CN104280944A

CN104280944A - 液晶显示装置

Info

Publication number: CN104280944A
Application number: CN201310288501.XA
Authority: CN
Inventors: 陈怡欣; 陈英仁; 谢志勇
Original assignee: Innolux Display Corp
Current assignee: Innolux Corp
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2015-01-14
Anticipated expiration: 2033-07-10
Also published as: CN104280944B

Abstract

一种液晶显示装置(liquid crystal display device)，包括一第一基板、一第二基板、一液晶层、一第一偏光板、一第二偏光板以及一第一电极层。液晶层设置于第一基板和第二基板之间，液晶层包括一液晶混合物，液晶混合物包括一旋光剂(chiral dopant)。第一偏光板及第二偏光板分别设置于第一基板和第二基板上，第一偏光板具有一第一吸收轴。第一电极层设置于第一基板和第二基板其中之一上，第一电极层具有一第一主干(first trunk)、一第二主干(second trunk)及数个分支(branches)自第一主干及第二主干延伸，第一主干和第二主干交叉形成至少一第一区域。第一区域中，分支和第一主干之间夹有一第一角度θj，第一吸收轴和第一主干之间夹有一第二角度θp，当液晶混合物为左旋液晶，则-5+θj+z*90≦θp≦42.5+θj+z*90，当液晶混合物为右旋液晶，-42.5+θj+z*90≦θp≦5+θj+z*90，其中0≦θj≦90，z为整数。

Description

液晶显示装置

技术领域

本揭露内容是有关于一种液晶显示装置，且特别是有关于一种整体穿透率提升的液晶显示装置。

背景技术

液晶显示器已被广泛地应用在各式电子产品，如手机、笔记型电脑(notebook)及平板电脑(Tablet PC)等，而且随着大尺寸平面显示器市场的快速发展，具有轻薄短小特性的液晶显示器更是扮演着相当重要的角色，进而逐渐取代阴极射线管(CRT)显示器成为市场主流。

垂直配向(vertical alignment)液晶显示面板为目前平面显示器的主流产品的一。因此，如何提供一种具有良好穿透率的垂直配向液晶显示面板，乃为相关业者努力的课题之一。

发明内容

本揭露内容有关于一种液晶显示装置。实施例的液晶显示装置中，经由调整第一电极层的分支和第一主干的夹角以及第一偏光板的第一吸收轴和第一主干的夹角，可提升整体液晶显示装置的穿透率。

根据本揭露内容的一实施例，提出一种液晶显示装置(liquid crystal displaydevice)。液晶显示装置包括一第一基板、一第二基板、一液晶层、一第一偏光板、一第二偏光板以及一第一电极层。液晶层设置于第一基板和第二基板之间，液晶层包括一液晶混合物，液晶混合物包括一旋光剂(chiral dopant)。第一偏光板及第二偏光板分别设置于第一基板和第二基板上，第一偏光板具有一第一吸收轴。第一电极层设置于第一基板和第二基板其中之一上，第一电极层具有一第一主干(firsttrunk)、一第二主干(second trunk)及数个分支(branches)自第一主干及第二主干延伸，第一主干和第二主干交叉形成至少一第一区域。第一区域中，分支和第一主干之间夹有一第一角度θj，第一吸收轴和第一主干之间夹有一第二角度θp，当液晶混合物为左旋液晶，-5+θj+z*90≦θp≦42.5+θj+z*90，当液晶混合物为右旋液晶，-42.5+θj+z*90≦θp≦5+θj+z*90，其中0≦θj≦90，z为整数。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1绘示本揭露内容一实施例的液晶显示装置的剖面示意图。

