专利名称：透反射式液晶显示设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示(LCD)设备，更具体地说，本发明涉及透反射式LCD设备。
背景技术：
许多年来，透射式液晶显示(LCD)设备和反射式LCD设备已为大家所熟知。在透射式LCD设备中，位于液晶层后面的背光源提供由液晶层调制的光线，从而为观看LCD设备的用户提供图像。在反射式LCD设备中，落在反射式LCD设备前面的环境光线提供由液晶层调制的光线，从而为观看LCD设备的用户提供图像。
最近，已经开发出了透反射式LCD设备。透反射式LCD设备提供了使用来自于液晶层后面的背光源的透射模式和使用落在LCD设备前面的环境光线的反射模式的组合操作。
与传统的反射式或透射式LCD设备一样，典型的透反射式LCD设备包括以行和列的阵列形式排列的多个像素。每个像素包括绿色子像素、红色子像素和蓝色子像素。每个子像素具有不透明的反射电极(或分层排列的电极和反射体)和透明的透射电极。将小孔设置在反射电极中，以使来自于背光源的光线可以穿过子像素的孔区域，以退出设备，从而提供子像素操作的透射模式。环境光线由子像素的反射电极区(即，宽泛地说，除孔区域以外的子像素区域)反射，从而提供子像素操作的反射模式。在US 6,501,519和US 6,734,935中描述了彩色透反射式LCD设备的示例。
显示应用将需要不断提高分辨率，例如，对于使用在现代移动电话中的透反射式LCD设备，每厘米提高100像素。随着诸如移动电话之类的产品在其视频显示要求等方面变得更加复杂，这种趋势将会继续进行下去。但是，提高分辨率意味着减小各像素的尺寸，并且，对于传统的透反射式LCD设备而言，这意味着透射孔必须变得非常小，因此，对于可接受的亮度需要高功耗，以及/或者，与较低分辨率的设备相比，将只能提供较低的亮度。
已经描述了用于改善制造工艺的各种方法，以使可用空间最优化，但是这些方法要涉及更昂贵或更复杂的装配过程。此外，这些方法通常只能将问题解决到一定程度，其受到根据所需的分辨率而分别施加在像素区域的反射部分和透射孔上的基本像素区域界限的限制。
在与透反射式LCD设备相对的透射式LCD设备的领域中，所公知的另一种方法是借助于彩色序列驱动方法由单个像素区域(与相应的子像素相对)提供不同的颜色，即，红色、绿色和蓝色。透射光源在红色、绿色和蓝色(而不是白色光源)之间快速切换。因此，对于各像素，仅需要一个共同的像素区域，而不是三个子像素区域。在US 5,128,782中描述了一种彩色序列LCD设备的示例。
现在，具体考虑与透反射式设备相对的反射式LCD设备，它们对于环境光线的依赖性可以导致如下问题，即，在较低的环境光线条件下，图像质量较差，例如，对比度较低。为了试图解决该问题，US 5,347,293公开了在反射式LCD设备中根据环境光等级而变换反射图像的对比度。
发明内容
本发明人认识到，提供透反射式LCD设备将是合乎需要的，在该设备中，用反射模式显示的图像与用透射模式显示的相应图像有不同之处。一个例子是，用反射模式显示的图像与用透射模式显示的相应图像具有不同的分辨率。另一个例子是，用透射模式显示的图像为彩色，而用反射模式显示的相应图像为单色。
本发明人还认识到，采用这种透反射式设备，当环境光等级可以被认为是“中等亮度”时，则以反射模式显示的图像与以透射模式显示的图像具有相同的亮度，那么，用户将倾向于把不同形式的相应图像看成在一起，即，“混合图像”。(注意，这种普遍问题源自相对中等而不是相对较低的环境光等级，因此，不同于与例如在上述US5,347,293中的反射式LCD设备中的较低环境光等级/对比度相关的问题。)本发明人还认识到，混合图像的产生将会降低感知图像的质量，并且，甚至可能是模糊的。这使得本发明人认识到提供透反射式LCD设备将是合乎需要的，在该设备中，将会降低或消除这些混合图像的产生或出现，或者，将会降低或消除其影响。
第一方面，本发明了提供了一种透反射式显示设备，包括透射像素和反射像素的阵列，其排列方式使得对于一个图像而言，当其以透射模式显示和以反射模式显示时，至少有一个特征不同；用于在与一个或多个环境光等级门限相比较时根据环境光等级改变透射模式和反射模式之间的相对图像亮度的装置。
用于改变透射模式和反射模式之间的相对图像亮度的装置可以包括响应于环境光等级超过第一门限而关闭背光源的装置，该背光源为透射模式提供照明。
当环境光等级低于第一门限时，可以打开背光源。
当环境光等级低于第二门限时，可以打开背光源，第二门限低于第一门限，从而提供迟滞回路。
用于改变透射模式和反射模式之间的相对图像亮度的装置还可以包括响应于环境光等级低于第一门限而以全黑状态驱动反射像素的装置。
用于改变透射模式和反射模式之间的相对图像亮度的装置还可以包括响应于环境光等级低于第二门限而以全黑状态驱动反射像素的装置，当环境光等级超过第一门限时，以图像显示模式驱动反射像素。
用于改变透射模式和反射模式之间的相对图像亮度的装置可以包括响应于环境光等级低于第二门限而以全黑状态驱动反射像素的装置。
当环境光等级超过第二门限时，以图像显示模式驱动反射像素。
当环境光等级超过第一门限时，可以以图像显示模式驱动反射像素，第一门限低于第二门限，从而提供迟滞回路。
所述至少一个特征可以是以透射模式显示的图像与以反射模式显示的图像具有不同的分辨率。
所述至少一个特征可以是以透射模式显示的图像为彩色或单色中的一种，而以反射模式显示的相应图像为彩色或单色中的另一种。
另一方面，本发明提供了一种透反射式显示设备，包括透射像素和反射像素的阵列，其排列方式使得对于一个图像而言，当其用透射模式显示和用反射模式显示时，至少有一个特征不同；响应于环境光等级超过第一门限而关闭背光源的装置，该背光源为透射模式提供照明。该透反射式显示设备可以包括响应于环境光等级低于第一门限而以全黑状态驱动反射像素的装置。
