用于空间光调制器的底板装置以及运行底板装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于空间光调制器(12)的底板装置(16)，尤其是应用于生成场景或内容的二维和/或三维显示的显示装置中的空间光调制器(12)。空间光调制器(12)包含具有像素地址的像素(14)并且可以被底板装置(16)电子地控制以将像素值(15)分配到像素(14)。底板装置(16)包含每个像素(14)的至少一个电极(500)、至少一个模拟线(22)和至少一个像素寻址装置(24)。这种像素寻址装置(24)包含x地址线(26)和y地址线(28)。所有像素(14)都连接到模拟线(22)、x地址线(26)和y地址线(26)。作为像素值(15)分配方案，调整生成装置以生成施加到至少一个模拟线(22)的电压特性(10)，这样电压特性(10)取决于将要分配到像素(14)的像素值(15)。调整底板装置(16)，以根据生成的电压特性(10)确定像素地址，以作为像素寻址方案，这样，为了将像素值(15)分配到像素(14)，将生成的电压特性施加于至少一个模拟线(22)。此外，本发明专利技术涉及一种运行用于空间光调制器(12)的底板装置(16)的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于空间光调制器的底板装置以及一种运行底板装置的方法。
技术介绍
空间光调制器特别设计用于显示信息的高分辨率显示器形式的显示装置中。本专利技术的应用领域包括高分辨率显示器，尤其是TFT (thin filmtransistor,薄膜晶体管)显示器以及用于需要非常快地控制像素的目的的LCOS (liquid crystal on silicon,娃基液晶)。另一个应用领域是具有空间光调制器的光学元件，所述光学元件影响光束的方向或形状或者相干波前的形状。图26示出了根据现有技术的底板装置的有源矩阵(active matrix，AM)结构的示例，其包含四个像素电极11-1，11-2，11-3，和11-4。栅极线被相继地激活，以写入整个显示器的像素。然而，当需要用于例如全息显示器的全息图显示时，这种常规显示器装置所使用的运用全局行线和列线类型的寻址被证明为不足以配合增加的分辨率和刷新率。增加列线的频率意味着在每个时钟周期中必须对抗数据线电阻和电容以对整个数据线重新充电，参见例如图28。这导致高输出驱动电流以及高功耗。此外，连接到这一线的所有TFT的栅极电容将进一步增加线的大阻抗。列线的电容和所有像素TFT的栅极必须承受更短的时间间隔内的电荷反转。因此，当频率升高时功耗增加。存在由导体的阻抗和电容定义的限度，超过该限度，在一个时钟周期中就不再可能实现导体中的完全电荷反转。因此，用于目前的几乎所有LCD (Liquid Crystal device,液晶装置)底板中的有源矩阵结构都不能够在高帧速率下驱动高分辨率显示器(例如16000像素X8000像素),例如在IOOOHz或更高的范围内。这样的尤其是需要全息显示应用的显示器，例如WO2006/066919A1所公开的，其合并在本专利技术中作为参考。需要这种高帧速率的原因尤其是因为必须以时间顺序的方式为一个或多个观察者生成虚拟观察者窗口(virtualobserverwindows, VOW)。此外，所有连接的TFT栅极电容将进一步增加线的大阻抗。这两个特性的组合限制了最大数据线频率。因此，将有源矩阵的设计常规地应用于具有高帧速率的高分辨率显示器似乎并不可行。WO 2009/092717A1阐明了一种克服某些AM问题的方法，其通过将显示器瓷砖式显示为小簇并且使用模拟移位寄存器从外部单独地驱动这些簇。将显示器瓷砖式显示为小簇，并且使用很少但是快速的从外部驱动器到簇电路的点对点连接，这容许非常高的分辨率和非常快的显示。但是所有这些种类的显示器通过显示位置的行排序将像素值分配到像素行。如果像素值在行与行之间不同，这需要对移位寄存器存储器的高电压模拟数据线或线段高频率地进行再充电。这尤其不利于具有通常在空间光调制器上均匀分布的像素值的全息显示器。因此对于这些现有技术种类的显示器，全息显示通常具有与标准液晶显示器相同的功率损耗，对于其最坏情况的棋盘测试模式下，像素值分配到像素。由于LTPS (Low Temperature Polycristalin Silicon,低温多晶娃)的不均一性使模拟移位寄存器所需的模拟电路的实施复杂化，使用像素簇和模拟移位寄存器专门开发的底板结构——例如WO 2009/024523A1或者WO 2009/092717A1所公开的——可能难以实施于目前的LTPS-TFT。
