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TWI521270B - 顯示裝置 - Google Patents

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TWI521270B
TWI521270B TW103100059A TW103100059A TWI521270B TW I521270 B TWI521270 B TW I521270B TW 103100059 A TW103100059 A TW 103100059A TW 103100059 A TW103100059 A TW 103100059A TW I521270 B TWI521270 B TW I521270B
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TW
Taiwan
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angle
polarizer
display device
electrode
disposed
Prior art date
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TW103100059A
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English (en)
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TW201437724A (zh
Inventor
劉一帆
吳詩聰
藍伊奮
蔡正曄
Original Assignee
友達光電股份有限公司
中佛羅里達大學研究基金會
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 友達光電股份有限公司, 中佛羅里達大學研究基金會 filed Critical 友達光電股份有限公司
Publication of TW201437724A publication Critical patent/TW201437724A/zh
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Description

顯示裝置
本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種具有非正交設置的偏光片的顯示裝置。
為了因應消費大眾之需求，顯示裝置相關業者紛紛投入具有快速應答特性之藍相(blue phase)液晶顯示裝置的開發。以藍相(blue phase)液晶材料為例，一般需要橫向電場來進行操作以使其具有光閥之功能。目前已經有人採用共面轉換IPS(In-Plane Switching)顯示模組之電極設計來驅動藍相(blue phase)液晶顯示裝置中的藍相液晶分子。
一般而言，若顯示裝置能夠有良好的暗態或是亮態效果就可以提升顯示對比度，使顯示裝置就能具有較佳的顯示品質。然而，若顯示裝置有漏光現象的話，將導致暗態效果不佳，進而影響顯示對比度。故，如何降低顯示裝置的漏光現象以提升顯示對比度即成為本領域技術人員所欲研究的課題之一。
本發明提供一種顯示裝置，透過設置光軸偏移一角度的光學膜來減少其漏光現象以提供良好顯示對比度。
本發明提出一種顯示裝置。顯示裝置包括顯示面板、第一偏光片以及第二偏光片。顯示面板包括畫素陣列基板、對向基板以及顯示介質。畫素陣列基板包括多個畫素單元。每一個畫素單元中包括第一電極以及第二電極。第一電極與第二電極交替設置，且第一電極與第二電極之間具有橫向電場。對向基板與畫素陣列基板對向設置。顯示介質設置於畫素陣列基板與對向基板之間。第一偏光片設置於畫素陣列基板上。第二偏光片設置於對向基板上，其中第一偏光片的光軸與第二偏光片的光軸之間具有夾角，夾角為90°±θ1，且θ1為1°~9°。
本發明提出一種顯示裝置。顯示裝置包括顯示面板、第一偏光片、第二偏光片、第一正型A板補償膜以及第二正型A板補償膜。顯示面板包括畫素陣列基板、對向基板以及顯示介質。畫素陣列基板包括多個畫素單元。每一個畫素單元中包括第一電極以及第二電極。第一電極與第二電極交替設置，且第一電極與第二電極之間具有橫向電場。對向基板與畫素陣列基板對向設置。顯示介質設置於畫素陣列基板與對向基板之間。第一偏光片設置於畫素陣列基板上。第二偏光片設置於對向基板上，其中第一偏光片的第一光軸與第二偏光片的第二光軸之間具有第一夾角，第一夾角為90°。第一正型A板補償膜設置於畫素陣列基板 上且位於顯示面板與第一偏光片之間，其中第一偏光片的第一光軸與第一正型A板補償膜的第五光軸具有第二夾角。第二正型A板補償膜設置於對向基板上且位於顯示面板與第二偏光片之間，其中第一偏光片的第一光軸與第二正型A板補償膜的第六光軸具有第三夾角。第二夾角為0°-θ1，θ1為1°~9°，且第三夾角為0°+θ2，θ2為1°~9°，或是第二夾角為0°+θ1，θ1為1°~9°，且第三夾角為0°-θ2，θ2為1°~9°。
