CN102681248A - 液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种液晶显示器,其包括:上偏光片,具有第一偏振方向;下偏光片,具有与第一偏振方向垂直的第二偏振方向;以及置于上偏光片和下偏光片之间的IPS模式或者FFS模式的液晶盒,其特征在于,所述下偏光片的透过轴与所述液晶盒中液晶分子的长轴方向一致;所述液晶显示器还包括负性光学补偿膜,其位于上偏光片和液晶盒之间或者下偏光片和液晶盒之间,用于补偿光穿过所述液晶盒的过程中产生的相位延迟。在本发明中,通过在FFS模式或者IPS模式液晶盒与偏光片之间设置负性光学补偿膜来在显著降低相位补偿成本的情况下进一步扩展IPS和FFS液晶显示的视角。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域,具体地讲,涉及基于FFS模式或IPS模式的液晶显示器。
背景技术
LCD(液晶显示器)具有众多的优点,但是LCD有视角各向异性和视角范围较小的弱点,即,在离开垂直于显示板方向观察时,对比度明显下降。对于灰度和彩色显示而言,视角大时还会发生灰度和彩色反转的现象。在LCD向大尺寸发展和同时供多人观看的情况下,这个弱点很突出。LCD视角问题是由液晶的工作原理本身决定的。液晶分子是棒状的,分子的不同排列方式存在着不同的光学各向异性。
为了改善液晶显示器的视角特性,提出了多种宽视角技术:IPS(In-plane switching,平面内切换);MVA(multi-domain verticalalignment,多区域垂直排列);FFS(fringe field switching,边缘场切换)等,这些技术都能增大液晶显示器的视角。
虽然FFS和IPS技术属于宽视角技术,但是对于FFS模式和IPS模式来说只是在方位角0、90、270度时视角较好,其他角度(例如45、135、225度)时视角依然不好,这将严重影响LCD的显示质量。
目前的补偿方式很多,如NITTO的NATZ偏光片的补偿方式和LGC的ATW偏光片以及iphone4的A+C补偿方式,但是这些补偿方式成本增加较多。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种液晶显示器,其基于FFS模式或者IPS模式液晶盒,在该液晶显示器中通过在FFS模式或者IPS模式液晶盒与偏光片之间设置负性光学补偿膜(negative C)来在显著地降低相位补偿成本的情况下进一步扩展IPS和FFS液晶显示器的视角,提高正负45度方向上的对比度。
本发明是针对FFS模式或IPS模式液晶盒在正负45度方向上的视角差的问题提出的一种低成本的视角补偿方法。由于FFS模式或者IPS模式液晶盒在暗态的情况下,液晶分子是平行于偏光片排列的,因此可以采用折射率满足nx=ny>nz的薄膜材料的负性光学补偿膜来对光通过液晶盒的相位延迟进行补偿,进行宽视角补偿、减小暗态漏光。在本发明中,采用众所周知的负性光学补偿膜并且以简单的方法将负性光学补偿膜结合到液晶显示器中。根据液晶盒的盒厚,即根据光穿过液晶盒所产生的相位延迟,来调整负性光学补偿膜的厚度,从而调整光穿过负性光学补偿膜的相位延迟,以消除光穿过FFS模式或IPS模式液晶盒的过程中产生的相位延迟,提高正负45度方向上的对比度。
为此,本发明提供一种液晶显示器,其包括:上偏光片,具有第一偏振方向;下偏光片,具有与第一偏振方向垂直的第二偏振方向;以及置于上偏光片和下偏光片之间的IPS模式或者FFS模式的液晶盒,所述下偏光片的透过轴与所述液晶盒中液晶分子的长轴方向一致;所述液晶显示器还包括负性光学补偿膜,其位于上偏光片和液晶盒之间或者下偏光片和液晶盒之间,用于补偿光穿过所述液晶盒的过程中产生的相位延迟。
