CN1991463A - 液晶显示器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液晶显示器件，其在不形成白色子像素的情况下在垂直和水平方向上控制视角，其中该LCD器件包括n型液晶的液晶分子，以及在像素中控制n型液晶的视角控制像素，该液晶分子朝向水平和垂直方向倾斜。

Description

液晶显示器件
本申请要求享有2005年12月28日提交的韩国专利申请No.P2005-379699的优先权，在此引入其全部内容作为参考。
技术领域
本发明涉及一种可以控制视角的液晶显示(LCD)器件。
背景技术
液晶显示器件，尤其是采用薄膜晶体管(TFT)的液晶显示器件已经广泛应用于从移动电话到大尺寸电视的各个领域。
这些显示器件的其中之一为个人显示器件，要求该个人显示器件的用户可以看到这种类型显示器件的显示屏幕但是从该个人显示器件侧面观察该器件的其他人不能看到显示内容。
优选地，构造该个人显示器件使得允许许多人观看该个人显示器件的显示屏幕或者根据需要仅由个人独自使用该显示屏幕。
图6所示为现有技术具有保密模式的LCD器件示意图。
这里提供了具有图6所示的保密模式的显示器件(例如，日本未审查的公开专利No.5-72529)。
参照图7，当采用向液晶显示面板的背面发光的背光时，必须要求该背光具有高方向性。
在通用的液晶显示面板和具有高方向性的背光之间，设置另一用于在散射状态和非散射状态之间切换的液晶显示面板，例如，散布聚合物的液晶显示面板(散射-非散射切换层)。
当散射-非散射切换层处于非散射状态时，从背光发出的光仅向正前方传输。因此，如果某人处于液晶显示面板的侧面，则此人不可能看到显示的图像。
另一方面，如果散射-非散射切换层处于散射状态，则从背光发出的光向侧面以及正前方传输。因此，即使某人处于液晶显示面板的侧面，也可以看到所显示的图像。由此，可以实现多人观看液晶显示面板上显示的图像。
这样，必须制造不同于通用液晶显示面板的特殊液晶显示面板。因此，提高了制造成本。
为了解决该问题，提出了一种采用垂直排列型液晶显示器件的方法。以下，参照图7A到图10说明垂直排列型液晶显示器件。
以下，参照图7A到图10详细描述其基本原理。
图7A和7B所示为从正面观看垂直排列型液晶显示器件时液晶分子的形状。
在对图7A所示的液晶显示面板不施加电压的状态下，液晶分子垂直排列。当对如图7B所示的液晶显示面板施加电压时，液晶分子倾斜向上。在这种情况下，偏振器的轴指向垂直方向，并且分析器的轴指向水平方向。
图7A示出了从正面观察时没有施加电压的垂直对准的液晶显示面板的情况，由于液晶分子没有发生双折射，因此不透射任何光。
另一方面，图7B示出从正面观察施加电压的垂直对准的液晶显示面板的情况。液晶分子的光轴与偏振器的吸收轴平行。此外，液晶分子不产生双折射，不透射任何光。
图8A和8B为从与液晶显示器件的正面成一定角度的侧面观察垂直排列型液晶显示器件时液晶分子形状的示意图。
如图8A所示，当不施加电压时，液晶分子的轴与分析器的吸收轴平行。并且因此不透射光。
另一方面，如图8B所示，当施加电压时，液晶分子的轴与偏振器或者分析器的轴存在偏差。因此，液晶分子产生双折射，并且透光。
当使用漏光现象时，显示对比度在水平方向上降低到一定程度。因此，即使从水平角度观察显示器时也不可能识别显示器上的内容。因此，可以采用该漏光现象控制显示的保密性。
图9所示为控制显示保密性的具体结构视图。在图9中，单独像素包括红、绿和蓝(RGB)子像素以及白(W)子像素。
图10为图9所示的各子像素的液晶分子排列示意图。如图10所示，在白色子像素中液晶分子的排列结构与在RGB子像素中液晶分子的排列结构存在明显差别。具体地，在白色子像素中液晶分子朝上或者朝下排列。
因此，当不向白色子像素施加电压时，该白色子像素不对显示起作用，从而实现正常显示。
当向白色子像素施加电压时，沿水平方向在正面执行白色显示。因此，在水平视角排列中降低了显示对比度，并且因此，其他人很难看到显示的图像。
以下，将对包括“＜”形状的公共电极以改善视角的边缘场开关(FFS)模式LCD器件进行描述。
图11所示为现有技术的FFS模式LCD器件的各RGB像素的平面图。图12A和12B所示为在向现有技术的FFS模式LCD器件施加电压或者不施加电压时液晶分子工作的示图。
