专题一：液晶显示技术(下)课件

1、 专题一：专题一： 液晶显示（液晶显示（LCDLCD）技术）技术1.1.液晶概述液晶概述 1.1 1.1 液晶的分类液晶的分类 1.2 1.2 液晶的物理特性液晶的物理特性 1.3 1.3 液晶的光学特性液晶的光学特性1.4 1.4 液晶的电光效应液晶的电光效应 2.2.液晶显示器件液晶显示器件 2.1 2.1 液晶显示器件的结构及工作原理液晶显示器件的结构及工作原理 2.2 2.2 液晶显示器件的分类液晶显示器件的分类 2.3 2.3 液晶显示器件的驱动技术液晶显示器件的驱动技术 2.4 2.4 有源矩阵液晶显示器件有源矩阵液晶显示器件 2.5 2.5 液晶显示器件的主要材料及制造工艺液晶显

2、示器件的主要材料及制造工艺3.3.液晶显示器的技术参数、特点及新近展液晶显示器的技术参数、特点及新近展 3.1 3.1 液晶显示器的技术参数液晶显示器的技术参数 3.2 3.2 液晶显示器的特点液晶显示器的特点 3.3 3.3 液晶显示技术的新进展液晶显示技术的新进展 3.LCD 3.LCD的技术参数、特点及新近展的技术参数、特点及新近展 3.1 LCD3.1 LCD的技术参数的技术参数1.1.可视面积可视面积 液晶显示器所标示的可视面积尺寸就是实际可以使用的液晶显示器所标示的可视面积尺寸就是实际可以使用的屏屏幕对角线尺寸幕对角线尺寸。2.2.点距点距 指在水平方向或垂直方向上的指在水平方向或

3、垂直方向上的有效观察尺寸有效观察尺寸与相应方向上与相应方向上的的像素之比像素之比，点距越小显示效果就越好。现在市售产品的点距，点距越小显示效果就越好。现在市售产品的点距一般有点一般有点2828（0.28mm0.28mm）、点）、点2626（0.26mm0.26mm）、点）、点2525（0.25mm0.25mm）3 3种。例如，一般种。例如，一般1414英寸英寸LCDLCD的可视面积为的可视面积为285.7mm285.7mm214.3mm214.3mm，它的最大分辨率为它的最大分辨率为10241024768768，那么点距就等于可视宽度，那么点距就等于可视宽度/ /水平水平像素（或者可视高度像素

4、（或者可视高度/ /垂直像素），即垂直像素），即285.7mm/1024=0.279 mm285.7mm/1024=0.279 mm（或者是（或者是214.3mm/768=0.279mm214.3mm/768=0.279mm）。）。 3.1 LCD 3.1 LCD的技术参数的技术参数3.3.可视角度可视角度 液晶显示器的可视角度液晶显示器的可视角度左右对称左右对称，而，而上下则不一定对称上下则不一定对称。由于每个人的视力不同，因此以对比度为准，在最大可视角时由于每个人的视力不同，因此以对比度为准，在最大可视角时所测得的对比度越大越好。当背光源的入射光通过偏光板、液所测得的对比度越大越好。当背光

5、源的入射光通过偏光板、液晶及取向膜后，输出光便具备了特定的方向特性，也就是说，晶及取向膜后，输出光便具备了特定的方向特性，也就是说，大多数从屏幕射出的光具备了垂直方向。大多数从屏幕射出的光具备了垂直方向。4.4.亮度亮度 液晶显示器的最大亮度，通常由背光源（液晶显示器的最大亮度，通常由背光源（CCFLCCFL或或LEDLED）来）来决定，亮度值一般都在决定，亮度值一般都在200200250cd/m2250cd/m2之间。液晶显示器的亮之间。液晶显示器的亮度若略低，会觉得发暗，而稍亮一些，就会好很多。虽然技术度若略低，会觉得发暗，而稍亮一些，就会好很多。虽然技术上可以达到更高亮度，但是这并不代表

6、亮度值越高越好，因为上可以达到更高亮度，但是这并不代表亮度值越高越好，因为太高亮度的显示器有可能使观看者眼睛受伤。太高亮度的显示器有可能使观看者眼睛受伤。 3.1 LCD 3.1 LCD的技术参数的技术参数5.5.响应时间响应时间 指液晶显示器各像素点对输入指液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度信号反应的速度，即像素由暗转，即像素由暗转亮或亮转暗的速度，此值亮或亮转暗的速度，此值越小越好越小越好。如果响应时间太长，就有可能。如果响应时间太长，就有可能使液晶显示器在显示动态图像时有尾影拖曳的感觉。这是液晶显示使液晶显示器在显示动态图像时有尾影拖曳的感觉。这是液晶显示器的弱项之一，但随着技术的发

7、展而有所改善。一般将反应速率分器的弱项之一，但随着技术的发展而有所改善。一般将反应速率分为两个部分，即上升沿时间和下降沿时间，表示时以两者之和为准，为两个部分，即上升沿时间和下降沿时间，表示时以两者之和为准，一般以一般以20ms20ms左右为佳。左右为佳。6.6.色彩度色彩度 LCDLCD面板上每个独立的像素色彩是由红、绿、蓝（面板上每个独立的像素色彩是由红、绿、蓝（R R、G G、B B）3 3种基本色来控制。每个基本色（种基本色来控制。每个基本色（R R、G G、B B）达到）达到6 6位，即位，即6464种表现度，种表现度，那么每个独立的像素就有那么每个独立的像素就有6464646464

8、=26214464=262144种色彩。采用了帧率种色彩。采用了帧率控制（控制（Frame Rate ControlFrame Rate Control，FRCFRC）技术以仿真的方式来表现出全）技术以仿真的方式来表现出全彩的画面，也就是每个基本色（彩的画面，也就是每个基本色（R R、G G、B B）能达到）能达到8 8位，即位，即256256种表种表现度，那么每个独立的像素就有高达现度，那么每个独立的像素就有高达256256256256256=16777216256=16777216种色种色彩。彩。 3.1 LCD 3.1 LCD的技术参数的技术参数7. 7. 对比度对比度 对比度是对比度是

