1、專題一： 液晶顯示（LCD）技術(shù),1.液晶概述 1.1 液晶的分類 1.2 液晶的物理特性 1.3 液晶的光學(xué)特性1.4 液晶的電光效應(yīng) 2.液晶顯示器件 2.1 液晶顯示器件的結(jié)構(gòu)及工作原理 2.2 液晶顯示器件的分類 2.3 液晶顯示器件的驅(qū)動(dòng)技術(shù) 2.4 有源矩陣液晶顯示器件 2.5 液晶顯示器件的主要材料及制造工藝 3.液晶顯示器的技術(shù)參數(shù)、特點(diǎn)及新近展 3.1 液晶顯示器的技術(shù)參數(shù) 3.2 液晶顯示器的特點(diǎn) 3.3 液晶顯示技術(shù)的新進(jìn)展,3.LCD的技術(shù)參數(shù)、特點(diǎn)及新近展,3.1 LCD的技術(shù)參數(shù) 1.可視面積 液晶顯示器所標(biāo)示的可視面積尺寸就是實(shí)際可以使用的屏幕對(duì)角線尺寸。 2.點(diǎn)

2、距 指在水平方向或垂直方向上的有效觀察尺寸與相應(yīng)方向上的像素之比，點(diǎn)距越小顯示效果就越好?，F(xiàn)在市售產(chǎn)品的點(diǎn)距一般有點(diǎn)28（0.28mm）、點(diǎn)26（0.26mm）、點(diǎn)25（0.25mm）3種。例如，一般14英寸LCD的可視面積為285.7mm214.3mm，它的最大分辨率為1024768，那么點(diǎn)距就等于可視寬度/水平像素（或者可視高度/垂直像素），即285.7mm/1024=0.279 mm（或者是214.3mm/768=0.279mm）。,3.1 LCD的技術(shù)參數(shù),3.可視角度 液晶顯示器的可視角度左右對(duì)稱，而上下則不一定對(duì)稱。由于每個(gè)人的視力不同，因此以對(duì)比度為準(zhǔn)，在最大可視角時(shí)所測得的對(duì)比

3、度越大越好。當(dāng)背光源的入射光通過偏光板、液晶及取向膜后，輸出光便具備了特定的方向特性，也就是說，大多數(shù)從屏幕射出的光具備了垂直方向。 4.亮度 液晶顯示器的最大亮度，通常由背光源（CCFL或LED）來決定，亮度值一般都在200250cd/m2之間。液晶顯示器的亮度若略低，會(huì)覺得發(fā)暗，而稍亮一些，就會(huì)好很多。雖然技術(shù)上可以達(dá)到更高亮度，但是這并不代表亮度值越高越好，因?yàn)樘吡炼鹊娘@示器有可能使觀看者眼睛受傷。,3.1 LCD的技術(shù)參數(shù),5.響應(yīng)時(shí)間 指液晶顯示器各像素點(diǎn)對(duì)輸入信號(hào)反應(yīng)的速度，即像素由暗轉(zhuǎn)亮或亮轉(zhuǎn)暗的速度，此值越小越好。如果響應(yīng)時(shí)間太長，就有可能使液晶顯示器在顯示動(dòng)態(tài)圖像時(shí)有尾影拖

4、曳的感覺。這是液晶顯示器的弱項(xiàng)之一，但隨著技術(shù)的發(fā)展而有所改善。一般將反應(yīng)速率分為兩個(gè)部分，即上升沿時(shí)間和下降沿時(shí)間，表示時(shí)以兩者之和為準(zhǔn)，一般以20ms左右為佳。 6.色彩度 LCD面板上每個(gè)獨(dú)立的像素色彩是由紅、綠、藍(lán)（R、G、B）3種基本色來控制。每個(gè)基本色（R、G、B）達(dá)到6位，即64種表現(xiàn)度，那么每個(gè)獨(dú)立的像素就有646464=262144種色彩。采用了幀率控制（Frame Rate Control，F(xiàn)RC）技術(shù)以仿真的方式來表現(xiàn)出全彩的畫面，也就是每個(gè)基本色（R、G、B）能達(dá)到8位，即256種表現(xiàn)度，那么每個(gè)獨(dú)立的像素就有高達(dá)256256256=16777216種色彩。,3.1 L

5、CD的技術(shù)參數(shù),7. 對(duì)比度 對(duì)比度是最大亮度值（全白）與最小亮度值（全黑）的比值。CRT顯示器的對(duì)比度通常高達(dá)5001，以致在CRT顯示器上呈現(xiàn)真正全黑的畫面是很容易的。但對(duì)LCD來說就不是很容易了，由冷陰極射線管所構(gòu)成的背光源是很難去做快速的開關(guān)動(dòng)作，因此背光源始終處于點(diǎn)亮的狀態(tài)。為了要得到全黑畫面，液晶模塊必須完全把來自背光源的光完全阻擋，但在物理特性上，這些組件無法完全達(dá)到這樣的要求，總是會(huì)有一些漏光發(fā)生。一般來說，人眼可以接受的對(duì)比值約為250：1。,8.分辨率 TFT液晶顯示器分辨率通常用一個(gè)乘積來表示，例如800600、1024768、12801024等，它們分別表示水平方向的像

6、素點(diǎn)數(shù)與垂直方向的像素點(diǎn)數(shù)，而像素是組成圖像的基本單位，也就是說，像素越高，圖像就越細(xì)膩、越精美。 9.外觀 液晶顯示器具有纖巧的機(jī)身，顯示板的厚度通常在6.58 cm之間。充滿時(shí)代感的造型，配以黑色或者標(biāo)準(zhǔn)的純白色，讓人看起來相當(dāng)舒適?，F(xiàn)在一些液晶顯示器還可以掛在墻上, 充分顯示了其輕便性。,3.1 LCD的技術(shù)參數(shù),3.2 LCD的特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：1.低壓微功耗 極低的工作電壓，只要23V，工作電流只有幾個(gè)umA/cm2，即功耗只有10-610-5W/cm2。因此液晶顯示器可以和大規(guī)模集成電路直接匹配，簡化了驅(qū)動(dòng)電路，使便攜式電子計(jì)算機(jī)、電子儀器儀表及筆記本電腦等成為可能。 2.平板型結(jié)構(gòu) 液

