[发明专利]用于微镜装置的显示控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及图像显示系统，更具体地说，涉及具有特别设置和控制的空间光调制器或光源的显示系统。

背景技术

即使近年来在实现机电微镜装置作为空间光调制器的技术上已经获得了显著的进步，但在采用它们以提供高质量图像显示时，仍存在局限性和困难。特别是，随着HDTV格式的显示系统变得流行，屏幕上的图像尺寸也越来越大，如对角尺寸为100″或更大。当规格为包括1920×1080像素的100″-尺寸图像时，屏幕上的像素尺寸大于1mm。类似的是，在50″-尺寸图像和XGA像素中，像素尺寸为1mm。观察者可以看到屏幕上的每一个像素，为此，显示系统需要大于10位或16位的大量灰度级，以便提供高质量显示系统。而且，当以数字方式控制显示图像时，由于不能用足够数量的灰度级来显示图像的事实，图像质量受到不利影响。

机电微镜装置因其作为空间光调制器(SLM)的应用而受到了相当大的关注。空间光调制器需要相对大量微镜装置的阵列。一般来说，对于每一个SLM，所需装置的数量的范围在60,000到几百万。参照图1A，参考文献美国专利5,214,420中公开的数字视频系统1包括显示屏2。光源10用于产生最终照亮显示屏2的光能。产生的光9进一步通过镜11而会聚并导向透镜12。透镜12、13以及14形成光束聚焦器，该光束聚焦器将光9聚焦成光柱8。通过在数据线缆18上传送的数据由计算机来控制空间光调制器15，以将来自路径7的光的一部分选择性地重新导向透镜5以在屏幕2上显示。SLM 15具有表面16，该表面16包括可开关反射元件的阵列，所述可开关反射元件例如是微镜装置32，例如作为接合至图1B中所示的枢纽(hinge)30的反射元件的元件17、27、37以及47。当部件17处于一个位置时，来自路径7的一部分光沿路径6重新导向透镜5，在透镜5将这部分光沿路径4扩大或扩散以照射显示屏2，从而形成被照亮像素3。当部件17处于另一位置时，这部分光不被重新导向显示屏2，由此像素3是暗的。

如在美国专利5,214,420中和大多数常规显示系统实现的微镜控制方案的开启和关闭状态在显示质量方面存在局限性。具体来说，控制电路的常规构造的应用面临如下的局限性：常规系统的灰度级(开启与关闭状态之间的PWM)受限于LSB(即，最低有效位，或最小脉冲宽度)。由于常规系统中实现的开启-关闭状态，因而不可能提供比LSB更短的脉冲宽度。确定灰度级的最小亮度是在最小脉冲宽度期间反射的光。受限的灰度级导致图像显示劣化。

具体来说，图1C示出了用于根据专利5,285,407的微镜的现有技术的控制电路的示例性电路图。该控制电路包括存储器单元32。将各种晶体管称为“M^*”，其中“*”指定晶体管编号，并且每一个晶体管都是绝缘栅极场效应晶体管。晶体管M5和M7是p沟道晶体管；而晶体管M6、M8以及M9是n沟道晶体管。电容C1和C2表示对存储器单元32呈现的容性负荷。存储器单元32包括存取开关晶体管M9和锁存器32a，这是静态随机存取开关存储器(SDRAM)设计的基础。一行中的全部存取晶体管M9接收来自不同位线31a的数据(DATA)信号。通过使用作为字线的行(ROW)信号来导通恰当的行选择晶体管M9，对要进行写入的特定存储器单元32进行存取。锁存器32a由两个交叉耦合的反相器(即，M5/M6和M7/M8)形成，其准许两种稳定状态。状态1是节点A高和节点B低，而状态2是节点A低和节点B高。

控制电路的如图所示的双态开关对微镜进行控制以使其位于开启或者关闭角度的朝向，如图1A所示。亮度(即，数控图像系统的显示灰度级)由微镜停留在开启位置的时长来确定。微镜被控制在开启位置的时长由多个位字来控制。为简化例示，图1D示出了在通过四位字控制时的“二进制时间间隔”。如图1D所示，该持续时间具有依次限定四位中的每一位的相对亮度的相对值1、2、4、8，其中，1用于最低有效位，而8用于最高有效位。根据所示控制机制，用于按光强度的不同等级显示图像的灰度级之间的最小可控差是由在最短可控持续时间内将微镜维持在开启位置的“最低有效位”表示的光强度的量。