專利名稱：具有可調視角的面內切換模式液晶顯示器件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及液晶顯示器件，更具體地，涉及一種具有可調視角的面內切換模式液晶顯示器件及其制造方法。盡管本發(fā)明具有廣泛的應用范圍，但是其尤其適于通過選擇性地操作具有面內切換模式LCD面板屏幕的個人顯示器件的視角，來在擁擠的公共場所中保護個人顯示器件用戶的隱私和/或安全。
背景技術：
在平板顯示器件中液晶顯示器件引起了極大的關注。這是因為液晶顯示器件可以低功率和高清晰度來進行工作。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性和晶體的光學特性的液晶的電場改變光學各向異性來進行工作。根據(jù)液晶的特性和液晶圖案的結構，液晶顯示器件可實現(xiàn)為多種模式。更具體地，液晶顯示器件可以扭轉向列(TN)模式、多象限模式、光學補償雙折射(OCB)模式、面內切換(IPS)模式以及垂直配向(VA)模式工作。
在扭轉向列(TN)模式中，將液晶的指向矢排列為使得它們扭轉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像素劃分為多個象限以改變各象限內的主視角的方向，從而提供較寬的視角。在光學補償雙折射(OCB)模式下，將補償膜附于基板的外表面上來對光的相位變化進行補償。在面內切換(IPS)模式中，在一個基板上形成兩個電極使得液晶的指向矢在平行于配向層的面內扭轉。垂直配向(VA)模式通過利用負液晶和垂直配向層使得液晶分子的長軸垂直于配向層平面排列。
在上述其他模式中，面內切換模式液晶顯示器件包括彼此面對放置的濾色器基板(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)有技術面內切換模式液晶顯示器件。
圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術的面內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。
首先參照圖1，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交叉的交叉點處，公共線25排列在平行于選通線12的各個像素內，多個公共電極24從公共線25分支出且平行于數(shù)據(jù)線15，多個像素電極17中的每一個都與薄膜晶體管的各漏極相連，并交替地平行并且相對地排列在公共電極25之間，并且電容器電極26中的每一個從各像素電極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體層14、以及從各數(shù)據(jù)線15分支出且形成在半導體層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，并同時形成有選通線12。公共線25和公共電極24中的每一個都由諸如銅、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電金屬形成。具有上述結構的液晶顯示器件還被稱為ITO-ITO電極IPS液晶顯示器件。
參照圖2，還在公共電極24與像素電極17之間設置絕緣層，以電絕緣公共電極24與像素電極17。圖2中的標號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的整個表面上形成用于保護各種圖案的保護層16。
再次參照圖2，在上基板(即，濾色器基板)21上設置防止漏光的黑底22，在黑底之間設置包括R、G和B彩色光阻劑的濾色器層23。在濾色器層23上設置用于保護濾色器層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，并如圖2所示在兩個基板之間形成液晶層31。
根據(jù)具有上述結構的面內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的同時旋轉液晶分子。在兩個電極之間施加電壓來產(chǎn)生相對于下基板11的橫向電場。
該橫向電場減少了液晶相對于觀看方向的雙折射變化。因此，面內切換模式液晶顯示器件與根據(jù)現(xiàn)有技術的扭轉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)有技術的面內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。
參照圖3，當將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，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，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，當液晶分子具有負介電各向異性時，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層的摩擦方向形成為平行于偏振片之一的透射軸來實現(xiàn)正常黑(normally black)模式。
也就是說，當不施加電壓時，液晶分子32取向如圖4A所示以顯示黑狀態(tài)。相反，當施加電壓時，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)有技術的面內切換模式液晶顯示器件具有較寬視角的優(yōu)點。然而，該優(yōu)點可能導致出現(xiàn)問題。例如，當用戶在公共場所使用配備有IPS模式LCD面板的個人顯示器件時，附近人的偷看可能會侵害他/她的隱私和/或安全。
為了解決這一問題，為了保護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，不僅應當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，當用于視角控制的液晶面板和主液晶面板彼此附接時，可能發(fā)生錯位。另外，由于當在寬視角模式下使用液晶顯示器件時，從背光組件入射的光會進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)明內容
