KR100706152B1 - 비디오 데이터의 아날로그 펄스 폭 변조를 위한 공간 광 변조기의 소자 및 그 동작 방법 - Google Patents

비디오 데이터의 아날로그 펄스 폭 변조를 위한 공간 광 변조기의 소자 및 그 동작 방법 Download PDF

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Abstract

아날로그 펄스 폭 변조가 가능한 마이크로미러와 그 방법을 제공한다. 각 마이크로미러 소자의 커패시터(406)는 화상 데이터의 일 화소를 나타내는 전하를 저장한다. 비교기(414)는 커패시터(406)에 저장된 화상 데이터 신호를 기준 신호 생성기(416)로부터의 기준 신호와 비교한다. 이 비교 결과에 따라서, 마이크로미러의 어드레스 전극(418)은 마이크로미러(412)을 편향시키도록 바이어스된다. 커패시터(406) 상에 저장된 화상 데이터 전하 또는 기준 전압이 변경됨에 따라, 비교기(414)의 출력이 변형되어 마이크로미러(412)의 위치를 변경시킨다.
디지털 마이크로미러 소자, 미러 바이어스 접속부, 스페이서 바이어스, 공간 광 변조기, 어드레스 전극

Description

비디오 데이터의 아날로그 펄스 폭 변조를 위한 공간 광 변조기의 소자 및 그 동작 방법{ELEMENT OF A SPATIAL LIGHT MODULATOR FOR ANALOG PULSE WIDTH MODULATION OF VIDEO DATA AND A METHOD OF OPERATING THE SAME}
도 1은 마이크로미러 어레이의 일부의 사시도.
도 2는 도 1의 마이크로미러 어레이로부터의 하나의 마이크로미러 소자의 확대 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 마이크로미러 소자의 평면도.
도 4a는 아날로그 펄스폭 변조를 실행하도록 동작 가능한 도 3의 디지털 마이크로미러 어레이의 일 소자의 일 실시예의 개략도.
도 4b는 아날로그 펄스폭 변조를 실행하도록 동작 가능한 도 3의 디지털 마이크로미러 어레이의 일 소자의 다른 실시예의 개략도.
도 5의 (a)는 도 4a 및 도 4b의 출력 기준 전압 생성기의 플롯도.
도 5의 (b)는 두 프레임에 걸쳐 하나의 화소에 대한 화소 전압 데이터의 플롯도.
도 5의 (c)는 도 5의 (b)의 화소 데이터와 도 5의 (a)의 기준 전압 입력을 갖는 마이크로미러 셀의 미러 위치를 나타내는 플롯도.
도 6의 (a)는 도 4a 및 도 4b의 출력 기준 전압 생성기의 플롯도.
도 6의 (b)는 제1 화소에 대한 화소 전압 데이터의 플롯도.
도 6의 (c)는 제2 화소에 대한 화소 전압 데이터의 플롯도.
도 6의 (d)는 도 6의 (b)의 화소 데이터와 도 6의 (a)의 기준 전압 입력을 갖는 마이크로미러 셀에 대한 미러 위치를 나타내는 플롯도.
도 6의 (e)는 도 6의 (c)의 화소 데이터와 도 6의 (a)의 기준 전압 입력을 갖는 마이크로미러 셀의 미러 위치를 나타내는 플롯도.
도 7은 전체적인 리세트 파형의 선택을 나타내는 하나의 마이크로미러 셀 실시예의 개략도.
도 8은 리세트 파형의 국부적 발생을 나타내는 하나의 마이크로미러 셀 실시예의 개략도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 아날로그 펄스 폭 변조 마이크로미러 소자를 이용한 마이크로미러 계 투사 시스템의 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>
100 : 디지털 마이크로미러 소자(DMD)
102 : 미러
104 : 반도체 기판
106 : 절연층
110 : 어드레스 전극
112 : 미러 바이어스 접속부
114 : 힌지 요크
116 : 지지물 스페이서바이어스
118 : 상부 어드레스 전극 스페이서바이어스
120 : 힌지(가요성 토션 빔)
122 : 힌지 캡
124 : 상부 어드레스 전극
126 : 미러 지지물 스페이서바이어스
본 발명은 디스플레이 시스템 분야에 관한 것으로, 특히 마이크로미러 계 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 더욱 특히는 아날로그 펄스 폭 변조를 실행하는 쌍안정 마이크로미러 계 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
마이크로기계적 소자는 집적 회로의 제조를 위해 개발된 광학 리소그래피, 도핑, 금속 스퍼터링, 산화물 피착 및 플라즈마 에칭 등의 기술을 이용하여 반도체 웨이퍼 상에 통상 제조되는 소형 구조물이다.
때로는 변형 가능한 마이크로미러 소자로 불리는, 디지털 마이크로미러 소자 (DMD)는 마이크로기계적 소자의 한 유형이다. 마이크로기계적 소자의 다른 유형으로는 가속도계, 압력 및 유량 센서, 기어 및 모터를 포함한다. 압력 센서, 유량 센서, 및 DMD 등의 마이크로기계적 소자는 상업적 성공을 거둔 반면, 다른 유형은 여전히 상업적으로 실행 불가능하다.
디지털 마이크로미러 소자는 주로 광학 디스플레이 시스템에 사용된다. 디 스플레이 시스템에서, DMD는 광의 빔의 일부를 디스플레이 스크린에 선택적으로 반사함으로써 광의 빔을 변조하도록 디지털 화상 데이터를 사용하는 광 변조기이다. 아날로그 모드의 동작이 가능한 한편 - 이 모드는 미러의 편향이 입력 데이터 또는 바이어스 전압의 함수인 모드임 - DMD는 통상 미러에 인가되는 화상 데이터에 관계 없이 미러가 항상 완전 편향되는 디지털 쌍안정 모드 동작에서 동작한다.
마이크로미러는 과거 10년 내지 15년 동안 급속히 개발되었다. 초기 소자는 아래 놓이는 어드레스 전극에 정전적으로 부착될 때, 어드레스 전극 쪽으로 패여진 변형 가능한 반사성 멤브레인을 사용한다. Schlieren 광학은 멤브레인을 조명하며 멤브레인 중 패인 부분에 의해 산란된 광으로부터 화상을 형성한다. Schlieren 시스템은 멤브레인 소자가 화상을 형성하도록 하지만, 형성된 화상은 매우 흐릿하며 낮은 콘트라스트 비를 가지고 있어, 대부분의 화상 디스플레이 어플리케이션에는 적당하지가 않다.
