CN103033986B - 用于液晶面板的补偿系统及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于液晶面板的补偿系统及液晶显示装置。该补偿系统包括设置于液晶面板两侧的第一双轴补偿膜和第二双轴补偿膜。第一和第二双轴补偿膜针对波长为550nm的入射光的面内补偿值分别为Ro1和Ro2，厚度方向补偿值分别为Rth1和Rth2。其中：15nm≤Ro1≤94nm；35nm≤Rth1≤214nm；14nm≤Ro2≤101nm；Y1≤Rth2≤Y2；Y1=0.004302×Rth12－1.96894×Rth1＋259.7；Y2=－0.00234308×Rth12－0.32227×Rth1＋245。通过上述方式，本发明通过合理设置双轴补偿膜的补偿值，能够有效降低液晶面板的暗态漏光现象。

Description

用于液晶面板的补偿系统及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，特别是涉及一种用于液晶面板的补偿系统及液晶显示装置。
背景技术
随着科技的发展，液晶显示装置已经成为目前最主流的显示装置。然而，随着液晶显示装置的观察角度的增大，画面的对比度会不断降低，画面的清晰度也会下降。这是液晶层中液晶分子的双折射率随观察角度变化发生改变的结果。若采用宽视角补偿膜进行补偿，则可以有效降低暗态画面的漏光，在一定视角内能大幅度提高画面的对比度。补偿膜的补偿原理一般是将液晶在不同视角产生的相位差进行修正，让液晶分子的双折射性质得到对称性的补偿。针对不同的液晶显示模式，使用的补偿膜也不同，大尺寸液晶电视使用的补偿膜大多是针对VA显示模式，其补偿架构主要包括单层双轴补偿膜补偿或双层双轴补偿膜补偿。针对不同的液晶光程差Δn×d，达到最小暗态漏光需要的补偿膜的补偿值也会不同。若搭配不当，则不仅液晶显示装置在暗态下会发生大视角暗态漏光，也会影响大视角的对比度和观看的清晰度。
参阅图1与图2，图1是经现有双层双轴补偿膜补偿后的暗态漏光分布模拟图，图2是经该双层双轴补偿膜补偿后的全视角对比度分布模拟图。其中，液晶光程差Δn×d为324.3nm，双层双轴补偿膜的面内补偿值Ro均为70nm，双层双轴补偿膜的厚度方向补偿值Rth均为160nm。由图1与图2可见，在上述条件下，经该双层双轴补偿膜补偿后在方位角为30°–60°、120°–150°、210°–240°以及300°–330°等区域仍然存在严重漏光，因此这些视角的对比度偏低。
因此，需要提供一种用于液晶面板的补偿系统及液晶显示装置，以解决上述问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种用于液晶面板的补偿系统及液晶显示装置，以有效降低液晶面板的暗态漏光现象。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种用于液晶面板的补偿系统，该补偿系统包括用于设置于液晶面板两侧的第一双轴补偿膜和第二双轴补偿膜，第一双轴补偿膜针对波长为550nm的入射光的面内补偿值为Ro1，厚度方向补偿值为Rth1，第二双轴补偿膜针对波长为550nm的入射光的面内补偿值为Ro2，厚度方向补偿值为Rth2，其中，第一双轴补偿膜与第二双轴补偿膜采用相同的补偿膜，使得：
15nm≤Ro1＝Ro2≤94nm；
104nm≤Rth1＝Rth2≤147.2nm。
其中，液晶面板的液晶光程差Δn×d为：305.8nm≤Δn×d≤324.3nm。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括：
液晶面板，液晶面板设置有包括多个液晶分子的液晶层，液晶层针对波长为550nm的入射光的折射率各向异性为Δn，液晶层的厚度为d，液晶分子的预倾角为θ；
第一双轴补偿膜和第二双轴补偿膜，第一双轴补偿膜针对波长为550nm的入射光的面内补偿值为Ro1，厚度方向补偿值为Rth1，第二双轴补偿膜针对波长为550nm的入射光的面内补偿值为Ro2，厚度方向补偿值为Rth2，其中，第一双轴补偿膜与第二双轴补偿膜采用相同的补偿膜，使得：
