專利名稱：彩色高分辨率掃描顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
此處披露的內(nèi)容涉及空間光調(diào)制器。
背景技術(shù)：
微反射鏡陣列是一種空間光調(diào)制器(SLM)類型，其包含單元陣列，每個(gè)單元包含能夠繞軸傾斜的反射鏡板，以及用于產(chǎn)生能夠使該微反射鏡板傾斜的靜電力的電路。在數(shù)字操作模式下，例如，反射鏡板可以在兩個(gè)位置傾斜停止。在“on”位置，微反射鏡將入射光朝向顯示表面反射以在圖像顯示器上顯示圖像像素。在“off”位置，微反射鏡導(dǎo)引入射光遠(yuǎn)離該圖像顯示器。
圖1是使用二維(2D)微反射鏡陣列的傳統(tǒng)顯示裝置100的示意圖。顯示裝置100包括安裝在支撐板115上的空間光調(diào)制器110，以及光源系統(tǒng)130?？臻g光調(diào)制器110包括在電控制下傾斜到不同方向的2D微反射鏡陣列。光源系統(tǒng)130包括弧光燈131，會(huì)聚透鏡132，折疊反射鏡133，UV/IR濾光器134，固體光管135，安裝在電動(dòng)機(jī)137上的色輪136，折疊反射鏡138，以及中繼透鏡139。從弧光燈131發(fā)射的光被拋物線反射鏡反射以產(chǎn)生準(zhǔn)直光束120。準(zhǔn)直光束120被會(huì)聚透鏡132導(dǎo)引并被折疊反射鏡133反射。準(zhǔn)直光束120穿過UV/IR濾光器134、固體光管135，然后穿過旋轉(zhuǎn)著的色輪136。色輪包括能夠交替地過濾準(zhǔn)直光束120以產(chǎn)生不同顏色的光束121的紅、綠和藍(lán)色濾光器段。有色光束121被折疊反射鏡138反射，然后穿過中繼透鏡139以照亮空間光調(diào)制器110內(nèi)的微反射鏡。
在光調(diào)制器110內(nèi)的2D微反射鏡陣列內(nèi)的每個(gè)微反射鏡能夠傾斜到“on”位置和“off”位置。被在“on”位置的反射鏡反射的有色光束140被朝向顯示表面導(dǎo)引以形成二維圖像。被在“off”位置的反射鏡反射的有色光束150將被光吸收器吸收。顯示圖像內(nèi)的每個(gè)圖像像素由二維反射鏡陣列內(nèi)唯一的微反射鏡產(chǎn)生，也就是說，所顯示的圖像像素與微反射鏡相關(guān)聯(lián)。由此2D微反射鏡陣列內(nèi)的微反射鏡的行數(shù)和列數(shù)與顯示圖像內(nèi)的水平和垂直圖像線的數(shù)目相同。

發(fā)明內(nèi)容
在總的方面，本發(fā)明涉及一種顯示系統(tǒng)，其包括空間光調(diào)制器，其具有一行或多行可傾斜的微反射鏡，每個(gè)微反射鏡構(gòu)造為選擇性地傾斜到“on”位置以將入射光沿“on”方向反射和選擇性地傾斜到“off”位置以將入射光沿“off”方向反射；光學(xué)投影系統(tǒng)，其構(gòu)造為投影該微反射鏡沿該“on”方向反射的光以在顯示圖像內(nèi)沿第一方向產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第一排圖像像素，以及改變被該微反射鏡沿該“on”方向反射的該光的方向以在該顯示圖像內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第二排圖像像素；以及產(chǎn)生該入射光的至少一個(gè)光源。該顯示圖像是通過順次產(chǎn)生不同顏色的圖像像素而形成的彩色顯示圖像。
該裝置的實(shí)施方式可以包括下面的一種或多種形式。所述光源可以包括多個(gè)光源，其中每個(gè)光源發(fā)射有色光并且至少兩個(gè)所述光源產(chǎn)生彼此不同的有色光。來自該至少一個(gè)光源的第一個(gè)的有色光可以在到達(dá)該空間光調(diào)制器之前穿過第一分束器。來自該至少一個(gè)光源的第二個(gè)的有色光可以在到達(dá)該空間光調(diào)制器之前被該第一分束器反射。來自該第一分束器的光可以被朝向第二分束器導(dǎo)引并且來自第三光源的有色光也可以被朝向該第二分束器導(dǎo)引。來自該第二分束器的光可以被朝向該空間光調(diào)制器導(dǎo)引。所述光源可以為白色光源，并且在到達(dá)該光學(xué)投影系統(tǒng)之前，來自該白色光源的該光可以穿過彩色濾光器。
