CN101256281A - 超薄显示系统 - Google Patents

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Abstract

一种超薄显示系统包括透明锥形板，该透明锥形板包括第一表面、第二表面和第三表面。第一表面实质上比第二表面和第三表面小。该显示系统还包括一排可倾斜的镜板，每个镜板包括反射表面。其中每个镜板被构造为倾斜到“开”位置以在“开”方向上反射入射光或倾斜到“关”位置以在“关”方向上反射入射光。光学扫描系统被构造为控制由镜板在“开”方向上反射的光的方向。这一排可倾斜的镜板、光学扫描系统和锥形板被构造为允许由镜板在“开”方向上反射的光进入在第一表面锥形板，被第二表面反射，且在第三表面上生成一行图像像素。该光学扫描系统被构造为跨第三表面扫描图像像素行以生成显示图像。

Description

超薄显示系统
技术领域
本发明涉及显示技术，尤其涉及一种投射型显示装置。
背景技术
光投射用于在大表面上显示图像，例如大的计算机显示器或电视屏幕。在前投射系统中，图像光束从图像源投射到屏幕上，其朝向位于屏幕前的观众反射光。在后投射系统中，图像光束投射到屏幕的后侧且朝向位于屏幕前的观众传送。
在投射型显示装置中系统的尺寸是重要的考虑因素。对于后投射显示应用中，因为投射型显示器通常与基于液晶、等离子和有机发光二极管技术的薄的平板显示器比较，通常希望其具有小的占地面积(footprint)。
可以通过基于微镜阵列的空间光调制器(SLM)生成用于投射型显示器的光源。通常，微镜阵列可以包括单元阵列，每个单元包括可以相对于轴倾斜的镜板和用于生成可以将镜板倾斜的静电力的电路。在运行的数字模式中，例如，有两个镜板可以倾斜的位置。在“开”的位置和状态中，微镜反射入射光以在图像显示中形成图像像素。在“关”的位置和状态中，微镜使入射光远离图像显示。
发明内容
在一个一般性方面，本发明涉及一种显示系统，包括：透明锥形板(taperedplate)，该透明锥形板包括第一表面、第二表面和第三表面，其中第一表面实质上比第二表面和第三表面小；一排可倾斜的镜板，每个镜板包括反射表面，其中每个镜板被构造为倾斜到“开”位置以在“开”方向上反射入射光或倾斜到“关”位置以在“关”方向上反射入射光；以及光学扫描系统，被构造为控制由镜板在“开”方向上反射的光的方向，其中所述一排可倾斜的镜板和锥形板被构造为允许由所述一排镜板在“开”方向上反射的光在第一表面进入锥形板，被第二表面反射，且在第三表面上生成一行图像像素，并且该光学扫描系统被构造为跨第三表面扫描图像像素行以生成显示图像。
在另一个一般性的方面，本发明涉及生成显示图像的方法。该方法包括：选择性地将一个或多个可倾斜的镜板倾斜到“开”位置，其中所述可倾斜的镜板分布在一排或多排；在倾斜到“开”位置的一个或多个可倾斜的镜板上朝向“开”方向反射入射光；在透明锥形板的第一表面上接收“开”方向上的光；在锥形板的第二表面上反射进入锥形板的第一表面的光；在锥形板的第三表面上形成显示图像中的第一行图像像素，其中第一表面实质上比第二表面和第三表面小；以及采用扫描系统改变“开”方向上的光的方向以在锥形板的第二表面上生成显示图像中的第二行图像像素。
另一方面，描述了一种具有多个光源、多个光束分离器、一排可倾斜的镜板、光学扫描系统和透明锥形板的显示系统。第一光束分离器使从一个光源发出的光改变方向。第二光源朝向第一光束分离器发光。第二光束分离器允许来自第一光束分离器的光通过且改变来自第三光束分离器的光的方向。所述一排可倾斜的镜板的镜子在“开”或“关”方向上反射来自第二光束分离器的第一、第二或第三颜色中的一个。在“开”方向上的光被引导朝向光学扫描系统并朝向锥形板。在一些实施例中，光源和光束分离器构造为其它结构。
