TWI498639B - 顯示裝置與應用於多域垂直配向型液晶顯示裝置之偏光板 - Google Patents

Description

顯示裝置與應用於多域垂直配向型液晶顯示裝置之偏 光板

本發明係有關於顯示裝置，特別係有關於具有繞射光學元件的顯示裝置。

目前影像顯示器主要有液晶顯示器、電漿顯示器、有機發光二極體顯示器及電子紙顯示器等等。其中，液晶顯示裝置係一非自發光之顯示器，因此，一般需利用背光源來產生光線，並使其穿透擴散膜、增亮膜等光學膜層，來形成一均勻之平面光射入液晶顯示面板，藉以呈現影像。

一般廣視角液晶顯示器，例如垂直(vertical aligned)或多域垂直配向型(multi-domain vertical aligned)液晶顯示器)，雖然視角較廣，但是在特定觀察角度的影像仍有改善空間，例如在左右兩側視角觀察時，便會察覺到影像的色彩及亮度與正視觀賞時不同，而且會隨著視角變大而差異更大。而在左上、左下、右上、右下等特殊視角時，影像偏差問題更甚，又會產生漏光導致對比下降的問題。

因此，需要一種顯示裝置，其可改善亮度變異或色彩變異等等影像品質的問題。

本發明係有關於一種顯示裝置，可改善亮度變異或色彩變異等影像品質的問題。

提供一種顯示裝置，包括一液晶顯示器、一第一偏光板、一第二偏光板與一繞射光學元件。液晶顯示器包括一背光模組與一液晶面板。液晶面板包括一第一基板、一第 二基板與一液晶層。液晶層係配置於第一基板與第二基板之間且包含液晶分子。當未在液晶層中產生電場時，液晶分子係大致垂直於第一基板與第二基板的表面，或與第一基板與第二基板的表面之間具有一預傾角。當在液晶層中產生電場時，液晶分子係偏轉成一液晶傾倒方向。第一偏光板配置於第一基板上。第二偏光板配置於第二基板與背光模組之間。第一偏光板的偏光方向係垂直於第二偏光板的偏光方向。繞射光學元件包括一第一繞射光柵，並配置於第一偏光板的出光側上。第一繞射光柵的方位角係以第一偏光板的吸收軸為基準。

提供一種應用於多域垂直配向型液晶顯示裝置之偏光板，包括一第一偏光板與一繞射光學元件。第一偏光板具有一光吸收軸。繞射光學元件包括一第一繞射光柵，並配置於第一偏光板之一側。第一繞射光柵之光柵方向與光吸收軸的夾角係在0±15度或90±10度的範圍內。

下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

第1圖繪示本發明一實施例之顯示裝置的立體圖。第2圖至第8圖、第17圖至第31圖繪示實施例中的繞射光學元件。第9圖至第16圖繪示實施例中繞射光學元件的光柵區域。第32圖繪示一實施例之顯示裝置的剖面圖。第33A-1圖、第33B-1圖繪示顯示器中之基板與液晶層的立體圖，其中液晶層中未產生電場。第33A-2、第33B-2圖繪示顯示器中之基板與液晶層的上視圖，其中液晶層中 未產生電場。第34A圖繪示液晶層中受電場造成液晶分子的液晶傾倒方位角。第34B-1圖繪示顯示器中之基板與液晶層的立體圖，其中液晶層中係有產生電場。第34B-2圖繪示顯示器中之基板與液晶層的上視圖，其中液晶層中係有產生電場。第35圖至第43圖、第49圖至第51圖、第57圖至第59圖繪示繞射光學元件與偏光板之偏光方向的關係。第44圖、第52圖、第60圖繪示顯示器在方位角ψ固定在0度、改變天頂角θ測得的亮態亮度與對比。第45圖、第53圖、第61圖繪示顯示器在方位角ψ固定在0度、改變天頂角θ測得的暗態亮度。第46圖、第54圖、第62圖繪示顯示器在方位角ψ固定在90度、改變天頂角θ測得的亮態亮度與對比。第47圖、第55圖、第63圖繪示顯示器在方位角ψ固定在90度、改變天頂角θ測得的暗態亮度。第48圖為具有單一方位角之繞射光柵的繞射光學元件的顯示器，其在不同方位角ψ的正視暗態亮度與中央對比。第56圖為具有兩種方位角之繞射光柵的繞射光學元件的顯示器，其在不同方位角ψ的正視暗態亮度與中央對比。第64圖為具有三種方位角之繞射光柵的繞射光學元件的顯示器，其在不同方位角ψ的正視暗態亮度與中央對比。

請參照第1圖，繞射光學元件2係配置在用以顯示影像之顯示器10的出光側上。顯示器10也可與其他元件(例如裝置觸控元件而形成一觸控面板)做結合，繞射光學元件2亦可配置在其他元件(例如抗反射膜、觸控面板)並配置在顯示影像之顯示器10的出光側上。於實施例中，顯示 器10為垂直或多域垂直配向型(Vertical Aligned/Multi-domain Vertical Aligned)液晶顯示器。於實施例中，顯示器10的出光側的偏光板(未顯示)的吸收軸平行於顯示器的長邊，以此液晶顯示器10的出光側的偏光板的吸收軸為用來定義方位角之X軸，入光側的偏光板的吸收軸係大致垂直於X軸。於另一實施例中，也可以調整顯示器10的出光側的偏光板(未顯示)的吸收軸平行於顯示器的短邊，以此液晶顯示器10的出光側的偏光板的吸收軸為用來定義方位角之Y軸，入光側的偏光板的吸收軸係大致垂直於Y軸。於實施例中，繞射光學元件2亦可與偏光板作結合，或是將繞射光學元件2置於兩偏光板之間。繞射光學元件2可為設置有光柵(例如相位光柵)之膜片，用以繞射顯示器10所發出之光線。在此將顯示器10的出光側的偏光板(未顯示)的吸收軸為方位角之X軸，觀看液晶顯示器的觀測角以球座標系統中的天頂角θ與方位角ψ來表示。其中，ψ為方位角，此方位角ψ為圖中在X軸及Y軸平面上與X軸所夾的角度。而天頂角θ為與X軸及Y軸平面垂直之Z軸之夾角。而任意兩方向所夾角度的表示方式以逆時針方向夾角為正、順時針方向夾角為負。

背光模組配置於液晶面板的一側，以提供液晶面板顯示所需要的面光源，可以採用直下式背光模組或側邊入光式背光模組。

請參照第2圖，於實施例中，繞射光學元件32係包括互相分開的光柵區域43與光柵區域53。繞射光學元件32之光柵區域43與光柵區域53以外的「一般區域(或非 光柵區域)」係產生較低程度之繞射作用的區域，詳細地來說，光柵區域43與光柵區域53能對特定方向穿透的光線造成零階繞射(出射方向不變直接出射)光和非零階繞射(出射方向改變)光總和之強度比低於100：1的高繞射效果，「一般區域(或非光柵區域)」則係對穿透的光線造成零階繞射(直接出射)光和非零階繞射(出射方向改變)總合光之強度比高於100：1的低繞射效果，以增強光的透過量。或者，「一般區域(或非光柵區域)」幾乎不讓光線穿過，亦即為非透光的區域，也可以有相同的效果。光柵區域43與光柵區域53係分別排列成複數個橫列。交錯排列的光柵區域43與光柵區域53係構成複數個直行。光柵區域43與光柵區域53係分別具有週期固定(亦即繞射光柵44結構之波峰(波谷)連線間具有一致的間距，或繞射光柵54結構之波峰(波谷)連線間具有一致的間距)且方向(方位角)相同的繞射光柵44與繞射光柵54。

