JPH10508953A - Dac組込型アクチュエーテッドミラーアレイ用駆動回路 - Google Patents

Dac組込型アクチュエーテッドミラーアレイ用駆動回路

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JPH10508953A JP8515936A JP51593696A JPH10508953A JP H10508953 A JPH10508953 A JP H10508953A JP 8515936 A JP8515936 A JP 8515936A JP 51593696 A JP51593696 A JP 51593696A JP H10508953 A JPH10508953 A JP H10508953A
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Abstract

(57)【要約】 M×N個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイに於いて、各アクチュエーテッドミラーを一列に駆動させる駆動回路は順次付け信号を発生する順次付け信号発生回路と、対応数のラッチ回路と、対応数のディジタル/アナログ変換器とを備え、データ信号は各ラッチ回路によって順にラッチされ、ラッチされた各データ信号は、その入力信号を所定の動作電圧範囲で、数多くの異なる階調値のうちのいずれか一つに変換する、アナログ/ディジタル変換器に同時に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】 DAC組込型アクチュエーテッドミラーアレイ用駆動回路発明の技術分野 本発明は、光投射システム用駆動回路に関し、特に、ディジタル/アナログ変 換器(DAC)が組み込まれたアクチュエーテッドミラーアレイ用駆動回路に関 する。背景技術 従来の様々なディスプレイシステムのうち、光投射システムが大画面で高画質 の映像を提供し得るものとして知られている。そのような光投射システムのうち 二つの例に、液晶セルのマトリックスを用いる液晶ディスプレイ(LCD)シス テムと、アクチュエーテッドミラーアレイを用いるアクチュエーテッドミラーア レイ(AMA)システムとがある。各システムに於ける各液晶セル及び各アクチ ュエーテッドミラーは画像要素(画素)としての機能を果たす。ここで、画素は スクリーン上に表示されるべき映像のドットを表し、薄膜トランジスタ(TFT )等のスイッチングデバイスによって活性化される。このTFTは映像信号から 発生される電圧信号によって駆動されて、各ドットが該電圧信号の大きさに比例 する複数の分解能または複数の階調のうちのいずれか一つを有することになる。 従来に於いて、多くのTFT駆動方法がある。その中の一つが多重化技法であ る。この多重化技法によれば、電圧信号のレベルに基づく分解能を与えるために 、複数の予め決められた基準電圧レベルのうちのいずれか一つが選択される。し かしながら、この駆動方法に於いては、基準電圧レベルの数が階調の数と同じで なければならないので、駆動回路の構造が複雑になり、コスト高をもたらすとい う不都合がある。発明の開示 従って、本発明の主な目的は、DACを用いて、効果的な階調ディスプレイを 具現し得る薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ用駆動回路を提供することにあ る。 上記の目的を達成するために、本発明によれば、各々が、入射光線を反射し、 スイッチング素子に接続されており、各スイッチング素子が同一列でターンオン される時、該スイッチング素子を通じて印加された電圧信号に応じて変形を起こ して、該入射光線に対する反射光線の光路を偏向させる、M×N個の薄膜アクチ ュエーテッドミラーのアレイに於ける各薄膜アクチュエーテッドミラーを一列に 駆動するための駆動回路であって、前記M及びNは、各々該アレイに於いて列及 び行を表し、正の整数であり、 各々が、走査パルスによって走査され、前記N個のnビットデータ信号に分け られる複数のラインビデオ信号を有する、ディジタル形態の映像信号を格納し、 順に出力する格納手段と、 前記走査パルスからクロックパルスを求めて、前記N個の薄膜アクチュエーテ ッドミラーの各々を同一列で駆動させる駆動手段と、 前記走査パルスから、各々が関連した持続時間を有する、第1パルス及びそれ に後続する第2パルスを備えるデータ制御信号を発生する制御信号発生手段であ って、前記第1パルスの持続時間間に前記N個のnビットデータ信号が利用可能 である、前記制御信号発生手段と、 イネーブル信号を発生するイネーブル信号発生手段と、 各々がほぼ同一の構成からなり、前記イネーブル信号によって順にイネーブル され、前記予め決められた数のアクチュエーテッドミラーに対応数の前記nビッ トデータ信号が個別に供給されるように、前記予め決められた数のアクチュエー テッドミラーを同一列で個別に駆動させる、複数の駆動手段とを有し、 前記駆動手段の各々が、 前記走査パルス及び前記イネーブル信号を用いて、前記対応数の前記nビット データ信号が順次的に受信されるようにする、順次付け信号を発生する順次付け 信号発生手段と、 各々が、前記順次付け信号に応じて、前記対応数の前記nビットデータ信号の うちのいずれか一つを一時的に格納する対応数の入力ラッチを有するラッチ手段 と、 各々が、前記第1パルスから前記第2パルスへの遷移に同期して、前記各ラッ チ手段からの前記nビットデータ信号を同時に出力する対応数の伝送ゲートを有 する伝送ゲート手段と、 各々が、前記各伝送ゲート手段からの前記nビットデータ信号をそれに比例す るアナログ電圧値に変換する対応数の変換器を有する変換手段と、 各々が、前記アナログ電圧値を増幅して前記予め決められた数のアクチュエー テッドミラーの各々に供給されるべき前記電圧信号を発生する対応数の増幅器を 有する増幅手段とを含むことを特徴とする薄膜アクチュエーテッドミラー用駆動 回路が提供される。図面の簡単な説明 図1は、光投射システム用薄膜アクチュエーテッドミラーアレイの概略的な断 面図であり、 図2は、本発明による薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ用駆動回路のブロ ック図であり、 図3は、図2に示した駆動パッケージのうちのいずれか一つの詳細なレイアウ ト図であり、 図4は、図3に示した駆動モジュールのうちのいずれか一つの詳細な構成図で あり、 図5は、図4に示したラッチ/DAC部のうちのいずれか一つの回路図であり 、 図6は、図5に示したDACのうちのいずれか一つの回路図であり、 図7〜図9は、各々、カラム駆動回路の多様なポイントで発生した信号波形図 である。発明の実施の態様 以下、本発明の好適実施例について図面を参照しながらより詳しく説明する。 図1を参照すると、光投射システムに用いられる、M×N個の薄膜アクチュエ ーテッドミラー(AMA)40のアレイ50の概略的な断面図が示されている。 ここで、M及びNは各々正の整数、例えば、640及び480であり、アレイ5 0に於いて行及び列を各々表す。 アレイ50は、0V〜15Vの典型的な動作電圧によってイネーブルされ、能 動マトリックス10とMXN個の薄膜アクチュエーテッドミラー40からなるア レイ50とを含む。能動マトリックス10は基板12、M×N個のスイッチング 要素(例えば、TFT)のアレイ(図示せず)、M×N個の接続端子14のアレ イから構成されている。 各薄膜アクチュエーテッドミラー40は、コンジット46が設けられた支持部 材42と、弾性部材48と、第1薄膜電極62と、電気的に変形可能な薄膜部6 4と、第2薄膜電極66とを備える。第1薄膜電極62は導電性の物質からなり 、コンジット46及び接続端子14を通じてスイッチング要素に電気的に接続さ れて、薄膜アクチュエーテッドミラー40に於ける信号電極としての働きを果た す。電気的に変形可能な薄膜部64は、印加された電界信号に応じて変形を起こ す、電歪材料または圧電材料のような電気的に変形可能な物質からなる。第2薄 膜電極66は導電性及び光反射性の物質からなり、薄膜アクチュエーテッドミラ ー40に於けるミラーだけでなくバイアス電極としての働きを果たす。 そのようなAMAシステムに於いて、ランプから発せられた光線は、薄膜アク チュエーテッドミラー40のアレイ50に向かって一様に入射される。各アクチ ュエーテッドミラー40での第2薄膜電極66から反射された光線(以下、「反 射光線」と称す)は光学バッフルの開口へ入射される。