CN100527196C - 双模显示器 - Google Patents

Abstract

双模显示器(100)包括单色反射直观显示器(110)和位于单色反射直观显示器之后的全彩虚拟显示器(150)。单色反射直观显示器包括具有第一像素排列的显示面板(112)和位于显示面板之后的窄带反射器(114)。虚拟显示器具有第二像素排列，其中每一个像素通过单色反射直观显示器发出在三原色带之一的光，并且其中每一个像素发出的光，与虚拟显示器的其他像素发出的光相结合，从双模显示器产生全彩虚拟图像。在一个实施例中虚拟显示器是虚拟高信息容量显示器，并且三原色带(205，210，215)不与窄带反射器(220)的第一色带交迭。

Description

双模显示器

背景

移动通信设备能越来越多地在高带宽无线网络上获得信息。GPRS(2.5G)已经广泛应用，3G正在形成。一个问题是用于手持移动设备中典型的小显示器限制了可视的信息。可以使用虚拟(virtual)显示器能解决这个问题。但是这种方法的问题是对于多数行为，例如拨号，虚拟显示器非常不方便。此外，传统的虚拟显示器损耗大量的功率。那么，解决的办法是使用两个显示器：虚拟显示器和低信息容量，直观显示器。随之而来的问题是两个显示器的存在用尽宝贵的表面区域并且很难获得满意的设计。

附图说明

本发明通过例子示出并且不仅仅限制于附图，其中同样的参考表示相似的元件，并且其中：

图1是根据本发明的第一个实施例的双模显示器的组合正视图和电气框图；

图2和图3是根据本发明的实施例的光强度图；以及

图4是根据本发明的某些实施例的合并双模显示器的电子设备的透视图。

本领域的技术人员会意识到，为了简单和清楚的目的说明附图中的元件，并且不必需按比例绘制。例如，附图中某些元件的尺寸可以相对于其他元件进行夸大，以有助于改善对本发明实施例的理解。

具体实施方式

在具体说明根据本发明的特定的双模显示器以前，应该说明本发明主要属于关于双模显示的方法步骤与设备元件的结合。因此，在附图中适当地用传统符号来说明设备元件和方法步骤，仅仅表示那些有关理解本发明的特殊细节，以免用对于具有在此说明的好处的本领域技术人员显而易见的细节使本发明不明确。

参考图1，示出了根据本发明的双模显示器100的组合正视图和电气框图。双模显示器100包括单色反射直观显示器110和虚拟显示器150。单色反射直观显示器110包括具有第一像素排列的显示板112和位于显示板112之后的窄带反射器114。显示板112可以是使用胆缁型、扭曲向列型或者超扭曲向列型液晶显示结构的液晶显示板，并可以是有源的(也就是使用电极矩阵驱动)或者无源的(使用电极及薄膜(透明)晶体管(TFT)矩阵驱动)，或者可以是任何技术的透明显示器，例如本领域中众所周知的有机发光显示器。在显示板112的分布形式中，可以包括一个或者多个偏光器，也可以包括本领域中新的或者熟知的其他的薄膜(例如，抗反射膜)

