專利名稱：反射和透射反射操作模式的制作方法
反射和透射反射操作模式相關(guān)申請的引用本申請要求2010年3月11日提交的美國臨時專利申請S/N. 61/339，946的權(quán)益，該專利申請的公開內(nèi)容通過引用整體結(jié)合于此。
背景技術(shù)：
隨著移動多媒體功能快速地發(fā)展，便攜式電子設(shè)備正在變成人們?nèi)粘Ｉ罡用懿豢煞值牟糠?。由此，越來越需要移動設(shè)備在各種環(huán)境光條件和應(yīng)用中提供高顯示性能，而不犧牲電池壽命。另外，由于便攜式設(shè)備逐步包括更多特征并變得更加復(fù)雜，因此電池電力越來越多地變成這些設(shè)備的性能中的限制因素。便攜式設(shè)備的常規(guī)顯示器需要用戶在功耗和顯示性能之間進行權(quán)衡，并且提供對顯示器設(shè)置和電力使用的較少控制。近年來，已開發(fā)了可在多種模式中操作且利用環(huán)境光來改進顯示性能的顯示器?！だ?，這些模式可包括其中調(diào)制來自背光的光的透射模式、其中調(diào)制環(huán)境光的反射模式、以及其中調(diào)制來自背光的光和相對較大量環(huán)境光兩者以創(chuàng)建圖像的透射反射模式。例如，Jepsen的美國專利申請公開No. 2010/0020054描述了具有包括單獨的透射和反射部分的像素的LCD顯示器。由此，與其中整個像素是透射的顯示器相比，透射模式中的顯示器的有效孔徑比減小。Jepsen公開的IXD顯示器還單獨地控制兩個部分。單獨控制功能需要單獨的數(shù)據(jù)互連和附加的驅(qū)動器來獨立地控制每一部分，這實質(zhì)上增加了背板設(shè)計的復(fù)雜性且進一步減小了用于光傳輸?shù)男酒系目臻g。對于便攜式設(shè)備顯示器，存在可使用相同的數(shù)據(jù)互連在透射、反射和/或一范圍的透射反射操作模式之間變換以控制顯示器的反射和透射輸出兩者的需要。例如，存在對于提供透射、反射和/或一范圍的透射反射操作模式而不犧牲顯示器的有效孔徑比的設(shè)備的需要。
發(fā)明概要根據(jù)一方面，直視顯示裝置包括透明基板、內(nèi)部光源、耦合到透明基板的多個光調(diào)制器、以及用于控制多個光調(diào)制器和內(nèi)部光源的狀態(tài)的控制器。控制器被配置成使顯示器在透射操作模式中通過點亮內(nèi)部光源、以及經(jīng)由耦合到多個光調(diào)制器的第一組數(shù)據(jù)電壓互連輸出指示多個光調(diào)制器的期望狀態(tài)的數(shù)據(jù)信號以使多個光調(diào)制器調(diào)制內(nèi)部光源發(fā)出的光來顯示至少一幅圖像?？刂破鬟€被配置成檢測指令顯示裝置變換到反射操作模式的信號；響應(yīng)于該信號，變換到反射操作模式；以及在反射操作模式中，通過在保持內(nèi)部光源未點亮的同時經(jīng)由相同的第一組數(shù)據(jù)電壓互連將指示多個光調(diào)制器的期望狀態(tài)的數(shù)據(jù)信號輸出到多個光調(diào)制器以調(diào)制源自環(huán)境的光來顯示至少一幅圖像。在特定實施例中，在透射模式中，多個光調(diào)制器調(diào)制內(nèi)部光源發(fā)出的光以及源自環(huán)境的光兩者。在一些方面，控制器接收來自用戶的信號作為輸入。在一些方面，變換到反射模式降低了顯示裝置的功耗。在特定實施例中，控制器還被配置成變換到其中用比顯示設(shè)備的另一操作模式多的色彩來顯示圖像的操作模式。在一些方面，控制器從顯示裝置要顯示的信息導(dǎo)出該信號。在一些方面，控制器從存儲在電池中的一定量的能量導(dǎo)出該信號。在特定實施例中，在透射模式中顯示至少一幅圖像包括調(diào)制內(nèi)部光源輸出的光，其中內(nèi)部光源輸出的光具有第一強度。在特定實施例中，控制器被配置成變換到其中光調(diào)制器調(diào)制的光的至少約30%源自環(huán)境的透射反射操作模式。在各個實施例中，控制器被配置成檢測環(huán)境光，并且響應(yīng)于所檢測環(huán)境光變換到透射反射操作模式且基于所檢測環(huán)境光調(diào)節(jié)第一強度。在特定方面，調(diào)節(jié)第一強度包括降低內(nèi)部光源的強度。在一些方面，控制器被配置成響應(yīng)于基于所檢測環(huán)境光的信號變換到反射模式。在特定實施例中，在透射模式中顯示至少一幅圖像包括根據(jù)圖像的第一灰度分割數(shù)量來調(diào)制光，而在透射反射或反射模式中顯示至少一幅圖像包括根據(jù)第二灰度分割數(shù)量來調(diào)制光，其中第二灰度分割數(shù)量小于第一灰度分割數(shù)量。在特定方面，在反射模式中顯示至少一幅圖像包括將圖像調(diào)制為黑白圖像。在特定方面，在反射模式中顯示至少一幅圖像包括通過至少三個灰度分割來調(diào)制光。在特定方面，在透射反射模式中顯示至少一幅圖像包括將圖像調(diào)制為黑白圖像。在特定方面，在透射反射模式中顯示至少一幅圖像包括通過至少三個灰度分割來調(diào)制光。在一些實施例中，在透射反射模式中顯示至少一幅圖像包括調(diào)制光以形成彩色圖像，其中該圖像通過每一色彩僅一個灰度分割來調(diào)制。在特定方面，在透射反射模式中顯示至少一幅圖像包括調(diào)制光以形成彩色圖像，其中該圖像通過每一色彩至少兩個灰度分割來調(diào)制。在一些實施例中，內(nèi)部光源包括與不同色彩相對應(yīng)的至少第一和第二光源，并且控制器測量所檢測環(huán)境光的至少一種色彩分量且基于對所檢測環(huán)境光的至少一種色彩分量的測量調(diào)節(jié)第一和第二光源中的至少一個的第一強度。在特定方面，在透射模式中顯示至少一幅圖像包括根據(jù)第一幀速率調(diào)制光。在一些方面，在透射反射或反射模式中顯示至少一幅圖像包括根據(jù)第二幀速率調(diào)制光，其中第二幀速率小于第一幀速率。在特定方面，變換到反射操作模式包括從存儲器加載與反射模式相對應(yīng)的操作參數(shù)。在一些方面，在反射模式中顯示至少一幅圖像包括將彩色圖像轉(zhuǎn)換成黑白圖像以供顯示。在特定實施例中，在透射模式中顯示至少一幅圖像包括根據(jù)控制圖像數(shù)據(jù)向多個光調(diào)制器的加載的第一時序信號序列調(diào)制多個光調(diào)制器。在一些方面，在透射反射或反射模式中顯示至少一幅圖像包括根據(jù)控制圖像數(shù)據(jù)向多個光調(diào)制器的加載的相同的第一時序信號序列調(diào)制多個光調(diào)制器。在特定方面，在透射反射或反射模式中顯示至少一幅圖像包括根據(jù)與第一序列不同的第二時序信號序列調(diào)制多個光調(diào)制器。在特定方面，在透射反射或反射模式中顯示至少一幅圖像包括向多個光調(diào)制器加載圖像數(shù)據(jù)子集。在特定實施例中，一種用于控制如上所述的顯示裝置的方法包括在透射操作模式中，通過顯示裝置顯示至少一幅圖像；檢測指令顯示裝置變換到反射操作模式的信號；響應(yīng)于該信號，通過顯示裝置變換到反射操作模式；以及在反射操作模式中，通過顯示裝置顯示至少一幅圖像。在一些實施例中，該方法還包括檢測指令顯示裝置變換到透射反射操作模式的信號；響應(yīng)于該信號，通過顯示裝置變換到透射反射操作模式；以及在透射反射操作模式中，通過顯示裝置顯示至少一幅圖像。在特定實施例中，顯示裝置包括至少一個內(nèi)部光源；用于接收環(huán)境光以及從至少一個內(nèi)部光源發(fā)出的光的至少一個反射光學(xué)腔；用于調(diào)制離開反射光學(xué)腔到觀察者的光的多個光調(diào)制器；以及控制器?？刂破鞅慌渲贸稍谕干洳僮髂Ｊ街型ㄟ^點亮所述內(nèi)部光源、以及輸出指示多個光調(diào)制器的期望狀態(tài)的數(shù)據(jù)信號以使多個光調(diào)制器調(diào)制內(nèi)部光源發(fā)出的光來顯示至少一幅圖像?？刂破鬟€被配置成檢測指令顯示裝置變換到反射操作模式的信號；響應(yīng)于該信號，變換到反射操作模式；以及在反射操作模式中，通過在保持內(nèi)部光源未點亮的同時將指示多個光調(diào)制器的期望狀態(tài)的數(shù)據(jù)信號輸出到多個光調(diào)制器以調(diào)制源自環(huán)境的光來顯示至少一幅圖像。在一些實施例中，多個數(shù)據(jù)互連耦合到多個光調(diào)制器和控制器，其中數(shù)據(jù)互連用于輸出指示多個光調(diào)制器的期望狀態(tài)的數(shù)據(jù)信號。在特定方面，在透射模式中，多個光調(diào)制器調(diào)制內(nèi)部光源發(fā)出的光以及源自環(huán)境的光兩者。在一些方面，在透射模式中，至少一個內(nèi)部光源輸出具有第一強度的光。在特定實施例中，控制器被配置成變換到其中光調(diào)制器調(diào)制的光的至少約30%源自環(huán)境的透射反射模式，其中在透射反射模式中，控制器輸出信號以控制多個光調(diào)制器調(diào)制環(huán)境光以及至少一個內(nèi)部光源發(fā)出的光兩者。在一些方面，至少一個內(nèi)部光源發(fā)出的光的強度小于第一強度，由此增加輸出到用戶的環(huán)境光的百分比。 在特定實施例中，顯示裝置包括用于檢測和測量環(huán)境光的傳感器。在一些方面，在透射反射模式中，控制器基于所檢測環(huán)境光中的至少一種色彩分量降低至少一個內(nèi)部光源發(fā)出的光的強度。在特定實施例中，至少一個光學(xué)腔包括朝后的反射層和朝前的反射層。在特定實施例中，一種用于控制如上所述的顯示裝置的方法包括在透射操作模式中，通過顯示裝置顯示至少一幅圖像；檢測指令顯示裝置變換到反射操作模式的信號；響應(yīng)于該信號，通過顯示裝置變換到反射操作模式；以及在反射操作模式中，通過顯示裝置顯示至少一幅圖像。在一些實施例中，該方法包括檢測指令顯示裝置變換到透射反射操作模式的信號；響應(yīng)于該信號，通過顯示裝置變換到透射反射操作模式；以及在透射反射操作模式中，通過顯示裝置顯示至少一幅圖像。附圖簡述在以下詳細描述中將參考附圖，其中圖IA是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的基于MEMS的直視顯示裝置的示意圖；圖IB是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的主設(shè)備的框圖；圖2A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的適于結(jié)合到圖IA的基于MEMS的直視顯示裝置中的說明性的基于遮光器的光調(diào)制器的立體圖；圖2B是適于包括在本發(fā)明的各個實施例中的說明性的非基于遮光器的光調(diào)制器的截面圖；圖2C是在光學(xué)補償彎曲(OCB)模式中操作的場序液晶顯示器的示例；圖3A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的適于控制結(jié)合到圖IA的基于MEMS的顯示器中的光調(diào)制器的控制矩陣的示意圖；圖3B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的基于遮光器的光調(diào)制器陣列的立體圖；圖4A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的與用于使用場序色彩顯示圖像的顯示過程相對應(yīng)的時序圖；圖4B是示出適合本發(fā)明的燈的替換脈沖輪廓的示圖；圖4C是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的控制器所采用的通過使用呈二元時分灰度的一系列子幀圖像來形成圖像的時序序列；
