专利名称：液晶显示元件及显示具平衡色度图像的方法
技术领域：
本发明是有关于半穿透式液晶显示器装置(transflective LCD)，且特别是有关于一种使半穿透式液晶显示装置在穿透模式与反射模式的色度(chromaticity)相近的方法。
背景技术：
液晶显示元件(liquid crystal display(LCD)device)已广泛应用于具显示功能的电子元件，例如可携式计算机、个人数字助理(PDA)及移动电话。大体而言，反射式液晶显示器(reflective LCD，简称RLCD)可分为「全反射式」与「半穿透式」两大类。全反射式LCD不需背光源，利用附在LCD面板上的反射层来反射外部光线，好处是极为省电，但是缺点是在较暗的场合看不到显示屏幕内容且对比度较差。因此，一般会用前光源作为辅助光源。而半穿透式LCD是当外部光线足够时就用外部光源，不足时可点亮背光源，兼具省电以及具辅助光线的优点。
请参阅图1，图1是典型(typical)半穿透式LCD装置的分解立体示意图。
典型半穿透式LCD装置包括互相对向的上基板10和下基板20，以及夹在上、下基板10、20之间的液晶层50。上基板10通常称为彩色滤光片基板(color filter substrate)10，而下基板20通常称为主动阵列基板(activearray substrate)20。在对向于下基板20的上基板10表面上，形成有包含红色(R)、绿色(G)与蓝色(B)单元的彩色滤光片1以及黑色矩阵(black matrix)12以及4。黑色矩阵12以矩阵形式而环绕彩色滤光片14的各个彩色单元。共通电极16形成于该上基板10上，且覆盖黑色矩阵12以及彩色滤光片14上。
在对向于上基板10的该下基板20表面上，形成有当作是开关元件的薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)”T”，以相对于该彩色滤光片14的阵列(array matrix)形式而形成于下基板20上。另外，互相交错的栅极线26与数据线28定义出下基板20上的多个像素区(pixel area)”P”，其中每一TFT位于栅极线26与数据线28交叉处的附近。每一像素区P中具有像素电极22，该像素电极22包含透明部分22a与不透明部分22b。该透明部分22a包含有透明的导体材料，例如是铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)。该不透明部分22b包含具有高反射性的金属材料，例如铝(Al)。
请参阅图2，图2是用于说明已知半穿透式LCD装置的操作模式的剖面示意图。
已知半穿透式LCD的装置，包括下基板200、上基板260以及夹在上下基板之间的液晶层230。该上基板260具有形成于其上的共通电极240与彩色滤光片250，该彩色滤光片250包含有R，G，B三主要颜色区。该下基板200具有形成于其上的绝缘层210以及像素电极220，其中该像素电极220具有不透明部分222与透明部分224，该不透明部分222例如是铝层，而该透明部分224例如是铟锡氧化物层。该不透明部分222反射外部光(或称环境光/周围光，ambient light，即反射光)270，而设置于下基板200外侧的背光元件290所发出的光(backlight，即背光)280则穿透该透明部分224。也就是说，半穿透式LCD装置能够在穿透模式与反射模式下显示。
从图2可知，由于反射光270穿透该彩色滤光片250的次数是两次，而背光280穿透该彩色滤光片250的次数是一次，使得传统半穿透LCD在反射模式与穿透模式下的显示颜色无法相同，亦即有色度(chromaticity，或称色偏差color shift)相差很大的问题，因而降低显示质量。
美国专利第5,233,385号又揭露一种利用白光来提升彩色投射系统的亮度的方法。
美国专利第5,929,843号又揭露一种处理图像数据的方法和装置，该方法包含选用从输入R，G，B数据而得的白色要素数据的步骤、根据非线性特性而抑制白色要素数据的步骤、产生R，G，B，W显示数据的步骤以及根据R，G，B，W数据而驱动具有R，G，B，W滤光片的LCD装置显示全彩图像。
美国专利早期公开第2004/0046725号揭露一种具有R，G，B，W像素的LCD装置，用于改善光学效率。
再者，美国专利早期公开第2003/0128872号揭露一种显示穿透式RGBW四色像素的液晶显示像素的方法，通过提供白光输出信号补偿量，以控制显示图像的亮度，用于改善显示效果。
然而，上述已知技术皆未提及如何使具反射模式及穿透模式的RGBW四色液晶显示装置显示具平衡色度图像的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种具有三原色及白色子像素的液晶显示元件，于穿透与反射模式下，显示具平衡色度的图像。
