CN100374929C - 广视角液晶显示面板 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种广视角液晶显示面板，包括一上基板、一下基板与一液晶分子层。其中，下基板设置于上基板的下方。液晶分子层夹合于上下基板间，并且混合有一定比例具光学各向异性(anisotropy)的单体(monomer)。这些单体的光轴方向与液晶分子层的液晶分子在暗态时的光轴方向的夹角小于10度角。
Description
技术领域
本发明关于一种液晶显示面板，尤其是一种广视角液晶显示面板。
背景技术
随着薄膜晶体管制作技术快速的进步，液晶显示面板由于具备了轻薄、省电、无辐射线等优点，而大量的应用于个人数字助理器、笔记型计算机、数码相机、摄录像机、行动电话等各式电子产品中。然而，由于液晶显示面板是一非自发光的显示器，因此，传统上，是以一冷阴极灯管作为背光源，所产生的光线穿透扩散膜、偏光片等光学膜层，形成一均匀的平面光射入液晶显示面板，以呈现影像。
为了提高液晶显示面板的视角(viewing angle)，如美国专利5,410,422号案″GRAY SCALE LIQUID CRYSTAL DISPLAY HAVING A WIDE VIEWING ANGLE″所教示，并请参照图1所示，一常用的方法就是在显示器的上下两片偏光片112与114之间，加入一双折射补偿膜层(birefringence compensator)110。基本上，液晶分子层116对于大视角光线所产生的偏振效果往往会偏离理想的偏振效果。此双折射补偿膜层110具有与液晶分子层116相反方向的光学延迟(retardation)效果，以补偿大视角光线的偏振态的偏差，以提高显示器的视角。
因此，配合不同的液晶分子层，例如：垂直配向型(vertical aligned，VA)液晶分子层、扭曲阵列型(twisted nematic，TN)液晶分子层或是横向电场切换型(in-plane switch，IPS)液晶分子层等，必须选用不同的双折射补偿膜层，方能提供良好的补偿效果。然而，此额外增加的双折射补偿膜层也会造成显示器厚度与重量的增加。于是，在不增加光学补偿膜层之前提下，如何提高液晶显示面板的视角，已成为液晶显示面板发展的一个重要方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种广视角液晶显示面板，可在不增加光学补偿膜层的前提下，提高液晶显示面板的视角。
本发明所述的广视角液晶显示面板。此液晶显示面板包括一上基板、一下基板与一液晶分子层。其中，下基板设置于上基板的下方。液晶分子层夹合于上下基板间，并且混合有一定比例的具光学各向异性(anisotropy)的单体(monomer)。这些单体的光轴方向与液晶分子层的液晶分子在暗态时的光轴方向的夹角小于10度角。
在本发明之一实施例中，这些位于液晶分子层内的单体聚合为一聚合物网络(polymer network)。
附图说明
图1为一典型液晶显示面板的示意图。
图2A为本发明广视角液晶显示面板第一较佳实施例的示意图。
图2B所示为本发明所使用的正型光学各向异性(positiveanisotropy)的液晶分子，与负型光学各向异性(negative anisotropy)的单体。
图3为本发明广视角液晶显示面板第二较佳实施例的示意图。
图4为本发明广视角液晶显示面板第三较佳实施例的示意图。
图5为本发明广视角液晶显示面板的画素结构第一较佳实施例的俯视示意图。
图6为本发明广视角液晶显示面板的画素结构第二较佳实施例的俯视示意图。
图7为本发明广视角液晶显示面板的画素结构第三较佳实施例的俯视示意图。
图8为本发明液晶显示面板第四较佳实施例的示意图。
图号说明
上偏光片112 下偏光片114
双折射补偿膜层、补偿膜层110 液晶分子层116，240，300
上基板210 下基板220
聚合物网络260 液晶分子242，244
单体262，264
具体实施方式
由图1的现有技术中可得知，利用双折射补偿膜层110提供与液晶分子层116相反方向的相位延迟(retardation)效果，即可对大视角光线的偏振状态的偏差进行补偿。也就是说，透过反向补偿液晶分子层116中的液晶分子对于穿透光线的相位延迟效果，即可改善液晶显示器的漏光现象，并提高显示器的视角。
请参照图2A所示，为本发明广视角液晶显示面板第一较佳实施例的示意图。此液晶显示面板具有一上基板210、一下基板220与一液晶分子层240。其中，下基板220的下表面制作有一下偏光片222，上基板210的上表面制作有一上偏光片212。并且，下基板220设于上基板210的下方。
液晶分子层240夹合于上下基板210与220间，并且，在液晶分子层240的液晶分子中，混合有一定比例的具光学各向异性(anisotropy)的单体(monomer)262。如图中所示，液晶分子242以垂直配向(vertical aligned)排列于上下基板210与220间，并且，这些液晶分子242属于负型(negativetype)光学各向异性的液晶分子，也就是其光轴方向具有朝向垂直驱动电场方向的倾向。单体262的光轴方向a2是与液晶分子242在暗态(dark state)时的光轴方向a1的夹角小于10度角。
