專利名稱：液晶顯示器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種液晶顯示器，尤指一種具有高對比、廣視角與低色偏的 液晶顯示器。
背景技術：
電性控制雙折射型(Electrically controlled birefringence, ECB)液晶顯示器 由于具有高開口率與工藝簡單等優點，因此成為目前廣泛應用的液晶顯示器 之一。請參考圖1與圖2。圖1與圖2為已知電性控制雙折射型液晶顯示面 板的示意圖，其中圖1繪示了已知電性控制雙折射型液晶顯示面板于亮態時 的示意圖，而圖2則繪示了已知電性控制雙折射型液晶顯示面板于暗態時的 示意圖。電性控制雙折射型液晶顯示面板10為自然白(normally white)型液晶 顯示面板，其包括兩基板12、 14，以及液晶分子16填充于基板12、 14之間， 且液晶分子16會沿著基板12、 14表面的摩擦(mbbing)方向排列。如圖1所 示，在未施加電壓的情況下，液晶分子16會沿著摩擦方向平躺于基板12、 14之間，而此時由基板12背面進入電性控制雙折射型液晶顯示面板10的偏 振光在通過液晶分子16后會具有最大相位差而可顯示出亮態。如圖2所示， 在施加電壓為暗態電壓(Vdark)的情況下，液晶分子16會受到電場的驅動而站 立，此時由基板12背面進入電性控制雙折射型液晶顯示面板10的偏振光在 通過液晶分子16后的相位差會變小而顯示出暗態。然而，由于靠近兩基板 12、 14表面的液晶分子16會因為基板12、 14表面的摩擦而產生強大的錨定 力(anchoring force),因此即使在施加電壓的情況下，靠近基板12、 14表面 的液晶分子16仍會處于平躺的狀態而無法站立。在此狀況下，靠近基板12、 14表面附近平躺的液晶分子16會影響通過偏振光的相位差，而使得在暗態 下觀看者在由大視角方向觀看畫面時會觀看到漏光，進而影響液晶顯示面板 的對比度。
另外，液晶分子16本身具有色散的特性，亦即液晶分子16對于不同波 長的光線會產生不同的相位差，因此會產生色偏問題。舉例而言，通過液晶分子16的藍光會具有最大的相位差，因此在顯示黑畫面時常會發光畫面偏 藍的問題。
發明內容
本發明的目的之一在于提供一種液晶顯示器，以提升對比度并解決色偏 問題。
為達上述目的，本發明提供一種液晶顯示器，其包括液晶顯示面板、第 一偏光片、第一四分之一波長延遲膜、向列混合配向膜、第二偏光片與多伽 瑪驅動芯片。液晶顯示面板包括入光面與出光面，且液晶顯示面板具有慢軸。 第一偏光片設置于液晶顯示面板的入光面的一側，且第一偏光片具有第一穿 透軸。第一四分之一波長延遲膜設置于液晶顯示面板與第一偏光片之間，且 第一四分之一波長延遲膜具有慢軸。向列混合配向膜設置于液晶顯示面板與
第一四分之一波長延遲膜之間，且向列混合配向膜具有慢軸。第二偏光片設 置于液晶顯示面板的出光面的一側，且第二偏光片具有第二穿透軸。多伽瑪 驅動芯片分別提供液晶顯示面板的不同顏色像素不同且獨立的伽瑪曲線。第 一偏光片的第一穿透軸大體上垂直于第二偏光片的第二穿透軸，第一四分之 一波長延遲膜的慢軸大體上垂直于向列混合配向膜的慢軸，向列混合配向膜 的慢軸大體上平行于液晶顯示面板的慢軸，且第 一 四分之一 波長延遲膜的慢
軸與第一偏光片的第一穿透軸的夾角大于0度且小于90度。