如图11所示，现有技术的FFS模式LCD器件包括“＜”形状的公共电极，从而调节液晶的倾斜方向。
如图12A所示，如果不向LCD器件施加电压，则液晶分子沿垂直方向排列。如图12B所示，如果向LCD器件施加电压，液晶分子沿预定方向倾斜，该方向取决于由公共电极导致的倾斜电场的影响，即，该方向垂直于公共电极的延伸方向。因此，液晶分子倾斜于对应于“＜”形状的两个方向，从而该LCD器件具有很好的视角。
但是，现有技术的LCD器件具有如下问题。
首先，构造现有技术的LCD器件从而形成白色子像素；但是，必须要重新形成白色树脂，并且白色子像素的驱动操作也有别于现有技术。
尽管由于设置了“＜”形状的公共电极而改善了LCD器件中具体方向的可视性，但是不可能在需要时获得具有保密的显示。
发明内容
因此，本发明提供了一种FFS模式LCD器件，其基本上消除了由现有技术的局限和缺点导致的一个或多个问题。
本发明的目的在于提供一种FFS模式LCD器件，其在不形成白色子像素的情况下能够在水平和垂直方向上控制视角。
为了实现所述目的和其他优点，并根据本发明的目的，这里进行具体而广泛的说明，一种LCD器件包括n型液晶的液晶分子，以及在像素中控制n型液晶的视角控制像素，该液晶分子朝向水平和垂直方向倾斜。
此时，在与视角控制像素相对的基板上不形成彩色层。
此外，各所述RGB像素包括具有多个圆形或者椭圆形像素孔的像素电极；以及经过该像素孔暴露的公共电极。
而且，该视角控制像素包括沿水平方向的公共电极和沿垂直方向的公共电极的至少其中之一；以及具有像素孔的像素电极，该像素孔暴露水平方向和垂直方向的公共电极。
应该理解，对本发明进行的上述的概括说明和以下的详细说明为示例性的和解释性的，并旨在提供如权利要求书所述的本发明的进一步解释。
附图说明
包含用来提供本发明进一步理解并结合进来组成本申请一部分的附图，其示出了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1所示为在根据本发明优选实施方式的LCD器件中各RGB像素的平面图；
图2所示为在根据本发明另一优选实施方式的LCD器件中各RGB像素的平面图；
图3A和3B所示为根据本发明优选实施方式在具有圆形像素电极的RGB像素中液晶分子操作的示意图；
图4A和4B所示为根据本发明优选实施方式通过水平方向在具有公共电极的视角控制像素中液晶分子操作的示意图；
图5所示为根据本发明优选实施方式基于施加给视角控制像素的电压的亮度分布与视角之间关系的示意图；
图6所示为具有保密模式的现有技术LCD的示意图；
图7A和7B所示为从正面观看垂直排列型液晶显示器件时液晶分子的形状示意图；
图8A和8B所示为从与液晶显示器件的正面成一定角度的侧面观察垂直排列型液晶显示器件时液晶分子的形状示意图；
图9所示为控制显示保密性的具体结构示意图；
图10所示为在各子像素中液晶分子排列的示意图；
图11所示为现有技术的FFS模式LCD器件中相邻像素的平面图；
图12A和12B所示为在现有技术FFS模式LCD器件中基于施加电压的液晶分子工作的示意图。
具体实施方式
现在详细说明本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。尽可能地，相同的附图标记用于指代相同的或相似的部分。
图1所示为在根据本发明优选实施方式的LCD器件中各RGB像素的平面图。
如图1所示，各R、G和B像素均具有像素电极11和公共电极，其中像素电极11包括圆形或椭圆形像素孔。在图1中，像素电极11包括圆形像素孔，从而通过该圆形像素孔暴露该公共电极。
在根据本发明的上述LCD器件中，对像素电极11设置有圆形像素孔从而使得n型液晶的液晶分子向不同方向倾斜。
参照图3A和3B对液晶分子的排列进行详细描述。
除了RGB像素，本发明的LCD器件还包括可以控制视角的视角控制像素20。控制该视角控制像素20使得n型液晶的液晶分子朝向水平(左和右)以及垂直方向(上和下)倾斜。这样，通过另一视角控制线(未示出)向视角控制像素20施加控制电压。