本發明提出一種顯示裝置。顯示裝置包括顯示面板、第一偏光片、第二偏光片以及補償膜。顯示面板包括畫素陣列基板、對向基板以及顯示介質。畫素陣列基板包括多個畫素單元。每一個畫素單元中包括第一電極以及第二電極。第一電極與第二電極交替設置，且第一電極與第二電極之間具有橫向電場。對向基板與畫素陣列基板對向設置。顯示介質設置於畫素陣列基板與對向基板之間。第一偏光片設置於畫素陣列基板上。第二偏光片設置於對向基板上，其中第一偏光片的第一光軸與第二偏光片的第二光軸之間具有夾角，夾角為90°。補償膜設置於畫素陣列基板上且位於顯示面板與第一偏光片之間，其中補償膜由多個扭轉向列型液晶分子構成。扭轉向列型液晶分子中，最靠近第一偏光片的第一扭轉向列型液晶分子的第七光軸與最靠近顯示面板的第二扭轉向列型液晶分子的第八光軸之間具有夾角，夾角為0°±θ，且θ為1°~9°。
本發明提出一種顯示裝置。顯示裝置包括顯示面板、第 一偏光片以及第二偏光片。顯示面板包括畫素陣列基板、對向基板以及顯示介質。畫素陣列基板包括多個畫素單元。對向基板與畫素陣列基板對向設置。顯示介質設置於畫素陣列基板與對向基板之間。第一偏光片設置於畫素陣列基板上。第二偏光片設置於對向基板上，而第一偏光片的光軸與第二偏光片的光軸之間具有夾角，其中，當顯示介質為右旋材料時，夾角大於90°，當顯示介質為左旋材料時，夾角為小於90°。
基於上述，在本發明的實施例所提出之顯示裝置中，藉由設置光軸偏移一角度的光學膜，其中角度為1°~9°，可有效降低顯示裝置產生的漏光現象，以增加顯示裝置的顯示對比度並提升顯示品質。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
10、20、30、30’、40‧‧‧顯示裝置
100‧‧‧顯示面板
110‧‧‧畫素陣列基板
120‧‧‧對向基板
130‧‧‧顯示介質
112‧‧‧第一基板
114‧‧‧第一電極
116‧‧‧第二電極
120‧‧‧對向基板
122‧‧‧第二基板
124‧‧‧彩色濾光層
124a‧‧‧第一濾光圖案
124b‧‧‧第二濾光圖案
124c‧‧‧第三濾光圖案
200‧‧‧第一偏光片
210‧‧‧第一光軸
300、600‧‧‧第二偏光片
310、610‧‧‧第二光軸
400‧‧‧光源模組
500、800‧‧‧雙軸補償膜
510‧‧‧第三光軸
700A、700A’‧‧‧第一正型A板補償膜
700B、700B’‧‧‧第二正型A板補償膜
710A、710A’‧‧‧第五光軸
710B、710B’‧‧‧第六光軸
900‧‧‧補償膜
900A、900B‧‧‧扭轉向列型液晶分子
903A‧‧‧第七光軸
903B‧‧‧第八光軸
a、a’、b、b’、c、x、y、z‧‧‧夾角
CL‧‧‧共用電極線
DL‧‧‧資料線
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向
D3‧‧‧第三方向
D4‧‧‧第四方向
D5、D5’‧‧‧第五方向
D6、D6’‧‧‧第六方向
D7‧‧‧第七方向
D8‧‧‧第八方向
E1、E2‧‧‧橫向電場
P‧‧‧畫素單元
SL‧‧‧掃描線
T‧‧‧主動元件
Vp‧‧‧第一電壓
Vcom‧‧‧第二電壓
圖1為本發明一實施例的顯示裝置的立體示意圖。
圖2A為圖1的顯示裝置的局部剖面示意圖。
圖2B為本發明另一實施例的顯示裝置的局部剖面示意圖。
圖3為圖1的顯示裝置的畫素單元電路示意圖。
圖4為本發明之一實施例的顯示裝置的偏光旋轉角度與間隙的關係圖。
圖5為本發明之一實施例的顯示裝置的光學旋光功率與布拉格繞射波長的關係圖。
圖6為多個顯示裝置的漏光比值與方位角的關係圖。
圖7為本發明之一實施例的顯示裝置的漏光比值與偏光旋轉角度的關係圖。
圖8為本發明另一實施例的顯示裝置的漏光比值與偏光旋轉角度的關係圖。
圖9為本發明一實施例的顯示裝置的立體示意圖。
圖10為習知顯示裝置在各視角下的對比度示意圖，其中習知顯示裝置中所設置的兩偏光片的光軸為正交。
圖11為圖9之顯示裝置20在各視角下的對比度示意圖。
圖12A為本發明一實施例的顯示裝置的立體示意圖。
圖12B為本發明另一實施例的顯示裝置的立體示意圖。
圖13為圖12A之顯示裝置30在各視角下的對比度示意圖。
圖14為本發明一實施例的顯示裝置的立體示意圖。
圖15為圖14之顯示裝置的局部剖面放大圖。
圖16為圖14之顯示裝置40在各視角下的對比度示意圖。
第一實施例
圖1為本發明一實施例的顯示裝置的立體示意圖。圖2A 為圖1的顯示裝置的局部剖面示意圖。請參照圖1與圖2，本實施例的顯示裝置10包括顯示面板100、第一偏光片200、第二偏光片300以及光源模組400。光源模組400配置於顯示裝置100的一側，光源模組400提供入射光線至顯示面板100。顯示面板100包括畫素陣列基板110、對向基板120以及顯示介質130。
