本發(fā)明涉及一種高開(kāi)口率薄膜晶體管(thin?film?transistor,tft)液晶顯示器，更具體地，涉及一種采用前光系統(tǒng)和背光系統(tǒng)的膽甾液晶顯示器，其中前光區(qū)域?qū)?yīng)于tft存儲(chǔ)電容器的反射像素區(qū)域，而背光區(qū)域?qū)?yīng)于常規(guī)透明像素區(qū)域。前光可以是自然環(huán)境光束或人工前光表面。因此，該顯示器不僅可以在具有優(yōu)良色域的各種室內(nèi)環(huán)境光條件下使用，而且可以在室外日光可讀應(yīng)用中使用。

背景技術(shù)：

1、膽甾液晶顯示器的特點(diǎn)是，即使驅(qū)動(dòng)電壓斷開(kāi)，畫面仍保留在顯示器上。雙穩(wěn)性和多穩(wěn)性確保了完全無(wú)閃爍的靜態(tài)顯示器，并且具有無(wú)限多路復(fù)用以產(chǎn)生巨型顯示器和/或超高分辨率顯示器的可能性。在膽甾相液晶中，分子以具有材料周期性特征的螺旋取向。在平面狀態(tài)下，該螺旋的軸線垂直于顯示器平面。波長(zhǎng)與螺旋的節(jié)距相匹配的光受到反射，顯示器會(huì)顯得明亮。如果施加交流電(alternating?current，ac)電壓，則液晶的結(jié)構(gòu)由平面織構(gòu)變?yōu)榻瑰F織構(gòu)。焦錐狀態(tài)的主要特點(diǎn)是，其由較小的雙折射疇的分布引起的高漫射光散射外觀，在這些疇之間的邊界處折射率突然改變。該織構(gòu)沒(méi)有單個(gè)光軸，焦錐織構(gòu)通常為乳白色(即白光散射)。平面織構(gòu)和焦錐織構(gòu)可以共存于同一面板或?qū)嶓w中，這對(duì)于顯示器應(yīng)用是非常重要的特性，由此可以實(shí)現(xiàn)灰度級(jí)。

2、當(dāng)前的膽甾顯示器利用膽甾相的固有特性之一的“布拉格反射”。在布拉格反射中，只有部分具有相同圓偏振手性(handedness?of?circular?polarization)并且處于特定波段內(nèi)的入射光可以反射給觀看者，從而產(chǎn)生單色顯示。然而，入射光的其余光譜(包括50％的具有相反圓偏振手性和向外布拉格反射波段)將穿過(guò)顯示器并且被顯示器的背基板上的黑色涂層材料吸收，以確保對(duì)比度?？傮w光利用效率相當(dāng)?shù)?。布拉格型反射給人的印象是：?jiǎn)紊@示是膽甾液晶顯示器(cholesteric?liquid?crystal?displays,clcd)的獨(dú)特特性之一。

3、美國(guó)專利第5796454號(hào)介紹了一種黑白背光膽甾液晶(cholesteric?liquidcrystal,clc)顯示器。該黑白背光clc顯示器包括：可控的clc結(jié)構(gòu)、層壓到具有與液晶具有相同的圓極性的單元的第一基板上的第一圓偏振片、層壓到具有與液晶具有相反的圓極性的單元的第二基板上的第二圓偏振片、以及光源。黑白背光顯示器優(yōu)選由產(chǎn)生自然“白”光的光源照明。因此，當(dāng)顯示器被入射光照射時(shí)，圓偏振片透射右旋圓偏振的入射光的50％分量。當(dāng)clc處于開(kāi)啟(on)狀態(tài)時(shí)，由clc反射的光是具有在固有光譜帶寬內(nèi)的波長(zhǎng)和相同手性的入射光部分，透射穿過(guò)clc的光部分是clc固有顏色的補(bǔ)色。透射光具有右旋圓偏振，然而，其因此被左旋圓偏振片阻擋，因此，觀看者將感知到顯示器的該區(qū)域基本上是黑色的。當(dāng)顯示器處于關(guān)閉(off)狀態(tài)時(shí)，透射穿過(guò)偏振片的光被clc散射，前向散射的入射光部分作為去偏振光從可控的clc結(jié)構(gòu)發(fā)射，前向散射光的左旋圓偏振部分透射穿過(guò)左旋圓偏振片，從而被觀看者感知。在美國(guó)專利第5796454號(hào)專利中，黑白顯示器由背光組件產(chǎn)生，而環(huán)境光只是噪聲。

