液晶显示技术06

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1、第第6章章 液晶显示技术的新动向液晶显示技术的新动向 LCD具有众多优点，但是它也具有视角各向异性和视角范围较小的弱点，对于灰度和彩色显示，视角大时还会发生灰度和彩色反转的现象。另外，LCD在用于电视机或多媒体时容易产生明显的拖尾现象。 本章内容：宽视角化技术、反射式LCD、低温多晶硅（LTPS）。 导致视角狭窄的根本原因导致视角狭窄的根本原因LCD拥有众多优点，但视角有个向异性和范围较小的弱点。离拥有众多优点，但视角有个向异性和范围较小的弱点。离开垂直显示板法向，对比度下降。因此宽视角技术一直是液晶开垂直显示板法向，对比度下降。因此宽视角技术一直是液晶显示的重要研究课题。显示的重要研究课题。

2、液晶的视角问题是由液晶本身的工作原理决定液晶的视角问题是由液晶本身的工作原理决定的。的。入射光线与液晶长轴的夹角越小，双折射越入射光线与液晶长轴的夹角越小，双折射越小；反之越大。小；反之越大。偏离液晶屏法线方向的入射光线与液晶分子偏离液晶屏法线方向的入射光线与液晶分子长轴夹角不同，造成不同视角下有效光程差长轴夹角不同，造成不同视角下有效光程差不同。不同。液晶盒的最佳光程差是按垂直入射光线设计液晶盒的最佳光程差是按垂直入射光线设计的。故视角越大，最小透过率增加。的。故视角越大，最小透过率增加。6.1 6.1 宽视角化技术的进展宽视角化技术的进展理论上在玻璃电极板通电时，光线透过理论上在玻璃电极板

3、通电时，光线透过垂直于基板的液晶分子后是无法穿透第垂直于基板的液晶分子后是无法穿透第二块偏振片的，但实际上此时若在某些二块偏振片的，但实际上此时若在某些特定角度范围内会看到液晶分子的长轴，特定角度范围内会看到液晶分子的长轴，即该角度上的透光率反而增加了，这样即该角度上的透光率反而增加了，这样低灰阶的画面看上去可能比高灰阶的亮低灰阶的画面看上去可能比高灰阶的亮度还高，这就是度还高，这就是TN模式液晶显示器所模式液晶显示器所固有的固有的灰阶逆转现象灰阶逆转现象。 在在B处正视屏幕看到的是正常的处正视屏幕看到的是正常的中灰阶画面，而在中灰阶画面，而在A或者或者C处看处看到的却是高灰阶和低灰阶，这到的

4、却是高灰阶和低灰阶，这样所看到的画面其灰阶也随观样所看到的画面其灰阶也随观看角度不同而渐变。看角度不同而渐变。 从上面的视角特性图我们可以看出，从上面的视角特性图我们可以看出，TN模式液晶的视角特性很不均匀，其模式液晶的视角特性很不均匀，其垂直方向视角远比水平视角要差，而且在屏幕下方较大的角度范围内都会垂直方向视角远比水平视角要差，而且在屏幕下方较大的角度范围内都会看到灰阶逆转。看到灰阶逆转。 6.1.1相差膜补偿法相差膜补偿法在液晶面上加贴一片一定数值的相位差膜以改善视角特在液晶面上加贴一片一定数值的相位差膜以改善视角特性的方法。性的方法。TNFilm广视角广视角技术被广泛应用技术被广泛应用

5、于主流液晶显示于主流液晶显示器器 补偿膜并不只贴在液晶面板表面侧，补偿膜并不只贴在液晶面板表面侧，而是液晶盒的两侧。而是液晶盒的两侧。当光线从下方穿过补偿薄膜后便有当光线从下方穿过补偿薄膜后便有了负的相位延迟（因为补偿薄膜了负的相位延迟（因为补偿薄膜n0）,进入液晶盒之后由于液晶分子进入液晶盒之后由于液晶分子的作用，在到液晶盒中间的时候，的作用，在到液晶盒中间的时候，负相位延迟给正延迟抵消为负相位延迟给正延迟抵消为0。当光线继续向上进行又因为受到上当光线继续向上进行又因为受到上部分液晶分子的作用而在穿出液晶部分液晶分子的作用而在穿出液晶盒的时候有了正的相位延迟，当光盒的时候有了正的相位延迟，当

