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1. CN102213869 - Liquid crystal display panel

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液晶显示面板


技术领域
本发明是有关于一种液晶显示面板,且特别是有关于一种具有防窥效果的液晶显示面板。 
背景技术
一般而言,显示器为了使画面能提供给多个观看者,通常具有广视角的显示效果,但在某些时候或场合,例如在阅读机密信息或输入密码时,广视角的显示效果却容易使机密信息被旁人所窥视而造成机密信息外泄。因此,为了满足提供给多个观看者以及在公众场合处理机密信息的两种不同需求,具有可切换广视角显示模式与窄视角显示模式的可调整视角的显示器逐渐成为显示器市场的主流商品之一。 
现有显示器的防窥机制大致上可分为下列数种技术: 
一、显示器外表面直接加装防窥片: 
一般防窥片主要是通过抑制大视角的亮度,使侧视的观看者无法清楚的读取所显示的信息,达到隐私保护的效果。虽然方法简单,材料也容易取得,但因为属于额外加上一片光学膜片,会影响原本正视时显示器的光学特性及显示质量,而且也需要手动切换防窥与否,造成使用者在使用上较不方便。 
二、背光源控制: 
利用原本出射光具有高度准直性的背光源,搭配一可电压控制的扩散片,例如高分子分散液晶膜(PDLC),通过关电压时可电压控制的扩散片会将准直光扩散,造成在侧视时有光源出射,以提供广视角显示模式;开电压时可电压控制的扩散片不会对原本的准直光造成扩散的作用,以达成窄视角的显示模式。此方法主要是通过控制背光的出射角度,来调整侧视的亮度,使侧视的人无法读取显示信息。在理想上虽可以完美的避免其它人员窥视信息,且切换方便,但实际应用上因为光路控制不易,无法达成完全的准直光,虽然可以降低背光源在大视角的分布,但却无法将大视角的亮度完全降至无法辨识,因此在 防窥表现上无法得到令人满意的效果。 
三、外加视角控制模块单元: 
在原本正常显示的显示模块(面板)上,再外加另一片视角控制模块(面板),通过电压控制视角控制模块的开关来切换广视角显示模式与窄视角显示模式。此方法在广视角显示模式时,不会对原本的影像显示造成任何干扰或破坏,能保有原本影像的质量。而在窄视角显示模式下,侧视的亮度会被明显的抑制,而使得侧视的人不易判读影像所显示的信息。但因为是由两片模块所组成,整体重量及厚度皆增加一倍,相对上成本也大幅的提高。 
由上述可知,现有显示器的防窥技术在达到防窥效果的同时往往需要牺牲原有的部分特性,如显示质量、光学特性、厚度以及重量等,因此现有防窥技术仍具有改善的空间。 
发明内容
本发明提供一种液晶显示面板,可兼具防窥效果与良好的显示质量。 
本发明提供一种液晶显示面板,是对像素结构本身进行设计,不需要额外浪费开口率去设计干扰像素,也不需要额外附加视角控制模块单元(面板),且不需要大幅更动像素制程,便能提供良好的防窥效果以及显示质量。 
为具体描述本发明的内容,在此提出一种液晶显示面板,包括:至少一第一区域以及至少一第二区域,其中第一区域以及第二区域分别具有多个次像素。每一次像素包括至少一第一像素电极区以及至少一第二像素电极区。第一像素电极区被一第一水平基准线以及一第一垂直基准线划分为多个第一配向子区。第一配向子区分别具有一个液晶配向,且第一配向子区的液晶配向各不相同。第二像素电极区被一第二水平基准线以及一第二垂直基准线划分为多个第二配向子区。第二配向子区分别具有一个液晶配向,且第二配向子区的液晶配向各不相同。第二水平基准线将第二像素电极区划分为面积不对等的一第三配向区以及一第四配向区。当液晶显示面板处于一窄视角显示模式时,位于第一区域内的第一像素电极区的驱动电压小于第一区域内的第二像素电极区以及第二区域内的第一与第二像素电极区的驱动电压,第一区域内的第二像素电极区在显示一第一正视亮度时的驱动电压实质上大于第二区域内的第一像素电极区以及第二像素电极区在显示第一正视亮度时的驱动电压。 
本发明还提出一种液晶显示面板,具有多个次像素,其中每一次像素包括至少一第一像素电极区与一第二像素电极区。在第二像素电极区中,具有至少一个液晶配向方向,且液晶配向方向的分量总和,造成在上半视角方向与下半视角方向的光通量不相同,以及,所有第一像素电极区的驱动电压小于第二像素电极区的驱动电压。 
本发明另提出一种液晶显示面板,包括至少一第一区域以及至少一第二区域,第一区域以及第二区域分别具有多个次像素,每一次像素包含至少一第一像素电极区与一第二像素电极区。其中:至少一第一像素电极区或第二像素电极区内,具有至少一个液晶配向方向,且液晶配向方向的分量总和,造成在上半视角方向与下半视角方向的光通量不相同;并且,当液晶显示面板处于一窄视角显示模式时,位于第一区域内的第一像素电极区在显示一第一正视亮度时的驱动电压实质上小于第一区域内的第二像素电极区以及第二区域内的第一与第二像素电极区在显示第一正视亮度时的驱动电压,而第一区域内的第二像素电极区在显示第一正视亮度时的驱动电压实质上大于第二区域内的第一像素电极区以及第二像素电极区在显示第一正视亮度时的驱动电压。 
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合所附图式作详细说明如下。 
附图说明
图1绘示依照本发明的一实施例的一种液晶显示面板的局部显示区域; 