9、最大亮度值最大亮度值（全白）（全白）与最小亮度值与最小亮度值（全黑）的（全黑）的比值。比值。CRTCRT显示器的对比度通常高达显示器的对比度通常高达5005001 1，以致在，以致在CRTCRT显示器显示器上呈现真正全黑的画面是很容易的。但对上呈现真正全黑的画面是很容易的。但对LCDLCD来说就不是很容易来说就不是很容易了，由冷阴极射线管所构成的背光源是很难去做快速的开关动了，由冷阴极射线管所构成的背光源是很难去做快速的开关动作，因此背光源始终处于点亮的状态。为了要得到全黑画面，作，因此背光源始终处于点亮的状态。为了要得到全黑画面，液晶模块必须完全把来自背光源的光完全阻挡，但在物理特性液晶模块

10、必须完全把来自背光源的光完全阻挡，但在物理特性上，这些组件无法完全达到这样的要求，总是会有一些漏光发上，这些组件无法完全达到这样的要求，总是会有一些漏光发生。一般来说，人眼可以接受的对比值约为生。一般来说，人眼可以接受的对比值约为250250：1 1。8.8.分辨率分辨率 TFTTFT液晶显示器分辨率通常用一个液晶显示器分辨率通常用一个乘积来表示乘积来表示，例如，例如800800600600、10241024768768、1280128010241024等，它们分别表示等，它们分别表示水平方水平方向的像素点数向的像素点数与与垂直方向的像素点数垂直方向的像素点数，而像素是组成图像的基，而像素是组

11、成图像的基本单位，也就是说，像素越高，图像就越细腻、越精美。本单位，也就是说，像素越高，图像就越细腻、越精美。9.9.外观外观 液晶显示器具有纤巧的机身，显示板的厚度通常在液晶显示器具有纤巧的机身，显示板的厚度通常在6.56.58 8 cmcm之间。充满时代感的造型，配以黑色或者标准的纯白色，让之间。充满时代感的造型，配以黑色或者标准的纯白色，让人看起来相当舒适。现在一些液晶显示器还可以挂在墙上人看起来相当舒适。现在一些液晶显示器还可以挂在墙上, , 充充分显示了其轻便性。分显示了其轻便性。 3.1 LCD 3.1 LCD的技术参数的技术参数 3.2 LCD 3.2 LCD的特点的特点优点：优

12、点：1.1.低压微功耗低压微功耗 极低的工作电压，只要极低的工作电压，只要2 23V3V，工作电流只有几个，工作电流只有几个umA/cmumA/cm2 2，即功耗只有即功耗只有1010-6-61010-5-5W/cmW/cm2 2。因此液晶显示器可以和大规模集。因此液晶显示器可以和大规模集成电路直接匹配，简化了驱动电路，使便携式电子计算机、成电路直接匹配，简化了驱动电路，使便携式电子计算机、电子仪器仪表及笔记本电脑等成为可能。电子仪器仪表及笔记本电脑等成为可能。2.2.平板型结构平板型结构 液晶显示器的基本结构是有两片导电玻璃，中间灌有液液晶显示器的基本结构是有两片导电玻璃，中间灌有液晶的薄形

13、盒（晶的薄形盒（4 46um6um）。使用方便，显示面积做大做小都较）。使用方便，显示面积做大做小都较容易，便于自动化大量生产，生产成本低。容易，便于自动化大量生产，生产成本低。3.3.被动显示型被动显示型 在自然界，人类视觉所获得的信息中，在自然界，人类视觉所获得的信息中，90%90%以上是通过外以上是通过外部事物对光的反射，而不是靠物体本身得发光，所以被动显部事物对光的反射，而不是靠物体本身得发光，所以被动显示示更适合人的视觉习惯，不易引起眼部疲劳更适合人的视觉习惯，不易引起眼部疲劳。 不怕不怕光冲刷光冲刷（指当环境光较亮时，要显示的信息被冲淡，（指当环境光较亮时，要显示的信息被冲淡，从而

14、显示不清晰。），外光越强，显示内容越清晰从而显示不清晰。），外光越强，显示内容越清晰, ,这是指反这是指反射式射式LCDLCD。光冲刷一般指主动发光显示被环境光冲淡。光冲刷一般指主动发光显示被环境光冲淡。4.4.显示信息量大显示信息量大 液晶显示像素可以做得很小，所以在同样显示面积内可以液晶显示像素可以做得很小，所以在同样显示面积内可以容纳更多的像素，有利于实现高清显示。容纳更多的像素，有利于实现高清显示。5.5.易于彩色化易于彩色化 液晶本身无颜色，但有许多方法可以实现彩色化，如滤色液晶本身无颜色，但有许多方法可以实现彩色化，如滤色法和干涉法。由于滤色法技术比较成熟，使液晶的彩色化更准法和干

15、涉法。由于滤色法技术比较成熟，使液晶的彩色化更准确更艳丽，确更艳丽，因此不会产生失真。因此不会产生失真。6.6.无电磁辐射无电磁辐射7.7.长寿命长寿命 由于液晶工作电压低，电流小，所以几乎不会劣由于液晶工作电压低，电流小，所以几乎不会劣化，寿命很长，可达化，寿命很长，可达5000050000小时。小时。 3.2 LCD 3.2 LCD的特点的特点 3.2 LCD 3.2 LCD的特点的特点缺点：缺点：1 1、可视角度小、可视角度小早期的液晶显示器可视偏转角度只有早期的液晶显示器可视偏转角度只有9090度，只能从正面度，只能从正面观看，从侧面看就会出现较大的亮度和色彩失真。现在市面观看，从侧面