7、晶顯示器的基本結(jié)構(gòu)是有兩片導(dǎo)電玻璃，中間灌有液晶的薄形盒（46um）。使用方便，顯示面積做大做小都較容易，便于自動(dòng)化大量生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低。 3.被動(dòng)顯示型 在自然界，人類視覺所獲得的信息中，90%以上是通過外部事物對(duì)光的反射，而不是靠物體本身得發(fā)光，所以被動(dòng)顯示更適合人的視覺習(xí)慣，不易引起眼部疲勞。,不怕光沖刷（指當(dāng)環(huán)境光較亮?xí)r，要顯示的信息被沖淡，從而顯示不清晰。），外光越強(qiáng)，顯示內(nèi)容越清晰,這是指反射式LCD。光沖刷一般指主動(dòng)發(fā)光顯示被環(huán)境光沖淡。 4.顯示信息量大 液晶顯示像素可以做得很小，所以在同樣顯示面積內(nèi)可以容納更多的像素，有利于實(shí)現(xiàn)高清顯示。 5.易于彩色化 液晶本身無顏色，但有

8、許多方法可以實(shí)現(xiàn)彩色化，如濾色法和干涉法。由于濾色法技術(shù)比較成熟，使液晶的彩色化更準(zhǔn)確更艷麗，因此不會(huì)產(chǎn)生失真。 6.無電磁輻射 7.長壽命 由于液晶工作電壓低，電流小，所以幾乎不會(huì)劣化，壽命很長，可達(dá)50000小時(shí)。,3.2 LCD的特點(diǎn),3.2 LCD的特點(diǎn),缺點(diǎn)： 1、可視角度小早期的液晶顯示器可視偏轉(zhuǎn)角度只有90度，只能從正面觀看，從側(cè)面看就會(huì)出現(xiàn)較大的亮度和色彩失真。現(xiàn)在市面上的液晶顯示器可視偏轉(zhuǎn)角度一般在140度左右，對(duì)于個(gè)人使用來說是夠了，但如果幾個(gè)人同時(shí)觀看，失真的問題就顯現(xiàn)出來了。2、響應(yīng)速度慢 顯示快速運(yùn)動(dòng)畫面時(shí)，容易產(chǎn)生影像拖尾現(xiàn)象。在玩游戲、看快速動(dòng)作的影像時(shí)十分重要，

9、足夠快的響應(yīng)時(shí)間才能保證畫面的連貫。,缺點(diǎn)： 3、亮度和對(duì)比度低 由被動(dòng)顯示原理決定的。 4、容易產(chǎn)生“壞點(diǎn)”（亮點(diǎn)和暗點(diǎn)） 液晶顯示屏的材料一般采用玻璃，很容易破碎，再加上每一個(gè)像素都十分細(xì)小，常常會(huì)造成個(gè)別的像素壞掉的現(xiàn)象，俗稱“壞點(diǎn)”，這是無法維修的，是在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的，只有更換整個(gè)顯示屏，而更換的價(jià)格往往十分昂貴。 在每個(gè)液晶像素后面有三個(gè)晶體管（有源器件），對(duì)應(yīng)著紅、綠、藍(lán)三個(gè)濾光片，其中任何一個(gè)晶體管出現(xiàn)問題都會(huì)使這個(gè)像素成為一個(gè)壞點(diǎn)。以15寸1024*768的屏為例，總共約需像素點(diǎn)1024*768*3=2359296個(gè)，而且在每個(gè)液晶像素背后還集成有一個(gè)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)管，在如此多的像

10、素點(diǎn)和驅(qū)動(dòng)管中難免會(huì)有個(gè)別會(huì)出現(xiàn)問題。產(chǎn)生壞點(diǎn)的多少直接與生產(chǎn)廠家的技術(shù)和工藝水平相關(guān)。,3.2 LCD的特點(diǎn),當(dāng)設(shè)定屏幕顯示的畫面全黑時(shí)，屏幕上所顯示的紅、綠藍(lán)光點(diǎn)。 亮點(diǎn)是怎么形成的？,當(dāng)設(shè)定屏幕顯示的畫面全白或?yàn)橥活伾珪r(shí)，屏幕上不顯示顏色的點(diǎn)。 暗點(diǎn)是怎么形成的？,TN-LCD工作于NW（Normal White常亮）模式，當(dāng)由于各種因素造成某些像素上的TFT（薄膜晶體管）損壞時(shí)，電壓就無法加到該像素上，這樣該像素上的液晶分子無法得到扭轉(zhuǎn)的動(dòng)力，保持原有的扭曲排列狀態(tài)，在任何情況下光線都將穿透液晶盒兩端的偏振片使該像素永遠(yuǎn)處于亮態(tài)，這就是我們常說的亮點(diǎn)。,TN-LCD工作于NW（Nor