本發明的液晶顯示器通過設置第 一四分之一波長延遲膜與向列混合配 向膜，可減少暗態狀態下的漏光，達到高對比度。另外，通過多伽瑪驅動芯 片分別向液晶顯示面板的不同顏色像素提供不同且獨立的伽瑪曲線，可解決 色偏問題。
圖1與圖2為已知電性控制雙折射型液晶顯示面板的示意圖。
圖3與圖4為本發明優選實施例的液晶顯示器的示意圖。
圖5 A為本實施例的液晶顯示面板的亮態模式的示意圖。
圖5B以龐加萊球表示液晶顯示面板在亮態模式下光的極性變化。
圖6A為本實施例液晶顯示面板的暗態模式的示意圖。
圖6B以龐加萊球表示液晶顯示面板在暗態模式下光的極性變化。圖7與圖8為本發明另一優選實施例的液晶顯示器的示意圖。
圖9為本實施例的液晶顯示面板的亮態模式的示意圖。 圖10為本實施例的液晶顯示面板的暗態模式的示意圖。 圖11為本發明的液晶顯示器的施加電壓與穿透率的關系圖。 附圖標記說明
10:電性控制雙折射型液晶顯示面板
12:基板14:基板
16:液晶分子30:液晶顯示器
32:;^晶顯示面才反321:薄膜晶體管基板
322:彩色濾光片基板323:液晶分子
324:入光面325:出光面
32R紅色像素32G:綠色像素
32B藍色像素32S:慢軸
34:第一偏光片34T:第一穿透軸
36:第一四分之一波長延遲膜36S:慢軸38:向列混合配向膜
38S:慢軸40:第二偏光片
40T第二穿透軸42:多珈瑪驅動芯片
44:背光模塊46:第二四分之一波長延遲膜
46S'.慢軸50:液晶顯示器
具體實施例方式
為使本領域的一般技術人員能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明 的數個優選實施例，并配合附圖，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成的功效。
請參考圖3與圖4。圖3與圖4為本發明優選實施例的液晶顯示器的示 意圖，其中圖3繪示了本實施例的液晶顯示器的剖面示意圖，而圖4繪示了 本實施例的液晶顯示器各膜層的慢軸或穿透軸方向的相對關系的示意圖。如 圖3所示，本實施例的液晶顯示器30包括液晶顯示面板32、第一偏光片34、 第一四分之一波長延遲膜36、向列混合配向(hybrid aligned nematic)膜38、 第二偏光片40、多伽瑪驅動芯片42,以及背光;f莫塊44。液晶顯示面板32包括薄膜晶體管基板321、彩色濾光片基板322,以及液晶分子323填充于 薄膜晶體管基板321與彩色濾光片基板322之間，其中薄膜晶體管基板321 面對背光模塊44的一側為入光面324,而彩色濾光片基板322相對于薄膜晶 體管基板321的另一側則為出光面325。此外，液晶顯示面板32包括多個紅 色像素32R、綠色像素32G與藍色像素32B，分別用以顯示紅色畫面、綠色 畫面與藍色畫面。第一偏光片34設置于液晶顯示面板32的入光面324的一 側。第一四分之一波長延遲膜36設置于液晶顯示面板32與第一偏光片34 之間。向列混合配向膜38設置于液晶顯示面板32與第 一四分之一波長延遲 膜36之間。第二偏光片40設置于液晶顯示面板32的出光面325的一側。 另外，本實施例的多伽瑪驅動芯片42為三伽瑪驅動(three gamma driver)芯片， 分別對應液晶顯示面板32的紅色像素32R、綠色像素32G與藍色像素32B, 由此分別向液晶顯示面板32的紅色像素32R、綠色像素32G與藍色像素32B 提供不同且獨立的伽瑪曲線，其中關于三伽瑪驅動的技術內容可參考中國臺 灣專利公告號第473628號，其內容并入本發明的說明范圍。關于向列混合 配向膜的相關信息，例如可以參見美國專利US6,977,700以及中國臺灣地區 專利文獻TWI238913，將上述專利的相關內容引用結合于此。