16、看就会出现较大的亮度和色彩失真。现在市面上的液晶显示器可视偏转角度一般在上的液晶显示器可视偏转角度一般在140140度左右，对于个人使度左右，对于个人使用来说是够了，但如果几个人同时观看，失真的问题就显现用来说是够了，但如果几个人同时观看，失真的问题就显现出来了。出来了。2 2、响应速度慢、响应速度慢 显示快速运动画面时，容易产生显示快速运动画面时，容易产生影像拖尾影像拖尾现象。在玩游现象。在玩游戏、看快速动作的影像时十分重要，足够快的响应时间才能戏、看快速动作的影像时十分重要，足够快的响应时间才能保证画面的连贯。保证画面的连贯。缺点：缺点：3 3、亮度和对比度低、亮度和对比度低 由被动显示原

17、理决定的。由被动显示原理决定的。4 4、容易产生、容易产生“坏点坏点”（亮点和暗点）（亮点和暗点） 液晶显示屏的材料一般采用玻璃，很容易破碎，再加上每液晶显示屏的材料一般采用玻璃，很容易破碎，再加上每一个像素都十分细小，常常会造成个别的像素坏掉的现象，俗一个像素都十分细小，常常会造成个别的像素坏掉的现象，俗称称“坏点坏点”，这是无法维修的，是在生产过程中产生的，只有，这是无法维修的，是在生产过程中产生的，只有更换整个显示屏，而更换的价格往往十分昂贵。更换整个显示屏，而更换的价格往往十分昂贵。 在每个液晶像素后面有三个晶体管（有源器件），对应着在每个液晶像素后面有三个晶体管（有源器件），对应着红

18、、绿、蓝三个滤光片，其中任何一个晶体管出现问题都会使红、绿、蓝三个滤光片，其中任何一个晶体管出现问题都会使这个像素成为一个坏点。以这个像素成为一个坏点。以1515寸寸10241024* *768768的屏为例，总共约需的屏为例，总共约需像素点像素点10241024* *768768* *3=23592963=2359296个，而且在每个液晶像素背后还集个，而且在每个液晶像素背后还集成有一个单独驱动管，在如此多的像素点和驱动管中难免会有成有一个单独驱动管，在如此多的像素点和驱动管中难免会有个别会出现问题。产生坏点的多少直接与生产厂家的技术和工个别会出现问题。产生坏点的多少直接与生产厂家的技术和工

19、艺水平相关。艺水平相关。 3.2 LCD 3.2 LCD的特点的特点 当设定屏幕显示的画当设定屏幕显示的画面全黑时，屏幕上所显面全黑时，屏幕上所显示的红、绿蓝光点。示的红、绿蓝光点。亮点是怎么形成的？亮点是怎么形成的？当设定屏幕显示的画面当设定屏幕显示的画面全白或为同一颜色时，全白或为同一颜色时，屏幕上不显示颜色的点。屏幕上不显示颜色的点。暗点是怎么形成的？暗点是怎么形成的？ TN-LCD TN-LCD工作于工作于NWNW（Normal WhiteNormal White常亮常亮）模式，当）模式，当由于各种因素造成某些像素上的由于各种因素造成某些像素上的TFTTFT（薄膜晶体管）（薄膜晶体管）

20、损坏损坏时，电压就无法加到该像素上，这样该像素时，电压就无法加到该像素上，这样该像素上的上的液晶分子液晶分子无法得到扭转的动力，无法得到扭转的动力，保持保持原有的原有的扭曲排列状态扭曲排列状态，在任何情况下光线都将穿透液晶，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，这就是我们常说的我们常说的亮点亮点。 TN-LCD TN-LCD工作于工作于NWNW（Normal BlackNormal Black常黑常黑）模式，当）模式，当由于各种因素造成某些像素上的由于各种因素造成某些像素上的TFTTFT（薄膜晶体管）（薄膜晶体管）损坏损坏时，

21、电压就无法加到该像素上，这样该像素时，电压就无法加到该像素上，这样该像素上的上的液晶分子液晶分子无法得到扭转的动力，无法得到扭转的动力，保持保持原有的原有的扭曲排列状态扭曲排列状态，在任何情况下光线都无法穿透液，在任何情况下光线都无法穿透液晶盒两端的偏振片使该像素永远处于暗态，这就晶盒两端的偏振片使该像素永远处于暗态，这就是我们常说的是我们常说的暗点暗点。 LCD LCD屏幕的等级：一般分屏幕的等级：一般分A A、B B和和C C三级。三级。A A级比级比B B级的档次要级的档次要高，高，C C级档次最低。一般说来，级档次最低。一般说来，B B级和级和C C级都算是次品，与级都算是次品，与A

22、A级相级相比，比，B B级和级和C C级的坏点数多一些，亮度相对不均匀，外观也可能级的坏点数多一些，亮度相对不均匀，外观也可能有损伤，并且与有损伤，并且与A A级屏的价格差距可能高达近千元。级屏的价格差距可能高达近千元。 除了这三级以外，现在还有一种称呼就是除了这三级以外，现在还有一种称呼就是“超超A A级级”或或“AAAA级级”，即比，即比A A级档次还要稍微高一些的产品。级档次还要稍微高一些的产品。实际上液晶面板等级的判别不仅在于坏点和亮点暗点的多少上，实际上液晶面板等级的判别不仅在于坏点和亮点暗点的多少上，色纯度、可视角度的区别也是评定的主要依据，厂商要根据这色纯度、可视角度的区别也是评

