專利名稱：便攜式微顯示系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及微型顯示器，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。
相關技術本申請是美國專利事務局在2000年7月28日向美國專利局提交的申請號為09/643,655申請的部分繼續申請，同時也是1999年11月14日提交的申請號為09/460,960申請的部分繼續申請。前者享受2000年7月12日提交的申請號為60/217,871的申請和2000年5月24日提交的申請號為60/206,999的申請的權益，而后者享受于1998年11月14日提交的申請號為60/112,147申請和1999年2月26日提交的申請號為60/121,899申請的權益。本申請也同時請求享有2000年10月3日提交的美國專利申請NO.60/237,603申請和2000年12月6日提交的No.60/251,721申請的權益。上述所有內容都被通過在此引證而合并于本文。
背景技術：
正在開發的平板顯示器是利用液晶或者電光材料來產生高質量圖像。這些顯示器被預計代替CRT技術并且提供更高清晰度的電視圖像或者計算機監視器圖像。例如，通向高質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擾，再就是用兼容TFT的LCD能取得極好的灰度級。
彩色液晶平板顯示器能夠通過很多種方法來制造，包括彩色濾色器或者順序閃光燈。這兩種類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。當電場施加到電路板和接到濾色板的地線之間的材料上時，此種材料允許光在其內傳輸。因此，當顯示器的特定像素被TFT點亮的時候，此液晶材料旋轉通過此材料傳輸的偏振光，從而使這束光通過第二偏振濾色器。
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，協同一個指向顯示平板的相關彩色光。例如，為產生一個20赫茲的彩色幀，有源矩陣必須以60赫茲的頻率驅動。為了降低閃爍，人們期望使用180赫茲的頻率驅動有源矩陣以產生60赫茲的彩色圖像。超過60赫茲，可見的閃爍將被降低。
由于非晶硅的缺陷，其他可供選擇的材料包括多晶硅，或者激光再結晶硅。這些材料之所以被限制是因為他們應用已經存在于玻璃上的硅，這通常會限制在低溫下進一步的電路處理。
用于諸如上述彩色順序顯示器的顯示器集成電路，正在變得越來越復雜。例如，彩色順序顯示器被設計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條間的距離在15到55微米范圍內，并被制造在單個五英寸晶片上。

發明內容
本發明涉及微型顯示器，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個像素電極的陣列和小于200平方毫米的有源面積。
在一個實施例中，數字打印機包括用來獲取電子圖像并處理此圖像的控制電路、用于接收來自控制電路的被剪裁過的圖像的有源矩陣液晶顯示器，以及用來照亮液晶顯示器的背光。可以用透鏡將顯示器的圖像聚焦在照像平面上。
在一個實施例中，有源矩陣彩色顯示器是彩色順序顯示系統，并且背光是三色發光二極管(LED)背光。照相膠片放在照像平面上。
在一個實施例中，一步成像相機包括一個用于記錄圖像的電荷耦合器件(CCD)。控制電路從CCD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的圖像并且發光二極管(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。
在幾個實施例中，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。在另外一個實施例中，數字打印機或一步成像相機中的像素電極陣列包含至少是640×480的陣列。
在一個實施例中，便攜式通信系統包括帶有無線收發機的外殼。放置在外殼內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。外殼帶有的數字打印機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的一個實施例中，有至少一對液晶顯示器，第一液晶顯示器用于觀看，第二液晶顯示器起到用于數字打印的光閥門的作用。在該便攜式通信系統的一個實施例中，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。控制電路從CCD獲取圖像并把該圖像發送到數字打印機。
在數字打印機的一個實施例中，打印機包括用于獲取電子圖像并把該圖像處理到多個像素的控制電路。每個像素都有至少2種顏色到特定電平。驅動電路把該有源矩陣液晶顯示器像素電極的全部陣列驅動到與第一液晶狀態相等的電壓，然后選擇性地把像素電極轉換到與依賴于和顏色之一相關的特定電平的第二液晶狀態相等的電壓。和每個顏色相關的光源照亮該液晶顯示器。
在一步成像照相機的一個實施例中包括用于記錄圖像的電荷耦合器件(CCD)。控制電路從CCD獲取電子圖像并且把這些圖像處理到多個像素。每個像素都有特定電平的至少2種顏色。驅動電路把該有源矩陣液晶顯示器像素電極的全部陣列驅動到與第一液晶狀態相等的電壓，然后選擇性地把像素電極轉換到和取決于和顏色之一相關的特定電平的第二液晶狀態相等的電壓。和每個顏色相關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。
在數字印字機和一步成像照相機的幾個實施例中，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光二極管(LED)背光。一種或者更多顏色的電平是零。
在一種產生打印的方法中包括將一個數字圖像分割成至少兩個每個都與一種特定顏色相關的電子圖像的步驟。每種顏色相關的電子圖像將被處理到多個像素。每個像素有與特定相關顏色相關的特定電平。整個有源矩陣液晶顯示器像素電極陣列被驅動到與第一液晶狀態相等的電壓。像素電極被選擇性地轉換到和取決于和顏色之一相關的特定電平的第二液晶狀態相等的電壓。與特定顏色相關的光通過液晶顯示器投射以便把液晶顯示器的圖像投在感光紙上。依賴于特定電平，重復選擇性地把電極轉換到與第二液晶狀態相等的電壓，并且投射和顏色之一相關的幾個特定電平的光。此過程針對其他顏色被重復進行。
在一種顯示圖像的方法中，圖像被寫入具有多個像素電極的液晶顯示器，從而導致液晶移動到特定的圖像位置上。光源閃光以照亮顯示器。像素電極被設置為特定的電場強度以便在下一圖像被寫入之前導致液晶向期望的方向或位置移動。寫入、發光和設置的過程產生想得到的圖像。
在一種方法中，圖像是彩色圖像，圖像的寫入和兩個或者更多的在寫入步驟針對多種顏色中的每一種被重復之后閃光的顏色相關。在光源的每個閃光之后和下一圖像被寫入之前切換對置電極的電壓。液晶顯示器是具有至少75,000個像素電極和小于160平方毫米的有源面積的顯示器。
在幾個具體實施例中，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板內形成的晶體管電路陣列。每個晶體管電路都被連接到一個像素電極，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。對置電極板在平行于第一個板的第二個板內伸展，并承受所加電壓。液晶層被夾在兩個平面之間的空腔中。空腔沿著和第一和第二個板垂直的軸方向的深度少于3微米。
在幾個實施例中，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域具有第一厚度，在像素電極陣列上延伸的像素電極區域具有較薄一些的第二厚度。厚的外圍區域(在一個優選實施例中大約0.5微米)用來更好地隔離集成到顯示電路中的驅動電極。較薄一些的氧化區域(大約0.3微米)用來降低顯示器運行過程中氧化層上的電壓降。這用于無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常見模式，現在人們認識到，像素或者幀反相在一些結點更佳。另外一個控制顯示器中的液晶的優選方法是在子幀開始處切換施加到對置電極面板的電壓。除了消除不對稱電壓外，在每個子幀之后切換加到對置電極面板的電壓的技術還提高了對比度。
除了切換加到對置電極上的電壓之外還有其他一些技術能被用于提高顯示器上的圖像質量，這些技術可以和電壓切換技術結合或者獨立于電壓切換技術使用。眾所周知，微型顯示器，特別是液晶的溫度影響液晶響應、以及顯示器上亮度、圖像顏色的一致性。
另一種能獨立于或和切換對置電極的電壓結合使用的方法是在背光閃光之后把像素從VPIXEL初始化到VCOM。隨著像素電極被設置為VCOM，如果和該像素相關的液晶處于某個其他狀態，則液晶開始弛豫到清澈狀態。和每個像素相關的液晶都在弛豫、旋轉到清澈狀態，直到該像素被寫入并接收信號或者和那個圖像相關的電壓。因為像素是被順序寫入的，從寫入到為第一個像素閃爍光源要比從寫入到為最后一個像素閃爍光源有更長的時間。在接收視頻信號之后第一像素將耗去寫入周期的大部分以到達其期望的位置，并且把像素初始化到VCOM將會有最小的效果。然而，最后接收其信號，并初始化為清澈且具有如果不是已經在那個狀態則在向清澈旋轉的相關液晶的像素在接收其信號之前將是清澈或近似清澈的。在這幾個優選實施例中，液晶的取向使得其弛豫變白比驅動變黑用的時間更少。因此，在最后一個像素是清澈或接近清澈時，驅動變黑的響應時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的時間才能到達的狀態旋轉，在一個優選實施例中是清澈狀態。單個像素元素被設置后將更加接近在光源發光之后的穩定位置。
液晶材料的性質受到液晶溫度影響，例如，扭曲向列液晶材料的扭曲時間在液晶材料溫暖時較短。通過了解液晶溫度，能夠設置背光閃光的時刻及持續時間以獲得期望的亮度和最小化功耗。
在另外幾個實施例中液晶可能被加熱。在一個優選實施例中，顯示器被置于加熱模式，其中，多個行被點亮，并且沿著行線出現電壓降，產生熱量。
測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雜程性。眾所周知，最終想要的是液晶的運行性質而非實際溫度。在一個優選實施例中，進行液晶電容的電測量，代替對于溫度的測量，以便確定是否需要加熱。當加熱器打開并且加熱器打開的持續時間不需要以溫度為基礎并且能夠通過響應液晶傳感器被啟動，該液晶傳感器響應液晶的光學、電學或其他性質。
在一個實施例中，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有源顯示區域之處。當液晶接近其特征清澈溫度時，白色(清澈)像素和黑色像素的電容合并在一起。
液晶被期望的優點之一是長的時間常數，這允許在某些情況下保持圖像而不必刷新。雖然長的時間常數一般是有益的，但在顯示器被關閉并在片刻之后被啟動的情況下它可能是有害的。啟動系統之后，先前圖像的一部分可能仍就存在。
在一個實施例中，模擬比較器實時采樣主電源電壓。當電壓下降到低于運行電路再加上一些余量的電平，例如90％，顯示器被關閉。關閉顯示器時，復位信號(PDR*)被置為低。收到該信號后，顯示電路將把VDD加到所有的列線上，并激活所有行線。每個像素的存儲電容的另外一端被連接到前一條行線。這有效地把存儲電容放電到0伏特。通常的計時將持續兩個周期或更多，從而順序激活所有的偶數和奇數行。這將行線上的0伏特驅動到每個像素上。
因為存儲電容要比像素電容大幾倍，存儲電容上的電壓將會把像素電容放電到0伏特。在此時刻，顯示器能被去除能量，在存儲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微型顯示器尺寸的減小已經使得微型顯示器發明之前不可能的設備得以出現，或使具備改進性能的設備得以出現。這些設備包括數碼相機、數字打印機和改進的可攜式攝像機取景器。
在一個實施例中，微型顯示器被用于數碼照相機。該微型顯示器既被用來顯示要獲取的圖像，也被用來顯示存儲在數碼相機內存中的圖像。


通過下面結合附圖給出的優選實施例的說明，本發明的上述以及其他目的和特征將被本領域熟練技術人員更好的理解和領會，其中圖1是根據本發明的一個單片晶片的透視圖，其上形成多個顯示設備；圖2是用于其內包括可選控制信號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序圖；圖4是制造和裝配該微型顯示器過程的示意圖；圖5A到5D是在TFT層上制造電路的過程的示意圖；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TFT層過程中的一步的示意圖；圖7C是另一個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是在外殼內的顯示器的放大剖視圖；圖10是用于另一個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(LVV)集成有源矩陣平板顯示器的管芯的示意圖；圖11B是圖11A示出一個門的放大部分；圖12A是背光的相對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是根據本發明，適于放大微型顯示器的透鏡的側視圖；圖14B已裝配的顯示器模塊的橫截面視圖；圖14C是提供視覺增大視場的多單元透鏡的側視圖；圖15示出了置于開諾全息照片附近的單透鏡；圖16A是帶有檢測器的背光系統的橫截面視圖；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換到黑色以及從黑色到清澈的時間；
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換；圖19A示出根據本發明的顯示控制電路另一個優選實施例；圖19B示出圖19A中所示顯示控制電路的時序圖；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是通過切換加到對置電極的電壓的方式正被恢復到白色的黑像素以及正被恢復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序圖，該顯示器帶有切換加到對置電極的電壓的LVV并把像素初始化為清澈；圖24是在現有技術中電源被關閉然后再打開后像素電極的電壓的圖解表示；圖25示出根據本發明的顯示控制電路的優選實施例；
圖26是根據本發明，當電源被關閉時控制信號的圖解表示；圖27A示出另一個具有加熱門的顯示器的優選實施例；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實施例；圖27D示出另一個熱驅動的實施例；圖27E示出帶有兩個可選擇掃描儀的顯示器的另一個加熱實施例；圖27F示出位于有源顯示器外部的液晶響應時間傳感器陣列；圖27G是液晶響應時間傳感器陣列的放大視圖；圖28A是接收模擬信號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示出顯示器內現有技術信號路徑；圖29B是示出EXCLK和TCG之間的歪斜失真的時序圖；圖29C示出延遲鎖定環電路；圖29D示出相位鎖定電路；圖30是檢測可編程邏輯芯片中的信號的數字機構的圖解；圖31是圖30中電路的輸入和輸出的時序圖；
圖32示出和圖28A類似的帶有PLL限制的時序控制電路；圖33示出顯示控制電路的另一個優選實施例；圖34A是時序圖；該圖中子幀與半幀的比例是3∶1；圖34A是時序圖；該圖中子幀與半幀的比例是4∶1；圖34A是時序圖；該圖中子幀與半幀的比例是10∶3；圖35A是收數字視頻信號的微型顯示器的集成電路的示意圖；圖35B是根據本發明的數字信號的線性反饋移位寄存器狀態機的示意圖；圖36是數據鏈路的示意圖；圖37A示出在視頻卡和顯示器驅動板之間的數據鏈路；圖37B是數字驅動器的示意圖；圖38A示出液晶顯示器響應曲線；圖38B是帶有數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序圖；圖39B1和39B2根據本發明示出顯示控制電路另一個優選實施例；圖39C示出通過插補的水平調整比例；圖39D示出通過插補的垂直調整比例；圖39E示出像素配對圖；圖40A是數碼相機的前視圖；圖40B是圖40A中數碼相機的后視圖；圖40C是圖40A中數碼相機的左視圖；圖40D是圖40A中數碼相機的右視圖；圖41是圖40A到40D中數碼相機的分解視圖；圖42示出照相機的顯示控制電路；圖43示出一部分已經打開的便攜式攝像機的透視圖；圖44示出便攜式攝像機的顯示控制電路；圖45是在車輛中使用的固定在頭上的顯示系統的示意圖；圖46是數字打印機的控制系統的示意圖；圖47示出數字打印機的剖視圖；圖48是一步成像數碼相機電路的示意圖；圖49A是帶有微型顯示器的移動電話的前透視圖；圖49B是帶有微型顯示器的移動電話的前視圖；圖49C是帶有微型顯示器系統的小型電話的后視圖；
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過程和微型顯示器的示意圖；圖52A是無線個人計算機的左前透視圖；圖52B是圖51A中的無線個人通信器的正視圖；圖53C是無線個人通信器的后視圖；圖52D到52G是個人無線通信機的附加視圖；圖53是示出卡片的個人無線通信機的透視圖；圖54A是固定在頭上的個人通信器的右前透視圖。頭部用虛線表示；圖54B是虛線表示的沒有頭部的固定在頭上的個人通信器的透視圖；圖54C是固定在頭上的個人通信器的前視圖；圖54D是固定在頭上的個人通信器的頂視圖；圖54E到54G是固定在頭上的個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人通信器的透視圖；
圖57是在固定在頭上的個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是無線電話的頂部右透視圖，該無線電話帶有顯示器并且頂部翻開；圖60是無線電話的頂視圖，該無線電話帶有顯示器并且頂部翻開；圖61是頂部翻開的帶顯示器的無線電話的右視圖；圖62是頂部翻開的帶顯示器的無線電話的底視圖；圖63是頂部合上的帶顯示器的無線電話的頂部右透視圖；圖64是頂部翻開并且顯示單元向上翻轉的帶有顯示器的無線電話的頂部右透視圖；圖65是頂部翻開的帶顯示器的無線電話的底部透視圖；圖66是電池和電池外殼被去掉的電話的后視圖；圖67是帶顯示器的無線電話和移去一部分的即時打印機的側視圖；圖68是帶有顯示器盒和視頻盒的另一個無線電話的頂部右透視圖；圖69是帶有翻轉的視頻盒的圖68中的無線電話的頂部右透視圖；
圖70A是具有處于打開位置的蓋的另一無線電話的前視圖；圖70B是圖70A中無線電話的側視圖，其蓋位于關閉位置；圖71A是另一個帶有微型顯示器的無線電話的前頂透視圖；圖71B是圖71A中的無線電話的底后透視圖；圖72A到72D是另一個帶有因特網瀏覽器和尋呼機功能的無線電話的圖解；圖73是帶有即時打印單元的擴展塢和無線電話的側透視圖；圖74是對接在圖73中的擴展塢的無線電話的側視圖，該擴展塢被剖視示出；圖75A是無線電話的側透視圖，該無線電話在與其隔開的即時打印設備上帶有撳鈕接頭；圖75B是類似視圖，其中即時打印設備的撳鈕接頭和無線電話相連；圖75C是在即時打印機上帶有一個夾子的無線電話的側剖視圖；圖76A是帶有觀測透鏡的無線電話的剖視圖；圖76B是圖76A中具有帶有一個用夾子連接的即時打印設備的無線電話的剖視圖；圖77是另一個在打印設備上帶有用夾子連接的無線電話的剖視圖；
圖78A是部分剖開以便展示其內部的即時打印機的透視圖；圖78B是圖78A中的即時打印機的剖視圖；圖79A是打印設備的示意圖，該設備中在圖像曝光期間投射微型顯示器和膠片相對運動；圖79B是圖79A中膠片的頂視圖；圖80A是在圖像產生器和膠卷之間有相對運動的即時打印機的示意圖；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示意圖的側視圖；圖80D是線性像素陣列的示意圖；圖80E是在一系列有痕線上曝光膠卷的示意圖；圖81A是具有分離開的擴展塢的無線電話的側頂透視圖；圖81B是擴展塢和連接無線電話的側剖視圖；圖81C是對接在擴展塢的無線電話的頂側透視圖，擴展塢中的顯示器處于關閉位置；圖81D是帶有擴展塢的無線電話的頂側透視圖，其顯示器處于打開位置；
圖82A是帶有微型顯示器的無線電話的頂視圖；圖82B是示出照相機透鏡的圖82A中的無線電話的底視圖；圖82C是圖82A和82B中無線電話的后透視圖；圖83是無線電話的側視圖，其打開的部分展示微型顯示器和透鏡；圖84A示出了使用棱鏡來重定向圖像方向的微型顯示器和觀測透鏡；和圖84B示出了使用鏡面來重定向圖像方向的微型顯示器和觀測透鏡；具體實施方式
參考附圖，附圖中同樣的標記表示同樣的元素。例如，一般引用圖9中的110示出根據本發明的一個顯示器。
本發明的一個優選實施例采用制造多個平板顯示器110的過程，在該過程中，在單個晶片114上制作了大量的有源矩陣陣列，如圖1所示。
單個晶片上制作的顯示器單數目取決于晶片尺寸以及每個顯示器的尺寸。在一個優選實施例中，晶片的直徑不小于5英寸。每個顯示器的尺寸取決于分辨率和像素電極的尺寸。在一個具有大約76,800個像素(例如320×240的陣列)的分辨率，一般稱為QVGA的顯示器中，顯示器對角尺寸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5英寸晶片上能制作超過150個獨立的這種尺寸的顯示器，或在6英寸晶片上制作超個200個顯示器。
