专利名称：具有可切换半透明板的双面可视显示屏的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及显示系统，特别涉及提供一种具有可在反射和透明状态之间选择的半透明板部件的显示屏的系统和方法。
更一般地，常规的LCD具有一个层状组合，它包括一块顶偏振片，一块顶基片，一个顶电极，一块液晶，一个预设的底电极模式或阵列，一块底基片，一块底偏振片和一块反射器(半透明板(transflector))。各偏振片轴之间互为直角排列，呈现一种正交关系。LCD的工作原理在本技术领域中是众所周知的。其中有这样一个原理当施加电场时，LCD可以减少通过一个液晶材料薄层的透光能力来进行工作。
许多常规的LCD是在一个仅在反射状态时起作用的不透明背景上使用反射的或者半透明的部件。一些常规LCD，例如某些时钟，是在传送模式中通过一个透明背景来操控的。常规LCD都只能在单一的面上读取。因此，例如，当一个诸如手机的设备在显示设备关闭不使用，而信息需要显示时，只能通过提供第二块可替换的显示屏及其控制电路来显示信息。这第二块可替换的显示屏及其附带的电路无论在花销上还是在尺寸上都是限制性的。
图1说明根据本发明一个方面的双面可视显示屏10的侧视图框图。双面可视显示屏10包括位于LCD元件14的第一个面上的第一块半透明板部件12和位于LCD元件14的第二个面上的第二块半透明板部件20。第一块偏振片13位于第一半透明板部件12与LCD元件14的第一面之间，第二块偏振片18位于第二半透明板部件20与LCD元件14的第二面之间。LCD元件14由例如扭曲排列的向列相畸变类型的液晶层16构成，该液晶层位于第一电极15和第二电极17之间。第一电极15和第二电极17都包括一个透明电极的模式或者阵列。第一偏振片13和第二偏振片18被用来对透过偏振片13和18的X和Y方向上的环境光进行偏振。偏振片在扭曲排列的向列相畸变(TN)和(STN)的LCD设备中的使用对于本领域普通技术人员来说是众所周知的，因此，简便起见，这里略去了对偏振片13和18的进一步讨论。
半透明板部件12和20可以由(例如)电致变色材料或者高分子散布型液体显示材料组成。可以利用电致变色材料或者高分子散布型液体显示材料来提供一种或者处于完全透明状态或者反射的半不透明状态的元件。这类元件能够在给元件加电压时改变颜色。例如，在电致变色元件(EC)的例子中，当在元件上不加电压时，元件是光透明的；当在元件上加上直流电压时，元件变到了反射的半不透明颜色的状态。可以选择EC提供透明状态或者有颜色的状态，其中颜色可能是蓝、绿、黑、白中的一种。此外，各种不同颜色的元件可以堆叠在一起以提供多色的半透明板部件。
在本发明一个方面中，给每个半透明板部件12和20提供一个白色的EC。LCD元件14被夹在偏振片13和18与半透明板部件12和20之间。给第一半透明板部件12加电压V1+，而不给第二半透明板部件20加电压V1+，这样会使得第一半透明板部件12变得半不透明和反射，而第二半透明板部件20变得清晰或透明。因此，经过第二半透明板部件20的入射光被第一半透明板部件12反射回来，从而允许通过第二半透明板部件20看到LCD元件14。可替换地，给第二半透明板部件20加电压V2+，而不给第一半透明板部件12加电压V2+，这样会使得第二半透明板部件20变得半不透明和反射，而第一半透明板部件12变得透明。因此，经过第一半透明板部件12的入射光被第二半透明板部件20反射回来，从而允许通过第一半透明板部件12看到LCD元件14。
图2展示了双面可视显示屏在便携式通信设备30上的使用。该便携式通信设备30包括一个具有双面可视显示屏34的顶部32，该双面可视显示屏34包含一个前表面40和一个后表面42(图4)。便携式通信设备30还包括一个底部36，该底部36具有用来向该便携式通信设备30输入信息的键盘38。该便携式通信设备30具有一个如图2所示的打开状态和一个如图4所示的闭合状态。当该便携式通信设备处于它的打开状态时，图2所示的文本可以在显示屏34的前表面40上显示出来。正如在图3中所看到的那样，在从前表面40显示文本的过程中，第一半透明板部件12(位于后面)处于半不透明或者反射的状态，而第二半透明板部件20(位于前面)处于清晰或者透明的状态。当该便携式通信设备30处于它的闭合状态时，文本可以在显示屏34的后表面42上显示出来，如图4所示。如图5所示，在文本从前表面42显示的过程中，第二半透明板部件20处于半不透明或者反射的状态，而第一半透明板部件12处于完全清晰或者透明的状态。
