便携式通信系统的微型显示器的制作方法

专利名称：便携式通信系统的微型显示器的制作方法
相关的专利申请本申请是Jacobsen等人在1997年9月30日申请的美国专利申请第08/942,272号申请的部分继续申请，而08/942,272号申请是Jacobsen等人在1997年6月27日申请的美国专利申请第08/884,485号申请的部分继续申请，而08/884,485号申请又是1997年5月14日申请的美国专利申请第08/855,909号申请的部分继续申请，而08/855,909号申请是Jacobsen等人在1997年5月9日申请的美国专利申请第08/853,630号申请的部分继续申请，而08/853,630号申请是Jacobsen等人在1997年4月7日申请的美国专利申请第08/838,420号申请的部分继续申请，而08/838,420号申请是1997年3月3日申请的美国专利申请第08/810,646号申请的部分继续申请，而08/810,646号申请是1996年12月13日申请的美国专利申请第08/766,607号申请的部分继续申请，而08/766,607号申请是1996年10月31日申请的美国专利申请第08/741,671号申请的部分继续申请，上述申请的全部内容都通过在此引述而合并于本文。
本发明的现有技术人们正在研制平板显示器，该显示器利用液晶或场致发光材料产生高质量的图象。人们希望用这类显示器取代阴极射线管(CRT)技术并提供清晰度更高的电视画面或计算机监视器图象。例如，通往大规模高质量液晶显示器(LCD)的最有希望的路径是有源矩阵法，在该方法中薄膜晶体管(TFT)与LCD象素共驻同一位置。利用TFT的有源矩阵法的主要优点是消除了象素之间的交叉干扰和用与TFT兼容的LCD所能获得的最佳灰度级。
使用LCD的平板显示器通常包括不同的5层白光源，安装在电路面板一侧的第一偏振滤光片，在电路面板上排列成阵列形成象素的TFT，至少包含按象素排列的三种原色滤光板，以及第二偏振滤光片。在电路面板与滤光板之间的体积用液晶材料来填充。跨越这种材料在电路面板与固定在滤光板上的接地之间施加电场时，该材料将允许光线在材料中透射。因此，当TFT使显示器的特定象素接通电源时液晶材料使正在通过该材料传送的偏振光偏转，使光线通过第二偏振滤光片。
在平板显示器需要的大面积上形成TFT的主要途径涉及使用无定形硅，这种材料以前曾经为了大面积光电器件研制过。虽然TFT法已被证明是可行的，但是使用无定形硅将牺牲平板的某些方面性能。例如，无定形硅的TFT缺乏高性能显示所需的频率响应，这是由于在无定形材料中固有的电子迁移率低的缘故。因此，使用无定形硅限制显示速度，而且对于驱动显示所需的快逻辑也是不适当的。
随着显示分辨率增加，驱动象素所需的时钟频率也增加。此外，彩色显示的出现对显示面板提出了额外的速度要求。为了产生顺序制彩色显示，显示面板被扫描3次，每次扫描一种原色。例如，为了以20Hz的频率生成色帧，则必须以60Hz的频率驱动有源矩阵。为了减少闪烁，符合要求的将是以180Hz的频率驱动有源矩阵，以60Hz的频率产生彩色图象。在60Hz以上，可见的闪烁减少。
由于无定形硅的局限性，其它替代材料包括多晶硅或激光重结晶硅。这些材料受到限制，因为它们使用已经在玻璃上的硅，而玻璃通常进一步将电路处理局限于低温。
用于显示器的集成电路(诸如前面提到的顺序制彩色显示)正在变得越来越复杂。例如，顺序制彩色显示器是为显示高清晰度电视(HDTV)格式而设计的并且被制作在一片5英寸的晶片上，其中所述格式要求一个带象素间距的1280×1024象素阵列，或者要求连接毗邻列(或行)的象素电极的线间距离在15至55μm范围内。
本发明的概述依据本发明，为了生产大量的显示器件，在一片晶片上制作多个小尺寸的集成显示器，然后再将该晶片切割成小片，借此可以大幅度降低高清晰度显示器的成本和复杂性。
然后，将显示器与适当的放大镜片装配成低成本小尺寸的便携式显示系统。其中包括一个放大系统，该系统借助放大和投影在适当的距离观看图象来弥补图象尺寸小之不足。
在优选的实施方案中，微型显示器(因为其小巧的尺寸和重量)可以用作手持通信系统，诸如寻呼机、无绳移动电话，或者，作为带在头上的显示器、电视摄录一体机、数字相机或读卡机的显示系统。这种显示器能够提供适合数据、图片或电视画面的直观显示，并且能够适应标准电视信号或高清晰度电视信号。这种系统可以非必选地包括适合传真通信的蜂窝接收与发射的电路系统，可以被声音激活、可以包括鼠标操作功能、提供因特网入口、还可以有适合输入数字和文字的键盘或触摸垫。这种系统可以象在读卡机显示系统中那样具有带插卡口或孔的壳体和适合读卡获取信息并将该信息显示在微型显示器上的读卡机。
电话或手持单元可以配备摄像机或固态成象传感器，以致可以产生图象并将该图象传送到边远地区和/或在显示器上观看。电话用户还可以通过呼叫访问边远地区的计算机，将该计算机的屏幕显示提交给微型显示器，访问该计算机存储器中的文件并将来自该文件的数据下载到电话内的存储器中或下载到与电话相连的积木式存储器和显示器单元。电话可以与本地计算机或显示器相连，并且可以将文件中的数据调入本地存储器。
电视摄录一体机或数字相机具有用于取景器的微型显示器。无论是通过镜头看到的图象还是以前录制的图象都可以通过取景器看到，这取决于选择哪种图象。
在本发明的一个优选的实施方案中，将发光二极管(LED)器件用于显示照明。对于透射式显示器，LED器件可以作为背面照明使用并且可以包括柔光屏。在本发明的另一个实施方案中，LED器件还可以作为反射式显示器的光源。这种显示器优选的是采用扭转向列液晶材料的液晶显示器。因此，控制时域对于获得灰度级是不必要的。
就这种应用的目的而言，微型显示器被定义为至少具有75,000个象素电极而且有效面积小于160mm2的显示器，其中有效面积是产生图象的有源矩阵电路的面积，包括所有的象素电极但不包括驱动器电子线路和较宽的用于粘接和密封液晶显示器的区域。例如，该阵列可以至少是320×240、640×480或更高。在微型显示器的优选实施方案中，有效面积可以是100mm2或更小，并且优选的是在5mm2至80mm2范围内。这些显示器的象素间距是在5至30μm范围内，优选在5至18μm范围内。现在借助使用小于18μm的象素间距，使较小的高分辨率显示器成为可能的。就利用诸如1280×1024的高清晰度格式和利用12μm或更小的象素间距的实施方案而言，显示器的面积将小于200mm2。
就用户在小于10英寸(25.4cm)的距离上阅读这种尺寸和分辨率的显示而言，需要有特殊的照明和放大要求。例如，对于对角线为0.25英寸(6.35mm)的显示器，LED器件优选包括与一个柔光屏耦合的大量的发光二极管(LED)。用于放大显示图象的透镜优选具有在10°至60°范围内并优选至少大约16°至22°的视野、在大约25mm至100mm范围内的ERD和介于大约1.5英尺和5英尺(152.4cm)之间的物距。按场序制作业的彩色LED背面照明系统可以使用大量的LED和双面或四面反射镜组件，以便使光线集中通过液晶显示器。优选的实施方案可以每种原色使用至少两个LED，或者多至6个或更多个LED，以便提供所需的亮度。另一种办法是，LED围绕着透射式显示器的周边排列并向下陷入锥形反射镜，该反射镜以集中的方式引导后照光通过显示器。
背面照明、显示器和取景透镜可以在小壳体体积内沿一条轴线定位，其中壳体体积小于20cm3，优选小于12cm3。该系统重量小于10克，优选在5至8克范围内。在不大幅度修改系统的形状因子和重量要求的情况下可以将这种系统并入电池供电的个人通信设备。
尽管带背面照明的透射式微型显示器是优选的，但是也可以使用反射式微型显示器。来自光源的光线被直接引导到被用户观看的显示的同一侧。一个光学系统将来自象素电极的反射图象引导到用户的视线上。反射式显示器可以与在此介绍的便携式通信和显示系统结合使用。
这种显示器可以象在1994年3月23日申请的美国专利申请第08/216,817号“Color Sequential Display Panels(顺序制彩色显示面板)”中介绍的那样利用顺序制彩色系统作业，这份专利申请曾作为美国专利第5,642,129号和美国专利第5,673,059号的一部分授权，这些专利的全部内容通过在此引述而合并于本文。这些专利揭示了一种有源矩阵显示器，在该显示器中利用单晶硅技术将控制电子线路与有源矩阵电路系统集成到一起。控制电子线路提供压缩的视频信息，以便在显示器上产生数据的彩色图象，静止图象或视频图象(如电视图象)。使用LED提供彩色顺序操作具有许多优点。这种系统提供重量轻低功耗的光源，该光源依次产生红、绿、兰彩色分量。用同一控制电路操作该光源和显示器，以便给每个与显示图象对应的适当的彩色单元加脉冲。
这种光源还可以为单色显示应用产生脉冲。可以将相同的电路用于顺序制彩色系统和单色系统。就单色操作而言，光源只需要刹那间一闪，以提供所需亮度。借助在给定的帧写在显示器上时灯只短暂地一闪，可以大幅度降低显示器的功耗，降低显示器保持电压的要求，以及减少热负荷。可以采用垂直同步信号触发光源脉冲，该脉冲只需持续比在显示器上“写”一帧图象所需时间的1/3还要短的时间。在一帧中为了减少闪烁，还可以采用每帧光源闪两次。
在此介绍的微型显示器可以在带在头上的显示器、摄像机、读卡机和便携式通信系统中使用，这些系统都包括在1995年3月23日申请的美国专利申请第08/410,124号中详细介绍的那些顺序制彩色系统，这些专利的全部内容通过在此引述而合并于本文。关于适合微型显示器的驱动电路的进一步细节在1993年8月13日申请的美国专利申请第08/106,416号中可以找到，该专利的全部内容通过在此引述而合并于本文。显示控制电路的一个优选实施方案利用“欠扫描(under scanning)”的特征，其中选定的象素迅速地被接通和断开，以增强边缘的清晰度和模仿高分辨率显示。这种显示控制电路还可以利用随动能力(a panningcapability)，以致可以借助诸如鼠标操作之类选定显示图象的一小部分，并利用完整的微型显示器图象区将它展现出来，借此允许用户察觉被显示的较小的特征。这还可以用于观看高分辨率图象的选定部分，例如在320×240的微型显示器上看局部的640×480的图象。
从介绍的各种实施方中很容易看到微型显示器的好处之一是采用微型显示器的设备的便携性。考虑便携性时最关心的问题是提供足够的功率以便在较长的时间周期内操作设备。优选的实施方案的一个特征是改变反电极上的电压，借此允许微型显示器在较低的电压下(即在降低的功率水平下)工作。优选实施方案的另一个特征是在没有显示写入时停止对显示器计时，借此降低功耗。
在用显示器显示图象并非一直在变化的文本时，优选实施方案的特征是降低帧频(或更新速度)。降低帧频将导致减少功耗。
便携性带来的一个问题是增大设备在非理想条件下使用的可能性。由于温度影响液晶材料的性能，所以这种变量之一是设备的工作环境温度。优选实施方案的特征之一是监视液晶的温度和设备的整体加热。
附图的简要说明结合附图阅读下面给出的优选实施方案，本领域的技术人员将能够更好地理解本发明的上述的和其它的目的以及本发明的特征，其中

图1是单晶片的透视图，该晶片上有依据本发明形成的众多显示器件；图2A是集成的有源矩阵平板显示器的小片的示意图，其中包括非必选的控制信号电路系统；图2B和图2C说明依据本发明的显示控制电路的优选实施方案；图2D说明依据本发明有选择地显示图象的方法；图2E说明用图2D说明的显示控制电路的时序图；图2F说明依据本发明的显示控制电路的另一种优选实施方案；图2G说明用图2F说明的显示控制电路的时序图；图2H说明在图2F中展示的显示控制电路的一部分；图2I说明用图2F说明的显示控制电路的另一种时序图；图2J说明带热闸门(a heat gate)的显示器的另一个优选实施方案；图2K说明图2J所示的显示器的一部分；
图2L说明图2J所示的显示器的一部分的另一种优选实施方案；图2M是在壳体中的显示器的放大的剖视图；图3A和图3B是依据本发明的优选实施方案的视频显示设备和寻呼机的分解图；图4A至4K是手持成象设备的外形图；图4Ba是依据本发明的带集成摄像机的寻呼机的优选实施方案的局部剖视图；图4L是依据本发明优选的寻呼机的功能方框图；图5A是依据本发明适合放大微型显示的透镜的侧视图；图5B是多单元透镜的侧视图，它将提供增大的视场；图5C是带固定透镜的显示器组件的剖视图；图5D是依据本发明用于液晶显示器的LED背面照明系统的示意图；图5E至5P说明依据本发明背面照明系统的补充优选实施方案；图5Q说明毗邻kinoform的单透镜；图5R说明kinoform的前三个区域；图6A是反射式液晶显示器的照明系统的光路图；图6B是反射式液晶显示器在其壳体内的放大剖视图6C是具有另一种背面照明的反射式液晶显示器的放大剖视图；图7A至7G说明优选的透射型显示器的LED背面照明系统；图8A是移动电话的优选实施方案的透视图，该实施方案具有依据本发明的显示设备；图8B至8C说明移动电话的另一个实施方案，该实施方案具有依据本发明的显示设备；图8D至8G说明显示器的分辨率从高分辨率向低分辨率变化；图8H至8I说明移动电话的另一个实施方案，该实施方案具有依据本发明的显示设备；图9A至9J说明依据本发明的电话微型显示器系统的另外一些优选实施方案；图10A和10B说明电话微型显示器系统的另一个优选实施方案；图11说明依据本发明的电话微型显示器系统的另一个优选实施方案；图12A和12B说明电话微型显示器的另一个优选实施方案的后视图；图13A至13K说明本发明的其它优选实施方案，这些实施方案包括适合蜂窝电话的显示器对接系统；