顯示器的另一個優選實施例具有大約307,200個像素的分辨率，(如640×480的陣列)，一般被稱為VGA，顯示器對角線尺寸0.38英寸，VGA顯示器的像素電極寬度為12微米。有源顯示區面積為7.68mm×5.76mm。顯示器管芯的尺寸為11.8mm×8.2mm。整個顯示器的尺寸為16.97mm×11.58mm。在單個5英寸晶片上能制作超過100個獨立的這種尺寸的顯示器。
通過在單個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已被從單個晶片114上與所選擇數量的被復制電路一起切稱方塊狀。顯示器矩陣電路118、垂直移位寄存器120、水平移位控制器122、一對水平移位寄存器124和126以及多個傳輸門128和10被加入集成電路顯示器管芯116。
視頻信號高線132和視頻信號低線134把模擬視頻信號從數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128和130。在一個優選實施例中，顯示器矩陣電路之上的傳輸門是p溝道傳輸門28，并被連接到視頻高線(VIDH)12。在一個優選實施例中位于顯示器矩陣電路18之下的傳輸門130是n溝道傳輸門130，并被連接到視頻低線(VIDL)134。
傳輸門128和130由水平移位寄存器124和126控制。p溝道傳輸門128由高水平移位寄存器124控制，而n溝道傳輸門130由低水平移位寄存器126控制，如圖2中實施例所示。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選擇視頻信號的段或比特要被發送到的列，這將在下面做進一步解釋。
顯示矩陣電路118具有多個像素單元138。例如，在QVGA顯示器中，由76,8000(320×240)個有源像素單元。可能還有被看作是非有源的附加像素單元，這在下面解釋。每個像素單元138具有晶體管140和像素電極142。像素電極142與對置電極144和置于(上述)二者之間的液晶層146協同工作，形成用于產生圖像的像素電容148，這在圖9中可以極佳地看出。
除了如上所述，通過水平移位寄存器124和126選擇接收信號的列之外，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150被連接到三極管140的每個柵極上以點亮該行像素。當一行像素被點亮，并且列152被水平移位寄存器124和126之一選擇時，單個像素被選擇，并且視頻信號驅動該像素的液晶或使該像素的液晶得以弛豫。
微型顯示器110具有以漸進方式逐行掃描的圖像。在QVGA的一個優選實施例中，圖像被掃描或像素電極的電壓被逐像素單元的設置。使奇數行或偶數行用水平移位寄存器124接收VIDH信號132而另一行(即偶數行或奇數行)用水平移位寄存器126接收VIDL信號134，一次可以設置兩個像素單元，這將在下面參考圖11說明。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提供的情況下使用。如果顯示器采用多個VIDH和VIDL輸入，則多個像素電極能在同一個時鐘周期內被掃描也是公知的。
顯示矩陣電路118具有列復位電路154。列復位電路154既被用于下面參考圖24和圖25說明的電源關閉復位，也被用于下面參考圖23A和23B說明的初始化。初始化時，列復位電路154把每個像素電極142的電壓設置為導致液晶弛豫到透明狀態到電壓。如下面所說明的那樣，列復位電路154在每個子幀或幀之前使用。
圖3示出了采用列反相的微型顯示器的時序圖。視頻信號被作為實際信號和反相的信號發送到IC顯示器管芯116。如圖2所示的p溝道傳輸門128接收實際視頻(信號)，由這些門供電的像素被驅動到介于施加到對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130接收反相視頻(信號)，由這些門所供電的像素被驅動到介于VCOM和供電電壓吸收(VEE)之間的電壓驅動。在一個子幀中，一列接收視頻信號而相鄰一列接收反相視頻信號。在下一個子幀中，切換接收視頻信號和反相視頻信號的列。在整個幀被掃描到顯示器內以后并且存在允許液晶扭曲的延遲時，背光閃光以展示圖像。下面進一步說明允許液晶扭曲的延遲。在一個優選實施例中，VDD大約為11伏特，VEE大約為2伏特，VCOM大約為7伏特。在電壓信號中心電壓(VVC)和VCOM之間存在微小的電壓差以便在液晶內容納一個偏移電壓。切換每一列上的視頻的技術被稱為列反相技術，它幫助防止在液晶材料上形成DC電壓，此外還防止串擾。除了列反相之外，其他類似的反相技術有行反相、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并閃光背光以展示圖像的時序圖。
平板顯示器，也被稱為微型顯示器110由幾個主要的裝配步驟組裝而成，其中在每個裝配步驟具有幾個步驟。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轉移到玻璃片158并被從晶片114剝離。顯示電路116的背面經過處理。除了顯示電路116以外，還制造了具有對置電極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能通過硅層的再結晶形成，或采用把第一個硅晶片綁定到第二個具有氧化絕緣層的硅晶片的晶片綁定過程形成。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)結構并變成視覺上透明的襯底。關于顯示器的制作的附加的細節在1994年3月21日遞交的名為“制作有源矩陣像素電極的方法”，申請號為NO.08/215,555的美國專利申請以及1998年11月10日遞交的名為“彩色順序反射式微型顯示器”，申請號為NO.08/966,685的美國專利申請中有描述，前一申請在1998年1月6日被授權成為專利號為NO.5,705,424的美國專利。兩申請的全部內容通過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。在整個晶片上形成了鈍化二氧化硅192。晶片為下一個裝配過程做好準備。
在一個獨立過程中，形成了具有對置電極144的ITO晶片160。圖6示出了具有玻璃層198和對置電極144(ITO層)的ITO晶片。
電路和ITO晶片160形成后，兩者為結合在一起做好準備。然后，如圖7A所示，電路器件116被轉移到視覺上透明的襯底204上。透明粘和劑206被用于把電路固定到襯底204上。在專利號為NO.5,256,562的美國專利中更詳細的說明了粘和劑206，其內容此處通過引用而被引入。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，因此產生了一系列凹坑208。在一個優選實施例中，掩埋氧化層為0.5微米并且在像素陣列之上的凹坑區域被減薄到0.2到0.3微米。僅僅通過減薄像素陣列，不用因晶體管(TFTs)的后門效應而折衷，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明的方法形成。
此后，如圖7C所示，電路器件116被轉移到視覺上透明的襯底204上。絕緣襯底174，也被稱為掩埋氧化層被蝕刻。如圖7B所示，掩埋氧化層被減薄，直到達到Si3N4層180。Si3N4層180通過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被轉移到視覺上透明的襯底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置電極上，如圖6和圖7A所示。取向膜210按下面說明的那樣對準液晶。
如圖8所示，框架粘和劑212被環繞每個顯示器區域放置。此外，在每個顯示器的某一點上放置銀膏，以便在結合時對置電極被連接到電路。如下面說明的那樣，留下了注入孔用于注入液晶。框架粘和劑具有多個定位球。定位球的直徑為3到4微米。TFT玻璃和對置電極玻璃被壓在一起。定位球確保當施加綁定壓力時，層間間隔開1.8微米。在有源矩陣區域沒有定位球。然后結合在一起的晶片被烘烤。雖然在一個優選實施例中使用了定位球，但是應該認識到，采用諸如(定位)柱的其他定位技術也能制作沒有定位球的顯示器。
烘烤后，兩片玻璃，分別為TFT玻璃204和對置電極玻璃198被劃線并斷開。兩個玻璃層在相反的兩端被劃線并斷開，再錯開以使得TFF玻璃204相對于對置電極玻璃198看起來向右偏移，如圖9所示。
單個顯示器被放置于支撐盤內，并浸入液晶內以填充掩埋層和對置電極之間的空間。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，沒有按比例示出顯示器單元，只示出了一個像素單元，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從對置電極144間隔開的像素單元138的有源矩陣部分220。每個像素單元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以保護三極管(TFF)140。對置電極144通過焊點(solder bump)被連接到電路到剩余部分。矩陣220被一對玻璃襯底198和204所約束。另一對玻璃板228被置于有源矩陣部分220以外。玻璃盤228被和偏振器216間隔開。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適當的位置上。
在與液晶層146相反一側，玻璃襯底198和204中的每個都具有偏振器216之一。偏振器216能夠從玻璃襯底198和204上移動到玻璃盤228的外表面。通過把偏振器進一步遠離液晶，偏振器材料216內的任何缺陷對用戶的眼睛都不明顯。因為用戶聚焦在液晶材料上，并且通過把偏振器材料216遠離液晶，它被從用戶視場深度中移走。
為了使液晶響應更快，對置電極和氧化層之間的距離在凹坑208處是2微米。這兩個單元之間狹窄的距離導致扭曲以使光線通過的液晶更少。然而，距離的狹窄導致附加的問題，包括某些液晶的粘度使得填充顯示器很困難。因此，選擇適當的液晶要求評價液晶性質。
在選擇合意的液晶時有很多必須要考慮的特性。一些特性包括可應用的溫度范圍，briefingence(delta n＝ne-n0)、運行電壓、液晶的粘度和電阻率。對于粘度，流動粘度和旋轉粘度是要檢查的兩個領域。在0度到70度的溫度范圍內，優選范圍是低于40厘泊(cp)的流動粘度和低于200cp的旋轉粘度。
在選擇液晶時另一個要檢查的特性是delta n。delta n的值取決于晶格間隙和在兩個表面的液晶預傾角。兩個表面的預傾角受到沉積在掩埋氧化物和對置電極上的SiOx取向膜的影響。對兩微米的間隙，delta n最好大于0.18，0.285的delta n是最佳的。對于大的間隙需要不同的delta n。對于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要檢查的標準。在一個優選實施例中，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準和對UV的穩定性以及高光強。如果需要，還能包括delta n以便取得更低的粘度和更低的運行電壓。
在一個優選實施例中，所選擇的液晶是超氟材料[SFM，(superfluoriated material)]。在一個優選實施例中，所選液晶是Merck銷售的TL203和MLC-9100-000之一。
液晶形成了在兩個表面之間伸展的化學鏈。如圖7A所示的SiOx取向膜210沉積在掩埋氧化物174和對置電極144或像素電極142上，并且在一個優選實施例中，圖7C中對置電極144彼此成90度角。取向膜210對液晶146進行預對準。取向膜210的厚度大約為500埃。
取決于相關像素電極上的電壓，液晶鏈扭曲或不扭曲。相對偏振板的扭曲導致液晶在白色或清澈和黑色或黯淡狀態之間運動。
在取決于液晶和偏振板的關系的同時，液晶既能在弛豫位置時看起來清澈和黑暗，也能相反地在被驅動狀態下黑暗或清澈。在一個優選實施例中，液晶在弛豫位置看起來清澈，在被驅動狀態看起來黑暗。
如上述說明，微型顯示器110可能具有不同數量像素的有源矩陣陣列。圖10示意性地示出了另一個用于(640×480)像素顯示器的電路有源矩陣顯示器管芯240。與圖2中所示的實施例不同，顯示器被分割成同時和獨立地饋入的四個象限。集成電路顯示器管芯240具有顯示矩陣電路242、一對垂直移位寄存器244、水平移位控制器246、四個水平移位寄存器248和多個傳輸門250。
來自數模放大器的模擬信號被四根視頻信號線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250。集成電路顯示器管芯240具有類似于上面所討論的列復位電路154的列復位電路254。顯示矩陣電路具有類似于上面參考圖2所討論的單元，并在圖20A中更詳細的示出。
眾所周知，無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并獨立驅動單個區域。另一個具有多通道驅動器的顯示器的說明被在1997年9月30日遞交的名為“用于照相機的彩色顯示系統”，序列號為No.08/942,272的美國專利中請中描述，整個內容在這里通過引用而引入。
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，即圖11上方，饋入顯示器偶數列，而奇數列的視頻被從另一側饋入。顯示器矩陣電路260、垂直移位寄存器120、水平移位控制器122、一對水平移位寄存器124和126以及多個傳輸門262被并入集成電路顯示器管芯258。傳輸門262能用一對互補的N溝道1020和P溝道1022三極管來實現。
一對視頻信號線264把模擬視頻信號從一對數模放大器356傳送到傳輸門262，這參考圖39B被進一步討論。傳輸門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，輸入的視頻信號把視頻信號的比特或段發送到這兩列。和圖2和圖10中所示的集成電路顯示器管芯不同，一個在偶數列一個在奇數列的兩個像素被同時寫入。
顯示器矩陣電路260具有多個類似于前面實施例的像素單元138。每個像素單元138具有晶體管140和像素電極142。像素電極142和對置電極144以及插入(置于二者之間)的液晶層146協同工作，形成用于產生圖像的像素電容148，這在圖20A中可以極佳地看出。
除了選擇通過水平移位寄存器124接收信號的列，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150被連接到每個晶體管140的柵極上以點亮該行像素。當一行的像素點亮，并且兩列152分別被水平移位寄存器124或126選擇，則這兩個像素被選擇，并且視頻信號驅動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，雖然仍存在兩個水平移位寄存器和兩條視頻信號線，但每個視頻信號線既接收視頻信號也接收反相視頻信號。信號每幀或每子幀被切換，被稱為幀反相。此外，對置電極的電壓(VCOM)像下面說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位電路154。在下面將會更詳細說明的低電壓視頻(LVV)中，切換對置電極的電壓并且在子幀開始時進行初始化。雖然向兩個像素同時寫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。
在一個優選實施例中，通過透過液晶146閃光或者從背面照亮液晶146觀看微型顯示器110上的圖像。圖12A、12B和12C示出了背光系統266。
圖12A中示出了背光系統266的一個優選實施例相對于顯示器110的分解視圖。多個LED 270背光源被固定在電路板268上。最好是用三個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，由散射器282在外殼278的第二側上定義出背光有源區。
微型顯示器110和背光系統266與透鏡系統284連接。圖13A是已裝配的顯示模塊286的透視圖。分解視圖13B詳細示出了系統286的單元。背光反射器被置于可用環氧樹脂粘和劑或多個夾片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也能用來定義用戶通過透明窗292看到的顯示器有源區的可視邊界。通常被視作透鏡系統284的一部分的透明窗292由光學支架294支撐。此外光學支架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支架294上。
光學支架294被可滑動的安置在外殼單元300上。光學支架294帶有的銷釘302把支架294連接到環304上，以便環304的轉動繞光軸306帶動光學支架294。把環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手持于距用戶眼睛0.5英寸到10英寸的范圍內時提供清晰的圖像。
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中所示光學支架294支撐的透鏡298。對于對角線為0.24英寸的微型顯示器QVGA(四分之一VGA 320×240)，在一個優選實施例中，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具有內表面316，內表面316從顯示器接收光并具有大約21.6mm的曲面直徑。觀察表面318具有大約22.4的直徑320。透鏡298的外部邊緣322用于在光學支架294內支撐透鏡298，并具有大約2mm的厚度324和大約4mm的半徑328。雖然在一個優選實施例中，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。這樣一個透鏡的特定例子具有16度的視場和50mm的RED(眼睛間隙距離)。
圖14B是另一個具有透鏡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支架294內。
背光外殼278具有三個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。
圖14C示出了另一個具有更大視場的1.25英寸直徑透鏡系統330的優選實施例。三個透鏡單元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諾全息照片，它具有帶有將相位校正引入入射光的環行臺階的波浪狀表面。在優選實施例296的結構中，單透鏡298被相鄰于開諾全息照片、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構。開諾全息照片296能采用模塑丙稀材料制造，以形成一個對著透鏡的凹陷表面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不同半徑和寬度的區域。每個區域被表面的臺階分隔開。QVGA顯示器最好具有150到300個區域，而640×480的顯示器具有500到1000個區域。
用于彩色顯示器的光學系統的其他實施例在1995年11月30日遞交申請號為NO.08/565,058的美國專利申請中被說明，其整個內容在此通過引用被結合進來。關于用于彩色顯示器的光學系統的附加細節在1997年11月10日由Jacobsen等遞交的申請號為NO.08/565,058，名為“用于便攜式通信系統的微型顯示器”的美國專利申請中被說明，其整個內容在此通過引用被結合為一個整體。
在產生圖像時，如下面更詳細地說明的那樣，液晶像素段的扭曲和非扭曲，以及背光系統266的LED 270需要被控制，LED270閃光以像下面說明的那樣產生圖像。此外，對于閃光，人們可能期望改變光強。
LED被生產后，對給定的電流，每批或每個LED的光強將會不同。在試圖平衡紅、藍和綠三種LED的顏色時，一種技術是給每個LED連接一個電位器并調整以獲取適當的色溫平衡。
圖16A是具有探測器342的背光系統340的橫截面視圖。背光系統340具有連接了電路板344和散射器282的背光外殼278。多個LED 270被連接到電路板344上。探測器342被置于電路板344的相反一面。孔徑或玻璃桿346允許光從LED 270穿過電路板344到達探測器342。在一個優選實施例中，探測器342用硅制成。眾所周知，能采用其他的可見光傳感器，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，其通過選擇LED 270的復用器352控制LED 270。在一個優選實施例中，復用器352是顯示邏輯電路350的一部分。復用器352由顯示邏輯電路350控制。下面參考微型顯示器110進一步討論顯示邏輯電路350。
除了被連接到復用器352/LED 270，顯示邏輯電路350還連接到存儲器354。在一個優選實施例中，存儲器是具有紅、藍、綠色LED 270的光強等級的預定值的24比特存儲器。數模變換器356從存儲器354接收數字值并產生代表光強等級的模擬信號。
亮度控制器362能被用于調整來自變換器356的模擬信號。在一個優選實施例中，亮度控制器362可能是位于變換器356的輸出端的電位器。在另一個實施例中，亮度控制器可能被連接到變換器356的滿刻度控制。
反饋控制電路358把來自探測器342的信號和來自變換器356或亮度控制器362的模擬亮度信號進行比較，并產生給LED電流驅動電路360的輸出信號。反饋控制電路358調整其輸出信號，以使探測器342測量的LED光強和由變換器356和亮度控制器362設定的光強值相符。在一個優選實施例中，LED電流驅動電路360使用晶體管366和電阻器368。
