TWI437331B - 液晶顯示裝置 - Google Patents

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TWI437331B
TWI437331B TW099120857A TW99120857A TWI437331B TW I437331 B TWI437331 B TW I437331B TW 099120857 A TW099120857 A TW 099120857A TW 99120857 A TW99120857 A TW 99120857A TW I437331 B TWI437331 B TW I437331B
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Shih Hung Fan
Yuhren Shen
Cheng Chung Peng
Hsin Ta Lee
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Innolux Corp
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Description

液晶顯示裝置
本發明係關於一種液晶顯示裝置，特別是指一種具有高穿透率特性之廣視角液晶顯示裝置。
液晶顯示裝置係利用液晶分子在不同排列狀態下，對於光線具有不同的偏振或折射效果的特性來控制光線的穿透量，進而使液晶顯示裝置得以產生影像。傳統扭轉向列型(Twisted Nematic，TN)液晶顯示裝置，具有非常好的穿透特性，但受到液晶分子結構與光學特性的影響，相對其視角非常狹窄。因此如何讓顯示器同時兼具廣視角與高的光利用率，將對面板顯示技術造成新的突破。
為了解決此問題，近來業者已開發出其他種形態的廣視角液晶顯示裝置，例如：圖形垂直配向型(Patterned Vertical Alignment，PVA)液晶顯示裝置、多區域垂直配向型(Multi-domain Vertical Alignment，MVA)液晶顯示裝置等；其中PVA型是利用邊緣場效應及補償板達到廣視角的目的。至於MVA型則是將一個像素分隔成多個區域，並使用突起物或ITO之特定圖形結構，使位於不同區域的液晶分子能夠朝不同方向傾倒，因此可以同時達到廣視角與提升穿透率的作用。
目前廣為使用的廣視角技術，皆以垂直配向型為主，並使液晶分子形成多區域分佈；然而，不管是使用MVA或PVA之結構，其兩區域之間的突起物或特定ITO電極圖形結構的間隙上，皆存在著因液晶分子不受電場影響而不傾倒之非連續線(disconnection line)。此現象造成各像素中存在奇異點(singular point)，使得液晶顯示裝置呈現的影像有所瑕疵。
有鑑於此，如何避免像素中因多重區域所產生的光學暗紋，發展出一種廣視角且具高穿透率特性之液晶顯示裝置，是當前顯示器技術的重要課題。
本發明之目的在於提供一種廣視角且同時具有高穿透率特性之液晶顯示裝置。為達上述之目的，本發明揭露一種結合習知技術的優點，並使用摻入手性劑(Chiral)之液晶材料，使分子如MVA、PVA等為多重區域或連續區域的排列方式，開發出兼具高穿透率與廣視角之顯示器。
本發明所採用的技術特點在於：
(1).使用摻入手性劑之向列型液晶材料，並找出Δnd 與d /p 之條件，讓各方位角之穿透率皆可達90%以上。
(2).在如實施例所提的架構下，使液晶分子形成多區域排列或連續區域排列。
本發明所採用技術的效果在於：
(1).當Δnd 與d /p 之條件滿足最大偏極光扭轉效應(polarization rotation effect)，本結構在光學上將不會產生暗紋，並具有高穿透率特性。
(2).當分子朝結構中心形成多區域或連續區域的排列，本結構在光學上具有廣視角的特性。
(3).在負型液晶搭配適當手性劑的條件下，可使本結構兼具高對比特性。
為進一步了解本發明，以下舉較佳之實施例，配合圖示、圖號，將本發明之具體構成內容及其所達成的功效詳細說明如后：
