201202785 AU1003073 349l9twf.doc/n 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種液晶顯示面板，且特別是有關於 一種扭轉向列型(Twisted Nematic Mode, TN-Mode)液晶顯 不面板。 【先前技術】 鲁 「液晶」為液晶顯示器中最重要的元素，面板中所使用 的液bb材料’會因液晶的旋光性(0pticai r〇tati〇n)、操作電 麼及操作溫度等液晶的基本特性差異而影響光學性質，因 此液晶的選擇為設計上的首要課題。一般而言，在扭轉向 列型(Twisted Nematic Mode，TN-Mode)液晶顯示面板中， 液晶材料在選擇上以左旋液晶為主，但左旋液晶有其光學 限制，無法同時滿足客戶所指定灰階反轉發生角度及避開 面板出光太陽眼鏡吸收軸的方向，因此為了因應客戶多元 化的光學需求，傳統的左旋液晶已不敷使用，故右旋液晶 • 亦開始使用於TN-mode液晶顯示面板中。 此外’液晶顯示面板上的光學補償膜（〇ptical compensation film)是針對暗態時受上下方之配向膜影響而 未全然站立的液晶分子所設計。然而，傳統的光學補償膜 在設置上皆針對左旋液晶進行設計，不適用於右旋液晶的 架構’導致採用右旋液晶的TN_M〇de液晶顯示面板所表現 的中心對比及視角等光學性質皆遜於左旋液晶者。另一方 面，現行左旋液晶架構的液晶顯示面板在光學性質上仍有 201202785 AU1003073 34919twf.doc/n 改善空間，其光學補償膜的設置方案仍未臻理想。 【發明内容】 本發明提出-贿晶分子配向搭配光學補償 計方案’可適驗採用左旋液Μ右魏晶作為顯示= 的液晶顯示面板，其中藉由調整液晶分子的扭轉角以 學補償膜之光吸收軸的相對關係，來提升液晶 一 顯示面的中心對比及視角等光學性f，以翻良好的= 效果。 ， 為具體描述本發明之内容，在此提出一種液晶顯示面 板’其具有-顯示©，錢晶顯示面板包括-主動元件陣 列基板、一對向基板、一液晶層、一第一配向膜、一第二 配向膜、H學補償膜以及―第二光學補償膜。對向 基板與主動元件陣列基板相對設置。液晶層配置於主動元 件陣列基板與對向基板之間，且液晶層包括多個液晶分 子。第一配向膜配置於主動元件陣列基板與液晶層之間， 且第一配向膜對液晶分子提供一第一配向方向。第二配向 膜，置於對向基板與液晶層之間，且第二配向膜對液晶分 子提供一第二配向方向。第一配向方向在顯示面上的投影 沿順時鐘方向旋轉一角度為ΔΘ之後，會與第二配向方向 ^向，且900^λθ$ι〇〇。。第一光學補償膜與第一配向膜 分別位於主動元件陣列基板的相對兩側，且第一光學補償 膜具有一第一光吸收軸。第二光學補償膜與第二配向膜分 別位於對向基板的相對兩侧，且第二光學補償膜具有一第 201202785 AU1003073 34919twf.doc/n -光吸=轴纽’疋義逆時針方向為正值，由顯示 的-X軸正向逆時鱗觀第—_ t 影的旋轉角度為θΑ，由X軸正向逆時針旋轉至第一光3 軸在顯示面上的投影的旋轉角度為^，且紙，收 θΑΕ。此外，纟X #正向逆時針旋轉至第二配向方 向在顯示面上的投影的旋轉角度為eG，由χ軸正向= 旋轉至第二光吸收軸在顯示面上的投影的旋轉角 eCE ’且。貝，△〜與至少一者滿 列條件· 0.5 或-3ogA0cg_〇 5。。 本發明更提出-種液晶顯示面板，其具有一顯示面， 且液晶顯示面板包括一主動元件陣列基板、一對向基板、 一液晶層、一第一配向膜、一第二配向膜、一第一光學補 償膜以及一第二光學補償膜。對向基板與主動元件陣列基 板相對設置。液晶層配置於主動元件陣列基板與對向基板 之間’且液晶層包括多個液晶分子。第一配向膜配置於主 動元件陣列基板與液晶層之間’且第一配向膜對液晶分子 提供一第一配向方向。