CN1979294A - 图像显示系统 - Google Patents

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CN1979294A CNA2006100815440A CN200610081544A CN1979294A CN 1979294 A CN1979294 A CN 1979294A CN A2006100815440 A CNA2006100815440 A CN A2006100815440A CN 200610081544 A CN200610081544 A CN 200610081544A CN 1979294 A CN1979294 A CN 1979294A
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翁逸君
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Abstract

本发明提供一种图像显示系统，包括一第一基板、一第二基板及一液晶层夹置于第一基板与第二基板之间。一第一光学补偿膜夹置于第一偏光板与第一基板之间，以及一第二光学补偿膜夹置于第二偏光板与第二基板之间，其中第一光学补偿膜与第二光学补偿膜具有不同极性的双折射性质。

Description

图像显示系统
技术领域
本发明涉及液晶显示(LCD)装置，且特别是涉及一种具多重补偿膜的液晶显示器。
背景技术
液晶显示器(LCD)已广泛地使用于信息显示领域。由于液晶材料本身的光学各向异性(anisotropy)，在不同方向观看时，造成入射光看到不同的有效双折射(birefringence)。因此，传统的液晶显示器的视角并不如自发光显示器，例如阴极射线管(CRT)、有机电致发光显示器(OLED)及等离子体显示器(PDP)的视角广。
为使液晶显示器具有广视角，数种使用横向电场(lateral electric field)驱动液晶分子类型的显示器已被提出，例如共面电场驱动(in-planeswitching-IPS)型及边缘电场驱动(fringe field switching-FFS)型。上述二者类型的液晶显示器的液晶层，在电压关(voltage-off)状态时，皆均质地配向于玻璃基板或塑料基板之间。上述基板的表面涂布薄氧化铟锡(ITO)层，其上再布以聚酰亚胺(polyimide)配向膜。聚酰亚胺膜的表面经过反平行(anti-parallel)方向研磨以形成均质的配向。显示器面板夹置于两交错偏光膜之间，且液晶分子的长轴平行或垂直于其邻近的偏光膜的透射轴。在电压开(voltage-on)的状态下，液晶分子由梳形电极所产生的电场驱动而扭转于平行基板的平面中。因此从显示器面板的另一方向观之，入射光经历几近相同的双折射以及由此可获得一相对广视角且对称的图像。
然而，光线穿透液晶显示器元件的效率与光线在显示器元件中所经历的双折射(birefringence)变化总和相关。上述双折射(birefringence)变化总和乃(1)液晶分子的双折射Δn与(2)入射光经历液晶层的总长度d的乘积结果。图1为显示传统多重膜补偿膜的液晶显示装置的结构示意图。在图1中，一液晶显示器1包括一第一基板10、一第二基板20及一液晶层30夹置于第一基板10与第二基板20之间。一第一偏光板40设置于第一基板10上，相对于液晶层30的外侧。一第二偏光板50设置于第二基板20上，相对于液晶层30的外侧。一第一光学补偿膜15夹置于第一偏光板40与第一基板10之间。一第二光学补偿膜25夹置于第二偏光板50与第二基板20之间。
传统的半反射半透射液晶显示器使用单一补偿膜，以补偿液晶层的双折射。另一方面，部分液晶显示元件使用两片具有相同双折射极性的光学补偿膜，以补偿液晶层的双折射。
