專利名稱：一種應用于液晶顯示裝置的位相偏差補償裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型提供一種應用于液晶顯示裝置的位相偏差補償裝置，尤指一種利用其偏光板應用于高對比與超廣視角的多區域垂直排列的液晶顯示器(MVA-LCD)，即可補償和達到提高產品的對比與視角的位相偏差。
背景技術：
近十年來，由于光電產業的蓬勃發展，計算機相關設備也隨著光電產業的發展朝向輕量化、薄型化、省電與低輻射等方向發展。而傳統的CRT顯示器由于體積過于龐大與笨重，更因有輻射的問題，對于現今一切朝向輕量化、薄型化與健康考慮等的社會而言，實屬一過時的產品。液晶顯示器(Liquid Crystal Display；以下簡稱LCD)就是為了針對此目的而開發的顯示技術。最初的液晶顯示器，由于位相差的補償技術未臻成熟，因此甚會有所謂的″鬼影″出現，顏色也會相互滲染，在顯相的技術上可以說是極度失真。所謂的″位相差″可大致解釋為由于LCD屏幕的中間層<LC晶粒層>在通電后，晶粒的排列呈現傾斜狀，進而有光的繞射、通過不同介質所生的折射等現象而造成的位相偏移狀態。然而隨著個人數字助理(PDA)、平板型計算機(TabletPC)，甚至液晶電視的出現，高畫質LCD顯示器的需求正與日劇增。
LCD目前最受人指責的缺點為它狹窄的觀看角度與嚴重的色偏現象。針對這個問題，研究人員近幾年已經發展出幾種不同的顯示方式來改善狹窄觀看的角度。其中的一為多區域垂直排列(MVA；Multi-domain Vertical Alignment))的薄膜晶體液晶顯示器(TFT LCD；ThinFilm Transistor Liquid Crystal Display)是一種新垂直排列的概念，他們提供一個在視覺方面的寬視角，顯示顏色方面高對比、高色彩飽和度和顯示方面的快速反應時間。
以下將就Mr.Yoshio Koike與Dr.Kenji Okamoto所著述的文獻″Super High Quality MVA TFT Liquid Crystal Display″提及的已知技術中大略的三種LCD系統進行介紹。請參閱圖1-1至圖1-3所示，為三種已知LCD的單一晶粒排列示意圖，這三種LCD圖1-1所示的TN(Twisted Nematic；扭轉向列型)系統的LCD、圖1-2所示的IPS(In-plane-switching；面內轉換型)系統的LCD和圖1-3所示的VA(VerticallyAligned；垂直排列型)系統的LCD，然而都是根據不同的操作原理。在傳統的扭轉向列型內，沒有通電時，即圖1-1虛線左邊的圖式，LC晶粒的排列幾乎與前基材和后基材是在相同的平面。然而，數個棒狀晶粒在兩基材間排列時，是呈現相互傾斜的，而其漸漸傾斜的角度從上基材到下基材時總共呈現90°的傾斜偏差。當沒有電場通過時，光線可以通過上基材的偏光板、該上下基材間的晶粒層與下基材的偏光板，于是光線在顯示器上是呈現白色的。當有電場通過時，傾斜扭曲的晶粒排列結構被破壞，晶粒變得對基材幾乎垂直，進入的偏極光現在沒有被旋轉就通過晶粒層，即因沒有旋轉，光再通過下基材后的偏光板時會被阻絕，于是產生黑色在顯示器上。在TN LCD里，即使當全部的電壓施于其上，如圖1-1虛線右邊的圖式，LC晶粒亦不完全垂直。因此，在暗狀態時，黑色不夠黑，即有漏光現象產生。而且，當施以一中間電壓時，LC晶粒在多元的極化排列中從不同的角度會產生不同的影像。也就是說，觀察者從正面以外的角度觀察時會失真。
如圖1-2所示，在IPS系統中，晶粒的排列與基材在同一面上，且其傾斜或旋轉的角度視施與的電壓多少而定，如此，也解決了因多極化晶粒排列所衍生出視角過窄的問題。同樣地，圖1-2虛線右邊通電狀態，虛線左邊未通電狀態。但是，在IPS里，存在一些不可避免的波長散布著，因此透射度也因不同的顏色而不同。也就是說，有一些顏色會因視角與施以的電壓不同而不同。此外，該系統的反應很慢，因為LC晶粒是在一電場相當弱的兩基材面間上旋轉的，該電場是由一對精密模具化的電極所形成。該二電極之間隔較兩個基材之間隔開大，如此可求得已知LCD的反應速度。