图6是一个被用来或者在显示屏34的前表面40上或者在其后表面42上提供类似显示的驱动系统50的例子。LCD驱动电路部件58将驱动信号提供给驱动倒向器部件和驱动选择部件54，54提供驱动信号给双面显示屏上的LCD元件。驱动倒相器部件56提供倒相的同步信号，这样使文本的和图形的内容就可以显示在显示屏34的后表面42上，这类似于双面显示屏34直接从LCD驱动电路元件58接收驱动信号时在前表面40上的显示。使用诸如可编程逻辑设备(PLD)的逻辑电路可以更好地提供倒相的驱动信号，但也可以由独特的编程指令或其他诸如此类的方法来替换完成。倒相驱动信号是在两个轴之上进行倒相的，这与镜像反射设备中使用的单轴倒相不同。本领域的普通技术人员可以很容易得做到LCD驱动电路58的反相驱动信号的实现。
LCD驱动电路信号和倒相的LCD驱动电路信号都被输入到驱动选择部件54中。驱动选择部件54基于显示位置切换器52的状态，在向双面显示屏34传送驱动电路信号和倒相驱动电路信号之间进行切换。显示位置切换器52依据便携式通信设备在打开状态和闭合状态之间的改变而改变状态。显示位置切换器52连接到双面显示屏34，并决定半透明板部件12和20中的哪一个将为半不透明(加电压)以提供反射，和确定哪一个完全透明(不加电压)以提供显示。
在本发明的一个方面中，双面显示屏34可以通过在半透明板部件12和20之间切换以及同时地在驱动输入信号和倒相驱动输入信号之间切换，从而在显示屏34的两个面上提供图像和/或文本内容的显示。例如，通过输入范围在250-350Hz的方波信号到显示位置切换器52输出端，使在显示屏34的两个面上同时提供显示成为可能。一个交替的切换信号将允许第一半透明板部件12在半不透明和完全透明状态之间进行交替，同时第二半透明板部件20在透明和半不透明之间进行交替。该交替切换信号还将通过驱动选择部件54提供驱动输入信号和倒相驱动输入信号的多路复用。
在本发明的另一方面中，一个单独的半透明板部件被用于提供具有显示状态和完全清晰透明状态的显示屏。举例来说，该实现类型可在一个诸如珠宝商店之类的零售市场中看到，在这里，产品上的信息可以在显示状态中被察看，产品本身也可以在清晰透明的状态中被察看。参看图7和图8，提供了一个具有LCD元件64的单面显示屏60，该LCD元件64位于第一偏振片62和第二偏振片66之间。在LCD元件66的一个面上提供了一个单独的半透明板部件68。该单独半透明板部件68可以由电致变色材料或者高分子散布型液体显示材料构成。可以利用电致变色或者高分子散布液体显示材料来提供一个处于基本上透明状态或者半不透明状态中之一的元件。这些类型的单独半透明板部件68能够在给元件加电压时改变颜色。例如，在电致变色元件(EC)的例子中，当在元件上不加电压时，元件是光透明的；当在元件上加上直流电压时，元件变到了反射的半不透明颜色的状态。可以选择EC提供一个透明状态或者一个颜色可能是蓝、绿、黑、白中一种的有色状态。此外，各种不同颜色的元件可以堆叠在一起用来提供一个多色的半透明板部件。
在本发明的一个方面中，将一个白色的EC提供给半透明板部件68。在透明的状态中，其中没有加上如图7所示的V3+电压，光透过了单面显示屏60的前表面和后表面，从而提供了在显示屏的相反面上一个物体(或者多个物体)的清晰显示，换句话说，显示屏变成了一个透明窗。在不透明的状态中，其中加上如图8所示的V3+电压，光不能透过单面显示屏，但是透过了前表面，并且被反射回来显示出由LCD元件64所产生的图像。
根据以上关于图1-8描述的结构，关于图9-10的流程图，可以更好地理解一种用于在LCD设备中使用半透明板的方法，此半透明板的状态可在反射和透明状态之间进行选择。同时，为了简化说明，图9-10所示的方法被以一系列的步骤示出和介绍，应该可以理解并意识到，本发明不会局限于所述步骤的次序，一些步骤可以参照本发明按不同的次序出现和/或与在此处示出和描述的其他步骤同时进行。此外，，不要求所有说明的步骤来实现根据本发明一个方面的方法。
