專利名稱：用于在機(jī)電光柵顯示中產(chǎn)生增強(qiáng)的灰度等級的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含機(jī)電光柵器件的陣列的圖像形成系統(tǒng)。更具體而言，本發(fā)明涉及投影顯示系統(tǒng)中的灰度等級的形成，該投影顯示系統(tǒng)包含機(jī)電光柵器件的線性陣列。
背景技術(shù)：
許多投影顯示系統(tǒng)用空間光調(diào)制器把電子圖像信息轉(zhuǎn)換為輸出圖像。目前在這樣的顯示系統(tǒng)中，光源典型地為白光燈，并且空間光調(diào)制器典型地為包含液晶器件或微鏡器件的區(qū)域陣列(area array)。具有一個或多個激光源和空間光調(diào)制器的可替換顯示系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)顯示出對于未來的良好前景，所述空間光調(diào)制器是機(jī)電光柵器件的線性陣列。為顯示高質(zhì)量運(yùn)動圖像，這些不同空間光調(diào)制器的各個器件應(yīng)該能夠快速產(chǎn)生圖像中的大量灰度等級?？赡芑叶鹊燃壍臄?shù)量的限制通常通過器件動力學(xué)或通過顯示系統(tǒng)中的電子部件的速度來指定。
現(xiàn)有的發(fā)明公開了以下方案增加圖像中灰度等級的數(shù)量，而不增加調(diào)制元件或者相關(guān)電子器件的速度。這些方案改變了幀中在空間光調(diào)制器上入射的照明。具體而言，根據(jù)名為“LIGHT AMPLITUDEMODULATION WITH MEUTRAL DENSITY FILTERS”、1998年9月22日授予Hewlett等的U.S.專利No.5,812,303，通過使用可變中性密度濾光片以產(chǎn)生亮的和暗的灰度等級，附加的灰度等級可用微鏡器件來獲得。暗的灰度等級通過在幀的顯示期間衰減一段時間的照明來獲得。亮的灰度等級沒有衰減。在實(shí)際中，本發(fā)明通過與數(shù)據(jù)流同步旋轉(zhuǎn)具有多段中性密度濾光器的濾光器輪來實(shí)施。
可替換的途徑采用脈動光源如脈沖激光器來減小對電子部件的速度要求，如在名為“FULL COLOR SEQUENTIAL IMAGE PROJECTION SYSTEMINCORPORATING PULSE RATE MODULATED ILLUMINATION”、1997年9月6日授予Ernstoff等的U.S.專利No.5,668,611中所描述的。通過改變脈沖率或脈沖計數(shù)來調(diào)節(jié)空間光調(diào)制器上的照明。而且，光源的平均亮度是由脈沖的數(shù)量來確定的。補(bǔ)充的方法使用光源的直接強(qiáng)度調(diào)制以獲得亮度的多個水平，如在名為“FULL COLOR SEQUENTIALIMAGE PROJECTION SYSTEM INCORPORATING TIME MODULATEDILLUMINATION”、1999年5月11日授予Ernstoff等的U.S.專利No.5,903,323中所公開的。U.S.專利No.5,668,611和U.S.專利No.5,903,323都處理以下特定問題具有足夠大的時間窗以使電子部件把新圖像數(shù)據(jù)位加載到空間調(diào)制器中。
以上所述的每個發(fā)明都以光源效率換取改進(jìn)的灰度等級或者減小的電子部件速度要求。然而，高質(zhì)量的投影顯示需要光源的有效使用以使投影圖像的亮度和顏色飽和度最大化。
最近，包括被周期性序列的中間支承懸掛在基片之上的帶元件(ribbon element)的機(jī)電共形光柵(conformalgrating)器件由Kowarz公開于名為“SPATIAL LIGHT MODULATOR WITH CONFORMALGRATING DEVICE”、2001年10月23日授予Kowarz的U.S.專利No.6,307,663。通過靜電激勵來操作機(jī)電共形光柵器件，這使帶元件繞支承子結(jié)構(gòu)共形，從而產(chǎn)生光柵?！?63的器件在更近些時候逐漸被稱為共形GEMS器件，其中GEMS表示光柵機(jī)電系統(tǒng)。共形GEMS器件擁有許多吸引人的特點(diǎn)。它為高速數(shù)字光調(diào)制提供了高的對比度和好的效率。此外，在共形GEMS器件的線性陣列中，活性區(qū)(active region)相對大并且光柵周期被垂直于陣列方向而取向。光柵周期的這種取向?qū)е卵苌涔馐跇O接近線性陣列處分離并在光學(xué)系統(tǒng)的大部分中保持在空間上被分離，并且使能具有較小光學(xué)元件的較簡單的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計?；诠残蜧EMS器件的線性陣列的顯示系統(tǒng)由Kowarz等描述于名為“ELECTROMECHANICAL GRATING DISPLAY SYSTEM WITH SPATIALLYSEPARATED LIGHT BEAMS”、2002年6月25日授予的U.S.專利No.6,411,425中并由Kowarz等描述于名為“ELECTROMECHANICALGRATING DISPLAY SYSTEM WITH SEGMENTED WAVEPLATE”、2002年11月5日授予的U.S.專利No.6,476,848中。