11、mal Black常黑）模式，當(dāng)由于各種因素造成某些像素上的TFT（薄膜晶體管）損壞時(shí)，電壓就無法加到該像素上，這樣該像素上的液晶分子無法得到扭轉(zhuǎn)的動(dòng)力，保持原有的扭曲排列狀態(tài)，在任何情況下光線都無法穿透液晶盒兩端的偏振片使該像素永遠(yuǎn)處于暗態(tài)，這就是我們常說的暗點(diǎn)。,LCD屏幕的等級(jí)：一般分A、B和C三級(jí)。A級(jí)比B級(jí)的檔次要高，C級(jí)檔次最低。一般說來，B級(jí)和C級(jí)都算是次品，與A級(jí)相比，B級(jí)和C級(jí)的壞點(diǎn)數(shù)多一些，亮度相對(duì)不均勻，外觀也可能有損傷，并且與A級(jí)屏的價(jià)格差距可能高達(dá)近千元。 除了這三級(jí)以外，現(xiàn)在還有一種稱呼就是“超A級(jí)”或“AA級(jí)”，即比A級(jí)檔次還要稍微高一些的產(chǎn)品。 實(shí)際上液晶面板等

12、級(jí)的判別不僅在于壞點(diǎn)和亮點(diǎn)暗點(diǎn)的多少上，色純度、可視角度的區(qū)別也是評(píng)定的主要依據(jù)，廠商要根據(jù)這些產(chǎn)品指針的綜合評(píng)定，才能把液晶評(píng)分為A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)，并會(huì)以此為依據(jù)對(duì)產(chǎn)品定價(jià)，其中A級(jí)屏和B級(jí)屏必須用專用的儀器去測試，肉眼很難判別。,3.2 LCD的特點(diǎn),各地面板廠商對(duì)產(chǎn)品的分級(jí)各不相同： 韓系廠商，3個(gè)以下為A級(jí) 日系廠商，5個(gè)以下為A級(jí) 臺(tái)系廠商，8個(gè)以下為A級(jí) 主流液晶顯示器產(chǎn)品所標(biāo)稱的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為： AA級(jí)：無任何壞點(diǎn)的LCD顯示器為AA級(jí)。 A級(jí)：3個(gè)壞點(diǎn)以下，其中亮點(diǎn)不超過一個(gè)，且亮點(diǎn)不在屏幕中央?yún)^(qū)內(nèi)。 B級(jí)：3個(gè)壞點(diǎn)以下，其中亮點(diǎn)不超過二個(gè)，且亮點(diǎn)不在屏幕中央?yún)^(qū)內(nèi)。,3.2 LCD

13、的特點(diǎn),3.3 LCD的新進(jìn)展,3.3.1 LCD寬視角化技術(shù)的進(jìn)展 LCD視角小的原因：由液晶本身的工作原理決定的。 液晶分子是棒狀的，分子不同的排列方向存在著不同的光學(xué)各向異性。入射光線和液晶分子指向矢夾角越小，雙折射越小。偏離顯示板法線方向以不同角度入射到液晶盒的光線與液晶分子指向矢的夾角不同，造成不同視角下，有效光程差nd不同。,液晶盒的最佳光程差是按垂直入射光線設(shè)計(jì)的，這樣視角增大時(shí)，最小透過率增加，對(duì)比度下降。偏離法線越遠(yuǎn)，對(duì)比度下降越嚴(yán)重，還可能出現(xiàn)暗態(tài)的透過率大于亮態(tài)透過率的現(xiàn)象，也就是發(fā)生了對(duì)比度反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,增寬視角的出發(fā)點(diǎn)：克服不同視

14、角方向有效nd不同的現(xiàn)象。 解決的主要方法有兩類：在液晶盒外進(jìn)行光學(xué)補(bǔ)償； 改變液晶盒內(nèi)液晶分子排列形式。 一、液晶盒外光學(xué)補(bǔ)償法 1、相差膜補(bǔ)償法 在液晶面上加貼一片一定數(shù)值的相位差膜以改善視角特性。 對(duì)于AM-LCD，常采用NW（Normal White常白）模式。亮態(tài)（未加電壓）時(shí)的透過特性與視角關(guān)系不大，而暗態(tài)（加上電壓）的透過率與視角關(guān)系十分靈敏，所以視角補(bǔ)償多集中在暗態(tài)的光學(xué)補(bǔ)償上。由于暗態(tài)是有場態(tài)（加上電壓），這時(shí)液晶分子以垂直基板表面的排列為主（正液晶而言），為正性雙折射，故可用負(fù)性雙折射系數(shù)的相差膜補(bǔ)償。對(duì)于NB（Normal Black常黑）模式，則需要用正性雙折射系數(shù)的相

15、差膜補(bǔ)償。,NW（Normal White常白）模式，負(fù)性雙折射系數(shù)的相差膜補(bǔ)償 補(bǔ)償膜并不只貼在液晶面板表面?zhèn)龋且壕Ш械膬蓚?cè)。 當(dāng)光線從下方穿過補(bǔ)償薄膜后便有了負(fù)的相位延遲（因?yàn)檠a(bǔ)償薄膜n0）,進(jìn)入液晶盒之后由于液晶分子的作用，在到液晶盒中間的時(shí)候，負(fù)相位延遲給正延遲抵消為0。 當(dāng)光線繼續(xù)向上進(jìn)行又因?yàn)槭艿缴喜糠忠壕Х肿拥淖饔枚诖┏鲆壕Ш械臅r(shí)候有了正的相位延遲，當(dāng)光線穿過上層補(bǔ)償薄膜后，相位延遲剛好又被抵消為0。 這樣用精確的補(bǔ)償薄膜配合TN模式液晶可以取得很好的改善視角效果，可視角度都達(dá)到160。TNFilm廣視角技術(shù)被廣泛應(yīng)用于主流液晶顯示器。 特點(diǎn)：工藝簡單，成本較低，可擴(kuò)大視角

