專利名稱：具有可調整視角的液晶顯示器的制作方法
技術領域：
本發明提供一種液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)，尤指一種具有可調整視角(viewing angle)的液晶顯示器。
背景技術：
目前液晶顯示器為一般平面顯示科技的代表。由于液晶顯示器具有輕薄、低耗能、無輻射以及其它優良質量，已成為市場主流，且廣泛應用于筆記型計算機、個人計算機以及其它通信與信息裝置中。再者，在近幾年中，液晶顯示器也有逐漸取代傳統陰極射線管(cathode ray tube，CRT)監視器與CRT電視的趨勢。
隨著液晶顯示器尺寸的增大，傳統扭轉向列(twisted nematic，TN)液晶顯示器的視角極限也越來越明顯。為了改善視角極限，并且讓多位使用者能在各種視角觀察到不失真的影像，先前技術中已有許多擴增視角技術的研究，例如使用視角補償膜、在一像素區域中形成不同的液晶預傾角方向(pre-tilt angle direction)，以至于橫向電場切換型(in-plane switchingtype，IPS type)液晶顯示器的提出。
盡管視角擴增技術已成為提高液晶顯示器對比度的必然趨勢，在某些液晶顯示器的應用中卻希望能夠限制視角，以限制使用者必須由特定的角度才能看到影像。舉例來說，當使用者在公開的場合使用筆記型計算機時，在安全性或隱密性的考慮下，便需要利用視角窄化技術來限制使用者僅能由顯示器正前方看到有用的信息(清晰的影像)，并且避免其它人經由使用者旁邊或是上方等其它角度窺見影像內容。然而，在某些情況下，使用者又可能會希望通過筆記型計算機或個人計算機中和他人分享信息，此時則需要寬廣的視角。因此，具有固定視角的液晶顯示器無法繼續滿足市場的需要，而提供具有可調整視角的多功能液晶顯示器便成為重要的課題。

發明內容
根據本發明的實施例，具有可調視角的液晶顯示器包含一顯示面板與一光源。該顯示面板包含一第一與一第二基板，以及一液晶層設置在第一與第二基板之間，其中液晶層包含一相位延遲(phase retardation，又稱位相差值)具有一預定范圍，其大于由光源產生的光線的波長，使得本發明液晶顯示器能顯示至少一亮態以及至少二暗態，或者顯示至少二亮態以及一暗態。所以本發明液晶顯示器能提供可調整的視角。
本發明驅動方法的另一實施例包含一種具有可調整視角的液晶顯示器。在此方法中，包含提供一液晶顯示器，其中該液晶顯示器在供應電壓為V1或V3時顯示一第一狀態，在供應電壓為V2時顯示一第二狀態，且V1小于V2，而V2小于V3，其中該第一與第二狀態為不相同狀態的一亮態或一暗態，且液晶顯示器包含一穿透率對供應電壓曲線(V-T曲線)，該V-T曲線包含至少一第一區域位于V1與V2之間，以及一第二區域位于V2與V3之間。然后，在V1至V2之間的第一電壓范圍內提供一第一電壓，以使液晶顯示器顯示第一視角，以及在V2至V3之間的第二電壓范圍內提供一第二電壓，以使液晶顯示器顯示一第二視角。
上述液晶顯示器的另一示范實施例包含至少二暗態或二亮態，使得液晶顯示器具有一第一顯示模式以及一第二顯示模式，其中第一顯示模式與第二顯示模式也具有不同的視角。因此，上述液晶顯示器提供了分別具有一廣視角與一窄視角的兩種顯示模式。


圖1為本發明一種具有可調視角的液晶顯示器的部分剖面示意圖。
圖2為圖1所示的液晶顯示器的穿透率對供應電壓的曲線圖。
圖3為圖1所示液晶層的液晶分子的旋轉狀態示意圖。
圖4至圖5分別為第一顯示模式與第二顯示模式等對比度輪廓線。
圖6為本發明另一實施例的液晶顯示器的穿透率對供應電壓的曲線圖。
圖7為包含本發明一實施例的液晶顯示器的一電子裝置實施例的示意圖。
附圖符號說明
2 電子裝置 10 液晶顯示器11液晶顯示面板 12 上基板14下基板 16 液晶層18背光模塊 20、22 偏光片24外框 30 輸入裝置具體實施方式
