CN1672093A - 半透反射可切换双单元液晶显示器件 - Google Patents

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Abstract

明亮的半透反射LCD显示器通过两个位于背光11之前的LCD单元的排列获得。这些是一个第一像素明显的LCD面板12和一个第二“光学元件”LCD面板13，该面板可能为像素明显的也可能不是。在一个实施例中，用作显示器的LCD面板12，位于光学元件13上，其功能为半透反射器，且可能为像素明显的也可能不是。在第二实施例中，光学元件13和LCD面板12是像素明显的，光学元件13位于LCD面板上。一个或其它面板可被分别切换，以便在反射和透射模式中使用全部像素表面进行显示。光学元件13包含聚合物分散或聚合物网络LC材料，并且可作为滤色镜。

Description

半透反射可切换双单元液晶显示器件
技术领域
本发明涉及半透反射液晶显示器件，特别的涉及所有像素都可在反射模式和透射模式中使用的半透反射液晶显示器件。
背景技术
所谓的半透反射液晶显示器件被已经进入全尺寸实际应用中，其中从前侧入射的外部光被反射向前侧，且由背光***引起的来自于后侧的入射光被传递到相同的前侧。这种类型的液晶显示器件在照明良好的环境下主要依靠外部光(环境光)(反射模式)，且在弱照明环境下主要依靠背光***中发射的光(透射模式)提供有效图像显示。
这种类型的液晶显示器件在相关领域的文献中被公开，该文献为M.Kubo等人“Development of Advanced TFT with Good Legibilityunder Any Intensity of Ambient Light”，IDW’99，第六届国际显示研讨会论文集，AMD3-4，第183-186页，1999年12月1日，由ITE和SID主办。
在此器件中，每个像素具有一个反射区域和一个透射区域。反射区域包含，例如，一个铝反射构件。透射区域是通过去掉部分反射构件形成的。例如，透射区域排列在矩形像素区域的中部，并且具有与像素区域基本上几何相似的矩形形状。所述反射区域是除了矩形透射区域之外的部分像素区域，并且具有环绕透射区域的形状。
但是，在上述半透反射液晶显示器件中，因为一个像素具有一个透射区域和一个反射区域，其缺点是透射率比透射类型的液晶显示器件的透射率低，且反射率比反射类型的液晶显示器的反射率低。换句话说，在亮度方面，半透反射液晶显示器件与透射类型液晶显示器件以及反射类型液晶显示器件相比是令人不快的。
根据本发明，本发明的目标是提供一种半透反射液晶显示器件，该液晶显示器件在反射模式和投射模式都能实现良好的发光显示。
发明内容
本发明的主题是通过使用光学元件来实现与透射类型的LCD或反射类型的LCD一样发光良好的显示器，所述显示器能够通过作用电压在来自于光源的光的透射和对于外部光的反射之间进行切换，在光源和液晶面板之间或在液晶面板之上进行切换，并因此使用半透反射LCD的反射模式和透射模式中的全部像素。
本发明的半透反射液晶显示器件是一种具有使用外部光的反射模式和使用光源的透射模式的半透反射液晶显示器件，且包含一个在透射模式中使用的光源，一个排列在光源上且在透射模式中作为显示元件运行的液晶面板，以及一个排列在液晶面板上且在反射模式中作为显示元件运行的光学元件。
根据这种排列，因为所述光学元件排列在液晶面板上，该光学元件通过作用电压在来自于光源的光的透射和外部光的反射之间切换，所以发光良好的显示就能够在透射模式或反射模式中使用全部像素实现。在这种排列中，使用聚合物类型的液晶显示元件作为光学元件取消了光学元件中对于偏光器的需要，并且因此，可能在反射模式中实现发光非常良好的显示。
