двухрежимный дисплей

Формула изобретения

1. Двухрежимный дисплей, содержащий монохроматический отражательный дисплей прямого видения, содержащий отображающую панель, имеющую первую компоновку пикселей, и узкополосный отражатель, расположенный позади отображающей панели, и полноцветный виртуальный дисплей, расположенный позади узкополосного отражателя, имеющий вторую компоновку пикселей, причем каждый пиксель испускает свет в одной из трех основных цветовых полос через монохроматический отражательный дисплей прямого видения, и при этом свет, испускаемый от каждого пикселя, в комбинации со светом, испускаемым другими пикселями полноцветного виртуального дисплея, формирует полноцветное виртуальное изображение от двухрежимного дисплея.

2. Двухрежимный дисплей по п.1, в котором отображающая панель передает широкую полосу падающего видимого света на узкополосный отражатель и в котором узкополосный отражатель отражает на отображающую панель, по существу, только свет в пределах первой цветовой полосы и передает свет, который находится в пределах трех основных цветовых полос, от полноцветного виртуального дисплея на отображающую панель.

3. Двухрежимный дисплей по п.1, в котором три основные цветовые полосы, по существу, не перекрывают первую полосу частот.

4. Двухрежимный дисплей по п.1, в котором по меньшей мере одна из трех основных цветовых полос перекрывает первую цветовую полосу и в котором уровни цветов для трех основных цветовых полос изменяют, чтобы компенсировать производимое узкополосным отражателем ослабление света, испускаемого полноцветным виртуальным дисплеем в пределах первой цветовой полосы.

5. Двухрежимный дисплей по п.1, в котором полноцветный виртуальный дисплей содержит жидкокристаллический микродисплей, источник света и оптическую систему и в котором жидкокристаллический микродисплей имеет статическую поляризацию, оптимизированную для минимального ослабления виртуального изображения монохроматическим отражательным дисплеем прямого видения.

6. Двухрежимный дисплей по п.1, в котором полноцветный виртуальный дисплей является высокоинформационным дисплеем, а монохроматический отражательный дисплей прямого видения является низкоинформационным дисплеем.

7. Двухрежимный дисплей по п.1, дополнительно содержащий переключающее средство для переключения двухрежимного дисплея между режимом прямого видения и режимом видения виртуального дисплея.

8. Электронное устройство, содержащее двухрежимный дисплей, содержащий монохроматический отражательный дисплей прямого видения, содержащий отображающую панель, имеющую первую компоновку пикселей, и узкополосный отражатель, расположенный позади отображающей панели, и полноцветный виртуальный дисплей, расположенный позади узкополосного отражателя, имеющий вторую компоновку пикселей, причем каждый пиксель испускает свет в одной из трех основных цветовых полос через монохроматический отражательный дисплей прямого видения, и при этом свет, испускаемый от каждого пикселя, в комбинации со светом, испускаемым другими пикселями полноцветного виртуального дисплея, формирует полноцветное виртуальное изображение от двухрежимного дисплея, и переключающее средство.

9. Способ изготовления двухрежимного дисплея, содержащий этапы, на которых: располагают узкополосный отражатель позади отображающей панели монохроматического отражательного дисплея прямого видения, причем отображающая панель имеет первую компоновку пикселей, и располагают полноцветный виртуальный дисплей позади узкополосного отражателя, причем полноцветный виртуальный дисплей имеет вторую компоновку пикселей, и причем каждый пиксель испускает свет в одной из трех основных цветовых полос через монохроматический отражательный дисплей прямого видения, и при этом свет, испускаемый каждым пикселем, в комбинации со светом, испускаемым другими пикселями полноцветного виртуального дисплея, формирует полноцветное изображение от двухрежимного дисплея.

