專利名稱：液晶顯示器設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示器，更特別涉及通過利用反射光減少其功率耗散來顯示優(yōu)質(zhì)圖像的液晶顯示器。
背景技術(shù)：
由于各種類型的便攜式電子設(shè)備、包括蜂窩電話和個人數(shù)字助理(PDA)已經(jīng)變成越來越普及，越來越要求內(nèi)裝在這些設(shè)備中的液晶顯示器減少其功率耗散。同時液晶顯示器上顯示的信息的數(shù)量也已經(jīng)增加。因此也必須更進一步改善液晶顯示器上顯示的圖像質(zhì)量。
為提供一種可以顯示優(yōu)質(zhì)圖像以及減少功率耗散液晶顯示器，本發(fā)明者對以低頻率驅(qū)動反射式TFT液晶顯示設(shè)備的方法進行了深入細致的研究。通過實驗結(jié)果，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)并證實如果顯示器上的圖像以低頻率刷新，就會生產(chǎn)抖動(或明亮的變化)并且不能通過校準所謂的″反電壓切換”來消除。在下文中將要對抖動和反電壓切換之間的關(guān)系進行描述。
在TFT液晶顯示器中，由于其TFTs和本TFTs開關(guān)操作形成的寄生電容影響，在施加于像素電極的電壓中存在饋通(feedthrough)現(xiàn)象。因此，為了補償這樣的一個饋通電壓，將根據(jù)本饋通電壓定義的某一振幅的補償電壓施加到所分配的一個反電極上，以便經(jīng)由液晶層面向該像素電極。
然而，如果饋通電壓不同于偏移電壓(饋通和偏移電壓間的差值有時稱作″反電壓漂移″)，那么每當電壓的極性反轉(zhuǎn)時，施加到液晶層的有效電壓也改變。結(jié)果，觀察者感受其電壓變化為抖動。
即使對于以60Hz的刷新速率驅(qū)動的正常液晶顯示設(shè)備，也采取各種對策使抖動盡可能不可感覺到。其對策的例子包含所謂的″柵線倒置″(也稱作1H倒置)技術(shù)，通過此技術(shù)外加電壓的極性在柵線上反轉(zhuǎn)。然而，反電壓漂移有時可能太大而不能利用其任何一個對策消除該反電壓漂移。在這種情況下，抖動正如可調(diào)的斑紋一般可以感知到。
本發(fā)明者對具有像素間距為60μm×RGB×180μm的反射液晶顯示器進行實驗，以發(fā)現(xiàn)在半色調(diào)顯示狀態(tài)不可覺察抖動的一個反電壓漂移值。因此，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)和確認當觀察者在顯示器上小心地觀看圖像時，即使當設(shè)備以柵線倒置技術(shù)驅(qū)動時，250mV的反電壓漂移導(dǎo)致完全可覺察的抖動。
如果液晶顯示器以減少的頻率驅(qū)動以減少其功耗，由反電壓漂移引起的抖動更值得注意。例如，如果設(shè)備以5Hz驅(qū)動，甚至小如30毫伏的反電壓漂移也產(chǎn)生容易覺察的柵線間逐行亮度差，更糟的是刷新周期(即垂直掃描周期)只要200ms長。從而，在這種情況下，觀察者用其眼睛能夠清楚地看見明線和暗線是怎樣在垂直掃描周期基礎(chǔ)上交替。因此，這樣的液晶顯示器遠非在商務(wù)上可行的產(chǎn)品。
大約30mV的反電壓漂移是如此之小以致于任何不可避免的變化影響而容易產(chǎn)生，這些變化包含在制造工藝期間液晶層的厚度變化；根據(jù)操作環(huán)境液晶層的少量溫度變化；和液晶材料的電或物理性能的老化或定位成膜物質(zhì)隨時間老化。然而，當將生產(chǎn)大量的液晶顯示器時，通過調(diào)準施加到反電極上的偏移電壓來使反電壓漂移減少到小于30mV是很難的。能夠通過現(xiàn)行技術(shù)補償?shù)姆措妷浩谱钚榇蠹s100mV。
本發(fā)明者經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)和確認，當刷新速率大約是45Hz或更低時，抖動太引人注意，而不能通過任何現(xiàn)行的反電壓漂移技術(shù)來消除。
我們實驗結(jié)果也顯示，尤其在反射/傳送液晶顯示器(將被稱為″雙模式液晶顯示器″)中，容易覺察抖動。該雙模式液晶顯示器中，每一個像素包含用于以模式進行顯示操作的一個反射部分，和用于以傳輸模式進行顯示操作的埃個傳送部分。在該雙模式液晶顯示器中，當刷新速率低到45Hz更低時，抖動變成尤其引人注意。然而，這些類型的設(shè)備中，抖動比反射或傳送設(shè)備更容易覺察到。從而，總是必須對設(shè)備采取某些對策，而不是在設(shè)備以降低的頻率驅(qū)動時才采取對策。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服該上述問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種液晶顯示器，即使當該裝置在電源供電時產(chǎn)生一個幾乎不可覺察的抖動。
本發(fā)明的更特別目的是提供一種液晶顯示器，即使當它以45Hz或更低頻率驅(qū)動時，也能顯示其上的優(yōu)質(zhì)圖像而幾乎不使觀察者察覺任何抖動。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的液晶顯示器最好包括像素電極、掃描線、信號線、開關(guān)元件、液晶層和至少一個反電極。這些電極最好以列和行排列，并且每一像素電極最好包括一個反射電極區(qū)。這些掃描線路最好為行向延伸，同時這些信號線最好為列向延伸。每一開關(guān)元件最好設(shè)計為這些像素電極關(guān)聯(lián)的一個并且最好連接到該相關(guān)的的像素電極、相關(guān)的一個掃描線和相關(guān)的一個信號線上。該至少一個反電極最好經(jīng)由該液晶層面向該像素電極。該液晶顯示器最好依次向一個掃描線連續(xù)提供掃描信號電壓以便從像素電極中依次選擇連接到同一個掃描線的一組像素電極，然后經(jīng)由該信號線將顯示信號電壓提供到該被選組的像素電極。其中對于每一行和每一列中的預(yù)定數(shù)目的像素電極，將施加到液晶層的電壓極性反轉(zhuǎn)，最好以這種方式來排列像素電極。其中提供給每個像素電極的顯示信號電壓最好以45Hz或更低頻率更新。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，連接到一個掃描線的開關(guān)元件最好包含第一組開關(guān)元件，連接到屬于鄰接掃描線的兩行之一的像素電極；第二組開關(guān)元件，連接到屬于另一個相鄰行的像素電極，第一和第二組開關(guān)元件最好沿著掃描線排列，使得每個預(yù)定數(shù)目的第一組開關(guān)元件的后面跟著有每個預(yù)定數(shù)目的第二組開關(guān)元件。其中對于連接到其相關(guān)的預(yù)定數(shù)目信號線的每組像素電極，反轉(zhuǎn)施加到液晶層的電壓極性。
在一個替換優(yōu)選實施例中，連接到一個信號線的開關(guān)元件最好包含第一組開關(guān)元件，連接到屬于鄰接該信號線的兩個列之一的像素電極；和第二組開關(guān)元件，連接到屬于另一個相鄰列的像素電極。第一和第二組開關(guān)元件最好沿著信號線排列，使得每個預(yù)定數(shù)目的第一組開關(guān)元件的后面跟著有每個預(yù)定數(shù)目的第二組開關(guān)元件。其中對于連接到其相關(guān)的預(yù)定數(shù)目掃描線的每組像素電極，反轉(zhuǎn)施加到液晶層的電壓極性。
在本發(fā)明另一個優(yōu)選實施例中，每個像素電極最好是反射電極。在這種情況下，像素電極具有互相相同的平面形狀并且最好當在列方向行方向變換時，排列得使彼此基本上完全重疊。
仍然在另一個優(yōu)選實施例中，每個像素電極最好包含反射區(qū)和傳送電極區(qū)。在此特別優(yōu)選實施例中，在行方向或在列方向測量的該像素電極傳送電極區(qū)塊的幾何中心漂移寬度(shift width)最好是在行方向在列方向測量的像素電極間距的一半或更低。
更準確地說，該電極的傳送電極最好具有互相相同的平面形狀并且最好當在列方向行方向變換時，排列得使彼此基本上完全重疊。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，連接到一個掃描線的開關(guān)元件最好包含第一組開關(guān)元件，連接到屬于鄰接掃描線一行和高于該掃描線的一行的像素電極；第二組開關(guān)元件。連接到屬于鄰接掃描線一行和低于該掃描線的一行的像素電極；第一和第二組開關(guān)元件最好沿著掃描線排列，使得每個預(yù)定數(shù)目的第一組開關(guān)元件的后面跟著有每個預(yù)定數(shù)目的第二組開關(guān)元件。從所述每個第一組開關(guān)元件到連接到該第一組開關(guān)元件的像素電極傳送電極區(qū)塊的幾何中心的距離最好不同于從所述每個第二組開關(guān)元件到連接到第二組開關(guān)元件的像素電極傳送電極區(qū)塊的幾何中心的距離。
仍然在另一個優(yōu)選實施例中，每個像素電極最好包含圍繞該反射電極區(qū)的唯一的一個傳送電極區(qū)。
還在另一個優(yōu)選實施例，存儲電容器最好形成與反射電極區(qū)下面。
還在另一個優(yōu)選實施例，該電極最好分別限定多個像素。每個像素最好包含由反射電極區(qū)定義的一個反射部分和由傳送區(qū)定義的一個傳送部分。反射部分的電極之間引起的電極電位最好近似等于傳送部分電極之間引起的電極電位差。
在此特別優(yōu)選實施例中，該反射電極區(qū)最好包含一反射導(dǎo)電層；一透明導(dǎo)電層，裝備在該反射導(dǎo)電層的一個表面上，以便面向該液晶層。
更準確地說，該透明導(dǎo)電層最好為非晶。
最好，透明導(dǎo)電層和傳送電極區(qū)間的功函數(shù)差最好在0.3eV范圍之內(nèi)。
顯著地，該傳送電極區(qū)最好由一個ITC層組成，該反射導(dǎo)電層最好包含一個Al層和主要由銦氧化物和鋅氧化物組成的氧化物層組成的透明導(dǎo)電層。
還在另一個優(yōu)選實施例中，該透明導(dǎo)電層最好具有1nm到20nm的厚度。
還在另一個優(yōu)選實施例，該電極最好分別限定多個像素。每個像素最好包含由反射電極區(qū)定義的一個反射部分和由傳送區(qū)定義的一個傳送部分。為了基本上補償反射部分產(chǎn)生的電極電位差和傳送部分產(chǎn)生的電極電位差之間的一個差值，將具有相互不同中心電平的交流信號電壓最好施加到對應(yīng)于該反射部分和該傳送部分的相應(yīng)液晶層部分。
在此特別優(yōu)選實施例中，該至少一個反電極最好包含一個第一反電極，面對該像素電極的反射電極區(qū)；一個第二反電極，面對該像素電極的傳送電極區(qū)。第一和第二反電極最好彼此電隔離。
具體地，每個第一和第二反電極最好作為具有在行方向延伸的多個分支的梳管形狀而形成。
更準確地說，施加到第一和第二電極的反信號電壓最好是交流信號電壓，該交流信號電壓具有相同極性、相同周期和相同幅度但是具有不同的中心電平。
在又一個優(yōu)選實施例中，反射部分包含一反射部分液晶電容器，由反射電極區(qū)、第一反電極和位于該反射電極區(qū)和第一反電極間的液晶層部分定義；和和第一存儲電容器，并聯(lián)電連接到反射部分液晶電容器。該傳送部分最好包含一傳送部分液晶電容器，由傳送電極區(qū)、第二反電極和位于該傳送電極區(qū)和第二反電極間的液晶層部分定義；和和第二存儲電容器，并聯(lián)電連接到傳送部分液晶電容器。施加到第一反電極的交流信號電壓也施加到第一存儲電容器包含的第一存儲電容器反電極。施加到第二反電極的交流信號電壓最好也施加到第二存儲電容器包含的第二存儲電容器反電極。
根據(jù)本發(fā)明另一個優(yōu)選實施例的液晶顯示器最好包括像素電極、掃描線、信號線、開關(guān)元件、液晶層和至少另一個個反電極。該像素電極最好以列和行排列。每個電極最好包括反射電極區(qū)和傳送電極區(qū)。這些掃描線最好為行向延伸，同時這些信號線最好為列向延伸每一開關(guān)元件最好設(shè)計為這些像素電極關(guān)聯(lián)的一個并且最好連接到該相關(guān)的的像素電極、相關(guān)的一個掃描線和相關(guān)的一個信號線上。該至少一個反電極最好經(jīng)由該液晶層面向該像素電極。該液晶顯示器最好依次向一個掃描線連續(xù)提供掃描信號電壓以便從像素電極中依次選擇連接到同一個掃描線的一組像素電極，然后經(jīng)由該信號線將顯示信號電壓提供到該被選組的像素電極。其中對于每一行和每一列中的預(yù)定數(shù)目的像素電極，將施加到液晶層的電壓極性反轉(zhuǎn)，最好以這種方式來排列像素電極。其中在行方向或在列方向測量的該像素電極傳送電極區(qū)塊的幾何中心漂移寬度是在行方向在列方向測量的像素電極間距的一半或更低。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，連接到一個掃描線的開關(guān)元件最好包含第一組開關(guān)元件，連接到屬于鄰接掃描線的兩行之一的像素電極；第二組開關(guān)元件，連接到屬于另一個相鄰行的像素電極，第一和第二組開關(guān)元件最好沿著掃描線排列，使得每個預(yù)定數(shù)目的第一組開關(guān)元件的后面跟著有每個預(yù)定數(shù)目的第二組開關(guān)元件。其中對于連接到其相關(guān)的預(yù)定數(shù)目信號線的每組像素電極，反轉(zhuǎn)施加到液晶層的電壓極性。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，連接到另一個信號線的開關(guān)元件最好包含第一組開關(guān)元件，連接到屬于鄰接信號線的兩列之一的像素電極；和和第二組開關(guān)元件，連接到屬于另一個相鄰列的像素電極，第一和第二組開關(guān)元件最好沿著信號線排列，使得每個預(yù)定數(shù)目的第一組開關(guān)元件的后面跟著有每個預(yù)定數(shù)目的第二組開關(guān)元件。其中對于連接到其相關(guān)的預(yù)定數(shù)目掃描線的每組像素電極，反轉(zhuǎn)施加到液晶層的電壓極性。
