具有獨立控制的透射型和反射型子像素的顯示系統與其使用方法
【專利摘要】一種裝置(100)包括適用于在廣泛范圍的照明條件下使用的顯示器(102、800)。顯示器包括可按至少三種顏色設置以提供全彩顯示的可獨立操作的透射型光調制器子像素(402、404、406、502、504、506、602、604、606、702、704、706、808、810、812、1036、1136、1204、1304、1404、1504、1716、1916)，并且包括在光水平過高(例如，明亮的晴天)以致于透射型光調制器所呈現的圖像將難以辨別時提供基本可讀性的可獨立操作的反射型光調制器子像素(408、508、608、708、814、1038、1138、1202、1302、1402、1502、1714、1914)。反射型光調制器可設置有像素內存儲器(526)以便減少提供用于顯示特定時間敏感信息的永遠打開功能的能量成本。
【專利說明】
具有獨立控制的透射型和反射型子像素的顯示系統與其使用 方法
技術領域
[0001] 本說明書總的來說涉及顯示技術。更具體地說，本說明書涉及液晶顯示技術。
【背景技術】
[0002] 智能電話和平板計算機支持強大的、多用途的計算和通信。這些便攜式電子裝置 可運行數千個不同軟件應用（"app"），這對于用戶來說是極大的便利。人們可容易地攜帶這 樣的裝置，并且無論何時何地產生需要，都可使用這些裝置。然而，這樣的裝置的一個重要 限制在于顯示技術。為了在低等到中等光照條件下提供可讀性，智能電話和平板計算機使 用發射型顯示器，例如，液晶顯示器(IXD)或主動矩陣有機發光二極管(AM0LED)顯示器。
[0003] 然而，考慮到這樣的顯示器在將電能轉換為可見光時的有限效率并且考慮到便攜 式裝置的必然有限的電能存儲（例如，電池容量），實際來看，對LCD和AM0LED顯示器的亮度 和每次充電的使用存在強加的限制。當在明亮的晴天在室外使用裝置時，亮度限制成為問 題。在這樣的環境照明條件下，顯示器的不良的固有的反射性結合顯示器表面上的高環境 光照度可導致所顯示的圖像或文本"褪色"并難以辨別。
[0004] 在過去，已在有限的基礎上使用了半透射半反射型顯示器。與其它LCD顯示器一 樣，半透射半反射型顯示器包括像素的2-D陣列，并且每一像素包括多個子像素，例如，紅 色、藍色和綠色子像素。在半透射半反射型顯示器中，每一子像素被劃分為兩個部分，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顯示器中一樣，電壓用于更改顯示 器中的液晶的配置(例如，分子長軸定向）以調制穿過顯示器的光的通過。在反射部分中，光 穿過液晶兩次，一次是進入，且一次是在反射之后離開。另一方面，在透射部分中，來自位于 顯示器后面的背光的光僅在離開顯示器的路上穿過液晶一次。
[0005] 為了試圖使液晶的電壓誘發的更改對透射部分和反射部分中的光的影響相等，半 透射半反射型顯示器的一個內表面成波狀，以使得反射部分中的液晶材料的深度將是透射 部分中的液晶材料的深度的一半，因此針對透射光和反射光而使穿過液晶的光學路徑長度 相等。深度的階梯式改變產生降低顯示對比度的液晶的失真區域。此外，限制顯示保真度的 每一半透射半反射型子像素的兩個部分存在電壓與亮度(輸入-輸出）函數的差異。
[0006] 當前，已存在向極高分辨率顯示器發展的趨勢。大于每英寸300像素(ppi)的像素 密度并不少見，并且更高的像素密度即將來臨。在這樣的高密度下，降低對比度的失真區域 將具有增大的相對大小，因此導致進一步降低的對比度。因此，提供半透射半反射型顯示器 的益處并且適用于高像素密度的解決方案是期望的。
[0007] 此外，隨著人們日益依賴于其智能手機和平板計算機，人們傾向于依賴其裝置來 了解例如社交網絡更新、日歷事件、文本消息、電子郵件消息、和語音郵件消息。將需要使裝 置發揮功能，以使得人們可在不需要啟動顯示屏幕的情況下掃視其裝置的屏幕，并且能夠 查看通知。然而，不斷地運行諸如IXD或AM0LED等發光顯示器將快速地耗盡電池。
【附圖說明】
[0008] 附圖用于進一步圖示各種實施例并且根據實施例來解釋各種原理和優點，在附圖 中，相同附圖標記貫穿各個視圖指代相同或功能上類似的元件，并且附圖與【具體實施方式】 一起并入在本說明書中，且形成本說明書的一部分。
[0009] 圖1是合并了根據實施例而構建的顯示器的裝置的前視圖；
[0010] 圖2是根據實施例的圖1中所示的裝置在其中使用的系統的示意圖；
[0011] 圖3是根據實施例的圖1所示的裝置的框圖；
[0012] 圖4是根據第一像素實施例的像素的俯視(平面）圖，其中該像素可實施在可用于 圖1所示的裝置中的顯示器中并且包括以不同方式調制光的不同子像素；
[0013] 圖5是根據包括像素內存儲器的第二像素實施例的像素的俯視(平面）圖，該像素 可實施在可用于圖1所示的裝置中的顯示器中并且包括獨立地調制光的不同子像素；
[0014] 圖6是根據第三像素實施例的像素的俯視(平面)圖，該像素可實施在可用于圖1所 示的裝置中的顯示器中并且包括以不同方式調制光的不同子像素；
[0015]圖7是根據第四像素實施例的像素的俯視(平面)圖，該像素可實施在可用于圖1所 示的裝置中的顯示器中并且包括以獨立方式調制光的不同子像素；
[0016] 圖8是可用于圖1所示的裝置中的顯示器的平面圖，該平面圖示出顯示器的像素的 布局；
[0017] 圖9是根據第五像素實施例的圖8所示的顯示器的像素的一半的俯視(平面）圖，該 像素包括以不同方式調制光的不同子像素；
[0018] 圖10是根據實施例的顯示器的部分的剖視立視圖，該顯示器可用作圖1所示的裝 置中的顯示器；
[0019] 圖11是根據替選實施例的顯示器的部分的剖視立視圖，該顯示器可用作圖1所示 的裝置中的顯示器；
[0020] 圖12是根據附加實施例的顯示器的部分的示意性分解斜視圖，該圖示出反射型光 調制器子像素和透射型光調制器子像素；
[0021] 圖13是根據另一實施例的顯示器的部分的示意性分解斜視圖，該圖示出反射型光 調制器子像素和透射型光調制器子像素；
[0022] 圖14是根據又一實施例的顯示器的部分的示意性分解斜視圖，該圖示出反射型光 調制器子像素和透射型光調制器子像素；
[0023] 圖15是根據再一實施例的顯示器的部分的示意性分解斜視圖，該圖示出反射型光 調制器子像素和透射型光調制器子像素；
[0024] 圖16是根據實施例的圖1中所示的裝置的操作方法的流程圖；
[0025]圖17是根據實施例的包括顯示器的系統的示意性框圖；
[0026]圖18是包括圖示用于驅動反射型調制器子像素的二進制子像素值的更改的曲線 圖的圖；以及
[0027]圖19是根據另一實施例的包括顯示器的系統的示意性框圖。
[0028]本領域的技術人員應了解，附圖中的元件是為了簡單且清楚起見而說明，且未必 按比例繪制。例如，附圖中的元件中的一些元件的尺寸可相對于其它元件而被夸大，以幫助 改進對本文所述的實施例的理解。
【具體實施方式】
[0029] 在詳細描述實施例之前，應注意，實施例主要在于與顯示技術相關的方法步驟和 設備組件的組合。因此，在適當時，設備組件和方法步驟在附圖中由常規符號表示，僅僅示 出了與理解有關的那些特定細節，以便不因為對受益于本文的描述的本領域的一般技術人 員將很容易顯而易見的細節而混淆本公開。
[0030] 圖1是合并了根據實施例而構建的電子顯示器102的裝置100的前視圖。裝置100可 以是例如智能電話、手持式電子游戲機、或平板計算機。此裝置是便攜式的，這意味該裝置 是由有限的能量源供電，并且可用于各種環境光照條件下。例如，此裝置1〇〇可在范圍從極 暗到極亮的環境照明條件下在室內或室外使用。
