液晶显示器及电子装置的制作方法

文档序号:2811011

专利名称::液晶显示器及电子装置的制作方法
技术领域
:本发明涉及一种液晶显示器,特别是涉及一种可改善对比度的液晶显示器。
背景技术
:在平面显示器中,液晶显示器(liquidciystaldisplay;LCD)是最受欢迎的一种。液晶显示器具有两面板以及一液晶层。两面板具有电场产生电极(fieldgeneratingelectrode),如<象素电冲及以及共通电才及。'液晶层i殳置在两面4反之间。通过提供电压予电场产生电极,便可在液晶层产生电场。该电场决定液晶层里的液晶分子的方向,用以调整光线的偏光性(polarization)。目前有许多主要的显示方法,可增加显示器的色域。近来主要的发展为RGBY显示。在RGBY显示中,彩色滤光片具有红(R)色滤光部分、绿(G)色滤光部分、蓝(B)色滤光部分以及黄(Y)色滤光部分。相较于RGB液晶显示器或是RGBW液晶显示器而言,RGBY显示具有较宽的色域。此外,RGBY显示的功率损耗低于RGB液晶显示器。彩色滤光片的红色滤光部分、绿色滤光部分以及蓝色滤光部分的材料及处理已经是完善的,其可减低光线被扩散。虽然红色滤光部分、绿色滤光部分以及蓝色滤光部分可能会发生退极化(depolarization),不过,其所造成退极化的影响是在可允许的范围内。然而,却没有适合的黄色颜料可用来形成彩色滤光片的黄色滤光部分。由于目前的黄色滤光部分会扩散光线,因而造成退极化问题。此退极化问题会降低对比度(contrastratio;CR),并且降低色域。RGBY以及RGyGcB均为主要的显示方法,其均可呈现自然的颜色。举例而言,Sanyo-Epson提供一种RGyGcB显示(色配料及影像处理技术ChromaRich),用以改善色域。这种的显示方式应用在Epson的照片浏览器(P-3000及P-5000)上。然而,经过测试,黄色滤光部分仍会对光线造成退极化影响,因此,这种技术不能应用在液晶显示器之中。E.Peeters等人披露不同的材料,其可应用在内置偏光板,如液向性液晶分子(lyotropicliquidcrystallinedyes)或是光聚合的高布置主客系统(in-situphoto-polymerizertionofhighlyorderedguest-hostsystem)。主客系统可与反应性'液晶二丙烯酸酉旨(reactiveliequidcrystaldiacrylates)有关。光聚合(photo-polymerizertion)可包含二丙烯酸酯掺杂分散色性染料分子(diacrylateswithdichroicdyemolecules),例如二色性偶氮染4牛(DichroicAzoDye)。相关的材料特性请参考E.Peeters、J.Lub、A.A.Stenbakkers及D丄Broer等人所撰写的学术文章,刊登于AdvancedMaterials,2006年第18期第2412-217页,以及E.Peeters、J.Lub、WPNNijssen、丄Steenbakkeres及D丄Broer等人所撰写的学术文章,刊登于EuroDisplay,2005年第165-167页。E.Peeters等人利用内置偏光板取代原本液晶单元(LCDcell)外部的偏光板。不过,他们并没有披露或建议将内置偏光板增加至原本的液晶单元之中。