图2绘示本揭露内容一实施例的液晶显示装置的局部爆炸图。

图3A～3E绘示本揭露内容一实施例的液晶显示装置的第一电极层的俯视示意图。

图4绘示本揭露内容一实施例的液晶显示装置中第一角度θj、第二角度θp和穿透率的关系的模拟结果。

图5绘示本揭露内容一实施例的液晶显示装置中第一角度和第二角度的差值(θp-θj)和穿透率的关系的模拟结果。

图6绘示本揭露内容一另实施例的液晶显示装置中第一角度和第二角度的差值(θj-θp)和穿透率的关系的模拟结果。

符号说明：

100：液晶显示装置

110：第一基板

120：第二基板

130：液晶层

140：第一偏光板

140a：第一吸收轴

150：第二偏光板

150a：第二吸收轴

160、260、360、460、560：第一电极层

160a：分支

161：第一主干

162：第二主干

170：第二电极层

D1：第一区域

D2：第二区域

D3：第三区域

D4：第四区域

G：间距

SL：扫描线

θj、θj’、θj’’：第一角度

θp：第二角度

具体实施方式

根据本揭露内容的实施例，液晶显示装置中，经由调整第一电极层的分支和第一主干的夹角以及第一偏光板的第一吸收轴和第一主干的夹角，使得不仅电极图案与透光区的边缘交界处的亮度增加，尚可进而提升整体液晶显示装置的穿透率。以下参照所附图式详细叙述本揭露内容的实施例。图式中相同的标号用以标示相同或类似的部分。需注意的是，图式已简化以利清楚说明实施例的内容，实施例所提出的细部结构仅为举例说明之用，并非对本揭露内容欲保护的范围做限缩。具有通常知识者当可依据实际实施方面的需要对该些结构加以修饰或变化。

图1绘示本揭露内容一实施例的液晶显示装置的剖面示意图，图2绘示本揭露内容一实施例的液晶显示装置的局部爆炸图。请参照第1～2图。液晶显示装置100包括第一基板110、第二基板120、液晶层130、第一偏光板140、第二偏光板150以及第一电极层160。液晶层130设置于第一基板110和第二基板120之间，液晶层130包括一液晶混合物，液晶混合物包括一旋光剂(chiral dopant)。添加旋光剂使得液晶混合物具有旋光性(optical chirality)。第一偏光板140及第二偏光板150分别设置于第一基板110和第二基板120上，第一偏光板140具有第一吸收轴140a。第一电极层160设置于第一基板110和第二基板120其中之一上。如图1所示，实施例中，第一电极层160设置于第二基板120上。

第一电极层160具有第一主干(first trunk)161、第二主干(second trunk)162及数个分支(branches)160a，分支160a自第一主干161及第二主干162延伸，第一主干161垂直于第二主干162，第一主干161和第二主干162交叉形成至少一第一区域D1。第一区域D1中，分支160a和第一主干161之间夹有第一角度θj，第一吸收轴140a和第一主干161之间夹有第二角度θp，当液晶混合物为左旋液晶，第一角度θj和第二角度θp的关系以下式表示：-5+θj+z*90≦θp≦42.5+θj+z*90；当液晶混合物为右旋液晶，第一角度θj和第二角度θp的关系以下式表示：-42.5+θj+z*90≦θp≦5+θj+z*90；其中0≦θj≦90，z为整数。如此一来，液晶显示装置100的穿透率可达到75%以上，且具有均匀的亮度。

此处所述的左旋液晶及右旋液晶表示液晶混合物的旋光性。也就是说，旋光性的液晶混合物中，液晶分子的指向(导轴)自发地垂直于螺旋轴做周期性变化，形成具有螺旋状结构的液晶混合物。液晶分子导轴沿着螺旋轴旋转360°所需的距离称为螺距(pitch)。当观察方向平行螺旋轴时,液晶分子导轴由远到近以顺时针方向排列为左旋(left-handed)，若呈逆时针方向排列为右旋(right-handed)。

一实施例中，当液晶混合物为左旋液晶，第一角度θj和第二角度θp的关系更可以下式表示：15+θj+z*90≦θp≦30+θj+z*90；当液晶混合物为右旋液晶，第一角度θj和第二角度θp的关系更可以下式表示：-30+θj+z*90≦θp≦-15+θj+z*90；其中0≦θj≦90，z为整数。如此一来，液晶显示装置100的穿透率可进一步达到85%以上。

实施例中，第一主干161和第二主干162交叉可形成数个区域。实施例中，如图2所示，该些区域包括第一区域D1、第二区域D2、第三区域D3及第四区域D4，该些区域D1～D4的任两相邻者中的分支160a彼此实质上垂直。也就是说，区域D1～D4的任两相邻者中的分支160a彼此间的夹角大约是85～95°。举例来说，第一区域D1相邻于第三区域D3，第一区域D1中的分支160a实质上垂直于第三区域D3中的分支160a。

然而，第一主干161和第二主干162交叉并不限定仅形成四个区域，亦可形成多个区域。举例来说，多个第一主干161与一个第二主干可以形成八个或更多区域(未绘示)，此些区域可以以每四个区域做为一个重复单位。基本上第一主干161和第二主干162交叉所形成的区域数目为4个倍数。

实施例中，同一区域中的分支160a彼此实质上平行，举例来说，第一区域D1中的分支160a彼此实质上平行。

如图1所示，实施例中，第一基板110和第二基板120之间相隔一间距(cellgap)G，此间距G也就是液晶层130的厚度，液晶混合物具有旋光性，左旋或右旋的液晶混合物具有一螺距，螺距相对于间距G的比例例如是0.2至0.3。液晶层130具有一相位延迟(phase retardation)，此相位延迟例如是400纳米(nm)至550纳米(nm)。

