TWI401496B - 具白調諧之半穿透顯示器 - Google Patents

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Description

具白調諧之半穿透顯示器
本案大致關係於顯示器。更明確地說，本案關係於多模液晶顯示器(LCD)。
於本段落中所述之手法為可以進行的手法，但並不然為先前所想出或進行的手法。因此，除非特別指出，否則，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。
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，當使用作為單色顯示器時，彩色LCD的解析度典型為像素面積所限制，該像素面積為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為黑或灰階字元的邊緣略帶(tinged)有紅或藍。
因為通過彩色次像素的濾色層的光被衰減，所以彩色LCD除了周圍光線外或替代周圍光線地使用背光。結果，甚至當使用為單色顯示器時，為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。
 1.概要
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，為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，為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，第一顏色的第一濾層係被放置與該透射部相對並覆蓋該透射部，並具有較該透射部面積為大的面積，同時，第二顏色的濾層係被放置與該反射部相對並部份覆蓋該反射部。第二顏色與該第一顏色不同。
多模LCD可以更包含第二反射層，在該第一電極層的一側，同時，該第一反射層係在第一電極層的相反側。此第二反射層可以由金屬作成，包含至少一開口，其為次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模顯示器的光源。在一實施例中，色譜係由來自光源的光(或背光)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)放置於像素的透射部之上，及不同顏色濾色層(例如第二顏色的第二濾層)放置於像素的反射部的一部份之上，完成單色白點的位移及在周圍光線中的強可讀性。在一實施例中，免除了典型用於濾色建立的黑矩陣罩。另外，一實施例提供水平取向次像素，以改良在彩色透射模式中之LCD的解析度。另外，一實施例提供垂直取向次像素，以改良在彩色透射模式中之LCD的解析度。再者，一實施例完成光被切換於兩顏色間，而第三顏色(典型為綠色)一直導通，因而，當用於混合場序法中，降低了LCD的所需框率。在一實施例中，顏色係由背光建立，藉以免除濾色層。在一實施例中，濾色層只用於綠像素上，因而，免除了用於濾色層陣列之其他遮罩。
在一實施例中，次像素的反射部的剖面積可以為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50%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為不同厚度。在一實施例中，該一或更多濾色層係為相同厚度。
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為相同厚度。在一實施例中，該一或更多無色間隔層為不同厚度。
在一實施例中，該多模液晶顯示器更包含一驅動器電路，提供像素值給多數開關元件，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值。
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。
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為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，但被記錄為符合於此所述之原理與特性的最寬範圍。
2.結構概要
圖1為LCD的次像素100的剖面示意圖。次像素100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106的一側上、第二反射層150，其係位在電極106的另一側、透射部112、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100。光源102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可以為日光或任意外部光源。在一實施例中，作為光學作動材料的液晶材料104旋轉來自光源102或周圍光線124的光的偏光軸。液晶104可以為扭曲向列(TN)、電場雙折射(ECB)等等。在一實施例中，光的偏光取向旋轉係為施加至次像素電極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係為出現在該LCD中的所有次像素與像素所共用。
在一實施例中，反射部110係為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108間提供電位差。透射部112透射來自光源102的光，以照射次像素100。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1)。在一實施例中，開關元件可以為薄膜電晶體(TFT)。在另一實施例中，開關元件可以為低溫多晶矽。
驅動器電路130送出有關次像素值的信號給開關元件。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編碼有關於次像素值的信號成為次像素的對角透射部所需的信號。再者，計時控制器140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。
在一實施例中，間隔層118a及118b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的偏光軸彼此垂直。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係為光源102或周圍光線124所照射。通過次像素100的光之強度係由次像素電極106及共同電極108間之電位差所決定。在一實施例中，液晶材料104係為錯向狀態，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之光為第二偏光板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122。
在一實施例中，第一反射層160係被放置在電極106的一側，而第二反射層150係被放置在電極106的相反側。第二反射層150可以由金屬作成，反射或彈跳光126(由圖1的左手側入射)一或更多次，直到光126通過透射部112以照射次像素100。
為了顯示一清楚例子，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。
為了顯示清楚例子的目的，次像素100係被顯示有兩 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100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112a-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112a-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113a及114a施加紅色、透射部113b及114b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。飽和度被定義為在可見光譜內，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110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112a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，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112a-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的形狀可以為六角形、矩形、八角形、圓形等等。另外，反射部110的形狀可以為矩形、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。
例如，濾色層206e可以用以覆蓋在次像素100中的反射部110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208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100的反射部110中包含透射部112c的區域。在如圖2所示之一些實施例中，濾色層206f可以覆蓋不只(1)在次像素100中的反射部110的包含透射部112c(其在本例子中，施加藍色)的一部份，也覆蓋(2)在次像素100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100中施加紅色。
紅次像素100的反射部具有為紅濾色層404a覆蓋的區域及為該藍濾色層206e所覆蓋的另一區域。淨結果為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100的反射部具有為綠濾色層404b所覆蓋的第一區域、為藍濾色層206e所覆蓋的第二區域、及為紅濾色層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。為了建立單色無色白點的目的，淨結果為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100之反射部110的一部份；在次像素100中的多數反射部110可以為無色濾層202d所覆蓋，或者未為濾層所覆蓋。
