KR20010031564A - 얇은 갭을 가진 컬러 시퀀스 액정 마이크로디스플레이 및이를 구동시키는 방법 - Google Patents

얇은 갭을 가진 컬러 시퀀스 액정 마이크로디스플레이 및이를 구동시키는 방법 Download PDF

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히아프 엘. 옹
죤 씨. 씨. 팬
보-예 트사워
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론 게일
스티븐 에이. 팜보
로드니 범가드너
제이슨 로
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Abstract

액티브 매트릭스 컬러 시퀀스 액정 디스플레이는 액티브 매트릭스 회로, 카운터전극 패널 및 삽입된 액정층을 포함한다. 액티브 매트릭스 디스플레이는 액정 디스플레이 상에 디스플레이될 이미지를 생성하고 액티브 매트릭스 액정 디스플레이에 연결되는 디스플레이 컴퓨터를 가진 휴대용 마이크로디스플레이 시스템에 위치한다. 데이터 링크는 디스플레이 컴퓨터와 액티브 매트릭스 액정 디스플레이사이의 적어도 일부와 직렬이며 초당 200메가바이트이상의 속도에서 데이터를 전송한다. 바람직한 실시예에서, 디스플레이 시스템은 아날로그 비디오 신호가 통과하는 증폭기를 교번하는 무작위 디바이스를 가진다. 바람직한 실시예, 디스플레이 시스템은 다른 컬러를 가진 3개의 LED를 포함하며, 이는 각각의 프레임 중에 순차적으로 플래싱된다. 각각의 플래싱 단계 후에, 픽셀 전극은 세트 전압으로 초기화된다.

Description

얇은 갭을 가진 컬러 시퀀스 액정 마이크로디스플레이 및 이를 구동시키는 방법 {COLOR SEQUENTIAL LIQUID CRYSTAL MICRODISPLAY WITH THIN GAP AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
고품질 이미지를 형성하기 위하여 액정 또는 전기 발광 물질을 이용하는 평판 패널 디스플레이가 개발되어 왔다. 이들 디스플레이는 음극선관(CRT) 기술을 대체하고 고선명 텔레비전 화상 또는 컴퓨터 모니터 이미지를 제공할 것으로 기대된다. 대규모 고품질 액정 디스플레이(LCD)에 대한 가장 가능성이 있는 방법은 예를 들어 박막 트랜지스터(TFT)가 LCD 픽셀과 함께 배치되어 있는 액티브-매트릭스 방식이다. TFT를 이용하는 액티브-매트릭스 방식의 가장 중요한 장점은 픽셀 사이의 누화를 제거하고 TFT 호환가능한 LCD로부터 얻을 수 있는 우수한 그레이 스케일이다.
컬러 액정 평판 패널 디스플레이는 컬러 필터 또는 순차적인 플래시 광을 포함하여 여러 가지 방식으로 만들어질 수 있다. 두 형태의 디스플레이는 투과 모델 및 반사 모델에서 발견된다.
투과 컬러 필터 액정 평판 패널 디스플레이는 일반적으로 다음과 같은 5개의 상이한 층을 포함한다: 화이트 광소스, TFT가 픽셀을 형성하도록 어래이된 회로 패널의 한쪽 면에 배치된 제 1편광 필터, 픽셀에 배열된 적어도 3개 이상의 일차 컬러를 포함하는 필터 플레이트 및 마지막으로 제 2편광 필터. 회로 패널과 필터 플레이트사이의 공간은 액정 물질로 채워진다. 이 물질은 전계가 회로 패널과 필터 플레이트에 고정된 접지사이의 물질에 인가될 때 물질에 광이 전도되도록 한다. 따라서, 디스플레이의 특정 픽셀이 TFT에 의하여 턴온될 때, 액정 물질은 이 물질을 통해서 투과되는 편광된 광을 회전시켜 광이 제 2편광 필터를 통과하도록 한다.
시퀀스 컬러 디스플레이에서, 디스플레이 패널은 각각의 일차 컬러에 대하여 한번씩 3번 스캐닝된다. 예를 들어, 20Hz에서 컬러 프레임을 생성하기 위하여, 액티브-매트릭스는 60Hz의 주파수에서 구동되어야 한다. 플리커를 감소시키기 위하여, 액티브-매트릭스를 180Hz에서 구동하여 60Hz 컬러 이미지를 형성하는 것이 바람직하다. 60Hz를 초과하면, 눈에 보이는 플리커가 감소된다.
비결정질 실리콘의 제한 때문에, 다른 선택적인 물질은 다결정 실리콘 또는 레이저 재결정 실리콘을 포함한다. 이들 물질은 이미 유리 위에 배치되기 때문에 제한되며, 이는 일반적으로 저온에서 추가의 회로 처리를 제한한다.
상술한 컬러 시퀀스 디스플레이와 같은 디스플레이용 집적회로는 더욱 복잡해진다. 예를 들어, 컬러 시퀀스 디스플레이는 1280×1024픽셀 어래이를 필요로 하는 고해상 텔레비전(HDTV) 포맷을 디스플레이하도록 설계되는데, 픽셀 피치 또는 픽셀 전극의 인접 컬러 또는 행을 연결하는 라인 사이의 간격은 15-55미크론 범위이며 단일 5인치 웨이퍼 상에 조립된다.
본 발명은 얇은 갭을 가진 컬러 시퀀스 액정 마이크로디스플레이 및 이를 구동시키는 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 다수의 디스플레이 디바이스가 형성된 단일 웨이퍼의 사시도이다.
도 2a는 선택 제어 신호 회로를 포함하는 통합된 액티브-매트릭스 패널 디스플레이의 다이를 도시한다.
도 2b도는 도 2a에 도시된 디스플레이 제어 회로의 타이밍도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 마이크로디스플레이를 확대하기에 적합한 렌즈의 측면도이다.
도 3b는 증가된 관측 필드를 제공하는 다중-엘리먼트 렌즈의 측면도이다.
도 3c 고정 렌즈를 가진 디스플레이 어셈블리의 단면도이다.
도 3d는 본 발명에 따른 액정 디스플레이를 위한 LED 배경조명 시스템의 개략도이다.
도 3e-3m은 본 발명에 따른 배경조명 시스템의 추가적인 바람직한 실시예를 도시한다.
도 3n은 키노폼(kinoform)에 인접하게 배치된 단일 렌즈를 도시한다.
도 3o는 키노폼의 첫 번째 3영역을 도시한다.
도 3p는 선택적인 배경조명의 확대도를 도시한다.
도 3q는 선택적인 배경조명의 측면도이다.
도 4는 마이크로디스플레이를 제조하고 조립하는 공정을 도시한다.
도 5a-5d는 TFT층상에 회로를 형성하는 공정을 도시한다.
도 6은 ITO층의 단면도이다.
도 7은 풀에 매립된 산화물층을 가진 TFT층의 단면도이다.
도 8은 조립전의 ITO층 및 TFT층의 분해도이다.
도 9는 하우징내의 디스플레이의 확대 단면도이다.
도 10은 액정을 클리어 상태에서 블랙으로 블랙에서 클리어 상태로 변환시키는 시간의 나타내는 그래프이다.
도 11a는 적색이 될 픽셀에 대한 액정의 전압 및 전이를 나타내는 그래프이다.
도 11b는 노랑과 같은 중간 컬러에 대한 첫 번째 및 마지막 픽셀에 대한 전압 및 전이를 도시하는 그래프이다.
도 12a는 본 발명에 따른 디스플레이 제어 회로의 선택적인 바람직한 실시예이다.
도 12b는 도 12a에 도시된 디스플레이 제어 회로에 대한 타이밍도이다.
도 12c는 도 12a에 도시된 디스플레이 제어 회로의 픽셀 엘리먼트를 도시한다.
도 12d는 도 12a에 도시된 디스플레이 제어 회로의 일부를 도시한다.
도 13은 VCOM변조에 의하여 블랙 픽셀이 화이트로 리세트되고 화이트 픽셀이 블랙으로 리세트되는 것을 나타내는 그래프이다.
도 14a는 도 12a-12c에 도시된 디스플레이 제어 회로에 대하여 노랑과 같은 중간 컬러에 대한 첫 번째 및 마지막 픽셀에 대한 전압 및 전이를 도시하는 그래프이다.
도 14b는 초기화되는 컬러 시퀀스 디스플레이에 대한 타이밍도를 도시한다.
도 14c는 동일 전압으로 모든 열을 초기화하는 회로를 도시한다.
도 15a는 가열 게이트를 가지는 디스플레이의 선택적인 실시예를 도시한다.
도 15b는 도 15a도시된 디스플레이의 일부를 도시한다.
도 15c는 도 15a에 도시된 디스플레이의 일부에 대한 선택적인 실시예를 도시한다.
도 15d는 선택적인 가열 구동 실시예를 도시한다.
도 15e는 두 개의 선택 스캐너를 가진 디스플레이에 대한 선택적인 가열 실시예를 도시한다.
도 15f는 액티브 디스플레이 바로 옆에 배치된 액정 응답 시간 센서 어래이를 도시한다.
도 15g는 액정 응답 시산 센서 어래이의 확대도이다.
도 16은 디스플레이내의 픽셀 엘리먼트를 도시한다.
도 17은 종래 기술에서 파워가 턴오프되고 원위치가 되었을 때 픽셀 전극의 전압을 나타내는 그래프이다.
도 18은 본 발명에 따른 디스플레이 제어 회로의 바람직한 실시예를 도시한다.
도 19a는 본 발명에 따라 파워가 턴오프될 때 제어 신호를 나타내는 그래프이다.
도 19b는 고전압 VCOM리세트를 나타내는 그래프이다.
도 20a는 디스플레이에서 종래 신호 경로를 도시한다.
도 20b는 EXCLK 및 TCG사이에서 스크우를 도시하는 타이밍도이다.
도 20c는 지연 로킹 루프 회로를 도시한다.
도 20d는 위상 로킹 회로를 도시한다.
도 20e는 디지털 비디오 신호를 수신하는 마이크로디스플레이의 집적회로의 개략도이다.
도 20f는 본 발명에 따른 디지털 신호에 대한 선형 피드백 시프트 레지스터(LFSR) 상태 머신의 개략도이다.
도 21a-21k는 휴대용 이미지 디바이스의 외장 도면이다.
도 22는 카메라가 일체화된 페이저의 후단면도이다.
도 23a는 카드 판독기 시스템의 바람직한 실시예를 도시한다.
도 23b는 카드 판독기 시스템을 도시한다.
도 24a-24b는 카드 판독기 또는 이미저용 메모리 카드의 회로도이다.
도 25a-25c는 판독기 또는 이미저내의 제어기의 회로도이다.
도 26은 제어기의 스위처의 선택적인 실시예에 대한 회로도이다.
도 27a는 휴대용 디스플레이 시스템의 사시도이다.
도 27b는 휴대용 디스플레이 시스템의 상부도이다.
도 27c는 휴대용 디스플레이 시스템의 측면도이다.
도 27d는 휴대용 디스플레이의 확대도이다.
도 28a는 휴대용 디스플레이 시스템의 사시도이다.
도 28b는 휴대용 디스플레이 시스템의 상부도이다.
도 28c는 휴대용 디스플레이 시스템의 측면도이다.
도 28d는 휴대용 디스플레이 시스템의 후면도이다.
도 29a는 도 27a-27d의 휴대용 디스플레이 시스템용 회로 보드의 상부도이다.
도 29b는 도 29a의 회로 보드의 하부도이다.
도 29c는 메모리 카드의 상부도이다.
도 29d는 도 29c의 메모리 카드의 하부도이다.
도 29e는 메모리 카드 프로그래머의 배치도이다.
도 30a-30j는 전화 마이크로디스플레이 시스템의 바람직한 실시예를 도시한다.
도 31a-31e는 셀룰러 전화용 디스플레이 도킹 시스템을 포함하는 본 발명의 다른 바람직한 실시예를 도시한다.
도 32a-32e는 선택적인 휴대용 디스플레이 시스템을 도시한다.
도 33a는 선택적인 휴대용 디스플레이 시스템의 사시도이다.
도 33b는 통상적인 셀룰러폰과 결합된 도 33a의 디스플레이 시스템의 사시도이다.
도 34a-34c는 선택적인 휴대용 디스플레이 시스템의 사시도이다.
도 34d는 도 34a-34c의 디스플레이 시스템의 분해도이다.
도 35a-35b는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에서 디지털 정지 카메라용 뷰파인더로서 마이크로디스플레이의 이용을 도시한다.
도 35c는 카메라용 디스플레이 제어 회로를 도시한다.
도 35d 및 35e 렌즈 뷰잉을 통하여 이동하는 미러를 가진 카메라를 도시한다.
도 35f 및 35g는 뷰파인더로서 마이크로디스플레이를 가진 카메라/이미저를 도시한다.
도 35h-35j는 선택적인 디지털 카메라 도면이다.
도 35k는 디지털 카메라의 내부 보드의 정면 사시도이다.
도 36a-36c는 선택적인 디스플레이 전화를 도시한다.
도 37a-37e는 선택적인 디스플레이 도킹 시스템을 도시한다.
도 38a는 차량에 이용되는 헤드 마운팅 디스플레이 시스템을 도시한다.
도 38b는 데이터 링크를 도시한다.
도 38c는 비디오 카드와 디스플레이 드라이버 보드사이의 데이터 링크를 도시한다.
도 38d는 디지털 드라이브를 도시한다.
도 38e 및 도 38f는 의사무작위 멀티플렉서를 도시한다.
본 발명에 따르면, 고해상 디스플레이의 비용 및 복잡성은 단일 웨이퍼 상에 감소된 사이즈의 다중 집적 디스플레이를 조립하고 다수의 디스플레이 디바이스를 형성하도록 웨이퍼를 다이싱함으로써 상당히 감소된다.
디스플레이는 적당한 확대 광학계로 조립되어 저비용 및 감소된 사이즈의 휴대용 디스플레이 시스템을 형성하도록 한다. 적당한 거리에서 관측을 위해 이미지를 확대 및 투사함으로써 작은 사이즈에 대해 보상하는 확대 시스템이 광학계에 포함된다.
바람직한 실시예에서, 액티브-매트릭스 컬러 시퀀스 액정 디스플레이는 액티브-매트릭스 회로, 카운터전극 패널 및 삽입된 액정층을 포함한다. 액티브-매트릭스 회로는 제 1면에 형성된 트랜지스터 회로 어래이를 가진다. 각각의 트랜지스터 회로는 200mm2이하, 바람직하게 100mm2이하의 면적을 가진 픽셀 전극 어래이내의 픽셀에 연결된다. 카운터전극 패널은 제 1면에 평행한 제 2면에서 연장하여, 카운터전극 패널이 인가된 전압을 받아들이도록 한다. 액정층은 두 개의 면사이의 공동에 삽입된다. 공동은 제 1 및 제 2면에 수직인 축을 따라 3미크론 이하의 깊이를 가진다.
바람직한 실시예에서, 산화물층은 픽셀 전극 어래이 및 액정 물질층사이에서 연장한다. 산화물은 픽셀 전극 어래이 주위의 원주 영역에서 제 1두께를 가지며 픽셀 전극 어래이위로 연장하는 픽셀 전극 영역에서는 이보다 얇은 제 2두께를 가진다. 두꺼운 원주 영역(바람직한 실시예에서 약 0.5미크론)은 디스플레이 회로에 통합된 드라이버 전극을 양호하게 절연한다. 얇은 산화물 영역(약 0.3미크론)은 디스플레이 동작 중에 산화물 사이의 전압 강하를 감소시킨다. 이는 배터리와 같은 전력원으로부터 더 이상의 전력을 필요함이 없이 액정 상에 인가된 전압을 증가시킨다.
바람직한 실시예에서, 액정은 과플루오르화된 물질이다. 이 물질은 컬러 시퀀스 동작을 개선하는 원하는 특성 조합을 가진다. 액정 디스플레이와 관련된 중요사항중 하나는 전압 축적(buildup)이다. 액정을 제어하는 하나의 바람직한 방법은 전압 축적을 제거하기 위하여 교번적인 열에 대한 신호를 반전시키는 것이다. 디스플레이에서 액정을 제어하는 다른 방법은 매 서브프레임 후에 카운터전극 패널에 인가 전압을 스위칭하는 것이며, 이를 VCOM변조라고 한다.
전압 축적 제거 이외에, 디스플레이상의 이미지 품질을 개선하기 위하여 VCOM변조와 분리되거나 또는 이와 결합되어 사용될 수 있는 기술이 여러개 있다. 마이크로디스플레이, 특히 액정의 온도는 액정의 응답, 디스플레이상의 이미지의 밝기 및 컬러 균일성에 영향을 미친다.
VCOM변조와 독립적으로 또는 이와 결합하여 사용될 수 있는 선택적인 방법은 배경조명을 플래싱한 후에 픽셀 VPIXEL을 VCOM로 초기화하는 것이다. 픽셀 전극이 VCOM으로 설정되면, 만약 픽셀과 관련된 액정이 동일한 다른 상태에 있을 경우, 액정은 클리어 상태로 릴랙싱되기(relax) 시작한다. 각각의 픽셀과 관련된 액정은 픽셀이 신호를 수신할 때까지 클리어 상태로 릴랙싱되고 순환한다. 제 1픽셀은 기록 주기 대부분에서는 원하는 위치에 있으며 VCOM으로의 픽셀 초기화는 최소의 영향을 가진다. 따라서, 마지막으로 신호를 수신한 픽셀은 신호를 수신하기 전에 클리어 또는 거의 클리어 상태가 된다. 이러한 바람직한 실시예에서 액정은 릴랙스 화이트보다는 블랙을 구동시키는 것이 작은 시간을 소모하도록 하는 방향을 가진다. 따라서, 최종 픽셀이 클리어된 후에, 픽셀이 블랙이 되어 클리어되는 것보다 블랙으로 구동하는 응답 시간이 빠르다.
액정 물질의 특성은 액정 온도에 의하여 영향을 받는데, 예를 들어 트위스트-네마틱 액정 물질의 트위스트 시간은 액정 물질이 따뜻할 때 짧다. 액정 온도, 배경조명의 플래시 주기 및 타이밍을 알고있음으로 해서, 원하는 밝기를 얻을 수 있으며 전력 소모를 최소화할 수 있다.
액정은 몇 가지 선택적인 실시예에 의하여 가열될 수 있다. 하나의 바람직한 실시예에서, 디스플레이는 가열 모드로 배치되는데, 여기서 각각의 행은 턴온되며 행 라인사이의 전압강하는 열을 생성한다.
내부적 가열에 대한 선택적인 실시예는 SiO2로된 삽입된 층을 가진 카운터전극 하부에 ITO(인듐 주석 산화물)로된 제 2층을 포함하는 것이다. 상기 제 2층은 어래이 영역만을 커버하도록 패턴화된다. 전류가 제 2층을 통과하면, 층은 가열되어 액정을 가열할 수 있다. 가열은 상기 두 실시예의 매트릭스를 결합하는 유리로된 두 층사이에서 발생된다.
액정 온도 측정은 디스플레이 회로에 복잡성을 가중시키는 추가의 아날로그 회로를 필요로 한다. 액정의 동작 특성은 궁극적으로 요구되는 실제 온도가 아니다. 바람직한 실시예에서, 액정 캐패시턴스의 전기적 측정이 온도 측정 대신에 수행되어 가열이 필요한지를 결정하도록 한다. 따라서, 가열기는 액정의 광학적 또는 전기적 성질에 응답하는 액정 센서에 응답하도록 작동될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 센서가 결합되어 액정이 액정의 특성 클리어 온도에 도달했는지를 결정하도록 한다. 클리어 온도 센서는 액티브 디스플레이 영역 바로 옆에 배치된다. 화이트 픽셀 및 블랙 픽셀의 캐패시턴스는 액정이 그의 특성 클리어 온도에 도달할 때 수렴한다.
요구되는 액정의 특성중 하나는 어떤 경우에 리프레쉬 없이 이미지가 유지되는 장시간 일정특성이다. 장시간 일정특성은 일반적으로 바람직하지만, 디스플레이가 짧은 시간 후에 파워 다운되거나 파워 업될 경우 손상을 줄 수 있다. 시스템 파워 업시, 이전 이미지중 일부가 유지될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 아날로그 비교기는 실시간으로 메인 파워의 전압을 샘플링한다. 회로를 작동시키는 레벨에 일부 편차를 가진 레벨보다 낮은 전압 강하, 예를 들어, 디스플레이가 파워 다운될 때, 리세트 신호(PDR*)가 로우로 된다. PDR* 신호를 수신하면, 디스플레이 회로는 모든 열 라인 상에 VDD를 배치하고 모든 행 라인을 활성화시킨다. 정상적인 타이밍은 두 개 이상의 사이클 동안 계속되어 모든 짝수 및 홀수 행을 활성화시킨다. 이는 열 라인상의 VDD 신호를 모든 픽셀로 클록킹한다.
저장 캐패시터가 픽셀 캐패시터보다 몇 배 크기 때문에, 저장 캐패시터상의 전압은 픽셀 캐패시터를 제로(0) 볼트로 방전시킬 것이다. 이 때, 디스플레이는 저장 또는 픽셀 캐패시터 상에 남겨진 잔류 전하 없이 에너지가 제거될 수 있다.
마이크로디스플레이의 용량 증가와 동시에 마이크로디스플레이의 사이즈 감소는 마이크로디스플레이 발명 전에서 불가능했던 디바이스에 대하여 허용되거나 디바이스가 증가된 용량을 가지도록 한다. 이들 디바이스는 휴대용 스마트 카드 판독기, 휴대용 메모리 카드 판독기, 디스플레이 셀룰러 전화기 및 디지털 카메라를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 카드 판독 시스템은 스마트 카드의 정보를 판독할 수 있다. 정보는 마이크로디스플레이 상에 디스플레이된다. 사용자는 제어 패널상의 제어 엘리먼트를 조작하여 데이터를 선택하고 액세스한다.
다른 실시예에서, 휴대용 디스플레이 시스템은 휴대용 디스플레이 시스템의 하우징에 삽입되는 메모리 카드로부터 수신된 이미지를 관측하는 마이크로디스플레이를 가진다. 바람직한 실시예에서, 디스플레이 시스템은 이미지와 관련된 사운드를 출력하는 한쌍의 스피커를 가진다. 휴대용 디스플레이 시스템은 메모리 카드상에 저장된 비디오 클립을 관측하기 위하여 이용될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 디스플레이는 디스플레이 시스템 내에 배치된 무선 트랜시버를 통하여 정보를 수신할 수 있는 휴대용 페이저이다.
다른 실시예에서, 마이크로디스플레이는 디지털 카메라 내에 이용된다. 마이크로디스플레이는 수신된 이미지를 디스플레이하고 디지털 카메라내의 메모리 내에 저장된 이미지를 디스플레이하기 위하여 이용된다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 설명한다.
본 발명은 발명의 바람직한 실시예를 기초로 서명한다. 동일 부재는 동일 부호를 병기했다.
본 발명의 바람직한 실시예는 다수의 평판 패널 디스플레이(30)를 제조하는 공정을 이용하며, 여기서 많은 수의 액티브 매트릭스 어래이(34)는 도 1에 도시된 바와 같이 단일 웨이퍼(32)상에 조립된다.
