液晶设备和电子装置的制作方法

专利名称：液晶设备和电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有显示像素和视角控制像素的液晶设备，并且还涉及电子装置。
背景技术：
作为液晶设备，存在一种已知的液晶设备，其包括在作为包夹液晶层的一对基 底之一的第一基底上的用于驱动液晶层的一对电极，并且其中视角控制区中的一对电极 之一包括多个条状部分，其相互电连接并且在与液晶层中液晶分子的初始排列方向正交 的方向延伸，并且布置视角控制区中的该对电极的另一个，其中在一个电极和另一电极 之间具有绝缘层(JP-A-2009-25332，第7到9页，图3和图4)。根据上述液晶设备的实施例，视角控制区在显示区域的宽度方向(短边方向)上 邻近矩形显示区域，并且液晶分子的初始排列方向是同样为矩形的视角控制区的长度方 向(长边方向)。一个电极的多个条状部分在视角控制区的宽度方向上延伸，并且以预定 间隔在长度方向上间隔。也就是说，它具有所谓的FFS (边缘场切换)电极结构。

发明内容
在这样的FFS模式液晶设备中，当在视角控制区中的一个电极和另一电极之间 施加驱动电压时，主要在与一个电极的条状部分的延伸方向正交的方向(即，液晶分子 的初始排列方向)生成电场，从而扰乱液晶分子的初始排列状态，导致在倾斜方向上视 角控制区的亮度的改变。也就是说，当从倾斜方向观看时亮度降低，使得难以观看显示。同时，在条状部分的末端，其间具有绝缘层的相互相对的一个电极和另一电极 之间的电场的方向不总是与液晶分子的初始排列方向相同，并且液晶分子稍稍扭曲。因 此，在视角控制区的条状部分的末端处，可能由于液晶层的光学旋转出现光泄漏，从而 当从正面观看时液晶设备的对比度将降低。因此，希望解决至少一部分的上述问题。本发明的一个实施例指向一种液晶设备，包括一对基底；夹在该对基底之间 的液晶层；基本矩形并且布置在该对基底的至少一个上的显示像素和视角控制像素；布 置在所述视角控制像素中的第一电极和第二电极；以及多个条状电极部分，其提供到所 述第一电极或所述第二电极的至少任一，并且相互间隔跨越所述视角控制像素的宽度方 向。配置所述液晶设备，使得在所述第一电极和所述第二电极之间生成电场，以便控制 所述液晶层中液晶分子的排列方向，从而改变所述视角控制像素在与正面倾斜的方向的 亮度。在该配置中，多个条状电极部分在矩形视角控制像素的宽度方向并行排列。因 此，与在长度方向的并行排列相比，易受光泄漏影响的条状电极部分的末端的数目可以 减少。也就是说，当从正面观看时从视角控制像素的光泄露可以减少，使得可能提供允 许控制视角的液晶设备，实现极好的光学特性。
本发明的另一实施例指向上述液晶设备，其中至少该对基底的另一个具有光屏 蔽区域，其在平面图中重叠所述条状电极部分的至少一端。在该配置中，可以抑制当从 正面观看时从视角控制像素的光泄露，使得可能提供允许控制视角的液晶设备，实现更 加改进的光学特性。本发明的另一实施例指向上述液晶设备，其中该对基底的另一个具有至少包括 红色、绿色和蓝色的不同颜色的滤色镜，对应于不同颜色的滤色镜的每一个布置所述显 示像素，并且跨越和临近不同颜色的显示像素布置所述视角控制像素。具体地，例如，在具有显示像素的液晶显示的情况下，该显示像素的每个在由 数据线和与数据线交叉的扫描线限定的、并且具有其长度方向是数据线的方向的矩形形 状的区域中布置，并且其中红色、绿色和蓝色滤色镜交替布置在扫描线的方向上，并且 对应于各个颜色布置显示像素，具有其长度方向是扫描线的方向的矩形形状的视角控制 像素跨越三个颜色红色、绿色和蓝色布置。在该配置中，与为单个显示像素提供视角控制像素的情况相比，需要较少数目 的视角控制像素来改变倾斜方向上不同颜色的显示像素的每一个的亮度。本发明的另一实施例指向上述液晶设备，其中所述显示像素布置在由数据线和 与数据线交叉的扫描线限定的区域中，所述数据线每条电连接到用于驱动和控制所述显 示像素的薄膜晶体管，并且用于驱动和控制所述视角控制像素的薄膜晶体管已经连接到 所述数据线之一，一条数据线对应于不同颜色的显示像素之一。在该配置中，可以驱动/控制视角控制像素而不需要专用于视角控制像素的数 据线。本发明的另一实施例指向上述液晶设备，其中所述显示像素布置在由数据线和 与数据线交叉的扫描线限定的区域中，所述数据线每条电连接到用于驱动和控制所述显 示像素的薄膜晶体管，并且用于驱动和控制所述视角控制像素的薄膜晶体管已经连接到 不同于对应于不同颜色的显示像素的数据线的专用数据线。当显示像素和视角控制像素使用相同的数据线分开驱动时，需要分开的扫描线 来增加驱动频率。在该实施例的配置中，提供专用于视角控制像素的数据线。这允许视 角控制像素与显示像素共享扫描线。因此，可以独立地驱动/控制显示像素和视角控制 像素，而不需要驱动频率的增加。也就是说，可以抑制功耗的增加。本发明的另一实施例指向上述液晶设备，其中所述专用数据线沿着数据线之一 布置，一条数据线对应于红色的显示像素。当专用于视角控制像素的数据线沿着用于显示像素的数据线布置时，存在专用 数据线进入显示像素的像素区域的可能性。在此情况下，像素区域中的液晶层的厚度在 提供有专用数据线的部分变化，并且这很可能劣化透射通过滤色镜的光的颜色均勻性。 在该实施例的配置中，专用数据线提供到具有低可见度的红色显示像素。因此，即使导 致了颜色不均勻性，它也将不是显著的。本发明的另一实施例指向上述液晶设备，其中布置所述专用数据线，以便在平 面图中覆盖所述条状电极部分的一端。在该配置中，专用数据线用作光屏蔽区域，使得可能抑制视角控制像素中从条 状电极部分的一端的光泄漏。