雖然在大多數環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，如在夜間的飛機或輪船上。
顯示器的背光從正常模式轉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的琥珀色或白色LED和用于彩色順序顯示器的紅色、藍色和綠色LED。
對于晝間操作，“白天”LED將打開以使顯示器在日光環境下可讀。如果環境亮度級下降，LED光強能夠降低以提供具有觀察起來舒適的亮度的圖像。在具有微光背景的某些場所，要求降低LED光強度將導致關閉“白天”LED并打開“夜間”LED。顯示器亮度的進一步降低將導致“夜間”LED光強降低，直到達到某個最小值或在某些場所該LED被關閉。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。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“夜間”LED被關閉而“白天“LED被打開的交越點。進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境，“夜間”LED或者是紅色LED或者是藍綠色LED。盡管紅色被認為對保持人的夜間視覺更好，但是使用夜間探測工具時，紅色更容易被探測。
眾所周知，夜間照明光源能或者從不發出紅外或近紅外頻率的一類光源中選擇，或者在夜間光源和剩余結構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構一般具有相同的像素柵距和尺寸。這和紅、綠和藍色均有獨立像素的其他類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，需要單個光源，其中在彩色順序顯示器中有三個不同的光源(例如紅、藍和綠)。因為有三種不同顏色，每種均必須閃光以產生大多數圖像，人們可能期望如下面所說明的那樣保持LED打開或讓發光二極管(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，為產生20Hz的彩色幀，必須用60Hz頻率驅動有源矩陣。然而，為了降低閃爍，人們希望驅動有源矩陣具有每秒60幀的幀頻，因為超過60Hz時，可見的閃爍被降低。在一個彩色顯示器中，優選的幀頻是最少每秒60幀，這導致每秒180子幀，因為每幀具有一個紅色、一個藍色和一個綠色子幀。和僅有一幀而非三個子幀的單色顯示器不同，幀頻可能更高，在一個優選實施例中，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質上和用于單色顯示的顯示器類似，但子幀頻實質上需要更快以取得彩色順序中所期望的結果。
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，直到整行都被寫入。
在作為圖2所示的集成電路顯示器管芯116的優選模式的列反相模式中，每個像素單元138的視頻在從信號高線132進入p溝道傳輸門128的視頻和從信號低線132進入n溝道傳輸門130的反相視頻之間切換。在每列中從視頻到反相視頻來回切換，防止在掩埋氧化物174和液晶146上形成DC電壓。
當第一列完成后，垂直移位寄存器120垂直移位寄存器120選擇第二行。這持續到最后一行被選擇。水平移位寄存器124或126逐列選擇，直到最后一行內的最后一列被寫入。因此在第一個像素(即第一行，第一列)和最后一個像素(即最后一行，最后一列)被寫入的時間之間有一個一定時間延遲。在一個優選實施例中，從寫第一個像素到寫最后一個像素之間的延遲大約是3毫秒。
如上面討論微型顯示器110的裝配時表明的那樣，液晶并不馬上響應電壓的變化。圖17示出了液晶響應的延遲。液晶146的狀態取決于一般稱為VPIXEL370的像素電極142的電壓和一般稱為VCOM372的對置電極144的電壓。如圖17所示，在幀378內，開始時VPIXEL370等于VCOM372液晶上沒有電壓降，透過偏振器觀察，液晶146是清澈的，如透明圖所示。當VPIXEL370達到電壓+V或-V 374時，液晶上有電壓降或電壓差；如幀380中所見，液晶被驅動變黑。
變化并非即時的，因為液晶要花一定時間旋轉。這個時間是包括液晶類型和溫度在內的幾個因素的函數。所以電壓被示出在切換，因為在像素上的電壓被反相以防止在液晶上形成DC電壓。
如果在達到穩定的黑色狀態后，VPIXEL370被設置為VCOM372，液晶返回清澈狀態。類似于從清澈到黑色到轉變，這個變化也不是即時的。如幀382中所見，從黑色到清澈狀態的變化要比液晶被從驅動變黑時用更長時間。圖17表明，從黑色變清澈要比從清澈變黑色多花2.5倍的時間。在一個在室溫下使用優選液晶的優選實施例中，驅動從白變黑的時間大約是4毫秒，而液晶用來變回白色的時間大約是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，液晶無法在一個子幀內從黑色變為清澈。
圖18A示出一個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被設置為使液晶處于弛豫以變清澈或者驅動液晶變黑的電壓。人們期望當紅色LED閃光時液晶清澈而在綠色或藍色LED閃光時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的子幀384中被設置為VCOM，而和綠色和藍色閃光相關的子幀386中，被設置為另一個電壓。對于具有每秒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，產生一個紅色像素。
如果液晶在第一子幀384a中一開始是清澈的，它能在下一個綠色閃光相關的子幀386a中被驅動變黑。在接著的和藍色閃光相關的子幀386b中，顯示器電路繼續驅動液晶變黑。當那個像素的顯示器電路把該像素電極142的電壓VPIXEL370設置為VCOM時，液晶被允許弛豫。然而，如圖所示的液晶146并不在子幀384b完成前達到清澈狀態。在圖18A中所示圖中，液晶僅變得大約百分之五十(50％)的清澈。在下一個子幀386c，即綠色子幀中，液晶146再次被驅動變黑。因此，此紅色像素的液晶從不在閃光前達到其完全清澈狀態。從來達不到最大的亮度或對比度。
對于彩色順序顯示器，即使在顯示靜態圖像時，顯示器也是動態的因為顯示器正在順序經過紅色圖像、綠色圖像和藍色圖像。
再次參考圖3，如果液晶具有足夠快的響應來扭曲或不扭曲，或者子幀是更長的時間周期，如寫入框末端所表示的，即使最后被寫入的像素388也將在LED閃光前被置于最終位置。但是，液晶沒有響應的足夠快以允許設定如圖18A所示的為防止閃爍所需的子幀或幀速度。因為像素被順序寫入，第一像素390先于最后一個像素388一定時間被寫入(即，被驅動扭曲或允許弛豫)。在一個優選實施例中，寫入第一個像素390和最后一個像素388之間的時間是大約3毫秒。
因此，與最后一個像素388相關的液晶146和與第一個像素390相關的液晶146在背光閃光之前不具有同樣的響應時間。
因為在兩個像素處的液晶扭曲不同，有不同量的光通過液晶，因此對比度、亮度、混色從顯示器的一角到另一角可能變化。例如，如果一個顯示器在第一個像素和最后一個像素處具有諸如黃色的中間色，則顏色將不會是同樣的。
圖18B示出了通過允許紅色和綠色閃光而禁止藍色閃光來產生黃色像素的一個例子。圖18B說明，對于紅色子幀和綠色子幀，視頻信號把每個像素電極142的電壓VPIXEL370設置為VCOM，對于藍色子幀，設為另一個電壓。因此，對于藍色子幀，設置像素的視頻以驅動像素變黑，對于紅色和綠色子幀，允許它弛豫，如方波所表示的那樣。圖18B中的第一子幀392a，即藍色子幀內，示出第一像素390和最后一個像素388的液晶均處于穩定的黑色狀態。第一像素390在紅色子幀394a的開始處接收其信號，并且液晶開始弛豫。最后一個像素388在一段時間以后接收其信號，并且液晶在那個時刻開始弛豫，在一個優選實施例中這段時間是3毫秒。當LED閃光時，與第一像素390和最后一個像素388相關的液晶146在向清澈的轉變中處于不同的點，從而產生不同電平的紅色。在圖18B中所示實施例，下一個要閃光的顏色是綠色，因此與第一和最后像素390和388相關的像素電極142在向子幀396a轉變中不改變電壓。因此，與第一和最后像素390均相關的液晶繼續變清澈。當為綠色的LED閃光時，兩像素390和388的液晶處于向清澈轉變的不同點上，因此有不同電平的綠色。此外，因為綠色閃光在紅色閃光之后發生，液晶有更多時間轉變，可視的綠色的量要大于可視的紅色的量，從而導致泛綠的黃色。
仍參考圖18B，下一子幀是藍色子幀392b。像素390和388被驅動變黑。第一像素390再次在子幀開始處附近接收其信號，并且因為在一個優選實施例中，液晶用3毫秒變黑，故液晶146在藍色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，并且當在藍色LED閃光時仍在變黑。因此，子幀392b內的最后的像素388在黃色中泛藍。
在下一幀，即下一紅色子幀394b中，液晶146在弛豫，并逐漸變為清晰。最后的像素已經被在前面變黑，因此，在其變為清晰的時候，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，其用于實現LVV方法。該數字控制電路400從源端獲取一幅圖像并在微型顯示器110上顯示該圖像。數字控制電路400具有在輸404處接收圖像數據的處理器402。處理器402通過時序控制電路410把數據發送到存儲器406和/或閃存408。圖像數據可能是多種格式，包括串行或并行數字數據、模擬RGB數據、混和數據或s-video。處理器402針對接收到的圖像數據配置，這在技術上是公知的。在圖19A中所示的優選實施例中，信號是數字的，或者在進入時序控制電路410前被轉換為數字的。
時序控制電路410從處理器402接收時鐘和控制信號。時序控制電路410既控制微型顯示器110，也控制背光系統266。時序控制電路410沿著多條線411把控制信號發送給背光266。來自時序控制電路410的控制信號根據微型顯示器110上的圖像，控制LED 270的閃爍。LED 270閃光的時刻、持續時間和光強受到控制。
圖像數據經數模變換器412，從時序控制電路410傳送到微型顯示器110。模擬圖像數據/信號沿兩條路徑發送。路徑之一使信號通過反相器412。模擬視頻信號和反相模擬視頻信號二者之一被饋入微型顯示器110，由開關416切換每個子幀上的輸入。此外，進入顯示器110并被加于對置電極144上的的公共電壓(VCOM)由開關418在兩個值之間切換。用于切換給顯示器的視頻和VCOM的開關418和開關416由來自時序控制電路410的幀控制線420控制。
時序控制電路410沿線422和424向顯示器110傳送控制信號，如垂直啟動脈沖、垂直時鐘、水平啟動脈沖和水平時鐘。線428把就緒、復位、寫入使能、輸出使能、顏色使能、地址和數據信號引導到存儲器406/408以控制向顯示器110的圖像幀傳送。
結合圖19A一起參考圖19B，對置電極144的電壓，即公共電壓(VCOM)在兩個電壓之間切換。視頻信號在實際視頻信號和反相的之間切換。和前面每列的視頻信號都反相的實施例中的列反相不同，在LVV中，視頻信號只是每幀被反相。
在一個優選實施例中，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在被稱為VCOMHIGH的高電壓VVH和被稱為VCOMLOW的低電壓VVL之間切換。視頻信號電壓在VVH和VVL之間波動。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)提高了開啟狀態下像素晶體管的導電性并降低了關閉狀態下像素晶體管的泄漏。
在VCOM為高，如幀432a中那樣，實際視頻信號被掃描或寫434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間或延遲436之后，出現閃光周期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，因為像素上的電壓變化了。然而，由于閃光周期438結束并且LED背光270不打開，看不到圖像消失。
在幀432b中VCOM為低時，反相視頻信號被掃描或寫入434矩陣電路/微型顯示器110。類似的，在剩余時間436之后，出現閃爍周期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，已經被掃描的圖像被擦除。伴隨VCOMhigh，實際視頻信號被寫入434微型顯示器110。出現延遲并且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，視頻通過晶體管(TFT)140饋入。晶體管(TFT)140由來自垂直移位寄存器120的信號控制。
存在容納電荷的存儲電容442，并且在一個優選實施例中，存儲電容442連接到另一條行線150，即前一條行線(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的對置電極144如上面描述的那樣來回切換。
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，三個屏幕掃描，每個彩色LED 270一個，包含一幀并且每幀、每子幀VCOM切換。
閃光開始前的延遲時間和閃光時間完全如圖19B所示。但是，無論是延遲時間(液晶響應時間的延遲)還是閃光時間可能都取決于要閃光的特定顏色。延遲時間取決于和最后要寫入的像素相關的液晶是否有充足時間扭曲以使特定顏色能被看到。閃光持續時間，或閃光必須被終止的點，取決于和下一幀要寫入的第一個像素相關的液晶是否已經充分地扭曲以便來自背光的光對觀察者可見。
如圖19A所示，取決于要閃光的顏色，時序控制電路410能改變閃光持續時間和延遲或響應時間。此外，背光266的電流也能被改變以調整該顏色的光強。如果希望，顏色控制線520能被增加到時序控制電路410上以允許用戶改變顏色。
在一個優選實施例中，VCOM每5到6毫秒波動一次。寫入/掃描圖像大約用3毫秒。LED閃光時間周期大約0.5毫秒。從寫入最后一個像素到大約0.5毫秒的閃光之間有一個等待周期，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間或改變LED閃光的長度。
以更小的存儲電容寫入需要更少的時間，因此可以采用更小的像素TFT。如果液晶有足夠快的響應，存儲電容(器)能夠被消除，并且液晶電容變成存儲電容。此外，如果沒有存儲電容，則孔徑有可能更大。具有更大的孔徑和提高的孔徑比，對于相同的背光周期，圖像將更明亮，或對于同樣的圖像亮度，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像素138的放大的示意圖。像素138由通過打開傳輸門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。視頻被寫入該像素并且液晶開始扭曲并且視覺上變得透明。在這個顯示器被寫入之后并且在LED閃光前已經有一個延遲，VCOM即對置電極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，視頻信號被從實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上透明或者視覺上不透明。偏振器的取向影響液晶是否被驅動變白、透明或黑暗、不透明。
參考圖21，頂部的圖452示出了每幀對置電極電壓VCOM的切換。在一個優選實施例中，電壓在6伏特和1.5伏特之間切換。復位VCOM改變了像素138的參考電壓。
第二條線454示出了在實際視頻和反相視頻信號之間切換的視頻信號。視頻信號從代表清澈的電壓變化為代表黑色的電壓。在一個優選實施例中，當VCOM是低電壓1.5伏特時，清澈的電壓將等于VCOM，1.5伏特，并且在一個優選實施例中，黑色的電壓是6伏特。第二條線代表偏離VCOM電壓4.5伏特電壓的黑色的視頻信號。
圖21中間的兩條線在一個特定像素單元中的電壓偏離。兩條線中，上面的456示出寫為黑色的像素而下面的線458示被寫為清澈的相同的像素。
參考第三條線456，像素開始時是清澈的，即在像素電極和對置電極之間的電壓偏移是零。當針對該像素選擇了適當的行和列之后，像素電極電壓被設置為偏移VCOM4.5伏特，即1.5伏特，其中在一個實施例中，VCOM是6伏特。液晶開始被驅動到黯淡的位置。在一定時間段之后，像素已經被寫入并且LED被閃光。當VCOM被從6伏特切換到1.5伏特時，如第一條線452所表示的，該像素電極的偏移從4.5變到零，從而導致液晶回清澈方向。當視頻信號再次被寫入像素以驅動它變黑時，該視頻信號再次偏移4.5伏特，但是在這種情況下它是6伏特的視頻信號。一定時間段后發生LED閃光。VCOM再次從1.5伏特跳到6伏特，像素電極和對置電極之間的偏移回復到零，并且液晶開始弛豫回清澈。這個模式連續重復。
參考圖21中的示出被寫為清澈的像素的第四條線，像素開始時是黑色的，VCOM和視頻之間的電壓偏移是4.5。當像素電極被寫為清澈時，VCOM和像素電極之間的偏移變為零，并且液晶開始向著清澈位置旋轉一定時間段之后，LED閃光。當對置電極的電壓被從6伏特切換到4.5伏特時，像素電極之間的偏移從零變為4.5伏特，并且液晶開始被驅動變黑。當接著像素電極被寫入時，像素電極的電壓被設置為1.5伏特，和對置電極電壓和零偏移電壓相等，從而液晶開始弛豫回清澈狀態。一定時間段之后，LED被閃光。當對置電極的電壓接著被從1.5伏特切換到6伏特時，像素電極之間的偏移再次從零變為4.5伏特，并且和該像素相關的液晶被向黑色驅動。當該像素的視頻信號被寫為白色，電壓被設置為6伏特，并且像素電極之間的偏移為零，并且液晶開始弛豫回清澈位置。這個模式連續重復。
圖21中的第五條線460代表像素的視頻信號。為了簡單和清晰，整個幀的視頻信號恒定，盡管僅在和像素有關的時間周期的視頻信號是相關的。第一子幀464a，視頻信號將驅動液晶變黑，從而信號電壓偏離VCOM或1.5伏特4.5伏特。在下一個子幀464b中，要寫入的信號是清澈，從而電壓被設置為VCOM電壓，由于VCOM再次為1.5，故電壓仍是1.5伏特，因為VCOM已經被切換到1.5伏特。第三子幀464c，視頻再次被設置為清澈，但是，因為VCOM已經被從6伏特切換到1.5伏特，視頻信號同樣的從1.5伏特跳到或轉換為6伏特，從而偏移被保持為零。在所示的第四子幀464d中，視頻信號被寫入，以便像素變回黑色，從而在一個優選實施例中，視頻需要從VCOM電壓偏移4.5伏特，并且在這個子幀內VCOM是1.5伏特，而且視頻被設置為6伏特。
第六條，即底部的線462示出用來自上面的線460的視頻在由虛的垂直線472指示的適當位置寫入的像素的視頻。視頻像素開始時偏離對置電極電壓零伏特，直到對置電極被寫入黑色，從而添加4.5伏特的偏移。和像素138相關的液晶被驅動、扭曲變黑。閃光由虛的垂直線474指示。但是，因為像素電極已經被驅動，所以液晶已經轉動到黑色，故看不到紅色閃光。在對置電極從6伏特切換到1.5伏特之后，像素開始弛豫到清澈，因為對置電極和像素之間的電壓偏移是零。在像素電極被寫入之后，它被寫為清澈，但是電壓已經有了零偏移，所以沒有變化。當子幀464b出現閃光時，因為液晶已經轉動到清澈位置，在該像素看到綠色閃光。
在對置電極在子幀464c的開始處從6伏特切換到1.5伏特之后，像素電極的電壓和對置電極之間的偏移是4.5伏特，從而液晶開始被驅動到黑色狀態。當像素電極被寫為清澈(白色)，像素電極的電壓被設置為6伏特，其中相對該電壓和對置電極的偏移是零，并且液晶開始弛豫回清澈。當閃光發生時，液晶已經在向清澈狀態運動并且看到藍色LED光。
在對置電極在下一子幀466a的開始處從6伏特切換到1.5伏特之后，對置電極和像素電極之間的偏移是4.5伏特，并且液晶開始被驅動變黑。當像素電極再次被寫為黑色狀態，像素電極的電壓不變化，從而當閃光發生時，液晶阻擋光線并且看不到紅色LED，從而能看到綠色和藍色燈發出藍綠色。
類似于在圖18B中所示，圖22示出通過在每個子幀之后切換對置電極144的電壓，對于第一個和最后一個像素產生黃色的像素。盡管把一幀稱為紅色、綠色和藍色子幀，但是第一個閃光的顏色以及順序僅僅是一種偏好。該像素的視頻被設置為對于藍色子幀468b驅動像素變黑，對于紅色子幀438r和綠色子幀允許其弛豫，如方波所表示的。在圖22的第一個子幀，即子幀468b中，示出第一個和最后一個像素的液晶都處于穩定的黑色狀態。第一像素390在紅色子幀開始處接收其信號，并且液晶開始弛豫。最后一個像素384在一段時間后接收其信號，這段時間在一個優選實施例中是3毫秒，并且液晶在那個時間開始弛豫。當紅色LED閃光時，與第一個像素和最后一個像素相關的液晶處于向清澈狀態轉換的不同點上，從而產生了如圖18B所示的不同電平的紅色。但是，和前面的實施例不同，對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。
下一個要閃光的顏色是綠色。第一個像素在綠色子幀468g開始處接收其信號，并且液晶開始弛豫。最后一個像素在一段時間后接收其信號，這段時間在一個優選實施例中是3毫秒，并且液晶在那個時間開始弛豫。當綠色LED閃光時，兩個像素的液晶處于向清澈狀態轉換的不同點上，從而產生不同電平的綠色。但是，和前面的實施例不同，和紅色LED相比，在綠色LED閃光之前，液晶沒有更多的時間轉換，因為對置電極的電壓每幀都切換。所以色更一致，因為第一個和最后一個像素都具有同樣的紅綠顏色比例。
