使用鐵電型液晶的顯示器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示一種使用鐵電型液晶的顯示器，其包括：一背光模塊，發(fā)出的光與該背光模塊的表面形成偏折；一第一基板，設置于該背光模塊之上，且該第一基板的上側(cè)面具有一第一偏光板；多個長條狀第一電極，彼此平行且共平面地設置于該第一基板之上；一第二基板，設置于該第一基板及該第一電極之上，且該第二基板的下側(cè)面具有一第二偏光板，該第一及第二偏光板的吸收軸方向彼此垂直；一液晶層，由鐵電型液晶組成，該液晶層設置于該第一基板與該第二基板之間，且該鐵電型液晶垂直配向地排列于該第一基板上；以及一偏折層，設置于該第二基板之上，用以將被該液晶層作用的該背光模塊的發(fā)光偏折向垂直于該第二基板表面的方向。
【專利說明】使用鐵電型液晶的顯示器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液晶顯示技術，特別是一種使用鐵電型液晶的顯示器。
【背景技術】
[0002]由于鐵電型液晶(ferroelectric liquid crystal, FLC)廣視角顯示、及應答速度快等特性，已逐漸應用于液晶顯示器的【技術領域】。垂直配向鐵電型液晶的層狀方向會平行基板表面，且其分子運動方向為圓錐(cone)模式，只能在其虛擬圓錐內(nèi)運動或分布。鐵電型液晶分子的對掌中心(chiral center)因電子云密度分布不均勻,而產(chǎn)生永久偶極矩的極化場，此極化場的方向或稱為自發(fā)性極化(spontaneous polarization)向量,其垂直于液晶分子的傾斜平面；當施加電場以驅(qū)動鐵電型液晶時，其自發(fā)性極化方向?qū)㈨樦妶龇较蛟谕黄矫嫫D(zhuǎn)。
[0003]目前的垂直配向鐵電型液晶顯示器大多為水平電壓驅(qū)動的模式，其原因為液晶分子的傾斜受到虛擬錐角的限制而無法完全躺在基板水平面上，并且液晶分子所受到的水平電場分布非均勻，皆導致顯示元件的亮態(tài)穿透率不高或驅(qū)動電壓過高的問題。因此，有必要發(fā)展新的垂直配向鐵電型液晶顯示器技術以對治及改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的缺陷，提供一種新的垂直配向鐵電型液晶顯示器。為達成此目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，一實施例提供一種使用鐵電型液晶的顯示器，其包括:一背光模塊，發(fā)出的光與該背光模塊的表面形成偏折；一第一基板，設置于該背光模塊之上，且該第一基板的上側(cè)面具有一第一偏光板；多個長條狀第一電極，彼此平行且共平面地設置于該第一基板之上；一第二基板，設置于該第一基板及該第一電極之上，且該第二基板的下側(cè)面具有一第二偏光板，該第一及第二偏光板的吸收軸方向彼此垂直；一液晶層，由鐵電型液晶組成，該液晶層設置于該第一基板與該第二基板之間，且該鐵電型液晶垂直配向地排列于該第一基板上；以及一偏折層，設置于該第二基板之上，用以將被該液晶層作用的該背光模塊的發(fā)光偏折向垂直于該第二基板表面的方向。
[0005]在本發(fā)明的另一方面，另一實施例提供一種使用鐵電型液晶的顯示器，其包括:一背光模塊，發(fā)出的光垂直于該背光模塊的表面；一第一基板，設置于該背光模塊之上，該第一基板的上側(cè)面具有一第一偏光板，且該第一基板的下側(cè)面具有一第一偏折層，用以偏折將該背光模塊發(fā)出的光；多個長條狀第一電極，彼此平行且共平面地設置于該第一基板之上；一第二基板，設置于該第一基板及該第一電極之上，且該第二基板的下側(cè)面具有一第二偏光板，該第一及第二偏光板的吸收軸方向彼此垂直；一液晶層，由鐵電型液晶組成，該液晶層設置于該第一基板與該第二基板之間，且該鐵電型液晶垂直配向地排列于該第一基板上；以及一第二偏折層，設置于該第二基板之上，用以將被該液晶層作用的該背光模塊的發(fā)光偏折向垂直于該第二基板表面的方向。