虚拟显示器150位于窄带反射器114之后，并最好是包括具有第二像素排列的微显示器160和光学器件(170)的高信息容量、高像素密度、全彩的发光虚拟显示器。微显示器160可以使用任何适合的技术，例如有光源的液晶或者有机发光显示器(OLED)。对于传统的虚拟显示器而言，微显示器160的第二像素排列要比用于典型的低信息直观显示器的像素排列更加充分地(也就是，至少10倍并且可以在达300倍的级上)密集，并且特别地要比单色反射直观显示器110更加充分地密集。例如，微显示器160可以具有高像素密度，在每平方毫米接近3,000到10,000个全彩像素的级上，然而，单色反射直观显示器110可以具有每平方毫米30到100个像素的级的密度。同样，根据本发明的实施例，虚拟显示器150具有高信息容量，在接近300,000到800,000个全彩像素(例如，800 x 600个全彩像素)的级上，然而单色反射直观显示器110具有低信息容量，在700到10,000个单色像素(例如，100 x 50个单色像素)的级上。因此，虚拟显示器150与单色反射直观显示器110的信息容量的比率范围大约在从30到大于1000。作为例子，虚拟显示器150可以是具有三个单色原色像素的形式，同时驱动该三个单色原色像素以产生用于每个全彩像素的颜色，或者可以是顺序的形式，也就是，以高速率，例如至少每秒钟75个单色图像，顺序地产生三个单色原色图像，以产生可察觉的全彩像素，或者可以是扫描显示器。虚拟显示器150通过光学器件170和单色反射直观显示器110，以虚拟图像的形式发光。在该领域众所周知，光学器件170包括一个或者多个镜头，用于将由微显示器160产生的另外的小的微图像放大成为更大的(通常至少几十倍大)聚焦于便于人眼观看的合适位置的虚拟图像。当双模显示器100放置得离用户的眼睛非常近时，由虚拟显示器150的像素合并发出的光由此从双模显示器100产生全彩图像。优选地，当虚拟显示器150打开时，单色反射直观显示器110关闭。为了使来自虚拟显示器150的亮度衰减降低到最小，将单色反射直观显示器110优选地设置成当处在关闭状态时，具有最大投射状态。当虚拟显示器150具有偏振敏感的液晶微显示器160时，可通过将来自虚拟显示器150的光的出口偏振方向排列为与单色反射直观显示器110(处于关闭状态)的后偏振方向平行，以使由单色反射直观显示器110引起的虚拟显示器150的光衰减降低到最小来实现。这种开关的控制在下面论述。处于关闭状态时的单色反射直观显示器110的后偏振方向称为单色反射直观显示器110的静态偏振。

参考图2，示出了根据本发明的实施例的光强度图。当全部三种颜色以最大强度发出时，由虚拟显示器150发出的三原色带的光强度的例子示于图205，210，215。使用众所周知的技术选择三种颜色的精确带宽、最大强度以及中心波长，以便当对它们适当地结合和观看时，典型的用户可以察觉大部分可见光谱201中的颜色；也就是，它们是三原色，在该例子中标记为B，G，R代表蓝，绿和红。(最佳的最大强度可以不相等，不同于图2中所示)。无论单色直观显示器110打开还是关闭，显示板112至少向窄带反射器114透射入射宽带的可见光。至少当单色直观显示器110打开时，窄带反射器114通过显示板仅反射本质上在第一色带例如色带220中的入射光，在图2中位于蓝色205和绿色210之间。通过对显示板112的电极矩阵应用合适的偏压，可以产生具有由色带220所决定的颜色的单色图像。图像可以是“灰度级”图像，也就是，使用不同强度的像素；或者是简单的，高对比特性显示器，其中每一个像素处于最大或者最小对比度。可以预期，典型地会使用高对比特性显示器，以呈现低信息容量文本消息，其包括把用户注意力引向高信息容量，虚拟显示器150的消息。根据图2所示的本发明的第一个实施例，三个色带本质上不与第一色带交迭。

参考图3，示出了根据本发明的实施例的光强度图。在本方案中，三个色带至少之一与第一个带交迭。在图3所示例子中，第一色带320与原色带305交迭。修改三个色带305，310，315的色级，以补偿由窄带反射器114引起的在第一个带内的虚拟显示器150所发出的光的衰减。通过比较颜色带305与颜带310，315的强度的更高最大级示于图3。如图2所示，优选的最大级可以在图3所示的级不同—例如，色带310，315的最大优化级可以不同，这是由于每个所发出的原色305，310，315的实际带宽，或者由于典型用户对强度的感觉不同。

再参考图1，双模显示器100可以进一步包括开关装置，用于在直观模式和虚拟观看模式之间开关双模显示器100。根据本发明的实施例，开关装置可以是自动装置或者手动装置，并且包括传感器180和开关190。对自动开关而言，传感器180可以是任何形式的能提供属性测量的传感器，分析该属性以决定双模显示器100距离用户的脸有多近。某些例子是图像传感器、光检测器、光发射器/检测器对、以及扬声器/麦克风对。至少当传感器180是光检测器时，可以方便地将它放置于显示板110之后，因为无论显示板110打开还是关闭，大部分光带的光会穿过显示板110。传感器180通过传感信号181与开关190相连。开关190是在电子器件内部的功能，其分析传感信号181，并打开单色直观显示器并且关闭虚拟显示器，反之亦然。尽管在某些简单的实施例中，可以使用应用特定的模拟和数字电路，开关190通过响应于所存储的程序指令的微处理器或者其他处理单元来实现。用户也能执行手动输入，例如使用键盘输入命令，或者激活用来打开或者关闭双模显示器100，同时，例如也打开或者关闭电子设备的大部分其他能量使用部分的专用电器开关。例如，如果传感器180是图像传感器，开关190可以分析图像的边缘模式以决定已经映像了虹膜和瞳孔，或者在更复杂的方案中，执行视网膜扫描。在另一个例子中，可以使用光发射器/检测器对或者扬声器/麦克风来分析反射的光或者声音，以检测表面的附近。通常，检测的精度当然与开关装置的技术复杂度有关。

