專(zhuān)利名稱(chēng)：便攜式微顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微型顯示器，特別涉及小面積高分辨率液晶顯示器，以及制造這種顯示器的方法。
相關(guān)技術(shù)本申請(qǐng)是美國(guó)專(zhuān)利事務(wù)局在2000年7月28日向美國(guó)專(zhuān)利局提交的申請(qǐng)?zhí)枮?9/643,655申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)，同時(shí)也是1999年11月14日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?9/460,960申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)。前者享受2000年7月12日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0/217,871的申請(qǐng)和2000年5月24日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0/206,999的申請(qǐng)的權(quán)益，而后者享受于1998年11月14日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0/112,147申請(qǐng)和1999年2月26日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0/121,899申請(qǐng)的權(quán)益。本申請(qǐng)也同時(shí)請(qǐng)求享有2000年10月3日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)NO.60/237,603申請(qǐng)和2000年12月6日提交的No.60/251,721申請(qǐng)的權(quán)益。上述所有內(nèi)容都被通過(guò)在此引證而合并于本文。
背景技術(shù)：
正在開(kāi)發(fā)的平板顯示器是利用液晶或者電光材料來(lái)產(chǎn)生高質(zhì)量圖像。這些顯示器被預(yù)計(jì)代替CRT技術(shù)并且提供更高清晰度的電視圖像或者計(jì)算機(jī)監(jiān)視器圖像。例如，通向高質(zhì)量大型液晶顯示器的最有前途的途徑是有源矩陣方法，該方法中，薄膜晶體管和液晶顯示器的像素被協(xié)同定位在一起。使用TFT的有源矩陣方法的首要的好處是消除像素之間的串?dāng)_，再就是用兼容TFT的LCD能取得極好的灰度級(jí)。
彩色液晶平板顯示器能夠通過(guò)很多種方法來(lái)制造，包括彩色濾色器或者順序閃光燈。這兩種類(lèi)型的顯示器在透射式和反射式模型中都能找到。
透射式彩色濾色器液晶平板顯示器一般包括不同的五層白光源，安裝在電路板的一側(cè)的第一偏振濾色器，在此電路板上TFT被排列形成像素，包括排列成像素的至少三種原色的濾色板，最后是第二偏振濾色器。電路板和濾色板之間被液晶材料填充。當(dāng)電場(chǎng)施加到電路板和接到濾色板的地線(xiàn)之間的材料上時(shí)，此種材料允許光在其內(nèi)傳輸。因此，當(dāng)顯示器的特定像素被TFT點(diǎn)亮的時(shí)候，此液晶材料旋轉(zhuǎn)通過(guò)此材料傳輸?shù)钠窆?，從而使這束光通過(guò)第二偏振濾色器。
在順序彩色顯示器中，顯示平板被掃描三次，每一次一種原色，協(xié)同一個(gè)指向顯示平板的相關(guān)彩色光。例如，為產(chǎn)生一個(gè)20赫茲的彩色幀，有源矩陣必須以60赫茲的頻率驅(qū)動(dòng)。為了降低閃爍，人們期望使用180赫茲的頻率驅(qū)動(dòng)有源矩陣以產(chǎn)生60赫茲的彩色圖像。超過(guò)60赫茲，可見(jiàn)的閃爍將被降低。
由于非晶硅的缺陷，其他可供選擇的材料包括多晶硅，或者激光再結(jié)晶硅。這些材料之所以被限制是因?yàn)樗麄儜?yīng)用已經(jīng)存在于玻璃上的硅，這通常會(huì)限制在低溫下進(jìn)一步的電路處理。
用于諸如上述彩色順序顯示器的顯示器集成電路，正在變得越來(lái)越復(fù)雜。例如，彩色順序顯示器被設(shè)計(jì)用于顯示高清晰度電視格式，該格式需要1280×1024的像素陣列，該像素陣列的像素間距，或連接鄰近行或者列像素電極的線(xiàn)條間的距離在15到55微米范圍內(nèi)，并被制造在單個(gè)五英寸晶片上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及微型顯示器，特別涉及小面積高分辨率液晶顯示器，以及制造這種顯示器的方法。例如，此顯示器具有至少有72,000個(gè)像素電極的陣列和小于200平方毫米的有源面積。
在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)字打印機(jī)包括用來(lái)獲取電子圖像并處理此圖像的控制電路、用于接收來(lái)自控制電路的被剪裁過(guò)的圖像的有源矩陣液晶顯示器，以及用來(lái)照亮液晶顯示器的背光?？梢杂猛哥R將顯示器的圖像聚焦在照像平面上。
在一個(gè)實(shí)施例中，有源矩陣彩色顯示器是彩色順序顯示系統(tǒng)，并且背光是三色發(fā)光二極管(LED)背光。照相膠片放在照像平面上。
在一個(gè)實(shí)施例中，一步成像相機(jī)包括一個(gè)用于記錄圖像的電荷耦合器件(CCD)?？刂齐娐窂腃CD獲取電子圖像并且處理該圖像。有源矩陣液晶顯示器用于接受處理過(guò)的圖像并且發(fā)光二極管(LED)裝置照亮該液晶顯示器。透鏡把液晶顯示器的圖像聚焦在照像平面上。
在幾個(gè)實(shí)施例中，像素電極陣列包含至少是320×240的陣列并具有小于160平方厘米的有源面積。在另外一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)字打印機(jī)或一步成像相機(jī)中的像素電極陣列包含至少是640×480的陣列。
在一個(gè)實(shí)施例中，便攜式通信系統(tǒng)包括帶有無(wú)線(xiàn)收發(fā)機(jī)的外殼。放置在外殼內(nèi)的透鏡接收在有源矩陣液晶顯示器上形成的圖像并把該圖像放大至少2倍。外殼帶有的數(shù)字打印機(jī)用于打印在液晶顯示器上形成的圖像。
在該便攜式通信系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例中，有至少一對(duì)液晶顯示器，第一液晶顯示器用于觀(guān)看，第二液晶顯示器起到用于數(shù)字打印的光閥門(mén)的作用。在該便攜式通信系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例中，外殼帶有具有用于記錄圖像的電荷耦合器件(CCD)的一步成像照相機(jī)?？刂齐娐窂腃CD獲取圖像并把該圖像發(fā)送到數(shù)字打印機(jī)。
在數(shù)字打印機(jī)的一個(gè)實(shí)施例中，打印機(jī)包括用于獲取電子圖像并把該圖像處理到多個(gè)像素的控制電路。每個(gè)像素都有至少2種顏色到特定電平。驅(qū)動(dòng)電路把該有源矩陣液晶顯示器像素電極的全部陣列驅(qū)動(dòng)到與第一液晶狀態(tài)相等的電壓，然后選擇性地把像素電極轉(zhuǎn)換到與依賴(lài)于和顏色之一相關(guān)的特定電平的第二液晶狀態(tài)相等的電壓。和每個(gè)顏色相關(guān)的光源照亮該液晶顯示器。
在一步成像照相機(jī)的一個(gè)實(shí)施例中包括用于記錄圖像的電荷耦合器件(CCD)?？刂齐娐窂腃CD獲取電子圖像并且把這些圖像處理到多個(gè)像素。每個(gè)像素都有特定電平的至少2種顏色。驅(qū)動(dòng)電路把該有源矩陣液晶顯示器像素電極的全部陣列驅(qū)動(dòng)到與第一液晶狀態(tài)相等的電壓，然后選擇性地把像素電極轉(zhuǎn)換到和取決于和顏色之一相關(guān)的特定電平的第二液晶狀態(tài)相等的電壓。和每個(gè)顏色相關(guān)的光源照亮該液晶顯示器。透鏡把液晶顯示器的圖像聚焦到照相平面上。
在數(shù)字印字機(jī)和一步成像照相機(jī)的幾個(gè)實(shí)施例中，透鏡把液晶顯示器到圖像聚焦在照相平面上。光源是具有三種顏色的發(fā)光二極管(LED)背光。一種或者更多顏色的電平是零。
在一種產(chǎn)生打印的方法中包括將一個(gè)數(shù)字圖像分割成至少兩個(gè)每個(gè)都與一種特定顏色相關(guān)的電子圖像的步驟。每種顏色相關(guān)的電子圖像將被處理到多個(gè)像素。每個(gè)像素有與特定相關(guān)顏色相關(guān)的特定電平。整個(gè)有源矩陣液晶顯示器像素電極陣列被驅(qū)動(dòng)到與第一液晶狀態(tài)相等的電壓。像素電極被選擇性地轉(zhuǎn)換到和取決于和顏色之一相關(guān)的特定電平的第二液晶狀態(tài)相等的電壓。與特定顏色相關(guān)的光通過(guò)液晶顯示器投射以便把液晶顯示器的圖像投在感光紙上。依賴(lài)于特定電平，重復(fù)選擇性地把電極轉(zhuǎn)換到與第二液晶狀態(tài)相等的電壓，并且投射和顏色之一相關(guān)的幾個(gè)特定電平的光。此過(guò)程針對(duì)其他顏色被重復(fù)進(jìn)行。
在一種顯示圖像的方法中，圖像被寫(xiě)入具有多個(gè)像素電極的液晶顯示器，從而導(dǎo)致液晶移動(dòng)到特定的圖像位置上。光源閃光以照亮顯示器。像素電極被設(shè)置為特定的電場(chǎng)強(qiáng)度以便在下一圖像被寫(xiě)入之前導(dǎo)致液晶向期望的方向或位置移動(dòng)。寫(xiě)入、發(fā)光和設(shè)置的過(guò)程產(chǎn)生想得到的圖像。
在一種方法中，圖像是彩色圖像，圖像的寫(xiě)入和兩個(gè)或者更多的在寫(xiě)入步驟針對(duì)多種顏色中的每一種被重復(fù)之后閃光的顏色相關(guān)。在光源的每個(gè)閃光之后和下一圖像被寫(xiě)入之前切換對(duì)置電極的電壓。液晶顯示器是具有至少75,000個(gè)像素電極和小于160平方毫米的有源面積的顯示器。
在幾個(gè)具體實(shí)施例中，有源矩陣彩色順序液晶顯示器具有有源矩陣電路，對(duì)置電極板或者層，以及插入的液晶層。有源矩陣電路具有在第一個(gè)板內(nèi)形成的晶體管電路陣列。每個(gè)晶體管電路都被連接到一個(gè)像素電極，該像素電極在具有200平方毫米或更小的面積的像素電極陣列中，其面積最好在100平方毫米以下。對(duì)置電極板在平行于第一個(gè)板的第二個(gè)板內(nèi)伸展，并承受所加電壓。液晶層被夾在兩個(gè)平面之間的空腔中?？涨谎刂偷谝缓偷诙€(gè)板垂直的軸方向的深度少于3微米。
在幾個(gè)實(shí)施例中，氧化層在像素電極陣列或液晶材料層之間伸展。氧化層在像素電極陣列的外圍區(qū)域具有第一厚度，在像素電極陣列上延伸的像素電極區(qū)域具有較薄一些的第二厚度。厚的外圍區(qū)域(在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中大約0.5微米)用來(lái)更好地隔離集成到顯示電路中的驅(qū)動(dòng)電極。較薄一些的氧化區(qū)域(大約0.3微米)用來(lái)降低顯示器運(yùn)行過(guò)程中氧化層上的電壓降。這用于無(wú)需從諸如電池的電源處支取更多功率而升高液晶上所施加的電壓。
控制液晶的一種方法是把輸入視頻信號(hào)反相以消除液晶材料上形成的DC電壓。雖然列交替接收視頻和反相視頻的列反相是一個(gè)常見(jiàn)模式，現(xiàn)在人們認(rèn)識(shí)到，像素或者幀反相在一些結(jié)點(diǎn)更佳。另外一個(gè)控制顯示器中的液晶的優(yōu)選方法是在子幀開(kāi)始處切換施加到對(duì)置電極面板的電壓。除了消除不對(duì)稱(chēng)電壓外，在每個(gè)子幀之后切換加到對(duì)置電極面板的電壓的技術(shù)還提高了對(duì)比度。
除了切換加到對(duì)置電極上的電壓之外還有其他一些技術(shù)能被用于提高顯示器上的圖像質(zhì)量，這些技術(shù)可以和電壓切換技術(shù)結(jié)合或者獨(dú)立于電壓切換技術(shù)使用。眾所周知，微型顯示器，特別是液晶的溫度影響液晶響應(yīng)、以及顯示器上亮度、圖像顏色的一致性。
另一種能獨(dú)立于或和切換對(duì)置電極的電壓結(jié)合使用的方法是在背光閃光之后把像素從VPIXEL初始化到VCOM。隨著像素電極被設(shè)置為VCOM，如果和該像素相關(guān)的液晶處于某個(gè)其他狀態(tài)，則液晶開(kāi)始弛豫到清澈狀態(tài)。和每個(gè)像素相關(guān)的液晶都在弛豫、旋轉(zhuǎn)到清澈狀態(tài)，直到該像素被寫(xiě)入并接收信號(hào)或者和那個(gè)圖像相關(guān)的電壓。因?yàn)橄袼厥潜豁樞驅(qū)懭氲?，從?xiě)入到為第一個(gè)像素閃爍光源要比從寫(xiě)入到為最后一個(gè)像素閃爍光源有更長(zhǎng)的時(shí)間。在接收視頻信號(hào)之后第一像素將耗去寫(xiě)入周期的大部分以到達(dá)其期望的位置，并且把像素初始化到VCOM將會(huì)有最小的效果。然而，最后接收其信號(hào)，并初始化為清澈且具有如果不是已經(jīng)在那個(gè)狀態(tài)則在向清澈旋轉(zhuǎn)的相關(guān)液晶的像素在接收其信號(hào)之前將是清澈或近似清澈的。在這幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，液晶的取向使得其弛豫變白比驅(qū)動(dòng)變黑用的時(shí)間更少。因此，在最后一個(gè)像素是清澈或接近清澈時(shí)，驅(qū)動(dòng)變黑的響應(yīng)時(shí)間比像素是黑色并正在弛豫到清澈更加迅速。顯示器初始化以便液晶向需要最長(zhǎng)的時(shí)間才能到達(dá)的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中是清澈狀態(tài)。單個(gè)像素元素被設(shè)置后將更加接近在光源發(fā)光之后的穩(wěn)定位置。
液晶材料的性質(zhì)受到液晶溫度影響，例如，扭曲向列液晶材料的扭曲時(shí)間在液晶材料溫暖時(shí)較短。通過(guò)了解液晶溫度，能夠設(shè)置背光閃光的時(shí)刻及持續(xù)時(shí)間以獲得期望的亮度和最小化功耗。
在另外幾個(gè)實(shí)施例中液晶可能被加熱。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，顯示器被置于加熱模式，其中，多個(gè)行被點(diǎn)亮，并且沿著行線(xiàn)出現(xiàn)電壓降，產(chǎn)生熱量。
測(cè)量液晶的溫度需要額外的模擬電路，該電路增加顯示器電路的復(fù)雜程性。眾所周知，最終想要的是液晶的運(yùn)行性質(zhì)而非實(shí)際溫度。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，進(jìn)行液晶電容的電測(cè)量，代替對(duì)于溫度的測(cè)量，以便確定是否需要加熱。當(dāng)加熱器打開(kāi)并且加熱器打開(kāi)的持續(xù)時(shí)間不需要以溫度為基礎(chǔ)并且能夠通過(guò)響應(yīng)液晶傳感器被啟動(dòng)，該液晶傳感器響應(yīng)液晶的光學(xué)、電學(xué)或其他性質(zhì)。
在一個(gè)實(shí)施例中，引入傳感器以確定液晶是否正在接近液晶的特征清澈溫度。清澈溫度傳感器正好被置于離開(kāi)有源顯示區(qū)域之處。當(dāng)液晶接近其特征清澈溫度時(shí)，白色(清澈)像素和黑色像素的電容合并在一起。
液晶被期望的優(yōu)點(diǎn)之一是長(zhǎng)的時(shí)間常數(shù)，這允許在某些情況下保持圖像而不必刷新。雖然長(zhǎng)的時(shí)間常數(shù)一般是有益的，但在顯示器被關(guān)閉并在片刻之后被啟動(dòng)的情況下它可能是有害的。啟動(dòng)系統(tǒng)之后，先前圖像的一部分可能仍就存在。
在一個(gè)實(shí)施例中，模擬比較器實(shí)時(shí)采樣主電源電壓。當(dāng)電壓下降到低于運(yùn)行電路再加上一些余量的電平，例如90％，顯示器被關(guān)閉。關(guān)閉顯示器時(shí)，復(fù)位信號(hào)(PDR*)被置為低。收到該信號(hào)后，顯示電路將把VDD加到所有的列線(xiàn)上，并激活所有行線(xiàn)。每個(gè)像素的存儲(chǔ)電容的另外一端被連接到前一條行線(xiàn)。這有效地把存儲(chǔ)電容放電到0伏特。通常的計(jì)時(shí)將持續(xù)兩個(gè)周期或更多，從而順序激活所有的偶數(shù)和奇數(shù)行。這將行線(xiàn)上的0伏特驅(qū)動(dòng)到每個(gè)像素上。
因?yàn)榇鎯?chǔ)電容要比像素電容大幾倍，存儲(chǔ)電容上的電壓將會(huì)把像素電容放電到0伏特。在此時(shí)刻，顯示器能被去除能量，在存儲(chǔ)電容或像素電容上均不殘留任何電荷。
微型顯示器性能增加的同時(shí)微型顯示器尺寸的減小已經(jīng)使得微型顯示器發(fā)明之前不可能的設(shè)備得以出現(xiàn)，或使具備改進(jìn)性能的設(shè)備得以出現(xiàn)。這些設(shè)備包括數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字打印機(jī)和改進(jìn)的可攜式攝像機(jī)取景器。
在一個(gè)實(shí)施例中，微型顯示器被用于數(shù)碼照相機(jī)。該微型顯示器既被用來(lái)顯示要獲取的圖像，也被用來(lái)顯示存儲(chǔ)在數(shù)碼相機(jī)內(nèi)存中的圖像。


通過(guò)下面結(jié)合附圖給出的優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明的上述以及其他目的和特征將被本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員更好的理解和領(lǐng)會(huì)，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)單片晶片的透視圖，其上形成多個(gè)顯示設(shè)備；圖2是用于其內(nèi)包括可選控制信號(hào)電路的集成有源矩陣平板顯示器的管芯的示意圖；圖3示出了用于圖2中所示顯示控制電路的時(shí)序圖；圖4是制造和裝配該微型顯示器過(guò)程的示意圖；圖5A到5D是在TFT層上制造電路的過(guò)程的示意圖；圖6是ITO(氧化錫銦)層的橫截面視圖；圖7A是帶有凹坑掩藏氧化層的TFT層的橫截面視圖；圖7B是形成另一個(gè)TFT層過(guò)程中的一步的示意圖；圖7C是另一個(gè)TFT層的橫截面視圖；圖8是ITO層和TFT層在裝配前的分解視圖；
圖9是在外殼內(nèi)的顯示器的放大剖視圖；圖10是用于另一個(gè)集成有源矩陣平板顯示器的管芯的示意圖；圖11A是用于另一個(gè)(LVV)集成有源矩陣平板顯示器的管芯的示意圖；圖11B是圖11A示出一個(gè)門(mén)的放大部分；圖12A是背光的相對(duì)于顯示器的分解視圖；圖12B是背光的后透視圖；圖12C是帶有散射器的背光的前透視圖；圖13A是已裝配的顯示器模塊的透視圖；圖13B是已裝配的顯示器模塊的分解視圖；圖14A是根據(jù)本發(fā)明，適于放大微型顯示器的透鏡的側(cè)視圖；圖14B已裝配的顯示器模塊的橫截面視圖；圖14C是提供視覺(jué)增大視場(chǎng)的多單元透鏡的側(cè)視圖；圖15示出了置于開(kāi)諾全息照片附近的單透鏡；圖16A是帶有檢測(cè)器的背光系統(tǒng)的橫截面視圖；圖16B是LED控制電路的示意圖；圖17是用圖表示的將液晶從清澈轉(zhuǎn)換到黑色以及從黑色到清澈的時(shí)間；
圖18A是用圖表示的電壓以及期望是紅色的像素的液晶的轉(zhuǎn)換；圖18B是用圖表示的電壓以及第一像素和用于諸如黃色的中間顏色的最后像素的液晶的轉(zhuǎn)換；圖19A示出根據(jù)本發(fā)明的顯示控制電路另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例；圖19B示出圖19A中所示顯示控制電路的時(shí)序圖；圖20A示出圖19A中所示顯示控制電路的像素單元；圖20B示出圖19A中所示顯示控制電路的一部分；圖21是通過(guò)切換加到對(duì)置電極的電壓的方式正被恢復(fù)到白色的黑像素以及正被恢復(fù)到黑色的白像素的圖解表示；圖22是用于圖19A所示顯示控制電路的電壓以及第一像素和用于諸如黃色的中間顏色的最后像素的液晶的轉(zhuǎn)換的圖解表示；圖23A示出帶有初始化的彩色順序顯示器的時(shí)序圖；圖23B示出把所有列初始化到同一電壓的電路；圖23C示出用于彩色順序顯示器的時(shí)序圖，該顯示器帶有切換加到對(duì)置電極的電壓的LVV并把像素初始化為清澈；圖24是在現(xiàn)有技術(shù)中電源被關(guān)閉然后再打開(kāi)后像素電極的電壓的圖解表示；圖25示出根據(jù)本發(fā)明的顯示控制電路的優(yōu)選實(shí)施例；
圖26是根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)電源被關(guān)閉時(shí)控制信號(hào)的圖解表示；圖27A示出另一個(gè)具有加熱門(mén)的顯示器的優(yōu)選實(shí)施例；圖27B示出圖27A所示顯示器的一部分；圖27C示出圖27A所示顯示器的一部分的另一個(gè)實(shí)施例；圖27D示出另一個(gè)熱驅(qū)動(dòng)的實(shí)施例；圖27E示出帶有兩個(gè)可選擇掃描儀的顯示器的另一個(gè)加熱實(shí)施例；圖27F示出位于有源顯示器外部的液晶響應(yīng)時(shí)間傳感器陣列；圖27G是液晶響應(yīng)時(shí)間傳感器陣列的放大視圖；圖28A是接收模擬信號(hào)的顯示控制電路的示意圖；圖28B和28C是圖28A中顯示控制電路的元件的示意圖；圖29A示出顯示器內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)信號(hào)路徑；圖29B是示出EXCLK和TCG之間的歪斜失真的時(shí)序圖；圖29C示出延遲鎖定環(huán)電路；圖29D示出相位鎖定電路；圖30是檢測(cè)可編程邏輯芯片中的信號(hào)的數(shù)字機(jī)構(gòu)的圖解；圖31是圖30中電路的輸入和輸出的時(shí)序圖；
圖32示出和圖28A類(lèi)似的帶有PLL限制的時(shí)序控制電路；圖33示出顯示控制電路的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例；圖34A是時(shí)序圖；該圖中子幀與半幀的比例是3∶1；圖34A是時(shí)序圖；該圖中子幀與半幀的比例是4∶1；圖34A是時(shí)序圖；該圖中子幀與半幀的比例是10∶3；圖35A是收數(shù)字視頻信號(hào)的微型顯示器的集成電路的示意圖；圖35B是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字信號(hào)的線(xiàn)性反饋移位寄存器狀態(tài)機(jī)的示意圖；圖36是數(shù)據(jù)鏈路的示意圖；圖37A示出在視頻卡和顯示器驅(qū)動(dòng)板之間的數(shù)據(jù)鏈路；圖37B是數(shù)字驅(qū)動(dòng)器的示意圖；圖38A示出液晶顯示器響應(yīng)曲線(xiàn)；圖38B是帶有數(shù)字表的顯示控制電路的示意圖；圖39A是用于單色顯示的顯示器時(shí)序圖；圖39B1和39B2根據(jù)本發(fā)明示出顯示控制電路另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例；圖39C示出通過(guò)插補(bǔ)的水平調(diào)整比例；圖39D示出通過(guò)插補(bǔ)的垂直調(diào)整比例；圖39E示出像素配對(duì)圖；圖40A是數(shù)碼相機(jī)的前視圖；圖40B是圖40A中數(shù)碼相機(jī)的后視圖；圖40C是圖40A中數(shù)碼相機(jī)的左視圖；圖40D是圖40A中數(shù)碼相機(jī)的右視圖；圖41是圖40A到40D中數(shù)碼相機(jī)的分解視圖；圖42示出照相機(jī)的顯示控制電路；圖43示出一部分已經(jīng)打開(kāi)的便攜式攝像機(jī)的透視圖；圖44示出便攜式攝像機(jī)的顯示控制電路；圖45是在車(chē)輛中使用的固定在頭上的顯示系統(tǒng)的示意圖；圖46是數(shù)字打印機(jī)的控制系統(tǒng)的示意圖；圖47示出數(shù)字打印機(jī)的剖視圖；圖48是一步成像數(shù)碼相機(jī)電路的示意圖；圖49A是帶有微型顯示器的移動(dòng)電話(huà)的前透視圖；圖49B是帶有微型顯示器的移動(dòng)電話(huà)的前視圖；圖49C是帶有微型顯示器系統(tǒng)的小型電話(huà)的后視圖；
圖50是反射式顯示器的剖視圖；圖51是硅加在石英上的生產(chǎn)過(guò)程和微型顯示器的示意圖；圖52A是無(wú)線(xiàn)個(gè)人計(jì)算機(jī)的左前透視圖；圖52B是圖51A中的無(wú)線(xiàn)個(gè)人通信器的正視圖；圖53C是無(wú)線(xiàn)個(gè)人通信器的后視圖；圖52D到52G是個(gè)人無(wú)線(xiàn)通信機(jī)的附加視圖；圖53是示出卡片的個(gè)人無(wú)線(xiàn)通信機(jī)的透視圖；圖54A是固定在頭上的個(gè)人通信器的右前透視圖。頭部用虛線(xiàn)表示；圖54B是虛線(xiàn)表示的沒(méi)有頭部的固定在頭上的個(gè)人通信器的透視圖；圖54C是固定在頭上的個(gè)人通信器的前視圖；圖54D是固定在頭上的個(gè)人通信器的頂視圖；圖54E到54G是固定在頭上的個(gè)人通信器的附加視圖；圖55A是主要單元的透視圖；圖55B是主要單元的頂視圖；圖56是帶有電子電路板和移去電池的固定在頭上的個(gè)人通信器的透視圖；
圖57是在固定在頭上的個(gè)人通信器的顯示電路的示意圖；圖58是反射圖像顯示器的的剖視圖；圖59是無(wú)線(xiàn)電話(huà)的頂部右透視圖，該無(wú)線(xiàn)電話(huà)帶有顯示器并且頂部翻開(kāi)；圖60是無(wú)線(xiàn)電話(huà)的頂視圖，該無(wú)線(xiàn)電話(huà)帶有顯示器并且頂部翻開(kāi)；圖61是頂部翻開(kāi)的帶顯示器的無(wú)線(xiàn)電話(huà)的右視圖；圖62是頂部翻開(kāi)的帶顯示器的無(wú)線(xiàn)電話(huà)的底視圖；圖63是頂部合上的帶顯示器的無(wú)線(xiàn)電話(huà)的頂部右透視圖；圖64是頂部翻開(kāi)并且顯示單元向上翻轉(zhuǎn)的帶有顯示器的無(wú)線(xiàn)電話(huà)的頂部右透視圖；圖65是頂部翻開(kāi)的帶顯示器的無(wú)線(xiàn)電話(huà)的底部透視圖；圖66是電池和電池外殼被去掉的電話(huà)的后視圖；圖67是帶顯示器的無(wú)線(xiàn)電話(huà)和移去一部分的即時(shí)打印機(jī)的側(cè)視圖；圖68是帶有顯示器盒和視頻盒的另一個(gè)無(wú)線(xiàn)電話(huà)的頂部右透視圖；圖69是帶有翻轉(zhuǎn)的視頻盒的圖68中的無(wú)線(xiàn)電話(huà)的頂部右透視圖；
圖70A是具有處于打開(kāi)位置的蓋的另一無(wú)線(xiàn)電話(huà)的前視圖；圖70B是圖70A中無(wú)線(xiàn)電話(huà)的側(cè)視圖，其蓋位于關(guān)閉位置；圖71A是另一個(gè)帶有微型顯示器的無(wú)線(xiàn)電話(huà)的前頂透視圖；圖71B是圖71A中的無(wú)線(xiàn)電話(huà)的底后透視圖；圖72A到72D是另一個(gè)帶有因特網(wǎng)瀏覽器和尋呼機(jī)功能的無(wú)線(xiàn)電話(huà)的圖解；圖73是帶有即時(shí)打印單元的擴(kuò)展塢和無(wú)線(xiàn)電話(huà)的側(cè)透視圖；圖74是對(duì)接在圖73中的擴(kuò)展塢的無(wú)線(xiàn)電話(huà)的側(cè)視圖，該擴(kuò)展塢被剖視示出；圖75A是無(wú)線(xiàn)電話(huà)的側(cè)透視圖，該無(wú)線(xiàn)電話(huà)在與其隔開(kāi)的即時(shí)打印設(shè)備上帶有撳鈕接頭；圖75B是類(lèi)似視圖，其中即時(shí)打印設(shè)備的撳鈕接頭和無(wú)線(xiàn)電話(huà)相連；圖75C是在即時(shí)打印機(jī)上帶有一個(gè)夾子的無(wú)線(xiàn)電話(huà)的側(cè)剖視圖；圖76A是帶有觀(guān)測(cè)透鏡的無(wú)線(xiàn)電話(huà)的剖視圖；圖76B是圖76A中具有帶有一個(gè)用夾子連接的即時(shí)打印設(shè)備的無(wú)線(xiàn)電話(huà)的剖視圖；圖77是另一個(gè)在打印設(shè)備上帶有用夾子連接的無(wú)線(xiàn)電話(huà)的剖視圖；
圖78A是部分剖開(kāi)以便展示其內(nèi)部的即時(shí)打印機(jī)的透視圖；圖78B是圖78A中的即時(shí)打印機(jī)的剖視圖；圖79A是打印設(shè)備的示意圖，該設(shè)備中在圖像曝光期間投射微型顯示器和膠片相對(duì)運(yùn)動(dòng)；圖79B是圖79A中膠片的頂視圖；圖80A是在圖像產(chǎn)生器和膠卷之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的即時(shí)打印機(jī)的示意圖；圖80B是具有透鏡和微型顯示器的顯示單元的圖80A示意圖的側(cè)視圖；圖80C是具有微型顯示器的顯示單元的圖80B示意圖的側(cè)視圖；圖80D是線(xiàn)性像素陣列的示意圖；圖80E是在一系列有痕線(xiàn)上曝光膠卷的示意圖；圖81A是具有分離開(kāi)的擴(kuò)展塢的無(wú)線(xiàn)電話(huà)的側(cè)頂透視圖；圖81B是擴(kuò)展塢和連接無(wú)線(xiàn)電話(huà)的側(cè)剖視圖；圖81C是對(duì)接在擴(kuò)展塢的無(wú)線(xiàn)電話(huà)的頂側(cè)透視圖，擴(kuò)展塢中的顯示器處于關(guān)閉位置；圖81D是帶有擴(kuò)展塢的無(wú)線(xiàn)電話(huà)的頂側(cè)透視圖，其顯示器處于打開(kāi)位置；
圖82A是帶有微型顯示器的無(wú)線(xiàn)電話(huà)的頂視圖；圖82B是示出照相機(jī)透鏡的圖82A中的無(wú)線(xiàn)電話(huà)的底視圖；圖82C是圖82A和82B中無(wú)線(xiàn)電話(huà)的后透視圖；圖83是無(wú)線(xiàn)電話(huà)的側(cè)視圖，其打開(kāi)的部分展示微型顯示器和透鏡；圖84A示出了使用棱鏡來(lái)重定向圖像方向的微型顯示器和觀(guān)測(cè)透鏡；和圖84B示出了使用鏡面來(lái)重定向圖像方向的微型顯示器和觀(guān)測(cè)透鏡；具體實(shí)施方式
參考附圖，附圖中同樣的標(biāo)記表示同樣的元素。例如，一般引用圖9中的110示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)顯示器。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例采用制造多個(gè)平板顯示器110的過(guò)程，在該過(guò)程中，在單個(gè)晶片114上制作了大量的有源矩陣陣列，如圖1所示。
單個(gè)晶片上制作的顯示器單數(shù)目取決于晶片尺寸以及每個(gè)顯示器的尺寸。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，晶片的直徑不小于5英寸。每個(gè)顯示器的尺寸取決于分辨率和像素電極的尺寸。在一個(gè)具有大約76,800個(gè)像素(例如320×240的陣列)的分辨率，一般稱(chēng)為QVGA的顯示器中，顯示器對(duì)角尺寸0.24英寸，像素電極寬度為15微米，有源顯示面積為4.8mm×3.6mm。顯示器管芯的尺寸為8.6mm×60mm。整個(gè)顯示器的尺寸，即圖13B中顯示器支架的尺寸為15.42mm×9.86mm。在單個(gè)5英寸晶片上能制作超過(guò)150個(gè)獨(dú)立的這種尺寸的顯示器，或在6英寸晶片上制作超個(gè)200個(gè)顯示器。
