用于微镜装置的显示控制系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种显示控制系统，其包括：ａ）包括多个镜（２１２）的微镜阵列（２１２）；ｂ）用于将所述镜控制在第一状态的第一控制功能部（３２１）；ｃ）用于将所述镜控制在第二状态的第二控制功能部（３２２）；以及ｄ）用于从第一状态切换成第二状态或者从第二状态切换成第一状态的切换控制器（３２３），其中，该切换控制器（３２３）在一帧时段内在同一预定点同时切换至少两个镜的状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及图像显示系统，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。
技术介绍
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 x 1080 像素的100"-尺寸图像时，屏幕上的像素尺寸大于1 mm。类似的是，在 50"-尺寸图像和XGA像素中，像素尺寸为l mm。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进一步通过辨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。SLM15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。将各禾'中晶 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Cl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幵启或 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86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。当相邻图像像素因可控灰度级的等级非常粗糙而被示出有很大程度的不同灰度级时，在这些相邻图像像素之间显示伪像(artifact)。这导致图像劣化。当相邻图像像素之间存在灰度级的"更大间隔"时，在显示的 明亮区图像劣化特别显著。在女性模特的图像中，已经观察到，在前额、 鼻子两侧以及上臂示出了伪像。这些伪像是因为数控显示不能提供足够 灰度级的技术局限而产生的。在显示的明亮点处，例如，前额、鼻子两 侧以及上臂，相邻像素显示有可见的光强度间隙。由于微镜被控制成具有完全开启位置或完全关闭位置，因而，光强 度由该微镜处于完全开启位置的时长来确定。为了增加显示的灰度级的 数量，必须增加微镜的速度以使得数控信号可以增加至更高的位数。然而，当增加微镜的速度时，微镜必须有更强的枢纽来维持设计的 操作寿命所需要的数量的操作周期。为了驱动支承在进一步加强的枢纽 上的微镜，需要更高的电压。更高的电压可能超出二十伏特，并且甚至可能高达三十伏特。通过应用CMOS技术而制造的微镜很可能不适于在 这样高的电压范围来操作，由此，可能需要DMOS微镜装置。为了实现 更高程度的灰度级控制，在实现DMOS微镜时需要更复杂的制造处理和 更大的装置面积。由此，微镜控制的常规模式面临这样的技术挑战，艮P， 因操作电压的限制，为了有利于更小且成本更合算的微镜显示，必须牺 牲灰度级准确度。存在有关光强度控制的许多专利。这些专利包括美国专利 5,589,852、 6,232,963、 6,592,227、 6，648，476以及6,819,064。还存在有关 不同形状光源的其他专利和专利申请。这些专利包括美国专利5,442,414、 6,036,318以及申请20030147052。美国专利6,746,123己经公开了用丰防 止光损失的特殊极化光源。然而，这些专利或专利申请没有提供用于克 服因数控图像显示系统中的灰度级不足而造成的局限性的有效解决方 案。而且，存在有关空间光调制的许多专利，包括美国专利2,025,143、 2，682，010、 2，681，423、 4，087,810、 4，292，732 、 4,405,209、 4,454,541 、 4,592，628、 4，615，595、 4，728,185、 4，767，192、 4,842，396、 4,907,862、 5，214，420、 5,506,597、 5,489,952、 6064,366、 6535,319，以及6,880,9^6。然而，这些专利技术没有解决或提供让本领域普通技术人员克服上述局限性 和困难的直接解决方案。因此，在应用数控微镜阵列作为空间光调制器的图像显示系统领域， 仍需要提供新式且改进的系统以使得可以解决上述困难。
技术实现思路
本专利技术涉及用于控制具有多个镜的微镜阵列的新式显示控制系统。 该控制系统将镜控制在第一状态和第二状态以实现灰度级，并且具有用 于将镜从第一状态切换成第二状态的切换控制功能部。该切换控制功能 部在帧时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显示控制系统，该显示控制系统包括：　ａ）微镜阵列，该微镜阵列包括多个镜；　ｂ）控制功能部，该控制功能部用于控制所述镜以使其在第一调制控制状态和第二调制控制状态进行操作；以及　ｃ）切换控制器，该切换控制器用于控制从所述第 一调制控制状态到所述第二调制控制状态或者从所述第二调制控制状态到所述第一调制控制状态的切换，　其中，所述切换控制器在一帧时段内在预定点切换所述镜的状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：远藤太郎，前田义浩，荒井一马，西野浩一，石井房雄，
申请(专利权)人：硅探索株式会社，奥林巴斯株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]