23、定的主要依据，厂商要根据这些产品指针的综合评定，才能把液晶评分为些产品指针的综合评定，才能把液晶评分为A A级、级、B B级、级、C C级，级，并会以此为依据对产品定价，其中并会以此为依据对产品定价，其中A A级屏和级屏和B B级屏必须用专用的级屏必须用专用的仪器去测试，肉眼很难判别。仪器去测试，肉眼很难判别。 3.2 LCD 3.2 LCD的特点的特点 各地面板厂商对产品的分级各不相同：各地面板厂商对产品的分级各不相同：韩系厂商，韩系厂商，3 3个以下为个以下为A A级级 日系厂商，日系厂商，5 5个以下为个以下为A A级级 台系厂商，台系厂商，8 8个以下为个以下为A A级级 主流液晶显示

24、器产品所标称的等级标准为：主流液晶显示器产品所标称的等级标准为： AAAA级：无任何坏点的级：无任何坏点的LCDLCD显示器为显示器为AAAA级。级。 A A级：级：3 3个坏点以下，其中亮点不超过一个，且亮点不在屏幕个坏点以下，其中亮点不超过一个，且亮点不在屏幕中央区内。中央区内。 B B级：级：3 3个坏点以下，其中亮点不超过二个，且亮点不在屏幕个坏点以下，其中亮点不超过二个，且亮点不在屏幕中央区内。中央区内。 3.2 LCD 3.2 LCD的特点的特点 3.3 LCD 3.3 LCD的新进展的新进展3.3.1 LCD3.3.1 LCD宽视角化技术的进展宽视角化技术的进展 LCDLCD视角

25、小的原因：视角小的原因：由液晶本身的工作原理决定的。由液晶本身的工作原理决定的。液晶分子是棒状的，分子不同的排列方向存在着不同的液晶分子是棒状的，分子不同的排列方向存在着不同的光学各向异光学各向异性性。入射光线和液晶分子指向矢夹角越小，双折射越小入射光线和液晶分子指向矢夹角越小，双折射越小。偏离显示板。偏离显示板法线方向以不同角度入射到液晶盒的光线与液晶分子指向矢的夹角不法线方向以不同角度入射到液晶盒的光线与液晶分子指向矢的夹角不同，造成不同视角下，同，造成不同视角下，有效光程差有效光程差 ndnd不同不同。液晶盒的液晶盒的最佳光程差是按最佳光程差是按垂直入射光线设计垂直入射光线设计的，这样的

26、，这样视角增大时，最小透过率增视角增大时，最小透过率增加，对比度下降。偏离法线加，对比度下降。偏离法线越远，对比度下降越严重，越远，对比度下降越严重，还可能出现暗态的透过率大还可能出现暗态的透过率大于亮态透过率的现象，也就于亮态透过率的现象，也就是发生了对比度反转现象。是发生了对比度反转现象。观察角度不同，对比度、颜色、灰度均不同观察角度不同，对比度、颜色、灰度均不同液液晶晶分分子子的的可可视视形形貌貌明明灰灰度度不不同同暗暗 3.3.1 LCD 3.3.1 LCD的的宽视角化技术的进展宽视角化技术的进展增宽视角的出发点：克服不同视角方向有效增宽视角的出发点：克服不同视角方向有效ndnd不同的

27、现象。不同的现象。解决的主要方法有两类：在解决的主要方法有两类：在液晶盒外液晶盒外进行进行光学补偿光学补偿； 改变改变液晶盒内液晶盒内液晶分子排列液晶分子排列形式。形式。一、液晶盒外光学补偿法一、液晶盒外光学补偿法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在液晶面上加贴一片一定数值的相位差膜相位差膜以改善视角特性。以改善视角特性。 对于对于AM-LCDAM-LCD，常采用，常采用NWNW（Normal WhiteNormal White常白）常白）模式。亮态模式。亮态（未加电压）时的透过特性与视角关系不大，而暗态（加上电（未加电压）时的透过特性与视角关系不大，而暗态（加上

28、电压）的透过率与视角关系十分灵敏，所以视角补偿多集中在暗压）的透过率与视角关系十分灵敏，所以视角补偿多集中在暗态的光学补偿上。由于暗态是有场态（加上电压），这时液晶态的光学补偿上。由于暗态是有场态（加上电压），这时液晶分子以垂直基板表面的排列为主（正液晶而言），为分子以垂直基板表面的排列为主（正液晶而言），为正性双折正性双折射射，故可用，故可用负性双折射负性双折射系数的相差膜系数的相差膜补偿补偿。对于。对于NBNB（Normal Normal BlackBlack常黑）常黑）模式，则需要用模式，则需要用正性双折射正性双折射系数的相差膜系数的相差膜补偿。补偿。NWNW（Normal WhiteN

29、ormal White常白常白）模式，）模式，负性负性双折射系数的双折射系数的相差膜补偿相差膜补偿补偿膜并不只贴在液晶面板表面侧，而是液晶盒的两侧。补偿膜并不只贴在液晶面板表面侧，而是液晶盒的两侧。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n n0 0）, ,进入液晶盒之后由于液晶分子的作用，在到液晶盒中间的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，负相位延迟给正延迟抵消为时候，负相位延迟给正延迟抵消为0 0。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当光线继续向上进行又因为受到上部分液晶分

30、子的作用而在穿出液晶盒的时候有了正的相位延迟，当光线穿过上层补偿薄膜后，相位晶盒的时候有了正的相位延迟，当光线穿过上层补偿薄膜后，相位延迟刚好又被抵消为延迟刚好又被抵消为0 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TNTN模式液晶可以取得很好的改善视模式液晶可以取得很好的改善视角效果，可视角度都达到角效果，可视角度都达到160160。TNTNFilmFilm广视角技术被广泛应用于广视角技术被广泛应用于主流液晶显示器。主流液晶显示器。特点：工艺简单，成本较低，可扩大视角范围，但没有改变原有对特点：工艺简单，成本较低，可扩大视角范围，但没有改变原有对比度曲线沿方位角分布的形状。响应时