另一方面，本发明提供了一种透反射式显示设备，包括透射像素和反射像素的阵列，其排列方式使得对于一个图像而言，当其用透射模式显示和用反射模式显示时，至少有一个特征不同；响应于低于第一门限的环境光等级而以全黑状态驱动反射像素的装置。
另一方面，本发明提供了一种透反射式显示设备，包括透射像素和反射像素的阵列，其排列方式使得对于一个图像而言，当其以透射模式显示和以反射模式显示时，至少有一个特征不同，例如，不同的分辨率，或者，一种模式下为彩色而另一种模式下为单色，并且，响应于超过门限等级的环境光等级而关闭背光源，该背光源为透射模式提供照明。所述装置还可以或可选地响应于环境光等级低于门限而以全黑状态驱动反射像素。
本发明的上述各方面一般旨在解决中等环境亮度等级中的混合的透射/反射模式图像的影响，在中等环境亮度等级中，反射模式的亮度等级和透射模式的亮度等级相似。
现在将参照附图以举例方式描述本发明的各实施例，其中图1是透反射式LCD设备的简化示意图；图2是图1的透反射式LCD设备的一个透射像素/反射子像素的示意性透视图(不成比例)；图3的示意图示出了图1的透反射式LCD设备中的透射像素/反射子像素的排列；图4的示意图示出了图1的透反射式LCD设备中的反射式彩色像素12a-12d的排列；图5的示意图以简化形式示出了在图1的透反射式LCD设备中采用的驱动连接和控制电路；图6是由传统的透反射式LCD设备根据环境光线而用反射模式和用透射模式显示的相应图像的图像亮度的示意图(不成比例)；图7是由图1的透反射式LCD设备根据环境光线而用反射模式和用透射模式显示的相应图像的图像亮度的示意图(不成比例)；图8的示意图以简化形式示出了在另一透反射式LCD设备中采用的驱动连接和控制电路；图9是由图8的透反射式LCD设备根据环境光线而用反射模式和用透射模式显示的相应图像的图像亮度的示意图(不成比例)；图10是由图8的透反射式LCD设备根据环境光线而用反射模式和用透射模式显示的相应图像的图像亮度的示意图(不成比例)；图11的示意图示出了在使用不同彩色的透射子像素的透反射式LCD设备的示例中的子像素的排列；以及图12的示意图示出了在透反射式LCD设备的示例中的像素的排列，其中，透射模式图像为彩色，而反射模式图像为单色；具体实施方式
图1是根据第一实施例的透反射式LCD设备的简化示意图。该透反射式LCD设备包括透反射式LCD面板3和光电二极管5。该透反射式LCD面板包括大量的以行和列的阵列形式排列的透射像素/反射子像素2，在该示例中为150行×500列(为了清楚起见，在图1中仅示出了其中一部分)。各透射像素/反射子像素2包括围绕有反射子像素的透射像素，下面将参照图2-5对其进行更加详细地描述。透反射式LCD面板3的操作，特别是透射像素和反射子像素的驱动，在某种程度上是根据由光电二极管5感应的环境光等级来控制的，下面将参照图5-7对其进行更加详细地描述。
图2是透反射式LCD面板3的一个透射像素/反射子像素2的示意性透视图(不成比例)；该透射像素/反射子像素2包括第一近似中心区域和围绕着中心区域的区域，第一近似中心区域实际上构成透射像素4，围绕着中心区域的区域实际上构成反射子像素6。
透反射式LCD设备具有彼此面对分开的下基板110和上基板160。第一钝化层120形成于下基板110的内表面，并且，该第一钝化层120在与透射像素4相对应的区域具有第一透射孔122。透明导电材料的透射电极130形成于第一钝化层120上。接下来，第二钝化层140形成于透射电极130上，反射电极150形成于第二钝化层140上。反射电极150具有第二透射孔152，其使透射电极130暴露在第一透射孔122上。
薄膜晶体管(TFT)(未示出)形成于下基板110的内表面上，以及，该TFT与透射电极130和反射电极150电连接。
滤色层161形成于上基板160的内表面上，以及，公共电极162形成于滤色层161上。在透射像素4的区域中，滤色层161是透明的，以提供透明窗口164，透明窗口164不会影响穿过它的光的颜色。在反射子像素6的区域中，滤色层161是彩色的，以提供反射子像素(即，红色、绿色或蓝色)的传统滤色层166，下面将对其进行更加详细地描述。
接下来，将延迟薄膜171和172分别布置在下基板110和上基板160的外表面上。将偏光镜181和182布置在相应的延迟薄膜171和172的外表面上。
背光源190位于下偏光镜181的下面，并在像素的整个阵列上延伸；但是，这在图2中示意性具体地示在子像素2的下面。可以用不同的颜色顺序地驱动背光源，这里使用红色、绿色和蓝色。可以采用任何合适的彩色序列背光源和相应的驱动器设备。在该示例中，例如，使用了在US 5,128,782中描述的设备，将US 5,128,782的内容以引用方式包括在本申请中。
将液晶层200布置在反射电极150和公共电极162之间。相对于基板110和160水平地布置液晶层200的液晶分子。液晶层200具有正的介电常数各向异性值，因此，当把电压施加于电极130、150和162时，液晶分子平行于在反射电极150和公共电极162之间感生的电场方向。
液晶层的相位差取决于折射率各向异性值(An)和液晶层的厚度(d)。因此，可以通过改变液晶层的厚度控制液晶层的相位差。
因此，如图2中所示，第一钝化层120具有第一透射孔122，以使透射模式和反射模式的亮度相同。在该示例中，透射区域4中的液晶层200的厚度是反射区域6中的液晶层200的厚度的两倍。
第一透射孔122和第二透射孔152共同有效地提供孔8，该孔8实现透射像素4的透射模式操作，此时背光源190作为透射光源。