本发明的另一实施例指向上述液晶设备，其中取不同颜色的显示像素作为单个 组，并且所述视角控制像素临近多个组布置。在该配置中，与对应于单组显示像素布置视角控制像素的情况相比，可以改进 视角控制像素的孔径比。本发明的另一实施例指向包括上述液晶设备的电子装置。该配置使得可能提供 依赖于使用的环境驱动视角控制像素的电子装置，使得例如显示的信息仅仅漂亮地呈现 给用户。


图IA是示出根据第一实施例的液晶设备的配置的示意性平面图，并且图IB是 沿着图IA的线H-H’取得的示意性横截面。图2示出根据第一实施例的液晶设备的等效电路示意图。图3是示出显示像素和视角控制像素的排列的示意图。图4A是示出显示像素和视角控制像素的配置的示意性平面图，并且图4B是视 角控制像素中的光屏蔽区域的示意性平面图。图5A是示出沿着图4A的线A-A’取得的显示像素的结构的示意性横截面，并 且图5B是示出沿着图4A的线B-B’取得的视角控制像素的结构的示意性横截面。图6A到6C是示出根据第一实施例的液晶设备的光学设计要求的示意图。图7是示出相对于极角(polar angle)在驱动状态下显示像素和视角控制像素的亮 度的改变的曲线图。图8A是示出根据第二实施例的液晶设备中的显示像素和视角控制像素的配置的 示意性平面图，并且图8B是视角控制像素中的光屏蔽区域的示意性平面图。图9是示意性地示出根据第三实施例的液晶设备中的显示像素和视角控制像素 的排列的平面图。图10是作为电子装置的示例的便携式电话的示意性透视图。图IlA和IlB是示出根据变化1的液晶设备中的显示像素和视角控制像素的配 置的示意性平面图。图12A到12C是示出根据变化1的液晶设备的光学设计要求的示意图。图13是示出根据变化2的液晶设备中的显示像素和视角控制像素的配置的示意 性平面图。
具体实施例方式下文中将参照

本发明的具体实施例。在附图中，适当地放大或缩小要 描述的组件，以便为可识别。(第一实施例)<液晶设备>将参照图IA和1B、图2、图3、图4A和4B、图5A和5B、图6A到6C和图
7描述根据本实施例的液晶设备。图IA是示出根据第一实施例的液晶设备的配置的示意 性平面图，并且图IB是沿着图IA的线H-H’取得的示意性横截面。图2示出根据第一实施例的液晶设备的等效电路示意图。图3是示出显示像素和视角控制像素的排列的 示意图。图4A是示出显示像素和视角控制像素的配置的示意性平面图，并且图4B是视 角控制像素中的光屏蔽区域的示意性平面图。图5A是示出沿着图4A的线A-A’取得 的显示像素的结构的示意性横截面，并且图5B是示出沿着图4A的线B-B’取得的视角 控制像素的结构的示意性横截面。图6A到6C是示出根据第一实施例的液晶设备的光学 设计要求的示意图。如图IA和IB所示，根据该实施例的液晶设备100包括一对基底，元件基底10 和反向基底20。元件基底10和反向基底20布置在预定位置，并且以固定间隔相互相 对。元件基底10和反向基底20由密封剂40密封，并且从而创建的空间填充有具有正电 介质各向异性的液晶层50。元件基底10、反向基底20和夹在其间液晶层50称为液晶单 元 101。沿着反向基底20的各侧提供的框状密封剂40内部的区域用作显示区域10a。多 个像素Pa布置在显示区域IOa中。元件基底10例如是透明玻璃基底，并且在其面对液晶层50的一侧上具有多个像 素Pa和用于驱动/控制像素Pa的薄膜晶体管。每个像素Pa包括显示像素Pc和视角控 制像素Pb。反向基底20例如也是透明玻璃基底，并且在其面对液晶层50的一侧上具有滤色 镜22和光屏蔽部分21。滤色镜22包括不同颜色的滤色镜。光屏蔽部分21由具有遮光效果的材料(如树脂材料)制造，并且提供来将滤色 镜22分为对应于像素Pa的不同颜色的滤色镜。在与面对液晶层50的一侧相对的元件基底10的一侧的表面上，提供起偏振片 19作为偏振元件。同样地，在与面对液晶层50的一侧相对的反向基底20的一侧的表面 上，提供起偏振片24作为偏振元件。起偏振片19和24不限于简单的起偏振片，并且每 个可以与如延迟膜的光学膜组合，或者在其光进入或光退出表面上具有防眩目涂层或硬涂层。元件基底10具有从反向基底20的接近侧凸出的端子部分10b。端子部分IOb具 有在其上布置的驱动器IC 102和103，其是用于驱动液晶设备100的半导体设备。驱动器IC 102具有数据线驱动电路，并且驱动器IC 103具有扫描线驱动电路。驱动器IC 102在端子部分IOb的近似中心平面安装，而驱动器IC 103是在接近 端子部分IOb的每一端平面安装。端子部分IOb还具有提供到其的互连基底105，用于与外部驱动电路进行连接。 互连基底105例如是柔性印刷电路(FPC)，并且有时称为FPC 105。这样的液晶设备100是所谓的有源驱动的、透射液晶设备。当使用时，例如通 过具有如发光二极管(LED)或电致发光(EL)的光源的照明设备(未示出)提供照明。如图2所示，液晶设备100具有连接到具有数据线驱动电路的驱动器IC102的 多个数据线6a、和连接到具有扫描线驱动电路的驱动器IC 103的多个扫描线3a和公共线 3b。数据线6a和扫描线3a以绝缘方式相互交叉。在由数据线6a和扫描线3a定义的区 域中，提供显示像素Pc和视角控制像素Pb。每个显示像素Pc包括公共电极13、像素电极15和用作开关设备的薄膜晶体管