在U.S.專利No.6,307,663中公開的共形光柵機(jī)電系統(tǒng)(GEMS)器件被示出于圖1-3中。圖1示出處于未激勵狀態(tài)的兩個并排共形GEMS器件5a和5b。共形GEMS器件5a和5b被形成于由底部傳導(dǎo)層12覆蓋的基片10上，所述底部傳導(dǎo)層用作激勵器件5a、5b的電極。底部傳導(dǎo)層12被電介質(zhì)保護(hù)層14覆蓋，然后是支座層16和間隔層18。在間隔層18上，帶層20被形成，其被反射層和傳導(dǎo)層22覆蓋。反射和傳導(dǎo)層22為共形GEMS器件5a和5b的激勵提供電極。因此，反射和傳導(dǎo)層22被圖形化以給兩個共形GEMS器件5a和5b提供電極。帶層20優(yōu)選地包括具有足夠拉伸應(yīng)力的材料以提供大的恢復(fù)力。兩個共形GEMS器件5a和5b的每個都分別具有關(guān)聯(lián)的伸長的帶元件23a和23b，它們是從反射和傳導(dǎo)層22以及帶層20圖形化的。伸長的帶元件23a和23b由從間隔層18形成的末端支承24a和24b以及被均勻分離以形成等寬度溝道25的一個或多個中間支承27支持。伸長的帶元件23a和23b被固定于末端支承24a和24b以及中間支承27。多個方形支座29從支座層16被圖形化于溝道25的底部。這些支座29減小了當(dāng)被激勵時伸長的帶元件23a和23b粘住的可能性。
共形GEMS器件5a、5b、5c和5d的四器件線性陣列的頂視圖被示出于圖2中。伸長的帶元件23a、23b、23c和23d被局部示出，其在線A-A以下的圖的部分上被去除以示出活性區(qū)8中的下層結(jié)構(gòu)。為了最佳的光學(xué)性能和最大的對比度，優(yōu)選的是中間支承27應(yīng)被完全隱藏于伸長的帶元件23a、23b、23c和23d以下。因此，當(dāng)從頂部觀察時中間支承27在共形GEMS器件5a-5d之間的間隙中應(yīng)是不可見的。在此，每個共形GEMS器件5a-5d都具有三個中間支承27與四個等寬度溝道25。中間支承27的中心對中心間距A限定激勵狀態(tài)下的共形GEMS器件的周期。伸長的帶元件23a-23d在機(jī)械和電學(xué)上被相互隔離，從而允許四個共形GEMS器件5a-5d的獨(dú)立操作。圖1的底部傳導(dǎo)層可公用于所有共形GEMS器件5a-5d。
圖3a是未激勵狀態(tài)下共形GEMS器件5b(如在圖1和圖2中所示和所述的)的兩個溝道25通過圖2的線3，7-3，7的側(cè)視圖。圖3b示出對于激勵狀態(tài)的相同視圖。為了器件的操作，通過在伸長的帶元件23b的反射和傳導(dǎo)層22與底部傳導(dǎo)層12之間施加電壓差來產(chǎn)生吸引靜電力。在沒有電壓差(V＝0)的未激勵狀態(tài)(見圖3a)下，帶元件23b平直地(flat)在支承之間被懸掛。在該狀態(tài)下，入射光束30被主要反射到第0級光束32中，如在簡單的平面鏡中。為獲得激勵狀態(tài)，電壓被施加給共形GEMS器件，這使伸長的帶元件23b變形并以周期A產(chǎn)生部分共形的光柵。圖3b示出處于完全激勵狀態(tài)下的器件5b(如在圖1和2中所示和所述的)，所施加的電壓處于V＝VHIGH并且伸長的帶元件23b與支座29接觸。元件23b的底部和支座29的頂部之間的高度差被選擇成入射光的波長的近似1/4。最佳的高度取決于所激勵的器件的特定共形形狀。在激勵狀態(tài)下，入射光束30被主要衍射到第+1級光束35a和第-1級光束35b中，而另外的光被衍射到第+2級36a和第-2級36b中。小量的光被衍射到更高級中，并且一些光仍在第0級中。一般而言，各個光束的一個或多個可被光學(xué)系統(tǒng)收集并使用，這取決于應(yīng)用。當(dāng)所施加的電壓被去除時，由于拉伸應(yīng)力和彎曲而產(chǎn)生的力將帶元件23b恢復(fù)至其原始的未激勵狀態(tài)，如圖3a中所示。
圖4示出一個顯示系統(tǒng)，其包含如在U.S專利No.6,411,625中公開的共形GEMS器件的線性陣列85。優(yōu)選為激光的從源70發(fā)射的光在照到旋轉(zhuǎn)鏡82并照明線性陣列85之前由一對透鏡72和74調(diào)好。顯示系統(tǒng)從對屏幕90上的線性陣列85的一維線圖像的掃描形成整個二維場景。線性陣列85的共形GEMS器件能快速調(diào)制入射光以產(chǎn)生有灰度等級的像素的多個線?？刂破?0選擇性地激勵線性陣列85以獲得用于二維場景給定線的所需像素圖形。如果特定的共形GEMS器件不被激勵，則它將入射光束主要反射到第0級光束中，該第0級光束由旋轉(zhuǎn)鏡82朝著光源70導(dǎo)回。如果特定的共形GEMS器件被激勵，則它將入射光束主要衍射到第+2、第+1、第-1和第-2級光束中。這些被衍射的光束在旋轉(zhuǎn)鏡82周圍經(jīng)過并由投影透鏡系統(tǒng)75投影到屏幕90上。掃描鏡77掃描屏幕90上的線圖像以形成二維圖像。掃描鏡77的掃動(sweep)和圖像數(shù)據(jù)流之間的同步由控制器80提供。