如圖1所示，本發明具有可調整視角的液晶顯示器10，具有一液晶顯示面板11，其包含一上基板12、一下基板14、一液晶層16設置在上基板12與下基板14之間、兩個偏光片20、22分別設置在上基板12與下基板14的外表面。位于上基板12與下基板14之間的液晶層16具有一間隙(cell gap)d，且間隙d表示液晶層16的高度。液晶顯示面板11可選擇性包含兩個配向膜或配向突出物(圖未顯示)設置在上基板12與下基板14的內表面。在本發明中，液晶顯示面板11為一多區域垂直配向型(multi-domain vertical alignment，MVA)液晶顯示面板。液晶顯示器10應用于一顯示裝置或一電子裝置中。液晶顯示器10還包含有一背光模塊18，作為液晶顯示面板11的背光源，以提供光線給液晶顯示面板11。
液晶顯示器10的液晶層16包含一相位延遲，其定義為「Δn·d」，其中「d」表示液晶顯示面板11的間隙d，而「Δn」表示液晶層16中的液晶分子的雙折射率差(refractive index retardation)。為了提供可調整視角的功能，液晶層16的相位延遲具有大于一預定數值的范圍，而該預定數值可由背光模塊18所產生光線的波長來選定。當液晶層16的相位延遲大于一預定數值時，例如大于550納米(nanometer，nm)，則液晶顯示器10的穿透率對供應電壓曲線(V-T曲線)會有兩個波谷和一個波峰。液晶顯示器10的V-T曲線的波谷與波峰分別表示其暗態與亮態。
液晶顯示器10的穿透率對供應電壓曲線圖顯示在圖2中，其中相位延遲大于550納米且約為605納米。一般而言，液晶顯示器10的V-T曲線可由下例算式所定義T＝T0sin(2β)sin(π·Δn·d/λ) (a)在算式(a)中，「T」表示液晶顯示器10的穿透率；「T0」表示由背光模塊18射出的光線的原始強度；「Δn·d」表示液晶層16的相位延遲；「λ」表示背光模塊射出光線的波長18；而「β」表示偏光片偏振方向與配向液晶層16的夾角。因此，由于液晶層16的相位延遲約為650納米，所以液晶顯示器10的V-T曲線具有兩個波谷A、B以及一個波峰C，如圖2所示。波谷A與B分別表示液晶顯示器10的一暗態(dark state或black state)，而波峰C表示液晶顯示器10的一亮態(bright state或white state)。所以，液晶顯示器10包含一第一顯示模式與一第二顯示模式，而第一與第二顯示模式都分別具有一亮態與一暗態。
本本發明實施例中，該第一顯示模塊具有一暗態(亦即波谷A)對應于約為1.0伏特(voltage，v)的供應電壓以及一亮態(亦即波峰C)對應于約為1.7伏特的供應電壓。因此第一顯示模式對應于V-T曲線的一第一區域，其供應電壓為約1.0伏特至1.7伏特。另一方面，第二顯示模式具有一亮態(即波峰C)，其對應于約1.7伏特的供應電壓，以及具有一暗態(即波谷B)，對應于約5.0伏特的供應電壓。亦即第二顯示模式對應于V-T曲線的一第二區域，其供應電壓為約1.7伏特至5.0伏特。
圖3為圖1所示液晶層16的液晶分子的旋轉狀態示意圖。箭頭方向表示供應電壓增加的方向。如圖3所示，當供應電壓為1.0伏特時，液晶顯示器10具有一第一暗態。隨著供應電壓增加，液晶分子會旋轉。當供應電壓變成1.7伏特時，液晶顯示器10具有一亮態。而當供應電壓為5.0伏特時，液晶顯示器10具有一第二暗態。
圖4至圖5分別為第一顯示模式與第二顯示模式的等對比度輪廓線(equal contrast ratio contour)圖，其中各圖的最大刻度為80度。如圖4所示，第一顯示模式在約30度時，對比度為500，而第一顯示模式在大于80度時仍然具有50的對比度。所以，第一顯示模式為一廣視角模式，在實驗上其視角可高達170度。請參考圖5，對比度10與對比度50的等對比輪廓線分別位于刻度40度與20度之內，因此第二顯示模式的視角小于40度。所以，第二顯示模式為一窄視角模式。