16、范圍，但沒有改變?cè)袑?duì)比度曲線沿方位角分布的形狀。響應(yīng)時(shí)間長、開口率低、最大色彩數(shù)少等缺點(diǎn)也沒有改善。因此這種改善視角的方法還長與其他方法組合使用。,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,2、準(zhǔn)直背光源加漫散射觀察屏法 在LCD觀察面上放置一塊漫射屏，LCD的對(duì)比度沿方位角分布的不均勻性可以得到消除，而且視角分為大大增加，但會(huì)是對(duì)比度嚴(yán)重下降。如用準(zhǔn)直光作為LC的背光源，對(duì)比度可以大大提高，所以準(zhǔn)直背光源加漫散射觀察屏可以得到既有足夠?qū)Ρ榷?，又有很寬視角范圍的顯示質(zhì)量。 本方法可用于TN-LCD和STN-LCD，液晶盒和背光源的設(shè)計(jì)及工藝都不變，顯示器的重量和厚度無明顯增加，成本只增加5%-

17、10%。,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,二、低扭曲角和低nd設(shè)計(jì)LCD（LTN-LCD） LCD較小的視角特性是由于偏離液晶屏法線方向的不同角度入射光線與液晶分子長軸夾角不同，造成不同視角下有效光程差nd不同。因此減小LCD盒的nd可以減少nd的變化，從而改善視角特性。但nd的減小將使光的最大透過率下降，可以將液晶分子的扭曲角變小，使光的最大透過率恢復(fù)到原有水平。但這又會(huì)引起液晶有場態(tài)（加電壓）時(shí)，光的最低透過率（NW模式）略有上升。為了提高對(duì)比度，可以加一層延遲量很小的PVA（聚乙烯醇）薄膜補(bǔ)償。 例如：nd=0.38m，扭曲角70，補(bǔ)償膜延遲量為23nm，對(duì)比度達(dá)100：1。可將

18、不發(fā)生灰度反轉(zhuǎn)的視角范圍從普通TN-LCD的-2730擴(kuò)展到-4273。,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,三、改變液晶分子排列方式 1、多疇TN-LCD 針對(duì)TN-LCD對(duì)某一特定視角的依存性特性，可采用多組長軸方向不同的液晶分子（疇）來合成一個(gè)像素，這樣用不同方向的液晶分子來補(bǔ)償不同方向的視角，精確地設(shè)計(jì)好它們之間的排列，其合成的視角也可以達(dá)到比較理想的效果。 多疇TN-LCD的每個(gè)像素由多個(gè)子像素組成，每個(gè)子像素都有特有的扭曲排列方式，構(gòu)成一個(gè)疇相應(yīng)的視角特性。整個(gè)像素的視角特性是各個(gè)子像素視角特性的迭加和平均。只要各子像素液晶分子的排列設(shè)計(jì)

19、的合理，使它們的視角特性能互相補(bǔ)充，合成的視角特性就可以做得很寬，并且沒有方向性。,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,三、改變液晶分子排列方式 1、多疇TN-LCD 如下圖所示雙疇結(jié)構(gòu)的兩個(gè)疇液晶分子對(duì)稱排列，分子長軸傾斜角度相反，視角也正好相反，所以組合起來就視角就寬了。,在B處看到的是中灰階，在A和C處能同時(shí)看到的高灰階和低灰階，混色后正好是中灰階。,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,三、改變液晶分子排列方式 1、多疇TN-LCD 特點(diǎn)： 需要多次摩擦和光刻，工藝十分復(fù)雜。 分割疇數(shù)量受限制。理論上單個(gè)像素的液晶分子包含的疇越多，合成的視角特性越好，但工藝的難度也隨著增大。計(jì)算

20、機(jī)模擬出，疇數(shù)大約4以后性能提高并不多，所以使用中多用2疇或4疇分割。 在高端AM-LCD中獲得了應(yīng)用，雙疇結(jié)構(gòu)的視角達(dá)到了60度。但不犧牲亮度的情況下，獲得較高對(duì)比度有一定的困難。,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,2、非晶TN模式(-TN-LCD) -TN-LCD利用液晶冷卻過程來形成多疇。在TN液晶材料中摻以一定手性材料，其螺距p是盒厚d的4倍。液晶盒的內(nèi)表面是未經(jīng)摩擦的各向同性PI層。注入液晶材料后，加熱到清亮點(diǎn)以上，然后冷卻到室溫。冷卻過程中液晶材料的再結(jié)晶過程如右圖b所示。冷卻結(jié)束后形成一個(gè)個(gè)柱狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)分子從上內(nèi)表面到下內(nèi)表面都扭曲90，但分子的指向矢是隨機(jī)的，且在

21、中心平面中連續(xù)變化。柱狀結(jié)構(gòu)間的中心距為10100um，因此一個(gè)像素內(nèi)就包含了進(jìn)百個(gè)柱狀結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于近百個(gè)疇。實(shí)現(xiàn)了不用分割電極而獲得多疇結(jié)構(gòu)，視覺特性相當(dāng)于8疇結(jié)構(gòu)。,a普通TN-LCD,b非晶TN-LCD,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,3、多疇垂直取向（MVA） 液晶分子長軸在未加電時(shí)不像TN模式那樣平行于屏幕，而是垂直于屏幕，并且每個(gè)像素都是由多個(gè)這種垂直取向的液晶分子疇組成。當(dāng)電壓加到液晶上時(shí)，液晶分子便倒向不同的方向。這樣從不同的角度觀察屏幕都可以獲得相應(yīng)方向的補(bǔ)償，也就改善了可視角度。 問題：怎么實(shí)現(xiàn)這樣的結(jié)構(gòu)？,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,3、多疇垂直取向（

