專利名稱：液晶顯示囂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器，尤其涉及一種綜合使用反射式顯示和透射式顯示的液晶顯示器。
背景技術(shù)：
利用其形狀薄、能耗低的特點(diǎn)，液晶顯示器常用于電子儀器的寬光譜顯示。例如膝上型個(gè)人計(jì)算機(jī)、車輛導(dǎo)航顯示、個(gè)人數(shù)字助理、移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)以及其它使用液晶顯示的電子設(shè)備均是如此。大致分類來看，這些液晶顯示器包括透射式液晶顯示器和反射式液晶顯示器，其中透射式液晶顯示器通過液晶顯示面板控制從其內(nèi)部光源發(fā)出光線的通過和阻擋來完成顯示，該內(nèi)部光源被成為“背光”，反射式顯示是通過諸如反射板的物體反射太陽光或其它外部光線，并通過液晶面板來控制該反射光的通路和阻塞，從而完成顯示。
在透射式液晶顯示器中，背光裝置占據(jù)總能耗的50％以上，所以要降低能耗是很困難的。進(jìn)一步，當(dāng)外部光線較強(qiáng)時(shí)，透射式液晶顯示器的顯示較暗，可視度因而降低。另一方面，在反射式顯示器中，沒有背光裝置，因此不存在能耗增加問題，但是當(dāng)環(huán)境光線較暗時(shí)，可視度會大大降低。
為解決上述透射式和反射式顯示設(shè)備中存在的問題，提出了一種在一個(gè)液晶顯示面板中綜合透射和反射兩種方式進(jìn)行顯示的液晶顯示器。該反射和透射兩用的液晶顯示器當(dāng)周圍環(huán)境較亮?xí)r，靠反射環(huán)境光線完成顯示，當(dāng)周圍環(huán)境較暗時(shí)，靠透射背光光線完成顯示。
但是，在傳統(tǒng)反射和透射兩用的液晶顯示器中，盡管提供了透射式和反射式兩種顯示，但是仍存在顯示亮度不足和可視度沒有單反射式顯示器或單透射式顯示器高等問題。尤其是，傳統(tǒng)反射和透射兩用的液晶顯示器采用以反射顯示為主的液晶顯示面板結(jié)構(gòu)，必須確保寬反射區(qū)面積以反射環(huán)境光線，并要犧牲透射亮度來確保反射率。
例如，日本專利文件2955277(專利文件1)公開了一種反射和透射式兩用的液晶顯示器。該液晶顯示器在采用反射環(huán)境光線的反射式液晶顯示器的基礎(chǔ)上解決了當(dāng)環(huán)境光線變暗時(shí)可視度銳減的問題。
但是，以反射式顯示為主的反射和透射式兩用的液晶顯示器難以滿足人們的需求，所以在目前市場上，以透射式顯示為主的液晶顯示器常被用于個(gè)人數(shù)字助理、移動(dòng)電話、膝上型個(gè)人電腦、車輛導(dǎo)航顯示、數(shù)碼相機(jī)以及攝象機(jī)等設(shè)備中。
進(jìn)一步，專利文件1僅提到色彩再現(xiàn)性方面的改進(jìn)，并未作任何關(guān)于液晶顯示器所需亮度的描述。
進(jìn)一步，日本未經(jīng)審查的專利申請第2000-111902(專利文件2)中類似地公開了一種綜合采用反射和透射式顯示的液晶顯示器。在該液晶顯示器中，為提高反射部分的亮度，在整個(gè)反射區(qū)上設(shè)置了一個(gè)濾色器窗口。在專利文件2中，并未提到窗口的形狀，但當(dāng)反射區(qū)形成在一個(gè)限定區(qū)域時(shí)，相對于入射光線的反射光線很容易產(chǎn)生方向性。進(jìn)一步，窗口的最小尺度并未設(shè)定，因此，當(dāng)以透射式顯示為主時(shí)，反射區(qū)無法減到最小。
注意到，無論是在室外使用還是在室內(nèi)使用時(shí)，都希望提高可視度。鑒于這一原因，在透射和反射兩用的液晶顯示器中，無論是采用反射式顯示還是透射式顯示，都希望提高可視度。尤其是，如上所述，在實(shí)際應(yīng)用中，許多電子儀器采用透射式而不是反射式作為主要的顯示方式。因此，希望提高透射和反射兩用的液晶顯示器中透射式顯示的亮度。
另一方面，在要求提高透射式顯示亮度的同時(shí)，還需要增加液晶顯示器的精確度。
例如，用于個(gè)人數(shù)字助理、移動(dòng)電話、膝上型個(gè)人電腦、車輛導(dǎo)航顯示、數(shù)碼相機(jī)以及攝象機(jī)等設(shè)備中的液晶顯示器通常被設(shè)定為100ppi-140ppi(每英寸象素點(diǎn))的范圍。但是，為防止出現(xiàn)被顯示字母的鋸齒邊緣而顯示與照相圖象同樣質(zhì)量的圖象，需要將精確度進(jìn)一步提高到200ppi或更高。
考慮到精確度增加到200ppi，由于設(shè)計(jì)液晶象素時(shí)存在局限，例如信號線和柵線的最小寬度或間距不得小于5μm，這就造成顯示每個(gè)象素的透射區(qū)的面積減小，進(jìn)而透射亮度減小。
例如，通過增加透射式顯示的背光亮度，可以在保證高透射亮度的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)上述高清晰度。但是，如上所述，這意味著要增加背光的亮度，所以液晶顯示器的能耗增加。因此，從是否節(jié)能方面考慮這就成為一個(gè)缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明第一目的是提供一種能實(shí)現(xiàn)高清晰度顯示的液晶顯示器，該顯示器能確保透射式顯示的亮度與使用單透射式液晶顯示器時(shí)的亮度相當(dāng)，并能確保達(dá)到所需的反射顯示亮度。
本發(fā)明的第二目的是提供一種能實(shí)現(xiàn)高清晰度顯示的液晶顯示器，該顯示器能確保透射式顯示的亮度與使用單透射式液晶顯示器時(shí)的亮度相當(dāng)，并能改善反射式顯示的亮度。
本發(fā)明用于解決第一問題的液晶顯示器包括一個(gè)帶象素區(qū)的顯示面板，在所述象素區(qū)中，提供一個(gè)用于顯示的反射區(qū)，反射來自外部的環(huán)境光線，提供一個(gè)用于顯示的透射區(qū)，透射來自內(nèi)部光源的光線，所述反射區(qū)和透射區(qū)平行設(shè)置，其特征在于所述顯示面板反射區(qū)的反射率為1％-30％，所述顯示面板透射區(qū)的透射率為4％-10％。
優(yōu)選地，在所述顯示面板中提供一個(gè)聚焦部分，使得入射在所述透射區(qū)域的光線聚焦。
優(yōu)選地，所述反射區(qū)具備散射入射光的功能或具備規(guī)則反射入射光的功能。
優(yōu)選地，所述反射區(qū)由一個(gè)具備高反射率的金屬膜制成。
進(jìn)一步，僅在所述透射區(qū)上設(shè)置濾色器。
在所述顯示面板中，在所述光源的照射量為500cd/m2-25000cd/m2的條件下，顯示光線為20cd/m2-200cd/m2。
進(jìn)一步，在所述顯示面板中周邊光照為2000lx-5000lx的條件下，顯示光線為200cd/m2-1000cd/m2。
在所述象素區(qū)中，透射區(qū)的面積至少為整個(gè)象素區(qū)面積的40％，反射區(qū)的面積為整個(gè)象素區(qū)面積的1％-60％。
優(yōu)選地，在所述象素區(qū)中，透射區(qū)的孔徑比占整個(gè)象素區(qū)域的40％-100％。
本發(fā)明用于解決第一問題的液晶顯示器包括含多個(gè)象素區(qū)的顯示面板，所述象素區(qū)在感光底層上以矩陣形式排列；多個(gè)形成在象素區(qū)上晶體管，各晶體管以矩陣形式排列；多條連接晶體管柵極的柵線；多條連接晶體管第一電極的信號線；多個(gè)儲能電容器，所述電容器的一個(gè)電極連接所述晶體管的第二電極；連接儲能電容器另一極板的的儲能電容線；以及位于連接所述晶體管第二電極的象素區(qū)一極和對著該極的另一極之間的液晶層，其特征在于，每個(gè)象素區(qū)中反射區(qū)和透射區(qū)平行排，所述顯示面板反射區(qū)的反射率為1％-30％，所述顯示面板透射區(qū)的透射率為4％-10％。
優(yōu)選地，在所述顯示面板中提供一個(gè)聚焦部分，使得入射在所述透射區(qū)域的光線聚焦。
優(yōu)選地，所述晶體管為采用低溫多晶硅作為半導(dǎo)體層的薄膜晶體管。
