TWI459075B - 液晶顯示元件及電子裝置 - Google Patents

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Hironao Tanaka
Eiji Sakai
Shingo Kataoka
Seiji Uejima
Ryo Yamaoka
Shuichi Tatemori
Takeo Koito
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Japan Display West Inc
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Description

液晶顯示元件及電子裝置
本發明係關於一液晶顯示元件，其中在一驅動基板與一反基板之間界定的一空間中密封封閉液晶；及包括該液晶顯示元件之電子裝置。
本發明含有在2008年2月29日向日本專利局申請的日本專利申請案JP 008-049789的相關標的，該案之全文以引用的方式併入本文中。
一液晶顯示元件具有此一結構，其中以一預定距離將其上提供驅動組件(例如薄膜電晶體(TFT))以便分別對應於像素之一驅動基板與其上形成一濾光片及類似物之一反基板黏附在一起，且在該驅動基板與該反基板之間界定的一空間中密封封閉液晶。在用於在其上顯示一彩色影像之一液晶顯示元件中，一像素(主要像素)係由對應於三原色(即紅色(R)、綠色(G)及藍色(B))之三個子像素構成。因此，藉由驅動該等子像素顯示一所需彩色影像。
在此類液晶顯示元件中，需要藉由使用所施加之具有R、G及B之濾光片實行調整以便獲得一目標色度。特定言之，近年來，迫切需要白色之色溫。因此，用於白色色度座標之調整已成為用於白色色溫之要求之一重要因素。
此處，為調整液晶顯示元件中白色之色溫，當不改變任何材料時，採用一技術，藉由該技術調整一液晶間隙(在驅動基板與反基板之間界定的距離)或藉由使用一薄膜厚度之濾光片調整R、G及B之一單一色彩色度。
然而，藉由對該液晶間隙之調整，在整個調整過程中僅可在一已決定方向上移動該等白色色度座標。此外，藉由調整R、G及B之單一色彩色度，可能不可移動該等白色色度座標，除非該等色彩完全改變。因此，遇到一個問題，即色彩再現範圍相較於目標範圍變窄，或該等座標極度偏離。
另一方面，儘管可藉由用另一元件取代該液晶顯示元件之一背光改變該等色度座標，但該背光之一色度範圍存在一限制，且因此有可能超出色度範圍實行調整。
為應付此狀況，存在改變像素大小以便分別對應於色彩之一設計方法，及藉由在每一像素內新提供用於光屏蔽之一圖案以調整對應於各別色彩之像素之色度之一設計方法。該等方法係說明於(例如)日本專利特許公開案第2007-17619號及第2005-141180號中。
然而，採用改變像素大小以便分別對應色彩之該方法，需要改變驅動電路之設計以便分別對應於色彩，或需要將驅動電路設計成對應最大像素。因此，此方法涉及在電路設計上施加一大負載之問題。此外，採用在該等像素之每一者中新提供用於光屏蔽之圖案的方法，導致在該等像素之每一者中的電路之設計受到限制，從而降低了該設計的自由度。
鑑於前述，因此需要提供一液晶顯示元件，其能夠藉由使用一既有光屏蔽構件調整一透射率而不需要特別提供用於透射率調整之一專用圖案，及包括該液晶顯示元件之一電子裝置。
為達到上述期望，根據本發明之一具體實施例，提供一液晶顯示元件，其具有在一驅動基板與一反基板之間之液晶，及經佈置以便構成一顯示區域之複數個主要像素，其中在構成該主要像素之複數個子像素的至少兩個子像素之每一者中提供用於基板距離設定之一液晶對準控制因素或一間隔物；且在該至少兩個子像素中提供以便分別對應於該等液晶對準控制因素或該等間隔物之光屏蔽構件在平面圖中之面積彼此不同。
在該液晶顯示元件中，在構成主要像素之複數個子像素的至少兩個子像素之每一者中提供液晶對準控制因素或間隔物。為防止由於液晶對準控制因素或間隔物之存在引起的對準紊流之產生所造成的光洩漏，提供該等光屏蔽構件以便分別對應於液晶對準控制因素或間隔物之位置。在本發明之具體實施例中，亦將該光屏蔽構件用作用於調整子像素之透射率的構件。因此，在不提供用於透射率調整之一圖案作為另一構件的情況下，可調整構成該主要像素的複數個像素之透射率間之一平衡。
此處，該光屏蔽構件在平面圖中之外形可類似於液晶對準控制因素或間隔物。因此，有可能在可靠地防止由於液晶對準控制因素或間隔物之存在引起的液晶對準紊流之產生所造成的光洩漏與所需透射率調整之間實現一平衡。
此外，可在一顯示區域中彼此獨立地佈置該等光屏蔽構件從而導致可在對顯示區域之周邊中的一電路圖案之設計不施加影響的情況下，調整透射率。
根據本發明之另一具體實施例，提供一電子裝置，其包括在一主體機殼中提供之一液晶顯示元件，其中在該液晶顯示元件中，在一驅動基板與一反基板之間密封封閉一液晶，且佈置複數個主要像素以便構成一顯示區域；在構成該主要像素之複數個子像素的至少兩個子像素之每一者中提供用於基板距離設定之一液晶對準控制因素或一間隔物；且在該至少兩個子像素中提供以便分別對應於該等液晶對準控制因素或該等間隔物之光屏蔽構件在平面圖中之面積彼此不同。
在本發明之具體實施例之任一者中，該液晶顯示元件中之光屏蔽構件亦用作用於調整子像素之透射率的構件。因此，可在不提供用於透射率調整之一圖案作為另一構件的情況下，調整構成該主要像素之複數個子像素的透射率之平衡。