圖4D是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的與編碼時分灰度尋址過程相對應(yīng)的時序圖，其中通過針對圖像幀的每一色彩分量顯示四幅子幀圖像來顯示圖像幀；圖4E是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的與混合編碼時分和強度灰度顯示過程相對應(yīng)的時序圖，其中可同時點亮具有不同色彩的燈；圖5是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的基于遮光器的空間光調(diào)制器的截面圖；圖6A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的基于遮光器的空間光調(diào)制器的截面圖；圖6B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的基于遮光器的空間光調(diào)制器的截面圖；圖6C是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的基于遮光器的空間光調(diào)制器的截面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的包括光檢測器的基于遮光器的空間光調(diào)制 器的截面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的在直視顯示器中使用的控制器的框圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的適于直視顯示器使用的顯示圖像的過程的流程圖；

圖10示出控制器可基于引入圖像數(shù)據(jù)的內(nèi)容調(diào)適顯示特性的顯示方法；圖11是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的在直視顯示器中使用的控制器的框圖；以及圖12是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的適于直視顯示器控制器使用的顯示圖像的過程的流程圖。特定說明性實施例的描述圖I是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的基于MEMS的直視顯示裝置100的示意圖。顯示裝置100包括排列成多行和多列的多個光調(diào)制器102a-102d (統(tǒng)稱為“光調(diào)制器102”)。在顯示裝置100中，光調(diào)制器102a和102d處于打開狀態(tài)，從而允許光穿過。光調(diào)制器102b和102c處于關(guān)閉狀態(tài)，從而阻止光穿過。如果通過一盞或多盞燈105照亮顯示裝置100，則通過選擇性地設(shè)置光調(diào)制器102a-102d的狀態(tài)，可利用顯示裝置100來形成圖像104以供背光顯示。在另一實現(xiàn)中，裝置100可通過反射源自該裝置外部的環(huán)境光來形成圖像。在特定實施例中，裝置100可通過調(diào)制來自背光的光和來自環(huán)境的光的組合來形成圖像。在另一實現(xiàn)中，裝置100可通過反射來自位于顯示器前面的一盞或多盞燈的光(S卩，通過使用正面光)來形成圖像。在顯示裝置100中，每一光調(diào)制器102相應(yīng)于圖像104中的像素106。在其他實現(xiàn)中，顯示裝置100可利用多個光調(diào)制器來形成圖像104中的像素106。例如，顯示裝置100可包括三個色彩專用的光調(diào)制器102。通過選擇性地打開與特定像素106相對應(yīng)的一個或多個色彩專用的光調(diào)制器102，顯示裝置100可生成圖像104中的色彩像素106。在另一示例中，顯示裝置100包括每一像素106兩個或更多個光調(diào)制器102以提供圖像104中的灰度。對于圖像，“像素”相應(yīng)于圖像分辨率所限定的最小圖元。對于顯示裝置100的結(jié)構(gòu)部件，術(shù)語“像素”是指用于調(diào)制形成圖像的單個像素的光的經(jīng)組合的機械和電氣部件。由于顯示裝置100不需要對投影應(yīng)用而言是必要的成像光學(xué)器件，因此它是直視顯示器。在投影顯示中，在顯示裝置的表面上形成的圖像被投影到屏幕或墻壁上。顯示裝置顯著小于投影圖像。在直視顯示器中，用戶通過直接查看顯示裝置看到圖像，該顯示裝置包含光調(diào)制器以及任選的用于增強在顯示器上看到的亮度和/或?qū)Ρ榷鹊谋彻饣蛘婀狻?br> 直視顯示器可在透射、反射或透射反射模式中操作。在透射模式中，光調(diào)制器過濾或選擇性地阻擋源自位于顯不器后面的一蓋或多蓋燈的光。來自燈的光被任選地射入光導(dǎo)或“背光”，從而可均勻地照亮每一像素。通常將透射直視顯示器構(gòu)建到透明或玻璃基板上以便于夾層組件排列，其中包含光調(diào)制器的一個基板直接位于背光頂部。在反射模式中，在位于顯示器后面的一盞或多盞燈關(guān)閉時，光調(diào)制器過濾或選擇性地阻擋環(huán)境光。在透射反射模式中，光調(diào)制器過濾或選擇性地阻擋源自位于顯示器后面的一盞或多盞燈的光以及環(huán)境光兩者。在特定實施例中，在透射反射模式中，可在不犧牲顯示質(zhì)量的情況下減小燈強度，因為環(huán)境光增加了圖像的整體亮度。在一些情況下，在透射模式中調(diào)制一些環(huán)境光。如在本文中所使用的，如果大于光調(diào)制器所調(diào)制的全部光的30%且小于其100%為環(huán)境光，則顯示裝置操作模式應(yīng)當(dāng)考慮為透射反射。每一光調(diào)制器102包括遮光器108和窗孔109。為了照亮圖像104中的像素106，遮光器108被放置成允許光朝向觀察者穿過窗孔109。為了使像素106保持不被照亮，遮光器108被放置成阻止光穿過窗孔109。窗孔109由穿過每一光調(diào)制器102中的反射或吸光材料圖案化的開口限定。 顯示裝置還包括連接到基板和光調(diào)制器的用于控制遮光器的移動的控制矩陣。該控制矩陣包括一系列電互連(例如，互連110、112和114),這些電互連包括每行像素至少一個寫使能互連110 (也稱為“掃描線互連”)、每列像素一個數(shù)據(jù)互連112、以及向顯示裝置100中的所有像素、或者至少向來自顯示裝置100中的多列多行的像素提供公共電壓的一個公共互連114。響應(yīng)于適當(dāng)電壓(“寫使能電壓Vw/’)的施加，給定行像素的寫使能互連110準(zhǔn)備該行中的像素來接受新的遮光器移動指令。數(shù)據(jù)互連112傳遞數(shù)據(jù)電壓脈沖形式的新移動指令。在一些實現(xiàn)中，施加到數(shù)據(jù)互連112的數(shù)據(jù)電壓脈沖直接對遮光器的靜電移動作出貢獻。在其他實現(xiàn)中，數(shù)據(jù)電壓脈沖控制開關(guān)(例如，晶體管、或者其他非線性電路元件)，這些開關(guān)控制幅度通常高于數(shù)據(jù)電壓的單獨致動電壓向光調(diào)制器102的施加。然后，這些致動電壓的施加導(dǎo)致遮光器108的靜電驅(qū)動的移動。圖IB是主設(shè)備(即，移動電話、PDA、MP3播放器等)的框圖120。主設(shè)備包括顯示裝置128、主處理器122、環(huán)境傳感器124、用戶輸入模塊126、以及電源。顯示裝置128包括多個掃描驅(qū)動器130 (也稱為“寫使能電壓源”)、多個數(shù)據(jù)驅(qū)動器132(也稱為“數(shù)據(jù)電壓源”)、控制器134、公共驅(qū)動器138、燈140-146、以及燈驅(qū)動器148。掃描驅(qū)動器130向掃描線互連110施加寫使能電壓。數(shù)據(jù)驅(qū)動器132向數(shù)據(jù)互連112施加數(shù)據(jù)電壓。在顯示裝置的一些實施例中，數(shù)據(jù)驅(qū)動器132被配置成向光調(diào)制器提供模擬數(shù)據(jù)電壓，特別是在圖像104的灰度以模擬方式得出的情況下。在模擬操作中，光調(diào)制器102被設(shè)計成在通過數(shù)據(jù)互連112施加一范圍的中間電壓時，這導(dǎo)致遮光器108中的一范圍的中間打開狀態(tài)、以及因此圖像104中的一范圍的中間照亮狀態(tài)或灰度。在其他情況下，數(shù)據(jù)驅(qū)動器132被配置成只向數(shù)據(jù)互連112施加的2、3或4個數(shù)字電壓電平的一縮減集合。這些電壓電平被設(shè)計成以數(shù)字方式對每一遮光器108設(shè)置打開狀態(tài)、關(guān)閉狀態(tài)、或者其他分立狀態(tài)。掃描驅(qū)動器130和數(shù)據(jù)驅(qū)動器132連接到數(shù)字控制器電路134 (也稱為“控制器134”)?？刂破鲗⒁园葱泻桶磮D像幀分組的預(yù)定序列組織的數(shù)據(jù)以大致串行的方式發(fā)送到數(shù)據(jù)驅(qū)動器132。數(shù)據(jù)驅(qū)動器132可包括串行到并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、電平移動、以及用于一些應(yīng)用的數(shù)字到模擬電壓轉(zhuǎn)換器。
顯示裝置100任選地包括一組公共驅(qū)動器138，也稱為公共電壓源。在一些實施例中，公共驅(qū)動器138向光調(diào)制器陣列內(nèi)的所有光調(diào)制器提供DC公共電位，舉例而言，通過向一系列公共互連114供應(yīng)電壓完成此舉。在其他實施例中，公共驅(qū)動器138跟隨來自控制器134的命令向光調(diào)制器陣列發(fā)出電壓脈沖或信號，舉例而言，能夠驅(qū)動和/或發(fā)起該陣列的多行多列中的所有光調(diào)制器的同時致動的全局致動脈沖。
