CN1194246C - 省电型液晶显示器及其省电操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种省电型液晶显示器及其省电操作方法，该省电型液晶显示器用于接收一多电位操作电压而进行显示，其包括：一上基板结构、一下基板结构、一液晶层及一信号产生器，该省电操作方法包含下列步骤：于该液晶像素单元内的液晶分子处于一工作模式时，提供一多电位操作电压信号至该液晶像素单元，进而控制该液晶像素单元的透光率；以及由该信号产生器对该液晶像素单元发出一切换信号，用以将该液晶像素单元内的液晶分子由该工作模式转变成一省电模式，进而控制该液晶像素单元处于该省电模式而具有一固定透光率。

Description

省电型液晶显示器及其省电操作方法

技术领域

本发明涉及一种显示器及其操作方法，尤其涉及一种省电型液晶显示器及其省电操作方法。

背景技术

在电子表、计算器、个人数字助理(PDA)乃至于行动电话手机等可携式电子装置上，大多以液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)来完成其显示装置，而目前显示器种类大致可分为穿透式液晶显示器、反射式液晶显示器及半穿透半反射式液晶显示器。

请参见图1，其为一反射式液晶显示器的架构示意图，其主要以偏光片10、宽频四分之一波片11(wide-band quarter wave plate)、透光玻璃上基板12、透光上电极13、液晶层14、反射电极层15及透光玻璃下基板16所构成。

其操作原理为：当反射电极层15与透光上电极13间未施以电压时，液晶层14中的液晶分子处于一初始状态而对所经过的光线提供一相位差2d的延迟，因此外界光线透射经过宽频四分之一波片11及液晶层14，经反射电极层15的反射而再经过液晶层14及宽频四分之一波片11后，将产生1/2波长+2d的相位差延迟，使得外界光线的反射光线可顺利透出而到达观看者的眼睛，此时该显示区域为全亮状态。而当反射电极区域15与透光上电极13间施以一电压时，液晶层14中的液晶分子便开始由初始状态而向直立状态变化，而当所有液晶分子都处于直立状态时(如图1(b)所示)，液晶层14将完全失去对于所经过的光线提供相位差延迟的作用(即d＝0)，因此，由外界光线的反射光线将仅产生1/2波长的相位差延迟而无法到达观看者的眼睛，此时该显示区域将转变成全暗状态。

而常见的宽频四分之一波片由一四分之一波片(quarter wave plate)与一二分之一波片(half wave plate)所迭加完成，而其两者的慢轴与下偏光片(或上偏光片)穿透轴的相对关系需如图2所示，如此方能发挥其宽频的效用，使得一波长范围内的光线都产生四分之一波长的相位差。

然而当设置有上述反射式液晶显示器的电子装置闲置一段时间而处于待机状态时，为了省电，设法将显示器维持在一保持模式(hold type)，即显示一固定画面而不进行更新。而常用技术通常利用在液晶显示器的像素内建一静态随机存取内存(SRAM)架构，而使液晶显示器显示该固定画面，但是在此状态下，液晶两侧的上下基板仍需要持续接收一交流信号(AC Signal)才能使液晶正常运作，因此在使用静态随机存取内存的常用技术架构中，仍然必须持续提供一交流信号至液晶的上下基板才能使液晶正常运作，对于液晶显示器而言，持续提供交流信号至液晶的上下基板依旧会损耗电源，只不过因为在保持模式下提供交流信号的频率可稍微降低而可以节省一些电源，但是还是无法达到完全省电的功效，故如何使液晶显示器在闲置状态而显示一固定画面时能够完全不损耗电源，为发展本发明的主要目的。

发明内容

本发明为一种省电操作方法，应用于一具反射电极的液晶显示器上，该液晶显示器的主动矩阵中至少包括有一液晶像素单元，该方法包含下列步骤：于该液晶像素单元内的液晶分子处于一工作模式时，提供一多电位操作电压信号至该液晶像素单元，进而控制该液晶像素单元的透光率；对该液晶像素单元发出一切换信号，用以将该液晶像素单元内的液晶分子由该工作模式转变成一省电模式，进而控制该液晶像素单元处于该省电模式而具有一固定透光率。

根据上述构想，本发明省电操作方法中该工作模式指该液晶像素单元内的液晶分子的初始排列状态呈现一水平均质排列(homogeneous)、一混合排列(hybrid)、一弯曲排列(bend)或是一斜向排列其中之一。