在另一个一般性的方面，描述了一种显示系统，该显示系统具有：构造为发射第一种颜色的光的第一光源；第一排可倾斜的镜板，其中每个镜板包括反射表面，其中每个镜板被构造为倾斜到“开”位置以在“开”方向上反射第一种颜色的光或倾斜到“关”位置以在“关”方向上反射第一种颜色的光；构造为发射第二种颜色的光的第二光源；第二排可倾斜的镜板；构造为发射第三种颜色的光的第三光源；第三排可倾斜的镜板；构造为改变在“开”方向上反射的第一种颜色的光、第二种颜色的光或第三种颜色的光中的至少一个的方向的光束分离器或分光合色棱镜(X-cube)；包括第一表面、第二表面和第三表面的透明锥形板，其中第一表面实质上比第二表面和第三表面小；以及构造为控制来自光束分离器或分光合色棱镜朝向透明锥形板的光的方向的光学扫描系统。该光学扫描系统和锥形板被构造为允许光在第一表面进入锥形板，被第二表面反射，且在第三表面上生成一行图像像素，并且该光学扫描系统被构造为跨第一表面扫描由镜板在“开”方向上反射的光。可选择地，显示系统具有另一个排的组合，用于改变来自光束分离器和分光合色棱镜的光的方向。
在另一方面，描述的显示系统具有：构造为发射第一种颜色的光的第一光源；第一排可倾斜的镜板，每个镜板包括反射表面，其中每个镜板被构造为倾斜到“开”位置以在“开”方向上反射第一种颜色的光或倾斜到“关”位置以在“关”方向上反射第一种颜色的光；构造为发射第二种颜色的光的第二光源；第二排可倾斜的镜板，每个镜板包括反射表面，其中每个镜板被构造为倾斜到“开”位置以在“开”方向上反射第二种颜色的光或倾斜到“关”位置以在“关”方向上反射第二种颜色的光；第一光束分离器，其中“开”方向上的第一种颜色的光通过该第一光束分离器，并且该第一光束分离器改变“开”方向上的第二种颜色的光的方向；构造为发射第三种颜色的光的第三光源；第三排可倾斜的镜板，其中每个镜板包括反射表面，其中每个镜板被构造为倾斜到“开”位置以在“开”方向上反射第三种颜色的光或倾斜到“关”位置以在“关”方向上反射第三种颜色的光；第二光束分离器，其中第一种颜色的光和第二种颜色的光通过该第二光束分离器，并且该第二光束分离器改变“开”方向上的第三种颜色的光的方向；包括第一表面、第二表面和第三表面的透明锥形板，其中第一表面实质上比第二表面和第三表面小；以及构造为控制来自第二光束分离器朝向透明锥形板的光的方向的光学扫描系统。该光学扫描系统的行和锥形板被构造为允许由镜板在“开”方向上反射的光在第一表面进入锥形板，被第二表面反射，且在第三表面上生成一行图像像素，并且该光学扫描系统被构造为跨第一表面扫描由镜板在“开”方向上反射的光。
该系统的实现可以包括下述的一个或多个。第一表面、第二表面和第三表面可以基本上是平的。第二表面可以相对于第三表面成小于30度的角。第二表面可以相对于第三表面成小于15度的角。第二表面和第三表面可以被第一表面和与第一表面相反的第四表面分离。第二表面和第三表面可以相交且在第二表面和第三表面之间形成楔形物。第一表面可以基本上与第三表面垂直。锥形板可以包括两个相反的表面，其中的每一个与第一表面、第二表面和第三表面中的每一个相交。在第一表面进入锥形板的光可以在第二表面被全反射。光学扫描系统可以包括：构造为朝着锥形板的第一表面反射“开”方向上的光的反射表面；以及构造为改变反射表面的方向以在显示图像中生成第二行图像像素的传输机构。至少一个可倾斜的镜板可以与由基板支撑的两个铰链连接，且镜板构造为绕着由两个铰链限定的轴倾斜。至少一个可倾斜的镜板可以被构造为当向镜板施加静电力时倾斜。透明的锥形板可以由玻璃材料制成。锥形板可以是多面体。锥形板可以包括两个基本是平的且相互平行的相对表面。第一表面、第二表面和第三表面的至少一个可以是平行四边形。显示系统还可以包括一个或多个彩色光源，每个彩色光源被构造为生成基本上为单色的入射光。显示系统还可以包括两个或多个空间调制器，每一个包括一排可倾斜的镜板，其中所述两个或更多个空间光调制器中的每一个中的可倾斜的镜板被构造为接收基本上为单色的入射光。显示系统还可以包括至少一个光束分离器或分光合色棱镜，其中光束分离器或分光合色棱镜构造为改变由至少一个彩色光源发出的光的方向。
本发明公开了一种适于投射或前视型显示应用的超薄显示系统。该超薄显示系统包括透明锥形板，该透明锥形板包括窄的底表面(base face)、平的垂直表面和与垂直表面成锐角的倾斜表面。被可倾斜的微镜的阵列反射的光进入窄的底表面，接着被倾斜表面反射，在锥形板的垂直表面形成显示图像。还可以由从垂直的平表面透射的光在不同显示表面上形成显示图像。锥形板的窄的底表面使得显示系统具有小的占地面积，这对于后投射显示系统是理想的。
尽管已经结合多个实施例特别显示和描述了本发明，本领域技术人员可以理解，在不脱离本发明的精神和范围内可对形式和细节进行不同的变化。
附图说明
