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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
und insbesondere auf eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit
In-Plane Schaltungsmodus
mit einem einstellbaren Betrachtungswinkel und ein Verfahren zum
Herstellen derselben. Obwohl die vorliegende Erfindung einen weiten
Anwendungsbereich hat, ist sie insbesondere geeignet, um Privatsphäre und/oder
Sicherheit eines Nutzers einer persönlichen Anzeigevorrichtung
an einem belebten öffentlichen
Platz zu schützen
durch selektives Einstellen von Betrachtungswinkeln einer persönlichen
Anzeigevorrichtung, die einen LCD-Paneelbildschirm mit In-Plane
Schaltungsmodus aufweist.
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Eine
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
hat die größte Aufmerksamkeit
unter den Flachbildschirm-Anzeigevorrichtungen auf sich gezogen.
Dies kommt daher, dass die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit einer niedrigen Leistung und einer hohen Auflösung betrieben
werden kann. Ebenso kann sie in einem kleinen Volumen und einer
großen
Größe hergestellt
werden im Vergleich zu einer Kathodenstrahlröhre. Im Allgemeinen wird eine
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
betrieben, indem optische Anisotropie durch elektrische Felder geändert wird, die
an Flüssigkristall
angelegt werden, die sowohl Beweglichkeit von Flüssigkeit und optische Eigenschaften
von Kristall aufweisen. Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
kann in einer Vielzahl von Modi realisiert werden, abhängig von
der Eigenschaft des Flüssigkristalls
und der Struktur eines Flüssigkristallmusters.
Genauer gesagt kann die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
in einem verdreht-nematischen (twisted nematic, TN) Modus betrieben
werden, einem Multi-Domänen
Modus, einem optisch kompensierten Doppelbrechungsmodus (optically compensated
birefringence, OCB), einem In-Plane Schaltungsmodus (in-plane switching,
IPS) und einem Vertikal-Ausrichtungsmodus (vertical alignment, VA).
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In
einem verdreht-nematischen (TN) Modus sind die Richtungsvektoren
eines Flüssigkristalls
derart angeordnet, dass sie um 90° verdreht
sind und ein elektrisches Feld angelegt wird, um die Richtungsvektoren
zu kontrollieren. Ein Multi-Domänen
Modus wird betrieben, indem ein Pixel in eine Vielzahl von Domänen unterteilt
vorliegt, um eine Richtung des Hauptbetrachtungswinkels in jeder
Domäne
zu ändern,
um hierdurch einen weiten Betrachtungswinkel bereitzustellen. In
einem optisch kompensierten Doppelbrechungsmodus (OCB) ist ein Kompensationsfilm
an der äußeren Oberfläche eines
Substrats angebracht, um eine Phasenänderung des Lichts zu kompensieren.
In einem In-Plane Schaltungsmodus (IPS) sind zwei Elektroden auf
einem Substrat gebildet, so dass Richtungsvektoren des Flüssigkristalls in
einer Ebene parallel zu einer Ausrichtungsschicht verdreht werden.
Ein Vertikal-Ausrichtungsmodus (VA) erlaubt, lange Achsen der Flüssigkristallmoleküle vertikal
zu einer Ebene der Ausrichtungsschicht anzuordnen, indem negative
Flüssigkristalle
und eine vertikale Ausrichtungsschicht verwendet werden.
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Unter
anderen, oben beschriebenen Modi beinhaltet die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus ein Farbfiltersubstrat (genannt ein
oberes Substrat) und ein Dünnschicht-Matrixsubstrat
(genannt ein unteres Substrat), die einander gegenüber und
einander zugewandt angeordnet sind und eine Flüssigkristallschicht zwischen
den beiden Substraten aufweisen. Zusätzlich ist eine schwarze Matrix
auf dem oberen Substrat gebildet, um einen Lichtaustritt zu verhindern,
und eine Farbfilterschicht, bestehend aus R-, B- und G-Farbresist zur
Verwirklichung von Farben, ist auf der schwarzen Matrix gebildet.
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Ebenso
beinhaltet das untere Substrat Gate-Leitungen und Daten-Leitungen,
die eine Pixeleinheit definieren, Schaltvorrichtungen, die auf den Kreuzungspunkten
zwischen Gate-Leitungen und Daten-Leitungen gebildet sind, und eine
gemeinsame Elektrode und Pixelelektroden, die so angeordnet sind,
dass sie sich abwechselnd überkreuzen
und ein transversales elektrisches Feld generieren.
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Eine
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus gemäß dem Stand
der Technik wird unter Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben
werden.
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1 zeigt
eine Draufsicht auf eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus
gemäß dem Stand
der Technik und 2 zeigt eine Querschnittansicht
entlang I-I' in 1.
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Einleitend
bezugnehmend auf 1 sind Gate-Leitungen 12 und
Daten-Leitungen 15 senkrecht
zueinander angeordnet, so dass sie sich auf einem unteren Substrat 11 überkreuzen,
um hierdurch Pixel zu definieren, Dünnschichttransistoren (thin
film transistors, TFTs) sind auf Kreuzungspunkten angeordnet, an
denen sich Gate-Leitungen 12 und Daten-Leitungen 15 kreuzen, eine
gemeinsame Leitung 25 ist innerhalb jedes Pixels angeordnet,
so dass sie parallel zu Gate-Leitungen 12 verläuft, eine
Vielzahl von gemeinsamen Elektroden 24 zweigen von den gemeinsamen
Leitungen 25 ab und verlaufen parallel zu den Daten-Leitungen 15,
eine Vielzahl von Pixelelektroden 17, von denen jede mit
einer jeweiligen der Drain-Elektroden des Dünnschichttransistors verbunden
ist und die alternierend zwischen den gemeinsamen Elektroden 24 und
parallel bezüglich
der gemeinsamen Elektroden 24 angeordnet sind, und Kondensator-Elektroden 26,
jede von einer jeweiligen der Pixelelektroden 17 ausgehend
und den oberen Bereich der gemeinsamen Leitung 25 überlappend.
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Jeder
der Dünnschichttransistoren
beinhaltet eine Gate-Elektrode 12a, die von einer jeweiligen
der Gate-Leitungen 12 abzweigt, eine Gate-isolierende Schicht
(nicht dargestellt), die auf der gesamten Oberfläche gebildet ist, die Gate-Elektrode 12a einschließend, eine
Halbleiterschicht 14, die auf der Gate-isolierenden Schicht
auf der Gate-Elektrode 12a gebildet
ist, und eine Source-Elektrode 15a und eine Drain-Elektrode 15b,
die von einer jeweiligen der Daten-Leitungen 15 abzweigen
und an beiden Seiten der Halbleiterschicht 14 gebildet
sind.
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Jede
der Pixelelektroden 17 ist mit der Drain-Elektrode 15b durch
ein Drain-Kontaktloch 19 verbunden.
Ebenso ist sowohl die gemeinsame Leitung 25 als auch jede
der gemeinsamen Elektroden 24 als eine Einheit gebildet
und gleichzeitig mit den Gate-Leitungen 12 gebildet. Sowohl
die gemeinsame Leitung 25 als auch jede der gemeinsamen
Elektroden 24 ist aus einem Metall mit niedrigem Widerstand,
wie Cu, Al, Cr, Mo und Ti, gebildet.
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Die
Pixelelektroden 17 und die gemeinsamen Elektroden 24 sind
alternierend zueinander gebildet. Die Pixelelektroden 17 können gleichzeitig
mit den Daten-Leitungen 15 gebildet werden oder können aus
einer anderen Schicht von den Daten-Leitungen 15 gebildet
sein. Die gemeinsamen Elektroden 24 und die Pixelelektroden 17 können alternierend
in einer geraden Linie gebildet sein oder können in einem Zickzack-Muster
zueinander gebildet sein.
