03 第03章 液晶显示器的广视角技术.pptx

第1页：第3章液晶显示器的广视角技术

本章讲解液晶显示器视角特性的成因，以及膜补偿、MVA、PVA、ASV、IPS、FFS、OCB等广视角技术的工作原理。

第2页：视角特性与视角问题

视角特性

液晶显示器从不同方向观察时显示屏的对比度不同，这种视觉上的差异特性称为视角特性。

视角

可以清楚看到不失真影像的视线与屏幕法线的角度。

视角问题主要有两类：色彩衰减现象与漏光现象。

第3页：视角产生的原因

视角产生的原因：

• 被动发光（依赖背光源）
• 液晶的光学性质（各向异性）
• 不同方向看到的灰阶不同

沿液晶分子长轴与短轴的不同观察位置：位置I看到低灰阶画面，位置II看到中灰阶画面，位置III看到高灰阶画面。

第4页：主流广视角技术一览

广视角技术简介：下表列出各公司主导的广视角技术。

说明：IPS英文全称按通行写法补为In-Plane Switching，源文件为连写的In-PlaneSwitch。

第5页：膜补偿技术原理

膜补偿技术

在原有TN模式的基础上，在液晶屏外部粘贴一些各向异性的光学膜，用来补偿由于液晶分子的状态不同而产生的光学性质差异，从而改善视角。

补偿膜位于偏振片与液晶层之间，上下各一层构成双面补偿膜结构。

第6页：补偿膜的相位补偿

• 穿过透明的补偿薄膜后便有了负的相位延迟，△n2＜0；
• 经液晶分子△n1＞0的作用，到上偏振片后总相位差为零，使光恢复到原来的偏振状态；
• 减少了黑态下的漏光，提高视角。

满足条件：△n1·d1＋△n2·d2＝0。

第7页：VA垂直取向技术特点

VA技术

Vertical Alignment，垂直取向技术。

• 用凸起物改善液晶分子长轴的变化幅度；
• 可以实现光学补偿。

不加电压时呈黑色，加电压后呈灰色至白色；不同观察位置I、II、III分别对应不同的灰阶表现。

第8页：MVA技术的器件结构

MVA技术

Multi-Domain Vertical Alignment，多畴垂直排列技术。

• 阵列基板和彩膜基板上分别光刻凸起物；
• 凸起物为V字型三角棱状；
• 把子像素分成四个畴；
• 加电压后液晶分子分别朝四个方向旋转。

第9页：MVA四畴模式

• 阵列基板和彩膜基板上的MVA凸起物构成四畴模式；
• 在不同的方向都可以获得非常鲜明的色彩。

图中R、G、B子像素的上区域与下区域分别标出A、B、C、D四个畴。

第10页：MVA技术的显示原理

• 不加电压下，液晶分子在液晶屏内并不全部垂直基板排列；
• 上下偏振片光轴垂直，不加电压时不透光，呈黑态；
• 加电压后，n型液晶分子垂直电场排列，但由于垂直取向的作用，液晶分子在屏内倾斜排列并趋向于水平，光可以通过各层，透光呈白态。

第11页：MVA技术的工艺方案

阵列工艺：从玻璃基板投入，依次制作Gate电极、TFT硅岛、源漏电极、钝化及过孔、像素电极，采用5+1次光刻工艺（含MVA凸起物1次光刻）。

彩膜结构：由玻璃基板、黑矩阵（BM）膜、彩色膜（RGB）、保护膜（OC）、透明导电膜（ITO）、衬垫（PS）、MVA凸起物等7部分组成。

第12页：AMVA技术

AMVA技术

Advanced MVA，超广视角MVA技术。友达光电在AMVA技术中采用聚合物稳定取向技术（Polymer-Stablized Alignment，PSA），去掉了彩膜基板上的凸出物，大幅度地改善了暗态下的漏光。

配图对比了MVA技术与AMVA技术的畴结构差异。

第13页：AMVA技术的实现方案

1. 液晶材料中加入少许聚合物单体，不加电压时沿摩擦方向排列；
2. 加电压后，取向层表面附近的液晶分子有一定的预倾角，内部的液晶分子呈现一定的扭曲排列；
3. 紫外光照射，使聚酰亚胺取向层表面的液晶分子预倾角固定，同时使聚合物单体稳定；
4. 不加电压下液晶分子有序排列，完成液晶分子的再配向。

