LCD广视角技术小结..doc

TFT-LCD广角技术自学小结 张开俊 2010-9-30 与传统的CRT显示器来比较，薄膜液晶显示器有两个重大的缺点: (1) 当你从某个角度观看TFT-LCD时，会发现显示器的亮度急遽的损失(变暗)及变色。较旧型的平面显示器通常只有90度的视角，也就是左/右两边各45度。(2)快速的移动画面是响应时间慢的液晶显示器所无法提供的，因为太慢的响应时间会导致画面失真及次序错乱。 由于LCD的原理是通过电场控制液晶分子的空间走向，改变从背光源的入射光的振动方向，也就是说，大多数从屏幕射出的光是偏振光。所以假如从一个非常斜的角度观看一个全白的画面，我们可能会看到黑色或是色彩失真，这就限制了LCD的可视角（最大视角的定义是对比值至少能达到10:1的视角，通常有四个方向，上/下/左/右)。LCD的制造商们通过多种技术来试图改善液晶显示器的视角特性，已有数种广视角技术被提出。 TN+Film(Twisted Nematic+Film) 目前使用的最普遍的是扭曲向列TFT液晶显示器（Twisted Nematic TFT LCD），其工作原理为：在面板的上、下两层上都有偏光片，两层的偏光片的透向方向是互相垂直的，而液晶分子从底层到顶层是空间上呈90°扭曲排列的，当不加电压液晶处于自然状态，底层发散过来的光线通过液晶夹层之后，会发生90的扭曲，从而能在顶层顺利透过；而当两层之间加上电压之后，就会生成一个电场，这时液晶都会发生偏转，呈垂直排列，光线不会发生扭转果就是光线无法通过下层。如此来实现对背光照射像素点的控制，如图1所示。 图 1 TN技术的原理 　　由于是偏转光出射，可视范围有限，一般在90°左右，而TN+Film技术，则是在面板表面增加一层膜以增加视角。从技术的观点来看，是广视角技术中容易实现的方法。液晶显示器的制造商使用较成熟的标准TFT-Twisted Nematic (扭转向列式)液晶。一层特殊的薄膜(转向膜或是)加在面板的上表面就可以将水平视角从90度改善到140度。但是，低对比及响应速度慢这两大问题依旧无法改善,但它是最简单的方法，并且良率极高。鉴别TN屏的简易方法是因为发光原理导致了，可以在垂直方向上大视角范围内发现黑白反转的色变特性，而由于液晶的扭转排列容易被打乱，当屏幕收到外力力的按压时，在挤压点周围出现明显的光亮度波纹变化。 IPS (In-Plane Switching?or?Super-TFT) IPS起初是由Hitachi所发展，但现在NEC及Nokia也采用这项技术。IPS与TN+Film(扭转向列液晶+视角扩大膜组合)技术的相同点是，也是通过液晶的扭转导致光的偏振方向发生变化，来影响透光程度。不同的地方是IPS由于电极处于面板的同一侧，正负电极交错分布，所以液晶分子的旋转旨在水平方向发生，扭转后对准方向仍然平行于玻璃基版。其原理如图2所示，其跟TN技术的对比如图3所示。 2 IPS技术原理 图 3 TN与IPS技术的对比 由于液晶分子水平排布，使用IPS或Super TFT技术可以使视角扩大到170度，就如同CRT监视器的视角一样好。但是这项技术也有缺点，因为电极只能置于两片玻璃板中的其中一边，电极必须制作成像梳子装状的排列在某一层的表面。但是这样做会导致对比降低，因此必须加强背光源的亮度。而因为加工工艺技术水平的影响，电极的开口率也有所限制。采用两个电极驱动液晶分子，需要消耗更大的电量，这会让液晶显示器的功耗增大。此外致命的是，这种方式驱动液晶分子的响应时间会比较慢，这是不容接受的。而且由于原理相似，IPS模式的对比度及响应时间与传统的TFT-TN 比较起来并无大的改善，同时，在广视角的效果下，在显示器的四个角方向上有少量色彩偏转的缺陷。 MVA(Multi-Domain Vertical Alignment,画素分割垂直配向) 在MVA中，M代表 “multi-domain“(多象限)，是就一个子像素(cell)来说突出来形成多象限。VA 代表“Vertical Alignment“(垂直配向)从技术的观点来看，MVA是针对视角及响应时间最好的解决方案增加突出物形成多个可视区域液晶分子在静态的时候并不是完全垂直排列，在施加电压后液晶分子成水平排列，这样光便可以通过各层。 图 4 MVA的结构特点 图 5 MVA技术增加可视范围的原理 MVA技术将可视角度提高到160以上，并且提供比IPS和TN+FILM更短的响应时间 三种增大可视角度技术的对比 上述三种技术的响应时间对比如图6所示。 图 6 响应时间对比 N+Film对响应时间并无太多的改善，之前已提过，这个技术较为便宜并且良率较高，仅能把视角提升到人眼可接受的程度，所以使用这个技术的显示器将会渐渐没落