30。薄膜晶体管30的栅极连接到扫描线3a，源极连接到数据线6a，并且漏极连接到像 素电极15。公共电极13连接到公共线3b。每个视角控制像素Pb包括用作第一电极的公共电极17、用作第二电极的像素电 极18、以及用作开关设备的薄膜晶体管31。薄膜晶体管31的栅极连接到扫描线3a、源 极连接到数据线6a，并且漏极连接到像素电极18。公共电极17连接到公共线3b。驱动器IC 102通过数据线6a提供图像信号Si、S2、...和Sn到各个显示像素Pc 和视角控制像素Pb。像素信号Sl到Sn可以以线序方式以此顺序提供，并且可以替代地 以分组提供到多个相邻数据线6a。驱动器IC 103在预定定时以脉冲方式提供扫描信号Gl、G2、...和Gm到扫描线 3a。扫描信号Gl、G2、...和Gm以线序方式以此顺序提供到薄膜晶体管30和31的栅 极。通过扫描信号Gl、G2、...和Gm的输入导通薄膜晶体管30 (开关设备)给定时 间段，从数据线6a提供的图像信号Si、S2、...和Sn在预定定时写入到像素电极15。通 过像素电极15写入液晶层50的预定电平的图像信号Si、S2、...和Sn每个经由液晶层50 在像素电极15和与其相对的公共电极13之间保持给定时间段。也就是说，在公共电极13和像素电极15之间生成的电场驱动/控制液晶层50， 并且显示像素Pc执行基于图像信号的显示。在视角控制像素Pb中，用作开关设备的薄膜晶体管31通过特定扫描信号接通给 定时间段，从而从数据线6a提供的预定电平的图像信号在预定定时写入像素电极18，并 且在像素电极18和经由液晶层50与其相对的公共电极17之间保持给定时间段。结果，驱动视角控制像素Pb以改变与正面倾斜的方向上视角控制像素Pb的亮 度。稍后将给出视角控制的机制的详细描述。薄膜晶体管称为TFT(薄膜晶体管)。薄膜晶体管30和31下文中称为TFT 30 和31。如图3所示，取扫描线3a的延伸方向作为方向X，以及数据线6a的延伸方向作 为方向Y，在方向X和Y上以矩阵排列显示区域IOa中的像素Pa(见图1A)。每个像素Pa包括显示像素Pc和视角控制像素Pb，其每个具有基本矩形形状。 对应于反向基底20上的滤色镜22的三种不同颜色(即，红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)) 的滤色镜安排显示像素Pc。显示像素Pc在方向Y上具有它们的长度方向，并且对应于 不同颜色R、G和B的显示像素Pc在方向X上以该顺序并排安排。这样的显示像素Pc 有时相对于像素Pa称为子像素Pc。相反，视角控制像素Pb在方向X上具有它们的长度方向，并且在方向Y上每个 邻近对应于不同颜色并排安排的显示像素Pc。视角控制像素Pb不包括任何滤色镜。视 角控制像素Pb可以包括滤色镜。在该实施例中，配置还可以是使得对应于显示像素Pc 的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的滤色镜22在方向Y上连续排列(以条纹形成)，并 且每个视角控制像素Pb包括在反向基底20上的相应位置的R、G和B滤色镜。视角控制像素Pb的二维尺寸几乎等于显示像素Pc的二维尺寸。接下来，将进一步详细描述显示像素Pc和视角控制像素Pb的配置。如图4A所 示，在由数据线6a和扫描线3a定义的每个像素区域中，显示像素Pc具有在平面图中基本是矩形的像素电极15。此外，公共电极13布置在平面图中与像素电极15重叠的位置。在数据线6a和扫描线3a的每个交叉点附近，在扫描线3a上布置TFT 30。像素电极15例如由如ITO (氧化铟锡)的透明导电膜形成，并且具有在像素区域 的长度方向延伸并且在宽度方向以预定间隔隔开的多个条状电极部分15a。条状电极部分 15a之间是狭缝状空间，其在下文中称为狭缝15b。条状电极部分15a(或狭缝15b)在跨 越数据线6a的延伸方向(即，方向Y)的方向上稍稍倾斜。包括这样的条状电极部分15a的像素电极15通过接触孔Hl电连接到漏极电极 30d,该漏极电极30d从TFT 30的半导体层30a上面向像素区域的内部延伸。公共电极13例如由如ITO的透明导电膜形成。公共电极13是平面的，并且跨 越像素区域的长度提供，并且其一个纵向端在平面图中重叠公共线3b的部分电连接到公 共线3b。这样的显示像素Pc分别对应于三种不同颜色R、G和B，并且具有相同配置。在由数据线6a和扫描线3a定义并且跨越和邻近三个显示像素Pc (R)、Pc(G)和 Pc(B)放置的像素区域中，视角控制像素Pb具有在平面图中基本是矩形的像素电极18。 此外，公共电极17布置在平面图中重叠像素电极18的位置。在数据线6a和扫描线3a的每个交叉点附近，在扫描线3a上布置TFT 31。像素电极18例如由如ITO的透明导电膜形成，并且具有在像素区域的长度方向 延伸并且在宽度方向以预定间隔隔开的多个条状电极部分18a。条状电极部分18a之间是 狭缝状空间，其在下文中称为狭缝18b。包括这样的条状电极部分18a的像素电极18通过接触孔H2电连接到漏极电极 31d，该漏极电极31d从TFT 31的半导体层31a上面向像素区域的内部延伸。