以下實施方式是以穿透型(Transmissive)液晶顯示裝置說明，但半穿反型(Trans-reflective)液晶顯示裝置也可適用。
本發明的技術特徵在於將定向裝置在顯示區內做對稱設計，使得摻入手性劑之向列型液晶，其液晶分子在顯示區內形成連續區域或多重區域的排列，並經由單一或多個顯示區組成單一畫素，其中每一個顯示區的幾何形狀可為正方形或長方形。如第1圖所示係為本發明之液晶分子結構之示意圖，以正方形顯示區101為例，圖中液晶分子102排列由一基板逐漸扭轉至另一基板，並且在顯示區101內產生對稱排列；由於在此架構下液晶分子102長軸分佈於各方位上，故具有廣視角的特性。此外，由於液晶分子102本身的扭轉，使整體排列不會出現奇異點，因而在光學上也可藉由找出液晶相位與液晶分子扭轉角之間的最佳比率，使顯示區101內不會形成暗紋，達到高穿透率的目的。
上述定向裝置可以藉由在基板表面形成凸塊(Protrusion)、凹陷、ITO電極圖紋(ITO pattern)或在表面配向膜進行多重區域配向(Multi-domain alignment)等方式，並在顯示區內做對稱配置。由於定向裝置可使液晶分子產生傾倒，幾何上對稱的配置將可驅使液晶分子也形成對稱排列。不過在實際應用上，由於每一畫素均具有薄膜電晶體(TFT)結構，其表面並非平整，可能破壞分子排列之對稱性及穩定性。因此必須在顯示區中心加入一些結構大小大於液晶層厚度之定向結構，以加強液晶分子排列的穩定度；上述定向裝置將於實施例詳細說明。
本發明之液晶層所使用的液晶分子為向列型液晶材料，其可為負型向列型液晶，亦可為正型向列型液晶。而在垂直配向之負型向列型液晶層中摻入手性劑(Chiral)之後，將使液晶分子沿一軸向扭轉而具有旋光性，因此該結構又簡稱為扭轉垂直配向型(Twisted Vertical Alignment;TVA)液晶，其中分子扭轉角度可藉由調整手性劑濃度來決定。若以d 表示液晶層厚度，並以p 表示手性劑節距(Chiral pitch)，則液晶分子扭轉量可以d /p 比值來表示。第2圖係為高灰階電壓驅動下，扭轉垂直配向型液晶分子排列之側視圖。液晶分子係從一基板至另一基板逐漸扭轉，而且逐漸傾倒至水平後又逐漸站立。隨驅動電壓提升，分子完全傾倒呈水平排列之範圍也隨之擴大。
由於液晶分子具雙折射(Birefringence)特性，當偏極光通過液晶層，將會造成光學相位延遲(Phase retardation)；若以Δn 表示液晶之雙折射係數(亦即快軸及慢軸之間的折射率差)，而液晶層厚度為d ，入射光光波長為λ，則光通過液晶層的光學相位延遲可表示為Δnd ，而Δnd 為其光程差。為了尋找扭轉垂直配向型液晶最佳的光程差Δnd 與d /p 的條件，使光學上具有最大偏極光扭轉效應(Polarization rotation effect)，進而在不同的α角條件下(α角定義如第3圖所示，為液晶中間層分子排列方向與其中一偏光片之偏光軸的夾角)，其入射偏極光皆可順著分子扭轉並在另一基板獲得極大穿透率，因此我們利用有限元素分析法(Finite Element. Method)，在單一區域(single domain)的結構下，以數值模擬各種配向方向及灰階電壓條件，並分析在不同α角的條件下，各種Δnd 與d /p 參數所對應的穿透率分佈。第4A至4F圖係以550 nm波長的入射光源、分子預傾角為89.5°且在高電壓(9V)條件下，經由有限元素分析法模擬得到的數值計算結果。第4A及4B圖係分別為α=45°及α=0°時且上下基板液晶分子配向方向相同時，在各種Δnd 與d /p 參數條件下的穿透率T 分佈等高線圖。其中紅點處所對應的參數，即為滿足極大穿透率(T max =0.5)之條件。
