CN1693959A

CN1693959A - 用于超扭转向列液晶位相差补偿的液晶结构

Info

Publication number: CN1693959A
Application number: CN 200410043593
Authority: CN
Inventors: 陈保彰; 陈志忠; 王伯萍
Original assignee: LITE PHOTOELECTRIC SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: LITE PHOTOELECTRIC SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2004-05-08
Filing date: 2004-05-08
Publication date: 2005-11-09

Abstract

一种液晶结构，用于超扭转向列液晶元件的位相差补偿。此液晶结构至少包括一第一偏光膜、一第一液晶材质补偿膜、一主要液晶层、一第二液晶材质补偿膜以及一第二偏光膜。当光线通过主要液晶层时产生一主要位相差。当光线通过第一液晶材质补偿膜以及第二液晶材质补偿膜时分别产生一第一补偿位相差以及一第二补偿位相差，以补偿主要位相差，藉以达到双轴补偿的效果。此第一液晶材质补偿膜以及第二液晶材质补偿膜的材料为向列型液晶。

Description

用于超扭转向列液晶位相差补偿的液晶结构

技术领域

本发明有关一种液晶结构，特别是有关一种使用液晶材质补偿膜的液晶结构。

背景技术

在最近的显示器发展中，液晶显示器由于其省电、体积小以及低辐射的优点，因此在市场上发展迅速。在液晶显示器种类中，超扭转向列液晶(STN)是常见的一种液晶。一个典型的液晶显示器至少包括一背光源、一后偏光膜、一液晶层以及一前偏光膜。当光线由背光源发出时为一线性极化光，经过后偏光膜，再经过液晶层后，由于液晶分子的双折射特性，通过液晶层的光线会呈现椭圆极化光，同时也产生一位相差。另外，当位相差出现时，以不同视角观察液晶显示器会产生不同的亮度以及灰阶。因此，为了补偿此位相差，必须使用一补偿膜以使光线呈现另一线性极化光的状态以通过前偏光膜，并改善垂直方向视角。

传统的超扭转向列液晶补偿膜的材料有PC膜(polycarbonate film)以及液晶膜(liquid crystal film)两种。图1A是以液晶膜作为补偿膜的已有液晶结构图。请参照图1A，光线依序经过第一偏光膜102、主要液晶层104、液晶膜106以及第二偏光膜108。其中液晶膜106当作补偿膜以补偿光线通过主要液晶层104的位相差，此方式的缺点在于无法实现双轴补偿的效果。一般而言，当主要液晶层104的扭转角度在240度至250度之间且位相差值在780nm至840nm之间时，此液晶膜106的扭转角度需要在190度至240度之间且位相差值在780nm至840nm之间。

图1B绘示以PC膜作为补偿膜的已有液晶结构图。请参照图1B，光线依序经过第一偏光膜110、第一PC膜112、主要液晶层114、第二PC膜116以及第二偏光膜118。其中第一PC膜112以及第二PC膜116用于补偿光线通过主要液晶层114的位相差。当第一PC膜112以及第二PC膜116皆为单轴位相差板时称为单轴补偿。当第一PC膜112以及第二PC膜116皆为双轴延伸位相差板时称为双轴补偿。

与图1A的液晶膜补偿方式相比较，在垂直方向视角方面，双轴补偿优于液晶膜补偿，液晶膜补偿又优于单轴补偿。其中液晶膜补偿的优点在于液晶膜较其他两种补偿方式的补偿膜薄。因此，如何设计一种液晶结构，使之兼具双轴补偿的垂直方向视角优点以及液晶膜较薄的优点，是工业界非常需要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种液晶结构，此液晶结构利用液晶材质补偿膜，达到双轴补偿的效果。

本发明的另一目的是提供一种液晶结构，与已有以PC膜作为补偿膜的液晶结构相较，具有较薄的补偿膜。

本发明的又一目的是提供一种液晶结构，与已有以液晶膜作为补偿膜的液晶结构相较，其液晶材质补偿膜具有较小的扭转角度以及较小的位相差值。

本发明提供一种液晶结构，此液晶结构用于超扭转向列液晶元件的位相差补偿。此液晶结构至少包括一第一偏光膜、一第一液晶材质补偿膜、一主要液晶层、一第二液晶材质补偿膜以及一第二偏光膜。

其中光线依序通过第一偏光膜、第一液晶材质补偿膜、主要液晶层、第二液晶材质补偿膜以及第二偏光膜。当光线通过第一偏光膜时为一第一线性极化光，当光线通过第二偏光膜时为一第二线性极化光。

当光线通过主要液晶层时产生一主要位相差。当光线通过第一液晶材质补偿膜以及第二液晶材质补偿膜时分别产生一第一补偿位相差以及一第二补偿位相差，以补偿主要位相差，藉以达到双轴补偿的效果。

