專利名稱：具有相機(jī)快門功能的薄膜電晶體液晶面板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于相機(jī)快門的設(shè)計，尤其是指使用薄膜電晶體液晶面板取代傳統(tǒng)機(jī)械 式相機(jī)快門的設(shè)計。
背景技術(shù)：
不論是使用膠卷底片的傳統(tǒng)相機(jī)，還是使用光電子技術(shù)的數(shù)碼相機(jī)，都是利用快 門機(jī)構(gòu)達(dá)到控制曝光的目的。相機(jī)快門開啟時，光線透過相機(jī)鏡頭成像在相機(jī)的感光元件 上。當(dāng)曝光量到達(dá)預(yù)定的強(qiáng)度時，相機(jī)快門會關(guān)閉而完成一次曝光的動作。相機(jī)利用設(shè)定 快門開啟與關(guān)閉兩項動作之間的時間差來設(shè)定適當(dāng)?shù)钠毓饬俊，F(xiàn)有的機(jī)械式快門機(jī)構(gòu)對于 曝光時間的控制已經(jīng)相當(dāng)精準(zhǔn)，因此能夠使感光元件作準(zhǔn)確的曝光。另有部分消費型數(shù)碼相機(jī)并不配置快門機(jī)構(gòu)，由于這類數(shù)碼相機(jī)使用光電子 (XD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)或CMOS技術(shù)作為感光元件，因此可以在設(shè)定 的曝光時間內(nèi)完成感光元件的刷新、曝光、取樣等工作。不論有沒有配置快門機(jī)構(gòu)，現(xiàn)行的曝光作業(yè)都是在設(shè)定的曝光時間內(nèi)，讓感光元 件完全地接受透過鏡頭的光線并完全呈現(xiàn)在感光元件上。但是對于攝影對象出現(xiàn)極大的亮度反差時，曝光作業(yè)就會出現(xiàn)問題。例如在人物 逆光攝影時，若以背景的高亮度天空作為曝光基準(zhǔn)，此時相機(jī)的曝光設(shè)定時間短就會造成 前景人物曝光不足。但是如果以前景的低亮度人物作為曝光基準(zhǔn)，此時曝光設(shè)定時間長就 會造成天空背景曝光過度。上述曝光問題的癥結(jié)點出現(xiàn)在機(jī)械快門機(jī)構(gòu)只能提供開啟與關(guān) 閉兩項功能，所以對于單一次攝影只能設(shè)定一個固定的曝光時間。如果能夠針對攝影當(dāng)時的條件，機(jī)動地調(diào)整感光元件上不同區(qū)域的曝光時間，就 能讓高亮度區(qū)域以短時間曝光而讓低亮度區(qū)域以長時間曝光，因而解決上述的問題。在某些特定的場合，希望增加曝光的時間但是又不希望增加曝光量時就會使用減 光鏡片。減光鏡片的透光率會依據(jù)使用者的需求，將進(jìn)入相機(jī)鏡頭的光線強(qiáng)度減低為二分 之一、四分之一或八分之一等。但是減光鏡片的透光率是固定的，當(dāng)需要變更不同的透光率 時，就必須要更換不同的減光鏡片。為了進(jìn)一步解決不同區(qū)域的曝光要求，而有所謂的分層減光鏡片，分層減光鏡片 是屬于減光鏡片的一種，但是在鏡片的不同位置有不同的透光率。例如在鏡片的上半部為 全透光，下半部為二分之一透光。與減光鏡片相同，當(dāng)需要變更不同的透光率時，就必須要 更換不同的分層減光鏡片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，使用薄膜電晶體液晶面板取代機(jī)械式相機(jī)快門，使每個薄膜 電晶體都可以受到一掃描控制電路的運作來控制面板中的液晶扭轉(zhuǎn)角度，進(jìn)而影響通過光 線的偏光量，于是形成完美的明暗圖案。本發(fā)明具有相機(jī)快門功能的薄膜電晶體液晶面板，包含兩片平行的玻璃基板，其間夾著一層液晶，在其中一玻璃基板上以半導(dǎo)體工藝蝕刻著眾多薄膜電晶體，在該兩片平 行的玻璃基板外側(cè)分別貼上一偏光薄膜；以一框架結(jié)構(gòu)將該兩片平行的玻璃基板密封固 定，并與一相機(jī)內(nèi)部的掃描控制電路連接，用以控制液晶的扭轉(zhuǎn)角度。其中在該兩片平行的玻璃基板外側(cè)分別貼上的偏光薄膜，是互相垂直偏光或是互 相平行偏光的偏光薄膜。通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明使得相機(jī)感光元件上不同區(qū)域接受到不同的曝光量， 而這種不同區(qū)域接受不同曝光需求的控制功能是傳統(tǒng)機(jī)械快門無法達(dá)成的。