305.8nm≤Δn×d≤324.3nm；
85°≤θ＜90°；
15nm≤Ro1＝Ro2≤94nm；
104nm≤Rth1＝Rth2≤147.2nm。
其中，液晶显示装置进一步包括用于设置于液晶面板两侧的第一偏光膜和第二偏光膜，第一偏光膜与第一双轴补偿膜位于液晶面板的一侧，第二偏光膜与第二双轴补偿膜位于液晶面板的另一侧。
其中，第一偏光膜的吸光轴与第一双轴补偿膜的慢轴成90°，第二偏光膜的吸光轴与第二双轴补偿膜的慢轴成90°。
其中，第一偏光膜以及第二偏光膜为聚乙烯醇薄膜。
其中，第一双轴补偿膜设置于第一偏光膜与液晶面板之间，第二双轴补偿膜设置于第二偏光膜与液晶面板之间。
其中，所述液晶面板为垂直排列液晶盒。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过合理设置双层双轴补偿膜的补偿值，能够有效降低液晶面板的暗态漏光现象，同时有效的增加大视角(非水平，垂直方位角的大视角)的对比度和清晰度，提升这些大视角的可视视角范围。
附图说明
图1是经现有双层双轴补偿膜补偿后的暗态漏光分布模拟图；
图2是经该现有双层双轴补偿膜补偿后全视角对比度分布模拟图；
图3是本发明第一实施例的液晶显示装置的结构示意图；
图4是本发明第一实施例的液晶面板的结构示意图；
图5是本发明第一实施例中第一双轴补偿膜的慢轴与第一偏光膜的吸光轴的示意图；
图6是本发明第一实施例中第二双轴补偿膜的慢轴与第二偏光膜的吸光轴的示意图；
图7是本发明第一实施例的液晶显示装置在液晶光程差为305.8nm时暗态漏光随补偿值变化趋势图；
图8是本发明第一实施例的液晶显示装置在液晶光程差为324.3nm时暗态漏光随补偿值变化趋势图；
图9是本发明的第二实施例的液晶显示装置在液晶光程差为305.8nm时暗态漏光随补偿值变化趋势图；
图10是本发明的第二实施例的液晶显示装置在液晶光程差为324.3nm时暗态漏光随补偿值变化趋势图；
图11是经本发明实施例的补偿系统补偿后的暗态漏光分布图；
图12是经本发明实施例的补偿系统补偿后的全视角对比度分布图。
具体实施方式
请参阅图3，图3是本发明第一实施例的液晶显示装置的结构示意图。在本实施例中，液晶显示装置1包括：液晶面板11、补偿系统12、第一偏光膜131、第二偏光膜132。
在本实施例中，液晶面板11为垂直排列液晶盒(VerticalAlignmentCell，VACell)。进一步参阅图4，图4是本发明第一实施例的液晶面板的结构示意图。液晶面板11设置有包括多个液晶分子111的液晶层110，液晶层110针对波长为550nm的入射光的折射率各向异性为Δn，液晶层110的厚度为d，液晶层110的液晶光程差为Δn×d，液晶分子111的预倾角(Pretiltangle)为θ。其中，305.8nm≤Δn×d≤324.3nm，85°≤θ＜90°。
补偿系统12包括第一双轴补偿膜121以及第二双轴补偿膜122。第一双轴补偿膜121与第二双轴补偿膜122分别设置于液晶面板11两侧。第一偏光膜131与第一双轴补偿膜121位于液晶面板11的同侧，并且，参阅图5，图5是本发明第一实施例中第一双轴补偿膜的慢轴与第一偏光膜的吸光轴的示意图。第一偏光膜131的吸光轴133与第一双轴补偿膜121的慢轴123成90°。第二偏光膜132与第二双轴补偿膜122位于液晶面板11的另一侧，且参阅图6，图6是本发明第一实施例中第二双轴补偿膜的慢轴与第二偏光膜的吸光轴的示意图。第二偏光膜132的吸光轴134与第二双轴补偿膜122的慢轴124成90°。第一偏光膜131以及第二偏光膜132优选为聚乙烯醇(polyvinylalcohol，PVA)薄膜。
如图3所示，第一双轴补偿膜121设置于第一偏光膜131与液晶面板11之间，第二双轴补偿膜122设置于第二偏光膜132与液晶面板11之间。
