JP4644158B2 - 横電界方式液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）に関し、特に、視野角の範囲を調節して保安性を向上させた横電界方式液晶表示装置およびその製造方法に関する。

近年、注目されている平板表示装置の一つである液晶表示装置は、液体の流動性と結晶の光学的性質を兼備している液晶に電界を与えて、光学的異方性を変化させる装置であって、従来の陰極線管（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）に比べて、低消費電力および小体積で、大型化および高性能が可能なことから広く使われている。
前記液晶表示装置には、液晶の性質とパターンの構造によって、多様なモードがある。

具体的に、液晶方向子が９０°ツイストされるように配列してから電圧を印加して、液晶方向子を制御するＴＮモード（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ Ｍｏｄｅ）と、一つの画素を多数のドメインに分けて、それぞれのドメインの主視野角方向に差をつけることにより広視野角を具現するマルチドメインモード（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ Ｍｏｄｅ）と、補償フィルムを基板外周面に付着して、光の進行方向による光の位相変化を補償するＯＣＢモード（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ Ｍｏｄｅ）と、一つの基板上に二つの電極を形成して、液晶の方向子が配向膜に平行な平面で捩れるようにする横電界方式（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｍｏｄｅ）と、ネガティブ型液晶と垂直配向膜を用いて、液晶分子の長軸が配向膜平面に垂直配列されるようにするＶＡモード（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）などがある。

その中で、前記横電界方式液晶表示装置は、通常、対向配置されて、その間に液晶層を備えるカラーフィルタ基板（以下、上部基板と称する）と薄膜アレイ基板（以下、下部基板と称する）とで構成される。
前記上部基板には、光漏れを防止するためのブラックマトリックスと、前記ブラックマトリックス上に色相を具現するためのＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ層とが形成される。
そして、前記下部基板には、単位画素を定義するゲート配線およびデータ配線と、前記ゲート配線およびデータ配線の交差地点に形成されたスイッチング素子と、交互に形成されて横電界を発生する共通電極および画素電極が形成される。

以下、図面を参照して、従来技術の横電界方式液晶表示装置を説明する（例えば、特許文献１参照）。
図１は、従来技術による横電界方式液晶表示装置の平面図であって、図２は、図１のＩ−Ｉ’線上での断面図である。
まず、図１に図示されたように、下部基板１１上に垂直に交差配置されて画素を定義するゲート配線１２およびデータ配線１５と、前記ゲート配線１２およびデータ配線１５の交差部位に配置された薄膜トランジスタＴＦＴと、前記ゲート配線１２と平行に、画素内に配置された共通配線２５と、前記共通配線２５から分岐して、前記データ配線１５に平行する多数の共通電極２４と、前記薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極に連結されて、前記共通電極２４の間に前記共通電極と平行に交差配置された多数の画素電極１７と、前記画素電極１７から延長形成されて、共通配線２５の上部にオーバーラップされたキャパシタ電極２６とが備えられている。

前記薄膜トランジスタＴＦＴは、前記ゲート配線１２から分岐するゲート電極１２ａと、前記ゲート電極１２ａを含めた全面に形成されたゲート絶縁膜（図示せず）と、前記ゲート電極１２ａの上部のゲート絶縁膜上に形成された半導体層１４と、前記データ配線１５から分岐して、前記半導体層１４の両端部にそれぞれ形成されるソース電極１５ａおよびドレイン電極１５ｂとで構成される。
そして、前記画素電極１７は、ドレインコンタクトホール１９を介して前記ドレイン電極１５ｂと接続される。

具体的に、前記共通配線２５および共通電極２４は一体型で形成され、前記ゲート配線１２と同時に形成されるが、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）などの低抵抗金属で形成される。
そして、前記画素電極１７は、前記共通電極２４と交互に形成されるが、前記データ配線１５と同時に形成されるか、相違する層に形成することも可能である。
この時、前記共通電極２４および画素電極１７は、一直線状で交互に形成することも、またはジグザグ（ｚｉｇｚａｇ）状で形成することも可能である。
前記共通電極２４および画素電極１７は、インジウム‐チン‐オキサイド（ｉｎｄｉｕｍ−ｔｉｎ−ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）のように光の透過率の高い透明導電性金属を材料として形成できるが、このような構造はＩＴＯ−ＩＴＯ電極横電界方式液晶表示装置とも呼ばれる。

前記共通電極２４と画素電極１７との間には、二つのパターンを分離するために、図２に図示されたように、絶縁膜がさらに備えられるが、図２にはシリコン窒化物またはシリコン酸化物などで形成されたゲート絶縁膜１３が図示されている。
この時、前記のように共通電極２４を先に形成し、画素電極１７を後に形成して、その間を絶縁膜で分離するほか、前記画素電極１７を先に形成し、共通電極２４を後に形成して、その間を絶縁膜で分離しても良いし、絶縁膜を形成せず前記共通電極２４および画素電極１７を同一層に形成しても良い。
前記画素電極１７を含めた全面には、各種パターンを保護するための保護膜１６がさらに形成される。

一方、上部基板２１上には、図２に図示されたように、光漏れを防止するブラックマトリックス２２が備えられ、前記ブラックマトリックス２２の間にはＲ、Ｇ、Ｂのカラーレジストからなるカラーフィルタ層２３が形成され、前記カラーフィルタ層２３の上部には、前記カラーフィルタ層２３を保護し、カラーフィルタ層２３の表面を平坦化するためのオーバーコート層２９が形成されている。