根據實際應用需求，我們可進一步定義適用的穿透率範圍，因此可以在不同的α角條件下找到其所對應的Δnd 與d /p 的範圍，即為本發明適用之最佳參數範圍。舉例說明，若實際應用上穿透率T 需達到極大穿透率T max 的90%，亦即T 0.9T max ，則由第4A及4B圖之穿透率分佈圖，可分別找到在α=45°及α=0°條件下所對應的Δnd 與d /p 參數範圍，而其參數範圍之交集即為最佳條件。因此，當液晶材料在上下基板表面之液晶分子配向方向相同時(如第4A及4B圖所示)，其T 0.9T max 之最佳Δnd 範圍為0.465～0.620，而最佳d /p 範圍則為0.222～0.354。第4C及4D圖係為當上下基板液晶分子配向方向互相垂直時，在α=45°及α=0°時各種Δnd 與d /p 參數所對應的穿透率T 分佈之等高線圖。由該圖亦可找到T 0.9T max 的最佳Δnd 範圍為0.470～0.620，而最佳d /p 範圍則為0.235～0.360。第4E及4F圖係為使用的液晶為正型扭轉向列型液晶時，當上下基板為水平配向且配向方向互為垂直時，各種Δnd 與d /p 參數所對應的穿透率T 分佈之等高線圖。同樣由該等高線分佈圖可以發現，T 0.9T max 之最佳Δnd 範圍為0.415～0.540，而最佳d /p 範圍則為0.194～0.313。
接著我們再針對極大穿透率條件進行討論。第5圖係為當參數d /p 固定在一最佳參數時，穿透率T 在不同的α角條件下隨著不同Δnd 參數變化之曲線圖。圖中係為扭轉垂直配向型液晶，其上下基板表面液晶分子之配向方向相同，且在d /p =0.278時之穿透率T 隨著Δnd 參數變化之曲線。由該圖可以發現，當Δnd =0.53時，各種α角條件皆可達到極大穿透率T =T max 。同理當上下基板表面液晶分子之配向方向互為垂直，且其所對應之參數條件為Δnd =0.556及d /p =0.292時，各α角條件皆可達到極大穿透率T =T max ，在此參數條件下模擬穿透率T 隨著Δnd 參數變化之曲線特性與第5圖相似。當為正型扭轉向列型液晶，上下基板為水平配向且配向方向互為垂直，其極大穿透率參數條件為Δnd =0.476及d /p =0.25，在此參數條件下模擬穿透率T 隨著Δnd 參數變化之曲線特性與第5圖相似。
對於本發明之多重區域(multi-domain)或連續區域(continuous domain)排列的液晶分子而言，各個方向排列的液晶分子可視作各α角條件所對應之光學效應，因此把上述最佳Δnd 及d /p 參數套用至本發明架構，即可獲得極大穿透率的特性。此外扭轉垂直配向型液晶在暗態時仍保有垂直配向型特性，具有極低的穿透率，故也有具有高對比特點。
第6A圖係以本發明之扭轉垂直配向型液晶層為例，在d /p =0.278時(如第5圖所示)，於△nd =0.53的條件下，改變不同的α 角所模擬的穿透率-電壓關係圖(T-V curves)。第6B圖係為一般垂直配向液晶層在不同α 角所計算之穿透率-電壓關係圖。若比較各條件最大穿透率變化，從圖6A中可知當△nd =0.53時為一極大穿透率條件，且在不同α 角皆可達最高穿透率。反觀第6B圖，由於一般垂直配向液晶層並沒有偏極光扭轉效應(polarization rotation effect)，因此即使α =±45°可達到最大穿透率，但隨α 變化，穿透率T 也大幅度的改變，甚至當液晶分子與其中一偏光片穿透軸平行時(α =0°)，將出現暗態。因此由一般垂直配向所形成之多重區域(multi-domain)或連續區域(continuous domain)的排列，顯示區將在α =0°的區域出現暗紋，因而大幅降低整體穿透率。
為了進一步闡述本發明之實施方式，以下將具體說明四種不同之實施方式：
實施方式一：