在另一總的方面，本發(fā)明涉及一種顯示系統(tǒng)，其包括空間光調(diào)制器，其具有一行或多行可傾斜的微反射鏡，其中每個(gè)微反射鏡構(gòu)造為選擇性地傾斜到“on”位置以將入射光朝向“on”方向反射以在顯示圖像內(nèi)沿第一方向產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第一排圖像像素，并改變被該微反射鏡沿該“on”方向反射的光的方向以在該顯示圖像內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第二排圖像像素，其中該一個(gè)或多個(gè)第二排圖像像素基本上平行于該一個(gè)或多個(gè)第一排圖像像素；以及三個(gè)光源，每個(gè)該光源發(fā)射彼此不同的有色光以產(chǎn)生所述入射光。該顯示圖像是通過同時(shí)產(chǎn)生不同顏色的圖像像素而形成的彩色顯示圖像。
該裝置的實(shí)施方式可以包括下面的一種或多種形式。該裝置可以具有分束器或X立方體(X-cube)，其中將該分束器或該X立方體構(gòu)造為改變?cè)撊齻€(gè)光源中的至少一個(gè)光源發(fā)射的光的方向并將來自該三個(gè)光源的有色光合并。該三個(gè)光源的每一個(gè)可以朝向相應(yīng)的空間光調(diào)制器發(fā)射，并且來自該三個(gè)光源的光可以在到達(dá)該分束器或該X立方體之前被導(dǎo)引到該相應(yīng)的空間光調(diào)制器。來自該三個(gè)光源的該有色光可以同時(shí)到達(dá)該空間光調(diào)制器。該三個(gè)光源可以包括紅色光源、藍(lán)色光源和綠色光源?？梢栽谠摫环瓷涞娜肷涔獾竭_(dá)該光學(xué)投影系統(tǒng)之前將來自至少一個(gè)光源的光的波長(zhǎng)的一個(gè)子集除去。該裝置可以具有分束器，其將該光重新朝向空間光調(diào)制器導(dǎo)引或者其將該光重新朝向該光學(xué)投影系統(tǒng)導(dǎo)引。該裝置可以具有針對(duì)該三個(gè)光源的每一個(gè)的相應(yīng)的空間光調(diào)制器，其中該有色光被該相應(yīng)的空間光調(diào)制器朝向該分束器反射。該裝置可以具有傳輸機(jī)構(gòu)，其構(gòu)造為使該投影裝置旋轉(zhuǎn)以將被該微反射鏡沿“on”方向反射的光的方向改變到多個(gè)方向，以便基本上平行于該一個(gè)或多個(gè)第一排圖像像素形成多組的一個(gè)或多個(gè)第二排圖像像素。每個(gè)微反射鏡可以被構(gòu)造為在靜電力的作用下繞一軸傾斜，該軸基本上垂直于該一行或多行可傾斜微反射鏡的行方向。
本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)在附圖和下面的說明中闡述。依據(jù)該說明和附圖以及依據(jù)權(quán)利要求，本發(fā)明的其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。


結(jié)合下面的附圖形成說明書的一部分的描繪了本發(fā)明的實(shí)施例，并且與該說明一起，用于解釋此處描述的原理、裝置和方法。
圖1是傳統(tǒng)顯示系統(tǒng)的示意圖。
圖2a是掃描顯示系統(tǒng)的示意性局部透視圖和局部框圖。
圖2b-2c是該掃描顯示系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖。
圖3a-3d是與圖2a的掃描顯示系統(tǒng)兼容的空間光調(diào)制器的一種實(shí)施方式的詳細(xì)圖示。
圖4是微反射鏡沿圖3a的線A-A的例證截面圖。
圖5和6描繪了用于將有色光源提供到空間光調(diào)制器的設(shè)置。
圖7和8描繪了用于提供有色光源和相應(yīng)的空間光調(diào)制器的設(shè)置。
在不同的附圖中類似的標(biāo)記表示類似的元件。
具體實(shí)施例方式
圖2a是掃描顯示系統(tǒng)200的示意性局部透視圖和局部框圖。圖2b是掃描顯示系統(tǒng)200的示意性側(cè)視圖。掃描顯示系統(tǒng)200包括空間光調(diào)制器210和光學(xué)投影系統(tǒng)250?？臻g光調(diào)制器210包括沿橫向方向215分布的在一行或多行內(nèi)的多個(gè)可傾斜微反射鏡220?？臻g光調(diào)制器210典型地包括少數(shù)幾行(例如，小于10行)可傾斜微反射鏡220。特別是，在空間光調(diào)制器210內(nèi)的微反射鏡的行數(shù)比在將要由掃描顯示系統(tǒng)200產(chǎn)生的典型的顯示圖像內(nèi)的像素的行數(shù)少得多。
如下面更詳細(xì)描述的那樣，可傾斜反射鏡220可以通過微控制器280單獨(dú)地尋址以沿兩個(gè)或更多方向傾斜。微反射鏡220可以傾斜到“on”位置以反射入射光230，從而沿該“on”方向產(chǎn)生反射光240?？商鎿Q地，入射光230可以通過在“off”位置的微反射鏡220導(dǎo)引產(chǎn)生沿“off”方向的反射光245。光245隨后可以被光吸收器(未示出)吸收以避免閃耀光。入射光230可以由各種光源產(chǎn)生，諸如發(fā)光二極管(LED)或弧光燈。