如上所提出，根據本發明之具體實施例，在用於子像素之透射率之調整中，可藉由使用既有光屏蔽構件調整透射率而無需特別提供用於透射率調整之專用圖案。因此，可實行所需透射率調整同時保持像素內電路設計的自由度，從而有可能精確設定該液晶顯示元件之色度座標。
以下參考附圖詳細地說明本發明之一具體實施例。
液晶顯示元件之整體結構
圖1係部分剖開以顯示根據本發明之一液晶顯示元件之一內部結構的俯視平面圖。圖2係沿圖1之線A-A'所取之一斷面圖。下文將參考圖1及2說明根據本發明之具體實施例的液晶顯示元件之一示意結構。
圖1及2中所示之液晶顯示元件1包括具有形成於其上之一驅動電路的一驅動基板10、經佈置以便面朝該驅動基板10之一反基板20、保持在驅動基板10與反基板20之間的一密封劑30、密封用於注入密封劑30之一入口30a的一封閉劑32及填充在驅動基板10與反基板20之間界定的一空間中之一液晶層LC。
其中，驅動基板10包括驅動電路，其係分別佈置在設定在液晶顯示元件1之中心部分處的一顯示區域10a中，及顯示區域10a之一周邊區域10b中。如稍後詳細所述，此驅動電路係各由一薄膜電晶體及一電容器構成之一像素電路及一周邊電路。
此外，在與構成驅動基板10上之上述驅動電路之薄膜電晶體的一閘電極11相同之層中提供(例如)一擷取導線11b。該閘電極11及擷取導線11b每一者係由(例如)一鉬(Mo)膜形成。同樣，自與密封劑30重疊之一位置至驅動基板10之周邊中的位置外部提供擷取導線11b。
在覆蓋閘電極11與擷取導線11b之每一者的一絕緣膜13上形成一電路導線(未顯示)及類似物，且形成一平坦化絕緣膜15以便覆蓋該電路導線及類似物。在平坦化絕緣膜15上的顯示區域10a中以一矩陣佈置複數個像素電極17，其每一者係連接至該電路導線。
同樣，提供一對準膜(未顯示)以便覆蓋複數個像素電極17。
另一方面，反基板20具有與驅動基板10相同之形狀。僅在周邊方向上打開驅動基板10上方一部分，沿該周邊方向在驅動基板10中擷取擷取導線11b。反基板20具備一黑色矩陣21，其對應於圍繞設定在液晶顯示元件1之中心部分處的顯示區域10a的周邊區域10b。此外，黑色矩陣21亦可佈置在對應於亦在顯示區域10a內部中之每兩個像素電極17之間的一部分中之一位置。
此外，在藉由黑色矩陣21圍繞之顯示區域10a中提供具有對應色彩之一濾光片23。
此外，儘管此處省略一說明，但在顯示區域10a之整個表面上以此順序以一層壓形式形成用作一共同電極之一反電極及一對準膜以便覆蓋黑色矩陣21及濾光片23之每一者。
在驅動基板10與反基板20之間界定的該空間之一圓周邊緣中連續提供密封劑30以便面朝驅動基板10與反基板20之側周邊，其具有至少一開口區域作為入口30a。
例如，可藉由利用網版印刷或分配器在一基板側上將密封劑30繪製成圖案。因此，僅在其中提供入口30a之一末端邊緣之一方向上，自驅動基板10與反基板20之圓周邊緣內部提供微量密封劑30。因此，自一顯示區域10a側至驅動基板10與反基板20之側周邊的入口30a之一部分係在成形為一頸狀形狀之一狀態中。
將封閉劑32施加至驅動基板10與反基板20之周邊，以便密封用於注入密封劑30之入口30a。
液晶層LC係由液晶分子構成，其每一者均具有根據液晶顯示元件1之一驅動模式選定之介電各向異性。應注意，除液晶層LC外，在驅動基板10與反基板20之間保持用於將驅動基板10與反基板20之間的一距離設定在一預定狀態下之複數個間隔物。該等間隔物係先前形成於驅動基板10或反基板20上之柱狀間隔物。
此外，需要時可將具有形成於其中之一外部電路的一撓性印刷電路板34連接至擷取導線11b。
驅動電路之組態
圖3係部分以方塊顯示上述液晶顯示元件之驅動電路之一範例的一電路圖。
如圖中所示，在主動矩陣型液晶顯示元件1中，在驅動基板10側上所設定的顯示區域10a中，將複數個掃描線3及複數個信號線5分別水平且垂直佈線。同樣，提供像素以便分別對應於掃描線3與信號線5之間的交叉部分。以此一方式，將顯示區域10a組態成一像素陣列部分。在各像素中提供之一像素電路係由(例如)一像素電極17、一薄膜電晶體Tr及一保持電容器Cs構成。
另一方面，在周邊區域10b中佈置一掃描線驅動電路7以及一信號線驅動電路9。在此情形中，掃描線驅動電路7掃描且驅動掃描線3，且信號線驅動電路9供應對應於亮度資訊之一視訊信號(亦即一輸入信號)至信號線5。
在上述面板組態中，在保持電容器Cs中保持透過薄膜電晶體Tr自信號線5之一對應者寫入至像素的視訊信號，且藉由掃描線驅動電路7透過驅動操作將對應於如此保持之一信號量的一電壓供應至像素電極17。另一方面，將一共同電位Vcom供應至反電極作為連接至保持電容器Cs之另一電極的共同電極。因此，根據藉由橫跨像素電極17及該反電極施加電壓所產生之一電場，在基板平面內以一預定角度旋轉構成液晶層LC之液晶分子，藉此控制一顯示光之光透射。
應注意，上述像素電路之組態僅係一範例。因此，需要時可藉由在該像素電路中提供一電容器或藉由在像素電路中提供複數個電晶體組態該像素電路。此外，根據像素電路設計中之一改變，將一必需的驅動電路添加至周邊區域10b。此外，可將本發明之具體實施例應用於具有所有液晶驅動模式之液晶顯示元件。此外，可將本發明之具體實施例應用於一被動矩陣型液晶顯示元件以及主動矩陣型液晶顯示元件。在此情形下，可獲得與主動矩陣型液晶顯示元件相同之效果。
像素結構
