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ADS模式TFT-LCD的显示原理研究

刘同海;高章飞;孙国防;韩海滨

【摘要】本文综述了ADS模式TFT-LCD的结构以及光线透过过程,对正、负极性

场中的分子取向做了详细阐述,并对ADS模式TFT-LCD的极性变换方式进行了说

明,同时对大尺寸面板上广泛采用的Columninversion的省电方面进行了分析.

【期刊名称】《电子世界》

【年(卷),期】2017(000)020

【总页数】2页(P33-34)

【关键词】ADS;边缘电场;分子取向;极性变换

【作者】刘同海;高章飞;孙国防;韩海滨

【作者单位】合肥京东方显示技术有限公司;合肥京东方显示技术有限公司;合肥京

东方显示技术有限公司;合肥京东方显示技术有限公司

【正文语种】中文

TFT-LCD作为显示领域最为重要的一部分，其显示技术按照显示原理可分为TN

模式、IPS模式和VA模式[1]，IPS技术又逐渐衍生出高级超维场转换技术

（AdvancedSuperDimensionSwitch，简称ADS技术）。ADS模式TFT-LCD

技术占据了当前很大的市场份额[2,3]，在应用领域十分广泛，对其研究多集中于

生产问题的改善和良率的提升[4-7]，多数厂商的工艺技术均大同小异，但是对于

其显示原理的分析未在学术期刊上有所报道，故本文针对ADS模式TFT-LCD的

显示原理进行阐述，便于行业内更好的研讨交流。

如图1所示，为ADS模式TFT-LCD的基本结构示意图，同其他TFT-LCD模式类

似，均是由两块液晶玻璃中间夹着液晶的“三明治”结构，CF侧上方和TFT侧下

方分别为一层偏光片，用来控制光线的传播方向。TFT侧玻璃基板上方为一层

common电极，与TFT保护层上的显示电极形成电场用以驱动液晶旋转。图1中

的9,10,11,12共同组成了TFT开关，控制电场的开、关状态。过孔ViaHole穿

过TFT保护层使TFT和显示电极连接进行通电。ADS模式TFT-LCD与IPS模式

TFT-LCD结构的最大不同之处在于common电极和显示电极的位置不同，IPS类

的common电极和显示电极在同一层，只存在平行于玻璃基板的水平方向上的

Ey电场。ADS模式产品的common电极和显示电极不在同一层，除了水平方向

的Ey电场，还在显示电极边缘附近分布着较强的垂直于基板玻璃的垂直电场Ez。

同IPS模式TFT-LCD一样，在TFT关态下ADS模式TFT-LCD黑态显示。处于开

态时，垂直电场Ez可使液晶分子的偏转程度加大，在显示电极的边缘可实现有效

的光透过，增加像素的开口率，还可以提升整个显示器的透过率[1]。当一束发散

的背光从TFT侧基板照射过来后，下层偏光片过滤垂直偏光轴方向的光，只允许

平行偏光轴的光透过，自然光变成直线偏振光。该部分的光经过下侧TFT基板抵

达液晶层，ADS模式TFT-LCD的开口率更大，导致抵达液晶层的光照强度更强。

液晶分子通过偏转改变线偏振光的方向，垂直电场Ez使光线的透过率更强，穿过

液晶层到达上侧的彩膜CF基板时，在彩膜的作用下对光进行施加颜色，使透过的

光呈现五颜六色。该部分光线抵达上偏光片时，平行上偏光轴的光线被射出。

在TFT-LCD的显示过程中最主要就是通过控制液晶分子的偏转控制光线经过液晶

层的透过率，而液晶分子的偏转来源于取向力的作用。

液晶分子在电场中所受的力矩如下所示[1]。

其中为液晶分子特性参数，d为液晶盒厚，θ为液晶初始方向与电场方向的夹角，

为电场电压。在力矩公式中0°≦θ≦90°，θ当为90°时，液晶分子和电场方向垂直，

此时没有作用力，为了保证液晶分子可以偏转，所以TFT-LCD中的液晶分子一般

都会有一个起偏角，保证液晶分子在电场作用下可以发生偏转。当θ为0°时，液

晶分子和电场方向平行，为电场作用下的最终状态。液晶分子在电场中的取向力取

决于外加电压的强弱程度，电压越强，液晶分子受到的作用力越大。因此液晶分子

所处的电压场十分重要，这个电压场来源于显示电极与common电极的作用。当

显示电极电压大于common