CN2682443Y - 可切换显示模式的液晶显示器及其彩色滤光模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可切换显示模式的液晶显示器及其彩色滤光模组，其是在二平行间隔配置的上、下透明基板间设置一液晶层，且在二透明基板之间设有一由复数个象素组成的彩色滤光片，其中每一象素各包含数个彩色区块及一反射区块，并有一由复数反射单元组成的反射矩阵层设置在液晶层下方，使每一反射单元的位置对应于每一反射区块，以提供反射作用，另在背光位置则设有一背光模组。本实用新型藉由反射色块配合反射层的配置，可达成高亮度灰阶反射模式及高彩度彩色穿透模式的功效，具有高市场价值及节省制作流程等优点。

Description

可切换显示模式的液晶显示器及其彩色滤光模组

技术领域

本实用新型是有关一种液晶显示器，特别是一种可切换反射模式的液晶显示器及其滤光模组。

技术背景

一般半反射式彩色液晶显示器是同时具备有反射模式及穿透模式的彩色显示。习知半反射式液晶显示器的结构如图1所示，一液晶显示器10包括二平行配置的上下玻璃板12、12’，在上玻璃板12与下玻璃板12’的相对表面间由上而下依序设置一彩色滤光片(color filter)14、一液晶层16、一半反射层18及一驱动元件层20，并在半反射层18的背光位置再设置一背光模组22，则当背光模组22开启而使背光光线穿透且由上玻璃板12射出时，即为穿透模式的彩色显示，而当背光模组22关闭，利用入射光反射来显示时，即为反射模式的彩色显示。

然而，习知半反射式彩色液晶显示器普遍具有在反射模式下太暗，同时在穿透模式下又有色纯度不足的问题。主要原因在于彩色滤光片14的色纯度受限于反射模式的反射率要求，不能使用高纯度的色块；但另一方面，即使牺牲了色纯度，反射率却还是无法达到高亮度的反射式彩色显示，仍然不能令人满意。

习知解决之道是在半反射层18的反射与穿透率之间做一取舍，同时也配合彩色滤光片14的色纯度的选择，尽量取得平衡点；更甚者，亦有调整彩色滤光片14的色块位在反射区与穿透区的厚度，以增进反射及穿透的效能，然而，这些作法对于高反射率及高彩度二者兼顾的要求仍不尽理想，无法有效提升半反射式彩色液晶显示器的显示效能。

因此，本实用新型是针对上述的困扰，提出一种可切换黑白及彩色模式的液晶显示器，使同一显示器同时兼具高反射率灰阶显示及高彩度穿透式彩色显示的要求。

发明内容

本实用新型的主要目的，是要提供一种可切换显示模式的液晶显示器及其彩色滤光模组，藉由透明色块配合反射层的配置，并通过独立控制的机制，使显示器可切换为完全反射或完全穿透，进而达成兼具高亮度灰阶反射模式与高彩度彩色穿透模式的双重功效。

本实用新型的另一目的，是要提供一种可切换显示模式的液晶显示器，于穿透模式下，同时具有高亮度及高彩度的优点。

本实用新型的上述目的是这样实现的：

提供一种可切换显示模式的液晶显示器及其彩色滤光模组，其特征在于包括有：

二上下透明基板，该两基板是以平行间隔的关系配置；

一液晶层，设置在所述二上下透明基板之间；

一彩色滤光片，设置在所述二透明基板之间，该彩色滤光片设有复数个整齐排列的象素，且每一该象素包含有数个彩色区块及一反射区块，该等区块是个别由独立控制的驱动电极所控制；

