[发明专利]使用双向扫描线性调制器的显示器

说明书

技术领域

本发明总体上涉及使用线性光调制器的显示装置，更特别地涉及用于通过跨越显示表面根据颜色每次一行地扫描已调制光来形成立体图像的显示装置和方法。

背景技术

线性光调制器通过快速、重复的序列来形成图像，其中，单独地形成图像的每个单行并通过从扫描元件反射或其它类型的重定向将其引导到屏幕或其它显示表面。以这种方式工作的线性光调制器的类型包括诸如由Silicon Light Machines提供且在美国专利No.6,215,579(Bloom等人)中及其它地方被描述的光栅光阀(GLV)设计的器件。例如在美国专利No.5,982,553(Bloom等人)中公开了基于GLV器件的显示系统。

改进类型的线性光调制器是如在共同转让的美国专利No.6,307,663(Kowarz)中及其它地方公开的光栅机电系统(GEMS)器件。在共同转让的美国专利No.6,411,425、和No.6,476,848(两者均授予Kowarz等人)中描述了基于共形GEMS装置的线性阵列的显示系统。在包括美国专利No.6,663,788(Kowarz等人)和No.6,802,613(Agostinelli等人)在内的多个共同转让的美国专利和公开申请中给出了对GEMS装置架构和操作的更详细的描述。在GEMS装置中，通过衍射来调制光。在GEMS芯片上，在单个基板上形成的共形机电带状元件的线性阵列提供光的一个或多个衍射级以形成用于行扫描投影显示器的每个像素行。

GLV和GEMS彩色显示系统架构通常采用三个单独的色彩通道，即红色、绿色、和蓝色(RGB)，每个色彩通道提供有机电光栅器件的线性阵列。机电光栅器件的每个线性阵列在被启动时对其分量红色、绿色或蓝色激光进行调制以便每次形成图像的单个行。然后，将结果得到的用于每种颜色的光的已调制行组合到相同的输出轴上，以提供随后被扫描到显示屏的全色图像。

通常，线性光调制器阵列由于较高的分辨率、降低的成本和简化的照明光学装置而与其区域阵列空间光调制器(SLM)对等物相比具有优点。GLV和GEMS器件可启动用于在快切换速度下工作且能够调制激光。当与其它类型的空间光调制器相比较时，GLV和GEMS器件具有高分辨率、高本地位深、可变纵横比和无运动伪像的优点。然而，对使用这些器件的显示器解决方案存在某些固有限制。按照惯例用于跨越显示表面扫描已调制光的、以电流测定的方式(galvanometrically)启动的扫描反射镜通过在小角范围上旋转而进行扫描以形成图像的单个2D(二维)帧，然后其必须被复位，从而旋转回到用于下一次扫描的位置。在此复位时间期间，不能使用标准扫描方案来投射图像内容。在该时间的约15～25％的时间内，反射镜正旋转回到用于下一次扫描的位置。这减少了可用光输出并限制了能够获得的光效率。由于扫描反射镜的反射镜复位时间及加速和减速时间，用于利用此类系统来提供已调制光的有效占空因数、即所谓的“像素开启”时间至多约为72～82％。

对改进的效率的需要的一种响应是改变反射镜周期定时以及在扫描反射镜的旋转期间沿着每个方向投射图像内容。此策略已在美国专利No.7,053,930(Webb等人)中有所描述。这种方法在附加的时间量内投射已调制光，从而相比于较早的定时循环在效率方面获得5-10％的改善，但是该方法在投射期间要求同一图像帧的多次刷新。用于2D成像的双向扫描在实践中也略微牺牲图像分辨率，特别是对于具有高分辨率的显示器而言。

大体上来说，立体投影是一个用于电影放映的特别感兴趣的领域。用于立体投影的常规配置包括使用两个投影仪的配置，其中一个投影仪用于左眼而另一个投影仪用于右眼。此基本模型已经应用于来自诸如Barco公司的供应商的早期的基于胶片的系统以及数字投影设备。虽然此类双投影仪设计已经成功地显示出由立体成像系统所给予的增强的成像能力和可行性，但这些系统是昂贵的，要求彼此之间的精确对准，并施加对电影院设计和布局的某些额外要求。由于立体显示方法通常在时间上分开地提供交替的左眼和右眼图像，所以其常常需要是2D显示器的标称光输出的两倍多的光输出来实现相同的亮度。已经使用单投影仪实现了立体视觉解决方案，但通常是以减少的光输出为代价的。诸如将光源的数目加倍或将光调制器的数目加倍的常规解决方案是可行的，但也是昂贵和不切实际的。