專利名稱：光空間調制器和圖象顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光空間調制器和使用光空間調制器的圖象顯示裝置，光空間調制器根據要顯示圖象的每一象素的信息來調制輻射光。
液晶顯示器被認為是一種根據要顯示圖象的每個象素的信息來調制輻射光的光空間調制器。已廣泛使用的一種普通液晶顯示器，是使稱為扭曲向列相液晶的陣列(即，使用扭曲向列操作模式的液晶)處于連續(xù)的變化狀態(tài)來調制光的強度。扭曲向列相液晶以后簡稱為TN液晶。
關于這類液晶材料和液晶顯示器，已經在如下出版物中公開由YokoWatanabe所著的題為“由專利信息看到的新技術13液晶”的文章，發(fā)表在由“Japan Institute of Invention and Innovation”出版的月刊雜志“Invention”上，1995年7月，第92卷，第26-31頁；由Takashi Hinatsu所著的題為“由專利信息看到的新技術26液晶顯示器”的文章，發(fā)表在由“Japan Institute ofInvention and Innovation”出版的月刊雜志“Invention”上，1996年8月，第92卷，第62-69頁；由Nikkan Kogyo Newspaper出版并由142ndCommittee of theJapan Society for the Promotion of Science發(fā)行的名為“液晶器手冊”的書。
然而，TN液晶存在著響應速度慢的問題，希望開發(fā)一種能高速操作的光空間調制器。作為能高速操作的光調制液晶材料，例如，有以后稱為FLC的鐵電液晶和非鐵電感應液晶。FLC液晶具有一個存儲特性的狀態(tài)。一般來說，作為一種狀態(tài)，可以僅有兩個值。因而，使用這樣的光調制材料的光空間調制器，不能實現連續(xù)的光調制。換句話說，這種器件能僅通過將開狀態(tài)變?yōu)殛P狀態(tài)或將關狀態(tài)變?yōu)殚_狀態(tài)來操作。
此外，作為具有存儲特性狀態(tài)的光調制液晶材料，還有工作在相轉變模式的膽甾醇液晶或凱勒(Kailar)向列相液晶和在各向同性相與玻璃相之間執(zhí)行寫和擦除操作的聚合物液晶。可用作光調制材料的其它液晶材料包括以后稱為PDLC的聚合物擴散液晶。
當通過使用這種光調制材料的光空間調制器顯示多音圖象時，為了利用人眼的余輝隨常采用脈寬調制(PWM)技術。更詳細地說，當通過這種光空間調制器顯示多音圖象時，以高速用可調定時將光從開狀態(tài)轉換為關狀態(tài)或反之亦然，使多音圖象顯示和投射在人眼上。
下面描述使用這種光空間調制器的圖象顯示裝置。
圖22是表示圖象顯示裝置的概念圖。如圖所示，由光源101產生的光通過光輻射系統(tǒng)102輻射到光空間調制器103上。然后，通過投影光學系統(tǒng)104將光空間調制器103調制的光投影到屏幕105上。從而，圖象顯示在屏幕105上。
圖23是上述光空間調制器103的放大部分的分解元件的斜視圖。如圖所示，光空間調制器103包括驅動層106、反射層107、調制層108和公用電極109。應該注意，如果由晶體填滿調制層108，那么一個取向層設置在公用電極109和晶體之間，并且另一取向層設置在晶體和反射層107之間。
在驅動該光空間調制器103的操作中，首先，在驅動層106上形成的掃描線110和數據線111的相交處，將來自數據線111的數據寫入每一存儲單元112。每一存儲單元112與一個象素相對應。
然后，根據記錄在存儲單元112中的數據，將電場加到位于反射層107上產生的反射墊113與公用電極109之間的電充電調制層108上，以便反射相應的象素。通常由FLC來實現調制層。因而，調制層108的的區(qū)域依據面對這些區(qū)域的象素處于光通過狀態(tài)或光屏蔽狀態(tài)。
接著，由反射層107上的反射墊113反射輻射到光空間調制器103上并通過調制層108的一部分光，并通過反射層108輸出，如圖22所示。也就是說，僅僅反射輻射到光空間調制器并設法通過調制層108的一部分光。因而，對第一象素調制光。
為了連續(xù)地改變在該圖象顯示裝置中的顯示圖象，每當改變圖象時停止從光源101輻射光，然后相對于所有象素改變調制層108的狀態(tài)。接著，在完成相對于所有象素改變調制層108的狀態(tài)的操作時刻，重新開始從光源101輻射光。結果是，對應象素的調制光依次投影到屏幕105上。因而，在圖象顯示裝置中使用的光空間調制器103的調制層108的狀態(tài)正在改變的同時，關斷光源101。當完成改變調制層108狀態(tài)的操作時，從光源101輻射光到光空間調制器103上。
應該注意到，由于FLC一般具有存儲特性的狀態(tài)，一旦施加電場使FLC處于所希望狀態(tài)，剩余電荷保留在FLC中。因此，為了中和剩余電荷，必須給FLC施加相反方向的電場。作為中和剩余電荷的一種技術，在其它方法中，二場技術是公知的。用二場技術，將所需圖象的象素數據塊寫入存儲單元112，以便根據顯示所需圖象的象素數據塊將電場加到調制層108上。然后，將顯示圖象的象素數據塊反相的象素數據塊寫入存儲單元112，以便根據新寫入存儲單元112的象素數據塊將電場加到調制層108上。也就是說，按照二場技術，為了顯示一幅圖象，通過交替地給調制層108施加相反方向的電場來中和剩余電荷。
下面將參考圖24所示的定時圖進一步解釋與上述一種類似的圖象顯示裝置。在圖中所示的例子，采用二場技術。在此情況下，掃描線110的數量為n。
如圖24所示，顯示1幕圖象所需的一個時間周期包括不反向的數據寫周期和反向的數據寫周期。在不反向的數據寫周期期間，將一幅所需圖象的象素數據塊寫入存儲單元112，以便根據顯示該所需圖象的象素數據塊將電場加到調制層108上。另一方面，在反射的數據寫入周期期間，將中和該顯示圖象的象素數據塊的象素數據塊寫入存儲單元12，以便給調制層108施加方向與在不反向數據寫周期所加的電場相反的電場。
不反向數據寫周期包括數據寫周期和光發(fā)射周期。在數據寫周期期間，將要顯示的1幅圖象的象素數據寫入存儲單元112，以便使調制層108處于與要顯示的圖象相對應的預定狀態(tài)。另一方面，在光發(fā)射周期期間，由光源101給光空間調制器103輻射光，其中調制層108處于與要顯示的圖象相對應的預定狀態(tài)。也就是說，實際上僅在光發(fā)射周期期間顯示圖象。
另一方面，反向數據寫周期包括反向數據寫周期和光發(fā)射等效周期。在反向數據寫周期期間，將在光發(fā)射周期間顯示的圖象的象素數據反向的象素數據寫入存儲單元112，以便使調制層108處于反向狀態(tài)。光發(fā)射等效周期是使反射數據寫周期的長度與不反向數據寫周期的長度相等所需的周期，以便完全中和剩余電荷。在光發(fā)射周期對應的光發(fā)射等效周期期間，調制層108保持在反向狀態(tài)。
