專利名稱：廣視角液晶顯示面板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種液晶顯示面板，尤其是一種廣視角液晶顯示面板。
背景技術(shù)：
隨著薄膜晶體管制作技術(shù)快速的進(jìn)步，液晶顯示面板由于具備了輕薄、省電、無(wú)幅射線等優(yōu)點(diǎn)，而大量的應(yīng)用于個(gè)人數(shù)字助理器、筆記型計(jì)算機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、攝錄像機(jī)、行動(dòng)電話等各式電子產(chǎn)品中。然而，由于液晶顯示面板是一非自發(fā)光的顯示器，因此，傳統(tǒng)上，是以一冷陰極燈管作為背光源，所產(chǎn)生的光線穿透擴(kuò)散膜、偏光片等光學(xué)膜層，形成一均勻的平面光射入液晶顯示面板，以呈現(xiàn)影像。
為了提高液晶顯示面板的視角(viewing angle)，如美國(guó)專利5,410,422號(hào)案″GRAY SCALE LIQUID CRYSTAL DISPLAY HAVING A WIDE VIEWING ANGLE″所教示，并請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，一常用的方法就是在顯示器的上下兩片偏光片112與114之間，加入一雙折射補(bǔ)償膜層(birefringence compensator)110。基本上，液晶分子層116對(duì)于大視角光線所產(chǎn)生的偏振效果往往會(huì)偏離理想的偏振效果。此雙折射補(bǔ)償膜層110具有與液晶分子層116相反方向的光學(xué)延遲(retardation)效果，以補(bǔ)償大視角光線的偏振態(tài)的偏差，以提高顯示器的視角。
因此，配合不同的液晶分子層，例如垂直配向型(vertical aligned，VA)液晶分子層、扭曲陣列型(twisted nematic，TN)液晶分子層或是橫向電場(chǎng)切換型(in-plane switch，IPS)液晶分子層等，必須選用不同的雙折射補(bǔ)償膜層，方能提供良好的補(bǔ)償效果。然而，此額外增加的雙折射補(bǔ)償膜層也會(huì)造成顯示器厚度與重量的增加。于是，在不增加光學(xué)補(bǔ)償膜層之前提下，如何提高液晶顯示面板的視角，已成為液晶顯示面板發(fā)展的一個(gè)重要方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種廣視角液晶顯示面板，可在不增加光學(xué)補(bǔ)償膜層的前提下，提高液晶顯示面板的視角。
本發(fā)明所述的廣視角液晶顯示面板。此液晶顯示面板包括一上基板、一下基板與一液晶分子層。其中，下基板設(shè)置于上基板的下方。液晶分子層夾合于上下基板間，并且混合有一定比例的具光學(xué)異向性(anisotropy)的單體(monomer)。這些單體的光軸方向與液晶分子層的液晶分子在暗態(tài)時(shí)的光軸方向的夾角小于10度角。
在本發(fā)明之一實(shí)施例中，這些位于液晶分子層內(nèi)的單體聚合為一聚合物網(wǎng)絡(luò)(polymer network)。


圖1為一典型液晶顯示面板的示意圖。
圖2A為本發(fā)明廣視角液晶顯示面板第一較佳實(shí)施例的示意圖。
圖2B所示為本發(fā)明所使用的正型光學(xué)異向性(positive anisotropy)的液晶分子，與負(fù)型光學(xué)異向性(negative anisotropy)的單體。
圖3為本發(fā)明廣視角液晶顯示面板第二較佳實(shí)施例的示意圖。
圖4為本發(fā)明廣視角液晶顯示面板第三較佳實(shí)施例的示意圖。
圖5為本發(fā)明廣視角液晶顯示面板的畫(huà)素結(jié)構(gòu)第一較佳實(shí)施例的俯視示意圖。
圖6為本發(fā)明廣視角液晶顯示面板的畫(huà)素結(jié)構(gòu)第二較佳實(shí)施例的俯視示意圖。