후반의 마이크로미러 소자는 컨트라스트 비를 개선한 화상을 형성하도록 다크-필드 (dark-field) 광학 장치와 결합된, 실리콘 또는 알루미늄의 플랩 (flap)이나 다이빙 보드형상 캔틸레버 빔 (diving board-shaped cantilever beam)을 사용한다. 플랩 및 캔틸레버 빔 소자는 통상 소자의 상부 반사층을 형성하도록 하나의 금속층을 사용한다. 그러나, 이 하나의 금속층은 넓은 영역 위에서 변형되기 쉬우며, 이 산란된 광은 변형된 부분 상에 충돌하게 된다. 토션 빔 소자는 토션 빔을 형성하기 위해서 힌지로 언급되는 금속 박층을, 및 통상 미러형 표면을 가지며: 비교적 작은 부분의 DMD 표면 상에 변형을 집중시키는, 강성 부재 또는 빔을 형성하 기 위해서 두꺼운 금속층을 이용한다. 이 강성 미러는 힌지가 변형되는 동안 평평하게 유지되어, 소자에 의해 분산된 광량을 최소화하고 소자의 콘트라스트 비를 개선한다.
히든-힌지 (hidden-hinge) 디자인으로 불리는 최근의 마이크로미러 구성은, 토션 빔 위의 기초대 상에 미러를 제조하여 화상 컨트라스트 비를 더욱 개선한다. 상승된 미러는 토션 빔, 토션 빔 지지대 및 토션 빔과 미러 지지대를 결합하는 강성 요크를 포함하여, 소자에 의해 생성된 화상의 컨트라스트 비를 개선한다.
모든 마이크로미러 계 투사 디스플레이는 화상 면의 각 화소에 이르는 광량을 조절하도록 펄스폭 변조를 이용한다. 통상의 펄스폭 변조 기구는 프레임 주기를 이진 비트 주기로 분리한다. 입력 데이터 워드의 각 화상 데이터 비트는 일 비트 주기 동안 미러의 동작을 제어한다. 따라서 비트가 활성이면 미러는 비트 주기 동안 턴온되고 광원으로부터의 광이 비트 주기 동안 화상면으로 향해진다. 화상 데이터 비트가 비활성이면, 미러는 비트 주기 동안 턴오프되고 광원으로부터의 광이 비트 주기 동안 화상면에서 벗어나게 된다. 사람의 눈이나 그 외 광수신기는 중간 강도 수준의 감지를 이루도록 각 화소에 향해진 에너지를 통합한다. 통상의 이진 펄스 폭 변조 시스템은 더 긴 비트 주기를 프레임 주기 전체에 걸쳐 분산된 둘 이상의 분할 비트로 분할한다. 프레임 주기 전체에 걸친 대형 데이터 비트의 확산은 이진 펄스 폭 변조기 기구에 의해 생성된 부산물 중에서 약간은 제거한다.
상술되지는 않았지만, 전색상 화상의 형성은 단색 화상을 동시에 형성하는 세 개의 DMD 공간 광 변조기를 필요로 한다. 삼원색의 단색 화상은 하나의 전색상 화상을 형성하도록 중첩된다. 다르게는, 하나의 DMD가 컬러 휠이나 그 외 순차적인 필터 기구와 결합하여 사용되다. 컬러 휠은 백색 광빔을 하나의 컬러 부화상을 형성하도록 순차적으로 변조되는 3원색의 단색 광빔으로 분할한다. 삼원색의 단색 화상은 하나의 전색상 화상의 감지를 위해 관찰자에 의해 통합된다.
이진 펄스폭 변조는 중간 강도 수준을 형성하도록 종래의 수단을 제공하며 표시된 화상을 개선하도록 용이하게 처리되는 이진 데이터를 이용하고는 있지만, 이진 펄스폭 변조 시스템은 매우 많은 양의 메모리와 처리 하드웨어를 필요로 한다. 따라서, DMD 계 디스플레이 시스템이 가시적으로 완전한 화상을 형성할 수는 있지만, 이런 화상 품질에 소요되는 비용으로 인해 많은 소비자는 DMD 계 투사 시스템에 접근할 수가 없다. 처리 전력이 더 작은 디스플레이 시스템으로 고품질의 화상을 형성하기 위한 방법 및 시스템이 요구되고 있다.
본 발명의 목적 및 장점은 공간 광 변조기의 아날로그 펄스 폭 변조를 위한 방법 및 시스템을 제공하는 본 발명에 의해 달성된다. 청구된 본 발명의 일 실시예는 공간 광 변조기의 일 소자를 동작하는 방법을 제공한다. 이 방법은 화소 데이터 신호 및 기준 신호를 이 소자에 제공하고, 화소 데이터 신호와 기준 신호를 이들 신호들 중 적어도 하나가 변함에 따라 비교하고, 비교 결과에 따라 소자를 동작하는 단계를 포함한다. 기준 전압은 통상 디감마 동작을 실행하는 램핑 (ramping) 전압이다.
개시된 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 마이크로미러 소자가 제공된다. 마이크로미러 소자는 적어도 두 개의 어드레스 전극, 어드레스 전극 위에 매달려 있는 변형 가능 미러 소자, 화상 데이터 신호를 나타내는 전하 저장용 커패시터, 기준 전압 입력부, 및 화상 데이터 신호와 기준 전압을 수신하는 비교기를 포함한다. 비교기는 기준 전압 입력과 화상 데이터 신호를 비교하고 어드레스 전압을 어드레스 전극에 제공하여 편향 가능한 미러 소자가 편향되게 한다.
개시된 발명의 또 다른 실시예는 디스플레이 시스템에서 아날로그 펄스폭 변조 마이크로미러 셀을 제공한다. 디스플레이 시스템은 광 경로를 따라 광빔을 제공하는 광원, 광원 상의 마이크로미러 셀의 어레이 - 각 마이크로미러 셀은 투사 경로를 따라 경사광을 선택적으로 반사시키도록 동작함 -, 화상 데이터 신호를 마이크로미러 어레이에 제공하는 컨트롤러, 및 투사 경로 상의 투사 광학 장치를 포함한다. 투사 광학 장치는 화상면 상에 선택적으로 반사된 경사광을 집중시킨다. 디스플레이의 각 마이크로미러 셀은 적어도 두 개의 어드레스 전극, 어드레스 전극 위에 매달린 편향 가능한 미러 소자, 화상 데이터 신호를 나타내는 전하 저장용 커패시터, 기준 전압 입력부, 및 화상 데이터 신호와 기준 전압을 수신하는 비교기를 포함하고, 이 비교기는 기준 전압 입력와 화상 데이터 신호를 비교하고 어드레스 전압을 두 어드레스 전극에 제공하여 편향 가능 소자가 편향되게 한다.
