專利名稱：具有光學補償件的液晶顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明有關于一種液晶顯示器，尤其涉及一種具有增加液晶顯示器視角的光學補償件(optical compensator)的液晶顯示器。
背景技術：
近來，各方程式各樣的液晶顯示器類型(mode)以及補償膜(compensation film)被提出來增加液晶顯示器的視角(viewing angle)。垂直配向(VA)型液晶顯示器是其中一種具有廣視角的典型范例。垂直配向型液晶顯示器是一種使用負液晶材料以及垂直配向薄膜的類型。當無電壓供應時，液晶分子排列在一垂直方向而出現黑屏幕顯示(black display)。當供給一預先設定的電壓時，液晶分子排列在一水平方向而出現白屏幕顯示(white display)。相較于扭曲向列型液晶顯示器，該垂直配向型液晶顯示器提供較高的對比、較快的反應速度并且對黑白顯示提供極佳的視野角度特性。然而，在大視角的時候還是會因為暗態(tài)漏光而降低對比度，因此有視角不夠廣或顏色漂移的問題。一般采用外加光學補償膜可以改善這些特性。
然而，目前所使用的補償膜僅針對單一波長做最佳化補償，而并未考慮其它人眼可視波長的補償效果，因此效果不佳。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的是提供一種具有光學補償件的液晶顯示器，該液晶顯示器的光學補償件針對三原色，波長為450nm、550nm與650nm做最佳化補償，可增加液晶顯示器的視角，減少暗態(tài)漏光，并且增加對比度。
適用于本發(fā)明的液晶顯示器主要包含一液晶顯示單元與第一偏光板以及第二偏光板(各設于該液晶顯示單元之外側)。
為達上述及其它目的，本發(fā)明提供一種光學補償件包含一A膜(A-plate)與C膜(C-plate)，當其各夾設于該第一偏光板或第二偏光板與該液晶顯示單元之間，且針對藍光(450nm)最佳化時，該A膜在波長450nm與550nm的相位延遲(retardation)符合下式(1)0.644＜R0(450)/R0(550)＜1(1)且同時，該C膜的相位延遲符合下式(2)1＜Rth(450)/Rth(550)＜1.35 (2)其中，Rth(450)、Rth(550)分別代表該C膜在波長450nm與550nm的Rth值，其中Rth＝[[nx+ny]/2-nz]×d(nx，ny與nz分別代表C膜在x軸、y軸與z軸的三度空間折射數(three-dimensional refractive index)，d代表C膜的厚度)。
當該A膜與C膜針對紅光(650nm)最佳化時，該A膜在波長650nm與550nm的相位延遲符合下式(3)1＜R0(650)/R0(550)＜1.36 (3)且同時，該C膜的相位延遲符合下式(4)0.874＜Rth(650)/Rth(550)＜1 (4)其中Rth(650)與Rth(550)分別代表該C膜在波長650nm與550nm的Rth值。
可以理解的是，當A膜與C膜針對藍光(450nm)與紅光(650nm)同時最佳化時，該A膜在波長450nm、550nm與650nm的相位延遲同時符合方程式(1)以及方程式(3)，且該C膜在波長450nm、550nm與650nm的Rth值同時符合方程式(2)以及方程式(4)。
為達上述及其它目的，本發(fā)明另提供一種光學補償件包含兩雙軸膜(biaxial plate)，其中當兩雙軸膜分別設在液晶顯示器單元的兩邊，且針對藍光(450nm)最佳化時，該雙軸膜在波長450nm的相位延遲符合下式(5)以及(6)82.38＜R0(450)+0.41×Rth(450)＜107.35 (5)-910.5＜R0(450)-5.5×Rth(450)＜-690.5 (6)其中R0(450)代表該雙軸膜在波長450nm的相位延遲，Rth(450)代表該雙軸膜在波長450nm的Rth值，其中Rth＝[[nx+ny]/2-nz]×d(nx，ny與nz分別代表雙軸膜在x軸、y軸與z軸的三度空間折射數，d代表雙軸膜的厚度)。
當該雙軸膜針對紅光(650nm)最佳化時，該雙軸膜在波長650nm的相位延遲符合下式(7)以及(8)180.872＜R0(650)+0.975×Rth(650)＜206.681 (7)-295.241＜R0(650)-2.51×Rth(650)＜-206.537 (8)其中R0(650)代表該雙軸膜在波長650nm的相位延遲，Rth(650)代表該雙軸膜在波長650nm的Rth值。
可以理解的是，當該雙軸膜針對藍光(450nm)與紅光(650nm)同時最佳化時，該雙軸膜在波長450nm、550nm與650nm的相位延遲與Rth值同時符合方程式(5)至方程式(8)。
適用于本發(fā)明的液晶顯示器，其偏光板可另包含一保護層例如三醋酸纖維素膜，由于三醋酸纖維素膜亦會產生補償的效果，所以也要考慮這些三醋酸纖維素膜對補償的貢獻。
當液晶顯示器采用單邊雙軸膜補償結構且三醋酸纖維素膜厚度為80μm時，該雙軸膜(針對藍光(450nm)最佳化時)在波長450nm的相位延遲符合下式(9)以及(10)-1914＜R0(450)-7.56×Rth(450)＜-1311.7 (9)51.17＜R0(450)+0.12×Rth(450)＜93.07 (10)