為了形成圖像中的灰度等級，經(jīng)脈沖寬度調(diào)制(PWM)的波形被施加給線性陣列85的共形GEMS器件，如Kowarz等，”Conformal GratingElectromechanical System(GEMS)for High-Speed Digital LightModulation”，IEEE 15thInternational MEMS Conference TechnicalDigest，pgs.568-573(2002)所述。圖5示出具有電壓VHIGH的常規(guī)單電平PWM波形45以及對應(yīng)器件的輸出(例如衍射光強(qiáng)度)。為獲得所需的灰度等級，控制器80根據(jù)數(shù)據(jù)流選擇每個調(diào)制窗54中的電壓脈沖寬度。當(dāng)單電平PWM波形45從0V轉(zhuǎn)變(transition)到VHIGH時，器件(例如圖1中所示的5a和5b)激勵并開始衍射光。該過程被應(yīng)用于線性陣列85的每個共形GEMS器件。在圖4的顯示系統(tǒng)中，調(diào)制窗54對應(yīng)于用來形成二維圖像的單線的時間。因此，在圖像的像素中感覺的灰度等級是調(diào)制窗54內(nèi)的積分光強(qiáng)度52。為使器件內(nèi)的充電效應(yīng)最小，所施加的電壓可在VHIGH和-VHIGH之間被周期性地切換(見U.S.專利6,144,481)。由于帶元件23a-23d上的力獨(dú)立于極性，因此衍射光強(qiáng)度是極性無關(guān)的。
圖6示出使用圖5的常規(guī)單電平PWM途徑產(chǎn)生的灰度等級55的實(shí)例。在該曲線中，相對灰度等級被示出為用于20μsec調(diào)制窗54的脈沖寬度(±VHIGH)的函數(shù)。當(dāng)脈沖寬度處于0.3μsec和20μsec之間時，灰度等級和脈沖寬度之間的關(guān)系近似于線性。然而，對于近似0.3μsec和0.1μsec之間的脈沖寬度，存在非單調(diào)(和非線性)區(qū)域50。該非單調(diào)行為是由于共形GEMS器件的共振動力學(xué)而發(fā)生的。非單調(diào)區(qū)域50的特定形狀取決于許多因素，包括器件幾何結(jié)構(gòu)和驅(qū)動器回旋速率。對于比近似0.1μsec短的脈沖寬度，存在脈沖寬度和灰度等級之間的單調(diào)非線性對應(yīng)關(guān)系。由于在確定所需灰度等級和生成該特定灰度等級之間的準(zhǔn)確對應(yīng)關(guān)系的過程中的困難，非單調(diào)區(qū)域50中的暗(灰度)水平在實(shí)際中可能是難以使用的。
在用于改進(jìn)灰度等級的現(xiàn)有技術(shù)中描述的技術(shù)都把在空間光調(diào)制器上入射的平均光功率降低了一些時間段，由此產(chǎn)生對應(yīng)于經(jīng)降低的強(qiáng)度的多個照明水平。多個照明水平減小了空間光調(diào)制器以及其關(guān)聯(lián)電子部件的速度要求。然而，該途徑的嚴(yán)重技術(shù)缺陷是它在較低照明間隔期間浪費(fèi)了可從光源獲得的光功率。此外，對于特定類型的光源，減小照明水平增加了系統(tǒng)復(fù)雜度。當(dāng)這些技術(shù)被用于基于機(jī)電光柵器件的顯示系統(tǒng)時，存在相同的缺陷。因此，需要一種在機(jī)電光柵顯示系統(tǒng)中生成增強(qiáng)的灰度等級的方法，其有效地利用可獲得的光功率并且不明顯增加系統(tǒng)復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明，通過提供一種激勵具有帶元件的機(jī)電光柵器件的方法而滿足了上述需要。該方法包括步驟提供數(shù)據(jù)流；產(chǎn)生經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形，所述波形包括來自所述數(shù)據(jù)流的至少兩個不同非零電壓；以及將所述經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形應(yīng)用于帶元件以使帶元件經(jīng)過對應(yīng)于經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形的激勵的至少三個不同狀態(tài)而轉(zhuǎn)變。
本發(fā)明的另一個方面提供了一種用于激勵具有帶元件的機(jī)電光柵器件的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括提供數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)源；用于產(chǎn)生經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形的裝置，該波形包括來自所述數(shù)據(jù)流的至少兩個不同非零電壓；以及用于將所述經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形應(yīng)用于帶元件以使帶元件經(jīng)過對應(yīng)于經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形的激勵的至少三個不同狀態(tài)而轉(zhuǎn)變的裝置。
