TW201502658A - 液晶顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種液晶顯示裝置(liquid crystal display device)，包括一第一基板、一第二基板、一液晶層、一第一偏光板、一第二偏光板以及一第一電極層。液晶層設置於第一基板和第二基板之間，液晶層包括一液晶混合物，液晶混合物包括一旋光劑(chiral dopant)。第一偏光板及第二偏光板分別設置於第一基板和第二基板上，第一偏光板具有一第一吸收軸。第一電極層設置於第一基板和第二基板其中之一上，第一電極層具有一第一主幹(first trunk)、一第二主幹(second trunk)及複數個分支(branches)自第一主幹及第二主幹延伸，第一主幹和第二主幹係交叉形成至少一第一區域。第一區域中，分支和第一主幹之間夾有一第一角度θj，第一吸收軸和第一主幹之間夾有一第二角度θp，當液晶混合物係為左旋液晶，則-5+θj+z*90≦θp≦42.5+θj+z*90，當液晶混合物係為右旋液晶，-42.5+θj+z*90≦θp≦5+θj+z*90，其中0≦θj≦90，z為整數。

Description

液晶顯示裝置

本揭露內容是有關於一種液晶顯示裝置，且特別是有關於一種整體穿透率係提升的液晶顯示裝置。

液晶顯示器已被廣泛地應用在各式電子產品，如手機、筆記型電腦(notebook)及平板電腦(Tablet PC)等，而且隨著大尺寸平面顯示器市場的快速發展，具有輕薄短小特性的液晶顯示器更是扮演著相當重要的角色，進而逐漸取代陰極射線管(CRT)顯示器成為市場主流。

垂直配向(vertical alignment)液晶顯示面板係為目前平面顯示器的主流產品之一。因此，如何提供一種具有良好穿透率之垂直配向液晶顯示面板，乃為相關業者努力之課題之一。

本揭露內容係有關於一種液晶顯示裝置。實施例之液晶顯示裝置中，經由調整第一電極層之分支和第一主幹的夾角以及第一偏光板之第一吸收軸和第一主幹的夾角，可提升整體液晶顯示裝置的穿透率。

根據本揭露內容之一實施例，係提出一種液晶顯示裝置(liquid crystal display device)。液晶顯示裝置包括一第一基 板、一第二基板、一液晶層、一第一偏光板、一第二偏光板以及一第一電極層。液晶層設置於第一基板和第二基板之間，液晶層包括一液晶混合物，液晶混合物包括一旋光劑(chiral dopant)。第一偏光板及第二偏光板分別設置於第一基板和第二基板上，第一偏光板具有一第一吸收軸。第一電極層設置於第一基板和第二基板其中之一上，第一電極層具有一第一主幹(first trunk)、一第二主幹(second trunk)及複數個分支(branches)自第一主幹及第二主幹延伸，第一主幹和第二主幹係交叉形成至少一第一區域。第一區域中，分支和第一主幹之間夾有一第一角度θj，第一吸收軸和第一主幹之間夾有一第二角度θp，當液晶混合物係為左旋液晶，-5+θj+z*90≦θp≦42.5+θj+z*90，當液晶混合物係為右旋液晶，-42.5+θj+z*90≦θp≦5+θj+z*90，其中0≦θj≦90，z為整數。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

