專利名稱：用于超扭轉(zhuǎn)向列液晶位相差補(bǔ)償?shù)囊壕ЫY(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種液晶結(jié)構(gòu)，特別是有關(guān)一種使用液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜的液晶結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在最近的顯示器發(fā)展中，液晶顯示器由于其省電、體積小以及低輻射的優(yōu)點(diǎn)，因此在市場上發(fā)展迅速。在液晶顯示器種類中，超扭轉(zhuǎn)向列液晶(STN)是常見的一種液晶。一個(gè)典型的液晶顯示器至少包括一背光源、一后偏光膜、一液晶層以及一前偏光膜。當(dāng)光線由背光源發(fā)出時(shí)為一線性極化光，經(jīng)過后偏光膜，再經(jīng)過液晶層后，由于液晶分子的雙折射特性，通過液晶層的光線會(huì)呈現(xiàn)橢圓極化光，同時(shí)也產(chǎn)生一位相差。另外，當(dāng)位相差出現(xiàn)時(shí)，以不同視角觀察液晶顯示器會(huì)產(chǎn)生不同的亮度以及灰階。因此，為了補(bǔ)償此位相差，必須使用一補(bǔ)償膜以使光線呈現(xiàn)另一線性極化光的狀態(tài)以通過前偏光膜，并改善垂直方向視角。
傳統(tǒng)的超扭轉(zhuǎn)向列液晶補(bǔ)償膜的材料有PC膜(polycarbonate film)以及液晶膜(liquid crystal film)兩種。圖1A是以液晶膜作為補(bǔ)償膜的已有液晶結(jié)構(gòu)圖。請參照圖1A，光線依序經(jīng)過第一偏光膜102、主要液晶層104、液晶膜106以及第二偏光膜108。其中液晶膜106當(dāng)作補(bǔ)償膜以補(bǔ)償光線通過主要液晶層104的位相差，此方式的缺點(diǎn)在于無法實(shí)現(xiàn)雙軸補(bǔ)償?shù)男Ч?。一般而言，?dāng)主要液晶層104的扭轉(zhuǎn)角度在240度至250度之間且位相差值在780nm至840nm之間時(shí)，此液晶膜106的扭轉(zhuǎn)角度需要在190度至240度之間且位相差值在780nm至840nm之間。
圖1B繪示以PC膜作為補(bǔ)償膜的已有液晶結(jié)構(gòu)圖。請參照圖1B，光線依序經(jīng)過第一偏光膜110、第一PC膜112、主要液晶層114、第二PC膜116以及第二偏光膜118。其中第一PC膜112以及第二PC膜116用于補(bǔ)償光線通過主要液晶層114的位相差。當(dāng)?shù)谝籔C膜112以及第二PC膜116皆為單軸位相差板時(shí)稱為單軸補(bǔ)償。當(dāng)?shù)谝籔C膜112以及第二PC膜116皆為雙軸延伸位相差板時(shí)稱為雙軸補(bǔ)償。
與圖1A的液晶膜補(bǔ)償方式相比較，在垂直方向視角方面，雙軸補(bǔ)償優(yōu)于液晶膜補(bǔ)償，液晶膜補(bǔ)償又優(yōu)于單軸補(bǔ)償。其中液晶膜補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)在于液晶膜較其他兩種補(bǔ)償方式的補(bǔ)償膜薄。因此，如何設(shè)計(jì)一種液晶結(jié)構(gòu)，使之兼具雙軸補(bǔ)償?shù)拇怪狈较蛞暯莾?yōu)點(diǎn)以及液晶膜較薄的優(yōu)點(diǎn)，是工業(yè)界非常需要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種液晶結(jié)構(gòu)，此液晶結(jié)構(gòu)利用液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜，達(dá)到雙軸補(bǔ)償?shù)男Ч?br> 本發(fā)明的另一目的是提供一種液晶結(jié)構(gòu)，與已有以PC膜作為補(bǔ)償膜的液晶結(jié)構(gòu)相較，具有較薄的補(bǔ)償膜。
本發(fā)明的又一目的是提供一種液晶結(jié)構(gòu)，與已有以液晶膜作為補(bǔ)償膜的液晶結(jié)構(gòu)相較，其液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜具有較小的扭轉(zhuǎn)角度以及較小的位相差值。
本發(fā)明提供一種液晶結(jié)構(gòu)，此液晶結(jié)構(gòu)用于超扭轉(zhuǎn)向列液晶元件的位相差補(bǔ)償。此液晶結(jié)構(gòu)至少包括一第一偏光膜、一第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜、一主要液晶層、一第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜以及一第二偏光膜。
其中光線依序通過第一偏光膜、第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜、主要液晶層、第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜以及第二偏光膜。當(dāng)光線通過第一偏光膜時(shí)為一第一線性極化光，當(dāng)光線通過第二偏光膜時(shí)為一第二線性極化光。
當(dāng)光線通過主要液晶層時(shí)產(chǎn)生一主要位相差。當(dāng)光線通過第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜以及第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜時(shí)分別產(chǎn)生一第一補(bǔ)償位相差以及一第二補(bǔ)償位相差，以補(bǔ)償主要位相差，藉以達(dá)到雙軸補(bǔ)償?shù)男Ч?br> 其中第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜以及第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜的材料包括向列型液晶。第一補(bǔ)償位相差的范圍在200nm至450nm之間，較佳范圍在350nm至380nm之間。第二補(bǔ)償位相差的范圍在200nm至450nm之間，較佳范圍在350nm至380nm之間。第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜以及第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜的扭轉(zhuǎn)角度范圍皆在0度至90度之間。