第14页：PVA技术的器件结构

PVA技术

Patterned Vertical Alignment，图案化垂直排列技术。

• PVA技术直接改变了液晶显示器单元像素结构，采用透明的ITO层代替MVA中的凸起物；
• 上基板的ITO电极不再是一层完整的ITO薄膜，而是光刻出一道道平行的缝隙。

第15页：PVA技术的显示原理

• 不加电压下，液晶分子长轴方向垂直基板表面，不透光呈现暗态；
• 加电压后，液晶分子在交错的ITO电极形成的电场作用下倾向于水平方向排列；
• 由于双折射产生干涉，透光呈现亮态。

第16页：ASV技术的显示原理

• 不加电压下，液晶分子垂直基板排列（关态）；
• 加电压形成一个对角的电场，液晶分子形成连续火焰状排列（开态）。

像素电极与共用电极交替布置于同一基板上。

说明：本页源文件提取到的文字较少，要点已按图注与正文概括，建议对照原图核对。

第17页：IPS技术的器件结构

• 信号电极和共用电极都制作在同一块基板上；
• 利用梳状数字电极构成单元像素；
• 在共用电极和像素电极之间加上横向电场来控制液晶分子的排列。

图中标出电极间距L、电极宽度W、摩擦方向θ等结构参数。

第18页：p型液晶的IPS原理

• 液晶分子始终在平行基板的水平面方向排列以及旋转；
• 下基板内的摩擦方向与电极方向平行，与上基板内部的摩擦方向垂直；
• 未加电压时，液晶屏内的液晶分子从上到下扭曲90°排列，不透光，呈现暗态；
• 加电压后，液晶分子沿电场方向排列，透过上偏振片的光经过液晶分子到达下偏振片后与下偏振片光轴平行，透光，呈现亮态。

第19页：n型液晶的IPS原理

• 不加电压时呈现黑态；
• 加电压时，液晶分子倾向于垂直电场方向排列；
• 输出椭圆偏振光，一部分光从上偏振片光轴透出，呈现亮态。

像素电极与共用电极位于同一基板上，靠横向电场驱动。

第20页：IPS技术的特点

• 避免上下基板间的交叉短路；
• 极好的视角特性；
• 有“硬屏”之称。

配图对比了IPS屏与VA屏在触摸时的效果差异。

第21页：IPS与FFS的电场对比

IPS与FFS技术的第一点区别是电场不同：

• FFS模式电极间距小，电场线呈抛物线形状，电极上方也有电场，液晶分子同样可以旋转，增大了开口率，提高了液晶屏的透光率；
• IPS模式电极上方没有电场。

配图对比IPS模式的横向电场与FFS模式的边缘场分布，以及信号线附近的干扰电场。

第22页：IPS与FFS的存储电容对比

IPS与FFS技术的第二点区别是存储电容面积不同：

• FFS模式第一层ITO的共用电极制作成矩形，第二层像素电极ITO制作成长条形、宽度为3μm，存储电容面积大；
• IPS模式以ITO像素电极和金属材料的共用电极作为横向电场的正负两极，共用电极做成条形结构，存储电容面积小。

第23页：IPS与FFS的交叉串扰对比

IPS与FFS技术的第三点区别是交叉串扰不同：

• FFS模式的Cs大于IPS模式的Cs；
• FFS模式总电容CT更大，跳变电压△Vp更小，交叉串扰更小。

关系式：CT＝Cs＋CLC＋Cgs，△Vp＝（Cgs／CT）·△V。

说明：源文件公式字符转换有缺失，此处按标准跳变电压公式与总电容关系式还原。

第24页：第3章本章小结

广视角技术包括：

1. 膜补偿技术：在液晶盒外部粘贴各向异性光学膜；
2. MVA技术：在阵列基板和彩膜基板依次交错排列V字型三角棱状凸起物；
3. PVA技术：采用透明ITO层光刻出交错平行的缝隙，代替MVA中的凸起物；
4. ASV技术：利用电场下液晶分子呈放射状的连续火焰方式排列；
5. IPS技术：液晶分子始终在平行基板的平面内旋转；
6. FFS技术：采用两层ITO薄膜，分别作为横向电场的共用电极和像素电极；
7. OCB技术：巧妙排列液晶分子，实现自我补偿广视角。