100‧‧‧液晶顯示裝置

110‧‧‧第一基板

120‧‧‧第二基板

130‧‧‧液晶層

140‧‧‧第一偏光板

140a‧‧‧第一吸收軸

150‧‧‧第二偏光板

150a‧‧‧第二吸收軸

160、260、360、460、560‧‧‧第一電極層

160a‧‧‧分支

161‧‧‧第一主幹

162‧‧‧第二主幹

170‧‧‧第二電極層

D1‧‧‧第一區域

D2‧‧‧第二區域

D3‧‧‧第三區域

D4‧‧‧第四區域

G‧‧‧間距

SL‧‧‧掃描線

θj、θj’、θj”‧‧‧第一角度

θp‧‧‧第二角度

第1圖繪示本揭露內容一實施例之液晶顯示裝置之剖面示意圖。

第2圖繪示本揭露內容一實施例之液晶顯示裝置之局部爆炸圖。

第3A~3E圖繪示本揭露內容一實施例之液晶顯示裝置之第一電極層之俯視示意圖。

第4圖繪示本揭露內容一實施例之液晶顯示裝置中第一角度 θj、第二角度θp和穿透率之關係的模擬結果。

第5圖繪示本揭露內容一實施例之液晶顯示裝置中第一角度和第二角度的差值(θp-θj)和穿透率之關係的模擬結果。

第6圖繪示本揭露內容一另實施例之液晶顯示裝置中第一角度和第二角度的差值(θj-θp)和穿透率之關係的模擬結果。

根據本揭露內容之實施例，液晶顯示裝置中，經由調整第一電極層之分支和第一主幹的夾角以及第一偏光板之第一吸收軸和第一主幹的夾角，使得不僅電極圖案與透光區的邊緣交界處的亮度增加，尚可進而提升整體液晶顯示裝置的穿透率。以下係參照所附圖式詳細敘述本揭露內容之實施例。圖式中相同的標號係用以標示相同或類似之部分。需注意的是，圖式係已簡化以利清楚說明實施例之內容，實施例所提出的細部結構僅為舉例說明之用，並非對本揭露內容欲保護之範圍做限縮。具有通常知識者當可依據實際實施態樣的需要對該些結構加以修飾或變化。

第1圖繪示本揭露內容一實施例之液晶顯示裝置之剖面示意圖，第2圖繪示本揭露內容一實施例之液晶顯示裝置之局部爆炸圖。請參照第1~2圖。液晶顯示裝置100包括第一基板110、第二基板120、液晶層130、第一偏光板140、第二偏光板150以及第一電極層160。液晶層130設置於第一基板110和第二基板120之間，液晶層130包括一液晶混合物，液晶混合物包括一旋光劑(chiral dopant)。添加旋光劑使得液晶混合物具有旋光性 (optical chirality)。第一偏光板140及第二偏光板150分別設置於第一基板110和第二基板120上，第一偏光板140具有第一吸收軸140a。第一電極層160設置於第一基板110和第二基板120其中之一上。如第1圖所示，實施例中，第一電極層160設置於第二基板120上。

第一電極層160具有第一主幹(first trunk)161、第二主幹(second trunk)162及複數個分支(branches)160a，分支160a自第一主幹161及第二主幹162延伸，第一主幹161垂直於第二主幹162，第一主幹161和第二主幹162係交叉形成至少一第一區域D1。第一區域D1中，分支160a和第一主幹161之間夾有第一角度θj，第一吸收軸140a和第一主幹161之間夾有第二角度θp，當液晶混合物係為左旋液晶，第一角度θj和第二角度θp的關係以下式表示：-5+θj+z*90≦θp≦42.5+θj+z*90；當液晶混合物係為右旋液晶，第一角度θj和第二角度θp的關係以下式表示：-42.5+θj+z*90≦θp≦5+θj+z*90；其中0≦θj≦90，z為整數。如此一來，液晶顯示裝置100的穿透率可達到75%以上，且具有均勻的亮度。

此處所述的左旋液晶及右旋液晶係表示液晶混合物的旋光性。也就是說，旋光性的液晶混合物中，液晶分子的指向(導軸)自發地垂直於螺旋軸做週期性變化，形成具有螺旋狀結構的液晶混合物。液晶分子導軸沿著螺旋軸旋轉360°所需的距離稱為螺距(pitch)。當觀察方向平行螺旋軸時，液晶分子導軸由遠到近以順時針方向排列為左旋(left-handed)，若呈逆時針方向排列為右旋(right-handed)。