根据上述构想，本发明省电操作方法中该省电模式指该液晶像素单元内上下排列的液晶分子的排列角度由上而下扭转180度。

根据上述构想，本发明省电操作方法中该切换信号的波形具有由一高电压降转为一低电压的一快速下降沿。

根据上述构想，本发明省电操作方法中该低电压为一零电压，使该液晶像素单元处于该省电模式而具有一固定透光率。

根据上述构想，本发明省电操作方法中该高电压大于该多电位操作电压的最大电压。

本发明的另一方面为一种省电型液晶显示器，用于接收一多电位操作电压而进行显示，其包括：一上基板结构，其具有一上电极以及一二分之一波片；一下基板结构，其具有一下电极；一液晶层，设置于该上电极及该下电极之间，于该液晶层内的液晶分子处于一工作模式时，响应该多电位操作电压以控制该液晶层的透光率，且该液晶层等效形成一四分之一波片；以及一信号产生器，电连接于该上电极及该下电极，其用以产生一切换信号至该上电极及该下电极，使该液晶层内的液晶分子响应该切换信号的控制而由该工作模式转变成一省电模式，而使该液晶层具有一固定透光率。

根据上述构想，本发明省电型液晶显示器中该上基板结构更包含有：一透光基板；以及一偏光片，位于该透光基板第一表面的上方，其中该二分之一波片其二表面分别贴附于该透光基板第一表面与该偏光片表面之上。

根据上述构想，本发明省电型液晶显示器中该上电极为一透光共同电极，其形成于该透光基板的第二表面。

根据上述构想，本发明省电型液晶显示器中该透光共同电极的材质为氧化铟锡。

根据上述构想，本发明省电型液晶显示器中该下电极包含有一反射电极层。

根据上述构想，本发明省电型液晶显示器中该反射电极层的材质选自铝与银中之一。

根据上述构想，本发明省电型液晶显示器中该下基板结构包含有一透光基板，其第一表面形成有该反射电极层。

根据上述构想，本发明省电型液晶显示器中的该透光基板为一玻璃基板。

根据上述构想，本发明省电型液晶显示器中该切换信号的波形具有由一高电压降转为一低电压的一快速下降沿。

根据上述构想，本发明省电型液晶显示器中该低电压为一零电压，用以使该液晶像素单元处于该省电模式而具有一固定透光率。

根据上述构想，本发明省电型液晶显示器中该高电压大于该多电位操作电压的最大电压。

根据上述构想，本发明省电型液晶显示器中该工作模式指该液晶像素单元内的液晶分子的初始排列状态呈现一水平均质排列(homogeneous)、一混合排列(hybrid)、一弯曲排列(bend)或是一斜向排列其中之一。

根据上述构想，本发明省电型液晶显示器中该省电模式指该液晶像素单元内上下排列的液晶分子的排列角度由上而下扭转180度。

根据上述构想，本发明省电型液晶显示器中该信号产生器更可产生一回复信号，用以使该液晶层内的液晶分子响应该回复信号的控制由该省电模式转换成该工作模式。

根据上述构想，本发明省电型液晶显示器中该回复信号为一三角波信号。

根据上述构想，本发明省电型液晶显示器中该信号产生器设置于该液晶显示器的一驱动装置内。

附图说明

本发明得通过下列附图及详细说明，得以更深入了解：

图1(a)(b)为一反射式液晶显示器的常用构造示意图；

图2为宽频四分之一波片中两迭加的一四分之一波片(quarter waveplate)与一二分之一波片(half wave plate)的慢轴与偏光片穿透轴的相对关系示意图；