實施例可以建構以校正不是略帶綠者。在各種實施例中，為各個濾色層404a-c所覆蓋的面積可以相同或大於個別透射部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之面積為大的面積。這對於濾色層404b及404c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112b的綠次像素100的面積可以被架構以小於包含透射部112a或112c的紅或藍次像素100的面積。
在一些實施例中，在像素208中之透射部112a-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404b的面積可以小於紅或藍色濾色層404a、404c的面積。
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206e的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中為濾色層404a-c所覆蓋的面積可以不同，及/或(3)在像素208中為濾色層206e及206f所覆蓋的面積可能不同，但是在像素208的所有次像素中未為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。
3.功能概要
圖3顯示次像素100(例如在圖2中之任一次像素100)操作於單色反射模式中。因為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110。
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110上。濾層包含(1)無色濾層202d，(2)由次像素100的透射部(例如圖2的112a)相對的區域延伸之濾色層404(例如當次像素100為具有圖2中之透射部112者時，圖2的404a)，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110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108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124的平面，允許光通過第二偏光板122。因此，液晶材料104的取向程度係決定次像素100的亮度，即次像素100的光度。
在一實施例中，正常白液晶實施例可以用於次像素100中。在此實施例中，第一偏光板120與第二偏光板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108之間，以阻擋為反射部110所反射的光。因此，次像素100看起來為黑色。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120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108之間，以照射次像素100。
為了顯示更清楚例子的目的，反射部110係被顯示為平滑直線。或者，反射部110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。因為彩色透射實施例係作為解釋，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表示次像素光學值。部112a具有來自部102、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50%)，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，它們涵蓋該區域的6%至10%，及在另一特定實施例中，它們涵蓋該區域的14%至15%。
光源102係為產生光402的背光源，可以使用準直光導或透鏡加以準直光402。在一實施例中，來自光源102的光402通過第一偏光板120。此將光402的平面對準特定平面中。在一實施例中，光402的平面對準水平方向。另外，第二偏光板122具有於垂直方向的偏光軸。透射部112a-c透射光402。在一實施例中，各個透射部112a-c具有個別開關元件。開關元件控制通過對應透射部的光402之強度。
再者，在透射透射部112a-c後的光通過液晶材料104。透射部112a、112c及112c各自設有次像素電極106a-c。施加至次像素電極106a-c與共同電極108間的電位差決定液晶材料104的取向。液晶材料104的取向隨後決定入射於每一濾色層404a-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覆蓋透射部112a之上但也可部份放置在反射部份110上(如圖2及3所示)；藍濾色層404b被放置大致或完全覆蓋透射部112b之上並也可以部份放置在反射部份110上(如圖2及3所示)，及紅濾色層404c被放置大致或完全覆蓋透射部112c之上並也可以部份放置在反射部份110之上(如圖2及3所示)。各個濾色層404a-c對彩色像素施加對應顏色。為濾色層404a-c所施加之顏色決定彩色像素的色度值。色度包含例如一像素的色相及飽和的顏色資訊。再者，如果有周圍光線124，則為反射部110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。光度為像素的亮度的量值。
如於圖4所示，透射部112a-c可以具有不同剖面積(法線方向為圖4中之水平方向)。例如，綠透射部112b可以具有較紅與藍透射部112a及112c為小的面積，因為綠光在次像素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112a-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。因為彩色透射實施例係被解釋，所以，在圖5中只顯示透射部112a-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為在時間t=0至t=5，LED群2的紅LED506a及白LED506b係在時間t=1至t=6。同樣地，其他LED群的所有紅與白LED係以順 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均以順序方式導通。紅LED506a、白LED506b及藍LED506c係被排列，使得紅LED506a及藍LED506c照明透射部112a及112c及白LED506b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112b及紅與藍LED分別照明透射部112a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112a-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112a-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。施加於次像素電極106a-c與共同電極108間之電位差決定了液晶材料104的取向。在使用紅、白及藍LED的實施例中，液晶材料104的取向隨後決定入射於綠濾色層504及透明間隔層508a及508b的光502之強度。
通過綠濾色層504與透明間隔層508a及508b的光502之強度決定彩色像素的色度值。在一實施例中，綠濾色層504係被放置對應於透射部112b。透射部112a及112c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116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為紅及綠濾色層504施加綠色至透射部112b。同樣地，在時間t=6至t=11時，當藍LED506c與白LED506b為導通時，透射部112a及112c為藍，及綠濾色層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，則為反射部110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。因為彩色透射實施例正被解釋，所以，圖6只顯示透射部112a-c。光源102可以為標準背光源。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，該微光學結構為平坦膜光學結構，具有小透鏡組，其可以沖壓或施 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112c。
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令其偏光軸於垂直方向。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112a-c具有個別開關元件。開關元件控制通過各個透射部112a-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104。透射部112a、112b及112c分別具有像素電極106a、106b及106c。施加至像素電極106a-c與共同電極108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，則為反射部110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為低，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)為主介面，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，因為計時控制器儲存有關像素值的信號，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)的三個次像素可以為表示RGB值的多位元信號(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中的像素可以用作為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為單一1-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為不同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(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)使用周圍光線作為主要光源，功率消耗可以劇烈地降低。另外，在各個次像素可以個別地為不同位元值所驅動及各個次像素為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的解析度可以作成為操作於其他模式之LCD解析度的三倍，在該等其他模式中，一像素係被使用作為顯示器的獨立單元。
