CN1215356C - 可全透射反射式切换的液晶显示器 - Google Patents

Abstract

一种可全透射反射式切换的液晶显示器，该液晶显示器至少包括：一第一透明基板，该第一透明基板的一第一表面上形成有一控制电路；一控制电极层于该第一透明基板的该第一表面上；一透射反射切换板于该控制电极层上；一显示电极层于该透射反射切换板上，由复数个显示电极所组成，并与该控制电极层一起控制该透射反射切换板的光线的透射反射率；一液晶层于该显示电极层上；一共通电极层于该液晶层上；以及一第二透明基板于该共通电极层上。

Description

可全透射反射式切换的液晶显示器

技术领域

本发明是有关于一种液晶显示器，且特别是有关于一种可全透射反射式切换的液晶显示器。

背景技术

液晶显示器(Liquid Crystal Display；LCD)具有高画质、体积小、重量轻、低电压驱动、低消耗功率及应用范围广等优点。因此被广泛应用于中、小型可携式电视、行动电话、摄录放影机、笔记本型计算机、桌上型显示器、以及投影电视等消费性电子或计算机产品，并已逐渐取代阴极射线管(Cathode Ray Tube；CRT)成为显示器的主流。

在液晶显示器的发展上，一开始是以透射式液晶显示器为发展主轴。一般透射式的液晶显示器，其光源是内建于显示器的背面，称为背光源(back light)。所以其显示电极(pixel electrode)的材料必须使用透明的导电材料，  即是氧化铟锡(Indium Tin Oxide；ITO)。透射式液晶显示器所使用的背光源，其实为其耗电最多的组件，而一般液晶显示器应用最广的领域为可携式计算机与通讯产品，使用时间多半需要电池来供应电能。因此如何降低液晶显示器的耗电量，已成为一个主流的研究方向。

反射式的液晶显示器因此应运而生，其光源是利用外在的自然光源或人工光源。所以显示电极的材料必须使用会反射外来光线的导电材料，一般是使用金属铝。而反射式LCD为了能达到较好的反射效果，显示电极的表面为凹凸不平的。如此白光在通过LC层时，不同位置的光路径其长短不同，再加上不同频率的光在LC层内的行进速度也不一致。如此，使得白光在通过LC层之后，产生着色的现象，影响影像的色彩。目前是在LCD的上下板内侧各配置一层配向膜，以控制液晶分子的排列方向，来解决白光通过LC层后的着色的问题。不过，反射式液晶显示器还是有一个问题，即当外来光源亮度不够时，反射式LCD将无法显示清晰的影像，因此半透射半反射式的LCD又成为一个研发的目标。

有些半透射半反射式LCD的作法是将由金属铝所做成的显示电极的中央部份挖出一个或数个开口，由ITO来填补。如此在外来光源亮度不够的时候，就可以打开背光源，由背光源来提供光线。但是若这样做，不论是使用外来光源或背光源，也就是说不论是使用反射式或透射式的方式来显示影像，其可用来显示影像的面积都减少了，即利用反射式与透射式的方法来显示影像的个别开口率皆减少了。

“聚合物分散液晶(polymer dispersed liquidcrystal；PDLC)”的技术在电动窗帘上的应用上，已经有很久的历史。不通电时，电动窗帘为白色雾状，不透光；通电后，则成为透明的，可透光。

PDLC是一种光电材料，其制造方法为将monomer或oligomer与少于5  ..C10重量百分比LC分子以一定比例混合，进行聚合反应，使monomer或oligomer反应聚合成聚合物。因为相分离(phase separation)的原因，LC分子会聚集成微滴状(microdroplet)的球体分散在由聚合物所组成的介质(matrix)中，称为“聚合物分散液晶(polymerdispersed liquid crystal；PDLC)”。若反过来，聚合物的含量少于5..C10重量百分比时，称为“聚合物稳定液晶(polymer stabilized liquid crystal；PSLC)”。

聚合物在聚合物分散液晶中除了扮演介质(matrix)外，其折射率(refractive index)也会影响到聚合物分散液晶的光学特性。另外也可以选择不同的LC分子，而使聚合物分散液晶有不同的光学特性。一般来说，LC分子本身具有双折射(birefringence)特性，其和分子长轴的平行与垂直方向的折射率大小是不同的，另外LC分子的介电常数亦有类似性质。所以可依需求来选择不同的LC分子，来达到不同的使用目的。

