TWI494664B - 顯示器 - Google Patents

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TWI494664B
TWI494664B TW102117057A TW102117057A TWI494664B TW I494664 B TWI494664 B TW I494664B TW 102117057 A TW102117057 A TW 102117057A TW 102117057 A TW102117057 A TW 102117057A TW I494664 B TWI494664 B TW I494664B
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Da Wei Yeh
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Description

顯示器
本發明係關於一種顯示器，尤指一種具有正波長分散性之相位補償膜之液晶顯示器。
液晶顯示器具有外型輕薄、耗電量少以及無輻射污染等特性，已取代傳統桌上型電腦之CRT監視器，而被廣泛地應用在筆記型電腦(notebook)、個人數位助理(PDA)等攜帶式資訊產品上。
傳統垂直配向液晶顯示器係包括上偏光片、下偏光片、上基板、下基板以及設置於上基板與下基板之間的液晶層。上偏光片與下偏光片分別設置於上基板與下基板之外側，且上偏光片之吸收軸與下偏光片之吸收軸相互垂直。當垂直配向液晶顯示器為自然黑(normally black)型液晶顯示器，且上基板以及下基板之間未提供電壓差時，液晶層的液晶分子因與上基板以及下基板呈一傾斜角而不具有相位延遲，因此通過下偏光片之光線在穿透液晶層之後仍具有與上偏光片之吸收軸相互平行之偏振方向，因此顯示出暗態。當上基板以及下基板之間提供有一電壓差時，液晶層具有二分之一波長的相位延遲，使得通過下偏光片之光線之偏振方向會因受到二分之一波長的相位延遲而與上偏光片之吸收軸垂直，進而顯示出亮態。
不過，由於靠近上基板與下基板表面的液晶分子會因為上基板與下基板表面的摩刷而產生強大的錨定力(anchoring force)，即上基板與下基板的內表面上存在有配向方向的配向膜，因此即使在未提供電壓差的情況下，靠近上基板與下基板表面的液晶分子仍會處於平躺的狀態而無法站立。在此 狀況下，靠近上基板與下基板表面附***躺的液晶分子會影響通過偏振光的相位差，而使得在暗態下觀看者在由大視角的方向觀看畫面時會觀看到漏光。並且，在大視角的方向觀看畫面時上偏光片之吸收軸與下偏光片之吸收軸並不呈現垂直，因此觀看者亦容易看到漏光，進而影響液晶顯示器的對比度。另外，由於液晶分子係垂直於上基板或下基板，因此從大視角的方向觀看液晶分子時，液晶分子並不呈現出單一折射率，而具有不均勻的折射率，因此光線沿著大視角的方向通過液晶分子時會產生不同的相位差，而亦容易產生漏光問題。
雖然目前已有藉由於上基板或下基板之外側設置相位補償膜來降低液晶顯示器的對比度，但由單一材料所構成之相位補償膜僅能針對單一波段的光線所產生的相位差做補償，因此以僅能補償波長接近550奈米的光線所產生的相位差而言，短波長例如：波長為450奈米，與長波長例如：波長為730奈米的光線則仍會有漏光的情況發生。
另外，由於通過液晶分子的光線的波長越短係具有越大的相位差，因此目前用於補償液晶顯示器的相位補償膜一般係朝其材料具有負波長分散性的方向設計。也就是說，波長越短的光線穿透具有負波長分散性的相位補償膜係具有越小的相位差，以補償光線通過液晶分子所產生的相位差。然而，具有負波長分散性的材料在設計上並不容易，且欲將其製作出來更具有一定的複雜性。所以，欲以目前具有負波長分散性之相位補償膜來補償所有可見光波段之光線所產生的相位差並不容易，且容易大幅增加液晶顯示器的製作成本。
有鑑於此，提供一種新穎的液晶顯示器，以降低在大視角的方向上的漏光，實為業界努力的目標。
本發明之主要目的之一在於提供一種顯示器，以降低在大視角的 方向上的漏光。
為達上述之目的，本發明提供一種顯示器，其包括顯示面板、第一偏光片、第二偏光片、第一相位補償膜以及第二相位補償膜。顯示面板包括一入光面以及一出光面。第一偏光片設置於顯示面板之入光面上，且第一偏光片具有一第一光吸收軸。第二偏光片設置於顯示面板之出光面上，且第二偏光片具有一第二光吸收軸。第一相位補償膜設置於第一偏光片與第二偏光片之間。第二相位補償膜設置於第一偏光片與第二偏光片之間，且第二相位補償膜滿足一第一關係式：，其中R λ 1、R λ 2與R λ 3係分別為當穿透第二相位補償膜之光線之波長分別為λ 1、λ 2與λ 3時第二相位補償膜之水平相位延遲，且λ 1<λ 2<λ 3。
