TW201821873A - 半穿透半反射式顯示器 - Google Patents

Abstract

一種半穿透半反射式顯示器。一電晶體陣列基板設置在一背光模組的上方，且具有一可視區以及一非可視區。一彩色濾光片基板設置在電晶體陣列基板的上方。一液晶層設置在電晶體陣列基板以及彩色濾光片基板之間。一透明導電層設置在液晶層內且位於可視區的上方。一遮光板設置在液晶層內且位於非可視區的上方。一反射模組設置在液晶層內且位於遮光板以及透明導電層之間。一控制電路控制反射模組中第一與第二指狀電極之間的一空隙，以便調整反射模組之反射板與可視區的重疊部分，而在液晶層中形成光穿透區。

Description

半穿透半反射式顯示器

本發明有關於一種半穿透半反射式顯示器，且特別有關於一種可控制光穿透區之半穿透半反射式顯示器。

半穿透半反射(transflective)液晶顯示技術是一種可同時利用來自背光模組的穿透光以及來自環境光源的反射光進行顯示的技術，使液晶顯示器可在強烈環境光下仍有可視性。此外，在背光模組的電源關閉而不提供光源時，液晶顯示器可藉由環境光的反射來顯示資訊，以達到節省面板耗電的目的。

相較於傳統僅使用穿透光或是僅使用環境光來顯示的液晶顯示器而言，半穿透半反射顯示技術結合了前述兩種技術的特性及優點，使得具有液晶顯示器的可攜式電子產品可在不同環境(例如室內或戶外)下使用。因此，半穿透半反射顯示器已經被廣泛地使用在平板面腦、手機、衛星導航等行動產品中。

本發明提供一種半穿透半反射式顯示器。上述半穿透半反射式顯示器包括一背光模組以及設置在上述背光模組的上方的一半穿透半反射式面板。上述半穿透半反射式面板 包括一電晶體陣列基板、一彩色濾光片基板、一液晶層、一透明導電層、一遮光板、一反射模組以及一控制電路。上述電晶體陣列基板設置在上述背光模組的上方，具有一可視區以及一非可視區。上述彩色濾光片基板設置在上述電晶體陣列基板的上方。上述液晶層設置在上述電晶體陣列基板以及上述彩色濾光片基板之間。上述透明導電層設置在上述液晶層內且位於上述電晶體陣列基板之上述可視區的上方。上述遮光板設置在上述液晶層內且位於上述電晶體陣列基板之上述非可視區的上方。上述反射模組設置在上述液晶層內且位於上述遮光板以及上述透明導電層之間，並包括一第一指狀電極以及一反射板，其中上述反射板包括一第二指狀電極。上述控制電路控制上述反射模組中上述第一指狀電極以及上述第二指狀電極之間的一空隙，以便調整上述反射板與上述電晶體陣列基板之上述可視區的重疊部分，而在上述液晶層中形成一光穿透區。上述背光模組之光線係經由上述光穿透區而從上述電晶體陣列基板的上述可視區傳送至上述彩色濾光片基板。