顯示器的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例具有大約307,200個(gè)像素的分辨率，(如640×480的陣列)，一般被稱(chēng)為VGA，顯示器對(duì)角線(xiàn)尺寸0.38英寸，VGA顯示器的像素電極寬度為12微米。有源顯示區(qū)面積為7.68mm×5.76mm。顯示器管芯的尺寸為11.8mm×8.2mm。整個(gè)顯示器的尺寸為16.97mm×11.58mm。在單個(gè)5英寸晶片上能制作超過(guò)100個(gè)獨(dú)立的這種尺寸的顯示器。
通過(guò)在單個(gè)晶片上制作大量的小的高分辨率顯示器，制造的成品率能被充分提高，每個(gè)顯示器的成本能被充分降低。
圖2中示意性的示出了集成電路有源矩陣顯示器管芯116。集成電路顯示器管芯116已被從單個(gè)晶片114上與所選擇數(shù)量的被復(fù)制電路一起切稱(chēng)方塊狀。顯示器矩陣電路118、垂直移位寄存器120、水平移位控制器122、一對(duì)水平移位寄存器124和126以及多個(gè)傳輸門(mén)128和10被加入集成電路顯示器管芯116。
視頻信號(hào)高線(xiàn)132和視頻信號(hào)低線(xiàn)134把模擬視頻信號(hào)從數(shù)模放大器攜帶到位于顯示器矩陣電路118之上和之下的傳輸門(mén)128和130。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，顯示器矩陣電路之上的傳輸門(mén)是p溝道傳輸門(mén)28，并被連接到視頻高線(xiàn)(VIDH)12。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中位于顯示器矩陣電路18之下的傳輸門(mén)130是n溝道傳輸門(mén)130，并被連接到視頻低線(xiàn)(VIDL)134。
傳輸門(mén)128和130由水平移位寄存器124和126控制。p溝道傳輸門(mén)128由高水平移位寄存器124控制，而n溝道傳輸門(mén)130由低水平移位寄存器126控制，如圖2中實(shí)施例所示。水平移位寄存器124和126由水平移位控制器122控制。水平移位寄存器124和126選擇視頻信號(hào)的段或比特要被發(fā)送到的列，這將在下面做進(jìn)一步解釋。
顯示矩陣電路118具有多個(gè)像素單元138。例如，在QVGA顯示器中，由76,8000(320×240)個(gè)有源像素單元?？赡苓€有被看作是非有源的附加像素單元，這在下面解釋。每個(gè)像素單元138具有晶體管140和像素電極142。像素電極142與對(duì)置電極144和置于(上述)二者之間的液晶層146協(xié)同工作，形成用于產(chǎn)生圖像的像素電容148，這在圖9中可以極佳地看出。
除了如上所述，通過(guò)水平移位寄存器124和126選擇接收信號(hào)的列之外，還需要選擇行。垂直移位寄存器120選擇行。從垂直移位寄存器120引出的行線(xiàn)150被連接到三極管140的每個(gè)柵極上以點(diǎn)亮該行像素。當(dāng)一行像素被點(diǎn)亮，并且列152被水平移位寄存器124和126之一選擇時(shí)，單個(gè)像素被選擇，并且視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)該像素的液晶或使該像素的液晶得以弛豫。
微型顯示器110具有以漸進(jìn)方式逐行掃描的圖像。在QVGA的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，圖像被掃描或像素電極的電壓被逐像素單元的設(shè)置。使奇數(shù)行或偶數(shù)行用水平移位寄存器124接收VIDH信號(hào)132而另一行(即偶數(shù)行或奇數(shù)行)用水平移位寄存器126接收VIDL信號(hào)134，一次可以設(shè)置兩個(gè)像素單元，這將在下面參考圖11說(shuō)明。眾所周知，諸如圖10所示的其他配置能在顯示器被分成段并被同時(shí)提供的情況下使用。如果顯示器采用多個(gè)VIDH和VIDL輸入，則多個(gè)像素電極能在同一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)被掃描也是公知的。
顯示矩陣電路118具有列復(fù)位電路154。列復(fù)位電路154既被用于下面參考圖24和圖25說(shuō)明的電源關(guān)閉復(fù)位，也被用于下面參考圖23A和23B說(shuō)明的初始化。初始化時(shí)，列復(fù)位電路154把每個(gè)像素電極142的電壓設(shè)置為導(dǎo)致液晶弛豫到透明狀態(tài)到電壓。如下面所說(shuō)明的那樣，列復(fù)位電路154在每個(gè)子幀或幀之前使用。
圖3示出了采用列反相的微型顯示器的時(shí)序圖。視頻信號(hào)被作為實(shí)際信號(hào)和反相的信號(hào)發(fā)送到IC顯示器管芯116。如圖2所示的p溝道傳輸門(mén)128接收實(shí)際視頻(信號(hào))，由這些門(mén)供電的像素被驅(qū)動(dòng)到介于施加到對(duì)置電極上的公共電壓(VCOM)和供電電壓源(VDD)之間的電壓。N溝道傳輸門(mén)130接收反相視頻(信號(hào))，由這些門(mén)所供電的像素被驅(qū)動(dòng)到介于VCOM和供電電壓吸收(VEE)之間的電壓驅(qū)動(dòng)。在一個(gè)子幀中，一列接收視頻信號(hào)而相鄰一列接收反相視頻信號(hào)。在下一個(gè)子幀中，切換接收視頻信號(hào)和反相視頻信號(hào)的列。在整個(gè)幀被掃描到顯示器內(nèi)以后并且存在允許液晶扭曲的延遲時(shí)，背光閃光以展示圖像。下面進(jìn)一步說(shuō)明允許液晶扭曲的延遲。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，VDD大約為11伏特，VEE大約為2伏特，VCOM大約為7伏特。在電壓信號(hào)中心電壓(VVC)和VCOM之間存在微小的電壓差以便在液晶內(nèi)容納一個(gè)偏移電壓。切換每一列上的視頻的技術(shù)被稱(chēng)為列反相技術(shù)，它幫助防止在液晶材料上形成DC電壓，此外還防止串?dāng)_。除了列反相之外，其他類(lèi)似的反相技術(shù)有行反相、幀反相和像素反相。
下面討論其他的以不同方式饋入視頻信號(hào)并閃光背光以展示圖像的時(shí)序圖。
平板顯示器，也被稱(chēng)為微型顯示器110由幾個(gè)主要的裝配步驟組裝而成，其中在每個(gè)裝配步驟具有幾個(gè)步驟。參考圖4，晶片114是其上布置了集成電路顯示器管芯116的SOI(絕緣層上的硅)晶片。顯示電路116轉(zhuǎn)移到玻璃片158并被從晶片114剝離。顯示電路116的背面經(jīng)過(guò)處理。除了顯示電路116以外，還制造了具有對(duì)置電極144的ITO(銦錫氧化物)晶片160，如圖6所示。顯示電路116、ITO晶片160和液晶146被裝配到顯示裝配件162。顯示裝配件162被裝配到裝配模塊164。
圖5A到圖5D示出了IC顯示器管芯116的形成。如圖5A示出顯示矩陣電路118的三極管140之一正在和絕緣襯底174上的薄膜單晶硅層172一起形成。絕緣襯底174上的薄膜單晶硅層172能通過(guò)硅層的再結(jié)晶形成，或采用把第一個(gè)硅晶片綁定到第二個(gè)具有氧化絕緣層的硅晶片的晶片綁定過(guò)程形成。第二晶片被減薄以形成適于制作顯示電路的絕緣層上的硅(silicon-on-insulator)結(jié)構(gòu)并變成視覺(jué)上透明的襯底。關(guān)于顯示器的制作的附加的細(xì)節(jié)在1994年3月21日遞交的名為“制作有源矩陣像素電極的方法”，申請(qǐng)?zhí)枮镹O.08/215,555的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)以及1998年11月10日遞交的名為“彩色順序反射式微型顯示器”，申請(qǐng)?zhí)枮镹O.08/966,685的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中有描述，前一申請(qǐng)?jiān)?998年1月6日被授權(quán)成為專(zhuān)利號(hào)為NO.5,705,424的美國(guó)專(zhuān)利。兩申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)在此引述被合并于本文。熱氧化物176也覆蓋了薄膜單晶硅層172的一部分。絕緣襯底174由硅(Si)晶片178承載。
在絕緣襯底174和熱氧化物176上形成了作為抗反射層的Si3N4層180，如圖5B所示。在Si3N4層180上形成了多晶硅像素電極142，并與薄膜單晶硅層172接觸。
參考圖5C，在電路上形成硼化磷酸硅玻璃(BPSG)層184。一部分被腐蝕掉并加上鋁電極。參考圖5D，在鋁電極和BPSG層184上形成了一層SiO2三氯化磷硅玻璃(PSG)188。鈦(Ti)黑矩陣190被置于三極管之上作為遮光板。在整個(gè)晶片上形成了鈍化二氧化硅192。晶片為下一個(gè)裝配過(guò)程做好準(zhǔn)備。
在一個(gè)獨(dú)立過(guò)程中，形成了具有對(duì)置電極144的ITO晶片160。圖6示出了具有玻璃層198和對(duì)置電極144(ITO層)的ITO晶片。
電路和ITO晶片160形成后，兩者為結(jié)合在一起做好準(zhǔn)備。然后，如圖7A所示，電路器件116被轉(zhuǎn)移到視覺(jué)上透明的襯底204上。透明粘和劑206被用于把電路固定到襯底204上。在專(zhuān)利號(hào)為NO.5,256,562的美國(guó)專(zhuān)利中更詳細(xì)的說(shuō)明了粘和劑206，其內(nèi)容此處通過(guò)引用而被引入。如圖5A到5D所示，絕緣襯底174最初所附著的層，即Si晶片178被移去。
如圖7A所示，在像素陣列142之上的位置蝕刻絕緣襯底174，也被稱(chēng)為掩埋氧化層。不在像素陣列之上的掩埋氧化層被剝掉，因此產(chǎn)生了一系列凹坑208。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，掩埋氧化層為0.5微米并且在像素陣列之上的凹坑區(qū)域被減薄到0.2到0.3微米。僅僅通過(guò)減薄像素陣列，不用因晶體管(TFTs)的后門(mén)效應(yīng)而折衷，就提高了施加到液晶上的電壓。
圖7C和圖7B示出了另一個(gè)集成電路顯示器管芯116。參考圖7B，絕緣襯底174被蝕刻，在絕緣襯底174和熱氧化物176之上形成了Si3N4層180。在Si3N4層180之上形成了多晶硅像素電極142，并且和薄膜單晶硅層172接觸。晶片的剩余部分用上面說(shuō)明的方法形成。
此后，如圖7C所示，電路器件116被轉(zhuǎn)移到視覺(jué)上透明的襯底204上。絕緣襯底174，也被稱(chēng)為掩埋氧化層被蝕刻。如圖7B所示，掩埋氧化層被減薄，直到達(dá)到Si3N4層180。Si3N4層180通過(guò)濕法腐蝕磷酸處理被去除。像素電極142和液晶146接觸。
眾所周知，絕緣襯底174能夠在像素電極142要被定位到硅晶片178上的位置上蝕刻。Si3N4層位于硅晶片178上。在電路器件116被轉(zhuǎn)移到視覺(jué)上透明的襯底204上以后，不用減薄掩埋氧化物。Si3N4層180按上面說(shuō)明的那樣被去除。
如圖7A所示的一系列凹坑208能被用濕法腐蝕磷酸處理減薄到Si3N4層180也是公知的。
SiOx取向膜210被沉積在掩埋氧化物和對(duì)置電極上，如圖6和圖7A所示。取向膜210按下面說(shuō)明的那樣對(duì)準(zhǔn)液晶。
如圖8所示，框架粘和劑212被環(huán)繞每個(gè)顯示器區(qū)域放置。此外，在每個(gè)顯示器的某一點(diǎn)上放置銀膏，以便在結(jié)合時(shí)對(duì)置電極被連接到電路。如下面說(shuō)明的那樣，留下了注入孔用于注入液晶?？蚣苷澈蛣┚哂卸鄠€(gè)定位球。定位球的直徑為3到4微米。TFT玻璃和對(duì)置電極玻璃被壓在一起。定位球確保當(dāng)施加綁定壓力時(shí)，層間間隔開(kāi)1.8微米。在有源矩陣區(qū)域沒(méi)有定位球。然后結(jié)合在一起的晶片被烘烤。雖然在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中使用了定位球，但是應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，采用諸如(定位)柱的其他定位技術(shù)也能制作沒(méi)有定位球的顯示器。
烘烤后，兩片玻璃，分別為T(mén)FT玻璃204和對(duì)置電極玻璃198被劃線(xiàn)并斷開(kāi)。兩個(gè)玻璃層在相反的兩端被劃線(xiàn)并斷開(kāi)，再錯(cuò)開(kāi)以使得TFF玻璃204相對(duì)于對(duì)置電極玻璃198看起來(lái)向右偏移，如圖9所示。
單個(gè)顯示器被放置于支撐盤(pán)內(nèi)，并浸入液晶內(nèi)以填充掩埋層和對(duì)置電極之間的空間。液晶146位于取向膜210之間。然后注入孔被注入。這是顯示器裝配的最后一步。
模塊裝配包括連接柔性電纜214、一對(duì)偏振器216并把它們固定到模塊218上。參考圖9，示出了顯示器110的剖視圖。為清楚起見(jiàn)，沒(méi)有按比例示出顯示器單元，只示出了一個(gè)像素單元，某些像素單元未被示出。顯示器110具有包含被介于其中的液晶層146從對(duì)置電極144間隔開(kāi)的像素單元138的有源矩陣部分220。每個(gè)像素單元138具有三極管140和像素電極142。如果有源矩陣被用于需要高亮度光的投射，有源矩陣部分220可能具有鋁制的遮光板224以保護(hù)三極管(TFF)140。對(duì)置電極144通過(guò)焊點(diǎn)(solder bump)被連接到電路到剩余部分。矩陣220被一對(duì)玻璃襯底198和204所約束。另一對(duì)玻璃板228被置于有源矩陣部分220以外。玻璃盤(pán)228被和偏振器216間隔開(kāi)。該空間限制出絕緣層230。顯示器110的模塊218是包含有源矩陣部分220、玻璃盤(pán)228和偏振器216的上下兩件的箱體。室溫硫化橡膠232幫助把這些單元保持在箱體內(nèi)適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?br> 在與液晶層146相反一側(cè)，玻璃襯底198和204中的每個(gè)都具有偏振器216之一。偏振器216能夠從玻璃襯底198和204上移動(dòng)到玻璃盤(pán)228的外表面。通過(guò)把偏振器進(jìn)一步遠(yuǎn)離液晶，偏振器材料216內(nèi)的任何缺陷對(duì)用戶(hù)的眼睛都不明顯。因?yàn)橛脩?hù)聚焦在液晶材料上，并且通過(guò)把偏振器材料216遠(yuǎn)離液晶，它被從用戶(hù)視場(chǎng)深度中移走。
為了使液晶響應(yīng)更快，對(duì)置電極和氧化層之間的距離在凹坑208處是2微米。這兩個(gè)單元之間狹窄的距離導(dǎo)致扭曲以使光線(xiàn)通過(guò)的液晶更少。然而，距離的狹窄導(dǎo)致附加的問(wèn)題，包括某些液晶的粘度使得填充顯示器很困難。因此，選擇適當(dāng)?shù)囊壕б笤u(píng)價(jià)液晶性質(zhì)。
在選擇合意的液晶時(shí)有很多必須要考慮的特性。一些特性包括可應(yīng)用的溫度范圍，briefingence(delta n＝ne-n0)、運(yùn)行電壓、液晶的粘度和電阻率。對(duì)于粘度，流動(dòng)粘度和旋轉(zhuǎn)粘度是要檢查的兩個(gè)領(lǐng)域。在0度到70度的溫度范圍內(nèi)，優(yōu)選范圍是低于40厘泊(cp)的流動(dòng)粘度和低于200cp的旋轉(zhuǎn)粘度。
在選擇液晶時(shí)另一個(gè)要檢查的特性是delta n。delta n的值取決于晶格間隙和在兩個(gè)表面的液晶預(yù)傾角。兩個(gè)表面的預(yù)傾角受到沉積在掩埋氧化物和對(duì)置電極上的SiOx取向膜的影響。對(duì)兩微米的間隙，delta n最好大于0.18，0.285的delta n是最佳的。對(duì)于大的間隙需要不同的delta n。對(duì)于5微米的間隙，deltan的期望范圍是0.08到0.14。
除了粘度和delta n(Δn)，液晶的閾值電壓和電壓保持率也是選擇液晶時(shí)要檢查的標(biāo)準(zhǔn)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，閾值電壓低于1.8伏特，最好是大約1.2伏特。電壓保持率最好大于99％。
其他所期望的特性是容易對(duì)準(zhǔn)和對(duì)UV的穩(wěn)定性以及高光強(qiáng)。如果需要，還能包括delta n以便取得更低的粘度和更低的運(yùn)行電壓。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所選擇的液晶是超氟材料[SFM，(superfluoriated material)]。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所選液晶是Merck銷(xiāo)售的TL203和MLC-9100-000之一。
液晶形成了在兩個(gè)表面之間伸展的化學(xué)鏈。如圖7A所示的SiOx取向膜210沉積在掩埋氧化物174和對(duì)置電極144或像素電極142上，并且在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，圖7C中對(duì)置電極144彼此成90度角。取向膜210對(duì)液晶146進(jìn)行預(yù)對(duì)準(zhǔn)。取向膜210的厚度大約為500埃。
取決于相關(guān)像素電極上的電壓，液晶鏈扭曲或不扭曲。相對(duì)偏振板的扭曲導(dǎo)致液晶在白色或清澈和黑色或黯淡狀態(tài)之間運(yùn)動(dòng)。
在取決于液晶和偏振板的關(guān)系的同時(shí)，液晶既能在弛豫位置時(shí)看起來(lái)清澈和黑暗，也能相反地在被驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下黑暗或清澈。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，液晶在弛豫位置看起來(lái)清澈，在被驅(qū)動(dòng)狀態(tài)看起來(lái)黑暗。
如上述說(shuō)明，微型顯示器110可能具有不同數(shù)量像素的有源矩陣陣列。圖10示意性地示出了另一個(gè)用于(640×480)像素顯示器的電路有源矩陣顯示器管芯240。與圖2中所示的實(shí)施例不同，顯示器被分割成同時(shí)和獨(dú)立地饋入的四個(gè)象限。集成電路顯示器管芯240具有顯示矩陣電路242、一對(duì)垂直移位寄存器244、水平移位控制器246、四個(gè)水平移位寄存器248和多個(gè)傳輸門(mén)250。
來(lái)自數(shù)模放大器的模擬信號(hào)被四根視頻信號(hào)線(xiàn)252之一攜帶到位于顯示器矩陣電路224之上和之下的傳輸門(mén)250。集成電路顯示器管芯240具有類(lèi)似于上面所討論的列復(fù)位電路154的列復(fù)位電路254。顯示矩陣電路具有類(lèi)似于上面參考圖2所討論的單元，并在圖20A中更詳細(xì)的示出。
眾所周知，無(wú)論在小的或大的陣列中，如480×320和1280×1024，人們期望把顯示器分區(qū)并獨(dú)立驅(qū)動(dòng)單個(gè)區(qū)域。另一個(gè)具有多通道驅(qū)動(dòng)器的顯示器的說(shuō)明被在1997年9月30日遞交的名為“用于照相機(jī)的彩色顯示系統(tǒng)”，序列號(hào)為No.08/942,272的美國(guó)專(zhuān)利中請(qǐng)中描述，整個(gè)內(nèi)容在這里通過(guò)引用而引入。
圖11示出用于低電壓視頻的微型顯示器的集成電路顯示器管芯258，在低電壓視頻中視頻從一側(cè)，即圖11上方，饋入顯示器偶數(shù)列，而奇數(shù)列的視頻被從另一側(cè)饋入。顯示器矩陣電路260、垂直移位寄存器120、水平移位控制器122、一對(duì)水平移位寄存器124和126以及多個(gè)傳輸門(mén)262被并入集成電路顯示器管芯258。傳輸門(mén)262能用一對(duì)互補(bǔ)的N溝道1020和P溝道1022三極管來(lái)實(shí)現(xiàn)。
一對(duì)視頻信號(hào)線(xiàn)264把模擬視頻信號(hào)從一對(duì)數(shù)模放大器356傳送到傳輸門(mén)262，這參考圖39B被進(jìn)一步討論。傳輸門(mén)262由水平移位寄存器124和126控制。水平移位寄存器124和126由水平移位控制器122控制。水平移位寄存器選擇兩列，輸入的視頻信號(hào)把視頻信號(hào)的比特或段發(fā)送到這兩列。和圖2和圖10中所示的集成電路顯示器管芯不同，一個(gè)在偶數(shù)列一個(gè)在奇數(shù)列的兩個(gè)像素被同時(shí)寫(xiě)入。
顯示器矩陣電路260具有多個(gè)類(lèi)似于前面實(shí)施例的像素單元138。每個(gè)像素單元138具有晶體管140和像素電極142。像素電極142和對(duì)置電極144以及插入(置于二者之間)的液晶層146協(xié)同工作，形成用于產(chǎn)生圖像的像素電容148，這在圖20A中可以極佳地看出。
除了選擇通過(guò)水平移位寄存器124接收信號(hào)的列，還要選擇行。垂直移位寄存器120選擇行。從垂直移位寄存器120引出的行線(xiàn)150被連接到每個(gè)晶體管140的柵極上以點(diǎn)亮該行像素。當(dāng)一行的像素點(diǎn)亮，并且兩列152分別被水平移位寄存器124或126選擇，則這兩個(gè)像素被選擇，并且視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)液晶或使該像素單元的液晶得以弛豫。
與圖2中所示的集成電路顯示器管芯116不同，雖然仍存在兩個(gè)水平移位寄存器和兩條視頻信號(hào)線(xiàn)，但每個(gè)視頻信號(hào)線(xiàn)既接收視頻信號(hào)也接收反相視頻信號(hào)。信號(hào)每幀或每子幀被切換，被稱(chēng)為幀反相。此外，對(duì)置電極的電壓(VCOM)像下面說(shuō)明的那樣每幀或每子幀被切換。集成電路顯示器管芯也具有列復(fù)位電路154。在下面將會(huì)更詳細(xì)說(shuō)明的低電壓視頻(LVV)中，切換對(duì)置電極的電壓并且在子幀開(kāi)始時(shí)進(jìn)行初始化。雖然向兩個(gè)像素同時(shí)寫(xiě)入的集成電路顯示器管芯258被和LVV一起討論，但是兩者并不彼此依存。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)透過(guò)液晶146閃光或者從背面照亮液晶146觀(guān)看微型顯示器110上的圖像。圖12A、12B和12C示出了背光系統(tǒng)266。
圖12A中示出了背光系統(tǒng)266的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例相對(duì)于顯示器110的分解視圖。多個(gè)LED 270背光源被固定在電路板268上。最好是用三個(gè)LED提供三種顏色。具有LED 270的電路板268由背光外殼278支撐。在背光外殼278和顯示器110之間，能夠和散射器282一起選擇性的使用亮度增強(qiáng)薄膜，如可從3M公司獲得的“BEF”薄膜。如圖12B和12C所示，電路板268固定于外殼278(原文為270)的第一側(cè)，由散射器282在外殼278的第二側(cè)上定義出背光有源區(qū)。
微型顯示器110和背光系統(tǒng)266與透鏡系統(tǒng)284連接。圖13A是已裝配的顯示模塊286的透視圖。分解視圖13B詳細(xì)示出了系統(tǒng)286的單元。背光反射器被置于可用環(huán)氧樹(shù)脂粘和劑或多個(gè)夾片288之一固定到顯示器110上的背光外殼278上，顯示器由顯示器支架290支撐，支架290也能用來(lái)定義用戶(hù)通過(guò)透明窗292看到的顯示器有源區(qū)的可視邊界。通常被視作透鏡系統(tǒng)284的一部分的透明窗292由光學(xué)支架294支撐。此外光學(xué)支架294還夾持顏色校正單元296和透鏡298。可選的第二透鏡也能被安放在光學(xué)支架294上。
光學(xué)支架294被可滑動(dòng)的安置在外殼單元300上。光學(xué)支架294帶有的銷(xiāo)釘302把支架294連接到環(huán)304上，以便環(huán)304的轉(zhuǎn)動(dòng)繞光軸306帶動(dòng)光學(xué)支架294。把環(huán)304夾持到外殼單元300上的支撐板308也固定顯示器支架290，顯示器支架290在圖9中被稱(chēng)為模塊218。如圖13A和13B所示的已裝配的顯示器模塊286的體積小于15立方厘米。
已裝配的顯示器模塊286和諸如取景器外殼862的外部殼體緊密配合，如圖43所示；或與這里描述的其他設(shè)備外殼配合，例如圖41所示。這些小的高分辨率顯示器需要放大以便被用戶(hù)手持于距用戶(hù)眼睛0.5英寸到10英寸的范圍內(nèi)時(shí)提供清晰的圖像。
參考圖14A，示出了用于放大微型顯示器110的圖像，由圖13A和13B中所示光學(xué)支架294支撐的透鏡298。對(duì)于對(duì)角線(xiàn)為0.24英寸的微型顯示器QVGA(四分之一VGA 320×240)，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，透鏡298具有大約30.4mm的外徑和在光軸206處大約8mm的厚度314。透鏡298具有內(nèi)表面316，內(nèi)表面316從顯示器接收光并具有大約21.6mm的曲面直徑。觀(guān)察表面318具有大約22.4的直徑320。透鏡298的外部邊緣322用于在光學(xué)支架294內(nèi)支撐透鏡298，并具有大約2mm的厚度324和大約4mm的半徑328。雖然在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，透鏡298用丙稀制作，但是透鏡298能采用聚合物材料或玻璃制造也是公知的。這樣一個(gè)透鏡的特定例子具有16度的視場(chǎng)和50mm的RED(眼睛間隙距離)。
圖14B是另一個(gè)具有透鏡298的已裝配的顯示器模塊286的橫截面視圖。圖14B中未示出的透鏡298和透明窗292以及顏色校正單元296一起被夾持在光學(xué)支架294內(nèi)。
背光外殼278具有三個(gè)LED 270。微型顯示器110在置于支撐單元300和背光外殼278之間的模塊218內(nèi)。
圖14C示出了另一個(gè)具有更大視場(chǎng)的1.25英寸直徑透鏡系統(tǒng)330的優(yōu)選實(shí)施例。三個(gè)透鏡單元332、334和336放大顯示器110上的圖像。
顏色校正單元296可能是透明模塑塑料開(kāi)諾全息照片，它具有帶有將相位校正引入入射光的環(huán)行臺(tái)階的波浪狀表面。在優(yōu)選實(shí)施例296的結(jié)構(gòu)中，單透鏡298被相鄰于開(kāi)諾全息照片、用于QVGA顯示器110的顏色校正單元296放置，在圖15中以厘米為單位示出該結(jié)構(gòu)。開(kāi)諾全息照片296能采用模塑丙稀材料制造，以形成一個(gè)對(duì)著透鏡的凹陷表面296a。表面296a上可能有提高透射率的抗反射涂層。凹陷表面被劃分為多個(gè)不同半徑和寬度的區(qū)域。每個(gè)區(qū)域被表面的臺(tái)階分隔開(kāi)。QVGA顯示器最好具有150到300個(gè)區(qū)域，而640×480的顯示器具有500到1000個(gè)區(qū)域。
用于彩色顯示器的光學(xué)系統(tǒng)的其他實(shí)施例在1995年11月30日遞交申請(qǐng)?zhí)枮镹O.08/565,058的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中被說(shuō)明，其整個(gè)內(nèi)容在此通過(guò)引用被結(jié)合進(jìn)來(lái)。關(guān)于用于彩色顯示器的光學(xué)系統(tǒng)的附加細(xì)節(jié)在1997年11月10日由Jacobsen等遞交的申請(qǐng)?zhí)枮镹O.08/565,058，名為“用于便攜式通信系統(tǒng)的微型顯示器”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中被說(shuō)明，其整個(gè)內(nèi)容在此通過(guò)引用被結(jié)合為一個(gè)整體。
在產(chǎn)生圖像時(shí)，如下面更詳細(xì)地說(shuō)明的那樣，液晶像素段的扭曲和非扭曲，以及背光系統(tǒng)266的LED 270需要被控制，LED270閃光以像下面說(shuō)明的那樣產(chǎn)生圖像。此外，對(duì)于閃光，人們可能期望改變光強(qiáng)。
LED被生產(chǎn)后，對(duì)給定的電流，每批或每個(gè)LED的光強(qiáng)將會(huì)不同。在試圖平衡紅、藍(lán)和綠三種LED的顏色時(shí)，一種技術(shù)是給每個(gè)LED連接一個(gè)電位器并調(diào)整以獲取適當(dāng)?shù)纳珳仄胶狻?br> 圖16A是具有探測(cè)器342的背光系統(tǒng)340的橫截面視圖。背光系統(tǒng)340具有連接了電路板344和散射器282的背光外殼278。多個(gè)LED 270被連接到電路板344上。探測(cè)器342被置于電路板344的相反一面?？讖交虿ＡU346允許光從LED 270穿過(guò)電路板344到達(dá)探測(cè)器342。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，探測(cè)器342用硅制成。眾所周知，能采用其他的可見(jiàn)光傳感器，如光電阻材料。
圖16B是控制LED 270的電流的電路348的示意圖。電路348具有顯示邏輯電路350，其通過(guò)選擇LED 270的復(fù)用器352控制LED 270。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，復(fù)用器352是顯示邏輯電路350的一部分。復(fù)用器352由顯示邏輯電路350控制。下面參考微型顯示器110進(jìn)一步討論顯示邏輯電路350。
除了被連接到復(fù)用器352/LED 270，顯示邏輯電路350還連接到存儲(chǔ)器354。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，存儲(chǔ)器是具有紅、藍(lán)、綠色LED 270的光強(qiáng)等級(jí)的預(yù)定值的24比特存儲(chǔ)器。數(shù)模變換器356從存儲(chǔ)器354接收數(shù)字值并產(chǎn)生代表光強(qiáng)等級(jí)的模擬信號(hào)。
亮度控制器362能被用于調(diào)整來(lái)自變換器356的模擬信號(hào)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，亮度控制器362可能是位于變換器356的輸出端的電位器。在另一個(gè)實(shí)施例中，亮度控制器可能被連接到變換器356的滿(mǎn)刻度控制。
反饋控制電路358把來(lái)自探測(cè)器342的信號(hào)和來(lái)自變換器356或亮度控制器362的模擬亮度信號(hào)進(jìn)行比較，并產(chǎn)生給LED電流驅(qū)動(dòng)電路360的輸出信號(hào)。反饋控制電路358調(diào)整其輸出信號(hào)，以使探測(cè)器342測(cè)量的LED光強(qiáng)和由變換器356和亮度控制器362設(shè)定的光強(qiáng)值相符。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，LED電流驅(qū)動(dòng)電路360使用晶體管366和電阻器368。
雖然在大多數(shù)環(huán)境下人們期望顯示器越亮越好，特別是在明亮的日光下，但是存在某些希望降低顯示器亮度的情況，使得使用顯示器的人保持其夜間視覺(jué)，如在夜間的飛機(jī)或輪船上。
顯示器的背光從正常模式轉(zhuǎn)換為夜間或微光背景模式。在正常模式下，使用用于正常模式的LED，如用于單色顯示器的單個(gè)的琥珀色或白色LED和用于彩色順序顯示器的紅色、藍(lán)色和綠色LED。