단일 웨이퍼 상에 조립되는 디스플레이 수는 각각의 디스플레이의 사이즈 및 웨이퍼 사이즈에 의존한다. 예를 들어, 본 발명의 바람직한 실시예는 대각선으로 0.24인치 이하의 디스플레이의 이미지 면적을 가진 고해상 디스플레이를 이용한다. 액티브 디스플레이 면적은 4.8 x 3.6mm이며 전체 디스플레이 치수는 11.8 x 6.8mm이다. 120개의 별도 디스플레이는 단일의 5인치 웨이퍼 상에 조립될 수 있다.
단일 웨이퍼 상에 많은 수의 소형 고해상 디스플레이를 조립함으로써, 제조 수율은 증가될 수 있으며 디스플레이당 비용은 상당히 감소될 수 있다.
적어도 75,000픽셀(예를 들어, 320x240어래이)의 단색 또는 컬러 시퀀스 해상도를 얻기 위하여, 픽셀 전극은 바람직하게 폭이 약 15미크론 이하이다. 0.25인치 대각선 디스플레이에서 적어도 300,000픽셀(예를 들어, 640x480어래이)의 해상도를 얻기 위하여, 픽셀 전극은 바람직하게 폭이 약 8-10미크론 이다.
집적회로 액티브 매트릭스 디스플레이 다이(36)가 도 2a에 개략적으로 도시된다. 회로(36)는 선택된 수의 복사된 회로에 따라 단일 웨이퍼(32)로부터 다이싱된다. 회로(36)에는 디스플레이 매트릭스 회로(38), 수직 시프트 레지스터(40), 수평 시프트 레지스터(42), 한쌍의 수평 시프트 레지스터(44, 46) 및 다수의 투과 게이트(48, 50)가 결합된다.
비디오 신호 하이 라인(52) 및 비디오 신호 행 라인(54)은 디지털 아날로그 증폭기로부터의 아날로그 비디오 신호를 투과 게이트(48, 50)에 전달한다. 투과 게이트(48, 50)는 도 2a에 도시된 바와 같이 디스플레이 매트릭스 회로(38) 상부 및 하부에 배치된다. 디스플레이 매트릭스 회로 위의 투과 게이트는 P-채널 투과 게이트(48)이며 비디오 하이(VIDH) 라인(52)에 연결된다. 디스플레이 매트릭스 회로 아래의 투과 게이트는 n-채널 투과 게이트(50)이며 비디오 행(VIDL) 라인(54)에 연결된다.
투과 게이트(48, 50)는 수평 시프트 레지스터(44, 46)에 의하여 제어되는데, p-채널 투과 게이트(48)는 상부 수평 시프트 레지스터(44)에 의하여 제어되고, n-채널 투과 게이트(50)는 하부 시프트 레지스터(46)에 의하여 제어된다. 수평 시프트 레지스터(44, 46)는 수평 시프트 제어부(42)에 의하여 제어된다. 수평 시프트 레지스터(44, 46)는 비디오 신호가 전달되는 열을 선택한다.
디스플레이 매트릭스 회로(38)는 다수의 픽셀 엘리먼트(58)를 가진다(예를 들어, 76800 픽셀 엘리먼트가 320x240디스플레이에 존재한다). 각각의 픽셀 엘리먼트는 트랜지스터(60) 및 픽셀 전극(62)을 가진다. 픽셀 전극(62)은 카운터전극(64) 및 액정과 함께 동작하여 이미지를 생성하는 픽셀 캐패시터를 형성하도록 한다.
수직 시프트 레지스터(40)는 행을 선택한다. 수직 시프트 레지스터(40)의 행 라인은 각각의 트랜지스터(60)의 베이스에 연결되어 행 픽셀을 턴온시키도록 한다. 수평 시프트 레지스터에 의하여 선택된 열은 신호를 수신하고 액정을 구동시키거나 픽셀 엘리먼트의 액정이 릴랙스되도록 한다.
480x320, 640x480 및 1280x1024와 같은 큰 어래이에서, 디스플레이를 섹터로 분할하고 개별 섹터를 독립적으로 구동시키는 것이 바람직할 수 있다. 다중 채널 드라이버를 가진 디스플레이는 1997년 9월 30일 출원된 미국특허출원 08/942,272, ″카메라용 컬러 디스플레이 시스템″에 개시되어 있으며, 이는 여기에 참고된다.
도 2b는 마이크로디스플레이에 대한 타이밍도를 도시한다. 비디오 신호는 실제 비디오 및 반전된 비디오로서 디스플레이(36)에 전달된다. p-채널 투과 게이트(48)는 실제 비디오를 수신하며 이들 게이트에 의하여 공급된 픽셀은 공통 전압(VCOM), 카운터전극에 인가된 전압 및 공급 전압 소스(VDD)사이에서 구동된다. n-채널 투과 게이트(50)는 반전된 비디오를 수신하며 이들 게이트에 의하여 공급된 픽셀은 VCOM및 공급 전압 싱크(VEE)사이에서 구동된다. 전체 프레임이 디스플레이로 스캐닝되고 액정이 트위스트되도록 지연 된 후에, 배경조명은 이미지를 제공하도록 플래싱된다. 바람직한 실시예에서, VDD는 9볼트이며, VEE는 2볼트이며, VCOM은 5.5볼트이다. 각각의 열에서 비디오를 교번시키는 기술을 열 반전이라고 하며 이는 DC 전압이 액정 물질에 축적되는 것을 방지하고 누화를 방지한다.
이들 소형 고해상 디스플레이는 사용자 육안의 0.5내지 10인치 범위내에서 사용자 손안에 잡힐 때, 명확한 이미지가 제공되도록 확대될 필요가 있다.
사용자가 관측하기 위하여 마이크로디스플레이의 이미지를 확대하기에 적합한 렌즈(80)가 도 3a의 예에 도시된다.
0.25인치 대각선 마이크로디스플레이에서, 렌즈의 외경(82)은 약 30.4mm일 수 있으며, 광학축(86)에서 렌즈의 두께(84)는 약 8mm일 수 있으며, 디스플레이로부터 광을 수신하는 내부면988)은 약 21.6mm의 곡률 반경을 가지며, 관측면(90)은 약 22.4mm의 직경(96)을 가진다. 어셈블리에 렌즈(80)를 지지하기 위하여 이용되는 주변 에지(94)는 두께(95)가 약 2mm이고 반경(98)은 약 4mm일 수 있다. 렌즈(80)는 유리 또는 아크릴과 같은 수지물질로 만들어질 수 있다. 특정 예의 렌즈는 16도의 관측 필드 및 50mm의 ERD(eye relief distance)를 가진다. 렌즈 어셈블리는 이용되지 않을 때 사이즈가 접어지는 자동 포커싱 시스템 또는 렌즈 시스템을 포함할 수 있다.
넓은 관측 필드를 가진 1.25인치 직경 렌즈 시스템(100)의 다른 바람직한 실시예는 도 3b에 도시된다. 3개의 렌즈 엘리먼트(102, 104, 106)는 디스플레이(108)의 이미지를 확대한다.
도 3a의 렌즈(80)는 도 3c의 디스플레이 어셈블리(110)에 이용될 수 있다. 이 실시예에서, 디스플레이(112)는 LED(116)를 포함하는 배경조명 하우징(114) 및 디스플레이(112)에 대하여 고정 위치에 렌즈(80)를 유지하는 렌즈 하우징(118)사이에 배치된다.
접친 광학 경로를 이용하는 마이크로디스플레이 시스템(360)은 도 3d와 관련하여 도시된다. 이 실시예에서, LED 어래이(362) 또는 그 외의 광원은 하우징(364)내의 디스플레이를 조명한다. 디스플레이(366)는 이전에 설명한 바와 같이 렌즈(370)를 통하여 제 2광학 경로(374)를 따라 미러(368)에 의하여 반사되는 제 1광학 경로(372)를 따라 이미지를 전달한다.
배경조명 시스템(375)의 다른 바람직한 실시예는 도 3e-3g에 도시된다. 배경조명 시스템(375)은 디스플레이의 액티브 매트릭스 영역 상에 LED(380)에 의하여 방출되는 광을 반사하는 내부 오목면(382)을 가진 반사 보울(bowl)(376)을 포함한다. LED(380)은 전술한 타이밍 회로에 연결된 회로 보드(378)상에 장착된다. 시스템(375)은 배경조명 회로부터 디스플레이 회로를 열적으로 격리시키기 위해 히트싱크(379)를 포함할 수 있다. 히트 싱크는 실리콘 카바이드, 실리콘, 또는 알루미늄 니켈판 또는 웨이퍼일 수 있다. 히트싱크(379)는 접착제와 같은 층(381)에 의해 디스플레이(377)로부터 격리될 수 있다. 회로 보드(378), 엘리먼트(379) 및 선택층(381)은 구경(383)을 제공하도록 정렬된 개구부를 가진다.
LED가 장착되는 인쇄 회로 보드의 바람직한 실시예는 도 3f에 도시된다. 이 실시예에서, 16개의 청색, 녹색 및 적색 LED(386)이 개구부(384) 주위에 배치된다. 8개의 LED(386)을 이용하는 다른 바람직한 실시예가 도 5g에 도시된다. LED가 적으면 회로가 적은 파워에서 동작하도록 한다. 또한, 컬러 시퀀스에 있어서, 프레임 속도가 상대적으로 높으면 LED는 고속으로 구동되어 밝기를 증가시키도록 한다.
15cm3이하의 체적을 가지는 시스템이 도 3h-3l에 도시된다. 도 3h는 조립된 디스플레이 모듈(470)의 사시도이다. 도 5i의 분해도는 시스템(470)의 엘리먼트를 상세히 보여준다. 배경조명 반사기는 배경조명 하우징(473)에 배치되는데, 상기 하우징은 엑폭시 접착제 또는 클립(474)에 의하여 디스플레이(475)상에 집적 부착될 수 있다. 디스플레이는 디스플레이 홀더(476)에 의하여 유지되며, 상기 홀더는 투과 윈도우(483)를 통하여 사용자에게 보여지는 디스플레이의 액티브 영역에 대한 시각 경계부분을 한정할 수 있다. 홀더(476)는 홀딩 패널(477)에 부착되며, 상기 패널은 하우징 엘리먼트(471)의 근접단내에 링(478)을 유지시킨다. 링은 수동으로 또는 전기적으로 작동되어 광학 홀더(472)를 순환시키고 광축(486)을 따라 이동시키도록 한다. 핀(479)은 홀더(472)를 링(478)의 내부 나선형 나사에 연결하기 위하여 이용될 수 있다. 렌즈(480), 홀더(472)의 원위단내의 선택 제 2렌즈, 컬러 보정 엘리먼트(481) 및 윈도우(482)는 모두 홀더(472)내에 유지될 수 있으며, 홀더(472)는 디스플레이에 대하여 이동하여 이미지를 포커싱하도록 한다.
엘리먼트(470)는 도 30b에 도시된 것과 같은 외부 하우징 또는 도 27a-d에 도시된 것과 같은 다른 디바이스 하우징 내에 용이하게 결합된다.
디스플레이(475)에 대한 배경조명의 바람직한 실시예의 분해도는 도 3j에 도시된다. 디스플레이 회로 및 LED 배경조명은 회로 보드(483)위에 장착된다. 바람직하게, 3개의 LED가 제공되어 3가지 컬러를 제공한다. 배경조명 하우징(473) 및 디스플레이(475)사이에, 3M사에서 구입할 수 있는 ″BEF″ 필름과 같은 밝기 보강 필름이 선택적으로 확산기(485)와 함께 이용될 수 있다. 도 3h 및 3l에 도시된 바와 같이, 하우징(473)의 제 1면 및 배경조명 액티브 영역 상에 장착된 회로 보드(483)는 하우징(473)의 제 2면상의 확산기(485)에 의하여 한정된다.
배경조명의 선택적인 실시예에 대한 분해도가 도 3m에 도시된다. 배경조명 하우징(463)은 다수의 격실(465)을 가지는데, 예로써 도면에 4개가 도시된다. LED 배경조명은 하우징(463)의 격실(465)을 제공하는 그룹(458)내의 회로 보드(467)상에 장착된다. 바람직하게, 두 개 또는 3개의 LED가 그룹당 이용되어 각각 두 개 또는 3개의 컬러를 제공한다. 3M사에서 구입할 수 있는 ″BEF″ 필름과 같은 밝기 보강 필름(484)이 선택적으로 배경조명 하우징(463) 및 디스플레이(475)사이에서 확산기(485)와 함께 이용될 수 있다.
컬러 보정 엘리먼트(481)는 입사광을 위상 보정하는 환형 단을 가진 등고면을 가진 투명 몰딩 수지 키노폼일 수 있다. QVGA 디스플레이(475)에 대한 키노폼, 컬러 보정 엘리먼트(481)에 인접한 단일 렌즈(480)의 바람직한 실시예의 구성은 도 3n에 밀리미터 단위로 도시되어 있다. 키노폼은 렌즈와 접하는 오목면(481a)을 형성하도록 몰딩된 아크릴 물질로 만들어질 수 있다. 오목면(481a)에는 반사방지 코팅이 되어 있어 투과성을 높인다. 오목면은 다수의 상이한 반경과 폭을 가진 영역으로 분할된다. 각각의 영역은 표면내의 단에 의하여 분리된다. QVGA 디스플레이는 바람직하게 150내지 300개의 영역을 가지며 640x480디스플레이는 500내지 1000개의 영역을 가진다. 196개의 영역을 가진 키노폼에서, 단(481b)으로 분리되는 첫 번째 3개의 영역은 도 3o에 도시되며, 영역 치수, 곡률 및 높이는 예를 들어, 다음과 같다.
도 3p 및 3q는 선택적인 배경조명 어셈블리(488)를 도시한다. 배경조명 어셈블리(488)는 확산기(490), 밝기 보강 필름(BEF)(492) 및 LED PCB 어셈블리(494)를 가진다. 하우징(496)은 배경조명 상부 하우징(495) 및 배경조명 하부 하우징(497)을 가진다. LED PCB 어셈블리(494)는 LED 배경조명을 제어하기 위한 컨넥터에 대한 일련의 와이어를 가진다.
컬러 디스플레이용 광학 시스템의 다른 바람직한 실시예는 1995년 11월 30일자로 출원된 미국특허출원 08/565,058에 설명되며, 이는 여기에 참고된다. 컬러 디스플레이용 광학 시스템에 대한 추가의 설명은 자코브센등이 1997년 11월 10일 출원한 미국특허출원 08/966,985, ″휴대용 통신 시스템″에 개시되어 있으며, 이 역시 여기에 참고된다.
대부분의 환경에서, 특히 낮동안, 디스플레이는 가능한 밝아야 하지만, 디스플레이를 이용하는 사람이 예를 들어 야간의 항공기 또는 선박에서와 같이 야간에 관측하도록 디스플레이의 강도를 낮쳐야 하는 경우도 있다.
디스플레이의 배경조명은 정상 모드에서 야간 또는 저광 환경 모드로 전이된다. 정상 모드에서, 단색 디스플레이용 단일 호박색, 녹색 또는 화이트 LED 및 컬러 시퀀스 디스플레이용 적색, 청색 및 그린 LED와 같은 정상 광을 위한 LED(들)이 이용된다.
낮동안의 동작에 있어서, ″낮″LED(들)이 온되어 주변 햇빛에서 디스플레이가 판독될 수 있도록 한다. 주변 광 레벨이 감소하면, LED(들)의 강도는 감소될 수 있어 관측하기에 편한 이미지를 제공할 수 있다. 낮은 광 환경에서, LED 강도의 감소 요구에 의해 ″낮″LED의 턴오프 및 ″야간″ LED의 턴온이 이루어질 수 있으며; 또한 디스플레이 밝기 감소는 일부 포인트에서 턴오프될 때까지 ″야간″LED 강도를 감소하도록 한다.
디스플레이 밝기의 증가는 이와 반대이며, 먼저 ″야간″LED가 턴오프되고 ″낮″LED가 턴온되는 교차 지점까지 ″야간″LED 밝기를 증가시킨다. 다음 디스플레이 밝기의 추가 증가는 ″낮″LED 밝기만을 증가시킨다.
마이크로디스플레이가 위치하는 환경에 따라, ″야간″LED는 적색 LED 또는 청녹색 LED이다. 적색은 일반적으로 사람이 야간에 더 잘 관측하도록 하지만, 적색광은 야간 검출 기어를 이용하여 더 잘 검출될 수 있다.
야간 조명 소스는 적외선 및 근적외선 주파수를 방출하지 않는 소스류로부터 선택되거나 또는 적외선 및 근적외선 주파수를 제거하는 필터가 야간 광원 및 나머지 구조사이에 삽입될 수 있다.
광원의 강도, 스타일 또는 컬러는 주변광에 의존하지만, 주변광의 레벨은 이하에 설명되는 컬러 시퀀스 프로세서에 영향을 거의 주지 않는다.
단색 디스플레이 또는 컬러 시퀀스 디스플레이의 구조는 일반적으로 동일하며 동일한 픽셀 피치 또는 사이즈를 가진다. 이는 각각의 적색, 녹색 및 청색용 개별 픽셀이 존재하는 다른 종류의 컬러 디스플레이와 대조적이다. 단색 디스플레이에서, 단일 광원이 요구되며, 컬러 시퀀스 디스플레이에서 3개의 다른 광원(예를 들어, 적색, 녹색 및 청색)이 요구된다. 3개의 다른 컬러가 존재할 경우, 각각의 컬러는 플래시되어 대부분의 이미지를 형성하도록 하는데, 이는 단색에 대하여 하나의 플래시가 수행되는 것과 대조적이다.
시퀀스 컬러 디스플레이에서, 디스플레이 패널은 각각의 일차 컬러에 대하여 한번씩 3번 스캔된다. 예를 들어, 20Hz에서 컬러 프레임을 형성하기 위하여, 액티브 매트릭스는 60Hz 주파수에서 구동되어야 한다. 그러나, 플릭커를 감소시키기 위하여, 액티브 매트릭스를 구동하여 초당 60프레임의 프레임 속도를 가지도록 하는 것이 바람직한데, 이는 60Hz이상에서, 관측가능한 플릭커가 감소된다. 컬러 디스플레이에서, 바람직한 프레임 속도는 초당 60프레임이며, 이는 초당 180개의 서브프레임을 발생시키며, 각각의 프레임은 적색, 청색 및 녹색 서브프레임을 가진다. 단색에 대한 바람직한 실시예와 대조적으로, 프레임 속도는 초당 72프레임이다. 컬러 시퀀스 디스플레이에 대한 디스플레이는 다색 디스플레이에 대한 디스플레이와 유사하지만, 서브프레임 속도는 컬러 시퀀스에서 원하는 결과를 얻기 위하여 빨라야 한다.
다음은 컬러 시퀀스용 디스플레이를 제조하기 위한 방법을 설명한다. 디스플레이가 컬러 시퀀스용이고 프레임 속도가 고속일 경우, 낮은 프레임 속도에서 단색용으로 사용하는데 지장이 없다.
마이크로디스플레이는 몇가지 주요 어셈블리에 조립되는데, 각각의 어셈블리는 몇가지 단계를 가질 수 있다. 도 4를 참조하면, SOI(실리콘 이중막 웨이퍼)는 웨이퍼 상에 놓인 집적회로를 가진다. 디스플레이 회로는 웨이퍼로부터 상승되어 유리로 전이된다. 디스플레이 회로의 후면이 처리된다. 디스플레이 회로 이외에, 카운터전극을 가진 ITO(인듐 주석 산화물) 웨이퍼가 제조된다. 디스플레이 회로, ITO 웨이퍼 및 액정은 디스플레이 어셈블리에 조립된다. 디스플레이 어셈블리는 모듈 어셈블리로 조립된다.
회로(119)의 형성은 도 5a-5d에 도시된다. 액티브 매트릭스 회로의 트랜지스터(120)는 도 5a도시된 바와 같이 절연 기판(124)위에 박막 필름 단결정 실리콘층(122)으로 형성된다. 절연 기판상의 실리콘층은 실리콘층의 재결정화에 의하여 또는 제 1실리콘 웨이퍼가 절연 산화물층에 의하여 제 2실리콘층에 접합되는 접합 웨이퍼 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 제 2웨이퍼는 얇아서 디스플레이 회로 조립에 적합한 실리콘 이중막 웨이퍼 구조를 형성하고 이전의 참고된 출원에서 설명된 바와 같이 투명 기판으로 전이되도록 한다. 열적 산화물(126)은 또한 단결정 실리콘층(122)의 일부 상에 배치된다. 절연기판(124)은 실리콘(Si) 웨이퍼(128)에 배치된다. Si3N4층(130)은 절연 기판(124)위에 반사방지층으로서 형성되며 열적 산화물(126)은 도 5b에 도시된다. 폴리실리콘 전극(픽셀 전극)(132)은 Si3N4층(130)위에 형성되며 박막 필름 단결정 실리콘층(122)과 접촉한다.
도 5c에 따르면, SiO2의 BPSG(134)는 회로 위에 형성된다. 일부가 에칭되고 알루미늄 단자(136)가 추가된다. 도 5d를 참조하면, SiO2의 PSG(138)은 BPSG(134) 및 알루미늄 단자(136)위에 형성된다. 티타늄(Ti) 블랙 매트릭스(140)는 광 차폐물로서 트랜지스터 위에 배치된다. 실리카 패시베이션(142)은 전체 웨이퍼 위에 형성된다. 웨이퍼는 다음 조립 공정을 위해 준비된다.
별도 공정에서, 카운터전극(64)을 가진 ITO 웨이퍼(146)가 형성된다. 도 6은 유리층(148) 및 카운터전극(64)(ITO층)을 가진 ITO 웨이퍼를 도시한다. 바람직한 실시예에서, 유리층(148) 및 카운터전극(64)사이에는 제 2 ITO층(150)이 삽입되며, 상기 제 2 ITO층은 이하에 설명되는 가열을 위한 유리에 인접하게 배치되며 SiO2층(154)은 두 개의 ITO층(64, 150)사이에 배치된다.
회로가 형성되고 ITO 웨이퍼(146)가 형성됨으로써, 이 둘은 서로 접합될 것이다. 회로 디바이스(119)는 도 7에 도시된 바와 같이 투명 기판으로 전달된다. 미국특허 5,256,562에 상세히 설명된 투명 접착제(158)는 기판(156)에 회로를 고정하기 위하여 이용되는데, 상기 특허는 여기에 참고된다. 절연 기판이 처음 부착되는 층, Si 웨이퍼(128)는 제거된다.
매립 산화물층이라고 하는 절연 기판(124)은 도 7에 도시된 바와 같이 픽셀 어래이(132)위에 에칭된다. 픽셀 어래이 상에 배치되지 않은 매립 산화물층은 남겨져서 일련의 풀(162)을 생성한다. 바람직한 실시예에서, 매립 산화물층은 0.5μm이며 픽셀 어래이 상의 풀 영역에서 0.2내지 0.3μm으로 얇아진다. 픽셀 어래이만을 얇게 함으로써, 액정에 대한 인가 전압은 트랜지스터(TFT)에 역게이트 효과 없이 증가된다.
