TW201600906A - 液晶顯示裝置 - Google Patents

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群創光電股份有限公司
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Abstract

本發明係有關於一種液晶顯示裝置，包括：一第一偏光件；一第二偏光件，係與該第一偏光件相對設置；一液晶面板，係設置於該第一偏光件及該第二偏光件之間，且該液晶面板包含一具有第一配向方向的第一液晶層；以及一補償件，係設置於第一偏光件與液晶面板或第二偏光件與液晶面板之間並附著於液晶面板上，且該補償件包含一具有一第二配向方向的第二液晶層；其中，該第一配向方向與該第二配向方向相同，且該些第一液晶與該些第二液晶具有相反的介電異向性。

Description

液晶顯示裝置
本發明係關於一種液晶顯示裝置，尤指一種能夠改善因液晶預傾角而造成的視角不對稱性及漏光情形之液晶顯示裝置。
液晶顯示器(LCD)為一平面薄型之顯示裝置，因其具有形狀薄、重量輕、低耗電量之優勢，故近年來已取代傳統之陰極射線管顯示器，而成為目前最為普及化之顯示裝置之一。LCD具有的特點，因而被廣泛地應用於小至攜帶式終端裝置，大至大型電視機等。然而，LCD最常見的缺點在於其視角太窄，為了解決此問題，目前被提出的廣視角顯示面板例如：多域垂直配向型(Multi-domain Vertical Alignment，MVA)液晶顯示裝置、平面內切換型(In-Plan Switch，IPS)型液晶顯示器、及邊緣電場切換型(Fringe Field Switching，FFS)液晶顯示器。
其中，IPS與FFS技術之原理為：像素電極與公共電極構成一平面電場，使液晶分子在與基底平行之平面內水平轉動以改變光線之穿透率，由於水平電場驅動之液晶分子於轉動時，始終保持著水平方向，因此IPS/FFS面板的可視角角度極高，且其大視角下的色偏以及飽和度之表現相當 優異。
一般IPS/FFS液晶配向的方式為：在上下基板塗佈聚醯亞胺配向膜(PI)，並以毛輪布進行摩擦配向程序，使PI表面分子有預定的排列方向，以提供液晶具有在單一方向的錨定力。然而，在配向後，因其表面之懸空鍵(dangling bond)或支鏈會造成液晶排列方向並非完全水平，而有一小預傾角(約2度)。此預傾角會造成LCD暗態視角不對稱、暗態視角漏光較嚴重、並造成視角對比度較差等缺點。為了減少液晶預傾角，目前技術通常係改變配向膜材料，或利用光配向的方式進行配向；但仍無法有效改善上述問題。因此，目前亟需發展一種能夠改善視角不對稱性及漏光情形之液晶顯示裝置。
本發明之主要目的係在提供一種液晶顯示裝置，俾能改善液晶顯示裝置之視角不對稱性及漏光情形。
為達成上述目的，本發明提供一種液晶顯示裝置，包括：一第一偏光件；一第二偏光件，係與該第一偏光件相對設置；一液晶面板，係設置於該第一偏光件及該第二偏光件之間，且該液晶面板包含一第一液晶層，該第一液晶層具有一第一配向方向；以及一補償件，係設置於該第一偏光件與該液晶面板之間或該第二偏光件與該液晶面板之間，並附著於該液晶面板上，且該補償件包含一第二液晶層，該第二液晶層具有一第二配向方向；其中，該第一配向方向與該第二配向方向實質相同，且該些第一液 晶與該些第二液晶具有相反的介電異向性。
據此，本發明之液晶顯示裝置透過設置該補償件，利用其與該第一液晶層中互補的液晶型，以及選擇性地調整補償件厚度、第二液晶層的預傾角(例如，些第二液晶層中液晶分子之一短軸與該第一偏光件間之角度)、或設置位置，以顯著改善因該第一液晶層之預傾角(例如，該第一液晶層中液晶分子之一長軸與該第一偏光件間之角度)而造成的視角不對稱性及漏光情形，達到使本發明之液晶顯示裝置之視角更廣、更為對稱、且漏光較少。