對(duì)于晝間操作，“白天”LED將打開(kāi)以使顯示器在日光環(huán)境下可讀。如果環(huán)境亮度級(jí)下降，LED光強(qiáng)能夠降低以提供具有觀(guān)察起來(lái)舒適的亮度的圖像。在具有微光背景的某些場(chǎng)所，要求降低LED光強(qiáng)度將導(dǎo)致關(guān)閉“白天”LED并打開(kāi)“夜間”LED。顯示器亮度的進(jìn)一步降低將導(dǎo)致“夜間”LED光強(qiáng)降低，直到達(dá)到某個(gè)最小值或在某些場(chǎng)所該LED被關(guān)閉。參考圖16B，背景光傳感器369連接亮度控制器362以改變LED 270的光強(qiáng)。背景光傳感器369還連接到顯示邏輯電路350以便顯示邏輯電路350能切換到單色“夜間”LED。
提高顯示器亮度將與此相反，包括首先提高“夜間”LED亮度，直到某個(gè)“夜間”LED被關(guān)閉而“白天“LED被打開(kāi)的交越點(diǎn)。進(jìn)一步提高顯示器亮度將僅僅提高“白天”LED亮度。
取決于微型顯示器被放置的環(huán)境，“夜間”LED或者是紅色LED或者是藍(lán)綠色LED。盡管紅色被認(rèn)為對(duì)保持人的夜間視覺(jué)更好，但是使用夜間探測(cè)工具時(shí)，紅色更容易被探測(cè)。
眾所周知，夜間照明光源能或者從不發(fā)出紅外或近紅外頻率的一類(lèi)光源中選擇，或者在夜間光源和剩余結(jié)構(gòu)之間插入能去除紅外或近紅外頻率的濾色器。
雖然光源的亮度、樣式或顏色可能取決于背景光，但是背景光的級(jí)別一般不影響下面描述的彩色順序處理。上面討論了用于背光的電路。下面討論控制顯示器110的電路。
用于單色或彩色順序顯示器的顯示器結(jié)構(gòu)一般具有相同的像素柵距和尺寸。這和紅、綠和藍(lán)色均有獨(dú)立像素的其他類(lèi)型的彩色顯示器不同。顯示器的差別是光源而不是微型顯示器110。在單色顯示器中，需要單個(gè)光源，其中在彩色順序顯示器中有三個(gè)不同的光源(例如紅、藍(lán)和綠)。因?yàn)橛腥N不同顏色，每種均必須閃光以產(chǎn)生大多數(shù)圖像，人們可能期望如下面所說(shuō)明的那樣保持LED打開(kāi)或讓發(fā)光二極管(LED)脈沖工作。
在順序彩色顯示器中，顯示屏幕被掃描三次，每種原色一次。例如，為產(chǎn)生20Hz的彩色幀，必須用60Hz頻率驅(qū)動(dòng)有源矩陣。然而，為了降低閃爍，人們希望驅(qū)動(dòng)有源矩陣具有每秒60幀的幀頻，因?yàn)槌^(guò)60Hz時(shí)，可見(jiàn)的閃爍被降低。在一個(gè)彩色顯示器中，優(yōu)選的幀頻是最少每秒60幀，這導(dǎo)致每秒180子幀，因?yàn)槊繋哂幸粋€(gè)紅色、一個(gè)藍(lán)色和一個(gè)綠色子幀。和僅有一幀而非三個(gè)子幀的單色顯示器不同，幀頻可能更高，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，幀頻是每秒72幀。故可知盡管用于彩色順序顯示的顯示器實(shí)質(zhì)上和用于單色顯示的顯示器類(lèi)似，但子幀頻實(shí)質(zhì)上需要更快以取得彩色順序中所期望的結(jié)果。
再次參考圖2和圖3，垂直移位寄存器120和水平移位寄存器124或126把圖像掃描進(jìn)有源矩陣顯示器110，垂直移位寄存器120選擇第一行，逐行遞減；水平移位寄存器124或126逐列選擇，直到整行都被寫(xiě)入。
在作為圖2所示的集成電路顯示器管芯116的優(yōu)選模式的列反相模式中，每個(gè)像素單元138的視頻在從信號(hào)高線(xiàn)132進(jìn)入p溝道傳輸門(mén)128的視頻和從信號(hào)低線(xiàn)132進(jìn)入n溝道傳輸門(mén)130的反相視頻之間切換。在每列中從視頻到反相視頻來(lái)回切換，防止在掩埋氧化物174和液晶146上形成DC電壓。
當(dāng)?shù)谝涣型瓿珊螅怪币莆患拇嫫?20垂直移位寄存器120選擇第二行。這持續(xù)到最后一行被選擇。水平移位寄存器124或126逐列選擇，直到最后一行內(nèi)的最后一列被寫(xiě)入。因此在第一個(gè)像素(即第一行，第一列)和最后一個(gè)像素(即最后一行，最后一列)被寫(xiě)入的時(shí)間之間有一個(gè)一定時(shí)間延遲。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，從寫(xiě)第一個(gè)像素到寫(xiě)最后一個(gè)像素之間的延遲大約是3毫秒。
如上面討論微型顯示器110的裝配時(shí)表明的那樣，液晶并不馬上響應(yīng)電壓的變化。圖17示出了液晶響應(yīng)的延遲。液晶146的狀態(tài)取決于一般稱(chēng)為VPIXEL370的像素電極142的電壓和一般稱(chēng)為VCOM372的對(duì)置電極144的電壓。如圖17所示，在幀378內(nèi)，開(kāi)始時(shí)VPIXEL370等于VCOM372液晶上沒(méi)有電壓降，透過(guò)偏振器觀(guān)察，液晶146是清澈的，如透明圖所示。當(dāng)VPIXEL370達(dá)到電壓+V或-V 374時(shí)，液晶上有電壓降或電壓差；如幀380中所見(jiàn)，液晶被驅(qū)動(dòng)變黑。
變化并非即時(shí)的，因?yàn)橐壕бㄒ欢〞r(shí)間旋轉(zhuǎn)。這個(gè)時(shí)間是包括液晶類(lèi)型和溫度在內(nèi)的幾個(gè)因素的函數(shù)。所以電壓被示出在切換，因?yàn)樵谙袼厣系碾妷罕环聪嘁苑乐乖谝壕闲纬蒁C電壓。
如果在達(dá)到穩(wěn)定的黑色狀態(tài)后，VPIXEL370被設(shè)置為VCOM372，液晶返回清澈狀態(tài)。類(lèi)似于從清澈到黑色到轉(zhuǎn)變，這個(gè)變化也不是即時(shí)的。如幀382中所見(jiàn)，從黑色到清澈狀態(tài)的變化要比液晶被從驅(qū)動(dòng)變黑時(shí)用更長(zhǎng)時(shí)間。圖17表明，從黑色變清澈要比從清澈變黑色多花2.5倍的時(shí)間。在一個(gè)在室溫下使用優(yōu)選液晶的優(yōu)選實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)從白變黑的時(shí)間大約是4毫秒，而液晶用來(lái)變回白色的時(shí)間大約是10毫秒。
如上面所表明的，為了降低彩色顯示器的閃爍，要求每秒180子幀或者每子幀小于6毫秒。因此在每秒180子幀，液晶無(wú)法在一個(gè)子幀內(nèi)從黑色變?yōu)榍宄骸?br> 圖18A示出一個(gè)期望紅色圖像或像素的例子。上面的圖示出了像素電極142的電壓VPIXEL370。電壓VPIXEL370被設(shè)置為使液晶處于弛豫以變清澈或者驅(qū)動(dòng)液晶變黑的電壓。人們期望當(dāng)紅色LED閃光時(shí)液晶清澈而在綠色或藍(lán)色LED閃光時(shí)液晶是黑色或不透明的。因此，為了獲得紅色像素，像素電極142的電壓VPIXEL370在和燈的紅色閃光相關(guān)的子幀384中被設(shè)置為VCOM，而和綠色和藍(lán)色閃光相關(guān)的子幀386中，被設(shè)置為另一個(gè)電壓。對(duì)于具有每秒180子幀的微型顯示器110，眼睛把紅色閃光與黯淡的不透明周期混和起來(lái)，產(chǎn)生一個(gè)紅色像素。
如果液晶在第一子幀384a中一開(kāi)始是清澈的，它能在下一個(gè)綠色閃光相關(guān)的子幀386a中被驅(qū)動(dòng)變黑。在接著的和藍(lán)色閃光相關(guān)的子幀386b中，顯示器電路繼續(xù)驅(qū)動(dòng)液晶變黑。當(dāng)那個(gè)像素的顯示器電路把該像素電極142的電壓VPIXEL370設(shè)置為VCOM時(shí)，液晶被允許弛豫。然而，如圖所示的液晶146并不在子幀384b完成前達(dá)到清澈狀態(tài)。在圖18A中所示圖中，液晶僅變得大約百分之五十(50％)的清澈。在下一個(gè)子幀386c，即綠色子幀中，液晶146再次被驅(qū)動(dòng)變黑。因此，此紅色像素的液晶從不在閃光前達(dá)到其完全清澈狀態(tài)。從來(lái)達(dá)不到最大的亮度或?qū)Ρ榷取?br> 對(duì)于彩色順序顯示器，即使在顯示靜態(tài)圖像時(shí)，顯示器也是動(dòng)態(tài)的因?yàn)轱@示器正在順序經(jīng)過(guò)紅色圖像、綠色圖像和藍(lán)色圖像。
再次參考圖3，如果液晶具有足夠快的響應(yīng)來(lái)扭曲或不扭曲，或者子幀是更長(zhǎng)的時(shí)間周期，如寫(xiě)入框末端所表示的，即使最后被寫(xiě)入的像素388也將在LED閃光前被置于最終位置。但是，液晶沒(méi)有響應(yīng)的足夠快以允許設(shè)定如圖18A所示的為防止閃爍所需的子幀或幀速度。因?yàn)橄袼乇豁樞驅(qū)懭?，第一像?90先于最后一個(gè)像素388一定時(shí)間被寫(xiě)入(即，被驅(qū)動(dòng)扭曲或允許弛豫)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，寫(xiě)入第一個(gè)像素390和最后一個(gè)像素388之間的時(shí)間是大約3毫秒。
因此，與最后一個(gè)像素388相關(guān)的液晶146和與第一個(gè)像素390相關(guān)的液晶146在背光閃光之前不具有同樣的響應(yīng)時(shí)間。
因?yàn)樵趦蓚€(gè)像素處的液晶扭曲不同，有不同量的光通過(guò)液晶，因此對(duì)比度、亮度、混色從顯示器的一角到另一角可能變化。例如，如果一個(gè)顯示器在第一個(gè)像素和最后一個(gè)像素處具有諸如黃色的中間色，則顏色將不會(huì)是同樣的。
圖18B示出了通過(guò)允許紅色和綠色閃光而禁止藍(lán)色閃光來(lái)產(chǎn)生黃色像素的一個(gè)例子。圖18B說(shuō)明，對(duì)于紅色子幀和綠色子幀，視頻信號(hào)把每個(gè)像素電極142的電壓VPIXEL370設(shè)置為VCOM，對(duì)于藍(lán)色子幀，設(shè)為另一個(gè)電壓。因此，對(duì)于藍(lán)色子幀，設(shè)置像素的視頻以驅(qū)動(dòng)像素變黑，對(duì)于紅色和綠色子幀，允許它弛豫，如方波所表示的那樣。圖18B中的第一子幀392a，即藍(lán)色子幀內(nèi)，示出第一像素390和最后一個(gè)像素388的液晶均處于穩(wěn)定的黑色狀態(tài)。第一像素390在紅色子幀394a的開(kāi)始處接收其信號(hào)，并且液晶開(kāi)始弛豫。最后一個(gè)像素388在一段時(shí)間以后接收其信號(hào)，并且液晶在那個(gè)時(shí)刻開(kāi)始弛豫，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中這段時(shí)間是3毫秒。當(dāng)LED閃光時(shí)，與第一像素390和最后一個(gè)像素388相關(guān)的液晶146在向清澈的轉(zhuǎn)變中處于不同的點(diǎn)，從而產(chǎn)生不同電平的紅色。在圖18B中所示實(shí)施例，下一個(gè)要閃光的顏色是綠色，因此與第一和最后像素390和388相關(guān)的像素電極142在向子幀396a轉(zhuǎn)變中不改變電壓。因此，與第一和最后像素390均相關(guān)的液晶繼續(xù)變清澈。當(dāng)為綠色的LED閃光時(shí)，兩像素390和388的液晶處于向清澈轉(zhuǎn)變的不同點(diǎn)上，因此有不同電平的綠色。此外，因?yàn)榫G色閃光在紅色閃光之后發(fā)生，液晶有更多時(shí)間轉(zhuǎn)變，可視的綠色的量要大于可視的紅色的量，從而導(dǎo)致泛綠的黃色。
仍參考圖18B，下一子幀是藍(lán)色子幀392b。像素390和388被驅(qū)動(dòng)變黑。第一像素390再次在子幀開(kāi)始處附近接收其信號(hào)，并且因?yàn)樵谝粋€(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，液晶用3毫秒變黑，故液晶146在藍(lán)色LED閃光之前是黑色的。最后像素388在幀末尾附近接收其信號(hào)，并且當(dāng)在藍(lán)色LED閃光時(shí)仍在變黑。因此，子幀392b內(nèi)的最后的像素388在黃色中泛藍(lán)。
在下一幀，即下一紅色子幀394b中，液晶146在弛豫，并逐漸變?yōu)榍逦?。最后的像素已?jīng)被在前面變黑，因此，在其變?yōu)榍逦臅r(shí)候，最后的像素將再次晚于第一像素。
圖19A表示顯示控制電路400，其用于實(shí)現(xiàn)LVV方法。該數(shù)字控制電路400從源端獲取一幅圖像并在微型顯示器110上顯示該圖像。數(shù)字控制電路400具有在輸404處接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)的處理器402。處理器402通過(guò)時(shí)序控制電路410把數(shù)據(jù)發(fā)送到存儲(chǔ)器406和/或閃存408。圖像數(shù)據(jù)可能是多種格式，包括串行或并行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、模擬RGB數(shù)據(jù)、混和數(shù)據(jù)或s-video。處理器402針對(duì)接收到的圖像數(shù)據(jù)配置，這在技術(shù)上是公知的。在圖19A中所示的優(yōu)選實(shí)施例中，信號(hào)是數(shù)字的，或者在進(jìn)入時(shí)序控制電路410前被轉(zhuǎn)換為數(shù)字的。
時(shí)序控制電路410從處理器402接收時(shí)鐘和控制信號(hào)。時(shí)序控制電路410既控制微型顯示器110，也控制背光系統(tǒng)266。時(shí)序控制電路410沿著多條線(xiàn)411把控制信號(hào)發(fā)送給背光266。來(lái)自時(shí)序控制電路410的控制信號(hào)根據(jù)微型顯示器110上的圖像，控制LED 270的閃爍。LED 270閃光的時(shí)刻、持續(xù)時(shí)間和光強(qiáng)受到控制。
圖像數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)模變換器412，從時(shí)序控制電路410傳送到微型顯示器110。模擬圖像數(shù)據(jù)/信號(hào)沿兩條路徑發(fā)送。路徑之一使信號(hào)通過(guò)反相器412。模擬視頻信號(hào)和反相模擬視頻信號(hào)二者之一被饋入微型顯示器110，由開(kāi)關(guān)416切換每個(gè)子幀上的輸入。此外，進(jìn)入顯示器110并被加于對(duì)置電極144上的的公共電壓(VCOM)由開(kāi)關(guān)418在兩個(gè)值之間切換。用于切換給顯示器的視頻和VCOM的開(kāi)關(guān)418和開(kāi)關(guān)416由來(lái)自時(shí)序控制電路410的幀控制線(xiàn)420控制。
時(shí)序控制電路410沿線(xiàn)422和424向顯示器110傳送控制信號(hào)，如垂直啟動(dòng)脈沖、垂直時(shí)鐘、水平啟動(dòng)脈沖和水平時(shí)鐘。線(xiàn)428把就緒、復(fù)位、寫(xiě)入使能、輸出使能、顏色使能、地址和數(shù)據(jù)信號(hào)引導(dǎo)到存儲(chǔ)器406/408以控制向顯示器110的圖像幀傳送。
結(jié)合圖19A一起參考圖19B，對(duì)置電極144的電壓，即公共電壓(VCOM)在兩個(gè)電壓之間切換。視頻信號(hào)在實(shí)際視頻信號(hào)和反相的之間切換。和前面每列的視頻信號(hào)都反相的實(shí)施例中的列反相不同，在LVV中，視頻信號(hào)只是每幀被反相。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，VCOM在6伏特的視頻高電壓(VVH)和1.5伏特的視頻低電壓(VVL)之間切換。因此，VCOM在被稱(chēng)為VCOMHIGH的高電壓VVH和被稱(chēng)為VCOMLOW的低電壓VVL之間切換。視頻信號(hào)電壓在VVH和VVL之間波動(dòng)。供電電壓源(VDD)和供電電壓漏(VEE)都從VVH和VVL偏離1.5伏特，即VDD是7.5伏特 VEE是0伏特。這些偏離或上端余量(凈空間)提高了開(kāi)啟狀態(tài)下像素晶體管的導(dǎo)電性并降低了關(guān)閉狀態(tài)下像素晶體管的泄漏。
在VCOM為高，如幀432a中那樣，實(shí)際視頻信號(hào)被掃描或?qū)?34矩陣電路/微型顯示器110。在允許液晶146向所期望的位置扭曲的剩余時(shí)間或延遲436之后，出現(xiàn)閃光周期438，其間LED背光266閃光以展示圖像。
在下一幀，即子幀2,432b之前，VCOM變低。隨著VCOM切換到低電壓，剛剛被掃描的圖像被擦除，因?yàn)橄袼厣系碾妷鹤兓?。然而，由于閃光周期438結(jié)束并且LED背光270不打開(kāi)，看不到圖像消失。
在幀432b中VCOM為低時(shí)，反相視頻信號(hào)被掃描或?qū)懭?34矩陣電路/微型顯示器110。類(lèi)似的，在剩余時(shí)間436之后，出現(xiàn)閃爍周期438，以展示刷新的或嶄新的圖像。
在下一幀432c之前，VCOM變高。隨著VCOM切換到高電壓VCOMhigh，已經(jīng)被掃描的圖像被擦除。伴隨VCOMhigh，實(shí)際視頻信號(hào)被寫(xiě)入434微型顯示器110。出現(xiàn)延遲并且LED閃光。
圖20A示出了像素單元138的示意圖。像素單元138具有晶體管(TFT)140，視頻通過(guò)晶體管(TFT)140饋入。晶體管(TFT)140由來(lái)自垂直移位寄存器120的信號(hào)控制。
存在容納電荷的存儲(chǔ)電容442，并且在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，存儲(chǔ)電容442連接到另一條行線(xiàn)150，即前一條行線(xiàn)(N-1)。此外，像素電極142附近的液晶146起到電容444的和電阻器446的作用。介于像素電極142和液晶146之間的掩埋氧化物174起到第二電容446的作用。具有公共電壓VCOM的對(duì)置電極144如上面描述的那樣來(lái)回切換。
如果顯示器是彩色顯示器，背光266的LED 270順序地閃光不同的顏色。此外，三個(gè)屏幕掃描，每個(gè)彩色LED 270一個(gè)，包含一幀并且每幀、每子幀VCOM切換。
閃光開(kāi)始前的延遲時(shí)間和閃光時(shí)間完全如圖19B所示。但是，無(wú)論是延遲時(shí)間(液晶響應(yīng)時(shí)間的延遲)還是閃光時(shí)間可能都取決于要閃光的特定顏色。延遲時(shí)間取決于和最后要寫(xiě)入的像素相關(guān)的液晶是否有充足時(shí)間扭曲以使特定顏色能被看到。閃光持續(xù)時(shí)間，或閃光必須被終止的點(diǎn)，取決于和下一幀要寫(xiě)入的第一個(gè)像素相關(guān)的液晶是否已經(jīng)充分地扭曲以便來(lái)自背光的光對(duì)觀(guān)察者可見(jiàn)。
如圖19A所示，取決于要閃光的顏色，時(shí)序控制電路410能改變閃光持續(xù)時(shí)間和延遲或響應(yīng)時(shí)間。此外，背光266的電流也能被改變以調(diào)整該顏色的光強(qiáng)。如果希望，顏色控制線(xiàn)520能被增加到時(shí)序控制電路410上以允許用戶(hù)改變顏色。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，VCOM每5到6毫秒波動(dòng)一次。寫(xiě)入/掃描圖像大約用3毫秒。LED閃光時(shí)間周期大約0.5毫秒。從寫(xiě)入最后一個(gè)像素到大約0.5毫秒的閃光之間有一個(gè)等待周期，如圖19B所表示的那樣。眾所周知，取決于要閃光的LED顏色，人們可能期望在LED閃光之前改變延遲時(shí)間或改變LED閃光的長(zhǎng)度。
以更小的存儲(chǔ)電容寫(xiě)入需要更少的時(shí)間，因此可以采用更小的像素TFT。如果液晶有足夠快的響應(yīng)，存儲(chǔ)電容(器)能夠被消除，并且液晶電容變成存儲(chǔ)電容。此外，如果沒(méi)有存儲(chǔ)電容，則孔徑有可能更大。具有更大的孔徑和提高的孔徑比，對(duì)于相同的背光周期，圖像將更明亮，或?qū)τ谕瑯拥膱D像亮度，所用的總功率被降低。
參考圖20B，示出了圖19A的顯示器控制電路的一部分和一個(gè)像素138的放大的示意圖。像素138由通過(guò)打開(kāi)傳輸門(mén)262選擇列152的水平移位寄存器124和選擇行150的垂直移位寄存器120充電。視頻被寫(xiě)入該像素并且液晶開(kāi)始扭曲并且視覺(jué)上變得透明。在這個(gè)顯示器被寫(xiě)入之后并且在LED閃光前已經(jīng)有一個(gè)延遲，VCOM即對(duì)置電極144的電壓被幀控制電路420從高切換到低或者恰好相反。同時(shí)，視頻信號(hào)被從實(shí)際視頻切換到反相視頻或者恰好相反，這樣下一幀的視頻將被切換。
液晶能夠扭曲以變得或者視覺(jué)上透明或者視覺(jué)上不透明。偏振器的取向影響液晶是否被驅(qū)動(dòng)變白、透明或黑暗、不透明。
參考圖21，頂部的圖452示出了每幀對(duì)置電極電壓VCOM的切換。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，電壓在6伏特和1.5伏特之間切換。復(fù)位VCOM改變了像素138的參考電壓。
第二條線(xiàn)454示出了在實(shí)際視頻和反相視頻信號(hào)之間切換的視頻信號(hào)。視頻信號(hào)從代表清澈的電壓變化為代表黑色的電壓。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)VCOM是低電壓1.5伏特時(shí)，清澈的電壓將等于VCOM，1.5伏特，并且在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，黑色的電壓是6伏特。第二條線(xiàn)代表偏離VCOM電壓4.5伏特電壓的黑色的視頻信號(hào)。
圖21中間的兩條線(xiàn)在一個(gè)特定像素單元中的電壓偏離。兩條線(xiàn)中，上面的456示出寫(xiě)為黑色的像素而下面的線(xiàn)458示被寫(xiě)為清澈的相同的像素。
參考第三條線(xiàn)456，像素開(kāi)始時(shí)是清澈的，即在像素電極和對(duì)置電極之間的電壓偏移是零。當(dāng)針對(duì)該像素選擇了適當(dāng)?shù)男泻土兄?，像素電極電壓被設(shè)置為偏移VCOM4.5伏特，即1.5伏特，其中在一個(gè)實(shí)施例中，VCOM是6伏特。液晶開(kāi)始被驅(qū)動(dòng)到黯淡的位置。在一定時(shí)間段之后，像素已經(jīng)被寫(xiě)入并且LED被閃光。當(dāng)VCOM被從6伏特切換到1.5伏特時(shí)，如第一條線(xiàn)452所表示的，該像素電極的偏移從4.5變到零，從而導(dǎo)致液晶回清澈方向。當(dāng)視頻信號(hào)再次被寫(xiě)入像素以驅(qū)動(dòng)它變黑時(shí)，該視頻信號(hào)再次偏移4.5伏特，但是在這種情況下它是6伏特的視頻信號(hào)。一定時(shí)間段后發(fā)生LED閃光。VCOM再次從1.5伏特跳到6伏特，像素電極和對(duì)置電極之間的偏移回復(fù)到零，并且液晶開(kāi)始弛豫回清澈。這個(gè)模式連續(xù)重復(fù)。
參考圖21中的示出被寫(xiě)為清澈的像素的第四條線(xiàn)，像素開(kāi)始時(shí)是黑色的，VCOM和視頻之間的電壓偏移是4.5。當(dāng)像素電極被寫(xiě)為清澈時(shí)，VCOM和像素電極之間的偏移變?yōu)榱?，并且液晶開(kāi)始向著清澈位置旋轉(zhuǎn)一定時(shí)間段之后，LED閃光。當(dāng)對(duì)置電極的電壓被從6伏特切換到4.5伏特時(shí)，像素電極之間的偏移從零變?yōu)?.5伏特，并且液晶開(kāi)始被驅(qū)動(dòng)變黑。當(dāng)接著像素電極被寫(xiě)入時(shí)，像素電極的電壓被設(shè)置為1.5伏特，和對(duì)置電極電壓和零偏移電壓相等，從而液晶開(kāi)始弛豫回清澈狀態(tài)。一定時(shí)間段之后，LED被閃光。當(dāng)對(duì)置電極的電壓接著被從1.5伏特切換到6伏特時(shí)，像素電極之間的偏移再次從零變?yōu)?.5伏特，并且和該像素相關(guān)的液晶被向黑色驅(qū)動(dòng)。當(dāng)該像素的視頻信號(hào)被寫(xiě)為白色，電壓被設(shè)置為6伏特，并且像素電極之間的偏移為零，并且液晶開(kāi)始弛豫回清澈位置。這個(gè)模式連續(xù)重復(fù)。
圖21中的第五條線(xiàn)460代表像素的視頻信號(hào)。為了簡(jiǎn)單和清晰，整個(gè)幀的視頻信號(hào)恒定，盡管僅在和像素有關(guān)的時(shí)間周期的視頻信號(hào)是相關(guān)的。第一子幀464a，視頻信號(hào)將驅(qū)動(dòng)液晶變黑，從而信號(hào)電壓偏離VCOM或1.5伏特4.5伏特。在下一個(gè)子幀464b中，要寫(xiě)入的信號(hào)是清澈，從而電壓被設(shè)置為VCOM電壓，由于VCOM再次為1.5，故電壓仍是1.5伏特，因?yàn)閂COM已經(jīng)被切換到1.5伏特。第三子幀464c，視頻再次被設(shè)置為清澈，但是，因?yàn)閂COM已經(jīng)被從6伏特切換到1.5伏特，視頻信號(hào)同樣的從1.5伏特跳到或轉(zhuǎn)換為6伏特，從而偏移被保持為零。在所示的第四子幀464d中，視頻信號(hào)被寫(xiě)入，以便像素變回黑色，從而在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，視頻需要從VCOM電壓偏移4.5伏特，并且在這個(gè)子幀內(nèi)VCOM是1.5伏特，而且視頻被設(shè)置為6伏特。
第六條，即底部的線(xiàn)462示出用來(lái)自上面的線(xiàn)460的視頻在由虛的垂直線(xiàn)472指示的適當(dāng)位置寫(xiě)入的像素的視頻。視頻像素開(kāi)始時(shí)偏離對(duì)置電極電壓零伏特，直到對(duì)置電極被寫(xiě)入黑色，從而添加4.5伏特的偏移。和像素138相關(guān)的液晶被驅(qū)動(dòng)、扭曲變黑。閃光由虛的垂直線(xiàn)474指示。但是，因?yàn)橄袼仉姌O已經(jīng)被驅(qū)動(dòng)，所以液晶已經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)到黑色，故看不到紅色閃光。在對(duì)置電極從6伏特切換到1.5伏特之后，像素開(kāi)始弛豫到清澈，因?yàn)閷?duì)置電極和像素之間的電壓偏移是零。在像素電極被寫(xiě)入之后，它被寫(xiě)為清澈，但是電壓已經(jīng)有了零偏移，所以沒(méi)有變化。當(dāng)子幀464b出現(xiàn)閃光時(shí)，因?yàn)橐壕б呀?jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)到清澈位置，在該像素看到綠色閃光。
在對(duì)置電極在子幀464c的開(kāi)始處從6伏特切換到1.5伏特之后，像素電極的電壓和對(duì)置電極之間的偏移是4.5伏特，從而液晶開(kāi)始被驅(qū)動(dòng)到黑色狀態(tài)。當(dāng)像素電極被寫(xiě)為清澈(白色)，像素電極的電壓被設(shè)置為6伏特，其中相對(duì)該電壓和對(duì)置電極的偏移是零，并且液晶開(kāi)始弛豫回清澈。當(dāng)閃光發(fā)生時(shí)，液晶已經(jīng)在向清澈狀態(tài)運(yùn)動(dòng)并且看到藍(lán)色LED光。
在對(duì)置電極在下一子幀466a的開(kāi)始處從6伏特切換到1.5伏特之后，對(duì)置電極和像素電極之間的偏移是4.5伏特，并且液晶開(kāi)始被驅(qū)動(dòng)變黑。當(dāng)像素電極再次被寫(xiě)為黑色狀態(tài)，像素電極的電壓不變化，從而當(dāng)閃光發(fā)生時(shí)，液晶阻擋光線(xiàn)并且看不到紅色LED，從而能看到綠色和藍(lán)色燈發(fā)出藍(lán)綠色。
類(lèi)似于在圖18B中所示，圖22示出通過(guò)在每個(gè)子幀之后切換對(duì)置電極144的電壓，對(duì)于第一個(gè)和最后一個(gè)像素產(chǎn)生黃色的像素。盡管把一幀稱(chēng)為紅色、綠色和藍(lán)色子幀，但是第一個(gè)閃光的顏色以及順序僅僅是一種偏好。該像素的視頻被設(shè)置為對(duì)于藍(lán)色子幀468b驅(qū)動(dòng)像素變黑，對(duì)于紅色子幀438r和綠色子幀允許其弛豫，如方波所表示的。在圖22的第一個(gè)子幀，即子幀468b中，示出第一個(gè)和最后一個(gè)像素的液晶都處于穩(wěn)定的黑色狀態(tài)。第一像素390在紅色子幀開(kāi)始處接收其信號(hào)，并且液晶開(kāi)始弛豫。最后一個(gè)像素384在一段時(shí)間后接收其信號(hào)，這段時(shí)間在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中是3毫秒，并且液晶在那個(gè)時(shí)間開(kāi)始弛豫。當(dāng)紅色LED閃光時(shí)，與第一個(gè)像素和最后一個(gè)像素相關(guān)的液晶處于向清澈狀態(tài)轉(zhuǎn)換的不同點(diǎn)上，從而產(chǎn)生了如圖18B所示的不同電平的紅色。但是，和前面的實(shí)施例不同，對(duì)置電極電壓的切換把清澈的像素重置為黑色。這由紅色子幀468r和綠色子幀468g之間的下降沿表示。
下一個(gè)要閃光的顏色是綠色。第一個(gè)像素在綠色子幀468g開(kāi)始處接收其信號(hào)，并且液晶開(kāi)始弛豫。最后一個(gè)像素在一段時(shí)間后接收其信號(hào)，這段時(shí)間在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中是3毫秒，并且液晶在那個(gè)時(shí)間開(kāi)始弛豫。當(dāng)綠色LED閃光時(shí)，兩個(gè)像素的液晶處于向清澈狀態(tài)轉(zhuǎn)換的不同點(diǎn)上，從而產(chǎn)生不同電平的綠色。但是，和前面的實(shí)施例不同，和紅色LED相比，在綠色LED閃光之前，液晶沒(méi)有更多的時(shí)間轉(zhuǎn)換，因?yàn)閷?duì)置電極的電壓每幀都切換。所以色更一致，因?yàn)榈谝粋€(gè)和最后一個(gè)像素都具有同樣的紅綠顏色比例。
仍參考圖22，下一幀是藍(lán)色子幀468b。通過(guò)切換對(duì)置電極電壓VCOM，像素被驅(qū)動(dòng)變黑，如綠色子幀438g和藍(lán)色子幀468b之間的斜坡所表示的。和先前的實(shí)施例不同，第一像素390和最后一個(gè)像素388均同時(shí)通過(guò)切換加到對(duì)置電極電壓被驅(qū)動(dòng)變黑。當(dāng)獨(dú)立的像素被寫(xiě)入時(shí)，該像素被寫(xiě)為黑色，因此沒(méi)有變化。因此當(dāng)藍(lán)色LED閃光時(shí)，最后一個(gè)像素388并非正在轉(zhuǎn)變。隨著切換加到對(duì)置電極的電壓VCOM，盡管從上到下仍有不同的亮度，但是顏色一致了。
在另一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于一個(gè)新的LVV顯示器，每個(gè)像素單元138的存儲(chǔ)電容422被連接到黑色矩陣190而非先前的行線(xiàn)150。利用連接到黑色矩陣190的存儲(chǔ)電容422，微型顯示器110能自頂向下或自底向上前進(jìn)。因?yàn)橐曨l數(shù)據(jù)被數(shù)字化存儲(chǔ)，視頻也能被自頂向下的掃描，然后自底向上的掃描以對(duì)整個(gè)圖像平均出寫(xiě)入和閃光之間的時(shí)間。
為取得好的色彩純度，液晶在穩(wěn)定階段之前或穩(wěn)定階段期間必須完成其向適當(dāng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，如圖23A所示。否則，液晶狀態(tài)受到前一個(gè)子幀的液晶的位置、狀態(tài)的影響(例如，綠色閃光將取決于其在紅色階段的狀態(tài))?！捌毙?yīng)首先在液晶的底部出現(xiàn)，因?yàn)槟切┫袼卦趯?xiě)入階段472期間是最后被更新的。
如上面所指出的，LVV(低壓視頻)是切換加到對(duì)置電極144上的電壓和下面所討論的初始化的結(jié)合產(chǎn)物。