发明内容

因此本发明的目的就是在提供一种可全透射反射式切换的液晶显示器，以增加液晶显示器在反射式与透射式显示影像的开口率，来提高画质。

因此本发明的另一目的就是在提供一种可全透射反射式切换的液晶显示器，以降低耗电量。

根据本发明的上述目的，一种可全透射反射式切换的液晶显示器，其特征在于，该液晶显示器至少包括：

一第一透明基板，该第一透明基板的一第一表面上形成有一控制电路；

一透射反射切换板于该第一透明基板的该第一表面上；

一显示电极层于该第一透明基板的该第一表面上，由复数个显示电极所组成；

一液晶层于该显示电极层上；

一共通电极层于该液晶层上；以及

一第二透明基板于该共通电极层上。

其中该显示电极层位于透射反射切换板之下。

其中该透射反射切换板的材料包括聚合物分散的金属粉末。

其中该显示电极层位于该透射反射切换板上，且该第一透明基板与该透射反射切换板之间还包括一控制电极层。

其中该透射反射切换板的材料包括聚合物分散液晶。

其中该透射反射切换板的材料包括聚合物分散液晶掺杂金属粉末。

其中该透射反射切换板的材料包括彩色聚合物分散的液晶。

其中该控制电极层为透明导电材料。

其中该显示电极层与该共通电极层的材料为透明导电材料。

其中透明导电材料包括氧化铟，氧化锡或导电高分子。

其中该控制电路为主动式的控制电路。

其中该控制电路为被动式的控制电路。

其中还包括一彩色滤光层介于该共通电极层与该第二透明基板之间。

由上述可知，本发明利用聚合物分散液晶层以及其相关材料来作为透射反射切换板的材料，如此可利用显示电极与控制电极的搭配来控制整个画素面积为可透射光线或反射光线，以增加画素的开口率。另外还可利用聚合物分散的金属粉末，使透射反射切换板的反射光线效果更佳。最后则利用彩色滤光层的材料亦为聚合物的特性，将彩色滤光板与透射反射切换板合而为一。

附图说明

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下，其中：

图1A-图1B是依照本发明第一较佳实施例的一种可全透射反射式切换的液晶显示器的结构剖面图。

图2是依照本发明第二较佳实施例的一种可全透射反射式切换的液晶显示器的结构剖面图。

图3A-图3B是依照本发明第三较佳实施例的一种可全透射反射式切换的液晶显示器的结构剖面图。

图4A-图4B是依照本发明第四较佳实施例的一种可全透射反射式切换的液晶显示器的结构剖面图。

具体实施方式

一般来说，聚合物分散液晶在没有外加电场下，其LC分子没有固定的排列方向，因此会将入射光线散射掉。在有外加电场的情况下，其LC分子介电常数较大的方向会顺着电场排列，此时聚合物分散液晶可以让高达90％以上的入射光线通过。所以本发明利用聚合物分散液晶的特性，应用聚合物分散液晶做为光学组件。

实施例一

图1A-图1B是本发明第一较佳实施例的一种可全透射反射式切换的液晶显示器的结构剖面图。如图1A-图1B所示其在控制电路板100上依序有控制电极层110、透射反射切换板120、显示电极层130、液晶层140、共通电极层150以及彩色滤光板160。

上述的控制电路板100的控制电路可为主动式或被动式的控制电路。而透射反射切换板120是由聚合物分散液晶所构成，其是由聚合物120a所构成的基质与散布于其中的液晶球120b所组成。显示电极层130是由一个个的显示电极所组成，以利控制每个画素的明亮与颜色，并且显示电极层130与控制电极层110配合来控制透射反射切换板120是处于透明的状态还是不透明的状态。而液晶层140中的液晶分子140a的排列方式由显示电极层130与共通电极层150来控制。控制电极层110、显示电极层130与共通电极层150的材料皆为透明导电材料，如氧化铟锡，氧化锡或导电高分子。

