CN101329469A - 半穿透半反射式液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种半穿透半反射式液晶显示器，其包含多个像素。每一像素包括至少四个子像素，其包括一白色(W)子像素、一红色(R)子像素、一绿色(G)子像素与一蓝色(B)子像素。每一子像素包含一透射区与一反射区。该白色子像素的反射区小于R、G、与B子像素中的每一者，使得该白色子像素与该其它彩色子像素的有效输出光的百分比在反射及透射模式下均一致。

Description

半穿透半反射式液晶显示器

技术领域

本发明涉及一种半穿透半反射式液晶显示器(LCD)，且更加明确地说，涉及一种具有改良影像质量的RGBW半穿透半反射式LCD。

背景技术

LCD属于最广泛使用的平面显示装置。一般而言，一LCD包括在内表面上各具有一电极的一对面板，与间置于该等面板之间的一介电非等向性液晶层。在该LCD中，该等场产生电极间的电压差异的变化(例如，该等电极所产生的一电场强度上的变化)会改变通过该LCD的光的透射率，并因此藉由控制该等电极间的电压差异获得所需影像。

取决于影像显示器所使用的光源类型，一LCD可分类成以下三类型中的一型：透射式LCD、反射式LCD与半穿透半反射式LCD。透射式LCD利用一背光模块作为光源，而反射式LCD利用环境光从前侧照明像素。半穿透半反射式LCD结合透射式与反射式的特性。在诸如室内环境的适中光照条件下或在完全黑暗条件下，半穿透半反射LCD会以透射模式来操作，而在诸如户外环境的明亮条件下，其则会以反射模式来操作。

近来，研发一种其中附加一白色子像素至一组红色、绿色与蓝色子像素的RGBW技术以提升LCD面板的亮度。此技术可藉由一呈现法(renderingmethod)进一步增强一LCD的分辨率。在子像素呈现法中，可个别控制红色、绿色、蓝色与白色子像素。当显示一特定子像素时，会连同该特定子像素显示相邻的子像素，使得一像素表示成亮度除以该特定子像素与该等相邻的显示子像素。藉由此方法，使较特殊的斜线或曲线表现法变得更为可能，并提升分辨率。

图1是一传统半穿透半反射式LCD的剖面图，该图有助于说明此种LCD的操作。如同图1中所显示，该LCD 10包括一下基板100、一上基板160与一间置其间的液晶层130。该上基板160具有一共同电极140与一形成于该共同电极140上的彩色滤光片150。该彩色滤光片150包括红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)与白色(W)区域151至154。该下基板100具有一绝缘层110与一形成于该绝缘层110上的像素电极120。该像素电极120具有一能够反射环境光的不透明部分124与一能够透射来自一背光模块190之光的透明部分122，该背光模块190置放在该下基板100的外部。该液晶层130间置于该下基板100与该上基板160之间。因此，该半穿透半反射式LCD 10可以反射及透射模式来显示。

该等R、G、B与W区域151至154分别提供红色、绿色、蓝色与白色子像素11至14来显示不同色彩。此外，非彩色区域154的透射率高于0.9(或视为1)，而该等R、G与B区域151至153中之每一者的透射率约1/3。该B区域153会在环境光283通过该B区域153时吸收该环境光283的2/3。明确地说，该B区域153会在反射光283′通过该B区域153时进一步吸收该反射光283′的2/3。此即，该反射光283′与该入射环境光283的比为1∶9。然而，来自该背光模块190的透射光273仅通过该B区域153一次，因此该透射光273与其之入射光之比为1∶3。相似地，就该W区域154而言，该反射光284′与该入射环境光284之比高于81∶100，而该透射光274与其之入射光之比高于9∶10。

显然，该白色子像素14与该等子像素11至13之有效输出光的百分比在反射及透射模式下都不一致。此不一致性在对该LCD 10应用该子像素呈现技术时会变得更糟。此导致反射区域与透射区域中的色度不同，而降低显示质量。

发明内容

本发明的一目的在于提供一具有改良影像质量的半穿透半反射式液晶显示器。该W子像素的反射区是最佳化的且小于R、G、与B子像素中的每一个，使得该白色子像素与该等子像素的有效输出光的百分比在反射及透射模式下都一致。