本發(fā)明的第三方面提供一種機(jī)電光柵器件，其包括基片和在該基片上懸掛的一組伸長的帶元件。另外，該機(jī)電光柵器件包括用于產(chǎn)生經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形的裝置，該波形包括來自所述數(shù)據(jù)流的至少兩個不同非零電壓；以及用于將所述經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形應(yīng)用于伸長的帶元件以使帶元件經(jīng)過對應(yīng)于經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形的激勵的至少三個不同狀態(tài)而轉(zhuǎn)變的裝置。
如以下所述，除了減小時鐘速率要求以外，本發(fā)明還具有附加優(yōu)點(diǎn)，即允許對應(yīng)于圖6非單調(diào)區(qū)域50的暗水平的較好生成。


圖1是線性陣列中兩個共形GEMS器件的現(xiàn)有技術(shù)透視圖；圖2是線性陣列中四個共形GEMS器件的現(xiàn)有技術(shù)、部分被切掉的頂視圖；圖3a和3b是圖2中通過線3，7-3，7的現(xiàn)有技術(shù)截面圖，其分別示出在V＝0的未激勵狀態(tài)和V＝VHIGH的完全激勵狀態(tài)下的共形GEMS器件的操作；圖4是示出線掃描顯示系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)示意圖，該系統(tǒng)結(jié)合了共形GEMS器件的線性陣列；圖5示出通過單電平脈沖寬度調(diào)制的灰度等級的現(xiàn)有技術(shù)形成；圖6是示出用于共形GEMS器件的灰度等級的曲線，其具有通過單電平脈沖寬度調(diào)制獲得的灰度等級；圖7是圖2中通過線3，5-3，5的截面圖，其示出在V＝VLOW的部分激勵狀態(tài)下的共形GEMS器件的操作；圖8是作為電壓的函數(shù)的第0級和第1級光強(qiáng)度的曲線，其示出對VLOW和VHIGH的選擇；圖9示出通過雙電平脈沖寬度調(diào)制的灰度等級的形成；圖10是示出共形GEMS器件的灰度等級的曲線，其具有通過雙電平脈沖寬度調(diào)制獲得的灰度等級；圖11是示出共形GEMS器件的灰度等級的曲線，其具有通過多電平脈沖寬度調(diào)制獲得的灰度等級；以及圖12示出被用于產(chǎn)生雙電平脈沖寬度調(diào)制的電子體系結(jié)構(gòu)的方塊圖。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明中，附加的電壓電平VLOW被用于改進(jìn)暗水平的生成。盡管最適合于共形GEMS器件，本發(fā)明亦可被應(yīng)用于其它機(jī)電光柵器件，如由Silicon Light Machines制造的光柵光閥(GLV)。當(dāng)VLOW被施加給共形GEMS器件時，如圖7中所示，部分激勵的狀態(tài)被產(chǎn)生。由VLOW產(chǎn)生的靜電力產(chǎn)生伸長的帶元件23b中的輕微變形并產(chǎn)生具有周期A的弱光柵。伸長的帶元件23b因此在下層結(jié)構(gòu)之上，即在支座29之上保持被懸掛。在該部分激勵的狀態(tài)下，入射束30的大部分被反射到第0級光束32中，而該入射束的小部分被衍射到各個非零衍射級(第+1級35a、第-1級35b、第+2級36a和第-2級36b)中。典型地，VLOW被選擇成比下拉電壓VPD小幾伏，這時帶元件23b迅速與支座29接觸。
圖8是數(shù)字輸入信號的歸一化強(qiáng)度對所施加電壓的曲線，其示出對用于特定共形GEMS器件的VLOW和VHIGH的選擇。在此，VHIGH~22V、VPD~20V和VLOW~16V。當(dāng)電壓處于VHIGH時，被反射的第0級幾乎完全消失，并且大部分入射光被衍射到非零級中。另一方面，在VLOW時，大部分入射光被反射而僅小部分存在于非零級中。該小部分可被用于產(chǎn)生較精細(xì)和較可預(yù)測的暗水平。
圖9示出用于本發(fā)明的雙電平PWM波形51，其亦示出對應(yīng)的衍射光強(qiáng)度。兩個電壓振幅VHIGH和VLOW分別產(chǎn)生關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度水平IHIGH和ILOW。為獲得每個調(diào)制窗54內(nèi)的所需灰度等級，控制器80選擇電壓振幅(VHIGH或VLOW)、電壓脈沖寬度和(任選地)極性。在從0V到±VHIGH的雙電平PWM波形51的轉(zhuǎn)變時，共形GEMS器件的伸長的帶元件激勵到與支座接觸，由此使大部分衍射光衍射到非零級中。在從0V到±VLOW的轉(zhuǎn)變時，器件部分激勵并將小部分光衍射到非零級中。跟以前一樣，灰度等級是從調(diào)制窗54內(nèi)的積分光強(qiáng)度52獲得的。由于帶元件上的應(yīng)力在部分激勵狀態(tài)下比在完全激勵狀態(tài)下小，并且由于大部分圖像內(nèi)容是相對暗的，因此雙電平PWM波形的使用具有減小器件老化的附加優(yōu)點(diǎn)。