Описание изобретения к патенту

Предшествующий уровень техники

Устройства мобильной связи все более приобретают способность обеспечивать доступ к информации через высокоскоростные беспроводные сети передачи данных. Уже широко доступна система GPRS (система пакетной радиосвязи общего пользования) (2.5G), и появляется система 3G. Одна проблема заключается в том, что маленький дисплей, обычно используемый в карманных устройствах, ограничивает информацию, которую можно увидеть. Эту проблему можно разрешить, используя виртуальный дисплей. Но при таком подходе проблема заключается в том, что для большинства действий, таких как набор номера, виртуальный дисплей является очень неудобным. Кроме того, обычные виртуальные дисплеи потребляют большое количество энергии. Тогда решение заключается в том, чтобы использовать два дисплея: виртуальный дисплей и низкоинформационный дисплей прямого видения. Последующая проблема заключается в том, что присутствие двух дисплеев расходует полезную площадь поверхности, и их трудно выполнять в привлекательном конструктивном решении.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение иллюстрируется посредством примера, а не ограничения, на прилагаемых чертежах, на которых подобные ссылочные позиции указывают аналогичные элементы и на которых:

фиг.1 - объединенный вид вертикальной проекции и электрической блок-схемы двухрежимного дисплея, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.2 и 3 - графики силы света, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения; и

фиг.4 - вид в перспективе электронного устройства, которое включает в себя двухрежимный дисплей, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что элементы на чертежах иллюстрируются для простоты и ясности и не обязательно нарисованы в масштабе. Например, размеры некоторых из элементов на чертежах могут быть преувеличены относительно других элементов, чтобы способствовать улучшению понимания вариантов осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание чертежей

Перед подробным описанием конкретного двухрежимного дисплея в соответствии с настоящим изобретением следует отметить, что настоящее изобретение прежде всего заключается в комбинациях этапов способа и аппаратных компонентов, связанных с двухрежимным дисплеем. В соответствии с этим, аппаратные компоненты и этапы способа представлены там, где это целесообразно, традиционными обозначениями на чертежах, показывающих только те определенные детали, которые являются подходящими для понимания настоящего изобретения, чтобы не затенять раскрытие подробностями, которые будут очевидны специалистам в данной области техники, получающим пользу от приведенного здесь описания.

Рассмотрим фиг.1, на которой показан объединенный вид вертикальной проекции и электрической блок-схемы двухрежимного дисплея 100, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Двухрежимный дисплей 100 содержит монохроматический отражательный дисплей 110 прямого видения и виртуальный дисплей 150. Монохроматический отражательный дисплей 110 прямого видения содержит отображающую панель 112, имеющую первую схему расположения пикселей, и узкополосный отражатель 114, расположенный позади отображающей панели 112. Отображающая панель 112 может быть жидкокристаллической отображающей панелью, которая использует конфигурации жидкокристаллических дисплеев холестерического, твистированного нематического или супертвистированного нематического типа, и может быть пассивной (то есть, управляемой с использованием матрицы из электродов) или активной (то есть, управляемой с использованием матрицы из электродов и тонкопленочных (прозрачных) транзисторов (ТПТ)), или может быть прозрачным дисплеем, изготовленным по любой технологии, таким как органический светоизлучающий дисплей, как известно в технике. В форме, в которой отображающая панель 112 является распределенной, она может включать в себя один или более поляризаторов и может включать в себя другие пленки (например, просветляющую пленку), которые являются новыми или известными в технике.