繞射光學元件的形成，在此併入台灣專利申請號99119949作為參考。

於實施例中，繞射光柵的方向係以繞射光柵結構上波峰(波谷)連線的方向，換句話說是脊(溝)的方向。光柵區域中以實線表示實施例中繞射光柵的方向，繞射光柵的方向與X軸所夾的角度為繞射光柵之方位角τ。於一實施例中，繞射光柵的週期表示繞射光柵結構中波峰與波峰之間(或波谷與波谷之間)的間距。例如，繞射光柵44的週期D1係1 μm，表示光柵區域43中的繞射光柵結構中波峰與波峰之間距為1 μm。繞射光柵54的週期D2也可為1 μm。 繞射光柵44的方向係不同於繞射光柵54的方向。繞射光柵44的方向可垂直於繞射光柵54的方向。於此例中，舉例來說，繞射光柵44的方位角τ1係90度，繞射光柵54的方位角係0度。光柵區域43與光柵區域53可為圓形，分別具有直徑K1以及K2例如28 μm-29 μm。繞射光柵材料的折射率約為1.49，波峰與波谷之間高低的差約為0.4μm。繞射光柵結構的設計例如材料的折射率、波峰與波峰之間距、波峰與波谷之間的高低差的設計，以能對特定方向穿透的光線造成零階繞射(直接出射)光和某特定範圍的非零階繞射(例如出射方向相較於原入射方向產生偏折大於15度以上之繞射範圍)光總合之強度比低於100：1的高繞射效果為宜。非光柵區域則設計係對穿透的光線造成零階繞射(直接出射)光和某特定範圍的非零階繞射(例如出射方向相較於原入射方向產生偏折大於15度以上之繞射範圍)總合光之強度比高於100：1的低繞射效果為宜，設計方法則不再贅述。

於其他實施例中，單一個光柵區域亦可具有方位角相同而週期有變化的繞射光柵。舉例來說，在單一個光柵區域中，係由兩組波峰(波谷)連線間距的繞射光柵所組成，大致為1 μm與0.5 μm。光柵區域可占繞射光學元件面積之17.5%~94%。

請參照第2圖，在由光柵區域43與光柵區域53交錯配置所構成之行列中，光柵區域43與光柵區域53之間的最近距離可視實際需求調整成固定或具有變化性的。舉例來說，光柵區域43與光柵區域53之間的最近的距離S1、 S2可介於1 μm-15 μm，例如皆為1 μm、9 μm或15 μm。於其他實施例中，距離S1係9 μm，距離S2係15 μm。於另一實施例中，光柵區域43與光柵區域53之間的最近的距離可以為0甚至是負數(即光柵區域43與光柵區域53有互相重疊的區域)。於另一實施例中，光柵區域43與光柵區域43之間或光柵區域53與光柵區域53之間的最近的距離可以為0甚至是負數(即光柵區域43與光柵區域43有互相重疊的區域，或是光柵區域53與光柵區域53有互相重疊的區域)。

請參照第2圖，舉例來說，在分別由光柵區域43與光柵區域53所構成之行列中，光柵區域43之間的最近距離與光柵區域53之間的最近距離可分別視實際需求調整成固定或具有變化性的。於一實施例中，光柵區域43之間的最近的距離S4與光柵區域53之間的最近的距離S5係分別介於1 μm-15 μm，例如1 μm與13 μm。於另一實施例中，光柵區域43之間的最近的距離S4與光柵區域53之間的最近的距離S5可以為0甚至是負數(即光柵區域43之間或光柵區域53之間有互相重疊的區域)。於另一實施例中，光柵區域43與光柵區域43之間或光柵區域53與光柵區域53之間的最近的距離可以為0甚至是負數(即光柵區域43與光柵區域43有互相重疊的區域，或是光柵區域53與光柵區域53有互相重疊的區域)。

第3圖之繞射光學元件62與第2圖之繞射光學元件32的不同處在於，繞射光學元件62係具有繞射光柵74方位角一致的光柵區域73。第4圖之繞射光學元件82與第 2圖之繞射光學元件32的不同處在於，繞射光學元件82係包括繞射光柵94、104與114方位角不同的光柵區域93、103與113。舉例來說，繞射光柵94的方位角τ2係135度，繞射光柵104的方位角係0度，繞射光柵114的方位角τ3係45度。

第5圖之繞射光學元件122與第2圖之繞射光學元件32的不同處在於，光柵區域133與光柵區域143係分別排列成複數個橫列，且光柵區域133與光柵區域143在垂直方向係互相交錯地排列。

第6圖之繞射光學元件152與第2圖之繞射光學元件32的不同處在於，所有的光柵區域163與光柵區域173係交錯地排列。

第7圖之繞射光學元件182與第2圖之繞射光學元件32的不同處在於，光柵區域193之繞射光柵194與光柵區域203之繞射光柵204的方位角係具有0度與90度以外的角度。舉例來說，繞射光柵194的方位角τ4係45度，繞射光柵204的方位角τ5係135度。

於一實施例中，繞射光學元件中的繞射光柵方向也可以有四個以上方向不同的光柵區域所組成。請參照第8圖，舉例來說，繞射光學元件192之繞射光柵174的方位角為0度，繞射光柵184的方位角τ6為45度，繞射光柵214的方位角τ7為90度，繞射光柵234的方位角τ8為135度。於另一實施例中，具有三組以上方位角不同的繞射光柵地繞射光學元件，方位角不同的光柵區域之間也可以彼此交錯排列。

於一實施例中，單一光柵區域中的繞射光柵方向並不限定只有一個方向。一個光柵區域也可以由複數個方向方位角的繞射光柵所組成，此外光柵區域亦不限定於如第2圖至第8圖所示的圓形輪廓。單一光柵區域具有四個繞射光柵方向的實施例，例如可包括正方形(第9圖)、長方形(第10圖)或其他四邊形。單一光柵區域具有三個繞射光柵方向的實施例，例如可包括正三角形(第11圖)、等腰三角形(第12圖)、不等腰三角形(第13圖)。單一光柵區域具有多個繞射光柵方向的實施例，例如可包括正五邊形(第14圖)或其他任意五邊形；正八邊形(第15圖)或其他任意八邊形；橢圓形(第16圖)或其他任意曲面的形狀；或其他合適的任意形狀。此外，前述多邊形間的光柵亦可複數個不同方向光柵的組合，而非必需形成一多邊形即有效果。

於一些實施例中，繞射光學元件212包括如第17圖所示的光柵區域223。請參照第17圖，於一實施例中，光柵區域223的週期T係20~250 μm。光柵區域223的寬度W係19 μm至237.5 μm。繞射光柵224的週期N係1 μm。繞射光柵224之間的距離M係1μm至12.5μm。於另一實施例中，光柵區域223之間的最近的距離可以為0甚至是負數(即光柵區域223與鄰近光柵區域223間有互相重疊的區域)。繞射光柵224的方位角為90度。

第18圖所示之繞射光學元件212A與第17圖所示之繞射光學元件212的差異在於，光柵區域223A之繞射光柵224A的方位角為0度。於其他實施例中，光柵區域的圖案並不限於如第18圖所示之光柵區域223A的長條圖 案，而可具有如第19圖所示之固定間距排列的方形圖案、第20圖所示之變化間距排列的方形圖案、第21圖所示之交錯排列的方形圖案、第22圖所示之任意排列的方形圖案、第23圖所示之固定間距排列的菱形圖案、第24圖所示之變化間距排列的菱形圖案、第25圖所示之任意排列的方形圖案、第26圖所示之任意排列的方形圖案、第27圖所示的任意圖案的組合，其中在一些實施例中，第27圖所示的圖案還可以隨意改變、倒置。實施例之光柵區域的圖案可根據需求適當的改變。