SiOx의 정렬층(164)은 도 6 및 7에 도시된 매립 산화물 및 카운터전극 위에 증착된다. 정렬층은 이하에 설명하는 바와 같이 액정을 정렬시킨다. 프레임 접착제(168)는 도 8에 도시된 바와 같이 각각의 디스플레이 영역 주위에 배치된다. 또한, 은 페이스트는 각각의 디스플레이상의 한 지점에 배치되어 결합될 때 카운터전극이 회로에 연결되도록 한다. 이하에 설명되는 바와 같이 액정을 충전하기 위한 충전홀이 형성된다. 프레임 접착제는 다수의 스페이서 볼을 가진다. 스페이서 볼의 직경은 3-4μm이다. TFT 유리 및 카운터전극 유리는 서로 가압된다. 스페이서 볼은 접합력이 가해질 때 층이 1.8μm간격을 가지도록 한다. 액티브 매트릭스 영역에는 스페이서가 없다. 다음에 결합된 웨이퍼는 경화된다. 경화 후에, 전체 측면상의 유리는 스크라이빙되고 절단된다. 두 개의 유리층이 도 9에 도시된 바와 같이 두 개의 다른 위치에서 절단된다. 강한 절단은 이하에 설명되는 바와 같이 핀 접속을 용이하게 한다.
개별 디스플레이는 도 7에 도시된 바와 같이 홀딩 트레이에 배치되고 액정에 담겨져서 매립층과 카운터전극사이의 공간을 충전시키도록 한다. 액정은 정렬층사이에 배치된다. 다음에 충전홀은 채워진다. 이것이 디스플레이 조립의 마지막 단계이다.
모듈 조립은 신축성 케이블, 편광기를 부착하는 단계 및 이들을 모듈에 마운팅하는 단계를 포함한다. 도 9를 참조하면, 디스플레이(1112)의 단면이 도시된다. 디스플레이(1112)는 삽입된 액정 물질(2080)에 의하여 카운터전극(2085)로부터 간격을 가지는 픽셀 엘리먼트(2047)를 포함하는 액티브 매트릭스 부분(1160)을 가진다. 각각의 픽셀 엘리먼트(2047)는 트랜지스터(2054) 및 픽셀 전극(2065)을 가진다. 액티브 매트릭스 부분(1160)은 알루미늄 광 차폐물(2086)을 가져 만약 액티브 매트릭스가 고휘도광을 요구하는 투사를 위하여 이용될 경우 트랜지스터(TFT)(2054)를 보호하도록 할 수 있다. 카운터전극(2085)은 땜납 범프(2088)에 의하여 회로의 나머지에 연결된다. 액티브 매트릭스 부분(1160)은 본 실시예에서 한쌍의 유리 기판(2090)에 의하여 접합된다. 추가 쌍의 유리 페이스트(1164)는 액티브 매트릭스 부분(1160)의 외부에 배치된다. 유리 페이스트(1164)는 편광자(1162)로부터 간격을 유지한다. 상기 간격은 절연층(1166)을 한정한다. 디스플레이(1112)는 두조각 케이스(1168)를 포함하며, 상기 케이스는 액티브 매트릭스 부분(1160), 유리 페이스트(1162) 및 편광자(1164)를 포함한다. 상온 경화(RTV) 고무(1170)는 케이스의 적당한 위치에 엘리먼트들이 유지되도록 한다.
액정이 더 빨리 응답하도록 하기 위하여, 카운터전극과 산화물층사이의 간격은 풀(162)에서 2.0μm이다. 두 개의 엘리먼트사이의 좁은 간격에 의하여 광이 통과되도록 트위스트되어야 하는 액정이 적어진다. 그러나, 간격이 좁아짐에 따라 일부 액정의 점성이 디스플레이를 충전하기에 곤란하게 되는 문제를 포함하여 추가의 문제를 발생시킨다. 따라서, 적당한 액정의 선택은 액정 성질의 평가를 요구한다.
적정 액정을 선택하는데 있어서 고려되어야할 많은 특징이 존재한다. 일부 특징은 액정의 동작 온도 범위, 복굴절(델타 n=ne-no), 동작 전압, 점성 및 고유저항이다.
점성과 관련하여, 유동 점성과 순환 점성은 검사되는 두 영역이다. 바람직한 범위는 0내지 70도의 온도범위에서 40cp이하의 유동 점성 및 200cp이하의 순환 점성이다. 액정 선택시 검사되는 다른 특성은 델타 n이다. 델타 n값은 두 표면에서의 셀갭 및 액정 예비경사각에 의존한다. 두 표면에서의 예비경사각은 매립 산화물 및 카운터전극상에 증착되는 SiOx의 정렬층에 의하여 영향을 받는다. 2μm의 갭에 대하여, 0.18이상의 델타 n이 바람직하며, 0.285의 델타 n이 적정하다. 큰 갭에 대하여 상이한 델타 n이 요구된다. 5μm의 갭에 대하여, 델타 n은 0.18내지 0.14가 적정하다.
점성 및 델타 n(Δn)이외에, 액정의 임계 전압 및 전압 유지비는 액정을 선택할 때 고려되어야할 것들이다. 바람직한 실시예에서, 임계 전압은 1.8볼트 이하여야 하며 바람직하게 1.2볼트이다. 전압 유지비는 99%이상 이여야 한다.
적정한 다른 특성은 용이한 정렬성 및 UV에 대한 안정성 및 높은 광학적 강도이다. 필요시, 델타 n은 낮은 점성 및 낮은 동작 전압을 얻기 위하여 희생될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 선택된 액정은 SFM(과플루오르화된 물질)이다. 바람직한 실시예에서, 액정은 머크사의 TL203 및 MLC-9000-000중 하나이다.
액정은 두 개의 표면으로부터 연장되는 화학적 사슬로 형성된다. 도 7에 도시된 바와 같이 매립 산화물 및 카운터전극상에 증착되는 SiOx정렬층은 바람직한 실시예에서 90°로 향한다. 정렬층은 액정에 예비 정렬을 제공한다.
액정 사슬은 관련 픽셀 전극에 대한 전압에 따라 트위스트 및 언트위스트된다. 편광판에 대한 이러한 트위스트에 의하여 액정은 화이트 또는 클리어 상태 및 다크 상태로 된다.
액정 및 편광판의 관계에 의존하여 액정이 릴랙스 위치에서 클리어 또는 다크 상태로 보일 수 있으며 구동 상태에서 반대로 다크 또는 클리어 상태로 보일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 액정은 릴랙스 위치에서 클리어 상태로 보이고 구동 상태에서 다크 상태로 보인다.
도 2a에서, 이미지는 전체 행이 기록될 때까지 행을 로우로 함으로써 제 1로우를 선택하는 수직 시프트 레지스터 및 열 단위로 선택하는 수평 시프트 레지스터에 의하여 액티브 매트릭스 디스플레이로 스캐닝된다. 제 1행이 수행되면, 수직 시프트 레지스터는 제 2행을 선택한다. 이는 마지막 행이 선택될 때까지 계속된다. 수평 시프트 레지스터는 마지막 행의 마지막 열이 기록될 때까지 열 단위로 선택한다. 따라서 제 1픽셀(즉, 제 1행, 제 1열) 및 마지막 픽셀(즉, 마지막 행, 마지막 열)이 기록되는 사이에 세트 타임 지연이 존재한다. 바람직한 실시예에서, 제 1픽셀에서 마지막 픽셀을 기록하는데 걸리는 지연은 약 3밀리초이다.
전술한 바와 같이, 액정은 전압 변경에 대하여 순간적으로 응답하지 않는다. 액정 응답 지연은 도 10에 도시되어 있다. 처음에 Vpixel이 VCOM과 동일하여 전압 강하가 없을 때, 액정은 편광자를 통해 본 대로 클리어 상태이다. Vpixel이 소정 전압을 가질 때, 액정은 블랙상태로 구동된다. 변경은 순간적으로 발생하지 않는데, 이는 순환하는데 필요한 세트 타임이 액정에 적용되기 때문이다. 이 시간은 액정 타입 및 온도를 포함한 몇 가지 요인의 함수이다. 안정 블랙 상태에 도달한 후에 Vpixel이 VCOM으로 설정되면, 액정은 클리어 상태로 복귀한다. 클리어에서 블랙으로의 전이와 마찬가지로, 변경은 순간적이지 않다. 클리어 상태로의 변경은 액정이 블랙으로 구동될 때 보다 시간이 길다. 도 10은 블랙에서 클리어로 가는 시간은 클리어에서 블랙으로 가는 시간 보다 2와 1/2배이다. 상온에서 바람직한 액정을 이용하는 바람직한 실시예에서, 화이트에서 블랙으로의 구동 시간은 3밀리초이며 액정을 화이트로 복귀시키는 시간은 10밀리초이다.
전술한 바와 같이, 컬러 디스플레이가 플리커를 감소하기 위하여, 초당 180서브프레임 또는 서브프레임당 6밀리초이하가 요구된다. 따라서, 초당 180 서브프레임에서, 액정은 블랙에서 클리어 상태로 갈 수 없다. 도 11a에서, 적색 픽셀에 대하여, 전압은 적색광 플래시와 관련된 서브프레임을 위한 VCOM과 녹색 및 청색 플래시와 관련된 다른 전압이다. 이는 상기 픽셀과 관련된 액정이 적색 플래시에 대하여 클리어상태이고 녹색 및 청색 플래시에 대하여 블랙상태가 되어 적색 픽셀을 형성하므로써 이루어진다.
액정이 제 1서브프레임에서 클리어 상태로 시작되면, 녹색 플래시와 관련된 다음 서브프레임에서 블랙으로 구동될 수 있다. 디스플레이 회로는 청색 플래시와 관련된 다음 서브프레임에 대하여 액정을 블랙으로 계속 구동시킨다. 상기 픽셀에 대한 디스플레이 회로가 VCOM으로 될 때, 액정은 릴랙스된다. 그러나, 도시된 바와 같이 액정은 서브프레임이 완료될 때까지 클리어 상태로 되지 않는다. 도 11a에서, 액정은 약 50퍼센트만이 클리어된다. 다음 서브프레임에서(녹색 서브프레임), 액정은 다시 블랙으로 구동된다. 따라서, 적색 픽셀에 대한 액정은 플래시 전에 완전하게 클리어 상태로 될 수 없다. 최대 콘트라스트는 결코 얻을 수 없다. 컬러 시퀀스 디스플레이에서, 디스플레이가 정지 이미지일 때에도, 디스플레이는 역동적인데, 이는 디스플레이가 적색 이미지, 녹색 이미지 및 청색 이미지로 시퀀싱되기 때문이다.
도 2b에서, 액정이 트위스트 또는 언트위스트에 충분히 빠르게 응답하거나 서브프레임이 긴 시간 주기를 가지면, 기록된 마지막 픽셀이라도 기록 박스의 종료점으로 표시되는 바와 같이, LED의 플래싱 전에 마지막 위치에 정착된다. 그러나, 액정은 도 11에 도시된 바와 같이 플리커를 방지하기 위하여 요구되는 프레임 또는 서브프레임 속도에서 정착되기에 충분한 빠른 응답을 가지지 않는다. 픽셀은 순차적으로 기록되며, 제 1픽셀은 마지막 픽셀 전에 세트 타임으로 기록된다(즉, 트위스트로 구동되거나 릴랙스된다). 바람직한 실시예에서, 제 1 및 마지막 픽셀이 기록되는 시간 차는 약 3밀리초이다.
따라서, 마지막 픽셀과 관련된 액정 및 제 1픽셀과 관련된 액정은 배경조명의 플래싱 저에 응답하는 시간 크기가 동일하지 않다.
두 개의 픽셀에서 액정의 트위스트가 차이나면, 액정을 통과하는 광의 크기가 다르며 따라서 콘트라스트, 휘도 및 컬러 혼합이 디스플레이의 코너마다 변화될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이가 제 1픽셀 및 마지막 픽셀에서 노랑과 같은 중간색을 가지면, 컬러는 동일하지 않다.
도 11b에서, 노랑 픽셀은 적색 플래시와 녹색 플래시는 보이게 하고 청색 플래시는 보이지 않게함으로써 생성된다. 픽셀에 대한 비디오는 청색 서브프레임에 대한 픽셀 블랙을 구동하고 적색 및 녹색 서브프레임에 대하여는 릴랙스하도록 설정되며, 이는 사각파로 표시된다. 제 11b의 제 1서브프레임에서, 청색 서브프레임, 제 1 및 마지막 픽셀 모두에 대한 액정은 정상 상태 블랙으로 보여진다. 제 1픽셀은 적색 서브프레임의 시작시 그의 신호를 수신하며 액정은 릴랙스되기 시작한다. 마지막 픽셀은 소정 시간 늦게, 바람직한 실시예에서 3밀리초 늦게 그의 신호를 수신하며, 액정은 이 때 릴랙스하기 시작한다. 제 1 및 마지막 픽셀과 관련된 액정은 적색 LED가 플래시할 때 클리어 상태로 전이되는 포인트가 다르며, 따라서 다른 적색 레벨을 생성한다. 도 11b에 도시된 실시예에서, 다음에 플래시되는 컬러는 녹색이며 따라서 제 1 및 마지막 픽셀은 변경되지 않는다. 따라서, 제 1 및 마지막 픽셀과 관련된 액정은 클리어 상태로 계속 전이된다. 녹색 LED가 플래싱하면, 두 픽셀에 대한 액정은 다른 포인트에서 클리어 상태로 전이되며, 따라서 다른 녹색 레벨을 생성한다. 또한, 적색 플래시와 액정 후에 발생하는 녹색 플래시는 전이하는데 시간이 더 걸리므로, 관측할 수 있는 녹색량은 적색량보다 크며 따라서, 녹색계통의 노랑이 된다.
도 11b에서, 다음의 서브프레임은 청색 서브프레임이다. 픽셀은 블랙으로 구동된다. 제 1픽셀은 다시 서브프레임의 시작부분 근처에서 그의 신호를 수신하며 바람직한 실시예에서 이는 액정이 블랙으로 되는데는 3밀리초가 걸리며, 액정은 청색 LED의 플래시 전에 블랙이다. 마지막 픽셀은 서브프레임의 종료 부분근처에서 그의 신호를 수신하며 청색 LED가 플래싱할 때 블랙으로 전이된다. 따라서, 이 서브프레임에서의 마지막 픽셀은 노랑내의 일부 청색이다.
다음 프레임에서, 다음 적색 서브프레임에서, 액정은 릴랙싱되고, 클리어 상태로 복귀한다. 마지막 픽셀은 이미 블랙으로 구동되며, 따라서 클리어 상태로 전이될 때, 마지막 픽셀은 제 1픽셀보다 늦는다.
도 12a는 디스플레이 제어 회로의 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 디지털 회로(1120)는 컬러 시퀀스 디스플레이 동작을 제어하기 위하여 이용된다. 프로세서(1104)는 입력(1121)에서 이미지 데이터를 수신하고 타이밍 제어 회로(11222)를 통하여 디스플레이 데이터를 메모리(1124) 및 플래시 메모리(1125)에 전달한다. 이미지 데이터는 직렬 또는 병렬 디지털 데이터, 아날로그 RGB 데이터, 합성 데이터 또는 S-비디오를 포함한 여러 가지 형태일 수 있다. 프로세서(1104)는 공지된 바와 같이 이미지 데이터를 수신하도록 구성된다. 타이밍 제어 회로(1122)는 프로세서(1104)로부터 클록 및 디지털 제어 신호를 수신하고 라인(1115)을 따라 배경조명(1111)에 제어 신호를 전송한다. 타이밍 제어 회로(1122)는 수직 시작 펄스, 수직 클록, 수평 시작 펄스 및 수평 클록과 같은 제어 신호는 라인(1116, 1117, 1118)을 따라 디스플레이(1112)에 전송한다. 라인(1128)은 준비, 리세트, 기록 인에이블, 출력 인에이블, 컬러 인에이블, 어드레스 및 데이터 신호를 메모리에 전달하여 이미지 프레임을 디스플레이(1112)에 전달하는 것을 제어하도록 한다.
도 12a에서, 이미지 데이터는 타이밍 제어 회로(1122)로부터 디지털 아날로그 변환기(1130) 및 인버터(1131)를 통하여 이하에 설명되는 스위치(1132)에 의존하여 교번 프레임으로 디스플레이(1112)로 이동한다. 이전 실시예에 더하여 그리고 이와는 대조적으로, 공통 전압(VCOM)은 스위치(1133)에 의하여 제어되는 교번값에서 디스플레이(1112)에 입력된다. 디스플레이에 대하여 VCOM및 비디오를 선택하기 위한 스위치(1133, 1132)는 타이밍 제어 회로(1122)의 프레임 제어 라인(1134)에 의하여 제어된다.
도 12b 및 12a에서, 공통 전압(VCOM)이 하이이면, 바람직한 실시예에서 약 8볼트, 실제 비디오 신호가 매트릭스 회로로 스캐닝된다. 액정이 최대 위치로 트위스트하도록 하는 지연 후에, LED 배경조명(1111)은 이미지를 제공하기 위해 플래싱된다. 다음 프레임, 도 12b의 서브프레임(2) 전에, 공통 전압(VCOM)이 로우가 되며, 바람직한 실시예에서 약 4볼트가 된다. 공통 전압(VCOM)을 로우로 구동함으로써 바로 전에 스캐닝된 이미지가 소거된다. 그러나, 배경조명이 온 되지 않기 때문에, 이미지 손실은 관측되지 않는다. 공통 전압(VCOM)이 로우이면, 반전된 비디오 신호가 매트릭스 회로로 스캐닝된다. 유사하게, 액정이 트위스트되도록 하는 지연 후에, LED 배경조명(1111)은 플래싱하여 리프래쉬된 이미지 또는 새로운 이미지를 제공하도록 한다. 다음 프레임, 도면에서 서브프레임(3) 전에, 공통 전압(VCOM)이 하이로 된다. 공통 전압(VCOM)을 하이로 함으로써 바로 전에 스캐닝된 이미지가 소거되도록 한다. 공통 전압(VCOM)이 하이이면, 실제 비디오 신호는 매트릭스 회로로 스캐닝된다. 지연이 발생하고 LED 배경조명(1111)이 플래싱된다. 공통 전압(VCOM) 및 비디오는 도 12c에 도시된 바와 같이 번갈아 온을 유지한다. 디스플레이가 컬러 디스플레이이면, LED 배경조명(1111)은 순차적으로 다른 컬러를 플래싱한다. 또한, 각각의 컬러 LED에 대하여 3개의 스크린이 스캐닝되며 프레임을 포함하며 공통 전압(VCOM)은 각각의 스크린을 교번한다.
바람직한 실시예에서, 공통 전압(VCOM)은 매 5-6밀리초마다 변동한다. 이미지를 기록/스캐닝하는데는 약 3밀리초가 소요된다. LED는 약 0.5밀리초의 주기로 플래싱한다. 마지막 픽셀의 기록과 플래시사이에는 약 1.5밀리초의 대기 시간이 존재한다. LED를 플래싱하기 전에 지연 시간을 변경시키거나 또는 플래싱될 컬러 LED에 따라 LED 플래시의 길이를 변경하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 플래싱될 LED가 긴 파장을 가질 때, 예를 들어 630 매지 700nm의 파장을 가진 적색, LED를 플래싱하기 전에 긴 지연 시간, 응답 시간을 가지는 것이 바람직할 수 있다.
비디오 진폭, 픽셀의 TFT상의 VDD및 VEE사이의 차가 감소되면, 더 작은 캐패시터가 요구된다. 작은 저장 캐패시터는 짧은 기록 시간을 필요로 하며 따라서 작은 픽셀 TFT가 이용될 수 있다. 액정이 충분히 빠르게 응답하면, 저장 캐패시터는 제거될 수 있으며, 액정의 캐패시턴스는 저장 캐패시터가 될 수 있다. 또한, 저장 캐패시터가 없으며 큰 구경이 가능하다. 구경이 크고 구경 비율이 증가하면, 이미지는 동일 사이클의 배경조명에 대하여 더 밝거나 또는 동일 이미지 밝기에 있어서 사용된 전체 파워가 감소될 수 있다.
한 픽셀에 대한 확대도인 도 12d에서, 픽셀은 투과 게이트(1140)를 동조시킴으로써 열(1138)을 선택하는 수평 시프트 레지스터(1136) 및 행을 선택하는 수직 시프트 레지스터(1142)에 의하여 충전된다. 비디오는 픽셀에 기록되며 액정은 트위스트되기 시작하고 투명해진다. 전체 디스플레이가 기록되고 LED가 플래싱되기 전에 지연된 후에 VCOM(1146), 즉 카운터전극에 대한 전압은 프레임 제어 라인에 의하여 하이에서 로우 또는 그 반대로 스위칭되어 비디오가 다음 프레임으로 스위칭되도록 한다.
액정은 트위스트되어 투명하거나 불투명해질 수 있다. 편광자의 방향은 액정이 화이트, 투명상태 또는 다크 불투명 상태로 구동되는 것에 영향을 준다.
도 13에 도시된 각각의 프레임 또는 서브프레임 다음의 VCOM및 비디오 신호를 스위칭함으로써, 블랙 픽셀은 화이트로 리세트되고 화이트 픽셀은 블랙으로 리세트된다. VCOM의 리세트는 픽셀에 대한 베이스 또는 공통 접지 전압을 변경시킨다. 따라서, VCOM이 8볼트이고 픽셀이 4볼트로 구동되면, 4볼트 차가 발생하고 액정은 블랙이 된다. VCOM이 4볼트로 설정되어 차가 발생하지 않으면, 픽셀은 화이트로 리세트된다. 유사하게 VCOM이 8볼트이고 픽셀이 VCOM으로 되는 것이 허용되면, 0볼트 차가 발생되고 액정은 화이트로 트위스트되며, 다음에 VCOM이 4볼트로 설정되면 4볼트의 차가 발생되어 픽셀은 블랙으로 리세트된다.
도 14a는 제 1 및 마지막 픽셀에 대한 노랑 픽셀의 생성을 도시하는데, 이는 도 11b와 유사하지만, 각각의 서브프레임 다음에 VCOM을 리세트 또는 변조하는 것이 상이하다. 픽셀에 대한 비디오는 사각파로 도시된 바와 같이 청색 서브프레임에 대한 픽셀을 블랙으로 구동하고 적색 및 녹색 서브프레임에 대하여 픽셀을 릴랙싱하도록 설정된다. 도 14a의 제 1서브프레임, 청색 서브프레임에서, 제 1 및 마지막 픽셀에 대한 액정은 정상 상태 블랙으로 보여진다. 제 1픽셀은 적색 서브프레임의 시작부분에서 그의 신호를 수신하며 액정은 릴랙스되기 시작한다. 마지막 픽셀은 약간 늦게, 바람직한 실시예에서 약 3밀리초 후에 그의 신호를 수신하며 이 때 액정은 릴랙스되기 시작한다. 제 1 및 마지막 픽셀과 관련된 액정은 적색 LED가 플래싱될 때 다른 포인트에서 클리어 상태로 전이되며, 따라서 도 11b에서처럼 상이한 적색 레벨을 형성한다. 그러나, 이전 실시예와 대조적으로, VCOM은 변조되어 클리어(화이트) 픽셀이 블랙으로 리세트되도록 한다. 이는 적색 서브프레임과 녹색 서브프레임사이의 하방향 경사로 표시된다.