微控制器280接收輸入圖像數(shù)據(jù)，諸如包含一系列圖像幀的視頻數(shù)據(jù)。微控制器280根據(jù)在該輸入數(shù)字圖像內(nèi)的一排圖像像素的像素值將可傾斜微反射鏡220的取向控制到“on”或“off”位置。光學(xué)投影系統(tǒng)250將被“on”微反射鏡220反射的光240投影到顯示區(qū)域270。顯示區(qū)域270例如可以在投影屏幕、白板、窗玻璃、墻壁或虛擬圖像上。根據(jù)在該輸入數(shù)字圖像內(nèi)的一排圖像像素的像素值，被投影的光在該顯示區(qū)域270上形成一排圖像像素261a。
在一種實(shí)施方式中，光學(xué)投影系統(tǒng)250包括包含一個(gè)或多個(gè)反射平坦表面254的多面體251。該平坦多面體表面254可以將光240朝向顯示區(qū)域270反射以在顯示區(qū)域270上形成圖像。多面體251可以由玻璃、金屬或塑料構(gòu)成。多面體表面254可以涂覆有反射性金屬的薄層，諸如鋁。要求多面體表面254平坦到一定公差以內(nèi)以便能夠在顯示區(qū)域270上均勻地形成圖像像素。例如，多面體表面254的平坦度的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是在顯示區(qū)域270上的顯示圖像內(nèi)圖像像素位置的畸變應(yīng)當(dāng)小于一個(gè)圖像像素寬度的1/2。多面體表面254的粗糙度的另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是應(yīng)當(dāng)小于在多面體表面254的照明區(qū)域上的一個(gè)或幾分之一個(gè)可見光波長(zhǎng)。
光學(xué)投影系統(tǒng)250還包括能夠使多面體251繞旋轉(zhuǎn)軸253旋轉(zhuǎn)的傳輸機(jī)構(gòu)252。在一種實(shí)施方式中，該傳輸機(jī)構(gòu)252包括微控制器280控制的電機(jī)。該電機(jī)可以是DC電機(jī)或數(shù)字步進(jìn)電機(jī)。微控制器280控制該傳輸機(jī)構(gòu)252，其依次與微反射鏡220的調(diào)制同步地使該多面體251繞旋轉(zhuǎn)軸253旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的多面體251改變多面體251反射的光的方向，使得投影到顯示區(qū)域270上的光沿垂直方向265掃描。在一個(gè)實(shí)施方式中，多面體251的旋轉(zhuǎn)軸253可以基本上垂直于該垂直方向265并基本上平行于像素排261a、261b、262a和262b。在某些實(shí)施方式中，多面體251沿單一方向旋轉(zhuǎn)，諸如順時(shí)針255或逆時(shí)針。
隨著多面體251旋轉(zhuǎn)通過不同的角度位置，微控制器280根據(jù)在輸入數(shù)字圖像內(nèi)的水平排圖像像素上相應(yīng)的像素值將微反射鏡220控制到“on”或“off”位置。在一個(gè)角度位置，微反射鏡可以在顯示區(qū)域270內(nèi)形成一排圖像像素261a。然而，當(dāng)多面體251旋轉(zhuǎn)到不同角度位置時(shí)，在顯示區(qū)域270內(nèi)形成不同排的圖像像素261b、262a、262b等。圖像像素排261a可以以累進(jìn)或交錯(cuò)的方式形成。圖像像素排261a、261b、262a和262b可以一起在顯示區(qū)域270內(nèi)形成2D顯示圖像260。
參考圖2c，使用旋轉(zhuǎn)反射鏡271取代多面體251。反射鏡271具有反射表面273，被反射的光240被導(dǎo)引到反射表面273上。該反射鏡來回旋轉(zhuǎn)，諸如沿旋轉(zhuǎn)軸或沿該反射鏡或該反射鏡表面的外側(cè)。
圖3a是與掃描顯示系統(tǒng)200兼容的空間光調(diào)制器210的實(shí)例的詳細(xì)圖示。空間光調(diào)制器210包括沿橫向方向215分布在一維(1D)陣列內(nèi)的多個(gè)微反射鏡220a至220z。在一種實(shí)施方式中，微反射鏡220a-220z為矩形形狀，并且其寬度比其長(zhǎng)度窄。微反射鏡220a-220z的窄尺寸沿橫向方向215定位以在該空間光調(diào)制器210內(nèi)保持高密度微反射鏡220a-220z(其能夠在顯示區(qū)域270內(nèi)形成高分辨率的顯示圖像)。微反射鏡220a-220z的長(zhǎng)尺寸增大了反射鏡面積并由此增大了微反射鏡220a-220z反射的光量。