この時、前記ブラックマトリックス２３は、画素内の共通電極２４のうち、両端部の共通電極２４の上部まで延長形成されて、画素エッジでの光漏れを遮断する。
但し、前記共通電極２４のうち画素のエッジに形成される共通電極２４を、前記データ配線１５とオーバーラップして、ブラックマトリックス２２の役割を代わりに行うようにすることができる。この時、共通電極２４は金属層のような遮光層で形成する必要がある。
このような横電界方式液晶表示装置の下部基板１１と上部基板２１は、接着特性を有するシール剤（図示せず）により対向合着され、図２に図示されたように、前記両基板の間には液晶層３１が形成される。

このように構成された横電界方式液晶表示装置は、液晶分子３２を基板に対して水平を維持した状態で回転させるために、共通電極２４および画素電極１７を二つとも同一な基板上に形成し、前記二つの電極間に電圧を印加して、基板に対して水平方向の電界を発生する。
このため、視角方向に対する液晶の複屈折の変化が小さくて、従来のＴＮ方式液晶表示装置に比べて視野角特性がはるかに優れるようになる。

図３は、一般の横電界方式液晶表示装置の電圧分布図であって、図４ａおよび図４ｂは、電圧無印加および印加時の横電界方式液晶表示装置の平面図である。
図３に図示されたように、共通電極２４に５Ｖをかけ、画素電極１７に０Ｖをかけると、電極のすぐ上の部分には等電位面が電極に平行に分布し、両電極の間の領域には等電位面が垂直に近く分布する。
したがって、電場の方向は等電位面に垂直するので、共通電極２４と画素電極１７との間には垂直電場よりは水平電場が、各電極上には水平電場よりは垂直電場が、そして電極の角部分には水平および垂直電場が複合的に形成される。
横電界方式液晶表示装置は、このような電場を用いて液晶分子の配列を調節する。
図４ａに図示されたように、どちらか一側の偏光板の透過軸と同一な方向に初期配向された液晶分子３２に十分な電圧をかけると、図４ｂに図示されたように、液晶分子３２の長軸が電場と平行に配列される。もし、液晶の誘電率異方性が負なら、液晶分子の短軸が電場と平行に配列される。

具体的に、対向合着された下部基板および上部基板の外周面に付着された第１、第２偏光板が、その透過軸が互いに直交するように配置し、下部基板上に形成された配向膜のラビング方向は、どちらか一側の偏光板の透過軸と平行にすることにより、ノーマリブラックモード（ｎｏｒｍａｌｌｙ ｂｌａｃｋ ｍｏｄｅ）となるようにする。
すなわち、電圧を印加しないと、液晶分子３２が図４ａに図示されたように配列されてブラック状態を表示し、電圧を印加すると、図４ｂに図示されたように液晶分子３２が電場と平行に配列されて、ホワイト状態を表示する。

しかし、従来技術による横電界方式液晶表示装置には、広視野角を有するという長所があるが、個人的にコンピュータを使用する場合、前記の広視野角により、隣の人々からのプライバシー侵害のおそれがあるという短所をもたらす。

よって、従来には保安またはプライバシー保護のために、視野角制御のための液晶パネルをメインで液晶パネル上にさらに付着して、左右視野角方向のブラック状態で過度な光漏れを誘発することで狭視野角を具現することもあったが、これは、視野角制御のための液晶パネルを追加的に製作する必要があるだけでなく、製品の厚さおよび重量が二倍以上に増加するという問題点がある。さらに前記視野制御のための液晶パネルとメイン液晶パネルを付着する時に誤整列（ｍｉｓａｌｉｇｎ）が発生する可能性があり、広視野角モードで使用する時には、バックライトから入射された光が前記視野制御のための液晶パネルをさらに透過しなければならないので、前面輝度が著しく低下する問題点があった。
韓国特許出願公開２００７−０００２１９９号明細書

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、赤色、緑色、青色サブピクセルと、視野制御用サブピクセルを備えて、製造工程が容易で、保安性を向上させた横電界方式液晶表示装置およびその製造方法を提供することに第１目的がある。
尚、本発明は、狭視野角モードと広視野角モードを選択的に駆動できる液晶パネルの駆動方法を提供することに第２目的がある。

本発明に係る横電界方式液晶表示装置は、第１基板および第２基板と、赤、緑、青サブピクセルおよび視野制御用サブピクセルを定義し、前記第１基板上に互いに交差するゲートラインおよびデータラインと、前記ゲートラインおよびデータラインの交差点に形成された薄膜トランジスタと、前記第１基板上に互いに所定間隔離隔して設けられ、前記赤、緑、青サブピクセルで交互に形成された第１画素電極および第１共通電極と、前記視野制御用サブピクセルの前記第１基板上に形成された第２画素電極と、前記第２画素電極と対応する位置で、第２基板上に形成された第２共通電極と、前記第１基板および第２基板の間に形成された液晶層と、を含み、前記視野制御用サブピクセルは、垂直電界のみにより駆動され、前記赤、緑、青サブピクセルは、水平電界のみにより駆動されることを特徴とする。
また、本発明に係る横電界方式液晶表示装置の製造方法は、赤色、緑色、青色サブピクセルと視野制御用サブピクセルを定義し、第１基板上に互いに交差するゲートラインおよびデータラインを形成する段階と、前記ゲートラインとデータラインとの交差点に、薄膜トランジスタを形成する段階と、前記第１基板上の前記赤色、緑色、青色サブピクセルに、第１共通電極と、それと交互に形成された第１画素電極を形成する段階と、前記視野制御用サブピクセルの前記第１基板上に第２画素電極を形成する段階と、前記第２基板で、前記第２画素電極と対応する位置に、第２共通電極を形成する段階と、前記第１基板と第２基板との間に液晶層を形成する段階と、を含み、前記視野制御用サブピクセルは、垂直電界のみにより駆動され、前記赤、緑、青サブピクセルは、水平電界のみにより駆動されることを特徴とする。
さらに、本発明に係る横電界方式液晶表示装置は、前記第１基板上に第１画素電極と第１共通電極が形成された赤色、緑色、青色サブピクセルと；前記第１基板上に第２画素電極と、第２基板上に第２共通電極を有する視野制御用サブピクセルと；前記第１基板と第２基板との間に形成された液晶層と、を含み、前記視野制御用サブピクセルは、垂直電界のみにより駆動され、前記赤、緑、青サブピクセルは、水平電界のみにより駆動されることを特徴とする。