用于不同顯示功能的所有驅(qū)動器(例如，掃描驅(qū)動器130、數(shù)據(jù)驅(qū)動器132、以及公共驅(qū)動器138)通過控制器134來加以時間同步。來自控制器的時序命令協(xié)調(diào)經(jīng)由燈驅(qū)動器148對紅色、綠色和藍色、以及白色燈(分別為140、142、144和146)的照亮、像素陣列內(nèi)的特定行的寫使能和排序、來自數(shù)據(jù)驅(qū)動器132的電壓輸出、以及提供光調(diào)制器致動的電壓輸出。
控制器134確定通過其每一遮光器108可重置至適合新圖像104的照度級的排序或?qū)ぶ贩桨?。合適的尋址、圖像形成、以及灰度技術(shù)的細節(jié)可在美國專利申請公開 No. US200760250325A1和US20015005969A1中找到，這些專利申請通過引用結(jié)合于此。新圖像104可以周期性的間隔設(shè)置。舉例而言，對于視頻顯示器，彩色圖像104或各幀視頻以范圍為從10到300赫茲的頻率刷新。在一些實施例中，將圖像幀對該陣列的設(shè)置與燈140、 142,144和146的照亮同步，從而交替的圖像幀用諸如紅色、綠色和藍色之類的一系列交替的色彩來照亮。每一對應(yīng)色彩的圖像幀被稱為色彩子幀。在被稱為場序色彩法的該方法中，如果色彩子幀以超過20Hz的頻率交替，則人腦將把交替的幀圖像平均化為對具有一寬泛和連續(xù)范圍的色彩的圖像的感知。在替換實現(xiàn)中，可在顯示裝置100中采用具有原色的四個或更多個燈，這些燈采用除紅色、綠色和藍色以外的原色。
在一些實現(xiàn)中，其中顯示裝置100被設(shè)計成使遮光器108在打開和關(guān)閉狀態(tài)之間數(shù)字切換，控制器134通過如先前所描述的時分灰度的方法來形成圖像。在其他實現(xiàn)中，顯示裝置100可通過每一像素使用多個遮光器108來提供灰度。
在一些實現(xiàn)中，通過各行(這也稱為掃描線)的順序?qū)ぶ?，圖像狀態(tài)104的數(shù)據(jù)被控制器134加載到調(diào)制器陣列。對于序列中的每一行或掃描線，掃描驅(qū)動器130向該陣列的該行的寫使能互連110施加寫使能電壓，并且隨后數(shù)據(jù)驅(qū)動器132向所選行中的每一列供應(yīng)與期望遮光器狀態(tài)相對應(yīng)的數(shù)據(jù)電壓。該過程重復(fù)，直至針對該陣列中的所有行都加載了數(shù)據(jù)。在一些實現(xiàn)中，用于數(shù)據(jù)加載的所選行的序列是線性的，從該陣列的頂部向底部行進。在其他實現(xiàn)中，為了使視覺偽影最小化，所選行的序列是偽隨機的。同樣，在其他實現(xiàn)中，排序按塊來組織，其中對于一個塊，僅圖像狀態(tài)104的特定一小部分(fraction)的數(shù)據(jù) (舉例而言，通過依序只對該陣列的每隔五行尋址)被加載到該陣列。
在一些實現(xiàn)中，用于將圖像數(shù)據(jù)加載到該陣列的過程在時間上與致動遮光器108 的過程分開。在這些實現(xiàn)中，調(diào)制器陣列可包括該陣列中的每一像素的數(shù)據(jù)存儲元件，并且該控制矩陣可包括全局致動互連，其用于攜載來自公共驅(qū)動器138的觸發(fā)信號，從而根據(jù)存儲在存儲元件中的數(shù)據(jù)發(fā)起遮光器108的同時致動。各種尋址序列可借助于控制器134 來協(xié)調(diào)，許多尋址序列在美國專利申請11/643,042中進行了描述。
在替換實施例中，像素陣列、以及控制像素的控制矩陣可排列成除長方形的行和列以外的配置。例如，像素可排列成六邊形陣列或曲線形的行和列。一般而言，如本文中所使用的，術(shù)語掃描線應(yīng)當(dāng)指共享寫使能互連的任意多個像素。
主處理器122 —般控制主機的操作。例如，主處理器可以是用于控制便攜式電子設(shè)備的通用或?qū)Ｓ锰幚砥?。對于包括在主設(shè)備120內(nèi)的顯示裝置128，主處理器輸出圖像數(shù)據(jù)以及關(guān)于主機的附加數(shù)據(jù)。這些信息可包括來自環(huán)境傳感器的數(shù)據(jù)，諸如環(huán)境光或溫度；關(guān)于主機的信息，包括例如主機的操作模式或保留在主機的電源中的電量；關(guān)于圖像數(shù)據(jù)的內(nèi)容的信息；關(guān)于圖像數(shù)據(jù)的類型的信息；和/或顯示裝置在選擇成像模式中使用的指令。
用戶輸入模塊126直接或者經(jīng)由主處理器122將用戶的個人偏好傳達給控制器 134。在一個實施例中，用戶輸入模塊由軟件控制，其中用戶對諸如“更深的色彩”、“更好的對比度”、“更低的功率”、“增加的亮度”、“運動”、“實景真人”、或“動畫”之類的個人偏好編程。在另一實施例中，使用諸如開關(guān)或撥盤之類的硬件將這些偏好輸入到主機。對控制器 134的多個數(shù)據(jù)輸入引導(dǎo)控制器向各個驅(qū)動器130、132、138和148提供與最佳成像特性相對應(yīng)的數(shù)據(jù)。
可包括環(huán)境傳感器模塊124作為主設(shè)備的一部分。環(huán)境傳感器模塊接收關(guān)于周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)，諸如溫度或者環(huán)境照明條件?？蓪鞲衅髂K124編程以區(qū)分該設(shè)備是在室內(nèi)或辦公室環(huán)境中、在明亮日光的室外環(huán)境中、還是在夜晚的室外環(huán)境中操作。傳感器模塊將該信息傳 遞到顯示控制器134，從而響應(yīng)于周圍環(huán)境，該控制器可優(yōu)化觀察條件和/或顯示模式。
圖2A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的適于結(jié)合到圖IA的基于MEMS的直視顯示裝置100中的說明性的基于遮光器的光調(diào)制器200的立體圖。光調(diào)制器200包括耦合到致動器204的遮光器202。致動器204由兩個單獨的順應(yīng)電極梁致動器205 (“致動器205”) 構(gòu)成，如2005年10月14日提交的美國專利No. 7，271，945中所描述的。遮光器202在一側(cè)耦合到致動器205。在基本平行于表面203的運動面上，致動器205在表面203上方橫向地移動遮光器202。遮光器202的相對一側(cè)耦合到彈簧207，該彈簧提供與致動器204所施加的力相反的回復(fù)力。
每一致動器205包括將遮光器202連接到承載錨208的順應(yīng)承載梁206。承載錨 208與順應(yīng)承載梁206 —起用作機械支承件，從而使遮光器202鄰近表面203懸掛。該表面包括用于允許光穿過的一個或多個孔洞211。承載錨208將順應(yīng)承載梁206和遮光器202 物理連接到表面203，并且將承載梁206電連接到偏壓(在一些實例中為地)。
如果基板是不透明的(諸如硅)，則通過穿過基板204蝕刻孔陣列在該基板中形成孔洞211。如果基板204是透明的(諸如玻璃或塑料)，則處理序列的第一步驟涉及將擋光層沉積到該基板上、以及將該擋光層蝕刻成孔陣列211。一般地，孔洞211可以是圓形、橢圓形、多邊形、蛇形、或者不規(guī)則形狀。
每一致動器205還包括與每一承載梁206相鄰放置的順應(yīng)驅(qū)動梁216。驅(qū)動梁 216在一端耦合到在驅(qū)動梁216之間共享的驅(qū)動梁錨218。每一驅(qū)動梁216的另一端自由移動。每一驅(qū)動梁216彎曲成使其在驅(qū)動梁216的自由端和承載梁206的錨定端附近離承載梁206最近。
在操作中，結(jié)合有光調(diào)制器200的顯示裝置經(jīng)由驅(qū)動梁錨218向驅(qū)動梁216施加一電位。可向承載梁206施加第二電位。驅(qū)動梁216和承載梁206之間的所得電位差將驅(qū)動梁216的自由端拉向承載梁206的錨定端，并且將承載梁206的遮光器端拉向驅(qū)動梁216 的錨定端，由此朝向驅(qū)動錨218橫向地驅(qū)動遮光器202。順應(yīng)構(gòu)件206用作彈簧，從而在去除梁206和216兩端的電壓時，承載梁206將遮光器202推壓回其初始位置，以釋放存儲在承載梁206中的應(yīng)力。
諸如光調(diào)制器200之類的光調(diào)制器結(jié)合諸如彈簧之類的被動回復(fù)力，從而在已去除電壓之后使遮光器返回其靜止位置。如在美國專利No. 7，271，945和專利申請公開 No. US2006-0250325A1中所描述的其他遮光器組件結(jié)合兩組“打開”和“關(guān)閉”的遮光器以及一組單獨的“打開”和“關(guān)閉”的電極以將遮光器移動到打開或關(guān)閉狀態(tài)。
美國專利No. 7，271，945和申請公開No. US2006-0250325已描述了遮光器和窗孔的陣列可經(jīng)由控制矩陣控制來產(chǎn)生圖像、在許多情況下產(chǎn)生具有適當(dāng)灰度的活動圖像的各種方法。在一些情況下，控制借助于連接到顯示器周邊上的驅(qū)動電路的行和列互連的無源矩陣陣列來完成。在其他情況下，在該陣列(所謂的有源矩陣)的每一像素內(nèi)包括開關(guān)和/ 或數(shù)據(jù)存儲元件以提高顯示器的速度、灰度、和/或功率耗散性能是適當(dāng)?shù)摹?br> 本文中所描述的控制矩陣不限于控制諸如以上所述的光調(diào)制器之類的基于遮光器的MEMS光調(diào)制器。圖2B是適于包括在本發(fā)明的各個實施例中的說明性的非基于遮光器的光調(diào)制器的截面圖。具體地，圖2B是基于電潤濕的光調(diào)制陣列270的截面圖。光調(diào)制陣列270包括在光學(xué)腔274上形成的多個基于電潤濕的光調(diào)制器單元272a-272B(統(tǒng)稱為“單元272”)。光調(diào)制陣列270還包括與單元272相對應(yīng)的一組濾色片276。
每一單元272包括一層水(或其他透明導(dǎo)電或極性流體)278、一層吸光油280、透明電極282(由例如氧化銦錫制成)、以及位于該層吸光油280和透明電極282之間的絕緣層 284。這些單元的說明性實現(xiàn)在2005年5月19日公布且題為“顯示設(shè)備(Display Device)” 的美國專利申請公開No. 2005/0104804中進一步描述。在本文中所描述的實施例中，電極占據(jù)單元272的背面的一部分。