本发明的第二目的在于提供一具有平衡亮度与色度的半穿透半反射式液晶显示器。在一彩色滤光片上将一非彩色区块插入该等R、G、与B区域中之每一个以增加该等R、G、与B区域中之每一个的透射率。因此，该白色子像素与该等子像素之有效输出光的百分比在反射及透射模式下都一致。

欲达成该目的，本发明提供一包含多个像素的半穿透半反射式液晶显示器。每一像素包括至少四个子像素，其包括一白色子像素、一红色子像素、一绿色子像素与一蓝色子像素。每一子像素包含一透射区与一反射区。该白色子像素的反射区小于R、G、与B子像素中的每一个，使得该白色子像素与该等其它子像素之有效输出光的百分比在反射及透射模式下都一致。

本发明还提供一种包含多个像素与一彩色滤光片的半穿透半反射式液晶显示器。每一像素包括至少四个子像素，其包括一白色子像素、一红色子像素、一绿色子像素与一蓝色子像素。每一子像素包含一透射区与一反射区。在该彩色滤光片上将一非彩色区块插入该等红色、绿色与蓝色区域中之每一个，且该非彩色区块位于该反射区之上。因此，该白色子像素与该等其它子像素之有效输出光的百分比在反射及透射模式下都一致。

附图说明

将根据附图来说明本发明，其中：

图1是一传统半穿透半反射式LCD的剖面图；

图2是显示根据一具体实施例的一包括R、G、B与W子像素的像素的配置的平面图；

图3是沿图2的1-1所截取的部分剖面图并显示包括一白色子像素与一绿色子像素的结构；以及

图4显示另一包括一白色子像素与一绿色子像素的像素结构的剖面图。

【主要组件符号说明】

10LCD             11红色子像素

12绿色子像素      13蓝色子像素

14白色子像素      20像素

21红色子像素      22绿色子像素

23蓝色子像素      24白色子像素

24′白色子像素    25源极线

26栅极线           100下基板

110绝缘层          120像素电极

122透明部分        124不透明部分

130液晶层          140共同电极

150彩色滤光片      151红色区域

152绿色区域        153蓝色区域

154白色区域        160上基板

190背光模块        273透射光

274透射光          283环境光

283′反射光        284环境光

284′反射光        300下基板

302反射子          304反射子

304′反射子        305凸部分

306凹部分          313栅极线

314栅极绝缘层      315保护层

316电容固持电极    317树脂层

318像素电极        330液晶层

340共同电极        350彩色滤光片

352绿色区域        354非彩色区域

360上基板          370背光模块

3521绿色区域       3522非彩色区块

R1反射区           R2反射区

R3反射区           R4反射区

R4′反射区         RG环境光

RG′反射光         RW环境光

RW′反射光         T1透射区

T2透射区           T3透射区

T4透射区           T4′透射区

TG透射光           Tw透射光

具体实施方式

图2是显示根据一具体实施例的一包括R、G、B与W子像素的像素的配置的平面图。一半穿透半反射式液晶显示器包含多个像素。如同图2中所显示，一像素20由配置成一2乘2矩阵的一红色子像素21、一绿色子像素22、一蓝色子像素23与一白色子像素24组成。二栅极线26实质上横向延伸，同时彼此相互分离，并传送栅极信号。二源极线25实质上纵向延伸而横跨该等栅极线26，并传送数据电压。

该红色子像素21包含一透射区T1与一反射区R1，该绿色子像素22包含一透射区T2与一反射区R2，该蓝色子像素23包含一透射区T3与一反射区R3，而该白色子像素24包含一透射区T4与一反射区R4。由于一彩色滤光片上之非彩色区域的透射率较该等红色、绿色与蓝色区域中之每一个的透射率高许多，故而透射区T4与反射区R4之比与一彩色子像素(R、G或B)之透射区(T1、T2或T3)与该彩色像素的反射区(R1、R2或R3)之比不同且是最佳化的以使该像素20在反射及透射模式下都具有平衡色度。尤其，呈现在RGBW的子像素在该反射与该透射模式之间是平衡的。