本发明的另一目的在于提供一种显示液晶显示元件，于穿透与反射模式下显示具平衡色度图像的方法。
本发明是关于显示液晶显示元件于穿透与反射模式下具平衡色度图像的方法及具有三原色及白色子像素的液晶显示元件。根据本发明的一样态，具三原色及白色子像素的液晶显示元件于穿透模式下，通过第一白光输出信号Wo显示图像，使其红、绿、蓝三原色的亮度增加，且不影响其色彩饱和度。根据本发明另一样态，具三原色及白色子像素的液晶显示元件于反射模式下，通过第二白光输出信号Wo’显示图像，不降低红、绿、蓝三原色的亮度，且不致影响其色彩饱和度，其中该第一白色输出信号Wo不等于该第二白色输出信号Wo’。
为达上述目的，本发明提供一种显示液晶显示元件于穿透与反射模式下具平衡色度图像的方法，包括于穿透模式下，以包括第一白色输出信号Wo，显示该液晶显示元件；以及于反射模式下，以包括第二白色输出信号Wo’，显示该液晶显示元件，其中该第一白色输出信号Wo不等于该第二白色输出信号Wo’。
应注意的是，上述显示液晶显示元件于穿透与反射模式下具平衡色度图像的方法，还包括提供该液晶显示元件，其中该液晶显示元件包括红色、绿色、蓝色及白色子像素；输入Ri、Gi、Bi信号于信号转换器；通过该信号转换器将该Ri、Gi、Bi信号转换成输出信号Ro、Go、Bo、Wo’至该液晶显示元件；其中于显示反射模式时，将该输出信号Ro、Go、Bo及Wo’分别输出至该液晶显示元件对应的该红色、该绿色、该蓝色及该白色子像素。
为达上述目的，本发明亦提供一种显示液晶显示元件于穿透与反射模式下具平衡色度图像的方法，包括于穿透模式下，不输出白色输出信号Wo’显示该液晶显示元件；以及于反射模式下，以该白色输出信号Wo’显示该液晶显示元件，其中，其中该白色输出信号Wo’等于a×Ri+b×Gi+c×Bi，其中a、b及c各别为0＜a＜1、0＜b＜1及0＜c＜1。
为达上述目的，本发明还提供一种半穿透式液晶显示装置，具有多个主像素区，每一主像素区包括至少一主要的颜色子像素区，其中该主要的颜色子像素区包含第一穿透部分与第一反射部分；以及白色子像素区，其中该白色子像素区包含第二反射部分。
为达上述目的，本发明又提供一种具有三原色及白色子像素的液晶显示元件，包括第一基板与第二基板，彼此对向设置，其间夹置液晶层；透明电极设置于该第一基板上，对应各个三原色子像素区域；以及具有反射部分的电极设置于该第一基板上，对应该白色子像素区域。
为达上述目的，本发明还提供一种液晶显示器模块，包括该具有三原色及白色子像素的如上所述的液晶显示元件；以及控制器耦接至该液晶显示元件，且根据输入信号控制该液晶显示元件使之产生图像。
为达上述目的，本发明还提供一种电子装置，包括如上所述的该液晶显示器模块；以及输入装置耦接至该控制器，以提供该显示器模块显示图像的依据。
为达上述目的，本发明还提供一种液晶显示器模块，包括液晶显示元件包括三原色及白色子像素；以及控制器耦接至该液晶显示元件，且根据输入信号控制该液晶显示元件使之产生图像，其中该控制器包括信号转换器，并通过该信号转换器将输入信号Ri、Gi、Bi转换成输出信号Ro、Go、Bo、Wo与Wo’至该液晶显示元件。
为达上述目的，本发明还提供一种电子装置，包括该如上所述的液晶显示器模块；以及输入装置耦接至该控制器，以提供该显示器模块显示图像的依据。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图1是典型半穿透式LCD装置的分解立体示意图；图2是用于说明已知半穿透式LCD的操作模式的剖面示意图；图3是显示本发明的半穿透式LCD的一部分，其显示主像素区是由三主要颜色子像素区以及白色子像素区所组成；图4是显示根据本发明第1实施例的LCD元件的主像素区的部分剖面示意图；图5是显示根据本发明第2实施例的LCD元件的主像素区的部分剖面示意图；图6是显示根据本发明第3实施例的LCD元件的主像素区的部分剖面示意图；图7是显示根据本发明第4实施例的LCD元件的主像素区的部分剖面示意图；图8是显示根据本发明第5实施例的LCD元件的主像素区的部分剖面示意图；图9A是显示根据本发明实施例显示液晶显示元件于穿透模式下具平衡色度图像的方法的方块示意图；图9B是显示根据本发明实施例显示液晶显示元件于反射模式下具平衡色度图像的方法的方块示意图；图10是显示根据本发明实施例的LCD元件于穿透模式及反射模式下色彩饱和度(color gamut)的CIE示意图；图11是显示根据本发明实施例的包含LCD元件的LCD模块的方块示意图；以及图12是显示根据本发明实施例包含LCD模块的电子装置的方块示意图。
已知部分(图1与图2)10、260～上基板；12～黑色矩阵；14、250～彩色滤光片；16、240～共通电极；22～像素电极；22a、224～透明部分；22b、222～不透明部分；26～栅极线；28～数据线；20、200～下基板；210～绝缘层；220～反射电极；230～液晶层；270～外部光(反射光)；280～背光(穿透光)；290～背光元件；T～薄膜晶体管；P～像素区。