结合在说明书中并且组成说明书的一部分的附图，示出了本发明的实施例，并且与描述相结合用于解释说明书的原理。
图1a是依据本发明的超薄显示系统的侧透视图。
图1b是图1a中超薄显示系统的后透视图。
图1c是图1a中超薄显示系统的透明锥形板的详细透视图。
图2是图1a和图1b中超薄显示系统中的空间光调制器的实施例的详细平面图。
图3a和图3b是图1a和图1b中超薄显示系统中的空间光调制器的其它实施例的详解图。
图4是图2中沿线A-A的典型的空间光调制器的剖视图。
图5和图6示出为空间光调制器提供彩色光源的结构。
图7和图8示出提供彩色光源和相应空间光调制器的结构。
具体实施方式
图1a和图1b分别是超薄显示系统100的侧透视图和后透视图。超薄显示系统100包括空间光调制器110、光学扫描系统150和透明锥形板260。透明锥形板260由玻璃材料制成。透明锥形板260包括在透明锥形板260的底部的第一表面265、倾斜的第二表面266和第三表面267。空间光调制器110包括多个可倾斜的微镜120，其沿方向115分布在一排或多排。在图1a和2所示的特殊的实施例中，方向115基本上与锥形板260的第一表面265(底表面)的狭窄尺寸相平行。在图1a示出特别的实施中，每排被照亮的可倾斜的微镜120在第三表面267的显示图像160中生成一列图形像素。尽管单排的可倾斜的微镜120显示在图1a中，空间光调制器110可以包括小数目排的(例如，小于10排)可倾斜的微镜120。空间光调制器110中的微镜的排的数量通常比要由超薄显示系统100生成的典型显示图像中的像素的列的数量少。
如以下更加详细的描述，微控制器180可以使可倾斜的微镜120单独地在两个或更多方向上倾斜。微镜120可以倾斜到“开”位置以反射入射光130以在“开”方向上生成被反射的光140。或者，微镜120可以在“关”位置引导入射光130以在“关”方向上生成反射光145(入射光130和“关”方向上的反射光145在图示的平面之外且没有在图1b中示出)。随后光吸收器(未示出)吸收光145以防止光闪耀。入射光130可由例如发光二极管(LED)或弧光灯等不同的光源生成。
微控制器180接收输入图像数据，例如包括连续图像帧的视频数据。微控制器180依据输入数字图像中的图像像素行的像素值将可倾斜的微镜120的方向控制到“开”或“关”位置。光学扫描系统150投射“开”的微镜120反射的光140以在第三表面267上形成显示图像。依据输入数字图像中的图像像素行的像素值，投射光在第三表面267上形成一行图像像素161。
在一个实施例中，光学扫描系统150包括多边形151，多边形151包括一个或多个反射平面153。多边形平面153可以朝向锥形板260反射光140以在第三表面267上形成图像。多边形151可以由玻璃、金属或塑料制成。多边形平面153可以涂有薄层反射金属如铝。要求多边形平面153在公差内是平面，以便于可以在第三表面267上均匀形成图像像素。例如，多边形平面153平的一个标准是，第三表面267上显示的图像中图像像素位置的变形小于图像像素宽度的1/2。另一个标准是多边形平面153的粗糙程度小于多边形平面153的照明区域上可见光的波长或该波长的几分之一。
光学扫描系统150还包括可以使多边形151绕旋转轴旋转的传输机构152。在一个实施例中，传输机构152包括在微控制器180控制下的电机。电机可是DC电机或数字步进电机。微控制器180控制传输机构152，其与微镜120的调制同步依次绕旋转轴旋转多边形151。旋转的多边形151改变由多边形151反射的光的方向，以便于沿横向165扫描第三表面267投射的光。在图1a和1b示出的特别实施例中，方向165与第一表面265的侧面(或宽的)尺寸平行。方向115与第一表面265的厚度(或窄的)尺寸平行。在一个实施例中，多边形151的旋转轴可以基本上与横向165垂直且基本与形成在第三表面267的表面上的图像像素行161平行。多边形151可以在单个方向上旋转，例如顺时针方向155或逆时针方向。多边形151也可以在顺时针和逆时针方向都旋转。
投射系统(未示出)可以包括在多边形151和锥形玻璃板260之间以调节由多边形表面253反射的光线的路径，从而在显示图像中生成希望的尺寸和几何形状。例如，投射系统能纠正否则将在显示图像中产生的梯形图像失真。
