專利名稱:具有可調(diào)視角的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及液晶顯示器件,更具體地,涉及一種具有可調(diào)視角的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件及其制造方法。盡管本發(fā)明具有廣泛的應(yīng)用范圍,但是其尤其適于通過選擇性地操作具有面內(nèi)切換模式LCD面板屏幕的個(gè)人顯示器件的視角,來在擁擠的公共場所中保護(hù)個(gè)人顯示器件用戶的隱私和/或安全。
背景技術(shù):
在平板顯示器件中液晶顯示器件引起了極大的關(guān)注。這是因?yàn)橐壕э@示器件可以低功率和高清晰度來進(jìn)行工作。與陰極射線管相比,還可將液晶顯示器件制造為具有小體積和大面積。一般來說,液晶顯示器件通過施加給具有液體的可動(dòng)性和晶體的光學(xué)特性的液晶的電場改變光學(xué)各向異性來進(jìn)行工作。根據(jù)液晶的特性和液晶圖案的結(jié)構(gòu),液晶顯示器件可實(shí)現(xiàn)為多種模式。更具體地,液晶顯示器件可以扭轉(zhuǎn)向列(TN)模式、多象限模式、光學(xué)補(bǔ)償雙折射(OCB)模式、面內(nèi)切換(IPS)模式以及垂直配向(VA)模式工作。
在扭轉(zhuǎn)向列(TN)模式中,將液晶的指向矢排列為使得它們扭轉(zhuǎn)90°,并施加電場來控制這些指向矢。多象限模式工作為其中將一個(gè)像素劃分為多個(gè)象限以改變各象限內(nèi)的主視角的方向,從而提供較寬的視角。在光學(xué)補(bǔ)償雙折射(OCB)模式下,將補(bǔ)償膜附于基板的外表面上來對(duì)光的相位變化進(jìn)行補(bǔ)償。在面內(nèi)切換(IPS)模式中,在一個(gè)基板上形成兩個(gè)電極使得液晶的指向矢在平行于配向?qū)拥拿鎯?nèi)扭轉(zhuǎn)。垂直配向(VA)模式通過利用負(fù)液晶和垂直配向?qū)邮沟靡壕Х肿拥拈L軸垂直于配向?qū)悠矫媾帕小?br>
在上述其他模式中,面內(nèi)切換模式液晶顯示器件包括彼此面對(duì)放置的濾色器基板(稱作上基板)和薄膜陣列基板(稱作下基板),液晶層在這兩個(gè)基板之間。另外,在上基板上形成用于防止漏光的黑底,并在黑底上形成包括用于實(shí)現(xiàn)色彩的R、B和G彩色光阻劑的濾色器層。
另外,下基板包括限定一個(gè)單位像素的選通線和數(shù)據(jù)線、形成在選通線與數(shù)據(jù)線之間的交叉點(diǎn)上的切換器件、以及排列為彼此交替交叉并產(chǎn)生橫向電場的公共電極和像素電極。
下面將參照附圖來描述一種現(xiàn)有技術(shù)面內(nèi)切換模式液晶顯示器件。
圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件的平面圖,而圖2是沿圖1的I-I取的截面圖。
首先參照?qǐng)D1,選通線12和數(shù)據(jù)線15在下基板11上垂直排列為彼此交叉以限定像素,薄膜晶體管(TFT)排列在選通線12和數(shù)據(jù)線15交叉的交叉點(diǎn)處,公共線25排列在平行于選通線12的各個(gè)像素內(nèi),多個(gè)公共電極24從公共線25分支出且平行于數(shù)據(jù)線15,多個(gè)像素電極17中的每一個(gè)都與薄膜晶體管的各漏極相連,并交替地平行并且相對(duì)地排列在公共電極25之間,并且電容器電極26中的每一個(gè)從各像素電極17延伸出并與公共線25的上部交疊。
薄膜晶體管中的每一個(gè)都包括從各選通線12分支出的柵極12a、形成在包括柵極12a的整個(gè)表面上的柵絕緣層(未示出)、形成在柵極12a的柵絕緣層上的半導(dǎo)體層14、以及從各數(shù)據(jù)線15分支出且形成在半導(dǎo)體層14的兩端處的源極15a和漏極15b。
各像素電極17通過漏接觸孔19與漏極15b相連。另外,一體地形成公共線25和公共電極24中的每一個(gè),并同時(shí)形成有選通線12。公共線25和公共電極24中的每一個(gè)都由諸如銅、鋁、鉻、鉬以及鈦的低阻抗金屬形成。
彼此交替地形成像素電極17和公共電極24。像素電極可同時(shí)形成有數(shù)據(jù)線15或者可由不同于數(shù)據(jù)線15的層來形成。公共電極24和像素電極17可成直線交替形成,或者可按照相對(duì)于彼此的之字形圖案來形成。
公共電極24和像素電極17可由諸如氧化銦錫(ITO)的具有期望的透光率的透明導(dǎo)電金屬形成。具有上述結(jié)構(gòu)的液晶顯示器件還被稱為ITO-ITO電極IPS液晶顯示器件。
參照?qǐng)D2,還在公共電極24與像素電極17之間設(shè)置絕緣層,以電絕緣公共電極24與像素電極17。圖2中的標(biāo)號(hào)13表示由氮化硅或者二氧化硅形成的柵絕緣層。
可如上所述先形成公共電極24,隨后可形成像素電極17,然后以絕緣層來填充兩者之間的部分以電絕緣公共電極24與像素電極17。另選地,可先形成像素電極17,隨后可形成公共電極24,然后以絕緣層填充兩者之間的部分以分隔公共電極24與像素電極17。另外,公共電極24與像素電極17可由同一層來形成,而無需中間絕緣層。還在包括像素電極17的整個(gè)表面上形成用于保護(hù)各種圖案的保護(hù)層16。
再次參照?qǐng)D2,在上基板(即,濾色器基板)21上設(shè)置防止漏光的黑底22,在黑底之間設(shè)置包括R、G和B彩色光阻劑的濾色器層23。在濾色器層23上設(shè)置用于保護(hù)濾色器層23并使得濾色器層23的表面平化的外覆層29。黑底22一直延伸到像素內(nèi)的位于下基板11兩端處的公共電極24以防止從像素邊緣漏光。
另外,可使得位于像素邊緣處的公共電極24與數(shù)據(jù)線15交疊并執(zhí)行黑底22的功能。在這種情況下,各公共電極24應(yīng)由諸如金屬層的遮光層形成。
利用具有粘性的密封劑(未示出)耦合面內(nèi)切換模式液晶顯示器件的下基板11和濾色器基板21以使它們彼此相對(duì),并如圖2所示在兩個(gè)基板之間形成液晶層31。