图3为本发明省电操作方法的较佳实施例的步骤流程图；

图4为使用本发明省电操作方法后液晶分子的排列状态示意图；

图5为于省电模式下光线经由液晶反射的反射系数仿真图；

图6为本发明省电型液晶显示器的结构示意图。

标记说明：

10：偏光片                   11：宽频四分之一波片

12：透光玻璃上电极           13：透光上电极

14：液晶层                   15：反射电极层

16：透光玻璃下基板           40：切换信号

401：快速下降沿              61：上基板结构

611：偏光片                  612：二分之一波片

613：上透明基板              614：透明共同电极

62：下基板结构               621：反射电极层

622：下透光基板          63：液晶层

64：驱动装置

具体实施方式

请参阅图3，其本发明针对省电操作方法所提出的一较佳实施例的步骤流程图，该省电操作方法可应用于一反射式液晶显示器上，且该液晶显示器内部至少包括有一液晶像素单元，该操作方法可包括下列几个步骤：首先，当于该液晶像素单元内的液晶分子处于一工作模式时，提供一多电位操作电压信号到该液晶像素单元，并根据该操作电压信号的大小来控制该液晶像素单元的透光率，使该液晶显示器呈现出灰色甚至彩色的影像。

当设置有反射式液晶显示器的电子装置闲置一段时间而处于待机状态时，则对该液晶像素单元发出一切换信号(请参阅图4所示的控制信号40波形，该波形需具有由一高电压迅速放电为一低电压的快速下降沿401，且高电压需大于多电位操作电压的最高电压)，用于将该液晶像素单元内的液晶分子由该工作模式转变成一省电模式，即使液晶分子的角度固定在左旋180度或是右旋180度的状态，然后，持续提供该低电压信号至该液晶像素单元，使该液晶像素单元在液晶显示器不提供任何电压的情形下依然具有一固定透光率，而使液晶显示器只显示一固定画面而不进行更新，因此可以使设置有反射式液晶显示器的电子装置在待机状态时能够达到完全省电的功效。

请参阅图4，其使用本发明省电操作方法后液晶分子的排列状态示意图，当设置有反射式液晶显示器的电子装置闲置一段时间而处于待机状态时，切换信号40由高电压瞬间快速放电至低电压将使液晶分子的排列角度左旋180度或是右旋180度并固定住，请再参阅图5，其液晶分子的排列角度左旋180度或是右旋180度后光线经由液晶分子反射的反射系数仿真图，由图中可清楚得知，液晶分子会持续维持在一个亮的状态，而达到省电的功效。

请参阅图6，其本发明针对省电型液晶显示器所改进的的一较佳实施例的结构示意图，本发明所提出的省电型液晶显示器主要用来接收一多电位操作电压而进行显示，其主要包括有下列构造：一由偏光片611、二分之一波片612、上透光基板613及透光共同电极614所构成的上基板结构61、一由反射电极层621及下透光基板622所构成的下基板结构62、一液晶层63及具有一信号产生器的驱动装置64。

该偏光片611位于上透光基板613第一表面的上方，二分之一波片612则贴附于上透光基板613的第一表面与该偏光片611之间，至于透光共同电极614则形成于上透光基板613的第二表面，且反射电极层421则形成于下透光基板621的表面上。

由图中可得知，液晶层63存封于透光共同电极614及反射电极层621之间，且适当地调整透光共同电极614及反射电极层621之间的距离，使得液晶层63具有适当厚度，如此便可将液晶层63等效形成一四分之一波片，当该液晶层63内的液晶分子处于一工作模式时，则响应透光共同电极614及反射电极层621所接收的多电位操作电压信号大小来控制该液晶层63内的液晶分子的透光率，使该液晶显示器呈现出多灰色(多灰阶)的影像。

至于驱动装置64电性连接于透光共同电极614及反射电极层621，主要利用其内部的一信号产生器来产生一具有由一高电压迅速降转为一低电压的快速下降沿的切换信号至透光共同电极614及反射电极层621，使该液晶层63内的液晶分子响应该切换信号的控制而由该工作模式转变成一省电模式，而使液晶分子的角度固定在左旋180度或是右旋180度的状态，而在不提供任何电压的情形下让液晶层63内的液晶分子依然具有一固定透光率，而使液晶显示器只显示一固定画面而不进行更新，因此可以使具有液晶显示器的电子装置在待机状态时能够达到完全省电的功效。至于如果要使液晶分子回复到工作模式时，则利用驱动装置64产生一三角波信号至透光共同电极614及反射电极层621，用于将液晶层内的液晶分子的排列角度引导回到正常的状态。

至于上述透光基板可为一玻璃基板，而该透光电极结构的材质则可为氧化铟锡(ITO)，该反射电极层的材质则可选自铝与银中之一，该低电压为一零电压，且该高电压需大于该多电位操作电压，至于该液晶层中液晶分子的初始排列状态可为如图所示的水平均质排列(homogeneous)，或是其它常见的混合排列(hybrid)、弯曲排列(bend)或是斜向排列。

