具有独立控制的透射型和反射型子像素的显示系统与其使用方法

具有独立控制的透射型和反射型子像素的显示系统与其使用方法
【专利摘要】一种装置(100)包括适用于在广泛范围的照明条件下使用的显示器(102、800)。显示器包括可按至少三种颜色设置以提供全彩显示的可独立操作的透射型光调制器子像素(402、404、406、502、504、506、602、604、606、702、704、706、808、810、812、1036、1136、1204、1304、1404、1504、1716、1916)，并且包括在光水平过高(例如，明亮的晴天)以致于透射型光调制器所呈现的图像将难以辨别时提供基本可读性的可独立操作的反射型光调制器子像素(408、508、608、708、814、1038、1138、1202、1302、1402、1502、1714、1914)。反射型光调制器可设置有像素内存储器(526)以便减少提供用于显示特定时间敏感信息的永远打开功能的能量成本。
【专利说明】
具有独立控制的透射型和反射型子像素的显示系统与其使用 方法
技术领域
[0001] 本说明书总的来说涉及显示技术。更具体地说，本说明书涉及液晶显示技术。
【背景技术】
[0002] 智能电话和平板计算机支持强大的、多用途的计算和通信。这些便携式电子装置 可运行数千个不同软件应用（"app"），这对于用户来说是极大的便利。人们可容易地携带这 样的装置，并且无论何时何地产生需要，都可使用这些装置。然而，这样的装置的一个重要 限制在于显示技术。为了在低等到中等光照条件下提供可读性，智能电话和平板计算机使 用发射型显示器，例如，液晶显示器(IXD)或主动矩阵有机发光二极管(AM0LED)显示器。
[0003] 然而，考虑到这样的显示器在将电能转换为可见光时的有限效率并且考虑到便携 式装置的必然有限的电能存储（例如，电池容量），实际来看，对LCD和AM0LED显示器的亮度 和每次充电的使用存在强加的限制。当在明亮的晴天在室外使用装置时，亮度限制成为问 题。在这样的环境照明条件下，显示器的不良的固有的反射性结合显示器表面上的高环境 光照度可导致所显示的图像或文本"褪色"并难以辨别。
[0004] 在过去，已在有限的基础上使用了半透射半反射型显示器。与其它LCD显示器一 样，半透射半反射型显示器包括像素的2-D阵列，并且每一像素包括多个子像素，例如，红 色、蓝色和绿色子像素。在半透射半反射型显示器中，每一子像素被划分为两个部分，以使 得每一子像素包括反射部分和透射部分。如同在其它LCD显示器中一样，电压用于更改显示 器中的液晶的配置(例如，分子长轴定向）以调制穿过显示器的光的通过。在反射部分中，光 穿过液晶两次，一次是进入，且一次是在反射之后离开。另一方面，在透射部分中，来自位于 显示器后面的背光的光仅在离开显示器的路上穿过液晶一次。
[0005] 为了试图使液晶的电压诱发的更改对透射部分和反射部分中的光的影响相等，半 透射半反射型显示器的一个内表面成波状，以使得反射部分中的液晶材料的深度将是透射 部分中的液晶材料的深度的一半，因此针对透射光和反射光而使穿过液晶的光学路径长度 相等。深度的阶梯式改变产生降低显示对比度的液晶的失真区域。此外，限制显示保真度的 每一半透射半反射型子像素的两个部分存在电压与亮度(输入-输出）函数的差异。
[0006] 当前，已存在向极高分辨率显示器发展的趋势。大于每英寸300像素(ppi)的像素 密度并不少见，并且更高的像素密度即将来临。在这样的高密度下，降低对比度的失真区域 将具有增大的相对大小，因此导致进一步降低的对比度。因此，提供半透射半反射型显示器 的益处并且适用于高像素密度的解决方案是期望的。
[0007] 此外，随着人们日益依赖于其智能手机和平板计算机，人们倾向于依赖其装置来 了解例如社交网络更新、日历事件、文本消息、电子邮件消息、和语音邮件消息。将需要使装 置发挥功能，以使得人们可在不需要启动显示屏幕的情况下扫视其装置的屏幕，并且能够 查看通知。然而，不断地运行诸如IXD或AM0LED等发光显示器将快速地耗尽电池。
【附图说明】
[0008] 附图用于进一步图示各种实施例并且根据实施例来解释各种原理和优点，在附图 中，相同附图标记贯穿各个视图指代相同或功能上类似的元件，并且附图与【具体实施方式】 一起并入在本说明书中，且形成本说明书的一部分。
[0009] 图1是合并了根据实施例而构建的显示器的装置的前视图；
[0010] 图2是根据实施例的图1中所示的装置在其中使用的系统的示意图；
[0011] 图3是根据实施例的图1所示的装置的框图；
[0012] 图4是根据第一像素实施例的像素的俯视(平面）图，其中该像素可实施在可用于 图1所示的装置中的显示器中并且包括以不同方式调制光的不同子像素；
[0013] 图5是根据包括像素内存储器的第二像素实施例的像素的俯视(平面）图，该像素 可实施在可用于图1所示的装置中的显示器中并且包括独立地调制光的不同子像素；
[0014] 图6是根据第三像素实施例的像素的俯视(平面)图，该像素可实施在可用于图1所 示的装置中的显示器中并且包括以不同方式调制光的不同子像素；
[0015]图7是根据第四像素实施例的像素的俯视(平面)图，该像素可实施在可用于图1所 示的装置中的显示器中并且包括以独立方式调制光的不同子像素；
[0016] 图8是可用于图1所示的装置中的显示器的平面图，该平面图示出显示器的像素的 布局；
[0017] 图9是根据第五像素实施例的图8所示的显示器的像素的一半的俯视(平面）图，该 像素包括以不同方式调制光的不同子像素；
[0018] 图10是根据实施例的显示器的部分的剖视立视图，该显示器可用作图1所示的装 置中的显示器；
[0019] 图11是根据替选实施例的显示器的部分的剖视立视图，该显示器可用作图1所示 的装置中的显示器；
[0020] 图12是根据附加实施例的显示器的部分的示意性分解斜视图，该图示出反射型光 调制器子像素和透射型光调制器子像素；
[0021] 图13是根据另一实施例的显示器的部分的示意性分解斜视图，该图示出反射型光 调制器子像素和透射型光调制器子像素；
[0022] 图14是根据又一实施例的显示器的部分的示意性分解斜视图，该图示出反射型光 调制器子像素和透射型光调制器子像素；
[0023] 图15是根据再一实施例的显示器的部分的示意性分解斜视图，该图示出反射型光 调制器子像素和透射型光调制器子像素；
[0024] 图16是根据实施例的图1中所示的装置的操作方法的流程图；
[0025]图17是根据实施例的包括显示器的系统的示意性框图；
[0026]图18是包括图示用于驱动反射型调制器子像素的二进制子像素值的更改的曲线 图的图；以及
[0027]图19是根据另一实施例的包括显示器的系统的示意性框图。
[0028]本领域的技术人员应了解，附图中的元件是为了简单且清楚起见而说明，且未必 按比例绘制。例如，附图中的元件中的一些元件的尺寸可相对于其它元件而被夸大，以帮助 改进对本文所述的实施例的理解。
【具体实施方式】
[0029] 在详细描述实施例之前，应注意，实施例主要在于与显示技术相关的方法步骤和 设备组件的组合。因此，在适当时，设备组件和方法步骤在附图中由常规符号表示，仅仅示 出了与理解有关的那些特定细节，以便不因为对受益于本文的描述的本领域的一般技术人 员将很容易显而易见的细节而混淆本公开。
[0030] 图1是合并了根据实施例而构建的电子显示器102的装置100的前视图。装置100可 以是例如智能电话、手持式电子游戏机、或平板计算机。此装置是便携式的，这意味该装置 是由有限的能量源供电，并且可用于各种环境光照条件下。例如，此装置1〇〇可在范围从极 暗到极亮的环境照明条件下在室内或室外使用。