如上所述，可选择的开关装置可以是手动的。对于手动的开关而言，传感器180可以是任何形式的传感器180，其能提供除用户移动双模显示器100靠近用户的脸之外的用户行动测量，例如手动开关制动器或者转换用户语音的麦克风。开关190又是在电子器件内部的功能，其分析传感信号181，并且替换地打开单色直观显示器以及关闭虚拟显示器，反之亦然。开关190如前所述实现，虽然所存储的程序指令以及/或者电路设计可能会不同。

当虚拟显示器150打开时，窄带反射器114将在三原色带205，210，215之内的光从虚拟显示器150透射到显示板112。如上所诉，单色反射直观显示器110最好通过开关装置关闭。当单色反射直观显示器110关闭时，在规定的周围光条件下，必须具有足够的透明度以允许由虚拟显示器150产生的虚拟图像具有足够的亮度，用于可靠的读取。因此，当微显示器160是基于偏振的(也就是扭曲向列型LCD)，单色反射直观显示器110最好透射大约60％或者更多的由微显示器160发出的在三原色带内的光(当单色反射直观显示器110关闭时)。当微显示器160是基于发射的(例如OLED微显示器)，单色反射直观显示器110最好透射大约30％或者更多的由微显示器160发出的在三原色带内的光(当单色反射直观显示器110关闭时)。窄带反射器114可以是任何适合的技术的静态窄带反射器(例如塑料膜)，也可以替换地是开关窄带反射器。

虚拟显示器150可以是像素可以按照虚拟显示器要求的密度排列的任何显示技术。两个例子是液晶显示(LCD)技术和有机发光显示(OLED)技术。LCD虚拟显示器150包括液晶材料层和光源。当单色直观显示器110关闭并且虚拟显示器150打开时，液晶材料层最好具有优化的静态偏振，用于虚拟显示器150的最大对比率。在本领域中众所周知，LCD技术的虚拟显示器150可以是背光源彩色显示器(具有三个单色像素，以形成颜色像素矩阵的每一个颜色像素)或者顺序背光源彩色显示器(具有一个单色像素和顺序光源)之一。

当打开时，典型地单色反射直观显示器110比虚拟显示器150少消耗至少一量级的功率，也就是说，双模显示器100当单色反射直观显示器110打开时比当全彩虚拟显示器150打开时少消耗百分之九十的功率。因此，双模显示器100的主要的优点包括在很小的封装中的高信息容量显示的实用性、不必需把包括双模显示器100的电子设备拿到用户面前，而接收和发送少量信息消息的能力、以及在许多应用中，使用高信息显示器的需要是间歇的，不比无源、单色反射直观显示器平均消耗更多功率的显示排列。

参考图4，根据本发明的实施例示出了合并双模显示器100的电子设备500的透视图。该透视图仅仅说明一个用于使用双模显示器100之一的电子设备500的排列。电子设备500是包括电池(没有示于图4)，多个小键盘开关505以及双模显示器100之一的便携式电子设备。传感器位置510和虚拟显示器位置515显示为在单色反射直观显示器110的前方。该电子设备500代表小的电子设备，例如小的但是功能齐全的遥控装置(例如可以用作控制大容量集成磁盘转换器)或者小的消息设备，例如蜂窝电话。电子设备500可以方便地放在桌子或者柜台顶上。可以使用单色反射直观显示器接收和发送低信息消息，但是当需要高信息与用户交互时，警报会显示于单色反射直观显示器上，以建议用户拿起电子设备查看由虚拟显示器显示的信息。在所选择的实施例中，可知道，通过放置两个虚拟形式的虚拟显示器150于单色反射直观显示器110之后，并且向每一个虚拟显示器150提供适当调整过的图像信息，会提供立体全彩显示器。