如圖1-3所示，VA系統不同于TN和IPS系統。在VA系統內，當沒有施予電壓時，即圖1-3虛線左邊的圖式，LC晶粒排列是與基材垂直的，產生一黑色影像在LCD顯示器上。當使用電壓時，即圖1-3虛線右邊的圖式，晶粒移動到一個水平的位置，產生一幅白色的影像。沒有電壓時，所有LC晶粒，包括那些在基材邊界上的皆是完全垂直。在這樣的狀態下，偏極光信道通過該上下基材間的LC晶粒層是不會被中斷的，但卻會被前偏光板阻隔，由于這是一種完全性光線的阻隔，故所產生的黑色是一種純黑且由上下左右視角觀之皆是同樣程度的黑。該系統具有快速的反應速度卻沒有扭曲或傾斜的結構，并且具有LC晶粒僅僅在垂直與水平調整之間改變的特性。但是，如同一般的TNLCD，VA系統的視角大小僅屬中間等級。
請參閱圖2-1及圖2-2所示，已知技術的單一區域垂直排列LCD單一晶粒與已知技術的多區域垂直排列LCD單一晶粒的比較示意圖。圖2-1的已知技術的VA技術均勻地傾斜LC晶粒以展示出一個中間灰度。因為是均勻地傾斜排列，所以亮度取決于視角。當從前面觀看時，觀眾看見的光僅僅是一部分，因為若是從前面觀的，傾斜的晶粒其雙折射效應也祗造成部份的視覺而已。如果由傾斜方向觀察這個基層組織，雙折射效應隨即消失，且這塊區域也變黑。另一方面，若由與傾斜角垂直的方向觀察，雙折射效應會發揮到最大，并產生高亮度。
為了解決這個問題，多區域(domain)技術于焉產生。圖2-2中，左右兩側的晶粒被安排在相反的方向傾斜，若定義朝相同方向傾斜的區域是一極小區域，結合這些小區域將使得亮度與視角提高很多。參閱圖3-1至圖3-2所示，已知技術的多區域LC晶粒層排列示意圖。目前已經發展出一種不需要摩擦配向(rubbing)的一新LC排列技術。新技術即在基材上設置復數個凸起(ridge)，以達成使晶粒傾斜排列的條件。當電位差穿過兩個基材時，在凸起周圍的傾斜電場中會使LC晶粒傾斜，如圖3-1所示。這方法提供一種形成區域的模式，因為傾斜電場與凸起上的傾斜排列晶粒在方向上是相合的。利用此種方法，LC晶粒自動區分為成為二塊區域，并具有相反視角的特性，因此產生了具有寬視角的晶粒組織(cell)。這種排列技術稱為″區域自動形成組態(ADF；Automatic Domain Formation)″。請參閱圖3-2，為了更進一步穩定LC區域，分別在上下兩基材設置復數個凸起。有了這技術，經由更改凸起在基材上的配置使得任何LC區域的獲得將是輕而易舉的一件事，特別是一種具復數條帶狀凸起結構。圖3-2的上層圖未通電的LC晶粒排列狀態，而圖3-2的下層圖通電的LC晶粒排列狀態。然而，藉由制造凸起而至各種區域的分格式一種設計，也有在基材上制造出一或復數個凹槽的設計，該凹槽設計具有異曲同工的妙。近年來，更有將兩種設計合并使用，以其達到更好的效果。
請參閱圖4所示，已知技術中應用于TFT-LCD的復數條帶狀凸起示意圖。對我們已經發展的MVA LCD來說，四塊區域可以使VALCD的性能最大化。此種鋸齒形的凸起設計，得到一種四區域型式的MVA-LCD。以此為例，介于偏極片的吸收軸與LC晶粒的長軸的角度是45°，因此，光的使用效率是最大的。
請參閱圖5所示，已知技術的單一區域垂直排列LCD與已知技術的多區域垂直排列LCD的視角與對比值的比較示意圖。圖5的左圖的單一區域垂直排列LCD顯示在視角為0°時，對比值是50，當視角為80°，對比值為10；右圖的多區域垂直排列LCD顯示在視角為0°時，對比值是300，當視角為80°，對比值為10。而右圖的深灰色與淺灰色的區域分布非常平均，代表著位相差很平均，在屏幕顯示上，不同的角度所顯示的顏色差距不大。反觀左圖，其深灰色與淺灰色的區域分布非常地不平均。