개시된 아날로그 펄스 폭 변조 기구 및 마이크로미러는 마이크로미러 소자를 이용하여 펄스폭 변조된 비디오 화상을 생성하는 데에 이제 까지 필요한 하드웨어를 상당히 감소시킨다. 회로와 프레임 메모리의 감소는 마이크로미러 계 디스플레이 시스템의 비용을 상당히 절감시킨다. 더구나, 이진 시분할 변조 기구에 의해 형성되는 많은 부산물들이 제거된다.
새로운 변조 기구와 마이크로미러가 공간 광 변조기의 각 소자의 아날로그 펄스폭 변조를 가능하게 하도록 개발되었다. 아날로그 화상 데이터의 수신 능력은 디지털 펄스폭 변조된 화상을 생성하는 데에 통상 필요한 화상 처리 하드웨어를 제거하거나 상당히 감소시킨다. 따라서, 여기에 개시된 방법과 시스템은 저비용의 공간 광 변조기 계 시스템을 가능하게 한다. 개시된 방법과 시스템은 디지털 마이크로미러 소자가 아날로그 방식으로 용이하게 구동되지 않기 때문에 저비용의 마이크로미러 계 디스플레이 시스템을 제공하는 데에 특히 유효하다.
다음의 설명은 특히 디지털 마이크로미러 소자에 있어서 본 발명의 동작을 설명하고 있지만, 이 설명은 단지 설명을 위한 것일 뿐 한정적인 것이 아님을 이해해야 한다. 개시된 본 발명의 형태는 액정 소자와 같이 다른 공간 광 변조기에도 동일하게 적용할 수 있다.
통상의 히든-힌지 DMD(100)는 실제로 DMD 셀 또는 소자의 직교 어레이이다. 이 어레이는 때로 DMD 셀의 천개 이상의 로우와 컬럼을 포함한다. 도 1은 DMD 어레이의 아래 놓인 기계적 구조물을 나타내도록 몇개의 미러(102)가 제거된 DMD 어레이의 일부를 나타낸다. 도 2는 DMD 구조물들 사이의 관계를 더욱 설명하는 하나의 DMD 소자의 확대도이다.
DMD는 통상 실리콘인 반도체 기판(104) 상에 제조된다. 전기적 제어 회로는 통상 표준 집적 회로 공정 플로우를 이용하여 반도체 기판(104)의 표면에 또는 표면 상에 제조된다. 이 회로는 통상 화상 데이터를 수신하고 화상 데이터에 따라 미러 제어 신호를 생성하는 데에 필요한 구조물을 포함한다. 미러 수퍼구조물(superstruture)에 바이어스 및 리세트 신호를 구동하는 전압 구동기 회로가 또한 DMD 구조물 상에 제조되거나 DMD 외부에 제조될 수 있다. 이 설명을 위해서, 어드레싱 회로는 DMD 미러의 회전 방향을 제어하는 데에 사용되는, 직접적 전압 접속을 포함하는 어느 회로라도 포함하는 것으로 생각된다. 어드레싱 회로를 이하 더욱 상세히 설명한다.
실리콘 기판(104) 및 필요한 금속 상호 접속부 층이 DMD 수퍼구조물이 위에 형성되는 피착된 실리콘 이산화물층인 절연층(106)에 의해 DMD 수퍼구조물로부터 분리된다. 홀 또는 바이어가 산화물층에 개방되어 DMD 수퍼구조물과 기판(104)에 형성된 전자 회로와의 전기적 접속을 가능하게 한다.
수퍼 구조물의 제1층은 금속화층으로 통상 제3 금속화층이고 따라서 M3로 불린다. 제1의 두 금속화 층은 통상 기판 상에 제조된 회로를 상호 접속하는 데에 필요하다. 제3 금속화층은 절연층 상에 피착되고 어드레스 전극(110)과 미러 바이어스 접속부(112)를 형성하도록 패터닝된다. 마이크로미러 디자인은 개별의 구조이지만 미러 바이어스 접속부(112)에 전기적으로 접속된 랜딩 전극을 갖는다. 랜딩 전극은 미러(102)의 회전을 제한하고 회전된 미러(102) 또는 힌지 요크(114)가 어드레스 전극(110)에 접촉되지 않게 하고, 이 어드레스 전극은 미러(102)에 대해 상대적인 전위를 갖고 있다. 미러(102)가 어드레스 전극(110)에 접촉하면, 최종의 단락 회로는 토션 힌지(116)를 용융하거나 미러(102)를 어드레스 전극(110)에 용접시킬 수 있는데, 이들 양 경우 DMD를 파괴시키게 된다.
동일한 전압이 항상 랜딩 전극과 미러(102)에 인가되기 때문에, 미러 바이어스 접속과 랜딩 전극은 가능한 경우 하나의 구조물에 결합되는 것이 바람직하다. 랜딩 전극은 랜딩 사이트로 불리는 미러 바이어스/리세트 접속부(112) 상의 영역을 포함하여 미러 바이어스 접속부(112)와 결합되고, 이로 인해 미러(102) 또는 토션 힌지 요크(114)와 접촉시켜 미러(102)의 회전을 기계적으로 제한한다. 이들 랜딩 사이트는 미러(102)와 토션 힌지 요크(114)가 랜딩 사이트에 부착되는 경향을 감소시키도록 선택된 재료로 코팅된다.
미러 바이어스/리세트 전압은 미러 바이어스/리세트 금속화물(112) 및 인접한 미러 소자의 미러 및 토션 빔 둘다를 이용하여 경로의 결합에 의해 각 미러(102)로 이동한다. 도 1에서 나타낸 랜딩 전극/미러 바이어스(112)의 구성은 DMD 소자가 서브어레이 사이에서 미러 바이어스/리세트 층을 격리하여 전기적으로 격리된 로우와 컬럼으로 용이하게 분리되기 때문에 리세트 어플리케이션을 이상적으로 분배하는 데에 적합하다. 도 1의 미러 바이어스/리세트 층은 격리된 소자의 로우로 분리된 것으로 도시되어 있다.