本発明は、横電界方式液晶表示装置で、広視野角モードまたは狭視野角モードを選択して具現できるので、個人の保安性を向上させる効果がある。
尚、本発明は、視野角制御のために、液晶パネル外部に別途の装置を設ける必要がなく、液晶パネル内部に視野制御用サブピクセルを追加して視野角制御をすることで、工程が単純で光効率の高い効果がある。
尚、本発明は、使用者に保安範囲に対する弾力性を提供し、１人用として使用できるだけでなく、１人以上が使用する場合にも、便利に高画質で画面が見られ、保安性も確保できる効果がある。

実施の形態１．
以下、添付の図面を参照して、本発明に係る横電界方式液晶表示装置およびその製造方法を説明する。
図５は、本発明の第１の実施の形態であって、横電界方式液晶表示装置を示す平面図であり、図６ａおよび図６ｂは、図５のII−II’線上での本発明の広視野角モードを示した断面図である。
本発明に係る液晶表示装置は、下部基板と、上部基板と、その間に形成された液晶層とからなり、赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、青色サブピクセル、視野制御用サブピクセルとを備えている。
前記上部基板で、前記赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、青色サブピクセルは、それぞれ赤色、緑色、青色カラーフィルタを備えており、前記視野制御用サブピクセルは、カラーフィルタを備えず、視野制御用共通電極を備えている。
尚、前記視野制御用共通電極は、視野制御用共通配線と接続し、前記視野制御用共通配線は、パネル外郭に延長されて形成される。

前記下部基板で、前記赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、青色サブピクセルは、複数の共通電極と画素電極とが交互に形成されて、印加される電圧のオン−オフによって横電界を発生し、前記視野制御用サブピクセルは、前記視野制御用共通電極と対向するように、視野制御用画素電極が板状で形成されて、印加される電圧のオン−オフによってその間で垂直電界が発生する。
前記視野制御用サブピクセルがオフ状態の時に、液晶表示装置は前記赤色、緑色、青色サブピクセルにより広視野角モードで駆動し、前記視野制御用サブピクセルがオン状態の時、液晶表示装置は側面視野角で光漏れが発生して、狭視野角モードで駆動する。
前記視野制御用サブピクセルが狭視野角モードで駆動時、前記第２画素電極に印加される少なくとも一つ以上の電圧レベルによって、前記視野角範囲が調節される。

以下、図面を参照して、本発明の構成をより具体的且つ詳細に説明する。
図５および図６に図示されたように、本発明による横電界方式液晶表示装置の下部基板１１１には、一列に配置された複数のゲート配線１１２と、前記ゲート配線１１２と垂直交差する複数のデータ配線１１５により、サブピクセルＰｒ、Ｐｇ、Ｐｂ、Ｐｖが定義され、前記単位画素のうち赤色、緑色、青色サブピクセルＰｒ、Ｐｇ、Ｐｂ内には、前記二つの配線の交差地点に形成されて電圧をスイッチングする薄膜トランジスタＴＦＴと、前記ゲート配線１１２に平行する共通配線１２５と接続して、垂直に単位画素内に分岐した複数の共通電極（Ｖｃｏｍ電極）１２４と、前記薄膜トランジスタＴＦＴに連結されて、前記共通電極１２４に平行する画素電極１１７が備えられる。
この時、前記ゲート配線１１２およびデータ配線１１５の間には、図６に図示されたように、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）などの無機絶縁物質をＰＥＣＶＤ方法で蒸着して形成されたゲート絶縁膜１１３がさらに形成される。

一方、前記サブピクセルのうち視野制御用サブピクセルＰｖには、ゲート配線１１２とデータ配線１１５との交差地点に形成されて電圧をスイッチングする薄膜トランジスタＴＦＴと、前記薄膜トランジスタと連結されて前記視野制御用サブピクセル内に板状で形成される視野制御用画素電極５１７とが備えられる。
前記データ配線１１５上の全面には、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）などの無機絶縁物質またはＢＣＢ（Ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）、アクリル（Ａｃｒｙｌ）系物質のような有機絶縁物質を塗布して、保護膜１１６を形成するが、これは表面を平坦化しパターンを保護する。

この時、前記薄膜トランジスタＴＦＴは、前記ゲート配線１１２から分岐したゲート電極１１２ａと、前記ゲート電極１１２ａを含めた全面に形成されたゲート絶縁膜１１３と、前記ゲート電極１１２ａ上部のゲート絶縁膜１１３に非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）および不純物をイオン注入した非晶質シリコン（ｎ＋ａ−Ｓｉ）を順に蒸着して形成された半導体層１１４と、前記データ配線１１５から分岐して、前記半導体層１１４のエッジ上にそれぞれ形成されたソース／ドレイン電極１１５ａ，１１５ｂとからなり、前記単位画素Ｐに印加される電圧を制御する。
そして、前記画素電極１１７は、第１コンタクトホール１１９ａを介して前記ドレイン電極１１５ｂと接続される。