图13L至13N说明带触摸垫的折叠键盘，该键盘适合有电话、显示器对接系统或寻呼机的用户使用；图13O至13S说明本发明的另一些优选实施方案，这些实施方案包括适合蜂窝电话的显示器对接系统；图13T说明能够接收模拟电话或数字电话的电话或对接站的显示控制电路的另一个实施方案；图13U说明示于图13Q至13S的对接站的另一种优选实施方案；图13V至13W说明显示器对接系统的另一种优选实施方案；图13X是依据本发明优选的带蜂窝电话的对接站的功能方框图；图14A至14C说明微型显示器的背面投影系统用于可视电话会议站；图15A至15C是依据本发明的手持背面投影显示系统的侧面剖视图、正面图和正面剖视图；图16A至16B说明依据本发明的一种佩戴在身上的手操作的显示系统；图16C至16D说明在本发明的另一个优选实施方案中将微型显示器作为摄录一体机的取景器使用；图16E至16F说明在本发明的另一个优选实施方案中将微型显示器作为数字式静物摄影机的取景器使用；
图16G说明摄影机的显示控制电路；图16H和16I说明带移动反射镜的摄影机，它适合通过透镜取景；图16J至16K说明有微型显示器作为取景器的摄影机/成象仪。
图17A至17C说明依据本发明的另一个优选实施方案在读卡机系统中使用微型显示器；图18是便携式读卡机系统的电路示意图；图19A说明读卡机系统的另一个优选实施方案；图19B说明读卡机系统的另一个优选实施方案；图19C至19Cb是用于读卡机或成象仪的储存卡的电路示意图；图19D、19Ea和19Eb是阅读器或成象仪内的控制器的电路示意图；图19F是在控制器中的切换器的另一种实施方案的电路示意图；图20A是本发明的带在头上的显示系统的透视图；图20B是图20A所示系统的局部透视图，该图强调本发明的附加特征；图20C是图20A所示系统的示意透视图，该图强调本发明的某些方面；图20D是图20C所示头带和垫的示意透视图；图20E是图20A所示系统侧面的局部示意图；本发明的详细描述高分辨率有源矩阵微型显示器本发明优选的实施方案采用一种制作众多平板显示器10的方法，其中在一片晶片12上制造出大量的有源矩阵阵列14，如图1所示。在一片晶片上制造的显示器的数量取决于晶片的尺寸和显示器的尺寸。例如，本发明的一个实施方案采用高分辨率的显示器，该显示器成象区的对角线长度为0.5英寸(12.7mm)或更短。对于4英寸的晶片，在一片4英寸晶片上能够制造40个独立的显示器。在每个显示器的对角线大约为0.25英寸(6.35mm)的场合，在一片晶片上可以制造80个显示器，在5英寸的晶片上可以制造120个以上显示器，在6英寸的晶片上可以制造180个以上显示器，在8英寸的晶片上可以制造400个以上显示器。
借助在一片晶片上制造大量的高分辨率的小显示器，制造得率可以大幅度增加，于是每个显示器的成本可以大幅度降低。
为了获得适合在0.25英寸对角线的显示器上显示NTSC电视信号的至少75,000个象素(例如320×240的阵列)的单色分辨率，象素电极优选宽度为大约15μm或更小。为了在0.25英寸对角线的显示器上获得至少300,000个象素(例如640×480的阵列)的单色分辨率，象素电极优选具有大约8至10μm的宽度。
这些小巧的高分辨率显示器需要放大，以便拿在用户手里距用户眼睛0.5英寸至10英寸距离时能够提供清晰的图象。
现在参照图2A，这是集成电路有源矩阵显示器小片的示意图，它已经与选定数量的重复电路一道从单一晶片上切割下来。并入电路100的是扫描器电路42a、42b、42c、42d以及驱动电路44a、44b、44c、44d，选择扫描器电路46a、46b和显示器的矩阵电路90。
关于在晶片上制造每个小片的进一步的细节可以采用在美国专利第5,256,562号中介绍的方法，该专利的全部内容通过在此引述而合并于本文。关于制造有源矩阵以及在通信系统内使用的附加细节是在Matthew Zavracky的题为“Color Display withThin Gap Liquid Crystal”的美国专利申请(1997年10月31日申请)中介绍的，该专利的全部内容通过在此引述而合并于本文。
借助在一片晶片制造选定数量的电路100，以减小显示器面积为代价大大增加了来自一片晶片的电路得率。但是，通过在此将介绍的显示图象的放大和投影将克服这个面积不足的缺点。
视频信号总线35-1至35-16将模拟视频信号从数/模放大器(未示出)传送到列驱动器44a至44d。因为在模拟视频信号在信号总线35中穿过每条信号线时可能发生信号干扰和信号损失，所以为了减少干扰将视频信号的信道排列整齐。如图所示，有四个列驱动器44a至44d，两个列驱动器44a、44b在有源矩阵电路90的上方，两个列驱动器44c、44d在有源矩阵电路90的下方。将每条信道这样分配给四个列驱动器44之一，以致每个列驱动器44接收来自4条信道的视频信号。上方的列驱动器44a、44b接收来自驱动奇数编号的象素列的信道的视频信号，而下方的列驱动器44c、44d接收来自驱动偶数编号的象素列的信道的视频信号。如所示，没有视频信号不得不穿越一个以上其它视频信号的路径。
虽然可以从左到右或从右到左写入数据，但是图示的列驱动器的排列方式特别适合从边缘至中心和从中心至边缘写入视频数据。应当理解，在本发明的优选实施方案中所使用的列驱动器44的数量可以多于4个或少于4个。对于具有320×240或640×480的分辨率的应用，使用单一的列驱动器和行驱动器驱动显示是符合要求的。对于高速、高清晰度的显示器，可能使用更多的驱动器，以改善性能。
数据扫描器42a-d对于来自控制信号发生器(未示出)的象素数据信号142和象素时钟信号143是敏感的。数据扫描器42a-d可以使用移位寄存器阵列储存每次扫描的数据。奇数移位寄存器阵列可以用于储存给奇数列象素的数据，而偶数移位寄存器阵列可以用于储存给偶数列象素的数据。如图所示，有左奇数数据扫描器42a和右奇数数据扫描器42b以及左偶数数据扫描器42c和右偶数数据扫描器42d。
由数据扫描器42选定的列驱动器44将视频数据发送给在有源矩阵电路90中选定的象素列C。受控制信号发生器控制的选择扫描器46借助控制线确定哪些象素接受这列数据。
为了减少穿越有源矩阵区90的信号损失，从两侧由选择扫描器46a和46b驱动选择线。如图2A所示，左选择扫描器46a和右选择扫描器46b都与数据选择线146和时钟选择线147相连。对于特殊应用还可以使用第三条允许线148。左选择扫描器46a在最接近最低编号的象素列(C1)的选择线末端提供一个选择线信号，而右选择扫描器46b在最接近最高编号的象素列(CN)的选择线末端提供一个选择线信号。因此，在选择线的两端具有完全相同的选择线信号。
虽然可以使用静态移位寄存器，但是数据扫描器42和选择扫描器46优选配备动态移位寄存器。动态移位寄存器依靠无泄漏的电容存储器。但是，动态移位寄存器对泄漏是敏感的，特别是使它们曝光时。因此，需要用挡光板防止扫描器42a-d和46曝光。类似地，可以使用挡光板保护传输门44和象素列C1-CN。
有关电路100输入信号的进一步的资料，参阅前面引证的美国专利和美国专利申请。
在本发明的优选实施方案中，图2A所示的分区驱动电路系统是作为集成电路与有源矩阵电路一起制造的。优选的是，采用上述的美国专利第5,256,562号介绍的制造和转移方法用具有绝缘层上外延硅(SOI)结构的单晶硅制造该集成电路系统。由于将行和列驱动电路系统42a-42d、44a-44d、46a、46b以及诸扫描器与有源矩阵电路90一起用单晶材料制造，显示面板的尺寸不受各种分立元件的接触钉的制约。与分立元件构成的显示器相比，集成制造还提高了显示器的运行速度。此外，可以通过优化驱动电路系统提高显示器的性能。例如，通过集成制造构成一个带两个选择扫描器的1280H×1024V小型显示面板比用分立元件制造更容易。
在优选的实施方案中象素电极在60至250μm2之间。因此，在5英寸的晶片上至少可以制造40个带控制系统的1280H×1024V有源矩阵的集成电路。
现在结合图2B说明用于顺序制彩色微型显示器显示控制电路的优选实施方案。显示控制电路102在变频器105处接收模拟诸如电视或VCR视频信号之类的复合信号103。该变频器可以是市场上购买的芯片，例如Sony CXA1585，该芯片将信号103分解成红、绿、兰三个分量。这三个模拟彩色分量借助三个各自的模/数变换器(A/D)106变换成数字信号。这三个彩色数字信号分别储存在红107、绿108、兰109存储器电路中。电路107、108和109可以是与定时电路110相连的RAM(诸如DRAM)帧缓冲区。定时电路110可以借助接口总线与变频器105相连并接收从变频器105沿线119传输的水平同步信号和垂直同步信号。电路110将视频数据从每个存储器107、108、109发送到显示器上和沿着线115协调激励每种原色的背面照明，借此控制每种彩色帧流向显示器的顺序流。线114控制最终图象的色调和对比度。线116、117和118用于控制显示电路112内的行驱动电路和列驱动电路。线116和117在往显示器上读数据时控制数据的水平移位和垂直移位。
线116和117可以用于允许用户翻转显示器上的图象(即左右颠倒)。这对于这样的电话用户可能是有用的，该用户在使用电话期间可以用一只手拿着电话机并简单地揿压壳体上的按键翻转图象，而另一只手在耳朵附近拿着电话听筒。翻转图象可以借助几种不同的技术来完成，包括借助软件或硬件的方法。其中一种方法是为了翻转图象采用双向移位寄存器并改变寄存器的方向。另一种技术是利用软件改变从存储器中提取数据的方法。
线118控制垂直和水平脉冲、垂直和水平时钟、奇偶行允许信号和水平乘法脉冲信号(the horizontal multiplying pulsesignal)。数/模转换器113、存储器107、108和109、变频器105和控制电路110可以安装在一块带显示器112的公用电路板上，或者将它们分成独立的电路板或集成电路安装在电话壳体、寻呼机壳体对接单元壳体或其它下面将详细介绍的壳体内，这取决于特定实施方案的几何形状和操作要求。除了将数/模转换器、存储器、变频器和控制电路110放在公用电路板上之外，它们还可以全都定位在一整片集成电路上(IC)，用虚线表示。将诸元件集成在一片集成电路上将降低内部电容，所以将减少电路的功耗。
现在结合图2C说明显示控制电路的另一个优选实施方案。在这个实施方案中，数字电路120用于控制顺序制彩色显示操作。处理器134接收121处的串行数字图象数据并将显示数据发送给存储器124。还可以非必选地包括一个永久存储器125(如闪烁存储器(flash memory)或SRAM电路)，以便储存除利用串行总线127储存在124中的文本之外的图表数据。定时控制电路122接收来自处理器134的时钟控制信号和数字控制信号，并且分别沿着线115、116、117和118将控制信号发送给背面照明电路111和显示器112。线128将准备信号、复位信号、允许写入信号、允许输出信号、允许彩色信号、地址信号和数据信号引导到存储器，以便控制向显示器112发送图象帧。这个电路可以依据选定的实施方案的几何形状和操作要求在下面详细介绍的电话壳体或对接单元壳体内使用。可以提供一个开关，以便允许用户翻转显示器上的图象，将左变成右或将右变成左。这对于这样的电话用户可能是有用的，该用户选择在使用期间用一只手拿着电话机并简单地揿压壳体上的按键以使图象翻转，同时用另一只手在耳朵附近拿着电话听筒。
为了降低电路120的功耗，功率调节电路123接收来自电路122沿着线126传送的控制信号。电路123在显示作业期间控制功率，并且借助线129与闪烁存储器电路125、数/模转换器、缓冲器/逆变器和显示器112相连。这种能力来源于使用以前介绍的转移薄膜有源矩阵电路(a transferred thin film active matrixcircuit)，该电路具有在垂直同步脉冲之间储存电荷的能力。这种储存能力使显示器和背面照明的功耗能够降低到0.2瓦以下。因此，在显示器上写入一帧数据之后，在写入下一帧之前，将功率降低。这样将如文中所述延长便携式通信设备的电池使用寿命。降低功率的方法可以如下所述定期停止显示器的时钟。