值得注意的是，如图2B所示，在本实施例中，液晶分子242使用正型光学各向异性(positive anisotropy)的液晶分子(即其通常光折射率(ordinary refractive rate)no大于异常光折射率(extraordinaryrefractive rate)ne)，而单体262则是使用负型光学各向异性(negativeanisotropy)的材料(即其通常光折射率no小于异常光折射率ne)。另，若液晶分子242是使用负型光学各向异性的液晶分子(即其通常光折射率no小于异常光折射率ne)，则单体262便使用正型光学各向异性的材料(即其通常光折射率no大于异常光折射率ne)。
如图中所示，当液晶显示面板处于暗态时，液晶分子层240内的液晶分子242的光轴方向垂直于上基板210或下基板220的表面。对于以垂直基板方向前进的光线L1而言，液晶分子242及单体262的光轴方向近似于光线L1的前进方向，因此，光线L1在穿透液晶分子层240过程中，不会产生不必要的相位延迟(retardation)。使得光线L1在穿透下偏光片222、下基板220、液晶分子层240、单体262以及上基板210后，会被吸收轴方向与下偏光片222相互垂直的上偏光片212所遮蔽。
对于斜向照射的光线L2而言，其前进方向与液晶分子242的光轴方向不同，因此，光线L2在穿透液晶分子层240的过程中将会产生相位延迟。不过，此斜向照射的光线L2在经过液晶分子242的过程中也会照射到单体262。又如前述，液晶分子的材料使用正型光学各向异性的材料，而单体的材料则是使用负型光学各向异性的材料。因此，对于光线L2而言，液晶分子242与单体262提供相反方向的相位延迟。也就是说，对于光线L2而言，受到液晶分子242影响而产生的相位延迟是经单体262的光学补偿而抵销，而可以避免光线L2因相位延迟效果而穿过上偏光片212形成漏光。
请参照图3所示，是本发明广视角液晶显示面板第二较佳实施例的示意图。此液晶显示面板具有一上基板210、一下基板220、一液晶分子层240与一聚合物网络(polymer network)260。其中，下基板220的下表面制作有一下偏光片222，上基板210的上表面制作有一上偏光片212。并且，下基板220设于上基板210的下方，而液晶分子层240夹合于上下基板210与220间。
液晶分子层240内的液晶分子242垂直配向排列于上下基板210与220间。这些液晶分子242属于负型的液晶分子，也就是其光轴方向具有朝向垂直驱动电场方向的倾向。聚合物网络260位于液晶分子层240内，并由下基板220的上表面向上延伸至上基板210的下表面，而在液晶分子层240内形成一反向光学补偿区。此聚合物网络260由具光学各向异性的单体262聚合而成，而这些单体262的光轴方向受到聚合物网络260的拘束，使单体262的光轴方向与液晶分子在暗态时的光轴方向的夹角小于10度角。而就本实施例而言，这些单体262的光轴方向垂直于上基板210或是下基板220表面。
本实施例所使用的液晶分子242为正型光学各向异性的液晶分子(即其通常光折射率no大于异常光折射率ne)，而单体262则是使用负型光学各向异性的材料(即其通常光折射率no小于异常光折射率ne)。如图中所示，当液晶显示面板处于暗态时，液晶分子层240内的液晶分子242的光轴方向垂直于上基板210或下基板220的表面。对于以垂直基板方向前进的光线L1而言，液晶分子242及单体262的光轴方向近似于光线L1的前进方向，因此，光线L1在穿透液晶分子层240或聚合物网络260的过程中，并不会产生相位延迟。而使得由下基板220下方进入的光线L1在穿透下偏光片222、下基板220、液晶分子层240或聚合物网络260、以及上基板210后，会被吸收轴方向与下偏光片222相互垂直的上偏光片212所遮蔽。
对于斜向照射的光线L2而言，其前进方向与液晶分子242的光轴方向不同，因此，光线L2在穿透液晶分子层240的过程中将会产生相位延迟。不过，此斜向照射的光线L2在经过液晶分子242的过程中，同时也会照射到聚合物网络260内的单体262。又如前述，本实施例的液晶分子使用正型光学各向异性的材料，而单体则是使用负型光学各向异性的材料。这些单体262的光轴方向受到聚合物网络260的拘束，而保持在垂直于上基板210或是下基板220表面的方向。由此可知，对于光线L2而言，液晶分子242与单体262提供相反方向的相位延迟。也就是说，对于光线L2而言，受到液晶分子242影响而产生的相位延迟效果是经单体262的光学补偿而抵销。因此，可以避免光线L2因相位延迟效果而穿过上偏光片212形成漏光。
此外，在上述实施例中，聚合物网络260是由下基板220的上表面一直延伸至上基板210的下表面，以确保斜向照射的光线L2可以照射到单体262。然而并不限于此，不过，为了对大视角的光线提供足够的光学补偿效果，此聚合物网络260至少必须由下基板220向上延伸或是由上基板210向下延伸超过液晶分子层240厚度的一半。