本發明之顯示器透過設置滿足第一關係式：之第二相位補償膜來搭配第一相位補償膜，以有效補償不同波長之光線在大視角的方向上的相位差，使得顯示器在大視角的方向上之漏光可有效地被解決。
100、200、300、400、500‧‧‧顯示器
102‧‧‧顯示面板
102a‧‧‧入光面
102b‧‧‧出光面
104‧‧‧第一偏光片
104a‧‧‧第一光吸收軸
104b‧‧‧第一線偏振方向
106‧‧‧第二偏光片
106a‧‧‧第二光吸收軸
106b‧‧‧第二線偏振方向
108、302、402、502‧‧‧第一相位補償膜
108a、302a、402a、502a‧‧‧第一慢軸
108b‧‧‧第一快軸
110、304、404、504‧‧‧第二相位補償膜
110a、304a、404a、504a‧‧‧第二慢軸
110b‧‧‧第二快軸
112‧‧‧背光模組
114‧‧‧薄膜電晶體基板
116‧‧‧彩色濾光片基板
118‧‧‧液晶層
118a‧‧‧液晶分子
120‧‧‧第一偏光層
122‧‧‧第一保護膜
124‧‧‧第二偏光層
126‧‧‧第二保護膜
128‧‧‧第一方向
130‧‧‧第二方向
132‧‧‧第三方向
134‧‧‧第三相位補償膜
134a‧‧‧第三慢軸
134b‧‧‧第三快軸
136‧‧‧第四相位補償膜
136a‧‧‧第四慢軸
136b‧‧‧第四快軸
C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9‧‧‧曲線
L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7‧‧‧關係線
P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9、P10、P11、P12、P13、P14、P15、P16、P17、P18、P19、P20、P21、P22、P23、P24、P25、P26、P27、P28、P29‧‧‧點
θ‧‧‧視角
ψ‧‧‧方位角
第1圖與第2圖為本發明第一實施例之顯示器之示意圖。
第3圖為本實施例之第一相位補償膜與第二相位補償膜之歸一化水平相位延遲與光線波長之關係示意圖。
第4圖為本實施例之第二相位補償膜之水平相位延遲與光線波長之關係示意圖。
第5圖為本實施例之顯示器對應第4圖之不同關係線之穿透率與光線波長的關係示意圖。
第6圖繪示了本實施例之顯示器在視角為70度時之方位角與穿透率之關 係示意圖。
第7圖繪示了本實施例之顯示器於暗態模式下不同波長之光線於龐加萊球(poincare sphere)上的偏振方向的變化。
第8圖為本發明第二實施例之顯示器之示意圖。
第9圖繪示了本實施例之顯示器於暗態模式下不同波長之光線於龐加萊球上的偏振方向的變化。
第10圖為本發明第三實施例之顯示器之示意圖。
第11圖為本發明第四實施例之顯示器之示意圖。
第12圖繪示了本實施例之顯示器於暗態模式下不同波長之光線於龐加萊球上的偏振方向的變化。
第13圖為本發明第五實施例之顯示器之示意圖。
為使熟習本發明所屬技術領域之通常知識者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之數個較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。
請參考第1圖與第2圖，第1圖與第2圖為本發明第一實施例之顯示器之示意圖，其中第2圖繪示了本實施例之顯示器之各膜層之慢軸或吸收軸之相對關係的示意圖。如第1圖所示，本實施例之顯示器100包括顯示面板102、第一偏光片104、第二偏光片106、第一相位補償膜108以及第二相位補償膜110。在本實施例中，顯示面板102可例如為液晶顯示面板，但不限於此。當顯示面板102為液晶顯示面板時，顯示器100為液晶顯示器，且另包括一背光模組112，但本發明並不限於此。以下顯示面板102係以液晶顯示面板為例來做描述，但不以此為限。顯示面板102可包括薄膜電晶體基板114、彩色濾光片基板116以及液晶層118。液晶層118設置於薄膜電晶體基板114與彩色濾光片基板116之間，且包括複數個液晶分子118a填充於 薄膜電晶體基板114與彩色濾光片基板116之間。