液晶显示技术06

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 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。
液晶的视角问题是由液晶本身的工作原理决定 的。 入射光线与液晶长轴的夹角越小，双折射越 小；反之越大。
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 不同。 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。
理论上在玻璃电极板通电时，光线透过 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 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 低灰阶的画面看上去可能比高灰阶的亮 度还高，这就是TN模式液晶显示器所 固有的灰阶逆转现象。
在B处正视屏幕看到的是正常的 中灰阶画面，而在A或者C处看 到的却是高灰阶和低灰阶，这 样所看到的画面其灰阶也随观 看角度不同而渐变。
当电压加到液晶上时， 液晶分子便倒向不同的 方向。这样从不同的角 度观察屏幕都可以获得 相应方向的补偿，也就 改善了可视角度。
MVA广视角技术原理分析
它依靠叫做Protrusion的屋脊状凸起物来使液晶本身产生 一个预倾角（Pre-tilt Angle）。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VA模式液晶凸起 物只在一侧，后期的MVA凸起物则在上下两端。
2.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。 因此需要把驱动电压增加到13.5V 。 3.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ODF（One-Drop Fill， 滴下式注入法）的高速灌入工艺 ， 增加了成本。
采用MVA技术的明基BenQ FP991，对比度 达到700:1
6.2 反射式LCD
液晶显示属被动显示,只有在有外光源的条件下（无论是 环境光还是背光源）才能实现显示。但是,背光源的功耗是液 晶本身功耗的几百倍以上。因此,在有无背光源的两大类液晶 显示中,反射式液晶有一定的优势。但是原有TN和STN反射 式液晶由于偏光片的吸收使其显示底色暗,对比差,显示效果 不好。 各类液晶显示在对外光源的有效利用和追求所谓“书写 式”（或称类纸）显示效果的竞争中,激发了对反射式液晶显 示的开发热情。使反射式液晶显示成为当今液晶显示又一大 发展趋势之一 。
6.1.2 多畴TN
针对TN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 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。
双畴模式的原理图，畴A和畴B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
1.反射式TFT-LCD
这种LCD器件是一种高反射率薄膜晶体管(HR-TFT)LCD器 件。与同尺寸的透射式TFT-LCD器件相比，前者的厚度，重 量与功耗仅分别为后者的1/3、1/2与1/7。 在HR-TFT LCD器件中，其反射电极具有微反射结构。这种 结构是在反射极铝层或银层上制作出微型凹凸结构，使反射 与散特性分离，并同时实现两者，避免了因视差造成的图像 劣化，并取得了较大了视角。 HR-TFT LCD器件的显式模式为NW，并能通过采用微滤色 器，以加法滤色法实现多色显示。这种LCD器件除了具有高 反射率的优点外，还具有高亮度、高对比度及色品度优异的 长处。
优点：OCB模式在常态下（无 电场）也显示暗态，属于“常 黑”模式液晶，因此OCB出现 “亮点”的几率也不高。OCB 还原的黑色特别纯 。 OCB最大的特点就是响应速度 快，即使是响应时间也不会超 过10ms，目前已经有1ms到 5ms的产品。
缺点：1.对三种单色光的透过率 不一样。 2. 透射由于OCB模式在无电场 情况下分子是平行于Panel的， 这样为了实现液晶分子的弯曲排 列，每次开机都需要一定的预置 时间来让液晶分子扭动到合适位 置之后才能正常工作。
不用屋脊形的凸起物如何生成倾斜的电场呢？PVA很巧妙的解决了这一问题。 如图，PVA上的ITO不再是一个完整的薄膜，而是被光刻了一道道的缝，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
各种广视角模式比较