根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件,公共電極24與像素電極17兩者都形成在同一基板上以在保持液晶分子32平行于下基板11的同時(shí)旋轉(zhuǎn)液晶分子。在兩個(gè)電極之間施加電壓來產(chǎn)生相對(duì)于下基板11的橫向電場。
該橫向電場減少了液晶相對(duì)于觀看方向的雙折射變化。因此,面內(nèi)切換模式液晶顯示器件與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的扭轉(zhuǎn)向列模式液晶顯示器件相比提供了理想的視角特性。
圖3是例示現(xiàn)有技術(shù)的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件的電壓分布的圖,而圖4A和4B分別是不施加電壓和施加電壓情況下的平面圖。
參照?qǐng)D3,當(dāng)將5V電壓施加到各公共電極24上并將0V電壓施加到各像素電極17上時(shí),在電極24和17的正上部,等位面平行于各電極24和17分布,而在位于兩個(gè)電極24和17之間的區(qū)域中,等位面幾乎垂直分布。
由于電場方向垂直于等位面,因此在位于公共電極24與像素電極17之間的區(qū)域中形成水平電場而不是垂直電場。另外,在位于電極24和17中的每一個(gè)上方的區(qū)域中形成垂直電場而不是水平電場,并在位于電極24和17中的每一個(gè)的邊緣上的區(qū)域中以合成方式形成水平電場和垂直電場。
在面內(nèi)切換模式液晶顯示器件中,通過利用電場來控制液晶的排列。當(dāng)向如圖4A所示的、初始取向與偏振片之一的透射軸的方向相同的方向的液晶分子32施加足夠的電壓時(shí),如圖4B所示,液晶分子32的長軸取向平行于電場方向。另一方面,當(dāng)液晶分子具有負(fù)介電各向異性時(shí),液晶分子的短軸取向平行于電場方向。
更具體地,將附于下基板和上基板的外表面上以彼此面對(duì)的第一偏振片和第二偏振片排列為使得它們的透射軸相互垂直。通過將下基板上的配向?qū)拥哪Σ练较蛐纬蔀槠叫杏谄衿坏耐干漭S來實(shí)現(xiàn)正常黑(normally black)模式。
也就是說,當(dāng)不施加電壓時(shí),液晶分子32取向如圖4A所示以顯示黑狀態(tài)。相反,當(dāng)施加電壓時(shí),液晶分子32如圖4B所示取向平行于電場方向,從而顯示白狀態(tài)。
如上所述,現(xiàn)有技術(shù)的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件具有較寬視角的優(yōu)點(diǎn)。然而,該優(yōu)點(diǎn)可能導(dǎo)致出現(xiàn)問題。例如,當(dāng)用戶在公共場所使用配備有IPS模式LCD面板的個(gè)人顯示器件時(shí),附近人的偷看可能會(huì)侵害他/她的隱私和/或安全。
為了解決這一問題,為了保護(hù)用戶的隱私或出于安全目的,可將另外的用于控制視角的液晶面板附于主液晶面板上。另外的液晶面板導(dǎo)致沿水平視角方向在黑狀態(tài)下的過量漏光,從而可能使視角變窄。然而,在這種情況下,不僅應(yīng)當(dāng)另外制造用于視角控制的液晶面板,而且產(chǎn)品的厚度和重量也增大超過兩倍。另外,當(dāng)用于視角控制的液晶面板和主液晶面板彼此附接時(shí),可能發(fā)生錯(cuò)位。另外,由于當(dāng)在寬視角模式下使用液晶顯示器件時(shí),從背光組件入射的光會(huì)進(jìn)一步穿過用于視角控制的液晶面板,因此正視亮度可能顯著降低。
發(fā)明內(nèi)容
因此,本發(fā)明涉及一種具有可調(diào)視角的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件及其制造方法,其基本解決了由于現(xiàn)有技術(shù)的局限和缺點(diǎn)導(dǎo)致的一個(gè)或多個(gè)問題。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有可調(diào)視角的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件及其制造方法,其中通過形成紅、綠、藍(lán)子像素以及視角控制子像素,即使在擁擠的公共場所也可保護(hù)筆記本電腦用戶的隱私和/或安全。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有可調(diào)視角的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件及其制造方法,其中可選擇性地操作窄視角模式和寬視角模式。
本發(fā)明另外的優(yōu)點(diǎn)、目的以及特征將在以下的說明中部分地予以闡述,并且將部分地通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的查閱而變得明了,或者可從根據(jù)本發(fā)明的實(shí)踐而習(xí)得。由在書面說明書及其權(quán)利要求以及附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)這些目的和其他優(yōu)點(diǎn)并根據(jù)本發(fā)明的用途,如具體實(shí)施和概括描述的,一種面內(nèi)切換模式液晶顯示器件包括第一基板和第二基板;在所述第一基板上相互交叉并限定紅、綠、藍(lán)子像素以及視角控制子像素的選通線和數(shù)據(jù)線;所述選通線和數(shù)據(jù)線交叉處的薄膜晶體管;彼此分隔開并且在紅、綠、和藍(lán)子像素處交替設(shè)置的第一像素電極和第一公共電極;在視角控制子像素處的第二像素電極;在所述第二基板上并在與所述第二像素電極相對(duì)應(yīng)的位置處的第二公共電極;以及所述第一基板與所述第二基板之間的液晶層。
在實(shí)施例的另一方面,一種面內(nèi)切換模式液晶顯示器件的制造方法包括如下步驟形成在第一基板上相互交叉并限定紅、綠和藍(lán)子像素以及視角控制子像素的選通線和數(shù)據(jù)線;在所述選通線和數(shù)據(jù)線的交叉點(diǎn)上形成晶體管;在紅、綠、和藍(lán)子像素處形成平行于數(shù)據(jù)線的第一公共電極和相對(duì)于所述第一公共電極交替排列的第一像素電極;在視角控制子像素處形成第二像素電極;在第二基板處的與第二像素電極相對(duì)應(yīng)的位置處形成第二公共電極;以及在第一基板與第二基板之間形成液晶層。