當該雙軸膜針對紅光(650nm)最佳化時，該雙軸膜在波長650nm的相位延遲同時符合下式(11)以及(12)時會有最佳的補償。
157.5＜R0(650)+0.576×Rth(650)＜200.7(11)-143.988＜R0(650)-1.34×Rth(650)＜-68.14 (12)可以理解的是，當該雙軸膜針對藍光(450nm)與紅光(650nm)同時最佳化時，該雙軸膜在波長450nm、550nm與650nm的相位延遲同時符合方程式(9)至方程式(12)。
當液晶顯示器采用單邊補償A膜與C膜的結構且三醋酸纖維素膜厚度為80μm時，A膜(針對藍光(450nm)最佳化時)在波長450nm與550nm的相位延遲(retardation)符合下式(13)0.5＜R0(450)/R0(550)＜1.198 (13)且同時，該C膜的相位延遲符合下式(14)1.125＜Rth(450)/Rth(550)＜1.583 (14)當針對紅光(650nm)最佳化時，該A膜在波長650nm與550nm的相位延遲符合下式(15)1.03＜R0(650)/R0(550)＜1.468 (15)且同時，該C膜的相位延遲符合下式(16)0.72＜Rth(650)/Rth(550)＜0.995 (16)可以理解的是，當A膜與C膜針對藍光(450nm)與紅光(650nm)同時最佳化時，該A膜在波長450nm、550nm與650nm的相位延遲同時符合方程式(13)以及方程式(15)，且該C膜在波長450nm、550nm與650nm的Rth值同時符合方程式(14)以及方程式(16)。
本發(fā)明提供的光學補償件針對三原色，波長為450nm、550nm與650nm做最佳化補償，并且在大部分視角的暗態(tài)漏光皆下降而有較佳的對比。
為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯揭示及了解，下文特舉本發(fā)明較佳實施例，并配合所示附圖，作詳細說明如下。


圖1根據本發(fā)明一實施例的液晶顯示器的剖視圖；圖2根據圖1的結構，使用現有技術A膜與C膜的液晶顯示器的等對比輪廓圖；圖3根據圖1的結構，使用根據本發(fā)明最佳化A膜與C膜的液晶顯示器的等對比輪廓圖；圖4根據本發(fā)明另一實施例的液晶顯示器的剖視圖；圖5根據圖4的結構，使用現有技術A膜與C膜的液晶顯示器(三醋酸纖維素膜厚度為80μm)的等對比輪廓圖；圖6根據圖4的結構，使用根據本發(fā)明最佳化A膜與C膜的液晶顯示器(三醋酸纖維素膜厚度為80μm)的等對比輪廓圖；圖7根據圖4的結構，使用現有技術A膜與C膜的液晶顯示器(三醋酸纖維素膜厚度為40μm)的等對比輪廓圖；圖8根據圖4的結構，使用根據本發(fā)明最佳化A膜與C膜的液晶顯示器(三醋酸纖維素膜厚度為40μm)的等對比輪廓圖；圖9根據本發(fā)明另一實施例的液晶顯示器的剖視圖；圖10根據圖9的結構，使用現有技術雙軸膜的液晶顯示器的等對比輪廓圖；圖11根據圖9的結構，使用本發(fā)明最佳化雙軸膜的液晶顯示器的等對比輪廓圖；圖12根據本發(fā)明另一實施例的液晶顯示器的剖視圖；圖13根據圖12的結構，使用現有技術雙軸膜的液晶顯示器的等對比輪廓圖；圖14根據圖12的結構，使用本發(fā)明最佳化雙軸膜的液晶顯示器的等對比輪廓圖；圖15根據本發(fā)明另一實施例的液晶顯示器的剖視圖；圖16根據圖15的結構，使用現有技術A膜與C膜的液晶顯示器的等對比輪廓圖；以及圖17根據圖15的結構，使用本發(fā)明最佳化A膜與C膜的液晶顯示器的等對比輪廓圖。
圖中符號說明10液晶顯示器20液晶顯示器100液晶顯示器單元112三醋酸纖維素膜 122三醋酸纖維素膜110偏光片 120偏光片130A膜 140C膜150雙軸膜具體實施方式
圖1所示，為根據本發(fā)明一實施例的液晶顯示器10，其主要包含一垂直配向(VA)型液晶顯示器單元100夾設于兩偏光片110以及120之間。偏光片110以及120交叉設置使得其吸收軸彼此垂直。
該液晶顯示器單元100與兩偏光片110以及120之間嵌入A膜(A-plate)130以及C膜(C-plate)140以減少暗態(tài)漏光，并且增加對比度。其中該A膜的光軸(optic axis)須與同側的偏光片吸收軸夾90度。在此實施例中該偏光片僅包含一吸收層，因此液晶顯示器10除了A膜130以及C膜140之外未設有其它有補償功能的膜。一般現有技術的A膜以及C膜僅針對綠光(550nm)最佳化，因為人眼對于綠色光最敏感。
