具有集成显示屏和照相机的便携式电子设备及其方法 【技术领域】
本发明一般涉及便携式电子设备，更具体涉及具有多功能性能的便携式电子设备。
背景技术
蜂窝电话、消息设备、PDA(个人数字助理)和其他具有通信性能的便携式电子设备在过去几年中成为了日常生活中的设备。随着它们的发展，价格持续下跌而设备的性能得到了扩展。当前，这样的设备可以用于许多地方来进行与因特网的无线连接、玩游戏，以及完成电子邮件和其他消息功能。易于预期，随着时间推移，这样设备的性能将继续得到扩展而价格继续下跌，从而使得使用这样的设备成为人们日常生活中的固定的一部分。设备制造商继续利用技术革新来平衡刺激和快乐与使用上的方便和简单。设备购买者希望不断改进生产能力并且比具有数字定制和应用的人群领先一步。同时，他们希望设备具有创造性的娱乐和发消息的性能。为了迎合购买者的要求，设备制造商创造出了包括大显示屏的设备。
此外，某些设备制造商正在提供与照相机的连通性，以混合多种不同的功能。例如，已经可以将照相机零件连接到蜂窝电话上。这样的零件允许设备用户照相、在蜂窝电话的显示屏上观看相片，并将相片发送到支持相同标准地另一蜂窝电话。某些设备进一步提供性能以将从蜂窝电话上拍摄的相片发送到PC。使用照相机零件的一个缺陷是需要有两个不同的设备来完成所需的功能。
最后，某些设备制造商正在提供具有内置数码相机的便携式电子设备。当今把照相机集成到便携式电子设备中的一个缺点是附加的尺寸、价格和所需的存储。
【附图说明】
在附图的不同角度视图中，相似的参考标号指示相同或功能相近的元件，附图与其后的详细说明共同结合并组成了本说明书的一部分，用于进一步根据本发明说明各种不同的实施例并解释各种不同的原理和优点。
图1图示说明了便携式电子设备。
图2是图1便携式电子设备的分解视图。
图3到7图示说明了图1和2的便携式电子设备的进一步的细节。
【具体实施方式】
如所需，这里将公开本发明的详细实施例；但是，应该理解，公开的实施例仅仅是本发明的示例，本发明可以以多种不同的形式实施。因此，这里所公开的具体结构和功能细节并不被视为限制，而仅仅被视为权利要求的基础以及用于教导本领域技术人员实际中以任何合适的详细结构不同地使用本发明的表示基础。此外，这里所使用的术语和短语并非限制；而是提供对本发明的可理解的说明。
如在此使用的，术语“a、an(未指明数量)”被定义为一个或一个以上。在此使用的术语“多个(plurality)”被定义为两个或两个以上。在此使用的术语“另一(another)”被定义为至少第二或更多。在此使用的术语“包括(including)”和/或“具有(having)”被定义为包含(comprising，即开放语言(open language))。在此使用的术语“连接(coupled)”被定义为“连接(connected)”，不必非要直接连接，也不必非要机械连接。在此使用的术语“程序”、“软件应用程序”等被定义为设计用于在计算机系统上执行的指令序列。程序、计算机程序或软件应用程序可包括子程序、函数、程序块(procedure)、对象方法、对象实现、可执行应用程序、applet、servlet、源代码、对象代码、共享库/动态链接库和/或设计用于在计算机系统上执行的其他指令序列。
参看图1，示出了便携式电子设备10。例如，便携式电子设备10可以是蜂窝电话(如所示)、无绳电话、有线陆上线路电话或诸如V200个人通信设备(美国伊利诺斯州绍姆堡的摩托罗拉公司生产)的个人通信设备。类似地，便携式电子设备10可以是PDA、便携式个人计算机或等同物。在下面的描述中，术语“便携式电子设备”指的是上述任意设备或等同物。