在本发明的半透反射液晶显示器件中，光学元件最好在透射模式中透射来自于光源的光，且在反射模式中反射外部光。
本发明的半透反射液晶显示器件最好带有切换控制装置，该装置用于切换控制电源，使得液晶面板在透射模式中作为显示元件运行，且光学元件在反射模式中作为显示元件运行。
在本发明的半透反射液晶显示器件中，光学元件最好包含像素排列且具有滤色镜。
本发明的半透反射液晶显示器件是一种具有使用外部光的反射模式以及使用光源的透射模式的液晶显示器件，并且包含一个在透射模式中使用的光源，一个排列在光源上的光学元件，该光学元件用于在透射模式中透射来自于光源的光且在反射模式中反射外部光，以及一个排列在光学元件上用于作为显示元件运行的液晶面板。
根据这种排列，因为所述光学元件排列在液晶面板上，该光学元件通过作用电压在来自于光源的光的透射和外部光的反射之间切换，所以发光良好的显示就能够在透射模式或反射模式中使用全部像素实现。换句话说，在透射模式和反射模式中实现最佳性能是有可能的。
本发明的半透反射液晶显示器件最好带有切换控制装置，该装置用于切换控制电源，使得在透射模式中来自于光源的光能够穿过光学元件，且在反射模式中外部光被光学元件反射。
在本发明的半透反射液晶显示器件中，光学元件最好为聚合物分散类型的显示元件或聚合物网络类型的液晶显示元件。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例1的半透反射液晶显示器件的排列的视图；
图2示出了根据本发明的实施例1的半透反射液晶显示器件的液晶面板的排列的剖面图；
图3示出了根据本发明的实施例1的半透反射液晶显示器件的光学元件的排列的剖面图；
图4示出了根据本发明的实施例1的半透反射液晶显示器件的排列的框图；
图5示出了根据本发明的实施例1的半透反射液晶显示器件中的切换表的视图；
图6示出了根据本发明的实施例2的半透反射液晶显示器件的排列的视图；
图7示出了根据本发明的实施例2的半透反射液晶显示器件的液晶面板的排列的剖面图；
图8示出了根据本发明的实施例2的半透反射液晶显示器件的光学元件的排列的剖面图；和
图9示出了根据本发明的实施例2的半透反射液晶显示器件的排列的框图。
具体实施方式
本发明的实施例将参考附图描述。
此实施例描述了一种排列，其中光学元件排列在液晶面板上，所述光学元件能够通过作用电压在来自于光源的光的透射和外部光的反射之间切换。图1示出了根据本发明的实施例1的半透反射液晶显示器件的排列的视图。
如图1所示的半透反射液晶显示器件主要包含在透射模式中作为光源使用的背光11，排列在背光11上在透射模式中作为显示元件运行的液晶面板12，以及排列在液晶面板上在反射模式中作为显示元件运行的光学元件13。
对于背光11，可能为在普通液晶显示器件中使用的背光。
在单色透射类型的LCD中使用的液晶面板，例如，TN(扭转向列)液晶面板以及STN(超级扭转向列)液晶面板，可被用作液晶面板12。此外，可以使用有源矩阵液晶面板，并且因此不同类型的液晶面板可在不考虑液晶类型、驱动方法以及排列模式(例如，VA(垂直排列)以及IPS(板内切换))时使用。例如具有如图2所示的排列的液晶面板可被用作液晶面板12。
图2示出了根据本发明的实施例1的半透反射液晶显示器件的液晶面板的排列的剖面图。在一侧的玻璃基板21的一个主表面上形成了透明电极23。作为透明电极23的材料，例如，可能为ITO(铟锡氧化物)，锌氧化物系列材料，钛氧化物系列材料，铟氧化物锌氧化物系列材料，镓掺杂锌氧化物系列材料，以及p型氧化材料。在透明电极23上形成了配向膜24。作为配向膜24的材料，可能为树脂材料，例如，聚酰亚胺。
同样在玻璃衬底21中，在另一侧的玻璃基板22的一个主要表面上形成了透明电极25，并且在透明电极25上形成了配向膜26。作为透明电极25以及配向膜25的相关材料，使用了与玻璃基板21相同的材料。