較佳而言，本實施例之液晶層118可為垂直配向(vertical aligned)液晶層，且液晶分子118a可為單軸(uniaxial)晶體材料。舉例來說，在薄膜電晶體基板114與彩色濾光片基板116之間未提供電壓差時，垂直配向液晶層118的液晶分子118a可受到彩色濾光片基板116與薄膜電晶體基板114之凸塊、突起物或配向膜的影響而與薄膜電晶體基板114或彩色濾光片基板116呈一預傾角，接近90度，使垂直配向液晶層118在垂直方向上不具相位延遲，但本發明並不限於此，而液晶分子118a亦可利用其他方式達到垂直配向。其中，薄膜電晶體基板114面對背光模組112之一側，即薄膜電晶體基板114之外表面，係為入光面102a，而彩色濾光片基板116相對於薄膜電晶體基板114的另一側，即彩色濾光片基板116之外表面，則為出光面102b。第一偏光片104設置於顯示面板102之入光面102a上，且第二偏光片106設置於顯示面板102之出光面102b上。第一相位補償膜108與第二相位補償膜110設置於第一偏光片104與第二偏光片106之間。於本實施例中，第一相位補償膜108與第二相位補償膜110設置於第一偏光片104與顯示面板102之間，且第二相位補償膜110係設置於第一相位補償膜108與顯示面板102之間，但本發明並不限於此。
於本實施例中，第一偏光片104可包括一第一偏光層120以及一第一保護膜122，且第一偏光層120設置於第一保護膜122與顯示面板102之入光面102a之間。第一偏光層120係用於偏極化通過第一偏光層120之光線，且第一偏光層120材料可包括聚乙烯醇(polyvinyl Alcohol，PVA)為範例，但不限於此。第一保護膜122可用於保護第一偏光層120，且第一保護膜122材料包括三醋酸纖維素(Triacetyl cellulose，TAC)為範例，但不限於此。第二偏光片106亦可包括一第二偏光層124以及一第二保護膜126，且第二偏光層124設置於第二保護膜126與顯示面板102之出光面102b之間。第二偏光層124係用於偏極化通過第二偏光層124之光線，且第二偏光層124材料可包括聚乙烯醇，但不限於此。第二保護膜126可用於保護第二偏光層124， 且第二保護膜126材料包括主醋酸纖維素為範例，但不限於此。
如第2圖所示，第一偏光片104具有第一光吸收軸104a，沿著第一方向128設置，其中具有實質上平行於第一光吸收軸104a之偏振方向之光線無法通過第一偏光片104，且第一偏光片104允許具有實質上垂直於第一光吸收軸104a之第一線偏振方向104b之光線通過。第二偏光片106具有第二光吸收軸106a，沿著第二方向130設置，其中第二偏光片106允許具有實質上垂直於第二光吸收軸106a之第二線偏振方向106b之光線通過。於本實施例中，第一方向128實質上垂直於第二方向130，且第一方向128與第二方向130實質上平行於入光面102a或出光面102b，因此第一光吸收軸104a實質上垂直於第二光吸收軸106a，且顯示器100為自然黑(normally black)型液晶顯示器。但本發明並不限於此，且本發明之第一光吸收軸與第二光吸收軸亦可實質上相互平行，而顯示器則為自然白(normally white)型液晶顯示器。並且，本發明之視角θ係定義為視角方向與顯示器100之法線方向之夾角，即傾斜角，且方位角ψ係定義為視角方向投影至顯示器100之表面上之方向與顯示器100之側邊的夾角。
此外，第一相位補償膜108為雙軸薄膜(biaxial film)，因此第一相位補償膜108於第一方向128、第二方向130與實質上垂直於第一方向128與第二方向130之第三方向132上之折射率彼此互不相同，且第一相位補償膜108具有第一慢軸108a與第一快軸108b，實質上彼此相互垂直，並位於實質上平行於入光面102a之平面上。慢軸定義為相位補償膜於預定軸向上之折射率為最大值，且快軸定義為相位補償膜於另一預定軸向上之折射率為最小值。第二相位補償膜110亦為雙軸薄膜，因此第二相位補償膜110於第一方向128、第二方向130與實質上垂直於第一方向128與第二方向130之第三方向132上之折射率彼此互不相同，且第二相位補償膜110具有第二慢軸110a與第二快軸110b。第二慢軸110a與第二快軸110b實質上彼此相互垂直，且位於實質上平行於入光面102a之平面上。於本實施例中，第一慢軸108a沿 著第二方向130設置，而約略垂直於第一光吸收軸104a，且第二慢軸110b沿著第一方向128設置，而約略平行於第一光吸收軸104a。