22、MVA） 工作原理,在MVA中，M代表multi-domain(多象限)，是就一個(gè)子像素(cell)來說。以凸起物來形成多象限。上圖是一種雙疇VA模式液晶。 VA代表VerticalAlignment(垂直配向)，但液晶分子在靜態(tài)時(shí)并不是真的垂直配向(見上圖，在未加電壓時(shí))，因?yàn)槭芡蛊鹞镄泵娴挠绊憽?未加電時(shí)，液晶分子長軸垂直于屏幕，只有在靠近凸起物電極的液晶分子略有傾斜，光線此時(shí)無法穿過上下兩片方向垂直的偏光板。（NB模式）,當(dāng)加電后，凸起物附近的液晶分子迅速帶動(dòng)其他液晶轉(zhuǎn)動(dòng)到垂直于凸起物表面狀態(tài)，即分子長軸傾斜于屏幕，透射率上升從而實(shí)現(xiàn)調(diào)制光線。,直條三角棱狀凸起物（如圖a）可以實(shí)現(xiàn)雙疇，

23、當(dāng)突起物為四面體（如圖b），液晶分子就可巧妙分成四個(gè)疇，也即多疇模式。四疇模式液晶在受電后，A、B、C、D各疇的液晶分子分朝四個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這就對(duì)液晶顯示器的上下左右視角都同時(shí)補(bǔ)償，因此MVA模式的液晶顯示器在這四個(gè)方向都有不錯(cuò)的視角。基于這樣的補(bǔ)償原理，可以更改凸起物的形狀，用更多不同方向的液晶疇來補(bǔ)償任意視角可以取得很好效果。,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,3、多疇垂直取向（MVA） 垂直取向模式,（a）二分割,（b）四分割,（c）無限分割,富士通公司主導(dǎo)的四分割,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,3、多疇垂直取向（MVA） 特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 通過4分割以上的多分割化可獲得極高的

24、顯示品質(zhì)，視角特性(對(duì)比度、灰度轉(zhuǎn)換、色彩變化)改善。 壞點(diǎn)為暗點(diǎn)，對(duì)畫面影響較??；由于這種模式的液晶顯示器工作在NB（Normal Black，常黑）模式，當(dāng)TFT損壞時(shí)，該像素則永遠(yuǎn)呈暗態(tài) （暗點(diǎn)）。雖然它也屬于“壞點(diǎn)”，不過相對(duì)TN模式上常見的“亮點(diǎn)”來說，“暗點(diǎn)”要更難發(fā)現(xiàn)，也就是說對(duì)畫面影響更小，用戶也較容易接受。 有利于提高液晶的響應(yīng)速度。由于液晶分子的運(yùn)動(dòng)幅度沒有TN模式那么大，相對(duì)來說加電后液晶分子要轉(zhuǎn)動(dòng)到預(yù)定的位置會(huì)更快一些，而且在靠近電極斜面的液晶分子在受電時(shí)會(huì)迅速轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)離電極更遠(yuǎn)的液晶分子運(yùn)動(dòng)。,3、多疇垂直取向（MVA） 特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 在取向涂敷前進(jìn)行取向處理，從而

25、工藝穩(wěn)定，提高了生產(chǎn)率；只要檢查突起狀態(tài)，即可預(yù)測取向狀態(tài)(貼合前剔除不良基板)； 通過突起可控單元厚度，取消襯墊； 設(shè)計(jì)自由?？梢圆还芟袼爻叽纭⑾袼亻g距等進(jìn)行設(shè)計(jì)。 缺點(diǎn)： 對(duì)視角的改善僅限上下左右四個(gè)方向，而其他方位角視角仍然不理想。如果采用雙軸性光學(xué)薄膜補(bǔ)償，將會(huì)得到比較理想的視角。 驅(qū)動(dòng)電壓高（13.5V ）。因?yàn)樘厥獾碾姌O排列讓電場強(qiáng)度并不均勻，如果電場強(qiáng)度不夠的話，會(huì)造成灰階顯示不正確。 隨視角的增加而出現(xiàn)顏色變淡的現(xiàn)象。 灌入液晶時(shí)如果采用傳統(tǒng)工藝，所需要的時(shí)間會(huì)大大增加，因此現(xiàn)在普遍應(yīng)用一種叫ODF（One-Drop Fill，滴下式注入法）的高速灌入工藝 ，增加了成本。,3.

26、3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,4、PVA（Patterned Vertical Alignment花樣電極垂直取向） PVA采用透明的ITO層代替MVA中的凸起物，制造工藝與TN模式相容性較好。透明電極可以獲得更好的開口率，最大限度減少背光源的浪費(fèi)。PVA也屬于NB（常暗）模式液晶，在TFT受損壞而未能受電時(shí)，該像素呈現(xiàn)暗態(tài)。這種模式大大降低了液晶面板出現(xiàn)“亮點(diǎn)”的可能性。 問題：不用凸起物如何生成傾斜的電場呢？,PVA很巧妙的解決了這一問題。如圖，上下基板上的ITO被光刻了一道道的縫，上下,兩層的縫并不對(duì)應(yīng)，從剖面上看，上下兩端的電極正好依次錯(cuò)開

27、，平行的電極之間也恰好形成一個(gè)傾斜的電場來調(diào)制光線。,在未加電狀態(tài)下，液晶分子長軸垂直于面板方向互相平行排列，CPA模式的每個(gè)像素都具有多個(gè)方形圓角的次像素電極（如圖）。當(dāng)加電壓時(shí)，次像素電極和另一面的電極形成一個(gè)對(duì)角的電場驅(qū)使液晶向中心電極方向傾斜。各液晶分子朝著中心電極呈放射的焰火狀排列。由于像素電極上的電場是連續(xù)變化的，所以被稱作“連續(xù)焰火狀排列（CPA）”模式。,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,5、CPA (Continuous Pinwheel Alignment連續(xù)焰火狀取向),CPA原理示意圖,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,在性能上，CPA模式與MVA基本相當(dāng)，