4、美國(guó)專利第6344887號(hào)介紹了一種制造全光譜反射式膽甾顯示器的方法，其通過(guò)引用并入本文。此專利公開(kāi)了一種膽甾顯示器，其采用具有與液晶相同極性的偏振片。該顯示器利用了兩種反射：布拉格反射(第一反射)和金屬反射(第二反射)。該顯示器利用位于顯示器背面的圓偏振片和金屬反射膜，以引導(dǎo)入射光的第二分量返回給觀看者。

5、美國(guó)專利第6873393號(hào)介紹了一種不使用布拉格反射而制造黑白或彩色膽甾顯示器的方法，其通過(guò)引用并入本文。此專利公開(kāi)了一種膽甾顯示器，其采用具有與液晶相反極性的前偏振片。顯示器單元結(jié)構(gòu)的功能僅僅是作為開(kāi)啟(on)和關(guān)閉(off)入射光的光快門。在黑白顯示模式下，由膽甾相平面織構(gòu)區(qū)域的金屬反射實(shí)現(xiàn)白色狀態(tài)，由膽甾相焦錐織構(gòu)區(qū)域的膽甾相去偏振效應(yīng)和偏振片的過(guò)濾效應(yīng)獲得黑色狀態(tài)。在全色模式下，由膽甾相平面織構(gòu)區(qū)域的金屬反射器和微濾色器產(chǎn)生全色狀態(tài)，由膽甾相焦錐織構(gòu)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)黑色狀態(tài)。

6、美國(guó)專利第7564518號(hào)介紹了一種采用兩個(gè)圓偏振片的反射式膽甾顯示器。前圓偏振片具有與顯示器的布拉格反射和背反射式圓偏振片都相反的預(yù)定極性。顯示器系統(tǒng)采用具有高透射率的吸收式弱偏振片。在黑白顯示模式下，由膽甾相焦錐織構(gòu)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)白色狀態(tài)，由膽甾相平面織構(gòu)區(qū)域獲得黑色狀態(tài)。在全色模式下，由膽甾相焦錐織構(gòu)區(qū)域的微濾色器產(chǎn)生全色狀態(tài)，由膽甾相平面織構(gòu)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)黑色狀態(tài)。

7、專利us20200233254a1介紹了采用具有鏡面的基板的膽甾顯示器，其中單色液晶結(jié)構(gòu)包括場(chǎng)致向列垂直取向織構(gòu)和膽甾相焦錐織構(gòu)，其通過(guò)引用并入本文。前圓偏振片附著在前基板上。鏡面覆蓋所有ito公共區(qū)域和tft的漏極區(qū)域，以使顯示器成為純反射式膽甾顯示裝置，其為黑白顯示器的理想解決方案。然而，當(dāng)其用于全色顯示器應(yīng)用(其中濾色器(cf)設(shè)置在基板的前方，并且前光經(jīng)由反射金屬層兩次穿過(guò)cf膜)時(shí)，色彩質(zhì)量(例如，色彩飽和度和色彩亮度)不如單光路背光顯示器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的是實(shí)現(xiàn)前光和背光雙光tft膽甾液晶顯示器。

