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一種液晶顯示裝置及其相位補償方法.pdf

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一種 液晶 顯示裝置 及其 相位 補償 方法
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摘要
申請專利號:

CN201210345574.3

申請日:

2012.09.17

公開號:

CN103676322A

公開日:

2014.03.26

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G02F 1/13363申請日:20120917|||公開
IPC分類號: G02F1/13363 主分類號: G02F1/13363
申請人: 北京京東方光電科技有限公司
發明人: 侯學成; 肖昂; 盧凱
地址: 100176 北京市大興區經濟技術開發區西環中路8號
優先權:
專利代理機構: 北京派特恩知識產權代理事務所(普通合伙) 11270 代理人: 孟桂超;張穎玲
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210345574.3

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2016.07.06|||2014.04.23|||2014.03.26

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供了一種液晶顯示裝置及其相位補償方法,液晶顯示裝置包括:位于下基板表面的第一偏光片組件、位于上基板表面的第二偏光片組件、位于上基板和下基板之間的液晶層;第一偏光片組件包括第一波片;第二偏光片組件包括第二波片;第一偏光片組件對由下基板入射的光偏振后,進行相位延遲;液晶層對第一偏光片組件出來的光進行正性相位延遲;第二偏光片組件對經過液晶層出射的光進行相位延遲。本發明通過在液晶顯示裝置的上、下偏光片組件中分別增加一個波片,并結合利用液晶層自身的相位補償,對偏光片組件造成的漏光進行補償,能夠有效利用液晶層本身特性來消除不利影響,減少偏光片造成的漏光,提高了液晶顯示的對比度,增大了顯示視角。

權利要求書

權利要求書
1.  一種液晶顯示裝置,包括:下基板、與所述下基板相對的上基板、位于所述下基板表面的第一偏光片組件、位于所述上基板表面的第二偏光片組件以及位于所述上基板和所述下基板之間的液晶層;所述第一偏光片組件包括第一偏光板、第一光學延遲薄膜;所述第二偏光片組件包括第二偏振板、第二光學延遲薄膜;其特征在于,
所述第一偏光片組件還包括第一波片;所述第二偏光片組件還包括第二波片;
所述第一偏光片組件,用于對由下基板入射的光偏振后,進行相位延遲;
所述液晶層,用于對第一偏光片組件出來的光進行正性相位延遲;
所述第二偏光片組件,用于對經過液晶層出射的光進行相位延遲,補償顯示當中產生的漏光。

2.  根據權利要求1所述的液晶顯示裝置,其特征在于,
所述第一偏光片組件位于所下基板的內表面、所述第二偏光片組件位于所述上基板的內表面;或者,
所述第一偏光片組件位于所述下基板的外表面、所述第二偏光片組件位于所述上基板的外表面。

3.  根據權利要求1所述的液晶顯示裝置,其特征在于,所述液晶層中液晶的厚度根據第一波片和第二波片各自產生的光程差、入射光的波長確定。

4.  根據權利要求3所述的液晶顯示裝置,其特征在于,所述第一波片和所述第二波片各自產生的光程差相同。

5.  根據權利要求4所述的液晶顯示裝置,其特征在于,所述第一波片和所述第二波片各自產生的光程差為1/6波長;所述第一波片和所述第二波片為1/6波片。

6.  根據權利要求3所述的液晶顯示裝置,其特征在于,所述液晶層中液晶的厚度與第一波片和第二波片各自產生的光程差的關系為其 中,所述ne、no分別為液晶對e光和o光的折射率,λ為入射光的波長,所述入射光的波長范圍為400nm-800nm,d為液晶的厚度。

7.  根據權利要求1至6任一項所述的液晶顯示裝置,其特征在于,所述第一波片位于所述第一偏振板和第一光學延遲薄膜之間;或者,所述第一光學延遲薄膜位于所述第一偏振板和第一波片之間;
所述第二波片位于所述第二偏振板和第二光學延遲薄膜之間;或者,所述第二光學延遲薄膜位于所述第二偏振板和第二波片之間。