還在另一個優(yōu)選實施例中，該像素電極的傳送電極最好具有互相相同的平面形狀并且最好當在列方向行方向變換時，排列得使彼此基本上完全重疊。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，連接到一個掃描線的開關(guān)元件最好包含第一組開關(guān)元件，連接到屬于鄰接掃描線一行和高于該掃描線的一行的像素電極；第二組開關(guān)元件.連接到屬于鄰接掃描線一行和低于該掃描線的一行的像素電極。第一和第二組開關(guān)元件最好沿著掃描線排列，使得每個預(yù)定數(shù)目的第一組開關(guān)元件的后面跟著有每個預(yù)定數(shù)目的第二組開關(guān)元件。從所述每個第一組開關(guān)元件到連接到該第一組開關(guān)元件的像素電極傳送電極區(qū)塊的幾何中心的距離最好不同于從所述每個第二組開關(guān)元件到連接到第二組開關(guān)元件的像素電極傳送電極區(qū)塊的幾何中心的距離。
仍然在另一個優(yōu)選實施例中，每個像素電極可能包含圍繞該反射電極區(qū)的唯一的一個傳送電極區(qū)。還在另一個優(yōu)選實施例，存儲電容器最好形成在反射電極區(qū)下面。
在又一個優(yōu)選實施例，該電極最好分別限定多個像素。每個像素最好包含由反射電極區(qū)定義的一個反射部分和由傳送區(qū)定義的一個傳送部分。反射部分的電極之間引起的電極電位最好近似等于送部分電極之間引起的電極電位差。
在此特別優(yōu)選實施例中，該反射電極區(qū)最好包含一反射導(dǎo)電層；一透明導(dǎo)電層，裝備在該反射導(dǎo)電層的一個表面上，以便面向該液晶層。
更準確地說，透明導(dǎo)電層和傳送電極區(qū)間的功函數(shù)差更準確地說在0.3eV范圍之內(nèi)。
在本發(fā)明一具體優(yōu)選實施例中，該傳送電極區(qū)最好由一個ITC層組成，該反射導(dǎo)電層最好包含一個Al層和主要由銦indium氧化物和鋅ziuc氧化物組成的氧化物層組成的透明導(dǎo)電層。
還在另一個優(yōu)選實施例中，該透明導(dǎo)電層最好具有1nm到20nm的厚度。
在又一個優(yōu)選實施例，該電極最好分別限定多個像素。每個像素最好包含由反射電極區(qū)定義的一個反射部分和由傳送區(qū)定義的一個傳送部分。為了基本上補償反射部分產(chǎn)生的電極電位差和傳送部分產(chǎn)生的電極電位差之間的一個差值，將具有相互不同中心電平的交流信號電壓最好施加到對應(yīng)于該反射部分和該傳送部分的相應(yīng)液晶層部分。
在此特別優(yōu)選實施例中，該至少一個反電極最好包含一個第一反電極，面對該像素電極的反射電極區(qū)；一個第二反電極，面對該像素電極的傳送電極區(qū)。第一和第二反電極最好彼此電隔離。
具體地，每個第一和第二反電極最好作為具有在行方向延伸的多個分支的梳管形狀而形成。
更準確地說，施加到第一和第二電極的反信號電壓最好是交流信號電壓，該交流信號電壓具有相同極性、相同周期和相同幅度但是具有不同的中心電平。
在又一個優(yōu)選實施例中，反射部分最好包含一反射部分液晶電容器，由反射電極區(qū)、第一反電極和位于該反射電極區(qū)和第一反電極間的液晶層部分定義；和和第一存儲電容器，并聯(lián)電連接到反射部分液晶電容器。該傳送部分最好包含一傳送部分液晶電容器，由傳送電極區(qū)、第二反電極和位于該傳送電極區(qū)和第二反電極間的液晶層部分定義；和和第二存儲電容器，并聯(lián)電連接到傳送部分液晶電容器。施加到第一反電極的交流信號電壓最好也施加到第一存儲電容器包含的第一存儲電容器反電極。施加到第二反電極的交流信號電壓最好也施加到第二存儲電容器包含的第二存儲電容器反電極。
根據(jù)本發(fā)明另一個優(yōu)選實施例的液晶顯示器最好包括像素電極、掃描線、信號線、開關(guān)元件、液晶層和至少另一個個反電極。每個電極最好包括反射電極區(qū)和傳送電極區(qū)。該至少一個反電極最好經(jīng)由該液晶層面向該像素電極。該像素電極最好分別限定多個像素。每個像素最好包含由反射電極區(qū)定義的一個反射部分和由傳送區(qū)定義的一個傳送部分。反射部分的電極之間引起的電極電位最好近似等于傳送部分電極之間引起的電極電位差。
在本發(fā)明一個優(yōu)選實施例中，反射電極區(qū)最好包含一反射導(dǎo)電層；一透明導(dǎo)電層，裝備在該反射導(dǎo)電層的一個表面上，以便面向該液晶層。
在此特別的優(yōu)選實施例中，該透明導(dǎo)電層最好為非結(jié)晶。
準確地說，透明導(dǎo)電層和傳送電極區(qū)間的功函數(shù)差準確地說在0.3eV范圍之內(nèi)。
在本發(fā)明一具體優(yōu)選實施例中，該傳送電極區(qū)最好由一個ITC層組成，該反射導(dǎo)電層最好包含一個Al層和主要由銦indium氧化物和鋅ziuc氧化物組成的氧化物層組成的透明導(dǎo)電層。
在一個具體優(yōu)選實施例中，該透明導(dǎo)電層最好具有1nm到20nm的厚度。
在另一個優(yōu)選實施例中，為了基本上補償反射部分產(chǎn)生的電極電位差和傳送部分產(chǎn)生的電極電位差之間的一個差值，將具有相互不同中心電平的交流信號電壓最好施加到對應(yīng)于該反射部分和該傳送部分的相應(yīng)液晶層部分。
在此特別優(yōu)選實施例中，該至少一個反電極最好包含一個第一反電極，面對該像素電極的反射電極區(qū)；一個第二反電極，面對該像素電極的傳送電極區(qū)。第一和第二反電極最好彼此電隔離。
具體地，每個第一和第二反電極最好作為具有在行方向延伸的多個分支的梳管形狀而形成。
更準確地說，施加到第一和第二電極的反信號電壓最好是交流信號電壓，該交流信號電壓具有相同極性、相同周期和相同幅度但是具有不同的中心電平。
在又一個優(yōu)選實施例中，反射部分最好一反射部分液晶電容器，由反射電極區(qū)、第一反電極和位于該反射電極區(qū)和第一反電極間的液晶層部分定義；和和第一存儲電容器，并聯(lián)電連接到反射部分液晶電容器。該傳送部分最好包含一傳送部分液晶電容器，由傳送電極區(qū)、第二反電極和位于該傳送電極區(qū)和第二反電極間的液晶層部分定義；和和第二存儲電容器，并聯(lián)電連接到傳送部分液晶電容器。施加到第一反電極的交流信號電壓也施加到第一存儲電容器包含的第一存儲電容器反電極。施加到第二反電極的交流信號電壓最好也施加到第二存儲電容器包含的第二存儲電容器反電極。
從以下參考附圖詳細說明本發(fā)明優(yōu)選實施例的情況下，其他特征、元件、工藝、步驟、和優(yōu)點將變得更加明顯。
附圖簡要描述

圖1是一個頂視圖，示意地說明根據(jù)本發(fā)明第一具體優(yōu)選實施例的反射液晶顯示器100的布局；圖2是一頂視圖，示意地說明根據(jù)第一優(yōu)選實施例的另一個反射液晶顯示器200。
圖3A是一平面圖，說明根據(jù)第一個優(yōu)選實施例的雙模式液晶顯示器中的像素電極示范排列。
圖3B是一平面圖，說明根據(jù)一比較例子的雙模式液晶顯示器中的像素電極示范排列。
圖4是剖視圖，示意地說明根據(jù)第一個優(yōu)選實施例的雙模式液晶顯示器300。
圖5是平面圖，示意地說明的第一個優(yōu)選實施例的雙模式液晶顯示器300。
圖6是一平面圖，說明的另一個優(yōu)選實施例的雙模式液晶顯示器中的像素電極另一個示范排列。
圖7是一方框圖，說明根據(jù)第一個優(yōu)選實施例的液晶顯示器1的系統(tǒng)配置。
圖8A和8B均表示包括存儲電容器Ccs的液晶面板的一個像素的等效電路。
圖9(a)、(b)、(c)、(d)和(e)分別表示以低頻驅(qū)動實施形態(tài)1的液晶顯示器的柵信號的波形，顯示信號的波形，像素電極的電位和反射光強度。
圖10A和10B是一些圖解，表示在驅(qū)動頻率上(或刷新速率)液晶電壓保持比率Hr的關(guān)系式。
圖11是剖視圖，示意地說明從圖12所示的平面XI-XI看，根據(jù)本發(fā)明第二具體優(yōu)選實施例的雙模式液晶顯示器400的結(jié)構(gòu)。
圖12是一平面圖，示意地說明根據(jù)優(yōu)選實施例的雙模式400的一個像素的結(jié)構(gòu)。
圖13是一圖解，表示光的波長和非晶(amorphous)透明導(dǎo)電薄膜的不同厚度之反射比之間的關(guān)系。
圖14是剖視圖，說明傳統(tǒng)的雙模式液晶顯示器的一個像素的結(jié)構(gòu)。
圖15表示傳送部分的電極之間引起的電極電位差和反射部分電極之間引起的電極電位差。
圖16示意地表示根據(jù)本發(fā)明第三具體優(yōu)選實施例的液晶顯示器600的排列。
圖17A和17B分別是一平面圖和延圖17A所示的線條XVIIb-XVIIb方向的剖視圖，示意地說明根據(jù)第三優(yōu)選實施例的液晶顯示器600的一個像素的結(jié)構(gòu)。
圖18是一平面圖，示意地說明根據(jù)第三優(yōu)選實施例的液晶顯示器600的一個反電極的結(jié)構(gòu)。
圖19A和19B均表示根據(jù)第三優(yōu)選實施例的液晶顯示器600的一個像素的等圖20表示用于驅(qū)動根據(jù)第三優(yōu)選實施例的液晶顯示器600的信號(a)到signals(e)的相應(yīng)波形。
圖21示意地表示根據(jù)第三優(yōu)選實施例的另一個液晶顯示器700的一個像素的結(jié)構(gòu)。
圖22示意地表示21所示的液晶顯示器700的一個像素的等效電路。
圖23示意地表示用于驅(qū)動液晶顯示器700的相應(yīng)電壓的波形和定時。
具體實施例方式
此后，將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的優(yōu)選實施例。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的液晶顯示器是一種顯示設(shè)備，能夠利用至少反射光實施一種顯示操作。即，本發(fā)明不僅適用于正常的反射液晶顯示器而且適用于所謂的半傳送的或反射/傳送(即雙模式)液晶顯示器，其中電極包括反射領(lǐng)域和傳送電極區(qū)域。
應(yīng)當注意，像素電極不總是一個電極層而可以是多個電極層，這些電極層為每一個像素所提供，并且施加一個顯示信號電壓。即，正如隨后描述的雙模式液晶顯示器，反射電極可以由反射電極構(gòu)成并且傳送電極區(qū)域可以由電極層構(gòu)成.換句話說，反射電極區(qū)域可以是透明電極和反射膜的組合。作為另一個替換，電極還可能通過對單個金屬薄膜即構(gòu)成一個半傳送導(dǎo)電薄膜配備一個洞(即傳送部分)而形成。在此配置中，在金屬薄膜的部分不存在電極層。然而，如果該孔足夠小，則從該金屬薄膜(即電極層)上施加的圍繞該孔的電場非常強.因此，施加于液晶層的電壓幾乎不受該金屬薄膜孔的影響。從而，由此種金屬薄膜構(gòu)成的像素電極在此還被認為是具有一個電極區(qū)域和一個傳送電極區(qū)域(對應(yīng)于該孔)。
不同于反射液晶顯示器，包含傳送電極區(qū)域和反射電極區(qū)域的液晶顯示器能夠有利地顯示優(yōu)質(zhì)的圖像，即使在環(huán)境光相對暗的時候也是如此。另外，如果其背光根據(jù)操作環(huán)境有選擇地接通或閉合，該設(shè)備還可以在傳輸方式進行顯示操作。
實施例1在下文中，將描述一種液晶顯示器的像素排列，和驅(qū)動此類設(shè)備的一個方法，其中即使例如以45Hz或更低Hz的頻率驅(qū)動時，產(chǎn)生幾乎不可覺察的抖動。
首先，將參考圖1描述根據(jù)本發(fā)明第一具體優(yōu)選實施例的反射液晶顯示器100的結(jié)構(gòu)。該反射液晶顯示器100包含一個低頻激勵器(未示出)，隨后描述其優(yōu)選實施例。
如圖1所示，反射液晶顯示器100包含反射像素電極10(在此將簡單地稱為″電極)，以列和行排列(即以矩陣方式)，柵總線線路32在行方向延伸，源總線線路34在列方向延伸，每個TFTs 20被提供給相關(guān)的一個反射電極。也就是說，每個反射電極10利用其相關(guān)的TFT 20連接到一個柵總線線路32和一個總線線路34。