圖1薄膜電晶體液晶面板分解示意圖；圖2相機(jī)主要結(jié)構(gòu)示意圖；圖3自然黑色TN型液晶分子排列示意圖；圖4自然黑色TN型液晶分子受電場作用扭轉(zhuǎn)示意圖；圖5自然黑色TN型液晶面板透光率與施加電壓關(guān)系示意圖；圖6薄膜電晶體液晶面板的掃描控制電路功能方框圖；圖7薄膜電晶體液晶面板對于拍攝主體的周圍環(huán)狀區(qū)域設(shè)定為減光開啟狀態(tài)的 示意圖。主要元件符號說明10薄膜電晶體液晶面板，11偏光薄膜，12玻璃基板，13液晶， 14玻璃基板，15偏光薄膜，16框架，21鏡頭，22相機(jī)，23快門，24感光元件，31入射光線，32 出射光線，61行掃描控制單元，62列掃描控制單元，63相機(jī)曝光控制單元，64相機(jī)曝光圖案 處理單元，65時脈控制單元，66薄膜電晶體陣列，71拍攝主體，72環(huán)狀區(qū)域(處于減光開啟 狀態(tài))。
具體實施例方式本發(fā)明使用下列技術(shù)達(dá)到本發(fā)明的目的一、薄膜電晶體液晶面板10 見圖1，利用兩片玻璃基板12、14中間夾著一層液晶 13，同時在玻璃基板12或14其中一片上蝕刻有眾多可以獨立運作的薄膜電晶體，另外在玻 璃基板12及14的外側(cè)分別貼有互相垂直或互相水平的偏光薄膜11、15，最后將偏光薄膜 11及15、玻璃基板12及14、液晶13等用框架16組合成為薄膜電晶體液晶面板10。每一 個薄膜電晶體都可以受到一掃描控制電路的運作來控制面板中的液晶扭轉(zhuǎn)角度，進(jìn)而影響 通過光線的偏光量。因此利用掃描控制電路可以控制薄膜電晶體液晶面板10上的明暗圖 案。二、相機(jī)快門見圖2，相機(jī)22的快門23是安裝在鏡頭21與感光元件24之間的 裝置，其作用在于控制由鏡頭21進(jìn)入的光線曝光量?？扉T23開啟時，光線透過鏡頭21成 像在感光元件24上。當(dāng)曝光量到達(dá)預(yù)定的強(qiáng)度時，快門23會關(guān)閉而完成一次曝光的動作。 相機(jī)22利用設(shè)定快門23開啟與關(guān)閉兩項動作之間的時間差來設(shè)定適當(dāng)?shù)墓饩€曝光量。本發(fā)明使用薄膜電晶體液晶面板10取代機(jī)械式相機(jī)快門23。如前所述，傳統(tǒng)機(jī)械式相機(jī)快門23控制曝光量的方式是控制快門開啟與關(guān)閉的 時間，但是因為開啟時所有的感光元件同時接受感光，關(guān)閉時所有的感光元件同時停止感光，使用者無法在一次的曝光過程中針對光線亮度高的亮部區(qū)域減少曝光量，也無法對光 線亮度低的暗部區(qū)域增加曝光量。薄膜電晶體液晶面板10(液晶快門)則是利用其薄膜電晶體陣列，獨立地控制每 個液晶13的透光程度，也就是可以將薄膜電晶體液晶面板10視為許多可以獨立運作的微 型快門單元陣列。薄膜電晶體液晶面板10可以如同傳統(tǒng)機(jī)械式相機(jī)快門23 —樣，將所有獨立操作 的液晶13在同一時間完全開啟，并且在達(dá)到曝光要求時將所有液晶13在同一時間完全關(guān) 閉。薄膜電晶體液晶面板10可以具有傳統(tǒng)機(jī)械式相機(jī)快門23加上減光鏡的合并功 能，將所有獨立操作的液晶13在同一時間全部開啟，但是依實際需求降低快門的透光率， 以延長曝光時間。