图2D说明在显示器显示信息的方法，其中大量的信息包含在每帧图象里。对于这种大信息量的图象，将显示器上的那幅图象的可选择部分放大是符合要求的。例如，全幅图象130有一个光标133能在其中定位的区域131。用户可以利用鼠标或按钮控制单元将光标定位于区域131内的任何地方并识别子区132。用户选择该子区图象在整个显示面积上显示。
如果处理器134提供的数据大于在显示器112上显示的数据，可以借助欠扫描将该图象写入显示器；例如，只将每个第四位显示数据写入。为了将子区图象作为完整的图象显示，每位显示数据都被写入，但只对那个特定区域是如此。子区132将在显示在全部显示面积上，那么超出子区132的行数据不借助定时控制电路122传送到显示器112，只有包括在子区132内的列才被传送。
图2E是时序图，它说明依据本发明操作微型显示器的优选方法。视频信号作为实际视频信号和反视频信号被传送到显示器112。象参照图2A介绍的那样，奇数编号象素列接收来自上方的列驱动器的视频信号，而偶数编号象素列接收来自下方的列驱动器的视频信号。参照图2E所示实施方案，在公用电压(VCOM)(施加给反电极的电压)和供电电压源(VDD)之间驱动接收实际视频信号的奇数编号的象素。在VCOM和供电电压汇(VEE)之间驱动接收反视频信号的偶数编号的象素。在将完整的帧扫描到显示器中并且有一个允许液晶扭曲延迟之后，背面照明一闪将图象显示出来。在优选实施方案中，VDD是9伏，VEE是2伏，VCOM是5.5V。变更每列上视频信号的技术被称为列逆转(columninversion)，该技术有利于阻止在液晶材料上形成直流电压和防止交叉干扰。
现在结合图2F说明显示控制电路的另一个优选实施方案。在这个实施方案中，数字电路1120象就图2C介绍的那样用于控制顺序制彩色显示操作。此外，该电路具有调制公用电压和加热器的特征，下面将予以介绍。处理器1104接收1121处的图象数据并借助定时控制电路1122将显示数据发送给存储器1124和闪烁存储器1125。图象数据可以呈各种各样的形式，包括串行或并行的数字数据、RGB模拟数据、复合数据或s-视频数据。处理器1104的构成适合接收在此项技术中众所周知的图象数据类型。定时控制电路1122接收来自处理器1104的时钟信号和数字控制信号并且将控制信号沿着线1115传送给背面照明电路1111。定时控制电路1122沿着线1116、1117和1118将诸如垂直启动脉冲、垂直时钟、水平启动脉冲和水平时钟之类的控制信号传送给显示器1112。线1128将准备信号、复位信号、允许写入信号、允许输出信号、允许彩色信号、地址信号和数据信号引导到存储器，以便控制向显示器1112发送图象帧。
仍然参照图2F，图象数据从定时控制电路1122经过数模转换器1130和逆变器1131(取决于开关1132，下面将予以介绍)传送给显示器1112。与上述的实施方案大不相同的是，输入显示器1112的公用电压(VCOM)是受开关1133控制的交变值。变更传送给显示器1112的VCOM和视频信号的开关1133和1132受来自定时控制电路1122的帧控制线1134的控制。
参照图2G和2F，在公用电压(VCOM)处于高电平(在优选的实施方案中大约是3-5伏)，实际视频信号经扫描进入矩阵电路。在允许液晶扭曲到最大位置的延迟之后，LED背面照明1111一闪将图象显示出来。在下一帧(图2G的帧2)之前，VCOM降到低电平，在优选的实施方案中近似为0伏。驱使VCOM降到低电平将消除刚好完成扫描的图象。但是，由于没有背面照明，图象消失未被看到。在VCOM处于低电平的情况下，反视频信号经扫描进入矩阵电路。类似地，在允许液晶扭曲的延迟之后，LED背面照明1111一闪将刷新的图象即新图象显示出来。在下一帧(图中的帧3)之前，VCOM变成高电平。驱使VCOM变成高电平将导致刚好完成扫描待消除的图象。在VCOM处于高电平的情况下，实际视频信号经扫描进入矩阵电路。发生延迟，然后LED背面照明一闪。公用电压(VCOM)和视频信号不断地变更。如果显示器是彩色显示器，LED背面照明1111使不同的颜色依次闪现。此外，三次屏扫(每种颜色LED一次)组成一帧，并且每屏变更一次VCOM。
在优选的实施方案中，每15-20毫秒起伏一次。写入/扫描图象需要花费3-5毫秒。LED闪烁时间周期大约是3毫秒。应当承认，在使LED闪烁之前或依据待闪烁的彩色LED改变LED闪烁时间长度之前改变延迟时间是符合要求的。例如，在待闪烁的LED具有较长的波长时(例如红色，其波长介于630至700nm之间)，在使LED闪烁之前有较长的延迟时间(响应时间)可能是符合要求的。
随着象素TFT上的视频幅度(VDD与VEE之间的差)降低，需要较小的存储电容器。用较小的存储电容器写入需要较少的时间，所以可以采用较小的象素TFT。如果液晶具有足够快的响应，存储电容器可以省去，液晶的电容变成存储电容器。此外，在没有存储电容器的情况下较大的孔径是可能的。在孔径比较大且孔径比增加的情况下，背面照明周期相同，图象将更明亮，或者说图象亮度相同，所用的总功率减少。
参照图2H(一个象素的放大示意图)，借助水平移位寄存器1136通过翻转传输门1140选择列1138和垂直移位寄存器1142选择列1144，使该象素充电。视频信号写入该象素，于是液晶开始扭曲并且在光学上变成透明的。在完整的显示已被写入而且已有一个在LED闪烁之前的延迟之后，VCOM(即反电极的电压)借助帧控制线从高电平切换到低电平，或者相反。同时，视频信号从实际视频信号切换到反视频信号，或者相反，以使图象切换到下一帧。
液晶可以通过扭曲在光学上变成透明的或变成不透明的。偏振片的取向决定究竟驱动液晶变白(透明)还是变暗(不透明)。
返回参照图2F，显示电路有一条补充线(温度传感器线1148)，这条线从显示器1112延伸到定时控制电路1122。有源矩阵包括许多按列和行排列的象素。优选的是，热量被液晶材料均匀地吸收。但是，由于被显示的图象性质以及显示器和加热器的几何形状和环境条件，局部温度可能有变化。温度传感器可以遍布有源矩阵区(包括带拐角的有源矩阵周边区域)并且在接近有源矩阵拐角的地方也有配置。在1994年12月27日申请的美国专利申请第08/364,070号中介绍了温度传感器的用途，该文献的内容通过在此引述而全部合并于本文。
液晶材料的特征受液晶温度的优选。一个这样的实例是向列扭曲的液晶材料的扭曲时间，液晶材料温度升高时该时间缩短。通过了解液晶温度，定时控制电路1122可以设置背面照明1111闪烁的持续时间和定时，借此实现所需的亮度和使功耗最小。
测量液晶温度需要补充模拟电路系统，该电路系统增加显示电路的复杂性。应当承认，液晶温度与其电容有关。所以，为了确定何时需要加热，可以用测量液晶的电容(一种电测量)代替温度测量。
显示器1112的另一种优选实施方案具有内部的加热器。返回参照图2H，在正常运行期间，垂直移位寄存器1142只有一行是上电的，所以当水平移位寄存器1136逐列移动时只有一个象素受影响。可以将显示器1112置于加热模式，在这种模式下每行都上电并且在每行上都有电压降，以便产生热量。在图2H所示的实施方案中，每条行线的末端1158都与VDD相连，而在移位寄存器附近的末端被降到低电平，借此在每条线上形成电位差。由于P=V2/R所以产生热量，其中R是所述行线的电阻。在正常运行时，只有选定的行(它包含将变成低电平的象素)产生热量，而不是整个显示器。
参照图2I，在公用电压(VCOM)为高电平时，将实际视频信号扫描到矩阵电路中。在允许液晶扭曲到位的延迟之后，LED背面照明一闪，以便显示图象。在下一屏即下一个子帧之前，出现加热周期，在该周期中所有的行线都被驱动，以致每条行线上都有电位差。加热发生在VCOM和视频信号分别借助帧控制线1131正在发生变更和逆变的时候。图2I表明在每个子帧之后的加热周期，但是加热周期的数量和时间周期将取决于液晶的温度，该温度是由温度传感器1132确定的。在冷环境中，数字电路1120可能具有升温周期，在这种场合在首次刷新荧屏之前将加热器打开。
仍然参照图2I，驱动VCOM至低电平将消除刚好完成扫描的图象。但是，由于背面照明没有打开，所以看不到图象消失。在VCOM处于低电平时，将反视频信号扫描到矩阵电路中。类似地在允许液晶扭曲的延迟之后，LED背面照明一闪，以展示刷新的新图象。在下一屏(帧1，图中的子帧3)之前VCOM变成高电平。驱动VCOM至高电平导致刚好完成扫描待消失的图象。在VCOM处于高电平时，将实际视频信号扫描到矩阵电路中。发生延迟，随后LED背面照明1111一闪。公用电压(VCOM)和视频信号不断地交替变化。
在开始闪烁之前的延迟与闪烁时间与图2I所示是一致的。但是，延迟时间(即对应于液晶的响应时间的延迟)和闪烁时间可能取决于待闪烁的特定颜色。该延迟时间取决于与待写入的最后一个象素有关的液晶何时具有充分的扭曲时间，以允许看到特定颜色。闪烁持续时间(或闪烁必须终止的那个点)取决于下一帧待写入的第一个象素有关的液晶何时已经充分扭曲，以致来自背面照明的光线能被看到。例如参照图2I，红色闪烁在对蓝色子帧的写入已进行到为蓝色子帧写入的第一个象素已经导致液晶对红色波长的光线变成透明的时才被接通是不符合要求的。有时因为液晶有响应时间直到在开始写入下一帧之前都不必结束闪烁。
正象在图2F中所看到的那样，定时控制电路1122能依据待闪烁的颜色变化闪烁持续时间和延迟(即响应)时间。此外，可以改变提供背面照明1111的电流，以调节色度。如果需要，可以将颜色控制线1127加到定时控制电路1122中，以便允许用户改变颜色。
应当承认，在不同的显示器上产生热量的方法是不同的。例如，在图2A中选择扫描器46a和46b位于显示器的两侧并且与每行的末端相连，在典型的操作中，这两个末端或者都是高电平，或者都是低电平，取决于是否正对该行寻址。为了给显示器加热，可以驱使选择扫描器之一(例如42a)对所有的行设置高电平，而驱使另一个选择扫描器(例如42b)对所有的行都设置低电平，借此在行线上建立电位差。
发送给显示器1112的时钟定时示于图2I。显示器1112只有在对象素写入时才需要时钟定时。存储电容器的电容使液晶在背面照明1111闪烁期间保持在适当的位置。由于定期给显示器1112发送时钟信号，通常只占用总时间的50％或更少的时间，这导致功率减小。
参照图2J，展示显示器1112和数/模转换器1130的示意图。该显示器具有类似于用图2H说明的水平移位寄存器1136、垂直移位寄存器1142和开关1140。此外，与图2H大不相同的是图2J有一个加热门1154。
参照图2K，对于具有p-沟道薄膜晶体管的象素，加热门1154具有一系列n沟道薄膜晶体管。通常在对显示器写入时，只有正在写入的行是打开的(V=0)。不对显示器写入时，所有的行都是VDD。当n沟道薄膜晶体管被接通时，借助将VDD施加给加热线1150导致电流从与垂直移位寄存器1142有关的逆变器通过该行流向n沟道薄膜晶体管并且沿着完整的行散发热量。漏极与VEE相连，其中VEE=0。应当承认，显示器1112在典型的阵列之外还可以有若干备用行，以辅助均匀加热。
参照图2L，同样对于具有n-沟道薄膜晶体管的象素，加热门1154具有一系列p沟道薄膜晶体管。通常在对显示器写入时，只有正在写入的行是打开的(V=VDD)。不对显示器写入时，所有的行都近似是零伏(0V)。当p沟道薄膜晶体管被接通时，借助将门设置为0，在行上有一个电压降VDD。
应当承认，显示器VCOM的寻址和加热可以单独使用。加热可以并入与图2A-2D相关的实施方案。虽然内部加热器是优选的，但是应当承认可以使用带温度传感器的独立的加热器。
参照图2M，该图展示显示器1112的剖面。显示器1112具有包括象素单元2047的有源矩阵部分1160，其中象素单元借助插入的液晶材料与反电极2085隔开。每个象素单元2047具有一个晶体管2054和一个象素电极2065。如果有源矩阵用于需要高亮度光线的投影，该有源矩阵1160可以有铝制的挡光板2086保护晶体管(TFT)2054。反电极2085借助隆起的焊料2088与电路的其余部分相连。在这个实施方案中矩阵1160以一对玻璃基材2090和一对偏振片1162为边界。额外的一对玻璃板1164位于有源矩阵部分1160的外侧。玻璃板1164与偏振片1162隔开。这个空间定义绝缘层1166。显示器1112包括一个两半式外壳1168，该外壳内装有有源矩阵部分1160、玻璃板1162和偏振片1164。室温固化(RTV)的橡胶帮助这些单元保持在外壳中的适当位置。
仍然参照图2M，说明一个适合内部加热的替代实施方案。第二层ITO(铟锡氧化物)1174位于带SiO2插入层1176的反电极2085的下面。第二层ITO1174的图案使它只覆盖阵列区。如果电流流过第二层1174，该第二层发热，并因此给液晶2080加热。类似于前面的实施方案，加热发生在界定矩阵1160的两层玻璃2090之间。
现在结合图3A和3B所示的分解图以独立的视频显示设备98的形式介绍一个以液晶显示器并入实际的矩阵显示电路100为特征的优选实施方案。