[0006]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提出的使用鐵電型液晶的顯示器可提高液晶顯示器的亮態(tài)穿透率，并且能夠提供更大的偏折角或較佳的影像色彩效能，同時降低液晶顯示器的驅(qū)動電壓。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的垂直配向鐵電型液晶顯示器的結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0008]圖2A及2B分別為液晶盒間隙內(nèi)鐵電型液晶分子的排列分布以及其自發(fā)性極化向量；其中圖2A無外加電場，圖2B有外加電場。
[0009]圖3為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的垂直配向鐵電型液晶顯示器的結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0010]圖4為根據(jù)本發(fā)明第三實施例的垂直配向鐵電型液晶顯示器的結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0011]附圖標記說明:100/200/300-顯示器；110/310-背光模塊；120-第一基板；125-第一偏光板；130_第一電極；135_第二電極；140_液晶層；122_液晶分子；124_虛擬圓錐；126-自發(fā)性極化向量；150_第二基板；155_第二偏光板；160_偏折層/第二偏折層；162/164-棱鏡；365-第一偏折層。
【具體實施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術特征和優(yōu)點作更詳細的說明。
[0013]在本發(fā)明的實施例說明中，對于一元素被描述是在另一元素的「上面/上」或「下面/下」，是指直接地或間接地在該元素的上或下的情況，而包含設置于其間的其他元素。為了說明上的便利和明確，圖式中各膜層的厚度或尺寸，是以夸張或省略或概略的方式表示，且各構(gòu)成要素的尺寸并未完全為其實際的尺寸。
[0014]圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的垂直配向鐵電型液晶顯示器的結(jié)構(gòu)剖面圖。本實施例的液晶顯示器是使用垂直配向螺旋形變(Deformed helix)鐵電型液晶(VA-DHFLC)顯示模式作為影像顯示的操作之用。如圖1所示，該顯示器100包含一背光模塊110、一第一基板120、多個第一電極130、一液晶層140、一第二基板150、及一偏折層160。
[0015]該第一基板120、該液晶層140及該第二基板150共同組合成該顯示器100中液晶分子的操作單元，藉以接受外加電壓或電場的驅(qū)動或控制。本實施例所采用的液晶為鐵電型液晶，其充填于該第一基板120與該第二基板150之間所形成的液晶盒間隙(LC cellgap);而在本實施例的液晶顯示器應用中，該鐵電型液晶可垂直配向地排列于該第一基板120上，而使鐵電型液晶分子122各自在其虛擬圓錐124的邊緣呈現(xiàn)螺旋形規(guī)則的旋轉(zhuǎn)分布排列，如圖2A左側(cè)的透視圖所示；例如，可在該第一基板120的上表面涂布一垂直配向?qū)?未圖示)，以使該鐵電型液晶垂直配向排列于該第一基板120上。此外，該等液晶分子122的自發(fā)性極化向量126亦隨之有方向上的旋轉(zhuǎn)分布，如圖2A右側(cè)的剖面圖所示。如上所述，圖2A可作為該液晶分子122的初始排列狀態(tài)或未受外加電場影響時的排列狀態(tài)。