8.  一種液晶顯示裝置相位補償方法,其特征在于,在液晶顯示裝置的第一偏光片組件中增加第一波片和在第二偏光片組件中增加第二波片;所述方法還包括:
通過第一偏光片組件對由下基板入射的光偏振后,所述入射光產生相位延遲;
所述液晶顯示裝置液晶層中的液晶對所述第一偏光片組件出來的光進行正性相位延遲;
通過第二偏光片組件對液晶層出射的光進行相位延遲,補償顯示當中產生的漏光。

9.  根據權利要求8所述的方法,其特征在于,所述液晶顯示裝置液晶層中的液晶對所述第一偏光片組件出來的光進行的正性相位延遲與所述第一偏光片組件對光進行的相位延遲的關系為二者光程差分別為其中,λ為入射光的波長。

10.  根據權利要求7至9任一項所述的方法,其特征在于,所述第一偏光片組件包括第一偏振板、第一光學延遲薄膜、第一波片;所述第二偏光片組件包括第二偏振板、第二光學延遲薄膜、第二波片;
所述第一波片位于所述第一偏振板和第一光學延遲薄膜之間;或者,所述第一光學延遲薄膜位于所述第一偏振板和第一波片之間;
所述第二波片位于所述第二偏振板和第二光學延遲薄膜之間;或者,所述 第二光學延遲薄膜位于所述第二偏振板和第二波片之間。