在图3A中，诸如寻呼机之类的便携式成象设备具有一个壳体，该壳体顶部40和有存取电池48的门50的底部43。电池48为电路板41、显示器24和背面照明提供电源。这种寻呼机可以借助可激活显示功能的控制器38或能通过壳体表面之一行操作。光学系统20位于壳体内并且包括背面照明22(优选的是LED背面照明)、透射式液晶显示器24、以及包括供用户旋转使镜筒30相对光学滑轨26移动的旋钮28、透镜组件32和盖玻璃34的聚焦机构。
现在结合图4A-4K介绍手持显示设备的优选实施方案。图4A是寻呼机系统150的透视图，该寻呼机有两个壳体155内的显示观看区152和154。观看区152有透镜，用户可以象前面介绍的那样透过透镜观看微型显示。第二个平板显示器不带放大，用户直接在154处观看。第二显示器是一个读电话号码或滚动的数字或信息的简单的低分辨率图文显示器。微型显示器的放大倍率可以在开关158处调节。借助开关156、157操作该显示器。正象在后视4B中看到的那样，壳体155的后表面162比较厚，在那个部分包含微型显示器和电池。在图4Ba所示的替代实施方案中，后面板162被拆除，以便将电池腔159和显示组件161的尾部暴露出来。在这个实施方案中还展示了盖163，这个盖可以滑动，以便遮盖或露出包括图象传感器166和透镜167的摄像机。数字式图象传感器166能将图象电储存在寻呼机内的存储器中，该图象可以借助无线电发射器传送给个人计算机、本文介绍的电话或网上浏览者。还可以借助电缆通过口169将这些图象装到个人计算机上，或者用另一种办法装到能够插入一个或多个卡槽168的灵巧卡(a smart card)或闪存卡(flash memory card)上。口169还可以直接与在此介绍的键盘或触摸垫连接。示于图4C的壳体155侧视图说明将该设备固定到用户衣服上的夹子160。夹子160如图4D所示安装在壳体155的底面164上。
手持取景装置170的另一个优选实施方案用图4E所示的透视图予以说明。第一显示器通过放大镜172可以看到，其中放大倍率可以借助旋钮174进行调节。如上所述的第二显示器180在装置170上位于透镜172的同侧，以便容易观看。借助开关176和按钮(即控制单元)178操作这两个显示器。图4F是俯视图，表示与用户手指相适应的脊184和第二显示器开关182，该开关在侧视4G中表示得更清楚。
装置170的后视图和仰视图分别用图4H和4I表示尾部188和底部186。
用图4J和4K所示的透视图说明另一个优选实施方案。在这个实施方案中，手持单元190具有视窗191、聚焦控制192、带外接口的后面板193、电池盒盖194和带控制单元的控制面板195，其中控制单元包括在显示器上上下左右移动文本或图象的扫描控制单元196。
本发明的一个实施方案的目标是增强型寻呼机之类的无线电通信设备900。图4L是说明这种无线电设备的功能方框图。设备900包括处理器902和存储器904，其中处理器具有读写访问功能。该设备的处理器和其它元件接受供电电源或电池(优选重量轻的)提供的电力。该处理器操纵发射器908和接收器910，以便与寻呼网之类的网络内的一个或多个基站912按照标准无线电通信协议进行通信。该处理器通过包括开关和扫描控制单元的输入电路系统914接收来自用户的命令和数据。该处理器还通过包括微型显示器916和常规的LED或液晶图文显示器918的输出电路系统将信息提供给用户。此外，寻呼机900可以有数字式图象传感器920，以便摄取能用存储器储存或能装载到灵巧卡或闪存卡924上的图象，其中灵巧卡或闪存卡924插在寻呼机900的槽926中。寻呼机900还可以有直接连接外部存储器、外部处理器、键盘或触摸垫的口928。
适合放大微型显示器的图象供用户观看的透镜65是用图5A的实例说明的。
对于对角线为0.25英寸的微型显示器，透镜的外径64可以是大约30.4mm，该透镜在光轴67处的厚度70可以是大约8mm，接收来自显示器的光线的内表面60具有大约21.6mm的曲面直径，观看表面61具有大约22.4的直径68。用于将该透镜保持在组件中的周边棱69可以具有大约2mm的厚度66和大约4mm的半径71。透镜65可以由玻璃或诸如丙烯酸塑料之类的材料制成。这个特殊的透镜实例具有16度视野和25mm的ERD。该透镜组件可以包括自动调焦系统或者在不使用时可以折叠把尺寸缩小的透镜系统。
另一种提供彩色显示的优选实施方案可以采用诸如1995年11月30日申请的美国专利申请第08/565,058号中介绍的那些衍射光学系统，该文献的全部内容通过在此引述而合并于本文。
图5B说明另一种1.25英寸直径的透镜系统52，该系统具有更大的视野。三个透镜单元51、53、55将显示器54上的图象放大。
图5A中的透镜65可以用在图5C所示的另一种显示组件80中。在这个实施方案中，显示器82位于内藏LED86的背面照明舱84与使透镜65相对显示器82保持固定位置的透镜舱88之间。
现在结合图5D说明利用折叠光程的微型显示器系统360。在这个实施方案中，LED阵列362(或其它光源)为壳体364内的显示器提供照明。显示器366将图象沿着第一光程372投射到反射镜368上，再经反射镜368反射使该图象沿着第二光程374通过透镜370。
图5E-5G说明另一种背面照明系统的优选实施方案。背面照明375包括带内凹表面382的反光碗376，该内凹表面将LED380射出的光线反射到显示器377的有源矩阵区上。LED380安装在与上述的定时电路电连接的电路板378上。对于要求显示电路与背面照明电路热隔离的应用，系统375还可以包括散热片379。元件379可能是碳化硅、硅、铝镍板或晶片。元件379可能借助诸如粘接剂之类的膜层381与显示器377隔离。电路板378、元件379和非必选的膜层381都有对正的开口，以便提供光瞳383。
图5F说明安装LED的印刷电路板378的优选实施方案。在这个实施方案中，16或18个兰色、绿色和红色的LED386位于开口384的周围。另一个利用8个LED386的实施方案用图5G予以说明。较少的LED允许该电路以较低的功率工作。此外，对于帧频比较高的顺序制彩色作业，将以较高的速度驱动LED，以便提高亮度。
另一个优选的背面照明实施方案是借助图5H所示的系统390予以说明的。在这个实施方案中，安装LED396的电路板395位于反光碗394的下面，其中LED396安装在通过开口398伸进反光碗的柱399上。光线借助反光碗通过柔光屏392漫反射到显示器391上。
图5I说明一个侧面有光瞳的背面照明舱84，光线通过该光瞳射出背面照明舱并通过显示器。背面照明舱具有一个底面和若干侧面135，如展开5J所示。显示器安装在板393上。显示器391可以借助缠绕在反光碗侧壁周围的柔性电路板136与外接接插件137相连。背面照明舱优选具有小于0.5立方英寸的体积。显示器模块的体积小于2立方英寸，优选小于20cm3。
体积小于15cm3的系统结合图5K-5O予以说明。图5K是显示器组合模块470的透视图。分解5L详细展示系统470的零部件。背面照明反射镜位于借助环氧粘接剂或非必选的夹子474直接附着在显示器475上的背面照明舱473中。显示器通过显示器架476固定，该显示器架还可用于定义可见的显示器有效区边界，就象用户通过透明窗口482看到的那样。显示器架476被安装在固定面板477上，该面板还将环478保持在壳体单元471的始端内。这个环可以手动或电动旋转并借此使镜片架472沿着光轴486作直线运动。销钉479可用于使镜片架472与环478的内螺纹耦合。透镜480、在镜片架472远端内的非必选的第二透镜、彩色校正单元481和窗482都可以固定在相对显示器移动的镜片架472内，以使图象聚焦。
部件470可以装配到诸如图13F所示的外壳或文中介绍的其它设备壳体之内。
与显示器475有关的背面照明的优选实施方案的分解图示于图5M。显示电路和LED背面照明都安装电路板483上。优选的是，分别使用两三个LED提供两三种颜色。亮度增强膜484(例如，购自3M公司的“BEF”膜)可以非必选地在背面照明舱473与显示器475之间与柔光屏485一起使用。正象在图5N和图5O中所看到的那样，安装在壳体473的第一侧的电路板483和背面照明有效区是由在壳体473的第二侧上的柔光屏485定义的。
背面照明的另一个实施方案的分解图示于图5P。背面照明舱1473有许多小舱1475，在图中示出的4个小舱举例说明。LED背面照明系统安装在群体1485中的电路板1483上，该群体与照明舱1473的小舱1475配套。优选的是，每群使用两三个LED，分别提供两三种颜色。亮度增强膜484(例如，购自3M公司的“BEF”膜)可以非必选地在背面照明舱1473与显示器之间与柔光屏485一起使用。
彩色校正单元481可以是透明塑料模塑而成的kinoform，它具有带环形阶梯的等高线表面，kinoform把相校正用于入射光。位置与QVGA显示器的kinoform相邻单透镜480的优选实施方案的构成用图5Q予以说明，其中尺寸以毫米(mm)表示。kinoform可以用丙烯酸材料模塑成形，形成面对透镜的凹表面481a。在表面481a上可以有抗反射的增透涂层。凹表面被分成许多不同半径不同宽度的区域。在该表面中用台阶将每个区域分开。QVGA显示器优选具有150至300个区域，而640×480的显示器具有500至1000个区域。对于具有196个区域的kinoform(其中头三个带居间台阶481b的区域用图5R予以说明)，各个区域的尺寸、曲率和高度举例说明如下
表1
反射式液晶显示器的照明系统现在结合图6A详细说明本发明的反射式显示器的照明系统。基于前面结合图2A-2M介绍的有源矩阵电路的反射式液晶显示系统500的照明是靠毗邻柔光屏505配置的发光二极管(LED)501提供的，其中柔光屏的作用是使LED光源的光线均匀地照射到线性偏振片502上。
来自偏振片502的线性偏振光516被传送到偏振光束分光器即棱镜508，经波束分光器508反射后，入射到镜面反射的液晶显示器(LCD)506上，以提供必不可少的照明。入射到LCD506上的光线有选择地反射514，以产生被1/4波片504旋转的图象，以使它通过分光器508和透镜510照射到观察屏512上。
适合反射式微型显示器518的另一个实施方案用图6B予以说明。显示器520具有带有源矩阵部分522的微型显示器518。有源矩阵部分522具有借助居间的液晶材料525与反电极524隔开的象素单元523。每个象素单元523具有一个晶体管526和一个象素电极527。象素电极527叠置在用环氧层528定位的晶体管(TFT)526上，在这种情况下象素电极将TFT526保护或屏蔽起来使其免受光线照射。象素电极527借助氧化物膜层532与主槽线(channel lines)530隔开。反电极524借助隆起的焊料533与电路的其余部分相连。有源矩阵522有一层在反电极524上面的玻璃534。微型显示器520被装在外壳536中。
显示器520具有位于微型显示器520的有源矩阵522与观看微型显示器520的透镜540之间的二向棱镜538。透镜540、二向棱镜538和微型显示器520都装在显示器壳体542之中。显示器壳体542内还有许多发光二极管(LED)544。这些LED544(红色的544r、蓝色的544b、绿色的544g)都安装在与定时电路相连的电路板546上。柔光屏548插在LED544与二向棱镜538之间。来自LED544的光线直接被棱镜538引向有源矩阵522的液晶524。被象素电极527反射的光线通过棱镜538射向透镜540。象透射式显示器那样，LED相继闪烁。
图6C说明反射式微型显示器590为有源矩阵588提供照明的替代方法。与上述的实施方案类似，二向棱镜592插在微型显示器520和透镜593之间。光源壳体594被包容在显示器壳体595之内。光源壳体594中有许多发光二极管(LED)596。这些LED位于小舱里。一对分色反射镜597和598位于照明舱594内，把所需光线从彩色光源沿着公共光轴引向棱镜592。类似于上述的实施方案，该棱镜592反射光线。
依据本发明利用适合透射式显示器的柔光屏的LED背面照明系统的优选实施方案用图7A至7C表示。在图7A所示的LED照明系统的第一实施方案中，蓝色(B)402、绿色(G)404和红色(R)406发光二极管在毗邻显示器有效区(即观看区)的照明区410边界附近与平面柔光屏单元408光学耦合。对于对角线为6.35mm的显示器观看区410的尺寸412可以是大约3.81mm，而观看区的长度414可以是大约5.08mm。柔光屏408可以是诸如丙烯酸塑料之类的材料，而且柔光屏背面可以涂敷反射材料，以便提高该器件的发光效率。
在图7B所示的显示器LED照明系统420的另一个实施方案中，LED422按图案与柔光屏408的的棱耦合。按407所示顺序激活LED422，以便用为数不多的几个LED提供顺序制彩色作业。
在图7C所示的系统430中，显示器432在界面440处与倾斜的柔光屏436耦合。LED线性阵列434在柔光屏的一端，而反射背表面438被设计成当光线直接通过界面时该背表面均匀分配光线。