微反射鏡220a-220z在反射鏡的長(zhǎng)尺寸端處被鉸鏈(未示出)鉸接。該鉸鏈起樞軸點(diǎn)的作用，該樞軸點(diǎn)限定微反射鏡的傾斜運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸。在一種實(shí)施方式中，如圖3a所示，該鉸鏈隱藏在反射鏡板的下方。在另一種實(shí)施方式中，如圖3b所示，在空間調(diào)制器310內(nèi)的微反射鏡320a-320z的鉸鏈321至少部分地露出在其各個(gè)反射鏡板之外。
在另一種實(shí)施方式中，如圖3c所示，空間光調(diào)制器340包括均沿橫向方向215分布的兩行微反射鏡350和351。微反射鏡350和351可以為矩形、方形或其他形狀。鉸鏈(未示出)可以如圖3c所示地被隱藏或露出?？臻g光調(diào)制器340可以通過多面體251在每個(gè)投影方向在顯示表面270上同時(shí)顯示兩行圖像像素261a和261b。當(dāng)多面體251旋轉(zhuǎn)到不同的角度方向時(shí)，多面體251將光240導(dǎo)引到顯示表面270以形成兩不同排的圖像像素262a和262b。為了避免相鄰排的圖像像素之間的拖尾，多面體251可以通過步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。多面體251可以保持一短排時(shí)間用于形成每對(duì)圖像像素排。當(dāng)多面體251從一個(gè)角度位置旋轉(zhuǎn)到下一個(gè)角度位置時(shí)，入射線230可以短暫地偏離顯示表面270以產(chǎn)生光245。
在又一實(shí)施方式中，圖3d描繪了包含三行微反射370、371和372的空間光調(diào)制器360的實(shí)例，該微反射鏡沿橫向方向215分布。如所示，微反射鏡370、371和372具有菱形或方形形狀。微反射鏡370、371和372的一個(gè)對(duì)角線385平行于橫向方向215。微反射鏡的鉸鏈380可以位于菱形或方形微反射鏡的兩個(gè)相對(duì)的角處。鉸鏈380起微反射鏡370、371或372的相軸點(diǎn)的作用以允許反射鏡板繞該兩鉸鏈380限定的軸386傾斜。在圖3d所示的構(gòu)造中，微反射鏡370、371或372的旋轉(zhuǎn)軸垂直于橫向方向215。
現(xiàn)在描述掃描顯示系統(tǒng)200的操作的實(shí)例?？臻g光調(diào)制器210可以包括在圖3a所示的1D微陣列內(nèi)的4000個(gè)微反射鏡。由此，每個(gè)圖像排261a、261b、262a或262b包含4000個(gè)圖像像素。每個(gè)圖像排261a、261b、262a和262b對(duì)應(yīng)于多面體251的一個(gè)特定反射取向。掃描顯示系統(tǒng)200可以構(gòu)造為在顯示區(qū)域270內(nèi)提供4000個(gè)像素寬和2000個(gè)像素高的顯示圖像。為了在8比特的比特深度和60Hz的幀速率下提供單色視頻顯示，微反射鏡的最短“on”時(shí)間(也稱作最小有效比特(Least Significant Bit))為L(zhǎng)SB＝1/((比特深度)×(幀速率)×(色平面數(shù)量)×(圖像行數(shù)))＝1/(256×60Hz×2000)＝0.033微秒 方程(1)為了在相同情況下提供彩色視頻顯示，由此微反射鏡的最短“on”時(shí)間為0.011微秒。
掃描顯示系統(tǒng)200的操作的另一實(shí)例，如圖3d所示的空間光調(diào)制器210包括三行4000個(gè)微反射鏡。掃描顯示系統(tǒng)200可以被構(gòu)造為產(chǎn)生4000像素寬和2000像素高的顯示圖像。三排圖像像素可以由三排微反射鏡370、371和372同時(shí)顯示。為了在8比特的比特深度和60Hz的幀速率下提供單色視頻顯示，微反射鏡的最短“on”時(shí)間為L(zhǎng)SB＝1/((比特深度)×(幀速率)×(色平面數(shù)量)×(圖像行數(shù))/(反射鏡行數(shù)))＝1/(256×60Hz×2000/3)＝0.1微秒 方程(2)
類似的，為了利用三行反射鏡提供彩色視頻顯示而其他條件相同，微反射鏡的最短“on”時(shí)間為0.033微秒。與圖3a所示的空間光調(diào)制器相比，對(duì)反射鏡傾斜運(yùn)動(dòng)速率的要求放寬了。