[0031] 图2是根据实施例的图1中所示的装置100在其中使用的系统200的示意图。系统 200包括一个或多个互连网络202,例如，因特网、一个或多个Wi-Fi网络和/或一个或多个蜂 窝式电话网络。装置100可例如通过Wi-Fi通信链路或经由蜂窝式电话链路而通信地耦合到 一个或多个互连网络202。服务器计算机204也连接到一个或多个互连网络202,并且因此可 通过一个或多个互连网络202而通信地耦合到装置100。可经由一个或多个互连网络202而 从服务器计算机204接收将在装置100的显示器102上显示的内容。通过网络连接性的支持， 装置100可按包括以下的各种格式显示诸如网页、电子书、视频、图标、菜单和消息的各种数 据:全彩视频和图形;彩色、黑白、和深褐色照片；明亮背景上的黑色(或另一颜色）文本；黑 暗背景上的白色(或另一颜色)文本；以及其它。
[0032] 图3是根据实施例的图1所示的装置100的框图。如图3所示，装置100包括收发器 302、处理器304、第一模拟-数字转换器(A/D) 306、数字-模拟转换器(D/A) 308、触摸传感器 310、程序存储器312、工作区存储器314、背光驱动器316、显示器驱动器318、第二A/D 320、 以及相机接口 322,所有这些耦合到系统总线324。收发器302耦合到天线326,以使得装置 100可无线地发射和接收信息。
[0033]处理器304控制装置100的整体操作。处理器304使用工作区存储器314来执行程序 存储器312中所存储的程序。第一A/D 306经由麦克风放大器330而耦合到麦克风328,以使 得语音和其它声音可输入到装置100中。D/A 308经由扬声器放大器334而耦合到耳机扬声 器332，以使得语音音频和其它声音可从装置100输出。触摸传感器336耦合到触摸传感器控 制器310。触摸传感器336定位在耦合到显示器驱动器318的显示器102上方。虽然此装置100 考虑触摸屏显示器102,但显示器可被实施为不具有触摸传感器。
[0034] 背光驱动器316耦合到光学耦合到显示器102的背光340。如下文参照图16所示的 流程图更全面地描述，背光340根据考虑现行环境光水平以及对与装置100的用户交互的评 估的逻辑或用户所做出的特定模式的选择而被选择性地驱动。光传感器342耦合到第二A/D 320。相机344耦合到相机接口 322。相机344所捕获的图像或视频片段可显示在显示器102 上。
[0035]图4是根据第一像素实施例的像素400的俯视(平面）图，像素400可实施在图1所示 的装置100的显示器102中并且包括以不同方式调制光的不同子像素。参照图4,像素400包 括第一子像素402、第二子像素404、第三子像素406、和第四子像素408。第一子像素402、第 二子像素404、和第三子像素406是基于液晶状态而独立地透射和调制（或阻挡)从背光340 发出的光的强度的透射型光调制器。因此，光可通过第一子像素402、第二子像素404、和第 三子像素406从背光340传递到观察者。
[0036]第一子像素402、第二子像素404、和第三子像素406中的每一个子像素包括不同透 射型彩色滤光器，例如分别透射红光、绿光、和蓝光的彩色滤光器。彩色滤光器中的每一个 彩色滤光器具有不同光谱带通。替选地，可使用不同彩色滤光器，例如，青色、品红色、和黄 色。替选地，可设置各自具有不同彩色滤光器的多于三个的透射型光调制器子像素。
[0037]如图所示，第四子像素408是反射型光调制器。第四子像素可选地还包括彩色滤光 器。第四子像素的光谱带通通常比透射型子像素402、404、406的光谱带通更宽，并且可例如 反射白色或略微有色的光。在某些实施例中，反射型子像素的彩色滤光器用于将反射型子 像素校正为白色。在某些实施例中，当以D65光源照明时，反射型子像素的颜色是具有介于 3200K与8000K之间的色温和abs (Duv)〈0.05的白色。当液晶材料被配向时，第四子像素反射 入射在第四子像素408上的环境光，同时调制其强度。当液晶材料未配向到"开启状态"时， 液晶材料阻止许多的环境光到达第四子像素408中的反射材料，或者使光的偏振起作用或 使其不起作用以阻止反射光通过位于像素400前面(顶部)的偏振器(未示出）。
[0038]第一子像素402、第二子像素404、第三子像素406、和第四子像素408分别由第一列 数据线410、第二列数据线412、第三列数据线414、和第四列数据线416服务，并且所有四个 子像素402、404、406、408由行选择线418服务。第一子像素402、第二子像素404、第三子像素 406、 和第四子像素408分别包括第一子像素输入403、第二子像素输入405、第三子像素输入 407、 和第四子像素输入409，其中第一子像素输入403、第二子像素输入405、第三子像素输 入407和第四子像素输入409分别耦合到第一薄膜晶体管(TFT)420、第二TFT 422、第三TFT 424、和第四TFT 426的漏极。替选地，IFD(薄膜二极管)或其它类型的电路可执行类似于TFT 的功能。
[0039] 第一TFT 420、第二TFT 422、第三TFT 424、和第四TFT 426的栅极耦合到行选择线 418。第一存储电容器430、第二存储电容器432、第三存储电容器434、和第四存储电容器436 各自包括耦合到行选择线418的第一端子以及分别耦合到第一子像素402、第二子像素404、 第三子像素406、和第四子像素408的第二端子。存储电容器430、432、434、436用于维持在 TFT 420、422、424、426接通时通过列数据线410、412、414、416施加的电压电平(在写入显示 扫描循环之间经受一些电荷泄漏）。第四反射型子像素408包括用于反射环境光的反射镜 438。TFT 420、422、424、426和存储电容器430、432、434、436位于反射镜438下方。
[0040] 此布置避免使用透射型第一子像素402、第二子像素404、和第三子像素406的孔径 区域(其原本可以用其他方式用于背光透射和调制)来容纳电路元件的需要。因此，可提高 显示亮度和对比度。此外，因为每一子像素仅是透射型光调制器或反射型光调制器，所以用 于驱动两种类型中的每一个类型的子像素的驱动信号可被个别地优化。这与相同控制电压 驱动反射型光调制器部分和透射型光调制器部分的半透射半反射型子像素形成对比。具体 来说，每一像素亮度值的电压可被选择成使得每一类型的子像素(反射型或透射型)例如线 性地或根据预定伽马值而以准确保真度对给定的期望输入输出响应作出响应。这是重要 的，因为在典型半透射半反射型子像素中，透射型光调制器部分和反射型光调制器部分不 依据电压而显现相同亮度。
[0041]图5是根据包括像素内存储器的第二像素实施例的像素500的俯视(平面)图，像素 500可实施在图1所示的装置100的显示器102中并且包括以不同方式调制光的不同子像素。 图5所示的实施例与图4所示的实施例的不同之处在于，代替TFT 420、422、424、426和存储 电容器430、432、434、436，一组类似的子像素502、504、506、508由四个存储器单元520、522、 524、526中的一个驱动。第一子像素502、第二子像素504、第三子像素506、和第四子像素508 分别包括第一子像素输入503、第二子像素输入505、第三子像素输入507、和第四子像素输 入509。第一子像素输入503、第二子像素输入505、第三子像素输入507、和第四子像素输入 509分别耦合到第一存储器单元520、第二存储器单元522、第三存储器单元524、和第四存储 器单元526并且由第一存储器单元520、第二存储器单元522、第三存储器单元524、和第四存 储器单元526驱动，其中除图4所示的晶体管和电容器电路之外，第一存储器单元520、第二 存储器单元522、第三存储器单元524、和第四存储器单元526也是可为了驱动子像素而设置 的一种形式的电路。