本發(fā)明利用模擬程序(LCDBench ver5.3和Mathematica ver6.0)計算現有技術A膜(購自Arton(厚度73.5μm))以及C膜(購自PLC(厚度6.73μm))的光學參數，結果列于下表一。該模擬使用如圖1結構的液晶顯示器10，其中該該液晶顯示器單元100的每一像素區(qū)分為四區(qū)域(domain)(α＝89°；Φ＝45°，135°，225°，315°，α為液晶在邊界對垂直于面板法向量的傾角，Φ為四區(qū)域液晶的軸向角)。該液晶顯示器單元100為一種多域型垂直配向(MVA)液晶顯示單元，雖然MVA液晶顯示單元的每一像素一般被區(qū)分為四區(qū)域(domain)(或其它數目的區(qū)域)，各區(qū)域在暗態(tài)的平均傾角可以不為90°，但對各區(qū)域的暗態(tài)在廣視角的補償(漏光最少)，總合來看，是選擇α＝90°不分區(qū)域下的補償最佳化即是各區(qū)域平均補償最佳。液晶顯示器單元100的液晶層位相差值為液晶的非尋常折射率ne減掉尋常光折射率no再乘上總體液晶層厚度。偏光片110與120使用購自Sumitomo ChemicalCo.，Ltd.的SQ852(偏光片110的吸收軸為90°，偏光片120的吸收軸為0°，吸收層PVA厚度20μm)。
表一

R0(λ)分別代表A膜在波長λ的相位延遲([nx-ny]×d)，Rth(λ)分別代表該C膜與A膜在波長λ的Rth值，其中Rth＝[[nx+ny]/2-nz]×d(nx，ny與nz分別代表C膜與A膜在x軸、y軸與z軸的三度空間折射數(three-dimensional refractive index)，d代表膜厚)。
本發(fā)明接著利用邦加球(Poincare sphere)法找出最佳化后C膜(厚度6.73μm)與A膜(厚度73.5μm)的光學參數，結果列于下表二。R0(λ)與Rth(λ)的定義與前相同。
表二

圖2所示，為使用前述現有技術A膜與C膜的液晶顯示器(采用圖1結構)的等對比輪廓圖(equal contrast ratio contour)。圖3為使用本發(fā)明最佳化A膜與C膜的液晶顯示器(采用圖1結構)的等對比輪廓圖。該同心圓對應于不同的極角Θ(polar angle)，而在0、90、180、270度的線指示方位角Φ(azimuthal angle)。由于現有技術的A膜以及C膜僅針對綠光(550nm)最佳化，因此在極角Θ很大時(例如60度)以及方位角Φ約為45度時，會造成相當大的漏光，使得對比僅有221.019。此外，由圖2可知，在任何同心圓(例如極角60度)，現有技術的元件在對角方向的漏光遠大于垂直方向(線90-270度)或水平方向(線0-180度)。相對地，使用本發(fā)明最佳化A膜與C膜可有效減少液晶顯示器在極角Θ為60度以及方位角Φ約為45度的漏光，使得對比大幅增加為509.273。此外，由圖3可知，在任何同心圓(例如極角60度)，使用本發(fā)明最佳化A膜與C膜的液晶顯示器的對比大致相同。
接著本發(fā)明進一步找出當采用圖1結構的液晶顯示器針對藍光(450nm)最佳化時，A膜在波長450nm與550nm的相位延遲(retardation)符合下式(1)0.644＜R0(450)/R0(550)＜1 (1)且同時，該C膜的相位延遲符合下式(2)1＜Rth(450)/Rth(550)＜1.35 (2)其中，Rth(450)、Rth(550)分別代表該C膜在波長450nm與550nm的Rth值，其中Rth＝[[nx+ny]/2-nz]×d(nx，ny與nz分別代表C膜在x軸、y軸與z軸的三度空間折射數(three-dimensional refractive index)，d代表C膜的厚度)。
當采用圖1結構的液晶顯示器針對紅光(650nm)最佳化時，該A膜在波長650nm與550nm的相位延遲符合下式(3)1＜R0(650)/R0(550)＜1.36(3)該C膜的相位延遲符合下式(4)0.874＜Rth(650)/Rth(550)＜1 (4)其中Rth(650)與Rth(550)分別代表該C膜在波長650nm與550nm的Rth值。
可以理解的是，當A膜與C膜針對藍光(450nm)與紅光(650nm)同時最佳化時，該A膜在波長450nm、550nm與650nm的相位延遲同時符合方程式(1)以及方程式(3)，且該C膜在波長450nm、550nm與650nm的Rth值同時符合方程式(2)以及方程式(4)。
圖4所示為根據本發(fā)明另一實施例的液晶顯示器20，除了偏光板110及120分別包含了一保護層，例如三醋酸纖維素膜112、122臨近A膜130與C膜140之外，該液晶顯示器20大致與圖1所示的液晶顯示器10相同，亦即該三醋酸纖維素膜112設于該C膜140與偏光板110之間，且該三醋酸纖維素膜122設于該A膜130與偏光板120之間。由于三醋酸纖維素膜112、122通常亦具有位相差值(其相當于一種C膜)，所以也要考慮這些三醋酸纖維素膜對補償的貢獻。
若該三醋酸纖維素膜厚度為80μm時，本發(fā)明利用邦加球(Poincarésphere)法找出最佳化后C膜(厚度4.93μm)與A膜(厚度51.9μm)的光學參數，結果列于下表三。
表三

由表三可知，針對藍光(450nm)作最佳化時，該A膜在波長450nm與550nm的相位延遲比R0(450)/R0(550)若為0.842，且該C膜在波長450nm與550nm的相位延遲比Rth(450)/Rth(550)為1.292，則會對液晶顯示器20(三醋酸纖維素膜厚度為80μm)提供最佳的補償。針對紅光(650nm)作最佳化時，該A膜在波長650nm與550nm的相位延遲比R0(650)/R0(550)若為1.205，且該C膜在波長650nm與550nm的相位延遲比Rth(650)/Rth(550)為0.861，則會對液晶顯示器20(三醋酸纖維素膜厚度為80μm)提供最佳的補償。
