(57)【要約】【課題】視野角切替可能な液晶表示装置及びその視野角切替方法を提供する。【解決手段】視野角切替可能な液晶表示装置は、表示パネルと表示制御モジュールとを含み、表示パネルは、第１基板と、第１基板と対向して配置される第２基板と、第１基板と第２基板との間に位置する液晶層と、を備え、表示制御モジュールは、表示パネルを制御して画面表示を実現するように構成され、第１基板上には、第１電極が設けられ、第２基板上には、第２電極と第３電極とが設けられ、液晶表示装置は、視野角制御モジュールをさらに含み、表示制御モジュールは、さらに視野角制御モジュールに同期制御信号を提供するように構成され、視野角制御モジュールは、同期制御信号に基づいて、視野角切替信号を受信した現フレーム画像の次フレーム画像の表示画像の表示が開始するとき、第１電極に視野角の切替を制御するための周期的な交流電圧を出力する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板（１１）と、前記第１基板（１１）と対向して配置される第２基板（１２）と、前記第１基板（１１）と前記第２基板（１２）との間に位置する液晶層（１３）と、を備える表示パネル（１０）と、
前記表示パネル（１０）を制御して画面表示を実現するように構成される表示制御モジュール（４０）と、を含む視野角切替可能な液晶表示装置であって、
前記第１基板（１１）上には、第１電極（１１５）が設けられ、
前記第２基板（１２）上には、第２電極（１２４）と第３電極（１２６）とが設けられ、
前記液晶表示装置は、視野角制御モジュール（５０）をさらに含み、
前記表示制御モジュール（４０）は、さらに前記視野角制御モジュール（５０）に同期制御信号を提供するように構成され、
前記視野角制御モジュール（５０）は、前記同期制御信号に基づいて、視野角切替信号を受信した現フレーム画像の次フレーム画像の表示画像の表示が開始するとき、前記第１電極（１１５）に視野角の切替を制御するための周期的な交流電圧を出力することを特徴とする視野角切替可能な液晶表示装置。
【請求項２】
前記視野角制御モジュール（５０）は、前記同期制御信号に基づいて、視野角調整信号を受信した現フレーム画像の次フレーム画像の表示が開始するとき、前記第１電極（１１５）に印加する交流電圧の波形、振幅又は周波数を変更することを特徴とする請求項１に記載の視野角切替可能な液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶表示装置には、ユーザが前記液晶表示装置に視野角切替信号又は視野角調整信号を送信するための視野角制御ボタン（６０）が設けられることを特徴とする請求項２に記載の視野角切替可能な液晶表示装置。
【請求項４】
前記視野角制御ボタン（６０）は、物理ボタン又は仮想ボタンであることを特徴とする請求項３に記載の視野角切替可能な液晶表示装置。
【請求項５】
バックライト光源（８２）と、前記視野角切替信号又は前記視野角調整信号に基づいて前記バックライト光源（８２）の輝度を自動的に調整するバックライト輝度制御モジュール（８１）と、をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の視野角切替可能な液晶表示装置。
【請求項６】
前記表示制御モジュール（４０）は、前記表示パネル（１０）の画面を検出及び判定し、その判定結果に基づいて、前記視野角制御モジュール（５０）に視野角調整信号を自動的に出力することを特徴とする請求項２に記載の視野角切替可能な液晶表示装置。
【請求項７】
前記視野角制御モジュール（５０）は、さらに前記第２電極（１２４）に直流共通電圧を出力するように構成され、前記第１電極（１１５）に出力される交流電圧の波形が前記直流共通電圧を中心に上下変動することを特徴とする請求項１に記載の視野角切替可能な液晶表示装置。
【請求項８】
前記第１電極（１１５）に出力される交流電圧の波形の周期（Ｔ２）は、各フレーム画像の表示周期（Ｔ１）の０．５又は２ｎ倍であり、ｎ＝０、１、２、４、８であることを特徴とする請求項１に記載の視野角切替可能な液晶表示装置。
【請求項９】
前記第１電極（１１５）に出力される交流電圧の波形は、矩形波、正弦波、三角波又はのこぎり波であることを特徴とする請求項１に記載の視野角切替可能な液晶表示装置。
【請求項１０】
前記液晶表示装置は、異なる交流電圧の波形を記憶するための駆動波形記憶モジュール（７０）をさらに含み、
前記視野角制御モジュール（５０）は、前記第１電極（１１５）に交流電圧を出力するとき、前記駆動波形記憶モジュール（７０）から対応する交流電圧の波形を呼び出して、前記第１電極（１１５）に出力することを特徴とする請求項１に記載の視野角切替可能な液晶表示装置。
【請求項１１】
前記液晶層（１３）内の液晶分子が正の液晶分子であり、初期状態において前記正の液晶分子が横臥姿勢となり、前記表示パネル（１０）は広視野角を有し、
前記第１電極（１１５）に交流電圧が出力されると、前記正の液晶分子が横臥姿勢から傾斜姿勢に配向し、前記表示パネル（１０）は、広視野角から狭視野角に切替されることを特徴とする請求項１に記載の視野角切替可能な液晶表示装置。
【請求項１２】
前記液晶層（１３）内の液晶分子が負の液晶分子であり、初期状態において前記負の液晶分子が傾斜姿勢となり、前記表示パネル（１０）は狭視野角を有し、
前記第１電極（１１５）に交流電圧が出力されると、前記負の液晶分子が傾斜姿勢から横臥姿勢に配向し、前記表示パネル（１０）は、狭視野角から広視野角に切替されることを特徴とする請求項１に記載の視野角切替可能な液晶表示装置。
【請求項１３】
前記第２基板（１２）上には、複数の走査線（１２７）と複数のデータ線（１２８）とが設けられ、前記複数の走査線（１２７）と前記複数のデータ線（１２８）とが交差して複数のサブ画素領域Ｐが画定され、
前記第１基板（１１）上には、金属導電層（１１６）が設けられ、前記金属導電層（１１６）は、複数の金属導電ストリップ（１１６ａ）を含み、前記複数の金属導電ストリップ（１１６ａ）は、前記第１電極（１１５）に直接導電接触することを特徴とする請求項１に記載の視野角切替可能な液晶表示装置。
【請求項１４】
前記第１基板（１１）上には、カラーレジスト層（１１２）と、ブラックマトリクス（１１３）と、第１平坦層（１１４）と、第２平坦層（１１７）とがさらに設けられ、
前記カラーレジスト層（１１２）及び前記ブラックマトリクス（１１３）は、前記第１基板（１１）の前記液晶層（１３）と対向する表面に互いにずれて配置され、前記第１平坦層（１１４）は、前記カラーレジスト層（１１２）及び前記ブラックマトリクス（１１３）上を覆い、
前記第１電極（１１５）は、前記第１平坦層（１１４）上に形成され、
前記金属導電層（１１６）は、前記第１電極（１１５）上に形成され、前記ブラックマトリクス（１１３）に重ねて配置され、
前記第２平坦層（１１７）は、前記金属導電層（１１６）上を覆うことを特徴とする請求項１３に記載の視野角切替可能な液晶表示装置。
【請求項１５】
前記第１基板（１１）上には、カラーレジスト層（１１２）と、ブラックマトリクス（１１３）と、平坦層（１１７）とがさらに設けられ、
前記ブラックマトリクス（１１３）は、前記第１基板（１１）の前記液晶層（１３）と対向する表面に配置され、
前記第１電極（１１５）は、前記ブラックマトリクス（１１３）上に形成され、
前記カラーレジスト層（１１２）は、前記第１電極（１１５）上に形成され、前記ブラックマトリクス（１１３）と互いにずれて配置され、
前記金属導電層（１１６）は、前記第１電極（１１５）上に形成され、前記ブラックマトリクス（１１３）に重ねて配置され、
前記平坦層（１１７）は、前記金属導電層（１１６）及び前記カラーレジスト層（１１２）上を覆うことを特徴とする請求項１３に記載の視野角切替可能な液晶表示装置。
【請求項１６】
第１基板（１１）と、前記第１基板（１１）と対向して配置される第２基板（１２）と、前記第１基板（１１）と前記第２基板（１２）との間に位置する液晶層（１３）と、を備える表示パネル（１０）を含む液晶表示装置の視野角切替方法であって、
