CN202600307U - 一种液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液晶显示装置，包括：第一基板、第二基板和液晶层，所述液晶层位于所述第一基板和第二基板之间；光学低通滤波元件，至少包括由石英晶体构成的光学滤波片，所述光学低通滤波元件相对所述液晶层位于所述第一基板的另一侧。本实用新型采用光学低通滤波元件使经过下偏振片形成的正常光和非正常光两个分量合束形成线偏振光，形成的线偏振光的偏振方向与上偏振片的透过轴方向垂直，以消除漏光现象，达到暗态显示，增大液晶显示器的视角。

Description

一种液晶显示装置

技术领域

本实用新型涉及液晶显示领域，尤其涉及一种液晶显示装置。

背景技术

液晶显示屏（LCD）由于其轻薄化且高质量显示等优点，在数字显示、大尺寸电视显示和数码产品（如多媒体播放器、数码相机或手机）等领域取得了卓越的成绩。但LCD也存在自身的缺陷，如视角的各向异性以及较小的视场范围，制约了自身发展。在倾斜方向观察，对比度明显下降，甚至出现对比度灰阶翻转和严重的色彩飘移等问题。

如图1所示现有技术中液晶显示装置，包括上偏光片101、基板102、液晶层103、基板104和下偏光片105。液晶显示器在工作时会产生漏光现象，当背光源发出的自然光经过下偏光片105起偏，变成线偏振光，偏振方向与下偏光片一致。入射光线垂直入射下偏光片105的情况，在液晶分子长轴方向即光轴方向不发生双折射效应，光线经过液晶层103之后仍然是线偏振光，由于上偏光片101的透过轴方向与下偏光片垂直，所以上偏光片101将出射光线完全吸收，达到暗态显示；若入射光线为倾斜入射下偏光片105的情况，则线偏振光在经过液晶层受到双折射作用，入射光束分成两束，一条折射光线符合普通折射定律，称为寻常光线（简称O光），一条折射光线违背普通折射定律，称为非寻常光线（简称E光），O光和E光两个分量，形成椭圆偏振光，椭圆偏振光再经过上偏光片101后就会有小部分的光线透过，产生漏光现象。

如图2所示，光线倾斜入射液晶层时的光路图，包括：上偏光片201的透过轴135°；下偏光片202，透过轴45°；液晶长轴为光轴203；倾斜入射液晶层的入射光线204；经过液晶层发生双折射效应产生的出射光线O光205；经过液晶层发生双折射效应产生的出射光线E光206。

根据以上图1所示液晶显示装置结构图和图2所示的光路图，背光源发出自然光；自然光经过下偏振片偏振，形成线偏振光，且偏振方向与下偏振片的透过轴一致；线偏振光经过液晶层后，一部分倾斜入的光线受到双折射作用，形成椭圆偏振光；椭圆偏振光经过上偏振片，会有一部分漏出，形成出射光线。从而降低暗态显示效果。

为解决液晶显示器的视角问题，目前所有的技术主要分为两大类：一类是盒外光学补偿法，这种方法被认为是一种简单、成本较低的方法，但是仍然会有漏光现象，效果不能完全满足人们对视角的要求。另一类方法是改变现有的液晶盒结构，开发新的液晶分子排列方式，用各种办法来抵消或者降低液晶的双折射效应，从而提高视角，该方法由于涉及液晶分子排列方式的改变，研究困难。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种液晶显示装置，以解决现有技术中液晶显示器由于液晶层对入射光线的双折射所造成的漏光现象，从而影响液晶显示器视角。

第一基板、第二基板和液晶层，所述液晶层位于所述第一基板和第二基板之间；

光学低通滤波元件，至少包括由石英晶体构成的光学滤波片，所述光学低通滤波元件相对所述液晶层位于所述第一基板的另一侧。

本实用新型另一实施方式，还包括上偏光片和下偏光片，所述上偏光片相对于所述液晶层位于所述第一基板的另一侧，所述光学低通滤波元件位于所述上偏光片和所述第一基板之间；所述下偏光片相对于所述液晶层位于所述第二基板的另一侧。