用于显示器背面照明的柔光屏和光导管系统450的放大俯视图用图7D予以说明。光源452(例如三个发光二极管)与延伸的光导管454耦合。光导管454直接将光线引入反射单元(即柔光屏)458所侧面(如图7E所示)。可以在光导管454与发射单元458之间使用前面引证的BEF膜。这些单元的底面和侧面可以在456处削斜，以便进一步减少光学系统的这个部分所占体积反射表面(即反射镜)464将光线朝柔光屏462反射并通过显示器460。
在图7F所示的显示器LED照明系统1420的另一个实施方案中，显示器1422与界面1430处的倾斜柔光屏1426耦合。线性LED阵列被插到槽1424中，以使光线进入柔光屏的一端，而且反射背面1428的设计致使光线在直接通过界面时均匀地分布。增大倾斜柔光屏1426的厚度和缩短该柔光屏将增加单元1426与显示器的耦合效率，因此将增大单位功率产生的光亮度(英尺-朗伯)。
在图7G所示的显示器LED照明系统1420的另一个实施方案中，显示器1432与界面1440处的倾斜柔光屏1436耦合。线性LED阵列被插在柔光屏一端的槽1434中，而且反射背面1428的设计致使光线在直接通过界面时均匀地分布。与以前的实施方案类似，增大倾斜柔光屏1436的厚度和缩短该柔光屏将增加背面照明系统的耦合效率。
现在结合图8A说明具有依据本发明带放大的微型显示器的蜂窝电话200。该显示器可以与键盘218与话筒220一起包括在“翻盖电话(flip-phone)”的底座部分210中。听筒206，或显示器或第二显示器以及附加电路系统可以包括在能相对底座210翻转的第二部分208中。天线204可以从底座中拉出，以改善无线电接收效果。电池藏在212处。用户在将听筒放在耳边时可以看到透镜202，因此可以边看边听同时进行。显示器可以借助开关216打开或关闭，以便在不用显示器时节约电池寿命。放大倍率可以借助旋钮214调节。
此外，小型摄像机215(诸如电荷耦合器件CCD、CMOS成象传感器或其它固态成象传感器)可以安装在伸缩单元上，以便提供成象或召开电视会议的能力。摄像机能够绕轴旋转，以致用户可以使摄像机瞄准并保持在任何选定的方向上。产生的图象可以在显示器上看到和/或发射倒远地，选择按钮或触摸键盘218可以作为显示的鼠标控制使用。
参照图8B和8C，具有依据本发明带放大的微型显示器的蜂窝电话222的替代实施方案分别以打开与合拢的透视图表示。蜂窝“翻盖电话”222具有底座部分224和活动部分226。底座部分224具有键盘228、听筒230和天线232。活动部分226离开底座部分224绕轴旋转并且包括话筒234(在图8B中用虚线表示)。微型显示器位于模块238之中，该模块可以相对活动部分226旋转。模块或吊舱238在储存位置与活动部分226保持齐平，以致观察孔240如图8C所示受到活动部分226的保护。在使用“翻盖电话”222时，通常将吊舱238从合拢的储存位置旋转90度，以使观察孔240暴露在用户的视线下。活动部分226使微型显示器与底座部分224隔开适当的距离，以便于观看。
另一方面对具有字母数字显示器的底座部分224，电话222可以有能改变微型显示器上的图象大小的软件。该软件可以建立低分辨率图象，如图8D所示的大字符。这种分辨率主要是在从6至18英寸的距离观看微型显示器时使用。当用户在键盘上输入电话号码时用户的眼睛距微型显示器的距离通常如图8E所示。该软件还可以建立高分辨率的小字符，并且通常是在图8F所代表的情况下这样做。这种分辨率主要是在用户的眼睛如图8G所示距离微型显示器1至6英寸时使用，例如在用户正对着送话器讲话时。该软件能够在拨完电话号码或按过按钮之后自动切换。
参照图8H和8I，展示依据本发明具有带放大的微型显示器的蜂窝式标准无绳手机1222。电话1222有作为一个整体形成的底座部分1224和显示部分1226。底座部分1224可以包括键盘1228或虚拟键盘、听筒1230以及天线1232。底座部分1224还可以包括在输入电话号码时看电话号码的字母数字显示器。代替该字母数字显示器的是如上所述能改变分辨率或能将放大的数字信息重叠在显示图象上的微型显示器。
电话1222的显示部分1226从底座部分1224突起。显示部分1226包括基本垂直于底座部分1224带透镜1236的微型显示器。在开口1234后面的话筒通常可以定位于显示部分1226和底座部分1224的交汇处。电话1222可以有置于底座1224的电池盒中的电池1238，如图8I所示。这个实施方案以及结合其它实施方案介绍的其它个人通信设备都可以利用高增益的后投影屏1235，该投影屏可以相对透镜1236定位，以便允许几个人同时观看显示图象。这个非必选件可以包括一个背面照明高亮度开关，这个开关可以手动操作，以便提取更多的电力改善图象的清晰度。屏1235的直径可以是1至4英寸，取决于应用和背面照明产生的亮度水平。屏1235可以通过折叠从电话机机壳撑起，或者是一个包括侧壁1239的可拆卸附件。
摄像机1237可以安装在显示部分1226附近，以提供用于发射的用户图象或其它感性趣的物体图象。
另一种办法是，显示器用模块元件制成，搭锁在标准电话机的底座部分上并与电话机底座部分的显示电路接口连接。这种情况在图9A至9J所示的优选实施方案中予以说明。图9A、9C和9D所示的标准电话机是Motorola Star Tec_蜂窝电话的样品。
图9A表示具有诸如显示器252和外部通信设备接口254之类的标准特征的电话机250。图9B所示的显示模块单元260的结构便于与电话机250对接，其中插头268插在口254中，而挂钩264与电话机250的底座部分的顶部连接，借此将显示器外壳262内的微型显示器与电话机250内的接收器相连。显示器外壳262相对主壳体270绕轴旋转，以便允许在使用电话250时通过透镜267观看显示。在这个实施方案中，伸缩式摄像机215可以从显示器外壳262中伸出。底座270包括第二电池，用于在接通开关266时驱动LED背面照明的液晶显示器的电子电路。图9C是电话机250的侧视图，展示在听筒206对置侧的电池舱212。图9D所示的后视图中展示背面面板258以及暴露其上的第二电池触点256。当电话机250与单元260对接时，表面258紧靠在表面256上，插头264对准触点256，以致电话机250可以由壳体270中的第二电池供电。
图9E、9F和9G描述单元260的俯视图、主视图和侧视图，在侧视图中分别以显示器外壳的储存位置274和观看位置272展示显示器外壳。图9I和9H展示单元260的背面视图和第二侧视图，它们展示了电池存取面板275、调焦旋钮276和在显示器外壳262旋转到观看位置272时在壳体270侧面露出的控制按钮278。
在图9J所示的实施方案280中，电话机284与壳体286对接。但是，在这个实施方案中显示器安装在绕轴旋转单元282内。用户可以沿着弧292绕轴旋转单元282，以便将观看透镜288暴露出来。用户还可以围绕着在接合点298的第二垂直轴294转动，以使显示器相对铰接部分290旋转到各种观看位置。
图10A和10B说明适合便携电话的另一种对接系统。系统300的单元286包括鼠标控制器303，该控制器可以定位在该单元的前面或后面。可将触摸垫301并入的电话机可以嵌套在对接单元286内并且通过前面介绍的接线口实现与该单元的电连接。底座部分内藏带显示窗309的显示模块306，并且可以非必选地在模块305内包括CCD或CMOS摄像机310。模块306和306可以借助手动或电动在底座单元内的空腔和底座部分外的操作位置之间移动。每个模块305、306在操作位置时都可以绕轴308旋转，以便在使用中重新定位。显示器可以用作摄像机的取景器。底座部分可以非必选地围绕底座部分的纵轴旋转，以便适合左手或右手使用。
对接单元286还可以包括在后面板上毗邻对接单元电池的PCMCIA卡槽302和触摸垫。卡槽可以容纳能储存或恢复数据的图象数据卡。因此，卡槽和相关的电路系统可以接受灵巧卡，该灵巧卡可以用于交付电话费或用于将卡上信息展示在显示器上或发射出去。在带图8所示的集成显示器的无绳电话内也可以包括在此介绍的卡槽302。
图11说明对接单元311的另一个优选实施方案，在这个实施方案中，显示模块312可以沿着轴线314在底座部分内的某个位置与在底座部分外的操作位置之间移动。通过透镜313看到的图象可以翻转，以适合左手或右手持机使用。
另一个对接单元的优选实施方案用图12A和12B予以说明。单元315在电话机的背面有一个旋转部分并且包括为了露出观察孔317可围绕着第二轴线318旋转的显示模块316。模块316还可以围绕第三轴线旋转，以便由用户定位。
下面结合图13A至13F说明对接单元的另一个优选实施方案。在这个实施方案中，蜂窝电话552与对接单元550对接。对接单元550有两个显示模块口554和556。两个口554和556中任何一个都能接受用图13F描绘的显示模块580。图13A说明口554在系统550和对接口插头进入孔571的第一侧面上。图13B展示在对接系统第一侧面上的第二口556以及操纵杆单元560、鼠标按钮558和外接鼠标口562。
图13C和13D展示没有电话552的对接单元550。这两张图说明电话的对接接插件566和电话的保留夹槽564。
图13E展示分解图，其中壳体550包括顶盖551和底盖553。该壳体包含操纵杆561、电话口接插件565、电路板570、对接口接插件572和夹子563。
显示模块外壳580包括接插件586，该接插件实现显示电路与电路板570的电连接。圆形单元584与每个口554、556连接并允许壳体584相对系统550旋转，以便用户能够给观察窗582定位。
另一种显示器对接系统1500示于图13G至13I。对接单元的托架1504和对接站1506接纳蜂窝电话1502。托架1054除底座1510和底1512之外由一对侧栏和一个顶栏1508组成。对接站1506象在图13G和13I中看到的那样适合容纳电池1516。收在对接站1506底部的电池1516能够为对接站1506和蜂窝电话1502供电。
仍然参照图13G至13I，对接系统1500具有能相对对接站1506的底座1510绕轴旋转的显示器外壳1520。显示器外壳1520具有底脚枢轴部分1522，该部分相对对接站1506和臂1524的底座1510转动。臂1524象在图13H中看到的那样在操作位置时从底脚枢轴部分1522横向伸出。臂1524上有带透镜的观察舱1526，该观察舱向外移动，借此将透镜与位于臂1524中的微型显示器之间的距离拉开。
图13J和13K展示另一种替代的显示器对接系统1530。显示器对接系统1530类似于图13G至13I所示的实施方案在对接站1536上具有托架1534。对接站1536同样适合容纳能为对接站1536和蜂窝电话1502供电的电池1538。
仍然参照图13J和13K，对接系统1530形成手机并且具有显示器外壳1540，该外壳具有显示器罩1542和一对滑臂1544。显示器外壳1542借助臂1544相对站1536的侧轨平移而相对对接站1536运动。然后臂1544能够象在图13K中用幻象表示的那样相对对接站1536转动。内藏微型显示器和透镜的显示器罩1542可以相对臂1544旋转，以使微型显示器定位在便于观看的位置。
图13L说明具有常规键布局的键盘1550。该键盘具有适合被诸如对接站、蜂窝电话或寻呼机之类的数据传输系统接受的软线1552和插头1554。键盘1550具有鼠标跟踪点的操纵杆1556和一对鼠标按钮1558。如图13N所示，键盘1550能够折叠，以致其厚度小于15mm。如图13M所示，键盘1550可以在一个侧面上有触摸垫1560，用于作笔记或画图输入。
另一种显示器对接系统1570示于图13O至13P。在对接单元或对接站1576的托架部分1578中托架1574如图13P中虚拟部分所示容纳显示器对接系统1570的蜂窝电话1572。除底座1580和后背1582之外，托架1574由一对侧栏和一个顶栏组成。托架部分1578的后背1582有孔1588，以致当蜂窝电话1592在托架1584中时可以象在图13P中用虚拟部分所示的那样拆装电话1592中的电池。
仍然参照图13O和13P，对接系统1570具有显示器外壳或显示器部分1590，该部分从托架1574的底座1580向下向外突出。显示器部分1590包括带透镜1594的微型显示器。
图13Q至13S说明对接系统2500的另一种优选实施方案。在图13Q中用背面的透视图展示对接单元或对接站2502。如图13R和13S所示对接单元或对接站2502中的托架2504容纳蜂窝电话2506。该托架具有在对接位置局部延伸到电话两侧上方的侧壁2507以及局部包裹着电话将键盘暴露出来的前缘2059。
对接单元2502在右侧(图13Q中的左侧)有锁定机构2508，用于扣紧蜂窝电话2506的侧面。该锁定机构2508借助位于对接单元2502侧面的按钮2510松开。