[0042]第一列数据线510、第二列数据线512、第三列数据线514、和第四列数据线516分别 驱动地耦合到第一存储器单元520、第二存储器单元522、第三存储器单元524、和第四存储 器单元526。行选择线518也驱动地耦合到存储器单元520、522、524、526。写入使能信号可通 过行选择线518而施加到存储器单元520、522、524、526，并且用于控制子像素亮度的二进制 数据可通过列数据线510、512、514、516而输入到存储器单元520、522、524、526。可选地，可 针对每一子像素而设置多于一个的列数据线，以便将多比特亮度数据传送到存储器单元 520、522、524、526。替选地，多比特亮度数据可在每一列数据线上以编码形式依序或同时发 送。可以存在用于子像素502、504、506和508的1到4个存储器单元。
[0043]图6是根据第三像素实施例的像素600的俯视(平面）图，像素600可实施在图1所示 的装置100的显示器102中并且包括以不同方式调制光的不同子像素602、604、606、608。像 素包括被布置成具有两行子像素和两列子像素的正方形布置的第一子像素602、第二子像 素604、第三子像素606、和第四子像素608。第一子像素602、第二子像素604、和第三子像素 606是透射型光调制器，而第四子像素608是反射型光调制器。第一子像素、第二子像素、和 第三子像素包括彩色滤光器，例如，分别包括红色、蓝色、和绿色彩色滤光器，或者替选地不 同颜色的彩色滤光器。第四子像素608包括反射镜层，并且可选地还包括彩色滤光器。
[0044] 每一子像素602、604、606、608具有呈正方形形状的光调制区域，其中较小的正方 形区域从一个角落被移除。第一列数据线610服务于在像素600的左侧布置成第一列的第一 子像素602和第二子像素604;并且第二列数据线612服务于在像素600的右侧布置成第二列 的第三子像素606和第四子像素608。第一行选择线614服务于在像素600的顶部布置成第一 行的第一子像素602和第四子像素608;并且第二行选择线616服务于在像素600的底部布置 成第二行的第二子像素604和第三子像素606。第一子像素602、第二子像素604、第三子像素 606、和第四子像素608分别包括第一TFT 618、第二TFT 620、第三TFT 622、和第四TFT 624 并且分别包括第一存储电容器626、第二存储电容器628、第三存储电容器630、和第四存储 电容器632。每一TFT 618、620、622、624的漏极和每一存储电容器626、628、630、632的第一 端子连接到每一子像素的驱动电极。每一特定子像素602、604、606、608的了?1618、620、 622、624的源极耦合到服务于特定子像素的602、604、606、608的列数据线(610或612)。每一 特定子像素602、604、606、608的了?了618、620、622、624的栅极和每一存储电容器626、628、 630、632的第二端子耦合到服务于特定子像素的行选择线(614或616)。
[0045] TFT 618、620、622、624位于并非每一子像素602、604、606、608的光透射区域的部 分的前述较小正方形区域中。当然，电路区域不需要是正方形，该阵列的每一子像素也不需 要是相同的整体形状和大小，实际上，这简化示意图演示液晶显示电路可如何针对透射型 子像素与反射型子像素两者减小每一子像素的光调制区域。考虑到反射型子像素608不将 光传送回观察者，所以存在机会通过移动反射型子像素608的反射器下方的电路来增大透 射型子像素602、604、606的可用区域，如图7所示。根据本发明的其它实施例，如图4、图5、图 7到图10所示，通过将用于驱动透射型子像素的电路定位在反射型子像素的反射层下方而 获得透射型子像素的更多的孔径区域。
[0046]图7是根据第四像素实施例的像素700的俯视(平面）图，像素700可实施在显示器 102中并且包括独立地调制光的多个子像素。像素700包括被布置成具有两行子像素和两列 子像素的正方形阵列的第一子像素702、第二子像素704、第三子像素706、和第四子像素 708。第一子像素702、第二子像素704、和第三子像素706是透射型光调制器，并且第四子像 素708是反射型光调制器。第一子像素702、第二子像素704、和第三子像素706包括彩色滤光 器，并且第四子像素708也可包括彩色滤光器。第四子像素708包括反射环境光的反射器(例 如，反射镜)710。反射器可以是平坦的或具有凹凸不平的结构，以将更多光反射向观察者。
[0047] 第一TFT 712、第二TFT 714、第三TFT 716、和第四TFT 718分别驱动地耦合到第一 子像素702、第二子像素704、第三子像素706、和第四子像素708<^?1712、714、716、718位于 反射镜710下方。像素700是以X光视图示出，以使得TFT 712、714、716、718可被看到，但丁?丁 712、714、716、718位于反射镜710下方。第一了?了712、第二了？了714、第三了?了716、和第四 TFT 718的漏极分别耦合到第一子像素702、第二子像素704、第三子像素706、和第四子像素 708。第一TFT 712和第二TFT 714的源极耦合到第一列数据线720,而第三TFT 716和第四 TFT 718的漏极耦合到第二列数据线722。第一TFT 712和第四TFT 718的栅极耦合到第一行 选择线724,而第二TFT 714和第三TFT 716的栅极耦合到第二行选择线726。也可如参照图6 所述设置存储电容器(未图示）。替选地，像素内存储器单元可代替TFT 712、714、716、718来 使用并且位于反射镜710下方，如参照图5所述。
[0048] 当像素密度增大时，子像素面积减小;但电路大小并不像子像素大小一样快速地 减小。因此，将多个子像素的电路放置在单个反射型子像素708下方可导致反射型子像素 708大于其配对的透射型子像素702、704、706。这可如图8所示利用不同子像素大小和图案 来容纳。
[0049]图8是根据实施例的显示器800的平面图，显示器800可用作图1所示的装置的显示 器102。图8示出显示器800的像素的布局。为了不使该图杂乱，示出有限数目的像素，并且以 附图标记来标记其中的有限数目个像素。在实际显示器中，像素的数目将更高，例如，数目 在十万以上。显示器800中的子像素的布置是2-D周期性的。虚线轮廓框802标识2-D周期性 布置的基本重复单元802。基本重复单元802包括上像素804和下像素806,其中上像素804和 下像素806的不同之处在于红色子像素808(垂直影线）和蓝色子像素810(水平影线）的调 换。相比各是一个的红色子像素808和蓝色子像素810,上像素804与下像素806两者包括两 个绿色子像素812(对角影线）。彩色子像素808、810、812在每一像素804、806内布置为两个 子像素高的列。上像素804和下像素806中的每一个包括两个反射型(反射镜)子像素814。每 一反射型子像素814跨两个彩色子像素的列的高度。反射型子像素814在位置上水平地与彩 色子像素808、810、812的列交替。上像素804的上像素804的左半部816在图9中以虚线轮廓 划界并且更详细地示出在图9中。
