CN101726934A - 水平驱动型液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可变更有效显示视角的水平驱动型液晶显示装置。该水平驱动型液晶显示装置由多个像素排列组成。各像素包含设置于基板上且彼此上、下对应的第一电极与第二电极，以便在与基板平行的平面上改变液晶分子的配向。各像素还包含第三电极，其与基板相对设置，其中，一包含液晶分子的液晶层夹置于基板与第三电极之间。第一电极及第三电极可以在液晶层内垂直于基板的方向上产生电场。
Description
技术领域
本发明涉及一种水平驱动型液晶显示装置，尤其涉及一种由多个像素排列组成的液晶显示装置，各像素具有设置于基板上且彼此上、下对应的两个电极，以便在与基板平行的平面上变更液晶分子的配向。
背景技术
对于显示装置(特别是液晶显示装置)而言，通常要求较广的视角以便从各个角度看见显示的内容。但是，如移动电话、个人数字助理(PDA)、笔记本电脑(PC)、移动式游戏机、或DVD烧录器等个人携带型设备，往往不希望使用者本人以外的第三者看到显示的内容。因此，为了适应这些使用需求，近年来渐渐开发出可变更有效显示视角的液晶显示装置。
以变更有效显示视角的最简单方法而言，例如有在液晶显示部黏贴利用偏光特性的薄片的方法。另外，以电性方式变更有效显示视角的方法而言，例如，在垂直配向型(Virtical Alignment；VA)、扭转向列型(Twisted Nematic；TN)、或电控双折射型(ElectricallyControlled Birefringence；ECB)等垂直驱动型液晶显示装置中，利用珈玛(v)特性的变化的方法；或者是，如日本特表2007-503603号公报中所揭示的具备用于控制视角的一对面板的显示装置等。
另外，在平面切换型(In-Plane Switching；IPS)或边缘场切换型(Fringe Field Switching；FFS)等水平驱动型(或横电场方式)的液晶显示装置中，由于可保持理想的珈玛特性(v＝2.2)，因此无法如垂直驱动型一样利用珈玛特性的变化对有效显示视角加以改变。
发明内容
本发明提供一种可变更有效显示视角的水平驱动型液晶显示装置。
根据本发明的水平驱动型液晶显示装置，由多个像素排列组成，各像素包含设置于基板上且彼此上、下对应的第一电极与第二电极，以便在与基板平行的平面上变更液晶分子的配向。各像素还包含第三电极，其与基板相对设置，其中，一包含液晶分子的液晶层夹置于基板与第三电极之间。第一电极及第三电极可在液晶层内垂直于基板的方向上产生电场。
如此，通过可对基板产生垂直方向电场的构造，根据本发明的液晶显示装置在想要变更有效显示视角时，液晶分子的配向不仅可在水平方向变更，也可在垂直方向变更。液晶配向于垂直方向的变更将导致视角特性变差，因此有效显示视角变窄。
附图说明
图1为已知水平驱动型液晶显示装置的像素构造。
图2为根据本发明第一实施例的水平驱动型液晶显示装置的像素构造。
图3说明一般水平驱动型液晶显示装置的视角特性。
图4表示施加在与液晶层垂直的方向上的电压V和透射率T的关系的图表。
图5为根据本发明第二实施例的水平驱动型液晶显示装置的像素之造。
图6为根据本发明实施例的水平驱动型液晶显示装置的有效显示视角的图表。
符号说明
10，20，30基板
12，22，32液晶层
14，24，34像素电极
16，26，36共同电极
28，38，39视角变更用电极
100，200，300像素
110，210，220，310，320电源
230，330控制部
具体实施方式
以下将参照附图说明本发明的较佳实施方式。
图1为已知水平驱动型液晶显示装置的像素构造。
图1所示的像素100具有：基板10、液晶层12、像素电极14、及共同电极16。在基板10上以一定间隔平行地配置具有一定宽度的多个像素电极14。另外，在基板10的下方以覆盖基板10的下侧表面的方式设置共同电极16。液晶层12设置在基板10及像素电极14的上方。本发明的液晶显示装置包括多个具有该构造的像素所配置成的矩阵状排列。
基板10可以使用玻璃基板、透明塑料基板、或透明薄膜等。
像素电极14或共同电极16可使用ITO等透明电极或金属电极等。
像素电极14及共同电极16与电源110连接，当打开电源110时，在像素电极14和共同电极16之间产生电位差。通过该电位差，在液晶层12内的平行于基板10的方向上产生电场(水平方向电场)。当产生水平方向电场时，液晶层12的液晶分子(图未显示)的配向可在与基板10平行的平面上变更。另外，液晶分子垂直方向的配向相对于基板10而言为0度。
共同电极16为基准电位或接地。以共同电极16的电位为基准，从电源110对像素电极14施加的电压的值一般可在0至4.5伏特之间变更。当电压值变更时，因为在液晶层12所产生的水平方向电场的大小也改变，所以液晶分子的配向也改变。