对接系统2500具有显示器外壳2512，在储存位置该外壳如图13R所示在对接单元2502的底座2538中。显示器外壳2512内藏微型显示器和透镜2514。在优选的实施方案中，微型显示器的透镜2514如图13R所示在储存位置不被覆盖。在这个实施方案中，在储存位置也能在显示器上展示图象。
显示器外壳2512相对对接站或对接单元2502运动。显示器外壳2512由延伸段2516支承。
对接单元2502的后背2518(即在蜂窝电话2506下面的那个部分)包括在图13Q中看到的延伸段2516。该延伸段2516包括第一延伸段2520和第二延伸段2522。延伸段2516中的第二延伸段2522与显示器外壳2512刚性连接。
对接站2502具有五键光标控制和选择2524。中心键2526用于选择，而周围的4个键2528用于移动在微型显示器上显示的光标。五键光标控制和选择2524位于延伸段2516的上方。
在对接站2500的后背2518的顶端2530，存储卡槽2532的位置是为在五键光标控制和选择2524上方接受存储卡2534而确定的。对接站2500在其底座2538的右侧(在图13Q中为左侧)有一个辅助口2536。
借助向下推位于第一部分2520下端的突台2040使延伸段2516的上半段(即第一部分)2520向下移动，从而使延伸段2516从图13Q中所看到的储存位置移向图13S中所看到的工作位置。第一部分2520在对接站2502后背2518上的沟槽2542内横向移动。第二部分(下半段)2522(即延伸段2516上固定显示器外壳2512的部分)先向下横向运动，然后向上旋转到位。借助操作在延伸段2516滑过时向上突起插入沟槽2542的定位按钮2544使延伸段2516从工作位置松脱。
在对接系统2500中使用的显示器控制电路2548的优选实施方案将结合图13T予以说明。对接单元或对接站2502具有一个托架或适合容纳或扣紧蜂窝电话2506的其它区域。对接站2500具有适合带天线2556的模拟电话2506a和带天线2556的数字电话2506d两者的输入口2552和2554。来自模拟电话2506a的输入是通过调制解调器2558传送的。在对接站2502上的开关2560在数字输入或来自与模拟电话有关的调制解调器的输出之间进行选择，以便将输入信号送入控制电路2550。应当承认，输入口可能是相同的，调制解调器是被切换到电路中还是被切换掉取决于信号究竟是模拟信号还是数字信号。
视频信号从控制电路2550通过D/A变换器和缓冲区/逆变器2566发送到显示器2562。缓冲区/逆变器2566在直接通过缓冲区2566发送视频信号时得到VIDLO(Video low)而通过逆变器2566发送视频信号得到VIDHI(video high)。显示器2562受来自显示控制电路2550的许多条线的控制。
各种各样的电压电平，诸如电源电压-汇(VEE)、公用电压(VCOM)和电源电压-源(VDD)都传输到显示器。此外，VEE用于给控制电路供电，而VDD用于给缓冲区/逆变器2566供电。
受控制电路2550控制的背面照明2570闪烁是为了允许观看图象。类似于对图2I的讨论，延迟时间(为了液晶的响应时间而延迟)和闪烁时间两者都可能取决于待闪烁的特定颜色。延迟时间取决于与待写入的最后一个象素有关的液晶何时具有充足的扭曲时间，足以使那种特定颜色能被看见。闪烁持续时间(即闪烁必须终止的那个时间点)取决于与下一帧待写入的第一个象素有关的液晶何时已经充分扭曲以致来自背面照明的光线对于观察者是可见的。
为了使信号同步和控制延迟时间，显示器控制电路2548具有通过控制电路2500馈给的时钟2572。
图13Q至13S所示对接单元或对接站2502的替代实施方案示于图13U。对接站2502具有在不使用时覆盖微型显示器的透镜2514的盖2576。盖2576也可以被安装到对接单元的顶表面。
图13V和13W展示对接系统2578的另一种替代实施方案。对接系统2578具有包括底座2582和托架2584的对接站或对接单元2580。托架2584有一对臂2586和下伏的支撑杆2588。
对接系统2578具有显示器外壳2590，在储存位置如图13V所示。显示器外壳2578内藏微型显示器和透镜。该显示器外壳具有横向伸出的臂2592，以便将微型显示器与底座隔开。臂2592包括带向外移动的透镜的观察舱2594，借此将透镜与位于臂2592内的微型显示器隔开。
图13X是功能方框图，说明对接站2602中的蜂窝电话2600。蜂窝电话(一种无绳设备)包括带存储器有读写口的处理器。该设备的处理器和其它元器件接受来自供电电源或电池(优选的是可充电的轻型电池)的供电。处理器操作发射器2610和接收器2612按标准无线电通信协议在蜂窝网络内与一个或多个基站通信。该处理器通过输入电路系统2616接受来自用户的命令和数据，其中输入电路系统可以包括典型的蜂窝电话的键盘和话筒。该处理器通过输出电路系统2618将反馈信息提供给用户，其中输出电路系统可以包括典型的蜂窝电话的听筒和视觉显示器(例如，LED显示器或液晶显示器)。这种处理器适合通过通信口2620与对接站通信。
对接站2602是一种带蜂窝电话2600的编程的或硬件控制操作的无线电通信设备。对接站2602包括带存储器2624具有读写口的处理器2622。处理器2622和对接站的其它元器件接受来自供电电源或电池的电力。当蜂窝电话2600与对接站2602对接时，供电电源2626可以将功率提供给蜂窝电话2600。处理器2622通过通信口接收来自蜂窝电话2600和有无线电联系的基站2614的命令和数据以及通过对接站2602上的主输入电路系统接收来自用户的命令和数据，其中对接站2602可以包括控制微型显示器2630上的光标的五键光标控制和选择键。微型显示器2630是处理器2622向用户提供反馈信息的一种方式。其它方式包括前面讨论过的在蜂窝电话2600上的输出2618。此外，用户可以用五键光标控制和选择键2628进行选择，以便借助蜂窝电话2600的发射器2610将命令和数据发射给基站2614。
按照优选的实施方案，对接站2602是轻型的便携式对接站。具体地说，元器件通常都是低功率的小型元件。当蜂窝电话(一种无线电设备)2600与对接站2602连接在一起时，它们组合成一种便携式装置，该装置将增强与基站的通信。具体地说，每台设备的处理器互相配合(例如，按照主从关系或客户/服务商关系的信号交换)，以致用户可以有效地利用每台设备上的元器件。在这种操作期间，来自用户的数据通过输入电路系统2628、处理器2622、通信口2636和2620、处理器2604和发射器2610传送给基站2614。类似地，来自基站的数据通过接收器2612、处理器2604、通信口2620和2636、处理器2622和微型显示器2630传送给用户。
对接站可能是可扩充的，并且提供类似于轻型便携式电脑的那种接入即工作(plug-and-play)功能。此外，可以定做对接站，以便完成专业化操作。为了这些目的，可以添加诸如第二输入设备2632和第二输出设备2634之类的外部设备。例如，可以借助添加专用传感器或摄像机作为第二输入设备和专用打印机或显示器作为第二输出设备来定做对接站。另一方面，这种定做的特征也可以作为第一输入2628或微型显示器2630。此外，对接站可以通过外部适配器模块2638(例如调制解调器或网络接口)直接与计算机网络连接。
图14A至14C说明与本发明的微型显示器合并的电话系统600的另一个实施方案。在这种桌面系统中，手机602借助电缆或无线电联系与包含标准的电话键盘604的底座连接。显示器在壳体610内按背面投影配置工作。该壳体可以绕轴旋转620或左右转动612并且包括摄像机608，以致个人可以用类似的系统看到用户在看屏幕606。在美国专利第5,467,154号揭示了关于背面投影系统的进一步细节，这份专利的内容通过在此引述而合并于本文。
图15A、15B和15C展示采用微型显示器的手持式背面投影系统320的侧面剖视图、主视图和正面剖视图。系统320包括一个微型显示器与背面照明组件330、一个投影透镜系统326、一个反射屏328和非必选的可伸缩遮阳板324。该设备的厚度322小于2英寸，优选大约1英寸；高度336小于8英寸，优选大约5-6英寸；以及显示器对角线长度334不超过4英寸，优选大约3英寸。这样的系统体积优选小于大约40英寸。在主视图13C中以338表示背面反射屏328，并且该反射屏被可伸缩的遮阳板332(324)三面包围。手柄部分可以包括扬声器338和耳机插孔325。
佩戴在身上的手持显示系统用图16A和16B表示。手持单元650包括通过口652能看到的微型显示器，该显示器受控制单元656控制并且借助电缆654与佩戴在身上的通信吊舱640连接。
图16C说明本发明的另一种优选实施方案，包括在摄录一体机660的取景器674中使用微型显示器。摄像机镜头664位于对置端，磁带或录音盘672入口在一侧，而控制面板在顶部和对置侧。图16D展示一种手枪式摄录一体机，它具有与摄像机镜头662对置的按670滑动的QVGA微型显示观察器668。控制单元666操作摄像机的纪录功能以便迅速地将图象依次纪录下来。
适合拍静物照片的数字相机678用图16E和16F予以说明。数字相机678具有位于图象传感器682正前方的镜头680和诸如电荷耦合器件(CCD)之类的光敏半导体或CMOS图象传感器。插在镜头680与图象传感器682之间的是快门，在数字相机678上该快门受快门释放按钮684控制。第二显示面板686位于数字相机678的顶部或背面。
如图16F所示，数字相机678具有通过取景器690能够看到的微型显示器688。取景器690具有适合观看微型显示器688的透镜692。微型显示器688在其本身的芯片694上，该芯片与数字相机主板686上的逻辑控制器相连。应当承认，通常显示在第二显示面板上的信息也能显示在微型显示器上。
图16G说明适合摄像机的顺序制彩色微型显示器的显示控制电路1600的优选实施方案。显示控制电路1600以模拟信号处理器1606接收来自图象传感器1608的复合模拟信号1604。模拟信号处理器1606可以是市售芯片，诸如Sony CXA1585，该芯片将信号1604分成红、绿、兰分量。
图象从模拟信号处理器1606直接发送到微型显示器1602。同时，三种模拟的彩色分量借助模/数转换器1612转换成数字信号。该数字信号进一步经过数字信号处理器1614处理后储存在存储器电路1616中。在存储器电路1616中储存的信号可以被增强或改变，诸如压缩、γ-校正、平滑处理和/或高频振动。这种实施魔法或变更可以使用市售的软件，例如Photoshop,Inc.注册的那些软件。
除了直接观察来自与图象传感器1608相关的模拟信号处理器1606的图象之外，微型显示器1602能够显示储存在存储器1616中的图象，其方法是使数字信号通过数字信号处理器1614传送到数/模转换器1620，再将数字信号变换成模拟信号。显示控制电路1600具有模拟信号处理器1622将信号分成红、绿、兰分量。
显示控制电路1600具有包括定时电路的逻辑电路1624。逻辑电路1624与图象传感器、微型显示器、数字信号处理器以及存储器相连，以便控制视频信号流。
在将直接来自图象传感器的图象通过模拟信号处理器传送给微型显示器1602时，逻辑电路1624使信号同步地变成微型显示器使用的红、绿、兰信号。这种同步变换可以包括各种滤波器的运用，以便根据待传送给微型显示器1602的同步的彩色顺序推断图象数据和背面照明1626的协调作用。
逻辑电路1624借助沿着每种原色的传输线向显示器1602传送来自存储器1616的视频数据和协调背面照明1626作用来控制传送到显示器上的每个彩色帧的顺序流。
图16E和16F所示的数字相机678使用微型显示器688观看平滑处理画面之前的图象。图16H说明具有一对反射镜1632和1634的数字相机1630，这样用户就能通过照相机镜头1636而不是从微型显示器1638观看图象了。第一反射镜1632位于快门1640与图象传感器1642之间。第一反射镜1632将通过镜头1636看到的图象向上引导到位于微型显示器1638与取景器1646的透镜1644之间的第二反射镜1634上。
在揿压快门释放按钮时，两个反射镜1632和1634都突然翻转到水平位置，如图16H中用幻象所示。于是，通过照相机镜头1636的图象现在被图象传感器1642看见。此外，如果用户要看微型显示器上的图象或者要看以前选取的现在储存在存储器中的画面，第二反射镜1634翻转到水平位置(如图16H中用幻象所示)，于是就可以通过取景器1646的透镜1644看到微型显示器1638。
图16I展示一个替代实施方案。在这个实施方案中取景器1646使用独立于图象传感器1656的透镜1654的第二透镜1648和单一的反射镜1650。在反射镜1650处于图示位置时，反射镜1650允许用户通过取景器1646的透镜1644看到微型显示器1638的图象。在反射镜1650如幻象所示向下翻转时，用户通过第二透镜1648看到即将拍成照片的景色。如果反射镜1650是半反射镜，用户可以通过第二透镜1648同时看到微型显示器1638和景色。在使用半反射镜1650时，插在第二透镜1648与反射镜1650之间的斩光器1652允许用户选择通过第二透镜1648还是通过微型显示器1638观看。