第二配向膜配置於對向基板與液晶 層之間，且第二配向膜對液晶分子提供一第二配向方向。 第一配向方向在顯示面上的投影沿逆時鐘方向旋轉一角度 為ΔΘ之後，會與第二配向方向反向，且1〇〇。。 第一光學補償膜與第一配向膜分別位於主動元件阵列基板 的相對兩侧，且第一光學補償膜具有一第一光吸收軸。第 二光學補償膜與第二配向膜分別位於對向基板的相對兩 侧’且第二光學補償膜具有一第二光吸收軸。在此，定義 201202785 AU1003073 349l9twf.doc/n 逆時針方向為正值，由顯示面上的一 χ軸正向逆時針旋轉
至第一配向方向在顯示面上的投影的旋轉角度為、，由X 軸正向逆時針旋轉至第一光吸收軸在顯示面上的投影的旋 轉角度為ΘΑΕ，且△θα=θα—ΘΑΕ。此外，由X軸正向逆時 針旋轉至第二配向方向的反向在顯示面上的投影的旋轉角 度為如，由X軸正向逆時針旋轉至第二光吸收軸在顯示面 上的投影的旋轉角度為0CE，且Aec^ec—eCE。則， 與至少一者滿足下列條件：-3ο$ΔΘΑ<0。或〇。< △ θς;$ 3〇。 在一實施例中，所述液晶顯示面板更包括一第一偏光 片以及一第二偏光片。第一偏光片與第一配向膜分別位於 主動元件陣列基板的相對兩側。第二偏光片與第二配向膜 分別位於對向基板的相對兩側。 在一實施例中’所述第一光學補償膜更具有偏光功 能。 在一實施例中，所述第二光學補償膜更具有偏光功 能。 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉實施例’並配合所附圖式作詳細說明如下。 【實施方式】 本申請針對TN_mode液晶顯示面板提供新的設計規 範來增益其光學性質。主要是利用改變液晶分子的扭轉角 (Twist angle)與光學補償膜(optical compensation film)的相 201202785 AU1003073 34919twf.doc/n 對關係來提升左旋或右旋液晶架構所表現的中心對比及大 視角對比。 圖1綠示本申請提出的一種TN-mode液晶顯示面板的 架構。液晶顯示面板100包括主動元件陣列基板11〇、對 向基板120、液晶層130、第一配向膜140、第二配向膜150、 第一光學補償膜160以及第二光學補償膜170。對向基板 120與主動元件陣列基板11〇相對設置。液晶層13〇配置 於主動元件陣列基板110與對向基板12〇之間，且液晶層 130包含多個液晶分子132。第一配向膜140配置於主動元 件陣列基板110與液晶層130之間。第二配向膜150配置 於對向基板120與液晶層130之間。第一光學補償膜16〇 與第一配向膜140分別位於主動元件陣列基板U〇的相對 兩侧。也就是說，第一配向膜14〇位於主動元件陣列基板 110的内表面上，而第一光學補償膜16〇位於主動元件陣 列基板110的外表面上。第二光學補償膜17〇與第二配向 膜150分別位於對向基板120的相對兩側。也就是說，第 二配向膜150位於對向基板12〇的内表面上，而第二光學 補償膜170位於對向基板12〇的外表面上。主動元件陣列 基板110例如是薄膜電晶體陣列基板，而對向基板12〇可 包括彩色濾光層以及共用電極層。當然，主動元件陣列基 板110也可以是整合彩色濾光片製作的彩色濾光片於主動 層上（color filter on array，COA )的薄膜電晶體陣列基板、 或是主動層於彩色濾光片上（array on c〇i〇r filter，a〇C) 的薄膜電晶體陣列基板、或者是黑色矩陣(black matrix, BM) 201202785 AU1003073 34919twf.doc/n 整合於薄膜電晶體陣列基板上(black matrix on array， BOA) ’此時，對向基板120可能包括共用電極(未繪示）。 