說明書

說明書一種液晶顯示裝置及其相位補償方法
技術領域
本發明涉及液晶顯示領域,尤其涉及一種液晶顯示裝置及其相位補償方法。
背景技術
液晶顯示裝置以其體積小、重量輕、功耗低、無輻射、顯示效果好等優點,近年來獲得飛速發展,其中以扭曲向列(Twisted Nematic,TN)模式最為成熟。但TN型液晶顯示裝置自身也存在缺陷,當背光源射出的光線通過液晶顯示面板時,由于不同視角的入射光線角度的不同,透過顯示器的光強度就不一樣,造成的顯示效果也不一樣。
由于液晶顯示裝置的視角從根本上說是由液晶分子的各向異性而導致的光學各向異性所引起的,在液晶顯示裝置的表面添加光學各向異性的薄膜,減小暗態顯示時的漏光現象,就可以改善LCD的視角特性,此方法稱為液晶顯示裝置的光學補償膜模式。此方法由于不改變現有的工藝生產流程,被認為是一種簡單有效、成本較低的方法而得到廣泛應用。
然而,液晶顯示裝置暗態顯示時可能會存在兩種漏光:液晶顯示裝置中液晶盒的正性液晶層造成的漏光和偏光片造成的漏光;現有技術通常采用疊加與液晶層相對稱的負性光學膜對液晶盒的正性液晶層造成的漏光進行補償,具體可參考圖1,圖1示出了液晶顯示裝置中常用的偏光片結構,圖1中,所述偏光片主要分為兩部分:偏振板10和光學延遲薄膜20。偏振板10的具體結構從上到下依次為保護膜、低反射層、防眩層、三醋酸纖維素(TAC)支持層、聚乙烯醇(PVA)偏光層、TAC支持層,其中,主要起偏光作用的為PVA偏光層;光學延遲薄膜20的主要作用為補償液晶盒造成的漏光,其材料可以是雙光軸光學層,也可以是負型光學異向性板,比如:C-plate或負性無毒液晶(WV DLC) 光補償層。液晶的漏光由光學延遲薄膜20進行補償,若要完全補償正性液晶盒的雙折射效應,則光學延遲薄膜20的遲滯效應必須與正性液晶盒一致,即:
(ne-no)cdc+(ne-no)LCdLC=0,
其中ne、no為光學延遲薄膜分別對e光和o光的折射率,dc為光學延遲薄膜的厚度,dLC為液晶盒的厚度。這里,線偏振光垂直入射到晶片,如光學延遲薄膜或液晶盒,入射光振動分解成垂直于光軸的o光(o振動)與平行于光軸的e光(e振動)兩個分量,o光和e光沿同一方向傳播,但傳播速度不同(折射率不同),穿出晶片后兩種光間產生(ne-no)d的光程差,d為晶片厚度,ne、no為分別為晶片對于e光和o光的折射率,e光和o光一般合成為橢圓偏振光.。
雖然通過加入光學延遲薄膜20可以消除正性液晶盒造成的漏光,但由于偏光片本身亦會造成的漏光,當光線偏離垂直方向時,由于偏光片的偏光作用,在進入液晶層時,快軸光和慢軸光同時存在,二者的相位差正比于光程差Δnd。此時,相位差使得傾斜入射的線偏振光通過雙折射的液晶層后,變成橢圓偏振光,出射后不能被另一側的偏光片完全吸收,因而產生漏光現象,導致顯示單元對比度下降、視角變窄、顯示效果變差等問題。在某些大視角的狀態下,還可能出現暗態的透過率大于亮態透過率的情況,即對比度反轉,這就是液晶分子的各向異性導致的視角問題。因此,偏光片造成的漏光不容忽視。
發明內容
有鑒于此,本發明的主要目的在于提供一種液晶顯示裝置及其相位補償方法,能夠減少偏光片造成的漏光。
為達到上述目的,本發明的技術方案是這樣實現的:
本發明提供一種液晶顯示裝置,包括:下基板、與所述下基板相對的上基板、位于所述下基板表面的第一偏光片組件、位于所述上基板表面的第二偏光片組件以及位于所述上基板和所述下基板之間的液晶層;所述第一偏光片組件包括第一偏光板、第一光學延遲薄膜;所述第二偏光片組件包括第二偏振板、 第二光學延遲薄膜;所述第一偏光片組件還包括第一波片;所述第二偏光片組件還包括第二波片;
所述第一偏光片組件,用于對由下基板入射的光偏振后,進行相位延遲;
所述液晶層,用于對第一偏光片組件出來的光進行正性相位延遲;
所述第二偏光片組件,用于對經過液晶層出射的光進行相位延遲,補償顯示當中產生的漏光。
其中,所述第一偏光片組件位于所下基板的內表面、所述第二偏光片組件位于所述上基板的內表面;或者,
所述第一偏光片組件位于所述下基板的外表面、所述第二偏光片組件位于所述上基板的外表面。
其中,所述液晶層中液晶的厚度根據第一波片和第二波片各自產生的光程差、入射光的波長確定。
其中,所述第一波片和所述第二波片各自產生的光程差相同。
其中,所述第一波片和所述第二波片各自產生的光程差為1/6波長;所述第一波片和所述第二波片為1/6波片。