통상 스페이서바이어스로 불리는 제1 층의 지지물은 어드레스 전극(110)과 미러 바이어스 접속부(112)를 형성하는 금속층 상에 제조된다. 힌지 지지물 스페이서바이어스(116)와 상부 어드레스 전극 스페이서바이어스(118)를 포함하는 이들 스페이서바이어스는 통상 어드레스 전극(110)과 미러 바이어스 접속부(112) 위에서 스페이서 박층을 회전시켜 형성된다. 이 스페이서 박층은 통상 1㎛ 두께의 포지티브 포토레지스층이다. 포토레지스트층이 피착된 후, 노출, 패터닝되고, 스페이서 바이어스가 형성되게 되는 홀을 형성하도록 디프 (deep) UV 경화된다. 이 스페이서층과 제조 공정에서 후반에 사용되는 두꺼운 스페이서층은, 이들이 제조 공정 동안 유형으로만 사용되고 소자 동작 이전에 소자로부터 제거되기 때문에 인공층으로 불린다.
금속 박층은 스페이서 층 상에서 홀 내로 스퍼터된다. 금속 박층 위에 산화물이 피착 및 패터닝되어 후에 힌지(120)를 형성하게 되는 영역 위에 에칭 마스크를 형성한다. 통상 알루미늄 합금인 두꺼운 금속층이 박층과 산화물 에칭 마스크 위에 스퍼터된다. 다른 층의 산화물이 피착 및 패터닝되어 힌지 요크(114), 힌지 캡(122), 및 상부 어드레스 전극(124)를 형성한다. 이 제2 산화물층이 패터닝된 후, 두 개의 금속층이 동시에 에칭되며 산화물 에칭이 정지되어 두꺼운 강성 힌지 요크(114), 힌지 캡(122), 상부 어드레스 전극(124), 및 얇은 가요성 토션 빔(120)을 남긴다.
다음에 두꺼운 스페이서층이 두꺼운 금속층 위에 피착되고 패터닝되어 미러 지지물 스페이서바이어스(126)가 형성되는 홀을 형성한다. 두꺼운 스페이서층은 통상 2㎛ 두께의 포지티브 포토레지스트층이다. 통상 알루미늄 합금인 미러 금속층은 얇은 스페이서층의 표면 상에서 두꺼운 스페이서층의 홀 내로 스퍼터링된다. 이 금속층은 다음에 미러(102)을 형성하도록 패터닝되고 두 스페이서층이 플라즈마 에칭을 이용하여 제거된다.
두 스페이서층이 일단 제거되면, 미러는 토션 힌지에 의해 형성된 축에 대해 회전한다. 에어 갭 커패시터의 두 플레이트를 형성하는 어드레스 전극(110)과 편 향 가능 강성 부재 사이의 정전 흡착력이 미러 구조물을 회전시키는 데에 사용된다. 마이크로미러 소자의 디자인에 따라서, 편향 가능한 강성 부재는 토션 빔 요크(114), 빔 또는 미러(102), 토션 힌지에 직접 부착된 빔, 또는 그 결합물이 될 수 있다. 상부 어드레스 전극(124)은 또한 편향 가능한 강성 부재를 정전적으로 끌어당긴다.
전위에 의해 생성된 힘은 두 플레이트 사이의 거리의 역의 함수이다. 강성 부재가 정전 토크로 인해 회전하게 되면, 토션 빔 힌지는 토션 빔의 각도 편향의 선형 함수인 복원 토크로 변형에 견딘다. 이 구조물은 복원 토션 빔 토크가 정전 토크와 동일할 때 까지 또는 회전 구조물과 고정 소자 사이의 접촉에 의해 회전이 기계적으로 차단될 때 까지 회전한다. 후술하는 바와 같이, 대부분의 마이크로미러 소자는 충분히 큰 바이어스 전압이 마이크로미러 수퍼 구조물의 완전 편향을 확실하게 하도록 사용되는 디지털 모드에서 동작된다.
마이크로미러 소자는 일반적으로 두 동작 모드 중 하나에서 동작된다. 제1 동작 모드는 때로는 빔 스티어링으로 불리는 아날로그 모드이고, 여기에서는 어드레스 전극이 원하는 미러의 편향에 대응하는 전압으로 충전되다. 마이크로미러 소자에 부딪치는 광은 미러의 편향으로 결정된 각도로 미러에 의해 반사된다. 어드레스 전극에 인가된 전압에 따라서, 개별의 미러에 의해 반사된 원추형의 광이 부분적으로는 개구 내에서 또는 완전하게는 렌즈의 애퍼츄어 내에서, 투사 렌즈의 애퍼츄어 외부로 나가게 향해진다. 반사된 광은 렌즈에 의해 화상면 상으로 집중되고, 각 개별의 미러는 화상면 상의 고정 위치에 대응하고 있다. 반사된 원추형 광이 완전히 애퍼츄어 내로부터 완전히 애퍼츄어 외부로 이동함에 따라, 화상의 위치가 미러 딤 (dim)에 대응하여, 연속적인 휘도 레벨을 생성한다.
제2 동작 모드는 디지털 모드이다. 디지털 방식으로 동작되면, 각 마이크로미러는 토션 빔 축에 대해 두 방향 중 하나로 완전히 편향된다. 디지털 동작은 미러가 완전히 편향되는 것을 확실히 하게 위해 비교적 큰 전압을 사용한다. 표준 로직 전압 레벨을 사용하여 어드레스 전극을 구동하는 것이 바람직하기 때문에, 통상 부의 전압인 바이어스 전압이 어드레스 전극과 미러 사이의 전압 차를 증가시키도록 미러 금속층에 인가되다. 충분히 큰 미러 바이어스 전압 - 소자의 붕괴 전압으로 불리는 것 이상의 전압 - 은 어드레스 전압이 없을 때에도 미러가 가장 가까운 랜딩 전극으로 편향되는 것을 확실히 한다. 따라서, 더 큰 미러 바이어스 전압을 사용함으로써, 어드레스 전압은 미러를 약간 편향시킬 정도로 충분히 큰것만이 요구된다.
마이크로미러 소자를 이용하여 화상을 형성하기 위해서는, 광원이 회전 각도 두배와 동일한 각도에 위치되어 있으므로 광원을 향해 회전되는 미러가 마이크로미러 소자의 표면에 수직인 방향으로 투사 렌즈의 애퍼츄어 내로 광을 반사시켜, - 화상 면 상에 밝은 화소를 형성한다. 광원으로부터 벗어나 회전된 미러는 투사 렌즈로부터 벗어나게 광을 반사시켜, 대응하는 화소를 어둡게 한다. 중간 휘도 레벨은 미러가 신속히 및 반복적으로 회전이 온 및 오프되는 펄스 폭 변조 기술로 생성된다. 미러의 듀티 사이클은 화상 면에 닿는 광의 양을 결정한다. 사람의 눈은 광펄스를 통합하고 뇌가 플리커 없는 중간 휘도 레벨을 감지하게 된다.