플래시할 다음 컬러는 녹색이다. 제 1픽셀은 녹색 서브프레임의 시작 부분에서 그의 신호를 수신하며 액정은 릴랙싱하기 시작한다. 마지막 픽셀은 약간 늦게, 바람직한 실시예에서 약 3밀리초 늦게 그의 신호를 수신하며 액정은 이 때 릴랙싱하기 시작한다. 녹색 LED가 플래싱하면, 두 개의 픽셀에 대한 액정은 다른 포인트에서 클리어 상태로 전이하며, 따라서 다른 녹색 레벨이 존재한다. 그러나, 종래 실시예와 달리, 액정은 적색 LED와 비교하여 녹색 LED의 플래시 전에 전이 시간이 더 걸리지 않는다. 컬러는 더 균일하며 제 1 및 마지막 픽셀은 동일한 적색 대 녹색 비율을 가진다.
도 14a에서, 다음 서브프레임은 청색 서브프레임이다. 픽셀은 녹색 서브프레임과 청색 서브프레임사이의 경사로 표시되는 바와 같이 VCOM변조에 의하여 블랙으로 구동된다. 이전 실시예와 달리, 제 1 및 마지막 픽셀은 동시에 블랙으로 구동된다. 마지막 픽셀은 따라서 청색 LED가 플래시할 때 전이되지 않는다. VCOM이 변조되면, 상부에서 하부까지 광도의 변화가 있지만, 균일한 컬러를 가진다.
선택적인 방법은 배경조명을 플래시한 후에 픽셀의 VPIXEL을 VCOM으로 리세스, 초기화시키는 것이다. 바람직한 실시예에서, 홀수 행이 먼저 VCOM으로 설정되며 다음에 짝수 행이 VCOM으로 설정된다. 픽셀 전극이 VCOM으로 설정되어, 만약 픽셀과 관련된 액정이 다른 상태에 있으면, 액정은 클리어 상태로 릴랙싱하기 시작하기 시작한다. 픽셀 전극이 VCOM으로 결정되면, 제 1픽셀은 그의 신호를 수신하고 전이하기 시작한다. 각각의 픽셀은 마지막 픽셀이 그의 신호를 수신할 때까지 그의 신호를 수신한다. 각각의 픽셀과 관련된 액정은 픽셀이 신호를 수신할 때까지 클리어 상태로 릴랙싱, 순환한다. 제 1픽셀은 원하는 위치에 도달하기 위한 대기 주기를 가지며, 픽셀을 VCOM으로 초기화하는 것은 최소 효과를 가진다. 그러나, 그들의 신호를 마지막으로 수신하는 픽셀은 그들의 신호를 수신하기 전에 클리어 또는 거의 클리어 상태일 것이다. 전술한 바와 같이, 화이트로 릴랙싱되는 것보다 블랙으로 구동되는 시간이 짧다. 따라서, 최종 픽셀이 클리어되면, 응답 시간은 픽셀이 블랙이 되고 클리어 상태로 릴랙싱되는 것보다 블랙으로 구동하는 것이 짧다.
각각의 프레임은 적색, 녹색 및 청색광으로 순차적으로 조명되는 3개의 서브프레임으로서 표시된다. 각각의 프레임 필드는 도 2b의 타이밍도에 도시된 바와 같이 몇 개의 상태로 분할된다. 픽셀 전압은 제 1(화이트) 상태로 갱신된다. 제 2상태(정착)는 액정이 인가 전압에 응답하도록 하는 지연이다. 마지막으로, 패널은 마지막(플래시) 상태에서 조명된다. 도면에 도시된 바와 같이, 하나의 필드의 플래시 상태와 다음 필드의 화이트 상태가 겹치는 것이 가능한 경우도 있다.
양호한 컬러 순도를 얻기 위하여, 액정은 정착 상태 중에 적당한 상태로 완전하게 전이되어야 한다. 그렇지 않으면, 액정 상태는 이전 서브프레임의 액정의 위치, 상태에 의하여 영향을 받는다(즉, 녹색 플래시는 적색 플래시 중에 그 상에 의존한다). 이러한 ″컬러 시프트″는 디스플레이의 하부에 먼저 영향을 주는데, 이들 픽셀은 화이트 상태 중에 최종적으로 갱신되기 때문이다.
화이트 상태 전에 도 14b에 도시된 바와 같이 초기화 상태(Init)가 추가된다. 초기화 상태는 블랙에서 화이트 및 화이트에서 블랙 액정 전이 시간이 바람직한 실시예에서 다르다는 사실의 장점을 이용한다. 바람직한 실시예에서, 블랙에서 화이트 전이는 느리며, 모든 픽셀은 필드 시작시 화이트 상태로 초기화된다. 이는 화이트 픽셀에 헤드 시작부를 주어 정착 상태는 빠른 화이트에서 블랙 전이만큼만 길게 되도록 한다. (최적 초기화 상태는 액정 화학 성분, 정렬 및 셀 어셈블리와 같은 특정항목에 의존하며, 블랙, 화이트 또는 그레이 레벨에 대한 초기화는 소정 디스플레이에 대하여 바람직하다).
구동 전자장치는 어래이의 모든 픽셀을 빠르게 갱신한다. 먼저, 데이터 스캐너는 모든 컬럼 라인을 적당한 초기화 전압으로 구동시킨다. 간단한 구현에 의하여 모든 컬럼에 초기화 스위치가 추가된다. 도 14c는 p-채널 MOS 트랜지스터로 구현된 스위치를 도시하는데, n-MOS 트랜지스터, 상보 MOS트랜지스터쌍 또는 그 외의 구성이 이용될 수 있다. 둘 째, 선택 스캐너는 파워 다운 리세트 회로와 관련하여 설명된 바와 같이 다중 행을 동시에 선택할 수 있어야 한다. 제어 로직은 초기화 동작을 지원하도록 변형된다.
전술한 바와 같이, 디스플레이의 온도 특히, 액정의 온도는 디스플레이의 응답 및 특성에 영향을 준다. 도 12a에서, 디스플레이 회로는 추가의 라인, 온도 센서 라인(1148)을 가지며, 이 라인은 디스플레이(1112)에서 타이밍 제어 회로(1122)까지 형성되어 있다. 액티브 매트릭스는 열 및 행으로 배열된 다수의 픽셀을 포함한다. 열은 바람직하게 액정 물질을 통하여 균일하게 흡수된다. 그러나, 디스플레이와 가열기 형상 및 환경 조건과 마찬가지로 디스플레이되는 이미지의 고유성질 때문에 국부적인 온도 변화가 있을 수 있다. 온도 센서는 코너를 포함한 액티브 매트릭스의 주변을 포함하여 액티브 매트릭스 영역 전체 및 액티브 매트릭스의 중심 근처에 배치될 수 있다. 온도 센서의 사용은 1994년 12월 27일 출원된 미국출원 08/364,070에 설명되어 있으며 여기에 참고된다.
액정 물질의 특성은 액정의 온도에 의하여 영향을 받는다. 영향을 받는 예중 하는 트위스트형 네마틱 액정 물질의 트위스트 타임인데, 이는 액정 물질이 따뜻할 때는 짧다. 액정 온도를 알고 있음으로써, 타이밍 제어 회로(1122)는 배경조명(1111)의 주기 및 플래시 시간을 설정할 수 있으며 따라서 원하는 밝기를 얻고 파워 소모를 최소화한다.
디스플레이(1112)의 다른 바람직한 실시예는 내부 가열기이다. 도 12d에 따르면, 정상 동작 중에, 수직 시프트 레지스터(1142)는 하나의 행만을 온으로 하여 수평 시프트 레지스터(1136)가 열 단위로 이동할 때 하나의 픽셀만이 영향을 받도록 한다. 행상의 마지막 픽셀이 어드레스된 후에, 수직 시프트 레지스터(1142)는 액티브 행을 스위칭한다. 디스플레이(1112)는 각각의 행(1144)이 턴온되고 행상이의 전압 강하에 의하여 열을 발생시키는 가열 모드에 놓일 수 있다. 도 12d의 실시예에서, 각 행 라인의 단부(1158)는 VDD에 연결되며, 시프트 레지스터 근처의 단부는 로우로 구동되어 각각의 라인사이에 전압 차를 생성하도록 한다. 열은 P=V2/R의 비율로 발생되는데, 여기서 R은 행 라인의 병렬 결합의 저항값이고 V는 행 라인 사이의 전압 차이다. 정상 동작에서, 로우로 구동될 픽셀을 포함하는 선택된 라인만이 열을 발생하는 거이지, 전체 디스플레이가 아니다.
도 12b에서, 공통 전압(VCOM)이 하이이면, 실제 비디오 신호는 매트릭스 회로로 스캐닝된다. 액정이 트위스트되도록 하는 지연 후에, LED 배경조명(1111)은 플래싱되어 이미지를 제공한다. 다음 스크린 또는 서브프레임 전에, 가열 사이클이 발생하며, 여기서 모든 행 라인은 행사이의 전압 차가 존재하도록 구동된다. 열은 공통 전압(VCOM) 및 비디오가 교번되고 반전되는 동안 프레임 제어 라인(1131)에 의하여 발생될 수 있다. 도 12b는 각각의 서브프레임 다음에 가열 사이클을 도시하는데, 가열 사이클의 수 및 시간은 온도 센서(1132)에 의하여 결정되는 바와 같이 액정의 온도에 의존할 수 있다. 추운 환경에서, 디지털 회로(1120)는 스크린을 형성하기 전에 가열기가 턴온되는 시동 사이클을 가질 수 있다.
플래시 및 플래시 시간을 시작하기 전의 지연 시간은 도 12b에서와 동일하게 도시된다. 그러나, 지연 시간(액정의 응답 시간에 대한 지연) 및 플래시 시간은 플래시될 특정 컬러에 의존할 수 있다. 지연 시간은 기록될 마지막 픽셀과 관련된 액정이 특정 컬러를 보여주도록 트위스트되기에 충분한 시간을 가지냐에 따른다. 플래시 주기 또는 플래시가 종료되어야 되는 포인트는 다음 프레임의 기록될 제 1픽셀과 관련된 액정이 배경조명으로부터의 광을 관측자에게 관측하도록 하기에 충분하게 트위스트되는 냐에 따른다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 타이밍 제어 회로(1122)는 플래시될 컬러에 따라 플래시 주기 및 지연 또는 응답 시간을 변경할 수 있다. 또한, 배경조명(1111)에 대한 전류는 컬러의 강도 조절을 위하여 변경될 수 있다. 필요하면, 컬러 제어 라인(1127)이 타이밍 제어 회로(1122)에 부가되어 사용자가 컬러를 변경하도록 할 수 있다.
도 15a에서, 디스플레이(1112) 및 디지털 아날로그 변환기(1130)의 개략도가 도시된다. 디지털 아날로그 변환기(1130)는 도 12d에 도시된 것과 유사한 수평 시프트 레지스터(1136), 수직 시프트 레지스터(1142) 및 스위치(1140)를 포함한다. 또한, 도 12d와 대조적으로, 도 15a는 가열 게이트(1154)를 도시한다.
도 15b에서, p-채널 TFT를 가진 픽셀에 대하여, 가열 게이트(1154)는 일련의 n-채널 TFT를 가진다. 일반적으로 디스플레이에 기록할 때, 기록되는 행만이 온(V=0)이다. 디스플레이에 기록되지 않을 때, 모든 행은 VDD이다. n-채널 TFT가 온일 때, 행 라인(1150)에 VDD를 인가함으로써 행을 통하여 수직 시프트 레지스터(1142)와 관련된 인버터로부터 전류가 n-채널 TFT로 흐르며 열은 전체 행을 따라 분산된다. 소스는 제로인 VSS에 연결된다. 디스플레이(1112)는 일반적인 어래이 외부에 몇 개의 여분 행을 가지고 있어 균일한 가열을 얻을 수 있다.
n-채널 TFT를 가진 픽셀과 유사하게, 도 15c에서, 가열 게이트(1154)는 일련의 p-채널 TFT를 가진다. 일반적으로 디스플레이에 기록할 때, 기록되는 행만이 VDD의 열 사이에 전압 강하가 발생된다.
디스플레이를 어드레싱하고 가열하는 공통 전압(VCOM)은 독립적으로 이용될 수 있다. 가열은 도 2a에 관련되어 설명된 실시예에 결합될 수 있다. 내부 가열기가 바람직하지만, 별도의 가열기가 온도 센서와 함께 이용될 수 있다.
도 15b 및 15c에 도시된 실시예에서, DC 전압 강하ΔV는 열을 발생시키도록 행 라인(1150)을 통하여 전류가 흐를 때 디스플레이사이에 형성된다. 가열 사이클의 주기 및 주파수에 의존하여, 액정 성능에 영향을 미치는 DC 필드가 생성된다. 도 15d에 도시된 선택적인 실시예는 행 라인(1150)에 흐르는 전류의 방향을 교번시켜 DC 필드를 감소 또는 제거하도록 한다.
도 15d에서, 디스플레이는 선택 스캐너(1158) 및 행 라인(1150)사이에 두 개의 입력 AND 게이트(1156)를 가지며, 입력 AND 게이트중 하나는 선택 스캐너(1158)로부터의 입력이다. 다른 입력은 가열 신호(HEAT1*)(1161)이다. 각각의 행 라인(1150)의 다른 쪽은 두 트랜지스터, n-채널 및 p-채널 TFT(1165, 1167)의 드레인에 연결된다. p-채널 TFT의 게이트는 HEAT1*(1161)에 연결된다. n-채널 TFT의 게이트는 제 2가열 신호(HEAT2*)(1163)에 연결되다.
두 가열 신호(HEAT1*, HEAT2*)는 정상 디스플레이 동작 중에 하이와 로우를 유지한다. HEAT1*이 로우일 때, 각각의 행 라인(1150)의 선택 스캐너 측은 로우로 구동되고 우측은 하이로 된다. 도면에서 우측에서 좌측으로 전류가 흐른다. 선택적으로, HEAT2*가 하이이고 우측이 다운되고 전류는 좌측에서 우측으로 흐른다. HEAT1* 및 HEAT2*의 교번은 액정이 노출되는 전계의 DC 성분을 동일하게 유지한다.
상기 실시예에서, 액티브 영역사이에 연장하는 다른 라인, 열 라인은 세트 전압으로 구동되지 않는다. 선택적인 실시예에서, 열 리세트 회로(1159)는 가열 사이클 중에 모든 열을 기지의 전압으로 구동하여 이미지 균일성을 향상시킨다. 열 라인 또는 추가의 라인은 또한 가열을 위해 이용될 수 있다.
도 15e에서, 대부분의 대형 디스플레이는 비디오 신호를 픽셀 엘리먼트로 구동하기 위하여 어래이의 양쪽면상에 두 개의 선택 스캐너(1158)를 이용한다. 두 개의 선택 스캐너에 대한 상세한 설명은 1997년 9월 30일 출원된 미국특허출원 08/942,272에 개시되어 있으며, 이는 여기에 참고된다.
두 개의 선택 스캐너(1158)를 가진 디스플레이는 각각의 행 라인(1150)의 각각의 단부에 두 개의 입력 AND 게이트(1156)를 가진다. HEAT1*(1161)은 디스플레이의 한쪽상의 AND게이트의 입력에 연결되며 HEAT2*(1169)는 디스플레이의 다른쪽상의 AND게이트의 입력에 연결된다.
AND게이트를 가지는 선택적인 실시예는 선택 스캐너 내에 등가 로직을 통합하는 것이다.
도 9예서, 내부 가열을 위한 선택적인 실시예가 도시된다. ITO(인듐 주석 산화물) 제 2층(1174)은 SiO2의 삽입층(1176)을 가진 카운터전극하부에 배치된다. ITO 제 2층(1174)은 어래이 영역만을 커버하도록 패턴화된다. 전류가 제 2층(1174)을 통과하면, 이는 액정(2080)을 가열할 수 있다. 이전 실시예와 유사하게, 가열은 매트릭스(1160)를 접합시키는 두 개의 유리층(2090)사이에 발생한다.
액정 온도 측정은 디스플레이 회로에 복잡성을 추가하는 추가의 아날로그 회로를 요구한다. 이는 액정의 동작 특성이지 궁극적으로 요구되는 실제 온도가 아니다. 따라서, 액정의 캐패시턴스, 액정 캐패시턴스의 전기적 측정이 온도 측정대신 수행되어 언제 가열이 필요한지를 결정한다. 따라서, 가열기는 액정의 광학적 또는 전기적 성질에 응답하는 액정 센서에 응답하여 작동될 수 있다.
도 15f는 사용자에 의하여 관측되는 액티브 매트릭스 디스플레이(1172)에 배치되는 액정 응답 시간 센서(1171)를 도시한다. 액정 응답 시간 센서는 다수의 더미 픽셀(1175)(도 15g의 바람직한 실시예에서 8개의 픽셀) 및 센스 증폭기(1178)를 포함한다. 더미 픽셀은 액티브 영역에서와 같이 동일한 크기를 가질 필요는 없다. 바람직한 실시예에서, 더미 픽셀은 마이크로디스플레이의 영역 제한내에서 기생 캐패시턴스 영향을 주도하기에 충분한 크기를 가진다.
8개의 픽셀은 두 개 세트의 4개의 더미 픽셀로 분할된다. 픽셀의 전압은 VHB(하이 블랙), VW(화이트) 및 VLB(로우 블랙)으로 구동된다. 바람직한 실시예에서, 하나의 세트에서, 두 개의 픽셀은 VHB로 구동되고 하나의 픽셀은 VLB로 구동되고 다른 픽셀은 VW로 설정된다. 다른 세트에서, 두 개의 픽셀은 VLB로 구동되고 하나의 픽셀은 VHB로 구동되고 다른 픽셀은 VW로 설정된다. 액정에는 관련 응답 시간보다 상당히 긴 시간 주기가 주어져서 액정의 캐패시턴스가 정착되도록 한다. 바람직한 실시예에서, 시간 주기는 5밀리초를 초과할 수 있다.
캐패시턴스가 설정될 때, 각 세트의 두 개의 동일 전압 더미 픽셀은 VW로 설정된다. 따라서, 제 1세트에서, VHB와 관련된 가진 두 개의 픽셀은 VW로 설정되고, 다른 세트에서, VLB와 관련된 두 개의 픽셀은 VW로 설정된다. 픽셀은 특정 시간, 체크되어야 할 응답 주기 시간 동안 이 전압을 유지한다. 바람직한 실시예에서, 시간 주기는 1 내지 3밀리초일 수 있다.
시간 주기 후에, VW로 설정되었던 이들 픽셀은 다시 이전 설정으로 복귀된다. 따라서, 제 1세트에서, 두 개의 픽셀 전압은 VHB로 설정되고 제 2세트에서, 두 개의 픽셀 전압은 VLB로 설정된다. 전압 VW를 가진 나머지 픽셀은 다른 블랙 전압 설정(즉, VLB, VHB)로 설정된다. 따라서 각각의 세트는 VHB로 설정된 두 개의 픽셀 및 VLB로 설정된 두 개의 픽셀을 가진다.
이러한 상태는 픽셀이 전기적으로 충전되기에 충분하지만 액정이 턴되어 캐패시턴스가 충전되기 시작하기 전까지 계속 유지된다. 바람직한 실시예에서 이러한 시간 주기는 약 1밀리초이다.
마지막 센싱 상태에서, 구동 전압은 더미 픽셀로부터 제거되며 각각의 세트의 4개의 더미 픽셀은 전하를 공유하도록 서로 짧아진다. 센스 증폭기는 다음 식에 의하여 주어지는 전압ΔV를 측정한다.
여기서 CB=블랙 캐패시턴스; Cw=화이트 캐패시턴스;
CM=측정될 캐패시턴스; 및 2CG=(CB+CW).
ΔV의 부호는 CM이 CG보다 큰지 또는 작은지를 나타낸다. ΔV가 양이면, CM은 CG보다 크며, 더미 픽셀은 블랙에서 화이트로 전이가 절반이하로 완료된다. 즉, 응답 시간은 체크되는 주기 보다 크다. 음의 ΔV는 체크된 주기보다 빠른 응답 시간을 표시한다.
전술한 바람직한 실시예는 오프시간(블랙에서 화이트) 전이 시간을 측정하는데, 이는 일반적으로 온시간보다 느리다. 전술한 방법은 온시간 측정에 용이하게 적응될 수 있다.
응답 시간 센서 외에, 바람직한 실시예의 마이크로디스플레이는 액정이 액정의 특성 클리어 온도에 도달하는지를 결정하는 센서를 가진다. 클리어 온도는 유사하게 액티브 디스플레이 영역 바로 외부에 배치된다. 화이트 픽셀 및 블랙 픽셀의 캐패시턴스는 액정이 그의 특성 클리어 온도에 도달할 때 수렴한다.
응답 시간 센서와 대조적으로, 특정 클리어 온도 센서는 동일한 크기의 픽셀을 가지지 않는다. 센서는 두 세트의 더미 픽셀을 가지며, 각각의 세트는 한쌍의 픽셀을 가진다. 각 쌍의 두 픽셀의 영역은 비율α만큼 다르며, 여기서 α는 관련 온도에 대한 액정의 화이트-상태와 블랙-상태 캐패시턴스의 기지 비율을 매칭시키도록 선택된다. 각각의 세트에서, 큰 픽셀의 전압은 VW로 설정되며 α픽셀은 한 세트에서 VHB전압으로 설정되고 다른 세트에서는 VLB로 설정된다. 응답 시간과 유사하게, 액정에는 관련 응답 시간보다 긴 시간 주기가 주어져서 액정의 캐패시턴스가 정착되도록 한다. 바람직한 실시예에서, 시간 주기는 5밀리초를 초과할 수 있다.
다음 단계는 VW전압을 가지는 이들 픽셀이 소정 전압으로 예비충전하여 각각의 세트가 하나의 픽셀에서 VHB를 가지고 다른 픽셀에서 VLB를 가지도록 한다. 이 상태는 픽셀이 전기적으로 충전하기에 충분하지만 액정이 턴되어 캐패시턴스가 충전되지 않을 정도의 시간동안 유지된다. 바람직한 실시예에서 이 시간 주기는 약 1밀리초이다.
마지막 센싱 상태에서, 구동 전압은 더미 픽셀에서 제거되고 각 쌍의 두 개의 더미 픽셀은 전하를 공유하도록 짧아진다. 센스 증폭기는 전압ΔV를 측정하며, 이는 다음의 식으로 주어진다.
ΔV의 부호는 CW대 CB비율이 α보다 크거나 적은지를 표시한다. ΔV가 음이면, 비율(CW/CB)은 α보다 크며, 이는 액정이 클리어 온도 근처에 있음을 의미한다.