[0016]該第一基板120及該第二基板150可由透明材料(例如，玻璃)組成，用以支承該液晶顯示器100的機械結(jié)構(gòu)，并具有透光性而不致造成光路徑上不必要的亮度損耗。由于上述充填于該第一基板120與該第二基板150之間的液晶分子在受到不同的外加電場或外加電場的施加與否的作用下，將會改變所經(jīng)過光的極化狀態(tài)；因此，必須對該液晶層140的入射光的極化方向加以預先設定，并對該液晶層140的射出光的極化方向加以對應處理。由此，該第一基板Iio的上側(cè)面可設置有一第一偏光板125,藉以設定該液晶層140入射光的極化方向；而該第二基板150的下側(cè)面可設置有一第二偏光板155，藉以對該液晶層140射出光的極化方向作對應的處理，例如，取出上述射出光的某特定方向的極化分量。在本實施例中，該第一偏光板125與該第二偏光板155的吸收軸方向彼此垂直,且該第一偏光板125與該第二偏光板155分別為形成于該第一基板110的上側(cè)面與該第二基板150的下側(cè)面的膜狀物；但不以此為限，該第一偏光板125與該第二偏光板155亦可以是彼此的極化方向設定為某特定角度的極化片，而分別設置于該第一基板110之上與該第二基板150之下。
[0017]上述液晶分子的初始排列狀況造成該液晶層140的平均光軸垂直于該第一基板120表面,且由于該第一偏光板125與該第二偏光板155的吸收軸方向彼此垂直,入射光在經(jīng)過該第一基板120、該液晶層140及該第二基板150之后，將無法產(chǎn)生射出光輸出，而實現(xiàn)顯示器光學上的「暗態(tài)(Off state)」效果。另一方面，當該液晶層140中的液晶分子受到平行該第一基板120表面的電場作用時，該等液晶分子122會受到水平電場牽引而朝向垂直該第一基板120表面的方向排列，如圖2B左側(cè)的透視圖所示；而該等液晶分子122的自發(fā)性極化向量126亦隨之而朝向平行該電場的方向，如圖2A右側(cè)的剖面圖所示。如上所述，圖2B可作為該液晶分子122的受到外加電場時的排列狀態(tài)。倘若該第一偏光板125所提供的是45度角的線性極化，藉以使入射光的二個彼此正交的極化分量相同，則此入射光在經(jīng)過該第一基板120及該液晶層140之后，將會在上述正交的極化分量之間產(chǎn)生相位差，而使得光可以通過該第二偏光板155及該第二基板150而輸出，此即顯示器光學上的「亮態(tài)(On state)」效果。通常，光在亮態(tài)時的穿透率會隨著上述正交極化分量的相位差的增大而增大，或隨之減小而減小。
[0018]為了施加電場給該液晶層140,該等第一電極130可設置于該第一基板120之上。此外，由于本實施例所施加的電場平行該第一基板120表面，因此該等第一電極130可為彼此平行的長條狀電極，共平面地設置于該第一基板120上，而形成交趾狀(inter-digital)電極。在本實施例中，該等第一電極130的組成材料可為ITO透明導電層，且各個第一電極130與其鄰接的下一個第一電極130被驅(qū)動以相反電性的電壓；換言之，該等第一電極130被施以正負電性交替的電壓。
[0019]由于當上述的入射光為斜向射入而非以垂直該第一基板120表面的方向射入該液晶層140時，該等液晶分子122將對該入射光造成相對比較大的正交極化分量的相位差。因此，在本實施例中，該背光模塊110用以提供該液晶顯示器100 —斜向的入射光，例如，該背光模塊110的發(fā)光與該背光模塊的表面形成約20-45度的偏折角，如圖1所不；但本發(fā)明并不對此加以限制，且上述偏折角的最適角度需視該鐵電性液晶的傾斜角度而定。藉此，可提聞該液晶顯不器100的売態(tài)穿透率。
[0020]此外，上述的斜向光源將會使得入射光在經(jīng)過該第一基板120、該液晶層140及該第二基板150之后,其輸出亦為相同偏向角的斜向射出光。為了補償此斜向輸出，該液晶顯示器100可設置該偏折層160于該第二基板150之上，用以將被該液晶層140作用的該斜向光偏折回垂直于該第二基板150表面的方向，也就是由該液晶顯示器100的正面輸出影像光。在本實施例中，該偏折層160可包含一個陣列的棱鏡162組合，其組成材料可為透明的塑膠或玻璃，且各棱鏡162的棱鏡角可依據(jù)該背光模塊110的斜向光源的偏折角而作合適的設計。此外，在另一實施例中，該偏折層160可包含二個(含)以上的棱鏡層162及164的堆迭，各個棱鏡層162及164分別包含一棱鏡陣列，且不同的棱鏡層具有彼此不同的棱鏡陣列，藉以提供更大的偏折角或較佳的影像色彩效能。