本实用新型另一实施方式，所述第一基板为彩膜基板。

本实用新型另一实施方式，还包括背光源，所述背光源相对所述液晶层位于所述第二基板的另一侧。

本实用新型另一实施方式，所述光学滤波片厚度T计算公式如下：

$T=d\frac{n_o^2{\mathrm{tg}}^2\mathrm{\θ}+n_e^2}{(n_o^2-n_e^2)\mathrm{tg\θ}}$

其中，入射光线经过所述液晶层折射生成寻常光线和非寻常光线，d为所述寻常光线和非寻常光线到达所述光学滤波片时的距离；n_o为寻常光线的折射率；n_e为所述非寻常光线的折射率；θ为所述光学滤波片的光轴与出射光线的夹角。

本实用新型另一实施方式，所述光学滤波片为石英晶体薄板。

本实用新型取得如下有益效果：采用光学低通滤波元件使经过下偏振片形成的正常光和非正常光两个分量合束形成线偏振光，形成的线偏振光的偏振方向与上偏振片的透过轴方向垂直，以消除漏光现象，达到暗态显示，增大液晶显示器的视角。

附图说明

图1所示现有技术中液晶显示装置结构图；

图2为现在技术中光线倾斜入射液晶层时的光路图；

图3为本实用新型一种液晶显示装置结构图；

图4为本实用新型另一种液晶显示装置结构图；

图5为本实用新型一种液晶显示装置光学滤波元件消除液晶层的双折射效应的原理图。

具体实施方式

为了解决现有技术中液晶显示器由于液晶层对入射光线的双折射所造成的漏光现象，提高液晶显示器的可视视角，本实用新型第一实施例提供一种液晶显示装置，如图3所示，包括：

第一基板302、第二基板304和液晶层303，所述液晶层303位于所述第一基板302和所述第二基板304之间；

光学低通滤波元件301，至少包括由石英晶体构成的光学滤波片，所述光学低通滤波元件301相对所述液晶层303位于所述第一基板302的另一侧。

较佳的，所述第一基板为彩膜基板，所述第二基板为TFT玻璃基板或柔性显示的塑料基板。

本实用新型第二实施例提供一种液晶显示装置，如图4所示，包括：

第一基板302、第二基板304和液晶层303，所述液晶层303位于所述第一基板302和所述第二基板304之间；

光学低通滤波元件301，至少包括由石英晶体构成的光学滤波片，所述光学低通滤波元件301相对所述液晶层303位于所述第一基板302的另一侧；

上偏光片305和下偏光片306，上偏光片305相对于所述液晶层303位于所述第一基板302的另一侧，所述下偏光片306相对于所述液晶层303位于所述第二基板304的另一侧；

所述光学低通滤波元件301位于所述上偏光片305和所述第一基板302之间。

进一步的，根据第二实施例，所述第一基板为彩膜基板。

进一步的，根据第二实施例，还包括背光源，所述背光源相对所述液晶层位于所述第二基板的另一侧。

本实用新型第三实施例进一步说明本实用新型应用光学低通滤波元件消除液晶层的双折射效应的原理。实施例中以光学滤波片表示光学滤波元件。本实施例中一种液晶显示装置，具有如图4所示的结构，其中光学滤波片为石英晶本薄板。光学低通滤波元件消除液晶层的双折射效应的原理，如图5所示，其中光学滤波片500，为石英晶体薄板，具有双折射特性。一束入射光线经液晶层折射，产生O光分量503和E光分量504。由于液晶层的双折射特性，O光分量503和E光分量504入射光学滤波片500的入射角不同，O光分量503和E光分量504到达光学滤波片500时距离d。通过光学滤波片500将石英晶体的双折射特性进行逆运用，使O光分量503和E光分量504合束形成线偏振光，即出射光线502。其中501为光学滤波片的光轴，与出射光线502的夹角为θ。需要注意的是，不同的显示模式，例如TN、ADS、IPS和MVA等模式，以及不同的液晶盒的厚度会导致光线经液晶层后d值不同，通常液晶显示器的液晶盒的厚度一般在微米量级，所以对d值影响比较小。适用于以上不同显示模式和液晶盒的厚度，所述光学滤波片厚度T计算公式如下：