因此，本發(fā)明涉及一種具有可調視角的面內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)有技術的局限和缺點導致的一個或多個問題。
本發(fā)明的一個目的是提供一種具有可調視角的面內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筆記本電腦用戶的隱私和/或安全。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有可調視角的面內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、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域普通技術人員的查閱而變得明了，或者可從根據(jù)本發(fā)明的實踐而習得。由在書面說明書及其權利要求以及附圖中具體指出的結構來實現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點。
為了實現(xiàn)這些目的和其他優(yōu)點并根據(jù)本發(fā)明的用途，如具體實施和概括描述的，一種面內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、和藍子像素處交替設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應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。
在實施例的另一方面，一種面內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)線的交叉點上形成晶體管；在紅、綠、和藍子像素處形成平行于數(shù)據(jù)線的第一公共電極和相對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應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。
在實施例的另一方面，一種液晶顯示器件包括具有交替設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。
在實施例的又一方面，一種液晶顯示器件包括彼此相對的第一和第二基板；在所述第一基板上相互交叉并限定一個單位像素內的第一到第四子像素中的至少四個子像素的選通線和數(shù)據(jù)線；所述選通線與數(shù)據(jù)線的交叉點處的薄膜晶體管；彼此分隔開并交替設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狀態(tài)期間工作在寬視角模式下，而在導通狀態(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應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。
應當理解，對本發(fā)明的前述一般性說明和以下詳細說明都是示例性和解釋性的，并旨在提供對如權利要求所述的本發(fā)明的進一步的解釋。
附圖被包括進來以提供對本發(fā)明進一步的理解，其被并入且構成本申請的一部分，示出了本發(fā)明的實施例，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)有技術的面內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)明實施例的面內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是例示當圖5的面內切換模式液晶顯示器件工作在寬視角模式下時對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是例示當圖5的面內切換模式液晶顯示器件工作在窄視角模式下時對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)明另一實施例的面內切換模式液晶顯示器件的平面圖；以及圖15是例示在圖14的面內切換模式液晶顯示器件的上基板中形成的多條線的結構的平面圖。
圖16是例示根據(jù)本發(fā)明另一實施例的面內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)明另一實施例的面內切換模式液晶顯示器件的濾色器基板的平面圖。
具體實施例方式
下面將詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其示例示于附圖中。
圖5是例示根據(jù)本發(fā)明實施例的面內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、綠以及藍子像素分別包括紅、綠、以及藍濾色器。各視角控制子像素包括一個視角控制公共電極，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。
多個公共電極和像素電極交替形成在下基板的紅、綠和藍子像素上，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。
當各視角控制子像素處于截止狀態(tài)時，液晶顯示器件利用紅、綠和藍子像素工作在寬視角模式下。相反，當各視角控制子像素處于導通狀態(tài)時，液晶顯示器件通過在側視角處的所產(chǎn)生的漏光而工作在窄視角模式下。當在窄視角模式下驅動各視角控制子像素時，通過控制施加給各第二像素電極的至少一個電壓電平來對視角范圍進行控制。
下面將參照附圖來詳細描述本發(fā)明的實施例的結構。
參照圖5、6A和6B，根據(jù)本發(fā)明實施例的液晶顯示器件的下基板111包括成直線排列的多個選通線112和與選通線112垂直相交的多個數(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上形成薄膜晶體管(TFT)以在紅、綠和藍子像素Pr、Pg和Pb中切換電壓。另外，多個公共電極Vcom 124中的每一個都與平行于選通線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。