100、200、300、400‧‧‧半穿透半反射式顯示器

110、210、310、410‧‧‧半穿透半反射式面板

115‧‧‧控制電路

120、220、320、420‧‧‧背光模組

125‧‧‧光源

130‧‧‧光感測器

140‧‧‧光線

150‧‧‧處理器

230、330、430‧‧‧電晶體陣列基板

240、340、440‧‧‧透明導電層

250、350、450‧‧‧電路區

260、360、460、500‧‧‧反射模組

261、262、361、362、461、462、510、520‧‧‧指狀電極

263、264、363、364、463、464、530、540‧‧‧支撐塊

265、365、465‧‧‧反射板

270、370、470‧‧‧液晶層

280、380、480‧‧‧遮光板

290、390、490‧‧‧彩色濾光片基板

Data‧‧‧影像資料

Sctrl1‧‧‧第一控制信號

Sctrl2‧‧‧第二控制信號

Ssen‧‧‧感測信號

SP1-SP4‧‧‧彈簧

Zr‧‧‧光反射區

Zt‧‧‧光穿透區

Ziv‧‧‧非可視區

Zv‧‧‧可視區

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之半穿透半反射式顯示器；第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之操作在全穿透模式下的半穿透半反射式顯示器；第3A圖係顯示根據本發明一實施例所述之第2圖中操作在全穿透模式下的反射模組之上視圖； 第3B圖係顯示沿著第3A圖中切割線B-BB所得到之反射模組的剖面圖；第4A圖係顯示根據本發明一實施例所述之操作在全反射模式下的半穿透半反射式顯示器；第4B圖係顯示根據本發明一實施例所述之第4A圖中操作在全反射模式下的反射模組之上視圖；第5A圖係顯示根據本發明另一實施例所述之半穿透半反射式顯示器；第5B圖係顯示根據本發明一實施例所述之第5A圖中反射模組之上視圖；第6A圖係顯示根據本發明另一實施例所述之半穿透半反射式顯示器；第6B圖係顯示根據本發明一實施例所述之第6A圖中反射模組之上視圖；以及第7圖係顯示根據本發明另一實施例所述之反射模組之上視圖。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之半穿透半反射式顯示器100。半穿透半反射式顯示器100包括半穿透半反射式(transflective)面板110、背光模組120、光感測器130以及處理器150。半穿透半反射式面板110包括控制電路115， 用以控制半穿透半反射式面板110的顯示。背光模組120具有光源125，用以提供光線140至半穿透半反射式面板110。光感測器130可感測四周的環境亮度，以提供感測信號Ssen至半穿透半反射式面板110以及處理器150。處理器150可根據欲顯示的多媒體內容，而提供影像資料Data至半穿透半反射式面板110。此外，處理器150更可根據來自光感測器130的感測信號Ssen以及欲顯示的影像資料Data而提供第一控制信號Sctrl1至半穿透半反射式面板110，以便控制半穿透半反射式面板110的操作模式。在此實施例中，半穿透半反射式面板110可操作在僅使用反射光的全反射模式、僅使用穿透光的全穿透模式、或是同時使用反射光與穿透光的半穿透半反射模式。再者，處理器150亦可根據來自光感測器130的感測信號Ssen以及影像資料Data而提供第二控制信號Sctrl2至背光模組120，以便控制背光模組120中光源125是否開啟。當光源125被關閉時，背光模組120無法提供光線140至半穿透半反射式面板110。於是，半穿透半反射式面板110無法使用穿透光。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之操作在全穿透模式下的半穿透半反射式顯示器200。半穿透半反射式顯示器200包括半穿透半反射式面板210以及背光模組220。為了簡化說明，半穿透半反射式顯示器220的其他電路(例如第1圖之光感測器130以及處理器150)將省略描述。如先前所描述，背光模組220可提供光線至半穿透半反射式面板210，其中半穿透半反射式面板210係設置在背光模組220的上方。半穿透半反射式面板210包括電晶體陣列基板230、透明導電層240、 電路區250、反射模組260、液晶層270、遮光板280以及彩色濾光片基板290。電晶體陣列基板230包括由複數電晶體所形成之陣列，以及電晶體陣列基板230係設置在背光模組220的上方。此外，電晶體陣列基板230具有可視區Zv以及非可視區Ziv。彩色濾光片基板290係設置在電晶體陣列基板230的上方。彩色濾光片基板290以及電晶體陣列基板230係分別設置在半穿透半反射式面板210的相對側。液晶層270係設置且填充在電晶體陣列基板230以及彩色濾光片基板290之間。

在液晶層270中，透明導電層240係設置在電晶體陣列基板230之可視區Zv的上方，且相鄰於電晶體陣列基板230。在此實施例中，透明導電層240係由氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)所形成。電路區250包括用以驅動電晶體陣列基板230的相關電路以及走線。此外，電路區250係設置在電晶體陣列基板230之非可視區Ziv的上方。遮光板280係設置在液晶層270內且位於電晶體陣列基板230之非可視區Ziv的上方。此外，遮光板280係相鄰於彩色濾光片基板290。值得注意的是，電晶體陣列基板230的可視區Zv以及非可視區Ziv係由遮光板280所決定。例如，被遮光板280所覆蓋的電晶體陣列基板230的區域(即電晶體陣列基板230上重疊於遮光板280的區域)為非可視區Ziv，而沒有被遮光板280所覆蓋的電晶體陣列基板230的區域(即電晶體陣列基板230上無重疊於遮光板280的區域)為可視區Zv。反射模組260設置在遮光板280以及透明導電層240之間，並包括可移動的反射板265。在此實施例中，半穿透半反射式顯示器200係操作在全穿透模式下，於是半穿透半 反射式面板210的控制電路會控制反射板265的移動，以使反射板265會停留在電路區250以及遮光板280之間。具體而言，反射板265不會重疊於電晶體陣列基板230的可視區Zv。此外，這些沒有重疊的部分會在半穿透半反射式面板210中形成光穿透區Zt。於是，來自背光模組220的光線可經由光穿透區Zt而從電晶體陣列基板230的可視區Zv傳送至彩色濾光片基板290。因此，當半穿透半反射式顯示器200操作在全穿透模式時，主要是由背光模組220來提供光源。一般而言，光穿透區Zt的範圍越大，則光穿透量會越大。