技术实现思路
因此本专利技术的目的之一是提供一种用于空间光调制器的底板装置，该空间光调制器可以极快地运行或者在高帧速率运行，例如300HZ或以上，尤其是300Hz到1800Hz或更高,并且尤其用于高分辨率显示器。本专利技术通过以下技术特征所定义的空间光调制器的底板装置解决上述问题这种空间光调制器尤其地应用于生成场景或内容的二维或三维显示的显示装置。空间光调制器包含具有像素地址的像素并且可以被底板装置电子地控制以将像素值分配到像素。底板装置包含每个像素的至少一个电极、至少一个模拟线、和至少一个像素寻址装置。这种像素寻址装置包含X地址线和7地址线。所有像素都连接到模拟线、X地址线和y地址线。作为像素值分配方案，调整生成装置以生成施加到至少一个模拟线的电压特性，这样电压特性取决于将要分配到像素的像素值。调整底板装置，根据生成的电压特性确定像素地址，以作为像素寻址方案。为了将像素值分配到像素，进一步调整底板装置，将生成的电压特性施加于至少一个模拟线。本专利技术使用完全不同的像素寻址方案，而不是遵循现有技术的背板装置例如有源矩阵背板的像素寻址方案，其中，在逐行寻址之后对背板装置的单个像素寻址，并且在一个寻址行内同时或者逐像素地寻址。在每个时钟周期内，必须穿过数据线电阻对整个数据线或者模拟线的电容和连接到数据线的所有像素的晶体管栅极电容重新充电。这导致高输出驱动电流和高功率损耗。此外,所有连接的TFT栅极电容将会进一步增加数据线的大阻抗。这两种特性的组合限制了最大数据线频率。因此，将常规的有源矩阵设计用于超过24英寸并且帧速率为360Hz或更高的高分辨率显示器似乎并不可行。根据本专利技术的像素寻址方案取决于分配到像素的像素值。因此本专利技术的像素寻址方案防止现有技术系统中使用的常规模拟线具有过高的频率，在现有技术系统中使用的常规模拟线中——取决于分配到像素的像素值——例如一个像素中的最小电压的像素值与下一个像素中的最大电压不得不分配到两个时钟周期之内。根据本专利技术，宁愿让施加到模拟线的电压特性或者电压函数包含低频率。通过将例如斜坡上升函数作为电压特性施加到模拟线，这可能得以实现。然后，根据施加到模拟线的电压特性以及尤其根据施加到模拟线的实际电压值对单独像素寻址。换句话说，当对应于将要分配到具体像素的像素值的电压特性的电压值施加到模拟线时，对该具体像素进行寻址。因此，可以防止高频电压特性(至少关于该像素时钟范围)施加到模拟线，而相当平稳或低频电压特性施加到模拟线。为了做到这一点，必须使像素寻址独立于施加到模拟线的电压特性。这很可能会导致高频信号施加到X地址线和y地址线。然而，这又涉及到相同(低)电压的数字信号所施加的数字寻址电路一而不是可以施加较高电压的模拟线电路。在目前显示器技术水平中，低速数字信号充电晶体管栅极的小电容，而高频模拟信号按照现有技术的寻址方案驱动像素电极的大电容。本专利技术将其进行了互换，通过本专利技术的像素电路的寻址方案将高频信号施加到像素电路的小的栅极电容并且将相对低速信号施加到像素电极的大电容。换句话说，低电荷根据本专利技术的寻址方案在地址线上高频率地传输，而不是高或更高的电荷根据现有技术的寻址方案在模拟线中传输。对于高分辨率显示器，具有更小尺寸的晶体管和线结构有助于具有高像素孔径。这将减小可能的驱动电流。与此相反，目前技术水平的显示器需要高电流以实现更快的传输时间以保持帧速率，尽管增加了线的数目。减小晶体管的尺寸也减小了晶体管栅极电容以及阈值电压。本专利技术获益于小结构尺寸，因为更小的栅极电容容许更高的晶体管开关频率、更低的电压水平和更小的电流。