CN101140386A - 液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示装置，包括一液晶显示面板、一相位差补偿板以及一双轴补偿板(Biaxial)。相位差补偿板设置在液晶显示面板的上方，并具有一板厚d1。相位差补偿板于一第一方向、一第二方向及一第三方向上的折射率分别为nx1、ny1及nz1。第一方向、第二方向及第三方向彼此相互垂直，而第三方向平行于相位差补偿板的表面的法线。其中，相位差补偿板的光学补偿值Rth1为[(nx1+ny1)/2－nz1]×d1，且Rth1值大于或等于50纳米(nm)。而双轴补偿板则设置在液晶显示面板的下方，具有一板厚d2。双轴补偿板在第一方向、第二方向及第三方向上的折射率分别为nx2、ny2及nz2，第三方向平行于双轴补偿板的表面的法线。双轴补偿板的光学补偿值Rth2为[(nx2+ny2)/2－nz2]×d2，同时Rth1及Rth2的优选总和值约为271纳米。

Description

液晶显示装置

技术领域

本发明是有关于一种液晶显示装置，且特别是有关于一种于偏光板及液晶显示面板之间设置一相位差补偿板，并搭配一双轴补偿板，以作为光学补偿用的液晶显示装置，以解决位差值所造成的色偏现象。

背景技术

液晶显示装置于现今的技术发展下，已逐渐克服视角不够宽广以及液晶反应速度过慢等缺陷。然而，在液晶显示装置的亮暗态或灰阶转换过程中，不同波长的光会随着视角的变化，而产生色偏情形，亦即同一彩色画面下当正视时可看到的色彩会与侧视角观察到的色彩有所不同，例如当正视角可观赏到画面为湛蓝的天空时，同一时间侧视角所观察到的画面的天空却偏向深蓝或浅蓝。尤其于暗态时，随不同视角的颜色变化更为清楚。

有关于传统的液晶显示装置的暗态光学补偿方面，主要针对二部分作修正。第一是在不同视角上，液晶显示装置中上、下二片偏光板的吸收轴非正交时所产生的漏光现象。第二是液晶显示装置的液晶在不同视角下所造成的位差值。通常在液晶显示装置的补偿方式上，会尝试在液晶面板的上下两侧分别以适当的光学补偿膜进行光学补偿以提高液晶面板在侧视角的对比值进而呈现优选的视角表现。例如一般是将光学补偿膜与偏光板整合在一起。以多显示域垂直配向型(Multi-domain Vertical Alignment，MVA)液晶显示装置为例，经常在液晶面板上下两片偏光板上分别再附加A-plate补偿膜、C-plate补偿膜或是Biaxial补偿膜以改善大视角的漏光现象，其中又以使用Biaxial补偿膜的效果最好。然而两边均使用Biaxial补偿膜会迫使生产成本偏高，故仅采单边补偿方式的光学补偿方法开始受到重视，亦即仅在下片偏光板及液晶显示面板之间加上Biaxial光学补偿膜，只是在如此的光学补偿组合中，虽然侧视角的对比可得到有效改善，但却仍然存在暗态色偏严重的情形，大大地影响液晶显示装置的运作质量及实用性，故实有加以改善的必要，以求在液晶面板的观赏质量及生产成本间找到一优选的平衡点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种液晶显示装置，其利用另一相位差补偿板来填补原本单边双轴补偿板(Biaxial)所不足的光学补偿值，此设计可有效改善单边使用Biaxial光学补偿膜所导致的暗态视角特性上的色偏现象。

根据本发明的目的，提出一种液晶显示装置，包括一液晶显示面板、一相位差补偿板以及一双轴补偿板(Biaxial)。相位差补偿板设置在液晶显示面板的上方，具有一板厚为d1。相位差补偿板于一第一方向、一第二方向及一第三方向上的折射率分别为nx1、ny1及nz1，其中第一方向、第二方向及第三方向彼此相互垂直，而第三方向平行于相位差补偿板的表面的法线。相位差补偿板的一光学补偿值Rth1为[(nx1+ny1)/2-nz1]×d1。双轴补偿板设置在液晶显示面板的下方，具有一板厚为d2。双轴补偿板在第一方向、第二方向及第三方向上的折射率分别为nx2、ny2及nz2，第三方向平行于双轴补偿板的表面的法线。双轴补偿板的一光学补偿值Rth2为[(nx2+ny2)/2-nz2]×d2。其中，Rth1大于或等于50纳米(nm)，而Rth1及Rth2的总和优选可为271纳米或约略相当的适当值。