單元272的背面的其他部分由形成光學(xué)腔274的正面的反射窗孔層286構(gòu)成。反射窗孔層268由諸如反射金屬之類的反射材料、或者形成介電鏡的薄膜疊層構(gòu)成。對于每一單元272，在反射窗孔層286中形成窗孔以允許光穿過。該單元的電極282沉積在窗孔中并沉積在形成反射窗孔層286的材料上,該電極282和反射窗孔層286被另一介電層分開。
光學(xué)腔274的其余部分包括鄰近反射窗孔層286放置的光導(dǎo)288、以及與反射窗孔層286相對的光導(dǎo)288 —側(cè)的第二反射層290。在鄰近第二反射層的光導(dǎo)的背面形成一系列光重定向器291。光重定向器291可以是漫射或鏡面反射體。多個光源292之一將光 294射入光導(dǎo)288。
在替換實現(xiàn)中，附加透明基板位于光導(dǎo)290和光調(diào)制陣列270之間。在該實現(xiàn)中， 反射窗孔層286在附加透明基板上而不是在光導(dǎo)290的表面上形成。
在操作中，向單元(例如，單元272b或272c)的電極282施加電壓使得該單元中的吸光油280在單元272的一部分中收集。由此，吸光油280不再阻止光通過在反射窗孔層 286中形成的窗孔(參見例如單元272b和272c)。然后，在該窗孔處逃逸出背光的光能夠通過該單元以及通過該組濾色片276中的相應(yīng)濾色(例如，紅色、綠色或藍色)片逃逸以形成圖像中的色彩像素。當(dāng)電極282接地時，吸光油280覆蓋反射窗孔層286中的窗孔，從而吸收試圖穿過該窗孔的任何光294。
相對于形成圖像，向單元272施加電壓時油280在其下面收集的區(qū)域構(gòu)成浪費的空間。不管是否施加電壓，該區(qū)域都無法使光穿過，并且因此在不包括反射窗孔層286的反射部分的情況下可吸收否則可用于對形成圖像作出貢獻的光。然而，在包括反射窗孔層 286的情況下，否則可能吸收的該光被反射回光導(dǎo)290，以使其將來通過不同的窗孔逃逸。 基于電潤濕的光調(diào)制陣列270不是適于由本文中所描述的控制矩陣控制的非基于遮光器的MEMS調(diào)制器的唯一示例。同樣，其他形式的非基于遮光器的MEMS調(diào)制器可相似地由本文中所描述的各種控制矩陣之一控制而不脫離本發(fā)明的范圍。
除了 MEMS顯示器以外，本發(fā)明還可利用場序液晶顯示器，包括例如如圖2C所示的在光學(xué)補償彎曲(OCB)模式中操作的液晶顯示器。OCB模式的LCD顯示器與場序色彩法相耦合允許低功率和高分辨率顯示。圖2C的LCD由圓形偏振器230、雙軸阻滯膜232、以及聚合盤狀材料(PDM) 234構(gòu)成。雙軸阻滯膜232包含具有雙軸傳輸特性的透明表面電極。當(dāng)在這些表面電極兩端施加電壓時，這些表面電極用來使PDM層的液晶分子在特定方向上取向。在信息顯示學(xué)會技術(shù)文章摘錄(2007年)的T. Ishinabe等人的“場序色彩IXD的高性能OCB模式”中更詳細地描述了場序LCD的用途，該文章通過引用結(jié)合于此。圖3A是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的適于控制結(jié)合到圖IA的基于MEMS的顯示裝置100中的光調(diào)制器的控制矩陣300的示意圖。圖3B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的連接到圖3A的控制矩陣300的基于遮光器的光調(diào)制器的陣列320的立體圖?？刂凭仃?00可對像素陣列320 (“陣列320”)尋址。每一像素·301包括由致動器303控制的彈性遮光器組件302，諸如圖 2A的遮光器組件200。每一像素還包括具有窗孔324的窗孔層322。諸如遮光器組件302 之類的遮光器組件的其他電和機械描述、以及其變體可在美國專利申請No. 11/251，035和 11/326,696中找到。替換控制矩陣的描述還可在美國專利申請No. 11/607,715中找到。
在基板304的表面上，控制矩陣300被制造為漫射或薄膜沉積的電路，在該表面上形成遮光器組件302?？刂凭仃?00包括控制矩陣300中的每一行像素301的掃描線互連306、以及控制矩陣300中的每一列像素301的數(shù)據(jù)互連308。每一掃描線互連306將寫使能電壓源307電連接到相應(yīng)行像素301中的像素301。每一數(shù)據(jù)互連308將數(shù)據(jù)電壓源 (“Vd源”)309電連接到相應(yīng)列像素301中的像素301。在控制矩陣300中，數(shù)據(jù)電壓Vd提供致動遮光器組件302所必需的主要能量。由此，數(shù)據(jù)電壓源309還用作致動電壓源。
參考圖3A和3B，對于像素陣列320中的每一像素301或每一遮光器組件302，控制矩陣300包括晶體管310和電容器312。每一晶體管310的柵極電連接到像素301所處的陣列320中的行的掃描線互連306。每一晶體管310的源極電連接到其相應(yīng)的數(shù)據(jù)互連 308。在特定實施例中，相同的數(shù)據(jù)互連308向透射和反射模式兩者提供遮光器變換指令。 每一遮光器組件302的致動器303包括兩個電極。每一晶體管310的漏極與相應(yīng)電容器 312的一個電極、以及相應(yīng)致動器303的電極之一并聯(lián)電連接。電容器312的另一電極、以及遮光器組件302中的致動器303的另一電極連接到公共電位或地電位。在替換實現(xiàn)中， 晶體管310可用半導(dǎo)體二極管、或金屬_絕緣體_金屬夾層型開關(guān)元件來替代。
在操作中，為了形成圖像，控制矩陣300通過依次向每一掃描線互連306施加Vwe 來按順序?qū)懯鼓荜嚵?20中的每一行。對于寫使能行，向該行像素301的晶體管310的柵極施加Vwe允許電流流經(jīng)穿過晶體管310的數(shù)據(jù)互連308，從而向遮光器組件302的致動器303施加電位。在該行被寫使能時，選擇性地向數(shù)據(jù)互連308施加數(shù)據(jù)電壓Vd。在提供模擬灰度的實現(xiàn)中，施加到每一數(shù)據(jù)互連308的數(shù)據(jù)電壓相關(guān)于位于寫使能掃描線互連306 和數(shù)據(jù)互連308的交點的像素301的期望亮度而變化。在提供數(shù)字控制方案的實現(xiàn)中，數(shù)據(jù)電壓被選擇為相對較低幅度的電壓(即，接近于地電壓的電壓)、或者滿足或超過Vat (致動閾值電壓)。響應(yīng)于向數(shù)據(jù)互連308施加Vat，相應(yīng)遮光器組件302中的致動器303致動， 從而打開該遮光器組件302中的遮光器。即使在控制矩陣300停止向一行施加Vwe之后， 施加到數(shù)據(jù)互連308的電壓也保持存儲在像素301的電容器312中。因此，并不一定等待和保持一行上的電壓Vwe長達足以使遮光器組件302致動的時間，這種致動可在已從該行去除寫使能電壓之后進行。電容器312還用作陣列320內(nèi)的存儲元件，用于存儲致動指令長達照亮圖像幀所需的時間段。
像素301、以及陣列320中的控制矩陣300在基板304上形成。該陣列包括設(shè)置在基板304上的窗孔層322，該窗孔層322包括針對陣列320中的對應(yīng)像素301的一組窗孔324。窗孔324與每一像素中的遮光器組件302對準(zhǔn)。在一個實現(xiàn)中，基板304由諸如玻璃或塑料之類的透明材料制成。在另一實現(xiàn)中，基板304由不透明材料制成，但是在該基板 304中蝕刻洞以形成窗孔324。
與控制矩陣300同時地、或者在對同一基板的后續(xù)處理步驟中處理遮光器組件 302的部件。與制造液晶顯示器件的薄膜晶體管陣列一樣，控制矩陣300中的電氣部件使用許多薄膜技術(shù)來制造。可用技術(shù)在通過引用結(jié)合于此的DenBoer的有源矩陣液晶顯示器 (Active Matrix Liquid Crystal Displays) (Elsevier, Amsterdam, 2005 年)中進行了描述。遮光器組件使用與顯微機械加工領(lǐng)域或來自微機械(即，MEMS)設(shè)備的制造領(lǐng)域類似的技術(shù)來制造。許多可應(yīng)用薄膜MEMS技術(shù)在Rai-Choudhury編輯的微光刻、微加工和微制造手冊(美國華盛頓州貝靈漢市SPIE光學(xué)工程出版社，1997年)中進行了描述。在玻璃基板上形成的MEMS光調(diào)制器專用的制造技術(shù)可在美國專利申請No. 11/361,785和11/731,628 中找到，這些專利申請通過引用結(jié)合于此。舉例而言，如在這些申請中所描述的，遮光器組件302可由通過化學(xué)氣相沉積工藝而沉積的非晶硅薄膜構(gòu)成。
遮光器組件302連同遮光器303可以是雙穩(wěn)態(tài)的。即，遮光器可存在于至少兩個平衡位置(例如，打開或關(guān)閉)，從而使這些遮光器保持在任一位置需要很少的功率或者不需要功率。更具體地，遮光器組件302可以是機械雙穩(wěn)態(tài)的。一旦遮光器組件302的遮光器設(shè)置在適當(dāng)?shù)奈恢?，維持該位置就不需要電能或保持電壓。遮光器組件302的物理元件上的機械應(yīng)力可使遮光器保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 遮光器組件302連同遮光器303也可以是電雙穩(wěn)態(tài)的。在電雙穩(wěn)態(tài)的遮光器組件中，存在低于遮光器組件的致動電壓的一電壓范圍，如果該致動電壓施加到關(guān)閉的致動器 (其中遮光器打開或關(guān)閉)，則即使對遮光器施加反力，也使致動器保持關(guān)閉并使遮光器保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。反力可通過諸如基于遮光器的光調(diào)制器200中的彈簧207之類的彈簧來施加，或者反力可通過諸如“打開”或“關(guān)閉”的致動器之類的相對致動器來施加。
光調(diào)制器陣列320被示為每一像素具有單個MEMS光調(diào)制器。其他實施例是可能的，其中多個MEMS光調(diào)制器設(shè)置在每一像素中，由此提供每一像素中的多于僅二元“開”或 “關(guān)”光學(xué)狀態(tài)的可能性。特定形式的編碼域分灰度是可能的，其中提供該像素中的多個 MEMS光調(diào)制器，并且與每一光調(diào)制器相關(guān)聯(lián)的窗孔324具有不相等的面積。
在其他實施例中，基于輥的光調(diào)制器220、光分接器250或基于電潤濕的光調(diào)制陣列270、以及其他基于MEMS的光調(diào)制器可替代光調(diào)制器陣列320內(nèi)的遮光器組件302。