第3A圖係顯示根據本發明一實施例所述之第2圖中操作在全穿透模式下的反射模組260之上視圖。反射模組260包括指狀(或梳狀)電極261、具有指狀電極262的反射板265、支撐塊263與264以及彈簧SP1與SP2。指狀電極261與指狀電極262具有相同的長度。彈簧SP1係耦接於反射板265以及支撐塊263之間，而彈簧SP2係耦接於反射板265以及支撐塊264之間。在此實施例中，彈簧SP1與SP2的壓縮或是伸長係對應於反射板265的移動。此外，彈簧SP1與SP2係分別設置在反射板265的相對側。在此實施例中，反射模組260係使用微機電(MEMS)技術所致製造的磁致動器。因此，藉由在指狀電極261以及反射板265上施加電性相反的電荷，可造成指狀電極261與262之間的相互吸引，使得指狀電極261與262之間的空隙會變小。換言之，當彈簧SP1與SP2被拉長時，指狀電極261與262之間的空隙會減小。此外，藉由在指狀電極261以及反射板265上施加電性相同的電荷，可造成指狀電極261與262之間的相互排斥，使得 指狀電極261與262之間的空隙會變大。換言之，當彈簧SP1與SP2被壓縮時，指狀電極261與262之間的空隙會增加。在此實施例中，使用指狀電極可增加相互吸引的表面積，而提高磁力。

同時參考第2圖與第3A圖，第2圖所顯示的反射模組260係顯示沿著第3A圖中切割線A-AA所得到之反射模組260的剖面圖。在此實施例中，指狀電極261與262之間的吸引力最大(即指狀電極261與262之間的空隙最小)，所以反射板265被移動至非可視區Ziv，於是光穿透區Zt係形成在整個可視區Zv的範圍。

第3B圖係顯示沿著第3A圖中切割線B-BB所得到之反射模組260的剖面圖。在此實施例中，指狀電極261係設置在電路區250的上方。支撐架264係設置在透明導電層240的上方。此外，指狀電極261、反射板265以及彈簧SP1與SP2係設置在同一金屬層上。再者，反射板265以及彈簧SP1與SP2係透過支撐塊264與263而懸空。如第3B圖所顯示，施加在指狀電極261的電壓可透過電路區250內的走線所提供，而經由彈簧SP2施加在指狀電極262的電壓可透過透明導電層240內的走線所提供。

第4A圖係顯示根據本發明一實施例所述之操作在全反射模式下的半穿透半反射式顯示器200。在此實施例中，半穿透半反射式面板210的控制電路會控制反射模組260的反射板265移動並停留在可視區Zv的上方。在此實施例中，反射板265會完全重疊於可視區Zv。於是，來自背光模組220的光線會被反射板265阻擋而無法穿透液晶層270。因此，當半穿透半反射式顯示器200操作在全反射模式下時，會在液晶層270中形 成光反射區Zr。此時，半穿透半反射式顯示器200的畫面是使用環境光源的反射光來進行顯示。在部分實施例中，當半穿透半反射式顯示器200操作在全反射模式下時，背光模組220可停止提供光源。

第4B圖係顯示根據本發明一實施例所述之第4A圖中操作在全反射模式下的反射模組260之上視圖。在此實施例中，控制電路會藉由施加適當的電壓信號至指狀電極261以及反射板265，以便將反射板265移動至可視區Zv的上方。此時，彈簧SP1與SP2會被完全地壓縮，而指狀電極261與指狀電極262之間的空隙會為最大。值得注意的是，反射板265的寬度要大於或等於可視區Zv的寬度才能完全地阻擋來自背光模組220的光線。