畫素陣列基板110包括多個畫素單元P。畫素單元P以陣列方式排列於第一基板112上。每一個畫素單元P包括第一電極114以及第二電極116。第一電極114與第二電極116交替設置於第一基板112上。當第一電極114與第二電極116被施加電壓時，第一電極114與第二電極116之間形成橫向電場E1，其中橫向電場E1實質上平行第一基板112的表面。在本實施例中，第一電極114與第二電極116屬於同一膜層且設置於同一平面上，以使本實施例的顯示裝置10為共平面轉換(In-Plane Switch,IPS)設計。
在另一實施例中，如圖2B所示，第一電極114與第二電極116也可以屬於不同膜層且設置於不同平面上，其中第一電極114與第二電極116之間例如是設置絕緣層118以使第一電極114與第二電極116電性絕緣。在圖2B的實施例中，當第一電極114與第二電極116被施加電壓時，可以於第一電極114與第二電極116形成橫向電場E2。圖2B的顯示裝置10a即為場邊緣轉換(Fringe Field Switch,FFS)設計。然而，本發明不限於此。只要是具有橫向電場的電極設計的顯示裝置皆屬本發明所欲保護的範圍。
在前述實施例中，第一電極114以及第二電極116例如是透明電極，其材質包括金屬氧化物，其例如是銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、或其它合適的金屬氧化物、或者是上述至少二者之堆疊層。
圖3為圖1的顯示裝置的畫素單元電路示意圖。請參照圖1以及圖3，本實施例的第一電極114與主動元件T電性相接，且第一電極114例如是具有第一電壓Vp。第二電極116與共用電極線CL電性相接，且第二電極116例如是具有第二電壓Vcom。主動元件T的一端與掃描線SL相接，另一端與資料線DL相接。在此，主動元件T可做為電壓資訊是否寫入第一電極114的開關元件，且主動元件T的型式可以是底部閘極型薄膜電晶體或頂部閘極型薄膜電晶體。當主動元件T被開啟使電壓資訊寫入第一電極114時，第一電極114被施加電壓，且其電壓值不同於共用電極線CL的電壓值，使得第一電極114與第二電極116之間具有電壓差。此時，第一電極114與第二電極116之間產生橫向電場E1，以驅動顯示介質130。
請再參照圖1以及圖2A，對向基板120設置於畫素陣列基板110的對向側。對向基板120包括第二基板122以及設置於第二基板122上的彩色濾光層124。彩色濾光層124包括第一濾光圖案124a、第二濾光圖案124b以及第三濾光圖案124c。在本實施例中，第一濾光圖案124a、第二濾光圖案124b以及第三濾光圖案124c分別是紅色濾光圖案、綠色濾光圖案以及藍色濾光圖案。 當然，本發明不限於此。本領域具有通常知識者可依設計需求來改變彩色濾光圖案的配置。此外，本實施例是以對向基板120為彩色濾光基板為例說明。然而，本發明不限於此。在其他實施例中，彩色濾光層124也可以設置於畫素陣列基板110上，以形成彩色濾光層124整合於薄膜電晶體陣列上(Color filter on Array,COA)基板，或者薄膜電晶體陣列整合於彩色濾光層124上(Array on Color filter,AOC)基板。
顯示介質130位於畫素陣列基板110與對向基板120之間。在本實施例中，顯示介質130在未被施予橫向電場E1時具有光學等向性(optically isotropic)，在施予橫向電場E驅動後具有光學異性向(optically anisotropic)。根據本實施例，上述之顯示介質130包括藍相液晶，其例如是聚合物穩定型藍相液晶(polymer-stabilized blue phase liquid crystals)或是聚合物穩定型等向相液晶(polymer-stabilized isotropic phase liquid crystals)等等。在本實施例中，顯示介質130是透過橫向電場E1的形成來驅動，使顯示介質130在光學等向性與光學異向性之間轉換，以使顯示介質130發揮光閥之作用。
第一偏光片200設置於畫素陣列基板110上，第二偏光片300設置於對向基板120上。在圖1中，是以第一偏光片200與第二偏光片300設置於顯示面板100的相對兩外側為例說明，然而，本發明不限於此。在其他實施例中，第一偏光片200與整側偏光片300也可以整合於顯示面板100的內側。
第一偏光片200具有第一光軸210，第二偏光片300具有第二光軸310，其中第一光軸210平行於第一方向D1，第二光軸310平行於第二方向D2。如圖1所示，第一光軸210與第二光軸310之間具有夾角x。在本實施例中，夾角x為90°±θ1，且θ1為1°~9°。在其他實施例中，θ1為1.5°~6.5°，且θ1較佳為1.5°~3.5°。具體而言，當第一偏光片200的第一光軸210與第二偏光片300的第二光軸310之間的夾角x為90°±θ1，且θ1為1°~9°時，能夠有效進一步減少顯示裝置10的漏光現象，進而增加顯示裝置10的顯示對比度。