상술한 바와 같이, 종래의 펄스 폭 변조 기구는 각 단일의 컬러 프레임 주기를 몇개의 비트 주기로 분할하고 - 각 데이터 비트에 대한 하나의 비트 주기가 표시된다. 미러는 표시되고 있는 화상 데이터 비트에 따라서 각 비트 주기에 턴 온 또는 오프된다. 많은 하드웨어가 대부분의 비디오원에 의해 제공되는 래스터-스캔 포맷으로부터 마이크로미러 소자를 이용하여 이진 펄스폭 변조에 필요한 비트면 포맷으로 데이터를 포맷하는 데에 필요하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 마이크로미러 소자(300)의 평면도이다. 아날로그 전압이 도 3의 소자에 의해 사용되고 있지만, 미러 그 자체가 디지털 방식으로 동작되기 때문에 디지털이란 용어의 마이크로미러 소자가 유지된다 - 즉, 미러는 항상 "온"과 "오프" 방향으로 완전히 편향되게 된다. 도 3에서 나타낸 DMD(300)는 디지털 화상 데이터 스트림을 아날로그 신호로 변환하는 선택적 디지털-아날로그 변환기(302)를 포함한다. 바람직한 실시예는 아날로그 입력을 수신하고, 따라서 디지털-아날로그 변환기(302)를 필요로 하지 않는다.
디지털-아날로그 변환기(302)의 출력이 아날로그 시프트 레지스터(304)에 의해 수신된다. 아날로그 시프트 레지스터(304)는 아날로그 입력을 주기적으로 샘플링하며 이 아날로그 입력을 각 주기에 셀 마다 나타내는 전압 또는 전하를 전달하는 전하 결합 소자 (CCD)이다. 예를 들어, DMD가 1280 미러의 폭과 1024미러의 높이인 미러 어레이(308)를 가지면, 아날로그 시프트 레지스터(304)는 적어도 1280개의 셀을 포함하고, 이들 각각은 아날로그 입력 비디오 데이터의 하나의 화소를 나타내는 아날로그 신호를 유지할 수 있다.
데이터의 전체 로우는 아날로그 시프트 레지스터(304)로 시프트된 후, 로우 디코더(306) 또는 로우 카운터는 아날로그 데이터가 전달되는 미러 어레이(308)의 로우를 선택한다. 로우 디코더(306)의 출력은 전체 로우의 데이터를 미러 어레이(308)로 전달하도록 메모리 어레이에 기록 인에이블 신호와 유사하게 동작한다. 도 3에 도시하지는 않았지만, 몇개의 실시예는 아날로그 데이터가 미러 어레이(308)에 전달될 수 있는 속도에 따라서 핑퐁 방식으로 둘 이상의 아날로그 시프트 레지스터(304)를 교대로 사용할 수 있다.
도 3의 마이크로미러 소자(300)는 인터레이스되거나 점진적인 스캔 비디오 데이터를 용이하게 수용할 수 있다. 인터레이스된 데이터가 입력되면, 로우 디코더(306)는 인터레이스된 포맷이 유지되도록 둘 만큼 인크리멘트될 수 있다. 다르게, 로우 디코더(306)는 각 라인의 화상 데이터를 수신하도록 두 변조기 로우를 선택할 수 있다. 인터레이스된 화상 데이터의 각 라인을 두 변조기 로우에 로딩함으로써 라인-이중 디인터레이스 (deinterlace)된 변환이 실행된다. 여기에 개시된 본 발명이 인터레이스되고 점진적인 스캔 데이터 포맷에 동일하게 적용 가능하기 때문에, 필드와 프레임이란 용어는 적당한 용어와 신호 타이밍이 입력 비디오 스트림에 따라 달라지는 것을 이해하면 이 명세서 전체에 걸쳐 상호 교환적으로 사용되게 된다.
도 4a는 아날로그 펄스폭 변조를 실행하도록 동작되는 마이크로미러 소자 또는 셀의 일 실시예의 개략도이다. 도 4a에서, 아날로그 시프트 레지스터로부터의 화소 데이터는 로우 디코더로부터의 기록 신호가 제1 커패시터(402)를 턴온시킬 때 제1 커패시터(402)에 기록된다. 제1 트랜지스터(404)가 턴오프된 후에, 제2 트랜지스터(408)가 필드 기록 신호에 의해 턴온되어 전하가 제1 커패시터(402)에서 제2 커패시터(406)로 전달되게 한다. 두 트랜지스터(404, 408) 및 두 커패시터(402, 406)의 사용은 선택적이지만, 제2 열의 데이터가 로딩되고 있는 동안 제1 열의 데이터가 표시되게 한다. 제2 트랜지스터와 커패시터 없이, 데이터의 필드가 로딩되고 있는 동안 소거 기간을 사용할 필요가 있다.
도 4a에는 버퍼 증폭기(410)가 포함되어 있다. 버퍼(410)는 커패시터(406)를 적당히 충전하는 데에 필요한 전류를 소스하거나 싱크하는 데에 사용된다. 버퍼(410)가 없으면, 커패시터(402)에 저장된 전하는 트랜지스터(408)가 턴온될 때 커패시터(406)에 저장된 전하로 평균화될 수 있다. 두 커패시터에 대한 전하의 평균은 한 프레임으로부터의 화상 데이터가 다음 프레임의 화상 데이터를 붕괴하게 할 수 있다. 아날로그 시프트 레지스터의 각 출력에 대한 버퍼는 전하가 커패시터(402)에 전달될 때 동일한 기능을 행한다.
커패시터(402, 406)를 클리어하는 그 외 수단을 사용할 수 있다. 하나의 다른 방법은 전하를 접지에 블리드 (bleed)하기 위해 저항(422)을 사용한다. 대형 저항(422)이 느리지만 일정하게 커패시터를 방전시키고 있으면, 마이크로미러 셀은 음극선관의 지속성과 유사하게 저속 휘도 디케이(decay)를 보이게 된다. 대안적으로는, 소형 저항은 신속히 커패시터를 방전시키도록 데이터 기록 동작 바로 전에 커패시터에 접속된다. 물론, 디케이 저항과 급속 방전 저항이 사용될 수 있다.