数字相机/读卡机1660用图16J和16K予以说明。数字相机/读卡机1660具有带观察透镜1664的微型显示器1662、带透镜1668的图象传感器1666(如Intel VL5426S002)和居间的快门1670。注意，电子快门也可以使用。用于微型显示器1662的背面照明1672插在微型显示器1662与图象传感器1666之间。
数字相机/读卡机1660有一个容纳存储器卡的槽1674，该存储器卡可以存储或者已经包含能在微型显示器1662上观看的图象。显示调焦按钮1678定位在微型显示器1662的光学引擎1680上。快门释放按钮1682和图象选择按钮1684也被展示出来。
可拆开的电池部分1668和在电池1686下面的用虚线表示的电路1690的外壳1688形成握持数字相机/读卡机1660的手柄。
本发明的另一个优选实施方案涉及读卡机系统。下面结合图17A至17C说明这种系统700，该系统包括带插卡口或孔712的外壳705、向用户提交信息的的显示系统706、读卡器734、控制电路736和控制读卡机操作的控制面板715。显示系统706可以包括前面介绍的顺序制彩色显示模块。
读卡机正在阅读的卡730可以是所谓的“灵巧卡”或PCMCIA卡。灵巧卡是市售的，并且可以包括全部安装在一片塑料上的诸如储存数据的存储器、控制器、供电电源之类的元器件738和与读卡机配套的环形天线732。这种类型的卡可以用于储存个人金融信息、个人的医药史、保险信息、和/或许多对卡的用户有用的其它类型数据。关于这种卡更多的细节在1996年7月11日申请的美国专利申请第08/680,210号中能够找到，其全部内容通过在此引述而合并于本文。另一方面，卡730可以是诸如包括无线电接收器的调制解调器之类的PCMCIA卡或数据存储卡。
用户往往是对显示卡上包含的信息和控制这种信息的存取感性趣。本发明的读卡机通过显示选定的储存在卡上的信息提供对这个信息的访问。如图17A所示，读卡机外壳705具有观察窗702和至少可以将卡上包含接口732的部分插入的槽或孔712，以便允许读储存在卡片存储器中的信息。用户在读卡机外壳705的控制面板715上操纵各个控制单元或按钮，以便操作该系统。这些控制单元可以包括使显示上下左右滚动的通/断选择开关708和四向单元710。一个内部的电池720为全部的读卡机功能提供电力。
在本发明的另一个实施方案中，读卡机700还可以包括成象设备718，它包括CMOS或CCD成象电路722和成象光学系统724。按钮714可以操作摄像机718，而选择按钮716允许用户由读卡机700的操作菜单进行选择。
如图17B所示，另一个优选实施方案提供与壳体705分开的显示器706和/或摄像机718。这两个可拆分单元都可以用电缆从单元706、718的插座728电连接到外壳705上。读卡器734位于外壳705内与卡730上的天线732相邻，或者可以是任何其它适当的接口(例如磁条阅读器)。
读卡机系统的电路示意图用图18予以说明。该电路包括一个与被读卡片连接的接口752、一个具有存储器的控制器754、一个用户控制面板758、一个前面介绍过的微型显示器电路758和一个显示器755。接口752可以适合带触点的卡或无触点的卡。电池757为阅读器提供电力。控制器754和接口752以及读卡器的其它物理特征的优选组合都遵守在国际标准化组织(ISO)标准和美国国家标准局(ANSI)标准中陈述的原则，这两份标准可以从ANSI(at 11 west 42nd Street,New York,NY10036)获得。在此将这些标准(包括ISO/IEC7816-1至7816-7)以及它们的修正案通过在此引述而全部合并于本文。
如图19A所示，读卡机750可以借助无线电调制解调器、电话或其它电缆链路764通过接口760(如个人计算机(PC)卡)连接到通用计算机762上。
读卡机系统766的另一个实施方案用图19B予以说明。该系统包括一个适合将卡730插入或至少将包含接口的那部分卡插入的口或孔770(用虚线表示)、一个适合向用户提交信息的显示系统772和一个控制读卡机操作的控制面板774。与上述的实施方案类似，系统766具有上述的读卡器、控制电路和内部的电池。显示系统772可以包括顺序制彩色显示模块，该模块及其实际尺寸在上文中做过介绍。
如图19B所示，读卡机外壳768具有观察窗776。为了操作该系统用户操纵在读卡机外壳768的控制面板774上的控制单元或按钮。这些控制单元包括使显示上下左右滚动的通/断选择开关708和四向单元710。
读卡机系统可以用于存取或改变卡上储存的数据或者在通过PCMCIA调制解调器提供的备选信息中进行选择。用户可以利用四向单元710和选择按钮716修改数据或进行选择，如图17A所示。
图19Ca-19Cb揭示用于卡730的电路780的实施方案的示意图。电路780具有控制芯片782、存储芯片784和接口芯片(闪卡)786。控制芯片782从存储芯片784上取出储存的图象并将信号发送给接口芯片786。控制芯片782和存储芯片784通过地址线788和数据线790两者连接起来。此外，输出允许(OE)线792在接控制芯片和存储芯片之间延伸，以便允许从卡730上读数据和往卡上储存数据。控制芯片782提取图象并将该图象按位的顺序传送给接口芯片786。
接口芯片786具有8个接点794、796、798、800、802、804、806和808，用于与读卡机750上的接口电路816相互作用。卡730通过制作在接口芯片786上的电路794和796接电源(电压)和接地。卡还通过帧复位电路798接收帧复位信号，以使控制芯片782了解何时传送下一帧。通过画面增加电路800发送的画面增加信号允许控制芯片782将地址移位到另一帧储存的画面。从时钟电路802传送给控制芯片的时钟信号调整数据流。在开始下一行之前，控制芯片782每个时钟脉冲发送一位数据并等待信号。图象信号从存储器784通过控制芯片782被传送到数据输出电路804，传送给读卡机750。
模式输入806用于在读模式与写模式之间切换。电路808中的数据是适合写入存储器的数据。
图19D、19Ea和19Eb是读卡机750中的显示控制电路系统810的示意图。显示控制电路810具有电池，该电池象在图19D中表示的那样通过数字供电电源812和模拟供电电源814给电路810供电。读卡机750的闪光电路816是与卡730上的闪卡786对接的接口。闪光电路816传送来自控制芯片820的信号和功率，包括上述的时钟信号、帧复位信号和画面增加信号。控制芯片820接收其来自20MHz时钟芯片824的时钟信号。借助与读卡机外壳768的控制面板774上的按钮相连的开关826，画面增加被设置高电平。
来自卡730的数据信号通过闪光电路816被传送到开关电路830，该开关电路将信号置高(VDD)或置低(VCOM)，取决于信号是在高位(1)还是在低位(0)。视频信号从开关电路发送到与微型显示器相连的连接器。该连接器还将来自控制电路的控制信号和功率传送给微型显示器。每个背面照明的LED都受晶体管和来自控制芯片的信号控制。
此外，该电路还具有断电复位电路。断电复位电路在断电前将一信号发送给微型显示器，以便清除图象。
图19D、19Ea和19Eb表示1位的彩色显示控制电路，该电路显示8种颜色(红、兰、绿、黑、白、绛红、兰绿和黄)。借助选择在VEE和VDD之间变化的电压(如图19F所示)和具有两个开关，具有64种颜色的2位的彩色显示控制电路是可能的。应当承认，希望有更多的颜色，但是就寻呼机和蜂窝电话之类的项目而言，无线电传输速度可能限制传输图象数据可利用的位数。在有限的传输速度的情况下，显示可利用的彩色数量被减少，直至压缩系统和传输速度都能较好地使用为止。在因传输速度颜色有限的情况下，因为功率要求的缘故对于视频处理器开关电路芯片是优选的。就诸如摄像机和其它不包括无线电传输的产品而言，具有16百万种颜色的8位彩色显示器是优选的。
示于图19B的显示模块可以配备天线和电视接收器，以便提供便携式彩色电视。带在头上的显示系统在示于图20A的本发明的另一个实施方案中提供结合图2A介绍过的带适当的光学镜片的HDTV有源矩阵彩色显示器，并且将它并入壳体860和通过枢轴安装到头带支架861上，提供一种新颖的带在头上的显示系统864。一般的说，系统864包括将该系统带在用户头上的独特的头带支架861和可调的带子862、借助电缆868与安装在支架862正前方的电子线路面板870相连的安装在侧面的耳机系统866、可转动地悬挂在耳机架874上的话筒872、以及在前面介绍过的悬挂在面板870上并且通过电缆876与它连接的显示器壳体860。
如图20B至20E所示，包括两个或多个垫880A、880B的头带系统在图20A中没有示出。
为了最大限度地适应不同的头形大小，头带框架861利用两个方向相反的泡沫垫880A和880B成角度地拉开距离，以便适应大小不同的前额曲率。每个泡沫垫还有两个起同样作用的主接触区881和883。在用带子862绑到头后时，最终效果是无论儿童还是成人头带框架861被牢固地定位在佩戴者的前额上。
在使用电子线路时，在主机壳体或控制面板870中产生一些热量。早期技术的头带使用宽前额垫，这种前额垫在佩戴者的眉际有效地转移这种热量。但是，在长时间佩戴后，证明这种方法非常不舒服。
泡沫垫880A和880B使头带框架861从用户的前额887移开，留出一个间隙，这个间隙起热空气排气道的作用，使电子线路在控制面板870中产生的热空气消散。
这个新实施方案提供“烟囱似的作用”，它有效地排放热空气，使热空气远离佩戴者的脸。泡沫垫是借助Velcro_型紧固件可拆卸地安装上去的并且用毛圈织物覆盖以改善舒适性。在控制面板870中提供非必选的补充排气口871。
虽然已经参照优选的实施方案具体地展示和介绍了这项发明，但是，本领域的技术人员应当理解在不脱离权利要求书规定的本发明的精神和范围可以在形式和细节上作出各种各样的变化。
权利要求
1． 一种便携式通信显示系统，包括手机；手机附带的液晶显示器；放大显示器上图象的透镜；以及手机附带的无线电接收器，它接收将在显示器上显示的图象数据。
2． 根据权利要求1的系统，其中无线电接收器包括接收声音和图象数据并且发送声音数据的无绳电话。
3． 根据权利要求1系统，该系统进一步包括适合将外存储器插件安装到手机上的存储器接口。
4． 根据权利要求1系统，该系统进一步包括手机中的光源，它把光线引导到显示器上以便形成图象。
5． 根据权利要求1的系统，其中显示器包括视频显示器。
6． 根据权利要求1的系统，该系统进一步包括手机中的数据处理器和存储器。
7． 根据权利要求1的系统，该系统进一步包括手机中的扬声器和话筒。
8． 根据权利要求1的系统，该系统进一步包括安装电话手机的对接单元。
9． 根据权利要求1的系统，该系统进一步包括在手机中与发射器相连的摄像机，以便发送图象数据。
10．根据权利要求1的系统，其中显示器相对手机是活动的。
11．根据权利要求1的系统，其中显示器在包括光源和透镜的显示器模块中，该显示器模块相对手机是活动的。
12．根据权利要求1的系统，该系统进一步包括一个发射数字数据的双向通信模块。
13．根据权利要求1的系统，该系统进一步包括一个与显示器和光源相连的彩色顺序传送电路，它发出各种各样的颜色。
14．根据权利要求1的系统，该系统进一步包括一个手机附带的电池。
15．根据权利要求1的系统，其中显示器包括有源矩阵液晶显示器，该显示器包括一个至少有75,000个象素电极的阵列，该象素电极的阵列具有小于158mm2的有效区；以及发光二极管器件，其照亮象素电极的阵列。
16．根据权利要求15的系统，其中所述象素电极阵列包括一个至少320×240的阵列。
17．根据权利要求15的系统，其中所述象素电极阵列包括一个至少640×480的阵列。
18．根据权利要求15的系统，其中有源矩阵液晶显示器进一步包括一个由单晶硅制成的晶体管电路阵列，该晶体管电路阵列非必选地借助粘接层粘接在透明的基材上。
19．根据权利要求1的系统，其中所述显示器安装在一个体积小于1000cm3的外壳之内。
20．根据权利要求1的系统，其中所述手机包括一个寻呼机外壳；一个有源矩阵液晶显示器，该显示器在寻呼机外壳内并且包括一个至少有75,000个象素电极的阵列，该象素电极的阵列具有小于158mm2的有效区；一个发光二极管器件，该器件将光线发射到象素电极阵列上；一个位于外壳内的透镜，该透镜用于接收在有源矩阵液晶显示器上形成的图象并将该图象放大；一个在外壳内的接收器，该接收器用于接收来自外部信号源的图象信号；以及一个在外壳内的显示电路，该电路与接收器和液晶显示器相连。
21．根据权利要求1的系统，其中所述显示器进一步包括一个有源矩阵(变换)电路，该电路具有在第一平面中形成的晶体管电路阵列，每个晶体管电路与象素电极阵列中的一个象素电极相连；一个反电极面板，它在平行于第一平面的第二平面中延伸，以致反电极面板接受该显示系统包括的外加电压；一个与所述反电极面板相连的开关电路，该电路切换外加电压；以及位于每个象素电极上的发光材料，以使晶体管电路的激励改变发光材料的光传输性质。
