JP4734533B2

JP4734533B2 - 液晶ディスプレイ

Info

Publication number: JP4734533B2
Application number: JP2006305006A
Authority: JP
Inventors: 佳怡蔡; 立聖莊; 逸君翁
Original assignee: Chimei Innolux Corp
Current assignee: Innolux Corp
Priority date: 2005-12-05
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2026-11-10
Also published as: JP2007156453A; US7616278B2; US20070126961A1; CN1979294A

Description

本発明は液晶ディスプレイ（LCD）に関するものであって、特に、多重補償膜を有する液晶ディスプレイに関するものである。

液晶ディスプレイは、情報表示領域に幅広く応用されている。液晶材料自身の光学異方性（optical anisotropy）により、異なる方向から伝わる入射光線は異なる効果的な複屈折（birefringence）を生成する。よって、公知の液晶ディスプレイの視角は、自発光ディスプレイ、例えば、陰極線管（CRT）、有機発光ダイオード（OLED）、プラズマディスプレイパネル（PDP）の視野角ほど広くない。

液晶ディスプレイを広視野角にするため、数種の横電界（lateral electric field）により液晶分子を駆動するディスプレイがすでに開示され、例えば、IPS型（in-plane switching）、及び、FFS型（fringe field switching）型などである。上述の二者のような液晶ディスプレイの液晶層は、電圧がオフ（volatage−off）状態時、ガラス基板、或いは、プラスチック基板の間に均一に配向する。上述の基板の表面にインジウムスズ酸化（ITO）層を塗布し、更に、ポリイミド（polyimide）配向層を塗布する。ポリイミド層の表面は反平行（anti−parallel）方向により研磨されて、均質な配向を形成する。ディスプレイパネルを交錯する両偏光子間に配置し、且つ、液晶分子の長軸は、近隣の偏光子の透過軸に平行、或いは、垂直である。電圧がオン（voltage-on）の状態下で、液晶分子はくし型電極により生成される横電界により駆動され、基板に平行な平面中でねじれる。

光効率は、装置の液晶層を経る入射光により生じる総遅延変化に比例する。総遅延変化は、（１）液晶分子の複屈折Δｎと（２）入射光が液晶層を経る総長さの積である。図１は、公知の多重補償膜の液晶ディスプレイの構造を示す図である。図１中、液晶ディスプレイ１は、第一基板１０、第二基板２０、及び、第一基板１０と第二基板２０間に配置された液晶層３０からなる。第一偏光板４０は第一基板１０上に設置され、液晶層３０の外側に位置する。第二偏光板５０は第二基板２０上に設置され、液晶層３０の外側に位置する。第一複屈折補償膜１５は、第一偏光板４０と第一基板１０の間に配置される。第二複屈折補償膜２５は、第二偏光板５０と第二基板２０の間に配置される。

公知の半透過型液晶ディスプレイは、単一の補償膜を使用し、液晶層の複屈折を補償する。一方、一部の液晶ディスプレイ装置は同じ複屈折極性を有する二つの補償膜を使用して、液晶層の複屈折を補償する。

図２Aは、公知の負極性（Δｎ<０）複屈折補償膜を示す図である。公知の負極性（Δｎ<０）複屈折補償膜は、ディスク状（disk−like）液晶分子２２を有する。図２Bは、公知の正極性（Δｎ>０）複屈折補償膜を示す図である。公知の正極性（Δｎ>０）複屈折補償膜は、棒状（rod−like）液晶分子２４を有する。公知技術中、単一極性の複屈折補償膜を使用して、液晶層の複屈折を補償する。第一補償膜と第二補償膜は、同じ極性を有するので、補償膜は液晶層を補償できるが、互いの間の複屈折変化を補償することができないので、ディスプレイのノーマリーホワイト（normally white）下の視角が狭い。

本発明は、映像表示システムを提供することを目的とする。

本発明の実施例によると、映像表示システムは、第一基板、第二基板、及び、第一基板と第二基板間に配置された液晶層と、からなる。第一複屈折補償膜は第一偏光板と第一基板間に配置され、第二複屈折補償膜は、第二偏光板と第二基板間に配置される。第一複屈折補償膜と第二複屈折補償膜は、異なる極性の複屈折性質を有する。