薄膜電晶體液晶面板10可以在曝光過程中針對光線亮度高的亮部區(qū)域提早關(guān)閉 該區(qū)域液晶13以減少曝光量，也可以對光線亮度低的暗部區(qū)域延后該區(qū)域液晶13的關(guān)閉 時間以增加曝光量。讓拍攝畫面中的整體曝光量有較為平均的表現(xiàn)。除了利用控制液晶13的開啟及關(guān)閉的時間來設(shè)定不同感光區(qū)域的曝光量之外， 見圖7，也可以利用控制液晶13的透光程度來達(dá)成調(diào)制曝光量的目的。在曝光過程中針對 光線亮度高的亮部區(qū)域降低該區(qū)域液晶13的開啟程度以減少曝光量，同時對光線亮度低 的暗部區(qū)域提高該區(qū)域液晶13的開啟程度以增加曝光量。這種方法同樣可以讓拍攝畫面 中的整體曝光量有較為平均的表現(xiàn)。圖7中對于拍攝主體71的周圍環(huán)狀區(qū)域72設(shè)定為減 光開啟狀態(tài)。掃描控制電路(見圖6)能夠控制每一個薄膜電晶體所產(chǎn)生的電場強(qiáng)度來扭轉(zhuǎn)薄 膜電晶體液晶面板10內(nèi)的液晶13，使通過的光線其偏光角度受到控制，當(dāng)不同偏光角度的 光線通過薄膜電晶體液晶面板10時就會呈現(xiàn)不同的亮度。以下說明薄膜電晶體如何控制 薄膜電晶體液晶面板10上液晶13的透光度以及如何透過一掃描控制電路使液晶面板在不 同區(qū)域呈現(xiàn)不同的透光率，進(jìn)而控制不同區(qū)域的曝光值。以自然黑色TN型薄膜電晶體液晶面板10為例，見圖3，入射光線31經(jīng)過第一片 水平偏光薄膜11之后，水平方向偏光被吸收而留下線性垂直偏光。此線性垂直偏光受到液 晶13復(fù)折射作用，在抵達(dá)第二片偏光薄膜15時呈現(xiàn)水平偏光狀態(tài)。由于水平偏光與第二 片水平偏光薄膜15的吸收方向相同使得光線無法透過，因此該液晶13就呈現(xiàn)黑色。由于 此時薄膜電晶體并未施加電壓，所以在此狀態(tài)下為不透光。若是通過薄膜電晶體施加電壓使液晶13如圖4偏轉(zhuǎn)，造成液晶13復(fù)折射效應(yīng)消 失，此時通過第一片水平偏光薄膜11的線性垂直偏光即能維持原有的垂直偏光到達(dá)第二 片水平偏光薄膜15，由于垂直偏光方向與第二片水平偏光薄膜的吸收方向不同，使得光線 不會被偏光薄膜15吸收，而能順利通過第二片偏光薄膜15。因此在薄膜電晶體施加電壓以 后，這個畫面就會形成透光的狀態(tài)。由于液晶13轉(zhuǎn)動的角度直接與透光程度相關(guān)，因此如圖5所示，薄膜電晶體施加 電壓的大小就會直接影響光線通過液晶的透光率。所以要讓液晶呈現(xiàn)不同的灰階亮度，只 要在掃描控制電路設(shè)定對薄膜電晶體施加電壓的大小即可。為了在薄膜電晶體液晶面板10上形成特定的灰階圖案，薄膜電晶體液晶面板10必須要與一掃描控制電路連接。掃描控制電路(見圖6)主要包括行掃描控制單元61以及 列掃描控制單元62，分別用來控制薄膜電晶體液晶面板10上成矩陣型式排列的的薄膜電 晶體陣列66。如圖6所示，控制橫向的列掃描控制單元62用來開啟薄膜電晶體陣列的一個 橫列，使得在此橫列上的每一個薄膜電晶體都處于開啟狀態(tài)，同時在此橫列上的每一個薄 膜電晶體都分別接收行掃描控制單元61的資料以設(shè)定該薄膜電晶體的充電電壓。完成電 壓設(shè)定之后，列掃描控制單元62會關(guān)閉該橫列的薄膜電晶體，然后再開啟下一條橫列的薄 膜電晶體進(jìn)行電壓設(shè)定。通過時脈(clock pulse，時鐘脈沖)控制單元65 —列一列循序地 電壓設(shè)定，就完成一整個畫面的圖案。畫面圖案的設(shè)定則是由相機(jī)曝光控制單元63依據(jù)拍 攝當(dāng)時的曝光條件，經(jīng)由相機(jī)曝光圖案處理單元64計算后設(shè)定。列掃描控制單元62設(shè)定最后一條橫列，完成一個畫面的圖案之后，列掃描控制單 元62會回到第一條橫列持續(xù)進(jìn)行掃描。由于畫面掃描的動作不斷進(jìn)行，因此設(shè)定相同的畫 面資料就會呈現(xiàn)靜態(tài)的畫面圖案，設(shè)定變動的畫面資料就會呈現(xiàn)動態(tài)的畫面圖案。