圖4描繪了微反射鏡220Z的范例性詳細(xì)結(jié)構(gòu)。在沿圖3a的線A-A的截面圖中，微反射鏡220Z包括反射鏡板402，該反射鏡板402包括提供反射鏡表面的平坦反射上層403a，為反射鏡板提供機(jī)械強(qiáng)度的中層403b，以及底層403c。上層403a可以由反射材料實(shí)現(xiàn)，典型地，為薄型反射性金屬層。例如，可以使用鋁、銀或金來形成上層403a。層厚可以在200至1000埃的范圍內(nèi)，例如大約600埃。中層403b可以由硅基材料構(gòu)成，例如無定形硅，典型地大約2000至5000埃的厚度。底層403c可以由導(dǎo)電材料構(gòu)成，該導(dǎo)電材料使得能夠相對(duì)于臺(tái)階電極421a或421b對(duì)底層403c的電勢(shì)進(jìn)行控制。例如，底層403c可以由鈦構(gòu)成并且具有200至1000埃范圍內(nèi)的厚度。
反射鏡板402包括與底層403c連接并且由鉸鏈柱405支撐的鉸鏈406，該鉸鏈柱405剛性地連接到基板400。反射鏡板402可以包括連接到底層403c的兩個(gè)鉸鏈406(即，圖3a中的鉸鏈221)。每個(gè)鉸鏈406(或221)定義了反射鏡板402的樞軸點(diǎn)。兩個(gè)鉸鏈406(或221)定義了反射鏡板402能夠圍繞其傾斜的軸。鉸鏈406延伸到反射鏡板403的下部的腔內(nèi)。為了便于制造，鉸鏈406可以作為底層403c的一部分來制造。
臺(tái)階電極421a和421b、定位尖頭(landing tip)422a和422b以及支承框408也可以制作在基板400上。臺(tái)階電極421a電連接到電極431，電極431的電壓Vd可以從外部控制。類似的，臺(tái)階電極421b與電極432電連接，電極432的電壓Va也可以從外部控制。反射鏡板402的底層403c的電勢(shì)可以通過電勢(shì)為Vb的電極433控制。
微反射鏡220Z可以從微反射鏡220a至220z的組中選擇性地控制?？梢詫㈦p極性電脈沖獨(dú)立地施加到電極431、432和433上。當(dāng)在反射鏡板402上的底層403c和臺(tái)階電極421a或421b之間建立了電勢(shì)差時(shí)，可以在反射鏡板402上產(chǎn)生靜電力。在反射鏡板402的兩側(cè)上的靜電力之間的不平衡導(dǎo)致反射鏡板402從一個(gè)取向向另一個(gè)取向傾斜。當(dāng)反射鏡板402傾斜到如圖4所示的“on”位置時(shí)，平坦的反射上層403a反射入射光230以產(chǎn)生沿該“on”方向的反射光240。當(dāng)反射鏡板402傾斜到“off”位置時(shí)，入射光230被反射到“off”方向。
在臺(tái)階電極421a和421b內(nèi)的多級(jí)臺(tái)階使反射鏡板402和電極421a或421b之間的空氣隙變窄，并且能夠增大反射鏡板402所受到的靜電力。臺(tái)階電極421a和421b的高度可以在從大約0.2微米至3微米的范圍內(nèi)。
為了制造簡(jiǎn)便，定位尖頭422a和422b可以具有與臺(tái)階電極421a和421b內(nèi)的第二臺(tái)階相同的高度。定位尖頭422a和422b在每個(gè)反射鏡板402傾斜運(yùn)動(dòng)之后為反射鏡板402提供輕柔的機(jī)械停止。定位尖頭422a和422b也可以使反射鏡板402以精確的角度停止。另外，當(dāng)定位尖頭422a和422b在靜電力下形變時(shí)其可以存儲(chǔ)彈性應(yīng)變能，并在該靜電力移除時(shí)將該彈性應(yīng)變能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)力能以將該反射板402推離。反射鏡板402上的推回可以幫助將反射鏡板402和定位尖頭422a和422b分離，這有助于克服反射鏡板對(duì)基板的靜摩擦，這對(duì)微反射鏡裝置而言是公知的挑戰(zhàn)。
圖5描繪了用于將有色光源提供到與掃描顯示系統(tǒng)200兼容的空間光調(diào)制器的設(shè)置。白色光源502發(fā)射包含寬波長(zhǎng)譜，諸如在大約400nm和700nm之間，的光555。在某些實(shí)施例中，白光通過組合不同的有色光(例如，紅色、綠色和藍(lán)色光)來產(chǎn)生。白色光源502的一個(gè)實(shí)例是鎢燈。光550穿過旋轉(zhuǎn)的色輪512上的彩色濾光器。色輪512可以包括按照不同角度的片段設(shè)置的多個(gè)彩色濾光器。例如，色輪可以包括六個(gè)紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)色濾光器，其順次為R，G， B，R，G和B。在光550穿過該旋轉(zhuǎn)的色輪512之后，該光變?yōu)閷⒆罱K到達(dá)顯示系統(tǒng)200的微反射鏡220上的入射光230。