此液晶顯示器100依次向柵總線線路32之一連續(xù)提供柵信號，從而選擇一組反射電極10，反射電極10依次連接到相同的柵總線線路32。然后，液晶顯示器100通過源總線線路34向被選的反射電極組10提供顯示信號電壓，即，此液晶顯示器100通過線路順序技術(shù)驅(qū)動。
每一柵總線線路中選的一個周期在此被稱為″水平掃描周期″，在全部的顯示屏上掃瞄預(yù)定數(shù)量的總線線路需要花費的時間被稱為″垂直掃描″。當以逐幀為基礎(chǔ)掃描所有柵總線線路時(即刷新速率是60Hz)，一個幀周期相應(yīng)于一個垂直掃描周期。另一方面，當一幀被分成多個場以便柵總線線路以逐場的基礎(chǔ)進行掃描時，掃描屬于一個場的的所有柵總線線路需要花費的一個場周期相當于一個垂直掃描周期。在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的液晶顯示器中，提供給每一像素電極的顯示信號電壓以45Hz或更低的頻率更新。即，液晶顯示器100以低頻驅(qū)動，以致一個垂直掃描周期變成1/45秒或更低。
此外，在每一行和每一列中，排列著像素電極，使得對每個預(yù)定數(shù)量的的像素電極，施加到液晶層的電壓極性被反轉(zhuǎn)。即，液晶顯示器由所謂的″點倒置″驅(qū)動。在以下描述的說明性優(yōu)選實施例中，液晶顯示器被認為是通過反轉(zhuǎn)每個像素的極性而驅(qū)動(即，預(yù)定數(shù)量的像素電極是一)。
換句話說，該極性還可以是表示紅(R)，綠G)和藍(B)三原色的每個三連續(xù)像素組的反向(即預(yù)定數(shù)量的像素電極是三)。
為通過點倒置技術(shù)驅(qū)動反射液晶顯示器100，反射電極10對于1所示的TFTs20以方格子圖案排列。即，連接到每個總線線路32的TFTs 20包含第一組TFTs20，連接到屬于二個相鄰行(上一行)之一具有反射電極10；和第二組TFTs 20，連接到屬于另一個相鄰行(例如下一行)的反射電極10。第一和第二組TFTs 20沿著柵總線線路32排列，使得每個預(yù)定數(shù)目的第一組TFTs 20后面有每個預(yù)定數(shù)目的第二組TFTs 20。
以如此排列，每當選中一個柵總線線路，如果施加到所有源總線線路34的顯示信號電壓的極性是反向的，和如果在下一個垂直掃描周期中施加到相同的反射電極10的顯示信號電壓極性是反向的，則液晶顯示器100可以利用點反向技術(shù)來驅(qū)動。即，通過組TFTs 20方格子排列與柵線路倒置驅(qū)動技術(shù)，基本上實現(xiàn)點倒置(inversion)驅(qū)動。以此方式，通過利用設(shè)計成能實現(xiàn)柵線路倒置驅(qū)動的傳統(tǒng)電路排列，此優(yōu)選實施例的液晶顯示器100可以由點倒置技術(shù)驅(qū)動。
為簡化起見，在此認為″施加到源總線線路34的顯示信號電壓極性″應(yīng)該是反向的。嚴格來說，雖然，施加到液晶層的電壓極性由連接到源總線線路34的像素電極10驅(qū)動，但實際上是反向的。
表1

換句話說，像素電極處的電位極性對凡響電極處的電位應(yīng)當是反向的。同樣地，″施加到電極10的顯示信號電壓″還被用作″施加到液晶層″的的等效物。
以下列表1示出反電壓移位值，具有方格子TFT排列的第一優(yōu)選實施例的液晶顯示器100和以半色調(diào)顯示圖象的傳統(tǒng)TFT排列液晶顯示器對人眼不產(chǎn)生可覺察的抖動其中這兩個設(shè)備的像素間距是60μm×RGB×180μm。
如列表1所示，即使當具有常規(guī)配置的液晶顯示器以70Hz的刷新速率驅(qū)動，大約250mV的反電壓漂移也產(chǎn)生可覺察的抖動。此外，當刷新速率減少到大約5Hz時，即使小到大約30mV的反電壓漂移也產(chǎn)生完全可覺察的逐線條亮度差。更糟的是，在那種情況下刷新周期(即垂直掃描周期)是大約200ms之久。結(jié)果，觀察者用其眼睛看到每個垂直掃描周期明暗線怎樣交替。
相反，當具有方格子排列的液晶顯示器100上的圖像按5Hz刷新時、大于150mV的反電壓漂移產(chǎn)生可覺察的抖動.盡管如此，那個抖動不形成斑紋，因為垂直或水平地施加相鄰象素的電壓極性彼此不同。由于此緣故，在屏蔽上該抖動正好想稍微不均勻或周期的再發(fā)生幾乎不可覺察的亮度差。以此方式，當刷新速率減少到5Hz低時，可以影響質(zhì)量的反電壓移位值大約是150mV，即使該設(shè)備大量生產(chǎn)也的確落入不費力地調(diào)節(jié)的范圍。因此通過調(diào)準偏移電壓，從顯示的圖像中基本上能夠排除那些缺陷。
如上所述，通過組合方格子TFT排列與柵線路倒置驅(qū)動技術(shù)，甚至以低頻驅(qū)動的液晶顯示器也可以顯示圖像質(zhì)量，其功率耗散減少了并且不使觀察者察覺到任何抖動。
上述優(yōu)選實施例液晶顯示器100通過柵線路倒置技術(shù)與沿該柵總線線路32方向以方格子圖案排列的的TFTs 20來驅(qū)動。換句話說，即使當通過源線路倒置技術(shù)與沿該源總線線路34方向排列的方格子圖案TFTs 20驅(qū)動時，液晶顯示器200也可以實質(zhì)上利用圖2所示的點倒置技術(shù)驅(qū)動。明確地，在圖2所示的液晶顯示器200中，連接到每個源總線線路34的TFTs 20包含第一組TFTs 20，連接到屬于二個相鄰列(左手側(cè)列)之一的反射電極10；和第二組TFTs 20，連接到屬于另一個相鄰列(例如右手側(cè)列)的反射電極10。第一和第二組TFTs 20沿著源總線線路34排列，使得每個預(yù)定數(shù)目的第一組TFTs 20的后面跟著有每個預(yù)定數(shù)目的第二組TFTs 20。
以如此排列，如果在每個垂直掃描周期中，施加到一個源總線線路34的顯示信號電壓極性與施加到其相鄰源總線線路相反，并且如果在下一個垂直掃描周期中，施加到該相應(yīng)的源總線線路34的顯示信號電壓極性被反轉(zhuǎn)，那么該液晶顯示器200也可以通過點倒置技術(shù)驅(qū)動。即，通過組合TFTs 20方格子排列與源線路倒置驅(qū)動技術(shù)，基本上實現(xiàn)點倒置(inversion)驅(qū)動。以此方式，通過利用設(shè)計成能實現(xiàn)源線路倒置驅(qū)動的傳統(tǒng)電路排列，此優(yōu)選實施例的液晶顯示器200可以由點倒置技術(shù)驅(qū)動。
然而應(yīng)當指出，源線路倒置驅(qū)動技術(shù)中，以直流電驅(qū)動反電極。從而，施加到液晶層的激勵電壓幅度應(yīng)該由來自于源總線線路34的顯示信號電壓幅度來定義。因此，與柵線路倒置驅(qū)動技術(shù)相比(這種柵線路倒置驅(qū)動技術(shù)是施加到反電極的電壓與施加到源總線線路34的顯示信號電壓之間的差值定義施加到液晶層的激勵電壓幅度)，應(yīng)該增加了顯示信號電壓的幅度。就是說，源驅(qū)動器激勵電路會具有較高的擊穿電壓，而源線路倒置驅(qū)動技術(shù)比柵線路倒置驅(qū)動技術(shù)耗散更多的能量。由于此緣故，更偏向柵線路倒置驅(qū)動技術(shù)而不是源線路倒置驅(qū)動技術(shù)。
如上所述，通過組合方格子TFT排列與柵或源線路倒置驅(qū)動技術(shù)，甚至低頻驅(qū)動的液晶顯示器也可以優(yōu)質(zhì)圖像而不使觀察者感覺出任何抖動。
然而，如果由于每個反射電極(或像素電極)10和如圖1或2所示保持的其相關(guān)的TFT 20之間的位置關(guān)系形成方格子排列，那么兩個相鄰的發(fā)射電極10相互面向不同的方向。例如，在如圖1所示的說明性排列中，將二個水平相鄰的反射電極10之一對另一個旋轉(zhuǎn)180度排列。另一方面，在圖2所示的說明性排列中，二個縱向相鄰的反射電極是通過以源總線線路34作為反射軸鏡像反射另一個而排列的。從而，除非反射電極10經(jīng)過所示圖1或2所示的180度旋轉(zhuǎn)或鏡像反射對稱地排列，反射電極10的排列將是無規(guī)律的，因為TFTs 20以方格子圖案排列。在那種情況下，反射電極(或像素)的不規(guī)則排列理解為鋸齒形曲線。當刷新速率赫茲或更低時這樣的鋸齒形曲線尤其值得注意。
為避免這樣一個不必要的情形，具有互相相同平面形狀的反射電極10基本上應(yīng)該在列和方向上為直線。就是說，所有反射電極10最好為具有互相相同的平面形狀并且最好當在列方向行方向變換時，排列得使彼此基本上完全重疊。此外，即使如果反射電極10本身不是完全地以直線排列，至少該反射電極塊的幾何中心應(yīng)該和行方向基本上沿直線排列。那么，該鋸齒形曲線幾乎不可覺察。
在圖12所示的液晶顯示器100和200中，每一反射電極10具有局部開槽的長方形平面形狀，以免覆蓋其相關(guān)的TFT 20。換句話說，每個反射電極10還可能是覆蓋其TFT 20的矩形電極。在那種情況下，即使液晶顯示器100或200以45Hz或更低的低頻驅(qū)動時，也看不見該鋸齒形曲線。
在上述優(yōu)選實施例中，本發(fā)明被應(yīng)用到反射液晶顯示器中。然而，本發(fā)明同樣地可應(yīng)用到包含半傳送(semi-transmissive)電極10的半傳送(semi-transmissive)液晶顯示器中，半傳送電極10由傳送導(dǎo)電薄膜(例如許多小孔的Al薄膜)組成，在這種情況下可達到的類似效果。
雙模式液晶顯示器在下文中，與方格子TFT排列結(jié)合的像素10的優(yōu)選排列將被描述為反射/傳送液晶顯示器(被稱為″雙模式液晶顯示器″)。在以下描述的雙模式液晶顯示器中，每一個像素電極包含反射電極區(qū)和傳送電極區(qū)。此外，每一個像素包含反射部分，其中通過利用從反射電極區(qū)反射的光以反射模式進行顯示操作；和傳送部分，其中通過利用經(jīng)由傳送電極區(qū)傳送的光以傳輸方式進行顯示操作。在像素電極由具有小孔的金屬薄膜組成的半傳送液晶顯示器中，不能分別察覺經(jīng)小孔傳送的光和從金屬薄膜反射的光。相反，在雙模式液晶顯示器中，可分別看到經(jīng)傳送部分傳送的光和從反射部分反射的光。
3A說明根據(jù)本發(fā)明的的雙模式液晶顯示器300。在液晶顯示器300中，TFTs 20對于柵32以方格子圖案排列。因此，正如圖1所示的液晶顯示器100，利用柵線路倒置驅(qū)動技術(shù)對液晶顯示器300基本上實現(xiàn)點倒置驅(qū)動。在該雙模式液晶顯示器中，每一個像素電極10包含反射電極區(qū)10a和傳送電極區(qū)10b。傳送電極區(qū)lob具有互相相同的平面形狀并且最好當在列方向行方向變換時，排列得使彼此基本上完全重疊。就是說，傳送電極區(qū)10b在列和行方向上都沿直線排列。
圖3B說明液晶顯示器300，以傳統(tǒng)的或正常設(shè)計處理布局，使得具有方格子TFT排列。如圖3B所示，在每個TFT 20和其相關(guān)的電極之間保持此位置關(guān)系。然而，在此液晶顯示器300中，傳送電極區(qū)lob在行方向不規(guī)則排列，二個橫向傳送電極區(qū)lob的塊之間的漂移大約是Py/2，大于行方向上的間距Px。因此，當以傳輸方式進行顯示操作時，傳送電極區(qū)的不規(guī)則排列被看出為鋸齒形曲線。此外，在圖3B說明的例子中，每一個像素電極10包含以此反射電極區(qū)10a圍繞的唯一傳送區(qū)10b。從而，傳送電極lob幾何中心的不規(guī)則漂移導(dǎo)致反射電極10a塊幾何中心的不規(guī)則漂移。由于此緣故，即使以反射模式進行顯示操作時，也可看到鋸齒形曲線。
相反，在3A所示的液晶顯示器300中，傳送電極區(qū)10b在行方向上沿直線排列。因此，即使以傳輸方式進行顯示操作時，也看不到鋸齒形曲線。應(yīng)當注意，此傳送電極區(qū)不必如圖3A那樣沿直線排列。這是因為只要按列方向測量的傳送電極區(qū)10b的塊質(zhì)心漂移寬度為一半或低于行方向的間距，則仍然幾乎不可看到鋸齒形曲線。雖然，傳送電極區(qū)10b最好為自然地使得，使得對準其幾何中心，更好的是，具有互相相同平面形狀的傳送電極區(qū)10b如上所述沿直線排列。
在一雙模式液晶顯示器(尤其在每一個像素電極10中只有一個傳送電極區(qū)10b被反射電極區(qū)10a圍著的液晶顯示器)中，區(qū)10b的排列容易地影響顯示的圖像質(zhì)量。因此，尤其希望傳送電極區(qū)10b滿足上述關(guān)系。自然，反射區(qū)10a也最好滿足上述關(guān)系。
當液晶顯示器以45Hz或更低頻率驅(qū)動時，傳送電極區(qū)10b和/或反射電極區(qū)10a的不規(guī)則排列看出為鋸齒形曲線的現(xiàn)象尤其值得注意。然而，即使液晶顯示器以60Hz或以上的低頻驅(qū)動時，由于此鋸齒形曲線也降低了顯示圖像的質(zhì)量。從而，不僅僅是低頻驅(qū)動的液晶顯示器而且是具有方格子TFT排列的雙模式液晶顯示器也能達到上述的效果。而且，作為上述的液晶顯示器，即使液晶顯示器300以低頻驅(qū)動，設(shè)備300仍可顯示優(yōu)質(zhì)的圖像，而幾乎沒有使觀察者看出任何抖動。
其次，參考圖4和5更進一步詳細描述雙模式液晶顯示器300的結(jié)構(gòu)。圖4是示意說明雙模式液晶顯示器300.的剖視圖。圖5是其平面圖。圖4圖解的橫截面是沿著圖5所示的IV-IV線條的截面。
如圖4所示，液晶顯示器300包含二個絕緣襯底(例如玻璃襯底)11和12和夾在此襯底11和12之間的液晶層42。