第5A圖係顯示根據本發明另一實施例所述之半穿透半反射式顯示器300，以及第5B圖係顯示根據本發明一實施例所述之第5A圖中反射模組360之上視圖。同時參考第5A圖與第5B圖，相較於第2圖中半穿透半反射式顯示器200之反射板265，反射模組360中反射板365的面積較大，即反射板365的寬度大於反射板265的寬度。因此，當指狀電極361與362之間的空隙最小時，反射板365會部分地重疊於電晶體陣列基板330的可視區Zv。因此，半穿透半反射式顯示器300所能提供的光穿透區Zt的最大範圍係無法完全重疊於可視區Zv。具體而言，半穿透半反射式顯示器300僅會操作在全反射模式或是半穿透半反射模式下，而不會操作在全穿透模式。當來自光感測器之感測信號Ssen係指示半穿透半反射式顯示器300位於戶外或是高 照度環境下時，半穿透半反射式面板310的控制電路會控制反射板365的移動，使得光反射區Zr的範圍會大於光穿透區Zt的範圍。此外，當來自光感測器之感測信號Ssen係指示半穿透半反射式顯示器300位於室內或是低照度環境下時，半穿透半反射式面板310的控制電路會控制反射板365的移動，使得光穿透區Zt的範圍會大於光反射區Zr的範圍。

第6A圖係顯示根據本發明另一實施例所述之半穿透半反射式顯示器400，以及第6B圖係顯示根據本發明一實施例所述之第6A圖中反射模組460之上視圖。同時參考第6A圖與第6B圖，相較於第2圖中半穿透半反射式顯示器200之反射板265，反射模組460中反射板465的面積較小，即反射板465的寬度小於反射板265的寬度。因此，當指狀電極461與462之間的空隙最大時，反射板465無法完全地重疊於電晶體陣列基板330的可視區Zv，即反射板465無法完整地遮住可視區Zv。因此，半穿透半反射式顯示器400所能提供的光反射區Zr的最大範圍係無法完全重疊於可視區Zv。具體而言，半穿透半反射式顯示器400僅會操作在全穿透模式或是半穿透半反射模式下，而不會操作在全反射模式。當來自光感測器之感測信號Ssen係指示半穿透半反射式顯示器400位於戶外或是高照度環境下時，半穿透半反射式面板410的控制電路會控制反射板465的移動，以使光反射區Zr的範圍會達到最大。此外，當來自光感測器之感測信號Ssen係指示半穿透半反射式顯示器400位於室內或是低照度環境下時，半穿透半反射式面板410的控制電路會控制反射板465的移動，使得光穿透區Zt的最大範圍會涵蓋整個可視 區Zv。

第7圖係顯示根據本發明另一實施例所述之反射模組500之上視圖。相較於第3A圖的反射模組260，反射模組500更包括彈簧SP3與SP4。彈簧SP3與SP4皆耦接於指狀電極510以及指狀電極520之間。此外，彈簧SP3與SP4分別設置在指狀電極510的相對側。在此實施例中，彈簧SP1-SP4的壓縮或是伸長係對應於指狀電極520的移動。例如，在第7圖中，彈簧SP1與SP2為伸長而彈簧SP3與SP4為壓縮。此外，指狀電極510與520係設置在液晶層中的第一金屬層，而彈簧SP1-SP4係設置在第二金屬層。第二金屬層係位於第一金屬層的上方，且第一金屬層與第二金屬層具有不同的金屬特性。例如，第二金屬層可選用抗疲勞金屬材質，於是可避免彈簧SP1-SP4會疲乏。此外，將彈簧SP1-SP4以及指狀電極510與520設置在不同金屬層並且適當地安排彈簧SP1-SP4以及指狀電極510與520之間的內連接，可避免指狀電極510與520串接在一起(例如磁性相同)，而無法動作。