一般而言，以橫向電場驅動顯示介質的顯示裝置中，通常會於顯示面板的相對兩側設置兩偏光片，且此兩偏光片的光軸通常為正交(即兩偏光片的光軸之間的夾角為90°)以發揮阻光效果，減少漏光的現象產生。然而，發明人進一步發現，將兩偏光片設置為正交時，仍會有一定程度的漏光現象產生。承上述，本發明透過將第一偏光片200與第二偏光片300相對旋轉(包括左旋或右旋)一定角度後，反而可以減少顯示裝置10的漏光現象，以提升顯示裝置10的顯示品質。
具體而言，本實施例的顯示介質130例如是藍相液晶。對藍相液晶施加橫向電場E1可使其具有光學非等向性，此時，藍相液晶具有偏光旋轉(polarization rotation)的特性，當入射光線在穿透藍相液晶後會產生出射光線，而此出射光線的方向將受到偏光旋轉特性的影響將與預定的出射光線方向偏移一定的角度， 此角度稱為偏光旋轉角度(即θ)。詳細而言，藍相液晶分子呈現雙扭轉圓筒形(double twist cylinder)排列，這樣的排列方式造成上述的偏光現象。也因此，偏光旋轉特性將使藍相液晶無法將出線光線的方向調整至預定的方向因而存在一定程度的偏差角度，進而發生漏光現象。據此，本發明調整偏光片的光軸方向以使偏光片的光軸之間的夾角為非90度(即90°±θ1)，並且以90度為基準再增加或減少偏光片的光軸的偏移角度(即θ1)，藉此增加偏光片的阻光效果，並因而提升顯示裝置10的顯示對比度。更詳細而言，本發明透過使偏光片光軸的偏移角度θ1與偏光旋轉角度θ相同來達到增加偏光片的阻光效果，並因而提升顯示裝置10的顯示對比度。
一般而言，顯示介質的材料可分為左旋材料以及右旋材料。在此，當偏光板往正方向旋轉時漏光比值降低，往負方向旋轉時漏光比值提高，就表示顯示介質為右旋材料。相反地，當偏光板往正方向旋轉時漏光比值提高，往負方向旋轉時漏光比值降低，就表示顯示介質為左旋材料。換句話說，當顯示介質為右旋材料時，兩偏光片之間的夾角為大於90°；而當顯示介質為左旋材料時，兩偏光片之間的夾角為小於90°。
在一實施例中，當顯示介質為右旋材料時，兩偏光片之間的夾角為90°+θ1，且θ1為1°~9°，其中，在較佳實施例中，θ為1.5°~6.5°。此外，在另一實施例中，當顯示介質為左旋材料時，兩偏光片之間的夾角為為90°-θ1，且θ1為1°~9°，其中，在較佳 實施例中，θ1為1.5°~6.5°。
基於上述可知，本發明透過偏光片光軸的偏移角度θ1與偏光旋轉角度θ相同來提升顯示裝置10的顯示對比度。以下，將藉由多個實施例來詳細探討偏光旋轉角度θ。
本發明進一步發現在設計第一偏光片200與第二偏光片300的夾角時，其中偏光旋轉角度θ將遵守以下的關係式： d為畫素陣列基板與對向基板之間的間隙，△n(λ,T)為顯示介質的拆射率，λ為入射光源的波長，λB為顯示介質的材料的布拉格繞射波長。
圖4為本發明一實施例的顯示裝置的偏光旋轉角度θ與間隙d的關係圖，其中是以不同的波長(633nm、514nm、457nm)的入射光線照射顯示裝置。由圖4可知，偏光旋轉角度θ與間隙d大致上成正比關係。
圖5為本發明的顯示裝置的光學旋光功率(Optical rotatory power)與布拉格繞射波長的關係，其中光學旋光功率為偏光旋轉角度θ與間隙d的比值，△n(λ,T)約為0.18，經驗常數φ0為3.05°/μm，圖5中的曲線由左至右分別表示入射光源的波長λ為457nm(△)、514nm(●)以及633nm(○)。由圖5的曲線可知，本發明的實施例的顯示裝置的光學旋光功率與布拉格繞射波長遵 守以下關係式：
圖6為多個顯示裝置的漏光(light leakage)比值與方位角(azimuthal angel)的關係圖，其中這些顯示裝置皆為共平面轉換設計，入射光線的波長λ為514nm，折射率△n(λ,T)約為0.18，間隙d為7.4μm，布拉格繞射波長λB約為410nm，透過實驗模擬計算後，可得到偏光旋轉角度θ應設計為1.6°。此時，請參照圖6，曲線a表示偏光旋轉角度θ為左旋1°的實施例，曲線b表示偏光旋轉角度θ為0°的對照例，曲線c表示偏光旋轉角度θ為右旋1°的實施例，曲線d表示偏光旋轉角度θ為右旋3°的實施例，曲線e表示偏光旋轉角度θ為右旋2°的實施例。
於圖6的實施例中，方位角為旋轉顯示裝置的角度，舉例而言，固定入射光方向後，旋轉顯示裝置以取得不同方位角。由於不同方位角時，電極與入射光源於顯示裝置之光分量的夾角會隨之改變，亦可能影響顯示介質的光閥作用而有漏光現象。從圖6可知，在各角度的方位角，其漏光比值相近，換言之，在不同方位角，其漏光現象皆可降低，且對比效果亦可提升。
圖7為本發明一實施例的顯示裝置的漏光比值與偏光旋轉角度的關係圖，其中顯示裝置的折射率△n(λ,T)約為0.17~0.19，間隙d為7.4μm，布拉格繞射波長λB約為400nm~420nm。曲線 1、2、3分別表示使用紅光、綠光、藍光作為入射光線的結果，圖7中的虛線表示綜合紅光、綠光以及藍光後所產生之白光的結果。由圖7可知，紅光漏光比值最低的偏光旋轉角度約為0.5°，綠光漏光比值最低的偏光旋轉角度約為2.5°，藍光漏光比值最低的偏光旋轉角度約為5.5°。整體來說，當偏光旋轉角度θ為1.5°~3.5°時，能夠有效地降低顯示裝置的漏光現象。
