CN1991472A

CN1991472A - 液晶显示装置及其视角控制方法

Info

Publication number: CN1991472A
Application number: CNA2006101725403A
Authority: CN
Inventors: 桃井优一; 永山和由; 吉田秀文
Original assignee: LG Philips LCD Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2026-12-28
Also published as: US7714957B2; CN1991472B; KR20070070026A; JP2007178948A; US20070146610A1; KR101243802B1; JP4944443B2

Abstract

本发明提供了一种对视角进行控制的液晶显示装置及其视角控制方法。该液晶显示装置包括：至少一个像素，所述像素包括至少一个子像素和至少一个伪子像素；和控制装置，用于将所述子像素和所述伪子像素中的液晶分子控制成相对于电场倾斜。所述控制装置具有肋形结构。将形成在所述伪子像素中的肋形结构排列成相对于所述子像素中的肋形结构的纵向形成一定角度。

Description

液晶显示装置及其视角控制方法

技术领域

本发明涉及对视角进行控制的液晶显示(LCD)装置及其视角控制方法。

背景技术

最近，LCD装置可以通过低电压来驱动，并被用在文字处理器、个人计算机等的显示器中。

详细地说，LCD装置具有经受了均匀配向处理的基板表面，并均匀地显示图像。

由于这些原因，LCD装置的显示图像根据观看方向而变化。换句话说，LCD具有视觉依赖性。

例如，对于TN(扭曲向列)和STN(超扭曲向列)LCD装置，由于通过利用杆形液晶分子的配向方向对光的方向进行控制，来实现液晶遮光器的光透射和遮断的原理，因此LCD具有窄视角。

已经提出了一种视角控制技术来改进LCD的视觉依赖性。作为详细的示例，日本未审专利公报特开平9-19740号公开了一种LCD装置，其具有相互组合的两个LCD和视角控制结构以使准直光进入其中。

以下，对在现有技术中公开的LCD中的视角控制处理进行描述。

图1B和1D是示意性地例示了相互组合有两个LCD并且使准直光进入的LCD装置的剖面图。

首先，准直光进入第一LCD板1。第一LCD板1与现有技术的LCD板相同并投射图像以进行显示。

接着，从第一LCD板1发出的光进入第二LCD板2，并由第二LCD板2对该光的透射和散射进行控制。在透射的情况下按窄视角显示图像，而在散射的情况下按宽视角显示图像。

这里，使用TN LCD板作为第一LCD板1，并使用聚合物分散LCD板作为第二LCD板2。

同时，在使用聚合物分散LCD板作为第二LCD板2的情况下，如图1D例示的，由于分散在聚合物内的液晶微滴中的液晶分子在未被施加电压时具有随机方向，因此入射光按与表面透射光6a的亮度基本类似的亮度散射(6b、6c)。

在此情况下，可以由如图1C例示的曲线图来表示亮度与视角之间的关系。

同时，如图1B例示的，由于聚合物内的液晶微滴的液晶分子在被施加电压时沿电通量配向，因此光从LCD板射出并且LCD板变成透明的。

由于基本上进入准直光，因此由如图1A例示的曲线图来表示当对第二LCD板2施加电压以按窄视角显示图像时亮度与视角之间的关系。因此，在现有技术中，通过相对于视角对亮度进行控制来执行对视角的控制。

在现有技术中，由于需要对来自荧光灯的光进行准直的部件，并且必须将多个聚合物分散LCD板相互组合，因此制造成本高。

接下来，对在日本未审专利公报特开第2004-325563号中公开的另一现有技术进行描述。

根据该现有技术，在VA(垂直配向)模式下，通过改变电极结构来控制视角。将电极分开，电极之间的开口的间隙是倾斜的，并改变电通量的形状以对亮度进行控制，以改变视角。

根据现有技术，因为在制造电极时确定了电极的形状，并且在制造LCD板之后其形状不会变化，所以通过将几个电极的形状组合，来形成像素，并且选择具有最佳视角特性的像素，而不显示其他像素。由此，使光效率降低了。

此外，如在以上专利公报中公开的那样，视角控制的效果会在特定方向上展现出最大亮度，但是在其他方向上不会展现出该效果。

发明内容

因此，本发明旨在提供一种LCD装置及其视角控制方法，其基本上克服了由于现有技术的局限和缺点而导致的一个或更多问题。

本发明的目的是提供一种LCD装置及其视角控制方法，在该LCD装置中，可以按与现有技术同样大的宽视角正常地显示图像，并且如果需要的话，沿改变视角以使得对比度降低因而可以减小视角的方向发射光。

为了实现这些目的和其他优点，并且根据本文中所具体体现和广泛描述的发明宗旨，提供了一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括：至少一个像素，所述像素包括至少一个子像素和至少一个伪子像素，其中将所述伪子像素中的液晶分子配向成按与所述子像素中的液晶分子不同的方向来驱动。

在本发明的另一方面中，提供了一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括：至少一个像素，所述像素包括至少一个子像素和至少一个伪子像素；和用以对对比度进行调节的液晶分子配向控制器；其中由所述液晶分子配向控制器使所述液晶分子按相对于所述子像素或所述伪子像素中的至少一个偏振片的吸收轴的3度到0(零)度或6度到0(零)的角度配向。