其中,所述液晶層中液晶的厚度與第一波片和第二波片各自產生的光程差的關系為其中,所述ne、no分別為液晶對e光和o光的折射率,λ為入射光的波長,所述入射光的波長范圍為400nm-800nm,d為液晶的厚度。
其中,所述第一波片位于所述第一偏振板和第一光學延遲薄膜之間;或者,所述第一光學延遲薄膜位于所述第一偏振板和第一波片之間;
所述第二波片位于所述第二偏振板和第二光學延遲薄膜之間;或者,所述第二光學延遲薄膜位于所述第二偏振板和第二波片之間。
本發明還提供一種液晶顯示裝置相位補償方法,在液晶顯示裝置的第一偏光片組件中增加第一波片和在第二偏光片組件中增加第二波片;所述方法還包括:
通過第一偏光片組件對由下基板入射的光偏振后,所述入射光產生相位延 遲;
所述液晶顯示裝置液晶層中的液晶對所述第一偏光片組件出來的光進行正性相位延遲;
通過第二偏光片組件對液晶層出射的光進行相位延遲,補償偏光片光產生的漏光。
其中,所述液晶顯示裝置液晶層中的液晶對所述第一偏光片組件出來的光進行的正性相位延遲與所述第一偏光片組件對光進行的相位延遲的關系為二者光程差分別為其中,λ為入射光的波長。
其中,所述第一偏光片組件包括第一偏振板、第一光學延遲薄膜、第一波片;所述第二偏光片組件包括第二偏振板、第二光學延遲薄膜、第二波片;
所述第一波片位于所述第一偏振板和第一光學延遲薄膜之間;或者,所述第一光學延遲薄膜位于所述第一偏振板和第一波片之間;
所述第二波片位于所述第二偏振板和第二光學延遲薄膜之間;或者,所述第二光學延遲薄膜位于所述第二偏振板和第二波片之間。
本發明通過在液晶顯示裝置的上、下偏光片組件中分別增加一個波片,并結合利用液晶層自身的相位補償,對偏光片組件造成的漏光進行補償,能夠有效利用液晶層本身特性來消除不利影響,減少偏光片造成的漏光,提高了液晶顯示的對比度,增大了顯示視角。
附圖說明
圖1為傳統液晶顯示裝置的偏光片的結構示意圖;
圖2為本發明液晶顯示裝置的結構示意圖;
圖3為本發明液晶顯示裝置龐加萊球表示的補償原理示意圖;
圖4為本發明液晶顯示裝置的相位補償原理示意圖;
圖5為傳統液晶顯示裝置的視角測試示意圖;
圖6為本發明液晶顯示裝置的視角測試示意圖。
附圖標記說明:
10-偏振板;20-光學延遲薄膜;21-第二偏光片組件;23-第一偏光片組件;
1-第一偏振板;2-第一光學延遲薄膜;3-第一波片;4-液晶層;5-第二偏振板;6-第二光學延遲薄膜;7-第二波片;8-上基板;9-下基板。
具體實施方式
實際應用中,一束光進入某些晶體時會變成兩束光,此晶體則稱為雙折射現象物質,具有雙折射性質的光學組件可稱為波片。一般的光經過偏光板后轉變成線偏振光,線偏振光通過波片后,如果沿某一方向(快軸)振動的速度比該快軸的垂直方向(慢軸)的振動速度快1/4波長,稱為四分之一波片。當在兩個偏光板中加入兩片1/4波片時,可以得到各方向的偏振光。當一片1/4波片的快軸與慢軸交叉排列、且均與偏光片的偏振軸呈45度角時,可得圓偏振光;或1/4波片的快軸與慢軸交叉排列、且均與偏光片的偏振軸呈任意角度時,可得到橢圓偏振光。
基于上述特性,本發明的基本思想為:利用正性液晶層本身的雙折射效果,并加入兩個波片,二者共同作用,將不同方向入射的線偏振光補償到相同的出射位置,有效改善由于偏光片造成的漏光,提高液晶顯示裝置對比度,增大顯示視角。
本發明中,所述液晶顯示裝置包括:下基板、與下基板相對的上基板、位于下基板表面的第一偏光片組件、位于上基板表面的第二偏光片組件以及位于所述上基板和所述下基板之間的液晶層;所述第一偏光片組件包括第一偏光板、第一光學延遲薄膜;所述第二偏光片組件包括第二偏振板、第二光學延遲薄膜;
所述第一偏光片組件還包括第一波片;所述第二偏光片組件還包括第二波片;
所述第一偏光片組件,用于對由下基板入射的光偏振后,進行相位延遲;
所述液晶層,用于對第一偏光片組件出來的光進行正性相位延遲;
所述第二偏光片組件,用于對液晶層出射的光進行相位延遲,補償顯示當 中產生的漏光。
需要說明的是,所述第一偏光片組件位于所下基板的內表面、所述第二偏光片組件位于所述上基板的內表面;或者,
所述第一偏光片組件位于所述下基板的外表面、所述第二偏光片組件位于所述上基板的外表面。
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白,以下舉實施例并參照附圖,對本發明進一步詳細說明。