由圖9的雙電平PWM波形51產(chǎn)生的灰度等級61被示出于圖10中。兩個電壓振幅VHIGH和VLOW每個都具有使灰度等級相關(guān)于脈沖寬度的關(guān)聯(lián)曲線。對于圖像中的亮水平，控制器80選擇被選擇成VHIGH的電壓振幅，而對于暗水平，它是VLOW。在給定脈沖寬度處，對于比近似0.1μsec寬的脈沖，對應(yīng)于V＝VLOW的灰度等級是V＝VHIGH的水平的近似十分之一。通過使用有適當(dāng)脈沖寬度的V＝VLOW以產(chǎn)生興趣灰度等級，圖6的非單調(diào)區(qū)域50可被旁路?？捎肰HIGH或VLOW形成灰度等級的轉(zhuǎn)變區(qū)域可被用于為兩個灰度等級曲線之間的校準(zhǔn)提供頂部空間(headroom)，從而產(chǎn)生平滑的連續(xù)灰度等級。
有指導(dǎo)意義的是針對基于共形GEMS器件的線性陣列的高質(zhì)量投影顯示來比較本發(fā)明的雙電平PWM波形51的時鐘速率與常規(guī)(單電平)PWM波形45。在該實(shí)例中，系統(tǒng)被選擇成具有有1,920個掃描線(1,080×1,920像素)的HDTV分辨率，60Hz的幀速率和每顏色每幀13個線性位的灰度等級容量(8,192個灰度等級)。對于普通PWM的情況下，脈沖寬度增量應(yīng)略小于1/(1,920*60*8,192)秒~1納秒從而允許用于掃描的一些開銷。因此，控制器中的數(shù)字電子器件需要產(chǎn)生近似1GHz的有效PWM時鐘。這種有效時鐘頻率基本上可通過實(shí)施雙電平PWM而減小，同時維持相同的系統(tǒng)規(guī)格。例如，通過選擇VHIGH和VLOW以使強(qiáng)度水平的比是ILOW/IHIGH~10，有效PWM時鐘頻率可被減小至100MHz。
具有多于兩個電壓振幅的多電平PWM波形(未示出)可被用于進(jìn)一步改進(jìn)圖像的灰度等級63，如三電平脈沖寬度調(diào)制情況下的圖11中所示。在該實(shí)例中，VHIGH的施加使伸長的帶元件完全激勵到與支座接觸，而VLOW1和VLOW2＜VLOW1產(chǎn)生部分帶激勵的兩個不同狀態(tài)?；叶鹊燃?3然后包括使用VHIGH形成的亮水平、VLOW1形成的暗水平(圖11中標(biāo)記的暗水平1)和使用VLOW2形成的很暗水平(圖11中標(biāo)記的暗水平2)。轉(zhuǎn)變區(qū)域可再次被用于不同灰度等級曲線的可用范圍之間的交叉部分。圖11中的箭頭指向增加的灰度等級，其示出從三個曲線上的三段形成的連續(xù)灰度等級63的一個實(shí)例。
圖12示出用于實(shí)施圖像形成系統(tǒng)中的雙電平PWM的電子體系結(jié)構(gòu)的方塊圖，所述圖形形成系統(tǒng)可以是投影顯示器或打印系統(tǒng)。數(shù)據(jù)源100提供(串行)數(shù)據(jù)流105，其已被適當(dāng)?shù)仡A(yù)處理以便從機(jī)電光柵器件的線性陣列產(chǎn)生圖像，所述陣列優(yōu)選為共形GEMS器件的陣列。由于所述線性陣列的每個機(jī)電光柵器件120都具有其自己的器件驅(qū)動器108，需要串行到并行轉(zhuǎn)換器102以將數(shù)據(jù)流105去復(fù)用成適當(dāng)?shù)牟⑿袛?shù)據(jù)通道115。例如，在以上提及的HDTV系統(tǒng)中，將有1080個并行數(shù)據(jù)通道115以尋址1080個機(jī)電光柵器件120，盡管在圖12中僅示出這些并行數(shù)據(jù)通道115的一個。來自每個器件驅(qū)動器108的經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的輸出由脈沖寬度發(fā)生器106和電壓選擇器110來確定，所述發(fā)生器通過時鐘104來控制每個電壓脈沖的寬度，所述選擇器選擇每個電壓脈沖的振幅和極性。其結(jié)果是類似于圖9中所示波形的雙電平PWM波形。
一種用于產(chǎn)生具有機(jī)電光柵器件的圖像形成系統(tǒng)中增強(qiáng)的圖像灰度等級的方法，包括步驟a)提供數(shù)據(jù)流；b)產(chǎn)生經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形，包括來自所述數(shù)據(jù)流的至少兩個不同非零電壓；以及c)將所述經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形應(yīng)用于機(jī)電光柵器件的帶元件以使帶元件經(jīng)過對應(yīng)于經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形的激勵的至少三個不同狀態(tài)而轉(zhuǎn)變，從而使用于圖像的灰度等級被產(chǎn)生。