请参照图4所示，是本发明广视角液晶显示面板第三较佳实施例的示意图。相较于图2的实施例，本实施例的液晶分子层240内的液晶分子244是采水平配向型(horizontal aligned)排列，例如：横向电场切换型(In-PlaneSwitch；IPS)液晶分子，而聚合物网络260内的单体264的光轴方向平行于上基板210或是下基板220表面。
当液晶显示面板处于暗态时，液晶分子层240内的液晶分子244的光轴方向平行于上基板210或是下基板220表面，且和下偏光片222的吸收轴方向垂直。如图中所示，光线L1经过下偏光片222进入液晶分子层240后，其线偏振方向垂直于下偏光片的吸收轴方向，亦即平行于液晶分子244的光轴方向平行，因此，光线L1在穿过液晶分子层240的过程中，并未产生有相位延迟。同理，由于聚合物网络260内的单体的光轴方向平行于液晶分子的光轴方向，因此，光线L1在穿过聚合物网络260的过程中，也不会产生有相位延迟。因此由下基板222下方进入的光线L1在穿透下偏光片222、下基板220，液晶分子层240或260，以及上基板210后将被吸收轴方向与下偏光片222垂直的上偏光片212所遮蔽。
对于斜向照射的光线L2而言，由于光线L2的线偏振方向并非平行于液晶分子244的光轴方向。因此，液晶分子244将对于光线L2产生相位延迟效果。不过，光线L2也会同时照射到聚合物网络260内的单体264。又如前述，本实施例的液晶分子244使用正型光学各向异性的材料，而单体264则是使用负型光学各向异性的材料，因此，对于光线L2而言，受到聚合物网络260拘束的单体264与液晶分子244提供相反方向的相位延迟。也就是说，对于光线L2而言，受到液晶分子244影响而产生的相位延迟效果是经单体264的光学补偿而抵销。因此，可以避免光线L2因相位延迟效果而穿过上偏光片212形成漏光。
请参照图5所示，是本发明广视角液晶显示面板的画素结构，第一较佳实施例的俯视示意图。如图中所示，聚合物网络260呈四边形的网状结构分布液晶分子层240之中，以确保聚合物网络260内的单体对于不同倾斜方向的光线，都可以提供充分的光学补偿效果。
请参照图6所示，是本发明广视角液晶显示面板的画素结构，第二较佳实施例的俯视示意图。相较于图4的实施例，本实施例中，聚合物网络260是呈六边形的网状结构分布液晶分子层240之中，以确保聚合物网络260对于不同倾斜方向的光线，都可以提供适当的光学补偿效果。
请参照图7所示，为本发明广视角液晶显示面板的画素结构，第三较佳实施例的俯视示意图。如图中所示，聚合物网络260由此画素结构的角落位置，延伸至相对的侧边的中点，以对于不同倾斜方向的光线，提供适当的光学补偿效果。
如前所述，本发明是在液晶分子层240内增加聚合物网络260，并利用聚合物网络260拘束其内的单体262或264的光轴方向，来补偿液晶分子242或单体244所产生的相位延迟效果，以提高显示面板的视角。因此，请参照图8所示，在本发明液晶显示面板的第四实施例中，是在上基板210与上偏光片212之间或下基板220与下偏光片222之间，增设补偿膜层(compensation film)110，例如：a板(a-plate)，以进一步改善液晶分子层300在暗态所造成的大视角漏光现象，来达到提高显示器视角的目的。另一方面，透过本发明的概念，也可以省略补偿膜层110以降低制作成本，来达到降低液晶显示面板的厚度与重量的目的。
Claims (10)
1.一种广视角液晶显示面板，其特征在于，至少包括：
一上基板；
一下基板，设置于该上基板的下方；以及
一液晶分子层，设置于该上下基板间，包括一定比例的具光学各向异性的单体，并且，该单体的光轴方向与该液晶分子层的液晶分子在暗态时的光轴方向的夹角小于10度角。
2.如权利要求1所述的面板，其特征在于，该单体均匀混合于该液晶分子层内。
3.如权利要求1所述的面板，其特征在于，该单体的光轴方向与该液晶分子层的液晶分子在暗态下的光轴方向相同。
4.如权利要求1所述的面板，其特征在于，部分该单体聚合为一聚合物网络。
5.如权利要求4所述的面板，其特征在于，该聚合物网络由该下基板向上延伸一预定距离，该聚合物网络位于光学补偿区内。
6.如权利要求1所述的面板，其特征在于，更包括一上偏光片以及一下偏光片相对设置于该上下基板的上方以及下方，其中该上下偏光片的吸收轴方向大约互相垂直。
7.如权利要求6所述的面板，其特征在于，更包括一补偿膜层设置于该上偏光片以及该上基板之间。
8.如权利要求6所述的面板，其特征在于，更包括一补偿膜层设置于该下偏光片以及该下基板之间。
9.如权利要求1所述的面板，其特征在于，该单体的材料为负型光学各向异性材料。
10.如权利要求1所述的面板，其特征在于，该单体的材料为正型光学各向异性材料。
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