本发明部分(图3-12)300～本发明的半穿透式LCD；310～主像素区；3101～红色(R)子像素区；3102～绿色(G)子像素区；3103～蓝色(B)子像素区；3104～白色(W)子像素区；400～第一基板；401～背光元件；402～背光(穿透光)；403～环境光(反射光)；405～半穿透层(semi-transmissive layer)；407～扩散层；410、510～主要的子像素电极；415、515、520、525～子像素电极；4101、4151～穿透部分；4102、4152、5152～反射部分；450～控制装置；465～液晶层；470～共通电极；480～彩色滤光片；490～第二基板；R/G/B～主要颜色区；W～白色区；910～输入信号Ri、Gi、Bi；920～信号转换器；930～第一数值运算；940～第二数值运算；950～LCD元件；1～LCD元件；2～控制器；3～LCD模块；4～输入元件；5～电子装置。
具体实施例方式
图3是根据本发明实施例的具有反射模式与穿透模式的RGBW四色LCD元件300的部分平面示意图，其显示本发明的具有反射模式与穿透模式的RGBW四色LCD元件300包含有多个主像素区(main pixel regions)310，而每一主像素区310包含至少一彩色子像素区(在此，以三主要颜色子像素区3101、3102与3103做为代表)以及白色(W)子像素区(a white sub-pixel region)3104。于图3中，标号“3101”代表红色(R)子像素区，标号“3102”代表绿色(G)子像素区，以及“3103”代表蓝色(B)子像素区。这里要说明的是，图3所表示的子像素区3101、3102、3103与3104的配置方式(棋盘形式)仅为一举例，实际上亦可排列成其它形式，例如排列成条状(stripe)形式、马赛克(mosaic)形式或三角(delta)形式等等，在此不予限定。
以下例举本发明的较佳实施例，用于说明本发明具有反射模式与穿透模式的RGBW四色LCD元件300的结构，以及使LCD元件300于穿透与反射模式下显示具平衡色度图像的方法。
第1实施例图4是显示根据本发明第1实施例的LCD元件300的主像素区310的部分剖面示意图。该主像素区310包含有红(R)、绿(G)、蓝(B)子像素区3101、3102、3103以及白(W)子像素区3104。为了方便说明，图4中仅代表性地显示上述R、G、B子像素区3101、3102、3103以及W子像素区3104。
首先，提供第一基板400，当作是LCD元件300的下基板，例如具有像素驱动元件(例如薄膜晶体管(TFT)，未图标)的阵列玻璃基板(arraysubstrate)。背光元件401设置于第一基板400的外侧(背侧)。三个子像素电极410和一子像素电极415个别地形成于第一基板400上，其中各个子像素电极410位于相对应的R、G、B子像素区3101、3102、3103中，而子像素电极415则位于对应的W子像素区3104中。应注意的是，图4仅显示代表的子像素电极410，为使说明书保持简明之故，并未显示所有的子像素电极410。各个子像素电极410包含第一穿透部分4101与第一反射部分4102，而子像素电极415包含第二穿透部分4151与第二反射部分4152。其中，该第一穿透部分4101与该第二穿透部分4151例如是由铟锡氧化物(IT0)或铟锌氧化物(IZO)所构成的透明导体层，而该第一反射部分4102与该第二反射部分4152例如是由铝、铝合金或银所构成的不透明的反射层。
接着，提供第二基板490，对向于该第一基板400之，当作是LCD元件300的上基板，例如是玻璃基板。然后，将彩色滤光片480形成于该第二基板490的内侧上，该彩色滤光片480包含有三个主要颜色区R、G、B以及一白色区W，其中该白色区W可以具有无颜色层(no color layer)或是透明材料层(例如是透明阻剂层)。这里要说明的是，图4仅有显示代表的一个的主要颜色区R、G或B(在此以R/G/B作为标示)。每一主要的子像素电极410对应于每一主要颜色区R/G/B，而该子像素电极415对应于白色区W。
然后，将公用电极470形成于该彩色滤光片480的内侧上。其中该公用电极470例如是由ITO或IZO所构成的透明导体层。接着，将液晶分子填入第一基板400与第二基板490之间，而形成液晶层465。其中液晶分子的液晶取向(orientation)是由像素电极410、415与公用电极470之间的电场来控制，用于调整子像素电极415与公用电极470之间的电场大小，因而控制位于子像素电极415上方的液晶取向。