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Die
gemeinsamen Elektroden 24 und die Pixelelektroden 17 können aus
transparentem leitfähigen
Metall gebildet werden, das eine erwünschte Lichtdurchlässigkeit
aufweist, wie Indium-Zinn-Oxid (ITO). Eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung,
die die oben beschriebene Struktur aufweist, wird ebenso eine ITO-ITO-Elektroden
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit IPS genannt.
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Bezugnehmend
auf 2 ist ferner eine isolierende Schicht zwischen
den gemeinsamen Elektroden 24 und den Pixelelektroden 17 bereitgestellt, um
die gemeinsamen Elektroden 24 von den Pixelelektroden 17 elektrisch
zu isolieren. Ein Bezugszeichen 13 aus 2 repräsentiert
eine Gate-isolierende Schicht, die aus Siliziumnitrid oder Siliziumoxid gebildet
ist.
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Die
gemeinsamen Elektroden 24 können, wie oben beschrieben,
zuerst gebildet werden, die Pixelelektroden 17 können später gebildet
werden und dann können
Bereiche zwischen ihnen mit einer isolierenden Schicht gefüllt werden,
um gemeinsame Elektroden 24 von den Pixelelektroden 17 elektrisch zu
isolieren. Als eine Alternative können die Pixelelektroden 17 zuerst
gebildet werden, die gemeinsamen Elektroden 24 können später gebildet
werden und dann können
die Bereiche zwischen ihnen mit einer isolierenden Schicht gefüllt werden,
um gemeinsame Elektroden 24 von den Pixelelektroden 17 zu trennen.
Ebenso können
die gemeinsamen Elektroden 24 und die Pixelelektroden 17 aus
derselben Schicht ohne dazwischenliegende isolierende Schicht gebildet
werden. Eine Schutzschicht 16 zum Schutz einer Reihe von
Strukturen wird ferner auf der gesamten Oberfläche inklusive der Pixelelektroden 17 gebildet.
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Noch
einmal bezugnehmend auf 2 sind schwarze Matrizen 22 auf
einem oberen Substrat (i. e. Farbfiltersubstrat) 21 vorgesehen,
die einen Lichtaustritt verhindern, und eine Farbfilterschicht 23, die
aus R-, G- und B-Farbresist besteht, ist zwischen den schwarzen
Matrizen vorgesehen. Eine Deckschicht 29, die die Farbfilterschicht 23 schützt und
die Oberfläche
der Farbfilterschicht 23 einebnet, ist auf der Farbfilterschicht 23 vorgesehen/bereitgestellt. Die
schwarzen Matrizen 22 erstrecken sich bis hoch zu den gemeinsamen
Elektroden 24 innerhalb der Pixel, die an beiden Enden
des unteren Substrats 11 angeordnet sind, um einen Lichtaustritt
aus den Kanten der Pixel zu verhindern.
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Ebenso
ist es möglich,
die gemeinsamen Elektroden 24, die an den Rändern der
Pixel angeordnet sind, die Daten-Leitungen 15 überlappen
zu lassen und eine Funktion der schwarzen Matrix 22 zu übernehmen.
In diesem Fall sollte jede der gemeinsamen Elektroden 24 aus
einer Licht-blockierenden Schicht wie einer Metallschicht gebildet
sein.
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Das
untere Substrat 11 und das Farbfiltersubstrat 21 der
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus sind unter Verwendung eines Dichtungsmittels
(nicht dargestellt), das eine adhäsive Eigenschaft aufweist,
gekoppelt, so dass sie einander gegenüber stehen und einander zugewandt
sind, und eine Flüssigkristallschicht 31 ist
zwischen den beiden Substraten gebildet, wie in 2 dargestellt.
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Gemäß einer
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus, die die oben beschriebene Konstruktion
aufweist, sind sowohl die gemeinsamen Elektroden 24 als
auch die Pixelelektroden 17 auf dem gleichen Substrat gebildet,
um Flüssigkristallmoleküle 32 zu
rotieren, während
die Flüssigkristallmoleküle parallel
zu dem unteren Substrat 11 gehalten werden. Eine Spannung
wird zwischen den beiden Elektroden angelegt, um ein transversales
elektrisches Feld bezüglich
des unteren Substrats 11 zu generieren.
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Dieses
transversale elektrische Feld reduziert Änderungen der Doppelbrechung
des Flüssigkristalls
bezüglich
einer Betrachtungsrichtung. Folglich stellt die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus gemäß im Vergleich
mit einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit verdreht-nematischem (TN-)Modus der verwandten Technik einen
erwünschten
Betrachtungswinkel bereit.
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3 zeigt
eine Spannungsverteilung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus gemäß dem Stand
der Technik, und 4A und 4B zeigen
Draufsichten ohne Anlegen einer Spannung beziehungsweise mit Anlegen
einer Spannung.
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Bezugnehmend
auf 3 ist, wenn eine Spannung von 5 V an jede der
gemeinsamen Elektroden 24 angelegt wird und eine Spannung
von 0 V an jede der Pixelelektroden 17 angelegt wird, eine Äquipotentialfläche in einem
Bereich gerade oberhalb der Elektroden 24 und der Elektroden 17 parallel
zu sowohl den Elektroden 24 als auch den Elektroden 17 ausgerichtet
und die Äquipotentialfläche ist
in einem Bereich, der zwischen den beiden Elektroden 24 und 17 angeorndnet
ist, nahezu vertikal ausgerichtet.
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Da
die Richtung der elektrischen Felder senkrecht zu der Äquipotentialfläche verläuft, ist
in einem Bereich, der zwischen der gemeinsamen Elektrode 24 und
der Pixelelektrode 17 angeordnet ist, eher ein horizontales
elektrisches Feld ausgebildet als ein vertikales elektrisches Feld.
Ebenso ist, in einem Bereich, der über sowohl den Elektroden 24 als auch
den Elektroden 17 angeordnet ist, eher ein vertikales elektrisches
Feld ausgebildet als ein horizontales elektrisches Feld, und sowohl
das horizontale elektrische Feld als auch das vertikale elektrische Feld
sind in einer Mischform in einem Bereich ausgebildet, der über den
Rändern
jeder der Elektroden 24 und jeder der Elektroden 17 angeordnet
ist.
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In
der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus wird eine Anordnung des Flüssigkristalls
unter Verwendung von elektrischen Feldern kontrolliert. Wenn eine
genügend
große Spannung
an Flüssigkristallmoleküle 32 angelegt wird,
die ursprünglich
in der gleichen Richtung wie die Transmissionsachse einer der Polarisationsplatten
ausgerichtet sind, wie in 4A dargestellt,
sind die Längsachsen
der Flüssigkristallmoleküle 32 parallel
zu der Richtung des elektrischen Felds ausgerichtet, wie in 4B dargestellt.
Andererseits sind, wenn die Flüssigkristallmoleküle negative
dielektrische Anisotropie aufweisen, die kurzen Achsen der Flüssigkristallmoleküle parallel
zu der Richtung des elektrischen Feldes ausgerichtet.
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Genauer
gesagt sind eine erste Polarisationsplatte und eine zweite Polarisationsplatte
an äußeren Oberflächen des
unteren Substrats und des oberen Substrats einander gegenüberstehend
und einander zugewandt angebracht, dabei derart angeordnet, dass
ihre Transmissionsachsen senkrecht aufeinander stehen. Ein normalerweise
schwarzer Zustand wird erreicht, indem eine Reibrichtung einer Ausrichtungsschicht
auf dem unteren Substrat parallel bezüglich einer Transmissionsachse
einer der Polarisationsplatten gebildet wird.