发明内容本发明提供一种液晶显示器,包括至少一液晶显示单元。液晶显示单元具有液晶层、下面板以及上面板。液晶层设置在上下面板之间。下面板相邻液晶层,并具有第一偏光板。第一偏光板偏振第一光线,用以产生第二光线。第二光线的偏光性为第一方向。上面板相邻液晶层,并设置在下面板的对面。上面板包括,彩色滤光片、第二偏光板以及第三偏光板。彩色滤光片具有至少一滤光部分,用以产生预设颜色。第二偏光板设置在彩色滤光片与液晶层之间。第二偏光板偏振第二光线,用以产生第三光线。第三光线的偏光性为第二方向。第三偏光板设置在彩色滤光片之上。第三偏光板偏振第三光线,用以产生第四光线。第四光线的偏光性为第二方向。该第二方向垂直该第一方向。为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂,下文特举出优选实施例,并配合附图,作详细说明如下。图1为本发明的电子装置的示意图。图2a及2b为本发明的液晶显示器的示意图。图3a及3b分别显示已知彩色液晶显示器的像素示意图。图4a及4b为本发明的液晶显示器的像素结构示意图。附图标记说明51:电子装置;10:液晶显示器;100:液晶层;20:电源供应器;102:共通电才及;105:基底;104:^象素电极;POLlPOL3:偏光板;GL1、GL2:玻璃层EL1、EL2:电极;R:红色滤光部分:B:蓝色滤光部分;CF:彩色滤光片;G:绿色滤光部分Y:黄色滤光部分。具体实施例方式图1为本发明的电子装置的示意图。如图所示,电子装置1包括液晶显示器10以及电源供应器20。电源供应器20耦接液晶显示器10,用以提供电源予液晶显示器IO。在本实施例中,液晶显示器IO为彩色影像显示器,并整合于电子装置1之中。电子装置1可为移动电话、个人数字助理(PDA)、笔记型电脑、桌上型电脑、电视、车用显示器(carmediaplayer)、携带式影像播放器(portablevideoplayer)、数字相机、全球定位系统(GPS)、车用导航系统(carnavigationsystem)、航玄用显示器等等。图2a及2b为本发明的液晶显示器的示意图。如图所示,液晶显示器10包括,液晶层100、共通电极102、像素电极104。像素电极104设置在基底105之上。液晶显示器10还具有多个像素单元(pixelcell)。为方便说明,图2仅显示单一像素单元。在本实施例中。像素单元对应一次像素,并且面积为40|imX40|_im,其厚度为4.15|xm。在其它实施例中,^隊素单元的面积可为20(imX20jim、30,X30(im、39.5,X39.5(im或是30,X6—或是其它非正方形的面积。像素单元的厚度可大于1.5pm。如图所示,液晶层100设置在共通电极102与像素电极104之间。液晶模块以垂直方向排列。图2a并未显示液晶模块,不过有显示垂直方向。像素电极104设置在薄膜晶体管(TFT,未显示)之上,用以切换液晶层IOO。液晶显示器IO可能还具有其它元件,如基底130、彩色滤光片(未显示)以及薄膜晶体管150(如图^所示)。共通电极102、液晶层100以及像素电极104可构成液晶电容。在薄膜晶体管不导通后,液晶电容储存电压。像素电极104根据数据电压,与共通电极102—起产生适合的电场予液晶层IOO的液晶分子。共通电极102可为已知的共通电极,并且可由氧化铟锌(IndiumZineOxide;IZO)或是氧化锡锢(IndiumTinOxide;ITO)所构成。像素电极104亦可由氧化铟锌或是氧化锡铟所构成。图3a及3b分别显示已知彩色液晶显示器的像素示意图。在图3a中,像素具有下面板、玻璃层GLl以及电极EL1,其中下面板具有偏光板(polarizer)POLl。玻璃层GLl设置在偏光板POLl之上。电极EU设置在玻璃层GL1之上。更进一步而言,图3a所显示的像素还具有上面板、玻璃层GL2、彩色滤光片CF以及电极EL2,其中上面板具有偏光板POL2。玻璃层GL2设置在偏光板POL2之下。彩色滤光片CF设置在玻璃层GL2之下。