요구되는 액정의 특성중 하나는 장시간 일정특성이며, 이는 어떤 경우 리프레쉬 없이 이미지가 유지하도록 한다. CMOS 기술을 이용하는 단결정 실리콘은 회로에 상당히 낮은 누설 전류를 제공한다. 고품질 액정(LC) 물질과 결합하여, 회로의 낮은 누설전류 및 LC의 고저항은 장시간 일정특성을 형성한다. 이러한 시간 일정특성은 약 몇분정도 일 수 있다. 따라서, 잔류 이미지는 스캐닝 회로가 파워 오프중에 기능을 정지하는 포인트에 의존하여 유지될 수 있다.
픽셀 엘리먼트는 도 16에 도시된다. 픽셀 엘리먼트는 행 라인에 연결되는 트랜지스터(TFT)를 가지며, 상기 행 라인은 정상 VDD에서 0으로 되어 행이 화이트가 되도록 한다. 비디오 신호는 트랜지스터를 통하여 열로부터 수신된다. 카운터전극에 대한 픽셀의 전압은 도 7 및 11에 도시된 바와 같이 캐패시터로서 작용하는 매립 산화물 및 병렬 저항기 및 캐패시터로서 작용하는 액정 위에서 강하된다. 또한, 픽셀 전극은 TFT와 이전 행 라인사이에 형성된 저장 캐패시터를 가진다.
도 17에 따르면, 정상 동작시 픽셀의 전압은 변동한다. 매립 산화물과 액정사이의 포인트에서의 전압(VA)은 일반적으로 픽셀 전압을 추종하지만 매립 산하물사이의 강하와 액정의 저항(RLC)에 의한 강하 때문에 더 낮다. 파워가 오프될 때, VDD는 제로로 된다. 픽셀 전압(VPIX)은 p-채널 TFT 및 강하 때문에 방전될 수 없다. VPIX에 연결된 VA는 유사하게 강하한다. 충분한 시간이 경과하면 VA는 RLC때문에 제로로 된다.
그러나, 파워가 다시 방전 시간 전에 디스플레이로 턴온되면 이미지의 일부가 몇 초 동안 관측될 수 있다. VPIX는 파워가 온될 때 양으로 가며 VA가 연결되기 때문에 양이상이 되며 블랙 이미지를 형성한다. VA는 RLC때문에 몇분동안 정상 상태로 복귀한다.
디스플레이 회로는 도 18에 도시된다. 이 실시예에서, 디지털 회로(170)는 컬러 시퀀스 디스플레이 동작을 제어하기 위하여 이용된다. 프로세서(184)는 (171)에서 직렬 디지털 이미지 데이터를 수신하고 메모리(174)에서 디스플레이 데이터를 전송한다. 타이밍 제어 회로(172)는 클록 및 디지털 제어 신호를 프로세서(184)로부터 수신하고 제어 신호는 배경조명(111) 및 디스플레이(112)로 라인(176, 178)을 통하여 보낸다. 라인(178)은 준비, 리세트, 기록인에이블, 출력 인에이블 컬러 인에이블, 어드레스 및 데이터 신호를 메모리에 보내서 이미지 프레임을 디스플레이(112)로 보내는 것을 제어한다.
아날로그 비교기는 실시간으로 메인 파워의 전압을 샘플링한다. 전압이 회로를 동작시키는 레벨 이하로 강하하면, 리세트 신호(PDR*)가 로우로 된다. PDR*의 수신시, 디스플레이 회로는 모든 열 라인 상에 VDD를 제공하고(도 2a참조) 모든 행 라인을 활성화시킨다. 정상 타이임은 두 개 이상 사이클 동안 계속되며, 모든 짝수 및 홀수 행을 순차적으로 활성화시키도록 한다. 이는 열 라인상의 VDD 신호를 모든 픽셀로 클로킹한다.
도 16에서, VDD는 픽셀 저장 캐패시터를 충전시킨다. 정상 동작에서, 저장 캐패시터의 양쪽 면은 선행 행 라인에 연결된다. 모든 짝수 행 라인을 활성화시키고(즉, 이들을 로우로 구동시키고), 홀수 행 라인은 활성화시키지 않음으로써(즉, 하이로 유지), 짝수 행상의 저장 캐패시터는 0볼트로 방전된다.(VDD는 로직 하이 레벨이다). 다음 사이클 상에서 홀수 행의 저장 캐패시터가 방전된다. 저장 캐패시터는 픽셀 캐패시터보다 몇 배 크기 때문에, 저장 캐패시터상의 전압은 픽셀 캐패시터를 0볼트로 방전시킨다. 이 때, 디스플레이는 어떠한 잔류 전하도 저장 또는 픽셀 캐패시터에 남기지 않고 에너지 제공이 중단될 수 있다.
도 19a는 타이밍도를 도시한다. 시스템 파워는 시간T1에서 턴오프되고 방전되는 것으로 보여지며, 이 때 로직은 바이패스 캐패시터에 의하여 계속 파워가 흐른다. 비교기는 임계전압 레벨을 감지하고 시간 T2에서 PDR*을 로우로 한다. 추가의 행 인에이블 신호는 활성화되고 시간 T3에서 완료된다. T3이후에 어떠한 추가의 로직 또는 신호도 불필요하며 파워는 임의로 방전된다. 파워 다운 리세트는 열 반전 및 VCOM변조 디스플레이와 함께 작동한다.
도 13에 도시된 실시예는 화이트(클리어) 픽셀을 블랙으로 블랙 픽셀을 화이트(클리어)로 리세트시킨다.
도 19b는 언제나 픽셀을 블랙으로 리세트시키도록 VCOM의 변동이 큰 픽셀 리세트를 도시한다. VCOM은 소스 전압 폭의 두배를 가진다. 각각의 프레임 또는 서브프레임 후에 VCOM및 비디오 신호를 스위칭함으로써, 화이트 픽셀은 블랙으로 리세트되지만 블랙 픽셀은 블랙으로 리세트된다. VCOM의 리세트는 픽셀에 대한 베이스 또는 공통 접지 전압을 변경시킨다. 따라서, VCOM이 12볼트이고 픽셀이 4볼트로 구동되면, 8볼트 차가 발생하여 액정은 블랙이 되고 VCOM은 4볼트로 설정되며, -4볼트 차가 존재하고 픽셀은 블랙으로 리세트된다. 유사하게 VCOM이 4볼트이고 픽셀이 VCOM으로 되면, 0볼트 차가 발생하고 액정은 화이트로 트위스트되고 VCOM은 12볼트로 설정되며, 8볼트 차가 존재하고 픽셀은 블랙/블랙, 과도 블랙으로 리세트된다.
위에서 바람직한 방법을 설명했지만, 몇 가지 선택적인 구조 실시예가 존재한다.
도 20a에서, 액티브 매트릭스 액정 디스플레이와 같은 집적된 디스플레이는 중요한 신호 경로를 가진다. 외부 클록 입력(EXCLK)은 데이터 스캐너 타이밍을 제어하는 내부 클록(INCLK)을 형성하도록 버퍼링된다. 도 20b의 타이밍도에 도시된 바와 같이, 클록 버퍼 및 데이터 스캐너의 전파 지연은 EXCLK의 액티브 에지 및 TGC의 샘플링 에지사이의 시간 비대칭을 발생시킨다.
비대칭은 일반적으로 온도에 의존하며 하나의 디스플레이에서 명백하게 동일한 다음 디스플레이에서 가변한다.
도 20c는 비대칭을 제거하기 위한 지연 록킹 루프(DLL)를 도시한다. 전압 제어 지연(VCD) 엘리먼트는 신호 경로에 삽입된다. 위상 검출기(ΦD) 및 적분기를 포함하는 피드백 경로는 VCD를 제어하여, TGC의 샘플링 에지가 다음 EXCLK의 액티브 에지와 일치할 때까지 지연을 증가시키도록 한다. 즉, 위상 검출기 및 적분기는 VCD를 조절하여 EXCLK와 TGC사이의 비대칭이 제로가 되도록 한다.
도 20d는 지연 록킹 루프를 사용하는 대신 위상 동기 루프(PLL)를 이용하는 본 발명의 일 실시예를 도시한다. VCD는 내부 클록을 발생시키는 전압 제어 발진기(VCO)로 대체된다. DLL(지연 록킹 루프)로서, 피드백 루프는 위상 검출기에 의하여 감지된 TGC 및 EXCLK사이의 비대칭을 제거한다.
PLL은 2차 제어 루프를 포함한다. 제 2적분은 VCO가 주파수를 발생시키지만 ΦD가 위상을 감지하도록 한다.
다른 바람직한 실시예에서, 디지털 비디오 신호를 아날로그 신호로 변환하는 회로는 마이크로디스플레이를 포함하는 집적회로 보드 위에 배치된다.
디스플레이는 아날로그이지만, 아날로그 회로는 파워를 많이 소모하며 다른 회로로부터 간섭을 많이 받는다. 따라서, 일부 실시예에서 신호가 디스플레이에 거의 인접할 때까지 디지털 신호로서 디스플레이 신호를 가지는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에 있어서, 디스플레이 신호는, 신호가 도 20e에 도시된 바와 같은 마이크로디스플레이의 집적 회로에 도착할 때까지 디지털 신호이다.
이는 도 9에 도시된 바와 같은 리본 케이블을 통해 마이크로디스플레이의 집적 회로에 인가되는 신호가 아날로그 신호인 것을 도시한 도 2a, 도 15 및 18에서와는 반대이다.
도 20e를 참조하여, 1280 X 1024 픽셀의 마이크로디스플레이(712)를 가지는 집적 회로 액티브 매트릭스 디스플레이(710)가 도시되었다. 고밀도 텔레비전(HDTV) 포맷은 1280 X 1024 픽셀 어래이를 사용한다. 한 쌍의 수평 스캐너(714,718), 수직 드라이버(720), SIPO(722) 및 액티브 매트릭스 디스플레이(712)가 상기 회로에 합체된다. 상기 액티브 매트릭스 디스플레이(712)는 다수의 픽셀 엘리먼트(724)를 포함한다. 각각의 픽셀 엘리먼트는 트랜지스터(728) 및 픽셀 전극(736)을 포함한다. 각각의 픽셀 전극은 카운터 전극 및 디스플레이되는 이미지를 생성하기 위한 액정층과 연합하여 동작한다. 상기 픽셀 엘리먼트는 인접한 행에 접속되어 저장 캐패시터를 형성한다.
바람직한 실시예의 액티브 매트릭스 디스플레이에 인접하여 테스트 어래이(738)가 존재한다. 상기 테스트 어래이는 온도 센서, 액정의 캐패시턴스 측정 센서 및/또는 상술한 바와 같은 특성 클리어링 온도 센서를 포함한다.
마이크로디스플레이의 집적 회로(710)는 64-채널 버스(740)를 통해 디지털 비디오 신호를 수신하며, 상기 버스의 일부는 리본 케이블에 의해 형성된다. 게다가 집적 회로는 두 개의 아날로그 램프 신호(742, 744 : RAMPODD, RAMPEVEN), 세 개의 클록 신호(746, 747, 748 : 디지털 클록, 어드레스 클록 및 게이트 클록) 및 어드레스 신호를 수신한다.
SIPO 및 수직 드라이버와 연합하여 상기 어드레스 신호 및 어드레스 클록 신호는 데이터가 기록되어질 행을 선택한다. 수직 드라이버는 적절한 행 드라이버 및 바람직한 실시예에서는 1024개인 다수의 행 드라이버를 선택하는 디코더를 포함하며, 상기 디코더는 해당 행내의 트랜지스터를 턴 온시킨다.
상부의 열 스캐너는 우수의 행에 대한 신호를 수신하여 처리하는 반면에 하부의 열 스캐너는 기수의 행에 대한 신호를 수신하여 처리한다는 점에서 두 스캐너가 상이한 것을 제외하면, 두 개의 열 스캐너는 동일하다. 각각의 열 스캐너는 아래에서 설명되는 시프트 레지스터, 라인 버퍼, LFSR 및 전송 게이트를 포함한다. 아날로그 램프 신호, 게이트 및 데이터 클록 신호 및 디지털 데이터가 각각의 스캐너에 의해 수신된다. 도20f를 참조하여, 정기적인 펄스의 비디오 신호가 아날로그 32 채널 데이터 라인을 통해 RAM에 인가된다. 시프트 레지스터에 의해 발생된 기록 인에이블(WE) 신호를 사용하여 요구된 행에 대한 RAM이 선택된다. 바람직한 실시예의 LFSR(756)는 8비트 LFSR이다. 상기 LFSR은 2n-1상태의 시퀀스를 생성하는데, 여기에서 n은 비트의 개수이다. LFSR은 게이트 클록 및 LD에 의해 제어된다. LFSR의 비트는 모두 AND 게이트에 접속된다. 아날로그 신호들인 AND 게이트의 출력 및 램프 신호 모두는 T/H로 전송된다.
상기 T/H(758)는 디지털 신호를, 8 비트 시프트 레지스터의 디스플레이가 256 단계의 그레이 또는 색도에 있어서 256개의 선명도를 가질 수 있는 픽셀 엘리먼트에 요구되는 아날로그 신호로 변환한다.
액정을 리세트하기 위하여 각각의 픽셀을 개별적으로 어드레싱하는 것이 리세팅의 대안적인 방법임이 인지된다. 이는 가열 사이클과 유사한 방법으로 수행된다.
상술한 컬러 액티브 매트릭스 디스플레이의 실시예는 아래에서 설명될 페이저와 같은 무선 통신 장치, 도킹 스테이션 및 이동 전화 또는 아래에서 설명될 카드 리더와 같은 다른 장치 및 디지털 카메라를 포함한 다양한 제품에서 사용될 수 있다.
포켓용 디스플레이 장치의 바람직한 실시예는 도 21a 내지 도 21k와 관련하여 설명된다. 도 21a는 하우징(855)내에 두 개의 디스플레이 관측 영역(852, 854)을 가지는 페이저 시스템(850)에 대한 바람직한 실시예의 사시도이다. 관측 영역(852)은 그것을 통하여 사용자가 상술한 것과 같은 마이크로디스플레이를 바라볼 수 있도록 하는 렌즈를 가진다. 사용자는 관측 영역(854)에서 배율이 전혀 없는 제 2의 평평한 패널의 디스플레이를 보게 된다. 제 2 디스플레이는 전화 번호 또는 스크롤된 숫자나 메시지를 판독하기 위한 간단한 낮은 해상도 수치 또는 알파벳 디스플레이이다. 상기 마이크로디스플레이 배율은 스위치(858)에서 조정될 수 있다. 상기 디스플레이는 스위치(856, 857)에 의해 구동된다. 도 21b의 후면에 도시된 바와 같이, 하우징(855)의 후방 패널(862)은 마이크로디스플레이와 배터리를 포함하는 부분에서 더욱 두껍다. 도 22에 도시된 대안적인 실시예에 있어서, 후방 패널(862)은 배터리와 디스플레이 어셈블리(861)의 뒷면을 위한 공동(cavity)을 드러내도록 제거된다. 또한 본 실시예에는 이미지 센서(966)와 렌즈(867)를 포함하는 카메라를 덮거나 노출시키도록 미끄러지듯 움직이는 커버(863)가 도시되었다. 디지털 이미지 센서(866)는 무선 송신기에 의해 개인용 컴퓨터, 본 명세서에서 설명되는 전화기 또는 웹 브라우저로 전송될 수 있는, 페이저 내부의 메모리에 전기적으로 저장된 이미지를 취할 수 있다. 상기 이미지는 포트(869)를 통해 선을 사용하여 개인용 컴퓨터에 로드될 수도 있고, 또는 대안적으로 하나 이상의 카드 슬롯(868)에 삽입될 수 있는 스마트 카드 또는 플래시 메모리카드 상에 로드될 수도 있다. 도 21c에 도시된 하우징(855)의 측면은 상기 장치를 사용자의 옷에 고정하는 데에 사용되는 클립(80)을 도시한다. 상기 클립(860)은 도 21d에 도시된 바와 같이 하우징(855)의 바닥 표면(864)에 부착된다.
다른 바람직한 실시예의 포켓용 관측 장치(870)가 도 21e의 사시도에 도시되었다. 제 1 디스플레이는 노브(874)로 조정되는 배율을 가지는 렌즈(872)를 통해 보여진다. 상술한 제 2 디스플레이(880)는 양호한 관측을 위하여 장치(870)에서 렌즈(872)와 동일한 측면 상에 위치 설정된다. 디스플레이들은 스위치(876) 및 버튼 또는 제어 엘리먼트(878)에 의해 구동된다. 사용자의 손가락 및 제 2 디스플레이 스위치(822)를 수용하는 리지(884)를 도시하는 평면도가 도 21f에 도시되었으며, 상기 리지는 도 21G의 측면도에서 더욱 상세히 도시되었다.
장치(870)의 후면(888) 및 바닥(886)의 도면은 도 21h 및 도 21i에서 각각 후면(888) 및 바닥(886) 면을 도시한다.
다른 바람직한 실시예는 도 21j 및 21k의 사시도에서 도시되었다. 실시예에 있어서, 포켓용 유니트(890)는 관측 윈도우(891), 포커스 제어부(892), 외부 포트를 가지는 후방 패널(893), 배터리 액세스 패널(894) 및 디스플레이 상에서 텍스트 또는 이미지를 업 또는 다운하거나 좌 또는 우측으로 이동시키기 위한 스캔 제어 엘리먼트(896)를 가지는 제어 엘리먼트를 가지는 제어 패널(895)을 포함한다.
도 23a에 도시된 바와 같이, 카드 리더(750)는 무선 모뎀, 전화기 또는 다른 케이블 링크(764)를 통해 개인용 컴퓨터(PC) 카드와 같은 범용 컴퓨터(762)와의 인터페이스(760)에 접속된다.
카드 리더 시스템(766)의 다른 실시예는 도 23b에 도시된다. 상기 시스템은 카드(730) 또는 인터페이스를 가지는 카드의 적어도 부분을 삽입하기 위한 점선으로 도시된 포트 또는 개구(770)를 구비한 하우징(768), 사용자에게 정보를 제공하기 위한 디스플레이 시스템(772) 및 판독 동작을 제어하는 제어 패널(774)을 포함한다. 상기 시스템(766)은 카드 리더, 제어 회로 및 앞서 설명한 내부 배터리를 포함한다. 디스플레이 시스템(772)은 실제 크기로 도시되고 명세서의 앞에서 설명된 것과 같은 컬러 시퀀스 디스플레이 모듈을 포함한다.
도 23b에 도시된 바와 같이, 리더 하우징(768)은 관측 윈도우(776)를 포함한다. 사용자는 시스템을 구동시키기 위하여 리더 하우징(768)의 제어 패널(774) 상의 제어 엘리먼트 또는 버튼을 조작한다. 상기 엘리먼트는 온/오프 스위치(778) 및 디스플레이를 업, 다운, 좌 또는 우로 스크롤하기 위한 4 가지의 엘리먼트를 포함할 수 있다.
카드 리더 시스템은 카드상에 저장된 데이터를 액세스 또는 변화시키기는 데에 사용될 수 있거나 PCMCIA 모뎀을 통해 제공된 선택 사항에서 선택 항목을 선택하는 데에 사용될 수 있다. 사용자는 4가지 엘리먼트와 도 28a의 5가지 선택 스위치(318)와 같은 선택 버튼을 사용하여 데이터를 변경하거나 선택을 할 수 있다.
도 24a 내지 도 24b는 카드(730)용 회로(780)의 개략적인 실시예를 도시한다. 상기 회로(780)는 제어 칩(782), 메모리 칩(784) 및 인터페이스 칩(플래시카드, 786)을 포함한다. 상기 제어 칩(782)은 메모리 칩(784)에 저장된 이미지를 취하여, 그 신호를 인터페이스 칩(786)으로 전송한다. 상기 제어 칩(782)과 메모리 칩(784)은 어드레스 라인(788)과 데이터 라인(790) 양자에 의해 접속된다. 게다가, 출력 인에이블(OE) 라인(792)은 제어 칩과 메모리 칩 사이에서 연장되어, 카드(730)가 데이터를 판독 및 저장하도록 한다. 제어 칩(782)은 이미지를 취하여, 일련의 비트로 상기 이미지를 인터페이스 칩(786)으로 전송한다.
상기 인터페이스 칩(786)은 도 19d에 도시된 것과 같이 카드 리더(750) 상의 인터페이스 접속부(816)와의 상호 작용을 위한 8개의 접속 포인트(794, 796, 798, 800, 802, 804, 806, 808)를 가진다. 상기 카드(730)는 전력(전압)을 수신하고, 인터페이스 칩(786) 상에 형성된 접속부(794, 796)를 통해 접지된다. 상기 카드는 프레임 리세트 접속부(788)를 통해 프레임 리세트 신호를 수신하여, 제어 칩(782)이 다음 프레임을 언제 송신할 지를 알도록 한다. 화상 증가 접속부(800)를 통해 전송된 화상 증가 신호는 제어 칩(782)이 저장된 다른 화상으로 어드레스를 시프트시키는 것을 허용한다. 클록 접속부(802)로부터 제어 칩으로의 클록 신호는 데이터의 흐름을 조절한다. 제어 칩(782)은 각각의 클록 펄스 동안 데이터의 비트를 전송하고, 다음의 행을 시작하기에 앞서 신호를 기다린다. 이미지 신호는 메모리(784)로부터 제어 칩(782)을 통해 카드 리더(750)로의 데이터 출력 접속부(804)로 전송된다.
모드 입력(806)은 판독 모드 및 기록 모드 사이를 스위칭하는 데에 사용된다. 접속부(808)의 데이터는 메모리에 데이터를 기록하기 위한 것이다.
도 25a 내지 도 25c는 카드 리더(750)내의 디스플레이 제어 회로(810)를 개략적으로 도시한다. 상기 디스플레이 제어 회로(810)는 디지털 전원 공급 장치(812) 및 아날로그 전원 공급 장치(814)를 통해 도 25a에 도시된 바와 같이 회로(810) 전원을 공급하는 배터리를 포함한다. 카드 리더(750)의 플래시 접속부(816)는 카드(730)의 플래시 카드(786)와의 인터페이스이다. 상기 플래시 접속부(816)는 제어 칩(820)으로부터의 클록, 프레임 리세트 및 화상 증가 신호를 포함한 상술한 신호 및 전원을 전송한다. 제어 칩(820)은 20MHz클록 칩(824)으로부터 자신의 클록 신호를 수신한다. 화상 증가 신호는 스위치(826)에 의해 하이로 세트되며, 상기 스위치는 리더 하우징(786)의 제어 패널(774) 상의 버튼에 물리적으로 접속된다.
플래시 접속부(816)를 통해 카드(730)로부터의 데이터 신호는 스위치 회로(830)에 전송되며, 상기 스위치 회로는 신호가 하이 비트(1) 또는 로우 비트(0)인지에 의존하여 신호를 하이(VDD) 또는 로우(VCOM)로 세트시킨다. 비디오 신호는 스위치로부터 컨넥터로 전송되며, 상기 컨넥터는 마이크로디스플레이에 접속된다. 게다가 컨넥터는 제어 회로로부터의 제어 신호와 전원을 마이크로디스플레이로 전송한다. 배경조명용 LED는 각각 트랜지스터와 제어 칩으로부터의 신호에 의해 제어된다.