Виртуальный дисплей 150 расположен позади узкополосного отражателя 114 и предпочтительно является высокоинформационным, полноцветным светоизлучающим виртуальным дисплеем с высокой плотностью пикселей, который содержит микродисплей 160, имеющий вторую схему расположения пикселей, и оптическую систему 170. Микродисплей 160 может быть любым подходящим техническим средством, таким как жидкокристаллический дисплей с источником света или органический светоизлучающий дисплей (ОСИД, OLED). Что касается обычных виртуальных дисплеев, вторая схема расположения пикселей микродисплея 160 по существу является более плотной (то есть, по меньшей мере в 10 раз, и может достигать порядка величины, превышающей в 300 раз), чем схемы расположения пикселей для типичных низкоинформационных дисплеев прямого видения, и, в частности, по существу более плотной, чем для монохроматического отражательного дисплея 110 прямого видения. Например, микродисплей 160 может иметь высокую плотность пикселей, составляющую порядка 3,000-10,000 полноцветных пикселей на квадратный миллиметр, в то время как монохроматический отражательный дисплей 110 прямого видения может иметь плотность порядка 30-100 пикселей на квадратный миллиметр. Также, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, виртуальный дисплей 150 выдает большое количество информации, порядка 300,000-800,000 полноцветных пикселей (например, 800×600 полноцветных пикселей), в то время как монохроматический отражательный дисплей 110 прямого видения выдает низкое количество информации, порядка 700-10,000 монохроматических пикселей (например, 100×50 монохроматических пикселей). Таким образом, отношение количества информации виртуального дисплея 150 к монохроматическому отражательному дисплею 110 прямого видения может находиться в диапазоне от, приблизительно, 30 до более чем 1000. В качестве примеров, виртуальный дисплей 150 может быть такого типа, который имеет три монохроматических пикселя основных цветов, которые управляются одновременно, чтобы генерировать цвет для каждого полноцветного пикселя, или он может быть последовательного типа, то есть таким, который формирует три монохроматических изображения основных цветов последовательно с высокой скоростью, например по меньшей мере 75 монохроматических изображений в секунду, чтобы формировать воспринимаемые полноцветные пиксели, или он может быть дисплеем с разверткой. Виртуальный дисплей 150 испускает свет через оптическую систему 170 и монохроматический отражательный дисплей 110 прямого видения в форме виртуального изображения. Оптическая система 170 содержит одну или более линз, которые увеличивают маленькое в противном случае микроизображение, формируемое микродисплеем 160, в значительно большее (в общем большее по меньшей мере в 10 X раз) виртуальное изображение, сфокусированное в надлежащей позиции для простого просмотра человеческими глазами, как известно в технике. Когда двухрежимный дисплей 100 расположен очень близко к глазам пользователя, свет, испускаемый комбинацией пикселей виртуального дисплея 150, таким образом, формирует полноцветное изображение от двухрежимного дисплея 100. Предпочтительно, монохроматический отражательный дисплей 110 прямого видения выключен, когда виртуальный дисплей 150 включен. Монохроматический отражательный дисплей 110 прямого видения предпочтительно сконфигурирован так, что он имеет состояние максимального пропускания в выключенном состоянии, чтобы снижать до минимума ослабление яркости от виртуального дисплея 150. Когда виртуальный дисплей 150 имеет чувствительный к поляризации жидкокристаллический микродисплей 160, он может быть выполнен посредством выравнивания выходного направления поляризации света от виртуального дисплея 150, чтобы оно было параллельным с задним направлением поляризации монохроматического отражательного дисплея 110 прямого видения (в выключенном состоянии), с целью снижения до минимума ослабления света виртуального дисплея 150 монохроматическим отражательным дисплеем 110 прямого видения. Управление этим переключением обсуждается ниже. Заднее направление поляризации монохроматического отражательного дисплея 110 прямого видения в его выключенном состоянии называется статической поляризацией монохроматического отражательного дисплея 110 прямого видения.

