JP2007156453A - 液晶ディスプレイ - Google Patents

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Abstract

【課題】映像を表示するシステムを提供する。
【解決手段】本システムは、多重補償膜を有する高視野角の液晶ディスプレイである。液晶ディスプレイは、第一基板、第二基板、及び、第一基板と第二基板間に配置された液晶層と、からなる。第一複屈折補償膜は第一偏光板と第一基板間に配置され、第二複屈折補償膜は、第二偏光板と第二基板間に配置される。第一複屈折補償膜と第二複屈折補償膜は、異なる極性の複屈折性質を有する。
【選択図】図3A

Description

本発明は液晶ディスプレイ(LCD)に関するものであって、特に、多重補償膜を有する液晶ディスプレイに関するものである。
液晶ディスプレイは、情報表示領域に幅広く応用されている。液晶材料自身の光学異方性(optical anisotropy)により、異なる方向から伝わる入射光線は異なる効果的な複屈折(birefringence)を生成する。よって、公知の液晶ディスプレイの視角は、自発光ディスプレイ、例えば、陰極線管(CRT)、有機発光ダイオード(OLED)、プラズマディスプレイパネル(PDP)の視野角ほど広くない。
液晶ディスプレイを広視野角にするため、数種の横電界(lateral electric field)により液晶分子を駆動するディスプレイがすでに開示され、例えば、IPS型(in-plane switching)、及び、FFS型(fringe field switching)型などである。上述の二者のような液晶ディスプレイの液晶層は、電圧がオフ(volatage−off)状態時、ガラス基板、或いは、プラスチック基板の間に均一に配向する。上述の基板の表面にインジウムスズ酸化(ITO)層を塗布し、更に、ポリイミド(polyimide)配向層を塗布する。ポリイミド層の表面は反平行(anti−parallel)方向により研磨されて、均質な配向を形成する。ディスプレイパネルを交錯する両偏光子間に配置し、且つ、液晶分子の長軸は、近隣の偏光子の透過軸に平行、或いは、垂直である。電圧がオン(voltage-on)の状態下で、液晶分子はくし型電極により生成される横電界により駆動され、基板に平行な平面中でねじれる。
光効率は、装置の液晶層を経る入射光により生じる総遅延変化に比例する。総遅延変化は、(1)液晶分子の複屈折Δnと(2)入射光が液晶層を経る総長さの積である。図1は、公知の多重補償膜の液晶ディスプレイの構造を示す図である。図1中、液晶ディスプレイ1は、第一基板10、第二基板20、及び、第一基板10と第二基板20間に配置された液晶層30からなる。第一偏光板40は第一基板10上に設置され、液晶層30の外側に位置する。第二偏光板50は第二基板20上に設置され、液晶層30の外側に位置する。第一複屈折補償膜15は、第一偏光板40と第一基板10の間に配置される。第二複屈折補償膜25は、第二偏光板50と第二基板20の間に配置される。
公知の半透過型液晶ディスプレイは、単一の補償膜を使用し、液晶層の複屈折を補償する。一方、一部の液晶ディスプレイ装置は同じ複屈折極性を有する二つの補償膜を使用して、液晶層の複屈折を補償する。
図2Aは、公知の負極性(Δn<0)複屈折補償膜を示す図である。公知の負極性(Δn<0)複屈折補償膜は、ディスク状(disk−like)液晶分子22を有する。図2Bは、公知の正極性(Δn>0)複屈折補償膜を示す図である。公知の正極性(Δn>0)複屈折補償膜は、棒状(rod−like)液晶分子24を有する。公知技術中、単一極性の複屈折補償膜を使用して、液晶層の複屈折を補償する。第一補償膜と第二補償膜は、同じ極性を有するので、補償膜は液晶層を補償できるが、互いの間の複屈折変化を補償することができないので、ディスプレイのノーマリーホワイト(normally white)下の視角が狭い。
本発明は、映像表示システムを提供することを目的とする。