參照圖6A和6B，還在選通線112與數(shù)據(jù)線115之間進一步形成通過利用等離子增強化學氣相淀積(PECVD)淀積諸如SiNx和SiOx的無機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的整個表面上涂覆諸如SiNx和SiOx的無機絕緣材料和諸如苯并環(huán)丁烷(BCB)和丙烯酸基材料的有機絕緣材料中的一種以形成保護膜116，保護膜116使整個表面平面化并保護在其中形成的圖案。
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在內的整個表面上的柵絕緣層113、通過依次淀積非摻雜非晶硅(a-Si)和摻雜非晶硅(n+a-Si)而形成的半導體層114(其通過將雜質離子注入到柵極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電材料同時形成公共電極124和像素電極117。公共電極124可由低阻抗金屬層形成，當形成公共線125時公共電極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。
參照圖5、12和13，在面向下基板111的上基板121上形成由諸如鉻或CrOx的光學密度為3.5或更高的金屬、或者諸如碳基材料的有機材料形成的黑底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、綠以及藍子像素Pr、Pg和Pb中形成其中依次排列有包含實現(xiàn)顏色的染料的紅、綠、藍光阻劑的濾色器層123。用于使上基板121的內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。
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。液晶層131形成在這兩個基板之間。
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上形成的配向層的刷磨方向平行于一個偏振片的透射軸來實現(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、綠以及藍子像素Pr、Pg和Pb的單元間隙。該結構增大了單元間隙，使得亮度隨視角而增加。反之，在該結構中降低了對比度。
具有上述結構的面內切換(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IPS模式LCD工作在寬視角模式下時，對各視角控制子像素Pv施加或者不施加黑電壓。另一方面，當IPS模式LCD工作在窄視角模式下時，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。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)。當不向紅、綠和藍子像素Pr、Pg和Pb中的每一個施加電壓時，將液晶分子132排列為如圖6A所示，使得顯示黑狀態(tài)。相反，當向紅、綠和藍子像素Pr、Pg和Pb中的每一個施加電壓時，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)明實施例的面內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IPS模式LCD工作在寬視角模式下時，施加電壓到紅、綠和藍子像素中的每一個來在寬視角中實現(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是例示當根據(jù)本發(fā)明實施例的面內切換模式液晶顯示器件工作在寬視角模式下時對比度隨視角控制子像素中的視角而變化的圖。
參照圖7A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、綠和藍子像素Pr、Pg和Pb中的每一個具有接近0％的透過率，并當不施加電壓(即，截止狀態(tài))時成為黑狀態(tài)，而在施加電壓(即，導通狀態(tài))時在整個視角上成為白狀態(tài)，使得用戶可觀看屏幕。
另外，在寬視角模式期間，對比率在整個視角上是均勻和優(yōu)異的，將其在圖8的曲線圖中示出。
根據(jù)本發(fā)明實施例的面內切換模式液晶顯示器件利用選擇信號以選擇性地在寬視角模式與窄視角模式之間進行切換。當選擇信號選擇寬視角模式時，各視角控制子像素截止。當選擇信號選擇窄視角模式時，各視角控制子像素導通。
下面將詳細描述工作在窄視角模式下的根據(jù)本發(fā)明實施例的面內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是例示當根據(jù)本發(fā)明實施例的面內切換模式液晶顯示器件工作在窄視角模式下時對比率隨視角控制子像素中的視角而變化的圖。
圖9A是當不施加電壓(截止狀態(tài))時窄視角模式下的面內切換模式液晶顯示器件的截面圖，而圖9B是施加電壓(導通狀態(tài))時窄視角模式下的面內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。
參照圖9A和10A，當不施加電壓時，在紅、綠和藍子像素中的每一個中的各公共電極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)生延遲并由此因為視角控制子像素中的直立的液晶分子132導致在水平視角方向上對比度降低。因此，減小了水平視角并由此獲得窄視角。
另外，參照圖9B和10A，由于當施加電壓(導通狀態(tài))時在各公共電極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。當液晶分子具有負介電各向異性時，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，當從正視角觀看時整個視圖為白狀態(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。當從水平視角方向觀看時，對比度降低，由此劣化了水平視角。結果，實現(xiàn)窄視角。