在實(shí)施例的另一方面,一種液晶顯示器件包括具有交替設(shè)置在第一基板上的第一像素電極和第一公共電極的紅、綠、和藍(lán)子像素;具有第一基板上的第二像素電極和第二基板上的第二公共電極的視角控制子像素;以及第一基板與第二基板之間的液晶層。
在實(shí)施例的又一方面,一種液晶顯示器件包括彼此相對(duì)的第一和第二基板;在所述第一基板上相互交叉并限定一個(gè)單位像素內(nèi)的第一到第四子像素中的至少四個(gè)子像素的選通線和數(shù)據(jù)線;所述選通線與數(shù)據(jù)線的交叉點(diǎn)處的薄膜晶體管;彼此分隔開并交替設(shè)置在所述第一到第三子像素處的第一像素電極和第一公共電極;在沒有設(shè)置第一像素電極和第一公共電極的第四子像素處的第二像素電極,所述第四子像素在截止?fàn)顟B(tài)期間工作在寬視角模式下,而在導(dǎo)通狀態(tài)期間工作在窄視角模式下;在所述第二基板上并在與第二像素電極相對(duì)應(yīng)的位置處的第二公共電極;以及所述第一基板與所述第二基板之間的液晶層。
應(yīng)當(dāng)理解,對(duì)本發(fā)明的前述一般性說明和以下詳細(xì)說明都是示例性和解釋性的,并旨在提供對(duì)如權(quán)利要求所述的本發(fā)明的進(jìn)一步的解釋。
附圖被包括進(jìn)來以提供對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的理解,其被并入且構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分,示出了本發(fā)明的實(shí)施例,并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件的平面圖;圖2是沿圖1的I-I截取的截面圖;圖3是例示面內(nèi)切換模式液晶顯示器件的電壓分布的圖;圖4A和4B分別是不施加電壓和施加電壓情況下的平面圖;
圖5是例示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件的平面圖;圖6A和6B是沿圖5的II-II截取的寬視角模式的截面圖;圖7A和7B是例示圖5的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件在寬視角模式下的透過率特性的曲線圖;圖8是例示當(dāng)圖5的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件工作在寬視角模式下時(shí)對(duì)比率隨視角控制子像素中的視角而變化的圖;圖9A至9C是沿圖5的II-II截取的工作在窄視角模式下的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件的截面圖;圖10A和10B是例示工作在窄視角模式下的圖5的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件的透過率特性的曲線圖;圖11是例示當(dāng)圖5的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件工作在窄視角模式下時(shí)對(duì)比率隨視角控制子像素中的視角而變化的圖;圖12是例示在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶面板中的濾色器基板(即,上基板)的局部的平面圖;圖13是沿圖12的III-III取的截面圖;圖14是例示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件的平面圖;以及圖15是例示在圖14的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件的上基板中形成的多條線的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖16是例示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件的薄膜晶體管基板的平面圖。
圖17是例示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件的濾色器基板的平面圖。
具體實(shí)施例方式
下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例,其示例示于附圖中。
圖5是例示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件的平面圖,而圖6A和6B是沿圖5的II-II取的寬視角模式的截面圖。
根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶顯示器件包括下基板、上基板、以及夾在下基板與上基板之間的液晶層。另外,液晶顯示器件還包括紅子像素、綠子像素、藍(lán)子像素以及視角控制子像素。
形成在上基板中的紅、綠以及藍(lán)子像素分別包括紅、綠、以及藍(lán)濾色器。各視角控制子像素包括一個(gè)視角控制公共電極,而不是濾色器。
另外,視角控制公共電極與延伸至液晶顯示面板的外緣的視角控制公共線相連接。
多個(gè)公共電極和像素電極交替形成在下基板的紅、綠和藍(lán)子像素上,以通過施加電壓產(chǎn)生橫向電場。將各視角控制像素電極形成為板條(stave)形狀以面向各視角控制公共電極,從而通過施加電壓,在各視角控制像素電極與各視角控制公共電極之間產(chǎn)生垂直電場。
當(dāng)各視角控制子像素處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí),液晶顯示器件利用紅、綠和藍(lán)子像素工作在寬視角模式下。相反,當(dāng)各視角控制子像素處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí),液晶顯示器件通過在側(cè)視角處的所產(chǎn)生的漏光而工作在窄視角模式下。當(dāng)在窄視角模式下驅(qū)動(dòng)各視角控制子像素時(shí),通過控制施加給各第二像素電極的至少一個(gè)電壓電平來對(duì)視角范圍進(jìn)行控制。