前記第１基板（１１）上には、第１電極（１１５）が設けられ、
前記第２基板（１２）上には、第２電極（１２４）と第３電極（１２６）とが設けられ、
前記視野角切替方法は、
視野角切替信号を受信した現フレーム画像の次フレーム画像の表示画像の表示が開始するとき、前記第１基板（１１）上の前記第１電極（１１５）に視野角の切替を制御するための周期的な交流電圧を出力する工程を含むことを特徴とする液晶表示装置の視野角切替方法。
【請求項１７】
視野角調整信号を受信した現フレーム画像の次フレーム画像の表示が開始するとき、前記第１電極（１１５）に印加される交流電圧の波形、振幅又は周波数を変更する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示装置の視野角切替方法。
【請求項１８】
前記液晶表示装置には、視野角制御ボタン（６０）が設けられ、
前記視野角切替信号又は前記視野角調整信号は、ユーザにより前記視野角制御ボタン（６０）を介して前記液晶表示装置に送信することを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置の視野角切替方法。
【請求項１９】
前記表示パネル（１０）の画面を検出及び判定し、その判定結果に基づいて、視野角調整信号を自動的に生成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置の視野角切替方法。
【請求項２０】
前記第２電極（１２４）に直流共通電圧を出力し、前記第１電極（１１５）に出力される交流電圧の波形が前記直流共通電圧を中心に上下変動するようにする工程をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示装置の視野角切替方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、視野角切替可能な液晶表示装置及びその視野角切替方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ，ＬＣＤ）は、高画質、小型、軽量、低駆動電圧、低消費電力、非放射性や低製造コストという利点を有し、フラットパネルディスプレイの主流となっている。
【０００３】
現在、液晶表示装置は、広視野角化に発展する傾向があり、例えば、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式やＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶表示装置がより広視野角を実現することができる。ユーザは、広視野角により、あらゆる方向から完全かつ歪みのない画面を見ることができる。しかし、今日の社会の人々は、プライバシーを守る意識が高まり、自分のことを他人に知られたくないことがある。公共の場で携帯電話を見たりパソコンを閲覧したりするときに、その内容を機密にしておきたいと考えている。したがって、単一の視野角モードのディスプレイは、ユーザのニーズを満たすことができなかった。広視野角のニーズに加えて、覗き見を防止する必要がある場合、ディスプレイ装置を狭視野角モードに切替又は調整することができることが望ましい。
【０００４】
現在、液晶表示装置の広視野角と狭視野角を切替るには、以下の２つの方法が用いられる。１つ目の方法としては、表示画面に覗き見防止フィルムを貼り付ける方法がある。覗き見を防止する必要がある場合、覗き見防止フィルムにより画面を遮蔽して視野角を狭くすることができる。２つ目の方法としては、液晶表示装置に視野角を調節するためのデュアル光源のバックライトシステムを配置する方法である。このデュアル光源のバックライトシステムは、積層された２層の導光板と逆プリズムシートとの組み合わせからなる。トップ層の導光板（ＬＧＰ−Ｔ）と逆プリズムシートとの組み合わせにより、光の方向を変えて光を狭い角度範囲に限定することで、液晶表示装置の狭視野角を実現する一方、ボトム層の導光板（ＬＧＰ−Ｂ）と逆プリズムシートとの組み合わせにより、液晶表示装置の広視野角を実現することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した１つ目の方法の問題点は、覗き見防止フィルムを別途用意する必要があるため、使用者にとって非常に不便であり、しかも一枚の覗き見防止フィルムにより１種類の視野角しか実現できず、覗き見防止フィルムを貼り付けた後、視野角が一定であり、狭視野角モードしか実現できず、使用者のニーズに応じて視野角を変更することができないことである。また、上述した２つ目の方法の問題点は、このようなデュアル光源のバックライトシステムは、液晶表示装置の厚さ及びコストを増加させ、液晶表示装置の開発動向である軽薄化を図れないことである。
【０００６】
本発明の目的は、遮蔽フィルムを使用することなく、製品の厚みや製造コストを実質的に増加させることなく、広視野角と狭視野角とを簡単に切替えることができ、異なる場面に合わせて広視野角と狭視野角との簡単な切替を実現することができ、操作柔軟性と利便性が高い視野角切替可能な液晶表示装置及びその視野角切替方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る視野角切替可能な液晶表示装置は、表示パネルと表示制御モジュールとを含み、前記表示パネルは、第１基板と、前記第１基板と対向して配置される第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に位置する液晶層と、を備え、前記表示制御モジュールは、前記表示パネルを制御して画面表示を実現するように構成され、前記第１基板上には、第１電極が設けられ、前記第２基板上には、第２電極と第３電極とが設けられ、前記液晶表示装置は、視野角制御モジュールをさらに含み、前記表示制御モジュールは、さらに前記視野角制御モジュールに同期制御信号を提供するように構成され、前記視野角制御モジュールは、前記同期制御信号に基づいて、視野角切替信号を受信した現フレーム画像の次フレーム画像の表示画像の表示が開始するとき、前記第１電極に視野角の切替を制御するための周期的な交流電圧を出力する。
【０００８】
また、前記視野角制御モジュールは、前記同期制御信号に基づいて、視野角調整信号を受信した現フレーム画像の次フレーム画像の表示が開始するとき、前記第１電極に印加する交流電圧の波形、振幅又は周波数を変更する。
【０００９】
また、前記液晶表示装置には、ユーザが前記液晶表示装置に視野角切替信号又は視野角調整信号を送信するための視野角制御ボタンが設けられる。
【００１０】
さらに、前記視野角制御ボタンは、物理ボタン又は仮想ボタンである。
【００１１】
また、前記液晶表示装置は、バックライト光源と、前記視野角切替信号又は前記視野角調整信号に基づいて、前記バックライト光源の輝度を自動的に調整するバックライト輝度制御モジュールと、をさらに含む。
【００１２】
また、前記液晶表示装置は、前記表示制御モジュールは、前記表示パネルの画面を検出及び判定し、その判定結果に基づいて、前記視野角制御モジュールに視野角調整信号を自動的に出力する。
【００１３】
また、前記視野角制御モジュールは、さらに前記第２電極に直流共通電圧を出力するように構成され、前記第１電極に出力される交流電圧の波形が前記直流共通電圧を中心に上下変動する。
【００１４】
また、前記第１電極に出力される交流電圧の波形の周期は、各フレーム画像の表示周期の０．５又は２ｎ倍であり、ｎ＝０、１、２、４、８である。
【００１５】
また、前記第１電極に出力される交流電圧の波形は、矩形波、正弦波、三角波又はのこぎり波である。
【００１６】
また、前記液晶表示装置は、異なる交流電圧の波形を記憶するための駆動波形記憶モジュールをさらに含み、前記視野角制御モジュールは、前記第１電極に交流電圧を出力するとき、前記駆動波形記憶モジュールから対応する交流電圧の波形を呼び出して、前記第１電極に出力する。