其中第一液晶材质补偿膜以及第二液晶材质补偿膜的材料包括向列型液晶。第一补偿位相差的范围在200nm至450nm之间，较佳范围在350nm至380nm之间。第二补偿位相差的范围在200nm至450nm之间，较佳范围在350nm至380nm之间。第一液晶材质补偿膜以及第二液晶材质补偿膜的扭转角度范围皆在0度至90度之间。

本发明还提供一种相差补偿方法，用于超扭转向列液晶元件。此方法至少包括下列步骤。首先，提供一液晶层，此液晶层为超扭转向列液晶。接着，将一第一液晶材质补偿膜以及一第二液晶材质补偿膜分别置于液晶层的两侧。

其中当一线性极化的光线依序通过第一液晶材质补偿膜、液晶层以及第二液晶材质补偿膜时，光线分别产生一第一补偿位相差、一主要位相差以及一第二补偿位相差。第一补偿位相差以及第二补偿位相差用以补偿主要位相差，使光线通过第二液晶材质补偿膜时为另一线性极化的光线并达到双轴补偿的效果。

综上所述，本发明的液晶结构利用液晶材质补偿膜，达到双轴补偿的效果。与已有以PC膜作为补偿膜的液晶结构相较，液晶材质补偿膜较PC膜为薄。此外，由于液晶材质补偿膜的位相差在350nm至380nm之间且扭转角度在0度至90度之间，与已有以液晶膜作为补偿膜的液晶结构相较，本发明的液晶材质补偿膜具有较小的扭转角度以及较小的位相差值。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

附图说明

图1A是绘示以液晶膜作为补偿膜的已有液晶结构图；

图1B是绘示以PC膜作为补偿膜的已有液晶结构图；

图2是绘示本发明的一较佳实施例的结构图；以及

图3是绘示配合本发明的较佳实施例的立体座标图。

具体实施方式

图2是绘示本发明的一较佳实施例的结构图。请参照图2所示，液晶结构200包括一第一偏光膜202、一第一液晶材质补偿膜204、一第一导电玻璃206、一彩色滤光片208、一主要液晶层210、一第二导电玻璃212、一第二液晶材质补偿膜214以及一第二偏光膜216。其中光线由背光组件218发出，依序通过第一偏光膜202、第一液晶材质补偿膜204、第一导电玻璃206、彩色滤光片208、主要液晶层210、第二导电玻璃212、第二液晶材质补偿膜214以及第二偏光膜216。第一液晶材质补偿膜204以及第二液晶材质补偿膜214形成一补偿膜结构。彩色滤光片208是使通过的光线呈现红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色的光线，以利显示。

液晶结构200属于超扭转向列液晶元件(Super Twisted Nematic，STN)的动作模式。一般而言，依据第二导电玻璃212以及第一导电玻璃206间的电压差值，液晶结构200具有黑暗状态以及明亮状态。当电压差值为0伏特时，光线穿过第二偏光膜216，以产生明亮状态。当电压差值为一定值时(例如3伏特至10伏特之间)，光线被第二偏光膜216阻挡，呈现黑暗状态。本发明是针对明亮状态作光线的位相差补偿。

第一偏光膜202仅能容许一个方向的线性极化光通过。光线由背光组件218出发，当光线通过第一偏光膜202时，光线呈现第一线性极化光的状态。当光线通过主要液晶层210时，由于液晶分子的双折射特性以及扭转特性，光线产生一主要位相差，且光线呈现一椭圆极化光状态。由于光线必须呈现一第二线性极化光的状态才能通过第二偏光膜216，因此，需要以补偿膜来补偿此主要位相差。

在本发明中，利用第一液晶材质补偿膜204以及第二液晶材质补偿膜214作主要位相差的补偿，如图2所示。第一液晶材质补偿膜204以及第二液晶材质补偿膜214分别置于主要液晶层210的两侧。其中，第一液晶材质补偿膜204以及第二液晶材质补偿膜214的材料为向列型(Nematic)液晶。第一液晶材质补偿膜204以及第二液晶材质补偿膜214的个别较佳厚度为介于1.8μm到2.2μm之间。若主要液晶层210的液晶分子为左旋，则第一液晶材质补偿膜204以及第二液晶材质补偿膜214的液晶分子采用右旋，以达到补偿的效果。

当光线通过第一液晶材质补偿膜204时，光线产生一第一补偿位相差。当光线通过第二液晶材质补偿膜214时光线产生一第二补偿位相差。此第一补偿位相差和第二补偿位相差用以补偿主要位相差，使光线呈现第二线性极化光的状态，以通过第二偏光膜216。