因为多边形151旋转通过不同角的位置，微控制器180依据输入数字图像中的图像像素垂直行的对应像素值控制微镜120倾斜到“开”或“关”位置。在一个角的位置，一排微镜能在第三表面267上形成一行图像像素161。然而，因为多边形151旋转到不同的角位置，不同行的图像像素161等形成在第三表面267。以逐行或隔行的方式形成图像像素161的行。在第三表面267上该多行图像像素161一同形成二维显示图像160。形成在第三表面267上的该图像像素行161可以散射光以便于在锥形板260前方的不同位置的观众能看到显示图像160。
图1c是超薄显示系统100中的锥形板260的详细透视图。锥形板260包括在锥形板260的底部(base)上的第一表面265、倾斜的第二表面266和第三表面267。多边形151反射的光190进入第一表面265，接着在第二表面266被反射，且随后在第三表面267上形成显示图像。光被第二表面266全反射。在一个实施例中，第二表面266可以涂有一层反射性的材料例如铝以增加反射率。光可以朝向第三表面267投射且在第三表面267上形成图像像素161的行，如图1a和1b。
第一表面265、第二表面266和第三表面267可以都是平的以在光经过第一表面265和第三表面267或被第二表面266反射时避免光学畸变。第二表面266与第三表面267成角度268。锥形板260还可以包括与第一表面265、第二表面266和第三表面267相交的两个相对表面269a和269b。两个相对表面269a和269b可以基本是平面且相互平行。如图1a-1c所示，在锥形板260的顶面上第二表面266和第三表面267可以被上表面264分离。或者，在锥形板260的顶面上第二表面266和第三表面267可以在边缘相交。锥形板260可以是由平面限定的多面体。
第一表面265、第二表面266和第三表面267的一个或多个可以是平行四边形。第三表面267可以基本上与第一表面265垂直。在一个实施例中，角度268可以是比30度小的锐角。在另一个实施例中，角度268小于15度。第一表面265、第二表面266和第三表面267构造为使光进入第一表面265且被第二表面266全反射。多边形151以不同方向反射的光190可以在不同的行位置261被全反射以在第三表面267上分别生成多行图像像素161。因此，第三表面267可以是用于后投射型显示系统的显示表面。锥形板260的窄的底表面265使得超薄显示系统100具有小的占地面积。
图2是与超薄显示系统100兼容的示例空间光调制器110的详解图。空间光调制器110包括多个沿方向115以1D阵列分布的微镜120a到120z。在一些实施例中，微镜120a-120z是矩形。微镜120a-120z的窄的尺寸沿方向115对齐以在空间光调制器110中保持高密度微镜120a-120z(其使得能在第三表面267上形成高分辨率显示图像)。微镜120a-120z的长的尺寸增加了镜子的面积和微镜120a-120z反射的光的量。在一些实施例中，微镜120a-120z还可以具有正方形、菱形或其它合适的形状。微镜120a-120z可以绕着由位于镜子的长尺寸的端部的一对铰链限定的轴倾斜。例如，微镜120a可以绕沿线B-B的轴倾斜。在一些实施例中，如图2-4所示，铰链隐藏在镜板的下面。在另一个实施例中，铰链可以至少部分暴露在它们各自的镜板外面。
在另一个与超薄显示系统100兼容的示例空间光调制器中，如图3a示出的空间光调制器340包括两排都沿方向115分布的微镜350和351。微镜350和351可以是矩形、正方形或其它形状。铰链352可以被隐藏在微镜350和351的顶部且是不可见的。空间光调制器340能通过多边形151在第三表面267以每个投射方向同时显示两行图像像素161。因为多边形151旋转到不同的角方向，多边形151将光140引向第三表面267以形成不同行的图像像素161。为了防止临近的图像像素行之间的模糊，可以使用步进电机旋转多边形151。多边形151可以保持短的时间以形成每对图像像素行。当多边形151从一个角位置旋转到下一个角位置时，锥形板260能简单地偏转入射线130以生成光145，如图1a所示。