【００１７】
また、前記液晶層内の液晶分子が正の液晶分子であり、初期状態において前記正の液晶分子が横臥姿勢となり、前記表示パネルは広視野角を有し、前記第１電極に交流電圧が出力されると、前記正の液晶分子が横臥姿勢から傾斜姿勢に配向し、前記表示パネルは、広視野角から狭視野角に切替される。
【００１８】
また、前記液晶層内の液晶分子が負の液晶分子であり、初期状態において前記負の液晶分子が傾斜姿勢となり、前記表示パネルは狭視野角を有し、前記第１電極に交流電圧が出力されると、前記負の液晶分子が傾斜姿勢から横臥姿勢に配向し、前記表示パネルは、狭視野角から広視野角に切替される。
【００１９】
また、前記第２基板上には、複数の走査線と複数のデータ線とが設けられ、前記複数の走査線と前記複数のデータ線とが交差して複数のサブ画素領域Ｐが画定され、前記第１基板上には、金属導電層が設けられ、前記金属導電層は、複数の金属導電ストリップを含み、前記複数の金属導電ストリップは、前記第１電極に直接導電接触する。
【００２０】
さらに、前記第１基板上には、カラーレジスト層と、ブラックマトリクスと、第１平坦層と、第２平坦層とがさらに設けられ、前記カラーレジスト層及び前記ブラックマトリクスは、前記第１基板の前記液晶層と対向する表面に互いにずれて配置され、前記第１平坦層は、前記カラーレジスト層及びブラックマトリクス上を覆い、前記第１電極は、前記第１平坦層上に形成され、前記金属導電層は、前記第１電極上に形成され、前記ブラックマトリクスに重ねて配置され、前記第２平坦層は、前記金属導電層上を覆う。
【００２１】
さらに、第１基板上には、カラーレジスト層と、ブラックマトリクスと、平坦層とがさらに設けられ、前記ブラックマトリクスは、前記第１基板の前記液晶層と対向する表面に配置され、前記第１電極は、前記ブラックマトリクス上に形成され、前記カラーレジスト層は、前記第１電極上に形成され、前記ブラックマトリクスと互いにずれて配置され、前記金属導電層は、前記第１電極上に形成され、前記ブラックマトリクスに重ねて配置され、前記平坦層は、前記金属導電層及び前記カラーレジスト層上を覆う。
【００２２】
また、本発明に係る液晶表示装置の視野角切替方法において、前記液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板と対向して配置される第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に位置する液晶層と、を備える表示パネルを含み、前記第１基板上には、第１電極が設けられ、前記第２基板上には、第２電極と第３電極とが設けられ、前記視野角切替方法は、視野角切替信号を受信した現フレーム画像の次フレーム画像の表示画像の表示が開始するとき、前記第１基板上の前記第１電極に視野角の切替を制御するための周期的な交流電圧を出力する工程を含む。
【００２３】
さらに、前記視野角切替方法は、視野角調整信号を受信した現フレーム画像の次フレーム画像の表示が開始するとき、前記第１電極に印加される交流電圧の波形、振幅又は周波数を変更する工程をさらに含む。
【００２４】
また、前記液晶表示装置には、視野角制御ボタンが設けられ、前記視野角切替信号又は前記視野角調整信号は、ユーザにより前記視野角制御ボタンを介して前記液晶表示装置に送信する。
【００２５】
また、前記視野角切替方法は、前記表示パネルの画面を検出及び判定し、その判定結果に基づいて、視野角調整信号を自動的に生成する工程をさらに含む。
【００２６】
また、前記視野角切替方法は、前記第２電極に直流共通電圧を出力し、前記第１電極に出力される交流電圧の波形が前記直流共通電圧を中心に上下変動するようにする工程をさらに含む。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の実施形態に係る視野角切替可能な液晶表示装置及びその視野角切替方法は、第１基板上に視野角を制御するための第１電極を配置し、第１電極に交流のバイアス電圧を印加することにより、表示パネルの広視野角と狭視野角との切替を実現することができる。ユーザからの視野角切替信号を受信すると、表示制御モジュールによって提供される同期制御信号に基づいて、現フレーム画像の表示が完了するのを待った後、次フレーム画像の表示が開始するときに、第１電極に交流電圧を出力する。１フレーム画像の表示が開始するときに視野角を切替ることで、各フレーム画像が表示されるときの第１電極上の電圧が一致することにより、１フレーム画像の前半部と後半部の第１電極の電圧が一致しないことを回避することができる。その結果、第１電極上の急激な電圧変化に起因する画面のフリッカ（ｆｌｉｃｋｅｒ）やムラ（ｍｕｒａ）などの問題を解消することができる。本発明の実施形態によれば、遮蔽フィルムを使用することなく、製品の厚みや製造コストを実質的に増加させることなく、広視野角と狭視野角とを簡単に切替えることができ、操作柔軟性と利便性が高く、動画を楽しむと同時にプライバシーを守られる多機能液晶表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の広視野角モードでの構成を示す概略図である。
【図２】図１における液晶表示装置の狭視野角モードでの構成を示す概略図である。
【図３】図１における液晶表示装置の第２基板を示す概略回路図である。
【図４ａ】本発明の一実施形態における金属導電層のパターン構成を示す概略図である。
【図４ｂ】本発明の一実施形態における金属導電層のパターン構成を示す概略図である。
【図４ｃ】本発明の一実施形態における金属導電層のパターン構成を示す概略図である。
【図５】図１における液晶表示装置の動作原理の一例を示すブロック図である。
【図６】図１における液晶表示装置のタイミングチャートである。
【図７ａ】図１における液晶表示装置の平面構造を示す概略図である。
【図７ｂ】図１の液晶表示装置の平面構造を示す概略図である。
【図８ａ】本発明の一実施形態における第１電極に出力される交流電圧の波形である。
【図８ｂ】本発明の一実施形態における第１電極に出力される交流電圧の波形である。
【図８ｃ】本発明の一実施形態における第１電極に出力される交流電圧の波形である。
【図８ｄ】本発明の一実施形態における第１電極に出力される交流電圧の波形である。
【図８ｅ】本発明の一実施形態における第１電極に出力される交流電圧の波形である。
【図９】図１における液晶表示装置の動作原理の他例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す概略図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の狭視野角モードでの構成を示す概略図である。
【図１２】図１１における液晶表示装置の広視野角モードでの構成を示す概略図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の目的、技術手段及び利点をより明らかにするために、以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態をさらに詳細に説明する。
【００３０】
添付図面において、層や領域の寸法及び相対的な寸法は、説明を明確にするために誇張していることがある。なお、例えば、層、領域又は基板などの要素が他の要素上に「形成される」、「配置される」又は「位置する」と言及される場合に、その要素が他の要素上に直接配置されるか、又はそれらの間に介在する中間要素が存在してもよい。一方、要素が他の要素に「直接形成される」又は「直接配置される」と言及される場合に、それらの間に介在する要素が存在しない。