仍參考圖22，下一幀是藍色子幀468b。通過切換對置電極電壓VCOM，像素被驅動變黑，如綠色子幀438g和藍色子幀468b之間的斜坡所表示的。和先前的實施例不同，第一像素390和最后一個像素388均同時通過切換加到對置電極電壓被驅動變黑。當獨立的像素被寫入時，該像素被寫為黑色，因此沒有變化。因此當藍色LED閃光時，最后一個像素388并非正在轉變。隨著切換加到對置電極的電壓VCOM，盡管從上到下仍有不同的亮度，但是顏色一致了。
在另一個實施例中，對于一個新的LVV顯示器，每個像素單元138的存儲電容422被連接到黑色矩陣190而非先前的行線150。利用連接到黑色矩陣190的存儲電容422，微型顯示器110能自頂向下或自底向上前進。因為視頻數據被數字化存儲，視頻也能被自頂向下的掃描，然后自底向上的掃描以對整個圖像平均出寫入和閃光之間的時間。
為取得好的色彩純度，液晶在穩定階段之前或穩定階段期間必須完成其向適當狀態的轉換，如圖23A所示。否則，液晶狀態受到前一個子幀的液晶的位置、狀態的影響(例如，綠色閃光將取決于其在紅色階段的狀態)。“偏色”效應首先在液晶的底部出現，因為那些像素在寫入階段472期間是最后被更新的。
如上面所指出的，LVV(低壓視頻)是切換加到對置電極144上的電壓和下面所討論的初始化的結合產物。
初始化發生在把圖像寫到顯示器前。初始化階段(Init)478恰好在寫入階段472之前，如圖23A所示。在該實施例中，初始化階段478利用了液晶從黑變白和從白變黑的轉換時間不同的事實。在一個從黑變白的較慢的優選實施例中，通過在背光閃光之后把加到像素的電壓VPIXEL設置成和對置電極電壓VCOM相同，所有的像素在半幀開始處被初始到白色狀態，這被稱為初始化。
在一個優選實施例中，奇數列首先被設置成VCOM，隨后偶數列被設置為VCOM。隨著像素電極被設置為VCOM，如果和像素相關的液晶處于某個其他狀態，則液晶開始弛豫到清澈狀態。這給了那些要被寫為清澈(白色)像素的像素一個頭啟動，以使穩定狀態476只需要和較快的從白變黑轉換時間一樣長。(眾所周知，最佳的初始化將取決于諸如液晶化學性質、對齊以及晶格配合的細節，并且對于一個給定顯示器，初始化為黑色、清澈或者中間灰度級也許更佳。)
一旦加到像素電極的電壓VPIXEL在初始化階段478被復位為VCOM，寫入階段472啟動并且第一像素接收其信號并開始轉換。每個像素均接收其信號直到最后一個像素接收其信號。和每個像素相關的液晶在弛豫、旋轉到清澈狀態，直到特定像素收到其信號。第一像素將占用寫入周期的大多數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，最后收到其信號的像素在收到其信號之前將是清澈或接近清澈的。如上面指出的那樣，驅動變黑比弛豫變白(清澈)用的時間少。因此，隨著最后一個像素變清澈，驅動變黑的響應時間要比假如像素是黑色并需要弛豫到清澈的時間要快。
驅動電子線路很快地更新陣列內所有像素。首先，數據掃描器把所有列線驅動到合適的初始化電壓。初始化開關482和每一列相連。圖23B示出了用p溝道MOS晶體管實現的開關。眾所周知，n溝道晶體管、互補MOS對或其他配置能被采用。其次，選擇掃描器484像涉及電源關閉復位電路所描述的那樣同時選擇多行。控制邏輯被修改以支持初始化操作。在電源關閉復位時，列全部被設置為VDD，和初始化階段478的初始化電壓不同。
根據本發明，我們稱為低壓視頻(LVV)的優選實施例通過克服幾個上面所討論的圖像質量問題改善了圖像。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，切換加到對置電極的電壓VCOM或初始化能各自完成或聯合完成。但是，在LVV(低壓視頻)中，無論切換加到對置電極的電壓還是初始化均被完成。聯合使更低的電壓得以實現并且利用驅動變黑的響應時間比驅動從黑變白的要快。
圖23C示出一個LVV微型顯示器，該顯示器既切換加到對置電極的電壓，也把像素初始化為清澈。和圖21不同，但類似于圖22，討論第一個和最后一個像素。頂部的兩個圖452和454和圖21頂部的兩個圖類似。
頂部的圖452示出每幀都切換加到對置電極144的電壓VCOM。在一個優選實施例中，電壓在6伏特和1.5伏特之間切換。第二條線454示出在視頻和反相視頻信號之間切換的視頻信號。視頻信號從代表清澈的電壓變化到代表黑色的電壓。第二條線454代表偏離VCOM電壓4.5伏特的黑色視頻信號。
圖23C的第三條線460和圖21中的第五條線類似，代表像素的視頻信號。為了簡潔和清晰起見，整個幀視頻信號被示作恒定的，盡管只在和該像素有關的時間周期是相關的。
此外，盡管視頻信號被示為或者全黑或者全清澈，但是眾所周知，視頻信號可能是介于中間的電平。例如，如果視頻信號的電壓采用優選實施例電壓，為4伏特，則視頻處于清澈和黑色之間的梯度，導致梯度或灰度級。
在第三條線460的第一子幀486r中，視頻信號處于驅動液晶變黑的電平，從而信號電壓是1.5伏特，偏離VCOM4.5伏特。在下一個子幀486g中，要寫入的是清澈的信號，從而電壓被設置為VCOM電壓；電壓再次為1.5伏特，因為VCOM已經被設置為1.5伏特。第三子幀486b中，信號再次被設置成清澈，然而，因為VCOM已經從1.5伏特切換到6伏特，視頻信號同樣地從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，視頻信號被寫入以使像素將變回黑色，從而在一個優選實施例中，視頻需要偏離VCOM4.5伏特；在這個子幀中VCOM是1.5伏特并且視頻被設置為6伏特。
第四條線490和第五條線492示出像素的視頻，其使用來自第三條線460的在各自的時間被寫入像素的視頻。第四條線490示出對第一像素390的寫入，像素390在微型顯示器110中被寫入。第五條線492示出對最后一個像素388的寫入，像素388在微型顯示器110中被寫入。
兩個像素均被寫為黑色，從而引起4.5伏特的偏移。像素TL388在一段時間T1之后被寫入。在一個優選實施例中，寫入第一個像素390和寫入最后一個像素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入。
第六條線494和第七條線496分別示出和第一個像素單元(T1)和最后一個像素單元(TL)相關的液晶的位置。閃光由虛線表示。但是，因為像素電極已經被驅動，故液晶已經旋轉到黑色，如在第六條線494和第七條線496中所見，看不到紅色閃光。
對于第四條線490和第五條線492，當對置電極從6伏電壓轉換為1.5伏進入子幀486g時，電壓在對置電極之間抵消，VPIXEL為0，液晶開始變為清晰，如同在第六條線和第七條線那樣。
因為切換加到對置電極的電壓把像素電極設置成代表清澈的電壓，初始化不改變像素電極或液晶的轉換。在像素電極被寫入之后，它被寫成清澈，類似于初始化的作用，由于電壓已經具有零偏移，故沒有變化。當發生閃光474時，由于液晶已經旋轉到清澈位置，如第六條線494和第七條線496中所示，在這些像素上看到綠色閃光。
在下一個子幀486b中，在對置電極從1.5伏特切換到6伏特之后，如圖23C中的第一條線452所示，像素電極和對置電極之間電壓的偏移是4.5伏特，故液晶開始被驅動到黑色狀態，如在第四條線490和第五條線492向下的線所示。如在線494和496中所見，液晶開始向著黑色旋轉。但是，切換加到對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，如在第四條線和第五條線中向下的線所見。液晶開始弛豫回清澈狀態，如第六和第七條線494和496所示。在一個優選實施例中，初始化在切換加到對置電極上的電壓之后少于100毫秒內發生。
在兩個像素電極被寫入之后，像素被寫為清澈，但是，因為電壓已經是零偏移，像素電極的電壓沒有變化。液晶繼續弛豫回清澈狀態，如在針對像素T1的第六條線494中所示，或者如同在第五條線492和第七條線494所見的最后一個像素388將被寫入的那樣，仍保留在適當狀態。當發生閃光時，像素T1和TL的液晶已經穩定為清澈狀態，如圖23C中第六條線494和第七跳線496所見，并且看到藍色LED的光。
在下一個子幀488r中，在對置電極被從6伏特切換回1.5伏特之后，對置電極和像素電極之間的偏移是4.5伏特，如第四條線490和第五條線492中向下的線所示，并且液晶開始被向黑色狀態驅動，如第六條線494和第七條線496中向下的斜線所示。
然而，切換加到對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490和第五條線492中向下的線所見。液晶開始弛豫回清澈狀態，如在第六和第七條線494和496中所見。
第一個像素T1的液晶在像素被寫入498之前不完全返回清澈位置，如在圖23C的第六條線494所見。對像素T1的寫入把像素電極設置為偏離1.5伏特的對置電極電壓4.5伏特，分別如第四條線和第五條線所示。把像素電極設置為表示黑色的電壓導致液晶旋轉到黑色。
最后一個像素TL的液晶在像素被寫入500之前徹底返回清澈位置，如在第七條線496中所見。在子幀488r中把像素T1寫為黑色，如第五條線492所示，導致液晶旋轉到黑色。因為不同于弛豫回清澈，液晶能被很快的驅動為黑色，和最后一個像素TL以及第一個像素390 T1相關的液晶在紅色LED閃光之前處于適當的位置。但是，因為液晶已經旋轉到黑色，看不到紅色閃光。
此過程持續。和先前的實施例不同，因為每個像素電極被設置為零偏移，這導致液晶向清澈旋轉。當圖像被寫入像素時，液晶或者清澈或者在向清澈運動。因為在寫入最后一個像素TL和閃光之間的一定時間內液晶能被從清澈驅動到黑色，所以當發生閃光時，液晶或者處于或者非常臨近所期望的狀態。這導致顏色更具有一致性并且對比度和亮度均超過先前的實施例。
在LVV中，切換加到對置電極的電壓使降低了的電壓范圍得以實現。初始化允許和每個像素相關的液晶弛豫、旋轉到清澈狀態，直到該像素接收其信號。第一像素將占用寫入周期的大多數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，最后收到其信號的像素在收到其信號之前將是清澈或接近清澈的。如上面指出的那樣，在所討論的實施例中，驅動變黑比弛豫清澈(白色)用的時間少。因此，隨著最后一個像素變清澈，驅動變黑的響應時間比假如像素是黑色并需要弛豫到清澈的時間要快。(眾所周知，最佳的初始化將取決于諸如液晶化學性質、對齊以及晶格配合的細節，并且對于一個給定顯示器，初始化為黑色、清澈或者中間灰度級也許更佳。)
在一個優選實施例中，寫入每個子幀耗時4.2毫秒。穩定、閃光、切換加到對置電極的電壓的LVV以及初始化共用1.3毫秒。在一個優選實施例中，在閃光開始之前，穩定時間大約為1.0毫秒。盡管閃光能被擴展到下一幀的寫入的開始處，因為LVV通過開始轉換液晶影響像素，故閃光的結束需要以LVV的開始為基礎。然而，LVV的使用導致更短的穩定時間要求。
在另一個和圖11中的管芯相關的實施例中，寫入每個子幀耗時1.64毫秒。穩定、閃光、切換加到對置電極的電壓的LVV以及初始化共用3.92毫秒。在一個優選實施例中，在閃光開始之前，穩定時間大約為1.0毫秒。
參考圖24，在正常運行中，像素電壓在波動。如圖20A所示，在點(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。當電源關閉時，VDD降到零。像素電壓(VPIX)不能通過p溝道TFT放電并下降。耦合到VPIX的VA也同樣地下降。如果經過充分長時間，因RLC所致，VA將回到零。
但是，如果電源先于自然放電時間被加回到顯示器上，一部分圖像能被看到幾秒鐘。當有電源時，VPIX變成正的，并且由于VA被耦合，它向上變成正的并產生黑色圖像。因RLC所致，VA在幾分鐘內恢復正常。即使切換加到對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。掩埋氧化物沒有相關的固有電容并且像素的電壓偏移導致DC累積。DC累積最終將由于RLC而下降。
圖25示出顯示器電路。在這個實施例中，數字電路506用于控制彩色順序顯示器運行。處理器402在404接收串行數字圖像數據，并把顯示數據經時序控制電路410發送到存儲器406。時序控制電路410從處理器402接收時鐘和控制信號，并把控制信號沿著線411和422分別傳送到背光266和微型顯示器110。線428把就緒、復位、寫入使能、輸出使能、顏色使能、地址和數據信號導入存儲器，以控制圖像幀向顯示器110傳送。
模擬比較器508實時采樣主電源電壓。當電壓下降到低于開動電路再加上某個由參考510設置的余量的電平時，復位信號(PDR*)被置為低。收到PDR*信號后，顯示電路將把VDD加到所有的列線上，并激活所有行線，見圖2。通常的時序將持續兩個周期或更多，從而順序激活所有的偶數和奇數行。這將列線上的VDD信號通過時鐘加到每個像素上。
再次參考圖20A，VDD也將對像素存儲電容442充電。如前面所指出的那樣，在一個優選實施例中，存儲電容442被連接到前一行線150。通過激活所有的偶數行(即將其驅動為低)而非奇數行(即保持為高)線，偶數行的存儲電容442將被放電到零伏。(VDD是邏輯電平的高)。在下個周期，奇數行存儲電容將被放電。因為存儲電容比像素電容大幾倍，存儲電容上的電壓將把像素電容放電到零伏特。在此時刻，顯示器能被去除能量，在存儲電容或像素電容上均不殘留任何電荷。
圖26示出一個時序圖。在T1時刻系統電源被關閉，并且當邏輯在旁路電容激勵下繼續運行時被作為標準的放電來示出。在T2時刻，比較器檢測閾值電壓電平并把PDR*信號置為低。T3之后不需要附加的邏輯或者信號，并且電源被允許隨機放電。電源關閉復位以上面討論的包括列反相和切換加到對置電極的電壓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和性質。
再次參考圖19A，顯示電路有一條附加線，從顯示器110延伸到時序控制電路410的溫度傳感器線512。有源矩陣包括多個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和顯示器及加熱器的幾何結構和環境條件，可能會有局部溫度變化。溫度傳感器能被遍布有源矩陣區域分布，該區域包括有源矩陣的周圍，含拐角以及置于有源矩陣中心附近的區域。溫度傳感器的使用在1994年12月27日遞交的序列號為NO.08/364,070的美國專利申請中被說明，并在這里通過引證而合并于本文。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域分布。
液晶材料的性質受到液晶溫度的影響，這樣的一個例子是扭曲向列液晶材料的扭曲時間，其在液晶材料溫暖時較短。通過了解液晶溫度，時序控制電路410能夠設置背光266閃光的時刻及持續時間，從而獲得期望的亮度并將功耗最小化。
再次參考圖20B，在正常運行中，垂直移位寄存器120只啟動一行，故當水平移位寄存器124逐列移動時只有一個像素受到影響。當一行的最后一個像素被尋址之后，垂直移位寄存器120切換活動的列。顯示器110能被置于加熱模式，其中每一行150被點亮并且在行上有產生熱量的電壓降。在圖20B所示的實施例中，每一行線的末端516被連接到VDD，并且靠近移位寄存器的一端被驅動變低，因此產生了跨越每條線的電壓差。熱量以P＝V2/R的速率產生，其中R是行線的并聯電阻，V是沿行線的電壓差。在正常運行中，只有被選擇的包括要被驅動變低的像素的行產生熱量，而不是整個顯示器。
再次參考圖19B，隨著公共電壓(VCOM)變高，實際視頻信號被掃描進矩陣電路。在一個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，出現加熱周期518，其中所有的行線被驅動以至于沿著行有電壓差。當VCOM和視頻分別由幀控制線420切換和反相時會出現熱量，如圖19A所示。圖19B示出每個子幀之后的加熱周期518，但是加熱周期的數量和時間可能取決于由溫度傳感器51確定的液晶溫度。在寒冷環境中，數字電路可能具有加溫周期，其中加熱器在第一次寫屏之前打開。
參考圖27A，示出顯示器110和數模變換器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和類似于圖20B中所示的開關262。此外，和圖20B不同，圖27A示出加熱門522。
參考圖27B，對具有p溝道TFT的像素，加熱門522具有一系列n溝道TFT。通常當寫入顯示器時，只有被寫入的行是開啟的(V＝0)。當不寫入顯示器時，所有的行是VDD。當n溝道TFT打開，通過把VDD施加到行線150，導致電流從和垂直移位寄存器170相關的反相器通過該行流到n溝道TFT，并且熱量沿著整條線耗散。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額外協助均勻加熱的行。
同樣，對于具有n溝道TFT的像素，參考圖27C，熱門522具有一系列p溝道TFT。通常當寫入顯示器時，只有被寫入的行是開啟的(V＝VDD)。當不寫入顯示器時，所有的行近似是零伏特。當通過把該門設置為零(0)伏特打開p溝道TFT時，在VDD行上有電壓降。
眾所周知，包括切換加到對置電極的電壓和的LVV(低壓視頻)和上面討論的顯示器的加熱能獨立使用。加熱能被引入參考圖2描述的實施例。雖然內部加熱器更佳，但是眾所周知，獨立的加熱器能與溫度傳感器一起使用。
在圖27B和27C所示的實施例中，當電流通過行線150流過產生熱量時，在顯示器上產生DC電壓降ΔV。取決于加熱周期的長度和頻率，能建立一個影響顯示器性能的直流電場。圖27D中示出的另一個實施例切換行線150內的電流方向以減小或消除直流電場。
仍參考圖27D，在也稱為垂直移位寄存器的選擇掃描器120和行線150之間，顯示器具有兩輸入AND(與門)門526，AND的兩輸入端之一的輸入來自選擇掃描器120。另一端是加熱信號HEAT1*528。每條行線150的另一側被連接到兩個晶體管的漏極，兩個晶體管是n溝道TFT 530和p溝道TFT 532。每個p溝道TFT的柵極被連接到HEAT1*，528。每個n溝道TFT的柵極被連接到第二加熱信號HEAT2，534。
兩個加熱信號HEAT1*，528和HEAT2，534在正常的顯示器運行中分別被保持為HIGH和LOW。當HEAT1*給定(LOW)時，每條行線150選擇掃描器的一側被驅動變低而右側被拉高。在這種情況下，如圖所示，電流自右向左流。或者HEAT2給定(HIGH)并且右側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中的DC成份。
對上面的實施例，其他穿過有源區域延伸的線，即列線，不被驅動到設定的電壓。在另一個實施例中，列復位電路154在加熱周期中把所有的列驅動到已知電壓以提高圖像的一致性。眾所周知，列線和額外增加的線也能被用于加熱。
參考圖27E，大多數更大一些的顯示器采用一對位于陣列相對兩側的選擇掃描器536來把視頻信號驅動到像素單元。在1997年9月30日遞交的序列號為No.08/942,272的美國專利申請中描述了雙選擇掃描器更詳細解釋，該專利整個內容在這里通過引證而合并于本文。
具有選擇掃描器對536的顯示器在每條行線150的每一端都具有兩輸入AND門526。在顯示器的一側，HEAT1*528被連接到AND門526的一個輸入，在顯示器的另一側，HEAT2*534被連接到AND門的一個輸入。
另一個具有AND門的實施例在選擇掃描器內具有等同的邏輯。
測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雜性。眾所周知，最終想要的是液晶的運行特性而非實際溫度。因此，液晶的電容，進行液晶電容的電測量而非溫度測量，以便確定是否需要加熱。這樣，能夠響應液晶傳感器啟動加熱器，該液晶傳感器響應液晶的光學或電學性質圖27F示出置于用戶可見的有源顯示器112之外的液晶響應時間傳感器538。該液晶響應時間傳感器具有多個仿真像素540和一個傳感放大器542，在如圖27G所示優選實施例中為8個像素。仿真像素不需要和有源區域內的是同樣大小。在一個優選實施例中，仿真像素被作的足夠大以控制微型顯示器約束區域內的寄生電容效應。
八個像素被兩個四仿真像素的組。像素的電壓被驅動到VHB(高黑色)、VW(白色)和VLB(低黑色)。在一個優選實施例中，在一個組中，兩個像素被驅動到VLB，并且其他像素被置為VW。另一組中，兩個像素被驅動到VLB，并且一個像素為VHB，其他像素被置為VW。液晶被給予一個比預期的響應時間長的多的時間周期，以使得液晶電容得以穩定。在一個優選實施例中，該時間周期可能超過5毫秒。
當電容穩定后，每一組中兩個同樣的電壓仿真像素被置為VW。因此在第一組中，兩個具有VHB的像素被置為VW，在另一組中，兩個具有VLB的像素被置為VW，像素保持此電壓一定時間，即要檢查的響應周期時間。在一個優選實施例中，時間周期可能在1到3毫秒的范圍內。
該時間周期后，剛被置為VW的那些像素被設置回先前的設置。因此，在第一組中，兩個像素被置為VLB，在第二組內，兩個像素被置為VHB。剩余的具有VW電壓的像素被置為其他的黑色電壓設置(即VLB、VHB)。因此每個組具有兩個被置為VHB的像素和兩個被置為VLB的像素。
對要充電的像素，這個狀態被保持足夠長的時間，但不致于使液晶開始轉變并且電容發生變化。在一個優選實施例中，這個時間周期大約為1毫秒。
在最后的感光階段，從仿真像素上移去驅動電壓，并且每個組內的四個仿真像素被短接在一起以允許共享電荷。感光放大器測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＝要測量的電容；并且2CG＝(CB+CW)。