初始化發(fā)生在把圖像寫(xiě)到顯示器前。初始化階段(Init)478恰好在寫(xiě)入階段472之前，如圖23A所示。在該實(shí)施例中，初始化階段478利用了液晶從黑變白和從白變黑的轉(zhuǎn)換時(shí)間不同的事實(shí)。在一個(gè)從黑變白的較慢的優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)在背光閃光之后把加到像素的電壓VPIXEL設(shè)置成和對(duì)置電極電壓VCOM相同，所有的像素在半幀開(kāi)始處被初始到白色狀態(tài)，這被稱(chēng)為初始化。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，奇數(shù)列首先被設(shè)置成VCOM，隨后偶數(shù)列被設(shè)置為VCOM。隨著像素電極被設(shè)置為VCOM，如果和像素相關(guān)的液晶處于某個(gè)其他狀態(tài)，則液晶開(kāi)始弛豫到清澈狀態(tài)。這給了那些要被寫(xiě)為清澈(白色)像素的像素一個(gè)頭啟動(dòng)，以使穩(wěn)定狀態(tài)476只需要和較快的從白變黑轉(zhuǎn)換時(shí)間一樣長(zhǎng)。(眾所周知，最佳的初始化將取決于諸如液晶化學(xué)性質(zhì)、對(duì)齊以及晶格配合的細(xì)節(jié)，并且對(duì)于一個(gè)給定顯示器，初始化為黑色、清澈或者中間灰度級(jí)也許更佳。)
一旦加到像素電極的電壓VPIXEL在初始化階段478被復(fù)位為VCOM，寫(xiě)入階段472啟動(dòng)并且第一像素接收其信號(hào)并開(kāi)始轉(zhuǎn)換。每個(gè)像素均接收其信號(hào)直到最后一個(gè)像素接收其信號(hào)。和每個(gè)像素相關(guān)的液晶在弛豫、旋轉(zhuǎn)到清澈狀態(tài)，直到特定像素收到其信號(hào)。第一像素將占用寫(xiě)入周期的大多數(shù)以獲得其期望的位置并且像素初始化到VCOM將有最小的影響。但是，最后收到其信號(hào)的像素在收到其信號(hào)之前將是清澈或接近清澈的。如上面指出的那樣，驅(qū)動(dòng)變黑比弛豫變白(清澈)用的時(shí)間少。因此，隨著最后一個(gè)像素變清澈，驅(qū)動(dòng)變黑的響應(yīng)時(shí)間要比假如像素是黑色并需要弛豫到清澈的時(shí)間要快。
驅(qū)動(dòng)電子線(xiàn)路很快地更新陣列內(nèi)所有像素。首先，數(shù)據(jù)掃描器把所有列線(xiàn)驅(qū)動(dòng)到合適的初始化電壓。初始化開(kāi)關(guān)482和每一列相連。圖23B示出了用p溝道MOS晶體管實(shí)現(xiàn)的開(kāi)關(guān)。眾所周知，n溝道晶體管、互補(bǔ)MOS對(duì)或其他配置能被采用。其次，選擇掃描器484像涉及電源關(guān)閉復(fù)位電路所描述的那樣同時(shí)選擇多行?？刂七壿嫳恍薷囊灾С殖跏蓟僮鳌Ｔ陔娫搓P(guān)閉復(fù)位時(shí)，列全部被設(shè)置為VDD，和初始化階段478的初始化電壓不同。
根據(jù)本發(fā)明，我們稱(chēng)為低壓視頻(LVV)的優(yōu)選實(shí)施例通過(guò)克服幾個(gè)上面所討論的圖像質(zhì)量問(wèn)題改善了圖像。圖11示出用于LVV顯示器的集成電路顯示器管芯258。
眾所周知，切換加到對(duì)置電極的電壓VCOM或初始化能各自完成或聯(lián)合完成。但是，在LVV(低壓視頻)中，無(wú)論切換加到對(duì)置電極的電壓還是初始化均被完成。聯(lián)合使更低的電壓得以實(shí)現(xiàn)并且利用驅(qū)動(dòng)變黑的響應(yīng)時(shí)間比驅(qū)動(dòng)從黑變白的要快。
圖23C示出一個(gè)LVV微型顯示器，該顯示器既切換加到對(duì)置電極的電壓，也把像素初始化為清澈。和圖21不同，但類(lèi)似于圖22，討論第一個(gè)和最后一個(gè)像素。頂部的兩個(gè)圖452和454和圖21頂部的兩個(gè)圖類(lèi)似。
頂部的圖452示出每幀都切換加到對(duì)置電極144的電壓VCOM。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，電壓在6伏特和1.5伏特之間切換。第二條線(xiàn)454示出在視頻和反相視頻信號(hào)之間切換的視頻信號(hào)。視頻信號(hào)從代表清澈的電壓變化到代表黑色的電壓。第二條線(xiàn)454代表偏離VCOM電壓4.5伏特的黑色視頻信號(hào)。
圖23C的第三條線(xiàn)460和圖21中的第五條線(xiàn)類(lèi)似，代表像素的視頻信號(hào)。為了簡(jiǎn)潔和清晰起見(jiàn)，整個(gè)幀視頻信號(hào)被示作恒定的，盡管只在和該像素有關(guān)的時(shí)間周期是相關(guān)的。
此外，盡管視頻信號(hào)被示為或者全黑或者全清澈，但是眾所周知，視頻信號(hào)可能是介于中間的電平。例如，如果視頻信號(hào)的電壓采用優(yōu)選實(shí)施例電壓，為4伏特，則視頻處于清澈和黑色之間的梯度，導(dǎo)致梯度或灰度級(jí)。
在第三條線(xiàn)460的第一子幀486r中，視頻信號(hào)處于驅(qū)動(dòng)液晶變黑的電平，從而信號(hào)電壓是1.5伏特，偏離VCOM4.5伏特。在下一個(gè)子幀486g中，要寫(xiě)入的是清澈的信號(hào)，從而電壓被設(shè)置為VCOM電壓；電壓再次為1.5伏特，因?yàn)閂COM已經(jīng)被設(shè)置為1.5伏特。第三子幀486b中，信號(hào)再次被設(shè)置成清澈，然而，因?yàn)閂COM已經(jīng)從1.5伏特切換到6伏特，視頻信號(hào)同樣地從1.5伏特跳到或反相為6伏特，以使偏移被保持為零。在所示的第四子幀中，視頻信號(hào)被寫(xiě)入以使像素將變回黑色，從而在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，視頻需要偏離VCOM4.5伏特；在這個(gè)子幀中VCOM是1.5伏特并且視頻被設(shè)置為6伏特。
第四條線(xiàn)490和第五條線(xiàn)492示出像素的視頻，其使用來(lái)自第三條線(xiàn)460的在各自的時(shí)間被寫(xiě)入像素的視頻。第四條線(xiàn)490示出對(duì)第一像素390的寫(xiě)入，像素390在微型顯示器110中被寫(xiě)入。第五條線(xiàn)492示出對(duì)最后一個(gè)像素388的寫(xiě)入，像素388在微型顯示器110中被寫(xiě)入。
兩個(gè)像素均被寫(xiě)為黑色，從而引起4.5伏特的偏移。像素TL388在一段時(shí)間T1之后被寫(xiě)入。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，寫(xiě)入第一個(gè)像素390和寫(xiě)入最后一個(gè)像素388之間的延遲是4.2毫秒，在這期間所有介于其中的像素被寫(xiě)入。
第六條線(xiàn)494和第七條線(xiàn)496分別示出和第一個(gè)像素單元(T1)和最后一個(gè)像素單元(TL)相關(guān)的液晶的位置。閃光由虛線(xiàn)表示。但是，因?yàn)橄袼仉姌O已經(jīng)被驅(qū)動(dòng)，故液晶已經(jīng)旋轉(zhuǎn)到黑色，如在第六條線(xiàn)494和第七條線(xiàn)496中所見(jiàn)，看不到紅色閃光。
對(duì)于第四條線(xiàn)490和第五條線(xiàn)492，當(dāng)對(duì)置電極從6伏電壓轉(zhuǎn)換為1.5伏進(jìn)入子幀486g時(shí)，電壓在對(duì)置電極之間抵消，VPIXEL為0，液晶開(kāi)始變?yōu)榍逦?，如同在第六條線(xiàn)和第七條線(xiàn)那樣。
因?yàn)榍袚Q加到對(duì)置電極的電壓把像素電極設(shè)置成代表清澈的電壓，初始化不改變像素電極或液晶的轉(zhuǎn)換。在像素電極被寫(xiě)入之后，它被寫(xiě)成清澈，類(lèi)似于初始化的作用，由于電壓已經(jīng)具有零偏移，故沒(méi)有變化。當(dāng)發(fā)生閃光474時(shí)，由于液晶已經(jīng)旋轉(zhuǎn)到清澈位置，如第六條線(xiàn)494和第七條線(xiàn)496中所示，在這些像素上看到綠色閃光。
在下一個(gè)子幀486b中，在對(duì)置電極從1.5伏特切換到6伏特之后，如圖23C中的第一條線(xiàn)452所示，像素電極和對(duì)置電極之間電壓的偏移是4.5伏特，故液晶開(kāi)始被驅(qū)動(dòng)到黑色狀態(tài)，如在第四條線(xiàn)490和第五條線(xiàn)492向下的線(xiàn)所示。如在線(xiàn)494和496中所見(jiàn)，液晶開(kāi)始向著黑色旋轉(zhuǎn)。但是，切換加到對(duì)置電極的電壓之后很快所有的像素被初始化到清澈位置/電壓，如在第四條線(xiàn)和第五條線(xiàn)中向下的線(xiàn)所見(jiàn)。液晶開(kāi)始弛豫回清澈狀態(tài)，如第六和第七條線(xiàn)494和496所示。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，初始化在切換加到對(duì)置電極上的電壓之后少于100毫秒內(nèi)發(fā)生。
在兩個(gè)像素電極被寫(xiě)入之后，像素被寫(xiě)為清澈，但是，因?yàn)殡妷阂呀?jīng)是零偏移，像素電極的電壓沒(méi)有變化。液晶繼續(xù)弛豫回清澈狀態(tài)，如在針對(duì)像素T1的第六條線(xiàn)494中所示，或者如同在第五條線(xiàn)492和第七條線(xiàn)494所見(jiàn)的最后一個(gè)像素388將被寫(xiě)入的那樣，仍保留在適當(dāng)狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生閃光時(shí)，像素T1和TL的液晶已經(jīng)穩(wěn)定為清澈狀態(tài)，如圖23C中第六條線(xiàn)494和第七跳線(xiàn)496所見(jiàn)，并且看到藍(lán)色LED的光。
在下一個(gè)子幀488r中，在對(duì)置電極被從6伏特切換回1.5伏特之后，對(duì)置電極和像素電極之間的偏移是4.5伏特，如第四條線(xiàn)490和第五條線(xiàn)492中向下的線(xiàn)所示，并且液晶開(kāi)始被向黑色狀態(tài)驅(qū)動(dòng)，如第六條線(xiàn)494和第七條線(xiàn)496中向下的斜線(xiàn)所示。
然而，切換加到對(duì)置電極的電壓之后不久，所有的像素被初始化到清澈位置/電壓，如在第四條線(xiàn)490和第五條線(xiàn)492中向下的線(xiàn)所見(jiàn)。液晶開(kāi)始弛豫回清澈狀態(tài)，如在第六和第七條線(xiàn)494和496中所見(jiàn)。
第一個(gè)像素T1的液晶在像素被寫(xiě)入498之前不完全返回清澈位置，如在圖23C的第六條線(xiàn)494所見(jiàn)。對(duì)像素T1的寫(xiě)入把像素電極設(shè)置為偏離1.5伏特的對(duì)置電極電壓4.5伏特，分別如第四條線(xiàn)和第五條線(xiàn)所示。把像素電極設(shè)置為表示黑色的電壓導(dǎo)致液晶旋轉(zhuǎn)到黑色。
最后一個(gè)像素TL的液晶在像素被寫(xiě)入500之前徹底返回清澈位置，如在第七條線(xiàn)496中所見(jiàn)。在子幀488r中把像素T1寫(xiě)為黑色，如第五條線(xiàn)492所示，導(dǎo)致液晶旋轉(zhuǎn)到黑色。因?yàn)椴煌诔谠セ厍宄海壕鼙缓芸斓尿?qū)動(dòng)為黑色，和最后一個(gè)像素TL以及第一個(gè)像素390 T1相關(guān)的液晶在紅色LED閃光之前處于適當(dāng)?shù)奈恢?。但是，因?yàn)橐壕б呀?jīng)旋轉(zhuǎn)到黑色，看不到紅色閃光。
此過(guò)程持續(xù)。和先前的實(shí)施例不同，因?yàn)槊總€(gè)像素電極被設(shè)置為零偏移，這導(dǎo)致液晶向清澈旋轉(zhuǎn)。當(dāng)圖像被寫(xiě)入像素時(shí)，液晶或者清澈或者在向清澈運(yùn)動(dòng)。因?yàn)樵趯?xiě)入最后一個(gè)像素TL和閃光之間的一定時(shí)間內(nèi)液晶能被從清澈驅(qū)動(dòng)到黑色，所以當(dāng)發(fā)生閃光時(shí)，液晶或者處于或者非常臨近所期望的狀態(tài)。這導(dǎo)致顏色更具有一致性并且對(duì)比度和亮度均超過(guò)先前的實(shí)施例。
在LVV中，切換加到對(duì)置電極的電壓使降低了的電壓范圍得以實(shí)現(xiàn)。初始化允許和每個(gè)像素相關(guān)的液晶弛豫、旋轉(zhuǎn)到清澈狀態(tài)，直到該像素接收其信號(hào)。第一像素將占用寫(xiě)入周期的大多數(shù)以獲得其期望的位置并且像素初始化到VCOM將有最小的影響。但是，最后收到其信號(hào)的像素在收到其信號(hào)之前將是清澈或接近清澈的。如上面指出的那樣，在所討論的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)變黑比弛豫清澈(白色)用的時(shí)間少。因此，隨著最后一個(gè)像素變清澈，驅(qū)動(dòng)變黑的響應(yīng)時(shí)間比假如像素是黑色并需要弛豫到清澈的時(shí)間要快。(眾所周知，最佳的初始化將取決于諸如液晶化學(xué)性質(zhì)、對(duì)齊以及晶格配合的細(xì)節(jié)，并且對(duì)于一個(gè)給定顯示器，初始化為黑色、清澈或者中間灰度級(jí)也許更佳。)
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，寫(xiě)入每個(gè)子幀耗時(shí)4.2毫秒。穩(wěn)定、閃光、切換加到對(duì)置電極的電壓的LVV以及初始化共用1.3毫秒。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在閃光開(kāi)始之前，穩(wěn)定時(shí)間大約為1.0毫秒。盡管閃光能被擴(kuò)展到下一幀的寫(xiě)入的開(kāi)始處，因?yàn)長(zhǎng)VV通過(guò)開(kāi)始轉(zhuǎn)換液晶影響像素，故閃光的結(jié)束需要以L(fǎng)VV的開(kāi)始為基礎(chǔ)。然而，LVV的使用導(dǎo)致更短的穩(wěn)定時(shí)間要求。
在另一個(gè)和圖11中的管芯相關(guān)的實(shí)施例中，寫(xiě)入每個(gè)子幀耗時(shí)1.64毫秒。穩(wěn)定、閃光、切換加到對(duì)置電極的電壓的LVV以及初始化共用3.92毫秒。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在閃光開(kāi)始之前，穩(wěn)定時(shí)間大約為1.0毫秒。
參考圖24，在正常運(yùn)行中，像素電壓在波動(dòng)。如圖20A所示，在點(diǎn)(VA)處，掩埋氧化物和液晶之間的電壓通常跟隨像素電壓，但是因掩埋氧化物上的降落和液晶電阻(RLC)所致的降落，所以要低一些。當(dāng)電源關(guān)閉時(shí)，VDD降到零。像素電壓(VPIX)不能通過(guò)p溝道TFT放電并下降。耦合到VPIX的VA也同樣地下降。如果經(jīng)過(guò)充分長(zhǎng)時(shí)間，因RLC所致，VA將回到零。
但是，如果電源先于自然放電時(shí)間被加回到顯示器上，一部分圖像能被看到幾秒鐘。當(dāng)有電源時(shí)，VPIX變成正的，并且由于VA被耦合，它向上變成正的并產(chǎn)生黑色圖像。因RLC所致，VA在幾分鐘內(nèi)恢復(fù)正常。即使切換加到對(duì)置電極的電壓圖像被保留的原因和初始化涉及掩埋氧化物的固有電容。掩埋氧化物沒(méi)有相關(guān)的固有電容并且像素的電壓偏移導(dǎo)致DC累積。DC累積最終將由于RLC而下降。
圖25示出顯示器電路。在這個(gè)實(shí)施例中，數(shù)字電路506用于控制彩色順序顯示器運(yùn)行。處理器402在404接收串行數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并把顯示數(shù)據(jù)經(jīng)時(shí)序控制電路410發(fā)送到存儲(chǔ)器406。時(shí)序控制電路410從處理器402接收時(shí)鐘和控制信號(hào)，并把控制信號(hào)沿著線(xiàn)411和422分別傳送到背光266和微型顯示器110。線(xiàn)428把就緒、復(fù)位、寫(xiě)入使能、輸出使能、顏色使能、地址和數(shù)據(jù)信號(hào)導(dǎo)入存儲(chǔ)器，以控制圖像幀向顯示器110傳送。
模擬比較器508實(shí)時(shí)采樣主電源電壓。當(dāng)電壓下降到低于開(kāi)動(dòng)電路再加上某個(gè)由參考510設(shè)置的余量的電平時(shí)，復(fù)位信號(hào)(PDR*)被置為低。收到PDR*信號(hào)后，顯示電路將把VDD加到所有的列線(xiàn)上，并激活所有行線(xiàn)，見(jiàn)圖2。通常的時(shí)序?qū)⒊掷m(xù)兩個(gè)周期或更多，從而順序激活所有的偶數(shù)和奇數(shù)行。這將列線(xiàn)上的VDD信號(hào)通過(guò)時(shí)鐘加到每個(gè)像素上。
再次參考圖20A，VDD也將對(duì)像素存儲(chǔ)電容442充電。如前面所指出的那樣，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，存儲(chǔ)電容442被連接到前一行線(xiàn)150。通過(guò)激活所有的偶數(shù)行(即將其驅(qū)動(dòng)為低)而非奇數(shù)行(即保持為高)線(xiàn)，偶數(shù)行的存儲(chǔ)電容442將被放電到零伏。(VDD是邏輯電平的高)。在下個(gè)周期，奇數(shù)行存儲(chǔ)電容將被放電。因?yàn)榇鎯?chǔ)電容比像素電容大幾倍，存儲(chǔ)電容上的電壓將把像素電容放電到零伏特。在此時(shí)刻，顯示器能被去除能量，在存儲(chǔ)電容或像素電容上均不殘留任何電荷。
圖26示出一個(gè)時(shí)序圖。在T1時(shí)刻系統(tǒng)電源被關(guān)閉，并且當(dāng)邏輯在旁路電容激勵(lì)下繼續(xù)運(yùn)行時(shí)被作為標(biāo)準(zhǔn)的放電來(lái)示出。在T2時(shí)刻，比較器檢測(cè)閾值電壓電平并把PDR*信號(hào)置為低。T3之后不需要附加的邏輯或者信號(hào)，并且電源被允許隨機(jī)放電。電源關(guān)閉復(fù)位以上面討論的包括列反相和切換加到對(duì)置電極的電壓VCOM的模式工作。
如上面指出的，顯示器的溫度，特別是液晶的溫度影響顯示器的響應(yīng)和性質(zhì)。
再次參考圖19A，顯示電路有一條附加線(xiàn)，從顯示器110延伸到時(shí)序控制電路410的溫度傳感器線(xiàn)512。有源矩陣包括多個(gè)排列成行和列的像素。熱量最好遍及液晶材料充分均勻低地吸收。但是，由于正被顯示的圖像的性質(zhì)和顯示器及加熱器的幾何結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件，可能會(huì)有局部溫度變化。溫度傳感器能被遍布有源矩陣區(qū)域分布，該區(qū)域包括有源矩陣的周?chē)战且约爸糜谟性淳仃囍行母浇膮^(qū)域。溫度傳感器的使用在1994年12月27日遞交的序列號(hào)為NO.08/364,070的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中被說(shuō)明，并在這里通過(guò)引證而合并于本文。在圖27A中的顯示器的拐角處示出了溫度傳感器512。如上面指出的，溫度傳感器能夠遍布有源矩陣區(qū)域分布。
液晶材料的性質(zhì)受到液晶溫度的影響，這樣的一個(gè)例子是扭曲向列液晶材料的扭曲時(shí)間，其在液晶材料溫暖時(shí)較短。通過(guò)了解液晶溫度，時(shí)序控制電路410能夠設(shè)置背光266閃光的時(shí)刻及持續(xù)時(shí)間，從而獲得期望的亮度并將功耗最小化。
再次參考圖20B，在正常運(yùn)行中，垂直移位寄存器120只啟動(dòng)一行，故當(dāng)水平移位寄存器124逐列移動(dòng)時(shí)只有一個(gè)像素受到影響。當(dāng)一行的最后一個(gè)像素被尋址之后，垂直移位寄存器120切換活動(dòng)的列。顯示器110能被置于加熱模式，其中每一行150被點(diǎn)亮并且在行上有產(chǎn)生熱量的電壓降。在圖20B所示的實(shí)施例中，每一行線(xiàn)的末端516被連接到VDD，并且靠近移位寄存器的一端被驅(qū)動(dòng)變低，因此產(chǎn)生了跨越每條線(xiàn)的電壓差。熱量以P＝V2/R的速率產(chǎn)生，其中R是行線(xiàn)的并聯(lián)電阻，V是沿行線(xiàn)的電壓差。在正常運(yùn)行中，只有被選擇的包括要被驅(qū)動(dòng)變低的像素的行產(chǎn)生熱量，而不是整個(gè)顯示器。
再次參考圖19B，隨著公共電壓(VCOM)變高，實(shí)際視頻信號(hào)被掃描進(jìn)矩陣電路。在一個(gè)使得液晶得以扭曲到位的延遲之后，LED背光266閃光以展示圖像。在下一屏或子幀前，出現(xiàn)加熱周期518，其中所有的行線(xiàn)被驅(qū)動(dòng)以至于沿著行有電壓差。當(dāng)VCOM和視頻分別由幀控制線(xiàn)420切換和反相時(shí)會(huì)出現(xiàn)熱量，如圖19A所示。圖19B示出每個(gè)子幀之后的加熱周期518，但是加熱周期的數(shù)量和時(shí)間可能取決于由溫度傳感器51確定的液晶溫度。在寒冷環(huán)境中，數(shù)字電路可能具有加溫周期，其中加熱器在第一次寫(xiě)屏之前打開(kāi)。
參考圖27A，示出顯示器110和數(shù)模變換器412的示意圖。顯示器具有垂直移位寄存器120、水平移位寄存器124和類(lèi)似于圖20B中所示的開(kāi)關(guān)262。此外，和圖20B不同，圖27A示出加熱門(mén)522。
參考圖27B，對(duì)具有p溝道TFT的像素，加熱門(mén)522具有一系列n溝道TFT。通常當(dāng)寫(xiě)入顯示器時(shí)，只有被寫(xiě)入的行是開(kāi)啟的(V＝0)。當(dāng)不寫(xiě)入顯示器時(shí)，所有的行是VDD。當(dāng)n溝道TFT打開(kāi)，通過(guò)把VDD施加到行線(xiàn)150，導(dǎo)致電流從和垂直移位寄存器170相關(guān)的反相器通過(guò)該行流到n溝道TFT，并且熱量沿著整條線(xiàn)耗散。源極被連接到為零的VSS。還眾所周知，顯示器110可能在典型陣列之外具有幾個(gè)額外協(xié)助均勻加熱的行。
同樣，對(duì)于具有n溝道TFT的像素，參考圖27C，熱門(mén)522具有一系列p溝道TFT。通常當(dāng)寫(xiě)入顯示器時(shí)，只有被寫(xiě)入的行是開(kāi)啟的(V＝VDD)。當(dāng)不寫(xiě)入顯示器時(shí)，所有的行近似是零伏特。當(dāng)通過(guò)把該門(mén)設(shè)置為零(0)伏特打開(kāi)p溝道TFT時(shí)，在VDD行上有電壓降。
眾所周知，包括切換加到對(duì)置電極的電壓和的LVV(低壓視頻)和上面討論的顯示器的加熱能獨(dú)立使用。加熱能被引入?yún)⒖紙D2描述的實(shí)施例。雖然內(nèi)部加熱器更佳，但是眾所周知，獨(dú)立的加熱器能與溫度傳感器一起使用。
在圖27B和27C所示的實(shí)施例中，當(dāng)電流通過(guò)行線(xiàn)150流過(guò)產(chǎn)生熱量時(shí)，在顯示器上產(chǎn)生DC電壓降ΔV。取決于加熱周期的長(zhǎng)度和頻率，能建立一個(gè)影響顯示器性能的直流電場(chǎng)。圖27D中示出的另一個(gè)實(shí)施例切換行線(xiàn)150內(nèi)的電流方向以減小或消除直流電場(chǎng)。
仍參考圖27D，在也稱(chēng)為垂直移位寄存器的選擇掃描器120和行線(xiàn)150之間，顯示器具有兩輸入AND(與門(mén))門(mén)526，AND的兩輸入端之一的輸入來(lái)自選擇掃描器120。另一端是加熱信號(hào)HEAT1*528。每條行線(xiàn)150的另一側(cè)被連接到兩個(gè)晶體管的漏極，兩個(gè)晶體管是n溝道TFT 530和p溝道TFT 532。每個(gè)p溝道TFT的柵極被連接到HEAT1*，528。每個(gè)n溝道TFT的柵極被連接到第二加熱信號(hào)HEAT2，534。
兩個(gè)加熱信號(hào)HEAT1*，528和HEAT2，534在正常的顯示器運(yùn)行中分別被保持為HIGH和LOW。當(dāng)HEAT1*給定(LOW)時(shí)，每條行線(xiàn)150選擇掃描器的一側(cè)被驅(qū)動(dòng)變低而右側(cè)被拉高。在這種情況下，如圖所示，電流自右向左流?；蛘逪EAT2給定(HIGH)并且右側(cè)被拉低且電流自左向右流。HEAT1*和HEAT2加熱周期的切換幫助平衡液晶可能被置于其中的任何電場(chǎng)中的DC成份。
對(duì)上面的實(shí)施例，其他穿過(guò)有源區(qū)域延伸的線(xiàn)，即列線(xiàn)，不被驅(qū)動(dòng)到設(shè)定的電壓。在另一個(gè)實(shí)施例中，列復(fù)位電路154在加熱周期中把所有的列驅(qū)動(dòng)到已知電壓以提高圖像的一致性。眾所周知，列線(xiàn)和額外增加的線(xiàn)也能被用于加熱。
參考圖27E，大多數(shù)更大一些的顯示器采用一對(duì)位于陣列相對(duì)兩側(cè)的選擇掃描器536來(lái)把視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)到像素單元。在1997年9月30日遞交的序列號(hào)為No.08/942,272的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中描述了雙選擇掃描器更詳細(xì)解釋?zhuān)搶?zhuān)利整個(gè)內(nèi)容在這里通過(guò)引證而合并于本文。
具有選擇掃描器對(duì)536的顯示器在每條行線(xiàn)150的每一端都具有兩輸入AND門(mén)526。在顯示器的一側(cè)，HEAT1*528被連接到AND門(mén)526的一個(gè)輸入，在顯示器的另一側(cè)，HEAT2*534被連接到AND門(mén)的一個(gè)輸入。
另一個(gè)具有AND門(mén)的實(shí)施例在選擇掃描器內(nèi)具有等同的邏輯。
測(cè)量液晶顯示器的溫度要求額外的模擬電路，這增加了顯示器電路的復(fù)雜性。眾所周知，最終想要的是液晶的運(yùn)行特性而非實(shí)際溫度。因此，液晶的電容，進(jìn)行液晶電容的電測(cè)量而非溫度測(cè)量，以便確定是否需要加熱。這樣，能夠響應(yīng)液晶傳感器啟動(dòng)加熱器，該液晶傳感器響應(yīng)液晶的光學(xué)或電學(xué)性質(zhì)圖27F示出置于用戶(hù)可見(jiàn)的有源顯示器112之外的液晶響應(yīng)時(shí)間傳感器538。該液晶響應(yīng)時(shí)間傳感器具有多個(gè)仿真像素540和一個(gè)傳感放大器542，在如圖27G所示優(yōu)選實(shí)施例中為8個(gè)像素。仿真像素不需要和有源區(qū)域內(nèi)的是同樣大小。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，仿真像素被作的足夠大以控制微型顯示器約束區(qū)域內(nèi)的寄生電容效應(yīng)。
八個(gè)像素被兩個(gè)四仿真像素的組。像素的電壓被驅(qū)動(dòng)到VHB(高黑色)、VW(白色)和VLB(低黑色)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在一個(gè)組中，兩個(gè)像素被驅(qū)動(dòng)到VLB，并且其他像素被置為VW。另一組中，兩個(gè)像素被驅(qū)動(dòng)到VLB，并且一個(gè)像素為VHB，其他像素被置為VW。液晶被給予一個(gè)比預(yù)期的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的多的時(shí)間周期，以使得液晶電容得以穩(wěn)定。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該時(shí)間周期可能超過(guò)5毫秒。
當(dāng)電容穩(wěn)定后，每一組中兩個(gè)同樣的電壓仿真像素被置為VW。因此在第一組中，兩個(gè)具有VHB的像素被置為VW，在另一組中，兩個(gè)具有VLB的像素被置為VW，像素保持此電壓一定時(shí)間，即要檢查的響應(yīng)周期時(shí)間。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，時(shí)間周期可能在1到3毫秒的范圍內(nèi)。
該時(shí)間周期后，剛被置為VW的那些像素被設(shè)置回先前的設(shè)置。因此，在第一組中，兩個(gè)像素被置為VLB，在第二組內(nèi)，兩個(gè)像素被置為VHB。剩余的具有VW電壓的像素被置為其他的黑色電壓設(shè)置(即VLB、VHB)。因此每個(gè)組具有兩個(gè)被置為VHB的像素和兩個(gè)被置為VLB的像素。
對(duì)要充電的像素，這個(gè)狀態(tài)被保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間，但不致于使液晶開(kāi)始轉(zhuǎn)變并且電容發(fā)生變化。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這個(gè)時(shí)間周期大約為1毫秒。
在最后的感光階段，從仿真像素上移去驅(qū)動(dòng)電壓，并且每個(gè)組內(nèi)的四個(gè)仿真像素被短接在一起以允許共享電荷。感光放大器測(cè)量由下面的方程給定的電壓ΔVΔV=(V+-V-)=(VHB-VLB)(CM-CG)(CM+CF)]]>
其中CB＝黑色電容；CW＝白色電容；CM＝要測(cè)量的電容；并且2CG＝(CB+CW)。
ΔV的符號(hào)表明CM是否大于或小于CG。如果ΔV為正，則CM比CG大，并且仿真像素從黑色到白色的轉(zhuǎn)變已經(jīng)完成少于一半。也就是說(shuō)，響應(yīng)時(shí)間大于被檢查的周期。負(fù)的ΔV表明響應(yīng)時(shí)間比被檢查的周期快。
上面討論的優(yōu)選實(shí)施例測(cè)量非工作時(shí)間(從黑到白)的轉(zhuǎn)換時(shí)間，因?yàn)檫@通常比工作時(shí)間的慢。眾所周知，上面描述的方法能很容易的移植到工作時(shí)間測(cè)量。
除了具有響應(yīng)時(shí)間傳感器以外，一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的顯示器具有確定液晶是否正接近液晶的特征清澈溫度的傳感器。清澈溫度傳感器同樣被置于有源顯示區(qū)域之外。當(dāng)液晶接近其特征清澈溫度時(shí)，白色像素和黑色像素的電容合并。
和響應(yīng)時(shí)間傳感器不同，特征清澈溫度傳感器不具有同樣大小的像素。傳感器具有兩組仿真像素，其中每組具有一對(duì)像素。每對(duì)中兩個(gè)像素的面積相差一個(gè)因子α，其中選擇α以和感興趣的溫度下液晶黑色狀態(tài)和白色狀態(tài)電容的已知比例相匹配。在每一組中，較大像素的電壓被置為VW，在一組中α倍像素電壓為VHB，在另一組中為VLB。和響應(yīng)時(shí)間類(lèi)似，液晶被給予一個(gè)比預(yù)期響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的多的時(shí)間周期，以使得液晶的電容得以穩(wěn)定。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，時(shí)間周期可能超過(guò)5毫秒。
下一步是把具有VW電壓的那些像素預(yù)充電到使得每組具有一個(gè)像素處于VHB而另一個(gè)處于VLB的電壓。這個(gè)狀態(tài)對(duì)要充電的像素保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間，但不致長(zhǎng)到液晶開(kāi)始轉(zhuǎn)變并且電容發(fā)生變化。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這個(gè)時(shí)間周期大約為1毫秒。