圖7為本發(fā)明廣視角液晶顯示面板的畫(huà)素結(jié)構(gòu)第三較佳實(shí)施例的俯視示意圖。
圖8為本發(fā)明液晶顯示面板第四較佳實(shí)施例的示意圖。
圖號(hào)說(shuō)明上偏光片112 下偏光片114雙折射補(bǔ)償膜層、補(bǔ)償膜層110 液晶分子層116，240，300上基板210下基板220聚合物網(wǎng)絡(luò)260液晶分子242，244單體262，2具體實(shí)施方式
由圖1的現(xiàn)有技術(shù)中可得知，利用雙折射補(bǔ)償膜層110提供與液晶分子層116相反方向的相位延遲(retardation)效果，即可對(duì)大視角光線的偏振狀態(tài)的偏差進(jìn)行補(bǔ)償。也就是說(shuō)，透過(guò)反向補(bǔ)償液晶分子層116中的液晶分子對(duì)于穿透光線的相位延遲效果，即可改善液晶顯示器的漏光現(xiàn)象，并提高顯示器的視角。
請(qǐng)參照?qǐng)D2A所示，為本發(fā)明廣視角液晶顯示面板第一較佳實(shí)施例的示意圖。此液晶顯示面板具有一上基板210、一下基板220與一液晶分子層240。其中，下基板220的下表面制作有一下偏光片222，上基板210的上表面制作有一上偏光片212。并且，下基板220設(shè)于上基板210的下方。
液晶分子層240夾合于上下基板210與220間，并且，在液晶分子層240的液晶分子中，混合有一定比例的具光學(xué)異向性(anisotropy)的單體(monomer)262。如圖中所示，液晶分子242以垂直配向(vertical aligned)排列于上下基板210與220間，并且，這些液晶分子242屬于負(fù)型(negativetype)光學(xué)異向性的液晶分子，也就是其光軸方向具有朝向垂直驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)方向的傾向。單體262的光軸方向a2是與液晶分子242在暗態(tài)(dark state)時(shí)的光軸方向a1的夾角小于10度角。
值得注意的是，如圖2B所示，在本實(shí)施例中，液晶分子242使用正型光學(xué)異向性(positive anisotropy)的液晶分子(即其通常光折射率(ordinary refractive rate)no大于異常光折射率(extraordinaryrefractive rate)ne)，而單體262則是使用負(fù)型光學(xué)異向性(negativeanisotropy)的材料(即其通常光折射率no小于異常光折射率ne)。另，若液晶分子242是使用負(fù)型光學(xué)異向性的液晶分子(即其通常光折射率no小于異常光折射率ne)，則單體262便使用正型光學(xué)異向性的材料(即其通常光折射率no大于異常光折射率ne)。
如圖中所示，當(dāng)液晶顯示面板處于暗態(tài)時(shí)，液晶分子層240內(nèi)的液晶分子242的光軸方向垂直于上基板210或下基板220的表面。對(duì)于以垂直基板方向前進(jìn)的光線L1而言，液晶分子242及單體262的光軸方向近似于光線L1的前進(jìn)方向，因此，光線L1在穿透液晶分子層240過(guò)程中，不會(huì)產(chǎn)生不必要的相位延遲(retardation)。使得光線L1在穿透下偏光片222、下基板220、液晶分子層240或聚合物網(wǎng)絡(luò)260、以及上基板210后，會(huì)被吸收軸方向與下偏光片222相互垂直的上偏光片212所遮蔽。
對(duì)于斜向照射的光線L2而言，其前進(jìn)方向與液晶分子242的光軸方向不同，因此，光線L2在穿透液晶分子層240的過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生相位延遲。不過(guò)，此斜向照射的光線L2在經(jīng)過(guò)液晶分子242的過(guò)程中也會(huì)照射到單體262。又如前述，液晶分子的材料使用正型光學(xué)異向性的材料，而單體的材料則是使用負(fù)型光學(xué)異向性的材料。因此，對(duì)于光線L2而言，液晶分子242與單體262提供相反方向的相位延遲。也就是說(shuō)，對(duì)于光線L2而言，受到液晶分子242影響而產(chǎn)生的相位延遲是經(jīng)單體262的光學(xué)補(bǔ)償而抵銷，而可以避免光線L2因相位延遲效果而穿過(guò)上偏光片212形成漏光。
