TW201022780A - Transflective display with white tuning - Google Patents

Description

201022780 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本案大致關係於顯不器。更明確地說，本案關係於多 模液晶顯不器（LCD)。 【先前技術】 於本段落中所述之手法爲可以進行的手法，.但並不然 爲先即所想出或進行的手法。因此，除非特別指出，否則 β ’應假設在此段落中所述之任一手法只有在包含於此段落 中時才是先前技藝。 例如加油機顯示器、數位時鐘顯示器的單色液晶顯示 器（LCD )典型只有對可見光譜中間部份最佳化。相較於 光譜中間的綠色、紅及藍光並不能良好透射。因此，單色 LCD可能即使在顯示黑與白或灰階影像時看起來有點綠。 另外，單色LCD並不適用以顯示彩色影像或視訊。 φ 彩色LCD可以被用以顯示黑與白或灰階影像。彩色 LCD的每一像素包含三或更多次像素，其可以使用以模擬 不同灰色陰影（shade of gray)。然而，當使用作爲單色 顯示器時，彩色LCD的解析度典型爲像素面積所限制， 該像素面積爲三倍大或粗於每一次像素的面積。在某些點 上仍可能保有可見的彩色假影（artifact )，造成觀看者 看到在理應爲黑或灰階字元的邊緣略帶（tinged )有紅或 藍。 因爲通過彩色次像素的濾色層的光被衰減，所以彩色 -5- 201022780 LCD除了周圍光線外或替代周圍光線地使用背光。結果， 甚至當使用爲單色顯示器時，爲了完成可接受的解析度， 彩色LCD的功率消耗仍很高。 LCD典型以每秒30、60或120框再新（refresh)。 在這些框率下，LCD遠較在低速率下消耗更多之功率。例 如，在每秒60框的速率下，LCD可能消耗較在每秒30框 的速度兩倍的功率。 【發明內容與實施方式】 1 .槪要 在一實施例中，於此所述之多模LCD提供相較於現 行LCD更佳的解析度與可讀性。在一實施例中，爲LCD 所需的功率使用/消耗被降低。在一實施例中，在該LCD 中，提供了日光下可讀的顯示器。在一實施例中，在LCD 中，提供室內光可讀顯示器。 在部份實施例中，多模LCD可以沿著實質平坦面包 含多數像素，各個像素包含多數次像素。在多次像素中之 次像素包含具有第一偏光軸的第一偏光層及具有第二偏光 軸的第二偏光層。該次像素同時包含第一基板層及與第一 基板層相對的第二基板層。該次像素更包含第一反射層， 鄰近該第一基板層。該第一反射層可以由粗糙金屬作成， 並包含至少一開口，其形成該次像素的透射部的一部份。 在次像素中，爲金屬所覆蓋的第一反射層的其餘部份形成 該次像素的反射部的一部份。在一些實施例中，第一顏色 -6 - 201022780 的第一濾層係被放置與該透射部相對並覆蓋該透射部 具有較該透射部面積爲大的面積，同時，第二顏色的 係被放置與該反射部相對並部份覆蓋該反射部。第二 _ 與該第一顏色不同。 多模LCD可以更包含第二反射層，在該第一電 的一側，同時，該第一反射層係在第一電極層的相反 此第二反射層可以由金屬作成，包含至少一開口，其 像素的透射部的一部份。 在一實施例中，多模LCD更包含用以照明該多 示器的光源。在一實施例中，色譜係由來自光源的光 背光）使用繞射或微光學膜產生。 在一實施例中，將濾色層（例如第一顏色的濾層 置於像素的透射部之上，及不同顏色濾色層（例如第 色的第二濾層）放置於像素的反射部的一部份之上， 單色白點的位移及在周圍光線中的強可讀性。在一實 ^ 中，免除了典型用於濾色建立的黑矩陣罩。另外，一 例提供水平取向次像素，以改良在彩色透射模式中之 的解析度。另外，一實施例提供垂直取向次像素’以 在彩色透射模式中之LCD的解析度。再者，一實施 成光被切換於兩顏色間，而第三顏色（典型爲綠色） 導通，因而，當用於混合場序法中，降低了 LCD的 框率。在一實施例中，顏色係由背光建立，藉以免除 層。在一實施例中，濾色層只用於綠像素上，因而’ 了用於濾色層陣列之其他遮罩。 ，並 濾層 顔色 極層 側。 爲次 模顯 (或 )放 一顔 完成 施例 實施 LCD 改良 例完 一直 所需 濾色 免除 201022780 在一實施例中，次像素的反射部的剖面積可以爲整個 次像素的總剖面積的一半以上。例如，反射部可以佔用 70%至100%的多數像素。在一實施例中，在多模LCD中 ，在次像素中，1 %至5 0 %的反射部係被覆蓋以一或更多 濾色層。 在一實施例中，透射部佔用該次像素的剖面的內部。 在一實施例中，前述不同顏色的第一與第二濾層可以被架 構以由略帶前一顏色的白點移位至用於該次像素的新單無 色白點。在一實施例中，透射部佔用0%至30%的多數像 素。在一實施例中，該一或更多濾色層係爲不同厚度。在 一實施例中，該一或更多濾色層係爲相同厚度。 在一實施例中，該多模液晶顯示器更包含一或更多無 色間隔層放置在該反射部之上。在一實施例中，該一或更 多無色間隔層係爲相同厚度。在一實施例中，該一或更多 無色間隔層爲不同厚度。 