另一个与超薄显示系统100兼容的示例空间光调制器如图3b示出。空间光调制器360有三排沿方向115分布的微镜370、371和372。示出的微镜370、371和372具有菱形或正方形。微镜370、371和372的一个对角线385(以虚线示出)可以与方向115平行。微镜370、371和372可以绕沿着与方向115垂直的另一对角线的旋转轴386(以虚线示出)倾斜。旋转轴386可以由隐藏在微镜下的一对铰链提供的两个枢轴点确定。
超薄显示系统100可以如下运行。如图2所示，空间光调制器110可以在一维镜阵列中包括4000个微镜。因此，从板260的底面到顶面形成4000个图像像素或图像线。每个图像线161对应于多边形151特别的反射方向。超薄显示系统100可以构造为在锥形板260的第三表面267上提供4000像素高和2000像素宽的显示图像。为了以8比特的比特深度和60Hz的帧频率提供单色视频显示，用于微镜的最短的“开”时间(也称为最低有效位)是
LSB＝1/((比特深度)x(帧频率)x(彩色平面的数量)x(图像行的数量))
＝1/(256x60Hzx2000)＝0.033微秒    公式(1)
因此，为了以同样的条件提供彩色视频显示，用于微镜的最短的“开”时间是0.011微秒。
图4示出微镜120Z的示例详细结构。在沿图2中线A-A的剖示图中，微镜120Z包括镜板402，其包括提供镜面的平的反射上层403a、为镜板提供机械强度的中间层403b和底层403c。上层403a由反射材料例如薄的反射金属层制成。例如，铝、银或金可以用于形成上层403a。层的厚度范围可以是大约200到1000埃，例如大约600埃。中间层403b由硅基材料制成，例如非晶硅，通常厚度为大约2000到5000埃。底层403c可以由导电材料制成，其使得能够相对于台阶电极421a和421b控制底层403c的电势。例如，底层403c可以由钛制成且厚度范围大约为200到1000埃。
镜板402包括与底层403c连接的铰链406(该连接在可视的平面外且没有在图4中示出)且由铰链杆405支撑，铰链杆405与基板300稳固连接。镜板402可以包括连接到底层403c的两个铰链406。每个铰链406限定用于镜板402的枢轴点。两个铰链406限定镜板402可绕其倾斜的轴。铰链406延伸入镜板402的下部中的腔中。为了便于制作，铰链406可构造为底层403c的一部分。
台阶电极421a和421b、着陆端422a和422b和支撑架408也可制作在基板300上。台阶电极421a和421b的高度范围可以是大约0.2微米到3微米。台阶电极421a电连接到可以从外部控制其电压Vd的电极301。类似地，台阶电极421b电连接到可以从外部控制其电压Va的电极302。可以由电势Vb的电极303控制镜板402的底层403c的电势。
可以从微镜120a至120z的组中选择性地控制微镜120Z。可以单独地施加双极电脉冲到电极301、302和303。当在镜板402的底层403c和台阶电极421a或421b之间生成电势差时，在镜板402上产生静电力。镜板402的两侧上的静电力之间的不平衡使得镜板402从一个方向倾斜到另一个方向。当镜板402倾斜到如图4所示的“开”位置时，平的反射上层402反射入射光330以生成沿“开”方向的反射光340。当镜板402倾斜到“关”位置时，入射光330被反射到“关”方向。
为了便于制作，着陆端422a和422b的高度与台阶电极421a或421b的第二台阶的高度相同。在每次倾斜移动后，着陆端422a和422b给镜板402提供柔和的机械停止。着陆端422a和422b可以以精确的角度停止镜板402。此外，当由静电力使着陆端422a和422b变形时着陆端422a和422b可以存储弹性应变能量，并且当去除静电力时将弹性应变能量转换为动能以推开镜板402。将镜板402推回可以有助于分离镜板402和着陆端422a和422b。
图5示出为与超薄显示系统100兼容的空间光调制器提供彩色光源的结构。白光源502发射光135，光135包括波长的宽光谱，如在约400nm和700nm之间。在一些实施例中，通过混合不同的彩光(例如，红、绿和蓝光)产生白光。白光源502的一个例子是钨光。光135通过旋转色轮512上的滤色器。色轮512可以包括多个以不同角度部分布置的滤色器。例如，色轮可以包括六个顺序为R、G、B、R、G和B的红(R)、绿(G)和蓝(B)滤色器。在光135通过旋转色轮512后，光成为最后落在显示系统100的微镜120上的入射光130。因为色轮512旋转，入射光130在一连串的图像帧中顺序改变颜色以在显示图像中生成彩色像素。可以选择性地使在空间光调制器110中的可倾斜的微镜倾斜以使入射的彩色光130在显示图像中生成彩色像素。微镜的选择性倾斜由在与入射光的颜色对应的彩色平面中的输入数字图像来驱动。计算机可以将入射的彩色光130的定时与用于使空间光调制器110中的可倾斜的微镜倾斜的相关彩色平面的输入图像数据同步。