[0031] 圖2是根據實施例的圖1中所示的裝置100在其中使用的系統200的示意圖。系統 200包括一個或多個互連網絡202,例如，因特網、一個或多個Wi-Fi網絡和/或一個或多個蜂 窩式電話網絡。裝置100可例如通過Wi-Fi通信鏈路或經由蜂窩式電話鏈路而通信地耦合到 一個或多個互連網絡202。服務器計算機204也連接到一個或多個互連網絡202,并且因此可 通過一個或多個互連網絡202而通信地耦合到裝置100。可經由一個或多個互連網絡202而 從服務器計算機204接收將在裝置100的顯示器102上顯示的內容。通過網絡連接性的支持， 裝置100可按包括以下的各種格式顯示諸如網頁、電子書、視頻、圖標、菜單和消息的各種數 據:全彩視頻和圖形;彩色、黑白、和深褐色照片；明亮背景上的黑色(或另一顏色）文本；黑 暗背景上的白色(或另一顏色)文本；以及其它。
[0032] 圖3是根據實施例的圖1所示的裝置100的框圖。如圖3所示，裝置100包括收發器 302、處理器304、第一模擬-數字轉換器(A/D) 306、數字-模擬轉換器(D/A) 308、觸摸傳感器 310、程序存儲器312、工作區存儲器314、背光驅動器316、顯示器驅動器318、第二A/D 320、 以及相機接口 322,所有這些耦合到系統總線324。收發器302耦合到天線326,以使得裝置 100可無線地發射和接收信息。
[0033]處理器304控制裝置100的整體操作。處理器304使用工作區存儲器314來執行程序 存儲器312中所存儲的程序。第一A/D 306經由麥克風放大器330而耦合到麥克風328,以使 得語音和其它聲音可輸入到裝置100中。D/A 308經由揚聲器放大器334而耦合到耳機揚聲 器332，以使得語音音頻和其它聲音可從裝置100輸出。觸摸傳感器336耦合到觸摸傳感器控 制器310。觸摸傳感器336定位在耦合到顯示器驅動器318的顯示器102上方。雖然此裝置100 考慮觸摸屏顯示器102,但顯示器可被實施為不具有觸摸傳感器。
[0034] 背光驅動器316耦合到光學耦合到顯示器102的背光340。如下文參照圖16所示的 流程圖更全面地描述，背光340根據考慮現行環境光水平以及對與裝置100的用戶交互的評 估的邏輯或用戶所做出的特定模式的選擇而被選擇性地驅動。光傳感器342耦合到第二A/D 320。相機344耦合到相機接口 322。相機344所捕獲的圖像或視頻片段可顯示在顯示器102 上。
[0035]圖4是根據第一像素實施例的像素400的俯視(平面）圖，像素400可實施在圖1所示 的裝置100的顯示器102中并且包括以不同方式調制光的不同子像素。參照圖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是基于液晶狀態而獨立地透射和調制（或阻擋)從背光340 發出的光的強度的透射型光調制器。因此，光可通過第一子像素402、第二子像素404、和第 三子像素406從背光340傳遞到觀察者。
[0036]第一子像素402、第二子像素404、和第三子像素406中的每一個子像素包括不同透 射型彩色濾光器，例如分別透射紅光、綠光、和藍光的彩色濾光器。彩色濾光器中的每一個 彩色濾光器具有不同光譜帶通。替選地，可使用不同彩色濾光器，例如，青色、品紅色、和黃 色。替選地，可設置各自具有不同彩色濾光器的多于三個的透射型光調制器子像素。
[0037]如圖所示，第四子像素408是反射型光調制器。第四子像素可選地還包括彩色濾光 器。第四子像素的光譜帶通通常比透射型子像素402、404、406的光譜帶通更寬，并且可例如 反射白色或略微有色的光。在某些實施例中，反射型子像素的彩色濾光器用于將反射型子 像素校正為白色。在某些實施例中，當以D65光源照明時，反射型子像素的顏色是具有介于 3200K與8000K之間的色溫和abs (Duv)〈0.05的白色。當液晶材料被配向時，第四子像素反射 入射在第四子像素408上的環境光，同時調制其強度。當液晶材料未配向到"開啟狀態"時， 液晶材料阻止許多的環境光到達第四子像素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過位于像素400前面(頂部)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分別由第一列 數據線410、第二列數據線412、第三列數據線414、和第四列數據線416服務，并且所有四個 子像素402、404、406、408由行選擇線418服務。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分別包括第一子像素輸入403、第二子像素輸入405、第三子像素輸入 407、 和第四子像素輸入409，其中第一子像素輸入403、第二子像素輸入405、第三子像素輸 入407和第四子像素輸入409分別耦合到第一薄膜晶體管(TFT)420、第二TFT 422、第三TFT 424、和第四TFT 426的漏極。替選地，IFD(薄膜二極管)或其它類型的電路可執行類似于TFT 的功能。
[0039] 第一TFT 420、第二TFT 422、第三TFT 424、和第四TFT 426的柵極耦合到行選擇線 418。第一存儲電容器430、第二存儲電容器432、第三存儲電容器434、和第四存儲電容器436 各自包括耦合到行選擇線418的第一端子以及分別耦合到第一子像素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。存儲電容器430、432、434、436用于維持在 TFT 420、422、424、426接通時通過列數據線410、412、414、416施加的電壓電平(在寫入顯示 掃描循環之間經受一些電荷泄漏）。第四反射型子像素408包括用于反射環境光的反射鏡 438。TFT 420、422、424、426和存儲電容器430、432、434、436位于反射鏡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的孔徑 區域(其原本可以用其他方式用于背光透射和調制)來容納電路元件的需要。因此，可提高 顯示亮度和對比度。此外，因為每一子像素僅是透射型光調制器或反射型光調制器，所以用 于驅動兩種類型中的每一個類型的子像素的驅動信號可被個別地優化。這與相同控制電壓 驅動反射型光調制器部分和透射型光調制器部分的半透射半反射型子像素形成對比。具體 來說，每一像素亮度值的電壓可被選擇成使得每一類型的子像素(反射型或透射型)例如線 性地或根據預定伽馬值而以準確保真度對給定的期望輸入輸出響應作出響應。這是重要 的，因為在典型半透射半反射型子像素中，透射型光調制器部分和反射型光調制器部分不 依據電壓而顯現相同亮度。
[0041]圖5是根據包括像素內存儲器的第二像素實施例的像素500的俯視(平面)圖，像素 500可實施在圖1所示的裝置100的顯示器102中并且包括以不同方式調制光的不同子像素。 圖5所示的實施例與圖4所示的實施例的不同之處在于，代替TFT 420、422、424、426和存儲 電容器430、432、434、436，一組類似的子像素502、504、506、508由四個存儲器單元520、522、 524、526中的一個驅動。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 分別包括第一子像素輸入503、第二子像素輸入505、第三子像素輸入507、和第四子像素輸 入509。第一子像素輸入503、第二子像素輸入505、第三子像素輸入507、和第四子像素輸入 509分別耦合到第一存儲器單元520、第二存儲器單元522、第三存儲器單元524、和第四存儲 器單元526并且由第一存儲器單元520、第二存儲器單元522、第三存儲器單元524、和第四存 儲器單元526驅動，其中除圖4所示的晶體管和電容器電路之外，第一存儲器單元520、第二 存儲器單元522、第三存儲器單元524、和第四存儲器單元526也是可為了驅動子像素而設置 的一種形式的電路。