31、间长、开口率低、最大色彩比度曲线沿方位角分布的形状。响应时间长、开口率低、最大色彩数少等缺点也没有改善。因此这种改善视角的方法还长与其他方法数少等缺点也没有改善。因此这种改善视角的方法还长与其他方法组合组合使用。使用。 3.3.1 LCD 3.3.1 LCD的的宽视角化技术的进展宽视角化技术的进展2 2、准直背光源加漫散射观察屏法、准直背光源加漫散射观察屏法 在在LCDLCD观察面上放置一块观察面上放置一块漫射屏漫射屏，LCDLCD的对比度沿方位角的对比度沿方位角分布的不均匀性可以得到消除，而且视角分为大大增加，但分布的不均匀性可以得到消除，而且视角分为大大增加，但会是对比度严重下降。如用会是

32、对比度严重下降。如用准直光准直光作为作为LCLC的的背光源背光源，对比度，对比度可以大大提高，所以准直背光源加漫散射观察屏可以得到既可以大大提高，所以准直背光源加漫散射观察屏可以得到既有足够对比度，又有很宽视角范围的显示质量。有足够对比度，又有很宽视角范围的显示质量。 本方法可用于本方法可用于TN-LCDTN-LCD和和STN-LCDSTN-LCD，液晶盒和背光源的设计，液晶盒和背光源的设计及工艺都不变，显示器的重量和厚度无明显增加，成本只增及工艺都不变，显示器的重量和厚度无明显增加，成本只增加加5%-10%5%-10%。 3.3.1 LCD 3.3.1 LCD的的宽视角化技术的进展宽视角化技

33、术的进展二、低扭曲角和低二、低扭曲角和低 ndnd设计设计LCDLCD（LTN-LCDLTN-LCD） LCDLCD较小的视角特性是由于偏离液晶屏法线方向的不同角较小的视角特性是由于偏离液晶屏法线方向的不同角度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度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程差 ndnd不同。因此不同。因此减小减小LCDLCD盒的盒的 ndnd可以减少可以减少 ndnd的变化，从的变化，从而改善视角特性。而改善视角特性。但但 ndnd的减小的减小将使光的将使光的最大透过率下降最大透过率下降，可，可以将液晶分子的以将液晶分子的扭曲角变小扭曲角变小，使

34、光的，使光的最大透过率最大透过率恢复到恢复到原有水原有水平平。但这又会引起液晶有场态（加电压）时，光的。但这又会引起液晶有场态（加电压）时，光的最低透过率最低透过率（NWNW模式）略有模式）略有上升上升。为了提高对比度，可以加一层延迟量很。为了提高对比度，可以加一层延迟量很小的小的PVAPVA（聚乙烯醇）聚乙烯醇）薄膜补偿薄膜补偿。 例如：例如： nd=0.38nd=0.38 m m，扭曲角，扭曲角7070 ，补偿膜延迟量为，补偿膜延迟量为23nm23nm，对比度达对比度达100100：1 1。可将不发生灰度反转的视角范围从普通。可将不发生灰度反转的视角范围从普通TN-TN-LCDLCD的的-

35、27-273030 扩展到扩展到-42-427373 。 3.3.1 LCD 3.3.1 LCD的的宽视角化技术的进展宽视角化技术的进展 3.3.1 LCD 3.3.1 LCD的的宽视角化技术的进展宽视角化技术的进展三、改变液晶分子排列方式三、改变液晶分子排列方式1 1、多畴多畴TN-LCDTN-LCD 针对针对TN-LCDTN-LCD对某一特定视角的依存性特性，可采用对某一特定视角的依存性特性，可采用多组长多组长轴方向不同的液晶分子轴方向不同的液晶分子（畴）（畴）来合成一个像素，这样用不同方来合成一个像素，这样用不同方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向的液晶分子来补偿不

36、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。的排列，其合成的视角也可以达到比较理想的效果。 多畴多畴TN-LCDTN-LCD的的每个像素由多个子像素组成每个像素由多个子像素组成，每个子像素都每个子像素都有特有的扭曲排列方式有特有的扭曲排列方式，构成一个畴相应的视角特性。整个像，构成一个畴相应的视角特性。整个像素的视角特性是素的视角特性是各个子像素视角特性的迭加和平均各个子像素视角特性的迭加和平均。只要各子。只要各子像素液晶分子的排列设计的合理，使它们的视角特性能互相补像素液晶分子的排列设计的合理，使它们的视角特性能互相补充，合成的视角特性就可以做得很宽，并且

37、没有方向性。充，合成的视角特性就可以做得很宽，并且没有方向性。 3.3.1 LCD 3.3.1 LCD的的宽视角化技术的进展宽视角化技术的进展三、改变液晶分子排列方式三、改变液晶分子排列方式1 1、多畴多畴TN-LCDTN-LCD 如下图所示双畴结构的两个畴液晶分子对称排列，分子长轴倾如下图所示双畴结构的两个畴液晶分子对称排列，分子长轴倾斜角度相反，视角也正好相反，所以组合起来就视角就宽了。斜角度相反，视角也正好相反，所以组合起来就视角就宽了。 单畴结构单畴结构双畴结构双畴结构A AA AB BC CB BC C 在在B B处看处看到的是到的是中灰中灰阶阶，在，在A A和和C C处能同时看处能

38、同时看到的高灰阶到的高灰阶和低灰阶，和低灰阶，混色后正好混色后正好是是中灰阶中灰阶。 3.3.1 LCD 3.3.1 LCD的的宽视角化技术的进展宽视角化技术的进展三、改变液晶分子排列方式三、改变液晶分子排列方式1 1、多畴多畴TN-LCDTN-LCD特点：特点：需要多次摩擦和光刻，需要多次摩擦和光刻，工艺工艺十分十分复杂复杂。分割分割畴数量受限制畴数量受限制。理论上单个像素的液晶分子包含的畴越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，但工艺的难度也随着增大。计算机多，合成的视角特性越好，但工艺的难度也随着增大。计算机模拟出，畴数大约模拟出，畴数大约4 4以后性能提高并不多，所