[0021]此外，在上述的第一實施例中，該等第一電極130被施加電壓后，所產(chǎn)生的電場強度會隨著遠離該第一基板120表面而減?。灰虼?，靠近該第二基板150的液晶層140所受的電場強度將相對比較小，使得此處的液晶分子貢獻于上述入射光的正交極化分量的相位差亦相對比較小。在此情況下，若欲產(chǎn)生相同的亮態(tài)穿透率，則必須施加相對比較大的電壓予該等第一電極130，但這可能造成顯示器的驅(qū)動電壓過大。為了進一步改善此狀況，圖3為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的垂直配向鐵電型液晶顯示器的結(jié)構(gòu)剖面圖。該顯示器200包含一背光模塊110、一第一基板120、多個第一電極130、一液晶層140、多個第二電極135、一第二基板150、及一偏折層160。如圖3所不，除了該等第二電極135設置于該第二基板150下之外，本實施例的液晶顯不器200的其他兀素(背光模塊110、第一基板120、第一電極130、液晶層140、第二基板150及偏折層160)皆與上述第一實施例相同，在此不再贅述。
[0022]該等第二電極135亦可為彼此平行的長條狀電極，共平面地設置于該第二基板150之下，而形成交趾狀電極。在本實施例中，該等第二電極135的組成材料可為ITO透明導電層，且各個第二電極135與其鄰接的下一個第二電極135被驅(qū)動以相反電性的電壓；換言之，該等第二電極135被施以正負電性交替的電壓。如圖3所示，該等第二電極135上下線性對準該等第一電極130，且上下對應的該第一電極130及該第二電極135被驅(qū)動以相同電性的電壓或是該第一電極130及該第二電極135被驅(qū)動以相反電性的電壓。藉此，在施以相同電壓的情況下，該第二實施例(具有第一電極130及第二電極135)可提供該第一實施例(只具有第一電極130)大約二倍的電場強度；或者，在所需電場強度相同的情況下，該第二實施例只須施以該第一實施例大約一半的驅(qū)動電壓。因此，可達到降低該液晶顯示器200驅(qū)動電壓的優(yōu)點。
[0023]如上所述，斜向的入射光源可提高該液晶顯示器的亮態(tài)穿透率，而此類光源亦可以其他的方式來實現(xiàn)。圖4為根據(jù)本發(fā)明第三實施例的垂直配向鐵電型液晶顯示器的結(jié)構(gòu)剖面圖。該顯不器300包含一背光模塊310、一第一偏折層365、一第一基板120、多個第一電極130、一液晶層140、多個第二電極135、一第二基板150、及一第二偏折層160。如圖4所不，除了該背光模塊310為正向面發(fā)光的光源、以及該第一偏折層365設置于該第一基板120的下側(cè)面之外，本實施例的液晶顯示器300的其他元素(第一基板120、第一電極130、液晶層140、第二基板150及第二偏折層160)皆與上述第二實施例相同，在此不再贅述。
[0024]在本實施例中，該背光模塊310與該第一偏折層365的組合是為了提供該液晶顯示器300 —斜向的入射光，例如，上述的斜向入射光與該第一基板120的上側(cè)面形成約20-45度的偏折角；但本發(fā)明并不對此加以限制，且上述偏折角的最適角度需視該鐵電性液晶的傾斜角度而定。該第一偏折層365可包含一個陣列的棱鏡組合，其組成材料可為透明的塑膠或玻璃，且各棱鏡的棱鏡角可依據(jù)上述斜向入射光的偏折角而作合適的設計。
[0025]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，當不能以之限制本發(fā)明的范圍。即大凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化及修飾，仍將不失本發(fā)明的之要義所在，亦不脫離本發(fā)明之精神和范圍，故都應視為本發(fā)明的進一步實施狀況。
【權利要求】
