(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号を信号電荷に変換させる入力部と、
変換された信号電荷を各画素に伝送する水平及び垂直で配列されたＣＣＤと、
前記ＣＣＤにより伝送された信号電荷の量に比例する時間の間スクリーンの特定の部位に光を反射させる画素を具備し、
前記画素は、ＣＣＤにより伝送された信号電荷を貯蔵するキャパシタと、前記キャパシタに貯蔵された信号電荷の量により反射時間が決定されるように構成された反射板と、前記反射板を支持し、前記反射板の最大傾斜角度を決定する支持台及び前記キャパシタに貯蔵された信号電荷を時間の経過に従って減少させる電荷リセットを具備することを特徴とする反射形映像表示装置。
【請求項２】
前記反射板はポリシリコンで構成された平板上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の反射形映像表示装置。
【請求項３】
前記電荷リセットは抵抗とこれに連結された電源で構成されることを特徴とする請求項１に記載の反射形映像表示装置。
【請求項４】
前記電荷リセットはMOSトランジスターを通して電源に連結されることを特徴とする請求項１に記載の反射形映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は映像表示装置に係り、特に反射形映像表示素子への信号の伝達において電荷結合素子（Charge-Coupled Device ：以下ＣＣＤと称する）を適用した反射形映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
可変ミラー素子（Deformable mirror Device：DMD ）は固定された軸に対して回転する小さなミラーと類似し、光反射の技術分野に多く応用されている。
反射形映像表示装置の一般的な構造は図１に示されたようなものである。これは米国特許第５，２８７，０９６号に記載されたのを参照した。
【０００３】
光源で光が出ると各画素の反射板１０が印加された信号により選択的に傾いて光を反射させ、その光が画面に達し画像を形成する。この際、画面に形成される光の強度が画像情報となる。１つのフィールド周期の間、反射板が傾いている時間の比率が大きいほど画面が明るくなるので、反射板が傾いている時間がスクリーンの該当地点の明るさを決定することになる。従って、画面の明るさを調節するために映像信号をデジタル処理して反射板が傾いている時間を調節する。
【０００４】
最近ではデジタル技術を利用して反射板の下層のシリコン基板にSRAMセル（Static Random Access Memory Cell ）を作って、SRAMセルの１の状態の時間、即ち、反射板が傾いている時間を調節している。即ち、SRAMセルの１の時間を最上位のビット（Most Significant Bit：以下MSB と称する）の１／２フィールド周期から最下位のビット（Least Significant Bit ：以下LSB と称する）の１／２n フィールド周期まで調整することにより、２n 段階の画面の明るさを示している。この際、ｎはビット数に該当する。
【０００５】
SRAMセルの１の状態の時間が画面の明るさを決定するので２n 番目の明るさを示す場合、１／２n フィールド周期という短い時間（例えば、８ビットの場合６５μs ）の間全体SRAMセルのデータを２回も調整すべきである。また、ビット数であるｎを続けて増すことが困るので、グレイスケール（gray scale、２n ：８ビットの場合２５６段階）に制限がある。このような問題点は画素の数が増すほど解像度が高くなりさらに制限が激しくなるので、解像度を高くするに大きな制約となる。
【０００６】
また、ビデオ信号をデジタル処理してグレイスケールに合うデータに変更するためには、高速のデジタル処理用のIC及び記憶素子が多数必要である。
また、反射板は毎フィールド周期の間ｎ／２回まで傾きと広がりを反復すべきなので、機械的疲労度が激しくなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、グレイスケール及び解像度を改善し、製造コストを低減させ、毎フィールド周期の間に反射板の角度変更の回数を減らせる映像表示装置をを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的を達成するための映像表示装置は、映像信号を信号電荷に変換させる入力部と、変換された信号電荷を各画素に伝送する水平及び垂直で配列されたＣＣＤと、前記ＣＣＤにより伝送された信号電荷の量に比例する時間の間スクリーンの特定の部位に光を反射させる画素を具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明において、前記画素は前記ＣＣＤにより伝送された信号電荷を貯蔵するキャパシタと、前記キャパシタに貯蔵された信号電荷の量により反射時間が決定されるように構成された反射板と、前記反射板を支持し、前記反射板の最大傾斜角度を決定する支持台及び前記キャパシタに貯蔵された信号電荷を時間が過ぎることに従って減少させる電荷リセットを具備することが望ましい。
【００１０】
本発明において、前記電荷リセットは抵抗とこれに連結された電源で構成されることが望ましい。