在一實施例中，該多模液晶顯示器更包含一驅動器電 路，提供像素値給多數開關元件，其中該多數開關元件決 定透射過該透射部的光。在一實施例中，該驅動電路更包 含一電晶體-電晶體邏輯介面。在一實施例中，該多模液 晶顯示器更包含一計時控制電路，其再新該多模液晶顯示 器的像素値。 在一實施例中，於此所述之多模液晶顯示器形成電腦 的一部份，該電腦包含但並不限於膝上型電腦、筆記型電 腦、電子書讀取器、手機及小筆電。 -8- 201022780 各種實施例有關於液晶顯示器（LCD )，其能作動於 多模、單色反射模式及彩色透射模式。對於此所述之較佳 實及一般原理與特性的各種修改可以爲熟習於本技藝者所 了解。因此’本案並不想要限定於所示實施例，但被記錄 爲符合於此所述之原理與特性的最寬範圍。 2.結構槪要 圖1爲LCD的次像素100的剖面示意圖。次像素 1 00包含一液晶材料104、次像素電極（或第一電極層） 106，其包含開關元件、共同電極（或第二電極層）108、 第一反射層160，其係位在該電極1〇6的一側上、第二反 射層150，其係位在電極106的另一側、透射部n2、第 一與第二基板層114及116、間隔層118a及118b、第一 偏光板120、及第二偏光板122。 在一實施例中，第一與第二反射層160及150具有一 ❹ 開口在該透射部112上。該第一反射層160的表面部份形 成反射部110。第二反射部150的表面可以被使用以反射 由表面的左手側入射的光。在一實施例中，光源102或周 圍光線124照射次像素1〇〇。光源1〇2的例子包含但並不 限於發光二極體（LED )背光、冷陰極螢光燈（CCFL ) 背光等等。周圍光線124可以爲日光或任意外部光源。在 —實施例中，作爲光學作動材料的液晶材料丨〇4旋轉來自 光源102或周圍光線124的光的偏光軸。液晶104可以爲 扭曲向列（TN )、電場雙折射（ECB )等等。在一實施例 -9- 201022780 中，光的偏光取向旋轉係爲施加至次像素電極106及共同 電極108間之電位差所決定。在一·實施例中，次像素電極 106及共同電極108可以由氧化銦錫（ITO )所作成。再 者，各個次像素係被提供有次像素電極106，而共同電極 108係爲出現在該LCD中的所有次像素與像素所共用。 在一實施例中，反射部110係爲導電的並反射周圍光 線124以照射次像素100。第一反射層160係由金屬作成 並電耦接至次像素電極106，藉以在反射部110與共同電 極1 08間提供電位差。透射部1 1 2透射來自光源1 02的光 ，以照射次像素1〇〇。基板114與116密封液晶材料104 、像素電極106及共同電極108。在一實施例中，次像素 電極106係位在基板114處，及共同電極108係位在基板 116處。另外’基板114與次像素電極層包含開關元件（ 未示於圖Ο 。在一實施例中，開關元件可以爲薄膜電晶 體（TFT )。在另一實施例中，開關元件可以爲低溫多晶 砂。 驅動器電路130送出有關次像素値的信號給開關元件 。在一實施例中’驅動器電路130使用低壓微分發信（ LVDS )驅動器。在另一實施例中，也可以在驅動器電路 130中，使用感應電壓上的增減的電晶體-電晶體邏輯（ TTL)介面。另外’計時控制器140編碼有關於次像素値 的信號成爲次像素的對角透射部所需的信號。再者，計時 控制器1 4 0具有記憶體，以當有關於次像素的信號被由計 時控制器140移除時，完成LCD的自再新。 201022780 在一實施例中，間隔層1 18a及1 18b係放置於反射部 110上，以維持在基板114與116間之均勻距離。另外， 次像素100包含第一偏光板120及第二偏光板122。在一 實施例中，第一偏光板120與第二偏光板122的極性軸彼 此垂直。在另一實施例中，第一偏光板120與第二偏光板 122之偏光軸彼此平行。 次像素100係爲光源102或周圍光線124所照射。通 過次像素1〇〇的光之強度係由次像素電極106及共同電極 Φ 108間之電位差所決定。在一實施例中，液晶材料1〇4係 爲錯向狀態，及當在次像素電極106與共同電極108間未 施加電位差時，則通過第一偏光板120之光爲第二偏光板 122所阻擋。當在次像素電極106與共同電極108間施加 電位差時，液晶材料104係被取向。液晶材料104的取向 允許光通過第二偏光板1 2 2。 在一實施例中，第一反射層160係被放置在電極106 φ 的一側，而第二反射層1 50係被放置在電極1 06的相反側 。第二反射層1 50可以由金屬作成，反射或彈跳光1 26 ( 由圖1的左手側入射）一或更多次，直到光1 2 6通過透射 部1 1 2以照射次像素1 0 0。 爲了顯示一清楚例子，直線表示光112、124、126的 光路徑段。由於當光112、124、126通過於不同折射率的 媒介間之接面時可能發生的繞射，各個光路徑段可以包含 額外彎曲。 爲了顯示清楚例子的目的，次像素100係被顯示有兩 -11 - 201022780 間隔層118a及118b。在各種實施例中，兩鄰近間隔層可 以放置彼此分開一或更多像素、彼此分開十個像素、彼此 分開二十個像素、彼此分開一百像素、彼此分開其他距離 分開。 圖2顯示LCD的九個次像素1〇〇的配置。