一反射矩阵层，设置在所述液晶层下方，该反射矩阵层是由复数个反射单元组成，且每一该反射单元的位置是对应于所述每一反射区块，以反射穿过所述液晶层的外界光线；

二上下偏光板，分别位于所述上、下透明基板的外表面上；以及

一背光模组，设置在所述彩色滤光片的背光位置。

所述彩色滤光片是设置在所述液晶层的上方，且所述反射矩阵层是位在该液晶层所述下透明基板之间，所述反射区块是透明区块。

所述彩色滤光片是设置在所述液晶层的下方，且所述反射矩阵层是位在该彩色滤光片的上表面上。

所述反射区块是不透光区块，且该不透光区块是由黑框材质填满所构成。

所述反射矩阵层的该等反射单元是由高反射率材料所组成。

所述每一该象素中的该等彩色区块的颜色分别为红、蓝、绿色，且每一该象素中的该等区块的排列关系选自直条式、马赛克式及矩形式的其中之一种排列方式。

在所述二上、下偏光板的相对表面上更分别设有二上、下象差补偿片，且在该上象差补偿片的表面设有一散射层。

在所述二上、下透明基板之间且位于所述液晶层下方，更设有一TFT元件驱动层，其包括复数个主动驱动单元对应于所述彩色滤光片的该等区块，每一该主动驱动单元用以独立控制每一该区块。

所述液晶层是采用超扭绞丝状结构。

所述液晶层是采用双稳态向列型液晶结构。

本实用新型的优点于积极效果是：

由于本实用新型的可切换显示模式的液晶显示器是包括二上下透明基板，其是以平行间隔的关系配置，在二透明基板之间夹置一液晶层；一彩色滤光片设置在该二透明基板之间，此彩色滤光片设有复数个整齐排列的象素，且每一象素包含数个彩色区块及一反射区块；在液晶层下方则设有一反射矩阵层，其是由复数反射单元组成，每一反射单元的位置是对应于每一反射区块，以反射外界光线；另有一背光模组设置在背光位置。其中彩色滤光片及反射矩阵层组成的彩色滤光模组，是可使显示器切换为完全反射或完全穿透时，具有高亮度灰阶模式或高彩度穿透模式的作用。同时，如上所述，由于本实用新型增设了可独立控制的反射区块，因而还同时具有提供高亮度灰阶反射模式及高彩度彩色穿透模式相切换的作用。

附图说明

图1  习知半反射式液晶显示器的结构剖视图。

图2  本实用新型液晶显示器的结构剖视图。

图2A 图2中的液晶层的结构剖视图。

图3  本实用新型液晶显示器的另一实施例。

图4  本实用新型液晶显示器的又一实施例。

图5  图4中反射区块为黑框的示意图。

图6  本实用新型的超扭绞丝状液晶结构俯视图。

图7A及图7B  分别为本实用新型每一象素的四区块为直条型配置及其氧化铟锡矩阵控制布局走线示意图。

图8A及图8B  分别为本实用新型每一象素的四区块为直条型配置的另一实施例及其氧化铟锡矩阵控制布局走线示意图。

图9A及图9B  分别为本实用新型每一象素的四区块为马赛克式配置及其氧化铟锡矩阵控制布局走线示意图。

图10A及图10B  分别为本实用新型每一象素的四区块为四方形配置及其氧化铟锡矩阵控制布局走线示意图。

件号说明：

10  液晶显示器            12   上玻璃板

12’下玻璃板              14   彩色滤光片

16  液晶层                18   半反射层

20  驱动组件层            22   背光模组

30  液晶显示器            32   上透明基板

32’下透明基板            34   液晶层

342 上透明导电层          342’下透明导电层

344 配向层                344’配向层

346 液晶分子层

36  彩色滤光片            360  象素

362 彩色色块              364  反射区块

38  反射矩阵层            382  反射单元

40  薄膜晶体管驱动元件层  402  平坦层

404 主动驱动单元

42  上偏光板              42’ 下偏光板

44  上象差补偿片          44’ 下象差补偿片

46  散射层                48   背光模组

具体实施方式

以下藉由具体实施例配合附图详加说明，当更容易了解本实用新型的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