ΔV的符號表明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變已經完成少于一半。也就是說，響應時間大于被檢查的周期。負的ΔV表明響應時間比被檢查的周期快。
上面討論的優選實施例測量非工作時間(從黑到白)的轉換時間，因為這通常比工作時間的慢。眾所周知，上面描述的方法能很容易的移植到工作時間測量。
除了具有響應時間傳感器以外，一個優選實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域之外。當液晶接近其特征清澈溫度時，白色像素和黑色像素的電容合并。
和響應時間傳感器不同，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，其中每組具有一對像素。每對中兩個像素的面積相差一個因子α，其中選擇α以和感興趣的溫度下液晶黑色狀態和白色狀態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。和響應時間類似，液晶被給予一個比預期響應時間長的多的時間周期，以使得液晶的電容得以穩定。在一個優選實施例中，時間周期可能超過5毫秒。
下一步是把具有VW電壓的那些像素預充電到使得每組具有一個像素處于VHB而另一個處于VLB的電壓。這個狀態對要充電的像素保持足夠長的時間，但不致長到液晶開始轉變并且電容發生變化。在一個優選實施例中，這個時間周期大約為1毫秒。
在最后的感光階段，從仿真像素上移去驅動電壓，并且每個組內的四個仿真像素被短接在一起以允許共享電荷。感光放大器測量由下面的方程給定的電壓ΔVΔV=VHB-VLBαCB+CM(αCB-CW)]]>ΔV的符號表明CM比CB的比值是否大于或小于α。如果ΔV為負，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計采用單個仿真像素，該像素具有驅動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的振蕩器電路作為仿真像素的負載。比值CM/CB和在黑色和白色(清澈)狀態下測量的頻率比值fB/fW相等。
液晶被期望的優點之一是長的時間常數，這使得在某些情況下允許保持圖像而不必刷新。采用CMOS技術的單晶硅提供具有極低漏電流的電路。同高質量的液晶(LC)材料結合，電路的低漏電和液晶的極高的電阻能產生長的時間常數。這些時間常數可能是幾分鐘的量級。因此，依靠在電源關閉期間掃描電路停止工作的點，能保持殘留的圖像。
和數碼相機不同，數字移動電話和其他接收數字數據并/或是嵌入式存儲器應用設備，其中視頻信號被相當好的控制，來自諸如便攜式攝像機的視頻設備的信號沒有被很好的控制，特別是在快掃描時。
此外，數字設備和視頻設備之間的固有區別是前者具有可以并通常存儲在存儲器中的數字數據，而視頻設備具有一般不被存儲在從照相機(輸入)或磁帶到顯示器的設備的存儲器中的模擬信號。此外，在某些情況下，視頻設備是交叉存儲的數據。交叉存儲的數據中，奇數行首先被掃描，然后是偶數行。交叉存儲的數據一般用于視頻速率不是很快的地方(例如，奇數半幀以60Hz刷新，偶數半幀以60Hz刷新，總刷新速率30Hz)。通過奇數和偶數半幀的切換，整個顯示器具有以60Hz速率寫入顯示器的數據，從而降低了閃爍。
圖28A是用于模擬信號的顯示控制電路546的示意圖。由顯示控制電路546接收的信號548包含視頻信號和同步信號。信號用兩條路徑發送，其中在一條路徑上，DC還原器還原黑色電平，并把校正過的信號導入顯示器110。信號被作為視頻和反相視頻發送到顯示器。
另外信號還通過低通濾波器552，濾波器552把同步信號與視頻信號分離。同步信號由同步分離器560分解為水平同步554、垂直同步556和奇偶(E/O)558。這些同步信號被輸入復雜可編程邏輯芯片562。PClk也被從接輸入水平同步信號554的鎖相環564輸入復雜可編程邏輯芯片562。多個包含視頻清晰、VP、HP的信號566被從復雜可編程邏輯芯片或設備562發送到顯示器。另外背光系統也由復雜可編程邏輯芯片控制。
在一個典型實施例中，時序控制電路562是諸如RC 6100水平時鐘產生芯片(Horizontal Genlock Chip)和菲利普復雜可編程邏輯芯片(CPLD)的設備。這些設備能包含圖28A中所示的幾個其他塊并被用于給諸如QVGA LCD的顯示器產生時序信號。RC 6100芯片接收混和信號并包含同步分離器、PLL頻率復用器和時序產生塊。來自RC 6100的垂直同步(VS)、水平同步(HS)和像素時鐘(PClk)驅動CPLD。CPLD已經被編程以實現水平和垂直計數器以及其他邏輯功能。信號HS復位水平計數器，信號PClk增加該計數器，該計數器提供了派生邏輯功能的時間基準。信號VS復位垂直計數器，信號vinc(水平計數器派生出)增加該計數器，該計數器提供了派生邏輯功能的垂直時間基準。
顯示控制電路546把同步信號與視頻信號分離，因為該信號作為復合信號進入接口(VIDEOIN)。顯示控制電路546可能具有多個用于選擇NTSC或PAL信號的開關。一個開關在信號類型之間選擇。其他開關使得在每個信號的四種類型間的選擇得以實現。
上面參考顯示控制電路546討論的元件/電路中的幾個是傳統的。但是，并非所有元件都是傳統的，下面討論其中幾個。
圖28B中框568(圖28B中找不到568)表示DC還原器550。DC還原器550歸一化為標準電壓信號以便參考黑色是恒定電壓。或者說，DC還原器使得即使在系統間存在電勢時同樣亮度的圖像得以實現或者使AC耦合得以實現。從DC還原器568，信號通過濾波器578輸出或從該信號中去除彩色圖像。
信號通過濾波器578進入伽馬(gamma)校正器電路580，如圖28C所示。伽馬(gamma)校正器580使用一對二極管582和584來補償液晶的非線性效應。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被作為穩定偏移地電路588一部分的線性二極管586調整到中心點。伽馬(gamma)校正器電路580包括推動信號的輸出運算放大器590。來自伽馬(gamma)校正器電路580的信號被作為視頻和反相視頻發送到微型顯示器。鎖相環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都沒有環繞圖像周圍，在現存照相機顯示器中常見的減切線。
如上所示，在諸如視頻照相機的設備中，顯示電路接收到的信號是模擬的。同步信號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。下面詳述控制信號。
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鍵信號路徑。外部時鐘輸入(EXCLK)592通過時鐘緩沖器594緩沖以產生控制數據掃描器598時序的內部時鐘(INCLK)596。數據掃描器類似于圖2和圖10中的水平移位寄存器。數據掃描器598產生使能傳輸門(未示出)的TGC(傳輸門時鐘)脈沖。如圖29B時序圖所示，時鐘緩沖器594和數據掃描器598的傳輸延遲導致EXCLK的上升沿和TGC的采樣沿之間的時序歪斜失真。該歪斜失真一般取決于溫度，并且從一個顯示器到另一個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(DLL)600。壓控延遲(VCD)單元602被插入信號路徑。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的下一個上升沿重合。這樣，鑒相器606和合成器608調整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，采用鎖相環(PLL)610而非延遲鎖定環600。PLL 610被置于微型顯示器110的集成電路顯示器管芯116上，并且不應和與圖28A中的復雜可編程邏輯芯片562中的PLL 564混淆。VCD 602被產生內部時鐘的壓控振蕩器(VCO)612代替。內部時鐘被從壓控振蕩器612經過時鐘緩沖器594發送到數字掃描器598。對于DLL(延遲鎖定環)，采用反饋環604來消除EXCLK和TGC之間的由鑒相器探測到的歪斜失真。PLL包括一個二階控制環。二次合成是指VCO產生頻率而φD探測相位。
便攜式攝像機和錄像機(VCR)具有幾個運行模式，包括播放、錄制、快進和后退。兩個附加模式，即快進播放模式和快退播放模式，允許用戶加速觀看圖像。這兩種模式的幀頻仍為大約每秒60幀，但是視頻信號正丟失大約一半信號。因此視頻信號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。當進入的視頻很差，則信號的圖像部分和同步(sync)部分都可能具有遍及這個視頻流的隨機信號，或噪聲。
再參考圖28A，同步(sync)信號之一在信號548中的復合視頻上，是表示圖像應該從屏幕頂部開始重畫的垂直同步信號556。尋找垂直同步信號的同步(sync)分離器可能把噪聲誤認為是額外的垂直同步，導致幀過早地開始其掃描。額外的垂直同步導致圖像的良好部分上下跳動。如果額外的同步存在，水平同步也發生類似的問題。因為圖像被畫到屏幕上的方式的不同，這個問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管(CRT)顯示器中更容易被注意到。區別在于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列，但圖像信號一般是噪聲，因此問題不像垂直同步那樣受到重視。水平同步噪聲的真正問題因被用于鎖定如上所示的鎖相環的是水平同步而出現。如果同步分離器產生額外水平脈沖，PLL試圖放慢。如果同步分離器丟失水平脈沖，PLL試圖加快。PLL變得不穩定并且不鎖定。PLL要用幾個好的水平同步來變得再次穩定。當PLL不穩定時，在水平平面上圖像將看起來扭曲并錯開。根據PLL變得有多混亂，可能占據很多行才變得穩定。PLL鎖定時間與常規PLL噪聲或抖動之間的折中成為一個問題。
再參考圖28A，示出了時序電路的一部分。信號通過把同步信號從視頻信號分離開的低通濾波器552。同步信號被輸入復雜可編程邏輯芯片562。PClk信號被從鎖相環564輸入復雜可編程邏輯芯片562。鎖相環564接收水平同步信號554。
當從VCR收到合成視頻并且便攜式攝像機以正常播放速度運行，上面的系統將正常工作既然沒有哪一部分信號被移走。然而，當合成視頻是以快進或者是回放的速度被接收的，系統就會有一部分信號被移走。這種噪聲被解釋成一種垂直的同步信號。RC6100產生多個VS信號，這些信號復位垂直計數器并引起LCD面板上的圖像垂直不規則的構成。
圖30示出一個檢測垂直同步信號的數字邏輯616。八位計數器(ZCTR)618被放置在時序控制電路562中的復雜可編程邏輯芯片內，由PClk 620的時鐘驅動，并由CSync(合成同步脈沖)622復位。CPLD 616與上面討論的CPLD類似，但增加了一個或更多個下面將要討論的特征。
當Csync 622為高時，導致ZCTR 618保持count＝0。CSync622為低時，允許ZCTR 618增加。ZCT R618增加導致它計數通過2并且繼續增加。然而，Csync 622通常在很短的時間(比如4微秒)里變成高，ZCTR 618復位到零而決不會計數超過2或者接近數字130。
ZCTR 618的輸出到達一對門624和626。當ZCTR接收一個特定數字，比如130時，一個門624變成高。另一個門626有一個輸入非2(2)和來自觸發器“q0”628的輸出。與門624和626的輸出被送到OR門630。
參考圖31，當CSync622脈沖變成以低電平為主時，ZCTR 648計數一個較大的時間周期(比如大于20微秒)，從而計數到一個預置的數或者超過該預置的數，比如130時使觸發器“q0”648置位。觸發器“q0”628保持設置直到Csync 622變成高時下一個ZCTR 618對2解碼。當這些發生時觸發器“q0”628復位。這樣觸發器“q0”628通常情況下都是保持復位狀態，因為ZCTR 618一般不能計數到足夠長以達到預置的數，比如130，因為Csync 622使ZCTR 618復位。
仍然參考圖30，當ZCTR 618到達計數2(2計數)時，觸發器“q0”628被“one”觸發器630采樣。這個“one”觸發器630通過一個OR門636接收信號，OR門636從一對門632和634接收其信號。門632從ZCTR 618和“one”觸發器630的輸出接收輸入。另一個門634從ZCTR 618和觸發器“q0”628接收信號。狀態被保存在“one”觸發器630內，直到下一個ZCTR618到達另一個計數2(2計數)。“one”觸發器630的信號將在第二個鋸齒波脈沖時設置。如果Csync 622在ZCTR618計數到130之前變高，則“one”觸發器630將被清零。
“one”觸發器630的信號被用于作為一個輸入或者附加限定來復位垂直計數復位(VCTR)638。“one”觸發器48的信號和另一個垂直同步(VS)信號642一起被輸入一個兩輸入AND門640。該AND門的輸出接到VCTR 638的復位端。
參考圖31，時序圖示出“one”觸發器630的輸出和CSync622的輸入、“q0”觸發器628和“2”AND門628以及“130”AND門624之間的關系。如圖31所示，Csync 622通常是一個有著短的低電平脈沖的高電平信號。在同步期間，Csync 622通常為低電平。
可見，2計數器在每個周期到達2，因為CSync622有低電平部分。計數器130僅當CSync622在置位期間為低電平時才是高電平，例如在一個優選實施例中，在6MHZ，130時鐘為21.6微秒。當130 AND門為高電平時q0觸發器628鎖存。q0觸發器628在下一個2計數時被one觸發器630檢驗。one觸發器630和VS同步信號642共同復位垂直計數器638。
圖32是一個經修改的更詳細的與圖28A類似的時序控制電路646。鎖相環(PLL)648從CPLD 562而非原始的水平同步信號554接收其信號。邏輯CPLD對信號進行降噪，并產生一個干凈的水平同步信號(HS)。PLL 648有一對與2.5V電源相連的二極管650。這個電路允許PLL 648從2.5V電壓中僅僅分走與通過一個二極管的電壓降相同大小的電壓。
上面這個邏輯被建立在CPLD2內并阻止外部VS信號復位垂直計數器。這樣LCD平板就能夠在快進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，比如快進掃描或者下面進一步詳細解釋的回放掃描。上面提到的從視頻信號獲取其信號的鎖相環受到更多噪聲的影響。
在如圖33所示，在一個優選實施例中，來自視頻的時序被用于控制來自復合信號548的接收和視頻數據寫入到幀緩沖區652的時序。
顯示控制電路654從幀緩沖區中讀出數據到微型顯示器110的時序是由位于時序控制電路658的中第二個時鐘來控制的。在某些類型視頻中，該時鐘是27MHZ。顯示器一側的時序可能是不同的速度，如25MHZ。
在某些實施例中，圖像被掃描到顯示器中，比如交叉存儲數據，先是奇數行然后是偶數行。如果行以每秒鐘60的速率被掃描，則實際刷新速率是每秒鐘30幀。這項刷新技術已經被用于傳統的陰極射線管(CRT)顯示器中。如果半幀沒有類似的信息(例如，一系列不同顏色的線條)所導致的問題是氧化層不均衡。圖34A示出了一個3∶1的驅動圖，其中加到對置電極VCOM上的電壓在每個子幀(比如，一種顏色或奇或偶)后切換。因此每幀花費6個子幀構成。
除了在奇數和偶數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在奇數半幀的綠色子幀期間都是高，在偶數半幀的綠色子幀期間都是低。如果一個像素在奇半幀時是紅色而在偶半幀時是白色，那么它將在高(電平)的黑色狀態下度過一個，六個子幀中的5個在白色狀態下。因為這個像素從來沒有被驅動到低(電平)黑色狀態，所以產生了DC不平衡。
圖34B所示4∶1的時序能夠保持DC平衡，紅、綠、藍的高和低子幀在奇半幀和偶半幀中都出現。對于具有50HZ場頻的PAL系統，彩色子幀速率是200HZ，這給出很好的結果并且沒有討厭的閃爍。然而，NTSC系統60HZ的場頻導致240HZ的子幀速率，這可能會破壞色彩的一致性。
要提高NTSC系統顏色的一致性，應該通過使用如圖34C所示10∶3的比率把子幀頻率降低到200HZ。
在10∶3的比率下，和對置電極的電壓轉換一致的色彩子幀的結尾不需要和輸入幀的結尾一致。然而，在一個優選實施例中，向顯示器的寫入發生在每個子幀的前三分之一，而10∶3的比率通常引起至少前三分之一在同一幀里，寫入全部在切換前發生。在一個優選實施例中，寫入花費1.64毫秒。閃光和對置電極電壓的切換，以及如果需要的像素初始化，都在子幀中出現。
例如，參考圖34C，幀0的奇輸入由一對相同的紅色視頻輸入，用660和662表示。第二個紅色視頻輸入奇幀0 662在切換到偶輸入視頻前寫入。液晶有時間穩定，如上所述，紅色LED在切換對置電極的電壓之前閃光。下一個寫入的子幀是綠色偶幀0，用664表示。一幀的每個奇或偶部分都有每一種顏色的至少一個寫入。
眾所周知，雖然主要討論了列反相和幀反相，在某些場合，其他的驅動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，信號被反相，以使在第一幀或子幀內接收視頻的幀，在下一幀內接收反相的視頻。在幀反相里，整個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，其他類型的反相有行反相和像素反相。在像素反相中，第一個像素接收視頻，下一個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。
如上所述，能夠改變比率，這導致要與信號或反相視頻信號相關的圖像數量不同。取決于時鐘速率和視頻及反相視頻的模式，毛刺和閃爍被減少。幾個反相視頻子幀被放到一起，隨后幾個視頻子幀將減小毛刺但增加閃爍。通過混合不同的模式，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并且整個周期中信號保持是模擬的的顯示器。下一部分就將返回(討論)初始信號是數字的的顯示器。
顯示器是模擬的，但是模擬既消耗大功率，受到來自其他電路的干擾的可能性也很大。因此在一些實施例中，人們希望能夠使顯示信號在更接近顯示器之前，比如在集成電路上時，是數字信號。
在一個優選實施例中，顯示信號在到達如圖35A所示微型顯示器的集成電路之前一直是數字的。這與圖2、10和11不同，在這些圖中，信號作為來自外部數模變換器412的模擬信號通過帶狀電纜進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。一對水平掃描器674和678、垂直驅動器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具有多個像素138。每個像素都具有晶體管140和像素電極142，如圖20A所示。每個像素電極和對置電極144及液晶層146協同工作產生所顯示的圖像。在一個實施例中，象素單元138連接到相鄰的行150以形成一個存儲電容442。
在一個優選實施例中，有源像素陣列672的旁邊是測試陣列678。測試陣列678可能包括溫度傳感器、液晶傳感器的電容測量(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成的64通道總線上接收數字視頻信號。此外，該集成電路還接收兩個模擬斜坡信號688和690(奇斜坡和偶斜坡(Rampodd andRampeven))，三個時鐘信號692、694和696(數字時鐘、地址時鐘和門時鐘)以及地址信號698。
地址信號698和地址時鐘驅動694信號和SIP O682以及垂直驅動器680共同選擇要寫入數據的行。垂直驅動器680具有有一個解碼器，該解碼器選擇適當的行驅動器和多個行驅動器，在本實施例中是1024行驅動器，其打開該行的晶體管多個行驅動器。
兩個列或水平掃描器674和678是相同的，差別在于上面的列掃描674接收和處理偶數列的信號，下面的列掃描678接收和處理奇數列的信號。從一側饋入奇數列信號和從另一側饋入偶數列信號和圖11所示類似。然而，圖11中接收的信號是模擬的，而在圖35A中的信號是數字的。
像下面所說明的那樣，每個列掃描674和678具有一個移位寄存器、一個行緩沖器、一個LFSR和傳輸門。一個模擬的斜坡信號、門和數據的時鐘產生信號以及數字數據被每個掃描器接收。
參考圖35B，一個鐘控脈沖里的視頻信號沿著32路數據線進入隨機訪問存儲器(RAM)700。目標列的RAM由一個寫入使能(WE)選通，這個WE信號由列移位寄存器702或者水平掃描器674或678產生。
移位寄存器702選擇適當的RAM 700。被選擇的RAM 700中的數據被發送到線性反饋移位寄存器(LFSR)704。在一個優選實施例中，LFSR 704是一個8位LFSR。LFSR 704產生一個有2n-1種狀態的序列，其中n是位數。
使用8位的LFSR，顯示器在一種顏色里可以具有256級灰度或區別。當加載信號LD 706被給定時，RAM的內容被傳送到LFSR，從而設置了LFSR的初始狀態。定時時鐘GCLK 696使LFSR在其狀態序列中循環。當LFSR的所有位都變成1時，AND門708輸出一個1，這使得采樣保持T/H電路710處于保持狀態并對列線7101上的斜坡電壓進行采樣。通過這種方式，數字數據輸入設置了LFSR的初始狀態，這個狀態確定了LFSR用1秒充滿之前GCLK時鐘周期的數量，這反過來確定斜坡電壓將在何時被采樣以設定模擬列電壓。
在一個優選實施例中，RAM 700可以在LFSR處理當前行的數據的同時被寫入下一行的數據。
時序