39、以使用中多用以后性能提高并不多，所以使用中多用2 2畴畴或或4 4畴畴分割。分割。在在高端高端AM-LCDAM-LCD中获得了应用中获得了应用，双畴结构的视角达到了，双畴结构的视角达到了6060度度。但但不牺牲亮度的情况下，获得较高对比度有一定的困难。不牺牲亮度的情况下，获得较高对比度有一定的困难。 3.3.1 LCD 3.3.1 LCD的的宽视角化技术的进展宽视角化技术的进展2 2、非晶、非晶TNTN模式模式( ( -TN-LCD)-TN-LCD) -TN-LCD-TN-LCD利用利用液晶冷却过程来形成多液晶冷却过程来形成多畴畴。在。在TNTN液晶材料中掺以一定手性材料，液晶材料中掺以一定手

40、性材料，其螺距其螺距p是盒厚是盒厚d的的4 4倍。液晶盒的内表面倍。液晶盒的内表面是未经摩擦的各向同性是未经摩擦的各向同性PIPI层。注入液晶材层。注入液晶材料后，加热到清亮点以上，然后冷却到室料后，加热到清亮点以上，然后冷却到室温。冷却过程中液晶材料的再结晶过程如温。冷却过程中液晶材料的再结晶过程如右图右图b b所示。所示。冷却结束后形成一个个柱状冷却结束后形成一个个柱状结构，每个结构内分子从上内表面到下内结构，每个结构内分子从上内表面到下内表面都扭曲表面都扭曲9090，但分子的指向矢是随机，但分子的指向矢是随机的，且在中心平面中连续变化。柱状结构的，且在中心平面中连续变化。柱状结构间的中心

41、距为间的中心距为1010100um100um，因此一个像素，因此一个像素内就包含了进百个柱状结构，相当于近百内就包含了进百个柱状结构，相当于近百个畴。实现了不用分割电极而获得多畴结个畴。实现了不用分割电极而获得多畴结构，视觉特性相当于构，视觉特性相当于8 8畴结构。畴结构。a a普通普通TN-LCDTN-LCD b b非晶非晶TN-LCDTN-LCD 3.3.1 LCD 3.3.1 LCD的的宽视角化技术的进展宽视角化技术的进展3 3、多畴垂直取向（、多畴垂直取向（MVAMVA） 液晶分子液晶分子长轴在长轴在未加电未加电时不像时不像TNTN模式那样平行于屏幕，而模式那样平行于屏幕，而是是垂直垂

42、直于屏幕，并且于屏幕，并且每个像素每个像素都是由多个这种都是由多个这种垂直取向的液晶垂直取向的液晶分子畴组成分子畴组成。当。当电压加电压加到液晶上时，到液晶上时，液晶分子便倒向不同的方液晶分子便倒向不同的方向向。这样从不同的角度观察屏幕都可以获得相应方向的补偿，。这样从不同的角度观察屏幕都可以获得相应方向的补偿，也就改善了可视角度。也就改善了可视角度。问题：怎么实现这样的结构？问题：怎么实现这样的结构？ 它依靠叫做它依靠叫做ProtrusionProtrusion（突出）的屋脊状（突出）的屋脊状凸起物凸起物来来使液晶本身产生一个使液晶本身产生一个预倾角预倾角（Pre-tilt AnglePre

43、-tilt Angle）。这个凸起物顶角的角度越大，则分子长）。这个凸起物顶角的角度越大，则分子长轴的倾斜度就越小。早期的轴的倾斜度就越小。早期的MVAMVA模式液晶凸起物只在一侧基板模式液晶凸起物只在一侧基板内表面，后期的内表面，后期的MVAMVA凸起物则在上下基板内表面。凸起物则在上下基板内表面。 3.3.1 LCD 3.3.1 LCD的的宽视角化技术的进展宽视角化技术的进展3 3、多畴垂直取向（、多畴垂直取向（MVAMVA） 工作原理工作原理 在在MVAMVA中，中，M M代表代表multi-domain(multi-domain(多象限多象限) )，是，是就一个子像素就一个子像素(ce

44、ll)(cell)来说。以凸起物来形成多象来说。以凸起物来形成多象限。上图是一种限。上图是一种双畴双畴VAVA模式液晶。模式液晶。VAVA 代表代表Vertical Alignment(Vertical Alignment(垂直配向垂直配向) )，但液，但液晶分子在静态时并不是真的垂直配向晶分子在静态时并不是真的垂直配向( (见上图，在见上图，在未加电压时未加电压时) )，因为受凸起物斜面的影响。，因为受凸起物斜面的影响。未加电时，液晶分子长轴未加电时，液晶分子长轴垂直于屏幕垂直于屏幕，只有在，只有在靠近靠近凸起物凸起物电极的液晶分子略有电极的液晶分子略有倾斜倾斜，光线此时无法穿，光线此时无法

45、穿过上下两片方向垂直的偏光板。（过上下两片方向垂直的偏光板。（NBNB模式）模式）当加电后，凸起物附近的液晶分子迅速带动其他液当加电后，凸起物附近的液晶分子迅速带动其他液晶转动到晶转动到垂直于凸起物表面状态垂直于凸起物表面状态，即分子长轴倾斜，即分子长轴倾斜于屏幕，于屏幕，透射率上升透射率上升从而实现调制光线。从而实现调制光线。 直条三角棱状凸起物（如图直条三角棱状凸起物（如图a a）可以实现双畴，当突起物为四）可以实现双畴，当突起物为四面体（如图面体（如图b b），液晶分子就可巧妙分成四个畴，也即多畴模式。），液晶分子就可巧妙分成四个畴，也即多畴模式。四畴四畴模式液晶在受电后，模式液晶在受电