そして、前記ゲート配線１１２およびデータ配線１１５は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金（ＡｌＮｄ：ＡｌｕｍｉｎｕｍＮｅｏｄｙｍｉｕｍ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン−タングステン（ＭｏＷ）などの低抵抗金属で形成できるが、前記共通配線１２５は前記ゲート配線１１２と同時に形成される。

但し、前記共通電極１２４および画素電極１１７は、インジウム−チン−オキサイド（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ−ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）またはインジウム−ジンク−オキサイド（ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ）のように、光の透過率の高い透明導電性金属を材料として同時に形成するが、前記共通電極１２４は前記共通配線１２４の形成時に分岐して低抵抗金属層で形成されることも可能である。
すなわち、前記共通電極１２４は、光を透過する透明導電膜のＩＴＯまたはＩＺＯで、前記画素電極１１７と同一な層に形成することも、前記ゲート配線１１２と同一な層に形成することも可能である。

そして、前記画素電極１１７の上部層または下部層に前記共通電極１２４を形成しても良いし、前記画素電極１１７を、前記共通電極１２４と短絡しない範囲内で共通電極１２４と同一層に形成しても良い。
前記共通電極１２４は、その端部が第２コンタクトホール１１９ｂにより共通配線１２５と電気的に連結されて、前記共通配線１２５から電圧を印加され、前記画素電極１１７は、その端部が一体型で形成されて、前記薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極１１５ｂに連結されて、電圧を印加される。
前記共通電極１２４および画素電極１１７は、一直線状またはジグザグ状などで形成でき、互いに平行且つ交互に形成される。

図１２は、本発明に係る液晶パネルで、カラーフィルタ基板（上部基板）の一部を示す平面図であって、図１３は、図１２をIII−III’に切断して示す断面図である。
前記下部基板１１１に対向する上部基板１２１には、図５、図１２および図１３に図示されたように、光密度（ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ）３．５以上のクロム酸化物（ＣｒＯｘ）またはクロム（Ｃｒ）などの金属やカーボン系統の有機物質で形成されたブラックマトリックス１２２が、薄膜トランジスタＴＦＴ領域とゲート配線１１２、データ配線１１５およびその周辺の光漏れ発生領域を遮断するように形成される。
そして、前記上部基板１２１上で、赤色、緑色、青色サブピクセルＰｒ、Ｐｇ、Ｐｂ内には、色相を具現する顔料が含有された赤色、緑色、青色のカラーレジストが一定の順番に配列されるカラーフィルタ層１２３が形成されており、前記上部基板１２１の内側表面を平坦化するためのオーバーコート層１２９が形成されている。
そして、前記上部基板１２１で、視野制御用サブピクセルＰｖ内には、前記オーバーコート層上に透明な電極物質からなる視野制御用共通電極５２４が形成されている。
前記視野制御用共通電極５２４は、インジウム−チン−オキサイド（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ−ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）またはインジウム−ジンク−オキサイド（ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ）のように、光透過率の高い透明導電性金属を材料として形成する。

そして、前記視野制御用共通電極５２４は視野制御用共通配線５２５と接続し、前記視野制御用共通配線５２５は前記ブラックマトリックス１２２上部に形成し、外郭に延長されて信号が印加される。
前記視野制御用共通配線５２５は、インジウム−チン−オキサイド（Ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ−ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）またはインジウム−ジンク−オキサイド（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ）のように、光透過率の高い透明導電性金属を材料として形成でき、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金（ＡｌＮｄ：Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｎｅｏｄｙｍｉｕｍ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン−タングステン（ＭｏＷ）などの低抵抗金属で形成することもできる。

そして、前記のように構成される下部基板１１１と上部基板１２１は、基板のエッジに印刷されて接着の役割をするシール剤（図示せず）により対向合着され、前記両基板の間には、液晶層１３１が形成される。
そして、前記両基板の外周面には、第１、第２偏光板１６１、１６２をその透過軸が互いに直交するように配置し、前記下部基板１１１上に形成された配向膜のラビング方向はどちらか一つの偏光板の透過軸と平行にすることで、ノーマリブラックモード（ｎｏｒｍａｌｌｙ ｂｌａｃｋ ｍｏｄｅ）にする。

一方、前記視野制御用サブピクセルＰｖのセルギャップは、前記赤色、緑色、青色サブピクセルＰｒ、Ｐｇ、Ｐｂのセルギャップより大きいか同じであることを特徴とする。

前記のように構成される横電界方式液晶表示装置は、広視野角モードと狭視野角モードで駆動するが、前記広視野角モードで駆動時には、前記視野制御用サブピクセルＰｖにブラック（ｂｌａｃｋ）電圧が印加されるか、電圧が無印加される。
そして、前記横電界方式液晶表示装置は、狭視野角モードで駆動時には、前記視野制御用サブピクセルＰｖに適正電圧が印加され、この時前記視野制御用サブピクセルＰｖには垂直電界が発生して、液晶分子が垂直に動くので、正面での透過状態は電圧印加に関係なくブラック状態を維持し、傾斜角では電圧の印加によって透過率が変化する。
広視野角モードでは、前記視野制御用サブピクセルＰｖはブラック電圧が印加されてブラック状態になり、前記赤色、緑色、青色サブピクセルＰｒ、Ｐｇ、Ｐｂに電圧を印加しないと、液晶分子１３２が図６ａに図示されたように配列されて、全体的にブラック状態を表示する。
広視野角モードでは、前記視野制御用サブピクセルｐＶはブラック電圧が印加されてブラック状態になり、前記赤色、緑色、青色サブＰ九セルＰｒ、Ｐｇ、Ｐｂに電圧を印加すると、図６ｂに図示されたように液晶分子１３２が電場に平行に配列されて、ホワイト（ｗｈｉｔｅ）状態を表示する。