此外，液晶層130隨著第一配向膜與第二配向膜15〇的設 置’可能為左旋液晶或右旋液晶。 首先’說明左旋液晶與右旋液晶的定義。下列圖式表 示皆採主動元件陣列基板110與對向基板120組立後，以 正視(Top view)方向觀察之’即從對向基板12〇往主動元件 陣列基板110方向觀察。 如圖2A所示之左旋液晶架構，將圖紙表面視為液晶 顯示面板100的顯示面，當主動元件陣列基板110與對向 基板120組立後，從主動元件陣列基板110側的第一配向 膜140的配向方向（圖式標示為TFT)朝順時針方向旋轉， 先碰到對向基板120側的第二配向膜15〇的配向方向（圖式 標示為CF)的反向，則稱為左旋液晶架構。在此，定義旋 轉角度Δθ—ι為扭轉角，且9OoS/\0twistsi〇〇〇。 此外，如圖2B所示之右旋液晶架構，同樣將圖紙表 面視為液晶顯示面板100的顯示面，當主動元件陣列基板 U0與對向基板120組立後，從主動元件陣列基板11〇側 的第一配向膜140的配向方向朝逆時針方向旋轉，先碰到 對向基板120側的第二配向膜15〇的配向方向的反向，則 稱為右旋液晶架構。在此，定義旋轉角度^㊀⑽^為扭轉角， 且 9〇°$Aetwistsioo〇。 下文先以右旋液晶架構來說明本申請之設計。 圖3A繪示習知一種左旋液晶搭配光學補償膜的架 201202785 AU1003073 34919twf.doc/n 構。圖3B繪示習知一種右旋液晶搭配光學補償膜的架構。 圖4繪示依據本申請提出的一種右旋液晶搭配光學補償膜 的架構。圖3A、3B與4的架構皆是採用相同的光學補償 ‘膜。在此，將圖紙表面視為液晶顯示面板的顯示面，並且 定義顯示面上的X軸的正向為〇度’則ΘΑ為主動元件陣 列基板側的配向方向（圖式標示為TFT)與X軸正向所夾的 角度、ΘΑΕ為主動元件陣列基板側的光學補償膜的光吸收 鲁 軸(圖式標示為TFT-EWV)與X軸正向所夾的角度、0c為 對向基板側的配向方向（圖式標示為CF)的反向與X軸正向 所夾的角度、eCE為對向基板側的光學補償膜的光吸收軸 (圖式標示為CF-EWV)與X軸正向所夾的角度。據此，可 定義主動元件陣列基板側的配向方向與相應的光學補償膜 的光吸收軸所夾的角度為λθα，且θαε。此外， 可定義對向基板側的配向方向的反向與相應的光學補償膜 的光吸收軸所夾的角度為△〇(：，且eCE。 如圖3B所示之現行右旋液晶搭配光學補償膜的架 參 構，其光學表現不佳。原因在於，光學補償膜是針對暗態 時受液晶層上下側之配向膜所影響而未全然站直的液晶分 子所設計’其主要是以上下兩片光學補償膜中和液晶分子 傾角為對稱排列的盤狀分子來補償液晶層邊緣的殘餘位相 差。傳統的光學補償膜皆針對左旋液晶進行設計，如圖3B 所示’其中ΛΘΑ為約+0.3〇(即’正0.3度），而^ec為約 -0.3°(即，負〇·3度），以有效發揮光學補償膜的盤狀液晶的 補償作用。然而’將此設計規範應用於如圖3Β所示的右 201202785 AU1U03U73 34919twf.doc/n 旋液晶架構時，因為液晶扭轉方向的不同，使得光學補償 膜的光吸收軸與相應的配向方向的相對關係發生錯亂*，而 無法得到有效的光學補償。 如圖4所示的右旋液晶架構係調整液晶扭轉角 的大小來改變配向方向與光學補償膜之光吸收軸的相對關 係’使光學補償膜得以發揮補償功效。更詳細而言，本實 施例將液晶扭轉角Aetwist加大，使其大於相應兩個光學補 償膜的光吸收軸的夾角Λθ^ν，或甚至涵的範圍，如 此便可使光學補償膜得以發揮良好的補償功效’以增益光 學表現。 笫一實施例一右旋液晶架構，同時調整兩個配向膜的配向 方向 ，5繪示實際應用前述之設計概念對右旋液晶搭配光 學補償膜㈣構進行改良的技術方案及其光學表現的增益 情形:如圖5所示，本實施例將右旋液晶的扭轉角 由88°增加為94。’