根据本发明的另一目的，提出一种液晶显示装置，包括一背光模块、一液晶显示面板、一相位差补偿板(可为C-Plate)、一双轴补偿板(Biaxial)、一第一偏光板以及一第二偏光板。液晶显示面板设置在背光模块的上方。相位差补偿板具有一板厚为d1，设置在该液晶显示面板的上方。相位差补偿板在一第一方向、一第二方向及一第三方向上的折射率分别为nx1、ny1及nz1，其中第一方向、第二方向及第三方向彼此相互垂直，而第三方向平行于相位差补偿板的表面的法线。相位差补偿板的一光学补偿值Rth1为[(nx1+ny1)/2-nz1]×d1，Rth1实质上大于或等于50纳米。双轴补偿板具有一板厚为d2，设置在液晶显示面板及背光模块之间。双轴补偿板在第一方向、第二方向及第三方向上的折射率分别为nx2、ny2及nz2，第三方向平行于双轴补偿板的表面的法线。双轴补偿板的一光学补偿值Rth2为[(nx2+ny2)/2-nz2]×d2，且Rth1及Rth2的优选总和为271纳米或与其近似的适当值。第一偏光板包括一第一保护膜及一第一偏光膜。第一保护膜设置在相位差补偿板的上方，第一偏光膜则设置在第一保护膜及相位差补偿板之间。第二偏光板包括一第二保护膜及一第二偏光膜。第二保护膜设置在双轴补偿板的下方，而第二偏光膜设置在第二保护膜及双轴补偿板之间。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1示出依照本发明一优选实施例的液晶显示装置的示意图。

图2A～图2G示出依照本发明一优选实施例的液晶显示装置的对比视角图。

图3示出一CIE标准色度坐标图。

图4A示出依照本发明一优选实施例的液晶显示装置于极角θ为60度的x色度的趋势图。

图4B示出依照本发明一优选实施例的液晶显示装置于极角θ为60度的y色度的趋势图。

图5A示出依照本发明一优选实施例的液晶显示装置在观察方位角ψ为45度的x色度的趋势图。

图5B示出依照本发明一优选实施例的液晶显示装置在观察方位角ψ为45度的y色度的趋势图。

主要组件符号说明

10：液晶显示装置

110：背光模块

120：液晶显示面板

130：相位差补偿板

140：双轴补偿板

150：第一偏光板

151：第一保护膜

152：第一偏光膜

160：第二偏光板

161：第二保护膜

162：第二偏光膜

x：第一方向

y：第二方向

z：第三方向

ψ：方位角

θ：极角

具体实施方式

本发明提出一种液晶显示装置，是利用一相位差补偿板来与单边的双轴补偿板搭配使用，以结构简单的方式改善色偏问题。以下是以对本发明作进一步详细的说明。

请参照图1，其示出依照本发明一优选实施例的液晶显示装置的示意图。如图1所示，液晶显示装置10包括一背光模块110、一液晶显示面板120、一相位差补偿板130、一双轴补偿板(Biaxial)140、一第一偏光板150以及一第二偏光板160。液晶显示面板120设置在背光模块110上方，具有一彩色滤光片基板以及一薄膜晶体管基板。相位差补偿板130设置在液晶显示面板120上方的彩色滤光片基板的板侧，双轴补偿板140则设置在液晶显示面板120下方的薄膜晶体管基板的板侧。第一偏光板150设置在相位差补偿板130的上方，而第二偏光板160则设置在双轴补偿板140及背光模块110之间。第一偏光板150包括第一保护膜151及第一偏光膜152，其中第一保护膜151设置在相位差补偿板130的上方，第一偏光膜152则设置在第一保护膜151及相位差补偿板130之间。第二偏光板160包括第二保护膜161及第二偏光膜162，其中第二保护膜161设置在双轴补偿板140的下方，而第二偏光膜162设置在第二保护膜161及双轴补偿板140之间。

其中，相位差补偿板130例如是一C-plate补偿板。相位差补偿板130具有板厚d1，其于空间中的第一方向x、第二方向y及第三方向z上分别具有折射率nx1、ny1及nz1。第三方向z是平行于相位差补偿板130的表面的法线以及双轴补偿板140的表面的法线。相位差补偿板130的光学补偿值Rth1为[(nx1+ny1)/2-nz1]×d1。而相位差补偿板130的另一光学补偿值RO1为(nx1-ny1)×d1。由于相位差补偿板130为C-plate补偿板，其nx1等于ny1，因此RO1为0。双轴补偿板140具有板厚d2，其在第一方向x、第二方向y及第三方向z上分别具有折射率nx2、ny2及nz2。双轴补偿板140的光学补偿值Rth2为[(nx2+ny2)/2-nz2]×d2，而双轴补偿板140的另一光学补偿值RO2为(nx2-ny2)×d2。