便携式电子设备10优选包括用户接口(诸如麦克风15、键盘20、听筒25、显示屏30以及外壳35)。例如，麦克风15将从发往便携式电子设备10的语音传输接收的声音输入信号转换成电子输入信号。听筒25可以将电子输出信号转换成声音输出信号，声音输出信号从便携式电子设备10发出，为便携式电子设备10的接听者所听见。键盘20允许便携式电子设备10的用户输入诸如电话号码和文本备忘录的数据，并在便携式电子设备10内完成各种不同的功能。显示屏30显示诸如一条或多条通信消息、电话号码和主叫者身份的数据。显示屏30还可显示诸如屏保、墙纸、博弈应用程序等的图形。外壳35包围着便携式电子设备10的各种不同元件并为设备提供机械支持。
图2是图1便携式电子设备10的分解视图。如图2所示，便携式电子设备10包括装配在印刷电路板60上的多个内部组件40。外壳35包住多个内部组件40，提供覆盖、保护和结构支持。优选地，根据本发明，多个内部组件40包括照相机电路45。照相机电路45包括用于向便携式电子设备10提供拍照功能的必要电路。优选地，便携式电子设备10包括数码相机的功能。例如，照相机电路45包括用于每次拍摄相片的几秒钟内所进行的数以百万计的计算的软件和电路。这些计算使得照相机可能预览、捕捉、压缩、过滤、储存、传输和显示图像。典型地，照相机电路45是编程用于进行这些计算的微处理器。
多个内部组件40进一步优选地包括处理器50。处理器50可通过软件应用程序编程以控制包括照相机电路45在内的不同的多个内部组件40的操作。可替换地，处理器50可包括内部集成的照相机电路45的全部所需功能。在替换例中，照相机电路45不是必需的。
为了完成便携式电子设备10的必要功能，处理器50连接到存储器55，存储器55优选地包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦写可编程只读存储器(EEPROM)以及闪存。例如，存储器55包括用于储存一个或多个接收或发送的消息、一个或多个软件应用程序、图像数据等的存储位置。闪存对于集成拍照功能所拍摄的图像的简便、快速的信息储存来说尤其有用。
图3根据本发明一个实施例，图示说明结合有拍照功能的显示屏30的进一步细节。应该认识到，本发明允许在诸如显示屏30的液晶显示屏(LCD)内或结合有LCD的任意设备内的集成照相机的新颖构造。根据本发明，照相机可以集成到主LCD显示屏中或者集成到外部电连接显示屏(未示出)中。如所示，集成显示屏和照相机65包括照相机传感器70和完整照相机镜头75，其安装在印刷电路板60或其他衬底上的显示屏30下面。集成显示屏和照相机65的组件(即显示层)包括一个或多个玻璃层(110、115)、一个或多个偏光镜(80、85)、色彩滤镜90、公用电极(common electrode)95(例如铟锡氧化物制成)，构造(即切口(cut away))液晶层100以允许光束105穿透到照相机传感器70。对于LCD功能，光束105通过液晶层100和色彩滤镜90。色彩滤镜90阻挡了除像素范围内以外的所有光波长。在典型的RGB显示屏中，色彩滤镜90被集成到显微镜下有色的上玻璃(upper glass colored microscopically)中以渲染每个单独的红、绿或蓝像素。有色像素滤镜区域之间的区域被印制成黑色从而增加对比度。光束通过色彩滤镜90之后，通过TFT层(薄膜技术层)120。TFT层120包含薄膜晶体管矩阵，每像素有一个晶体管。接着，光束105通过另一偏光镜85以锐化图像并消除强光。然后图像就可以观看了。