下面將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D5、6A和6B,根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示器件的下基板111包括成直線排列的多個(gè)選通線112和與選通線112垂直相交的多個(gè)數(shù)據(jù)線115,選通線112和數(shù)據(jù)線115限定子像素Pr、Pg、Pb和Pv。在數(shù)據(jù)線與選通線之間的交叉點(diǎn)上形成薄膜晶體管(TFT)以在紅、綠和藍(lán)子像素Pr、Pg和Pb中切換電壓。另外,多個(gè)公共電極Vcom 124中的每一個(gè)都與平行于選通線112的各公共線125相連接,并垂直分支到單位像素中。各像素電極117與各薄膜晶體管相連接且平行于公共電極124。
參照?qǐng)D6A和6B,還在選通線112與數(shù)據(jù)線115之間進(jìn)一步形成通過利用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)淀積諸如SiNx和SiOx的無機(jī)絕緣層而形成的柵絕緣層113。
視角控制子像素Pv包括在選通線112與數(shù)據(jù)線115之間的各交叉處的薄膜晶體管以切換電壓,和各視角控制子像素Pv內(nèi)與薄膜晶體管相連并具有板條形狀的視角控制像素電極517。
在包括數(shù)據(jù)線115的整個(gè)表面上涂覆諸如SiNx和SiOx的無機(jī)絕緣材料和諸如苯并環(huán)丁烷(BCB)和丙烯酸基材料的有機(jī)絕緣材料中的一種以形成保護(hù)膜116,保護(hù)膜116使整個(gè)表面平面化并保護(hù)在其中形成的圖案。
各薄膜晶體管包括從各選通線112分支出的柵極112a、形成在包括柵極112a在內(nèi)的整個(gè)表面上的柵絕緣層113、通過依次淀積非摻雜非晶硅(a-Si)和摻雜非晶硅(n+a-Si)而形成的半導(dǎo)體層114(其通過將雜質(zhì)離子注入到柵極112a上的柵絕緣層113而形成)、以及從各數(shù)據(jù)線115分出且形成在半導(dǎo)體層114的兩邊緣上的源極115a和漏極115b。各薄膜晶體管控制施加給單位像素P的電壓。另外,各像素電極117通過第一接觸孔119a與漏極115b相連接。
選通線112和數(shù)據(jù)線115可由諸如銅、鋁、鋁釹(AlNd)、鉬、鉻、鈦、鉭和MoW的低阻抗金屬形成。在形成選通線112的同時(shí)形成公共線125。
另外,由諸如氧化銦錫或氧化銦鋅的具有期望透光率的透明導(dǎo)電材料同時(shí)形成公共電極124和像素電極117。公共電極124可由低阻抗金屬層形成,當(dāng)形成公共線125時(shí)公共電極124從公共線125分出。
也就是說,由作為可透光的透明導(dǎo)電材料的氧化銦錫或氧化銦鋅來形成公共電極124。公共電極124可由與像素電極117相同的層形成。另選地,公共電極124可由與選通線112相同的層形成。另外,公共電極124可形成在像素電極117上方的上層中,或者可形成在像素電極117下方的下層中。另外,只要像素電極117與公共電極不產(chǎn)生短路,像素電極117就可由與公共電極124相同的層形成。
各公共電極124的一端通過第二接觸孔119b與各公共線125電連接,使得可將來自各公共線125的電壓施加于其上。為了施加電壓,將像素電極117在它們的一端形成一體以與各薄膜晶體管的漏極115b相連接。成直線或按照曲折形式形成各公共電極124和像素電極117。交替形成相互平行的公共電極124和像素電極117。
圖12是例示在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示面板中的濾色器基板(即,上基板)的局部的平面圖,而圖13是沿圖12的III-IH截取的截面圖。
參照?qǐng)D5、12和13,在面向下基板111的上基板121上形成由諸如鉻或CrOx的光學(xué)密度為3.5或更高的金屬、或者諸如碳基材料的有機(jī)材料形成的黑底122,來遮擋在薄膜晶體管區(qū)域、選通線112、數(shù)據(jù)線115以及相鄰區(qū)域處的漏光區(qū)。
另外,在上基板121上的紅、綠以及藍(lán)子像素Pr、Pg和Pb中形成其中依次排列有包含實(shí)現(xiàn)顏色的染料的紅、綠、藍(lán)光阻劑的濾色器層123。用于使上基板121的內(nèi)表面平面化的外覆層129形成在濾色器層123上。
在上基板121的各視角控制子像素Pv中形成由透明電極材料形成的各視角控制公共電極524。由諸如氧化銦錫和氧化銦鋅的具有期望透光率的透明導(dǎo)電金屬形成視角控制公共電極524。另外,各視角控制公共電極524與各視角控制線525相連接,各視角控制線525形成在各黑底122上并延伸到外緣以使得可以施加信號(hào)。
視角控制公共線525可由諸如氧化銦錫和氧化銦鋅的具有期望透光率的透明導(dǎo)電金屬形成,或者可由諸如銅、鋁、A1Nd(鋁釹)、鉬、鉻、鈦、鉭以及MoW的低阻抗金屬形成。
下基板111和上基板121利用沿基板邊緣壓印并具有粘性的密封劑(未示出)相耦合以彼此面對(duì)。液晶層131形成在這兩個(gè)基板之間。
將附于下基板和上基板的外表面上的第一偏振片161和第二偏振片162排列為使得它們的透射軸彼此垂直。通過令在下基板111上形成的配向?qū)拥乃⒛シ较蚱叫杏谝粋€(gè)偏振片的透射軸來實(shí)現(xiàn)正常黑模式。
各視角控制子像素Pv的單元間隙等于或大于紅、綠以及藍(lán)子像素Pr、Pg和Pb的單元間隙。該結(jié)構(gòu)增大了單元間隙,使得亮度隨視角而增加。反之,在該結(jié)構(gòu)中降低了對(duì)比度。
具有上述結(jié)構(gòu)的面內(nèi)切換(IPS)模式液晶顯示器件(LCD)可工作在寬視角模式或者窄視角模式下。當(dāng)IPS模式LCD工作在寬視角模式下時(shí),對(duì)各視角控制子像素Pv施加或者不施加黑電壓。另一方面,當(dāng)IPS模式LCD工作在窄視角模式下時(shí),將電壓施加給各視角控制子像素Pv。
接著,在各視角控制子像素Pv中產(chǎn)生垂直電場以使得其中的液晶分子垂直移動(dòng)。因此,無論是否施加電壓從正面看到的透射狀態(tài)保持為黑狀態(tài)。以傾斜角看到的透射狀態(tài)可隨電壓的施加而改變。