於本實施例中，顯示器100可另包括第三相位補償膜134與第四相位補償膜136，設置於第二偏光片106與顯示面板102之間，且第四相位補償膜136設置於第三相位補償膜134與顯示面板102之間。並且，第三相位補償膜134可與第一相位補償膜108由實質上相同材料所構成，而具有實質上相同的水平相位延遲與波長的關係。第四相位補償膜136可與第二相位補償膜110由實質上相同材料所構成，而具有實質上相同的水平相位延遲與波長的關係。舉例來說，第三相位補償膜134與第四相位補償膜136亦為雙軸薄膜，因此第三相位補償膜134於第一方向128、第二方向130與實質上垂直於第一方向128與第二方向130之第三方向132上之折射率彼此互不相同，且第四相位補償膜136於第一方向128、第二方向130與實質上垂直於第一方向128與第二方向130之第三方向132上之折射率彼此互不相同。第三相位補償膜134具有第三慢軸134a與第三快軸134b，實質上彼此相互垂直，並位於實質上平行於入光面102a之平面上。第四相位補償膜136具有第四慢軸136a與第四快軸136b，實質上彼此相互垂直，並位於實質上平行於入光面102a之平面上。在本實施例中，第三慢軸134a沿著第一方向128設置，而約略垂直於第二光吸收軸106b，且第四慢軸136a沿著第二方向130設置，而約略平行於第二光吸收軸106b。
為了使第一相位補償膜108與第二相位補償膜110之組合可補償光線沿著大視角θ，例如：視角θ為約60度或約70度，的方向通過液晶層118、第一偏光片104與第二偏光片106所產生的相位差，第二相位補償膜110可滿足第一關係式：，其中Rλ 1、Rλ 2與Rλ 3係分別表示當穿透第二相位補償膜110之光線之波長分別為λ 1、λ 2與λ 3時第二相位補償膜110之水平相位延遲，且λ 1<λ 2<λ 3。水平相位延遲係定義為各相 位補償膜於慢軸上之折射率n x 與於快軸上之折射率n y 的差值與各相位補償膜於第三方向132上之厚度d 的乘積，可表示為(n x -n y )×d 。並且，第一相位補償膜108可滿足第二關係式：，且λ 1<λ 2<λ 3，其中R λ 1’、R λ 2’與R λ 3’係分別為當穿透第一相位補償膜108之光線之波長分別為λ 1、λ 2與λ 3時第一相位補償膜108之水平相位延遲。於本實施例中，波長λ 1、λ 2與λ 3可分別為約440奈米(nm)、約550nm和約650nm，但本發明不限於此。並且，第一相位補償膜108可包括高分子聚合材料，例如：環烯烴聚合物(Cyclo Olefin Polymer，COP)，但不限於此。另外，第四相位補償膜136可滿足第三關係式：，其中Rλ 4、Rλ 5與Rλ 6係分別為當穿透第四相位補償膜136之光線之波長分別為λ 4、λ 5與λ 6時第四相位補償膜136之水平相位延遲，且λ 4<λ 5<λ 6。並且，第三相位補償膜134可滿足第四關係式：，其中R λ 4’、R λ 5’與R λ 6’係分別為當穿透第三相位補償膜134之光線之波長分別為λ 4、λ 5與λ 6時第三相位補償膜134之水平相位延遲。於本實施例中，第三相位補償膜134可包括高分子聚合材料，例如：環烯烴聚合物(Cyclo Olefin Polymer，COP)，但不限於此。並且，本實施例之波長λ 4、λ 5與λ 6亦可分別為約440奈米(nm)、約550nm和約650nm，但本發明不限於此。舉例來說，針對光線波長約為440nm，第二相位補償膜110與第四相位補償膜136之水平相位延遲與垂直相位延遲可分別為約19.5nm與約33.15nm。針對光線波長約為550nm，第二相位補償膜110與第四相位補償膜136之水平相位延遲與垂直相位延遲可分別為約10.6nm與約18.2nm，且第一相位補償膜108與第三相位補償膜134之水平相位延遲與垂直相位延遲可分別為約73.3nm與約124.61nm。針對光線波長為約650nm，第二相位補償膜110與第四相位補 償膜136之水平相位延遲與垂直相位延遲可分別為約3.3nm與約5.69nm。其中，垂直相位延遲可表示為，其中n z 係為相位補償膜於第三方向132上之折射率，即其厚度方向上之折射率，但本發明並不限於此。