电极EL2设置在彩色滤光片CF之下。偏光板POLl的偏光性方向垂直于偏光板POL2的偏光性方向。在图3a中,偏光板POLl的偏光性方向为x方向,而偏光板POL2的偏光性方向为y方向。图3a所示的彩色滤光片CF具有四个部分,如红色滤光部分R、绿色滤光部分G、蓝色滤光部分B以及黄色滤光部分Y。另外,上述的"之上"以及"之下"取决于定位方向,并非用以限制本发明。电源供应器20耦接于电极EL1及EL2之间。如图3a所示,液晶显示器为垂直配向(verticalalignment;VA)型式,也就是说,当电源供应器20提供低位准(如0V)时,则液晶层100的液晶分子以垂直方向(垂直电极EL1及EL2表面的方向)排列。此时,像素呈现黑色,也就是说,不会有光线透过。不过,本发明并不只可应用在垂直配向型式。本发明还可应用在其它液晶技术,如广一见角才支术(FringeFieldSwitching;FFS)、平面转4奐(In-PlaneSwitching;IPS)、电控双折射模式(ElectricallyControlledBirefringence;ECB)、光学补偿弯曲(OpticallyCompensatedBend;OCB)。在图3a中,光线L由下面板的下方开始,通过偏光板POLl,光线L的偏光性被控制在x方向,如图示右手边的x方向所示。接着,光线L穿过玻璃层GL1以及电极EL1后,其偏光性仍维持在x方向。由于液晶层100的液晶分子以垂直方向排列,故光线L可穿过液晶层100。在穿过液晶层100后,光线L的偏光性仍维持在x方向。接着,光线L穿过电极EL2,并进入彩色滤光片CF。通过彩色滤光片CF的红色滤光部分R、绿色滤光部分G以及蓝色滤光部分B,便可从光线L中,分别取出红色成分、绿色成分以及蓝色成分。由于彩色滤光片CF的红色滤光部分R、绿色滤光部分G以及蓝色滤光部分B并不会影响光线的偏光性,因此,光线L在穿过彩色滤光片CF的红色滤光部分R、绿色滤光部分G以及蓝色滤光部分B后,仍维持x方向的偏光性。然而,由于材料的影响,彩色滤光片CF的黄色滤光部分Y会改变光线的偏光性,因而造成退极性效应(depolarizingeffect)。如图3a的右手边所示,在黄色滤光部分Y与玻璃层GL2之间的接界处,光线L具有x方向偏光性以及少量的y方向偏光性。换句话说,光线L被椭圓形地偏光性化。由于玻璃层GL2不会改变光线的偏光方向,故所有光线L均可通过玻璃层GL2而到达玻璃层GL2与偏光板POL2的交界处。玻璃层GL2会阻挡x方向的光线。因此,通过彩色滤光片CF的红色滤光部分R、绿色滤光部分G以及蓝色滤光部分B的光线均会被玻璃层GL2所阻挡,故彩色滤光片CF的红色滤光部分R、绿色滤光部分G以及蓝色滤光部分B相对于玻璃层GL2的位置会呈现黑色。由于玻璃层GL2不会阻挡y方向的光线,因此,穿过彩色滤光片CF的黄色滤光部分Y的光线的y成分会通过玻璃层GL2,故彩色滤光片CF的黄色滤光部分Y相对于玻璃层GL2的位置会呈现些微的黄光。因而造成像素无法呈现真正的黑色。在图3b的像素结构与图3a相同。不过,在图3b中,由于电源供应器20提供足够的电压(如5V),故4吏得液晶层100的液晶分子以水平方向排列。因此,当偏光性为x方向的光线L进入液晶层100时,光线L的偏光性会被旋转90°(tt/2)。因此,当光线L穿过液晶层IOO后,其偏光性会被转换成y方向。由于彩色滤光片CF的红色滤光部分R、绿色滤光部分G以及蓝色滤光部分B并不会改变光线的偏光方向,故穿过红色滤光部分R、绿色滤光部分G以及蓝色滤光部分B的光线的偏光性仍为y方向。偏光板POL2并不会阻挡穿过彩色滤光片CF的红色滤光部分R、绿色滤光部分G以及蓝色滤光部分B的光线。