本發(fā)明還提供一種相差補(bǔ)償方法，用于超扭轉(zhuǎn)向列液晶元件。此方法至少包括下列步驟。首先，提供一液晶層，此液晶層為超扭轉(zhuǎn)向列液晶。接著，將一第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜以及一第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜分別置于液晶層的兩側(cè)。
其中當(dāng)一線性極化的光線依序通過第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜、液晶層以及第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜時(shí)，光線分別產(chǎn)生一第一補(bǔ)償位相差、一主要位相差以及一第二補(bǔ)償位相差。第一補(bǔ)償位相差以及第二補(bǔ)償位相差用以補(bǔ)償主要位相差，使光線通過第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜時(shí)為另一線性極化的光線并達(dá)到雙軸補(bǔ)償?shù)男Ч?br> 綜上所述，本發(fā)明的液晶結(jié)構(gòu)利用液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜，達(dá)到雙軸補(bǔ)償?shù)男Ч?。與已有以PC膜作為補(bǔ)償膜的液晶結(jié)構(gòu)相較，液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜較PC膜為薄。此外，由于液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜的位相差在350nm至380nm之間且扭轉(zhuǎn)角度在0度至90度之間，與已有以液晶膜作為補(bǔ)償膜的液晶結(jié)構(gòu)相較，本發(fā)明的液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜具有較小的扭轉(zhuǎn)角度以及較小的位相差值。
為進(jìn)一步說明本發(fā)明的上述目的、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和效果，以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。


圖1A是繪示以液晶膜作為補(bǔ)償膜的已有液晶結(jié)構(gòu)圖；圖1B是繪示以PC膜作為補(bǔ)償膜的已有液晶結(jié)構(gòu)圖；圖2是繪示本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖；以及圖3是繪示配合本發(fā)明的較佳實(shí)施例的立體座標(biāo)圖。
具體實(shí)施例方式
圖2是繪示本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。請參照圖2所示，液晶結(jié)構(gòu)200包括一第一偏光膜202、一第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜204、一第一導(dǎo)電玻璃206、一彩色濾光片208、一主要液晶層210、一第二導(dǎo)電玻璃212、一第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜214以及一第二偏光膜216。其中光線由背光組件218發(fā)出，依序通過第一偏光膜202、第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜204、第一導(dǎo)電玻璃206、彩色濾光片208、主要液晶層210、第二導(dǎo)電玻璃212、第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜214以及第二偏光膜216。第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜204以及第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜214形成一補(bǔ)償膜結(jié)構(gòu)。彩色濾光片208是使通過的光線呈現(xiàn)紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三種顏色的光線，以利顯示。
液晶結(jié)構(gòu)200屬于超扭轉(zhuǎn)向列液晶元件(Super Twisted Nematic，STN)的動(dòng)作模式。一般而言，依據(jù)第二導(dǎo)電玻璃212以及第一導(dǎo)電玻璃206間的電壓差值，液晶結(jié)構(gòu)200具有黑暗狀態(tài)以及明亮狀態(tài)。當(dāng)電壓差值為0伏特時(shí)，光線穿過第二偏光膜216，以產(chǎn)生明亮狀態(tài)。當(dāng)電壓差值為一定值時(shí)(例如3伏特至10伏特之間)，光線被第二偏光膜216阻擋，呈現(xiàn)黑暗狀態(tài)。本發(fā)明是針對明亮狀態(tài)作光線的位相差補(bǔ)償。
第一偏光膜202僅能容許一個(gè)方向的線性極化光通過。光線由背光組件218出發(fā)，當(dāng)光線通過第一偏光膜202時(shí)，光線呈現(xiàn)第一線性極化光的狀態(tài)。當(dāng)光線通過主要液晶層210時(shí)，由于液晶分子的雙折射特性以及扭轉(zhuǎn)特性，光線產(chǎn)生一主要位相差，且光線呈現(xiàn)一橢圓極化光狀態(tài)。由于光線必須呈現(xiàn)一第二線性極化光的狀態(tài)才能通過第二偏光膜216，因此，需要以補(bǔ)償膜來補(bǔ)償此主要位相差。