[0042]第一列數據線510、第二列數據線512、第三列數據線514、和第四列數據線516分別 驅動地耦合到第一存儲器單元520、第二存儲器單元522、第三存儲器單元524、和第四存儲 器單元526。行選擇線518也驅動地耦合到存儲器單元520、522、524、526。寫入使能信號可通 過行選擇線518而施加到存儲器單元520、522、524、526，并且用于控制子像素亮度的二進制 數據可通過列數據線510、512、514、516而輸入到存儲器單元520、522、524、526。可選地，可 針對每一子像素而設置多于一個的列數據線，以便將多比特亮度數據傳送到存儲器單元 520、522、524、526。替選地，多比特亮度數據可在每一列數據線上以編碼形式依序或同時發 送。可以存在用于子像素502、504、506和508的1到4個存儲器單元。
[0043]圖6是根據第三像素實施例的像素600的俯視(平面）圖，像素600可實施在圖1所示 的裝置100的顯示器102中并且包括以不同方式調制光的不同子像素602、604、606、608。像 素包括被布置成具有兩行子像素和兩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是透射型光調制器，而第四子像素608是反射型光調制器。第一子像素、第二子像素、和 第三子像素包括彩色濾光器，例如，分別包括紅色、藍色、和綠色彩色濾光器，或者替選地不 同顏色的彩色濾光器。第四子像素608包括反射鏡層，并且可選地還包括彩色濾光器。
[0044] 每一子像素602、604、606、608具有呈正方形形狀的光調制區域，其中較小的正方 形區域從一個角落被移除。第一列數據線610服務于在像素600的左側布置成第一列的第一 子像素602和第二子像素604;并且第二列數據線612服務于在像素600的右側布置成第二列 的第三子像素606和第四子像素608。第一行選擇線614服務于在像素600的頂部布置成第一 行的第一子像素602和第四子像素608;并且第二行選擇線616服務于在像素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分別包括第一TFT 618、第二TFT 620、第三TFT 622、和第四TFT 624 并且分別包括第一存儲電容器626、第二存儲電容器628、第三存儲電容器630、和第四存儲 電容器632。每一TFT 618、620、622、624的漏極和每一存儲電容器626、628、630、632的第一 端子連接到每一子像素的驅動電極。每一特定子像素602、604、606、608的了?1618、620、 622、624的源極耦合到服務于特定子像素的602、604、606、608的列數據線(610或612)。每一 特定子像素602、604、606、608的了?了618、620、622、624的柵極和每一存儲電容器626、628、 630、632的第二端子耦合到服務于特定子像素的行選擇線(614或616)。
[0045] TFT 618、620、622、624位于并非每一子像素602、604、606、608的光透射區域的部 分的前述較小正方形區域中。當然，電路區域不需要是正方形，該陣列的每一子像素也不需 要是相同的整體形狀和大小，實際上，這簡化示意圖演示液晶顯示電路可如何針對透射型 子像素與反射型子像素兩者減小每一子像素的光調制區域。考慮到反射型子像素608不將 光傳送回觀察者，所以存在機會通過移動反射型子像素608的反射器下方的電路來增大透 射型子像素602、604、606的可用區域，如圖7所示。根據本發明的其它實施例，如圖4、圖5、圖 7到圖10所示，通過將用于驅動透射型子像素的電路定位在反射型子像素的反射層下方而 獲得透射型子像素的更多的孔徑區域。
[0046]圖7是根據第四像素實施例的像素700的俯視(平面）圖，像素700可實施在顯示器 102中并且包括獨立地調制光的多個子像素。像素700包括被布置成具有兩行子像素和兩列 子像素的正方形陣列的第一子像素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是透射型光調制器，并且第四子像 素708是反射型光調制器。第一子像素702、第二子像素704、和第三子像素706包括彩色濾光 器，并且第四子像素708也可包括彩色濾光器。第四子像素708包括反射環境光的反射器(例 如，反射鏡)710。反射器可以是平坦的或具有凹凸不平的結構，以將更多光反射向觀察者。
[0047] 第一TFT 712、第二TFT 714、第三TFT 716、和第四TFT 718分別驅動地耦合到第一 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 反射鏡710下方。像素700是以X光視圖示出，以使得TFT 712、714、716、718可被看到，但丁?丁 712、714、716、718位于反射鏡710下方。第一了?了712、第二了？了714、第三了?了716、和第四 TFT 718的漏極分別耦合到第一子像素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的源極耦合到第一列數據線720,而第三TFT 716和第四 TFT 718的漏極耦合到第二列數據線722。第一TFT 712和第四TFT 718的柵極耦合到第一行 選擇線724,而第二TFT 714和第三TFT 716的柵極耦合到第二行選擇線726。也可如參照圖6 所述設置存儲電容器(未圖示）。替選地，像素內存儲器單元可代替TFT 712、714、716、718來 使用并且位于反射鏡710下方，如參照圖5所述。
[0048] 當像素密度增大時，子像素面積減小;但電路大小并不像子像素大小一樣快速地 減小。因此，將多個子像素的電路放置在單個反射型子像素708下方可導致反射型子像素 708大于其配對的透射型子像素702、704、706。這可如圖8所示利用不同子像素大小和圖案 來容納。
[0049]圖8是根據實施例的顯示器800的平面圖，顯示器800可用作圖1所示的裝置的顯示 器102。圖8示出顯示器800的像素的布局。為了不使該圖雜亂，示出有限數目的像素，并且以 附圖標記來標記其中的有限數目個像素。在實際顯示器中，像素的數目將更高，例如，數目 在十萬以上。顯示器800中的子像素的布置是2-D周期性的。虛線輪廓框802標識2-D周期性 布置的基本重復單元802。基本重復單元802包括上像素804和下像素806,其中上像素804和 下像素806的不同之處在于紅色子像素808(垂直影線）和藍色子像素810(水平影線）的調 換。相比各是一個的紅色子像素808和藍色子像素810,上像素804與下像素806兩者包括兩 個綠色子像素812(對角影線）。彩色子像素808、810、812在每一像素804、806內布置為兩個 子像素高的列。上像素804和下像素806中的每一個包括兩個反射型(反射鏡)子像素814。每 一反射型子像素814跨兩個彩色子像素的列的高度。反射型子像素814在位置上水平地與彩 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在圖9中以虛線輪廓 劃界并且更詳細地示出在圖9中。