1‧‧‧第一偏光件
311‧‧‧長軸
2‧‧‧第二偏光件
3‧‧‧第一液晶層
4‧‧‧第二液晶層
5‧‧‧市售視角補償膜
6‧‧‧薄膜電晶體基板
7‧‧‧彩色濾光片基板
11‧‧‧平行該第一偏光件1之平面
31‧‧‧第一液晶層之液晶分子
41‧‧‧第二液晶層之液晶分子
411‧‧‧短軸
100‧‧‧液晶電視
圖1A係本發明一較佳實施例之液晶顯示裝置示意圖。
圖1B係圖1A之液晶顯示裝置之液晶層中複數第一液晶之示意圖。
圖1C係圖1A之液晶顯示裝置之補償層中複數第二液晶之示意圖。
圖2A至2C係圖1A之液晶顯示裝置針對暗態漏光之測試結果。
圖3係本發明另一較佳實施例之液晶顯示裝置示意圖。
圖4A至4C係圖3之液晶顯示裝置針對暗態漏光之測試結果。
圖5係本發明再一較佳實施例之液晶顯示裝置示意圖。
圖6A至6C係圖5之液晶顯示裝置針對暗態漏光之測試結果。
圖7係圖5之液晶顯示裝置中之第二液晶預傾角和厚度對暗態漏光影響之示意圖。
圖8係本發明一較佳實施例之液晶顯示裝置示意圖。
以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可針對不同觀點與應用，在不悖離本創作之精神下進行各種修飾與變更。
[實施例1]
圖1A係本發明一較佳實施例之液晶顯示裝置示意圖。該液晶顯示裝置包括：一第一偏光件1；一第二偏光件2，係與該第一偏光件1相對設置；一液晶面板，包含一第一液晶層3，係設置於該第一偏光件1及該第二偏光件2之間；以及一補償件，包含一第二液晶層4，係設置於該第一偏光件1及該第二偏光件2之間並附著於該液晶面板上。在本實施例中，該補償件係附著於該液晶面板上並設置於該第一偏光件1及該第一液晶層3之間；然而，該補償件亦可設置於該第二偏光件2及該第一液晶層3之間。
再參照圖1B及1C，其分別為第一液晶層3中複數液晶分子31及補償件之第二液晶層4中複數液晶分子41之示意圖；該第一液晶層3具有一第一配向方向，該補償層之第二液晶層4具有一第二配向方向；其中，該第一 配向方向與該第二配向方向大致相同，可具有±0.2度的誤差，且在本實施例中該第一液晶層3係一光正型液晶，該第二液晶層4係一光負型液晶。光正型液晶的特性為非尋常光折射率(ne)>尋常光折射率(no)，一般稱為棒狀液晶；及光負型液晶的特性為尋常光折射率(nof)>非尋常光折射率(nef)，一般稱為碟狀液晶。
該補償件的一般結構係以上下透明塑膠基板(圖未示)夾置該第二液晶層4，而概呈薄膜狀以置於該液晶面板與該第一偏光件(或第二偏光件)之間。製作上，可先將該補償件貼置於該第一偏光件上，再一起與該液晶面板貼合；亦可將該補償件先貼置於該液晶面板表面，再於補償件上貼合該第一偏光件。
該第一液晶層3和該補償件之第二液晶層4可經由各種習知方法進行配向，而在本實施例中，該第一液晶層3和該補償件之第二液晶層4係經由在上下基板塗佈聚醯亞胺配向膜(PI)，並以毛輪布進行摩擦配向程序，使PI表面分子有預定的排列方向，以提供液晶具有在單一方向的錨定力，使該第一液晶層3和該第二液晶層4分別具有第一配向方向及第二配向方向。
在說明書中，「±0.2度的誤差」表示計算該配向角度時可能發生的誤差值，包含各種人為誤差、環境條件誤差、儀器誤差等所引起的誤差；一般而言，該技術領域中可接受之誤差角度範圍介於±0.2度以內，例如：存在-0.2度、-0.1度、0度、+0.1度或+0.2度之誤差。