由于集成電路工藝的薄膜電晶體的體積小，在薄膜電晶體液晶面板10上動輒有 數(shù)十萬甚至百萬的薄膜電晶體陣列66。每一個薄膜電晶體受到掃描控制電路的獨立控制用 來設(shè)定液晶面板對應(yīng)畫素的透光度，因此可以想象在液晶面板上有數(shù)十萬甚至上百萬獨立 運作的快門元件，每一個快門元件有自己的開啟與關(guān)閉的時間以及不同的開啟程度。通過 如此的運作模式，可以設(shè)定在相機(jī)不同感光區(qū)域的曝光量。以上所述實施例僅是為充分說明本發(fā)明而所舉的較佳的實施例，本發(fā)明的保護(hù)范 圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種具有相機(jī)快門功能的薄膜電晶體液晶面板，其特征在于，包含兩片平行的玻璃基板，在所述兩片平行的玻璃基板之間夾著一層液晶，在其中一片玻璃基板上以半導(dǎo)體工藝蝕刻著眾多薄膜電晶體，在所述兩片平行的玻璃基板外側(cè)分別貼上一偏光薄膜；以一框架結(jié)構(gòu)將所述兩片平行的玻璃基板密封固定，并與一相機(jī)內(nèi)部的掃描控制電路連接，用以控制液晶的扭轉(zhuǎn)角度。
2.如權(quán)利要求1所述具有相機(jī)快門功能的薄膜電晶體液晶面板，其特征在于，所述兩 片偏光薄膜，是互相垂直偏光或是互相平行偏光的偏光薄膜。
3.如權(quán)利要求1所述具有相機(jī)快門功能的薄膜電晶體液晶面板，其特征在于，所述掃 描控制電路控制液晶使其呈現(xiàn)完全遮光狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述具有相機(jī)快門功能的薄膜電晶體液晶面板，其特征在于，所述掃 描控制電路控制液晶使其呈現(xiàn)完全透光狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求1所述具有相機(jī)快門功能的薄膜電晶體液晶面板，其特征在于，所述掃 描控制電路控制液晶使其呈現(xiàn)不完全透光狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求1所述具有相機(jī)快門功能的薄膜電晶體液晶面板，其特征在于，所述掃 描控制電路控制液晶使其在完全遮光與完全透光的狀態(tài)之間呈現(xiàn)連續(xù)且快速的轉(zhuǎn)換。
7.如權(quán)利要求1所述具有相機(jī)快門功能的薄膜電晶體液晶面板，其特征在于，所述掃 描控制電路控制液晶使其在所述具有相機(jī)快門功能的薄膜電晶體液晶面板的不同區(qū)域呈 現(xiàn)不同的透光狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求1所述具有相機(jī)快門功能的薄膜電晶體液晶面板，其特征在于，所述掃 描控制電路包括行掃描控制單元、列掃描控制單元、時脈控制單元、相機(jī)曝光控制單元和相 機(jī)曝光圖案處理單元。
全文摘要
本發(fā)明主要使用薄膜電晶體液晶面板取代相機(jī)的傳統(tǒng)機(jī)械快門。利用掃描控制電路使薄膜電晶體液晶面板上呈陣列排列的液晶受到電場扭曲而調(diào)整光線通過液晶的偏光量，于是使位于薄膜電晶體液晶面板后方的相機(jī)感光元件上不同區(qū)域接受到不同的曝光量。因此利用薄膜電晶體液晶面板可以取代相機(jī)傳統(tǒng)機(jī)械快門的透光、遮光功能，更進(jìn)一步能夠使相機(jī)感光元件在不同區(qū)域感應(yīng)到不同的曝光需求，而這種不同區(qū)域接受不同曝光需求的控制功能是傳統(tǒng)機(jī)械快門無法達(dá)成的。
文檔編號G03B9/08GK101930129SQ20091014869
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者梁卓樑 申請人:梁卓樑