此外，當偏光旋轉角度θ為2°時，其漏光比值約為0.08%，且對比度為1000。在相同的測試條件下，偏光片為偏光旋轉角度θ為0°(即正交設計)的習知顯示裝置的漏光比值為0.25%，且對比度為300。由此可知，相較於習知的顯示裝置的對比度，圖7的顯示裝置的對比度提升三倍以上且因此具有良好的顯示品質。
圖8為本發明另一實施例的顯示裝置的漏光比值與偏光旋轉角度的關係圖，其中顯示裝置的折射率△n約為0.18~0.2，間隙d為10μm，布拉格繞射波長λB約為370nm~390nm。由圖8可知，當偏光旋轉角度θ為3°~7°時，能夠有效地降低顯示裝置的漏光現象。從圖7可知，整體之白光(虛線)的漏光現象與綠光的漏光現象趨勢相同，且相較於紅、藍光而言，綠光影響對比度更甚，而圖8為綜合紅光、綠光以及藍光後所產生之白光的結果。
第二實施例
圖9為本發明一實施例的顯示裝置的立體示意圖。請同時參照圖9及圖1，圖9之顯示裝置20與上述圖1之顯示裝置10 相似，因此與圖1相同的元件以相同的符號表示，且不再重覆贅述。圖9之顯示裝置20與圖1之顯示裝置10的差異僅在於：圖9之顯示裝置20更包括在顯示面板100與第二偏光片300之間設置有雙軸補償膜500。另外，圖9中並未詳細繪示出顯示面板100各構件的細部構造。
一般來說，雙軸補償膜主要是用來增加可視角。在本實施例中，雙軸補償膜500具有第三光軸510，其中第三光軸510平行於第三方向D3。如圖9所示，第一偏光片200的第一光軸210平行第一方向D1，第二偏光片300的第二光軸310平行第二方向D2，使第一光軸210與雙軸補償膜500的第三光軸510之間具有夾角y。在本實施例中，夾角y為0°±θ2，且θ2為1°~9°。在其他實施例中，θ2為1.5°~6.5°，且θ2較佳為1.5°~3.5°。在一實施例中，當顯示介質為右旋材料時，夾角y為90°+θ2。另一實施例中，當顯示介質為左旋材料時，夾角y為90°-θ2。
具體而言，在第一偏光片200的第一光軸210與第二偏光片300的第二光軸310之間的夾角x為90°±θ1，且θ1為1°~9°的情況下，透過進一步設置雙軸補償膜500，能夠更進一步有效減少顯示裝置20的漏光現象，進而增加顯示裝置20的顯示對比度。
以下，藉由表1來說明在相同布拉格繞射波長下，夾角x的θ1與夾角y的θ2對對比度及可視視角的影響，其中λB為顯示介質的材料的布拉格繞射波長。
詳細而言，由表1可知，當夾角x的θ1與夾角y的θ2皆落在本發明所界定的範疇(意即1°~9°)內時，顯示裝置20具有良好的顯示對比度及可視視角。另外，更進一步而言，夾角x的θ1與夾角y的θ2較佳是彼此相同，以使得顯示裝置20具有良好的顯示對比度及可視視角。
另外，在本實施例中，雙軸補償膜500的厚度為27.5μm，且雙軸補償膜500之沿X軸、Y軸及Z軸的折射率分別為Nx、Ny及Nz，其中在所有波長下，Nx為1.51、Ny為1.5及Nz為1.505。
圖10為習知顯示裝置在各視角下的對比度示意圖，其中習知顯示裝置中所設置的兩偏光片的光軸為正交。圖11為圖9之顯示裝置20在各視角下的對比度示意圖。在圖10與圖11的對比度示意圖中，圓週的數字代表視角，圓內的封閉曲線數字代表對比度。由圖10與圖11可知，使用顯示裝置20所測得的中心對比 度為6000，而使用習知顯式裝置所測得的中心對比度為1000，且在不同視角下，與習知顯式裝置相比，顯示裝置20皆可顯示出較佳的對比度。換言之，在顯示裝置20中，透過設置第一偏光片200、第二偏光片300以及雙軸補償膜500，可提升在不同視角下顯示裝置20的顯示對比度。
第三實施例
圖12A為本發明一實施例的顯示裝置的立體示意圖。請同時參照圖12A及圖1，圖12A之顯示裝置30與上述圖1之顯示裝置10相似，因此與圖1相同的元件以相同的符號表示，且不再重覆贅述。另外，圖12A中並未詳細繪示出顯示面板100各構件的細部構造。
詳細而言，圖12A之顯示裝置30與圖1之顯示裝置10的差異在於：圖12A之第二偏光片600具有第二光軸610，其中第二光軸610平行於第四方向D4，且第二光軸610與第一光軸210之間的夾角z為90°，並且圖12A之顯示裝置30更包括第一正型A板補償膜700A、第二正型A板補償膜700B以及雙軸補償膜800。第一正型A板補償膜700A設置於顯示面板100與第一偏光片200之間，而第二正型A板補償膜700B設置顯示面板100與第二偏光片600之間。雙軸補償膜800設置於第二正型A板補償膜700B上且位於顯示面板100與第二偏光片600之間。
在本實施例中，雙軸補償膜800是用以偏極化從顯示面板100出射的光，並且雙軸補償膜800可以是所屬領域中具有通 常知識者所周知的任一雙軸補償膜，例如上述實施例中的雙軸補償膜500。另外，在圖12A中，是以雙軸補償膜800設置於顯示面板100與第二偏光片600之間為例說明，然而，本發明並不限於此。在一實施例中，雙軸補償膜800也可以設置在顯示面板100與第一偏光片200之間。在另一實施例中，雙軸補償膜800也可以同時設置在顯示面板100與第二偏光片600之間以及顯示面板100與第一偏光片200之間。在又一實施例中，顯示裝置30也可以不設置雙軸補償膜800。