图2A绘示图1的液晶显示面板上的一个次像素上的各区域的液晶分布配比的示意图; 
图2B绘示图2A的次像素的像素结构; 
图3绘示可应用于图1的液晶显示面板上的另一种像素结构; 
图4A与4B分别绘示次像素的第一像素电极区以及第二像素电极区在各视角的相对亮度分布情形; 
图5A与5B分别绘示第二像素电极区在不同驱动电压下,水平方向上与垂直方向上的视角与穿透率的关系图; 
图6A与6B分别绘示图1的液晶显示面板在广视角显示模式与窄视角显示模式下的显示状态; 
图7绘示在窄视角显示模式下图1的液晶显示面板上的各区域的液晶配向趋势; 
图8A与8B分别绘示第二区域以及第一区域在窄视角显示模式下的各视角的相对亮度分布情形; 
图9绘示图1的液晶显示面板的防窥对比分布情形; 
图10A绘示使用者正视液晶显示面板的显示面所实际观察到图6B的各区块的显示状态; 
图10B-10F分别绘示使用者在液晶显示面板的显示面的各个方位角上,以相同的侧视角度实际观察到的各区块的显示状态; 
图11A与11B分别绘示对次像素内部的第一像素电极区与第二像素电极区的排列进行变更后的液晶显示面板在广视角显示模式与窄视角显示模式下的显示状态; 
图12A-12C分别绘示液晶显示面板在窄视角显示模式下,使第二区域的第一像素电极区与第二像素电极区具有不同正视亮度配比的显示状态; 
图13A-13C分别绘示第一区块或第二区块在水平方向(方位角为0°)上、方位角为45°以及垂直方向(方位角为90°)上的侧视穿透率与显示灰阶的关系曲线; 
图14绘示依据本发明的一实施例的配向方向夹角的定义; 
图15绘示采用图14所定义的不同的配向方向夹角下的视角与显示亮度的关系图; 
图16A与16B分别绘示调整第一像素电极区与第二像素电极区的驱动电压大小,以改善在广视角模式下的上半平面视角的色偏以及下半平面视角的色偏的两种设计; 
图17A-17C绘示液晶显示面板在广视角显示模式下不同方位角的显示灰阶与穿透率的关系图。 
其中,附图标记: 
100:液晶显示面板 
100a:次像素 
102:第一区域 
104:第二区域 
110:第一像素电极区 
110a:第一配向子区 
112:第一配向区 
114:第二配向区 
120:第二像素电极区 
120a:第二配向子区 
122:第三配向区 
124:第四配向区 
200、210、220:像素电极 
202:配向狭缝 
212:第一水平主干 
214:第一垂直主干 
216:第一分支 
222:第二水平主干 
224:第二垂直主干 
226:第二分支 
A1~A4:液晶配向 
B1~B4:液晶配向 
D1:数据线 
E1~E4、F1~F4、Q1~Q4:象限 
G1、G2:扫描线 
H1:第一水平基准线 
H2:第二水平基准线 
V1:第一垂直基准线 
V2:第二垂直基准线 
K1:第一配向分量 
K2:第二配向分量 
K3:第三配向分量 
K4:第四配向分量 
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述,但不作为对本发明的限定。 
本发明针对液晶显示面板的像素进行设计,将每一次像素分为一第一像素电极区以及一第二像素电极区,使得两个像素电极区的个别视角具有非对称性,但彼此在选定轴向(predetermined axis)上具有镜像对称的特性。因此,当液晶显示面板处于广视角显示模式时,每一次像素中的第一像素电极区以及第二像素电极区皆会贡献亮度,因此使得第一像素电极区以及第二像素电极区在同时开启下,像素特性与一般正常的显示器相同,具有对称的特性,让使用者在正视与侧视下皆能正常观看。 
在切换至窄视角显示模式时,通过将液晶显示面板区分为多个区域,并对于不同区域的第一像素电极区以及第二像素电极区给予不同的驱动电压,造成在画面中的特定区域上的视角具有非对称性,又针对相邻区域给予不同驱动电压但维持相同的正视亮度(gamma)特性,造成不同区域具有相同的正视表现,但在侧视下具有相异的视角非对称性。如此一来由于不同区域间的视角非对称性差异,会造成使用者在侧视时看见亮暗反差干扰图案,来达成防窥的效果。同时,由于不同区域对于正视的贡献程度都相同,所以能让使用者正视显示画面时不受到影响。 
从广义的角度来看,本发明的设计概念可以应用在各种合适的显示面板上,来达成防窥效果。通过控制第二像素电极区中的液晶配向方向的分量总和,来造成在上半视角方向与下半视角方向的光通量不相同,并且控制所有第一像素电极区的驱动电压小于第二像素电极区的驱动电压来达到前述防窥效果。 
此外,本发明可以让第一像素电极区和第二像素电极区具有相同的驱动电压或不同的驱动电压,其中,以不同电压来驱动第一像素电极区和第二像素电极区,有助于改善广视角下的上半视角或下半视角的色偏现象。 
另外,考虑水平方向的非对称视角分布可能造成相邻区域间的视差,而导致正视的使用者观看时产生头晕的问题,本发明可以选择在液晶显示面板的垂直方向(纵向)上形成非对称性的视角分布。 
另外,本发明可调整第一像素电极区以及第二像素电极区的正视亮度分配,以减轻正视时相邻区域的边界次像素相邻接,而产生明显的亮线或暗线的 问题,并可兼顾侧视时的防窥效果。 
另一方面,针对水平方向的防窥能力,本发明还可进一步调整第一像素电极区以及第二像素电极区的驱动电压配比,来造成在侧视角下灰阶与亮度的分布有灰阶反转的现象,以加强防窥效果。 