视角控制像素20具有第一区域和第二区域，其中该第一区域包括沿水平(左和右)方向形成的公共电极21a，并且第二区域包括沿垂直方向(上和下)形成的公共电极21b。此时，视角控制像素20还包括设置有像素孔的像素电极11，该像素孔用于暴露水平(左和右)方向的公共电极21a和垂直方向(上和下)的公共电极21b。
上述根据本发明的LCD器件具有n型液晶。这样，如图1所示，无需掩模研磨工序就可以在一个视角控制像素中形成公共电极21a和21b。
因此，通过视角控制线向视角控制像素20施加控制电压，使得该液晶分子朝向水平和垂直方向(前、后、左、右)倾斜，从而控制视角。
如图1所示，通过另一视角控制线向视角控制像素20施加控制电压，其中该视角控制线与用于RGB像素的电源线分离。此时，用于视角控制像素20的视角控制线对应于用于视角控制像素20的单独公共线，其中该用于视角控制像素20的视角控制线由透明电极形成，从而提高了孔径比。
此外，单独形成该公共线，从而可以向视角控制像素20施加具有预定波长的电压。
图2所示为在根据本发明另一优选实施方式的LCD器件中RGB像素的平面图。
如图2所示，在视角控制像素20中设置公共电极21a和21b。此时，图2中的公共电极21a和21b的排列结构不同于图1中的公共电极的结构。
参照图1和图2，在视角控制像素20内沿垂直和水平方向设置公共电极21a和21b，该两公共电极具有相同的作用。
此外，视角控制像素20不直接作用于显示。设置该视角控制像素20从而很难识别显示信息。因此，在与视角控制像素20相对的滤色片基板上不必形成彩色层。
以下将对是否施加电压时在各RGB像素中液晶分子的操作进行说明。
图3A和3B所示为根据本发明优选实施方式在具有圆形像素电极的RGB像素中液晶分子操作的示意图。
如图3A所示，如果不对LCD器件施加电压，则液晶分子垂直排列，从而像素显示为黑色。在这种情况下，从正面和侧面部分将显示均识别为黑色。
如图3B所示，如果向LCD器件施加电压，则由于具有圆形像素孔的像素电极11产生的倾斜电场的影响而导致液晶分子沿预定方向倾斜，即，该方向垂直于在包括圆形像素孔的像素电极11的外圆周附近的外圆周。因此，从正面和侧面部分(即，360°全方向)上均可以观察到白色显示。
各RGB像素包括具有圆形像素孔的像素电极11。此外，通过向所希望像素施加电压可以在所有观察方向上实现亮显示。因此，各RGB像素可以通过在正面和侧面部分的360°方向上获得可视性而实现彩色显示。
以下将对在是否施加电压时在视角控制像素20中液晶分子的操作进行描述。
图4A和4B所示为根据本发明优选实施方式在具有水平(左和右)方向的公共电极的视角控制像素中液晶分子操作的示意图。
如图4A所示，当不向具有水平(左和右)方向公共电极的视角控制像素施加电压时，液晶分子处于水平状态。因此，视角控制像素20的显示变黑，从而整个显示器不受影响。这在正面视角、垂直(上和下)和水平(左和右)视角以及倾斜视角的状态下相同。整个显示器正常使用。
如图4B所示，当向具有水平(左和右)方向公共电极的视角控制像素施加电压时，液晶分子在公共电极21a的中心部分以及各公共电极21a之间的中心部分垂直竖起。
因此，当沿水平(左和右)方向观察视角控制像素20时，亮光透射经过液晶分子垂直竖起的水平(左和右)方向的公共电极21a。另一方面，当沿垂直(上和下)方向观察视角控制像素20时，光不经过液晶分子垂直竖起的水平(左和右)方向的公共电极21a。
同时，如图4B所示，当向具有垂直(上和下)方向公共电极21b的视角控制像素20施加电压时，液晶分子沿与图4A所示的方向成90°的方向在公共电极21a的中心部分以及各公共电极21a之间的中心部分垂直竖起。
因此，当只沿水平(左和右)方向观察视角控制像素20时，光不能透射经过液晶分子竖起的垂直(上和下)方向的公共电极21b。
另一方面，当沿垂直(上和下)方向观察时，亮光透射经过液晶分子竖起的垂直(上和下)方向的公共电极21b。
因此，在向视角控制像素20施加电压的状态下视角沿水平(左和右)方向时，将具有水平(左和右)方向的公共电极21 a的视角控制区域识别为白色，而将具有垂直(上和下)方向的公共电极21b的视角控制区域识别为黑色。
在视角沿垂直(上和下)方向时，将具有水平(左和右)方向的公共电极21a的视角控制区域识别为黑色，而将具有垂直(上和下)方向的公共电极21b的视角控制区域识别为白色。