並且，在本實施例中，該第一液晶層3中的液晶分子31為光正型液晶，該第二液晶層4中的液晶分子41為光負型液晶；該第一液晶層3的液晶分子31之一長軸311與該第一偏光件1之平面間具有一第一角度θ 1(即一般所稱之預傾角)，該第二液晶層4的液晶分子41之一短軸411與該第一偏光件1之平面間具有一第二角度θ 2(在圖1B、1C中，以虛線11表示平行該第一偏光件1之平面)，且該第一角度與該第二角度可相差-2至2度，較佳為該第一角度與該第二角度相同。換言之，第一角度和第二角度間關係較佳為θ 1-2<θ 2<θ 1+2(deg)。此外，當光通過該第一液晶層3之總位相差為(△nd)cell，當光通過該第二液晶層4之總位相差為(△nd)film時，較佳可滿足(△nd)cell-100<(△nd)film<(△nd)cell+100(nm)。
在本發明之液晶顯示裝置中，該第一液晶層3、及該第二液晶層4之尋常光折射率、及非尋常光折射率並無特別限制，較佳為該第一液晶層3之尋常光折射率(no)與該第二液晶層4之非尋常光折射率(nef)大致相同，且該第一液晶層3之非尋常光折射率(ne)與該第二液晶層4之尋常光折射率(nof)大致相同。
若考量該液晶面板的第一液晶層與該補償件的第二液晶層之厚度，該第一液晶層與該第二液晶層較佳為滿足下列方程式：[方程式](nof-nef)x df≒(ne-no)x d
其中，nof係該第二液晶層之尋常光折射率，nef係該第二液晶層之非尋常光折射率，df係該第二液晶層之厚度，ne係該第一液晶層之非尋常光折射率，no係該第一液晶層之尋常光折射率，及d係該第一液晶層之厚度。符號「≒」意指其兩側之數值彼此大致相同，且「大致相同」一詞係考量±5、±3、±1、或±0.5之內的誤差值。
此外，在本發明中，補償件之第二液晶層厚度(df)與折射率差搭配的總位相差值不受限，可滿足(no-ne)x d-100<(nof-nef)x df<(no-ne)x d+100(nm)之條件。
第一液晶層3中該些液晶分子31的配置型態不受限，可為平面內切換型(IPS)、及邊緣電場切換型(FFS)；於本實施例中，第一液晶層3的配置型態為平面內切換型(IPS)。
圖2A至2C係液晶顯示裝置針對暗態漏光之測試結果；其中，第一液晶層3折射率ne=1.5876、no=1.4850及厚度d=3.10μm且係從第一偏光件1側以單波長550nm的光線照射液晶顯示裝置之情況下進行測試。
圖2A、2B係對照組，不設置補償件，圖2A為模擬液晶層不具預傾角(θ 1=0)時的結果；圖2B為模擬第一液晶層3預傾角2度(θ 1=2)時的結果。圖2C為圖1A之裝置之實驗組結果，其液晶顯示裝置中的第一液晶層3之第一角度θ 1和補償件第二液晶層4之第二角度θ 2皆為2度(即，具有相同的預傾角)，且第一液晶層3和補償件之第二液晶層4具有實質相同的相位差值，第二液晶層4之折 射率nef=1.5430、nof=1.6035及厚度df=5.25μm。據此，由圖2A、2B比較可明顯看出在無補償件設置時，因為預傾角的存在會使得暗態漏光呈現左右不對稱的情形；而圖2C中設置補償件可有效改善預傾角存在時之暗態視角對稱性及漏光程度。
[實施例2]
圖3係本發明另一較佳實施例之液晶顯示裝置示意圖，除了在第一偏光件1和補償件4之間更設置一市售視角補償膜5(於本實施例中，使用NAZ270補償膜)外，其餘元件皆與實施例1之圖1A液晶顯示裝置相同；於此不再贅述與實施例1相同的部分。
圖4A至4C係液晶顯示裝置針對暗態漏光之測試結果。在從第一偏光件1側以單波長550nm的光線照射液晶顯示裝置之情況下進行測試。
圖4A中的液晶顯示器設置有市售視角補償膜5，且液晶面板中的第一液晶層3不具預傾角(θ 1=0)；圖4B中的液晶顯示器設置有市售視角補償膜5，且液晶面板中的第一液晶層3具有2度的預傾角(θ 1=2)；圖4C為圖3之本發明實施例2之實驗組結果，其液晶顯示器設置有市售視角補償膜5、具有第二液晶層4的補償件，且第一液晶層與第二液晶層皆有2度的預傾角(θ 1=2，θ 2=2)。由圖4A、4B可看出當有預傾角時，漏光和不對稱問題會因為市售視角補償膜的設置而更加嚴重，這是因為市售視角補償膜主要是針對側視角光程差做補償而沒有考慮到預傾角造成的 視角漏光；據此，可明顯看出本發明實施例2設置補償件後可有效改善暗態視角對稱性及漏光程度。