图3的示意图示出了该实施例的透反射式LCD设备中的透射像素/反射子像素2的排列。以示例方式示出了12个透射像素/反射子像素2a-2l，透射像素/反射子像素2的每一个形式都在上面参照图2进行了描述，也就是说，各透射像素/反射子像素2a-2l包括相应的透射像素4a-4l和相应的反射彩色子像素6a-6l。以行和列的形式设置透射像素/反射子像素2a-2l。更具体地说，透射像素/反射子像素2a-2d位于第一行，透射像素/反射子像素2e至2h位于径直在第一行下面的第二行，以及，透射像素/反射子像素2i-2l位于径直在第二行下面的第三行；因此，透射像素/反射子像素2a、2e和2i位于第一列，透射像素/反射子像素2b、2f和2j位于临近第一列的第二列，透射像素/反射子像素2c、2g和2k位于临近第二列的第三列，而透射像素/反射子像素2d、2h和2l位于临近第三列的第四列。
如下设置反射彩色子像素6a-6l的颜色。第一行中的第一子像素，即，子像素6a为红色，而第一行中的下一个子像素，即，子像素6b为绿色。这种红色和绿色之间的交替在该行上继续，也就是说，第一行中的下一个子像素，即，子像素6c为红色，第一行下一个子像素，即，子像素6d为绿色，依此类推。现在参看第二行，第二行中的第一个子像素，即，子像素6e为蓝色，而第二行中的子像素，即，子像素6f为红色。这种蓝色和红色之间的交替在该行上继续，也就是说，第二行的下一个子像素，即，子像素6g为蓝色，第二行的下一个子像素，即，子像素6h为红色，依此类推。现在参看第三行，第三行中的第一个子像素，即，子像素6i为绿色，而第三行中的下一个子像素，即，子像素6j为蓝色。这种绿色和蓝色之间的交替在该行上继续，也就是说，第三行的下一个子像素，即，子像素6k为绿色，第三行的下一个子像素，即，子像素6l为蓝色，依此类推。
按照在前一段落中所述那样来设置反射彩色子像素，以提供反射彩色像素的高效平铺，现在将参照图4对其进行描述。图4的示意图示出了该实施例的透反射式LCD设备中的反射彩色像素12a-12d的排列。各反射彩色像素12a-12d包括上述子像素6a-6l的一个红色、一个绿色和一个蓝色反射彩色子像素(在图4中，用粗实线示出了反射彩色像素的轮廓，而用虚线区分相应的反射彩色子像素)。在每个像素中，两个子像素来自于一个给定行，以及，第三个子像素来自于一个临近行。更详细地说，第一个反射彩色像素12a包括第一行的第一个子像素6a(红色)、第一行的临近绿色子像素6b和第二行的第一个子像素6e(蓝色)，第二行的第一个子像素6e(蓝色)还与第一个子像素6a(红色)在相同列(第一列)。第二个反射彩色像素12b包括第二行的第二个子像素(即，红色子像素6f)和第三行的第一个及第二个子像素(即，绿色子像素6i和蓝色子像素6j)。可以看出，这两个像素12a和12b形成连锁图形。在阵列上重复该图形，如图4所示，第三个反射彩色像素12c包括第一行的第三个及第四个子像素(即，红色子像素6c和绿色子像素6d)和第二行的第三个子像素(即，蓝色子像素6g)；以及，第四个反射彩色像素12d包括第二行的第四个子像素(即，红色子像素6h)和第三行的第三个及第四个子像素(即，绿色子像素6k和蓝色子像素6l)。这种排列(相对于把给定反射子像素的所有四个子像素设于单个行上)实际上在垂直和水平的分辨率之间“共享”了反射模式的较低分辨率，因此，将会提高用户对图像的感知。
透射模式的分辨率是反射模式的分辨率的三倍。通过在模式之间实现这种不同的分辨率，可以用反射模式和透射模式提供全彩显示，同时，通过使用彩色序列驱动方法而充分利用在反射模式中提供的分辨率的三倍提高。这是非常有利的，此外，因为本发明人认识到，与反射模式相比，在透射模式中尤其需要这种提高的分辨率。
返回图3，将针对图2所述的各透射像素/反射子像素的TFT(未示出)示意性示为在图3中位于各透射像素/反射子像素2a-2l中的相应的TFT 10，也就是说，在该实施例中，各透射像素/反射子像素2的透射像素部分和反射像素部分借助于参照图2所述的与透射电极130和反射电极150电连接的TFT 10而共享单个TFT 10，并且，下面将参照图5对其进行更加详细地描述。
除了对关于彩色序列背光源的使用、响应于环境光等级的驱动控制、反射彩色子像素与透射像素的关联性及其驱动有另有阐述外，透反射式LCD设备的其它细节可以依照任何传统的透反射式LCD设备，并且，在本申请所描述的当前实施例和其它实施例中，其与参照图2由US 6,734,935所公开的透反射式LCD设备相同且操作相同，将US 6,734,935的内容以引用方式包括在本申请中。
图5的示意图以简化形式示出了在该实施例的透反射式LCD设备1中采用的驱动连接和控制电路。
控制电路包括设备控制器101、列驱动器14和行驱动器18。设备控制器包括处理器102和环境光等级模块103。环境光等级模块103与光电二极管5和处理器102相耦合。处理器102还与列驱动器14、行驱动器18和背光源190相耦合。处理器还用于接收对要显示的图像进行定义的视频信号101。
列驱动器14经由列导体16a-16d连接到TFT 10，每个列导体16a-16d连接到透射像素/反射子像素2a-2l的相应列的每个TFT 10。列驱动器14包括各列导体16a-16d的数字移位寄存器(未示出)和数模(D/A)转换器(未示出)。
行驱动器18经由行导体20a-16c连接到TFT 10，每个行导体20a-20c连接到透射像素/反射子像素2a-2l的相应行的每个TFT 10。
当工作时，处理器102处理接收到的视频信号，并执行时机控制操作101，从而将列驱动器数据112提供给列驱动器14，并将行驱动器控制信号113提供给行驱动器18。
行驱动器18每次从透射像素/反射子像素2a-2l中选择一行，并且，列驱动器与其同步地将数据信号等级提供给列。因此，在该实施例中，行驱动器18对操作的透射模式和反射模式执行行选择驱动，从而用彼此相同的数据驱动透射像素和反射子像素，即，提供相应或相同的图像，但其分辨率不同。