請(qǐng)參照?qǐng)D3所示，是本發(fā)明廣視角液晶顯示面板第二較佳實(shí)施例的示意圖。此液晶顯示面板具有一上基板210、一下基板220、一液晶分子層240與一聚合物網(wǎng)絡(luò)(polymer network)260。其中，下基板220的下表面制作有一下偏光片222，上基板210的上表面制作有一上偏光片212。并且，下基板220設(shè)于上基板210的下方，而液晶分子層240夾合于上下基板210與220間。
液晶分子層240內(nèi)的液晶分子242垂直配向排列于上下基板210與220間。這些液晶分子242屬于負(fù)型的液晶分子，也就是其光軸方向具有朝向垂直驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)方向的傾向。聚合物網(wǎng)絡(luò)260位于液晶分子層240內(nèi)，并由下基板220的上表面向上延伸至上基板210的下表面，而在液晶分子層240內(nèi)形成一反向光學(xué)補(bǔ)償區(qū)。此聚合物網(wǎng)絡(luò)260由具光學(xué)異向性的單體262聚合而成，而這些單體262的光軸方向受到聚合物網(wǎng)絡(luò)260的拘束，使單體262的光軸方向與液晶分子在暗態(tài)時(shí)的光軸方向的夾角小于10度角。而就本實(shí)施例而言，這些單體262的光軸方向垂直于上基板210或是下基板220表面。
本實(shí)施例所使用的液晶分子242為正型光學(xué)異向性的液晶分子(即其通常光折射率no大于異常光折射率ne)，而單體262則是使用負(fù)型光學(xué)異向性的材料(即其通常光折射率no小于異常光折射率ne)。如圖中所示，當(dāng)液晶顯示面板處于暗態(tài)時(shí)，液晶分子層240內(nèi)的液晶分子242的光軸方向垂直于上基板210或下基板220的表面。對(duì)于以垂直基板方向前進(jìn)的光線L1而言，液晶分子242及單體262的光軸方向近似于光線L1的前進(jìn)方向，因此，光線L1在穿透液晶分子層240或聚合物網(wǎng)絡(luò)260的過(guò)程中，并不會(huì)產(chǎn)生相位延遲。而使得由下基板220下方進(jìn)入的光線L1在穿透下偏光片222、下基板220、液晶分子層240或聚合物網(wǎng)絡(luò)260、以及上基板210后，會(huì)被吸收軸方向與下偏光片222相互垂直的上偏光片212所遮蔽。
對(duì)于斜向照射的光線L2而言，其前進(jìn)方向與液晶分子242的光軸方向不同，因此，光線L2在穿透液晶分子層240的過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生相位延遲。不過(guò)，此斜向照射的光線L2在經(jīng)過(guò)液晶分子242的過(guò)程中，同時(shí)也會(huì)照射到聚合物網(wǎng)絡(luò)260內(nèi)的單體262。又如前述，本實(shí)施例的液晶分子使用正型光學(xué)異向性的材料，而單體則是使用負(fù)型光學(xué)異向性的材料。這些單體262的光軸方向受到聚合物網(wǎng)絡(luò)260的拘束，而保持在垂直于上基板210或是下基板220表面的方向。由此可知，對(duì)于光線L2而言，液晶分子242與單體262提供相反方向的相位延遲。也就是說(shuō)，對(duì)于光線L2而言，受到液晶分子242影響而產(chǎn)生的相位延遲效果是經(jīng)單體262的光學(xué)補(bǔ)償而抵銷。因此，可以避免光線L2因相位延遲效果而穿過(guò)上偏光片212形成漏光。