如圖4所示，液晶顯示面板32具有慢軸32S、第一偏光片34具有第一 穿透軸34T、第一四分之一波長延遲膜36具有慢軸36S、向列混合配向膜 38具有慢軸38S,而第二偏光片40則具有第二穿透軸40T。在本實施例中， 第一偏光片34的第一穿透軸34T大體上垂直于第二偏光片40的第二穿透軸 40T,第一四分之一波長延遲膜36的慢軸36S大體上垂直于向列混合配向膜 38的慢軸38S,向列混合配向膜38的慢軸38S大體上平行于液晶顯示面板 32的慢軸32S但兩者方向相反，而第一四分之一波長延遲膜36的慢軸36S 與第 一偏光片34的第 一穿透軸34T的夾角大于0度且小于90度。舉例而言， 若將第二偏光片40的第二穿透軸40T的方向設為0度，且以順時針方向為 正向，則其它各膜層的慢軸或穿透軸方向可以下列角度表示第一四分之一 波長延遲膜36的慢軸36S的方向大于0度但小于卯度，例如為45度但不 以此為限；向列混合配向膜38的慢軸38S的方向為-45度但可作適度調整； 液晶顯示面板32的慢軸32S的方向為135度但可作適度調整；第一偏光片 34的第一穿透軸34T的方向為90度。
本實施例的液晶顯示面板32選用電性控制雙折射型液晶顯示面板，因此液晶顯示器30為自然白型液晶顯示器，但液晶顯示器30的種類并不以此
為限，而可選用其它可適用本發明的設計的液晶顯示器。在本實施例中，液
晶顯示器30具有亮態模式與暗態模式，其中通過上述第一穿透軸34T、第 二穿透軸40T,第一四分之一波長延遲膜36的慢軸36S、向列混合配向膜 38的慢軸38S,以及液晶顯示面板32的慢軸32S的相對角度配置，在亮態 模式下，液晶顯示面板32的液晶分子323可視為二分之一波長延遲膜，而 向列混合配向膜38可視為四分之一波長延遲膜；在暗態模式下，液晶顯示 面板32的液晶分子323與向列混合配向膜38兩者可共同視為四分之一波長 延遲膜。請參考圖5A至圖6B。圖5A為本實施例的液晶顯示面板的亮態模 式的示意圖，圖5B以龐加萊球(poincare sphere)表示液晶顯示面板在亮態模 式下光的極性變化，圖6A為本實施例液晶顯示面板的暗態模式的示意圖， 圖6B以龐加萊球表示液晶顯示面板在暗態模式下光的極性變化。如圖5A 與圖5B所示，在亮態;漠式下，第一四分之一波長延遲膜36具有四分之一波 長延遲的效果、向列混合配向膜38亦具有四分之一波長延遲的效果，而液 晶顯示面板32的液晶分子323則具有二分之一波長延遲效果，因此光的極 性變化可如下所示
第一階段P1:背光模塊44發出的自然光在通過第一偏光片34后會被 轉換成第一線偏振光(與第一偏光片34的第一穿透軸34T的方向平行)，例如 S線偏振光；
第二階段P2:第一線偏振光通過第一四分之一波長延遲膜36后會被轉 換為第 一 圓偏振光，例如左旋圓偏振光(left circularly polarized light);
第三階段P3:第一圓偏振光通過具有四分之一波長延遲效果的向列混 合配向膜38后會再被轉換為第一線偏振光；
第四階段P4:第一線偏振光通過液晶分子323后會被轉換為第二線偏 振光，例如P線偏振光。
由于第二線偏振光與第二偏光片40的第二穿透軸40T平行，故可穿過
