CN102566132A - 一种半反半透式薄膜晶体管液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半反半透式薄膜晶体管液晶显示器，包括彩膜基板、位于彩膜基板上的第一偏光板、阵列基板、位于阵列基板上的第二偏光板及彩膜基板和阵列基板间的液晶层，所述阵列基板包括多个像素电极，所述像素电极分为反射区和透射区，所述反射区和透射区分别连接一个薄膜晶体管，反射区对应的液晶层厚度是透射区对应的液晶层厚度的一半，所述第一偏光板与第二偏光板为线性正交。本发明旨在设计一种可以根据环境光的强弱，通过不同显示模式来显示图像的半反半透式薄膜晶体管液晶显示器，通过双TFT开关设计分别控制每个子像素的反射区和透射区，使得反射和透射效果不相互影响，从而使反射模式更亮、透射模式对比度更高。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，特别涉及半反半透式薄膜晶体管液晶显示器。
背景技术
现代社会多媒体技术相当发达，多半受益于半导体元件以及显示装置的进步。就显示而言，高品质、高空间利用率、低功耗等一些优点的薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)逐渐成为主流。
参照图1所示，现有一种薄膜晶体管液晶显示器包括：如图1所示，包括：相对设置的上基板11和阵列基板12，夹持在上基板11与阵列基板12内侧之间的液晶层13，在上基板11与阵列基板12外侧分别贴有偏光片15、17。
阵列基板12进一步包括形成于玻璃基板121上的薄膜晶体管124以及与薄膜晶体管124电性连接的像素电极122，图中的三个像素电极，分别为122a、122b及122c，在像素电极122上覆盖有配向层123。
上基板11包括形成于玻璃基板111上的色阻层113，分别为红色阻113a，绿色阻113b以及蓝色阻113c，各个色阻分别与位于阵列基板12上的像素电极一一对应，其中红色阻113a与像素电极122a对应，构成一红色像素，绿色阻113b与像素电极122b对应，构成一绿色像素，蓝色阻113c与像素电极122c对应，构成一蓝色像素；在各色阻之间设有黑色矩阵112，用于遮蔽非显示区域，如薄膜晶体管124的区域；在色阻层113的靠近液晶层13的一侧覆盖有公共电极114，公共电极114与位于阵列基板12的像素电极122会形成电场，驱动液晶层13的液晶分子转动；在公共电极114的靠近液晶层13的一侧覆盖有配向层115，用于对液晶分子进行配向。
以上所述的薄膜晶体管液晶显示器因轻薄、耗电低、辐射小而被广泛的应用在电视、笔记本电脑、台式显示器等方面，而在无线通讯技术的不断发展过程中，个人数字终端产品日益增多，例如手机、PDA和GPS等。而这些移动手持设备不像PC机的显示屏那样固定在一种环境下使用，这些设备需要在复杂的环境内获得很好的信息可读性，这就对TFT-LCD提出了新的要求。而半反半透式TFT-LCD则能很好的满足这种要求是移动手持设备的最佳选择。
半反射半透射式TFT-LCD由于每一个像素中包括透射部分和反射部分，因此可以同时保证户内和户外良好的信息可读性，其同时把透过式和反射式LCD的优点结合到一起的优势。在室内环境光不足的情况下，TFT-LCD依靠背光单元发出的光透过像素的透射部分照亮整个显示屏，并能获得很好的亮度、对比度和色彩饱和度等显示特性。在户外环境光充足的情况下，TFT-LCD依靠屏内反射部分反射环境光进行显示，因此可以很大程度地降低能耗。
现有的半反半透式TFT-LCD技术通常有以下两种：一种是像素电极中的透射区和反射区通过一个TFT开关控制，并通过在像素电极上设置平坦层实现反射区盒厚是透射区盒厚的一半用于调节光程差。虽然通过调节盒厚可以减小反射区和透射区的光程差，使得透过率-液晶盒电压曲线和反射率-液晶盒电压曲线最大程度地匹配，但是由于透射区和反射区同时显示图像，显示效果仍然会相互影响。另一种是像素电极中的透射区和反射区分别由一个TFT开关控制，而反射区盒厚与透射区盒厚相同。当使用线性正交偏光片时，反射区是常白模式的，这样会影响透射区显示的对比度。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种半反半透式薄膜晶体管液晶显示器，防止反射光和透射光的效果相互影响的问题。