在寬視角模式期間,將黑電壓施加給視角子像素Pv來產(chǎn)生黑狀態(tài)。當(dāng)不向紅、綠和藍(lán)子像素Pr、Pg和Pb中的每一個(gè)施加電壓時(shí),將液晶分子132排列為如圖6A所示,使得顯示黑狀態(tài)。相反,當(dāng)向紅、綠和藍(lán)子像素Pr、Pg和Pb中的每一個(gè)施加電壓時(shí),液晶分子132如圖6B所示排列為平行于電場方向,以使得顯示白狀態(tài)。
如上所述,根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的面內(nèi)切換模式液晶顯示器可工作在寬視角模式或窄視角模式下。當(dāng)IPS模式LCD工作在寬視角模式下時(shí),施加電壓到紅、綠和藍(lán)子像素中的每一個(gè)來在寬視角中實(shí)現(xiàn)從黑到白的顏色,并且視角控制子像素Pv截止以保持黑狀態(tài)。
圖7A和7B是例示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的寬視角模式下的透過率特性的曲線圖。圖8是例示當(dāng)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件工作在寬視角模式下時(shí)對(duì)比度隨視角控制子像素中的視角而變化的圖。
參照?qǐng)D7A和7B,視角控制子像素Pv具有約0%的透過率以在寬視角模式期間保持黑狀態(tài)。紅、綠和藍(lán)子像素Pr、Pg和Pb中的每一個(gè)具有接近0%的透過率,并當(dāng)不施加電壓(即,截止?fàn)顟B(tài))時(shí)成為黑狀態(tài),而在施加電壓(即,導(dǎo)通狀態(tài))時(shí)在整個(gè)視角上成為白狀態(tài),使得用戶可觀看屏幕。
另外,在寬視角模式期間,對(duì)比率在整個(gè)視角上是均勻和優(yōu)異的,將其在圖8的曲線圖中示出。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件利用選擇信號(hào)以選擇性地在寬視角模式與窄視角模式之間進(jìn)行切換。當(dāng)選擇信號(hào)選擇寬視角模式時(shí),各視角控制子像素截止。當(dāng)選擇信號(hào)選擇窄視角模式時(shí),各視角控制子像素導(dǎo)通。
下面將詳細(xì)描述工作在窄視角模式下的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件的操作。
圖9A至9C是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有窄視角模式的IPS LCD沿圖5的II-II截取的的截面圖。圖10A和10B是例示在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的窄視角模式期間的透過率特性的曲線圖。圖11是例示當(dāng)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件工作在窄視角模式下時(shí)對(duì)比率隨視角控制子像素中的視角而變化的圖。
圖9A是當(dāng)不施加電壓(截止?fàn)顟B(tài))時(shí)窄視角模式下的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件的截面圖,而圖9B是施加電壓(導(dǎo)通狀態(tài))時(shí)窄視角模式下的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件的截面圖。
根據(jù)工作在窄視角模式下的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件,在各視角控制子像素中的各視角控制公共電極524與各視角控制像素電極517之間形成垂直電場,以使得液晶分子132垂直取向。
參照?qǐng)D9A和10A,當(dāng)不施加電壓時(shí),在紅、綠和藍(lán)子像素中的每一個(gè)中的各公共電極124與各像素電極117之間不形成水平電場,取向在各公共電極124與各像素電極117之間的液晶分子132不從初始排列移開,使得液晶分子132形成正常黑狀態(tài)。
另外,在各視角控制子像素Pv中的下基板的各視角控制像素電極517與上基板的各視角控制公共電極524之間形成垂直電場,使得液晶分子132垂直直立和取向。
因此,不在正視角處形成液晶分子132的相位差,并由此形成正常黑狀態(tài)。相反,明顯地產(chǎn)生延遲并由此因?yàn)橐暯强刂谱酉袼刂械闹绷⒌囊壕Х肿?32導(dǎo)致在水平視角方向上對(duì)比度降低。因此,減小了水平視角并由此獲得窄視角。
另外,參照?qǐng)D9B和10A,由于當(dāng)施加電壓(導(dǎo)通狀態(tài))時(shí)在各公共電極124與各像素電極117之間形成水平電場,因此包含在各公共電極124與各像素電極117之間的液晶分子132的長軸取向平行于電場方向。當(dāng)液晶分子具有負(fù)介電各向異性時(shí),液晶分子132的短軸取向平行于電場方向。
另一方面,在各視角控制子像素Pv中的下基板111的各視角控制像素電極517與上基板121的各視角控制公共電極524之間形成垂直電場,以使得液晶分子132垂直直立和取向。
因此,當(dāng)從正視角觀看時(shí)整個(gè)視圖為白狀態(tài),但是由于視角控制子像素Pv中包含的直立液晶分子明顯產(chǎn)生延遲。當(dāng)從水平視角方向觀看時(shí),對(duì)比度降低,由此劣化了水平視角。結(jié)果,實(shí)現(xiàn)窄視角。
根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明實(shí)施例的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件,將電壓施加給各視角控制子像素Pv,其透過率接近0%。由此如圖10B所示,在窄視角模式期間,當(dāng)從正視角觀看時(shí)實(shí)現(xiàn)黑狀態(tài),而當(dāng)從側(cè)視角(即,水平視角)觀看時(shí)實(shí)現(xiàn)白狀態(tài)。