如上所述，為了增進現有的多區域垂直排列LCD(MVA-LCD；Multi-domain Vertical Alignment Liquid Crystal Display)的視角與對比，偏光板大多利用雙軸延伸偏光板來進行位相差補償，其光學量測結果顯示對比可以有效地提升，對比(CR)為10的區域具有擴展至視野角80°的效果。然而，現有光學補償方法雖然可以將視角擴展至全視角，但是對比分布還是無法達到有效的擴展，特別在于視角45°-225°方向與135°-315°方向依然無法有效提升至對比大于20，造成依此方向觀看時，依然會有對比相對不足情形產生。因此，如何研發出一種位相差補償的結構，以提高上述兩個視角范圍其對比大于20，是本實用新型所進行研討與揭示的技術。
發明內容
本實用新型的主要目的提供一種應用于液晶顯示裝置的位相偏差補償裝置，以利用其偏光板應用于高對比與超廣視角的MVA-LCD，即可達到提高產品的對比與視角的目的。例如，廣視角屏幕與液晶電視，可被提升至視角45°-225°方向與135°-315°方向的對比值達到20以上。
為達上述目的，本實用新型采用的技術手段如下一種應用于液晶顯示裝置的位相偏差補償裝置，其特征在于，包括一上位相偏差補償組，該上位相偏差補償組具有復數層位相偏差補償層；一下位相偏差補償組，該下位相偏差補償組具有復數層位相偏差補償層；上位相偏差補償組與下位相偏差補償組之間具有一液晶芯片層。
綜合而言，本實用新型包括一上位相偏差補償組，該上位相偏差補償組具有復數層位相偏差補償層，其排列由上而下可以如一透明基材、一偏極組件、一透明基材；一下位相偏差補償組，該下位相偏差補償組具有復數層位相偏差補償層，其排列由上而下可以如第一層雙軸延伸膜、第二層雙軸延伸膜、一偏極組件、透明基材；上位相偏差補償組與下位相偏差補償組之間具有一液晶芯片層，且上位相偏差補償組與下位相偏差補償組的最外層更分別加置有一層表面處理層。
通過上述技術特征，本實用新型的有益效果表現為，該應用于液晶顯示裝置的位相偏差補償裝置具有增加視角、提高全視角時的對比與提高飽和度的功能。其該二層雙軸延伸膜的補償，使得在暗態時的輝度降低，尤其在45°-225°與135°-315°方向補償為較佳，于是可達到于全視角時對比值大于20，另一方面，通過二層雙軸延伸膜的補償也使得色飽和度相對提高。
本實用新型還包括其它技術特征，茲通過下述具體實施例，并配合所示附圖，對本實用新型詳加說明。
圖1-1至圖1-3為三種已知LCD的單一晶粒排列示意圖。
圖2-1、2-2為已知技術的單一區域垂直排列LCD單一晶粒與已知技術的多區域垂直排列LCD單一晶粒的比較示意圖。
圖3-1、3-2為已知技術的多區域LC晶粒層排列示意圖。
圖4為已知技術中應用于TFT-LCD的復數條帶狀凸起示意圖。
圖5為已知技術的單一區域垂直排列LCD與已知技術的多區域垂直排列LCD的視角與對比值的比較示意圖。
圖6-1至6-6為補償膜的物理特性示意圖。
圖7-1、7-2為多區域LC晶粒排列示意圖。
圖8為本實用新型的一較佳實施例。
圖中編號說明11上表面處理層12第一TAC(三醋酸纖維)13第一PVA(聚乙烯醇)
14第二TAC(三醋酸纖維)15LC晶粒層16第一雙軸延伸膜17第二雙軸延伸膜18第二PVA(聚乙烯醇)19第三TAC(三醋酸纖維)20下表面處理層具體實施方式
請參閱圖6-1至圖6-6所示，補償膜的物理特性示意圖。如圖6-1所示，一坐標定位圖，定義出x、y與z的方向，且顯示x軸的折射率、y軸的折射率與z軸的折射率為一標準圖式，因此以nx＝ny＝nz表示的。一般而言，補償膜具有三種膜，一種A-plate，如圖6-2與圖6-3，一種C-plate，如圖6-5與圖6-6，而另一種雙軸延伸膜(biaxial plate)，如圖6-4。