本発明において、前記電荷リセットはMOS トランジスターを通して電源に連結されることが望ましい。
本発明によれば、反射板の下部に従来のSRAMの代りにＣＣＤが形成されることによりグレイスケール及び解像度が改善でき、周辺ICの個数及び毎フィールド周期の間に反射板の角度変更の回数を減らすことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付の図面に基づき詳しく説明する。
図２は一般的のＣＣＤを説明するために示した断面図であって、埋没チャンネルを有するＣＣＤの断面図である。
図２において、部材番号２０はＮ形半導体基板を、２２はＰ形ドーピングウェールを、２４はＮ形伝送チャンネルを、２６は絶縁膜を、そして２８は伝送電極を示す。
【００１２】
詳しくは、Ｎ形半導体基板２０にＰ形ドーピングウェール２２が形成されていて、その上にＮ形伝送チャンネル２４が形成されている。伝送電極２８は伝送チャンネルの上部に形成された酸化膜や窒化膜のような絶縁膜２６上に形成されている。
この際、伝送電極２８は隣接したり重なる電極等で形成されていて、この電極等に加えられるクロックパルスにより、１つの伝送電極の下部に形成されたドーピングウェールに蓄積された信号電荷が隣接する他の転送電極の下部に形成されたドーピングウェールに移動することにより信号電荷の伝送が行われる。
【００１３】
伝送チャンネル２４を覆っている一連の伝送電極２８は、クロックパルスの位相により２つ、３つまたはそれ以上の電極が組合わせて１つのポートを構成し、信号電荷はクロックパルスの１つの周期の間、１つのポートから隣接する他のポートに移動する。
図３は本発明による反射形映像表示装置を製造するためのレイアウト図の一部を示したものである。
【００１４】
図３において、実線で示され縦の方向に長い領域１１０は埋没チャンネル形ＣＣＤの伝送チャンネルを形成するためのマスクパターンを、一点鎖線で示され縦の方向に長い領域１１２は放電用のＮ層を形成するためのマスクパターンを、実線で示され縦の方向に長い領域１１４は放電ゲートを形成するためのマスクパターンを、一点鎖線で示され突出部を有し、横の方向に長い領域１１６はＣＣＤの第１転送電極を形成するためのマスクパターンを、点線で突出部を有し、横の方向に長い領域１１８はＣＣＤの第２転送電極を形成するためのマスクパターンを、太い実線で示された長方形の領域１２０は反射板用ポリシリコン層を形成するためのマスクパターンを、前記反射板用ポリシリコン層を形成するためのマスクパターンの内部に実線で示された長方形の領域１２２は反射板を形成するためのマスクパターンを、斜線を引いた領域１２４はキャパシタ用のＮ層を形成するためのマスクパターンを、そして領域１２６は支持台を形成するためのマスクパターンを各々示す。
【００１５】
前記レイアウトによれば、反射板の下部のシリコン基板にＣＣＤとキャパシタが配置されるようにレイアウトされている。前記ＣＣＤの第１及び第２転送電極の間に印加されるクロックパルスによりＣＣＤの伝送チャンネルに蓄積されていた信号電荷が隣接したキャパシタに伝送され、キャパシタに伝送された信号電荷の量により反射板が傾いている時間が決定される。従って、信号電荷の量にほとんど比例する明るさの画面を具現しうる。
【００１６】
図４は本発明による反射形映像表示装置を示した断面図であって、前記図３に示されたレイアウトのA-A ’線に沿って見た断面図である。
部材番号４０は半導体基板を、４２は埋没チャンネル形ＣＣＤの伝送チャンネルを、４４は絶縁膜を、４６及び４８は伝送電極を、５０は放電ゲートを、５２はキャパシタを、５４は放電用のＮ層を、５６は支持台を、５８は反射板用の平板を、そして６０は反射板を各々示す。
【００１７】
図４を参照すれば、本発明による映像表示装置はDMD 構造の下部に埋没形チャンネルを有するＣＣＤが形成された構造となっている。
詳しくは、入力された映像信号を電荷に変換させる入力部（図示せず）と、前記入力部により変換された電荷を各画素に伝送する水平及び垂直で配列されたＣＣＤと、前記ＣＣＤにより伝送された信号電荷の量に従ってスクリーンの特定の部位に必要の時間の間反射板により反射された光を照射する画素で構成されている。
【００１８】
前記ＣＣＤは水平及び垂直で配列されて入力部により変換された信号電荷を各画素に伝送する伝送チャンネル４２と、前記伝送チャンネル上に形成されていて、クロックにより信号電荷の伝送を制御する水平及び垂直転送電極４６、４８で構成されている。
前記画素は、前記ＣＣＤの伝送チャンネルから伝送された信号電荷を貯蔵するキャパシタ用Ｎ層（以下、キャパシタと称する）５２と、前記キャパシタ５２に貯蔵された信号電荷の量により反射時間が決定されるように構成された反射板５８と、前記反射板の最大傾斜角度を決定する支持台５６と前記信号電荷を時間が経つに従って減少させる電荷リセットで構成されている。
【００１９】
前記電荷リセットは、抵抗とこれに連結された電源で構成され、MOS トランジスターを通して電源に連結されている。
さらに詳しくは、Ｐ形の半導体基板４０に埋没形チャンネルのＣＣＤを構成するＮ形の伝送チャンネル４２があり、前記ＣＣＤから伝送された信号電荷を貯蔵するキャパシタ５２が形成されている。前記ＣＣＤは水平及び垂直に配列され、入力部（図示せず）で変換された信号電荷を各画素に伝送する役割をする。前記伝送チャンネル４２の信号電荷は転送電極４６、４８により動作し、伝送電極４８の電圧によりキャパシタ５２に伝達される。