電気信号を各アクチュエ ーテッドミラー40へ印加することによって、各薄膜アクチュエーテッドミラー 40に於ける第2薄膜電極66の入射光線に対する相対的な位置が変更されて、 各薄膜アクチュエーテッドミラー40に於ける第2薄膜電極66からの反射光線 の光路が偏向される。このように、各反射光線の光路が変更されるため、開口を 通じて各薄膜アクチュエーテッドミラー40に於ける第2薄膜電極66からの反 射光線の量が変化されることによって、該当光線の強さが調節されることになる 。開口を通じて調節された光線は適切な光学デバイス(例えば、投射レンズ)を 介して投射スクリーンに入射されて、その上に像をディスプレイする。そのよう なAMAシステムのうちの一つが、本特許出願と出願人を同じくする係属中の米 国特許出願08/331,399号明細書に、「THIN FILM ACTUATED MIRRORS A RRAY AND METHOD THE MANUFACTURE THEREOF」との名称で開示されており、この システムはここに取り入れられ参照される。 図2を参照すると、本発明によるAMA50用駆動回路のブロック図が示され ている。このAMA50はデータライン54と選択ライン56との間の交点で整 列された複数のTFT52を有する。各選択ライン56が順に選択されることに 連れて、データ信号は、薄膜アクチュエーテッドミラー40の各行と個別に連通 するデータライン54に電圧信号として印加されることによって、映像の水平ビ デオラインが表示装置上に供給される。 この駆動回路はフレームメモリ170と、各々がほぼ同一の構成の128チャ ネルを有する、5つのモジュールパッケージIC100、110、120、13 0及び140とから構成されている。ディジタル映像信号は入力端子172を通 じてフレームメモリ170に入力され格納される。公知のように、この映像信号 は、走査パルスによって走査される複数の水平ラインビデオ信号を有する。各水 平ラインビデオ信号は、各々が8ビットのデータを有するN個(即ち、640) のディジタル信号に分けられる。フレームメモリ170に格納された各ディジタ ルデータ信号はモジュールパッケージIC110、120、130及び140へ 順に供給される。 各モジュールパッケージIC110、120、130及び140は、予め決め られた数(例えば、128)の薄膜アクチュエーテッドミラー40を列方向に個 別に駆動させる機能を果たす。これに対しては、図2を参照して述べる。 図2に示したように、駆動回路を制御するのに用いられる、制御信号発生器1 80からの多様なタイミング信号及び制御信号は、図7、図8及び図9に各々示 されている。 公知のように、図7Aに示したように、NTSC方式に於いて、水平同期パル スHsynは略63.5μsの周期を有し、水平ビデオラインを走査するに要す る時間に対応する。また、効果的な視覚情報は51.6μsの持続時間の間のみ 表現される。ここで、一つの列内で薄膜アクチュエーテッドミラー40の個数が 640と仮定すると、図7Bに示したように、水平ドットの薄膜アクチュエーテ ッドミラーの駆動に必要な水平ドットクロック周波数Fsysは略12.4 M Hz(=640/51.6μs)となる。 水平走査時間から効果的な視覚情報のインターバルを求めるために、図7C及 び図7Dに示したように、2つの短パルス、HCNT74及びHCNT714が 用いられる。短パルスHCNT74は、走査の開始点T1からカウントされた水 平ドットクロックパルスの74番目のクロックパルスにて発生され、また、短パ ルスHCNT714は該クロックパルスの714番目のパルスにて発生される。 その後、図7Eに示したように、両短パルス、HCNT74とHCNT714と の間の640ドットのクロックパルスを有するハイアクティブ状態の持続時間A と、それに後続する11.88μs間のローアクティブ状態の持続時間Bとが繰 際、効果的な視覚情報としての640ビットのデータ信号はモジュールパッケー ジIC110、120、130、140及び150にラッチされ、持続時間Bの 際には、ラッチされた640ドットのデータ信号が640個の薄膜アクチュエー テッドミラーを列に同時に駆動させるために、各モジュールパッケージICから 同時に出力される。 