게다가 상기 회로는 전원 다운 리세트 회로를 포함한다. 상기 전원 다운 리세트 회로는 전원이 오프되기 이전에 이미지를 클리어시키기 위하여 신호를 마이크로디스플레이로 전송한다.
도 25a 내지 도 25c는 1비트 칼러 디스플레이 제어 회로를 도시하며, 상기 제어회로는 8가지의 칼러(적, 청, 녹, 흑, 백, 심홍, 청록 및 황색)를 디스플레이한다. VEE와 VDD사이에서 변화하는 전압을 선택하고 도 26에 도시된 것과 같은 두 개의 스위치를 구비함으로써, 64 컬러를 가지는 2 비트 컬러 디스플레이 회로가 가능하여진다. 이는 상당한 개수의 칼러가 요구되지만 페이저와 셀룰러 전화기와 같은 항목에 대하여 무선 전송 비율이 이미지 데이터를 전송하는 데에 사용될 수 있는 비트를 제한한다는 것을 알 수 있다. 이러한 한정된 전송 비율로, 디스플레이에 사용 가능한 개수의 칼러는 양호한 압축 시스템 및 전송 비율이 사용 가능할 때까지 감소된다. 전송 비율 때문에 제한된 칼러를 가지는 경우, 스위치 칩은 전원 요구로 인하여 비디오 프로세서인 것이 좋다. 카메라 및 무선 전송을 포함하지 않은 다른 제품과 같은 항목에 대하여, 16000000 컬러를 가지는 8 비트 컬러 디스플레이가 선호된다.
도 23b에 도시된 디스플레이 모듈에는 포켓 사이즈의 칼러 텔레비전을 제공하기 위하여 안테나 및 텔레비전 수신기가 갖추어질 수 있다.
포켓용 디스플레이 시스템(200)은 도 27a 내지 도 27e에 도시되었다. 도 27a는 하우징(204) 내에 디스플레이 관측 영역(202)을 가지는 바람직한 실시예의 휴대용 디스플레이 시스템(200)에 대한 사시도이다. 상기 관측 영역(202)은 렌즈(206)를 가지며, 상기 렌즈를 통하여 사용자는 앞서 설명한 바와 같이 마이크로디스플레이를 본다. 상기 마이크로디스플레이의 배율은 하우징(204)의 상단에 위치된 노브(208)를 사용하여 조정될 수 있다.
휴대용 디스플레이 시스템은, 휴대용 디스플레이 시스템(200)의 하우징(204) 내의 슬롯(212)에 삽입될 수 있는 허상으로 도시된 스마트 카드(210) 또는 하우징(204)내의 제 2 슬롯(216)에 삽입되는 허상으로 도시된 메모리 카드(214)로부터 디스플레이되어질 이미지에 대한 정보를 수신한다.
이미지는 배율 노브(208)와 인접하여 하우징(204)의 상부에 위치된 스위치(218)를 사용하여 선택된다. 디스플레이 시스템(200)은 디스플레이 시스템의 앞면 상부의 하우징상의 구멍을 통해 액세스될 수 있는 스위치(220)를 사용하여 턴온 및 턴오프된다. 디스플레이 시스템은 재충전 가능한 배터리(224)를 수용하기 위한 구멍(22)을 가진다.
도 27b에 도시된 바와 같이, 휴대용 디스플레이 시스템(200)의 크기는 휴대용 디스플레이 시스템(200)내에 삽입되는 점선으로 도시된 스마트 카드(210)의 크기에 의해 지배적으로 한정된다. 스마트 카드의 작은 부분이 하우징(204)의 외부로 연장하여, 카드를 제거할 수 있게 한다. 스마트 카드는 신용 카드 크기(즉 약 3⅜인치 x 2⅛인치 또는 85.6 x 53.98 x 0.76mm)를 가진다. 바람직한 실시예에서의 하우징 성분(204)은 개략적으로 4인치 x 2 ½인치 x 1 인치이다. 배터리는 하우징에 자신을 조이기 위한 클래스프를 가진다.
도 27b 및 도 27c를 참조하여, 하우징(204)은 각각의 작은 부분이 하우징(204)의 외부로 연장되도록 스마트 카드(210)와 메모리 카드(214)를 수용하기 위한 슬롯(212, 216) 및 구멍의 주변에 굴곡된 표면(228)을 가진다. 상기 메모리 카드(214)는 스마트 카드(210)보다 협소하고 두껍다.
도 27d는 휴대용 디스플레이 시스템(200)의 분해 사시도이다. 하우징(204)은 상부 하우징(232), 바닥 하우징(234) 및 슬라이딩 열장장부촉 장치내의 상기 바닥 하우징에 부착된 하부 스마트 카드 하우징(236)을 포함한다. 상기 하부 스마트 카드하우징(236)은 어셈블리 나사못 구멍을 커버한다.
메모리 카드는 회로 보드(240) 상에 메모리 카드 하우징(238)에 의해 이송되는 쌍을 이루는 컨넥터 내에 수용된다. 상기 회로는 도 25a 내지 도 25c, 도 26 또는 도 29a 및 도 29a와 관련하여 기술되고 도시된 것과 동일하거나 유사할 수 있다. 메모리 카드는 도 24a 및 도 24b, 또는 도 29c 및 도 29d에 도시된 것과 유사할 수 있다.
도 27a 내지 도 27d의 디스플레이 시스템이 정보를 수신하기 위한 어떠한 무선 수신기를 포함하지 않는 반면, 도 28a 내지 도 28d는 휴대용 페이저/디스플레이 시스템(300)이다. 앞의 실시예와 유사하게, 휴대용 페이저/디스플레이 시스템(300)은 하우징(304)내에 디스플레이 관측 영역(302)을 가진다. 상기 관측 영역(302)은 렌즈(306)를 가지며, 상기 렌즈를 통하여 사용자는 앞서 설명한 바와 같이 마이크로디스플레이를 본다. 상기 마이크로디스플레이 배율은 하우징(304)의 상단에 위치된 노브(308)를 사용하여 조정될 수 있다.
휴대용 페이저/디스플레이 시스템(300)은, 휴대용 페이저/디스플레이 시스템(300)의 하우징(304)내의 슬롯(312)에 삽입될 수 있는 허상으로 도시된 스마트 카드(210) 또는 하우징내의 제 2 슬롯(316)에 삽입되는 허상으로 도시된 메모리 카드(214)로부터, 마이크로디스플레이상에 디스플레이하기 위한 이미지용 정보를 수신한다.
상기 휴대용 페이저/디스플레이 시스템(300)은 배율 노브(308) 근처의 하우징의 상단에 위치된 5가지 선택 스위치(318)를 가진다. 4개의 외부 버튼(350)은 마이크로 디스플레이 상에서의 커서 이동을 허용하며, 중앙의 버튼(352)은 항목을 선택하기 위한 버튼이다. 사용자는 마이크로디스플레이 상의 메뉴로부터 정보를 선택할 수 있다. 선택된 정보는 무선으로 전송될 수 있다. 시스템(300)은 하우징의 구멍을 통해 액세스 가능한 스위치(320)를 사용하여 턴온 및 턴 오프된다.
휴대용 페이저/디스플레이 시스템(300)은 앞면상에 스피커 세트(354)를 구비한다. 이미지와 유사한 음향이 3가지의 소스, 즉 스마트 카드(210), 메모리 카드(214) 또는 무선 송신에 의한 소스로부터 유래할 수 있다. 사용자는 메모리 카드 또는 스마트 카드 상에 저장된 비디오 클립을 보거나 들을 수 있다. 전송 비율에 의존하여, 하우징 내에 위치된 무선 송수신기에 의해 수신된 음향은 실시간으로 들릴 수 있으며, 또는 송수신기가 낮은 비율로 송신하는 경우 상기 음향은 휴대용 페이저/디스플레이 시스템 내의 메모리 내에 저장되어 빠른 비율로 사용자에게 플레이-백(재생) 될 수 있다.
스마트 카드 및 메모리 카드가 도시되었을 지라도, 대안적인 실시예는 소형 CDROM 또는 다른 삽입 가능한 저장 매체를 포함할 수 있다.
5가지의 선택 스위치(318) 및 가상 키보드와 같은 마이크로디스플레이를 사용하여 휴대용 페이저/디스플레이 시스템에 데이터를 입력하고 명령하는 것 이외에, 휴대용 페이저/디스플레이 시스템은 음성 명령을 통해 사용하거나 메모리 카드 또는 다른 삽입 가능한 저장 매체 상에 기록하거나 또는 무선으로 송신하기 위한, 하우징(304)의 구멍(356)을 통해 액세스 가능한 마이크로폰을 포함한다.
휴대용 페이저/디스플레이 시스템(300)은 적외선 송수신기(358)를 포함한다. 적외선 송수신기(358)는 휴대용 페이저/디스플레이 시스템(300)과 유사한 적외선 송수신기를 사용하는 컴퓨터 사이에서 정보를 전달하기 위해 사용될 수도 있다. 상기 적외선 송수신기(358)는 또한 마우스 트랙 포인트, 조이 스틱 및 한쌍의 마우스 버튼을 가지는 무선 키보드와 함께 사용될 수도 있다. 상기 키보드는 보드의 두께가 15mm보다 작게 되도록 접어질 수 있다. 상기 키보드는 노트하거나 입력을 그리기 위하여 일측 면에 터치 패드를 포함한다. 적외선 송수신기가 스피커 대신에 무선 헤드폰(headset)으로 사용될 수도 있다.
휴대용 페이저/디스플레이 시스템(300)은 한쌍의 CCD 카메라(357, 359)를 가지는 카메라 시스템을 포함한다. 한 카메라(357)는 사용자가 마이크로디스플레이를 보기 위하여 시스템(300)을 잡을 때 사용자에게 조준을 맞추도록 앞면상에 위치한다. 다른 카메라(359)는 도 28d에 도시된 바와 같이 뒤면에 위치된다. 사용자는 노트, 물체, 빌딩 또는 사용자가 메모리 내에 저장 또는 전송하기를 원하는 다른 항목의 화상을 취하는 데에 상기 카메라를 사용할 수 있다.
휴대용 페이저/디스플레이 시스템(300)은 비디오 클립 및 음악을 플레이시키는 데에 사용되는 이외에 게임을 하는 데에도 사용될 수 있다. 텔레비전 및/또는 라디오 수신기가 휴대용 페이저/디스플레이 시스템에 부가될 수도 있다. 휴대용 페이저/디스플레이 시스템은 휴대용 디스플레이 시스템보다 약간 크며, 330cm3보다 적은 부피를 가지고 바람직한 실시예의 경우에는 약 250cm3의 부피를 가진다.
도 27a 내지 도 27d의 휴대용 디스플레이 시스템용 회로 보드(240)는 도 29a 및 도 29b에 도시되었다. 상기 회로 보드는 마이크로디스플레이에 접속하기 위한 디스플레이 컨넥터(402), 메모리 카드를 수용하기 위한 한쌍의 컨넥터(404), 프로그램 가능한 논리 장치(PLD, 406), 전원 공급 장치(408) 및 디지털-아날로그 변환기(410)를 포함한다.
도 29c 및 도 29d는 메모리 카드를 도시한다. 상기 카드는 도 28a의 회로 보드(240)의 쌍을 이루는 컨넥터(404)에 접속하기 위한30 핀 컨넥터(416)를 포함한다. 상기 카드는 복잡한 프로그램 가능한 논리 장치(CPLD : Complex Programable logic device, 418) 및 메모리 칩(420)을 포함한다. 상기 메모리 카드는 비디오용의 상술한 15MHz에서 동작할 수 있다.
도 28a 내지 도 28d에 도시된 바와 같이 메모리 칩이 휴대용 페이저/디스플레이 시스템(300) 내에 기록될 수 있는 반면에, 메모리 카드(214)는 개인용 컴퓨터로부터 직접 기록될 수 있다. 도 29e는 메모리 카드(214)와 개인용 컴퓨터 사이의 인터페이스 보드(440)를 도시한다. 개인용 컴퓨터는 병렬 인터페이스 포트(442)를 사용하여 접속된다. 메모리 카드(214)는 한쌍의 컨넥터(444)에서 도 29b에 도시된 것과 유사하게 접속된다. 게다가 상기 인터페이스 보드(440)는 컴퓨터로부터 메모리 카드(214)로 데이터를 판독하기 위한 마이크로프로세서(446)를 포함한다. 복잡한 프로그램 가능한 논리 장치(448)는 메모리 카드 이외의 메모리를 어드레스하는 데에 사용된다.
메모리 카드(214)를 프로그래밍하는 것 이외에, 상기 인터페이스 보드(440)는 컨넥터(450)에 접속된 선택 사항인 마이크로디스플레이를 사용하여 메모리 카드(214) 상의 이미지를 보기 위하여 사용될 수도 있다.
디스플레이는, 표준형 전화기의 기저 부분에 맞물려 잠겨서 전화의 기저부분의 디스플레이 회로 포트에 결합하는 모듈러 부품으로 형성될 수 있다. 이것은 도 30a 내지 도 30j의 실시예에 도시되었다. 도 30a, 30c 및 도 30d에 도시된 표준형 전화기는 모토롤라 스타텍(R)셀룰러 전화기를 도시한다.
도 30a는 디스플레이(252) 및 외부 통신용 포트(254)와 같은 표준형 형상을 가지는 전화기(250)를 도시한다. 도30b에 도시된 모듈러 디스플레이 유니트(260)는, 컨넥터(268)가 포트(254)에 삽입되고 래치(264)가 전화기(250)의 기저부의 상부에 접속되어 마이크로디스플레이를 전화기(250)의 수신기로의 디스플레이 서브하우징(262)내에 접속하는 경우에 전화기(250)와 도킹되도록 배열된다. 서브하우징(262)은 메인 하우징에 관련하여 피보트 결합하여, 전화기(250)를 사용하는 동안에 렌즈(267)를 통해 디스플레이를 관측하는 것을 허용한다. 이러한 실시예에 있어서, 망원 카메라(215)는 서브 하우징(262)으로부터 연장한다. 기저부(270)는 제 2 배터리, 능동 스위치(266) 상의 LED 배경조명 LCD 디스플레이용 구동 전기 장치를 포함한다. 도 30c는 스피커(246)의 대향면상의 배터리 하우징(242)을 도시하는 전화기(250)의 측면도이다. 뒤 패널(258)은 도 30d의 뒷면에 노출된 제 2 배터리와 함께 뒷면을 도시한다. 전화기(250)가 유니트(260)내에 도킹될 때, 표면(258)은 표면(265)과 면하게 되고 컨넥터(264)는 전화기가 하우징(270)내의 제 2 배터리에 의해 전원을 인가 받을 수 있도록 접촉(256)에 위치된다.
도 30e, 30f 및 도 30g는 서브하우징이 저장 위치(274) 및 자신의 관측 위치(272) 모두에서 도시되는 경우에 유니트(260)의 평면도 및 측면도를 도시한다. 도 30h 및 도 30i는 유니트(260)의 뒷면 및 제 2 측면을 도시하며, 서브하우징(262)이 관측 위치(272)에서 회전할 때 하우징(270)의 측면 상에서 노출되는 배터리, 액세스 패널(275), 포커스 노브(276) 및 제어 버튼(278)을 도시한다.
도 30j는 도킹 스테이션(286)의 다른 실시예를 도시한다. 전화기(284)는 하우징(286)내에 도킹되어 도시된다. 그러나, 이러한 실시예에 있어서, 디스플레이는 피보팅 유니트(282)내에 장착된다. 사용자는 유니트(282)를 호(292)를 따라 회전시켜 관측 렌즈(288)를 노출시킨다. 사용자는 또한, 힌지부(290)와 관련하여 디스플레이가 다양한 관측 위치로 회전하도록, 조인트(298)에서 디스플레이를 제 2 직각축(294) 둘레로 회전시킨다. 해제 버튼 (296)은 피보트 유니트(282)가 이동하는 것을 허용한다.
디스플레이 도킹 시스템(1500)이 도 31a 내지 도 31c에 도시되었다. 도킹 엘리먼트 또는 스테이션(1506)내의 수화기 걸이(1504)는 셀룰러 전화기(1502)를 수용한다. 수화기 걸이(1504)는 한쌍의 슬라이드 레일 및 상부 레일(1508) 이외에, 기저부(1510) 및 바닥(1512)에 의해 형성된다. 도킹 스테이션(1506)은 도 31a 및 도 31c에 도시된 최선의 것처럼 배터리를 수용하도록 적용된다. 도킹 스테이션(1506)의 바닥에 수용된 배터리(1516)는 도킹 스테이션(1506)과 셀룰러 전화기(1502) 모두에 전원을 공급할 수 있다.
도 31a 내지 도 31c를 참조하여, 도킹 시스템(1500)은 도킹 스테이션(1506)의 기저부(1510)와 관련하여 피보트되는 디스플레이 서브하우징(1520)을 포함한다. 상기 디스플레이 서버하우징(1520)은 도킹 스테이션(1506)의 기저부(1510)에 대하여 회전하는 푸트 피보트 부분(1522) 및 아암(1524)을 포함한다. 도 31b에 도시된 바와 같이, 상기 아암(1524)은 동작 위치에서 푸트 피보트 부분(1522)으로부터 수평 방향으로 연장한다. 상기 아암(1524)은 렌즈를 가지는 관측 하우징(1526)을 포함하며, 이것은 외향하여 이동하고, 이때 렌즈는 아암(1524)내의 마이크로디스플레이로부터 이격시켜 위치된다.
도 31d 및 도 31e는 다른 대안적인 도킹 시스템(1530)을 도시한다. 디스플레이 도킹 시스템(1530)은 도 31a 내지 도 31c에 도시된 실시예와 유사하게 도킹 스테이션(1536)상에 수화기 걸이(1534)를 포함한다. 유사하게 도킹 스테이션(1536)은 도킹 스테이션(1536)과 셀룰러 전화기(1502) 모두에 전원을 공급할 수 있는 배터리(1538)를 수용하도록 적용된다.
도 31d 및 도 31e를 참조하여, 도킹 시스템(1530)은 송수화기를 형성하고, 디스플레이 포드(pod)(1542) 및 한쌍의 슬라이딩 아암(1540)을 구비한 디스플레이 서브하우징(1540)을 포함한다. 상기 디스플레이 서브하우징(1540)은 도31e에 도시된 바와 같이 스테이션(1536)의 슬라이드 레일에 관련하여 병진 이동하는 아암(1544)에 의해 도킹 스테이션(1536)과 관련하여 이동한다. 이어 아암(1544)은 도 31e에 허상으로 도시된 바와 같이 도킹 스테이션(1536)에 관련하여 회전할 수 있다. 마이크로디스플레이와 렌즈를 하우징하는 디스플레이 포드(1542)는 관측을 위해 마이크로디스플레이를 위치시키도록 아암(1544)과 관련하여 회전한다.
휴대용 디스플레이 시스템(500)이 도 32a 내지 도 32e에 도시된다. 도 32a 및 도 32b는 하우징(504)내에 디스플레이 관측 영역(502)을 가지는 바람직한 실시예의 휴대용 디스플레이 시스템(500)에 대한 사시도이다. 관측 영역(502)은 렌즈(506)를 포함하며, 사용자는 상기 렌즈를 통하여 앞서 설명한 바와 같이 마이크로디스플레이를 보게 된다. 마이크로디스플레이 배율은 하우징(504)의 상단 또는 바닥에 위치된 노브(508)를 사용하여 조정될 수 있다. 상기 하우징(504)의 바닥은 도 32c에 도시되었다.
휴대용 디스플레이 시스템(500)은, 도 32a, 도 32b 및 도 32d에 도시된 스마트 카드(510)와 같은 카드로부터 디스플레이될 이미지용 정보를 수신한다. 상기 스마트 카드(510)는 휴대용 디스플레이 시스템(500)의 하우징(504)내의 슬롯(512)에 삽입될 수 있다.
이미지는 배율 노브(508)에 인접하여 하우징(504)의 상단에 위치된 스위치(518)를 사용하여 선택된다. 디스플레이 시스템은 디스플레이 시스템의 앞면에 위치된 도32b에 도시된 최선의 것과 같은 하우징(504)의 우측상의 구멍을 통해 액세스될 수 있는 스위치(520)를 사용하여 턴온 및 턴 오프된다. 디스플레이 시스템은 재충전 가능한 배터리 또는 커버(524) 뒤의 종래의 다수의 배터리를 수용하기 위한 구멍(522)을 포함한다.
도 32a, 도 32b 및 도 32c에 도시된 바와 같이, 휴대용 디스플레이 시스템은 휴대용 디스플레이 시스템(500)내에 삽입된 것으로 도시된 스마트카드(510)의 크기에 의해 지배적으로 한정된다. 스마트 카드의 대부분은 본 실시예에서는 하우징(504)의 외부로 연장되어 카드(510)의 용이한 제거를 가능케 한다. 스마트 카드는 신용 카드 크기(즉 약 3⅜인치 x 2⅛인치 또는 85.6 x 53.98 x 0.76mm)를 가진다. 바람직한 실시예에서의 하우징 성분(504)은 개략적으로 3⅜인치 x 2 ⅝인치 x 1 인치이다.
휴대용 디스플레이 시스템(550)은 도 33a 및 도 33b에 도시되었다. 도 33a는 하우징(554)내에 디스플레이 관측 영역(552)을 가지는 바람직한 실시예의 휴대용 디스플레이 시스템(550)에 대한 사시도이다. 상기 관측 영역(552)은 렌즈(556)를 가지며, 사용자는 상기 렌즈를 통해 앞서 설명한 바와 같이 마이크로디스플레이를 보게 된다. 상기 마이크로디스플레이의 배율은 하우징(554)의 상단에 위치된 노브(558)를 사용하여 조정될 수 있다.
휴대용 디스플레이 시스템(550)은, 하우징(554)내의 슬롯(556)에 삽입되고 허상으로 도시된 메모리 카드(564) 또는 유선 링크와 같은 데이터 링크로부터 디스플레이될 이미지용 정보를 수신한다. 데이터링크용 포트(578)는 하우징(554)의 앞면에 위치된다.
이미지는 배율 노브(558) 근처의 하우징(554)의 상단에 위치된 여러개의 선택 스위치(568)를 사용하여 선택된다. 5가지의 선택 스위치가 사용될 수 있다. 상기 디스플레이 시스템(550)은 도 33b에서 도시된 경우에는 우측이지만, 하우징(554)의 좌측에 위치된 스위치(590)를 사용하여 턴온 및 턴 오프된다. 상기 디스플레이 시스템은 재충전 가능한 배터리(574)를 수용하기 위한 구멍(572)을 가진다.
도 33b를 참조하여, 셀룰러 전화기(580)는 키패드(584), 스피커(586), 마이크로폰 및 안테나(590)를 구비한 기저부(582)를 포함한다. 상기 기저부(582)는 번호가 입력되어 짐에 따라 전화번호를 찾기 위한 문자 숫자 디스플레이를 포함할 수 있다.