圖5所示，為使用前述現有技術A膜與C膜的液晶顯示器(采用圖4結構，且該三醋酸纖維素膜厚度為80μm)的等對比輪廓圖(equalcontrast ratio contour)。圖6為使用本發(fā)明最佳化A膜與C膜的液晶顯示器(采用圖4結構，且該三醋酸纖維素膜厚度為80μm)的等對比輪廓圖。由圖5以及圖6可知，使用現有技術A膜以及C膜的液晶顯示器，在極角Θ＝60度以及方位角Φ＝45度，對比僅有179.704，而使用本發(fā)明最佳化后A膜以及C膜的液晶顯示器，對比增為510.911。
若該三醋酸纖維素膜厚度為40μm時，本發(fā)明利用邦加球(Poincarésphere)法找出最佳化后C膜(厚度5.93μm)與A膜(厚度61.76μm)的光學參數，結果列于下表四。
表四

由表四可知，針對藍光(450nm)作最佳化時，該A膜在波長450nm與550nm的相位延遲比R0(450)/R0(550)若為0.826，且該C膜在波長450nm與550nm的相位延遲比Rth(450)/Rth(550)為1.21，則會對液晶顯示器20(三醋酸纖維素膜厚度為40μm)提供最佳的補償。針對紅光(650nm)作最佳化時，該A膜在波長650nm與550nm的相位延遲比R0(650)/R0(550)若為1.195，且該C膜在波長650nm與550nm的相位延遲比Rth(650)/Rth(550)為0.9，則會對液晶顯示器20(三醋酸纖維素膜厚度為40μm)提供最佳的補償。
圖7所示為使用現有技術A膜與C膜的液晶顯示器(采用圖4結構，且該三醋酸纖維素膜厚度為40μm)的等對比輪廓圖(equalcontrast ratio contour)。圖8為使用本發(fā)明最佳化A膜與C膜的液晶顯示器(采用圖4結構，且該三醋酸纖維素膜厚度為40μm)的等對比輪廓圖。由圖7以及圖8可知，使用現有技術A膜以及C膜的液晶顯示器，在極角Θ＝60度以及方位角Φ＝45度，對比僅有189.11，而使用本發(fā)明最佳化后A膜以及C膜的液晶顯示器，對比增為505.228。
圖9所示為根據本發(fā)明另一實施例的液晶顯示器30。除了該液晶顯示器單元100與兩偏光片110以及120之間分別嵌入一雙軸膜(biaxialplate)150之外，該顯示器20大致與圖1所示的顯示器10相同。在本實施例中，該雙軸膜150一方面作補償用，一方面充當保護層。一般現有技術的雙軸膜僅針對綠光最佳化，因為人眼對于綠色光最敏感。
本發(fā)明利用模擬程序(LCDBench ver5.3和Mathematica ver6.0)計算現有技術雙軸膜(以TAC為基材作改良及延伸(厚度86.8μm))的光學參數，結果列于下表五。該模擬使用如圖9結構的液晶顯示器30，其中該液晶顯示器單元100的每一像素區(qū)分為四區(qū)域(domain)(α＝89°；Φ＝45°，135°，225°，315°)，偏光片110與120使用購自Sumitomo Chemical Co.，Ltd.的SQ852(偏光片110的吸收軸為90°，偏光片120的吸收軸為0°，吸收層PVA厚度20μm)。
表五

R0(λ)分別代表雙軸膜在波長λ的相位延遲([nx-ny]×d)，Rth(λ)分別代表該雙軸膜在波長λ的Rth值，其中Rth＝[[nx+ny]/2-nz]×d(nx，ny與nz分別代表雙軸膜在x軸、y軸與z軸的三度空間折射數(three-dimensional refractive index)，d代表膜厚)。
本發(fā)明接著利用邦加球(Poincare sphere)法找出本發(fā)明的最佳化后雙軸膜(厚度86.8μm)的光學參數，結果列于下表六。R0(λ)與Rth(λ)的定義與前相同。
表六

圖10所示為使用現有技術雙軸膜的液晶顯示器(采用圖9結構)的等對比輪廓圖(equal contrast ratio contour)。圖11為使用本發(fā)明的最佳化雙軸膜的液晶顯示器(采用圖9結構)的等對比輪廓圖。由于現有技術的雙軸膜僅針對綠光(550nm)最佳化，因此在極角Θ很大時(例如60度)以及方位角Φ約為45度時，會造成相當大的漏光，使得對比僅有206.025。此外，由圖5可知，在任何同心圓(例如極角60度)，現有技術元件在對角方向的漏光遠大于垂直方向(線90-270度)或水平方向(線0-180度)。相對地，使用本發(fā)明的最佳化雙軸膜可有效減少液晶顯示器在極角Θ為60度以及方位角Φ約為45度的漏光，使得對比大幅增加為598.527。
接著本發(fā)明進一步找出針對藍光(450nm)最佳化時雙軸膜的光學參數范圍如下該雙軸膜在波長450nm的相位延遲符合下式(5)以及(6)82.38＜R0(450)+0.41×Rth(450)＜107.35 (5)-910.5＜R0(450)-5.5×Rth(450)＜-690.5 (6)其中R0(450)代表該雙軸膜在波長450nm的相位延遲，Rth(450)代表該雙軸膜在波長450nm的Rth值，其中Rth＝[[nx+ny]/2-nz]×d(nx，ny與nz分別代表雙軸膜在x軸、y軸與z軸的三度空間折射數，d代表雙軸膜的厚度)。