在本发明的另一方面中，提供了一种液晶显示装置的用于对视角进行控制的方法，该方法包括以下步骤：对至少一个像素中的至少一个子像素和至少一个伪子像素中的液晶分子进行配向，其中所述伪子像素中的液晶分子与所述子像素中的液晶分子不同地配向；和通过对所述子像素和所述伪子像素施加或不施加电场来对视角进行控制。

本发明的附加优点、目的和特征将在下面的说明中部分地加以阐述，并且这些附加优点、目的和特征在本领域的普通技术人员研究了以下内容后将部分地变得清楚，或者可以由本领域的普通技术人员通过对本发明的实践而获知。通过所撰写的说明书及其权利要求以及附图中具体指出的结构，可以实现并获得本发明的这些目的和其它优点。

应当明白，本发明的以上一般性描述和以下详细描述都是示例性和说明性的，旨在提供对根据权利要求所述的本发明的进一步说明。

附图说明

附图被包括进来以提供对本发明的进一步的理解并被并入且构成本申请的一部分，附图示出了本发明的一个或多个实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1A到1D是例示了现有技术的聚合物分散LCD板中的视角的图；

图2A到2D是例示了根据本发明的LCD装置中的视角的图；

图3是例示了RGB像素和W像素的排列的示意图；

图4是例示了VA LCD装置中的液晶分子的动作的剖面图；

图5是例示了VA LCD装置中的RGB像素和W像素的不同动作方向的示意俯视图；

图6是例示了当对RGB像素施加电场而不对W像素施加电场时相对于视角的对比度特性的曲线图；

图7是例示了当对RGB像素施加3.3V并对W像素施加3.3V时相对于视角的对比度特性的曲线图；

图8是例示了相对于由偏振轴与当对W像素施加电场时W像素中的液晶分子形成的角度的正向对比度特性的曲线图；

图9是例示了TN LCD装置中的RGB像素和W像素的动作方向的差异的示意俯视图；

图10是例示了当不对RGB像素施加电场而对W像素施加电场时相对于视角的对比度特性的曲线图；

图11是例示了当不对RGB像素和W像素施加电场时相对于视角的对比度特性的曲线图；

图12是例示了相对于由偏振轴与均匀地配向的W像素中的液晶分子形成的角度的正向对比度特性的曲线图；

图13A到13C是例示了现有技术的LCD装置的多畴(multi-domain)配向方法的示意图；

图14是例示了现有技术的LCD的滤色器的结构的俯视图；

图15是例示了根据本发明实施例的其中形成有肋的RGB像素和W像素的排列的示意图；

图16是例示了在VA模式下由于肋而导致的液晶分子的动作的剖面图；

图17是例示了当俯瞰单个像素时在分别将RGB像素和W像素通电和断电的情况下液晶分子的排列的俯视图；

图18是例示了当对RGB像素施加3.3V并对W像素施加3.3V时相对于视角的对比度特性的曲线图；

图19是例示了当对RGB像素施加3.3V并对W像素施加3.3V时相对于视角的对比度特性的曲线图；以及

图20是例示了相对于由偏振轴与当对W像素施加电场时W像素中的液晶分子形成的角度的正向对比度特性的曲线图。

具体实施方式

总的来说，随着宽视角技术的广泛使用，存在其中液晶分子在上基板与下基板之间扭转90度的VA和TN模式。

在VA模式下，在断电时液晶分子垂直地配向，而在通电时水平地取向，使得视角得到了改进。

在TN模式下，在断电时液晶分子水平地配向因而是常白的，而在通电时沿电通量立起。

如果在所有VA模式和TN模式下都期望宽视角，那么根据VA模式和TN模式的特征，在显示图像方面不存在问题(见图2D)。

并且，如果期望窄视角，那么因为当观察方向从正向改变到其他方向时对比度劣化了(从LCD板发出光)，因此很难看到图像。然而，即使视角改变到窄视角，也应当避免图像对比度的劣化(见图2B)。

由此，在根据本发明实施例的VA LCD和TN LCD中，将其中在单个像素中形成有被称为RGB的光刻胶的子像素(以下称为‘RGB像素’)设置成单个单位。此外，将包括具有与这些RGB像素不同的视角特性的W像素(没有光刻胶的白像素，或任何颜色的像素)在内的四个彩色像素设置成单个单位。

在VA模式下，当显示宽视角时，通过将RGB像素通电并将W像素断电来显示图像。然后，可以获得与现有技术的VA LCD板的视角特性相同的视角特性。

接着，当显示窄视角时，通过将RGB像素通电并将W像素通电来显示图像。W像素具有与RGB像素的视角特性不同的视角特性，并且其中使得可以进行视角控制。

在TN模式下，当显示宽视角时，通过将RGB像素和W像素断电来显示图像。然后，可以获得现有技术的视角。

接着，当显示窄视角时，通过将3个RGB像素通电并将第4个W像素从断电状态切换到通电状态来显示图像。W像素具有与RGB像素的视角特性不同的视角特性，并且使得可以在其中进行视角控制。

因此，当W像素中的液晶分子由于电场而倾斜的方向是与其他RGB像素中的液晶分子由于电场而倾斜的方向(相对于偏振片的吸收轴呈45度)不同的方向(平行于偏振片的吸收轴)时，可以获得与RGB像素的光学特性不同的光学特性。