[0050] 參照圖9,上像素804的左半部816在左側包括具有定位在綠色子像素812中的一個 綠色子像素之上的紅色子像素808中的一個紅色子像素的子像素的列，并且在右側包括反 射型子像素814中的一個反射型子像素。第一TFT 902的漏極耦合到紅色子像素808,第二 TFT 904的漏極耦合到綠色子像素812,并且第三TFT 906的漏極耦合到反射型子像素814。 圖9是部分X光視圖，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(反射鏡)907之下。第一列數據線908耦合到第一TFT 902的源極并 且耦合到第二TFT 904的源極。第二列數據線910耦合到第三TFT 906的源極。第一行選擇線 912耦合到第一TFT 902的柵極并且耦合到第三TFT 906的柵極。類似地，第二行選擇線914 耦合到第二TFT 904的柵極。第一存儲電容器916具有耦合到紅色子像素808的一個端子以 及耦合到第二行選擇線914的第二端子;第二存儲電容器918具有耦合到綠色子像素812的 一個端子以及耦合到第三行選擇線920的第二端子;并且第三存儲電容器922具有耦合到反 射鏡子像素814的一個端子以及耦合到第二行選擇線914的第二端子。
[0051] 在圖9的配置中，三個子像素808、812、814的電路隱藏在反射型子像素814的反射 器907下方。這支持彩色子像素808、810、812的高像素密度、在極少被電路阻擋的情況下彩 色子像素808、810、812針對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 時避免半透射半反射型子像素中常見的液晶深度的階梯式改變。
[0052] 圖10是根據實施例的顯示器1000的部分的剖視立視圖，顯示器1000可用作圖1所 示的裝置中的顯示器102。圖10示出被塞在形成反射型光調制器的子像素408、508、708、814 底下的電路可如何顯著減少形成透射型光調制器的子像素402、404、406、502、504、506、 702、704、706、808、810、812中的背光的阻擋。顯示器1000包括底部透明的襯底1002，第一 TFT 1004和第二TFT 1006形成在底部透明的襯底1002上方。間隔層1008形成在第一TFT 1004和第二TFT 1006上方。透明電極1010在圖10所示的顯示器1000的左側部分定位在間隔 層1008的頂部上，并且反射器1012在圖10所示的顯示器1000的右側部分定位在間隔層1008 的頂部上。反射器1012可由介電（非金屬)或導電（金屬)材料制成。可使用的介電反射鏡的 一個不例是多層干涉鏡(布拉格鏡）。
[0053]虛線輪廓框1036標識透射并調制來自背光340的光的強度的透射型光調制器子像 素。虛線輪廓框1038標識在調制強度的同時反射環境光的反射型光調制器子像素。雖然圖 10所示的背光340不在反射型電極1012之下延伸，但是在某些實施例中，其可在反射型電極 1012下方延伸，應當理解的是，背光所發射的光將不發射穿過反射型子像素1083。例如，在 圖6到圖7所示的實施例中，連續背光板的構造可比僅在2X2陣列的四分之三下方的背光板 的構造直接。在其它實施例(諸如，圖4到圖5和圖8到圖9所示的實施例）中，可個別地或作為 區塊來構造和控制獨立背光板。
[0054] 第一 TFT 1004和第二TFT 1006定位在反射器1012下方。此定位避免必須減小顯示 器1000的光調制區域以便提供專門用于第一 TFT1004和第二TFT 1006的區域。第一 TFT 1004包括半導體1014,在半導體1014中形成晶體管溝道，柵極電極1016(其可耦合到行選擇 線，例如，418、518、614、616、724、726、912、914)在半導體1014的中央下方定位在底部透明 襯底1002上。絕緣體1015定位在柵極電極1016與半導體1014之間。漏極觸點1018和源極觸 點 1020(其可耦合到列數據線，例如，410、412、414、416、510、512、514、516、610、612、720、 722、908、910)接觸半導體1014的相對側。
[0055] 第一跡線1022從漏極觸點1018延伸到位于透明電極1010下方的遠端，并且第一通 路1024從該遠端穿過間隔層1008延伸到透明電極1010。第二TFT 1006具有與第一 TFT 1004 相同的結構，并且具有從其漏極電極1028延伸到反射型電極1012下方的遠端的第二較短跡 線1026,并且，第二通路1030從該遠端延伸直到反射型電極1012。第一 TFT 1004的源極1020 和第二TFT 1006的源極觸點1021充當用于分別將光調制信號輸入到透射型光調制器子像 素1036和反射型光調制器子像素1038中的輸入端。
[0056] 頂部透明襯底1032定位在底部透明襯底1002之上并與其間隔開。底部透明襯底 1002和頂部透明襯底1032的周邊(在圖10的視圖中不可見)被密封在一起。液晶材料1031被 保持在底部透明襯底1002與頂部透明襯底1032之間所產生的空間中。在某些實施例中，公 共電極或對置電極（未示出）形成在頂部透明襯底1032上，并且在其它（所謂的共面切換 (IPS))實施例中，公共電極或對置電極可形成在間隔層1008上。在公共電極或對置電極可 形成在間隔層1008上的狀況下，透明電極1010和反射電極1012可采用梳狀的形式，它們與 也采用梳狀的形式的公共電極交叉。也可使用獨立反射器(未示出）。使用這些電極，顯示器 驅動器可控制液晶材料的配向以使光通過個別子像素或阻擋光穿過個別子像素。彩色(例 如，紅色、藍色、綠色、青色、黃色、或品紅色)濾光器1034可在透明電極1010上方定位在頂部 透明襯底1032上。可選地，另一彩色濾光器可定位在反射型電極1012上方。替選地，顯現依 賴于波長的反射率的反射器可用于反射型光調制器子像素 1038中。
[0057] 第一光偏振器1040定位在底部透明襯底1002的底部上，并且第二光偏振器1042 (其也可被稱為檢偏器)定位在頂部透明襯底1032的頂部上。第一光偏振器1040和第二光偏 振器1042的相對定向是根據因液晶材料所致的電感相位延遲來選擇。液晶配向層1044在頂 部透明襯底1032的面向液晶材料1031的內表面上定位在彩色濾光器1034上方。
[0058]本發明的實施例可采用扭曲向列(TN)、超扭曲向列（STN)、電控雙折射(ECB)、垂直 配向（VA)、或共面切換（IPS)液晶顯示器的形式。與液晶材料無關，子像素結構允許反射型 子像素獨立于透射型子像素，并且避免半透射半反射型子像素中常見的黑色遮蔽。此外，反 射型子像素可支撐其自身的電路，并且還支撐一個或多個周圍透射型子像素的電路。隨著 開發出更高像素密度的顯示器，此減少背光的電路阻擋的機會具有更重大的意義。并且，此 子像素架構是極其靈活的，并且可如圖所示支持各種形狀和圖案。當然，可取決于特定實施 方案和設計目標而使用其它形狀(包括一些并不像所示出的四邊形一樣規則的形狀）。 [0059]顯示器1002呈雙間隙設計，其中液晶材料1031的厚度在透射型光調制器子像素 1036中具有一個值，并且在反射型光調制器子像素1038中具有另一值。如圖10所示，這通過 使間隔層1008的厚度可變而實現。雙間隙設計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中的光學路徑長度相等。光穿過透射型子像素1036中的液晶材料1031的 部分一次，而穿過反射型子像素1038中的液晶材料1031的部分兩次。然而，由于液晶材料 1031的不同厚度，相應子像素1036、1038中的光學路徑長度基本上是相等的。然而，設置可 變厚度的間隔層1008花費高并且使制造復雜。此外，間隔層1008的厚度的突然階梯式改變 可產生與降低的對比度相關聯的液晶材料的失真區域。