當該雙軸膜針對紅光(650nm)最佳化時，該雙軸膜在波長650nm的相位延遲符合下式(7)以及(8)180.872＜R0(650)+0.975×Rth(650)＜206.681 (7)-295.241＜R0(650)-2.51×Rth(650)＜-206.537(8)其中R0(650)代表該雙軸膜在波長650nm的相位延遲，Rth(650)代表該雙軸膜在波長650nm的Rth值。
可以理解的是，當該雙軸膜針對藍光(450nm)與紅光(650nm)同時最佳化時，該雙軸膜在波長450nm、550nm與650nm的相位延遲與Rth值同時符合方程式(5)至(8)。
圖12所示為根據本發(fā)明另一實施例的液晶顯示器40，除了偏光板110及120分別包含了一80μm厚保護層例如三醋酸纖維素膜112、122以及在該液晶顯示器單元100與偏光片120之間的雙軸膜150被移除之外，該液晶顯示器40大致與圖9所示的液晶顯示器30相同。值得注意的是，液晶顯示器40采用單邊雙軸膜補償結構。
本發(fā)明利用模擬程序(LCDBench ver5.3和Mathematica ver6.0)計算上述的現有技術雙軸膜(厚度100μm))的光學參數，結果列于下表七。該模擬使用如圖12結構的液晶顯示器40，其中該液晶顯示器單元100的每一像素區(qū)分為四區(qū)域(domain)(α＝89°；Φ＝45°，135°，225°，315°)，偏光片110與120使用購自Sumitomo Chemical Co.，Ltd.的SQ852(偏光片110的吸收軸為90°，偏光片120的吸收軸為0°，吸收層PVA厚度20μm)。
表七

本發(fā)明接著利用邦加球(Poincarésphere)法找出最佳化后雙軸膜(厚度100μm)的光學參數，結果列于下表八。
表八

圖13所示為使用現有技術雙軸膜的液晶顯示器(采用圖12結構)的等對比輪廓圖(equal contrast ratio contour)。圖14為使用本發(fā)明最佳化雙軸膜的液晶顯示器(采用圖12結構)的等對比輪廓圖。由于現有技術的雙軸膜僅針對綠光(550nm)最佳化，因此在極角Θ很大時(例如60度)以及方位角Φ約為45度時，會造成相當大的漏光，使得對比僅有184.082。相對地，使用本發(fā)明最佳化雙軸膜可有效減少液晶顯示器在極角Θ為60度以及方位角Φ約為45度的漏光，使得對比大幅增加為496.303。
接著本發(fā)明進一步找出采用圖12結構的液晶顯示器針對藍光(450nm)最佳化時，該雙軸膜在波長450nm的相位延遲同時符合下式(9)以及(10)時會有最佳的補償。
-1914＜R0(450)-7.56×Rth(450)＜-1311.7(9)51.17＜R0(450)+0.12×Rth(450)＜93.07 (10)當該雙軸膜針對紅光(650nm)最佳化時，該雙軸膜在波長650nm的相位延遲同時符合下式(11)以及(12)時會有最佳的補償。
157.5＜R0(650)+0.576×Rth(650)＜200.7 (11)-143.988＜R0(650)-1.34×Rth(650)＜-68.14(12)可以理解的是，當該雙軸膜針對藍光(450nm)與紅光(650nm)同時最佳化時，該雙軸膜在波長450nm、550nm與650nm的相位延遲同時符合方程式(9)至方程式(12)。
圖15所示為根據本發(fā)明另一實施例的液晶顯示器50，除了該A膜130被設置于該液晶顯示單元100與該C膜140間之外，該液晶顯示器50大致與圖4所示的液晶顯示器20相同。如圖所示，兩偏光片110以及120皆各含一80μm厚保護層例如三醋酸纖維素膜112、122分別臨近該C膜140與該液晶顯示單元100，亦即該三醋酸纖維素膜112設于該C膜140與偏光板110之間，且該三醋酸纖維素膜122設于該偏光板120與該液晶顯示單元100之間。值得注意的是，雖然在本實施例中該A膜130被設置于該液晶顯示單元100與該C膜140之間，然而該A膜130與C膜140的位置可以彼此對換使得該A膜130被設置于該C膜140與該三醋酸纖維素膜112之間。值得注意的是，液晶顯示器50采用單邊補償A膜與C膜的結構。
本發(fā)明利用模擬程序(LCDBench ver5.3和Mathematica ver6.0)計算現有技術A膜(購自Arton(厚度80μm))以及C膜(購自PLC(厚度5μm))的光學參數，結果列于下表九。該模擬使用如圖15結構的液晶顯示器50，其中該該液晶顯示器單元100的每一像素區(qū)分為四區(qū)域(domain)(α＝89°；Φ＝45°，135°，225°，315°)。偏光片110與120使用購自Sumitomo Chemical Co.，Ltd.的SQ852(偏光片110的吸收軸為90°，偏光片120的吸收軸為0°，吸收層PVA厚度20μm)。
表九

本發(fā)明接著利用邦加球(Poincarésphere)法找出最佳化后C膜與A膜的光學參數，結果列于下表十。
