LCD液晶层电场的响应特性分析.PDF

№．2 陕西科技大学学报 Apr．2009 Vol_27 JOURNAlOFSHAANXIUNIVERSITYOFSCIENCE TECHNOIOGY ·37 · 文章编号：1000—5811(2009)02—0037—04 LCD液晶层 电场的响应特性分析 张方辉，姚 毅，张麦丽，魏 楠，朱小娟 (陕西科技大学电气与信息工程学院，陕西 西安 710021) 摘 要：分析了液晶显示器在实际生产中时常出现的图像残留问题产生的原因，从理论上推导 出了上下基板取向层与液晶分子交界面积累的累积电荷在液晶盒 中产生的电场强度的定量关 系．研究表明，当取向层PI的介电常数与电导率的比值和液晶的不相等时二者的交界面将产 生电荷积聚；当其介 电常数与电导率的比值相差越大时，图像残留越严重；当其驱动电压越大 时，图像残留也越严重；当取向层的介 电常数与电导率的比值和液晶的相等时二者的交界面将 不产生电荷积聚，图像残留、显示速度减慢等问题也得以基本消除．本研究从理论上为解决液 晶显示器的图像残留问题指 出了方向． 关键词 ：液晶显示器；电荷累积；图像残 留 中图分类号：TN141．9 文献标识码iA 0 引言 液晶显示器 (LiquidCrystalDisplay，LCD)以厚度薄、质量轻、易彩色化、尺寸范围广、功耗及辐射低 等优点已经在平板显示领域 占据了重要地位，被广泛应用于电视、监视器、手机屏、PDA、车载显示器、电 子仪表显示等领域，但研究表明传统的阴级射线管 (CRT)电视机的图像质量比LCD电视的图像质量要 好[1]．目前 LCD常用的显示模式有扭曲向列液晶显示模式 (简称TN模式)、超扭曲向列液晶显示模式(简 称STN模式)、共面开关模式(简称 IPS模式)及多畴垂直取向模式(简称MVA模式)等．TN模式具有价 格低、电压低、功耗小、全彩色等特点，其液晶分子偏转速度快，致使其响应时间容易提高[2]，改 良型的TN +FILM(补偿膜)又弥补了TN面板可视角度方面的不足[3]，但是TN面板仍有亟待解决的问题，其中图 像残留问题就是其中之一[4]．图像残留问题不仅影响液晶显示器的显示速度，而且影响其画面显示效果， 因此关于液晶显示器图像残留的研究无论是对于液晶显示理论还是对于液晶显示器的生产实践都有重要 价值．本文对液晶显示器实际生产中时常出现的图像残留产生的原因行了理论分析，并且指出了消除液晶 显示器图像残留的方法． 1 液晶层与取 向层 中的电场强度 1．1 液 晶盒 的结构 对于普通TN模式LCD，其结构如图1所示，主要有 ITO、取向层PI、液晶层等．当在液晶盒上施加电 压V时，电流会 由一个基板的ITO透明导电电极依次流过取向层PI、液晶层、另一基板的取向层PI，再流 回该基板的ITO透明电极．从液晶显示器的生产工艺可知，液晶盒上下两基板的取向层所用的材料、制作 工艺完全相同，所以它们的物理特性也完全相 同． 1．2 开始时取向层与液晶层 中的电场强度 开始通电时，电压 作用在液晶盒上，设液晶盒的取向层与液晶层的厚度分别为d、dz，介 电常数分 * 收稿 日期：2OO9一O3一O5 作者简介：张方辉 (1965～)，男，山西省曲沃县人，教授，博士，研究方向：平板显示技术 基金项 目：陕西省专利产业化项 目(2005ZZ--04)；陕西省教育厅产业化项 目(06JC23) ·38 · 陕西科技大学学报 第27卷 别为 ￡he。，电导率分别为y 与y2，电场强度分别为E。、E2。，根据 电位移在取向层与液晶层中的连续性可以得到： ￡lE10一 e2 o (1) 根据上面的