此外，在上述實(shí)施例中，聚合物網(wǎng)絡(luò)260是由下基板220的上表面一直延伸至上基板210的下表面，以確保斜向照射的光線L2可以照射到單體262。然而并不限于此，不過(guò)，為了對(duì)大視角的光線提供足夠的光學(xué)補(bǔ)償效果，此聚合物網(wǎng)絡(luò)260至少必須由下基板220向上延伸或是由上基板210向下延伸超過(guò)液晶分子層240厚度的一半。
請(qǐng)參照?qǐng)D4所示，是本發(fā)明廣視角液晶顯示面板第三較佳實(shí)施例的示意圖。相較于圖2的實(shí)施例，本實(shí)施例的液晶分子層240內(nèi)的液晶分子244是采水平配向型(horizontal aligned)排列，例如橫向電場(chǎng)切換型(In-PlaneSwitch；IPS)液晶分子，而聚合物網(wǎng)絡(luò)260內(nèi)的單體264的光軸方向平行于上基板210或是下基板220表面。
當(dāng)液晶顯示面板處于暗態(tài)時(shí)，液晶分子層240內(nèi)的液晶分子244的光軸方向平行于上基板210或是下基板220表面，且和下偏光片222的吸收軸方向垂直。如圖中所示，光線L1經(jīng)過(guò)下偏光片222進(jìn)入液晶分子層240后，其線偏振方向垂直于下偏光片的吸收軸方向，亦即平行于液晶分子244的光軸方向平行，因此，光線L1在穿過(guò)液晶分子層240的過(guò)程中，并未產(chǎn)生有相位延遲。同理，由于聚合物網(wǎng)絡(luò)260內(nèi)的單體的光軸方向平行于液晶分子的光軸方向，因此，光線L1在穿過(guò)聚合物網(wǎng)絡(luò)260的過(guò)程中，也不會(huì)產(chǎn)生有相位延遲。因此由下基板222下方進(jìn)入的光線L1在穿透下偏光片222、下基板220，液晶分子層240或260，以及上基板210后將被吸收軸方向與下偏光片222垂直的上偏光片212所遮蔽。
對(duì)于斜向照射的光線L2而言，由于光線L2的線偏振方向并非平行于液晶分子244的光軸方向。因此，液晶分子244將對(duì)于光線L2產(chǎn)生相位延遲效果。不過(guò)，光線L2也會(huì)同時(shí)照射到聚合物網(wǎng)絡(luò)260內(nèi)的單體264。又如前述，本實(shí)施例的液晶分子244使用正型光學(xué)異向性的材料，而單體264則是使用負(fù)型光學(xué)異向性的材料，因此，對(duì)于光線L2而言，受到聚合物網(wǎng)絡(luò)260拘束的單體264與液晶分子244提供相反方向的相位延遲。也就是說(shuō)，對(duì)于光線L2而言，受到液晶分子244影響而產(chǎn)生的相位延遲效果是經(jīng)單體264的光學(xué)補(bǔ)償而抵銷。因此，可以避免光線L2因相位延遲效果而穿過(guò)上偏光片212形成漏光。
請(qǐng)參照?qǐng)D5所示，是本發(fā)明廣視角液晶顯示面板的畫(huà)素結(jié)構(gòu)，第一較佳實(shí)施例的俯視示意圖。如圖中所示，聚合物網(wǎng)絡(luò)260呈四邊形的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分布液晶分子層240之中，以確保聚合物網(wǎng)絡(luò)260內(nèi)的單體對(duì)于不同傾斜方向的光線，都可以提供充分的光學(xué)補(bǔ)償效果。
請(qǐng)參照?qǐng)D6所示，是本發(fā)明廣視角液晶顯示面板的畫(huà)素結(jié)構(gòu)，第二較佳實(shí)施例的俯視示意圖。相較于圖4的實(shí)施例，本實(shí)施例中，聚合物網(wǎng)絡(luò)260是呈六邊形的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分布液晶分子層240之中，以確保聚合物網(wǎng)絡(luò)260對(duì)于不同傾斜方向的光線，都可以提供適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)補(bǔ)償效果。