图3是沿图2之1-1所截取之部分剖面图并显示包括一白色子像素与一绿色子像素的结构。一上基板360具有一共同电极340与一形成于该共同电极340上的彩色滤光片350。如同图3中所显示，该彩色滤光片350包括一绿色区域352与一非彩色区域354，但无法在同一图式中显示该彩色滤光片350的一红色区域与一蓝色区域。栅极线313在一由玻璃、石英、或其类似物所形成的下基板300上形成。一具有绝缘特性的栅极绝缘层314在该下基板300与该等栅极线313上形成。一保护层315在源极线(未显示)、电容固持电极316与该栅极绝缘层314上形成。该保护层315在该保护层315重迭该等电容固持电极316的位置具有接点孔(开口)。多个树脂层317覆盖在该保护层315上。由Al(铝)、AlNd(钕)或其类似物所形成并具有一反射功能的反射子302与304在该等树脂层317上形成，并具有用于散射光的多个凹部分306与凸部分305。像素电极318形成在该等反射子302与304及该等树脂层317上。一液晶层330间置于该共同电极340与该等像素电极318之间。此外，该反射区R2(或R4)内的液晶层330的厚度与该透射区T2(或T4)内的液晶层330的厚度不同。

该绿色区域352会在环境光R_G通过该绿色区域352时吸收环境光R_G的大约2/3。明确地说，该绿色区域352会在反射光R_G′通过该绿色区域352时进一步吸收反射光R_G′的2/3。相反地，该非彩色区域354会在环境光R_W通过该非彩色区域354时吸收些微量的环境光R_W。明确地说，该非彩色区域354亦会在该入射反射光通过该非彩色区域354时吸收极少的反射光R_W′。此外，来自该背光模块370的透射光T_G仅通过该绿色区域352一次，使得原始入射光之2/3由该绿色区域352所吸收。

该等反射子302与304的面积的最佳设计的范例在下文中加以说明。若假设该等反射区R1至R3与该等透射区T1至T3之比为15∶85，则该反射区R4与该透射区T4之比应为56∶944。此外，若将该等反射区R1至R3与该等透射区T1至T3之比改变成45∶55，则该反射区R4与该透射区T4之比应为214∶786。换句话说，该等反射区R1至R4与该等透射区T1至T4应满足下列等式：

$\frac{A_{T4}\×n_W}{(A_{T1}+A_{T2}+A_{T3})\×n_C}=\frac{A_{R4}\×{n_W}^2}{(A_{R1}+A_{R2}+A_{R3})\×n_C^2},$

其中A_T1、A_T2、A_T3与A_T4分别代表T1至T4的面积，A_R1、A_R2、A_R3与A_R4分别代表R1至R4的面积，n_W是该彩色滤光片的非彩色区域的光透射率而n_C是该彩色滤光片的彩色区域(R、G、B)的光透射率。在前述范例中，n_c给定为1/3，而n_W给定为1。若该非彩色区域354的颜色为灰色，而非白色，则n_W将小于1。

该等反射子302与304的面积的最佳设计的另一范例在下文中加以说明。

范例A

该等红色、绿色、蓝色与白色子像素之反射区与透射区之间的关系可表示为：

$\frac{T_{N+1}\×n_{N+1}}{\left(\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{T}_i\right)\×\left(\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i}{N}\right)}\≅\frac{R_{N+1}\×n_{N+1}^2}{\left(\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{R}_1\right)\×{\left(\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i}{N}\right)}^2},$

其中该等子像素的透射区以T表示，该等子像素的反射区以R表示，该等红色、绿色与蓝色区域的光透射率以n_i表示，该非彩色区域的光透射率以n_N+1表示，该等红色、绿色与蓝色子像素的数目以N表示，而该白色子像素的数目以N+1表示。

伴随以上等式，该等红色、绿色、蓝色与白色子像素的反射区与透射区之间的关系将满足如下不等式：

$|\frac{T_{N+1}\×n_{N+1}}{\left(\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{T}_i\right)\×\left(\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i}{N}\right)}-\frac{R_{N+1}\×n_{N+1}^2}{\left(\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i\right)\×{\left(\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i}{N}\right)}^2}|\≤0.01.$