在本發(fā)明中，利用第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜204以及第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜214作主要位相差的補(bǔ)償，如圖2所示。第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜204以及第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜214分別置于主要液晶層210的兩側(cè)。其中，第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜204以及第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜214的材料為向列型(Nematic)液晶。第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜204以及第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜214的個(gè)別較佳厚度為介于1.8μm到2.2μm之間。若主要液晶層210的液晶分子為左旋，則第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜204以及第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜214的液晶分子采用右旋，以達(dá)到補(bǔ)償?shù)男Ч?br> 當(dāng)光線通過第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜204時(shí)，光線產(chǎn)生一第一補(bǔ)償位相差。當(dāng)光線通過第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜214時(shí)光線產(chǎn)生一第二補(bǔ)償位相差。此第一補(bǔ)償位相差和第二補(bǔ)償位相差用以補(bǔ)償主要位相差，使光線呈現(xiàn)第二線性極化光的狀態(tài)，以通過第二偏光膜216。
舉例而言，當(dāng)主要液晶層210的位相差值范圍在780nm至840nm之間，且扭轉(zhuǎn)角度在240到250度之間時(shí)，選取第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜204以及第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜214，使第一補(bǔ)償位相差以及第二補(bǔ)償位相差值在200nm到450nm之間，且使個(gè)別扭轉(zhuǎn)角度在0度到90度之間，藉此達(dá)到補(bǔ)償主位相差的功能。第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜204以及第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜214較佳的個(gè)別扭轉(zhuǎn)角度在50度到70度之間。其中第一補(bǔ)償位相差以及第二補(bǔ)償位相差值的較佳范圍在350nm到380nm之間。
依據(jù)上述方式，可達(dá)到雙軸補(bǔ)償?shù)男Ч?。圖3繪示一立體座標(biāo)圖。請參照圖2并配合圖3，光線傳送的方向?yàn)閆方向。X方向和Y方向是平行于液晶結(jié)構(gòu)200各層的切線方向。依據(jù)上述的液晶結(jié)構(gòu)200，第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜204以及第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜214可以達(dá)到nx＞nz＞ny的條件。其中nx、nz以及ny分別代表X方向、Z方向和Y方向光線的折射率。所以，依照此結(jié)構(gòu)，使用第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜204以及第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜214以達(dá)到雙軸補(bǔ)償?shù)男Ч?br> 在傳統(tǒng)中，雙軸補(bǔ)償是以PC膜(polycarbonate film)為材料的雙軸延伸位相差板方能實(shí)現(xiàn)。與單軸補(bǔ)償相較，雙軸補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)在于可以增加垂直方向視角，且當(dāng)Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)，且Nz介于0與1之間時(shí)，第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜204以及第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜214適于超扭轉(zhuǎn)向列液晶元件(Super TwistedNematic，STN)使用。上述的單軸補(bǔ)償是指nx＞nz＝ny條件下的單軸位相差板的補(bǔ)償膜的補(bǔ)償效果。
上述的液晶結(jié)構(gòu)亦可歸納為一位相差補(bǔ)償方法。此方法至少包括下列步驟。首先，提供一液晶層，此液晶層為超扭轉(zhuǎn)向列液晶。接著，將一第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜以及一第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜分別置于此液晶層的兩側(cè)。
其中當(dāng)一線性極化的光線依序通過第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜、液晶層以及第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜時(shí)，此光線分別產(chǎn)生一第一補(bǔ)償位相差、一主要位相差以及一第二補(bǔ)償位相差。第一補(bǔ)償位相差以及第二補(bǔ)償位相差用以補(bǔ)償主要位相差，使光線通過第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜時(shí)為另一線性極化的光線并達(dá)到雙軸補(bǔ)償?shù)男Ч?br> 此方法中使用的第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜以及第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜的材料以及條件限制與前述的液晶結(jié)構(gòu)相同，在此不贅述。
