CN1797142A - 半穿透式液晶显示器及使穿透与反射模式色度相近的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半穿透式液晶显示器，其具有多个主像素区，每一主像素区包括至少一主要的颜色次像素区，主要的颜色次像素区包含一第一穿透部分与一第一反射部分。一白色次像素区，白色次像素区包含一第二反射部分。本发明利用白色次像素区在反射模式下提供实质的白光，使得半穿透液晶显示器在反射模式下的色度与在穿透模式下的色度相近，而改善显示品质。

Description

半穿透式液晶显示器及使穿透与反射模式色度相近的方法

技术领域

本发明是有关于半穿透式液晶显示器装置(transflective LCD)，且特别是有关于一种使半穿透式液晶显示器在穿透模式与反射模式的色度(chromaticity)相近的方法。

背景技术

反射式液晶显示器(reflective liquid crystal display，RLCD)可分为「全反射式」与「半穿透式」两大类。全反射式LCD不用背光源，利用附在LCD面板上的反射层来反射外部光线，好处是极为省电，但是缺点是在较暗的场合看不到显示屏幕内容且对比度较差，因此一般会用前光源作为辅助光源。而半穿透式LCD是当外部光线足够时就用外部光源，不足时可点亮背光源，是兼具省电以及具辅助光线的方式，因此是许多手机、个人数字助理(PDA)的优先选择。

请参阅图1，图1是典型(typical)半穿透式LCD装置的分解立体示意图。

典型半穿透式LCD装置包括互相对向的一上基底10和一下基底20，以及夹在上下基底之间的一液晶层50。该上基底10通常称为彩色滤光片基底(color filter substrate)10，而该下基底20通常称为数组基底(arraysubstrate)20。在对向于下基底20的该上基底10表面上，形成有一黑色矩阵(black matrix)12以及包含红色(R)区、绿色(G)区与蓝色(B)区的彩色滤光片14，其中该黑色矩阵12以矩阵型式而环绕每一彩色滤光片14。更者在该上基底10上，形成一共通电极16而覆盖该黑色矩阵12以及该彩色滤光片14上。

在对向于上基底10的该下基底20表面上，形成有当作是开关组件的薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)“T”，以相对于该彩色滤光片14的数组(array matrix)型式而形成于下基底20上。另外，互相交错的栅极线26与数据线28定义出下基底20上的多个像素区(pixel area)“P”，其中每一TFT位于栅极线26与资料线28交叉处的附近。每一像素区P中具有一像素电极22，该像素电极22包含一透明部分22a与一不透明部分22b。该透明部分22a包含有透明的导体材料，例如是铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)。该不透明部分22b包含具有高反射性的金属材料，例如铝(Al)。

请参阅图2，图2是用以说明公知半穿透式LCD装置的操作模式的剖面示意图。

公知半穿透式LCD的装置，包括一下基底200、一上基底260以及夹在上下基底之间的一液晶层230。该上基底260具有形成于其上的一共通电极240与一彩色滤光片250，该彩色滤光片250包含有R，G，B三主要颜色区。该下基底200具有形成于其上的一绝缘层210以及一像素电极220，其中该像素电极220具有不透明部分222与透明部分224，该不透明部分222例如是铝层，而该透明部分224例如是铟锡氧化物层。该不透明部分222反射外部光(或称环境光/周围光，ambient light，即反射光)270，而设置于下基底200外侧的背光组件290所发出的光(backlight，即背光)280则穿透该透明部分224。也就是说，半穿透式LCD装置能够在穿透模式与反射模式下显示。

从图2可知，由于反射光270穿透该彩色滤光片250的次数是两次，而背光280穿透该彩色滤光片250的次数是一次，使得传统半穿透LCD在反射模式与穿透模式下的显示颜色无法相同，亦即有色度(chromaticity，或称色偏差color shift)相差很大的问题，因而降低显示品质。

美国专利第5,233,385号有揭露一种利用白光来提升彩色投射***的亮度的方法。

美国专利第5,929,843号有揭露一种处理影像数据的方法和装置，该方法包含选用从输入R，G，B数据而得的白色要素资料的步骤、根据非线性特性而抑制白色要素资料的步骤、产生R，G，B，W显示数据的步骤以及根据R，G，B，W数据而驱动具有R，G，B，W滤光片的LCD装置显示全彩影像。