参看图9，提供了一种用于操控图1-6所示的双面显示屏的方法。该方法起始于步骤100，在此步骤向具有双面显示屏的设备供电。在步骤110处，该设备决定其是否已在第一状态中上电。例如，第一状态是便携式通信设备处于如图2所示的一个打开状态，同时第二状态就是该便携式蜂窝通信设备处于其闭合状态。当设备处于第一状态时(是)，在步骤120，为了让双面显示屏的第一面提供显示，把电压加在第一半透明板部件上并从第二半透明板部件去除电压。在步骤130，LCD驱动信号被传送到LCD元件。然后，在步骤140，设备连续地监测其是否始终处于第一状态中。当设备在步骤110或者步骤140不再处于第一状态时(否)，设备就会进入到第二状态，并前进到步骤125。在步骤125，为了让双面显示屏的第二面提供显示，设备向第二半透明板部件加电压并从第一半透明板部件去除电压。接着在步骤135，倒相LCD驱动信号被传送到LCD元件。然后，在步骤145，设备连续监测其是否始终处于第二状态中。当设备不处于第二状态时(否)，设备转向第一状态，并前进到步骤120；否则，设备保持在第二状态。
参看图10，提供了一种用于操控图7-8所示的单面显示屏的方法。该方法起始于步骤200，在此步骤向具有单面显示屏的设备供电。在步骤210，设备决定其是否已在第一状态中上电。例如，第一状态是单面显示屏提供诸如图8所示的、位于单面显示屏之下的产品的相关信息，同时第二状态就是单面显示屏为看到位于如图7所示的、单面显示屏之下的产品而提供透明窗。如果设备处于第一状态时(是)，在步骤220，为了让单面显示屏提供信息的显示，把电压加在半透明板部件。在步骤230，LCD驱动信号被传送到LCD元件。然后，在步骤240，设备连续地监测其是否始终处于第一状态中。当设备在步骤210或者步骤240不处于第一状态时(否)，设备就会进入到第二状态，并前进到步骤225。在步骤225，为了让单面显示屏提供该单面显示屏另一面的产品的透明显示，设备去除加在半透明板部件上的电压。在步骤235，LCD驱动信号的传送是被禁止的。然后，在步骤245，设备连续地监测其是否处于第二状态中。当设备不处于第二状态时(否)，设备转向第一状态，并前进到步骤220；否则，设备保持在第二状态。
以上所进行的介绍包含了本发明的一个或者多个的例子。当然，不可能为了描述本发明而列出每个部件或者方法的所有可能组合，但是本领域的普通技术人员将意识到，本发明的许多更深程度的组合和排列都是可能的。因此，本发明希望包含所有落入所附权利要求书的要旨和范围之内的这样的替换、修改和变种。此外，对于在具体的说明书或者权利要求中所使用的术语“包含”及其变种与“具有”及其变种的范围，此术语是包括性的，类似于术语“包括”。
权利要求
1.一种LCD系统，其包括具有前表面和后表面的LCD元件；位于所述前表面上的第一半透明板部件，第一半透明板部件可以在反射状态和透明状态之间进行切换；和位于所述后表面的第二半透明板部件层，第二半透明板部件可以在反射状态和透明状态之间进行切换。
2.如权利要求1中的系统，当第一半透明板部件处于透明状态而第二半透明板部件处于反射状态时，所述LCD元件的前表面可看得见，当第二半透明板部件处于透明状态而第一半透明板部件处于反射状态时，所述LCD元件的后表面层可得见。
3.如权利要求1中的系统，第一和第二半透明板部件可在所述反射状态和透明状态之间进行控制，其中，向相应的半透明板部件的电极加电压会使得相应的半透明板部件从所述透明状态向所述反射状态的切换。
4.如权利要求1中的系统，第一和第二半透明板部件包括电致变色材料。
5.如权利要求1中的系统，第一和第二半透明板部件中至少有一个包括具有不同颜色的多个堆叠材料。
6.如权利要求1中的系统，第一和第二半透明板部件包括高分子散布液体显示材料。
7.如权利要求1中的系统，还包括可操控地对来自LCD驱动电路的信号进行倒相和同步的驱动倒相器部件，和一个可操控的选择部件，该选择部件在显示所述LCD元件层的前表面的第一状态中将驱动信号传送给所述LCD元件层，且在显示所述LCD元件层的后表面的第二状态中将倒相驱动信号传送给所述LCD元件。