公共电极17例如由如ITO的透明导电膜形成。公共电极17是平面的，并且跨 越像素区域的长度提供，并且其一个横向端在平面图中重叠公共线3b的位置电连接到公 共线3b。此外，如图4B所示，光屏蔽部分21以这样方式提供在反向基底20上，使得光 屏蔽部分21在平面图中重叠多个条状电极部分18a(或多个狭缝18b)的相对端。换句话 说，多个条状电极部分18a(或多个狭缝18b)的相对端位于由光屏蔽部分21形成的光屏 蔽区域中，并且因此与光屏蔽。更具体地，在反向基底20上，以这样的方式形成光屏蔽 部分21，使得得到的光屏蔽区域覆盖狭缝18b的每一端的大约5 μ m作为在方向X上的长 度。接下来，将参照图5A和5B进一步详细描述显示像素Pc和视角控制像素Pb的 组件的结构。如图5A所示，如下形成显示像素PC。首先，通过溅射或真空沉积在元件基底 10上形成由如铝的低电阻互连材料制成的导电层，并且形成的导电层然后通过光刻法形 成图案(pattern)以形成扫描线3a。形成例如由SiO2 (二氧化硅)制成的栅极绝缘膜11， 以便覆盖扫描线3a。在栅极绝缘膜11上形成非晶硅层，并且通过光刻法形成图案，以便在重叠扫描 线3a的位置以岛(island)的形式形成半导体层30a。形成导电层以覆盖半导体层30a， 并且通过光刻法形成图案，从而完整地形成重叠半导体层30a的源极区域的源极电极30s
8和连接到源极电极30s的数据线6a。还形成漏极电极30d以覆盖半导体层30a的漏极区域。形成例如由SiN(氮化硅)制成的第一层间绝缘膜12以覆盖半导体层30a、漏极 电极30d和源极电极30s (数据线6a)。在第一层间绝缘膜12上形成导电层，并且通过光刻法形成图案以形成公共线 3b(未示出)。形成透明导电膜以覆盖公共线3b，然后类似地通过光刻法形成图案以形成 公共电极13。然后形成例如由丙烯酸树脂材料制成的第二层间绝缘膜14以覆盖公共电极13。 此外，第一层间绝缘膜12和第二层间绝缘膜14的部分蚀刻分离，以便形成到达延伸到像 素区域中的漏极电极30d的孔。在第二层间绝缘膜14上，形成透明导电膜以覆盖该孔， 然后通过光刻法形成图案以形成接触孔Hl和连接到其的像素电极15。配置像素电极15 以包括多个条状电极部分15a。形成例如由聚酰亚胺树脂制成的对准膜16以覆盖像素电极15。对准膜16经历 对准处理(如磨擦(rubbing))，以便在预定方向上对准液晶分子LC。在面对液晶层50的反向基底20的一侧上，首先，使用具有光屏蔽特性的树脂材 料形成光屏蔽部分21。光屏蔽部分21可以通过这样的方法形成，其中通过如胶版印刷 (off-set printing)的印刷方法应用树脂材料到其，之后形成图案，或者其中具有光敏性的 树脂材料应用到整个表面，之后通过曝光和显影形成图案。接下来，光敏滤光材料应用到其以覆盖光屏蔽部分21，然后曝光并且显影以形 成滤色镜22。不用说，为各个颜色R、G和B分开形成滤色镜22。可以通过液滴排出 方法(喷墨印刷)形成这样的滤色镜22，该液滴排出方法包括形成由树脂材料制成的光屏 蔽部分21作为分隔部分，将包含滤光材料的流体物质的液滴排出到由光屏蔽部分21定义 的区域中，并且使光屏蔽部分21干燥以形成用于每个颜色的滤色镜22。然后，形成例如由聚酰亚胺树脂制成的对准膜23以覆盖滤色镜22。如在元件基 底10侧上的对准膜16的情况下，对准膜23经历对准处理(如磨擦)，以便在预定方向对 准液晶分子LC。以下描述视角控制像素Pb。将仅简要描述与上述显示像素Pc共同的组件。如 图5B所示，如下形成视角控制像素Pb。在覆盖元件基底10上的扫描线3a的栅极绝缘 膜11上形成非晶硅层。非晶硅层然后通过光刻法形成图案，以便在重叠扫描线3a的位 置以孤立体的形式形成半导体层31a形成导电层以覆盖半导体层31a，并且通过光刻法形成图案，从而完整地形成重 叠半导体层31a的源极区域的源极电极31s、和连接到源极电极31s的数据线6a。还形成 漏极电极31d以覆盖半导体层31a的漏极区域。形成例如由SiN(氮化硅)制成的第一层间绝缘膜12以覆盖半导体层31a、漏极 电极3Id和源极电极31s (数据线6a)。在第一层间绝缘膜12上形成导电层，并且通过光刻法形成图案以形成公共线 3b(未示出)。形成透明导电膜以覆盖公共线3b，然后类似地通过光刻法形成图案以形成 公共电极17。然后形成例如由丙烯酸树脂材料制成的第二层间绝缘膜14以覆盖公共电极17。此外，第一层间绝缘膜12和第二层间绝缘膜14的部分蚀刻分离，以便形成到达延伸到像 素区域中的漏极电极31d的孔。在第二层间绝缘膜14上，形成透明导电膜以覆盖该孔。 透明导电膜然后通过光刻法形成图案以形成接触孔H2和连接到其的像素电极18。配置 像素电极18以包括多个条状电极部分18a。形成例如由聚酰亚胺树脂制成的对准膜16以覆盖像素电极18。如上所述，对准 膜16经历对准处理(如磨擦)，以便在预定方向对准液晶分子LC。在视角控制像素Pb中，在面对液晶层50的反向基底20的一侧上，使用具有光 屏蔽特性的树脂材料形成光屏蔽部分21，而没有形成滤色镜22。然后，形成例如由聚酰亚胺树脂制成的对准膜23以覆盖光屏蔽部分21。如上所 述，对准膜23经历对准处理(如磨擦)，以便在预定方向对准液晶分子LC。如此配置的液晶设备100工作如下。