数据线(D1～Dm)。
在第三实施方式中，设定最大电压VLC的2倍电压即2倍电压(2×VLC)，并且，在电压“0”到2倍电压“2×VLC”的范围内设定k阶度(其中，k是3以上的整数)的电压。然后，通过切换电荷泵31的驱动、停止进行控制，使得从列数据线提供的控制电压(0～VLC的范围的电压)成为上述k阶度的电压(0～2×VLC的范围的电压)。
以下，参照图11A详细说明第三实施方式涉及的相位调制装置中的、对液晶设定的阶度与提供给像素电路的控制电压的关系。图11A是横轴表示上述k阶度(在该例中为5阶度)、纵轴表示从电压提供线X1经由列数据线提供给像素电路21的控制电压(从控制电压输出部输出的控制电压)的曲线图。
图11A所示的曲线图R1表示提供给液晶42的驱动电压为最大电压VLC以下时的特性，曲线图R2表示提供给液晶42的驱动电压为最大电压VLC以上时的特性。另外，在曲线图R1、R2中示出了电压直线地变化的例子，但不限于此，只要是在0～VLC的范围内单调增加的变化即可。
例如，在将提供给液晶42的驱动电压的阶度数设为“5”的情况下(即，k＝5)，将上述的2倍电压(2×VLC)5等分而设定阶度1～5。因此，将2倍电压(2×VLC)5等分，作为阶度1的(1/5)×2×VLC的电压、作为阶度2的(2/5)×2×VLC的电压、作为阶度3的(3/5)×2×VLC的电压、作为阶度4的(4/5)×2×VLC的电压、作为阶度5的(5/5)×2×VLC的电压作为控制电压提供给像素电路21即可。
但是，由于与上述的阶度3～5对应的控制电压超过最大电压VLC，所以不能从图14所示的电压提供线X1向像素电路21提供与阶度3～5对应的控制电压。在第三实施方式中，对于阶度3～5，输出从各自的电压减去最大电压VLC而得的电压作为控制电压，之后，通过电荷泵31加上最大电压VLC。即，作为阶度3，输出(1/5)×VLC的控制电压，作为阶度4，输出(3/5)×VLC的控制电压，作为阶度5，输出VLC的控制电压，通过设置在各像素电路21中的电荷泵31加上电压VLC，输出到液晶42。
即，在用于得到期望阶度的控制电压为最大电压VLC以下的情况下(阶度1、2的情况下)，如图11A的曲线图R1所示，不放大该控制电压而作为驱动电压输出到液晶42。在这种情况下，控制电压输出部28如图15的(e)的时刻t0～t1所示，仅输出控制电压Vh。
另一方面，在用于得到期望阶度的电压超过最大电压VLC的情况下(阶度3、4、5的情况下)，如图11A的曲线图R2所示，将从该电压减去最大电压VLC而得的电压作为控制电压提供给像素电路21，之后通过电荷泵31加上最大电压VLC，从而得到期望的驱动电压(相加电压)。在这种情况下，控制电压输出部28如图15的(e)的时刻t1～t4所示，以时分方式输出控制电压Vh和最大电压VLC。
换言之，在到比最大电压VLC大的电压(2倍电压)为止的范围内预先设定的多个阶度中的、与任意的阶度对应的电压为最大电压VLC以下的情况下，电荷泵控制部25不放大控制电压而输出到液晶42。另一方面，在与多个阶度中的任意阶度对应的电压超过最大电压VLC的情况下，进行控制，以通过电荷泵31放大控制电压(加上最大电压VLC)，输出到液晶42。
这样，通过控制设置于开关电路27的各开关SW1～SWm的接通、断开，并且控制电荷泵31的驱动，像素电路21能够生成与k阶度(在上述例子中为5阶度)对应的驱动信号并提供给液晶42。即，如图11B的曲线图R3所示，能够将2倍电压(2×VLC)5等分而得到的阶度1～5的驱动电压输出到液晶42。
如图14所示，行扫描线(G1～Gn)与垂直扫描电路24连接。垂直扫描电路24输入垂直同步信号(VST)、垂直扫描用的时钟信号(VCK1、VCK2)。垂直扫描电路24基于垂直同步信号、垂直扫描用的时钟信号例如从行扫描线G1向行扫描线Gn在1个水平扫描期间的周期依次提供行选择信号(扫描信号)。
电荷泵控制部25向图14所示的各驱动线(L1～Ln)输出驱动信号。具体而言，在到比最大电压VLC大的电压(2×VLC)为止的范围内设定的多个阶度中，在与任意阶度对应的电压为最大电压VLC以下的情况下(例如，上述的阶度1、2的情况下)，向驱动线输出“H”电平的信号。另外，在与多个阶度中的任意阶度对应的电压超过最大电压VLC的情况下(例如，上述的阶度3～5的情况下)，向驱动线输出“L”电平的信号。
另外，电荷泵控制部25进行控制，以使当向驱动线提供“H”电平的信号时不驱动电荷泵31，当向驱动线提供“L”电平的信号时驱动电荷泵31。以下，对电荷泵31的动作进行说明。
电荷泵控制部25在驱动电荷泵31的情况下，将控制图4所示的各开关S1～S4的接通、断开的控制信号输出到控制线K1(K1-1、K1-2)。具体而言，在驱动电荷泵31的情况下，当提供从控制电压输出部28输出的控制电压时，首先使第一开关S1和第四开关S4接通，使第二开关S2和第三开关S3断开。
因此，所提供的控制电压被蓄积在第一电容器C1中。之后，在从控制电压输出部28提供最大电压VLC时，使第一开关S1和第四开关S4断开，使第二开关S2和第三开关S3接通。其结果是，将从列数据线D1提供的最大电压VLC与蓄积在第一电容器C1中的控制电压相加，并且将相加后的电压蓄积在输出电容器C2中。然后，相加后电压被输出到像素电极q1。即，能够得到提供给液晶42的阶度1～5的5级的驱动电压。
并且，在第三实施方式涉及的相位调制装置101中，设定由设置了图14所示的(n×m)个的各像素电路21中的若干像素电路构成的块。例如，在第三实施方式中，也与第一实施方式同样，如图6的(a)所示，设定由(5行×6列)的像素电路21构成的块。
在图6的(a)中，向同一行的6个像素电路21-11～21-16分别提供相同的电压。例如，向像素电路21-11～21-16提供与阶度1～阶度5中的阶度1对应的控制电压。另外，设定为阶度在垂直方向上从图中的上方向下方逐渐提高，并设定为向最下级的像素电路21-51～21-56提供与阶度5对应的控制电压。
具体而言，如图6的(b)所示，在垂直方向上排列的各像素电路21-11～21-51中，设定为向各液晶42提供的驱动电压与阶度1～阶度5对应而阶段性地变化。因此，将6个像素电路21作为一组，能够使反射率变化为5种，进而能够得到被相位调制为5种的反射光。
[第三实施方式的动作的说明]
接着，参照图11A、图11B所示的曲线图以及图15所示的时序图说明第三实施方式涉及的相位调制装置101的动作。图11B是示出设定为5级的阶度与提供给液晶42的驱动电压的关系的曲线图。另外，以下，如图6的(a)所示，对具有配置成6×5的矩阵状的各像素电路21以及与各像素电路21对应的反射像素的情况的例子进行说明。
图14所示的控制电压输出部28以时分方式向电压提供线X1输出从“0”到最大电压“VLC”的范围的控制电压和最大电压VLC。
另外，水平扫描电路23通过控制设置在开关电路27中的各开关SW1～SWm(在此，m＝6)的接通、断开，将由电压提供线X1提供的控制电压或最大电压VLC提供给期望的列数据线。
并且，通过驱动垂直扫描电路24，选择各行扫描线(G1～Gn)(在此，n＝5)中的与期望的像素电路21对应的扫描线。其结果是，能够将控制电压和最大电压VLC提供给期望的像素电路21。
例如，将从“0”到最大电压的2倍电压的范围的电压“0～2×VLC”划分为5个阶度(即k＝1～5)，向图6的(a)所示的第一行的像素电路21-11～21-16提供阶度1的电压“(1/5)×2×VLC”，向第二行的像素电路21-21～21-26提供阶度2的电压“(2/5)×2×VLC”。
并且，向第三行的像素电路21-31～21-36提供阶度3的电压。在这种情况下，提供给像素电路的电压是“(3/5)×2×VLC”，并且超过最大电压VLC。因此，如图11A的曲线图R2所示，将从各自的电压中减去最大电压VLC而得的电压作为控制电压输出。并且，通过驱动电荷泵31，在控制电压上加上最大电压VLC，生成“(3/5)×2×VLC”的电压，作为阶度3的电压。
对于第四行的像素电路21-41～21-46、第五行的像素电路21-51～21-56也同样，将从各自的电压减去最大电压VLC而得的电压作为控制电压输出，之后，通过电荷泵31加上最大电压VLC，生成阶度4、5的电压。
接着，参照图15所示的时序图说明像素电路21中的动作。作为一例，对与列数据线D1、行扫描线G1连接的像素电路21a中的电荷泵31的动作进行说明。
在将像素电路21a设定为阶度1的情况下，不使电荷泵31动作。在这种情况下，如图15的图表(a)、(b)、(c)的时刻t0～t1所示，电荷泵控制部25向驱动线L1输出H电平的信号，使第二晶体管Q2导通，并且进行控制，以使各开关S1～S4全部断开。另外，如图15的(d)所示，使第一晶体管Q1导通。并且，如图15的(e)所示，控制电压输出部输出“0”～“VLC”的范围的控制电压Vh。
由于第二晶体管Q2变为导通，电荷泵31的输入端子p1和输出端子p2被短路，所以由列数据线D1提供的控制电压不被电荷泵31放大，而输出到液晶42。因此，如图11B的符号z1所示，能够向液晶42提供“(1/5)×2×VLC”的电压。
另外，在将像素电路21a设定为阶度2的情况下，也同样不使电荷泵31动作，如图11B的符号z2所示，不放大地输出由列数据线D1提供的控制电压。其结果是，能够对液晶42施加“(2/5)×2×VLC”的电压。
在将像素电路21设定为阶度3的情况下，控制电压输出部28向列数据线D1输出与阶度3对应的电压“(1/5)×VLC”作为控制电压。此外，控制电压输出单元28输出最大电压VLC。然后，通过电荷泵31将上述控制电压和最大电压VLC相加。
具体而言，如图15的图表的(a)所示，电荷泵控制部25在时刻t1将向驱动线L1提供的信号从H电平切换为L电平。其结果是，第二晶体管Q2截止。另外，如图15的图表的(b)、(c)所示，电荷泵控制部25在时刻t2向控制线K1(K1-1、K1-2)输出使图4所示的第一开关S1和第四开关S4接通、且使第二开关S2和第三开关S3断开的控制信号。
其结果是，控制电压“(1/5)×VLC”被蓄积在第一电容器C1中。然后，在时刻t2，使第一开关S1和第四开关S4断开，并且，在时刻t3，使第二开关S2和第三开关S3接通。另外，如图15的图表(e)所示，在时刻t3，从控制电压输出部28输出的电压从控制电压切换为最大电压VLC。其结果是，在控制电压上加上最大电压VLC而得的电压“(3/5)×2×VLC”被蓄积在输出电容器C2中。因此，如图11B的符号z3所示，能够向液晶42提供阶度3的驱动电压“(3/5)×2×VLC”。
另外，对于将像素电路21a设定为阶度4的情况，也同样地使电荷泵31动作，由此，如图11B的符号z4所示，能够向液晶提供“(4/5)×2×VLC”的驱动电压。
并且，对于将像素电路21a设定为阶度5的情况，也同样地使电荷泵31动作，由此，如图11B的符号z5所示，能够向液晶提供“2×VLC”的驱动电压。
[第三实施方式的效果的说明]
在第三实施方式涉及的相位调制装置101中，在各像素电路21中具备电荷泵31。并且，在从“0”到最大电压的2倍电压(2×VLC)的范围内预先设定的多个阶度中，在设定为任意的阶度的情况下，在与该任意的阶度对应的电压为最大电压VLC以下的情况下，不放大从列数据线提供给像素电路21的控制电压而输出到液晶42。
另外，在与多个阶度中的任意阶度对应电压超过最大电压VLC的情况下，从控制电压输出部28以时分方式输出控制电压(Vh)和最大电压(VLC)。然后，由电荷泵31将控制电压(Vh)和最大电压(VLC)相加。具体而言，在图15的图表(e)的时刻t1～t2的期间输出控制电压(Vh)，在时刻t3～t4的期间输出最大电压(VLC)，通过电荷泵31将它们相加。
因此，在从列数据线提供给像素电路21的控制电压的最大是最大电压VLC的情况下，能够在其2倍的电压(2×VLC)的范围内设定用于驱动液晶42的驱动电压。因此，能够使液晶42的折射率的大小在更宽的范围内变化，能够抑制液晶层12的厚度的增加，并且能够提高相位调制的精度。
并且，由于能够不提高提供给像素电路21的控制电压的最大电压VLC而在宽的电压范围内设定阶度，所以不需要提高构成控制电路22的各部件的耐压，能够实现装置的小型化、轻量化。
另外，由于将用于设定液晶42的驱动电压的电压范围设定为最大电压VLC的2倍的电压，所以能够通过将控制电压放大为2倍这样的简单处理得到期望的驱动电压，能够简化电路结构。
另外，在第三实施方式中，设定为液晶42的折射率朝向相互正交的方向、即图14所示的列方向及行方向中的一个方向变化，在另一个方向上配置有对电荷泵的接通、断开进行切换的驱动线(L1～Ln)。因此，能够防止由折射率变化引起的液晶的取向的紊乱。
另外，在第三实施方式中，将驱动电压的范围设定为最大电压的2倍的电压(2×VLC)，但并不限定于此，只要大于最大电压VLC即可。
[第三实施方式的变形例的说明]
接着，对第三实施方式的变形例进行说明。图9是示出第三实施方式的变形例涉及的像素电路21’的结构的电路图。如图9所示，在像素电路21’中，驱动线L1在纵向上配置。因此，能够朝向配置成矩阵状的各像素电路21’的纵向设定电荷泵电路的接通或断开。因此，折射率变化的方向成为横向。
即，在图6的(a)、图6的(b)所示的例子中，是液晶42的折射率的大小朝向纵向变化的结构，与此相对，在图9所示的第三实施方式的变形例中，是设定为液晶42的折射率的大小朝向横向变化的结构。在这种情况下，在一个垂直扫描期间中，设定提供给像素电路21’的电压，使得控制电压达到最大电压VLC。
[第四实施方式的说明]
第四实施方式的相位调制装置的基本结构与第一实施方式中说明的图1、2所示的各实施方式的基本结构相同，因此省略说明。
参照图16所示的框图以及图17所示的电路图说明第四实施方式涉及的相位调制装置101中的各像素电路21以及控制各像素电路21的控制电路22的结构。在图16中，控制电路22包括配置成矩阵状的多个(m列、n行)像素电路21、水平扫描电路23、垂直扫描电路24、以及开关控制部25(电荷泵控制部、切换开关控制部)。并且，控制电路22向各像素电路21输出电信号，驱动各像素电路21，从各像素电路21向液晶42施加驱动电压。因此，各反射像素上的液晶42对入射光的折射率被控制为期望的值。
像素电路21在相互正交的m条列数据线(D1～Dm)和n条行扫描线(G1～Gn)的各交叉部(交叉的位置)以矩阵状配置有多个(m×n个)。多个像素电路21全部构成为相同。此外，驱动线(L1～Ln)和控制线(K1～Kn)与行扫描线(G1～Gn)并行设置。驱动线(L1～Ln)、控制线(K1～Kn)与开关控制部25连接。
另外，与行扫描线(G1～Gn)并行地设置有短路线(J1～Jn)。在短路线(J1～Jn)中，如图17所示，设置有对相互邻接的像素电路21间的短路、断路进行切换的第一切换开关(图17中的S6、S6’)。
另外，在图16所示的例子中，以光的折射率朝向纵向(图中上下方向)变化的方式进行控制。因此，朝向与该方向正交的方向即横向(图中左右方向)设置短路线(J1～Jn)。
驱动线(L1～Ln)是发送用于切换设置在各像素电路21中的第二晶体管Q2(短路开关；参照图17)的导通、截止的控制信号的布线。另外，控制线(K1～Kn)是发送用于切换设置在各像素电路21中的开关S1～S4(参照图17)的接通、断开的控制信号、以及用于切换上述的第一切换开关S6和第二切换开关S5(参照图17)的接通、断开的控制信号的布线。如图17所示，控制线(K1～Kn)分别设置有多条(在图中为K1-1、K1-2、K1-3、K1-4这4条)，但在图16中以1条控制线K1简化示出。
如图17所示，第一控制线K1-1输出控制电荷泵31的第一开关S1和第四开关S4的接通、断开的控制信号。第二控制线K1-2输出控制电荷泵31的第二开关S2和第三开关S3的接通、断开的控制信号。第三控制线K1-3输出控制第一切换开关S6、S6’的接通、断开的控制信号。另外，S6’是设置在相邻的像素电路中的第一切换开关。第四控制线K1-4输出控制第二切换开关S5的接通、断开的控制信号。
列数据线(D1～Dm)是用于将从电压提供线X1输出的模拟电压(以下称为“控制电压”)提供给各像素电路21的布线。行扫描线(G1～Gn)是用于向各像素电路21输出行选择信号(扫描信号)的布线。
图17是示出第四实施方式涉及的相位调制装置101中的像素电路21的详细结构的电路图。另外，在此，对配置在图16所示的列数据线D1和行扫描线G1的交叉部的像素电路21(将其作为像素电路21a)的结构进行说明。如图17所示，像素电路21a包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、电荷泵31、输出电容器C2、源极跟随器Q4(第一源极跟随器)、负载晶体管Q5、第二切换开关S5、附加电容器C3和第一切换开关S6。
第一晶体管Q1是开关晶体管，例如由N沟道的MOSFET(场效应晶体管)构成。第一晶体管Q1的第一端子(例如，漏极)与列数据线D1连接，第二端子(例如，源极)与电荷泵31的输入端子p1连接。另外，第一晶体管Q1的控制端子(例如，栅极)与行扫描线G1连接。因此，在选择了行扫描线G1、并且从列数据线D1输入了控制电压的情况下，该控制电压被提供给电荷泵31的输入端子p1。
第二晶体管Q2也与上述的晶体管Q1同样，是开关晶体管，例如由N沟道的MOSFET(场效应晶体管)构成。第二晶体管Q2的第一端子(例如，漏极)与电荷泵31的输入端子p1连接，第二端子(例如，源极)与电荷泵31的输出端子p2连接。
另外，第二晶体管Q2的控制端子(例如，栅极)与驱动线L1连接。因此，当向驱动线L1提供“H”电平的电压时，第二晶体管Q2导通，电荷泵31的输入端子p1和输出端子p2被短路，能够使电荷泵31的功能停止。与此相反，当向驱动线L1提供“L”电平的电压时，第二晶体管Q2截止，电荷泵31的输入端子p1和输出端子p2断开，能够使电荷泵31动作。