圖4係解釋像素之一結構範例之一示意圖。在液晶顯示元件1之顯示區域10a中以一矩陣方式佈置複數個像素(主要像素P)。各主要像素P係由複數個子像素構成。在圖4所示之結構範例中，一主要像素P係由三個子像素構成，亦即，對應於紅色(R)之一子像素p1、對應於綠色(G)之一子像素p2，及對應於藍色(B)之一子像素p3。應注意，儘管構成主要像素P之子像素之種類或佈置可為不同於上述之種類或佈置，但在此具體實施例中，一主要像素P係由分別對應於R、G及B之三個子像素p1、p2及p3構成。
在該等子像素p1、p2及p3之每一者中，在驅動基板10側上形成用於驅動液晶之薄膜電晶體及像素電極，且在反基板20側上形成具有子像素p1、p2及p3之R、G及B之濾光片。此外，在複數個子像素p1、p2及p3之至少兩個子像素的每一者中提供用於設定一基板距離之一液晶對準控制因素或一間隔物。
亦即，當將一垂直對準型液晶用作該液晶類型時，在反基板20側上的複數個子像素p1、p2及p3之至少兩個子像素的每一者中提供用於控制該垂直對準型液晶之一對準方向的一凸面部分(液晶對準控制因素)。此外，即使在任何其他類型之液晶的情形中，為精確設定驅動基板10與反基板20之間的一間隙，亦提供一柱狀間隔物。當在一主要像素P中存在複數個子像素p1、p2及p3時，在至少兩個子像素之每一者中提供該柱狀間隔物。
當在至少兩個子像素之每一者中提供此類液晶對準控制因素或柱狀間隔物時，由於液晶對準控制因素或間隔物之存在，出現一液晶對準紊流。為防止由於對準紊流引起之光洩漏，提供一光屏蔽構件，以便對應於該液晶對準控制因素或該間隔物之位置。在此情形下，在驅動基板10側或反基板20側上提供光屏蔽構件以對應於液晶對準控制因素或間隔物之位置。
在此具體實施例之液晶顯示元件1中，該光屏蔽構件亦用作用於調整子像素p1、p2及p3之透射率的一構件。因此，在不需要特別提供用於透射率調整之一圖案作為另一構件的情況下，可調整在構成主要像素P之複數個子像素p1、p2及p3的透射率中之一平衡。
圖5A及5B分別係解釋在相關技術中之一光屏蔽構件之一結構範例的圖式，及解釋在圖1中所示之具體實施例的液晶顯示元件中的光屏蔽構件之一結構範例的圖式。此處，圖5A及5B顯示用於由三個子像素p1、p2及p3構成的一主要像素P的光屏蔽構件S之結構範例。在圖5A中所示之相關技術中的光屏蔽構件S之結構範例的情形下，儘管在分別對應於R、G及B之子像素p1、p2及p3之每一者中提供兩個光屏蔽構件S，但所有光屏蔽構件S在平面圖中的外部形狀具有相同大小。此處，平面圖意味其中從前方觀看液晶顯示元件1之顯示區域10a(參考圖1)之一平坦表面之一狀態。
另一方面，在圖5B中所示之具體實施例中，在分別對應於R、G及B之子像素p1、p2及p3之對應於G之子像素p2及對應於B之子像素p3之每一者中提供光屏蔽構件S。同樣，在對應於R之子像素p1中未提供光屏蔽構件S。此外，在對應於G之子像素p2中提供的該兩個光屏蔽構件S之每一者在平面圖中之一外形的大小不同於在對應於B之子像素p3中提供的兩個光屏蔽構件S之每一者。亦即，在對應於B之子像素p3中提供的兩個光屏蔽構件S之每一者的大小大於在對應於G之子像素p2中提供的兩個光屏蔽構件S之每一者。藉由使子像素p2與p3中的光屏蔽構件S對之大小彼此不同，有可能調整子像素p1、p2及p3之透射率中之一平衡，且因此有可能改變白色色度座標。
應注意，在圖5B中所示之具體實施例中的光屏蔽構件S之結構範例中，在三個子像素p1、p2及p3中之對應於G之子像素p2及對應於B之子像素p3中分別提供光屏蔽構件S對。然而，在其中於所有子像素p1、p2及p3中分別提供液晶對準控制因素或間隔物的情形下，可採用一結構使得在所有子像素p1、p2及p3中分別提供光屏蔽構件S以便對應於該情形，且使在子像素p1、p2及p3中提供的光屏蔽構件S在平面圖中之外形分別具有不同大小。
此外，藉由使用光屏蔽構件S進行透射率之調整取決於在子像素中提供的光屏蔽構件S在平面圖中之一面積。因此，當調整子像素p1、p2及p3之透射率時，除以上述方式使光屏蔽構件S對之大小彼此不同外，即使當使用具有相同大小之光屏蔽構件S時，可根據所提供之光屏蔽構件之數量實行對子像素之透射率之調整。
在該具體實施例之液晶顯示元件1中，提供以便對應於在子像素中作為光屏蔽構件S提供之液晶對準控制因素或間隔物的一光屏蔽膜亦用作用於子像素之透射率之調整的構件。因此，光屏蔽構件S在平面圖中的外形大於該液晶對準控制因素或間隔物。此外，光屏蔽構件S在平面圖中之外形類似於液晶對準控制因素或間隔物。藉由採用此一類似圖式，有可能充分產生抑制由於液晶對準控制因素或間隔物之存在造成的光洩漏之影響的效果。同樣，亦可能精確實行所需透射率之調整。
圖6及7係分別解釋具有其他形狀之光屏蔽構件之其他結構範例的圖式。圖6之結構範例顯示其中光屏蔽構件S具有一矩形形狀之情形，且圖7之結構範例顯示其中光屏蔽構件S具有一橢圓形形狀之情形。如圖6及7所示，除其中光屏蔽構件S在平面圖中的外形為圖5中所示之圓形形狀的情形外，可採用各種形狀以便對應於液晶對準控制因素或間隔物在平面圖中之外形。應注意，光屏蔽構件S在平面圖中之外形較佳(但並非必需)類似於液晶對準控制因素或間隔物，只要光屏蔽構件S在平面圖中之外形其中含有液晶控制對準因素或間隔物。
範例
圖8係解釋一範例之一子像素之一結構的一示意斷面圖。亦即，圖8顯示該具體實施例之液晶顯示元件1的一子像素之一結構。將具有一垂直對準(VA)模式之液晶LC施加至具體實施例之液晶顯示元件1，且採用其中在具有正抗蝕劑之反基板20側上形成一突出物的一結構用於一液晶對準控制因素40中之對準控制。