在某些實施例中，人們可能會期望將信息從一個位置發送到另一個，就象下面要解釋的用于車輛上的戴在頭上單元。一種技術是使用數據鏈路720。
數據鏈路720將信息進行轉換，以使其能夠以更小數量的連接以更高帶寬迅速地傳輸。例如，在一個優選實施例中，微型顯示器110是具有8位灰度級的1280×1024的像素陣列。
如圖36A所示，數據鏈路720具有鏈路722有很多成對的數據信號線724或光纖和時鐘配對線726或光纖。數據被置于視頻卡730上的發送器單元728編碼并串行化。數據通過這個鏈路以更高的時鐘速率發送。置于顯示器驅動板734上的接收器732對數據進行解碼并將其恢復成并行數據形式。在一個優選實施例中，該數據鏈路是例如Silicon Images公司銷售的使用PaneLink商標的產品。該鏈路的目的是為了用最小數量的數據線加速數據。數據鏈路或傳輸系統使用光纖信道(FibreChannel)，它可以從很多供應商那里得到，例如來自TexasInstruments的FlatLinkTM數據傳輸系統和來自Silicon Images的PaneLinkTM技術。
除了數據鏈路720以外，如下面說明的那樣，顯示系統可能具有偽隨機多路復用器用于補償放大器的差別。在一個優選實施例中，微型顯示器110接收模擬信號，該模擬信號從顯示驅動板734上的數字信號轉化而來，如圖37A所示。如圖37B所示，通過數模變換器356變換的信號通過放大器(運算放大器)740發送。每個放大器略有不同，因此如果相同的信號被輸入每個放大器，會輸出一個不同的信號。當放大器被用于顯示器上的信號時，用戶會由于不同的輸出信號而察覺黯淡和明亮的列。雖然放大器能夠被調諧/調整去校正這些差別，用偽隨機多路復用系統校正這些不同。
在一個實施例中，該偽隨機多路復用系統可以有一對偽隨機多路復用器742。在一個優選實施例中，每個偽隨機的多路復用器742都制作在插到一個優選實施例中的顯示器驅動板734的板子上。眾所周知，這個偽隨機多路復用系統可以和顯示器驅動板集成在一起。
該偽隨機多路復用系統從D/A變換器356獲取信號，偽隨機地發送信號到放大器之一，然后再從放大器得到這個信號并把它發送到合適的輸出，即微型顯示器的輸入。參考圖37B，示意性地示出顯示器驅動器。數據從兩條通道，數據偶通道748和數據奇通道748，串行進入數字2-8交叉復用解復用器744。數據從復用器744中從8個通道出來，即4通道視頻高(偶數行)750和4通道視頻低(奇數行)752。數據用多個鎖存器754發送到D/A變換器352，鎖存器754由用于控制數據流的水平計數器756控制。由D/A變換器轉換過來的信號被偽隨機多路復用板742獲取并被送到放大器758之一，然后到達適當的輸出。偽隨機多路復用板的輸入在終端用“1”來代表，輸出在終端用“2”來代表，如圖37B所示。
在一個優選實施例中，偽隨機多路復用器有兩個相同的單元。一個單元使輸入偽隨機化到視頻高，另一個單元使輸出偽隨機化到視頻低。在一個優選實施例中，偽隨機多路復用器不混合高信號和低信號之間的放大器。放大器有不同的偏移。但是眾所周知，這種混合是可能發生的。
該偽隨機多路復用器板具有一個八(8)輸入的頭，用于接收來自4個獨立D/A變換器352的輸出和來自4個放大器758的輸出。這個頭有八(8)個輸出，用于把信號發送到4個放大器和4個獨立的視頻信號。
每個來自D/A開關352的信號(4個信號)都被饋入4個獨立的轉換電路。因此有十六(16)個開關電路。在一個優選實施例中，每一組4個開關位于一塊芯片上。每個獨立的開關從邏輯芯片接收一個控制輸入。在每組中只有一個并且是一個不同的開關，對所有到輸出的輸入流是關閉的，該輸出是放大器的輸入。放大器的輸出沿類似的路徑到達第二組開關。使用來自邏輯芯片的同樣的輸入控制第二組開關，因此開關的輸出被發送到適當的視頻信號。圖37B中，通過頂部D/A變換器的信號被向下發送到頂部信號線。
下面的兩個例子用于說明能夠怎樣設置獨立的開關。在第一個例子中，來自前兩個輸入的信號不經過偽隨機多路復用器被送到放大器。自第三和第四個輸入的信號在進入放大器前被復用器切換，然后在被送到顯示器前再切換回正確的線。
輸出

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

切換A切換BVH01→VH12 VH13→VIDH0VH11→VH22 VH23→VIDH1VH21→VH32 VH33→VIDH2VH31→VH02 VH03→VIDH3因為有四(4)個輸入和四(4)個輸出，所以上面的兩個例子僅僅是16種組合中的兩種。偽隨機多路復用器不斷地在16種狀態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)。行頻會更佳。
參考圖38A，液晶不對電壓的變化呈線性響應，該電壓指像素電極和對置電極之間電壓差。如果從清澈到暗淡電壓的偏移量變化4.5V，像一個優選實施例中那樣，則前一半(1/2)的電壓變化和最一半(1/2)電壓變化對透射率(transmitivity)的影響最小，如圖38A所示。此外，因為上面討論的幾個實施例中，視頻信號被數字化存儲，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銷售的數據鏈路722，每個時鐘周期支持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和顏色的數字查找表764。該查找表，也被稱為伽馬(gamma)校正查找表，間隔光強，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中所示的非線性，也不希望具有在可用的均勻分布中選擇的光強和透射率，因為人眼更傾向于通過比率而不是通過絕對數值察覺差別。
視頻信號由數字控制電路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404轉換成數字信號，而無論這個信號原來是什么形式，如RGB、NTSC、PAL等。數字信號被發送到時序控制電路768的第一部分766。766根據需要發送或從存儲器406/408接收數據。來自時序控制電路766的數據通過數據鏈路720發送。
在數據鏈路720的微型顯示器110一側，放置具有查找表764的時序控制電路768的第二部分770。查找表764，特別是伽馬(gamma)校正查找表，用于針對顯示器傳輸特性線性化信號。
背光系統266和顯示器110的控制線422和424由時序控制電路768的第二部分770控制。該查找表764可以被用于顯示器，而不論有沒有切換對置電極的電壓。
查找表的輸入是一個與想要顯示的離散灰度級或色彩灰度相關的多位信息模塊。這組位作為表中的地址或位置由查找表處理。在該位置的存儲器值隨后作為一個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據的位數多，或者少，也可能相同，這取決于表的設計和功能。在一個優選實施例中，有8位數據輸入到表，輸出10位數據。然后，這10位數據在D/A 422中被轉換成一個模擬信號，提供給顯示器110合適的電壓，以把和期望的輸入位數相應的光傳輸給觀眾。查找表的值來自顯示器的伽馬(gamma)曲線，和圖38A類似。
在一個優選實施例中，對于一個24位的數據鏈路720，原來設計用于每個紅、綠、藍像素8位，在一個彩色順序格式中，4個6位的像素值或3個8位的像素值能夠在一個時鐘周期里傳輸到鄰近的像素。在6×8位的查找表中使用6位的輸入將提供給觀眾每種顏色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眾每種顏色256種不同并且均勻分布的色彩灰度。在對圖像質量有最小影響的情況下得到了更高的數據傳輸吞吐量。
在一個優選實施例中，對于一個24位的數據鏈路720，原來設計用于每個紅、綠、藍像素16位，在一個彩色順序格式中，8個6位的像素值或6個8位的像素值能夠在一個時鐘周期里傳輸到鄰近的像素。在6×8位的查找表中使用6位的輸入將提供給觀眾每種顏色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眾每種顏色256種不同并且均勻分布的色彩灰度。在對圖像質量有最小影響的情況下得到了更高的數據傳輸吞吐量。
盡管查找表是針對具有數據鏈路的實施例被描述的，但是顯然該查找表可以獨立于數據鏈路使用。
在彩色順序顯示中，LED的閃光被同步以滿足閃光前的最大設置時間，并且保證在下一次顏色設置前關掉閃光，與此不同，在單色顯示器中閃光的精確時序在某些實施例中不是必需的。
圖39A示出用于單色顯示器的時序圖。因為顯示器是單色的，LED270一直打開，圖像用列反相或其他的反相技術被反復寫入。在列反相中，在一幀里(例如FRAME 1)，奇數列被寫入視頻，而偶數列被寫入反相視頻。在下一幀里(例如FRAME2)，偶數列被寫入視頻，而奇數列被寫入反相的視頻。如果單色顯示器切換對置電極的電壓或者是在每一幀的開始初始化像素，如在LVV里那樣，上面描述的關于彩色順序LED的閃光在單色顯示器中被實現。
參考圖39B1和3982，示出另一個實施例的顯示控制電路774。顯示控制電路774可以和圖11中所示的兩個像素被同時寫入的集成電路顯示管芯258聯合工作。數字控制電路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404被模擬視頻解碼器776a接收，然后將其轉換成代表紅-綠-蘭(RGB)或亮度-色度成份(YCbCr)的數字表示404v。解碼器776a也提取時序信息以產生同步信號404s。
此外，輸入視頻404信號也可能是諸如BT656的數字格式，在這種模式中數字前端776d將數字視頻404v和同步信號404s分離開。
如果數字視頻404v用YCbCr來表示，那么它就被格式變換器778轉換成RGB模式。如果信號404v使用RGB表示，那么變換器778被旁路(繞過)。
在一個優選實施例中，顯示控制電路774的所有部件，除了模擬視頻解碼器776a，都被集成到一個定制集成電路ASIC 782上。在另一個實施例中，解碼器776a可能被全部或部分地集成進該ASIC。在另一個實施例中，DRAM 1004或數模變換器356對ASIC782而言可能是外部的。時序發生器780接收同步信號404s并為ASIC 782產生所有必需的時序信號。
ASIC 782也包括一個IIC接口796，接口796為外部處理器798提供了讀寫配置寄存器的手段。配置寄存器被用于編程操作模式和ASIC 782的其他部件的時序參數。
符合BT.656標準的數字視頻格式可以被按比例調整以適合一個320×240的顯示器。用傳統的27MHz時鐘解碼的模擬NTSC和PAL視頻也能被按比例調整。在水平方向上，要把360次采樣減少到320，需要9∶8的調整比例。
具有525線和60Hz的場頻(NTSC)的制式不需要垂直比例調整。如果每一場有243或244個活動線，在一個240線的垂直分辨率中多出的3或4線可以被丟棄。然而，625線50Hz的場頻(PAL)的制式則需要6∶5的調整比例以將288條活動線減少到240線。
水平比例調整器786進行9∶8的水平比例調整。在一個優選實施例中，使用插值法，如圖39C示意性所示。垂直比例調整器780進行6∶5垂直比例調整。在一個優選實施例中，使用插值法，如圖39D示意性所示。
非標準的視頻格式不需要比例調整，在這種情況下比例調整器786和780被旁路。可以看出，其他的視頻格式可能需要不同于9∶8的水平調整比例和不同于6∶5的垂直調整比例。
再次參考圖39B1，來自垂直比例調整器788的視頻信號被送到伽馬(gamma)校正電路792，和上面圖38B中討論的相似。對于輸入視頻信號中的每個紅、綠、藍成份，伽馬(gamma)校正電路792都產生一個校正過的輸出值，以便當信號被D/A變換器356轉換成模擬的時，最后的亮度對眼睛適合。
在一個優選實施例中，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。在另一個優選實施例中，伽馬(gamma)校正電路792計算輸入的分段線性函數，在17個配置寄存器中所存儲的值中間做插值。來自伽馬(gamma)校正電路792的信號被送到像素配對電路794。
在像素配對中，紅、綠、藍像素的單個數值被重新排序以更有效的使用存儲器。圖39E示出像素配對的示意圖。像素配對電路794以6.75MHz接收24位的字。每個字包括單個像素的紅、綠、藍三種成份，作為三個8位的值。16位輸出字包括來自水平相鄰像素的同樣顏色的兩個8位的值，是顯示器需要的格式。
參考圖39B2，來自像素配對電路794的16位數據流被三態緩沖器1002送到兩個DRAM段存儲器1004之一。一個DRAM段存儲器被讀取，另一個被寫入。讀寫的地址和控制信號是由DRAM控制器1008和1010分別產生的。復用器1006將讀寫的地址和控制信號送到適當的段存儲器1004中去。
來自被讀取的DRAM段存儲器的數據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，輸出數據到達數模變換器356，27MHz時峰值數據速率是兩個8位字。來自變換器356的模擬信號被外部視頻放大器1014放大以驅動顯示器110。
ASIC 782也包括一個顯示時序控制單元1016，控制單元1016為顯示器110、背光源266和對置電極的模擬開關1018產生控制信號。
上面所描述的單色顯示器和彩色有源矩陣顯示器的實施例都可以被用在各種產品中，包括數碼相機、取景器、車載顯示器、打印機和無線通信設備，比如傳呼機和移動電話。
圖40A到40D示出一個用于靜態圖像的數碼相機800。圖41示出相機800的分解圖。如圖41所示，數碼相機800具有一個置于圖象傳感器804前面的透鏡802。如上面所描述的，數碼相機800具有微型顯示器110和一個如圖40B所示的off/on開關。如在圖13B中所示，微型顯示器110可以通過透鏡298瞄準照相機并觀察捕捉到的圖像。如圖40A所示，在數碼相機800的前端有一個聚焦按鈕，用于聚焦微型顯示器觀眾110。
再次參考圖40B，在一個實施例中，數碼相機800接收可移動存儲卡，諸如壓縮閃存卡(CF)、靈巧介質等。數碼相機800具有壓縮閃存卡存取門808和彈出按鈕810。
參考圖40C，是選擇開關812和關閉按鈕814。可伸縮的帶槽框816連接外殼828和830。選擇開關812和按鈕814協同工作允許刪除一幅已存儲的圖像、保存圖像和觀看圖像。如圖40D所示，輸入/輸出門蓋818覆蓋輸入和輸出820，輸入和輸出820由電路集成822負載。
照相機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800在電路822裝配前面有一個電池盒用于容納多個電池834，并有一個蓋在前塑料外殼828上的電池門836。眾所周知，該電池盒可以和整個外殼做成一個整體。
在一個優選實施例中，照相機800具有麥克風838，用于在記錄圖像的同時記錄聲音。眾所周知，照相機800具有用于聚焦的紅外傳感器。
數碼相機可以和很多元件連接，諸如便攜式計算機、用于將數碼相機的圖像傳輸到計算機或打印機的讀卡器。在一個優選實施例中，一塊卡，比如壓縮閃存卡，可以從照相機中取下并插到計算機中。在另一個實施例中，該傳輸可以來自數碼相機也可以到達數碼相機，經過一個電纜通路通過輸入/輸出門蓋818與計算機或NTSC TV輸出相連接。
圖42示出數碼相機800的彩色順序顯示器110的顯示控制電路840的一個實施例。顯示控制電路840在模擬信號處理器402處接收一個來自圖像傳感器804的模擬復合信號404。模擬信號處理器可以是一種可以買到的芯片，比如將信號404分解為紅、綠、藍成份的Sony CXA1585。雖然針對模擬信號討論了該實施例，但是眾所周知，該信號也可以是數字的。一個數字系統包含本專利里找到的教導。
圖像從模擬信號處理器402被直接發送到微型顯示器110。上面參考圖28A到圖34討論的和伽馬(gamma)校正、Pclk和兩個同步時鐘相關的接口可以被合并。
同時，三個模擬彩色成份被模數(A/D)變換器842轉換成數字信號。數字信號進一步被一個數字信號處理器844處理并存儲在一個存儲器電路846中。存儲在存儲器電路846中數字信號能被增強或改變，比如壓縮、伽馬(gamma)校正、平滑和/或抖動。這種增強或改變使用可購買到的軟件，比如Adobe公司銷售的Photoshop，Inc。
除了直接從和圖像傳感器804相關的模擬信號處理器中觀看圖像以外，微型顯示器110也能顯示以數字信號的方式存儲在存儲器846中的圖像，這些數字信號通過數字信號處理器844到達數模變換器356以將數字信號轉換回模擬信號。顯示控制電路640具有用于將信號分解成紅、綠、藍成份分的模擬信號處理器848。數字處理器之后的模擬信號處理器校正圖像傳感器數據。
顯示控制電路840具有包括時序電路的邏輯電路850。邏輯電路850和圖像傳感器804、微型顯示器110、數字信號處理器844和存儲器846連接在一起用于控制視頻信號流。
當通過模擬信號處理器402把圖像直接從圖像傳感器取到微型顯示器時，邏輯電路850將信號同步成微型顯示器110使用的紅、綠、藍信號。該同步可能包括使用各種濾波器以收集處于同步過的色彩順序，要傳到微型顯示器110去的圖像數據，并調整背光266的動作。
邏輯控制電路850通過發送來自存儲器846的視頻數據到顯示器110上并且逐線調整每一種原色背光266的工作來控制到達顯示器的每一種顏色幀的順序流。
微型顯示器110除了被用作靜態相機800的取景器以外，也被用作圖43所示的便攜式攝像機或錄像機860的取景器。便攜式攝像機860具有取景器外殼862，取景器外殼862帶有包括光學外殼的微型顯示器110。
如前面針對圖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404的模擬信號處理器402。NTSC信號404是從處理板866接收到的。處理板866從圖像傳感器804a接收圖像，或者在回放模式中從錄像帶868接收，或從內部存儲器接收。在記錄模式，來自圖像傳感器804的圖像被記錄在錄像帶868上。如圖43所示，開關870和處理器板866協同工作，以允許操作者選擇從圖像傳感器804或磁帶868送到模擬信號處理器402的信號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，比如快進掃描速度。
置于取景器外殼862內的電路板864，除具有模擬信號處理器402外，還具有時序控制電路872和存儲器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。在一個優選實施例中，該電路包括視頻信號的同步和兩個時鐘，如上面針對圖28A到34C所討論的那樣。
在諸如直升機或飛機的交通工具中，為操作該交通工具，操作者需要快速處理大量的信息來。在一個優選實施例中，顯示器是一個固定在頭上的顯示器。這樣，通過一個頭盔固定在頭上的顯示器和那些部件既要重量輕又要堅硬。此外，由于飛行員所要經歷的各種光線的情況，從明亮的日光到漆黑的暗夜，顯示器需要能夠改變光強度。
參考圖45，示出用于交通工具882的顯示系統880的示意圖。在這個實施例中，顯示器110，一個微型顯示器，被固定在用戶所戴的頭盔884上。顯示器投射出的信息被從顯示計算機886通過數據鏈路722傳送到微型顯示器110。該系統可以是雙目的也可以是單目的，具有兩(2)個或一(1)個顯示器。
計算機886從很多來源接收其信息，包括存儲數據888，交通工具上的速度、方向、高度傳感器890；用于增強諸如夜間或紅外視力的照相機892；輻射傳感器894，比如雷達系統；和無線傳輸896從其他來源接收的信息。計算機886能夠根據操作者的輸入選擇和結合這些數據。
信息通過數據鏈路722從顯示計算機886被傳送到微型顯示器110。數據鏈路722獲取在視頻卡898上轉換的數據，并把數據送到微型顯示器110旁的顯示驅動板900，視頻卡898被接到顯示計算機886上并與其相鄰。數據鏈路722可以是雙絞線電纜，或/和光纜，如圖37A所示。在圖48中，數據鏈路722在用戶的飛行服中有快速拆卸活接頭902。
在一個優選實施例中，該交通工具是直升機。背光源被遠離微型顯示器放置。背光源被放在用戶下面或者是后面，并且由光纖通到飛行員的頭盔。微型顯示器和一個照明系統協同工作，在一個優選實施例中，該照明系統是背光904。
照明系統被連接到控制器906上，如圖45所示，用于針對白天到夜間的視力改變光強。此外，在另一個優選實施例中，該控制器能夠改變各個LED的光強以提高上面討論的彩色順序顯示器的色彩質量。圖45中所示的照明系統是一個固定在頭盔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相關，但是眾所周知，這種結構也可以應用在其他的實施例中，比如連接到普通的個人計算機。
除了照相機和顯示器，通過使用數字打印機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示出用于數字打印機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字打印機910。
顯示電路912具有處理器402，處理器402從外部來源接收圖像數據404并把該數據轉換成適當的形式，該轉換包括把圖像裁剪成三個不同的圖像，一個為紅色，一個為綠色，一個為藍色。圖像數據能夠通過控制電路916被發送到存儲器406。控制電路916從存儲器406取出數據，在存儲器406內，圖像以三種不同的顏色保存，然后控制電路916通過數模變換器412將數據發送到微型顯示器110。圖像以和上面的實施例類似的方式被寫入微型顯示器110。在顯示器有足夠的時間被寫入和設置以后，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紙920上，如圖47所示。