用于產(chǎn)生具有機(jī)電光柵器件的圖像形成系統(tǒng)中增強(qiáng)的圖像灰度等級的方法，其中帶元件的至少三個不同的激勵狀態(tài)包括未偏轉(zhuǎn)狀態(tài)、部分偏轉(zhuǎn)狀態(tài)和完全偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。
用于產(chǎn)生具有機(jī)電光柵器件的圖像形成系統(tǒng)中增強(qiáng)的圖像灰度等級的方法，其中所述至少兩個不同非零電壓包括VHIGH和VLOW。
用于產(chǎn)生具有機(jī)電光柵器件的圖像形成系統(tǒng)中增強(qiáng)的圖像灰度等級的方法，其中當(dāng)經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形處于VHIGH時，帶元件與下層結(jié)構(gòu)接觸。
用于產(chǎn)生具有機(jī)電光柵器件的圖像形成系統(tǒng)中增強(qiáng)的圖像灰度等級的方法，其中當(dāng)經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形處于VLOW時，帶元件被懸掛在下層結(jié)構(gòu)之上。
用于產(chǎn)生具有機(jī)電光柵器件的圖像形成系統(tǒng)中增強(qiáng)的圖像灰度等級的方法，其中所述至少兩個不同非零電壓包括VHIGH、VLOW、-VHIGH和-VLOW。
用于產(chǎn)生具有機(jī)電光柵器件的圖像形成系統(tǒng)中增強(qiáng)的圖像灰度等級的方法，其中當(dāng)經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形處于VHIGH時，圖像的亮水平被形成，并且其中當(dāng)經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形處于VLOW時，圖像的暗水平被形成。
用于產(chǎn)生具有機(jī)電光柵器件的圖像形成系統(tǒng)中增強(qiáng)的圖像灰度等級的方法，其中具有重疊的轉(zhuǎn)變區(qū)域存在于圖像的亮水平和圖像的暗水平之間。
一種用于產(chǎn)生包括機(jī)電光柵器件的線性陣列的顯示系統(tǒng)中增強(qiáng)的灰度等級的方法，包括步驟a)提供數(shù)據(jù)流；b)為線性陣列中的每個機(jī)電光柵器件產(chǎn)生經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形，所述波形包括來自所述數(shù)據(jù)流的至少兩個不同非零電壓；以及c)將所述經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形應(yīng)用于機(jī)電光柵器件，其中以所述至少兩個不同非零電壓的一個來形成圖像中的亮水平，而以所述至少兩個不同非零電壓的另一個來形成暗水平。
用于產(chǎn)生包括機(jī)電光柵器件的線性陣列的顯示系統(tǒng)中增強(qiáng)的灰度等級的方法，進(jìn)一步包括步驟d)通過依照數(shù)據(jù)流為線性陣列中的每個機(jī)電光柵器件選擇所述至少兩個不同非零電壓之一來同時形成亮水平和暗水平。
用于產(chǎn)生包括機(jī)電光柵器件的線性陣列的顯示系統(tǒng)中增強(qiáng)的灰度等級的方法，進(jìn)一步包括步驟d)通過在VHIGH和VLOW之間交替所述至少兩個不同非零電壓來順序形成亮水平和暗水平。
用于產(chǎn)生包括機(jī)電光柵器件的線性陣列的顯示系統(tǒng)中增強(qiáng)的灰度等級的方法，其中順序形成亮水平和暗水平包括在逐線的基礎(chǔ)上交替VHIGH和VLOW。
用于產(chǎn)生包括機(jī)電光柵器件的線性陣列的顯示系統(tǒng)中增強(qiáng)的灰度等級的方法，其中順序形成亮水平和暗水平包括在逐幀的基礎(chǔ)上交替VHIGH和VLOW。
用于產(chǎn)生包括機(jī)電光柵器件的線性陣列的顯示系統(tǒng)中增強(qiáng)的灰度等級的方法，其中暗水平包括有不同強(qiáng)度水平的第一和第二暗水平。
用于激勵機(jī)電光柵器件的系統(tǒng)，其中帶元件的至少三個不同的激勵狀態(tài)包括未偏轉(zhuǎn)狀態(tài)、部分偏轉(zhuǎn)狀態(tài)和完全偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。
用于激勵機(jī)電光柵器件的系統(tǒng)，其中所述至少兩個不同非零電壓包括VHIGH和VLOW。
用于激勵機(jī)電光柵器件的系統(tǒng)，其中當(dāng)經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形處于VHIGH時，帶元件與下層結(jié)構(gòu)接觸。