不过,穿过彩色滤光片CF的黄色滤光部分Y的光线会受到退极性的影响,而产生少量的x方向偏光性。不过,具有y方向偏光性的光线仍穿过偏光板POL2,只是x方向偏光性的光线会被偏光板POL2所阻挡。由于大部分的光线可穿过偏光板POL2,故像素可发出白光。实际上,电极EL2会被切分成许多电极区块,每一电极区块对应彩色滤光片的滤光部分。举例而言,由于彩色滤光片具有红色滤光部分R、绿色滤8光部分G、蓝色滤光部分B以及黄色滤光部分Y,故电极EL2会^^皮切分成第一至第四电极区块,其中第一电极区块对应彩色滤光片的红色滤光部分R,第二电极区块对应彩色滤光片的绿色滤光部分G,第三电极区块对应彩色滤光片的蓝色滤光部分B,第四电极区块对应彩色滤光片的黄色滤光部分Y。电极EL2的每一电极区块会连接至薄膜晶体管。每一薄膜晶体管为独立操作,用以控制每一电极区块所对应的液晶分子为垂直或水平排列。通过控制电极EL1及EL2的电压位准,便可控制穿过液晶层100的光线强度。因此,像素便可呈现所需的颜色。图4a及4b为本发明的液晶显示器的像素结构示意图。在图4a及4b中,与图3a及3b相同的元件以相同的符号表示。图4a及4b与图3a及3b不同之处在于,图4a及4b具有额外的偏光板POL3。偏光板POL3设置在彩色滤光片CF之下。偏光板POL3可称为内置偏光板(incellpolarizer)。在理想状况下,偏光板POL3的偏光性方向与偏光板POL2相同。换言之,偏光板POL3只会让具有y方向的光线通过,并且阻挡具有x方向的光线。然而,在实际状况下,内置偏光板无法完全地阻挡x方向的光线。因此,仍然会有少量x方向的光线穿过偏光板POL3。如图4a所示,偏光板POL3设置在电极EL2与彩色滤光片CF之间,并且重叠彩色滤光片CF的所有颜色成分(如红色滤光部分R、绿色滤光部分G、蓝色滤光部分B以及黄色滤光部分Y)。以下将说明图4a的操作原理。若电源供应器20提供的操作电压为0V时,则液晶层100的所有液晶分子会以垂直方向排列,并且穿过液晶层100的光线的偏光性并不会被改变,其仍维持x方向。在此状态下,穿过电极EL2的光线会有一部分被偏光板POL3所阻挡。穿过偏光板POL3的光线量以及被偏光板POL3阻挡的光线量取决于偏光板POL3的偏振能力(polarizingcapacity)。偏光板POL3无法完全阻挡x方向的光线,故仍有少量的x方向光线穿过偏光板POL3。由于彩色滤光片CF的红色滤光部分R、绿色滤光部分G以及蓝色滤光部分B并不会改变光线的偏光性,故少量的x方向光线仍会穿过彩色滤光片CF的红色滤光部分R、绿色滤光部分G以及蓝色滤光部分B,因而到达偏光板POL2。偏光板POL2接着完全地阻挡少量的x方向光线。然而,进入彩色滤光片CF的黄色滤光部分Y的光线会被扩散成x9方向及y方向黄色光。y方向黄色光可穿过偏光板POL2。因此,像素会发射出少量的黄光。相较于已知的像素(如图3b及3a所示),本发明可具有较高的对比度。若电源供应器20提供高电压位准(如5V)时,液晶层100的液晶分子将以水平方向排列。当具有x方向偏光性的光线进入液晶层100时,光线的偏光性会被旋转90。(兀/2)。因此,穿过液晶层100的光线具有y方向偏光性。在图3b中,穿过液晶层100的光线可穿过彩色滤光片CF的红色滤光部分R、绿色滤光部分G、蓝色滤光部分B、黄色滤光部分Y以及偏光板POL2。在图4a及4b中,偏光板POL3亦不会阻挡y方向的光线,因此,像素可呈现白光。在实际的应用上,电极EL2会被切分成许多电极区块,每一电极区块对应彩色滤光部分(如红色滤光部分R、绿色滤光部分G、蓝色滤光部分B、黄色滤光部分Y)。每一电极区块连接独立的薄膜晶体管。