유선 데이터 링크(570)를 사용하여 셀룰러 전화기(580)에 접속된 휴대용 디스플레이 시스템(550)이 도시되었다. 사용자는 디스플레이 시스템(550)의 렌즈(556)를 관측을 위하여 적합한 거리로 스페이스를 두게 된다. 유선 데이터 링크(570)가 도시되어있는 반면에, 도 28a 내지 도 28d에 도시된 것과 같은 적외선 송수신기가 디스플레이 시스템(550)과 셀룰러 전화기 사이에서의 데이터를 전송하기 위하여 사용될 수도 있다.
디스플레이 시스템(550)은 도 33b에 도시된 바와 같이 뒷면에 위치된 CCD 카메라를 위한 구멍(590)을 포함한다. 사용자는 상기 카메라를 사용하여, 노트, 물체 또는 다른 항목의 화상을 취한다.
바람직한 실시예의 다른 포켓용 디스플레이 장치가 도 34a내지 도 34c에 사시도로서 도시되었다. 본 실시예에 있어서, 포켓용 유니트(600)는 렌즈(606)를 가진 관측 유니트(602)를 포함하며, 사용자는 상기 렌즈를 통해 앞서 설명한 바와 같이 마이크로디스플레이를 보게 된다. 마이크로디스플레이 배율은 하우징의 상단 및 바닥상에 위치된 노브(608)를 사용하여 조정될 수 있다. 상기 하우징의 바닥은 도34c에 도시되었다.
이미지는 배율 노브(608)에 인접하여 하우징(604)의 상단에 위치된 한 쌍의 버튼(610)을 사용하여 선택된다. 포켓용 유니트(600)는 하우징(604)의 측면의 구멍을 통해 액세스될 수 있는 스위치(620)를 사용하여 턴온 및 턴 오프된다. 디스플레이 시스템은 도 34c 및 도 34d에 도시된 최상의 것과 같이 재충전 가능한 배터리를 수용하기 위한 구멍(622)을 포함한다.
포켓용 유니트 또는 휴대용 디스플레이 시스템(600)은 포켓용 유니트의 하우징(604)내의 슬롯에 삽입되어질 스마트 카드 또는 도 34c에 도시된 바와 같은 하우징(604)의 슬롯(616)에 삽입되는 메모리 카드(614)로부터 디스플레이될 이미지용 정보를 수신한다.
포켓용 유니트(600)의 노출된 관측은 도 34d에 도시되었다. 하우징(604)은 상단 하우징(632) 및 바닥 하우징(634)을 포함한다. 배터리(624)는 바닥 하우징(634)의 구멍(622)에 수용된다. 렌즈(606) 및 마이크로디스플레이(638)를 포함한 광학적 엔진(636)이 앞면 부분에 위치되고 회로 보드(640) 및 메모리 카드(614)가 유니트(600)의 뒷면 부분에 위치된다.
정지 사진을 위한 디지털 카메라(678)가 도 35a 및 도 35b에 도시되었다. 디지털 카메라(678)는 이미지 센서(682)의 앞면에 위치된 렌즈(680) 및 CCD 또는 CMOS 이미지 센서와 같은 광감지 반도체를 포함한다. 렌즈(680)와 이미지 센서(682) 사이에 셔터가 개재되며, 디지털 카메라(678) 상의 상기 셔터는 셔터 해제 버튼(684)에 의해 제어된다. 문자 숫자 디스플레이 패널(686)은 디지털 카메라(678)의 상단 또는 뒷면에 위치된다.
디지털 카메라(678)는 도35b에 도시된 것과 같은 뷰파인터(690)를 통해 보여지는 마이크로디스플레이(688)를 포함한다. 상기 뷰파인더(690)는 마이크로디스플레이(688)를 관측하기 위한 렌즈(692)를 포함한다. 상기 마이크로디스플레이(688)는 자신의 칩(698) 상부에 위치되며, 상기 칩은 디지털 카메라(678)의 메인 보드 또는 마더 보드(696) 상의 논리 제어기에 접속된다. 일반적으로 제 2 디스플레이 패널(686) 상에 디스플레이되는 정보는 마이크로디스플레이 상에도 디스플레이될 수 있다는 것이 인지된다.
바람직한 실시예의 카메라용의 컬러 시퀀스 마이크로 디스플레이(1602)용 디스플레이 제어 회로(1600)가 도 35c에 도시되었다. 디스플레이 제어 회로(1600)는 이미지 센서(1608)로부터의 아날로그 합성 신호(1604)를 아날로그 신호 프로세서(1606)에서 수신한다. 상기 아날로그 신호 프로세서(1606)는 소니 CXA1585와 같은 상업적으로 유용한 칩이며, 이것은 적, 녹 및 청색 성분으로 신호(1604)를 분리한다.
이미지는 아날로그 신호 프로세서(1606)로부터 마이크로디스플레이(1602)로 직접 전달된다. 동시에, 아날로그-디지털 변환기(1612)에 의해 3개의 아날로그 신호성분이 디지털 신호로 변환된다. 디지털 신호는 추가로 디지털 신호 프로세서(1614)에 의해 처리되어 메모리 회로(1616)에 저장된다. 메모리 회로(1616)에 저장된 신호는 압축, 감마 수정, 스무드링(smoothing) 및/또는 디서링(dithering)과 같이 강화 또는 변경될 수 있다. 강화 또는 변경은 포토샵사(Photoshop Inc.)에서 판매된 것과 같은 상업적으로 사용 가능한 소프트웨어를 사용한다.
이미지 센서(1608)와 관련된 아날로그 신호 프로세서(1606)로부터 직접 관측하는 것 이외에, 마이크로디스플레이(1602)는 메모리(1616)에 디지털 신호로 저장된 모든 것을 디스플레이하고, 상기 디지털 신호는 디지털 신호를 아날로그 신호로 다시 변환하기 위하여 디지털-아날로그 변환기(1620)로 디지털 신호 프로세서(1614)를 통해 보내진다. 디스플레이 제어 회로(1600)는 신호를 적, 녹 및 청색 성분으로 분리하기 위한 아날로그 신호 프로세서(1622)를 포함한다.
디스플레이 제어회로(1600)는 타이밍 회로를 구비한 논리 회로(1624)를 포함한다. 상기 논리 회로는 이미지 센서, 마이크로디스플레이, 디지털 신호 프로세서 및 비디오 신호의 흐름을 제어하기 위한 메모리에 접속된다.
이미지 센서로부터 아날로그 신호프로세서(1606)를 통해 마이크로디스플레이(1602)로 이미지를 집적 취하는 경우, 논리 회로(1624)는 신호를 마이크로디스플레이가 사용하는 적, 녹 및 청색 신호로 색으로 동조시킨다. 이러한 동조는 마이크로디스플레이(1602)에 제공되기 위한 동조된 컬러로 이미지를 모으기 위하여 다양한 필터의 사용 및 배경조명(1626)의 좌표 작용을 포함한다.
논리 회로(1624)는 메모리(1616)로부터의 비디오 데이터를 디스플레이(1602)로 전송함으로써 디스플레이 상의 각 컬러 프레임의 연속적인 흐름을 제어하고 각각의 원시 컬러를 위한 렌즈를 따르는 배경조명(1626)의 좌표 작용을 제어한다.
도 35a 및 도 35b에 도시된 디지털 카메라(678)는 화상을 전사하기에 앞서 이미지를 관측하기 위하여 마이크로디스플레이(688)를 사용한다. 도 35d는, 바람직한 경우에 사용자가 마이크로디스플레이(1638)로부터 보다는 렌즈(1636)를 통해서 이미지를 관측할 수 있도록, 한쌍의 미러(1632, 1634)를 구비한 디지털 카메라(1630)를 도시한다. 제 1 미러(1636)는 셔터(1640)와 이미지 센서(1642) 사이에 위치된다. 제 1 미러(1632)는 제 2 미러(1634)에 이르기까지 렌즈(1636)를 통해 보여지는 이미지를 관리하며, 상기 제 2 미러는 마이크로디스플레이(1638)와 뷰파인터(1646)의 렌즈(1644) 사이에 위치된다.
셔터 해제 버튼이 눌려질 때, 두 미러(1632, 1634)는 도 35d에 허상으로 도시된 것과 같이 실질적으로 수평 위치로 플립하게 된다. 카메라 렌즈(1636)를 통해 전달되는 이미지는 이미지 센서(1642)에 의해 보여진다. 게다가, 사용자가 마이크로디스플레이(1638)상에 이미지를 나타내기를 원하거나 또는 메모리상에 저장된 이전에 취하여진 화상을 보여주기를 원하는 경우, 제 2 미러(1634)는 도 16h에서 허상으로 도시된 것과 같이 수평적으로 플립하게 되어, 마이크로디스플레이(1638)는 뷰파인더(1646)의 렌즈(1644)를 통해 보여질 수 있게 된다.
도 35e에는 대안적인 실시예가 도시되었다. 본 실시예에 있어서, 뷰파인더(1646)는 이미지 센서(1656)의 렌즈(1654)로부터 분리된 제 2 렌즈(1648)와 단일 미러(1650)를 사용한다. 도시된 위치에서 미러(1650)를 사용한다면, 미러(1650)는 사용자가 뷰파인더(1638)의 렌즈(1644)를 통해 마이크로디스플레이(1638)의 이미지를 보는 것을 허용한다. 미러가 허상으로 도시된 것처럼 아래로 플립한다면, 사용자는 제 2 렌즈(1648)를 통해 촬영된 화면을 보게된다. 미러(1650)가 반 크기의 미러라면, 사용자는 마이크로디스플레이(1638)와 제 2 렌즈(1648)를 통한 화면을 모두 볼 수 있다. 반 크기의 미러(1650)가 사용된 경우, 제 2 렌즈(1648)와 미러(1650) 사이에 개재된 셔터(1652)는 제 2 렌즈(1648)를 통한 화면 또는 마이크로디스플레이의 선택을 허용한다.
디지털 카메라/카드 리더(1660)가 도 35f 및 도 35g에 도시되었다. 디지털 카메라/카드 리더(1660)는 관측 렌즈를 가지는 마이크로디스플레이(1662)와, 렌즈(1668)와 개재된 셔터(1670)를 가지는 INTEL VL5426S002와 같은 이미지 센서(1666)를 포함한다. 전기적 셔터도 역시 사용될 수 있다는 것이 주지되어야 한다. 마이크로디스플레이(1662)용 배경조명(1672)이 마이크로디스플레이(1662)와 이미지 센서(1666) 사이에 개재된다.
디지털 카메라/카드 리더(1660)는 메모리 카드용 슬롯(1674)을 가지며, 상기 메모리 카드는 마이크로디스플레이(1662) 상에 표시 가능한 이미지를 이미 포함하거나 저장할 수 있다. 디스플레이를 위한 포커스 노브(1678)는 마이크로디스플레이(1662)의 광학적 엔진(1680) 상에 위치된다. 셔터 해제 버튼(1682) 및 이미지 선택 버튼(1684)도 역시 도시되었다.
도 35g에 도시되고 배터리(1686)의 아래에 놓이는 착탈 가능한 배터리 팩(1686) 및 회로(1690)용 하우징(1688)은 디지털 카메라/카드 리더(1660)를 홀딩하기 위한 핸들을 형성한다.
디지털 카메라(1410)의 앞면 사시도가 도 35h에 도시되었다. 디지털 카메라(1410)는 도 35k에 도시된 것과 같이 앞 렌즈(1414)의 뒤측에 CCD(1412)를 구비한다.
카메라(1410)는 상단에 셔터 해제 버튼(1416)을 구비한다. 게다가, 이미지를 캡쳐링하기 위한 버튼이 디지털 카메라의 상단에 위치된다.
도 35h 및 도 35j에 도시된 바와 같이, 디지털 카메라(1410)는 카메라를 원하는 포커스 범위와 주변 광 레벨에 대하여 아래에서 설명되는 것처럼 조정하기 위한 한쌍의 제어 스위치(1418, 1420)를 구비한다.
도 35i를 참조하여, 디지털 카메라(1410)는 도 35k에 도시된 것과 같은, 카메라를 조준하고 캡쳐링된 이미지를 보여주기 위하여 렌즈(1426)를 통해 보여지는 마이크로디스플레이(1424)를 구비한다. 디지털 카메라(1410)는 또한 디지털 카메라 내부에서 이미지를 관측하고 이미지를 삭제하기 위한 다수의 제어 노브를 구비한다. 제어 노브는 온/오프 스위치(1432), 기록된 이미지를 삭제하기 위한 삭제 버튼(1434), 이미지를 저장하기 위한 기록 버튼(1436) 및 이미지를 보여주기 위한 플레이 버튼(1438)을 포함한다. 게다가, 상하 이동 및 측방향으로의 이동을 허용하는 스크롤/선택 제어 노브(1440)가 존재한다. 또한 WB(화이트 밸런스) 버튼(1442), 해상/줌 버튼(1444) 및 N-F-S 버튼이 존재한다. 상기 N-F-S 버튼은 이미지의 화질을 선택하는 데에 사용된다.
디지털 카메라는 휴대용 컴퓨터, 이미지를 디지털 카메라로부터 컴퓨터로 전송하기 위한 카드리더 또는 프린터와 같은 항목과 인터페이스된다. 바람직한 실시예에 있어서, 카드는 카메라로부터 제거되고 컴퓨터에 삽입된다. 대안적인 실시예에 있어서, 상기 전송은 디지털 카메라로부터 또는 양방향 모두 일 수 있다. 상기 카메라는 컴퓨터와의 접속을 위해 케이블 인터페이스를 구비한다.
도 35k는 디지털 카메라(1410)의 내부 보드(1450)에 대한 앞측 사시도이다. 상기 내부 보드(1450)는 바람직한 실시예의 3개의 배터리(1454)를 유지하기 위한 홀더(1452)를 구비한다. 배터리(1454)와 광학적 관측 위치(1456) 사이에 위치된 CCD 카메라(1412)가 도시되었다. 마이크로디스플레이(1424)가 렌즈(1460) 및 마이크로디스플레이(1424)의 상부에 위치된 확산기(1462)를 가지는 내부 보드(1450)의 하부 우측 코너에 도시되었다. 미러(1464)는 수직 평면으로부터의 이미지를 수평 평면으로 전치시킨다.
도 36a는 문자 숫자 디스플레이(1702), 키패드(1704), 스피커(1706) 및 마이크로폰(1708)을 가지는 셀룰러 전화기(1700)에 대한 사시도이다. 게다가, 셀룰러 전화기(1700)는 많은 일반적인 셀룰러 전화기(1700)에서 보여지는 키패드(1704)를 커버링하기 위한 플립-덮개(1710)를 구비한다. 게다가, 바람직한 실시예에 있어서 셀룰러 전화기(1700)는 하우징(1714)의 좌측에 스크롤 스위치(1712)를 구비한다. 바람직한 실시예에서 상기 스크롤 스위치(1712)는 알파뉴메릭 스크린(1702) 또는 문자 숫자 스크린(1702) 상부에 위치된 마이크로디스플레이(1716) 상의 정보를 선택하는 데에 사용된다. 상기 마이크로디스플레이(1716) 상의 정보는 유사하게 추가의 키패드(1718) 또는 특정 셀룰러 전화기(1700)의 동작에 의존하는 종래의 키패드(1704)를 사용하여 액세스될 수도 있다.
도 36b는 키패드를 커버링하는 플립 덮개(1710)를 가지는 셀룰러 전화기(1700)의 앞면을 도시한다. 닫힘 위치에 있는 플립 덮개(1710)를 가지는 바람직한 실시예에 있어서, 사용자는 사용자가 마이크로디스플레이(1716)를 볼 수 있도록 셀룰러 전화기(1700)를 사용자의 얼굴에서 멀게 들고 있을 수 있다. 전화기는 스피커(1706)와 마이크로폰(1708)이 동시에 동작하지 않아서 피드백을 방지하는 반이중 통신 상태에 놓인다. 사용자는 이러한 모드에 놓인 거리로 스피커(1706)를 들을 수 있고 셀룰러 전화기 통화의 상대측과 대화할 수 있다. 도 36a에 도시된 것과 같은 스크롤 스위치(1712) 또는 키패드(1718)는 문자 숫자 디스플레이(1702) 또는 마이크로디스플레이(1716) 상의 이미지를 제어 또는 선택하도록 프로그램될 수 있다.
대안적인 실시예에 있어서, 수화기(1706)는 셀룰러 전화기(1700)의 하우징(1714)에서 착탈 가능하여, 사용자는 수화기를 사용자의 귀에 인접하게 또는 귀에 스피커(1706)를 놓을 수 있다. 마이크로폰(1708)은 셀룰러 전화기(1700)가 사용자로부터 이격되어 있는 대략 1피트 거리로부터의 대화를 취득할 수 있게 한다.
도 36c는 셀룰러 전화기(1700)의 뒷면을 도시한다. 스피커 하우징(1706)은 뒷면에 도시되었다. 셀룰러 전화기(1700)는 카메라(1722)를 구비한다. 카메라(1722)에 의해 취하여진 전기적 이미지는 셀룰러 전화기(1700)에 의해 전송된다. 도 36a 및 도 36b에 도시된 마이크로디스플레이(1716)는 카메라 엘리먼트(1722)를 위해 사용된다. 기록되어질 이미지가 선택된다. 게다가, 셀룰러 전화기(1700)는 배터리 팩(1724)을 구비한다. 바람직한 실시예에 있어서, 쉽게 다루기 위하여 배터리 팩(1724)은 일련의 리브를 구비한다.
도 37a는 셀룰러 전화기를 수용하기 위한 도킹 엘리먼트(1752)를 가지는 도킹 스테이션(1750)을 도시한다. 도킹 스테이션(1750)은 렌즈(1754)를 가지는 마이크로디스플레이를 구비하며, 여기에서 광학 엔진은 포커스 노브(1756)를 사용하여 조정된다.
도킹 엘리먼트(1752)를 사용하여 도킹 스테이션(1750)에 부착된 셀룰러 전화기(1758)가 도 37b에 도시되었다. 셀룰러 전화기(1758)는 문자 숫자 디스플레이(17609)와 키패드를 구비한 일반적인 셀룰러 전화기이다. 셀룰러 전화기(1758)는 스피커(1766)와 마이크로폰(1768)을 구비한다.
도 37c는 도킹 스테이션(1750)의 셀룰러 전화기(1758)에 대한 측면을 도시한다. 도킹 스테이션(1758)은 셀룰러 전화기(1758)가 일반적으로 자신의 배터리 팩을 수용하는 위치에서 셀룰러 전화기(1758)에 의해 수용된다. 도37c에는 닫힘 위치의 플립 덮개(1762)가 도시되었다. 셀룰러 전화기(1758)는 측면에 다수의 제어 버튼(1764)을 구비한다. 도킹 스테이션(175)은 셀룰러 전화기(1758)와 동일한 평면을 따라 위치된 마이크로디스플레이를 포함한다. 마이크로디스플레이를 위한 렌즈(1754)는 도37c의 약간 우측으로 돌출된다. 도킹 스테이션(1750)의 하우징(1772) 상의 다수의 제어 노브(1770)는 마이크로디스플레이 아래로 돌출하여 도시되었다. 도 37d를 참조하여, 다수의 제어 버튼(1770)이 도시되었다. 도킹 스테이션(1750)은 자신의 바닥 표면상에 재충전 가능한 배터리(1774)를 수용한다. 셀룰러 전화기(1758)를 도킹 스테이션(1750)에 결합하는 것은 그들을 접속시키기 위한 노브를 사용한다.
도 37e는 도킹 스테이션의 바닥측 사시도이다. 렌즈(1754)를 통해 보여지는 이미지는 하우징(1772)의 바닥 상에 위치된 제어 버튼(1770)을 사용하여 선택된다. 배터리(1774)는 본 도면에서도 유사하게 도시된다.
바람직한 실시예에서, 사용자는 마이크로디스플레이 상의 데이터를 보는 동안에는 셀룰러 폰을 일반적인 방식으로 말하거나 듣는 데에 사용하지 않는다. 바람직한 실시예에 있어서, 사용자는 데이터를 관측하기 위하여 셀룰러 전화기(1758)와 함께 도킹 스테이션(1750)을 사용한다. 도 37b에 도시된 것과 같은 스피커(1766)의 볼륨은 관측하는 동안에 사용자가 들을 수 있게 조정될 수 있다. 제어 노브(1770) 또는 셀룰러 폰의 키패드 양자 또는 그 중 하나가 렌즈(1750)를 통한 마이크로디스플레이 상에 데이터를 선택 및 디스플레이하는 데에 사용될 수 있다. 버튼의 사용법은 특정한 일반 셀룰러 전화기에 의존하게 된다는 것을 알 수 있다.
헬리콥터 또는 기차와 같은 운송 수단에 있어서, 오퍼레이터는 운송 수단을 운전하기 위하여 많은 양의 정보를 빠르게 처리하도록 요구된다. 바람직한 실시예에 있어서, 디스플레이는 머리에 고정된 디스플레이이다. 따라서, 디스플레이 및 헬멧을 통해 머리에 장착된 그 부품은 경량이어야 하고 튼튼하여야 한다. 게다가, 밝은 태양광에서 암흑에 이르기까지 파일롯에 의해 경험되는 다양한 빛의 조건에 기인하여, 디스플레이는 강도를 변화시킬 수 있도록 요구된다.
도 38a를 참조하여, 운송 수단용 디스플레이 시스템의 개략도가 도시되었다. 본 실시예에 있어서, 디스플레이(1204), 마이크로디스플레이는 사용자에 의해 착용되는 헬멧(1206)상에 장착된다. 디스플레이가 투사하는 정보는 디스플레이 컴퓨터(1208)로부터 마이크로디스플레이(1204)로 데이터 링크(1210)를 통해 전달된다.
컴퓨터(1208)는 저장 데이터(1211), 스피드, 방향, 고도 항목에 대한 운송 수단상의 센서(1212); 밤 또는 적외부와 같이 강화된 광경을 위한 카메라(1214); 레이더 시스템과 같은 투사 센서(1216)를 포함한 다양한 소스로부터의 정보 및 무선 송신(1218)에 의해 다른 소스로부터 수신된 정보를 수신한다. 컴퓨터(1208)는 오퍼레이터로부터의 입력에 기초하여 데이터를 선택 및 조합할 수 있다.
정보는 디스플레이 컴퓨터(1208)로부터 데이터 링크(1210)를 사용하여 마이크로디스플레이(1204)로 전송된다. 데이터 링크(1210)는 비디오 카드(1222)상에서 변환되는 데이터를 취하며, 상기 카드는 디스플레이 컴퓨터(1208)에 접속되고 인접하여 위치되며 데이터를 도 38c에 도시된 것과 같은 링크(1226), 꼬인 평면 전선 케이블 또는/ 및 광학 케이블 중 하나를 사용하여 마이크로디스플레이(11204)에 인접하여 위치된 디스플레이 드라이버 보드(1224)로 전달한다. 도 38a에 있어서, 데이터 링크(1210)는 사용자 비행복과의 빠른 접속 해제부(1211)를 구비한다.
데이터 링크(1210)는 정보가 최소 개수의 접속을 사용하여 높은 대역폭으로 빠르게 전송될 수 있도록 정보를 변환한다. 예를 들어 바람직한 실시예에 있어서, 마이크로디스플레이(1204)는 라이트 비트 그레이 스케일을 가지는 1280x1024의 픽셀 어래이이다.