[0050] 参照图9,上像素804的左半部816在左侧包括具有定位在绿色子像素812中的一个 绿色子像素之上的红色子像素808中的一个红色子像素的子像素的列，并且在右侧包括反 射型子像素814中的一个反射型子像素。第一TFT 902的漏极耦合到红色子像素808,第二 TFT 904的漏极耦合到绿色子像素812,并且第三TFT 906的漏极耦合到反射型子像素814。 图9是部分X光视图，以使得TFT 902、904、906可被看到，但TFT 902、904、906位于反射型子 像素814的不透明反射器(反射镜)907之下。第一列数据线908耦合到第一TFT 902的源极并 且耦合到第二TFT 904的源极。第二列数据线910耦合到第三TFT 906的源极。第一行选择线 912耦合到第一TFT 902的栅极并且耦合到第三TFT 906的栅极。类似地，第二行选择线914 耦合到第二TFT 904的栅极。第一存储电容器916具有耦合到红色子像素808的一个端子以 及耦合到第二行选择线914的第二端子;第二存储电容器918具有耦合到绿色子像素812的 一个端子以及耦合到第三行选择线920的第二端子;并且第三存储电容器922具有耦合到反 射镜子像素814的一个端子以及耦合到第二行选择线914的第二端子。
[0051] 在图9的配置中，三个子像素808、812、814的电路隐藏在反射型子像素814的反射 器907下方。这支持彩色子像素808、810、812的高像素密度、在极少被电路阻挡的情况下彩 色子像素808、810、812针对背光透射的完全使用、以及反射型子像素814的高像素密度，同 时避免半透射半反射型子像素中常见的液晶深度的阶梯式改变。
[0052] 图10是根据实施例的显示器1000的部分的剖视立视图，显示器1000可用作图1所 示的装置中的显示器102。图10示出被塞在形成反射型光调制器的子像素408、508、708、814 底下的电路可如何显著减少形成透射型光调制器的子像素402、404、406、502、504、506、 702、704、706、808、810、812中的背光的阻挡。显示器1000包括底部透明的衬底1002，第一 TFT 1004和第二TFT 1006形成在底部透明的衬底1002上方。间隔层1008形成在第一TFT 1004和第二TFT 1006上方。透明电极1010在图10所示的显示器1000的左侧部分定位在间隔 层1008的顶部上，并且反射器1012在图10所示的显示器1000的右侧部分定位在间隔层1008 的顶部上。反射器1012可由介电（非金属)或导电（金属)材料制成。可使用的介电反射镜的 一个不例是多层干涉镜(布拉格镜）。
[0053]虚线轮廓框1036标识透射并调制来自背光340的光的强度的透射型光调制器子像 素。虚线轮廓框1038标识在调制强度的同时反射环境光的反射型光调制器子像素。虽然图 10所示的背光340不在反射型电极1012之下延伸，但是在某些实施例中，其可在反射型电极 1012下方延伸，应当理解的是，背光所发射的光将不发射穿过反射型子像素1083。例如，在 图6到图7所示的实施例中，连续背光板的构造可比仅在2X2阵列的四分之三下方的背光板 的构造直接。在其它实施例(诸如，图4到图5和图8到图9所示的实施例）中，可个别地或作为 区块来构造和控制独立背光板。
[0054] 第一 TFT 1004和第二TFT 1006定位在反射器1012下方。此定位避免必须减小显示 器1000的光调制区域以便提供专门用于第一 TFT1004和第二TFT 1006的区域。第一 TFT 1004包括半导体1014,在半导体1014中形成晶体管沟道，栅极电极1016(其可耦合到行选择 线，例如，418、518、614、616、724、726、912、914)在半导体1014的中央下方定位在底部透明 衬底1002上。绝缘体1015定位在栅极电极1016与半导体1014之间。漏极触点1018和源极触 点 1020(其可耦合到列数据线，例如，410、412、414、416、510、512、514、516、610、612、720、 722、908、910)接触半导体1014的相对侧。
[0055] 第一迹线1022从漏极触点1018延伸到位于透明电极1010下方的远端，并且第一通 路1024从该远端穿过间隔层1008延伸到透明电极1010。第二TFT 1006具有与第一 TFT 1004 相同的结构，并且具有从其漏极电极1028延伸到反射型电极1012下方的远端的第二较短迹 线1026,并且，第二通路1030从该远端延伸直到反射型电极1012。第一 TFT 1004的源极1020 和第二TFT 1006的源极触点1021充当用于分别将光调制信号输入到透射型光调制器子像 素1036和反射型光调制器子像素1038中的输入端。
[0056] 顶部透明衬底1032定位在底部透明衬底1002之上并与其间隔开。底部透明衬底 1002和顶部透明衬底1032的周边(在图10的视图中不可见)被密封在一起。液晶材料1031被 保持在底部透明衬底1002与顶部透明衬底1032之间所产生的空间中。在某些实施例中，公 共电极或对置电极（未示出）形成在顶部透明衬底1032上，并且在其它（所谓的共面切换 (IPS))实施例中，公共电极或对置电极可形成在间隔层1008上。在公共电极或对置电极可 形成在间隔层1008上的状况下，透明电极1010和反射电极1012可采用梳状的形式，它们与 也采用梳状的形式的公共电极交叉。也可使用独立反射器(未示出）。使用这些电极，显示器 驱动器可控制液晶材料的配向以使光通过个别子像素或阻挡光穿过个别子像素。彩色(例 如，红色、蓝色、绿色、青色、黄色、或品红色)滤光器1034可在透明电极1010上方定位在顶部 透明衬底1032上。可选地，另一彩色滤光器可定位在反射型电极1012上方。替选地，显现依 赖于波长的反射率的反射器可用于反射型光调制器子像素 1038中。
[0057] 第一光偏振器1040定位在底部透明衬底1002的底部上，并且第二光偏振器1042 (其也可被称为检偏器)定位在顶部透明衬底1032的顶部上。第一光偏振器1040和第二光偏 振器1042的相对定向是根据因液晶材料所致的电感相位延迟来选择。液晶配向层1044在顶 部透明衬底1032的面向液晶材料1031的内表面上定位在彩色滤光器1034上方。
[0058]本发明的实施例可采用扭曲向列(TN)、超扭曲向列（STN)、电控双折射(ECB)、垂直 配向（VA)、或共面切换（IPS)液晶显示器的形式。与液晶材料无关，子像素结构允许反射型 子像素独立于透射型子像素，并且避免半透射半反射型子像素中常见的黑色遮蔽。此外，反 射型子像素可支撑其自身的电路，并且还支撑一个或多个周围透射型子像素的电路。随着 开发出更高像素密度的显示器，此减少背光的电路阻挡的机会具有更重大的意义。并且，此 子像素架构是极其灵活的，并且可如图所示支持各种形状和图案。当然，可取决于特定实施 方案和设计目标而使用其它形状(包括一些并不像所示出的四边形一样规则的形状）。 [0059]显示器1002呈双间隙设计，其中液晶材料1031的厚度在透射型光调制器子像素 1036中具有一个值，并且在反射型光调制器子像素1038中具有另一值。如图10所示，这通过 使间隔层1008的厚度可变而实现。双间隙设计的目的是基本上使光在透射型子像素1036和 反射型子像素1038中的光学路径长度相等。光穿过透射型子像素1036中的液晶材料1031的 部分一次，而穿过反射型子像素1038中的液晶材料1031的部分两次。然而，由于液晶材料 1031的不同厚度，相应子像素1036、1038中的光学路径长度基本上是相等的。然而，设置可 变厚度的间隔层1008花费高并且使制造复杂。此外，间隔层1008的厚度的突然阶梯式改变 可产生与降低的对比度相关联的液晶材料的失真区域。
