液晶显示器及其光学补偿方法 |
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| 申请号 | CN201310288042.5 | 申请日 | 2013-07-10 | 公开(公告)号 | CN103364995B | 公开(公告)日 | 2016-03-09 |
| 申请人 | 深圳市华星光电技术有限公司; | 发明人 | 康志聪; 海博; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种 液晶 显示器 及其光学补偿方法，主要是针对包括正性双曲折单轴A-补偿膜和负性双曲折单轴C-补偿膜的液晶显示器进行补偿，具体是改变正性双曲折单轴A-补偿膜和负性双曲折单轴C-补偿膜的补偿值，尤其是控制负性双曲折单轴C-补偿膜的补偿值Rth的取值范围，通过调整上述两种补偿膜的补偿值来减弱暗态漏光现象，实施本发明可以有效的减弱大视 角 的暗态漏光现象，增加大视角的 对比度 和清晰度。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种液晶显示器，其特征在于，所述液晶显示器包括： |
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| 说明书全文 | 液晶显示器及其光学补偿方法【技术领域】 [0001] 本发明涉及液晶显示技术领域，特别是涉及一种液晶显示器及其光学补偿方法。【背景技术】 [0002] 随着液晶显示面板的不断普及，对液晶显示面板显示质量的要求越来越高。以薄膜场效应晶体管液晶显示器（Thin Film Transistor LCD，TFT-LCD）为例，随着TFT-LCD的观察角度逐渐增大，画面的对比度不断降低，画面的清晰度也逐渐下降。这是由于液晶层中液晶分子的双折射率随着观察角度变化发生改变的结果，采用宽视角补偿膜进行补偿，可 以有效降低暗态画面的漏光，在一定的视角内能大幅度提高画面的对比度。 [0004] 针对不同的液晶显示模式，使用的补偿膜也不同，大尺寸液晶电视使用的补偿膜大多是针对垂直配向（Vertical Alignment，VA）显示模式，早期使用的有Konica公司 的N-TAC，后来不断发展形成OPOTES公司的Zeonor，富士通的F-TAC系列，日东电工的 X-Plate等。 [0005] 而针对相同的液晶光程差，如果补偿膜补偿值不同，则大视角的暗态漏光就不同，对比度也不同。请参阅图1和图2，图1为现有技术中使用正性双曲折单轴A-补偿 膜（unaxial positive birefringence A-Plate）与负性双曲折单轴C-补偿膜（unaxial Negative birefringence C-Plate）补偿暗态漏光等亮度分布(Isoluminance contour)示 意图，图2为现有技术中使用A-Plate与C-Plate补偿后的全视角相同对比度分布（Equal contrast ratio contour）示意图，其中上述A-Plate与C-Plate补偿值如下表： [0006] [0007] 从图1和图2不难看出，采用现有技术的A-Plate与C-Plate补偿值，在暗态下观看大视角会有严重漏光现象，大视角的对比度会变得较差，视角范围很小。 [0008] 因此，需解决上述技术问题。【发明内容】 [0009] 本发明的目的在于提供一种液晶显示器及其光学补偿方法，旨在现有技术中A-Plate与C-Plate的补偿值在暗态下观看大视角会有严重漏光现象，大视角的对比度会 变得较差，视角范围很小的技术问题。 [0010] 为解决上述技术问题，本发明构造了一种液晶显示器，所述液晶显示器包括： [0011] 第一基板； [0012] 第二基板； [0013] 液晶层，设置于所述第一基板和第二基板之间； [0014] 第一偏光膜，设置于所述第一基板的外侧； [0015] 第二偏光膜，设置于所述第二基板的外侧； [0016] 一正性双曲折单轴A-补偿膜；以及 [0017] 一负性双曲折单轴C-补偿膜，所述正性双曲折单轴A-补偿膜及所述负性双曲折单轴C-补偿膜设置于所述第一基板与所述第一偏光膜之间或者第二基板与第二偏光膜之 间； [0018] 所述正性双曲折单轴A-补偿膜的面内光程差补偿值Ro的取值范围为92nm≤Ro≤184nm，其面外光程差补偿值Rth的取值范围为46nm≤Rth≤92nm；所述负性 双曲折单轴C-补偿膜的补偿值Rth的取值范围为Y1≤Rth≤Y2；其中Y1、Y2满足下式： [0019] Y1=0.0000826x4-0.022868x3+2.4074x2–114.326x+2251.5； [0020] Y2=-0.00006472x4+0.017705x3-1.8284x2+84.4843x-1181.17； [0021] X为所述正性双曲折单轴A-补偿膜的面外光程差补偿值Rth。 [0022] 为解决上述技术问题，本发明还构造了一种液晶显示器的光学补偿方法，所述方法包括： [0023] 调整所述正性双曲折单轴A-补偿膜的面内光程差补偿值Ro的取值范围在92nm≤Ro≤184nm； [0024] 调整所述正性双曲折单轴A-补偿膜的面外光程差补偿值Rth的取值范围在46nm≤Rth≤92nm； [0025] 调整所述负性双曲折单轴C-补偿膜的补偿值Rth的取值范围在Y1≤Rth≤Y2；其中Y1、Y2满足下式： [0026] Y1=0.0000826x4-0.022868x3+2.4074x2–114.326x+2251.5； [0027] Y2=-0.00006472x4+0.017705x3-1.8284x2+84.4843x-1181.17； [0028] X为所述正性双曲折单轴A-补偿膜的面外光程差补偿值Rth；所述正性双曲折单轴A-补偿膜以及负性双曲折单轴C-补偿膜设置于所述液晶显示器的第一基板与第一偏光 膜之间或者第二基板与第二偏光膜之间。 [0029] 本发明通过改变液晶显示器中正性双曲折单轴A-补偿膜和负性双曲折单轴C-补偿膜的补偿值来减弱大视角的暗态漏光现象，实施本发明可以有效的增加大视角（非水平，垂直方位角的大视角）的对比度和清晰度。 [0031] 图1为现有技术中使用A-Plate和C-Plate的补偿值补偿暗态漏光等亮度分布示意图； [0032] 图2为现有技术中使用A-Plate和C-Plate的补偿值补偿后全视角相同对比度分布示意图； [0033] 图3为本发明液晶显示器的第一较佳实施例结构示意图； [0034] 图4为本发明液晶显示器的第二较佳实施例结构示意图； [0035] 图5为本发明液晶显示器的第三较佳实施例结构示意图； [0036] 图6为本发明液晶显示器的第四较佳实施例结构示意图； [0037] 图7为液晶显示器在模拟过程中漏光量随延迟值的变化曲线； [0038] 图8为液晶显示器在模拟过程中漏光量随延迟值的变化曲线； [0039] 图9为A-Plate和C-Plate使用本发明一实施例补偿值后的暗态漏光等亮度分布示意图； [0040] 图10为A-Plate和C-Plate使用本发明一实施例补偿值后的全视角相同对比度分布示意图； [0041] 图11为A-Plate和C-Plate使用本发明另一实施例补偿值后的暗态漏光等亮度分布示意图； [0042] 图12为A-Plate和C-Plate使用本发明另一实施例补偿值后的全视角相同对比度分布示意图； [0043] 图13为A-Plate和C-Plate使用本发明又一实施例补偿值后的暗态漏光等亮度分布示意图； [0044] 图14为A-Plate和C-Plate使用本发明又一实施例补偿值后的全视角相同对比度分布示意图。 【具体实施方式】 [0045] 以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。 [0046] 请参阅图3，图3为本发明实施例中液晶显示器的第一较佳实施例结构示意图。 [0047] 本发明实施例的所述液晶显示器优选为垂直配向（Vertical Alignment，VA）液晶显示器，所述液晶显示器在波长范围为可见光（380nm，760nm）的区间，优选为550nm，所述液晶显示器在550nm处的液晶光程差LC△ND范围324.3nm≤LC△ND≤342.8nm，即区间[324.3nm，342.8nm]；而液晶预倾角Pretilt angle的范围85°≤Pretilt angle<90°，即 区间[85°，90°）。 [0048] 在图3所示的第一实施例中，所述液晶显示器包括第一基板31、第二基板32、液晶层33、第一偏光膜34和第二偏光膜35，还包括一正性双曲折单轴A-补偿膜36以及一负性双曲折单轴C-补偿膜37。所述液晶层33设置于所述第一基板31和第二基板32之间，所 述第一偏光膜34设置于所述第一基板31的外侧，所述第二偏光膜35设置于所述第二基板 32的外侧。 [0049] 在具体实施过程中，所述正性双曲折单轴A-补偿膜36以及一负性双曲折单轴C-补偿膜37可设置于所述液晶层的相异的两侧，并设置于所述第一基板31与所述第一偏 光膜34或者第二基板31与第二偏光膜35之间。 [0050] 譬如在图3所示的第一较佳实施例中，所述正性双曲折单轴A-补偿膜36设置于所述第一基板31与所述第一偏光膜34之间，所述负性双曲折单轴C-补偿膜37设置于所 述第二基板32与第二偏光膜35之间。 [0051] 而在图4所示的第二较佳实施例中，所述正性双曲折单轴A-补偿膜36设置于所述第二基板32与第二偏光膜35之间，所述负性双曲折单轴C-补偿膜37则设置于所述第 一基板31与所述第一偏光膜34之间。 [0052] 当然，在一些其它实施例中，所述正性双曲折单轴A-补偿膜36以及负性双曲折单轴C-补偿膜37还可设置于所述液晶层的同侧，并设置于所述第一基板31与所述第一偏光 膜34或者第二基板31与第二偏光膜35之间。 [0053] 譬如在图5所示的第三较佳实施例中，所述正性双曲折单轴A-补偿膜36和所述负性双曲折单轴C-补偿膜37贴合连接，且设置于所述第一基板31与所述第一偏光膜34 之间。 [0054] 而在图6所示的第四较佳实施例中，所述正性双曲折单轴A-补偿膜36和所述负性双曲折单轴C-补偿膜37贴合连接，且设置于所述第二基板32与所述第二偏光膜35之 间。 [0055] 上述液晶显示器的较佳实施例中，所述第一偏光膜34的吸收轴为0度，所述第二偏光膜35的吸收轴为90度；在一些其它实施例中，所述第一偏光膜34的吸收轴为90度、 且所述第二偏光膜35的吸收轴为0度时，只要保证所述正性双曲折单轴A-补偿膜36或负 性双曲折单轴C-补偿膜37的慢轴分别与其在液晶层33同一侧的偏光膜（第一偏光膜34 或第二偏光膜35）的吸收轴垂直即可，均适用于本发明。 [0056] 其中，本发明通过设置不同的正性双曲折单轴A-补偿膜36与负性双曲折单轴C-补偿膜37的补偿值来模拟暗态漏光，并根据模拟结果获取暗态漏光对应的补偿值范围。 [0057] 为了获得最佳的补偿效果，在模拟过程中，首先设置所述正性双曲折单轴A-补偿膜36以及所述负性双曲折单轴C-补偿膜37的慢轴与其对应的偏光膜吸收轴的夹角为 90°，并将所述液晶显示器的液晶预倾角设置在范围为[85°，90°）；将四个象限内的液晶 方位角pretwist设置为45°，将液晶光程差LC△ND设置在区间[324.3nm，342.8nm]；并 且模拟使用的光源为蓝光-YAG（Yttrium Aluminum Garnet）LED光谱，其中央亮度定义为 100nit，光源分布为朗伯（Lambert）分布。 [0058] 模拟结果请参阅图7和8所示的漏光量随延迟值的变化曲线示意图，其中图7所示为在液晶光程差LC△ND为342.3nm，预倾角为89°和85°时，所述正性双曲折单轴 A-补偿膜36的面内延迟Ro和厚度方向延迟Rth、以及负性双曲折单轴C-补偿膜37的厚 度方向延迟Rth取不同值时的漏光量变化曲线示意图；图8所示液晶光程差为LC△ND为 342.8nm、预倾角为89°和85°时，所述正性双曲折单轴A-补偿膜36的面内延迟Ro和厚度 方向延迟Rth、以及负性双曲折单轴C-补偿膜37的厚度方向延迟Rth取不同值时的漏光量 变化曲线示意图。在图7和图8中的A-Plate Ro表示正性双曲折单轴A-补偿膜36的面 内延迟Ro，A-Plate Rth表示正性双曲折单轴A-补偿膜36的厚度方向延迟Rth，C-Plate Rth表示负性双曲折单轴C-补偿膜37的厚度方向延迟Rth。 [0059] 通过上述模拟，得出在不同预倾角下，所述正性双曲折单轴A-补偿膜36与所述负性双曲折单轴C-补偿膜37的补偿值对暗态漏光的影响趋势是一致的，即在不同预倾角下， 暗态漏光最小时对应的补偿值范围是一样的，并根据模拟结果得出液晶光程差LC△ND在 [324.3nm，342.8nm]、预倾角在[85°，90°）、暗态漏光小于0.2nit（预倾角=89°时模拟出的暗态漏光值，非实测值）时对应的正性双曲折单轴A-补偿膜36和负性双曲折单轴C-补 偿膜37的延迟值范围如下： [0060] 所述正性双曲折单轴A-补偿膜36在波长550nm处的面内光程差补偿值Ro的取值范围为：92nm≤Ro≤184nm，面外光程差补偿值Rth的取值范围为：46nm≤Rth≤92nm； 所述负性双曲折单轴C-补偿膜37的补偿值Rth的取值范围为Y1≤Rth≤Y2，其中Y1、Y2 满足下式（1）和（2）： [0061] Y1=0.0000826x4-0.022868x3+2.4074x2–114.326x+2251.5 （1）； [0062] Y2=-0.00006472x4+0.017705x3-1.8284x2+84.4843x-1181.17 （2） [0063] 其中上式（1）和（2）中的X为所述正性双曲折单轴A-补偿膜的面外光程差补偿值Rth。 [0064] 上述补偿值范围用表格表示如下： [0065] [0066] 具体的，所述正性双曲折单轴A-补偿膜36的面内光程差补偿值Ro以及面外光程差补偿值Rth的范围通过如下公式（3）和（4）调整获得： [0067] Ro=（Nx-Ny）*d1； （3） [0068] Rth=[(Nx+Ny)/2-Nz]*d1； （4） [0069] 其中，Nx为所述正性双曲折单轴A-补偿膜36面内给出的最大折射率的X方向的折射率，Ny为所述正性双曲折单轴A-补偿膜36面内与X方向正交的Y方向的折射率，Nz 为所述正性双曲折单轴A-补偿膜36厚度方向的折射率，d1为所述正性双曲折单轴A-补 偿膜36的厚度，且Nx﹥Ny，Ny =Nz。 [0070] 所述负性双曲折单轴C-补偿膜的补偿值Rth的范围通过如下公式（5）调整获得： [0071] Rth=[(Mx+My)/2-Mz]*d2； （5） [0072] 其中Mx为负性双曲折单轴C-补偿膜37面内给出的最大折射率的X方向的折射率，My为负性双曲折单轴C-补偿膜37面内与X方向正交的Y方向的折射率，Mz为负性双 曲折单轴C-补偿膜37厚度方向的折射率，d2为负性双曲折单轴C-补偿膜37的厚度，且 Mx=My，My﹥Mz。 [0073] 譬如，以下面三个实施例A、B、C来进一步阐述如何根据上述公式（3）、（4）以及（5）来对正性双曲折单轴A-补偿膜36和负性双曲折单轴C-补偿膜37进行调整。 [0074] (A)：当已知所述正性双曲折单轴A-补偿膜36的折射率Nx、Ny、Nz的值时，调整所述正性双曲折单轴A-补偿膜36的厚度d1，根据公式（3）和（4），将所述正性双曲折单轴A-补偿膜36的面内光程差补偿值Ro的取值范围调整为：92nm≤Ro≤184nm，将其面外光 程差补偿值Rth的取值范围调整为：46nm≤Rth≤92nm。 [0075] 当已知所述负性双曲折单轴C-补偿膜37的折射率Mx、My、Mz的值时，调整所述负性双曲折单轴C-补偿膜37的厚度d2，根据公式（5），将所述负性双曲折单轴C-补偿膜37 的补偿值Rth的取值范围调整为Y1≤Rth≤Y2。 [0076] (B)：当已知所述正性双曲折单轴A-补偿膜36的厚度d1的值时，根据公式（3）和（4）调整所述正性双曲折单轴A-补偿膜36的折射率Nx、Ny、Nz，将所述正性双曲折单轴A-补偿膜36的面内光程差补偿值Ro的取值范围调整为：92nm≤Ro≤184nm，将其面外光 程差补偿值Rth的取值范围调整为：46nm≤Rth≤92nm。 [0077] 当已知所述负性双曲折单轴C-补偿膜37的厚度d2的值时，调整所述负性双曲折单轴C-补偿膜37的折射率Mx、My、Mz，根据公式（5），将所述负性双曲折单轴C-补偿膜37的补偿值Rth的取值范围调整为Y1≤Rth≤Y2。 [0078] (C)：首先，同时调整所述正性双曲折单轴A-补偿膜36的折射率Nx、Ny、Nz和厚度d1，根据公式（3）和（4），将所述正性双曲折单轴A-补偿膜36的面内光程差补偿值Ro 的取值范围调整为：92nm≤Ro≤184nm，将其面外光程差补偿值Rth的取值范围调整为： 46nm≤Rth≤92nm；然后，同时调整所述负性双曲折单轴C-补偿膜37的折射率Mx、My、Mz 和厚度d2，根据公式（5），将所述负性双曲折单轴C-补偿膜37的补偿值Rth的取值范围调 整为Y1≤Rth≤Y2。 [0079] 以下以三个具体的实施例1）、2）和3）来说明本发明的技术效果： [0080] 1）、选取液晶光程差LC△ND=333.5nm，预倾角=89°，所述正性双曲折单轴A-补偿膜36的补偿值Ro=144nm，Rth=72nm，所述负性双曲折单轴C-补偿膜37的补偿值 Rth=195nm，上述补偿值对应的暗态漏光等亮度分布图如图9所示，对应的全视角相同对比 度分布图如图10所示，其中上述补偿值的表格如下： [0081] [0082] 2）、选取液晶光程差LC△ND=333.5nm，预倾角=89°，所述正性双曲折单轴A-补偿膜36的补偿值Ro=144nm，Rth=72nm，所述负性双曲折单轴C-补偿膜37的补偿值 Rth=230nm，上述补偿值对应的暗态漏光等亮度分布图如图11所示，对应的全视角相同对 比度分布图如图12所示，其中上述补偿值的表格如下： [0083] [0084] 3）、选取液晶光程差LC△ND=333.5nm，预倾角=89°，所述正性双曲折单轴A-补偿膜36的补偿值Ro=144nm，Rth=72nm，所述负性双曲折单轴C-补偿膜37的补偿值 Rth=282nm，上述补偿值对应的暗态漏光等亮度分布图如图13所示，对应的全视角相同对 比度分布图如图14所示，其中上述补偿值的表格如下： [0085] [0086] 将使用本发明实施例补偿值的暗态漏光等亮度分布效果示意图9、11、13与现有技术的效果示意图1进行对比，可以得出：使用本发明实施例的补偿值的正性双曲折单轴 A-补偿膜36与负性双曲折单轴C-补偿膜37补偿后的暗态漏光最大值降低到0.2之内，远 低于现有技术的1.89。 [0087] 将使用本发明实施例补偿值的全视角相同对比度分布效果示意图10、12、14与现有技术的效果示意图2进行对比，可以得出：使用本发明实施例的补偿值的正性双曲折单 轴A-补偿膜36与负性双曲折单轴C-补偿膜37补偿后的全视角对比度分布优于现有技术 的全视角对比度分布。由此，本发明改善了现有技术中使用A-plate与C-plate补偿值造 成的暗态漏光严重现象的问题，有效地提高了大视角（非水平垂直方位角）的对比度和观看的清晰度。 [0088] 本发明还提供一种使用液晶显示器光学补偿方法，该方法针对VA液晶显示器而言，且所述液晶显示器在波长范围为可见光（380nm，760nm）的区间，优选为550nm，所述液晶显示器在波长为550nm处的液晶光程差LC△ND范围为[324.3nm，342.8nm]，其液晶预 倾角范围为[85°，90°）。其中所述液晶显示器包括一正性双曲折单轴A-补偿膜36以及 一负性双曲折单轴C-补偿膜37，所述正性双曲折单轴A-补偿膜36以及负性双曲折单轴 C-补偿膜37设置于所述液晶层33的相异的两侧，且设置于所述第一基板31与所述第一偏 光膜34或者第二基板32与第二偏光膜35之间，譬如请参阅图3和图4；所述正性双曲折 单轴A-补偿膜36以及负性双曲折单轴C-补偿膜37也可设置于所述液晶层33的同侧，且 设置于所述第一基板31与所述第一偏光膜34或者第二基板33与第二偏光膜35之间，譬 如请参阅图5和图6。 [0089] 而本发明实施例的液晶显示器光学补偿方法包括： [0090] （Ⅰ）、将正性双曲折单轴A-补偿膜36的面内光程差补偿值Ro的取值范围调整为92nm≤Ro≤184nm。 [0091] （Ⅱ）、将正性双曲折单轴A-补偿膜36面外光程差补偿值Rth的取值范围调整为46nm≤Rth≤92nm。 [0092] （Ⅲ）、将负性双曲折单轴C-补偿膜37的补偿值Rth的取值范围调整为Y1≤Rth≤Y2；其中： [0093] Y1=0.0000826x4-0.022868x3+2.4074x2–114.326x+2251.5； [0094] Y2=-0.00006472x4+0.017705x3-1.8284x2+84.4843x-1181.17； [0095] X为正性双曲折单轴A-补偿膜36的面外光程差补偿值Rth。 [0096] 需要说明的是，上述步骤（Ⅰ）、（Ⅱ）和（Ⅲ）并不分先后。 [0097] 在具体实施过程中，调整所述正性双曲折单轴A-补偿膜36的面内光程差补偿值Ro的取值范围在92nm≤Ro≤184nm，并调整所述正性双曲折单轴A-补偿膜36的面外光 程差补偿值Rth的取值范围在46nm≤Rth≤92nm时，通过下式进行调整获得： [0098] Ro=（Nx-Ny）*d1； [0099] Rth=[(Nx+Ny)/2-Nz]*d1； [0100] 其中，Nx为所述正性双曲折单轴A-补偿膜36面内给出的最大折射率的X方向的折射率，Ny为所述正性双曲折单轴A-补偿膜36面内与X方向正交的Y方向的折射率，Nz 为所述正性双曲折单轴A-补偿膜36厚度方向的折射率，d1为所述正性双曲折单轴A-补 偿膜36的厚度，且Nx﹥Ny，Ny =Nz。 [0101] 在具体实施过程中，调整所述负性双曲折单轴C-补偿膜37的补偿值Rth的取值范围在Y1≤Rth≤Y2时，通过下式调整获得： [0102] Rth=[(Mx+My)/2-Mz]*d2； [0103] 其中Mx为负性双曲折单轴C-补偿膜37面内给出的最大折射率的X方向的折射率，My为负性双曲折单轴C-补偿膜面37内与X方向正交的Y方向的折射率，Mz为负性双 曲折单轴C-补偿膜37厚度方向的折射率，d2为负性双曲折单轴C-补偿膜37的厚度，且 Mx=My，My﹥Mz。 [0104] 具体的调整补偿值的过程请参阅上文针对液晶显示器的详细描述，此处不再赘述。 [0105] 本发明实施例主要是针对该液晶显示器在波长550nm、液晶光程差LC△ND在[324.3nm，342.8nm]，液晶预倾角范围为[85°，90°）的两种光学补偿膜：正性双曲折单轴A-补偿膜和负性双曲折单轴C-补偿膜，通过调整上述两种补偿膜的补偿值来减弱大视角 的暗态漏光现象，实施本发明可以有效的增加大视角（非水平，垂直方位角的大视角）的对比度和清晰度。 [0106] 综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。 |
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