当RGBW四色LCD元件于穿透模式下的操作时，从背光元件401来的背光402穿透上述主要颜色区R、G、B一次。根据本发明实施例，通过控制位于子像素电极415上的液晶分子的位向，可达到控制背光402穿透的量，进而达到控制不同亮度层次。于本实施例的一样态中，当驱动白色子像素区3104使其不透光，(亦即使白色子像素区3104呈现暗态)，可使穿透模式的色彩饱和度(color gamut)不受影响。于本实施例的另一样态中，当驱动白色子像素区3104使其透光，(亦即使白色子像素区3104呈现明态)，可使穿透模式的色彩饱和度(color gamut)随不同亮度层次而改变。
当RGBW四色LCD元件于穿透模式下的操作时，源自环境光(未图示)的反射光403穿透上述主要颜色区R、G、B两次，致使LCD元件于反射模式下的色彩亮度较其于穿透模式下低。根据本发明实施例，通过控制位于子像素电极415的第二反射部分4152上的液晶分子的位向，可达到控制反射光403穿透液晶层465的量。亦即当驱动白色子像素区3104使反射光穿过，增加反射模式下LCD显示元件的色彩亮度，以及淡化部分的色彩饱和度，进而达到使反射模式的色彩饱和度(color gamut)随不同亮度层次而改变。
因此，通过上述方法，就能够使RGBW四色LCD元件于反射模式下的色度与在穿透模式下的色度实质上相同或相近，而改善显示质量。也就是说，穿透模式和反射模式下的整体色度可以被控制在所欲的值，其为实质相同色度或不同色度。
第2实施例图5是显示根据本发明第2实施例的LCD元件300的主像素区310的部分剖面示意图。其中，于图5中与图4中相同或类似的元件，则采用相同的图标标号。图5中的部分元件系依据图4中的元件演绎而来，在此省略相同部分的叙述。本发明第2实施例不同于第1实施例之处在于子像素电极515。子像素电极515仅仅包含反射部分5152。反射部分5152可以是不透明的材料或具反光性的材料，例如由铝、铝合金或银所构成的不透明的反射层。
以下详细描述本实施例中LCD元件于反射模式与穿透模式下的操作结果。
当RGBW四色LCD元件于穿透模式下的操作时，从背光元件401来的背光402穿透上述主要颜色区R、G、B一次。应注意的是，由于子像素电极515为不透光材料，因而可阻隔自背光元件401的背光402穿透。易言之，白色子像素区3104不透光，(亦即使白色子像素区3104呈现暗态)，可使穿透模式的色彩饱和度(color gamut)不受影响。
当RGBW四色LCD元件于穿透模式下的操作时，源自环境光(未图示)的反射光403穿透上述主要颜色区R、G、B两次，致使LCD元件于反射模式下的色彩亮度较其于穿透模式下低。根据本发明实施例，通过子像素电极515的反射可增加白色子像素区3104的显示亮度，更有甚者，更可驱动白色子像素区3104显示不同的亮度层次，进而达到使反射模式的色彩饱和度(colorgamut)随不同亮度层次而改变。
第3实施例图6是显示根据本发明第3实施例的LCD元件的主像素区的部分剖面示意图。该主像素区包含有红(R)、绿(G)、蓝(B)子像素区3101、3102、3103以及白(W)子像素区3104。为了方便说明，图6中仅代表性地显示上述R、G、B子像素区3101、3102、3103以及W子像素区3104。
首先，提供第一基板400，当作是LCD元件的下基板，例如具有像素驱动元件(例如薄膜晶体管(TFT)，未图标)的阵列玻璃基板(array substrate)。背光元件401设置于第一基板400的外侧(背侧)。三个子像素电极510和一子像素电极520个别地形成于第一基板400上，其中各个子像素电极510位于相对应的R、G、B子像素区3101、3102、3103中，而子像素电极520则位于对应的W子像素区3104中。应注意的是，图6仅显示代表的子像素电极510，为使说明书保持简明之故，并未显示所有的子像素电极510。各个子像素电极510与子像素电极520包含透明导电材料，例如是由铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)所构成的透明导体层。
接着，提供第二基板490，对向于该第一基板400之，当作是LCD元件的上基板，例如是玻璃基板。然后，将彩色滤光片480形成于该第二基板490的内侧上，该彩色滤光片480包含有三个主要颜色区R、G、B以及一白色区W，其中该白色区W可以具有无颜色层(no color layer)或是透明材料层(例如是透明阻剂层)。这里要说明的是，图6仅有显示代表的一个的主要颜色区R、G或B(在此以R/G/B作为标示)。每一主要的子像素电极510对应于每一主要颜色区R/G/B，而子像素电极520对应于白色区W。