此外，处理器102将背光控制信号114提供给背光源190。背光控制信号114包括时机和控制数据，其用于控制背光源的彩色序列驱动操作、背光源在红色、绿色和蓝色之间的切换以及行和列的驱动。背光控制信号114还包括根据由光电二极管5感应的环境光等级而将背光源190关闭或打开的指令，下面将对其进行更加详细地描述。
光电二极管将环境光等级信号114提供给环境光等级模块103。环境光等级模块103和处理器102相互协力工作，以将环境光等级信号114与一个或多个门限等级相比较。根据该比较结果确定用于指示应该打开背光源还是关闭背光源的那部分背光控制信号114，下面将具体参照图7对其进行更加详细地描述。
环境光等级模块113可以包括添加给传统的设备控制器101(或至少而言用于对透射像素进行彩色序列驱动的设备控制器，但其它方面与传统的设备控制器相同)的一个或多个分离实体，并且，可以实现为硬件或软件或硬件和软件的组合。当然，环境光等级模块103还可以通过改变传统的设备控制器101(或至少而言用于对透射像素进行彩色序列驱动的设备控制器，但其它方面与传统的设备控制器相同)的现有部件来形成，例如，通过对主处理器102或在设备控制器中采用的其它处理器进行另外编程。
根据由光电二极管5感应的环境光等级而关闭或打开背光源190，下面将参照图7对其进行更加详细地说明。但是，因为这可以通过与不考虑环境光的传统操作相比较而得到更好的理解，所以，首先将参照图6说明这种传统操作。
图6是由传统的透反射式LCD设备根据环境光而用反射模式和透射模式显示的相应图像的图像亮度的示意图(不成比例)。更具体地说，纵坐标302是图像亮度，而横坐标304是环境光等级。
用图示306示出了反射模式的图像亮度。用图示308示出了透射模式的图像亮度。将每个图示表示成线性的，即，理想形式，但实际上由于设备部件的特征和设计，通常会跟线性有所偏离。反射模式的图像亮度306随着环境光等级的增大而提高，因为环境光越亮，对于给定的像素亮度位置而言，反射的光越多。透射模式的图像亮度308是不变的，即，不依赖于环境光等级，因为其亮度是由背光源190提供的。
为了描述方便起见，考虑将环境光等级范围划分成三个范围，即，低环境光等级范围310、中等环境光等级范围312(即，反射和透射图像亮度相互交叉的环境光等级的任一侧)以及高环境光等级范围314，如图6所示。这些范围不是绝对的，它们实际上取决于用户感知和透射模式亮度的绝对水平。在低环境光等级范围310中，反射模式的图像亮度306远低于透射模式的图像亮度308。因此，在低环境光等级范围310中，用户感知的图像实际上仅为透射模式的图像，或至少主要受控于透射模式形式，因此，用户对整体图像较为满意。同样，在高环境光等级范围314中，反射模式的图像亮度306远高于透射模式的图像亮度308。因此，在高环境光等级范围310中，用户感知的图像实际上仅为反射模式的图像，或至少主要受控于反射模式形式，因此，用户也对整体图像较为满意。
但是，在中等环境光等级范围312中，反射模式的图像亮度306与透射模式的图像亮度308相似。因此，对于这种传统设置，在中等环境光等级范围312中，用户感知的图像实际上是混合图像，其包括图像的反射模式形式和图像的透射模式形式的混合体。由于这些图像之间的差异，即，在该实施例中为不同的分辨率，向用户显示的是模糊不清的或令人不满意的整体图像。
图7是由该实施例的透反射式LCD设备根据环境光而用反射模式和用透射模式显示的相应图像的图像亮度的示意图(不成比例)。图7是用与图6相同的形式展示的，并且，相同的部件是用相同的标记表示的。
在该实施例中，当环境光等级304等于或超过预定第一门限316时，处理器102和环境光等级模块103关闭背光源190。在该实施例中，将第一门限设在中等光等级范围312的开始位置。当关闭背光源后，将透射模式的图像亮度308设为零，因此，现在仅由反射模式图像提供整体图像，也就是说，所显示的整体图像不再是潜在产生问题的混合图像，即使当环境光等级304处于中等环境光等级范围312时。
同样，当环境光等级304低于预定第二门限318时，处理器102和环境光等级模块103打开后面的背光源190。在该实施例中，将第二门限318设为略低于第一门限316，也就是说，接近于低环境光等级范围310的上部末端。当打开背光源190后，透射模式的图像亮度308主导着整体图像的亮度，从而提供相对可接受的整体图像。
当环境光等级改变时，处理器102和环境光等级模块103用这种方式关闭及打开背光源190。通过将第二门限318设为低于第一门限316，提供用于打开及关闭背光源190的迟滞回路(在图7中用箭头320和321表示)。该迟滞回路320-321避免或降低了在非常接近于第一门限的环境光等级时和/或由于噪声水平的原因而发生过多的打开及关闭。
在该实施例中，可以将第一门限316方便地称为“关闭背光源”门限，以及，可以将第二门限318方便地称为“打开背光源”门限。
还需要指出的是，上述的环境光等级范围310-314是为帮助理解而引入的主观范围，因此并不表示必须要将第一门限316和第二门限318固定到的绝对光等级。相反，可以由技术人员根据应用和设计需要将门限设置成任意合适的等级。
在其它实施例中，当关闭背光源时，处理器102还可以修改列驱动器数据112和/或行驱动器信号113，以提供适于用反射模式显示图像形式。
图8的示意图以简化形式示出了在另一实施例的透反射式LCD设备中采用的驱动连接和控制电路。在该实施例中，透反射式LCD设备与在第一实施例中所述的透反射式LCD设备相同，除了提供附加的TFT、不同的行驱动器和不同的列导体以及在低环境光等级中对反射子像素6a-6l进行不同的驱动之外，现在要详细解释这些方面。在该实施例中，如图8中所示，除了在该实施例中仅为各相应的子像素6a-6l提供上述TFT 10外(即，借助于与相应的反射电极150电连接的各相应的TFT 10而为各相应的子像素6a-6l提供相应的TFT10)，还借助于与相应的透射电极130电连接的各相应的TFT 11而为各透射像素4a-4l提供各相应的TFT 11。