为解决上述问题，本发明提供了一种半反半透式薄膜晶体管液晶显示模式，包括：相对设置的彩膜基板、阵列基板和位于两基板之间的液晶层，还包括位于所述彩膜基板外侧的第一偏光板、位于所述阵列基板外侧的第二偏光板，所述阵列基板包括多个像素电极，所述像素电极分为反射区和透射区，其特征在于，所述反射区和透射区分别连接一个薄膜晶体管，反射区对应的液晶层厚度是透射区对应的液晶层厚度的一半，所述第一偏光板与第二偏光板为线性正交。
优选地，还包括公共电极，位于液晶层和彩膜基板之间。
优选地，在所述像素电极上的反射区还包括平坦层，用于实现所述反射区液晶层厚度是所述透射区液晶层厚度的一半。
优选地，在所述彩膜基板和公共电极之间还设置的有平坦层，所述平坦层与所述像素电极上的反射区相对设置，用于实现所述反射区液晶层厚度是所述透射区液晶层厚度的一半。
优选地，所述彩膜基板包括玻璃基板和位于玻璃基板上的色阻层。
优选地，所述色阻层设置的有红色阻，绿色阻以及蓝色阻。
优选地，对应于所述像素电极上反射区部分的所述彩膜基板使用透明树脂制成。
优选地，所述色阻层的色阻对应反射区的部分设置有小孔。
优选地，所述液晶层中所用的液晶为电控双折射模式液晶。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明所述的半反半透式薄膜晶体管液晶显示器使用线性正交偏光片，反射区盒厚是透射区盒厚的一半，并且对每个液晶像素子像素设置两个薄膜晶体管(TFT)开关，分别控制一个反射区和一个透射区。根据环境光的强弱分别使用反射模式和透射模式来显示图像，这样显示效果就不会相互影响，同时使得反射模式更亮，透射模式对比度更高。
附图说明
图1是现有薄膜晶体管液晶显示器结构示意图；
图2A以及图2B是本发明所述的一种半反半透式薄膜晶体管液晶显示模式中，当使用反射模式时，液晶盒的反射区和透射区的剖面示意图；
图3A以及图3B是本发明所述的一种半反半透式薄膜晶体管液晶显示模式中，当使用透射模式时，液晶盒的反射区和透射区的剖面示意图；
图4是本发明所述的一种半反半透式薄膜晶体管液晶显示器中所述液晶像素的结构示意图；
图5是本发明所述的一种半反半透式薄膜晶体管液晶显示器的结构示意图；
图6是本发明所述的一种半反半透式薄膜晶体管液晶显示器的另一种结构示意图。
具体实施方式
通过对现有技术的研究可以发现，若想有效地减小在半反半透薄膜液晶管显示器中反射光与透射光的相互影响，以及实现反射模式显示时白态更亮、透射模式显示时提升对比度的等问题，可以通过对现有半反半透式薄膜晶体管液晶显示器进行改进。本发明提供了一种半反半透式薄膜晶体管液晶显示器，其特点主要是在上下基板外侧分别粘贴线性正交偏光板，并在像素结构中设置两个薄膜液晶管(TFT)开关分别控制每个子像素(RGB像素)的反射区和透射区，同时设置反射区的液晶层厚度是透射区液晶层厚度的一半。这样根据环境光的强弱可以相应地分别通过反射模式显示和透射模式显示，使图像的显示效果更好，改善用户体验。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
为了便于实施例的描述，这里首先对本发明所述半反半透式薄膜晶体管液晶显示器的结构以及像素结构进行描述。
具体地，参考图5所示的是本发明所述半反半透式薄膜晶体管液晶显示器的结构示意图。具体地，如图5所示，包括：相对设置的彩膜基板21和阵列基板22，夹持在彩膜基板21与阵列基板22之间的液晶层23，在彩膜基板21与阵列基板22的外侧分别贴有第一偏光板25和第二偏光板27，所述第一偏光板25和所述第二偏光板27是一对线性正交偏光板。
阵列基板22进一步包括形成于玻璃基板221上的薄膜晶体管224以及与薄膜晶体管224电性连接的像素电极222，图中的三个子像素电极，分别为222a、222b及222c，在像素电极222朝向液晶层23的一侧覆盖有第二配向层223。其中所述三个子像素电极分别包括反射区的反射电极和透射区的透射电极，所述反射电极和透射电极分别连接一个薄膜晶体管224。更为具体地，所述反射电极与薄膜晶体管224间设置有平坦层225，所述平坦层225可以使用亚克力树脂或者酚醛树脂等材质制成，用于实现反射区液晶层厚度是透射区液晶层厚度的一半。其中，所述薄膜晶体管的漏极穿过所述平坦层225与所述反射区的反射电极相连接，用于控制所述反射电极。