本発明の実施例によると、映像表示システムは、第一基板、第二基板、及び、第一基板と第二基板間に配置された液晶層と、からなる。第一複屈折補償膜は第一偏光板と第一基板間に配置され、第二複屈折補償膜は、第二偏光板と第二基板間に配置される。第一複屈折補償膜と第二複屈折補償膜は、異なる極性の複屈折性質を有する。
本発明のもう一つの実施例によると、映像表示システムは、第一基板、第二基板、及び、第一基板と第二基板間に配置された液晶層を含む。第一偏光板は第一基板上に設置され、液晶層の外側に位置する。第二偏光板は第二基板上に設置され、液晶層の外側に位置する。負極性複屈折補償膜は、第一偏光板と第一基板間に配置され、正極性複屈折補償膜は第二偏光板と第二基板間に配置される。1/4λ補償膜と第一1/2λ補償膜は第一偏光板と負極性複屈折補償膜間に配置される。第二1/2λ補償膜は、第二偏光板と正極性複屈折補償膜間に配置される。
本発明のもう一つの実施例によると、映像表示システムは、第一基板、第二基板、及び、第一基板と第二基板間に配置された液晶層を含む。第一偏光板は第一基板上に設置され、液晶層の外側に位置する。第二偏光板は第二基板上に設置され、液晶層の外側に位置する。正極性複屈折補償膜は、第一偏光板と第一基板間に配置され、負極性複屈折補償膜は第二偏光板と第二基板間に配置される。1/4λ補償膜と第二1/2λ補償膜は第二偏光板と負極性複屈折補償膜間に配置される。第一1/2λ補償膜は、第一偏光板と正極性複屈折補償膜間に配置される。
本発明の特徴と長所は、多重補償膜を有する液晶ディスプレイパネルを提供し、異なる極性の二片の複屈折の複屈折補償膜により互いに補償し、ディスプレイのノーマリーホワイト下の漏光をの問題を効果的に解決し、ノーマリーホワイト下の視角を増加させる。これにより、ディスプレイの高コントラスト比(CR)の視野を増加することができる。
本発明は、映像表示システムを提供し、ノーマリーホワイト(normally white)ディスプレイの漏光(light leakage)問題を解決する。本発明の実施例によると、映像表示システムは、異なる極性の二片の複屈折複屈折補償膜を結合する液晶ディスプレイパネルからなる。
図3Aは、本発明の実施例による多重補償膜を有する液晶ディスプレイ装置の分解図である。液晶ディスプレイ100aは、第一基板112、第二基板116、及び、第一基板112と第二基板116間に配置された液晶層115と、からなる液晶ディスプレイパネル110を有する。第一偏光板160は液晶ディスプレイパネル110の外側に設置される。第二偏光板170は液晶ディスプレイパネル110の外側に設置される。負極性複屈折補償膜120は、第一偏光板160と液晶ディスプレイパネル110間に配置され、正極性複屈折補償膜130は第二偏光板170と液晶ディスプレイパネル110間に配置される。1/4λ補償膜140と1/2λ補償膜145は第一偏光板160と負極性複屈折補償膜120間に配置される。1/2λ補償膜150は、第二偏光板170と正極性複屈折補償膜130間に配置される。
液晶ディスプレイ100aは透過型液晶ディスプレイで、異なる極性の二片の複屈折補償膜を有する。上述の極性が異なる複屈折補償膜の互いの間は補償でき、例えば、バックライトからの入射光L1は、第一偏光板160、1/2λ補償膜145、1/4λ補償膜140、負極性複屈折補償膜120、液晶ディスプレイパネル110、正極性複屈折補償膜130、1/2λ補償膜150、及び、第二偏光板170を通過し、観察者に到達する。液晶ディスプレイパネル110中、液晶層115は、電界制御複屈折(electrical control birefringence、ECB)液晶か、或いは、ツイストネマティック(twisted nematic、TN)液晶を含む。上述の液晶ディスプレイパネル110中、更に、二つの配向層を有し(図示しない)、それぞれ、液晶層115と第一基板112の界面、及び、液晶層115と第二基板116の界面に位置する。液晶分子は、配向層に従って配列され、連続の予傾斜角(pre−tilt angle)を有し、範囲は約5〜10度である。本発明の好ましい実施例によると、液晶層のセルギャップは、約4.15μmである。
