液晶显示器的制作方法

专利名称：液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明关于一种具有常态黑(normallyblack)显示模式的液晶显示器。
背景技术：
图1显示一具有常态白(normally white)显示模式的已知半透式液晶显示 器100。如图1所示，一双间隙液晶单元(dual-cell-gapLCce11)102的两侧设有 一第一偏光板104及一第二偏光板106，双间隙液晶单元102具有一穿透区及 一反射区，且反射区与穿透区具有不同的液晶层间隙厚度。第一偏光板104 与双间隙液晶单元102间夹设一第一 1/2波长板108及一第一 1/4波长板112， 第二偏光板106与双间隙液晶单元102间夹设一第二 1/2波长板110及一第二 1/4波长板114。
通过上述各个偏光板及相位差板的搭配，所述半透式液晶显示器100可 具有常态白显示模式。然而，所述半透式液晶显示器100需要四片的相位差 板来提供常态白显示模式，如此整体厚度及制造成本难以縮减。

发明内容
本发明提供一种具有常态黑(normally black)显示模式的液晶显示器，其具 有良好的光电特性且可有效减少厚度及制造成本。
于一实施例中， 一种液晶显示器包括彼此相向的一第一及一第二透明基 板、 一液晶层、 一第一偏光板、 一第二偏光板、及一第一 1/2波长板。液晶层 介设于第一及第二透明基板间，第一偏光板设置于第一透明基板相对液晶层 的外侧，且第二偏光板设置于第二透明基板相对液晶层的外侧。第一 1/2波长板设置于第一透明基板与第一偏光板间，以使液晶显示器具有一常态黑显示 模式。
于一实施例中，当第一偏光板的穿透轴方位角设为pl、第一 1/2波长板 的慢轴方位角设为r、液晶显示器的定向视向方位角设为ct、且第二偏光板的 穿透轴方位角设为p2时，所述这些角度参数满足如下关系式以提供常态黑显
示模式
2a-2r + pl-p2 = 90。+ Nxl80。 其中，N为任意整数。
于一实施例中，液晶显示器更包括设置于第二透明基板与第二偏光板间 的一第二 1/2波长板。当第一偏光板的穿透轴方位角设为pl、第一 1/2波长板 的慢轴方位角设为rl、液晶显示器的定向视向方位角设为ou第二偏光板的穿 透轴方位角设为p2、且第二l/2波长板的慢轴方位角设为r2时，所述这些角 度参数满足如下关系式
2r2 —2a + 2rl —pl —p2 = 90°+ Nxl80。其中，N为任意整数。
于一实施例中， 一种液晶显示器包括一第一及一第二偏光板、 一双间隙 液晶单元(dual-cdl-gap LC cell)、及一第一1/2波长板。双间隙液晶单元具有 一反射区及一穿透区，且反射区及穿透区具有不同的液晶层间隙厚度。
第一及第二偏光板相向设置于所述双间隙液晶单元的两侧，且第一 1/2波 长板设置于第一偏光板与双间隙液晶单元间，以使所述液晶显示器具有一常 态黑显示模式。
于一实施例中，液晶显示器更包括设置于第二偏光板与双间隙液晶单元 间的一第二 1/2波长板。
通过上述各个实施例的设计，仅需提供一至二片相位差板即可产生具良 好光电特性的常态黑显示模式，故可大幅縮减制造成本及整体厚度。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步 的了解。


图1显示一具有常态白显示模式的已知半透式液晶显示器。 图2为说明一双间隙液晶单元的光学特性示意图。 图3为依本发明一实施例的液晶显示器示意图。 图4为一示意图，显示双间隙液晶单元的一结构实施例。
图5为依图3设计的一例的反射率对电压V-R特征曲线图。 图6为依图3设计的一例的穿透率对电压V-T特征曲线图。 图7为显示本发明另一实施例的示意图。 图8为依图7设计的一例的反射率对电压V-R特征曲线图。 图9为依图7设计的一例的穿透率对电压V-T特征曲线图。 图10为依图7设计的另一例的反射率对电压V-R特征曲线图。 图11为依图7设计的另一例的穿透率对电压V-T特征曲线图。 图12为本发明实施例与已知液晶显示器光电特性的比较图。 图13为一模拟图，说明于一实施例中液晶单元搭配1/2波长板的相位差 值选择方式。 附图标号
10、 20液晶显示器 12双间隙液晶单元 14第一偏光板 16第二偏光板 18第一l/2波长板 22第二l/2波长板 24切换元件 26 液晶层 32第一透明基板34滤色片 36共同电极 38第一配向膜 42第二透明基板 44 像素电极 46第二配向膜 48反射像素电极 52垫高层
100 半透式液晶显示器 102双间隙液晶单元 104第一偏光板 106第二偏光板 108第一l/2波长板 110第二l/2波长板 112第一l/4波长板 114第二l/4波长板 I 入射光