此外，該市售補償膜5亦可設置於該第一液晶層3與該第二偏光件2之間；或者，若在該補償件4附著於該第一液晶層3上並設置於該第二偏光件2及該第一液晶層3之間的情況下，該市售補償膜5可設置於該第一偏光件1與該第一液晶層3之間、或設置於該補償件4和該第二偏光件2之間。據此，本技術領域之人可根據實際條件而調整該些元件之相對位置。
[實施例3]
圖5係本發明再一較佳實施例之液晶顯示裝置示意圖。於本實施例中進一步考量多波長入射光與液晶面板其他膜層造成的影響。該液晶面板更包含在第一液晶層3和補償件4之間設置一薄膜電晶體基板6、及在第一液晶層3和第二偏光件2之間設置一彩色濾光片基板7；除此之外，其餘元件皆與實施例2之圖3液晶顯示裝置相同，於此不再贅述與實施例2相同的部分。
於本實例中，圖5係省略了繪示薄膜電晶體基板6之詳細結構，包括一閘極、一絕緣層、一半導體層、一源極及一汲極等；並且省略了繪示彩色濾光片基板7之詳細結構，包括一黑矩陣、一色層、及一絕緣層等。然而，本技術領域中具有通常知識者可輕易了解省略的薄膜電晶體基板和彩色濾光片基板結構，習知之結構皆可應用於本發明。
圖6A至6C係液晶顯示裝置針對暗態漏光之測試結果。測試條件係從第一偏光件1側以多波長的LED背光模組(BLU)頻譜照射液晶顯示裝置，且液晶面板係具有薄膜電晶體基板、液晶層，及彩色濾光片基板的結構下進行模擬。
圖6A為對照組，模擬當液晶面板的第一液晶層不具預傾角(θ 1=0)並僅搭配市售視角補償膜時的漏光結果；，圖6B為另一對照組，模擬當液晶面板的第一液晶層具2度預傾角(θ 1=2)並僅搭配市售視角補償膜時的漏光結果；圖6C為圖5之裝置之實驗組結果，也就是模擬當液晶面板的第一液晶層具2度預傾角(θ 1=2)並同時搭配市售視角補償膜、具第二液晶層的補償件時的漏光結果，且第二液晶層也具有2度預傾角(θ 2=2)；據此，可明顯看出設置補償件可改善暗態視角對稱性及漏光程度，尤其是對於低漏光區域的改善效果更加明顯。
然而，為了得到更好的效果，發明人更對圖5之液晶顯示裝置中之第二液晶層預傾角(即，第二角度θ 2)和厚度(df)進行調整，結果如圖7所示。因此，可知第二角度(θ 2)約為3度，厚度(df)約6μm時，能夠得到最佳之視角對稱性及最低之漏光程度。據此，可推測當補償件中第二液晶層之平均折射率((nef+nof)/2=1.57325)大於液晶面板中第一液晶層的平均折射率((ne+no)/2=1.5363)，則第二液晶層之第二角度θ 2需稍大於第一液晶層之第一角度θ 1，始能有較好的補償效果。
此外，在本實施例中，補償件4亦可設置於該彩色濾光片基板7和該第二偏光件2之間；或者，若在該市售補償膜5設置於該彩色濾光片基板7與該第二偏光件2之間的情況下，補償件4可設置於該第一偏光件1與該薄膜電晶體基板6之間、該彩色濾光片基板7和該市售補償膜5之間、或該市售補償膜5和該第二偏光件2之間。據此，本技術領域之人可根據實際條件而調整該些元件之相對位置。
於此，本發明之實施例省略了其他習知液晶顯示裝置的其他元件，例如：基板、及背光模組等。基板，如玻璃基板、塑膠基板、矽基板及陶瓷基板等；背光模組，包含背板、導光板、及光學層等。本技術領域中具有通常知識者可輕易了解省略的液晶顯示裝置中元件，習知常用的元件皆可應用於本發明。