根据由于电场而与RGB像素中的液晶分子的配向不同的W像素中的液晶分子的配向，W像素具有与RGB像素的光学特性不同的光学特性，并对对比度进行控制以控制视角。

然而，当RGB像素的子像素具有其中液晶分子相对于偏振片的吸收轴按45度倾斜的用于显示图像的区和其中液晶分子平行于偏振片的吸收轴的用于控制视角的区，并且除了具有RGB像素中的子像素的通常的显示功能以外还具有与W像素的视角控制功能相同的视角控制功能时，可以去除W像素。

在本发明中，除所述至少一个LCD装置以外的子像素或除作为显示装置的子像素中的LCD装置以外的部分在VA LCD装置的情况下是均匀配向子像素或VA子像素，而在TN LCD装置的情况下是均匀配向子像素或VA子像素。

图2A是例示了在窄视角下对比度与视角之间的关系的曲线图，图2B例示了视角由于从LCD板10的W像素发出的光而变窄的情况。

图2A与图2B相对应，并且图2A中的与从图2B中的LCD板的中央区域中的RGB像素发出的光(由标号12表示的箭头)相对应的部分形成了对比度的峰值。

箭头11表示入射光，箭头13表示透过W像素的发射光。LCD板用标号10表示。

由此，在LCD板的横向的两侧，由于由箭头13表示的发射光，发射光的对比度比RGB像素的发射光的对比度更加劣化。

在本发明中，通过相对于视角对对比度进行控制，来控制视角。

图2C是例示了在通常的宽视角下的对比度和视角的曲线图。

图2D例示了入射光进入LCD板10以及从LCD板10射出的发射光的状态。

图2C与图2D相对应，并例示了在没有如图2A例示的对比度峰值(其为由从图2D中的LCD板的中央区域中的RGB像素发出的光12形成的)的情况下获得的宽视角

下面将详细描述本发明的多个优选实施例，其示例示出在附图中。本领域的技术人员将清楚：本发明并不受本发明的以下实施例的限制，而是可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下对本发明进行各种修改和变化。

在本发明中，在至少一个像素中，包括形成有3种颜色的光刻胶的RGB像素和没有光刻胶的W(白色或有色)像素的至少4个子像素形成单位像素。

例如，如图3例示的，该单位像素实际上是通过按2×2的形式对各RGB像素和W像素进行排列而构成的。然而，这是单位像素的一个示例，而单位像素并不限于该示例。

实施例1

图4A和4B是例示了VA LCD装置的液晶分子的动作的剖面图。

在该实施例中，由于LCD装置使用VA模式，如图4A例示的那样，由于在断电时不存在电场，因此液晶分子20相对于基板21垂直地配向。

由于按正交偏光(cross-nicol)方式将偏振片22附连到插入在这些偏振片22之间的液晶，因此偏振入射光在没有延迟的情况下穿过这些偏振片22并变成黑的。当施加电力以对LCD施加电场E时，由于液晶分子具有负介电各向异性并趋于与电通量相垂直，因此，如图4B例示的那样，液晶分子与基板相平行(零度)地配向。

此外，在本发明中，在施加电力时RGB像素的液晶分子的配向方向与W像素的液晶分子的配向方向互不相同，以下对此进行描述。

图5A到5D是例示了在对RGB像素和W像素施加或不施加电力时单个像素中的液晶分子的配向方向的示意俯视图。

在图中的左侧，图5A和5B例示了在对RGB像素中的液晶分子施加或不施加电场E时，RGB像素中的液晶分子的动作方向，在图中的右侧，图5C和5D例示了在对W像素中的液晶分子施加或不施加电场E时，W像素中的液晶分子的动作方向。这里，实线箭头和虚线箭头表示偏振片的吸收轴。

以下参照图5A和5B对RGB像素进行描述。由于当不提供电力时液晶分子垂直地配向(图5A)，因此液晶分子看起来像(圆圈)。然而，当提供电力时(图5B)，液晶分子相对于偏振片的偏振轴呈45度地配向，从而在LCD板中形成一种结构或狭缝。

液晶分子按相对于偏振片的吸收轴的某个角度配向，使得入射偏振光会存在延迟并且从相对的偏振片发出的光按宽视角显示图像。

以下参照图5C和5D对W像素进行描述。由于当不施加电力时W像素中的液晶分子垂直地配向(图5C)，因此液晶分子看起来像(圆圈)。然而，当施加电力时(图5D)，液晶分子与偏振片的吸收轴相平行或垂直地配向。通常，在宽视角模式下使用液晶显示装置的情况下，当不对W像素施加电力时，可以由RGB像素获得与现有技术的垂直配向液晶显示板的视角特性相同的视角特性。

如果在窄视角模式下使用LCD装置，则施加电场，使得液晶分子与偏振片的吸收轴相平行或垂直地配向。例如，在图5D例示的情况下，由于在由虚线箭头表示的方向上偏振入射光不被延迟，因此不发射光。由于在沿另一方向(具体地说，沿由实线箭头表示的方向)的视角下偏振入射光被延迟了，因此从W像素发射光，使得对比度劣化了。

如果在沿任何方向观看图像方面存在问题，例如，在另一W像素中，当施加电力时，液晶分子以与由实线箭头表示的方向相平行地配向，即，垂直于由虚线箭头表示的方向，使得去除在不出现延迟的方向上的两个像素中的液晶分子(不会从这些液晶分子中发出光)。通过这种方式，光会沿右、左、上以及下方向发出，使得可以对视角进行完全的控制。