在數據寫周期，將沿掃描線110產生的象素數據提供給數據線111并存入存儲單元112中。
詳細地說，首先，在數據寫周期將象素數據D1提供給數據線111并同時將寫信號提供給第一掃描線110。因而，象素數據D1寫入與第一掃描線相連的存儲單元112。應該注意到，象素數據D1是要顯示的一幅圖象的部分象素數據，即，對應與第一掃描線相連接的存儲單元112的象素的數據塊。然后，根據象素數據D1，使與象素對應的調制層108面對在第一掃描線上的存儲單元112的區(qū)域處于為光通過狀態(tài)或光屏敞狀態(tài)。也就是說，根據象素數據D1設置對應于與第一掃描線相連接的存儲單元112的象素狀態(tài)。
然后，將象素數據D2提供給數據線111并同時將寫信號提供給第二掃描線110。因而，象素數據D2寫入與第二掃描線相連的存儲單元112。應該注意到，象素數據D2是要顯示的一幅圖象的部分象素數據，即，對應與第二掃描線相連接的存儲單元112的象素的數據塊。然后，根據象素數據D2，使與象素對應的調制層108面對的第二掃描線上的存儲單元112的區(qū)域處于光通過狀態(tài)或光屏敞狀態(tài)。也就是說，根據象素數據D2設置對應于與第二掃描線相連接的存儲單元112的象素狀態(tài)。
接著，將象素數據寫入與隨后掃描線相連接的存儲單元112中，并且以同樣的方法根據象素數據設定對應于與掃描線相連的存儲單元112的象素的狀態(tài)。最后，將象素數據Dn提供給數據線111并同時將寫信號提供給第n掃描線110。因而，象素數據Dn寫入與第n掃描線相連的存儲單元112。應該注意到，象素數據Dn是要顯示的一幅圖象的部分象素數據，即，對應與第n掃描線相連接的存儲單元112的象素的數據塊。然后，根據象素數據Dn，使與象素對應的調制層108面對第n掃描線上的存儲單元112的區(qū)域處于光通過狀態(tài)或光屏敞狀態(tài)。也就是說，根據象素數據Dn設定對應于與第n掃描線相連接的存儲單元112的象素狀態(tài)。
正如上面所述，在數據寫周期將所有象素設定在反射要顯示的圖象的狀態(tài)。應該注意到，在數據寫周期，為了避免在調制層108的狀態(tài)轉變中出現光反射的無序狀態(tài)，關斷光源101。
同樣，首先，在反向數據寫周期將象素數據D1’提供給數據線111并同時將寫信號提供給第一掃描線110。因而，象素數據D1’寫入與第一掃描線相連的存儲單元112。應該注意到，象素數據D1’是要顯示的一幅圖象的部分象素數據，即，對應與第一掃描線相連接的存儲單元112的象素的數據塊。然后，根據象素數據D1’，使與象素對應的調制層108面對的在第一掃描線上存儲單元112的區(qū)域轉換狀態(tài)。
然后，將象素數據D2’提供給數據線111并同時將寫信號提供給第二掃描線110。因而，象素數據D2’寫入與第二掃描線相連的存儲單元112。應該注意到，象素數據D2’是要顯示的一幅圖象的部分象素數據，即，對應與第二掃描線相連接的存儲單元112的象素的數據塊。然后，根據象素數據D2’使與象素對應的調制層108面對的的在第二掃描線上存儲單元112的區(qū)域轉換狀態(tài)。
接著，將象素數據寫入與隨后掃描線相連接的存儲單元112中，并且以同樣的方法根據象素數據設定對應于與掃描線相連的存儲單元112的象素的狀態(tài)。最后，將象素數據Dn’提供給數據線111并同時將寫信號提供給第n掃描線110。因而，象素數據Dn’寫入與第n掃描線相連的存儲單元112。應該注意到，象素數據Dn’是要顯示的一幅圖象的部分象素數據，即，對應與第n掃描線相連接的存儲單元112的象素的數據塊。然后，根據象素數據Dn’，使與象素對應的調制層108面對的在第n掃描線上存儲單元112的區(qū)域設定為光通過狀態(tài)或光屏敞狀態(tài)。
正如上面所述，在反向數據寫周期期間改變所有象素的狀態(tài)。應該注意到，在數據寫周期和光發(fā)射等效周期，關斷光源101。
從圖24所示的定時圖可看出，在普通液晶顯示器中，重寫存儲在每一掃描線的存儲單元的數據，然后，在已經重寫所有存儲單元的數據之后，光源輻射光。所以，在具有大量掃描線的液晶顯示器的情況下，給發(fā)射光分配的時間變短，并因而再也不能獲得高強度。
此外，即使使用響應速度比TN液晶快的FLC，其光空間調制器的響應速度也不能滿足要求，希望進一步提高響應速度。
除此之外，當使用需要中和剩余電荷的光調制材料時，必須如上所述在顯示一幅圖象之后寫入反向數據以便中和注入調制層的電荷，或者中和電荷的脈沖電壓。結果是，這樣的中和周期響應速度飽和并使強度降低。例如，在使用圖24所示的二場技術中和電荷的情況下，必須提供除不反向數據寫入周期以外的反向數據寫周期。因而，幀速減少一半，使效率更差。
本發(fā)明的目的就是要解決上述問題。因而，本發(fā)明的一個目的是提供能以極高效率、極高響應速度和極高強度重寫顯示圖象的一種光空間調制器，以及使用該光空間調制器的圖象顯示裝置。
設有構成要顯示圖象的多個象素，由本發(fā)明提供的光空間調制器根據圖象的象素數據調制用于每一象素的輻射光。對于每一象素，光空間調制器包括存儲要顯示的圖象的象素數據的第一存儲器；第二存儲器，將存儲在第一存儲器中的象素數據轉換到第二存儲器；以及一個驅動部件，根據轉變到第二存儲器的象素數據執(zhí)行驅動操作以便改變象素的狀態(tài)。
在顯示圖象的操作中，首先，將象素數據寫入構成圖象的每一象素的第一存儲器。然后，將寫入第一存儲器的象素數據轉變到第二存儲器。最后，由驅動部件根據轉變到第二存儲器的象素數據改變每一象素的狀態(tài)。
另一方面，本發(fā)明提供的圖象顯示裝置包括輻射光的光源和光空間調制器。設有構成要顯示的圖象的多個象素，光空間調制器根據圖象的象素數據調制用于每一象素的由光源輻射的光。對于每一象素，光空間調制器包括存儲要顯示的圖象的象素數據的第一存儲器；第二存儲器，將存儲在第一存儲器中的象素數據轉變到第二存儲器；以及一個驅動部件，根據轉變到第二存儲器的象素數據執(zhí)行驅動操作以便改變象素的狀態(tài)。
在顯示圖象的操作中，首先，將象素數據寫入構成圖象的每一象素的第一存儲器。然后，將寫入第一存儲器的象素數據轉變到第二存儲器。最后，由驅動部件根據轉變到第二存儲器的象素數據改變每一象素透射率和反射率。
下面將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中；

