显示器件的发展

1、组员： 肖聃 宋雅莉 王莹主讲人：宋雅莉目录蓝相液晶的概况2液晶的基础知识3 1液晶的发展概况和发展趋势3 31.1 液晶的基本概念什么是液晶？1.1 液晶的基本概念 物质的第四态第四态液晶 定义：液晶是指在一定温度范围内，既具有液体的流动性，定义：液晶是指在一定温度范围内，既具有液体的流动性，又具有晶体的各向异性的物质又具有晶体的各向异性的物质 液晶分为两类：溶致液晶溶致液晶和热致液晶热致液晶 溶致液晶：是将一种溶质溶于一种溶剂而形成的液晶态物质。 热致液晶：当液晶物质加热时，在某一温度范围内呈现出各向异性的熔体。1.2 热致液晶的分类1.向列相液晶向列相液晶2.近晶相液晶近晶相液晶3.胆甾

2、相液晶胆甾相液晶向列相液晶（显示器件中用得最多的）向列相液晶（显示器件中用得最多的）向列相液晶由长径比不是很大的棒状分子所向列相液晶由长径比不是很大的棒状分子所组成，分子质心没有长程有序性，分子不能组成，分子质心没有长程有序性，分子不能排列成层，它能上下、左右、前后滑动，只排列成层，它能上下、左右、前后滑动，只有在分子长轴方向上保持平行或者近于平行有在分子长轴方向上保持平行或者近于平行。（分子间的力属于范德瓦耳斯力）（分子间的力属于范德瓦耳斯力） 近晶相液晶近晶相液晶 近晶相液晶由棒状分子或条状分子组成，近晶相液晶由棒状分子或条状分子组成，分子排列成层，层内分子长轴互相平行，分子排列成层，层内

3、分子长轴互相平行，其方向可以垂直于层面，或与层面成倾斜其方向可以垂直于层面，或与层面成倾斜排列排列目前已经发现目前已经发现1616种近晶相，但最种近晶相，但最常见的还是只有三种！常见的还是只有三种！ 胆甾相液晶胆甾相液晶 呈扁平状，排列成层，层内分子互相平行。呈扁平状，排列成层，层内分子互相平行。分子长轴平行于层平面，不同的层分子长分子长轴平行于层平面，不同的层分子长轴方向稍有变化，沿层的法线方向排列成轴方向稍有变化，沿层的法线方向排列成螺旋状。螺旋状。1.3液晶显示器件的基本结构典型液晶显示器件的基本结构如上图。基本上部件都相同，但不排除有不同的情况，比如偏振片的有无液晶显示器件的原理：在电

4、场、热等外场的作用下，使液晶分子从特定的初始排列状态变成其他分子排列状态，随着分子排列的变化，液晶元件的光学特性发生变化，从而变换为视觉变化1.4 液晶显示的方式反射式透射式投影式1.4液晶显示的方式-反射式主要用于小尺寸设备（手机屏、手表、定位导航设备）优点：功耗低，重优点：功耗低，重量轻，可以利用外量轻，可以利用外界光，节省功耗，界光，节省功耗，在阳光下图像不会在阳光下图像不会被冲刷被冲刷缺点：对比度低，缺点：对比度低，色饱和度差，暗环色饱和度差，暗环境下可读性差境下可读性差1.4液晶显示方式-透射式优点：高对比优点：高对比度，高亮度及度，高亮度及良好的色饱和良好的色饱和度。度。缺点：背光

5、源缺点：背光源功耗大且在户功耗大且在户外可读性较差外可读性较差应用应用: :计算机显示器、电视和电子相框的室内设计算机显示器、电视和电子相框的室内设备备1.4液晶显示方式-投影式第二章蓝相液晶的概况第二章蓝相液晶的概况 2.1 蓝相液晶的基本概念 蓝相（Blue Phase，BP）是介于胆甾相和各向同性相之间的一种稳定液晶相态，由于通常呈现蓝色，故称为蓝相 蓝相液晶的由来 1888年奥地利植物学家F. Reinitzer在观察胆甾醇苯甲酸脂的液晶行为时就发现了蓝相，当这种具有液晶特性的物质从178.5 C冷却时，在很小的温度范围内出现明亮的蓝紫色。1906年O.Lehmann发现此物质虽然能选