【００２０】
また、反射板６０にバイヤスを加え、放電ゲート５０を通してキャパシタ５２に蓄積された信号電荷を放電させるための放電用のＮ層５４が半導体基板に形成されている。
反射板６０はポリシリコンで構成される反射板用の平板５８上に形成されていて、支持台５６により支持され、静電圧が印加される。前記反射板６０が傾いている時間は前記キャパシタ５２に貯蔵された電荷の量により決定される。即ち、キャパシタ５２にに貯蔵された信号電荷の量が一定水準の以上になると反射板６０とキャパシタ５２との間の電圧により反射板６０が基板の方に傾き、信号電荷の量が一定水準以下に落ち電圧が限界電圧以下になると反射板６０が直立する。
【００２１】
支持台５６は反射板６０を支持し、反射板６０の最大傾斜角度を決定する役割をする。
図５に示された本発明の信号入力端の構造に基づき、本発明による反射形映像表示装置の動作を説明する。
図５で、Viには信号が入力され、VDは静電圧であり、φV 及びφH は垂直及び水平伝送周期を有するクロックである。部材番号４２はＣＣＤ  伝送チャンネルであり、６２は前記伝送チャンネル４２に隣接するポートの伝送チャンネルである。
【００２２】
φV がオンの状態の時はViゲートの下にVDとの電位差と比例する数ほどの電子が入り、φV がオフされるとその電子はそのまま残っていてφH の動作により伝送される。
詳しくは、電装された信号電荷等が各セル、即ち図４の伝送チャンネル４２に達した後、ＣＣＤの水平及び垂直転送電極４６、４８の間に印加されるクロックによりキャパシタ５２に越える。この際、キャパシタ５２には前記ＣＣＤから越えて来た信号電荷の量による電圧が発生し、この電圧により反射板６０とキャパシタ５２の間に電気的な力が作用して反射板６０がキャパシタ５２の方に傾く。
【００２３】
前記反射板６０の傾きにより、光源から照射された光が前記反射板６０で反射されて特定の方向に送られスクリーンに画点を形成する。
次いで、放電ゲート５０に印加されるクロックによりキャパシタ５２の信号電荷が放電用のＮ層５４を通して放電され、キャパシタに残る信号電荷の個数によりキャパシタの電圧が何れの限界電圧の以下に落ちると、傾いた反射板６０が直立する。即ち、キャパシタ５２に入った信号電荷を印加されるクロックにより放電ゲート５０を通して放電させることにより、伝送された信号電荷の数にほとんど比例する時間の間反射板を傾けうる。反射板６０が傾いている時間が画面の明るさであるので、キャパシタ５２に伝送された信号電荷の数にほとんど比例する明るさの画面が形成される。このようにした場合、１つのフィールドの周期の間ＣＣＤを経て入った電子の数により反射板が一回のみ傾くので従来のデジタル変換に比べて反射板の傾く回数が各画素毎に最大１／ｎに減ることになる。また、従来のデジタル方式ではSRAMを駆動させて１または０の信号を１フィールドにｎ回送るべきであるのでアナログ信号のビデオ信号をデジタル化して処理すべきであるので多くのチップが要る反面、本発明ではアナログ信号をそのまま入力するのでデジタル信号処理ICが要らなく余程少ない個数のチップしか必要としない。
【００２４】
また、アナログ信号を入力すれば反射板６０の傾く時間が決定されるので、短い時間（１／２n ）の間全画素のデータを交替する必要がない。
【００２５】
【発明の効果】
前述した本発明による反射形映像表示装置によれば、従来のSRAMの変わりに通常的なＣＣＤを使用し画像を形成するので、
第１に、短時間に全画素のデータを交替すべきの問題を解決しうる。
第２に、ＣＣＤ信号はアナログ信号であるのでグレイスケールが連続され、高解像度になっても時間的制約がない。
【００２６】
第３に、従来に比べて周辺ICの数を減らしうるのでデジタル処理より余程少ない数のチップしか必要でない。
第４に、毎フィールド周期の間反射板が一度に限って傾くので信頼性にもさらに有利な利点がある。
本発明は前記実施例に限定されなく、本発明の技術的思想内で当分野の通常の知識を有する者により多くの変形が可能であることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の反射形映像表示装置の一例を示した断面図である。
【図２】一般的の埋没形チャンネルを有するＣＣＤを示した断面図である。
【図３】本発明実施例による反射形映像表示装置のレイアウトの一部を示したものである。
【図４】本発明実施例による反射形映像表示装置を示したものであって、前記図３のA-A ’線に沿って見た断面図である。
【図５】本発明実施例による反射形映像表示装置の信号入力端の構造を示した概略図である。
【符号の説明】
４０    半導体基板
４２    伝送チャンネル
４４    絶縁膜
４６    伝送電極
４８    伝送電極
５０    放電ゲート
５２    キャパシタ
５４    放電用のＮ層
５６    支持台
５８    反射板用の平板
６０    反射板
【図１】
0003666998.tif 000002
【図２】
0003666998.tif 000003
【図３】
0003666998.tif 000004
【図４】
0003666998.tif 000005
【図５】
0003666998.tif 000006