在與液晶層42相對立的絕緣襯底11的一個表面上，以此排序?qū)盈B著濾色器層18和反電極(或公共電極)19。在絕緣襯底11的頂面，以此次序形成相位片15、偏振器16和防反射膜17，以控制進來的光。可以省去防反射膜17。此外，在11的最內(nèi)部的表面也就是說最靠近液晶層42的表面，配備了一個定位薄膜(未示出)。雖然4未明確地示出，但在絕緣襯底12的外表面上配備有另一個相位片、另一個偏振器和背光。
在與液晶層42相對立的絕緣襯底12的表面上，形成如圖5所示的TFTs 20、柵總線線路32、源總線線路34和像素電極10。每一像素電極10利用一個TFT 20連接到一個柵總線線路32和一個源總線線路34。像素電極10電極包括反射區(qū)10a和傳送電極區(qū)10b。
如圖4所示，柵電極32a、形成為柵總線線路32部分；柵絕緣薄膜21，形成以覆蓋柵電極32a；一半導(dǎo)體層(例如，一個非晶硅層)22，在此柵絕緣薄膜21上形成；和源/漏極24和25，在這些構(gòu)件上形成。接觸層23在半導(dǎo)體層22和源/漏極24和25之間形成。源電極24具有雙層結(jié)構(gòu)，包含ITO層24a和Ta層24b，結(jié)成此源總線線路的整體部分。同樣地，漏極25也具有雙層結(jié)構(gòu)，包含ITO層25a和Ta層25b。此ITO層25a的延伸部分定義傳送電極區(qū)10b和存儲電容器電極35。
形成另一個絕緣薄膜(例如SiN薄膜)26和層間電解質(zhì)薄膜(例如感光樹脂薄膜)27，使得覆蓋此TFT 20。在層間電解質(zhì)薄膜27的表面一部分上形成細微的凸紋花紋(embossed pattern)。層間電解質(zhì)薄膜27上的反射電極29(相當于反射電極區(qū)10a)具有一表面形狀，導(dǎo)致層間電解質(zhì)薄膜27表面上的不均勻性和diffuses并且足夠地反射進入光。這些反射電極29具有雙層結(jié)構(gòu)，其中Al薄膜29b放置Mo薄膜29a上。反射電極29與ITO層25a在開口27a和接觸孔27b處電接觸，開口和接觸孔經(jīng)由絕緣薄膜26和層間電解質(zhì)薄膜27形成。ITO層25a的一部分在開口27a內(nèi)部，其中不存在反射電極29，而起傳送電極區(qū)10b的作用。
所示的5所示，連接到任意一個柵總線線路32的TFTs 20包含第一組TFTs20連接到屬于鄰接一行的像素電極10并高于柵總線線路32上；第二組TFTs 20連接到屬于鄰接一行的像素電極10并低于此柵總線線路32。第一和第二組TFTs 20沿柵總線線路32交替排列。從而，TFTs 20和像素電極10如此排列，使得從TFT 20到其相關(guān)的像素電極10的傳送電極區(qū)lob的幾何中心的距離與從相鄰的TFT 20到其相關(guān)的像素電極10的傳送電極10b的幾何中心的不同的距離進行更迭。以這樣的布局，傳送電極區(qū)10b能夠在行方向有規(guī)則地排列使得滿是上述條件。
在位于反射電極29(即反射電極區(qū)10a)和反電極19之間的液晶層42部分，以反射模式進行顯示操作。另一方面，在位于傳送電極region 10b和反電極19之間的另一個液晶層42部分，以傳輸方式進行顯示操作。以傳輸方式進行顯示操作的相應(yīng)于傳送部分(或傳送區(qū)的液晶層42那些部分比以反射模式進行顯示操作的相應(yīng)于反射portion(或反射)的液晶層42的部分更厚。液晶層42二個部分之間的厚度差近似等于層間電解質(zhì)薄膜27的厚度。通過利用這樣的結(jié)構(gòu)，在傳輸和反射模式都能最佳化顯示操作。相應(yīng)于傳送部分的液晶層42部分的厚度最好兩倍于相應(yīng)于反射部分液晶層42部分的厚度。
此液晶顯示器30包含液晶電容器CL，由電極10形成，反電極19和液晶層42部分位于這些電極i0和19之間；和存儲電容器Cos，并聯(lián)電氣連接到液晶電容器CLc。存儲電容器C～由存儲電容器線路33(與32相同的工序而形成)、柵絕緣薄膜21和ITO層25a部分(即存儲電容器電極)形成。如圖4所示，ITO層25a部分面向存儲電容器線路33，絕緣薄膜21插入在它們之間。為阻止像素孔徑比實質(zhì)上降低，存儲電容器Ccs最好形成在反射電極29下面。
另外，通過形成此存儲電容器，能夠減少反電壓漂移并更進一步減少抖動。為最小化由與大的電容值形成的抖動，Ccs最好具有相對大的電容值.在此優(yōu)選實施例中，在反射電極區(qū)1Oa的面積占每一個像素10 60％并且刷新速率是5Hz的情形中為實現(xiàn)99％的電壓比率(或保持力retentivity)，存儲電容器Ccs的電容值為0.96pF。存儲電容值Ccs與0.48pF的液晶電容值CL的比率是2.00。同樣理由，也最好為上述的液晶顯示器100或200提供存儲電容器Cos。
在根據(jù)上述優(yōu)選實施例的雙模式液晶顯示器100中，TFTs 20對于柵總線線路32以方格子圖案排列。替換地，作為上述液晶顯示器200，TFTs 20也may對于源總線線路34以方格子圖案排列。而且，在一般的雙模式液晶顯示器中，像素電極不必按上述優(yōu)選實施例的方式排列。例如，如圖6所示，每一個像素電極10的傳送電極區(qū)10b可以分為二個傳送電極區(qū)10b′和10b″。作為另一個替換，傳送電極區(qū)10b還可以被分成三個或更多。然而在任何替換優(yōu)選實施例中，傳送電極區(qū)10b′、10b″等等最好總體上滿足上述條件。最好，排列傳送電極10b′、10b″等等使得每一傳送電極區(qū)10b′、1ob″等等滿足上述條件。
此外，在雙模式液晶顯示器300中，其相應(yīng)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和材料不限于上述的那些例證，而是可以使用任何已知結(jié)構(gòu)或材料替代。此外，開關(guān)元件無須是TFT20而是還可以是FET或任何其他的三端元件。同時，雙模式液晶顯示器300可以由已知的工藝制造(例如見日本待審公開號2000-305110)。
低頻驅(qū)動器在下文中，將描述以最好習慣于以低頻驅(qū)動的液晶顯示器電路。
圖7是一方框圖，說明根據(jù)本發(fā)明第一個優(yōu)選實施例的液晶顯示器1的示范圖液晶顯示器1表示上述的液晶顯示器100、200和300。
如圖7所示，液晶顯示器1包含液晶面板2和低頻驅(qū)動器8。液晶面板2可以具有上述液晶顯示器100、200 300的配置低頻驅(qū)動器8包含柵驅(qū)動器3、源驅(qū)動器4、控制IC 5、圖像存儲器6和同步時鐘發(fā)生器7。
配備柵驅(qū)動器3作為柵信號驅(qū)動器以便向液晶面板2的柵總線線路32輸出柵信號，柵信號具有代表被選和非選擇周期的相應(yīng)電壓電平。配備源驅(qū)動器4作為數(shù)據(jù)信號驅(qū)動器以便通過液晶面板2的相應(yīng)源總線線路34，在選擇的總線線路32上向像素電極提供圖像數(shù)據(jù)。源驅(qū)動器4利用交流電驅(qū)動技術(shù)產(chǎn)量顯示(或數(shù)據(jù))信號。控制IC 5接收保存在內(nèi)置計算機的圖像存儲器6中的圖像數(shù)據(jù)，并向柵驅(qū)動器3和RGB灰階數(shù)據(jù)輸出柵觸發(fā)脈沖信號GSP，和向源驅(qū)動器4輸出源觸發(fā)脈沖信號SP和源時鐘信號SCK。
配備同步時鐘發(fā)生器7作為設(shè)置頻率的裝置。特別地，時鐘發(fā)生器7產(chǎn)生同步時鐘脈沖以便向控制IC 5和圖像存儲器6輸出同步時鐘脈沖，以便使控制IC 5從圖像存儲器6讀取圖像數(shù)據(jù)，并響應(yīng)時鐘脈沖，輸出柵觸發(fā)脈沖信號GSP、柵時鐘信GCK、源觸發(fā)脈沖信號SP和源SCK。在此優(yōu)選實施例中，同步時鐘發(fā)生器7設(shè)定同步時鐘脈沖的頻率，使得相應(yīng)信號的頻率等于在液晶面板2.的刷新頻率。柵觸發(fā)脈沖信號GSP的頻率等于刷新頻率。同步時鐘發(fā)生器7能夠定在等于30Hz或更低的刷新速率，并還可以定義包含30Hz的多倍刷新速率。
在圖7圖解的優(yōu)選實施例中，同步時鐘發(fā)生器7響應(yīng)外部輸入的頻率設(shè)定信號Mi和M2而改變刷新速率?？梢允褂枚鄠€頻率設(shè)定信號例如，假定在圖7圖解的優(yōu)選實施例中存在有二個頻率設(shè)定信號M1和M2，同步時鐘發(fā)生器7能夠設(shè)置以下列表2所示的四個參考頻率表2

通過向圖7所示的優(yōu)選實施例時鐘發(fā)生器7輸入多頻設(shè)置信號可以設(shè)定刷新速率。替換地，同步時鐘發(fā)生器7可以包含一個volume，用于調(diào)準刷新速率或刷新速率的轉(zhuǎn)換。自然地有可能在液晶顯示器1的外殼表面配備這樣的刷新速率調(diào)準volume或選擇開關(guān)，用于特別使用戶方便。無論如何，只要時鐘發(fā)生器7能夠與外部指令一致地改變刷新速率設(shè)置，同步時鐘發(fā)生器7可以是任何配置。選擇性地，同步時鐘發(fā)生器7還可能構(gòu)造成隨顯示的圖像類型自動地改變刷新速率。
響應(yīng)來自于控制IC 5的柵觸發(fā)脈沖信號GSP，柵驅(qū)動器3開始掃描液晶面板2。另一方面，響應(yīng)柵時鐘信號GCK，柵驅(qū)動器3依次向其中一個柵總線線路32連續(xù)地提供選擇電壓。響應(yīng)來自于控制IC 5的源觸發(fā)脈沖信號SP的第一脈沖，源驅(qū)動器4與源時鐘信號SCK同步地存儲寄存器上相應(yīng)像素的灰階的數(shù)據(jù).在源觸發(fā)脈沖信號SP的下一脈沖，源驅(qū)動器4在液晶面板2的相應(yīng)源總線線路34上寫入此灰階的數(shù)據(jù)。
圖8A和8B均說明包含存儲電容器C的液晶面板2的一個的等效電路(例如液晶顯示器300的液晶面板)。在圖8A所示的等效電路中，液晶電容器CL由夾在反電極19和像素電極10之間的液晶層42形成，存儲電容器Ccs由夾在存儲電容器電極極板35和存儲電容器線路33之間的柵絕緣薄膜21形成，它們并聯(lián)連接到TFT20，恒定直流電勢施加到反電極19和存儲電容器線路33。另一方面，在圖8B所示的等效電路中，交流電壓Va利用緩存器施加到液晶CLc的反電極19，另一個交流電壓Vb經(jīng)由另一個緩存器施加到存儲電容器Cos的存儲電容器線路33。交流電壓Va和Vb具有相同的幅度并且彼此同相。從而，在這種情況下，反電極19的電位和存儲電容器線路33彼此同相振動。而且，即使在圖8A所示的液晶電容器CLc和存儲電容器Cos彼此并聯(lián)連接的電路中，可以經(jīng)由緩存器而不是恒定直流電勢施加公共交流電壓。
在每一個這些等效電路中，選擇電壓施加到柵總線線路32以便將TFT 20接通，顯示信號經(jīng)由源總線線路34提供給液晶電容器CL和存儲電容器Cos。其次，非電壓施加到柵總線線路32以便將TFT 20截止。結(jié)果，像素保持已經(jīng)存儲在電容器CLc和存儲電容器Cos上的電荷。在此優(yōu)選實施例中，形成像素的存儲電容器Cos的存儲電容器線路33在此位置排列，以致不與柵總線線路32形成耦合電容器(見圖5)。因此，圖8A 8B所示的等效電路忽略了此耦合電容器。如果時鐘發(fā)生器7以這樣的狀態(tài)刷新速率使得以45Hz或更低頻率更新存儲在液晶電容器CLc的電荷(即液晶面板2上的顯示圖像)，那么，即使當32的電位電平顯著地改變時，像素10的電位(即液晶電容CLC的電極)變化能夠最小化。這與存儲電容器C由柵極結(jié)構(gòu)形成的情形相反。
此液晶顯示器1最好以45赫茲或更低的低頻驅(qū)動。這是因為即使柵信號的頻率降低，柵信號驅(qū)動器的功率耗散也能夠足夠地減少，顯示信號的極性在較低頻率反轉(zhuǎn)，能夠足夠地減少數(shù)據(jù)信號驅(qū)動器(或圖7舉例說明的源驅(qū)動器4)的功率耗散。而且，因為在像素電極i0的電位變化最小，能夠不變地顯示優(yōu)質(zhì)的圖像而不使觀察者看出任何抖動。
圖9的圖形(a)、(b)，(o)、(d)和(e)分別表示在以低頻驅(qū)動液晶顯示器1時，柵信號波形、另一個柵信號波形、數(shù)據(jù)信號(或顯示信號)波形、像素電極10的電位，和從反射電極29反照的光強度，在該情況下，圖像以60Hz的十分之一即6Hz的速度刷新。更準確地說，每個167毫秒的刷新周期，相應(yīng)于6Hz的刷新速率，包含，其中每個柵總線線路32均被選中的0.7毫秒的選擇周期，和其中不選擇柵32的166.3毫秒的非周期。以這樣的方式驅(qū)動液晶顯示器1響應(yīng)柵信號的每個脈沖，提供給每個總線線路34的數(shù)據(jù)信號極性被反轉(zhuǎn)，每當圖像刷新時，具有與上述一個極性相反的數(shù)據(jù)信號給每一個像素。