图2为根据本发明第一实施例的水平驱动型液晶显示装置的像素构造。
图2所示的像素200除了具有基板20、液晶层22、像素电极24、及共同电极26之外，还具有视角变更用电极28。视角变更用电极28与基板20相对设置而夹住液晶层22。例如，可使用ITO等透明电极做为视角变更用电极28。
像素电极24及共同电极26与第一电源210连接，当第一电源210开启时，像素电极24和共同电极26之间产生一电位差。通过该电位差可在液晶层22产生水平方向电场。因此，液晶层22液晶分子(图未显示)的配向可在与基板20平行的平面上产生变更。
视角变更用电极28与第二电源220连接。从第二电源220供给至视角变更用电极28的电压通过控制部230来控制。控制部230可接受来自使用者输入的要求视角变更的讯号而开启第二电源220。当第二电源220为未打开的状态时，即，在一般显示时，视角变更用电极28为浮动电位。另外，控制部230可变更第二电源220的供给电压，以便使视角变更用电极28和像素电极24之间的电位差为3伏特以上。如上所述，从第一电源210往像素电极24施加的电压的值以共同电极26的电位为基准，一般可在0至4.5伏特的范围内变更。此时，从第二电源220往视角变更用电极28施加的电压的值以相同的共同电极26的电位为基准，至少可在3至7.5伏特的范围内变更。另外，像素电极24及共同电极26的配置也可为相反的设置。此时，由于共同电极26与一定的基准电位或接地连接，因此只要施加至视角变更用电极28的电压与共同电极26的电位相对为3伏特以上的一定电位即可，而不需要变更。
通过视角变更用电极28和像素电极24或共同电极26之间的电位差，在液晶层22内垂直于基板20的方向上产生电场(垂直方向电场)。当产生垂直方向电场时，液晶层22的液晶分子(图未显示)的配向与基板20之间产生相对倾斜。
一般而言，水平驱动型液晶显示装置的透射率T以如下公式表示：
T＝sin2(Δnd/λ·π)·sin2(2ψ)
在此，Δnd表示液晶分子的配向状态(一般也称为相位差(retardation))，以如下的公式显示：
Δnd＝(ne-no)·d
ne为与液晶分子的长轴方向平行的折射率，no为与长轴方向垂直的折射率，d为液晶层的厚度。ψ为液晶的导轴(director)与偏光板的吸收轴或透过轴所构成的角度。当显示黑色时，ψ为0°或90°。
图3为说明一般的水平驱动型液晶显示装置的视角特性的示意图。
图3中，(a)是从正面观看液晶显示器40a时的液晶分子42a和偏光板之间的位置关系。在此种情况下，由图可清楚得知ψ为0°或90°。(b)为液晶分子42b与基板平行配向时，倾斜观看液晶显示器40b时的液晶分子42b和偏光板之间的位置关系。此时，相对于从正面观看液晶显示器40b的情况而言，因为液晶分子42b和偏光板之间的位置关系大致没有变化，所以视角特性相当优良。但是，当液晶分子具有与基板相对的一预倾角而配向时，虽然从正面观看液晶显示器时的ψ为0°或90°，但当倾斜观看时，如(c)所示，其关系被破坏，珈玛特性脱离理想值，而视角特性变差。即，有效显示视角变窄。
在此，说明将视角变更用电极28和像素电极24或共同电极26之间的电位差设定为3伏特以上的理由。
图4表示施加在与液晶层的垂直方向上的电压V和透射率T的关系的图表。以液晶层夹置于平行配置的偏光板之间的构造，将液晶分子和偏光板所构成的角度设为45°。液晶分子开始具有与基板相对倾斜的临限值电压，该电压约为2伏特。随着液晶分子与基板成为垂直的动作，透射率T也上升。然后，施加电压在约4.5至5伏特，透射率T成为最大，当大于该施加电压，透射率反而会下降。将透射率T最大时的液晶分子的倾斜设为θv100，而将透射率T最小(＝0)时的液晶分子的倾斜设为θv0(
度)。
此时，使有效显示视角产生变化效果的施加电压V必须大于液晶分子具有倾斜θmax的电压值，其中θmax通过如下公式求出：
θmax＝(θv100+θv0)/2
一般而言，液晶分子具有θmax的倾斜时，施加的电压值约3伏特。因此，视角变更用电极28和像素电极24或共同电极26之间的电位差可设定为3伏特以上。另外，因为在液晶层内施加在垂直方向的电压约4.5至5伏特时透射率T为最大，所以电位差的上限约4.5至5伏特则足够，并不需要高于此值的电压。
图5是根据本发明第二实施例的水平驱动型液晶显示装置的像素构造。
图5所示的像素300包含第一子像素S1及第二子像素S2。第一子像素S1用于正常显示，而第二子像素S2仅在变更视角时使用。
第一子像素S1及第二子像素S2共同具有：基板30、液晶层32、及共同电极36。第一子像素S1还具有像素电极34，其中像素电极34具有一定的宽度，且在基板30上以一定间隔平行配置。另外，第二子像素S2还具有第一视角变更用电极38以及第二视角变更用电极39；其中第一视角变更用电极38与基板30相对设置并共同夹住液晶层32；第二视角变更用电极39设置于基板30上。例如，可使用ITO等透明电极作为第一及第二视角变更用电极38、39。