圖3B是根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的基于遮光器的光調(diào)制器陣列320的立體圖。 圖3B還示出設(shè)置在背光330的頂部的光調(diào)制器陣列320。在一個實現(xiàn)中，背光330由透明材料(即，玻璃或塑料)制成，并且用作用于在整個顯示平面上均勻地分布來自燈382、384和 386的光的光導(dǎo)。當(dāng)組裝顯示器380作為場序顯示器時，燈382、384和386可分別是交替色彩的燈，例如紅色、綠色和藍色燈。
可在顯示器中采用多個不同類型的燈382-386，包括但不限于白熾燈、熒光燈、激光器、或發(fā)光二極管(LED)。此外，直視顯示器380的燈382-386可組合成包含多盞燈的單個組件。舉例而言，紅色、綠色和藍色LED的組合可在小的半導(dǎo)體芯片中與白色LED組合、 或者替代白色LED，或者組裝成小的多燈封裝。類似地，每一盞燈可表示四種色彩的LED的組件，舉例而言，紅色、黃色、綠色和藍色LED的組合。
遮光器組件302用作光調(diào)制器。通過使用來自相關(guān)聯(lián)控制矩陣的電信號，遮光器組件302可被設(shè)置成打開或關(guān)閉狀態(tài)。只有打開的遮光器才允許來自光導(dǎo)330的光穿過到達觀察者，由此在透射模式中形成直視圖像。
在直視顯示器380中，光調(diào)制器在背離光導(dǎo)330且朝向觀察者的基板304的表面上形成。在其他實現(xiàn)中，可反轉(zhuǎn)基板304以使光調(diào)制器在朝向光導(dǎo)的表面上形成。在這些實現(xiàn)中，有時優(yōu)選將諸如窗孔層322之類的窗孔層直接形成到光導(dǎo)330的頂面。在其他實現(xiàn)中，將單獨的玻璃片或塑料片(諸如包含窗孔層(諸如窗孔層322)以及相關(guān)聯(lián)孔洞(諸如孔洞324)的單獨的玻璃片或塑料片)插在光導(dǎo)和光調(diào)制器之間是有用的。優(yōu)選遮光器組件 302的平面和窗孔層322之間的間隔保持盡可能地緊密，優(yōu)選小于10微米，在一些情況下緊密到I微米。對本發(fā)明有用的其他光學(xué)組件的描述可在2005年9月2日提交且題為“用于空間光調(diào)制的方法和裝置(Methods and Apparatus for Spatial LightModulation)，，的美國專利申請公開No. 20060187528A1、以及2007年12月6日公布且題為“具有經(jīng)改進的光學(xué)腔的顯不裝置(Display Apparatus withlmproved Optical Cavities)” 的美國專利申請公開No. US 2007-0279727A1中找到。
在一些顯示器中，通過照亮與不同色彩(例如，紅色、綠色和藍色)相對應(yīng)的光調(diào)制器組來生成色彩像素。該組中的每一光調(diào)制器具有相應(yīng)濾色片以實現(xiàn)期望色彩。然而，濾色片吸收大量的光，在一些情況下多達穿過濾色片的光的60%，由此限制了顯示器的效率和亮度。另外，每一像素使用多個光調(diào)制器減少了可用于對顯示圖像作出貢獻的顯示器上空間的量，由此限制這種顯示器的亮度和效率。
響應(yīng)于觀察到例如以大于20Hz的頻率快速改變的圖像，人腦對圖像一起求平均以感知作為在相應(yīng)周期內(nèi)所顯示圖像的組合的圖像。該現(xiàn)象可用于通過使用在本領(lǐng)域中稱為場序色彩的技術(shù)來顯示彩色圖像，同時針對顯示器的每一像素只使用單個光調(diào)制器。 在顯示器中使用場序色彩技術(shù)消除了對濾色片、以及每一像素多個光調(diào)制器的需要。在場序色彩使能的顯示器中，將要顯示的圖像幀分成多幅子幀圖像，每一子幀圖像相應(yīng)于原始圖像幀的特定色彩分量(例如，紅色、綠色或藍色)。對于每一子幀圖像，顯示器的光調(diào)制器被設(shè)置成與色彩分量對圖像的貢獻相對應(yīng)的狀態(tài)。然后，光調(diào)制器通過相應(yīng)色彩的燈來照亮。子圖像按順序以大腦足以將一系列子幀圖像感知為單個圖像的頻率(例如，大于60Hz)來顯示。用于生成子幀的數(shù)據(jù)通常碎裂在各個存儲器部件中。例如，在一些顯示器中，顯示器的給定行的數(shù)據(jù)保持在該行專用的移位寄存器中。根據(jù)固定的時鐘周期，圖像數(shù)據(jù)移入每一移位寄存器并從每一移位寄存器移出到顯示器的該行中的相應(yīng)列中的光調(diào)制器。用于控制顯示器的電路的其他實現(xiàn)在2007年4月19日公布且題為“用于控制器顯不裝置的電路(Circuits forControlling Display Apparatus)” 的美國專利公開 NO. US 2007-0086078A1 中進行了描述。
圖4A是與用于使用場序色彩來顯示圖像的顯示過程相對應(yīng)的時序圖，該顯示過程可根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例通過如以上附圖所描述的MEMS直視顯示器來實現(xiàn)。在此所包括的時序圖(包括圖4B、4C、4D和4E的時序圖)遵循以下約定。這些時序圖的上部示出光調(diào)制器尋址事件。下部示出燈照亮事件。
尋址部分通過按時間間隔開的對角線來示出尋址事件。每一條對角線相應(yīng)于一系列單個數(shù)據(jù)加載事件，在這些數(shù)據(jù)加載事件期間數(shù)據(jù)被加載到光調(diào)制器陣列的每一行中， 一次加載一行。取決于用于尋址和驅(qū)動顯示器中所包括的調(diào)制器的控制矩陣，每一加載事件可能需要允許給定行中的光調(diào)制器致動的等待周期。在一些實現(xiàn)中，在致動任何光調(diào)制器之前，對光調(diào)制器陣列中的所有行尋址。在將數(shù)據(jù)加載到光調(diào)制器陣列的最后一行完成之后，基本同時地致動所有光調(diào)制器。
燈照亮事件通過與顯示器中所包括的燈的每一種色彩相對應(yīng)的脈沖串示出。每一脈沖指示相應(yīng)色彩的燈被點亮，由此顯示在緊鄰的前一尋址事件中加載到光調(diào)制器陣列中的子幀圖像。
在給定圖像幀的顯示中的第一尋址事件開始的時刻在每一時序圖上被標(biāo)記為 ATO0在大多數(shù)時序圖中，該時刻落在檢測到電壓脈沖Vsync (V 之后不久，其在顯示器接收到的每一視頻幀開始之前。每一后續(xù)尋址事件發(fā)生的時刻被標(biāo)記為ATI、ΑΤ2、…、 AT(n-l)，其中η是用于顯示圖像幀的子幀圖像的數(shù)量。在一些時序圖中，對角線還被標(biāo)記為指示正被加載到光調(diào)制器陣列中的數(shù)據(jù)。例如，在圖4的時序圖中，DO表示針對一幀加載到光調(diào)制器陣列中的第一數(shù)據(jù)，而D (η-i)表示針對該幀加載到光調(diào)制器陣列中的最后數(shù)據(jù)。在圖4B-4D的時序圖中，在每一尋址事件期間加載的數(shù)據(jù)對應(yīng)于位平面。
位平面是標(biāo)識光調(diào)制器陣列的多行和多列中的調(diào)制器的期望遮光器狀態(tài)的相干數(shù)據(jù)集。此外，每一位平面對應(yīng)于根據(jù)二元編碼方案導(dǎo)出的一系列子幀圖像之一。即，根據(jù)二元級數(shù)1、2、4、8、16等，對圖像幀的色彩分量的每一子幀圖像加權(quán)。具有最低權(quán)重的位平面被稱為最低有效位平面且標(biāo)記為時序圖，并且在本文中相應(yīng)色彩分量的第一個字母之后加數(shù)字O來引用。對于色彩分量的每一下一最高有效位平面，色彩分量的第一個字母之后的數(shù)字加I。例如，對于每一色彩分成四個位平面的圖像幀，最低有效紅色位平面被標(biāo)記且稱為RO位平面。下一最高有效紅色位平面被標(biāo)記且稱為Rl，而最高有效紅色位平面被標(biāo)記且稱為R3。
燈相關(guān)的事件被標(biāo)記為LT0、LTl、LT2-LT(n_l)。取決于時序圖，標(biāo)記在該時序圖中的燈相關(guān)事件的時刻表示點亮燈的時刻、或者熄滅燈的時刻?？赏ㄟ^將燈在時間上的位置與特定時序圖的照亮部分中的脈沖串進行比較來確定特定時序圖中的燈時刻的含義。具體地，再參看圖4A的時序圖，為了根據(jù)該時序圖顯示圖像幀，單個子幀圖像用于顯示圖像幀的三種色彩分量中的每一種。首先，從時刻ATO開始，將指示紅色子幀圖像所期望的調(diào)制器狀態(tài)的數(shù)據(jù)DO加載到光調(diào)制器陣列中。在完成尋址之后，在時刻LTO點亮紅色燈，由此顯示紅色子幀圖像。在時刻AT1，將指示與綠色子幀圖像相對應(yīng)的調(diào)制器狀態(tài)的數(shù)據(jù)Dl加載到光調(diào)制器陣列中。在時刻LT1，點亮綠色燈。最后，在時刻AT2和LT2，將指示與藍色子幀圖像相對應(yīng)的調(diào)制器狀態(tài)的數(shù)據(jù)D2分別加載到光調(diào)制器陣列和藍色燈中。然后，該過程針對要顯示的后續(xù)圖像幀重復(fù)。
根據(jù)圖4A的時序圖形成圖像的顯示器可實現(xiàn)的灰度級取決于可如何精細地控制每一光調(diào)制器的狀態(tài)。例如，如果光調(diào)制器本質(zhì)上是二元的(即，它們只能開或關(guān))，則顯示器將限于生成八種不同的色彩。對于這種顯示器，可通過提供可驅(qū)動到附加中間狀態(tài)中的光調(diào)制器來增加灰度級。在與圖4A的場序技術(shù)相關(guān)的一些實現(xiàn)中，可設(shè)置呈現(xiàn)對所施加電壓作出模擬響應(yīng)的MEMS光調(diào)制器?？稍谶@種顯示器中實現(xiàn)的灰度級數(shù)量只受結(jié)合數(shù)據(jù)電壓源供應(yīng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分辨率限制。
替換地，如果用于顯示每一子幀圖像的時間段分成多個時間段(每一時間段具有它自己的相應(yīng)子幀圖像)，則可生成更精細的灰度。例如，在二元光調(diào)制器的情況下，每一色彩分量形成相等長度和光強度的兩個子幀圖像的顯示器可生成二十七種而非八種不同的色彩。將圖像幀的每一色彩分量分成多幅子幀圖像的灰度技術(shù)被統(tǒng)稱為時分灰度技術(shù)。
將照度值限定為照射周期(或脈沖寬度)與該照射的強度的乘積(或積分)是有用的。對于用于照亮位平面的輸出序列中所分配的給定時間間隔，存在用于控制燈以實現(xiàn)任何所需照度值的大量替換方法。在圖4B中比較適合本發(fā)明的燈的三種此類替換脈沖輪廓。 在圖4B中，時間標(biāo)志1482和1484確定燈脈沖必須在其內(nèi)表達其照度值的時間限值。在用于驅(qū)動基于MEMS的顯示器的全局致動方案中，時間標(biāo)志1482可表示一個全局致動循環(huán)的結(jié)束，其中針對先前加載的位平面設(shè)置調(diào)制器狀態(tài)，而時間標(biāo)志1484可表示后續(xù)全局致動循環(huán)的開始以設(shè)置適合后續(xù)位平面的調(diào)制器狀態(tài)。對于具有較低有效性的位平面，標(biāo)記 1482和1484之間的時間間隔可受到將數(shù)據(jù)子集(例如，位平面)加載到調(diào)制器陣列中所需的時間的約束。在這些情況下，假設(shè)根據(jù)分配給具有較高有效性的位的脈沖寬度簡單地按比例繪制，可用時間間隔實質(zhì)上比照亮位平面所需的時間長。