图2A为显示传统负极性(Δn＜0)双折射补偿膜的示意图。传统的负极性(Δn＜0)双折射补偿膜包括碟状(disk-like)液晶分子22。图2B为显示传统正极性(Δn＞0)双折射补偿膜的示意图。传统的正极性(Δn＞0)双折射补偿膜包括棒状(rod-like)液晶分子24。在现有技术中，仅使用单一种极性的双折射补偿膜补偿液晶层的双折射。由于第一补偿膜与第二补偿膜具有相同极性的双折射，因此补偿膜虽可补偿液晶层，但并无法补偿彼此之间的双折射变化，致使降低显示器在白底模式(normally white)下的视角。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种图像显示系统。根据本发明的实施例，一图像显示系统包括一第一基板、一第二基板及一液晶层夹置于第一基板与第二基板之间。一第一光学补偿膜夹置于第一偏光板与第一基板之间，以及一第二光学补偿膜夹置于第二偏光板与第二基板之间，其中第一光学补偿膜与第二光学补偿膜具有不同极性的双折射性质。
根据本发明的一实施例样态，本发明提供一种图像显示系统，包括：一第一基板；一第二基板；一液晶层夹置于第一基板与第二基板之间；一第一偏光板设置于第一基板上，相对于液晶层的外侧；一第二偏光板设置于第二基板上，相对于液晶层的外侧；一负极性双折射补偿膜夹置于第一偏光板与第一基板之间；一正极性双折射补偿膜夹置于第二偏光板与第二基板之间；一1/4λ补偿膜与一第一1/2λ补偿膜夹置于第一偏光板与负极性双折射补偿膜之间；以及一第二1/2λ补偿膜夹置于第二偏光板与正极性双折射补偿膜之间。
根据本发明另一实施例样态，本发明又提供一种图像显示系统，包括：一第一基板；一第二基板；一液晶层夹置于第一基板与第二基板之间；一第一偏光板设置于第一基板上，相对于液晶层的外侧；一第二偏光板设置于第二基板上，相对于液晶层的外侧；一正极性双折射补偿膜夹置于第一偏光板与第一基板之间；一负极性双折射补偿膜夹置于第二偏光板与第二基板之间；一1/4λ补偿膜与一第一1/2λ补偿膜夹置于第二偏光板与该负极性双折射补偿膜之间；以及一第二1/2λ补偿膜夹置于第一偏光板与正极性双折射补偿膜之间。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下配合附图以及优选实施例，以更详细地说明本发明。
附图说明
图1为显示传统多重膜补偿膜的液晶显示装置的结构示意图；
图2A为显示传统负极性(Δn＜0)双折射补偿膜的示意图；
图2B为显示传统正极性(Δn＞0)双折射补偿膜的示意图；
图3A为显示根据本发明的一实施例具多重补偿膜的液晶显示器元件的分解展开图；
图3B为显示根据本发明的实施例的各补偿膜与液晶层间的极性关系图；
图4A为显示根据本发明另一实施例具多重补偿膜的液晶显示器元件的分解展开图；
图4B为显示根据本发明另一实施例的各补偿膜与液晶层间的极性关系图；
图5为显示传统的多重补偿膜的液晶显示器的视角场域图；
图6为显示根据本发明实施例的多重补偿膜的液晶显示器的视角场域图；
图7为显示根据本发明实施例的显示系统的方块示意图，其包含一显示器元件，具多重补偿膜的液晶显示面板；以及
图8为显示根据本发明实施例包含显示器元件的电子装置的方块示意图。
简单符号说明
现有部分(图1～2B)
1～液晶显示器；10～第一基板；15～第一光学补偿膜；20～第二基板；22～碟状(disk-like)液晶分子；24～棒状(rod-like)液晶分子；25～第二光学补偿膜；30～液晶层；40～第一偏光板；50～第二偏光板。
本发明部分(图3A-8)
100a、100b～多重补偿膜的液晶显示器；110～液晶显示面板；112～第一基板；115～液晶层；116～第二基板；120～负极性双折射补偿膜；125～碟状(disk-like)液晶分子；130～正极性双折射补偿膜；135～棒状(rod-like)液晶分子；140～1/4λ补偿膜；145～1/2λ补偿膜；150～1/2λ补偿膜；160～第一偏光板；170～第二偏光板；L1～入射光；200～控制器；300～显示器元件；400～输入元件；500～电子装置。