優(yōu)選地，所述反射區(qū)具備散射入射光的功能或具備規(guī)則反射入射光的功能。進(jìn)一步，優(yōu)選地，所述反射區(qū)由一個(gè)具備高反射率的金屬膜制成。
進(jìn)一步，優(yōu)選地，僅在所述透射區(qū)上設(shè)置濾色器。
進(jìn)一步，優(yōu)選地，所述濾色器形成在與所述象素區(qū)相應(yīng)的位置，在所述濾色器的反射區(qū)上設(shè)置了一個(gè)開口。
優(yōu)選地，所述開口大致設(shè)置在所述反射區(qū)中心的位置。
優(yōu)選地，所述反射區(qū)正好設(shè)置在柵線互連線路區(qū)、信號線互連線路區(qū)、存儲電容線互連線路區(qū)、所述晶體管形成區(qū)或綜合若干上述區(qū)域而成的區(qū)域的任一區(qū)域上。
進(jìn)一步，優(yōu)選地，所述柵線和所述儲能電容線分離設(shè)置。
進(jìn)一步，優(yōu)選地，該顯示器帶柵上儲能結(jié)構(gòu)，所述儲能電容器與前級柵線相連，且儲能電容器添加在柵線上。
依據(jù)本發(fā)明，在液晶顯示面板上提供了一個(gè)聚焦部分，聚焦用于透射式顯示的光線顯示光亮度被提高。由此，即使減小透射區(qū)的面積，也可以確保透射式顯示的亮度足以滿足需求，從而可以得到高清晰度并可將透射率設(shè)小。特別地，透射率最低可被設(shè)為4％。
進(jìn)一步，由于顯示面板組成部分的吸收作用，透射率為10％或更小。
進(jìn)一步，由于采用了低溫多晶硅，每個(gè)象素中的薄膜晶體管的尺寸可以縮小，反射區(qū)面積和反射率得到提高。進(jìn)一步，由具備高反射率的金屬膜制成的反射區(qū)或者光滑反射薄膜可以進(jìn)一步提高反射亮度。
進(jìn)一步，僅在所述透射區(qū)上設(shè)置了濾色器，實(shí)現(xiàn)了只有透射式顯示時(shí)具備高可視度的彩色顯示，而反射式顯示是黑白顯示，足以滿足顯示字符的要求。由此，在反射區(qū)，光不再由于濾色器的吸光作用而減少。進(jìn)一步，在黑白顯示中，顯示紅、綠、藍(lán)三色的象素全部用于黑白顯示，所以反射亮度進(jìn)一步增強(qiáng)。
特別地，反射率可以設(shè)定在1％-30％范圍內(nèi)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶顯示器顯示面板結(jié)構(gòu)的部分平面視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶顯示器顯示面板結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖3是象素區(qū)的等效電路圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶顯示器中一個(gè)薄膜晶體管結(jié)構(gòu)實(shí)例的剖視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶顯示器中一個(gè)象素布局實(shí)例的平面視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶顯示器中另一個(gè)象素布局實(shí)例的平面視圖；圖7是使用多晶硅和單晶硅形成的薄膜晶體管的反射和透射液晶顯示器的測量數(shù)據(jù)；圖8是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶顯示器中一個(gè)背光及其光學(xué)聚焦系統(tǒng)的視圖；圖9是圖8所示背光及其光學(xué)聚焦系統(tǒng)的透視圖；圖10是背后照明液晶顯示器中顯示面板所要求的最低顯示亮度的研究結(jié)果視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶顯示器中，在保持顯示面板上亮度不變時(shí)，透射度和背光亮度之間的關(guān)系曲線圖；圖12是顯示面板反射電極的整個(gè)表面都是反射膜時(shí)反射率的測量結(jié)果？圖13是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶顯示器中，透射率和反射率設(shè)定范圍的示意圖；圖14A和圖14B是一種測量反射率的方法的說明性視圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶顯示器中另一個(gè)薄膜晶體管實(shí)例結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的液晶顯示器的顯示面板結(jié)構(gòu)的剖視圖；
圖17是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的液晶顯示器中最大反射率的增長視圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的液晶顯示器中，透射率和反射率設(shè)定范圍的示意圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的液晶顯示器的顯示面板結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖20A是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的液晶顯示器中象素區(qū)域布局的第一實(shí)例；圖20B至圖20D示出了象素區(qū)中反射區(qū)域的排列位置；圖21A至圖21D接著圖20D示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的液晶顯示器的各象素區(qū)中反射區(qū)域的排列位置；圖22是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的液晶顯示器的顯示面板結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖23是在濾色器中形成一個(gè)開口的實(shí)例視圖；圖24是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的液晶顯示器和具有柵上電容存儲器結(jié)構(gòu)的液晶顯示器的等效電路圖；圖25是采用有別于圖24驅(qū)動(dòng)方法的液晶顯示器的等效電路圖；圖26是具有低溫多晶硅的面板電路的液晶顯示器的等效電路圖；圖27A是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的晶顯示器中，象素區(qū)域布局的第二實(shí)例；圖27B示出了象素區(qū)中反射區(qū)域的排列位置；圖28A和28B接著圖27B示出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的液晶顯示器的各象素區(qū)中反射區(qū)域的排列位置；圖29接著圖27B示出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的液晶顯示器的各象素區(qū)中反射區(qū)域的排列位置。
具體實(shí)施例方式
下文將結(jié)合附圖具體闡明本發(fā)明所述液晶顯示器的各具體實(shí)施例。
第一實(shí)施例圖1是本實(shí)施例所述液晶顯示器中顯示面板1的象素平面視圖；圖2是圖1中顯示面板結(jié)構(gòu)沿z-z線的剖視圖。
如圖2所示，顯示面板1的組成元件包括透明絕緣基底8、形成在基底8上的薄膜TFT9、象素區(qū)域4等、與上述結(jié)構(gòu)對面設(shè)置的透明絕緣基底28及形成在基底28上的外層29、濾色器29a、反向電極30和夾在象素區(qū)4和反向電極30之間的液晶層3。
圖1所示的象素區(qū)4以矩陣排列。圖2中用于給薄膜TFT9提供掃描信號的柵線5和用于給薄膜晶體管提供顯示信號的信號線6在每個(gè)象素區(qū)4周圍相互正交排列，從而構(gòu)成象素部分。