下文由多个角度出发,搭配图式,逐一说明本发明的技术重点。其中为了造成在上半视角方向与下半视角方向的光通量不相同,下列实施例以PSA面板的液晶配向设计为例来说明本发明的技术方案。然而,实际上,除了调整液晶配向之外,本发明也可以通过其它已知的技术来形成不同的光通量,以符合本发明的设计概念,进而达到良好的防窥效果以及显示质量。 
一、垂直方向不对称液晶配向的像素设计与光学特性 
首先,图1绘示依照本发明的一实施例的一种液晶显示面板的局部显示区域。图2A绘示图1的液晶显示面板上的一个次像素上的各区域的液晶分布配比的示意图。图2B绘示图2A的次像素的像素结构。 
如图1、2A与2B所示,液晶显示面板100被分为至少一个第一区域102以及至少一个第二区域104。图1绘示各两个第一区域102以及第二区域104做为示例。第一区域102以及第二区域104分别是由多个次像素100a所组成,其中次像素100a的颜色,包含例如红色(R)、绿色(G)、蓝色(B),但不限于此。于其它实施例,次像素100a的颜色可为色彩坐标上的颜色,例如:白色、黄色、紫色、橘色等等。每一次像素100a包括一第一像素电极区110以及一第二像素电极区120。第一像素电极区110被一第一水平基准线H1以及一第一垂直基准线V1划分为多个第一配向子区110a,且所述第一配向子区110a分别具有不同的液晶配向A1~A4。更具体而言,本实施例的第一垂直基准线V1均分第一像素电极区110,较佳地,使第一像素电极区110的液晶配向沿第一垂直基准线V1呈镜向对称。即,液晶配向A1与A2沿第一垂直基准线V1呈镜向对称,而液晶配向A3与A4沿第一垂直基准线V1呈镜向对称。必需说的是,于其它实施例中,第一垂直基准线V1均分第一像素电极区110,但是,液晶配向A1与A2沿第一垂直基准线V1可不呈镜向对称,且液晶配向A3与A4沿第一垂直基准线V1亦可不呈镜向对称,仍可满足本实施例的设计方式。此外,为形成视角上的非对称性,第一水平基准线H1,较佳地,将第一像素电极区110划分为面积不对等的一第一配向区112以及一第二配向区114,但 不限于此。于其它实施例中,亦可将第一像素电极区110划分为面积实质上对等的第一配向区112以及第二配向区114。此时,第一像素电极区110划分为面积实质上对等的第一配向区112以及一第二配向区114的视角上效果与第一像素电极区110划分为面积不对等的第一配向区112以及第二配向区114的视角上效果相比尚可接受。 
第一配向区112具有沿第一垂直基准线V1的第一配向分量K1。此第一配向分量K1例如是液晶配向A1与A2沿第一垂直基准线V1的分量总和。第二配向区114具有沿第一垂直基准线V1的第二配向分量K2。此第二配向分量K2例如是液晶配向A3与A4沿第一垂直基准线V1的分量总和。在本实施例中,第一配向分量K1与第二配向分量K2的方向相反,且第一配向分量K1实质上大于第二配向分量K2。 
第二像素电极区120被一第二水平基准线H2以及一第二垂直基准线V2划分为多个第二配向子区120a。各第二配向子区120a分别具有一个液晶配向B1~B4,且各第二配向子区120a的液晶配向B1~B4各不相同。更具体而言,本实施例的第二垂直基准线V2均分第二像素电极区120,使第二像素电极区120的液晶配向B1~B4沿第二垂直基准线V2呈镜向对称。即,液晶配向B1与B2沿第二垂直基准线V2呈镜向对称,而液晶配向B3与B4沿第二垂直基准线V2呈镜向对称。必需说的是,于其它实施例中,第二垂直基准线V2均分第二像素电极区120,但是,液晶配向B1与B2沿第二垂直基准线V2可不呈镜向对称,且液晶配向B3与B4沿第二垂直基准线V2亦可不呈镜向对称,仍可满足本实施例的设计方式。其中,第一垂直基准线V1实质上平行于第二垂直基准线V2。此外,为形成视角上的非对称性,第二水平基准线H2将第二像素电极区120划分为面积不对等的一第三配向区122以及一第四配向区124。 
第三配向区122具有沿第二垂直基准线V2的第三配向分量K3。此第三配向分量K3例如是液晶配向B1与B2沿第二垂直基准线V2的分量总和。第四配向区124具有沿第二垂直基准线V2的第四配向分量K4。此第四配向分量K4例如是液晶配向B3与B4沿第二垂直基准线V2的分量总和。在本实施例中,第三配向分量K3与第四配向分量K4的方向相反,且第三配向分量K3实质上小于第四配向分量K4。 
本发明可通过各种方式来达成前述各个不同角度的液晶配向。以图2B所绘示的像素结构为例,本实施例通过在次像素100a的像素电极200上形成不同走向的配向狭缝202,以通过配向狭缝202的走向来决定液晶分子的倾倒方向。更具体而言,请同时参考图2A与2B,每个次像素100a的第一像素电极区110以及第二像素电极区120内分别具有相互独立的第一像素电极210与第二像素电极220,且每个次像素100a例如是由两条扫描线G1、G2搭配一条数据线D1来驱动,其中扫描线G1与数据线D1控制第一像素电极210,而扫描线G2与数据线D1控制第二像素电极220。通过此布局,本实施例可以选择对第一像素电极210与第二像素电极220施加相同或是不同的驱动电压,以使第一像素电极区110以及第二像素电极区120呈现实质上相同或不同的显示灰阶。实际上,第一像素电极210与第二像素电极220需要独立驱动,虽然本实施例是以两条扫描线G1、G2搭配一条数据线D1的驱动方式作为范例,但在本发明其它实施例中,还可以采用一条扫描线搭配两条数据线的驱动方式或是其它可能的驱动方式。 