각 비교기의 입력에 대한 샘플 및 홀드 회로의 다른 변형은 변조기 셀이 입력 화상 데이터에 대한 반복적인 일시적 필터링을 실행할 수 있게 한다. 이 변형을 실행하기 위해서, 저항이 커패시터(406)에 직렬로 부가된다. 저항은 커패시터(406)의 방전을 제한하며 한 프레임으로부터의 데이터가 다음 프레임에서 마이크로미러의 동작에 영향을 미치도록 한다. 저항(424)의 값이 더 클수록, 커패시터(406)의 전하는 더 느리게 변화되며 이전의 비디오 데이터가 후반의 비디오 프레임에 더 많이 영향을 미친다. 통상적으로는 저항(422)이 아니라 저항(424)이 사용된다.
데이터의 필드나 프레임이 커패시터(406)에 일단 저장되면, 데이터는 셀의 마이크로미러(412)의 동작을 제어한다. 커패시터(406)에 저장된 데이터는 보상 출력 비교기(414)의 일 입력에 공급된다. 기준 전압 생성기(416)로부터의 기준 전압은 비교기(414)의 다른 입력에 공급된다. 비교기(414)의 보상 출력은 마이크로미러의 어드레스 전극(418)을 구동하는 데에 사용된다. 보상 출력 비교기(414)는 두 입력 신호들 사이의 비교를 실행하며 어드레스 전극(418)을 구동하는 회로이면 된다. 예를 들어, 싱글-엔디드 (single-ended) 비교기는 아날로그 스위치, 패스 트랜지스터, 또는 전압을 어드레스 전극(418)에 공급하는 로직을 구동하는 데에 사용될 수 있다.
비교기 입력에 공급되는 전압의 상대적 크기에 따라서, 하나의 어드레스 전극(418)이 하이로 구동되는 한편, 다른 어드레스 전극(418')이 로우로 구동된다. 기준 전압 생성기(416)는 통상 각 마이크로미러 셀의 일부가 아니라, 대신에 많은 마이크로미러 셀에 기준 전압을 공급하는 하나의 기준 전압 생성기이다.
마이크로미러(412)와 어드레스 전극(418) 사이의 정전 흡인력은 마이크로미러(412)가 최대의 정전 흡인력을 갖는 측을 향해 회전되게 한다. 정전 흡인력이 전압 차분 및 전극(418)과 마이크로미러(412) 사이의 거리의 함수이기 때문에, 마이크로미러(412)와 가장 근접한 어드레스 전극(418) 사이의 작은 전압 차분 조차도 마이크로미러를 랜딩 전극(420)에 대해 고정하기에 충분할 수 있다. 따라서, 미러 바이어스는 일반적으로 비교기의 일 출력과 동일하게 설정되므로 마이크로미러(412)의 일 측에는 전압 차분이 없게 된다.
도 4b는 아날로그 펄스 폭 변조를 실행하도록 동작하는, 마이크로미러 소자(401) 또는 셀의 다른 실시예의 개략도이다. 도 4b의 실시예는 도 4a에서 나타낸 실시예와 유사하지만, 두 개의 커패시터 및 기록 트랜지스터, 또는 커패시터에 인가된 전하를 필터링 및 디케이하는 데에 사용되는 저항은 포함하지 않는다.
도 5의 (a)는 도 4a의 기준 전압 생성기의 출력에 대해 가능한 일 파형도를 나타낸다. 도 5의 (a)에 나타낸 파형(500)은 변형된 톱니형 파형이다. 파형의 상승부의 곡선은 임의의 화상 데이터 값에 대해 마이크로미러의 듀티 사이클을 변경하여 디감마(degamma) 함수를 실행한다. 디감마 파형이 원할한 아날로그 파형이기 때문에, 딤 데이터와 관련된 허위 컨투어링 (contouring) 문제는 발생하지 않는다.
기준 전압 파형(500)은 통상 프레임 비율의 배수인 주파수를 갖는 주기적 함수이다. 프레임 비율 보다 큰 주파수를 갖는 기준 전압을 이용하게 되면, 플리커를 감소시키는 데에 도움을 주며, 종래 기술의 비트 주기 스플릿팅과 유사한 기능 을 실행한다. 도 5의 (a)는 매 프레임 마다 네번 반복되는 기준 전압을 나타낸다. 통상의 기준 전압은 각 프레임마다 여섯번 반복된다.
기준 전압(500) 및 화소 화상 데이터 신호의 크기는 중요하지 않다. 1볼트 만큼 낮은 전압이 사용될 수 있으며 이 전압은 4㎷ 단차를 갖는 8비트의 화상 데이터와 등가인 것을 제공할 것이다. 전압이 커질수록 더 많은 전력을 필요로 하는 반면, 전압이 낮을수록 화상의 열화를 방지하기 위해 정밀도의 증가와 주변 회로와의 개선된 격리를 필요로 한다.
기준 전압 생성기는 파형을 생성하기 위한 아날로그 회로, 메모리에 저장된 파형 데이터를 기준 전압으로 변환하기 위한 디지털-아날로그 변환기, 또는 기준 전압 파형을 생성하기 위한 다른 유형의 회로를 이용할 수 있다.
도 5의 (b)는 도 4a의 커패시터(406) 상에 저장된 화상 데이터를 나타내는 전압 파형이다. 도 5의 (b)에서 나타낸 바와 같이, 화상 데이터는 일 프레임, t0-t1 및 t1-t2에 대해 일정하다. 도 5의 (c)는 도 5의 (a)와 도 5의 (b)의 파형으로 결정되는 바와 같이 마이크로미러의 위치를 나타낸다. 도 5의 (c)에서 나타낸 바와 같이, 마이크로미러의 듀티 사이클은 제1 프레임의 네 기준 전압 펄스와 비교하여 제2 프레임의 네 기준 전압 펄스 동안 증가된다.
도 4a을 다시 참조하면, 저항(422)의 이용은 각 프레임 동안 미러 온 주기 (mirror on period)가 점차 단축되기 때문에 디케이나 존속 효과를 발생한다. 다르게는, 커패시터(406) 상에 저장된 신호의 디케이는 일정 기준 전압의 이용을 가능하게 한다. 커패시터(406) 상의 디케이 전하를 갖는 일정 기준 전압을 이용하게 되면 각 프레임 마다 하나의 미러 온 주기를 생성할 뿐이다. 각 프레임 주기 내에서 부가의 미러 온 주기를 형성하기 위해서, 트랜지스터(408)는 커패시터(406) 상의 전하를 리프레시하기 위해 프레임 주기 동안 몇번 턴온된다.