不必说的是，在沿正向观看图像的情况下，由于在其中液晶分子沿任何方向配向的W像素中不会出现延迟，因此光难以发射出来，使得可以保持对比度。

根据以上结果，本发明具有未由现有技术的视角控制技术提出的性质。此外，本发明可以降低制造成本，因为不需要新组件、不必对制造工艺进行修改，并且不必对两块LCD板进行组合。

此外，由于可以根据W像素中的电压对液晶分子的配向进行控制，因此可以对视角控制的程度进行电调节，使得可以通过设定W像素的面积和数量来对视角控制进行调节。

这是本发明的一个优点，即，板设计者或用户可以根据环境或他/她的偏好而自由地调节视角。

以下，对针对本发明本实施例中的视角特性控制而执行的仿真的结果进行描述。该仿真是通过使用由Xingtech公司生产的液晶光学器件模拟器LCD Master来执行的。

在本实施例中，使用厚度为0.7mm的玻璃基板作为上基板和下基板，将光学系统设计成nd＝0.56，使用具有负介电各向异性(ε＝-(负)4.1)的LCD板，并将偏振片的偏振轴分别定义成45度和135度。

在施加3.3V的电压时对对比度进行了估计。将RGB像素设计成当施加电压时液晶分子沿根据所述定义的90度的方向倾斜。将W像素设计成当施加电压时与上偏振片和下偏振片的偏振轴成平行关系地倾斜(根据所述定义，沿按45度和135度的两个方向)。

图6是例示了当对RGB像素施加3.3V并对W像素施加0V时(即，当将RGB像素通电而将W像素断电时)相对于视角的对比度特性的曲线图。

图7是例示了当对RGB像素施加3.3V并对W像素施加3.3V时(即，当将RGB像素和W像素通电时)相对于视角的对比度特性的曲线图。在这些曲线图中，分别地是，纵轴表示对比度特性，横轴表示视角。这些曲线图中的各曲线示出了按诸如0、10、20、30、40、50以及60度的极角执行的仿真的结果。

根据以上结果，可以理解，当将W像素的状态从通电状态改变到断电状态以使正向对比度的劣化最小化时，对比度相对于采用极角的视角显著地劣化了。

以上结果是示例。当对W像素进行设计时可以使W像素的面积最优化，用户通过对施加给W像素的电压的量值进行控制，可以对最优化视角进行精确控制。这些是本发明的有利优点。

图8是例示了相对于由偏振轴与当对W像素施加3.3V时W像素内的液晶分子形成的角度的正向对比度特性的曲线图。在该曲线图中，纵轴表示对比度，横轴表示液晶分子相对于偏振轴的角度。当由偏振轴与液晶分子倾斜的方向形成的角度是0(零)度时，即，当偏振轴平行于倾斜的液晶分子时，对比度变成1(一)。该曲线图中的曲线表示偏振轴与倾斜液晶分子之间的角度为1到7度时的对比度。

根据本发明，沿当对W像素施加电压时液晶分子倾斜的方向的对比度特性优于当液晶分子与偏振轴相平行地配向时获得的对比度特性。然而，如参照图8详细描述的那样，随着所述角度从0(零)度增大，正向对比度逐渐劣化。

参照图7，当在10度极角的方向上对比度是100到200时，由于如图7例示的那样正向对比度为800，为了使对比度保持为100，优选的是，偏振轴与倾斜液晶分子之间的角度至少小于3度。

如上所述，优选的是，液晶分子相对于W像素中的偏振轴的角度是3度到0(零)度。

此外，在本发明中，尽管使用RGB像素作为显示元件，但是可以使用具有不同颜色的其他像素作为显示元件。

实施例2

在本实施例中，使用TN模式。在TN模式下，RGB像素与W像素中的液晶分子的配向互不相同，以下对此进行描述。

图9A到9D是例示了在将RGB像素通电而将W像素断电时像素中的液晶分子的配向方向的示意俯视图。

在图中的左侧，图9A和9B例示了RGB像素中的液晶分子在对其施加或不施加电场E时的动作方向，在图中的右侧，图9C和9D例示了W像素中的液晶分子在对其施加或不施加电场E时的动作方向。这里，实线箭头和虚线箭头表示偏振片的吸收轴。

以下参照图9A和9B对RGB像素的动作进行描述。由于当施加电力时液晶分子立起(图9A)，因此液晶分子看起来像(圆圈)。然而，当不施加电力时(图9B)，液晶分子沿偏振片的吸收轴(摩擦方向)配向。

如图9B例示的那样，TN RGB像素的液晶分子的配向方向在不施加电场时扭转90度并且在常态下RGB像素是常白的。当施加电场时，如图9A例示的那样，液晶分子沿液晶分子由于电场而立起的方向配向。

同时，如图9C和9D例示的那样，由于当不施加电场时W像素中的液晶分子与摩擦方向相平行地均匀配向，因此液晶分子的配向方向不会扭转。当施加电场时，液晶分子沿液晶分子由于电场而立起的方向配向(见图9C)。

在通常模式下，将W像素断电，可以由RGB像素获得与现有技术的TN LCD板的视角特性相同的视角特性。若期望窄视角，则对W像素施加电场，使得液晶分子沿液晶分子立起的方向配向。