图6示出将彩色光提供到空间调制器110的另一个结构。红光源602、绿光源606和蓝光源612分别发出红光603、绿光607和蓝光613。红光源602、绿光源606和蓝光源612可以基于发光二极管(LED)或半导体激光器。红光603或绿光607可以输入到光束分离器608(在一些情况下是光束组合器(beamcombiner))以生成光609。光束分离器608可以允许在一个表面接收到的光束(例如红光603)通过，而反射在相反表面接收到的另一光束(例如绿光607)。控制红光源602和绿光源606以便于红光603或绿光607在任何给定的时间输入到光束分离器608。在一些实施例中，光源602、606和612依次开启和关闭。因此，光609在任何给定的时间是红光或绿光。类似地，光609和蓝光613输入到光束分离器614，可以控制光束分离器614以输出入射光130。控制蓝光源612以便于光609(红光或绿光)或蓝光613在任何给定的时间输入到光束分离器614。通过正确地控制红光源602、绿光源606和蓝光源612，单色入射光130(红、绿或蓝)可以依次照亮空间光调制器110。可以选择性地使空间光调制器110中的可倾斜的微镜倾斜，以使彩色的入射光130在显示图像中形成彩色像素。微镜的选择性倾斜由在与入射光的颜色对应的彩色平面中输入的数字图像来驱动。计算机可以将入射的彩色光130的定时与用于使空间光调制器110中的可倾斜的微镜倾斜的相关彩色平面的输入图像数据同步。
图7和8示出将彩色光源提供到超薄显示系统100的另一个结构。与图5和6中的结构不同，提供分离的空间调制器以生成显示图像的不同颜色像素。在图7中，在空间光调制器634中的可倾斜的微镜可以选择性地反射从红光源630发出的红光以生成空间调制后的红光635。在空间光调制器624中的可倾斜的微镜可以选择性地反射从绿光源620发出的绿光以生成空间调制后的绿光625。在空间光调制器644中的可倾斜的微镜可以选择性地反射从蓝光源640发出的蓝光以生成空间调制后的蓝光645。空间光调制器624、634和644的每一个都可以包括多个分布在一排或多排的可倾斜微镜。空间调制后的单色光(625、635和645)由分光合色棱镜(X-cube)650混合以生成多色入射光130。分光合色棱镜650包括两个对角的单色通过的界面以使得调制后的绿光625通过且调制后的红光635和调制后的蓝光645被反射。调制后的彩色光(625、635和645)合并以形成入射光130。与图5和6中示出的顺序色调制相反，可以由三个空间光调制器624、634和644同时通过不同的色光。
与图7示出的结构相似，红光、绿光和蓝光分别从如图8所示的红光源664、绿光源652和蓝光源670射出。在空间光调制器660、654和672中可倾斜的微镜分别选择性地反射红光、绿光和蓝光以生成空间调制后的彩色光655、665和675。空间调制后的单色光655、665和675由光束分离器668和674合成以生成空间调制后的多色入射光130。空间调制后的入射光130由旋转镜680(或多边形)引导以形成彩色显示图像。图7和8示出的结构的优势是，在显示图像中同时形成不同颜色的像素，从而可以在视频图像显示中提供更高的显示帧频，或减小空间光调制器中微镜需要的响应速度。
可以理解，不脱离本说明书的精神，所公开的系统和方法与微镜、光学扫描系统和显示器的其它结构是兼容的。在一些实施例中，光束分离器和光源以不同的顺序配置或反射而不是使光通过。公开的系统和方法中的微镜可以一般地包括由微型制造技术制成的镜子且可以在电子控制下在一个或多个方向上倾斜。公开的显示系统可以使用不同的光源。此处，单色指的是该单色可以包括对于观察者呈观为一种颜色例如绿色、红色或蓝色的多个波长。