本発明のもう一つの実施例によると、映像表示システムは、第一基板、第二基板、及び、第一基板と第二基板間に配置された液晶層を含む。第一偏光板は第一基板上に設置され、液晶層の外側に位置する。第二偏光板は第二基板上に設置され、液晶層の外側に位置する。負極性複屈折補償膜は、第一偏光板と第一基板間に配置され、正極性複屈折補償膜は第二偏光板と第二基板間に配置される。１／４λ補償膜と第一１／２λ補償膜は第一偏光板と負極性複屈折補償膜間に配置される。第二１／２λ補償膜は、第二偏光板と正極性複屈折補償膜間に配置される。

本発明のもう一つの実施例によると、映像表示システムは、第一基板、第二基板、及び、第一基板と第二基板間に配置された液晶層を含む。第一偏光板は第一基板上に設置され、液晶層の外側に位置する。第二偏光板は第二基板上に設置され、液晶層の外側に位置する。正極性複屈折補償膜は、第一偏光板と第一基板間に配置され、負極性複屈折補償膜は第二偏光板と第二基板間に配置される。１／４λ補償膜と第二１／２λ補償膜は第二偏光板と負極性複屈折補償膜間に配置される。第一１／２λ補償膜は、第一偏光板と正極性複屈折補償膜間に配置される。

本発明の特徴と長所は、多重補償膜を有する液晶ディスプレイパネルを提供し、異なる極性の二片の複屈折の複屈折補償膜により互いに補償し、ディスプレイのノーマリーホワイト下の漏光をの問題を効果的に解決し、ノーマリーホワイト下の視角を増加させる。これにより、ディスプレイの高コントラスト比（CR）の視野を増加することができる。

本発明は、映像表示システムを提供し、ノーマリーホワイト（normally white）ディスプレイの漏光（light leakage）問題を解決する。本発明の実施例によると、映像表示システムは、異なる極性の二片の複屈折複屈折補償膜を結合する液晶ディスプレイパネルからなる。

図３Aは、本発明の実施例による多重補償膜を有する液晶ディスプレイ装置の分解図である。液晶ディスプレイ１００ａは、第一基板１１２、第二基板１１６、及び、第一基板１１２と第二基板１１６間に配置された液晶層１１５と、からなる液晶ディスプレイパネル１１０を有する。第一偏光板１６０は液晶ディスプレイパネル１１０の外側に設置される。第二偏光板１７０は液晶ディスプレイパネル１１０の外側に設置される。負極性複屈折補償膜１２０は、第一偏光板１６０と液晶ディスプレイパネル１１０間に配置され、正極性複屈折補償膜１３０は第二偏光板１７０と液晶ディスプレイパネル１１０間に配置される。１／４λ補償膜１４０と１／２λ補償膜１４５は第一偏光板１６０と負極性複屈折補償膜１２０間に配置される。１／２λ補償膜１５０は、第二偏光板１７０と正極性複屈折補償膜１３０間に配置される。

液晶ディスプレイ１００ａは透過型液晶ディスプレイで、異なる極性の二片の複屈折補償膜を有する。上述の極性が異なる複屈折補償膜の互いの間は補償でき、例えば、バックライトからの入射光Ｌ１は、第一偏光板１６０、１／２λ補償膜１４５、１／４λ補償膜１４０、負極性複屈折補償膜１２０、液晶ディスプレイパネル１１０、正極性複屈折補償膜１３０、１／２λ補償膜１５０、及び、第二偏光板１７０を通過し、観察者に到達する。液晶ディスプレイパネル１１０中、液晶層１１５は、電界制御複屈折（electrical control birefringence、ECB）液晶か、或いは、ツイストネマティック（twisted nematic、TN）液晶を含む。上述の液晶ディスプレイパネル１１０中、更に、二つの配向層を有し（図示しない）、それぞれ、液晶層１１５と第一基板１１２の界面、及び、液晶層１１５と第二基板１１６の界面に位置する。液晶分子は、配向層に従って配列され、連続の予傾斜角（pre−tilt angle）を有し、範囲は約５〜１０度である。本発明の好ましい実施例によると、液晶層のセルギャップは、約４．１５μｍである。