由上述本發(fā)明較佳實(shí)施例可知，應(yīng)用本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的液晶結(jié)構(gòu)利用液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜，達(dá)到雙軸補(bǔ)償?shù)男Ч?。與已有以PC膜作為補(bǔ)償膜的液晶結(jié)構(gòu)相較，液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜較PC膜為薄。此外，由于液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜的位相差在350nm至380nm之間且扭轉(zhuǎn)角度在0度至90度之間，所以與已有以液晶膜作為補(bǔ)償膜的液晶結(jié)構(gòu)相較，本發(fā)明的液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜具有較小的扭轉(zhuǎn)角度以及較小的位相差值。
雖然本發(fā)明已參照當(dāng)前的具體實(shí)施例來描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，在沒有脫離本發(fā)明精神的情況下還可作出各種等效的變化或替換，因此，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)對上述實(shí)施例的變化、變型都將落在本申請的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種液晶結(jié)構(gòu)，用于超扭轉(zhuǎn)向列液晶元件的位相差補(bǔ)償，該液晶結(jié)構(gòu)至少包含一第一偏光膜；一第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜；一主要液晶層；一第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜；以及一第二偏光膜；其中一光線依序通過該第一偏光膜、該第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜、該主要液晶層、該第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜以及該第二偏光膜，當(dāng)該光線通過該第一偏光膜時(shí)為一第一線性極化光，當(dāng)該光線通過該第二偏光膜時(shí)為一第二線性極化光，當(dāng)該光線通過該主要液晶層時(shí)產(chǎn)生一主要位相差，當(dāng)該光線通過該第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜以及該第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜時(shí)分別產(chǎn)生一第一補(bǔ)償位相差以及一第二補(bǔ)償位相差，以補(bǔ)償該主要位相差且使該第一線性極化光轉(zhuǎn)為該第二線性極化光，并達(dá)到雙軸補(bǔ)償。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶結(jié)構(gòu)，其特征在于該第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜以及該第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜的材料包括向列型液晶。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶結(jié)構(gòu)，其特征在于該第一補(bǔ)償位相差的范圍在200nm至450nm之間。
4.如權(quán)利要求3所述的液晶結(jié)構(gòu)，其特征在于該第一補(bǔ)償位相差的范圍在350nm至380nm之間。
5.如權(quán)利要求1所述的液晶結(jié)構(gòu)，其特征在于該第二補(bǔ)償位相差的范圍在200nm至450nm之間。
6.如權(quán)利要求5所述的液晶結(jié)構(gòu)，其特征在于該第二補(bǔ)償位相差的范圍在350nm至380nm之間。
7.如權(quán)利要求1所述的液晶結(jié)構(gòu)，其特征在于該第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜的扭轉(zhuǎn)角度范圍在0度至90度之間。
8.如權(quán)利要求1所述的液晶結(jié)構(gòu)，其特征在于該第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜的扭轉(zhuǎn)角度范圍在0度至90度之間。
全文摘要
一種液晶結(jié)構(gòu)，用于超扭轉(zhuǎn)向列液晶元件的位相差補(bǔ)償。此液晶結(jié)構(gòu)至少包括一第一偏光膜、一第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜、一主要液晶層、一第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜以及一第二偏光膜。當(dāng)光線通過主要液晶層時(shí)產(chǎn)生一主要位相差。當(dāng)光線通過第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜以及第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜時(shí)分別產(chǎn)生一第一補(bǔ)償位相差以及一第二補(bǔ)償位相差，以補(bǔ)償主要位相差，藉以達(dá)到雙軸補(bǔ)償?shù)男Ч?。此第一液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜以及第二液晶材質(zhì)補(bǔ)償膜的材料為向列型液晶。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1693959SQ20041004359
公開日2005年11月9日 申請日期2004年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月8日
發(fā)明者陳保彰, 陳志忠, 王伯萍 申請人:力特光電科技股份有限公司