第二偏光片40。因此，液晶顯示器30可顯示出亮態狀態。
如圖6A與圖6B所示，在施加了暗態電壓后，大部分的液晶分子323 會站立，但靠近薄膜晶體管基板321與彩色濾光片基板323表面的液晶分子 323仍處于平躺狀態，因此液晶分子323的延遲效果會小于四分之一波長， 而向列混合配向膜38的波長延遲效果則會補償液晶分子323的波長延遲效果而使得液晶分子323與向列混合配向膜38共同的波長延遲效果達到四分 之一波長。因此光的極性變化可如下所示
第一階段Pl:背光模塊44發出的自然光在通過第一偏光片34后會被 轉換成第一線偏振光；
第二階段P2:第一線偏振光通過第一四分之一波長延遲膜36后會被轉 換為第一圓偏振光；
第三階段P3:第 一圓偏振光通過向列混合配向膜38后會被轉換為橢圓 偏^展光；
第四階段P4:橢圓偏振光通過液晶分子323后會被轉換為第一線偏振光。
由于第一線偏振光與第二偏光片40的第二穿透軸40T垂直，故無法穿 過第二偏光片40。因此，液晶顯示器30會顯示出暗態狀態。
請參考圖7與圖8。圖7與圖8為本發明另一優選實施例的液晶顯示器 的示意圖，其中圖7繪示了本實施例的液晶顯示器的剖面示意圖，而圖8繪 示了本實施例的液晶顯示器各膜層的慢軸或穿透軸方向的相對關系的示意 圖。為簡化說明并利于比較本實施例與前述實施例的異同，本實施例的附圖 與前述實施例的附圖使用相同的標號標注相同的元件，并不再對相同元件作 贅述，且以下說明將僅針對兩實施例的不同處進行詳述。如圖7所示，不同 于前述實施例的液晶顯示器30,本實施例的液晶顯示器50另包括第二四分 之一波長延遲膜46，設置于第二偏光片40與液晶顯示面板32之間。如圖8 所示，第二四分之一波長延遲膜46的慢軸46S大體上與第一偏光片34的第 一穿透軸34T平行，然而第二四分之一波長延遲膜46的慢軸46S亦可與第 二偏光片40的第二穿透軸40T平行。
請再參考圖9與圖10。圖9為本實施例的液晶顯示面板的亮態模式的示 意圖，圖10為本實施例的液晶顯示面板的暗態模式的示意圖。如圖9所示， 在亮態模式下，第一四分之一波長延遲膜36具有四分之一波長延遲的效果、 向列混合配向膜38亦具有四分之一波長延遲的效果，且液晶顯示面板32的 液晶分子323則具有二分之一波長延遲效果。另外，由于第二四分之一波長 延遲膜46的設置方向與第一偏光片34的第一穿透軸34T或第二偏光片40 的第二穿透軸40T的方向平行，因此對于線偏振光并不具有波長延遲效果， 而設置第二四分之一波長延遲膜46的作用在于減少由大視角方向觀看液晶顯示器50時所可能產生的漏光，以進一步提高對比度。本實施例的光的極
性變化可如下所示
第一階段P1:背光模塊44發出的自然光在通過第一偏光片34后會被 轉換成第一線偏振光，例如S線偏振光；
第二階段P2:第 一線偏振光通過第 一 四分之一 波長延遲膜36后會被轉 換為第一圓偏振光，例如左旋圓偏振光；
第三階段P3:第一圓偏振光通過具有四分之一波長延遲效果的向列混 合配向膜38后會再被轉換為第一線偏振光；
第四階段P4:第一線偏振光通過液晶分子323后會被轉換為第二線偏 振光，例如P線偏振光；
第五階段P5:由于第二四分之一波長延遲膜46的慢軸46S的方向與第 一偏光片34的第一穿透軸34T或第二偏光片40的第二穿透軸40T的方向平 行，亦即第二四分之一波長延遲膜46的慢軸46S的方向與第二線偏振光的 偏振方向垂直或平行，因此不會改變第二線偏振光的偏振方向。