[0060] 圖11是根據替選實施例的顯示器1100的部分的剖視立視圖，顯示器1100可用作圖 1所示的裝置中的顯示器102。與圖10所示的實施例相比，圖11所示的實施例在某些方面不 同。代替可變厚度的間隔層1008,顯示器1100包括基本上恒定的厚度的間隔層1108。間隔層 1108因此成本較低，并且可更容易且可靠地進行制造。液晶材料1131以垂直配向配置存在 于顯示器1100中。顯示器1100的反射型光調制器子像素1138還包括定位在反射型電極1012 之上的相位延遲器(例如，四分之一波片）1141。顯示器1100可以是常黑型，以使得當零電壓 施加到驅動電極1〇1〇、1〇12和其它(未示出）時，亮度最小。
[0061] 偏振器1040、1042交叉，以使得光從顯示器1100的通過取決于將液晶材料1131重 新定向為液晶材料1131對傳播光呈現不同的正常折射率和異常折射率并因此充當附加相 位延遲器的定向的電場，附加相位延遲器可使光的偏振以變化的度數旋轉，并且允許光以 變化的度數從頂部偏振器1044逸出。
[0062]因為顯示器1100的反射型光調制器子像素1138和透射型光調制器子像素1136由 獨立輸入端(例如，可被施加電壓的TFT 1004、1006的源極觸點1020、1021)控制，被選擇以 獲得特定光調制水平(例如，全亮度的指定分數)的電壓可針對反射型光調制器子像素1138 和透射型光調制器子像素1136來分開選擇。采用基本上恒定的厚度的間隔層1108具有上文 所述的某些實際益處，然而，這意味反射光的光學路徑長度將基本上大于透射光的光學路 徑長度。然而，在本發明的某些實施例中，不同電壓信號用于驅動反射型光調制器子像素 1138和透射型光調制器子像素1136。不同電壓信號被選擇以作為反射型光調制器子像素 1138和透射型光調制器子像素1136的二進制像素亮度值的函數來使亮度的變化相等。下文 參照圖17和圖19來描述產生不同電壓信號的兩種方法。
[0063]圖12是根據附加實施例的顯示器1200的部分的示意性分解斜視圖，該圖示出反射 型光調制器子像素1202和透射型光調制器子像素1204。從圖12的頂部開始，顯示器1200包 括前偏振器1206、彩色濾光器玻璃1208、液晶材料1210、反射型光調制器子像素1202中的反 射器1216、兩組像素電極1212、1214(包括反射型光調制器1202的第一組像素電極1212以及 透射型光調制器1204的第二組像素電極1214)、鈍化層1218、公共電極1220、后TFT玻璃 1222,兩個子像素驅動電路1224、1226(包括反射型光調制器子像素1202的第一驅動電路 1224以及透射型光調制器子像素1204的第二驅動電路1226)位于后TFT玻璃1222上。
[0064]驅動電路1224、1226位于反射器1216下方，以便不占據用于使光透射穿過透射型 光調制器子像素1204和其它透射型光調制器子像素(未示出）的區域。跡線和通路(未示出） 將驅動電路1224、1226連接到像素電極1212、1214。后偏振器1230位于后TFT玻璃1222之下。 子像素1202、1204使用包括像素電極1212、1214和公共電極1220的邊緣場切換(FFS)電極配 置。
[0065]圖13是根據另一實施例的顯示器1300的部分的示意性分解斜視圖，該圖示出反射 型光調制器子像素1302和透射型光調制器子像素1304。顯示器1300具有與圖12所示的顯示 器1200許多公共的部分，如相同附圖標記的使用所指示。然而，子像素1302U304具有相比 于圖12不同的驅動電極配置。顯示器1300是共面切換（IPS)顯示器。反射型光調制器子像素 1302包括第一組交叉IPS電極1312(僅示出其中的兩個）。類似地，透射型光調制器子像素 1304包括另一組交叉IPS電極1314。實際上，每一組電極1312、1314包括成對的電極，其中每 一對包括公共電極和像素電極。用于驅動另一子像素(未示出）的附加子像素驅動電路1316 在反射器1216下方可見。
[0066]圖14是根據又一實施例的顯示器1400的部分的示意性分解斜視圖，該圖示出反射 型光調制器子像素1402和透射型光調制器子像素1404。顯示器1400具有與圖12所示的顯示 器1200許多公共的部分，如相同附圖標記的使用所指示。然而，子像素1402U404具有相比 于圖12不同的驅動電極配置。反射型子像素1402具有位于鈍化層1218上的反射型像素電極 1406以及跨越液晶材料1210位于彩色濾光器1208上并面向反射型像素電極1406的公共電 極1408。反射型子像素1402可被配置為電控雙折射(ECB)、垂直配向（VA)、扭曲向列(TN)、超 扭曲向列（STN)、或者使用跨位于兩個襯底(例如，彩色濾光器玻璃1208和TFT玻璃1222)之 間的液晶材料1210的場的類型的IXD調制器。顯示器1400的透射型光調制器1404包括IPS切 換電極1410、1412(被示意性地表示為兩個電極，但實際上，可設置多于兩個的電極）。用于 驅動另一子像素(未示出）的附加子像素驅動電路1416在反射器1216下方可見。
[0067]圖15是根據再一實施例的顯示器1500的部分的示意性分解斜視圖，該圖示出反射 型光調制器子像素1502和透射型光調制器子像素1504。顯示器1500具有與圖12到圖14所示 的顯示器1200、1300、1400公共的部分，如公共附圖標記所指示。
[0068]圖16是根據實施例的圖1所示的裝置100的操作方法1600的流程圖。在開始1602之 后，下一框1604是決策框，其結果取決于裝置100的顯示器102是否被覆蓋。例如，如果用戶 已將裝置100放在口袋里或將裝置100面朝下放在桌上，則顯示器102可被覆蓋。顯示器102 是否被覆蓋的檢測可使用觸摸傳感器310、光傳感器342、相機344、或通過從耳機揚聲器322 發出音頻信號并分析麥克風328所接收的所得音頻信號來實現。當然，可支持諸如霍爾效應 傳感器和具有磁體的覆蓋的替選方法。如果決策框1604的結果是肯定的，意味著顯示器102 被覆蓋，然后方法1600分支到框1622,在框1622中背光340被關閉并且裝置100停止對顯示 器102進行驅動。
[0069]另一方面，如果決策框1604的結果是否定的，意味著顯示器102未被覆蓋，則方法 1600進行到決策框1606,其結果取決于在預編程的時間段內是否已檢測到或推斷出與裝置 的用戶交互。預編程的時間段可以是靜態或動態的，并且可取決于諸如最近檢測到的用戶 交互或用戶偏好設置的其它信息。用戶活動可采用用戶啟動物理按鈕(未示出）、加速度計 讀數、陀螺儀讀數、和/或觸摸傳感器的形式。如果例如用戶已設置裝置100播放視頻并且運 行在裝置上的面部檢測軟件在相機344所捕獲的圖像中檢測到鄰近的面部，則可推斷出用 戶交互。如果決策框1606的結果是否定的，意味著在預編程的時間段內未檢測到或推斷出 用戶交互，則方法1600進行到框1608,在框1608中背光340被關閉并且接著進行到框1610， 在框1610中反射型光調制器子像素408、508、608、708、814被驅動以顯示例如文本和圖形的 內容。
[0070] 雖然用戶未主動與裝置100交互，但對于裝置100來說顯示特定信息是有用，所述 信息諸如例如，日時間、用戶的日歷事件、裝置100所接收的通信的通知(諸如文本、電子郵 件、語音郵件、或電話呼叫）、或來自社交網站的通知。顯示這樣的信息可通過警報(諸如音 頻警報或振動警報)來實現。替選地，背光可暫時地打開，并且透射型調制器子像素暫時地 操作以形成某圖像作為一種形式的警報。
