CN105319788A - 液晶显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种液晶显示设备，包括：一第一偏光件；一第二偏光件，是与该第一偏光件相对设置；一液晶面板，是设置于该第一偏光件及该第二偏光件之间，且该液晶面板包含一具有第一配向方向的第一液晶层；以及一补偿件，是设置于第一偏光件与液晶面板或第二偏光件与液晶面板之间并附着于液晶面板上，且该补偿件包含一具有一第二配向方向的第二液晶层；其中，该第一配向方向与该第二配向方向相同，且所述第一液晶与所述第二液晶具有相反的介电异向性。

Description

液晶显示设备

技术领域

本发明是关于一种液晶显示设备，尤指一种能够改善因液晶预倾角而造成的视角不对称性及漏光情形的液晶显示设备。

背景技术

液晶显示器(LCD)为一平面薄型的显示设备，因其具有形状薄、重量轻、低耗电量的优势，故近年来已取代传统的阴极射线管显示器，而成为目前最为普及化的显示设备之一。LCD具有的特点，因而被广泛地应用于小至携带式终端装置，大至大型电视机等。然而，LCD最常见的缺点在于其视角太窄，为了解决此问题，目前被提出的广视角显示面板例如：多域垂直配向型(Multi-domainVerticalAlignment，MVA)液晶显示设备、平面内切换型(In-PlanSwitch，IPS)型液晶显示器、及边缘电场切换型(FringeFieldSwitching，FFS)液晶显示器。

其中，IPS与FFS技术的原理为：像素电极与公共电极构成一平面电场，使液晶分子在与基底平行的平面内水平转动以改变光线的穿透率，由于水平电场驱动的液晶分子于转动时，始终保持着水平方向，因此IPS/FFS面板的可视角角度极高，且其大视角下的色偏以及饱和度的表现相当优异。

一般IPS/FFS液晶配向的方式为：在上下基板涂布聚酰亚胺配向膜(PI)，并以毛轮布进行摩擦配向程序，使PI表面分子有预定的排列方向，以提供液晶具有在单一方向的锚定力。然而，在配向后，因其表面的悬空键(danglingbond)或支链会造成液晶排列方向并非完全水平，而有一小预倾角(约2度)。此预倾角会造成LCD暗态视角不对称、暗态视角漏光较严重、并造成视角对比度较差等缺点。为了减少液晶预倾角，目前技术通常是改变配向膜材料，或利用光配向的方式进行配向；但仍无法有效改善上述问题。因此，目前亟需发展一种能够改善视角不对称性及漏光情形的液晶显示设备。

发明内容

本发明的主要目的是在提供一种液晶显示设备，俾能改善液晶显示设备的视角不对称性及漏光情形。

为达成上述目的，本发明提供一种液晶显示设备，包括：一第一偏光件；一第二偏光件，是与该第一偏光件相对设置；一液晶面板，是设置于该第一偏光件及该第二偏光件之间，且该液晶面板包含一第一液晶层，该第一液晶层具有一第一配向方向；以及一补偿件，是设置于该第一偏光件与该液晶面板之间或该第二偏光件与该液晶面板之间，并附着于该液晶面板上，且该补偿件包含一第二液晶层，该第二液晶层具有一第二配向方向；其中，该第一配向方向与该第二配向方向实质相同，且所述第一液晶与所述第二液晶具有相反的介电异向性。

据此，本发明的液晶显示设备通过设置该补偿件，利用其与该第一液晶层中互补的液晶型，以及选择性地调整补偿件厚度、第二液晶层的预倾角(例如，该第二液晶层中液晶分子的一短轴与该第一偏光件间的角度)、或设置位置，以显著改善因该第一液晶层的预倾角(例如，该第一液晶层中液晶分子的一长轴与该第一偏光件间的角度)而造成的视角不对称性及漏光情形，达到使本发明的液晶显示设备的视角更广、更为对称、且漏光较少。

附图说明

为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：

图1A是本发明一较佳实施例的液晶显示设备示意图。

图1B是图1A的液晶显示设备的液晶层中多个第一液晶的示意图。

图1C是图1A的液晶显示设备的补偿层中多个第二液晶的示意图。

图2A至2C是图1A的液晶显示设备针对暗态漏光的测试结果。

图3是本发明另一较佳实施例的液晶显示设备示意图。

图4A至4C是图3的液晶显示设备针对暗态漏光的测试结果。

图5是本发明再一较佳实施例的液晶显示设备示意图。

图6A至6C是图5的液晶显示设备针对暗态漏光的测试结果。

图7是图5的液晶显示设备中的第二液晶预倾角和厚度对暗态漏光影响的示意图。

图8是本发明一较佳实施例的液晶显示设备示意图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟习此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明亦可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可针对不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