【００３１】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の広視野角モードでの構成を示す概略図である。図２は、図１における液晶表示装置の狭視野角モードでの構成を示す概略図である。図１及び図２に示すように、液晶表示装置は、表示パネル１０を含み、表示パネル１０は、第１基板１１と、第１基板１１と対向して配置される第２基板１２と、第１基板１１と第２基板１２との間に位置する液晶層１３と、を備える。
【００３２】
一般的に、ユーザが液晶表示装置の画面を異なる視野角から見ると、視野角が広くなるにつれて画像のコントラストが低下する。従来のツイステッドネマティック（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ，ＴＮ）方式の液晶表示装置では、共通電極及び画素電極がそれぞれ上下２つの異なる基板上に形成され、液晶分子が基板に垂直な平面内で回転する。しかし、ＴＮ方式の液晶表示装置では、２つの基板の表面位置に近い液晶分子が互いに直交して配置されているため、ＴＮ方式の液晶表示装置の視野角が狭くなってしまう。広視野角を実現するために、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式やＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶表示装置が開発されている。ＩＰＳ方式やＦＦＳ方式の液晶表示装置では、共通電極及び画素電極が同一の基板（即ち、ＴＦＴアレイ基板）上に形成され、液晶分子が基板に略平行な平面内で回転するので、より広い視野角が得られる。
【００３３】
本実施形態の液晶表示装置は、共通電極及び画素電極が同一の基板（即ち、ＴＦＴアレイ基板）上に形成されるＩＰＳ方式やＦＦＳ方式などの液晶表示装置に適用される。共通電極と画素電極との間に表示用の電界を印加すると、液晶分子は、基板に対して略平行な平面内で回転して、より広い視野角が得られる。本実施形態において、ＦＦＳ方式を例にして液晶表示装置を説明する。
【００３４】
本実施形態において、第１基板１１は、例えば、カラーフィルタ基板であり、第２基板１２は、例えば、薄膜トランジスタアレイ基板である。第１基板１１の液晶層１３と反対側の面に第１偏光板１１１が設けられ、第２基板１２の液晶層１３と反対側の面に第２偏光板１２１が設けられ、第１偏光板１１１と第２偏光板１２１の光透過軸方向は、互いに垂直である。
【００３５】
本実施形態において、第１基板１１は、液晶層１３と対向する表面に、カラーレジスト層１１２と、ブラックマトリクス（ＢＭ）１１３と、第１平坦層１１４と、第１電極１１５と、金属導電層１１６と、第２平坦層１１７とが設けられる。本実施形態において、カラーレジスト層１１２及びブラックマトリクス１１３は、第１基板１１の液晶層１３と対向する表面に互いにずれて配置され、第１平坦層１１４は、カラーレジスト層１１２及びブラックマトリクス１１３の上を覆い、第１電極１１５は、第１平坦層１１４上に形成され、金属導電層１１６は、第１電極１１５上に形成され、ブラックマトリクス１１３に重ねて配置され、第２平坦層１１７は、金属導電層１１６上を覆うように形成される。ただし、本発明は、これに限定されず、必要に応じて各層間の構造や順序を適宜調整することができる。
【００３６】
カラーレジスト層１１２は、例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）を形成するサブ画素（ｓｕｂ−ｐｉｘｅｌ）にそれぞれ対応する、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーレジスト材料を含む。隣接する複数のサブ画素が表示用画素（ｐｉｘｅｌ）を構成し、例えば、各画素は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３つのサブ画素を含むが、本発明はこれに限定されない。ブラックマトリクス１１３は、赤色、緑色、青色のサブ画素間に位置し、隣接するサブ画素がブラックマトリクス１１３によって離隔される。第１平坦層１１４は、カラーレジスト層１１２及びブラックマトリクス１１３の表面を平坦化する役割を果たし、第２平坦層１１７は、金属導電層１１６の表面を平坦化する役割を果たす。
【００３７】
本実施形態において、第２基板１２は、液晶層１３と対向する表面に、ゲート絶縁層１２２と、絶縁保護層１２３と、第２電極１２４と、絶縁ギャップ層１２５と、第３電極１２６が設けられる。本実施形態において、ゲート絶縁層１２２は、第２基板１２の液晶層１３と対向する表面に形成され、絶縁保護層１２３は、ゲート絶縁層１２２上に配置され、保護薄膜トランジスタ（ＴＦＴ、図３参照）を覆い、第２電極１２４は、絶縁保護層１２３上に形成され、絶縁ギャップ層１２５は、第２電極１２４上に形成され、第３電極１２６は、絶縁ギャップ層１２５上に形成かれる。ただし、本発明は、これに限定されず、必要に応じて各層間の構造や順序を適宜調整することができる。
【００３８】
第１電極１１５、第２電極１２４及び第３電極１２６は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）又はインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明材質からなる透明電極であってもよい。第１電極１１５は、視野角を切替制御するようにバイアス電圧を印加するための視野角制御電極である。第２電極１２４は、画面を表示するように共通電圧（Ｖｃｏｍ）を印加するための共通電極（ｃｏｍｍｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）である。第３電極１２６は、各サブ画素領域Ｐ（図３参照）内に形成される画素電極（ｐｉｘｅｌ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）である。本実施形態において、第３電極１２６は、絶縁ギャップ層１２５を介して第２電極１２４上に位置するが、これに限定されない。他の実施形態において、第３電極１２６は、第２電極１２４の下に位置してもよい。
【００３９】
第１電極１１５は、パターン化されていない全面電極であってもよい（図１に示す）。第２電極１２４は、部分的にパターン化された電極（図１に示す）であってもよく、例えば、第２基板１２上にＴＦＴが形成される位置において、第２電極１２４が部分的にエッチングされて、画素電極（即ち、第３電極１２６）がその位置を介して下向きに導通し、ＴＦＴに電気的に接続されることができる。各サブ画素領域Ｐ内に位置する第３電極１２６（即ち、画素電極）は、バンプ電極であってもよく、複数の電極ストリップが互いに連結された形態であってもよい（図１に示す）。
【００４０】
また、液晶表示装置がＩＰＳ方式である場合、第２電極１２４及び第３電極１２６は、同一層に位置して互いに絶縁的に離隔してもよく、例えば、第２電極１２４及び第３電極１２６は、それぞれ複数の電極ストリップを有するくし状構造とされ、相互に嵌め込まれるように構成されてもよい。
【００４１】
図３は、図１における液晶表示装置の第２基板を示す概略回路図である。図３を併せて参照すると、第２基板１２には、走査線１２７と、データ線１２８とがさらに設けられる。複数の走査線１２７及び複数のデータ線１２８は、互いに交差して複数のサブ画素領域Ｐを画定し、各サブ画素領域Ｐは、液晶表示装置の１つのサブ画素（ｓｕｂ−ｐｉｘｅｌ）として形成され、液晶表示装置のサブ画素は、行と列のアレイに配列される。各サブ画素領域Ｐ内には、画素電極（即ち、第３電極１２６）と、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１２９が設けられる。薄膜トランジスタ１２９は、走査線１２７とデータ線１２８とが交差する位置の近傍に配置される。各薄膜トランジスタ１２９は、ゲート、活性層、ソース及びドレイン（図示せず）を含む。ゲートは、対応する走査線１２７に電気的に接続され、ソース及びドレインは、互いに離間しおり、活性層と接触している。ソース及びドレインの一方は、対応するデータ線１２８に電気的に接続され、ソース及びドレインの他方は、対応する画素電極（即ち、第３電極１２６）に電気的に接続され、例えば、ソースは、対応するデータ線１２８に電気的に接続され、ドレインは、対応する画素電極（即ち、第３電極１２６）に電気的に接続される。