其中同時調整兩個配向膜的配向方向， 使液ΒΒ扭轉角涵蓋兩個光學補償膜的光吸收軸的夾 角Δθ，的範圍。換言之，藉由將液晶扭轉角Δθ_由88。 增加為94°，使得前述定義的由+1.3。（即，正i.3度) 7。整tl.7。(即，負1J度)，而由七。被調整： 、- 。模擬，可以分別獲得液晶扭轉角△0加以為88。 以及,.、、94時的顯示面的對比值’其中可 韻-増加為94。時，顯示面的中央對比及二= 201202785 AU1003073 34919twf.doc/n 比皆有顯著的提升。 此外’下表-更進-步列舉多個 ^twist 的模擬結果。 ^的液晶扭轉角△
本發明架構 △9twist=94 ΔΘα=-1·7' △ec=+1.7。 3266 (表一） A9tWist=96.6° △Θα=-3 △ec=+3_ 2594 略差 二所不’本實施例提出的針對右旋液晶搭配光 膜的架構進行的改良方案’確實可有效提升液晶顯 不的光予表現。其中，當液晶扭轉角AU於9〇。 之後’顯示面的中央對比及視角表現隨著液晶扭轉角△ 的增加逐步提升，而在等於96 6。時略為下降。 籲 本實施例是針對TN_type的液晶顯示面板所提出的架 構，因此液晶扭轉角小於180。的性質。此外，依才康 上表一的模擬結果，本實施例之較佳實施方式： 針對右旋液晶搭配光學補償膜的架構，_3°$Αθα<()。 或 0〇<ΔΘ43ο。 Α 在上述範圍内，顯示面的中央對比及視角表現相較於 習知架構皆有顯著的改善。 向 第二實施例一左旋液晶架構，同時調整兩個配向骐的配 11 201202785 AU1003073 34919twf.doc/n 方向 圖6繪示實際應用前述之設計概念對左旋液晶搭配光 學補償膜的架構進行改良的技術方案及其光學表現的增益 情形:如圖6所示，本實施例將左旋液晶的扭轉角 由88°增加為94。’其中同時調整兩個配向膜的配向方向， 使液晶扭轉肖△ Θ twi st涵蓋兩個鮮補伽的光吸收轴的夾 角△ Θ，的範圍。換言之’ #由將液晶扭轉角△ 由8 8。 增加為94°，使得前述定義的紙由_〇 7。(即，負〇 7度） =整(即’正2·3度），而由+〇.7。被調整為 以及為，可以分別獲得液晶扭轉角Λθ—為88。 棘角顯7""面崎比值，其中可以發現當液晶扭 比皆有顯;：94。時’顯示面的中央對比及大_ e二 =;?更進一步列舉多個特定的训
(表二） ^ AQtwist=94° △〇twist=95.4 ΔΘα=+2·3。 △Θα=+3。 _Δθς=-2.3* ΛΘγ—·3 _ 3694 2290 ^優 略差 學補償膜的架構計$實施例提出的針對左旋液晶搭配光丁的改良方案，確實可有效提升液晶顯 12 201202785 AU1003073 34919twf.doc/n 示面板的光學表現。其中，當液晶扭轉角大於9〇4。 之後’顯示面的中央對比及視角表現隨著液晶扭轉角△ hwist的增加逐步提升，而在AGtwist等於95.4。時略為下降。 本實施例是針對TN-type的液晶顯示面板所提出的架 構，因此液晶扭轉角AGtwist有小於180。的性質。此外，依 據上表一的模擬結果’本實施例之較佳實施方式： 左旋液晶搭配光學補償膜的架構，0.5α$ΛθΑ$3。或 φ -3oSA0cS-O.5。。 在上述範圍内’顯示面的中央對比及視角表現相較於 習知架構皆有顯著的改善。 第三實施例一右旋液晶架構，僅調整單侧的配向方向 前述第一實施例是同時調整兩個配向膜的配向方向 來改變液晶扭轉角。實際上，也可以僅變動其中一 個配向膜的配向方向來達到相同效果。 (Α)固定主動元件陣列基板侧的配向方向，調整對向 • 基板側的配向方向： 圖7繪示本申請另一種實際應用前述之設計概念對右 旋液晶搭配光學補償膜的架構進行改良的技術方案及其先 學表現的增益情形。下表三則列舉多個特定的液晶扭^ △etwist的模擬結果。 