在最后的感光階段，從仿真像素上移去驅(qū)動(dòng)電壓，并且每個(gè)組內(nèi)的四個(gè)仿真像素被短接在一起以允許共享電荷。感光放大器測(cè)量由下面的方程給定的電壓ΔVΔV=VHB-VLBαCB+CM(αCB-CW)]]>ΔV的符號(hào)表明CM比CB的比值是否大于或小于α。如果ΔV為負(fù)，則比值(CM/CB)大于α，這表示液晶接近其清澈溫度。
另一種清澈傳感器的設(shè)計(jì)采用單個(gè)仿真像素，該像素具有驅(qū)動(dòng)其變黑或變白的電路。仿真像素把輸出具有和仿真像素電容成反比頻率的信號(hào)的振蕩器電路作為仿真像素的負(fù)載。比值CM/CB和在黑色和白色(清澈)狀態(tài)下測(cè)量的頻率比值fB/fW相等。
液晶被期望的優(yōu)點(diǎn)之一是長(zhǎng)的時(shí)間常數(shù)，這使得在某些情況下允許保持圖像而不必刷新。采用CMOS技術(shù)的單晶硅提供具有極低漏電流的電路。同高質(zhì)量的液晶(LC)材料結(jié)合，電路的低漏電和液晶的極高的電阻能產(chǎn)生長(zhǎng)的時(shí)間常數(shù)。這些時(shí)間常數(shù)可能是幾分鐘的量級(jí)。因此，依靠在電源關(guān)閉期間掃描電路停止工作的點(diǎn)，能保持殘留的圖像。
和數(shù)碼相機(jī)不同，數(shù)字移動(dòng)電話(huà)和其他接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并/或是嵌入式存儲(chǔ)器應(yīng)用設(shè)備，其中視頻信號(hào)被相當(dāng)好的控制，來(lái)自諸如便攜式攝像機(jī)的視頻設(shè)備的信號(hào)沒(méi)有被很好的控制，特別是在快掃描時(shí)。
此外，數(shù)字設(shè)備和視頻設(shè)備之間的固有區(qū)別是前者具有可以并通常存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而視頻設(shè)備具有一般不被存儲(chǔ)在從照相機(jī)(輸入)或磁帶到顯示器的設(shè)備的存儲(chǔ)器中的模擬信號(hào)。此外，在某些情況下，視頻設(shè)備是交叉存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。交叉存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)中，奇數(shù)行首先被掃描，然后是偶數(shù)行。交叉存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)一般用于視頻速率不是很快的地方(例如，奇數(shù)半幀以60Hz刷新，偶數(shù)半幀以60Hz刷新，總刷新速率30Hz)。通過(guò)奇數(shù)和偶數(shù)半幀的切換，整個(gè)顯示器具有以60Hz速率寫(xiě)入顯示器的數(shù)據(jù)，從而降低了閃爍。
圖28A是用于模擬信號(hào)的顯示控制電路546的示意圖。由顯示控制電路546接收的信號(hào)548包含視頻信號(hào)和同步信號(hào)。信號(hào)用兩條路徑發(fā)送，其中在一條路徑上，DC還原器還原黑色電平，并把校正過(guò)的信號(hào)導(dǎo)入顯示器110。信號(hào)被作為視頻和反相視頻發(fā)送到顯示器。
另外信號(hào)還通過(guò)低通濾波器552，濾波器552把同步信號(hào)與視頻信號(hào)分離。同步信號(hào)由同步分離器560分解為水平同步554、垂直同步556和奇偶(E/O)558。這些同步信號(hào)被輸入復(fù)雜可編程邏輯芯片562。PClk也被從接輸入水平同步信號(hào)554的鎖相環(huán)564輸入復(fù)雜可編程邏輯芯片562。多個(gè)包含視頻清晰、VP、HP的信號(hào)566被從復(fù)雜可編程邏輯芯片或設(shè)備562發(fā)送到顯示器。另外背光系統(tǒng)也由復(fù)雜可編程邏輯芯片控制。
在一個(gè)典型實(shí)施例中，時(shí)序控制電路562是諸如RC 6100水平時(shí)鐘產(chǎn)生芯片(Horizontal Genlock Chip)和菲利普復(fù)雜可編程邏輯芯片(CPLD)的設(shè)備。這些設(shè)備能包含圖28A中所示的幾個(gè)其他塊并被用于給諸如QVGA LCD的顯示器產(chǎn)生時(shí)序信號(hào)。RC 6100芯片接收混和信號(hào)并包含同步分離器、PLL頻率復(fù)用器和時(shí)序產(chǎn)生塊。來(lái)自RC 6100的垂直同步(VS)、水平同步(HS)和像素時(shí)鐘(PClk)驅(qū)動(dòng)CPLD。CPLD已經(jīng)被編程以實(shí)現(xiàn)水平和垂直計(jì)數(shù)器以及其他邏輯功能。信號(hào)HS復(fù)位水平計(jì)數(shù)器，信號(hào)PClk增加該計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器提供了派生邏輯功能的時(shí)間基準(zhǔn)。信號(hào)VS復(fù)位垂直計(jì)數(shù)器，信號(hào)vinc(水平計(jì)數(shù)器派生出)增加該計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器提供了派生邏輯功能的垂直時(shí)間基準(zhǔn)。
顯示控制電路546把同步信號(hào)與視頻信號(hào)分離，因?yàn)樵撔盘?hào)作為復(fù)合信號(hào)進(jìn)入接口(VIDEOIN)。顯示控制電路546可能具有多個(gè)用于選擇NTSC或PAL信號(hào)的開(kāi)關(guān)。一個(gè)開(kāi)關(guān)在信號(hào)類(lèi)型之間選擇。其他開(kāi)關(guān)使得在每個(gè)信號(hào)的四種類(lèi)型間的選擇得以實(shí)現(xiàn)。
上面參考顯示控制電路546討論的元件/電路中的幾個(gè)是傳統(tǒng)的。但是，并非所有元件都是傳統(tǒng)的，下面討論其中幾個(gè)。
圖28B中框568(圖28B中找不到568)表示DC還原器550。DC還原器550歸一化為標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)以便參考黑色是恒定電壓?；蛘哒f(shuō)，DC還原器使得即使在系統(tǒng)間存在電勢(shì)時(shí)同樣亮度的圖像得以實(shí)現(xiàn)或者使AC耦合得以實(shí)現(xiàn)。從DC還原器568，信號(hào)通過(guò)濾波器578輸出或從該信號(hào)中去除彩色圖像。
信號(hào)通過(guò)濾波器578進(jìn)入伽馬(gamma)校正器電路580，如圖28C所示。伽馬(gamma)校正器580使用一對(duì)二極管582和584來(lái)補(bǔ)償液晶的非線(xiàn)性效應(yīng)。選擇二極管582和584以便和液晶特性匹配。伽馬(gamma)校正電路580被作為穩(wěn)定偏移地電路588一部分的線(xiàn)性二極管586調(diào)整到中心點(diǎn)。伽馬(gamma)校正器電路580包括推動(dòng)信號(hào)的輸出運(yùn)算放大器590。來(lái)自伽馬(gamma)校正器電路580的信號(hào)被作為視頻和反相視頻發(fā)送到微型顯示器。鎖相環(huán)564和伽馬(gamma)校正器電路580降低了顯示器圖像上的偽跡，故所有的圖像顯示時(shí)都沒(méi)有環(huán)繞圖像周?chē)?，在現(xiàn)存照相機(jī)顯示器中常見(jiàn)的減切線(xiàn)。
如上所示，在諸如視頻照相機(jī)的設(shè)備中，顯示電路接收到的信號(hào)是模擬的。同步信號(hào)被作為視頻的一部分傳送。前面部分討論了視頻部分的改進(jìn)。下面詳述控制信號(hào)。
參考圖29A，諸如有源液晶顯示器的集成顯示器一般具有一條關(guān)鍵信號(hào)路徑。外部時(shí)鐘輸入(EXCLK)592通過(guò)時(shí)鐘緩沖器594緩沖以產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)掃描器598時(shí)序的內(nèi)部時(shí)鐘(INCLK)596。數(shù)據(jù)掃描器類(lèi)似于圖2和圖10中的水平移位寄存器。數(shù)據(jù)掃描器598產(chǎn)生使能傳輸門(mén)(未示出)的TGC(傳輸門(mén)時(shí)鐘)脈沖。如圖29B時(shí)序圖所示，時(shí)鐘緩沖器594和數(shù)據(jù)掃描器598的傳輸延遲導(dǎo)致EXCLK的上升沿和TGC的采樣沿之間的時(shí)序歪斜失真。該歪斜失真一般取決于溫度，并且從一個(gè)顯示器到另一個(gè)明顯相同的顯示器之間可能有變化。
圖29C示出用于消除歪斜失真的延遲鎖定環(huán)(DLL)600。壓控延遲(VCD)單元602被插入信號(hào)路徑。反饋路徑604包含鑒相器(φD)606，合成器608控制VCD 602，增加延遲，直到TGC的采樣沿和EXCLK的下一個(gè)上升沿重合。這樣，鑒相器606和合成器608調(diào)整VCD 602以保持EXCLK和TGC之間的零歪斜失真。
圖29D示出用于控制同步的另一技術(shù)，采用鎖相環(huán)(PLL)610而非延遲鎖定環(huán)600。PLL 610被置于微型顯示器110的集成電路顯示器管芯116上，并且不應(yīng)和與圖28A中的復(fù)雜可編程邏輯芯片562中的PLL 564混淆。VCD 602被產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘的壓控振蕩器(VCO)612代替。內(nèi)部時(shí)鐘被從壓控振蕩器612經(jīng)過(guò)時(shí)鐘緩沖器594發(fā)送到數(shù)字掃描器598。對(duì)于DLL(延遲鎖定環(huán))，采用反饋環(huán)604來(lái)消除EXCLK和TGC之間的由鑒相器探測(cè)到的歪斜失真。PLL包括一個(gè)二階控制環(huán)。二次合成是指VCO產(chǎn)生頻率而φD探測(cè)相位。
便攜式攝像機(jī)和錄像機(jī)(VCR)具有幾個(gè)運(yùn)行模式，包括播放、錄制、快進(jìn)和后退。兩個(gè)附加模式，即快進(jìn)播放模式和快退播放模式，允許用戶(hù)加速觀(guān)看圖像。這兩種模式的幀頻仍為大約每秒60幀，但是視頻信號(hào)正丟失大約一半信號(hào)。因此視頻信號(hào)被分成具有好的視頻和噪聲的段，噪聲部分是視頻丟失的部分。當(dāng)進(jìn)入的視頻很差，則信號(hào)的圖像部分和同步(sync)部分都可能具有遍及這個(gè)視頻流的隨機(jī)信號(hào)，或噪聲。
再參考圖28A，同步(sync)信號(hào)之一在信號(hào)548中的復(fù)合視頻上，是表示圖像應(yīng)該從屏幕頂部開(kāi)始重畫(huà)的垂直同步信號(hào)556。尋找垂直同步信號(hào)的同步(sync)分離器可能把噪聲誤認(rèn)為是額外的垂直同步，導(dǎo)致幀過(guò)早地開(kāi)始其掃描。額外的垂直同步導(dǎo)致圖像的良好部分上下跳動(dòng)。如果額外的同步存在，水平同步也發(fā)生類(lèi)似的問(wèn)題。因?yàn)閳D像被畫(huà)到屏幕上的方式的不同，這個(gè)問(wèn)題在諸如有源矩陣液晶顯示器(LCD)的有源顯示器中比在陰極射線(xiàn)管(CRT)顯示器中更容易被注意到。區(qū)別在于CRT顯示器采用水平模擬斜坡而不是LCD中的移位寄存器。
雖然水平同步將試圖重新啟動(dòng)列，但圖像信號(hào)一般是噪聲，因此問(wèn)題不像垂直同步那樣受到重視。水平同步噪聲的真正問(wèn)題因被用于鎖定如上所示的鎖相環(huán)的是水平同步而出現(xiàn)。如果同步分離器產(chǎn)生額外水平脈沖，PLL試圖放慢。如果同步分離器丟失水平脈沖，PLL試圖加快。PLL變得不穩(wěn)定并且不鎖定。PLL要用幾個(gè)好的水平同步來(lái)變得再次穩(wěn)定。當(dāng)PLL不穩(wěn)定時(shí)，在水平平面上圖像將看起來(lái)扭曲并錯(cuò)開(kāi)。根據(jù)PLL變得有多混亂，可能占據(jù)很多行才變得穩(wěn)定。PLL鎖定時(shí)間與常規(guī)PLL噪聲或抖動(dòng)之間的折中成為一個(gè)問(wèn)題。
再參考圖28A，示出了時(shí)序電路的一部分。信號(hào)通過(guò)把同步信號(hào)從視頻信號(hào)分離開(kāi)的低通濾波器552。同步信號(hào)被輸入復(fù)雜可編程邏輯芯片562。PClk信號(hào)被從鎖相環(huán)564輸入復(fù)雜可編程邏輯芯片562。鎖相環(huán)564接收水平同步信號(hào)554。
當(dāng)從VCR收到合成視頻并且便攜式攝像機(jī)以正常播放速度運(yùn)行，上面的系統(tǒng)將正常工作既然沒(méi)有哪一部分信號(hào)被移走。然而，當(dāng)合成視頻是以快進(jìn)或者是回放的速度被接收的，系統(tǒng)就會(huì)有一部分信號(hào)被移走。這種噪聲被解釋成一種垂直的同步信號(hào)。RC6100產(chǎn)生多個(gè)VS信號(hào)，這些信號(hào)復(fù)位垂直計(jì)數(shù)器并引起LCD面板上的圖像垂直不規(guī)則的構(gòu)成。
圖30示出一個(gè)檢測(cè)垂直同步信號(hào)的數(shù)字邏輯616。八位計(jì)數(shù)器(ZCTR)618被放置在時(shí)序控制電路562中的復(fù)雜可編程邏輯芯片內(nèi)，由PClk 620的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，并由CSync(合成同步脈沖)622復(fù)位。CPLD 616與上面討論的CPLD類(lèi)似，但增加了一個(gè)或更多個(gè)下面將要討論的特征。
當(dāng)Csync 622為高時(shí)，導(dǎo)致ZCTR 618保持count＝0。CSync622為低時(shí)，允許ZCTR 618增加。ZCT R618增加導(dǎo)致它計(jì)數(shù)通過(guò)2并且繼續(xù)增加。然而，Csync 622通常在很短的時(shí)間(比如4微秒)里變成高，ZCTR 618復(fù)位到零而決不會(huì)計(jì)數(shù)超過(guò)2或者接近數(shù)字130。
ZCTR 618的輸出到達(dá)一對(duì)門(mén)624和626。當(dāng)ZCTR接收一個(gè)特定數(shù)字，比如130時(shí)，一個(gè)門(mén)624變成高。另一個(gè)門(mén)626有一個(gè)輸入非2(2)和來(lái)自觸發(fā)器“q0”628的輸出。與門(mén)624和626的輸出被送到OR門(mén)630。
參考圖31，當(dāng)CSync622脈沖變成以低電平為主時(shí)，ZCTR 648計(jì)數(shù)一個(gè)較大的時(shí)間周期(比如大于20微秒)，從而計(jì)數(shù)到一個(gè)預(yù)置的數(shù)或者超過(guò)該預(yù)置的數(shù)，比如130時(shí)使觸發(fā)器“q0”648置位。觸發(fā)器“q0”628保持設(shè)置直到Csync 622變成高時(shí)下一個(gè)ZCTR 618對(duì)2解碼。當(dāng)這些發(fā)生時(shí)觸發(fā)器“q0”628復(fù)位。這樣觸發(fā)器“q0”628通常情況下都是保持復(fù)位狀態(tài)，因?yàn)閆CTR 618一般不能計(jì)數(shù)到足夠長(zhǎng)以達(dá)到預(yù)置的數(shù)，比如130，因?yàn)镃sync 622使ZCTR 618復(fù)位。
仍然參考圖30，當(dāng)ZCTR 618到達(dá)計(jì)數(shù)2(2計(jì)數(shù))時(shí)，觸發(fā)器“q0”628被“one”觸發(fā)器630采樣。這個(gè)“one”觸發(fā)器630通過(guò)一個(gè)OR門(mén)636接收信號(hào)，OR門(mén)636從一對(duì)門(mén)632和634接收其信號(hào)。門(mén)632從ZCTR 618和“one”觸發(fā)器630的輸出接收輸入。另一個(gè)門(mén)634從ZCTR 618和觸發(fā)器“q0”628接收信號(hào)。狀態(tài)被保存在“one”觸發(fā)器630內(nèi)，直到下一個(gè)ZCTR618到達(dá)另一個(gè)計(jì)數(shù)2(2計(jì)數(shù))?！皁ne”觸發(fā)器630的信號(hào)將在第二個(gè)鋸齒波脈沖時(shí)設(shè)置。如果Csync 622在ZCTR618計(jì)數(shù)到130之前變高，則“one”觸發(fā)器630將被清零。
“one”觸發(fā)器630的信號(hào)被用于作為一個(gè)輸入或者附加限定來(lái)復(fù)位垂直計(jì)數(shù)復(fù)位(VCTR)638?！皁ne”觸發(fā)器48的信號(hào)和另一個(gè)垂直同步(VS)信號(hào)642一起被輸入一個(gè)兩輸入AND門(mén)640。該AND門(mén)的輸出接到VCTR 638的復(fù)位端。
參考圖31，時(shí)序圖示出“one”觸發(fā)器630的輸出和CSync622的輸入、“q0”觸發(fā)器628和“2”AND門(mén)628以及“130”AND門(mén)624之間的關(guān)系。如圖31所示，Csync 622通常是一個(gè)有著短的低電平脈沖的高電平信號(hào)。在同步期間，Csync 622通常為低電平。
可見(jiàn)，2計(jì)數(shù)器在每個(gè)周期到達(dá)2，因?yàn)镃Sync622有低電平部分。計(jì)數(shù)器130僅當(dāng)CSync622在置位期間為低電平時(shí)才是高電平，例如在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在6MHZ，130時(shí)鐘為21.6微秒。當(dāng)130 AND門(mén)為高電平時(shí)q0觸發(fā)器628鎖存。q0觸發(fā)器628在下一個(gè)2計(jì)數(shù)時(shí)被one觸發(fā)器630檢驗(yàn)。one觸發(fā)器630和VS同步信號(hào)642共同復(fù)位垂直計(jì)數(shù)器638。
圖32是一個(gè)經(jīng)修改的更詳細(xì)的與圖28A類(lèi)似的時(shí)序控制電路646。鎖相環(huán)(PLL)648從CPLD 562而非原始的水平同步信號(hào)554接收其信號(hào)。邏輯CPLD對(duì)信號(hào)進(jìn)行降噪，并產(chǎn)生一個(gè)干凈的水平同步信號(hào)(HS)。PLL 648有一對(duì)與2.5V電源相連的二極管650。這個(gè)電路允許PLL 648從2.5V電壓中僅僅分走與通過(guò)一個(gè)二極管的電壓降相同大小的電壓。
上面這個(gè)邏輯被建立在CPLD2內(nèi)并阻止外部VS信號(hào)復(fù)位垂直計(jì)數(shù)器。這樣LCD平板就能夠在快進(jìn)和回放的模式下正確地成幀。
如上所述，在某些條件下，人們希望處理器加速接收視頻信號(hào)，比如快進(jìn)掃描或者下面進(jìn)一步詳細(xì)解釋的回放掃描。上面提到的從視頻信號(hào)獲取其信號(hào)的鎖相環(huán)受到更多噪聲的影響。
在如圖33所示，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，來(lái)自視頻的時(shí)序被用于控制來(lái)自復(fù)合信號(hào)548的接收和視頻數(shù)據(jù)寫(xiě)入到幀緩沖區(qū)652的時(shí)序。
顯示控制電路654從幀緩沖區(qū)中讀出數(shù)據(jù)到微型顯示器110的時(shí)序是由位于時(shí)序控制電路658的中第二個(gè)時(shí)鐘來(lái)控制的。在某些類(lèi)型視頻中，該時(shí)鐘是27MHZ。顯示器一側(cè)的時(shí)序可能是不同的速度，如25MHZ。
在某些實(shí)施例中，圖像被掃描到顯示器中，比如交叉存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，先是奇數(shù)行然后是偶數(shù)行。如果行以每秒鐘60的速率被掃描，則實(shí)際刷新速率是每秒鐘30幀。這項(xiàng)刷新技術(shù)已經(jīng)被用于傳統(tǒng)的陰極射線(xiàn)管(CRT)顯示器中。如果半幀沒(méi)有類(lèi)似的信息(例如，一系列不同顏色的線(xiàn)條)所導(dǎo)致的問(wèn)題是氧化層不均衡。圖34A示出了一個(gè)3∶1的驅(qū)動(dòng)圖，其中加到對(duì)置電極VCOM上的電壓在每個(gè)子幀(比如，一種顏色或奇或偶)后切換。因此每幀花費(fèi)6個(gè)子幀構(gòu)成。
除了在奇數(shù)和偶數(shù)半幀相同的特殊情況下，該3∶1的圖并不保持DC平衡。注意VCOM在奇數(shù)半幀的綠色子幀期間都是高，在偶數(shù)半幀的綠色子幀期間都是低。如果一個(gè)像素在奇半幀時(shí)是紅色而在偶半幀時(shí)是白色，那么它將在高(電平)的黑色狀態(tài)下度過(guò)一個(gè)，六個(gè)子幀中的5個(gè)在白色狀態(tài)下。因?yàn)檫@個(gè)像素從來(lái)沒(méi)有被驅(qū)動(dòng)到低(電平)黑色狀態(tài)，所以產(chǎn)生了DC不平衡。
圖34B所示4∶1的時(shí)序能夠保持DC平衡，紅、綠、藍(lán)的高和低子幀在奇半幀和偶半幀中都出現(xiàn)。對(duì)于具有50HZ場(chǎng)頻的PAL系統(tǒng)，彩色子幀速率是200HZ，這給出很好的結(jié)果并且沒(méi)有討厭的閃爍。然而，NTSC系統(tǒng)60HZ的場(chǎng)頻導(dǎo)致240HZ的子幀速率，這可能會(huì)破壞色彩的一致性。
要提高NTSC系統(tǒng)顏色的一致性，應(yīng)該通過(guò)使用如圖34C所示10∶3的比率把子幀頻率降低到200HZ。
在10∶3的比率下，和對(duì)置電極的電壓轉(zhuǎn)換一致的色彩子幀的結(jié)尾不需要和輸入幀的結(jié)尾一致。然而，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，向顯示器的寫(xiě)入發(fā)生在每個(gè)子幀的前三分之一，而10∶3的比率通常引起至少前三分之一在同一幀里，寫(xiě)入全部在切換前發(fā)生。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，寫(xiě)入花費(fèi)1.64毫秒。閃光和對(duì)置電極電壓的切換，以及如果需要的像素初始化，都在子幀中出現(xiàn)。
例如，參考圖34C，幀0的奇輸入由一對(duì)相同的紅色視頻輸入，用660和662表示。第二個(gè)紅色視頻輸入奇幀0 662在切換到偶輸入視頻前寫(xiě)入。液晶有時(shí)間穩(wěn)定，如上所述，紅色LED在切換對(duì)置電極的電壓之前閃光。下一個(gè)寫(xiě)入的子幀是綠色偶幀0，用664表示。一幀的每個(gè)奇或偶部分都有每一種顏色的至少一個(gè)寫(xiě)入。
眾所周知，雖然主要討論了列反相和幀反相，在某些場(chǎng)合，其他的驅(qū)動(dòng)圖形可能是所期望的。列反相就是一列接收視頻，下一列接收反相視頻。在下一幀或子幀里，信號(hào)被反相，以使在第一幀或子幀內(nèi)接收視頻的幀，在下一幀內(nèi)接收反相的視頻。在幀反相里，整個(gè)顯示器一幀接收視頻，并在下一子幀或幀里接收反相的視頻。除了列反相和幀反相以外，其他類(lèi)型的反相有行反相和像素反相。在像素反相中，第一個(gè)像素接收視頻，下一個(gè)像素接收反相的視頻，這和列反相相似，但是除此以外，每一行都被誒轉(zhuǎn)。
如上所述，能夠改變比率，這導(dǎo)致要與信號(hào)或反相視頻信號(hào)相關(guān)的圖像數(shù)量不同。取決于時(shí)鐘速率和視頻及反相視頻的模式，毛刺和閃爍被減少。幾個(gè)反相視頻子幀被放到一起，隨后幾個(gè)視頻子幀將減小毛刺但增加閃爍。通過(guò)混合不同的模式，閃爍和毛刺都被最小化。
前面部分討論了接收模擬視頻信號(hào)并且整個(gè)周期中信號(hào)保持是模擬的的顯示器。下一部分就將返回(討論)初始信號(hào)是數(shù)字的的顯示器。
顯示器是模擬的，但是模擬既消耗大功率，受到來(lái)自其他電路的干擾的可能性也很大。因此在一些實(shí)施例中，人們希望能夠使顯示信號(hào)在更接近顯示器之前，比如在集成電路上時(shí)，是數(shù)字信號(hào)。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，顯示信號(hào)在到達(dá)如圖35A所示微型顯示器的集成電路之前一直是數(shù)字的。這與圖2、10和11不同，在這些圖中，信號(hào)作為來(lái)自外部數(shù)模變換器412的模擬信號(hào)通過(guò)帶狀電纜進(jìn)入微型顯示器的集成電路，如圖9和圖19A中所示。
參考圖35A，示出包含具有1280×1024個(gè)像素的微型顯示器672的集成電路有源矩陣顯示器670。高清澈度電視(HDTV)格式使用1208×1024的像素陣列。一對(duì)水平掃描器674和678、垂直驅(qū)動(dòng)器680，SIPO 682和有源矩陣顯示器672集成到電路670里。
有源像素陣列672具有多個(gè)像素138。每個(gè)像素都具有晶體管140和像素電極142，如圖20A所示。每個(gè)像素電極和對(duì)置電極144及液晶層146協(xié)同工作產(chǎn)生所顯示的圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，象素單元138連接到相鄰的行150以形成一個(gè)存儲(chǔ)電容442。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，有源像素陣列672的旁邊是測(cè)試陣列678。測(cè)試陣列678可能包括溫度傳感器、液晶傳感器的電容測(cè)量(裝置)和/或上面描述的特征清澈溫度傳感器。
微型顯示器的集成電路670在部分地由帶狀電纜構(gòu)成的64通道總線(xiàn)上接收數(shù)字視頻信號(hào)。此外，該集成電路還接收兩個(gè)模擬斜坡信號(hào)688和690(奇斜坡和偶斜坡(Rampodd andRampeven))，三個(gè)時(shí)鐘信號(hào)692、694和696(數(shù)字時(shí)鐘、地址時(shí)鐘和門(mén)時(shí)鐘)以及地址信號(hào)698。
地址信號(hào)698和地址時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)694信號(hào)和SIP O682以及垂直驅(qū)動(dòng)器680共同選擇要寫(xiě)入數(shù)據(jù)的行。垂直驅(qū)動(dòng)器680具有有一個(gè)解碼器，該解碼器選擇適當(dāng)?shù)男序?qū)動(dòng)器和多個(gè)行驅(qū)動(dòng)器，在本實(shí)施例中是1024行驅(qū)動(dòng)器，其打開(kāi)該行的晶體管多個(gè)行驅(qū)動(dòng)器。
兩個(gè)列或水平掃描器674和678是相同的，差別在于上面的列掃描674接收和處理偶數(shù)列的信號(hào)，下面的列掃描678接收和處理奇數(shù)列的信號(hào)。從一側(cè)饋入奇數(shù)列信號(hào)和從另一側(cè)饋入偶數(shù)列信號(hào)和圖11所示類(lèi)似。然而，圖11中接收的信號(hào)是模擬的，而在圖35A中的信號(hào)是數(shù)字的。
像下面所說(shuō)明的那樣，每個(gè)列掃描674和678具有一個(gè)移位寄存器、一個(gè)行緩沖器、一個(gè)LFSR和傳輸門(mén)。一個(gè)模擬的斜坡信號(hào)、門(mén)和數(shù)據(jù)的時(shí)鐘產(chǎn)生信號(hào)以及數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被每個(gè)掃描器接收。
參考圖35B，一個(gè)鐘控脈沖里的視頻信號(hào)沿著32路數(shù)據(jù)線(xiàn)進(jìn)入隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器(RAM)700。目標(biāo)列的RAM由一個(gè)寫(xiě)入使能(WE)選通，這個(gè)WE信號(hào)由列移位寄存器702或者水平掃描器674或678產(chǎn)生。
移位寄存器702選擇適當(dāng)?shù)腞AM 700。被選擇的RAM 700中的數(shù)據(jù)被發(fā)送到線(xiàn)性反饋移位寄存器(LFSR)704。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，LFSR 704是一個(gè)8位LFSR。LFSR 704產(chǎn)生一個(gè)有2n-1種狀態(tài)的序列，其中n是位數(shù)。
使用8位的LFSR，顯示器在一種顏色里可以具有256級(jí)灰度或區(qū)別。當(dāng)加載信號(hào)LD 706被給定時(shí)，RAM的內(nèi)容被傳送到LFSR，從而設(shè)置了LFSR的初始狀態(tài)。定時(shí)時(shí)鐘GCLK 696使LFSR在其狀態(tài)序列中循環(huán)。當(dāng)LFSR的所有位都變成1時(shí)，AND門(mén)708輸出一個(gè)1，這使得采樣保持T/H電路710處于保持狀態(tài)并對(duì)列線(xiàn)7101上的斜坡電壓進(jìn)行采樣。通過(guò)這種方式，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸入設(shè)置了LFSR的初始狀態(tài)，這個(gè)狀態(tài)確定了LFSR用1秒充滿(mǎn)之前GCLK時(shí)鐘周期的數(shù)量，這反過(guò)來(lái)確定斜坡電壓將在何時(shí)被采樣以設(shè)定模擬列電壓。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，RAM 700可以在LFSR處理當(dāng)前行的數(shù)據(jù)的同時(shí)被寫(xiě)入下一行的數(shù)據(jù)。
時(shí)序

在某些實(shí)施例中，人們可能會(huì)期望將信息從一個(gè)位置發(fā)送到另一個(gè)，就象下面要解釋的用于車(chē)輛上的戴在頭上單元。一種技術(shù)是使用數(shù)據(jù)鏈路720。
數(shù)據(jù)鏈路720將信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以使其能夠以更小數(shù)量的連接以更高帶寬迅速地傳輸。例如，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，微型顯示器110是具有8位灰度級(jí)的1280×1024的像素陣列。
如圖36A所示，數(shù)據(jù)鏈路720具有鏈路722有很多成對(duì)的數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)724或光纖和時(shí)鐘配對(duì)線(xiàn)726或光纖。數(shù)據(jù)被置于視頻卡730上的發(fā)送器單元728編碼并串行化。數(shù)據(jù)通過(guò)這個(gè)鏈路以更高的時(shí)鐘速率發(fā)送。置于顯示器驅(qū)動(dòng)板734上的接收器732對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼并將其恢復(fù)成并行數(shù)據(jù)形式。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該數(shù)據(jù)鏈路是例如Silicon Images公司銷(xiāo)售的使用PaneLink商標(biāo)的產(chǎn)品。該鏈路的目的是為了用最小數(shù)量的數(shù)據(jù)線(xiàn)加速數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)鏈路或傳輸系統(tǒng)使用光纖信道(FibreChannel)，它可以從很多供應(yīng)商那里得到，例如來(lái)自TexasInstruments的FlatLinkTM數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和來(lái)自Silicon Images的PaneLinkTM技術(shù)。