由於本實施例之第一相位補償膜108與第三相位補償膜134由實質上相同材料所構成，且第二相位補償膜110與第四相位補償膜136由實質上相同材料所構成，因此以下以第一相位補償膜108與第二相位補償膜110為例來說明其特性，但不限於此，且本發明之第一相位補償膜與第三相位補償膜亦可由不同材料所構成，且第二相位補償膜與第四相位補償膜亦可由不同材料所構成。請參考第3圖，第3圖為本實施例之第一相位補償膜與第二相位補償膜之歸一化水平相位延遲與光線波長之關係示意圖，其中歸一化水平相位延遲係為將對應各光線波長之水平相位延遲除以對應波長為約550nm之水平相位延遲。其中，此示意圖及下述示意圖的歸一化水平相位延遲的單位：無。如第3圖所示，關係線L1係代表第一相位補償膜之歸一化水平相位延遲與光線波長的關係，即第二關係式：。關係線L2代表第二相位補償膜之歸一化水平相位延遲與光線波長的關係，即第一關係式：。由此可知，對波長小於約550nm的光線而言，第二相位補償膜110相較於第一相位補償膜108具有較大的水平相位延遲，且隨著波長越小，水平相位延遲越大，而對波長大於約550nm的光線而言，第二相位補償膜110相較於第一相位補償膜108具有較小的相位延遲，且隨著波長越小，相位延遲越小。也就是說，第二相位補償膜110之水平相位延遲隨著光線波長增加而其減少量大於第一相位補償膜108之水平相位延遲的減少量，因此關係線L2之斜率值為負。較佳而言，第二相位補償膜110可具有正波長分散性(normal dispersion)。並且，透過將第一慢軸108a與第二慢軸110a 彼此垂直設置，使得第一相位補償膜108與第二相位補償膜110可用於補償不同波長的光線穿透液晶層118時所產生的相位差，藉此可降低在大視角的方向上的漏光。
並且，本發明之第二相位補償膜之關係線之斜率值較佳越大。請參考第4圖與第5圖。第4圖為本實施例之第二相位補償膜之水平相位延遲與光線波長之關係示意圖，且第5圖為本實施例之顯示器對應第4圖之不同關係線之穿透率與光線波長的關係示意圖。如第4圖與第5圖所示，關係線L3、L4、L5、L6、L7係表示不同實施態樣之第二相位補償膜110之水平相位延遲與光線波長之關係。曲線C1、C2、C3、C4、C5係代表以視角θ為約60度且方位角ψ為約45度的視角方向觀看不同實施態樣之顯示器100在顯示暗態時之光線波長與穿透率之關係。曲線C6係代表顯示器不具有第二相位補償膜以及第四相位補償膜時之穿透率與光線波長的關係。其中，關係線L3係對應曲線C1，關係線L4係對應曲線C2，關係線L5係對應曲線C3，關係線L6係對應曲線C4，且關係線L7係對應曲線C5。由此可知，當關係線的負斜率值越大時，顯示器100對應短波長之光線與長波長之光線的穿透率越低。也就是說，第二相位補償膜110之水平相位延遲隨著光線波長越短而越大時，顯示器100的漏光程度越低。並且，當顯示器100包含有第二相位補償膜110與第四相位補償膜136時，顯示器100之漏光程度更小於顯示器不具有第二相位補償膜與第四相位補償膜時之漏光程度。因此，本實施例之顯示器100透過設置具有正波長分散性的第二相位補償膜110與第四相位補償膜136來搭配第一相位補償膜108與第三相位補償膜134，可有效地補償第一相位補償膜108與第三相位補償膜134對不同波長之光線所產生的相位差，進而可降低漏光。
請參考第6圖，第6圖繪示了本實施例之顯示器在視角為70度時之方位角與穿透率之關係示意圖。如第6圖所示，曲線C7係代表光線波長為約440nm之方位角與穿透率之關係，曲線C8係代表光線波長為約550nm之 方位角ψ與穿透率之關係，且曲線C9係代表光線波長為約650nm之方位角ψ與穿透率之關係。其中，方位角的單位：度，穿透率的單位：無。由此可知，不管光線的波長多少，本實施例之顯示器100可在方位角ψ為約45度、約135度、約225度與約315度之視角方向有效地降低光線穿透，亦即降低顯示器100於顯示暗態時在不同視角方向之漏光。
以下將進一步說明本實施例之顯示器100利用第一相位補償膜108、第二相位補償膜110、第三相位補償膜134與第四相位補償膜136補償不同波長之光線之相位差之方式。請參考第7圖，且一併參考第1圖與第2圖。第7圖繪示了本實施例之顯示器於暗態模式下不同波長之光線於龐加萊球(poincare sphere)上的偏振方向的變化。如第1圖、第2圖與第7圖所示，當使用者從視角θ為約零度的方向觀看顯示器100時，背光模組112所發出的自然光在通過第一偏光片104後會被轉換成具有第一線偏振方向104b之光線，而與第二偏光片106之第二線偏振方向106b實質上垂直。在大視角θ(例如為約θ>60度)的方向觀看顯示器時，第一線偏振方向104b會傾斜，而轉變為點P1的偏振方向，且第二線偏振方向106b亦會傾斜，而轉變為點P2之偏振方向。並且，點P1的偏振方向與點P2的偏振方向的銳角夾角約小於90度。