具体实施方式
本发明提供一种图像显示系统，能有效地解决降低显示器在白底模式(normally white)下的漏光(light leakage)问题，进而提升在该白底模式(normally white)下的视角。根据本发明实施例，上述图像显示系统包括一液晶显示器面板结合两片具有不同极性双折射的光学补偿膜。以下针对本发明实施例样态，详细描述如下：
图3A为显示根据本发明的一实施例具多重补偿膜的液晶显示器元件的分解展开图。一液晶显示器100a包括一液晶显示器面板110，其具有一第一基板112、一第二基板116以及一液晶层115夹置于第一基板112与第二基板116之间。一第一偏光板160设置于液晶显示器面板110的外侧。一第二偏光板170设置于液晶显示器面板110的外侧。一负极性双折射补偿膜120夹置于第一偏光板160与液晶显示器面板110之间。一正极性双折射补偿膜130夹置于第二偏光板170与液晶显示器面板110之间。一1/4λ补偿膜140以及一1/2λ补偿膜145设置于第一偏光板160与负极性双折射补偿膜120之间。一1/2λ补偿膜150设置于第二偏光板170与正极性双折射补偿膜130之间。
根据本发明实施例，液晶显示器100a可以是一透射式液晶显示器，具有两片不同极性双折射的光学补偿膜。上述两片不同极性双折射的光学补偿膜彼此之间可相互补偿。更明确地说，一入射光L1，例如源自背光模块(BLU)，依序穿过第一偏光板160、1/2λ补偿膜145、1/4λ补偿膜140、负极性双折射补偿膜120、液晶显示器面板110、正极性双折射补偿膜130、1/2λ补偿膜150以及第二偏光板170后，而到达观看者。在液晶显示器面板110中，具有一液晶层115包括电场控制双折射(electrical control birefringence，简称ECB)液晶，或者是扭转向列型(twisted nematic，简称TN)液晶。上述液晶显示器面板110中还包括两配向层(未图示)，分别位于液晶层115与第一基板112的界面处，以及液晶层115与第二基板116的界面。液晶分子依配向层而排列，使其具一连续的预倾角(pre-tilt angle)，介于范围大约在5度至10度之间。根据本发明的优选实施例，液晶层的间隙厚度范围大约为4.15微米(μm)。
第一光学补偿膜，例如具负极性双折射(Δn＜0)的补偿膜，包括碟状(disk-like)液晶分子125。优选的负极性双折射(Δn＜0)补偿膜的光轴范围大约介于24度至79度之间。第二光学补偿膜，例如具正极性双折射(Δn＞0)的补偿膜，包括棒状(rod-like)液晶分子135。优选的正极性双折射(Δn＞0)补偿膜的光轴范围大约介于2度至52度之间。
图3B为显示根据本发明的实施例的各补偿膜与液晶层间的极性关系图。经补偿后的液晶显示器100a利用不同极性的双折射补偿膜120与130，补偿液晶显示器面板110中液晶层的双折射变化。由于负极性双折射补偿膜120与正极性双折射补偿膜130具不同的双折射补偿效果，因此双折射补偿膜120与130之间的双折射变化亦得以补偿，进而使得该液晶显示器在白底模式(normally white)下，得到较宽广的视角。
图4A为显示根据本发明另一实施例具多重补偿膜的液晶显示器元件的分解展开图。根据本发明另一实施例样态，一液晶显示器100b包括一液晶显示器面板110，其具有一第一基板112、一第二基板116以及一液晶层115夹置于第一基板112与第二基板116之间。一第一偏光板170设置于液晶显示器面板110的外侧。一第二偏光板160设置于液晶显示器面板110的外侧。一正极性双折射补偿膜130夹置于第一偏光板170与液晶显示器面板110之间。一负极性双折射补偿膜120夹置于第二偏光板160与液晶显示器面板110之间。一1/4λ补偿膜140以及一1/2λ补偿膜145设置于第二偏光板160与负极性双折射补偿膜120之间。一1/2λ补偿膜150设置于第一偏光板170与正极性双折射补偿膜130之间。