此外，设置了不同的行驱动器用于驱动反射子像素6a-6l的TFT10和透射像素4a-4l的TFT 11。更详细地说，提供了反射模式行驱动器22和分离的透射模式行驱动器26。当工作时，处理器102将反射模式行驱动器控制信号113a提供给反射模式行驱动器22，并将透射模式行驱动器控制信号113b提供给透射模式行驱动器26。反射模式行驱动器经由反射模式行导体24a-24c连接到反射子像素TFT 10。透射模式行驱动器26经由单独的透射模式行导体28a-28c连接到透射像素4a-4l。当工作时，分别用于反射模式和透射模式的单独的行驱动器22和26将用不同的数据分别驱动透射像素和反射子像素，即，提供了各自单独的图像，其可以适于迎合相应的不同分辨率和模式。
对于透射像素和反射子像素的各自分开驱动的使用还用于提供较第一实施例更进一步的不同，现在将参照图9对其进行说明。
图9是由该实施例的透反射式LCD设备1根据环境光而用反射模式和透射模式显示的相应图像的图像亮度的示意图(不成比例)。图9是用与图6相同的形式展示的，并且，相同的部件是用相同的标记表示的。
在该实施例中，当环境光等级304等于或超过预定第一门限316时，处理器102和环境光等级模块103也关闭背光源190。在该实施例中，将门限316也设在中等光等级范围312的开始位置。当关闭背光源后，透射模式的图像亮度308为零，因此，现在仅由反射模式图像提供整体图像，即，所显示的整体图像不再是潜在产生问题的混合图像，即使当环境光等级304处于中等光等级范围312时。
同样，当环境光等级304低于预定第二门限318时，处理器102和环境光等级模块103也将后面的背光源190打开。在该示例中，将第二门限318也设为略低于第一门限316，即，接近于低环境光等级范围310的上部末端。当打开背光源190后，透射模式的图像亮度308控制整体图像的亮度，从而提供了相对可接受的整体图像。
当环境光等级改变时，处理器102和环境光等级模块103也用这种方式关闭及打开背光源190。通过将第二门限318也设为低于第一门限316，也提供了用于打开及关闭背光源190的迟滞回路(在图7中用箭头320和321表示)。该迟滞回路320-321也避免或降低了在非常接近于第一门限的环境光等级时和/或由于噪声水平的原因而发生过多的打开及关闭。
在该实施例中，当环境光等级304低于第二门限318时，即，当打开背光源时，处理器102和环境光等级模块103还将所有的反射子像素6a-6l驱动到黑暗状态。这降低了反射模式在低于第二门限318的环境光等级下的图像亮度306(如在图9中由变黑的反射模式图像亮度部分306a所示)，从而，与反射模式亮度相比，这提高了对透射模式的图像亮度308的控制，因此，还降低了要感知到混合图像的任何趋向，即使在较低的环境光等级时。这在第二门限318的附近时尤其有利。
同样，当环境光等级304等于或超过第一门限316时，即，当关闭背光源190时，处理器102和环境光等级模块103恢复反射子像素6a-6l的图像驱动(即，与将其驱动到黑暗状态相对)。这在高环境光等级的条件下提供了所期望的反射模式图像。
借助于低于第一门限316的第二门限318，还提供了迟滞回路(在图7中用另外的箭头322和323表示)，用于使反射模式在全黑显示状态和正常图像显示状态之间进行这种切换。与背光源切换迟滞回路320-321一样，该反射模式迟滞回路322-323避免或降低了在与第一门限非常接近的环境光等级时和/或由于噪声水平的原因而发生过多切换。
与第一实施例一样，可以由实施透反射式LCD设备的技术人员根据应用和设计需要而把第一门限316和第二门限318设置在任何适当的等级。
同样，在该实施例中，现在可以把第一门限316方便地称为“关闭背光源/打开反射图像”门限，而现在可以把第二门限318方便地称为“打开背光源/关闭反射图像”门限。
现在将描述另一实施例。在该实施例中，包括驱动连接和控制回路的透反射式LCD设备1与参照图8和9所描述的设备相同，所不同的是，在该实施例中实现了反射模式在全黑显示状态和正常图像显示状态之间的切换，但未实现关闭背光源。
图10是由该实施例的透反射式LCD设备1根据环境光而用反射模式和透射模式显示的相应图像的图像亮度的示意图(不成比例)。图10是用与图6和7相同的方式展示的，并且，相同的部件是用相同的标记表示的。
如图10中所示，对于所有环境光条件均驱动背光源。
在该实施例中，将第二门限318设于中等环境光等级范围312的上部末端，而将第一门限316设于高环境光等级范围314之内少许。当环境光等级304低于第二门限318时，处理器102和环境光等级模块103将所有的反射子像素6a-6l驱动到黑暗状态。这对于低于第二门限318的环境光等级而言，降低了反射模式的图像亮度306(在图10中由变黑的反射模式图像亮度部分306a表示)。与上面实施例一样，因此，这提高了透射模式的图像亮度308对低环境光等级范围310中的反射模式亮度的控制，降低了在较低环境光等级中将要感知到混合图像的任何趋向。此外，在该实施例中，通过用黑暗状态操作反射子像素，还在中等环境光等级范围312中降低了混合图像的趋向或影响，因此，使得透射模式亮度在整个中等光等级范围312中高于反射模式亮度。因此，降低了混合图像的影响，但是，这是用降低整体图像亮度作为代价的。
同样，当环境光等级304等于或超过第一门限316时，处理器102和环境光等级模块103恢复反射子像素6a-6l的图像驱动(即，与将其驱动到黑暗状态相对)。这将反射模式重新恢复到高环境光条件下，其中，反射模式图像能够比透射模式图像占优势。