即，第二晶体管Q2具有作为短路开关的功能，该短路开关将向电荷泵31提供控制电压的输入端子p1与从电荷泵31向液晶42输出驱动电压的输出端子p2短路。并且，在用于将液晶42设定为期望的折射率的驱动电压为从列数据线D1提供的最大电压VLC(最大电压)以下的情况下，通过开关控制部25(参照图16)的控制，使第二晶体管Q2短路，不进行电荷泵31的控制电压的放大。另外，在驱动电压超过最大电压VLC的情况下，断开第二晶体管Q2，成为能够进行电荷泵31的控制电压的放大的状态。
电荷泵31具有4个开关S1～S4和用于蓄积电荷的第一电容器C1，对提供给输入端子p1的控制电压进行放大并输出到输出端子p2。
第一开关S1和第三开关S3相互串联连接，第一开关S1侧的端部与输入端子p1连接，第三开关S3侧的端部与输出端子p2连接。另外，第二开关S2和第四开关S4相互串联连接，第二开关S2侧的端部与输入端子p1连接，第四开关S4侧的端部接地连接。
第一电容器C1设置在第一开关S1和第三开关S3的连接点、与第二开关S2和第四开关S4的连接点之间。即，第一电容器C1的一端与第一开关S1和第三开关S3连接，第一电容器C1的另一端与第二开关S2和第四开关S4连接。
输出端子p2经由输出电容器C2接地连接，并且还与源极跟随器Q4的栅极连接。另外，如上所述，液晶42的共用电极q2是设置在透明玻璃上的透明电极。向透明电极施加共用电极电压。
第一控制线K1-1与第一开关S1和第四开关S4连接，第二控制线K1-2与第二开关S2和第三开关S3连接。并且，通过从各控制线K1-1、K1-2提供的控制信号，控制各开关S1～S4的接通、断开。
在像素电路21中设置有源极跟随器Q4和负载晶体管Q5的串联连接电路，电荷泵31的输出端子p2与源极跟随器Q4的栅极连接，负载晶体管Q5的源极接地连接。
当向源极跟随器Q4的栅极提供电压(经由晶体管Q1提供的控制电压或电荷泵31的输出电压)时，负载晶体管Q5被控制为导通。另外，关于用于控制负载晶体管Q5的控制线，省略了图示。
源极跟随器Q4与负载晶体管Q5的连接点(源极跟随器Q4的输出点q3)通过第二切换开关S5连接到像素电极q1(提供点)。此外，像素电极q1通过附加电容器C3接地连接，并且连接到短路线J1。在短路线J1上设置有第一切换开关S6，该第一切换开关S6用于切换与相邻的像素电路中的像素电极之间的短路(接通)、开路(断开)。
附加电容器C3蓄积从源极跟随器Q4经由第二切换开关S5输出的电压。
由于源极跟随器Q4、负载晶体管Q5、第二切换开关S5、附加电容器C3被提供由电荷泵31放大后的电压而被驱动，所以使用了高耐压的元件。
各第一切换开关S6通过从开关控制部25经由第三控制线K1-3输出的控制信号来控制接通、断开。第二切换开关S5通过从开关控制部25经由第四控制线K1-4输出的控制信号来控制接通、断开。
液晶42根据从像素电路21施加到像素电极q1的驱动电压和施加到共用电极q2的共用电极之间的电位差而被驱动。因此，入射到液晶42的入射光根据上述电位差被相位调制，并被反射。
同样在第二实施方式中，对于入射光和由反射像素20反射的反射光的角度的关系与第一实施方式中使用图5说明的相同，因此这里省略说明，所述入射光入射到设置在反射基板11上的与像素电路21相对应的反射像素20。
如图16所示，设置在控制电路22中的水平扫描电路23包括移位寄存器电路26和包含开关SW1～SWm的开关电路27。
移位寄存器电路26输入水平同步信号(HST)和水平扫描用的时钟信号(HCK1、HCK2)。移位寄存器电路26基于水平同步信号以及水平扫描用的时钟信号依次移位时钟信号，由此在1个水平扫描期间的周期内生成输出到开关电路27的开关信号(将其设为“SD1～SDm”)。
开关电路27具备用于切换各列数据线(D1～Dm)的接通、断开的m个开关SW1～SWm。另外，各开关SW1～SWm基于从移位寄存器电路26输出的开关信号(SD1～SDm)被控制为接通状态或断开状态。开关SW1～SWm与列数据线(D1～Dm)对应设置，依次输入与各列数据线对应的控制电压“d”。
开关SW1～SWm选择性地向列数据线提供对应于各列数据线(D1～Dm)的控制电压。例如，开关SW1在开关信号SD1为高电平时成为接通状态，选择与列数据线D1对应的控制电压，将选择的控制电压输出到列数据线D1。
从电压提供线X1提供给各列数据线(D1～Dm)的控制电压“d”是从“0”(最小电压)到“VLC”(最大电压)的模拟电压。在第四实施方式中，设定最大电压VLC的2倍电压即2倍电压(2×VLC)，并且，在电压“0”到2倍电压“2×VLC”的范围内设定k阶度(其中，k是3以上的整数)的电压。然后，通过切换电荷泵31的驱动、停止，进行控制，使得从列数据线提供的控制电压(0～VLC的范围的电压)成为上述k阶度的电压(0～2×VLC的范围的电压)。
以下，参照图7A详细说明第四实施方式涉及的相位调制装置中的、对液晶设定的阶度与提供给像素电路的控制电压的关系。图7A是横轴表示上述k阶度(在该例中为5阶度)、纵轴表示从电压提供线X1经由列数据线提供给像素电路21的控制电压的曲线图。
图7A所示的曲线图R1表示提供给液晶42的驱动电压为最大电压VLC以下时的特性，曲线图R2表示提供给液晶42的驱动电压为最大电压VLC以上时的特性。另外，在曲线图R1、R2中示出了电压直线地变化的例子，但不限于此，只要是在0～VLC的范围内单调增加的变化即可。
在图7A中，例如，在将提供给液晶42的驱动电压的阶度数设为“5”的情况下(即，k＝5)，将上述的2倍电压(2×VLC)5等分而设定阶度1～5。因此，将2倍电压(2×VLC)5等分，作为阶度1的(1/5)×2×VLC的电压、作为阶度2的(2/5)×2×VLC的电压、作为阶度3的(3/5)×2×VLC的电压、作为阶度4的(4/5)×2×VLC的电压、作为阶度5的(5/5)×2×VLC的电压作为控制电压提供给像素电路21即可。
但是，由于与阶度3～5对应的控制电压超过最大电压VLC，所以不能从图16所示的电压提供线X1向像素电路21提供与阶度3～5对应的控制电压。在第四实施方式中，对于阶度3～5，输出各自一半的控制电压，之后，通过电荷泵31放大为2倍。即，作为阶度3，输出(3/5)×VLC的控制电压，作为阶度4，输出(4/5)×VLC的控制电压，作为阶度5，输出VLC的控制电压，通过设置于各像素电路21的电荷泵31放大到2倍。
即，在用于得到期望阶度的控制电压为最大电压VLC以下的情况下(阶度1、2的情况下)，如图7A的曲线图R1所示，不放大该控制电压而得到驱动电压。
另一方面，在用于得到期望的阶度的电压超过最大电压VLC的情况下(阶度3、4、5的情况下)，如图7A的曲线图R2所示，将该电压的一半电压作为控制电压提供给像素电路21，然后用电荷泵31放大到两倍，由此得到期望的驱动电压。因此，曲线图R2的斜率为曲线图R1的斜率的一半。
即，在到比最大电压(VLC)大的电压(2倍电压)为止的范围内预先设定的多个阶度中的、与任意的阶度对应的电压为最大电压(VLC)以下的情况下，开关控制部25不放大控制电压而输出到源极跟随器Q4进而输出到液晶42。另一方面，在与多个阶度中的任意阶度对应的电压超过最大电压(VLC)的情况下，进行控制，以通过电荷泵31放大控制电压，输出到源极跟随器Q4，进而输出到液晶42。
这样，通过控制设置在开关电路27中的各开关SW1～SWm的接通、断开，并且控制电荷泵31的驱动，像素电路21生成与k阶度(在上述例子中为5阶度)对应的驱动信号，输出到源极跟随器Q4。即，如图7B的曲线图R3所示，能够将2倍电压(2×VLC)5等分而得到的阶度1～5的驱动电压输出到源极跟随器Q4。
并且，由于输出到源极跟随器Q4的输出点q3的驱动电压经由第二切换开关S5与像素电极q1连接，所以在该第二切换开关S5被接通时，能够将从源极跟随器Q4输出的驱动电压提供给液晶42。
另外，在与像素电路21a(一个像素电路)连接的短路线J1上设置有用于切换与短路线J1的短路、开路的第一切换开关S6，该短路线J1与和该像素电路21a相邻的像素电路(其他像素电路)连接。因此，通过使第一切换开关S6短路，能够使像素电路21a的像素电极q1与相邻的像素电路的像素电极之间短路。通过使第一切换开关S6接通，能够使相邻的像素电路(控制为相同折射率的像素电路)彼此的像素电极q1的电位恒定。第一切换开关S6的接通、断开通过从第三控制线K1-3提供的控制信号来实施。
如图16所示，行扫描线(G1～Gn)与垂直扫描电路24连接。垂直扫描电路24输入垂直同步信号(VST)、垂直扫描用的时钟信号(VCK1、VCK2)。垂直扫描电路24基于垂直同步信号、垂直扫描用的时钟信号例如从行扫描线G1向行扫描线Gn在1个水平扫描期间的周期内依次提供行选择信号(扫描信号)。
开关控制部25向图16所示的各驱动线(L1～Ln)输出驱动信号。具体而言，在到比最大电压(VLC)大的电压(2×VLC)为止的范围内设定的多个阶度(例如阶度1～阶度5)中的、与任意的阶度(例如阶度1)对应的电压为最大电压(VLC)以下的情况下，向驱动线输出“H”电平的信号。另外，在与多个阶度中的任意的阶度(例如阶度3)对应的电压超过最大电压(VLC)的情况下，向驱动线输出“L”电平的信号。
即，开关控制部25具有作为电荷泵控制部的功能，该电荷泵控制部当提供给液晶42的驱动电压为最大电压VLC以下时，将控制电压作为输出电压，当提供给液晶42的驱动电压超过最大电压VLC时，将由电荷泵31放大后的电压作为输出电压，进行提供给液晶42的控制。
另外，开关控制部25具有作为切换开关控制部的功能，该切换开关控制部进行控制，使得当将一个像素电路21的输出电压提供给液晶42时，断开第一切换开关S6，在未将一个像素电路的输出电压提供给液晶42时的至少一部分时间使第一切换开关S6短路。
另外，开关控制部25进行控制，使得当向驱动线L1提供“H”电平的信号时不驱动电荷泵31，当向驱动线L1提供“L”电平的信号时驱动电荷泵31。以下，对电荷泵31的动作进行说明。
在驱动电荷泵31的情况下，开关控制部25向控制线K1(K1-1、K1-2)输出控制图17所示的各开关S1～S4的接通、断开的控制信号。具体地，在驱动电荷泵31的情况下，当从列数据线D1提供控制电压时，首先使第一开关S1和第四开关S4接通，使第二开关S2和第三开关S3断开。
因此，从列数据线D1提供的控制电压被蓄积在第一电容器C1中。在经过预定时间后，使第一开关S1和第四开关S4断开，使第二开关S2和第三开关S3接通。其结果是，从列数据线D1提供的控制电压与蓄积在第一电容器C1中的电压相加，相加后的电压被蓄积在输出电容器C2中。因此，成为从列数据线D1提供的控制电压的两倍的电压被蓄积在输出电容器C2中，并被输出到源极跟随器Q4。
并且，在第四实施方式涉及的相位调制装置101中，设定由设置了图16所示的(n×m)个的各像素电路21中的若干像素电路构成的块。例如，在第四实施方式中，也与第一实施方式同样，如图6的(a)所示，设定由(5行×6列)的像素电路21构成的块。
在图6的(a)中，向同一行的6个像素电路21-11～21-16分别提供相同的电压。例如，向像素电路21-11～21-16提供与阶度1～阶度5中的阶度1对应的控制电压。另外，设定为阶度在垂直方向上从图中的上方向下方逐渐提高，并设定为向最下级的像素电路21-51～21-56提供与阶度5对应的控制电压。
具体而言，如图6的(b)所示，在垂直方向上排列的各像素电路21-11～21-51中，设定为向各液晶42提供的驱动电压与阶度1～5对应而阶段性地变化。因此，能够将6个像素电路21作为一组，使反射率变化为5种，进而能够得到被相位调制为5种的反射光。
[第四实施方式的动作的说明]
接着，参照图7A、图7B所示的曲线图及图18A、图18B所示的时序图说明第四实施方式涉及的相位调制装置101的动作。图7B是示出设定为5级的阶度与提供给液晶42的驱动电压的关系的曲线图。另外，以下，如图6的(a)所示，对具有配置成6×5的矩阵状的各像素电路21、以及与各像素电路21对应的反射像素的情况的例子进行说明。
图16所示的水平扫描电路23通过控制设置于开关电路27中的各开关SW1～SWm(在此，m＝6)的接通、断开，将从电压提供线X1提供的控制电压提供给期望的列数据线。
并且，通过驱动垂直扫描电路24，选择各行扫描线(G1～Gn)(在此，n＝5)中与期望的像素电路21对应的扫描线。其结果是，能够向期望的像素电路21提供控制电压。
例如，将从“0”到最大电压的2倍电压的范围的电压“0～2×VLC”划分为5个阶度(即k＝1～5)，向图6的(a)所示的第一行的像素电路21-11～21-16提供阶度1的电压“(1/5)×2×VLC”，向第二行的像素电路21-21～21-26提供阶度2的电压“(2/5)×2×VLC”。
并且，向第三行的像素电路21-31～21-36提供阶度3的电压。在这种情况下，提供给像素电路的电压是“(3/5)×2×VLC”，超过最大电压VLC。因此，如图7A所示，将作为上述的一半电压的“(3/5)×VLC”作为控制电压输出，并且，通过电荷泵31将该电压放大到2倍，生成“(3/5)×2×VLC”的电压，作为阶度3的电压。
对于第四行的像素电路21-41～21-46、第五行的像素电路21-51～21-56，也同样分别将一半的电压作为控制电压输出，然后，用电荷泵31放大到两倍，由此生成阶度4、5的电压。
接着，参照图18A、18B所示的时序图说明像素电路21中的动作。作为一例，对与列数据线D1、行扫描线G1连接的像素电路21a中的电荷泵31的动作进行说明。
在将像素电路21a设定为阶度1、2的情况下，不使电荷泵31动作。在该情况下，如图18A的图表(a)的时刻t0～t1所示，开关控制部25向驱动线L1输出H电平的信号，使第二晶体管Q2导通。
并且，如图18A的图表(b)、(c)所示，进行控制使得各开关S1～S4全部断开。其结果是，图17所示的第二晶体管Q2导通，电荷泵31的输入端子p1与输出端子p2被短路，因此从列数据线D1提供的控制电压不被电荷泵31放大，而被提供给源极跟随器Q4的栅极。并且，在源极跟随器Q4中被放大，并被蓄积在附加电容器C3中。
之后，在时刻t1，使第二切换开关S5断开(开路)，在时刻t2，使第一切换开关S6接通(短路)。即，在像素电路21a中的像素电极q1与源极跟随器Q4断开的状态下，像素电极q1和与像素电路21a相邻的像素电路(折射率被控制为相同的像素电路)的像素电极被短路。因此，相邻的像素电路的像素电极的电位被控制为相同。并且，如图7B的符号z1所示，能够向液晶提供“(1/5)×2×VLC”的电压。
这样，即使在设置于各像素电路21的源极跟随器Q4的栅极与源极间的阈值电压(将其设为“Vth”)产生偏差的情况下，也使第二切换开关S5断开，使源极跟随器Q4与像素电极q1分离。并且，使第一切换开关S6接通，与相邻的像素电路21的像素电极连接。因此，能够降低向相互邻接的像素电极提供的电压的偏差。之后，在时刻t3，使第一切换开关S6断开。
另外，为了避免第一切换开关S6和第二切换开关S5同时接通(同时短路的状态)，图18A所示的时刻t2被设定为比时刻t1稍晚。
另外，在将像素电路21a设定为阶度2的情况下，也同样不使电荷泵31动作，如图7B的符号z2所示，不放大从列数据线D1提供的控制电压而输出。其结果是，能够对液晶42施加“(2/5)×2×VLC”的电压，并且能够降低相邻的像素电路的像素电极的电位的偏差。
在将像素电路21设定为阶度3的情况下，将与阶度3对应的电压“(2/5)×2×VLC”的一半的电压“(2/5)×VLC”作为控制电压输出到列数据线D1。并且，通过电荷泵31将该控制电压放大到2倍。
具体而言，在图18B所示的时刻t10，开关控制部25将向驱动线L1提供的信号设为L电平。其结果是，如图18B的图表(a)所示，第二晶体管Q2截止。另外，在图23B的图表(b)的时刻t10，开关控制部25向控制线K1(K1-1、K1-2)输出使图17所示的第一开关S1和第四开关S4接通、且使第二开关S2和第三开关S3断开的控制信号。
其结果是，控制电压“(3/5)×VLC“被蓄积在第一电容器C1中。然后，在时刻t11，使第一开关S1和第四开关S4断开，并且，如图18B的图表(c)所示，在时刻t12，使第二开关S2和第三开关S3接通。其结果是，成为控制电压的2倍的电压“(3/5)×2×VLC”被蓄积在输出电容器C2中，并且被提供给源极跟随器Q4的栅极。并且，在源极跟随器Q4中被放大，并被蓄积在附加电容器C3中。
之后，在时刻t13，使第二开关S2和第三开关S3断开，并且，在图18的图表(d)的时刻t14，使第二切换开关S5断开(开路)，在图18的图表(e)的时刻t15，使第一切换开关S6接通(短路)。即，在像素电路21a中的像素电极q1与源极跟随器Q4断开的状态下，像素电极q1和与像素电路21a相邻的像素电路(折射率被控制为相同的像素电路)的像素电极被短路。因此，相邻的像素电路的像素电极的电位被控制为相同。并且，如图7B的符号z3所示，能够向液晶42提供“(3/5)×2×VLC”的电压。
因此，即使在设置于各像素电路21的源极跟随器Q4的栅极与源极间的阈值电压(将其设为“Vth”)产生偏差的情况下，也能够将源极跟随器Q4和像素电极q1分离，与相邻的像素电路21的像素电极连接，所以能够降低向相互相邻的像素电极提供的电压的偏差。之后，在时刻t16，使第一切换开关S6断开。
另外，对于将像素电路21a设定为阶度4、5的情况，也同样地使电荷泵31动作，由此，如图7B的符号z4、z5所示，放大从列数据线D1提供的控制电压并输出。其结果是，能够对液晶42施加“(4/5)×2×VLC”、“2×VLC”的电压，并且能够降低相邻的像素电路的像素电极的电位的偏差。
[第四实施方式的效果的说明]
在第四实施方式涉及的相位调制装置101中，在各像素电路21中具备电荷泵31。并且，在从“0”到最大电压的2倍电压(2×VLC)的范围内预先设定的多个阶度中，在设定为任意的阶度的情况下，在与该任意的阶度对应的电压为最大电压(VLC)以下的情况下，不放大从列数据线提供给像素电路21的控制电压而输出到液晶42。
另外，在与多个阶度中的任意阶度对应的电压超过最大电压(VLC)的情况下，通过电荷泵31放大控制电压并输出。然后，通过源极跟随器Q4放大上述输出电压，并提供给像素电极q1，进而提供给液晶42。