根據(jù)具有上述結構的本發(fā)明實施例的面內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，當從正視角觀看時實現(xiàn)黑狀態(tài)，而當從側視角(即，水平視角)觀看時實現(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，并降低對比度。由此，如圖11所示，減小了水平視角并實現(xiàn)了窄視角。
參照圖9C，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)明的實施例為用戶提供了可變觀看范圍，并在即使當一個或更多個人使用顯示器件時提供高清晰畫面而不會造成不便。
在本發(fā)明實施例中，可按照多種方式排列紅、綠、和藍子像素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、藍以及視角控制子像素。
圖14是例示根據(jù)本發(fā)明另一實施例的面內切換液晶顯示器件的平面圖。由于圖14中的標號與圖5中的標號相同，因此略去對它們的詳細說明。
如圖14所示，按照根據(jù)本發(fā)明另一實施例的面內切換模式液晶顯示器件，可水平排列紅、綠和藍子像素Pr、Pg、Pb以及視角控制子像素Pv。另外，可隨機排列視角控制子像素，并可按照多種方式來排列紅、綠、和藍子像素Pr、Pg和Pb。
圖15是例示形成在根據(jù)本發(fā)明實施例的面內切換模式液晶顯示器件的上基板中的多條線的結構的平面圖。
參照圖15，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中驅動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、綠和藍濾色器的紅、綠、藍子像素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形成導線531，并且導線531與視角控制公共線525相連接。當用與視角公共電極524的材料相同的材料形成視角控制公共線525時，還可利用與視角控制公共電極524的材料相同的材料來對導線531進行集中構圖。另外，導線531可由金屬線形成，并與視角控制公共線525相連接。
當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，可利用與視角控制公共線525的金屬線相同的金屬線來對導線531進行集中構圖。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線531，并且導線531與視角控制公共線525相連接。
另外，形成在上基板121上的導線531包括形成在預定位置處的至少一個導電連接圖案533(例如，銀點)，用于傳導上基板和下基板以使得導線531從下基板接收控制信號。
因此，當根據(jù)本發(fā)明實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，液晶顯示器件采用選擇信號來在寬視角模式與窄視角模式之間進行切換。當選擇信號選擇了寬視角模式時，截止視角控制子像素Pv。當選擇信號選擇了窄視角模式時，導通視角控制子像素Pv。
當選擇了窄視角模式時，導通視角控制子像素Pv，并施加驅動電壓，將驅動電壓從下基板的電路基板通過用于傳導上基板和下基板的導電連接圖案533輸入到導線531，并通過與導線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，從而實現(xiàn)窄視角模式。
另外，多種用于防靜電的圖案可連接至導線531。
圖16和17是例示根據(jù)本發(fā)明另一實施例的面內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。
參照圖16，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)明另一實施例的面內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的光學密度為3.5或更高的金屬或者諸如碳基材料的有機材料形成。
另外，在紅色光阻劑R和藍色光阻劑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，以使得當兩個基板相互附接時第一公共線125和第二公共線252彼此交疊。利用這種結構，可防止液晶錯位，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)明實施例，在面內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，由此保護個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)明實施例通過在液晶面板內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另外安裝單獨的器件，由此簡化了制造工藝并實現(xiàn)了理想的光效率。
另外，本發(fā)明實施例靈活地為用戶提供可變觀看范圍，并且即使在一個或更多個人使用液晶顯示器件時也使得用戶方便地觀看高清晰畫面。
對本領域技術人員來說，對本發(fā)明進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利要求及其等同物的范圍內對發(fā)明進行的各種修改和變型。
本申請要求2005年11月30日提交的韓國專利申請第115569/2005號的優(yōu)先權，在此通過引用并入其全部內容。
權利要求
1.一種面內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、和藍子像素處交替設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應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)權利要求1所述的面內切換模式液晶顯示器件，進一步包括分別附于所述第一基板一側和所述第二基板一側上的第一偏振片和第二偏振片。