Рассмотрим фиг.2, на которой показан график силы света в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Примеры силы света полос частот трех основных цветов, которые могут испускаться виртуальным дисплеем 150, когда все три цвета испускаются с максимальной интенсивностью, показаны в виде графиков 205, 210, 215. Точные значения ширины полос частот, максимальных интенсивностей и средних длин волн этих трех цветов выбирают с использованием известных методов таким образом, чтобы при их соответствующем объединении и просмотре цвета в пределах большой части спектра 201 видимого излучения воспринимались обычными пользователями; то есть они представляют собой основные цвета, которые в этом примере обозначены символами В, G, R для синего, зеленого и красного цвета. (Оптимальные максимальные интенсивности могут быть неравными, не такими, как они показаны на фиг.2.) Включен ли монохроматический дисплей 110 прямого видения или выключен, отображающая панель 112 передает по меньшей мере широкую полосу падающего видимого света на узкополосный отражатель 114. По меньшей мере, когда монохроматический дисплей 110 прямого видения включен, узкополосный отражатель 114 отражает через отображающую панель по существу только падающий свет в пределах первой цветовой полосы, такой как цветовая полоса 220, которая на фиг.2 находится между синим 205 и зеленым 210 цветом. Применяя соответствующие смещения к матрице из электродов отображающей панели 112, можно произвести монохроматическое изображение, имеющее цвет, определяемый цветовой полосой 220. Изображение может быть изображением "серой шкалы", то есть с использованием пикселей изменяющейся интенсивности; или это может быть простым, высококонтрастным буквенно-цифровым дисплеем, в котором каждый пиксель имеет максимальную или минимальную степень контрастности. Ожидается, что обычно будет использоваться высококонтрастный буквенно-цифровой дисплей, чтобы представлять текстовые сообщения с низким количеством информации, которые могут включать в себя сообщения, которые направляют внимание пользователя на высокоинформационный виртуальный дисплей 150. В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, показанного на фиг.2, эти три цветовые полосы по существу не перекрывают первую цветовую полосу.

Рассмотрим фиг.3, на которой показан график силы света в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. В этой версии по меньшей мере одна из трех цветовых полос перекрывает первую полосу частот. В примере, показанном на фиг.3, первая цветовая полоса 320 перекрывает полосу 305 основного цвета. Уровни цветов для этих трех цветовых полос 305, 310, 315 изменяют, чтобы компенсировать ослабление света, испускаемого виртуальным дисплеем 150 в пределах первой полосы частот, что вызывается узкополосным отражателем 114. Это иллюстрируется на фиг.3 более высоким максимальным уровнем интенсивности для цветовой полосы 305 по сравнению с интенсивностями цветовых полос 310, 315. Как и на фиг.2, оптимизированные максимальные уровни могут отличаться от уровней, предполагаемых фиг.3, например, максимальные оптимизированные уровни для цветовых полос 310, 315 могут быть различными из-за фактических величин ширины полосы частот каждого испускаемого основного цвета 305, 310, 315, или из-за различия в восприятии интенсивностей обычными пользователями.

Обращаясь снова к фиг.1, отметим, что двухрежимный дисплей 100 может дополнительно содержать переключающее средство для переключения двухрежимного дисплея 100 между режимом прямого видения и режимом виртуального видения. В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, переключающее средство может быть автоматическим средством или ручным средством, и оно содержит датчик 180 и переключатель 190. Для автоматического переключения датчик 180 может быть датчиком любого типа, способным обеспечивать измерение определяющего признака, который можно анализировать с целью определения того, как близко находится двухрежимный дисплей 100 к лицу пользователя. Некоторые примеры представляют собой формирователь сигналов изображений, фотоприемник, пару излучателя света/фотоприемника и пару громкоговорителя/микрофона. По меньшей мере, когда датчик 180 является светочувствительным датчиком, он может быть удобно расположен позади отображающей панели 110, поскольку свет из большинства световых полос будет проходить через отображающую панель 110 независимо от того, включена ли отображающая панель 110 или выключена. Датчик 180 связан с переключателем 190 посредством сигнала 181 датчика. Переключатель 190 представляет собой функцию в электронном устройстве, которая анализирует сигнал 181 датчика и включает монохроматический дисплей прямого видения и выключает виртуальный дисплей, или наоборот. Переключатель 190 реализован с помощью микропроцессора или другого устройства обработки данных, который реагирует на записанные программно-реализуемые команды, хотя в некоторых простых вариантах осуществления он может быть реализован с использованием специальных аналоговых и цифровых схем прикладного назначения. Пользователь также может выполнять ручной ввод, такой как ввод команды с использованием клавиатуры, или активизируя специализированный электрический переключатель, который включает или выключает двухрежимный дисплей 100, в то же время, например, также включая или выключая большую часть других потребляющих энергию секций электронного устройства. Если, например, датчик 180 представляет собой формирователь сигналов изображений, переключатель 190 может анализировать формы краев изображения, чтобы принять решение о том, что отображены радужная оболочка и зрачок, или в более сложной версии, можно выполнять сканирование сетчатки. В другом примере для анализирования отраженного света или звука можно использовать пару излучателя света/фотоприемника или громкоговорителя/микрофона, чтобы обнаруживать близость поверхности. Точность обнаружения будет, конечно, связана в общем со сложностью технического решения переключающего средства.