此外,本实施例的第一像素电极210包括一第一水平主干212、一第一垂直主干214以及多个第一分支216,其中第一水平主干212沿着第一水平基准线H1设置,第一垂直主干214沿着第一垂直基准线V1设置,使得第一水平主干212以及第一垂直主干214将第一像素电极区110分为对应前述四个第一配向子区110a的四个象限E1~E4。其中,第一水平主干212与第一垂直主干214交错,较佳地,以垂直为范例,但不限于,亦可交错成其它角度,例如:45度、60度、80度、110度、130度或其它合适的角度。各象限E1、E2、E3或E4分别具有一组平行设置的第一分支216,相邻两第一分支216之间形成配向狭缝202,而各象限E1、E2、E3或E4的第一分支216以及配向狭缝202的走向实质上平行于所对应的第一配向子区110a的液晶配向A1~A4。换言之,本实施例通过第一分支216以及配向狭缝202的走向来决定所对应的第一配向子区110a的液晶配向A1~A4。 
同理,本实施例的第二像素电极220包括一第二水平主干222、一第二垂直主干224以及多个第二分支226,其中第二水平主干222沿着第二水平基准线H2设置,第二垂直主干224沿着第二垂直基准线V2设置,使得第二水平主干222以及第二垂直主干224将第二像素电极区120分为对应前述四个第二 配向子区120a的四个象限F1~F4。其中,第二水平主干222与第二垂直主干224交错,较佳地,以垂直为范例,但不限于,亦可交错成其它角度,例如:约45度、约60度、约80度、约110度、约130度或其它合适的角度。各象限F1、F2、F3或F4分别具有一组平行设置的第二分支226,相邻两第二分支226之间形成配向狭缝202,而各象限F1、F2、F3或F4的第二分支226以及配向狭缝202的走向实质上平行于所对应的第二配向子区120a的液晶配向B1~B4。换言之,本实施例通过第二分支226以及配向狭缝202的走向来决定所对应的第二配向子区120a的液晶配向B1~B4。 
在本实施例中,是以使用者观看液晶显示面板100时的水平方向与垂直方向来定义前述第一水平基准线H1以及第一垂直基准线V1。从另一角度来看,第一水平基准线H1可能平行于液晶显示面板100的扫描线G1或G2,而第一垂直基准线V1可能平行于液晶显示面板100的数据线D1。当然,以扫描线G1或G2或数据线D1来定义第一水平基准线H1以及第一垂直基准线V1的方式仅是举例。实际上,在本发明其它实施例中,液晶显示面板100的扫描线可能是采垂直走向,而液晶显示面板100的数据线可能是采水平走向。此端视液晶显示面板100实际的像素设计,本发明不以此为限。 
本发明在次像素中,较佳地,形成非对称的配向子区,以形成视角上的非对称性。就上述实施例而言,较佳地,将第一像素电极210的第一水平主干212以及第二像素电极220的第二水平主干222作垂直方向的偏移,使得第一像素电极区110中的第一配向区112实质上大于第二配向区114,且第二像素电极区120中的第三配向区122实质上小于第四配向区124。必需说明的是,在其它实施例中,第一像素电极210的第一水平主干212不作垂直方向的偏移,而第二像素电极220的第二水平主干222作垂直方向的偏移,仍可以实现视角上的非对称性。如此,在每一次像素100a中,第一像素电极区110的液晶配向A1、A2所占的比例会实质上大于液晶配向A3、A4所占的比例。此外,在每一次像素100a中,第二像素电极区120的液晶配向B1、B2所占的比例会实质上小于液晶配向B3、B4所占的比例。 
当然,本发明也可以如图3所示,让第一像素电极310的第一水平主干312垂直向下偏移至第一像素电极区110的边缘,以将第一配向区112极大化;同时,让第二像素电极320的第二水平主干322垂直向上偏移至第二像素电极 区120的边缘,以将第四配向区124极大化。换言之,本发明可以改变第一水平主干312以及第二水平主干322的偏移量,以调整第一像素电极区110以及第二像素电极区120的液晶配向比例,符合实际的设计需求。 
基于前述的非对称的配向子区设计,次像素100a在各视角上的光学特性可用图4A与4B以及图5A与5B来说明。图4A与4B以及图5A与5B是以垂直纸面的方向来观看次像素100a所得到的结果。以液晶配向A1、A2、A3、A4分别为约225°、约315°、约45°、约135°,以及液晶配向B1、B2、B3、B4分别为约225°、约315°、约45°、约135°为例,图4A与4B绘示次像素100a的第一像素电极区110以及第二像素电极区120在各视角的相对亮度分布情形(Iso-luminance Contour or Iso-luminance Curve),图5A与5B则绘示第二像素电极区120在不同驱动电压下,水平方向上与垂直方向上的视角与穿透率的关系图。在此,液晶配向A1~A4、B1~B4的角度被定义为图4A与4B中的约0度基准线与图2A中的液晶配向A1~A4、B1~B4的箭头方向的夹角。 
由图4A与4B可知,第一像素电极区110的液晶配向A1(约+45°)以及A2(约+135°)占较大比例,其穿透率亮度贡献主要为上方的侧视与中央的正视,而第二像素电极区120的液晶配向B3(约-135°)以及B4(约-45°)占较大比例,其穿透率亮度贡献主要为下方的侧视与中央的正视。此处的正视是指观察者的眼睛的视线延伸至(即视角方向)垂直于液晶显示面板100的显示面(即显示面板外表面)时的视角。 