第一正型A板補償膜700A與第二正型A板補償膜700B用以補償藍相液晶的偏光旋轉特性。詳細而言，第一正型A板補償膜700A具有第五光軸710A，而第二正型A板補償膜700B具有第六光軸710B，其中第五光軸710A平行於第五方向D5，第六光軸710B平行於第六方向D6。如圖12A所示，第五光軸710A與第一光軸210之間具有夾角a，而第六光軸710B與第一光軸210之間具有夾角b。在本實施例中，夾角a為0°-θ3，且θ3為1°~9°，而夾角b為0°+θ4，且θ4為1°~9°以及θ4與θ3相同。在其他實施例中，θ3及θ4為1.5°~6.5°，且θ3及θ4較佳為1.5°~3.5°。
另外，在本實施例中，第一正型A板補償膜700A與第二正型A板補償膜700B皆屬光學正性的單軸補償膜，亦即第一正型A板補償膜700A與第二正型A板補償膜700B的Ne大於No且雙折射率△n大於0，其中No定義為液晶分子對通常光(ordinary ray)的折射率、Ne定義為液晶分子對異常光(extraordinary ray) 的折射率以及雙折射率△n定義為Ne-No且為波長的函數。進一步而言，在本實施例中，在波長450nm、550nm及650nm下，雙折射率△n針對藍相液晶的旋光度(optical rotatory power，ORP)得以最佳化。
如上文所述，在顯示介質為藍相液晶的顯示裝置中，由於藍相液晶分子呈現雙扭轉圓筒形排列，即使兩偏光片的光軸設置為正交(即兩偏光片的光軸之間的夾角為90°)，仍會有一定程度的漏光現象產生。鑑於此，在第一實施例中，透過設置光軸夾角x為90°±θ1，且θ1為1°~9°的第一偏光片200與第二偏光片300，可達到減少顯示裝置10的漏光現象，並提升顯示裝置10的顯示對比度的效果。
因此，基於相同的精神，在第三實施例中，在第一偏光片200與第二偏光片600設置為正交的情況下，透過設置與第一偏光片200之第一光軸210具有夾角a為0°-θ3，且θ3為1°~9°的第一正型A板補償膜700A，以及與第一偏光片200之第一光軸210具有夾角b為0°+θ4，且θ4為1°~9°的第二正型A板補償膜700B，將同樣能夠進一步減少顯示裝置30的漏光現象，進而增加顯示裝置30的顯示對比度。
從另一個觀點而言，如上文所述，顯示介質的材料可一般分為左旋材料以及右旋材料，而此時顯示裝置的偏光旋轉角度將根據所使用的顯示介質為左旋材料或是右旋材料而不同。詳細而言，在本實施例中，圖12A所繪示的顯示裝置30中的顯示介質 即為右旋材料。也就是說，當顯示介質為右旋材料時，顯示裝置30的夾角a設定為0°-θ3，且θ3為1°~9°，而夾角b設定為0°+θ4，且θ4為1°~9°以及θ4與θ3相同可有效地減少顯示裝置30的漏光現象，進而增加顯示裝置30的顯示對比度。
另外，同樣如上文可知，偏移角度(意即θ3以及θ4)會隨著顯示介質的材料的布拉格繞射波長λB而變化。舉一例而言，在藍相液晶的布拉格繞射波長λB為380nm、旋光度為右旋、間隙d為7.4μm且A板補償膜厚度為10μm時，顯示裝置30的夾角a為-2°(意即θ3為2°)，夾角b為+2°(意即θ4為2°)，且在波長450nm、550nm及650nm下，第一正型A板補償膜700A及第二正型A板補償膜700B的雙折射率△n分別為0.006、0.005及0.003。舉另一例而言，在藍相液晶的布拉格繞射波長λB為410nm、旋光度為右旋、間隙d為7.4μm且A板補償膜厚度為10μm時，顯示裝置30的夾角a為-1.5°(意即θ3為1.5°)，夾角b為+1.5°(意即θ4為1.5°)，且在波長450nm、550nm及650nm下，第一正型A板補償膜700A及第二正型A板補償膜700B的雙折射率△n分別為0.012、0.007及0.004。但是，本發明並不限於此。在其他實施例中，顯示裝置也可以使用左旋材料的顯示介質，如圖12B所示。
圖12B為本發明另一實施例的顯示裝置的立體示意圖。請同時參照圖12B及圖12A，圖12B之顯示裝置30’與上述圖12A之顯示裝置30相似，因此與圖12A相同的元件以相同的符號表 示，且不再重覆贅述。
詳細而言，圖12B之顯示裝置30’與圖12A之顯示裝置30的差異在於：圖12B之顯示裝置30’的第一正型A板補償膜700A’具有第五光軸710A’，而第二正型A板補償膜700B’具有第六光軸710B’，其中第五光軸710A’平行於第五方向D5’，第六光軸710B’平行於第六方向D6’。如圖12B所示，第五光軸710A’與第一光軸210之間具有夾角a’，而第六光軸710B’與第一光軸210之間具有夾角b’。在本實施例中，夾角a’可以是0°+θ3，且θ3為1°~9°，而夾角b則可以是0°-θ4，且θ4為1°~9°以及θ4與θ3相同，其中θ3及θ4較佳為1.5°~6.5°，且θ3及θ4更佳為1.5°~3.5°。舉例而言，在藍相液晶的布拉格繞射波長λB為380nm、旋光度為左旋、間隙d為7.4μm且A板補償膜厚度為10μm時，顯示裝置30’的夾角a’為+2°(意即θ3為2°)，夾角b’為-2°(意即θ4為2°)，且在波長450nm、550nm及650nm下，第一正型A板補償膜700A’及第二正型A板補償膜700B’的雙折射率△n分別為0.006、0.005及0.003。
