用于提高显示分辨率的视觉显示系统技术方案

一种包括光发射器件阵列的视觉显示系统，由一个图象源、一个相位空间光调制扫描器、驱动器／控制电路以及一个光学放大系统组成。显示系统被密封在一个机壳中，从而形成一个光学放大器。相位空间光调制扫描器或者以一种发射方式工作，或者以一种反射方式工作。在工作中，外接激励源例如电压施加到扫描器上，从而改变通过扫描器的所发射光的相位。扫描作用提高了所生成的最终图象的显示分辨率而不需要增加图象源的象素数目。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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
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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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，整个本专利技术将使用通用名词“发光器件”。一般，本专利技术的相位空间光调制扫描器用来在空间调制光的相位，亦即通过它的光线的空间方向路径。在使用液晶相位空间光调制扫描器(下文称为液晶扫描器)的例子中，这个作用是根据组成液晶材料的分子的结构组织不是刚性(这意味着分子能够作为外接激励源的直接结果很容易重新取向)的原理而完成的。这种将外接激励源作用在液晶材料上造成液晶材料的分子结构重新取向，从而使通过它的光线产生一个相位变化。简单地说，相位变化是外接激励源的函数，或者说在本专利技术中是所加电压的函数，但不一定成正比。不用说，加到液晶上的不同电压量将产生不同的相位调制，因而通过液晶的光线的空间行进路线也不同。在本专利技术的液晶扫描器工作期间，一个电压加到液晶扫描器上，从而改变液晶材料的分子取向并造成最终改变诸如双重折射/二次光折射效应、光旋转、二色性或是光散射之类的光学特性。液晶材料的分子结构的这种重新取向被转换成观察者观察时所生成的集成图象的占空因素和/或象素数目的可看得见的变化。更具体地说，所生成的光波的相位被空间调制得产生一个方向变化并产生出观察者看得到的集成图象。这个集成图象看起来具有更高的分辨率和更高的占空因素，但图象源上的有效象素数目仍然为同一个数。在应用中，液晶扫描器可以根据光学显示器的结构以及所要求的结果被定位于工作于发射方式或反射方式。当工作于发射方式时，液晶扫描器被放置得让光发射器件阵列所产生的光直接通过扫描器并被扫描以借助相位调制生成一个集成图象。当扫描器以反射工式工作时，液晶扫描器形成在一个反射元件的表面上，并被放置得使阵列产生的光两次通过扫描器，从而产生一个几乎双倍于发射方式(具有差不多同一厚度的液晶材料层)工作时出现的相位变化。或者换句话说，当形成的液晶材料层差不多等于以发射方式工作时所用厚度的一半时，产生一个和用发射方式时相同的相位变化。扫描器通过扫描子象素、象素组和/或子阵列工作，以借助相位调制生成一个集成图象。扫描用来在空间调制光的相位，即光的空间行进路线，从而在空间调制所发射的光并产生出集成图象的另一部分。图象源的有效象素数目保持不变，其中没有使用另外的有效区域或象素等等，但所产生的集成图象的分辨率和占空因素却通过扫描过程而奇迹般地增加了。专利技术本身和它的其他性质与优点，通过参考下面的详细叙述，若结合附图阅读，将会很好理解，在附图中附图说明图1是一个阵列的简化顶视图，其中对子象素的扫描被用来提高分辨率；图2是一个阵列的简化顶视图，其中根据本专利技术使用了象素组扫描；图3是一个阵列的简化顶视图，其中根据本专利技术使用了子阵列扫描；图4是一个光发射器件阵列的简化顶视图，示出了每个象素的作用区域，并具有形成在阵列象素的非作用区域内的金属线连接；图5是本专利技术的反射式液晶扫描器结构的简化横截面视图；图6是本专利技术的发射式液晶扫描器结构的简化横截面视图；图7是带有集成驱动器电路的本专利技术反射式液晶扫描器结构的简化横截面视图；图8是装有本专利技术发射式液晶扫描器的微型视觉图象显示器的简化原理图；图9、10和11分别示出使用本专利技术液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种视觉显示系统，其特征在于一个由多个光发射器件组成的图象源，每个光发射器件都能发射特定相位的光线；一个至少确定出一个相位空间光调制象素的相位空间光调制扫描器，被放置得接收和扫描由多个光发射器件发射的光线；以及多个连接到光发射器 件的驱动器／控制电路，以及多个连接到相位空间光调制扫描器的驱动器／控制电路，用于向相位空间光调制扫描器两端供给一个电压，以此改变由光发射器件发射并通过它的光线的相位，生成一个观察者可观察到的最终集成图象。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1996-4-29 6387091.一种视觉显示系统，其特征在于一个由多个光发射器件组成的图象源，每个光发射器件都能发射特定相位的光线；一个至少确定出一个相位空间光调制象素的相位空间光调制扫描器，被放置得接收和扫描由多个光发射器件发射的光线；以及多个连接到光发射器件的驱动器/控制电路，以及多个连接到相位空间光调制扫描器的驱动器/控制电路，用于向相位空间光调制扫描器两端供给一个电压，以此改变由光发射器件发射并通过它的光线的相位，生成一个观察者可观察到的最终集成图象。2.根据权利要求1的视觉显示系统，其中光发射器件的特征还在于它是无机光发射二极管、有机光发射二极管、场致发射显示器、阴极射线管、垂直腔面发射激光器、液晶显示器以及电致发光器件之一。3.根据权利要求2的视觉显示系统，其中相位空间光调制扫描器的特征还在于它是光电扫描器、声光扫描器以及液晶扫描器之一。4.根据权利要求3的视觉显示系统，其中液晶扫描器的特征还在于它是铁电型液晶材料和向列型液晶材料的一种。5.根据权利要求4的视觉显示系统，其中液晶扫描器的特征还在于它被制造为不构成象素的、单象素以及象素阵列之一。6.根据权利要求1的视觉显示系统，其中图象源的多个光发射器件的特征还在于它形成为一个二维阵列。7.根据权利要求3的视觉显示系统，其中液晶相位空间光调制扫描器的特征还在于一个基底、导电材料、至少一个分子取向层、一个管状玻璃分隔器、一个玻璃平板，以及液晶材料。8.根据权利要求5的视觉显示系统，其中液晶扫描器...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲尔赖特，刘庆，弗雷德V理查德，卡伦E杰赤莫维茨，黄荣庭，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]