在液晶顯示元件1中，在驅動基板10與反基板20之間佈置一間隔物41。因此，藉由間隔物41在驅動基板10與反基板20之間設定一預定距離。將液晶LC注入至在驅動基板10與反基板20之間界定的空間中，在該兩個基板之間設定預定距離。在完成液晶LC之注入後，用封閉劑32密封在驅動基板10與反基板20之間提供的入口30a(參考圖1)。
在液晶顯示元件1中，在反基板20上之濾光片23側上提供液晶對準控制因素40。此外，為防止由於液晶對準控制因素40及其周邊中的液晶對準之紊流引起的光洩漏，在驅動基板10側上提供(例如)由一鉬(Mo)圖案形成之光屏蔽構件S。
該液晶對準控制因素40具有大約12μm之一直徑，其中由該鉬圖案形成之光屏蔽構件S具有大約16μm之一直徑。其原因係由於除自液晶對準控制因素40之周邊的光洩漏的一區域外，基於將驅動基板10與反基板20彼此黏著之相位中的一偏移長度之一估計，決定光屏蔽圖案之大小。
由於在驅動基板10側上提供光屏蔽構件S，因此可以與在驅動基板10上形成之組件(例如電晶體)相同之程序製作該光屏蔽構件S。因此，所製造之光屏蔽構件S可具有一極高精確度。
此外，在子像素中的顯示區域(其中形成像素電極之區域)內的一獨立位置中佈置光屏蔽構件S。此處所述之獨立位置意味與任何掃描線及信號線均不連續之一隔離位置。因此，有可能在對掃描線及信號線之設計不施加影響的情況下，實行光屏蔽構件S(用於透射率之調整)之設計。
此處，表1顯示當改變用作光屏蔽構件S之鉬(Mo)圖案之大小時，模擬白色色度座標之一移動量的結果。
表1顯示作為一參考(ref)，藉由在分別對應於R、G及B之子像素的對應子像素之孔徑比間使用相同比率，在條件1至7下，模擬具有不同孔徑比之白色色度座標(u',v')量、透射率比率及對比比率(CR比率)的結果。選擇條件1作為自表1中所示之條件1至7的白色色度座標之移動量及光屏蔽構件大小之組合中之一組合，藉此可在不減少透射率的情況下降低對比度之減少。實際上在條件1下製造液晶顯示元件。結合如此製造之液晶顯示元件之實際特性，白色色度座標之移動量及透射率均係如預期，且對比度輻射為大約2%。
對比度與對比度分配之每一者均與單一色彩之亮度成比例，且在此液晶顯示元件中，獲得R:G:B=3:7:1為亮度之比率。因此，增加具有較少劣化之透射率的對應於藍色(B)之子像素的光屏蔽區域，且獲得具有相對較少劣化之對比度的對應於紅色(R)之子像素的高透射率，從而導致可將對比度之減少保持最小化同時確保透射率。
另一範例
圖9係解釋另一範例之一子像素之一結構的一示意斷面圖，且圖10係解釋另一範例之子像素之結構的一示意俯視平面圖。
將具有一邊緣場切換(FFS)模式之液晶LC應用於該具體實施例之另一範例。因此，在驅動基板10側上形成共同電極17，且透過一絕緣膜15在驅動基板10側上形成像素電極18。此外，在反基板20側上形成濾光片23。同樣，在反基板20側上佈置由一光間隔物(PS)構成之間隔物41以保持在驅動基板10與反基板20之間的距離。在驅動基板10側上佈置由鉬(Mo)圖案形成之光屏蔽構件S。
在液晶顯示元件1中，藉由在驅動基板10與反基板20之間佈置間隔物41，在驅動基板10與反基板20之間設定一預定距離。透過在驅動基板10與反基板20之間提供的入口30a(參考圖1)將液晶注入至在驅動基板10與反基板20之間界定的空間內。在完成液晶LC之注入後，用封閉劑32密封在驅動基板10與反基板20之間提供的入口30a(參考圖1)。
在液晶顯示元件1中，在面朝驅動基板10側上之間隔物41之位置中形成光屏蔽構件S以光屏蔽自間隔物41之周邊洩漏之光，該間隔物41係由經形成以便具有在反基板20上的濾光片23上之一任意色彩之PS來構成。
由於在驅動基板10側上提供光屏蔽構件S，因此可以與(例如)在驅動基板10上形成之組件(電晶體)相同之程序製作光屏蔽構件S。因此，所製造之光屏蔽構件S可具有一極高精確度。
此外，如圖10中所示，在子像素中的顯示區域(其中形成像素電極之區域)內的一獨立位置中佈置光屏蔽構件S。此處所述之獨立位置意味與任何掃描線及信號線均不相連之一隔離位置。因此，有可能在對掃描線及信號線之設計不施加影響的情況下，實行光屏蔽構件S(用於透射率之調整)之設計。
間隔物41具有大約11μm之一直徑，其中由該鉬(Mo)圖案形成之光屏蔽構件S具有大約24μm之一直徑。如表2中所示，該等白色色度座標由於其中均佈置光屏蔽構件S之像素所對應之色彩而變化。表2顯示當在分別對應於R、G及B之子像素之每一者中佈置間隔物41及光屏蔽構件S時，白色色度座標之變化(x-y色彩空間中之Δx及Δy)。
在另一範例中，考慮白色色度座標期望所延移動之一方向，在對應於紅色(R)之子像素中佈置間隔物41及光屏蔽構件S。此外，需要時，可在分別對應於R、G及B之每三個子像素的兩個或兩個以上子像素之每一者中提供間隔物41及光屏蔽構件S。
另一範例
應注意，濾光片之黑色(BLK)可用作經形成以便對應於間隔物41之光屏蔽構件。在此情形下，亦可獲得與上述相同的效果。圖11係顯示另一範例之一子像素之一結構的一示意斷面圖，其中一濾光片具備一光屏蔽構件。圖12係顯示另一範例之子像素之結構的一示意俯視平面圖，其中該濾光片具備該光屏蔽構件。