進(jìn)一步，在透明絕緣基底8上薄膜TFT9一側(cè)，設(shè)置有與柵線5相互平行的一個(gè)由金屬膜制成的儲能電容互連線路7(下文中稱為儲能電容線CS)。該儲能電容線和將在后述的連接電極21一起構(gòu)成一個(gè)儲能電容器CS，并與反向電極30相連。
圖3所示為象素區(qū)4的等效電路，包括液晶3、薄膜TFT9、柵線5、信號線6、CS線7以及儲能電容器CS。
進(jìn)一步，如圖2所示，在象素區(qū)4中提供了用于反射型顯示器的反射區(qū)A、用于透射型顯示器的透射區(qū)B。
透明絕緣基底8用諸如玻璃的透明材料形成而成，并形成有薄膜TFT9、通過絕緣膜形成在薄膜TFT9上的散射層10、形成在所述散射層10上的平整層11、透明電極13、以及反射電極12，構(gòu)成了上述具有反射區(qū)A和透射區(qū)B的象素區(qū)4。
薄膜TFT9是一個(gè)開關(guān)元件，用于選擇要顯示的象素并將顯示信號送入該象素的象素區(qū)4中。如圖4所示，薄膜TFT9有一個(gè)所謂的底部柵結(jié)構(gòu)，覆蓋于柵絕緣膜14之下的柵極15形成在透明絕緣基底8上。該柵極15與柵線5相連，掃描信號通過柵線5輸入，薄膜TFT9根據(jù)該掃描信號執(zhí)行開/關(guān)操作。所述柵極是利用濺射等方法形成的鉬、鉭或其它金屬或合金的薄膜。
在薄膜TFT9中，柵絕緣膜14上形成一對n+型擴(kuò)散層16、17和一個(gè)半導(dǎo)體薄膜18。一個(gè)n+型擴(kuò)散層16通過設(shè)置在第一內(nèi)層絕緣膜24中的連接孔24a與源極19連接，另一個(gè)n+型擴(kuò)散層17同樣通過設(shè)置在第一內(nèi)層絕緣膜24中的連接孔24b與漏極20相連。
由鋁例如布線得到源極19和漏極20，源極19與信號線6相連，作為輸入電路接收數(shù)據(jù)信號。漏極20與圖2所示的連接電極21相連，并進(jìn)一步通過連接孔22與象素區(qū)4進(jìn)行電連接。連接極21通過柵絕緣膜14與CS線一起構(gòu)成儲能電容器CS。半導(dǎo)體薄膜層18是一個(gè)通過諸如CVD得到的低溫多晶硅薄膜，通過柵絕緣膜14形成于與柵極15相匹配的位置。
在半導(dǎo)體薄膜層15的正上方設(shè)一個(gè)塞子(stopper)23，塞子23保護(hù)從上面與柵極19匹配位置處形成的半導(dǎo)體薄膜層18。
如上所述，在薄膜TFT9中，當(dāng)半導(dǎo)體薄膜層18由低溫多晶硅形成而成時(shí)，其電子活性比該半導(dǎo)體薄膜層18由單晶硅形成時(shí)的電子活性大，所以其外部直徑尺寸可以設(shè)小一些。
圖5和圖6是由低溫多晶硅形成半導(dǎo)體薄膜層18的薄膜晶體管尺寸的概略圖。
如圖5和圖6所示，在使用由單晶硅和低溫多晶硅形成半導(dǎo)體薄膜層18的薄膜TFT9的液晶顯示器中，可以確保得到大面積的象素區(qū)4，所述象素區(qū)4由反射區(qū)A和透射區(qū)B構(gòu)成。當(dāng)反射區(qū)A的面積大致等于傳統(tǒng)顯示裝置面積時(shí)，透射區(qū)B面積可以增加，從而整個(gè)顯示面板的透射率得到改善。
圖7是反映在使用由單晶硅和低溫多晶硅形成半導(dǎo)體薄膜層18的薄膜TFT9的反射、透射兩用液晶顯示器中反射率和透射率差異的視圖。其中，橫坐標(biāo)表示反射率RFL，縱坐標(biāo)表示透射率TRM。
改變在圖5和圖6中充當(dāng)透射區(qū)B的開口面積即可得到圖7所示反射率和透射率的測量值。在上述測量中，象素區(qū)4中含有一個(gè)鍍銀反射膜，象素大小為126μm×42μm。
如圖7所示，由于在薄膜TFT9中應(yīng)用了低溫多晶硅，液晶顯示器的最大反射率達(dá)到25％，最大透射率達(dá)到8％。另一方面，當(dāng)應(yīng)用單晶硅時(shí)，最大反射率為7％，最大透射率為5％。
散射層10和平整層11通過第一和第二內(nèi)層絕緣膜24和25形成在薄膜TFT9上。第一內(nèi)層絕緣膜24形成有一對連接孔24a和24b，來形成源極19和漏極20。
反射電極12由一個(gè)銠、鈦、鉻、銀、鋁以及鎳鉻合金構(gòu)成的金屬膜制成，反射電極的反射區(qū)被制成凹凸形以漫射和反射外部光線。鑒于此種結(jié)構(gòu)，反射光線的方向是隨意的，可以從一個(gè)很寬的角度范圍內(nèi)觀察到屏幕。
特別地，當(dāng)使用諸如銀的金屬時(shí)，反射式顯示器的反射率變大，同時(shí)得到一個(gè)有大反射率的反射區(qū)A。由于這個(gè)原因，即使反射區(qū)A的面積作的較小，也能確保得到要求的反射率。這種減小了反射區(qū)面積的液晶顯示器被稱為“微反射液晶顯示器”。
進(jìn)一步，透明電極13用諸如ITO的透明導(dǎo)電膜制成。
上述反射電極12和透明電極13通過連接孔22電連接在薄膜TFT9上。
在透明絕緣基底8的反面，即在圖中未示出的設(shè)置作為內(nèi)部光源的背光裝置的面上提供了一個(gè)1/4波長的板26和一個(gè)極化板27。
對著透明絕緣基底8及其上的元件，有一個(gè)用諸如玻璃的透明材料制成的透明絕緣基底28。在液晶層3一邊上的透明絕緣基底28的表面形成有濾色器29a和平整濾色器29a表面的外層29。外層29的表面上形成一個(gè)反向電極(counter electrode)30。濾色器29a是一個(gè)經(jīng)顏料或染料著色的樹脂層，該濾色器通過將如紅、綠和藍(lán)色的過濾層組合在一起而成。反向電極30用諸如ITO的透明導(dǎo)電膜制成。
透明絕緣基底28的反面上提供了一個(gè)1/4波長的板31和一個(gè)極化板32。
液晶層3夾在象素區(qū)4和反向電極30之間，由密封一賓主液晶而成，該賓主液晶主要包括具有負(fù)電介質(zhì)各向異性、并含有預(yù)定比率的二色性染料的向列型液晶分子。它由一個(gè)未在圖中示出的方向?qū)哟怪比∠?。在該液晶?中，在無電壓狀態(tài)下，賓主液晶被垂直取向，在有電壓狀態(tài)下，則轉(zhuǎn)為水平方向。
圖8示出了本實(shí)施例的液晶顯示器的背光及其光學(xué)聚焦系統(tǒng)。
圖8中71a和71b是兩個(gè)背光裝置，72是一個(gè)導(dǎo)光板，73是一個(gè)漫射板，74是一透鏡片。
背光裝置71a和71b由如冷陰極熒光管一類的發(fā)光體構(gòu)成。導(dǎo)光板72將光線從背光裝置71a和71b引導(dǎo)至顯示面板1中。漫射板73作成高低不同的表面。因此，背光裝置71a和71b發(fā)出的光線均勻地照射到顯示面板中。透鏡片74將經(jīng)漫射板73漫射后的光線聚焦到顯示面板1的中心。由透鏡片聚焦后的光線經(jīng)極化板27、1/4波長板26和透明基底8穿過透射區(qū)B。
圖9是圖8所示背光及其光學(xué)聚焦系統(tǒng)的透視圖。
因透鏡片74有聚焦功能，所以由于漫射板73漫射光線的散射而造成的損耗被抑制，照明光線的亮度被提高。
如上所述，通常液晶顯示器中清晰度在100ppi(每英尺象素點(diǎn))到140ppi之間。因?yàn)榍逦鹊?，透射區(qū)B的孔徑比可以形成的相對大些。特別地，當(dāng)設(shè)計(jì)成140ppi的清晰度時(shí)，孔徑比可以確保為至少50％。因此，傳統(tǒng)透射率是5％。
注意，通常液晶顯示器中的透射率被認(rèn)為是透射區(qū)B孔徑比的十分之一。透射區(qū)B的孔徑比定義為透射區(qū)B占整個(gè)象素區(qū)4的比率。
透射率設(shè)定為透射區(qū)B孔徑比的十分之一，這是由于從背光裝置發(fā)出的光被組成顯示面板1的透明絕緣基底8和28、形成在薄膜TFT9上的第一和第二內(nèi)層絕緣膜24和25、液晶層3、極化板27和32、以及1/4波長板26和31吸收和反射的緣故。
例如當(dāng)清晰度增加到200ppi時(shí)，象素大小減小為126μm×42μm。另外，由于設(shè)計(jì)液晶象素時(shí)的一些限制因素，例如信號線和柵線的最小寬度或間距不小于5μm等，使得透射區(qū)B的面積變小。特別地，孔徑比變?yōu)樽畹?0％。