范例B

该等红色、绿色、蓝色与白色子像素的反射区与透射区之间的关系可表示为：

$\frac{T_{N+1}\×n_{N+1}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{T}_i\×n_i}\≅\frac{R_{N+1}\×n_{N+1}^2}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i\×n_i^2},$

其中该等子像素的透射区以T表示，该等子像素的反射区以R表示，该等红色、绿色与蓝色区域的光透射率以n_i表示，该非彩色区域的光透射率以n_N+1表示，该等红色、绿色与蓝色子像素的数目以N表示，而该白色子像素的数目以N+1表示。

伴随以上等式，该等红色、绿色、蓝色与白色子像素的反射区与透射区之间的关系将满足如下不等式：

$|\frac{T_{N+1}\×n_{N+1}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{T}_i\×n_i}-\frac{R_{N+1}\×n_{N+1}^2}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i\×n_i^2}|\≤0.01.$

范例C

该等红色、绿色、蓝色与白色子像素的反射区与透射区之间的关系可表示为：

$\frac{T_{N+1}}{T_i}\≅\frac{R_{N+1}\×n_{N+1}\×N}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i},$

其中该等子像素的透射区以T表示，该等子像素的反射区以R表示，该等红色、绿色与蓝色区域的光透射率以n_i表示，该非彩色区域的光透射率以n_N+1表示，该等红色、绿色与蓝色子像素的数目以N表示，而该白色子像素的数目以N+1表示。

伴随以上等式，该等红色、绿色、蓝色与白色子像素的反射区与透射区之间的关系将满足如下不等式：

$|\frac{T_{N+1}}{T_i}-\frac{R_{N+1}\×n_{N+1}\×N}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i}|\≤0.01.$

图4显示另一包括一白色子像素与一绿色子像素的像素结构的剖面图。与图3相比，反射子304′的面积与反射子302的面积相同，使得一白色子像素24′的透射区T4′实质上等于一绿色子像素22的透射区T2。相似地，该白色子像素24′的反射区R4′实质上等于该白色子像素22的反射区R2。将一非彩色区块3522插入一绿色区域3521或其它彩色区域并置于该反射区R2之上，而不减少该白色子像素的反射区，以便能平衡该反射与该透射模式之间的色度。

希望本发明的上述具体实施例仅是说明性的。本领域技术人士可设计出许多替代性具体实施例，而不致背离以下权利要求的范围。

Claims (15)

1、一种半穿透半反射式液晶显示器，其包含：一基板；多个像素，每一像素包含一第一子像素与一第二子像素；

其中该等子像素中的每一个包含一透射区与一反射区，且该第一子像素的反射区小于该第二子像素的反射区。

2、根据权利要求1的半穿透半反射式液晶显示器，其进一步包含一彩色滤光片，其包括一彩色区域与一非彩色区域。

3、根据权利要求2的半穿透半反射式液晶显示器，其中该子像素的透射区以T表示，而该等子像素的反射区以R表示；其中该等第二子像素的一数目以N表示，而该第一子像素的一数目以N+1表示；其中该彩色区域的一光透射率以n_i示，而该非彩色区域的一光透射率以n_N+1表示；其中该等第一与该第二子像素的反射区与透射区之间的关系表示为：

$\frac{T_{N+1}\×n_{N+1}}{\left(\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{T}_i\right)\×\left(\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i}{N}\right)}\≅\frac{R_{N+1}\×n_{N+1}^2}{\left(\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i\right)\×{\left(\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i}{N}\right)}^2}.$

4、根据权利要求2的半穿透半反射式液晶显示器，其中该子像素的透射区以T表示，而该等子像素的反射区以R表示；其中该等第二子像素的一数目以N表示，而该第一子像素的一数目以N+1表示；其中该彩色区域的一光透射率以n_i表示，而该非彩色区域的一光透射率以n_N+1表示；其中该等第一与该第二子像素的反射区与透射区之间的关系表示为：