[0071] 雖然用戶未主動使用裝置，但使用反射型光調制器子像素來顯示信息允許用戶 (在充分照明的環境中）快速地掃視顯示器102以便即使在背光不打開時也被通知所顯示的 信息。方法1600當然可利用具有諸如圖5所示的像素的顯示器來實施，所述顯示器包括像素 內存儲器單元520、522、524、526并因此當像素狀態未快速改變時具有低電力消耗。雖然在 諸如智能電話或平板計算機的便攜式裝置中可用的存儲能量(例如，電池能量)有限，但這 為某些信息提供了永遠打開顯示。諸如日時間的特定信息可周期性地(例如，每分鐘)更新。 [0072]決策框1612檢驗是否存在要顯示的新信息。如果存在，則方法1600循環返回到框 1610以便顯示新信息。新信息可以是經由（一個或多個）網絡202從服務器計算機204接收或 由裝置100在內部產生。如果決策框1612的結果是否定的，意味著不存在要顯示的新信息， 則方法1600返回到決策框1604或另一框或可從流程退出。
[0073]當在決策框1606中確定在預編程的時間段內已檢測到或推斷出用戶交互，則方法 1600進行到決策框1614,其結果取決于當前檢測到的環境光水平是否低于預編程的閾值。 可使用光傳感器342或相機344來感測環境光水平。如果光水平低于預編程的閾值，則方法 1600進行到框1616,在框1616中透射型光調制器子像素402、404、406、502、504、506、602、 604、606、702、704、706、808、810、812、1036被驅動以顯示信息。同時，背光340將被打開。根 據某些實施例，如果如決策框1614所確定的光水平低于閾值，則反射型光調制器子像素 408、508、608、708、814、1038將不被驅動。
[0074] 另一方面，如果在決策框1614中確定光水平不低于預編程的閾值，則方法1600進 行到框1618,在框1618中反射型光調制器子像素408、508、608、708、814、1038被驅動以顯示 信息，并且可選地在框1620中，透射型光調制器子像素402、404、406、502、504、506、602、 604、606、702、704、706、808、810、812、1036也被驅動以顯示信息。如果透射型光調制器子像 素被驅動，則背光340將被打開，否則背光340將被關閉。實施方法1600的一個或多個程序可 存儲在程序存儲器312中并由處理器304執行。
[0075] 裝置100還可設置有控制程序，該控制程序允許用戶將裝置選擇性地設置為電子 閱讀器模式，以便在良好照明設置(例如，在充分照明的房間內在室內，或在晴天在室外）中 在保持可讀性的同時節省電力。在電子閱讀器模式中，背光340被關閉，反射型光調制器子 像素被操作以顯示信息并且透射型光調制器子像素未被操作。
[0076]圖17是根據實施例的包括顯示器1702的系統1700的示意性框圖。系統1700可實施 在圖1到圖3所示的裝置100中。系統1700包括二進制數據源1704。二進制數據源1704可采用 圖像數據解碼器、視頻數據解碼器、或生成數據以顯示圖形用戶界面的軟件模塊的形式。例 如，圖像數據可按壓縮視頻或圖像文件格式編碼，解碼器將從壓縮視頻或圖像文件格式提 取RGB子像素亮度值(例如，在范圍0到255中的8比特值）。
[0077]二進制數據源1704耦合到反射型子像素數據改變器1706的輸入端1705,所述反射 型子像素數據改變器1706修改將被用于控制反射型光調制器子像素的數據。反射型子像素 數據改變器1706可用硬件或軟件來實施，例如，實施為存儲在程序存儲器312中并由處理器 304執行的程序。將被用于控制透射型光調制器子像素的數據能夠通過反射型子像素數據 改變器1706而不更改。（根據替選，將被用于控制透射型子像素的數據被透射型子像素值改 變器修改，并且將被用于控制反射型像素的數據經過透射型子像素值改變器而不更改。） [0078] 反射型子像素數據改變器1706耦合到顯示器驅動器1708,顯示器驅動器1708包括 一組二進制-至-電壓轉換器1710,例如，顯示器的每一列一個。反射型顯示器驅動器1708耦 合到顯示器1702,顯示器1702包括一組反射型光調制器子像素1714和一組透射型光調制器 子像素1716。
[0079] 二進制-至-電壓轉換器1710類似于數字-模擬轉換器(D/A)，但與數字-模擬轉換 器的不同之處在于二進制-至-電壓轉換器1710產生的電壓并非線性函數輸入二進制值。實 際上，二進制-至-電壓轉換器1710被設計并且在一些狀況下可被配置成產生非線性二進制 值到電壓的轉換。（替選地，標準D/A轉換器可被使用，并且非線性是在轉換之前在數字域中 實施。）非線性的原因由兩部分組成。一個原因是液晶顯示器在作為電壓的函數的亮度方面 也是非線性地響應。第二原因是顯示器驅動器1708中所實施的非線性被設計成與液晶顯示 器中的非線性組合，以產生遵守或至少緊密近似非線性顯示伽馬函數的響應。
[0080] 例如，給定顯示系統可被設計成以由下式描述的方式響應于輸入二進制值而控制 亮度：
[0081] 等式 1
[0083]其中BPV是范圍為0到255的二進制像素值，并且γ是控制顯示器的非線性響應的 指數，通常設置為2.2。值255是針對8比特像素值，并且如果二進制像素值具有不同數目的 比特，則可作出改變。
[0084] 顯示器自身進行的光調制可由下式描述：
[0085]等式 2
[0087]其中電壓是施加到子像素控制電極的電壓。Fdispiay 2可采用多項式擬合、樣條擬 合、或查找表的形式。Fdlsplay通常是非線性的。可基于LCD理論使用液晶顯示器模擬軟件來 發現F dlsplay的形式（形狀）或通過使用真實顯示器進行實際測量來確定Fdlsplay的形式（形 狀)。
[0088]驅動器的操作可由下式描述：
[0089]等式 3
[0091]由等式1描述的由顯示器1702結合顯示器驅動器1708構成的系統的整體響應通過 描述顯示器的操作的等式2與描述驅動器的操作的等式3的復合來描述。
[0092] 設計其中透射型光調制器子像素1136和反射型光調制器子像素1138基本上不同 地對輸入電壓作出響應的顯示器1702(例如，圖11,1100)存在實際(例如，成本)益處。例如， 如所論述的，從實際制造觀點來看，與圖10所示的可變厚度的間隔層1008相反，希望使用圖 11所示的基本上恒定的厚度的間隔層1108。然而，如上文所論述，在圖11的狀況下，透射光 和反射光的光學路徑長度基本上不同，并且這導致反射型子像素1138和透射型子像素1136 對控制電壓的不同響應。此外，反射型子像素和透射型子像素可不同地作出響應，這是因為 它們具有不同設計，如同在圖14和圖15所示的實施例的狀況下。
[0093] 因此，等式2對于透射型光調制器子像素1136、1204、1304、1404、1504、1714和反射 型光調制器子像素1138、1202、1302、1402、1502、1716來說是不同的。然而，兩種類型的子像 素的不同響應的問題通過反射型子像素數據改變器1706的配置來解決。反射型子像素數據 改變器1706的目的是補償每一類型的子像素如何對電壓作出響應的差異。盡管事實上其功 能由等式2的不同形式描述，反射型子像素數據改變器1706改變反射型子像素1714的二進 制數據，以使得反射型光調制器子像素1714與透射型光調制器子像素1716兩者將大致上根 據等式1來作出響應。因此，在此實施例中，由等式3描述的相同驅動器配置可用于驅動反射 型光調制器子像素1714與透射型光調制器子像素1716兩者。這允許使用未經修改的市售的 驅動器。
[0094]圖18是包括圖示用于驅動反射型調制器子像素的二進制子像素值的更改的曲線 1802的曲線圖1800。橫軸表示輸入到反射型子像素值改變器1706中的二進制數據源1704， 并且縱軸表示反射型子像素值改變器1706的輸出。兩條軸線涵蓋0到255的二進制范圍。 [0095] 在近似意義上考慮圖11所示的顯示器1100,我們可將反射型光調制器子像素1138 與透射型光調制器子像素1136之間的差異描述為是因以下事實所致:前者中的光學路徑是 后者中的兩倍。因此，將例如常黑配置假設為一階，我們可將實現來自反射型光調制器子像 素1138的最大亮度的特定分數所需的電壓近似為透射型光調制器子像素1136原本所需的 電壓的一半。
