CN1246931A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种在反射电极内具有开口的半透射半反射彩色显示器,来自背照光源(9)的光在透射模式下通过该开口。通过引入一个阻滞板(11),使得对于反射模式和透射模式的切换性能相同。通过在透射中只使用单色的绿色模式,进一步增加了透射效率。

Description

显示装置
本发明涉及一种显示装置，该显示装置包括一个显示面板，该显示面板具有设有反射材料的第1光透射基板、第2光透射基板和在所述两个基板之间的电光材料。
这种显示装置例如用于在(便携式)的手持电话、organizer(一种电子记事本)中的显示屏，也例如用于汽车的应用中。
在开头的一段中提及的这种类型的(半透射半反射)的显示装置在IBMTDB Vol.15，No.8，pp.2435-6中作了描述。在反射状态下，环境光被该反射材料所反射，在该情况下，该反射材料是铬或铝的反射电极(部分地被覆盖的反射镜)。在透射状态下，这些电极透过光，且在反射状态下，它们反射入射光。借助于刻蚀在该电极上设置实际的像素(字符)。
为了保证在透射状态下有足够的光能通过，该反射镜必须是薄的(在铝的情况下，例如比15mm薄)。以足够的精度来提供这种反射镜是极为困难的。在厚度方面的变动引起光透射率的大的变动，结果，导致在反射状态和透射状态下的不均匀的性能。在较大的面板的情况下，薄的厚度会另外影响驱动性能，这是因为，方块电阻(square resistance)变得很高。
如果将双折射材料，例如扭曲向列(液晶)材料用于这种显示装置，则会产生另一个问题，这是因为所述材料引起透射率-电压曲线在透射模式下和在反射模式下不同。
本发明的目的特别是在于避免上述的缺点中的一个或更多。
为了达到这一点，按照本发明的显示装置的特征在于：在像素的位置上，该反射材料至少设有一个开口。
通过设置带有(一个或多个)开口(例如占据高达30％的表面区域)的反射材料的层，可通过来自光源(背照光源)的足够的光，而另一方面，该反射材料(例如，铝)的层现在具有这样一种厚度(例如，约250nm)，使得由工艺变动引起的几个钠米的厚度变动不影响该显示面板的均匀性。同样，方块电阻明显下降了。
可将上述的开口依据一个图形设置在单独的图像电极内。在另一个实施例中，该开口界定了单独的像素。
按照本发明的显示装置的一个优选实施例的特征在于：该电光材料可在两种具有不同的双折射率的状态之间进行切换，该显示面板设有偏振片，并在第1基板与第1(背面)偏振片之间设有阻滞箔。特别是在基于(超)扭曲向列(S)TN的面板的情况下，对于透射模式的电压依赖关系基本上不同于对于反射模式的电压依赖关系。对于在反射模式中的应用来说，显示面板一般是这样来配置的，即，在通过了正面的偏振片之后，一种(平均的)波长λ的光在该液晶材料中经受偏振方向的变化，使之根据电压的情况，椭圆偏振至圆偏振的偏振光照射到反射电极上(阻滞1/4λ)。根据驱动电压的情况，在反射之后，在正面的偏振片的位置上发生较小或较大程度的吸光。通过在第1基板与第1(背面)偏振片之间设置阻滞滤光片，所述开口(在透射模式下)在该反射器的位置上通过光，该光是椭圆偏振的光，详细地说，是圆偏振的光。结果，对黑态进行了最佳的校正。因此，透射模式的电压依赖关系实际上与反射模式的电压依赖关系相同，从而使用单一电压区域就足够了，这样可节约成本。
根据情况，使用绿色的发射光源作为背照光源可能就足够了。一般来说，透射模式在小于上述的应用的5％的期间内使用，因此，几乎不在透射模式下产生干扰，也不使用整个的颜色调色板。这一点意味着可使用非常有效的绿色背照光源。
该开口最好位于绿色像素的位置上。该光源的波长最好适合于在显示单元中出现的彩色滤光片的绿色部分的透射峰。
通过参照以下描述的实施例，本发明的这些和其它的方面将变得很清楚并得到解释。
图1是按照本发明的显示装置的平面图；
图2是图1的变型；
图3是在图1中的III-III线上取的剖面图；
图4是在图2中的IV-IV线上取的剖面图；
图5示出对于装置的不同类型透射率和反射率作为电压的函数的变化；
图6是按照本发明的另一种显示装置的平面图；
图7是在图6中的VII-VII线上取的剖面图；以及
图8是图7的变型。
附图是示意性的，且未按比例来画出。一般来说，相同的参照数字代表相同的部分。
图1和图2是显示装置的一部分的简略的平面图，图3和图4是其剖面图，该显示装置包括电光显示单元，在本例中该单元是具有扭曲向列液晶材料2的液晶单元1，上述液晶材料2被夹在两个例如设有电极5、6的玻璃的透明基板3、4之间。该电极5由光透射材料构成，而电极6由诸如铝或银的反射或漫反射材料构成。将反射材料的厚度选择为150-400nm，使之不通过光。然而，为了使来自照明光源(背照光源)(9)的光能在透射状态下通过，该反射电极材料至少设有一个开口。例如，电极6被开口10包围(图1、3)或设有开口10′(图2、4)，该开口例如最多占据电极表面的25％。在工作期间内，在反射模式下，现在入射光全部被电极6反射，且在开口10、10′处被吸收，这一点导致对比度的增加，而在照明光源9的工作期间内，开口10、10′使足够的光通过。如图4中所示，如果需要的话，可在透明(ITO)电极12上设置电极6。