通过这种方式，例如，在图9例示的情况下，由于偏振入射光在由虚线箭头表示的视角下不被延迟，因此不发射光。由于在沿另一方向(具体地说，沿由实线箭头表示的方向)的视角下偏振入射光被延迟，因此会从W像素发射光，使得对比度劣化了。

如果在沿任何方向观看图像方面存在问题，例如，在其他相邻W像素中的液晶分子在不施加电场时与由实线箭头表示的方向相平行地配向，即，垂直于由虚线箭头表示的方向，使得在两个像素中不会出现延迟的方向(不会从中发射光的方向)最少化。通过这种方式，光沿右、左、上以及下方向发出，使得可以对视角进行完全的控制。

不用说，在沿正向观看图像的情况下，由于在其中液晶分子沿任何方向配向的W像素中不会出现延迟，因此光不发射出来，使得可以保持对比度。

可以通过现有技术的制造技术来制造本LCD板。在本实施例中，使用TN LCD板，RGB像素中的液晶分子应当按90度扭转(见图9B)，而W像素中的液晶分子应当按0度扭转(均匀的)(见图9D)。

由此，在滤色器基板和TFT基板中的任何一个中，可以使RGB像素和W像素的摩擦方向改变90度(见图9E和9F中的实线箭头)。

为了实现该目的，如图9E例示的那样，在上基板与下基板中RGB像素中的摩擦方向相互交叉，如图9F例示的那样，在上基板与下基板中W像素中的摩擦方向相互平行。

根据目前广泛使用的摩擦技术，由于各像素中的液晶分子应当沿相同的方向配向，因此需要一种使RGB像素与W像素中的液晶分子沿不同方向配向的技术。

作为上述技术，例如，日本未审专利公报第2001-166309号公开了一种多畴配向技术。以下，对所公开的多畴配向技术进行描述。

图13A到13C是例示了对作为以上专利文献的对象的LCD装置的制造方法的示意图。用标号31来表示其中可以对液晶分子进行配向的配向膜，用标号32表示透明基板，用标号34表示在使用掩模33进行光照射的过程中其上不会照射到光的第一配向部分，用标号35表示对在进行光照射的过程中其上会照射到光的第二配向部分，并用标号36表示光源。

以下，参照图13A到13C对多畴配向技术进行描述。

如图13A例示的那样，对形成在透明基板32上的配向膜31执行第一摩擦处理。随后，如图13B例示的那样，将来自诸如远紫外线、紫外线或He-Ne激光器的光源36的光透过掩模33照射到配向膜31。因此，在配向膜31上形成了其中不会照射到光的第一配向部分34和其中会照射到光的第二配向部分35。

其中，由于在第一配向部分34中不会照射到光，因此第一配向部分34在第一摩擦处理的过程中保持预倾角。然而，在第二配向部分35中，由于会照射到光，因此配向膜31的分子链会分解、聚合或异构化，使得预倾角会发生变化。

随后，如图13C例示的那样，在与第一摩擦方向不同的方向上，执行比第一摩擦更弱的第二摩擦。通过这种方式，在与第一摩擦不同的摩擦条件下通过第二摩擦处理出具有不同预倾角的第一配向部分34和第二配向部分35，使得第一配向部分34与第二配向部分35的预倾角互不相同，因而使得可以进行多畴配向。

以下，对针对以上实施例中的视角特性控制进行的仿真的结果进行描述。除了液晶具有正介电各向异性以外，用于进行仿真的条件与第一实施例的条件相同。

图10是例示了当只对RGB像素施加电场时相对于视角的对比度特性的曲线图。

图11是例示了当对RGB像素和W像素施加电场时并且将两个W像素在不会出现延迟(不发射光)的方向上分开时相对于视角的对比度特性的曲线图。

根据该结果，可以理解，可以保持在极角0(零)度处的对比度，但是在10到30度的极角处的对比度极端地劣化了。这表示W像素不会从其正面发射光，但是在极角处会发射光并且对比度会劣化。

根据该结果，可以理解，当将W像素的状态从通电状态改变到断电状态以使正向对比度的劣化最小化时，相对于沿极角的视角的对比度显著地劣化了。

根据以上结果，本发明可以显著降低制造成本，因为本发明具有未由现有技术的视角控制技术提出的特征：不需要新组件，并且不必对两块LCD板进行组合。

此外，当对W像素进行设计时可以使W像素的面积最优化，并且由于可以根据电压来对W像素中的液晶分子的配向进行控制，因此可以对视角的控制精度进行电调节。

通过这种方式，用户可以根据情况或他/她的偏好对视角进行自由的调节，这是本发明的有利优点。

图12是例示了相对于由偏振轴与均匀地配向的W像素中的液晶分子形成的角度的正向对比度特性的曲线图。在该曲线图中，纵轴表示对比度，横轴表示液晶分子相对于偏振轴的角度。当由偏振轴与液晶分子倾斜的方向形成的角度是0(零)度时，即，当偏振轴平行于倾斜的液晶分子时，对比度变成1(一)。该曲线图中的曲线表示偏振轴与倾斜液晶分子之间的角度为1到7度时的对比度。

根据本发明，沿当对W像素施加电压时液晶分子倾斜的方向的对比度特性优于当液晶分子与偏振轴相平行地配向时获得的对比度特性。然而，如参照图12详细描述的那样，随着所述角度从0(零)度增大，正向对比度逐渐劣化。在该图中，为了将对比度从700改变到100(1/7＝0.015)，则偏振轴与倾斜的液晶分子之间的角度应该至少小于6度。