3.根據(jù)權利要求1所述的面內切換模式液晶顯示器件，進一步包括分別在紅、綠和藍子像素上的紅、綠和藍濾色器。
4.根據(jù)權利要求1所述的面內切換模式液晶顯示器件，進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)權利要求1所述的面內切換模式液晶顯示器件，進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)權利要求5所述的面內切換模式液晶顯示器件，其中所述第二公共線由透明導電材料和金屬之一形成。
7.根據(jù)權利要求1所述的面內切換模式液晶顯示器件，其中所述第二公共電極由透明導電材料形成。
8.根據(jù)權利要求1所述的面內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、綠和藍子像素的單元間隔的單元間隔。
9.根據(jù)權利要求1所述的面內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)權利要求1所述的面內切換模式液晶顯示器件，進一步包括驅動電路，該驅動電路用于提供至少一個像素電壓電平，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)權利要求5所述的面內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線相連接。
12.根據(jù)權利要求11所述的面內切換模式液晶顯示器件，進一步包括用于電連接所述第一和第二基板的導電連接圖案。
13.根據(jù)權利要求1所述的面內切換模式液晶顯示器件，進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)權利要求13所述的面內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)線的交叉點上形成晶體管；在紅、綠、和藍子像素處形成平行于數(shù)據(jù)線的第一公共電極和相對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應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)權利要求15所述的方法，進一步包括在第一基板和第二基板的每一個的一側上形成偏振片。
17.根據(jù)權利要求15所述的方法，進一步包括在第二基板上形成紅、綠和藍濾色器。
18.根據(jù)權利要求15所述的方法，進一步包括用于連接第二公共電極的第二公共線。
19.根據(jù)權利要求15所述的方法，其中各第二公共電極由透明導電材料形成。
20.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中所述第二公共線由透明導電材料或金屬形成。
21.根據(jù)權利要求17所述的方法，進一步包括在濾色器邊界處形成黑底。
22.根據(jù)權利要求17所述的方法，進一步包括在濾色器上形成外覆層。
23.根據(jù)權利要求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狀態(tài)，而在窄視角模式下成為導通狀態(tài)。
27.根據(jù)權利要求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電壓電平。
28.根據(jù)權利要求18所述的方法，進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線。
29.根據(jù)權利要求18所述的方法，進一步包括在第一與第二基板之間形成液晶層之后在導線處形成導電連接圖案。
30.一種液晶顯示器件，包括具有交替設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動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動所述視角控制子像素。
32.根據(jù)權利要求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狀態(tài)期間產(chǎn)生黑色，而在導通狀態(tài)期間產(chǎn)生白色。
34.根據(jù)權利要求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，向第二像素電極施加至少一個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單位像素內的第一到第四子像素中的至少四個子像素的選通線和數(shù)據(jù)線；所述選通線與數(shù)據(jù)線的交叉點處的薄膜晶體管；彼此分隔開并交替設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狀態(tài)期間工作在寬視角模式下，而在導通狀態(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應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)權利要求35所述的液晶顯示器件，其中當所述第四子像素工作在窄視角模式下時，向所述第二像素電極施加至少一個電壓電平來控制視角范圍。
全文摘要
一種面內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)線交叉點處的薄膜晶體管；彼此分隔開且在紅、綠、和藍子像素處交替設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應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G02F1/1335GK1975518SQ20061007748
公開日2007年6月6日 申請日期2006年5月8日 優(yōu)先權日2005年11月30日
發(fā)明者鄭仁宰, 陳賢碩, 張亨錫, 李得秀 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社