6、光线穿过上层补偿薄膜后，相位延迟线穿过上层补偿薄膜后，相位延迟刚好又被抵消为刚好又被抵消为0。这样用精确的补偿薄膜配合这样用精确的补偿薄膜配合TN模式模式液晶可以取得很好的改善视角效果。液晶可以取得很好的改善视角效果。 （1）由于）由于TN模式液晶显示器在加电后呈暗态，未加电时呈亮模式液晶显示器在加电后呈暗态，未加电时呈亮态，因此它属于态，因此它属于NW（Normal White常亮）模式液晶。当由常亮）模式液晶。当由于各种因素造成某些像素上的于各种因素造成某些像素上的TFT（薄膜晶体管）损坏时，电（薄膜晶体管）损坏时，电压就无法加到该像素上，这样该像素上的液晶分子无法得到压就无法加到该像素上

7、，这样该像素上的液晶分子无法得到扭转的动力，在任何情况下光线都将穿透液晶盒两端的偏振扭转的动力，在任何情况下光线都将穿透液晶盒两端的偏振片使该像素永远处于亮态，这就是我们常说的亮点。片使该像素永远处于亮态，这就是我们常说的亮点。TNFilm模式的广视角技术没有对此进行任何改进，所以仍模式的广视角技术没有对此进行任何改进，所以仍然存在然存在亮点较多亮点较多的问题。的问题。 （2）应用）应用TNFilm广视角技术的液晶显示器除了在视角上比广视角技术的液晶显示器除了在视角上比普通普通TN液晶显示器有所进步之外，液晶显示器有所进步之外，TN模式液晶的其他缺点如模式液晶的其他缺点如响应时间长、开口率低、

8、最大色彩数少等等也毫无遗漏地继响应时间长、开口率低、最大色彩数少等等也毫无遗漏地继承了下来承了下来 。相差膜补偿法的局限性相差膜补偿法的局限性6.1.2 多畴多畴TN 针对针对TN模式液晶显示器对某一特定视角的依存性特性，采模式液晶显示器对某一特定视角的依存性特性，采用多组长轴方向不同的液晶分子来合成一个像素，这样用不同用多组长轴方向不同的液晶分子来合成一个像素，这样用不同朝向的液晶分子来补偿不同方向的视角，精确地设计好它们之朝向的液晶分子来补偿不同方向的视角，精确地设计好它们之间的排列，其合成的视角也可以达到比较理想的效果。间的排列，其合成的视角也可以达到比较理想的效果。 双畴模式的原理图，

9、畴双畴模式的原理图，畴A和畴和畴B的液晶分子取向正好相反，这样可以解决好水的液晶分子取向正好相反，这样可以解决好水平或者垂直方向的视角问题平或者垂直方向的视角问题 多畴结构的特点多畴结构的特点n多畴结构需要多次摩擦和光刻，工艺十分复杂。n理论上单个像素的液晶分子包含的畴越多，合成的视角特性越好，但畴数大约4以后性能提高并不多。n多畴TN-LCD在高端LCD中获得了应用，双畴结构的视角达到了60度。但在不牺牲亮度的情况下，获得较高对比度有困难。6.1.3 OCB（Optically Compensated Bend/Optical Compensated Birefringence，光学补偿弯曲

10、排列，光学补偿弯曲排列/光学补偿光学补偿双折射）双折射）广视角技术利用其设计巧妙广视角技术利用其设计巧妙的液晶分子排列来实现自我的液晶分子排列来实现自我补偿视角，所以它又叫自补补偿视角，所以它又叫自补偿模式。偿模式。在自补偿和双轴光学膜的补在自补偿和双轴光学膜的补偿下，偿下，OCB模式的液晶可以模式的液晶可以实现不错的可视角度，而且实现不错的可视角度，而且视角均匀性非常好。如图，视角均匀性非常好。如图，在不同的方位也不会出现在不同的方位也不会出现TN模式固有的灰阶逆转现象。模式固有的灰阶逆转现象。 OCB模式工作于液晶分子的双模式工作于液晶分子的双折射现象折射现象在无电场条件下，透过光也会产在

11、无电场条件下，透过光也会产生光程差，所以要加一层双轴光生光程差，所以要加一层双轴光学补偿膜，以抵消这个光程差。学补偿膜，以抵消这个光程差。盒内液晶盒内液晶分子不扭曲分子不扭曲，只是在一，只是在一个平面内弯曲排列。个平面内弯曲排列。液晶分子排列是上下对称的，这液晶分子排列是上下对称的，这样由下面液晶分子双折射性导致样由下面液晶分子双折射性导致的相位偏差正好可以利用上部分的相位偏差正好可以利用上部分的液晶分子自行抵消，相对其他的液晶分子自行抵消，相对其他配向分割模式，配向分割模式，OCB的制造工的制造工艺更简单一些。艺更简单一些。 优点：优点：OCB模式在常态下（无模式在常态下（无电场）也显示暗态