本實施方式是在非摩擦配向(Non-rubbing)架構下，使用凸塊或邊緣電場之定向裝置。如第7圖所示即為扭轉垂直配向液晶 在單一畫素顯示區域701內，利用四周凸塊702達到定向效果之結構示意圖。在第7圖的示意圖中，並未施加電壓於液晶層，而所使用的扭轉垂直配向液晶則是負型向列液晶材料，同時也混入適當手性劑，使△nd 與d /p 符合最佳參數條件。初始液晶分子藉垂直配向膜使之垂直於基板表面，而靠近凸塊結構的液晶分子會朝特定方向傾斜形成預傾角。圖式第8A圖及第8B圖、附件一及附件二係為△nd =0.56與d /p =0.278的條件下，使用3D有限元素分析法模擬上述結構的結果。第8A圖為施加電壓後液晶分子排列的側視圖，第8B圖則為中間層分子排列的正視圖。從圖中可知顯示區域周圍凸塊結構附近的液晶分子會順著預傾角方向傾倒，驅使液晶分子最終往顯示區域中心傾倒，呈現連續區域的排列。在此結構中，兩偏光片之偏光軸分別為0°與90°。在本發明之扭轉垂直配向液晶結構中可發現，不同區域分佈皆可達到最大穿透率值，且無暗紋；反觀傳統垂直配向液晶結構中，在接近與偏光平行處出現暗紋，因此降低整體的穿透率。附件一及附件二係為本發明之實際樣品結果，分別為是低灰階電壓與高灰階電壓操作下所得到的偏光圖。在本結構中，利用四周凸塊的定向結構，使液晶形成連續區域(continuous domain)的排列，同時在高灰階電壓條件下不會產生暗紋，使穿透率大幅提升，因而量測到整體面板光利用率可大於7%。
四周凸塊結構也可以利用適當的電極圖紋設計來取代，使電極圖紋產生邊緣斜向電場分佈，提供四周液晶傾倒方向。第9圖即為本發明之扭轉垂直配向液晶，在單一畫素由斜向電場提供液晶分子傾倒方向的側視結構示意圖。當上基板電極與下基板電極之間未加電壓時，分子皆垂直排列；當外加電壓V後，若電壓大於等於一臨界電壓Vth 時，因上下基板電極面積大小不一致，在畫素周圍會形成斜向電場(fringe field)分佈，並驅使附近液晶產生傾倒，如第9圖所示。最後，由斜向電場所造成的液晶分子排列同樣將形成如第8B圖所示由四周凸塊結構所產生的分子排列結果。
上述的實施方式是以一個顯示區域做為單一畫素；實際應用上，也可以進一步延伸，同時由二個以上的顯示區域組成單一畫素，亦可達到相同的顯示效果。第10圖即為利用本實施方法之四周凸塊或電極圖紋所延伸的多顯示區域定向結構，薄膜電晶體1001配置於顯示區角落。如第10圖所示之結構(1)、(2)及(3)是在畫素四周以凸塊結構1002作為定向結構，而其中結構(2)及(3)則是利用一中間凸塊結構1003或是利用製作一ITO電極間隙1004，將單一畫素切割成兩個顯示區域。當然，此結構也可以進一步延伸，以ITO電極間隙將單一畫素切割成兩個以上的顯示區域，可視實際需求做調整。如第10圖所示之結構(4)、(5)及(6)是利用四 周邊緣斜向電場1005，提供液晶傾倒方向之結構，而其中結構(5)及(6)則是分別利用一中間凸塊結構1006或利用一ITO電極間隙1007，將單一畫素切割成兩個顯示區域。結構(7)、(8)及(9)則是同時利用四周凸塊1008與邊緣斜向電場1009，使液晶分子產生傾倒之排列。同樣地，此結構也可以一中間凸塊結構1010或一ITO電極間隙1011產生2個以上顯示區，如結構(8)及(9)所示。除了利用凸塊結構與邊緣斜向電場，凹陷結構也同樣具有定向及切割顯示區域的功能。結構(10)及(11)即為利用凹陷結構1012之延伸結構。在畫素四周製作凹陷結構將使液晶分子往外傾倒，進而產生連續區域(continuous domain)的排列。同樣地，利用一中間凹陷結構1013也可以將畫素切割成多個顯示區域。
上述之本發明定向裝置，其目的在於使液晶分子在顯示區域內產生對稱傾倒之排列，在此稱為第一定向裝置。為了進一步使液晶分子之定向排列更加穩定，且不受畫素內因上下基板的不平整或表面TFT結構的影響，可以在與第一定向裝置相同或相對之基板中心加入一第二定向裝置來提升整體排列穩定性。第11圖中即為加入第二定向裝置的範例結構。在第11圖之結構(1)中，其第一定向裝置乃由下基板四周凸塊結構1101所構成，並由一中間凸塊將畫素分割成兩個顯示區域。在此結構中，可以在上基板1102顯示區域之中心配置一凸塊結構1103或一電極圖紋結構1104，做 為第二定向裝置1105。第11圖之結構(2)中，其第一定向裝置1106與第11圖之結構(1)相同，而其第二定向裝置1107則是在第一定向裝置1106之相同基板上，在顯示區域中心處配置一凹陷結構1108。第11圖之結構(3)及(4)則為另一種配置方式，其中第一配向裝置均為四周之凹陷結構1109，且以中心凹陷結構將該畫素分割為兩個顯示區域；第二定向裝置1110則可在相對之基板上且位於顯示區域中心配置一凹陷結構1111，如第11圖之結構(3)所示；亦可將第二定向裝置1112配置於第一配向裝置之相同基板上，於顯示區域中心配置一凸塊結構1113，或一電極圖紋結構1114，如第11圖之結構(4)所示。