次像素 100包含透射部112b及反射部110。在一實施例中，如果 遵循（紅-綠-藍）RGB彩色系統，則該透射部1 I2a-c分 別施加紅、綠及藍顏色成份，以形成彩色像素。另外，如 果選擇其他彩色系統，則透射部1 12a-c可以施加不同顏 色，例如紅、綠、藍與白或其他顏色組合。再者，透射部 1 13a及1 14a施加紅色、透射部1 13b及1 14b施加綠色、 及透射部113c及114c施加藍色至彩色像素。在部份實施 例中，不同厚度之濾色層404a-c可以放置在透射部112a-c之上，以降低或增加施加至彩色像素的顏色的飽和度。 飽和度被定義爲在可見光譜內，顏色的特定階度（ gradation)的強度。再者，無色濾層202d可以放置在反 射部11〇之上。在各種實施例中’無色濾層202d的厚度 可以由零變化至放在透射部112a-c之上的濾色層404a_c 的厚度。 在一實施例中，透射部H2a表示彩色像素的三顏色 之一的次像素。同樣地，透射部112b及112c表示彩色像 素的另兩顏色的次像素。在另一實施例中，當相較於彩色 透射操作模式時，垂直取向次像素可以被使用以增加在水 平方向的反射及半穿透解析度的三倍。在另一實施例中’ -12- 201022780 相較於彩色透射模式，次像素的水平條可以被使用以增加 在垂直方向中的反射及半穿透解析度的三倍。 來自光源102的穿過各個透射部112a-c的光數量係 藉由開關元件（未示於圖2 )所決定。透射各個透射部 1 12a-c的光數量隨後決定彩色像素的光度。再者，透射部 112a-c與濾色層404a-c的形狀可以爲六角形、矩形、八 角形、圓形等等。另外，反射部110的形狀可以爲矩形、 圓形、八角形等等。 © 在一些實施例中，也可以放置額外濾色層於像素208 的次像素100的反射部110之上。這些額外濾色層可以用 以提供補償顏色，以協助在單色操作模式中，在像素208 中’建立用於次像素的新單色白點。以此新單色白點，像 素208的次像素可以用以集合或個別地表示各種灰色陰影 〇 例如，濾色層206e可以用以覆蓋在次像素1〇〇中的 φ 反射部中包含透射部112a的區域。在一些如圖2所 示之實施例中，濾色層206e可以不只覆蓋（1)次像素 100中包含透射部112a (在本例中，施加紅色）的反射部 110的部份，也可以（2)在次像素100中包含透射部 112b (在本例中，施加綠色）的部份。濾色層206e可以 在兩個次像素100中施加藍色，其在像素20 8中施加紅與 綠顏色。 同樣地，濾色層206f可以用以覆蓋在次像素1〇〇的 反射部110中包含透射部112c的區域。在如圖2所示之 -13- 201022780 —些實施例中，濾色層2 06f可以覆蓋不只（1)在次像素 100中的反射部1 10的包含透射部1 12c (其在本例子中， 施加藍色）的一部份，也覆蓋（2)在次像素1〇〇中的反 射部110的包含透射部112b (其在本例子中，施加綠色 )的另一部份。濾色層206f可以用以在像素208施加藍 及綠色的兩次像素1〇〇中施加紅色。 紅次像素100的反射部具有爲紅濾色層404a覆蓋的 區域及爲該藍瀘色層206e所覆蓋的另一區域。淨結果爲 紅次像素可以接收來自由濾色層404a及206e所覆蓋的這 些區域之紅及藍色貢獻。這對於藍次像素也是如此。然而 ，綠次像素1〇〇的反射部具有爲綠濾色層404b所覆蓋的 第一區域、爲藍濾色層206e所覆蓋的第二區域、及爲紅 濾色層206f所覆蓋的第三區域。在部份實施例中，第一 區域可以小於第二及第三區域之任一或者反之亦然。在部 份實施例中，第二區域與第三區域可以被設定有不同大小 ，以建立單色無色白點。爲了建立單色無色白點的目的， 淨結果爲綠次像素可以接收由濾色層404b、206e及206f 之整個紅及藍色貢獻，其可以補償綠色貢獻。 在一些如所示之實施例中，這些濾色層206e及206f 可以只覆蓋在次像素1 〇 〇之反射部1 1 〇的一部份；在次像 素100中的多數反射部110可以爲無色濾層202d所覆蓋 ’或者未爲濾層所覆蓋。 實施例可以建構以校正不是略帶綠者。在各種實施例 中，爲各個濾色層404a-c所覆蓋的面積可以相同或大於 201022780 個別透射部112a-c的面積。例如，覆蓋透射部112a的濾 色層404a可以具有較透射部112a之面積爲大的面積。這 對於濾色層404b及404 c也是如此。在這些實施例中，濾 色層404及206的尺寸可以以某方式被放置或作成大小， 以建立單色無色白點。 在一些實施例中，在像素208中之次像素100的面積 可以相同或不相同。例如包含透射部 Π 2b的綠次像素 1 〇〇的面積可以被架構以小於包含透射部1 12a或1 12c的 紅或藍次像素100的面積。 在一些實施例中，在像素20 8中之透射部1 12a-c之 上的濾色層的面積可以相同或不相同。例如，綠色濾色層 4〇4b的面積可以小於紅或藍色濾色層404a、404c的面積 〇 在一些實施例中，在像素208中反射部110之上的濾 色層面積可以相同或不相同。例如，藍色濾色層20 6e的 φ 面積可以大於或小於紅色濾色層206f的面積。 