根據本實施例，由于第一顯示模式與第二顯示模式分別為一廣視角模式與一窄視角模式，因此液晶顯示器10在第一顯示模式與第二顯示模式時具有不同的兩種視角。在操作液晶顯示器10時，使用者可以根據其需要，通過控制液晶顯示器10以提供不同的供應電壓范圍給液晶顯示面板11，而將液晶顯示器10切換到第一顯示模式或第二顯示模式。舉例來說，如果使用者喜歡在保有隱私的情況下使用液晶顯示器10，他可以將液晶顯示器10設定為第二顯示模式，使得液晶顯示器10的顯示模式具有一窄視角，如圖2所示V-T曲線的第二區域，同時其供應電壓設定在約1.7伏特至5.0伏特的范圍內。然而，當使用者希望將顯示畫面與他人分享時，他可以將液晶顯示器10設定至第一顯示模式，使其具有一寬視角，具有如圖2所示V-T曲線的第一區域。在此情況下，供應電壓設定在約1.0伏特至1.7伏特的范圍內。
然而，本發明的精神并沒有限制液晶顯示器所具有的暗態或亮態的數量。舉例來說，在本發明的第二實施例中，液晶顯示器可具有二亮態以及只有一暗態，并且通過提供不同的供應電壓范圍而具有不同視角的兩種顯示模式，其中上述兩種顯示模式在其暗態時具有相同的供應電壓值，但在亮態時具有不同的供應電壓值。
圖6為本發明另一實施例的液晶顯示器的V-T曲線圖。根據算式(a)，當相位延遲數值夠高時，V-T曲線可能具有多個波峰W1、W2、W3以及多個波谷B1、B2、B3。所以，設計者可以選擇多個供應電壓范圍以將液晶顯示器設定出具有各種視角的多種顯示模式。例如設計者可以設定對應于第一供應電壓范圍V1至V2的第一顯示模式，設定對應于第二供應電壓范圍V3至V4的第二顯示模式，以及設定第三供應電壓范圍V5至V6的第三顯示模式。所以液晶顯示器在波谷B1、B2、B3具有三個暗態，而在波峰W1、W2、W3具有三個亮態。換句話說，當供應電壓約為V1、V3或V5時，液晶顯示器顯示暗態，而當供應電壓約為V2、V4或V6時，液晶顯示器則顯示亮態。再者，液晶顯示器也具有三種V-T曲線范圍第一顯示模式的B1-W1曲線、第二顯示模式的B2-W2曲線以及第三顯示模式的B3-W3曲線。另一方面，設計者可依據需求而設定各種顯示模式的供應電壓范圍，以將液晶顯示器設計為只有兩種顯示模式或多于三種的顯示模式。此外，多個顯示模式可以具有共同的暗態或共同的亮態。
另一方面，設計者可以通過決定液晶顯示器的相位延遲數值而設計液晶顯示器的V-T曲線。在決定相位延遲(由「Δn·d」所定義)時，液晶層的雙折射率差以及間隙為可變系數。此決定方式一方面可依據液晶分子的雙折射率性質來選擇液晶分子種類，其與液晶分子的雙折射率差相關。另一方面，設計者可以調整液晶顯示器的液晶層的間隙「d」。由于相位延遲與間隙成正比關系，因此當液晶層有較大間隙時，相位延遲也會有較大數值。所以，設計者可以調整間隙的數值而得到較佳的相位延遲數值，以產生較佳的V-T曲線，使得設計者也可以選擇較佳的供應電壓范圍來決定出具有不同視角的各種顯示模式。根據本發明不同的實施例，液晶顯示器的相位延遲數值可以介于約500納米至900納米之間。
圖7為包含本發明液晶顯示器實施例的一電子裝置實施例的示意圖。電子裝置2可為一攜帶式裝置，例如個人數字助理(personal digitalassistant，PDA)、筆記型計算機、平板計算機、手機或一監視顯示裝置等。一般而言，電子裝置2包含一外框24、如圖1所示的一液晶顯示器10以及一輸入裝置30。再者，輸入裝置30操作耦合于液晶顯示器并提供一輸出電壓以使液晶顯示器顯示影像。
根據本發明的各種實施例，是設計約500至900納米的相位延遲數值以提供具有至少兩個波峰或至少兩個波谷的V-T曲線的液晶顯示器。因此，液晶顯示器能包含至少兩個暗態或至少兩個亮態，并且具有至少兩種顯示模式，其中一種顯示模式為一廣視角模式，而另一種顯示模式為一窄視角模式。所以，本發明液晶顯示器具有可調整的視角。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種具有可調整視角的液晶顯示器，其包含有一第一與一第二基板；一液晶層，設置在該第一與該第二基板之間；以及一光源；其中該液晶層包含一相位延遲，該相位延遲具有一預定數值范圍，大于由該光源射出的光線的波長。