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Das
bedeutet, wenn eine Spannung nicht angelegt ist, sind die Flüssigkristallmoleküle 32 ausgerichtet
wie in 4A dargestellt, so dass ein Schwarzzustand
angezeigt wird. Im Gegensatz dazu sind, wenn eine Spannung angelegt
ist, die Flüssigkristallmoleküle 32 parallel
zu der Richtung des elektrischen Feldes ausgerichtet, wie in 4B dargestellt,
so dass hierdurch ein Weißzustand
angezeigt wird.
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Wie
oben beschrieben weist die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus
gemäß dem Stand
der Technik einen Vorteil auf, einen großen Betrachtungswinkel aufzuweisen.
Jedoch gibt es eine Gelegenheit, in der dieser Vorteil ein Problem
hervorrufen kann. Zum Beispiel kann, wenn ein Nutzer an einem öffentlichen
Platz eine persönliche
Anzeigevorrichtung nutzt, die mit einem LCD-Paneel mit IPS-Modus
ausgestattet ist, ihre/seine Privatsphäre und/oder Sicherheit durch
einen heimlichen Blick einer benachbarten Person verletzt werden.
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Um
dieses Problem zu lösen,
kann ein zusätzliches
Flüssigkristallpaneel,
das einen Betrachtungswinkel kontrolliert, auf einem Haupt-Flüssigkristallpaneel
angebracht werden, um Privatsphäre
eines Nutzers zu schützen
oder aus einem Sicherheitsgrund. Das zusätzliche Flüssigkristallpaneel bewirkt einen überschüssigen Lichtaustritt
in einem Schwarzzustand in einer horizontalen Betrachtungswinkelrichtung,
so dass es den Betrachtungswinkel einschränken kann. Jedoch sollte in
diesem Fall nicht nur das Flüssigkristallpaneel
zur Kontrolle des Betrachtungswinkels zusätzlich hergestellt werden, sondern
ebenso steigen die Dicke und das Gewicht des Produktes um mehr als
das Doppelte. Ebenso kann, wenn das Flüssigkristallpaneel zur Kontrolle des
Betrachtungswinkels und das Haupt-Flüssigkristallpaneel aneinander
befestigt sind, eine Fehlausrichtung aufgetreten sein. Ebenso kann,
da das Licht, das von einer Hintergrund-Beleuchtungseinheit ausgeht,
ferner durch das Flüssigkristallpaneel
zur Kontrolle des Betrachtungswinkels fallen sollte, wenn die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
in einem Modus für
große
Betrachtungswinkel verwendet wird, Front-Helligkeit beträchtlich
reduziert sein.
KR
10 2005 0105052 A offenbart eine IPS-LCD-Vorrichtung, wobei
der Betrachtungswinkel, durch eine dritte Elektrode steuerbar ist,
die auf dem zweiten Substrat gebildet ist.
JP 10-153968 A offenbart eine weitere
LCD-Vorrichtung mit einem steuerbaren Betrachtungswinkel, wobei
ein steuerbarer Bildbereich in jedem Subpixel vorgesehen ist, so
dass das Subpixel im IPS-Modus oder im VA-Modus betrieben werden
kann.
US 2005/0190329
A1 offenbart eine weitere LCD-Vorrichtung mit einem steuerbaren
Betrachtungswinkel, wobei zwei Flüssigkristallzellen übereinander
angeordnet sind.
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Dementsprechend
ist die vorliegende Erfindung auf eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus mit einem einstellbaren Betrachtungswinkel
ausgerichtet und ein Verfahren zur Herstellung derselben, die einem
Problem oder mehr Problemen substanziell vorbeugt, die auf Beschränkungen
und Nachteile des Standes der Technik zurückzuführen sind.
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Ein
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus mit einem einstellbaren Betrachtungswinkel
und ein Verfahren zur Herstellung derselben bereitzustellen, in
der Privatsphäre und/oder
Sicherheit eines Notbook-Nutzers sogar an einem belebten öffentlichen
Platz geschützt
werden kann, indem rote, grüne
und blaue Subpixel und Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels
gebildet werden.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus mit einem einstellbaren Betrachtungswinkel
und ein Verfahren zur Herstellung derselben bereitzustellen, in
der ein Modus für
kleine Betrachtungswinkel und ein Modus für große Betrachtungswinkel selektiv
betrieben werden können.
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Zusätzliche
Vorzüge,
Gegenstände
und Merkmale der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung
bekanntgemacht und teilweise dem normalen Fachmann bei Prüfung des
Folgenden offensichtlich werden oder können durch Anwendung der Erfindung
erlernt werden. Die Gegenstände und
anderen Vorzüge
der Erfindung können
durch die Struktur, auf die in der geschriebenen Beschreibung und
Ansprüchen
hieraus besonders hingewiesen wird, erkannt und erzielt werden,
ebenso wie aus den angehängten
Zeichnungen.
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Um
diese Gegenstände
und anderen Vorzüge
zu erreichen und in Übereinstimmung
mit dem Ziel der Erfindung, wie ausgeführt und weitgehend beschrieben,
weist eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus auf ein erstes Substrat und ein zweites
Substrat, Gate-Leitungen und Daten-Leitungen, die einander auf dem
ersten Substrat kreuzen und rote, grüne und blaue Subpixel und Subpixel
zur Kontrolle des Betrachtungswinkels definieren, Dünnschichttransistoren
an den Kreuzungspunkten der Gate-Leitungen und der Daten-Leitungen,
erste Pixelelektroden und erste gemeinsame Elektroden auf dem ersten
Substrat, die räumlich
voneinander getrennt sind und abwechselnd an den roten, grünen und
blauen Subpixeln angeordnet sind, zweite Pixelelektroden an den
Subpixeln zur Kontrolle des Betrachtungswinkels auf dem ersten Substrat,
zweite gemeinsame Elektroden auf dem zweiten Substrat und an Positionen,
die den Positionen der zweiten Pixelelektroden auf dem ersten Substrat
entsprechen, und eine Flüssigkristallschicht zwischen
dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat.
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In
einem weiteren Aspekt einer Ausführungsform
weist ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus auf Bilden von Gate-Leitungen und Daten-Leitungen,
die einander auf einem ersten Substrat kreuzen und rote, grüne und blaue
Subpixel und Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels definieren,
Bilden von Transistoren auf den Kreuzungspunkten der Gate-Leitungen
und der Daten-Leitungen, Bilden von ersten gemeinsamen Elektroden
parallel zu den Daten-Leitungen und von ersten Pixelelektroden,
die alternierend bezüglich
der ersten gemeinsamen Elektroden an den roten, grünen und blauen
Subpixeln angeordnet sind auf dem ersten Substrat, Bilden von zweiten
Pixelelektroden an den Subpixeln zur Kontrolle des Betrachtungswinkels
auf dem ersten Substrat, Bilden von zweiten gemeinsamen Elektroden
auf einem zweiten Substrat an Positionen, die den Positionen der
zweiten Pixelelektroden an dem ersten Substrat entsprechen, und
Bilden einer Flüssigkristallschicht
zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat.
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Es
ist zu bemerken, dass beide, die vorgehende allgemeine Beschreibung
und die nachstehende detaillierte Beschreibung der vorliegenden
Erfindung exemplarisch und erläuternd
sind und vorgesehen sind, weitere Erklärungen der Erfindung wie beansprucht
bereitzustellen.
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Die
begleitenden Zeichnungen, die beigefügt sind, um ein weitergehendes
Verständnis
der Erfindung zu liefern und die eingefügt sind in und einen Teil der
Anmeldung darstellen, illustrieren Ausführungsformen der Erfindung
und dienen zusammen mit der Beschreibung, um das Prinzip der Erfindung zu
erklären.