在一些實施例中，雖然（1)次像素100的面積可以 不同，及/或（2)在像素208中爲濾色層404a-c所覆蓋 的面積可以不同，及/或（3)在像素208中爲濾色層206e 及206f所覆蓋的面積可能不同，但是在像素208的所有 次像素中未爲濾色層所覆蓋的反射面積實質相同。如同於 此所用之名詞”實質相同”表示在小百分比內的差異。在一 些實施例中，如果反射面積的最小與最大只差別在一特定 範圍，例如小於等於5%內，則反射面積係實質相同。 -15- 201022780 3.功能槪要 圖3顯示次像素1〇〇(例如在圖2中之任一次像素 1〇〇)操作於單色反射模式中。因爲單色反射實施例係參 考圖3加以解釋，所以，在該圖中只顯示反射部no。 在有外部光源出現時，次像素100可以用於單色反射 模式中。在一實施例中，周圍光線124穿過濾層與液晶材 料104並被入射在反射部11〇上。濾層包含（！）無色濾 層202d ’ （ 2 )由次像素1〇〇的透射部（例如圖2的1 12a )相對的區域延伸之濾色層404 (例如當次像素1〇〇爲具 有圖2中之透射部112者時，圖2的404 a)，及（3)濾 色層206(例如，圖2的206e)。任一、一部份或所有濾 層可以用以維持周圍光線124的衰減與路徑差與在彩色透 射模式中之光的衰減與路徑差相同。無色濾色層202d可 以藉由修改設計加以省略。 次像素100的反射部11〇反射周圍光線124至基板 116。在一實施例中’電位差（v)係被施加至電耦接至反 射部110的次像素電極106與共同電極1〇8之間。液晶材 料104係取決於該電位差（v)加以取向。因此，液晶材 料104的取向旋轉周圍光線！ 24的平面，允許光通過第二 偏光板122。因此，液晶材料！ 04的取向程度係決定次像 素100的亮度，即次像素10〇的光度。 在一實施例中’正常白液晶實施例可以用於次像素 1〇〇中。在此實施例中’第—偏光板12〇與第二偏光板 -16- 201022780 122的軸係彼此平行。最大臨限電壓係被施加於次像素電 極106與共同電極1〇8之間，以阻擋爲反射部1 1〇所反射 的光。因此，次像素100看起來爲黑色。或者，也可以使 用正常黑液晶實施例。在此實施例中，第一偏光板12〇及 第二偏光板122的軸係彼此垂直。最大臨限電壓被施加於 次像素106與共同電極1〇8之間，以照射次像素1〇〇。 爲了顯示更清楚例子的目的，反射部110係被顯示爲 _ 平滑直線。或者，反射部1 1 0也可以具有微米級或次微米 級的粗糙或凸面。 圖4顯示使用部份濾色法的彩色透射模式中之LCD 的作用。因爲彩色透射實施例係作爲解釋，所以，在圖4 中’只顯示次像素的透射部112a-c。在基板116上，濾色 層404a、404b及404c被分別放置於透射次像素部112a 、112b及112c中，如圖4所示。次像素部112a、112b 及112c表示次像素光學値。部112a具有來自部102、 籲 402、 120、 114、 106a、 104、 404a、 108' 116 與 122 的 光學貢獻。部112b具有來自部102、402、120、114、 106b、 104、 404b、 108、 116 及 122 的光學貢獻。部 112c 具有來自部 102、402、120、114、106c、104、404c' 108、116及122的光學貢獻。濾色層404a、404b及404c 也部份散開於次像素的反射區域之上（或延伸至其一部份 )。在各種實施例中，濾色層覆蓋少於像素的反射區域一 半的量（例如該區域的0 %至5 0 % )，在一特定實施例中 ’濾色層覆蓋該區域的約0%，及在另一特定實施例中， -17- 201022780 它們 它們 導或 的光 定平 另外 1 12a 有個 之強 。透 。施 決定 入射 覆蓋 (如 覆蓋 上（ 完全 110 像素 彩色 涵蓋該區域的6%至10%，及在另一特定實施例中， 涵蓋該區域的14%至15%。 光源102係爲產生光402的背光源，可以使用準直光 透鏡加以準直光402。在一實施例中，來自光源102 402通過第一偏光板120。此將光402的平面對準特 面中。在一實施例中，光402的平面對準水平方向。 ，第二偏光板122具有於垂直方向的偏光軸。透射部 -c透射光402。在一實施例中，各個透射部1 12a-c具 別開關元件。開關元件控制通過對應透射部的光402 ® 度。 再者，在透射透射部112a-c後的光通過液晶材料104 射部112a、U2c及112c各自設有次像素電極106a-c 加至次像素電極l〇6a-c與共同電極108間的電位差 液晶材料104的取向。液晶材料104的取向隨後決定 於每一濾色層404 a-c上的光402的強度。 在一實施例中，綠濾色層404a係被放置大致或完全 ❹ 透射部112a之上但也可部份放置在反射部份110上 圖2及3所示）；藍濾色層404b被放置大致或完全 透射部112b之上並也可以部份放置在反射部份110 如圖2及3所示），及紅濾色層404c被放置大致或 覆蓋透射部112c之上並也可以部份放置在反射部份 之上（如圖2及3所示）。各個濾色層404a-c對彩色 施加對應顏色。