도 38b에 도시된 것과 같은 데이터 링크(1210)의 링크(1226)는 다수의 쌍을 이루는 데이터 신호 와이어(1240) 또는 광섬유 및 클록-쌍 와이어(1242) 또는 광학기구를 포함한다. 데이터는 부호화되어 비디오 카드(1222)에 놓인 송신 유니트(1244)에 의해 직렬로 전송된다. 데이터는 링크를 통해 높은 클록 비율로 전송된다. 디스플레이 드라이버보드(1224)에 위치된 수신기(1246)는 데이터를 복호화하여, 그것을 병렬 데이터 형태로 다시 배열한다. 바람직한 실시예에 있어서, 데이터 링크는 상품명 패널링크(PanelLink)로 실리콘 이미지사(Silicon Image, Inc.)에 의해 판매되는 것과 같은 것이다. 링크의 목적은 최소 개수의 데이터 라인을 사용하여 데이터의 속도를 증가시키는 것이다. 데이터 링크 또는 전송 시스템은 텍사스 인스트루먼트의 플랫링크 데이터 전송 시스템(FlatLinkTMData Transmission System) 또는 실리콘 이미지의 패널링크와 같은 다양한 공급업자에게서 제공되는 파이버 채널을 사용한다.
데이터 링크(1210)외에, 도 38c의 디스플레이 시스템(1200)은 한쌍의 의사 무작위 멀티플렉싱 보드(1254)를 포함한다. 이 바람직한 실시예에서 마이크로디스플레이(1204)는 디스플레이 드라이버 보드(1224)상의 디지털 신호로부터 변환된 아날로그 신호를 수신한다. 디지털 아날로그 변환기(1252)를 통하여 변환된 신호는 증폭기(연산 증폭기)(1254)를 통하여 전달된다. 각각의 증폭기는 약간씩 다르다. 따라서, 동일 신호가 각각의 증폭기로 입력되면, 상이한 신호가 출력된다. 증폭기는 동조/조절될 수 있지만, 의사 무작위 멀티플렉싱이 더 쉽다. 증폭기가 디스플레이상의 신호에 이용될 때, 사용자는 다크 및 광 열을 인식할 수 있는데 이는 변화되는 출력 신호 때문이다.
의사 무작위 멀티플렉싱 시스템은 바람직한 실시예에서 디스플레이 드라이버 보드로 플러깅된 보드 상에 형성된다. 의사 무작위 멀티플렉싱 시스템은 디스플레이 드라이버 시스템과 함께 통합될 수 있다.
의사 무작위 멀티플렉싱 시스템은 D/A변화기로부터의 신호를 취하여 신호를 증폭기중 하나로 의사 무작위로 전송하고 증폭기로부터의 신호를 취하여 이를 적당한 출력, 마이크로디스플레이에 대한 입력에 전송한다.
도 38d에서, 디스플레이용 드라이버가 개략적으로 도시된다. 두 개의 채널(데이터 짝수 채널 및 데이터 홀수 채널)에서 데이터는 직렬 디지털 2x8교차 맥스(디멀티플렉스)로 입력된다. 데이터는 8개의 채널에 존재하는데, 이는 4채널 비디오 하이(짝수 행) 및 4채널 비디오 로우(홀수 행)이다. 데이터는 D/A변환기로 전달되며 다수의 래치는 데이터 흐름을 제어하는 수평 카운터에 의하여 제어된다. D/A변환기로부터의 변환된 신호는 의사 무작위 멀티플렉서 보드에 의하여 취해져서 증폭기중 하나 및 적당한 출력에 전달된다. 의사 무작위 멀티플렉서 보드에 대한 입력은 단자 상에 ″1″로 표시되며 출력은 도 38d에 도시된 단자 상에 ″2″로 표시된다.
바람직한 실시예에서, 차량은 헬리콥터이다. 배경조명 광원은 마이크로디스플레이로부터 멀리 배치된다. 배경조명용 광원은 사용자, 조종사 하부 또는 후미에 배치되며 광섬유에 의하여 조종사의 헬멧에 연결된다. 마이크로디스플레이는 라이팅 시스템, 바람직한 실시예에서 배경조명(1220)과 결합하여 작용한다.
라이팅 시스템은 도 38a에 도시된 바와 같이 제어기(1230)에 연결되어 주가에서 야간 관측에 대한 광의 세기를 변경하도록 한다. 또한, 다른 바람직한 실시예에서, 제어기는 개별 LED의 광의 세기를 변경시킬 수 있어 전술한 바와 같이 컬러 시퀀스 디스플레이에 대한 컬러 품질을 향상시킨다.
도 38a에 도시된 라이팅 시스템은 헬멧(1206)상의 마이크로디스플레이(1204)에 인접하게 배치된 단색 LED이다.
상기 설명이 항공기와 같은 차량에 관한 것이었지만, 일반 개인용 컴퓨터와 같은 다른 실시예에 사용될 수 있다.
의사 무작위 멀티플렉서는 두 개의 동일 유니트를 가진다. 하나의 유니트는 입력을 비디오 하이로 의사 무작위화시키고 제 2유니트는 입력을 비디오 로우로 의사 무작위화한다. 의사 무작위 멀티플렉서는 바람직한 실시예에서 하이 신호와 로운 신호사이에서 증폭기를 혼합하지 않는다. 증폭기는 다른 오프셋을 가진다. 그러나, 상기 혼합은 발생할 수 있다.
도 38e는 의사 무작위 멀티플을 개략적으로 도시한다. 보드는 8개의 입력을 가진 헤더를 가지며, 이는 4개의 각각의 D/A 변환기로부터의 출력 및 4개의 증폭기로부터의 출력을 수신한다. 헤더는 4개의 증폭기 및 4개의 비디오 신호에 신호를 전송하기 위한 8개의 출력을 가진다. 또한, 디스플레이 드라이버 보드에 연결하는 헤더는 클록 신호(Muxclck), 회로 보드 전압(VCC) 및 접지 전압(VSS)을 전송한다. D/A 변환기로부터의 신호(4개의 신호)는 각각 헤드로부터 4개의 개별 스위치 회로에 전달된다. 따라서 이를 위한 16개의 스위칭 회로가 존재한다. 바람직한 실시예에서, 각각의 4개의 스위치 세트는 칩상에 배치된다. 각각의 개별 스위치는 로직 칩으로부터 제어 입력을 수신한다. 각각의 세트에서 하나의 스위치만이(각각의 세트에서 다름) 증폭기에 대한 입력인 출력에 대한 모든 입력 흐름에 폐쇄된다. 증폭기로부터의 출력은 헤더를 통하여 제 2세트의 스위치로 유사한 경로를 추종한다. 제 2세트의 스위치는 로직 칩으로부터의 동일 입력을 이용하여 제어되며 스위치의 출력은 적당한 비디오 신호로 전달된다. 도 39d의 상부 D/A 변환기를 통과하는 신호는 상부 신호 라인으로 전달된다.
다음은 각각의 스위칭이 어떻게 설정될 수 있는 지를 보여준다. 제 1실시예에서, 첫 번째 두 개의 입력으로부터의 신호는 의사 무작위 멀티플렉서 없이 전송되는 증폭기로 전달된다. 제 2 및 제 4입력으로부터의 신호는 증폭기로 입력하기 전에 멀티플렉서에 의하여 스위칭되며 디스플레이를 전달하기 전에 교정 라인으로 다시 스위칭된다.
제 2실시예에서, 입력으로부터의 신호는 다음 증폭기로 전송된다. 마지막 입력으로부터의 신호는 제 1증폭기로 전송된다. 증폭기로부터의 출력은 디스플레이로 전달되기 전에 보정 라인에 다시 스위칭된다.
4개의 입력 및 4개의 출력과 관련하여, 두 개의 상기 예는 두가지 16결합이다. 의사 무작위 멀티플렉서는 16 조건사이에서 일정하게 스위칭하여 육안에 증폭기가 통합되도록 한다. 속도는 프레임 속도(60Hz) 또는 런 페이트(60KHz)일 수 있다. 행 속도가 바람직하다.
본 발명이 바람직한 실시예를 참고로 도시되고 설명되었지만, 당업자는 청구범위에 첨부된 본 발명의 사상과 범위에서 벗어나지 않고 변형과 변경을 할 수 있다.

Claims (74)

  1. 액티브 매트릭스 컬러 시퀀스 액정 디스플레이에 있어서,
    제 1면에 형성되며, 픽셀 전극 어래이의 픽셀 전극에 각각 연결되며 면적이 200mm2이하인트랜지스터 회로 어래이를 가지는 액티브 매트릭스 회로;
    상기 제 1면에 평행한 제 2면에서 연장하여 인가 전압을 수신하는 카운터전극 패널; 및
    상기 두 개의 면사이에 3미크론 이하의 깊이를 가진 캐비티에 삽입된 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 컬러 시퀀스 액정 디스플레이.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 픽셀 전극 어래이 위에 산화물층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 컬러 시퀀스 액정 디스플레이.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 캐비티의 깊이는 2μm이하인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 컬러 시퀀스 액정 디스플레이.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 액정은 과플루오르화된 물질인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 컬러 시퀀스 액정 디스플레이.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 산화물은 상기 픽셀 어래이 주위 영역에서 제 1두께를 가지고 상기 픽셀 어래이 위로 연장하는 픽셀 전극 영역에서 더 얇은 제 2두께를 가지는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 컬러 시퀀스 액정 디스플레이.
  6. 제 1항에 있어서, 디스플레이, 스피커, 마이크로폰 및 트랜시버를 내부에 가진 셀룰러 전화 하우징을 더 포함하며, 상기 트랜시버는 오디오 이미지 데이터를 수신하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 컬러 시퀀스 액정 디스플레이.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 전화 하우징 내에 디지털 카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 컬러 시퀀스 액정 디스플레이.
  8. 디스플레이에서 액정을 제어하는 방법에 있어서,
    제 1면에 형성되며 픽셀 전극 어래이의 픽셀 전극에 각각 연결되는트랜지스터 회로 어래이를 가지는 액티브 매트릭스 회로 및 상기 제 1면에 평행한 제 2면에서 연장하여 인가 전압을 수신하는 카운터전극 패널을 제공하는 단계; 및
    모든 서브프레임 후에 카운터전극 패널에 인가 전압을 스위칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 카운터전극의 전압은 비디오 진폭의 두배로 변경되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 제 1면과 제 2면사이에 액정 갭을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 8항에 있어서, 적어도 60Hz의 속도에서 인가전압을 스위칭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 적어도 170Hz의 속도에서 인가 전압을 스위칭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 8항에 있어서, 3미크론 이하의 갭을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 휴대용 디스플레이 시스템에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징에 포함된 컬러 시퀀스 액정 디스플레이를 포함하는데, 상기 액정 디스플레이는 제 1면에 형성되며, 픽셀 전극 어래이의 픽셀 전극에 각각 연결되며 면적이 200mm2이하인트랜지스터 회로 어래이를 가지는 액티브 매트릭스 회로; 상기 제 1면에 평행한 제 2면에서 연장하여 인가 전압을 수신하는 카운터전극 패널; 및 상기 두 개의 면사이에 3미크론 이하의 깊이를 가진 캐비티에 삽입된 액정층을 포함하며;
    상기 디스플레이상의 이미지를 확대하는 렌즈; 및
    상기 하우징 내에 배치되며 결합되는 메모리 카드로부터 디스플레이 상에 디스플레이될 입력을 수신하는 메모리 카드 판독기를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  15. 제 14항에 있어서, 오디오 사운드를 발생시키며 상기 하우징 내에 있는 오디오 트랜스듀서 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  16. 제 15 또는 15항에 있어서, 상기 오디오 디바이스는 상기 하우징에 포함되는 음향 스피커인 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  17. 제 14항에 있어서, 상기 하우징 내에 배치되며 적어도 15MHz에서 동작하며 메모리 카드로부터 디스플레이 상에 디스플레이될 비디오 입력을 수신하는 메모리 카드 판독기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  18. 제 14항에 있어서, 센서에 연결되며 상기 액정 디스플레이에 열적으로 연결되는 가열기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  19. 제 14항에 있어서, 상기 디스플레이는:
    액티브 면적이 158mm2이하인 적어도 75,000픽셀 전극 어래이를 포함하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이; 및
    픽셀 전극 어래이를 조명하는 발광 다이오드 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  20. 제 14항에 있어서, 상기 픽셀 전극 어래이는 적어도 320x240 어래이를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 픽셀 전극 어래이는 적어도 640x480 어래이를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  22. 제 14항에 있어서, 상기 하우징은 330cm3이하의 체적을 가지는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 하우징은 250cm3이하의 체적을 가지는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 하우징은 165cm3이하의 체적을 가지는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  25. 제 14항에 있어서, 상기 카드 판독은 적어도 20MHz에서 동작하는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  26. 제 14항에 있어서, 상기 액정의 성질을 측정하는 액정 센서 및 상기 센서에 연결되고 상기 액정 디스플레이에 열적으로 연결된 가열기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 액정 센서는 상기 액정의 캐패시턴스를 측정하는 다수의 픽셀을 포함하는 센서 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  28. 제 14항에 있어서, 상기 디스플레이는 디스플레이 유니트에 있으며, 상기 휴대용 디스플레이 시스템은 무선 트랜시버 및 상기 트랜시버와 디스플레이 유니트사이에서 연장되는 데이터 링크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 디스플레이 유니트 내에 배치되며 결합되는 메모리 카드로부터 디스플레이 상에 디스플레이될 입력을 수신하는 메모리 카드 판독기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  30. 제 28 또는 29항에 있어서, 상기 디스플레이의 하우징에 배치되며 결합될 스마트 카드로부터 디스플레이 상에 디스플레이될 입력을 수신하는 스마트 카드 판독기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  31. 제 28항에 있어서, 상기 데이터 링크는 유선 접속인 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  32. 제 28항에 있어서, 상기 데이터 링크는 무선 접속인 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  33. 제 32항에 있어서, 상기 접속은 적외선인 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  34. 제 14항에 있어서, 초당 100메가바이트이상의 속도에서 데이터를 전송하며 디스플레이 회로 컴퓨터와 액티브 매트릭스 액정 디스플레이사이의 적어도 일부에 직렬인 데이터 링크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  35. 제 34항에 있어서, 상기 광원은 적어도 하나의 발광 다이오드 디바이스로된 배경조명인 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  36. 제 34항에 있어서, 상기 광원은 디스플레이로부터 원격에 배치되며 광은 광섬유 케이블에 의하여 전송되는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  37. 제 34항에 있어서, 상기 광원은 강도가 변화며 주변 햇빛에 대한 광원 및 야간 관측용 광원을 가지는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  38. 제 34항에 있어서, 상기 데이터 링크는 초당 200메가바이트이상의 전송 속도를 가지는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  39. 제 34항에 있어서, 상기 데이터 링크는 초당 300메가바이트이상의 전송 속도를 가지는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  40. 제 14항에 있어서, 아날로그 비디오 신호가 통과하는 증폭기를 교번시키는 무작위 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  41. 제 14항에 있어서, 신호 경로에 위치한 전압 제어 지연 엘리먼트를 포함하는 클록 비대칭을 제거하는 지연 록킹 루프 및 전압 제어 지연을 제어하는 위상 검출기 및 적분기를 가진 피드백 경로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  42. 제 14항에 있어서, 내부 클록을 발생시키는 신호 경로에 위치한 전압 제어 발진기를 포함하는 위상 록킹 루프 및 전압 제어 발진기를 제어하는 위상 검출기 및 적분기를 가진 피드백 경로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  43. 제 14항에 있어서, 각각의 프레임 후에 각각의 픽셀의 액정을 릴랙싱된 상태로 구동하는 초기 상태를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 디스플레이 시스템.
  44. 액정 디스플레이에 이미지를 기록하는 방법에 있어서,
    다수의 픽셀 전극, 카운터전극 및 삽입된 액정을 가지는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이를 제공하는 단계;
    각각의 픽셀 전극에 전압을 설정하는 단계;
    배경조명을 플래싱하는 단계; 및
    상기 픽셀 전극을 세트 전압으로 초기화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 제 44항에 있어서, 상기 액정은 블랙으로 구동되며 상기 픽셀 전극은 클리어 상태로 초기화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제 44항에 있어서,
    상기 이미지의 각각의 컬러 서브프레임에 대한 설정, 순환, 플래싱 및 구동을 반복하는 단계;
    액정의 성질을 감지하는 단계; 및
    필요시 프레임사이의 액정을 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제 44항에 있어서, 초당 165 서브프레임이상의 속도에서 이미지의 각각의 컬러 서브프레임에 대하여 설정, 순환, 플래싱 및 구동을 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제 45항에 있어서, 초당 165 서브프레임이상의 속도에서 이미지의 각각의 컬러 서브프레임에 대하여 설정, 순환, 플래싱 및 구동을 반복하는 단계; 및
    필요시 프레임사이의 액정을 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 제 48항에 있어서,
    액정 디스플레이를 가진 하우징을 가진 휴대용 디스플레이 시스템을 제공하는 단계; 및
    상기 하우징 내에 배치되며 결합될 메모리 카드로부터 디스플레이 상에 비디오를 디스플레이하기 위한 메모리 카드 판독기를 적어도 15MHz로 동작시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  50. 디지털 카메라에 있어서,
    하우징;
    하우징 내에 배치되어 이미지를 감지하는 이미지 센서;
    하우징 내에 배치되며 상기 이미지 센서로부터의 신호를 처리하는 신호 프로세서;
    상기 하우징 내에 배치되고 상기 신호 프로세서에 연결되며 이미지를 디스플레이하고 적어도 320x240픽셀 전극을 가지며 200mm2이하의 액티브 이미지 면적을 가지는 액티브 매트릭스 디스플레이; 및
    디스플레이상의 이미지를 확대하기 위하여 상기 매트릭스 디스플레이에 광학적으로 연결된 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
  51. 제 50항에 있어서, 아날로그 비디오 신호가 통과하는 증폭기를 교번시키는 무작위 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
  52. 제 51항에 있어서, 상기 액티브 이미지 면적은 158mm2이하인 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
  53. 제 51항에 있어서, 상기 매트릭스 디스플레이는 적어도 640x480 픽셀 전극을 가지는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
  54. 제 51항에 있어서, 마이크로디스플레이로부터의 이미지를 투사하는 미러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
  55. 제 50항에 있어서, 문자숫자 디스플레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
  56. 제 50항에 있어서, 상기 액티브 매트릭스 디스플레이는 발광 다이오드(LED) 배경조명 시스템을 가진 컬러 시퀀스 디스플레이 시스템인 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
  57. 제 50항에 있어서, 상기 액티브 매트릭스 디스플레이는:
    제 1면에 형성된 트랜지스터 회로 어래이를 가진 액티브 매트릭스 회로;
    상기 제 1면에 평행한 제 2면에서 연장하여 인가 전압을 수신하는 카운터전극 패널; 및
    상기 두 개의 면사이에 3미크론 이하의 깊이를 가진 캐비티에 삽입된 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
  58. 제 50항에 있어서, 상기 하우징내의 마이크로폰 및 상기 하우징 내에 배치되어 오디오 및 이미지 데이터를 수신하는 트랜시버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
  59. 휴대용 마이크로디스플레이 시스템에 있어서,
    액티브 면적이 200mm2이하인 적어도 75,000픽셀 전극 어래이를 가지는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이; 및
    상기 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 상에 형성된 이미지를 수신하며 적어도 두배이상 이미지를 확대하는 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 마이크로디스플레이 시스템.
  60. 제 59항에 있어서,
    상기 액정의 성질을 측정하는 액정 센서;
    상기 센서에 연결되며, 액정 디스플레이에 열적으로 연결되는 가열기; 및
    상기 디스플레이상의 이미지를 확대하는 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 마이크로디스플레이 시스템.
  61. 제 60항에 있어서, 상기 액정 센서는 상기 액정의 캐패시턴스를 측정하는 다수의 픽셀을 가지는 센서 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 마이크로디스플레이 시스템.
  62. 제 59항에 있어서,
    무선 트랜시버;
    상기 액정 디스플레이와 렌즈를 가진 하우징을 포함하는 디스플레이 유니트; 및
    상기 트랜시버와 상기 디스플레이 유니트사이에서 연장하는 데이터링크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 마이크로디스플레이 시스템.
  63. 제 62항에 있어서, 상기 디스플레이 유니트의 하우징내에 배치되며 결합되는 메모리 카드로부터 디스플레이 상에 디스플레이될 입력을 수신하는 메모리 카드 판독기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 마이크로디스플레이 시스템.
  64. 제 62항에 있어서, 상기 디스플레이의 하우징 내에 배치되며 결합되는 스마트 카드로부터 디스플레이 상에 디스플레이될 입력을 수신하는 카드 판독기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 마이크로디스플레이 시스템.
  65. 제 59항에 있어서, 하우징, 상기 하우징내의 스피커와 마이크로폰 및 오디오와 이미지 데이터를 수신하는 하우징내의 트랜시버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 마이크로디스플레이 시스템.
  66. 제 59항에 있어서,
    액정 디스플레이와 렌즈를 가지며 체적이 330cm3이하인 하우징; 및
    상기 하우징 내에 배치되며 결합되는 카드로부터 디스플레이 상에 디스플레이될 비디오 입력을 수신하며 적어도 15MHz에서 동작하는 카드 판독기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 마이크로디스플레이 시스템.
  67. 제 66항에 있어서, 오디오 사운드를 발생시키는 하우징 내에 배치된 오디오 트랜시버 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 마이크로디스플레이 시스템.
  68. 제 59항에 있어서,
    상기 액정 디스플레이 상에 디스플레이될 이미지를 생성하며 상기 액티브 매트릭스 액정 디스플레이에 연결된 디스플레이 회로; 및
    초당 100메가바이트이상의 속도에서 데이터를 전송하고 디스플레이 회로 컴퓨터와 액티브 매트릭스 액정 디스플레이사이의 적어도 일부에 직렬인 데이터 링크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 마이크로디스플레이 시스템.
  69. 제 68항에 있어서, 상기 픽셀 전극 어래이를 조명하는 광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 마이크로디스플레이 시스템.
  70. 제 69항에 있어서, 상기 광원은 적어도 하나의 발광 다이오드(LED) 디바이스로된 배경조명인 것을 특징으로 하는 휴대용 마이크로디스플레이 시스템.
  71. 제 69항에 있어서, 상기 광원은 상기 디스플레이로부터 이격되어 있으며 상기 광은 광섬유 케이블에 의하여 전송되는 것을 특징으로 하는 휴대용 마이크로디스플레이 시스템.
  72. 제 69항에 있어서, 상기 광원은 강도가 변화며 주변 햇빛에 대한 광원 및 야간 관측을 위한 광원을 가지는 것을 특징으로 하는 휴대용 마이크로디스플레이 시스템.
  73. 제 69항에 있어서, 상기 데이터 링크는 초당 300메가바이트이상의 전송 속도를 가지는 것을 특징으로 하는 휴대용 마이크로디스플레이 시스템.
  74. 제 69항에 있어서, 상기 디스플레이의 액티브 면적은 158mm2이하인 것을 특징으로 하는 휴대용 마이크로디스플레이 시스템.
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