另外，分别在玻璃基板21和22上的透明电极23和25组成了扫描电极和信号电极矩阵来完成显示。此外，作为形成透明电极23和25的方法，可能为在制造普通液晶显示器件中使用的方法，例如，溅射。作为形成配向膜24和26的方法，可能为在制造普通液晶显示器件中使用的方法，例如包含涂敷、干燥，和摩擦过程的方法。
在玻璃基板21和22之间形成了液晶层27。液晶层27是通过排列玻璃基板21和22形成的，在玻璃基板21和22上形成了薄膜，使得配向膜24和26相对。偏光器28排列在玻璃基板21的另一主要表面上，偏光器29排列在玻璃基板22的另一主要表面上。另外，虽然此处描述的实施例使用了包含单一极板的偏光器，但是在本发明中可能使用包含多个极板的偏光器，所述极板包含用于观察角度补偿的减速薄膜以及光学薄膜。
聚合物网络类型的液晶显示元件以及聚合物分散类型的液晶显示元件可被用作光学元件13。例如，可能按照如图3所示的排列使用聚合物网络类型的液晶显示元件。
图3示出了根据本发明的实施例1的半透反射液晶显示器件的光学元件的排列的剖面图。在一侧的玻璃基板31的一个主要表面上形成了透明电极33。在另一侧的玻璃基板32的一个主要表面上形成了滤色镜36。在滤色镜36上形成了透明电极34。在制造普通液晶显示器件中使用的方法可被用作形成滤色镜36和透明电极33和34的方法。与液晶面板12中使用的相同的材料可被用作透明电极33和34的材料，而且对于形成电极的方法，可以使用制造普通液晶显示器件中使用的方法。另外，分别在玻璃基板31和32上的透明电极33和34构成了扫描电极和信号电极矩阵来完成显示。
聚合物液晶层35在玻璃基板31和32之间形成。聚合物液晶层35夹在玻璃基板31和32之间，这种排列使得透明电极33和34相对。对于聚合物液晶层35，可能使用聚合物网络类型的液晶，其中包含液晶分子的网络在聚合物矩阵中延伸，以及聚合物分散类型的液晶，其中包含液晶分子的液态膜盒分散在聚合物矩阵中。另外，就低驱动电压而言，聚合物网络类型的液晶更加有利。
液晶面板12和光学元件13以如图1所示的顺序排列，其顺序为背光11、液晶面板12和光学元件13。在这种排列中，液晶面板12在透射模式中被用作显示元件，光学元件13在半透反射模式中被用作显示元件。
图4示出了根据本发明的实施例1的半透反射液晶显示器件的排列的框图。所述排列包含控制全部器件的控制部分41、控制背光11作用电压的切换的切换控制部分42、液晶面板12、和光学元件13、以及为作用电压供电的电源43。此外，所述排列包含执行切换控制的开关SW1至SW3。切换控制部分42具有如图5所示的切换列表，并且基于此切换列表执行切换控制。
下面将描述根据此实施例的具有上述排列的半透反射液晶显示器件的运行。
基于来自于用户或外部环境的输入(例如光的亮度和数量)，控制部分41自动设定显示模式(反射模式或透射模式)，并向切换控制部分42输出模式信息。切换控制部分42控制SW1至SW3的电源的切换，以便在反射模式中将光学元件13用作使用外部光的显示元件，在透射模式中将液晶面板12用作使用来自于背光11的光的显示元件。
首先描述反射模式的一个实施例。在反射模式中，特别的，如图5所示，因为光学元件13被用作显示元件，所以SW1打开。在反射模式中，因为光学元件13被用作显示元件，所以电压没有作用到液晶面板12。因此，SW2关闭。此外，在反射模式中，因为使用了外部光，所以电源也没有作用到背光11。因此，SW3也关闭。
在这种状态下，光学元件13被作为普通液晶显示元件驱动。换句话说，电源43向光学元件13提供电源用于显示。在这种情况下，因为光学元件13处于未应用像素(图1中的箭头B)的散射状态，所以光学元件13反射外部光。