爲濾色層404a-c所施加之顏色決定 像素的色度値。色度包含例如一像素的色相及飽和的 -18- 201022780 顏色資訊。再者，如果有周圍光線124，則爲反射部U〇 所反射的光（如圖2及3所示）提供光度給彩色像素並對 該像素的白反射施加單色調整，以補償LC模式的略帶綠 的外觀。因此，此光度增加在彩色透射模式中之解析度。 光度爲像素的亮度的量値。 如於圖4所示，透射部112a-c可以具有不同剖面積 (法線方向爲圖4中之水平方向）。例如，綠透射部 1 12b可以具有較紅與藍透射部1 12a及1 12c爲小的面積 ，因爲綠光在次像素100中可以較另兩顏色的光能更有效 透射。於此圖4所示之透射部1 12a-c的剖面積，及以下 圖5及圖6的剖面積在各種實施例中可以相同或不相同。 圖5顯示依據各種實施例之使用混合場序法之彩色透 射模式LED的作用。因爲彩色透射實施例係被解釋，所 以，在圖5中只顯示透射部1 12a-c。在一實施例中，光源 102包含LCD條，例如LED群1、LED群2等等（未示 φ 出）。在一實施例中，水平安排的LED係被群集在一起 ，一 LED群在另一群之下，以照明該LCD。或者，垂直 排列的LED可以被群集。 LED群係以順序方式加以點亮。LED群的照明頻率 可以每秒30框至540框之間。在一實施例中，各個LED 群包含紅LED506a、白 LED506b及藍LED506c。再者， LED群1的紅LED506a及白LED506b爲在時間t = 0至 t = 5，LED群2的紅LED506a及白LED506b係在時間t=l 至t = 6。同樣地，其他LED群的所有紅與白LED係以順 -19 - 201022780 序方式加以動作。在一實施例中，當LED群被垂直排列 時，各個LED群照明LCD的水平列之像素。同樣地， LED群1的藍LED506C及白LED506b係由時間t = 5至 t=10，及LED群2的藍LED506C及白LED506b係由時間 t = 6至t= 11。同樣地，其他LED群的所有藍及白LED均 以順序方向導通。紅 LED506a、白 LED506b 及藍 LED506C係被排歹IJ ，使得紅LED506a及藍LED506c照明 透射部112a及112c及白LED 506b照明透射部112b。在 另一實施例中，LED群可以包含紅、綠及藍LED。紅、綠 及藍LED係被安排使得綠LED照明透射部U2b及紅與藍 LED分別照明透射部U2a及112c。 在一實施例中，來自光源102的光502係通過第一偏 光板120。第一偏光板120將光502的平面對準特定平面 。在一實施例中，光502的平面對準水平方向。另外，第 二偏光板122具有垂直方向的偏光軸。透射部i12a-c透 射光502。在一實施例中，各個透射部112a-c具有個別開 關元件。再者，開關元件控制通過各個透射部1 1 2a-c的 光強度，藉以控制顏色成份的強度。再者，通過透射部 112a-c後的光502通過液晶材料104。各個透射部112a_c 分別具有其本身次像素電極106a-c。施加於次像素電;^ 106a-c與共同電極108間之電位差決定了液晶材料1〇4的 取向。在使用紅、白及藍LED的實施例中，液晶材料ι〇4 的取向隨後決定入射於綠濾色層504及透明間隔層5〇8a 及5 08b的光502之強度。 201022780 \ 通過綠濾層504與透明間隔層5〇8a及508b的光502 之強度決定彩色像素的色度値。在一實施例中，綠濾色層 5〇4係被放置對應於透射部1 12b。透射部1 12a及1 12c並 沒有濾色層。或者，透射部112a及112c可以使用個別透 明間隔層508a及508b。綠濾色層504、透明間隔層508a 、508b係位在基板106上。在另一實施例中，洋紅濾色 層可以放置在透明間隔層508a及508b之上。在一實施例 中’在時間t = 0至t = 5中，當紅LED506a及白LED506b 被導通時，透射部112a及112c爲紅及綠濾層504施加綠 色至透射部1 12b。同樣地，在時間t = 6至t=l 1時，當藍 LED5 06C與白LED5 06b爲導通時，透射部112a及112c 爲藍’及綠濾層504加綠色至透射部112b。施加至彩色 像素的顏色係由來自透射部112a-c的顏色的組合所形成 。再者，如果有周圍光線124可用，則爲反射部11〇所反 射的光（如圖2及3所示）提供光度給彩色像素。此光度 φ 因此增加在彩色透射模式中之解析度。 圖6顯示藉由使用繞射法之彩色透射模式之LCD的 作用。因爲彩色透射實施例正被解釋，所以，圖6只顯示 透射部1 12a-c。光源102可以爲標準背光源。在一實施例 中’來自光源102的光602係藉由使用繞射光柵604被分 成綠成份602a、藍成份602b及紅成份602c。或者，可以 使用微光學結構，光602可以被分成彩色光譜，以不同光 頻部份通過各個透射部112a-c。在一實施例中，該微光學 結構爲平坦膜光學結構，具有小透鏡組，其可以沖壓或施 -21 - 201022780 加至該膜。