实施例1

图1A是本发明一较佳实施例的液晶显示设备示意图。该液晶显示设备包括：一第一偏光件1；一第二偏光件2，是与该第一偏光件1相对设置；一液晶面板，包含一第一液晶层3，是设置于该第一偏光件1及该第二偏光件2之间；以及一补偿件，包含一第二液晶层4，是设置于该第一偏光件1及该第二偏光件2之间并附着于该液晶面板上。在本实施例中，该补偿件是附着于该液晶面板上并设置于该第一偏光件1及该第一液晶层3之间；然而，该补偿件亦可设置于该第二偏光件2及该第一液晶层3之间。

再参照图1B及1C，其分别为第一液晶层3中多个液晶分子31及补偿件的第二液晶层4中多个液晶分子41的示意图；该第一液晶层3具有一第一配向方向，该补偿层的第二液晶层4具有一第二配向方向；其中，该第一配向方向与该第二配向方向大致相同，可具有±0.2度的误差，且在本实施例中该第一液晶层3是一光正型液晶，该第二液晶层4是一光负型液晶。光正型液晶的特性为非寻常光折射率(ne)＞寻常光折射率(no)，一般称为棒状液晶；及光负型液晶的特性为寻常光折射率(nof)＞非寻常光折射率(nef)，一般称为碟状液晶。

该补偿件的一般结构是以上下透明塑料基板(图未示)夹置该第二液晶层4，而概呈薄膜状以置于该液晶面板与该第一偏光件(或第二偏光件)之间。制作上，可先将该补偿件贴置于该第一偏光件上，再一起与该液晶面板贴合；亦可将该补偿件先贴置于该液晶面板表面，再于补偿件上贴合该第一偏光件。

该第一液晶层3和该补偿件的第二液晶层4可经由各种已知方法进行配向，而在本实施例中，该第一液晶层3和该补偿件的第二液晶层4是经由在上下基板涂布聚酰亚胺配向膜(PI)，并以毛轮布进行摩擦配向程序，使PI表面分子有预定的排列方向，以提供液晶具有在单一方向的锚定力，使该第一液晶层3和该第二液晶层4分别具有第一配向方向及第二配向方向。

在说明书中，“±0.2度的误差”表示计算该配向角度时可能发生的误差值，包含各种人为误差、环境条件误差、仪器误差等所引起的误差；一般而言，该技术领域中可接受的误差角度范围介于±0.2度以内，例如：存在-0.2度、-0.1度、0度、+0.1度或+0.2度的误差。

并且，在本实施例中，该第一液晶层3中的液晶分子31为光正型液晶，该第二液晶层4中的液晶分子41为光负型液晶；该第一液晶层3的液晶分子31的一长轴311与该第一偏光件1的平面间具有一第一角度θ1(即一般所称的预倾角)，该第二液晶层4的液晶分子41的一短轴411与该第一偏光件1的平面间具有一第二角度θ2(在图1B、1C中，以虚线11表示平行该第一偏光件1的平面)，且该第一角度与该第二角度可相差2至2度，较佳为该第一角度与该第二角度相同。换言之，第一角度和第二角度间关系较佳为θ1-2＜θ2＜θ1+2(deg)。此外，当光通过该第一液晶层3的总位相差为(Δnd)cell，当光通过该第二液晶层4的总位相差为(Δnd)film时，较佳可满足(Δnd)cell-100＜(Δnd)film＜(Δnd)cell+100(nm)。

在本发明的液晶显示设备中，该第一液晶层3、及该第二液晶层4的寻常光折射率、及非寻常光折射率并无特别限制，较佳为该第一液晶层3的寻常光折射率(no)与该第二液晶层4的非寻常光折射率(nef)大致相同，且该第一液晶层3的非寻常光折射率(ne)与该第二液晶层4的寻常光折射率(nof)大致相同。

若考虑该液晶面板的第一液晶层与该补偿件的第二液晶层的厚度，该第一液晶层与该第二液晶层较佳为满足下列方程式：

[方程式]

其中，nof是该第二液晶层的寻常光折射率，nef是该第二液晶层的非寻常光折射率，df是该第二液晶层的厚度，ne是该第一液晶层的非寻常光折射率，no是该第一液晶层的寻常光折射率，及d是该第一液晶层的厚度。符号“”意指其两侧的数值彼此大致相同，且“大致相同”一词是考虑±5、±3、±1、或±0.5之内的误差值。

此外，在本发明中，补偿件的第二液晶层厚度(df)与折射率差搭配的总位相差值不受限，可满足(no-ne)xd-100＜(nof-nef)xdf＜(no-ne)xd+100(nm)的条件。

第一液晶层3中所述液晶分子31的配置型态不受限，可为平面内切换型(IPS)、及边缘电场切换型(FFS)；于本实施例中，第一液晶层3的配置型态为平面内切换型(IPS)。