pl、 p2穿透轴方位角 r、 rl、 r2慢轴方位角 a 定向视向方位角 (/)液晶分子扭转角 入波长
And、 AndcELL、 AndWP 相位差 Re 反射区 Tr 穿透区
具体实施例方式
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实 施例并配合所附附图，作详细说明如下。
有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图 的实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语， 例如上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用 的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图2为说明一双间隙液晶单元的光学特性示意图。于一双间隙液晶单元
(dual-cell-gap LC cell)的光学参数设计中，当入射光I为可见光(平均波长入约 为590nm)且液晶分子扭转角设为<^时，穿透区Tr的相位差值And须满足下
列关系式
560
△nd (腦)上10x^"， (°)
And (nm) = 280+ Nx560 ±15% 其中，N为任意整数。
由于穿透区Tr与反射区Re的液晶层间隙厚度比约为2:l，所以穿透区Tr 可等效成一 1/2波长板(half wave plate)且反射区Re可等效成一 1/4波长板 (quarter wave plate)。因此，请参照图3，依本发明一实施例的液晶显示器10 设计中， 一双间隙液晶单元(dual-cell-gapLCcell) 12的两侧设有一第一偏光板 14及一第二偏光板16，第一偏光板14与双间隙液晶单元12间夹设一第一 1/2 波长板18，第二偏光板16与双间隙厚度液晶单元12间夹设一第二 1/2波长 板22。通过此一光学架构，当满足下式可产生常态黑(normally black)显示模
式
2r2-2a + 2rl —pl-p2 = 90°+ Nxl80。
其中，N为任意整数， 其中pl代表第一偏光板14的穿透轴方位角，rl代表第一 1/2波长板18 的慢轴方位角为rl， a代表液晶显示器10的定向视向方位角，p2代表第二偏 光板16的穿透轴方位角，r2代表第二 1/2波长板22的慢轴方位角。上述的定向视向方位角采如下定义当视向为3点钟方向，扭转角为0度时定向视向 方位角为0度，而扭转角为30度时因定向方向对称于视向方向，所以定向视
向方位角依然为O度。当视向为12点钟方向，扭转角为0度或是其他角度时， 定向视向方位角则均为90度。需注意上式是针对不同波长皆能获得无色差 (achromatic)结果的理想状况推导出，故于非理想状况时，满足上式的各个角 度参数解可容许土5度内的公差范围，仍可产生常态黑显示模式，且于所述士 5度内的公差范围内中必定存在一角度参数的最佳解。
图4为一示意图，显示双间隙液晶单元12的一结构实施例。如图4所示， 第一透明基板32上连续迭设滤色片34、共同电极36及第一配向膜38。第二 透明基板42设置透明导电膜构成的透明像素电极44、第二配向膜46、及例 如薄膜电晶体的切换元件24。第一透明基板32与第二透明基板42彼此相对， 且中间介设一液晶层26。反射像素电极48形成于一垫高层52上，以使反射 区Re与穿透区Tr具有不同的液晶层间隙厚度。
通过上述实施例的设计，仅需在偏光板14、 16与双间隙液晶单元12间 加入两片1/2波长板18、 22，即可产生常态黑视效的显示模式，故和图1需 四片相位差板才能产生特定显示模式的已知设计相较，本实施例可大幅縮减 制造成本及整体厚度。
图5为依图3设计的一例的反射率对电压V-R特征曲线图，图6为依图3 设计的一例的穿透率对电压V-T特征曲线图。图中的横坐标为电压，纵坐标 为辉度(Luminance)。图5及图6的模拟条件为穿透轴方位角pl=75°、 p2=5°， 慢轴方位角rl=60°、 r2=115°，定向视向方位角a=0°，液晶分子扭转角p=0° 且穿透区相位差值And-280nm。由图5及图6所示可知，图3加入两个1/2 波长板的设计具有极佳的光电特性，即穿透区Tr及反射区Re均可得到最佳 化的匹配效果，当未施加电压时穿透区TV及反射区Re均可获得全黑的常态 黑显示模式。
图7为显示本发明另一实施例的示意图。如图7所示，液晶显示器20的光学架构与图3类似，差异在于仅使用一片1/2波长板18，当满足下式同样
可产生常态黑显示模式