然后，将公用电极470形成于该彩色滤光片480的内侧上。其中该公用电极470例如是由ITO或IZO所构成的透明导体层。接着，将液晶分子填入第一基板400与第二基板490之间，而形成液晶层465。其中液晶分子的液晶取向(orientation)是由子像素电极510、520与公用电极470之间的电场来控制，用于调整子像素电极520与公用电极470之间的电场大小，因而控制位于子像素电极520上方的液晶取向。半穿透层(semi-transmissive layer)405设置于第一基板400与背光元件401之间，如图6所示。或者，半穿透层405设置于子像素电极510、520与第一基板400之间。然而，半穿透层405的配置并不限于以上所描述的关系。
当RGBW四色LCD元件于穿透模式下的操作时，从背光元件401来的背光402穿透上述主要颜色区R、G、B一次。根据本发明实施例，通过控制位于子像素电极520上的液晶分子的位向，可达到控制背光402穿透的量，进而达到控制不同亮度层次。于本实施例的一样态中，当驱动白色子像素区3104使其不透光，(亦即使白色子像素区3104呈现暗态)，可使穿透模式的色彩饱和度(color gamut)不受影响。于本实施例的另一样态中，当驱动白色子像素区3104使其透光，(亦即使白色子像素区3104呈现明态)，可使穿透模式的色彩饱和度(color gamut)随不同亮度层次而改变。
当RGBW四色LCD元件于穿透模式下的操作时，源自环境光(未图示)的反射光403穿透上述主要颜色区R、G、B两次，致使LCD元件于反射模式下的色彩亮度较其于穿透模式下低。根据本发明实施例，通过控制位于子像素电极520上的液晶分子的位向，可达到控制反射光403穿透液晶层465的量。亦即当驱动白色子像素区3104使反射光穿过，增加反射模式下LCD显示元件的色彩亮度，以及淡化部分的色彩饱和度，进而达到使反射模式的色彩饱和度(color gamut)随不同亮度层次而改变。
因此，通过上述方法，就能够使RGBW四色LCD元件于反射模式下的色度与在穿透模式下的色度实质上相同或相近，而改善显示质量。也就是说，穿透模式和反射模式下的整体色度可以被控制在所欲的值，其为实质相同色度或不同色度。
第4实施例图7是显示根据本发明第4实施例的LCD元件的主像素区的部分剖面示意图。其中，于图7中与图6中相同或类似的元件，则采用相同的图标标号。图7中的部分元件是依据图6中的元件演绎而来，在此省略相同部分的叙述。本发明第4实施例不同于第3实施例之处在于子像素电极525。子像素电极525可以是不透明的材料或具反光性的材料，例如由铝、铝合金或银所构成的不透明的反射层。亦即，子像素电极525为反射层。于另一实施例样态中，子像素电极525包含反射部分及穿透部分(未图示)。
以下详细描述本实施例中LCD元件于反射模式与穿透模式下的操作结果。
当RGBW四色LCD元件于穿透模式下的操作时，从背光元件401来的背光402穿透上述主要颜色区R、G、B一次。应注意的是，由于子像素电极525为不透光材料，因而可阻隔源自背光元件401的背光402穿透。易言之，白色子像素区3104不透光，(亦即使白色子像素区3104呈现暗态)，可使穿透模式的色彩饱和度(color gamut)不受影响。
当RGBW四色LCD元件于穿透模式下的操作时，源自环境光(未图示)的反射光403穿透上述主要颜色区R、G、B两次且被半穿透层405反射，致使LCD元件于反射模式下的色彩亮度较其于穿透模式下低。根据本发明实施例，通过子像素电极525的反射，可增加白色子像素区3104的显示亮度，更有甚者，更可驱动白色子像素区3104显示不同的亮度层次，进而达到使反射模式的色彩饱和度(color gamut)随不同亮度层次而改变。
第5实施例图8是显示根据本发明第5实施例的LCD元件的主像素区的部分剖面示意图。该主像素区包含有红(R)、绿(G)、蓝(B)子像素区3101、3102、3103以及白(W)子像素区3104。为了方便说明，图8中仅代表性地显示上述R、G、B子像素区3101、3102、3103以及W子像素区3104。
首先，提供第一基板400，当作是LCD元件的下基板，例如具有像素驱动元件(例如薄膜晶体管(TFT)，未图标)的阵列玻璃基板(array substrate)。背光元件401设置于第一基板400的外侧(背侧)。三个子像素电极510和一子像素电极520个别地形成于第一基板400上，其中各个子像素电极510位于相对应的R、G、B子像素区3101、3102、3103中，而子像素电极520则位于对应的W子像素区3104中。应注意的是，图8仅显示代表的子像素电极510，为使说明书保持简明之故，并未显示所有的子像素电极510。各个子像素电极510与子像素电极520包含透明导电材料，例如是由铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)所构成的透明导体层。