通過以每秒180子幀的速率將圖像寫到顯示器中，各個不同的圖像以寫把一種顏色的圖像寫入微型顯示器的方式重復，允許設置時間，隨后閃光各個LED，把下一種顏色的圖像寫入微型顯示器，允許設置時間，隨后閃光LED，并對第三種顏色進行重復。允許設置時間然后點亮LED，并且寫入第三種顏色，打印機紙920能夠被圖像曝光。該過程被重復曝光打印機紙920所需的次數。
盡管顏色的梯度一般是通過液晶的旋轉度數來實現，但因為數字打印機并不是和本專利中所描述的微型顯示器的其他應用一樣對時間敏感，所以閃光時間長度能被用于產生顏色的梯度，并且液晶被轉變為完全清澈或者完全黑色。
當液晶是清澈或黑色而不是介于中間的等級時，光源，在一個優選實施例中是LED，被閃光一個給定周期。然后，或多或少的像素將被旋轉到清澈，并且LED再次閃光。該過程一直重復到得到期望數量的等級。
舉個例子，每種顏色總的曝光時間是大約0.6秒，并且期望每種顏色4位，16個灰度級。微型顯示器以50Hz，每幀20ms的頻率運行。整個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。無論是將電壓切換到對置電極還是初始化像素在每一子幀里都沒有做。用四(4)幀(80ms)的時間使液晶變化到清澈。像素的驅動取決于期望的顏色或灰度級。像素被寫入以保持清澈(白色)，除非不再需要這種顏色，即，灰度級是零(0)。對于那些像素來說，像素被驅動成黑色。每一級完成兩(2)幀(即，如果灰度級大于0，2幀像素是白色的，反之則是黑色的)。背光每一幀都會閃光。該過程被重復。
如果灰度級大于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，對另外兩種顏色重復該過程。
因為每一種灰度級都被偶數數量的幀爆光，列反相驅動方式所帶來的高和低黑色電平的任何不對稱都會被平均掉。而且，打印機應用了驅動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，液晶對電壓變化的反應不是線性的，該電壓指像素電極和對置電極之間的(電壓)差。如果像一個實施例中那樣，從清澈到黑色的電壓偏移變化為4.5V，則如圖38A所示第一個二分之一(1/2)的電壓變化和最后一個二分之一(1/2)的電壓變化對透射率的影響最小。
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和顏色的數字查找表。該查找表，也被稱為伽馬(gamma)校正查找表，間隔光強，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中所示的非線性，也不希望具有在可用的均勻分布中選擇的光強和透射率，因為人眼更傾向于通過比率而不是通過絕對數值察覺差別。關于伽馬(gamma)校正查找表的進一步討論在2000年7月28日遞交的美國專利申請文件中有描述，該專利申請號是No.09/643,655，其內容在此通過引證而整體合并于本文。
因為液晶或者全黑或者全白，故在這個例子中打印機和上面討論的液晶伽馬(gamma)曲線無關。
在另一個例子中，微型顯示器被初始化成黑色而不是白色(清澈)。曝光是由何時液晶轉換成白色(清澈)而不是由何時背光打開來控制。
差別是背光一次影響所有的像素，而液晶的轉變僅僅當每個像素被掃描時才發生。因為打開和關閉轉換都是由液晶而不是背光來控制，(產生了一個從圖像的頂部到底部的更均勻的灰度控制)。作為一個例子，紅色、綠色和藍色背光被關掉。
4幀初始化所有的像素為黑色。
紅色背光打開。
如果紅色等級大于0，則2幀像素為白色，否則為黑色。
如果紅色等級大于1，則2幀像素為白色，否則為黑色。
如果紅色等級大于2，則2幀像素為白色，否則為黑色。
……如果紅色等級大于14，則2幀像素為白色，否則為黑色。
2幀的所有像素變為黑色。
紅色背光關閉。
2幀的所有像素變為黑色。
綠色背光亮。
如果綠色等級大于0，則2幀像素為白色，否則為黑色。如果綠色等級大于1，則2幀像素為白色，否則為黑色。如果綠色等級大于2，則2幀像素為白色，否則為黑色。……如果綠色等級大于14，則2幀像素為白色，否則為黑色。2幀的所有像素變為黑色。綠色背光關斷。2幀的所有像素變為黑色。藍色背光亮。如果藍色等級大于0，則2幀像素為白色，否則為黑色。如果藍色等級大于1，則2幀像素為白色，否則為黑色。如果藍色等級大于2，則2幀像素為白色，否則為黑色。……如果藍色等級大于14，則2幀像素為白色，否則為黑色。2幀的所有像素變為黑色。藍色背光關斷。
總共是104幀或者在50Hz的幀頻下剛好超過2秒。通過在每個灰度級只使用一幀，該時間能被減半。這將失去平均掉高和低黑色的不對稱性的好處。
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性特性的話，那么只要在每個灰度級的域值處曝光不同數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等級2幀)。
在一個實施例中，只有閃光的時間被改變。在另一個實施例中，閃光時間和光強的結合也能被改變。在第二個實施例中，人們發現，LED閃光一下以后，一些像素將打開而其他像素會關斷以便得到像素薄膜的時間和光強的正確組合。
和上面先前討論的先前的實施例的不同在于，因為圖像被投射到光敏紙920上，幀頻不需要超過每秒60幀或者每秒180子幀。寫入和設置的時間可以是秒或十分之一秒的數量級，而沒有用戶感覺得到的延遲。在一個優選實施例中，控制電路916具有來自薄膜類型探測器922的控制輸入，該探測器能夠讀取安裝在數字打印機910中的紙張920的類型。控制電路916可以調整閃光也可以根據薄膜的種類做一些其它的調整。控制電路916或ASIC，控制顯示器，顏色分離、曝光和其他特性，比如抖動。此外，控制電路916在一個反饋系統中獲取和LED輸出有關的輸入信號以補償LED的老化。控制電路916也能夠為了圖像的白色平衡而調整閃光長度。
參考圖47，示出了數字打印機910的剖視圖。數字打印機有一個與背光266和打印平板924分隔開的微型顯示器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上畫出適當的圖像，并且背光266打開充足的時間以使光通過亮度增強薄膜280和散射器282透過微型顯示器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被關閉，控制電路916把微型顯示器驅動到第二幅圖像，也就是另一種顏色的圖像。背光再次被打開一定時間以使圖像能夠被打印平板上的紙捕獲。然后控制電路916關閉背光并且把微型顯示器驅動到第三種顏色的第三和最后一幅圖像。其中，背光再次被打開一個設定的周期。
盡管彩色順序打印機更佳，但是眾所周知，打印機也可以是單色的。在單色模式中，或者是一種信號顏色，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光二極管的彩色順序顯示器，但是顯然也可以用一個色彩輪或可調諧LC濾波器。
雖然數字打印機910被作為一個獨立單元示出，但是可以認識到，打印機910也能被裝配到其他儀器中，比如一步成像數碼像機或者是無線或蜂窩電話。圖48示出用于一步成像數碼像機的電路930。顯示控制電路930在模擬信號處理器402處接收來自圖像傳感器804的模擬復合信號404。模擬信號處理器402可能是可購買到的芯片，比如Sony CXA1585，它可以將信號404分成紅色、綠色和藍色成份。雖然上面討論的實施例是關于模擬信號的，但是顯然該信號也可以是數字的。數字系統包含在本專利中找得到的教導。
圖像從模擬信號處理器402被直接發送到微型顯示器110。涉及伽馬(gamma)校正、Pclk和兩個同步時鐘的接口在2000年7月28日遞交的美國專利文件中有論述，該專利申請號是No.09/643,655，題目是“便攜式微型顯示器系統”，其全部內容在這里通過引證而合并于本文。
同時，三個模擬的顏色成份被模數(A/D)變換器842轉換成數字信號。這些數字信號被數字信號處理器844進一步處理并存儲在存儲器電路846中。存儲在存儲器電路846中的信號可以被進一步增強或變換，比如壓縮、伽馬(gamma)校正、平滑和/或抖動。這種增強或變換通常用能購買到的軟件，比如Adobe公司銷售的Photoshop，Inc。
除了直接通過和圖像傳感器804相關的模擬信號處理器402觀看以外，微型顯示器110也能通過經數字信號處理器844到達數模變換器356將數字信號轉換回模擬信號的數字信號顯示存儲在存儲器846中的內容。顯示控制電路930具有用于將信號分成紅色、綠色和藍色成份的模擬信號處理器848。數字處理器后面的模擬信號處理器校正圖像傳感器數據。I顯示控制電路930具有包含時序電路的邏輯電路1264。邏輯電路1264連接到圖像傳感器804、微型顯示器110、數字信號處理器844和存儲器846上，用于控制視頻信號流。
當通過模擬信號處理器402把圖像從圖像傳感器直接取到微型顯示器時，邏輯電路850將信號同步到微型顯示器110使用的紅哦、綠色和藍色信號中。同步可能包括使用各種濾波器以收集處于同步過的色彩順序，要傳到微型顯示器110去的圖像數據，并調整背光266的動作。
邏輯電路1624通過發送來自存儲器846的視頻數據到顯示器110和逐線協調每種原色背光266的工作來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，獨立的微型顯示器110和背光266可以被包含進去，或者微型顯示器110和背光對于觀看和圖像重定向是相同的，比如鏡面或棱鏡，932對圖像定向。
照相機將允許用戶選擇模式肖像或風景。照相機可能包含各種大小的紙/膠片。照相機可能合并圖像存儲、文件管理和圖像處理。照相機有自動曝光控制，并且也可能具有手動控制設置。照相機可以有變焦、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線電話的其他即時打印裝置中。
圖49A是蜂窩電話940的透視圖，蜂窩電話940具有文本數字顯示器942、鍵區944，揚聲器946和麥克風948。此外，在一個優選實施例中，蜂窩電話940有用于覆蓋鍵區944的翻蓋950，和在很多傳統蜂窩電話中可見到的一樣。此外，在一個優選實施例中，蜂窩電話940具有在圖49A中外殼954的左側示出的滾動開關952。開關952能被用于選擇文本數字顯示器942上的信息或者在一個優選實施例中，選擇置于文本數字顯示器942上方的微型顯示器956上的信息。取決于具體蜂窩電話940的工作方式，微型顯示器956上的信息同樣也能通過附加鍵區948或者是常規鍵區944來訪問。
圖49B示出帶有覆蓋鍵區的翻蓋950的蜂窩電話940的前面。在一個優選實施例中，在翻蓋950處于關閉位置時，用戶可以將蜂窩電話940保持離開用戶的臉以便他們能觀看微型顯示器956。電話被設置在半雙工模式，以使揚聲器946和麥克風948不同時工作，從而防止了反饋。用戶在這種模式下的距離內可以聽到揚聲器946的聲音并和蜂窩電話另一端的一方交談。圖49A所示的滾動開關952和/或鍵區958可以被編程以控制和選擇文本數字顯示器942或微型顯示器956上的圖像。
在另一個實施例中，聽筒946與蜂窩電話940的機身954可分離，以使用戶將揚聲器946放進或靠近用戶的耳朵。麥克風948能夠從大約一英尺的距離上接收談話，因為蜂窩電話940和用戶有一定距離。
圖49C示出了蜂窩電話940的背面。揚聲器外殼946在后視圖中可見。蜂窩電話940具有照相機962。照相機962拍攝的電子圖像可以被蜂窩電話940傳輸。如圖49A和圖49B所示的微型顯示器956被用于照相機單元962。由鍵區958來選擇要被記錄的圖像。此外，蜂窩電話940具有電池盒964。在一個優選實施例中，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制作，例如圖51中所示的石英上的硅。
用石英上的硅來制作微型顯示器的過程和上面針對SOI晶片和圖4到圖8所描述的過程類似。石英上的硅用于顯示器與SOI相比優勢在于整個過程更簡單。而SOI于顯示器和石英上的硅相比優勢在于集成電路更簡單、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，光閃爍進入顯示器，并被反射回來。
圖50示出反射式微型顯示器968的一個優選實施例。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和對置電極974分隔開的像素978。每個像素978都有晶體管980和像素電極982。像素電極982覆蓋在置于環氧層984上的晶體管(TFT)980之上。像素電極982保護或避免TFT 980被光照射。像素電極982被氧化層990和信道線988間隔開。對置電極974通過焊點(solderbump)992和電路的剩余部分相連。有源矩陣972具有在對置電極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也有多個發光二極管(LED)1044。LED 1044，紅色的1044r，藍色的1044b和綠色的1104g都被安裝在時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。來自LED 1044的光被棱鏡1028導入有源矩陣972的液晶976。光被像素電極982反射回來通過棱鏡1028。通過被像素電極982激活的液晶926的光具有部分或全部的偏振變化；以不同的偏振離開顯示器970的光通過棱鏡1028到透鏡1040。未被改變的光被棱鏡1028反射而離開透鏡1040。和透射型顯示器一樣，LED也被順序閃光。
參考圖52A和圖52B，示出了一種無線個人通信器1800。該個人通信器具有微型顯示器1802。微型顯示器1802可能是前文討論過象素數量和尺寸的QVGA，VGA，另外顯示器可能是1/8的VGA或者226×170個象素，等于大約38,400個象素。226×170象素的顯示器和4.8mm×3.6mm的QVGA具有相同尺寸。
此外，個人通信器1800還具有第二個顯示器1804，在一個優選實施例中第二個顯示器1804是單行文本數字顯示器。第二個顯示器1804可以顯示電話號碼、狀態或者其他細節。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。此外個人通信器1800還具有兩個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、e-mail、尋呼機、am/fm收音機、照相機、圖像瀏覽器、游戲、GPS、語音備忘錄、語音信箱等。
個人通信器1800外殼的一側具有接收閃存卡1814的插槽1812。個人通信器1800具有置于插槽上方的on/off開關1816。
參考圖52C，個人通信器1800具有用于靜態和視頻剪輯的數碼相機圖像傳感器1820。可拆卸的可充電電池1824被安裝到人通信器1800的后蓋上。圖52D-52G示出個人通信器的其他視圖。
參考圖53，示出從個人通信器延伸出的線纜1830，個人通信器的可彎曲的天線被置于線纜1830內。此外，線纜上面還有能用于調整線纜的長度的夾子1834。在一個優選實施例中，夾子1834包含麥克風。但是在另一個實施例中，個人通信器中，麥克風位于主外殼內。在一個優選實施例中，夾子上還有耳機插孔。
參考圖54A和54B，示出了頭戴式個人通信設備1850或具有微型顯示器1852的頭戴式個人通信設備1850。頭戴式個人通信設備1850具有在頭頂延伸的頭帶1854和吊桿1856。微型顯示器1852位于長度可調的吊桿1856上。吊桿除了長度可調，吊桿可繞與頭帶的連接處轉動。在一個優選實施例中，吊桿還具有置于可變長度的部分和微型顯示器之間的軸，用于側轉。
頭戴式個人通信設備具有耳機1850，被置于吊桿和頭帶的連接處。頭帶有結1860，結1860包含了電子裝置和供電電池。電子裝置包括無線接口，例如藍牙接口，用于和臨近個人通信設備的基本單元300交互。圖54C-54G示出了頭戴式個人通信設備的其他視圖。
圖55A和55B示出基本單元300。盡管基本單元300與外殼304內的顯示觀察區302一起示出，但顯然，當和頭戴式個人通信設備一起使用時，基本單元不需要顯示觀察區。觀察區302具有透鏡306，用戶可以通過透鏡306像前面所描述的那樣觀察微型顯示器。微型顯示器的放大倍數能夠使用置于外殼304頂部的旋鈕308進行調節。
基本單元300接收在微型顯示器本地或者在頭戴式設備上面顯示的圖像信息。圖像信息既可以存儲在虛線部分所示的能被插到基本單元300的外殼304內的插槽312中的智能卡210上，圖像信息也可以存儲在虛線部分所示的存儲器卡214中，存儲器卡214能插入外殼304內的第二個插槽316中，或由置于外殼304內的無線收發機接收。
基本單元300可能具有置于外殼304頂部的五路選擇開關318。外圍四個按鈕350允許光標在微型顯示器上運動，中心按鈕352用于選擇項目。用戶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線傳輸。使用由外殼上面的開口可接觸到的開關320打開或關閉基本單元300。圖54A-54G所示的頭戴式設備可能有其自身的off/on開關或可能在基本單元關閉的時具有待機模式。
基本單元300在前側可能具有一套揚聲器。與圖像類似，聲音有三種來源智能卡210、存儲器卡214或者通過無線傳輸。
雖然示出了智能卡和存儲器卡，但另一個實施例另可能包括微型CD ROM或者其它可插入的存儲介質和傳感器。
除了使用五路開關318和微型顯示器作為虛擬鍵區輸入數據和指揮基本單元300外，基本單元可能具有通過外殼304上的開口356訪問的麥克風，用于和語音命令一起使用，在存儲器卡或者其他可插入的存儲介質上記錄或者通過無線傳輸。頭戴式個人通信設備的調桿可能具有，并且在一個優選實施例中，具有可通過無線接口交互的麥克風。
在基本單元300除了具有通到頭戴式設備的無線鏈路外還可能具有紅外收發器358。紅外收發器358能被用于在基本單元300和具有類似的紅外收發器的計算機之間傳輸信息。紅外收發器358也可以和具有鼠標跟蹤操縱桿和一對鼠標按鍵的無線鍵盤一起使用。這種鍵盤可以折疊使其厚度不超過15mm，在鍵盤的一側還有用于記筆記或者繪圖輸入的觸摸板。顯然，紅外收發器能被用于替代揚聲器用作無線頭戴式耳機。
基本單元300具有包括一對CCD照相機357和359的照相機系統。照相機357之一在前側，以便當用戶持有基本單元觀看微型顯示器的時候，它瞄準著用戶。另一個照相機359被置于后側，用戶能夠用這個照相機拍攝筆記、物品、建筑物或者其他想要存儲到存儲器或傳輸的東西的照片。
在1998年9月29日授權的NO.5,815,126號美國專利和1999年5月10日授權的NO.09/309,155號美國專利中對與頭戴式微型顯示器相關的包括照相機的傳感器做了更詳細的描述，這些文獻的內容都通過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被從頭戴式個人通信設備的結1860中拆取出來。印刷電路板1868具有無線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和揚聲器的電路。顯示器、麥克風和揚聲器通過在頭戴式耳機中走過的電線相連。
圖57示出頭戴式設備上的控制電路。數字控制電路40獲取由來自基本單元的無線接口發送的圖像并且將圖像顯示在微型顯示器110上。數字控制電路400具有用于從天線上接收圖像數據的接口/處理器。處理器402通過時序控制電路410把要顯示的數據發送到存儲器406或者閃存408。圖像數據可以是各種形式，包括串行或并行數字數據、模擬RGB數據、復合數據或者s-video。
時序控制電路410從接口/處理器接收時鐘和數字控制信號，微型顯示器電路110和背光系統266都由時序控制電路410控制。時序控制電路410通過多條線路411向背光系統266發送控制信號。來自時序控制電路410的控制信號控制微型顯示器110上和圖像相關的LED 270的閃光。LED 270閃光的時刻、持續時間和光強受到控制。
圖像數據要通過數模轉換器412從時序控制電路410傳送到微型顯示器110。模擬圖像數據/信號沿著兩條路徑發送。其中一條路徑中信號要通過反相器414。隨著開關416切換每個子幀上的輸入，模擬視頻信號和反相的模擬視頻信號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)由開關418在兩種電壓值之間切換。用于切換顯示器的視頻和VCOM的開關416和418由來自時序控制電路410的幀控制線420控制。
時序控制電路410通過線路422和424向微型顯示器110發送垂直掃描脈沖、垂直時鐘、行掃描脈沖和行時鐘。線428將就緒、復位、寫入使能、輸出使能、顏色使能、地址和數據信號導入存儲器406/408以控制對上述顯示器110的圖像幀傳輸，這些線都是通過頭戴式單元擴展的電線的形式。
頭戴式個人通信設備上的顯示器的能被做成和上面描述的那些類似的尺寸。顯示器可以如圖14C所示直接觀看。在一個優選實施例中，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，當顯示器關閉的時候，用戶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。光學器件能被定制成和用戶的眼鏡協同工作。