22．根据权利要求21的系统，其中有源矩阵(变换)电路借助粘接层附着到透明的基材上。
23．根据权利要求21的系统，该系统进一步包括一个毗邻显示器的温度传感器，该传感器测量有源矩阵区的温度。
24．根据权利要求21的系统，该系统进一步包括一个加热单元。
25．根据权利要求24的系统，其中加热单元在基材与反电极之间。
26．根据权利要求21的系统，其中象素电极包括加热单元。
27．根据权利要求21的系统，其中象素电极包括在绝缘层上外延硅(SOI)结构上形成的多晶硅。
28．根据权利要求1的系统，其中显示器是反射式显示器。
29．根据权利要求1的系统，其中显示器包括透射式显示器。
30．一种用便携式通信设备显示图象的方法，该方法包括提供手机，该手机有随机附带的液晶显示器、放大显示器上图象的透镜和随机附带的无线电接收器；用接收器接收图象数据；以及在显示器上显示图象。
31．根据权利要求30的方法，该方法进一步包括接收声音和图象数据并且发射声音数据。
32．根据权利要求30的方法，该方法进一步包括在手机上提供存储器接口以及提供外存储器插件。
33．根据权利要求30的方法，该方法进一步包括在手机中提供光源并且将光线引导到显示器上以便形成图象。
34．根据权利要求30的方法，该方法进一步包括在显示器上显示视频图象。
35．根据权利要求30的方法，该方法进一步包括在手机中提供数据处理器和存储器以及将图象储存在存储器中。
36．根据权利要求30的方法，该方法进一步包括在手机中提供扬声器和话筒。
37．根据权利要求30的方法，该方法进一步包括提供一个对接单元并且在该对接单元中连接一个电话手机。
38．根据权利要求30的方法，该方法进一步包括用手机中与发射器相连的图象传感器纪录图象。
39．根据权利要求30的方法，该方法进一步包括相对手机移动该显示器。
40．根据权利要求30的方法，该方法进一步包括提供包括显示器、光源和透镜的显示模块以及相对手机移动该显示模块。
41．根据权利要求30的方法，该方法进一步包括提供发射数字数据的无线电双向通信模块。
42．根据权利要求30的方法，该方法进一步包括提供与显示器和光源相连的彩色顺序控制电路，以及用光源发射各种各样的颜色，以便依次生成大量的子帧，每个子帧包括一种颜色。
43．根据权利要求30的方法，该方法进一步包括用随机附带的电池给显示器供电。
44．根据权利要求30的方法，该方法进一步包括提供显示器，该显示器包括有源矩阵液晶显示器，该显示器包括一个至少有75,000个象素电极的阵列，该象素电极的阵列具有小于158mm2的有效区；以及为象素电极阵列提供照明的发光二极管器件。
45．根据权利要求44的方法，该方法进一步包括提供一个至少320×240的象素电极阵列。
46．根据权利要求44的方法，该方法进一步包括提供一个至少640×480的象素电极阵列。
47．根据权利要求44的方法，该方法进一步包括提供一个包括用单晶硅制成的晶体管电路阵列的显示器，该晶体管电路阵列非必选地借助粘接层粘接在能透射的基材上。
48．根据权利要求30的方法，该方法进一步包括提供一种能安装在体积小于1000cm3的外壳中的显示器。
49．根据权利要求30的方法，该方法进一步包括提供一种手机，该手机包括一个寻呼机外壳；一个有源矩阵液晶显示器，该显示器在寻呼机外壳内并且包括一个至少有75,000个象素电极的阵列，该象素电极的阵列具有小于158mm2的有效区；一个发光二极管器件，该器件将光线发射到象素电极阵列上；一个位于外壳内的透镜，该透镜用于接收在有源矩阵液晶显示器上形成的图象并将该图象放大；一个在外壳内的接收器，该接收器用于接收来自外部信号源的图象信号；以及一个在外壳内的显示电路，该电路与接收器和液晶显示器相连。
50．根据权利要求30的方法，该方法进一步包括提供一种显示器，该显示器包括一个有源矩阵(变换)电路，该电路具有在第一平面中形成的晶体管电路阵列，每个晶体管电路与象素电极阵列中的一个象素电极相连；一个反电极面板，它在平行于第一平面的第二平面中延伸，以致反电极面板接受该显示系统包括的外加电压；一个与所述反电极面板相连的开关电路，该电路切换外加电压；以及位于每个象素电极上的发光材料，以使阵列中晶体管电路的激励改变发光材料的光传输性质。
51．根据权利要求50的方法，该方法进一步包括提供有源矩阵(变换)电路，该电路借助粘接层附着在透明基材上。
52．根据权利要求50的方法，该方法进一步包括一个毗邻显示器的温度传感器，该传感器测量有源矩阵区的温度。
53．根据权利要求50的方法，该方法进一步包括用加热单元给显示器加热。
54．根据权利要求53的方法，该方法进一步包括在基材与反电极之间提供加热单元。
55．根据权利要求50的方法，该方法进一步包括用象素电极给显示器加热。
56．根据权利要求50的方法，该方法进一步包括提供在绝缘层上外延硅(SOI)结构上形成的多晶硅象素电极。
57．根据权利要求30的方法，该方法进一步包括提供光源并且将光线反射到显示器上以便形成图象。
58．根据权利要求30的方法，该方法进一步包括引导来自光源的光线通过显示器，以便形成图象。
59．一种显示控制电路，该电路包括一个接收图象数据的处理器；一个显示图象数据的显示器；一个与所述处理器和显示器相连控制该电路的定时控制电路；一个适合选择给显示器提供高或低公用电压的开关；一个适合选择待发送给显示器的视频或反视频信号的第二开关。
60．根据权利要求59的显示器，该显示器进一步包括一个在显示器上的温度传感器以及从所述传感器延伸到定时控制电路的温度馈线。
61．根据权利要求60的显示器，该显示器进一步包括一个加热单元。
62．一种电话对接系统，该系统包括一个具有众多控制单元和互连口的壳体，其中通过互连口实现壳体内的电路与附着在壳体上的电话的电连接；以及一个安装在壳体上且接收来自所述电路的显示数据的矩阵显示器。
63．根据权利要求62的系统，其中壳体包括第一显示口和第二显示口。
64．根据权利要求63的系统，其中矩阵显示器可以在第一显示口或第二显示口处安装到壳体上。
65．根据权利要求62的系统，其中矩阵显示器进一步包括由单晶硅形成的晶体管电路阵列，该晶体管电路阵列借助粘接层非必选地粘接在透射基材上。
66．根据权利要求62的系统，该系统进一步包括彩色顺序显示电路。
67．根据权利要求62的系统，其中矩阵显示器是一个彩色顺序显示系统，该系统包括有源矩阵液晶显示器和LED背面照明。
68．一种在具有显示器的对接站显示图象的方法，该方法包括下述步骤一种在具有显示器面板的无绳电话上显示图象的方法，包括提供在壳体内具有扬声器和话筒的手机壳；在壳体内提供接收声音和图象数据的收发设备；提供显示模块，该模块具有矩阵显示器、背面照明和放大矩阵显示器上的显示图象的透镜；以及操作与收发设备和矩阵显示器相连的显示控制电路，以便在显示器上显示图象。
69．根据权利要求68的方法，该方法进一步包括相对壳体移动显示模块。
70．根据权利要求68的方法，该方法进一步包括提供带第一显示模块口和第二显示模块口的手机，以使显示模块能够在第一口或第二口处电连接到收发设备上。
71．根据权利要求68的方法，该方法进一步包括将显示模块从在手机内的储存位置移动到手机外的工作位置。
72．根据权利要求68的方法，该方法进一步包括提供具有第一壳体单元和第二壳体单元的手机，其中第二壳体单元可旋转地安装在第一壳体单元上，而显示模块安装在第二壳体单元上。
73．一种纪录和观看电子图象的设备，该设备包括一个位于壳体内感受图象的图象传感器；一个处理来自图象传感器的信号的信号处理器；一个与所述处理器相连用于储存图象的存储器；一个位于壳体内用于显示图象并具有象素电极阵列的矩阵式顺序制彩色显示器；一个依次将众多颜色引导到矩阵式显示器上的光源；以及放大矩阵式彩色显示器上图象的显示透镜。
74．根据权利要求73的设备，该设备进一步包括至少一个反射镜，该反射镜能够在用取景器透镜观看彩色矩阵的位置与通过图象传感器透镜观看的第二位置之间移动。
75．根据权利要求73的设备，该设备进一步包括一个与反电极面板相连的开关电路，用于切换外加电压。
76．根据权利要求73的设备，其中矩阵显示器是一个包括有源矩阵液晶显示器和LED背面照明的顺序制彩色显示系统。
77．根据权利要求73的设备，该设备进一步包括读卡设备，用于读包含图象的卡。
78．根据权利要求73的设备，其中显示器包括反射式显示器。
79．一种读卡机系统，该系统包括一个适合从卡上读信息的读卡机；一个与读卡机有关的容纳卡的卡槽；一个与读卡机相连的控制电路，用于控制读卡机和处理信息；一个控制面板，用于控制读卡机系统的控制电路；以及一个用于显示信息的显示系统，该显示系统具有与控制电路相连且产生显示数据的显示电路以及装有来自显示电路的显示数据的矩阵显示器，该矩阵显示器具有一个至少有320×240个象素电极的阵列。
80．根据权利要求79的读卡机系统，该系统进一步包括一个具有控制面板的壳体，而且卡槽包括一个在壳体上的开口。
81．根据权利要求79的读卡机系统，其中读卡机能够将信息写到卡上。
82．根据权利要求79的读卡机系统，其中矩阵显示器是顺序制彩色显示系统，它包括有源矩阵液晶显示器和LED背面照明。
83．根据权利要求79的读卡机系统，该系统进一步包括一个光学系统，该系统沿着光程显示，以便放大图象。
84．一种具有反射式显示器的便携式通信设备，该设备包括一个具有无线电接收器的设备壳体；一个矩阵显示器；一个观看显示的透镜；一个将光线引导到显示器上的光源；以及一个光学耦合器，它将光线引导到显示器上并且引导反射光线通过所述透镜。
85．根据权利要求84的反射式显示器，其中矩阵显示器进一步包括象素单元阵列，每个象素单元具有若干由单晶硅形成的晶体管电路，而且所述象素单元都有反射象素电极。
86．根据权利要求85的反射式显示器，该显示器进一步包括顺序制彩色显示电路。
87．根据权利要求86的反射式显示器，该显示器进一步包括与矩阵显示器的反电极面板相连的开关电路，以便切换外加电压。
88．根据权利要求87的反射式显示器，其中引导光线的设备是一个插在透镜与矩阵显示器之间的二向棱镜。
89．一种具有反射式顺序制彩色显示器的便携式通信设备，该设备包括一个有源矩阵液晶显示器；一个观看显示并与显示隔开的透镜；依次给显示器提供照明的众多光源；一个二向棱镜，用于将光线从光源引导到有源矩阵液晶显示器并使反射通向透镜。
90．根据权利要求89的设备，该设备进一步包括在光源与二向棱镜之间的柔光屏。
91．根据权利要求90的设备，该设备进一步包括至少一个二向反射镜，以便引导来自一个光源的光线并允许来自另一个光源的光线通过。
92．根据权利要求89的设备，其中该设备包括一个无线电寻呼机。
93．根据权利要求89的设备，其中该设备包括一个电话。
94．根据权利要求89的设备，其中该设备包括一个无绳电话的对接站。
95．一种具有反射式显示器的便携式通信设备，该设备包括一个有源矩阵液晶显示器，该显示器具有一个象素单元阵列，每个象素单元具有若干由单晶硅形成的晶体管电路，这种象素单元具有反射象素电极；一个透镜，用于观看显示并与显示隔开；众多发光二极管；一个二向棱镜，用于将来自光源的光线引导到有源矩阵液晶显示器并使反射通向透镜。
96．根据权利要求95的设备，该设备进一步包括顺序制彩色显示电路。
97．根据权利要求95的设备，其中矩阵显示器具有一个至少有320×240个象素电极的阵列。
98．根据权利要求95的设备，该设备进一步包括在发光二极管与二向棱镜之间的柔光屏。
99．根据权利要求95的设备，该设备进一步包括一对二向反射镜，每个反射镜引导来自一个发光二极管的光线并允许来自至少一个其它发光二极管的光线通过。
100．根据权利要求95的设备，其中该设备包括一个摄像机。
101．根据权利要求95的设备，其中该设备包括一个电话。
102．根据权利要求95的设备，其中该设备包括一个电话的对接站。
103．根据权利要求95的设备，其中该设备包括一个寻呼机。
104．根据权利要求95的设备，该设备进一步包括一个由该通信设备附带的成象设备，以使成象设备发送的图象可以在显示器上显示。
全文摘要
本发明涉及微型显示器系统,该系统利用带照明系统和光学放大系统的小型高分辨率的有源矩阵液晶显示器,为便携式通信设备提供显示。通信系统的手机与这种显示器合并,以用作无绳电话或寻呼设备。小型显示器能够在低功率条件下提供高分辨率的彩色图象,因此可用于电池供电的便携作业。
文档编号H04N7/14GK1235723SQ97199077
公开日1999年11月17日 申请日期1997年10月31日 优先权日1996年10月31日
发明者杰弗瑞·雅科宾逊, 约翰·C·C·范恩, 斯蒂芬·A·彭波, 麦斯欧·祖儿瑞卡, 罗德尼·本加得勒, 阿伦·理查德, 文夫·吉恩 申请人:科比恩公司