用于激勵機(jī)電光柵器件的系統(tǒng)，其中當(dāng)經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形處于VLOW時，帶元件在下層結(jié)構(gòu)之上被懸掛。
用于激勵機(jī)電光柵器件的系統(tǒng)，其中所述至少兩個不同非零電壓包括VHIGH、VLOW、-VHIGH和-VLOW。
具有增強(qiáng)的灰度等級的圖像形成系統(tǒng)，其中多個衍射光束是從包括第0級、第+1級、第-1級、第+2級和第-2級的組中選擇的。
具有增強(qiáng)的灰度等級的圖像形成系統(tǒng)，其中所述至少兩個不同非零電壓包括VHIGH和VLOW。
具有增強(qiáng)的灰度等級的圖像形成系統(tǒng)，其中所述至少兩個不同非零電壓包括VHIGH、VLOW、-VHIGH和-VLOW。
具有增強(qiáng)的灰度等級的圖像形成系統(tǒng)，其中機(jī)電光柵器件包括被懸掛的帶元件。
具有增強(qiáng)的灰度等級的圖像形成系統(tǒng)，其中帶元件經(jīng)歷激勵的至少三個不同狀態(tài)，包括未偏轉(zhuǎn)狀態(tài)、部分偏轉(zhuǎn)狀態(tài)和完全偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。
具有增強(qiáng)的灰度等級的圖像形成系統(tǒng)，其中當(dāng)經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形處于VHIGH時，帶元件與下層結(jié)構(gòu)接觸。
具有增強(qiáng)的灰度等級的圖像形成系統(tǒng)，其中當(dāng)經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形處于VLOW時，帶元件在下層結(jié)構(gòu)之上被懸掛。
具有增強(qiáng)的灰度等級的圖像形成系統(tǒng)是投影顯示系統(tǒng)。
具有增強(qiáng)的灰度等級的圖像形成系統(tǒng)是打印系統(tǒng)。
具有增強(qiáng)的灰度等級的圖像形成系統(tǒng)，其中機(jī)電光柵器件由激光來照明。
用于產(chǎn)生具有機(jī)電光柵器件的圖像形成系統(tǒng)中增強(qiáng)的圖像灰度等級的方法，其中機(jī)電光柵器件是共形GEMS器件。
用于產(chǎn)生包括機(jī)電光柵器件的線性陣列的顯示系統(tǒng)中增強(qiáng)的灰度等級的方法，其中機(jī)電光柵器件是共形GEMS器件。
一種機(jī)電光柵器件，包括a)基片；b)在該基片之上懸掛的一組伸長的帶元件；c)用于產(chǎn)生經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形的裝置，該波形包括來自所述數(shù)據(jù)流的至少兩個不同非零電壓；以及c)用于將所述經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形應(yīng)用于伸長的帶元件以使伸長的帶元件經(jīng)過對應(yīng)于經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形的激勵的至少三個不同狀態(tài)而轉(zhuǎn)變的裝置。
機(jī)電光柵器件，其中伸長的帶元件的至少三個不同的激勵狀態(tài)包括未偏轉(zhuǎn)狀態(tài)、部分偏轉(zhuǎn)狀態(tài)和完全偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。
機(jī)電光柵器件，其中所述至少兩個不同非零電壓包括VHIGH和VLOW。
機(jī)電光柵器件，其中當(dāng)經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形處于VHIGH時，伸長的帶元件與下層結(jié)構(gòu)接觸。
機(jī)電光柵器件，其中當(dāng)經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形處于VLOW時，伸長的帶元件在下層結(jié)構(gòu)之上被懸掛。
機(jī)電光柵器件，其中所述至少兩個不同非零電壓包括VHIGH、VLOW、-VHIGH和-VLOW。
在以上描述的實(shí)施例中，電壓振幅的選擇是為每個像素圖像獨(dú)立進(jìn)行的。被施加給線性陣列的每個機(jī)電光柵器件的電壓振幅可因此被獨(dú)立選擇。這種途徑提供了最大的靈活性并且是光效率最高。如果存在可從光源獲得的足夠照明，則電壓振幅可以以周期性的方式被改變。例如，波形可在逐線的基礎(chǔ)上或在逐幀的基礎(chǔ)上從VHIGH轉(zhuǎn)變到VLOW到-VHIGH到-VLOW。盡管較容易實(shí)施，該途徑浪費(fèi)了幾乎一半的入射光。
權(quán)利要求