与目前技术水平的实例相比，更低的电压和更小的电流导致减小的功率损耗。在一个优选实施例中，底板装置或空间光调制器包含底板装置的像素电极的反向电极。模拟线连接到地面。当实施根据本专利技术的像素寻址方案时，反向电极一替代模拟线——被施加以生成的电压特性。通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.15 EP 10156572.91.一种用于空间光调制器(12)的底板装置，尤其是应用于生成场景或内容的二维和/或三维显示的显示装置中的空间光调制器(12)，其特征在于，空间光调制器(12)包含具有像素地址的像素(14)并且可以被底板装置(16)电子地控制以将像素值(15)分配到像素(14)，底板装置(16)包含每个像素(14)的至少一个电极(500)、至少一个模拟线(22)和至少一个像素寻址装置(24)，其中，这种像素寻址装置(24)包含X地址线(26)和y地址线(28)，其中所有像素(14)都连接到模拟线(22)、x地址线(26)和y地址线(28)，作为像素值(15)分配方案，调整生成装置以生成施加到至少一个模拟线(22)的电压特性(10)，这样电压特性(10)取决于将要分配到像素(14)的像素值(15)，其中，调整底板装置(16)，以根据生成的电压特性(10)确定像素地址，以作为像素寻址方案，这样，为了将像素值(15)分配到像素(14)，将生成的电压特性施加于至少一个模拟线(22)。2.根据权利要求1所述的底板装置，其特征在于，电压特性(10)可以是电压斜坡上升函 数和/或电压斜坡下降函数和/或锯齿状函数，和/或，其中电压特性(10)包含预设的时间段内的过载值和/或电压特性包含预设的时间段内的亚载值。3.根据权利要求1或2所述的底板装置，其特征在于，电压特性(10)是时间的变量并且具有显著的数学上的单调函数的特性，尤其是单调递增或者单调递减。4.根据权利要求1到3中任一项所述的底板装置，其特征在于，被施加到至少一个模拟线(22)的生成的电压特性(10)决定寻址像素(14)的顺序。5.根据权利要求1到4中任一项所述的底板装置，其特征在于，在X向和y向上生成所确定的像素地址，其中，以随机访问的方式执行关于X向和I向的像素值(15)到像素(14)的分配。6.根据权利要求1到5中任一项所述的底板装置，其特征在于，在底板装置(16)的一个运行模式中，彼此时间邻近地执行分配以相同像素值(15)的所有像素(14)的寻址，和/或其中在底板装置(16)的另一个运行模式中，在实质上相同的时间执行分配以相同像素值(15)的所有像素(14)的寻址，和/或其中在底板装置的又一运行模式中，在一段时间内执行分配以相同像素值(15)的所有像素(14)的寻址，和/或其中像素值(15) —次仅分配到一个像素(14)。7.根据权利要求1到6中任一项所述的底板装置，其特征在于，空间光调制器(21)和/或底板装置(16)包含至少两簇(18)像素的簇排列，其中每个簇(18)包含模拟线(22)和用于寻址该簇(18)的像素(14)的像素寻址装置(24)。8.根据权利要求7所述的底板装置，其特征在于，彼此独立地控制簇(18)，和/或其中形成空间光调制器(12)的相连或相邻区域的多个像素(14)形成簇(18)，其中，这种区域可以是矩形、方形、蜂巢型，其中一簇(18)优选为不延伸到空间光调制器(12)的全长或全宽。9.根据权利要求1到8中任一项所述的底板装置，其特征在于，像素(14)的控制电路(20)包含两个TFT (100，200)，其中第一 TFT(IOO)连接到模拟线(22)、x地址线(26)和第二 TFT (200)，其中第二 TFT (200)连接到第一 TFT (100)、y地址线(28)和像素(14)的电极(500)。10.根据权利要求1到8中任一项所述的底板装置，其特征在于，像素(14)的控制电路(20)包含两个TFT (100，200)，其中第一 TFT(IOO)连接到x地址线(26)、y地址线(28)和第二 TFT (200)，其中第二 TFT (200)连接到第一 TFT (100)、模拟线(22)和像素(14)的电极(500)。