图2A至2C是液晶显示设备针对暗态漏光的测试结果；其中，第一液晶层3折射率ne＝1.5876、no＝1.4850及厚度d＝3.10μm且是从第一偏光件1侧以单波长550nm的光线照射液晶显示设备的情况下进行测试。

图2A、2B是对照组，不设置补偿件，图2A为模拟液晶层不具预倾角(θ1＝0)时的结果；图2B为模拟第一液晶层3预倾角2度(θ1＝2)时的结果。图2C为图1A的装置的实验组结果，其液晶显示设备中的第一液晶层3的第一角度θ1和补偿件第二液晶层4的第二角度θ2皆为2度(即，具有相同的预倾角)，且第一液晶层3和补偿件的第二液晶层4具有实质相同的相位差值，第二液晶层4的折射率nef＝1.5430、nof＝1.6035及厚度df＝5.25μm。据此，由图2A、2B比较可明显看出在无补偿件设置时，因为预倾角的存在会使得暗态漏光呈现左右不对称的情形；而图2C中设置补偿件可有效改善预倾角存在时的暗态视角对称性及漏光程度。

[实施例2]

图3是本发明另一较佳实施例的液晶显示设备示意图，除了在第一偏光件1和补偿件4之间更设置一市售视角补偿膜5(于本实施例中，使用NAZ270补偿膜)外，其余元件皆与实施例1的图1A液晶显示设备相同；于此不再赘述与实施例1相同的部分。

图4A至4C是液晶显示设备针对暗态漏光的测试结果。在从第一偏光件1侧以单波长550nm的光线照射液晶显示设备的情况下进行测试。

图4A中的液晶显示器设置有市售视角补偿膜5，且液晶面板中的第一液晶层3不具预倾角(θ1＝0)；图4B中的液晶显示器设置有市售视角补偿膜5，且液晶面板中的第一液晶层3具有2度的预倾角(θ1＝2)；图4C为图3的本发明实施例2的实验组结果，其液晶显示器设置有市售视角补偿膜5、具有第二液晶层4的补偿件，且第一液晶层与第二液晶层皆有2度的预倾角(θ1＝2，θ2＝2)。由图4A、4B可看出当有预倾角时，漏光和不对称问题会因为市售视角补偿膜的设置而更加严重，这是因为市售视角补偿膜主要是针对侧视角光程差做补偿而没有考虑到预倾角造成的视角漏光；据此，可明显看出本发明实施例2设置补偿件后可有效改善暗态视角对称性及漏光程度。

此外，该市售补偿膜5亦可设置于该第一液晶层3与该第二偏光件2之间；或者，若在该补偿件4附着于该第一液晶层3上并设置于该第二偏光件2及该第一液晶层3之间的情况下，该市售补偿膜5可设置于该第一偏光件1与该第一液晶层3之间、或设置于该补偿件4和该第二偏光件2之间。据此，本技术领域的人可根据实际条件而调整所述元件的相对位置。

[实施例3]

图5是本发明再一较佳实施例的液晶显示设备示意图。于本实施例中进一步考虑多波长入射光与液晶面板其他膜层造成的影响。该液晶面板还包含在第一液晶层3和补偿件4之间设置一薄膜晶体管基板6、及在第一液晶层3和第二偏光件2之间设置一彩色滤光片基板7；除此之外，其余元件皆与实施例2的图3液晶显示设备相同，于此不再赘述与实施例2相同的部分。

于本实例中，图5是省略了绘示薄膜晶体管基板6的详细结构，包括一栅极、一绝缘层、一半导体层、一源极及一漏极等；并且省略了绘示彩色滤光片基板7的详细结构，包括一黑矩阵、一色层、及一绝缘层等。然而，本技术领域中具有通常知识者可轻易了解省略的薄膜晶体管基板和彩色滤光片基板结构，已知的结构皆可应用于本发明。

图6A至6C是液晶显示设备针对暗态漏光的测试结果。测试条件是从第一偏光件1侧以多波长的LED背光模块(BLU)频谱照射液晶显示设备，且液晶面板是具有薄膜晶体管基板、液晶层，及彩色滤光片基板的结构下进行仿真。

图6A为对照组，模拟当液晶面板的第一液晶层不具预倾角(θ1＝0)并仅搭配市售视角补偿膜时的漏光结果；，图6B为另一对照组，模拟当液晶面板的第一液晶层具2度预倾角(θ1＝2)并仅搭配市售视角补偿膜时的漏光结果；图6C为图5的装置的实验组结果，也就是模拟当液晶面板的第一液晶层具2度预倾角(θ1＝2)并同时搭配市售视角补偿膜、具第二液晶层的补偿件时的漏光结果，且第二液晶层也具有2度预倾角(θ2＝2)；据此，可明显看出设置补偿件可改善暗态视角对称性及漏光程度，尤其是对于低漏光区域的改善效果更加明显。