在显示像素Pc中，在具有条状电极部分15a 的像素电极15和公共电极13之间生成的电场控制液晶层50中液晶分子的对准方向以执 行显示。这样的液晶设备称为FFS (边缘场切换)模式液晶设备。同样地，在视角控制 像素Pb中，在具有条状电极部分18a的像素电极18和公共电极17之间生成的电场控制 液晶层50中液晶分子的对准方向以控制视角。以下描述液晶设备100的光学设计。如图6A所示，液晶单元101的初始对准是 沿着像素列方向(即，方向Y)的均勻对准。更具体地，元件基底10的对准膜16的摩擦 方向和反向基底20的对准膜23的摩擦方向都是沿着方向Y，但是相互以180°取向。光学上，一对起偏振片19和24以交叉尼科尔方式(以其各透射轴或各吸收轴相 互正交的这种状态)排列，并且液晶单元101在它们之间。具体地，在来自照明设备的 光入射的一侧的起偏振片19的透射轴19t在与上述初始对准方向相同的方向。相反，在 光出射的一侧的起偏振片24的透射轴24t在与上述初始对准方向正交的方向。也就是说，入射光透射通过起偏振片19，并且因此转换为线偏振光，并且透射 通过液晶单元101。然而，光然后由起偏振片24吸收，因此，在未驱动状态(即，初始 对准状态)中呈现黑色显示。如图6B所示，显示像素Pc的像素电极15的狭缝15b相对于对准处理方向以朝 向左下5° (朝向右上85° )的角度倾斜。因此，作为在具有条状电极部分15a的像素 电极15和与其相对的公共电极13之间施加驱动电压的结果，在平面图中与条状电极部分 15a(或狭缝15b)的延伸方向正交的方向上生成电场。对准具有正电介质各向异性的液晶分子LC，使得主轴在电场方向。因此，液 晶分子LC在条状电极部分15a的附近逆时针扭曲。结果，在液晶层50中出现光学旋转 (见图5A)。由起偏振片19转换为线偏振光的入射光在通过液晶单元101的同时旋转， 然后通过起偏振片24。也就是说，在驱动状态下，观察到由滤色镜22给出的颜色。当 形成像素Pa的不同颜色显示像素Pc全部处于驱动状态时，呈现白色显示。这样的显示 模式称为“正常黑色模式”。由对准处理方向和条状电极部分15a(或狭缝15b)形成的角度不限于5°。设置 这样的角度，使得当生成电场时，液晶分子LC在固定方向稳定地扭曲。在视角控制像素Pb中，像素电极18的狭缝18b在与对准处理方向正交的方向 延伸。因此，作为在具有条状电极部分18a的像素电极18和与其相对的公共电极17之间施加驱动电压的结果，在平面图中与条状电极部分18a(或狭缝18b)的延伸方向正交的 方向生成电场。也就是说，在与对准处理方向相同的方向生成电场。尽管对准具有正电 介质各向异性的液晶分子LC，使得主轴在电场方向，但是因为电场在与对准处理方向相 同的方向，所以在条状电极部分18a的附近不出现如扭曲的移动。然而，在像素电极18 和公共电极17之间生成的电场在液晶层50的厚度方向也起作用，如图5B所示，并且因 此，在覆盖像素电极18的对准膜16的附近对准的液晶分子LC在倾斜角度增加的方向上 移动。也就是说，当驱动视角控制像素Pb时，如从正面观察的，如在未驱动状态下呈 现黑色显示；然而，如从与正面倾斜的方向观察的，来自起偏振片19侧的一些入射光通 过液晶层50和起偏振片24，并且因此漏出。在视角控制像素Pb的多个条状电极部分18a(或狭缝18b)的相对端，在像素电 极18和公共电极17之间生成的电场的方向不必与条状电极部分18a的延伸方向正交。因 此，存在液晶分子LC的主轴的方向随着电场方向的改变而改变，导致扭曲的可能性，这 也导致如从正面观看的光泄漏。在该实施例中，如图4B所示，多个条状电极部分18a (或狭缝18b)的相对端位 于由光屏蔽部分21给出的光屏蔽区域中，并且该结构使得可能避免这样的光泄漏。此外，即使当这样的相对端不位于光屏蔽区域中时，因为多个条状电极部分18a 在基本上矩形的视角控制像素Pb的长度方向延伸，所以相对端的数目小于它们在宽度方 向延伸的情况下，并且因此可以减少实际上的光泄漏。图7是示出相对于极角在驱动状态下显示像素和视角控制像素的亮度的改变的 曲线图。如图7所示，如从正面观看，显示像素Pc具有最高亮度。如从倾斜方向观看， 亮度随着极角的增加而减小。如从正面观看，视角控制像素Pb具有最低亮度。当从与起偏振片24的吸收轴 (液晶分子的初始对准方向)倾斜的方向观看时，尽管亮度一度随着极角的增加而增加， 但是亮度随着极角的进一步增加而减小。视角控制像素Pb的亮度随着像素电极18和公 共电极17之间施加的驱动电压(电场强度)而改变，如图7所示。在这样的液晶设备100中，当驱动显示像素Pc时，也同时驱动视角控制像素 Pb,如从正面观看，以适当地可见方式漂亮地呈现显示。同时，如从与正面倾斜的方向 观看，视角控制像素Pb的亮度增加。结果，显示像素Pc的相对对比度减小，使得难以 观看显示。也就是说，通过接通和关断视角控制像素Pb，可以自由地控制实际视角。(第二实施例)将参照图8A和8B描述根据第二实施例的液晶设备。图8A是示出根据第二实 施例的液晶设备中的显示像素和视角控制像素的配置的示意性平面图，并且图8B是视角 控制像素中的光屏蔽区域的示意性平面图。具有与第一实施例的液晶设备100中相同的 配置的组件用相同的参考标号指示，并且将不详细描述。如图8A所示，第二实施例的液晶设备200不同于第一实施例的液晶设备100在 于单个扫描线3a由不同颜色的显示像素Pc(R)、Pc(G)和Pc(B)以及视角控制像素Pb共 享，并且液晶设备200具有电连接到用于驱动/控制视角控制像素Pb的TFT 31的专用数 据线6b。