6、择性反射可见光，但是它没有双折射，呈现光学各向同性，因此他认为此物质是不同于胆甾相的另外一种液晶相。根据首次发现时观察到的蓝紫色，1956年G. W.Gray将其命名为蓝相，由于蓝相出现在胆甾液晶相之后，故又称为胆甾蓝相。如今蓝相已经有了红、绿和蓝等多种颜色，但是科学界仍然延用蓝相的命名。 蓝相是一种热力学稳定相，根据组织结构的不同，温度由低至高依次具有BP 、BP和BP 这三种子相，如图所示；其中，BP 为体心立方结构，BP 为简单立方结构，BP 为无定型态，又称雾相。2.2液晶的基本特点响应速度超快（亚毫秒级）暗态时呈光各向同性以及无需取向层蓝相液晶的主要特点在于蓝相液晶的主要特点在于它的

7、有序参量呈现它的有序参量呈现出自组装的三维空间周期性，即出自组装的三维空间周期性，即3D3D晶格特性，晶格特性，同时又保持液体的流动性，晶格参数易于变同时又保持液体的流动性，晶格参数易于变更而具有不同的光电特性，是绝佳的可调式更而具有不同的光电特性，是绝佳的可调式光子晶体。光子晶体。 在宏观宏观上，蓝相的三维光子晶体结构不具有双折射现象，还能选择性地反射紫外光或可见光。 在微观微观上，根据Meiboom模型，蓝相液晶是由分布在立方晶格中的双扭曲柱体组成的 由于液晶分子由于液晶分子排列不连续，排列不连续，这些双扭曲柱这些双扭曲柱体在相互堆叠体在相互堆叠时，会在空间时，会在空间中形成缺陷中形成缺陷

8、蓝相是一种与缺陷共存的热蓝相是一种与缺陷共存的热力学稳定相，这也使其呈现力学稳定相，这也使其呈现出有别于一般液晶的物理特出有别于一般液晶的物理特性。性。2.32.3 蓝相液晶与传统液晶的比较光学特性工作电压制作工艺比较内容响应时间1 1、响应时间在亚毫、响应时间在亚毫秒范围，可实现场秒范围，可实现场序彩色显示序彩色显示2 2、不加电压时，呈、不加电压时，呈现光学各向同性；现光学各向同性；有助于提高显示器有助于提高显示器的对比度和视角的对比度和视角3 3、不需要取向层，、不需要取向层，制作工艺简单制作工艺简单1 1、工作电压很高、工作电压很高2 2、透过率较低、透过率较低3 3、迟滞效应、迟滞效

9、应4 4、残留双折射、残留双折射优点优点缺点缺点2.4蓝相液晶的电光效应与数值模型2.4.12.4.1蓝相液晶的克尔效应蓝相液晶的克尔效应与传统向列液晶基于指向矢重新取向不同，蓝相液晶的工与传统向列液晶基于指向矢重新取向不同，蓝相液晶的工作原理是作原理是基于电场控制的感应双折射基于电场控制的感应双折射，即，即克尔效应克尔效应。向列相。向列相液晶分子在不加电压时为光学各向异性，加电压之后虽然指液晶分子在不加电压时为光学各向异性，加电压之后虽然指向矢改变，但依然为光学各向异性，即为光学各向异性向矢改变，但依然为光学各向异性，即为光学各向异性- -光光学各向异性的过程；而蓝相液晶在不加电压时为光学各

10、向同学各向异性的过程；而蓝相液晶在不加电压时为光学各向同性（性（n nx x= =n ny y= =n nz z），加电压后为光学各向异性，即为光学各向），加电压后为光学各向异性，即为光学各向同性同性- -光学各向异性的过程，如图光学各向异性的过程，如图2.52.5所示。虽然，在宏观上所示。虽然，在宏观上蓝相液晶的电场感应双折射属于克尔效应；但是，在微观上蓝相液晶的电场感应双折射属于克尔效应；但是，在微观上这种电场感应双折射产生的原因仍然是外加电场使液晶分子这种电场感应双折射产生的原因仍然是外加电场使液晶分子发生重新分布，因此蓝相液晶的发生重新分布，因此蓝相液晶的电场感应双折射不能超过主电场感