1.一種用于激勵包括帶元件的機(jī)電光柵器件的方法，包括步驟a)提供數(shù)據(jù)流；b)產(chǎn)生經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形，包括來自所述數(shù)據(jù)流的至少兩個不同非零電壓；以及c)將所述經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形應(yīng)用于帶元件以使帶元件經(jīng)過對應(yīng)于經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形的激勵的至少三個不同狀態(tài)轉(zhuǎn)變。
2.權(quán)利要求1的方法，其中帶元件的激勵的至少三個不同狀態(tài)包括未偏轉(zhuǎn)狀態(tài)、部分偏轉(zhuǎn)狀態(tài)和完全偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述至少兩個不同非零電壓包括VHIGH和VLOW。
4.權(quán)利要求3的方法，其中當(dāng)經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形處于VHIGH時，帶元件與下層結(jié)構(gòu)接觸。
5.權(quán)利要求3的方法，其中當(dāng)經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形處于VLOW時，帶元件被懸掛在下層結(jié)構(gòu)之上。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述至少兩個不同非零電壓包括VHIGH、VLOW、-VHIGH和-VLOW。
7.一種用于激勵包含帶元件的機(jī)電光柵器件的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括a)提供數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)源；b)用于產(chǎn)生經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形的裝置，該波形包括來自所述數(shù)據(jù)流的至少兩個不同非零電壓；以及c)用于將所述經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形應(yīng)用于帶元件以使帶元件經(jīng)過對應(yīng)于經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形的激勵的至少三個不同狀態(tài)轉(zhuǎn)變的裝置。
8.一種具有增強(qiáng)的灰度等級的圖像形成系統(tǒng)，包括a)提供數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)源；b)串行到并行轉(zhuǎn)換器，用于接收數(shù)據(jù)流并將數(shù)據(jù)流發(fā)送到脈沖寬度發(fā)生器上，其中脈沖寬度發(fā)生器產(chǎn)生經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形；c)時鐘，用于依照調(diào)制窗內(nèi)的數(shù)據(jù)流來控制脈沖寬度發(fā)生器；d)機(jī)電光柵器件，用于將入射光束衍射到多個衍射光束上，以及；e)電壓選擇器，用于在至少兩個不同非零電壓之間選擇以便施加給機(jī)電光柵器件，其中以所述至少兩個不同非零電壓的一個來形成圖像中的亮水平，而以所述至少兩個不同非零電壓的另一個來形成暗水平。
9.權(quán)利要求1的方法，其中機(jī)電光柵器件是共形GEMS器件。
10.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中機(jī)電光柵器件是共形GEMS器件。
11.權(quán)利要求8的圖像形成系統(tǒng)，其中機(jī)電光柵器件是共形GEMS器件。
全文摘要
一種用于激勵具有帶元件的機(jī)電光柵器件的方法。該方法包括步驟提供數(shù)據(jù)流；產(chǎn)生經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形，包括來自所述數(shù)據(jù)流的至少兩個不同非零電壓；以及將所述經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形應(yīng)用于帶元件以使帶元件經(jīng)過對應(yīng)于經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的波形的激勵的至少三個不同狀態(tài)而轉(zhuǎn)變。
文檔編號G09G3/02GK1508590SQ200310120
公開日2004年6月30日 申請日期2003年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月16日
發(fā)明者M·W·科瓦茲, J·G·法倫, M W 科瓦茲, 法倫 申請人:伊斯曼柯達(dá)公司