在此，如圖8所示，僅以一液晶電視100作為本發明液晶顯示裝置之一示例，除此之外，本發明前述實施例所製得之液晶顯示裝置亦可為手機、筆記型電腦、攝影機、照相機、音樂播放器、行動導航裝置等顯示裝置。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
1‧‧‧第一偏光件
2‧‧‧第二偏光件
3‧‧‧第一液晶層
4‧‧‧補償件

Claims (10)

  1. 一種液晶顯示裝置，包括：一第一偏光件；一第二偏光件，係與該第一偏光件相對設置；一液晶面板，係設置於該第一偏光件及該第二偏光件之間，且該液晶面板包含一第一液晶層，該第一液晶層具有一第一配向方向；以及一補償件，係設置於該第一偏光件與該液晶面板之間、或該第二偏光件與該液晶面板之間，並附著於該液晶面板上，且該補償件包含一第二液晶層，該第二液晶層具有一第二配向方向；其中，該第一配向方向與該第二配向方向實質相同，且該第一液晶層與該第二液晶層具有相反的介電異向性。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中，該第一液晶層中液晶分子之一長軸與該第一偏光件之間具有一第一角度，該第二液晶層中液晶分子之一短軸與該第一偏光件之間具有一第二角度，且該第一角度與該第二角度相差-2至2度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中，該補償件係設置於該第一偏光件及該液晶面板之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中，該補償件係設置於該第二偏光件及該液晶面板之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中，該第一液晶層之尋常光折射率(no)與該第二液晶層之非尋常 光折射率(nef)相同，且該第一液晶層之非尋常光折射率(ne)與該第二液晶層之尋常光折射率(nof)相同。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中，該液晶面板之第一液晶層與該補償件之第二液晶層係滿足下列方程式：[方程式](nof-nef)x df≒(ne-no)x d (ne-no)x d-100<(nof-nef)x df<(ne-no)x d+100其中，nof係該第二液晶層之尋常光折射率，nef係該第二液晶層之非尋常光折射率，df係該第二液晶層之厚度，ne係該第一液晶層之非尋常光折射率，no係該第一液晶層之尋常光折射率，及d係該第一液晶層之厚度。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中，該液晶面板更包括：一彩色濾光片基板，係設置於該第二偏光件及該第一液晶層之間，且該補償件係附著於該彩色濾光片基板上。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中，該液晶面板更包括：一彩色濾光片基板，係設置於該第二偏光件及該第一液晶層之間，且該補償件係設置於該第一偏光件與該液晶面板之間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中，該液晶面板更包括：一薄膜電晶體基板，係設置於該第一偏光件及該第一液晶層之間，且該補償件係附著於該薄膜電晶體基板上。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中，該液晶面板更包括：一薄膜電晶體基板，係設置於該第一偏光件及該第一液晶層之間，且該補償件係設置於該第二偏光件與該液晶面板之間。
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