2a-2r + pl —p2 = 90" Nxl80。 其中，N为任意整数，
其中pl代表第一偏光板14的穿透轴方位角，r代表1/2波长板18的慢轴 方位角，a代表液晶显示器20的定向视向方位角，p2代表第二偏光板16的 穿透轴方位角。需注意上式是针对不同波长皆能获得无色差结果的理想状况 推导出，故于非理想状况时，满足上式的各个角度参数解可容许士5度内的公 差范围，仍可产生常态黑显示模式，且于所述士5度内的公差范围内中必定存 在一角度参数的最佳解。
图8为依图7设计的一例的反射率对电压V-R特征曲线图，图9为依图7 设计的一例的穿透率对电压V-T特征曲线图。图8及图9的模拟条件为穿透 轴方位角pl-45。、 p2=135。，慢轴方位角f90。，定向视向方位角a《。，液晶 分子扭转角(twist angle) p =0°且穿透区相位差值And=280nm。
图10及图11分别为依图7的设计的另一V-R特征曲线图及V-T特征曲 线图，其中模拟条件为穿透轴方位角p^75。、 p2=-135°，慢轴方位角r^60。， 定向视向方位角a=0°，液晶分子扭转角p-0。且穿透区相位差值And-280nm。
由图8至图11可知，图7仅具有单片l/2波长板的实施例，同样可产生 常态黑显示模式及良好的对比效果，但于不同的光学匹配条件下，当穿透区 Tr的对比度最佳化时(图9)，反射区Re的对比度并非最佳状态(图8)。反之当 反射区Re的对比度最佳化时(图lO)，穿透区Tr的对比度并非最佳状态(图11)。 因此与图3双片1/2波长板实施例其穿透区Tr及反射区Re均可得到最佳化匹 配效果比较，图7的单片1/2波长板实施例虽然光电特性略差，但因仅需单片 1/2波长板故可获得进一步减少厚度及制造成本的效果。
图12的列表值为依本发明实施例的常态黑模式液晶显示器，及已知常态 白模式液晶显示器两者光电特性的比较。如图12所示，无论是对比、亮度 (Brightness)、反射率等，提供常态黑模式的双片1/2波长板、单片1/2波长板架构均与已知常态白模式液晶显示器的表现接近，但本发明实施例可明显减 少相位差板的数量进而减少厚度及制造成本。
另外，比较本发明不同实施例可看出，虽然双片1/2波长板架构较单片 1/2波长板架构的光电特性略佳，但单片1/2波长板架构可获得更进一步减少 厚度及制造成本的效果。
图13为一模拟图，说明于一实施例中液晶单元搭配1/2波长板的相位差 值And选择方式。图13显示于采用相位差值AndwP=275nm的1/2波长板条件 下，液晶单元穿透区的相位差值AndcE^分别为255nm、 275nm、 295nm的V-T 特征曲线。由图13可看出，若液晶单元相位差值AndCElx (例如255nm)小于 1/2波长板的相位差值AndwP(275nm)时，V-T特征曲线中的反黑区段将不会出 现而造成对比度下降。因此，于一实施例中，可将液晶单元穿透区的相位差 值AndcELL设为大于1/2波长板的相位差值Andwp，且两者相位差值的较佳范 围为0-30nm(30nm〉AndcELL—Andwp〉0nm)，以获得较稳定的光电特性。举 例而言，若同时考虑工艺公差可将液晶单元穿透区的相位差值AndcELL选择为 大于1/2波长板相位差值AndwP 20nm左右。再者，所述1/2波长板相位差值 Andwp的一较佳范围为大于200nm且小于360nm。
另外，虽然前述各个实施例以双间隙液晶单元为例说明，但其并不限定， 例如前述各个实施例亦可用于一纯穿透液晶显示器以产生常态黑显示模式。
虽然本发明己以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何 本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与 润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定范围为准。另外，本发明 的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。 此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻，并非用来限制本发明的 权利范围。
权利要求
1. 一种液晶显示器，其特征在于，所述液晶显示器包括彼此相向的一第一及一第二透明基板；一液晶层，介设于所述第一及所述第二透明基板间；一第一偏光板，设置于所述第一透明基板相对所述液晶层的外侧；一第二偏光板，设置于所述第二透明基板相对所述液晶层的外侧；及一第一1/2波长板，设置于所述第一透明基板与所述第一偏光板间以使所述液晶显示器具有一常态黑显示模式。