習知架構 " ----- _ 本發明架構 扭轉角 A0tWist=88 △9twist=92° - Δθίιν：8(=93 設計參數 △βΑ=+0_3° △9a=+〇J° -- △θΑ=+〇 3。 ~——^- 13 201202785 AU1003073 34919twf.doc/n /\9^-2.3 Δθ〇=+1.7° △ec=+3。 中央對比 410 1500 2563 視角表現 劣1~ -------1--- 優 (表三) 請同時參考圖7與上表三，將右旋液晶的扭轉角八 〇twist由88增加為92以及93.3 ，其中只調整對向基板側 的配向方向’ 固定為+0.3。(即，正〇.3度），而 由-2.3°(即，負2.3度)變為+1.7。以及+3。，此時仍介於 「〇°<Z\ecS3°」的範圍中，而中央對比及視角表現仍有 顯著提升。 (B)固定對向基板側的配向方向，調整主動元件陣列基 板側的配向方向： 圖8繪示本申請又一種實際應用前述之設計概念對右 旋液晶搭配光學補償膜的架構進行改良的技術方案及其光 學表現的增益情形。下表四則列舉多個特定的液晶扭 △etwist的模擬結果。 習知架構 ----- 本發明架構 扭轉角 △9twist=88 △0twist=92· 一·· ---~~— A0twist=93.3e 設計參數 ΔΘα=+2.3° △Θα=-1.7· 一 ΔΘα=-3° — ----- Δθ〇=-0.3° △θ(^=-〇·3β △ec=-0.3。 中央對比 410 1500 … __ 2563 視角表現 劣 1 — &====^ (表四） 請同時參考圖8與上表四，將右旋液晶的扭轉角^ 201202785 AUl 003073 34919twf.doc/n etWist由88增加為92以及93 3。，其中只調整主動元件陣 列基板側的配向方向，Δθς：被固定為3。，而ΛΘα由+2.3。 變為-1.7以及·3 ，此時ΛθΑ仍介於「·3〇^αθα<〇。」的 範圍中，而中央對比及視角表現仍有顯著提升。 第四實施例一右旋液晶架構，僅調整單側的配向方向
前述第二實施例是同時調整兩個配向膜的配向方向 來改變液晶扭轉角。實際上，也可以僅變動其中一 個配向膜的配向方向來達到相同效果。 (Α)固定主動70件陣列基板側的配向方向，調整對向 基板侧的配向方向： 圖9繪示本申請另一種實際應用前述之設計概念對左 旋液晶搭配光學補伽的轉進行改良的技術方案及其光 學表現的增雜形。下表五則列舉多個狀的液晶 △etwist的模擬結果。 習知架構 -- 本發明架椹 扭轉角 —-- ___^1,=92° ~一 A0twist=92.7e 設計參數 — △Θα=+〇.3° ΔΘα=+〇.3° ΔΘΑ=+0.3β △知=+1.7。 A9c=-2.3 ° △θς：=-3 中央對比 -- 632 -_ 2866 3551 視角表現 -------- 劣 ------ 「 (表五） 請同時參考圖9與上表$ 由88°增加為92°以及92.7。， 將左旋液晶的扭轉角Aetwist 其中只調整對向基板側的配 15 201202785 AU1003073 34919twf.doc/n 向方向，ΔΘΑ被固定為+〇.3。(即’正0.3度），而由+1 7〇 變為-2.3°(即’負2·3度)以及-3。，此時△〇(：仍介於「-30g △ecS-0.5°」的範圍中’而中央對比及視角表現仍有顯著 提升。 (B)固定對向基板側的配向方向，調整主動元件陣列基 板側的配向方向： 圖10繪示本申請又一種實際應用前述之設計概念對 左旋液晶搭配光學補償膜的架構進行改良的技術方案及其 光學表現的增益情形。下表六則列舉多個特定的液晶扭轉 角△Qtwist的模擬結果。 習知架構 本發明架構 扭轉角 △0twist=88° △etwist=92。 △etwist=92.70 設計參數 △Θα=·1·7。 ΔΘα=+2.3° △Θα=+30 Δθ〇=-0.3° ΔΘο=-0.3° △0C=_〇 3。 中央對比 632 2866 3551 視角表現 劣IT -—__1 二^25* 優 (表六) 請同時參考圖10與上表六，將左旋液晶的扭轉角^ etwist由88。增加為92。以及92.7。，其中只調整主動元件陣 列基板侧的配向方向，Λθί：被固定為_〇3。，而△〜由_17。 變為+2.3以及+3。’此時ΛθΑ仍介於γ〇 5〇$ΔΘα$3〇」 的範圍中，而中央對比及視角表現仍有顯著提升。 綜上所述’本發明分別針對左旋液晶及右旋液晶搭配 光學補4負膜的架構進行設計，其中對於右旋液晶而言，製 201202785 AU1003073 34919twf.doc/n 程參數設計及補償膜角度的選擇應遵守：當△、及八^至 少一者滿足「-3%ΔΘΑ<0。或0°<Z\ecS+3。」的範圍^， 可具有較佳的光學表現；對於左旋液晶而言，製程參數設 計及補償膜角度的選擇應遵守：當ΛΘΑ及Λθο至少—者$ 足「〇·5%ΛθΑ^3。或-3%Z\ecf〇.5。」的範圍時，可具 • 有較佳的光學表現。 、 雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 • 本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不^離 本發明之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，故本 發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1繪示本申請提出的一種TN_mode液晶顯示面板 架構。 圖2A與2B分別繪示一種左旋液晶架構與一種右旋液 晶架構。 圖3A繪示習知一種左旋液晶搭配光學補償膜的 構。 圖3B繪示習知一種右旋液晶搭配光學補償膜的架 構。 圖4繪示依據本申請提出的一種右旋液晶搭配光學補 償膜的架構。 ^圖5繪示實際應用本發明之設計概念對右旋液晶搭配 光學補償膜的架構進行改良的技術方案及其光學表現的增 17 201202785 AU1003073 34919twf.doc/n 益情形。 圖6繪示實際應用本發明之設計概念對左旋液晶搭配 光學補償膜的架構進行改良的技術方案及其光學表現的增 益情形。 圖7與8分別繪示另外兩種實際應用本申請之設計概 念對右旋液晶搭配光學補償膜的架構進行改良的技術方案 及其光學表現的增益情形。 圖9與10分別繪示另外兩種實際應用本申請之設計 概念對左旋液晶搭配光學補償膜的架構進行改良的技術方 案及其光學表現的增益情形。 【主要元件符號說明】 100 :液晶顯示面板 110 :主動元件陣列基板 120 :對向基板 130 :液晶層 140 :第一配向膜 150 :第二配向膜 160 :第一光學補償膜 170 :第二光學補償膜 TFT:主動元件陣列基板側的配向方向 CF :對向基板側的配向方向 △ hwist .液晶扭轉角 ΘΑ:主動元件陣列基板侧的配向方向與X轴正向所夾 201202785 AU1003073 34919twf.doc/n 的角度 θΑΕ:主動元件陣列基板側的光學補償獏的光 X軸正向所夾的角度 /、 θ(：:對向基板侧的配向方向的反向與X軸正向所炎的 角度 9ce :為對向基板侧的光學補償膜的光吸收軸與X軸 正向所夾的角度 △Θα:主動元件陣列基板側的配向方向與相應的光學 補償膜的光吸收軸所夾的角度 △0c:對向基板側的配向方向的反向與相應的光學補 償膜的光吸收軸所夾的角度 △0ewv:兩個光學補償膜的光吸收軸的夾角
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