當(dāng)色輪512旋轉(zhuǎn)時(shí)，入射光550在一系列圖像幀內(nèi)順次改變顏色，每一幀用于在顯示圖像內(nèi)產(chǎn)生單一顏色像素。在提到單一顏色的地方，該單一顏色可以包括對(duì)觀察者而言一起表現(xiàn)為一種顏色的若干個(gè)波長(zhǎng)，諸如綠色，紅色或藍(lán)色。空間光調(diào)制器210內(nèi)的可傾斜微反射鏡可以選擇性地傾斜為導(dǎo)引該有色的入射光550以在顯示圖像內(nèi)形成彩色像素。微反射鏡的選擇性傾斜由對(duì)應(yīng)于入射光的顏色的所述色平面內(nèi)的輸入數(shù)字圖像數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。計(jì)算機(jī)可以使該彩色入射光230的計(jì)時(shí)和相關(guān)的色平面的輸入圖像數(shù)據(jù)同步以使空間光調(diào)制器210內(nèi)的可傾斜反射鏡傾斜。
圖6描繪了用于將有色光提供到空間調(diào)制器210的另一設(shè)置。紅色光源602、綠色光源606和藍(lán)色光源612可以分別發(fā)射紅光603、綠光607和藍(lán)光613。紅色光源602、綠色光源606和藍(lán)色光源612可以基于發(fā)光二極管(LED)或半導(dǎo)體激光器?？梢詫⒓t光603或綠光607輸入到分束器608(其在這種情況下起合束器的作用)以產(chǎn)生光609。分束器608可以使在一個(gè)表面上接收的光束(即紅光603)穿過而反射在相對(duì)表面上接收的其他光束(即綠光607)。將紅色光源602和綠色光源606控制為使得在任一給定時(shí)間要么紅光603要么綠光607被輸入到分束器608。由此在任一給定時(shí)間，光609要么為紅色要么為綠色。類似的，將光609和藍(lán)光613輸入到能夠被控制為輸出入射光230的分束器614。將藍(lán)色光源612控制為使得在任一給定時(shí)間光609(紅色或綠色)或藍(lán)光613被輸入到分束器614。通過適當(dāng)?shù)乜刂萍t色光源602、綠色光源606和藍(lán)色光源612，單一顏色入射光230(紅色、綠色或藍(lán)色)可以依次照射空間光調(diào)制器210?？臻g光調(diào)制器210內(nèi)的可傾斜微反射鏡可以選擇性地傾斜以導(dǎo)引有色入射光230在顯示圖像內(nèi)形成彩色像素。色輪512可以可替換地設(shè)置在顯示系統(tǒng)的微反射鏡220之后。微反射鏡的選擇性傾斜由對(duì)應(yīng)于入射光顏色的色平面內(nèi)的輸入數(shù)字圖像數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。計(jì)算機(jī)可以使該彩色入射光230的計(jì)時(shí)和相關(guān)的色平面的輸入圖像數(shù)據(jù)同步以使空間光調(diào)制器210內(nèi)的可傾斜反射鏡傾斜。
圖7和8描繪了用于將有色光源提供到掃描顯示系統(tǒng)200的另一種設(shè)置。與圖5和6所示的設(shè)置不同，提供分離的空間調(diào)制器用于產(chǎn)生顯示圖像的不同顏色的像素。在圖7中，空間光調(diào)制器634內(nèi)的可傾斜反射鏡可以選擇性地反射從紅色光源630發(fā)射的紅光以產(chǎn)生空間調(diào)制的紅光635?？臻g光調(diào)制器624內(nèi)的可傾斜反射鏡可以選擇性地反射從綠色光源620發(fā)射的綠光以產(chǎn)生空間調(diào)制的綠光625?？臻g光調(diào)制器644內(nèi)的可傾斜反射鏡可以選擇性地反射從藍(lán)色光源640發(fā)射的藍(lán)光以產(chǎn)生空間調(diào)制的藍(lán)光645?？臻g光調(diào)制器624、634和644的每一個(gè)可以包括分布為一行或多行的多個(gè)可傾斜反射鏡?？臻g調(diào)制的單一顏色光(625、635和645)通過X立方體650合并以產(chǎn)生多色入射光130。X立方體650包括兩個(gè)對(duì)角線單向界面以使調(diào)制的綠光625通過而調(diào)制的紅光635和調(diào)制的藍(lán)光645反射。調(diào)制的有色光(625、635和645)合并形成入射光230。通過旋轉(zhuǎn)反射鏡680(或多面體)導(dǎo)引空間調(diào)制的入射光230以形成彩色顯示圖像。與圖5和6所示的順次彩色調(diào)制相比，通過這三個(gè)空間光調(diào)制器624、634和644可以同時(shí)導(dǎo)引不同的有色光。