圖1是以簡單明了的方式表示本發(fā)明的一種典型圖象顯示裝置的結構的原理圖；圖2是以簡單明了方式表示本發(fā)明提供的典型的光空間調制器的結構模型的斜視圖；圖3是以簡單明了方式表示圖2所示的光空間調制器的放大部分的分解元件的結構模型的斜視圖；圖4是橫截面圖，以簡單明了方式表示圖2所示的光空間調制器疊層結構的模型；圖5是以簡單明了方式表示在第一實例中使用的光空間調制器結構的模型的斜視圖；圖6是以簡單明了方式表示圖5中光空間調制器的放大部分的結構的模型的斜視圖；圖7是表示在第一實施例中使用的存儲單元的結構的方框圖；圖8是驅動由第一實施例實現的在圖象顯示裝置中使用的光源和光空間調制器的操作的時間的定時圖；圖9是以簡單明了方式表示在第二實例中使用的光空間調制器結構的模型的斜視圖；圖10是以簡單明了方式表示圖9中光空間調制器的放大部分的結構的模型的斜視圖；圖11是表示在第二實施例中使用的存儲單元的結構的方框圖；圖12是驅動由第二實施例實現的在圖象顯示裝置中使用的光源和光空間調制器的操作的時間的定時圖；圖13是以簡單明了方式表示在第三實例中使用的光空間調制器結構的模型的斜視圖；圖14是以簡單明了方式表示圖13中光空間調制器的放大部分的結構的模型的斜視圖；圖15是表示在第三實施例中使用的存儲單元的結構的方框圖；圖16是驅動由第三實施例實現的在圖象顯示裝置中使用的光源和光空間調制器的操作的時間的定時圖；圖17是以簡單明了方式表示在第四實例中使用的光空間調制器結構的模型的斜視圖；圖18是以簡單明了方式表示圖17中光空間調制器的放大部分的結構的模型的斜視圖；圖19是圖表示在第四實施例中使用的存儲單元的結構的方框；圖20是驅動由第四實施例實現的在圖象顯示裝置中使用的光源和光空間調制器的操作的時間的定時圖；圖21是表示在第四實施例中使用的驅動器的驅動信號的典型波形的示意圖；圖22是表示圖象顯示裝置的原理圖；圖23是光空間調制器的放大部分的分解元件的斜視圖；圖24是采用二場技術的圖象顯示裝置的驅動定時圖。
通過仔細研究下面參照附圖的一些優(yōu)選實施例的詳細描述，本發(fā)明會變得更清楚。
圖象顯示裝置的結構描述從簡單明了的解釋本發(fā)明提供的典型圖象顯示裝置的結構開始。
圖1是表示圖象顯示裝置的原理圖，圖象顯示裝置包括光源1、輻射光系統(tǒng)2、光空間調制器3、投影光系統(tǒng)4和屏幕5。
光源1能被高速地接通和斷開，并且正如后面將要討論的，在光發(fā)射周期接通光源1，在其它周期斷開光源1。應該注意到，通過使用用作能發(fā)射與三基色光對應的紅光、綠光和藍光的光源1的光源，能顯示彩色圖象。具體地說，能用三個獨立光源發(fā)射與三基色光對應的紅光、綠光和藍光。作為替代方案，可用分光鏡將單一光源發(fā)射的光分解成紅光、綠光和藍光。
輻射光系統(tǒng)2將自光源1發(fā)出的光輻射到光空間調制器3。也就是說，通過光輻射系統(tǒng)將由光源1產生的光輻射到光空間調制器。
光空間調制器3是本發(fā)明提供的光空間調制器。下面將描述其詳細內容。應該注意到，光空間調制器3是反射型的光空間調制器，其中對于構成一幅圖象的大量象素的每一象素調制并然后反射由光源1產生的光。這樣一種反射光空間調制器3包括例如后面將描述的存儲器的單元。由于在與反射光的表面相對著的一側上設置這些單元，由這些單元的存在使每一象素的有效孔徑的面積不再變小。也就是說，在這種反射型光空間調制器的情況下，能增大每一象素的有效孔徑的面積。
然而，應該注意，也能用調制并且然后通過光源產生的光的透射型光空間調制器3。當用透射光空間調制器作光空間調制器3時，通常在光空間調制器3的背面設置背照明。由背照明發(fā)射的并通過光空間調制器3的光顯示圖象。使用透射光空間調制器，能使圖象顯示裝置做得非常薄。
投影光系統(tǒng)4是將光空間調制器3調制并反射的光投影到屏幕5上的光學系統(tǒng)。通過投影光學系統(tǒng)4將光源1發(fā)射的并由光空間調制器3反射的光投影在屏幕5上。也就是說，在此圖象顯示裝置中，將通過光空間調制器3調制光源1產生的光所獲得的圖象顯示在屏幕5上。
如上所述，在此圖象顯示裝置中，輻射光系統(tǒng)2將由光源1產生的光輻射到光空間調制器3，通過投影光學系統(tǒng)4將光空間調制器4調制并反射的光投影到屏幕5上。
當在此顯示裝置中顯示圖象時，以高速接通和關斷光源1，并且同時與光源1的閃光同步地驅動光空間調制器3。詳細地說，當改變顯示在此圖象顯示裝置中的圖象時，重寫光空間調制器3的象素，與此同時光源處于斷開狀態(tài)。在接近完成重寫所有象素操作的時候，接通光源1。這樣，依次在屏幕5上顯示由每一圖象調制的光產生的圖象。
應該注意是，如果重寫光空間調制器3的象素所需的時間短到使觀看者的視覺感覺不到重寫過程，則不需要斷開光源1。
光空間調制器的結構下面描述在上述圖象顯示裝置中使用的光空間調制器3。
圖2是以簡單明了方式表示光空間調制器的模型的斜視圖。圖3是以簡單明了方式表示光空間調制器的放大部分的分解元件的模型的斜視圖。圖4是橫截面圖，其表示光空間調制器3的疊層結構的模型。
光空間調制器3包括多個象素，每一象素都有可控制的光反射率。根據要被顯示的圖象信息，對于每一象素，調制并反射輻射到上的光。如圖2-4所示，光空間調制器3包括驅動層6、在驅動層6上面的反射層7、在反射層7上的調制層8和在調制層8上的公用電極9。
驅動層6包括在其上產生的用于根據要顯示的圖象改變象素狀態(tài)的驅動器。在驅動層6上，產生大量的掃描線10和大量的數據線11并在掃描線10和數據線11的相交處形成一個存儲單元12，如圖2和3所示。存儲單元12的每一個與一個象素相對應。在該光空間調制器3中，對應于每一象素的電場，即，對應于在驅動層6上產生的每一存儲單元12的電場，能被加到調制層8上。應該注意，在驅動層6上，除了掃描線10和數據線11以外還產生了以后將要描述的控制線。但是，在圖2和3中沒有示出控制線。
反射層7用于反射從光源1發(fā)出的光，反射層由具有高反射率的光反射材料(例如鋁)制成。應該注意，設置光反射層7，以便由它反射光源1發(fā)出的光。例如，光反射層7可包括對應每一象素設置一個的光反射墊13，如圖3所示。作為替代方案，可將反射層7設計成在光空間調制器3的整個區(qū)域上均勻反射光。在光反射層7包括對應每一象素設置的光反射墊13的情況下，由每一象素的反射層7反射光，從而避免象素中的干擾。另一方面，在反射層7設計成在光空間調制器3的整個區(qū)域上均勻反射光的情況下，因在整個區(qū)域上反射光源發(fā)出的光，所以能獲得高強度。
調制層8用于調制從光源1發(fā)出的光，調制層8由填注在反射層7和公用電極9之間的間隙中的光調制材料(例如，FLC,PDLC或TN液晶)制成。調制層8能根據對應每一象素的加在驅動層6和公用電極9之間的電場控制光透射率。也就是說，通過控制加到調制層8上的電場，能控制通過調制層8的光量。應該注意，在調制層8由要求取向的材料(例如，晶體)做成時，在調制層8內或者貼近調制層8需要設置使材料取向的取向層。
在此情況下，能根據加在其上的磁場強度處于2個狀態(tài)之一的層用作調制層8。這2個狀態(tài)是具有高的光透射率的狀態(tài)和具有低的光透射率的狀態(tài)。因而，調制層8使每一象素經受2個值的光調制。調制層8一開始的狀態(tài)稱為初始狀態(tài)。初始狀態(tài)可以是2個狀態(tài)的任一狀態(tài)。光透射率與初始狀態(tài)不同的狀態(tài)稱為驅動狀態(tài)。例如，在調制層8由FLC制作的情況下，一個象素的初始狀態(tài)是沒有電荷注入與該象素對應的調制層的部分的狀態(tài)。另一方面，一個象素的驅動狀態(tài)是電荷注入與該象素對應的調制層的部分的狀態(tài)。