如上所述,由于各視角控制子像素Pv中包含的直立液晶分子132使得在水平視角方向明顯產(chǎn)生延遲,并降低對(duì)比度。由此,如圖11所示,減小了水平視角并實(shí)現(xiàn)了窄視角。
參照?qǐng)D9C,通過控制窄視角模式期間施加給各視角控制子像素Pv的電壓來控制形成在各視角控制公共電極524與各視角像素電極517之間的垂直電場。因此,可控制水平視角方向上的液晶分子132的延遲值。
即,通過至少一個(gè)像素電壓電平,可以在包含在各視角控制子像素中的各視角控制像素電極517與各視角控制公共電極524之間形成垂直電場。因此,用戶可控制盡可能理想地觀看屏幕的視角。
因此,本發(fā)明的實(shí)施例為用戶提供了可變觀看范圍,并在即使當(dāng)一個(gè)或更多個(gè)人使用顯示器件時(shí)提供高清晰畫面而不會(huì)造成不便。
在本發(fā)明實(shí)施例中,可按照多種方式排列紅、綠、和藍(lán)子像素Pr、Pg和Pb以及視角控制子像素Pv。例如,下面將描述水平排列紅、綠、藍(lán)以及視角控制子像素。
圖14是例示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的面內(nèi)切換液晶顯示器件的平面圖。由于圖14中的標(biāo)號(hào)與圖5中的標(biāo)號(hào)相同,因此略去對(duì)它們的詳細(xì)說明。
如圖14所示,按照根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件,可水平排列紅、綠和藍(lán)子像素Pr、Pg、Pb以及視角控制子像素Pv。另外,可隨機(jī)排列視角控制子像素,并可按照多種方式來排列紅、綠、和藍(lán)子像素Pr、Pg和Pb。
圖15是例示形成在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件的上基板中的多條線的結(jié)構(gòu)的平面圖。
參照?qǐng)D15,將上基板121劃分為畫面顯示區(qū)A和外緣區(qū)B,在畫面顯示區(qū)A中驅(qū)動(dòng)液晶分子來顯示畫面,外緣區(qū)B為非畫面顯示區(qū)B。上基板121的畫面顯示區(qū)A包括分別具有紅、綠和藍(lán)濾色器的紅、綠、藍(lán)子像素Pr、Pg和Pb。畫面顯示區(qū)A還包括視角控制子像素Pv,視角控制子像素Pv中的每一個(gè)都不具有濾色器,而是具有視角控制公共電極524。
另外,各視角控制公共電極524與延伸到上基板121的外緣B的各視角控制公共線525相連接。沿外緣B形成導(dǎo)線531,并且導(dǎo)線531與視角控制公共線525相連接。當(dāng)用與視角公共電極524的材料相同的材料形成視角控制公共線525時(shí),還可利用與視角控制公共電極524的材料相同的材料來對(duì)導(dǎo)線531進(jìn)行集中構(gòu)圖。另外,導(dǎo)線531可由金屬線形成,并與視角控制公共線525相連接。
當(dāng)由不同于視角公共電極524的材料的金屬線來形成視角控制公共線525時(shí),可利用與視角控制公共線525的金屬線相同的金屬線來對(duì)導(dǎo)線531進(jìn)行集中構(gòu)圖。另選地,可由與視角控制公共電極524的材料相同的材料形成導(dǎo)線531,并且導(dǎo)線531與視角控制公共線525相連接。
另外,形成在上基板121上的導(dǎo)線531包括形成在預(yù)定位置處的至少一個(gè)導(dǎo)電連接圖案533(例如,銀點(diǎn)),用于傳導(dǎo)上基板和下基板以使得導(dǎo)線531從下基板接收控制信號(hào)。
因此,當(dāng)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示器件工作在寬視角模式或窄視角模式下時(shí),液晶顯示器件采用選擇信號(hào)來在寬視角模式與窄視角模式之間進(jìn)行切換。當(dāng)選擇信號(hào)選擇了寬視角模式時(shí),截止視角控制子像素Pv。當(dāng)選擇信號(hào)選擇了窄視角模式時(shí),導(dǎo)通視角控制子像素Pv。
當(dāng)選擇了窄視角模式時(shí),導(dǎo)通視角控制子像素Pv,并施加驅(qū)動(dòng)電壓,將驅(qū)動(dòng)電壓從下基板的電路基板通過用于傳導(dǎo)上基板和下基板的導(dǎo)電連接圖案533輸入到導(dǎo)線531,并通過與導(dǎo)線531電連接的視角控制公共線525施加給視角控制公共電極524。這樣,可以控制視角控制公共電極524(如圖12所示)與視角控制像素電極517(如圖5中所示)之間的垂直電場。因此,還可以控制沿液晶分子132的水平視角方向的延遲值,從而實(shí)現(xiàn)窄視角模式。
另外,多種用于防靜電的圖案可連接至導(dǎo)線531。
圖16和17是例示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件的薄膜晶體管基板和濾色器基板的平面圖。
參照?qǐng)D16,液晶顯示器件的下基板包括彼此垂直交叉并限定子像素Pr、Pg、Pb和Pv的多個(gè)選通線112和數(shù)據(jù)線115。具有柵極112a和源極115a以及漏極115b的薄膜晶體管(TFT)形成在選通線112和數(shù)據(jù)線115彼此交叉的各區(qū)域處以切換子像素Pr、Pg、Pb和Pv。另外,多個(gè)公共電極Vcom 124連接到平行于選通線112的第一公共線125。各像素電極117連接到各TFT并平行于公共電極。另外,各視角控制子像素Pv內(nèi)的第二像素電極517(即,視角控制像素電極)連接到TFT并具有板條形狀。
圖17是例示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件的濾色器基板(或上基板)的平面圖。如圖17所示,由金屬形成的黑底122形成在面向下基板112的上基板111上以遮擋TFT區(qū)域、選通線112、數(shù)據(jù)線115以及相鄰區(qū)域處的漏光。黑底可由諸如鉻和CrOx的光學(xué)密度為3.5或更高的金屬或者諸如碳基材料的有機(jī)材料形成。
另外,在紅色光阻劑R和藍(lán)色光阻劑B、以及綠色光阻劑G和視角控制公共電極524之間的區(qū)域處形成第二公共線525。由諸如氧化銦錫的透明電極材料形成的各視角控制公共電極524形成在上基板121的各視角控制子像素Pv中。