當(dāng)反射區(qū)A占據(jù)象素區(qū)4除透射區(qū)B以外的部分時(shí)，反射區(qū)A的面積占整個(gè)象素區(qū)4面積的比率，即反射區(qū)A的孔徑比，等于或小于60％。反射區(qū)A的孔徑比不能減小為0。因此，一臺反射和透射兩用式液晶顯示器至少要求其孔徑比在1％到60％范圍內(nèi)變化。
例如，為在確保透射光亮度的同時(shí)增加顯示精確度，可以將背光裝置71a和71b的亮度增加25％，但同時(shí)液晶顯示器的能耗增加。
因此，當(dāng)采用上述透鏡片74時(shí)，可以不增加背光裝置71a和71b的能耗而使清晰度增大。具體來說，背光裝置71a和71b的發(fā)光亮度范圍可以從通常的400cd/m2-20000cd/m2提高到500cd/m2-25000cd/m2。
因此，在本實(shí)施例中液晶顯示器清晰度高達(dá)150ppi或更高的情況下，采用微型反射結(jié)構(gòu)的液晶顯示器可將透射率最低設(shè)定為4％以確保透射亮度。
另一方面，為了解決增加清晰度而無法增強(qiáng)背光裝置71a和71b的發(fā)光亮度的問題，最好將透射率設(shè)為最小值4％。其原因?qū)⒃谙挛倪M(jìn)行闡述。
為完成液晶顯示，顯示面板1的表面亮度必須設(shè)定在某一范圍內(nèi)。
圖10是顯示面板表面所需最小亮度的研究結(jié)果視圖，由此可看出當(dāng)顯示亮度在2-34cd/m2范圍內(nèi)變化時(shí)可辨認(rèn)出字符顯示的人數(shù)的調(diào)查結(jié)果。在圖10中，橫軸代表亮度LM，縱軸代表取樣數(shù)量SMPLN。此時(shí)我們注意到，如圖10所示，平均值為8.9cd/m2，中心值為7.5cd/m2，RMS值為10.9cd/m2。
參照圖10，若表面亮度為20cd/m2或更高時(shí)，90％或更多的人可區(qū)分顯示字符。更進(jìn)一步，實(shí)際上當(dāng)亮度不超過1000cd/m2時(shí)，人們都能區(qū)分顯示字符是已知的。
因此，當(dāng)液晶進(jìn)行顯示時(shí)，其顯示面板1的表面亮度必須保持在20cd/m2-1000cd/m2之間。
當(dāng)顯示面板1的表面亮度保持20cd/m2時(shí)，這意味著顯示面板1的透射率與背光亮度的乘積為20cd/m2。因此，透射率和背光亮度之間的關(guān)系可以由圖11所示的反比函數(shù)反映出來。橫軸代表透射率TRM，縱軸代表背光亮度BLM。
為保持透射率和背光亮度都盡可能最小，應(yīng)在曲線上選取切線的法線過坐標(biāo)系原點(diǎn)的這一點(diǎn)作為最佳條件。此時(shí)，透射率為4％。也即，為使清晰度增大，4％為透射率的最佳取值。
透射率最大取到10％是因?yàn)?，從背光裝置發(fā)出的光被組成顯示面板1的透明絕緣基底8和28、形成在薄膜TFT9上的第一和第二內(nèi)層絕緣膜24和25、液晶層3、極化板27和32、以及1/4波長板26和31吸收和反射。
在顯示面板1中，極化板27和32都是50％的極化板，每個(gè)板的透射率為50％。剩余部分，即透明絕緣基底8和28、形成在薄膜TFT9上的第一和第二內(nèi)層絕緣膜24和25、液晶層3、極化板27和32、以及1/4波長板26和31的透射率的總合為40％。即使所有象素都能被通過，顯示面板1的最大透射率也僅為50％(極化板)×50％(極化板)×40％(玻璃+薄膜晶體管)＝10％。
因此，在本實(shí)施例中，透射率的范圍是4％-10％。
關(guān)于反射率，已知非常暗的天的室外照明度為2000cd/m2(多云、雷雨或雪天)，晴天時(shí)達(dá)到5000lx。進(jìn)一步，同上所述，為了人們能區(qū)分顯示特性，顯示亮度必須在20cd/m2或以上。因此，顯示面板1的反射率為1％。反射率的定義和測量方法將在后面詳述。該結(jié)果符合本申請的發(fā)明人對于在暗室中從前表面發(fā)射光線到PDA所產(chǎn)生的最低亮度所進(jìn)行的研究結(jié)果。
關(guān)于最大反射率，從實(shí)際測量中已知，42％是當(dāng)例如銀覆蓋整個(gè)反射電極12時(shí)的反射率極限。圖12所示表格給出了當(dāng)反射電極12的整個(gè)表面都作為反射面時(shí)反射率的測量結(jié)果。在圖12中，PNLN表示顯示面板數(shù)，RFL表示反射率。圖12中測量結(jié)果的平均值為42.23％。因此，當(dāng)整個(gè)反射電極12的表面都作為反射面時(shí)本實(shí)施例所述顯示面板的平均反射率為42％。
實(shí)際上，透射率等于或大于4％，也就是說，孔徑比是40％-100％。即，反射區(qū)的面積比等于或小于60％。這就是說，顯示面板1的最大反射率為60％(反射率)×42％(總表面的反射率)＝25％?？讖奖刃∮?00％的原因如下象素中的信號線、柵線和晶體管部分不可避免地會阻礙透射區(qū)，所以孔徑比不可能達(dá)到100％，而總是小于100％。
圖13所示為本第一實(shí)施例的液晶顯示器中可以設(shè)定的透射率和反射率的設(shè)定范圍。在圖13中，橫軸代表反射率RFL，縱軸代表透射率TRM。圖中字母a表示的區(qū)域?yàn)楸緦?shí)施例所述液晶顯示器可設(shè)定的透射和反射率范圍，字母b表示的區(qū)域?yàn)閭鹘y(tǒng)液晶顯示器中可設(shè)定的透射和反射率范圍。
依據(jù)本實(shí)施例上述液晶顯示器，顯示面板1的反射率可以被設(shè)定在1％-25％的范圍，透射率可以被設(shè)在4％-10％的范圍內(nèi)，即圖13中字母a所示的區(qū)域范圍內(nèi)。據(jù)此，本實(shí)施例所述液晶顯示器能在保證顯示光線亮度同單采用透射式顯示的液晶顯示器的亮度相當(dāng)，甚至使用傳統(tǒng)背光顯示器的亮度也能夠保證反射型字符甚至可達(dá)到例如200dpi的高清晰度顯示，從而在太陽光、燈光或其它外部光線較暗時(shí)仍能實(shí)現(xiàn)高可視度的顯示。
相反地，在傳統(tǒng)液晶顯示器中，反射率和透射率被設(shè)定在圖13所示的區(qū)域b所示范圍內(nèi)。因此，盡管能保證接近本實(shí)施例的反射率，但透射率較低，透射式顯示的亮度不足，從而可視度降低。
下面，將解釋上述液晶顯示器反射率的測量方法。
如圖14A所示，光線從內(nèi)外部光源52發(fā)出，射入到有上述結(jié)構(gòu)的液晶顯示面板1上。驅(qū)動(dòng)電路51為顯示面板1提供可靠的驅(qū)動(dòng)電壓以驅(qū)動(dòng)該顯示面板1從而在顯示面板上顯示出白色。而后，入射光被顯示面板1上的反射膜反射，發(fā)出并照到光敏元件55上。光敏元件55收到的光線通過光纖53傳遞到光探測器54和測量裝置56。測量裝置56測量反射光線的白色顯示的輸出。
此時(shí)，如圖14B所示，從外部光源52發(fā)出的光照射到顯示面板上，在顯示面板1的中心位置形成30°的入射角θ1，從顯示面板1反射出的光線從前表面照射到光敏元件55上，也就是說，在光敏元件上的入射角為0°。反射區(qū)A的反射率由以下等式根據(jù)反射光輸出量得到R＝R(白色)＝(白顯示輸出/反射標(biāo)準(zhǔn)輸出)×反射率標(biāo)準(zhǔn)...(1)這里的“反射標(biāo)準(zhǔn)”指一個(gè)反射率已知的標(biāo)準(zhǔn)反射體。當(dāng)入射光持續(xù)不變時(shí)，比較從被測物發(fā)出的反射光線和從反射標(biāo)準(zhǔn)發(fā)出的反射光線的總量，即可估算出被測物的反射率。
我們注意到上述說明是在假定薄膜TFT9上有一底柵結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上給出的，但是薄膜TFT9并不僅限于這種結(jié)構(gòu)，也可以是如圖15所示的頂柵結(jié)構(gòu)。在圖15中，薄膜晶體管各組成元件的標(biāo)號與圖4所示薄膜晶體管相同，故省略對其的說明。