表十

圖16所示為使用現有技術A膜與C膜的液晶顯示器(采用圖15結構)的等對比輪廓圖(equal contrast ratio contour)。圖17為使用本發(fā)明最佳化A膜與C膜的液晶顯示器(采用圖15結構)的等對比輪廓圖。由圖16以及圖17可知，使用現有技術A膜以及C膜的液晶顯示器，在極角Θ＝60度以及方位角Ф＝45度，對比僅有182而使用最佳化后A膜以及C膜的液晶顯示器，對比增為449。
接著本發(fā)明進一步找出當采用圖15結構的液晶顯示器針對藍光(450nm)最佳化時，A膜在波長450nm與550nm的相位延遲(retardation)符合下式(13)0.5＜R0(450)/R0(550)＜1.198 (13)且同時，該C膜的相位延遲符合下式(14)1.125＜Rth(450)/Rth(550)＜1.583 (14)當采用圖15結構的液晶顯示器針對紅光(650nm)最佳化時，該A膜在波長650nm與550nm的相位延遲符合下式(15)1.03＜R0(650)/R0(550)＜1.468(15)且同時，該C膜的相位延遲符合下式(16)0.72＜Rth(650)/Rth(550)＜0.995 (16)可以理解的是，當A膜與C膜針對藍光(450nm)與紅光(650nm)同時最佳化時，該A膜在波長450nm、550nm與650nm的相位延遲同時符合方程式(13)以及方程式(15)，且該C膜在波長450nm、550nm與650nm的Rth值同時符合方程式(14)以及方程式(16)。
本發(fā)明提供的光學補償件A膜/C膜與雙軸膜，針對三原色，波長為450nm、550nm與650nm做最佳化補償，并且在大部分視角的暗態(tài)漏光皆下降而有較佳的對比。
雖然本發(fā)明已以前述較佳實施例揭示，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，可作各種的更動與修改。本發(fā)明的保護范圍當視所述的權利要求范圍所界定者為準。
權利要求
1.一種具有光學補償件的液晶顯示器，其包含一液晶顯示單元；第一偏光板以及第二偏光板，其各設于液晶顯示單元之外側；一A膜與一C膜，其各夾設于該第一偏光板或第二偏光板與該液晶顯示單元之間，其特征是，該A膜的相位延遲符合下式(1)0.644＜R0(450)/R0(550)＜1 (1)該C膜的相位延遲符合下式(2)1＜Rth(450)/Rth(550)＜1.35(2)其中R0(450)與R0(550)分別代表該A膜在波長450nm與550nm的相位延遲，Rth(450)與Rth(550)分別代表該C膜在波長450nm與550nm的Rth值，其中R0＝[nx-ny]×d且Rth＝[[nx+ny]/2-nz]×d(nx，ny與nz分別代表A膜或C膜在x軸、y軸與z軸的三度空間折射數，d代表A膜或C膜的厚度)。
2.如權利要求1所述的具有光學補償件的液晶顯示器，其特征是，該A膜的相位延遲符合下式(3)1＜R0(650)/R0(550)＜1.36 (3)該C膜的相位延遲符合下式(4)0.874＜Rth(650)/Rth(550)＜1 (4)其中R0(650)與R0(550)分別代表該A膜在波長650nm與550nm的相位延遲，Rth(650)與Rth(550)分別代表該C膜在波長650nm與550nm的Rth值。
3.如權利要求1所述的具有光學補償件的液晶顯示器，其特征是，包含兩層厚度為80μm的三醋酸纖維素膜，其各設于該A膜或C膜與相鄰的偏光板之間，且該A膜在波長450nm與550nm的相位延遲比R0(450)/R0(550)為0.842，該C膜在波長450nm與550nm的相位延遲比Rth(450)/Rth(550)為1.292。
4.如權利要求1所述的具有光學補償件的液晶顯示器，其特征是，包含兩層厚度為80μm的三醋酸纖維素膜，其各設于該A膜或C膜與相鄰的偏光板之間，且該A膜在波長650nm與550nm的相位延遲比R0(650)/R0(550)為1.205，該C膜在波長650nm與550nm的相位延遲比Rth(650)/Rth(550)為0.861。
5.如權利要求1所述的具有光學補償件的液晶顯示器，其特征是，包含兩層厚度為40μm的三醋酸纖維素膜，其各設于該A膜或C膜與相鄰的偏光板之間，且該A膜在波長450nm與550nm的相位延遲比R0(450)/R0(550)為0.826，該C膜在波長450nm與550nm的相位延遲比Rth(450)/Rth(550)為1.21。
6.如權利要求1所述的具有光學補償件的液晶顯示器，其特征是，包含兩層厚度為40μm的三醋酸纖維素膜，其各設于該A膜或C膜與相鄰的偏光板之間，且該A膜在波長650nm與550nm的相位延遲比R0(650)/R0(550)為1.195，該C膜在波長650nm與550nm的相位延遲比Rth(650)/Rth(550)為0.9。
7.如權利要求1或2或3或4或5或6所述的具有光學補償件的液晶顯示器，其特征是，該液晶顯示器置于一觀察者前時，該A膜比C膜更靠近觀察者。
8.如權利要求7所述的液晶顯示器，其特征是，該液晶顯示器并未設有其它有補償功能的膜。