如上所述，在本實施例中，調制層8僅僅能處于2個狀態(tài)。然而，應該注意，也可使用能處于3個或更多狀態(tài)的調制層。在這種情況下，調制層能處于多個驅動狀態(tài)的任一狀態(tài)。
此外，在上述實施例中，通過改變調制層8自身的光透射率，能控制每一象素的光量。然而，值得注意的是，由使通過光的極化發(fā)生變化的材料制作調制層8并將這樣的一種調制層8與偏振光系統(tǒng)組合，也能控制每一象素的光量。
詳細地說，在調制層8由使通過光的極化發(fā)生變化的材料制作的情況下，由其光透射率根據光的偏振狀態(tài)而變化的偏振板或偏振光束的分離設備構成的偏振光系統(tǒng)與調制層8組合。然后，通過控制加到調制層8上的電場，能改變通過調制層8的光的偏振狀態(tài)。結果是，也能改變通過偏振光系統(tǒng)的光的光透射率。這樣。能控制每一象素的光量，與前面所述的實施例的情況一樣。
此外，在本實施例中，調制層8由填注在反射層7和公用電極9之間的間隙中的光調制材料制成，例如，由FLC、PDLC或TN液晶制成。然而，值得注意的是，這種描述并不限制其構成。也就是說，調制層8的構造并不局限于這種結構。
例如，作為光調制部件，可由利用光干涉的光柵或利用金屬化合成橡膠的可變形鏡光柵實現調制層8，由電場改變可變形鏡光柵的形狀。在例如學術團體原稿的論文集“SPIE Vol.3013,pages165-171”和“SPIEVol.3013,pages112-125”的文獻中描述了這種光調制部件。當使用這種光調制部件，可改變反射層7和公用電極9的位置?？傊?，本發(fā)明能適用于任何光調制部件，只要光調制部件通過加到其上的信號能處于至少2種象素狀態(tài)。
應該注意，光調制部件可分為3種主類，即，其本身沒有存儲特性狀態(tài)的光柵閥或在“SPIE Vol.3013,pages112-125”中描述的可變形鏡顯示，在“SPIE Vol.3013,pages165-171”中描述的具有存儲特性狀態(tài)的光柵光閥，以及在由Shoichi Matsumoto著的“Electronic Display Devices”描述的磁粒顯示。
由透明半導體材料制成的公用電極9是在驅動層6上產生的存儲單元12所公用的一個電極。反射層7和調制層8夾在驅動層6和面向驅動層6具有透明半導體材料的公用電極9之間。
當光源1產生的光輻射到前面圖1中所述的光空間調制器3時，光源1發(fā)出的光通過由半導體透明材料制成的公用電極9，進入對每一象素的光進行調制的調制層8。然后，由反射層7反射調制層8調制的光。接著，在反射的光通過公用電極9最終傳輸到投影系統(tǒng)4之前，通過調制層8使反射的光再經受每一象素的光調制。
在此時，通過控制加到每一象素的調制層8上的電場，能控制對應每一象素的調制層8的光透射率。這樣，以反射光輸出由調制層8調制的光。也就是說，在此光空間調制器3中，通過控制由對應每一存儲單元112的驅動層6施加到調制層7上的電場，能控制對應每一象素的調制層8的反射率。
此外，在下面將要描述的分組操作中，光空間調制器3能改變整個表面的調制層8的狀態(tài)。因而，能提高響應速度、增加強度和改善其它特性。下面是四個實施例的詳細描述，每一個實施例實現一種使用光空間調制器3的圖象顯示裝置。第一實施例首先描述調制層8不具有存儲特性狀態(tài)的第一實施例，因而，必須在正顯示圖象時維持加到調制層8上的電場。換句話說，由于調制層8不具有如上所述的存儲特性狀態(tài)，因此，為了保持調制層8的驅動狀態(tài)，必須將電場連續(xù)地加到調制層8上。應該注意，另一方面，在調制層8具有存儲特性狀態(tài)的情況下，一旦調制層8處于驅動狀態(tài)，就不再需要繼續(xù)地保持加在調制層8上的電場。
在此實施例中，如圖5和6所示，在光空間調制器3的驅動層6上產生控制線25，并且將光空間調制器3的每一存儲單元12設計成包括第一存儲器21、門電路22、第二存儲器23和驅動器24，如圖7所示。用在存儲單元12中使用的第二存儲器23存儲正顯示的圖象的象素數據。另一方面，將下一次要顯示的圖象的象素數據寫入第一存儲器21。
第一存儲器21與掃描線10和數據線11相連接。來自掃描線10和數據線11的輸入信號將對應于與掃描線10和數據線11相連接的存儲單元12的象素數據寫入存儲單元12的第一存儲器21。具體地說，為了顯示圖象，表示與每一象素對應的調制層8的一部分是處于初始狀態(tài)還是處于驅動狀態(tài)的每一象素的數據被寫入與調制層8的該部分相對應的存儲單元12的第一存儲器21中。
在第一存儲器21和第二存儲器23之間設有門電路22，通過控制線25提供的控制信號將門電路22控制成閉合狀態(tài)和斷開狀態(tài)。當來自控制線25的控制信號使門電路22處于斷開狀態(tài)時，將存儲在第一存儲器21中的象素數據轉換到第二存儲器23中。
通過門電路22使第一存儲器中存儲的象素數據轉換到第二存儲器23。然后，根據轉換到第二存儲器23中的象素數據驅動驅動器24。也就是說，用第二存儲器23保持正在顯示的圖象的象素數據。
根據轉換到第二存儲器23中的象素數據驅動的驅動24，改變象素的狀態(tài)。具體地說，驅動器24根據轉換到第二存儲器23中的象素數據改變加到調制層8上的電場，使調制層8處于初始狀態(tài)或驅動狀態(tài)。
下面通過參考圖8所示的定時圖描述在使用光空間調制器3的圖象顯示裝置中采用的驅動方法，在光空間調制器3上產生對應每一象素的上述存儲單元12。應該注意，光空間調制器3的掃描線10的數量是n。
圖8所示的定時圖表示顯示2個屏幕所需的時間周期。也就是說，時間周期包括顯示第一圖象的一個周期和顯示第二圖象的一個周期，第二圖象是緊接在第一圖象之后的圖象。應該注意，在顯示圖象的操作中，顯示1個圖象所需的周期實際上是數量級為毫秒、微秒或甚之毫微秒的一個非常短的周期。
如圖8所示，一個驅動周期，即，顯示一幅圖象所需的一個周期，包括光發(fā)射周期和轉換周期。光發(fā)射周期是在光源1接通的期間使一個圖象顯示在屏幕5上的周期。另一方面，轉換周期是將象素數據從第一存儲器21轉換到第二存儲器23的時間周期。在轉換周期，光源斷開。
光發(fā)射周期也是將緊接在后面的要顯示的圖象的象素數據寫入第一存儲器21的時間周期。也就是說，在顯示第一圖象的光發(fā)射周期，將第二圖象的象素數據塊依次寫入由控制線0和數據線11所選擇的每一存儲單元12的第一存儲器21。