第一複屈折補償膜、例えば、負極性複屈折（Δｎ<０）の補償膜は、ディスク状の液晶分子１２５を有する。好ましい負極性複屈折（Δｎ<０）補償膜の光軸範囲は、約２４〜７９度の間である。第二複屈折補償膜、例えば、正極性複屈折（Δｎ>０）の補償膜は、棒状の液晶分子１３５を有する。好ましい正極性複屈折（Δｎ>０）補償膜の光軸範囲は約２〜５２度の間である。

図３Ｂは、補償膜と液晶層間の極性関係図である。補償後の液晶ディスプレイ１００ａは、異なる極性の複屈折補償膜１２０と１３０を使用し、液晶ディスプレイパネル１１０中の液晶層の複屈折変化を補償する。負極性複屈折補償膜１２０と正極性複屈折補償膜１３０は、異なる複屈折補償効果を有する。よって、複屈折補償膜１２０と１３０間の複屈折変化は補償でき、液晶ディスプレイのノーマリーホワイト下で広い視野角を得ることができる。

図４Ａは、本発明のもう一つの実施例による多重補償膜を有する液晶ディスプレイ装置の分解図である。本発明のもう一つの実施例によると、液晶ディスプレイ１００ｂは、第一基板１１２、第二基板１１６、及び、第一基板１１２と第二基板１１６間に配置された液晶層１１５と、からなる液晶ディスプレイパネル１１０を有する。第一偏光板１６０は液晶ディスプレイパネル１１０の外側に設置される。第二偏光板１７０は液晶ディスプレイパネル１１０の外側に設置される。正極性複屈折補償膜１３０は、第一偏光板１６０と液晶ディスプレイパネル１１０間に配置され、負極性複屈折補償膜１２０は第二偏光板１７０と液晶ディスプレイパネル１１０間に配置される。１／４λ補償膜１４０と１／２λ補償膜１４５は第二偏光板１７０と負極性複屈折補償膜１２０間に配置される。１／２λ補償膜１５０は、第一偏光板１６０と正極性複屈折補償膜１３０間に配置される。

液晶ディスプレイ１００ｂは透過型液晶ディスプレイで、異なる極性の二片の複屈折補償膜を有する。前述の異なる極性の複屈折補償膜は、互いの間が補償できる。例えば、バックライトからの入射光Ｌ１は、第一偏光板１７０、１／２λ補償膜１５０、正極性複屈折補償膜１３０、液晶ディスプレイパネル１１０、負極性複屈折補償膜１２０、１／４λ補償膜１４０、１／２λ補償膜１４５、及び、第二偏光板１６０を通過し、観察者に到達する。液晶ディスプレイパネル１１０中、液晶層１１５は、電界制御複屈折（electrical control birefringence、ECB）液晶か、或いは、ツイストネマティック（twisted nematic、TN）液晶を含む。上述の液晶ディスプレイパネル１１０中、更に、二配向層を有し（図示しない）、それぞれ、液晶層１１５と第一基板１１２の界面、及び、液晶層１１５と第二基板１１６の界面に位置する。液晶分子は、配向層に従って配列され、連続の予傾斜角（pre−tilt angle）を有し、範囲は約５〜１０度である。本発明の好ましい実施例によると、液晶層のセルギャップは、約４．１５μｍである。

図４Ｂは、補償膜と液晶層間の極性関係図である。補償後の液晶ディスプレイ１００ｂは、異なる極性の複屈折補償膜１２０と１３０を使用し、液晶ディスプレイパネル１１０中の液晶層の複屈折変化を補償する。負極性複屈折補償膜１２０と正極性複屈折補償膜１３０は、異なる複屈折補償効果を有する。よって、複屈折補償膜１２０と１３０間の複屈折変化は補償でき、液晶ディスプレイのノーマリーホワイト下で広い視野角を得ることができる。