一實施例中，當液晶混合物係為左旋液晶，第一角度θj和第二角度θp的關係更可以下式表示：15+θj+z*90≦θp≦30+θj+z*90；當液晶混合物係為右旋液晶，第一角度θj和第二角度θp的關係更可以下式表示：-30+θj+z*90≦θp≦-15+θj+z*90；其中0≦θj≦90，z為整數。如此一來，液晶顯示裝置100的穿透率可進一步達到85%以上。

實施例中，第一主幹161和第二主幹162係交叉可形成複數個區域。實施例中，如第2圖所示，該些區域包括第一區域D1、第二區域D2、第三區域D3及第四區域D4，該些區域D1~D4之任兩相鄰者中的分支160a彼此係實質上垂直。也就是說，區域D1~D4之任兩相鄰者中的分支160a彼此間的夾角大約是85~95°。舉例來說，第一區域D1相鄰於第三區域D3，第一區域D1中的分支160a實質上垂直於第三區域D3中的分支160a。

然而，第一主幹161和第二主幹162交叉並不限定僅形成四個區域，亦可形成多個區域。舉例來說，多個第一主幹161與一個第二主幹可以形成八個或更多區域(未繪示)，此些區域可以以每四個區域做為一個重複單位。基本上第一主幹161和第二主幹162交叉所形成的區域數目係為4個倍數。

實施例中，同一區域中的分支160a彼此係實質上平行，舉例來說，第一區域D1中的分支160a彼此係實質上平行。

如第1圖所示，實施例中，第一基板110和第二基板120之間相隔一間距(cell gap)G，此間距G也就是液晶層130的厚度，液晶混合物具有旋光性，左旋或右旋的液晶混合物具有一螺距，螺距相對於間距G之比例例如是0.2至0.3。液晶層130 具有一相位延遲(phase retardation)，此相位延遲例如是400奈米(nm)至550奈米(nm)。

實施例中，液晶混合物例如是負型液晶混合物，液晶顯示裝置100例如是垂直配向(vertical alignment)式液晶顯示裝置。根據本發明之實施例，採用旋光性液晶混合物於液晶層130中，可以增加像素電極中局部區域的光線穿透率。

實施例中，液晶混合物更可包括一高分子單體，以對液晶混合物進行光配向(photo-induced alignment)。

實施例中，如第1圖所示，第二偏光板150具有一第二吸收軸150a，第一偏光板140之第一吸收軸140a係垂直於第二偏光板150之第二吸收軸150a。

如第1圖所示，實施例中，液晶顯示裝置100更包括第二電極層170。第二電極層170設置於第一基板110和第二基板120其中之另一者上，也就是未設置第一電極層160的基板上。如第1圖所示，實施例中，第二電極層170設置於第一基板110上。一實施例中，第二電極層170例如是全平面(full flat)，不具有任何主幹與分支。

第3A~3E圖繪示本揭露內容一實施例之液晶顯示裝置之第一電極層之俯視示意圖。如第3A圖所示，第一區域D1中，第一電極層260的分支160a和第一主幹161之間夾有的第一角度θj係為0°；如第3B圖所示，第一電極層360的第一區域D1中，分支160a和第一主幹161之間夾有的第一角度θj係為22.5°；如第3C圖所示，第一電極層160的第一區域D1中，分支160a和第一主幹161之間夾有的第一角度θj係為45°；如第3D圖所 示，第一電極層460的第一區域D1中，分支160a和第一主幹161之間夾有的第一角度θj係為67.5°；如第3E圖所示，第一電極層560的第一區域D1中，分支160a和第一主幹161之間夾有的第一角度θj係為90°。

如第3A圖所示，第二區域D2中，第一電極層260分支160a和第一主幹161之間夾有的第一角度θj’係為90°；第三區域D3中，第一電極層260分支160a和第一主幹161之間夾有的第一角度θj”係為180°；接著以此類推，不同區域中，分支160a和第一主幹161之間夾有的第一角度θj的差異大約為90°的整數倍。換句話說，區域D1~D4之任兩相鄰者中的分支160a彼此間的夾角大約是90°，進一步可大約為85~95°。