美国专利公开第2004/0046725号有揭露一种具有R，G，B，W像素的LCD装置，用以改善光学效率。

然而，上述参考数据都不是针对半穿透式LCD装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的一目的，在于提供一种半穿透式液晶显示器。

本发明的另一目的，在于提供一种使半穿透式液晶显示器在穿透模式与反射模式的色度相近的方法。

为达上述目的，本发明提供一种半穿透式液晶显示器，具有多个主像素区，每一主像素区包括：至少一主要的颜色次像素区，其中该主要的颜色次像素区包含一第一穿透部分与一第一反射部分；以及一白色次像素区，其中该白色次像素区包含一第二反射部分。

为达上述目的，本发明亦提供一种使半穿透式液晶显示器在穿透与反射模式色度相近的方法，包括下列步骤：定义多个主像素区于一基底上；形成三个主要的次像素电极与一额外的次像素电极于位在每一主像素区中的该基底上，其中每一主要的次像素电极包含有一第一穿透部分与一第一反射部分，而该额外的次像素电极包含有一第二反射部分；提供一彩色滤光片于每一主像素区中，该彩色滤光片包含有三个主要颜色区以及一白色区，其中该等主要的次像素电极对应该等三个主要颜色区，而该额外的次像素电极对应该白色区。

本发明藉由第二反射部分反射实质的白光而增加亮度，使得半穿透式液晶显示器在反射模式下的色度与在穿透模式下的色度相近，而改善显示品质。

附图说明

图1是典型半穿透式LCD装置的分解立体示意图；

图2是用以说明公知半穿透式LCD的操作模式的剖面示意图；

图3是显示本发明的半穿透式LCD的一部分，其显示主像素区是由三主要颜色次像素区以及一白色次像素区所组成；

图4A是根据本发明第1实施例的半穿透式LCD的部分剖面示意图，以及用以说明其在穿透模式下的操作模式；

图4B是根据本发明第1实施例的半穿透式LCD的部分剖面示意图，以及用以说明其在反射模式下的操作模式；

图5A是根据本发明第2实施例的半穿透式LCD的部分剖面示意图，以及用以说明其在穿透模式下的操作模式；

图5B是根据本发明第2实施例的半穿透式LCD的部分剖面示意图，以及用以说明其在反射模式下的操作模式；以及

图6是显示结合本发明的半穿透式LCD的电子装置的一例。

符号说明：

10、260～上基底；12～黑色矩阵；14、250～彩色滤光片；16、240～共通电极；22～像素电极；22a、224～透明部分；22b、222～不透明部分；26～栅极线；28～资料线；20、200～下基底；210～绝缘层；220～反射电极；230～液晶层；270～外部光(反射光)；280～背光(穿透光)；290～背光组件；T～薄膜晶体管；P～像素区。

300～本发明的半穿透式LCD；310～主像素区；3101～红色(R)次像素区；3102～绿色(G)次像素区；3103～蓝色(B)次像素区；3104～白色(W)次像素区；400～第一基底；401～背光组件；402～背光(穿透光)；403～环境光(反射光)；410～主要的次像素电极；415、515～额外的次像素电极；4101、4151～穿透部分；4102、4152、5152～反射部分；450～控制装置；460～液晶分子；465～液晶层；470～共通电极；480～彩色滤光片；490～第二基底；R/G/B～主要颜色区；W～白色区。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

图3是根据本发明的一实施例的半穿透式LCD300的部分平面示意图，其显示本发明的半穿透式LCD300包含有多个主像素区(main pixelregions)310，而每一主像素区310包含至少一彩色次像素区(在此，以三主要颜色次像素区3101、3102与3103做为代表)以及一白色(W)次像素区(awhite sub-pixel regions)3104。图3的符号“3101”是代表红色(R)次像素区，符号“3102”是代表绿色(G)次像素区，以及“3103”是代表蓝色(B)次像素区。这里要说明的是，图3所表示的次像素区3101、3102、3103与3104的配置方式(棋盘型式)仅为一举例，实际上亦可排列成其它型式，例如排列成条状(stripe)型式、马赛克(mosaic)型式或三角(delta)型式等等，在此不予限定。