圖9的圖形(a)表示正好在掃描包含目標像素的柵總線線路32之前，輸出到柵總線線路32上將要掃描的柵信號波形。為了方便起見，前一個柵總線線路32在此將被稱為″前柵總線線路32″而后一個柵總線線路32在此將被稱為″當前柵總線線路32″。圖9的圖形(b)表示輸出到包含目標像素的當前柵總線線路32的柵信號波形(即在自我階段)圖9的圖形(o)表示輸出到包含目標像素的源總線線路34上的數(shù)據(jù)信號波形。圖9的圖形(d)表示目標像素的像素電極10的電位電平。正如從圖9的圖形(a)和(d)所見，當選擇電壓正在施加到前一柵總線線路32時，像素電極10的電平是恒定值。在此選擇周期期間，從反射電極29反射的光強度示出幾乎沒有可發(fā)覺的變化，如圖9圖形(e)所示。而且以眼睛證實能夠在屏幕上顯示均勻和優(yōu)質(zhì)的圖像而沒有使觀察者看出任何抖動。當利用像素電極10的傳送電極區(qū)10b以傳輸方式展現(xiàn)圖象時，也獲得類似結(jié)果。
此外還測量液晶顯示器1的功率耗散。特別地，當液晶顯示器1以16.7毫秒的刷新周期(即以60Hz的刷新速率)驅(qū)動時，設(shè)備1消耗160毫瓦的功率。另一方面，當液晶顯示器1以167毫秒的刷新周期(即以6Hz的刷新速率)驅(qū)動時，設(shè)備1僅消耗40毫瓦的功率。因此，證實能夠顯著地降低功率耗散。
在圖9說明的例子中，刷新速率被認為是6Hz。然而，刷新速率可以是適合0.5Hz轉(zhuǎn)到45Hz可取范圍內(nèi)的任何其他值。
將參考圖10A和10B參考描述這些理由。圖10A和10B表示當寫時間定為100微秒時，液晶層42的液晶材料(例如默克公司生產(chǎn)的ZLI-4792.)的電壓保持比率Hr怎樣隨驅(qū)動頻率(或刷新速率)而變。圖10B表示驅(qū)動頻率是0Hz到5Hz到更高頻率的圖10A部分。
正如從圖10B所見，當驅(qū)動頻率是1Hz時，液晶電壓保持比率Hr仍然高達大約97％。＞然而，如果驅(qū)動頻率減少到少于1赫茲，電壓保持比率Hr開始顯著地減少。如果頻率下降到低于0.5Hz(保持比率Hr大約92％)，則保持比率Hr突然減小。如果液晶電壓保持比率Hr低，那么造成從液晶層42或TFTs 20流出不可忽略的電流漏泄量，從而大大地改變像素10處的電位電平。然后，明亮度也顯著地改變，生產(chǎn)可看到的抖動。而且，在執(zhí)行寫入操作之后的僅一個短時期內(nèi)(大約1到2秒)，TFTs 20的截止態(tài)阻抗通常不顯著改變，正如當前討論所推測的。從而，顯示的圖像是否抖動著重地取決于液晶電壓保持比率Hr。
5為此，為足夠地減少像素電極10的電位電平變化，刷新速率最好為0.5以上而45Hz以下。那么，液晶顯示器1的功率耗散能夠足夠地降低，不必要的抖動也能夠消除。更好地，刷新速率高于iHz而低于15Hz。那么，能夠更進一步減少功率耗散，最小化像素電極10的電位電平變化。結(jié)果，能夠徹底地減少功率耗散和能夠更完全地消除抖動。
而且，同步時鐘發(fā)生器7能夠如上所述設(shè)置多級刷新速率。從而，可以根據(jù)預(yù)定的應(yīng)用(或要顯示的圖像種型)有選擇地使用刷新速率。例如，在顯示靜止圖像或幾乎不活動的圖畫時，刷新速率可以定到45赫茲或更低，以降低功率耗散。
另一方面，在顯示活動圖像時，刷新速率可以定到大于45Hz以便足夠平穩(wěn)地呈現(xiàn)圖像。那些刷新速率可以包含15Hz、30Hz、45HZ和60Hz，使得每個是最低刷新速率的倍數(shù)。在這種情況下，一個公共基準同步信號施加到每個刷新速率上。另外，當刷新速率轉(zhuǎn)換時，供給的顯示信號能夠容易地取消或者加上。此外，最好將最低的刷新速率乘二的N次方(其中n是整數(shù))得到每個刷新速率。例如，刷新速率可以包含15Hz，30Hz(即15Hz的兩倍)和Hz(即15Hz的四倍)。那么，可以通過使用普通簡易分頻器產(chǎn)生每個刷新速率，分頻器通過將代表最低頻率的一個邏輯信號除以二的N次方的倒數(shù)完成頻率變換。
也可以調(diào)整液晶顯示器1的基準刷新速率，以便定義液晶面板2上的顯示圖像更新成不同圖像的刷新速率(即提供的顯示信號對相應(yīng)像素配備不同的圖像數(shù)據(jù)的速率和更新屏幕圖像的速率。如果以以下方式定義刷新速率和基準刷新速率之間的關(guān)系，那么改善了液晶面板2的性能。
例如，通過將基準刷新速率乘以等于或二的一個整數(shù)，可以得到最低的一個刷新速率倍數(shù)。如果以此方式定義刷新速率，那么在前一更新和下一更新之間，對于顯示在屏幕上的相同圖像來說，每一像素被至少兩次或更多次。例如假定基準刷新速率是3Hz，那么圖9舉例的刷新速率6Hz是基準刷新速率的兩倍。從而，在前一更新更新之間的間隔，正顯示信號和負顯示信號能夠供給相同的像素一次。因此，能夠在交流電驅(qū)動技術(shù)反轉(zhuǎn)像素電極10的電位極性時顯示相同的圖像。結(jié)果，能夠增加液晶面板2的液晶材料的可靠性。
此外，即使當基準刷新速率改變時，同步時鐘發(fā)生器7可以構(gòu)造的將至少最低的刷新速率變成通過將新的基準刷新速率乘二或更大的整數(shù)得到的一個頻率。在這種情況下，即使基準刷新速率改變之后，也能以新的刷新速率在液晶面板2上顯示相同的圖像，像素電極10的電位極性通過交流電驅(qū)動技術(shù)被反轉(zhuǎn)。結(jié)果，能夠容易地保持液晶面板2的液晶材料的可靠性。例如，如果基準刷新速率從3Hz變成4Hz，那么同步時鐘發(fā)生器7能夠?qū)⑺⑿滤俾蕿?Hz、15Hz、30Hz和45Hz變成新的刷新速率8Hz、20Hz、40Hz和60Hz。而且，在滿足上述條件情況下，如果最低的刷新速率設(shè)置為2或2以上(例如6Hz)的一個整數(shù)，那么基準刷新速率至少是1Hz。就是說，屏幕上的圖像能夠至少一秒更新一次。因此，當在液晶面板2的屏幕上顯示時鐘時，該時鐘能夠足以以一秒為基礎(chǔ)精確地記時。
如上所述，第一優(yōu)選實施例的液晶顯示器1顯著地降低功率耗散，還通過使用開關(guān)元件能夠顯示優(yōu)質(zhì)的圖像。同時，液晶顯示器1可以以反射模式進行顯示操作，并能夠以45Hz或更低的頻率驅(qū)動，其功率耗散比傳統(tǒng)的液晶顯示器減小更多的百分比。
應(yīng)當注意，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的液晶顯示器使用的低頻驅(qū)動器無須具有上述的電路排列。例如，低頻驅(qū)動器可以包含用于其控制器或源驅(qū)動器的一個frame存儲器以便減少時鐘頻率。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例，即使以45Hz或更低低頻驅(qū)動時，該液晶顯示器仍可顯示優(yōu)質(zhì)的圖像，其功率耗散顯著地減少并不使觀察者看出任何抖動。而且，按照第一優(yōu)選實施例的雙模式液晶顯示器包含開關(guān)元件，其方面方格子圖案排列，但仍可顯示優(yōu)質(zhì)的圖像而不使觀察者看出至少往往由電極區(qū)形成的鋸齒形曲線。
實施例2在下文中，將描述按照本發(fā)明第二具體優(yōu)選實施例的液晶顯示器。第二優(yōu)選實施例的液晶顯示器是一個雙模液晶顯示器，反射部分的電極之間引起的電極電位差近似等于傳送部分電極之間引起的電極電位差。正如在此使用的，電極間引起的電極電位差意思指當顯示時沒有從外部施加電壓時，施加到液晶層的直流電壓。在第二優(yōu)選實施例的雙模式液晶顯示器中，反射部分的電極之間引起的電極電位差近似等于傳送部分電極之間引起的電極電位差。因此，能夠最小化由于其反射和傳送部分的間的電極電位差中的差值而在常規(guī)雙模式液晶顯示器中經(jīng)常產(chǎn)生的抖動。
首先，將參考圖14和15描述在已知的雙模式液晶顯示器中由于其反射和傳送部分間的電極電位差值引起的抖動是怎樣產(chǎn)生的。
圖14所示的雙模式液晶顯示器500包含對立的襯底510、活性基質(zhì)襯底520和夾在襯底510和520之間的液晶層530。該對立的襯底510包含一個透明公共電極512，其由主要由氧化銦和氧化錫(通常稱作″tTO″)組成的柱狀晶氧化物組成。每個定義為像素P的很多像素電極525在活動矩陣襯底520上以列和行(即矩陣)排列。每一像素電極525包含定義該像素P的反射部分R的一次反射電極(或反射電極區(qū))524，和定義像素P的傳送部分T的一個透明電極(或傳送電極區(qū))522。該反射電極524由Al層組成，而透明電極522由ITO層組成。就是說，相應(yīng)于反射部分R的液晶層530部分夾在Al和ITO層之間。另一方面，相應(yīng)于傳送部分T的液晶層530部分夾在兩個ITO層之間。在反射部分R，電壓施加到對立襯底510上的透明公共電極512之間的液晶層530部分，和施加到活動矩陣襯底520上的反射電極524部分。在此反射部分R，外部進入的光經(jīng)由對立襯底510傳送，從活動矩陣襯底520上的反射電極524中反射，然后經(jīng)由對立襯底510出去，從而以反射模式顯示圖像。另一方面，在傳送部分T，電壓施加到對立襯底510上的透明公共電極512之間的液晶層530部分，和施加到活性基質(zhì)襯底520上的傳送電極522部分。在此傳送部分，從排列在液晶板后面的背光發(fā)出的附加光經(jīng)過活性基質(zhì)襯底520，然后經(jīng)由對立襯底510出去，從而以傳輸模式顯示圖像。該反射電極524如此形成，以致覆蓋其表面上有細微凸紋花紋的層間電解質(zhì)薄膜523。因此，反射電極524還具有控制反射光方向的細微壓花表面。就是說，反射電極524以適當?shù)姆较蚍瓷溥M入的光。
在此雙模式液晶顯示器500的像素電極525中，定義反射部分R的反射電極524和定義傳送部分T的透明電極522由具有如上所述的不同的電極材料(即具有互相不同功能)組成。因此，圖15所示，傳送T的電極512和522之間引起的電極電位差不同于反射部分R的電極512和524之間引起的電極電位差B。就是說，當顯示時不施加外電壓時，施加到相應(yīng)于傳送部分T的液晶層530部分的直流電壓不同于施加到相應(yīng)于反射部分R的液晶層530另一個部分的直流電壓。
從而，即使相同的電壓施加到每個雙電極512和522或512和524，施加到相應(yīng)于像素P的傳送部分T的液晶層530部分的電壓應(yīng)該不同于施加到相應(yīng)于像素P的反射部分R的液晶層530部分的電壓。換句話說，施加的電壓在單個像素P上不均勻。就是說，即使為傳送T定義一個偏移電壓，使得補償耦合電壓和電極電位差A(yù)，抖動還仍然可以覺察到，因為反射部分R可以具有由于電極電位差A(yù)和B間的差造成反電壓漂移。
應(yīng)當注意反射部分R引起的電極電位差B隨電位電平顯著地可變，所述電位電平指經(jīng)由液晶層彼此面對的電極而且由具有兩個不同功函數(shù)的互相不同的材料組成的電極上的電位電平。然而，即使這二個電極由相同的材料組成，其間仍然可以引起差，因為該二電極之一上的定位薄膜可能不同于另一個電極上的定位薄膜。從而，在傳送部分T，即夾在兩個ITO層之間的液晶層中引起的電極電位差小于電極電位差B，但是通常不為零。
在下文中，將參考圖描述按照本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的雙模式液晶顯示器的結(jié)構(gòu)與操作。圖11和12示意地舉例液晶顯示器400的一個像素P的配置。圖11是沿圖12所示的線XI-XI方向看的像素P的橫斷面視圖。
圖11所示，液晶顯示器400包含對立襯底410、活性基質(zhì)襯底420和夾在彼此面對的兩個襯底410和420之間的液晶層430。
對立襯底410包含玻璃襯底411.。在該玻璃襯底411外表面上，依次裝備相位板、偏振器和防反射膜(圖11未示出)，以控制進入光。另一方面，在玻璃襯底411的內(nèi)表面上，紅綠藍彩色濾光層(未示出)用于進行色彩顯示操作，依次裝備著ITO構(gòu)成的例如已經(jīng)經(jīng)受擦除處理的定位薄膜(未示出)的透明公共電極412。
此活性基質(zhì)active matrix襯底420包含玻璃襯底421。在玻璃襯底的內(nèi)表面421，形成多個柵極總線線路(掃描線路)427，以便平行地延伸到彼此，并被覆蓋以絕緣薄膜或柵絕緣薄膜(未示出)。在此絕緣薄膜上，形成多個源總線線路(或信號線)428，以便平行地延伸到彼此，并豎直地延伸到柵總線線路427。柵總線線路427和源總線線路428間的每一相交處，配備TFT 429作為三端非線性開關(guān)元件。每個TFT 429的柵電極429a連接到相關(guān)的一個柵總線線路427每個TFT 429的源電極429b連接到相關(guān)的一個源總線線路428。TFT 429的漏極429c連接到大體上為長方形的透明電極422，透明電極422配備在絕緣薄膜上，例如可以由ITO(具有大約4.9eV的功函數(shù))構(gòu)成。
在透明電極422上配備一個層間電解質(zhì)薄膜423，其表面上具有一個細微的凸紋花紋。其上形成反射電極424(由Al(具有大約4.3eV的功函數(shù))組成)，以便覆蓋層間電解質(zhì)薄膜423。反射電極424具有一個矩形孔口，露出透明電極422。反射電極424的開口外部被用作接觸部分424a，以便一同電連接到透明電極422和反射電極424。