【００４２】
ゲート絶縁層１２２は、第２基板１２の液晶層１３と対向する表面に形成され、走査線１２７及び薄膜トランジスタ１２９のゲートを覆い、絶縁保護層１２３は、ゲート絶縁層１２２上に位置し、データ線１２８及び薄膜トランジスタ１２９のソースとドレインを覆う。絶縁ギャップ層１２５は、第２電極１２４（即ち、共通電極）と第３電極１２６（即ち、画素電極）とを絶縁するようにこれらの間に位置している。
【００４３】
金属導電層１１６は、Ｃｒ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕなどの金属又は合金で製作され、第１電極１１５の表面に直接形成される。金属導電層１１６は、第１電極１１５に直接導電接触する複数の帯状の金属導電ストリップ１１６ａを含む。
【００４４】
一実施形態において、図４ａに示すように、これらの金属導電ストリップ１１６ａは、各走査線１２７の真上にそれぞれ位置し、各走査線１２７の位置する方向に延びている。好ましくは、金属導電ストリップ１１６ａは、走査線１２７と同じ数を有し、即ち、各金属導電ストリップ１１６ａは、１本の走査線１２７に対応し、隣接する２つの金属導電ストリップ１１６ａは、互いに１行のサブ画素の幅だけ離間するように配置される。
【００４５】
他の実施形態において、図４ｂに示すように、これらの金属導電ストリップ１１６ａは、各データ線１２８の真上にそれぞれ位置し、各データ線１２８の位置する方向に沿って延びている（図１も参照）。好ましくは、金属導電ストリップ１１６ａは、データ線１２８と同じ数を有し、即ち、各金属導電ストリップ１１６ａは、１本のデータ線１２８に対応し、隣接する２つの金属導電ストリップ１１６ａは、互いに１列のサブ画素の幅だけ離間するように配置される。
【００４６】
別の実施形態において、図４ｃに示すように、これらの金属導電ストリップ１１６ａは、各データ線１２８及び各走査線１２７の真上に位置するとともに、各データ線１２８及び各走査線１２７の位置する方向に沿って延びている。即ち、これらの金属導電ストリップ１１６ａは、互いに交差してメッシュ（ｍｅｓｈ）構造を形成する。好ましくは、データ線１２８の位置する方向に沿って延びる金属導電ストリップ１１６ａは、各データ線１２８が真上に１つの金属導電ストリップ１１６ａが対応して設けられるように、データ線１２８と同じ数を有し、走査線１２７の位置する方向に沿って延びる金属導電ストリップ１１６ａは、各走査線１２７が真上に１つの金属導電ストリップ１１６ａが対応して設けられるように、走査線１２７と同じ数を有する。これらの金属導電ストリップ１１６ａの交差によって形成されるメッシュ構造は、ブラックマトリクス１１３と同じパターン構成を有してもよい。
【００４７】
図１に示すように、これらの金属導電ストリップ１１６ａは、ブラックマトリクス１１３の直下に位置し、ブラックマトリクス１１３によって覆われている。好ましくは、金属導電ストリップ１１６ａの線幅は、これらの金属導電ストリップ１１６ａがブラックマトリクス１１３によって完全に覆われるように、ブラックマトリクス１１３の線幅よりも小さく形成される。金属導電ストリップ１１６ａは、金属で製作され、透光性を有しないが、ブラックマトリクス１１３の直下に配置されるので、各サブ画素領域Ｐの開口率がこれらの金属導電ストリップ１１６ａの影響を受けず、液晶表示装置の透過率にも影響を与えない。
【００４８】
液晶分子は、一般に、正の液晶分子と負の液晶分子とに分類される。本実施形態では、液晶層１３の液晶分子が正の液晶分子であり、正の液晶分子は、応答が速いという利点がある。初期状態（即ち、表示パネル１０に電圧が印加されていない状態）において、液晶層１３内の正の液晶分子は、基板１１，１２に平行な横臥姿勢を呈し、正の液晶分子の長軸方向は、基板１１，１２の表面に略平行である（図１に示す）。配向膜（図示せず）のアンカー作用により、表示パネル１０に電圧が印加されていない初期状態では、正の液晶分子を横臥姿勢に維持することができる。実際の応用では、液晶層１３内の正の液晶と基板１１，１２とが非常に小さな初期プレチルト角を有してもよい。この初期プレチルト角は、０度以上５度以下、即ち、０度≦θ≦５度の範囲にあってもよい。電圧の印加によって形成される電界の作用により、正の液晶分子の長軸は、電気力線の方向に平行な方向に向かって配向する。
【００４９】
液晶表示装置は、第１電極１１５に印加されるバイアス電圧を制御することにより、広視野角モードと狭視野角モードとを切替ることができる。後述する「バイアス電圧」は、第１電極１１５（即ち、視野角制御電極）と第２電極１２４（即ち、共通電極）との電圧差である。
【００５０】
図１を参照すると、第１電極１１５にバイアス電圧が印加されていない場合（例えば、０．５Ｖ未満のような小さいバイアス電圧が印加された場合も含む）、液晶分子の傾斜角度がほとんど変化せず、液晶分子は、従来の横電界駆動方式であり、同一の基板（即ち、第２基板１２）上の画素電極（即ち、第３電極１２６）と共通電極（第２電極１２４）との間に形成される横電界によって、基板１１，１２と平行な平面内で回転し、液晶分子は、強い横電界の作用により広視野角モードを実現する。
【００５１】
図２を参照すると、第１電極１１５に一定の大きさのバイアス電圧が印加されると、第１基板１１上の第１電極１１５と第２基板１２上の第２電極１２４との間に電圧差があるので、２つの基板１１，１２間に垂直電界が形成される（図中の矢印Ｅに示す）。正の液晶分子は、電場の作用により電気力線に平行な方向に沿って回転するので、その垂直電界の作用により液晶分子と基板１１，１２との間の傾斜角度が大きくなるように配向する。液晶分子の配向により、表示パネル１０の画面の斜め方向には、位相遅延により液晶分子を通過した光と上下の偏光板１１１，１２１とが一致せず、光漏れが発生する。これにより、表示パネル１０の斜め方向から画面を見た場合、画面上のコントラストが低下して視認性に影響を与え、狭視野角モードを実現することができる。
【００５２】
図５は、図１における液晶表示装置の動作原理の一例を示すブロック図である。図６は、図１における液晶表示装置のタイミングチャートである。図５及び図６を参照すると、液晶表示装置は、ゲート駆動回路２０と、ソース駆動回路３０と、表示制御モジュール４０と、視野角制御モジュール５０とを含む。
【００５３】
具体的に、表示制御モジュール４０は、タイミングコントローラ（Ｔｉｍｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，Ｔ−ＣＯＮ）又は特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ，ＡＳＩＣ）であってもよい。表示制御モジュール４０は、表示パネル１０を制御して画面表示を実現するように構成される。具体的に、表示制御モジュール４０は、グラフィックスカード（Ｖｉｄｅｏ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ，ＶＧＡ）１００からの画像データを処理した後、各走査線１２７に走査駆動信号を順次に送信して、各行のＴＦＴを順にオンにするようにゲート駆動回路２０を制御する。各行のＴＦＴがオンになると、表示制御モジュール４０は、各データ線１２８を介してデータ駆動信号を送信して、１行全体のサブ画素をそれぞれ必要な電圧に充電するようにソース駆動回路３０を制御する。全てのサブ画素の充電が完了すると、１フレーム（ｆｒａｍｅ）画面の表示を実現する。そして、上記の表示処理を繰り返して画面を連続的にリフレッシュし、画面のリフレッシュ周波数を例えば６０Ｈｚ（即ち、画面を１秒間に６０回リフレッシュする）とすることにより、画面の連続表示を実現することができる。
【００５４】