圖59是一種具有包含揚聲器1324的翻蓋1322的蜂窩/無線手機1320的透視圖。翻蓋上面配備有文本數字顯示器1326、鍵區1328、麥克風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，示出無線電話1320的翻蓋1322打開，露出揚聲器1324和鍵區1328。顯示器模塊1334能繞第一個軸35旋轉；也能繞第二個軸36，即相對于主機殼1338橫向延伸的軸進行旋轉。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日遞交的申請號為NO.08/565,058的美國專利申請文件中對彩色顯示器的光學系統有描述，這里將其所有內容通過引用而引入。關于彩色顯示器光學系統的其他詳細描述在Jacobsen等1997年11月10日遞交的申請號為No.08/966,985，名為“便攜式通信系統的反射式微型顯示器”的美國專利申請中有描述，這里將其所有整個內容通過引證而合并于本文。
在一個實施例中，顯示模塊1334和主外殼1338的長度和寬度大約分別是4.7英寸和1.65英寸。電話1320的厚度大約是1.0英寸。
參考圖61和62，無線電話具有天線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，上面載有文本數字顯示器1326、鍵區1328、麥克風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透鏡系統。聚焦按鈕1340沒有被翻蓋1322遮蓋，可被看見。無線電話1320具有置于外殼1338側面的電源開關1350，顯然，電源開關1350也可能是成鍵區1328中的一個按鍵。
參考圖64，示出翻蓋1322處于打開的位置。此外，示出顯示模塊1334繞著軸1336相對于主外殼1338向上旋轉，此外，顯示模塊1334繞著合葉1354上面一般與縱向軸1336垂直的軸進行旋轉。
圖65示出了無線顯示器1320的底部。天線1344被示出從主外殼1338伸出。拉環1352可接觸到，以允許從主外殼1338中移走電池蓋1346。主外殼1338上的操縱桿或者稱為多位開關1356能被用于選擇顯示器1332上的圖像或者用于選擇圖67內的電話1370中的打印功能。電話1320能夠通過語音命令激活。
在1997年9月30日遞交的申請號為No.08/942,272，題為“照相機彩色顯示系統”的美國專利申請和1999年12月14日遞交的申請號為No.09/460,960，題為“便攜式微型顯示器系統”的美國專利申請中對顯示器的驅動和電路進行了描述，這里將其整個內容通過引證而合并于本文。此外，在1997年9月30日遞交的申請號為No.08/942,272題為“照相機彩色顯示系統”的美國專利申請中對多路驅動顯示器進行了介紹，這里將其整個內容通過引證而合并于本文。當把無線電話1320從臉部的左側或者右側切換的時候，它里面的電路可以使得圖像反相或旋轉180度。電話內印制電路板上的傾斜傳感器可以指示電路電話被放在哪個位置。
無線電話1320可能具有照相機，由該照相機拍攝的電子圖像能通過電話1320傳輸。顯示器1320用于觀看照相機單元記錄的圖像。使用鍵區1328選擇要被記錄的圖像。上面詳細描述了與頭戴式顯示器和無線電話相關的包括照相機功能的傳感器，該描述也存在于1998年9月29號授權的No.5,815,126號美國專利和1999年5月10日遞交的No.09/309,155號美國專利申請中，這里將其所有內容通過引證而合并于本文。
參考圖67，示出和在圖59到圖65中所示的類似的具有即時打印裝置的無線或蜂窩電話。線或蜂窩電話1320具有部分分離的翻蓋1322，翻蓋的上面有揚聲器1324。翻蓋1322能遮蓋文本數字顯示器1326、鍵區1328、麥克風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，具有背光1362的微型顯示器1360被與打印平面924間隔開，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系統中觀看的裝置1364。
在上面更詳細討論的電子裝置和電路都位于主外殼1338內，電子裝置和電路能夠允許在用于觀看的彩色順序顯示模式或具有多色LED或者是單個“單色”LED的單色打印模式之間切換。
盡管圖示的具有即時打印的蜂窩電話的實施例使用相同的顯示器用于觀看和打印，顯然這些功能也可分別由兩個專用微型顯示器完成，一個用于觀看，一個用于打印。這種情況，在一個優選實施例中，用于觀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LED。即時/數字打印以和上面針對圖46-48所描述的類似的方式工作。
圖68、69示出與圖59-66中所示電話1320類似的無線/蜂窩電話1610的透視圖。不過，無線電話1610中除了配置有帶顯示屏1332的顯示器模塊1334外還有照相機模塊或插件1612。
與無線電話1320類似，1610具有帶有揚聲器1324的翻蓋1322。翻蓋1322可以覆蓋住文本數字顯示器1326、鍵區1328和麥克風1330。
顯示模塊1334能夠繞第一個軸35旋轉，或者繞相對主機殼1338橫向延伸的第二個軸36旋轉。照相機模塊1612具有CCD、CMOS或者其他圖像采集機構1614。采集的圖像數據可能是靜止的圖像或視頻流。
照相機模塊1612可以相對顯示模塊1334進行旋轉。圖68示出照相機模塊1612的CCD裝置1614朝上，圖69示出照相機模塊1612的背面向上。
圖70A和70B示出另外一種無線電話1630。電話1360具有能夠覆蓋文本數字顯示器1634和鍵區1636的翻蓋1632。翻蓋1632包含麥克風1638。無線電話1630具有微型顯示器1332。如圖70B所示，無線電話1630的側面具有多個控制按鈕和搖桿1640。
圖71A示出一種無線顯示系統1650，無線顯示系統1650具有微型顯示器1652。顯示系統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1650具有輕觸打開式麥克風1656，如圖71B所示。顯示系統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據、圖像、或者語音節點進行無線連接。顯示系統1650具有兼作腰夾的形狀的揚聲器1660。
圖72A-72D中示出具有Internet瀏覽器和尋呼機功能的無線電話1700。無線電話1700具有微型顯示器1702。無線電話1700具有用于把圖像聚焦到微型顯示器1702上的聚焦滑動旋鈕1704。如圖72B所示，無線電話1700具有輕觸打開式麥克風1706。無線電話1700上的四位置選擇按鈕1708用于選擇顯示屏1702上面的圖像、用于和數據、圖像、或者語音節點進行無線連接。無線電話1700具有揚聲器1720。
如圖72C和72D，無線電話1700具有可從外殼1724中拔出的天線1722。
盡管圖示的具有即時打印的蜂窩電話的實施例使用相同的顯示器用于觀看和打印，顯然這些功能也可分別由兩個專用微型顯示器完成，一個用于觀看，一個用于打印。這種情況，在一個優選實施例中，用于觀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LED。即時/數字打印以和上面針對圖46-48所描述的類似的方式工作。
參考圖73，示出可以被插到擴展塢1402上的無線或蜂窩電話1400。如圖74所示，擴展塢1402具有微型顯示器1404，顯示器1404具有用于通過透鏡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從擴展塢1402上的槽1412中抽出并得以沖洗。被寫在顯示器1404上的圖像從插在擴展塢1402上面的無線電話1400被接收。圖像可能是來自電話1400內部的數據或者通過無線傳輸收到的數據。
圖75A-75C示出了一種用夾子相連的即時打印單元1420，打印單元1420和無線電話1424的觀察透鏡1422一起在膠片1410上產生圖像。用夾子相連的顯示器1420被挨著觀察透鏡1422放置，以便即時打印單元1420上的透鏡1426將觀察透鏡1422的圖像聚焦到膠片1410上。與前面的實施例類似，膠片1410從單元的槽1428中抽出并得以沖洗。在一個這種類型的實施例中，能夠想得到，在用夾子相連的即時打印單元1420中所用的膠片1410的速度和類型都不會變化，以便無線電話1424內部的微型顯示器1404產生的圖像不需要為對不同的膠片類型進行補償而改變。
參考圖76A和76B，蜂窩電話1440具有微型顯示器1404和用于將圖像投射到觀察透鏡1444上的鏡面1442。鏡面1442是可旋轉的，以便來自微型顯示器1404的圖像可以通過無線電話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的用夾子連接的打印附件內的膠片1410上面。
圖77示出用夾子相連的折疊式鏡面打印單元1460的另一個實施例。在這個實施例中，顯示器，即微型顯示器1404位于無線電話1464上的觀察透鏡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的觀察透鏡1462上面的第二透鏡1466。鏡面1468將圖像重定向到即時膠片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，示出了即時打印單元1480被部分分離開的透視圖。即時打印單元具有帶有用于寫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，沖洗和觀看。槽1440可以被合并到門1486中。
圖78B示出即時打印單元1480的剖視圖，其中用于寫入微型顯示器1404的數據通過電纜1492傳入該單元。用于寫入圖像的電子電路1496與圖46和圖48中所示的類似。雖然示出的是電纜，但顯然也可以采用其他類型的接口例如無線、藍牙或者紅外等。
可以發現，膠片的尺寸可以是顯示器把圖像投射到小于整個膠片的面積上，并且顯示器透鏡單元1500相對膠片1502移動時要把整個膠片展示給圖像。參考圖79A和79B，來自膠片的四分之一的圖像被寫入微型顯示器1404。如果微型顯示器1404要產生三(3)種圖像紅色、綠色和藍色圖像，與第一種顏色相關的圖像被寫入顯示器，燈光被示出用于照亮膠片上恰當的像素。然后，關閉LED，與另一種顏色相關的下一幅圖像被寫入，并且分別的燈光出現或閃光。用于產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相對膠片1502移動使得另一個象限與顯示器透鏡單元1500對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。當把膠片的一部分照亮后，膠片或者顯示器單元相對彼此運動。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彼此相對運動，以和第二行1664對齊，隨后第二行被投射到膠片材料1650上。每個條或者每行都被投射到膠片的“第n”(相應)行上。
雖然示出了照相機、電話、電話擴展塢中的即時打印機，但是顯然使用微型顯示器的即時打印機能被制作到各種設備內，包括PDA、攝像機、計算機、VCR、DVD、電視等等。此外，即時打印機還能被制作到用于類似設備的擴展塢內。
即時打印機可能是用于圖像處理店或者便利店里的商用圖像打印機的部件。該設備能夠在為顧客準備的小房間里使用。小房間可以從存儲設備、照相機接收輸入，并可能具有其自己的內置靜態照相機或者攝影機。
如同前面針對蜂窩電話所述，要打印的圖像可以通過無線或者內部傳到設備中。此外，也可以從MPEG或者NTSC等視頻中捕獲圖像。同樣，數據可以來自存儲器卡、計算機磁盤、紅外源、藍牙、諸如RS-232、USB、或防火墻等計算機接口，或者無線。
參考圖81A是，示出和無線電話1552相連的擴展塢1550。擴展塢1550具有插頭1554，用于連到接無線電話1552中的數據連接器1556，如圖81B所示。擴展塢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具有用于驅動微型顯示器1562和背光1564的驅動電路。用戶通過透鏡1566觀看微型顯示器1562。透鏡1566、微型顯示器1562和背光1564置于在如圖81D所示打開位置和如圖81C所示關閉位置之間轉動的插件1568上。
圖82A和82B示出了具有微型顯示器1682和照相機單元1684的無線蜂窩電話1680的前面和反面。微型顯示器1682和照相機單元1684被置于獨立的可以相對于鍵區部分1688轉動的外殼1686上，與圖56-64中所示的類似。圖82C示出了包含數碼相機1684和相對鍵區部分1688旋轉過的微型顯示器1682的獨立外殼1686。
圖83示出了具有微型顯示器1692的無線電話1690的側視圖。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。類似的被放大的視圖見圖84B。此外，如圖84A所示，棱鏡1699能被用于重定向圖像。
雖然本發明已經被參考其優選實施例特別示出和描述，但本領域熟練技術人員能夠理解，不偏離由所附權利要求限定出的本發明的精神和范圍，就能進行形式和細節上的各種修改。
權利要求
1.一種無線電話，包括帶有鍵區的外殼；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外殼，所述照相機外殼可旋轉的固定在所述顯示器外殼上.
2.如權利要求1所述無線電話，其中，所述圖像傳感器裝置是電荷耦合器件(CCD)。
3.如權利要求1所述無線電話，其中，所述圖像傳感器裝置是CMOS型。
4.如權利要求1所述無線電話，其中，所述有源矩陣液晶顯示器是彩色順序顯示系統，還包括三色發光二極管(LED)背光。
5.如權利要求1所述無線電話，還包括所述外殼上帶有的文本數字顯示器。
6.如權利要求1所述無線電話，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.如權利要求6所述無線電話，其中，所述像素電極陣列包括至少是640×480的陣列。
8.如權利要求1所述無線電話還包括用于承載鍵區的翻蓋。
9.一種一步成像照相機，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.如權利要求9所述一步成像照相機，其中，所述像素電極陣列包括至少是640×480的陣列。
11.如權利要求9所述一步成像照相機，其中，外殼體積小于1000立方厘米。
12.如權利要求9所述一步成像照相機，其中，外殼體積小于750立方厘米。
13.一種無線微型顯示器系統包括具有至少是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；用于觀看所述顯示器的光學系統；用于接收和發送信息的無線收發器；話筒；和用于選擇圖像的選擇按鈕。
14.如權利要求13所述無線微型顯示器，其中，所述話筒形成腰夾并且還包括下翻的麥克。
15.一種產生打印的方法，包括步驟提供數字圖像；把所述數字圖像分割為多個圖像，每個與一種特定顏色相關；驅動有源矩陣液晶顯示器寫入和一種特定顏色相關的圖像；通過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；并且對其他顏色重復所述驅動和投射過程。
16.一種便攜式通信系統，包括；外殼；所述外殼帶有的無線接收器；用于產生由所述無線接收器以電子方式接收的圖像的有源矩陣液晶顯示器；外殼帶有的設置來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；和外殼帶有的數字打印機，用于打印在所述液晶顯示器上形成的圖像。
17.如權利要求16所述便攜式通信系統，其中，所述無線接收器是作為移動電話的一個元件的無線收發器。
18.如權利要求16所述便攜式通信系統，其中所述液晶顯示器既被用于觀看也被用于數字打印。
19.如權利要求16所述便攜式通信系統，其中，至少有兩個液晶顯示器，第一個液晶顯示器用于觀看，第二個液晶顯示器起到數字打印的光閥作用
20.如權利要求16所述便攜式通信系統，其中，數字打印機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.如權利要求20所述數字打印機，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.如權利要求20所述數字打印機，其中，有源矩陣顯示器是單色顯示系統并且背光是三色發光二極管(LED)背光。
23.如權利要求20所述數字打印機，其中，背光是發光二極管(LED)。
24.如權利要求16所述便攜式通信系統，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；用于從CCD獲取電子圖像并處理所述圖像，并發送到所述數字打印機的控制電路。
25.一種數字打印機，包括用于獲取電子圖像并把所述圖像處理到多個像素的控制電路，每個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；用于把整個像素電極陣列驅動到與第一液晶狀態相等的電壓，然后選擇性地將像素電極轉換到依賴于和顏色之一相關的特定電平的第二液晶狀態相等的電壓的驅動電路；和和每個顏色相關的照亮所述液晶顯示器的光源。
26.如權利要求25所述數字打印機，其中，一種或多種顏色的電平為零。
27.如權利要求25所述數字打印機，其中，第一液晶狀態是清澈的，第二液晶狀態是黑色的。
28.如權利要求25所述數字打印機，其中，第一液晶狀態是黑色的，第二液晶狀態是清澈的。
29.如權利要求25所述數字打印機，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.如權利要求25所述數字打印機，其中，光源是具有三色發光二極管(LED)的背光。
31.如權利要求30所述數字打印機，還包括位于照像平面上的照像薄膜。
32.如權利要求25所述數字打印機，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.如權利要求32所述數字打印機，其中，所述像素電極陣列包含至少640×480的陣列。
34.如權利要求33所述數字打印機，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.如權利要求34所述數字打印機，其中，所述光源是具有三色發光二極管(LED)的背光。
36.一種一步成像照相機，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，每個像素都有至少2種顏色的特定電平；具有多個像素電極的有源矩陣液晶顯示器；用于把整個像素電極陣列驅動到與第一液晶狀態相等的電壓，然后選擇性地將像素電極轉換到依賴于和顏色之一相關的特定電平的第二液晶狀態相等的電壓的驅動電路；和和每個顏色相關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.如權利要求36所述一步成像照相機，其中，一種或多種顏色的電平為零。
38.如權利要求36所述一步成像照相機，其中第一液晶狀態是清澈的，第二液晶狀態是黑色的。
39.如權利要求36所述一步成像照相機，其中第一液晶狀態是黑色的，第二液晶狀態是清澈的。
40.如權利要求36所述一步成像照相機，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.如權利要求40所述一步成像照相機，其中，像素電極陣列包含至少為640×480的陣列。
42.如權利要求36所述一步成像照相機，其中，外殼體積小于1000立方厘米。
43.如權利要求42所述一步成像照相機，其中，外殼體積小于500立方厘米。
44.如權利要求43所述一步成像照相機，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。
45.一種產生打印的方法，包括步驟提供數字圖像；把所述數字圖像分割為至少兩個電子圖像，每個電子圖像與一種特定顏色相關；把和每種顏色相關的電子圖像處理到多個像素上，每個像素具有和特定相關顏色相關的特定電平；把整個有源矩陣液晶顯示器的像素電極陣列驅動到與第一液晶狀態相等的電壓；和選擇性地把像素電極轉換到與依賴于和顏色之一相關的特定電平的第二液晶狀態相等的電壓；通過液晶顯示器投射和特定顏色相關的光以便把液晶顯示器的圖像投射到感光紙上；重復地選擇性地把電極轉換到與依賴于和顏色之一相關的特定電平的第二液晶狀態相等的電壓并針對幾個特定電平投射和顏色之一相關的光；和對其他顏色重復該過程。
46.如權利要求45所述方法，其中，一種或多種顏色的電平為零。
47.如權利要求45所述方法，其中，第一液晶狀態是清澈的，第二液晶狀態是黑色的。
48.如權利要求45所述方法，其中，第一液晶狀態是黑色的，第二液晶狀態是清澈的。
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內。圖像被寫入顯示器，從而導致液晶移動到特定的圖像位置。閃光光源來照亮顯示器。象素電極被設置為特定值，導致液晶向期望的位置移動。寫入、閃光和設置電極光強值以重定向液晶產生圖像的過程被重復。便攜式系統可能包括數碼相機、蜂窩電話、具有數字即時打印的蜂窩電話、便攜式攝像機、平視顯示器、即時打印照相機和傳呼機。
文檔編號G02F1/13GK1444819SQ01813255
公開日2003年9月24日 申請日期2001年5月24日 優先權日2000年5月24日
發明者馬修·澤瓦瑞奇, 弗雷德里克·P·赫爾曼, 阿倫·理查德, 羅納德·P·蓋勒, 達威·埃樂特森, 約翰·C·C·范恩, 羅德尼·J·本加德勒 申請人:科比恩公司