由于第二線偏振光與第二偏光片40的第二穿透軸40T平行，故可穿過 第二偏光片40。因此，液晶顯示器50可顯示出亮態狀態。
如圖IO所示，在施加了暗態電壓后，大部分的液晶分子323會站立， 但靠近薄膜晶體管基板321與彩色濾光片基板323表面的液晶分子323仍處 于平躺狀態，因此液晶分子323的延遲效果會小于四分之一波長，而向列混 合配向膜38的波長延遲效果則會補償液晶分子323的延遲效果而使得液晶 分子323與向列混合配向膜38共同的波長延遲效果達到四分之一波長。因 此光的極性變化可如下所示
第一階段P1:背光模塊44發出的自然光在通過第一偏光片34后會被 轉換成第一線偏振光；
第二階段P2:第一線偏振光通過第一四分之一波長延遲膜36后會被轉 換為第一圓偏振光；
第三階段P3:第一圓偏振光通過向列混合配向膜38后會被轉換為橢圓 偏一展光；
第四階段P4:橢圓偏振光通過液晶分子323后會被轉換為第一線偏振
光；
第五階段P5:由于第二四分之一波長延遲膜46的慢軸46S的方向與第一偏光片34的第一穿透軸34T或第二偏光片40的第二穿透軸40T的方向平 行，因此不會改變第一線偏振光的偏振方向。
由于第一線偏振光與第二偏光片40的第二穿透軸40T垂直，故無法穿 過第二偏光片40。因此，液晶顯示器50可顯示出暗態狀態。
由上述可知，本發明的液晶顯示器通過設置第一四分之一波長延遲膜與 向列混合配向膜，可補償液晶分子在暗態狀態下相位差不足的問題，而可避 免暗態狀態時產生漏光，而通過設置第二四分之一波長延遲膜，可進一步減 少由大視角方向觀看液晶顯示器所能觀看到的漏光。另外如前所述，由于液 晶分子對于不同波長的光線會產生不同的相位差，因此容易產生色偏問題， 而針對色偏問題，本發明使用多伽瑪驅動芯片分別提供液晶顯示面板的不同 顏色像素不同且獨立的伽瑪曲線的方式加以解決。
請參考圖11,并請一并參考圖3。圖11為本發明的液晶顯示器的施加 電壓與穿透率的關系圖。如圖11所示，紅光、綠光與藍光的施加電壓-穿透 率曲線并不相同，其中紅色像素32R的暗態電壓約為3.2V、綠色像素32G 的暗態電壓約為3.45V、藍色像素32B的暗態電壓約為4.1V。在此狀況下， 若使用單一暗態電壓為基準，例如使用紅色像素32R的暗態電壓3.2V控制 所有顏色的像素，則由于藍光在此電壓值下的穿透率過高，故會出現明顯的 藍光漏光。因此，本發明使用多伽瑪驅動芯片42例如三伽瑪驅動芯片，分 別配合紅色像素32R、綠色像素32G與藍色像素32B的施加電壓-穿透率曲 線提供液紅色像素32R、綠色像素32G與藍色像素32B不同的暗態電壓。 舉例來說，三伽瑪驅動芯片可提供紅色像素32R第一暗態電壓、提供綠色像 素32G第二暗態電壓，以及提供藍色像素32B第三暗態電壓，且第一暗態 電壓小于第二暗態電壓，且第二暗態電壓小于第三暗態電壓。例如第一暗態 電壓可為3.2V、第二暗態電壓為3.45V,而第三暗態電壓為4.IV。如此一來， 在暗態狀態下所有像素區域均可確實處于最暗態，而不會產生色偏問題。
綜上所述，本發明的液晶顯示器通過設置第一四分之一波長延遲膜、向 列混合配向膜與第二四分之一波長延遲膜，可減少暗態狀態下的漏光，達到 高對比度，且通過多伽瑪驅動芯片可解決色偏問題。
以上所述僅為本發明的優選實施例，凡依本發明權利要求所做的等同變 化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