隨後，當光線穿透第一相位補償膜108時，光線的偏振方向會以第一慢軸108a為軸心在龐加萊球上移動，且移動的距離係取決於第一相位補償膜108針對不同波長之光線的相位延遲量。光線包含有波長為λ 1、λ 2與λ 3之光線，且λ 1<λ 2<λ 3，例如：藍光、綠光與紅光。以下之不同波長之光線係以藍光、綠光與紅光為例來做說明，但本發明並不以此為限。當具有點P1的偏振方向之光線穿透第一相位補償膜108時，藍光的偏振方向會從點P1移到點P3，綠光的偏振方向會從點P1移到點P4，且紅光的偏振方向會從點P1移到點P5。接著，當光線穿透第二相位補償膜110時，光線的偏振方向會以第二慢軸110a為軸心在龐加萊球上移動，且移動的距離係取決於第二相位補償膜110針對不同波長之光線的相位延遲量。由於第一慢軸108a與第二慢軸 110a彼此實質上垂直設置，因此光線的偏振方向在龐加萊球上移動的方向不同。當光線穿透第二相位補償膜110時，藍光的偏振方向會從點P3移到點P6，綠光的偏振方向會從點P4移到點P7，紅光的偏振方向會從點P5移到點P8。再者，由於液晶分子118a於大視角θ(例如為約θ>60度)的方向上亦會對光線的相位延遲，因此當光線穿透液晶層118時，藍光的偏振方向會從點P6移到點P9，綠光的偏振方向會從點P7移到點P10，紅光的偏振方向會從點P8移到點P11。隨後，當光線穿透第四相位補償膜136時，光線的偏振方向會以第四慢軸136a為軸心在龐加萊球上移動，因此藍光的偏振方向會從點P9移到點P12，綠光的偏振方向會從點P10移到點P13，紅光的偏振方向會從點P11移到點P14。接著，當光線穿透第三相位補償膜136時，光線的偏振方向會以第三慢軸136a為軸心在龐加萊球上移動，因此藍光的偏振方向會從點P12移到點P15或接近點P15，綠光的偏振方向會從點P13移到點P15或接近點P15，紅光之光線的偏振方向會從點P14移到點P15或接近點P15。由於點P15與點P2係與龐加萊球之中心點位於同一直線上，因此點P15之偏振方向係與點P2之偏振方向垂直，使得具有點P15之偏振方向之光線不會通過具有點P2之偏振方向之第二偏光片106。藉此，在大視角θ(例如為約θ>60度)的方向的光線並不會穿透顯示器100，或大部分大視角θ的方向的光線可被第二偏光片106吸收，因此顯示器100之漏光可被降低或解決。由於光線在龐加萊球上的移動距離係對應第一相位補償膜108、第二相位補償膜110、第三相位補償膜134與第四相位補償膜136的相位延遲量，因此本發明補償在大視角方向上的光線的相位差並不限於上述方式，而亦可根據實際需求來調整第一相位補償膜、第二相位補償膜、第三相位補償膜與第四相位補償膜的相位延遲量，以達到補償在大視角方向上的光線的相位差，進而避免漏光。
由上述可知，本實施例之顯示器100透過設置具有正波長分散性的第二相位補償膜110與第四相位補償膜136來搭配第一相位補償膜108與第三相位補償膜134，以有效補償不同波長之光線在大視角θ(例如為約θ>60 度)的方向上的相位差，使得不同波長之光線在大視角θ的方向上經過第一相位補償膜108、第二相位補償膜110、液晶層118、第四相位補償膜136與第三相位補償膜134之後仍可具有相同的線偏振方向，且實質上垂直於從大視角θ的方向上觀看到之第二偏光片106之線偏振方向。因此，本實施例之顯示器100在大視角θ的方向上之漏光可有效地被解決。
本發明之顯示器並不以上述實施例為限。下文將繼續揭示本發明之其它實施例或變化形，然為了簡化說明並突顯各實施例或變化形之間的差異，下文中使用相同標號標注相同元件，並不再對重覆部分作贅述。
請參考第8圖，第8圖為本發明第二實施例之顯示器之示意圖。如第8圖所示，相較於第一實施例，本實施例之顯示器200並不包括第三相位補償膜與第四相位補償膜。也就是說，本實施例之顯示器200僅利用第一相位補償膜108與第二相位補償膜110來補償在大視角方向上的光線通過第一偏光片104、顯示面板104與第二偏光片106所產生的相位差。其中，本實施例之顯示器200的基板116外表面(即出光面102b)的上方僅有第二偏光片106。