圖11所示，透明電極422即傳送電極區(qū))的露出部分限定像素P的傳送部分T，而圍繞透明電極422的反射電極424(即反射電極區(qū))限定像素P的反射部分R。就是說，一個像素電極425由透明電極422和反射電極424組成，一個像素P由反射部分R和傳送部分T組成在第二優(yōu)先實施例的液晶顯示器400中，反射電極424的表面覆蓋著一個由InZnOx(一種氧化物，主要由氧化銦(In20)和氧化鋅(ZnO)組成)，具有大約4.8eV的功函數(shù))組成的的非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜426。因此，反射部分R引起的電極電位差(即施加到對立襯底410上的透明公共電極412和活性基質(zhì)襯底420上的非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜426間的液晶層430部分的電壓)近似等于傳送部分T引起的電極電位差(即施加到對立襯底410上的透明公共電極412和活性基質(zhì)襯底420上的透明電極422間的液晶層部分的電壓)。更準確地說，覆蓋反射電極424的非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜426的功函數(shù)和覆蓋透明電極422的的非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜426的功函數(shù)之差在0.3eV范圍之內(nèi)。應(yīng)當注意，當由Al構(gòu)成的反射電極424覆蓋著InZnOx薄膜時，通過以弱酸性的蝕刻劑用于腐蝕Al完成單個刻蝕過程，能夠同時形成反射電極424和非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜426。
活性基質(zhì)襯底420內(nèi)表面上的像素電極425覆蓋著已經(jīng)經(jīng)受擦除處理的一個定位薄膜(未示出)。
液晶層430可以由具有電光特性的向列液晶nematic liquid crystal材料構(gòu)成。
在具有如此配置的液晶顯示器400中，外部進入光經(jīng)由對立襯底410傳送，從反射電極424反射，然后經(jīng)由反射部分R中的對立襯底410出去。另一方面，在傳送部分T，從排列在活性基質(zhì)襯底420后面的的背光(未示出)發(fā)出的附加光經(jīng)由活性基質(zhì)襯底420進入設(shè)備400，經(jīng)由透明電極422傳送，然后通過對立襯底410出去。通過逐像素地控制施加到襯底410和420上的電極間的液晶層430部分的電壓，改變了液晶層430中的液晶分子的方向狀態(tài)，從而調(diào)準經(jīng)由對立襯底410出去的光的數(shù)量并顯示預(yù)定的圖像。
在具有此種配置的雙模式液晶顯示器400中，反射電極424覆蓋以非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜426，反射部分R引起的電極電位差大體上等于傳送部分T引起的電極電位差。就是說，施加到相應(yīng)于反射部分R的液晶層430部分的直流電壓能夠近似等于施加到相應(yīng)于傳送部分T的液晶層430部分的直流電壓。從而，在顯示操作期間，當電壓施加到每對電極412和424或412和422時，在一個像素P.內(nèi)部施加了幾乎是均勻的電壓。結(jié)果能夠顯示優(yōu)質(zhì)的圖像。
在圖14所示的常規(guī)雙模式液晶顯示器500的每一個像素電極525中，反射電極524材料的功函數(shù)非常不同于如上所述的透明電極522材料的功函數(shù)。例如，如果電極524和522分別由Al和ITO組成，那么功函數(shù)的差是0.6eV或更高。因此，反射部分R′引起的電極電位差遠不同于傳送部分T′引起的電極電位差。然而，對所有的像素P′只適用一個偏移電壓。從而，用可以取消電極和耦合電壓間的電極電位差而且不向液晶層530施加具有有效值的直流電壓這樣的方式，對部分T ～和反射部分R′之一定義一個最適宜的偏移電壓。但是至于另一個部分T′或R′，向液晶層530施加具有有效值的直流電壓。就是說，施加到液晶層530部分的交流電壓是不均勻的波形。如果如果用眼睛觀看如此狀態(tài)下顯示的圖像，可以看到已經(jīng)產(chǎn)生完全可覺察的抖動并且圖像質(zhì)量顯著地惡化。此外，如果直流電壓長時間連續(xù)施加到液晶層，那么液晶材料的可靠性可能也要受影響。
相反，在第二優(yōu)選實施例的液晶顯示器400中，覆蓋反射電極424的非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜426(例如由InZnOx構(gòu)成)上的電極電位電平近似等于透明電極422(例如由ITO構(gòu)成)上的電極電位電平。因此，反射部分R引起的電極電位差大體上等于傳送部分T引起的電極電位差。從而，只不過是利用一個施加的偏移電壓就可以取消電極電位差和耦合電壓，使得不向液晶層430施加具有有效值的直流電壓。結(jié)果，在反射部分R和傳送部分T都可以顯示優(yōu)質(zhì)的圖像而沒有使觀察者看出任何抖動。另外，因為沒有直流電壓施加到液晶層430，還可避免液晶材料可靠性方面不必要的下降。
此外，在此優(yōu)選實施例的液晶顯示器400中，覆蓋反射電極424的非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜426的功函數(shù)和覆蓋透明電極422的的非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜426的功函數(shù)之差在0.3eV范圍之內(nèi)。因此，完全可以達到反射電極424上的非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜426上的電極電位電平近似等于透明電極422上的電極電位電平的預(yù)期效果。
本發(fā)明者還以非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜和改變的透明電極間不同的功函數(shù)制做了許多液晶顯示器，用于經(jīng)驗上的目的。特別地，研制了具有上述配置的四類液晶顯示器。在四個設(shè)備中的每一設(shè)備中，覆蓋Al的反射電極的非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜由InZnOx組成，透明電極由ITO組成。然而，通過在相互不同的條件下形成透明電極，非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜和透明電極間的功函數(shù)差被改變?yōu)?.1eV、0.2eV、0.3eV或0.4eV。而且，正如在上述優(yōu)選實施例中，偏移電壓定義為這樣的一個值，在相應(yīng)于反射部分的液晶層部分不施加直流電壓。四個設(shè)備的每一設(shè)備以60Hz的正常頻率驅(qū)動。
以下列表3示出此四種設(shè)備的合成顯示質(zhì)量表3表3

正如可以從列表3所示的結(jié)果所見，如果非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜和透明電極間的功函數(shù)差是0.3eV或更低，在反射部分或者傳送部分看不出亮度變化，那么實現(xiàn)好的顯示質(zhì)量。然而，當功函數(shù)差是0.4eV時，在傳送部分看出一些抖動。這些理由被認為是如下特別地，如果功函數(shù)差在0.3eV范圍之內(nèi)，反身寸矛口傳送部分引起的電極電位差之間的間距gap如此狹窄(大體上為零)，使得使用一個偏移電壓就可以取消這兩個電極電位差。另一方面，如果功函數(shù)差是0.4eV，反射和傳送部分引起的電極電位差之間的間距gap更寬，很難僅使用一個偏移電壓取消這些電極電位差。為此，非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜和透明電極間的功函數(shù)差最好小于0.4eV，最好為0.3eV或更低。
此外，在這些優(yōu)選實施例的液晶顯示器400中，覆蓋反射電極424的一些透明導(dǎo)電薄膜426的厚度是1nm到20nm。當非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜426具有適合此范圍的一個厚度時，薄膜426可以具有均勻厚度，并能夠顯示優(yōu)質(zhì)的圖像。通過以非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜426覆蓋反射電極424，反射部分R引起的電極電位差能夠通常近似等于傳送部分T引起的電極電位差。然而，如果非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜426的厚度是數(shù)百nm時，大部分進入光將吸收到非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜426中去，而只是少量的光將從反射電極424反射出去。而且，在自非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜426表面反照出去的光和自反射電極424表面反照出去的光之間會出現(xiàn)干涉，從而無意地對外出光著色并惡化了顯示圖像的質(zhì)量。
本發(fā)明者還以改變厚度的非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜制做許多液晶顯示器用于經(jīng)驗?zāi)康?。特別地，研制了具有上述配置的五種液晶顯示器。在五個設(shè)備中的每一設(shè)備中，覆蓋Al的反射電極的非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜由InZnOx組成，透明電極由ITO組成。無論如何，此五個設(shè)備的非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜具有的厚度分別是5nm、10nm、15nm、20nm和30nm。圖13示出對于包含相應(yīng)厚度的非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜的五種設(shè)備的進入光的波長和反射比間的關(guān)系。圖13還示出用于不包含非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜(即包含具有厚度是0nm的非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜)的比較設(shè)備的反射比和波長間的關(guān)系。
正如從圖13所見，非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜越厚，反射比越低。還可以看到，進入光的波長越短，反射比越低。
在雙模式液晶顯示器中，顯示圖像質(zhì)量直接受反射電極色彩的影響。從而，重要的是控制反射電極上非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜的厚度。下面的列表4示出以眼睛估算的五種液晶顯示器的合成顯示質(zhì)量。
表4

正如從列表4所示的結(jié)果所見，當非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜的厚度是20nm或更小，合成的顯示質(zhì)量足夠好。特別地，非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜越薄，顯示圖像著色越少，顯示質(zhì)量越好。然而，當非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜的厚度為30nm時，顯示圖像顯著地著色。當理由被認為是當厚度是20nm或更小時，顯示圖像只有輕徽地受光的干涉的影響，但是當厚度是30nm時，圖像將嚴重地受干涉的影響。從而，非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜最好具有少于30nm的厚度，最好具有20nm或更小的厚度。本發(fā)明者確認即使當非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜具有1nm的厚度時，反射部分和傳送部分引起的電極電位差能夠大體上互相均等。然而，如果厚度小于1nm，則很難通過噴射工藝控制厚度。由于此緣故非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜最好具有至少1nm的厚度。
在將液晶材料注入襯底間的缺口工序期間，或由于雜質(zhì)從密封樹脂材料外流入缺口造成某些雜質(zhì)(例如離子雜質(zhì))可能不時地進入液晶層430。在通過交流電驅(qū)動技術(shù)驅(qū)動的液晶顯示器中，如果襯底對上的二電極材料不同，那么在該電極間引起一個電極電位差。在這種情況下，由于靜電引力，那些雜質(zhì)被吸入襯底之一。結(jié)果，顯示區(qū)的某些部分具有吸附了的雜質(zhì)，而其它顯示區(qū)沒有。在沒有吸附雜質(zhì)的顯示區(qū)中，能夠?qū)㈩A(yù)定電壓施加到液晶層。另一方面，在具有吸附雜質(zhì)的顯示區(qū)中，不能將預(yù)定電壓施加到液晶層。然后，如有可能是兩種面積時，應(yīng)該準備兩個不同的偏移電壓。實際上，雖然每次只能施加一個偏移電壓。從而，在顯示圖像時，已經(jīng)吸附了雜質(zhì)的顯示區(qū)產(chǎn)生抖動。在顯示區(qū)周邊尤其值得注意此抖動，因為顯示區(qū)部分嚴重地受到從密封樹脂材料流出的雜質(zhì)的的影響。