薄膜晶体管可提供电压予相对应的电极区块,使其所对应的液晶分子以垂直或水平方向排列。通过控制电极EL1及EL2的电压,便可控制穿过液晶层100的不同液晶分子的光线量。因此,像素便可呈现所需的颜色。因此,本发明所提供的像素结构可具有优选的黑色效果,并且在像素呈现白光时,也可以具有优选的对比度及色域(colorgamut)。由于偏光板POL3设置在彩色滤光片CF的红色滤光部分R、绿色滤光部分G、蓝色滤光部分B以及黄色滤光部分Y之下,故可利用多频偏振材料(broadbandpolarizermaterial)构成单一偏光板。换言之,该材料为透明型态,并且适用于具有宽频谱的光线L。当然,这样的多频偏振材料是可以让红色、绿色、蓝色以及黄色穿透的。这样的材料可为液向性液晶分子(lyotropicliquidcrystallinedyes)或是光聚合的高布置主客系统(in-situphoto-polymerizertionofhighlyorderedguest-hostsystem)。主客系统可为层列主客系统(smecticguest-hostsystem),并且可与反应性液晶二丙烯酸酉旨(reactiveliquidcrystaldiacrylates)有关。光聚合(photo-polymerizertion)可包含二丙烯酸酯掺杂分散色性染料分子(diacrylateswithdichroicdyemolecules),例如二色性偶氮染料(DichroicAzoDye)。相关的材料特性请参考E.Peeters、J.Lub、A.A.Stenbakkers及D丄Broer等人所撰写的学术文章,刊登于AdvancedMaterials,2006年第18期第2412-217页,以及E.Peeters、J.Lub、WPNNijssen、J.Steenbakkeres及D丄Broer等人所撰写的学术文章,刊登于EuroDisplay,2005年第165-167页。在其它实施例中,偏光板POL3可被切分成至少两部分。在图4b中,偏光板POL3被切分成四个不同的区域,包括区块POL3R、POL3G、POL3B及POL3Y。区块POL3R、POL3G、POL3B及POL3Y均为限度带宽偏光板(limitedbandwidthpolarizer)。换句话说,区块POL3R只传送在红色频宽内的光线,区块POL3G只传送在绿色频宽内的光线,区块POL3B只传送在蓝色频宽内的光线,区块POL3Y只传送在黄色频宽内的光线。在图4b中,每一黄色滤光部分(如红色滤光部分R、绿色滤光部分G、蓝色滤光部分B、黄色滤光部分Y)可传送最大带宽(bandwidth)内的光线。因此,可得到优选的色域。在其它实施例中,可利用两个或三个区块取代区块POL3R、POL3G、POL3B及POL3Y。举例而言,可利用单一区块取代区块POL3R、POL3G及POL3B,其中该单一区块具有多频率光谱,可让红光、绿光以及蓝光通过。在其它实施例中,亦可使用其它的组合。在上述的实施例中,偏光板POL3设置在电极EL2与玻璃层GL2之间。在其它的实施例中,偏光板POL3可设置在液晶层100与电极EL2之间。在本实施例中,以R、G、B、Y的液晶显示器为例。在其它实施例中,本发明的像素结构亦可应用其它彩色液晶显示器之中,这些彩色液晶显示器具有其它颜色的滤光片。换句话说,在本实施例中,液晶显示器具有黄色滤光片,不过,内置偏光板亦可应用在其它显示器,如RGB(高对比度)显示器、或是RGBX显示器,其中X可为黄色Y、白色W或是其它颜色。本发明的像素可应用在移动电话、个人数字助理、笔记型电脑、桌上型电脑、电视、车用多媒体播放器(carmediaplayer)、行动影像播放器(portablevideoplayer)、数字相机、全球定位系统、车用导航系统、航空用显示器等。