第一複屈折補償膜、例えば、負極性複屈折(Δn<0)の補償膜は、ディスク状の液晶分子125を有する。好ましい負極性複屈折(Δn<0)補償膜の光軸範囲は、約24〜79度の間である。第二複屈折補償膜、例えば、正極性複屈折(Δn>0)の補償膜は、棒状の液晶分子135を有する。好ましい正極性複屈折(Δn>0)補償膜の光軸範囲は約2〜52度の間である。
図3Bは、補償膜と液晶層間の極性関係図である。補償後の液晶ディスプレイ100aは、異なる極性の複屈折補償膜120と130を使用し、液晶ディスプレイパネル110中の液晶層の複屈折変化を補償する。負極性複屈折補償膜120と正極性複屈折補償膜130は、異なる複屈折補償効果を有する。よって、複屈折補償膜120と130間の複屈折変化は補償でき、液晶ディスプレイのノーマリーホワイト下で広い視野角を得ることができる。
図4Aは、本発明のもう一つの実施例による多重補償膜を有する液晶ディスプレイ装置の分解図である。本発明のもう一つの実施例によると、液晶ディスプレイ100bは、第一基板112、第二基板116、及び、第一基板112と第二基板116間に配置された液晶層115と、からなる液晶ディスプレイパネル110を有する。第一偏光板160は液晶ディスプレイパネル110の外側に設置される。第二偏光板170は液晶ディスプレイパネル110の外側に設置される。正極性複屈折補償膜130は、第一偏光板160と液晶ディスプレイパネル110間に配置され、負極性複屈折補償膜120は第二偏光板170と液晶ディスプレイパネル110間に配置される。1/4λ補償膜140と1/2λ補償膜145は第二偏光板170と負極性複屈折補償膜120間に配置される。1/2λ補償膜150は、第一偏光板160と正極性複屈折補償膜130間に配置される。
液晶ディスプレイ100bは透過型液晶ディスプレイで、異なる極性の二片の複屈折補償膜を有する。前述の異なる極性の複屈折補償膜は、互いの間が補償できる。例えば、バックライトからの入射光L1は、第一偏光板160、1/2λ補償膜150、正極性複屈折補償膜130、液晶ディスプレイパネル110、負極性複屈折補償膜120、1/4λ補償膜140、1/2λ補償膜145、及び、第二偏光板170を通過し、観察者に到達する。液晶ディスプレイパネル110中、液晶層115は、電界制御複屈折(electrical control birefringence、ECB)液晶か、或いは、ツイストネマティック(twisted nematic、TN)液晶を含む。上述の液晶ディスプレイパネル110中、更に、二配向層を有し(図示しない)、それぞれ、液晶層115と第一基板112の界面、及び、液晶層115と第二基板116の界面に位置する。液晶分子は、配向層に従って配列され、連続の予傾斜角(pre−tilt angle)を有し、範囲は約5〜10度である。本発明の好ましい実施例によると、液晶層のセルギャップは、約4.15μmである。
第一複屈折補償膜、例えば、負極性複屈折(Δn<0)の補償膜は、ディスク状の液晶分子125を有する。好ましい負極性複屈折(Δn<0)補償膜の光軸範囲は、約24〜79度の間である。第二複屈折補償膜、例えば、正極性複屈折(Δn>0)の補償膜は、棒状の液晶分子135を有する。好ましい正極性複屈折(Δn>0)補償膜の光軸範囲は約2〜52度の間である。
図4Bは、補償膜と液晶層間の極性関係図である。補償後の液晶ディスプレイ100bは、異なる極性の複屈折補償膜120と130を使用し、液晶ディスプレイパネル110中の液晶層の複屈折変化を補償する。負極性複屈折補償膜120と正極性複屈折補償膜130は、異なる複屈折補償効果を有する。よって、複屈折補償膜120と130間の複屈折変化は補償でき、液晶ディスプレイのノーマリーホワイト下で広い視野角を得ることができる。
図5は、公知の多重補償膜の液晶ディスプレイの視角領域を示す図である。図6は、本発明の多重補償膜液晶ディスプレイの視角領域を示す図である。図の比較結果から分かるように、本発明の多重補償膜液晶ディスプレイは、異なる極性の複屈折補償膜により、漏光を低下させ、且つ、高コントラスト比(CR)領域の面積も増加する。例えば、図6中のCR=100領域は、図5中より大きく、視野角が増加する。
