液晶显示装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种液晶显示装置及其制造方法。本发明专利技术公开了在透射以及透射反射显示器中的宽视角圆偏振器的装置、设备、系统和方法。一种液晶显示构造可以包括两个堆叠的圆偏振器、液晶层、和在圆偏振器之一与液晶层之间的补偿器以部分地或完全地补偿该液晶层。一个圆偏振器由线偏振器和单轴四分之一波片形成，另一个圆偏振器由线偏振器、单轴四分之一波片和插在它们之间的双轴膜形成。本发明专利技术的实施例可以获得宽视角的圆偏振器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及圆偏振器的设计，更具体地，涉及透射和/或透射反射(transflective)液晶显示器中宽视角圆偏振器的设备、装置、系统和方法。
技术介绍
液晶显示器(LCD)被广泛地应用于电视、台式监视器、笔记本和便携电子设备，这归因于其尺寸紧凑、重量轻、图像质量高并且功率消耗低。对于LCD，宽视角和高亮度(高的光效率)是两个需求。此外，在一些LCD应用中，面板可能具有透射和反射功能以获得室内和室外的可读性，该LCD被主要称作透射反射LCD。 目前，对于透射和透射反射LCD，多畴垂直配向(multi-domain verticalalignment，MVA)已经变成了主流宽视角显示技术。在如图1(像素的截面图)所示的MVA单元中，液晶分子118夹在两块玻璃基板110a和110b之间，并当下电极112a和上电极112b之间未施加电压时，初始配向大体垂直于基板。MVA单元120进一步插在两个线偏振器100a和100b之间。在上基板110b上，形成突起116，使附近的液晶分子具有小的预取向。在下基板110a上，在电极112a上开狭缝114。当上和下电极之间施加高电压时，由于狭缝和突起，将产生图1B中短划线122所示的电场。因此，狭缝左侧和右侧的液晶分子将向不同的方向倾斜，形成x-z平面内的双畴分布。为了进一步扩展视角，为MVA开发人字形的突起和狭缝结构，如图1C所示(像素的俯视图，在x-z平面内)。这里，形成在上基板上的突起116和形成在下基板上的狭缝114在x-y平面内具有两个部分一个在上半x-y平面内，另一个在下半x-y平面内。因此，液晶分子被分布在四个主要的畴中130和132在下部分中，134和136在上部分中。该四畴结构以45°、135°、225°和315°形成，如图1D所示。两个线偏振器的透射轴150a和150b设定在0°和90°，以获得最大光效率。 在正交的线偏振器条件下，具有总相位延迟值δ并且其光轴在相对于一个线偏振器的透射轴的角度φ的延迟膜的透射率表示为 因此，透射度极大取决于液晶畴的取向角φ。由方程(1)，T在 135°、225°和315°具有最大值。然而，在传统MVA单元的电压开启状态下，在如图1C所示的畴过渡区域140中的液晶分子将不会沿着四个主要方向(45°、135°、225°和315°)被严格地限制。因此，与具有使用平面电极的单畴的传统扭曲向列LCD相比，正交的线偏振器条件下的MVA单元的光效率降低。另一方面，当使用圆偏振器，MVA单元的透射率将仅仅依赖于相位延迟值，如 因此，在畴过渡区域140中的这些分子也将有助于整个透射率，导致更高的光效率。 传统显示器201的示意性结构示于图2A。典型的圆偏振器280a(或280b)包括线偏振器200a(或200b)和四分之一波片(quarter-wave plate)260a(或260b)，该四分之一波片260a(或260b)具有相对于线偏振器的透射轴沿45°配向的光轴。两个四分之一波片通常由相同类型的单轴A片制成，例如正单轴A片或负A片。在这样的构造条件下，当没有电压施加至MVA单元时，如图2B所示，液晶分子218全部垂直配向，在垂直方向没有显示出相位延迟。来自于下背光单元290的入射光将首先变成平行于下偏振器200a的透射轴201a的线偏振光205；在第一四分之一波片260a的光轴离透射轴210a为45°的情形，线偏振光205将随后被转变成具有第一手性(即，左旋圆偏振)的圆偏振光215。光215在穿过垂直配向液晶单元220后仍保持其偏振状态。然后，上四分之一波片260b将光215转变回线偏振光215，该偏振光215的偏振方向垂直于上线偏振器200b的透射轴201b，从而该偏振光215被遮挡，导致黑的状态。 另一方面，如图2C所示，当高电压施加至液晶单元220时，全部液晶分子将向下倾斜，使得单元220像半波片一样工作。