2、本發(fā)明的另一目的是創(chuàng)建一種濾色器圖案，其覆蓋作為反射顯示區(qū)域的tft陣列或有源矩陣的存儲(chǔ)電容器區(qū)域。

3、本發(fā)明的又一目的是創(chuàng)建一種濾色器圖案，以覆蓋作為透射顯示區(qū)域的大部分像素區(qū)域。

4、本發(fā)明的又一目的是擴(kuò)大tft顯示器的總開(kāi)口率。

5、本發(fā)明的又一目的是創(chuàng)建紅色、綠色、藍(lán)色和白色濾色器圖案化像素結(jié)構(gòu)。

6、本發(fā)明的又一目的是創(chuàng)建一種顯示結(jié)構(gòu)，其中反射式顯示器和透射式顯示器共享相同的光學(xué)開(kāi)啟狀態(tài)和光學(xué)關(guān)閉狀態(tài)。

7、本發(fā)明的又一目的是創(chuàng)建場(chǎng)致向列垂直取向(field-induced?nematicverticalalignment)織構(gòu)作為反射視頻光學(xué)關(guān)閉狀態(tài)。

8、本發(fā)明的又一目的是創(chuàng)建場(chǎng)致向列渦流取向(field-induced?nematic?eddyalignment)織構(gòu)作為反射視頻光學(xué)開(kāi)啟狀態(tài)。

9、本發(fā)明的又一目的是在膽甾相平面織構(gòu)中創(chuàng)建反射靜態(tài)關(guān)閉狀態(tài)。

10、本發(fā)明的又一目的是在膽甾相焦錐織構(gòu)中獲得反射靜態(tài)開(kāi)啟狀態(tài)。

11、本發(fā)明的又一目的是實(shí)現(xiàn)日光可讀的全色顯示器。

12、本發(fā)明第一方面的實(shí)施例提供一種雙光視頻膽甾顯示器，包括具有濾色器層的透明導(dǎo)電前基板、第一圓偏振片層、膽甾相液晶層、有源矩陣背基板、第二圓偏振片層、背光表面以及前光表面。膽甾相液晶層具有至少一個(gè)場(chǎng)致垂直取向區(qū)域和至少一個(gè)場(chǎng)致渦流取向區(qū)域，有源矩陣背基板具有第一可顯示窗口區(qū)域和第二可顯示窗口區(qū)域，其中，所述透明導(dǎo)電前基板連同所述第一圓偏振片層、所述膽甾相液晶層以及所述有源矩陣背基板連同所述第二圓偏振片層經(jīng)并置以形成顯示器結(jié)構(gòu)。其中，來(lái)自所述背光表面的穿過(guò)所述第一可顯示窗口區(qū)域和所述場(chǎng)致渦流取向區(qū)域的背光光束被調(diào)制為去偏振光，以形成具有至少一個(gè)灰度級(jí)的光學(xué)開(kāi)啟狀態(tài)；穿過(guò)所述第一可顯示窗口區(qū)域和所述場(chǎng)致垂直取向區(qū)域的背光被所述第一圓偏振片層和所述第二圓偏振片層吸收，以形成光學(xué)關(guān)閉狀態(tài)。其中，來(lái)自所述前光表面的從所述有源矩陣基板的所述第二可顯示窗口區(qū)域通過(guò)所述場(chǎng)致渦流取向區(qū)域反射的前光光束被調(diào)制為去偏振光，以形成具有至少一個(gè)灰度級(jí)的光學(xué)開(kāi)啟狀態(tài)；從所述第二可顯示窗口區(qū)域通過(guò)所述場(chǎng)致垂直取向區(qū)域反射的前光被所述第一圓偏振片層吸收，以形成光學(xué)關(guān)閉狀態(tài)。其中，所述場(chǎng)致垂直取向區(qū)域和所述場(chǎng)致渦流取向區(qū)域在視頻頻率下可瞬時(shí)互換，由此觀看者將在室內(nèi)和室外環(huán)境條件下觀察到高亮度視頻速率全色運(yùn)動(dòng)畫面。