請參照第28圖，繞射光學元件232也可包括繞射光柵244、254。繞射光學元件232亦可視為由具有繞射光柵244的光柵區域與具有繞射光柵254的光柵區域互相重疊所構成。於一實施例中，繞射光學元件262包括如第29圖所示的光柵區域273與光柵區域283。繞射光學元件292亦可包括如第30圖所示的光柵區域303與光柵區域313。

繞射光學元件的光柵區域並不限定於規則組合的排列，而可視實際情況調整成不規則組合的排列。請參照第31圖，舉例來說，繞射光學元件322亦可包括不規則組合排列的光柵區域333、343、353、363與373。

於實施例中，亦可視實際情況將多數個繞射光學元件疊合使用。不同層次的光柵區域可配置成具有相同圖案(亦即具有相同的形狀或繞射光柵)的係互相重疊，或配置成具有不同圖案(亦即具有不同的形狀或具有不同條件的繞射光柵)的係互相重疊。請參照第2圖，舉例來說，係將一繞射光學元件32與另一繞射光學元件32重疊使用，其中一 個繞射光學元件32中的光柵區域53係與另一個繞射光學元件32中的光柵區域43重疊，一個繞射光學元件32中的光柵區域43係與另一個繞射光學元件32中的光柵區域53重疊。舉例來說，當使用雷射光源對如第2圖之單一層繞射光學元件32正射照射時，會產生兩種方向(如0/180度、90/270度)的繞射光線。但當使用雷射光源對由多層繞射光學元件構成的堆疊結構來照射時，不但會產生單一層繞射光學元件之繞射方向的穿透光，也會產生其他繞射方向(例如斜方向)的穿透光。這主要原因是繞射元件上的結構週期，多了斜方向的週期結構，另外推測例如原本垂直射入靠近入光側的光柵區域的光在繞射後，又射入遠離入光側且方向不同的光柵區域而再一次地被繞射，因此除了單一層繞射光學元件產生的兩種方向(如0/180度、90/270度)的繞射光線之外，還會產生其他斜方向(如45度、135度、225度、315度)的繞射光線。

在使用多層繞射光學元件所構成之堆疊結構的實施例中，可視實際情況將具有相同圖案的光柵區域配置成互相重疊。請參照第2圖，於一實施例中，舉例來說，係由一繞射光學元件32與另一繞射光學元件32重疊所組成，其中一個繞射光學元件32中的光柵區域43與另一個繞射光學元件32中的光柵區域43重疊，一個繞射光學元件32中的光柵區域53與另一個繞射光學元件32中的光柵區域53重疊。如此還可以增加繞射的效果。

於實施例中，繞射光學元件係根據顯示器的條件與欲調整的效果而定。

請參照第32圖，於實施例中，顯示器410係液晶顯示器例如垂直或多域垂直配向型(Vertical Aligned/Multi-domain Vertical Aligned)液晶顯示器，且包括背光模組411、液晶面板427、偏光板415與425。液晶面板427係配置於背光模組411上且包括例如薄膜電晶體基板416、液晶層418與彩色濾光片基板421。薄膜電晶體基板416與彩色濾光片基板421可分別具有電極層417與419。於一些實施例中，配向膜(未顯示)亦可配置於電極層417與419上。液晶層418係配置於薄膜電晶體基板416與彩色濾光片基板421之間。偏光板415可配置於薄膜電晶體基板416與背光模組411之間(液晶面板427的入光側)。偏光板425可配置於彩色濾光基板421上(液晶面板427的出光側)。繞射光學元件402可配置於偏光板425的出光側上。於其他實施例中，此繞射光學元件402也可以配置於配置於彩色濾光基板421上與偏光板425之間(未繪示)。而繞射光學元件402的配置上並不限於將波峰結構面對偏光板425，亦可背對偏光板425。而此繞射光學元件425也可以再堆疊其他有不同的功能的配件(例如抗反射層、防刮層等)。

液晶層418的液晶分子428的方向可隨著液晶層418中電場的情況改變。於實施例中，當未在液晶層418中產生電場，例如施加至電極層417與電極層419(第32圖)皆為零時，液晶分子428係大致垂直於薄膜電晶體基板416與彩色濾光片基板421的表面，如第33A-1圖的剖面圖與第33A-2圖的上視圖所示。當在液晶層418中產生電場， 例如分別在電極層417與電極層419施加不同的電壓而在之間產生壓差時，液晶分子428係受電場影響而偏轉成一液晶傾倒方向而於液晶方位角，液晶分子有一與相對於電極層之液晶傾角。於另一實施例中，在未施加電場時，靠近薄膜電晶體基板416的液晶分子428可相對於薄膜電晶體基板416的表面夾有一大於60度之預傾角PA，愈遠離薄膜電晶體基板416的液晶分子428則逐漸趨向垂直於薄膜電晶體基板416與彩色濾光片基板421，如第33B-1圖的剖面圖與第33B-2圖的上視圖所示。於又另一實施例中(未繪示)，靠近彩色濾光片基板421的液晶分子428可相對於彩色濾光片基板421的表面夾有一大於60度之預傾角，愈遠離彩色濾光片基板421的液晶分子428則逐漸趨向垂直於薄膜電晶體基板416與彩色濾光片基板421。於再一實施例中(未繪示)，靠近薄膜電晶體基板416以及彩色濾光片基板421的液晶分子428相對於薄膜電晶體基板416以及彩色濾光片基板421的表面各夾有一大於60度之預傾角。在液晶分子428具有預傾角的例子中，當在液晶層418中產生電場，例如分別在電極層417與電極層419施加不同的電壓而在之間產生壓差時，液晶分子428受電場與預傾方向影響而會更快偏轉至液晶傾倒方向而於液晶方位角，液晶分子有一與相對於電極層之液晶傾角。在一實施例中，以彩色濾光片基板421上的偏光板的吸收軸為方位角之X軸，液晶傾倒方向對應基板例如彩色濾光片基板421之方位角定義為液晶傾倒方位角Q，如第34A圖所示。換句話說，液晶分子428的頭端在基板例如彩色濾光片基板421表面上的投影方向與X軸的夾角，為液晶傾 倒方位角Q。其中當顯示器410為單域垂直配向型(Single-domain Vertical Aligned)液晶顯示器時，會僅產生單一種液晶傾倒方位角Q，此單一液晶傾倒方向與出光側的偏光板的吸收軸夾45度，例如對稱的液晶傾倒方位角45度、135度、225度或是315度。其中當顯示器410為雙域垂直配向型(Two-domain Vertical Aligned)液晶顯示器時，可以理解會同時產生兩種液晶傾倒方位角Q，此兩種液晶傾倒方向與出光側的偏光板的吸收軸夾角均為45度，例如對稱的液晶傾倒方位角45度與135度或是225度與315度；或是例如對稱的液晶傾倒方位角45度與225度或是135度與315度。其中當顯示器410為多域垂直配向型(Multi-domain Vertical Aligned)液晶顯示器時，可以理解會同時產生多種液晶傾倒方位角Q，例如對稱的液晶傾倒方位角45度、135度、225度與315度如第34B-1圖的剖面圖與第34B-2圖的上視圖所示，或其他的液晶傾倒方位角。另外，多域垂直配向型(Multi-domain Vertical Aligned)液晶顯示器亦可包含有低色偏(low color shift)技術，常見之技術為八域垂直配向型(eight-domain Vertical Aligned)液晶顯示技術，其中加某電壓值時，其中四域(液晶傾倒方位角45度、135度、225度與315度)之液晶傾角與另外四域(液晶傾倒方位角亦是45度、135度、225度與315)之液晶傾角是不同的。