8.如权利要求7中的系统，所述驱动倒相器部件在两个轴上对所述驱动信号进行倒相。
9.如权利要求1中的系统，还包括显示位置切换器，其可操控地在显示所述LCD元件的前表面的第一状态和显示所述LCD元件的后表面的第二状态之间使所述系统进行切换。
10.如权利要求9中的系统，为了同时显示所述LCD元件的前表面和后表面，所述显示位置切换器还可在250-350赫兹的频率下、使所述系统交替处于第一状态和第二状态。
11.如权利要求1中的系统，所述LCD系统位于一个便携式通信设备之上，其中，该便携式通信设备具有一个用来显示所述LCD元件前表面的打开状态和一个用来显示所述LCD元件后表面的闭合状态。
12.如权利要求11中的系统，还包括一个显示位置切换器，其可操控地监测所述便携式通信设备的状态，其中，所述打开状态使所述LCD系统进入第一状态，所述闭合状态使所述LCD系统进入第二状态。
13.一种LCD系统，其包括具有前表面和后表面的LCD元件；和位于所述后表面上的半透明板部件，该半透明板部件可以在反射状态和透明状态之间进行切换。
14.如权利要求13中的系统，其中，所述LCD系统有一个显示由所述LCD元件产生的图像的第一状态和一个用来提供透明窗的第二状态。
15.如权利要求13中的系统，当在与所述半透明板部件相连的电极上加电压时，所述半透明板部件处于反射状态，而当所述电极上不加电压时，所述半透明板部件处于透明状态。
16.如权利要求13中的系统，所述半透明板部件包括电致变色材料。
17.如权利要求12中的系统，所述半透明板部件包括具有不相同颜色多个堆叠的材料。
18.如权利要求12中的系统，所述半透明板部件包括高分子散布型液体显示材料。
19.如权利要求12中的系统，其中，在第一状态中，为了显示由所述LCD元件层产生的图像，光透过所述前表面并被所述半透明板部件反射；在第二状态中，为了提供透明层从而使得从所述前表面能看到位于所述后表面之后的物体，光透过所述LCD元件的前表面和后表面。
20.如权利要求12中的系统，还包括位置切换器，其可操控地在所述反射状态和所述透明状态之间切换所述半透明扳部件。
21.一种包括如权利要求12中的系统的便携式通信设备。
22.一种在LCD系统上观看材料的方法，该LCD系统具有可在反射状态和透明状态之间进行切换的半透明板部件，该半透明板部件置于所述LCD元件的表面之上，该方法包括下面的步骤确定所述LCD系统的状态；基于所述LCD系统状态，选择所述半透明板部件的反射状态和透明状态中的一个状态；和切换到所述半透明板部件的反射状态和透明状态中的另一个状态。
23.如权利要求22中的方法，所述半透明板部件有一个位于所述LCD元件的前表面之上的第一半透明板部件，和一个位于所述LCD元件的后表面之上的第二半透明板部件，其中，所述LCD系统具有通过第一半透明板部件显示所述LCD元件前表面的第一状态和通过第二半透明板部件显示所述LCD元件后表面的第二状态。
24.如权利要求23中的方法，还包括这样的步骤在第一状态中，向第二半透明板部件加电压而不向第一半透明板部件加电压；在第二状态中，向第一半透明板部件加电压而不向第二半透明板部件加电压。
25.如权利要求24中的方法，还包括在第一状态中向所述LCD元件层提供驱动信号，在第二状态中向所述LCD元件层提供倒相的驱动信号。
26.如权利要求25中的方法，还包括在第一和第二状态之间进行交替的步骤，用来同时地通过第一半透明板部件显示所述LCD元件的前表面和通过第二半透明板部件显示所述LCD元件的后表面。
全文摘要
本发明公开了一种提供具有半透明板部件的LCD设备(10)的系统和/或方法，该半透明板部件具有反射状态和透明状态。提供两个半透明板部件(12，20)用于构成具有双面显示屏的设备，或者使用一个半透明板部件(68)用于具有显示状态和透明状态的显示屏。
文档编号G02F1/15GK1470045SQ01817421
公开日2004年1月21日 申请日期2001年10月22日 优先权日2000年10月23日
发明者鲁宾·里韦拉, 弗兰基·索, 索, 鲁宾 里韦拉 申请人:摩托罗拉公司