以下將進一步說明本實施例之顯示器利用第一相位補償膜與第二相位補償膜補償不同波長之光線之相位差之方式。請參考第9圖，且一併參考第8圖。第9圖繪示了本實施例之顯示器於暗態模式下不同波長之光線於龐加萊球上的偏振方向的變化。如第8圖與第9圖所示，當具有點P1的偏振方向之光線穿透第一相位補償膜108時，藍光的偏振方向會從點P1移到點P16，綠光的偏振方向會從點P1移到點P17，且紅光的偏振方向會從點P1移到點P18。接著，當光線穿透第二相位補償膜110時，光線的偏振方向會以第二慢軸110a為軸心在龐加萊球上移動。由於第一慢軸108a與第二慢軸110a彼此垂直設置，因此光線的偏振方向在龐加萊球上移動的方向不同。當光線穿透第二相位補償膜110時，藍光的偏振方向會從點P16移到點P19，綠光的偏振方向會從點P17移到點P20，紅光的偏振方向會從點P18移到點P21。 再者，由於液晶分子於大視角的方向上亦會對光線的相位延遲，且其對波長越小之光線的相位延遲越小，因此當光線穿透液晶層時，藍光的偏振方向可從點P19移到點P22，綠光的偏振方向會從點P20移到點P22，紅光的偏振方向會從點P21移到點P22。由此可知，本實施例之顯示器200亦可僅透過調整第一相位補償膜108與第二相位補償膜110的相位延遲量來達到補償在大視角θ(例如為約θ>60度)方向上的光線的相位差，藉此本實施例之顯示器200可減少第三相位補償膜與第四相位補償膜之設置。
請參考第10圖。第10圖為本發明第三實施例之顯示器之示意圖。如第10圖所示，相較於第一實施例，本實施例之顯示器300並不包括第一實施例之第一相位補償膜與第二相位補償膜。也就是說，本實施例之顯示器300之第一相位補償膜302與第二相位補償膜304分別為第一實施例之第三相位補償膜134與第四相位補償膜136，且設置於第二偏光片106與顯示面板102之間。其中，本實施例之顯示器300的基板114外表面(即入光面102a)的下方僅有第一偏光片104。並且，第二相位補償膜304設置於第一相位補償膜302與顯示面板102之間。第一相位補償膜302之第一慢軸302a沿著第一方向128設置，而實質上垂直於第二光吸收軸106a，且第二相位補償膜304之第二慢軸304a沿著第二方向130設置，而實質上平行於第二光吸收軸106a。於本實施例中，補償在大視角θ(例如為約θ>60度)方向上的光線的相位差的方式係與第一實施例之第三相位補償膜與第四相位補償膜之補償方式相似，其差異僅在於本實施例之第一相位補償膜302與第二相位補償膜304之相位延遲值係與第一實施例之第三相位補償膜與第四相位補償膜之相位延遲值不相同，因此在此不再贅述。
請參考第11圖。第11圖為本發明第四實施例之顯示器之示意圖。如第11圖所示，相較於第一實施例，本實施例之顯示器400並不包括第一實施例之第二相位補償膜與第三相位補償膜。也就是說，本實施例之顯示器之第一相位補償膜402與第二相位補償膜404分別為第一實施例之第一相位補 償膜108與第四相位補償膜136。其中，僅有第一相位補償膜402設置於第一偏光片104與顯示面板102之間，而第一偏光片104與顯示面板102之間不存在其它的相位補償膜，且僅有第二相位補償膜404設置於第二偏光片106與顯示面板102之間，而第二偏光片106與顯示面板102之間不存在其它的相位補償膜。並且，第一相位補償膜402之第一慢軸402a沿著第二方向130設置，而實質上垂直於第一光吸收軸104a，且第二相位補償膜404之第二慢軸404a沿著第二方向130設置，而實質上平行於第二光吸收軸106a。
以下將進一步說明本實施例之顯示器400利用第一相位補償膜402與第二相位補償膜404補償不同波長之光線之相位差之方式。請參考第12圖，且一併參考第11圖。第12圖繪示了本實施例之顯示器於暗態模式下不同波長之光線於龐加萊球上的偏振方向的變化。如第11圖與第12圖所示，當具有點P1的偏振方向之光線穿透第一相位補償膜402時，藍光的偏振方向會從點P1移到點P23，綠光的偏振方向會從點P1移到點P24，且紅光的偏振方向會從點P1移到點P25。接著，當光線穿透顯示面板102時，藍光的偏振方向可從點P23移到點P26，綠光的偏振方向會從點P24移到點P27，紅光的偏振方向會從點P25移到點P28。然後，當光線穿透第二相位補償膜404時，藍光的偏振方向會從點P26移到點P29，綠光的偏振方向會從點P27移到點P29，紅光的偏振方向會從點P28移到點P29。由此可知，本實施例之顯示器400亦可達到補償在大視角方向上的光線的相位差，以降低漏光。