Как описано выше, альтернативное переключающее средство может быть ручным. Для переключения вручную датчик 180 может быть датчиком 180 любого типа, который может обеспечивать измерение действия пользователя, отличающееся от перемещения пользователя двухрежимного дисплея 100 близко к своему лицу, таким как переключаемый вручную исполнительный механизм или микрофон, который преобразовывает речь пользователя. Переключатель 190 снова представляет собой функцию в электронном устройстве, которая анализирует сигнал 181 датчика и альтернативно включает монохроматический дисплей прямого видения и выключает виртуальный дисплей, или наоборот. Переключатель 190 реализован так, как описано выше, хотя записанные программно-реализуемые команды и/или схемное решение могут быть различными.

Когда виртуальный дисплей 150 включен, узкополосный отражатель 114 передает свет, который находится в пределах трех основных цветовых полос 205, 210, 215, от виртуального дисплея 150 на отображающую панель 112. Предпочтительно, как описано выше, монохроматический отражательный дисплей 110 прямого видения выключается переключающим средством. Когда монохроматический отражательный дисплей 110 прямого видения выключен, он должен иметь достаточную проницаемость, чтобы обеспечить возможность виртуальному изображению, формируемому виртуальным дисплеем 150, иметь достаточную яркость для уверенного считывания при заданных условиях рассеянного света. Таким образом, когда микродисплей 160 является основанным на поляризации (например, твистированный нематический ЖКД (жидкокристаллический дисплей)), монохроматический отражательный дисплей 110 прямого видения предпочтительно передает приблизительно 60% или больше света, который находится в пределах трех основных цветовых полос, испускаемых микродисплеем 160 (когда монохроматический отражательный дисплей 110 прямого видения выключен). Когда микродисплей 160 является основанным на излучении (таким, как микродисплей OLED), монохроматический отражательный дисплей 110 прямого видения предпочтительно передает приблизительно 30% или больше света, который находится в пределах трех основных цветовых полос, испускаемых микродисплеем 160 (когда монохроматический отражательный дисплей 110 прямого видения выключен). Узкополосный отражатель 114 может быть статическим узкополосным отражателем, выполненным по любой подходящей технологии (таким, как пластиковая пленка), и в качестве альтернативы, может быть переключаемым узкополосным отражателем.

Виртуальный дисплей 150 может быть любым средством отображения, для которого пиксели могут размещаться с плотностью, требуемой для виртуального дисплея. Два примера представляют собой средство жидкокристаллического дисплея (ЖКД) и средство органического светоизлучающего дисплея (OLED). Виртуальный дисплей 150 ЖКД содержит слой жидкокристаллического материала и источник света. Слой жидкокристаллического материала предпочтительно имеет статическую поляризацию, оптимизированную для максимальной степени контрастности виртуального дисплея 150, когда монохроматический дисплей 110 прямого видения выключен, а виртуальный дисплей 150 включен. Виртуальный дисплей 150 средства ЖКД может быть одним из статического цветного дисплея с подсветкой (имеющего три монохроматических пикселя для формирования каждого цветного пикселя матрицы цветных пикселей) или цветного дисплея с последовательной подсветкой (имеющего один монохроматический пиксель и последовательный источник света), как известно в технике.

Монохроматический отражательный дисплей 110 прямого видения обычно потребляет по меньшей мере на порядок меньше мощности, когда он включен, чем виртуальный дисплей 150, когда он включен, другими словами, двухрежимный дисплей 100 потребляет на 90 процентов меньше мощности, когда включен монохроматический отражательный дисплей 110 прямого видения, чем когда включен полноцветный виртуальный дисплей 150. Таким образом, существенные преимущества двухрежимного дисплея 100 включают в себя доступность высокоинформационного дисплея в очень маленьком модуле, способность принимать и посылать маленькие информационные сообщения без необходимости подносить к лицу электронное устройство, которое включает в себя двухрежимный дисплей 100, и устройство дисплея, которое не потребляет, в среднем, гораздо больше мощности, чем пассивный, монохроматический отражательный дисплей прямого видения во многих применениях, для которых потребность использовать высокоинформационный дисплей является периодической.