彩膜基板21包括形成于玻璃基板211上的色阻层213，包括多个红色阻213a，绿色阻213b以及蓝色阻213c，各个色阻分别与位于阵列基板22上的像素电极一一对应，其中红色阻213a与像素电极222a对应，构成一红色像素，绿色阻213b与像素电极222b对应，构成一绿色像素，蓝色阻213c与像素电极222c对应，构成一蓝色像素；在各色阻之间设有黑色矩阵212，用于遮蔽非显示区域，如薄膜晶体管224的区域；在色阻层213朝向液晶层23的一侧覆盖有公共电极214，公共电极214与位于阵列基板22的像素电极222之间会形成电场，驱动液晶分子转动；在公共电极214朝向液晶层23的一侧覆盖有第一配向层215，用于对液晶分子进行配向。其中本发明所述液晶层中所用的液晶分子为电控双折射模式液晶分子。
在本实施例的一个变化例中，本领域技术人员理解，还可以通过其他方式来实现所述反射区液晶层厚度是透射区液晶层厚度的一半。具体地，例如参考图6所示的本发明所述的一种半反半透式薄膜晶体管液晶显示器的另一种结构示意图。与图5所述实施例不同的是，图6中所述平坦层225′设置在所述公共电极214与彩膜基板21之间，并且所述平坦层225′与所述像素电极222的反射区部分相对应，这样也能够实现所述反射区液晶层厚度是透射区液晶层厚度的一半。相应地，在所述玻璃基板221上的薄膜晶体管224的漏极将直接与所述像素电极222的反射区的反射电极相连接，用于控制所述像素电极222的反射区。
进一步地，在所述像素电极222的反射区对应的彩膜基板21的区域可以使用不同的材料制成。例如，优选地，可以使用透明树脂材料，这样可以使反射光透过所述透明树脂材料来显示图像；又例如，还可以使用彩色树脂并在所述彩色树脂上设置若干个小孔，这样所述反射光同样可以透过所述彩色树脂上的小孔来显示图像。本领域技术人员还可以利用其他现有的材料来制作所述彩膜基板，在此不予赘述。
另一方面，参考图4所示的半反半透式薄膜晶体管液晶显示器中的像素结构示意图。本领域技术人员理解，在本发明所述的半反半透液晶显示模式中，每个像素中都包含透射区和反射区两部分，也就是，每个子像素(RGB)中也分别包含所述透射区和所述反射区两部分。具体地，如图4所示的像素结构示意图，在所述反射区包括反射区栅极线301、反射区数据线303、控制反射区的TFT开关305、反射区过孔307以及反射像素电极309；相应地，在所述透射区包括透射区栅极线302、透射区数据线304、控制透射区的TFT开关306、透射区过孔308以及透射像素电极310。
进一步地，根据上述图4中所提供的像素结构，其工作原理如下：当所述反射区栅极线301在高脉冲信号(通过液晶显示器中的控制电路来提供)时，把所述反射区数据线303上的信号通过反射区TFT开关305和反射区过孔307传到反射像素电极309；而当所述透射区栅极线302在高脉冲信号时，把所述透射区数据线304上的信号通过所述透射区TFT开关306和所述透射区过孔308传到透射像素电极310。
接下来，具体说明本发明所述半反半透式薄膜晶体管液晶显示器的工作方式，其中，需要说明的是，在本发明所述的半反半透式薄膜晶体管液晶显示器上可以通过一个感应装置来感应外界环境光的强弱，从而根据所述环境光的强弱来选择不同的显示模式。
实施例一：
具体地，参考图2A以及图2B所示的是本发明所述一种半反半透式薄膜晶体管液晶显示器中，当使用反射模式时，液晶盒的反射区和透射区的剖面示意图。其中，如图2A所示的是在反射模式中，所述反射区的剖面示意图。具体地，包括彩膜侧的公共电极2141、反射像素电极2221以及液晶层231。当环境光很强时，薄膜晶体管液晶显示器可以只通过像素电极中的反射区来反射环境光进行显示。本领域技术人员理解，在所述薄膜晶体管液晶显示器中的驱动电路(图中未示出)可以通过调整施加于所述彩膜侧的公共电极2141和所述反射像素电极2221间的电场分布，控制液晶层231中的液晶分子的发生偏转，使得环境光可以通过液晶层231，经过反射像素电极2221反射后穿过液晶层231实现显示。
如图2B所示的是在反射模式中，所述透射区的剖面示意图。具体地，包括彩膜侧的公共电极2141、透射像素电极2121′以及液晶层231′。本领域技术人员理解，在反射模式显示下，所述透射区显示黑态。具体地，例如，可以通过透射区的TFT(如图4中所示的透射区TFT开关306)控制实现透射区液晶盒两侧电位差，使所述透射区内的液晶分子垂直，即所述透射区显示黑态。又例如，还可以通过相应的控制电路直接关闭背光源使得透射区显示黑态。