13、在一些實(shí)施例中，所述第一圓偏振片層和所述第二圓偏振片層具有相反的極性。

14、在一些實(shí)施例中，所述第一可顯示窗口區(qū)域是有源矩陣的常規(guī)透射區(qū)域。

15、在一些實(shí)施例中，所述第二可顯示窗口區(qū)域是有源矩陣的存儲(chǔ)電容器的反射金屬電極區(qū)域。

16、在一些實(shí)施例中，在室內(nèi)和室外環(huán)境條件下的高亮度顯示表示在黑暗環(huán)境下，背光是主要光源，而在室外條件下，前光是主要光源。

17、在一些實(shí)施例中，所述顯示器是黑暗環(huán)境中的透射式顯示器。

18、在一些實(shí)施例中，所述顯示器是室外環(huán)境中的透反射式顯示器。

19、在一些實(shí)施例中，所述顯示器是日光條件下的反射式顯示器。

20、在一些實(shí)施例中，所述顯示器的視頻速度在30fps至140fps的范圍內(nèi)。

21、本發(fā)明第二方面的實(shí)施例提供一種雙光靜態(tài)膽甾顯示器，包括具有濾色器層的透明導(dǎo)電前基板、第一圓偏振片層、膽甾相液晶層、有源矩陣背基板、第二圓偏振片層、背光表面、以及前光表面。膽甾相液晶層具有至少一個(gè)膽甾相平面織構(gòu)區(qū)域和至少一個(gè)膽甾相焦錐織構(gòu)區(qū)域，有源矩陣背基板具有第一可顯示窗口區(qū)域和第二可顯示窗口區(qū)域。其中，所述透明導(dǎo)電前基板連同所述第一圓偏振片層、所述膽甾相液晶層以及所述有源矩陣背基板連同所述第二圓偏振片層經(jīng)并置以形成顯示器結(jié)構(gòu)。其中，來(lái)自所述背光表面的穿過(guò)所述第一可顯示窗口區(qū)域和所述膽甾相焦錐織構(gòu)區(qū)域的背光光束被調(diào)制為去偏振光，以形成具有至少一個(gè)灰度級(jí)的光學(xué)開(kāi)啟狀態(tài)；穿過(guò)所述第一可顯示窗口區(qū)域和所述膽甾相平面織構(gòu)區(qū)域的背光被所述第一圓偏振片層和所述第二圓偏振片層吸收，以形成光學(xué)關(guān)閉狀態(tài)。其中，來(lái)自所述前光表面的從所述有源矩陣基板的所述第二可顯示窗口區(qū)域通過(guò)所述膽甾相焦錐織構(gòu)區(qū)域反射的前光光束被調(diào)制為去偏振光，以形成具有至少一個(gè)灰度級(jí)的光學(xué)開(kāi)啟狀態(tài)；從所述第二可顯示窗口區(qū)域通過(guò)所述膽甾相平面織構(gòu)區(qū)域反射的前光被所述第一圓偏振片層吸收，以形成光學(xué)關(guān)閉狀態(tài)，由此觀看者將在室內(nèi)和室外環(huán)境條件下觀察到高亮度、無(wú)功率和無(wú)閃爍的畫面。

22、在一些實(shí)施例中，所述第二可顯示窗口區(qū)域中的光學(xué)關(guān)閉狀態(tài)由有源矩陣的存儲(chǔ)電容器的反射金屬電極區(qū)域的180°相移引起。

23、在一些實(shí)施例中，所述第一可顯示窗口區(qū)域中的光學(xué)關(guān)閉狀態(tài)由膽甾相平面織構(gòu)區(qū)域的圓偏振導(dǎo)向效應(yīng)引起。

24、在一些實(shí)施例中，所述第一可顯示窗口區(qū)域和所述第二可顯示窗口區(qū)域中的光學(xué)開(kāi)啟狀態(tài)由膽甾相焦錐織構(gòu)區(qū)域的去偏振效應(yīng)引起。