借由相位差补偿板130以及双轴补偿板140的三种参数Rth1、Rth2以及RO2的相互搭配下，可得到不同的对比视觉效果。

于实际应用时，Rth1的设计可大于或等于50纳米(nm)，而Rth2的设计亦可大于或等于50纳米。在本实施例中，限定Rth1的设计范围介于50纳米至230纳米之间，Rth2的设计范围亦介于50纳米至230纳米，并限定RO2为50至70纳米。其中，Rth1、Rth2以及RO2各设计七种不同的参数值互相搭配，其设计数值如下表所列：

彩色滤光片基板侧	薄膜晶体管基板侧
		C-plate/Rth1(nm)	Biaxial/RO2/Rth2(nm)
50	50/224
		80	50/191
110	50/161
		140	50/131
170	50/101
		200	50/71
230	50/41

请同时参照图2A～图2G，其示出依照本发明一优选实施例的液晶显示装置的对比视角图。如图2A～图2G所示，于相位差补偿板130及双轴补偿板140的搭配设计下，可观察到所得到的对比视角图的结果非常类似。同时，在方位角(Azimuth)为45度、135度、225度及315度时，低对比值的现象减轻。

请同时参照图3、图4A～图4B，图3示出一CIE标准色度坐标图，图4A示出依照本发明一优选实施例的液晶显示装置于极角60度的x色度的趋势图，图4B示出依照本发明一优选实施例的液晶显示装置于极角60度的y色度的趋势图。图4A～图4B的测试是利用如前所述的七种参数值设计，并由极角(Polar angle)θ为60度的位置观察方位角ψ为0度到360度时的暗态(Dark State)的色度的变化。

如图3所示，x色度及y色度在色度坐标中定义一颜色。在极角θ固定为60度的状态为例，当随着方位角ψ的改变，若是x色度及y色度的变化太大，相对地，在色度坐标图上所定义的色度位置亦有很大的变化。此将造成严重的色差现象，致使不同观察方位上的使用者观看到差异性大的色彩。

如图4A所示，当Rth1等于或大于80纳米时，x色度的变化曲率相较于Rth1为50纳米时较为平缓。尤其当Rth1为140、170、200及230纳米，并分别搭配Rth2为131、101、71及41纳米时，x色度的变化曲率更为平缓。其中，当Rth1为200纳米并搭配Rth2为71纳米时，可得到最为平缓的x色度的变化曲线。如图4B所示，可观察到此搭配方式在方位角ψ各为45度、135度、225度及315度时，y色度的变化较小。同样地，当Rth1为200纳米搭配Rth2为71纳米时，可得到最佳的y色度的变化曲线。

请同时参照图5A～图5B，图5A示出依照本发明一优选实施例的液晶显示装置在观察方位角ψ为45度的x色度的趋势图，图5B示出依照本发明一优选实施例的液晶显示装置在观察方位角ψ为45度的y色度的趋势图。此测试亦是利用如前所述的七种参数值设计，但由方位角ψ为45度去观察极角θ为-80度到80度的x色度及y色度的变化情形。

如图5A～图5B所示，同样地，当Rth1为140、170、200及230纳米，并分别搭配Rth2为131、101、71及41纳米时，x色度的变化曲率及y色度的变化曲率较为平缓。其中，当Rth1为200纳米并搭配Rth2为71纳米时，可分别得到最为平缓的x色度及y色度的变化曲线。

因此，优选地，相位差补偿板130的光学补偿值Rth1实质上等于或大于80纳米，而双轴补偿板140的光学补偿值Rth2实质上等于或大于70纳米，并使双轴补偿板140的另一光学补偿值RO2介于50至70纳米，优选为50纳米。或更佳地，Rth1实质上为80纳米至200纳米，Rth2实质上为70纳米至230纳米。

同时，当设定Rth1及Rth2的总合为271纳米时，此搭配方式最为有效地改善颜色差异的现象。最佳地，可使Rth1介于170纳米至200纳米之间。并使Rth1及Rth2的总合为271纳米或与其近似的适当值，此搭配方式最为有效地改善颜色差异的现象。

于第一偏光板150以及第二偏光板160材质的设计上，第一保护膜151及第二保护膜161为三醋酸纤维素(triacetyl cellulose，TAC)，第一偏光膜152及第二偏光膜162的材质为聚乙烯醇(poly vinyl alcohol，PVC)。由于第一偏光板130及第二偏光板140的设计为二层设计，相较于原始的三层设计，已使液晶显示装置的结构简化。

本发明上述实施例所公开的液晶显示装置，是利用一相位差补偿板，例如一C-plate补偿板，搭配原有双轴补偿板(Biaxial)的设计，改善大视角低对比的现象，并有效地减缓颜色偏移的情形。

综上所述，虽然本发明已以一优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (24)