燈脈沖1486是適于表達特定照度值的脈沖。脈沖寬度1486完全填充在標(biāo)志1482 和1484之間可用的時間。然而，調(diào)節(jié)燈脈沖1486的強度或振幅以實現(xiàn)所需照度值。根據(jù)燈脈沖I486的振幅調(diào)制方案是有用的，特別是在燈的效率不是線性的情況下，并且可通過減小燈所需的峰值強度來改進功效。
燈脈沖1488是適于表達與在燈脈沖1486中相同的照度值的脈沖。借助于脈沖寬度調(diào)制而非振幅調(diào)制來表達脈沖1488的照度值。對于許多位平面，適當(dāng)?shù)拿}沖寬度將小于如通過對位平面尋址確定的可用時間。
—系列燈脈沖1490表不表達與燈脈沖1486中相同的照度值的另一方法。一系列脈沖可通過控制多個脈沖的脈沖寬度和頻率兩者來表達照度值。照度值可被認為是脈沖振幅、標(biāo)志1482和1484之間的可用時間段、以及脈沖占空比的乘積。
可對燈驅(qū)動電路編程以產(chǎn)生以上替換燈脈沖1486、1488或1490中的任一個。例如，可對燈驅(qū)動電路編程以接受來自時序控制模塊724的燈強度的編碼字，并且構(gòu)建適合強度的脈沖序列。作為脈沖振幅或脈沖占空比的函數(shù)，該強度可變化。
圖4C示出用于通過使用呈二元時分灰度的一系列子幀圖像來形成圖像的由控制器134所采用的時序序列的示例?？刂破?34負責(zé)協(xié)調(diào)定時序列中的多個操作(在圖4C中， 時間從左到右地變化)?？刂破?34確定子幀數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)元素何時從幀緩沖器傳送出來并傳送到數(shù)據(jù)驅(qū)動器132中?？刂破?34還發(fā)送觸發(fā)信號以借助于掃描驅(qū)動器130實現(xiàn)對該陣列中的行的掃描，由此實現(xiàn)數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)驅(qū)動器132向該陣列的像素中的加載。控制器 134還支配燈驅(qū)動器148的操作以實現(xiàn)燈140、142和144的照亮。控制器134還將觸發(fā)信號發(fā)送到公共驅(qū)動器138，該公共驅(qū)動器138在該陣列的多行和多列中基本同時地實現(xiàn)諸如遮光器的全局致動之類的功能。
在圖4C所示的顯示過程中形成圖像的過程包括對于每一子幀圖像首先將子幀數(shù)據(jù)集從幀緩沖器卸載出來并加載到該陣列中。子幀數(shù)據(jù)集包括關(guān)于該陣列的多行和多列中的調(diào)制器的期望狀態(tài)(例如，打開或關(guān)閉)的信息。對于二元時分灰度，單獨的子幀數(shù)據(jù)集被傳輸?shù)结槍叶鹊亩幋a字中的每一色彩內(nèi)的每一位級的陣列。對于二元編碼的情況， 子幀數(shù)據(jù)集被稱為位平面。(除二元編碼以外 所使用的編碼時分方案在美國專利申請公開 No. US 20015005969A1中進行了描述)圖4C的顯示過程是指將四個位平面數(shù)據(jù)集加載到三種色彩(紅色、綠色和藍色)中的每一種中。這些數(shù)據(jù)集被標(biāo)記為針對紅色的R0、RU R2和 R4，針對綠色的G0-G3，以及針對藍色的B0-B3。為了簡化說明起見，在圖4C的顯示過程中只示出每一色彩四個位級，但是應(yīng)當(dāng)理解，每一色彩采用6、7、8或10位級的替換圖像形成序列是可能的。
圖4C的顯示過程涉及一系列尋址時刻AT0、AT1、AT2等。這些時刻表示用于將特定位平面加載到該陣列中的開始時刻或觸發(fā)時刻。第一尋址時刻ATO與V—致，是通常用于指示圖像幀的開始的觸發(fā)信號。圖4C的顯示過程還涉及與位平面的加載一致的一系列燈照射時刻LT0、LT1、LT2。這些燈觸發(fā)指示熄滅來自燈140、142、144之一的照亮的時刻。紅色、綠色和藍色燈中的每一個的照射脈沖時間段和振幅沿著圖4C的底部示出，并且沿著分開的線用字母“R”、“G”和“B”標(biāo)記。
在觸發(fā)點ΑΤ0，第一位平面R3的加載開始。在觸發(fā)點AT1，第二位平面R2的加載開始。每一位平面的加載需要相當(dāng)多的時間。舉例而言，在該圖示中，位平面R2的尋址序列在ATl開始并在點LTO結(jié)束。每一位平面的尋址或數(shù)據(jù)加載操作被示為圖4C的時序圖中的對角線。對角線表示其中位平面信息的各行從幀緩沖器一次一個地傳送出來并傳送到數(shù)據(jù)驅(qū)動器132中，并且從那里傳送到該陣列中的順序操作。數(shù)據(jù)加載到每一行或每一掃描線中需要從I微秒到100微秒的任一時間。取決于該陣列中的行的數(shù)量，多個行完整地傳送到該陣列中或者數(shù)據(jù)的完整位平面?zhèn)魉偷皆撽嚵兄锌苫ㄙM從100微秒到5毫秒的任一時間。
在圖4C的顯示過程中，用于將圖像數(shù)據(jù)加載到該陣列的過程在時間上與移動或致動遮光器108的過程分開。對于該實現(xiàn)，調(diào)制器陣列包括該陣列中的每一像素的數(shù)據(jù)存儲器元件(諸如存儲電容器)，并且數(shù)據(jù)加載的過程只涉及將數(shù)據(jù)(即，開_關(guān)或打開_關(guān)閉指令)存儲在存儲器元件中。直到全局致動信號由公共驅(qū)動器138之一生成，遮光器108才移動。直至已將所有數(shù)據(jù)加載到該陣列，全局致動信號才由控制器134發(fā)送。在指定時刻， 全局致動信號使得指定移動或改變狀態(tài)的所有遮光器基本同時地移動。在位平面加載序列結(jié)束和相應(yīng)燈照亮之間指示有小的時間間隙。這是全局致動遮光器所需的時間。例如，在觸發(fā)點LT2和AT4之間示出全局致動時間。優(yōu)選在全局致動時間段期間熄滅所有燈，以使圖像不與只部分地關(guān)閉或打開的遮光器的照亮混淆。取決于該陣列中的遮光器的設(shè)計和結(jié)構(gòu)，全局致動諸如遮光器組件320中的遮光器所需的時間量可花費從10微秒到500微秒的任一時間。
對于圖4C的顯示過程的示例，對序列控制器編程從而在加載每一位平面之后只點亮多盞燈之一，其中這種照亮在將最后一條掃描線的數(shù)據(jù)加載到該陣列中之后延遲與全局致動時間相等的時間量。注意，加載與后續(xù)位平面相對應(yīng)的數(shù)據(jù)可在燈保持開時開始和進行，因為將數(shù)據(jù)加載到該陣列的存儲器元件中不即時地影響遮光器的位置。
通過在圖4C的底部的“R”線中指示的來自紅色燈140的不同照射脈沖來照亮子幀圖像(例如，與位平面R3、R2、R1和RO相關(guān)聯(lián)的那些子幀圖像)中的每一幅。類似地，通過在圖4C的底部的“G”線中指示的來自綠色燈142的不同照射脈沖來照亮與位平面G3、G2、 Gl和GO相關(guān)聯(lián)的子幀圖像中的每一幅。用于每一子幀圖像的照度值(對于該示例為照射周期的長度)在振幅上通過二元級數(shù)8、4、2、1來關(guān)聯(lián)。照度值的該二元加權(quán)實現(xiàn)對以二元字編碼的灰度的表達或顯示，其中每一位平面包含只與二元字中的位值(place value)之一相對應(yīng)的像素開_關(guān)數(shù)據(jù)。源于序列控制器160的命令不僅確保燈與數(shù)據(jù)加載的協(xié)調(diào)，而且確保與每一數(shù)據(jù)位平面相關(guān)聯(lián)的正確的相對照射周期。
在圖4C的顯不過程中，在兩個后續(xù)觸發(fā)彳目號V胃步之間廣生完整的圖像巾貞。在圖4C 的顯示過程中，完整的圖像幀包括每一色彩照亮四個位平面。對于60Hz的幀速率，號之間的時間為16. 6毫秒。在該示例中，分配給照射最高有效位平面(R3、G3和B3)的時間各自可約為2. 4毫秒。然后，按照比例，下一位平面R2、G2和B2的照射時間可以是I. 2 毫秒。最低有效位平面照射周期R0、GO和BO各自可以是300微秒。如果要提供更大的位分辨率或者每一色彩期望更多的位平面，則與最低有效位平面相對應(yīng)的照射周期各自可需要甚至更短的時間段、基本上小于100微秒。
在對序列控制器160的開發(fā)或編程中，共同定位(co-locate)或存儲支配對序列表中的灰度的表達的所有關(guān)鍵測序參數(shù)(有時稱為序列表存儲)是有用的。以下在表格I中列出表示所存儲關(guān)鍵序列參數(shù)的表格的示例。對于每一子幀或“場”，序列表列出相對尋址時刻(例如，位平面的加載開始的ΑΤ0)、要在緩沖存儲器159中找到的相關(guān)聯(lián)位平面的存儲位置(例如，位置MO、Ml等)、多盞燈之一的標(biāo)識代碼(例如，R、G或B)、以及燈時刻(例如，在該示例中確定關(guān)閉燈的時刻的LT0)。
場I場2場3場4場5場6場7場η-1場η尋址時刻ATOATlΑΤ2ΑΤ3ΑΤ4ΑΤ5A丨6AT(Ii-I)ATn子幀數(shù)據(jù)集的存儲位置MOMlM2M3Μ4Μ4MGM(n-l)Mn燈IDRRRRGGGBB燈時刻LTOLTlLT2LT3LT4LT5LT6LT(n-l)LTn21
表格I:序列表I
共同定位參數(shù)在序列表中的存儲以便于用于重新編程或更改顯示過程中的事件的時序或序列的簡便方法是有用的。舉例而言，有可能重新排列色彩子場的次序，以使大多數(shù)紅色子場之后緊接著綠色子場且使綠色子場之后緊接著藍色子場。色彩子場的這種重新排列或散布增加在燈色彩之間切換照亮的標(biāo)稱頻率，這減少了已知為色彩分離的感知成像偽影的影響。通過在存儲于存儲器中的多個不同的調(diào)度表之間切換、或者通過對調(diào)度表重新編程，還有可能在每一色彩需要更小量或更大量的位平面的過程之間切換一舉例而言， 通過在單個圖像幀的時間內(nèi)允許每一色彩照射八個位平面。還有可能容易地對時序·序列重新編程以允許包括與諸如白色燈146之類的第四色彩LED相對應(yīng)的子場。
通過將每一子幀圖像與基于燈中的脈沖寬度或照射周期的不同照度值相關(guān)聯(lián)，圖 4C的顯示過程根據(jù)編碼字建立灰度。替換方法可用于表達照度值。在一個替換方案中，分配給每一子幀圖像的照射周期保持恒定，并且根據(jù)二元比率1、2、4、8等，來自燈的照射的振幅或強度在子幀圖像之間變化。對于該實現(xiàn)，改變序列表的格式以對每一子場分配唯一的燈強度而非唯一的時序信號。在顯示過程的其他實施例中，來自燈的脈沖持續(xù)時間和脈沖振幅的變化兩者被采用并且在序列表中指定以建立子幀圖像之間的灰度差異。用于使用時序控制器表達時域灰度的這些以及其他替換方法在2007年9月6日公布的美國專利申請公開No. US 20070205969A1中進行了描述，該專利申請通過引用結(jié)合于此。