在本實(shí)施例中,分別在第一和第二基板上形成第一公共線125和第二公共線252,以使得當(dāng)兩個(gè)基板相互附接時(shí)第一公共線125和第二公共線252彼此交疊。利用這種結(jié)構(gòu),可防止液晶錯(cuò)位,并可獲得提高的孔徑比。另外,可降低電壓差的突降。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例,在面內(nèi)切換模式液晶顯示器件中可選擇性地操作寬視角模式或窄視角模式,由此保護(hù)個(gè)人顯示器件用戶在擁擠的公共場所處的隱私和/或安全性。
另外,本發(fā)明實(shí)施例通過在液晶面板內(nèi)提供視角控制子像素來控制視角,而無需為了控制視角在液晶面板外側(cè)另外安裝單獨(dú)的器件,由此簡化了制造工藝并實(shí)現(xiàn)了理想的光效率。
另外,本發(fā)明實(shí)施例靈活地為用戶提供可變觀看范圍,并且即使在一個(gè)或更多個(gè)人使用液晶顯示器件時(shí)也使得用戶方便地觀看高清晰畫面。
對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說,對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變型是顯而易見的。由此,本發(fā)明旨在覆蓋在所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)對(duì)發(fā)明進(jìn)行的各種修改和變型。
本申請(qǐng)要求2005年11月30日提交的韓國專利申請(qǐng)第115569/2005號(hào)的優(yōu)先權(quán),在此通過引用并入其全部內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種面內(nèi)切換模式液晶顯示器件,包括第一基板和第二基板;在所述第一基板上相互交叉并限定紅、綠、藍(lán)子像素以及視角控制子像素的選通線和數(shù)據(jù)線;所述選通線和數(shù)據(jù)線交叉處的薄膜晶體管;彼此分隔開并且在紅、綠、和藍(lán)子像素處交替設(shè)置的第一像素電極和第一公共電極;在視角控制子像素處的第二像素電極;在所述第二基板上并在與所述第二像素電極相對(duì)應(yīng)的位置處的第二公共電極;以及所述第一基板與所述第二基板之間的液晶層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件,進(jìn)一步包括分別附于所述第一基板一側(cè)和所述第二基板一側(cè)上的第一偏振片和第二偏振片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件,進(jìn)一步包括分別在紅、綠和藍(lán)子像素上的紅、綠和藍(lán)濾色器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件,進(jìn)一步包括在子像素與薄膜晶體管的邊界上的黑底。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件,進(jìn)一步包括與延伸到液晶顯示器件外緣的第二公共電極相連接的第二公共線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件,其中所述第二公共線由透明導(dǎo)電材料和金屬之一形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件,其中所述第二公共電極由透明導(dǎo)電材料形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件,其中所述視角控制子像素具有等于或大于紅、綠和藍(lán)子像素的單元間隔的單元間隔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件,其中所述第一公共電極和第一像素電極以直線或之字形式形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件,進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)電路,該驅(qū)動(dòng)電路用于提供至少一個(gè)像素電壓電平,以在視角控制子像素處的第二像素電極與第二公共電極之間產(chǎn)生垂直電場。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件,其中所述第二公共線與第二基板外緣處的導(dǎo)線相連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件,進(jìn)一步包括用于電連接所述第一和第二基板的導(dǎo)電連接圖案。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件,進(jìn)一步包括分別在彼此交疊的第一和第二基板上的第一和第二公共線。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的面內(nèi)切換模式液晶顯示器件,其中所述第二像素電極與所述第一公共線相連接。