$|\frac{T_{N+1}\×n_{N+1}}{\left(\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{T}_i\right)\×\left(\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i}{N}\right)}-\frac{R_{N+1}\×n_{N+1}^2}{\left(\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i\right)\×{\left(\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i}{N}\right)}^2}|\≤0.01.$

5、根据权利要求2的半穿透半反射式液晶显示器，其中该子像素的透射区以T表示，而该等子像素的反射区以R表示；其中该等第二子像素的一数目以N表示，而该第一子像素的一数目以N+1表示；其中该彩色区域的一光透射率以n_i表示，而该非彩色区域的一光透射率以n_N+1表示；其中该等第一与该第二子像素的反射区与透射区之间的关系表示为：

$\frac{T_{N+1}\×n_{N+1}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{T}_i\×n_i}\≅\frac{R_{N+1}\×n_{N+1}^2}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i\×n_i^2}.$

6、根据权利要求2的半穿透半反射式液晶显示器，其中该子像素的透射区以T表示，而该等子像素的反射区以R表示；其中该等第二子像素的一数目以N表示，而该第一子像素的一数目以N+1表示；其中该彩色区域的一光透射率以n_i表示，而该非彩色区域的一光透射率以n_N+1表示；其中该等第一与该第二子像素的反射区与透射区之间的关系表示为：

$|\frac{T_{N+1}\×n_{N+1}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{T}_i\×n_i}-\frac{R_{N+1}\×n_{N+1}^2}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i\×n_i^2}|\≤0.01.$

7、根据权利要求2的半穿透半反射式液晶显示器，其中该子像素的透射区以T表示，而该等子像素的反射区以R表示；其中该等第二子像素的一数目以N表示，而该第一子像素的一数目以N+1表示；其中该彩色区域的一光透射率以n_i表示，而该非彩色区域的一光透射率以n_N+1表示；其中该等第一与该第二子像素的反射区与透射区之间的关系表示为：

$\frac{T_{N+1}}{T_i}\≅\frac{R_{N+1}\×n_{N+1}\×N}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i}.$

8、根据权利要求2的半穿透半反射式液晶显示器，其中该子像素的透射区以T表示，而该等子像素的反射区以R表示；其中该等第二子像素的一数目以N表示，而该第一子像素的一数目以N+1表示；其中该彩色区域的一光透射率以n_i表示，而该非彩色区域的一光透射率以n_N+1表示；其中该等第一与该等第二子像素的反射区与透射区之间的关系表示为：

$|\frac{T_{N+1}}{T_i}-\frac{R_{N+1}\×n_{N+1}\×N}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i}|\≤0.01.$

9、根据权利要求1的半穿透半反射式液晶显示器，其进一步包含形成于该等反射区中的多个反射子。

10、根据权利要求9的半穿透半反射式液晶显示器，其进一步包含间置于该等反射子与该基板之间的一保护层。

11、根据权利要求10的半穿透半反射式液晶显示器，其进一步包含间置于该等反射子与该基板之间的多个树脂层。

12、根据权利要求1的半穿透半反射式液晶显示器，其进一步包含一第一彩色滤光片与一第二彩色滤光片，其中该第二彩色滤光片包括位于该反射区之上的一非彩色区块。

13、根据权利要求12的半穿透半反射式液晶显示器，其中该第一彩色滤光片是白色滤光片，而第二彩色滤光片是红色、绿色或蓝色滤光片。

14、根据权利要求1的半穿透半反射式液晶显示器，其进一步包含一液晶层，其形成于该等反射区与该等透射区上，其中该等反射区上的液晶层的一厚度与该等透射区上的液晶层的一厚度不同。

15、一种半穿透半反射式液晶显示器，其包含：多个像素，每一像素包含一红色子像素、一绿色子像素、一蓝色子像素与一白色子像素，该等四子像素中的每一个包括一透射区与一反射区；以及一彩色滤光片，其包含红色区域、绿色区域、蓝色区域与非彩色区域，该等红色区域、该等绿色区域与该等蓝色区域中之一包括位于该等反射区中之一上的一非彩色区块。

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