在上述第二定向裝置，其形狀可為正方形或圓形或其他具對稱性之形狀。當第二定向裝置之結構大小尺寸大於或等於液晶層厚度時，即可達到使液晶分子穩定排列的目的。
實施方式二：
本實施方式亦是在非摩擦配向的架構下，利用電極與電極間隙之週期性結構之電極圖紋做為第一定向裝置，並搭配四周凸塊結構、四周凹陷結構或四周電極圖紋結構所形成之邊緣斜向電場分佈來控制扭轉垂直配向液晶分子做特定方向的排列。第12圖乃以四周邊緣斜向電場結構1201為例，並於其顯示區域下基板電極1202配置為如結構(1)~(7)之第一定向裝置。在上述結構中，下基 板定向電極L1與ITO電極蝕刻間隙L2寬度為3-5μm，可提供液晶分子呈現對稱排列。同時，又因電極有蝕刻間隙，將造成電極與間隙上分子傾倒的速度不一致，進而驅使液晶分子順著蝕刻方向排列。此外，也可藉由調變a與b兩區電極面積來控制液晶分子排列。同樣地，也可以在上基板且位於顯示區中心配置中心凸塊或中心電極圖紋做為第二定向裝置，進而提升液晶分子排列的穩定性。
圖式第13圖與附件三係為三分之一畫素大小之顯示區域，並利用第12圖結構(1)與四周電極圖紋結構所形成的邊緣斜向電場分佈做為第一定向裝置之數值模擬結果。在此實施例中，顯示區域大小並不限定於三分之一畫素大小，可依實際需求做調整。第13圖係為外加電壓為9V的模擬條件下，扭轉垂直配向液晶之中間層液晶分子之排列情形。從圖中看出，在蝕刻之電極間隙結構上的分子確實可順著蝕刻方向排列。附件三係為其相對應的穿透率分佈圖。在此結構中，上偏光片與下偏光片之偏光軸乃設定在45°與135°的方向上。從附件三的模擬結果也進一步證實，當△nd 與d /p 符合最佳參數條件，即使在偏光片光軸方向上也不會產生暗紋，因此具有高穿透率的特性。
實施方式三：
上述定向裝置皆為讓液晶分子形成連續區域(continuous domain)排列，進一步延伸也可以讓分子形成多區域(multi-domain)的排列。如第14圖所示即為可使液晶分子形成多重區域排列之定向結構示意圖；其中，結構(1)、(2)及(3)是分別在上基板1401及下基板1402，以凸塊結構1403或電極間隙結構1404以ㄑ字型排列，而結構(4)及(5)則是將凸塊結構1405或電極間隙1406以十字型排列，並搭配放射狀電極間隙結構1407。上述結構皆可讓液晶分子形成多重區域的排列。
實施方式四：
此實施方式為表面多區域配向法，可利用一般摩擦配向(rubbing)或光配向(photo alignment)的方法，對表面配向膜進行配向。其配向方向為軸對稱分佈，可使液晶分子形成一多區域(multi-domain)排列或連續區域(continuous domain)排列。第15圖即為在顯示區為三分之一畫素大小條件下，各種配向模式之示意圖，顯示區域大小並不限定於三分之一畫素大小，可依實際需求做調整。當液晶材料為扭轉垂直配向液晶時，其配向模式可為ABC三種組合，或是將兩基板之配向膜配置為相同配向方向(例如：將上下兩基板之配向膜皆配置為a1配向方向)，進一步上述配向模式也可搭配實施例一與實施例二之定向結構使分子形成對稱排 列。對於一般正型扭轉向列型液晶而言，則可藉由第15圖A B C配向模式形成軸對稱扭轉90°的排列方式。
101‧‧‧正方形顯示區
102‧‧‧液晶分子
701‧‧‧單一畫素顯示區域
702‧‧‧凸塊
1001‧‧‧薄膜電晶體
1002‧‧‧凸塊結構
1003、1006、1010‧‧‧中間凸塊結構
1004、1007、1011‧‧‧ITO電極間隙
1005、1009‧‧‧斜向電場
