[发明专利]用于提高显示分辨率的视觉显示系统

说明书

本发明涉及微型视觉显示领域，尤其涉及使用扫描技术将一个全集成图象投射到观察者视野里的微型视觉显示系统。

人的视觉系统是一种具有吸收以许多不同格式包括视觉显示格式发生的大量信息的巨大能力的复杂系统。今天，视觉显示以不断变化的尺寸和形式显示多种信息，从机场预告时间信息的大型视觉显示屏幕到诸如那些袖珍计算器中的小型视觉显示器。在减小视觉显示器特别是那些用在便携式电子设备例如便携式通信设备、灵巧卡阅读器装置等等里面的视觉显示器的尺寸方面，所关心的是显示分辨率质量以及维持小功耗要求和低制造成本。

与减小视觉显示器的尺寸和维持分辨质量相关的是人的视觉系统处理和综合信息的能力以及视觉系统能做这些事情的速度、人的视觉系统处理和解释信息的能力不快于60Hz左右。因此，在1/60秒内投射并扫描到视觉显示器中的不同位置上的图象就被观察者的眼睛看成是一个放大的集成图象。作为一个例子，通过以60Hz的速度将一个“ A”字图象移到视觉图显示器中的六个不同位置，观察者将看到一个由六个“A”字组成的集成图象。如果图象同时变换内容，例如说以60Hz的速度将六个字母“A”、“B”、“ C”、“D”、“E”和“F”按顺序分别移到六个不同的位置，则观察者将看到一个由六个字母组成的集成图象。这个过程(更一般地叫做时分复用成象)可以通过使用扫描器用到显示技术领域里来，更具体地说，是用来开发提高分辨率的微型视觉显示器。

大量的努力已经花在开发小巧、轻便、低功耗视觉显示器上。作为减小视觉显示器尺寸的显示技术，这种显示器的分辨率很难保持。在开发这些微型视觉显示器当中，最重要的是在维持和/或升降低制造成本的同时能够获得显示分辨率。已经表明，由于显示器有效面积的下降，必须降低象素尺寸以维持分辨率。随着所要求的分辨率越高，象素的数目以及材料和制造成本要增加，部分是因为用于所增加的象素数目所需要的电连接线的数量增多了。结果，制造产量大为降低。

今天使用的扫描装置有助于增加视觉显示器的分辨率。通过扫描装置可以有许多种形式，最普通的是诸如电流计量扫描器、多角形扫描器一类装有反射镜的机电式扫描器。这些型式的机电扫描器的尺寸普遍很大，因此不适合于并入小型、轻便、低功耗工作并且意味着事实上可以便携的显示装置中。此外，机械扫描器复杂，因而制造费用大并且在许多例子中工作期间要用大量的电能。

由此，需要有一种装有小型扫描装置的微型视觉显示器，该小型扫描装置通过扫描子象素、象素组和/或子阵列进行工作，允许产生一种直接式、投影式的，或者是虚拟式的高分辨率微型视觉显示器，从而用较少的象素数目(因而较少的连接线)，获得制造产量的增加，从而降低生产成本。

因此，迫切希望提供一种使用相位空间光调制扫描器进行相位调制的扫描装置，借此提供对各个子象素、象素组和/或子阵列的扫描，从而产生一种带有提高分辨率的低功耗微型视觉显示器。

本发明的一个目的是提供一种新型的和改进的相位空间光调制扫描器，用在微型视觉显示器中提高显示分辨率。

本发明的再一个目的是提供一种新型的和改进的视觉显示系统，用于使用相位空间光调制扫描器对图象源发射的光进行相位调制以提高显示分辨率，从而允许将扫描器结合到微型视觉显示器中。

本发明的另一个目的是提供一种使用相位空间光调制扫描器和外加激励源(可以合并到微型视觉显示器中)扫描子象素、象素组和/或子阵列的方法。

本发明的又一个目的是提供一种允许在维持被观察图象分辨率质量的同时扫描子象素、象素组和/或子阵列的新的改进的扫描方法。

在由图象源、相位空间光调制扫描器、驱动器/控制电路以及光学元件组成的视觉显示系统(它被结合到一个微型视觉显示器里)中，上述问题和其他问题即基本解决并实现上述目的和其他目的。在优选实施例中，相位空间光调制扫描器使用液晶材料在空间调制光发射器件(最普通的发光射二极管或垂直腔面发射激光器VCSEL)的阵列生成的光的相位，由此生成最终集成图象并提高被观察集成图象的分辨率。不用说，其他的光或图象生成器件可以使用诸如有机光发射二极管(LEDs)、阴极射线管(CRTs)、场发射显示器(FEDs)、电致发光显示器、等离子体显示器、液晶显示器等等，不过为简单起见，整个本发明将使用通用名词“发光器件”。