因为透射反射切换板120是由聚合物分散液晶所构成，所以可利用液晶球120b的大小来控制光线散射的效果，并借着调配液晶球120b与聚合物120a的折射率，使其对光线的散射效果近似于白纸。如此，当使用反射式光源在液晶显示器上来显示影像时，才能具有均匀的光线分布。

一般来说，当有外加电场时，如图1A所示，透射反射切换板120内的液晶球120b内的液晶分子(以短线表示)会随着电场方向而排列整齐，因此可让光线通过。此时，可使用背光源来提供光线照射以显示影像。当没有外加电场时，如图1B所示，透射反射切换板120内的液晶球120b内的液晶分子(以短线表示)会杂乱无章地排列着，让光线无法通过，所以可散射外来光线。此时，就可以利用外来光源的光线在液晶显示器上显示影像。

实施例二

图2是本发明第二较佳实施例的一种可全透射反射式切换的液晶显示器的结构剖面图。如图2所示，在控制电路板200上依序有显示电极层230、透射反射切换板220液晶层240、共通电极层250以及彩色滤光板260。

上述的控制电路板200的控制电路可为主动式或被动式的控制电路。而显示电极层230是由一个个显示电极所组成，以利控制每个画素的明亮与颜色。透射反射切换板220则是由聚合物220a所构成的基质与散布于其中的金属粉末220c所组成。而液晶层240是由液晶分子240a所组成，其排列方式由显示电极层230与共通电极层250来控制。显示电极层230与共通电极层250的材料皆为透明导电材料，如氧化铟锡，氧化锡或导电高分子。

在此，需控制透射反射切换板220内的金属粉末220c的浓度在一恰当范围内，使其既可以让背光源的光线通过透射反射切换板220的聚合物220a的部分，又可以让外来光线被金属粉末220c反射回去。如此在外来光线强度充足时，此透射反射切换板220可以充当外来光线的反射板。在外来光线强度不足时，此透射反射切换板220可以容许背光源的光线通过。

实施例三

图3A-3B是本发明第三较佳实施例的一种可全透射反射式切换的液晶显示器的结构剖面图。如图3A-3B所示，在控制电路板300上依序有控制电极层310、透射反射切换板320、显示电极层330、液晶层340、共通电极层350以及彩色滤光板360。

上述的控制电路板300的控制电路可为主动式或被动式的控制电路。而透射反射切换板320则是由聚合物320a所构成的基质以及散布于其中的液晶球320b与金属粉末320c所组成。显示电极层330是由一个个的控制电极所组成，以利控制每个画素的明亮与颜色，并与控制电极层310配合来控制透射反射切换板320是处于透明的状态还是不透明的状态。而液晶层340是由液晶分子340a所组成，其排列方式由显示电极层330与共通电极层350来控制。控制电极层310、显示电极层330与共通电极层350的材料都是为透明导电材料，如氧化铟锡，氧化锡或导电高分子。

本实施例在实施例一的透射反射切换板120的聚合物分散液晶中再添加了金属粉末320c，以加强透射反射切换板320的反射光线效果。金属粉末的浓度须控制于一适当范围内，当透射反射切换板320的外加电场打开时，可以让背光源的光线在金属粉末320c间穿过。

实施例四

请参照第4A-4B图，其绘示依照本发明第四较佳实施例的一种可全透射反射式切换的液晶显示器的结构剖面图。如第4A-4B图所示，在控制电路板400上依序有控制电极层410、彩色透射反射切换板420、显示电极层430、液晶层440、共通电极层450以及透明基板460。

上述的控制电路板400的控制电路可为主动式或被动式的控制电路。而彩色透射反射切换板420是由彩色聚合物分散液晶所构成，也就是由彩色聚合物420a所构成的基质与散布于其中的液晶球420b所组成。不过在此的聚合物420a为一般彩色滤光层所用的彩色光阻材料。显示电极层430是由一个个显示电极所组成，以利控制每个画素的明亮与颜色并与控制电极层410配合来控制彩色透射反射切换板420是处于透明的状态还是不透明的状态。而液晶层440中的液晶分子440a的排列方式由显示电极层430与共通电极层450来控制。控制电极层410、显示电极层430与共通电极层450的材料皆为透明导电材料，如氧化铟锡，氧化锡或导电高分子。