在液晶顯示元件1中，其基礎結構與另一範例相同，其中在驅動基板10側上形成共同電極17、絕緣膜15及像素電極18，在反基板20側上形成濾光片23，且在驅動基板10與反基板20之提供間隔物41。然而，該另一範例仍與另一範例不同，其中在反基板20上之濾光片23中提供的一黑色圖案係用作經形成以便對應於間隔物41之光屏蔽構件S。該黑色圖案可由氧化鉻或通常用在濾光片中之一顏料散佈抗蝕劑之任何一者製成。
如圖12中所示，在子像素中之顯示區域(像素電極之形成區域)內的一獨立位置中佈置光屏蔽構件S。因此，可在對掃描線及信號線之設計不施加影響的情況下，實行光屏蔽構件S(用於透射率之調整)之設計。此外，光屏蔽構件S在平面圖中之外形大於間隔物41。此外，光屏蔽構件S在平面圖中之外形類似於間隔物41。
另一範例
甚至可將其中將反基板20上之濾光片23之黑色圖案用作光屏蔽構件S之結構應用於其中提供圖13中所示之液晶對準控制因素40的結構(另一範例)。亦即，如圖13所示，在其中在反基板20上之濾光片23側上提供液晶對準控制因素40的結構中，在對應於液晶對準控制因素40之位置的濾光片23中形成黑色圖案之光屏蔽構件S。該黑色圖案可由氧化鉻或通常用在濾光片中之一顏料散佈抗蝕劑之任何一者製造。
在子像素中之顯示區域(像素電極之形成區域)內的一獨立位置中佈置光屏蔽構件S。因此，可在對掃描線及信號線之設計不施加影響的情況下，實行光屏蔽構件S(用於透射率之調整)之設計。此外，光屏蔽構件S在平面圖中之外形大於液晶對準控制因素40。此外，光屏蔽構件S在平面圖中之外形類似於液晶對準控制因素40。
其他範例
在其中在驅動基板10側上提供光屏蔽構件S之結構中，將構成一輔助電容器(Cs)之一金屬膜轉移至光屏蔽構件S，且延伸未貢獻給輔助電容器之一區域。因此，有可能獲得與光屏蔽構件S相同之效果。
此外，對應於間隔物41之光屏蔽構件S與用於調整子像素之透射率之構件的組合使用無意特別限制於具有FFS模式之液晶。因此，不論液晶模式，均可施加對應於間隔物41之光屏蔽構件S，只要以類似方式形成間隔物41且間隔物41需要光屏蔽。特定言之，使用濾光片之黑色圖案作為光屏蔽構件S成為有效方式，因為其對像素部分之設計未施加影響。
具體實施例之效果
可使濾光片之色度在不變化的情況下，對應於白色色度座標，其對應於產品規格。因此，有可能回應所需規格同時抑制特性減少。此外，由於亦將先前佈置之光屏蔽區段用作光屏蔽構件S，因此僅藉由在驅動基板10或反基板20上形成圖案時簡單改變用於微影程序之遮罩之設計，對其之回應亦有可能。因此，有可能抑制製造時間增加或成本上升。
接下來，將相對於根據本發明之具體實施例的液晶顯示元件之應用範例進行說明。
電子裝置
該具體實施例之液晶顯示元件包括如圖14中所示之平坦型模組狀液晶顯示元件。例如，獲得如下之一顯示模組。亦即，提供一像素陣列部分2002a，其中在一絕緣基板2002上以一矩陣形式彼此成整體地形成像素，每一像素均由一液晶組件、一薄膜電晶體、薄膜電容器、一光接收組件及類似物構成。佈置一黏著劑2021以便圍繞像素陣列部分(像素矩陣部分)2002a。同樣，將由玻璃或類似物製成之一反基板2006黏附至絕緣基板2002，藉此獲得顯示模組。透明反基板2006視需要可以具備一濾光片、一保護膜、一光屏蔽膜及類似物。該顯示模組可具備一撓性印刷電路板(FBC)2023作為一連接器，透過該連接器，將一信號或類似物自像素陣列部分2002a輸出至外部及/或將其自外部輸入至像素陣列部分2002a。
根據上述本發明之具體實施例的液晶顯示元件可應用於所有領域中的電子裝置之液晶顯示元件，在該等液晶顯示元件之每一者中以影像或視訊影像之形式顯示輸入至該電子裝置的一視訊信號，或在該電子裝置中產生的一視訊信號。該等電子裝置通常以圖15至圖19A至圖19G中所示的各種電子裝置(例如數位相機、筆記型大小之個人電腦、諸如行動電話之行動終端設備以及攝錄影機)為代表。下面將說明其中每一者均應用根據本發明之具體實施例之液晶顯示元件的電子裝置之範例。
圖15係顯示作為應用本發明之具體實施例之一應用範例的一電視機之透視圖。根據應用範例之電視機包括由一前面板102、一濾光玻璃103以類似物構成的一影像顯示螢幕部分101。同樣，該電視機藉由使用根據本發明之具體實施例的液晶顯示元件作為影像顯示螢幕部分101而製造。
圖16A及16B各分別顯示作為應用本發明之具體實施例的另一應用範例之一數位相機之透視圖。圖16A係當從前側觀察該數位相機時的透視圖，而且圖16B係當從後側觀察該數位相機時的透視圖。根據另一應用範例之數位相機包括用於閃光之一發光部分111、一顯示部分112、一功能表開關113、一快門按鈕114及類似物。該數位相機係藉由使用根據本發明之一具體實施例之液晶顯示元件作為顯示部分112而製造。
圖17係顯示作為應用本發明之具體實施例的另一應用範例的一筆記型大小之個人電腦之透視圖。根據另一應用範例之該筆記型大小之個人電腦包括一主體121、當輸入字元或類似物時操縱的一鍵盤122、用於在上面顯示影像的一顯示部分123以及類似物。該筆記型大小之個人電腦係藉由使用根據本發明之具體實施例的液晶顯示元件作為顯示部分123而製造。
圖18係顯示作為應用本發明之一具體實施例的另一應用範例的一攝錄影機之透視圖。根據另一應用範例的該攝錄影機包括一主體部分131、捕捉對象之影像並且將其提供在向前引導之一側表面上的一透鏡132、當捕捉一對象之一影像時操縱的一啟動/停止開關133、一顯示部分134及類似物。該攝錄影機係藉由使用根據本發明之具體實施例的液晶顯示元件作為顯示部分134而製造。