28、而且CPA也屬于NB（常黑）模式液晶，在未受電情況下屏幕為黑色，在生產(chǎn)導(dǎo)致TFT損壞時(shí)也同樣不易產(chǎn)生“亮點(diǎn)”。因?yàn)镃PA模式在各個(gè)方向均有相應(yīng)的液晶分子作補(bǔ)償，所以在視角表現(xiàn)上除了水平和垂直兩方向外在其他傾斜角也有不錯(cuò)的表現(xiàn)。 MAV和PAV統(tǒng)稱AV（垂直取向）技術(shù)，其實(shí)CPA也屬于AV（垂直取向）技術(shù)。因?yàn)镃PA在未加電狀態(tài)下，液晶分子長軸垂直于面板。,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,6、OCB（Optically Compensated Bend/Optical Compensated Birefringence，光學(xué)補(bǔ)償彎曲排列/光學(xué)補(bǔ)償雙折射）技術(shù),OCB模式LCD結(jié)構(gòu)示意圖,

29、液晶分子不扭曲，在一個(gè)平面內(nèi)連續(xù)彎曲排列，中間的液晶分子始終處于跟基板垂直的狀態(tài)。 液晶分子的排列是上下對(duì)稱的，下面液晶分子雙折射性導(dǎo)致的相位偏差正好可以利用上部分的液晶分子自行抵消，即光學(xué)自補(bǔ)償效應(yīng)。 在無電場條件下，透過光也會(huì)產(chǎn)生光程差，所以要加一層雙軸光學(xué)補(bǔ)償膜，以抵消這個(gè)光程差。,6、OCB（光學(xué)補(bǔ)償彎曲排列/光學(xué)補(bǔ)償雙折射）技術(shù) OCB模式也屬于NB（常黑）模式。未加電壓時(shí)，液晶分子以一種對(duì)稱的曲列結(jié)構(gòu)排列，光線穿不過去。,施加電壓時(shí)，液晶分子開始發(fā)生偏轉(zhuǎn)，光透過率上升，最終出現(xiàn)對(duì)稱的疊加。由于不管在什么時(shí)候液晶層都是對(duì)稱的，這樣由下面液晶分子雙折射性所導(dǎo)致的相位偏差剛好可以利用上部

30、分的液晶分子自行抵消，可以獲得極為出眾的顯示效果并在一定程度上增大了視角。,OCB模式LCD工作原理,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,6、OCB（光學(xué)補(bǔ)償彎曲排列/光學(xué)補(bǔ)償雙折射）技術(shù) 特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 利用其設(shè)計(jì)巧妙的對(duì)稱液晶分子排列來實(shí)現(xiàn)自我補(bǔ)償視角，所以它又叫自補(bǔ)償模式。 在自補(bǔ)償和雙軸光學(xué)膜的補(bǔ)償下，OCB模式的液晶可以實(shí)現(xiàn)不錯(cuò)的可視角度，而且視角均勻性非常好。 屬于NB（常黑）模式，因此OCB出現(xiàn)“亮點(diǎn)”的幾率也不高。OCB還原的黑色特別純 ，有利于實(shí)現(xiàn)較高的對(duì)比度。 響應(yīng)速度快。由于液晶分子是緊密排列在一起的，當(dāng)加電后，中間液晶分子的動(dòng)作將牽拉或推動(dòng)整個(gè)液晶盒，起到加速的作用。

31、另外，OCB模式的液晶分子長軸始終在一個(gè)平面，不需要象TN模式那樣做扭曲的動(dòng)作，而只需“彎曲”。相對(duì)來說，只需做很小的改變就可以達(dá)到預(yù)定的位置，所以O(shè)CB模式液晶顯示器有著明顯的速度優(yōu)勢(shì)。,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,6、OCB（光學(xué)補(bǔ)償彎曲排列/光學(xué)補(bǔ)償雙折射）技術(shù) 特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 目前已經(jīng)有1ms到5ms的產(chǎn)品。所以O(shè)CB模式的液晶顯示器最適合應(yīng)用于還原動(dòng)態(tài)圖像。 缺點(diǎn)： 在無電場情況下分子是平行于基板的，為了實(shí)現(xiàn)液晶分子的彎曲排列，每次開機(jī)都需要一定的預(yù)置時(shí)間來讓液晶分子扭動(dòng)到合適位置之后才能正常工作。這給使用帶來不便。 對(duì)RGB三種單色光的透過率不一樣。,3.3.1 LCD的

32、寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,7、IPS（In Plane Switching平面開關(guān)）技術(shù) IPS模式最大的特點(diǎn)就是它的兩極都在同一個(gè)基板上，而不象其它液晶模式的電極是在上下兩塊基板上立體排列。由于,電極在同一平面上，在何種狀態(tài)下液晶分子始終都與基板平行。 不加電場時(shí)液晶分子沒有擾動(dòng)，呈暗態(tài)（NB常黑）。加上電場后，液晶分子向垂直電場方向旋轉(zhuǎn)，但液晶分子長軸仍然平行于基板，光透過率上升。,未加電壓,加電壓,IPS模式工作原理,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,7、IPS（In Plane Switching平面開關(guān)）技術(shù) 控制電壓的大小將液晶分子旋轉(zhuǎn)到需要

33、的角度，配合偏振片就可以調(diào)制光的透過率，以顯示不同的色階。IPS的工作原理有些類似于TN模式液晶。 問題：IPS模式與TN模式的工作原理有哪些區(qū)別？ TN模式的工作原理：液晶分子扭曲向列排列。 IPS模式的工作原理：液晶分子長軸方向始終平行于基板。 IPS模式從液晶分子長軸取向出發(fā)，讓觀察者任何時(shí)候都只能看到液晶分子的短軸，因此在各個(gè)角度上觀看的畫面都不會(huì)有太大差別，這樣就比較完美地改善了液晶顯示器的視角。,7、IPS（In Plane Switching平面開關(guān)）技術(shù) 特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 有極好的視角特性，由于消除了扭曲排列。 出現(xiàn)亮點(diǎn)的可能性也較低。IPS模式也屬于NB常黑模式。跟MVA模式一樣