本实用新型是将反射用的区域独立出来，藉由使每一象素在穿透的彩色色块之外增设一反射用的区块，反射区块没色显示，亦即为黑白(灰阶)显示，且其与彩色色块一样是由独立的氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)矩阵控制，以藉此使显示器于反射模式及穿透模式间切换之后，具有高亮度的灰阶反射显示或高彩度的穿透式彩色显示。

本实用新型的可切换显示模式的液晶显示器如图2所示，为其结构剖视图，一液晶显示器30包括二上、下透明基板32、32’，其是以平行间隔的关系配置，该二透明基板32、32’通常为玻璃材质；在二透明基板32、32’之间夹设有一液晶层34，且有一彩色滤光片36设置在二透明基板32、32’之间且位于液晶层34上方，彩色滤光片36是设有复数个整齐排列的象素360，每一象素360包含四个区块，分别为三个彩色色块362及一反射区块364，每一象素360中的三个彩色色块362的颜色分别为红(R)、蓝(B)、绿(G)，反射区块364则为无颜色的透明区块(T)；一反射矩阵层38是设置在液晶层34与下透明基板32’之间，反射矩阵层38是由复数反射单元382组成，且每一反射单元382的位置对应于每一该反射区块364，反射单元382是由高反射率材料所组成，通过此种每一透明的反射区块364下方配置一反射单元382的结构配置关系，可使入射的外界光线穿过反射区块364及液晶层34之后而有效地反射出去。

在二上、下透明基板32、32’之间且位于液晶层34下方设有一薄膜晶体管(TFT)液晶显示器驱动元件层40，其是在一平坦层402内配置复数个主动驱动单元404，每一主动驱动单元404对应于上方的彩色滤光片36的每一区块362/364，以藉此使彩色滤光片36的每一象素中360的RGB三色块362及反射区块364各由一独立的主动驱动单元404控制。

另，在上、下透明基板32、32’的外表面上更分别设有二上、下偏光板42、42’，在该二偏光板42、42’的相对表面上并分别设有二上、下象差补偿片44、44’，且在上象差补偿片44的下表面覆设有一散射层46；一背光模组48设置在下透明基板32下方而位于彩色滤光片36的背光位置，提供穿透模式下彩色显示的背光源。

其中，上述液晶层34的结构如图2A所示通常是包括有二平行配置的上、下透明导电层342、342’，透明导电层342、342’的导电物质常用者为氧化铟锡，且在上、下透明导电层342、342’的相对二表面分别设有一配向层344、344’，配向层344、344’通常为聚亚醯胺(Polyimide，PI)的涂层，另有一液晶分子层346夹置于上、下透明导电层342、342’之间，以利用二透明导电层342、342’作为透明电极来驱动液晶分子产生排列方向变化。由于透明导电层与配向层为常见习知技术的细节，故不再赘述。

通过控制电路的控制，上述液晶显示器30的切换行为具有四种模式，分别为完全反射、完全穿透、半反射式彩色以及全黑，详述于下：

(1)反射模式：反射区块364开(on)、三色块362关(off)。在此，开与关指的是显示与不显示，不显示时驱动线路控制液晶层34使区块362一直保持全黑，显示时驱动线路根据意欲显示的画面，控制个别区块364的穿透率，以下的开、关亦同，故以下不再赘述。在此反射模式下，由于反射区块364为透明区块，因此反射光线完全不会损失在色块上，可达成高亮度的灰阶显示效果。此时的显示效果是可媲美习知技艺的反射式灰阶显示效果。

(2)穿透模式：反射区块364关(off)、三色块362开(on)，此时背光源的光线是充分穿透过彩色滤光片36的色块而由上透明基板32射出。由于三色块362的色纯度不需受限于反射模式的反射率要求，故可使用高纯度的色块，因此本实用新型的穿透模式具有高彩度的优点；另，亮度方面则可藉由背光模组48的光源的强度设计即可轻易达成高亮度效果。此时的显示效果是可媲美习知技艺的穿透式彩色显示效果。