圖2示出了本發明液晶顯示裝置的結構,如圖2所示,所述液晶顯示裝置包括:位于下基板9內表面的第一偏光片組件23、位于上基板8內表面的第二偏光片組件21、位于所述下基板9和上基板8之間的液晶層4;其中,
所述第一偏光片組件23包括第一偏振板1、第一光學延遲薄膜2、第一波片3;
所述第二偏光片組件21包括第二偏振板5、第二光學延遲薄膜6、第二波片7;
所述液晶層4,用于對通過第一偏光片組件23入射的光進行相位延遲,所述液晶層4中液晶的厚度根據第一波片3和第二波7片各自產生的光程差確定。
具體地,所述第一波片3和所述第二波片7各自產生的光程差相同。
其中,所述第一波片3和所述第二波片7各自產生的光程差為1/6波長。
其中,所述液晶層4中液晶的厚度與第一波片3和第二波片7各自產生的光程差的關系如下:當ne≈no≈n,其中則光程差其中Γ為所述液晶的相位延遲,為線偏振光O1和O2的入射矢量夾角,θ為光線入射角,即d為液晶的厚度,ne、no分別為液晶對e光和o光的折射率,λ為入射光的波長,所述入射光的波長范圍為400nm-800nm。
另外,所述第一波片3可以位于所述第一偏振板1和第一光學延遲薄膜2之間;或者,所述第一光學延遲薄膜2可以位于所述第一偏振板1和第一波片3之間;即所述第一光學延遲薄膜2和所述第一波片3的位置可以互換;同理,所述第二波片7可以位于所述第二偏振板5和第二光學延遲薄膜6之間;或者,所述第二光學延遲薄膜6位于所述第二偏振板5和第二波片7之間,即所述第二光學延遲薄膜6和所述第二波片7的位置可以互換。
下面以一具體實施例對上述液晶顯示裝置的相位補償過程進行說明,由于人眼對綠光最為敏感,因此以550nm的綠光為基準對相位補償光學原理進行具體說明,這里,所述第一波片和第二波片均為1/6波片。
如圖3所示,一束光經過第一偏光片得到線偏振光,分別從O1和O2入射,若不進行相位延遲處理,從O1點入射的光會從E1點出射,通過液晶層后會形成橢圓偏振光,不能被第二偏光片完全吸收,造成漏光,因此,需要進行相位延遲處理,使得從O1點入射的光從O2入射光的出射點E2點射出,即需要將O1點入射的光調制到E2點出射。
結合圖4,從O1點入射的線偏振光經過1/6波片的相位延遲后,有效光程差:Δnd=λ/6(約等于550nm的六分之一,92nm),而液晶層厚度比常規液晶層厚0.152um,經比常規液晶層多出部分的液晶的正性相位延遲后,有效光程差為:(約等于550nm的152nm)。第一1/6波片將線偏振光從O1折射到Q,液晶層將此偏振光折射到Q′,經第二1/6波片后,線偏振光從Q′折射到E2。
圖5和圖6分別為傳統液晶顯示裝置的視角測試和本發明上述液晶顯示裝置的視角測試的示意圖,其中,不同灰度代表液晶顯示裝置的視角,可以看出,本發明提供的液晶顯示裝置中視角范圍小的區域與傳統液晶顯示裝置相比,范圍大大縮小,有效地增大了液晶顯示裝置的視角。
本發明還提供了一種液晶顯示裝置相位補償方法,所述方法包括:
在液晶顯示裝置的第一偏光片組件中增加第一波片和第二偏光片組件中增 加第二波片;
通過第一偏光片組件對由下基板對入射的光偏振后,所述入射光產生相位延遲;
所述液晶顯示裝置液晶層中的液晶對所述第一偏光片組件出來的光進行正性相位延遲;
通過第二偏光片組件對液晶層出射的光進行相位延遲,補償顯示當中產生的漏光。
這里,所述第一偏光片組件包括第一偏振板、第一光學延遲薄膜、第一波片;所述第二偏光片組件包括第二偏振板、第二光學延遲薄膜、第二波片;第一波片和第二波片分別為1/6波片。
可以是所述第一波片位于所述第一偏振板和第一光學延遲薄膜之間;也可以是所述第一光學延遲薄膜位于所述第一偏振板和第一波片之間;同理,可以是所述第二波片位于所述第二偏振板和第二光學延遲薄膜之間;也可以是所述第二光學延遲薄膜位于所述第二偏振板和第二波片之間。
其中,所述第一波片和所述第二波片對光進行相位延遲后各自產生的光程差相同。
進一步地,所述液晶顯示裝置液晶層中的液晶對所述第一偏光片組件出來的光進行的正性相位延遲與所述第一偏光片組件對光進行的相位延遲的關系為二者光程差分別為
本發明所述的液晶顯示裝置具體可以為液晶面板、液晶顯示器、液晶電視、手機和平板電腦等顯示裝置。
以上所述,僅為本發明的較佳實施例而已,并非用于限定本發明的保護范圍。

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