1.一種使用鐵電型液晶的顯示器，其包括: 一背光模塊，發(fā)出的光與該背光模塊的表面形成偏折； 一第一基板，設置于該背光模塊之上，且該第一基板的上側(cè)面具有一第一偏光板； 多個長條狀第一電極，彼此平行且共平面地設置于該第一基板之上； 一第二基板，設置于該第一基板及該第一電極之上，且該第二基板的下側(cè)面具有一第二偏光板，該第一及第二偏光板的吸收軸方向彼此垂直； 一液晶層，由鐵電型液晶組成，該液晶層設置于該第一基板與該第二基板之間，且該鐵電型液晶垂直配向地排列于該第一基板上；以及 一偏折層，設置于該第二基板之上，用以將被該液晶層作用的該背光模塊的發(fā)光偏折向垂直于該第二基板表面的方向。
2.根據(jù)權利要求1所述的顯示器，其特征在于，該背光模塊發(fā)出的光與該背光模塊的表面形成的偏折角介于20度-45度之間。
3.根據(jù)權利要求1所述的顯示器，其特征在于，各個第一電極與其鄰接的下一個第一電極被驅(qū)動以相反電性的電壓。
4.根據(jù)權利要求1所述的顯示器，其特征在于，進一步包括: 多個長條狀第二電極，彼此平行且共平面地設置于該第二基板之下，且該等第二電極平行于該等第一電極。
5.根據(jù)權利要求4所述的顯示器，其特征在于，該等第二電極上下線性對準該等第一電極。
6.根據(jù)權利要求5所述的顯示器，其特征在于，各個第一電極與其鄰接的下一個第一電極被驅(qū)動以相反電性的電壓，各個第二電極與其鄰接的下一個第二電極被驅(qū)動以相反電性的電壓，且上下對應的該第一及第二電極被驅(qū)動以相同電性的電壓。
7.根據(jù)權利要求1所述的顯示器，其特征在于，該偏折層包含一棱鏡陣列。
8.根據(jù)權利要求1所述的顯示器，其特征在于，該偏折層包含多個棱鏡層的堆迭，各個棱鏡層分別包含一棱鏡陣列，且不同的棱鏡層具有彼此不同的棱鏡陣列。
9.一種使用鐵電型液晶的顯示器，其特征在于，包括: 一背光模塊，發(fā)出的光垂直于該背光模塊的表面； 一第一基板，設置于該背光模塊之上，該第一基板的上側(cè)面具有一第一偏光板，且該第一基板的下側(cè)面具有一第一偏折層，用以偏折將該背光模塊發(fā)出的光； 多個長條狀第一電極，彼此平行且共平面地設置于該第一基板之上； 一第二基板，設置于該第一基板及該第一電極之上，且該第二基板的下側(cè)面具有一第二偏光板，該第一及第二偏光板的極化方向彼此垂直； 一液晶層，由鐵電型液晶組成，該液晶層設置于該第一基板與該第二基板之間，且該鐵電型液晶垂直配向于該第一基板上；以及 一第二偏折層，設置于該第二基板之上，用以將被該液晶層作用的該背光模塊的發(fā)光偏折向垂直于該第二基板表面的方向。
10.根據(jù)權利要求9所述的顯示器，其特征在于，該第一偏折層將該背光模塊發(fā)出的光偏折介于20度-45度之間的角度。
11.根據(jù)權利要求9所述的顯示器，其特征在于，各個第一電極與其鄰接的下一個第一電極被驅(qū)動以相反電性的電壓。
12.根據(jù)權利要求9所述的顯示器，其特征在于，進一步包括: 多個長條狀第二電極，彼此平行且共平面地設置于該第二基板之下，且該等第二電極平行于該等第一電極。
13.根據(jù)權利要求12所述的顯示器，其特征在于，該等第二電極上下線性對準該等第一電極。
14.根據(jù)權利要求13所述的顯示器，其特征在于，各個第一電極與其鄰接的下一個第一電極被驅(qū)動以相反電性的電壓，各個第二電極與其鄰接的下一個第二電極被驅(qū)動以相反電性的電壓，且上下對應的該第一及第二電極被驅(qū)動以相同電性的電壓。
15.根據(jù)權利要求9所述的顯不器,其特征在于,該第一偏折層包含一第一棱鏡陣列，該第二偏折層包含一第二棱鏡陣列。
16.根據(jù)權利要求9所述的顯示器，其特征在于，該第二偏折層包含多個棱鏡層的堆迭，各個棱鏡層分別包含一棱鏡陣列，且不同的棱鏡層具有彼此不同的棱鏡陣列。
【文檔編號】G02F1/141GK103513485SQ201210202596
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月19日 優(yōu)先權日:2012年6月19日
【發(fā)明者】姜俊宏, 陳建宏, 廖健同 申請人:群康科技(深圳)有限公司, 奇美電子股份有限公司