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TFT-LCD液晶屏光学薄膜研究与应用

2013-07-25 11:36
seele_jin
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  1.2 LCD液晶面板技术

  当前,主流有三种液晶技术参与液晶显示器的市场竞争,它们是 TN+Film、VA、IPS。 液晶面板占据了一台液晶显示器成本的70%左右。

  TN+Film用于入门和中级解决方案

  优点:流程简易、高透光度、高反应速率、功耗低

  改进点:视角、色差、对比度

  常用于笔记本电脑,不适用于液晶电视

  TN全称为Twisted Nematic(扭曲向列型)面板,低廉的生产成本使TN成为了应用最广泛的入门级液晶面板,在目前市面上主流的中低端液晶显示器中被广泛使用。目前的TN面板多是改良型的TN+film,film一般是广视角TAC膜,用于弥补TN面板可视角度的不足。TN面板属于软屏,用手轻轻划会出现类似的水纹。TN面板的可视角很小,不超过160°。

  注意这里的TN/VA/IPS的区别于TN/STN/TFT,前者是在面板显示技术的区别,后者是液晶材料和显示模式的不同。

  VA用于中级至高级解决方案

  优点:高透光度、高反应速率、黑白对比度相当高。

  改进点:补偿膜的成本、过程复杂、色差品质

  不适用于平板电脑

  VA面板是现在高端液晶应用较多的面板类型,属于广视角面板,也是软屏。VA类(Vertical Alignment垂直配向)又可分为由富士通主导的MVA(Multi-domain Vertical Alignment象限垂直配向)技术和由三星开发的PVA(Patterned Vertical Alignment图像垂直调整)技术,其中后者,也是目前市场上最多采用的类型。

  MVA是利用突出物使液晶静止时并非传统的直立式,而是偏向某一个角度静止;当施加电压让液晶分子改变成水平以让背光通过则更为快速,这样便可以大幅度缩短显示时间,也因为突出物改变液晶分子配向,让视野角度更为宽广。通过技术授权,台湾的奇美电子(奇晶光电)、友达光电等面板企业采用的是MVA技术。PVA是MVA的继承和改良,采用透明的ITO电极代替MVA中的液晶层突出物,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。这种模式大大降低了液晶面板出现“亮点”的可能性,被日美厂商广泛采用

  IPS用于高阶解决方案

  优点:色彩稳定性高、流程简易

  改进点:漏光问题比较严重,黑色纯度不够,要比PVA稍差,需要依靠光学膜的补偿来实现更好的黑色。透光率较低,功耗较高。

  IPS(In-Plane Switching,平面转换)技术是日立公司于2001推出的液晶面板技术。IPS面板属于硬屏,最大的特点就是它的两极都在同一个面上,而不象其它液晶模式的电极是在上下两面,立体排列。由于电极在同一平面上,不管在何种状态下液晶分子始终都与屏幕平行,会使开口率降低,减少了透光率,所以会需要更多的背光灯。

  VA,IPS主要是通过改变液晶排列的方向,达到广视角效果,而TN需通过加不同的补偿膜来达到广视角。

  2、偏光片

  2.1、偏光片的原理及作用

  偏光片由美国Polaroid公司的Edwin H. Land在1938年所发明,是将一般不具有偏极性的自然光变成偏振光的光学元件。所有的液晶面板都有上下两片偏光片,其中一个是起偏器,一个是检偏器。偏光片起到光开关的作用,液晶显示器必须依靠偏振光才可成像。背光模组负责为液晶屏显像提供最基本的光源,但送出来的光线方向性不一致,呈放射状,如果这样的光线通过液晶分子的扭转,我们在屏幕上看到的可能是白茫茫的一片,或者是花花绿绿的色块。下偏光片则承担了将光线的方向规范成一致后再送往液晶层的工作。液晶分子在TFT控制下发生扭转,达到将方向一致的光线通亮进行控制,从而在通往后面像素单元的光线明暗度发生了改变。液晶本身没有颜色,所以用滤色片产生各种颜色。原本方向一致光线经过了液晶层的扭转后又变得方向不一致,所以如果不把呈漫射状的光线再次规整,则在屏幕前看到的依然是白茫茫一片,被液晶扭转过了的光线并没有体现出来,所以必须在此将漫射光进行规整,使用一片与下偏光片偏光方向正交偏光片将经过液晶扭转的光心重新进行偏转,不同角度的光线经过上偏光板的亮度不同,所以我们可以在屏幕上可以看到明暗交替画面,因为被偏转的光线是经过了彩色滤色片的彩色光,所以我们在屏幕前可以看到我们需要的图像。

  图6 偏光片原理示意图

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