11、应双折射不能超过主体液晶材料的双折射。体液晶材料的双折射。基于克尔效应，蓝相液晶的基于克尔效应，蓝相液晶的电场感应双折射电场感应双折射nind可以可以表示为：表示为：式中是波长，K是克尔系数，E是外加电场强度当介质外加电场时，当介质外加电场时，介质的折射率椭球方介质的折射率椭球方程可表示为：程可表示为：（2.1）（2.2）第一项与介质三个主轴方向上的原有折射率第一项与介质三个主轴方向上的原有折射率n nx x、n ny y和和n nz z有关；有关；第二项描述的是线性电光效应，即普克尔斯效应；第二项描述的是线性电光效应，即普克尔斯效应；第三项描述的是二次电光效应，即克尔效应；由于二次电光效应第

12、三项描述的是二次电光效应，即克尔效应；由于二次电光效应比线性电光效应小很多，通常在线性电光效应存在时，二次电光比线性电光效应小很多，通常在线性电光效应存在时，二次电光效应可忽略。效应可忽略。由于二次电光效由于二次电光效应比线性电光效应比线性电光效应小很多，通常应小很多，通常在线性电光效应在线性电光效应存在时，二次电存在时，二次电光效应可忽略光效应可忽略。（2.3）在没有外加电场时，蓝相液晶呈现光学各向同性，因此各个方向上的折射率相同，用ni表示。假设外加电场沿z轴方向，这样在x和y方向上的电场分量都为零：在式在式2.42.4中，线性项消失中，线性项消失了，只剩下克尔效应项。了，只剩下克尔效应项

13、。克尔效应的电光张量由介克尔效应的电光张量由介质的分子结构决定。对于质的分子结构决定。对于各向同性液体，它的二次各向同性液体，它的二次电光效应系数可以用下面电光效应系数可以用下面的矩阵表示的矩阵表示：（2.4）（2.5）将将(2.4)式和式和(2.5)式代入式代入(2.3)式中，可以得到外加电式中，可以得到外加电场时的蓝相液晶折射率椭球：场时的蓝相液晶折射率椭球：（2.6）我们可以得到寻常光折射率no沿x轴方向和y轴方向，而非常光折射率ne沿z轴方向：蓝相液晶的电场感应双折射为（2.7）（2.8）（2.9）(2.1)(2.1)和和(2.9)(2.9)式都可式都可以用来表示蓝相液晶的以用来表示蓝

14、相液晶的电场感应双折射，只是电场感应双折射，只是前者用的是克尔系数，前者用的是克尔系数，而后者用的是二次电光而后者用的是二次电光系数。对比两式，可以系数。对比两式，可以发现克尔系数发现克尔系数K K也与波长也与波长有关，因此只有在给定有关，因此只有在给定波长和温度的情况下，波长和温度的情况下，克尔系数才是一个常数。克尔系数才是一个常数。2.4.2 2.4.2 蓝相液晶的扩展克尔效应蓝相液晶的扩展克尔效应 当没有外加电场时，蓝相液晶呈现当没有外加电场时，蓝相液晶呈现光学各光学各向同性向同性 当外加电场时，蓝相液晶产生感应双折射，当外加电场时，蓝相液晶产生感应双折射，对于正性液晶（对于正性液晶（0

15、 0） 液晶分子将沿电场方向取向；对于负性液液晶分子将沿电场方向取向；对于负性液晶（晶（0 0），液晶分子将垂直电场方向），液晶分子将垂直电场方向取向取向当外加电场当外加电场较弱较弱时，蓝相液晶中产生时，蓝相液晶中产生克尔效应克尔效应，感，感应双折射可以用应双折射可以用(2.1)(2.1)式描述。式描述。当外加电场当外加电场很强很强时，蓝相液晶中出现时，蓝相液晶中出现晶格形变晶格形变（电（电致伸缩效应），将导致布拉格反射波长的偏移。致伸缩效应），将导致布拉格反射波长的偏移。当外加电场继续增强时，液晶甚至会出现相变，从当外加电场继续增强时，液晶甚至会出现相变，从蓝相转换到一个蓝相转换到一个新的相