因此，在从列数据线向像素电路21提供的控制电压的最大为最大电压(VLC)的情况下，在其2倍的电压(2×VLC)的范围内，能够设定用于驱动液晶42的驱动电压。因此，能够使液晶42的折射率的大小在更宽的范围内变化，能够抑制液晶层12的厚度的增加，并且能够提高相位调制的精度。
并且，由于不提高提供给像素电路21的控制电压的最大电压VLC而能够在宽的电压范围内设定阶度，所以不需要提高构成控制电路22的各部件、以及构成图21所示的电荷泵31的各部件、以及第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的耐压，能够实现装置的小型化、轻量化。
另外，由于将用于设定液晶42的驱动电压的电压范围设定为最大电压VLC的2倍的电压，所以能够通过将控制电压放大到2倍这样的简单处理得到期望的驱动电压，能够简化电路结构。
另外，在第四实施方式中，设定为液晶42的折射率朝向相互正交的方向、即图16所示的列方向及行方向中的一个方向变化，在另一个方向上配置有对电荷泵31的接通、断开进行切换的驱动线(L1～Ln)。因此，能够防止由折射率变化引起的液晶的取向的紊乱。
此外，通过使设置在源极跟随器Q4的输出点q3与像素电极q1(提供点)之间的第二切换开关S5断开，并且使第一切换开关S6断开，连接像素电极q1和相邻的像素电路21的像素电极。因此，能够降低各像素电路21的源极跟随器Q4的阈值电压的偏差，进而能够防止噪声的产生。
另外，在第四实施方式中，将驱动电压的范围设定为最大电压的2倍的电压(2×VLC)，但并不限定于此，只要大于最大电压VLC即可。
另外，在第四实施方式中，说明了在源极跟随器Q4上连接负载晶体管Q5的结构，但也可以代替负载晶体管Q5而设置负载电阻。
[第五实施方式的说明]
接着，对第五实施方式进行说明。第五实施方式的装置的整体结构与图1、2相同。另外，第五实施方式的装置整体的电路图与第四实施方式的图16相同，因此省略说明。在第五实施方式中，与第四实施方式相比，像素电路的结构不同。以下，参照图19对第五实施方式涉及的像素电路21a’进行说明。
如图19所示，第五实施方式涉及的像素电路21a’与第四实施方式的不同之处在于，图17所示的源极跟随器Q4设置在晶体管Q1和电荷泵31之间。即，在第五实施方式中，在第一晶体管Q1和电荷泵31的输入端子p1之间具备源极跟随器Q4’(第二源极跟随器)和负载晶体管Q5的串联连接电路、以及设置在源极跟随器Q4’的栅极和接地之间的电容器Cd。
第一晶体管Q1的输出端子(源极)分支为两个***，一个分支线经由电容器Cd接地连接。另一个分支线连接到源极跟随器Q4’的栅极。源极跟随器Q4’的输出部(连接点q3)与电荷泵31连接。连接点q3经由负载晶体管Q5接地连接。
电荷泵31的输出端子p2与像素电极q1连接，并且与短路线J1连接。另外，与第四实施方式同样，在短路线J1上设置有用于切换与相邻的像素电路21的像素电极的短路、开路的第一切换开关S6。
在第五实施方式涉及的像素电路21a’中，经由列数据线D1和第一晶体管Q1提供的控制电压被源极跟随器Q4’放大，然后被提供给电荷泵31和第二晶体管Q2。另外，与第四实施方式同样，在输出阶度1、2的驱动电压的情况下，不通过电荷泵31放大控制电压，在输出阶度3、4、5的驱动电压的情况下，通过电荷泵31放大控制电压。
另外，第五实施方式涉及的像素电路21a’不具备图17所示的第二切换开关S5以及向第二切换开关S5输出控制信号的第四控制线K1-4。取而代之，控制第二晶体管Q2以及设置在电荷泵31上的各开关S1～S4的接通、断开，进行切断电荷泵31的输入端子p1和输出端子p2(像素电极q1)之间的控制。
以下，参照图20A、20B进行详细说明。图20A是示出不使电荷泵31动作时的、设置于像素电路21的第二晶体管Q2、开关S1～S4、以及第一切换开关S6的动作的时序图。
在将像素电路21a’设定为阶度1、2的情况下，不使电荷泵31动作。在这种情况下，如图20A的图表(a)的时刻t0～t1所示，开关控制部25向驱动线L1输出H电平的信号，使第二晶体管Q2导通。
并且，如图20A的图表(b)、(c)所示，进行控制使得各开关S1～S4全部断开。其结果是，图19所示的第二晶体管Q2导通，电荷泵31的输入端子p1和输出端子p2被短路。因此，从列数据线D1提供的控制电压在由源极跟随器Q4’放大后，不被电荷泵31放大，而被提供给像素电极q1。
之后，在时刻t1，使第二晶体管Q2截止(开路)，在时刻t2，使第一切换开关S6接通(短路)。即，在电荷泵31的输入端子p1和输出端子p2被断开的状态下，像素电极q1和与像素电路21a’相邻的像素电路(折射率被控制为相同的像素电路)的像素电极被短路。因此，与第四实施方式同样，进行控制，使得相邻的像素电路的像素电极的电位相同。并且，如图7B的符号z1、z2所示，能够向液晶42提供期望的驱动电压。
这样，即使在设置于像素电路21a’的源极跟随器Q4’的栅极与源极间的阈值电压Vth产生偏差的情况下，也在断开输入端子p1和输出端子p2的状态下，使第一切换开关S6接通，与相邻的像素电路21的像素电极连接。因此，能够降低向相互邻接的像素电极提供的电压的偏差。之后，在时刻t3，使第一切换开关S6断开。另外，通过使图20A所示的时刻t2比时刻t1稍慢，来防止短路。
另一方面，在将像素电路21a’设定为阶度3、4、5的情况下，利用电荷泵31将从列数据线D1提供的控制电压放大到2倍。
具体而言，在图20B所示的时刻t10，开关控制部25将向驱动线L1提供的信号设为L电平。其结果是，如图20B的图表(a)所示，第二晶体管Q2截止。另外，在图20B的图表(b)的时刻t10，开关控制部25使第一开关S1和第四开关S4接通，并且使第二开关S2和第三开关S3断开。
其结果是，控制电压被蓄积在第一电容器C1中。然后，在时刻t11，使第一开关S1和第四开关S4断开，并且，如图20B的图表(c)所示，在时刻t12，使第二开关S2和第三开关S3接通。其结果是，成为控制电压的2倍的电压被蓄积在输出电容器C2中，并被提供给输出端子p2，进而被提供给像素电极q1。
之后，在时刻t13，使第二开关S2和第三开关S3断开。即，由于第二晶体管Q2及各开关S1～S4全部断开，所以输入端子p1和输出端子p2被断开。并且，在图20B的图表(d)的时刻t15，使第一切换开关S6接通(短路)。即，在输入端子p1和输出端子p2被断开的状态下，像素电极q1和与像素电路21a’相邻的像素电路(折射率被控制为相同的像素电路)的像素电极被短路。因此，相邻的像素电路的像素电极的电位被控制为相同。
因此，即使在设置于各像素电路21的源极跟随器Q4’的栅极与源极间的阈值电压Vth产生偏差的情况下，由于在断开了输入端子p1和输出端子p2的状态下与相邻的像素电路21的像素电极连接，所以能够降低向彼此相邻的像素电极提供的电压的偏差。之后，在时刻t16，使第一切换开关S6断开。并且，如图7B的符号z3～z5所示，能够向液晶42提供期望的驱动电压。
这样，在第五实施方式涉及的相位调制装置中，也与第四实施方式同样，在从列数据线提供给像素电路21的控制电压的最大为最大电压(VLC)的情况下，在其2倍的电压(2×VLC)的范围内，能够设定用于驱动液晶42的驱动电压。因此，能够使液晶42的折射率的大小在更宽的范围内变化，能够抑制液晶层12的厚度的增加，并且能够提高相位调制的精度。
并且，由于不提高提供给像素电路21的控制电压的最大电压VLC而能够在宽的电压范围内设定阶度，所以不需要提高构成控制电路22的各部件的耐压。此外，与第四实施方式相比，由于将源极跟随器Q4’设置在电荷泵31的前级，所以源极跟随器Q4’、负载晶体管Q5和电容器Cd可以由低耐压部件构成。因此，能够简化电路结构，并且能够实现小型化、轻量化。
此外，通过控制第二晶体管Q2以及开关S1～S4的接通、断开，来切换输入端子p1和输出端子p2的短路、开路，因此不需要设置第四实施方式所示的图17的第二切换开关S5以及第四控制线K1-4。因此，在第五实施方式涉及的相位调制装置中，能够进一步简化电路结构。
[第六实施方式的说明]
第六实施方式涉及的相位调制装置的基本结构与第一实施方式中说明的图1、2所示的各实施方式的基本结构相同，因此省略说明。参照图16所示的框图以及图21所示的电路图说明第六实施方式涉及的相位调制装置101中的各像素电路21以及控制各像素电路21的控制电路22的结构。在图16中，控制电路22具备：配置成矩阵状的多个(m列、n行)像素电路21、水平扫描电路23、垂直扫描电路24、以及开关控制部25(电荷泵控制部、切换开关控制部)。并且，控制电路22向各像素电路21输出电信号，驱动各像素电路21，从各像素电路21向液晶42施加驱动电压。因此，各反射像素上的液晶42对入射光的折射率被控制为期望的值。
像素电路21在相互正交的m条列数据线(D1～Dm)和n条行扫描线(G1～Gn)的各交叉部(交叉的位置)以矩阵状配置有多个(m×n个)。多个像素电路21全部构成为相同。此外，驱动线(L1～Ln)和控制线(K1～Kn)与行扫描线(G1～Gn)并行设置。驱动线(L1～Ln)、控制线(K1～Kn)与开关控制部25连接。
另外，与行扫描线(G1～Gn)并行地设置有短路线(J1～Jn)。如图21所示，在短路线(J1～Jn)中，设置有切换相互邻接的像素电路21间的短路、开路的第一切换开关(图21中的S6、S6’)。
另外，在图16所示的例子中，进行控制使得光的折射率朝向纵向(图中上下方向)变化。因此，朝向与该方向正交的方向即横向(图中左右方向)设置短路线(J1～Jn)。
驱动线(L1～Ln)是发送用于切换设置在各像素电路21中的第二晶体管Q2(短路开关；参照图21)的接通、断开的控制信号的布线。另外，控制线(K1～Kn)是发送用于切换设置在各像素电路21中的开关S1～S4(参照图21)的接通、断开的控制信号、以及用于切换上述第一切换开关S6和第二切换开关S5(参照图21)的接通、断开的控制信号的布线。如图21所示，控制线(K1～Kn)分别设置有多条(在图21中为K1-1、K1-2、K1-3、K1-4这4条)，但在图16中以1条控制线K1简化示出。
如图21所示，第一控制线K1-1输出控制电荷泵31的第一开关S1和第四开关S4的接通、断开的控制信号。第二控制线K1-2输出控制电荷泵31的第二开关S2和第三开关S3的接通、断开的控制信号。第三控制线K1-3输出控制第一切换开关S6、S6’的接通、断开的控制信号。另外，S6’是设置在相邻的像素电路中的第一切换开关。第四控制线K1-4输出控制第二切换开关S5的接通、断开的控制信号。
列数据线(D1～Dm)是用于将从电压提供线X1输出的模拟的控制电压提供给各像素电路21的布线。行扫描线(G1～Gn)是用于向各像素电路21输出行选择信号(扫描信号)的布线。
图21是示出像素电路21的详细结构的电路图。另外，在此，对配置在图16所示的列数据线D1和行扫描线G1的交叉部的像素电路21(将其作为像素电路21a)的结构进行说明。如图21所示，像素电路21a包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、电荷泵31、输出电容器C2、源极跟随器Q4(第一源极跟随器)、负载晶体管Q5、第二切换开关S5、附加电容器C3和第一切换开关S6。
第一晶体管Q1是开关晶体管，例如由N沟道的MOSFET(场效应晶体管)构成。第一晶体管Q1的第一端子(例如，漏极)与列数据线D1连接，第二端子(例如，源极)与电荷泵31的输入端子p1连接。另外，第一晶体管Q1的控制端子(例如，栅极)与行扫描线G1连接。因此，在选择了行扫描线G1，并且从列数据线D1输入了控制电压的情况下，该控制电压被提供给电荷泵31的输入端子p1。
第二晶体管Q2也与第一晶体管Q1同样，是开关晶体管，例如由N沟道的MOSFET(场效应晶体管)构成。第二晶体管Q2的第一端子(例如，漏极)与电荷泵31的输入端子p1连接，第二端子(例如，源极)与电荷泵31的输出端子p2连接。
另外，第二晶体管Q2的控制端子(例如，栅极)与驱动线L1连接。因此，当向驱动线L1提供“H”电平的电压时，第二晶体管Q2导通，电荷泵31的输入端子p1和输出端子p2被短路，能够使电荷泵31的功能停止。与此相反，当向驱动线L1提供“L”电平的电压时，晶体管Q2截止，电荷泵31的输入端子p1与输出端子p2开路，能够使电荷泵31动作。
即，第二晶体管Q2具有作为短路开关的功能，该短路开关将向电荷泵31提供控制电压的输入端子p1与从电荷泵31向液晶42输出驱动电压的输出端子p2短路。并且，在用于将液晶42设定为期望的折射率的驱动电压为从列数据线D1提供的最大电压VLC(最大电压)以下的情况下，通过开关控制部25(参照图16)的控制，使第二晶体管Q2短路，不进行电荷泵31对控制电压的放大。另外，在驱动电压超过最大电压VLC的情况下，将晶体管Q2开路，成为能够进行电荷泵31对控制电压的放大的状态。
电荷泵31具有4个开关S1～S4和用于蓄积电荷的第一电容器C1，对提供给输入端子p1的控制电压进行放大并输出到输出端子p2。
第一开关S1和第三开关S3相互串联连接，第一开关S1侧的端部与输入端子p1连接，第三开关S3侧的端部与输出端子p2连接。另外，第二开关S2和第四开关S4相互串联连接，第二开关S2侧的端部与输入端子p1连接，第四开关S4侧的端部接地连接。
第一电容器C1设置在第一开关S1和第三开关S3的连接点、与第二开关S2和第四开关S4的连接点之间。即，第一电容器C1的一端与第一开关S1和第三开关S3连接，第一电容器C1的另一端与第二开关S2和第四开关S4连接。
输出端子p2经由输出电容器(第二电容器)C2接地连接，并且还连接到源极跟随器Q4的栅极。液晶42的共用电极q2是设置在透明玻璃上的透明电极。向透明电极施加共用电极电压。
第一控制线K1-1与第一开关S1和第四开关S4连接。第二控制线K1-2与第二开关S2和第三开关S3连接。并且，通过从各控制线K1-1、K1-2提供的控制信号，控制各开关S1～S4的接通、断开。
在像素电路21中设置有源极跟随器Q4和负载晶体管Q5的串联连接电路，电荷泵31的输出端子p2与源极跟随器Q4的栅极连接，负载晶体管Q5的源极接地连接。
当向源极跟随器Q4的栅极提供电压(经由第一晶体管Q1提供的控制电压或电荷泵31的输出电压)时，负载晶体管Q5被控制为导通。另外，关于用于控制负载晶体管Q5的控制线，省略了图示。
源极跟随器Q4和负载晶体管Q5的连接点(源极跟随器Q4的输出点q3)经由第二切换开关S5连接到像素电极q1(提供点)。此外，像素电极q1经由附加电容器C3接地连接，并且连接到短路线J1。在短路线J1上设置有第一切换开关S6，该第一切换开关S6用于切换与相邻的像素电路中的像素电极之间的短路(接通)、开路(断开)。
附加电容器C3蓄积从源极跟随器Q4经由第二切换开关S5输出的电压。
另外，上述的源极跟随器Q4、负载晶体管Q5、第二切换开关S5、附加电容器C3被提供由电荷泵31放大后的电压而被驱动，所以使用了高耐压的元件。
各第一切换开关S6通过从开关控制部25经由第三控制线K1-3输出的控制信号来控制接通、断开。第二切换开关S5通过从开关控制部25经由第四控制线K1-4输出的控制信号来控制接通、断开。
源极跟随器Q4能够使用P沟道的MOSFET或N沟道MOSFET。源极跟随器Q4的阱区域与周围的阱分离且与源极连接。因此，阱电位和源电位成为同电位。通过采用这样的结构，源极跟随器Q4的栅极正下方的耗尽层被保持为栅极电压Vin与源极电压Vout之间的电压，所以不产生衬底偏置效应。
以下，详细地进行说明。图22A的电路图(a)示出了当源极跟随器Q4是N沟道的MOSFET并且衬底电位是接地时(即，当阱区域和源极不连接时)的电路。当输入到源极跟随器Q4的栅极的电压Vin增加时，源极跟随器Q4的栅极与衬底之间的电压变大，形成在栅极正下方的耗尽层变大，源极跟随器Q4的阈值电压Vth(栅极与源极之间的阈值)增加。
另一方面，由于在源极跟随器Q4上连接有负载晶体管Q5，通过负载晶体管Q5成为恒流负载，所以需要使栅极电压Vin和源极电压Vout之间的电压Vgs增大阈值电压Vth上升的量。即，如图22A的曲线图(b)所示，阈值电压Vth实质上根据输入栅极电压Vin而变动(衬底偏置效应)。因此，源极电压Vout相对于栅极电压Vin的变化不进行线性地变化，不能向液晶42提供正确的阶度的电压。
与此相对，在第六实施方式中，如图22B的电路图(a)所示，源极跟随器Q4的阱区域与周围的阱分离，并且与源极连接。因此，阱电位和源极电位为相同电位。通过采用这样的结构，源极跟随器Q4的栅极正下方的耗尽层被保持为栅极电压Vin与源极电压Vout之间的电压，所以不产生上述的衬底偏置效应。即，如图22B的曲线图(b)所示，相对于栅极电压Vin的变化，源极电压Vout也以大致相同的斜率线性地变化。因此，能够得到相对于源极跟随器Q4的栅极电压Vin的变化而线性变化的源极电压Vout。即，第六实施方式通过连接源极跟随器Q4的阱区域和源极，使阱电位和源极电位为相同电位，能够向液晶42提供稳定的驱动电压。
如图21所示，液晶42根据从像素电路21施加给像素电极q1的驱动电压和施加给共用电极q2的共用电极之间的电位差而被驱动。因此，入射到液晶42的入射光根据上述电位差被相位调制，并被反射。
同样在第六实施方式中，对于入射光和由反射像素20反射的反射光的角度的关系与第一实施方式中使用图5说明的相同，因此这里省略说明，所述入射光入射到设置在反射基板11上的与像素电路21相对应的反射像素20。
如图16所示，设置在控制电路22中的水平扫描电路23具备移位寄存器电路26和包含开关SW1～SWm的开关电路27。
移位寄存器电路26输入水平同步信号(HST)和水平扫描用的时钟信号(HCK1、HCK2)。移位寄存器电路26基于水平同步信号以及水平扫描用的时钟信号依次移位时钟信号，由此在1个水平扫描期间的周期内生成输出到开关电路27的开关信号(将其设为“SD1～SDm”)。
开关电路27具备用于切换各列数据线(D1～Dm)的接通、断开的m个开关SW1～SWm。另外，各开关SW1～SWm基于从移位寄存器电路26输出的开关信号(SD1～SDm)被控制为接通状态或断开状态。开关SW1～SWm与列数据线(D1～Dm)对应设置，依次输入与各列数据线对应的控制电压“d”。