在前面的说明中，参看特定的实施例，说明了本发明和它的益处以及优点。然而，本领域技术人员意识到，可以做各种改进和修改，而不背离如下面所提出权利要求中的本发明的范围。因此，规定和图应该被认为是说明性的而不是限制性的意义，并且所有的此类改进都旨在包括在本发明的范围之内。好处，优点，问题的解决办法以及任何可以带来任何好处，优点或者解决方法的出现或成为更加显著的元件不被认为是任何或者全部权利要求的重要的，必需的或者本质的特征或元件。

如在此使用，术语“comprises”“comprising”，或者任何其它相关的变化，是用来包含不唯一的包括，以便包括一系列元件的流程，方法，物品或者装置不仅仅包括那些元件，还可以包括其他这样的流程，方法，物品或者装置的没有明显列出或者固有的元件。如在此使用，术语“including”和/或“having”，定义为包括。如在此参考电子一光学技术使用，术语“coupled”定义为连接，尽管不必需是直接地，也不必需是机械地。

如在此使用，术语“程序”定义为设计用于在计算机系统上执行的指令序列。“程序”，或者“计算机程序”可以包括子程序，函数，进程，目标方法，目标执行，可执行应用程序，小应用程序，小服务程序，源代码，目标代码，共享库/动态加载库和/或者其他设计用于在计算机系统上执行的指令序列。

Claims (9)

1.一种双模显示器，包括：

单色反射直观显示器，包括：

具有第一像素排列的显示板；以及

位于显示板之后的窄带反射器；以及

位于窄带反射器之后的具有第二像素排列的全彩虚拟显示器，其中第二像素排列中的每个像素发出三原色带之一的光，所发出的三原色带之一的光通过单色反射直观显示器，并且其中从第二像素排列中的每个像素发出的光与第二像素排列中的其他像素发出的光相结合，从双模显示器产生全彩虚拟图像。

2.根据权利要求1所述的双模显示器，

其中显示板向窄带反射器透射宽带的入射可见光，以及

其中窄带反射器向显示板反射在第一色带内的光，并且向显示板透射来自全彩虚拟显示器的在三原色带内的光。

3.根据权利要求2所述的双模显示器，其中三原色带不与第一色带交迭。

4.根据权利要求2所述的双模显示器，其中三原色带的至少之一与第一色带交迭，并且其中修改三原色带的颜色级以补偿由窄带反射器引起的由全彩虚拟显示器发出的在第一色带内的光的衰减。

5.根据权利要求1所述的双模显示器，其中全彩虚拟显示器包括液晶微显示器、光源、以及光学器件。

6.根据权利要求1所述的双模显示器，其中全彩虚拟显示器是高信息容量显示器，并且单色反射直观显示器是低信息容量显示器。

7.根据权利要求1所述的双模显示器，进一步包括开关装置，用于在直观模式和虚拟显示观看模式之间开关双模显示器。

8.一种电子设备，包括：

双模显示器，包括：

单色反射直观显示器，包括：

具有第一像素排列的显示板；以及

位于显示板之后的窄带反射器；以及

位于窄带反射器之后，具有第二像素排列的全彩虚拟显示器，其中第二像素排列中的每个像素发出三原色带之一中的光，所发出的三原色带之一中的光通过单色反射直观显示器，并且其中从第二像素排列中的每个像素发出的光与全彩虚拟显示器的第二像素排列中的其他像素发出的光相结合，从双模显示器产生全彩虚拟图像；以及

开关装置。

9.一种制造双模显示器的方法，包括：

在单色反射直观显示器的显示板之后设置窄带反射器，其中显示板具有第一像素排列；以及

在窄带反射器之后设置全彩虚拟显示器，其中全彩虚拟显示器具有第二像素排列，并且其中第二像素排列中的每个像素发出三原色带之一中的光，所发出的三原色带之一中的光通过单色反射直观显示器，并且其中从第二像素排列中的每个像素发出的光与全彩虚拟显示器的第二像素排列中的其他像素发出的光相结合，从双模显示器产生全彩虚拟图像。

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