在这样的条件下，来自于下圆偏振器280a的具有第一手性(例如，左旋圆偏振)的圆偏振光215将被转变为具有第二手性(例如，右旋圆偏振)的圆偏振光235。上四分之一波片进一步将具有第二手性的光235转变成线偏振光245，该偏振光245的偏振方向平行于上线偏振器200b的透射轴201b，导致亮的状态。 然而，在这样的条件下，只有正入射，该设计中的圆偏振器才可以产生最小化的光泄漏。当观察离轴入射时，光泄漏严重并且由两个原因导致1)两个正交线偏振器的有效角度的改变，即，在大多数的离轴观察方向下和上线偏振器的透射轴将不再彼此垂直；2)来自于两个相同类型的单轴四分之一波片的不能补偿的离轴相位延迟。可以通过在鲍英卡勒偏振球(Poincarésphere)上迹线穿过该系统的入射光的偏振状态来描述光泄漏的原因。 在该类型的正交圆偏振器中，离轴光泄漏严重。仅仅来自于两个圆偏振器的这样的光泄漏就可以在35°附近达到1％，在60°附近达到10％，这使MVA的视角(定义为圆锥形，具有对比率≥10∶1)变窄至60°，这对于要求宽视角的LCD来说是不够的。 其它结构使用多个双轴膜来扩展视角。然而，这些膜会使得这样的设计更复杂，成本更高，并且难以精确控制双轴膜的形成。 另一方面，多畴垂直配向(MVA)也被广泛的用于透射反射LCD，其中采用圆偏振器来实现反射模式的黑状态。如图3所示，具有分开的透射区域495a和反射区域495b的透射反射MVA单元496被夹在两个圆偏振器490a和490b之间。因此，透射部分495a也被夹在两个圆偏振器之间。 基于上述的分析，目前关于圆偏振器结构的方法并不能满足使用多畴垂直配向液晶的具有宽视角的透射及透射反射显示器。
技术实现思路
实施例将提供可以使透射和透射反射液晶显示器具有宽视角的圆偏振器的设备、装置、系统和方法。该设备、装置、系统和方法也可以提高使用多畴垂直配向液晶的液晶显示器的亮度。 根据本专利技术的实施例，提供了一种液晶显示装置。该液晶显示装置包括第一圆偏振器，包括第一线偏振器和第一四分之一波片；第二圆偏振器，包括第二线偏振器、双轴膜和第二四分之一波片，该双轴膜插在该第二线偏振器和该第二四分之一波片之间；液晶单元，插在该第一圆偏振器和该第二圆偏振器之间；至少一个光延迟补偿器，配置在该第一圆偏振器和该第二圆偏振器之间，其中该光延迟补偿器要部分地补偿该液晶单元的相位延迟。该第一线偏振器和该第二线偏振器具有彼此基本垂直的吸收轴，该第一四分之一波片和该第二四分之一波片由具有光折射率nx、ny和nz的单轴A膜形成，且该第一四分之一波片的光轴nx基本垂直于该第二四分之一波片的光轴nx，并且该双轴膜具有光折射率nx≠ny≠nz。 本专利技术进一步的目标和优势将从下面对优选实施例的详细描述而变得显而易见，其中优选实施例在附图中被示意性地示出。 附图说明 图1A是现有技术的多畴垂直配向液晶单元在截止状态的截面视图。 图1B是现有技术的多畴垂直配向液晶单元在导通状态的截面视图。 图1C是现有技术的多畴垂直配向液晶单元的俯视图。 图1D是多畴的图示。 图2A是MVA单元的圆偏振器的传统结构。 图2B示出黑的状态的机制。 图2C示出亮的状态的机制。 图3是透射反射MVA单元的圆偏振本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶显示装置，包括：　第一圆偏振器，包括第一线偏振器和第一四分之一波片；　第二圆偏振器，包括第二线偏振器、双轴膜和第二四分之一波片，该双轴膜插在该第二线偏振器和该第二四分之一波片之间；　液晶单元，插在该第一圆偏振器和该 第二圆偏振器之间；　至少一个光延迟补偿器，配置在该第一圆偏振器和该第二圆偏振器之间，其中该光延迟补偿器部分地补偿该液晶单元的相位延迟；　其中该第一线偏振器和该第二线偏振器具有彼此基本垂直的吸收轴，该第一四分之一波片和该第二四分之 一波片由具有光折射率ｎ↓［ｘ］、ｎ↓［ｙ］和ｎ↓［ｚ］的单轴Ａ膜形成，且该第一四分之一波片的光轴ｎ↓［ｘ］基本垂直于该第二四分之一波片的光轴ｎ↓［ｘ］，并且该双轴膜具有光折射率ｎ↓［ｘ］≠ｎ↓［ｙ］≠ｎ↓［ｚ］。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：葛志兵，吕瑞波，吴新章，吴思聪，林肇廉，许乃今，
申请(专利权)人：奇美电子股份有限公司，中佛罗里达大学研究基金会，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]