本发明提供的液晶显示器可以基于光穿过所述液晶盒的过程中产生的相位延迟来调节负性光学补偿膜的厚度用以调节光穿过所述负性光学补偿膜的过程中产生的相位延迟,从而补偿光穿过液晶显示器的过程中产生的相位延迟。
优选地,光穿过所述液晶盒的过程中产生的相位延迟处于400nm至450nm的范围内。
优选地,光穿过所述负性光学补偿膜的过程中产生的相位延迟处于40nm至60nm的范围内。
更优选地,光穿过所述光学补偿膜的过程中产生的相位延迟为50nm,以及光穿过所述液晶盒的过程中产生的相位延迟为10nm。
在本发明中,通过在液晶显示器的液晶盒和偏光片之间增加一层负性光学补偿膜,借助于调整光学补偿膜和液晶盒的厚度来对相位进行补偿,也就是说,可以基于光穿过所述液晶盒的过程中产生的相位延迟来调节负性光学补偿膜的厚度以调节光穿过所述负性光学补偿膜的过程中产生的相位延迟,从而消除光穿过液晶显示器的过程中产生的相位延迟。由于负性光学补偿膜成本较低以及将其结合到液晶显示器中的成本也相对较低,因此可以在低成本情况下,在FFS和IPS宽视角技术基础上进一步扩展液晶显示器的视角,提高正负45度方向上的对比度。
附图说明
结合附图,通过参考下面的详细描述,将会更容易地理解本发明及其伴随的优点和特征,其中:
图1显示了根据本发明的一个实施例的液晶显示器的结构示意图;
图2显示了在邦加球上在垂直视角方向观看不加补偿膜的基于IPS模式或FFS模式液晶盒的液晶显示器时得到的视图;
图3显示了在邦加球上在斜视方向观看不加补偿膜的基于IPS模式或FFS模式液晶盒的液晶显示器时得到的视图;以及
图4显示了在邦加球上在斜视方向观看根据本发明的增加了负性光学补偿膜的基于IPS模式或FFS模式液晶盒的液晶显示器得到的视图。
需要说明的是,附图并非按比例绘制,并且附图用于说明本发明,而非限制本发明。并且,附图中,相应的元件被标记为相同或相应的参考标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易于理解,下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
作为典型的宽视角模式的IPS和FFS模式液晶盒相对于常规TN(扭曲型)液晶盒来说视角得到了扩展,但是仅仅在方位角0、90、270度时视角较好,其他角度(例如方位角为45、135、225度)时视角依然不好,这将导致暗态漏光,并且影响整个面板的视角,无法保证斜视方向上的对比度。
为了克服现有技术中存在的上述问题,本发明在基于常规的IPS模式和FFS模式液晶盒的液晶显示器中引入了用于相位补偿的负性光学补偿膜,来进一步扩展视角,提高正负45度方向上的对比度,减小暗态漏光。而本发明的关键在于在基于IPS模式和FFS模式液晶盒的液晶显示器中针对IPS模式或FFS模式液晶盒的显示特性增加一层负性光学补偿膜来对这两种显示模式中在左上、右下45度处出现灰阶逆转现象进行补偿。
所谓补偿膜又称为延迟膜,以其特有材质改变其传输的光线相位,从而抵消液晶分子对光线相位的延迟,使从上偏光片发出的光线减少或消除相位延迟,最终使液晶显示器的视角扩大。补偿膜一般分为正性补偿膜和负性补偿膜两类。利用补偿膜补偿视角的目的有两个:一个是补偿互为正交的偏光片的斜向暗态漏光;二是补偿液晶层本身在斜向角度观察下出现的暗态漏光。本发明所针对的是第二种补偿目的,即补偿液晶层本身在斜向角度观察下出现的暗态漏光。