16、态新的相态。这个转换过程通常比较慢，大概在几秒的量级；而这个转换过程通常比较慢，大概在几秒的量级；而且，该转换是一个不可逆的过程，且，该转换是一个不可逆的过程，会导致迟滞效应、会导致迟滞效应、残留双折射，甚至永久性结构损坏。残留双折射，甚至永久性结构损坏。液晶盒由两个平面液晶盒由两个平面ITO电极和玻璃基板电极和玻璃基板构成，蓝相液晶灌注其间，盒厚为构成，蓝相液晶灌注其间，盒厚为8m。然后，在纵向方向加电场，采用迈克尔然后，在纵向方向加电场，采用迈克尔逊干涉仪测量光线经过蓝相液晶的相位逊干涉仪测量光线经过蓝相液晶的相位变化，测量波长为变化，测量波长为=633nm。折射率变化测量值折射率变化测量

17、值（空心圆）和各种模（空心圆）和各种模型的拟合曲线。聚合型的拟合曲线。聚合物稳定蓝相液晶由主物稳定蓝相液晶由主体向列相液晶体向列相液晶(49 wt% Merck BL038)、手性掺杂剂手性掺杂剂(21% Merck CB15, 6% ZLI-4572)和单体材料和单体材料(9% EHA , 15% RM257)混合而成。混合而成。不加电压时，蓝相液晶呈现光学各向同性，根据麦克斯韦关系式（=n2），其折射率可表示为（2.10）其中，ne和no分别为液晶材料的非常光折射率和寻常光折射率。当双折射比较小时，式（2.10）可以近似为（2.11）当外加电场时，感应折射率椭球的光轴沿电场方向，其寻常光折

18、射率由ni变为no(E)（2.12）根据式（2.10）和式（2.11），感应双折射可以重新表示为（2.13）在图2.3中，点线表示的是截断模型：（2.14）不加电压时，蓝相液晶呈现光学各向同性，根据麦克斯韦关系式（=n2），其折射率可表示为22(2)/3ieonnn其中，ne和no分别为液晶材料的非常光折射率和寻常光折射率。当双折射比较小时，式（2.10）可以近似为（2.10）(2)/3ieonnn（2.11）其中，no表示液晶材料的固有双折射，Es表示饱和电场。no与液晶的双折射、波长、以及温度有关，Es则取决于介电各向异性、弹性系数和聚合物浓度。在截断模型中当E Es时，感应双折射与(E/

19、Es)2呈线性关系；当EEs时，该模型认为电场已将所有的液晶指向矢重新定位，感应双折射达到最大值no，之后不再发生变化。截断模型只适用于电场较弱的情况，它无截断模型只适用于电场较弱的情况，它无法解释强电场时的饱和现象法解释强电场时的饱和现象为了解释饱和现象，需要考虑高阶电光效高阶电光效应应。对于中心对称晶体，由于反演对称性，不存在奇数阶电光效应，故只剩下偶数阶电光效应。考虑二次项和四次项的模型，称为四阶模型四阶模型，其感应折射率变化可以表示为（2.15）其中其中K1K1 和和 K2 K2分别表示克尔系数和四次电光系数分别表示克尔系数和四次电光系数为了解释图2.3中的饱和现象，Jin Yan等人

20、提出了一个收敛的模型，称为扩展克尔效应模型（2.16）其中，其中，nns s是饱和折射率变化，是饱和折射率变化，E Es s是饱和是饱和电场。扩展克尔效应模型的拟合曲线不电场。扩展克尔效应模型的拟合曲线不仅与全部数据吻合的非常好，而且在强仅与全部数据吻合的非常好，而且在强电场区域表现出了预期的饱和趋势。电场区域表现出了预期的饱和趋势。据式（2.13），蓝相液晶的感应双折射可以表示为（2.17）其中其中nsat表示饱和感应双折射，表示饱和感应双折射，Es表示饱和电场。表示饱和电场。如果将(2.16)式展开成一个幂级数，可以得到项（克尔效应）在弱电场情况下的近似，此时克尔系数可以表示（2.18）在

21、强电场情况下，可以采用在强电场情况下，可以采用扩展克尔效应扩展克尔效应模型模型可以更好的模拟聚合物稳定蓝相液晶可以更好的模拟聚合物稳定蓝相液晶的电光特性。的电光特性。2.4.3 蓝相液晶的数值模型蓝相液晶的数值模型在外加电场时，如果要精确计算蓝相液晶分子的分布情况，需要同时考虑Landau 自由能和电势能，计算相当复杂。为了计算简便，我们采用前面介绍的克尔效应模型和扩展克尔效应模型来描述蓝相液晶的电光特性入射光经过第i层蓝相液晶产生的相位延迟为（2.19）第i层蓝相液晶的琼斯矩阵为（2.20）将2.20代入式中，经一系列的扩展琼斯矩阵的变换，可得到蓝相液晶盒的透过率。改变电压，计算蓝相液晶盒中