以下提供两个实施例，用以说明本发明的半穿透式LCD300的结构以及使半穿透式LCD300在穿透与反射模式的色度相近的方法。

第1实施例

图4A是显示根据本发明第1实施例的半穿透式LCD300的部分剖面示意图，以及用以说明半穿透式LCD300在穿透模式下的操作模式。图4B则是用以说明根据本发明第1实施例的半穿透式LCD300在反射模式下的操作模式。该主像素区310包含有R、G、B次像素区3101、3102、3103以及一W次像素区3104。为了方便说明，图4A与图4B中仅代表性地显示上述R、G、B次像素区3101、3102、3103以及W次像素区3104。

首先，提供当作是一下基底的一第一基底400，其例如是具有像素驱动组件(例如薄膜晶体管(TFTs)，未图标)的数组玻璃基板(array substrate)。一背光组件401，其设置于该第一基底400的外侧(背侧)。三个主要的次像素电极(three primary sub-pixel electrodes)410和一额外的次像素电极(anadditional sub-pixel electrode)415形成于该第一基底400上，其中每一主要的次像素电极410是位于每一R、G、B次像素区3101、3102、3103中，而额外的次像素电极415则是位于W次像素区3104中。这里要说明的是，第4A与4B图仅有显示代表的一主要的次像素电极410。每一主要的次像素电极410包含一第一穿透部分4101与一第一反射部分4102，而该额外的次像素电极415包含一第二穿透部分4151与一第二反射部分4152。其中，该第一穿透部分4101与该第二穿透部分4151例如是由铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)所构成的透明导体层，而该第一反射部分4102与该第二反射部分4152例如是由铝、铝合金或银所构成的不透明的反射层。

接着，提供对向于该第一基底400的一第二基底490，该第二基底490当作是上基底，其例如是一玻璃基底。然后，将一彩色滤光片480形成于该第二基底490的内侧上，该彩色滤光片480包含有三个主要颜色区R，G，B以及一白色区W，其中该白色区W可以具有无颜色层(no color layer)或是透明材料层(例如是透明阻剂层)。这里要说明的是，图4A与图4B仅有显示代表的一个的主要颜色区R、G或B(在此以R/G/B作为标示)。每一主要的次像素电极410对应于每一主要颜色区R/G/B，而该额外的次像素电极415对应于白色区W。

然后，将一共通电极470形成于该彩色滤光片480的内侧上。其中该共通电极470例如是由ITO或IZO所构成的透明导体层。

接着，将液晶分子460填入第一基底400与第二基底490之间，而形成一液晶层465。其中液晶分子460的液晶取向(orientation)是由像素电极410、415与共通电极470之间的电场来控制。在本实施例中，该额外的次像素电极415与该共通电极470更电性连接一控制装置450，该控制装置450用以调整该额外的次像素电极415与该共通电极470之间的电场大小，因而控制位于该额外的次像素电极415上方的液晶取向。

接着请参阅图4A，用以说明根据本发明第一实施例的半穿透式LCD300在穿透模式下的操作状态。在图4A中，从背光组件401来的背光402穿透上述主要颜色区R、G、B的次数是一次。这里要注意的是，本实施例藉由该控制装置450来控制位于该额外的次像素电极415上方的液晶分子460液晶取向，因而能够发出不同亮度的光。根据本实施例的一观点，该控制装置450可以控制W次像素区3104不发光(亦即，使该W次像素区3104是暗色)，因而能够维持穿透模式下的色域(color gamut)。根据本实施例的另一观点，该控制装置450可以允许该W次像素区3104发光，因而能够藉由不同亮度而改变色域。