(3)半反射式彩色模式：反射区块364开(on)、三色块362开(on)。此时的显示效果类似习知技艺的半穿透式彩色显示效果，色纯度介于上述反射模式及穿透模式之间。

(4)全黑模式：反射区块364关(off)、三色块362关(off)，此时类似为关机状态，通常此模式较少使用。

上述液晶显示器30应用于可携式装置如手机的屏幕时，通过控制IC的控制，是可于黑白灰阶的反射模式及高彩度的穿透模式间进行切换；此外，亦支持该两模式同时开启时的半反射式彩色模式。故本实用新型将反射的区域独立出来，藉由在RGB三穿透色块之外增设一反射区块，使每一画素包含有四区块，且反射区块与RGB色块一样是由独立的驱动元件所控制，藉此使显示器于反射模式下具有高亮度，且在穿透模式下可兼具高彩度及高亮度的需求。因此，本实用新型不仅可有效克服习知缺失，更是在控制成本的前提下，提供一种高市场价值的可切换模式液晶显示器。

上述实施例是一薄膜晶体管液晶显示器，且彩色滤光片36的位置是位在液晶层34的上方，以使外界光线经过透明区块而由反射层完全反射。一般TFT液晶显示器亦可将彩色滤光片36设置于液晶层34下方，但较不常见。然而，无论彩色滤光片36于显示器中的配置位置为何，为了让反射光受到液晶层34的控制，反射矩阵层38必须设置在液晶层34下方。另外，若反射矩阵层38已具有散射效果，则在上偏光板42及补偿片44的系统中便无需再建置散射层46。又，除了使用TFT结构之外，本实用新型的液晶层34亦可采用超扭绞丝状(supertwisted nematic，STN)液晶结构，参阅图3所示，是为本实用新型的另一实施例。STN与TFT显示器使用的液晶结构皆为习知的技艺，该二液晶结构最大的不同处在于STN液晶结构的色块下方并无主动驱动元件，只有透明导电层，一般为超扭绞丝状，由于其余结构同于图2实施例的结构，故不再赘述。另外，液晶层34除了可以采用超扭绞丝状液晶结构之外，亦可使用双稳态或多稳态的记忆型液晶结构，例如双稳态向列型(BiNem)液晶结构(参考美国专利公开号20030146894)、胆固醇型液晶或铁磁性液晶结构。

其中，本实用新型关于STN显示器的架构亦有两种做法，即是如图3所示将彩色滤光片36设置在液晶层34上方，抑或如图4所示将彩色滤光片36设置在液晶层34下方。在图4的实施例中，彩色滤光片36是设置在液晶层34下方而位于液晶层34与下透明基板32’之间，且反射矩阵层38是设置在彩色滤光片36的上表面上，反射单元382下方的区块虽然基本上是使用透明的区块(T)364，可是因为反射单元382具有高反射率，基本上不需要透光，因此在此结构配置下，不需使用透明的区块364，直接以黑框(Black matrix，BM)材质填满区块364即可，如图5所示，故此结构配置可节省一道制程及其成本，是兼具成本与效能考量的结构。

又，在图4中，反射矩阵层38亦可设置在彩色滤光片36的下表面上，亦即透明区块(T)364的下方，此配置结构亦可达到同等效果。

再参阅图6所示，为本实用新型的超扭绞丝状液晶结构俯视图，无论彩色滤光片36是置于液晶层34上方或下方，俯视图皆看到一样的结果，本实用新型在红、绿、蓝穿透色块362之外加上一个反射区块364；在驱动线路上，反射区块364被视为一个独立的色块，驱动IC可以控制只启动反射或只启动穿透模式。在上述各实施例中，每一象素360中的四个区块的安排是采用基本的直条型(stripe type)，但本实用新型在区块的安排上，不限于直条型，该四个区块的排置关系亦可为马赛克式或四方形等排列方式。图7A至图10A是本实用新型的彩色滤光片的每一象素中的RGB三色块及反射区块的各种配置形式，图7B至图10B则分别为该等区块配置形式的ITO布局走线，为了表现走线的间隔，尺寸比率与区块配置图不完全一致。