25、在一些實(shí)施例中，所述第一可顯示區(qū)域和所述第二可顯示區(qū)域的面積之和是所述雙光靜態(tài)膽甾顯示器的修正開(kāi)口率的分子。

26、在一些實(shí)施例中，所述雙光靜態(tài)膽甾顯示器的修正開(kāi)口率大于或等于55％。本發(fā)明的雙光靜態(tài)膽甾顯示器的修正開(kāi)口率至少比傳統(tǒng)開(kāi)口率大15％。

27、本發(fā)明第三方面的實(shí)施例提供一種雙光雙態(tài)膽甾顯示器，包括具有濾色器層的透明導(dǎo)電前基板、第一圓偏振片層、膽甾相液晶層、有源矩陣背基板、第二圓偏振片層、背光表面以及前光表面。膽甾相液晶層具有處于非穩(wěn)態(tài)的至少一個(gè)場(chǎng)致垂直取向區(qū)域和處于非穩(wěn)態(tài)的至少一個(gè)場(chǎng)致渦流取向區(qū)域，以及處于雙穩(wěn)態(tài)的至少一個(gè)膽甾相平面織構(gòu)區(qū)域和處于雙穩(wěn)態(tài)的至少一個(gè)膽甾相焦錐織構(gòu)區(qū)域。其中，所述導(dǎo)電前濾色器基板連同所述第一圓偏振片層、所述膽甾相液晶層以及所述有源矩陣背基板連同所述第二圓偏振片層經(jīng)并置以形成顯示器結(jié)構(gòu)。其中，來(lái)自所述背光表面的穿過(guò)所述場(chǎng)致渦流取向區(qū)域和/或穿過(guò)所述膽甾相焦錐織構(gòu)區(qū)域的光束被調(diào)制為去偏振光，以形成光學(xué)開(kāi)啟狀態(tài)；穿過(guò)所述場(chǎng)致垂直取向區(qū)域和/或所述膽甾相平面織構(gòu)區(qū)域的光被所述第一圓偏振片層和所述第二圓偏振片層吸收，以形成光學(xué)關(guān)閉狀態(tài)。其中，來(lái)自所述前光表面的從金屬電極通過(guò)所述場(chǎng)致渦流取向區(qū)域和/或通過(guò)所述膽甾相焦錐織構(gòu)區(qū)域反射的光束被調(diào)制為偏振光，以形成光學(xué)開(kāi)啟狀態(tài)；從所述金屬電極通過(guò)所述場(chǎng)致垂直取向區(qū)域和/或所述膽甾相平面織構(gòu)區(qū)域反射的光被所述第一圓偏振片層吸收，以形成光學(xué)關(guān)閉狀態(tài)，由此觀看者將在室內(nèi)和室外環(huán)境中分別觀察到視頻顯示器和靜態(tài)顯示器。

28、在一些實(shí)施例中，視頻顯示器狀態(tài)和靜態(tài)顯示器狀態(tài)是可控的膽甾顯示器狀態(tài)。

29、在一些實(shí)施例中，所述視頻顯示器是動(dòng)態(tài)瀏覽模式顯示器。

30、在一些實(shí)施例中，所述靜態(tài)顯示器是靜態(tài)無(wú)功率無(wú)閃爍的閱讀學(xué)習(xí)模式顯示器。

31、在一些實(shí)施例中，所述光學(xué)開(kāi)啟和關(guān)閉效應(yīng)由膽甾相分子的偏振和去偏振效應(yīng)引起。

32、本發(fā)明利用有源矩陣中存儲(chǔ)電容器的鏡面效應(yīng)和膽甾相液晶的偏振-去偏振效應(yīng)，將存儲(chǔ)電容器區(qū)域變成可有效顯示區(qū)域，有效擴(kuò)大了液晶顯示器的總顯示區(qū)域。因此，本發(fā)明的高開(kāi)口率tft液晶顯示器不僅可以用在具有優(yōu)良色域的室內(nèi)環(huán)境光條件下，而且可以用在室外日光可讀應(yīng)用中。