도 6의 (a)는 개시된 발명의 제2 실시예에 따른 기준 전압 파형(600)을 나타낸다. 도 6의 (a)에서 나타낸 바와 같이, 기준 전압은 반복적으로 상향과 하향으로 기울어진다. 도 6의 (a)의 파형의 장점은 각 온 미러로부터의 에너지가 화상 데이터에 관계 없이 동일한 지점에 집중되어 있다는 것이다. 도 6의 (a)에 나타낸 파형은 더욱 좋은 비디오 화상을 제공하거나 제공할 수는 없지만, 개시된 아날로그 펄스 폭 변조 기술을 이용할 수 있는 프린터형 장치의 출력을 개선한다.
제1 마이크로미러 셀의 데이터를 나타내는 전압 파형을 도 6의 (b)에 나타낸다. 도 6의 (c)는 제2 마이크로미러 셀의 데이터를 나타내는 전압 파형을 나타낸다. 도 6의 (d) 및 (e)에서 나타낸 바와 같이, 두 마이크로미러 셀이 다른 듀티 사이클을 갖는 한편, 미러가 "온"인 주기는 서로에 관련하여 중심을 두고 있다. 대부분의 DMD 계 프린터는 이동중인 포토리셉터에 대해 하나의 데이터 라인을 프린트하기 때문에, 투사되고 있는 데이터에 관계 없이 각 마이크로미러 소자로부터의 출력을 중심에 놓는 것은 각 화상 로우에서 화소의 정렬을 개선한다.
기준 리세트 전압은 또한 화상의 휘도와 콘트라스트를 조정하는 이상적인 수단을 제공한다. 기준 전압이 모든 화상 화소에 인가되기 때문에, 기준 전압 파형의 변화는 모든 마이크로미러 소자의 듀티 사이클을 변경하게 된다. 도 6에서 나 타낸 극성을 이용하게 되면, 기준 전압의 상향 시프트는 마이크로미러의 듀티 사이클을 감소시키고 투사된 화상을 흐리게 한다. 유사하게, 하향 시프트는 투사된 화상의 휘도를 증가시키게 된다. 동일하게, 기준 전압 파형의 일단부의 시프트 또는 양 단부의 반대 방향으로의 시프트는, 투사된 화상의 콘트라스트를 변경시키게 된다.
상술한 아날로그 펄스 폭 변조 마이크로미러에 대한 설명은 비교기의 출력이 상태를 변경시킬 때 동시에 리세트하는 미러의 능력에 관한 것이다. 당 기술에서는 마이크로미러가 스틱션 (stiction) 문제를 안고 있다는 것은 잘 알려져 있다. 스틱션은 마이크로미러가 랜딩 전극과 접속될 때 마이크로미러와 랜딩 전극 사이에 발생된 흡인력에 의한 것이다. 스틱션은 토션 힌지의 복원 토크와 정전력을 압도하여 마이크로미러가 상태를 변경시키지 않도록 할 수 있다. 패시배이션 코팅이 이 흡인력을 저감시키는 데에 사용될 수 있다. 그러나, 패시배이션 코팅을 사용한다고 해도, 마이크로미러를 랜딩 전극에서 벗어나도록 하기 위해 어느 종류의 리세트 전압은 사용할 것이 필요하다.
리세트 기구는 일반적으로 마이크로미러의 힌지에 에너지를 저장하도록 하나 이상의 미러 바이어스를 이용하고, 어드레스 전극 전압과 미러 바이어스 전압을 변경시킨다. 일반적으로 어드레스 전압을 일시적으로 증가시켜, 마이크로미러와 어드레스 전극에 인가된 바이어스 전압을 변경하게 되면, 어드레스 전극과 마이크로미러 사이의 흡인력이 증가되는 경향이 있다.
도 7 및 도 8은 리세트 주기 동안 미러 바이어스 신호에 선택적 리세트 전압 을 인가하는 방법을 나타내는 여러 실시예의 개략도를 나타내다. 도 7에서, 에지 검출기(700)는 비교기가 상태를 변경시킬 때 마다 - 즉, 마이크로미러가 리세트될 때마다, 신호를 출력한다. 리세트 전압 파형이 마이크로미러 수퍼 구조물에 인가되도록 하기 위해 에지 검출기의 출력이 아날로그 스위치에 의해 사용된다. 리세트 전압 파형은 전체 마이크로미러 어레이에 공급되지만, 비교기가 상태를 변경시킬 때 마이크로미러에 공급될 뿐이다. 리세트 전압 파형은 각 프레임 마다 다수의 리세트 기회, 예를 들어 각 프레임에 256 리세트 펄스를 제공한다. 도 7에서 나타낸 리세트 회로가 스틱션의 영향을 제거한다고는 해도, 개별의 리세트 경우에 의해 초래되는 허위 컨투어링과 같은 양자화 부산물을 다시 유도하게 된다.
양자화 부산물을 유도하지 않는 스틱션 미러의 방지를 위한 양호한 수단을 도 8에 도시한다. 도 8의 회로는 에지 검출기(700)가 마이크로미러 어레이의 각 소자에 대해 유일한 리세트 파형을 제공하는 리세트 생성기(800)를 트리거하는 것을 제외하고는, 도 9의 회로와 유사하다. 도 8에 나타낸 회로가 도 7에서 유도된 양자화 문제를 방지하는 한편, 유일한 리세트 파형을 생성하는 데에 필요한 회로는 통상 각 마이크로미러 셀로는 알맞지 않다.
도 9는 본 발명에 따른 아날로그 펄스폭 변조된 마이크로미러(902)를 이용하는 화상 투사 시스템(900)의 개략도이다. 도 9에서, 광원(904)으로부터의 광이 렌즈(906)에 의해 개선된 마이크로미러(902) 상에 집중된다. 단일의 렌즈로 도시되어 있지만, 렌즈(906)는 통상 광원(904)으로부터의 광을 마이크로미러 소자(902)의 표면 상에 집중시키는 렌즈와 미러의 그룹이다. 컨트롤러(914)로부터의 화상 데이 터와 기준 전압 신호는 마이크로미러 소자의 미러가 화소의 화상 데이터 신호의 값에 따라서 회전 온 및 오프되게 한다. 오프 위치로 회전되는 마이크로미러 소자 상의 미러는 광을 광 트랩(908)으로 또는 간단하게 렌즈(910)의 애퍼츄어에서 벗어나게 반사시키는 한편, 온 위치로 회전되는 미러는 광을 투사 렌즈(910)로 광을 반사시킨다. 투사 렌즈(910)는 간략화하게 하기 위해 단일의 렌즈로 나타내었다. 투사 렌즈(910)는 마이크로미러 소자(902)에 의해 변조된 광을 화상면이나 스크린(912) 상에 집중시킨다.