针对波长为550nm的入射光时，第一双轴补偿膜121的面内补偿值为Ro1，厚度方向补偿值为Rth1；第二双轴补偿膜122的入射光的面内补偿值为Ro2，厚度方向补偿值为Rth2。
在第一实施例中，为了有效降低液晶面板的暗态漏光现象，可调节第一双轴补偿膜和第二双轴补偿膜的补偿值以达到最佳的补偿效果。在模拟的过程中，在第一实施例中进一步设定四个象限液晶倾角分别为45度、135度、225度以及315度，光源使用蓝光–钇铝石榴石发光二极管(Blue-YAGLED)光谱，中央亮度定义为100尼特(nit)，光源分布为朗伯分布(Lambert’sdistribution)。
参阅图7与图8，图7是本发明第一实施例的液晶显示装置在液晶光程差为305.8nm时暗态漏光随补偿值变化趋势图，图8是本发明第一实施例的液晶显示装置在液晶光程差为324.3nm时暗态漏光随补偿值变化趋势图。因在不同的预倾角下，第一双轴补偿膜121和第二双轴补偿膜122的补偿值对暗态漏光的影响趋势是类似的，即不同预倾角下，暗态漏光最小时对应的补偿值范围是一样的。因此，通过图7与图8，在不同的预倾角下搭配不同的补偿值进行模拟，可获得在305.8nm≤Δn×d≤324.3nm，85°≤θ＜90°的范围内，暗态漏光小于0.2nit时，第一双轴补偿膜121和第二双轴补偿膜122的对应补偿值范围分别为：
15nm≤Ro1≤94nm；
35nm≤Rth1≤214nm；
14nm≤Ro2≤101nm；
Y1≤Rth2≤Y2。
其中：
Y1＝0.004302×Rth12－1.96894×Rth1+259.7；
Y2＝－0.00234308×Rth12－0.32227×Rth1+245。
第一双轴补偿膜121以及第二双轴补偿膜122的面内补偿值Ro1、Ro2以及厚度方向补偿值Rth1、Rth2均是针对波长为550nm的入射光的补偿值，当补偿值处于上述范围内时，在液晶显示装置中能够得到最佳的补偿效果，达到最小的暗态漏光。
在工业化生产中，一般第一双轴补偿膜121与第二双轴补偿膜122采用相同的补偿膜，这样在工业化生产中不需严格区分第一双轴补偿膜121与第二双轴补偿膜122，使工业化生产更加便捷。因此，在第二实施例中，针对采用相同的补偿膜的第一双轴补偿膜121与第二双轴补偿膜122，设计合理的补偿值范围。
参阅图9与图10，图9是本发明的第二实施例的液晶显示装置在液晶光程差为305.8nm时暗态漏光随补偿值变化趋势图，图10是本发明的第二实施例的液晶显示装置在液晶光程差为324.3nm时暗态漏光随补偿值变化趋势图。
同样的，通过图9与图10，在不同的预倾角下搭配不同的补偿值进行模拟，可以发现不同预倾角下，补偿值对暗态漏光的影响趋势是类似的，由此可获得在305.8nm≤Δn×d≤324.3nm，85°≤θ＜90°的条件下，当厚度方向补偿值Rth1、Rth2相同时，暗态漏光小于0.2nit时的补偿值的合理范围为：
104nm≤Rth1＝Rth2≤147.2nm。
参阅图11与图12，图11是经本发明实施例的补偿系统补偿后的暗态漏光分布图，图12是经本发明实施例的补偿系统补偿后的全视角对比度分布图。图11与图12的设定条件为：液晶光程差Δn×d为324.3nm，预倾角θ为89°，第一双轴补偿膜121和第二双轴补偿膜122的面内补偿值Ro1＝Ro2＝62nm，第一双轴补偿膜121和第二双轴补偿膜122的厚度方向补偿值Rth1＝Rth2＝141nm。
对比图11与图1，可以直接观察到，经本发明实施例的补偿系统补偿后的暗态漏光远远低于现有双层双轴补偿膜补偿后的暗态漏光。对比图12与图2，可以直接观察到，经本发明实施例的补偿系统补偿后的全视角对比度分布也优于现有双层双轴补偿膜补偿后的全视角对比度分布。
本领域技术人员可以通过改变现有双轴补偿膜的厚度或者折射率来获得满足上述补偿值范围的双轴补偿膜。具体而言，双轴补偿膜的面内补偿值Ro，厚度方向补偿值Rth，折射率N(折射率N包括在双轴补偿膜平面内的折射率Nx、Ny以及双轴补偿膜厚度方向的折射率Nz)，厚度d满足如下公式：
Ro＝(Nx-Ny)×d