除了數(shù)據(jù)鏈路720以外，如下面說(shuō)明的那樣，顯示系統(tǒng)可能具有偽隨機(jī)多路復(fù)用器用于補(bǔ)償放大器的差別。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，微型顯示器110接收模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)從顯示驅(qū)動(dòng)板734上的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化而來(lái)，如圖37A所示。如圖37B所示，通過(guò)數(shù)模變換器356變換的信號(hào)通過(guò)放大器(運(yùn)算放大器)740發(fā)送。每個(gè)放大器略有不同，因此如果相同的信號(hào)被輸入每個(gè)放大器，會(huì)輸出一個(gè)不同的信號(hào)。當(dāng)放大器被用于顯示器上的信號(hào)時(shí)，用戶(hù)會(huì)由于不同的輸出信號(hào)而察覺(jué)黯淡和明亮的列。雖然放大器能夠被調(diào)諧/調(diào)整去校正這些差別，用偽隨機(jī)多路復(fù)用系統(tǒng)校正這些不同。
在一個(gè)實(shí)施例中，該偽隨機(jī)多路復(fù)用系統(tǒng)可以有一對(duì)偽隨機(jī)多路復(fù)用器742。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)偽隨機(jī)的多路復(fù)用器742都制作在插到一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的顯示器驅(qū)動(dòng)板734的板子上。眾所周知，這個(gè)偽隨機(jī)多路復(fù)用系統(tǒng)可以和顯示器驅(qū)動(dòng)板集成在一起。
該偽隨機(jī)多路復(fù)用系統(tǒng)從D/A變換器356獲取信號(hào)，偽隨機(jī)地發(fā)送信號(hào)到放大器之一，然后再?gòu)姆糯笃鞯玫竭@個(gè)信號(hào)并把它發(fā)送到合適的輸出，即微型顯示器的輸入。參考圖37B，示意性地示出顯示器驅(qū)動(dòng)器。數(shù)據(jù)從兩條通道，數(shù)據(jù)偶通道748和數(shù)據(jù)奇通道748，串行進(jìn)入數(shù)字2-8交叉復(fù)用解復(fù)用器744。數(shù)據(jù)從復(fù)用器744中從8個(gè)通道出來(lái)，即4通道視頻高(偶數(shù)行)750和4通道視頻低(奇數(shù)行)752。數(shù)據(jù)用多個(gè)鎖存器754發(fā)送到D/A變換器352，鎖存器754由用于控制數(shù)據(jù)流的水平計(jì)數(shù)器756控制。由D/A變換器轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的信號(hào)被偽隨機(jī)多路復(fù)用板742獲取并被送到放大器758之一，然后到達(dá)適當(dāng)?shù)妮敵觥坞S機(jī)多路復(fù)用板的輸入在終端用“1”來(lái)代表，輸出在終端用“2”來(lái)代表，如圖37B所示。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，偽隨機(jī)多路復(fù)用器有兩個(gè)相同的單元。一個(gè)單元使輸入偽隨機(jī)化到視頻高，另一個(gè)單元使輸出偽隨機(jī)化到視頻低。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，偽隨機(jī)多路復(fù)用器不混合高信號(hào)和低信號(hào)之間的放大器。放大器有不同的偏移。但是眾所周知，這種混合是可能發(fā)生的。
該偽隨機(jī)多路復(fù)用器板具有一個(gè)八(8)輸入的頭，用于接收來(lái)自4個(gè)獨(dú)立D/A變換器352的輸出和來(lái)自4個(gè)放大器758的輸出。這個(gè)頭有八(8)個(gè)輸出，用于把信號(hào)發(fā)送到4個(gè)放大器和4個(gè)獨(dú)立的視頻信號(hào)。
每個(gè)來(lái)自D/A開(kāi)關(guān)352的信號(hào)(4個(gè)信號(hào))都被饋入4個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)換電路。因此有十六(16)個(gè)開(kāi)關(guān)電路。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，每一組4個(gè)開(kāi)關(guān)位于一塊芯片上。每個(gè)獨(dú)立的開(kāi)關(guān)從邏輯芯片接收一個(gè)控制輸入。在每組中只有一個(gè)并且是一個(gè)不同的開(kāi)關(guān)，對(duì)所有到輸出的輸入流是關(guān)閉的，該輸出是放大器的輸入。放大器的輸出沿類(lèi)似的路徑到達(dá)第二組開(kāi)關(guān)。使用來(lái)自邏輯芯片的同樣的輸入控制第二組開(kāi)關(guān)，因此開(kāi)關(guān)的輸出被發(fā)送到適當(dāng)?shù)囊曨l信號(hào)。圖37B中，通過(guò)頂部D/A變換器的信號(hào)被向下發(fā)送到頂部信號(hào)線(xiàn)。
下面的兩個(gè)例子用于說(shuō)明能夠怎樣設(shè)置獨(dú)立的開(kāi)關(guān)。在第一個(gè)例子中，來(lái)自前兩個(gè)輸入的信號(hào)不經(jīng)過(guò)偽隨機(jī)多路復(fù)用器被送到放大器。自第三和第四個(gè)輸入的信號(hào)在進(jìn)入放大器前被復(fù)用器切換，然后在被送到顯示器前再切換回正確的線(xiàn)。
輸出

切換A 切換BVH01→VH02 VH03→VIDH0VH11→VH12 VH13→VIDH1VH21→VH32 VH33→VIDH2VH31→VH22 VH23→VIDH3
在第二個(gè)例子中，來(lái)自輸入的信號(hào)被送到下面的放大器。來(lái)自最后一個(gè)輸入的信號(hào)被送到第一個(gè)放大器。然后來(lái)自該放大器的輸出在被送到顯示器前切換回正確的線(xiàn)。
輸出

切換A切換BVH01→VH12 VH13→VIDH0VH11→VH22 VH23→VIDH1VH21→VH32 VH33→VIDH2VH31→VH02 VH03→VIDH3因?yàn)橛兴?4)個(gè)輸入和四(4)個(gè)輸出，所以上面的兩個(gè)例子僅僅是16種組合中的兩種。偽隨機(jī)多路復(fù)用器不斷地在16種狀態(tài)中切換以允許眼睛把這些放大器整合。頻率可以是幀頻(60HZ)也可以是行頻(60KHZ)。行頻會(huì)更佳。
參考圖38A，液晶不對(duì)電壓的變化呈線(xiàn)性響應(yīng)，該電壓指像素電極和對(duì)置電極之間電壓差。如果從清澈到暗淡電壓的偏移量變化4.5V，像一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中那樣，則前一半(1/2)的電壓變化和最一半(1/2)電壓變化對(duì)透射率(transmitivity)的影響最小，如圖38A所示。此外，因?yàn)樯厦嬗懻摰膸讉€(gè)實(shí)施例中，視頻信號(hào)被數(shù)字化存儲(chǔ)，所選擇的電壓只能處于很多離散位置。此外，圖36和圖37A中所示由Silicon Images、NationalSemiconductor和Texas Instrument銷(xiāo)售的數(shù)據(jù)鏈路722，每個(gè)時(shí)鐘周期支持32位。離散的位置和有限的帶寬限制了色彩，并導(dǎo)致顏色不一致的圖像。
圖38B示出用于微型顯示器的顯示控制電路762。顯示控制電路762具有用于校正圖像灰度級(jí)和顏色的數(shù)字查找表764。該查找表，也被稱(chēng)為伽馬(gamma)校正查找表，間隔光強(qiáng)，或在此處，為得到期望圖像所選擇的液晶的透射率。眾所周知，既不希望有圖38A中所示的非線(xiàn)性，也不希望具有在可用的均勻分布中選擇的光強(qiáng)和透射率，因?yàn)槿搜鄹鼉A向于通過(guò)比率而不是通過(guò)絕對(duì)數(shù)值察覺(jué)差別。
視頻信號(hào)由數(shù)字控制電路762的處理器402接收。和圖19A中的處理器相似，處理器402把信號(hào)404轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，而無(wú)論這個(gè)信號(hào)原來(lái)是什么形式，如RGB、NTSC、PAL等。數(shù)字信號(hào)被發(fā)送到時(shí)序控制電路768的第一部分766。766根據(jù)需要發(fā)送或從存儲(chǔ)器406/408接收數(shù)據(jù)。來(lái)自時(shí)序控制電路766的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路720發(fā)送。
在數(shù)據(jù)鏈路720的微型顯示器110一側(cè)，放置具有查找表764的時(shí)序控制電路768的第二部分770。查找表764，特別是伽馬(gamma)校正查找表，用于針對(duì)顯示器傳輸特性線(xiàn)性化信號(hào)。
背光系統(tǒng)266和顯示器110的控制線(xiàn)422和424由時(shí)序控制電路768的第二部分770控制。該查找表764可以被用于顯示器，而不論有沒(méi)有切換對(duì)置電極的電壓。
查找表的輸入是一個(gè)與想要顯示的離散灰度級(jí)或色彩灰度相關(guān)的多位信息模塊。這組位作為表中的地址或位置由查找表處理。在該位置的存儲(chǔ)器值隨后作為一個(gè)新的多位信息模塊從查找表中輸出，該信息模塊可能比輸入數(shù)據(jù)的位數(shù)多，或者少，也可能相同，這取決于表的設(shè)計(jì)和功能。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，有8位數(shù)據(jù)輸入到表，輸出10位數(shù)據(jù)。然后，這10位數(shù)據(jù)在D/A 422中被轉(zhuǎn)換成一個(gè)模擬信號(hào)，提供給顯示器110合適的電壓，以把和期望的輸入位數(shù)相應(yīng)的光傳輸給觀(guān)眾。查找表的值來(lái)自顯示器的伽馬(gamma)曲線(xiàn)，和圖38A類(lèi)似。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)于一個(gè)24位的數(shù)據(jù)鏈路720，原來(lái)設(shè)計(jì)用于每個(gè)紅、綠、藍(lán)像素8位，在一個(gè)彩色順序格式中，4個(gè)6位的像素值或3個(gè)8位的像素值能夠在一個(gè)時(shí)鐘周期里傳輸?shù)洁徑南袼亍Ｔ?×8位的查找表中使用6位的輸入將提供給觀(guān)眾每種顏色64種不同并且均勻分布的色彩灰度。在8×10位的查找表中使用8位的輸入將提供給觀(guān)眾每種顏色256種不同并且均勻分布的色彩灰度。在對(duì)圖像質(zhì)量有最小影響的情況下得到了更高的數(shù)據(jù)傳輸吞吐量。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)于一個(gè)24位的數(shù)據(jù)鏈路720，原來(lái)設(shè)計(jì)用于每個(gè)紅、綠、藍(lán)像素16位，在一個(gè)彩色順序格式中，8個(gè)6位的像素值或6個(gè)8位的像素值能夠在一個(gè)時(shí)鐘周期里傳輸?shù)洁徑南袼亍Ｔ?×8位的查找表中使用6位的輸入將提供給觀(guān)眾每種顏色64種不同并且均勻分布的色彩灰度。在8×10位的查找表中使用8位的輸入將提供給觀(guān)眾每種顏色256種不同并且均勻分布的色彩灰度。在對(duì)圖像質(zhì)量有最小影響的情況下得到了更高的數(shù)據(jù)傳輸吞吐量。
盡管查找表是針對(duì)具有數(shù)據(jù)鏈路的實(shí)施例被描述的，但是顯然該查找表可以獨(dú)立于數(shù)據(jù)鏈路使用。
在彩色順序顯示中，LED的閃光被同步以滿(mǎn)足閃光前的最大設(shè)置時(shí)間，并且保證在下一次顏色設(shè)置前關(guān)掉閃光，與此不同，在單色顯示器中閃光的精確時(shí)序在某些實(shí)施例中不是必需的。
圖39A示出用于單色顯示器的時(shí)序圖。因?yàn)轱@示器是單色的，LED270一直打開(kāi)，圖像用列反相或其他的反相技術(shù)被反復(fù)寫(xiě)入。在列反相中，在一幀里(例如FRAME 1)，奇數(shù)列被寫(xiě)入視頻，而偶數(shù)列被寫(xiě)入反相視頻。在下一幀里(例如FRAME2)，偶數(shù)列被寫(xiě)入視頻，而奇數(shù)列被寫(xiě)入反相的視頻。如果單色顯示器切換對(duì)置電極的電壓或者是在每一幀的開(kāi)始初始化像素，如在LVV里那樣，上面描述的關(guān)于彩色順序LED的閃光在單色顯示器中被實(shí)現(xiàn)。
參考圖39B1和3982，示出另一個(gè)實(shí)施例的顯示控制電路774。顯示控制電路774可以和圖11中所示的兩個(gè)像素被同時(shí)寫(xiě)入的集成電路顯示管芯258聯(lián)合工作。數(shù)字控制電路774從源端獲取一幅圖像然后將這幅圖像在微型顯示器110上顯示。視頻信號(hào)404可能是諸如NTSC、PAL、S-Video的模擬格式，在這些情況下視頻信號(hào)404被模擬視頻解碼器776a接收，然后將其轉(zhuǎn)換成代表紅-綠-蘭(RGB)或亮度-色度成份(YCbCr)的數(shù)字表示404v。解碼器776a也提取時(shí)序信息以產(chǎn)生同步信號(hào)404s。
此外，輸入視頻404信號(hào)也可能是諸如BT656的數(shù)字格式，在這種模式中數(shù)字前端776d將數(shù)字視頻404v和同步信號(hào)404s分離開(kāi)。
如果數(shù)字視頻404v用YCbCr來(lái)表示，那么它就被格式變換器778轉(zhuǎn)換成RGB模式。如果信號(hào)404v使用RGB表示，那么變換器778被旁路(繞過(guò))。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，顯示控制電路774的所有部件，除了模擬視頻解碼器776a，都被集成到一個(gè)定制集成電路ASIC 782上。在另一個(gè)實(shí)施例中，解碼器776a可能被全部或部分地集成進(jìn)該ASIC。在另一個(gè)實(shí)施例中，DRAM 1004或數(shù)模變換器356對(duì)ASIC782而言可能是外部的。時(shí)序發(fā)生器780接收同步信號(hào)404s并為ASIC 782產(chǎn)生所有必需的時(shí)序信號(hào)。
ASIC 782也包括一個(gè)IIC接口796，接口796為外部處理器798提供了讀寫(xiě)配置寄存器的手段。配置寄存器被用于編程操作模式和ASIC 782的其他部件的時(shí)序參數(shù)。
符合BT.656標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻格式可以被按比例調(diào)整以適合一個(gè)320×240的顯示器。用傳統(tǒng)的27MHz時(shí)鐘解碼的模擬NTSC和PAL視頻也能被按比例調(diào)整。在水平方向上，要把360次采樣減少到320，需要9∶8的調(diào)整比例。
具有525線(xiàn)和60Hz的場(chǎng)頻(NTSC)的制式不需要垂直比例調(diào)整。如果每一場(chǎng)有243或244個(gè)活動(dòng)線(xiàn)，在一個(gè)240線(xiàn)的垂直分辨率中多出的3或4線(xiàn)可以被丟棄。然而，625線(xiàn)50Hz的場(chǎng)頻(PAL)的制式則需要6∶5的調(diào)整比例以將288條活動(dòng)線(xiàn)減少到240線(xiàn)。
水平比例調(diào)整器786進(jìn)行9∶8的水平比例調(diào)整。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，使用插值法，如圖39C示意性所示。垂直比例調(diào)整器780進(jìn)行6∶5垂直比例調(diào)整。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，使用插值法，如圖39D示意性所示。
非標(biāo)準(zhǔn)的視頻格式不需要比例調(diào)整，在這種情況下比例調(diào)整器786和780被旁路?？梢钥闯?，其他的視頻格式可能需要不同于9∶8的水平調(diào)整比例和不同于6∶5的垂直調(diào)整比例。
再次參考圖39B1，來(lái)自垂直比例調(diào)整器788的視頻信號(hào)被送到伽馬(gamma)校正電路792，和上面圖38B中討論的相似。對(duì)于輸入視頻信號(hào)中的每個(gè)紅、綠、藍(lán)成份，伽馬(gamma)校正電路792都產(chǎn)生一個(gè)校正過(guò)的輸出值，以便當(dāng)信號(hào)被D/A變換器356轉(zhuǎn)換成模擬的時(shí)，最后的亮度對(duì)眼睛適合。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，伽馬(gamma)校正電路792使用查找表764，查找表764中包含所有可能輸入值的正確輸出值。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，伽馬(gamma)校正電路792計(jì)算輸入的分段線(xiàn)性函數(shù)，在17個(gè)配置寄存器中所存儲(chǔ)的值中間做插值。來(lái)自伽馬(gamma)校正電路792的信號(hào)被送到像素配對(duì)電路794。
在像素配對(duì)中，紅、綠、藍(lán)像素的單個(gè)數(shù)值被重新排序以更有效的使用存儲(chǔ)器。圖39E示出像素配對(duì)的示意圖。像素配對(duì)電路794以6.75MHz接收24位的字。每個(gè)字包括單個(gè)像素的紅、綠、藍(lán)三種成份，作為三個(gè)8位的值。16位輸出字包括來(lái)自水平相鄰像素的同樣顏色的兩個(gè)8位的值，是顯示器需要的格式。
參考圖39B2，來(lái)自像素配對(duì)電路794的16位數(shù)據(jù)流被三態(tài)緩沖器1002送到兩個(gè)DRAM段存儲(chǔ)器1004之一。一個(gè)DRAM段存儲(chǔ)器被讀取，另一個(gè)被寫(xiě)入。讀寫(xiě)的地址和控制信號(hào)是由DRAM控制器1008和1010分別產(chǎn)生的。復(fù)用器1006將讀寫(xiě)的地址和控制信號(hào)送到適當(dāng)?shù)亩未鎯?chǔ)器1004中去。
來(lái)自被讀取的DRAM段存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)被送到輸出處理電路1012，如果必要，處理電路1012將視頻反相。然后，輸出數(shù)據(jù)到達(dá)數(shù)模變換器356，27MHz時(shí)峰值數(shù)據(jù)速率是兩個(gè)8位字。來(lái)自變換器356的模擬信號(hào)被外部視頻放大器1014放大以驅(qū)動(dòng)顯示器110。
ASIC 782也包括一個(gè)顯示時(shí)序控制單元1016，控制單元1016為顯示器110、背光源266和對(duì)置電極的模擬開(kāi)關(guān)1018產(chǎn)生控制信號(hào)。
上面所描述的單色顯示器和彩色有源矩陣顯示器的實(shí)施例都可以被用在各種產(chǎn)品中，包括數(shù)碼相機(jī)、取景器、車(chē)載顯示器、打印機(jī)和無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備，比如傳呼機(jī)和移動(dòng)電話(huà)。
圖40A到40D示出一個(gè)用于靜態(tài)圖像的數(shù)碼相機(jī)800。圖41示出相機(jī)800的分解圖。如圖41所示，數(shù)碼相機(jī)800具有一個(gè)置于圖象傳感器804前面的透鏡802。如上面所描述的，數(shù)碼相機(jī)800具有微型顯示器110和一個(gè)如圖40B所示的off/on開(kāi)關(guān)。如在圖13B中所示，微型顯示器110可以通過(guò)透鏡298瞄準(zhǔn)照相機(jī)并觀(guān)察捕捉到的圖像。如圖40A所示，在數(shù)碼相機(jī)800的前端有一個(gè)聚焦按鈕，用于聚焦微型顯示器觀(guān)眾110。
再次參考圖40B，在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)碼相機(jī)800接收可移動(dòng)存儲(chǔ)卡，諸如壓縮閃存卡(CF)、靈巧介質(zhì)等。數(shù)碼相機(jī)800具有壓縮閃存卡存取門(mén)808和彈出按鈕810。
參考圖40C，是選擇開(kāi)關(guān)812和關(guān)閉按鈕814?？缮炜s的帶槽框816連接外殼828和830。選擇開(kāi)關(guān)812和按鈕814協(xié)同工作允許刪除一幅已存儲(chǔ)的圖像、保存圖像和觀(guān)看圖像。如圖40D所示，輸入/輸出門(mén)蓋818覆蓋輸入和輸出820，輸入和輸出820由電路集成822負(fù)載。
照相機(jī)800將電路集成822封裝在前塑料外殼828和后塑料外殼830中，如圖41所示。相機(jī)800在電路822裝配前面有一個(gè)電池盒用于容納多個(gè)電池834，并有一個(gè)蓋在前塑料外殼828上的電池門(mén)836。眾所周知，該電池盒可以和整個(gè)外殼做成一個(gè)整體。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，照相機(jī)800具有麥克風(fēng)838，用于在記錄圖像的同時(shí)記錄聲音。眾所周知，照相機(jī)800具有用于聚焦的紅外傳感器。
數(shù)碼相機(jī)可以和很多元件連接，諸如便攜式計(jì)算機(jī)、用于將數(shù)碼相機(jī)的圖像傳輸?shù)接?jì)算機(jī)或打印機(jī)的讀卡器。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，一塊卡，比如壓縮閃存卡，可以從照相機(jī)中取下并插到計(jì)算機(jī)中。在另一個(gè)實(shí)施例中，該傳輸可以來(lái)自數(shù)碼相機(jī)也可以到達(dá)數(shù)碼相機(jī)，經(jīng)過(guò)一個(gè)電纜通路通過(guò)輸入/輸出門(mén)蓋818與計(jì)算機(jī)或NTSC TV輸出相連接。
圖42示出數(shù)碼相機(jī)800的彩色順序顯示器110的顯示控制電路840的一個(gè)實(shí)施例。顯示控制電路840在模擬信號(hào)處理器402處接收一個(gè)來(lái)自圖像傳感器804的模擬復(fù)合信號(hào)404。模擬信號(hào)處理器可以是一種可以買(mǎi)到的芯片，比如將信號(hào)404分解為紅、綠、藍(lán)成份的Sony CXA1585。雖然針對(duì)模擬信號(hào)討論了該實(shí)施例，但是眾所周知，該信號(hào)也可以是數(shù)字的。一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)包含本專(zhuān)利里找到的教導(dǎo)。
圖像從模擬信號(hào)處理器402被直接發(fā)送到微型顯示器110。上面參考圖28A到圖34討論的和伽馬(gamma)校正、Pclk和兩個(gè)同步時(shí)鐘相關(guān)的接口可以被合并。
同時(shí)，三個(gè)模擬彩色成份被模數(shù)(A/D)變換器842轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)進(jìn)一步被一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器844處理并存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)器電路846中。存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器電路846中數(shù)字信號(hào)能被增強(qiáng)或改變，比如壓縮、伽馬(gamma)校正、平滑和/或抖動(dòng)。這種增強(qiáng)或改變使用可購(gòu)買(mǎi)到的軟件，比如Adobe公司銷(xiāo)售的Photoshop，Inc。
除了直接從和圖像傳感器804相關(guān)的模擬信號(hào)處理器中觀(guān)看圖像以外，微型顯示器110也能顯示以數(shù)字信號(hào)的方式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器846中的圖像，這些數(shù)字信號(hào)通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器844到達(dá)數(shù)模變換器356以將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換回模擬信號(hào)。顯示控制電路640具有用于將信號(hào)分解成紅、綠、藍(lán)成份分的模擬信號(hào)處理器848。數(shù)字處理器之后的模擬信號(hào)處理器校正圖像傳感器數(shù)據(jù)。
顯示控制電路840具有包括時(shí)序電路的邏輯電路850。邏輯電路850和圖像傳感器804、微型顯示器110、數(shù)字信號(hào)處理器844和存儲(chǔ)器846連接在一起用于控制視頻信號(hào)流。
當(dāng)通過(guò)模擬信號(hào)處理器402把圖像直接從圖像傳感器取到微型顯示器時(shí)，邏輯電路850將信號(hào)同步成微型顯示器110使用的紅、綠、藍(lán)信號(hào)。該同步可能包括使用各種濾波器以收集處于同步過(guò)的色彩順序，要傳到微型顯示器110去的圖像數(shù)據(jù)，并調(diào)整背光266的動(dòng)作。
邏輯控制電路850通過(guò)發(fā)送來(lái)自存儲(chǔ)器846的視頻數(shù)據(jù)到顯示器110上并且逐線(xiàn)調(diào)整每一種原色背光266的工作來(lái)控制到達(dá)顯示器的每一種顏色幀的順序流。
微型顯示器110除了被用作靜態(tài)相機(jī)800的取景器以外，也被用作圖43所示的便攜式攝像機(jī)或錄像機(jī)860的取景器。便攜式攝像機(jī)860具有取景器外殼862，取景器外殼862帶有包括光學(xué)外殼的微型顯示器110。
如前面針對(duì)圖13A和13B中所描述的，已裝配的顯示模塊286具有微型顯示器110，背光278和帶透鏡298的光學(xué)外殼294。取景器外殼862包含了該已裝配的顯示模塊286，其部件沿著光軸306和電路板864擴(kuò)展。
圖44中示意性地示出顯示器的電路板864。電路板864具有用于接收NTSC信號(hào)404的模擬信號(hào)處理器402。NTSC信號(hào)404是從處理板866接收到的。處理板866從圖像傳感器804a接收?qǐng)D像，或者在回放模式中從錄像帶868接收，或從內(nèi)部存儲(chǔ)器接收。在記錄模式，來(lái)自圖像傳感器804的圖像被記錄在錄像帶868上。如圖43所示，開(kāi)關(guān)870和處理器板866協(xié)同工作，以允許操作者選擇從圖像傳感器804或磁帶868送到模擬信號(hào)處理器402的信號(hào)404。錄像帶868可以在正常速度被選擇，此外也可以在其他速度被選擇，比如快進(jìn)掃描速度。
置于取景器外殼862內(nèi)的電路板864，除具有模擬信號(hào)處理器402外，還具有時(shí)序控制電路872和存儲(chǔ)器874。圖44也示出位于取景器外殼862中的微型顯示器110和背光266。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該電路包括視頻信號(hào)的同步和兩個(gè)時(shí)鐘，如上面針對(duì)圖28A到34C所討論的那樣。
在諸如直升機(jī)或飛機(jī)的交通工具中，為操作該交通工具，操作者需要快速處理大量的信息來(lái)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，顯示器是一個(gè)固定在頭上的顯示器。這樣，通過(guò)一個(gè)頭盔固定在頭上的顯示器和那些部件既要重量輕又要堅(jiān)硬。此外，由于飛行員所要經(jīng)歷的各種光線(xiàn)的情況，從明亮的日光到漆黑的暗夜，顯示器需要能夠改變光強(qiáng)度。
參考圖45，示出用于交通工具882的顯示系統(tǒng)880的示意圖。在這個(gè)實(shí)施例中，顯示器110，一個(gè)微型顯示器，被固定在用戶(hù)所戴的頭盔884上。顯示器投射出的信息被從顯示計(jì)算機(jī)886通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路722傳送到微型顯示器110。該系統(tǒng)可以是雙目的也可以是單目的，具有兩(2)個(gè)或一(1)個(gè)顯示器。
計(jì)算機(jī)886從很多來(lái)源接收其信息，包括存儲(chǔ)數(shù)據(jù)888，交通工具上的速度、方向、高度傳感器890；用于增強(qiáng)諸如夜間或紅外視力的照相機(jī)892；輻射傳感器894，比如雷達(dá)系統(tǒng)；和無(wú)線(xiàn)傳輸896從其他來(lái)源接收的信息。計(jì)算機(jī)886能夠根據(jù)操作者的輸入選擇和結(jié)合這些數(shù)據(jù)。
信息通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路722從顯示計(jì)算機(jī)886被傳送到微型顯示器110。數(shù)據(jù)鏈路722獲取在視頻卡898上轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)送到微型顯示器110旁的顯示驅(qū)動(dòng)板900，視頻卡898被接到顯示計(jì)算機(jī)886上并與其相鄰。數(shù)據(jù)鏈路722可以是雙絞線(xiàn)電纜，或/和光纜，如圖37A所示。在圖48中，數(shù)據(jù)鏈路722在用戶(hù)的飛行服中有快速拆卸活接頭902。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該交通工具是直升機(jī)。背光源被遠(yuǎn)離微型顯示器放置。背光源被放在用戶(hù)下面或者是后面，并且由光纖通到飛行員的頭盔。微型顯示器和一個(gè)照明系統(tǒng)協(xié)同工作，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該照明系統(tǒng)是背光904。
照明系統(tǒng)被連接到控制器906上，如圖45所示，用于針對(duì)白天到夜間的視力改變光強(qiáng)。此外，在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該控制器能夠改變各個(gè)LED的光強(qiáng)以提高上面討論的彩色順序顯示器的色彩質(zhì)量。圖45中所示的照明系統(tǒng)是一個(gè)固定在頭盔884上的微型顯示器110附近的單色LED。
盡管上面的描述是與交通工具例如飛機(jī)相關(guān)，但是眾所周知，這種結(jié)構(gòu)也可以應(yīng)用在其他的實(shí)施例中，比如連接到普通的個(gè)人計(jì)算機(jī)。
除了照相機(jī)和顯示器，通過(guò)使用數(shù)字打印機(jī)910，微型顯示器110也可以用于在光敏紙上打印，如圖47所示。圖46示出用于數(shù)字打印機(jī)910的顯示電路912。顯示電路910被用于控制具有以彩色順序顯示操作的數(shù)字打印機(jī)910。
顯示電路912具有處理器402，處理器402從外部來(lái)源接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)404并把該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)男问剑撧D(zhuǎn)換包括把圖像裁剪成三個(gè)不同的圖像，一個(gè)為紅色，一個(gè)為綠色，一個(gè)為藍(lán)色。圖像數(shù)據(jù)能夠通過(guò)控制電路916被發(fā)送到存儲(chǔ)器406?？刂齐娐?16從存儲(chǔ)器406取出數(shù)據(jù)，在存儲(chǔ)器406內(nèi)，圖像以三種不同的顏色保存，然后控制電路916通過(guò)數(shù)模變換器412將數(shù)據(jù)發(fā)送到微型顯示器110。圖像以和上面的實(shí)施例類(lèi)似的方式被寫(xiě)入微型顯示器110。在顯示器有足夠的時(shí)間被寫(xiě)入和設(shè)置以后，控制電路916閃光特定背光266，以使顯示器上的圖像被投射到打印機(jī)紙920上，如圖47所示。