对于IPS模式和FFS模式液晶盒来说,不加电压的暗态时液晶盒中的液晶分子不是垂直于电极,而是平行于电极与基板排列的。当被施加电压后,液晶分子的偏转也是在与基板平行的平面内进行。针对IPS模式和FFS模式液晶盒的这种显示特性以及补偿液晶层本身在斜向角度观察下出现的暗态漏光的补偿目的,本发明采用负性光学补偿膜来对IPS模式和FFS模式液晶显示技术中正负45度方位角上的视角进行补偿,从而在FFS和IPS模式宽视角技术的基础上进一步扩展液晶显示的视角,提高正负45度方向上的对比度。
图1示出了根据本发明的一个实施例的液晶盒的结构示意图。如图1所示,液晶显示器1包括下偏光片10、液晶盒11、负性光学补偿膜12和上偏光片20。下偏光片10的偏振方向与上偏光片20的偏振方向垂直。其中液晶盒11可以是IPS模式液晶盒或FFS模式液晶盒。
负性光学补偿膜12是一种由负单光轴晶体组成的薄膜材料,其主要用于对显示器进行光学补偿,其折射率满足nx=ny>nz,其中假设Z轴为光轴,液晶分子发生偏转所在的平面为X轴和Y轴所在的平面。该负性光学补偿膜12的水平相位延迟R0和垂直相位延迟Rth定义为R0=(nx-ny)×d和Rth=(nz-(nx+ny)/2)×d,其中d是该负性光学补偿膜12的厚度。由于nx=ny,因此水平相位延迟R0=0,而垂直相位延迟Rth=(nz-nx)×d。从该式可以看出,负性光学补偿膜12的相位延迟仅包括取决于该负性光学补偿膜的厚度的垂直相位延迟。因此,可以通过简单地调节负性光学补偿膜12的厚度来调节其所引起的垂直相位延迟量。也就是说,在本发明中,基于光穿过FFS模式液晶盒或IPS模式液晶盒产生的相位延迟,通过调整负性光学补偿膜的厚度来调整光穿过负性光学补偿膜产生的相位延迟,从而消除或者补偿传输光穿过液晶显示器时产生的相位延迟。由于光穿过FFS模式液晶盒或者IPS模式液晶盒所产生的相位延迟与液晶盒的厚度相关,因此在本发明中,通过调整液晶盒的厚度和负性补偿膜的厚度可以消除相位延迟、减小暗态漏光。
本发明针对IPS模式液晶盒和FFS模式液晶盒的正负45度视角的问题,提出了在基于IPS模式液晶盒或FFS模式液晶盒的液晶显示器中并入负性光学补偿膜12的方式来补偿视角。该负性光学补偿膜12的制作工艺简单,比较常见,成本很低,相比于普通的不加补偿膜的产品成本并不会提高多少。
在本发明中,液晶盒11的相位延迟量优选为400nm至450nm而负性光学补偿膜12的相位延迟量优选为40nm至60nm,更优选的是负性光学补偿膜12的相位延迟量为50nm,此时液晶盒11的相位延迟量为410nm。
在图1所示的实施例中,负性光学补偿膜12介于上偏光片20和液晶盒11之间,用于对从液晶盒出射的光线进行相位补偿。但是基于上述描述,本领域技术人员应当理解,负性光学补偿膜12也可以介于下偏光片10和液晶盒11之间,用于对从下偏光片入射的光进行相位补偿,从而进一步改善基于IPS模式或者FFS模式液晶盒的液晶显示器的视角。
下面在邦加球上分析本发明的漏光补偿原理。
图2示出了在邦加球上在垂直视角方向观看不加补偿膜的基于IPS模式或FFS模式液晶盒的液晶显示器时得到的视图。图3显示了在邦加球上在斜视方向观看不加补偿膜的基于IPS模式或FFS模式液晶盒的液晶显示器时得到的视图。
当在垂直视角方向观看时,如图2所示,下偏光片的透过轴、上偏光片的吸收轴以及液晶的光轴均在图2中的A点,因此不会造成暗态漏光。对于不加补偿膜的基于FFS和IPS模式液晶盒的液晶显示器来说,当极角为60度,方位角为45、135、225、315度等斜视方向观看时,下偏光片的透过轴、上偏光片的吸收轴以及液晶的光轴都会发生偏转。以下偏光片的透过轴与液晶盒中液晶分子的长轴方向一致的FFS或者IPS为例,当极角为45度、方位角也为45度时,如图3所示,下偏光片的透过轴在T点位置,上偏光片的吸收轴和液晶的光轴方向均在A点所在的位置,由下偏光片进入的光在T点,经过液晶作用后到达如箭头所指位置,因此不能完全被吸收,造成漏光。