请参阅图4B，用以说明根据本发明第一实施例的半穿透式LCD300在反射模式下的操作状态。在图4B中，从外部光源(未图示)来的反射光(或环境光)403穿透上述主要颜色区R、G、B的次数是是两次，因而使得在反射模式下的显示颜色较前述穿透模式下的显示颜色来的暗。此时，本实施例藉由该控制装置450来控制位于该额外的次像素电极415上方的液晶取向，使反射光403能够穿透位于该第二反射部分4152(即该额外的次像素电极415)上方的该液晶层465。也就是说，该控制装置450使得在反射模式下的白色次像素区3104发出白光而增加显示亮度以及降低色纯度，如此就能够使本发明的半穿透式LCD在反射模式下的色度与在穿透模式下的色度相近，而改善显示品质。另外要特别说明的是，该控制装置450的输出可经由适当调整，而使得从白色次像素区3104发出的白光亮度被调整至一所欲亮度值。也就是说，穿透模式和反射模式下的整体色度可以被控制在一所欲的值，其为实质相同色度或不同色度。

第2实施例

图5A是显示根据本发明第2实施例的半穿透式LCD300的部分剖面示意图，以及用以说明半穿透式LCD300在穿透模式下的操作模式。图5B则是用以说明根据本发明第2实施例的半穿透式LCD300在反射模式下的操作模式。其中，图5A、图5B中与图4A、图4B中相同或类似的组件，则采用相同的图标符号。

该主像素区310包含有R、G、B次像素区3101、3102、3103以及一W次像素区3104。为了方便说明，第5A、5B图中仅代表性地显示上述R、G、B次像素区3101、3102、3103以及W次像素区3104。

首先，提供当作是一下基底的一第一基底400，其例如是具有像素驱动组件(例如薄膜晶体管，未图标)的数组玻璃基板。一背光组件401，其设置于该第一基底400的外侧(背侧)。三个主要的次像素电极410和一额外的次像素电极515形成于该第一基底400上，其中每一主要的次像素电极410是位于每一R、G、B次像素区3101、3102、3103中，而额外的次像素电极515则是位于W次像素区3104中。这里要说明的是，图5A与图5B仅有显示代表的一主要的次像素电极410。每一主要的次像素电极410包含一第一穿透部分4101与一第一反射部分4102，而该额外的次像素电极515包含一反射部分5152。其中，该第一穿透部分4101与该第二穿透部分4151例如是由ITO或IZO所构成的透明导体层，而该反射部分5152例如是由铝、铝合金或银所构成的不透明的反射层。也就是说，该额外的次像素电极515是一反射板。

接着，提供对向于该第一基底400的一第二基底490，该第二基底490当作是上基底，其例如是一玻璃基底。然后，将一彩色滤光片480形成于该第二基底490的内侧上，该彩色滤光片480包含有三个主要颜色区R，G，B以及一白色区W，其中该白色区W可以具有无颜色层或是透明材料层(例如是透明阻剂层)。这里要说明的是，图4A与图4B仅有显示代表的一个的主要颜色区R、G或B(在此以R/G/B作为标示)。每一主要的次像素电极410对应于每一主要颜色区R/G/B，而该额外的次像素电极515对应于白色区W。

然后，将一共通电极470形成于该彩色滤光片480的内侧上。其中该共通电极470例如是由ITO或IZO所构成的透明导体层。

接着，将液晶分子460填入第一基底400与第二基底490之间，而形成一液晶层465。其中液晶分子460的液晶取向是由像素电极410、515与共通电极470之间的电场来控制。

接着请参阅图5A，用以说明根据本发明第二实施例的半穿透式LCD300在穿透模式下的操作状态。在图5A中，从背光组件401来的背光402穿透上述主要颜色区R、G、B的次数是一次。这里要注意的是，由于该额外的次像素电极515是不透明的，所以从背光组件401来的背光402会被该额外的次像素电极515挡住。也就是说，在穿透模式下，W次像素区3104不发光(亦即，该W次像素区3104是暗色)。

请参阅图5B，用以说明根据本发明第二实施例的半穿透式LCD300在反射模式下的操作状态。在图5B中，从外部光源(未图示)来的反射光(或环境光)403穿透上述主要颜色区R、G、B的次数是是两次，因而使得在反射模式下的显示颜色较前述穿透模式下的显示颜色来的暗。此时，本实施例藉由该额外的次像素电极515的反射，使白色次像素区3104发出白光而增加显示亮度，使得本发明的半穿透式LCD在反射模式下的色度与在穿透模式下的色度相近，而改善显示品质。