1008‧‧‧凸塊
1012‧‧‧凹陷結構
1013‧‧‧中間凹陷結構
1101‧‧‧凸塊結構
1102‧‧‧上基板
1103、1113‧‧‧凸塊結構
1104、1114‧‧‧電極圖紋結構
1105、1107、1110、1112‧‧‧第二定向裝置
1106‧‧‧第一定向裝置
1108、1109、1111‧‧‧凹陷結構
1201‧‧‧斜向電場結構
1202‧‧‧下基板電極
L1‧‧‧下基板定向電極
L2‧‧‧ITO電極蝕刻間隙
1401‧‧‧上基板
1402‧‧‧下基板
1403、1405‧‧‧凸塊結構
1404、1407‧‧‧電極間隙結構
1406‧‧‧電極間隙
第1圖 係為本發明之液晶分子結構在正方形顯示區。
第2圖 係為本發明扭轉垂直配向型液晶分子在施加電壓後，高灰階電壓條件下之分子排列結構側視圖。
第3圖 係為α角定義之示意圖。
第4A及4B圖 係分別為當上下基板液晶分子配向方向相同時，在不同的△nd 與d /p 的條件下，α =45°(4A)及α =0°(4B)之穿透率分佈等高線圖。此穿透率分佈係以550nm波長的入射光源、上下基板分子預傾角同為89.5°且在高灰階電壓條件下，經由有限元素分析法模擬得到的數值計算結果。
第4C及4D圖 係為當上下基板液晶分子配向方向互相垂直時，在α =45°及α =0°時各種△nd 與d /p 參數所對應的穿透率T 分佈之等高線圖。
第4E及4F圖 係為使用液晶為正型扭轉向列型液晶時，當上下基板為水平配向且配向方向互為垂直時，在α =45°及α =0°時各種△nd 與d /p 參數所對應的穿透率T 分佈之等高線圖。
第5圖 係為為負型扭轉向列型液晶，其上下基板表面液晶分子之定向方向相同，且d /p =0.278時，穿透率T 在不同的α 角條件下隨著不同△nd 參數變化之曲線圖。
第6A至6B圖 係以本發明之扭轉垂直配向型液晶層為例，在d /p =0.278且△nd =0.4675(6A)與△nd =0.53(6B)的條件下，改變不同的α 角所模擬出的穿透率-電壓關係圖(T-V curves)。
第7圖 四周突起結構達到定向效果之結構示意圖。
第8A及8B圖 係為△nd =0.56的條件下，使用3D有限元素分析法模擬第7圖結構在施加電壓後扭轉垂直配向液晶分子排列之側視圖(8A)與中間層之正視圖(8B)。
第9圖 係為本發明之扭轉垂直配向液晶利用斜向場作用形成之分子排列側視圖
第10圖 係為本發明之第一定向裝置各延伸結構。
第11圖 係為本發明於顯示區中心加入第二定向裝置的結構示意圖。
第12圖 係為本發明於顯示區域下板電極結構示意圖。
第13圖 係為本發明之扭轉垂直配向液晶之中間層分子排列情形。
第14圖 係為本發明之多重區域排列之各延伸結構。
第15圖 係為本發明之定向方法為表面配向方式示意圖。
附件一及二 係為本發明之實際實驗量測結果，分別為是低灰階電壓(一)與高灰階電壓(二)操作下所得到的偏光圖。
附件三 係為本發明之扭轉垂直配向液晶之中間層分子排列情形所對應之穿透率分布圖。
701．．．單一畫素顯示區域
702．．．凸塊

Claims (33)

  1. 一種液晶顯示裝置，其至少包含一顯示區域，係包含：一第一基板，其具有一共同電極；一第二基板，其具有至少一畫素單元，該畫素單元係具有一畫素電極，且該畫素電極係位於該顯示區域；一第一偏光片，配置於第一基板上方；一第二偏光片，配置於第二基板下方，且其偏光軸與第一偏光片之偏光軸互為垂直；至少一定向裝置，配置於第一基板與第二基板間，使該定向裝置上之液晶分子朝向顯示區域內部或外部傾倒；以及一摻入手性劑之液晶層，配置於第一基板與第二基板間，並選擇最佳△nd 及d /p 參數，使α 角為任意角度時，其穿透率T 皆可大於一最小穿透率T min ，其中△n 為液晶材料雙折射係數，d 為液晶層厚度，p 為摻入手性劑之節距，α 角的定義為位於液晶層中間液晶分子排列方向與其中一偏光片之偏光軸的夾角，其中，摻入手性劑之液晶層材料為負型扭轉垂直配向型液晶材料，且其在第一基板表面及第二基板表面之傾倒方向之夾角介於0°至90°之間，或者摻入手性劑之液晶層材料為正型扭轉水平配向型液晶材料，且其在第一基板表面及第二基板表面之傾 倒方向之夾角為90°。