基於上述可知，當顯示介質為左旋材料時，透過顯示裝置30’的夾角a’設定為0°+θ3，且θ3為1°~9°，而夾角b’設定為0°-θ4，且θ4為1°~9°以及θ4與θ3相同，可有效地減少顯示裝置30’的漏光現象，進而增加顯示裝置30’的顯示對比度。
圖13為圖12A之顯示裝置30在各視角下的對比度示意圖。請同時參照圖10與圖13，使用顯示裝置30所測得的中心對 比度為12000，而使用習知顯式裝置所測得的中心對比度為1000，且在不同視角下，與習知顯式裝置相比，顯示裝置30皆可顯示出較佳的對比度。換言之，在顯示裝置30中，透過設置第一正型A板補償膜700A與第二正型A板補償膜700B，可提升在不同視角下顯示裝置30的顯示對比度。
第四實施例
圖14為本發明一實施例的顯示裝置的立體示意圖。圖15為圖14之顯示裝置的局部剖面放大圖。請同時參照圖14、圖15及圖13，圖14之顯示裝置40與上述圖13之顯示裝置30相似，因此與圖13相同的元件以相同的符號表示，且不再重覆贅述。另外，圖14中並未詳細繪示出顯示裝置40各構件的細部構造。
詳細而言，圖14之顯示裝置40與圖13之顯示裝置30的差異在於：圖14之顯示裝置40未設置第一正型A板補償膜700A與第二正型A板補償膜700B，但圖14之顯示裝置40包括設置在顯示面板100與第一偏光片200之間的補償膜900，其中補償膜900由多個扭轉向列型液晶分子構成。
詳細而言，在扭轉向列型液晶分子中，最靠近第一偏光片200的扭轉向列型液晶分子900A具有第七光軸903A，而最靠近顯示面板100的扭轉向列型液晶分子900B具有第八光軸903B，其中第七光軸903A平行於第七方向D7，而第八光軸903B平行於第八方向D8。如圖15所示，第三光軸903A與第四光軸903B之間具有夾角c。在本實施例中，夾角c為0°±θ5，且θ5為 1°~9°。在其他實施例中，θ5為1.5°~6.5°，且θ5較佳為1.5°~3.5°。另外，在本實施例中，扭轉向列型液晶分子包括光固化性液晶材料，例如RM257，其分子結構式如下：
如上文所述，在一般顯示介質為藍相液晶的顯示裝置中，由於藍相液晶的偏光旋轉特性，使得即使兩偏光片的光軸設置為正交(即兩偏光片的光軸之間的夾角為90°)，仍會有一定程度的漏光現象產生。鑑於此，在第一實施例中，透過設置光軸夾角x為90°±θ1，且θ1為1°~9°的第一偏光片200與第二偏光片300，可達到減少顯示裝置10的漏光現象，並提升顯示裝置10的顯示對比度的效果。
因此，基於相同的精神，在第四實施例中，在第一偏光片200與第二偏光片600設置為正交的情況下，透過設置包括有多個扭轉向列型液晶分子的補償膜900，其中最靠近第一偏光片200的扭轉向列型液晶分子900A的第三光軸903A與最靠近顯示面板100的扭轉向列型液晶分子900B的第四光軸903B之間的夾角c為0°±θ5，且θ5為1°~9°，將同樣能夠進一步減少顯示裝置40的漏光現象，進而增加顯示裝置40的顯示對比度。
圖16為圖14之顯示裝置40在各視角下的對比度示意圖。請同時參照圖10與圖16，使用顯示裝置40所測得的中心對比度為4000，而使用習知顯式裝置所測得的中心對比度為1000， 且在不同視角下，與習知顯式裝置相比，顯示裝置40皆可顯示出較佳的對比度。換言之，在顯示裝置40中，透過設置補償膜900，可提升在不同視角下顯示裝置40的顯示對比度。
綜上所述，在上述實施例所提出之顯示裝置中，透過設置光軸偏移一角度(例如θ1~θ5為1°~9°)的光學膜，因此能夠有效降低顯示裝置可能產生的漏光現象，進而增加顯示裝置的顯示對比度，並因而提升液晶顯示器的顯示品質。
10‧‧‧顯示裝置
100‧‧‧顯示面板
110‧‧‧畫素陣列基板
112‧‧‧第一基板
114‧‧‧第一電極
116‧‧‧第二電極
120‧‧‧對向基板
122‧‧‧第二基板
124‧‧‧彩色濾光層
124a‧‧‧第一濾光圖案
124b‧‧‧第二濾光圖案
124c‧‧‧第三濾光圖案
130‧‧‧顯示介質
200‧‧‧第一偏光片
210‧‧‧第一光軸
300‧‧‧第二偏光片
310‧‧‧第二光軸
400‧‧‧光源模組
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向
P‧‧‧畫素單元
Vp‧‧‧第一電壓
Vcom‧‧‧第二電壓
x‧‧‧夾角

Claims (13)