在薄膜晶體管40中，透明絕緣基底8形成有一對n+型擴(kuò)散層16和17以及一個(gè)半導(dǎo)體薄膜層18。這些組成元件上面覆蓋一層?xùn)沤^緣膜14。柵絕緣層14在與半導(dǎo)體薄膜層18匹配的位置形成有柵極15，并被覆蓋于內(nèi)層絕緣膜41之下。內(nèi)層絕緣膜41形成有源極19和漏極20，源極19通過內(nèi)層絕緣膜41上的連接孔41a和n+型擴(kuò)散層16相連，漏極20通過內(nèi)層絕緣膜41上的連接孔41b和n+型擴(kuò)散層17相連。
依據(jù)本實(shí)施例，透鏡片74將從背光裝置發(fā)出的光線聚焦，從而使背光光線的亮度增加，透射率設(shè)定為4％-10％，反射率設(shè)定為1％-25％，并能夠在不增加光能耗的情況下，在確保顯示器光亮度與單透射式顯示亮度等同以及顯示所需的反射顯示型光亮度以實(shí)現(xiàn)高清晰度顯示的同時(shí)，可以減小像素尺寸和透射區(qū)的面積。
第二實(shí)施例下面將參照圖16到18說明本發(fā)明第二實(shí)施例。
本實(shí)施例所述液晶顯示器的基本結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例所述液晶顯示器相同。注意到，在本實(shí)施例所述液晶顯示器中，濾色器的構(gòu)型與第一實(shí)施例中有所不同。
圖16是本實(shí)施例所述液晶顯示器的顯示面板81結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖16所示顯示面板81的平面視圖與圖1所示相似。圖16是在該平面視圖中心位置的剖視圖。
注意到，圖16中各組成部分的標(biāo)號與第一實(shí)施例所述液晶顯示器相似部分的標(biāo)號相同，此處略掉重復(fù)說明。
圖16所示顯示面板81的結(jié)構(gòu)大體上與圖2所示顯示面板1的結(jié)構(gòu)相同。注意，圖16中濾色器29b僅存在于透射區(qū)域B內(nèi)。
也就是說，在圖16所示顯示面板81中，薄膜TFT9由利用諸如CVD形成的低溫多晶硅薄膜形成而成，外部直徑尺寸可以減小，反射區(qū)域A和透射區(qū)域B的面積可以增大，反射率和透射率都能得到改善。
進(jìn)一步，反射電極12由銠、鈦、鉻、銀、鋁、鎳鉻合金或其它金屬膜制成，反射區(qū)A的表面被制成凹凸形，使得反射光線可沿任意方向發(fā)散。特別地，當(dāng)使用銀等時(shí)，反射式顯示器的反射率變大。即使將反射區(qū)A的面積做小，也能保證得到必要的反射率。
濾色器29b是一個(gè)經(jīng)顏料或染料著色的樹脂層，該濾色器由如紅、綠和藍(lán)色的過濾層組合在一起而成。
傳統(tǒng)技術(shù)中，為實(shí)現(xiàn)彩顯，在透明絕緣基底28的整個(gè)象素區(qū)4的匹配位置提供一個(gè)濾色器，這樣，反射式和透射式顯示器都變?yōu)椴噬@示器。因?yàn)樯珵V鏡吸收光線，所以反射光和透射光的亮度有所減弱。
在主要應(yīng)用透射式顯示的液晶顯示器中，應(yīng)用反射式顯示的時(shí)間短。例如，當(dāng)能量供給能得到保證時(shí)，只使用透射式顯示，當(dāng)能量供給得不到保證時(shí)，存在一定程度的環(huán)境光線，使用反射式顯示。
此時(shí)，只用黑白兩色顯示字符就足夠了，在電子郵件、其它文本或圖表等文件的顯示過程中，區(qū)別是很清楚的。
因此，在本實(shí)施例中，如圖16所示，濾色器29b并不覆蓋全部象素區(qū)4的表面，而是僅僅覆蓋透射區(qū)B的表面。
由此，在反射區(qū)A中，未提供濾色器，所以因?yàn)V色器引起的光線被吸收和亮度被減弱的程度均降低。
進(jìn)一步，與彩色顯示器中由紅、綠和藍(lán)三種色素顯示一個(gè)點(diǎn)的情況相比，黑白顯示中一個(gè)象素顯示一個(gè)點(diǎn)，從而其顯示象素的數(shù)量為彩顯的三倍，所以反射亮度將會更高。
圖17所示為反射區(qū)和透射區(qū)上都提供濾色器時(shí)的反射率(X)數(shù)據(jù)和從本實(shí)施例中得到的反射率(Y)數(shù)據(jù)。在圖17中，縱軸代表反射率RFL。通過本實(shí)施例所述方式安裝濾色器29b，使得反射率大大增加，達(dá)到30％。
圖18所示為可在本實(shí)施例所述液晶顯示器中設(shè)定的透射率和反射率范圍。在圖18中，橫軸代表反射率RFL，縱軸代表透射率TRM。進(jìn)一步，在圖18中，字母c所示區(qū)域?yàn)楸緦?shí)施例所述液晶顯示器中可設(shè)定的透射率和反射率的范圍，字母b所示區(qū)域?yàn)閭鹘y(tǒng)液晶顯示器中可設(shè)定的透射率和反射率范圍。
利用上述本實(shí)施例所述液晶顯示器，顯示面板81的反射率設(shè)在1％-30％范圍內(nèi)，透射率則為4％-10％，也就是說，反射率和透射率的值設(shè)在圖18中字母c所示區(qū)域內(nèi)。由此，本實(shí)施例所述液晶顯示器可保證有與僅使用透射式顯示的顯示器相當(dāng)?shù)牧炼?，甚至用傳統(tǒng)背光的亮度，也可以保證即使在太陽光、照明光線或其它外部光昏暗的條件下實(shí)現(xiàn)高清晰度顯示。
因此，如本實(shí)施例所述，通過使用僅設(shè)置在象素區(qū)的透射區(qū)上的濾色器、用低溫多晶硅制成薄膜晶體管，以及用如銀和鋁等高反射率的金屬膜制成的反射區(qū)、具備散射功能的反射電極等，可在單透射式顯示器中實(shí)現(xiàn)彩顯，在反射式顯示器中實(shí)現(xiàn)黑白顯示，使反射率和透射率均得到提高，使反射式和透射式顯示的可視度均得到增強(qiáng)。
第三實(shí)施例下面將參照圖19到21給出本發(fā)明第三實(shí)施例中的說明。
本實(shí)施例所述液晶顯示器的基本結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例和第二實(shí)施例所述液晶顯示器相同。但是，在本實(shí)施例所述液晶顯示器中，反射膜的構(gòu)造是不同的。
圖19是本實(shí)施例所述液晶顯示器的顯示面板61結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖19所示顯示面板61的平面視圖與圖16所示基本相同。但是，在圖19所示顯示面板61中，反射電極62的反射區(qū)A的表面為光滑表面。
注意到，在圖19到圖21中，各組成部分的標(biāo)號與第一實(shí)施例和第二實(shí)施例所述液晶顯示器相應(yīng)部分的標(biāo)號相同。
反射電極62的表面最好為表面中心線平均粗糙度(Ra)不超過0.02μm。進(jìn)一步，反射電極62由如上述銠、鈦、鉻、銀、鋁和鎳鉻合金等導(dǎo)體金屬膜制成，尤其當(dāng)使用銀金屬膜時(shí)反射式顯示器的反射率將很高。
在第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中，如圖2和圖16所示，利用散射層10作為反射電極12的反射區(qū)A的輪廓形狀。這用于在反射式顯示中通過將光線隨意照射到液晶上使反射光擴(kuò)散，但是由于照到液晶上的反射光被強(qiáng)制擴(kuò)散，使得反射率比光滑狀態(tài)下反射膜的反射率有所降低。
在第三實(shí)施例中，為使反射峰值最大化，將反射膜作成平滑表面從而使得反射率最高。此時(shí)，反射光被集中，顯示屏的可視度存在方向性，但透射式顯示器可視度大大減小通常出現(xiàn)在太陽光直接反射入人眼的情況下。只需要保證此時(shí)的可視度。也就是說，反射率設(shè)為最大，只有在不能保證透射式顯示器可視度時(shí)反射式顯示器的可視度設(shè)為最大。
因此，在本實(shí)施例中，期望用能產(chǎn)生規(guī)則反射的光滑反射層作成反射區(qū)A。
在第三實(shí)施例中，以與第二實(shí)施例同樣的方式，薄膜TFT9用低溫多晶硅制成，作為半導(dǎo)體薄膜層。進(jìn)一步，濾色器29b并不覆蓋整個(gè)象素區(qū)64，而僅僅覆蓋透射區(qū)B。
在反射區(qū)A中，未提供濾色器，所以由于濾色器引起的光線被吸收和亮度被減弱的程度均降低。