可应用不同的电光效应，特别是液晶效应，诸如，(S)TN、主-客(guest-host)、PDLC、ECB、铁-电效应等。在本例中，该装置包括两个偏振片7、8，在本例中其偏振方向互相垂直。该装置还包括取向层(未示出)，该取向层在本例中对基板的内壁处的向列液晶材料进行取向，使得液晶层具有约60度的扭曲角。在该情况下，液晶材料具有正的光各向异性和正的介质各向异性。因此，如果电极5、6被电压激励，分子及定向偶极子使它们本身朝向电场的方向而取向。在图5中，由虚线表示的曲线示出这种装置的反射率-电压特性。入射光13在电压V2’处被变换成椭圆(最好是圆)偏振光，该光在反射电极6的位置处被反射，并作为实际上线性的(与偏振片7的偏振方向成直角)的偏振光到达偏振片7并被吸收(全部吸光)。在液晶单元的两端的电压下降的情况下，双折射率增加，直到在电压V1’处液晶层的阻滞作用使得最大的反射率实际上发生。当该显示单元在透射模式下使用时，如果不采取特殊的措施的话，透射率-电压特性近似地对应于图5中的连续线，
按照本发明的另一个方面，在本例中，将阻滞箔置于偏振片8与液晶材料2之间，该阻滞箔将通过偏振片8的线性偏振光变换成椭圆偏振光，该椭圆偏振光最好具有与在反射模式下在电压V2’下入射到反射电极6上的光相同的椭圆率。在本例中，偏振片互相垂直，将1/4λ板用作阻滞箔11，使来自光源9的光作为圆偏振光到达液晶层，切换性能(透射率-电压曲线)变得实际上与图5中示出的虚线相同。特别是，V2变得实际上等于V2’，使接近完全吸光的区域内的曲线重合。
为了再现彩色图像，图3、4中的装置设有彩色滤光片14。如在开头的一段中提及的那样，透射模式一般在寿命的小于5％的期间内使用。一般来说，发射所有颜色的谱线的白色光源(背照光源)9在人眼最灵敏的谱线的绿色部分内的效率(以每瓦的流明数为单位)较低。彩色滤光片14吸收大部分的谱线的光，使得来自白色光源(背照光源)的光的吸收进一步增加。因此，绿色光源，例如场致发光光源或LED，经常在特定的应用中使用(特别是电话、organizer)，其中光源9用得比较少。在该情况下，使光源9的波长适合于例如绿色滤光片(滤光片的绿色部分)的透射峰。如果需要的话，也可将绿色像素配置成大于(1.3-2倍)红或蓝的像素，以进一步增加透射率。如果需要的话，这样来配置绿色像素，使其形成在包括红和蓝的像素的行之间的分开的像素行。
在以下的表中，对于设有640(×3)×240个像素的、分别具有绿色或白色光源的6.5″反射显示面板，比较透射模式下的光输出。
    绿     白
    背照光源的效率(1m/W)     6     4
    在100mW处的光输出(cd/m2)     23.6     15.7
    彩色滤光片透射率(％)     95％     50％
    光输出显示(cd/m2)     1.62     0.56
    在cd/m2处的功率(W)     124mW     357mW
在两者的情况下，开口10约占据整个表面区域的20％。如表中所示，在相同的情况下，使用绿色光源导致在透射模式下的更高的光输出。因而，在透射功能不是很重要的应用中，选择绿色光源更为有利。
图6是具有绿色像素的显示单元的一部分的平面图，该绿色像素的表面区域是蓝色或红色像素(其表面区域是相同的)的表面区域的1.4倍。如上所述，由于使光源9的波长适合于彩色滤光片的绿色部分的透射峰，故反射(金属)层15中的开口只位于绿色像素位置上。开口10的整个表面区域约为绿色像素的整个表面区域的28.5％，因此，对于三种类型的像素(红、绿、蓝)，反射表面积是相同的。
在本例中，反射器是这样来配置的，即，它是一个分开的金属层15，在该金属层15上设置(现在是光透射的)ITO图像电极16。一个钝化层17位于金属层15与图像电极16之间。其它的参照数字具有与以前的例子中相同的意义。图8示出一个彩色滤光片14邻近于金属层15的变型。在图7、8中未示出其它元件，例如偏振片、背照光源、阻滞箔等。

Claims (8)

1.一种显示装置，包括一个显示面板，该显示面板具有设有反射材料的第1光透射基板、第2光透射基板和在所述两个基板之间的电光材料，其特征在于：
在像素的位置上，该反射材料至少设有一个开口。
2.如权利要求1中所述的显示装置，其特征在于：
该反射材料形成图像电极的一部分。
3.如权利要求1中所述的显示装置，其特征在于：
该电光材料可在两种具有不同的双折射率的状态之间进行切换，该显示面板设有偏振片，并在第1基板与第1偏振片之间设有阻滞箔。
4.如权利要求3中所述的显示装置，其特征在于：
该阻滞箔包括一个1/4λ板，从第2基板的一侧入射的光在两种状态之一的状态下实际上作为圆偏振光到达该反射性的电极材料上。
5.如权利要求1中所述的显示装置，其特征在于：
该显示装置在第1基板一侧设有发射绿光的光源。
6.如权利要求5中所述的显示装置，其特征在于：
该开口位于绿色像素的位置上。
7.如权利要求5中所述的显示装置，其特征在于：
绿色像素占据比红色或蓝色像素大的表面区域。
8.如权利要求5中所述的显示装置，其特征在于：
一行绿色像素位于包括红色和蓝色像素的行之间。
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