然而,在真实色彩宽色域显示器(true-colorwidegamutdisplay)中,符合照片纸及相机色域的显示器是重要的。举例而言,真实色彩宽色域显示器可为,照片浏览器(photo-viewer)或是具有预览功能的照片印表机(photo-printer)。虽然本发明已以优选实施例披露如上,然其并非用以限定本发明,任何本领域一般技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更动与润饰,因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。ii权利要求1.一种液晶显示器,包括至少一液晶显示单元,包括液晶层;下面板,相邻该液晶层,并具有第一偏光板,该第一偏光板极化第一光线,用以产生第二光线,该第二光线的极性为第一方向;以及上面板,相邻该液晶层,并设置在该下面板的对面,该上面板包括彩色滤光片,具有至少一滤光部分,用以产生预设颜色;第二偏光板,设置在该彩色滤光片与该液晶层之间,该第三偏光板偏振该第二光线,用以产生第三光线,该第三光线的偏光性为第二方向;以及第三偏光板,设置在该彩色滤光片之上,该第三偏光板偏振该第三光线,用以产生第四光线,该第四光线的偏光性为该第二方向,该第二方向垂直该第一方向。2.如权利要求1所述的液晶显示器,其中该彩色滤光片具有四滤光部分,用以产生白光。3.如权利要求1所述的液晶显示器,其中当该彩色滤光片具有多个滤光部分时,该第二偏光板具有至少二偏光区块,每一偏光区块对应一个或多个的滤光部分。4.如权利要求1所述的液晶显示器,其中该彩色滤光片具有四个彩色滤光部分,并且该第二偏光板具有四个偏光区块,每一个偏光区块对应一个彩色滤光部分。5.如权利要求1所述的液晶显示器,其中该上面板具有电极,该第二偏光板设置在该电极与该彩色滤光片之间。6.如权利要求1所述的液晶显示器,其中该上面板具有电极,该第二偏光板设置在该电极与该液晶层之间。7.如权利要求1所述的液晶显示器,其中该第二偏光板的材料可为液向性液晶分子或是光聚合的高布置主客系统。8.如权利要求7所述的液晶显示器,其中该主客系统为层列主客系统。9.如权利要求1所述的液晶显示器,其中该主客系统与反应性液晶二丙烯酸酯有关。10.—种装置,具有如权利要求1所述的液晶显示器,其中该装置为移动电话、个人数字助理、笔记型电脑、桌上型电脑、电视、车用多媒体播放器、行动影像播放器、数字相机、全球定位系统、车用导航系统、航空用显示器、照片浏览器或是具有预览功能的照片印表机。全文摘要本发明公开了一种液晶显示器及电子装置。液晶显示器具有液晶层、下面板以及上面板。下面板相邻液晶层,并具有第一偏光板。第一偏光板偏振第一光线,以产生第二光线。第二光线的偏光性为第一方向。上面板相邻液晶层,并设置在下面板的对面。上面板包括,彩色滤光片、第二及第三偏光板。彩色滤光片具有至少一滤光部分,用以产生预设颜色。第二偏光板位于彩色滤光片与液晶层之间。第二偏光板偏振第二光线,以产生第三光线。第三光线的偏光性为第二方向。第三偏光板位于彩色滤光片之上,并偏振第三光线,以产生第四光线。第四光线的偏光性为第二方向。第二方向垂直第一方向。文档编号G02F1/1335GK101470294SQ20081018721公开日2009年7月1日申请日期2008年12月18日优先权日2007年12月27日发明者娜塔莉·M·D·狄索德,葛班·J·黑克斯特拉申请人:统宝光电股份有限公司
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