In den Zeichnungen:
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1 zeigt
eine Draufsicht einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus
gemäß dem Stand
der Technik;
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2 zeigt
eine Querschnittansicht entlang der Linie I-I' aus 1;
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3 zeigt
eine Darstellung einer Spannungsverteilung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus;
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4A und 4B zeigen
Draufsichten ohne Anlegen einer Spannung beziehungsweise mit Anlegen
einer Spannung;
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5 zeigt
eine Draufsicht einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6A und 6B zeigen
Querschnittansichten entlang II-II' aus 5 eines
Modus für
große Betrachtungswinkel;
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7A und 7B zeigen
Graphen, die Transmissionseigenschaften der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus aus 5 in einem
Modus für
große
Betrachtungswinkel darstellen;
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8 zeigt
eine Änderung
des Kontrastverhältnisses
in Abhängigkeit
von einem Betrachtungswinkel in Subpixeln zur Kontrolle des Betrachtungswinkels,
wenn die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit
In-Plane Schaltungsmodus aus 5 in einem Modus
für große Betrachtungswinkel
betrieben wird;
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9A bis 9C zeigt
Querschnittansichten der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus entlang II-II' aus 5, betrieben
in einem Modus für
kleine Betrachtungswinkel;
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10A und 10B zeigen
Graphen, die Transmissionseigenschaften der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus aus 5 darstellen,
betrieben in einem Modus für
kleine Betrachtungswinkel;
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11 zeigt
eine Änderung
des Kontrastverhältnisses
in Abhängigkeit
von einem Betrachtungswinkel in Subpixeln zur Kontrolle des Betrachtungswinkels,
wenn die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit
In-Plane Schaltungsmodus aus 5 in einem Modus
für kleine
Betrachtungswinkel betrieben wird;
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12 zeigt
eine Draufsicht, die einen Teilbereich eines Farbfiltersubstrats
(i. e. eines oberen Substrats) in einem Flüssigkristallpaneel gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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13 zeigt
eine Querschnittansicht entlang III-III' aus 12;
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14 zeigt
eine Draufsicht einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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15 zeigt
eine Draufsicht einer Leitungsstruktur, die in einem oberen Substrat
einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus aus 14 gebildet
ist.
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16 zeigt
eine Draufsicht auf ein Dünnschichttransistor-Substrat
und ein Farbfiltersubstrat einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung
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17 zeigt
eine Draufsicht auf ein Dünnschichttransistor-Substrat
und ein Farbfiltersubstrat einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bezug
wird nun im Detail genommen auf die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, wobei Beispiele derselben in den beigefügten Zeichnungen
illustriert sind.
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5 zeigt
eine Draufsicht auf eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und 6A und 6B zeigen
Querschnittansichten eines Modus für große Betrachtungswinkel entlang
II-II' aus 5.
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Eine
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein unteres Substrat, ein
oberes Substrat und eine Flüssigkristallschicht,
die zwischen dem unteren Substrat und dem oberen Substrat eingefügt ist.
Ebenso beinhaltet die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
einen roten Subpixel, einen grünen Subpixel,
einen blauen Subpixel und einen Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels.
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Der
rote Subpixel, der grüne
Subpixel und der blaue Subpixel, die in dem oberen Substrat gebildet
sind, enthalten rote Farbfilter, grüne Farbfilter und blaue Farbfilter,
in dieser Reihenfolge. Jeder der Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels
enthält eine
gemeinsame Elektrode zur Kontrolle des Betrachtungswinkels statt
eines Farbfilters.
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Ebenso
ist die gemeinsame Elektrode zur Kontrolle des Betrachtungswinkels
mit einer gemeinsamen Leitung zur Kontrolle des Betrachtungswinkels
verbunden, die sich bis an einen äußeren Rand eines Flüssigkristall-Anzeigepaneels
erstreckt.
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Eine
Vielzahl von gemeinsamen Elektroden und von Pixelelektroden sind
abwechselnd in den roten Subpixeln, den grünen Subpixeln und den blauen Subpixeln
des unteren Substrats gebildet, so dass beim Anlegen einer Spannung
ein transversales elektrisches Feld generiert wird. Jede der Pixelelektroden
zur Kontrolle des Betrachtungswinkels ist in Form einer Sprosse
ausgebildet, so dass sie jeder der gemeinsamen Elektroden zur Kontrolle
des Betrachtungswinkels gegenüber
angeordnet und dieser zugewandt angeordnet ist, so dass beim Anlegen
einer Spannung ein vertikales elektrisches Feld zwischen jeder der
Pixelelektrode zur Kontrolle des Betrachtungswinkels und jeder der
gemeinsamen Elektroden zur Kontrolle des Betrachtungswinkels generiert
wird.
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Wenn
sich jeder der Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels in
einem Aus-Zustand befindet, arbeitet die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung in
einem Modus für
große
Betrachtungswinkel unter Verwendung der roten Subpixel, der grünen Subpixel und
der blauen Subpixel. Im Gegensatz dazu arbeitet die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
in einem Modus für
kleine Betrachtungswinkel durch den generierten Lichtaustritt bei
einem seitlichen Betrachtungswinkel, wenn sich jeder der Subpixel
zur Kontrolle des Betrachtungswinkels in einem Ein-Zustand befindet.
Die Grenzen des Betrachtungswinkels werden kontrolliert, indem mindestens
ein Spannungspegel kontrolliert wird, der an jede der zweiten Pixelelektroden
angelegt wird, wenn jeder der Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels
in einem Modus für
kleine Betrachtungswinkel betrieben wird.
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Eine
Konstruktion einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird mm genauer beschrieben, mit Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen.
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Bezugnehmend
auf 5, 6A und 6B beinhaltet
ein unteres Substrat 111 einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von in Linien angeordneten
Gate-Leitungen 112 und eine Vielzahl von Daten-Leitungen 115,
die die Gate-Leitungen 112 senkrecht überkreuzen, wobei die Gate-Leitungen 112 und
die Daten-Leitungen 115 Subpixel Pr, Pg, Pb und Pv definieren.
Dünnschichttransistoren
(TFTs) sind auf den Kreuzungspunkten von Daten-Leitungen und Gate-Leitungen
gebildet, um eine Spannung in roten Subpixeln Pr, grünen Subpixeln
Pg und blauen Subpixeln Pb zu schalten. Ferner beinhaltet das untere
Substrat 111 eine Vielzahl von gemeinsamen Elektroden Vcom 124,
von denen jede mit einer jeweiligen der gemeinsamen Leitungen 125 verbunden
ist, die parallel zu den Gate-Leitungen 112 verlaufen,
und vertikal in eine Pixeleinheit hinein abzweigt. Jede Pixelelektrode 117 ist
mit einem jeweiligen der Dünnschichttransistoren verbunden
und verläuft
parallel zu den gemeinsamen Elektroden 124.
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Bezugnehmend
auf 6A und 6B wird ferner
eine Gate-isolierende Schicht 113 zwischen den Gate-Leitungen 112 und
den Daten-Leitungen 115 gebildet, gebildet durch Abscheiden
einer anorganischen isolierenden Schicht wie SiNx und SiOx unter
Verwendung von plasmagestützter
chemischer Gasphasenabscheidung (PECVD).
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Die
Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels Pv beinhalten Dünnschichttransistoren
an jedem der Kreuzungspunkte zwischen den Gate-Leitungen 112 und
den Daten-Leitungen 115, um eine Spannung zu schalten,
und Pixelelektroden zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 517,
die mit den Dünnschichttransistoren
verbunden sind und innerhalb jedem der Subpixel zur Kontrolle des
Betrachtungswinkels Pv eine Sprossenform aufweisen.
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Eines
der anorganischen isolierenden Materialien, wie SiNx und SiOx, und
ein organisches isolierendes Material wie Benzocyclobuten (BCB)
und Material auf Acrylbasis, ist auf der gesamten Oberfläche einschließlich der
Daten-Leitung 115 abgeschieden, um einen Schutzfilm 116 zu
bilden, der die gesamte Oberfläche
einebnet und eine darin gebildete Struktur schützt.