此外,由图5A与5B可知,除了在高电压驱动下的高灰阶之外,其余电压灰阶在上下方向上皆具有亮度不同的差异,因此本发明可利用此特性来设计在侧视方向上具有干扰效果的液晶显示面板。此外,由图5A与5B还可得知,在不同驱动电压下,水平方向上左右各约5°视角的灰阶亮度实质上相等,即水平方向上具有对称的视角分布,可避免使用者在观看时因为视差而产生头晕的问题。 
本发明的液晶显示面板的运作时可分为广视角显示模式与窄视角显示模式来进行说明。图6A与6B分别绘示图1的液晶显示面板100在广视角显示模式与窄视角显示模式下的显示状态。在此,广视角的侧视(polar angle)角度范围约为10°~170°之间,而窄视角的可视范围约为45°~135°之间。 
首先,如图6A所示,在广视角显示模式下,液晶显示面板100的每个次 像素100a,包含第一像素电极区110以及第二像素电极区120,可采用实质上相同或不同的电压驱动,例如图6A、图16A、图16B所示的三种设计。就图6A的设计而言,由前述图4A与4B以及图5A与5B所示的光学特性可知,在正视或侧视观看第一区域102与第二区域104时,皆得到实质上相同的亮度值,故不会产生干扰。此时第一区域102与第二区域104的第一像素电极区110与第二像素电极区120是以实质上相同的电压配比在驱动。 
再者,如图6B所示,当切换至窄视角显示模式时,第一区域102与第二区域104是以不同的电压驱动方式施加在第一像素电极区110与第二像素电极区120。 
更详细而言,第一区域102内的每个次像素100a的第一像素电极区110会被关闭(不致能)或施加一实质上小于其它像素电极区的驱动电压,而第二像素电极区120为开启的状态,其中由于第二像素电极区120的液晶配向B3(约45°)以及B4(约135°)占实质上较大比例,因此第一区域102整体的光学特性会倾向液晶配向B3(约45°)以及B4(约135°)。此外,第二区域104内的每个次像素100a的第一像素电极区110以及第二像素电极区120皆为开启的状态。此时,在窄视角显示模式下,液晶显示面板100上各区域的液晶配向趋势大致会如图7所示。 
另外,为了保持第一区域102与第二区域104的正视亮度大致相等,可以选择依据第一区域102的正视亮度来调整第二区域104的每个次像素100a的驱动电压。更具体而言,本实施例的第一区域102内的每个次像素100a仅有第二像素电极区120开启,其面积约为整个次像素100a的一半,所能贡献的正视亮度也为相同驱动电压下整个次像素100a的正视亮度的一半。因此,若要保持第一区域102与第二区域104的正视亮度大致相等,在显示实质上相同的正视亮度时,第二区域104的次像素100a的第一像素电极区110与第二像素电极区120的驱动电压,实质上会小于第一区域102的第二像素电极区120的驱动电压。此处的正视亮度是液晶显示面板100的显示面的法线方向的显示亮度。 
图8A与8B分别绘示第二区域104以及第一区域102在窄视角显示模式下的各视角的相对亮度分布情形。此外,可由图8A与8B的亮度分布的比值得到如图9的防窥对比分布情形,即亮暗反差干扰程度。一般而言,防窥对比 大于2即有一定程度的防窥效果,而若防窥对比大于5,防窥效果更佳。由图9可知,前述设计在上半平面的视角尤其具有优异的防窥效果。 
同理可得,若改为选择在窄视角显示模式下,关闭或给予一实质上小于其它像素电极区的驱动电压于第一区域102内的每个次像素100a的第二像素电极区120时,则将会在下半平面的视角具有较为优异的防窥效果。 
图10C绘示使用者正视液晶显示面板100的显示面所实际观察到图6B的各区块的显示状态。由图10C可知,在正视方向上,液晶显示面板100上各区块的显示亮度实质上相等。 
图10A-10B以及10D-10F分别绘示使用者在液晶显示面板100的显示面的各个方位角(azimuthal angle)上,以相同的侧视角度实际观察到的各区块的显示状态。此处的方位角是指观察方向在显示面上的投影与水平方向的夹角。举例而言,水平方向上的方位角为约0°、约180°,垂直方向上的方位角为约90°、约270°。由图10B-10F可知,在侧视方向上,液晶显示面板100的整个显示面会呈现亮暗反差的图像区块,以产生防窥的效果。其中,亮暗反差的程度会由显示面下方(方位角约270°方向)向上方(方位角约90°方向)递增,而显示面上半部在显示图像上具有一定程度的亮暗差异,故可达成防窥目的。 
综上所述,本实施例即是通过控制第二像素电极区120中的液晶配向方向的分量总和,来造成在上半视角方向与下半视角方向的光通量不相同,并且可以控制所有第一像素电极区110的驱动电压实质上小于第二像素电极区120的驱动电压来达到前述防窥效果。 
二、窄视角显示模式下正视观看质量的改善 
承上述实施例,依照图6A与6B所示的第一像素电极区110与第二像素电极区120的排列方式,同一列的次像素100a具有相同的液晶配向。因此,正视时第一区域102与第二区域104相邻的边界上,可能会产生明显的亮线或暗线的问题。 
为了减轻前述明显的亮线或暗线的问题,本发明可进一步对次像素100a内部的第一像素电极区110与第二像素电极区120的排列进行设计。更具体而言,如图11A与11B所示,每一次像素100a的第一像素电极区110与第二像素电极区120沿垂直方向排列,且在水平方向上的任两相邻次像素100a的第一像素电极区110与第二像素电极区120的排列顺序相反。如此,当液晶显示 面板100处于如图11B所示的窄视角显示模式时,第一区域102中被关闭的第一像素电极区110会呈交错配置,因此在边界不致于形成明显的亮线或暗线。 