前記のように構成される本発明に係る横電界方式液晶表示装置は、広視野角モードと保安のための狭視野角モードでそれぞれ駆動できるが、図６ａおよび図６ｂのように、前記広視野角モードで駆動時に赤色、緑色、青色サブピクセルＰｒ、Ｐｇ、Ｐｂが、印加される適正電圧によって、ブラックからホワイトを広視野角で具現し、視野制御用サブピクセルＰｖはオープンされてブラック状態を維持する。

図７ａおよび図７ｂは、本発明の広視野角モードでの透過特性を示すグラフである。
そして、図８は、本発明に係る横電界方式液晶表示装置で、広視野角モード時に視野制御用サブピクセルで視野角によるコントラスト比（ｃｏｎｔｒａｓｔ−ｒａｔｉｏ）を示すグラフである。
図７ａは、広視野角モードで、赤色、緑色、青色サブピクセルＰｒ、Ｐｇ、Ｐｂに電圧無印加時と電圧印加時の透過特性を示すグラフであって、図７ｂは、広視野角モードで、視野制御用サブピクセルＰｖの透過特性を示すグラフである。
図示されたように、広視野角モードで前記視野制御用サブピクセルＰｖは、透過率が０％に近くて常にブラック状態となり、前記赤色、緑色、青色サブピクセルＰｒ，Ｐｇ、Ｐｂのオン−オフ状態の透過特性は、電圧無印加時に透過率が０％に近くてブラック状態となり、電圧印加時には全視野で均一にホワイト状態となって、画面が見られる。
そして、前記広視野角モードでは、コントラスト比（ｃｏｎｔｒａｓｔ ｒａｔｉｏ）も全視野角で均一で良好な特性を有し、これは図８に図示されたグラフを参照する。

一方、本発明に係る横電界方式液晶表示装置は、広視野角と狭視野角を選択的にスイッチングするために、視野角モードスイッチングは選択信号（ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ）を使用する。
前記選択信号により広視野角モードが選択されると、前記視野制御用サブピクセルがオフされ、狭視野角モードが選択されると、前記視野制御用サブピクセルはオンされる。
以下、本発明に係る横電界方式液晶表示装置で、狭視野角モード駆動時に対して具体的に説明する。

図９ａ乃至図９ｃは、図５のII−II’線上での本発明の狭視野角モードを示した断面図である。
図１０ａは、狭視野角モードで、赤色、緑色、青色サブピクセルＰｒ、Ｐｇ、Ｐｂに電圧無印加時と電圧印加時の透過特性を示すグラフであって、図１０ｂは、狭視野角モードで視野制御用サブピクセルＰｖの透過特性を示すグラフである。
そして、図１１は、本発明に係る横電界方式液晶表示装置で、狭視野角モード時に視野制御用サブピクセルで視野角によるコントラスト比を示すグラフである。

図９ａは、電圧無印加時の狭視野角モードの横電界方式液晶表示装置の断面図であって、図９ｂは、電圧印加時の狭視野角モードの横電界方式液晶表示装置の断面図である。
狭視野角モードで駆動される横電界方式液晶表示装置は、視野制御用サブピクセルで、視野制御用共通電極５２４と視野制御用画素電極５１７との間に垂直電界が形成されて、液晶分子１３２は垂直に配列される。
図９ａおよび図１０ａに図示されたように、電圧無印加状態では、赤色、緑色、青色サブピクセルの共通電極１２４と画素電極１１７との間には水平電界が形成されないので、前記共通電極１２４と画素電極１１７との間に配向された液晶分子は１３２は初期配列状態では動きのない状態なので、ノーマリブラックモードで表現される。
そして、前記視野制御用サブピクセルＰｖで、下部基板の視野制御用画素電極５１７と上部基板の視野制御用共通電極５２４との間には垂直電界が形成されて、液晶分子１３２が垂直に立って配列される。
したがって、正面視野角では、液晶分子１３２の位相差が発生せずノーマリブラック状態になるが、左右視野角方向では、視野制御用サブピクセルで立った液晶分子１３２により遅延（ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ）が大きく発生して、コントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）が減少するので、左右視野角が悪くなって狭視野角を有するようになる。

尚、図９ｂおよび図１０ａに図示されたように、電圧印加状態で、共通電極１２４と画素電極１１７との間に水平電界が形成されるので、前記共通電極１２４と画素電極１１７との間に配向された液晶分子１３２の長軸が電場に平行に配列される。もし、液晶の誘電率異方性が負なら、液晶分子１３２の短軸が電場に平行に配列される。
そして、前記視野制御用サブピクセルＰｖで、下部基板１１１の視野制御用画素電極５１７と上部基板１２１の視野制御用共通電極５２４との間には垂直電界が形成されて、液晶分子１３２が垂直に立って配列される。
したがって、正面視野角では全体的にホワイト状態をなすが、左右視野角方向では、視野制御用サブピクセルＰｖで立った液晶分子により遅延が大きく発生して、コントラストが減少するので、左右視野角が悪くなって狭視野角を有するようになる。
前記のように構成される本発明に係る横電界方式液晶表示装置は、図１０ｂに図示されたように、狭視野角モードで前記視野制御用サブピクセルＰｖには適正電圧が印加され、透過率は正面視野角では０％に近くてブラック状態になり、側面視野角ではホワイト状態になる。
したがって、左右視野角方向では、視野制御用サブピクセルＰｖで立った液晶分子１３２により遅延が大きく発生してコントラストが減少するので、図１１のグラフのように、左右視野角が悪くなって狭視野角を有する。