根据本发明实施例，液晶显示器100b可以是透射式液晶显示器，具有两片不同极性双折射的光学补偿膜。上述两片不同极性双折射的光学补偿膜，彼此之间可相互补偿。更明确地说，一入射光L1，例如源自背光模块(BLU)，依序穿过第二偏光板160、1/2λ补偿膜150、正极性双折射补偿膜130、液晶显示器面板110、负极性双折射补偿膜120、1/4λ补偿膜140、1/2λ补偿膜145以及第一偏光板170后，而到达观看者。在液晶显示器面板110中，具有一液晶层115包括电场控制双折射(electrical control birefringence，简称ECB)液晶，或者是扭转向列型(twisted nematic，简称TN)液晶。上述液晶显示器面板110中还包括两配向层(未图示)，分别位于液晶层115与第一基板112的界面处，以及液晶层115与第二基板116的界面。液晶分子依配向层而排列，使其具一连续的预倾角(pre-tilt angle)，介于范围大约在5度至10度之间。根据本发明的优选实施例，液晶层的间隙厚度范围大约为4.15微米(μm)。
第一光学补偿膜，例如具负极性双折射(Δn＜0)的补偿膜，包括碟状(disk-like)液晶分子125。优选的负极性双折射(Δn＜0)补偿膜的光轴范围大约介于24度至79度之间。第二光学补偿膜，例如具正极性双折射(Δn＞0)的补偿膜，包括棒状(rod-like)液晶分子135。优选的正极性双折射(Δn＞0)补偿膜的光轴范围大约介于2度至52度之间。
图4B为显示根据本发明另一实施例的各补偿膜与液晶层间的极性关系图。经补偿后的液晶显示器100b利用不同极性的双折射补偿膜120与130，补偿液晶显示器面板110中液晶层的双折射变化。由于负极性双折射补偿膜120与正极性双折射补偿膜130具不同的双折射补偿效果，因此双折射补偿膜120与130之间的双折射变化亦得以补偿，进而使得该液晶显示器在白底模式(normally white)下，得到较宽广的视角。
图5为显示传统的多重补偿膜的液晶显示器的视角场域图。图6为显示根据本发明实施例的多重补偿膜的液晶显示器的视角场域图。根据图5与6之间的比较结果得知，本发明实施例的多重补偿膜的液晶显示器通过不同极性的双折射补偿膜，不仅补偿液晶显示器面板中液晶层的双折射变化，也补偿了双折射补偿膜之间的双折射变化，进而降低漏光(light leakage)且增加高对比(CR)场域的面积。例如，在图6中对比等于100(CR＝100)的场域面积大于图5中对比等于100的场域面积，亦即本发明的液晶显示器在白底模式(normally white)下，具较宽广的视角。
图7为显示根据本发明实施例的显示系统，其包含一显示器元件300，具多重补偿膜的液晶显示面板。一多重补偿膜的透射式液晶显示面板100a或100b耦接至一控制器200，以构成一显示器元件300。在图7中，显示器元件300包括一源极(source)与栅极(gate)的驱动电路(未图标)，以控制多重补偿膜的透射式液晶显示面板100a或100b。控制器200包括一信号转换器(converter)，可将输出信号传送至多重补偿膜的透射式液晶显示面板100a或100b，使其显示图像。
图8为显示根据本发明实施例包含显示器元件300的电子装置500的方块示意图。一输入元件400耦接至显示器元件300的控制器200。输入元件400包括一微处理器，以将信号输入至控制器200，经处理后显示图像。电子装置500包括例如个人数字助理(PDA)、移动电话(mobile phone)、笔记型计算机、手提电脑或其它可携式电子装置。
[本发明的特征与优点]
本发明的特征与优点在于提供一种具多重补偿膜的液晶显示面板，通过两片不同极性双折射的光学补偿膜彼此间相互补偿，能有效地解决降低显示器在白底模式(normally white)下的漏光(light leakage)问题，进而提升在该白底模式(normally white)下的视角。更有甚者，由于降低漏光(light leakage)问题，因此可增加显示器高对比(CR)的视野。
虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求所界定者为准。

Claims (19)

1.一种图像显示系统，包括：
液晶显示器面板，包括：
第一基板；
第二基板；
液晶层，夹置于该第一基板与该第二基板之间；
第一光学补偿膜，设置于该第一基板的外侧；以及
第二光学补偿膜，设置于该第二基板的外侧；
其中该第一光学补偿膜与该第二光学补偿膜具有不同的双折射极性。
2.如权利要求1所述的图像显示系统，其中该液晶层包括电场控制双折射液晶。
3.如权利要求1所述的图像显示系统，其中该第一光学补偿膜的双折射Δn为负的极性，且该第二光学补偿膜的双折射Δn为正的极性。
4.如权利要求1所述的图像显示系统，其中该第一光学补偿膜的双折射Δn为正的极性，且该第二光学补偿膜的双折射Δn为负的极性。
5.如权利要求1所述的图像显示系统，还包括：
第一偏光板，设置于该第一基板上，相对于该液晶层的外侧；以及
第二偏光板，设置于该第二基板上，相对于该液晶层的外侧。
6.如权利要求5所述的图像显示系统，还包括：
1/4λ补偿膜与第一1/2λ补偿膜，夹置于该第一偏光板与该第一光学补偿膜之间；以及
第二1/2λ补偿膜，夹置于该第二偏光板与该第二光学补偿膜之间。
7.如权利要求5所述的图像显示系统，还包括：
1/4λ补偿膜与第一1/2λ补偿膜，夹置于该第二偏光板与该第二光学补偿膜之间；以及
第二1/2λ补偿膜，夹置于该第一偏光板与该第一光学补偿膜之间。
8.如权利要求1所述的图像显示系统，其中该第一光学补偿膜包括碟状液晶分子。
9.如权利要求1所述的图像显示系统，其中该第二光学补偿膜包括棒状液晶分子。
10.如权利要求1所述的图像显示系统，还包括：
控制器，耦接至该液晶显示器面板，且根据输入信号控制该液晶显示器面板使之产生图像。
11.如权利要求10所述的图像显示系统，还包括：
输入装置，耦接至该控制器，以提供该液晶显示器面板显示图像的依据。
12.一种图像显示系统，包括：
第一基板；
第二基板；
液晶层，夹置于该第一基板与该第二基板之间；
第一偏光板，设置于该第一基板上，相对于该液晶层的外侧；
第二偏光板，设置于该第二基板上，相对于该液晶层的外侧；
负极性双折射补偿膜，夹置于该第一偏光板与该第一基板之间；
正极性双折射补偿膜，夹置于该第二偏光板与该第二基板之间；
1/4λ补偿膜与第一1/2λ补偿膜，夹置于该第一偏光板与该负极性双折射补偿膜之间；以及
第二1/2λ补偿膜，夹置于该第二偏光板与该正极性双折射补偿膜之间。
13.如权利要求12所述的图像显示系统，其中该液晶层包括电场控制双折射液晶。
14.如权利要求12所述的图像显示系统，其中该负极性双折射补偿膜包括碟状液晶分子。
15.如权利要求12所述的图像显示系统，其中该负极性双折射补偿膜包括棒状液晶分子。
16.一种图像显示系统，包括：
第一基板；
第二基板；
液晶层，夹置于该第一基板与该第二基板之间；
第一偏光板，设置于该第一基板上，相对于该液晶层的外侧；
第二偏光板，设置于该第二基板上，相对于该液晶层的外侧；
正极性双折射补偿膜，夹置于该第一偏光板与该第一基板之间；
负极性双折射补偿膜，夹置于该第二偏光板与该第二基板之间；
1/4λ补偿膜与第一1/2λ补偿膜，夹置于该第二偏光板与该负极性双折射补偿膜之间；以及
第二1/2λ补偿膜，夹置于该第一偏光板与该正极性双折射补偿膜之间。
17.如权利要求16所述的图像显示系统，其中该液晶层包括电场控制双折射液晶。
18.如权利要求16所述的图像显示系统，其中该负极性双折射补偿膜包括碟状液晶分子。
19.如权利要求16所述的图像显示系统，其中该负极性双折射补偿膜包括棒状液晶分子。
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