另外要特别说明的是，虽然上述第1与第2实施例中的该彩色滤光片480是形成于该第二基板490侧，实际上该彩色滤光片480亦可藉由公知COA(color filter on array)技术而形成在该第一基板400侧，例如将该彩色滤光片480形成在该等次像素电极410、415、515上。公知COA制造方法与结构例如可以参考美国专利第6,162,654号。为了避免混淆本发明特征，在此省略对公知COA制程与结构的说明。还有可根据不同的设计，该等次像素电极410、415、515可以改由被第二基底490所支撑，而该共通电极470可以改由被第一基底400所支撑。

图6是显示结合本发明的半穿透式LCD300的一电子装置610的一例。该电子装置610例如是携带式手机(mobile phone)、手提电脑或其它。图6虽然是显示代表性的携带式手机，实际上应用于包含有半穿透式LCD300的显示器中。该电子装置610包含本发明的半穿透式LCD300，以及操作耦合于(operatively coupled to)半穿透式LCD300的电子控制组件(例如集成电路组件等)，以及其它组件(例如输入装置)。上述电子控制组件根据信息，而用来控制该半穿透式LCD300而显示。

本发明的特征与优点：

本发明利用白色次像素区在反射模式下提供白光，该白色次像素区包含一反射部分，该反射部分在反射模式下反射白光。根据本发明，使得半穿透LCD在反射模式下的色度与在穿透模式下的色度相近，而改善显示品质。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (11)

1.一种半穿透式液晶显示器，具有多个主像素区，每一主像素区包括：

至少一主要的颜色次像素区，其中该主要的颜色次像素区包含一第一穿透部分与一第一反射部分；以及

一白色次像素区，其中该白色次像素区包含一第二反射部分。

2.根据权利要求1所述的半穿透式液晶显示器，其中该白色次像素区更包括一第二穿透部分。

3.根据权利要求1所述的半穿透式液晶显示器，其中该主要的颜色次像素区包括：

具有一穿透部分和一反射部分的一电极；以及

一彩色滤光片的至少一颜色区，该颜色区对应该颜色次像素区。

4.根据权利要求3所述的半穿透式液晶显示器，其中该白色次像素区包括该彩色滤光片的一白色区。

5.根据权利要求4所述的半穿透式液晶显示器，其中该彩色滤光片的该白色区对于白光是透明的。

6.根据权利要求5所述的半穿透式液晶显示器，其中该白色次像素区更包括具有一反射部分的一电极。

7.根据权利要求6所述的半穿透式液晶显示器，其中该电极更包括一穿透部分。

8.根据权利要求1所述的半穿透式液晶显示器，更包括：

一第一基底与对向的一第二基底；以及

一液晶层，夹于该第一基底与该第二基底之间；

其中，该颜色次像素区包括：

一彩色滤光片的至少一颜色区，该彩色滤光片是由该第一基底或该第二基底所支撑；以及

具有一穿透部分与一第一反射部分的一第一电极，该第一电极是由该第一基底或该第二基底所支撑；

其中，该白色次像素区包括：

该彩色滤光片的一白色区，该彩色滤光片是由该第一基底或该第二基底所支撑；以及

具有一第二反射部分的一第二电极，该电极是由该第一基底或该第二基底所支撑。

9.一种使半穿透式液晶显示器在穿透与反射模式色度相近的方法，包括下列步骤：

定义多个主像素区于一基底上；

形成三个主要的次像素电极与一额外的次像素电极于位在每一主像素区中的该基底上，其中每一主要的次像素电极包含有一第一穿透部分与一第一反射部分，而该额外的次像素电极包含有一第二反射部分；以及

提供一彩色滤光片于每一主像素区中，该彩色滤光片包含有三个主要颜色区以及一白色区，其中上述主要的次像素电极对应上述主要颜色区，而上述额外的次像素电极对应该白色区。

10.根据权利要求9所述的使半穿透式液晶显示器在穿透与反射模式色度相近的方法，其中该额外的次像素电极更包括一第二穿透部分。

11.根据权利要求9所述的使半穿透式液晶显示器在穿透与反射模式色度相近的方法，其中上述三个的主要颜色区包含一红色区、一绿色区与一蓝色区。