図7は、本発明の多重補償膜液晶ディスプレイパネルからなるディスプレイ装置300を組み込んだシステムの具体例を示す図である。多重補償膜の透過型液晶ディスプレイパネル100a、或いは、100bはコントローラー200に結合されて、ディスプレイ装置300を構成する。図7中、コントローラー200は、ソースとゲートの駆動回路を有し、透過型液晶ディスプレイパネル100a、或いは、100bを制御して、入力に従って、映像を表示する。
図8は、本発明の実施例による電子装置500のシステムを示す図である。入力装置400はディスプレイ装置300のコントローラー200に結合され、プロセッサを有し、入力データをコントローラー200に入力し、映像を表示する。電子装置500は、PDA、携帯電話、ノード型パソコン、タブレット型コンピュータ、或いは、携帯電話である。
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
公知の多重補償膜の液晶ディスプレイの構造を示す図である。 公知の負極性(Δn<0)複屈折補償膜を示す図である。 公知の正極性(Δn>0)複屈折補償膜を示す図である。 本発明の実施例による多重補償膜の液晶ディスプレイ装置の分解図である。 本発明の実施例による各補償膜と液晶層間の極性関係図である。 本発明のもう一つの実施例による多重補償膜の液晶ディスプレイ装置の分解図である。 本発明のもう一つの実施例による各補償膜と液晶層間の極性関係図である。 公知の多重補償膜の液晶ディスプレイの視角領域を示す図である。 本発明の実施例による多重補償膜の液晶ディスプレイの視角領域を示す図である。 多重補償膜の液晶ディスプレイパネルを有するディスプレイ装置の具体例を組み込んだシステムを示す図である。 電子装置のもう一つの実施例を組み込んだもう一つのシステムを示す図である。
符号の説明
1 液晶ディスプレイ
10 第一基板
15 第一複屈折補償膜
20 第二基板
22 ディスク状液晶分子
24 棒状液晶分子
25 第二複屈折補償膜
30 液晶層
40 第一偏光板
50 第二偏光板
100a、100b 多重補償膜の液晶ディスプレイ
110 液晶ディスプレイ
112 第一基板
115 液晶層
116 第二基板
120 負極性複屈折補償膜
125 ディスク状液晶分子
130 正極性複屈折補償膜
135 棒状液晶分子
140 1/4λ補償膜
145 1/2λ補償膜
150 1/2λ補償膜
160 第一偏光板
170 第二偏光板
L1 入射光
200 コントローラー
300 ディスプレイ装置
400 入力装置
500 電子装置

Claims (19)

  1. 映像表示システムであって、
    液晶ディスプレイは、
    第一基板と、
    第二基板と、
    前記第一基板と前記第二基板間に配置される液晶層と、
    前記第一偏光板と前記第一基板間に設置される第一複屈折補償膜と、
    前記第二偏光板と前記第二基板間に設置される第二複屈折補償膜と、
    からなり、前記第一複屈折補償膜と前記第二複屈折補償膜は異なる複屈折極性を有することを特徴とする映像表示システム。
  2. 前記液晶層は、電界制御複屈折(electrical control birefringence、ECB)液晶を含むことを特徴とする請求項1に記載の映像表示システム。
  3. 前記第一複屈折補償膜の複屈折Δnは負の極性で、且つ、前記第二複屈折補償膜の複屈折Δnは正の極性であることを特徴とする請求項1に記載の映像表示システム。
  4. 前記第一複屈折補償膜の複屈折Δnは正の極性で、且つ、前記第二複屈折補償膜の複屈折Δnは負の極性であることを特徴とする請求項1に記載の映像表示システム。
  5. 更に、
    前記第一基板上に設置され、前記液晶層の外側に位置する第一偏光板と、
    前記第二基板上に設置され、前記液晶層の外側に位置する第二偏光板と、