22、的感应双折射分布，可得到不同电压下的透过率。改变入射光的入射角和方位角，得到一组透过率。这样采用该数值计算方法便可以计算出蓝相液晶盒在任何入射角和方位角下的透过率，从而计算出其对比度和视角图。2.5面内转换电极和凸起电极结构面内转换电极和凸起电极结构在蓝相液晶结构中，施加电压以后，双扭曲柱体中分子将重新定向。从宏观角度看，加电压时，局部折射率椭球的有效光轴是沿着电场方向的，只有横向电场有助于蓝相液晶盒的透过率。因此，为了提高透过率和降低工作电压，电极之间必须产生很强的横向电场。蓝相液晶器件中常见的两种电极结：凸起电极凸起电极面内转换电极面内转换电极2.5.1 蓝相液晶面内转换电极蓝相液晶面内转

23、换电极面内转换电极技术是在一面玻璃基板上设置若干梳状电极，加电压时，梳状电极之间可以产生横向电场。图2.5是面内转换电极结构的示意图，蓝相液晶盒夹在两个正交的偏振片之间，电极方向与下基板偏振片的透光轴成45，电极宽度为 w，电极间隙为 l。从图2.6可以发现，在面内转换蓝相液晶盒中，横向电场主要分布在电极之间，纵向电场则主要分布在电极上方。图2.7是面内转换蓝相液晶盒中neff的分布，其中neff是光线正入射时的有效感应双折射。 nind是蓝相液晶材料总的感应双折射，不考虑电场方向和有效性由图由图2.72.7可知，有效感应双折射可知，有效感应双折射n neffeff主要分布主要分布在电极之间。

24、在面内转换电极的正上方，电场在电极之间。在面内转换电极的正上方，电场主要为纵向电场，主要为纵向电场，n neffeff几乎为零，因此正入几乎为零，因此正入射光线的两个分量之间将不会产生相位延迟。射光线的两个分量之间将不会产生相位延迟。图2.8是蓝相液晶盒中不同位置的透过率分布，其中透过率相对于两个平行偏振片的透过率（34.83%）做了归一化。图图2.9是面内转换蓝相液晶盒的电压是面内转换蓝相液晶盒的电压-透过率曲线，透过率曲线，其中峰值透过率为其中峰值透过率为65%，峰值透过率处的工作电压，峰值透过率处的工作电压为为32Vrms。因此采用面内转换电极结构的蓝相液晶显。因此采用面内转换电极结构的

25、蓝相液晶显示器的透过率较低，同时工作电压也很高。示器的透过率较低，同时工作电压也很高。2.5.2 凸起凸起电极电极在面内转换电极蓝相液晶盒中，梳状电极之间的水平电场比较弱且穿透深度比较浅，所以它的工作电压很高，透过率也比较低。为了增加电极之间的横向电场，可采用凸起电极结构。蓝相液晶盒夹在两个正交的偏振片之间，电极方向与下基板偏振片的透光轴成45，像素电极和公共电极都是梯形结构，尺寸定义如下：w1是下底宽，w2是上底宽，h是梯形的高，l是电极间隙。图2.11是凸起电极蓝相液晶中局部光轴与x轴夹角的分布，电极尺寸为w1=2m，w2=1m，h=2m，l=2m。与面内转换蓝相液晶盒相比，凸起电极蓝相液

26、晶盒中横向电场的分布范围要大得多。图2.12是凸起电极蓝相液晶盒中neff的分布，可以看出，凸起电极结构产生的横向电场更强，而且电场的穿透深度也更深。这正是凸起电极所需工作电压低得多的原因。与面内转换蓝相液晶盒一样，在凸起电极蓝相液晶盒中，纵向电场对正入射光线的透过率也没有贡献。图2.13是凸起电极蓝相液晶盒中不同位置的透过率分布。与面内转换电极类似，在凸起电极蓝相液晶盒中，电极之间同样呈现高透过率，而在电极正上方，透过率几乎为零。图2.14是凸起电极蓝相液晶盒的电压-透过率曲线，可以发现，峰值透过率处的工作电压约为10Vrms。因此凸起电极结构可以将蓝相液晶的工作电压降至10Vrms，这样便