根據本發明之實施例，藉由調整反射板的面積(或寬度)，可決定半穿透半反射式顯示器的光穿透區Zt以及光反射區Zr的最大範圍，並進一步決定半穿透半反射式顯示器的操作模式。例如，若配備有半穿透半反射式顯示器的電子產品是較常在戶外使用的話，則可選用較大面積的反射板，使得光穿透區Zt會具有較小的區域而光反射區Zr會具有較大的區域。若配備有半穿透半反射式顯示器的電子產品是較常在室內使用的話，則可選用較小面積的反射板，使得光穿透區Zt會具有較 大的區域而光反射區Zr會具有較小的區域。此外，根據光感測器所偵測的環境亮度以及顯示內容之明暗分布，半穿透半反射式顯示器可動態地移動反射板，以便隨著環境亮度以及顯示內容來調整光穿透區Zt以及光反射區Zr的範圍。因此，在戶外使用時，半穿透半反射式顯示器可不須背光模組來提供光源，因此可大幅降低耗電量，延長產品的使用時間。此外，在室內時，半穿透半反射式顯示器不會因為環境光源不足而導致畫面亮度不足而辨別不清。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中包括通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種半穿透半反射式顯示器，包括：一背光模組；以及一半穿透半反射式面板，設置在上述背光模組的上方，包括：一電晶體陣列基板，設置在上述背光模組的上方，具有一可視區以及一非可視區；一彩色濾光片基板，設置在上述電晶體陣列基板的上方；一液晶層，設置在上述電晶體陣列基板以及上述彩色濾光片基板之間；一透明導電層，設置在上述液晶層內且位於上述電晶體陣列基板之上述可視區的上方；一遮光板，設置在上述液晶層內且位於上述電晶體陣列基板之上述非可視區的上方；一反射模組，設置在上述液晶層內且位於上述遮光板以及上述透明導電層之間，包括：一第一指狀電極；以及一反射板，包括一第二指狀電極；以及一控制電路，用以控制上述反射模組中上述第一指狀電極以及上述第二指狀電極之間的一空隙，以便調整上述反射板與上述電晶體陣列基板之上述可視區的重疊部分，而在上述液晶層中形成一光穿透區，其中上述背光模組之光線係經由上述光穿透區 而從上述電晶體陣列基板的上述可視區傳送至上述彩色濾光片基板。
2. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透半反射式顯示器，其中當上述控制電路控制上述反射板完全地重疊於上述電晶體陣列基板之上述可視區時，上述背光模組停止提供光源，以及上述半穿透半反射式面板係操作在一全反射模式。
3. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透半反射式顯示器，其中當上述控制電路控制上述反射板不重疊於上述電晶體陣列基板之上述可視區時，上述光穿透區的面積係相同於上述電晶體陣列基板的上述可視區的面積，以及上述半穿透半反射式面板係操作在一全穿透模式。
4. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透半反射式顯示器，其中當上述控制電路控制上述反射板係部分地重疊於上述電晶體陣列基板之上述可視區時，上述光穿透區的面積係小於上述電晶體陣列基板的上述可視區的面積，以及上述半穿透半反射式面板係操作在一半穿透半反射模式。
5. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透半反射式顯示器，其中上述光穿透區的最大面積係由上述反射板的面積所決定。
6. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透半反射式顯示器，其中上述反射模組更包括：一第一支撐塊；一第一彈簧，耦接於上述第一支撐塊以及上述反射板；一第二支撐塊；以及一第二彈簧，耦接於上述第二支撐塊以及上述反射板， 其中上述反射板係由上述第一彈簧與上述第二彈簧所支撐，以及上述第一彈簧與上述第二彈簧係設置在上述反射板的相對側，其中當上述第一彈簧與上述第二彈簧被拉長時，上述第一指狀電極以及上述第二指狀電極之間的上述空隙會減小，以及當上述第一彈簧與上述第二彈簧被壓縮時，上述第一指狀電極以及上述第二指狀電極之間的上述空隙會增加。
7. 如申請專利範圍第6項所述之半穿透半反射式顯示器，其中上述反射模組更包括：一第三彈簧，耦接於上述第一指狀電極以及上述反射板；一第四彈簧，耦接於上述第一指狀電極以及上述反射板，其中上述第三彈簧與上述第四彈簧係設置在上述第一指狀電極的相對側。
8. 如申請專利範圍第7項所述之半穿透半反射式顯示器，其中在上述反射模組中，上述第一指狀電極以及上述反射板係形成在上述液晶層的一第一金屬層，以及上述第一彈簧、上述第二彈簧、上述第三彈簧以及上述第四彈簧係形成在上述液晶層的一第二金屬層，其中上述第一金屬層與上述第二金屬層具有不同的金屬特性。
9. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透半反射式顯示器，更包括：一光感測器，用以感測環境亮度，以提供一感測信號至上述半穿透半反射式面板，其中上述半穿透半反射式面板的上述控制電路更根據上 述感測信號來調整上述液晶層的上述光穿透區的範圍。
10. 如申請專利範圍第9項所述之半穿透半反射式顯示器，其中當上述感測信號係指示所感測的環境亮度增加時，上述控制電路增加上述第一指狀電極以及上述第二指狀電極之間的上述空隙，以減少上述液晶層的上述光穿透區，以及當上述感測信號係指示所感測的環境亮度減少時，上述控制電路減少上述第一指狀電極以及上述第二指狀電極之間的上述空隙，以增加上述液晶層的上述光穿透區。