此外，上面使用的参数仅是用于说明公开的显示系统运行的例子。不脱离本说明书的精神，公开的显示系统可以在不同的工作条件下运行。结合图1a和1b讨论的显示图像可以沿相对于观众的不同方向对齐。例如，所公开的显示系统可以构造为通过使用一排或多排微镜以使得显示图像是4000像素宽和2000像素高，每排微镜包括2000个微镜且在垂直方向上扫描4000个图像行。而且，如图1a和1c所示，可以由除了多边形外的光学系统扫描由基于一排或多排微镜的空间光调制器调制的光。
也可以理解，微镜的排的方向可以沿锥形板260的第一表面265长的尺寸的方向(而不是沿图1a和1b示出的第一表面265短的尺寸的方向)对齐。多边形的轴可以沿微镜的排的方向对齐。形成在显示区域的图像像素的行与微镜的排的方向平行，即沿侧向165。当多边形旋转时，从多边形反射的光沿第二表面266的斜坡方向扫描。沿锥形板260的第三表面267的水平面生成平行的图像像素行，其中不同的图像像素行在锥形板260的第三表面267的垂直方向上移位。

Claims (21)

1、一种显示系统，包括：
包括第一表面、第二表面和第三表面的透明锥形板，其中第一表面实质上比第二表面和第三表面小；
一排可倾斜的镜板，每个镜板包括反射表面，其中每个镜板被构造为倾斜到“开”位置以在“开”方向上反射入射光或倾斜到“关”位置以在“关”方向上反射入射光；以及
光学扫描系统，被构造为控制由镜板在“开”方向上反射的光的方向，其中所述一排可倾斜的镜板、光学扫描系统和锥形板被构造为允许由镜板在“开”方向上反射的光在第一表面进入锥形板，被第二表面反射，且在第三表面上生成一行图像像素，并且该光学扫描系统被构造为跨第一表面扫描由镜板在“开”方向上反射的光。
2、如权利要求1所述的显示系统，其中第一表面、第二表面和第三表面基本上是平的。
3、如权利要求2所述的显示系统，其中第二表面相对于第三表面成小于30度的角。
4、如权利要求2所述的显示系统，其中第二表面相对于第三表面成小于15度的角。
5、如权利要求2所述的显示系统，其中第二表面和第三表面被第一表面和与第一表面相对的第四表面分离。
6、如权利要求2所述的显示系统，其中第二表面和第三表面相交，且在第二表面和第三表面之间形成楔形物。
7、如权利要求1所述的显示系统，其中第一表面基本上与第三表面垂直。
8、如权利要求1所述的显示系统，其中锥形板包括各自都与第一表面、第二表面和第三表面中的每一个相交的两个相对表面。
9、如权利要求1所述的显示系统，其中在第一表面进入锥形板的光在第二表面被全反射。
10、如权利要求1所述的显示系统，其中所述光学扫描系统包括：
构造为朝着锥形板的第一表面反射“开”方向上的光的反射表面；以及
构造为改变反射表面的方向以在显示图像中生成第二行图像像素的传输机构。
11、如权利要求1所述的显示系统，其中可倾斜的镜板的每个镜板与由基板支撑的两个铰链连接，且镜板被构造为绕由所述两个铰链限定的轴倾斜。
12、如权利要求11所述的显示系统，其中镜板被构造为当向镜板施加静电力时倾斜。
13、如权利要求11所述的显示系统，其中透明锥形板由玻璃制成。
14、如权利要求1所述的显示系统，还包括一个或多个彩色光源，每个彩色光源被构造为生成单色的入射光。
15、如权利要求14所述的显示系统，还包括两个或更多个空间光调制器，每个空间光调制器包括一排可倾斜的镜板，其中所述两个或更多个空间光调制器中的每一个中的可倾斜的镜板被构造为接收基本上为单色的入射光。
16、如权利要求14所述的显示系统，还包括光束分离器和分光合色棱镜中的至少一个，其中光束分离器或分光合色棱镜被构造为改变由至少一个彩色光源发出的光的方向。
17、一种生成显示图像的方法，包括：
选择性地将一个或多个可倾斜的镜板倾斜到“开”位置，其中所述可倾斜的镜板分布在一排或多排；
在倾斜到“开”位置的一个或多个可倾斜的镜板上朝向“开”方向反射入射光；
在透明锥形板的第一表面上接收“开”方向上的光；
在锥形板的第二表面上反射进入锥形板的第一表面的光；
在锥形板的第三表面上形成显示图像中的第一行图像像素，其中第一表面实质上比第二表面和第三表面小；以及
采用扫描系统改变“开”方向上的光的方向以在锥形板的第二表面上生成显示图像中的第二行图像像素。
18、一种显示系统，包括：
发射第一种颜色的光的第一光源；
改变第一种颜色的光的方向的第一光束分离器；
构造为朝向第一光束分离器发射第二种颜色的光的第二光源；
第二光束分离器，其中第一种颜色的光和第二种颜色的光通过该第二光束分离器；