27、可以采用非晶硅薄膜晶体管技术驱动蓝相液晶显示器。2.6 蓝相液晶器件电光特性的影响因素蓝相液晶器件电光特性的影响因素2.6.1波长的影响波长的影响对于蓝相液晶来说，它的克尔系数与波长有关，其中K可由单波段模型描述为（2.21）式中，式中，*是平均共振波长，是平均共振波长，G是比例系数。是比例系数。2.6.2 液晶盒厚度的影响液晶盒厚度的影响在传统的向列相液晶盒中，液晶盒厚度的变化会影响透过率。但是，在蓝相液晶盒中，液晶盒厚度的变化对透过率的影响非影响非常小常小。尽管感应双折射nind的最大值出现在电极表面的正上方，但是此处局部折射率椭球光轴几乎是垂直的，与入射光线方向平行，对透过率没有贡献。而

28、且，从两幅图中可以发现，不论电极尺寸怎样，垂直方向的穿透深度都非常小。换句话说，只要液晶盒厚度大于穿透深度，蓝相液晶电光特性对液晶盒厚度的变化就不敏感。这是蓝相液晶与传统向列相液晶的又一重要区别。图2.17描述了不同液晶盒厚度时蓝相液晶盒的电压-透过率曲线。从图中可以发现，当液晶盒厚度大于穿透深度时，电压-透过率曲线确实对液晶盒厚度的变化不敏感，但是当液晶盒厚度小于穿透深度时，工作电压移向高电压一侧。2.6.3 电极尺寸的影响电极尺寸的影响图2.18描述了不同电极尺寸时凸起电极蓝相液晶盒的电压-透过率曲线。这是由于随着电极间隙的变窄，产生的横向电场更强，但是死区所占的比例也会变大，造成透过率降

29、低。2.6.4 固有双折射的影响固有双折射的影响图2.19描述了不同固有双折射no时蓝相液晶盒的电压-透过率曲线。对于不同的固有双折射no，它们的电压-透过率曲线非常接近。在凸起电极蓝相液晶盒中，增大固有双折射no不仅增大了克尔系数，同时也改变了感应双折射nind的分布，有助于提高透过率和降低工作电压。2.6.5 克尔系数的影响克尔系数的影响图2.20是不同克尔系数时凸起电极蓝相液晶盒的电压-透过率曲线。可以预见，随着大 液晶材料的持续发展，蓝相液晶的工作电压将进一步降低，应用也会越来越广泛。第三章第三章 液晶技术的发展概况和发展趋势液晶技术的发展概况和发展趋势3.1 3.1 液晶技术的发展过

30、程液晶技术的发展过程自自19681968年第一块液晶显示器诞生之后，年第一块液晶显示器诞生之后，LCDLCD技术发展经历了技术发展经历了5 5个发展阶段个发展阶段 第一阶段（1968年-1972年）： 1968年美国RCA公司研制了动态散射型液晶显示器，1971-1972制造出动态散射型液晶手表，LCD走上实用化第二阶段（1971-1984年）1971年瑞士人发明了扭曲向列型（TN） 液晶显示器，日本厂家将其产业化。由于TN-LCD制造成本低，成为20世纪七八十年代液晶产品的主流，但是由于TN-LCD信息容量小，只能用于笔段式数字显示及简单字符显示 第三阶段（1985-1990年）： 1985

31、年后，由于超扭曲（STN）液晶显示器的发展及非晶硅薄膜晶体管（-Si TFT）液晶显示技术的发明。使LCD技术发展进入了大容量显示的阶段，即进入了信息容量显示的膝上电脑，笔记本电脑，电子翻译机等。 第四阶段（1990-1995年）： 在有源矩阵液晶显示器飞速发展的基础上，LCD技术开始进入高画质液晶显示阶段。 第五阶段（1996年以后）： LCD已在笔记本电脑中普及，从1998年开始，TFT-LCD产品打入监视器市场，液晶的三大难题视角，色饱和度和亮度问题得到基本解决，性能提高的同时价格也是以5年降价3/4大幅度下降3.2 3.2 LCDLCD宽视角化技术的进展宽视角化技术的进展LCDLCD具