其次将描述透射模式的实施例。在透射模式中，特别的，如图5所示，因为电压被作用到光学元件13使其处于透射状态来透射外部光，所以SW1打开。在透射模式中，因为液晶面板12被用作显示器件，所以电压被作用到液晶面板12。因此，SW2也打开。此外，在透射模式中，因为没有使用外部光，所以电源被作用到背光11。因此，SW3也打开。
在这种状态中，液晶面板12被作为普通液晶显示元件驱动。换句话说，电源43提供电源，来向液晶面板12作用电压用于显示。在此实施例中，因为光学元件13处于透射状态(如图1中的箭头A)，所以来自于背光11的光向外部输出。此外，光学元件13充当滤色镜的角色，且不作为显示元件运行。
因此，在根据实施例1的半透反射液晶显示器件中，因为光学元件被排列在液晶面板上，所述光学元件通过作用电压在来自于背光的光的透射和外部光的反射之间切换，所以发光良好的显示能够在透射模式或反射模式中使用全部像素实现。换句话说，在透射模式和反射模式中实现最优性能是可能的。
此外，在这种排列中，因为光学元件不需要偏光器，所以在反射模式中实现发光非常良好的显示是可能的。此外，在此实施例中，在像素中不需要提供透射区域(孔)，并且因此，简化制造过程也是可能的。
虽然此实施例描述了光学元件13的作用电压被切换的排列，但是在光学元件13的聚合物类型的液晶中通过使用散射程度与灰度相关联的排列，通过执行反射显示和透射显示来实现灰度显示是可能的。在此实施例中，电源被供给所有光学元件、液晶面板和背光，并且作用给光学元件的电压被控制。因此控制用户择优选择使用的模式的优先级是可能的。
此实施例描述了一种排列，其中光学元件排列在光源和液晶面板之间，所述光学元件能够在来自于光源的光的透射和外部光的反射之间切换。图6示出了根据本发明的实施例2的半透反射液晶显示器件的排列的视图。
如图6所示的半透反射液晶显示器件主要包含作为透射模式中使用的光源的背光61、排列在背光61上用于通过作用电压在来自于背光61的透射和外部光的反射之间切换的光学元件62，以及排列在光学元件62上用于在透射模式中作为显示元件运行的液晶面板63。
对于背光61，可能为在普通液晶显示器件中使用的背光。
在单色透射类型的LCD中使用的液晶面板，例如，TN(扭转向列)液晶显示面板以及STN(超级扭转向列)液晶面板，可被用作液晶面板63。此外，可使用有源矩阵液晶面板，并且因此可不考虑液晶类型、驱动方法和排列模式(例如，VA(垂直排列)以及IPS(板内切换))，来使用不同类型的液晶面板。例如，具有如图7所示的排列的液晶面板可被用作液晶面板63。
图7示出了根据本发明的实施例2的液晶显示器件的排列的剖面图。此外，在图7中，与图2相同的部分使用与图2相同的参考数字表示，并因此省略了特定的描述。
在玻璃基板21的一侧的一个主要表面上连续形成了透明电极23和配向膜24。在玻璃基板22的另一侧的一个主要表面上形成了滤色镜71，且在玻璃基板21中，滤光片71上连续形成了透明电极25和配向膜26。与实施例中相同的材料可用作透明电极、配向膜26和滤色镜71的材料。
此外，分别在玻璃基板21和22上的透明电极23和25组成了扫描电极和信号电极矩阵来完成显示。此外，与实施例1中相同的方法被用作形成透明电极23和25的方法，形成配向膜24和26的方法以及形成滤色镜71的方法。
在玻璃基板21和22之间形成了液晶层27。通过排列玻璃基板21和22形成了液晶层27，在玻璃基板上形成了薄膜，使得配向膜24和26相对，并且在玻璃基板21和22之间填充了液晶材料(在这里，TN液晶)。偏光器28排列在玻璃基板21的另一个主要表面上，偏光器29排列在玻璃基板22的另一个主要表面上。另外，虽然在此描述的实施例中使用了包含单一极板的偏光器，但是在本发明中有可能使用包含多个极板的偏光器，所述极板包含用于观察角补偿的延迟薄膜和光学薄膜。