請參考第13圖。第13圖為本發明第五實施例之顯示器之示意圖。如第13圖所示，相較於第一實施例，本實施例之顯示器500並不包括第一實施例之第一相位補償膜與第四相位補償膜。也就是說，本實施例之顯示器500之第一相位補償膜502與第二相位補償膜504分別為第一實施例之第三相位補償膜134與第二相位補償膜110。其中，僅有第一相位補償膜502設置於第二偏光片106與顯示面板102之間，而第二偏光片106與顯示面板102之間不存在其它的相位補償膜，且僅有第二相位補償膜504設置於第一偏光片 104與顯示面板102之間，而第一偏光片104與顯示面板102之間不存在其它的相位補償膜。並且，第一相位補償膜502之第一慢軸502a沿著第一方向128設置，而實質上垂直於第二光吸收軸106a，且第二相位補償膜504之第二慢軸504a沿著第一方向128設置，而實質上平行於第一光吸收軸104a。
綜上所述，本發明之顯示器透過設置滿足第一關係式：之第二相位補償膜來搭配第一相位補償膜，以有效補償不同波長之光線在大視角的方向上的相位差，使得顯示器在大視角的方向上之漏光可有效地被解決。
100‧‧‧顯示器
102‧‧‧顯示面板
104‧‧‧第一偏光片
104a‧‧‧第一光吸收軸
104b‧‧‧第一線偏振方向
106‧‧‧第二偏光片
106a‧‧‧第二光吸收軸
106b‧‧‧第二線偏振方向
108‧‧‧第一相位補償膜
108a‧‧‧第一慢軸
108b‧‧‧第一快軸
110‧‧‧第二相位補償膜
110a‧‧‧第二慢軸
110b‧‧‧第二快軸
128‧‧‧第一方向
130‧‧‧第二方向
132‧‧‧第三方向
134‧‧‧第三相位補償膜
134a‧‧‧第三慢軸
134b‧‧‧第三快軸
136‧‧‧第四相位補償膜
136a‧‧‧第四慢軸
136b‧‧‧第四快軸
θ‧‧‧視角
ψ‧‧‧方位角

Claims (10)

  1. 一種顯示器，包括：一顯示面板，包括一入光面以及一出光面；一第一偏光片，設置於該顯示面板之該入光面上，且該第一偏光片具有一第一光吸收軸；一第二偏光片，設置於該顯示面板之該出光面上，且該第二偏光片具有一第二光吸收軸；一第一相位補償膜，設置於該第一偏光片與該第二偏光片之間；以及一第二相位補償膜，設置於該第一偏光片與該第二偏光片之間，且該第二相位補償膜滿足一第一關係式：，其中R λ 1、R λ 2與R λ 3係分別為當穿透該第二相位補償膜之光線之波長分別為λ 1、λ 2與λ 3時該第二相位補償膜之水平相位延遲，且λ 1<λ 2<λ 3，其中該第二相位補償膜之水平相位延遲定義為(n x -n y )×d ，其中該第二相位補償膜具有一第一慢軸與一第一快軸，n x 為該第二相位補償膜於該第一慢軸上之折射率，n y 為該第二相位補償膜於該第一快軸之折射率，且d 為該第二相位補償膜之厚度。
  2. 如請求項1所述之顯示器，其中該第一相位補償膜滿足一第二關係式：，其中R λ 1’、R λ 2’與R λ 3’係分別為當穿透該第一相位補償膜之光線之波長分別為λ 1、λ 2與λ 3時該第一相位補償膜之水平相位延遲，且λ 1<λ 2<λ 3。
  3. 如請求項2所述之顯示器，其中該第一相位補償膜與該第二相位補償膜設置於該第一偏光片與該顯示面板之間，且該第二相位補償膜設置於該第一相位補償膜與該顯示面板之間。
  4. 如請求項2所述之顯示器，其中該第一相位補償膜與該第二相位補償膜設置於該第二偏光片與該顯示面板之間，且該第二相位補償膜設置於該第一相位補償膜與該顯示面板之間。
  5. 如請求項4所述之顯示器，其中該第一相位補償膜具有一第二慢軸，垂直於該第二光吸收軸，且該第二相位補償膜之該第一慢軸平行於該第二光吸收軸。
  6. 如請求項3所述之顯示器，另包括一第三相位補償膜以及一第四相位補償膜，設置於該第二偏光片與該顯示面板之間，且該第四相位補償膜設置於該第三相位補償膜與該顯示面板之間。
  7. 如請求項6所述之顯示器，其中該第四相位補償膜滿足一第三關係式：，其中R λ 4、R λ 5與λ 6係分別為當穿透該第四相位補償膜之光線之波長分別為λ 4、λ 5與λ 6時該第四相位補償膜之水平相位延遲，且λ 4<λ 5<λ 6。
  8. 如請求項2所述之顯示器，其中該第一相位補償膜設置於該第一偏光片與該顯示面板之間，且該第二相位補償膜設置於該第二偏光片與該顯示面板之間。
  9. 如請求項2所述之顯示器，其中該第一相位補償膜設置於該第二偏光片與 該顯示面板之間，且該第二相位補償膜設置於該第一偏光片與該顯示面板之間。
  10. 如請求項1所述之顯示器，其中該第一相位補償膜於彼此相互垂直之一第一方向、一第二方向與一第三方向上之折射率彼此互不相同。
TW102117057A 2013-05-14 2013-05-14 顯示器 TWI494664B (zh)

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