Рассмотрим фиг.4, на которой показан вид в перспективе электронного устройства 500, которое включает в себя двухрежимный дисплей 100, где устройство 500 показано в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Этот вид в перспективе иллюстрирует только одну компоновку для электронного устройства 500, в котором используется один из двухрежимных дисплеев 100. Электронное устройство 500 представляет собой портативное электронное устройство, которое содержит аккумуляторную батарею (на фиг.4 не показана), множество маленьких клавишных переключателей 505 и один из двухрежимных дисплеев 100. Расположение 510 датчика и расположение 515 виртуального дисплея показаны на передней стороне монохроматического отражательного дисплея 110 прямого видения. Это электронное устройство 500 представляет собой маленькие электронные устройства, например маленькое, но функционально самостоятельное устройство дистанционного управления (типа такого, которое можно использовать для управления автоматами для смены компакт-дисков большой емкости) или маленькое устройство обмена сообщениями, такое как сотовый телефон. Электронное устройство 500 можно удобно оставлять на столе или на прилавке. Низкоинформационные сообщения можно посылать и принимать, используя монохроматический отражательный дисплей прямого видения, но когда необходимо высокоинформационное взаимодействие с пользователем, на монохроматическом отражательном дисплее прямого видения может быть отображено предупреждение с рекомендацией пользователю подобрать электронное устройство и смотреть на информацию, отображаемую виртуальным дисплеем. Следует оценить, что в альтернативном варианте осуществления можно обеспечивать стереоскопический полноцветный дисплей, располагая два виртуальных дисплея 150 виртуального типа позади монохроматического отражательного дисплея 110 прямого видения и передавая отрегулированную соответствующим образом видеоинформацию на каждый виртуальный дисплей 150.

В вышеизложенном описании изобретение и его выгоды и преимущества были описаны со ссылкой на определенные варианты осуществления. Однако специалистам в данной области техники должно быть понятно, что можно делать различные модификации и видоизменения, не выходя при этом за рамки объема настоящего изобретения, как сформулировано ниже в формуле изобретения. Соответственно, описание и чертежи следует рассматривать скорее в иллюстративном, чем ограничительном смысле, и все такие модификации должны быть включены в объем настоящего изобретения. Выгоды, преимущества, решения проблем и любой элемент (элементы), которые могут приводить к возникновению какой-либо выгоды, преимущества или решения или к тому, что они станут более отчетливыми, должны рассматриваться как критические, требуемые или существенные признаки или элементы любого или всех пунктов формулы изобретения.

Как используются здесь, термины "содержит", "содержащий", или любая другая их разновидность предназначены для охвата неисключительного включения, такого как процесс, способ, изделие или аппарат, который содержит перечень элементов, включающий в себя не только эти элементы, но может включать в себя другие элементы, не перечисленные явно или присущие такому процессу, способу, изделию или аппарату. Термины "включающий в себя" и/или "имеющий", как используются здесь, определены как "содержащий". Термин "связанный", как используется здесь со ссылкой на электрооптическое техническое решение, определяется как "подсоединенный", хотя не обязательно непосредственно, и не обязательно механически.

Термин "программа", как используется здесь, определяется как "набор последовательных команд", предназначенных для выполнения на компьютерной системе. "Программа" или "компьютерная программа" могут включать в себя подпрограмму, функцию, процедуру, объектный способ, объектную реализацию, выполняемую прикладную программу, апплет, сервлет, исходный код, объектный код, совместно используемую библиотеку/динамически загружаемую библиотеку и/или другой набор последовательных команд, предназначенных для выполнения на компьютерной системе.