聚合物网络类型的液晶显示元件和聚合物分散类型的液晶显示元件可被用作光学元件62。例如，可能使用具有如图8所示的排列的聚合物网络类型的液晶显示器件。
图8示出了根据本发明的实施例2的半透反射液晶显示器件的光学元件的排列的剖面图。在玻璃基板31的一侧的一个主要表面上形成了透明电极33。在玻璃基板34的另一侧的一个主要表面上形成了透明电极34。与液晶面板63中使用的相同的材料可被用作透明电极33和34的材料，并且对于形成电极的方法，可能为在制造普通液晶显示器件中使用的方法。另外，在此排列中，因为分别在玻璃基板31和32上的透明电极33和34不需要构成扫描电极和单一电极矩阵，所以在关于光学元件62上形成的透明电极的显示区域中消除了图像形成的需求，并且此外，在装配液晶面板63过程中不需要定位，因此实现了简化过程。
在玻璃基板31和32之间形成了聚合物液晶层35。聚合物液晶层35夹在玻璃基板31和32之间，这种排列使得透明电极33和34相对。对于聚合物液晶层35，可能使用聚合物网络类型的液晶，其中包含液晶分子的网络在聚合物网络中延伸，以及聚合物分散类型的液晶，其中包含液晶分子的液态膜盒分散在聚合物矩阵中。另外，就低驱动电压而言，聚合物网络液晶更具优势。
液晶面板63和光学元件62以如图6所示的背光61、光学元件62和液晶面板63的顺序排列。这种排列在透明模式中使用来自于背光61的光，且在半透反射模式中使用外部光。因此，切换控制以这种方式执行，光学元件62在透明模式中处于透射状态，且在反射模式中处于散射状态。
图9示出了根据本发明的实施例2的半透反射液晶显示器件的排列的方框图。所述排列包含控制整个器件的控制部分41、控制背光61和光学元件62的作用电压的切换的切换控制部分42、以及为作用电压提供电源的电源43。此外，所述排列包含执行切换控制的开关SW5和SW6。
下面将描述根据此实施例的具有上述排列的半透反射液晶显示器件的运行。
基于来自于用户或外部环境的输入(例如光的亮度和数量)，控制部分41自动设定显示模式(反射模式或透射模式)，并向切换控制部分42输出模式信息。切换控制部分42控制开关SW5和SW6的电源的切换，以便在透射模式中使用来自于背光61的光，且在反射模式中使用外部光。
首先描述反射模式的实施例。在反射模式中，由于光学元件62被用作反射器，所以SW5关闭(散射状态)。在反射模式中，由于使用了外部光，所以没有给背光61供电。因此SW6也关闭。
在这种状态中，外部光穿过液晶面板63，被散射状态的光学元件反射，再次穿过液晶面板63，并随后向外部输出(图6中的箭头B)。液晶面板63作为液晶显示元件运行。换句话说，电源43提供电源来向液晶面板63作用电压用于显示。
其次将描述透射模式的实施例。在透射模式中，由于光学元件透射来自于背光61的光，所以SW5打开(透射状态)。在透射模式中，由于使用了来自于背光61的光，所以电源被提供给背光61。因此，SW6也打开。
在这种状态中，来自于背光61的光通过透射状态的光学元件62和液晶面板63(图6中的箭头A)输出到外部。液晶面板63作为液晶显示元件运行。换句话说，电源43提供电源来向液晶面板63作用电压用于显示。
因此，在根据实施例2的半透反射液晶显示器件中，因为光学元件排列在背光和液晶面板之间，所述光学元件通过作用电压在来自于背光的光的透射和外部光的反射之间切换，所以发光良好的显示可在透射模式或反射模式中使用全部像素实现。换句话说，在透射模式和反射模式中实现最优性能是可能的。此外，在此实施例中，不需要在像素中提供透射区域(孔)，因此实现了简化的制造过程。
此实施例描述了光学元件排列在液晶面板和背光之间的排列，并且此外，本发明允许一种排列，其中光学元件被整合在液晶面板中，这样光学元件就排列在液晶层和背光之间。