⑴TN＋Film模式的广视角产品由于成本低廉，可沿用以往的生产线，因此仍然会占据不 小的市场份额，即便以后各种新型宽视角技术成熟后，TN依然可能会象今天的荫罩管一 样稳居低端市场。 ⑵MVA产品应用广泛，它可以显示很好的“黑色”，在显示画面时的暗部细节也表现良 好。最大的遗憾就是它随观看角度的增大会出现颜色变淡的现象，这也是判定MVA模式 的重要特性。富士通和友达、奇美生产的高端Panel都会有MVA产品，选用MVA模式 Panel的厂商非常多，几大日系高端品牌均有相关产品，明基BenQ和优派 （ViewSonic）的大屏也有部分采用MVA技术。 ⑶三星主推的PVA模式广视角技术，由于其强大的产能和稳定的质量控制体系，被欧 美IT厂商广泛采用 ⑷而IPS阵营中，由于有LG.Philips LCD这种全球LCD产能数一数二的厂商支持，所 以占据的市场份额也不小。由于性能突出，不少日韩高端品牌的部分高端产品都采用 这种技术。它所还原的黑色要比MVA稍差，因此需要依靠光学膜的补偿来实现更好的 黑色；在画面细节表现上IPS也要略逊于MVA ⑸至于由日本松下主推的OCB技术，严格来说它应该更象一个响应时间的解决方案。 采用OCB技术的产品目前在国内市场较难见到 。
（2）PVA（Patterned Vertical Alignment，垂直取向构型）广视角
技术
PVA广视角技术同样属于VA技术的范畴，实际上它跟MVA极其相似，可以说是 MVA的一种变形。PVA采用透明的ITO层代替MVA中的凸起物，制造工艺与TN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
多畴结构的特点
多畴结构需要多次摩擦和光刻，工艺十分复 杂。 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。 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，光学补偿弯曲排列/光学补偿 双折射） 广视角技术利用其设计巧妙 的液晶分子排列来实现自我 补偿视角，所以它又叫自补 偿模式。 在自补偿和双轴光学膜的补 偿下，OCB模式的液晶可以 实现不错的可视角度，而且 视角均匀性非常好。如图， 在不同的方位也不会出现TN 模式固有的灰阶逆转现象。
如图，在B处看到的是中灰 阶，在A和C处能同时看到 的高灰阶和低灰阶，混色后 正好是中灰阶
优点：如果采用双轴性光学薄膜补偿，将会得到比较理想的视角。 容 坏点为“暗点”，要更难发现，也就是说对画面影响更小，用户也较 易接受。 正面对比度可以做得非常好，即使要达到1000:1也并不难
缺点：
1.MVA液晶会随视角的增加而出现颜 色变淡的现象 。
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 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。
6.1.1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 性的方法。
TN＋Film广视角 技术被广泛应用 于主流液晶显示 器
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△n ＜0）,进入液晶盒之后由于液晶分子 的作用，在到液晶盒中间的时候， 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 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 线穿过上层补偿薄膜后，相位延迟 刚好又被抵消为0。
构成与显示模式
反射式LCD器件可分为四种类型，即： （1） 玻板后配置扩散反射电极型； （2） 玻板内配置扩散反射层型； （3） 液晶层后面配置光吸收层型； （4）玻板内配置镜面反射层型。 在以上四型中，（2）、（4）两型均有有或无偏振光片两种， 这样，反射式LCD器件共有四型六种。 就显示模式而言，反射式LCD器件有黑底白字符(黑显白， NB)与白底黑字符(白显黑，NN)两种。
① OCB模式工作于液晶分子的双 折射现象 ② 在无电场条件下，透过光也会 产生光程差，所以要加一层双 轴光学补偿膜，以抵消这个光 程差。 ③ 盒内液晶分子不扭曲，只是在 一个平面内弯曲排列。 ④ 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， 相对其他配向分割模式，OCB 的制造工艺更简单一些。
6.1.4 平面控制模式（IPS－mode)
IPS（In Plane Switching）模式的广视角技术是在液晶分子长轴 取向上做文章，应用IPS广视角技术的液晶显示让观察者任何时候 都只能看到液晶分子的短轴，因此在各个角度上观看的画面都不会 有太大差别，这样就比较完美地改善了液晶显示器的视角。
如图是一种双畴VA模式液晶。 未加电时，液晶分子长轴垂直于屏幕，只有在靠近凸起物电极的液晶分子略有倾 斜，光线此时无法穿过上下两片偏光板。 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垂直于凸起物表面状 态，即分子长轴倾斜于屏幕，透射率上升从而实现调制光线。
在这种双畴模式中相邻的 畴分子状态正好对称，长 轴指向不同的方向，VA模 式就是利用这种不同的分 子长轴指向来实现光学补 偿.
第6章 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）。