図５及び図６に示すように、表示過程において、表示制御モジュール４０は、さらに視野角制御モジュール５０に同期制御信号を出力するように構成される。この同期制御信号は、フレーム同期信号であってもよい。視野角制御モジュール５０は、同期制御信号に基づいており、視野角切替信号を受信した現フレーム画像の次フレームの表示が開始するとき、第１電極１１５に視野角の切替を制御するための周期的な交流電圧を出力する。
【００５５】
言い換えると、ユーザにより液晶表示装置に視野角切替信号を送信することができる。視野角制御モジュール５０は、視野角切替信号を受信すると、視野角の切替を制御するための周期的な交流電圧を直ちに第１電極１１５に出力するのではなく、現フレーム画像の表示が完了するのを待った後、次フレーム画像の表示が開始するときに、第１電極１１５に視野角の切替を制御するための周期的な交流電圧を出力する。
【００５６】
以下、図６を例にして説明する。ｎ番目のフレーム画像の表示過程において、ｎ番目のフレーム画像におけるある時刻（例えば、時刻ｔ１）に視野角切替信号を受信すると、視野角制御モジュール５０は、第１電極１１５に対して時刻ｔ１に直ちに交流電圧を出力するのではなく、このｎ番目のフレーム画像の表示が完了するのを待った後、ｎ＋１番目のフレーム画像の表示が開始するとき（即ち、時刻ｔ２）に、第１電極１１５に視野角の切替を制御するための周期的な交流電圧を出力して、表示パネル１０を広視野角モードから狭視野角モードに切替える。つまり、表示過程において、表示制御モジュール４０は、視野角制御モジュール５０に同期制御信号を送信し続け、視野角切替信号を受信すると、視野角制御モジュール５０は、表示制御モジュール４０によって供給される同期制御信号に応じて、視野角切替信号を受信した現フレーム画像の表示が完了した後、次フレーム画像の表示が開始するときに、第１電極１１５に視野角の切替を制御するための交流電圧を出力して、狭視野角モードと広視野角モードとの切換を実現する。
【００５７】
時間ｔ１に視野角切替信号を受信し、時刻ｔ１に第１電極１１５に交流電圧を直ちに出力すると、ｎ番目のフレーム画像の前半部Ｈ１では、第１電極１１５に電圧が印加されていないので、ｎ番目のフレーム画像の前半部Ｈ１と後半部Ｈ２において、第１電極１１５の電圧に電圧急変が生じることになる。この電圧急変は、ｎ番目のフレーム画像の表示過程に生じる（即ち、前半部Ｈ１と後半部Ｈ２との間に生じる）ため、ｎ番目のフレーム画像の前半部Ｈ１と後半部Ｈ２において画面表示に不均一が生じ、画像のフリッカ（ｆｌｉｃｋｅｒ）やムラ（ｍｕｒａ）などの問題を生じやすい。
【００５８】
本発明の実施形態では、時刻ｔ１に視野角切替信号を受信しても、直ちに時刻ｔ１に第１電極１１５に交流電圧を出力せずに、表示制御モジュール４０によって供給される同期制御信号に基づいて、ｎ番目のフレーム画像の表示が完了するのを待った後、ｎ＋１番目のフレーム画像の表示が開始するとき（即ち、時刻ｔ２）に、第１電極１１５に交流電圧を出力して、広視野角モードと狭視野角モードとを切替える。１フレーム画像の表示の開始時刻に視野角切替を行うことにより、１フレーム画像の表示過程に第１電極１１５に電圧急変が生じることを回避し、各フレーム画像の表示過程において第１電極１１５上の電圧が一致することを確保できるので、各フレーム画像の画面表示が均一である。これにより、第１電極１１５上の電圧急変に起因するフリッカやムラなどの問題を解消することができる。
【００５９】
また、図５及び図６を参照すると、狭視野角モードでは、ユーザにより液晶表示装置に視野角調整信号を送信することができる。視野角制御モジュール５０は、同期制御信号に基づいて、視野角調整信号を受信した現フレーム画像の次フレーム画像の表示が開始するときに、第１電極１１５に印加される周期的な交流電圧の波形、振幅又は周波数を変更させることにより、広視野角モードと狭視野角モードとの切換を実現できることに加えて、さらに視野角に対するユーザ自身の調整要求を満足することができる。例えば、ある角度（例えば、４５°）の狭視野角表示を実現するために、第１電極１１５にある波形の交流電圧を印加した後、ユーザがさらに視野角を４５°から３５°に減少したい場合には、ユーザは、液晶表示装置に視野角調整信号を送ることができる。視野角制御モジュール５０は、視野角調整信号に基づいて、視野角を３５°に減少させるように、第１電極１１５に印加される交流電圧の波形、振幅又は周波数を変更する。
【００６０】
視野角調整信号に基づいて第１電極１１５に印加される交流電圧の波形、振幅又は周波数を変更するのも、視野角調整信号を受信した現フレーム画像の次のフレーム画像の表示が開始するときに、視野角制御モジュール５０は、第１電極１１５に印加される周期的な交流電圧の波形、振幅又は周波数を変更する。図６に示すように、ｎ＋ｘ番目のフレーム画像におけるある時刻（例えば、時刻ｔ３）にユーザからの視野角調整信号を受信すると、視野角制御モジュール５０は、この視野角調整信号及び同期制御信号に基づいて、次フレーム画像（即ち、ｎ＋ｘ＋１番目のフレーム画像）の表示が開始するとき（即ち、時刻ｔ４）に、第１電極１１５に印加される交流電圧の波形、振幅又は周波数を変更する。これにより、１フレーム画像の表示過程に交流電圧の波形、振幅又は周波数を変更して第１電極１１５上の電圧急変に起因する（ｆｌｉｃｋｅｒ）やムラ（ｍｕｒａ）などの問題を回避することができる。例えば、時刻ｔ４から第１電極１１５に元の正弦波形を三角波形に変更して出力することにより、視野角の調整を実現することができる。したがって、本実施形態は、狭視野角モードでユーザ自身の要求に応じて視野角調整をさらに実現することができ、ユーザ体験と満足度を向上させることができる。
【００６１】
図７ａ〜図７ｂは、図１における液晶表示装置の平面構造を示す概略図である。図７ａ〜図７ｂを参照すると、液晶表示装置には、ユーザにより液晶表示装置に視野角切替信号又は視野角調整信号を送信するための視野角制御ボタン６０が設けられる。視野角制御ボタン６０は、物理ボタン（図７ａに示す）であってもよいし、切替機能を実現するためのソフトウェア制御又はアプリケーション（ＡＰＰ）であってもよい（図７ｂに示すように、スライダーを介して視野角の大きさを設定する）。通常の状態では、第１電極１１５にバイアス電圧が印加されず、液晶表示装置は広視野角モードで動作する。ユーザは、覗き見を防止するために狭視野角モードに切替える必要がある場合、視野角制御ボタン６０を操作して視野角切替信号又は視野角調整信号を送信することで、広視野角と狭視野角とを簡単に切替えるか、又は異なる視野角に調整することができる。狭視野角での表示が不要な場合、ユーザは、視野角制御ボタン６０を再度操作して第１電極１１５に印加される交流電圧をキャンセルすることで、広視野角での表示に戻すことができる。したがって、本発明の実施形態に係る視野角切替可能な液晶表示装置は、高い操作柔軟性と利便性を有する。
【００６２】
さらに、表示過程において、表示制御モジュール４０は、表示パネル１０の画面を検出及び判定し、その判定結果に基づいて、視野角制御モジュール５０に視野角調整信号を自動的に出力する。視野角制御モジュール５０は、同期制御信号に基づいて、視野角調整信号を受信した現フレーム画像の次フレーム画像の表示が開始するときに、第１電極１１５に印加される周期的な交流電圧の波形、振幅又は周波数を変更することにより、広視野角モードと狭視野角モードとの切換を実現できることに加えて、さらに画面の画質に対する自動的なモニタリング及び動的調整を実現することができる。例えば、ある波形の交流電圧が第１電極１１５に印加され、狭視野角での表示を達成した後、表示制御モジュール４０は、外部環境の変化に応じて、交流電圧波形によって生成される狭視野角の表示画面のコントラストが現在の表示要件を満たしていないと判断する（例えば、コントラストが低すぎて、狭視野角で画面が見えない場合）と、画面のコントラストが低いとの判断結果に基づいて、視野角制御モジュール５０に視野角調整信号を出力する。視野角制御モジュール５０は、この視野角調整信号に基づいて、第１電極１１５に印加される交流電圧の波形、振幅又は周波数を変更することで、表示画面のコントラストを向上させる。これにより、画面表示のモニタリング及び動的調整を実現し、画面の良好な表示品質を維持することができる。