図５は、公知の多重補償膜の液晶ディスプレイの視角領域を示す図である。図６は、本発明の多重補償膜液晶ディスプレイの視角領域を示す図である。図の比較結果から分かるように、本発明の多重補償膜液晶ディスプレイは、異なる極性の複屈折補償膜により、漏光を低下させ、且つ、高コントラスト比（CR）領域の面積も増加する。例えば、図６中のCR＝１００領域は、図５中より大きく、視野角が増加する。

図７は、本発明の多重補償膜液晶ディスプレイパネルからなるディスプレイ装置３００を組み込んだシステムの具体例を示す図である。多重補償膜の透過型液晶ディスプレイパネル１００ａ、或いは、１００ｂはコントローラー２００に結合されて、ディスプレイ装置３００を構成する。図７中、コントローラー２００は、ソースとゲートの駆動回路を有し、透過型液晶ディスプレイパネル１００ａ、或いは、１００ｂを制御して、入力に従って、映像を表示する。

図８は、本発明の実施例による電子装置５００のシステムを示す図である。入力装置４００はディスプレイ装置３００のコントローラー２００に結合され、プロセッサを有し、入力データをコントローラー２００に入力し、映像を表示する。電子装置５００は、PDA、携帯電話、ノード型パソコン、タブレット型コンピュータ、或いは、携帯電話である。

本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

公知の多重補償膜の液晶ディスプレイの構造を示す図である。公知の負極性（Δｎ<０）複屈折補償膜を示す図である。公知の正極性（Δｎ>０）複屈折補償膜を示す図である。本発明の実施例による多重補償膜の液晶ディスプレイ装置の分解図である。本発明の実施例による各補償膜と液晶層間の極性関係図である。本発明のもう一つの実施例による多重補償膜の液晶ディスプレイ装置の分解図である。本発明のもう一つの実施例による各補償膜と液晶層間の極性関係図である。公知の多重補償膜の液晶ディスプレイの視角領域を示す図である。本発明の実施例による多重補償膜の液晶ディスプレイの視角領域を示す図である。多重補償膜の液晶ディスプレイパネルを有するディスプレイ装置の具体例を組み込んだシステムを示す図である。電子装置のもう一つの実施例を組み込んだもう一つのシステムを示す図である。

符号の説明

１液晶ディスプレイ
１０第一基板
１５第一複屈折補償膜
２０第二基板
２２ディスク状液晶分子
２４棒状液晶分子
２５第二複屈折補償膜
３０液晶層
４０第一偏光板
５０第二偏光板
１００ａ、１００ｂ多重補償膜の液晶ディスプレイ
１１０液晶ディスプレイ
１１２第一基板
１１５液晶層
１１６第二基板
１２０負極性複屈折補償膜
１２５ディスク状液晶分子
１３０正極性複屈折補償膜
１３５棒状液晶分子
１４０１／４λ補償膜
１４５１／２λ補償膜
１５０１／２λ補償膜
１６０第一偏光板
１７０第二偏光板
Ｌ１入射光
２００コントローラー
３００ディスプレイ装置
４００入力装置
５００電子装置