46、后，A A、B B、C C、D D各畴的液晶分子分朝四个方向各畴的液晶分子分朝四个方向转动，这就对液晶显示器的上下左右视角都同时补偿，因此转动，这就对液晶显示器的上下左右视角都同时补偿，因此MVAMVA模模式的液晶显示器在这四个方向都有不错的视角。基于这样的补偿原式的液晶显示器在这四个方向都有不错的视角。基于这样的补偿原理，可以更改凸起物的形状，用更多不同方向的液晶畴来补偿任意理，可以更改凸起物的形状，用更多不同方向的液晶畴来补偿任意视角可以取得很好效果。视角可以取得很好效果。 3.3.1 LCD 3.3.1 LCD的的宽视角化技术的进展宽视角化技术的进展3 3、多畴垂直取向（、多畴垂直取向（

47、MVAMVA）垂直取向模式垂直取向模式（a a）二分割）二分割（b b）四分割）四分割（c c）无限分割）无限分割 富士通公司主导的四分割富士通公司主导的四分割 3.3.1 LCD 3.3.1 LCD的的宽视角化技术的进展宽视角化技术的进展3 3、多畴垂直取向（、多畴垂直取向（MVAMVA） 特点特点优点：优点：通过通过4 4分割以上的多分割化可获得极高的显示品质，分割以上的多分割化可获得极高的显示品质，视角特视角特性性( (对比度、灰度转换、色彩变化对比度、灰度转换、色彩变化) )改善。改善。坏点为暗点，对画面影响较小坏点为暗点，对画面影响较小；由于这种模式的液晶显示器；由于这种模式的液晶显

48、示器工作在工作在NBNB（Normal BlackNormal Black，常黑）模式，当，常黑）模式，当TFTTFT损坏时，该像损坏时，该像素则永远呈暗态素则永远呈暗态 （暗点）。虽然它也属于（暗点）。虽然它也属于“坏点坏点”，不过相，不过相对对TNTN模式上常见的模式上常见的“亮点亮点”来说，来说，“暗点暗点”要更难发现，也就要更难发现，也就是说对画面影响更小，用户也较容易接受。是说对画面影响更小，用户也较容易接受。有利于有利于提高液晶的响应速度提高液晶的响应速度。由于液晶分子的运动幅度没有。由于液晶分子的运动幅度没有TNTN模式那么大，相对来说加电后液晶分子要转动到预定的位置模式那么大，

49、相对来说加电后液晶分子要转动到预定的位置会更快一些，而且在靠近电极斜面的液晶分子在受电时会迅速会更快一些，而且在靠近电极斜面的液晶分子在受电时会迅速转动，带动离电极更远的液晶分子运动。转动，带动离电极更远的液晶分子运动。 3 3、多畴垂直取向（、多畴垂直取向（MVAMVA） 特点特点优点：优点：在取向涂敷前进行取向处理，从而工艺稳定，在取向涂敷前进行取向处理，从而工艺稳定，提高了生产率提高了生产率；只；只要检查突起状态，即可预测取向状态要检查突起状态，即可预测取向状态( (贴合前剔除不良基板贴合前剔除不良基板) )；通过突起可控单元厚度，通过突起可控单元厚度，取消衬垫取消衬垫；设计自由设计自由

50、。可以不管像素尺寸、像素间距等进行设计。可以不管像素尺寸、像素间距等进行设计。缺点：缺点：对视角的改善仅限上下左右四个方向，而其他方位角视角仍然不对视角的改善仅限上下左右四个方向，而其他方位角视角仍然不理想。理想。如果采用双轴性光学薄膜补偿，将会得到比较理想的视角。如果采用双轴性光学薄膜补偿，将会得到比较理想的视角。驱动电压高驱动电压高（13.5V 13.5V ）。因为特殊的电极排列让电场强度并不均）。因为特殊的电极排列让电场强度并不均匀，如果电场强度不够的话，会造成灰阶显示不正确。匀，如果电场强度不够的话，会造成灰阶显示不正确。 随视角的增加而出现随视角的增加而出现颜色变淡颜色变淡的现象。的

51、现象。灌入液晶时如果采用传统工艺，所需要的时间会大大增加，因此灌入液晶时如果采用传统工艺，所需要的时间会大大增加，因此现在普遍应用一种叫现在普遍应用一种叫ODFODF（One-Drop FillOne-Drop Fill，滴下式注入法滴下式注入法）的高速）的高速灌入工艺灌入工艺 ，增加了成本。增加了成本。 3.3.1 LCD 3.3.1 LCD的的宽视角化技术的进展宽视角化技术的进展 3.3.1 LCD 3.3.1 LCD的的宽视角化技术的进展宽视角化技术的进展4 4、PVAPVA（Patterned Vertical AlignmentPatterned Vertical Alignment

52、花样花样电极电极垂直取向）垂直取向） PVAPVA采用透明的采用透明的ITOITO层代替层代替MVAMVA中的凸起物，制造工艺与中的凸起物，制造工艺与TNTN模式相容性较好。透明电极可以获得更好的开口率，最大限度模式相容性较好。透明电极可以获得更好的开口率，最大限度减少背光源的浪费。减少背光源的浪费。PVAPVA也属于也属于NBNB（常暗）模式液晶，在（常暗）模式液晶，在TFTTFT受受损坏而未能受电时，该像素呈现暗态。这种模式大大降低了液损坏而未能受电时，该像素呈现暗态。这种模式大大降低了液晶面板出现晶面板出现“亮点亮点”的可能性。的可能性。问题：不用凸起物如何生成倾斜的电场呢？问题：不用凸