图7A所示是直条型配置，而图8A虽然增加横排的分配(duty)数量，但却让红、绿、蓝三色块362不至于太狭长，在制程上较为容易制作，适用于分配(duty)数不受限制的设计。图9A为基本三角形安排(delta or triangle)，其是属于马赛克式排列，在此马赛克式排列中，RGB三个彩色色块362是配置形成三角形排列，且反射区块364是位于其中二彩色色块362之间。另，图10A为四方形排列，任何相邻四区块皆为不同色。在上述象素的区块配置结构中，无论何种排列，每一个区块都是独立控制的。

以上所述是藉由实施例说明本实用新型的特点，其目的在使熟习该技术者能了解本实用新型的内容并据以实施，而非限定本实用新型的专利范围，故，凡其它未脱离本实用新型所公开的精神所完成的等效修饰或修改，仍应包含在本实用新型的申请专利范围中。

Claims (10)

1、一种可切换显示模式的液晶显示器及其彩色滤光模组，其特征在于包括有：

二上下透明基板，该两基板是以平行间隔的关系配置；

一液晶层，设置在所述二上下透明基板之间；

一彩色滤光片，设置在所述二透明基板之间，该彩色滤光片设有复数个整齐排列的象素，且每一该象素包含有数个彩色区块及一反射区块，该等区块是个别由独立控制的驱动电极所控制；

一反射矩阵层，设置在所述液晶层下方，该反射矩阵层是由复数个反射单元组成，且每一该反射单元的位置是对应于所述每一反射区块，以反射穿过所述液晶层的外界光线；

二上下偏光板，分别位于所述上、下透明基板的外表面上；以及

一背光模组，设置在所述彩色滤光片的背光位置。

2、如权利要求1所述可切换显示模式的液晶显示器及其彩色滤光模组，其特征在于所述彩色滤光片是设置在所述液晶层的上方，且所述反射矩阵层是位在该液晶层所述下透明基板之间，所述反射区块是透明区块。

3、如权利要求1所述可切换显示模式的液晶显示器及其彩色滤光模组，其特征在于所述彩色滤光片是设置在所述液晶层的下方，且所述反射矩阵层是位在该彩色滤光片的上表面上。

4、如权利要求3所述可切换显示模式的液晶显示器及其彩色滤光模组，其特征在于所述反射区块是不透光区块，且该不透光区块是由黑框材质填满所构成。

5、如权利要求1所述可切换显示模式的液晶显示器及其彩色滤光模组，其特征在于所述反射矩阵层的该等反射单元是由高反射率材料所组成。

6、如权利要求1所述可切换显示模式的液晶显示器及其彩色滤光模组，其特征在于所述每一该象素中的该等彩色区块的颜色分别为红、蓝、绿色，且每一该象素中的该等区块的排列关系选自直条式、马赛克式及矩形式的其中之一种排列方式。

7、如权利要求1所述可切换显示模式的液晶显示器及其彩色滤光模组，其特征在于在所述二上、下偏光板的相对表面上更分别设有二上、下象差补偿片，且在该上象差补偿片的表面设有一散射层。

8、如权利要求1所述可切换显示模式的液晶显示器及其彩色滤光模组，其特征在于在所述二上、下透明基板之间且位于所述液晶层下方，更设有一薄膜晶体管元件驱动层，其包括复数个主动驱动单元对应于所述彩色滤光片的该等区块，每一该主动驱动单元用以独立控制每一该区块。

9、如权利要求1所述可切换显示模式的液晶显示器及其彩色滤光模组，其特征在于所述液晶层是采用超扭绞丝状结构。

10、如权利要求1所述可切换显示模式的液晶显示器及其彩色滤光模组，其特征在于所述液晶层是采用双稳态向列型液晶结构。

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