圖19A至19G分別係顯示作為應用本發明之具體實施例的另一應用範例的行動終端設備(例如行動電話)之視圖。圖19A係該行動電話之一打開狀態中的正視圖，圖19B係該行動電話之打開狀態中的側視圖，圖19C係該行動電話之一閉合狀態中的正視圖，圖19D係該行動電話之一左側視圖，圖19E係該行動電話之一右側視圖，以及圖19G係該行動電話之一仰視圖。根據另一應用範例之該行動電話包括一上底板141、一下底板142、一連接部分(在此情況下為一鉸鏈部分)143、一顯示部分144、一子顯示部分145、一圖像燈146、一相機147以及類似物。該行動電話係藉由使用根據本發明之具體實施例的液晶顯示元件作為顯示部分144或子顯示部分145而製造。
顯示影像拾取元件
根據本發明之具體實施例的液晶顯示元件可應用於下述之一顯示影像拾取元件。此外，可將該顯示影像拾取元件應用於上述電子裝置。圖20顯示該顯示影像拾取元件之一整體組態。該顯示影像擷取元件包括一I/O顯示面板2000、一背光1500、一顯示驅動電路1200、一接收光驅動電路1300、一影像處理部分1400及一應用程式執行部分1100。
該I/O顯示面板2000係由一液晶顯示(LCD)面板構成，其中在整個表面上以一矩陣形式佈置複數個像素。該I/O顯示面板2000具有一顯示功能及一影像拾取功能。藉由該顯示功能，顯示(例如)基於顯示資料之一預定圖像或字元之一影像，同時實行一線序操作。同樣，藉由該影像拾取功能，捕捉接觸或接近稍後所述之I/O顯示面板2000之一物體的一影像。此外，該背光1500係I/O顯示面板2000之一光源，其中佈置(例如)複數個發光二極體。背光1500以與I/O顯示面板2000之操作同步之一預定時序在一高速下實行一開啟/關閉操作。
顯示驅動電路1200係用於驅動I/O顯示面板2000的一電路(用於驅動線序操作)，使得在I/O顯示面板2000上顯示基於顯示資料的一影像(以便實行顯示操作)。
該光接收電路1300係用於驅動I/O顯示面板2000之一電路(用於驅動線序操作)，使得在I/O顯示面板2000中獲得關於接收光之資料(以便捕捉一物體之一影像)。應注意，例如在一訊框記憶體1300A中之訊框中累積關於各別像素中之接收光之資料，且接著將其作為捕捉之影像輸出至影像處理部分1400。
該影像處理部分1400基於自接收光驅動電路1300輸出之捕捉影像執行預定的影像處理(算術運算處理)，藉此偵測且獲取關於接觸或接近I/O顯示面板2000之物體的資訊(例如位置座標資料及關於物體形狀及大小之資料)。
應用程式執行部分1100基於從影像處理部分1400獲得之偵測結果執行對應於預定應用軟體之處理。例如，用於在顯示資料中包含偵測物體之位置座標的處理及在I/O顯示面板2000上顯示顯示資料及類似物係提供作為上述處理。應注意，將從應用程式執行部分1100產生之顯示資料供應至顯示驅動電路1200。
接下來將參考圖21說明I/O顯示面板2000之一詳細組態。該I/O顯示面板2000包括一顯示區域(感測器區域)2100、用於顯示之一H驅動器2200、用於顯示之一V驅動器2300、用於感測器讀取之一H驅動器2500，及用於一感測器之一驅動器2400。
顯示區域(感測器區域)2100係一區域，透過該區域，調變自背光1500之光以輻射一顯示光，且捕捉接觸或接近此區域之一物體的一影像。同樣，將作為發射組件(顯示組件)之液晶組件及稍後將說明之光接收組件(影像拾取組件)每一者分別以一矩陣形式佈置。
根據用於顯示驅動之一顯示信號及自顯示驅動電路1200供應之一控制時脈，用於顯示之H驅動器220連同用於顯示之V驅動器2300以線序方式驅動顯示區域2100內之像素的液晶組件。
用於感測器讀取之H驅動器2500連同用於一感測器之V驅動器2400以線序方式驅動感測器區域2100內之像素的光接收組件，藉此獲取一光接收信號。
接下來，將參考圖22說明顯示區域2100中之每一像素之一詳細組態。圖22中所示之一像素3100係由作為一顯示組件之一液晶組件及一光接收組件構成。
具體而言，在顯示組件側上之一水平延伸閘電極3100h與一垂直延伸汲極電極3100i之間之一交叉中佈置由一薄膜電晶體或類似物構成之一切換組件3100a。在切換組件3100a與反電極之間佈置包括液晶之一像素電極3100b。同樣，根據透過閘電極3100h供應至其的一驅動信號，接通或切斷切換組件3100a。當將切換組件3100a保持在一開啟狀態下時，根據透過汲極電極3100i供應至切換組件3100a之一顯示信號，將一像素電壓供應至像素電極3100b，藉此設定一顯示狀態。
另一方面，在與顯示組件相鄰之光接收組件之側上佈置由(例如)一光二極體或類似物構成之一光接收感測器3100c，且因此採用一電源電壓VDD以供應至光接收感測器3100c。將一重設開關3100d及一電容器3100e均連接至光接收感測器3100c。因此，在電容器3100e中累積對應於接收光之一數量的電荷，同時藉由重設開關3100d重設光接收感測器3100c。同樣，在讀取開關3100g係接通之一時序處透過一緩衝放大器3100f將如此累積之電荷供應至用於信號輸出之電極3100j，且接著將其輸出至外部。此外，根據從一重設電極3100k供應之一信號控制重設開關3100d之一開啟/關閉操作，且根據從一讀取控制電極3100k供應之一信號控制讀取開關3100g之一開啟/關閉操作。