[0060] 图11是根据替选实施例的显示器1100的部分的剖视立视图，显示器1100可用作图 1所示的装置中的显示器102。与图10所示的实施例相比，图11所示的实施例在某些方面不 同。代替可变厚度的间隔层1008,显示器1100包括基本上恒定的厚度的间隔层1108。间隔层 1108因此成本较低，并且可更容易且可靠地进行制造。液晶材料1131以垂直配向配置存在 于显示器1100中。显示器1100的反射型光调制器子像素1138还包括定位在反射型电极1012 之上的相位延迟器(例如，四分之一波片）1141。显示器1100可以是常黑型，以使得当零电压 施加到驱动电极1〇1〇、1〇12和其它(未示出）时，亮度最小。
[0061] 偏振器1040、1042交叉，以使得光从显示器1100的通过取决于将液晶材料1131重 新定向为液晶材料1131对传播光呈现不同的正常折射率和异常折射率并因此充当附加相 位延迟器的定向的电场，附加相位延迟器可使光的偏振以变化的度数旋转，并且允许光以 变化的度数从顶部偏振器1044逸出。
[0062]因为显示器1100的反射型光调制器子像素1138和透射型光调制器子像素1136由 独立输入端(例如，可被施加电压的TFT 1004、1006的源极触点1020、1021)控制，被选择以 获得特定光调制水平(例如，全亮度的指定分数)的电压可针对反射型光调制器子像素1138 和透射型光调制器子像素1136来分开选择。采用基本上恒定的厚度的间隔层1108具有上文 所述的某些实际益处，然而，这意味反射光的光学路径长度将基本上大于透射光的光学路 径长度。然而，在本发明的某些实施例中，不同电压信号用于驱动反射型光调制器子像素 1138和透射型光调制器子像素1136。不同电压信号被选择以作为反射型光调制器子像素 1138和透射型光调制器子像素1136的二进制像素亮度值的函数来使亮度的变化相等。下文 参照图17和图19来描述产生不同电压信号的两种方法。
[0063]图12是根据附加实施例的显示器1200的部分的示意性分解斜视图，该图示出反射 型光调制器子像素1202和透射型光调制器子像素1204。从图12的顶部开始，显示器1200包 括前偏振器1206、彩色滤光器玻璃1208、液晶材料1210、反射型光调制器子像素1202中的反 射器1216、两组像素电极1212、1214(包括反射型光调制器1202的第一组像素电极1212以及 透射型光调制器1204的第二组像素电极1214)、钝化层1218、公共电极1220、后TFT玻璃 1222,两个子像素驱动电路1224、1226(包括反射型光调制器子像素1202的第一驱动电路 1224以及透射型光调制器子像素1204的第二驱动电路1226)位于后TFT玻璃1222上。
[0064]驱动电路1224、1226位于反射器1216下方，以便不占据用于使光透射穿过透射型 光调制器子像素1204和其它透射型光调制器子像素(未示出）的区域。迹线和通路(未示出） 将驱动电路1224、1226连接到像素电极1212、1214。后偏振器1230位于后TFT玻璃1222之下。 子像素1202、1204使用包括像素电极1212、1214和公共电极1220的边缘场切换(FFS)电极配 置。
[0065]图13是根据另一实施例的显示器1300的部分的示意性分解斜视图，该图示出反射 型光调制器子像素1302和透射型光调制器子像素1304。显示器1300具有与图12所示的显示 器1200许多公共的部分，如相同附图标记的使用所指示。然而，子像素1302U304具有相比 于图12不同的驱动电极配置。显示器1300是共面切换（IPS)显示器。反射型光调制器子像素 1302包括第一组交叉IPS电极1312(仅示出其中的两个）。类似地，透射型光调制器子像素 1304包括另一组交叉IPS电极1314。实际上，每一组电极1312、1314包括成对的电极，其中每 一对包括公共电极和像素电极。用于驱动另一子像素(未示出）的附加子像素驱动电路1316 在反射器1216下方可见。
[0066]图14是根据又一实施例的显示器1400的部分的示意性分解斜视图，该图示出反射 型光调制器子像素1402和透射型光调制器子像素1404。显示器1400具有与图12所示的显示 器1200许多公共的部分，如相同附图标记的使用所指示。然而，子像素1402U404具有相比 于图12不同的驱动电极配置。反射型子像素1402具有位于钝化层1218上的反射型像素电极 1406以及跨越液晶材料1210位于彩色滤光器1208上并面向反射型像素电极1406的公共电 极1408。反射型子像素1402可被配置为电控双折射(ECB)、垂直配向（VA)、扭曲向列(TN)、超 扭曲向列（STN)、或者使用跨位于两个衬底(例如，彩色滤光器玻璃1208和TFT玻璃1222)之 间的液晶材料1210的场的类型的IXD调制器。显示器1400的透射型光调制器1404包括IPS切 换电极1410、1412(被示意性地表示为两个电极，但实际上，可设置多于两个的电极）。用于 驱动另一子像素(未示出）的附加子像素驱动电路1416在反射器1216下方可见。
[0067]图15是根据再一实施例的显示器1500的部分的示意性分解斜视图，该图示出反射 型光调制器子像素1502和透射型光调制器子像素1504。显示器1500具有与图12到图14所示 的显示器1200、1300、1400公共的部分，如公共附图标记所指示。
[0068]图16是根据实施例的图1所示的装置100的操作方法1600的流程图。在开始1602之 后，下一框1604是决策框，其结果取决于装置100的显示器102是否被覆盖。例如，如果用户 已将装置100放在口袋里或将装置100面朝下放在桌上，则显示器102可被覆盖。显示器102 是否被覆盖的检测可使用触摸传感器310、光传感器342、相机344、或通过从耳机扬声器322 发出音频信号并分析麦克风328所接收的所得音频信号来实现。当然，可支持诸如霍尔效应 传感器和具有磁体的覆盖的替选方法。如果决策框1604的结果是肯定的，意味着显示器102 被覆盖，然后方法1600分支到框1622,在框1622中背光340被关闭并且装置100停止对显示 器102进行驱动。
[0069]另一方面，如果决策框1604的结果是否定的，意味着显示器102未被覆盖，则方法 1600进行到决策框1606,其结果取决于在预编程的时间段内是否已检测到或推断出与装置 的用户交互。预编程的时间段可以是静态或动态的，并且可取决于诸如最近检测到的用户 交互或用户偏好设置的其它信息。用户活动可采用用户启动物理按钮(未示出）、加速度计 读数、陀螺仪读数、和/或触摸传感器的形式。如果例如用户已设置装置100播放视频并且运 行在装置上的面部检测软件在相机344所捕获的图像中检测到邻近的面部，则可推断出用 户交互。如果决策框1606的结果是否定的，意味着在预编程的时间段内未检测到或推断出 用户交互，则方法1600进行到框1608,在框1608中背光340被关闭并且接着进行到框1610， 在框1610中反射型光调制器子像素408、508、608、708、814被驱动以显示例如文本和图形的 内容。
[0070] 虽然用户未主动与装置100交互，但对于装置100来说显示特定信息是有用，所述 信息诸如例如，日时间、用户的日历事件、装置100所接收的通信的通知(诸如文本、电子邮 件、语音邮件、或电话呼叫）、或来自社交网站的通知。显示这样的信息可通过警报(诸如音 频警报或振动警报)来实现。替选地，背光可暂时地打开，并且透射型调制器子像素暂时地 操作以形成某图像作为一种形式的警报。