於一些實施例中，繞射光學元件係根據顯示器410(第33A、33B圖)之液晶分子428的條件而定

於一些實施例中，繞射光學元件也可根據顯示器410 之配向膜的條件而定。

於一些實施例中，使用的繞射光學元件係根據偏光板的配置方式而定。請參照第35圖，於實施例中，其中系統的方位角係以位於出光側之偏光板(上偏光板)的吸收軸為基準。因此位於出光側之偏光板(上偏光板)之偏光方向445的方位角g₁ 係90度(即偏光板的穿透軸的方位角是90度、吸收軸的方位角是0度(水平於X軸))。鄰近背光模組之偏光板(下偏光板)之偏光方向455的方位角係0度(即偏光板的穿透軸方位角是0度、吸收軸方位角是90度(垂直於X軸))。繞射光學元件462(與第2圖的繞射光學元件32相似)係具有光柵區域473與483，分別具有光柵方向之方位角為0度的繞射光柵474與光柵方向之方位角為90度的繞射光柵484。繞射光柵483的密度係大於或等於繞射光柵473的密度。於此例中，由光柵區域473構成之橫列的長軸方向的方位角與由光柵區域483構成之橫列的長軸方向的方位角係0度。由光柵區域473與光柵區域483交錯配置所構成之直行的長軸方向的方位角係90度。

第36圖所示之實施例與第35圖所示之實施例的差異在於，光柵區域493(相似於第35圖的光柵區域473)與光柵區域503(相似於第35圖的光柵區域483)係互相交錯地排列。於此例中，由光柵區域493構成之橫列的長軸方向496的方位角與由光柵區域503構成之橫列的長軸方向497的方位角係0度。由光柵區域493與光柵區域503交錯配置所構成之直行的長軸方向498的方位角係60度。第37圖所示之實施例與第35圖所示之實施例的差異在 於，光柵區域513(相似於第35圖的光柵區域473)與光柵區域523(相似於第35圖的光柵區域483)係互相交錯地排列。於此例中，由光柵區域513與光柵區域523交錯配置所構成之橫列的長軸方向的方位角係0度。由光柵區域513與光柵區域523交錯配置所構成之直行的長軸方向的方位角係90度。

請參照第38圖，位於出光側之偏光板(例如第32圖中的偏光板425)之偏光方向505的方位角係90度(即偏光板425的穿透軸的方位角是90度、吸收軸的方位角是0度)。鄰近背光模組之偏光板(例如第32圖中的偏光板415)之偏光方向515的方位角係0度(即偏光板455的穿透軸方位角是0度、吸收軸方位角是90度)。繞射光學元件522(與第4圖的繞射光學元件82相似)係具有光柵區域533、543與553，舉例來說，分別具有光柵方向之方位角為135度的繞射光柵534、光柵方向之方位角為0度的繞射光柵544與光柵方向之方位角為45度的繞射光柵554。

請參照第39圖，位於出光側之偏光板(例如第32圖中的偏光板425)之偏光方向545的方位角係90度(即偏光板的穿透軸的方位角是90度、吸收軸的方位角是0度)。鄰近背光模組之偏光板(例如第32圖中的偏光板415)之偏光方向555的方位角係0度(即偏光板的穿透軸方位角是0度、吸收軸方位角是90度)。繞射光學元件562(與第7圖的繞射光學元件182相似)係具有光柵區域573與583，分別具有光柵方向之方位角為135度的繞射光柵574與光柵方向之方位角為45度的繞射光柵584。

請參照第40圖，位於出光側之偏光板(例如第32圖中的偏光板425)之偏光方向605的方位角係90度。鄰近背光模組之偏光板(例如第32圖中的偏光板415)之偏光方向615的方位角係0度。搭配使用的繞射光學元件622係與第40圖的繞射光學元件292相似，係具有光柵區域603與613，分別具有複數個繞射光柵方向的繞射光柵604與光柵方向之方位角為90度的繞射光柵614。

<第一實驗例>

實驗方法係以Konica Minolta CS-2000量測V260B3-LE1(CMI公司製品)，其中配置有如第17圖顯示之繞射光學元件212(T=124μm,W=117μm,N=1μm,M=7μm)，且位於出光側之偏光板(上偏光板)之偏光方向的方位角係90度，鄰近背光模組之偏光板(下偏光板)之偏光方向的方位角係0度。以逆時針方向每5度測量顯示器之亮態與暗態，並計算對比值(亮態(255灰階)亮度/暗態(0灰階)亮度)以及各灰階正規化亮度(各灰階亮度/亮態(255灰階)亮度)，數據顯示於表1。從表1的結果可知，繞射光柵224的方位角在0±15度或90±10度的範圍內時，顯示器具有較高(70%以上)的對比值。

一測試係調整繞射光柵角度，量測對顯示器的特定灰階在天頂角為0°時的正規化亮度與在天頂角為45°或60°時的正規化亮度差，以得到正規化亮度差異。其中係以未放置繞射光學元件的顯示器為比較例。

測試的結果顯示，在ψ=0之觀測角度時，比較例在天頂角θ=45之正規化亮度與天頂角θ=0之正規化亮度兩者間差值於112灰階為最大(15.66%)，因此以112灰階為(θ,ψ)=(45,0)之觀察基準。相較於比較例，有使用繞射光學元件212之顯示器的正規化亮度值差異小。於實施例中，繞射光柵224的方位角可在-90~-30度的範圍內，正規化亮度均有改善；或-90~-70度的範圍內，θ於45°與0°正規化亮度差異的最佳值之變化在10%內。由於表1顯示此繞射光學元件212呈現著相當的對稱性，因此繞射光柵224的方位角可在-90±60度的範圍內，或-90±20度的範圍內。詳細地舉例來說，從表2A顯示的結果發現，隨著繞射光學元件212中繞射光柵224的方位角偏離-90度角越大，於θ=45之天頂角量測112灰階之正規化亮度值與θ=0差 值越大。當達到偏離約-30度時，差值最大(14.20%)，但仍小於比較例(15.66%)。

測試的結果也顯示，在ψ=0之觀測角度時，比較例在天頂角θ=60之正規化亮度與天頂角θ=0之正規化亮度兩者間差值於104灰階為最大(26.33%)，因此以104灰階為(θ,ψ)=(60,0)之觀察基準。相較於比較例，有使用繞射光學元件212之顯示器的正規化亮度值差異小。於實施例中，繞射光柵224的方位角可在-90~-30度的範圍內，正規化亮度差異仍可接受；或-90~-70度的範圍內，正規化亮度差異在誤差值內。由於表1顯示此繞射光學元件212呈現著相當的對稱性，因此繞射光柵224的方位角可在-90±60度的範圍內，或-90±20度的範圍內。詳細地舉例來說，從表2A顯示的結果發現，隨著繞射光學元件212中繞射光柵224的方位角偏離-90度角越大，於θ=45,60之天頂角量測104灰階之正規化亮度值與θ=0差值越大。當達到偏離約-30度時，差值最大(24.51%)，但仍小於比較例(26.33%)。