15.一種面內(nèi)切換模式液晶顯示器件的制造方法,包括如下步驟形成在第一基板上相互交叉并限定紅、綠和藍(lán)子像素以及視角控制子像素的選通線和數(shù)據(jù)線;在所述選通線和數(shù)據(jù)線的交叉點(diǎn)上形成晶體管;在紅、綠、和藍(lán)子像素處形成平行于數(shù)據(jù)線的第一公共電極和相對(duì)于所述第一公共電極交替排列的第一像素電極;在視角控制子像素處形成第二像素電極;在第二基板處的與第二像素電極相對(duì)應(yīng)的位置處形成第二公共電極;以及在第一基板與第二基板之間形成液晶層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法,進(jìn)一步包括在第一基板和第二基板的每一個(gè)的一側(cè)上形成偏振片。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法,進(jìn)一步包括在第二基板上形成紅、綠和藍(lán)濾色器。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法,進(jìn)一步包括用于連接第二公共電極的第二公共線。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法,其中各第二公共電極由透明導(dǎo)電材料形成。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法,其中所述第二公共線由透明導(dǎo)電材料或金屬形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法,進(jìn)一步包括在濾色器邊界處形成黑底。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法,進(jìn)一步包括在濾色器上形成外覆層。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法,其中由與選通線的材料相同的材料形成第一公共電極。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法,其中由與第一像素電極的材料相同的材料形成第一公共電極。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法,其中向所述第二公共電極和第二像素電極施加電壓來產(chǎn)生垂直電場。
26.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法,其中視角控制子像素在寬視角模式下成為截止?fàn)顟B(tài),而在窄視角模式下成為導(dǎo)通狀態(tài)。
27.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法,其中向視角控制子像素處的第二像素電極施加至少一個(gè)電壓電平。
28.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法,進(jìn)一步包括在第二基板外緣處形成與第二公共線電連接的導(dǎo)線。
29.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法,進(jìn)一步包括在第一與第二基板之間形成液晶層之后在導(dǎo)線處形成導(dǎo)電連接圖案。
30.一種液晶顯示器件,包括具有交替設(shè)置在第一基板上的第一像素電極和第一公共電極的紅、綠、和藍(lán)子像素;具有第一基板上的第二像素電極和第二基板上的第二公共電極的視角控制子像素;以及第一基板與第二基板之間的液晶層。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的液晶顯示器件,其中在不施加電壓的情況下在寬視角模式下驅(qū)動(dòng)所述視角控制子像素,而在施加電壓的情況下在窄視角模式下驅(qū)動(dòng)所述視角控制子像素。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的液晶顯示器件,其中所施加的電壓在紅、綠和藍(lán)子像素中形成橫向電場,而在不施加電壓的情況下在視角控制子像素中形成垂直電場。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的液晶顯示器件,其中所述視角控制子像素在截止?fàn)顟B(tài)期間產(chǎn)生黑色,而在導(dǎo)通狀態(tài)期間產(chǎn)生白色。
34.根據(jù)權(quán)利要求30所述的液晶顯示器件,其中在視角控制子像素工作在窄視角模式下時(shí),向第二像素電極施加至少一個(gè)電壓電平來控制視角范圍。
35.一種液晶顯示器件,包括彼此相對(duì)的第一和第二基板;在所述第一基板上相互交叉并限定一個(gè)單位像素內(nèi)的第一到第四子像素中的至少四個(gè)子像素的選通線和數(shù)據(jù)線;所述選通線與數(shù)據(jù)線的交叉點(diǎn)處的薄膜晶體管;彼此分隔開并交替設(shè)置在所述第一到第三子像素處的第一像素電極和第一公共電極;在沒有設(shè)置第一像素電極和第一公共電極的第四子像素處的第二像素電極,所述第四子像素在截止?fàn)顟B(tài)期間工作在寬視角模式下,而在導(dǎo)通狀態(tài)期間工作在窄視角模式下;在所述第二基板上并在與第二像素電極相對(duì)應(yīng)的位置處的第二公共電極;以及所述第一基板與所述第二基板之間的液晶層。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的液晶顯示器件,其中所施加的電壓在施加有電壓的視角控制子像素中形成垂直電場。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的液晶顯示器件,其中所述第四子像素不以法向角透射光,而是根據(jù)所施加的電壓以一傾斜角度透射光。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的液晶顯示器件,其中當(dāng)所述第四子像素工作在窄視角模式下時(shí),向所述第二像素電極施加至少一個(gè)電壓電平來控制視角范圍。
全文摘要
一種面內(nèi)切換模式液晶顯示器件,包括第一基板和第二基板;在所述第一基板上相互交叉并限定紅、綠、藍(lán)子像素以及視角控制子像素的選通線和數(shù)據(jù)線;所述選通線和數(shù)據(jù)線交叉點(diǎn)處的薄膜晶體管;彼此分隔開且在紅、綠、和藍(lán)子像素處交替設(shè)置的第一像素電極和第一公共電極;在視角控制子像素處的第二像素電極;在所述第二基板上的在與所述第二像素電極相對(duì)應(yīng)的位置處的第二公共電極;以及所述第一基板與所述第二基板之間的液晶層。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1975518SQ20061007748
公開日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者鄭仁宰, 陳賢碩, 張亨錫, 李得秀 申請(qǐng)人:Lg.菲利浦Lcd株式會(huì)社