34、，IPS的暗態(tài)透過率也非常低，所以它的黑色表現(xiàn)是非常好的，不會(huì)有什么漏光。 缺點(diǎn)： 開口率低，由于電極做在一塊基板上，減少透光率。所以IPS應(yīng)用在LCD TV上會(huì)需要更多的背光燈。 驅(qū)動(dòng)電壓較高，一般需要15伏。當(dāng)把電壓加到電極上后，靠近電極的液晶分子會(huì)獲得較大的動(dòng)力，迅速扭轉(zhuǎn)90度是沒問題的。但是遠(yuǎn)離電極的上層液晶分子就無法獲得一樣的動(dòng)力，運(yùn)動(dòng)較慢。只有增加驅(qū)動(dòng)電壓才可能讓離電極較遠(yuǎn)的液晶分子也獲得不小的動(dòng)力。 在左上和右下角45度會(huì)出現(xiàn)灰階逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象，這可以通過光學(xué)補(bǔ)償膜改善。,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,7、IPS（In Plane Sw

35、itching平面開關(guān)）技術(shù) 發(fā)展改進(jìn) 第一代IPS技術(shù)：針對(duì)TN模式的弊病提出了全新的液晶排列方式，實(shí)現(xiàn)較好的可視角度。,第二代IPS技術(shù)（S-IPS即Super-IPS）： 采用人字形電極，引入雙疇模式，改善IPS模式在某些特定角度的灰階逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象。 第三代IPS技術(shù)（AS-IPS即Advanced Super-IPS）：減小液晶分子間距離，提高開口率，獲得更高亮度。,目前采用公用電極、梳型電極等方案增加透射率。,8、FFS（ Fringe Field Switching邊緣場開關(guān)）技術(shù) FFS嚴(yán)格來說應(yīng)該IPS模式的一個(gè)分支，主要改進(jìn)是采用透明電極以增加透光率。FFS技術(shù)為韓國現(xiàn)代HYDI

36、S掌握。FFS結(jié),3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,構(gòu)跟IPS模式大同小異，正負(fù)電極不再是間隔排列。FFS技術(shù)通過同一平面內(nèi)像素間電極產(chǎn)生邊緣電場，使電極間以及電極正上方的取向液晶分子都能在（平行于基板）平面方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換，透光率上升，透明電極不會(huì)遮擋光線，從而提高液晶層的透光效率。,FFS模式工作原理,In Plane Switching,Fringe Field Switching,C/F,C/F,E,d,w,l,d,w,l,Vcom,Vpixel,FFS和IPS技術(shù)的比較,FFS技術(shù)的特點(diǎn), 廣視角和高亮度,鈍化層,公共電極,像素電極,取向?qū)?Glass,Glass,透光,光源,

37、透光,IPS,Glass,Glass,光源,透光,FFS,Glass,液晶分子,電場,偏振片,偏振片,偏振片,電場,液晶分子,偏振片,FFS技術(shù)的特點(diǎn),三種不同模式LCD透光率隨驅(qū)動(dòng)電壓的曲線圖,電壓(V),透光率,8、FFS（ Fringe Field Switching邊緣場開關(guān)）技術(shù) 發(fā)展 第一代FFS技術(shù)：主要解決IPS模式固有的開口率低造成透光少的問題，并降低了功耗。 第二代FFS技術(shù)（Ultra FFS）：將像素改為楔形電極，采用雙疇結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)改善了色偏。 第三代FFS技術(shù)（Advanced FFS）：通過對(duì)液晶材料的改良和優(yōu)化（如負(fù)型液晶光效率高，但扭轉(zhuǎn)黏性較大，響應(yīng)時(shí)間慢；而正

38、型液晶響應(yīng)時(shí)間雖然較快，但光效率很低。） ，在正型液晶上獲得負(fù)型液晶90%左右的光效率，使得透光率和響應(yīng)時(shí)間可兼得 ；同時(shí)AFFS對(duì)楔形電極進(jìn)行修改，使之具備自動(dòng)抑制光泄漏的能力，這樣可以大幅縮小彩色濾光片固有的黑矩陣與像素電極間的重疊幅度，大大提高了透光率。 AFFS擁有極高的透光率，可以最大限度的利用背光源得到高亮顯示。無論是水平還是垂直方向，AFFS都能實(shí)現(xiàn)驚人的180視角。在透光率、對(duì)比度、亮度、可視角度、色差上均有明顯提高。,3.3.1 LCD的寬視角化技術(shù)的進(jìn)展,3.3.2 提高LCD響應(yīng)速度,提高響應(yīng)速度（即縮短響應(yīng)時(shí)間）的出發(fā)點(diǎn)： 提高液晶分子由初始排列狀態(tài)到（外加后電場后）排

39、列狀態(tài)改變的速度。 有以下幾種方法：（由理論分析得到） 1、選用粘度小、響應(yīng)速度快的液晶材料；2、減小液晶層的厚度； 3、減小液晶材料的粘滯系數(shù)，增加介電系數(shù)； 4、增大取向材料聚酰亞胺（IP）定向?qū)拥念A(yù)傾角； 5、減小PI定向?qū)拥暮穸龋?6、增加驅(qū)動(dòng)電壓和。 其中，粘滯系數(shù)和介電系數(shù)是一定的，其他方法都有人工改進(jìn)的空間。提高工藝水平，方法2、4和5可以實(shí)現(xiàn)。但加大電壓會(huì)對(duì)液晶的壽命有很大影響。那么只有方法1、2、4和5才能夠真正用于實(shí)際解決響應(yīng)時(shí)間的問題。 前面LCD的寬視角化技術(shù)的很多方法都能同時(shí)提高響應(yīng)速度。,3.3.3 液晶面板代數(shù)的發(fā)展,液晶面板采用幾代線，本身并無技術(shù)先進(jìn)落后的分別