借助于低于第一门限316的第二门限318，再次提供了迟滞回路(在图10中由箭头322和323表示)，用于使反射模式在全黑显示状态和正常图像显示状态之间进行这种切换，其还避免或降低了在与第一门限非常接近的环境光等级时/或由于噪声水平的原因而发生过多切换。
与第一实施例一样，可以由实施透反射式LCD设备的技术人员根据应用和设计需要而把第一门限316和第二门限318设置在任何适当的等级。
同样，在该实施例中，现在可以将第一门限316方便地称为“打开反射图像”门限，而现在可以方便地把第二门限方便地称为“关闭反射图像”门限。
在以上实施例中，向透射像素提供了用彩色序列方式进行驱动的不同颜色。在其它实施例中，未使用彩色序列驱动，取而代之的是，各彩色透射像素包括多个不同彩色透射子像素，例如，红色、绿色和蓝色，以及，各彩色反射像素包括多个不同彩色的反射子像素，例如，红色、绿色、蓝色和白色。通过使透射像素多于反射像素而使反射模式和透射模式具有不同的分辨率。除此之外，其它细节与上述实施例相同。换句话说，对于上述彩色序列驱动设备，根据环境光等级改变驱动条件的每个上述驱动电路和方案可以在使用像素排列的透反射式LCD设备中实施，该像素排列包括不同彩色的透射子像素。
例如，图11的示意图示出了在具有不同彩色的透射子像素的这种透反射式LCD设备1的示例中的子像素的排列，其中，可以实现使用环境光等级的上述驱动方案中的任意一种。透反射式LCD设备1具有大量的透射和反射子像素，其以行和列的阵列形式排列。为了清楚起见，通过示例方式仅示出了4个反射子像素206a-206d和12个透射子像素203a-203l。透射子像素203a-203l和反射子像素206a-206b以行和列的形式进行排列，以使透射子像素203a-203l的相应行与反射子像素206a-206d的相应行相交替。更详细地说，反射子像素206a和206b位于第一行，透射子像素203a-203f位于第二行，反射子像素206c和206d位于第三行，以及，透射子像素203g-203l位于第四行。透射子像素的列式排列为透射子像素203a和203g处于第一(“透射”)列，透射子像素203b和203h处于第二列，透射子像素203c和203i处于第三列，透射子像素203d和203j处于第四列，透射子像素203e和203k处于第五列，以及，透射子像素203f和203l处于第六列。在该实施例中，各反射子像素(即，反射像素的四分之一)在位置上与三个透射子像素(即，一个透射像素)相关联，更具体地说，将各反射子像素进行设置，以使其位于一行上的长度与在下一行上的三个透射子像素的长度相对应。因此，一列反射子像素对应于三列透射子像素。更详细地说，反射子像素206a和反射子像素206c处于第一(“反射”)列，其中，反射子像素206a位于透射子像素203a-203c之上(就行数而言)，以及，反射子像素206c位于透射子像素203g-203i之上(就行数而言)；以及，反射子像素206b和反射子像素206d处于第二(“反射”)列，其中，反射子像素206b位于透射子像素203d-203f之上(就行数而言)，以及，反射子像素206d位于透射子像素203j-203l之上(就行数而言)。
如下设置子像素的颜色。
反射子像素206a-206d分别为红色、绿色、蓝色和白色，即，反射子像素206a为红色，反射子像素206b为绿色，反射子像素206c为蓝色，以及，反射子像素206d为白色。
将透射子像素排列在多个组中，每组包括沿行排列的三个子像素，一组中的各子像素为红色、绿色和蓝色中的相应一种颜色，即，透射子像素203a为红色，透射子像素203b为绿色，以及，透射子像素203c为蓝色；透射子像素203d为红色，透射子像素203e为绿色，以及，透射子像素203f为蓝色；透射子像素203g为红色，透射子像素203h为绿色，以及，透射子像素203i为蓝色；透射子像素203j为红色，透射子像素203k为绿色，以及，透射子像素203l为蓝色。
将上述彩色子像素进行分组，从而如下提供彩色像素。各透射彩色像素204a-204d包括一个红色的透射子像素、一个相邻绿色的透射子像素和一个相邻蓝色的透射子像素，它们是来自于同一行的透射子像素，即，透射彩色像素204a包括透射子像素203a(红色)、203b(绿色)和203c(蓝色)；透射彩色像素204b包括透射子像素203d(红色)、203e(绿色)和203f(蓝色)；透射彩色像素204c包括透射子像素203g(红色)、203h(绿色)和203i(蓝色)；透射彩色像素204d包括透射子像素203j(红色)、203k(绿色)和203l(蓝色)(在图11中，用粗实线表示彩色像素的轮廓，而用虚线区分相应的彩色子像素)；反射像素212包括各反射子像素206a(红色)、206b(绿色)、206c(蓝色)和206d(白色)。这种排列，其中，反射像素212的四个子像素在两行上扩展(与将给定的反射子像素的所有四个子像素设于单个行上相对)，有效地在垂直和水平的分辨率之间“共享”了反射模式的低分辨率，因此，将会提高用户的图像感知。
在该示例中，反射模式的分辨率是透射模式的分辨率的四分之一，即，透射像素的数量是反射像素的数量的四倍，这是通过提供反射子像素的四个“颜色”(即，红色、绿色、蓝色和白色)来实现的。这为使用普通的驱动软件和配置提供了特别方便的优势，通常依照分辨率来提供这些驱动软件和配置，该分辨率乘以四的因子。
将TFT(未示出)设于各反射子像素206a-206d和各透射子像素203a-203l处，或者，可以将其在反射子像素206a-206d和透射子像素203a-203l之间共享，这与以上对于各种不同的彩色序列驱动实施例的描述一样。