實施例中，如第3A~3E圖所示，第一主幹161實質上平行於掃描線(scan line)SL。

採用旋光性液晶混合物於液晶層130中，可以增加局部區域的光線穿透率。然而，在相同的像素電極設計下，旋光性液晶分子的導軸相較於不具旋光性的液晶分子而言，無論是左旋液晶或右旋液晶，其液晶分子的導軸會偏移一個角度，此時若未搭配調整偏光板角度將使得整體穿透率無法達到最佳化。

第4圖繪示本揭露內容一實施例之液晶顯示裝置中第一角度θj、第二角度θp和穿透率之關係的模擬結果。本實施例中，係採用左旋液晶進行模擬計算。第4圖中的五條曲線分別對應至第3A~3E圖之電極設計的模擬結果。如第4圖所示，當第一電極層之分支160a和第一主幹161夾有之第一角度θj改變，穿透率的最大值會對應至不同的第一偏光板140之第一吸收軸 140a和第一主幹161夾有之第二角度θp，而在0≦θp≦90的範圍中，無論第一角度θj的角度如何改變，必然會出現一次穿透率的最大值及最小值。換句話說，無論第一角度θj的角度如何改變，穿透率的最大值及最小值會隨著第二角度θp的改變，而每隔90°重複地出現。

第5圖繪示本揭露內容一實施例之液晶顯示裝置中第一角度和第二角度的差值(θp-θj)和穿透率之關係的模擬結果。本實施例中，係採用左旋液晶進行模擬計算。第5圖採用的數據與第4圖相同，為了更清楚表示第一角度θj、第二角度θp和穿透率之關係，第5圖係以不同方式呈現。

舉例來說，當偏光板的吸收軸和電極層的分支的夾角例如是45°時，且採用不具有旋光性的液晶分子作為液晶層的材料時，電極層的分支導引(guide)液晶分子的導軸的指向，且液晶分子的導軸角度不會偏移。然而，如第5圖所示，當偏光板的吸收軸和電極層的分支的夾角例如是45°(也就是第一角度和第二角度的差值θp-θj)時，因為左旋液晶分子的導軸角度之偏移，顯示裝置可能會僅具有低於75%的穿透率。舉例而言，如第5圖所示，當第一角度和第二角度的差值(θp-θj)不落在-5至42.5之間時，顯示裝置的穿透率均低於75%。相對地，根據本發明之實施例，如第5圖所示，當θp-θj在-5至42.5之間時，穿透率至少可達到75%以上。更進一步，當θp-θj在15至30之間時，穿透率至少可達到85%以上。

換句話說，當液晶混合物係為左旋液晶，第一角度θj和第二角度θp的關係可改寫為-5+θj≦θp≦42.5+θj。再將如 第4圖所示之穿透率的最大值及最小值會每隔90°重複的性質考慮進去，第一角度θj和第二角度θp的關係可進一步改寫為-5+θj+z*90≦θp≦42.5+θj+z*90；其中0≦θj≦90，z為整數。

第6圖繪示本揭露內容另一實施例之液晶顯示裝置中第一角度和第二角度的差值(θj-θp)和穿透率之關係的模擬結果。本實施例中，係採用右旋液晶進行模擬計算。如第6圖所示，當θj-θp在-5至42.5之間時，穿透率至少可達到75%以上。更進一步，當θj-θp在15至30之間時，穿透率至少可達到85%以上。

同樣地，當液晶混合物係為右旋液晶，第一角度θj和第二角度θp的關係可改寫為-42.5+θj≦θp≦5+θj。再將穿透率的最大值及最小值會每隔90°重複的性質考慮進去，第一角度θj和第二角度θp的關係可進一步改寫為-42.5+θj+z*90≦θp≦5+θj+z*90；其中0≦θj≦90，z為整數。