而A-plate又區分為p-A-plate(positive A-plate)，圖6-2所示，與n-A-plate(negative A-plate)，圖6-3所示，其所具有的物理特性如下p-A-platenx>ny＝nz，n-A-platenz＝nx>ny；C-plate又區分為p-C-plate(positive C-plate)，如圖6-6所示，與n-C-plate(negative C-plate)，如圖6-5所示，其所具有的物理特性如下p-C-platenz>nx＝ny，n-C-platenx＝ny>nz；雙軸延伸膜(biaxial plate)，如圖6-4所示，所具有的物理特性nx>ny>nz。其中nxx軸的折射率，nyy軸的折射率，nzz軸的折射率。由此，以下的公式定義出平面折射R0與厚度折射Rth，即R0＝(nx-ny)*d，Rth＝(((nx+ny)/2)-nz)*d或Rth＝(nx-nz)*d；其中，d光線通過一介質的路徑長度。
由以上所述可知，p-A-plate在x方向的折射率最大，y與z方向的折射率相等；n-A-plate在z與x方向的折射率相等，y方向的折射率最小；p-C-plate在z方向的折射率最大，x與y方向的折射率相等；n-C-plate在x與y方向的折射率相等，z方向的折射率最小；雙軸延伸膜則在x方向的折射率最大，y方向的折射率其次，z方向的折射率最小。
請參閱圖7-1及圖7-2所示，多區域LC晶粒層排列示意圖。此為MVA-LCD晶粒層中晶粒垂直與傾斜的狀態。當沒有通以電流時，如圖7-1所示，即無電場存在，每一個晶粒皆以近乎垂直的角度直立著，此時也是呈現暗態的狀態；而若通以電流，如圖7-2所示，即有電場存在時，每一個晶粒皆以傾斜的角度立著，此時也是呈現亮態的狀態。
請參閱圖8所示，本實用新型的一較佳實施例。圖6中所提及的LC晶粒層此時位于中間部位的一LC晶粒層15，本實用新型即在對LC晶粒層15于亮態與暗態時所產生的位相偏差作補償。本實施例的主要排列組合成一液晶屏幕顯示層，組成的順序是一上表面處理層11；一上偏光板，共包括一第一TAC(三醋酸纖維)12、一第一PVA(聚乙烯醇)13、一第二TAC(三醋酸纖維)14；LC晶粒層15；一下偏光板，共包括一第一雙軸延伸膜16、一第二雙軸延伸膜17、一第二PVA(聚乙烯醇)18、一第三TAC(三醋酸纖維)19；一下表面處理層20。當LC晶粒層15呈現暗態時，晶粒是直立的，此時即產生了厚度方面的折射，必須依靠其它補償膜將其厚度方面的折射補償回來，即Rth的部分。于是，所配置的第二TAC(三醋酸纖維)14、第一雙軸延伸膜16與第二雙軸延伸膜17可將LC晶粒層15產生的Rth補償；當LC晶粒層15呈亮態時，晶粒是傾斜的，此時即產生了平面方面的折射，必須依靠其它補償膜將其平面方面的位相差補償回來，即R0的部分。于是，所配置的第一雙軸延伸膜16與第二雙軸延伸膜17可將LC晶粒層15產生的R0補償，如此，所有的折射誤差都可補償回來。其它相關組件，如上表面處理層11與下表面處理層20具有保護性、抗眩性、抗反射性、防刮性、防污性、防靜電性等；第一TAC(三醋酸纖維)12與第三TAC(三醋酸纖維)19具有保護性；第一PVA(聚乙烯醇)13與第二PVA(聚乙烯醇)18偏光板，具有過濾光線的效果，能達成純化光線的目的。
以上所述本實用新型一較佳實施例，然而，第一TAC(三醋酸纖維)12、第一PVA(聚乙烯醇)13、第二TAC(三醋酸纖維)14、第一雙軸延伸膜16、第二雙軸延伸膜17、第二PVA(聚乙烯醇)18、第三TAC(三醋酸纖維)19仍有其它的排列組合，即不同的實施例，如一第二實施例的上偏光板由上而下依序為TAC(三醋酸纖維)、PVA(聚乙烯醇)、第一層雙軸延伸膜、TAC(三醋酸纖維)；下偏光板由上而下依序為第二層雙軸延伸膜、PVA(聚乙烯醇)、TAC(三醋酸纖維)。一第三實施例的上偏光板由上而下依序為TAC(三醋酸纖維)、PVA(聚乙烯醇)、第一層雙軸延伸膜、第二層雙軸延伸膜；下偏光板由上而下依序為TAC(三醋酸纖維)、PVA(聚乙烯醇)、TAC(三醋酸纖維)。