与图1所示的像素100相同，像素电极34及共同电极36与第一电源310连接，当打开第一电源310时，在像素电极34和共同电极36之间产生电位差。通过该电位差，在液晶层32产生水平方向电场。结果，液晶层32的液晶分子(图未显示)的配向在与基板30平行的平面上产生变更。
第一及第二视角变更用电极38、39与第二电源320连接。从第二电源320供给至视角变更用电极38的电压由控制部330控制。控制部330可接收来自使用者的要求变更视角的讯号，而打开第二电源320。另外，控制部330可变更第二电源320的供给电压，以便使第一及第二视角变更用电极38、39之间的电位差为3伏特以上。通过该电位差，在液晶层32产生垂直方向电场。当产生垂直方向电场时，液晶层32的液晶分子(未图示)的配向与基板30呈现相对倾斜。如上所述，当液晶分子与基板相对具有倾斜时，由于该倾斜，液晶层的透射率产生变化。因此，第二子像素S2的珈玛特性脱离理想值。
因为组合具有大致理想的珈玛特性的第一子像素S1、和视角变更时珈玛特性会变化的第二子像素S2，像素300整体的视角特性变差，从而有效显示视角变窄。
相对于图2所示的第一实施例的像素构造，图5所示的第二实施例的像素构造在视角变更时，因为第一子像素S1也可保持大致理想的珈玛特性，所以可保持显示装置所显示的影像本身的对比。另外，由于必须设置用来变更有效显示视角的第二子像素S2，因此像素的开口率仅缩小所需的部分。但是，当矩阵状排列像素时，通过活用存在于像素间的死角来设置第二子像素S2，可拓宽第一子像素S1的面积，并增加像素的开口率。
图6是根据本发明实施例的水平驱动型液晶显示装置的有效显示视角的图表。(a)表示正常显示时的有效显示视角，(b)表示视角变更时的有效显示视角。从图6可知，在视角变更时，与正常显示时相比，左右的视角变窄。因此，正对显示装置的使用者以外的第三者不容易看到显示内容。
本发明也可应用于被动型或主动型中任一型式的液晶显示装置。
虽然本发明以若干最佳实施例做说明，但本领域技术人员能在不脱离本发明精神与范畴的情况下进行各种不同形式的改变。以上所举实施仅用以说明本发明而已，并非用以限制本发明的范围。凡不违背本发明精神所进行的各种修改或变化，都属于本发明申请专利范围。
例如，在参照第5图而说明的本发明第二实施例中，虽然该像素具有两个子像素，但也可具有两个以上的子像素，且通过使用其中至少一个子像素做为变更显示视角用，可获得本发明的功效。
再者，或可不需要全面性同时驱动视角变更用电极，而仅驱动欲使视角变窄的部分。另外，通过部分驱动，当倾斜观看时可显示图案，通过该图案也可使显示内容不易被看见。
Claims (6)
1.一种水平驱动型液晶显示装置，包含多个像素，各像素包含设置于一基板上的第一电极与第二电极，所述第一电极与所述第二电极彼此上、下对应，以便在与所述基板平行的一平面上产生电场，从而变更多个液晶分子的配向，所述水平驱动型液晶显示装置的特征在于：
各像素包含：
一第三电极，与所述基板相对设置，其中，一包含所述液晶分子的液晶层夹置于所述基板与所述第三电极之间；
其中，所述第一电极及所述第三电极在所述液晶层内的垂直于所述基板的方向上产生电场。
2.根据权利要求1所述的水平驱动型液晶显示装置，其中，各像素包含两个以上的子像素；
所述两个以上的子像素中的至少一个子像素包含所述第一电极与所述第二电极，以便在与所述基板平行的平面上变更所述液晶分子的配向；
所述两个以上的子像素中的至少一个其它子像素包含所述第一电极与所述第三电极，以便在所述液晶层内的垂直于所述基板的方向上产生电场。
3.根据权利要求1所述的水平驱动型液晶显示装置，其中，所述第一电极设置于所述基板上方，所述第二电极设置于所述基板下方，以便在与所述基板平行的平面上变更所述液晶分子的配向。
4.根据权利要求1所述的水平驱动型液晶显示装置，还具有：
一电源，供给电压至所述第三电极；以及
一控制部，控制由所述电源供给至所述第三电极的电压，以便在所述液晶层内的垂直于所述基板的方向上产生电场；
除了在所述液晶层内的垂直于所述基板的方向上产生电场时之外，所述第三电极的电位为浮动电位。
5.根据权利要求4所述的水平驱动型液晶显示装置，其中，所述控制部控制从所述电源供给至所述第三电极的电压，以便使所述第一电极和所述第三电极之间所产生的电压差为3伏特以上。
6.根据权利要求3所述的水平驱动型液晶显示装置，其中，所述第一电极为共同电极或像素电极。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20100609 |