接着，提供第二基板490，对向于该第一基板400之，当作是LCD元件的上基板，例如是玻璃基板。然后，将彩色滤光片480形成于该第二基板490的内侧上，该彩色滤光片480包含有三个主要颜色区R、G、B以及白色区W，其中该白色区W可以具有无颜色层(no color layer)或是透明材料层(例如是透明阻剂层)。这里要说明的是，图6仅有显示代表的一个的主要颜色区R、G或B(在此以R/G/B作为标示)。每一主要的子像素电极510对应于每一主要颜色区R/G/B，而子像素电极520对应于白色区W。
然后，将公用电极470形成于该彩色滤光片480的内侧上。其中该公用电极470例如是由ITO或IZO所构成的透明导体层。接着，将液晶分子填入第一基板400与第二基板490之间，而形成液晶层465。其中液晶分子的液晶取向(orientation)是由子像素电极510、520与公用电极470之间的电场来控制，用于调整子像素电极520与公用电极470之间的电场大小，因而控制位于子像素电极520上方的液晶取向。扩散层(diffusive layer)407可以是背光元件401的光学构件之一。或者，扩散层407可独立于背光元件401。背光元件401可包括反射层(未图示)于其上。扩散层407可设置于第一基板400与背光元件401之间，如图8所示。背光元件401上的反射层可提供入设的环境光反射，并且于扩散层407产生散射。或者，扩散层407可设置于下偏光板(未图标)与光学膜PCF或DBEF之间。当环境光穿透下偏光板且持续穿过扩散层407，扩散层407会使线性极化光(linear polarized light)去极化。未去极化(non-depolarized)的光可穿透光学膜PCF，而去极化(depolarized)的光会被光学膜PCF反射。因此，无论扩散层407设置于何位置，穿透式LCD于穿透模式下及穿透模式下皆可正常运作。
当RGBW四色LCD元件于穿透模式下的操作时，从背光元件401来的背光402穿透上述主要颜色区R、G、B一次。根据本发明实施例，通过控制位于子像素电极520上的液晶分子的位向，可达到控制背光402穿透的量，进而达到控制不同亮度层次。于本实施例的一样态中，当驱动白色子像素区3104使其不透光，(亦即使白色子像素区3104呈现暗态)，可使穿透模式的色彩饱和度(color gamut)不受影响。于本实施例的另一样态中，当驱动白色子像素区3104使其透光，(亦即使白色子像素区3104呈现明态)，可使穿透模式的色彩饱和度(color gamut)随不同亮度层次而改变。
当RGBW四色LCD元件于穿透模式下的操作时，源自环境光(未图示)的反射光403穿透上述主要颜色区R、G、B两次且由背光元件401上的反射层反射，或者由光学膜PCF反射，致使LCD元件于反射模式下的色彩亮度较其于穿透模式下低。根据本发明实施例，通过控制位于子像素电极520上的液晶分子的位向，可达到控制反射光403穿透液晶层465的量。亦即当驱动白色子像素区3104使反射光穿过，增加反射模式下LCD显示元件的色彩亮度，以及淡化部分的色彩饱和度，进而达到使反射模式的色彩饱和度(color gamut)随不同亮度层次而改变。
因此，通过上述方法，就能够使RGBW四色LCD元件于反射模式下的色度与在穿透模式下的色度实质上相同或相近，而改善显示质量。也就是说，穿透模式和反射模式下的整体色度可以被控制在所欲的值，其为实质相同色度或不同色度。
本发明提供一种改善传统液晶显示元件色度的方法。通过提供不同的白光输出信号于液晶显示元件的穿透模式及反射模式，致使穿透模式和反射模式下的整体色度实质相同或相近，及改善了RGBW四色LCD元件的显示质量。
色度正常化及调整色彩饱和度根据本发明实施例，通过驱动白色子像素使反射光穿过，增加反射模式下LCD元件的色彩亮度，使反射模式的色彩饱和度(color gamut)随不同亮度层次而改变。由于LCD元件于穿透模式下，其白色子像素具较少量的反射，为达较佳的显示质量，其白色子像素较佳以低于其最大反射率的1％驱动。
图9A是显示根据本发明实施例显示液晶显示元件于穿透模式下具平衡色度图像的方法的方块示意图。首先，将输入信号Ri、Gi、Bi 910输入至信号转换器920，使输入信号Ri、Gi、Bi转换成输出信号Ro、Go、Bo、Wo，并传送至LCD元件950。于穿透模式下，输入信号Ri、Gi、Bi经数值运算930，致使RGBW四色LCD元件于穿透模式下，显示图像色度几等同于输入信号Ri、Gi、Bi的图像色度。其间的转换关系，可以关系式表示Ri:Gi:Bi＝(Ro+Wo):(Go+Wo):(Bo+Wo)其中，Ri、Gi、Bi分别表示成红、绿、蓝三色的输入信号值。Ro、Go、Bo、Wo分别表示成对RGBW四色LCD元件子像素的输出信号值。根据本发明实施例，Ro、Go、Bo、Wo可个别表示成Ro＝M×Ri-WoGo＝M×Gi-WoBo＝M×Bi-WoWo＝f(Ri，Gi，Bi)其中，M为比例常数，且f(Ri，Gi，Bi)为输入信号Ri、Gi、Bi的函数，亦即白色子像素的输出信号Wo是直接导源自输入信号Ri、Gi、Bi。