採用旋光性液晶混合物於液晶層130中，可以使電極圖案局部的相位延遲增加，進而增加該些區域的光線穿透率。根據本發明之實施例，經由調整第一角度θj和第二角度θp的關係，可以消除液晶分子導軸的角度偏移的影響，使得不僅電極圖案局部的亮度增加，尚可進而提升整體液晶顯示裝置的穿透率。

實施例中，調整第一角度θj和第二角度θp的關係的方式並不限定，可以設計調整第一電極層之分支160a和第一主幹161夾有之第一角度θj，也可以設計調整第一偏光板140之第一吸收軸140a和第一主幹161夾有之第二角度θp。只要能夠達到以下關係即可：當液晶混合物係為左旋液晶，第一角度θj和第二角度θp的關係以下式表示：-5+θj+z*90≦θp≦42.5+θj +z*90；當液晶混合物係為右旋液晶，第一角度θj和第二角度θp的關係以下式表示：-42.5+θj+z*90≦θp≦5+θj+z*90；其中0≦θj≦90，z為整數。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，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。

110‧‧‧第一基板

120‧‧‧第二基板

130‧‧‧液晶層

140‧‧‧第一偏光板

140a‧‧‧第一吸收軸

150‧‧‧第二偏光板

150a‧‧‧第二吸收軸

160‧‧‧第一電極層

160a‧‧‧分支

161‧‧‧第一主幹

162‧‧‧第二主幹

D1‧‧‧第一區域

D2‧‧‧第二區域

D3‧‧‧第三區域

D4‧‧‧第四區域

θj‧‧‧第一角度

θp‧‧‧第二角度

Claims (11)

1. 一種液晶顯示裝置，包括：一第一基板及一第二基板；一液晶層，設置於該第一基板和該第二基板之間，該液晶層包括一液晶混合物，該液晶混合物包括一旋光劑(chiral dopant)；一第一偏光板及一第二偏光板，分別設置於該第一基板和該第二基板上，該第一偏光板具有一第一吸收軸；以及一第一電極層，設置於該第一基板和該第二基板其中之一上，該第一電極層具有一第一主幹(first trunk)、一第二主幹(second trunk)及複數個分支(branches)自該第一主幹及該第二主幹延伸，該第一主幹和該第二主幹係交叉形成至少一第一區域；其中，該第一區域中，該些分支和該第一主幹之間夾有一第一角度θj，該第一吸收軸和該第一主幹之間夾有一第二角度θp，當該液晶混合物係為左旋液晶，則-5+θj+z*90≦θp≦42.5+θj+z*90，當該液晶混合物係為右旋液晶，則-42.5+θj+z*90≦θp≦5+θj+z*90，其中0≦θj≦90，z為整數。
2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中，當該液晶混合物係為左旋液晶，則15+θj+z*90≦θp≦30+θj+z*90，當該液晶混合物係為右旋液晶，則-30+θj+z*90≦θp≦-15+θj+z*90。
3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該第一主幹和該第二主幹係交叉形成複數個區域，該些區域包括該第一區域，該些區域之任兩相鄰者中的該些分支彼此係實質上垂 直。
4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該第一區域中，該些分支彼此係實質上平行。
5. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該液晶混合物具有一螺距(pitch)，該第一基板和該第二基板之間相隔一間距(cell gap)，該螺距相對於該間距之比例係為0.2至0.3。
6. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該液晶層具有一相位延遲(phase retardation)係為400奈米(nm)至550奈米。
7. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，更包括一第二電極層，設置於該第一基板和該第二基板其中之另一者上。
8. 如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示裝置，其中該第二電極層係為全平面(full flat)。
9. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該第二偏光板具有一第二吸收軸，該第一偏光板之該第一吸收軸係實質上垂直於該第二偏光板之該第二吸收軸。
10. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該液晶混合物係為負型液晶混合物。
11. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該液晶混合物更包括一高分子單體，以對該液晶混合物進行光配向(photo-induced alignment)。