开关SW1～SWm选择性地向列数据线提供对应于各列数据线(D1～Dm)的控制电压。例如，开关SW1在开关信号SD1为高电平时成为接通状态，选择与列数据线D1对应的控制电压，将选择的控制电压输出到列数据线D1。
从电压提供线X1提供给各列数据线(D1～Dm)的控制电压“d”是从“0”(最小电压)到“VLC”(最大电压)的模拟电压。在第六实施方式中，设定最大电压VLC的2倍电压即2倍电压(2×VLC)，并且，在电压“0”到2倍电压“2×VLC”的范围内设定k阶度(其中，k是3以上的整数)的电压。然后，通过切换电荷泵31的驱动、停止，进行控制，使得从列数据线提供的控制电压(0～VLC的范围的电压)成为上述k阶度的电压(0～2×VLC的范围的电压)。
以下，参照图7A详细说明第六实施方式涉及的相位调制装置中的、对液晶设定的阶度与提供给像素电路的控制电压的关系。图7A是横轴表示上述k阶度(在该例中为5阶度)、纵轴表示从电压提供线X1经由列数据线提供给像素电路21的控制电压的曲线图。
图7A所示的曲线图R1表示提供给液晶42的驱动电压为最大电压VLC以下时的特性，曲线图R2表示提供给液晶42的驱动电压为最大电压VLC以上时的特性。另外，在曲线图R1、R2中示出了电压直线地变化的例子，但不限于此，只要是在0～VLC的范围内单调增加地变化即可。
在图7A中，例如，在将提供给液晶42的驱动电压的阶度数设为“5”的情况下(即，k＝5)，将上述的2倍电压(2×VLC)5等分而设定阶度1～5。因此，将2倍电压(2×VLC)5等分，作为阶度1的(1/5)×2×VLC的电压、作为阶度2的(2/5)×2×VLC的电压、作为阶度3的(3/5)×2×VLC的电压、作为阶度4的(4/5)×2×VLC的电压、作为阶度5的(5/5)×2×VLC的电压作为控制电压提供给像素电路21即可。
但是，由于与阶度3～5对应的控制电压超过最大电压VLC，所以不能从图16所示的电压提供线X1向像素电路21提供与阶度3～5对应的控制电压。在第六实施方式中，对于阶度3～5，输出各自一半的控制电压，之后，由电荷泵31放大到2倍。即，作为阶度3，输出(3/5)×VLC的控制电压，作为阶度4，输出(4/5)×VLC的控制电压，作为阶度5，输出VLC的控制电压，通过设置在各像素电路21中的电荷泵31放大到两倍。
即，在用于得到期望的阶度的控制电压为最大电压VLC以下的情况(阶度1、2的情况)下，如图7A的曲线图R1所示，不放大该控制电压而得到驱动电压。
另一方面，在用于得到期望的阶度的电压超过最大电压VLC的情况下(阶度3、4、5的情况下)，如图7A的曲线图R2所示，将该电压的一半的电压作为控制电压提供给像素电路21，然后用电荷泵31放大到两倍，由此得到期望的驱动电压。因此，曲线图R2的斜率为曲线图R1的斜率的一半。
即，在到比最大电压(VLC)大的电压(2倍电压)为止的范围内预先设定的多个阶度中的、与任意的阶度对应的电压为最大电压(VLC)以下的情况下，开关控制部25不放大控制电压而输出到源极跟随器Q4进而输出到液晶42。另一方面，在与多个阶度中的任意阶度对应的电压超过最大电压(VLC)的情况下，进行控制，以由电荷泵31放大控制电压，并输出到源极跟随器Q4，进而输出到液晶42。
这样，通过控制设置在开关电路27中的各开关SW1～SWm的接通、断开，并且控制电荷泵31的驱动，像素电路21生成与k阶度(在上述例子中为5阶度)对应的驱动信号，并输出到源极跟随器Q4。即，如图7B的曲线图R3所示，能够将2倍电压(2×VLC)5等分而得到的阶度1～5的驱动电压输出到源极跟随器Q4。
并且，由于输出到源极跟随器Q4的输出点q3的驱动电压经由第二切换开关S5与像素电极q1连接，所以在该第二切换开关S5被接通时，能够将从源极跟随器Q4输出的驱动电压提供给液晶42。
另外，在与像素电路21a(一个像素电路)连接的短路线J1上设置有用于切换与短路线J1的短路、开路的第一切换开关S6，短路线J1与和像素电路21a相邻的像素电路(其他像素电路)连接。因此，通过使第一切换开关S6短路，能够使像素电路21a的像素电极q1和相邻的像素电路的像素电极之间短路。通过使第一切换开关S6接通，能够使相邻的像素电路(控制为相同折射率的像素电路)彼此的像素电极q1的电位固定。第一切换开关S6的接通、断开通过从第三控制线K1-3提供的控制信号来实施。
如图16所示，行扫描线(G1～Gn)连接到垂直扫描电路24。垂直扫描电路24输入垂直同步信号(VST)、垂直扫描用的时钟信号(VCK1、VCK2)。垂直扫描电路24基于垂直同步信号、垂直扫描用的时钟信号例如从行扫描线G1向行扫描线Gn在1水平扫描期间的周期内依次提供行选择信号(扫描信号)。
开关控制部25向图16所示的各驱动线(L1～Ln)输出驱动信号。具体而言，在到比最大电压(VLC)大的电压(2×VLC)为止的范围内设定的、与多个阶度(例如阶度1～5)中的任意的阶度(例如阶度1)对应的电压为最大电压(VLC)以下的情况下，向驱动线输出“H”电平的信号。另外，在与多个阶度中的任意的阶度(例如阶度3)对应的电压超过最大电压(VLC)的情况下，向驱动线输出“L”电平的信号。
即，开关控制部25具有作为电荷泵控制部的功能，该电荷泵控制部进行控制，当提供给液晶42的驱动电压为最大电压VLC以下时，将控制电压作为输出电压，当提供给液晶42的驱动电压超过最大电压VLC时，将由电荷泵31放大而得的电压作为输出电压，并提供给液晶42。
另外，开关控制部25具有作为切换开关控制部的功能，该切换开关控制部进行控制，当将一个像素电路21的输出电压提供给液晶42时，使第一切换开关S6开路，并在未将一个像素电路的输出电压提供给液晶42时的至少一部分时间使第一切换开关S6短路。
并且，开关控制部25进行控制，使得当向驱动线L1提供“H”电平的信号时不驱动电荷泵31，当向驱动线L1提供“L”电平的信号时驱动电荷泵31。以下，对电荷泵31的动作进行说明。
在驱动电荷泵31的情况下，开关控制部25向控制线K1(K1-1、K1-2)输出控制图21所示的各开关S1～S4的接通、断开的控制信号。具体地，在驱动电荷泵31的情况下，当从列数据线D1提供控制电压时，首先使第一开关S1和第四开关S4接通，并使第二开关S2和第三开关S3断开。
因此，从列数据线D1提供的控制电压被蓄积在第一电容器C1中。在经过预定时间后，使第一开关S1和第四开关S4断开，使第二开关S2和第三开关S3接通。其结果是，从列数据线D1提供的控制电压与蓄积在第一电容器C1中的电压相加，相加后的电压被蓄积在输出电容器C2中。因此，成为从列数据线D1提供的控制电压的两倍的电压被蓄积在输出电容器C2中，并且被输出到源极跟随器Q4。
并且，在第六实施方式涉及的相位调制装置101中，设定由设置了图16所示的(n×m)个的各像素电路21中的若干像素电路构成的块。例如，在第六实施方式中，也与第一实施方式同样，如图6的(a)所示，设定由(5行×6列)的像素电路21构成的块。
在图6的(a)中，向同一行的6个像素电路21-11～21-16分别提供相同的电压。例如，向像素电路21-11～21-16提供与阶度1～5中的阶度1对应的控制电压。另外，设定为阶度在垂直方向上从图中的上方向下方逐渐提高，向最下级的像素电路21-51～21-56提供与阶度5对应的控制电压。
具体而言，如图6的(b)所示，在垂直方向上排列的各像素电路21-11～21-51中，设定为提供给各液晶42的驱动电压与阶度1～5对应而阶段性地变化。因此，将6个像素电路21作为一组，能够使反射率变化为5种，进而能够得到被相位调制为5种的反射光。
[第六实施方式的动作的说明]
接着，参照图7A、图7B所示的曲线图以及图18A、图18B所示的时序图说明第六实施方式涉及的相位调制装置101的动作。图7B是示出设定为5级的阶度与提供给液晶42的驱动电压的关系的曲线图。另外，以下，如图6的(a)所示，对具有配置成6×5的矩阵状的各像素电路21、以及与各像素电路21对应的反射像素的情况的例子进行说明。
图16所示的水平扫描电路23通过控制设置于开关电路27的各开关SW1～SWm(在此，m＝6)的接通、断开，将由电压提供线X1提供的控制电压提供至期望的列数据线。
并且，通过驱动垂直扫描电路24，选择各行扫描线(G1～Gn)(在此，n＝5)中的与期望的像素电路21对应的扫描线。其结果是，能够向期望的像素电路21提供控制电压。
例如，将从“0”到最大电压的2倍电压的范围的电压“0～2×VLC”划分为5个阶度(即k＝1～5)，向图6的(a)所示的第一行的像素电路21-11～21-16提供阶度1的电压“(1/5)×2×VLC”，向第二行的像素电路21-21～21-26提供阶度2的电压“(2/5)×2×VLC”。
并且，向第三行的像素电路21-31～21-36提供阶度3的电压。在这种情况下，提供给像素电路的电压是“(3/5)×2×VLC”，并且超过最大电压VLC。因此，如图7A所示，将作为上述一半的电压的“(3/5)×VLC”作为控制电压输出，并且通过电荷泵31将该电压放大到2倍，生成“(3/5)×2×VLC”的电压，作为阶度3的电压。
对于第四行的像素电路21-41～21-46、第五行的像素电路21-51～21-56也同样，分别将一半的电压作为控制电压输出，之后，利用电荷泵31放大到2倍，由此生成阶度4、5的电压。
接着，参照图18A、18B所示的时序图说明像素电路21中的动作。作为一例，对与列数据线D1、行扫描线G1连接的像素电路21a中的电荷泵31的动作进行说明。
在将像素电路21a设定为阶度1、2的情况下，不使电荷泵31动作。在这种情况下，如图18A的图表(a)的时刻t0～t1所示，开关控制部25向驱动线L1输出H电平的信号，使第二晶体管Q2导通。
并且，如图18A的图表(b)、(c)所示，进行控制，使得各开关S1～S4全部断开。其结果是，图21所示的第二晶体管Q2导通，电荷泵31的输入端子p1也输出端子p2被短路，因此从列数据线D1提供的控制电压不被电荷泵31放大，而被提供给源极跟随器Q4的栅极。并且，在源极跟随器Q4中被放大，并蓄积在附加电容器C3中。
之后，在时刻t1，使第二切换开关S5断开(开路)，在时刻t2，使第一切换开关S6接通(短路)。即，在像素电路21a中的像素电极q1与源极跟随器Q4断开的状态下，像素电极q1和与像素电路21a相邻的像素电路(折射率被控制为相同的像素电路)的像素电极被短路。因此，相邻的像素电路的像素电极的电位被控制为相同。并且，如图7B的符号z1所示，能够向液晶提供“(1/5)×2×VLC”的电压。
这样，即使在设置于各像素电路21的源极跟随器Q4的栅极、源极间的阈值电压(将其设为“Vth”)产生偏差的情况下，也使第二切换开关S5断开，使源极跟随器Q4和像素电极q1分离。并且，使第一切换开关S6接通，与相邻的像素电路21的像素电极连接。因此，能够降低向相互邻接的像素电极提供的电压的偏差。之后，在时刻t3，使第一切换开关S6断开。
另外，为了避免第一切换开关S6和第二切换开关S5同时接通(同时短路的状态)，图18A所示的时刻t2被设定为比时刻t1稍慢。
另外，在将像素电路21a设定为阶度2的情况下，也同样不使电荷泵31动作，如图7B的符号z2所示，不放大从列数据线D1提供的控制电压而输出。其结果是，能够对液晶42施加“(2/5)×2×VLC”的电压，并且能够降低相邻的像素电路的像素电极的电位的偏差。
在将像素电路21设定为阶度3的情况下，将与阶度3对应的电压“(2/5)×2×VLC”的一半的电压“(2/5)×VLC”作为控制电压输出到列数据线D1。并且，通过电荷泵31将该控制电压放大到2倍。
具体而言，在图18B所示的时刻t10，开关控制部25将向驱动线L1提供的信号设为L电平。其结果是，如图18B的图表(a)所示，晶体管Q2截止。另外，在图18B的图表(b)的时刻t10，开关控制部25向控制线K1(K1-1、K1-2)输出使图21所示的第一开关S1和第四开关S4接通、且使第二开关S2和第三开关S3断开的控制信号。
其结果是，控制电压“(3/5)×VLC”被蓄积在第一电容器C1中。然后，在时刻t11，使第一开关S1和第四开关S4断开，并且，如图18B的图表(c)所示，在时刻t12，使第二开关S2和第三开关S3接通。其结果是，成为控制电压的2倍的电压“(3/5)×2×VLC”被蓄积在输出电容器C2中，并且被提供给源极跟随器Q4的栅极。并且，在源极跟随器Q4中被放大，并被蓄积在附加电容器C3中。
之后，在时刻t13，使第二开关S2和第三开关S3断开，并且，在图18B的图表(d)的时刻t14，使第二切换开关S5断开(开路)，在图18B的图表(e)的时刻t15，使第一切换开关S6接通(短路)。即，在像素电路21a中的像素电极q1与源极跟随器Q4断开的状态下，像素电极q1和与像素电路21a相邻的像素电路(折射率被控制为相同的像素电路)的像素电极短路。因此，相邻的像素电路的像素电极的电位被控制为相同。并且，如图7B的符号z3所示，能够向液晶42提供“(3/5)×2×VLC”的电压。
因此，即使在设置于各像素电路21的源极跟随器Q4的栅极与源极间的阈值电压(将其设为“Vth”)产生偏差的情况下，也能够将源极跟随器Q4和像素电极q1分离，并与相邻的像素电路21的像素电极连接，所以能够降低向彼此相邻的像素电极提供的电压的偏差。之后，在时刻t16，使第一切换开关S6断开。
另外，在将像素电路21a设定为阶度4、5的情况下，也同样地使电荷泵31动作，由此，如图7B的符号z4、z5所示，放大从列数据线D1提供的控制电压并输出。其结果是，能够对液晶42施加“(4/5)×2×VLC”、“2×VLC”的电压，并且能够降低相邻的像素电路的像素电极的电位的偏差。
[第六实施方式的效果的说明]
在第六实施方式涉及的相位调制装置101中，在各像素电路21中具备电荷泵31。并且，在从“0”到最大电压的2倍电压(2×VLC)的范围内预先设定的多个阶度中，在设定为任意的阶度的情况下，在与该任意的阶度对应的电压为最大电压(VLC)以下的情况下，不放大从列数据线提供给像素电路21的控制电压而输出到液晶42。
另外，在与多个阶度中的任意阶度对应的电压超过最大电压(VLC)的情况下，通过电荷泵31放大控制电压并输出。然后，通过源极跟随器Q4放大上述输出电压，提供给像素电极q1，进而提供给液晶42。
因此，在从列数据线向像素电路21提供的控制电压的最大是最大电压(VLC)的情况下，能够在其2倍的电压(2×VLC)的范围内设定用于驱动液晶42的驱动电压。因此，能够使液晶42的折射率的大小在更宽的范围内变化，能够抑制液晶层12的厚度的增加，并且能够提高相位调制的精度。
另外，源极跟随器Q4的阱区域和源极连接，阱电位和源极电位为相同电位，因此，如图22B的曲线图(b)所示，能够得到相对于提供给源极跟随器Q4的栅极的电压大致线性地对应变化的输出电压。因此，即使在使用源极跟随器Q4的情况下，也能够向液晶42提供稳定的电压，进而能够稳定地设定液晶42的折射率。
并且，由于不提高提供给像素电路21的控制电压的最大电压VLC而能够在宽的电压范围内设定阶度，所以不需要提高构成控制电路22的各部件、以及构成图21所示的电荷泵的各部件、以及第一晶体管Q1、第二晶体管Q2的耐压，能够实现装置的小型化、轻量化。
另外，由于将用于设定液晶42的驱动电压的电压范围设定为最大电压VLC的2倍的电压，所以能够通过将控制电压放大到2倍这样的简单处理得到期望的驱动电压，能够简化电路结构。
另外，在第六实施方式中，设定为液晶42的折射率朝向相互正交的方向、即图16所示的列方向及行方向中的一个方向变化，在另一个方向上配置有对电荷泵的打开、关闭进行切换的驱动线(L1～Ln)。因此，能够防止由折射率变化引起的液晶的取向的紊乱。
此外，通过使设置在源极跟随器Q4的输出点q3与像素电极q1(提供点)之间的第二切换开关S5断开，并且使第一切换开关S6接通，连接像素电极q1与相邻的像素电路21的像素电极。因此，能够降低各像素电路21的源极跟随器Q4的阈值电压的偏差，进而能够防止噪声的产生。
另外，在第六实施方式中，将驱动电压的范围设定为最大电压的2倍的电压(2×VLC)，但并不限定于此，只要大于最大电压VLC即可。
另外，在第六实施方式中，说明了在源极跟随器Q4上连接负载晶体管Q5的结构，但也可以代替负载晶体管Q5而设置负载电阻。
[第七实施方式的说明]
接着，对第七实施方式进行说明。第七实施方式的装置的整体结构与图1、2相同。另外，第七实施方式的装置整体的电路图与第六实施方式的图16相同，因此省略说明。在第七实施方式中，与第六实施方式相比，像素电路的结构不同。以下，参照图23对第七实施方式涉及的像素电路21a’进行说明。
如图23所示，第七实施方式涉及的像素电路21a’与第六实施方式的不同之处在于，图21所示的源极跟随器Q4设置在第一晶体管Q1和电荷泵31之间。即，在第七实施方式中，在第一晶体管Q1与电荷泵31的输入端子p1之间设定了源极跟随器Q4’(第二源极跟随器)和负载晶体管Q5的串联连接电路。并且，具备设置在源极跟随器Q4’的栅极和接地之间的电容器Cd。
第一晶体管Q1的输出端子(源极)分支为两个***，一个分支线经由电容器Cd接地连接。另一个分支线连接到源极跟随器Q4’的栅极。源极跟随器Q4’的输出部(连接点q3)与电荷泵31连接。连接点q3经由负载晶体管Q5接地连接。
与第六实施方式同样，源极跟随器Q4’的阱区域与周围的阱分离且与源极连接。因此，阱电位和源极电位成为相同电位。
电荷泵31的输出端子p2与像素电极q1连接，并且与短路线J1连接。另外，与第六实施方式同样，在短路线J1上设置有用于切换与相邻的像素电路21的像素电极的短路、开路的第一切换开关S6。
在第七实施方式涉及的像素电路21a’中，经由列数据线D1和第一晶体管Q1提供的控制电压被源极跟随器Q4’放大，然后被提供给电荷泵31和第二晶体管Q2。另外，与第六实施方式同样，在输出阶度1、2的驱动电压的情况下，不通过电荷泵31放大控制电压，在输出阶度3、4、5的驱动电压的情况下，通过电荷泵31放大控制电压。