不同颜色的显示像素Pc(R)、Pc(G)和Pc(B)以及视角控制像素Pb的排列基 本与第一实施例中相同，但是视角控制像素Pb放置在方向Y上邻近显示像素Pc(R)、 Pc(G)和Pc(B),共享的扫描线3a在它们之间。共享的扫描线3a具有布置在其上的TFT 30 禾口 TFT 31。专用数据线6b沿着连接到红色显示像素Pc(R)的TFT 30的数据线6a布置，红 色显示像素Pc(R)位于在方向X并排排列的不同颜色的显示像素Pc(R)、Pc(G)和Pc(B) 的一端，并且还进入显示像素Pc (R)的像素区域。对应于扫描线3a上的显示像素Pc(R)，与紧邻TFT 30的TFT 31的源极电极31s 整体地形成专用数据线6b。在基本矩形的视角控制像素Pb中具有多个条状电极部分18a(或多个狭缝18b) 的像素电极18通过接触孔H2连接到TFT 31的漏极电极31d。与像素电极18相对的公共电极17在平面图中重叠公共线3b的部分电连接到公 共线3b。此外，如图8B所示，专用数据线6b以这样的方式提供在元件基底10上，使得 专用数据线6b在平面图中重叠多个条状电极部分18a(或多个狭缝18b)的一端。此外， 光屏蔽部分21以这样方式提供在反向基底20上，使得光屏蔽部分21在平面图中重叠多 个条状电极部分18a(或多个狭缝18b)的另一端。在接触孔H2附近，光屏蔽部分21在 平面图中部分重叠条状电极部分18a(或狭缝18b)的一端。换句话说，多个条状电极部分18a(或多个狭缝18b)的两端位于由光屏蔽部分21 和专用数据线6b形成的光屏蔽区域中，并且因此与光屏蔽。更具体地，光屏蔽区域覆盖 狭缝18b的每一端的大约5 μ m作为在方向X上的长度。在这样的液晶设备200中，扫描线3a由不同颜色的显示像素Pc(R)、Pc(G)和 Pc(B)以及视角控制像素Pb共享，并且液晶设备200具有专用数据线6b，其发送控制 信号到用于驱动/控制视角控制像素Pb的TFT 31。因此，与其中共享连接到显示像素 Pc(R)的TFT 30的数据线6a并且提供专用于视角控制像素Pb的扫描线3a的第一实施 例相比，可以独立地驱动和控制显示像素Pc和视角控制像素Pb，而不需要驱动频率的增 加。也就是说，可以避免伴随驱动频率的增加的功耗的增加。此外，即使当提供专用数据线6b在面对液晶层50的元件基底10侧的表面上创 建阶梯(step)，并且在红色、绿色和蓝色中具有最低可见度的红色的显示像素Pc(R)的像 素区域中，液晶层50的厚度由于这样的阶梯而变化，液晶层50的厚度的变化导致的颜色 不均勻性也很不明显。在视角控制像素Pb中，专用数据线6b形成光屏蔽区域的一部分，以便抑制由于 在多个条状电极部分18a(或狭缝18b)的一端的液晶分子的扭曲的光泄漏。专用数据线6b的排列不限于此。还可以通过具有在红色之后的第二低可见度的 蓝色的显示像素Pc(B)的像素区域排列专用数据线6b。(第三实施例)接下来，将参照图9描述根据第三实施例的液晶设备。图9是示意性地示出根 据第三实施例的液晶设备中的显示像素和视角控制像素的排列的平面图。如图9所示，取形成像素Pa的不同颜色的显示像素Pc(R)、Pc(G)和Pc(B)作为单个组，第三实施例的液晶设备300具有跨越并且邻近多组(在此情况下，2组)显示 像素Pc的视角控制像素Pb。显示像素Pc和视角控制像素Pb的基本配置与第一实施例 的液晶设备100或第二实施例的液晶设备200中的显示像素Pc和视角控制像素Pb相同。与液晶设备100或液晶设备200相比，这样的液晶设备300允许即使用较少数目 的视角控制像素Pb也控制视角。还可能将多个条状电极部分18a(或狭缝18b)的相对端 放置在光屏蔽区域中，以便改进每个视角控制像素Pb的孔径比。(第四实施例)<电子装置>接下来，将参照图10描述根据本实施例的电子装置。图10是作为电子装置的 示例的便携式电话的示意性透视图。如图10所示，作为根据本实施例的电子装置的便携式电话1000具有主体部分 1005，包括多个操作按钮1002、听筒1003、话筒1004和显示部分1001。显示部分1001具有安装在其上的第一实施例的液晶设备100、第二实施例的液 晶设备200、或第三实施例的液晶设备300。这样的便携式电话1000操作如下。当显示部分1001显示用户不想要位于距离 用户较大极角的其他人观看的图像或信息时，可以接通(驱动)视角控制像素Pb以控制 视角，使得仅仅用户可以观看显示。此外，当从正面观看显示部分1001时，因为抑制了在视角控制像素Pb中的光泄 漏，所以便携式电话1000可以呈现漂亮的显示。其上可以安装液晶设备100、200或300的电子装置不限于便携式电话1000。 例如，液晶设备可以有利地用作个人数字助理(如个人计算机)、液晶电视、数字静态相 机、便携式DVD播放器、便携式导航系统、电子笔记本和便携式POS终端的显示部分。除了上面的实施例外，对其的各种修改将是可能的。下文中，将描述这样的变 化。(变化1)显示像素Pc和视角控制像素Pb的配置不限于上面的示例。图IlA和IlB是示 出根据变化1的液晶设备中的显示像素和视角控制像素的配置的示意性平面图。