Claims

映像表示システムであって、
液晶ディスプレイは、
第一基板と、
第二基板と、
前記第一基板と前記第二基板間に配置される液晶層と、
第一偏光板と前記第一基板間に設置される、光軸範囲が前記液晶ディスプレイの法線方向から２４〜７９度の間である第一複屈折補償膜と、
第二偏光板と前記第二基板間に設置される、光軸範囲が前記液晶ディスプレイの法線方向から２〜５２度の間である第二複屈折補償膜と、
からなり、前記第一複屈折補償膜と前記第二複屈折補償膜は異なる複屈折極性を有することを特徴とする映像表示システム。
前記液晶層は、電界制御複屈折（electrical control birefringence、ECB）液晶を含むことを特徴とする請求項１に記載の映像表示システム。
前記第一複屈折補償膜の複屈折Δｎは負の極性で、且つ、前記第二複屈折補償膜の複屈折Δｎは正の極性であることを特徴とする請求項１に記載の映像表示システム。
更に、
前記第一基板上に設置され、前記液晶層の外側に位置する第一偏光板と、
前記第二基板上に設置され、前記液晶層の外側に位置する第二偏光板と、
からなることを特徴とする請求項１に記載の映像表示システム。
更に、
前記第一偏光板と前記第一複屈折補償膜間に配置される１／４λ補償膜と第一１／２λ補償膜と、
前記第二偏光板と前記第二複屈折補償膜間に配置される第二１／２λ補償膜と、
からなることを特徴とする請求項４に記載の映像表示システム。
前記第一複屈折補償膜は、ディスク状液晶分子からなることを特徴とする請求項１に記載の映像表示システム。
前記第二複屈折補償膜は、棒状液晶分子からなることを特徴とする請求項１に記載の映像表示システム。
更に、
前記液晶ディスプレイパネルに結合され、且つ、入力に従って、前記液晶ディスプレイパネルを制御し、映像を表示するコントローラーを有することを特徴とする請求項１に記載の映像表示システム。
更に、
前記コントローラーに結合され、前記ディスプレイ装置を制御して、映像を表示する入力装置を有することを特徴とする請求項８に記載の映像表示システム。
映像表示システムであって、
液晶ディスプレイは、
第一基板と、
第二基板と、
前記第一基板と前記第二基板間に配置される液晶層と、
前記第一基板上に設置され、前記液晶層の外側に位置する第一偏光板と、
前記第二基板上に設置され、前記液晶層の外側に位置する第二偏光板と、
前記第一偏光板と前記第一基板の間に配置される、光軸範囲が前記液晶ディスプレイの法線方向から２４〜７９度の間である負極性複屈折補償膜と、
前記第二偏光板と前記第二基板の間に配置される、光軸範囲が前記液晶ディスプレイの法線方向から２〜５２度の間である正極性複屈折補償膜と、
前記第一偏光板と前記負極性複屈折補償膜間に配置される１／４λ補償膜と第一１／２λ補償膜と、
前記第二偏光板と前記正極性複屈折補償膜間に配置され、前記正極性複屈折補償膜の直上に位置する第二１／２λ補償膜、
を含むことを特徴とする映像表示システム。
前記液晶層は、電界制御複屈折（electrical control birefringence、ECB）液晶を含むことを特徴とする請求項１０に記載の映像表示システム。
前記負極性複屈折補償膜は、ディスク状液晶分子からなることを特徴とする請求項１０に記載の映像表示システム。
前記負極性複屈折補償膜は、棒状液晶分子を含むことを特徴とする請求項１０に記載の映像表示システム。
映像表示システムであって、
液晶ディスプレイは、
第一基板と、
第二基板と、
前記第一基板と前記第二基板間に配置される液晶層と、
前記第一基板上に設置され、前記液晶層の外側に位置する第一偏光板と、
前記第二基板上に設置され、前記液晶層の外側に位置する第二偏光板と、
前記第一偏光板と前記第一基板の間に配置される、光軸範囲が前記液晶ディスプレイの法線方向から２〜５２度の間である正極性複屈折補償膜と、
前記第二偏光板と前記第二基板の間に配置される、光軸範囲が前記液晶ディスプレイの法線方向から２４〜７９度の間である負極性複屈折補償膜と、
前記第二偏光板と前記負極性複屈折補償膜間に配置される１／４λ補償膜と第二１／２λ補償膜と、
前記第一偏光板と前記正極性複屈折補償膜間に配置され、前記正極性複屈折補償膜の直上に位置する第一１／２λ補償膜、
を含むことを特徴とする映像表示システム。
前記液晶層は、電界制御複屈折（electrical control birefringence、ECB）液晶を含むことを特徴とする請求項１４に記載の映像表示システム。
前記負極性複屈折補償膜は、ディスク状液晶分子を含むことを特徴とする請求項１４に記載の映像表示システム。
前記負極性複屈折補償膜は、棒状液晶分子を含むことを特徴とする請求項１４に記載の映像表示システム。