與圖7所示的設(shè)置類似，如圖8所示，紅、綠和藍(lán)光分別從紅色光源664、綠色光源652和藍(lán)色光源670發(fā)射。紅、綠和藍(lán)光還分別由空間光調(diào)制器660、654和672內(nèi)的可傾斜反射鏡選擇性地反射以產(chǎn)生空間調(diào)制的彩色光655、665和675?？臻g調(diào)制的單色光655、665和675通過分束器668和674合并以產(chǎn)生空間調(diào)制的多色入射光230?？臻g調(diào)制的入射光230通過旋轉(zhuǎn)反射鏡680(或多面體)導(dǎo)引以形成彩色顯示圖像。圖7和8所示的設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)是可以在顯示圖像內(nèi)同時(shí)形成不同顏色的像素，這可以在視頻圖像顯示中提供更高的顯示幀速率，或放寬對(duì)空間光調(diào)制器內(nèi)的微反射鏡的響應(yīng)速率要求。
應(yīng)當(dāng)理解，所披露的系統(tǒng)和方法可以與其他構(gòu)造的微反射鏡、光學(xué)掃描和投影系統(tǒng)以及顯示器相兼容而不脫離本發(fā)明的精神。微反射鏡通常可以包括由微制造技術(shù)制造并且能夠在電控制下沿一個(gè)或多個(gè)取向傾斜的反射鏡。根據(jù)所披露的顯示系統(tǒng)，可以使用不同的光源。另外，上面所使用的參數(shù)表示用于描繪所披露的顯示系統(tǒng)的運(yùn)行的實(shí)例。所披露的顯示系統(tǒng)可以在不同的操作條件下運(yùn)行而不脫離本說明書的精神。此外，盡管圖4示出了通過接觸定位尖頭而在預(yù)定角度停止的反射鏡板的實(shí)例，但是所披露的顯示系統(tǒng)也可與在不與基板上的物體接觸的情況下能夠傾斜到不同位置的非接觸的微反射鏡兼容。
還應(yīng)當(dāng)理解，在與圖2a和2b相關(guān)的描述的顯示圖像可以相對(duì)于觀察者以不同取向定位。例如，所披露的顯示系統(tǒng)可以構(gòu)造為使得顯示圖像為2000像素寬而4000像素高。另外，基于一行或多行微反射鏡通過空間光調(diào)制器調(diào)制的光可以通過光學(xué)系統(tǒng)而不是多面體來掃描，如圖2a和2b所示。
已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改進(jìn)。所披露的實(shí)施例的任何特征都可以用于其他實(shí)施例，并且不同的實(shí)施例并不具有用于其他實(shí)施例以外的特征。因此，其他實(shí)施例落入下面的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種顯示系統(tǒng)，包括空間光調(diào)制器，其具有一行或多行可傾斜微反射鏡，其中每個(gè)微反射鏡構(gòu)造為選擇性地傾斜到“on”位置以沿“on”方向反射入射光，以及選擇性地傾斜到“off”位置以沿“off”方向反射入射光；光學(xué)投影系統(tǒng)，其構(gòu)造為投影該微反射鏡沿該“on”方向反射的光以在顯示圖像內(nèi)沿第一方向產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第一排圖像像素，并改變?cè)撐⒎瓷溏R沿該“on”方向反射的光的方向以在該顯示圖像內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第二排圖像像素，其中該一個(gè)或多個(gè)第二排圖像像素基本上平行于該一個(gè)或多個(gè)第一排圖像像素；以及用于產(chǎn)生該入射光的至少一個(gè)光源；其中該顯示圖像是通過順次產(chǎn)生不同顏色的圖像像素而形成的彩色顯示圖像。
2.權(quán)利要求1的顯示系統(tǒng)，其中該至少一個(gè)光源包括多個(gè)光源，其中每個(gè)光源發(fā)射有色光并且該光源的至少兩個(gè)產(chǎn)生彼此不同的有色光。
3.權(quán)利要求2的顯示系統(tǒng)，其中來自該至少一個(gè)光源的第一個(gè)光源的該有色光在到達(dá)該空間光調(diào)制器之前穿過第一分束器。
4.權(quán)利要求3的顯示系統(tǒng)，其中來自該至少兩個(gè)光源的第二個(gè)光源的該有色光在到達(dá)該空間調(diào)制器之前被該第一分束器反射。
5.權(quán)利要求4的顯示系統(tǒng)，其中來自該第一分束器的光被朝向第二分束器導(dǎo)引，并且來自第三光源的有色光也被朝向該第二分束器導(dǎo)引。
6.權(quán)利要求5的顯示系統(tǒng)，其中來自該第二分束器的光被朝向該空間光調(diào)制器導(dǎo)引。
7.權(quán)利要求1的顯示系統(tǒng)，其中該至少一個(gè)光源是白色光源，并且在到達(dá)該光學(xué)投影系統(tǒng)之前，來自該白色光源的光穿過彩色濾光器。