2. 如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，当所述第一偏光板的 穿透轴方位角设为pl、所述第一 1/2波长板的慢轴方位角设为r、所述液晶显 示器的定向视向方位角设为(X、且所述第二偏光板的穿透轴方位角设为p2时， 所述这些角度参数满足如下关系式以提供所述常态黑显示模式2a-2r + pl-p2 = W。+ Nxl80。
其中，N为任意整数。
3. 如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述第一 1/2波长板 的相位差值大于200nm且小于360nm。
4. 如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述液晶显示器更包 括一第二 1/2波长板，且所述第二 1/2波长板设置于所述第二透明基板与所述 第二偏光板间。
5. 如权利要求4所述的液晶显示器，其特征在于，当所述第一偏光板的 穿透轴方位角设为pl、所述第一 1/2波长板的慢轴方位角设为rl、所述液晶 显示器的定向视向方位角设为cu所述第二偏光板的穿透轴方位角设为p2、 且所述第二 1/2波长板的慢轴方位角设为r2时，所述这些角度参数满足如下 关系式2r2-2a + 2rl-p1-p2 = 90°+ Nxl80。
其中，N为任意整数。
6. 如权利要求4所述的液晶显示器，其特征在于，所述第一 1/2波长板及所述第二 1/2波长板的相位差值均大于200nrn且小于360nm。
7. —种液晶显示器，其特征在于，所述液晶显示器包括 一双间隙液晶单元，所述双间隙液晶单元具有一反射区及一穿透区，且所述反射区及所述穿透区具有不同的液晶层间隙厚度；一第一及一第二偏光板，相向设置于所述双间隙液晶单元的两侧；及 一第一 1/2波长板，设置于所述第一偏光板与所述双间隙液晶单元间以使所述液晶显示器具有一常态黑显示模式。
8. 如权利要求7所述的液晶显示器，其特征在于，当入射至所述双间隙液晶单元的光线为可见光且液晶分子扭转角设为p时，所述穿透区的相位差值And满足如下关系式560And (nm) 2 10x x ^ (°)And (nm) = 280+ Nx560 ±15% 其中，N为任意整数。
9. 如权利要求7所述的液晶显示器，其特征在于，当所述第一偏光板的 穿透轴方位角设为pl、所述第一l/2波长板的慢轴方位角设为r、所述液晶显 示器的定向视向方位角设为a、且所述第二偏光板的穿透轴方位角设为p2时， 所述这些角度参数满足如下关系式以提供所述常态黑显示模式2a —2r + pl —p2 = 90°+ Nxl80。
其中，N为任意整数。
10. 如权利要求7所述的液晶显示器，其特征在于，所述双间隙厚度液晶 单元的所述穿透区的相位差大于所述第一 1/2波长板的相位差，且两者的相位 差的差值小于30nm。
11. 如权利要求7所述的液晶显示器，其特征在于，所述液晶显示器更包 括一第二 1/2波长板，且所述第二 1/2波长板设置于所述第二偏光板与所述双 间隙液晶单元间。
12. 如权利要求11所述的液晶显示器，其特征在于，当所述第一偏光板 的穿透轴方位角设为pl、所述第一 1/2波长板的慢轴方位角设为rl、所述液晶显示器的定向视向方位角设为a、所述第二偏光板的穿透轴方位角设为p2、 且所述第二 1/2波长板的慢轴方位角设为r2时，所述这些角度参数满足如下 关系式-2r2-2a + 2rl-p1 —p2 = 90°+Nxl80。 其中，N为任意整数。
13.如权利要求11所述的液晶显示器，其特征在于，所述液晶单元的所 述穿透区的相位差大于所述第一 1/2波长板的相位差，且所述液晶单元的穿透 区的相位差与所述第一波长板的相位差两者的差值小于30nm;所述液晶单元 的所述穿透区的相位差大于所述第二 1/2波长板的相位差，且所述液晶单元的 穿透区的相位差与所述第二波长板的相位差两者的差值小于30nm。
全文摘要
本发明提供一种液晶显示器，所述液晶显示器包括彼此相向的一第一及一第二透明基板、一液晶层、一第一偏光板、一第二偏光板、及一第一1/2波长板。液晶层介设于第一及第二透明基板间，第一偏光板设置于第一透明基板相对液晶层的外侧，且第二偏光板设置于第二透明基板相对液晶层的外侧。第一1/2波长板设置于第一透明基板与第一偏光板间，以使液晶显示器具有一常态黑显示模式。
文档编号G02F1/1335GK101441363SQ20081017632
公开日2009年5月27日 申请日期2008年11月14日 优先权日2007年11月20日
发明者刘育承, 吴易骏, 纪俊吉 申请人:胜华科技股份有限公司