采用上述排列方式,当液晶显示面板100被切换至窄视角显示模式时,可以假定第一区域102内的第一像素电极区110与第二像素电极区120的正视亮度配比约为0∶10,即第一像素电极区110被关闭(不致能),而第二像素电极区120被开启。此时,可以进一步调整第二区域104的第一像素电极区110与第二像素电极区120的正视亮度配比。 
图12A-12C分别绘示液晶显示面板100在窄视角显示模式下,使第二区域104的第一像素电极区110与第二像素电极区120具有不同正视亮度配比的显示状态。其中,图12A绘示第一像素电极区110与第二像素电极区120的正视亮度配比约为10∶0的显示状态,图12B绘示第一像素电极区110与第二像素电极区120的正视亮度配比约为5∶5的显示状态,图12C绘示第一像素电极区110与第二像素电极区120的正视亮度配比为约1∶9的显示状态。 
本文中的正视亮度配比为相对值,其中数值0,代表在一个灰阶下的最低正视亮度比例,数值10,代表在同一个灰阶下的最高正视亮度比例。 
由图12A-12C可知,当第一像素电极区110与第二像素电极区120的正视亮度配比越接近约10∶0时,防窥效果越好,但在第一区域102与第二区域104边界的不连续性越明显。反之,当第一像素电极区110与第二像素电极区120的正视亮度配比越接近约1∶9时,防窥效果越差,但第一区域102与第二区域104边界的连续性越好。 
举例而言,可以将第一像素电极区110与第二像素电极区120的正视亮度配比控制在约5∶5至1∶9之间,以兼顾防窥效果以及良好的正视观看质量。 
换言之,第二区域104内的每一次像素100a的第二像素电极区120的正视亮度配比实质上可大于或等于同一次像素100a内的第一像素电极区110的正视亮度配比。例如,第二像素电极区120的正视亮度配比与第一像素电极区110的正视亮度配比的比值实质上大于或等于1。 
另外,由于液晶显示面板100在切换至窄视角显示模式时,有部份的区域会以较低或关闭的驱动电压来驱动(如第一区域102内的第一像素电极区110),导致正视观看的总亮度会因此下降。此时,可将背光源调整至比广视角显示模 式时更亮,即可利用控制背光源的强弱来使广视角显示模式与窄视角显示模式的正视亮度大致相同,以维持良好的正视观看质量。 
因此,通过前述像素安排、调整第二像素电极区的正视亮度配比以及调整背光源亮度等方式,有助于提高液晶显示面板的正视观看质量。 
三、窄视角显示模式下侧视防窥效果的改善 
如前述图12B与12C的设计,本发明可以进一步选择让不论是第一区域102或是第二区域104内的第一像素电极区110以及第二像素电极区120的正视亮度配比都维持在约5∶5至0∶10的范围内。此时,若使第一区块102与第二区块104在各显示灰阶的正视亮度皆相同,则可以得到如图13A-13C所示的侧视亮度分布与显示灰阶的关系曲线。图13A-13C分别绘示了第一区块102或第二区块104在水平方向(方位角约为0°)上、方位角约为45°以及垂直方向(方位角约为90°)上的相对穿透率(即侧视亮度除以正视最大亮度的比值)与显示灰阶的关系曲线,以及正视亮度配比分别约为0∶10与5∶5的相对穿透率与显示灰阶的关系曲线。在固定各显示灰阶皆约为0∶10与5∶5的固定的配比下,侧视能达成的最大亮度与最低亮度值如图13A-13C所示。由图13A-13C可发现不论在水平方向(方位角约为0°)上、方位角约为45°以及垂直方向(方位角约为90°)上,第一区块102或第二区块104在侧视时皆可以有灰阶反转的现象,即显示灰阶增加,但侧视亮度却相对降低的现象。因此,本发明便可通过此灰阶反转的现象来加强液晶显示面板100在窄视角显示模式下的防窥效果。换言之,对各灰阶的配比进行独立调整,使其在此侧视最亮与最暗的区间变动。以结果来说若能产生灰阶反转的情形(灰阶增加但亮度却递减),即能加强防窥效果。 
更具体而言,参见图12A-12C,相较于前述实施例使第二区域104内的每一次像素100a的第一像素电极区110的正视亮度配比与同一次像素100a内的第二像素电极区120的正视亮度配比的比值为定值的设计,本实施例可以依据不同的显示灰阶选择第一像素电极区110以及第二像素电极区120的正视亮度配比。就另一角度而言,可以让第一区域104内的每一次像素100a的第一像素电极区110以及第二像素电极区120在显示灰阶区段内具有实质上介于5∶5至0∶10之间的一种正视亮度配比,并且在第二区域内每一次像素100a的第一像素电极区110以及第二像素电极区120显示灰阶区段内具有实质上介于5∶5至0∶10之间的另一种正视亮度配比,其中第一种显示灰阶正视亮度配比与第二种显示灰阶正视亮度配比不全相等。
以图13A-13C为例,针对各灰阶的正视亮度配比进行调整。例如,以110灰阶作为转折点,在0灰阶至110灰阶之间,第一区域102的每一灰阶的正视亮度配比逐渐由0∶10慢慢加大,而逐渐趋近于约5∶5的正视亮度配比。在超过110灰阶之时,则又往约0∶10的正视亮度配比慢慢拉退。同理,第二区域104也是如此,可以以另一140灰阶以及220灰阶作为转折点。此外,在进行前述灰阶反转的配比调整的同时,也应该让第二区域的侧视亮度值皆大于第一区域,尤其在高灰阶显示时,如此才有好的防窥效果。 