甚者，第一較佳實施例中，因為該下位相偏差補償組具有二層雙軸延伸膜，該位相偏差補償裝置具有增加視角、提高全視角時的對比與提高飽和度的功能。其該二層雙軸延伸膜的補償，使得在暗態時的輝度降低，尤其在45°-225°與135°-315°方向補償為較佳，于是可達到于全視角時對比值大于20，另一方面，通過二層雙軸延伸膜的補償也使得色飽和度相對提高。
雖然本實用新型以一較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型，任何熟悉此技藝者，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本實用新型的保護范圍以所述的說明書及權利要求書的內容為準。
權利要求1.一種應用于液晶顯示裝置的位相偏差補償裝置，其特征在于，包括一上位相偏差補償組，該上位相偏差補償組具有復數層位相偏差補償層；一下位相偏差補償組，該下位相偏差補償組具有復數層位相偏差補償層；上位相偏差補償組與下位相偏差補償組之間具有一液晶芯片層。
2.如權利要求1所述的一種應用于液晶顯示裝置的位相偏差補償裝置，其特征在于，該上位相偏差補償組的上面更可設置一表面處理層。
3.如權利要求1所述的一種應用于液晶顯示裝置的位相偏差補償裝置，其特征在于，該下位相偏差補償組的上面更可設置一表面處理層。
4.如權利要求2或3所述的一種應用于液晶顯示裝置的位相偏差補償裝置，其特征在于，該表面處理層為抗眩性處理層。
5.如權利要求2或3所述的一種應用于液晶顯示裝置的位相偏差補償裝置，其特征在于，該表面處理層為抗反射性處理層。
6.如權利要求2或3所述的一種應用于液晶顯示裝置的位相偏差補償裝置，其特征在于，該表面處理層為防刮性處理層。
7.如權利要求2或3所述的一種應用于液晶顯示裝置的位相偏差補償裝置，其特征在于，該表面處理層為防污性處理層。
8.如權利要求2或3所述的一種應用于液晶顯示裝置的位相偏差補償裝置，其特征在于，該表面處理層為抗靜電性處理層。
9.如權利要求1所述的一種應用于液晶顯示裝置的位相偏差補償裝置，其特征在于，該上位相偏差補償組的復數片位相偏差補償層其排列方式由上而下依序為透明基材、偏極組件、透明基材；該下位相偏差補償組的復數片位相偏差補償層其排列方式由上而下依序為第一層雙軸延伸膜、第二層雙軸延伸膜、偏極組件、透明基材。
10.如權利要求1所述的一種應用于液晶顯示裝置的位相偏差補償裝置，其特征在于，該上位相偏差補償組的復數片位相偏差補償層其排列方式由上而下依序為透明基材、偏極組件、第一層雙軸延伸膜、透明基材；該下位相偏差補償組的復數片位相偏差補償層其排列方式由上而下依序為第二層雙軸延伸膜、偏極組件、透明基材。
11.如權利要求1所述的一種應用于液晶顯示裝置的位相偏差補償裝置，其特征在于，該上位相偏差補償組的復數片位相偏差補償層其排列方式由上而下依序為透明基材、偏極組件、第一層雙軸延伸膜、第二層雙軸延伸膜；該下位相偏差補償組的復數片位相偏差補償層其排列方式由上而下依序為透明基材、偏極組件、透明基材。
12.如權利要求9、10或11所述的一種應用于液晶顯示裝置的位相偏差補償裝置，其特征在于，該透明基材的材質為三醋酸纖維TAC、聚碳酸脂PC、環烯共聚合物COC。
13.如權利要求9、10或11所述的一種應用于液晶顯示裝置的位相偏差補償裝置，其特征在于，該偏極組件的材質為聚乙烯醇PVA。
專利摘要本實用新型提供一種應用于液晶顯示裝置的位相偏差補償裝置，包括一上位相偏差補償組，該上位相偏差補償組具有復數層位相偏差補償層；一下位相偏差補償組，該下位相偏差補償組具有復數層位相偏差補償層；上位相偏差補償組與下位相偏差補償組之間具有一液晶芯片層。本實用新型利用該上、下位相偏差補償組所組成的偏光板，應用于高對比與超廣視角的多區域垂直排列的液晶顯示器(MVA－LCD)，即可補償和達到提高產品的對比與視角的位相偏差。
文檔編號G02F1/1335GK2684229SQ03280899
公開日2005年3月9日 申請日期2003年9月29日 優先權日2003年9月29日
發明者徐榮鴻, 吳龍海, 鄒建偉 申請人:力特光電科技股份有限公司