綠成份602a、藍成份602b及紅成份602c分 別使用繞射光柵604分別被朝向透射部112a、112b及 1 1 2c ° 再者，光602的各成份通過第一偏光板120。此將光 成份602a-c的平面對準於特定平面。在一實施例中，光 成份602a-c的平面係對準水平方向。另外，第二偏光板 122令其振光軸於垂直方向。透射部112a-c允許光成份 602a-c予以透射過它們。在一實施例中，各個透射部 1 1 2a-c具有個別開關元件。開關元件控制通過各個透射部 1 12a-c的光之強度，藉以控制顏色成份的強度。再者，通 過透射部112a_c後的光成份602a-c通過液晶材料1〇4。 透射部112a、112b及112c分別具有像素電極i〇6a、 106b及106c。施加至像素電極106a-c與共同電極1〇8間 之電位差決定液晶材料104的取向。液晶材料104的取向 隨後決定通過第二偏光板122的光成份602a-c的強度。 通過第二偏光板122的顏色成份的強度隨後決定彩色像素 的色度。再者，如果有周圍光線可用，則爲反射部1 1 〇所 反射的光（如圖2及3所示）提供光度給彩色像素。此光 度因此增加了彩色透射模式中之解析度。 如同於此所示，周圍光線的出現加強了在彩色透射模 式中之彩色像素的光度。因此，各個像素具有光度與色度 。這增加了 LCD的解析度。因此，特定解析度所需之像 素數係較先前已知LCD爲低，藉以降低LCD的功率消耗 。再者’也可以使用電晶體-電晶體邏輯（TTL)爲主介面 201022780 ，其相較於使用於先前已知LCD所用之介面所消耗的功 率，減少了 LCD的功率消耗。另外’因爲計時控制器儲 存有關像素値的信號，所以，LCD最佳化於自再新特性’ 藉以降低功率消耗。在各種實施例中，濾色層愈薄而透射 更少之飽和色並可以使用更多的光。因此’相較於先前已 知LCD，各種實施例促成了降低功率消耗的程序。 再者，在一（圖5所述之）實施例中，綠或白色光在 次像素100上一直可見，及只有紅及藍色光被切換。因此 ，相較於先前已知場序顯示器的框率，可以使用較低之框 率。 4.驅動信號技術 在一些實施例中，在此所述之多模LCD中之像素可 以與標準彩色像素相同的方式，用於彩色透射模式中。例 如，多模LCD的像素208 (圖2)的三個次像素可以爲表 φ 示RGB値的多位元信號（例如24位元信號）所電驅動， 以在該像素中，產生指定紅、綠及藍成份顏色。 在一些實施例中，在於此所述之多模LCD中的像素 可以用作爲在黑與白反射模式中之黑與白像素。在一些實 施例中，在多模LCD的一像素中之三個次像素可以個別 或交替配合爲單一 1-位元信號所電驅動，以在該等次像 素中產生黑或白。在一些實施例中，在多模LCD的一像 素中之各個次像素可以個別爲不同1-位元信號所電驅動 ’以在每一次像素中產生黑或白。在這些實施例中，藉由 -23- 201022780 (1 )相較於彩色透射模式中之多位元信號，使用1 -位元 信號及/或（2)使用周圍光線作爲主要光源，功率消耗可 以劇烈地降低。另外，在各個次像素可以個別地爲不同位 元値所驅動及各個次像素爲顯示器的獨立單元的黑白反射 模式中，在這些操作模式中之LCD的解析度可以作成爲 操作於其他模式之LCD解析度的三倍，在該等其他模式 中，一像素係被使用作爲顯示器的獨立單元。 在一些實施例中，在於此所述之多模LCD中的像素 可以被使用爲灰像素（例如，在2位元、4位元、或6位 元灰階反射模式中）。在一些實施例中，在多模LCD的 像素的三次像素可以一起爲單一多位元信號所電驅動，以 在該像素中產生灰色陰影。在一些實施例中，在多模LCD 的一像素中的各個次像素可以爲不同多位元信號所個別電 驅動，以在各個次像素中，產生灰色陰影。類似於黑與白 操作模式，在不同灰階反射模式的實施例中，功率消耗可 以藉由（1)相較於彩色透射模式中之多位元信號，使用 較少數量位元的信號及/或（2)使用周圍光線作爲主光源 而劇烈地減少。另外，在各個次像素爲不同位元値所個別 驅動及各個像素係爲顯示器的獨立單元的灰階操作模式中 ，在這些操作模式中之LCD的解析度可以完成達到爲在 其他操作模式中之LCD的解析度的三倍，其他操作模式 中，像素係被使用作爲顯示器的獨立單元。 在一些實施例中，一信號可以編碼入視訊信號中，其 指示顯示驅動器驅動什麼操作模式及什麼對應解析度。一 -24- 201022780 分開線也可以使用以通知顯示器，進入低功率模式。 5.低場率操作 在一些實施例中，也可以使用低場率以降低功率消耗 。在一些實施例中，多模LCD的驅動器1C可以以慢液晶 一起執行並可以包含電子電路，其允許電荷被在一像素中 保持久一些。在一些實施例中，圖1的金屬層110、150 及電極層106 (其可以氧化物層）可以操作爲額外電容， 以保持住電荷。 在一些實施例中，可以使用被稱爲厚LC材料的具有 高値△ η的液晶材料1 04層。例如，可以使用具有 Δη = 0.25的LC材料。此一厚液晶可以以低場率切換狀態 ，並在低切換頻率時可以具有筒壓保持比及長壽命。在一 實施例中，可以使用由Merck所購得之5CB液晶材料。 圖 7顯示一例示架構，其中以低場率執行之多模