举例而言，当主要液晶层210的位相差值范围在780nm至840nm之间，且扭转角度在240到250度之间时，选取第一液晶材质补偿膜204以及第二液晶材质补偿膜214，使第一补偿位相差以及第二补偿位相差值在200nm到450nm之间，且使个别扭转角度在0度到90度之间，藉此达到补偿主位相差的功能。第一液晶材质补偿膜204以及第二液晶材质补偿膜214较佳的个别扭转角度在50度到70度之间。其中第一补偿位相差以及第二补偿位相差值的较佳范围在350nm到380nm之间。

依据上述方式，可达到双轴补偿的效果。图3绘示一立体座标图。请参照图2并配合图3，光线传送的方向为Z方向。X方向和Y方向是平行于液晶结构200各层的切线方向。依据上述的液晶结构200，第一液晶材质补偿膜204以及第二液晶材质补偿膜214可以达到n_x＞n_z＞n_y的条件。其中n_x、n_z以及n_y分别代表X方向、Z方向和Y方向光线的折射率。所以，依照此结构，使用第一液晶材质补偿膜204以及第二液晶材质补偿膜214以达到双轴补偿的效果。

在传统中，双轴补偿是以PC膜(polycarbonate film)为材料的双轴延伸位相差板方能实现。与单轴补偿相较，双轴补偿的优点在于可以增加垂直方向视角，且当N_z＝(n_x-n_z)/(n_x-n_y)，且N_z介于0与1之间时，第一液晶材质补偿膜204以及第二液晶材质补偿膜214适于超扭转向列液晶元件(Super TwistedNematic，STN)使用。上述的单轴补偿是指n_x＞n_z＝n_y条件下的单轴位相差板的补偿膜的补偿效果。

上述的液晶结构亦可归纳为一位相差补偿方法。此方法至少包括下列步骤。首先，提供一液晶层，此液晶层为超扭转向列液晶。接着，将一第一液晶材质补偿膜以及一第二液晶材质补偿膜分别置于此液晶层的两侧。

其中当一线性极化的光线依序通过第一液晶材质补偿膜、液晶层以及第二液晶材质补偿膜时，此光线分别产生一第一补偿位相差、一主要位相差以及一第二补偿位相差。第一补偿位相差以及第二补偿位相差用以补偿主要位相差，使光线通过第二液晶材质补偿膜时为另一线性极化的光线并达到双轴补偿的效果。

此方法中使用的第一液晶材质补偿膜以及第二液晶材质补偿膜的材料以及条件限制与前述的液晶结构相同，在此不赘述。

由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明具有下列优点。本发明的液晶结构利用液晶材质补偿膜，达到双轴补偿的效果。与已有以PC膜作为补偿膜的液晶结构相较，液晶材质补偿膜较PC膜为薄。此外，由于液晶材质补偿膜的位相差在350nm至380nm之间且扭转角度在0度至90度之间，所以与已有以液晶膜作为补偿膜的液晶结构相较，本发明的液晶材质补偿膜具有较小的扭转角度以及较小的位相差值。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims

1.一种液晶结构，用于超扭转向列液晶元件的位相差补偿，该液晶结构至少包含：

一第一偏光膜；

一第一液晶材质补偿膜；

一主要液晶层；

一第二液晶材质补偿膜；以及

一第二偏光膜；

其中一光线依序通过该第一偏光膜、该第一液晶材质补偿膜、该主要液晶层、该第二液晶材质补偿膜以及该第二偏光膜，当该光线通过该第一偏光膜时为一第一线性极化光，当该光线通过该第二偏光膜时为一第二线性极化光，当该光线通过该主要液晶层时产生一主要位相差，当该光线通过该第一液晶材质补偿膜以及该第二液晶材质补偿膜时分别产生一第一补偿位相差以及一第二补偿位相差，以补偿该主要位相差且使该第一线性极化光转为该第二线性极化光，并达到双轴补偿。

2.如权利要求1所述的液晶结构，其特征在于该第一液晶材质补偿膜以及该第二液晶材质补偿膜的材料包括向列型液晶。

3.如权利要求1所述的液晶结构，其特征在于该第一补偿位相差的范围在200nm至450nm之间。

4.如权利要求3所述的液晶结构，其特征在于该第一补偿位相差的范围在350nm至380nm之间。

5.如权利要求1所述的液晶结构，其特征在于该第二补偿位相差的范围在200nm至450nm之间。

6.如权利要求5所述的液晶结构，其特征在于该第二补偿位相差的范围在350nm至380nm之间。

7.如权利要求1所述的液晶结构，其特征在于该第一液晶材质补偿膜的扭转角度范围在0度至90度之间。

8.如权利要求1所述的液晶结构，其特征在于该第二液晶材质补偿膜的扭转角度范围在0度至90度之间。