该实施例的透反射式LCD设备的整体结构与参照图2对上面实施例所描述的设备的整体结构相同，所不同的是，在当前实施例中，图2示出了沿着图11的线条X-Y的截面，即，包括两个反射子像素206b和206d，其中，透射子像素203b位于其中间。用标记122、152、8、164和4表示的项基本上与上述相同，但是，在该实施例中提供了透射子像素203d。同样，在该实施例中，两个彩色滤波区域166的颜色彼此不同，因此，区域6基本上与上述相同，但是，在该实施例中提供了两个单独的反射子像素206b和206d(即，与先前的实施例不同，其中，区域4是具有围绕的反射区域6的透射孔，这里，区域4是在两个反射子像素之间的透射子像素)。
除了对关于提供分离的反射子像素和透射子像素及其驱动有另有阐释外，透反射式LCD设备的其它细节可以依照任何传统的透反射式LCD设备，并且，在当前实施例中，其与参照图2由US 6,734,935所公开的透反射式LCD设备相同且操作相同，将US 6,734,935的内容以引用方式包括在本申请中。
在以上实施例中，反射模式图像不同于透射模式，因为具有不同的分辨率。但是，本发明所包括的不只是图像差异，并且，在其它实施例中，反射模式图像可以在其它方面不同于透射模式。除此之外，其它细节与上述实施例一样。换句话说，对于上述不同分辨率的设备而言，根据环境光等级改变驱动条件的每个上述驱动电路和方案也可以包括在透反射式LCD设备中，该透反射式LCD设备在反射模式图像和透射模式图像之间具有差异。
例如，图12的示意图示出了在透反射式LCD设备的示例中的像素的排列，在该设备中，透射模式图像为彩色，而反射模式图像为单色。该透反射式设备1与上述实施例相同，除了以下细节之外。
该透反射式LCD设备1包括大量的以行和列的形式排列的透射像素/反射像素对402，在该示例中为130行×390列(为了清楚起见，在图12中仅示出了其中一部分)。各透射像素/反射像素对402包括由反射像素406围绕着的透射像素4。各透射像素4借助于用彩色序列模式驱动的背光源190而有效地成为彩色像素。因此，用透射模式显示的图像是彩色图像。各反射图像为白色。因此，用反射模式显示的图像为黑色或白色，即，单色(需要指出的是，可以使用任何其它单一颜色，例如，利用眼睛对绿光的增强敏感性而可以显示单色绿色。)将TFT(未示出)设于各反射像素406和各透射像素4处，或者，可以将其在反射像素406和透射像素4之间共享，这与以上对于各种其它彩色序列驱动实施例的描述一样。
除了对关于提供彩色透射模式和单色反射模式及其驱动有另有阐释外，透反射式LCD设备1的其它细节可以依照任何传统的透反射式LCD设备，并且，在当前实施例中，其与参照图2由US 6,734,935所公开的透反射式LCD设备相同且操作相同，将US 6,734,935的内容以引用方式包括在本申请中。
在其它实施例中，处理器102可以修改列驱动器数据112和/或行驱动器信号113，从而，当关闭背光源时，提供适于用反射模式显示的图像形式，以及/或者，当以全黑状态驱动反射模式时，提供适于用透射模式显示的图像形式。
在以上实施例中，当打开或关闭背光源时和/或当在全黑模式和图像显示模式之间切换反射模式时，亮度会发生相对较大的改变。在其它实施例中，用与透射像素相同的图像内容(例如，除了不同分辨率之外)驱动反射像素。这趋于实现透射图像较为平稳地向反射图像转换，例如，在转换区域中具有较少赝像。
在以上实施例中，透反射式LCD设备包括设在单个容器中的显示板和单独的光电二极管。但是，可以用任何适当的方式布置或设置显示板和光电二极管，并且，可以将其作为完全分开的实体或部件而提供。例如，本发明可以如下实现，通过将显示板安装成电子设备的一个部件，并且，将单独的光电二极管安装成其另一单独的部件，例如，单独安装在移动电话中。另一种可能性是将光电二极管集成在用于提供像素阵列的半导体结构中。
在以上实施例中，光电二极管和相关的电路用于提供环境光等级的感应。但是，在其它实施例中，可以采用用于感应环境光等级的其它设备。
在以上实施例中，通过所谓的“环境光等级模块”实现环境光等级的一些处理。可以用任何适当的形式实现这种模块。此外，可以将该模块与显示设备的主驱动电路分开设置。例如，可以将这种模块实现在另外位于终端使用设备的单独的处理器中。
在以上实施例中，环境光等级模块与通用处理器相耦合，该通用处理器将控制信号发送到背光源，以打开及关闭背光源。但是，尤其对于那些未用彩色序列驱动模式驱动的背光源而言，则环境光等级模块不需要连接到处理器102，而可以直接连接到背光源。然后，环境光等级模块可以执行环境光等级与门限自身的比较，并将指令直接提供给背光源，以打开及关闭背光源。
可以用任何适当的方式实现背光源。例如，背光源可以在显示板的区域上物理扩展，或者，例如，可以包括具有多个将光导向特定像素或像素组的导向通道的光源。
在以上实施例中，通过使用两个间隔开的门限来提供迟滞回路。但是，在其它实施例中，可以仅采用单个门限，这有时将较易实现，但是，当环境光等级大约是门限的等级时和/或当噪声普遍存在时，这将是以在模式之间频繁进行切换为代价的。
本发明可以用与以上实施例描述的像素排列不同的像素排列来实现。例如，反射像素可以包括例如，子像素的三个颜色，如红色、绿色和蓝色，或者，例如，子像素的四个颜色，如红色、绿色、蓝色和白色。同样，可以使用不同的驱动方案，特别是用于分享TFT以及行和/或列导体的排列。
在以上实施例中，通过使透射模式的分辨率高于反射模式的分辨率或者通过使透射模式为彩色而使反射模式为单色而实现用反射模式和用透射模式显示的图像至少有一个特征不同。首先，在其它实施例中，可以将这两者或其中之一颠倒，即，反射模式的分辨率高于透射模式的分辨率；同样，反射模式可以为彩色，而透射模式为单色。更具体地说，可以存在多种这种特性，例如，可以在反射模式和透射模式之间存在不同的分辨率和颜色。同样，通常，本发明可以用其它实施例实现，其中，存在一个或多个特性在反射和透射模式之间改变，以使混合图像趋于在“中等”光等级中由用户感知。一个示例是，以不同的帧速率驱动透射模式和反射模式。