表2A中顯示的正規化差異為以繞射光柵方位角為-90度為基準，相較於其他旋轉角度的正規化亮度差異。

在ψ=45之觀測角度時，比較例在天頂角θ=45之正規化亮度與天頂角θ=0之正規化亮度兩者間差值於128灰階為最大(15.27%)，因此以128灰階為(θ,ψ)=(45,45)之觀察基準。相較於比較例，有使用繞射光學元件212之顯示器的正規化亮度值差異小。於實施例中，繞射光柵224的方位角可在-90度至-30度的範圍內，或-80度至-40度的範圍內。詳細地舉例來說，從表2B顯示的結果發現，隨著繞射光學元件212中繞射光柵224的方位角偏離-50度角越大，於θ=45之天頂角量測128灰階之正規化亮度值與θ=0差值越大。當達到偏離約-90度時，差值最大(10.98%)，但仍小於比較例(15.27%)。

測試的結果也顯示，在ψ=45之觀測角度時，比較例在天頂角θ=60之正規化亮度與天頂角θ=0之正規化亮度兩者間差值於136灰階為最大(25.50%)，因此以136灰階為(θ,ψ)=(60,45)之觀察基準。相較於比較例，有使用繞射光學元件212之顯示器的正規化亮度值差異小。於實施例中，繞射光柵224的方位角可在-90度至-30度的範圍內，正規化亮度均有改善；或在-60度至-40度的範圍內，θ於45°與0°正規化亮度差異的最佳值之變化在10%內。由於 表1顯示此繞射光學元件212呈現著相當的對稱性，因此繞射光柵224的方位角可-90±60度內，或在-60~-40度、40~60度的範圍內。詳細地舉例來說，從表2B顯示的結果發現，隨著繞射光學元件212中繞射光柵224的方位角偏離-50度角越大，於θ=60之天頂角量測136灰階之正規化亮度值與θ=0差值越大。當達到偏離約-90度時，差值最大(18.42%)，但仍小於比較例(25.50%)。

表2B中顯示的正規化差異為以繞射光柵方位角為0度為基準，相較於其他旋轉角度的差異。

<第二實驗例>

試驗係以Konica Minolta CS-2000量測以型號為V260B3-LE1多域垂直配向型(multi-domain vertical aligned)液晶顯示器【畫素為1366^＊ 768，60 PPI，畫素長邊為421μm】，搭配與有如第35圖所示之繞射光學元件 462(S1=9μm,S2=15μm,S4=S5=13μm,D1=D2=1μm,K1=K2=28μm，請參照第2圖，於其他實施例中，亦可為S1=9μm,S2=15μm,S3=9μm,D1=D2=1μm,S4=S5=41μm,K1=K2=28μm)，且位於出光側之偏光板(上偏光板)之偏光方向的方位角係90度，鄰近背光模組之偏光板(下偏光板)之偏光方向的方位角係0度。以逆時針方向每5度測量顯示器之亮態與暗態，並計算對比值(亮態(255灰階)亮度/暗態(0灰階)亮度)以及正規化亮度(各灰階亮度/亮態(255灰階)亮度)。其中調整繞射光柵角度對顯示器的對比影響結果顯示於表3。

在表3中，0度角表示光柵區域473之繞射光柵474 的方位角為0度、光柵區域483之繞射光柵484的方位角為90度，如第35圖之配置關係。在表3中，+5度角表示繞射光柵474之方位角為+5度、繞射光柵484之方位角為+95度。其中出光側之偏光板的偏光方向445的方位角係固定為90度。從表3的結果可知，繞射光柵474的方位角在0±15度或90±10度的範圍內時，顯示器具有較高的對比值(有相對高值的70%以上的對比值)。一測試係調整繞射光柵角度，量測對顯示器的特定灰階在天頂角為0°時的正規化亮度與在天頂角為45°或60°時的正規化亮度差，以得到正規化亮度差異。其中係以未放置繞射光學元件的顯示器為比較例。

測試的結果顯示，在ψ=0之觀測角度時，比較例在天頂角θ=45之正規化亮度與天頂角θ=0之正規化亮度兩者間差值於112灰階為最大(15.66%)，因此以112灰階為(θ,ψ)=(45,0)之觀察基準。相較於比較例，有使用繞射光學元件462之顯示器的正規化亮度值差異小。於實施例中，繞射光柵474的方位角可在0度至105度的範圍。詳細地舉例來說，從表4A顯示的結果發現，繞射光學元件462之繞射光柵474的方位角在20度時，於θ=45之天頂角量測112灰階之正規化亮度值與θ=0差值最小。當繞射光柵474的方位角在40度時，差值最大(14.36%)，但仍小於比較例(15.66%)。

測試的結果也顯示，在ψ=0之觀測角度時，比較例在天頂角θ=60之正規化亮度與天頂角θ=0之正規化亮度兩者間差值於104灰階為最大(26.33%)，因此以104灰階為 (θ,ψ)=(60,0)之觀察基準。相較於比較例，有使用繞射光學元件462之顯示器的正規化亮度值差異小。於實施例中，繞射光柵474的方位角可在0~105度的範圍內，正規化亮度均有改善；或0~60度的範圍內，正規化亮度均有改善。詳細地舉例來說，從表4A顯示的結果發現，隨著繞射光學元件462中繞射光柵474的方位角偏離0度角越大，於θ=45,60之天頂角量測104灰階之正規化亮度值與θ=0差值越大。當達到偏離約60度時，差值最大(22.93%)，但仍小於比較例(26.33%)。比較表2A與表4A的結果發現，旋轉繞射光學元件474造成的影響比旋轉繞射光學元件212還來得小。

在ψ=45之觀測角度時，比較例在天頂角θ=45之正規化亮度與天頂角θ=0之正規化亮度兩者間差值於128灰階為最大(15.27%)，因此以128灰階為(θ,ψ)=(45,45)之觀察基準。相較於比較例，有使用繞射光學元件462之顯示器的正規化亮度值差異小。於實施例中，繞射光柵474的方位角可在0~105度的範圍內，正規化亮度均有改善；或20~60度的範圍內，正規化亮度均有改善。詳細地舉例來說，從表4B顯示的結果發現，隨著繞射光學元件462之繞射光柵474的方位角偏離0度角越大，於θ=45之天頂角量測128灰階之正規化亮度值與θ=0差值越大。當達到偏離約70度時，差值最大(14.61%)，但仍小於比較例(15.27%)，之後差值又逐漸減小至方位角偏離約90度。方位角偏離90度以上差值又逐漸增加。

測試的結果也顯示，在ψ=45之觀測角度時，比較例在天頂角θ=60之正規化亮度與天頂角θ=0之正規化亮度兩者間差值於136灰階為最大(25.50%)，因此以136灰階為(θ,ψ)=(60,45)之觀察基準。相較於比較例，有使用繞射光學元件462之顯示器的正規化亮度值差異小。於實施例中，繞射光柵474的方位角可在0度至105度的範圍或20度至60度的範圍。詳細地舉例來說，從表4B顯示的結果發現，隨著繞射光學元件462中繞射光柵474的方位角偏離50度角越大，於θ=45,60之天頂角量測136灰階之正規化亮度值與θ=0差值越大。當達到偏離約105度時，差值最大(23.77%)，但仍小於比較例(25.50%)。