如上所述，更优选的是，液晶分子相对于W像素中的偏振轴的角度是6度到0(零)度。

此外，在本实施例中，尽管在TN LCD板中实现了RGB像素和W像素，但是可以在TN模式下实现RGB像素并在VA模式下实现W像素。另外，可以在VA模式下实现RGB像素并在TN模式下实现W像素。

实施例3

如上所述，VA型LCD具有当施加电力时液晶分子向沿着电通量的垂直方向倾斜的结构。然而，这些液晶分子的各倾斜方向不是转向一个方向，因而不能对随机光进行有效的切换。

由此，为了使液晶分子向预定方向倾斜，使用了几种公知方法，如形成肋形突起物的方法、形成狭缝的方法以及向液晶照射倾斜光以形成角度的方法。在本发明的本实施例中，对这样一种LCD装置以及在该LCD中使用的滤色器进行描述，在该LCD装置中，可以通过形成能够对方向进行精确控制并且可以廉价地制造的肋形结构来对视角进行控制。

图14是例示了现有技术的其中形成有肋的滤色器的俯视图。如图14例示的那样，在滤色器中形成有肋形突起物36，当液晶分子由于电场而倾斜时，由于肋形突起物36的影响，将液晶分子控制成按与纵向方向相垂直的方向倾斜。

图15是例示了根据本发明实施例的其中形成有肋形突起物36的RGB像素和W像素的排列的示意图。RGB像素和W像素的排列并不限于此，而是可以将RGB像素和W像素排列成如图3例示的那样。

如图15例示的那样，将排列在RGB像素中的肋与排列在W像素中的肋排列成形成相对于纵向的预定角度(优选的是，45度)。

图16是例示了在VA模式下液晶分子由于肋36而具有的动作的剖面图。由于在本实施例中使用VA模式，因此液晶分子的排列与如图3例示的排列相同，并且由于如图16例示的那样当不施加电力时不存在电场，液晶分子相对于基板垂直地排列。

由于按正交偏光方式将多个偏振片22附连到插入在这些偏振片22之间的液晶，因此偏振入射光在没有延迟的情况下穿过这些偏振片22并变成黑的。当施加电力以对偏振片22施加电场时，由于液晶分子具有负介电各向异性并趋于与电通量相垂直，因此，液晶分子的方向从垂直方向改变成倾斜的方向。

由此，在本发明的本实施例中，由于对液晶分子倾斜的方向进行控制，肋36排列成如图16例示的那样，利用液晶分子趋于倾斜到与这些肋的纵向相垂直的方向以对液晶分子的倾斜方向进行控制。

在具有视角控制功能的本发明中，当在RGB像素中的液晶分子与W像素中的液晶分子之间施加电力时，RGB像素与W像素中的分子的配向方向必须互不相同。以下，对该差异进行描述。

图17是例示了当对RGB像素和W像素施加或不施加电力时单个像素中的液晶分子的配向方向的俯视图。

图17A和17B例示了RGB像素中的液晶分子的动作方向，图17C和17D例示了当对W像素施加或不施加电场时W像素中的液晶分子的动作方向。

这里，实线箭头和虚线箭头表示偏振片的吸收轴。在图17A和17B中，由于当不施加电力时液晶分子垂直地配向，因此液晶分子看起来像(圆圈)。然而，当施加电力时，肋36在LCD板中相对于偏振片的吸收轴成45度地排列，以对液晶分子的倾斜方向进行控制。

通过这种方式，液晶分子按相对于偏振片的吸收轴的某个角度配向，使得偏振入射光会存在延迟并且从相对的偏振片发出的光按宽视角显示图像。

同时，以下参照图17C和17D对W像素进行描述。由于当不施加电力时W像素中的液晶分子垂直地配向，因此液晶分子看起来像 (圆圈)。然而，由于当施加电力时肋36与RGB像素的情况不同地排列，因此液晶分子与偏振片的吸收轴相平行或垂直地配向。

通常，在宽视角模式下使用LCD装置的情况下，当不对W像素施加电力时，可以由RGB像素获得与现有技术的VA LCD板的视角特性相同的视角特性。

如果在窄视角模式下使用LCD装置，则施加电场，使得液晶分子与偏振片的吸收轴相平行或垂直地配向。例如，在图17例示的情况下，由于偏振入射光在由实线箭头表示的方向上不会被延迟，因此不会发射光。由于在沿另一方向(具体地说，沿由虚线箭头表示的方向)的视角下偏振入射光会被延迟，因此会从W像素发射光，使得对比度劣化了。

如果使视角在两个方向(在以上示例中为右手方向和左手方向)上窄是不足够的，例如，在相邻列的W像素中，将W像素的肋形成为当施加电力时与由虚线箭头表示的方向相平行并与由实线箭头表示的方向相垂直，使得两个W像素中的液晶分子遮断不会出现延迟的方向(不发射光的方向)。通过这种方式，光沿四个方向(右、左、上以及下方向)发射，使得可以对视角进行完全的控制。