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Jeder
der Dünnschichttransistoren
enthält eine
Gate-Elektrode 112a, die von jeder der Gate-Leitungen 112 abzweigt,
eine Gate-isolierende Schicht 113, die auf der gesamten
Oberfläche
einschließlich
der Gate-Elektrode 112a gebildet ist, eine Halbleiterschicht 114,
die gebildet ist, indem nacheinander undotiertes amorphes Silizium
(a-Si) und dotiertes
amorphes Silizium (n + a-Si) abgeschieden werden, letzteres durch
Ionenimplantierung von Unreinheiten in die Gate-isolierende Schicht 113 auf
der Gate-Elektrode 112a gebildet,
und Source-Elektroden 115a und Drain-Elektroden 115b,
die von den Daten-Leitungen 115 abzweigen und an beiden
Rändern
der Halbleiterschicht 114 gebildet sind. Jeder der Dünnschichttransistoren
kontrolliert eine Spannung, die an eine Pixeleinheit P angelegt
wird. Ebenso ist jede der Pixelelektroden 117 mit der Drain-Elektrode 115b durch
ein erstes Kontaktloch 119a verbunden.
-
Die
Gate-Leitungen 112 und Daten-Leitungen 115 können aus
Metall mit geringem Widerstand, wie Cu, Al, Aluminium-Neodym (AlNd),
Mo, Cr, Ti, Ta und MoW, gebildet sein. Die gemeinsamen Leitungen 125 werden
gleichzeitig mit der Bildung der Gate-Leitungen 112 gebildet.
-
Ebenso
werden die gemeinsamen Elektroden 124 und die Pixelelektroden 117 gleichzeitig
aus transparentem leitfähigen
Metall gebildet, das eine erwünschte
Lichtdurchlässigkeit
aufweist, wie Indium-Zinnoxid oder Indium-Zinkoxid. Die gemeinsamen
Elektroden 124 können
aus einer Metallschicht mit geringem Widerstand gebildet werden,
die von den gemeinsamen Leitungen 125 abzweigen, wenn die
gemeinsamen Leitungen 125 gebildet werden.
-
Das
bedeutet, dass die gemeinsamen Elektroden 124 aus Indium-Zinnoxid
oder Indium-Zinkoxid gebildet werden können, welches ein transparentes
leitfähiges
Material darstellt, das für
Licht durchlässig
ist. Dann können
gemeinsame Elektroden 124 aus der gleichen Schicht wie
die Pixelelektroden 117 gebildet werden. Alternativ dazu
kann sie aus der gleichen Schicht wie die Gate-Leitungen 112 gebildet werden.
Ebenso können
die gemeinsamen Elektroden 124 in einer oberen Schicht
auf den Pixelelektroden 117 gebildet werden oder sie können in
einer unteren Schicht unter den Pixelelektroden 117 gebildet werden.
Ebenso können
die Pixelelektroden 117 aus der gleichen Schicht wie die
gemeinsamen Elektroden 124 gebildet werden, solange die
Pixelelektroden 117 und die gemeinsamen Elektroden keinen Kurzschluss
verursachen.
-
Ein
Ende jeder der gemeinsamen Elektroden 124 ist elektrisch
mit einer jeweiligen der gemeinsamen Leitungen 125 durch
ein zweites Kontaktloch 119b verbunden, so dass eine Spannung
von jeder der gemeinsamen Leitungen 125 daran angelegt werden
kann. Um eine Spannung anzulegen, werden die Pixelelektroden 117 an
ihren einen Enden zusammengeschlossen, um mit der Drain-Elektrode 115b jedes
der Dünnschichttransistoren
verbunden zu werden. Sowohl jede der gemeinsamen Elektroden 124 als
auch jede der Pixelelektroden 117 wird als gerade Linie
oder in einer Zickzackform gebildet. Die gemeinsamen Elektroden 124 und
die Pixelelektroden 117 werden alternierend und parallel
zueinander gebildet.
-
12 zeigt
eine Draufsicht eines Teilbereichs eines Farbfiltersubstrats (i.
e. eines oberen Substrats) in einem Flüssigkristall-Anzeigepaneel gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und 13 zeigt
eine Querschnittansicht entlang III-III' aus 12.
-
Bezugnehmend
auf 6A und 6B, 12 und 13 werden
schwarze Matrizen 122, gebildet aus einem Metall wie Cr
oder CrOx, die eine optische Dichte von 3.5 oder höher aufweisen,
oder aus einem organischen Material wie auf Kohlenstoff basierendes
Material, auf dem oberen Substrat 121, das dem unteren
Substrat 111 gegenüber
liegt und ihm zugewandt ist, gebildet, um Lichtaustritt in Bereichen
der Dünnschichttransistoren,
den Gate-Leitungen 112, den Daten-Leitungen 115 und
den benachbarten Bereichen zu verhindern.
-
Ebenso
wird eine Farbfilterschicht 123, in der rote, grüne, blaue
Farbresists, die farbgebende Farbstoffe enthalten, in einer Reihe
angeordnet sind, in roten Subpixeln Pr, grünen Subpixeln Pg und blauen Subpixeln
Pb auf dem oberen Substrat 121 gebildet. Eine Deckschicht 129 wird
auf der Farbfilterschicht 123 gebildet, so dass eine innere
Oberfläche
des oberen Substrats 121 eingeebnet wird.
-
Jede
der gemeinsamen Elektroden zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 524,
gebildet aus einem transparenten Elektrodenmaterial, ist in jedem der
Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels Pv des oberen Substrats 121 gebildet.
Die gemeinsamen Elektroden zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 524 sind
aus einem transparenten leitfähigen Metall
gebildet, das erwünschte
Lichtdurchlässigkeit aufweist,
wie Indium-Zinnoxid und Indium-Zinkoxid. Ebenso
ist jede der gemeinsamen Elektroden zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 524 mit
einer jeweiligen der gemeinsamen Leitungen zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 525 verbunden,
die auf jeder der schwarzen Matrizen 122 gebildet sind
und sich bis zu einem äußeren Rand
erstrecken, so dass ein Signal angelegt werden kann.
-
Die
gemeinsamen Leitungen zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 525 können aus
einem transparenten leitfähigen
Metall gebildet werden, das erwünschte
Lichtdurchlässigkeit
aufweist, wie Indium-Zinnoxid und Indium-Zinkoxid, oder können aus einem
Metall mit geringem Widerstand wie Cu, Al, AlNd (Aluminium-Neodym),
Mo, Cr, Ti, Ta und MoW gebildet werden.
-
Das
untere Substrat 111 und das obere Substrat 121 sind
so verbunden, dass sie einander gegenüber liegen und einander zugewandt
sind, indem ein Dichtungsmittel (nicht dargestellt) entlang den Rändern der
Substrate aufgebracht wird und das eine adhäsive Eigenschaft aufweist.
Eine Flüssigkristallschicht 131 ist
zwischen den beiden Substraten gebildet.
-
Eine
erste Polarisationsplatte 161 und eine zweite Polarisationsplatte 162,
die an äußeren Oberflächen des
unteren Substrats und des oberen Substrats befestigt sind, sind
derart angeordnet, dass ihre Transmissionsachsen senkrecht aufeinander stehen.
Ein normalerweise Schwarzzustand wird durch Verwendung einer Reibrichtung
einer Ausrichtungsschicht erhalten, die auf dem unteren Substrat 111 parallel
zu einer Transmissionsachse einer der Polarisationsplatten gebildet
ist.
-
Eine
Zellöffnung
von jedem der Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels Pv
ist gleich groß oder
größer als
Zellöffnungen
der roten Subpixel Pr, der grünen
Subpixel Pg und der blauen Subpixel Pb. Diese Anordnung vergrößert eine
Zellöffnung,
so dass Helligkeit mit einem Betrachtungswinkel erhöht werden
kann. Dadurch kann ein Kontrastverhältnis in dieser Konstruktion
reduziert werden.