進(jìn)一步，與彩色顯示器中由紅、綠和藍(lán)三種色素顯示一個(gè)點(diǎn)的情況相比，黑白顯示中一個(gè)象素顯示一個(gè)點(diǎn)，從而其顯示象素的數(shù)量為彩顯的三倍，反射率的最大值可以提高到30％。
進(jìn)一步，反射電極62的光滑反射區(qū)A形成在柵線5、信號線6和CS線7等互連線路區(qū)或薄膜TFT9所在區(qū)域(下面敘述中，這些區(qū)域稱為“互連線路區(qū)”)的正上方。光線不能通過上述互連線路區(qū)，所以上述區(qū)域不能作為透射區(qū)的一部分。通過有效利用這些區(qū)域并制作反射區(qū)A，可以使透射區(qū)B的開放面積達(dá)到最大，直到剩余象素區(qū)面積都作為開口。在這種情況下，設(shè)置這些部分以使反射膜電極62覆蓋柵線5、信號線6、CS線7或其它互連線路的一端。
圖20A至20D以及圖21A至21D是在互連線路區(qū)正上方按照CS線和柵線5相互獨(dú)立的結(jié)構(gòu)構(gòu)成反射區(qū)A的示例圖。
圖20A是液晶顯示器中象素區(qū)的平面視圖。在該象素區(qū)中，提供了由金屬膜制成的柵線5、信號線6和CS線7，柵線5和CS線7是相互獨(dú)立的。反射電極62的反射區(qū)A設(shè)置在以下任意區(qū)域的正上方柵線互連線路區(qū)、信號線互連線路區(qū)、存儲電容線互連線路區(qū)、所述TFT9形成區(qū)或綜合若干上述區(qū)域而成的區(qū)域。
圖20B所示為由柵線互連線路區(qū)、存儲電容線互連線路區(qū)、所述TFT9形成區(qū)構(gòu)成反射區(qū)A的情況；圖20C所示為僅由存儲電容線互連線路區(qū)、構(gòu)成反射區(qū)A的情況；圖20D所示為僅由柵線互連線路區(qū)構(gòu)成反射區(qū)A的情況；圖21A所示為僅由TFT9形成區(qū)構(gòu)成反射區(qū)A的情況；圖21B所示為僅由存儲電容線互連線路區(qū)和TFT9形成區(qū)構(gòu)成反射區(qū)A的情況；圖21C所示為由存柵線互連線路區(qū)和晶體管形成區(qū)構(gòu)成反射區(qū)A的情況；圖21D所示為由信號線互連線路區(qū)構(gòu)成反射區(qū)A的情況。
通過以這種方式有效利用象素區(qū)空間，可以保證透射區(qū)B的面積足夠大，從而提高透射率。
第四實(shí)施例下面將參照圖22和23給出本發(fā)明第四實(shí)施例的說明。
圖22是本實(shí)施例所述液晶顯示器的顯示面板61A結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖22所示顯示面板61A的平面視圖與圖19所示基本相同。在圖22中，各組成部分的標(biāo)號與第一實(shí)施例和第二實(shí)施例所述液晶顯示器相應(yīng)部分的標(biāo)號相同。
第四實(shí)施例所述液晶顯示器中濾色器形成區(qū)域與上述第三實(shí)施例所述液晶顯示器不同，但其基本結(jié)構(gòu)相同。
在第四實(shí)施例中，濾色器29c是一個(gè)經(jīng)顏料或染料著色的樹脂層，類似第一實(shí)施例和第二實(shí)施例，成例如紅、綠、藍(lán)三色，位于與包括反射區(qū)A和透射區(qū)B的象素區(qū)4相對的位置。注意，在該濾色器29c中，濾色器的開口40位于與反射區(qū)A相對應(yīng)的位置。
開口40是由于未形成濾色器而形成的區(qū)域。例如當(dāng)如圖20B所示區(qū)域作為反射區(qū)A時(shí)，如圖23所示，在大致為其中心對應(yīng)的位置設(shè)一個(gè)方形開口，其大小為相應(yīng)于反射區(qū)A的整個(gè)濾色器29c-1大小的10％-90％。
通過開口40的光線不能通過著色成不同顏色的濾色器29c，所以開口40不必著色，并能得到衰減光線。進(jìn)一步，在液晶顯示器中，當(dāng)進(jìn)行反射式顯示時(shí)，利用通過開口40的光線作為顯示光線并與通過濾色器29c的光線一起，可以提高反射率、亮度以及整個(gè)反射式顯示的色彩再現(xiàn)性。
可以按照上述開口40的大小調(diào)整穿過開口40光線的多少。因此，在液晶顯示器中，通過在上述范圍內(nèi)改變?yōu)V色器29c開口40的大小，可以調(diào)整反射式顯示器中的反射率和亮度。為此，在液晶顯示器中，通過形成一個(gè)厚度的整個(gè)濾色器29C并使其具有與對應(yīng)于透射區(qū)域B的部分20C-2不同的材料，沒有必要調(diào)整在反射型顯示器中的反射率和亮度。因此，在液晶顯示器中，可以在同一條件下很容易地形成濾色器29c-1和濾色器29c-2，尤其是同一膜厚度、同一材料以及同一階步驟的條件下。在反射型顯示器中的反射率和進(jìn)一步的亮度和顏色再現(xiàn)性在不增加生產(chǎn)步驟的情況下得到改善，因而反射型顯示器的可視性也得到改善。
進(jìn)一步，在液晶顯示器中，不增加反射區(qū)域A的比例的情況下，擴(kuò)大開口40的尺寸，可以提高反射式顯示的亮度，同時(shí)保持了透射區(qū)B的大小不變。因此，在液晶顯示器中，實(shí)現(xiàn)了高反射率和高亮度的反射式顯示，同時(shí)采用具有大面積透射區(qū)域B著重利用透射式顯示的結(jié)構(gòu)，并將透射式顯示器亮度保持在較高標(biāo)準(zhǔn)，從而提高了透射式顯示的色彩再現(xiàn)性和可視性。
開口40并不局限于表現(xiàn)為如上所述的一個(gè)四方形開口，也可以是三角形、六邊形或其它多邊形或圓形，可以是兩個(gè)或多個(gè)。但是，當(dāng)開口40為多邊形時(shí)，從外界射入的入射光線和反射到外界的反射光線不等量，所以采用反射光線和相關(guān)入射光線等量的圓形開口可以提高反射光線的利用率。因此，開口40最好作成圓形。進(jìn)一步，與最好采用圓形開口的原因相同，當(dāng)開口為多邊形時(shí)，最好為點(diǎn)對稱的多邊形。
進(jìn)一步，開口40可以在與反射區(qū)A相應(yīng)的濾色器29c-1范圍內(nèi)的任何位置，并非一定要求如上述對應(yīng)于大致在反射區(qū)A中心的位置，但是，當(dāng)將其置于臨近透射區(qū)B的位置時(shí)，容易在透射顯示時(shí)造成從開口40的內(nèi)部光源光線的泄漏，因此，最好將其設(shè)置在大致接近反射區(qū)A中心的位置。
最好將開口40形成為容易保證圖案精度的尺寸，例如當(dāng)開口為圓形時(shí)為20μm或更大，考慮到當(dāng)用照相平版形成濾色器29c時(shí)采用負(fù)片作為濾色器的材料，要求有至少1μm的膜層厚度以起到濾色器的作用。進(jìn)一步，與反射區(qū)A相應(yīng)的濾色器28不能去掉，所以開口40的大小一定小于反射區(qū)A的大小。注意到，如果在照相平板中濾色器材料的感光度和尺寸精度得到改善，還可進(jìn)行進(jìn)一步的微處理。因此，開口40的大小并不局限于上述范圍，還可以拓寬。特別地，當(dāng)開口為圓形時(shí)，可以是直徑增大，當(dāng)開口為多邊形時(shí)，兩對邊或一邊和對頂點(diǎn)之間的距離為1μm或以上。
因此，如上所述在相應(yīng)于反射區(qū)A的濾色器29c-1上提供一個(gè)開口40，可以得到高反射率的反射區(qū)域A，例如，為得到至少在要求標(biāo)準(zhǔn)的可視度，可以縮小反射區(qū)A的面積，保證得到大面積透射區(qū)B，從而容易使液晶顯示器實(shí)現(xiàn)以透射式顯示為主的顯示方式。由此，大面積透射區(qū)B使得在透射式顯示中色彩再現(xiàn)性得到改善，同時(shí)，高亮度的透射式顯示將可視度提高。
第五實(shí)施例下面將參照圖24和29給出本發(fā)明第五實(shí)施例的說明。
在上述第一實(shí)施例至第四實(shí)施例中，都闡明了一種含獨(dú)立交接的CS線7的液晶顯示器，在所述CS線7和連接電極20之間有一輔助電容器C，但是，本發(fā)明并不局限于此種結(jié)構(gòu)的液晶顯示器。