2.如權利要求1所述的液晶顯示器，其中當一供應電壓為V1或V3時，該液晶顯示器顯示一第一狀態，而當一供應電壓為V2時，該液晶顯示器顯示一第二狀態，且V1小于V2，而V2小于V3，其中該第一與第二狀態為不相同狀態的一亮態或一暗態。
3.如權利要求2所述的液晶顯示器，其中該液晶顯示器在供應電壓為V1與V3時顯示二暗態，且在供應電壓為V2時顯示一亮態。
4.如權利要求2所述的液晶顯示器，其中該液晶顯示器在供應電壓為V1與V3時顯示二亮態，且在供應電壓為V2時顯示一暗態。
5.如權利要求2所述的液晶顯示器，其中該液晶顯示器包含一穿透率對供應電壓曲線，該穿透率對供應電壓曲線包含至少一第一區域介于V1與V2之間，以及一第二區域介于V2與V3之間。
6.如權利要求5所述的液晶顯示器，其中該穿透率對供應電壓曲線包含兩個波峰以及一個波谷，且該液晶顯示器顯示二亮態以及一暗態。
7.如權利要求5所述的液晶顯示器，其中該穿透率對供應電壓曲線包含兩個波谷以及一個波峰，且該液晶顯示器顯示二暗態以及一亮態。
8.如權利要求5所述的液晶顯示器，其中該液晶顯示器在該第一區域中的視角與該液晶顯示器在該第二區域中的視角不相同。
9.如權利要求1所述的液晶顯示器，其中該相位延遲的預定數值范圍為約500至900納米之間。
10.如權利要求1所述的液晶顯示器，其中該相位延遲定義為「Δn·d」，其中符號「d」表示該液晶顯示器的一液晶層的間隙，而符號「Δn」表示該液晶顯示器的液晶分子的雙折射率差。
11.如權利要求1所述的液晶顯示器，其中該液晶顯示器包含二亮態以及二暗態。
12.一種電子裝置，包含如權利要求1所述的液晶顯示器；以及一輸入裝置操作耦合于該液晶顯示器并提供一輸入電壓以使該液晶顯示器顯示影像。
13.一種驅動一液晶顯示器具有可調整視角的方法，其包含有提供一液晶顯示器，其中該液晶顯示器在供應電壓為V1或V3時顯示第一狀態，在供應電壓為V2時顯示第二狀態，且V1小于V2，而V2小于V3，其中該第一與該第二狀態為不相同狀態的一亮態或一暗態，且該液晶顯示器包含一穿透率對供應電壓曲線，該穿透率對供應電壓曲線包含至少一第一區域位于V1與V2之間，以及一第二區域位于V2與V3之間；在V1至V2之間的第一電壓范圍內提供一第一電壓，以使該液晶顯示器顯示一第一視角；以及在V2至V3之間的第二電壓范圍內提供一第二電壓，以使該液晶顯示器顯示一第二視角。
14.如權利要求13所述的方法，其中該穿透率對供應電壓曲線包含有兩個波峰以及一個波谷，且該第一狀態為一亮態，而該第二狀態為一暗態。
15.如權利要求13所述的方法，其中該穿透率對供應電壓曲線包含有一個波峰以及兩個波谷，且該第一狀態為一暗態，而該第二狀態為一亮態。
16.如權利要求13所述的方法，其中該液晶顯示器的相位延遲的數值范圍為約500至900納米。
17.如權利要求13所述的方法，其中該液晶顯示器的相位延遲定義為「Δn·d」，其中符號「d」表示該液晶顯示器的液晶層的間隙，而符號「Δn」表示該液晶顯示器的液晶分子的雙折射率差，且該方法還包含一步驟，通過調整該液晶層的該間隙以決定出該相位延遲的數值。
全文摘要
本發明提供一種具有可調整視角的液晶顯示器，其包含有一第一與一第二基板、一液晶層設置在第一與第二基板之間，以及一光源。其中液晶層包含一相位延遲，其具有一預定數值范圍，大于由光源射出的光線的波長，使得液晶顯示器能顯示至少一亮態以及至少二暗態，或者顯示至少二亮態以及一暗態。所以該液晶顯示器能提供可調整的視角。
文檔編號G09G3/36GK101055358SQ200710090998
公開日2007年10月17日 申請日期2007年3月30日 優先權日2006年4月12日
發明者林啟湟 申請人:統寶光電股份有限公司