請(qǐng)參照?qǐng)D7所示，為本發(fā)明廣視角液晶顯示面板的畫(huà)素結(jié)構(gòu)，第三較佳實(shí)施例的俯視示意圖。如圖中所示，聚合物網(wǎng)絡(luò)260由此畫(huà)素結(jié)構(gòu)的角落位置，延伸至相對(duì)的側(cè)邊的中點(diǎn)，以對(duì)于不同傾斜方向的光線，提供適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)補(bǔ)償效果。
如前所述，本發(fā)明是在液晶分子層240內(nèi)增加聚合物網(wǎng)絡(luò)260，并利用聚合物網(wǎng)絡(luò)260拘束其內(nèi)的單體262或264的光軸方向，來(lái)補(bǔ)償液晶分子242或單體244所產(chǎn)生的相位延遲效果，以提高顯示面板的視角。因此，請(qǐng)參照?qǐng)D8所示，在本發(fā)明液晶顯示面板的第四實(shí)施例中，是在上基板210與上偏光片212之間或下基板220與下偏光片222之間，增設(shè)補(bǔ)償膜層(compensation film)110，例如a板(a-plate)，以進(jìn)一步改善液晶分子層300在暗態(tài)所造成的大視角漏光現(xiàn)象，來(lái)達(dá)到提高顯示器視角的目的。另一方面，透過(guò)本發(fā)明的概念，也可以省略補(bǔ)償膜層110以降低制作成本，來(lái)達(dá)到降低液晶顯示面板的厚度與重量的目的。
權(quán)利要求
1.一種廣視角液晶顯示面板，其特征在于，至少包括一上基板；一下基板，設(shè)置于該上基板的下方；以及一液晶分子層，設(shè)置于該上下基板間，包括一定比例的具光學(xué)異向性的單體，并且，該單體的光軸方向與該液晶分子層的液晶分子在暗態(tài)時(shí)的光軸方向的夾角小于10度角。
2.如權(quán)利要求1所述的面板，其特征在于，該單體均勻混合于該液晶分子層內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的面板，其特征在于，該單體的光軸方向與該液晶分子層的液晶分子在暗態(tài)下的光軸方向相同。
4.如權(quán)利要求1所述的面板，其特征在于，部分該單體聚合為一聚合物網(wǎng)絡(luò)。
5.如權(quán)利要求4所述的面板，其特征在于，該聚合物網(wǎng)絡(luò)由該下基板向上延伸一預(yù)定距離，該聚合物網(wǎng)絡(luò)位于該光學(xué)補(bǔ)償區(qū)內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的面板，其特征在于，更包括一上偏光片以及一下偏光片相對(duì)設(shè)置于該上下基板的上方以及下方，其中該上下偏光片的吸收軸方向大約互相垂直。
7.如權(quán)利要求6所述的面板，其特征在于，更包括一補(bǔ)償膜層設(shè)置于該上偏光片以及該上基板之間。
8.如權(quán)利要求6所述的面板，其特征在于，更包括一補(bǔ)償膜層設(shè)置于該下偏光片以及該下基板之間。
9.如權(quán)利要求1所述的面板，其特征在于，該單體的材料為負(fù)型光學(xué)異向性材料。
10.如權(quán)利要求1所述的面板，其特征在于，該單體的材料為正型光學(xué)異向性材料。
全文摘要
本發(fā)明為一種廣視角液晶顯示面板，包括一上基板、一下基板與一液晶分子層。其中，下基板設(shè)置于上基板的下方。液晶分子層夾合于上下基板間，并且混合有一定比例具光學(xué)異向性(anisotropy)的單體(monomer)。這些單體的光軸方向與液晶分子層的液晶分子在暗態(tài)時(shí)的光軸方向的夾角小于10度角。
文檔編號(hào)G02B5/30GK1837914SQ20051005696
公開(kāi)日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2005年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月24日
發(fā)明者陳伯綸, 張庭瑞, 陳峙彣 申請(qǐng)人:友達(dá)光電股份有限公司