具體地說，在顯示第一圖象的光發(fā)射周期期間，首先，將第二圖象的象素數據D1提供給數據線11并將寫信號提供給第一掃描線10。結果是，將象素數據D1寫入與第一掃描線相連接的每一存儲單元12的第一存儲器21。應該注意，象素數據D1是對應于與第一掃描線相連的存儲單元12的象素的第二圖象的象素數據。
接著，將第二圖象的象素數據D2提供給數據線11并將寫信號提供給第二掃描線10。從而，將象素數據D2寫入與第二掃描線相連接的每一存儲單元12的第一存儲器21。應該注意，象素數據D2是對應于與第二掃描線相連的存儲單元12的象素的第二圖象的象素數據。
然后，對于隨后的掃描線10以同樣的方式寫入第二圖象的象素數據塊。最后，將第二圖象的象素數據Dn提供給數據線11并將寫信號提供給第n掃描線10。結果是，將象素數據Dn寫入與第n掃描線相連接的每一存儲單元12的第一存儲器21。應該注意，象素數據Dn是對應于與第n掃描線相連的存儲單元12的象素的第二圖象的象素數據Dn。
如上所述，將緊接在后面的要顯示的圖象的象素數據在光發(fā)射周期期間寫入所有第一存儲器21。在光發(fā)射周期期間，不執(zhí)行除將緊接在后面的要顯示的圖象的象素數據寫入所有第一存儲器21的操作以外的操作并且驅動調制層8所需的象素數據已經存儲在第二存儲器23中。象素的狀態(tài)保持它們原有的狀態(tài)不變。從而，即使在整個光發(fā)射周期接通光源1，沒有無序狀態(tài)將產生由光空間調制器3反射的光。也就是說，在此光空間調制器3中，由于驅動調制層8所需的象素數據存儲在第二存儲器23中，所以，即使在由已經存儲在第二存儲器23中的象素數據驅動驅動器24的同時也能將要顯示緊接在后面的圖象所需的象素數據寫入第一存儲器21。
在已經將要顯示的緊接在后面的圖象的象素數據寫入所有存儲單元12的第一存儲器21之后，斷開光源1，使光空間調制器3進入轉換周期。在轉換周期，將來自控制線25的控制信號提供給每一門電路22，斷開對應所有存儲單元12的門電路22。因而，對于所有的存儲單元12將象素數據從第一存儲器21一次轉換到第二存儲器23。
在對于所有的存儲單元12將象素數據已經從第一存儲器21一次操作轉換到第二存儲器23之后，光空間調制器3變換到顯示第二圖象的周期。在此周期，根據寫入第二存儲器21中的象素數據驅動驅動24并使調制層8處于圖象顯示狀態(tài)，即，根據要顯示的圖象的狀態(tài)，從而顯示第二圖象。在此狀態(tài)，接通光源1。結果是，第二圖象顯示在屏幕5上。應該注意，在正顯示第二圖象的同時，用與將第二圖象的象素數據塊D1、D2、---、Dn寫入第一存儲器21相同的方式，將緊接在第二圖象后面的一幅圖象的象素數據塊D1’、D2’、---、Dn’寫入第一存儲器21中。
如上所述，在此光空間調制器3，不用掃描線單元改變象素狀態(tài)，能分組操作改變所有象素的狀態(tài)。也就是說，通過使用光空間調制器3，不用掃描線單元更新顯示圖象，而能對整個屏幕分組更新顯示圖象。
此外，在此圖象顯示裝置中，由于除在將象素數據從第一存儲器21分組轉換到第二存儲器23的轉換周期期間之外保持調制層8的狀態(tài)，所以能使光源1處于一個接通狀態(tài)。因而，能使每一圖象的光發(fā)射同期變長并能增加光利用率。第二實施例下面描述其中必須中和調制層8中的余電荷的第二實施例。應該注意，在第二實施例中，使用能響應所加電場而與電場的極性無關地改變光調制狀態(tài)的光調制材料，作為調制層8的材料。也就是說，在第二實施例的情況下，當驅動層6產生的正電場或負電場加到調制層8上時調制層8處于驅動狀態(tài)。另一方面，沒有電場加到其上時，調制層8處于初始狀態(tài)。
在第二實施例中，如圖9和10所示，在光空間調制器3的驅動層6上產生第一控制線36和第二控制線37，并且將光空間調制器3的每一存儲單元12設計成包括第一存儲器31、第二門電路32、第二存儲器33、第二門電路34和驅動器35，如圖11所示。用存儲單元12中使用的第二存儲器33存儲正顯示的圖象的象素數據。另一方面，將緊接在后面要顯示的圖象的象素數據寫入第一存儲器31中。
第一存儲器31與掃描線10和數據線11相連接。來自掃描線10和數據線11的輸入信號將對應于與掃描線10和數據線11相連接的存儲單元12的象素數據寫入存儲單元12的第一存儲器31。具體地說，為了顯示圖象，表示與每一象素對應的調制層8的一部分是處于初始狀態(tài)還是處于驅動狀態(tài)的每一象素的數據被寫入與調制層8的該部分相對應的存儲單元12的第一存儲器31中。
在第一存儲器31和第二存儲器33之間設有第一門電路32，通過第一控制線36提供的控制信號將第一門電路32控制成閉合狀態(tài)和斷開狀態(tài)。當來自第一控制線36的控制信號使第一門電路32處于斷開狀態(tài)時，將存儲在第一存儲器31中的象素數據轉換到第二存儲器33中。
通過第一門電路32使第一存儲器31中存儲的象素數據轉換到第二存儲器33。然后，根據轉換到第二存儲器33中的象素數據驅動驅動器35。也就是說，用第二存儲器33保持正在顯示的圖象的象素數據。
在第二存儲器33和驅動器35之間設有第二門電路34，第二門電路34根據第二控制線37提供的控制信號控制由第二存儲器33提供給驅動器35的象素數據的極性。也就是說，在此存儲單元12中，能由第二門電路34轉換由第二存儲器33提供給驅動器35的象素數據。
驅動器35根據通過第二門電路34由第二存儲器33提供到其上的象素數據驅動調制層8，以便改變象素的狀態(tài)。具體地說，驅動器24根據通過第二門電路34由第二存儲器33提供到其上的象素數據改變加到調制層8上的電場，使調制層8處于初始狀態(tài)或驅動狀態(tài)。
下面通過參考圖12所示的定時圖，描述在使用光空間調制器3的圖象顯示裝置中采用的驅動方法，在光空間調制器3上產生對應每一象素的上述存儲單元12。
與第一實施例大致相同，在第二實施例中，顯示一幅圖象所需的周期包括光發(fā)射周期和轉換周期。光發(fā)射周期是將緊接在后面的要顯示的一幅圖象的所有象素數據寫入第一存儲器31中的時間周期。另一方面，轉換周期是分組將象素數據從第一存儲器31轉換到第二存儲器33的時間周期。
具體地說，在顯示第一圖象的光發(fā)射周期期間，將表示第二圖象的象素數據塊依次寫入由控制線10和數據線11所選擇的每一存儲單元12的第一存儲器31中。然后，在已經將緊接在后面的要顯示的第二圖象的所有象素數據寫入第一存儲器31之后，使光空間調制器3進入轉換周期，在轉換周期，將由第一控制線36將控制信號提供給第一門電路32，使所有要轉換的象素數據從第一存儲器31分組轉換到第二存儲器33。接著，在所有象素數據已經轉換之后，光空間調制器3再進入光發(fā)射周期，通過第二門電路34將轉換到第二存儲器33中的象素數據提供給驅動器35。然后，驅動器35根據轉換到第二存儲器33中的象素數據使調制層8對應每一象素處于或初始狀態(tài)或驅動狀態(tài)。與第一實施例大致相同，在第二實施例中，能使每一圖象的光發(fā)射周期加長并能提高光利用率。