因此，第五實(shí)施例提供一種通常稱為柵上CS(CS-on-gate)結(jié)構(gòu)的液晶顯示器，例如，如圖24所示，圖中并未單獨(dú)設(shè)置CS線，而是由柵線來完成所述CS線的作用，并在所述柵線上疊加一個(gè)輔助電容器。
在如圖24所述的含柵上CS結(jié)構(gòu)的液晶顯示器中，提供有多個(gè)象素區(qū)4，這些象素區(qū)4通過使多條柵線5和多條信號線6垂直而構(gòu)成矩陣。針對每個(gè)象素區(qū)4，都形成有一個(gè)薄膜晶體管部分91，其中TFT形成在柵線5和信號線6的交叉點(diǎn)上。每條柵線5都有一個(gè)延長部6a，該延長部6a和信號線6一起從與TFT相連接的一側(cè)延伸到相反一側(cè)。進(jìn)一步，在象素區(qū)4中，設(shè)置一個(gè)通過薄膜晶體管部分91與薄膜晶體管連接的連接電極92，面對著前級柵線5的延長線5a。在具有此種構(gòu)造的液晶顯示器中，前級柵線5的延長線5a和連接電極92的重疊部分用于形成輔助電容器的輔助電容區(qū)(下文中指“CS區(qū)”)93。
進(jìn)一步，在圖24中，每條柵線5都由柵驅(qū)動(dòng)器94驅(qū)動(dòng)，每條信號線6都由源驅(qū)動(dòng)器95驅(qū)動(dòng)。
進(jìn)一步，圖25是采用有別于圖24的驅(qū)動(dòng)方式的液晶顯示器等效電路圖。
在圖24所示電路中，提供了一個(gè)不變的公共電壓Vcom，但在圖25所示電路中，則采用了一種驅(qū)動(dòng)方法，該方法通過每小時(shí)轉(zhuǎn)換極性獲得反向電壓Vcom。在這種情況下，當(dāng)圖24所示電路需要9V的信號電壓時(shí)，圖25中只用5V信號電壓就可滿足要求。
進(jìn)一步，圖26是含低溫多晶硅面板電路的液晶顯示器的等效電路圖。注意到，在圖26中，各組成部分的標(biāo)號與圖24和圖25中相應(yīng)部分的標(biāo)號相同。
與圖24和圖25不同，圖26所示電路采用不將源極驅(qū)動(dòng)器安裝在同一塊面板上的結(jié)構(gòu)。從未圖示的源極驅(qū)動(dòng)器上引出的信號SV通過包含若干傳輸柵(transfer gate)TGM的選擇器SEL被傳遞到信號線6上，通過從外部獲得互補(bǔ)電位的選擇信號S1和XS1、S2和XS2、S3和XS3等，傳輸柵TGM(模擬開關(guān))被控制在導(dǎo)通狀態(tài)。
圖27A、27B、28A和28B是反射區(qū)A形成在所謂柵上儲能器結(jié)構(gòu)的互連線路區(qū)正上方的例子示意圖，在所述柵上儲能器結(jié)構(gòu)中儲能電容線CS和柵線5復(fù)用。
圖27是2×2象素區(qū)的平面圖。在這些象素區(qū)中，多條柵線5和多條信號線6相互間垂直連接形成一個(gè)矩陣。針對每個(gè)象素區(qū)，薄膜TFT9形成在柵線5和信號線6的交點(diǎn)處。
每一條柵線5提供有一個(gè)CS線7沿著信號線6并位于與同TFT9連接側(cè)相反的一側(cè)。CS線7不是獨(dú)立設(shè)置的。如圖所示，存儲電容器CS設(shè)置在柵線5和前級柵線之間。
反射電極62的反射區(qū)A設(shè)置在柵線互連線路區(qū)、信號線互連線路區(qū)、CS構(gòu)成區(qū)域、由金屬膜制成的薄膜晶體管構(gòu)成區(qū)域或者綜合上述若干區(qū)域而成的區(qū)域之一的正上方。
圖27B所示為柵線互連線路區(qū)域和薄膜晶體管構(gòu)成區(qū)域作為反射區(qū)A的情況；圖28A是僅將信號線互連線路區(qū)作為反射區(qū)A的情況；圖28B是僅將薄膜晶體管構(gòu)成區(qū)域作為反射區(qū)A的情況；圖29是僅將柵線作為反射區(qū)A的情況。
通過以這樣的方式，有效利用象素空間，保證能得到一個(gè)大的透射區(qū)B，從而提高透射率。
還是該液晶顯示器，在象素區(qū)4中反射區(qū)A被設(shè)置在形成了金屬互連線路的金屬膜區(qū)域的正上方，所述金屬互連線路是為了阻擋從內(nèi)部光源的背光裝置中發(fā)出的光，特別地，反射區(qū)A還可設(shè)置在形成上方柵線5或信號線6的區(qū)域、形成有CS區(qū)的區(qū)域、設(shè)置薄膜晶體管的薄膜晶體管部分91、或者綜合上述若干區(qū)域而成的區(qū)域的正上方。
例如，在具有圖27A所示結(jié)構(gòu)的象素區(qū)4中，反射區(qū)A設(shè)置在圖27B所示CS線互連線路區(qū)和柵線互連線路區(qū)的正上方。這樣，有效利用阻擋內(nèi)部光源發(fā)出的光線的區(qū)域作為反射區(qū)A，象素區(qū)4可以分為反射區(qū)A和透射區(qū)B。因此，通過確保較大的透射區(qū)B面積實(shí)現(xiàn)了以透射式為主的顯示。
進(jìn)一步，在上述象素區(qū)4中，通過在與像素區(qū)相應(yīng)地設(shè)置的濾色器(省略圖解)的反射區(qū)相上設(shè)置一個(gè)開口40，在平整層上形成一個(gè)光滑的反射電極，將顯示面板的透射率和反射率設(shè)定在一定范圍內(nèi)，就是說，反射率可以設(shè)定到10％或更高，透射率可以設(shè)定到4％-10％范圍內(nèi)。
下面，將給出圖24所示具有柵上儲能器結(jié)構(gòu)的液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)方法。在這種柵上儲能器結(jié)構(gòu)中，為給前級柵線增加CS電容器功能，當(dāng)某一級柵線處于開狀態(tài)時(shí)，需要使前級柵線處在關(guān)狀態(tài)才能抑制電容波動(dòng)。在該液晶顯示器中，提供一個(gè)例如5V的不變公共電壓，柵極波形為同一圖中所示波形。
在液晶顯示器中，第一柵線5-1首先被設(shè)定為“開”狀態(tài)，柵電位被置于關(guān)電位。接著，第二柵線5-2被設(shè)定為“開”狀態(tài)。此時(shí)，第一具備CS線功能的柵線5-1已被設(shè)定為“關(guān)”狀態(tài)，因此，象素所帶電荷被注入到通過薄膜晶體管的源極和漏極與第一柵線5相連的輔助電容器CS1(CS區(qū)93)中，從而決定了象素電位。然后，第二柵線5-2被設(shè)定為“關(guān)”狀態(tài)，同時(shí)，第三條柵線5-3被設(shè)定為“開”狀態(tài)，同上述儲能電容器CS1相似，所帶電荷被注入連接第二柵線5-2的儲能電容器CS2中，從而決定象素電位。
注意到，在上述驅(qū)動(dòng)方法中，掃描方向?yàn)閳D10中箭頭A方向。進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)方法中“關(guān)”電壓為-3V，但是“關(guān)”電壓設(shè)定為這一值是因?yàn)樵谒褂玫腡FT部分91的N溝道中完全切斷電流的電壓是負(fù)電壓，而在此薄膜晶體管部分91的電流切斷電壓在正方一側(cè)的情況下，一個(gè)GDN電壓很自然地被置為“關(guān)”電壓。
本發(fā)明是基于上述優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明的，但是本發(fā)明并不僅限于上述實(shí)施例。可在不超出本發(fā)明要點(diǎn)的范圍內(nèi)做各種可能的改動(dòng)。
在上述實(shí)施例中解釋的液晶顯示器構(gòu)造是一些例子。本發(fā)明不限于上述構(gòu)造，而是能用在其他的構(gòu)造中。
在第三實(shí)施例和第四實(shí)施例中，給出了在互連線路區(qū)正上方形成平滑反射膜的例子，但在互連線路區(qū)正上方形成一個(gè)散射膜以形成一個(gè)反射區(qū)域，仍屬于本發(fā)明范圍。
如上所述，在本發(fā)明中，將液晶顯示器顯示面板的透射率設(shè)定為4％-10％，將反射率設(shè)定為1％-30％，能夠在確保與單透射式顯示相同亮度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高清晰度顯示，在不增加液晶顯示器能耗的基礎(chǔ)上達(dá)到所要求的反射光亮度。