9.一種具有光學補償件的液晶顯示器，其包含一液晶顯示單元；第一偏光板以及第二偏光板，其各設于該液晶顯示單元之外側；一A膜與一C膜，其各夾設于該第一偏光板或第二偏光板與該液晶顯示單元之間，其特征是該A膜的相位延遲符合下式(3)1＜R0(650)/R0(550)＜1.36(3)該C膜的相位延遲符合下式(4)0.874＜Rth(650)/Rth(550)＜1 (4)其中R0(650)與R0(550)分別代表該A膜在波長650nm與550nm的相位延遲，Rth(650)與Rth(550)分別代表該C膜在波長650nm與550nm的Rth值，其中R0＝[nx-ny]×d且Rth＝[[nx+ny]/2-nz]×d(nx，ny與nz分別代表A膜或C膜在x軸、y軸與z軸的三度空間折射數，d代表A膜或C膜的厚度)。
10.如權利要求9所述的具有光學補償件的液晶顯示器，其特征是，包含兩層厚度為80μm的三醋酸纖維素膜，其各設于該A膜或C膜與相鄰的偏光板之間，且該A膜在波長450nm與550nm的相位延遲比R0(450)/R0(550)為0.842，該C膜在波長450nm與550nm的相位延遲比Rth(450)/Rth(550)為1.292。
11.如權利要求9所述的具有光學補償件的液晶顯示器，其特征是，包含兩層厚度為80μm的三醋酸纖維素膜，其各設于該A膜或C膜與相鄰的偏光板之間，且該A膜在波長650nm與550nm的相位延遲比R0(650)/R0(550)為1.205，該C膜在波長650nm與550nm的相位延遲比Rth(650)/Rth(550)為0.861。
12.如權利要求9所述的具有光學補償件的液晶顯示器，其特征是，包含兩層厚度為40μm的三醋酸纖維素膜，其各設于該A膜或C膜與相鄰的偏光板之間，且該A膜在波長450nm與550nm的相位延遲比R0(450)/R0(550)為0.826，該C膜在波長450nm與550nm的相位延遲比Rth(450)/Rth(550)為1.21。
13.如權利要求9所述的具有光學補償件的液晶顯示器，其特征是，包含兩層厚度為40μm的三醋酸纖維素膜，其各設于該A膜或C膜與相鄰的偏光板之間，且該A膜在波長650nm與550nm的相位延遲比R0(650)/R0(550)為1.195，該C膜在波長650nm與550nm的相位延遲比Rth(650)/Rth(550)為0.9。
14.如權利要求9或10或11或12或13所述的具有光學補償件的液晶顯示器，其特征是，當該液晶顯示器置于一觀察者前時，該A膜比C膜更靠近觀察者。
15.如權利要求14所述的具有光學補償件的液晶顯示器，其特征是，該液晶顯示器除了A膜以及C膜之外并未設有其它有補償功能的膜。
16.一種具有光學補償件的液晶顯示器，其包含一液晶顯示單元；第一偏光板以及第二偏光板，其各設于該液晶顯示單元之外側；兩雙軸膜，其各夾設于該第一偏光板或第二偏光板與該液晶顯示單元之間，其特征是該雙軸膜在波長450nm的相位延遲符合下式(5)以及(6)82.38＜R0(450)+0.41×Rth(450)＜107.35(5)-910.5＜R0(450)-5.5×Rth(450)＜-690.5(6)其中R0(450)代表該雙軸膜在波長450nm的相位延遲，Rth(450)代表該雙軸膜在波長450nm的Rth值，其中R0＝[nx-ny]×d且Rth＝[[nx+ny]/2-nz]×d(nx，ny與nz分別代表雙軸膜在x軸、y軸與z軸的三度空間折射數，d代表雙軸膜的厚度)。
17.如權利要求16所述的具有光學補償件的液晶顯示器，其特征是該雙軸膜在波長650nm的相位延遲符合下式(7)以及(8)180.872＜R0(650)+0.975×Rth(650)＜206.681(7)-295.241＜R0(650)-2.51×Rth(650)＜-206.537 (8)
18.一種具有光學補償件的液晶顯示器，其包含一液晶顯示單元；第一偏光板以及第二偏光板，其各設于該液晶顯示單元之外側；兩雙軸膜，其各夾設于該第一偏光板或第二偏光板與該液晶顯示單元之間，其特征是該雙軸膜在波長650nm的相位延遲符合下式(7)以及(8)180.872＜R0(650)+0.975×Rth(650)＜206.681(7)-295.241＜R0(650)-2.51×Rth(650)＜-206.537 (8)其中R0(650)代表該雙軸膜在波長650nm的相位延遲，Rth(650)代表該雙軸膜在波長650nm的Rth值，其中R0＝[nx-ny]×d且Rth＝[[nx+ny]/2-nz]×d(nx，ny與nz分別代表雙軸膜在x軸、y軸與z軸的三度空間折射數，d代表雙軸膜的厚度)。
19.一種具有光學補償件的液晶顯示器，其包含一液晶顯示單元；第一偏光板以及第二偏光板，其各設于該液晶顯示單元之外側；一雙軸膜，其夾設于該第一偏光板與該液晶顯示單元之間；兩層厚度為80μm的三醋酸纖維素膜，其各設于該第一偏光板與該雙軸膜之間以及該第二偏光板與該液晶顯示單元之間，其特征是該雙軸膜在波長450nm的相位延遲符合下式(9)以及(10)-1914＜R0(450)-7.56×Rth(450)＜-1311.7 (9)51.17＜R0(450)+0.12×Rth(450)＜93.07(10)其中R0(450)代表該雙軸膜在波長450nm的相位延遲，Rth(450)代表該雙軸膜在波長450nm的Rth值，其中R0＝[nx-Uny]×d且Rth＝[[nx+ny]/2-nz]×d(nx，ny與nz分別代表雙軸膜在x軸、y軸與z軸的三度空間折射數，d代表雙軸膜的厚度)。