因为一般彩色滤光层所用的彩色光阻类材料亦为聚合物，所以本实施例中的彩色透射反射切换板420的彩色聚合物420a采用此类彩色光阻材料。如此，本实施例可将彩色滤光板与透射反射切换板合而为一。

由上述本发明较佳实施例可知，本发明的透射反射切换板利用聚合物为基质，让液晶分子与/或金属粉末散布于其中。利用外加电场的有无来控制液晶分子的排列方向，以决定是否让光线通过此透射反射切换板。还利用金属粉末可以反射光线的特性，来加强此透射反射切换板的反射光线效果。此外金属粉末在聚合物内的浓度必须要控制在一适当范围内，以利光线通过透射反射切换板。最后，将透射反射切换板的聚合物，改成一般常用的彩色光阻，将彩色滤光板与透射反射切换板合而为一。

传统的半透射半反射式切换液晶显示器将每个画素的可用面积的一部份用金属电极来做反射板，一部份用透明的氧化铟锡电极来让光线可以通过，因此开口率较低。然而本发明是使用画素的整个面积来作为入射光线的反射面积或透射面积，因此每个画素的开口率增加，使透射反射式的液晶显示器的画质更为提高。

虽然本发明以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此计数的人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定的为准。

Claims (13)

1.一种可全透射反射式切换的液晶显示器，其特征在于，该液晶显示器至少包括：

一第一透明基板(100、200、300、400)，该第一透明基板(100、200、300、400)的一第一表面上形成有一控制电路；

一透射反射切换板(120、220、320、420)于该第一透明基板(100、200、300、400)的该第一表面上；

一显示电极层(130、230、330、430)于该第一透明基板(100、200、300、400)的该第一表面上，由复数个显示电极所组成；

一液晶层(140、240、340、440)于该显示电极层(130、230、330、430)上；

一共通电极层(150、250、350、450)于该液晶层(140、240、340、440)上；以及

一第二透明基板(160、260、360、460)于该共通电极层(150、250、350、450)上。

2.如权利要求1所述的可全透射反射式切换的液晶显示器，其特征在于，其中该显示电极层(230)位于透射反射切换板(220)之下。

3.如权利要求2所述的可全透射反射式切换的液晶显示器，其特征在于，其中该透射反射切换板(220)的材料包括聚合物分散的金属粉末。

4.如权利要求1所述的可全透射反射式切换的液晶显示器，其特征在于，其中该显示电极层(130、330、430)位于该透射反射切换板(120、320、420)上，且该第一透明基板(100、300、400)与该透射反射切换板(120、320、420)之间还包括一控制电极层(110、310、410)。

5.如权利要求4所述的可全透射反射式切换的液晶显示器，其特征在于，其中该透射反射切换板(120)的材料包括聚合物分散液晶。

6.如权利要求4所述的可全透射反射式切换的液晶显示器，其特征在于，其中该透射反射切换板(320)的材料包括聚合物分散液晶掺杂金属粉末。

7.如权利要求4所述的可全透射反射式切换的液晶显示器，其特征在于，其中该透射反射切换板(420)的材料包括彩色聚合物分散的液晶。

8.如权利要求4所述的可全透射反射式切换的液晶显示器，其特征在于，其中该控制电极层(110、310、410)为透明导电材料。

9.如权利要求1所述的可全透射反射式切换的液晶显示器，其特征在于，其中该显示电极层(130、230、330、430)与该共通电极层(150、250、350、450)的材料为透明导电材料。

10.如权利要求8或9所述的可全透射反射式切换的液晶显示器，其特征在于，其中透明导电材料包括氧化铟，氧化锡或导电高分子。

11.如权利要求1所述的可全透射反射式切换的液晶显示器，其特征在于，其中该控制电路为主动式的控制电路。

12.如权利要求1所述的可全透射反射式切换的液晶显示器，其特征在于，其中该控制电路为被动式的控制电路。

13.如权利要求1所述的可全透射反射式切换的液晶显示器，其特征在于，其中还包括一彩色滤光层介于该共通电极层(150、250、350、450)与该第二透明基板(160、260、360、460)之间。

Images