40、，只是玻璃基板尺寸大小不同，代數(shù)越高，面板越大，切割出來的屏幕價(jià)格更低些。在分辨率、亮度、對(duì)比度、響應(yīng)速度、可視角等方面也沒有什么太大的差別。 G1 300400、G2 370470、 G3 550650、G4 680880,問題：平常說的液晶幾代生產(chǎn)線是什么意思？,常見的LCD面板有：TN面板、 VA類面板（MVA和PVA等）、IPS面板以及CPA面板。 1、TN面板 TN全稱為Twisted Nematic(扭曲向列型)面板，低廉的生產(chǎn)成本使TN成為了應(yīng)用最廣泛的入門級(jí)液晶面板， 在目前市面上主流的中低端液晶顯示器中被廣泛使用。我們看到的TN面板多是改良型的TN+film，film即補(bǔ)償膜

41、，用于彌補(bǔ)TN面板可視角度的不足，改良的TN面板的可視角度都達(dá)到160。 作為原生6Bit 的面板，TN面板只能顯示紅/綠/藍(lán)各64色，最大實(shí)際色彩僅有262.144種，而通過抖動(dòng)算法之后，可以讓其達(dá)到16.7M色（8bit色彩），但是畢竟通過IC電路計(jì)算出來的色彩在準(zhǔn)確性和自然性方面都無法和原生相比。 優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)時(shí)間容易提高。由于液晶分子偏轉(zhuǎn)速度快。缺點(diǎn)：對(duì)比度不高，色彩單薄，還原能力差，過渡不自然。目前市場上8ms以下液晶產(chǎn)品基本采用的是TN面板。另外三星還開發(fā)出一種B-TN(Best-TN)面板，是一種改良的TN面板，主要為了平衡TN面板高速響應(yīng)必須犧牲畫質(zhì)的矛盾。同時(shí)對(duì)比度可達(dá)7001

42、，已經(jīng)可以和MVA或者早期PVA的面板相接近了。TN面板屬于軟屏，用手輕輕劃會(huì)出現(xiàn)類似的水紋。,3.3.4 液晶面板的分類,2、VA（液晶分子垂直取向）類面板 廣泛應(yīng)用于中高端液晶顯示，屬于廣視角面板。和TN面板相比，8bit的面板可以提供16.7M色彩、大可視角度和對(duì)比度高等特點(diǎn)。價(jià)格也相對(duì)TN面板要昂貴一些。目前市面上的VA型液晶面板，又分為MVA和PVA。MVA在視角的增加上可達(dá)160度以上，反應(yīng)時(shí)間縮短至20ms以內(nèi)。它是最早出現(xiàn)的廣視角液晶面板技術(shù)，通?？蛇_(dá)到170，主要由富士通主導(dǎo)。通過技術(shù)授權(quán)，我國臺(tái)灣省的奇美電子(奇晶光電)、友達(dá)光電等面板企業(yè)均采用了這項(xiàng)面板技術(shù)。改良后的P-

43、MVA類面板可視角度可達(dá)接近水平的178，并且灰階響應(yīng)時(shí)間可以達(dá)到8ms以下。目前市面上采用MVA面板的中高端液晶顯示較多，如許多品牌的20英寸、22英寸寬屏，就多采用了MVA液晶面板。,3.3.4 液晶面板的分類,2、VA（液晶分子垂直取向）類面板 PVA技術(shù)，直接改變液晶單元結(jié)構(gòu)，由三星主導(dǎo)的，它是MVA技術(shù)的繼承者和發(fā)展者，其品質(zhì)、效果也超過了MVA。甚至有人說，在液晶電視時(shí)代，PVA的地位就相當(dāng)于CRT顯示器時(shí)代的“瓏管”。因?yàn)閾碛谐錾钠焚|(zhì)，因此PVA液晶面板被日美廠商廣泛采用。當(dāng)然，三星旗下的高端液晶顯示器，基本清一色采用了PVA液晶面板。 VA面板的優(yōu)點(diǎn)：可視角度大、黑色表現(xiàn)也更

44、為純凈對(duì)比度高、色彩還原準(zhǔn)確。 VA面板的缺點(diǎn)：功耗比較高、響應(yīng)時(shí)間比較慢、面板的均勻性不夠好、可視角度相比IPS稍差。 VA類面板也屬于軟屏，用手輕輕劃會(huì)出現(xiàn)類似的水紋?？刹捎靡韵路椒ㄗR(shí)別VA面板：用手指按液晶顯示器的屏幕，如果出現(xiàn)四瓣梅花型水印，則是采用VA面板的；如果是圓形波紋水印，則是采用TN面板的。,3.3.4 液晶面板的分類,2、VA（液晶分子垂直取向）類面板,PVA屏像素是半像素的魚鱗狀，方向朝右，俗稱“八”字形,MVA屏像素為豎條狀，空隙大,3.3.4 液晶面板的分類,3、CPA面板（ASV面板） CPA（連續(xù)焰火狀排列）模式廣視角技術(shù)（軟屏），CPA模式廣視角技術(shù)嚴(yán)格來說也屬于VA陣營的一員，各液晶分子朝著中心電極呈放射的焰火狀排列。CPA由“液晶之父”夏普主推，性能與MVA和PVA基本相當(dāng)。夏普的CPA面板色彩還原真實(shí)、可視角度優(yōu)秀、圖像細(xì)膩，價(jià)格比較貴，并且夏普很少向其他廠商出售CPA面板。CPA面板也屬于軟屏，用手輕輕劃會(huì)出現(xiàn)類似的水紋，仔細(xì)看屏幕大致是這樣的。 這里需要注意的是夏普一向所宣傳的ASV其實(shí)并不是指某一種特定的廣