本发明利用液晶的双稳态特性，便可达到省电的效果，可广泛地应用于原始黑(normally black)及原始白(normally white)等各类型的液晶显示器中。

Claims (15)

1、一种省电操作方法，应用于一具反射电极的液晶显示器上，该液晶显示器的主动矩阵中至少包含有一液晶像素单元，其特征在于，该方法包含下列步骤：

于该液晶像素单元内的液晶分子处于一工作模式时，提供一多电位操作电压信号至该液晶像素单元，进而控制该液晶像素单元的透光率；以及

对该液晶像素单元发出一电位差比该多电位操作电压信号的电位差还大的切换信号，用以将该液晶像素单元内的液晶分子由该工作模式转变成一省电模式，进而控制该液晶像素单元处于该省电模式而具有一固定透光率。

2、如权利要求1所述的省电操作方法，其特征在于，该工作模式指该液晶像素单元内的液晶分子的初始排列状态呈现一水平均质排列、一混合排列、一弯曲排列或是一斜向排列其中之一。

3、如权利要求1所述的省电操作方法，其特征在于，该省电模式指该液晶像素单元内上下排列的液晶分子的排列角度由上而下扭转180度。

4、如权利要求1所述的省电操作方法，其特征在于，该切换信号的波形具有由一高电压降转为一低电压的一快速下降沿。

5、如权利要求4所述的省电操作方法，其特征在于，该低电压为一零电压，使该液晶像素单元处于该省电模式而具有一固定透光率。

6、如权利要求4所述的省电操作方法，其特征在于，该高电压大于该多电位操作电压的最大电压。

7、一种省电型液晶显示器，用以接收一多电位操作电压而进行显示，其特征在于，其包含：

一上基板结构，其具有一上电极以及一二分之一波片；

一下基板结构，其具有一下电极；

一液晶层，设置于该上电极及该下电极之间，于该液晶层内的液晶分子处于一工作模式时，响应该多电位操作电压以控制该液晶层的透光率，且该液晶层等效形成一四分之一波片；以及

一信号产生器，电连接于该上电极及该下电极，其用于产生一电位差比该多电位操作电压信号的电位差还大的切换信号至该上电极及该下电极，使该液晶层内的液晶分子响应该切换信号的控制而由该工作模式转变成一省电模式，而使该液晶层具有一固定透光率。

8、如权利要求7所述的省电型液晶显示器，其特征在于，该上基板结构还包含有：

一透光基板；以及

一偏光片，位于该透光基板第一表面的上方，其中该二分之一波片其二表面分别贴附于该透光基板第一表面与该偏光片表面之上。

9、如权利要求8所述的省电型液晶显示器，其特征在于，该上电极为一透光共同电极，其形成于该透光基板的第二表面，而该透光共同电极的材质为氧化铟锡，至于该下电极包含有一反射电极层，而该反射电极层的材质选自铝与银中之一，而该下基板结构包括有一透光基板，其第一表面形成有该反射电极层。

10、如权利要求8或9所述的省电型液晶显示器，其特征在于，该透光基板为一玻璃基板。

11、如权利要求7所述的省电型液晶显示器，其特征在于，该切换信号的波形具有由一高电压降转为一低电压的一快速下降沿，而该低电压为一零电压，用以使该液晶像素单元处于该省电模式而具有一固定透光率，且该高电压大于该多电位操作电压的最大电压。

12、如权利要求7所述的省电型液晶显示器，其特征在于，该工作模式指该液晶像素单元内的液晶分子的初始排列状态呈现一水平均质排列、一混合排列、一弯曲排列或是一斜向排列其中之一。

13、如权利要求7所述的省电型液晶显示器，其特征在于，该省电模式指该液晶像素单元内上下排列的液晶分子的排列角度由上而下扭转180度。

14、如权利要求7所述的省电型液晶显示器，其特征在于，该信号产生器更可产生一回复信号，用以使该液晶层内的液晶分子响应该回复信号的控制由该省电模式转换成该工作模式，而该回复信号为一三角波信号。

15、如权利要求7所述的省电型液晶显示器，其特征在于，该信号产生器设置于该液晶显示器的一驱动装置内。

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