接下來，將參考圖23說明顯示區域2100內之每一像素與用於感測器讀取之H驅動器2500之間的一連接關係。在顯示區域2100中，並排顯示用於紅色(R)之一子像素3100、用於綠色(G)之一子像素3200及用於藍色(B)之一子像素3300。
分別藉由緩衝器3100f、3200f及3300f將在分別連接至子像素3100、3200及3300之光接收感測器3100c、3200c及3300c的電容器中累積之電荷放大，且在讀取開關3100g、3200g及3300g之每一者均係接通之一時序處透過用於信號輸出之電極將其供應至用於感測器讀取之H驅動器2500。應注意，將恆定電流源4100a、4100b及4100c分別連接至用於信號輸出之電極，此導致其中用於感測器讀取之H驅動器2500在一高靈敏度下偵測分別對應於接收光之數量的信號。
接下來將詳細說明應用該具體實施例之液晶顯示元件1之顯示影像拾取元件之一操作。
首先將相對於該顯示影像拾取元件之一基本操作加以說明，亦即，用於顯示一影像之一操作，及用於捕捉一物體之一影像之一操作。
在該顯示影像拾取元件中，基於從應用程式執行部分1100供應之顯示資料，在用於顯示之驅動電路1200中產生用於顯示之一驅動信號。同樣，根據該驅動信號對I/O顯示面板2000實行線序顯示區域，藉此在該I/O顯示面板2000上顯示一影像。此時，亦藉由顯示驅動電路1200驅動背光1500，且因此與I/O顯示面板2000之操作同步實行一輻射/非輻射操作。
此處，將參考圖24說明背光1500之一開啟/關閉狀態與I/O顯示面板2000之顯示狀態之間的關係。在圖24中，橫坐標軸表示時間，且縱坐標軸表示在沿連續掃描像素之光接收組件以用於影像捕捉之一垂直方向上的一列之一位置。
首先，當(例如)使影像顯示進行(1/60)秒之一訊框週期時，在每一訊框時間週期之第一半((1/120)秒)的一時間週期使背光1500處於關閉狀態(切斷)，且因此不進行顯示。另一方面，在每一訊框時間週期之第二半之一時間週期，使背光1500處於開啟狀態(接通)。因此，將顯示信號供應至多個像素，且顯示對應於有關之訊框時間週期的一影像。
如已說明，每一訊框時間週期之第一半的時間週期係一非輻射時間週期，在該時間週期內，自I/O顯示面板2000未輻射顯示光。另一方面，每一訊框時間週期之第二半的時間週期係一輻射時間週期，在該時間週期內，自I/O顯示面板2000輻射顯示光。
此處，當存在接觸或接近I/O顯示面板2000之一物體(例如一指紋或類似物)時，藉由接收光驅動電路1300以線序方式實行接收光驅動操作，在I/O顯示面板2000中之像素之光接收組件中捕捉物體之一影像。同樣，將接收的光信號自光接收組件供應至接收光驅動電路1300。在接收光驅動電路1300中，自該等像素累積一訊框內接收之光信號，且接著將其輸出至影像處理部分1400作為捕捉影像。
同樣，影像處理部分1400基於捕捉影像執行預定的影像處理(算術運算處理)。因此，偵測到關於接觸或接近I/O顯示面板2000之物體(位置座標資料、關於物體之形狀及大小之資料及類似物)的資料。
作為一範例，在一無效時間週期內之捕捉影像與一有效時間週期內之一捕捉影像之間的資料之一差異導致有可能移除外部光，且因此有可能在有效時間週期內基於自背光1500輻射之欲藉由接觸或接近I/O顯示面板2000之物體反射之光獲得影像資訊。用於擷取每一者均等於或大於自影像資訊之一預定臨限值之資料的影像處理或類似者，且二進位化如此擷取之資料，藉此獲得重力中心之座標。因此，獲得關於接觸或接近I/O顯示面板2000之物體之資訊。
此外，當自背光1500輻射用於偵測之紅外光連同可見光時，藉由實行用於輻射紅外光成分之開啟/關閉操作，通常可接通背光1500以輻射可見光成分。
熟習此項技術者應明白可取決於設計要求及其他因素來進行各種修改、組合、子組合及變更，只要其落在隨附申請專利範圍或其等效內容之範疇內。
1．．．液晶顯示元件
3．．．掃描線
5．．．信號線
7．．．掃描線驅動電路
9．．．信號線驅動電路
10．．．驅動基板
10a．．．顯示區域
10b．．．周邊區域
11．．．閘電極
11b．．．擷取導線
13．．．絕緣膜
15．．．平坦化絕緣膜
17．．．像素電極
18．．．像素電極
20．．．反基板
21．．．黑色矩陣
23．．．濾光片
30．．．密封劑
30a．．．入口
32．．．封閉劑
34．．．撓性印刷電路板
40．．．液晶對準控制因素
41．．．間隔物
101．．．影像顯示螢幕部分
102．．．前面板
103．．．濾光玻璃
111．．．發光部分
112．．．顯示部分
113．．．功能表開關
114．．．快門按鈕
121．．．主體
122．．．鍵盤
123．．．顯示部分
131．．．主體部分
132．．．透鏡
133．．．啟動/停止開關
134．．．顯示部分
141．．．上底板
142．．．下底板
143．．．連接部分
144．．．顯示部分
145．．．子顯示部分
146．．．圖像燈
147．．．相機
1100．．．應用程式執行部分
1200．．．顯示驅動電路
1300．．．接收光驅動電路
1300A．．．訊框記憶體
1400．．．影像處理部分
2000．．．I/O顯示面板
2002．．．絕緣基板
2002a．．．像素陣列部分
2006．．．反基板
2021．．．黏著劑
2023．．．印刷電路板
2100．．．顯示區域
2200．．．H驅動器