図９ｃに図示されたように、狭視野角駆動時に前記視野制御用サブピクセルＰｖに印加される電圧を適切に調整すると、前記視野制御用共通電極５２４と視野制御用画素電極５１７との間に形成される垂直電界を調節でき、これによる液晶分子１３２の左右視野角方向での遅延値が調節できる。
すなわち、前記視野制御用サブピクセルの視野制御用画素電極５１７と視野制御用共通電極５２４は、少なくとも一つ以上の画素電圧レベルにより垂直電界が形成できる。
よって、画面を見られる視野角を、使用者が望むだけ調節することができる。
これは、液晶表示装置の使用者に保安範囲に対する弾力性を提供し、１人用として使用できるだけでなく、１人以上が使用する場合にも不便なことなく高画質で画面が見られ、保安性も確保できる。

一方、本発明に係る横電界方式液晶表示装置は、赤色、緑色、青色サブピクセルＰｒ、Ｐｇ、Ｐｂと視野制御用サブピクセルＰｖの配列順番に対して多用な配列形態を有することができる。一例として、前記赤色、緑色、青色サブピクセルおよび視野制御用サブピクセルを横に配列することも可能である。

図１４は、本発明に係るほかの実施の形態であって、横電界方式液晶表示装置を示す平面図である。
ここで、図１４に図示された図面符号は、図５で図示して説明された図面符号と同一な符号なので、具体的な説明は省略する。
図１４に図示されたように、本発明に係る横電界方式液晶表示装置は、赤色、緑色、青色サブピクセルＰｒ、Ｐｇ、Ｐｂと視野制御用サブピクセルＰｖの配列順番が横に一列配列されることもできる。
そして、前記視野制御用サブピクセルの位置は、ランダムに配置でき、前記赤色、緑色、青色サブピクセルＰｒ、Ｐｇ、Ｐｂの位置も多様な形態に配列できる。

図１５は、本発明に係る横電界方式液晶表示装置の上部基板の配線構造を示す平面図である。
図１５に図示されたように、上部基板１２１は、液晶が駆動して画面を表示する画面表示領域Ａと、画面非表示領域の外郭領域Ｂとで区分され、前記上部基板１２１の画面表示領域Ａには、赤色サブピクセルＰｒ、緑色サブピクセルＰｇ、青色サブピクセルＰｂがそれぞれ赤色、緑色、青色のカラーフィルタＲ、Ｇ、Ｂを備えて形成されており、前記視野制御用サブピクセルＰｖは、カラーフィルタを備えず、視野制御用共通電極５２４を備えている。

尚、前記視野制御用共通電極５２４は、視野制御用共通配線５２５とそれぞれ接続し、前記視野制御用共通配線５２５は、前記上部基板１２１の外郭領域Ｂに延長される。
そして、前記外郭領域Ｂの周囲には導電ライン１４１が形成されており、前記導電ライン５３１は前記視野制御用共通配線５２５と接続される。
この時、前記視野制御用共通配線５２５が前記視野制御用共通電極５２４と同一な物質で形成される場合、前記導電ライン５３１も前記視野制御用共通電極５２４と同一な物質で一括パターニングして形成でき、前記導電ライン５３１は、金属配線で形成して、前記視野制御用共通配線５２５と接続させる構造を採択することもできる。

尚、前記視野制御用共通配線５２５が前記視野制御用共通電極５２４と同一でない物質、すなわち、金属配線で形成される場合、前記導電ライン５３１も前記視野制御用共通配線５２５と同一な金属配線で一括パターニングされて形成でき、前記導電ライン５３１は前記視野制御用共通電極５２４と同一な物質で形成して、前記視野制御用共通配線５２５と接続させる構造を採択することもできる。
そして、前記上部基板１２１に形成された導電ライン５３１は、下部基板から制御信号を印加されるように、所定位置に上部基板と下部基板とを導通させる導電性連結パターン（例えば、銀ドット（Ａｇ ｄｏｔ））５３３を少なくとも一つ以上形成する。

したがって、広視野角モードと保安のための狭視野角モードでそれぞれ駆動できるが、広視野角モードと狭視野角モードを選択的にスイッチングするために、視野角モードスイッチングは選択信号（ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ）を使用し、前記選択信号により広視野角モードが選択されると、前記視野制御用サブピクセルＰｖがオフされ、狭視野角モードが選択されると、前記視野制御用サブピクセルＰｖがオンされる。
前記狭視野角モードが選択されると、前記視野制御用サブピクセルＰｖがオンされて適切な駆動電圧が印加されるが、前記駆動電圧は下部基板の回路基板から入力されて、上下部基板を導通させる前記導電性連結パターン５３３を介して前記導電ライン５３１に連結され、前記導電ライン５３１と電気的に接続される前記視野制御用共通配線５２５を介して前記視野制御用共通電極５２４に印加される。したがって、前記視野制御用共通電極（図１２で５２４）と視野制御用画素電極（図５で５１７）との間に形成される垂直電界を調節でき、これによる液晶分子１３２の左右視野角方向での遅延値を調節できるので、狭視野角モードを具現できるようになる。