1.一种液晶显示装置，包括：

一液晶显示面板；

一相位差补偿板，设置在该液晶显示面板的上方，具有一板厚为d1，该相位差补偿板于一第一方向、一第二方向及一第三方向上的折射率分别为nx1、ny1及nz1，该第一方向、该第二方向及该第三方向彼此相互垂直，该第三方向平行于该相位差补偿板的表面的法线，该相位差补偿板的一光学补偿值为Rth1，Rth1＝[(nx1+ny1)/2-nz1]×d1，Rth1实质上大于或等于50纳米；以及

一双轴补偿板，设置在该液晶显示面板的下方。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该双轴补偿板具有一板厚为d2，该双轴补偿板于该第一方向、该第二方向及该第三方向上的折射率分别为nx2、ny2及nz2，该第三方向平行于该双轴补偿板的表面的法线，该双轴补偿板的一光学补偿值为Rth2，Rth2＝[(nx2+ny2)/2-nz2]×d2，Rth2实质上大于或等于70纳米。

3.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，Rth2实质上为70纳米至230纳米。

4.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，Rth1及Rth2的总合实质上为271纳米。

5.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，该双轴补偿板的另一光学补偿值为RO，RO＝(nx2-ny2)×d2，RO实质上为50至70纳米。

6.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，Rth1实质上大于或等于80纳米。

7.根据权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，Rth1实质上为80纳米至200纳米。

8.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该相位差补偿板为一C-Plate补偿板。

9.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，还包括：

一第一偏光板，包括：

一第一保护膜，设置在该相位差补偿板的上方；以及

一第一偏光膜，设置在该第一保护膜及该相位差补偿板之间。

10.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，该第一偏光膜的材质为聚乙烯醇。

11.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，该第一保护膜的材质为三醋酸纤维素。

12.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，还包括：

一第二偏光板，包括：

一第二保护膜，设置在该双轴补偿板的下方；以及

一第二偏光膜，设置在该第二保护膜及该双轴补偿板之间。

13.根据权利要求12所述的液晶显示装置，其特征在于，该第一偏光膜及该第二偏光膜的材质为聚乙烯醇。

14.根据权利要求12所述的液晶显示装置，其特征在于，该第一保护膜及第二保护膜的材质为三醋酸纤维素。

15.一种液晶显示装置，包括：

一背光模块；

一液晶显示面板，设置在该背光模块的上方；

一相位差补偿板，设置在该液晶显示面板的上方，具有一板厚为d1，该相位差补偿板于一第一方向、一第二方向及一第三方向上的折射率分别为nx1、ny1及nz1，该第一方向、该第二方向及该第三方向彼此相互垂直，该第三方向平行于该相位差补偿板的表面的法线，该相位差补偿板的一光学补偿值为Rth1，Rth1＝[(nx1+ny1)/2-nz1]×d1，Rth1实质上大于或等于50纳米；

一双轴补偿板(Biaxial)，设置在该液晶显示面板及该背光模块之间；

一第一偏光板，包括：

一第一保护膜，设置在该相位差补偿板的上方；及

一第一偏光膜，设置在该第一保护膜及该相位差补偿板之间；及

一第二偏光板，包括：

一第二保护膜，设置在该双轴补偿板的下方；及

一第二偏光膜，设置在该第二保护膜及该双轴补偿板之间。

16.根据权利要求15所述的液晶显示装置，其特征在于，该双轴补偿板具有一板厚为d2，该双轴补偿板于该第一方向、该第二方向及该第三方向上的折射率分别为nx2、ny2及nz2，该第三方向平行于该双轴补偿板的表面的法线，该双轴补偿板的一光学补偿值为Rth2，Rth2＝[(nx2+ny2)/2-nz2]×d2，Rth2实质上大于或等于70纳米。

17.根据权利要求16所述的液晶显示装置，其特征在于，Rth2实质上为70纳米至230纳米。

18.根据权利要求16所述的液晶显示装置，其特征在于，Rth1及Rth2的总合实质上为271纳米。

19.根据权利要求16所述的液晶显示装置，其特征在于，该双轴补偿板的另一光学补偿值为RO，RO＝(nx2-ny2)×d2，RO实质上为50至70纳米。

20.根据权利要求15所述的液晶显示装置，其特征在于，Rth1实质上大于或等于80纳米。

21.根据权利要求20所述的液晶显示装置，其特征在于，Rth1实质上为80纳米至200纳米。

22.根据权利要求15所述的液晶显示装置，其特征在于，该相位差补偿板为一C-Plate补偿板。

23.根据权利要求15所述的液晶显示装置，其特征在于，该第一偏光膜及该第二偏光膜的材质为聚乙烯醇。

24.。根据权利要求15所述的液晶显示装置，其特征在于，该第一保护膜及第二保护膜的材质为三醋酸纤维素。

Images