比較表4B與表2B的結果發現，旋轉繞射光學元件 462造成的影響比旋轉繞射光學元件212還來得小。

<第三實驗例>

實驗方法係以Konica Minolta CS-2000量測CMI V260B3 LE1多域垂直配向型(multi-domain vertical aligned)液晶顯示器，配置有如第38圖所示之繞射光學元件522(S6=1μm,S7=1μm,S8=1μm,D3=D4=D5=1μm,S9=S10=S11=1μm,K3=K4=K5=28μm)，且位於出光側之偏光板(上偏光板)之偏光方向的方位角係90度，鄰近背光模組之偏光板(下偏光板)之偏光方向的方位角係0度。以逆時針方向每5度測量顯示器之亮態與暗態，並計算對比值(亮態(255灰階)亮度/暗態(0灰階)亮度)以及各灰階正規化 亮度(各灰階亮度/亮態(255灰階)亮度)。實驗結果顯示於表5。在表5中，方位角0表示光柵區域533之繞射光柵534的方位角為135度(亦可視為-45度)，光柵區域543之繞射光柵544的方位角為0度，光柵區域553之繞射光柵554的方位角為45度(+45度)。+5度角表示表示光柵區域533之繞射光柵534的方位角為140度、光柵區域543之繞射光柵544的方位角為5度、光柵區域553之繞射光柵554的方位角為50度，以此類推。出光側之偏光板的偏光方向505的方位角係固定為90度。從表5的結果可知，繞射光柵544的方位角在45±90度的範圍，較佳在45±15度的範圍時，或者，在-45±90度的範圍，較佳在-45±10度的範圍時，顯示器具有較高的對比值。

一測試係調整繞射光柵角度，量測對顯示器的特定灰階在天頂角為0°時的正規化亮度與在天頂角為45°或60°時的正規化亮度差，以得到正規化亮度差異。其中係以未放置繞射光學元件的顯示器為比較例。

測試的結果顯示，在ψ=0之觀測角度時，比較例在天頂角θ=45之正規化亮度與天頂角θ=0之正規化亮度兩者間差值於112灰階為最大(15.66%)，因此以112灰階為(θ,ψ)=(45,0)之觀察基準。相較於比較例，有使用繞射光學元件522之顯示器的正規化亮度值差異小。於實施例中，繞射光柵522的方位角可在-90~-30度的範圍內，正規化亮度差異仍可接受；或-90~-70度的範圍內，θ於45°與0°正規化亮度差異的最佳值之變化在10%內。由於表5顯示此繞射光學元件522呈現著相當的對稱性，因此繞射光柵544的方位角可在-90±60度的範圍，較佳在-90±20度的範圍。詳細地舉例來說，從表6A顯示的結果發現，隨著繞射光學元件522之繞射光柵544的方位角偏離-90度角越大，於θ=45之天頂角量測112灰階之正規化亮度值與θ=0差值越大。當達到偏離約-30度時，差值最大(10.97%)，但仍小於比較例(15.66%)。比較表2A與表6A發現，旋轉繞射光學元件522造成的影響比旋轉繞射光學元件212還來得小。

測試的結果也顯示，在ψ=0之觀測角度時，比較例在天頂角θ=60之正規化亮度與天頂角θ=0之正規化亮度兩 者間差值於104灰階為最大(26.33%)，因此以104灰階為(θ,ψ)=(60,0)之觀察基準。相較於比較例，有使用繞射光學元件522之顯示器的正規化亮度值差異小。於實施例中，繞射光柵544的方位角可在-90度至-30度的範圍，正規化亮度均有改善；或-90度至-40度的範圍，θ於60°與0°正規化亮度差異的最佳值之變化在10%內。詳細地舉例來說，從表6A顯示的結果發現，104灰階之正規化亮度與θ=0差值隨著繞射光學元件522之繞射光柵544的方位角偏離-50度角越大，差值越大。當方位角約-50度時，差值最小(12.75%)。當方位角約-30度時，差值最大(15.33%)，但仍小於比較例(26.33%)。

在ψ=45之觀測角度時，比較例在天頂角θ=45之正規化亮度與天頂角θ=0之正規化亮度兩者間差值於128灰階為最大(15.27%)，因此以128灰階為(θ,ψ)=(45,45)之觀察 基準。相較於比較例，有使用繞射光學元件522之顯示器的正規化亮度值差異小。於實施例中，繞射光柵544的方位角可在-90度至-30度的範圍，較佳在-70度至-30度的範圍。詳細地舉例來說，從表6B顯示的結果發現，隨著繞射光學元件522之繞射光柵544的方位角偏離-50度角越大，於θ=45之天頂角量測128灰階之正規化亮度值與θ=0差值越大。當達到偏離約-80度時，差值最大(9.25%)，但仍小於比較例(15.27%)。

測試的結果也顯示，在ψ=45之觀測角度時，比較例在天頂角θ=60之正規化亮度與天頂角θ=0之正規化亮度兩者間差值於136灰階為最大(25.50%)，因此以136灰階為(θ,ψ)=(60,45)之觀察基準。相較於比較例，有使用繞射光學元件522之顯示器的正規化亮度值差異小。於實施例中，繞射光柵544的方位角可在-90度至-30度的範圍。詳細地舉例來說，從表6B顯示的結果發現，隨著繞射光學元件522之繞射光柵544的方位角偏離-70度角越大，於θ=60之天頂角量測136灰階之正規化亮度值與θ=0差值越大。當達到偏離約-40度時，差值最大(11.98%)，但仍小於比較例(25.50%)。

<第四實驗例>

試驗係以Konica Minolta CS-2000量測以型號為V260B3-LE1多域垂直配向型(multi-domain vertical aligned)液晶顯示器【畫素為1366^＊ 768，60 PPI，畫素長邊為421μm】，搭配有具有單一方位角之繞射光柵的繞射光學元件，分別如第41圖的繞射光學元件722(類似於第17圖所示的繞射光學元件212)、第42圖的繞射光學元件822與第43圖的繞射光學元件922的顯示器。其中第41圖中繞射光學元件722係將第一實施例中之繞射光學元件212配置成光柵區域的繞射光柵的方位角為-90度，第42圖中繞射光學元件822係將第一實施例中之繞射光學元件212配置成光柵區域的繞射光柵的方位角為-45度，第43圖中繞射光學元件922係將第一實施例中之繞射光學元件212配置成光柵區域的繞射光柵的方位角為0度，此外，液晶顯示器位於出光側之偏光板(上偏光板)之偏光方向的方位角係90度(亦即吸收軸方向為0度)，鄰近背光模組之偏光板(下偏光板)之偏光方向的方位角係0度(亦即吸收軸方向為90度)。

第44圖繪示顯示器在方位角ψ(可參考第1圖)固定在0度、改變天頂角θ測得的亮態亮度與對比。第45圖繪示 顯示器在方位角ψ固定在0度、改變天頂角θ測得的暗態亮度。第46圖繪示顯示器在方位角ψ固定在90度、改變天頂角θ測得的亮態亮度與對比。第47圖繪示顯示器在方位角ψ固定在90度、改變天頂角θ測得的暗態亮度。從第44圖至第47圖的結果可發現，亮態亮度的差異隨量測角度的變化和緩，故對比的差異主要來自暗態的亮度的變化。第45圖(在水平方向，方位角ψ=0度)之正視角(θ=0°)上觀察結果中，繞射光柵的方位角配置成0度、-90度時顯示器的暗態較佳(暗態亮度較低)，在水平之側視角(ψ=0°)上觀察，繞射光柵的方位角配置成-90度時，暗態表現較佳。第47圖(在垂直方向，方位角ψ=90度)之正視角(θ=0°)上觀察結果中，繞射光柵的方位角配置成0度、-90度時顯示器的暗態較佳，在垂直上側視角(ψ=90°)觀察，繞射光柵的方位角配置成0度時，暗態表現較佳。