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為灰像素(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為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為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)使用周圍光線作為主光源而劇烈地減少。另外，在各個次像素為不同位元值所個別驅動及各個像素係為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為在其他操作模式中之LCD的解析度的三倍，其他操作模式中，像素係被使用作為顯示器的獨立單元。
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IC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)可以操作為額外電容，以保持住電荷。
在一些實施例中，可以使用被稱為厚LC材料的具有高值Δn的液晶材料104層。例如，可以使用具有Δn=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高壓保持比及長壽命。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IC704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702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IC704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操作模式的多模LCD。第一計時控制信號712可以具有例如30Hz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為反射模式中之第一頻率的一半。結果，為多模顯示器706所接收的第二計時控制信號714可以為較該模式中之標準LCD顯示器為小的頻率。在一些實施例中，第二頻率係為計時控制邏輯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為正方形，而次像素100可以形成為矩形，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100係被認為是指向於其矩形的長邊的方向中。在一些實施例中，多模LCD係實質為矩形形狀。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可以用為直立模式，以長邊為垂直(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可以被使用為橫向模式，以長邊為水平方向。次像素100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、替換及等效可以為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。
100．．．次像素
102．．．光源
104．．．液晶材料
106，106a-c．．．電極
108．．．共同電極
110．．．反射部
112，112a-c．．．透射部
114．．．基板
116．．．基板
118a，b．．．間隔層
120．．．第一偏光層
122．．．第二偏光層
124．．．周圍光
126．．．反射光
130．．．驅動器電路
140．．．計時控制器
150．．．第二反射層
160．．．第一反射層
113a，b．．．透射部
114a-c．．．透射部
202d．．．無色濾層
206，206e，f．．．濾色層
208．．．像素
404，404a-c‧‧‧濾色層
402‧‧‧光
504‧‧‧綠濾色層
506a-c‧‧‧LED
508a，b‧‧‧透明間隔層
602‧‧‧光
602a-c‧‧‧彩色成份
604‧‧‧繞射光柵
702‧‧‧晶片組
704‧‧‧LCD驅動IC
706‧‧‧多模LCD
708‧‧‧CPU
710‧‧‧計時控制邏輯
712‧‧‧第一計時控制信號
714‧‧‧第二計時控制信號
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為LCD的次像素的剖面示意圖；
圖2為LCD的三像素(九次像素)的配置；
圖3為單色反射模式中之LCD的作用；
圖4為使用部份濾色法的彩色透射模式中的LCD的作用；
圖5為使用混合場順序法的彩色透射模式中的LCD的作用；
圖6為使用繞射法的彩色透射模式中的LCD的作用；及
圖7為一例示架構，其中多模LCD執行於低場速率而沒有閃爍(flicker)。
100．．．次像素
110．．．反射部
112a-c．．．透射部
113a-c．．．透射部
114a-c．．．透射部
202d．．．無色濾層
206e，f．．．濾色層
208．．．像素
404a-c．．．濾色層

Claims (30)

  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，具有較該透射部的面積為大的面積；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同。
  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口，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為色譜。
  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，未為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。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之多模液晶顯示器，其中該第一電極層為氧化物層。
  11. 如申請專利範圍第9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 含至少一開口，其係為該次像素的該透射部的一部份。
  12. 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為不同厚度。
  15. 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為相同厚度。
  16. 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為相同厚度。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之多模液晶顯示器，其中該一或更多無色間隔層為不同厚度。
  19. 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19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。
  21. 如申請專利範圍第19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 該等像素值。
  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. 一種電腦，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為大之面積；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。
  24. 如申請專利範圍第23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為在該第二基板層的不同第二側上，更包含一光源 ，其透過在該第一反射層中的該至少一開口，提供光於該顯示器的第二相反側上。
  25. 如申請專利範圍第23項所述之電腦，其中在一像素之所有次像素中未為濾色層所覆蓋的反射面積為實質相同。
  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。
  27. 如申請專利範圍第23項所述之電腦，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。
  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該第一反射層並在該第一基板層的相對側上，其中該第二反射層包含至少一開口，其係為該次像素的該透射部的一部份。
  29. 如申請專利範圍第23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。
  30. 如申請專利範圍第23項所述之電腦，更包含一驅動器電路，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。
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