一方、前記導電ライン５３１には、静電気などを防止できる各種パターンがさらに連結されて形成されることもできる。

図１６は、本発明に係る第３の実施の形態であって、横電界方式液晶表示装置を示す平面図であって、図１７は、本発明に係る第３の実施の形態で上部基板の配線構造を示す平面図である。
図１６および図１７を参照すると、下部基板で赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、青色サブピクセルには、複数の共通電極と画素電極が交互に形成され、前記赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、青色サブピクセルに印加される電圧のオン−オフによって横電界が発生し、視野制御用サブピクセルには、前記視野制御用共通電極と対向するように視野制御用画素電極が板状で形成されて、印加される電圧のオン−オフによって、その間に垂直電界が発生する。
この時、前記赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、青色サブピクセルは、共通電極と連結された共通配線を共同に使用する。

上部基板１２１は、液晶が駆動して画面を表示する画面表示領域Ａと画面非表示領域の外郭領域Ｂとで区分され、前記上部基板１２１の画面表示領域Ａには、赤色サブピクセルＰｒ、緑色サブピクセルＰｇ、青色サブピクセルＰｂがそれぞれ赤色、緑色、青色のカラーフィルタＲ、Ｇ、Ｂを備えて形成されており、前記視野制御用サブピクセルＰｖは、カラーフィルタを備えず視野制御用共通電極５２４を備えている。
尚、前記視野制御用共通電極５２４は、視野制御用共通配線５２５とそれぞれ接続し、前記視野制御用共通配線５２５は、前記上部基板１２１の外郭領域Ｂに延長される。
この時、前記共通配線と前記視野制御用共通配線は、互いにオーバーラップされる位置に形成される。
よって、前記共通配線と前記視野制御用共通配線との間に形成された液晶層に電界効果が発生しないので、液晶層の誤作動を防止でき、前記共通配線は四つのサブピクセルに対して一つの共通配線だけ形成すればいいので、開口率を増加させる長所がある。

本発明を具体的な実施例を通して詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためであって、本発明に係る横電界方式液晶表示装置およびその製造方法はこれに限定されず、本発明の技術的思想内で当分野の通常の知識を有する者により、その変形や改良が可能なことが明白である。

従来技術による横電界方式液晶表示装置の平面図である。 図１のＩ−Ｉ’線上での断面図である。 一般の横電界方式液晶表示装置の電圧分布図である。 電圧無印加および印加時の横電界方式液晶表示装置の平面図である。 電圧無印加および印加時の横電界方式液晶表示装置の平面図である。 本発明の第１の実施の形態であって、横電界方式液晶表示装置を示す平面図である。 図５のII−II’線上での本発明の広視野角モードを示した断面図である。 図５のII−II’線上での本発明の広視野角モードを示した断面図である。 本発明の広視野角モードでの透過特性を示すグラフである。 本発明の広視野角モードでの透過特性を示すグラフである。 本発明に係る横電界方式液晶表示装置で、広視野角モード時に視野制御用サブピクセルで視野角によるコントラスト比（ｃｏｎｔｒａｓｔ−ｒａｔｉｏ）を示すグラフである。 図５のII−II’線上での本発明の狭視野角モードを示した断面図である。 図５のII−II’線上での本発明の狭視野角モードを示した断面図である。 図５のII−II’線上での本発明の狭視野角モードを示した断面図である。 本発明の狭視野角モードでの透過特性を示すグラフである。 本発明の狭視野角モードでの透過特性を示すグラフである。 本発明に係る横電界方式液晶表示装置で、狭視野角モード時に視野制御用サブピクセルで視野角によるコントラスト比を示すグラフである。 本発明に係る液晶パネルで、カラーフィルタ基板（上部基板）の一部を示す平面図である。 図１２をIII−III’に切断して示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態であって、横電界方式液晶表示装置を示す平面図である。 本発明に係る横電界方式液晶表示装置の上部基板配線構造を示す平面図である。 本発明に係る第３の実施の形態であって、横電界方式液晶表示装置を示す平面図である。 本発明に係る第３の実施の形態で、上部基板の配線構造を示す平面図である。

符号の説明

１１２ ゲート配線、１１２ａ ゲート電極、１１４ 半導体層、１１５ データ配線、１１５ａ ソース電極、１１５ｂ ドレイン電極、１１７ 画素電極、１１９ａ 第１コンタクトホール、１１９ｂ 第２コンタクトホール、１２４ 共通電極、１２５ 共通配線、５１７ 視野制御用画素電極、５２４ 視野制御用共通電極、５２５ 視野制御用共通配線。

Claims (28)