第48圖為具有單一方位角之繞射光柵的繞射光學元件的顯示器，其在不同方位角ψ的正視暗態亮度與中央對比。從第48圖可發現，大的中央對比出現在繞射光柵的方位角配置成90-(減)15度~90+(加)15度、或0-15度~0+15度，其中最大的中央對比出現在繞射光柵的方位角配置成90度、或0度。

<第五實驗例>

試驗係以Konica Minolta CS-2000量測以型號為V260B3-LE1多域垂直配向型(multi-domain vertical aligned)液晶顯示器【畫素為1366^＊ 768，60 PPI，畫素長邊為421μm】，搭配有具有兩種方位角之繞射光柵的繞射光 學元件，分別如第49圖的繞射光學元件1022(類似於第2圖所示的繞射光學元件32)、第50圖的繞射光學元件1122與第51圖的繞射光學元件1222的顯示器。其中第49圖中繞射光學元件1022係將第二實施例中之繞射光學元件462配置成光柵區域1053的繞射光柵1054的方位角為0度為基準，第50圖中繞射光學元件1122係將第二實施例中之繞射光學元件462配置成光柵區域1153的繞射光柵1154的方位角為-45度為基準，第51圖中繞射光學元件1222係將第二實施例中之繞射光學元件462配置成光柵區域1253的繞射光柵1254的方位角為-90度為基準，此外，液晶顯示器位於出光側之偏光板(上偏光板)之偏光方向的方位角係90度(亦即吸收軸方向為0度)，鄰近背光模組之偏光板(下偏光板)之偏光方向的方位角係0度(亦即吸收軸方向為90度)。

第52圖繪示顯示器在方位角ψ(可參考第1圖)固定在0度、改變天頂角θ測得的亮態亮度與對比。第53圖繪示顯示器在方位角ψ固定在0度、改變天頂角θ測得的暗態亮度。第54圖繪示顯示器在方位角ψ固定在90度、改變天頂角θ測得的亮態亮度與對比。第55圖繪示顯示器在方位角ψ固定在90度、改變天頂角θ測得的暗態亮度。從第52圖至第55圖的結果可發現，對比的差異來自暗態的亮度。由第53圖及第55圖可看出，在正視角(θ=0時)上觀察的結果中，繞射光柵的方位角配置成0度、-90度時顯示器的暗態是較佳的。第53圖顯示，在水平之側視角(ψ=0度)上觀察結果中，繞射光柵的方位角配置成0度、 -90度、且在小的天頂角θ(-25~25)時顯示器的暗態較佳。第55圖顯示，在垂直之側視角(ψ=90度)上觀察結果中，繞射光柵的方位角配置成0度、-90度、且在小的天頂角θ(-25~25)時顯示器的暗態較佳。

第56圖為具有兩種方位角之繞射光柵的繞射光學元件的顯示器，其在不同方位角ψ的正視暗態亮度與中央對比。從第56圖可發現，大的中央對比出現在繞射光柵的方位角配置成90-(減)15度~90+(加)15度、或-15度~+15度，其中最大的中央對比出現在繞射光柵的方位角配置成90度、或0度。

<第六實驗例>

試驗係以Konica Minolta CS-2000量測以型號為V260B3-LE1多域垂直配向型(multi-domain vertical aligned)液晶顯示器【畫素為1366^＊ 768，60 PPI，畫素長邊為421μm】，搭配有具有三種方位角之繞射光柵的繞射光學元件，分別如第57圖的繞射光學元件1322(類似於第4圖所示的繞射光學元件82)、第58圖的繞射光學元件1422與第59圖的繞射光學元件1522的顯示器。其中第57圖中繞射光學元件1322係將第三實施例中之繞射光學元件522配置成光柵區域1353的繞射光柵1354的方位角為0度為基準，第58圖中繞射光學元件1422係將第三實施例中之繞射光學元件522配置成光柵區域1453的繞射光柵1454的方位角為-45度為基準，第59圖中繞射光學元件1522係將第三實施例中之繞射光學元件522配置成光柵區域1553的繞射光柵1554的方位角為-90度為基準，此外， 液晶顯示器位於出光側之偏光板(上偏光板)之偏光方向的方位角係90度(亦即吸收軸方向為0度)，鄰近背光模組之偏光板(下偏光板)之偏光方向的方位角係0度(亦即吸收軸方向為90度)。

第60圖繪示顯示器在方位角ψ(可參考第1圖)固定在0度、改變天頂角θ測得的亮態亮度與對比。第61圖繪示顯示器在方位角ψ固定在0度、改變天頂角θ測得的暗態亮度。第62圖繪示顯示器在方位角ψ固定在90度、改變天頂角θ測得的亮態亮度與對比。第63圖繪示顯示器在方位角ψ固定在90度、改變天頂角θ測得的暗態亮度。從第60圖至第63圖的結果可發現，對比的差異來自暗態的亮度。由61及63圖可看出，在正視角(θ=0)上觀察的結果中，繞射光柵的方位角配置成-45度時顯示器的暗態是較佳的。第61圖顯示出，在水平之側視角(ψ=0度)上觀察結果中，繞射光柵的方位角配置成-90度且在中等天頂角θ範圍(約25度~60度、-25度~-60度)時顯示器的暗態較佳。第63圖顯示出，在垂直之側視角(ψ=90度)上觀察結果中，繞射光柵的方位角配置成0度且在中等天頂角θ範圍(約25度~60度、-25度~-60度)時顯示器的暗態較佳。

第64圖為具有三種方位角之繞射光柵的繞射光學元件的顯示器，其在不同方位角ψ的正視暗態亮度與中央對比。從第64圖可發現，大的中央對比出現在繞射光柵的方位角配置成-40-(減)15度~-40+(加)15度、或50-15度~50+15度，其中最大的中央對比出現在繞射光柵的方位角配置成-40度、或50度。

從第四實驗例、第五實驗例、第六實驗例總括來看，方位角ψ在水平(0度)情況的觀察結果中，繞射光柵的方位角配置成90度時顯示器的暗態較佳。方位角ψ在垂直(90度)情況的觀察結果中，繞射光柵的方位角配置成0度時顯示器的暗態較佳。

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，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，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。

10、410‧‧‧顯示器

2、32、62、82、122、152、182、192、212、212A、232、262、292、322、402、462、522、562、622、722、822、922、1022、1122、1222、1322、1422、1522‧‧‧繞射光學元件

43、53、73、93、103、113、133、143、163、173、193、203、223、223A、273、283、303、313、333、343、353、363、373、473、483、493、503、513、523、533、543、553、573、583、613、1053、1153、1253、1353、 1453、1553‧‧‧光柵區域

44、54、74、94、104、114、194、204、174、184、214、234、224、244、224A、254、474、484、534、544、554、574、584、614、1054、1154、1254、1354、1454、1554‧‧‧繞射光柵