【００６３】
図５を参照すると、液晶表示装置は、視野角の切替を制御するための異なる交流電圧の波形を記憶するための駆動波形記憶モジュール７０をさらに含む。第１電極１１５に視野角の切替を制御するための交流電圧が出力される場合、視野角制御モジュール５０は、駆動波形記憶モジュール７０から対応する交流電圧波形を呼び出して第１電極１１５に出力することができる。
【００６４】
図８ａ〜図８ｅは、本発明の一実施形態における第１電極に出力される交流電圧の波形である。図８ａ〜図８ｅを参照すると、第１電極１１５に出力される交流電圧は、周期的な交流波形であり、具体的に、矩形波（図８ａに示す）、正弦波（図８ｂ及び図８ｅに示す）、三角波（図８ｃに示す）又はのこぎり波（図８ｄに示す）であってもよい。本実施形態では、各フレームの表示周期をＴ１とし（例えば、画面リフレッシュ周波数を６０Ｈｚとする場合、１各フレームの表示周期Ｔ１が１／６０秒である）、第１電極１１５に出力される交流電圧波形の周期をＴ２とする。ここで、第１電極１１５に出力される交流電圧波形の周期Ｔ２は、各フレーム画像の表示周期Ｔ１の０．５又は２ｎ倍（２のｎ乗）であり、ｎ＝０、１、２、４、８…であってもよい。
【００６５】
図８ａに示すように、第１電極１１５に出力される交流電圧波形の周期Ｔ２は、各フレーム画像の表示周期Ｔ１の２倍であり、即ち、Ｔ２＝２×Ｔ１である。言い換えると、このとき、第１電極１１５に出力される交流電圧波形の周波数は、画面リフレッシュ周波数の半分である。
【００６６】
図８ｂ〜図８ｄに示すように、第１電極１１５に出力される交流電圧波形の周期Ｔ２は、各フレーム画像の表示周期Ｔ１と等しく、即ち、Ｔ２＝Ｔ１である。言い換えると、このとき、第１電極１１５に出力される交流電圧波形の周波数は、画面リフレッシュ周波数に等しい。
【００６７】
図８ｅに示すように、第１電極１１５に出力される交流電圧波形の周期Ｔ２は、各フレーム画像の表示周期Ｔ１の半分であり、即ち、Ｔ２＝０．５×Ｔ１である。言い換えると、このとき、第１電極１１５に出力される交流電圧波形の周波数は、画面リフレッシュ周波数の２倍である。
【００６８】
さらに、隣接する２フレーム画像間には、ブランク期間（ｂｌａｎｋｉｎｇ）Ｔ３が設けられてもよい。ブランク期間Ｔ３は、隣接するフレーム画像における遷移期間である。ブランク期間Ｔ３において第１電極１１５に出力される交流電圧及び波形に対して要求しない。
【００６９】
図５を参照すると、視野角制御モジュール５０は、さらに第２電極１２４に直流共通電圧（ＤＣ  Ｖｃｏｍ）を出力するように構成される。また、図８ａ〜図８ｅに示すように、第１電極１１５に出力される交流電圧波形は、直流共通電圧（ＤＣ  Ｖｃｏｍ）を中心に上下変動する。
【００７０】
図９は、図１における液晶表示装置の動作原理の他例を示すブロック図である。図９は、液晶表示装置がバックライト光源８２とバックライト輝度制御モジュール８１とをさらに含む点で図５と異なっている。ユーザによって送信される視野角切替信号及び視野角調整信号は、バックライト輝度制御モジュール８１にも提供される。バックライト輝度制御モジュール８１は、視野角切替信号又は視野角調整信号に基づいてバックライト光源８２の輝度を自動的に調整する。例えば、表示パネル１０を広視野角モードから狭視野角モードに切替える場合には、狭視野角表示時の光漏れ現象により、表示パネル１０の表示輝度が低下する。バックライト輝度制御モジュール８１によってバックライト光源８２の明るさを制御することにより、表示パネル１０が狭視野角モードであってもその輝度に大きな変化が生じないようにすることができる。したがって、本実施形態において、広視野角と狭視野角との切替を実現するとともに、バックライト駆動制御と組み合わせて、バックライト光源８２の輝度の自動調整を実現することができる。これにより、広視野角と狭視野角との切替及びバックライトの消費電力のバランスマッチングを実現することができる。
【００７１】
図１に示すように、第１基板１１上の第１電極１１５に交流バイアス電圧を印加するために、第１電極１１５は、周辺非表示領域において導電性ペースト９０を介して、第１基板１１から第２基板１２に導通し、視野角制御モジュール５０によって交流バイアス電圧が第２基板１２に供給され、第２基板１２から導電性ペースト９０を介して、第１基板１１の第１電極１１５に交流バイアス電圧が印加される。このため、周辺非表示領域において第２平坦層１１７に貫通孔１１７ａが形成されて第１電極１１５を露出させることにより、導電性ペースト９０は、貫通孔１１７ａを介して第１電極１１５との電気的接続が容易になる。
【００７２】
液晶分子は、直流電圧を一方向に長期間印加されと、液晶分子に分極の問題が生じる性質を有する。本実施形態では、第１電極１１５に印加されるバイアス電圧が交流電圧であるので、第１電極１１５に直流電圧を長期間印加して液晶分子を分極させないようにすることができる。また、交流電圧を用いることにより、液晶層１３に位置する極性不純物イオンが第１基板１１又は第２基板１２のいずれかの側に蓄積するのを防止することができる。その結果、通常表示での残像問題を効果的に改善することができる。
【００７３】
本発明の実施形態において、第１基板１１上に視野角の切替を制御するための第１電極１１５が配置される。第１電極１１５は、ＩＴＯなどの材質によって製作される。第１電極１１５にバイアス電圧を印加すると、ＩＴＯ材料の抵抗が大きいため、第１電極１１５の負荷を大きくすると、個々の画像にムラ（ｍｕｒａ）の問題が生じやすくなる。本実施形態では、第１電極１１５に直接導電接触する金属導電層１１６を設けることにより、金属導電層１１６の複数の金属導電ストリップ１１６ａは、表示領域内に分布し、第１電極１１５に直接導電接触する。金属導電ストリップ１１６ａは、第１電極１１５の補助導電線として第１電極１１５の導電性を大幅に向上させ、第１電極１１５のインピーダンス負荷を下げることで、第１電極１１５の大きな負荷によるムラの問題を解決することができる。また、金属導電ストリップ１１６ａがブラックマトリクス１１３と重なるように配置されるので、画素の開口率と透過率には影響しない。
【００７４】
［第２の実施形態］
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す概略図である。図１０を参照すると、本実施形態と上記第１の実施形態との主な相違点は、第１基板１１の構造である。本実施形態において、第１基板１１は、液晶層１３と対向する表面に、カラーレジスト層１１２と、ブラックマトリクス（ＢＭ）１１３と、第１電極１１５と、金属導電層１１６と、平坦層１１７とが設けられる。ここで、ブラックマトリクス１１３は、第１基板１１の液晶層１３と対向する表面上に形成され、第１電極１１５は、ブラックマトリクス１１３上に形成され、カラーレジスト層１１２は、第１電極１１５上に形成され、ブラックマトリクス１１３と互いにずれて配置され、金属導電層１１６は、第１電極１１５上に形成され、ブラックマトリクス１１３と重なるように配置され、平坦層１１７は、金属導電層１１６及びカラーレジスト層１１２上を覆う。
【００７５】
上記第１の実施形態と比較して、本実施形態は、ブラックマトリクス１１３とカラーレジスト層１１２との間に第１電極１１５を介在して配置するように、第１電極１１５の製作順序を調整する。本実施形態の液晶表示装置は、フィルム層の構造を調整したため、上記第１の実施形態に比べて、透過率を約８．７４％向上させることが実験的に確認されている。なお、本実施形態の他の構成については、上記第１の実施形態を参照し、ここでは詳細な説明を省略する。
【００７６】
［第３の実施形態］