©LCD ( 706 )，而沒有閃爍。包含 CPU (或控制器）708 的晶片組702可以輸出第一計時控制信號712至LCD驅 動器IC7 04中的計時控制邏輯710。計時控制邏輯710隨 後輸出第二計時控制信號714至多模LCD706。在一些實 施例中，晶片組7〇2可以但並不限於標準晶片組’其可以 用以驅動包含於此所述之多模LCD706的不同類型之LCD 顯示器。 在一些實施例中，驅動器1C 7 04係配置於晶片組702 與多模LCD706之間，並可以包含特定邏輯以驅動在不同 -25- 201022780 操作模式的多模L C D。第一計時控制信號7 1 2可以具有例 如3 0Hz的第一頻率，及第二計時控制信號714可以具有 相關於該多模LCD的給定操作模式中的第一頻率的第二 頻率。在一些實施例中，第二頻率可以架構或控制爲反射 模式中之第一頻率的一半。結果，爲多模顯示器7 06所接 收的第二計時控制信號714可以爲較該模式中之標準LCD 顯示器爲小的頻率。在一些實施例中，第二頻率係爲計時 控制邏輯710所調整，以具有以取決於多模LCD706的操 作模式，而與第一頻率有不同關係。例如，在彩色透射模 式中，第二頻率可以與第一頻率相同。 在一些實施例中，例如圖2的像素208的一像素可以 實質形成爲正方形，而次像素100可以形成爲矩形，其被 排列使得矩形的短邊相鄰。在這些實施例中，一像素次像 素1〇〇係被認爲是指向於其矩形的長邊的方向中。在一些 實施例中，多模LCD係實質爲矩形形狀。在LCD中的次 像素可以指向LCD矩形的長邊或LCD矩形的短邊。 例如，如果，多模LCD被主要用於電子讀取器應用 ’則多模LCD可以用爲直立模式，以長邊爲垂直（或上 )向。次像素100可以被架構以指向多模顯示器的長邊方 向。另一方面’如果多模LCD被用於各種不同應用，例 如視訊、讀取、網際網路及遊戲時，則多模LCD可以被 使用爲橫向模式，以長邊爲水平方向。次像素1〇〇也可以 架構以指向多模顯示器的短邊方向。因此，在多模LCD 顯示器的次像素的取向可以被設定以加強其主要用途中內 -26- 201022780 容的可讀性與解析度。 6.延伸與變化 雖然本發明之較佳實施例已經被顯示與描述，但明顯 地’本發明並不限於這些實施例。各種修改、變化、替換 及等效可以爲熟習於本技藝者在不脫離本發明隨附申請專 利範圍所述之精神與範圍下加以完成。 e 【圖式簡單說明】 本發明之各種實施例將配合附圖加以說明如下，附圖 只作顯示用並不用以限制本發明，其中相同元件符號表示 相同元件。 圖1爲LCD的次像素的剖面示意圖； 圖2爲LCD的三像素（九次像素）的配置； 圖3爲單色反射模式中之LCD的作用； φ 圖4爲使用部份濾色法的彩色透射模式中的LCD的 作用； 圖5爲使用混合場順序法的彩色透射模式中的LCD 的作用； 圖6爲使用繞射法的彩色透射模式中的L C D的作用 :及 圖7爲一例示架構，其中多模LCD執行於低場速率 而沒有閃爍（flicker )。 -27- 201022780 【主要元件符號說明】 1 0 〇 :次像素 1 0 2 :光源 1 〇 4 :液晶材料 106，106a-c ：電極 1 08 :共同電極 1 1 〇 :反射部 112，112a-c:透射部 1 14 :基板 1 1 6 :基板 118a，b :間隔層 120 :第一偏光層 122 :第二偏光層 1 24 :周圍光 1 2 6 :反射光 1 3 0 :驅動器電路 1 4 0 :計時控制器 1 5 0 :第二反射層 160:第一反射層 1 1 3 a，b :透射部 1 1 4a-c :透射部 202d :無色濾層 206，206e，f:濾色層 208 :像素 201022780 404，404a-c :濾色層 402 ：光 5 04 :綠色濾層 506a-c : LED 5 0 8a，b :透明間隔層 602 ：光 602a-c :彩色成份 604 :繞射光柵 7 0 2 :晶片組

704 ： LCD 驅動 1C

706 ：多模 LCD

708 ： CPU 7 1 〇 :計時控制邏輯 7 1 2 :第一計時控制信號 7 1 4 :第二計時控制信號 參

Claims (1)

1. 201022780 七、申請專利範面： 1. 一種包含多數像素的多模液晶顯示器，各個像素包 含多數次像素’在該多數次像素中的次像素包含： 具有第一偏光軸的第一偏光層； 具有第二偏光軸的第二偏光層； 第一基板層和與該第一基板層相對的第二基板層， 其中該第一基板層與該第二基板層係被配置於該第 一偏光層與該第二偏光層之間； 在該第一基板層與該第二基板層間之液晶材料； 第一反射層，鄰近該第一基板層，其中該第一反射層 包含至少一開口，其部份形成該次像素的透射部及其中該 第一反射部的其餘部份，部份形成該次像素的反射部； 第一顏色的第一濾層相對於該透射部並覆蓋該透射部 ，具有較該透射部的面積爲大的面積；及 第二顏色的第二濾層相對於該反射部並部份覆蓋該反 # 射部，其中該第二顏色與該第一顏色不伺。 2.如申請專利範圍第1項所述之多模液晶顯示器，其 中該顯示器的第一側係在該第二基板層的第一側上及其中 該第一反射層係在該第二基板層的不同的第二側上，更包 含一光源，其透過在該第一反射層中的該至少一開□，提 供光於該顯示器的第二相反側上。 