虽然此实施例描述的排列中光学元件62的作用电压被切换，但是通过使用此种排列，其中散射程度与光学元件62的聚合物液晶的灰度相关联，通过执行反射显示和透射显示实现灰度显示是可能的。在此实施例中，电源被作用给所有的光学元件、液晶面板和背光，并且作用给光学元件的电压是受控制的。因此，控制用户优先权中使用的模式的优先级是可能的。
本发明不局限于上述实施例1和2，并且能够在对其进行不同修改后实现。例如，虽然实施例1和2描述了将无源类型液晶显示元件用作液晶面板，且将光学元件用作显示元件的实施例，但是本发明允许使用有源矩阵类型的液晶显示元件。
此外，虽然实施例1和2描述了使用聚合物网络类型的液晶显示元件作为光学元件的实施例，但是本发明能够被应用于使用聚合物分散类型的液晶显示元件的实施例。此外，电控制光透射和反射的状态的切换的光学元件，以及使用聚合物网络类型的液晶显示元件或聚合物分散类型的液晶显示元件的光学元件都可被用作本发明中的光学元件。
此外，虽然实施例1和2分别描述了使用聚合物液晶层35夹在玻璃基板之间的光学元件13或62的实施例，但是本发明能够被应用于光学元件13或62为不使用玻璃基板的薄膜的实施例。此实施例使得光学元件与液晶面板相结合，并因此允许简化的制造过程。
本发明在两种模式下，透射模式和反射模式，实现了发光充分良好的显示，并且因此，能够被应用于液晶显示器件，例如在外部环境中使用的移动电话和PDA(便携式数字助理)。
如上所述，因为本发明的半透反射液晶显示具有光学元件，所述光学元件通过作用电压在来自于光源的光的透射和外部光的反射之间切换，且所述光学元件排列在光源和液晶面板之间或在液晶面板之上，所以可在透射模式或反射模式中使用全部像素实现发光良好的显示。
此申请是基于日本专利申请No 2002-220846，2002年7月30日提出，其全部内容通过此处的参考被清楚的合并。

Claims (7)

1、一种半透反射液晶显示器件，其中反射模式使用外部光且透射模式使用光源，包含：
一个在透射模式中使用的光源；
一个液晶面板，排列在所述光源上，用于在透射模式中作为显示元件运行；和
一个光学元件，排列在所述液晶面板上，用于在反射模式中作为显示元件运行。
2、如权利要求1所述的半透反射液晶显示器件，其中所述光学元件在透射模式中透射来自于所述光源的光，且在反射模式中反射所述外部光。
3、如权利要求1或2所述的半透反射液晶显示器件，进一步包含切换控制装置，该装置用于切换控制电源，使得所述液晶面板在透射模式中作为显示元件运行，且所述光学元件在反射模式中作为显示元件运行。
4、如权利要求1至3中任何一项所述的半透反射液晶显示器件，其中所述光学元件具有像素排列和滤色镜。
5、一种半透反射液晶显示器件，其中反射模式使用外部光且透射模式使用光源，包含：
一个在透射模式中使用的光源；
一个光学元件，排列在所述光源上，用于在透射模式中透射来自于所述光远的光，并且在反射模式中反射所述外部光；和
一个液晶面板，排列在所述光学元件上，用于作为显示元件运行。
6、如权利要求5所述的半透反射液晶显示器件，进一步包含切换控制装置，所述装置用于切换控制电源，使得在透射模式中来自于所述光远的光穿过所述光学元件，且在反射模式中所述外部光反射所述光学元件。
7、如权利要求1至6中的任何一项所述的半透反射液晶显示器件，其中所述光学元件具有聚合物分散类型的液晶显示元件或聚合物网络类型的液晶显示元件。
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Applicant before: Koninklijke Philips Electronics N.V.

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