不用说，在正向上，由于从其中液晶分子沿任何方向配向的W像素中不会出现延迟，因此光难以发射出来，使得可以保持对比度。

例如，如图15例示的那样，该结构可以通过在多个W像素中的单个W像素中将肋36形成为垂直于彼此的纵向来实现。

此外，由于RGB像素的子像素具有一用于显示图像的区域和用于对视角进行控制的区域，该用于显示图像的区域具有相对于偏振片的吸收轴按45度倾斜的肋形结构，该用于对视角进行控制的区域具有平行于偏振片的吸收轴的肋形结构，并将这些结构添加到RGB像素的子像素的通常的显示功能中，以使其具有与W像素的视角功能相同的视角功能，使得可以去除W像素。

在本实施例中，使用厚度为0.7mm的玻璃基板作为上基板和下基板，将光学系统设计成nd＝0.56，使用具有负介电各向异性(ε＝-(负)4.1)的LCD板，并分别由45度和135度来定义偏振片的偏振轴。

在施加了3.3V的电压时对对比度进行了估计。将RGB像素设计成当施加电压时液晶分子沿根据所述定义的90度的方向倾斜。将W像素设计成与上下两个偏振片的偏振轴成平行关系地倾斜(根据所述定义，沿按45度和135度的两个方向)。

图18是例示了当对RGB像素施加3.3V并对W像素施加0V时(即，当将RGB像素通电而将W像素断电时)相对于视角的对比度特性的曲线图。

图19是例示了当对RGB像素施加3.3V并对W像素施加3.3V时(即，当将RGB像素和W像素通电时)相对于视角的对比度特性的曲线图。在这些曲线图中，纵轴表示对比度特性，横轴表示视角。这些曲线图中的各曲线示出了按诸如0、10、20、30、40、50以及60度的极角执行的仿真的结果。

根据以上结果，可以理解，当将W像素的状态从通电状态改变到断电状态以使正向对比度的劣化最小化时，相对于沿极角的视角的对比度显著地劣化了。

以上结果只是示例。当对W像素进行设计时可以使W像素的面积最优化，用户通过对施加给W像素的电压的量值进行控制，可以对最优化视角进行精确控制。这些是本发明的有利优点。

图20是例示了相对于由偏振轴与当对W像素施加3.3V时W像素内的液晶分子形成的角度的正向对比度特性的曲线图。在该曲线图中，纵轴表示对比度，横轴表示液晶分子相对于偏振轴的角度。当由偏振轴与液晶分子倾斜的方向形成的角度是0(零)度时，即，当偏振轴平行于倾斜的液晶分子时，对比度变成1(一)。该曲线图中的曲线表示偏振轴与倾斜液晶分子之间的角度为1到7度时的对比度。

根据本发明的本方面，沿当对W像素施加电压时液晶分子倾斜的方向的对比度特性优于当液晶分子与偏振轴相平行地配向时获得的对比度特性。然而，如参照图20详细描述的那样，随着所述角度从0(零)度增大，正向对比度逐渐劣化。

参照图19，当在10度极角的方向上对比度是100到200时，由于如图19例示的那样正向对比度为800，为了使对比度保持为100，优选的是，偏振轴与倾斜液晶分子之间的角度至少小于3度。

如上所述，更优选的是，液晶分子相对于W像素中的偏振轴的角度是3度到0(零)度。

此外，在本发明中，尽管使用RGB像素作为显示元件，但是可以使用具有其他颜色的像素作为显示元件。

此外，根据本发明，只在W像素中对光进行控制以降低对比度，因而可以对视角进行控制，由此使得RGB像素显示与本来要显示的图像或信息不同的图像。

根据本发明，不需要在现有技术中使用的使光变准直的部件，可以通过单个LCD板(而不对两块LCD板进行组合)来解决与视角有关的问题，并由现有技术的背光技术来对根据本发明的LCD装置进行操作。由此，可以降低制造成本并按商用数量廉价地制造LCD。

此外，用户对施加给像素的电压进行控制，使得用户可以对针对最佳视角的控制进行精密的调节。

本领域的技术人员很清楚，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下对本发明进行各种变化和修改。由此，本发明旨在覆盖本发明的变型和修改，只要它们落在所附权利要求及其等同物的范围内。

本申请要求于2005年12月28日提交的日本专利申请JP2005-380295号的优先权，通过引用将其全部内容并入于此，如同在此对其进行全面阐述一样。

Claims

1、一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括：

至少一个像素，所述像素包括至少一个子像素和至少一个伪子像素，

其中将所述伪子像素中的液晶分子配向成按与所述子像素中的液晶分子不同的方向来驱动。

2、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述液晶显示装置是垂直配向模式的。

3、根据权利要求2所述的液晶显示装置，该装置还包括：控制装置，用于相对于所述子像素和所述伪子像素中的电场对所述液晶分子进行控制。

4、根据权利要求3所述的液晶显示装置，其中所述控制装置包括至少一个肋形结构。

5、根据权利要求4所述的液晶显示装置，其中将所述伪子像素中的所述肋形结构排列成相对于所述子像素中的所述肋形结构的纵向呈一定角度。

6、根据权利要求5所述的液晶显示装置，其中所述角度是45度。

7、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述液晶显示装置是扭转向列模式的。

8、根据权利要求2所述的液晶显示装置，其中所述伪子像素是均匀配向型的或垂直配向型的。

9、根据权利要求7所述的液晶显示装置，其中所述伪子像素是均匀配向型的和垂直配向型中的至少一个。

10、根据权利要求6所述的液晶显示装置，其中所述子像素中的所述液晶分子在断电时垂直地配向，并且在通电时所述液晶分子的方向被改变到与平行于至少一个偏振片的吸收轴的方向不同的方向；并且