图4显示了在邦加球上在斜视方向观看根据本发明的增加了负性光学补偿膜12的基于IPS模式或FFS模式液晶盒的液晶显示器得到的视图。
在根据本发明的液晶显示器1中,如图4所示,由下偏光片10入射的光线经过液晶盒11之后到达B点,再通过在液晶盒11和上偏光片20之间增加的负性光学补偿膜12,光线则由B点到A点,正好和上偏光片20的吸收轴一致,因此没有漏光。
如图4所示,从T点到达B点大概经过了球面的3/4圈,这意味着液晶盒11起到3/4相位延迟片的作用。在这种情况下,通过负性光学补偿膜能够容易地将光线从B点引导到A点。考虑到液晶显示器设计通常所关注的波长550nm,则可以得出液晶盒相位延迟量优选数值是420nm至450nm,如果数值小于这个,偏振态将无法到达B点,而如果超过这个数值,将超过B点,这样补偿效果都不好。负性光学补偿膜的相位延迟量40nm至60nm,如果数值小于这个,光线将无法到达从B点到达A点,如果超过这个数值,将超过A点,这样补偿效果也不好。更加优选的是,液晶盒相位延迟量为410nm,此时负性光学补偿膜的相位延迟量为50nm。
以上通过示例性实施例描述了本发明。本发明采用众所周知的负性光学补偿膜、以简单的方法和较低的成本将负性光学补偿膜结合到基于IPS模式或FFS模式液晶盒的液晶显示器中。根据液晶盒的盒厚,即根据液晶盒的相位延迟,来调整负性光学补偿膜的厚度,从而调整负性光学补偿膜的相位延迟,以消除光穿过FFS模式或IPS模式液晶盒的过程中产生的相位延迟,提高IPS模式或FFS模式液晶盒在正负45度方向上的对比度。因此,采用本发明的相位补偿方法可以降低液晶显示的补偿成本,而且可以根据液晶盒的相位延迟通过调节负性光学补偿膜的厚度简单地实现对液晶盒的视角补偿。
对于本领域技术人员来说明显的是,可在不脱离本发明的范围的情况下对本发明进行各种改变和变形。本领域技术人员可以理解的是,所描述的实施例仅用于说明本发明,而不是限制本发明;本发明并不限于所述实施例,而是仅由所附权利要求限定。
Claims (4)
1.一种液晶显示器,包括:
上偏光片,具有第一偏振方向;
下偏光片,具有与第一偏振方向垂直的第二偏振方向;以及
置于上偏光片和下偏光片之间的IPS模式或者FFS模式的液晶盒;
其特征在于,所述下偏光片的透过轴与所述液晶盒中液晶分子的长轴方向一致;所述液晶显示器还包括负性光学补偿膜,其位于上偏光片和液晶盒之间或者下偏光片和液晶盒之间,用于补偿光穿过所述液晶盒的过程中产生的相位延迟。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器,其特征在于,光穿过所述液晶盒的过程中产生的相位延迟处于400nm至450nm的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的液晶显示器,其特征在于,光穿过所述负性光学补偿膜的过程中产生的相位延迟处于40nm至60nm的范围内。
4.根据权利要求3所述的液晶显示器,其特征在于,光穿过所述负性光学补偿膜的过程中产生的相位延迟为50nm,以及光穿过所述液晶盒的过程中产生的相位延迟为410nm。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120919 |