11.根据权利要求1到8中任一项所述的底板装置，其特征在于，包含至少一道使能线(30)，所有像素(14)连接到使能线(30)。12.根据权利要求11所述的底板装置，其特征在于，像素(14)的控制电路(20)包含三个TFT (100，200，300)，其中第一 TFT (100)连接到使能线(30)、x地址线(26)和第二TFT (200)，其中第二 TFT (200)连接到第一 TFT (100)、y地址线(28)和第三TFT (300)，其中第三TFT(300)连接到第二 TFT(200)、模拟线(22)和像素(14)的电极(500)。13.根据权利要求1到8中任一项所述的底板装置，其特征在于，像素(14)的控制电路(20)包含三个TFT (100，200，300)，其中对于彼此相邻并且通过相同的y地址线(28)寻址的两个像素(14 ;20，32)，第一像素(20)的第一 TFT(IOO)——用作使能功能——连接到第二像素(32)的X地址线(26)、y地址线(28)和第一像素(20)的第二 TFT (200)，其中第一像素(20)的第二 TFT (200)连接到第一像素(20)的第一 TFT (100)、第一像素(20)的x地址线(26)和第一像素(20)的第三TFT (300)，其中第一像素(20)的第三TFT (300)连接到第一像素(20)的第二 TFT (200)、模拟线(22)和第一像素(20)电极(500)，其中第二像素(32)的第一 TFT (100)——用作使能功能——连接到第一像素(20)的x地址线(26)、y地址线(28)和第二像素(32)的第二 TFT (200)，其中第二像素(32)的第二 TFT (200)连接到第二像素(32)的第一 TFT (100)、第二像素(200)的x地址线(26)和第二像素(32)的第三TFT (300)，其中第二像素(32)的第三TFT (300)连接到第二像素(32)的第二 TFT (200)、模拟线(22)和第二像素(32)电极(500)。14.根据权利要求1到8中任一项所述的底板装置，其特征在于，像素(20，32，34，36)控制电路(20，32，34，36)包含三个TFT (100，200，300)，其中对于彼此相邻并且通过相同的y地址线(28)寻址的四个像素(20，32，34，36)，其中第一像素(20)的第一 TFT (100)——用作使能功能——连接到第三像素(34)的X地址线(26)、y地址线(28)和第一像素(20)的第二 TFT (200)，其中第一像素(20)的第二 TFT (200)连接到第一像素(20)的第一 TFT (100)、第一像素(20)的X地址线(26)和第一像素(20)的第三TFT (300)，其中第一像素(20)的第三TFT(300)连接到第一像素(20)的第二 TFT(200)、模拟线(22)和第一像素(20)的电极(500)，其中第二像素(32)的第一TFT(IOO)——用作使能功能——连接到第一像素(20)的X地址线(26)、y地址线(28)和第二像素(32)的第二 TFT(200)，其中第二像素(32)的第二 TFT(200)连接到第二像素(32)的第一 TFT(IOO)、第二像素(32)的x地址线(26)和第二像素(32)的第三TFT (300)，其中第二像素(32)的第三TFT (300)连接到第二像素(32)的第二 TFT (200)、模拟线(22)和第二像素(32)电极(500)，其中第三像素(34)的第一 TFT(IOO)——用作使能功能——连接到第四像素(36)的X地址线(26)、y地址线(28)和第三像素(34)的第二 TFT(200)，其中第三像素(34)的第二 TFT(200)连接到第三像素(34)的第一 TFT (100)、第三像素(34)的x地址线(26)和第三像素(34)的第三TFT (300)，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·米斯拜奇，
申请(专利权)人：视瑞尔技术公司，
类型：
国别省市：