另外，第七实施方式涉及的像素电路21a’不具备图21所示的第二切换开关S5以及向第二切换开关S5输出控制信号的第四控制线K1-4。取而代之，控制第二晶体管Q2以及设置在电荷泵31上的各开关S1～S4的接通、断开，进行切断电荷泵31的输入端子p1和输出端子p2(像素电极q1)之间的控制。
以下，参照图20A、20B进行详细说明。图20A是示出不使电荷泵31动作时的、设置于像素电路21的第二晶体管Q2、开关S1～S4、以及第一切换开关S6的动作的时序图。
在将像素电路21a’设定为阶度1、2的情况下，不使电荷泵31动作。在这种情况下，如图20A的图表(a)的时刻t0～t1所示，开关控制部25向驱动线L1输出H电平的信号，使第二晶体管Q2导通。
并且，如图20A的图表(b)、(c)所示，进行控制，使得各开关S1～S4全部断开。其结果是，图23所示的第二晶体管Q2导通，电荷泵31的输入端子p1和输出端子p2被短路。因此，从列数据线D1提供的控制电压在由源极跟随器Q4’放大后，不被电荷泵31放大，而被提供给像素电极q1。
之后，在时刻t1，使第二晶体管Q2截止(开路)，在时刻t2，使第一切换开关S6接通(短路)。即，在电荷泵31的输入端子p1和输出端子p2被断开的状态下，像素电极q1和与像素电路21a’相邻的像素电路(折射率被控制为相同的像素电路)的像素电极被短路。因此，与第六实施方式同样，相邻的像素电路的像素电极的电位被控制为相同。并且，如图7B的符号z1、z2所示，能够向液晶42提供期望的驱动电压。
这样，即使在设置于像素电路21a’的源极跟随器Q4’的栅极与源极间的阈值电压Vth产生偏差的情况下，也在断开输入端子p1与输出端子p2的状态下，使第一切换开关S6接通，与相邻的像素电路21的像素电极连接。因此，能够降低向相互邻接的像素电极提供的电压的偏差。之后，在时刻t3，使第一切换开关S6断开。另外，通过使图20A所示的时刻t2比时刻t1稍慢，来防止短路。
另一方面，在将像素电路21a’设定为阶度3、4、5的情况下，利用电荷泵31将从列数据线D1提供的控制电压放大到2倍。
具体而言，在图20B所示的时刻t10，开关控制部25将向驱动线L1提供的信号设为L电平。其结果是，如图20B的图表(a)所示，第二晶体管Q2截止。另外，在图20B的图表(b)的时刻t10，开关控制部25使第一开关S1和第四开关S4接通，并且使第二开关S2和第三开关S3断开。
其结果是，控制电压被蓄积在第一电容器C1中。然后，在时刻t11，使第一开关S1和第四开关S4断开，并且，如图20B的图表(c)所示，在时刻t12，使第二开关S2和第三开关S3接通。其结果是，成为控制电压的2倍的电压被蓄积在输出电容器C2中，并被提供给输出端子p2，进而被提供给像素电极q1。
之后，在时刻t13，使第二开关S2和第三开关S3断开。即，由于第二晶体管Q2及各开关S1～S4全部断开，所以输入端子p1和输出端子p2被断开。并且，在图20B的图表(d)的时刻t15，使第一切换开关S6接通(短路)。即，在输入端子p1和输出端子p2被断开的状态下，像素电极q1和与像素电路21a’相邻的像素电路(折射率被控制为相同的像素电路)的像素电极被短路。因此，相邻的像素电路的像素电极的电位被控制为相同。
因此，即使在设置于各像素电路21的源极跟随器Q4’的栅极与源极间的阈值电压Vth产生偏差的情况下，由于在断开了输入端子p1和输出端子p2的状态下与相邻的像素电路21的像素电极连接，所以能够降低向彼此相邻的像素电极提供的电压的偏差。之后，在时刻t16，使第一切换开关S6断开。并且，如图7B的符号z3～z5所示，能够向液晶42提供期望的驱动电压。
这样，在第七实施方式涉及的相位调制装置中，也与第六实施方式同样，在从列数据线提供给像素电路21的控制电压的最大为最大电压(VLC)的情况下，在其2倍的电压(2×VLC)的范围内，能够设定用于驱动液晶42的驱动电压。因此，能够使液晶42的折射率的大小在更宽的范围内变化，能够抑制液晶层12的厚度的增加，并且能够提高相位调制的精度。
另外，源极跟随器Q4’的阱区域和源极连接，阱电位和源极电位为相同电位，因此，如图22B的曲线图(b)所示，能够得到相对于提供给源极跟随器Q4’的栅极的电压大致线性地对应变化的输出电压。因此，即使在使用源极跟随器Q4’的情况下，也能够向液晶42提供稳定的电压，进而能够稳定地设定液晶42的折射率。
并且，由于不提高提供给像素电路21的控制电压的最大电压VLC而能够在宽的电压范围内设定阶度，所以不需要提高构成控制电路22的各部件的耐压。此外，与第六实施方式相比，由于源极跟随器Q4’设置在电荷泵31的前级，所以源极跟随器Q4’、负载晶体管Q5和电容器Cd可以由低耐压部件构成。因此，能够简化电路结构，并且能够实现小型化、轻量化。
此外，通过控制第二晶体管Q2以及开关S1～S4的接通、断开，来切换输入端子p1和输出端子p2的短路、开路，因此不需要设置第四实施方式所示的图17的第二切换开关S5以及第四控制线K1-4。因此，在第七实施方式涉及的相位调制装置中，能够进一步简化电路结构。
[第八实施方式的说明]
第八实施方式涉及的相位调制装置的基本结构与第一实施方式中说明的图1、2所示的各实施方式的基本结构相同，因此省略说明。
参照图24所示的框图以及图25所示的电路图说明第八实施方式涉及的相位调制装置101中的各像素电路21以及控制各像素电路21的控制电路22的结构。在图24中，控制电路22具备：配置成矩阵状的多个(m列、n行)像素电路21、水平扫描电路23、垂直扫描电路24、以及电荷泵控制部25。并且，控制电路22向各像素电路21输出电信号，驱动各像素电路21，从各像素电路21向液晶42施加驱动电压。因此，各反射像素上的液晶42对入射光的折射率被控制为期望的值。
像素电路21在相互正交的m条列数据线(D1～Dm)和n条行扫描线(G1～Gn)的各交叉部(交叉的位置)以矩阵状配置有多个(m×n个)。多个像素电路21全部构成为相同。此外，控制线(K1～Kn)与行扫描线(G1～Gn)并行设置。控制线(K1～Kn)与电荷泵控制部25连接。
控制线(K1～Kn)是发送用于切换设置在各像素电路21中的开关S1～S4(参照图25)的接通、断开的控制信号的布线。另外，如图25所示，控制线(K1～Kn)分别设置有多条(在图25中为K1-1、K1-2、K1-3、K1-4这4条)，但在图24中以1条控制线K1简化示出。
列数据线(D1～Dm)是用于将从电压提供线X1输出的模拟电压(以下称为“控制电压”)提供给各像素电路21的布线。行扫描线(G1～Gn)是用于向各像素电路21输出行选择信号(扫描信号)的布线。
图25是示出像素电路21的详细结构的电路图。另外，在此，对配置在图24所示的列数据线D1和行扫描线G1的交叉部的像素电路21(将其作为像素电路21a)的结构进行说明。如图25所示，像素电路21a包括第一晶体管Q1、电荷泵31和输出电容器C2。
第一晶体管Q1是开关晶体管，例如由N沟道的MOSFET(场效应晶体管)构成。第一晶体管Q1的第一端子(例如，漏极)与列数据线D1连接，第二端子(例如，源极)与电荷泵31的输入端子p1连接。另外，第一晶体管Q1的控制端子(例如，栅极)与行扫描线G1连接。因此，在选择了行扫描线G1、并且从列数据线D1输入了控制电压的情况下，该控制电压被提供给电荷泵31的输入端子p1。
电荷泵31具有4个开关S1～S4和用于蓄积电荷的第一电容器C1，对提供给输入端子p1的控制电压进行放大并输出到输出端子p2。
第一开关S1和第三开关S3相互串联连接，第一开关S1侧的端部与输入端子p1连接，第三开关S3侧的端部与输出端子p2连接。另外，第二开关S2和第四开关S4相互串联连接，第二开关S2侧的端部与输入端子p1连接，第四开关S4侧的端部接地连接。
第一电容器C1设置在第一开关S1和第三开关S3的连接点与第二开关S2和第四开关S4的连接点之间。即，第一电容器C1的一端与第一开关S1和第三开关S3连接，第一电容器C1的另一端与第二开关S2和第四开关S4连接。这样，4个开关S1～S4和第一电容器C1构成了桥电路。即，电荷泵31包括由多个开关S1～S4构成的桥电路。并且，通过控制各开关S1～S4的接通(短路)、断开(开路)，能够放大控制电压。另外，通过同时接通第一开关S1和第三开关S3，能够使电荷泵31的输入端子p1和输出端子p2短路。
输出端子p2经由输出电容器C2接地连接，并与液晶42的像素电极q1连接。另外，如上所述，液晶42的共用电极q2是设置在透明玻璃上的透明电极。向透明电极施加共用电极电压。
此外，第一控制线K1-1与第一开关S1连接，第二控制线K1-2与第二开关S2连接，第三控制线K1-3与第三开关S3连接，并且第四控制线K1-4与第四开关S4连接。并且，通过从各控制线K1-1、K1-2、K1-3、K1-4提供的控制信号，控制各开关S1～S4的接通、断开。
另外，通过从第一控制线K1-1和第三控制线K1-3输出用于使第一开关S1和第三开关S3接通的控制信号，第一开关S1和第三开关S3同时接通，所以停止电荷泵31的动作，能够将从列数据线提供的控制电压提供给像素电极q1，进而提供给液晶42。即，第一控制线K1-1和第二控制线K1-2具有作为切换电荷泵31的接通(短路)、断开(开路)的驱动线的功能。另外，第一开关S1和第三开关S3具有作为短路开关的功能，所述短路开关用于将电荷泵31的输入端子p1和输出端子p2短路。
液晶42根据从像素电路21施加给像素电极q1的驱动电压和施加给共用电极q2的共用电极之间的电位差而被驱动。因此，入射到液晶42的入射光根据上述电位差被相位调制，并被反射。
同样在第八实施方式中，对于入射光和由反射像素20反射的反射光的角度的关系与第一实施方式中使用图5说明的相同，因此这里省略说明，所述入射光入射到设置在反射基板11上的与像素电路21相对应的反射像素20。
如图24所示，设置在控制电路22中的水平扫描电路23具备移位寄存器电路26和包括开关SW1～SWm的开关电路27。
移位寄存器电路26输入水平同步信号(HST)和水平扫描用的时钟信号(HCK1、HCK2)。移位寄存器电路26基于水平同步信号以及水平扫描用的时钟信号依次移位时钟信号，由此在1个水平扫描期间的周期内生成输出到开关电路27的开关信号(将其设为“SD1～SDm”)。
开关电路27具备用于切换各列数据线(D1～Dm)的接通、断开的m个开关SW1～SWm。另外，各开关SW1～SWm基于从移位寄存器电路26输出的开关信号(SD1～SDm)被控制为接通状态或断开状态。开关SW1～SWm与列数据线(D1～Dm)对应设置，依次输入与各列数据线对应的控制电压“d”。
开关SW1～SWm选择性地向列数据线提供对应于各列数据线(D1～Dm)的控制电压。例如，开关SW1在开关信号SD1为高电平时成为接通状态，选择与列数据线D1对应的控制电压，将选择的控制电压输出到列数据线D1。
从电压提供线X1提供给各列数据线(D1～Dm)的控制电压“d”是从“0”(最小电压)到“VLC”(最大电压)的模拟电压。在第八实施方式中，设定最大电压VLC的2倍电压即2倍电压(2×VLC)，并且，在电压“0”到2倍电压“2×VLC”的范围内设定k阶度(其中，k是3以上的整数)的电压。然后，通过切换电荷泵31的驱动、停止，进行控制，使得从列数据线提供的控制电压(0～VLC的范围的电压)成为上述k阶度的电压(0～2×VLC的范围的电压)。
以下，参照图7A详细说明第八实施方式涉及的相位调制装置中的、对液晶设定的阶度与提供给像素电路的控制电压的关系。图7A是横轴表示上述k阶度(在该例中为5阶度)、纵轴表示从电压提供线X1经由列数据线提供给像素电路21的控制电压的曲线图。
图7A所示的曲线图R1表示提供给液晶42的驱动电压为最大电压VLC以下时的特性，曲线图R2表示提供给液晶42的驱动电压为最大电压VLC以上时的特性。另外，在曲线图R1、R2中示出了电压直线地变化的例子，但不限于此，只要是在0～VLC的范围内单调增加的变化即可。
在图7A中，例如，在将提供给液晶42的驱动电压的阶度数设为“5”的情况下(即，k＝5)，将上述的2倍电压(2×VLC)5等分而设定阶度1～阶度5。因此，将2倍电压(2×VLC)5等分，作为阶度1的(1/5)×2×VLC的电压、作为阶度2的(2/5)×2×VLC的电压、作为阶度3的(3/5)×2×VLC的电压、作为阶度4的(4/5)×2×VLC的电压、作为阶度5的(5/5)×2×VLC的电压作为控制电压提供给像素电路21即可。
但是，由于与阶度3～5对应的控制电压超过最大电压VLC，所以不能从图24所示的电压提供线X1向像素电路21提供与阶度3～5对应的控制电压。在第八实施方式中，对于阶度3～5，输出各自一半的控制电压，之后，通过电荷泵31放大到2倍。即，作为阶度3，输出(3/5)×VLC的控制电压，作为阶度4，输出(4/5)×VLC的控制电压，作为阶度5，输出VLC的控制电压，通过设置在各像素电路21中的电荷泵31放大到两倍后输出到液晶42。
即，在用于得到期望的阶度的控制电压为最大电压VLC以下的情况(阶度1、2的情况)下，如图7A的曲线图R1所示，不放大该控制电压而作为驱动电压输出到液晶42。
另一方面，在用于得到期望的阶度的电压超过最大电压VLC的情况下(阶度3、4、5的情况下)，如图7A的曲线图R2所示，将该电压的一半的电压作为控制电压提供给像素电路21，然后用电荷泵31放大到两倍，由此得到期望的驱动电压。因此，曲线图R2的斜率为曲线图R1的斜率的一半。
即，电荷泵控制部25在与到比最大电压(VLC)大的电压(2倍电压)为止的范围内预先设定的多个阶度中的任意的阶度对应的电压为最大电压(VLC)以下的情况下，不放大控制电压而输出到液晶42。另一方面，在与多个阶度中的任意阶度对应的电压超过最大电压(VLC)的情况下，进行控制，以通过电荷泵31放大控制电压，并输出到液晶42。
这样，通过控制设置在开关电路27中的各开关SW1～SWm的接通、断开，并且控制电荷泵31的驱动，像素电路21能够生成与k阶度(在上述例子中为5阶度)对应的驱动信号，并提供给液晶42。即，如图7B的曲线图R3所示，能够将2倍电压(2×VLC)5等分而得到的阶度1～5的驱动电压输出到液晶42。
如图24所示，行扫描线(G1～Gn)连接到垂直扫描电路24。垂直扫描电路24输入垂直同步信号(VST)、垂直扫描用的时钟信号(VCK1、VCK2)。垂直扫描电路24基于垂直同步信号、垂直扫描用的时钟信号例如从行扫描线G1向行扫描线Gn在1个水平扫描期间的周期内依次提供行选择信号(扫描信号)。
电荷泵控制部25向控制图25所示的第一开关S1和第三开关S3的接通、断开的控制线(K1-1、K1-3)输出控制信号，并进行使电荷泵31的输入端子p1和输出端子p2短路的控制。具体而言，在与到比最大电压(VLC)大的电压(2×VLC)的范围内设定的多个阶度(例如阶度1～5)中的任意的阶度(例如阶度1)对应的电压为最大电压(VLC)以下的情况下，向第一控制线K1-1和第三控制线K1-3输出使第一开关S1和第三开关S3同时接通的控制信号。另外，在与多个阶度中的任意的阶度(例如阶度3)对应的电压超过最大电压(VLC)的情况下，不使第一开关S1和第三开关S3同时接通，输出与通常的电荷泵31的动作对应的控制信号。以下，对电荷泵31的动作进行详细说明。
电荷泵控制部25在驱动电荷泵31时，向控制线K1(K1-1、K1-2、K1-3、K1-4)输出控制图25所示的各开关S1～S4的接通、断开的控制信号。具体地，当从列数据线D1提供控制电压时，首先使第一开关S1和第四开关S4接通，使第二开关S2和第三开关S3断开。因此，从列数据线D1提供的控制电压被蓄积在第一电容器C1中。
在经过预定时间后，使第一开关S1和第四开关S4断开，使第二开关S2和第三开关S3接通。其结果是，从列数据线D1提供的控制电压与蓄积在第一电容器C1中的电压相加，相加后的电压被蓄积在输出电容器C2中。因此，成为从列数据线D1提供的控制电压的两倍的电压被蓄积在输出电容器C2中，并且被输出到像素电极q1。
并且，在第八实施方式涉及的相位调制装置101中，设定由设置了图24所示的(n×m)个的各像素电路21中的若干像素电路构成的块。例如，在第八实施方式中，也与第一实施方式同样，如图6的(a)所示，设定由(5行×6列)的像素电路21构成的块。
在图6的(a)中，向同一行的6个像素电路21-11～21-16分别提供相同的电压。例如，向像素电路21-11～21-16提供与阶度1～5中的阶度1对应的控制电压。另外，设定为阶度在垂直方向上从图中的上方向下方逐渐提高，向最下级的像素电路21-51～21-56提供与阶度5对应的控制电压。
具体而言，如图6的(b)所示，在垂直方向上排列的各像素电路21-11～21-51中，设定为提供给各液晶42的驱动电压与阶度1～5对应而阶段性地变化。因此，将6个像素电路21作为一组，能够使反射率变化为5种，进而能够得到被相位调制为5种的反射光。
[第八实施方式的动作的说明]
接着，参照图7A、图7B所示的曲线图以及图26A、图26B所示的时序图说明第八实施方式涉及的相位调制装置101的动作。图7B是示出设定为5级的阶度与提供给液晶42的驱动电压的关系的曲线图。另外，以下，如图6的(a)所示，对具有配置成6×5的矩阵状的各像素电路21、以及与各像素电路21对应的反射像素的情况的例子进行说明。
图24所示的水平扫描电路23通过控制设置于开关电路27的各开关SW1～SWm(在此，m＝6)的接通、断开，将由电压提供线X1提供的控制电压提供至期望的列数据线。
并且，通过驱动垂直扫描电路24，选择各行扫描线(G1～Gn)(在此，n＝5)中的与期望的像素电路21对应的扫描线。其结果是，能够向期望的像素电路21提供控制电压。
例如，将从“0”到最大电压的2倍电压的范围的电压“0～2×VLC”划分为5个阶度(即k＝1～5)，向图6的(a)所示的第一行的像素电路21-11～21-16提供阶度1的电压“(1/5)×2×VLC”，向第二行的像素电路21-21～21-26提供阶度2的电压“(2/5)×2×VLC”。