[0071] 虽然用户未主动使用装置，但使用反射型光调制器子像素来显示信息允许用户 (在充分照明的环境中）快速地扫视显示器102以便即使在背光不打开时也被通知所显示的 信息。方法1600当然可利用具有诸如图5所示的像素的显示器来实施，所述显示器包括像素 内存储器单元520、522、524、526并因此当像素状态未快速改变时具有低电力消耗。虽然在 诸如智能电话或平板计算机的便携式装置中可用的存储能量(例如，电池能量)有限，但这 为某些信息提供了永远打开显示。诸如日时间的特定信息可周期性地(例如，每分钟)更新。 [0072]决策框1612检验是否存在要显示的新信息。如果存在，则方法1600循环返回到框 1610以便显示新信息。新信息可以是经由（一个或多个）网络202从服务器计算机204接收或 由装置100在内部产生。如果决策框1612的结果是否定的，意味着不存在要显示的新信息， 则方法1600返回到决策框1604或另一框或可从流程退出。
[0073]当在决策框1606中确定在预编程的时间段内已检测到或推断出用户交互，则方法 1600进行到决策框1614,其结果取决于当前检测到的环境光水平是否低于预编程的阈值。 可使用光传感器342或相机344来感测环境光水平。如果光水平低于预编程的阈值，则方法 1600进行到框1616,在框1616中透射型光调制器子像素402、404、406、502、504、506、602、 604、606、702、704、706、808、810、812、1036被驱动以显示信息。同时，背光340将被打开。根 据某些实施例，如果如决策框1614所确定的光水平低于阈值，则反射型光调制器子像素 408、508、608、708、814、1038将不被驱动。
[0074] 另一方面，如果在决策框1614中确定光水平不低于预编程的阈值，则方法1600进 行到框1618,在框1618中反射型光调制器子像素408、508、608、708、814、1038被驱动以显示 信息，并且可选地在框1620中，透射型光调制器子像素402、404、406、502、504、506、602、 604、606、702、704、706、808、810、812、1036也被驱动以显示信息。如果透射型光调制器子像 素被驱动，则背光340将被打开，否则背光340将被关闭。实施方法1600的一个或多个程序可 存储在程序存储器312中并由处理器304执行。
[0075] 装置100还可设置有控制程序，该控制程序允许用户将装置选择性地设置为电子 阅读器模式，以便在良好照明设置(例如，在充分照明的房间内在室内，或在晴天在室外）中 在保持可读性的同时节省电力。在电子阅读器模式中，背光340被关闭，反射型光调制器子 像素被操作以显示信息并且透射型光调制器子像素未被操作。
[0076]图17是根据实施例的包括显示器1702的系统1700的示意性框图。系统1700可实施 在图1到图3所示的装置100中。系统1700包括二进制数据源1704。二进制数据源1704可采用 图像数据解码器、视频数据解码器、或生成数据以显示图形用户界面的软件模块的形式。例 如，图像数据可按压缩视频或图像文件格式编码，解码器将从压缩视频或图像文件格式提 取RGB子像素亮度值(例如，在范围0到255中的8比特值）。
[0077]二进制数据源1704耦合到反射型子像素数据改变器1706的输入端1705,所述反射 型子像素数据改变器1706修改将被用于控制反射型光调制器子像素的数据。反射型子像素 数据改变器1706可用硬件或软件来实施，例如，实施为存储在程序存储器312中并由处理器 304执行的程序。将被用于控制透射型光调制器子像素的数据能够通过反射型子像素数据 改变器1706而不更改。（根据替选，将被用于控制透射型子像素的数据被透射型子像素值改 变器修改，并且将被用于控制反射型像素的数据经过透射型子像素值改变器而不更改。） [0078] 反射型子像素数据改变器1706耦合到显示器驱动器1708,显示器驱动器1708包括 一组二进制-至-电压转换器1710,例如，显示器的每一列一个。反射型显示器驱动器1708耦 合到显示器1702,显示器1702包括一组反射型光调制器子像素1714和一组透射型光调制器 子像素1716。
[0079] 二进制-至-电压转换器1710类似于数字-模拟转换器(D/A)，但与数字-模拟转换 器的不同之处在于二进制-至-电压转换器1710产生的电压并非线性函数输入二进制值。实 际上，二进制-至-电压转换器1710被设计并且在一些状况下可被配置成产生非线性二进制 值到电压的转换。（替选地，标准D/A转换器可被使用，并且非线性是在转换之前在数字域中 实施。）非线性的原因由两部分组成。一个原因是液晶显示器在作为电压的函数的亮度方面 也是非线性地响应。第二原因是显示器驱动器1708中所实施的非线性被设计成与液晶显示 器中的非线性组合，以产生遵守或至少紧密近似非线性显示伽马函数的响应。
[0080] 例如，给定显示系统可被设计成以由下式描述的方式响应于输入二进制值而控制 亮度：
[0081] 等式 1
[0083]其中BPV是范围为0到255的二进制像素值，并且γ是控制显示器的非线性响应的 指数，通常设置为2.2。值255是针对8比特像素值，并且如果二进制像素值具有不同数目的 比特，则可作出改变。
[0084] 显示器自身进行的光调制可由下式描述：
[0085]等式 2
[0087]其中电压是施加到子像素控制电极的电压。Fdispiay 2可采用多项式拟合、样条拟 合、或查找表的形式。Fdlsplay通常是非线性的。可基于LCD理论使用液晶显示器模拟软件来 发现F dlsplay的形式（形状）或通过使用真实显示器进行实际测量来确定Fdlsplay的形式（形 状)。
[0088]驱动器的操作可由下式描述：
[0089]等式 3
[0091]由等式1描述的由显示器1702结合显示器驱动器1708构成的系统的整体响应通过 描述显示器的操作的等式2与描述驱动器的操作的等式3的复合来描述。
[0092] 设计其中透射型光调制器子像素1136和反射型光调制器子像素1138基本上不同 地对输入电压作出响应的显示器1702(例如，图11,1100)存在实际(例如，成本)益处。例如， 如所论述的，从实际制造观点来看，与图10所示的可变厚度的间隔层1008相反，希望使用图 11所示的基本上恒定的厚度的间隔层1108。然而，如上文所论述，在图11的状况下，透射光 和反射光的光学路径长度基本上不同，并且这导致反射型子像素1138和透射型子像素1136 对控制电压的不同响应。此外，反射型子像素和透射型子像素可不同地作出响应，这是因为 它们具有不同设计，如同在图14和图15所示的实施例的状况下。
[0093] 因此，等式2对于透射型光调制器子像素1136、1204、1304、1404、1504、1714和反射 型光调制器子像素1138、1202、1302、1402、1502、1716来说是不同的。然而，两种类型的子像 素的不同响应的问题通过反射型子像素数据改变器1706的配置来解决。反射型子像素数据 改变器1706的目的是补偿每一类型的子像素如何对电压作出响应的差异。尽管事实上其功 能由等式2的不同形式描述，反射型子像素数据改变器1706改变反射型子像素1714的二进 制数据，以使得反射型光调制器子像素1714与透射型光调制器子像素1716两者将大致上根 据等式1来作出响应。因此，在此实施例中，由等式3描述的相同驱动器配置可用于驱动反射 型光调制器子像素1714与透射型光调制器子像素1716两者。这允许使用未经修改的市售的 驱动器。
[0094]图18是包括图示用于驱动反射型调制器子像素的二进制子像素值的更改的曲线 1802的曲线图1800。横轴表示输入到反射型子像素值改变器1706中的二进制数据源1704， 并且纵轴表示反射型子像素值改变器1706的输出。两条轴线涵盖0到255的二进制范围。 [0095] 在近似意义上考虑图11所示的显示器1100,我们可将反射型光调制器子像素1138 与透射型光调制器子像素1136之间的差异描述为是因以下事实所致:前者中的光学路径是 后者中的两倍。因此，将例如常黑配置假设为一阶，我们可将实现来自反射型光调制器子像 素1138的最大亮度的特定分数所需的电压近似为透射型光调制器子像素1136原本所需的 电压的一半。