然而，第二實施例與第一實施例的差別在于，在前者的情況下，能使在光發(fā)射周期期間提供給驅動器35的象素數據反向。更具體地說，在第二實施例的情況下，在光發(fā)射周期由第二控制線37提供給第二門電路34的控制信號能用于使由第二門電路34提供給驅動器35的象素數據反向。因而，光發(fā)射周期包括非反向數據寫入周期和反向數據寫入周期。在非反向數據寫入周期，按原樣將象素數據提供給驅動器35。另一方面，在反向數據寫入周期，將反向的象素數據提供給驅動器35。
如上所述，在反向數據寫入周期，將反向的象素數據提供給驅動器35。因而，在反向數據寫入周期加到調制層8上的電場的極性與在非反向數據寫入周期加到調制層8上的電場的極性相反。應該注意，在第二實施例的情況下，使用響應所加電場而與電場的極性無關地改變光調制狀態(tài)的光調制材料，作為調制層8的材料。因而，在非反向數據寫入周期期間由調制層8調制的光與在反向數據寫入周期期間由調制層8調制的光相同。
如上所述，通過在光發(fā)射周期期間使提供給驅動器35的象素數據反向，不再自始至終保持加到調制層8上的正或負的電場。也就是說，當顯示圖象時，加到調制層8上的正電場的時間周期與施加負電場的時間周期相等。因而，由于在調制層8中無余電荷積累，所以，能使調制層8介質中性極性。結果是，調制層8能長期操作在穩(wěn)定狀態(tài)。應該注意，當如上所述使象素數據反向時，在非反向數據寫入周期和反向數據寫入周期之間的過渡狀態(tài)斷開光源1。
如上所述，在第二實施例的情況下，使用響應所加電場而與電場的極性無關地改變光調制狀態(tài)的光調制材料，作為調制層8的材料。值得注意的是，也能使用響應所加電場反向改變光調制狀態(tài)的光調制材料作為調制層8的材料。在此情況下，在反向數據寫入周期能斷開光源1。第三實施例在第三實施例的情況下，具有存儲特性的光調制材料(例如，FLC和PDLC)用作調制層8的材料。當顯示一幅圖象時，僅在需要將調制層8從初始狀態(tài)改變成驅動狀態(tài)時將電場加到調制層8上。在顯示下一幅圖象之前使調制層8再設置為初始狀態(tài)。
在第三實施例中，如圖13和14所示，在光空間調制器3的驅動層6上產生第一控制線46、第二控制線47和第三控制線48，并且將光空間調制器3的每一存儲單元12設計成包括第一存儲器41、第二門電路42、第二存儲器43、第二門電路4和驅動器45，如圖15所示。用存儲單元12中使用的第二存儲器43存儲正顯示的圖象的象素數據。另一方面，將緊接在后面要顯示的圖象的象素數據寫入第一存儲器41中。
第一存儲器41與掃描線10和數據線11相連接。來自掃描線10和數據線11的輸入信號將對應于與掃描線10和數據線11相連接的存儲單元12的象素數據寫入存儲單元12的第一存儲器41中。具體地說，為了顯示圖象，表示與每一象素對應的調制層8的一部分是處于初始狀態(tài)還是處于驅動狀態(tài)的每一象素的數據被寫入與調制層8的該部分相對應的存儲單元12的第一存儲器41中。
在第一存儲器41和第二存儲器43之間設有第一門電路42，通過第一控制線46提供的控制信號將第一門電路42控制成閉合狀態(tài)和斷開狀態(tài)。當來第一自控制線46的控制信號使第一門電路42處于斷開狀態(tài)時，將存儲在第一存儲器41中的象素數據轉換到第二存儲器43中。
通過第一門電路42使第一存儲器41中存儲的象素數據轉換到第二存儲器43中。然后，根據轉換到第二存儲器43中的象素數據驅動驅動器45。也就是說，用第二存儲器43保持正在顯示的圖象的象素數據。
在第二存儲器43和驅動器45之間設有第二門電路44，第二控制線47提供的控制信號使第二門電路44處于斷開或閉合狀態(tài)。當第二控制線47提供的控制信號使第二門電路44處于斷開狀態(tài)時，將第二存儲器43中存儲的象素數據提供給驅動器45。
驅動器45根據通過第二門電路44由第二存儲器43提供到其上的象素數據驅動調制層8，以便改變象素的狀態(tài)。具體地說，驅動器45根據通過第二門電路44由第二存儲器43提供到其上的象素數據改變加到調制層8上的電場，使調制層8處于初始狀態(tài)或驅動狀態(tài)。將第三控制線48與驅動器45相連接。通過來自第三控制線48的控制信號來驅動，驅動器45能驅動調制層8返回到初始狀態(tài)。
下面通過參考圖16所示的定時圖，描述在使用光空間調制器3的圖象顯示裝置中采用的驅動方法，在光空間調制器3上產生對應每一象素的上述存儲單元12。
如圖16所示，顯示一幅圖象所需的周期包括光發(fā)射周期、復位周期和轉換周期。光發(fā)射周期是接通光源1并在屏幕5上顯示一幅圖象的時間周期。與第一實施例和第二實施例大致相同，在光發(fā)射周期期間將緊接在后面的要顯示的一幅圖象的所有象素數據寫入第一存儲器41中。另一方面，在復位和轉換周期期間，斷開光源1。
復位周期是這樣的一個周期，在此周期期間使調制層8在將新的象素數據從第一存儲器41轉換到第二存儲器43之前復位到初始狀態(tài)。也就是說，在復位周期期間使所有的象素都處于初始狀態(tài)。
在復位周期期間，將要求驅動器45使調制層8處于初始狀態(tài)的控制信號由第三控制線48提供給45。驅動器45根據控制信號使整個調制層8恢復到初始狀態(tài)。通常由給調制層8施加與緊接著前面所加的電場的方向相反的電場能使調制層8復位。應該注意，僅在調制層8的不處于初始狀態(tài)的部分需要執(zhí)行操作。也就是說，在復位周期期間，僅與不處于初始狀態(tài)的象素相對應的驅動器45需要被驅動。
在所有象素已經恢復到如上所述的初始狀態(tài)之后，光空間調制器3進入轉換周期。在轉換周期，將來自第一控制線46的控制信號提供給每個第一門電路42。從而，將象素數據從第一存儲器41分組地轉換到第二存儲器43。也就是說，與第一和第二實施例大致相同，將下一幅要顯示的圖象的所有象素數據從第一存儲器41分組地轉換到第二存儲器43。
然后，在使所有象素數據已經從第一存儲器41分組轉換到第二存儲器43之后，光空間調制器3再進入接通光源1的光發(fā)射周期，并且，同時，在開始光發(fā)射周期時，由第二控制線47將控制信號提供給第二門電路44，使第二門電路44處于斷開狀態(tài)。當此控制信號使第二門電路44斷開時，由第二存儲器43將象素數據提供給驅動器45以驅動驅動器45。
在此，對于驅動驅動器45所需要的時間周期使第二門電路44處于斷開狀態(tài)，以使調制層8處于驅動狀態(tài)。在第二門電路44處于斷開狀態(tài)的同時，驅動驅動器45。隨著第二門電路44的斷開狀態(tài)的結束，驅動器45的驅動也終止。在本實施例的情況下，由于調制層8具有存儲特性狀態(tài)，所以，即使在驅動器45的驅動結束之后由驅動器45驅動變成驅動狀態(tài)的象素仍然接原樣保持在驅動狀態(tài)。