此外，这些图案与RGB像素的公共显示图案重叠。因此，当沿水平(左和右)方向和垂直(上和下)方向观察图案时，不可能识别所显示的内容，从而实现显示信息的保密性。
如上所述，对应于各RGB像素的视角控制像素20既包括水平(左和右)方向的公共电极21a又包括垂直(上和下)方向的公共电极21b。因此，可以通过向视角控制像素20施加电压而在水平(左和右)方向和垂直(上和下)方向上增强显示的亮度，从而实现在除了正面方向的侧面方向需要保密性的显示。
图5所示为根据本发明优选实施方式基于施加给视角控制像素的电压的亮度分布与视角的关系示意图。如果不向视角控制像素20施加电压，在正面和上、下、左和右侧面方向上倾斜方向的亮度对应于黑色。
如果向视角控制像素20施加电压，正面为黑色，并且光沿上、下、左和右侧面方向透射。
因此，光沿水平线透射到侧面方向上。从而，如果某人位于设备的侧面方向，则很难识别面板上显示的图像，从而获得显示信息的保密性。在n型液晶中，提供包括圆形像素孔的像素电极11以改善在各个方向上的可视性。而且，还可以在该设备中形成视角控制像素20，从而在侧面方向上获得信息的保密性。
在本发明的上述优选实施方式中，视角控制像素独立于RGB像素，并且在n型液晶中形成有包括圆形像素孔的像素电极。因此，该LCD器件可以在除正面方向以外的侧面方向上控制视角，并且还可以在各个方向上改善可视性。
而且，在同一视角控制像素中同时形成水平(左和右)方向和垂直(上和下)方向的公共电极。因此，各RGB像素在水平和垂直方向上均可以获得显示信息的保密性。
此外，与视角控制区域相对的滤色片基板没有彩色层，从而可以降低制造成本。
如上所述，根据本发明的LCD器件包括视角控制像素，其中控制该视角控制像素使得n型液晶构成的液晶分子根据各具有倾斜液晶分子的RGB像素而朝向水平(左和右)方向和垂直(上和下)方向倾斜。因此，本发明的LCD器件能够在不形成额外白像素的情况下在水平方向和垂直方向上控制视角。
显然，在不脱离本发明的精神或范围内，本领域技术人员可以对本发明进行各种修改和改变。因此，本发明意图覆盖落入所附权利要求及其等价内容范围内的所有修改和变形。

Claims (10)

1、一种液晶显示器件，包括：
n型液晶的液晶分子；以及
在像素中控制n型液晶的视角控制像素，该液晶分子朝向水平和垂直方向倾斜。
2、根据权利要求1所述的器件，其特征在于，在与所述视角控制像素相对的基板上不形成彩色层。
3、根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述像素包括RGB像素。
4、根据权利要求3所述的器件，其特征在于，各所述RGB像素包括：
具有多个圆形或者椭圆形像素孔的像素电极；以及
通过所述像素孔暴露的公共电极。
5、根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述视角控制像素包括：
沿水平方向的公共电极和沿垂直方向的公共电极至少其中之一；以及
具有像素孔的像素电极，该像素孔暴露所述水平方向和垂直方向的公共电极。
6、一种用于制造液晶显示器件的方法，包括：
形成n型液晶的液晶分子；以及
在像素中形成控制n型液晶的视角控制像素，该液晶分子朝向水平和垂直方向倾斜。
7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在与所述视角控制像素相对的基板上不形成彩色层。
8、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述像素包括RGB像素。
9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，各所述RGB像素包括：
形成具有多个圆形或者椭圆形像素孔的像素电极；以及
形成通过所述像素孔暴露的公共电极。
10、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述形成视角控制像素包括：
形成沿水平方向的公共电极和沿垂直方向的公共电极至少其中之一；以及
形成具有像素孔的像素电极，该像素孔暴露所述水平方向和垂直方向的公共电极。
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