8.一種顯示系統(tǒng)，包括空間光調(diào)制器，其具有一行或多行可傾斜微反射鏡，其中每個(gè)微反射鏡構(gòu)造為選擇性地傾斜到“on”位置以沿“on”方向反射入射光，以及選擇性地傾斜到“off”位置以沿“off”方向反射入射光；光學(xué)投影系統(tǒng)，其構(gòu)造為投影該微反射鏡沿該“on”方向反射的光以在顯示圖像內(nèi)沿第一方向產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第一排圖像像素，并改變?cè)撐⒎瓷溏R沿該“on”方向反射的光的方向以在該顯示圖像內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第二排圖像像素，其中該一個(gè)或多個(gè)第二排圖像像素基本上平行于該一個(gè)或多個(gè)第一排圖像像素；以及三個(gè)光源，其每一個(gè)發(fā)射彼此不同的有色光以產(chǎn)生所述入射光；其中該顯示圖像是通過同時(shí)產(chǎn)生不同顏色的圖像像素而形成的彩色顯示圖像。
9.權(quán)利要求8的顯示系統(tǒng)，還包括分束器或X立方體，其中該分束器或該X立方體構(gòu)造為改變?cè)撊齻€(gè)光源的至少一個(gè)光源發(fā)射的光的方向并合并來自該三個(gè)光源的有色光。
10.權(quán)利要求9的顯示系統(tǒng)，其中該三個(gè)光源的每一個(gè)朝向一個(gè)對(duì)應(yīng)的空間光調(diào)制器發(fā)射，并且來自該三個(gè)光源的該光在到達(dá)該分束器或該X立方體之前被導(dǎo)引到該對(duì)應(yīng)的空間光調(diào)制器。
11.權(quán)利要求8的顯示系統(tǒng)，其中來自該三個(gè)光源的該有色光同時(shí)到達(dá)該空間光調(diào)制器。
12.權(quán)利要求8的顯示系統(tǒng)，其中該三個(gè)光源包括紅色光源、藍(lán)色光源和綠色光源。
13.權(quán)利要求8的顯示系統(tǒng)，其中在所述被反射的入射光到達(dá)該光學(xué)投影系統(tǒng)之前，來自至少一個(gè)光源的光的波長(zhǎng)的一個(gè)子集被除去。
14.權(quán)利要求8的顯示系統(tǒng)，還包括分束器，其將所述光重新朝向空間光調(diào)制器導(dǎo)引。
15.權(quán)利要求8的顯示系統(tǒng)，還包括分束器，其將所述光重新朝向該光學(xué)投影系統(tǒng)導(dǎo)引。
16.權(quán)利要求15的顯示系統(tǒng)，還包括用于該三個(gè)光源的每一個(gè)的一個(gè)相應(yīng)空間光調(diào)制器，其中該有色光被所述相應(yīng)的空間光調(diào)制器朝向該分束器反射。
17.權(quán)利要求8的顯示系統(tǒng)，還包括傳輸機(jī)構(gòu)，其構(gòu)造為旋轉(zhuǎn)該投影裝置以將被該微反射鏡沿該“on”方向反射的光的方向改變?yōu)槎鄠€(gè)方向，以便基本上平行于該一個(gè)或多個(gè)第一排圖像像素形成多組的一個(gè)或多個(gè)第二排圖像像素。
18.權(quán)利要求8的顯示系統(tǒng)，其中每個(gè)微反射鏡構(gòu)造為在靜電力的作用下繞一軸傾斜，該軸基本上垂直于該一行或多行可傾斜微反射鏡的行方向。
全文摘要
一種顯示系統(tǒng)包括一行或多行可傾斜微反射鏡，其每一個(gè)構(gòu)造為選擇性地傾斜到“on”位置以沿“on”方向反射入射光，以及選擇性地傾斜到“off”位置以沿“off”方向反射入射光；光學(xué)投影系統(tǒng)，其構(gòu)造為投影該微反射鏡沿該“on”方向反射的光以在顯示圖像內(nèi)沿第一方向產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第一排圖像像素，并改變?cè)撐⒎瓷溏R沿該“on”方向反射的光的方向以在該顯示圖像內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第二排圖像像素。該一個(gè)或多個(gè)第二排圖像像素基本上平行于該一個(gè)或多個(gè)第一排圖像像素。
文檔編號(hào)G02B26/08GK101094419SQ20071013791
公開日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2007年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月6日
發(fā)明者潘曉和 申請(qǐng)人:視頻有限公司