然而，为了得到更好的效果，发明人更对图5的液晶显示设备中的第二液晶层预倾角(即，第二角度θ2)和厚度(df)进行调整，结果如图7所示。因此，可知第二角度(θ2)约为3度，厚度(df)约6μm时，能够得到最佳的视角对称性及最低的漏光程度。据此，可推测当补偿件中第二液晶层的平均折射率((nef+nof)/2＝1.57325)大于液晶面板中第一液晶层的平均折射率((ne+no)/2＝1.5363)，则第二液晶层的第二角度θ2需稍大于第一液晶层的第一角度θ1，始能有较好的补偿效果。

此外，在本实施例中，补偿件4亦可设置于该彩色滤光片基板7和该第二偏光件2之间；或者，若在该市售补偿膜5设置于该彩色滤光片基板7与该第二偏光件2之间的情况下，补偿件4可设置于该第一偏光件1与该薄膜晶体管基板6之间、该彩色滤光片基板7和该市售补偿膜5之间、或该市售补偿膜5和该第二偏光件2之间。据此，本技术领域的人可根据实际条件而调整所述元件的相对位置。

于此，本发明的实施例省略了其他已知液晶显示设备的其他元件，例如：基板、及背光模块等。基板，如玻璃基板、塑料基板、硅基板及陶瓷基板等；背光模块，包含背板、导光板、及光学层等。本技术领域中具有通常知识者可轻易了解省略的液晶显示设备中元件，已知常用的元件皆可应用于本发明。

在此，如图8所示，仅以一液晶电视100作为本发明液晶显示设备的一示例，除此之外，本发明前述实施例所制得的液晶显示设备亦可为手机、笔记本电脑、摄影机、照相机、音乐播放器、行动导航装置等显示设备。

上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种液晶显示设备，包括：

一第一偏光件；

一第二偏光件，与该第一偏光件相对设置；

一液晶面板，设置于该第一偏光件及该第二偏光件之间，且该液晶面板包含一第一液晶层，该第一液晶层具有一第一配向方向；以及

一补偿件，设置于该第一偏光件与该液晶面板之间、或该第二偏光件与该液晶面板之间，并附着于该液晶面板上，且该补偿件包含一第二液晶层，该第二液晶层具有一第二配向方向；

其中，该第一配向方向与该第二配向方向相同，且该第一液晶层与该第二液晶层具有相反的介电异向性。

2.如权利要求1所述的液晶显示设备，其中，该第一液晶层中液晶分子的一长轴与该第一偏光件之间具有一第一角度，该第二液晶层中液晶分子的一短轴与该第一偏光件之间具有一第二角度，且该第一角度与该第二角度相差一2至2度。

3.如权利要求1所述的液晶显示设备，其中，该补偿件设置于该第一偏光件及该液晶面板之间。

4.如权利要求1所述的液晶显示设备，其中，该补偿件设置于该第二偏光件及该液晶面板之间。

5.如权利要求1所述的液晶显示设备，其中，该第一液晶层的寻常光折射率与该第二液晶层的非寻常光折射率相同，且该第一液晶层的非寻常光折射率与该第二液晶层的寻常光折射率相同。

6.如权利要求1所述的液晶显示设备，其中，该液晶面板的第一液晶层与该补偿件的第二液晶层满足下列方程式：

方程式

(ne-no)xd100＜(nof-nef)xdf＜(ne-no)xd+100

其中，nof是该第二液晶层的寻常光折射率，nef是该第二液晶层的非寻常光折射率，df是该第二液晶层的厚度，ne是该第一液晶层的非寻常光折射率，no是该第一液晶层的寻常光折射率，及d是该第一液晶层的厚度。

7.如权利要求1所述的液晶显示设备，其中，该液晶面板还包括：一彩色滤光片基板，设置于该第二偏光件及该第一液晶层之间，且该补偿件附着于该彩色滤光片基板上。

8.如权利要求1所述的液晶显示设备，其中，该液晶面板还包括：一彩色滤光片基板，设置于该第二偏光件及该第一液晶层之间，且该补偿件设置于该第一偏光件与该液晶面板之间。

9.如权利要求1所述的液晶显示设备，其中，该液晶面板还包括：一薄膜晶体管基板，设置于该第一偏光件及该第一液晶层之间，且该补偿件附着于该薄膜晶体管基板上。

10.如权利要求1所述的液晶显示设备，其中，该液晶面板还包括：一薄膜晶体管基板，设置于该第一偏光件及该第一液晶层之间，且该补偿件设置于该第二偏光件与该液晶面板之间。