Rth＝[(Nx+Ny)/2-Nz]×d
根据此公式，可通过多种方式改变双轴补偿膜的面内补偿值Ro以及厚度补偿值Rth。例如，在双轴补偿膜折射率N不变的基础上，改变厚度d来改变补偿值。或者，在双轴补偿膜厚度d不变的基础上，改变折射率N来改变补偿值。当然，也可以同时改变双轴补偿膜的厚度d与折射率N来改变补偿值。
本发明进一步提供了一种上述的用于液晶面板的补偿系统。
本领域技术人员完全可以根据本发明第一实施例做结构上的修改，例如将第一双轴补偿膜121和第二双轴补偿膜122的位置进行互换并采用本发明所设计的补偿值的范围，同样可有效降低液晶面板的暗态漏光现象。本发明并不限定双层双轴补偿膜的位置，只需要满足上述补偿值范围均可实现较好的补偿效果。
区别于现有技术，本发明通过合理设置双层双轴补偿膜的补偿值，能够有效降低液晶面板的暗态漏光现象，同时有效的增加大视角(非水平，垂直方位角的大视角)的对比度和清晰度，提升这些大视角的可视视角范围。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于液晶面板的补偿系统，其特征在于，所述补偿系统包括用于设置于所述液晶面板两侧的第一双轴补偿膜和第二双轴补偿膜，所述第一双轴补偿膜针对波长为550nm的入射光的面内补偿值为Ro1，厚度方向补偿值为Rth1，所述第二双轴补偿膜针对所述波长为550nm的入射光的面内补偿值为Ro2，厚度方向补偿值为Rth2，其中，所述第一双轴补偿膜与所述第二双轴补偿膜采用相同的补偿膜，使得：
15nm≤Ro1＝Ro2≤94nm；
104nm≤Rth1＝Rth2≤147.2nm。
2.根据权利要求1所述的补偿系统，其特征在于，所述液晶面板的液晶光程差Δn×d为：305.8nm≤Δn×d≤324.3nm。
3.一种液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置包括：
液晶面板，所述液晶面板设置有包括多个液晶分子的液晶层，所述液晶层针对波长为550nm的入射光的折射率各向异性为Δn，所述液晶层的厚度为d，所述液晶分子的预倾角为θ；
第一双轴补偿膜和第二双轴补偿膜，分别设置于所述液晶面板的两侧，所述第一双轴补偿膜针对波长为550nm的入射光的面内补偿值为Ro1，厚度方向补偿值为Rth1，所述第二双轴补偿膜针对所述波长为550nm的入射光的面内补偿值为Ro2，厚度方向补偿值为Rth2，其中，所述第一双轴补偿膜与所述第二双轴补偿膜采用相同的补偿膜，使得：
305.8nm≤Δn×d≤324.3nm；
85°≤θ＜90°；
15nm≤Ro1＝Ro2≤94nm；
104nm≤Rth1＝Rth2≤147.2nm。
4.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置进一步包括用于设置于所述液晶面板两侧的第一偏光膜和第二偏光膜，所述第一偏光膜与所述第一双轴补偿膜位于所述液晶面板的一侧，所述第二偏光膜与所述第二双轴补偿膜位于所述液晶面板的另一侧。
5.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第一偏光膜的吸光轴与所述第一双轴补偿膜的慢轴成90°，所述第二偏光膜的吸光轴与所述第二双轴补偿膜的慢轴成90°。
6.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第一偏光膜以及所述第二偏光膜为聚乙烯醇薄膜。
7.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第一双轴补偿膜设置于所述第一偏光膜与所述液晶面板之间，所述第二双轴补偿膜设置于所述第二偏光膜与所述液晶面板之间。
8.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶面板为垂直排列液晶盒。
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