当然,前述利用灰阶反转的设计可以单独应用在第一区域102上或是第二区域104上,或是同时应用在第一区域102与第二区域104上。此外,若不考虑正视的观看质量,甚至可以将正视亮度配比的范围由约5∶5至10∶0扩大为约0∶10至10∶0。 
另外,为了加强在特定使用模式下的防窥效果,例如在显示白底黑字画面时,为了在白底画面时,使黑色干扰区块和黑字的亮度一样暗,以对文字造成有效的遮蔽以及干扰,还可重新定义新的0灰阶与255灰阶的驱动电压。以图13A-13C所示曲线为例,可将窄视角模式下的最大亮度设为原本广视角模式下的224灰阶,最低亮度设为原本的广视角模式下的85灰阶。同时,第一区域102的85灰阶可采用第二区域104的正视亮度配比,以达到在侧视时黑字能较快变亮的效果。并且在窄视角模式下,最大灰阶224灰阶附近的灰阶值,以第二区域来说应尽量以接近约5∶5的亮度配比,使该区域的侧视亮度较亮,同时以第一区域来说,应尽量以接近约0∶10的亮度配比使该区域的侧视亮度较暗,此时即可达成在具有灰阶反转的同时,对白底黑字的画面仍旧可以提供良好的防窥效果。 
在上述的内容中,窄视角模式下,所有的亮度配比皆是以一个像素(pixel)为单位,而在第一区域与第二区域中,通过调配各自的第一子区与第二子区的驱动电压达成在正视时不同的亮度配比,造成在侧视角时产生一亮暗干扰画面的效果。本发明同时可进一步的以各第一区域或第二区域等至少二个区域中,以一个次像素(sub-pixel)为单位并搭配前述的不同的配比,造成在侧视角时产生一彩色的干扰画面。例如在第一区域内的各像素中,红色次像素的第一像素电极区与第二像素电极区的亮度配比约为5∶5;而绿色次像素的第一像素电极区与第二像素电极区的亮度配比约为0∶10;蓝色次像素的第一像素电极区与第二像素电极区的亮度配比也约为0∶10。此时各红色、绿色与蓝色次像素在正视的显示色彩仍与原本欲显示的色彩相同,同时由上述的特性可得出,约5∶5的配比在侧视时会较约0∶10来得明亮,所以在侧视的观看者观看此第一区域便会看到偏红色的色彩。同理在其它区域中,可将红色、绿色与蓝色次像素用另一种不同的配比分配,便可得出其它干扰色彩。 
四、调整配向方向来改善防窥对比 
图14绘示依据本发明的一实施例的配向方向夹角的定义。图15绘示采用图14所定义的不同配向方向夹角下的视角与显示亮度的关系图。 
如图14所示,本实施例将配向方向(如前述像素电极的配向狭缝)与水平基准线的夹角定义为配向方向夹角。以下所称的第一像素电极区110以及第二像素电极区120的配向方向以第一像素电极区110以及第二像素电极区120中占据较大面积比例并可提供较大贡献度的配向方向作为代表。更详细而言,每一第一像素电极区110的第一配向区112被第一垂直基准线V1划分为相互呈镜向对称的一第一象限Q1以及一第二象限Q2,其中第一配向区112在第一象限Q1内具有第一配向方向A1,第一配向区112在第二象限内Q2具有第二配向方向A2。第一配向方向A1以及第二配向方向A2分别与第一水平基准线H1具有第一夹角θ1与θ2。此外,每一第二像素电极区120的第四配向区124被第二垂直基准线V2划分为相互呈镜向对称的第三象限Q3以及第四象限Q4,其中第四配向区124在第三象限Q3内具有第三配向方向B3,第四配向区124在第四象限Q4内具有第四配向方向。第三配向方向B3以及第四配向方向B4分别与第二水平基准线H2具有第二夹角θ3与θ4。 
此外,依据图15所示的特性曲线,可以发现配向方向夹角会影响像素的显示亮度,而防窥对比又与显示亮度有关。基于此特性,本发明可以通过调整第一像素电极区110以及第二像素电极区120的配向方向夹角来提高防窥对比。 
由图15可知,当配向方向夹角不为45度时,其正视的穿透亮度会受到影响,所以以下在不影响太多正视穿透亮度的情形下,仅就小角度的变化来做说明。由图15得知,当配向方向夹角实质上小于45度,而为40度时,其水平 侧视的亮度会较原本配向方向夹角约为45度时还来得暗,同时若将配向方向夹角增大为约50度时,其水平侧视的亮度会较原本约45度时来得亮。例如,在192灰阶下,第二区域与第一区域在水平方向侧视的反差会增进约25%。 
因此,可利用图15所显示的特性,设计当第二像素电极区的配向方向夹角θ3与θ4皆约为40°时,且第一像素电极区的配向方向夹角θ1与θ2皆约为50°时,所得到的防窥对比会比第一像素电极区与第二像素电极区的配向方向夹角θ1、θ2、θ3与θ4皆约为45°时,有大幅度的增进。据此,本实施例可以将第一像素电极区夹角θ1与θ2的范围设定为约大于或等于45°,并将第二像素电极区的配向方向夹角θ3与θ4的范围设定为约大于或等于45°,且第一夹角θ1与θ2与第二夹角θ3与θ4不会同时等于45°,以进一步改善防窥对比。 
五、广视角显示模式下色偏现象(color  washout )的改善 
基于前述像素结构的不对称性的液晶配向所造成的不对称性的视角分布,本发明还可利用此垂直方向的不对称液晶配向来改善液晶显示面板在广视角显示模式下的色偏现象。当液晶显示面板处于广视角显示模式时,第一像素电极区以及第二像素电极区可独立被驱动,并可通过第一像素电极区与第二像素电极区的面积比或各像素电极区内的配向区的面积比来对色偏现象的改善做进一步调整。 