  1. 一種顯示裝置，包括：一顯示面板，包括：一畫素陣列基板，包括多個畫素單元，其中每一個畫素單元中包括一第一電極以及一第二電極，該第一電極與該第二電極交替設置，且該第一電極與該第二電極之間具有一橫向電場；一對向基板，與該畫素陣列基板對向設置；以及一顯示介質，設置於該畫素陣列基板與該對向基板之間，其中該顯示介質具有一光學等向性，而該顯示介質受一電場驅動時具有一光學異向性。；一第一偏光片，設置於該畫素陣列基板上；以及一第二偏光片，設置於該對向基板上，其中該第一偏光片的一第一光軸與該第二偏光片的一第二光軸之間具有一第一夾角，該第一夾角為90°±θ1，且θ1為1°~9°。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該顯示介質包括藍相液晶。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中θ1為1.5°~6.5°。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，更包括一雙軸補償膜，設置於該對向基板上且位於該顯示面板與該第二偏光片之間，其中該第一偏光片的該第一光軸與該雙軸補償膜的一第三光 軸之間具有一第二夾角，該第二夾角為0°±θ2，且θ2為1°~9°。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的顯示裝置，其中θ1與θ2相同。
  6. 一種顯示裝置，包括：一顯示面板，包括：一畫素陣列基板，包括多個畫素單元，其中每一個畫素單元中包括一第一電極以及一第二電極，該第一電極與該第二電極交替設置，且該第一電極與該第二電極之間具有一橫向電場；一對向基板，與該畫素陣列基板對向設置；以及一顯示介質，設置於該畫素陣列基板與該對向基板之間；一第一偏光片，設置於該畫素陣列基板上；一第二偏光片，設置於該對向基板上，其中該第一偏光片的一第一光軸與該第二偏光片的一第二光軸之間具有一第一夾角，該第一夾角為90°；一第一正型A板補償膜，設置於該畫素陣列基板上且位於該顯示面板與該第一偏光片之間，其中該第一偏光片的該第一光軸與該第一正型A板補償膜的一第五光軸具有一第二夾角；以及一第二正型A板補償膜，設置於該對向基板上且位於該顯示面板與該第二偏光片之間，其中該第一偏光片的該第一光軸與該第二正型A板補償膜的一第六光軸具有一第三夾角，其中該第二夾角為0°-θ1，θ1為1°~9°，且該第三夾角為0° +θ2，θ2為1°~9°或是該第二夾角為0°+θ1，θ1為1°~9°，且該第三夾角為0°-θ2，θ2為1°~9°。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的顯示裝置，其中θ1與θ2相同。
  8. 一種顯示裝置，包括：一顯示面板，包括：一畫素陣列基板，包括多個畫素單元，其中每一個畫素單元中包括一第一電極以及一第二電極，該第一電極與該第二電極交替設置，且該第一電極與該第二電極之間具有一橫向電場；一對向基板，與該畫素陣列基板對向設置；以及一顯示介質，設置於該畫素陣列基板與該對向基板之間；一第一偏光片，設置於該畫素陣列基板上；一第二偏光片，設置於該對向基板上，其中該第一偏光片的一第一光軸與該第二偏光片的一第二光軸之間具有一第一夾角，該第一夾角為90°；以及一補償膜，設置於該畫素陣列基板上且位於該顯示面板與該第一偏光片之間，其中該補償膜由多個扭轉向列型液晶分子構成，其中該些扭轉向列型液晶分子中，最靠近該第一偏光片的一第一扭轉向列型液晶分子的一第七光軸與最靠近該顯示面板的一第二扭轉向列型液晶分子的一第八光軸具有一第二夾角，該第二夾角為0°±θ，且θ為1°~9°。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的顯示裝置，更包括至少一雙軸補償膜，用以偏極化該顯示面板出射的光。
  10. 一種顯示裝置，包括：一顯示面板，包括：一畫素陣列基板，包括多個畫素單元；一對向基板，與該畫素陣列基板對向設置；以及一顯示介質，設置於該畫素陣列基板與該對向基板之間；一第一偏光片，設置於該畫素陣列基板上；以及一第二偏光片，設置於該對向基板上，其中該第一偏光片的一第一光軸與該第二偏光片的一第二光軸之間具有一夾角，其中當該顯示介質為右旋材料時，該夾角為大於90°，當該顯示介質為左旋材料時，該夾角為小於90°。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中每一個畫素單元中包括一第一電極以及一第二電極，該第一電極與該第二電極交替設置，且該第一電極與該第二電極之間具有一橫向電場。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中當該顯示介質為右旋材料時，該夾角為90°+θ，且θ為1°~9°。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中當該顯示介質為左旋材料時，該夾角為90°-θ，且θ為1°~9°。
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