为了完成照相机功能，照相机镜头75将光束105聚焦以产生图像。照相机镜头75将光束105聚焦到照相机传感器70上，照相机传感器70可以是通过电来记录光的半导体器件。照相机电路45(未示出)和/或处理器50随后将该电子信息分解为数字数据。例如，照相机传感器70可以是电荷耦合器件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)技术器件或者等同物。照相机传感器70在不同相片位置上将光束105转换成电子。下一步是读取图像中每单元的值(累计电荷)。在CCD器件中，电荷实际上是在芯片上传输并在阵列的一个角落读取。模数转换器将每像素的值转变成数字值。在大多数CMOS器件中，每像素上有多个晶体管，使用更多的常规导线放大和移动电荷。本领域技术人员将认识到，本发明可以使用常规CCD和CMOS照相机实现，其具有集成的固定长度照相机镜头并在板上进行信号处理。通常这样的器件都比较低档，易于根据所述发明的使用。例如，这样的器件的整个厚度通常为七(7)到十(10)毫米(mm)。某些CMOS器件还包含板上驱动电路。
图4图示说明了根据本发明替换实施例，结合有照相机功能的显示屏30的进一步细节。如图4所示，照相机传感器70可以集成到TFT层120。组成照相机本身的晶体管矩阵在与TFT显示层相同的层中制造。TFT层120包含薄膜晶体管矩阵，每种颜色对应一个晶体管。每个单独晶体管控制单个的像素或图片元素。每像素上的液晶处于其正常状态，不施加电压，其允许通过偏光层而来的光进一步通过装置。当施加电压时，液晶与电压成比例地扭曲，改变其偏光并阻挡光路。通过改变从晶体管到每像素的电压，可以控制扭曲的程度，从而有效地控制每像素和每种颜色的亮度。然后将电导体引入铟锡氧化物(ITO)层(shelf)，在该层中连接柔性电路。该电路随后可以将电脉冲携带到电路的其他部分。照相机驱动器可以使用板上芯片(COB，chip on board)、线上芯片(COF，chip on flex)或者玻璃上芯片(COG，chip on glass)技术。例如，TFT有源矩阵显示屏可以包含不定形硅。包含多晶硅的TFT将支持CMOS电路。
此外，如图4所示，照相机镜头75可以集成到LCD镜头盖或其他结构中。例如，如所示，显示屏和照相机镜头130可包括LCD镜头和照相机镜头功能。照相机镜头可以是一组平凸、平凹或凹凸镜头，集成有LCD镜头或单独的集成镜头。镜头使光会聚于TFT层上的固定点处，TFT层通过电来记录光并用作照相机传感器70。随着光从空气中移动到镜头中，光慢下来，朝法线(垂线)弯曲。随着光离开镜头，其速度又快起来，偏离法线方向弯曲光线。就是弯曲光线的这个性质和镜头的曲率使得光会聚或聚焦在一点上。对上偏光镜80、色彩滤镜90、液晶层10和公用电极95切口，从而允许光束105穿透到照相机传感器70。
图5到7图示说明了用于集成照相机和显示屏30以形成集成显示屏和照相机65的各种不同实施例。本领域普通技术人员将认识到，照相机传感器70(未示出)和照相机镜头75可以集成在LCD显示屏30上的任意位置，诸如多种镜头结构(圆、椭圆、矩形、三角形)的四角中任意一角上。
如图3、4和5所示的集成显示屏和照相机65提供多功能使用电子设备现有LCD的每层的简洁方法，从而使把照相机加入设备的成本和尺寸影响最小化。两种可替换例提供了使照相机功能存在于LCD的一小部分中的方法。
上述便携式电子设备、集成显示屏和照相机及其相关的处理，以及其发明原理意在提供有关向设备提供集成显示屏和照相机功能的有意义的信息。期望本领域普通技术人员通过上述的原理、概念和实例能够实现根据设备的其他可替换的步骤，并且还将为集成显示屏和照相机功能而提供附加的快速和有效的处理和系统。希望所附权利要求涵盖许多这样的其他实例。
本公开意在解释怎样根据本发明改造和使用不同的实施例，而并非限制其真正的、期望的和合理的范围与精神。前面的说明书不想被视为详尽而无遗漏的或将本发明限制为所公开的具体精确形式。根据上述教导，可以进行修改或变化。实施例选取并解释为提供对本发明原理和其实践应用的最好的说明，使本领域普通技术人员能够以多种不同的实施例使用本发明，并针对具体使用而做出多种不同的修改。所有这样的修改和变化都落入到所附权利要求所确定的本发明的范围中，在本专利申请的审查期间可能会对权利要求做出修改，可根据其公正、合法和公平授权的范围对其进行解释。