應該注意，僅驅動對應于與需要處于驅動狀態(tài)的調制層8的部分相應的象素的驅動器45。也就是說，不必驅動與調制層8的允許按原樣保持初始狀態(tài)的部分相應的象素的驅動器45。因而，僅需要驅動與需要處于驅動狀態(tài)的調制層8的部分相應的象素的驅動器45。換句話說，在此光空間調制器3中，當改變顯示圖象時，僅從初始狀態(tài)改變需要改變狀態(tài)的象素的狀態(tài)。
在與上述一個相同的一個實施例中，使驅動狀態(tài)的象素分組地復位，在不需減少用二場技術所觀察到的幀速的情況下使響應速度增加。此外，與二場技術相比，電荷轉移量較少，使消耗功率減少。第四實施例在第四實施例的情況下，具有存儲特性的光調制材料(例如，FLC和PDLC)用作調制層8的材料。當屏幕從一幅圖象變成另一幅圖象時，僅更新包含在屏幕變化中的象素。
在第四實施例中，如圖17和18所示，在光空間調制器3的驅動層6上產生第一控制線59、第二控制線60和第三控制線61，并且將光空間調制器3的每一存儲單元12設計成包括第一存儲器51、第一門電路52、第二存儲器53、匹配探測電路54、第二門電路55、第三存儲器56、第三門電路57和驅動器58，如圖19所示。
用存儲單元12中使用的第二存儲器53存儲正顯示的圖象的象素數據。另一方面，將緊接在后面要顯示的圖象的象素數據寫入第一存儲器51中。第三存儲器56用于存儲表示正顯示的圖象的象素數據是否與下一幅要顯示的圖象的象素數據匹配的信息。這種信息以后稱為匹配表示數據。
第一存儲器51與掃描線10和數據線11相連接。來自掃描線10和數據線11的輸入信號將對應于與掃描線10和數據線11相連接的存儲單元12的象素數據寫入存儲單元12的第一存儲器51中。具體地說，為了顯示圖象，表示與每一象素對應的調制層8的一部分是處于初始狀態(tài)還是處于驅動狀態(tài)的每一象素的數據被寫入與調制層8的該部分相對應的存儲單元12的第一存儲器51中。
在第一存儲器51和第二存儲器53之間設有第一門電路52，通過第一控制線59提供的控制信號將第一門電路52控制成閉合狀態(tài)和斷開狀態(tài)。當來自第一自控制線59的控制信號使第一門電路52處于斷開狀態(tài)時，將存儲在第一存儲器51中的象素數據轉換到第二存儲器53中。
通過第一門電路52使第一存儲器51中存儲的象素數據轉換到第二存儲器53中。如上所述，用第二存儲器53保持正在顯示的圖象的象素數據。
匹配探測電路54將存儲在第一存儲器51中的象素數據與存儲在第二存儲器53中的象素數據比較以形成兩者的象素數據塊相互是否匹配的判斷。如上所述，用存儲單元12中使用的第二存儲器53存儲正顯示的一幅圖象的象素數據，與此同時將要顯示的下一幅圖象的象素數據存入第一存儲器51中。也就是說，匹配探測電路54形成關于操作前的一幅當前圖象的象素數據是否與取代當前圖象的一幅圖象的象素數據匹配的判斷并輸出表示正顯示的一幅圖象的象素數據是否與下一幅要顯示的圖象的象素數據匹配的匹配表示數據。
在第三存儲器56和匹配探測電路54之間設有第二門電路55，第二控制線60提供的控制信號控制第二門電路55處于斷開或閉合狀態(tài)。當第二控制線60提供的控制信號使第二門電路55處于斷開狀態(tài)時，將匹配探測電路54中存儲的匹配表示數據轉換到第三存儲器56中。
通過第二門電路55將匹配探測電路54中存儲匹配表示數據轉換到第三存儲器56中。因此，通過采用存儲匹配表示數據的第三存儲器56執(zhí)行改變正顯示的當前圖象的操作，匹配表示數據表示操作前的一幅當前圖象的象素數據是否與取代當前圖象的一幅圖象的象素數據匹配。
在第二存儲器53、第三存儲器56和驅動器58之間設有第三門電路57，第三控制線61提供的控制信號控制第三門電路57處于斷開或閉合狀態(tài)。當第三控制線61提供的控制信號使第三門電路57處于斷開狀態(tài)時，將第二存儲器53中存儲的象素數據和第三存儲器56中存儲的匹配表示數據轉換到驅動器58中。
根據通過第三門電路57由第二存儲器53提供的象素數據和通過第三門電路57由第三存儲器56提供的匹配表示數據來驅動驅動器58。在改變當前顯示圖象的操作中，驅動器58僅驅動相應于操作前當前圖象的象素數據與取代當前圖象的一幅圖象的象素數據不匹配的象素的調制層8的部分。
具體地說，在改變當前顯示圖象的操作中，與一個象素對應的存儲單元12的驅動器58將電場加到與該象素對應的調制層8的部分上，以便僅在由第二存儲器53提供的象素數據是要求該象素處于驅動狀態(tài)的數據并且由第三存儲器56提供的匹配表示數據表示操作前當前圖象的象素數據與取代當前圖象的一幅圖象的象素數據不匹配條件下使該象素處于驅動狀態(tài)。
此外，在改變一幅當前顯示圖象的操作中使另一象素處于初始狀態(tài)的情況下，該象素的驅動器58可將電場加到調制層8的與該象素對應的部分，以便僅在由第二存儲器53提供的象素數據是要求該象素處于驅動狀態(tài)的數據并且由第三存儲器56提供的匹配表示數據表示在操作前的當前圖象的象素數據與取代當前圖象的一幅圖象的象素數據不匹配條件下使該象素處于初始狀態(tài)。
下面通過參考圖20所示的定時圖，描述在使用光空間調制器3的圖象顯示裝置中采用的驅動方法，在光空間調制器3上產生對應每一象素的上述存儲單元12。
如圖20所示，顯示一幅圖象所需的周期包括光發(fā)射周期和驅動周期。光發(fā)射周期包括數據寫周期、匹配表示數據轉換周期和象素數據轉換周期。光發(fā)射周期是接通光源1并在屏幕5上顯示一幅圖象的時間周期。另一方面，驅動周期是驅動驅動器58以改變與驅動器58對應的一個象素的狀態(tài)的時間周期。在驅動周期，斷開光源1。
光發(fā)射周期的數據寫周期是將緊接在后面的要顯示的一幅圖象的所有象素數據寫入第一存儲器51中的時間周期，與第一至第三實施例的光發(fā)射周期的情況一樣。此時，匹配探測電路54將存儲在第二存儲器53中的象素數據(即，當前正顯示的一幅的象素數據)與存儲在第一存儲器51中的象素數據(即，下一幅要顯示的圖象的象素數據)比較。
當完成將下一幅要顯示的圖象的所有象素數據存儲在第一存儲器51中的操作時，光空間調制器3進入匹配表示數據轉換周期，在匹配表示數據轉換周期期間將控制信號由第二控制線60提供第二門電路55以使第二門電路55處于斷開狀態(tài)。因而，將匹配表示數據分組地從匹配探測電路54轉換到第三存儲器56中。
當完成將匹配表示數據從匹配探測電路54轉換到第三存儲器56的操作時，光空間調制器3進入象素數據轉換周期，在象素數據轉換周期期間將控制信號由第一控制線59提供。給第一門電路52以使第一門電路52處于斷開狀態(tài)。因而，將緊接在后面要顯示的象素數據分組地從第一存儲器51轉換到第二存儲器53中。