构造为朝向第二光束分离器发射第三种颜色的光的第三光源，其中来自第二光束分离器的第一种颜色的光、第二种颜色的光或第三种颜色的光之一生成入射光；
一排可倾斜的镜板，每个镜板包括反射表面，其中每个镜板被构造为倾斜到“开”位置以在“开”方向上反射入射光或倾斜到“关”位置以在“关”方向上反射入射光；
包括第一表面、第二表面和第三表面的透明锥形板，其中第一表面实质上比第二表面和第三表面小；以及
光学扫描系统，被构造为控制由镜板在“开”方向上朝向透明锥形板反射的光的方向；
其中所述一排可倾斜的镜板、光学扫描系统和锥形板被构造为允许由镜板在“开”方向上反射的光在第一表面进入锥形板，被第二表面反射，且在第三表面上生成一行图像像素，并且该光学扫描系统被构造为跨第一表面扫描由镜板在“开”方向上反射的光。
19、一种显示系统，包括：
构造为发射第一种颜色的光的第一光源；
第一排可倾斜的镜板，其中每个镜板包括反射表面，其中每个镜板被构造为倾斜到“开”位置以在“开”方向上反射第一种颜色的光或倾斜到“关”位置以在“关”方向上反射第一种颜色的光；
构造为发射第二种颜色的光的第二光源；
第二排可倾斜的镜板，其中每个镜板包括反射表面，其中每个镜板被构造为倾斜到“开”位置以在“开”方向上反射第二种颜色的光或倾斜到“关”位置以在“关”方向上反射第二种颜色的光；
构造为发射第三种颜色的光的第三光源；
第三排可倾斜的镜板，其中每个镜板包括反射表面，其中每个镜板被构造为倾斜到“开”位置以在“开”方向上反射第三种颜色的光或倾斜到“关”位置以在“关”方向上反射第三种颜色的光；
构造为改变在“开”方向上反射的第一种颜色的光、第二种颜色的光或第三种颜色的光中的至少一个的方向的光束分离器或分光合色棱镜；
包括第一表面、第二表面和第三表面的透明锥形板，其中第一表面实质上比第二表面和第三表面小；以及
构造为控制来自光束分离器或分光合色棱镜朝向透明锥形板的光的方向的光学扫描系统；
其中所述光学扫描系统和锥形板被构造为允许光在第一表面进入锥形板，被第二表面反射，且在第三表面上生成一行图像像素，并且该光学扫描系统被构造为跨第一表面扫描由镜板在“开”方向上反射的光。
20、如权利要求19所述的显示系统，还包括第四排可倾斜的镜板，每个镜板包括反射表面，其中每个镜板被构造为倾斜到“开”位置以在“开”方向上朝向光学扫描系统反射来自光束分离器或分光合色棱镜的入射光，或倾斜到“关”位置以反射来自光束分离器或分光合色棱镜的入射光使其离开光学扫描系统。
21、一种显示系统，包括：
构造为发射第一种颜色的光的第一光源；
第一排可倾斜的镜板，每个镜板包括反射表面，其中每个镜板被构造为倾斜到“开”位置以在“开”方向上反射第一种颜色的光或倾斜到“关”位置以在“关”方向上反射第一种颜色的光；
构造为发射第二种颜色的光的第二光源；
第二排可倾斜的镜板，每个镜板包括反射表面，其中每个镜板被构造为倾斜到“开”位置以在“开”方向上反射第二种颜色的光或倾斜到“关”位置以在“关”方向上反射第二种颜色的光；
第一光束分离器，其中“开”方向上的第一种颜色的光通过该第一光束分离器，并且该第一光束分离器改变“开”方向上的第二种颜色的光的方向；
构造为发射第三种颜色的光的第三光源；
第三排可倾斜的镜板，其中每个镜板包括反射表面，其中每个镜板被构造为倾斜到“开”位置以在“开”方向上反射第三种颜色的光或倾斜到“关”位置以在“关”方向上反射第三种颜色的光；
第二光束分离器，其中第一种颜色的光和第二种颜色的光通过该第二光束分离器，并且该第二光束分离器改变“开”方向上的第三种颜色的光的方向；
包括第一表面、第二表面和第三表面的透明锥形板，其中第一表面实质上比第二表面和第三表面小；以及
构造为控制来自第二光束分离器朝向透明锥形板的光的方向的光学扫描系统；
其中所述光学扫描系统和锥形板被构造为允许由镜板在“开”方向上反射的光在第一表面进入锥形板，被第二表面反射，且在第三表面上生成一行图像像素，并且该光学扫描系统被构造为跨第一表面扫描由镜板在“开”方向上反射的光。
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Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20080903