实施例中，液晶混合物例如是负型液晶混合物，液晶显示装置100例如是垂直配向(vertical alignment)式液晶显示装置。根据本发明的实施例，采用旋光性液晶混合物于液晶层130中，可以增加像素电极中局部区域的光线穿透率。

实施例中，液晶混合物更可包括一高分子单体，以对液晶混合物进行光配向(photo-induced alignment)。

实施例中，如图1所示，第二偏光板150具有一第二吸收轴150a，第一偏光板140的第一吸收轴140a垂直于第二偏光板150的第二吸收轴150a。

如图1所示，实施例中，液晶显示装置100更包括第二电极层170。第二电极层170设置于第一基板110和第二基板120其中的另一者上，也就是未设置第一电极层160的基板上。如图1所示，实施例中，第二电极层170设置于第一基板110上。一实施例中，第二电极层170例如是全平面(full flat)，不具有任何主干与分支。

图3A～3E绘示本揭露内容一实施例的液晶显示装置的第一电极层的俯视示意图。如图3A所示，第一区域D1中，第一电极层260的分支160a和第一主干161之间夹有的第一角度θj为0°；如图3B所示，第一电极层360的第一区域D1中，分支160a和第一主干161之间夹有的第一角度θj为22.5°；如图3C所示，第一电极层160的第一区域D1中，分支160a和第一主干161之间夹有的第一角度θj为45°；如图3D所示，第一电极层460的第一区域D1中，分支160a和第一主干161之间夹有的第一角度θj为67.5°；如第3E图所示，第一电极层560的第一区域D1中，分支160a和第一主干161之间夹有的第一角度θj为90°。

如图3A所示，第二区域D2中，第一电极层260分支160a和第一主干161之间夹有的第一角度θj’为90°；第三区域D3中，第一电极层260分支160a和第一主干161之间夹有的第一角度θj’’为180°；接着以此类推，不同区域中，分支160a和第一主干161之间夹有的第一角度θj的差异大约为90°的整数倍。换句话说，区域D1～D4的任两相邻者中的分支160a彼此间的夹角大约是90°，进一步可大约为85～95°。

实施例中，如图3A～3E所示，第一主干161实质上平行于扫描线(scan line)SL。

采用旋光性液晶混合物于液晶层130中，可以增加局部区域的光线穿透率。然而，在相同的像素电极设计下，旋光性液晶分子的导轴相较于不具旋光性的液晶分子而言，无论是左旋液晶或右旋液晶，其液晶分子的导轴会偏移一个角度，此时若未搭配调整偏光板角度将使得整体穿透率无法达到最佳化。

图4绘示本揭露内容一实施例的液晶显示装置中第一角度θj、第二角度θp和穿透率的关系的模拟结果。本实施例中，采用左旋液晶进行模拟计算。图4中的五条曲线分别对应至图3A～3E的电极设计的模拟结果。如图4所示，当第一电极层的分支160a和第一主干161夹有的第一角度θj改变，穿透率的最大值会对应至不同的第一偏光板140的第一吸收轴140a和第一主干161夹有的第二角度θp，而在0≦θp≦90的范围中，无论第一角度θj的角度如何改变，必然会出现一次穿透率的最大值及最小值。换句话说，无论第一角度θj的角度如何改变，穿透率的最大值及最小值会随着第二角度θp的改变，而每隔90°重复地出现。

图5绘示本揭露内容一实施例的液晶显示装置中第一角度和第二角度的差值(θp-θj)和穿透率的关系的模拟结果。本实施例中，采用左旋液晶进行模拟计算。图5采用的数据与图4相同，为了更清楚表示第一角度θj、第二角度θp和穿透率的关系，图5以不同方式呈现。

举例来说，当偏光板的吸收轴和电极层的分支的夹角例如是45°时，且采用不具有旋光性的液晶分子作为液晶层的材料时，电极层的分支导引(guide)液晶分子的导轴的指向，且液晶分子的导轴角度不会偏移。然而，如图5所示，当偏光板的吸收轴和电极层的分支的夹角例如是45°(也就是第一角度和第二角度的差值θp-θj)时，因为左旋液晶分子的导轴角度的偏移，显示装置可能会仅具有低于75%的穿透率。举例而言，如图5所示，当第一角度和第二角度的差值(θp-θj)不落在-5至42.5之间时，显示装置的穿透率均低于75%。相对地，根据本发明的实施例，如图5所示，当θp-θj在-5至42.5之间时，穿透率至少可达到75%以上。更进一步，当θp-θj在15至30之间时，穿透率至少可达到85%以上。