通過(guò)以每秒180子幀的速率將圖像寫(xiě)到顯示器中，各個(gè)不同的圖像以寫(xiě)把一種顏色的圖像寫(xiě)入微型顯示器的方式重復(fù)，允許設(shè)置時(shí)間，隨后閃光各個(gè)LED，把下一種顏色的圖像寫(xiě)入微型顯示器，允許設(shè)置時(shí)間，隨后閃光LED，并對(duì)第三種顏色進(jìn)行重復(fù)。允許設(shè)置時(shí)間然后點(diǎn)亮LED，并且寫(xiě)入第三種顏色，打印機(jī)紙920能夠被圖像曝光。該過(guò)程被重復(fù)曝光打印機(jī)紙920所需的次數(shù)。
盡管顏色的梯度一般是通過(guò)液晶的旋轉(zhuǎn)度數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但因?yàn)閿?shù)字打印機(jī)并不是和本專(zhuān)利中所描述的微型顯示器的其他應(yīng)用一樣對(duì)時(shí)間敏感，所以閃光時(shí)間長(zhǎng)度能被用于產(chǎn)生顏色的梯度，并且液晶被轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆宄夯蛘咄耆谏?br> 當(dāng)液晶是清澈或黑色而不是介于中間的等級(jí)時(shí)，光源，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中是LED，被閃光一個(gè)給定周期。然后，或多或少的像素將被旋轉(zhuǎn)到清澈，并且LED再次閃光。該過(guò)程一直重復(fù)到得到期望數(shù)量的等級(jí)。
舉個(gè)例子，每種顏色總的曝光時(shí)間是大約0.6秒，并且期望每種顏色4位，16個(gè)灰度級(jí)。微型顯示器以50Hz，每幀20ms的頻率運(yùn)行。整個(gè)微型顯示器被允許弛豫到清澈(白色)。在該例子中，采用列反相。無(wú)論是將電壓切換到對(duì)置電極還是初始化像素在每一子幀里都沒(méi)有做。用四(4)幀(80ms)的時(shí)間使液晶變化到清澈。像素的驅(qū)動(dòng)取決于期望的顏色或灰度級(jí)。像素被寫(xiě)入以保持清澈(白色)，除非不再需要這種顏色，即，灰度級(jí)是零(0)。對(duì)于那些像素來(lái)說(shuō)，像素被驅(qū)動(dòng)成黑色。每一級(jí)完成兩(2)幀(即，如果灰度級(jí)大于0，2幀像素是白色的，反之則是黑色的)。背光每一幀都會(huì)閃光。該過(guò)程被重復(fù)。
如果灰度級(jí)大于1，2幀像素是白色的，反之則是黑色的。每一幀后背光閃光。
如果灰度級(jí)大于2，2幀像素是白色的，反之則是黑色的。每一幀后背光閃光。
如果灰度級(jí)大于14，2幀像素是白色的，反之則是黑色的。每一幀后背光閃光。
第一種顏色完成后，對(duì)另外兩種顏色重復(fù)該過(guò)程。
因?yàn)槊恳环N灰度級(jí)都被偶數(shù)數(shù)量的幀爆光，列反相驅(qū)動(dòng)方式所帶來(lái)的高和低黑色電平的任何不對(duì)稱(chēng)都會(huì)被平均掉。而且，打印機(jī)應(yīng)用了驅(qū)動(dòng)液晶變黑的速度要比弛豫到清澈的速度快的好處。
參考圖38A，液晶對(duì)電壓變化的反應(yīng)不是線(xiàn)性的，該電壓指像素電極和對(duì)置電極之間的(電壓)差。如果像一個(gè)實(shí)施例中那樣，從清澈到黑色的電壓偏移變化為4.5V，則如圖38A所示第一個(gè)二分之一(1/2)的電壓變化和最后一個(gè)二分之一(1/2)的電壓變化對(duì)透射率的影響最小。
微型顯示器的顯示控制電路可能具有用于校正圖像的灰度級(jí)和顏色的數(shù)字查找表。該查找表，也被稱(chēng)為伽馬(gamma)校正查找表，間隔光強(qiáng)，或在此處，為得到期望圖像所選擇的液晶的透射率。眾所周知，既不希望有圖38A中所示的非線(xiàn)性，也不希望具有在可用的均勻分布中選擇的光強(qiáng)和透射率，因?yàn)槿搜鄹鼉A向于通過(guò)比率而不是通過(guò)絕對(duì)數(shù)值察覺(jué)差別。關(guān)于伽馬(gamma)校正查找表的進(jìn)一步討論在2000年7月28日遞交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)文件中有描述，該專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)柺荖o.09/643,655，其內(nèi)容在此通過(guò)引證而整體合并于本文。
因?yàn)橐壕Щ蛘呷诨蛘呷?，故在這個(gè)例子中打印機(jī)和上面討論的液晶伽馬(gamma)曲線(xiàn)無(wú)關(guān)。
在另一個(gè)例子中，微型顯示器被初始化成黑色而不是白色(清澈)。曝光是由何時(shí)液晶轉(zhuǎn)換成白色(清澈)而不是由何時(shí)背光打開(kāi)來(lái)控制。
差別是背光一次影響所有的像素，而液晶的轉(zhuǎn)變僅僅當(dāng)每個(gè)像素被掃描時(shí)才發(fā)生。因?yàn)榇蜷_(kāi)和關(guān)閉轉(zhuǎn)換都是由液晶而不是背光來(lái)控制，(產(chǎn)生了一個(gè)從圖像的頂部到底部的更均勻的灰度控制)。作為一個(gè)例子，紅色、綠色和藍(lán)色背光被關(guān)掉。
4幀初始化所有的像素為黑色。
紅色背光打開(kāi)。
如果紅色等級(jí)大于0，則2幀像素為白色，否則為黑色。
如果紅色等級(jí)大于1，則2幀像素為白色，否則為黑色。
如果紅色等級(jí)大于2，則2幀像素為白色，否則為黑色。
……如果紅色等級(jí)大于14，則2幀像素為白色，否則為黑色。
2幀的所有像素變?yōu)楹谏?br> 紅色背光關(guān)閉。
2幀的所有像素變?yōu)楹谏?br> 綠色背光亮。
如果綠色等級(jí)大于0，則2幀像素為白色，否則為黑色。如果綠色等級(jí)大于1，則2幀像素為白色，否則為黑色。如果綠色等級(jí)大于2，則2幀像素為白色，否則為黑色。……如果綠色等級(jí)大于14，則2幀像素為白色，否則為黑色。2幀的所有像素變?yōu)楹谏?。綠色背光關(guān)斷。2幀的所有像素變?yōu)楹谏?。藍(lán)色背光亮。如果藍(lán)色等級(jí)大于0，則2幀像素為白色，否則為黑色。如果藍(lán)色等級(jí)大于1，則2幀像素為白色，否則為黑色。如果藍(lán)色等級(jí)大于2，則2幀像素為白色，否則為黑色?！绻{(lán)色等級(jí)大于14，則2幀像素為白色，否則為黑色。2幀的所有像素變?yōu)楹谏?。藍(lán)色背光關(guān)斷。
總共是104幀或者在50Hz的幀頻下剛好超過(guò)2秒。通過(guò)在每個(gè)灰度級(jí)只使用一幀，該時(shí)間能被減半。這將失去平均掉高和低黑色的不對(duì)稱(chēng)性的好處。
像上面所述的那樣，雖然伽馬(gamma)校正并不是是必須的，但是如果需要一種非線(xiàn)性特性的話(huà)，那么只要在每個(gè)灰度級(jí)的域值處曝光不同數(shù)量的幀就可以很容易地得到(而不是像在上面的例子中每個(gè)等級(jí)2幀)。
在一個(gè)實(shí)施例中，只有閃光的時(shí)間被改變。在另一個(gè)實(shí)施例中，閃光時(shí)間和光強(qiáng)的結(jié)合也能被改變。在第二個(gè)實(shí)施例中，人們發(fā)現(xiàn)，LED閃光一下以后，一些像素將打開(kāi)而其他像素會(huì)關(guān)斷以便得到像素薄膜的時(shí)間和光強(qiáng)的正確組合。
和上面先前討論的先前的實(shí)施例的不同在于，因?yàn)閳D像被投射到光敏紙920上，幀頻不需要超過(guò)每秒60幀或者每秒180子幀。寫(xiě)入和設(shè)置的時(shí)間可以是秒或十分之一秒的數(shù)量級(jí)，而沒(méi)有用戶(hù)感覺(jué)得到的延遲。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，控制電路916具有來(lái)自薄膜類(lèi)型探測(cè)器922的控制輸入，該探測(cè)器能夠讀取安裝在數(shù)字打印機(jī)910中的紙張920的類(lèi)型?？刂齐娐?16可以調(diào)整閃光也可以根據(jù)薄膜的種類(lèi)做一些其它的調(diào)整?？刂齐娐?16或ASIC，控制顯示器，顏色分離、曝光和其他特性，比如抖動(dòng)。此外，控制電路916在一個(gè)反饋系統(tǒng)中獲取和LED輸出有關(guān)的輸入信號(hào)以補(bǔ)償LED的老化?？刂齐娐?16也能夠?yàn)榱藞D像的白色平衡而調(diào)整閃光長(zhǎng)度。
參考圖47，示出了數(shù)字打印機(jī)910的剖視圖。數(shù)字打印機(jī)有一個(gè)與背光266和打印平板924分隔開(kāi)的微型顯示器110。插在微型顯示器和背光266之間的是散射器282和亮度增強(qiáng)薄膜280。插在微型顯示器110和紙平板924之間的是透鏡926。
微型顯示器110上畫(huà)出適當(dāng)?shù)膱D像，并且背光266打開(kāi)充足的時(shí)間以使光通過(guò)亮度增強(qiáng)薄膜280和散射器282透過(guò)微型顯示器110的清澈部分和透鏡926，被放置在打印平板924上的打印紙920接收。打印的第一部分在薄膜上完成之后，背光266被關(guān)閉，控制電路916把微型顯示器驅(qū)動(dòng)到第二幅圖像，也就是另一種顏色的圖像。背光再次被打開(kāi)一定時(shí)間以使圖像能夠被打印平板上的紙捕獲。然后控制電路916關(guān)閉背光并且把微型顯示器驅(qū)動(dòng)到第三種顏色的第三和最后一幅圖像。其中，背光再次被打開(kāi)一個(gè)設(shè)定的周期。
盡管彩色順序打印機(jī)更佳，但是眾所周知，打印機(jī)也可以是單色的。在單色模式中，或者是一種信號(hào)顏色，比如白色LED，或者是三種LED一起閃光。
此外，盡管上面顯示的是具有發(fā)光二極管的彩色順序顯示器，但是顯然也可以用一個(gè)色彩輪或可調(diào)諧LC濾波器。
雖然數(shù)字打印機(jī)910被作為一個(gè)獨(dú)立單元示出，但是可以認(rèn)識(shí)到，打印機(jī)910也能被裝配到其他儀器中，比如一步成像數(shù)碼像機(jī)或者是無(wú)線(xiàn)或蜂窩電話(huà)。圖48示出用于一步成像數(shù)碼像機(jī)的電路930。顯示控制電路930在模擬信號(hào)處理器402處接收來(lái)自圖像傳感器804的模擬復(fù)合信號(hào)404。模擬信號(hào)處理器402可能是可購(gòu)買(mǎi)到的芯片，比如Sony CXA1585，它可以將信號(hào)404分成紅色、綠色和藍(lán)色成份。雖然上面討論的實(shí)施例是關(guān)于模擬信號(hào)的，但是顯然該信號(hào)也可以是數(shù)字的。數(shù)字系統(tǒng)包含在本專(zhuān)利中找得到的教導(dǎo)。
圖像從模擬信號(hào)處理器402被直接發(fā)送到微型顯示器110。涉及伽馬(gamma)校正、Pclk和兩個(gè)同步時(shí)鐘的接口在2000年7月28日遞交的美國(guó)專(zhuān)利文件中有論述，該專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)柺荖o.09/643,655，題目是“便攜式微型顯示器系統(tǒng)”，其全部?jī)?nèi)容在這里通過(guò)引證而合并于本文。
同時(shí)，三個(gè)模擬的顏色成份被模數(shù)(A/D)變換器842轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。這些數(shù)字信號(hào)被數(shù)字信號(hào)處理器844進(jìn)一步處理并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器電路846中。存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器電路846中的信號(hào)可以被進(jìn)一步增強(qiáng)或變換，比如壓縮、伽馬(gamma)校正、平滑和/或抖動(dòng)。這種增強(qiáng)或變換通常用能購(gòu)買(mǎi)到的軟件，比如Adobe公司銷(xiāo)售的Photoshop，Inc。
除了直接通過(guò)和圖像傳感器804相關(guān)的模擬信號(hào)處理器402觀(guān)看以外，微型顯示器110也能通過(guò)經(jīng)數(shù)字信號(hào)處理器844到達(dá)數(shù)模變換器356將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換回模擬信號(hào)的數(shù)字信號(hào)顯示存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器846中的內(nèi)容。顯示控制電路930具有用于將信號(hào)分成紅色、綠色和藍(lán)色成份的模擬信號(hào)處理器848。數(shù)字處理器后面的模擬信號(hào)處理器校正圖像傳感器數(shù)據(jù)。I顯示控制電路930具有包含時(shí)序電路的邏輯電路1264。邏輯電路1264連接到圖像傳感器804、微型顯示器110、數(shù)字信號(hào)處理器844和存儲(chǔ)器846上，用于控制視頻信號(hào)流。
當(dāng)通過(guò)模擬信號(hào)處理器402把圖像從圖像傳感器直接取到微型顯示器時(shí)，邏輯電路850將信號(hào)同步到微型顯示器110使用的紅哦、綠色和藍(lán)色信號(hào)中。同步可能包括使用各種濾波器以收集處于同步過(guò)的色彩順序，要傳到微型顯示器110去的圖像數(shù)據(jù)，并調(diào)整背光266的動(dòng)作。
邏輯電路1624通過(guò)發(fā)送來(lái)自存儲(chǔ)器846的視頻數(shù)據(jù)到顯示器110和逐線(xiàn)協(xié)調(diào)每種原色背光266的工作來(lái)控制顯示器上的每種顏色幀的順序流。增加打印的功能以后，獨(dú)立的微型顯示器110和背光266可以被包含進(jìn)去，或者微型顯示器110和背光對(duì)于觀(guān)看和圖像重定向是相同的，比如鏡面或棱鏡，932對(duì)圖像定向。
照相機(jī)將允許用戶(hù)選擇模式肖像或風(fēng)景。照相機(jī)可能包含各種大小的紙/膠片。照相機(jī)可能合并圖像存儲(chǔ)、文件管理和圖像處理。照相機(jī)有自動(dòng)曝光控制，并且也可能具有手動(dòng)控制設(shè)置。照相機(jī)可以有變焦、取景和剪輯功能。這些特性也可以被放置在上面討論的包括無(wú)線(xiàn)電話(huà)的其他即時(shí)打印裝置中。
圖49A是蜂窩電話(huà)940的透視圖，蜂窩電話(huà)940具有文本數(shù)字顯示器942、鍵區(qū)944，揚(yáng)聲器946和麥克風(fēng)948。此外，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，蜂窩電話(huà)940有用于覆蓋鍵區(qū)944的翻蓋950，和在很多傳統(tǒng)蜂窩電話(huà)中可見(jiàn)到的一樣。此外，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，蜂窩電話(huà)940具有在圖49A中外殼954的左側(cè)示出的滾動(dòng)開(kāi)關(guān)952。開(kāi)關(guān)952能被用于選擇文本數(shù)字顯示器942上的信息或者在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，選擇置于文本數(shù)字顯示器942上方的微型顯示器956上的信息。取決于具體蜂窩電話(huà)940的工作方式，微型顯示器956上的信息同樣也能通過(guò)附加鍵區(qū)948或者是常規(guī)鍵區(qū)944來(lái)訪(fǎng)問(wèn)。
圖49B示出帶有覆蓋鍵區(qū)的翻蓋950的蜂窩電話(huà)940的前面。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在翻蓋950處于關(guān)閉位置時(shí)，用戶(hù)可以將蜂窩電話(huà)940保持離開(kāi)用戶(hù)的臉以便他們能觀(guān)看微型顯示器956。電話(huà)被設(shè)置在半雙工模式，以使揚(yáng)聲器946和麥克風(fēng)948不同時(shí)工作，從而防止了反饋。用戶(hù)在這種模式下的距離內(nèi)可以聽(tīng)到揚(yáng)聲器946的聲音并和蜂窩電話(huà)另一端的一方交談。圖49A所示的滾動(dòng)開(kāi)關(guān)952和/或鍵區(qū)958可以被編程以控制和選擇文本數(shù)字顯示器942或微型顯示器956上的圖像。
在另一個(gè)實(shí)施例中，聽(tīng)筒946與蜂窩電話(huà)940的機(jī)身954可分離，以使用戶(hù)將揚(yáng)聲器946放進(jìn)或靠近用戶(hù)的耳朵。麥克風(fēng)948能夠從大約一英尺的距離上接收談話(huà)，因?yàn)榉涓C電話(huà)940和用戶(hù)有一定距離。
圖49C示出了蜂窩電話(huà)940的背面。揚(yáng)聲器外殼946在后視圖中可見(jiàn)。蜂窩電話(huà)940具有照相機(jī)962。照相機(jī)962拍攝的電子圖像可以被蜂窩電話(huà)940傳輸。如圖49A和圖49B所示的微型顯示器956被用于照相機(jī)單元962。由鍵區(qū)958來(lái)選擇要被記錄的圖像。此外，蜂窩電話(huà)940具有電池盒964。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，電池盒964上有一系列肋板966以方便操作。
雖然上面描述的微型顯示器110是在SOI(絕緣層上的硅)晶片上制造的，但是眾所周知，微型顯示器也可以用其它的技術(shù)制作，例如圖51中所示的石英上的硅。
用石英上的硅來(lái)制作微型顯示器的過(guò)程和上面針對(duì)SOI晶片和圖4到圖8所描述的過(guò)程類(lèi)似。石英上的硅用于顯示器與SOI相比優(yōu)勢(shì)在于整個(gè)過(guò)程更簡(jiǎn)單。而SOI于顯示器和石英上的硅相比優(yōu)勢(shì)在于集成電路更簡(jiǎn)單、成本更低。
眾所周知，除了上面描述的透射型微型顯示器110以外，微型顯示器也可以是反射式的。在反射式顯示器中，光閃爍進(jìn)入顯示器，并被反射回來(lái)。
圖50示出反射式微型顯示器968的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。顯示器970具有帶有有源矩陣部分972的微型顯示器968。有源矩陣部分972具有被插入中間的液晶材料976和對(duì)置電極974分隔開(kāi)的像素978。每個(gè)像素978都有晶體管980和像素電極982。像素電極982覆蓋在置于環(huán)氧層984上的晶體管(TFT)980之上。像素電極982保護(hù)或避免TFT 980被光照射。像素電極982被氧化層990和信道線(xiàn)988間隔開(kāi)。對(duì)置電極974通過(guò)焊點(diǎn)(solderbump)992和電路的剩余部分相連。有源矩陣972具有在對(duì)置電極974之上的玻璃994。微型顯示器968被承載在殼體996中。
顯示器970在微型顯示器970的有源矩陣972和用于看微型顯示器970的透鏡1040之間具有偏振棱鏡1028。透鏡1040、棱鏡1028和微型顯示器970都由顯示器外殼1042承載。顯示器外殼1042也有多個(gè)發(fā)光二極管(LED)1044。LED 1044，紅色的1044r，藍(lán)色的1044b和綠色的1104g都被安裝在時(shí)序電路相連的電路板1046上。偏振器1048被插在LED 1044和棱鏡1028之間。來(lái)自L(fǎng)ED 1044的光被棱鏡1028導(dǎo)入有源矩陣972的液晶976。光被像素電極982反射回來(lái)通過(guò)棱鏡1028。通過(guò)被像素電極982激活的液晶926的光具有部分或全部的偏振變化；以不同的偏振離開(kāi)顯示器970的光通過(guò)棱鏡1028到透鏡1040。未被改變的光被棱鏡1028反射而離開(kāi)透鏡1040。和透射型顯示器一樣，LED也被順序閃光。
參考圖52A和圖52B，示出了一種無(wú)線(xiàn)個(gè)人通信器1800。該個(gè)人通信器具有微型顯示器1802。微型顯示器1802可能是前文討論過(guò)象素?cái)?shù)量和尺寸的QVGA，VGA，另外顯示器可能是1/8的VGA或者226×170個(gè)象素，等于大約38,400個(gè)象素。226×170象素的顯示器和4.8mm×3.6mm的QVGA具有相同尺寸。
此外，個(gè)人通信器1800還具有第二個(gè)顯示器1804，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中第二個(gè)顯示器1804是單行文本數(shù)字顯示器。第二個(gè)顯示器1804可以顯示電話(huà)號(hào)碼、狀態(tài)或者其他細(xì)節(jié)。用于選擇顯示器1802的菜單的多位置控制按鈕1806被置于該顯示器下方。此外個(gè)人通信器1800還具有兩個(gè)額外的控制器功能選擇控制器1808和音量控制器1810。功能選擇控制器1808能用于選擇功能，諸如MP3、電話(huà)、e-mail、尋呼機(jī)、am/fm收音機(jī)、照相機(jī)、圖像瀏覽器、游戲、GPS、語(yǔ)音備忘錄、語(yǔ)音信箱等。
個(gè)人通信器1800外殼的一側(cè)具有接收閃存卡1814的插槽1812。個(gè)人通信器1800具有置于插槽上方的on/off開(kāi)關(guān)1816。
參考圖52C，個(gè)人通信器1800具有用于靜態(tài)和視頻剪輯的數(shù)碼相機(jī)圖像傳感器1820?？刹鹦兜目沙潆婋姵?824被安裝到人通信器1800的后蓋上。圖52D-52G示出個(gè)人通信器的其他視圖。
參考圖53，示出從個(gè)人通信器延伸出的線(xiàn)纜1830，個(gè)人通信器的可彎曲的天線(xiàn)被置于線(xiàn)纜1830內(nèi)。此外，線(xiàn)纜上面還有能用于調(diào)整線(xiàn)纜的長(zhǎng)度的夾子1834。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，夾子1834包含麥克風(fēng)。但是在另一個(gè)實(shí)施例中，個(gè)人通信器中，麥克風(fēng)位于主外殼內(nèi)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，夾子上還有耳機(jī)插孔。
參考圖54A和54B，示出了頭戴式個(gè)人通信設(shè)備1850或具有微型顯示器1852的頭戴式個(gè)人通信設(shè)備1850。頭戴式個(gè)人通信設(shè)備1850具有在頭頂延伸的頭帶1854和吊桿1856。微型顯示器1852位于長(zhǎng)度可調(diào)的吊桿1856上。吊桿除了長(zhǎng)度可調(diào)，吊桿可繞與頭帶的連接處轉(zhuǎn)動(dòng)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，吊桿還具有置于可變長(zhǎng)度的部分和微型顯示器之間的軸，用于側(cè)轉(zhuǎn)。
頭戴式個(gè)人通信設(shè)備具有耳機(jī)1850，被置于吊桿和頭帶的連接處。頭帶有結(jié)1860，結(jié)1860包含了電子裝置和供電電池。電子裝置包括無(wú)線(xiàn)接口，例如藍(lán)牙接口，用于和臨近個(gè)人通信設(shè)備的基本單元300交互。圖54C-54G示出了頭戴式個(gè)人通信設(shè)備的其他視圖。
圖55A和55B示出基本單元300。盡管基本單元300與外殼304內(nèi)的顯示觀(guān)察區(qū)302一起示出，但顯然，當(dāng)和頭戴式個(gè)人通信設(shè)備一起使用時(shí)，基本單元不需要顯示觀(guān)察區(qū)。觀(guān)察區(qū)302具有透鏡306，用戶(hù)可以通過(guò)透鏡306像前面所描述的那樣觀(guān)察微型顯示器。微型顯示器的放大倍數(shù)能夠使用置于外殼304頂部的旋鈕308進(jìn)行調(diào)節(jié)。
基本單元300接收在微型顯示器本地或者在頭戴式設(shè)備上面顯示的圖像信息。圖像信息既可以存儲(chǔ)在虛線(xiàn)部分所示的能被插到基本單元300的外殼304內(nèi)的插槽312中的智能卡210上，圖像信息也可以存儲(chǔ)在虛線(xiàn)部分所示的存儲(chǔ)器卡214中，存儲(chǔ)器卡214能插入外殼304內(nèi)的第二個(gè)插槽316中，或由置于外殼304內(nèi)的無(wú)線(xiàn)收發(fā)機(jī)接收。
基本單元300可能具有置于外殼304頂部的五路選擇開(kāi)關(guān)318。外圍四個(gè)按鈕350允許光標(biāo)在微型顯示器上運(yùn)動(dòng)，中心按鈕352用于選擇項(xiàng)目。用戶(hù)可以從微型顯示器上面的菜單選擇信息。被選中的信息能被無(wú)線(xiàn)傳輸。使用由外殼上面的開(kāi)口可接觸到的開(kāi)關(guān)320打開(kāi)或關(guān)閉基本單元300。圖54A-54G所示的頭戴式設(shè)備可能有其自身的off/on開(kāi)關(guān)或可能在基本單元關(guān)閉的時(shí)具有待機(jī)模式。
基本單元300在前側(cè)可能具有一套揚(yáng)聲器。與圖像類(lèi)似，聲音有三種來(lái)源智能卡210、存儲(chǔ)器卡214或者通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸。
雖然示出了智能卡和存儲(chǔ)器卡，但另一個(gè)實(shí)施例另可能包括微型CD ROM或者其它可插入的存儲(chǔ)介質(zhì)和傳感器。
除了使用五路開(kāi)關(guān)318和微型顯示器作為虛擬鍵區(qū)輸入數(shù)據(jù)和指揮基本單元300外，基本單元可能具有通過(guò)外殼304上的開(kāi)口356訪(fǎng)問(wèn)的麥克風(fēng)，用于和語(yǔ)音命令一起使用，在存儲(chǔ)器卡或者其他可插入的存儲(chǔ)介質(zhì)上記錄或者通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸。頭戴式個(gè)人通信設(shè)備的調(diào)桿可能具有，并且在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，具有可通過(guò)無(wú)線(xiàn)接口交互的麥克風(fēng)。
在基本單元300除了具有通到頭戴式設(shè)備的無(wú)線(xiàn)鏈路外還可能具有紅外收發(fā)器358。紅外收發(fā)器358能被用于在基本單元300和具有類(lèi)似的紅外收發(fā)器的計(jì)算機(jī)之間傳輸信息。紅外收發(fā)器358也可以和具有鼠標(biāo)跟蹤操縱桿和一對(duì)鼠標(biāo)按鍵的無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)一起使用。這種鍵盤(pán)可以折疊使其厚度不超過(guò)15mm，在鍵盤(pán)的一側(cè)還有用于記筆記或者繪圖輸入的觸摸板。顯然，紅外收發(fā)器能被用于替代揚(yáng)聲器用作無(wú)線(xiàn)頭戴式耳機(jī)。
基本單元300具有包括一對(duì)CCD照相機(jī)357和359的照相機(jī)系統(tǒng)。照相機(jī)357之一在前側(cè)，以便當(dāng)用戶(hù)持有基本單元觀(guān)看微型顯示器的時(shí)候，它瞄準(zhǔn)著用戶(hù)。另一個(gè)照相機(jī)359被置于后側(cè)，用戶(hù)能夠用這個(gè)照相機(jī)拍攝筆記、物品、建筑物或者其他想要存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器或傳輸?shù)臇|西的照片。
在1998年9月29日授權(quán)的NO.5,815,126號(hào)美國(guó)專(zhuān)利和1999年5月10日授權(quán)的NO.09/309,155號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中對(duì)與頭戴式微型顯示器相關(guān)的包括照相機(jī)的傳感器做了更詳細(xì)的描述，這些文獻(xiàn)的內(nèi)容都通過(guò)在此引述而合并于本文。
參考圖56，蓋1864、印制電路板1868和電池1870被從頭戴式個(gè)人通信設(shè)備的結(jié)1860中拆取出來(lái)。印刷電路板1868具有無(wú)線(xiàn)接收器和用于顯示器的控制電路，此外印刷電路板具有用于麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的電路。顯示器、麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器通過(guò)在頭戴式耳機(jī)中走過(guò)的電線(xiàn)相連。
圖57示出頭戴式設(shè)備上的控制電路。數(shù)字控制電路40獲取由來(lái)自基本單元的無(wú)線(xiàn)接口發(fā)送的圖像并且將圖像顯示在微型顯示器110上。數(shù)字控制電路400具有用于從天線(xiàn)上接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)的接口/處理器。處理器402通過(guò)時(shí)序控制電路410把要顯示的數(shù)據(jù)發(fā)送到存儲(chǔ)器406或者閃存408。圖像數(shù)據(jù)可以是各種形式，包括串行或并行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、模擬RGB數(shù)據(jù)、復(fù)合數(shù)據(jù)或者s-video。
時(shí)序控制電路410從接口/處理器接收時(shí)鐘和數(shù)字控制信號(hào)，微型顯示器電路110和背光系統(tǒng)266都由時(shí)序控制電路410控制。時(shí)序控制電路410通過(guò)多條線(xiàn)路411向背光系統(tǒng)266發(fā)送控制信號(hào)。來(lái)自時(shí)序控制電路410的控制信號(hào)控制微型顯示器110上和圖像相關(guān)的LED 270的閃光。LED 270閃光的時(shí)刻、持續(xù)時(shí)間和光強(qiáng)受到控制。
圖像數(shù)據(jù)要通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器412從時(shí)序控制電路410傳送到微型顯示器110。模擬圖像數(shù)據(jù)/信號(hào)沿著兩條路徑發(fā)送。其中一條路徑中信號(hào)要通過(guò)反相器414。隨著開(kāi)關(guān)416切換每個(gè)子幀上的輸入，模擬視頻信號(hào)和反相的模擬視頻信號(hào)被交替饋入微型顯示器110。此外，輸入到顯示器110中并被施加到反相電極144的公共電壓(VCOM)由開(kāi)關(guān)418在兩種電壓值之間切換。用于切換顯示器的視頻和VCOM的開(kāi)關(guān)416和418由來(lái)自時(shí)序控制電路410的幀控制線(xiàn)420控制。
時(shí)序控制電路410通過(guò)線(xiàn)路422和424向微型顯示器110發(fā)送垂直掃描脈沖、垂直時(shí)鐘、行掃描脈沖和行時(shí)鐘。線(xiàn)428將就緒、復(fù)位、寫(xiě)入使能、輸出使能、顏色使能、地址和數(shù)據(jù)信號(hào)導(dǎo)入存儲(chǔ)器406/408以控制對(duì)上述顯示器110的圖像幀傳輸，這些線(xiàn)都是通過(guò)頭戴式單元擴(kuò)展的電線(xiàn)的形式。
頭戴式個(gè)人通信設(shè)備上的顯示器的能被做成和上面描述的那些類(lèi)似的尺寸。顯示器可以如圖14C所示直接觀(guān)看。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，圖像被反射偏離棱鏡/單向透視玻璃，如圖58所示。