图12A 到12C是示出根据变化1的液晶设备的光学设计要求的示意图。在以下描述中，具有与 第一实施例的液晶设备100中相同的配置的组件用相同的参考标号指示。如图IlA所示，变化1的液晶设备400包括每个具有基本矩形形状的显示像素 Pc和视角控制像素Pb。每个视角控制像素Pb在方向X(即，在扫描线3a的延伸方向) 邻近单个显示像素Pc布置。显示像素Pc和视角控制像素Pb具有FFS电极结构。在显示像素Pc中，与公共 电极13相对的像素电极15具有以预定间隔在长度方向(方向Y)排列的多个条状电极部 分15a。条状电极部分15a(或狭缝15b)相对于方向X向右上倾斜。像素电极15通过 接触孔Hl连接到TFT 30的漏极电极30d。在视角控制像素Pb中，与公共电极17相对的像素电极18具有以预定间隔在宽 度方向(方向X)排列的多个条状电极部分18a。条状电极部分18a(或狭缝18b)沿着方 向Y延伸。像素电极18通过接触孔H2连接到TFT 31的漏极电极31d。
如图IlB所示，视角控制像素Pb的多个条状电极部分18a(或狭缝18b)的相对 端位于由反向基底20上形成的光屏蔽部分21给出的光屏蔽区域中。如图12A所示，液晶设备400的光学设计是使得液晶单元101的初始对准是沿着 像素列方向(即，方向X)的均勻对准。更具体地，元件基底10的对准膜16的摩擦方向 和反向基底20的对准膜23的摩擦方向都是沿着方向X，但是相互以180°取向。光学上，一对起偏振片19和24以交叉尼科尔方式(以其各透射轴或各吸收轴相 互正交的这种状态)排列，并且液晶单元101在它们之间。具体地，在来自照明设备的 光入射的一侧的起偏振片19的透射轴19t在与上述初始对准方向相同的方向。相反，在 光出射的一侧的起偏振片24的透射轴24t在与上述初始对准方向正交的方向。也就是说，入射光透射通过起偏振片19，并且因此转换为线偏振光，并且透射 通过液晶单元101。然而，光然后由起偏振片24吸收，并且因此，在未驱动状态(即， 初始对准状态)呈现黑色显示。如图12B所示，显示像素Pc的像素电极15的狭缝15b相对于对准处理方向以朝 向右上5°的角度倾斜。因此，作为在具有条状电极部分15a的像素电极15和与其相对 的公共电极13之间施加驱动电压的结果，在平面图中与条状电极部分15a(或狭缝15b) 的延伸方向正交的方向生成电场。对准具有正电介质各向异性的液晶分子LC，使得主轴在电场方向。因此，液晶 分子LC在条状电极部分15a的附近逆时针扭曲。结果，在液晶层50中出现光学旋转。 由起偏振片19转换为线偏振光的入射光在通过液晶单元101的同时旋转，然后通过起偏 振片24。也就是说，在驱动状态下，观察到由滤色镜22给出的颜色。当形成像素Pa的 不同颜色显示像素Pc全部处于驱动状态时，呈现白色显示。由对准处理方向和条状电极部分15a(或狭缝15b)形成的角度不限于5°。设置 这样的角度，使得当生成电场时，液晶分子LC在固定方向稳定地扭曲。在视角控制像素Pb中，像素电极18的狭缝18b在与对准处理方向正交的方向延 伸。因此，作为在具有条状电极部分18a的像素电极18和与其相对的公共电极17之间 施加驱动电压的结果，在平面图中与条状电极部分18a(或狭缝18b)的延伸方向正交的方 向生成电场。也就是说，在与对准处理方向相同的方向生成电场。尽管对准具有正电介 质各向异性的液晶分子LC，使得主轴在电场方向，但是因为电场在与对准处理方向相同 的方向，所以在条状电极部分18a的附近不出现如扭曲的移动，并且液晶分子LC在液晶 分子LC的倾斜角度增加的方向上移动。因此，当驱动视角控制像素Pb时，如从正面观察的，如在未驱动状态下呈现黑 色显示；然而，如从与正面倾斜的方向观察的，来自起偏振片19侧的一些入射光通过液 晶层50和起偏振片24，并且因此漏出。也就是说，在与起偏振片24的吸收轴(液晶分 子LC的初始对准方向)倾斜的方向上的亮度改变，并且这允许显示的视角主要在方向Y 上控制。此外，如图IlB所示，多个条状电极部分18a(或狭缝18b)的相对端位于由光屏 蔽部分21给出的光屏蔽区域中，并且该结构使得可能避免由于在这样的末端的液晶分子 的扭曲的光泄漏。(变化2)
显示像素Pc和视角控制像素Pb的电极结构不限于FFS电极结构。图13是示出 根据变化2的液晶设备中的显示像素和视角控制像素的配置的示意性平面图。如图13所示，变化2的液晶设备500具有每个具有基本矩形形状的对应于不同 颜色的显示像素Pc(R)、Pc(G)和Pc(B)以及视角控制像素Pb。显示像素Pc(R)、Pc(G) 和Pc(B)相对于视角控制像素Pb的排列与第一实施例中的相同。也就是说，基本矩形的 视角控制像素Pb跨越和邻近在扫描线3a的延伸方向(方向X)上排列的不同颜色的显示 像素Pc (R)、Pc(G)和Pc (B)布置。然而，显示像素Pc和视角控制像素Pb具有IPS (平 面中切换)电极结构。每个显示像素Pc包括具有多个条状电极部分501a的像素电极501和具有多个 条状电极部分502a的公共电极502。条状电极部分501a和条状电极部分502a在同一平 面中以预定间隔交替布置。条状电极部分501a和502a倾斜以跨越数据线6a(朝向右上 85° )。像素电极501通过接触孔Hl连接到TFT 30的漏极电极30d。公共电极502在 平面图中重叠公共线3b的部分电连接到公共线3b。