相反，在第二優(yōu)選實施例的液晶顯示器400中，通過分別在InZnOx的反射電極424上、ITO的透明電極422和ITO的透明公共電極412上制做非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜426，像素電極425和透明公共電極412上的電極電位電平能夠大體上互相均等。那么，能夠最小化襯底上的雜質(zhì)吸附，從而消除由于雜質(zhì)吸附在襯底上造成的抖動，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)圖像的顯示。
應(yīng)當注意，本發(fā)明決不限于上述說明的優(yōu)選實施例，而是可以以各種其他方式修改。
例如，在上述優(yōu)選實施例中，反射電極424由Al組成。替換地，反射電極424還可由Ag組成或還可具有包含Al和Mo層的多層結(jié)構(gòu)組成。透明公共電極412和透明電極422由ITO組成，非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜426由上述優(yōu)選實施例的InZnOx組成。然而，這些電極和薄膜還可以由另外適宜的組合材料組成。
而且，在上述優(yōu)選實施例中，反射電極424覆蓋以非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜426。替換地，反射電極424還可能覆蓋以例如ITO的結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜。
此外，在上述優(yōu)選實施例中，TFTs 129被用作示范的開關(guān)元件。選擇性地，MIM(金屬絕緣體金屬)元件為兩端非線性元件，可以同時被用作選擇的開關(guān)元件。應(yīng)當注意，當使用MIM元件時，將產(chǎn)生正負耦合電壓并將互相抵消。
所以MIM液晶顯示器的偏移電壓應(yīng)該定義為不同于TFT液晶顯示器的偏移電壓。
此外，在上述優(yōu)選實施例中，通過將非結(jié)晶透明導(dǎo)電薄膜426覆蓋反射電極424，反射部分R和傳送部分T引起的電極電位差大體上互相均等。然而，還可以通過任何其他技術(shù)使這些電極電位差均等。例如，即使反射電極424使用氧等離子體、UV臭氧或任何其他適宜的物質(zhì)進行某些表面處理，反射電極的功函數(shù)還可以使得更接近透明電極的功函數(shù)，反射部分和傳送部分引起的電極電位差也可以大體上互相均等。作為另外的替換物，通過將反射和透明電極表面覆蓋相應(yīng)的具有大約0.4nm厚度的薄膜，還可以匹配反射電極和透明電極的功函數(shù)，反射和傳送部分引起的電極電位差也可以大體上均等。應(yīng)當注意，具有大約0.4nm厚度的Au薄膜不影響透明電極的透光度。可選擇地，或者通過在反射電極上形成預(yù)定的絕緣薄膜或者通過以預(yù)定的有機材料例如定位成膜物質(zhì)覆蓋反射電極的表面，反射電極(外觀上的)功函數(shù)也可以導(dǎo)致更接近透明電極的功函數(shù)，反射部分和傳送部分引起的電極電位差也可以大體上均等。
實施例3在下文中，將參考圖16至20描述根據(jù)本發(fā)明第三具體優(yōu)選實施例的液晶顯示器600的配置與操作。第三優(yōu)選實施例的液晶顯示器600也是雙模式顯示設(shè)備，其中每一個像素包含反射部分和傳送部分。然而，不同于上述第二優(yōu)選實施例的液晶顯示器400，第三優(yōu)選實施例的液晶顯示器600包含一個結(jié)構(gòu)，能夠電補償反射和傳送部分引起的電極電位差間的缺口。
圖16示意地示出液晶顯示器600的等效電路。
圖17A和17B分別是一平面圖和延圖17A所示的線條XVIIb-XVIIb方向的剖視圖，示意地說明根據(jù)第三優(yōu)選實施例的液晶顯示器600的一個像素的結(jié)構(gòu)如圖16所示，液晶顯示器600具有與普通活動矩陣編址液晶顯示器相同的電路排列。
多個柵極總線線路604，在行方向延伸，連接到其相應(yīng)柵極端子602，而多個源總線線路608在列方向延伸，連接到其相應(yīng)源端子606。柵總線線路604是示范的掃描線，源總線線路608是示范的信號線。配備一個TFT 614作為在這些二組總線線路604和608間每一交點附近的開關(guān)元件。每個TFT 614的柵電極(未示出)連接到相關(guān)的一個柵總線線路604，而其源電極(未示出)連接到相關(guān)的一個源總線線路608。液晶電容器(或像素電極)612存儲電容器(或存儲電容器電極)616共同組成像素電容器610，并聯(lián)連接到每個TFT614的漏極。存儲電容器616的存儲電容器反電極共同連接到一個存儲電容器總線線路或存儲電容器反電極線)620。液晶電容器612由像素電極612、反電極628或629和夾在像素電極612和反電極628或629之間的液晶層664形成。
將更進一步參考圖17A和17B的細節(jié)描述液晶顯示器600的一個像素結(jié)構(gòu)。
在該雙模式液晶顯示器600中，每一個像素電極612包含反射電極區(qū)651和傳送電極區(qū)652。在像素電極612的周邊，反射電極區(qū)651局部地與一個柵總線線路604和一個源總線線路608重疊，從而有助于增大像素的孔徑比。通過液晶層664面對像素電極612的反電極包含第一和第二反電極628和629，它們分別面對反射電極區(qū)651和傳送電極區(qū)652。以此方式，通過對反射和傳送部分分別配備兩個反電極628和629，在反射和傳送部分引起的電極電位差間的缺口能夠被電抵償。隨后將詳細描寫這些操作。
將參考圖17B描述液晶顯示器600的截面結(jié)構(gòu)。應(yīng)當注意，在圖17B中省略襯底622是一個透明絕緣襯底(例如玻璃襯底)，其上形成TFT 614的柵電極636。柵電極636覆蓋以柵絕緣薄膜638，其上裝備了一個半導(dǎo)體層640，以與柵電極636重疊。此外，提供了n*Si層642和644以便覆蓋半導(dǎo)體層640的兩端。在左手側(cè)的n′Si層642上形成源電極646，當在右手側(cè)的n′Si層644上形成漏極648。漏極648延至像素區(qū)以便還起電極612的傳送電極區(qū)652的作用。而且，存儲電容器總線線路620和漏極648共同形成存儲電容器616(見圖16)，柵絕緣薄膜638插入其間。
形成一個層間電解質(zhì)薄膜650以便覆蓋所有這些構(gòu)件，包含柵總線線路604和源總線線路608。在層間電解質(zhì)薄膜650上，提供像素電極612作為Al層、包含Al或Al多層結(jié)構(gòu)的合金層和MO層。此部分的作用是作為反射電極區(qū)651。此外，通過除去層間電解質(zhì)薄膜650部分提供一個開口，并被用作接觸孔，在此接觸孔上，TFT 614的漏極648連接到像素電極612(即定義反射電極區(qū)，651的合金層)。在層間電解質(zhì)薄膜650開口內(nèi)部露出的漏極648的延伸部分定義傳送電極區(qū)652。必要時，像素電極612覆蓋以一個定位薄膜654。
另一個襯底624也是透明絕緣襯底(例如玻璃襯底)，在其上依次形成濾色器層(未示出)、由透明導(dǎo)電薄膜構(gòu)成的反電極628和629和一個定位薄膜660。通過隔離物662在襯底624和622之間提供預(yù)定的缺口。襯底622和624以其周邊的密封構(gòu)件膠合。
在常規(guī)液晶顯示器中，其反電極由覆蓋整個顯示區(qū)的單個透明導(dǎo)電層(例如一個ITO層)組成。另一方面，液晶顯示器600包含如上所述的兩個反電極628和629。正如在圖18示意說明的，第一和第二反電極628和629的每一個已經(jīng)形成梳狀，具有平行地延伸到柵總線線路604的多個分支。每個梳管圍繞襯底624周邊共同成結(jié)，從而形成兩個分支組。第一第一和第二反電極628 629彼此電隔離，使得能夠向該處施加兩個不同的公共信號(或常用電壓)。而且，如圖17A所示，第一和第二反電極628和629如此排列，使得當對立襯底624s與活性基質(zhì)襯底622s接合時，第一和第二反電極628和629的兩組梳管分支分別面向反射電極區(qū)651和傳送電極區(qū)652。
對立襯底624s和活性基質(zhì)襯底622s固定之后，反電極628和629通過公共傳遞trannsfers 631連接到活性基質(zhì)襯底622s上的公共信號輸入線(未示出)，以便輸入公共信號到反電極628和629。然后，公共信號分別經(jīng)由公共信號輸入端子632和633輸入到反電極628和629。替換地，公共信號還可以輸入到反電極628和629，而不經(jīng)過公共傳遞631。
在下文中，將參考圖19A、19H和20描述液晶顯示器600怎樣操作。
圖19A和19B均表示液晶顯示器600的一個像素的等效電路，其中TFT分別在ON狀態(tài)和OFF狀態(tài)。圖20說明用于驅(qū)動像素的信號(a)至(e)相應(yīng)波形。
信號波形(a)示出輸入到柵總線線路604的一個柵信號(或掃描信號)Vg。信號波形(b)示出源信號(或顯示或數(shù)據(jù)信號)Vs.信號波形(c)示出輸入到反電極628和629的公共信號Vcom(包含Vcom1和Vcom2)。公共信號與源信號Vs的周期相同，極性相反。這些公共信號Vcom用來將足夠大幅度的電壓|Vs-Vcom|施加到液晶層，以減少源信號Vs的絕對值(即幅度)和使用具有低擊穿電壓的(IC)。
當TFT 614為導(dǎo)通狀態(tài)時，電壓Vp(Vs)施加到像素電極，I Vs-Vcoml施加到像素(包含液晶電容Cio和存儲電容Cs)。結(jié)果，電荷Qlo和Qs分別存儲在液晶電容Clc和存儲電容Cs上，如圖1gA所示。在該情況下，電荷Qgd存儲在TFT 614的漏電容Cgd，TFT 614被施加了一個柵壓Vgh(即導(dǎo)通電壓)。
當TFT 614截止時，狀態(tài)改變?yōu)閳D19B所示。特別地，存儲在TFT 614的柵漏電容Cgd的電荷變成Qgd，對此TFT 614施加一個柵壓Vgl(即開路電壓)。結(jié)果，存儲在液晶電容Clc和存儲電容Cs的電荷分別變成Qlc和Qs，像素電極的電位電平從Vp變化為Vp。從而，當TFT 614截止時，施加到像素的電壓Vlc減小為圖20的信號波形(d)和(e)代表的電壓。
這些壓降被稱作″饋通feedthtough電壓″Vd。每當轉(zhuǎn)換源電壓的極性時，產(chǎn)生該饋通電壓以便產(chǎn)生抖動。如上所述，限定一個偏移電壓以抵消此饋通電壓公共信號的電壓電平Vcom比源電壓中心電平Vs減少了一個饋通電壓，從而阻止抖動。
在雙模式液晶顯示器中，不僅由饋通電壓而且由反射部分和傳送引起的電極電位差間的缺口產(chǎn)生抖動。例如，同相應(yīng)于ITO層間的傳送部分的液晶層另外的部分相比，大約200mV到大約300毫伏的直流電壓另外施加到相應(yīng)于ZTO和Al層間的反射部分的液晶層部分。因此，反射部分最適宜的偏移電壓(或反電壓)不同于傳送部分最適宜的偏移電壓。
本發(fā)明第三優(yōu)選實施例的液晶顯示器600分別包含與反射電極區(qū)651和傳送電極區(qū)652電隔離的反電極628和629，正如參考圖17和18描述的。從而，液晶顯示器600能夠分別向反電極628和629供給相互不同的中心電平的公共信號Vcom1和Vcom2，如圖20所示的信號波形(c)為代表。
因此，如20所示的信號波形(d和()代表的，施加到相應(yīng)于傳送部分的液晶層部分的有效電壓能夠與施加到相應(yīng)于反射部分的液晶層部分的有效電壓Vrms均等。另外，在正片上的每一個電壓Vrms的幅度等于在負片上的電壓Vrms幅度。因此，該抖動能夠最小化。另外，在液晶顯示器600中還可以最小化由于液晶材料老化造成的電壓保持比率方面的不必要下降。結(jié)果，能夠從接近顯示板周邊圍繞的密封樹脂或接近噴孔顯示的圖像部分中消除不均勻或斑點。
在下文中，將參考圖21至23描述根據(jù)本發(fā)明第三具體優(yōu)選實施例的別一個液晶顯示器700的配置與操作。
正如上述的液晶顯示器600，液晶顯示器700分別包含用于反射部分和傳送部分的兩個反電極(梳管形狀)。如在液晶顯示器600中，用于反射和傳送部分的反電極還分別被認為是第一和第二反電極628和629(見圖17和18)。
此外液晶顯示器700分別包含用于反射和傳送電極區(qū)的兩個TFTs和用于反射和傳送部分的兩個存儲電容器。液晶顯示器700還可以分別限定用于反射和傳送部分的兩個偏移電壓，能夠向相應(yīng)于一個像素的液晶層部分施加均勻的有效電壓Vrms，從而能夠最小化該抖動。
圖21示意地表示液晶顯示器700的一個像素710的結(jié)構(gòu)。該像素710包含一反射部分710a和一傳送部分710b。TFTs 716a和716b分別連接到反射電極(或反射電極區(qū))718a和透明電極(或傳送電極區(qū))718b。存儲電容器(CS)722a和722b還分別連接到反射和透明電極718a和718b。TFTs 716a和716b的柵電極都連接到柵總線線路712，而其源電極都連接到公共(或相同)源總線線路714。