3.如申請專利範圍第2項所述之多模液晶顯示器，更 包含一繞射光柵或微光學膜，架構以將來自該光源的光分 散爲色譜。 -30- 201022780 4_如申請專利範圍第1項所述之多模液晶顯示器，其 中該次像素的該反射部的剖面積超出該次像素的總剖面積 的一半。 5 .如申請專利範圍第1項所述之多模液晶顯示器，其 中該第二顏色的第二濾層延伸到不同次像素的區域之上並 部份覆蓋該區域。 6.如申請專利範圍第1項所述之多模液晶顯示器，更 包含第三顏色的第三濾層相對於該次像素的該反射部的不 同區域並部份覆蓋該不同區域，其中該第三顏色係與該第 一顏色與該第二顏色都不同。 7 .如申請專利範圍第1項所述之多模液晶顯示器，其 中在一像素的所有次像素中，未爲濾色層所覆蓋的反射面 積係實質相同。 8 ·如申請專利範圍第1項所述之多模液晶顯示器，其 中該第一反射層包含金屬。 9 .如申請專利範圍第1項所述之多模液晶顯示器，更 包含第一電極層鄰近該第一基板層及第二電極層鄰近該第 二基板層，其中該液晶材料是配置於該第一電極層與該第 二電極層之間。 I 〇 .如申請專利範圍第9項所述之多模液晶顯示器， 其中該第一電極層爲氧化物層。 II 如申請專利範圍第1項所述之多模液晶顯示器， 更包含第二反射層在該第一電極層的一側’同時，該第一 反射層係在該第一電極層的相反側，其中該第二反射層包 -31 - 201022780 含至少一開口 ’其係爲該次像素的該透射部的一部份。 1 2 .如申請專利範圍第1項所述之多模液晶顯示器， 其中該第一與第二濾色層被架構以移位該次像素的單色白 點。 13. 如申請專利範圍第1項所述之多模液晶顯示器， 其中該透射部佔用該次像素的剖面的內部。 14. 如申請專利範圍第1項所述之多模液晶顯示器， ©其中該第一與第二濾色層爲不同厚度。 1 5 ·如申請專利範圍第1項所述之多模液晶顯示器， 其中該第一與第二濾色層爲相同厚度。 1 6 .如申請專利範圍第1項所述之多模液晶顯示器， 更包含一或更多無色間隔層在該反射部之上。 17.如申請專利範圍第16項所述之多模液晶顯示器， 其中該一或更多無色間隔層爲相同厚度。 18.如申請專利範圍第16項所述之多模液晶顯示器， 0 其中該一或更多無色間隔層爲不同厚度。 1 9 ·如申請專利範圍第1項所述之多模液晶顯示器， 更包含一驅動器電路，架構以提供像素驅動信號至多數開 關元件，其中該多數開關元件決定透射通過該透射部的光 之強度。 20.如申請專利範圍第1 9項所述之多模液晶顯示器， 其中該驅動器電路更包含電晶體-電晶體-邏輯介面。 2 1 .如申請專利範圍第1 9項所述之多模液晶顯示器， 更包含一計時控制電路，架構以再新該多模液晶顯示器的 -32- 201022780 · 該等像素値。 22 .如申請專利範圍第1項所述之多模液晶顯示器， 其中該反射部的1%至50%具有濾色層。 23.—種電腦，包含： 一或更多處理器； 多模液晶顯示器，耦接至該一或更多處理器並包含多 數像素，各個像素包含多數次像素，在該多數次像素中的 一次像素包含： 具有第一偏光軸的第一偏光層； 具有第二偏光軸的第二偏光層； 第一基板層及與該第一基板層相對的第二基板層，其 中該第一基板層與該第二基板層係配置於該第一偏光層與 該第二偏光層之間； 在該第一基板層與該第二基板層間之液晶材料； 第一反射層，鄰近該第一基板層，其中該第一反射層 包含至少一開口，其部份形成該次像素的透射部及其中該 Q 第一反射層的其餘部份，部份形成該次像素的反射部； 第一顏色的第一濾層相對於該透射部並覆蓋該透射部 ，具有較該透射部之面積爲大之面積；及 第二顏色的第二濾層相對於該反射部並部份覆蓋該反 射部，其中該第二顏色與該第一顏色不同。 2 4 ·如申請專利範圍第2 3項所述之電腦，其中該顯示 器的第一側係在該第二基板層的第一側上及其中該第一反 射層係爲在該第一基板層的不同第二側上，更包含一光源 -33- 201022780 ，其透過在該第一反射層中的該至少一開口 ’提供光於該 顯示器的第二相反側上》 2 5 .如申請專利範圍第2 3項所述之電腦，其中在一像 素之所有次像素中未爲濾色層所覆蓋的反射面積爲實質相 同。 26.如申請專利範圍第23項所述之電腦’其中該第一 反射層包含金屬。 _ 2 7 ·如申請專利範圍第2 3項所述之電腦，更包含第二 ❹ 反射層，在該第一電極層的一側上，同時，該第一反射層 係在該第一電極層的相反側上，其中該第二反射層包含至 少一開口，其係爲該次像素的該透射部的一部份。 28·如申請專利範圍第23項所述之電腦，更包含第二 反射層’鄰近在該第一基板層的相反側上的該第一反射層 ，其中該第二反射層包含至少一開口，其係爲該次像素的 該透射部的一部份。 2 9 .如申era專利軺圍第2 3項所述之電腦，更包含一或 更多無色間隔層在該反射部之上。 3 0.如申請專利範圍第23項所述之電腦，更包含—驅 動器電路’架構以提供像素驅動信號給多數開關元件，其 中該多數開關元件決定透射穿過該透射部的光的強度。 -34-