[0096]虛線1804表示將表明未對子像素二進制亮度值進行任何改變的恒等函數。虛線 1806表示將輸入二進制子像素值二等分，這對應于上文所述的近似。在某些實施例中，例 如，在反射型光調制器子像素1714與透射型光調制器子像素1716兩者中具有相等或基本上 相等的厚度的液晶材料的某些實施例中，反射型子像素值改變器1706將用于反射型子像素 的二進制子像素向右比特移位一個比特，以便將該值除以二。
[0097]實線1802表示反射型子像素值改變器1706的可能的輸入-輸出函數，其中該輸入-輸出函數在其整個范圍中并不是由單個線性關系式描述的（但是該輸入-輸出函數是分段 線性的）。在當前場境中，恒等函數1804和二等分函數被視為在其整個范圍中遵循單個線性 關系式，即使輸入域是離散的并且輸出值被量化也是這樣。這樣的輸入-輸出函數可用于補 償反射型子像素和透射型子像素如何調制無法簡單地通過將二進制子像素值除以二而相 等的光（由等式2描述)的差異。我們提供反射型子像素值改變器1706的必需輸入-輸出函數 的分析。
[0098] 首先，為了確定適用于轉換器1710的二進制-至-電壓函數，我們采用等式2和等式 3的右側的復合并將其設定為等于等式1的右側。此處，我們使用所添加的下標"t"來指定該 版本的等式2(顯示亮度vs.電壓函數)是針對透射型子像素。我們獲得：
[0099] 等式 4:
[0101] Fdispiay,t是根據理論、模擬或測量而知曉的函數。
[0102] 我們將Fdlsplay,^倒數(表示為rkspw.t)應用到兩側，交換所得等式的左側和右 側，并且因此獲得透射型光調制器子像素的理想驅動器函數：
[0103] 等式 5
[0105] 現在，實際顯示器驅動器集成電路將不能夠始終準確地再現任意二進制-至-電壓 函數，但確實具有可用于獲得良好近似的若干配置設置。我們將可以獲得的近似表示為F display,t ? 其中：
[0106]等式 6
[0108] 針對圖17所示的實施例，對于反射型子像素來說，為了確定描述反射型子像素值 改變器1706的操作的適當函數形式，我們再次采用等式2和等式3的右側的復合并將其設置 為等于等式1的右側。在此狀況下，我們仍使用Fl lsplay,t，這是因為我們將使用具有相同二 進制-至-電壓轉換器的相同驅動器，但我們使用基于反射型光調制器子像素的理論、測量 或模擬并且我們表示為Fdis Piay,r的Fdispiay的版本。并且，代替作為F^dis Piay,t的變元的BPV，我 們插入BPV的函數Fchange，其中Fchange表不作為反射型子像素值改變器1706的輸入的函數的 輸出。因此，我們獲得：
[0109] 等式 7
我們將Fdlsplay,^倒數(表示為應用到兩側，并且接著將F^dlsplay,4WgJ 數(表示為應用到兩側，以便獲得的表達式，即：
[0112]等式 8
[0114] 所計算的Fchange的值將被四舍五入為最近整數。在某些實施例中，反射型子像素值 改變器將實施F change<3Fchange可使用處理器304和程序存儲器304、使用現場可編程門陣列 (FPGA)、使用專用集成電路(ASIC)或使用另一類型的電路而實施在查找表中。
[0115] 在圖17所示的實施例中，反射型子像素值改變器1706結合包括二進制-至-電壓轉 換器1710的顯示器驅動器1708構成實施兩個不同二進制-至-電壓轉換函數的電路。二進 制-至-電壓轉換函數中的一個用于生成驅動透射型光調制器子像素1716的電壓，并且二進 制-至-電壓轉換函數中的第二個用于生成驅動反射型光調制器子像素1714的電壓。隨著顯 示器1702由顯示器驅動器1708掃描，經由第一二進制-至-電壓轉換函數生成的電壓通過列 數據線（例如，410、412、414、416)而耦合到反射型子像素1714并且經由第二二進制-至-電 壓轉換函數生成的電壓通過列數據線（例如，410、412、414、416)而耦合到透射型子像素 1716〇
[0116] 圖19是根據另一實施例的包括顯示器1902的系統1900的示意性框圖。系統1900包 括二進制數據源1904,二進制數據源1904耦合到顯示器驅動器1910的第一組二進制-至-電 壓轉換器1906和第二組二進制-至-電壓轉換器1908。第一組二進制-至-電壓轉換器1906和 第二組二進制-至-電壓轉換器1908通過一組列線多路復用器1912而耦合到顯示器的列線 (未示出），所述顯示器的列線耦合到顯示器1902的反射型子像素1914和透射型子像素 1916。第一組二進制-至-電壓轉換器1906被配置成作為適用于驅動反射型子像素的二進制 輸入(參見下文等式10)的函數而產生電壓，并且第二組二進制-至-電壓轉換器1908被配置 成作為適用于驅動透射型子像素的二進制輸入(參見上文等式6)的函數而產生電壓。可按 照與用于獲得等式6的方式相同的方式獲得第一組二進制-至-電壓轉換器1906的二進制-至-電壓輸入/輸出函數的特定形式，然而，在反射型子像素的狀況下，將代替t而使 用F display,r。因此：
[0122] 該組多路復用器1912中的每一個多路復用器將第一組二進制-至-電壓轉換器 1906中的一個或第二組二進制-至-電壓轉換器1908中的一個耦合到其所服務的列線。該選 擇是基于列中和當前選擇的行中的子像素是透射型的還是反射型的。顯示器驅動器1910的 行選擇驅動器1918也耦合到顯示器1902。顯示器驅動器1910的時鐘1920(或外部時鐘)耦合 到該組列線多路復用器1912和行選擇驅動器1918。在給定列內，給定行可包括反射型子像 素或透射型子像素。圖19所描繪的系統適用于具有例如圖6和圖7所示的像素的顯示器，其 中每一列數據線服務于反射型子像素與透射型子像素兩者。在每一列數據線僅服務于一種 類型的子像素（即，反射型或透射型）的諸如圖5和圖9所示的其它狀況下，該組列線多路復 用器1912不是必要的。顯示器驅動器1902是實施兩種不同二進制-至-電壓轉換函數的電 路。兩種不同二進制-至-電壓轉換函數不是針對所有輸入二進制值而產生相等電壓。實際 上，在某些狀況下，兩種不同二進制-至-電壓轉換函數僅針對少許二進制值而產生相等電 壓或根本不針對二進制值而產生相等電壓。
[0123] 在此文件中，例如第一和第二、頂部和底部等關系術語可僅用于將一個實體或動 作與另一實體或動作相區別，而未必要求或暗示在這些實體或動作之間的任何實際的這樣 的關系或次序。術語"包括"或其任何其它變型旨在涵蓋非排他性包括，以使得包括元素的 列表的過程、方法、物品、或設備不僅包括這些元素，還可包括未明確列出或這樣的過程、方 法、物品、或設備所固有的其它元素。"包括"之后的元素在不加更多約束的情況下，不排除 附加相同元素在包括該元素的過程、方法、物品或設備中的存在。
[0124] 應了解，本文所述的實施例可包括一個或多個常規處理器和控制一個或多個處理 器結合某些非處理器電路實施本文所述的配備顯示器的裝置的一些、大部分或全部功能的 唯一存儲的程序指令。非處理器電路可包括(但不限于)無線電接收器、無線電發射器、信號 驅動器、時鐘電路、電源電路、以及用戶輸入裝置。因此，這些功能可被解釋為顯示并因此傳 達信息的方法的步驟。替選地，一些或全部功能可由不具有存儲的程序指令的狀態機實施 或實施在一個或多個專用集成電路(ASIC)中，其中每一功能或某些功能的一些組合可被實 施為定制邏輯。當然，可使用兩種做法的組合。因此，已在本文中描述這些功能的方法和裝 置。此外，預期一般技術人員盡管可能因例如可用時間、當前技術、和經濟上的考慮促使其 作出重大努力和許多設計選擇，但在由本文所公開的概念和原理指導時，將很容易能夠以 最少的實驗來生成這些軟件指令以及程序和1C。