更具体而言,沿用图11A所示的像素设计来进行下列说明。前述实施例为了维持广视角下正视画面的观看质量,可以选择让每一第一像素电极区110以及每一第二像素电极区120在显示相同的正视亮度时的驱动电压实质上相同。与前述实施例不同的是,本实施例考虑广视角下侧视画面可能产生的色偏现象,如图16A所示,可以让次像素100a的第一像素电极区110的驱动电压实质上小于第二像素电极区120的驱动电压。此有助于改善整体像素电极区在上半平面的视角方向上的色偏现象。反之,若欲改善整体像素电极区的在下半平面所贡献的视角方向上的色偏现象,则可以如图16B所示,让次像素100a的第二像素电极区120的驱动电压实质上小于第一像素电极区110的驱动电压。 
再者,参照图17A-17C所示的显示灰阶与穿透率的关系图,配向区的面积比约为1∶1是在第一像素电极区110与第二像素电极区120皆以相同电压驱动下的结果,也就是前述实施例在广视角时的驱动方法。然而,本实施例考虑 到防窥能力的效果,使每一第二像素电极区120的第四配向区124与第三配向区122的面积比实质上大于或等于5∶1,且第二像素电极区120的电压总是大于第一像素电极区110的电压,则色偏的效果可以有效的改善,即侧视的灰阶与亮度的特性与正视的灰阶与亮度的特性差异值较小。如此,如图17A-17C所示,在第二像素电极区120所贡献的上半平面的方位角约0°、约45°与约90°方向上,色偏现象可获得显著的改善。 
此外,参酌前述「窄视角显示模式下正视观看质量的改善」方案,在图17A-17C所采用的像素设计中,每一次像素100a的第一像素电极区110与第二像素电极区120的面积实质上相等,即面积比约为5∶5或4∶6以上的面积比,以同时兼顾良好的防窥效果与正视观看质量。 
然而,实际上,若不考虑防窥效果,本发明更可以将每一次像素100a的第一像素电极区110与第二像素电极区120的面积比搭配各像素电极区的配向区的面积比进行调整,以更进一步改善侧视方向的色偏现象。 
举例而言,每一次像素100a的第一像素电极区110与第二像素电极区120的面积比例如约为6∶4,且每一第一像素电极区110的第一配向区112与第二配向区114的面积比例如约为3∶1,而每一第二像素电极区120的第三配向区122与第四配向区124的面积比例如约为1∶3。 
或者,每一次像素100a的第一像素电极区110与第二像素电极区120的面积比例如约为7∶3,且每一第一像素电极区110的第一配向区112与第二配向区114的面积比例如约为1∶1,而每一第二像素电极区120的第三配向区122与第四配向区124的面积比例如约为1∶3。 
上述两种像素设计经验证后皆能有效提高液晶显示面板100在侧视方向的色偏现象,但本发明实际应用上的设计不以此为限。 
六、窄视角显示模式下穿透率的改善 
在窄视角模式下,由前述的说明里可得出第一像素电极区110与第二像素电极区120是以约5∶5的面积比例来设计,由于在窄视角模式下第一区域102与第二区域104的正视亮度必需相同,而以第一区域102为例,其第一像素电极区110与第二像素电极区120的正视亮度配比设计约为0∶10时,即实际发光的亮度为原本第一像素电极区110与第二像素电极区120皆致能时的约50%。因此,可将第一像素电极区110与第二像素电极区120的面积配比由约 5∶5改成介于约5∶5至2∶8,例如约4∶6或约3∶7。其中,以面积配比约4∶6为例,在窄视角模式下的最大亮度可以是原本的约60%。但若搭配先前的配向方法设计之下的结果,例如第一像素电极区110的第一配向区112与第二配向区114的面积比为约5∶1,第二像素电极区120的第三配向区122与第四配向区124的面积比为约1∶5时,虽然在窄视角时具有良好的防窥能力与正视显示亮度,但在广视角时其色偏现象的改善却不尽理想。 
因此,本实施例可针对在保有防窥模式时,具有良好的防窥能力,同时能提升正视观看时的亮度,并且在广视角模式时也能提供良好的色偏改善效果。举例说明,详细实施的方法如下:首先,为提升窄视角时的穿透亮度,第一像素电极区110与第二像素电极区120的面积比例会介于约5∶5至0∶10,例如设定为约4∶6或3∶7,此时为维持原有的防窥能力,所以第二像素电极区120的第三配向区122与第四配向区124的配向比例就必需介于约1∶5~0∶10;若在考虑到广视角时的色偏改善情形下,最后可以选择第二像素电极区120的第三配向区122与第四配向区124的配向比例约为1∶5,而第一像素电极区110的第一配向区122与第二配向区124的配向比例,可因第二像素电极最后决定的配向比例而设计为约10∶0。如此即可得到兼顾上述优点的最佳效果。 
再者,上述实施例的液晶显示面板的驱动液晶电场模式以垂直电场为较佳实施例,但不限于此。上述实施例以RGB三个次像素构成一个像素来做为范例。但是,本发明的亦可采用为三个、四个、五个、或六个以上的次像素构成一个像素,且每个次像素的设计可使用上述的设计方式。其中,一个像素所混合出来的光线颜色可为白光、暖白光、冷白光等等,而为了混合出上述光色,则次像素的颜色就可选自色坐标上的色彩,如上述实施例所说明的。 
虽然本发明已以实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中具有通常知识者,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,故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。