32、有众多的优点，但是具有众多的优点，但是LCDLCD有视角各向异性和有视角各向异性和视角范围较小的弱点（离开垂直于显示板法线方向视角范围较小的弱点（离开垂直于显示板法线方向观察时，对比度明显下降。观察时，对比度明显下降。对于灰度和彩色显示，视角大时还会发生灰度和彩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。色反转的现象。LCDLCD视角问题是由液晶的工作原理本身决定的。液视角问题是由液晶的工作原理本身决定的。液晶分子是棒状的，分子不同的排列方式存在着不同晶分子是棒状的，分子不同的排列方式存在着不同的光学各向异性。的光学各向异性。对于黑白工作模式对于黑白工作模式LCDLCD，因分子排

33、列只有两种方式，因分子排列只有两种方式，通过调整液晶盒和光学设计，可以改善通过调整液晶盒和光学设计，可以改善LCDLCD视角特视角特性，而对于灰度显示，因为每一种灰度都对应一种性，而对于灰度显示，因为每一种灰度都对应一种液晶分子排列，解决起来就困难很多。液晶分子排列，解决起来就困难很多。为了改善LCD的视角特性，必须克服不同视角方向有效nd不同的现象，解决方法有： （1 1）液晶盒外光学补偿法液晶盒外光学补偿法 这是一种在液晶面的观察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。对于AMLCD，采用无场时为亮抬，即常白（NW）模式。亮态式的透过特性与视角关系不大，而暗态的透过率与视角关系

34、是非灵敏，所以视角的补偿多集中在暗态的光学补偿上。由于暗态是有场太，这是液晶分子以垂直于基板表面的排列方式为主，为正性双折射，故可用负双折射系数的相差膜补偿。而对于常黑（NB）模式，则需要用正双折射系数的相差膜补偿。(2)(2)低扭曲叫和低低扭曲叫和低ndnd设计设计LCDLCD（LTN-LCD)LTN-LCD)： LCD较窄的视角特性是由于偏离发现方向不同角度入射光线的有效nd不同形成的，因此减小LCD盒的nd可以减少nd的变化，从而改善视角特性。 但是nd的减小将使最大透过率下降，可以将液晶盒的扭曲角变小，使最大透过率恢复到原有的水平。为了提高对比度，可以加一层延迟量很小的PVA薄膜进行补

35、偿。 第一种方法工艺简单，成本较低，可扩大视角范第一种方法工艺简单，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的形状。围，但没有改变原有对比度曲线沿方位角的形状。这种改善视角的方法还常与其他方法组合使用。这种改善视角的方法还常与其他方法组合使用。 第二种方法的工艺和普通第二种方法的工艺和普通TN-LCDTN-LCD完全相同，不需完全相同，不需要另外增加工艺过程，因此成本较低，但是要另外增加工艺过程，因此成本较低，但是LTN-LTN-LCDLCD的视角方位性仍未根本克服，只是在原有基础的视角方位性仍未根本克服，只是在原有基础上得到了增宽，结果和相差膜补偿类似。上得到了增宽，结果和

36、相差膜补偿类似。(3)(3)改变液晶分子排列方式改变液晶分子排列方式： TNTN和和STNSTN液晶盒每个像素下面的液晶分子都是以围绕基液晶盒每个像素下面的液晶分子都是以围绕基板法线方向扭曲一定角度，在板法线方向扭曲一定角度，在X,YX,Y方向平移排列而成。不方向平移排列而成。不同方向入射的光线在不同液晶层面上遇到不同扭曲排列的同方向入射的光线在不同液晶层面上遇到不同扭曲排列的液晶分子，造成有效液晶分子，造成有效ndnd的不同，从而产生不同的视角的不同，从而产生不同的视角特性特性。从改变液晶分子排列方式入手，可以从根本上克服从改变液晶分子排列方式入手，可以从根本上克服LCDLCD视角较小的弱点。视角较小的弱点。多畴多畴TNTN（每个像素由多个像素组成，每个子像素都（每个像素由多个像素组成，每个子像素都有特有的扭曲排列方式，构成一个畴和相应的视角有特有的扭曲排列方式，构成一个畴和相应的视角特性）特性）非晶非晶TNTN模式（模式（-