445、455、505、515、545、555、605、615‧‧‧偏光方向

496、497、498‧‧‧長軸方向

415、425‧‧‧偏光板

421‧‧‧彩色濾光片基板

416‧‧‧薄膜電晶體基板

418‧‧‧液晶層

428‧‧‧液晶分子

417、419‧‧‧電極層

411‧‧‧背光模組

427‧‧‧液晶面板

D1、D2、D3、D4、D5、N、T‧‧‧週期

K1、K2、K3、K4、K5‧‧‧直徑

S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、M‧‧‧距離

W‧‧‧寬度

PA‧‧‧預傾角

Q‧‧‧液晶傾倒方位角

θ‧‧‧天頂角

ψ、τ1、τ2、τ3、τ4、τ5、τ6、τ7、τ8、g₁ ‧‧‧方位角

第1圖繪示本發明一實施例之顯示裝置的立體圖。

第2圖至第8圖、第17圖至第31圖繪示實施例中的繞射光學元件。

第9圖至第16圖繪示實施例中繞射光學元件的光柵區域。

第32圖繪示一實施例之顯示裝置的剖面圖。

第33A-1圖繪示顯示器中之基板與液晶層的立體圖，其中液晶層中未產生電場。

第33A-2圖繪示顯示器中之基板與液晶層的上視圖，其中液晶層中未產生電場。

第33B-1圖繪示顯示器中之基板與液晶層的立體圖，其中液晶層中未產生電場。

第33B-2圖繪示顯示器中之基板與液晶層的上視圖，其中液晶層中未產生電場。

第34A圖繪示液晶層中受電場造成液晶分子的液晶傾 倒方位角。

第34B-1圖繪示顯示器中之基板與液晶層的立體圖，其中液晶層中係有產生電場。

第34B-2圖繪示顯示器中之基板與液晶層的上視圖，其中液晶層中係有產生電場。

第35圖至第43圖、第49圖至第51圖、第57圖至第59圖繪示繞射光學元件與偏光板之偏光方向的關係。

第44圖繪示顯示器在方位角ψ固定在0度、改變天頂角θ測得的亮態亮度與對比。

第45圖繪示顯示器在方位角ψ固定在0度、改變天頂角θ測得的暗態亮度。

第46圖繪示顯示器在方位角ψ固定在90度、改變天頂角θ測得的亮態亮度與對比。

第47圖繪示顯示器在方位角ψ固定在90度、改變天頂角θ測得的暗態亮度。

第48圖為具有單一方位角之繞射光柵的繞射光學元件的顯示器，其在不同方位角ψ的正視暗態亮度與中央對比。

第52圖繪示顯示器在方位角ψ固定在0度、改變天頂角θ測得的亮態亮度與對比。

第53圖繪示顯示器在方位角ψ固定在0度、改變天頂角θ測得的暗態亮度。

第54圖繪示顯示器在方位角ψ固定在90度、改變天頂角θ測得的亮態亮度與對比。

第55圖繪示顯示器在方位角ψ固定在90度、改變天 頂角θ測得的暗態亮度。

第56圖為具有兩種方位角之繞射光柵的繞射光學元件的顯示器，其在不同方位角ψ的正視暗態亮度與中央對比。

第60圖繪示顯示器在方位角ψ固定在0度、改變天頂角θ測得的亮態亮度與對比。

第61圖繪示顯示器在方位角ψ固定在0度、改變天頂角θ測得的暗態亮度。

第62圖繪示顯示器在方位角ψ固定在90度、改變天頂角θ測得的亮態亮度與對比。

第63圖繪示顯示器在方位角ψ固定在90度、改變天頂角θ測得的暗態亮度。

第64圖為具有三種方位角之繞射光柵的繞射光學元件的顯示器，其在不同方位角ψ的正視暗態亮度與中央對比。

62‧‧‧繞射光學元件

73‧‧‧光柵區域

74‧‧‧繞射光柵

Claims (11)

1. 一種顯示裝置，包括：一液晶顯示器，包括：一背光模組；以及一液晶面板，包括一第一基板、一第二基板與一液晶層，其中該液晶層係配置於該第一基板與該第二基板之間且包含液晶分子，當未在該液晶層中產生電場時，該些液晶分子係大致垂直於該第一基板與該第二基板的表面，或與該第一基板與該第二基板的表面之間具有一大於60度之預傾角，當在該液晶層中產生電場時，該些液晶分子係偏轉成一液晶傾倒方向；一第一偏光板，配置於該第一基板上；一第二偏光板，配置於該第二基板與該背光模組之間，其中該第一偏光板的偏光方向係垂直於該第二偏光板的偏光方向；以及一繞射光學元件，包括一第一繞射光柵，並配置於該第一偏光板的出光側上，其中該第一繞射光柵的方位角係以該第一偏光板的吸收軸為基準，且在0±15度或90±10度的範圍內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該繞射光學元件更包括一第二繞射光柵，該第一繞射光柵的方位角與該第二繞射光柵的方位角不同。
3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置，其中該第一繞射光柵的方位角與該第二繞射光柵的方位角相差90度。
4. 如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置，其中該繞射光學元件更包括一第三繞射光柵，該第三繞射光柵的方位角不同於該第一繞射光柵的方位角與該第二繞射光柵的方位角。
5. 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，其中該第一繞射光柵的方位角與該第二繞射光柵的方位角相差45度，該第一繞射光柵的方位角與該第三繞射光柵的方位角相差135度。
6. 一應用於多域垂直配向型液晶顯示裝置之偏光板，包括：一第一偏光板，具有一光吸收軸；以及一繞射光學元件，包括一第一繞射光柵，並配置於該第一偏光板之一側，其中該第一繞射光柵之光柵方向與該光吸收軸的夾角係在0±15度或90±10度的範圍內。
7. 如申請專利範圍第6項所述之偏光板，其中該繞射光學元件更包括一第二繞射光柵，該第一繞射光柵的光柵方向與該第二繞射光柵的光柵方向不同，且該第一繞射光柵的方向與該第二繞射光柵的方向大致夾90度角。
8. 如申請專利範圍第6項所述之偏光板，其中該繞射光學元件更包括一第三繞射光柵，該第三繞射光柵的光柵方向不同於該第一繞射光柵的光柵方向以及該第二繞射光柵的光柵方向。
9. 如申請專利範圍第8項所述之偏光板，其中該第一繞射光柵的光柵方向與該第二繞射光柵的光柵方向大致夾45度，該第一繞射光柵的光柵方向與該第三繞射光柵的光柵方向大致夾135度。
10. 一種顯示裝置，包括：一液晶顯示器，包括：一背光模組；以及一液晶面板，包括一第一基板、一第二基板與一液晶層，其中該液晶層係配置於該第一基板與該第二基板之間且包含液晶分子，當未在該液晶層中產生電場時，該些液晶分子係大致垂直於該第一基板與該第二基板的表面，或與該第一基板與該第二基板的表面之間具有一大於60度之預傾角，當在該液晶層中產生電場時，該些液晶分子係偏轉成一液晶傾倒方向；一第一偏光板，配置於該第一基板上；一第二偏光板，配置於該第二基板與該背光模組之間，其中該第一偏光板的偏光方向係垂直於該第二偏光板的偏光方向；以及 一繞射光學元件，包括一第一繞射光柵，並配置於該第一偏光板的出光側上，其中該第一繞射光柵的方位角係以該第一偏光板的吸收軸為基準，且在-90度至-30度的範圍內。
11. 一種顯示裝置，包括：一液晶顯示器，包括：一背光模組；以及一液晶面板，包括一第一基板、一第二基板與一液晶層，其中該液晶層係配置於該第一基板與該第二基板之間且包含液晶分子，當未在該液晶層中產生電場時，該些液晶分子係大致垂直於該第一基板與該第二基板的表面，或與該第一基板與該第二基板的表面之間具有一大於60度之預傾角，當在該液晶層中產生電場時，該些液晶分子係偏轉成一液晶傾倒方向；一第一偏光板，配置於該第一基板上；一第二偏光板，配置於該第二基板與該背光模組之間，其中該第一偏光板的偏光方向係垂直於該第二偏光板的偏光方向；以及一繞射光學元件，包括一第一繞射光柵，並配置於該第一偏光板的出光側上，其中該第一繞射光柵的方位角係以該第一偏光板的吸收軸為基準，且在-90±60度的範圍內。