1. 第１基板および第２基板と、
   赤、緑、青サブピクセルおよび視野制御用サブピクセルを定義し、前記第１基板上に互いに交差するゲートラインおよびデータラインと、
   前記ゲートラインおよびデータラインの交差点に形成された薄膜トランジスタと、
   前記第１基板上に互いに所定間隔離隔して設けられ、前記赤、緑、青サブピクセルで交互に形成された第１画素電極および第１共通電極と、
   前記視野制御用サブピクセルの前記第１基板上に形成された第２画素電極と、
   前記第２画素電極と対応する位置で、第２基板上に形成された第２共通電極と、
   前記第１基板および第２基板の間に形成された液晶層と、
   を含み、
   前記視野制御用サブピクセルは、垂直電界のみにより駆動され、
   前記赤、緑、青サブピクセルは、水平電界のみにより駆動される
   ことを特徴とする横電界方式液晶表示装置。
2. 前記第１基板の一面と前記第２基板の一面にそれぞれ付着された、第１偏光板および第２偏光板をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の横電界方式液晶表示装置。
3. 前記赤、緑、青色サブピクセル上にそれぞれ形成された赤色、緑色、青色カラーフィルタをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の横電界方式液晶表示装置。
4. 前記サブピクセルの境界と前記薄膜トランジスタ領域に形成されたブラックマトリックスをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の横電界方式液晶表示装置。
5. 前記第２共通電極と連結された第２共通配線は、外郭に延長されて形成されることを特徴とする請求項１に記載の横電界方式液晶表示装置。
6. 前記第２共通配線は、透明な導電性物質または金属物質からなることを特徴とする請求項５に記載の横電界方式液晶表示装置。
7. 前記第２共通電極は、透明な導電性物質からなることを特徴とする請求項１に記載の横電界方式液晶表示装置。
8. 前記視野制御用サブピクセルのセルギャップ（ｄ１）は、前記赤色、緑色、青色サブピクセルのセルギャップ（ｄ２）と同一か、より大きい（ｄ１≧ｄ２）ことを特徴とする請求項１に記載の横電界方式液晶表示装置。
9. 前記第１共通電極および第１画素電極は、一直線状またはジグザグ状で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の横電界方式液晶表示装置。
10. 前記視野制御用サブピクセルの第２画素電極と第２共通電極との間に垂直電界が形成されるように、少なくとも一つ以上の画素電圧レベルを供給する駆動回路部がさらに形成されることを特徴とする請求項１に記載の横電界方式液晶表示装置。
11. 前記第２共通配線は、前記第２基板の外郭周囲に形成された導電ラインと連結されたことを特徴とする請求項５に記載の横電界方式液晶表示装置。
12. 前記導電ラインの所定位置には、第１、２基板を導通させる導電性連結パターンがさらに形成されたことを特徴とする請求項１１に記載の横電界方式液晶表示装置。
13. 前記第１、２基板上には、互いに重畳される、第１共通電極と連結された第１共通配線と第２共通電極と連結された第２共通配線がさらに形成されたことを特徴とする請求項１に記載の横電界方式液晶表示装置。
14. 赤色、緑色、青色サブピクセルと視野制御用サブピクセルを定義し、第１基板上に互いに交差するゲートラインおよびデータラインを形成する段階と、
    前記ゲートラインとデータラインとの交差点に、薄膜トランジスタを形成する段階と、
    前記第１基板上の前記赤色、緑色、青色サブピクセルに、第１共通電極と、それと交互に形成された第１画素電極を形成する段階と、
    前記視野制御用サブピクセルの前記第１基板上に第２画素電極を形成する段階と、
    前記第２基板で、前記第２画素電極と対応する位置に、第２共通電極を形成する段階と、
    前記第１基板と第２基板との間に液晶層を形成する段階と、
    を含み、
    前記視野制御用サブピクセルは、垂直電界のみにより駆動され、
    前記赤、緑、青サブピクセルは、水平電界のみにより駆動される
    ことを特徴とする横電界方式液晶表示装置の製造方法。
15. 前記第１基板と第２基板の一面には、偏光板がそれぞれ付着されることを特徴とする請求項１４に記載の横電界方式液晶表示装置の製造方法。
16. 前記第２基板上に、赤色、緑色、青色カラーフィルタを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の横電界方式液晶表示装置の製造方法。
17. 前記第２共通電極を連結する第２共通配線を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の横電界方式液晶表示装置の製造方法。
18. 前記第２共通電極は、透明な導電性物質からなることを特徴とする請求項１４に記載の横電界方式液晶表示装置の製造方法。
19. 前記第２共通配線は、透明な導電性物質または金属物質からなることを特徴とする請求項１７に記載の横電界方式液晶表示装置の製造方法。
20. 前記カラーフィルタ境界にブラックマトリックスを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の横電界方式液晶表示装置の製造方法。
21. 前記カラーフィルタ上にオーバーコート層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の横電界方式液晶表示装置の製造方法。
22. 前記第１共通電極は、前記ゲートラインと同一な物質からなることを特徴とする請求項１４に記載の横電界方式液晶表示装置の製造方法。
23. 前記第１共通電極は、前記第１画素電極と同一な物質からなることを特徴とする請求項１４に記載の横電界方式液晶表示装置の製造方法。
24. 前記第２共通電極と第２画素電極には、垂直電界が形成できる電圧が印加されることを特徴とする請求項１４に記載の横電界方式液晶表示装置の製造方法。
25. 前記第２共通配線と電気的に接続される導電ラインを、前記第２基板の外郭に形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の横電界方式液晶表示装置の製造方法。
26. 前記第１、２基板の間に液晶層を形成する段階の後に、前記導電ラインの所定位置に導電性連結パターンがさらに形成されることを特徴とする請求項２５に記載の横電界方式液晶表示装置の製造方法。
27. 前記第１基板上に第１画素電極と第１共通電極が形成された赤色、緑色、青色サブピクセルと；
    前記第１基板上に第２画素電極と、第２基板上に第２共通電極を有する視野制御用サブピクセルと；
    前記第１基板と第２基板との間に形成された液晶層と、
    を含み、
    前記視野制御用サブピクセルは、垂直電界のみにより駆動され、
    前記赤、緑、青サブピクセルは、水平電界のみにより駆動される
    ことを特徴とする横電界方式液晶表示装置。
28. 前記赤色、緑色、青色サブピクセルは、電圧印加時に横電界が形成され、前記視野制御用サブピクセルは、電圧印加時に垂直電界が形成されることを特徴とする請求項２７に記載の横電界方式液晶表示装置。

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