水平ドットクロック出力Fsysは図8Aに示したように、ファクタ2によっ て分割されてアドレス信号A0を形成する。このアドレス信号A0は図8Bに示 したように、ファクタ2によって分割されてアドレス信号A1を形成する。この アドレス信号A1は図8Cに示したように、ファクタ2によって分割されてアド レス信号A2を形成する。このアドレス信号A2は図8Dに示したように、ファ クタ2によって分割されてアドレス信号A3を形成する。このアドレス信号A3 は図8Eに示したように、ファクタ2によって分割されてアドレス信号A4を形 成する。 図9A〜9Eに示したように、ローアクティブ状態のパッケージ選択信号 モジュールパッケージICを順にイネーブルさせるのに用いられる。 図3を参照すると、図1に示したモジュールパッケージIC100の詳細な構 成図が示されている。このモジュールパッケージIC100は、各々がほぼ同一 の構成を有する4つの32チャネルの薄膜アクチュエーテッドミラー駆動モジュ ール200、202、204及び206から構成され、また、各駆動モジュール 200、202、204及び206は各々3つのブロック、即ち、デコーダ21 0、212、214及び216と、ラッチ部220、222、224及び226 と、DAC及びオペアンプ部230、232、234及び236とから構成され ている。 本発明の好ましい実施例によって、4つの駆動モジュール200、202、2 04及び206の各々に於けるデコーダ、ラッチ部、DAC及びオペアンプ部は 一つのハイブリッドICチップ上に一体的に組み込まれ得る。また、4つのハイ ブリッドICチップは図2に示したように、マルチチップモジュール(MCM; multi chip module)技法を用いて、パッケージICに一体的 に組み込まれ得る。 さらに、図4を参照すると、図3に示した駆動モジュールのうちのいずれか一 つ(例えば、200)の詳細な構成図が示されている。 ラッチ部220は8つのラッチ回路300、310、320、330、340 、350、360及び370を有し、DAC及びオペアンプ部230は8つのD AC及びオペアンプ回路400、410、420、430、440、450、4 60及び470を有する。 デコーダ210、212、214及び216は、図9F〜9Iに示したように 、 れる。デコーダ210に供給されたアドレス信号「A2A3A4」は、データバ スDATA上の8ビットのデータ信号を受信するために選択され得るラッチ回路 を決定するに用いられる。図9J〜9Qに示したように、デコーダ210はアド ッチ回路300、310、320、330、340、350、360及び370 に各々供給される。 8つのラッチ回路300、310、320、330、340、350、360 に、格納したデータ信号を8つのDAC及びオペアンプ回路400、410、4 20、430、440、450、460及び470に各々供給する。 8つのDAC及びオペアンプ回路の各々は、薄膜アクチュエーテッドミラー4 0に印加されるべきデータ信号に対応する電圧信号を入力された8ビットのデー タ信号から各々求める。 図5は、図4に示したラッチ回路のうちのいずれか一つ(例えば、300)の 詳細な回路図である。 このラッチ回路300は、順序付け回路30と、データ入力部80と、データ 出力部90とから構成される。データ入力部80は4つのデータ入力ラッチ82 、84、86及び88からなる組を有する。各データ入力ラッチ82、84、8 6及び88は通常のD−FF(フリップフロップ)からなり、順序付け回路30 の制御下で、データバスDATA上の8ビットのデータ信号を順序的に一時的に 格納する。順序付け回路30は3つのインバータ22、24及び26と、4つの ANDゲート32、34、36及び38とから構成される。第1インバータ22 は 0を、第3インバータ26はアドレス信号A1を各々逆転させる。 第1ANDゲート32はインバータ22、24、26の出力に対して論理積演 算を行い、論理積演算済みの出力を第1ラッチ82に制御信号として供給して、 第1ラッチ82がデータバスDATA上の第1の8ビットのデータ信号を受け取 るようにする。 