도 9에서 나타낸 디스플레이 시스템은 세 개의 병렬 마이크로미러 소자가 사용될 때, 어느 프레임 메모리도 필요로 하지 않으며, 필요한 데이터 처리양을 감소킨다는 장점을 갖는다. 그러나, 저비용의 시스템은 하나 또는 두 개의 공간 광 변조기만을 이용하여 전색 화상을 형성하기 위해 상승된 시순차적인 방법을 사용한다. 이들 하나 또는 두 개의 칩 디스플레이 시스템은 하나 또는 두 개의 활성 원색이 표시되고 있는 동안, 하나 또는 두 개의 비활성 원색에 대한 화상 데이터를 저장하기 위해 버퍼 메모리를 필요로 한다.
따라서, 아날로그 펄스 폭 변조를 디지털 마이크로미러로 이용하기 위한 방법과 시스템에 대한 특정 실시예를 개시하고 있지만, 다음의 청구범위에서 기재된 것을 제외하고는 본 발명에 영역에 대한 제한으로서 고려되어서는 안된다. 또한, 특정 실시예와 관련하여 본 발명을 설명하고 있지만, 당업자에게는 다른 변형이 가능함이 이해되어야 하며, 첨부한 청구범위의 영역 내에서 이런 모든 변형이 포함되고 있다.
본 발명의 아날로그 펄스 폭 변조 기구 및 마이크로미러에 의하면, 마이크로미러 소자를 이용하여 펄스폭 변조된 비디오 화상을 생성하는 데에 이제 까지 필요한 하드웨어를 상당히 감소시킨다. 회로와 프레임 메모리의 감소는 마이크로미러 계 디스플레이 시스템의 비용을 상당히 절감시킨다. 더구나, 이진 시분할 변조 기구에 의해 형성되는 많은 부산물들이 제거된다.

Claims (13)

  1. 공간 광 변조기의 소자의 동작 방법으로서,
    상기 공간 광 변조기의 상기 소자에 화소 데이터 신호를 제공하는 단계;
    상기 공간 광 변조기의 상기 소자에 기준 신호를 제공하는 단계;
    상기 공간 광 변조기의 상기 소자의 동작을 변경하기 위해 프레임 시간 동안 상기 화소 데이터 신호를 디케이(decay)하는 단계;
    상기 화소 데이터 신호와 상기 기준 신호 중 적어도 하나가 변화됨에 따라 상기 화소 데이터 신호와 상기 기준 신호를 비교하는 단계; 및
    상기 비교 단계의 결과에 따라 상기 공간 광 변조기의 상기 소자를 동작시키는 단계
    를 포함하는 공간 광 변조기의 소자의 동작 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 기준 신호의 제공 단계는 변화하는 기준 신호를 제공하는 단계를 포함하는 공간 광 변조기의 소자의 동작 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기준 신호의 제공 단계는 점차 증가하는 기준 신호를 제공하는 단계를 포함하는 공간 광 변조기의 소자의 동작 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기준 신호의 제공 단계는 점차 감소하는 기준 신호를 제공하는 단계를 포함하는 공간 광 변조기의 소자의 동작 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기준 신호의 제공 단계는 점차 증가한 다음에 점차 감소하는 기준 신호를 제공하는 단계를 포함하는 공간 광 변조기의 소자의 동작 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 비교 단계의 결과의 변화시에 전체 리세트 파형을 선택하는 단계를 더 포함하는 공간 광 변조기의 소자의 동작 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 비교 단계의 결과의 변화시에 리세트 파형을 생성하는 단계를 더 포함하는 공간 광 변조기의 소자의 동작 방법.
  9. 공간 광 변조기의 소자로서,
    적어도 두 개의 어드레스 전극;
    상기 적어도 두 개의 어드레스 전극 위에 매달린 편향 가능한 미러 소자;
    화상 데이터 신호를 나타내는 전하를 저장하기 위한 커패시터;
    기준 전압 입력;
    상기 화상 데이터 신호와 상기 기준 전압을 수신하는 비교기 - 상기 비교기는 상기 기준 전압 입력을 상기 화상 데이터 신호와 비교하고, 상기 적어도 두 개의 어드레스 전극에 어드레스 전압들을 제공하여 상기 편향 가능한 미러 소자가 편향되게 함 -; 및
    상기 편향되는 시간을 결정하기 위해 디스플레이 시간 동안 상기 저장된 전하를 변경하기 위한 디케이 회로
    를 포함하는 공간 광 변조기의 소자.
  10. 제9항에 있어서, 상기 비교기의 출력의 변화를 검출하는 에지 검출기를 더 포함하는 공간 광 변조기의 소자.
  11. 제10항에 있어서, 상기 에지 검출기가 상기 비교기의 출력의 변화를 검출할 때 전체 리세트 신호를 인에이블하기 위한 스위치를 더 포함하는 공간 광 변조기의 소자.
  12. 제11항에 있어서, 상기 에지 검출기가 상기 비교기의 출력의 변화를 검출할 때 리세트 신호를 출력하기 위한 리세트 생성기를 더 포함하는 공간 광 변조기의 소자.
  13. 공간 광 변조기의 소자의 동작 방법으로서,
    상기 공간 광 변조기의 상기 소자에 화소 데이터 신호를 제공하는 단계;
    상기 공간 광 변조기의 상기 소자에 기준 신호를 제공하는 단계;
    상기 화소 데이터 신호와 상기 기준 신호 중 적어도 하나가 변화됨에 따라 적어도 한 프레임 시간 동안 상기 화소 데이터 신호와 상기 기준 신호를 비교하는 단계;
    이미지를 형성하기 위해 상기 비교 단계의 결과에 따라 상기 공간 광 변조기의 상기 소자를 동작시키는 단계; 및
    상기 동작시키는 단계에 의해 형성된 상기 이미지의 내에서 이미지 휘도 및 이미지 콘트라스트로 구성되는 그룹 중 선택된 적어도 하나의 이미지 파라미터를 변경하기 위해 적어도 한 프레임 시간 후에 상기 기준 신호를 변경하는 단계
    를 포함하는 공간 광 변조기의 소자의 동작 방법.
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