[0096]虚线1804表示将表明未对子像素二进制亮度值进行任何改变的恒等函数。虚线 1806表示将输入二进制子像素值二等分，这对应于上文所述的近似。在某些实施例中，例 如，在反射型光调制器子像素1714与透射型光调制器子像素1716两者中具有相等或基本上 相等的厚度的液晶材料的某些实施例中，反射型子像素值改变器1706将用于反射型子像素 的二进制子像素向右比特移位一个比特，以便将该值除以二。
[0097]实线1802表示反射型子像素值改变器1706的可能的输入-输出函数，其中该输入-输出函数在其整个范围中并不是由单个线性关系式描述的（但是该输入-输出函数是分段 线性的）。在当前场境中，恒等函数1804和二等分函数被视为在其整个范围中遵循单个线性 关系式，即使输入域是离散的并且输出值被量化也是这样。这样的输入-输出函数可用于补 偿反射型子像素和透射型子像素如何调制无法简单地通过将二进制子像素值除以二而相 等的光（由等式2描述)的差异。我们提供反射型子像素值改变器1706的必需输入-输出函数 的分析。
[0098] 首先，为了确定适用于转换器1710的二进制-至-电压函数，我们采用等式2和等式 3的右侧的复合并将其设定为等于等式1的右侧。此处，我们使用所添加的下标"t"来指定该 版本的等式2(显示亮度vs.电压函数)是针对透射型子像素。我们获得：
[0099] 等式 4:
[0101] Fdispiay,t是根据理论、模拟或测量而知晓的函数。
[0102] 我们将Fdlsplay,^倒数(表示为rkspw.t)应用到两侧，交换所得等式的左侧和右 侧，并且因此获得透射型光调制器子像素的理想驱动器函数：
[0103] 等式 5
[0105] 现在，实际显示器驱动器集成电路将不能够始终准确地再现任意二进制-至-电压 函数，但确实具有可用于获得良好近似的若干配置设置。我们将可以获得的近似表示为F display,t ? 其中：
[0106]等式 6
[0108] 针对图17所示的实施例，对于反射型子像素来说，为了确定描述反射型子像素值 改变器1706的操作的适当函数形式，我们再次采用等式2和等式3的右侧的复合并将其设置 为等于等式1的右侧。在此状况下，我们仍使用Fl lsplay,t，这是因为我们将使用具有相同二 进制-至-电压转换器的相同驱动器，但我们使用基于反射型光调制器子像素的理论、测量 或模拟并且我们表示为Fdis Piay,r的Fdispiay的版本。并且，代替作为F^dis Piay,t的变元的BPV，我 们插入BPV的函数Fchange，其中Fchange表不作为反射型子像素值改变器1706的输入的函数的 输出。因此，我们获得：
[0109] 等式 7
我们将Fdlsplay,^倒数(表示为应用到两侧，并且接着将F^dlsplay,4WgJ 数(表示为应用到两侧，以便获得的表达式，即：
[0112]等式 8
[0114] 所计算的Fchange的值将被四舍五入为最近整数。在某些实施例中，反射型子像素值 改变器将实施F change<3Fchange可使用处理器304和程序存储器304、使用现场可编程门阵列 (FPGA)、使用专用集成电路(ASIC)或使用另一类型的电路而实施在查找表中。
[0115] 在图17所示的实施例中，反射型子像素值改变器1706结合包括二进制-至-电压转 换器1710的显示器驱动器1708构成实施两个不同二进制-至-电压转换函数的电路。二进 制-至-电压转换函数中的一个用于生成驱动透射型光调制器子像素1716的电压，并且二进 制-至-电压转换函数中的第二个用于生成驱动反射型光调制器子像素1714的电压。随着显 示器1702由显示器驱动器1708扫描，经由第一二进制-至-电压转换函数生成的电压通过列 数据线（例如，410、412、414、416)而耦合到反射型子像素1714并且经由第二二进制-至-电 压转换函数生成的电压通过列数据线（例如，410、412、414、416)而耦合到透射型子像素 1716〇
[0116] 图19是根据另一实施例的包括显示器1902的系统1900的示意性框图。系统1900包 括二进制数据源1904,二进制数据源1904耦合到显示器驱动器1910的第一组二进制-至-电 压转换器1906和第二组二进制-至-电压转换器1908。第一组二进制-至-电压转换器1906和 第二组二进制-至-电压转换器1908通过一组列线多路复用器1912而耦合到显示器的列线 (未示出），所述显示器的列线耦合到显示器1902的反射型子像素1914和透射型子像素 1916。第一组二进制-至-电压转换器1906被配置成作为适用于驱动反射型子像素的二进制 输入(参见下文等式10)的函数而产生电压，并且第二组二进制-至-电压转换器1908被配置 成作为适用于驱动透射型子像素的二进制输入(参见上文等式6)的函数而产生电压。可按 照与用于获得等式6的方式相同的方式获得第一组二进制-至-电压转换器1906的二进制-至-电压输入/输出函数的特定形式，然而，在反射型子像素的状况下，将代替t而使 用F display,r。因此：
[0122] 该组多路复用器1912中的每一个多路复用器将第一组二进制-至-电压转换器 1906中的一个或第二组二进制-至-电压转换器1908中的一个耦合到其所服务的列线。该选 择是基于列中和当前选择的行中的子像素是透射型的还是反射型的。显示器驱动器1910的 行选择驱动器1918也耦合到显示器1902。显示器驱动器1910的时钟1920(或外部时钟)耦合 到该组列线多路复用器1912和行选择驱动器1918。在给定列内，给定行可包括反射型子像 素或透射型子像素。图19所描绘的系统适用于具有例如图6和图7所示的像素的显示器，其 中每一列数据线服务于反射型子像素与透射型子像素两者。在每一列数据线仅服务于一种 类型的子像素（即，反射型或透射型）的诸如图5和图9所示的其它状况下，该组列线多路复 用器1912不是必要的。显示器驱动器1902是实施两种不同二进制-至-电压转换函数的电 路。两种不同二进制-至-电压转换函数不是针对所有输入二进制值而产生相等电压。实际 上，在某些状况下，两种不同二进制-至-电压转换函数仅针对少许二进制值而产生相等电 压或根本不针对二进制值而产生相等电压。
[0123] 在此文件中，例如第一和第二、顶部和底部等关系术语可仅用于将一个实体或动 作与另一实体或动作相区别，而未必要求或暗示在这些实体或动作之间的任何实际的这样 的关系或次序。术语"包括"或其任何其它变型旨在涵盖非排他性包括，以使得包括元素的 列表的过程、方法、物品、或设备不仅包括这些元素，还可包括未明确列出或这样的过程、方 法、物品、或设备所固有的其它元素。"包括"之后的元素在不加更多约束的情况下，不排除 附加相同元素在包括该元素的过程、方法、物品或设备中的存在。
[0124] 应了解，本文所述的实施例可包括一个或多个常规处理器和控制一个或多个处理 器结合某些非处理器电路实施本文所述的配备显示器的装置的一些、大部分或全部功能的 唯一存储的程序指令。非处理器电路可包括(但不限于)无线电接收器、无线电发射器、信号 驱动器、时钟电路、电源电路、以及用户输入装置。因此，这些功能可被解释为显示并因此传 达信息的方法的步骤。替选地，一些或全部功能可由不具有存储的程序指令的状态机实施 或实施在一个或多个专用集成电路(ASIC)中，其中每一功能或某些功能的一些组合可被实 施为定制逻辑。当然，可使用两种做法的组合。因此，已在本文中描述这些功能的方法和装 置。此外，预期一般技术人员尽管可能因例如可用时间、当前技术、和经济上的考虑促使其 作出重大努力和许多设计选择，但在由本文所公开的概念和原理指导时，将很容易能够以 最少的实验来生成这些软件指令以及程序和1C。