换句话说，当液晶混合物为左旋液晶，第一角度θj和第二角度θp的关系可改写为-5+θj≦θp≦42.5+θj。再将如图4所示的穿透率的最大值及最小值会每隔90°重复的性质考虑进去，第一角度θj和第二角度θp的关系可进一步改写为-5+θj+z*90≦θp≦42.5+θj+z*90；其中0≦θj≦90，z为整数。

图6绘示本揭露内容另一实施例的液晶显示装置中第一角度和第二角度的差值(θj-θp)和穿透率的关系的模拟结果。本实施例中，采用右旋液晶进行模拟计算。如图6所示，当θj-θp在-5至42.5之间时，穿透率至少可达到75%以上。更进一步，当θj-θp在15至30之间时，穿透率至少可达到85%以上。

同样地，当液晶混合物为右旋液晶，第一角度θj和第二角度θp的关系可改写为-42.5+θj≦θp≦5+θj。再将穿透率的最大值及最小值会每隔90°重复的性质考虑进去，第一角度θj和第二角度θp的关系可进一步改写为-42.5+θj+z*90≦θp≦5+θj+z*90；其中0≦θj≦90，z为整数。

采用旋光性液晶混合物于液晶层130中，可以使电极图案局部的相位延迟增加，进而增加该些区域的光线穿透率。根据本发明的实施例，经由调整第一角度θj和第二角度θp的关系，可以消除液晶分子导轴的角度偏移的影响，使得不仅电极图案局部的亮度增加，尚可进而提升整体液晶显示装置的穿透率。

实施例中，调整第一角度θj和第二角度θp的关系的方式并不限定，可以设计调整第一电极层的分支160a和第一主干161夹有的第一角度θj，也可以设计调整第一偏光板140的第一吸收轴140a和第一主干161夹有的第二角度θp。只要能够达到以下关系即可：当液晶混合物为左旋液晶，第一角度θj和第二角度θp的关系以下式表示：-5+θj+z*90≦θp≦42.5+θj+z*90；当液晶混合物为右旋液晶，第一角度θj和第二角度θp的关系以下式表示：-42.5+θj+z*90≦θp≦5+θj+z*90；其中0≦θj≦90，z为整数。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，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

1.一种液晶显示装置，包括：

一第一基板及一第二基板；

一液晶层，设置于该第一基板和该第二基板之间，该液晶层包括一液晶混合物，该液晶混合物包括一旋光剂；

一第一偏光板及一第二偏光板，分别设置于该第一基板和该第二基板上，该第一偏光板具有一第一吸收轴；以及

一第一电极层，设置于该第一基板和该第二基板其中之一上，该第一电极层具有一第一主干、一第二主干及数个分支自该第一主干及该第二主干延伸，该第一主干和该第二主干交叉形成至少一第一区域；

其中，该第一区域中，该些分支和该第一主干之间夹有一第一角度θj，该第一吸收轴和该第一主干之间夹有一第二角度θp，当该液晶混合物为左旋液晶，则-5+θj+z*90≦θp≦42.5+θj+z*90，当该液晶混合物为右旋液晶，则-42.5+θj+z*90≦θp≦5+θj+z*90，其中0≦θj≦90，z为整数。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，当该液晶混合物为左旋液晶，则15+θj+z*90≦θp≦30+θj+z*90，当该液晶混合物为右旋液晶，则-30+θj+z*90≦θp≦-15+θj+z*90。

3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中该第一主干和该第二主干交叉形成数个区域，该些区域包括该第一区域，该些区域的任两相邻者中的该些分支彼此实质上垂直。

4.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中该第一区域中，该些分支彼此实质上平行。

5.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中该液晶混合物具有一螺距，该第一基板和该第二基板之间相隔一间距，该螺距相对于该间距的比例为0.2至0.3。

6.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中该液晶层具有一相位延迟为400纳米至550纳米。

7.如权利要求1所述的液晶显示装置，更包括一第二电极层，设置于该第一基板和该第二基板其中的另一者上。

8.如权利要求7所述的液晶显示装置，其中该第二电极层为全平面。

9.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中该第二偏光板具有一第二吸收轴，该第一偏光板的该第一吸收轴实质上垂直于该第二偏光板的该第二吸收轴。

10.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中该液晶混合物为负型液晶混合物。

11.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中该液晶混合物更包括一高分子单体，以对该液晶混合物进行光配向。