存儲電容器722a和722b分別連接到存儲電容器線724a和724b。存儲電容器722a包含電連接到反射電極718a的存儲電容器電極；電連接到存儲電容器線724a的存儲電容器反電極；插入在此二電極間的一個絕緣層(未示出)。該存儲電容器722b包含存儲電容器722a包含電連接到透明電極718b的存儲電容器電極；電連接到存儲電容器線724b的存儲電容器反電極；插入在此二電極間的一個絕緣層(未示出)。存儲電容器722a和722b的存儲電容器反電極彼此電隔離，并能夠分別從存儲電容器線724a和724b相互提供不同的存儲電容器反電壓。施加到第一反電極628的同一個公共信號還施加到用于反射710a的存儲電容器線724a，施加到第二反電極629的同一個公共signal還施加到傳送710b的存儲電容器線724b。
圖22示意地表示液晶顯示器700的一個像素710的等效電路。在此等效電路中，相應(yīng)于反射和傳送部分710a和710b的液晶層部分分別通過參考數(shù)字713a和713b識別。由反射電極718a形成的液晶電容器、液晶層713a和第一反電極將通過Clca識別，而由透明電極718b形成的液晶電容器、液晶層713b和第二反電極將通過Clcb識別。而且，彼此電隔離并分別連接到反射和傳送部分710a和7iOb的液晶電容器Clca和Clcb的存儲電容器722a和722b將分別由Ccsa和Ccsb識別。
在反射部分710a，液晶電容器Clca的一個電極和存儲電容器Cosa的一個電極連接到提供來驅(qū)動反射部分710a的TFT 716a的漏極，而液晶電容器Clca的另一個電極和存儲電容器Ccsa的另一個電極連接到存儲電容器線724a。另一方面，在傳送部分710b，液晶電容器Clcb的一個電極和存儲電容器Ccsb的一個電極連接到提供來驅(qū)動傳送部分710b的TFT 716b的漏極，而液晶電容器Clcb的另一個電極和存儲電容器Ccsb的另一個電極連接到存儲電容器線724b。TFTs 716a和716b的柵電極都連接到柵總線線路712，而其源電極都連接到源總線線路714。
接下來將參考圖23描述液晶顯示器700怎樣操作。
圖23示意地表示用于驅(qū)動液晶顯示器700的相應(yīng)電壓的波形和定時。
圖23的部分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)分別示出源總線線路714上源信號的波形、存儲電容器線724a上公共信號Vcsa的波形、存儲電容器線724b上公共信號Vcsn的波形、柵總線線路712上柵信號Vg的波形、施加到反射電極718a的電壓Vlca的波形和施加到透明電極718b的電壓Vlcb的波形。施加到如圖23的部分(b)所示的存儲電容器線724a的同一個公共信號也施加到用于反射部分710a的第一反電極628。另一方面，施加到如圖23的部分(c)所示的存儲電容器線724b的同一個公共信號Vcsb也施加到用于傳送部分710b的第二反電極629。
首先，在Ti時，柵壓Vg從VgL變化為VgH，從而同時接通兩個TFTs 716a和716b。結(jié)果，源總線線路714上的源電壓Vs提供給透明電極718a和718b，反射和傳送部分710a和710b的液晶電容器Clca和Clcb被充電。同時存儲電容器Ccsa和Ccsb也被充電。
接下來，在T2時，柵總線線路712上的柵壓Vg從VgH變化到VgL，從而使TFTs 716a和716b同時截止。結(jié)果，液晶電容器Clca和Clcb和存儲電容器Ccsa和Ccsb完全與源總線線路714電隔離。TFTs 716a和716b截止之后，由于與TFTs716a and 716b有關(guān)的寄生電容影響立即出現(xiàn)一饋通現(xiàn)象，從而使將施加到反射和透明電極718a和718b的電壓VIca和VIcb減小大約相同的Vd數(shù)量。
接下來，在每一個定時T3、T4和T5，公共電壓Vcsa和Vcsb施加到存儲電容器反電極，電壓Vlca和VIcb施加到反射和透明電極718a和718b。
將描述施加到反射和透明電極718a和718b的電壓VIca和Vlcb。
假定具有相同電壓和相同幅度的信號作為公共信號Vcsa和Vcsb施加到圖23部分(b)和(c)所示的存儲電容器反電極。而且，如果反射電極718a由Al組成，那么Al反射電極718a和ITC反電極628間引起的電極電位差不同于ITC透明電極718b和ITO反電極629間引起的電極電位差。從而，在這種情況下，因為此外向該處加上電極電位差(或DC voltage)，那么向該處施加偏移電壓以前，施加到反射電極718a的電壓信號波形Vlca具有圖23部分e)所示的正向漂移(或增加的)電壓電平。結(jié)果，產(chǎn)生抖動。因此如此施加偏移電壓如此施加到反射電極718a的電壓中心電平等于施加到反電極628公共電壓的中心電平。結(jié)果，能夠顯示優(yōu)質(zhì)的圖像而不使觀察者看出任何抖動。
以此方式，通過用這種抵銷直流電壓方式限定用于反射和傳送部分710a和710b的最佳反電壓(或存儲電容器反電壓)，能夠最小化該抖動。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明第三優(yōu)選實施例的液晶顯示器600或700包含兩個分別面對反射電極區(qū)和傳送電極區(qū)的電隔離的反電極。作為提供給反電極(面對該傳送電極區(qū)但是必須使其中心電平偏移一個直流電壓)公共信號的具有相同極性相同周期和相同幅度的一公共信號被提供給面對該反射電極區(qū)的反電極。因此，能夠抵銷由于其反射和傳送部分的間的電極電位差間的差值影響產(chǎn)生的該偏移直流電壓。
在上述第二優(yōu)選實施例根據(jù)液晶顯示器400中，通過修改反射區(qū)電極結(jié)構(gòu)，能夠減少反射和傳送部分引起的電極電位差間的差。另一方面，在根據(jù)本發(fā)明第三的的液晶顯示器600或700中，能夠抵銷電極電位差間的差的一個電壓施加到包含具有相互不同的電極電位差部分(即反射和傳送部分)的液晶層。因此，如果組合使用這些結(jié)構(gòu)，可以使該抖動更不可覺察。
根據(jù)本發(fā)明上述第二和第三優(yōu)選實施例，能夠基本上消除或至少足夠地抵償由反射和傳送部分引起的電極電位差間的差造成的″反電壓漂移″。然而，如第一優(yōu)選實施例已經(jīng)描述的，很難足夠精確地控制偏移電壓來完全消除反電壓漂移。尤其在一雙模液晶顯示器中，很難使反射部分的反電壓漂移等于傳送部分的反電壓漂移。由于此緣故，第一優(yōu)選實施例最好與第二或第三優(yōu)選實施例組合起來。尤其當以低頻驅(qū)動液晶顯示器時，甚至很小的反漂移電壓也可能導(dǎo)致完全可覺察的抖動，如第一優(yōu)選實施例描述的。因此，通過將第一優(yōu)選實施例與第二或第三優(yōu)選實施例組合，可以使抖動更不可覺察。
即使當以45Hz或更小低頻驅(qū)動設(shè)備時，上述本發(fā)明的各種優(yōu)選實施例也提供了這樣一個液晶顯示器，它能夠顯示優(yōu)質(zhì)的圖像，功率耗散顯著地減少并且不使觀察者看出任何抖動。而且，根據(jù)本發(fā)明上述各種優(yōu)選實施例的任何一個雙模式液晶顯示器采取開關(guān)元件方格子排列，但是仍可顯示優(yōu)質(zhì)的圖像而不使觀察者看出可能由傳送電極區(qū)形成的最少鋸齒形曲線。
此外，根據(jù)本發(fā)明上述各種優(yōu)選實施例，即使當為液晶顯示器的每一個像素設(shè)計的反射和傳送部分產(chǎn)生相互不同的電極電位差，該抖動也能夠最小化。因此，改善了顯示圖像的質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明上述各種優(yōu)選實施例的任何一個液晶顯示器能被有效地使用在各種型式的電子設(shè)備中，例如便攜式或移動設(shè)備，包含蜂窩電話、袋裝游戲機、個人數(shù)字助理(PDAs)、便攜式電視機、遙控器和特別是筆記本計算機。尤其是當液晶顯示器是內(nèi)置電池組驅(qū)動電子設(shè)備時，該設(shè)備能夠長時間以降低的功耗驅(qū)動，還能夠顯示優(yōu)質(zhì)的圖像。
當針對優(yōu)選實施例描述本發(fā)明時，對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，此公開的發(fā)明可以在多方面進行修改并可以假定除了上述特定的那些很多其它實施例。從而，希望通過附加的權(quán)利要求覆蓋落入本發(fā)明真的精神和范圍的本發(fā)明所有變型。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器，包含多個像素電極，每個包含一反射電極區(qū)和一傳送電極區(qū)；一液晶層；和至少一個反電極，經(jīng)過該液晶層面向該像素電極，其中該像素電極相應(yīng)地限定多個像素，每個所述像素包含由反射電極區(qū)定義的一個反射部分和由傳送電極區(qū)定義的的一個傳送部分，和其中反射部分的電極之間引起的電極電位差近似等于傳送部分電極之間引起的電極電位差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中反射電極區(qū)包含一個反射導(dǎo)電層和一個透明導(dǎo)電層，該透明導(dǎo)電層裝備在該反射導(dǎo)電層的一個表面，以便面向該液晶層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中透明導(dǎo)電層是非晶的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的的設(shè)備，其中透明導(dǎo)電層和傳送電極區(qū)間的功函數(shù)差在0.3eV范圍之內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中該傳送電極區(qū)由一個ITO層組成，該反射導(dǎo)電層包含一個Al層和主要由銦(indium)氧化物和鋅(ziuc)氧化物組成我氧化物層組成我透明導(dǎo)電層。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備其中該透明導(dǎo)電層的厚度是1nm到20nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的設(shè)備，其中為了基本上補償反射部分產(chǎn)生的電極電位差和傳送部分產(chǎn)生的電極電位差之間的一個差值，將具有相互不同中心電平的交流信號電壓施加到對應(yīng)于該反射部分和該傳送部分的相應(yīng)液晶層部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中至少一個反電極包含一個第一反電極，面對該像素電極的反射電極區(qū)；和一個第二反電極，面對該像素電極的傳送電極區(qū)；和其中第一和第二反電極彼此電隔離。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中每個第一和第二反電極作為具有在行方向延伸的多個分支的梳管形狀而形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中施加到第一和第二電極的反信號電壓是交流信號電壓，該交流信號電壓具有相同極性、相同周期和相同幅度但是具有不同的中心電平。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中反射部分包含一反射部分液晶電容器，由反射電極區(qū)、第一反電極和位于該反射電極區(qū)和第一反電極間的液晶層部分定義；和第一存儲電容器，并聯(lián)電連接到反射部分液晶電容器，和其中該傳送部分包含一傳送部分液晶電容器，由傳送電極區(qū)、第二反電極和位于該傳送電極區(qū)和第二反電極間的液晶層部分定義；和第二存儲電容器，并聯(lián)電連接到傳送部分液晶電容器，和其中施加到第一反電極的交流信號電壓也施加到第一存儲電容器包含的第一存儲電容器反電極，和其中施加到第二反電極的交流信號電壓也施加到第二存儲電容器包含的第二存儲電容器反電極。
全文摘要
液晶顯示器包含以列和行排列的像素電極，每個包含一反射電極區(qū)；掃描線；和信號線。液晶顯示器依次連續(xù)地向一個掃描線提供掃描信號電壓以便依次從像素電極中選擇連接到相同的掃描線的一組像素電極，然后經(jīng)過該信號線向被選的像素電極提供顯示信號電壓，從而在其上顯示圖像，其中對于每一行和每一列中的預(yù)定數(shù)目的像素電極，將施加到液晶層的電壓極性反轉(zhuǎn)，以這種方式來排列像素電極。其中提供給每一個像素電極的顯示信號電壓是以45Hz或更低頻率更新的。
文檔編號G09G3/20GK1800931SQ20061000
公開日2006年7月12日 申請日期2002年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月18日
發(fā)明者野口登, 永田尚志, 松本俊寬, 津田和彥, 神戶誠, 小島哲彥 申請人:夏普株式會社