2300．．．V驅動器
2400．．．驅動器
2500．．．H驅動器
3100．．．像素
3100a．．．切換組件
3100b．．．像素電極
3100c．．．光接收感測器
3100d．．．重設開關
3100e．．．電容器
3100f．．．緩衝放大器
3100g．．．讀取開關
3100h．．．閘電極
3100i．．．汲極電極
3100j．．．電極
3100k．．．重設電極/讀取控制電極
3200．．．子像素
3200c．．．光接收感測器
3200f．．．緩衝器
3200g．．．讀取開關
3300．．．子像素
3300c．．．光接收感測器
3300f．．．緩衝器
3300g．．．讀取開關
4100a、4100b、4100c．．．恆定電流源
LC．．．液晶層
P．．．主要像素
P1、p2、p3．．．子像素
S．．．光屏蔽構件
Cs．．．保持電容器
圖1係部分剖開以顯示根據本發明之一具體實施例之液晶顯示元件的一內部結構的俯視平面圖；
圖2係沿圖1之線A-A'所取之一斷面圖；
圖3係部分以方塊顯示之圖1中所示之具體實施例的液晶顯示元件之驅動電路之一範例的電路圖；
圖4係解釋在圖1中所示之具體實施例的液晶顯示元件中之像素的一結構範例之一圖式；
圖5A及5B分別係解釋在相關技術中之一光屏蔽構件之一結構範例的圖式，及解釋在圖1所示之具體實施例的液晶顯示元件中的光屏蔽構件之一結構範例的圖式；
圖6係解釋具有另一形狀之一光屏蔽構件之另一結構範例之一圖式；
圖7係解釋具有另一形狀之一光屏蔽構件之另一結構範例之一圖式；
圖8係解釋一範例之子像素之結構的示意斷面圖；
圖9係解釋另一範例之子像素之結構的示意斷面圖；
圖10係解釋另一範例之子像素之結構的示意俯視平面圖；
圖11係顯示另一範例之子像素之結構的示意斷面圖，其中一濾光片具備一光屏蔽構件；
圖12係顯示另一範例之子像素之結構的示意俯視平面圖，其中該濾光片具備該光屏蔽構件；
圖13係顯示另一範例之子像素之結構的示意斷面圖，其中在包括液晶對準控制因素之結構中，一濾光片具備一光屏蔽構件；
圖14係顯示應用本發明之具體實施例的一平坦型模組狀顯示元件之一示意圖；
圖15係作為應用本發明之一具體實施例的一應用範例的電視機之透視圖；
圖16A及16B分別係當從前側觀看時作為應用本發明之一具體實施例的另一應用範例的一數位相機之透視圖，以及當從後側觀看時作為應用本發明之一具體實施例的另一應用範例的該數位相機之透視圖；
圖17係顯示作為應用本發明之一具體實施例的另一應用範例的一筆記型大小之個人電腦之透視圖；
圖18係顯示作為應用本發明之一具體實施例之另一應用範例的一攝錄影機之透視圖；
圖19A至19G分別係作為應用本發明之具體實施例的另一應用範例的行動終端設備(例如一行動電話)在打開狀態下之正視圖、其側視圖、其在一閉合狀態下之正視圖、其左側視圖、其右側視圖、其俯視平面圖及其仰視圖；
圖20係顯示應用該具體實施例之液晶顯示元件之顯示影像拾取元件之整體組態的方塊圖；
圖21係顯示在圖20中所示之顯示影像拾取元件中提供的I/O顯示面板之組態的方塊圖；
圖22係顯示在圖21中所示之I/O顯示面板之顯示區域中之每一像素之組態的電路圖；
圖23係部分以方塊解釋在顯示區域中之每一像素與用於讀取之一H驅動器之間的一連接關係的一電路圖；以及
圖24係解釋在背光之開啟/關閉狀態與I/O顯示面板之顯示狀態之間之一關係的時序圖。
P．．．主要像素
p1、p2、p3．．．子像素
S．．．光屏蔽構件

Claims (7)

  1. 一種液晶顯示元件，其包含：在一驅動基板與一反基板之間的一液晶；及經佈置以構成一顯示區域之複數個主要像素，每一主要像素包含至少三個子像素，該至少三個子像素之每一者包含一液晶對準控制因素、一用於設定介於該驅動基板與該反基板之間一距離之間隔物及一光屏蔽構件，其中，於每一主要像素中，該等於不同子像素中之光屏蔽構件在平面圖中的面積不同，於每一主要像素中，該等於不同子像素中之光屏蔽構件係設置在關於其對應之子像素相同之相對位置，且於每一子像素中，該光屏蔽構件之一外部形狀類似於該液晶對準控制因素之平面圖中之一外部形狀。
  2. 如請求項1之液晶顯示元件，其中該等光屏蔽構件不延伸跨越一掃瞄線及一信號線。
  3. 如請求項1之液晶顯示元件，其中在該驅動基板之一側上提供該等光屏蔽構件。
  4. 如請求項1之液晶顯示元件，其中在提供於該驅動基板之一側上的一透明電極內提供該等光屏蔽構件。
  5. 如請求項1之液晶顯示元件，其中在該反基板之一側上提供該等光屏蔽構件。
  6. 如請求項1之液晶顯示元件，其中在提供於該反基板之一側上的一濾光片內提供該等光屏蔽構件。
  7. 一種電子裝置，其包括在一主體機殼中提供之一液晶顯示器件，該液晶顯示器件包含：在一驅動基板與一反基板之間密封封閉之一液晶；複數個主要像素經佈置以便構成一顯示區域，每一主要像素包含至少三個子像素，該至少三個子像素之每一者包含一液晶對準控制因素、一用於設定介於該驅動基板與該反基板之間一距離之間隔物及一光屏蔽構件，其中，於每一主要像素中，該等於不同子像素中之光屏蔽構件在平面圖中的面積不同，於每一主要像素中，該等於不同子像素中之光屏蔽構件係設置在關於其對應之子像素相同之相對位置，且於每一子像素中，該光屏蔽構件之一外部形狀類似於該液晶對準控制因素之平面圖中之一外部形狀。
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