圖4D是利用表格6 (在下文中)列出的參數(shù)的時序圖。圖4D的時序圖對應(yīng)于其中通過針對圖像幀的每一色彩分量顯示四幅子幀圖像來顯示圖像幀的編碼時分灰度尋址過程。所顯示的給定色彩的每一子幀圖像以與先前子幀圖像相同的強度顯示長達先前子幀圖像的時間段的一半，由此實現(xiàn)子幀圖像的二元加權(quán)方案。圖4D的時序圖包括與除紅色、 綠色和藍色以外的白色相對應(yīng)的子幀圖像，這些子幀圖像使用白色燈來照亮。添加白色燈允許顯示器顯示更亮的圖像，或者在維持相同亮度級時以更低功率級操作它的燈。由于照射和功耗不是線性相關(guān)的，因此更低照度級操作模式在提供等效圖像亮度時消耗更少的能量。另外，白色燈通常更加有效，即它們消耗比其他色彩的燈少的功率以實現(xiàn)相同的亮度。
更具體地，在檢測到脈沖之后，圖4D的時序圖中的圖像幀的顯示開始。如在該時序圖上以及在表格6的調(diào)度表中所指示的，在時刻ATO開始的尋址事件中，在存儲位置 MO開始存儲的位平面R3被加載到光調(diào)制器陣列150中。一旦控制器134將位平面的最后一行數(shù)據(jù)輸出到光調(diào)制器陣列150，控制器134就輸出全局致動命令。在等待致動時間之后，控制器使紅色燈被點亮。由于所有子幀圖像的致動時間都是恒定的，因此無需將相應(yīng)時間值存儲在調(diào)度表存儲中來確定該時間。在時刻ΑΤ4，控制器134開始加載第一綠色位平面G3，其根據(jù)該調(diào)度表在存儲位置Μ4開始存儲。在時刻ΑΤ8，控制器134開始加載的第一藍色位平面Β3，其根據(jù)該調(diào)度表在存儲位置Μ8開始存儲。在時刻ΑΤ12，控制器134開始加載第一白色位平面W3，其根據(jù)該調(diào)度表在存儲位置Μ12開始存儲。在完成與第一白色位平面W3相對應(yīng)的尋址之后且在等待致動時間之后，控制器使白色燈被第一次照亮。
由于所有位平面照射的時間段比將位平面加載到光調(diào)制器陣列150中花費的時間長，因此在完成與后續(xù)子幀圖像相對應(yīng)的尋址事件之后控制器134熄滅照亮子幀圖像的燈。例如，LTO被設(shè)為出現(xiàn)在ATO之后的時刻，其與完成加載位平面R2—致。LTl被設(shè)為出現(xiàn)在ATl之后的時刻，其與完成加載位平面Rl —致。
該時序圖中的脈沖之間的時間段由碼元FT指示，其指示幀時間。在一些實現(xiàn)中，尋址時刻AT0、AT1等、以及燈時刻LT0、LT1等被設(shè)計成在16. 6毫秒的幀時間FT內(nèi)(SP， 根據(jù)60Hz的幀速率)針對四種色彩中的每一種色彩完成四幅子幀圖像。在其他實現(xiàn)中，可更改存儲在調(diào)度表存儲中的時間值，從而在33. 3毫秒的幀時間FT內(nèi)(S卩，根據(jù)30Hz的幀速率)每一色彩完成四幅子幀圖像。在其他實現(xiàn)中，可采用低至24Hz的幀速率，或者可采用超過IOOHz的幀速率。
權(quán)利要求
1.一種直視顯示裝置，包括 透明基板； 內(nèi)部光源； 耦合到所述透明基板的多個光調(diào)制器； 用于控制所述多個光調(diào)制器和所述內(nèi)部光源的狀態(tài)的控制器，其中所述控制器被配置成使所述顯示器 在透射操作模式中，通過點亮所述內(nèi)部光源、以及經(jīng)由耦合到所述多個光調(diào)制器的第一組數(shù)據(jù)電壓互連輸出指示所述多個光調(diào)制器的期望狀態(tài)的數(shù)據(jù)信號以使所述多個光調(diào)制器調(diào)制所述內(nèi)部光源發(fā)出的光來顯示至少一幅圖像； 檢測指令所述顯示裝置變換到反射操作模式的信號； 響應(yīng)于所述信號，變換到所述反射操作模式；以及 在所述反射操作模式中，通過在保持所述內(nèi)部光源未點亮的同時經(jīng)由相同的第一組數(shù)據(jù)電壓互連將指示所述多個光調(diào)制器的期望狀態(tài)的數(shù)據(jù)信號輸出到所述多個光調(diào)制器以調(diào)制源自環(huán)境的光來顯示至少一幅圖像。
2.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，在所述透射模式中，所述多個光調(diào)制器調(diào)制所述內(nèi)部光源發(fā)出的光以及源自環(huán)境的光兩者。
3.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述控制器接收來自用戶的信號作為輸入。
4.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，變換到所述反射模式降低了所述顯示裝置的功耗。
5.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述控制器還被配置成變換到其中用比所述顯示設(shè)備的另一操作模式多的色彩來顯示圖像的操作模式。
6.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述控制器從所述顯示裝置要顯示的信息導(dǎo)出所述信號。
7.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述控制器從存儲在電池中的一定量的能量導(dǎo)出所述信號。
8.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，在所述透射模式中顯示至少一幅圖像包括調(diào)制所述內(nèi)部光源輸出的光，其中所述內(nèi)部光源輸出的光具有第一強度。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述控制器還被配置成變換到其中所述光調(diào)制器調(diào)制的光的至少約30%源自環(huán)境的透射反射操作模式。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述控制器被配置成檢測環(huán)境光，并且響應(yīng)于所檢測環(huán)境光變換到所述透射反射操作模式且基于所檢測環(huán)境光調(diào)節(jié)所述第一強度。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，調(diào)節(jié)所述第一強度包括降低所述內(nèi)部光源的強度。
12.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述控制器被配置成響應(yīng)于基于所檢測環(huán)境光的信號變換到所述反射模式。
13.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，在所述透射模式中顯示至少一幅圖像包括根據(jù)所述圖像的第一灰度分割數(shù)量來調(diào)制光，而在所述透射反射或反射模式中顯示至少一幅圖像包括根據(jù)第二灰度分割數(shù)量來調(diào)制光，其中所述第二灰度分割數(shù)量小于所述第一灰度分割數(shù)量。
14.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，在所述反射模式中顯示至少一幅圖像包括調(diào)制所述圖像作為黑白圖像。
15.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，在所述反射模式中顯示至少一幅圖像包括通過至少三個灰度分割來調(diào)制光。
16.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，在所述透射反射模式中顯示至少一幅圖像包括調(diào)制所述圖像作為黑白圖像。
17.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，在所述透射反射模式中顯示至少一幅圖像包括通過至少三個灰度分割來調(diào)制光。
18.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，在所述透射反射模式中顯示至少一幅圖像包括調(diào)制光以形成彩色圖像，并且所述圖像通過每一色彩僅一個灰度分割來調(diào)制。
19.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，在所述透射反射模式中顯示至少一幅圖像包括調(diào)制光以形成彩色圖像，并且所述圖像通過每一色彩至少兩個灰度分割來調(diào)制。
20.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)部光源包括與不同色彩相對應(yīng)的至少第一和第二光源，并且所述控制器測量所檢測環(huán)境光的至少一種色彩分量且基于對所檢測環(huán)境光的至少一種色彩分量的測量調(diào)節(jié)所述第一和第二光源中的至少一個的第一強度。
21.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，在所述透射模式中顯示至少一幅圖像包括根據(jù)第一幀速率調(diào)制所述光。
22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，在所述透射反射或反射模式中顯示至少一幅圖像包括根據(jù)第二幀速率調(diào)制光，其中所述第二幀速率小于所述第一幀速率。
23.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，變換到所述反射操作模式包括從存儲器加載與所述反射模式相對應(yīng)的操作參數(shù)。
24.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，在所述反射模式中顯示至少一幅圖像包括將彩色圖像轉(zhuǎn)換成黑白圖像以供顯示。
25.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，在所述透射模式中顯示至少一幅圖像包括根據(jù)控制圖像數(shù)據(jù)向所述多個光調(diào)制器的加載的第一時序信號序列調(diào)制所述多個光調(diào)制器。
26.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，在所述透射反射或反射模式中顯示至少一幅圖像包括根據(jù)控制圖像數(shù)據(jù)向所述多個光調(diào)制器的加載的相同的第一時序信號序列調(diào)制所述多個光調(diào)制器。