基本矩形的视角控制像素Pb包括具有多个条状电极部分503a的像素电极503和 具有多个条状电极部分504a的公共电极504。条状电极部分503a和条状电极部分504a 在同一平面中以预定间隔交替布置。条状电极部分503a和504a沿着扫描线3a的延伸方 向布置。像素电极503通过接触孔H2连接到TFT 31的漏极电极31d。公共电极504在 平面图中重叠公共线3b的部分电连接到公共线3b。在视角控制像素Pb中，光屏蔽部分21优选地以这样的方式在反向基底20上形 成，使得条状电极部分503a和504a的相对端位于光屏蔽区域中。当参照图6A到6C描述的光学设计要求应用到这样的液晶设备500时，这实现 与第一实施例相同的效果和优点。(变化 3)在第一实施例的液晶设备100的视角控制像素Pb中，用于将条状电极部分 18a(或狭缝18b)的相对端与光屏蔽的光屏蔽区域的安排不限于给定示例。例如，即使 当提供光屏蔽部分21以将其任一端与光屏蔽时，因为这抑制了由于在一端的液晶分子LC 的扭曲的光泄漏，所以确保理想的对比度。(变化 4)在第一实施例的液晶设备100的视角控制像素Pb中，连接到TFT 31的源极电极 31s的数据线6a不限于连接到红色显示像素Pc(R)的TFT 30的数据线6a。可以替代地 是绿色显示像素Pc (G)或蓝色显示像素Pc (B)。(变化 5)在第一实施例的液晶设备100的视角控制像素Pb中，FFS电极结构不限于给定 示例。例如，可能在显示像素Pc中，形成连接到TFT 30的平面像素电极15，并且面对 液晶层50和与像素电极15相对布置具有多个条状电极部分的公共电极13，像素电极15 和公共电极13之间是绝缘层。也就是说，像素电极15和公共电极13的安排可以是相对 于液晶层50围绕的其他方式。这也适用于视角控制像素Pb。
(变化 6)显示像素Pc不限于对应于三种颜色红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的那些。例 如，显示像素Pc还可以对应于不同于上述三种颜色的多种颜色。本申请包含涉及于2009年9月8日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2009-206780中公开的主题，在此通过引用并入其全部内容。本领域技术人员应当理解，取决于设计需求和其他因素可以出现各种修改、组 合、子组合和更改，只要它们在权利要求或其等效物的范围内。
权利要求
1.一种液晶设备，包括一对基底；夹在该对基底之间的液晶层；基本矩形并且布置在该对基底的至少一个上的显示像素和视角控制像素；布置在所述视角控制像素中的第一电极和第二电极；以及多个条状电极部分，其提供到所述第一电极或所述第二电极的至少任一，并且跨越 所述视角控制像素的宽度方向相互间隔，配置所述液晶设备，使得在所述第一电极和所述第二电极之间生成电场，以便控制 所述液晶层中液晶分子的对准方向，从而改变所述视角控制像素在与正面倾斜的方向的亮度。
2.如权利要求1所述的液晶设备，其中该对基底的至少另一个具有光屏蔽区域，其在 平面图中重叠所述条状电极部分的至少一端。
3.如权利要求1所述的液晶设备，其中该对基底的另一个具有至少包括红色、绿色和蓝色的不同颜色的滤色镜，对应于不 同颜色的滤色镜的每一个布置所述显示像素，并且跨越和临近不同颜色的显示像素布置 所述视角控制像素。
4.如权利要求3所述的液晶设备，其中所述显示像素布置在由数据线和与数据线交叉的扫描线限定的区域中，所述数据线 每条电连接到用于驱动和控制所述显示像素的薄膜晶体管，并且用于驱动和控制所述视角控制像素的薄膜晶体管已经连接到所述数据线之一，一条 数据线对应于不同颜色的显示像素之一。
5.如权利要求3所述的液晶设备，其中所述显示像素布置在由数据线和与数据线交叉的扫描线限定的区域中，所述数据线 每条电连接到用于驱动和控制所述显示像素的薄膜晶体管，并且用于驱动和控制所述视角控制像素的薄膜晶体管已经连接到不同于对应于不同颜色 的显示像素的数据线的专用数据线。
6.如权利要求5所述的液晶设备，其中所述专用数据线沿着数据线之一布置，该一条 数据线对应于不同颜色的显示像素之一，该一个显示像素是红色的显示像素。
7.如权利要求5所述的液晶设备，其中布置所述专用数据线，以便在平面图中覆盖所 述条状电极部分的一端。
8.如权利要求3所述的液晶设备，其中取不同颜色的显示像素作为单个组，所述视角 控制像素临近多个组布置。
9.一种包括如权利要求1所述的液晶设备的电子装置。
全文摘要
一种液晶设备，包括一对基底；夹在该对基底之间的液晶层；基本矩形并且布置在该对基底的至少一个上的显示像素和视角控制像素；布置在所述视角控制像素中的第一电极和第二电极；以及多个条状电极部分，其提供到所述第一电极或所述第二电极的至少任一，并且相互间隔跨越所述视角控制像素的宽度方向，配置所述液晶设备，使得在所述第一电极和所述第二电极之间生成电场，以便控制所述液晶层中液晶分子的排列方向，从而改变所述视角控制像素在与正面倾斜的方向的亮度。
文档编号G02F1/1335GK102012586SQ20101027133
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月1日 优先权日2009年9月8日
发明者松岛寿治, 露木正 申请人:索尼公司