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中最佳△nd 及d /p 參數的選擇，乃根據下列步驟：(1).依所使用的液晶材料、手性劑材料濃度、液晶層厚度與定向裝置之幾何配置，利用理論計算或實驗量測，找出不同α 角條件下，其各種△nd 及d /p 參數所對應的穿透率T 分佈圖；(2).選擇一適合應用之最小穿透率T min ，則在該穿透率T 分佈圖中必可找到一對應之△nd 及d /p 參數範圍，使得在該參數範圍中的穿透率滿足T T min ；(3).選取當α =0°時，滿足T T min 所對應之△nd 及d /p 參數範圍為第一參數範圍；(4).選取當α =45°時，滿足T T min 所對應之△nd 及d /p 參數範圍為第二參數範圍；(5).選取第一參數範圍與第二參數範圍之交集為最佳△nd 及d /p 之參數範圍。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之液晶顯示裝置，其中定向裝置進一步包含：一第一定向裝置，設置於該第一基板或該第二基板，使顯示區 域內之液晶分子在外加電壓後呈現連續區域之對稱排列。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示裝置，其中第一定向裝置由一凸塊結構所構成，且該結構環繞於畫素電極外四周。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示裝置，其中第一定向裝置由一電極圖紋結構所構成，且該結構可在共同電極與畫素電極之間形成一環繞畫素電極四周的斜向場分佈。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示裝置，其中第一定向裝置同時由一凸塊結構及一電極圖紋結構設置在於同一基板所構成。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示裝置，其中第一定向裝置由一凹陷結構所構成，且該結構環繞於畫素電極外四周。
  8. 如申請專利範圍第4項、第5項或第6項所描述之液晶顯示裝置，可使用凸塊或電極間隙之結構進一步將畫素電極區隔為兩個以上的顯示區域。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示裝置，可使用凹陷結構進一步將畫素電極區隔為兩個以上的顯示區域。
  10. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示裝置，進一步包含一第二定向裝置，設置於該第一基板或該第二基板，使由第一定向裝置所產生的液晶分子對稱排列之對稱中心位於該顯示區域之幾何中心附近。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之液晶顯示裝置，其中第二定向裝置為一凸塊結構，且其幾何形狀可以為正方形、圓形或其他對稱形狀。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之液晶顯示裝置，其中第二定向裝置為一電極圖紋結構，且其幾何形狀可以為正方形、圓形或其他對稱形狀。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之液晶顯示裝置，其中第二定向裝置為一凹陷結構，且其幾何形狀可以為正方形、圓形或其他對稱形狀。