图9B是显示根据本发明实施例显示液晶显示元件于反射模式下具平衡色度图像的方法的方块示意图。首先，将输入信号Ri、Gi、Bi 910输入至信号转换器920，使输入信号Ri、Gi、Bi转换成输出信号Ro、Go、Bo、Wo’，并传送至LCD元件950。于反射模式下，输入信号Ri、Gi、Bi经第一数值运算930及第二数值运算940，致使RGBW四色LCD元件于反射模式下，显示图像色度几等同于输入信号Ri、Gi、Bi的图像色度。根据本发明实施例，输出信号Ro、Go、Bo、Wo’可个别表示成Ro＝M×Ri-WoGo＝M×Gi-Wo
Bo＝M×Bi-WoWo’＝Wo+a×Ri+b×Gi+c×Bi其中，常数a、b、c的范围可个别表示为0＜a＜1、0＜b＜1或0＜c＜1。
图10是显示根据本发明实施例的LCD元件于穿透模式及反射模式下色彩饱和度(color gamut)的CIE示意图。当LCD元件于反射模式下的操作时，源自环境光的反射光穿透上述主要颜色区R、G、B两次，致使LCD元件于反射模式下的色彩亮度较其于穿透模式下低。因此，于图10中，若a＝b＝c＝0(即Wo’＝Wo)，LCD元件于穿透模式下的色彩饱和度(color gamut，亦即CIE三角形所示面积)远大于反射模式下的色彩饱和度，若a＝b＝c＝0.05(即Wo’≠Wo)，则穿透模式下的色彩饱和度接近或等同于反射模式下的色彩饱和度。图11是显示根据本发明实施例的包含LCD元件1的LCD模块3的方块示意图。LCD元件1耦接至控制器2，以构成LCD模块3。于图11中，LCD模块3包括源极(source)与门极(gate)驱动电路(未图标)，以控制LCD元件1，并根据输入信号显示具平衡色度的图像。控制器2包括信号转换器(converter)，可将输入信号Ri、Gi、Bi转换成输出信号Ro、Go、Bo、Wo、Wo’，并传送至LCD元件1。
图12是显示根据本发明实施例包含LCD模块3的电子装置5的方块示意图。输入元件4耦接至LCD模块3的控制器2。输入元件4包括微处理器，以将信号Ri、Gi、Bi输入至控制器2，经处理后显示图像。电子装置5包括例如个人数字助理(PDA)、移动电话(mobile phone)、笔记本型计算机、手提电脑或其它可携式电子装置。
本发明的特征与优点在于提供一种改善传统液晶显示元件色度的方法。通过提供不同的白光输出信号于液晶显示元件的穿透模式及反射模式，致使穿透模式和反射模式下的整体色度实质相同或相近，及改善了RGBW四色LCD元件的显示质量。
本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用于限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。
权利要求
1.一种显示液晶显示元件于穿透与反射模式下具平衡色度图像的方法，包括于穿透模式下，以包括第一白色输出信号Wo，显示该液晶显示元件；以及于反射模式下，以包括第二白色输出信号Wo’，显示该液晶显示元件，其中该第一白色输出信号Wo不等于该第二白色输出信号Wo’。
2.根据权利要求1所述的显示液晶显示元件于穿透与反射模式下具平衡色度图像的方法，还包括提供该液晶显示元件，其中该液晶显示元件包括红色、绿色、蓝色及白色子像素；输入Ri、Gi、Bi信号于信号转换器；通过该信号转换器将该Ri、Gi、Bi信号转换成输出信号Ro、Go、Bo、Wo、Wo’至该液晶显示元件；其中于显示穿透模式时，将该输出信号Ro、Go、Bo及Wo分别输出至该液晶显示元件对应的该红色、该绿色、该蓝色及该白色子像素；其中于显示反射模式时，将该输出信号Ro、Go、Bo及Wo’分别输出至该液晶显示元件对应的该红色、该绿色、该蓝色及该白色子像素。
3.根据权利要求2所述的显示液晶显示元件于穿透与反射模式下具平衡色度图像的方法，其中该输出信号Ro、Go、Bo及Wo之间的各别表示成以下关系式Ro＝M×Ri-WoGo＝M×Gi-WoBo＝M×Bi-WoWo＝f(Ri，Gi，Bi)其中M为比例常数，以及f(Ri，Gi，Bi)是函数，以该输入信号Ri、Gi与Bi描述该第一白色输出信号Wo。
4.根据权利要求3所述的显示液晶显示元件于穿透与反射模式下具平衡色度图像的方法，其中该f(Ri，Gi，Bi)是与该液晶显示元件的视角、亮度或外加电场有关。
5.根据权利要求2所述的显示液晶显示元件于穿透与反射模式下具平衡色度图像的方法，其中该输出信号Ro、Go、Bo及Wo’之间的各别表示成以下关系式Ro＝M×Ri-WoGo＝M×Gi-WoBo＝M×Bi-WoWo’＝Wo+a×Ri+b×Gi+c×Bi；其中a、b及c各别为0＜a＜1、0＜b＜1及0＜c＜1。
6.根据权利要求5所述的显示液晶显示元件于穿透与反射模式下具平衡色度图像的方法，其中该第二白色输出信号Wo’等于Wo+a×Ri+b×Gi+c×Bi，其中Wo＝0且a、b及c各别为0＜a＜1、0＜b＜1及0＜c＜1。