第2ANDゲート34は、インバータ22及び26の出力とアドレス信号A0 に対して論理積演算を行い、論理積演算済みの出力を第2ラッチ回路84に制御 信号として供給して、第2ラッチ回路84がデータバスDATA上の第2の8ビ ットのデータ信号を受け取るようにする。 第3ANDゲート36は、インバータ22及び24の出力とアドレス信号A1 に対して論理積演算を行い、論理積演算済みの出力を第3ラッチ回路86に制御 信号として供給して、第3ラッチ回路86がデータバスDATA上の第3の8ビ ットのデータ信号を受け取るようにする。 第4ANDゲート38は、インバータ22の出力と両アドレス信号A0、A1 とに対して論理積演算を行い、論理積演算済みの出力は、第4ラッチ88に制御 信号として供給して、第4ラッチ88がデータバスDATA上の第4の8ビット のデータ信号を受け取るようにする。 ンバータ28と、4つの伝送ゲート92、94、96及び98とから構成される 。各伝送ゲート92、94、96及び98は、通常のD−FFからなり、データ 入力ラッチ82、84、86及び88からのデータ信号をインバータ28の出力 の立ち上がりの変り目(エッジ)にて、出力する働きを果たす。 以下、本発明のアクチュエーテッドミラーアレイ駆動回路の動作に対して説明 する。 ス信号「A4A3A2」のコードが「000」である場合、デコーダ210はイ 1〜第3ANDゲート32、34、36及び第4ANDゲート38に各々入力さ れる。同時に、アドレス信号「A1A0」のコードが「00」である場合は、第 1の8ビットデータ信号が第1ANDゲート32からの出力の立ち上がりの変り 目にて、第1D−FF82によってラッチされ、アドレス信号「A1A0」のコ ードが「01」である場合は、第2の8ビットデータ信号が第2ANDゲート3 4からの出力の立ち上がりの変り目にて、第2D−FF84によってラッチされ 、アドレス信号「A1A0」のコードが「10」である場合は、第3の8ビット データ信号が第3ANDゲート36からの出力の立ち上がりの変り目にて、第3 D−FF86によってラッチされ、アドレス信号「A1A0」のコードが「11 」である場合には、第4の8ビットデータ信号が第4ANDゲート38からの出 力の立ち上がりの変り目にて、第4D−FF88によってラッチされる。 一方、第1〜第4の8ビットデータ信号がラッチ82、84、86及び88に よってラッチされた状態で、アドレス信号「A4A3A2」のコードが「100 10がイネーブルされることによって、第5〜第8の8ビットデータ信号が対応 するD−FFに各々順にラッチされる。 上記の動作は、第1〜第32のデータ信号がラッチ部220(図3に図示)に よってラッチされるまで、最後のラッチ回路370に対して繰り返して行われる 。 2ビットのデータ信号のユニットは駆動モジュール202、204及び206内 の入力データラッチに各々順に格納される。その後、図2に示したように、5つ のパッケージIC100、110、120、130及び140がパッケージ選択 信号によって順にイネーブルされる場合、128ビットのデータ信号の組がパッ ケージIC内の入力データラッチに各々格納されることによって、図7Eに示し る持続時間Aの際、総640ビットのデータ信号を格納することになる。 しかる後、入力ラッチによってラッチされた640ビットのデータ信号は、伝 送ゲートを通じてインバータ28によって逆転されたデータ制御信号の立ち上が りエッジと同期して、DAC及びオペアンプに同時に伝送され始める。 図6を参照すると、図4に示したオペアンプのうちのいずれか一つ(例えば、 400)の回路図が示されている。 各D−FF92、94、96及び98からの各4つの8ビットデータ信号は、 各DACの入力端子D0〜D7に各々供給される。説明の便宜上、図6には一つ のDAC(例えば、302)のみに対して示されている。このDAC302は、 入力されたデータ信号をそのディジタル値に比例してアナログ電圧値に変換する 。このアナログ電圧値は、DAC302に印加された与えられた動作電圧範囲V refに亘って、多くの異なる階調値(即ち、256(=28)個の差分値)の うちのいずれか一つに取られ得る。DAC302は、変換されたアナログ電圧を 対応するオペアンプ回路400に供給する。