20.如權利要求19所述的具有光學補償件的液晶顯示器，其特征是該雙軸膜在波長650nm的相位延遲符合下式(11)以及(12)157.5＜R0(650)+0.576×Rth(650)＜200.7 (11)-143.988＜R0(650)-1.34×Rth(650)＜-68.14 (12)其中R0(650)代表該雙軸膜在波長650nm的相位延遲，Rth(650)代表該雙軸膜在波長650nm的Rth值。
21.一種具有光學補償件的液晶顯示器，其包含一液晶顯示單元；第一偏光板以及第二偏光板，其各設于該液晶顯示單元之外側；一雙軸膜，其夾設于該第一偏光板與該液晶顯示單元之間；兩層厚度為80μm的三醋酸纖維素膜，其各設于該第一偏光板與該雙軸膜之間以及該第二偏光板與該液晶顯示單元之間，其特征是，該雙軸膜在波長650nm的相位延遲符合下式(11)以及(12)157.5＜R0(650)+0.576×Rth(650)＜200.7 (11)-143.988＜R0(650)-1.34×Rth(650)＜-68.14 (12)其中R0(650)代表該雙軸膜在波長650nm的相位延遲，Rth(650)代表該雙軸膜在波長650nm的Rth值，其中R0＝[nx-ny]×d且Rth＝[[nx+ny]/2-nz]×d(nx，ny與nz分別代表雙軸膜在x軸、y軸與z軸的三度空間折射數，d代表雙軸膜的厚度)。
22.一種具有光學補償件的液晶顯示器，其包含一液晶顯示單元；第一偏光板以及第二偏光板，其各設于該液晶顯示單元之外側；兩層厚度為80μm的三醋酸纖維素膜，其各夾設于該第一偏光板或第二偏光板與該液晶顯示單元之間；一A膜與一C膜，其夾設于該兩層三醋酸纖維素膜的一與該液晶顯示單元之間，其特征是該A膜的相位延遲符合下式(13)0.5＜R0(450)/R0(550)＜1.198 (13)該C膜的相位延遲符合下式(14)1.125＜Rth(450)/Rth(550)＜1.583 (14)其中R0(450)與R0(550)分別代表該A膜在波長450nm與550nm的相位延遲，Rth(450)與Rth(550)分別代表該C膜在波長450nm與550nm的Rth值，其中R0＝[nx-ny]×d且Rth＝[[nx+ny]/2-nz]×d(nx，ny與nz分別代表A膜或C膜在x軸、y軸與z軸的三度空間折射數，d代表A膜或C膜的厚度)。
23.如權利要求22所述的具有光學補償件的液晶顯示器，其特征是該A膜的相位延遲符合下式(15)1.03＜R0(650)/R0(550)＜1.468 (15)該C膜的相位延遲符合下式(16)0.72＜Rth(650)/Rth(550)＜0.995 (16)其中R0(650)與R0(550)分別代表該A膜在波長650nm與550nm的相位延遲，Rth(650)與Rth(550)分別代表該C膜在波長650nm與550nm的Rth值。
24.一種具有光學補償件的液晶顯示器，其包含一液晶顯示單元；第一偏光板以及第二偏光板，其各設于該液晶顯示單元之外側；兩層厚度為80μm的三醋酸纖維素膜，其各夾設于該第一偏光板或第二偏光板與該液晶顯示單元之間；一A膜與一C膜，其夾設于該兩層三醋酸纖維素膜的一與該液晶顯示單元之間，其特征是該A膜的相位延遲符合下式(15)1.03＜R0(650)/R0(550)＜1.468 (15)該C膜的相位延遲符合下式(16)0.72＜Rth(650)/Rth(550)＜0.995(16)其中R0(650)與R0(550)分別代表該A膜在波長650nm與550nm的相位延遲，Rth(650)與Rth(550)分別代表該C膜在波長650nm與550nm的Rth值，其中R0＝[nx-ny]×d且Rth＝[[nx+ny]/2-nz]×d(nx，ny與nz分別代表A膜或C膜在x軸、y軸與z軸的三度空間折射數，d代表A膜或C膜的厚度)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有光學補償件的液晶顯示器，該液晶顯示器的光學補償件包含一A膜與C膜，其各夾設于第一偏光板或第二偏光板與液晶顯示單元之間；本發(fā)明提供的光學補償件還包含雙軸膜(biaxial plate)和三醋酸纖維素膜。其中雙軸膜，其各夾設于該第一偏光板或第二偏光板與該液晶顯示單元之間。三醋酸纖維素膜，其各設于該A膜或C膜與相鄰的偏光板之間。本發(fā)明提供的光學補償件針對三原色，波長為450nm、550nm與650nm做最佳化補償，可增加液晶顯示器的視角，減少暗態(tài)漏光，并且增加對比度。
文檔編號G02F1/133GK1760728SQ200410088109
公開日2006年4月19日 申請日期2004年10月15日 優(yōu)先權日2004年10月15日
發(fā)明者林宗賢, 謝明峰 申請人:奇美電子股份有限公司