TFT-LCD宽视角技术分析.pdf

摘要视角各向异性和较窄的视角范围是液晶显示器(LCD)的主要弱点,也是阻碍LCD发展的重要因素。目前批量上市的中档TFT—LCD的视角性能为垂直方向-20。至+35。、水平方向±35。,离宽视角显示性能的要求相距甚远。本文从理论和实验两方面开展了TFT—LED宽视角技术的研究工作。所进行的研究主要包括三个部分内容:一是进行了液晶分子指向矢分布及电光特性的模拟,分析了LCD视角局限性的原因,研究了液晶盒参数对视角特性的影响;二是研究利用光学补偿技术来改善TFT—LCD的视角特性的机理和方法;三是从改变液晶分子排列方式入手,研究了6类多畴宽视角技术的工作机理和液晶盒结构,并进行了试验样板制作和测试比较。基于Frank连续体弹性理论,本文研究并推导出描述液晶分子指向矢分布变化的迭代公式,利用Bremen4×4矩阵方法,计算得到了液晶盒的电光特性。并确定了器件结构和液晶材料特性参数的选择范围,为宽视角器件的设计提供理论依据。论文还研究了LCD视角问题的形成原因,优化了液晶盒结构设计和盒参数的选择,并提出了改进LCD视角特性的总思路:克服不同视角方向有效△nd不同的现象。通过对彩色TFT液晶盒结构参数和光学性能的分析,作者提出了黑矩阵结构的设计原则:黑矩阵大小的设计值应等于有效漏光区域的大小加上TFT阵列与黑矩阵的对准精度;黑矩阵和象素电极的交叠量在2um,TFT阵列与黑矩阵对准精度误差小于±,其遮挡的倾斜入射光线可保证在视角±40。范围内,对比度高于40:l。本文论述了TFT液晶盒三种常用显示模式的补偿原则:对于NWTN模式TFT液晶盒多数情况应该选择驱动黑态采用负A一片进行补偿;对于OCB盒应选择高压驱动态采用负c一片和负A一片相结合或采用展曲光轴特征的FujiWV膜进行补偿:对于vA模式TFT液晶盒则应选择非驱动态采用负c一片进行补偿。通过改变补偿膜与液晶盒的叠放位置及采用各种不同结构的补偿膜,作者还进行了多项实验研究,研究结果表明:采用双膜补偿技术可使传统单畴NWTN—TFT—LCD蝶形视角的两翼都得到很大程度的扩展,视角锥明显增大;采用多层膜组合补偿技术能有效地改善TFT—LCD视角的灰度级显示性能,提高显示对比度;采用混合排列向列相结构液晶聚合物膜补偿技术,能提高TFT-LCD视角的对称性及灰度级显示性能。在研究平行边缘场秘脊线边缘场多畴技术的基础上。作者提出了jfg用方向控副瞧极、象素电援及彩色滤魏器(cF)公共电极方向控制切条所形成的电场来控制液晶分子的倾斜弯曲方向,实现多畴显示的工作机理和液晶盒结构的设计方案。{睾老速繇究了滚凝分子笼控取舞多畴技拳煞取蠢枫理,分板是滚鑫鑫中向错的类型及产生的原因,并对取向膜的预倾角和化学稳定性及热稳定性等关键技术闻题进行较为深入的研究。蜜验发蠛逶过控懿照射先聚合锈取向膜w光的照射方向、照射时阅和曝光量,能够控制液晶分子的排列方向和预倾角。采用线性偏振Uv光照射光敏聚合物PVCI膜,研制出4畴结构TFT液晶盒,其规凫较宽且对称缝较好,求平褪角及垂直裰燕+40。蠹没有出现对比发反转。从改变液晶分子排列方式出发,作者研究了三种多畴垂直排列模式TFT液晶盒翡设诗方案。这三稀模式罄麓获蘩选态懿垂盏蓑}戮转换剿选态豹多跨嚣}列,实现宽视角显示。其中第二种模式通过在cF基板公共电极上制备介电黑矩阵图形,形成其有不闻液晶分子预瓣指囱酶多畴结梅。试验络采表鹈,该模式的视角透过率获赖性极小,不发生荻度反转的视角范围达N±659。作者述将IPS模式和gVA模式络合在~起进行研究,利用强面电场来控制液晶分子指定矢倾斜方向,使其从翡选态的垂直排列到选态豹双畴垂瑟排列鲍转抉。作者研究了IPS—DDVA模式的工作机理,进行了激素结构设计,并提出了IPS—DDVA模式TFl液晶盒澍备工艺方案。作者认秀这种技拳是实璃TFT—LCD宽视角化的理想方案。关键诃:液晶宽视角薄膜晶体管~液晶显示器光学补偿膜多畴技术AbstractAnisotropyofviewing-angleandrelativelynaTrowviewing-anglerangeinliquidcrystaldisplaycellaremajorproblemsthathinderthedevelopmentofLCDAtpresent,theviewing-anglepeculiarityofmid—TFT-。to+35。onverticaland±35。-angledisplayWideviewing-angletechnologyforTFT—LCDhasbeentheoretically