-
Die
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
(LCD) mit In-Plane Schaltungsmodus (IPS), die die oben genannte
Konstruktion aufweist, kann in einem Modus für große Betrachtungswinkel oder
in einem Modus für
kleine Betrachtungswinkel betrieben werden. Wenn die LCD mit IPS
in dem Modus für
große
Betrachtungswinkel betrieben wird, wird eine Schwarz-Spannung an
jeden der Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels Pv angelegt
oder nicht angelegt. Andererseits wird, wenn die LCD mit IPS in
einem Modus für
kleine Betrachtungswinkel betrieben wird, eine Spannung an jedem
der Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels Pv angelegt.
-
Es
wird ein vertikales elektrisches Feld in jedem der Subpixel zur
Kontrolle des Öffnungswinkels Pv
generiert, um Flüssigkristallmolekülen zu ermöglichen,
sich darin in vertikaler Richtung zu bewegen. Folglich ist als Transmissionszustand,
betrachtet von der Vorderseite, ein Schwarzzustand beibehalten, unabhängig vom
Anlegen einer Spannung. Ein Transmissionszustand bei Betrachtung
aus einem seitlichen Winkel kann durch Anlegen einer Spannung geändert werden.
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Während des
Modus für
große
Betrachtungswinkel wird eine Schwarz-Spannung an die Subpixel zur Kontrolle
des Betrachtungswinkels Pv angelegt, um einen Schwarzzustand zu
generieren. Wenn eine Spannung nicht an jedem der roten Subpixel
Pr, der grünen
Subpixel Pg und der blauen Subpixel Pb angelegt wird, sind Flüssigkristallmoleküle 132 angeordnet
wie in 6A dargestellt, so dass ein
Schwarzzustand angezeigt wird. Im Gegensatz dazu sind Flüssigkristallmoleküle 132 parallel
zur Richtung eines elektrischen Feldes angeordnet, wenn eine Spannung
an jedem der roten Subpixel Pr, der grünen Subpixel Pg und der blauen
Subpixel Pb angelegt wird, wie in 6B dargestellt,
so dass ein Weißzustand
angezeigt wird.
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Wie
oben beschrieben kann die Flüssigkristall-Anzeige
mit In-Plane Schaltungsmodus gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in dem Modus für große Betrachtungswinkel oder
in dem Modus für
kleine Betrachtungswinkel betrieben werden. Wenn die LCD mit IPS-Modus
in dem Modus für
große
Betrachtungswinkel betrieben wird, sind Farben von schwarz bis weiß in dem
großen
Betrachtungswinkel realisiert, indem eine Spannung an jeden der
roten Subpixel, der grünen
Subpixel und der blauen Subpixel angelegt wird, und die Subpixel
zur Kontrolle des Betrachtungswinkels Pv sind ausgeschaltet, um
einen Schwarzzustand zu erhalten.
-
7A und 7B zeigen
Graphen, die Transmissionseigenschaften in einem Modus für große Betrachtungswinkel
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellen. 8 zeigt
eine Änderung
des Kontrastverhältnisses
in Abhängigkeit
von einem Betrachtungswinkel in Subpixeln zur Kontrolle des Betrachtungswinkels,
wenn eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einem Modus für große Betrachtungswinkel betrieben
wird.
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Bezugnehmend
auf 7A und 7B weisen
die Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels Pv eine Durchlässigkeit
von etwa 0% auf, um einen Schwarzzustand während des Modus für große Betrachtungswinkel
beizubehalten. Jeder der roten Subpixel Pr, der grünen Subpixel
Pg und der blauen Subpixel Pb weisen eine Durchlässigkeit von nahezu 0% auf
und nehmen einen Schwarzzustand an, wenn eine Spannung nicht angelegt
wird (i. e. Aus-Zustand), und nehmen einen Weißzustand über den gesamten Betrachtungswinkel
an, wenn eine Spannung angelegt wird (i. e. Ein-Zustand), so dass
der Bildschirm von einem Nutzer betrachtet werden kann.
-
Ebenso
ist während
des Modus für
große
Betrachtungswinkel ein Kontrastverhältnis einheitlich und exzellent über den
gesamten Betrachtungswinkel, was in dem Graph aus 8 dargestellt
ist.
-
Die
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung nutzt ein Auswahlsignal, um selektiv
zwischen dem Modus für
große
Betrachtungswinkel und dem Modus für kleine Betrachtungswinkel
zu schalten. Wenn der Modus für große Betrachtungswinkel
durch das Auswahlsignal ausgewählt
wird, wird jeder der Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels
ausgeschaltet. Wenn der Modus für
kleine Betrachtungswinkel durch das Auswahlsignal ausgewählt wird,
wird jeder der Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels eingeschaltet.
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Arbeitweisen
der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beim Betrieb in dem Modus für kleine
Betrachtungswinkel wird im Folgenden im Detail beschrieben werden.
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9A bis 9C zeigen
Querschnittansichten entlang II-II' aus 5 einer
LCD mit IPS in einem Modus für
kleine Betrachtungswinkel gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 10A und 10B zeigen Transmissionseigenschaften während eines
Modus für
kleine Betrachtungswinkel gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 11 zeigt
eine Änderung
des Kontrastverhältnisses
in Abhängigkeit
von einem Betrachtungswinkel in Subpixeln zur Kontrolle des Betrachtungswinkels,
wenn eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einem Modus für kleine Betrachtungswinkel
betrieben wird.
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9A zeigt
eine Querschnittansicht einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus in einem Modus für kleine Betrachtungswinkel,
wenn eine Spannung nicht angelegt ist (Aus-Zustand), und 9B zeigt
eine Querschnittansicht einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus in einem Modus für kleine Betrachtungswinkel,
wenn eine Spannung angelegt ist (Ein-Zustand).
-
Gemäß der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus, die in einem Modus für kleine
Betrachtungswinkel betrieben wird, ist ein vertikales elektrisches
Feld zwischen jeder der gemeinsamen Elektroden zur Kontrolle des
Betrachtungswinkels 524 und jeder der Pixelelektroden zur Kontrolle
des Betrachtungswinkels 517 in jedem der Subpixel zur Kontrolle
des Betrachtungswinkels gebildet, so dass Flüssigkristallmoleküle 132 vertikal ausgerichtet
vorliegen.
-
Bezugnehmend
auf 9A und 10A wird,
wenn eine Spannung nicht angelegt wird, ein horizontales elektrisches
Feld zwischen jeder der gemeinsamen Elektroden 124 und
jeder der Pixelelektroden 117 in jedem der roten Subpixel,
der grünen Subpixel
und der blauen Subpixel nicht gebildet, werden Flüssigkristallmoleküle 132,
die zwischen jeder der gemeinsamen Elektroden 124 und jeder
der Pixelelektroden 117 ausgerichtet sind, nicht aus einer ursprünglichen
Anordnung herausbewegt, so dass die Flüssigkristallmoleküle 132 normalerweise
einen Schwarzzustand bilden.
-
Ebenso
wird ein vertikales elektrisches Feld zwischen jeder der Pixelelektroden
zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 517 des unteren Substrats
und jeder der gemeinsamen Elektroden zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 524 des
oberen Substrats in jedem der Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels
Pv gebildet, so dass Flüssigkristallmoleküle 132 vertikal
aufgerichtet und ausgerichtet sind.
-
Folglich
wird eine Phasendifferenz der Flüssigkristallmoleküle 132 in
einem frontalen Betrachtungswinkel nicht generiert und somit ist
normalerweise ein Schwarzzustand gebildet. Im Gegensatz dazu wird
für einen
Betrachtungswinkel aus seitlicher Richtung durch die aufgerichteten
Flüssigkristallmoleküle 132 in
den Subpixeln zur Kontrolle des Betrachtungswinkels in beträchtlichem
Umfang Verzögerung
generiert und somit ein Kontrast reduziert. Folglich ist der seitliche
Betrachtungswinkel eingeschränkt
und somit ist ein kleiner Bertachtungswinkel erreicht.