    からなることを特徴とする請求項1に記載の映像表示システム。
  6. 更に、
    前記第一偏光板と前記第一複屈折補償膜間に配置される1/4λ補償膜と第一1/2λ補償膜と、
    前記第二偏光板と前記第二複屈折補償膜間に配置される第二1/2λ補償膜と、
    からなることを特徴とする請求項5に記載の映像表示システム。
  7. 更に、
    前記第二偏光板と前記第二複屈折補償膜間に配置される1/4λ補償膜と第二1/2λ補償膜と、
    前記第一偏光板と前記第一複屈折補償膜間に配置される第一1/2λ補償膜と
    からなることを特徴とする請求項5に記載の映像表示システム。
  8. 前記第一複屈折補償膜は、ディスク状液晶分子からなることを特徴とする請求項1に記載の映像表示システム。
  9. 前記第二複屈折補償膜は、棒状液晶分子からなることを特徴とする請求項1に記載の映像表示システム。
  10. 更に、
    前記液晶ディスプレイパネルに結合され、且つ、入力に従って、前記液晶ディスプレイパネルを制御し、映像を表示するコントローラーを有することを特徴とする請求項1に記載の映像表示システム。
  11. 更に、
    前記コントローラーに結合され、前記ディスプレイ装置を制御して、映像を表示する入力装置を有することを特徴とする請求項10に記載の映像表示システム。
  12. 映像表示システムであって、
    液晶ディスプレイは、
    第一基板と、
    第二基板と、
    前記第一基板と前記第二基板間に配置される液晶層と、
    前記第一基板上に設置され、前記液晶層の外側に位置する第一偏光板と、
    前記第二基板上に設置され、前記液晶層の外側に位置する第二偏光板と、
    前記第一偏光板と前記第一基板の間に配置される負極性複屈折補償膜と、
    前記第二偏光板と前記第二基板の間に配置される正極性複屈折補償膜と、
    前記第一偏光板と前記負極性複屈折補償膜間に配置される1/4λ補償膜と第一1/2λ補償膜と、
    前記第二偏光板と前記正極性複屈折補償膜間に配置される第二1/2λ補償膜、
    を含むことを特徴とする映像表示システム。
  13. 前記液晶層は、電界制御複屈折(electrical control birefringence、ECB)液晶を含むことを特徴とする請求項12に記載の映像表示システム。
  14. 前記負極性複屈折補償膜は、ディスク状液晶分子からなることを特徴とする請求項12に記載の映像表示システム。
  15. 前記負極性複屈折補償膜は、棒状液晶分子を含むことを特徴とする請求項12に記載の映像表示システム。
  16. 映像表示システムであって、
    液晶ディスプレイは、
    第一基板と、
    第二基板と、
    前記第一基板と前記第二基板間に配置される液晶層と、
    前記第一基板上に設置され、前記液晶層の外側に位置する第一偏光板と、
    前記第二基板上に設置され、前記液晶層の外側に位置する第二偏光板と、
    前記第一偏光板と前記第一基板の間に配置される正極性複屈折補償膜と、
    前記第二偏光板と前記第二基板の間に配置される負極性複屈折補償膜と、
    前記第二偏光板と前記負極性複屈折補償膜間に配置される1/4λ補償膜と第二1/2λ補償膜と、
    前記第一偏光板と前記正極性複屈折補償膜間に配置される第一1/2λ補償膜、
    を含むことを特徴とする映像表示システム。
  17. 前記液晶層は、電界制御複屈折(electrical control birefringence、ECB)液晶を含むことを特徴とする請求項16に記載の映像表示システム。
  18. 前記負極性複屈折補償膜は、ディスク状液晶分子を含むことを特徴とする請求項16に記載の映像表示システム。
  19. 前記負極性複屈折補償膜は、棒状液晶分子を含むことを特徴とする請求項16に記載の映像表示システム。
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