并且，向第三行的像素电路21-31～21-36提供阶度3的电压。在这种情况下，提供给像素电路的电压是“(3/5)×2×VLC”，超过最大电压VLC。因此，如图7A所示，将作为上述一半的电压的“(3/5)×VLC”作为控制电压输出，并且通过电荷泵31将该电压放大到2倍，生成“(3/5)×2×VLC”的电压，作为阶度3的电压。
对于第四行的像素电路21-41～21-46、第五行的像素电路21-51～21-56也同样，分别将一半的电压作为控制电压输出，之后，利用电荷泵31放大到2倍，由此生成阶度4、5的电压。
接着，参照图26A、26B所示的时序图说明像素电路21中的动作。作为一例，对与列数据线D1、行扫描线G1连接的像素电路21a中的电荷泵31的动作进行说明。
在将像素电路21a设定为阶度1的情况下，不使电荷泵31动作。在该情况下，如图26A的时刻t0～t1所示，电荷泵控制部25使第一开关S1和第三开关S3同时接通。另外，使第二开关S2和第四开关S4断开。其结果是，电荷泵31的输入端子p1和输出端子p2经由第一开关S1和第三开关S3被短路，所以从列数据线D1提供的控制电压不被电荷泵31放大，而输出到液晶42。因此，如图7B的符号z1所示，能够向液晶提供“(1/5)×2×VLC”的电压。
另外，在将像素电路21a设定为阶度2的情况下，也同样不使电荷泵31动作，如图7B的符号z2所示，不放大从列数据线D1提供的控制电压而输出。其结果是，能够对液晶施加“(2/5)×2×VLC”的电压。
在将像素电路21设定为阶度3的情况下，将与阶度3对应的电压“(2/5)×2×VLC”的一半的电压“(2/5)×VLC”作为控制电压输出到列数据线D1。并且，通过电荷泵31将该控制电压放大到2倍。
具体而言，在将像素电路21a设定为阶度1、2的情况下，如图26A的图表(a)～(d)所示，在时刻t0～t1的期间，进行控制以使第一开关S1接通、第二开关S2断开、第三开关S3接通、第四开关S4断开。
另一方面，在将像素电路21a设定为阶度3～5的情况下，如图26B的图表(a)、(d)所示，在时刻t10～t11的期间，使第一开关S1和第四开关S4接通，并且使第二开关S2和第三开关S3断开。其结果是，控制电压“(3/5)×VLC”被蓄积在第一电容器C1中。
之后，在时刻t12～t13的期间，使第二开关S2和第三开关S3接通，使第一开关S1和第四开关S4断开。其结果是，成为控制电压的2倍的电压“(3/5)×2×VLC”被蓄积在输出电容器C2中。因此，如图7B的符号z3所示，能够向液晶42提供阶度3的驱动电压“(3/5)×2×VLC”。
另外，在将像素电路21a设定为阶度4的情况下，也同样地使电荷泵31动作，由此，如图7B的符号z4所示，能够向液晶提供“(4/5)×2×VLC”的驱动电压。
并且，在将像素电路21a设定为阶度5的情况下，也同样地使电荷泵31动作，由此，如图7B的符号z5所示，能够向液晶提供“2×VLC”的驱动电压。
[第八实施方式的效果的说明]
在第八实施方式涉及的相位调制装置101中，在各像素电路21中具备电荷泵31。并且，在从“0”到最大电压的2倍电压(2×VLC)的范围内预先设定的多个阶度中，在设定为任意的阶度的情况下，在与该任意的阶度对应的电压为最大电压(VLC)以下的情况下，不放大从列数据线提供给像素电路21的控制电压而输出到液晶42。
另外，在与多个阶度中的任意阶度对应的电压超过最大电压(VLC)的情况下，进行控制，以通过电荷泵31放大控制电压并输出到液晶42。
因此，在从列数据线向像素电路21提供的控制电压的最大是最大电压(VLC)的情况下，能够在其2倍的电压(2×VLC)的范围内设定用于驱动液晶42的驱动电压。因此，能够使液晶42的折射率的大小在更宽的范围内变化，能够抑制液晶层12的厚度的增加，并且能够提高相位调制的精度。
另外，从列数据线提供的控制电压通过使设置在电荷泵31上的第一开关S1和第三开关S3同时接通，而提供给液晶42。因此，不需要另外设置用于连接列数据线和像素电极q1之间的布线，能够简化电路结构。
并且，由于不提高提供给像素电路21的控制电压的最大电压VLC而能够在宽的电压范围内设定阶度，所以不需要提高构成控制电路22的各部件的耐压，能够实现装置的小型化、轻量化。
另外，由于将用于设定液晶42的驱动电压的电压范围设定为最大电压VLC的2倍的电压，所以能够通过将控制电压放大到2倍这样的简单处理得到期望的驱动电压，能够简化电路结构。
另外，在第八实施方式中，设定为液晶42的折射率朝向相互正交的方向、即图24所示的列方向及行方向中的一个方向变化，在另一个方向上配置有对电荷泵的打开、关闭进行切换的驱动线(即控制线K1-1、K1-3)。因此，能够防止由折射率变化引起的液晶的取向的紊乱。
另外，在第八实施方式中，将驱动电压的范围设定为最大电压的2倍的电压(2×VLC)，但并不限定于此，只要大于最大电压VLC即可。
[第九实施方式的说明]
第九实施方式涉及的相位调制装置的基本结构与第一实施方式中说明的图1、2所示的各实施方式的基本结构相同，因此省略说明。
参照图27所示的框图以及图28所示的电路图说明第九实施方式涉及的相位调制装置101中的各像素电路21以及控制各像素电路21的控制电路22的结构。在图27中，控制电路22包括配置成矩阵状的多个(m列，n行)像素电路21、水平扫描电路23、垂直扫描电路24和电荷泵控制部25。然后，控制电路22向各像素电路21输出电信号，驱动各像素电路21，从各像素电路21施加驱动电压。进行控制以使各反射像素上的液晶42对入射光的折射率成为期望的值。
像素电路21在相互正交的m条列数据线(D1～Dm)和n条行扫描线(G1～Gn)的各交叉部(交叉的位置)以矩阵状配置有多个(m×n个)。多个像素电路21全部构成为相同。此外，驱动线(L1～Ln)和控制线(K1～Kn)与行扫描线(G1～Gn)并行设置。驱动线(L1～Ln)、控制线(K1～Kn)与电荷泵控制部25连接。
如后所述，驱动线L1～Ln是发送用于切换设置在各像素电路21中的第一晶体管Q2(短路开关；参照图28)的接通、断开的控制信号的电线。另外，控制线(K1～Kn)是发送用于切换设置在各像素电路21中的开关S1～S4(参照图4)的接通、断开的控制信号的布线。另外，如图28所示，控制线(K1～Kn)分别设置有多条(在图中为K1-1、K1-2、K1-3这3条)，但在图27中用1条控制线K1简化示出。
列数据线(D1～Dm)是用于将从电压提供线X1输出的斜坡波形的电压(斜坡状的参考电压)提供给各像素电路21的布线。
图28是示出像素电路21的详细结构的电路图。另外，在此，对配置在图27所示的列数据线D1和行扫描线G1的交叉部的像素电路21(将其作为像素电路21a)的结构进行说明。如图28所示，像素电路21a包括电容器Cd以及源极跟随器Q4和负载晶体管Q5的串联电路，电容器Cd蓄积从列数据线D1提供的控制电压。像素电路21a还包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、电荷泵31和输出电容器C2。
电容器Cd蓄积从列数据线D1提供的控制电压，并将该控制电压输出到源极跟随器Q4的栅极。源极跟随器Q4的输出连接到电荷泵31的输入端子p1。
第一晶体管Q1是开关晶体管，例如由N沟道的MOSFET(场效应晶体管)构成。第一晶体管Q1的第一端子(例如，漏极)与列数据线D1连接，第二端子(例如，源极)与电荷泵31的输入端子p1连接。另外，第一晶体管Q1的控制端子(例如，栅极)与行扫描线G1连接。因此，在选择了行扫描线G1，并且从列数据线D1输入了控制电压的情况下，该控制电压被提供给电荷泵31的输入端子p1。
第二晶体管Q2也与上述第一晶体管Q1同样，是开关晶体管，例如由N沟道的MOSFET(场效应晶体管)构成。第二晶体管Q2的第一端子(例如，漏极)与电荷泵31的输入端子p1连接，第二端子(例如，源极)与电荷泵31的输出端子p2连接。
另外，第二晶体管Q2的控制端子(例如，栅极)与驱动线L1连接。因此，当向驱动线L1提供“H”电平的电压时，第二晶体管Q2导通，电荷泵31的输入端子p1与输出端子p2被短路，能够使电荷泵31的功能停止。与此相反，当向驱动线L1提供“L”电平的电压时，第二晶体管Q2截止，电荷泵31的输入端子p1与输出端子p2被开路，能够使电荷泵31动作。
即，第二晶体管Q2具有作为短路开关的功能，该短路开关将向电荷泵31提供控制电压的输入端子p1与从电荷泵31向液晶42输出电压(驱动电压)的输出端子p2短路。
并且，在用于将液晶42设定为期望的折射率的驱动电压为从列数据线D1提供的电压的最大值即最大电压VLC以下的情况下，通过电荷泵控制部25(参照图27)的控制，第二晶体管Q2被短路。另外，在上述驱动电压超过最大电压VLC的情况下，第二晶体管Q2被开路，成为能够驱动电荷泵31的状态。
电荷泵31包括四个开关S1～S4和用于蓄积电荷的第一电容器C1，电荷泵31将提供给输入端子p1的控制电压、即从斜坡波形电压获得并经由源极跟随器Q4提供的控制电压放大后输出到输出端子p2。
在电荷泵31中，第一开关S1和第三开关S3相互串联连接，第一开关S1侧的端部与输入端子p1连接，第三开关S3侧的端部与输出端子p2连接。另外，第二开关S2和第四开关S4相互串联连接，第二开关S2侧的端部与输入端子p1连接，第四开关S4侧的端部接地连接。
第一电容器C1设置在第一开关S1和第三开关S3的连接点、与第二开关S2和第四开关S4的连接点之间。输出端子p2经由输出电容器C2接地连接，并且与液晶42的像素电极q1连接。即，第一电容器C1的一端与第一开关S1和第三开关S3连接，第一电容器C1的另一端与第二开关S2和第四开关S4连接。另外，如上所述，液晶42的共用电极q2是设置在透明玻璃上的透明电极。向透明电极施加共用电极电压。
液晶42根据从像素电路21施加到像素电极q1的驱动电压和施加到共用电极q2的共用电极之间的电位差而被驱动。因此，入射到液晶42的入射光根据上述电位差被相位调制，并被反射。
同样在第九实施方式中，对于入射光和由反射像素20反射的反射光的角度的关系与第一实施方式中使用图5说明的相同，因此这里省略说明，所述入射光入射到设置在反射基板11上的与像素电路21相对应的反射像素20。
如图27所示，设置在控制电路22中的水平扫描电路23具备移位寄存器电路26、比较器电路28、计数器电路29和包括开关SW1～SWm的开关电路27。
移位寄存器电路26输入水平同步信号(HST)和水平扫描用的时钟信号(HCK1、HCK2)。移位寄存器电路26基于水平同步信号和水平扫描用的时钟信号依次移位时钟信号，从而在1个水平扫描周期的周期内生成输出到比较器电路28的例如q位数字信号。
移位寄存器电路26输入q位的数字信号即到2^q(其中，2^q表示2的q次方)为止的数字信号，并且锁存与各像素电路21对应的数字信号，并输出到比较器电路28。例如，在向液晶42提供与从阶度1到阶度5的5级阶度相当的驱动电压进行控制的情况下，锁存(1/5)×2＾q、(2/5)×2＾q、(3/5)×2＾q、(4/5)×2＾q、2＾q的各自的数字信号，并输出到比较器电路28。
即，移位寄存器电路26具有输出对应于到预定的最大电压(VLC)为止的范围的电压而变化的数字信号中的、预先设定的多级的数字信号的功能。
计数器电路29在1个水平扫描期间内对上述q位的数字信号进行计数，输出计数值。即，计数器电路29具有计数到预定的数字阶度的最大值、并输出计数值的功能。
开关电路27具备用于切换各列数据线(D1～Dm)的接通、断开的m个开关SW1～SWm。另外，各开关SW1～SWm基于从比较器电路28输出的开关控制信号而被控制为接通状态或断开状态。通过接通各开关SW1～SWm，将该定时的斜坡波形电压的电压值作为控制电压(详细后述)提供给各列数据线(D1～Dm)。
比较器电路28针对每列数据线(D1～Dm)具备比较电路(省略图示)，并且执行向各列数据线(D1～Dm)提供控制电压的控制。即，具备比较电路，该比较电路针对开关电路27中设置的各开关SW1～SWm生成对各开关SW1～SWm的接通状态、断开状态进行切换的开关控制信号。然后，向各比较电路输入与从移位寄存器电路26提供的各阶度(阶度1～5)的某一个对应的数字信号、以及从计数器电路29输出的计数值。并且，在双方的输入一致时，输出开关控制信号。
即，比较器电路28具有以下功能：对与各像素电路21对应的阶度值和从计数器电路29输出的计数值进行比较，在一致的情况下输出开关控制信号。
因此，在将液晶42控制为从阶度1到阶度5的5级阶度的情况下，例如，如果向5个比较电路或分为5个组的比较电路分别提供(1/5)×2＾q、(2/5)×2＾q、(3/5)×2＾q、(4/5)×2＾q、2＾q的各自的数字信号，则在从计数器电路29输出的计数值与上述数字信号一致时，从各比较电路输出开关控制信号。
即，比较器电路28具有以下功能：获取与计数器29的计数值的变化对应的斜坡波形电压，将从移位寄存器电路26输出的数字信号与从计数器电路29输出的计数值一致时的斜坡波形电压作为控制电压，并提供给列数据线。
以下，参照图29对斜坡波形电压进行说明。图29的刻度(a)表示与0～2^q的数字信号对应的阶度(阶度1～5)。图29的曲线图(b)表示在输出0～2＾q的数字信号的1个水平扫描周期中输出的斜坡波形电压。图29的曲线图(c)表示与各阶度对应地向液晶42输出的驱动电压。
斜坡波形电压是在通过移位寄存器电路26输出q位的数字信号的周期(1个水平扫描周期)中具有2个斜坡波形的模拟电压。具体而言，是以下变化的电压：如图29的刻度(a)、曲线图(b)所示，在时刻t0～t2的期间(1个水平扫描期间)中的一半期间(前半部分)即时刻t0～t1的期间，从最小电压“0”单调增加到最大电压“VLC”，之后，在一半期间(后半部分)即时刻t1～t2的期间，从中间电压“VLC/2”单调增加到最大电压“VLC”。
在第九实施方式中，设定斜坡波形电压的最大电压VLC的2倍电压即2倍电压(2×VLC)，并且，在电压“0”到2倍电压“2×VLC”的范围内设定k阶度(其中，k是3以上的整数)的电压(图29的情况下，k＝5)。并且，通过切换电荷泵31的驱动、停止，进行控制，使得从列数据线提供的斜坡波形电压(0～VLC的范围的电压)成为上述k阶度的电压(0～2×VLC的范围的电压)。
例如，在向图28所示的液晶42提供阶度1的电压的情况下，输出电压(2/5)×VLC。在提供阶度2的电压的情况下，输出电压(4/5)×VLC。
并且，在提供阶度3的电压的情况下，需要输出电压(6/5)×VLC。但是，由于超过最大电压“VLC”，所以输入一半的电压(3/5)×VLC作为控制电压，通过电荷泵31放大到2倍后提供给液晶42。关于阶度4的电压“8/5×VLC”、电压“2×VLC”也同样，将一半的电压(4/5)×VLC、VLC作为控制电压输入，通过电荷泵31放大到2倍后提供给液晶42。因此，图29的曲线图(b)的时刻t1～t2间的曲线图的斜率成为时刻t0～t1间的曲线图的斜率的一半。
其结果是，如图29的曲线图(c)所示，能够生成与阶度1～5对应的驱动电压而提供给液晶42。
即，在为了得到期望的阶度而提供给液晶42的驱动电压为斜坡波形电压的最大值即最大电压VLC以下的情况下(在上述例子中为阶度1、2的情况)，如图29的曲线图(b)的时刻t0～t1所示，不放大该控制电压而作为驱动电压输出到液晶42。另一方面，在驱动电压大于最大电压VLC的情况下(在上述例子中为阶度3、4、5的情况下)，如图29的曲线图(b)的时刻t1～t2所示，将驱动电压的一半的控制电压放大到2倍，生成期望的驱动电压。
即，在到比最大电压(VLC)大的电压(例如最大电压VLC的2倍的电压)为止的范围内预先设定的多个阶度中的、与任意阶度对应的电压为最大电压(VLC)以下的情况下，电荷泵控制部25不放大控制电压而输出到上述液晶。另一方面，在与多个阶度中的任意阶度对应的电压超过最大电压(VLC)的情况下，进行控制，以通过电荷泵31放大控制电压并输出到液晶42。
这样，通过控制设置于开关电路27中的各开关SW1～SWm的接通、断开，并且控制电荷泵31的驱动，像素电路21能够生成与k阶度(在上述例子中为5阶度)对应的驱动信号并提供给液晶42。即，如图29的曲线图(c)所示，能够将最大电压VCL的2倍的电压(2×VLC)进行5等分而得到的阶度1～阶度5的驱动电压输出到液晶42。
如图27所示，行扫描线(G1～Gn)连接到垂直扫描电路24。垂直扫描电路24输入垂直同步信号(VST)、垂直扫描用时钟信号(VCK1、VCK2)。垂直扫描电路24基于垂直同步信号、垂直扫描用的时钟信号例如从行扫描线G1向行扫描线Gn在1个水平扫描期间的周期内依次提供行选择信号(扫描信号)。
电荷泵控制部25向图27所示的各驱动线(L1～Ln)输出驱动信号。具体而言，在与到比最大电压(VLC)大的电压(例如，最大电压的2倍的电压)的范围内预先设定的多个阶度中的任意的阶度对应的电压为最大电压(VLC)以下的情况下，向驱动线输出“H”电平的信号。其结果是，第二晶体管Q2成为导通状态。
另外，在与多个阶度中的任意阶度对应的电压超过最大电压(VLC)的情况下，向驱动线输出“L”电平的信号。其结果是，图28所示的第二晶体管Q2成为截止状态。
另外，电荷泵控制部25进行控制，使得当向驱动线提供“H”电平的信号时不驱动电荷泵31，当向驱动线提供“L”电平的信号时驱动电荷泵31。
接着，对电荷泵31的动作进行说明。电荷泵控制部25在驱动电荷泵31的情况下，向控制线K1(K1-1、K1-2)输出控制图28所示的各开关S1～S4的接通、断开的控制信号。具体地，在驱动电荷泵31的情况下，当从列数据线D1输入控制电压时，首先使第一开关S1和第四开关S4接通，使第二开关S2和第三开关S3断开。
因此，控制电压被蓄积在第一电容器C1中。在经过预定时间后，使第一开关S1和第四开关S4断开，使第二开关S2和第三开关S3接通。其结果是，从列数据线D1提供的控制电压与蓄积在第一电容器C1中的电压相加，相加后的电压被蓄积在输出电容器C2中。因此，成为从列数据线D1提供的控制电压的2倍的电压被蓄积在输出电容器C2中，并被输出到像素电极q1。
并且，在第九实施方式涉及的相位调制装置101中，设定由设置了图27所示的(n×m)个的各像素电路21中的若干像素电路构成的块。例如，在第九实施方式中，也与第一实施方式同样，如图6的(a)所示，设定由(5行×6列)的像素电路21构成的块。