  14. 如申請專利範圍第2項所述之液晶顯示裝置，其中定向裝置進一步包含：一第一定向裝置，設置於該第一基板或該第二基板；以及一第二定向裝置，設置於該第一基板或該第二基板，其中第一定向裝置為一對稱排列之電極與電極間隙結構，第二定向裝置為一與第一定向裝置結構相應而設之結構，並與第一定向裝置設置於同一基板，且結合第一定向裝置及第二定向裝置之結構將可使顯示區域內之液晶分子在外加電壓後呈現連續區域之對稱排列。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之液晶顯示裝置，其中對稱排列之電極與電極間隙結構，其最佳電極與電極間隙寬度為3~5微米。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之液晶顯示裝置，其中第二定向裝置係由凸塊結構所構成，且該結構環繞於畫素電極外四周。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之液晶顯示裝置，其中第二定向裝置係由凹陷結構所構成，且該結構環繞於畫素電極外四周。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之液晶顯示裝置，其中第二定向裝置係由四周電極圖紋所構成，且該結構可在共同電極與畫素電極之間形成一環繞畫素電極四周的斜向場分佈。
  19. 如申請專利範圍第2項所述之液晶顯示裝置，其中定向裝置進一步包含：一第一定向裝置，設置於該第一基板或該第二基板；以及一第二定向裝置，設置於該第一基板或該第二基板，其中第一定向裝置為一週期性排列之結構，第二定向裝置為一與第一定向裝置結構相應而設之結構，且結合第一定向裝置及第二定向裝置之結構將可使顯示區域內之液晶分子在外加電壓後呈現多重區域之對稱排列。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之液晶顯示裝置，其中第一定向裝置係由複數個凸塊結構所構成，且設置於同一基板。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之液晶顯示裝置，其中第一定向裝置係由複數個電極間隙結構所構成，且設置於同一基板。
  22. 如申請專利範圍第19項所述之液晶顯示裝置，其中第一定向裝置係同時由複數個凸塊結構與複數個電極間隙結構所構成，且設置於同一基板。
  23. 如申請專利範圍第19項所述之液晶顯示裝置，其中第二定向裝置為複數個凸塊結構，且設置於第一定向裝置之另一基板。
  24. 如申請專利範圍第19項所述之液晶顯示裝置，其中第二定向裝置為複數個電極間隙結構，且設置於第一定向裝置之另一基板。
  25. 如申請專利範圍第19項所述之液晶顯示裝置，其中第二定向裝置同時包含複數個凸塊結構與複數個電極間隙結構，且設置於第一定向裝置之另一基板。
  26. 如申請專利範圍第2項所述之液晶顯示裝置，其中定向裝置為摩擦配向裝置，可將顯示區域內之液晶分子定向排列為對稱排列。
  27. 如申請專利範圍第2項所述之液晶顯示裝置，其中定向裝置為 光配向裝置，可將顯示區域內之液晶分子定向排列為對稱排列。
  28. 如申請專利範圍第3至7與第9至13項中任一項所述之液晶顯示裝置，其中定向裝置為摩擦配向裝置，可將顯示區域內之液晶分子定向排列為對稱排列。
  29. 如申請專利範圍第3至7與第9至13項中任一項所述之液晶顯示裝置，其中定向裝置為光配向裝置，可將顯示區域內之液晶分子定向排列為對稱排列。
  30. 如申請專利範圍第8項所述之液晶顯示裝置，其中定向裝置為摩擦配向裝置，可將顯示區域內之液晶分子定向排列為對稱排列。
  31. 如申請專利範圍第8項所述之液晶顯示裝置，其中定向裝置為光配向裝置，可將顯示區域內之液晶分子定向排列為對稱排列。
  32. 如申請專利範圍第14至18項中任一項所述之液晶顯示裝置， 其中定向裝置為摩擦配向裝置，可將顯示區域內之液晶分子定向排列為對稱排列。
  33. 如申請專利範圍第14至18項中任一項所述之液晶顯示裝置，其中定向裝置為光配向裝置，可將顯示區域內之液晶分子定向排列為對稱排列。
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