進(jìn)一步，通過將濾色器設(shè)置于透射區(qū)之上，能進(jìn)一步提高反射率。
進(jìn)一步，在濾色器上相應(yīng)反射區(qū)的位置設(shè)置一個(gè)開口，可以得到高反射率的反射區(qū)，當(dāng)至少達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)的可視度時(shí)的反射區(qū)的面積可以減小，從而能確保較大的透射區(qū)B面積，實(shí)現(xiàn)以透射式為主的顯示。
進(jìn)一步，由于采用了低溫多晶硅，使得可以縮小用于每個(gè)象素的薄膜晶體管TFT的尺寸，從而增加整個(gè)反射區(qū)和透射區(qū)的面積。進(jìn)一步，形成一個(gè)高反射率的金屬反射膜或光滑反射膜，特別是將所述反射膜形成在互連線路區(qū)的上方，可以增加透射區(qū)面積，提高反射率和透射率。
因此，在本發(fā)明可采用反射和透射雙重方式顯示的液晶顯示器中，無論是反射式顯示還是透射式顯示，可視度和色彩再現(xiàn)性均得到提高。
工業(yè)適用性如上所述，本發(fā)明液晶顯示器能提高反射式和透射式顯示的可視度和色彩再現(xiàn)性，因此可用于膝上型個(gè)人電腦、車輛導(dǎo)航顯示、個(gè)人數(shù)字助理、移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)以及攝影機(jī)等電子設(shè)備中。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器，包括帶象素區(qū)的顯示面板，在所述象素區(qū)中平行地設(shè)置有反射區(qū)和透射區(qū)，反射區(qū)利用來自外部的環(huán)境光線進(jìn)行顯示，透射區(qū)利用來自內(nèi)部光源的光線進(jìn)行顯示，其特征在于，所述顯示面板中反射區(qū)的光反射率為1％-30％，所述顯示面板中透射區(qū)的光透射率為4％-10％。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于，在所述顯示面板中設(shè)有一個(gè)聚焦部分，使得入射在所述透射區(qū)域的光線聚焦。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于，所述反射區(qū)的功能是散射入射光。
4.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于，所述反射區(qū)的功能是反射入射光。
5.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于，所述反射區(qū)由高反射率的金屬膜制成。
6.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于，僅在所述透射區(qū)上設(shè)置濾色器。
7.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于，所述濾色器形成在與所述象素區(qū)相對應(yīng)的位置，在所述濾色器的反射區(qū)上設(shè)置有一個(gè)開口。
8.如權(quán)利要求7所述的液晶顯示器，其特征在于，所述開口大致設(shè)置在所述反射區(qū)中心的位置。
9.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于，在所述顯示面板中，在所述光源的照射量為500cd/m2-25000cd/m2的條件下，顯示光的量為20cd/m2-200cd/m2。
10.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于，在所述顯示面板中，環(huán)境光照為2000lx-5000lx的條件下，顯示光的量為200cd/m2-1000cd/m2。
11.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于，在所述象素區(qū)中，透射區(qū)的面積至少為整個(gè)象素區(qū)面積的40％，反射區(qū)的面積為整個(gè)象素區(qū)面積的1％-60％。
12.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于，在所述象素區(qū)中，透射區(qū)的孔徑比占整個(gè)象素區(qū)域的40％-100％。
13.一種液晶顯示器，包括含多個(gè)象素區(qū)的顯示面板，所述象素區(qū)在感光底層上以矩陣形式排列；針對每個(gè)象素區(qū)，形成有多個(gè)晶體管，這些晶體管以矩陣形式排列；多條連接多個(gè)晶體管柵極的柵線；多條連接多個(gè)晶體管第一電極的信號線；多個(gè)儲能電容器，所述電容器的一個(gè)電極連接到所述晶體管的第二電極；連接儲能電容器另一電極的儲能電容線；以及位于連接所述晶體管第二電極的象素區(qū)一個(gè)電極和對著這些電極的另一電極之間的液晶層，其中，每個(gè)象素區(qū)中平行設(shè)置有反射區(qū)和透射區(qū)，所述顯示面板中反射區(qū)的反射率為1％-30％，所述顯示面板中透射區(qū)的透射率為4％-10％。
14.如權(quán)利要求13所述的液晶顯示器，其特征在于，在所述顯示面板中設(shè)有一個(gè)聚焦部分，使得入射在所述透射區(qū)域的光線聚焦。
15.如權(quán)利要求13所述的液晶顯示器，其特征在于，所述晶體管為采用低溫多晶硅作為半導(dǎo)體層的薄膜晶體管。
16.如權(quán)利要求13所述的液晶顯示器，其特征在于，所述反射區(qū)的功能是散射入射光。
17.如權(quán)利要求13所述的液晶顯示器，其特征在于，所述反射區(qū)的功能是反射入射光。
18.如權(quán)利要求13所述的液晶顯示器，其特征在于，所述反射區(qū)由高反射率的金屬膜制成。
19.如權(quán)利要求13所述的液晶顯示器，其特征在于，僅在所述透射區(qū)上設(shè)置濾色器。
20.如權(quán)利要求13所述的液晶顯示器，其特征在于，所述濾色器形成在與所述象素區(qū)相對應(yīng)的位置，在所述濾色器的反射區(qū)上設(shè)置有一個(gè)開口。
21.如權(quán)利要求20所述的液晶顯示器，其特征在于，所述開口大致設(shè)置在所述反射區(qū)中心的位置。
22.如權(quán)利要求13所述的液晶顯示器，其特征在于，所述反射區(qū)設(shè)置在柵線互連線路區(qū)、信號線互連線路區(qū)、存儲電容線互連線路區(qū)、所述晶體管形成區(qū)或綜合若干上述區(qū)域而成的區(qū)域的任一區(qū)域的正上方。
23.如權(quán)利要求13所述的液晶顯示器，其特征在于，所述柵線和所述儲能電容線單獨(dú)地形成。
24.如權(quán)利要求13所述的液晶顯示器，其特征在于，該顯示器為柵上儲能電容器結(jié)構(gòu)，其中，所述儲能電容器與前級柵線相連，且儲能電容器疊加在柵線上。
全文摘要
一種能實(shí)現(xiàn)高清晰度顯示的液晶顯示器，可確保透射式顯示和反射式顯示的亮度，其特征在于，從背光裝置71a和71b發(fā)出的光被透鏡片74聚焦，背光光線亮度增強(qiáng)，透射率可以設(shè)為4％－10％，反射率可以設(shè)為1％－25％，在確保與單透射式顯示相同亮度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高清晰度顯示，在不增加背光裝置能耗的基礎(chǔ)上達(dá)到所要求的反射光亮度。
文檔編號G02F1/1335GK1541344SQ0280727
公開日2004年10月27日 申請日期2002年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月11日
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