其中所述伪子像素中的液晶分子在断电时垂直地配向，并且在通电时所述液晶分子的方向被改变成相对于所述至少一个偏振片的所述吸收轴呈3度到0(零)度。

11、根据权利要求7所述的液晶显示装置，其中所述子像素中的液晶分子在通电时沿电通量立起，而在断电时所述液晶分子在偏振片之间扭转；并且

其中，所述伪子像素中的液晶分子在通电时沿电通量立起，并且在断电时该液晶分子的方向被改变成相对于至少一个偏振片的吸收轴呈6度到0(零)度，从而是均匀配向的。

12、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述像素包括R、G及B子像素中的至少一个和具有红色、绿色、蓝色以及其他颜色的多个子像素，以显示视频。

13、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述伪子像素是无色白子像素和有色白子像素中的至少一个。

14、一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括：

至少一个像素，所述像素包括至少一个子像素和至少一个伪子像素；和

用以对对比度进行调节的液晶分子配向控制器；

其中由所述液晶分子配向控制器使所述液晶分子按相对于所述子像素或所述伪子像素中的至少一个偏振片的吸收轴呈3度到0(零)度或6度到0(零)的角度配向。

15、根据权利要求14所述的液晶显示装置，其中所述液晶显示装置是垂直配向模式的。

16、根据权利要求14所述的液晶显示装置，其中所述液晶显示装置是扭转向列模式的。

17、根据权利要求15所述的液晶显示装置，其中所述伪子像素是均匀配向型和垂直配向型中的至少一个。

18、根据权利要求16所述的液晶显示装置，其中所述伪子像素是均匀配向型和垂直配向型中的至少一个。

19、根据权利要求10所述的液晶显示装置，其中所述伪子像素中的液晶分子与所述子像素中的液晶分子不同地配向。

20、根据权利要求15所述的液晶显示装置，其中所述子像素中的所述液晶分子在断电时垂直地配向，并且在通电时所述液晶分子的方向被改变成与平行于至少一个偏振片的吸收轴的方向不同的方向；并且

其中，所述伪子像素中的液晶分子在断电时垂直地配向，并且在通电时所述液晶分子的方向被改变成相对于所述至少一个偏振片的所述吸收轴呈3度到0(零)度。

21、根据权利要求16所述的液晶显示装置，其中所述子像素中的液晶分子在通电时沿电通量立起，而在断电时所述液晶分子在偏振片之间扭转；并且

22、根据权利要求14所述的液晶显示装置，其中所述像素包括R、G及B子像素中的至少一个和具有红色、绿色、蓝色以及其他颜色的多个子像素，以显示视频。

23、根据权利要求14所述的液晶显示装置，其中所述伪子像素是无色白子像素和有色白子像素中的至少一个，或者所述伪子像素具有与所述子像素的颜色大致相同的颜色，以对视角进行控制。

24、一种液晶显示装置的用于对视角进行控制的方法，该方法包括以下步骤：

在至少一个像素中，对至少一个子像素和至少一个伪子像素中的液晶分子进行配向，其中所述伪子像素中的液晶分子与所述子像素中的液晶分子不同地配向；和

通过对所述子像素和所述伪子像素施加或不施加的电场来对视角进行控制。

25、根据权利要求24所述的方法，其中所述液晶显示装置是垂直配向模式的。

26、根据权利要求24所述的方法，其中所述液晶显示装置是扭转向列模式的。

27、根据权利要求25所述的方法，其中所述伪子像素是均匀配向型和垂直配向型中的至少一个。

28、根据权利要求26所述的方法，其中所述伪子像素是均匀配向型和垂直配向型中的至少一个。

29、根据权利要求25所述的方法，其中所述子像素中的所述液晶分子在断电时垂直地配向，并且在通电时所述液晶分子的方向被改变成与平行于至少一个偏振片的吸收轴的方向不同的方向；并且

30、根据权利要求26所述的方法，其中所述子像素中的液晶分子在通电时沿电通量立起，而在断电时在偏振片之间扭转；并且

其中，所述伪子像素中的液晶分子在通电时沿电通量立起，并且在断电时该液晶分子的方向被改变成相对于至少一个偏振片的吸收轴呈6度到0(零)度，从而所述液晶分子是均匀配向的。

31、根据权利要求24所述的方法，其中所述像素包括R、G及B子像素中的至少一个和具有红色、绿色、蓝色以及其他颜色的多个子像素，以显示视频。

32、根据权利要求24所述的方法，其中所述伪子像素是无色白子像素和有色白子像素中的至少一个，或者所述伪子像素具有与所述子像素的颜色相同的颜色。

33、一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括：

控制装置，用于将所述子像素和所述伪子像素中的液晶分子控制成相对于电场倾斜。

34、根据权利要求33所述的液晶显示装置，其中所述控制装置具有肋形结构。

35、根据权利要求33所述的液晶显示装置，其中将形成在所述伪子像素中的肋形结构排列成相对于所述子像素中的肋形结构的纵向形成一定角度。

36、根据权利要求35所述的液晶显示装置，其中所述角度是45度。