[0125] 當本文所述的某些實施例包括布置在二維(2-D)表面中的多個像素時，應注意，2- D表面可以是柔性的，以使得該2-D表面可以彎曲并且變成嵌入在三維空間中的2-D表面。
[0126]在前文的說明書中，已描述特定實施例。然而，本領域的一般技術人員應了解，可 進行各種修改和改變，而不偏離如隨附權利要求書所闡述而提供的教導的范圍。因此，本說 明書和附圖應被視為說明性的而不是限制性的，且所有這些修改旨在包括在隨附權利要求 書所敘述的范圍內。益處、優點、問題的解決方案以及可導致任何益處、優點或解決方案出 現或變得更顯著的任何元素不應解釋為任何或全部權利要求的關鍵的、所需的或基本的特 征或元素。交集和邊界僅由隨附權利要求書界定，其中隨附權利要求書包括在本申請的待 決期間進行的任何修正以及所主張的權利要求書的全部等同物。
【主權項】
1. 一種液晶顯示器，所述液晶顯示器包括布置在2-D表面中的多個像素，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質上由第一透射型光調制器組成，所述第一 彩色子像素具有用于接收第一光調制信號的第一輸入端；以及 第二子像素，所述第二子像素本質上由反射型光調制器組成，所述第二子像素具有用 于接收第二光調制信號的第二輸入端。2. 根據權利要求1所述的液晶顯示器，還包括： 第一驅動器電路，所述第一驅動器電路耦合到所述第一輸入端，其中所述第一驅動器 電路位于所述反射型光調制器下方。3. 根據權利要求2所述的液晶顯示器，還包括： 第二驅動器電路，所述第二驅動器電路耦合到所述第二輸入端，其中所述第二驅動器 電路位于所述反射型光調制器下方。4. 根據權利要求3所述的液晶顯示器，其中每一像素還包括： 第三彩色子像素，所述第三彩色子像素本質上由第二透射型光調制器組成，所述第三 彩色子像素具有用于接收第三光調制信號的第三輸入端；以及 第四彩色子像素，所述第四彩色子像素本質上由第三透射型光調制器組成，所述第四 彩色子像素具有用于接收第四光調制信號的第四輸入端； 第三驅動器電路，所述第三驅動器電路耦合到所述第三輸入端，其中，所述第三驅動器 電路位于所述反射型光調制器下方； 第四驅動器電路，所述第四驅動器電路耦合到所述第四輸入端，其中，所述第四驅動器 電路位于所述反射型光調制器下方。5. 根據權利要求4所述的液晶顯示器，其中，選自以下組成的組的至少一個電路包括存 儲器電路:所述第一驅動器電路、所述第二驅動器電路、所述第三驅動器電路、和所述第四 驅動器電路。6. 根據權利要求1所述的液晶顯示器，還包括： 驅動器電路，所述驅動器電路耦合到所述第二輸入端， 其中，所述驅動器電路包括存儲器電路，并且其中，所述驅動器電路位于所述反射型光 調制器下方。7. 根據權利要求1所述的液晶顯示器，其中，每一像素還包括： 第三彩色子像素，所述第三彩色子像素本質上由第二透射型光調制器組成，所述第三 彩色子像素具有用于接收第三光調制信號的第三輸入端；以及 第四彩色子像素，所述第四彩色子像素本質上由第三透射型光調制器組成，所述第四 彩色子像素具有用于接收第四光調制信號的第四輸入端。8. 根據權利要求1所述的液晶顯示器，其中，所述第二子像素是白色的。9. 根據權利要求1所述的液晶顯示器，其中，所述第二子像素具有彩色色調。10. -種顯示系統，所述顯示系統包括根據權利要求1所述的液晶顯示器，并且還包括： 電路，所述電路包括用于接收二進制輸入的輸入端，其中，所述電路實施第一二進制_ 至-電壓轉換函數，并且產生所述第一光調制信號； 其中，所述電路實施第二二進制-至-電壓轉換函數，并且產生所述第二光調制信號；以 及 其中，所述第一二進制-至-電壓轉換函數和所述第二二進制-至-電壓轉換函數不是針 對所有輸入二進制值產生相等電壓。11. 根據權利要求1所述的顯示系統，其中，針對給定二進制輸入，由所述第二二進制-至-電壓轉換函數所產生的電壓基本上等于所述第一二進制-至-電壓轉換函數的一半。12. 根據權利要求1所述的顯示系統，其中，所述第一二進制-至-電壓轉換函數與所述 第二二進制-至-電壓轉換函數之間的函數關系在其范圍之中不是遵循單一線性關系。13. 根據權利要求1所述的液晶顯示器，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側上的兩個電極。14. 根據權利要求13所述的液晶顯示器，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對側上的兩個附加電極。15. -種包括根據權利要求1所述的液晶顯示器的裝置，并且所述裝置還包括： 顯示器驅動器， 光傳感器，以及 處理器， 其中，所述處理器適用于基于當前環境光水平來選擇性地利用所述反射型光調制器。16. -種操作個人電子裝置的方法，所述個人電子裝置具有： 用于檢測用戶活動的至少一個子系統； 微處理器； 液晶顯示器，所述液晶顯示器包括布置在2-D表面中的多個像素，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調制器組成，所述彩色子像素具有用于接收第一 光調制信號的第一輸入端；以及第二子像素，所述第二子像素由反射型光調制器組成，所述 第二子像素具有用于接收第二光調制信號的第二輸入端，以及 背光，所述背光耦合到所述透射型光調制器； 所述方法包括： 在未檢測到用戶活動達一段時間之后，關閉所述背光并且繼續將所述第二光調制信號 提供到所述第二輸入端。17. 根據權利要求16所述的操作個人電子裝置的方法，其中，所述第二光調制信號是根 據物理上位于所述反射型光調制器下方的存儲器中所存儲的信息而生成。18. 根據權利要求17所述的操作個人電子裝置的方法，其中，所述存儲器中所存儲的所 述信息是基于日時間。19. 根據權利要求17所述的操作個人電子裝置的方法，其中，所述存儲器中所存儲的所 述信息是基于日歷事件。20. 根據權利要求17所述的操作個人電子裝置的方法，其中，所述存儲器中所存儲的所 述信息是響應于接收到所述個人電子裝置所接收的通信而存儲。21. 根據權利要求20所述的操作個人電子裝置的方法，其中，所述通信是選自以下組成 的組:電話呼叫、電子郵件、文本、語音郵件、或來自社交網站的通知。22. -種顯示系統，包括： 液晶顯示器，所述液晶顯示器具有布置在2-D表面中的多個像素，其中，每一像素包括： 第一透射型光調制器子像素，所述第一透射型光調制器子像素具有用于接收第一光調 制電壓信號的第一輸入端，以及 第二反射型光調制器子像素，所述第二反射型光調制器子像素具有用于接收第二光調 制電壓信號的第二輸入端；以及 電路，所述電路包括用于接收二進制輸入的輸入端，其中，所述電路實施第一二進制-至-電壓轉換函數，并且產生所述第一光調制電壓信號； 其中，所述電路實施第二二進制-至-電壓轉換函數，并且產生所述第二光調制電壓信 號；以及 其中，所述第一二進制-至-電壓轉換函數和所述第二二進制-至-電壓轉換函數不是針 對所有輸入二進制值產生相等電壓。23.根據權利要求22所述的顯示系統，其中，所述電路包括二進制子像素數據改變器， 所述二進制子像素數據改變器更改用于生成所述第一光調制信號的二進制值或用于生成 所述第二光調制信號的二進制值。
【文檔編號】G09G3/36GK106030389SQ201580009472
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年2月19日
【發明人】莊力, 羅斯·W·里普利, 楊森
【申請人】谷歌技術控股有限責任公司