在图6的(a)中，向同一行的6个像素电路21-11～21-16分别提供相同的电压。例如，向像素电路21-11～21-16提供与阶度1～5中的阶度1对应的控制电压。另外，设定为阶度在垂直方向上从图中的上方向下方逐渐提高，向最下级的像素电路21-51～21-56提供与阶度5对应的控制电压。
具体而言，如图6的(b)所示，在垂直方向上排列的各像素电路21-11～21-51中，设定为提供给各液晶42的驱动电压与阶度1～5对应而阶段性地变化。因此，将6个像素电路21作为一组，能够使反射率变化为5种，进而能够得到被相位调制为5种的反射光。
[第九实施方式的动作的说明]
对第九实施方式涉及的相位调制装置101的动作进行说明。在此，如图6的(a)所示，对控制配置成6×5的矩阵状的像素电路21来设定各液晶的折射率的例子进行说明。
图27所示的比较器电路28通过控制设置在开关电路27中的各开关SW1～SWm(在此，m＝6)的接通、断开，从由电压提供线X1提供的斜坡波形电压中取出期望的电压作为控制电压，并提供给期望的列数据线。
并且，通过驱动垂直扫描电路24，选择与各行扫描线(G1～Gn)(在此，n＝5)中的期望的像素电路21对应的扫描线。其结果是，能够向期望的像素电路21提供控制电压。
例如，比较器电路28对由移位寄存器电路26输出的q位数字信号(0～2^q)设定5级阶度(阶度1～5)。并且，在从移位寄存器电路26输出与各阶度1～5对应的数字信号的情况下，在从计数器电路29输出的计数值与该数字信号一致的时间点，向开关电路27中的期望的开关输出开关控制信号。因此，能够将该时间点的斜坡波形电压作为控制电压提供给像素电路21。
例如，如图29所示，在输出与阶度1对应的数字信号的情况下，斜坡波形电压为(2/5)×VLC，在输出与阶度2对应的数字信号的情况下，斜坡波形电压为(4/5)×VLC。另外，在输出与阶度3对应的数字信号的情况下，斜坡波形电压为(3/5)×VLC，在输出与阶度4对应的数字信号的情况下，斜坡波形电压为(4/5)×VLC，在输出与阶度5对应的数字信号的情况下，斜坡波形电压为VLC。然后，将与各斜坡波形电压对应的电压作为控制电压提供给像素电路21。
此时，如上所述，在数字信号为2＾q的数值的一半以下的情况下(图29的时刻t0～t1的情况下)，不放大控制电压，在一半以上的情况下(时刻t1～t2的情况下)，通过电荷泵31放大控制电压，作为输出到液晶42的驱动电压。
然后，从列数据线提供的控制电压通过图28所示的第一晶体管Q1被蓄积在电容器Cd中，并且经由源极跟随器Q4被提供给电荷泵31的输入端子p1。
以下，参照图30A、30B所示的时序图对电荷泵31的动作进行说明。图30A是作为一例表示向液晶42输出阶度2的驱动电压时的各信号的变化的时序图。另外，图30B是示出输出阶度4的驱动电压时的各信号的变化的时序图。
如图30A的刻度(a)所示，从移位寄存器电路26(参照图27)输出q位的数字信号2^q。此时，q位的数字信号被5等分，对各个数字信号分配阶度1～5(图中标记为“1”～“5”)。
然后，当从计数器电路29输出的计数值与数字信号一致时，从比较器电路28向开关电路27中设置的多个开关SW1～SWm中期望的开关输出开关控制信号，该开关成为接通状态，向列数据线提供斜坡波形电压作为控制电压。另外，如上所述，斜坡波形电压如图30A的曲线图(b)所示，在1个水平扫描期间内输出2个波形(2个锯齿状波形)。
在将液晶42设定为阶度2的情况下，在输出与阶度2对应的数字信号的时刻ta，(4/5)×VLC的斜坡波形电压作为控制电压提供给列数据线。该控制电压被蓄积在电容器Cd中，并被保持到时刻t12。
另外，如图30A的曲线图(d)所示，第二晶体管Q2即使过了时刻t12也继续导通状态，如曲线图(e)、(f)所示，各开关S1～S4即使过了时刻t12也全部继续断开状态。因此，不驱动电荷泵31，提供给像素电路21的斜坡波形电压不被放大。然后，如图30A的曲线图(c)所示，在时刻t12，垂直扫描电路24中的行选择信号G接通，因此，如曲线图(g)所示，从列数据线提供的控制电压(4/5)×VLC被输出到液晶42。因此，能够向液晶42提供第二阶度的驱动电压(4/5)×VLC。
另外，在阶度1的情况下，也与上述同样，能够向液晶42提供阶度1的驱动电压(2/5)×VLC。
另一方面，在将液晶42设定为阶度4的情况下，如图30B的刻度(a)所示，在输出与阶度4对应的数字信号的时刻tb，(4/5)×VLC的斜坡波形电压作为控制电压提供给列数据线。该控制电压被蓄积在电容器Cd中，并被保持到时刻t22。
另外，如图30B的曲线图(d)所示，第二晶体管Q2在时刻t22成为截止状态。另外，如曲线图(e)所示，在时刻t22～t23的期间，第一开关S1和第四开关S4接通，在第一电容器C1中保持电压(4/5)×VLC。之后，如曲线图(f)所示，在时刻t24，第二开关S2和第三开关S3接通，因此如曲线图(g)所示，在图28所示的输出电容器C2中，得到使电压(4/5)×VLC为2倍的电压(8/5)×VLC。因此，能够向液晶42提供阶度4的电压。
另外，在阶度3、5的情况下，也与上述同样，能够向液晶42提供阶度3的驱动电压(6/5)×VLC、以及阶度5的驱动电压2×VLC。
并且，如上所述，通过控制从各像素电路21向液晶42提供的驱动电压，能够将各液晶42设定为期望的阶度，能够将与各像素电路21连接的液晶42的折射率设定为期望的折射率。
[第九实施方式的效果的说明]
在第九实施方式涉及的相位调制装置101中，在各像素电路21中具备电荷泵31。然后，在将液晶42设定为在从“0”到成为最大电压的2倍的电压(2×VLC)的范围内预先设定的多个阶度中的任意的阶度的情况下，在与该任意的阶度对应的电压为最大电压(VLC)以下的情况下，不放大从列数据线提供给像素电路21的控制电压(从斜坡波形电压获取的电压)而输出到液晶42。
另外，在与多个阶度中的任意的阶度对应的电压超过最大电压(VLC)的情况下，进行控制以通过电荷泵31对从列数据线提供给像素电路21的控制电压进行放大并输出到液晶42。
因此，在从列数据线提供给像素电路21的控制电压的最大为最大电压(VLC)的情况下，在其2倍即电压(2×VLC)的范围内，能够设定用于驱动液晶42的驱动电压。因此，能够使液晶42的折射率的大小在更宽的范围内变化，能够抑制液晶层12的厚度的增加，并且能够提高相位调制的精度。
并且，由于不提高提供给像素电路21的控制电压VLC而能够在宽的电压范围内设定阶度，所以不需要提高构成控制电路22的各部件的耐压，能够实现装置的小型化、轻量化。
另外，由于将用于设定液晶42的驱动电压的电压范围的电压设定为预定的最大电压(VLC)的2倍的电压，所以能够通过将控制电压放大到2倍这样的简单处理得到期望的驱动电压，能够简化电路结构。
另外，在第九实施方式中，说明了将用于设定液晶42的驱动电压的电压范围设定为预定的最大电压(VLC)的2倍的电压的例子，但并不限定于此，只要将驱动电压设定为比最大电压VLC大即可。
[第九实施方式的第一变形例的说明]
接着，对第九实施方式的第一变形例进行说明。图31是示出第九实施例的第一变形例涉及的像素电路21’的结构的电路图。如图31所示，在像素电路21’中，驱动线L1在纵向上配置。因此，能够朝向配置成矩阵状的各像素电路21’的纵向将相同的电压输出到液晶42。因此，折射率变化的方向成为纵向。
即，在图6的(a)、图6的(b)所示的例子中，是液晶42的折射率的大小朝向纵向变化的结构，与此相对，在图31所示的第九实施方式的第一变形例中，成为液晶42的折射率的大小朝向横向变化地设定的结构。
[第九实施方式的第二变形例的说明]
接着，对第九实施方式的第二变形例进行说明。图32A、32B是示出第九实施方式的第二变形例涉及的斜坡波形电压的时间性变化的说明图。在第九实施方式的第二变形例中，在图27所示的各列数据线D1～Dm与行扫描线G1～Gn的交叉部，分别连接2个像素电路。将它们设为第一像素电路21A、第二像素电路21B。
并且，将第一像素电路21A设为正极性，将第二像素电路21B设为负极性，在第一像素电路21A和第二像素电路21B中，提供电压相互变化的方向反转的斜坡波形电压。
即，如图32A的曲线图(a)所示，向第一像素电路21A提供单调增加的斜坡波形电压，如图32B的曲线图(a)所示，向第二像素电路21B提供单调减少的斜坡波形电压。并且，在阶度i中，能够得到控制电压VpixH(参照图32A)及控制电压VpixL(参照图32B)。因此，如图32A的曲线图(b)所示，对于对置电极的电压VceL，能够将VceL～VpixH的电压输出至液晶42，并且如图32B的曲线图(b)所示，对于对置电极的电压VceH，能够将VpixL～VceH的电压输出到液晶42，能够在比1个水平扫描期间短的时间内使液晶42的阶度变化。因此，能够进一步提高相位调制的精度。
[第十实施方式的说明]
第十实施方式涉及的相位调制装置的基本结构与第一实施方式中说明的图1、2所示的各实施方式的基本结构相同，因此省略说明。
参照图33所示的框图以及图34所示的电路图说明第十实施方式涉及的相位调制装置101中的各像素电路21以及控制各像素电路21的控制电路22的结构。在图33中，控制电路22包括配置成矩阵状的多个(m列，n行)像素电路21、水平扫描电路23、垂直扫描电路24和电荷泵控制部25。然后，控制电路22向各像素电路21输出电信号，驱动各像素电路21，从各像素电路21施加驱动电压。进行控制，以使各反射像素上的液晶42对入射光的折射率成为期望的值。
像素电路21在相互正交的m条列数据线(D1～Dm)和n条行扫描线(G1～Gn)的各交叉部(交叉的位置)以矩阵状配置有多个(m×n个)。多个像素电路21全部构成为相同。此外，驱动线(L1～Ln)和控制线(K1～Kn)与行扫描线(G1～Gn)并行设置。驱动线(L1～Ln)、控制线(K1～Kn)与电荷泵控制部25连接。
驱动线(L1～Ln)是发送用于切换设置在各像素电路21中的第二晶体管Q2(短路开关；参照图34)的接通、断开的控制信号的电线。另外，控制线(K1～Kn)是发送用于切换设置在各像素电路21中的开关S1～S4(参照图34)的接通、断开的控制信号的布线。另外，如图34所示，控制线(K1～Kn)分别设置有多条(在图中为K1-1、K1-2这2条)，但在图33中以1条控制线K1简化示出。
列数据线(D1～Dm)是用于将从数字信号线X1输出的数字信号提供给各像素电路21的布线。
图34是示出像素电路21的详细结构的电路图。另外，在此，对配置在图33所示的列数据线D1和行扫描线G1的交叉部的像素电路21(将其作为像素电路21a)的结构进行说明。如图34所示，像素电路21a包括SRAM(静态RAM；数字信号保持部)32、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、电荷泵31和输出电容器C2。
SRAM 32保持由与从列数据线D1提供的各位对应的脉冲图案构成的数字信号，输出成为最大振幅的电压VLC的数字信号。如后所述，SRAM 32输出电压“0”或“VLC”的数字信号。具体地说，当没有产生脉冲时输出电压“VLC”，当产生脉冲时输出振幅“VLC”的脉冲图案。另外，通过驱动电荷泵31，能够将电压VLC放大到2倍的电压“2×VLC”，并提供给液晶42。
即，SRAM 32具有输出与提供给列数据线的数字信号的脉冲数或脉冲宽度对应的数字信号的功能。
第一晶体管Q1是开关晶体管，例如由N沟道的MOSFET(场效应晶体管)构成。第一晶体管Q1的第一端子(例如，漏极)与列数据线D1连接，第二端子(例如，源极)与SRAM 32的输入连接。另外，第一晶体管Q1的控制端子(例如，栅极)与行扫描线G1连接。因此，在选择了行扫描线G1且从列数据线D1输入了数字信号的情况下，该数字信号被提供给SRAM 32。
第二晶体管Q2也与上述第一晶体管Q1同样，是开关晶体管，例如由N沟道的MOSFET(场效应晶体管)构成。第二晶体管Q2的第一端子(例如，漏极)与电荷泵31的输入端子p1连接，第二端子(例如，源极)与电荷泵31的输出端子p2连接。
另外，第二晶体管Q2的控制端子(例如，栅极)与驱动线L1连接。因此，当向驱动线L1提供“H”电平的电压时，第二晶体管Q2导通，电荷泵31的输入端子p1与输出端子p2被短路，能够将提供给输入端子p1的电压直接输出到输出端子p2，能够使电荷泵31的功能停止。与此相反，当向驱动线L1提供“L”电平的电压时，第二晶体管Q2截止，电荷泵31的输入端子p1和输出端子p2被开路，能够使电荷泵31工作。
即，第二晶体管Q2具有作为短路开关的功能，该短路开关将向电荷泵31提供SRAM32的输出电压的输入端子p1与从电荷泵31向液晶42输出电压(驱动电压)的输出端子p2短路。
并且，如后所述，在从列数据线D1提供的数字信号的数据位数为“0～m/2”(其中，m为最大位数)的范围的情况下，通过电荷泵控制部25(参照图33)的控制，使第二晶体管Q2导通，停止电荷泵31的驱动。另外，在数字信号的数据位数为“m/2～m”的范围的情况下，使第二晶体管Q2截止，使电荷泵31成为可驱动的状态。
电荷泵31具有4个开关S1～S4和用于蓄积电荷的第一电容器C1，将提供给输入端子p1的电压(SRAM 32的输出电压)放大后输出到输出端子p2。
在电荷泵31中，第一开关S1和第三开关S3相互串联连接，第一开关S1侧的端部与输入端子p1连接，第三开关S3侧的端部与输出端子p2连接。另外，第二开关S2和第四开关S4相互串联连接，第二开关S2侧的端部与输入端子p1连接，第四开关S4侧的端部接地连接。
此外，第一电容器C1设置在第一开关S1和第三开关S3的连接点与第二开关S2和第四开关S4的连接点之间。输出端子p2经由输出电容器C2接地连接，并且与液晶42的像素电极q1连接。即，第一电容器C1的一端与第一开关S1和第三开关S3连接，第一电容器C1的另一端与第二开关S2和第四开关S4连接。另外，如上所述，液晶42的共用电极q2是设置在透明玻璃上的透明电极。向透明电极施加共用电极电压。
液晶42根据从像素电路21施加给像素电极q1的驱动电压和施加给共用电极q2的共用电极之间的电位差而被驱动。因此，入射到液晶42的入射光根据上述电位差被相位调制，并被反射。
在第九实施方式中，对于入射光和由与像素电路21对应的反射像素20反射的反射光的角度的关系与第一实施方式中使用图5说明的相同，因此这里省略说明，所述入射光入射到与设置在反射基板11上的像素电路21相对应的反射像素20。
另外，在第一实施方式中，说明了液晶的折射率根据电压值的变化，但即使在液晶上施加高频脉冲信号的情况下，也能够根据脉冲数、脉冲宽度、脉冲图案使折射率变化。在脉冲图案的情况下，例如脉冲个数越多，折射率的变化量越大。
如图33所示，设置在控制电路22中的水平扫描电路23具备移位寄存器电路26和包含开关SW1～SWm的开关电路27。
移位寄存器电路26输入水平同步信号(HST)和水平扫描用的时钟信号(HCK1、HCK2)。移位寄存器电路26基于水平同步信号以及水平扫描用的时钟信号依次移位时钟信号，由此在1个水平扫描期间的周期内生成输出到开关电路27的开关信号(将其设为“SD1～SDm”)。
开关电路27具备用于切换各列数据线(D1～Dm)的接通、断开的m个开关SW1～SWm。另外，各开关SW1～SWm基于从移位寄存器电路26输出的开关信号(SD1～SDm)被控制为接通状态或断开状态。开关SW1～SWm与列数据线(D1～Dm)对应设置，依次输入与各列数据线对应的数字信号“d”。
开关SW1～SWm选择性地向列数据线提供对应于各列数据线(D1～Dm)的数字信号。例如，开关SW1在开关信号SD1为高电平时成为接通状态，选择与列数据线D1对应的数字信号，将选择出的数字信号输出到列数据线D1。数字信号由数字信号线X1提供。
图35是示出数字信号的数据位数与脉冲数的关系的曲线图。在图35中，横轴表示从列数据线D1提供的数字信号的数据位数(最大值m)，纵轴表示脉冲数。另外，也可以代替脉冲数而设为脉冲宽度，以下作为脉冲数进行说明。
如图35所示，在数据位数为0～(m/2)的范围内，如曲线图R1所示，脉冲数在从0到最大值Wmax的范围内变化。另外，在数据位数为(m/2)～m的范围内，如曲线图R2所示，脉冲数在(Wmax/2)～Wmax的范围内变化。并且，在数据位数为0～(m/2)的范围内断开电荷泵31，在(m/2)～m的范围内接通电荷泵31。即，图33所示的电荷泵控制部25进行控制，使得在数字信号的数据位数为0～(m/2)的范围内断开电荷泵31，在(m/2)～m的范围内接通电荷泵31。
在图35中，当没有产生数字信号的脉冲时，从列数据线提供的电压为“0”。此时，SRAM 32的输出电压是“VLC”。当产生脉冲时，在数据位数为0～(m/2)的范围的情况下，从SRAM 32以成为数字信号的最大振幅的电压VCL输出与各位对应的脉冲图形。此时，电荷泵31被断开。因此，从SRAM 32输出的电压VLC不被电荷泵31放大，而作为驱动电压提供给液晶42。
另外，当产生脉冲时，在数据位数为(m/2)～m的范围的情况下，从SRAM 32以成为数字信号的最大振幅的电压VCL输出与各位对应的脉冲图案。此时，电荷泵31被接通。因此，从SRAM 32输出的电压VLC被电荷泵31放大到2倍的电压(2×VLC)，该电压(2×VLC)的脉冲图案作为驱动电压被提供给液晶42。
因此，当没有产生脉冲时，能够将从SRAM 32输出的电压设为“VLC”，将提供给液晶42的驱动电压设为“VLC”。另外，通过从SRAM 32输出电压VLC，并且停止电荷泵31，能够使提供给液晶42的驱动电压为“VLC”。并且，通过从SRAM 32输出电压VLC的脉冲图案，并且驱动电荷泵31，能够将该电压VCL放大到2倍，所以能够使提供给液晶42的驱动电压的振幅为“2×VLC”。
另外，图35所示的曲线图R1、R2线性地进行了表示，但由于液晶42中的相位变化相对于电压的关系不限于线性，所以脉冲数也不限于线性。另外，由于从SRAM 32输出的电压极性反转，所以向像素电极q1提供极性反转的电压。与此对应，通过使向共用电极q2提供的电压反转，能够对液晶42施加期望的电压。