53、起物如何生成倾斜的电场呢？PVAPVA很巧妙的解决很巧妙的解决了这一问题。如了这一问题。如图，上下基板上图，上下基板上的的ITOITO被光刻了一被光刻了一道道的缝，上下道道的缝，上下两层的缝并不对应，从剖面上看，上下两端的电极正好依次错两层的缝并不对应，从剖面上看，上下两端的电极正好依次错开，平行的电极之间也恰好形成一个倾斜的电场来调制光线。开，平行的电极之间也恰好形成一个倾斜的电场来调制光线。 在未加电状态下，液晶分在未加电状态下，液晶分子长轴垂直于面板方向互相平子长轴垂直于面板方向互相平行排列，行排列，CPACPA模式的每个像素模式的每个像素都具有多个方形圆角的次像素都具有多个方形圆角的次

54、像素电极（如图）。当加电压时，电极（如图）。当加电压时，次像素电极和另一面的电极形次像素电极和另一面的电极形成一个对角的电场驱使液晶向成一个对角的电场驱使液晶向中心电极方向倾斜。各液晶分中心电极方向倾斜。各液晶分子朝着中心电极呈放射的焰火子朝着中心电极呈放射的焰火状排列。由于像素电极上的电状排列。由于像素电极上的电场是连续变化的，所以被称作场是连续变化的，所以被称作“连续焰火状排列（连续焰火状排列（CPACPA）”模式。模式。 3.3.1 LCD 3.3.1 LCD的的宽视角化技术的进展宽视角化技术的进展5 5、CPA (Continuous Pinwheel AlignmentCPA (Co

55、ntinuous Pinwheel Alignment连续焰火状取向连续焰火状取向) )CPACPA原理示意图原理示意图 3.3.1 LCD 3.3.1 LCD的的宽视角化技术的进展宽视角化技术的进展 在性能上，在性能上，CPACPA模式与模式与MVAMVA基本相当，而且基本相当，而且CPACPA也属于也属于NBNB（常黑）模式液晶，在未受电情况下屏幕为黑色，在生产导（常黑）模式液晶，在未受电情况下屏幕为黑色，在生产导致致TFTTFT损坏时也同样损坏时也同样不易产生不易产生“亮点亮点”。因为因为CPACPA模式在各个模式在各个方向均有相应的液晶分子作补偿，所以在视角表现上除了水方向均有相应的液

56、晶分子作补偿，所以在视角表现上除了水平和垂直两方向外在其他倾斜角也有不错的表现。平和垂直两方向外在其他倾斜角也有不错的表现。 MAVMAV和和PAVPAV统称统称AVAV（垂直取向）技术，其实（垂直取向）技术，其实CPACPA也属于也属于AVAV（垂直取向）技术。因为（垂直取向）技术。因为CPACPA在未加电状态下，液晶分子长轴在未加电状态下，液晶分子长轴垂直于面板。垂直于面板。 3.3.1 LCD 3.3.1 LCD的的宽视角化技术的进展宽视角化技术的进展6 6、OCBOCB（Optically Compensated Bend/Optical Compensated Optically C

57、ompensated Bend/Optical Compensated BirefringenceBirefringence，光学补偿弯曲排列光学补偿弯曲排列/ /光学补偿双折射光学补偿双折射）技术）技术OCBOCB模式模式LCDLCD结构示意图结构示意图液晶分子液晶分子不扭曲，不扭曲，在一个平面在一个平面内内连续弯曲排列连续弯曲排列，中间的液晶分中间的液晶分子始终处于跟基板垂直的状态。子始终处于跟基板垂直的状态。液晶分子的排列是上下对称的，液晶分子的排列是上下对称的，下面液晶分子双折射性导致的相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液位偏差正好可以利用上部分的液晶分子自行抵消

58、，晶分子自行抵消，即即光学自补偿光学自补偿效应效应。在无电场条件下，透过光也会在无电场条件下，透过光也会产生光程差，所以要产生光程差，所以要加一层双轴加一层双轴光学补偿膜光学补偿膜，以抵消这个光程差。，以抵消这个光程差。6 6、OCBOCB（光学补偿弯曲排列光学补偿弯曲排列/ /光学补偿双折射光学补偿双折射）技术）技术 OCBOCB模式也属于模式也属于NBNB（常黑）模式。未加电压时，（常黑）模式。未加电压时，液晶分子液晶分子以一种对称的曲列结构排列，光线穿不过去。以一种对称的曲列结构排列，光线穿不过去。 施加电压时，液晶分子开施加电压时，液晶分子开始发生偏转，光透过率上升，始发生偏转，光透过

59、率上升，最终出现对称的叠加。由于不最终出现对称的叠加。由于不管在什么时候液晶层都是管在什么时候液晶层都是对称对称的，这样由下面液晶分子双折的，这样由下面液晶分子双折射性所导致的相位偏差刚好可射性所导致的相位偏差刚好可以利用上部分的液晶分子自行以利用上部分的液晶分子自行抵消，可以获得极为出众的显抵消，可以获得极为出众的显示效果并在一定程度上增大了示效果并在一定程度上增大了视角。视角。OCBOCB模式模式LCDLCD工作原理工作原理 3.3.1 LCD 3.3.1 LCD的的宽视角化技术的进展宽视角化技术的进展6 6、OCBOCB（光学补偿弯曲排列光学补偿弯曲排列/ /光学补偿双折射光学补偿双折射

60、）技术）技术 特点特点优点：优点：利用其设计巧妙的利用其设计巧妙的对称液晶分子排列对称液晶分子排列来实现自我补偿视角，来实现自我补偿视角，所以它又叫所以它又叫自补偿自补偿模式。模式。在自补偿和双轴光学膜的补偿下，在自补偿和双轴光学膜的补偿下，OCBOCB模式的液晶可以实现模式的液晶可以实现不错的可视角度不错的可视角度，而且，而且视角均匀性非常好视角均匀性非常好。属于属于NBNB（常黑）模式，因此（常黑）模式，因此OCBOCB出现出现“亮点亮点”的几率也不高。的几率也不高。OCBOCB还原的黑色特别纯还原的黑色特别纯 ，有利于实现，有利于实现较高的对比度较高的对比度。 响应速度快响应速度快。由于