-
Ebenso
werden, bezugnehmend auf 9B und 10A, da ein horizontales elektrisches Feld zwischen
jeder der gemeinsamen Elektroden 124 und jeder der Pixelelektroden 117 gebildet
wird, wenn eine Spannung angelegt wird (Ein-Zustand), Längsachsen
der Flüssigkristallmoleküle 132,
die zwischen jeder der gemeinsamen Elektroden 124 und jeder
der Pixelelektroden 117 enthalten sind, so ausgerichtet, dass
sie parallel zu der Richtung des elektrischen Feldes stehen. Wenn
die Flüssigkristallmoleküle 132 negative
dielektrische Anisotropie aufweisen, sind die kurzen Achsen der
Flüssigkristallmoleküle 132 so ausgerichtet,
dass sie parallel zu der Richtung des elektrischen Feldes stehen.
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Andererseits
wird ein vertikales elektrisches Feld zwischen jeder der Pixelelektroden
zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 517 des unteren Substrats 111 und
jeder der gemeinsamen Elektroden zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 524 des
oberen Substrats 121 in jedem der Subpixel zur Kontrolle
des Betrachtungswinkels Pv gebildet, so dass Flüssigkristallmoleküle 132 vertikal
aufgerichtet und ausgerichtet sind.
-
Folglich
ist ein Weißzustand
als vollständiger Anblick
aus frontalen Betrachtungswinkeln sichtbar, aber durch die aufgerichteten
Flüssigkristallmoleküle, die
in den Subpixeln zur Kontrolle des Betrachtungswinkels Pv enthalten
sind, wird in beträchtlichem
Umfang Verzögerung
generiert. Wenn von den Betrachtungswinkeln aus seitlichen Richtungen
eingesehen wird, ist ein Kontrast reduziert, wobei die seitlichen
Betrachtungswinkel beeinträchtigt
werden. Als ein Resultat ist ein kleiner Betrachtungswinkel erreicht.
-
Gemäß der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, die die oben beschriebene Konstruktion aufweist, wird
eine Spannung an jeden der Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels
Pv angelegt und ihre Durchlässigkeit
ist nahezu 0%. Solchermaßen
ist während
des Modus für
kleine Betrachtungswinkel ein Schwarzzustand erreicht, wenn aus
frontalen Betrachtungswinkeln eingesehen wird, und ein Weißzustand
ist erreicht, wenn aus seitlichen Betrachtungswinkeln (i. e. horizontalen
Betrachtungswinkeln) eingesehen wird, wie in 10B dargestellt.
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Wie
oben beschrieben, wird die Verzögerung für Betrachtungswinkel
aus seitlichen Richtungen in beträchtlichem Umfang durch die
aufgerichteten Flüssigkristallmoleküle 132,
die in jedem der Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels
Pv enthalten sind, generiert und Kontrast ist reduziert. Solchermaßen ist
der horizontale/seitliche Betrachtungswinkel eingeschränkt und
der kleine Betrachtungswinkel ist erreicht, wie in 11 dargestellt.
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Bezugnehmend
auf 9C ist es möglich, ein
vertikales elektrisches Feld zu kontrollieren, das zwischen jeder
der gemeinsamen Elektroden zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 524 und
jeder der Pixelelektroden zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 517 gebildet
wird, indem eine während
des Modus für
kleine Betrachtungswinkel an jeden der Subpixel zur Kontrolle des
Betrachtungswinkels Pv angelegte Spannung kontrolliert wird. Folglich
kann der Verzögerungsgrad
der Flüssigkristallmoleküle 132 in Betrachtungswinkeln
aus horizontaler Richtung kontrolliert werden.
-
Das
bedeutet, dass ein vertikales elektrisches Feld zwischen jeder der
Pixelelektroden zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 517 und
jeder der gemeinsamen Elektroden zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 524,
die in jedem der Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels
enthalten sind, durch mindestens einen Pixel-Spannungspegel gebildet werden kann.
Folglich kann ein Nutzer einen Betrachtungswinkel, in dem ein Bildschirm
eingesehen werden kann, so weit wie gewünscht kontrollieren.
-
Dementsprechend
stellt eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung einem Nutzer variable Betrachtungsbereiche
bereit und stellt einen hochauflösenden
Bildschirm ohne Unannehmlichkeiten bereit, sogar wenn die Anzeige
von einer Person oder mehr Personen genutzt wird.
-
In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung können
die roten Subpixel Pr, die grünen Subpixel
Pg, die blauen Subpixel Pb und die Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels
Pv auf verschiedene Arten angeordnet sein. Zum Beispiel können die
roten Subpixel, die grünen
Subpixel, die blauen Subpixel und die Subpixel zur Kontrolle des
Betrachtungswinkels horizontal angeordnet sein, wie im Folgenden
beschrieben wird.
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14 zeigt
eine Draufsicht einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
Da
die Bezugsnummern aus 14 die gleichen sind wie in 5 wird
eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen.
-
Wie
in 14 dargestellt, können die roten Subpixel Pr,
die grünen
Subpixel Pg und die blauen Subpixel Pb und die Subpixel zur Kontrolle
des Betrachtungswinkels Pv entsprechend der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung horizontal angeordnet vorliegen. Ebenso
können
die Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels zufällig angeordnet
sein und die roten Subpixel Pr, die grünen Subpixel Pg und die blauen
Subpixel Pb können
auf verschiedene Arten angeordnet sein.
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15 zeigt
eine Draufsicht einer Leitungsstruktur, die in einem oberen Substrat
einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gebildet ist.
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Bezugnehmend
auf 15 ist das obere Substrat 121 geteilt
in einen Anzeigebereich mit Bildschirmfunktion A, in dem Flüssigkristallmoleküle so angesteuert
werden, dass sie einen Bildschirm anzeigen, und einen äußeren Randbereich
B, der einen Anzeigebereich ohne Bildschirmfunktion B darstellt. Der
Anzeigebereich mit Bildschirmfunktion A des oberen Substrats 121 beinhaltet
die roten Subpixel Pr, die grünen
Subpixel Pg und die blauen Subpixel Pb, die in dieser Reihenfolge
rote, grüne
und blaue Farbfilter aufweisen. Der Anzeigebereich mit Bildschirmfunktion
A beinhaltet ebenso die Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels
Pv, von denen jeder nicht einen Farbfilter aufweist, sondern die
gemeinsame Elektrode zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 524 aufweist.
-
Ebenso
ist jede der gemeinsamen Elektroden zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 524 mit jeweils
einer der gemeinsamen Leitungen zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 525 verbunden,
die sich jeweils bis an den äußeren Rand
B des oberen Substrats 121 erstrecken. Eine leitfähige Leitung 531 ist
entlang des äußeren Randes
B gebildet und die leitfähige
Leitung 531 ist mit der gemeinsamen Leitung zur Kontrolle
des Betrachtungswinkels 525 verbunden. Wenn die gemeinsamen
Leitungen zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 525 aus
dem gleichen Material gebildet sind wie das der gemeinsamen Elektroden
zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 524, kann die leitfähige Leitung 531 ebenso
gemeinschaftlich strukturiert werden, unter Verwendung des gleichen
Materials wie das der gemeinsamen Elektroden zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 524. Ebenso
kann die leitfähige
Leitung 531 aus einer Metallleitung gebildet sein und mit
den gemeinsamen Leitungen zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 525 verbunden
sein.