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の狭視野角モードでの構成を示す概略図である。図１２は、図１１における液晶表示装置の広視野角モードでの構成を示す概略図である。図１１及び図１２を参照すると、本実施形態と上記第１の実施形態との主な相違点は、本実施形態の液晶層１３は、負の液晶分子を用いることである。初期状態（即ち、表示パネル１０に電圧が印加されていない状態）において、液晶層１３内の負の液晶分子は、基板１１，１２に対して初期プレチルト角を有し、即ち、負の液晶分子は、基板１１，１２に対して傾斜姿勢を呈している（図１１に示す）。配向膜（図示せず）のアンカー作用により、表示パネル１０に電圧が印加されていない初期状態では、負の液晶分子を傾斜姿勢に維持することができる。電圧の印加によって形成される電界の作用により、負の液晶分子の長軸は、電気力線の方向に垂直な方向に向かって配向する。
【００７７】
図１１を参照すると、第１電極１１５上にバイアス電圧が印加されていない場合（例えば、０．５Ｖ未満のような小さいバイアス電圧が印加された場合も含む）、液晶層１３における液晶分子のプレチルト角が大きいため、表示パネル１０の画面の斜め方向には、位相遅延により液晶分子を通過した光と上下の偏光板１１１，１２１とが一致せず、光漏れが発生する。これにより、表示パネル１０の斜め方向から画面を見た場合、画面上のコントラストが低下して視認性に影響を与え、狭視野角モードを実現することができる。
【００７８】
図１２を参照すると、第１電極１１５に一定の大きさのバイアス電圧が印加されると、第１基板１１上の第１電極１１５と第２基板１２上の第２電極１２４との間に電圧差があるので、２つの基板１１，１２間に垂直電界が形成される（図中の矢印Ｅに示す）。負の液晶分子は、電場の作用により電気力線に垂直な方向に沿って回転するので、その垂直電界の作用により液晶分子と基板１１，１２との間の傾斜角度が小さくなるように配向する。液晶分子の傾斜角が小さくなって基板１１，１２と略平行になると、表示パネル１０の画面の斜め方向では、光漏れ現象が相応に低減するにつれて、表示パネル１０の視野角が広がり、広視野角モードを実現する。
【００７９】
なお、本実施形態の他の構成については、上記第１の実施形態を参照し、ここでは詳細な説明を省略する。
【００８０】
［第４の実施形態］
図１３は、本発明の第４の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す概略図である。図１３を参照すると、本実施形態と上記第１の実施形態との主な相違点は、本実施形態において、第１電極１１５の作製順序を調整し（図１０に示す第２の実施形態の説明参照）、負の液晶分子を用いる点である（図１１及び図１２の第に示す第３の実施形態の説明参照）。本実施形態の具体的な構成については、上記第１〜第３の実施形態を参照し、ここでは詳細な説明を省略する。
【００８１】
［第５の実施形態］
本発明の第５の実施形態に係る液晶表示装置の視野角切替方法は、上記視野角切替可能な液晶表示装置に対して視野角を切替えるように用いられ、視野角切替信号を受信した現フレーム画像の次フレーム画像の表示画像の表示が開始するとき、第１基板１１上の第１電極１１５に視野角の切替を制御するための交流電圧を出力する工程を含む。
【００８２】
また、視野角切替方法は、視野角調整信号を受信した現フレーム画像の次フレーム画像の表示が開始するとき、第１電極１１５に印加される交流電圧の波形、振幅又は周波数を変更する工程をさらに含む。これにより、視野角に対するユーザ自身の調整要求を満足し、ユーザ満足度を向上させることができる。
【００８３】
また、液晶表示装置は、視野角制御ボタン６０が設けられ、視野角切替信号又は視野角調整信号は、ユーザにより視野角制御ボタン６０を介して液晶表示装置に送信する。これにより、広視野角と狭視野角との間の切替を簡単に実現することができ、高い操作柔軟性と利便性を有している。
【００８４】
また、前記視野角切替方法は、表示パネル１０の画面を検出及び判定し、その判定結果に基づいて、視野角調整信号を自動的に生成する工程をさらに含む。これにより、画面の画質に対する自動的なモニタリング及び動的調整を実現し、画面の良好な表示品質を維持することができる。
【００８５】
また、前記視野角切替方法は、第２電極１２４に直流共通電圧を出力し、第１電極１１５に出力される交流電圧の波形が直流共通電圧を中心に上下変動するようにする工程をさらに含む。第１電極１１５に交流電圧を出力することにより、広視野角と狭視野角との切替を実現するとともに、残像問題を効果的に改善することができる。
【００８６】
本実施形態に係る視野角切替方法は、上記実施形態に係る液晶表示装置と同一な技術的思想に属し、視野角切替方法の詳細については、上記液晶表示装置の説明を参照し、ここでは詳細な説明を省略する。
【００８７】
本発明の実施形態に係る視野角切替可能な液晶表示装置及びその視野角切替方法は、第１基板上に視野角を制御するための第１電極を配置し、第１電極に交流のバイアス電圧を印加することにより、表示パネルの広視野角と狭視野角との切替を実現することができる。ユーザからの視野角切替信号を受信すると、表示制御モジュールによって提供される同期制御信号に基づいて、現フレーム画像の表示が完了するのを待った後、次フレーム画像の表示が開始するときに、第１電極に交流電圧を出力する。１フレーム画像の表示が開始するときに視野角を切替ることで、各フレーム画像が表示されるときの第１電極上の電圧が一致することにより、１フレーム画像の前半部と後半部の第１電極の電圧が一致しないことを回避することができる。その結果、第１電極上の急激な電圧変化に起因する画面のフリッカ（ｆｌｉｃｋｅｒ）やムラ（ｍｕｒａ）などの問題を解消することができる。本発明の実施形態によれば、遮蔽フィルムを使用することなく、製品の厚みや製造コストを実質的に増加させることなく、広視野角と狭視野角とを簡単に切替えることができ、操作柔軟性と利便性が高く、動画を楽しむと同時にプライバシーを守られる多機能液晶表示装置を実現することができる。
【００８８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明にあっては種々の変形が可能であって、かかる変形は、特許請求の範囲内に含まれる変形である限り本発明の保護範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の実施形態において、第１基板上に視野角を制御するための第１電極を配置し、第１電極に交流のバイアス電圧を印加することにより、表示パネルの広視野角と狭視野角との切替を実現することができる。ユーザからの視野角切替信号を受信すると、表示制御モジュールによって提供される同期制御信号に基づいて、現フレーム画像の表示が完了するのを待った後、次フレーム画像の表示が開始するときに、第１電極に交流電圧を出力する。１フレーム画像の表示が開始するときに視野角を切替ることで、各フレーム画像が表示されるときの第１電極上の電圧が一致することにより、１フレーム画像の前半部と後半部の第１電極の電圧が一致しないことを回避することができる。その結果、第１電極上の急激な電圧変化に起因する画面のフリッカ（ｆｌｉｃｋｅｒ）やムラ（ｍｕｒａ）などの問題を解消することができる。本発明の実施形態によれば、遮蔽フィルムを使用することなく、製品の厚みや製造コストを実質的に増加させることなく、広視野角と狭視野角とを簡単に切替えることができ、操作柔軟性と利便性が高く、動画を楽しむと同時にプライバシーを守られる多機能液晶表示装置を実現することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【図８ｅ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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