7.根据权利要求1所述的显示液晶显示元件于穿透与反射模式下具平衡色度图像的方法，其中该第二白色输出信号Wo’大于该第一白色输出信号Wo。
8.一种显示液晶显示元件于穿透与反射模式下具平衡色度图像的方法，包括于穿透模式下，不输出白色输出信号Wo’显示该液晶显示元件；以及于反射模式下，以该白色输出信号Wo’显示该液晶显示元件，其中，其中该白色输出信号Wo’等于a×Ri+b×Gi+c×Bi，其中a、b及c各别为0＜a＜1、0＜b＜1及0＜c＜1。
9.根据权利要求2所述的显示液晶显示元件于穿透与反射模式下具平衡色度图像的方法，还包括提供该液晶显示元件，其中该液晶显示元件包括红色、绿色、蓝色及白色子像素；输入Ri、Gi、Bi信号于信号转换器；通过该信号转换器将该Ri、Gi、Bi信号转换成输出信号Ro、Go、Bo、Wo’至该液晶显示元件；其中于显示反射模式时，将该输出信号Ro、Go、Bo及Wo’分别输出至该液晶显示元件对应的该红色、该绿色、该蓝色及该白色子像素。
10.根据权利要求9所述的显示液晶显示元件于穿透与反射模式下具平衡色度图像的方法，其中当a＝b＝c＝0.05时，该液晶显示元件于反射模式下的色彩饱和度实质上等于于穿透模式下的色彩饱和度。
11.一种具有三原色及白色子像素的液晶显示元件，包括第一基板与第二基板，彼此对向设置，其间夹置液晶层；透明电极设置于该第一基板上，对应各个三原色子像素区域；以及具有反射部分的电极设置于该第一基板上，对应该白色子像素区域。
12.根据权利要求11所述的具有三原色及白色子像素的液晶显示元件，其中该三原色子像素包括红色、绿色及蓝色子像素。
13.根据权利要求11所述的具有三原色及白色子像素的液晶显示元件，其中该具有反射部分的电极是反射电极。
14.根据权利要求11所述的具有三原色及白色子像素的液晶显示元件，其中该具有反射部分的电极还包括穿透部分。
15.根据权利要求11所述的具有三原色及白色子像素的液晶显示元件，其中该三原色子像素包括反射显示模式及穿透显示模式。
16.根据权利要求11所述的具有三原色及白色子像素的液晶显示元件，其中该具有反射部分的电极包括铝、铝合金或银。
17.根据权利要求11所述的具有三原色及白色子像素的液晶显示元件，还包括背光元件设置于该第一基板的外侧，以及半穿透层设置于该背光元件与该第一基板之间。
18.根据权利要求17所述的具有三原色及白色子像素的液晶显示元件，其中该具有反射部分的电极遮蔽源自该背光元件的光线。
19.根据权利要求11所述的具有三原色及白色子像素的液晶显示元件，还包括背光元件设置于该第一基板的外侧，以及扩散层设置于该背光元件与该第一基板之间。
20.一种液晶显示器模块，包括该具有三原色及白色子像素的液晶显示元件，如权利要求11所述；以及控制器耦接至该液晶显示元件，且根据输入信号控制该液晶显示元件使之产生图像。
21.根据权利要求20所述的液晶显示器模块，其中该控制器包括信号转换器，并通过该信号转换器将输入信号Ri、Gi、Bi转换成输出信号Ro、Go、Bo、Wo与Wo’至该液晶显示元件；其中于显示穿透模式时，将该输出信号Ro、Go、Bo及Wo分别输出至该液晶显示元件对应的该红色、该绿色、该蓝色及该白色子像素；及其中于显示反射模式时，将该输出信号Ro、Go、Bo及Wo’分别输出至该液晶显示元件对应的该红色、该绿色、该蓝色及该白色子像素。
22.一种电子装置，包括该液晶显示器模块，如权利要求20所述；以及输入装置耦接至该控制器，以提供该显示器模块显示图像的依据。
23.一种液晶显示器模块，包括液晶显示元件包括三原色及白色子像素；以及控制器耦接至该液晶显示元件，且根据输入信号控制该液晶显示元件使之产生图像，其中该控制器包括信号转换器，并通过该信号转换器将输入信号Ri、Gi、Bi转换成输出信号Ro、Go、Bo、Wo与Wo’至该液晶显示元件。
24.一种电子装置，包括该液晶显示器模块，如权利要求23所述；以及输入装置耦接至该控制器，以提供该显示器模块显示图像的依据。
全文摘要
本发明提供一种显示液晶显示元件于穿透与反射模式下具平衡色度图像的方法及具有三原色及白色子像素的液晶显示元件。上述液晶显示元件于穿透模式下，通过第一白光输出信号Wo显示图像，使其红、绿、蓝三原色的亮度增加，且不影响其色彩饱和度。另一方面，上述液晶显示元件于反射模式下，通过第二白光输出信号Wo’显示图像，不降低红、绿、蓝三原色的亮度，且不致影响其色彩饱和度，其中该第一白色输出信号Wo不等于该第二白色输出信号Wo’。
文档编号G02F1/1335GK1797073SQ200510135400
公开日2006年7月5日 申请日期2005年12月27日 优先权日2004年12月27日
发明者张炜炽, 庄立圣, 丁岱良 申请人:统宝光电股份有限公司