$T=d\frac{n_o^2{\mathrm{tg}}^2\mathrm{\θ}+n_e^2}{(n_o^2-n_e^2)\mathrm{tg\θ}}$

其中，d为所述O光分量503和E光分量504到达所述光学滤波片500时的距离；n_o为O光分量的折射率；n_e为所述E光分量的折射率；θ为所述光学滤波片500的光轴与出射光线502的夹角，O光分量503和E光分量504入射所述光学滤波片500的入射角决定tgθ值。T与d为线性关系，成正比，可根据d适当调整T，使O光分量503和E光分量的距离d与所述光学滤波片500的双折射效应刚好吻合，以达到消除液晶层所产生的双折射效应，上偏光片将出射光线502完全吸收，达到暗态显示的目的。由此，可以得知，在实际应用中，对于任意液晶层由于双折射效应产生的不同的d值，可以通过调整T值来达到消除双折射效应的目的。

根据如上消除液晶层的双折射效应的原理，本实用新型第四实施例从整体上介绍消除液晶显示器漏光的效果。光源发出的自然光经过下偏振片起偏，变成线偏振光，偏振方向与下偏振片一致。1、部分垂直入射液晶层的光线经过液晶层之后仍然是线偏振光。调整光学低通滤波器的光轴，使入射光线与光轴方向平行，光学低通滤波器不产生双折射效应。入射光线经过光学低通滤波器后仍为线偏振光，且偏振方向不改变。由于上偏振片的透过轴方向与下偏振片垂直，所以上偏振片将出射光线完全吸收，达到暗态显示。2、部分倾斜入射液晶层的光线经过液晶层之后，受到液晶层的双折射作用，产生O光E光两个分量，形成椭圆偏振光。经过光学低通滤波器受到石英晶体的双折射特性逆作用，O光E光两个分量合束形成线偏振光。偏振方向与上偏振片的透过轴方向垂直，消除了漏光现象，达到暗态显示。

本实用新型实施例取得如下有益效果：采用光学低通滤波元件使经过下偏振片形成的正常光和非正常光两个分量合束形成线偏振光，形成的线偏振光的偏振方向与上偏振片的透过轴方向垂直，以消除漏光现象，达到暗态显示。从而提高对比度，从而增大液晶显示器的视角。

需要指出的是，本实用新型所保护的一种液晶显示装置可用于但不限于数字显示、大尺寸电视显示和数码产品显示，其中数码产器显示包括但不限于多媒体播放器、数码相机和手机等。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：

第一基板、第二基板和液晶层，所述液晶层位于所述第一基板和第二基板之间；

光学低通滤波元件，至少包括由石英晶体构成的光学滤波片，所述光学低通滤波元件相对所述液晶层位于所述第一基板的另一侧。

2.如权利要求1所述一种液晶显示装置，其特征在于，还包括上偏光片和下偏光片，所述上偏光片相对于所述液晶层位于所述第一基板的另一侧，所述光学低通滤波元件位于所述上偏光片和所述第一基板之间；所述下偏光片相对于所述液晶层位于所述第二基板的另一侧。

3.如权利要求1所述一种液晶显示装置，其特征在于，所述第一基板为彩膜基板。

4.如权利要求1所述一种液晶显示装置，其特征在于，还包括背光源，所述背光源相对所述液晶层位于所述第二基板的另一侧。

5.如权利要求1或2任意一项所述一种液晶显示装置，其特征在于，所述光学滤波片厚度T计算公式如下：

$T=d\frac{n_o^2{\mathrm{tg}}^2\mathrm{\θ}+n_e^2}{(n_o^2-n_e^2)\mathrm{tg\θ}}$

其中，入射光线经过所述液晶层折射生成寻常光线O光和非寻常光线E光，d为所述O光和E光到达所述光学滤波片时的距离；n_o为O光的折射率；n_e为所述E光的折射率；θ为所述光学滤波片的光轴与出射光线的夹角。

6.如权利要求1或2任意一项所述一种液晶显示装置，其特征在于，所述光学滤波片为石英晶体薄板。

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