这样，通过电荷泵31的动作，能够将提供给液晶42的脉冲图案的驱动电压的振幅设定为“0”、“VLC”、“2×VLC”这3种。并且，根据各振幅的脉冲图案(脉冲宽度或脉冲数)，能够将液晶42设定为多个阶度。
因此，通过控制设置于开关电路27中的各开关SW1～SWm的接通、断开，并且控制电荷泵31的驱动，像素电路21能够生成多个阶度的驱动信号并提供给液晶42。
如图33所示，行扫描线(G1～Gn)连接到垂直扫描电路24。垂直扫描电路24输入垂直同步信号(VST)、垂直扫描用的时钟信号(VCK1、VCK2)。垂直扫描电路24基于垂直同步信号、垂直扫描用的时钟信号例如从行扫描线G1向行扫描线Gn在1个水平扫描期间的周期内依次提供行选择信号(扫描信号)。
电荷泵控制部25向图33所示的各驱动线(L1～Ln)输出驱动信号。具体地，当从列数据线提供的数字信号的数据位数在0～(m/2)的范围内时，向驱动线输出“H”电平的信号。另外，当上述数字信号的数据位数在(m/2)～m的范围时，向驱动线输出“L”电平的信号。
另外，电荷泵控制部25进行控制，以使当向驱动线提供“H”电平的信号时不驱动电荷泵31，当向驱动线提供“L”电平的信号时驱动电荷泵31。以下，对电荷泵31的动作进行说明。
电荷泵控制部25在驱动电荷泵31的情况下，向控制线K1(K1-1、K1-2)输出控制图34所示的各开关S1～S4的接通、断开的控制信号。具体地，当从SRAM 32输出脉冲图案时，首先，使第一开关S1和第四开关S4接通，使第二开关S2和第三开关S3断开。
因此，基于从SRAM 32输出的振幅VLC的脉冲图案的电压被蓄积在第一电容器C1中。然后，在经过预定时间后，使第一开关S1和第四开关S4断开，使第二开关S2和第三开关S3接通。其结果是，将从SRAM 32输出的脉冲图案的电压与蓄积在第一电容器C1中的电压VLC相加，相加后的电压被蓄积在输出电容器C2中。因此，蓄积在输出电容器C2中的电压被输出到像素电极q1。
并且，在第十实施方式涉及的相位调制装置101中，设定由设置了图33所示的(n×m)个的各像素电路21中的若干像素电路构成的块。例如，在第十实施方式中，也与第一实施方式同样，如图6的(a)所示，设定由(5行×6列)的像素电路21构成的块。
在图6的(a)中，将同一行的6个像素电路21-11～21-16分别设定为同一折射率。例如，将第一行的像素电路21-11～21-16设定为第一折射率，将第二行的像素电路21-21～21-26设定为第二折射率。将第三行的像素电路21-31～21-36设定为第三折射率，将第四行的像素电路21-41～21-46设定为第四折射率，将第五行的像素电路21-51～21-56设定为第五折射率。
具体而言，如图6的(b)所示，在垂直方向上排列的各像素电路21-11～21-51中，各液晶42的折射率被设定为5级变化。因此，将在水平方向上排列的6个像素电路21设为一组，能够使折射率变化为5个阶度，进而能够得到被相位调制为5种的反射光。另外，也可以调换垂直方向和水平方向。
[第十实施方式的动作的说明]
参照图35所示的曲线图以及图36所示的时序图说明第十实施方式涉及的相位调制装置101的动作。另外，以下，如图6的(a)所示，对具有配置成6×5的矩阵状的各像素电路21、以及与各像素电路21对应的反射像素的情况的例子进行说明。
图33所示的水平扫描电路23通过控制设置在开关电路27中的各开关SW1～SWm(在此，m＝6)的接通、断开，将从数字信号线X1提供的数字信号提供给期望的列数据线。
并且，通过驱动垂直扫描电路24，选择各行扫描线(G1～Gn)(在此，n＝5)中与期望的像素电路21对应的扫描线。其结果是，能够向期望的像素电路21的SRAM 32提供数字信号。
具体而言，当没有产生数字信号的脉冲时，SRAM 32输出电压“VLC”。另外，如图7的曲线图R1所示，在数据位数为0～(m/2)的范围且产生脉冲的情况下，SRAM 32输出振幅“VLC”的脉冲图案。此时，如图8的时刻t0～t1所示，使晶体管Q2导通，且使各开关S1～S4全部断开。因此，不驱动电荷泵31。振幅“VLC”的脉冲图案经由第二晶体管Q2被提供给像素电极q1及液晶42。
另一方面，如图35的曲线图R2所示，在数据位数为(m/2)～m的范围且产生脉冲的情况下，SRAM 32输出振幅“VLC”的脉冲图案。此时，如图36的时刻t1～t4所示，第二晶体管Q2截止。并且，在时刻t1～t2，第一开关S1和第四开关S4接通，第二开关S2和第三开关S3断开，在时刻t3～t4，第二开关S2和第三开关S3接通，第一开关S1和第四开关S4断开，所以从SRAM 32输出的脉冲图案被放大到2倍，并被提供给像素电极q1和液晶42。
[第十实施方式的效果的说明]
在第十实施方式涉及的相位调制装置101中，将从列数据线(D1～Dm)输出的数字信号输入到设置于各像素电路21的SRAM 32。并且，通过控制电荷泵31的驱动、停止，能够将液晶42在“0”～“2×VLC”的范围内切换为多个阶度。
因此，在从SRAM 32输出的数字信号的最大值是电压VLC的情况下，能够在其2倍的电压(2×VLC)的范围内设定用于驱动液晶42的驱动电压。因此，能够使液晶42的折射率在更宽的范围内变化，能够提高相位调制的精度。
并且，由于能够不提高提供给像素电路21的电压的最大电压VLC而在宽的电压范围内设定阶度，所以不需要提高构成控制电路22的各部件的耐压，能够实现装置的小型化、轻量化。
另外，由于将用于设定液晶42的阶度的电压的范围设定为预定的最大电压(VLC)的2倍的电压，所以通过将从SRAM 32输出的电压放大到2倍这样简单的处理，能够得到期望的驱动电压，能够简化电路结构。
另外，在第十实施方式中，设定为液晶42的折射率朝向相互正交的方向、即图33所示的列方向及行方向中的一个方向变化，在另一个方向上配置有对电荷泵的接通、断开进行切换的驱动线(L1～Ln)。因此，能够防止由折射率变化引起的液晶的取向的紊乱。
此外，由于使用SRAM 32作为数字信号保持部，所以能够以简单的结构保持数字信号并输出到电荷泵31。并且，在第十实施方式中，由于使用了数字信号，所以能够更高速地进行切换阶度的操作。
另外，在第十实施方式中，作为驱动液晶42的驱动电压的最大值，设定了成为最大电压VLC的2倍的电压(2×VLC)，但不限于此，只要驱动电压的最大值比预定的最大电压(VLC)大即可。
[第十实施方式的变形例的说明]
接着，对第十实施方式的变形例进行说明。图37是示出第十实施方式的变形例涉及的像素电路21’的结构的电路图。如图37所示，在像素电路21’中，驱动线L1在纵向上配置。因此，能够朝向配置成矩阵状的各像素电路21’的纵向设定电荷泵电路的接通或断开。因此，折射率变化方向成为横向。
即，在图6的(a)、图6的(b)所示的例子中，是液晶42的折射率的大小向纵向变化的结构，与此相对，在图37所示的第十实施方式的变形例中，是设定为液晶42的折射率的大小向横向变化的结构。在这种情况下，在1个垂直扫描期间，设定向像素电路21’提供的数字信号，以使脉冲数或脉冲宽度变化。
以上，记载了本发明的实施方式，但不应该理解为构成该公开的一部分的论述及附图是限定本发明的。对于本领域技术人员来说，根据该公开，各种代替实施方式、实施例以及运用技术变得清楚。

Claims (22)

1.一种相位调制装置，用于使入射光向期望的角度反射，包括：
相互正交的多个列数据线和多个行扫描线；
多个像素电路，被设置在所述多个列数据线和所述多个行扫描线分别交叉的位置；
多个反射像素，与所述多个像素电路分别对应地设置；
液晶，分别与所述多个反射像素对应地设置，并且其对入射光的折射率根据从所述像素电路提供的驱动电压而变化；以及
电荷泵控制部，
所述列数据线向各个所述像素电路输出控制电压，该控制电压在到预定的最大电压为止的范围内变化，
各个所述像素电路包括能够放大所述控制电压的电荷泵，
所述电荷泵控制部进行以下控制：当提供给所述液晶的所述驱动电压为所述最大电压以下时，不放大所述控制电压而输出到所述液晶，当所述驱动电压超过所述最大电压时，通过所述电荷泵放大所述控制电压后输出到所述液晶。
2.如权利要求1所述的相位调制装置，其中，
所述电荷泵通过将所述最大电压与所述控制电压相加来放大所述控制电压。
3.如权利要求1所述的相位调制装置，还包括：
控制电路，控制所述像素电路，
所述控制电路包括控制电压输出部，所述控制电压输出部以时分方式输出所述控制电压以及所述预定的最大电压，
所述电荷泵控制部进行以下控制：当所述驱动电压为所述预定的最大电压以下时，不放大从所述控制电压输出部输出的所述控制电压而输出到所述液晶，当所述驱动电压超过所述预定的最大电压时，通过所述电荷泵将从所述控制电压输出部以时分方式输出的所述控制电压与所述预定的最大电压相加来放大所述控制电压后输出到所述液晶。
4.如权利要求1所述的相位调制装置，还包括：
控制电路，控制所述像素电路，
所述控制电路包括：
所述电荷泵控制部，进行以下控制：当所述驱动电压为所述预定的最大电压以下时，将所述控制电压作为输出电压提供给所述液晶，当所述驱动电压超过所述预定的最大电压时，将由所述电荷泵放大后的电压作为输出电压提供给所述液晶；
第一切换开关，对一个像素电路中的提供所述输出电压的提供点与和所述一个像素电路相邻的其他像素电路中的提供所述输出电压的提供点之间的短路、开路进行切换；以及
切换开关控制部，进行控制，使得当将所述一个像素电路的输出电压提供给所述液晶时，使所述第一切换开关开路，在未将所述一个像素电路的输出电压提供给所述液晶时的至少一部分时间使所述第一切换开关短路。
5.如权利要求1所述的相位调制装置，还包括：
控制电路，控制所述像素电路，
所述像素电路还包括源极跟随器，所述源极跟随器放大所述控制电压或由所述电荷泵放大后的所述控制电压，
所述控制电路包括所述电荷泵控制部，所述电荷泵控制部进行以下控制：当所述驱动电压为所述预定的最大电压以下时，将所述控制电压作为输出电压提供给所述液晶，当所述驱动电压超过所述预定的最大电压时，将由所述电荷泵放大后的电压作为输出电压提供给所述液晶，
所述源极跟随器的阱与源极连接，阱电位和源极电位为相同电位。
6.如权利要求1所述的相位调制装置，还包括：
控制电路，控制所述像素电路，
所述像素电路包括：
源极跟随器，放大从所述列数据线输出的控制电压；以及
所述电荷泵，放大作为所述控制电压的所述源极跟随器的输出电压，
所述控制电路包括所述电荷泵控制部，所述电荷泵控制部进行以下控制：当所述驱动电压为所述预定的最大电压以下时，将所述源极跟随器的输出作为输出电压提供给所述液晶，当所述驱动电压超过所述预定的最大电压时，将由所述电荷泵放大后的电压作为输出电压提供给所述液晶，所述源极跟随器的阱与源极连接，阱电位与源极电位为相同电位。
7.如权利要求1所述的相位调制装置，其中，
所述像素电路还包括桥电路，所述桥电路包括多个开关，
所述电荷泵控制部进行以下控制：当所述驱动电压为所述预定的最大电压以下时，控制所述多个开关，使所述电荷泵的输入端子与输出端子短路，从而不放大所述控制电压而输出到所述液晶，当所述驱动电压超过所述预定的最大电压时，控制所述多个开关的短路和开路，从而放大所述控制电压后输出到所述液晶。
8.如权利要求1所述的相位调制装置，还包括：
控制电路，控制所述像素电路的驱动，
所述控制电路包括：
所述电荷泵控制部；
计数器电路，到预定的数字阶度的最大值为止进行计数；以及
比较器电路，对与各个所述像素电路对应的阶度值和从计数器电路输出的计数值进行比较，在一致的情况下输出开关控制信号，
其中，在经由开关电路与所述列数据线连接的布线上施加有斜坡状的参考电压，该参考电压变化到所述预定的最大电压，
通过在所述开关控制信号的定时断开所述开关电路，来决定所述控制电压，并且所述控制电压被保持在各像素电路中。
9.如权利要求1所述的相位调制装置，还包括：
控制电路，控制所述像素电路的驱动，
所述像素电路包括：
数字信号保持部，当被提供具有预定的脉冲宽度或脉冲数的数字信号时，保持所述数字信号；以及
所述电荷泵，能够放大从所述数字信号保持部输出的所述数字信号作为所述控制电压，
所述控制电路包括所述电荷泵控制部，所述电荷泵控制部进行以下控制：当所述驱动电压为所述数字信号的最大振幅以下时，不放大所述数字信号而输出到所述液晶，当所述驱动电压超过所述最大振幅时，通过所述电荷泵放大所述数字信号后输出到所述液晶。
10.如权利要求1至9中任一项所述的相位调制装置，其中，
所述液晶的折射率设定为朝向所述相互正交的方向中的一个方向变化，在另一个方向上配置用于切换所述电荷泵的接通、断开的驱动线。
11.如权利要求1至9中任一项所述的相位调制装置，其中，
所述像素电路包括短路开关，该短路开关使输入端子与输出端子短路，通过所述输入端子向所述电荷泵提供所述控制电压，通过所述输出端子从所述电荷泵向液晶输出电压，
所述电荷泵控制部当输出到所述液晶的驱动电压为所述预定的最大电压以下时，使所述短路开关短路，当输出到所述液晶的驱动电压超过所述预定的最大电压时，使所述短路开关开路。
12.如权利要求1至9中任一项所述的相位调制装置，其中，
所述像素电路还包括输出电容器，所述输出电容器蓄积提供给所述液晶的电压，
所述电荷泵包括：
第一电容器，蓄积电荷；
第一开关，设置在所述第一电容器的一端与被提供所述控制电压的输入端子之间；
第二开关，设置在所述第一电容器的另一端与所述输入端子之间；
第三开关，设置在所述第一电容器的所述一端与输出电容器的一端之间；以及
第四开关，设置在所述第一电容器的所述另一端与所述输出电容器的另一端之间。
13.如权利要求1至9中任一项所述的相位调制装置，其中，
将提供给所述液晶的驱动电压的最大电压设定为所述预定的最大电压的2倍。
14.一种相位调制方法，用于使入射光向期望的角度反射，包括：
控制电压输出步骤，向多个像素电路输出控制电压，该控制电压在到预定的最大电压为止的范围内变化，所述多个像素电路被设置在相互正交的多个列数据线和多个行扫描线分别交叉的位置；
非放大电压输出步骤，当提供给液晶的驱动电压为所述预定的最大电压以下时，不放大所述控制电压而输出到所述液晶，所述液晶与各个所述像素电路对应地设置，并且其对入射光的折射率根据输入的电压而变化；以及
放大电压输出步骤，当所述驱动电压超过所述预定的最大电压时，通过电荷泵放大所述控制电压后输出到所述液晶。
15.如权利要求14所述的相位调制方法，其中，
在所述放大电压输出步骤中，当所述驱动电压超过所述预定的最大电压时，通过所述电荷泵将所述预定的最大电压与所述控制电压相加来放大所述控制电压，并输出到所述液晶。
16.如权利要求14所述的相位调制方法，其中，
在所述控制电压输出步骤中，向所述多个像素电路以时分方式输出所述控制电压以及所述预定的最大电压，
在所述放大电压输出步骤中，当所述驱动电压超过所述预定的最大电压时，通过所述电荷泵将所述预定的最大电压与所述控制电压相加来放大所述控制电压，并输出到所述液晶。
17.如权利要求14所述的相位调制方法，其中，
在所述非放大电压输出步骤中，当所述驱动电压为所述预定的最大电压以下时，向提供点输出不放大所述控制电压的电压，所述提供点将像素电路的输出电压提供给所述液晶，
在所述放大电压输出步骤中，当所述驱动电压超过所述预定的最大电压时，将通过所述电荷泵放大所述控制电压而得的电压输出到所述提供点，
在第一切换开关控制步骤中，进行控制，以当将所述提供点的电压提供给所述液晶时，使第一切换开关开路，该第一切换开关用于切换一个像素电路中的所述提供点与和所述一个像素电路相邻的其他像素电路中的所述提供点之间的短路、开路，在未将所述提供点的电压提供给所述液晶时的至少一部分时间使所述第一切换开关短路。
18.如权利要求14所述的相位调制方法，其中，
在所述非放大电压输出步骤中，当所述驱动电压为所述预定的最大电压以下时，将不通过所述电荷泵放大所述控制电压的电压通过源极跟随器放大后输出到提供点，所述提供点将像素电路的输出电压提供给所述液晶，
在所述放大电压输出步骤中，当所述驱动电压超过所述预定的最大电压时，将通过所述电荷泵放大所述控制电压后的电压通过所述源极跟随器放大后输出到所述提供点，
所述源极跟随器的阱与源极连接，阱电位和源极电位为相同电位。
19.如权利要求14所述的相位调制方法，还包括：
控制电压放大步骤，通过源极跟随器放大所述控制电压，
在所述非放大电压输出步骤中，当所述驱动电压为所述预定的最大电压以下时，不通过所述电荷泵放大所述源极跟随器的输出电压而输出到提供点，所述提供点将像素电路的输出电压提供给所述液晶，
在所述放大电压输出步骤中，当所述驱动电压超过所述预定的最大电压时，通过所述电荷泵放大所述源极跟随器的输出电压后输出到所述提供点，
所述源极跟随器的阱与源极连接，阱电位和源极电位为相同电位。
20.如权利要求14所述的相位调制方法，其中，
在所述非放大电压输出步骤中，当所述驱动电压为所述预定的最大电压以下时，控制所述电荷泵的桥电路中包含的多个开关，使输入端子和输出端子短路，从而不放大所述控制电压而输出到所述液晶，
在所述放大电压输出步骤中，当所述驱动电压超过所述预定的最大电压时，控制所述多个开关的短路和开路，从而放大所述控制电压后输出到所述液晶。
21.如权利要求14所述的相位调制方法，还包括：
控制电压决定步骤，通过与每个所述像素电路对应的阶度值和计数器电路中的计数值相一致的定时的开关控制，根据变化到所述预定的最大电压的斜坡状的参考电压来决定所述控制电压，
在所述控制电压输出步骤中，向所述多个像素电路输出在所述控制电压决定步骤中决定的所述控制电压。
22.如权利要求14所述的相位调制方法，其中，
在所述控制电压输出步骤中，向所述多个像素电路输出预定的脉冲宽度或脉冲数的数字信号作为所述控制电压，
数字信号保持步骤保持所述数字信号，
在所述非放大电压输出步骤中，当所述驱动电压为所述数字信号的最大振幅以下时，不放大所述数字信号而输出到所述液晶，
在所述放大电压输出步骤中，当所述驱动电压超过所述最大振幅时，通过所述电荷泵放大所述数字信号后输出到所述液晶。
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