權利要求
1. 一種液晶顯示器，包括液晶顯示面板，包括入光面與出光面，且該液晶顯示面板具有慢軸；第一偏光片，設置于該液晶顯示面板的該入光面的一側，其中該第一偏光片具有第一穿透軸；第一四分之一波長延遲膜，設置于該液晶顯示面板與該第一偏光片之間，其中該第一四分之一波長延遲膜具有慢軸；向列混合配向膜，設置于該液晶顯示面板與該第一四分之一波長延遲膜之間，其中該向列混合配向膜具有慢軸；第二偏光片，設置于該液晶顯示面板的該出光面的一側，其中該第二偏光片具有第二穿透軸；以及多伽瑪驅動芯片，分別向該液晶顯示面板的不同顏色像素提供不同且獨立的伽瑪曲線；其中該第一偏光片的該第一穿透軸大體上垂直于該第二偏光片的該第二穿透軸，該第一四分之一波長延遲膜的該慢軸大體上垂直于該向列混合配向膜的該慢軸，該向列混合配向膜的該慢軸大體上平行于該液晶顯示面板的該慢軸，且該第一四分之一波長延遲膜的該慢軸與該第一偏光片的該第一穿透軸的夾角大于0度且小于90度。
2. 如權利要求1所述的液晶顯示器，其中該液晶顯示面板包括電性控制 雙4斤射型液晶顯示面4反。
3. 如權利要求1所述的液晶顯示器，其中該液晶顯示器為自然白型液晶 顯示器。
4. 如權利要求1所述的液晶顯示器，其中該液晶顯示器具有暗態模式， 且于該暗態才莫式下，該向列混合配向膜的相位差與該液晶顯示面板的相位差 的和為四分之一波長，且其中該液晶顯示器具有亮態模式，且于該亮態模式 下，該液晶顯示面才反的相位差為二分之一波長。
5. 如權利要求1所述的液晶顯示器，其中該第一四分之一波長延遲膜的 該慢軸與該第一偏光片的該第一穿透軸的夾角大體上為45度。
6. 如權利要求1所述的液晶顯示器，另包括第二四分之一波長延遲膜， 設置于該第二偏光片與該液晶顯示面板之間，其中該第二四分之一波長延遲膜具有慢軸，且該第二四分之一波長延遲膜的該慢軸與該第一偏光片的該第 一穿透軸平行。
7. 如權利要求1所述的液晶顯示器，還包括第二四分之一波長延遲膜，設置于該第二偏光片與該液晶顯示面板之間，其中該第二四分之一波長延遲 膜具有慢軸，且該第二四分之一波長延遲膜的該慢軸大體上與該第二偏光片 的該第二穿透軸平行。
8. 如權利要求1所述的液晶顯示器，其中該液晶顯示面板包括多個紅色 像素、綠色像素與藍色像素，且該多伽瑪驅動芯片為三伽瑪驅動芯片。
9. 如權利要求8所述的液晶顯示器，其中該液晶顯示器具有暗態模式， 且于該暗態模式下，該三伽瑪驅動芯片分別提供該液晶顯示面板的這些紅色 像素第一暗態電壓、提供這些綠色像素第二暗態電壓'以及提供這些藍色像 素第三暗態電壓。
10. 如權利要求9所述的液晶顯示器，其中該第一暗態電壓小于該第二 暗態電壓，且該第二暗態電壓小于該第三暗態電壓。
全文摘要
一種液晶顯示器，利用設置第一四分之一波長延遲膜與向列混合配向膜減少暗態狀態下的漏光，由此達到高對比度，以及利用多伽瑪驅動芯片分別提供液晶顯示面板的不同顏色像素不同且獨立的伽瑪曲線，以解決色偏問題。另外，本發明的液晶顯示器可另設置第二四分之一波長延遲膜，以減少由大視角方向觀看液晶顯示器時所可能產生的漏光，以進一步提高對比度。
文檔編號G02F1/13GK101441352SQ20081018529
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月24日 優先權日2008年12月24日
發明者林永倫, 誠 羅, 胡至仁, 鄭景升 申請人:友達光電股份有限公司