[0125] 当本文所述的某些实施例包括布置在二维(2-D)表面中的多个像素时，应注意，2- D表面可以是柔性的，以使得该2-D表面可以弯曲并且变成嵌入在三维空间中的2-D表面。
[0126]在前文的说明书中，已描述特定实施例。然而，本领域的一般技术人员应了解，可 进行各种修改和改变，而不偏离如随附权利要求书所阐述而提供的教导的范围。因此，本说 明书和附图应被视为说明性的而不是限制性的，且所有这些修改旨在包括在随附权利要求 书所叙述的范围内。益处、优点、问题的解决方案以及可导致任何益处、优点或解决方案出 现或变得更显著的任何元素不应解释为任何或全部权利要求的关键的、所需的或基本的特 征或元素。交集和边界仅由随附权利要求书界定，其中随附权利要求书包括在本申请的待 决期间进行的任何修正以及所主张的权利要求书的全部等同物。
【主权项】
1. 一种液晶显示器，所述液晶显示器包括布置在2-D表面中的多个像素，其中每一像素 包括： 第一彩色子像素，所述第一彩色子像素本质上由第一透射型光调制器组成，所述第一 彩色子像素具有用于接收第一光调制信号的第一输入端；以及 第二子像素，所述第二子像素本质上由反射型光调制器组成，所述第二子像素具有用 于接收第二光调制信号的第二输入端。2. 根据权利要求1所述的液晶显示器，还包括： 第一驱动器电路，所述第一驱动器电路耦合到所述第一输入端，其中所述第一驱动器 电路位于所述反射型光调制器下方。3. 根据权利要求2所述的液晶显示器，还包括： 第二驱动器电路，所述第二驱动器电路耦合到所述第二输入端，其中所述第二驱动器 电路位于所述反射型光调制器下方。4. 根据权利要求3所述的液晶显示器，其中每一像素还包括： 第三彩色子像素，所述第三彩色子像素本质上由第二透射型光调制器组成，所述第三 彩色子像素具有用于接收第三光调制信号的第三输入端；以及 第四彩色子像素，所述第四彩色子像素本质上由第三透射型光调制器组成，所述第四 彩色子像素具有用于接收第四光调制信号的第四输入端； 第三驱动器电路，所述第三驱动器电路耦合到所述第三输入端，其中，所述第三驱动器 电路位于所述反射型光调制器下方； 第四驱动器电路，所述第四驱动器电路耦合到所述第四输入端，其中，所述第四驱动器 电路位于所述反射型光调制器下方。5. 根据权利要求4所述的液晶显示器，其中，选自以下组成的组的至少一个电路包括存 储器电路:所述第一驱动器电路、所述第二驱动器电路、所述第三驱动器电路、和所述第四 驱动器电路。6. 根据权利要求1所述的液晶显示器，还包括： 驱动器电路，所述驱动器电路耦合到所述第二输入端， 其中，所述驱动器电路包括存储器电路，并且其中，所述驱动器电路位于所述反射型光 调制器下方。7. 根据权利要求1所述的液晶显示器，其中，每一像素还包括： 第三彩色子像素，所述第三彩色子像素本质上由第二透射型光调制器组成，所述第三 彩色子像素具有用于接收第三光调制信号的第三输入端；以及 第四彩色子像素，所述第四彩色子像素本质上由第三透射型光调制器组成，所述第四 彩色子像素具有用于接收第四光调制信号的第四输入端。8. 根据权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述第二子像素是白色的。9. 根据权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述第二子像素具有彩色色调。10. -种显示系统，所述显示系统包括根据权利要求1所述的液晶显示器，并且还包括： 电路，所述电路包括用于接收二进制输入的输入端，其中，所述电路实施第一二进制_ 至-电压转换函数，并且产生所述第一光调制信号； 其中，所述电路实施第二二进制-至-电压转换函数，并且产生所述第二光调制信号；以 及 其中，所述第一二进制-至-电压转换函数和所述第二二进制-至-电压转换函数不是针 对所有输入二进制值产生相等电压。11. 根据权利要求1所述的显示系统，其中，针对给定二进制输入，由所述第二二进制-至-电压转换函数所产生的电压基本上等于所述第一二进制-至-电压转换函数的一半。12. 根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述第一二进制-至-电压转换函数与所述 第二二进制-至-电压转换函数之间的函数关系在其范围之中不是遵循单一线性关系。13. 根据权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述第一彩色子像素包括液晶材料以及 位于所述液晶材料的公共侧上的两个电极。14. 根据权利要求13所述的液晶显示器，其中，所述第二子像素包括所述液晶材料以及 位于所述液晶材料的相对侧上的两个附加电极。15. -种包括根据权利要求1所述的液晶显示器的装置，并且所述装置还包括： 显示器驱动器， 光传感器，以及 处理器， 其中，所述处理器适用于基于当前环境光水平来选择性地利用所述反射型光调制器。16. -种操作个人电子装置的方法，所述个人电子装置具有： 用于检测用户活动的至少一个子系统； 微处理器； 液晶显示器，所述液晶显示器包括布置在2-D表面中的多个像素，其中每一像素包括： 彩色子像素，所述彩色子像素由透射型光调制器组成，所述彩色子像素具有用于接收第一 光调制信号的第一输入端；以及第二子像素，所述第二子像素由反射型光调制器组成，所述 第二子像素具有用于接收第二光调制信号的第二输入端，以及 背光，所述背光耦合到所述透射型光调制器； 所述方法包括： 在未检测到用户活动达一段时间之后，关闭所述背光并且继续将所述第二光调制信号 提供到所述第二输入端。17. 根据权利要求16所述的操作个人电子装置的方法，其中，所述第二光调制信号是根 据物理上位于所述反射型光调制器下方的存储器中所存储的信息而生成。18. 根据权利要求17所述的操作个人电子装置的方法，其中，所述存储器中所存储的所 述信息是基于日时间。19. 根据权利要求17所述的操作个人电子装置的方法，其中，所述存储器中所存储的所 述信息是基于日历事件。20. 根据权利要求17所述的操作个人电子装置的方法，其中，所述存储器中所存储的所 述信息是响应于接收到所述个人电子装置所接收的通信而存储。21. 根据权利要求20所述的操作个人电子装置的方法，其中，所述通信是选自以下组成 的组:电话呼叫、电子邮件、文本、语音邮件、或来自社交网站的通知。22. -种显示系统，包括： 液晶显示器，所述液晶显示器具有布置在2-D表面中的多个像素，其中，每一像素包括： 第一透射型光调制器子像素，所述第一透射型光调制器子像素具有用于接收第一光调 制电压信号的第一输入端，以及 第二反射型光调制器子像素，所述第二反射型光调制器子像素具有用于接收第二光调 制电压信号的第二输入端；以及 电路，所述电路包括用于接收二进制输入的输入端，其中，所述电路实施第一二进制-至-电压转换函数，并且产生所述第一光调制电压信号； 其中，所述电路实施第二二进制-至-电压转换函数，并且产生所述第二光调制电压信 号；以及 其中，所述第一二进制-至-电压转换函数和所述第二二进制-至-电压转换函数不是针 对所有输入二进制值产生相等电压。23.根据权利要求22所述的显示系统，其中，所述电路包括二进制子像素数据改变器， 所述二进制子像素数据改变器更改用于生成所述第一光调制信号的二进制值或用于生成 所述第二光调制信号的二进制值。
【文档编号】G09G3/36GK106030389SQ201580009472
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年2月19日
【发明人】庄力, 罗斯·W·里普利, 杨森
【申请人】谷歌技术控股有限责任公司