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Wenn
die gemeinsamen Leitungen zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 525 aus
Metallleitungen gebildet sind, das nicht das gleiche Material ist wie
das der gemeinsamen Elektroden zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 524,
kann die leitfähige
Leitung 531 gemeinschaftlich strukturiert werden, wobei die
gleichen Metallleitungen wie die der gemeinsamen Leitungen zur Kontrolle
des Betrachtungswinkels 525 genutzt werden. Alternativ
dazu kann die leitfähige
Leitung 531 aus den gleichen Materialien wie die der gemeinsamen
Elektroden zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 524 gebildet
sein und mit den gemeinsamen Leitungen zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 525 verbunden
sein.
-
Ebenso
beinhaltet die leitfähige
Leitung 531, die auf dem oberen Substrat 121 gebildet
ist, mindestens eine leitfähige
Verbindungsstruktur 533 (z. B. Ag dot), die an einer vorbestimmten
Position gebildet wird, um das obere Substrat und das untere Substrat zu
verbinden, so dass die leitfähige
Leitung 531 ein Kontrollsignal von dem unteren Substrat
erhalten kann.
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Folglich
nutzt, wenn die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in dem Modus für große Betrachtungswinkel oder
in einem Modus für
kleine Betrachtungswinkel betrieben wird, die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
ein Auswahlsignal, um zwischen dem Modus für große Betrachtungswinkel und dem
Modus für
kleine Betrachtungswinkel zu schalten. Wenn der Modus für große Betrachtungswinkel durch
das Auswahlsignal ausgewählt
wird, werden die Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels Pv
ausgeschaltet. Wenn der Modus für
kleine Betrachtungswinkel durch das Auswahlsignal ausgewählt wird,
werden die Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels Pv eingeschaltet.
-
Wenn
der Modus für
kleine Betrachtungswinkel ausgewählt
wird, wird der Subpixel zur Kontrolle des Betrachtungswinkels Pv
eingeschaltet und eine Steuerspannung wird angelegt, die von einem Schaltkreis-Substrat
des unteren Substrats eingegeben wird in die leitfähige Leitung 531 durch
die leitfähige
Verbindungsstruktur 533 zur Verbindung des oberen Substrats
und des unteren Substrats, und wird angelegt an die gemeinsamen
Elektroden zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 524 durch
die gemeinsamen Leitungen zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 525,
die elektrisch mit der leitfähigen Leitung 531 verbunden
sind. Solchermaßen
kann ein vertikales elektrisches Feld zwischen den gemeinsamen Elektroden
zur Kontrolle des Betrachtungswinkels 524 (dargestellt
in 12) und den Pixelelektroden zur Kontrolle des
Betrachtungswinkels 517 (dargestellt in 5)
kontrolliert werden. Folglich kann ein Verzögerungsgrad in der horizontalen
Richtung des Betrachtungswinkels der Flüssigkristallmoleküle 132 ebenso
kontrolliert werden, so dass der Modus für kleine Betrachtungswinkel
realisiert ist.
-
Ferner
können
eine Reihe von Strukturen mit der leitfähigen Leitung 531 verbunden
sein, um Elektrostatik zu vermeiden.
-
16 und 17 sind
Draufsichten auf ein Dünnschichttransistor-Substrat
und ein Farbfiltersubstrat einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Bezugnehmend
auf 16 enthält
eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus eine Vielzahl von Gate-Leitungen 112 und
Daten-Leitungen 115, die einander vertikal kreuzen und
Subpixel Pr, Pg, Pb und Pv definieren. Dünnschichttransistoren (TFTs),
die eine Gate-Elektrode 112a, Source-Elektrode 115a und Drain-Elektrode 115b aufweisen,
sind in jedem Bereich gebildet, in dem die Gate-Leitungen 112 und
Daten-Leitungen 115 einander kreuzen, um die Subpixel Pr,
Pg, Pb und Pv zu schalten. Ferner ist eine Vielzahl von gemeinsamen
Elektroden Vcom 124 mit einer ersten gemeinsamen Leitung 125 verbunden,
die parallel zu den Gate-Leitungen 112 verläuft. Jede
Pixelelektrode 117 ist mit jeweils einem TFT verbunden
und verläuft parallel
zu der gemeinsamen Elektrode. Zusätzlich ist eine zweite Pixelelektrode 517 (i.
e. Pixelelektrode zur Kontrolle des Betrachtungswinkels) mit dem
TFT verbunden und weist innerhalb jedes der Subpixel zur Kontrolle
des Betrachtungswinkels Pv eine Sprossenform auf.
-
17 zeigt
eine Draufsicht eines Farbfiltersubstrats (oder oberen Substrats)
einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit In-Plane Schaltungsmodus gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie in 17 dargestellt,
erstrecken sich schwarze Matrizen 122 aus Metall von dem
oberen Substrat 121, das dem unteren Substrat 111 gegenüberliegt
und zugewandt ist, um Lichtaustritt aus TFT-Bereichen, den Gate-Leitungen 112,
den Daten-Leitungen 115 und den benachbarten Bereichen
zu verhindern. Die schwarzen Matrizen können aus Metall gebildet sein,
das eine optische Dichte von 3.5 oder höher aufweist, wie Cr und CrOx
oder einem organischen Material wie einem auf Kohlenstoff basierendem
Material.
-
Ferner
ist eine zweite gemeinsame Leitung 525 in Bereichen zwischen
dem Farbresist roter Farbe R und dem Farbresist blauer Farbe B und
dem Farbresist grüner
Farbe G gebildet und der gemeinsamen Elektrode zur Kontrolle des
Betrachtungswinkels 524. Jede gemeinsame Elektrode zur
Kontrolle des Betrachtungswinkels 524 aus einem transparenten
Elektrodenmaterial wie Indium-Zinnoxid ist in jedem der Subpixel
zur Kontrolle des Betrachtungswinkels Pv des oberen Substrats 121 gebildet.
-
In
dieser Ausführungsform
sind die ersten gemeinsamen Leitungen 125 und die zweiten
gemeinsamen Leitungen 525 auf dem ersten Substrat bzw.
dem zweiten Substrat gebildet, so dass sie sich überlappen, wenn die beiden
Substrate aneinander befestigt werden.
-
Mit
einer solchen Anordnung kann eine Fehlausrichtung des Flüssigkristalls
verhindert werden und ein besseres Aperturverhältnis kann erreicht werden.
Zusätzlich
kann sie einen plötzlichen
Abfall der Spannungsdifferenz reduzieren.
-
Gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann selektiv ein Modus für große Betrachtungswinkel
oder ein Modus für
kleine Betrachtungswinkel in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit
In-Plane Schaltungsmodus betrieben werden, wobei Privatsphäre und/oder
Sicherheit eines Nutzers einer persönlichen Anzeigevorrichtung
an dem belebten öffentlichen
Platz geschützt
wird.
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Ebenso
kontrollieren Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung einen Betrachtungswinkel, indem die Subpixel
zur Kontrolle des Betrachtungswinkels innerhalb des Flüssigkristallpaneels
bereitgestellt sind, ohne zusätzlich
eine separate Vorrichtung auf der Außenseite des Flüssigkristallpaneels installiert
wird, um den Betrachtungswinkel zu kontrollieren, wobei das Herstellungsverfahren
vereinfacht wird und erwünschte
Lichtausbeute erreicht wird.
-
Ferner
stellt eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung auf flexible Weise variable Betrachtungsbereiche
für einen
Nutzer bereit und erlaubt einem Nutzer, eine hochauflösenden Bildschirm bequem
einzusehen, selbst wenn die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
von einer Person oder mehr Personen genutzt wird.
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Es
ist offensichtlich für
den Fachmann, dass verschiedene Änderungen
und Variationen der vorliegenden Erfindung gemacht werden können. Also
ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung die Änderungen
und Variationen dieser Erfindung abdeckt, sofern sie sich innerhalb
des Anwendungsbereichs der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalenten
befinden.