このオペアンプ回路400はアナロ グ電圧を、アレイ50の駆動用のための、0V〜15V範囲の電圧信号に増幅す る機能を果たす。増幅された電圧信号は、選択ライン56によってターンオンと なるTFT52のソースに供給される。従って、TFT52に関連した薄膜アク チュエーテッドミラー40は、該増幅電圧信号のレベルにチャージされる。 上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求 範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウー サン キャン 大韓民国 ソウル 100−095 チュン−グ ー ナンデムン−ロ 5−ガ 541 テー ウー エレクトロニクス カンパニー リ ミテッド ヴィデオ リサーチ センター 内

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  1. 【特許請求の範囲】 1.各々が、入射光線を反射し、スイッチング素子に接続されており、各スイッ チング素子が同一列でターンオンされる時、該スイッチング素子を通じて印加さ れた電圧信号に応じて変形を起こして、該入射光線に対する反射光線の光路を偏 向させる、M×N個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイに於ける各薄膜ア クチュエーテッドミラーを一列に駆動するための駆動回路であって、前記M及び Nは、各々該アレイに於いて列及び行を表し、正の整数であり、 各々が、走査パルスによって走査され、前記N個のnビットデータ信号に分 けられる複数のラインビデオ信号を有する、ディジタル形態の映像信号を格納し 、順に出力する格納手段と、 前記走査パルスからクロックパルスを求めて、前記N個の薄膜アクチュエー テッドミラーの各々を同一列で駆動させる駆動手段と、 前記走査パルスから、各々が関連した持続時間を有する、第1パルス及びそ れに後続する第2パルスを備えるデータ制御信号を発生する制御信号発生手段で あって、前記第1パルスの持続時間間に前記N個のnビットデータ信号が利用可 能である、前記制御信号発生手段と、 イネーブル信号を発生するイネーブル信号発生手段と、 各々がほぼ同一の構成からなり、前記イネーブル信号によって順にイネーブ ルされ、前記予め決められた数のアクチュエーテッドミラーに対応数の前記nビ ットデータ信号が個別に供給されるように、前記予め決められた数のアクチュエ ーテッドミラーを同一列で個別に駆動させる、複数の駆動手段とを有し、 前記駆動手段の各々が、 前記走査パルス及び前記イネーブル信号を用いて、前記対応数の前記nビッ トデータ信号が順次的に受信されるようにする、順次付け信号を発生する順次付 け信号発生手段と、 各々が、前記順次付け信号に応じて、前記対応数の前記nビットデータ信号 のうちのいずれか一つを一時的に格納する対応数の入力ラッチを有するラッチ手 段と、 各々が、前記第1パルスから前記第2パルスへの遷移に同期して、前記各ラ ッチ手段からの前記nビットデータ信号を同時に出力する対応数の伝送ゲートを 有する伝送ゲート手段と、 各々が、前記各伝送ゲート手段からの前記nビットデータ信号をそれに比例 するアナログ電圧値に変換する対応数の変換器を有する変換手段と、 各々が、前記アナログ電圧値を増幅して前記予め決められた数のアクチュエ ーテッドミラーの各々に供給されるべき前記電圧信号を発生する対応数の増幅器 を有する増幅手段 とを含むことを特徴とする薄膜アクチュエーテッドミラー用駆動回路。 2.前記変換手段が、ディジタル/アナログコンバーターからなることを特徴と する請求の範囲1に記載の薄膜アクチュエーテッドミラー用駆動回路。 3.前記アナログ電圧値が、前記ディジタル/アナログコンバーターに印加され た所定の動作電圧範囲で、2n個の異なる階調値のうちのいずれか一つであるこ とを特徴とする請求範囲2に記載の薄膜アクチュエーテッドミラー用駆動回路。
JP8515936A 1994-11-11 1995-11-10 Dac組込型アクチュエーテッドミラーアレイ用駆動回路 Pending JPH10508953A (ja)

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