权利要求
1.一种透反射式显示设备，包括透射像素(4)和反射像素(12)的阵列，其排列方式使得对于一个图像而言，以透射模式显示该图像和以反射模式显示该图像相比，至少有一个特征不同；以及用于根据环境光等级(304)与一个或多个环境光等级门限(316，318)相比较的结果改变所述透射模式和所述反射模式之间的相对图像亮度的装置。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，用于改变所述透射模式和所述反射模式之间的相对图像亮度的装置包括响应于所述环境光等级超过第一门限(316)而关闭背光源(190)的装置，所述背光源(190)为所述透射模式提供照明。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，当所述环境光等级(304)低于所述第一门限(316)时，打开所述背光源(190)。
4.根据权利要求2所述的设备，其中，当所述环境光等级(304)低于第二门限(318)时，打开所述背光源(190)，所述第二门限(318)低于所述第一门限(316)，从而提供迟滞回路(320-321)。
5.根据权利要求2或3所述的设备，其中，用于改变所述透射模式和所述反射模式之间的相对图像亮度的装置还包括响应于所述环境光等级(304)低于所述第一门限(316)而以全黑状态驱动所述反射像素的装置。
6.根据权利要求4所述的设备，其中，用于改变所述透射模式和所述反射模式之间的相对图像亮度的装置还包括响应于所述环境光等级(304)低于所述第二门限(318)而以全黑状态驱动所述反射像素的装置，以及，当所述环境光等级(304)超过所述第一门限(316)时，以图像显示模式驱动所述反射像素。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，用于改变所述透射模式和所述反射模式之间的相对图像亮度的装置包括响应于所述环境光等级(304)低于第二门限(318)而以全黑状态驱动所述反射像素的装置。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，当所述环境光等级(304)超过所述第二门限(318)时，以图像显示模式驱动所述反射像素。
9.根据权利要求7所述的设备，其中，当所述环境光等级(304)超过第一门限(316)时，以图像显示模式驱动所述反射像素，所述第一门限(316)高于所述第二门限(318)，从而提供迟滞回路(322-323)。
10.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的设备，其中，所述至少一个特征包括以透射模式显示的所述图像和以反射模式显示的相应图像具有不同的分辨率。
11.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的设备，其中，所述至少一个特征包括以透射模式显示的所述图像为彩色或单色中的一种，而以反射模式显示的相应图像为彩色或单色中的另一种。
12.一种透反射式显示设备，包括透射像素(4)和反射像素(12)的阵列，其排列方式使得对于一个图像而言，以透射模式显示该图像和以反射模式显示该图像相比，至少有一个特征不同；以及响应于所述环境光等级(304)超过第一门限(316)而关闭背光源(190)的装置，所述背光源(190)为所述透射模式提供照明。
13.根据权利要求12所述的设备，还包括响应于所述环境光等级(304)低于所述第一门限(316)而以全黑状态驱动所述反射像素的装置。
14.一种透反射式显示设备，包括透射像素(4)和反射像素(12)的阵列，其排列方式使得对于一个图像而言，以透射模式显示该图像和以反射模式显示该图像相比，至少有一个特征不同；以及响应于所述环境光等级(304)低于第一门限(316)而以全黑状态驱动所述反射像素(12)的装置。
15.根据权利要求12至14中任一权利要求所述的设备，其中，所述至少一个特征包括以透射模式显示的所述图像和以反射模式显示的相应图像具有不同的分辨率。
16.根据权利要求12至14中任一权利要求所述的设备，其中，所述至少一个特征包括以透射模式显示的所述图像为彩色或单色中的一种，而以反射模式显示的相应图像为彩色或单色中的另一种。
全文摘要
一种透反射式显示设备(1)，包括透射像素(4)和反射像素(12)的阵列，其排列方式使得，对于一个图像而言，当其以透射模式显示和以反射模式显示时，至少有一个特征不同，例如，不同的分辨率，或者，一个模式下为彩色而另一个模式下为单色；响应于环境光等级(304)超过门限等级(316)而关闭背光源(190)，该背光源(190)为所述透射模式提供照明。所述设备还可以或可选地响应于所述环境光等级(304)低于所述门限(316)而以全黑状态驱动所述反射像素。附加的门限(318)可以用于提供迟滞回路(320－321)。这些设置要在中等环境亮度等级(312)中降低混合透射/反射模式图像的影响，在中等环境亮度等级(312)中，所述反射模式的亮度等级(306)与所述透射模式的亮度等级(308)相似。
文档编号G09G3/36GK101036180SQ200580033911
公开日2007年9月12日 申请日期2005年10月5日 优先权日2004年10月8日
发明者斯蒂芬·J.·巴特斯比, 大卫·W.·帕克, 贾森·R.·赫克托, 约翰·R.·休斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司