27.如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于，在所述透射反射或反射模式中顯示至少一幅圖像包括根據(jù)與所述第一序列不同的第二時序信號序列調(diào)制所述多個光調(diào)制器。
28.如權(quán)利要求27所述的裝置，其特征在于，在所述透射反射或反射模式中顯示至少一幅圖像包括向所述多個光調(diào)制器加載圖像數(shù)據(jù)子集。
29.一種用于控制如權(quán)利要求1-28中任一項所述的顯示裝置的方法，包括 在透射操作模式中，通過所述顯示裝置顯示至少一幅圖像； 檢測指令所述顯示裝置變換到反射操作模式的信號； 響應(yīng)于所述信號，通過所述顯示裝置變換到所述反射操作模式；以及 在所述反射操作模式中，通過所述顯示裝置顯示至少一幅圖像。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，還包括 檢測指令所述顯示裝置變換到透射反射操作模式的信號； 響應(yīng)于所述信號，通過所述顯示裝置變換到所述透射反射操作模式；以及 在所述透射反射操作模式中，通過所述顯示裝置顯示至少一幅圖像。
31.一種顯示裝置，包括 至少一個內(nèi)部光源； 用于接收環(huán)境光以及從所述至少一個內(nèi)部光源發(fā)出的光的至少一個反射光學(xué)腔； 用于調(diào)制離開所述反射光學(xué)腔到觀察者的光的多個光調(diào)制器；以及 控制器，所述控制器被配置成 在透射操作模式中，通過點亮所述內(nèi)部光源、以及輸出指示所述多個光調(diào)制器的期望狀態(tài)的數(shù)據(jù)信號以使所述多個光調(diào)制器調(diào)制所述內(nèi)部光源發(fā)出的光來顯示至少一幅圖像； 檢測指令所述顯示裝置變換到反射操作模式的信號； 響應(yīng)于所述信號，變換到所述反射操作模式；以及 在所述反射操作模式中，通過在保持所述內(nèi)部光源未點亮的同時將指示所述多個光調(diào)制器的期望狀態(tài)的數(shù)據(jù)信號輸出到所述多個光調(diào)制器以調(diào)制源自環(huán)境的光來顯示至少一幅圖像。
32.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，還包括耦合到所述多個光調(diào)制器和所述控制器的多個數(shù)據(jù)互連，其中所述數(shù)據(jù)互連用于輸出指示所述多個光調(diào)制器的期望狀態(tài)的數(shù)據(jù)信號。
33.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，在所述透射模式中，所述多個光調(diào)制器調(diào)制所述內(nèi)部光源發(fā)出的光以及源自環(huán)境的光兩者。
34.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，在所述透射模式中，所述至少一個內(nèi)部光源輸出具有第一強度的光。
35.如權(quán)利要求34所述的裝置，其特征在于，所述控制器還被配置成變換到其中所述光調(diào)制器調(diào)制的光的至少約30%源自環(huán)境的透射反射模式，其中在所述透射反射模式中，所述控制器輸出信號以控制所述多個光調(diào)制器調(diào)制環(huán)境光以及所述至少一個內(nèi)部光源發(fā)出的光兩者。
36.如權(quán)利要求35所述的裝置，其特征在于，所述至少一個內(nèi)部光源發(fā)出的光的強度小于所述第一強度，由此增加輸出到用戶的環(huán)境光的百分比。
37.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，還包括用于檢測和測量環(huán)境光的傳感器。
38.如權(quán)利要求37所述的裝置，其特征在于，在所述透射反射模式中，所述控制器基于所檢測環(huán)境光中的至少一種色彩分量降低所述至少一個內(nèi)部光源發(fā)出的光的強度。
39.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，所述至少一個光學(xué)腔包括朝后的反射層和朝前的反射層。
40.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，所述控制器接收來自用戶的信號作為輸入。
41.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，變換到所述反射模式降低了所述顯示裝置的功耗。
42.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，所述控制器還被配置成變換到其中用比所述顯示設(shè)備的另一操作模式多的色彩來顯示圖像的操作模式。
43.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，所述控制器從所述顯示裝置要顯示的信息導(dǎo)出所述信號。
44.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，所述控制器從存儲在電池中的一定量的能量導(dǎo)出所述信號。
45.如權(quán)利要求37所述的裝置，其特征在于，所述控制器被配置成響應(yīng)于基于所檢測環(huán)境光的信號變換到所述透射模式、所述反射模式、以及所述透射反射模式之一。
46.如權(quán)利要求35所述的裝置，其特征在于，在所述透射模式中顯示至少一幅圖像包括根據(jù)所述圖像的第一灰度分割數(shù)量來調(diào)制光，而在所述透射反射或反射模式中顯示至少一幅圖像包括根據(jù)第二灰度分割數(shù)量來調(diào)制光，其中所述第二灰度分割數(shù)量小于所述第一灰度分割數(shù)量。
47.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，在所述反射模式中顯示至少一幅圖像包括調(diào)制所述圖像作為黑白圖像。
48.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，在所述反射模式中顯示至少一幅圖像包括通過至少三個灰度分割來調(diào)制光。
49.如權(quán)利要求35所述的裝置，其特征在于，在所述透射反射模式中顯示至少一幅圖像包括調(diào)制所述圖像作為黑白圖像。
50.如權(quán)利要求35所述的裝置，其特征在于，在所述透射反射模式中顯示至少一幅圖像包括通過至少三個灰度分割來調(diào)制光。
51.如權(quán)利要求35所述的裝置，其特征在于，在所述透射反射模式中顯示至少一幅圖像包括調(diào)制光以形成彩色圖像，并且所述圖像通過每一色彩僅一個灰度分割來調(diào)制。
52.如權(quán)利要求35所述的裝置，其特征在于，在所述透射反射模式中顯示至少一幅圖像包括調(diào)制光以形成彩色圖像，并且所述圖像通過每一色彩至少兩個灰度分割來調(diào)制。
53.如權(quán)利要求37所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)部光源包括與不同色彩相對應(yīng)的至少第一和第二光源，并且所述控制器測量所檢測環(huán)境光的至少一種色彩分量且基于對所檢測環(huán)境光的至少一種色彩分量的測量調(diào)節(jié)所述第一和第二光源中的至少一個的強度。
54.如權(quán)利要求35所述的裝置，其特征在于，在所述透射模式中顯示至少一幅圖像包括根據(jù)第一幀速率調(diào)制所述光。
55.如權(quán)利要求54所述的裝置，其特征在于，在所述透射反射或反射模式中顯示至少一幅圖像包括根據(jù)第二幀速率調(diào)制光，其中所述第二幀速率小于所述第二幀速率。
56.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，變換到所述反射操作模式包括從存儲器加載與所述反射模式相對應(yīng)的操作參數(shù)。
57.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，在所述反射模式中顯示至少一幅圖像包括將彩色圖像轉(zhuǎn)換成黑白圖像以供顯示。
58.如權(quán)利要求35所述的裝置，其特征在于，在所述透射模式中顯示至少一幅圖像包括根據(jù)控制圖像數(shù)據(jù)向所述多個光調(diào)制器的加載的第一時序信號序列調(diào)制所述多個光調(diào)制器。
59.如權(quán)利要求58所述的裝置，其特征在于，在所述透射反射或反射模式中顯示至少一幅圖像包括根據(jù)控制圖像數(shù)據(jù)向所述多個光調(diào)制器的加載的相同的第一時序信號序列調(diào)制所述多個光調(diào)制器。
60.如權(quán)利要求58所述的裝置，其特征在于，在所述透射反射或反射模式中顯示至少一幅圖像包括根據(jù)與所述第一序列不同的第二時序信號序列調(diào)制所述多個光調(diào)制器。
61.如權(quán)利要求60所述的裝置，其特征在于，在所述透射反射或反射模式中顯示至少一幅圖像包括向所述多個光調(diào)制器加載圖像數(shù)據(jù)子集。
62.一種用于控制如權(quán)利要求31-61中任一項所述的顯示裝置的方法，包括 在透射操作模式中，通過所述顯示裝置顯示至少一幅圖像； 檢測指令所述顯示裝置變換到反射操作模式的信號； 響應(yīng)于所述信號，通過所述顯示裝置變換到所述反射操作模式；以及 在所述反射操作模式中，通過所述顯示裝置顯示至少一幅圖像。
63.如權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于，還包括 檢測指令所述顯示裝置變換到透射反射操作模式的信號； 響應(yīng)于所述信號，通過所述顯示裝置變換到所述透射反射操作模式；以及 在所述透射反射操作模式中，通過所述顯示裝置顯示至少一幅圖像。
全文摘要
直視顯示裝置包括透明基板、內(nèi)部光源、耦合到透明基板的多個光調(diào)制器、以及用于控制多個光調(diào)制器和內(nèi)部光源的狀態(tài)的控制器?？刂破鞅慌渲贸墒癸@示器從透射、反射和透射反射模式之一變換到所述模式中的第二種。
文檔編號G09G3/34GK102947874SQ201180023410
公開日2013年2月27日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者J·甘地, N·W·哈古德四世, M·D·哈爾弗曼, J·H·金 申請人:皮克斯特羅尼克斯公司