當完成將象素數據從第一存儲器51轉換到第二存儲器53的操作時，光空間調制器3進入驅動周期，在驅動周期期間將控制信號由第二控制線61提供給第三門電路57以使第三門電路57處于斷開狀態(tài)。因而，將象素數據從第二存儲器53轉換到驅動器58并將匹配表示數據從第三存儲器56轉換到驅動器58中。驅動器58接收象素數據和匹配表示數據，僅在匹配表示數據表明在圖象變化之前當前正顯示的一幅圖象的象素數據與緊接在后面要顯示的一幅替代圖象的象素數據不同的條件下，如上所述的，驅動器58使調制層8的部分為由象素數據所表示的狀態(tài)。也就是說，在驅動周期期間，僅對應于需要重寫的象素的驅動器58驅動與這些象素對應的調制層8的部分。
驅動周期對應驅動器58改變一個象素的狀態(tài)所需要的時間周期。換句話說，在與驅動周期對應的一個時間周期期間，驅動在改變一幅顯示圖象的操作中需要驅動的驅動器58。與第三實施例大致相同，本實施例使用具有存儲特性狀態(tài)的調制層8。因此，一旦以此方式驅動驅動器58一固定時間周期，由驅動器58的驅動改變狀態(tài)的象素甚至在立即結束驅動器58的驅動之后仍保持狀態(tài)不變。
圖21是一個示意圖，表示驅動器58的驅動信號的典型波型，用于根據要顯示的圖象以白、黑、白、白、黑和黑的順序改變一個象素的顏色。僅僅在由圖21中的符號a、b、c和e表示的時間點的時期而不是符號d和f所指的時間點的時期驅動驅動器58。從圖可明顯地看出，僅在改變屏幕圖象操作之前的一幅圖象的象素數據與替代圖象的象素數據不同的條件下驅動驅動器58。換句話說，按原樣保持象素的狀態(tài)。
在本實施例的情況下，當改變顯示圖象時，如上所述僅分組地重寫變化的象素。因而，實際上能將重寫象素所需的時間減為最小并能增加光空間調制器的光利用率。此外，由于僅重寫所需最小量的象素，所以也能使伴隨寫象素操作的電荷轉移量減為最小，使驅動光空間調制器所需功率大大減少。
由圖20所示的定時圖，顯然在光發(fā)射周期的起初開始將象素數據存儲在第一存儲器中的操作。但是，應該注意，剛一完成象素數據到第二存儲器的轉換也就能執(zhí)行將象素數據存儲在第一存儲器51中的操作。也就是說，在轉換周期也能執(zhí)行將象素數據存儲在第一存儲器51中的操作。當希望縮短顯示1圖象的時間時，在轉換周期將象素數據存儲在第一存儲器51中的操作是有效的。
正如上面所詳細描述的，由于本發(fā)明提供的光空間調制器包括對應每一象素的多個存儲器，所以能高效率重寫一幅圖象。也就是說，實際上能增加本發(fā)明提供的光空間調制器的響應速度。
此外，由于本發(fā)明提供的圖象顯示裝置使用對應每一象素具有多個存儲器的光空間調制器，所以能高效率地重寫一幅圖象。也就是說，實際上能增加本發(fā)明提供的圖象顯示裝置的響應速度。此外，由于能加長光發(fā)射周期，所以能獲得非常高的強度。
權利要求
1.一種由多個象素構成的光空間調制器，用于根據要顯示圖象的象素數據調制用于每一象素的輻射光，對于每一象素，所述光空間調制器進一步包括存儲要顯示的圖象的象素數據的第一存儲器；第二存儲器，將存儲在第一存儲器中的象素數據轉換到第二存儲器；以及一個驅動部件，根據轉變到第二存儲器的象素數據改變與所述驅動部件相應的一個象素的狀態(tài)，其中，顯示圖象的操作包括以下步驟將象素數據存儲在與組成所述圖象的所有象素的每一象素相對應的所述第一存儲器中；將所述象素數據從所述第一存儲器轉變到所述第二存儲器；以及用對應于所述象素的所述的驅動部件根據轉變到所述第二存儲器的象素數據改變所述象素的每一個的狀態(tài)。
2.如權利要求1所述的光空間調制器，其中，通過所述象素的所述驅動部件執(zhí)行的控制，所述每一象素能處于具有光透射率、光反射率或偏振狀態(tài)的第一狀態(tài)，或者具有與所述的第一狀態(tài)不同的具有光透射率、光反射率的第二狀態(tài)或偏振狀態(tài)。
3.如權利要求1所述的光空間調制器，其中，所有所述象素的所述驅動部件分組操作地改變所有象素的狀態(tài)。
4.如權利要求1所述的光空間調制器，其中，所有所述象素的所述驅動部件按預定間隔改變所有象素的狀態(tài)。
5.如權利要求1所述的光空間調制器，其中，在改變顯示圖象的操作中，首先，所有所述象素的所述驅動部件通過擦除所述顯示圖象使所有象素處于初始狀態(tài)，然后，根據再要顯示的圖象改變所述象素的狀態(tài)。
6.如權利要求1所述的光空間調制器，其中，在改變顯示圖象的操作中，通過所述驅動部件僅改變須要改變狀態(tài)的象素的狀態(tài)。
7.如權利要求6所述的光空間調制器，其中，對于每一所述的象素，所述光空間調制器包括判斷形成部件，用于形成關于所述顯示圖象的每一象素的狀態(tài)是否與改變所述顯示圖象操作前再要顯示的所述圖象的所述象素的狀態(tài)相同的判斷；以及存儲由所述判斷形成部件所形成的判斷結果的第三存儲器。
8.如權利要求7所述的光空間調制器，其中，在改變顯示圖象的操作中，根據第三存儲器中存儲的所述判斷結果由所述驅動部件僅改變須要改變狀態(tài)的象素的狀態(tài)。
9.如權利要求1所述的光空間調制器，其中，所述每一象素使用液晶材料，并且，通過改變所述液晶材料的狀態(tài)能改變所述象素的光透射率、光反射率或偏振狀態(tài)。
10.如權利要求9所述的光空間調制器，其中，所述液晶材料是具有狀態(tài)存儲特性模式的液晶材料。
11.如權利要求10所述的光空間調制器，其中，所述液晶材料是鐵電液晶材料或聚合擴散液晶。
12.如權利要求1所述的光空間調制器，其中，所述的每一象素能存儲具有光透射率、光反射率的狀態(tài)或變化的偏振狀態(tài)。
13.一種圖象顯示裝置，它包括輻射光的光源和由多個象素構成的光空間調制器，所述光空間調制器根據要顯示的一幅圖象的象素數據調制用于所述每一象素的由所述光源輻射的光，其中，對于每一象素，光空間調制器進一步包括存儲要顯示的圖象的象素數據的第一存儲器；第二存儲器，將存儲在第一存儲器中的象素數據轉變到第二存儲器；以及一個驅動部件，根據轉變到第二存儲器的象素數據改變與所述驅動部件相應的一個象素的狀態(tài)，并且顯示圖象的操作包括以下步驟將象素數據存儲在與組成所述圖象的所有象素的每一象素相對應的所述第一存儲器中；將所述象素數據從所述第一存儲器轉變到所述第二存儲器；以及用對應于所述象素的所述的驅動部件根據轉變到所述第二存儲器的象素數據改變所述象素的每一個的狀態(tài)。
全文摘要
以高效率、極快響應速度、極高強度重寫圖象的光空間調制器和使用它的圖象顯示裝置,光空間調制器包括:存儲象素數據的第一存儲器、將其中的象素數據轉到第二存儲器的第二存儲器和按第二存儲器的象素數據驅動的、改變象素的光透射率、光反射率或偏振狀態(tài)的驅動部件。顯示圖象時,首先將象素數據存入第一存儲器,再將其從第一存儲器轉到第二存儲器,最后由驅動部件按第二存儲器中的象素數據改變每一象素的光透射率、反射率或偏振狀態(tài)。
文檔編號G09G3/00GK1211782SQ98103189
公開日1999年3月24日 申請日期1998年6月25日 優(yōu)先權日1997年6月25日
發(fā)明者秋元修 申請人:索尼公司