实施例二：
图3A以及图3B是本发明所述一种半反半透式薄膜晶体管液晶显示器中，当使用透射模式时，液晶盒的反射区和透射区的剖面示意图。其中，如图3A中所示的是在透射模式中，所述反射区的剖面示意图。具体地，包括彩膜侧的公共电极2141、反射像素电极2221以及液晶层231。本领域技术人员理解，在透射模式中，所述反射区显示为黑态，可以通过反射区的TFT(如图4中所示的反射区TFT开关305)控制实现反射区液晶盒两侧的电位差为0，使得反射区内的液晶分子平行，即所述反射区显示黑态。
如图3B所示的是在透射模式中，所述透射区的剖面示意图。具体地，包括彩膜侧的公共电极2141、透射像素电极2221′以及液晶层231′。当环境光不足时，可以通过薄膜晶体管液晶显示器中的背光单元(图中未示出)发出的光透过像素电极的透射区来照亮整个显示屏。具体地，通过所述透射像素电极2221′与所述彩膜侧的公共电极2141的电场可以控制液晶层231′中液晶分子的偏转，从而背光单元发出的光可以通过液晶光阀实现显示。
进一步地，再从本发明所述半反半透式薄膜晶体管液晶显示器的像素结构的角度来描述上述实施例一以及实施例二。具体地，参考上文中所述图4描述的半反半透式薄膜晶体管液晶显示器中的像素结构示意图，其具体工作方式如下：
实施例三：当环境光不足时，所述半反半透式薄膜晶体管液晶显示器可以通过透射模式来显示图像，此时所述透射区控制栅金属302打开，所述透射像素电极310被给予适当的电位来显示设定的灰阶，同时所述反射区控制栅金属301打开，反射像素电极309被给予适当的电位来显示黑态。
实施例四：当环境光很强时，所述半反半透式薄膜晶体管液晶显示器可以通过反射模式来显示，此时所述反射区控制栅金属301打开，所述反射像素电极309被给予适当的电位来显示设定的灰阶，同时所述透射区控制栅金属302打开，所述透射像素电极310被给予适当的电位来显示黑态，或者也可以通过将背光单元关闭来显示黑态。
进一步地，由于本发明所述的半反半透薄膜晶体管液晶显示器使用的是线性正交偏光板。当使用反射模式显示时，如图2A所示的是反射区白态，由于采用所述线性正交偏光板，因此没有色散；而当使用透射模式显示时，当透射区显示黑态时，由于采用所述线性正交偏光板，因此没有漏光，从而提升了透射区的对比度。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (9)
1.一种半反半透式薄膜晶体管液晶显示器，包括：相对设置的彩膜基板、阵列基板和位于两基板之间的液晶层，还包括位于所述彩膜基板外侧的第一偏光板、位于所述阵列基板外侧的第二偏光板，所述阵列基板包括多个像素电极，所述像素电极分为反射区和透射区，其特征在于，所述反射区和透射区分别连接一个薄膜晶体管，反射区对应的液晶层厚度是透射区对应的液晶层厚度的一半，所述第一偏光板与第二偏光板为线性正交。
2.根据权利要求1所述的半反半透式薄膜晶体管液晶显示器，其特征在于，还包括公共电极，位于液晶层和彩膜基板之间。
3.根据权利要求1或2所述的半反半透式薄膜晶体管液晶显示器，其特征在于，在所述像素电极上的反射区还包括平坦层，用于实现所述反射区液晶层厚度是所述透射区液晶层厚度的一半。
4.根据权利要求2所述的半反半透式薄膜晶体管液晶显示器，其特征在于，在所述彩膜基板和公共电极之间还设置的有平坦层，所述平坦层与所述像素电极上的反射区相对设置，用于实现所述反射区液晶层厚度是所述透射区液晶层厚度的一半。
5.根据权利要求1所述的半反半透式薄膜晶体管液晶显示器，其特征在于，所述彩膜基板包括玻璃基板和位于玻璃基板上的色阻层。
6.根据权利要求5所述的半反半透式薄膜晶体管液晶显示器，其特征在于，所述色阻层设置的有红色阻，绿色阻以及蓝色阻。
7.根据权利要求5所述的半反半透式薄膜晶体管液晶显示器，其特征在于，对应于所述像素电极上反射区部分的所述彩膜基板使用透明树脂制成。
8.根据权利要求5所述的半反半透式薄膜晶体管液晶显示器，其特征在于，所述色阻层的色阻对应反射区的部分设置有小孔。
9.根据权利要求1、2、4、5、6、7、8中任一项所述的半反半透式薄膜晶体管液晶显示器，其特征在于，所述液晶层中所用的液晶为电控双折射模式液晶。
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