圖像顯示在幾英尺以外的地方，當(dāng)顯示器關(guān)閉的時(shí)候，用戶(hù)可以看到其前方的圖像。眾所周知，棱鏡/單向透視玻璃能夠包括用于將顯示器從眼前移走的光路。光學(xué)器件能被定制成和用戶(hù)的眼鏡協(xié)同工作。
圖59是一種具有包含揚(yáng)聲器1324的翻蓋1322的蜂窩/無(wú)線(xiàn)手機(jī)1320的透視圖。翻蓋上面配備有文本數(shù)字顯示器1326、鍵區(qū)1328、麥克風(fēng)1330和位于顯示器模塊1334中的顯示器1332。圖5示出翻蓋22處于合上的位置。
參考圖60，示出無(wú)線(xiàn)電話(huà)1320的翻蓋1322打開(kāi)，露出揚(yáng)聲器1324和鍵區(qū)1328。顯示器模塊1334能繞第一個(gè)軸35旋轉(zhuǎn)；也能繞第二個(gè)軸36，即相對(duì)于主機(jī)殼1338橫向延伸的軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。顯示模塊1334具有用于聚焦顯示器1332上的圖像的聚焦按鈕40。在1995年11月30日遞交的申請(qǐng)?zhí)枮镹O.08/565,058的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)文件中對(duì)彩色顯示器的光學(xué)系統(tǒng)有描述，這里將其所有內(nèi)容通過(guò)引用而引入。關(guān)于彩色顯示器光學(xué)系統(tǒng)的其他詳細(xì)描述在Jacobsen等1997年11月10日遞交的申請(qǐng)?zhí)枮镹o.08/966,985，名為“便攜式通信系統(tǒng)的反射式微型顯示器”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中有描述，這里將其所有整個(gè)內(nèi)容通過(guò)引證而合并于本文。
在一個(gè)實(shí)施例中，顯示模塊1334和主外殼1338的長(zhǎng)度和寬度大約分別是4.7英寸和1.65英寸。電話(huà)1320的厚度大約是1.0英寸。
參考圖61和62，無(wú)線(xiàn)電話(huà)具有天線(xiàn)1344。如圖66所示，主外殼1338具有用于存取電池1348的電池蓋1346。
參考圖63，示出翻蓋1322處于合上的位置，上面載有文本數(shù)字顯示器1326、鍵區(qū)1328、麥克風(fēng)1330和安放顯示器1332的顯示器模塊1334。模塊1334可能包括顯示器、諸如單色或者彩色LED陣列的光源，以及放大顯示器上圖像的光學(xué)透鏡系統(tǒng)。聚焦按鈕1340沒(méi)有被翻蓋1322遮蓋，可被看見(jiàn)。無(wú)線(xiàn)電話(huà)1320具有置于外殼1338側(cè)面的電源開(kāi)關(guān)1350，顯然，電源開(kāi)關(guān)1350也可能是成鍵區(qū)1328中的一個(gè)按鍵。
參考圖64，示出翻蓋1322處于打開(kāi)的位置。此外，示出顯示模塊1334繞著軸1336相對(duì)于主外殼1338向上旋轉(zhuǎn)，此外，顯示模塊1334繞著合葉1354上面一般與縱向軸1336垂直的軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
圖65示出了無(wú)線(xiàn)顯示器1320的底部。天線(xiàn)1344被示出從主外殼1338伸出。拉環(huán)1352可接觸到，以允許從主外殼1338中移走電池蓋1346。主外殼1338上的操縱桿或者稱(chēng)為多位開(kāi)關(guān)1356能被用于選擇顯示器1332上的圖像或者用于選擇圖67內(nèi)的電話(huà)1370中的打印功能。電話(huà)1320能夠通過(guò)語(yǔ)音命令激活。
在1997年9月30日遞交的申請(qǐng)?zhí)枮镹o.08/942,272，題為“照相機(jī)彩色顯示系統(tǒng)”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)和1999年12月14日遞交的申請(qǐng)?zhí)枮镹o.09/460,960，題為“便攜式微型顯示器系統(tǒng)”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中對(duì)顯示器的驅(qū)動(dòng)和電路進(jìn)行了描述，這里將其整個(gè)內(nèi)容通過(guò)引證而合并于本文。此外，在1997年9月30日遞交的申請(qǐng)?zhí)枮镹o.08/942,272題為“照相機(jī)彩色顯示系統(tǒng)”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中對(duì)多路驅(qū)動(dòng)顯示器進(jìn)行了介紹，這里將其整個(gè)內(nèi)容通過(guò)引證而合并于本文。當(dāng)把無(wú)線(xiàn)電話(huà)1320從臉部的左側(cè)或者右側(cè)切換的時(shí)候，它里面的電路可以使得圖像反相或旋轉(zhuǎn)180度。電話(huà)內(nèi)印制電路板上的傾斜傳感器可以指示電路電話(huà)被放在哪個(gè)位置。
無(wú)線(xiàn)電話(huà)1320可能具有照相機(jī)，由該照相機(jī)拍攝的電子圖像能通過(guò)電話(huà)1320傳輸。顯示器1320用于觀(guān)看照相機(jī)單元記錄的圖像。使用鍵區(qū)1328選擇要被記錄的圖像。上面詳細(xì)描述了與頭戴式顯示器和無(wú)線(xiàn)電話(huà)相關(guān)的包括照相機(jī)功能的傳感器，該描述也存在于1998年9月29號(hào)授權(quán)的No.5,815,126號(hào)美國(guó)專(zhuān)利和1999年5月10日遞交的No.09/309,155號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中，這里將其所有內(nèi)容通過(guò)引證而合并于本文。
參考圖67，示出和在圖59到圖65中所示的類(lèi)似的具有即時(shí)打印裝置的無(wú)線(xiàn)或蜂窩電話(huà)。線(xiàn)或蜂窩電話(huà)1320具有部分分離的翻蓋1322，翻蓋的上面有揚(yáng)聲器1324。翻蓋1322能遮蓋文本數(shù)字顯示器1326、鍵區(qū)1328、麥克風(fēng)1330和顯示器模塊1334中的顯示器1332。
在顯示模塊1334中，在圖67中其外殼被部分地打開(kāi)，具有背光1362的微型顯示器1360被與打印平面924間隔開(kāi)，插入微型顯示器1360和打印平面924中間的是單向透視玻璃、棱鏡、回轉(zhuǎn)鏡或其他允許選擇是將微型顯示器1360的圖像投射在顯示屏面上或者投射在光學(xué)系統(tǒng)中觀(guān)看的裝置1364。
在上面更詳細(xì)討論的電子裝置和電路都位于主外殼1338內(nèi)，電子裝置和電路能夠允許在用于觀(guān)看的彩色順序顯示模式或具有多色LED或者是單個(gè)“單色”LED的單色打印模式之間切換。
盡管圖示的具有即時(shí)打印的蜂窩電話(huà)的實(shí)施例使用相同的顯示器用于觀(guān)看和打印，顯然這些功能也可分別由兩個(gè)專(zhuān)用微型顯示器完成，一個(gè)用于觀(guān)看，一個(gè)用于打印。這種情況，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用于觀(guān)看的微型顯示器是彩色順序型顯示器，而用于打印的微型顯示器則是較低速度的具有3色LED的單色顯示器；或者如果希望是單色圖像，只用一個(gè)LED。即時(shí)/數(shù)字打印以和上面針對(duì)圖46-48所描述的類(lèi)似的方式工作。
圖68、69示出與圖59-66中所示電話(huà)1320類(lèi)似的無(wú)線(xiàn)/蜂窩電話(huà)1610的透視圖。不過(guò)，無(wú)線(xiàn)電話(huà)1610中除了配置有帶顯示屏1332的顯示器模塊1334外還有照相機(jī)模塊或插件1612。
與無(wú)線(xiàn)電話(huà)1320類(lèi)似，1610具有帶有揚(yáng)聲器1324的翻蓋1322。翻蓋1322可以覆蓋住文本數(shù)字顯示器1326、鍵區(qū)1328和麥克風(fēng)1330。
顯示模塊1334能夠繞第一個(gè)軸35旋轉(zhuǎn)，或者繞相對(duì)主機(jī)殼1338橫向延伸的第二個(gè)軸36旋轉(zhuǎn)。照相機(jī)模塊1612具有CCD、CMOS或者其他圖像采集機(jī)構(gòu)1614。采集的圖像數(shù)據(jù)可能是靜止的圖像或視頻流。
照相機(jī)模塊1612可以相對(duì)顯示模塊1334進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。圖68示出照相機(jī)模塊1612的CCD裝置1614朝上，圖69示出照相機(jī)模塊1612的背面向上。
圖70A和70B示出另外一種無(wú)線(xiàn)電話(huà)1630。電話(huà)1360具有能夠覆蓋文本數(shù)字顯示器1634和鍵區(qū)1636的翻蓋1632。翻蓋1632包含麥克風(fēng)1638。無(wú)線(xiàn)電話(huà)1630具有微型顯示器1332。如圖70B所示，無(wú)線(xiàn)電話(huà)1630的側(cè)面具有多個(gè)控制按鈕和搖桿1640。
圖71A示出一種無(wú)線(xiàn)顯示系統(tǒng)1650，無(wú)線(xiàn)顯示系統(tǒng)1650具有微型顯示器1652。顯示系統(tǒng)1650具有用于把圖像聚焦到顯示器1352上的聚焦按鈕1654。顯示系統(tǒng)1650具有輕觸打開(kāi)式麥克風(fēng)1656，如圖71B所示。顯示系統(tǒng)1650具有滾輪1658和控制按鈕1660，用于選擇顯示屏1352上的圖像和用于與數(shù)據(jù)、圖像、或者語(yǔ)音節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)連接。顯示系統(tǒng)1650具有兼作腰夾的形狀的揚(yáng)聲器1660。
圖72A-72D中示出具有Internet瀏覽器和尋呼機(jī)功能的無(wú)線(xiàn)電話(huà)1700。無(wú)線(xiàn)電話(huà)1700具有微型顯示器1702。無(wú)線(xiàn)電話(huà)1700具有用于把圖像聚焦到微型顯示器1702上的聚焦滑動(dòng)旋鈕1704。如圖72B所示，無(wú)線(xiàn)電話(huà)1700具有輕觸打開(kāi)式麥克風(fēng)1706。無(wú)線(xiàn)電話(huà)1700上的四位置選擇按鈕1708用于選擇顯示屏1702上面的圖像、用于和數(shù)據(jù)、圖像、或者語(yǔ)音節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)連接。無(wú)線(xiàn)電話(huà)1700具有揚(yáng)聲器1720。
如圖72C和72D，無(wú)線(xiàn)電話(huà)1700具有可從外殼1724中拔出的天線(xiàn)1722。
盡管圖示的具有即時(shí)打印的蜂窩電話(huà)的實(shí)施例使用相同的顯示器用于觀(guān)看和打印，顯然這些功能也可分別由兩個(gè)專(zhuān)用微型顯示器完成，一個(gè)用于觀(guān)看，一個(gè)用于打印。這種情況，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用于觀(guān)看的微型顯示器是彩色順序型顯示器，而用于打印的微型顯示器則是較低速度的具有3色LED的單色顯示器；或者如果希望是單色圖像，只用一個(gè)LED。即時(shí)/數(shù)字打印以和上面針對(duì)圖46-48所描述的類(lèi)似的方式工作。
參考圖73，示出可以被插到擴(kuò)展塢1402上的無(wú)線(xiàn)或蜂窩電話(huà)1400。如圖74所示，擴(kuò)展塢1402具有微型顯示器1404，顯示器1404具有用于通過(guò)透鏡1406將圖像投射到鏡面1408上的背光。鏡面1408將圖像重定向，以投射到要曝光的膠片1410上。如圖73所示，膠片1410從擴(kuò)展塢1402上的槽1412中抽出并得以沖洗。被寫(xiě)在顯示器1404上的圖像從插在擴(kuò)展塢1402上面的無(wú)線(xiàn)電話(huà)1400被接收。圖像可能是來(lái)自電話(huà)1400內(nèi)部的數(shù)據(jù)或者通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸收到的數(shù)據(jù)。
圖75A-75C示出了一種用夾子相連的即時(shí)打印單元1420，打印單元1420和無(wú)線(xiàn)電話(huà)1424的觀(guān)察透鏡1422一起在膠片1410上產(chǎn)生圖像。用夾子相連的顯示器1420被挨著觀(guān)察透鏡1422放置，以便即時(shí)打印單元1420上的透鏡1426將觀(guān)察透鏡1422的圖像聚焦到膠片1410上。與前面的實(shí)施例類(lèi)似，膠片1410從單元的槽1428中抽出并得以沖洗。在一個(gè)這種類(lèi)型的實(shí)施例中，能夠想得到，在用夾子相連的即時(shí)打印單元1420中所用的膠片1410的速度和類(lèi)型都不會(huì)變化，以便無(wú)線(xiàn)電話(huà)1424內(nèi)部的微型顯示器1404產(chǎn)生的圖像不需要為對(duì)不同的膠片類(lèi)型進(jìn)行補(bǔ)償而改變。
參考圖76A和76B，蜂窩電話(huà)1440具有微型顯示器1404和用于將圖像投射到觀(guān)察透鏡1444上的鏡面1442。鏡面1442是可旋轉(zhuǎn)的，以便來(lái)自微型顯示器1404的圖像可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)電話(huà)1440的第二通道1446，被第二透鏡1448和第二鏡面1450聚焦到置于蜂窩電話(huà)的用夾子連接的打印附件內(nèi)的膠片1410上面。
圖77示出用夾子相連的折疊式鏡面打印單元1460的另一個(gè)實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，顯示器，即微型顯示器1404位于無(wú)線(xiàn)電話(huà)1464上的觀(guān)察透鏡1462的下面。用夾子相連的折疊式鏡面打印單元1460具有用于將圖像聚焦到朝著鏡面1468的觀(guān)察透鏡1462上面的第二透鏡1466。鏡面1468將圖像重定向到即時(shí)膠片1410。膠片可以從用夾子相連的折疊式鏡面打印單元1460的外殼上的槽中抽出。
參考圖78A，示出了即時(shí)打印單元1480被部分分離開(kāi)的透視圖。即時(shí)打印單元具有帶有用于寫(xiě)入和照明圖像的背光的微型顯示器1404。臨近微型顯示器1404的透鏡1482將圖像投射到鏡面1484上面。鏡面1484將圖像重定向到膠片1440上。單元1480上的門(mén)1486允許裝載和卸載膠片盒1488。槽1490允許將膠片1410從單元1480中取出，沖洗和觀(guān)看。槽1440可以被合并到門(mén)1486中。
圖78B示出即時(shí)打印單元1480的剖視圖，其中用于寫(xiě)入微型顯示器1404的數(shù)據(jù)通過(guò)電纜1492傳入該單元。用于寫(xiě)入圖像的電子電路1496與圖46和圖48中所示的類(lèi)似。雖然示出的是電纜，但顯然也可以采用其他類(lèi)型的接口例如無(wú)線(xiàn)、藍(lán)牙或者紅外等。
可以發(fā)現(xiàn)，膠片的尺寸可以是顯示器把圖像投射到小于整個(gè)膠片的面積上，并且顯示器透鏡單元1500相對(duì)膠片1502移動(dòng)時(shí)要把整個(gè)膠片展示給圖像。參考圖79A和79B，來(lái)自膠片的四分之一的圖像被寫(xiě)入微型顯示器1404。如果微型顯示器1404要產(chǎn)生三(3)種圖像紅色、綠色和藍(lán)色圖像，與第一種顏色相關(guān)的圖像被寫(xiě)入顯示器，燈光被示出用于照亮膠片上恰當(dāng)?shù)南袼?。然后，關(guān)閉LED，與另一種顏色相關(guān)的下一幅圖像被寫(xiě)入，并且分別的燈光出現(xiàn)或閃光。用于產(chǎn)生該四分之一的三種顏色都完成后，帶有微型顯示器和透鏡的顯示器透鏡單元1500相對(duì)膠片1502移動(dòng)使得另一個(gè)象限與顯示器透鏡單元1500對(duì)齊并且能夠被曝光示，如圖79B所示。
另外一種完成膠片四分之一的方法是照亮沿著長(zhǎng)度或者寬度延伸的顯示器1652照亮膠片或顯示紙1650的一條，如圖80A所示。顯示器可能具有如圖80B所示用于聚焦圖像的透鏡1654；或者如圖80C所示，更接近到只照亮一部分。當(dāng)把膠片的一部分照亮后，膠片或者顯示器單元相對(duì)彼此運(yùn)動(dòng)。顯然，顯示器單元可能是所示的矩形，或者更加接近方形以便照亮更大的一條。
圖80D示意性地表示了具有單行象素1660的微型顯示器1658。顯然，微型顯示器1658可能具有單條、兩條或者更多行像素。如圖80E所示，第一行1662被投射到膠片上，然后顯示器1658和膠片1650彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以和第二行1664對(duì)齊，隨后第二行被投射到膠片材料1650上。每個(gè)條或者每行都被投射到膠片的“第n”(相應(yīng))行上。
雖然示出了照相機(jī)、電話(huà)、電話(huà)擴(kuò)展塢中的即時(shí)打印機(jī)，但是顯然使用微型顯示器的即時(shí)打印機(jī)能被制作到各種設(shè)備內(nèi)，包括PDA、攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)、VCR、DVD、電視等等。此外，即時(shí)打印機(jī)還能被制作到用于類(lèi)似設(shè)備的擴(kuò)展塢內(nèi)。
即時(shí)打印機(jī)可能是用于圖像處理店或者便利店里的商用圖像打印機(jī)的部件。該設(shè)備能夠在為顧客準(zhǔn)備的小房間里使用。小房間可以從存儲(chǔ)設(shè)備、照相機(jī)接收輸入，并可能具有其自己的內(nèi)置靜態(tài)照相機(jī)或者攝影機(jī)。
如同前面針對(duì)蜂窩電話(huà)所述，要打印的圖像可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)或者內(nèi)部傳到設(shè)備中。此外，也可以從MPEG或者NTSC等視頻中捕獲圖像。同樣，數(shù)據(jù)可以來(lái)自存儲(chǔ)器卡、計(jì)算機(jī)磁盤(pán)、紅外源、藍(lán)牙、諸如RS-232、USB、或防火墻等計(jì)算機(jī)接口，或者無(wú)線(xiàn)。
參考圖81A是，示出和無(wú)線(xiàn)電話(huà)1552相連的擴(kuò)展塢1550。擴(kuò)展塢1550具有插頭1554，用于連到接無(wú)線(xiàn)電話(huà)1552中的數(shù)據(jù)連接器1556，如圖81B所示。擴(kuò)展塢1550的插頭或接口連接器1554與印制電路板1560相連，印制電路板1560具有用于驅(qū)動(dòng)微型顯示器1562和背光1564的驅(qū)動(dòng)電路。用戶(hù)通過(guò)透鏡1566觀(guān)看微型顯示器1562。透鏡1566、微型顯示器1562和背光1564置于在如圖81D所示打開(kāi)位置和如圖81C所示關(guān)閉位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)的插件1568上。
圖82A和82B示出了具有微型顯示器1682和照相機(jī)單元1684的無(wú)線(xiàn)蜂窩電話(huà)1680的前面和反面。微型顯示器1682和照相機(jī)單元1684被置于獨(dú)立的可以相對(duì)于鍵區(qū)部分1688轉(zhuǎn)動(dòng)的外殼1686上，與圖56-64中所示的類(lèi)似。圖82C示出了包含數(shù)碼相機(jī)1684和相對(duì)鍵區(qū)部分1688旋轉(zhuǎn)過(guò)的微型顯示器1682的獨(dú)立外殼1686。
圖83示出了具有微型顯示器1692的無(wú)線(xiàn)電話(huà)1690的側(cè)視圖。其一部分被分離以示出從微型顯示器1692和背光1694到觀(guān)察透鏡1696的圖像的重定向。圖83中，鏡面1698用于重定向圖像。類(lèi)似的被放大的視圖見(jiàn)圖84B。此外，如圖84A所示，棱鏡1699能被用于重定向圖像。
雖然本發(fā)明已經(jīng)被參考其優(yōu)選實(shí)施例特別示出和描述，但本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員能夠理解，不偏離由所附權(quán)利要求限定出的本發(fā)明的精神和范圍，就能進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種修改。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)線(xiàn)電話(huà)，包括帶有鍵區(qū)的外殼；有源矩陣液晶顯示器；支撐所述液晶顯示器的顯示器外殼，所述顯示器外殼可旋轉(zhuǎn)的固定在所述外殼上；圖像傳感器裝置；支撐所述圖像傳感器裝置的照相機(jī)外殼，所述照相機(jī)外殼可旋轉(zhuǎn)的固定在所述顯示器外殼上.
2.如權(quán)利要求1所述無(wú)線(xiàn)電話(huà)，其中，所述圖像傳感器裝置是電荷耦合器件(CCD)。
3.如權(quán)利要求1所述無(wú)線(xiàn)電話(huà)，其中，所述圖像傳感器裝置是CMOS型。
4.如權(quán)利要求1所述無(wú)線(xiàn)電話(huà)，其中，所述有源矩陣液晶顯示器是彩色順序顯示系統(tǒng)，還包括三色發(fā)光二極管(LED)背光。
5.如權(quán)利要求1所述無(wú)線(xiàn)電話(huà)，還包括所述外殼上帶有的文本數(shù)字顯示器。
6.如權(quán)利要求1所述無(wú)線(xiàn)電話(huà)，其中，所述有源矩陣液晶顯示器具有包含至少是320×240的陣列的和小于160平方毫米的有源面積的像素電極陣列。
7.如權(quán)利要求6所述無(wú)線(xiàn)電話(huà)，其中，所述像素電極陣列包括至少是640×480的陣列。
8.如權(quán)利要求1所述無(wú)線(xiàn)電話(huà)還包括用于承載鍵區(qū)的翻蓋。
9.一種一步成像照相機(jī)，包括用于記錄圖像的圖像傳感器裝置；用于從所述圖像傳感器獲取電子圖像并處理所述圖像的控制電路；有源矩陣液晶顯示器，所述顯示器具有至少是320×240和小于200平方毫米的用于接收處理過(guò)的圖像的有源面積的像素電極陣列；照亮所述液晶顯示器的發(fā)光二極管(LED)裝置；照像平面；和用于將所述顯示器的圖像聚焦在所述照像平面上的透鏡。
10.如權(quán)利要求9所述一步成像照相機(jī)，其中，所述像素電極陣列包括至少是640×480的陣列。
11.如權(quán)利要求9所述一步成像照相機(jī)，其中，外殼體積小于1000立方厘米。
12.如權(quán)利要求9所述一步成像照相機(jī)，其中，外殼體積小于750立方厘米。
13.一種無(wú)線(xiàn)微型顯示器系統(tǒng)包括具有至少是320×240和小于200平方毫米的有源面積的像素電極陣列的有源矩陣液晶顯示器；用于觀(guān)看所述顯示器的光學(xué)系統(tǒng)；用于接收和發(fā)送信息的無(wú)線(xiàn)收發(fā)器；話(huà)筒；和用于選擇圖像的選擇按鈕。
14.如權(quán)利要求13所述無(wú)線(xiàn)微型顯示器，其中，所述話(huà)筒形成腰夾并且還包括下翻的麥克。
15.一種產(chǎn)生打印的方法，包括步驟提供數(shù)字圖像；把所述數(shù)字圖像分割為多個(gè)圖像，每個(gè)與一種特定顏色相關(guān)；驅(qū)動(dòng)有源矩陣液晶顯示器寫(xiě)入和一種特定顏色相關(guān)的圖像；通過(guò)液晶顯示器投射光以便把所述液晶顯示器的圖像投射到感光紙上；并且對(duì)其他顏色重復(fù)所述驅(qū)動(dòng)和投射過(guò)程。
16.一種便攜式通信系統(tǒng)，包括；外殼；所述外殼帶有的無(wú)線(xiàn)接收器；用于產(chǎn)生由所述無(wú)線(xiàn)接收器以電子方式接收的圖像的有源矩陣液晶顯示器；外殼帶有的設(shè)置來(lái)接收在所述有源矩陣液晶顯示器上形成的圖像并把所述圖像放大至少兩倍的透鏡；和外殼帶有的數(shù)字打印機(jī)，用于打印在所述液晶顯示器上形成的圖像。
17.如權(quán)利要求16所述便攜式通信系統(tǒng)，其中，所述無(wú)線(xiàn)接收器是作為移動(dòng)電話(huà)的一個(gè)元件的無(wú)線(xiàn)收發(fā)器。
18.如權(quán)利要求16所述便攜式通信系統(tǒng)，其中所述液晶顯示器既被用于觀(guān)看也被用于數(shù)字打印。
19.如權(quán)利要求16所述便攜式通信系統(tǒng)，其中，至少有兩個(gè)液晶顯示器，第一個(gè)液晶顯示器用于觀(guān)看，第二個(gè)液晶顯示器起到數(shù)字打印的光閥作用
20.如權(quán)利要求16所述便攜式通信系統(tǒng)，其中，數(shù)字打印機(jī)具有獲取電子圖像并處理所述圖像的控制電路；從所述控制電路接收剪裁過(guò)的所述圖像的有源矩陣液晶顯示器；和照亮所述液晶顯示器的背光。
21.如權(quán)利要求20所述數(shù)字打印機(jī)，還包括用于將所述顯示器的圖像聚焦在照像平面上的透鏡。
22.如權(quán)利要求20所述數(shù)字打印機(jī)，其中，有源矩陣顯示器是單色顯示系統(tǒng)并且背光是三色發(fā)光二極管(LED)背光。
23.如權(quán)利要求20所述數(shù)字打印機(jī)，其中，背光是發(fā)光二極管(LED)。
24.如權(quán)利要求16所述便攜式通信系統(tǒng)，還包括具有用于記錄圖像的電荷耦合器件(CCD)的一步成像照相機(jī)；用于從CCD獲取電子圖像并處理所述圖像，并發(fā)送到所述數(shù)字打印機(jī)的控制電路。
25.一種數(shù)字打印機(jī)，包括用于獲取電子圖像并把所述圖像處理到多個(gè)像素的控制電路，每個(gè)像素具有至少兩種顏色的特定電平；具有像素電極陣列的有源矩陣液晶顯示器；用于把整個(gè)像素電極陣列驅(qū)動(dòng)到與第一液晶狀態(tài)相等的電壓，然后選擇性地將像素電極轉(zhuǎn)換到依賴(lài)于和顏色之一相關(guān)的特定電平的第二液晶狀態(tài)相等的電壓的驅(qū)動(dòng)電路；和和每個(gè)顏色相關(guān)的照亮所述液晶顯示器的光源。
26.如權(quán)利要求25所述數(shù)字打印機(jī)，其中，一種或多種顏色的電平為零。
27.如權(quán)利要求25所述數(shù)字打印機(jī)，其中，第一液晶狀態(tài)是清澈的，第二液晶狀態(tài)是黑色的。
28.如權(quán)利要求25所述數(shù)字打印機(jī)，其中，第一液晶狀態(tài)是黑色的，第二液晶狀態(tài)是清澈的。
29.如權(quán)利要求25所述數(shù)字打印機(jī)，還包括用于把所述顯示器的圖像聚焦在照相平面上的透鏡。
30.如權(quán)利要求25所述數(shù)字打印機(jī)，其中，光源是具有三色發(fā)光二極管(LED)的背光。
31.如權(quán)利要求30所述數(shù)字打印機(jī)，還包括位于照像平面上的照像薄膜。
32.如權(quán)利要求25所述數(shù)字打印機(jī)，其中，所述像素電極陣列是至少320×240的陣列并具有小于160平方毫米的有源面積。
33.如權(quán)利要求32所述數(shù)字打印機(jī)，其中，所述像素電極陣列包含至少640×480的陣列。
34.如權(quán)利要求33所述數(shù)字打印機(jī)，還包括用于把所述顯示器的圖像聚焦在照相平面上的透鏡。
35.如權(quán)利要求34所述數(shù)字打印機(jī)，其中，所述光源是具有三色發(fā)光二極管(LED)的背光。
36.一種一步成像照相機(jī)，包括用于記錄圖像的電荷耦合器件(CCD)；用于從CCD獲取電子圖像并且把所述圖像處理到大量像素上的控制電路，每個(gè)像素都有至少2種顏色的特定電平；具有多個(gè)像素電極的有源矩陣液晶顯示器；用于把整個(gè)像素電極陣列驅(qū)動(dòng)到與第一液晶狀態(tài)相等的電壓，然后選擇性地將像素電極轉(zhuǎn)換到依賴(lài)于和顏色之一相關(guān)的特定電平的第二液晶狀態(tài)相等的電壓的驅(qū)動(dòng)電路；和和每個(gè)顏色相關(guān)的照亮液晶顯示器的光源；照相平面；和把液晶顯示器的圖像聚焦在所述照相平面上的透鏡。
37.如權(quán)利要求36所述一步成像照相機(jī)，其中，一種或多種顏色的電平為零。
38.如權(quán)利要求36所述一步成像照相機(jī)，其中第一液晶狀態(tài)是清澈的，第二液晶狀態(tài)是黑色的。
39.如權(quán)利要求36所述一步成像照相機(jī)，其中第一液晶狀態(tài)是黑色的，第二液晶狀態(tài)是清澈的。
40.如權(quán)利要求36所述一步成像照相機(jī)，其中像素電極陣列包含至少為320×240的陣列并具有小于160平方毫米的有源面積。
41.如權(quán)利要求40所述一步成像照相機(jī)，其中，像素電極陣列包含至少為640×480的陣列。
42.如權(quán)利要求36所述一步成像照相機(jī)，其中，外殼體積小于1000立方厘米。
43.如權(quán)利要求42所述一步成像照相機(jī)，其中，外殼體積小于500立方厘米。
44.如權(quán)利要求43所述一步成像照相機(jī)，其中，像素電極陣列包含至少為320×240的陣列并具有小于160平方毫米的有源面積。
45.一種產(chǎn)生打印的方法，包括步驟提供數(shù)字圖像；把所述數(shù)字圖像分割為至少兩個(gè)電子圖像，每個(gè)電子圖像與一種特定顏色相關(guān)；把和每種顏色相關(guān)的電子圖像處理到多個(gè)像素上，每個(gè)像素具有和特定相關(guān)顏色相關(guān)的特定電平；把整個(gè)有源矩陣液晶顯示器的像素電極陣列驅(qū)動(dòng)到與第一液晶狀態(tài)相等的電壓；和選擇性地把像素電極轉(zhuǎn)換到與依賴(lài)于和顏色之一相關(guān)的特定電平的第二液晶狀態(tài)相等的電壓；通過(guò)液晶顯示器投射和特定顏色相關(guān)的光以便把液晶顯示器的圖像投射到感光紙上；重復(fù)地選擇性地把電極轉(zhuǎn)換到與依賴(lài)于和顏色之一相關(guān)的特定電平的第二液晶狀態(tài)相等的電壓并針對(duì)幾個(gè)特定電平投射和顏色之一相關(guān)的光；和對(duì)其他顏色重復(fù)該過(guò)程。
46.如權(quán)利要求45所述方法，其中，一種或多種顏色的電平為零。
47.如權(quán)利要求45所述方法，其中，第一液晶狀態(tài)是清澈的，第二液晶狀態(tài)是黑色的。
48.如權(quán)利要求45所述方法，其中，第一液晶狀態(tài)是黑色的，第二液晶狀態(tài)是清澈的。
全文摘要
一種有源矩陣彩色液晶顯示器，其具有有源矩陣電路，對(duì)置電極板和插入的液晶層。有源矩陣顯示器被置于便攜式微型顯示系統(tǒng)內(nèi)。圖像被寫(xiě)入顯示器，從而導(dǎo)致液晶移動(dòng)到特定的圖像位置。閃光光源來(lái)照亮顯示器。象素電極被設(shè)置為特定值，導(dǎo)致液晶向期望的位置移動(dòng)。寫(xiě)入、閃光和設(shè)置電極光強(qiáng)值以重定向液晶產(chǎn)生圖像的過(guò)程被重復(fù)。便攜式系統(tǒng)可能包括數(shù)碼相機(jī)、蜂窩電話(huà)、具有數(shù)字即時(shí)打印的蜂窩電話(huà)、便攜式攝像機(jī)、平視顯示器、即時(shí)打印照相機(jī)和傳呼機(jī)。
文檔編號(hào)G02F1/13GK1444819SQ01813255
公開(kāi)日2003年9月24日 申請(qǐng)日期2001年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月24日
發(fā)明者馬修·澤瓦瑞奇, 弗雷德里克·P·赫爾曼, 阿倫·理查德, 羅納德·P·蓋勒, 達(dá)威·埃樂(lè)特森, 約翰·C·C·范恩, 羅德尼·J·本加德勒 申請(qǐng)人:科比恩公司