1、組員： 肖聃 宋雅莉 王瑩主講人：宋雅莉目錄藍相液晶的概況2液晶的基礎知識3 1液晶的發展概況和發展趨勢3 31.1 液晶的基本概念什么是液晶？1.1 液晶的基本概念 物質的第四態第四態液晶 定義：液晶是指在一定溫度范圍內，既具有液體的流動性，定義：液晶是指在一定溫度范圍內，既具有液體的流動性，又具有晶體的各向異性的物質又具有晶體的各向異性的物質 液晶分為兩類：溶致液晶溶致液晶和熱致液晶熱致液晶 溶致液晶：是將一種溶質溶于一種溶劑而形成的液晶態物質。 熱致液晶：當液晶物質加熱時，在某一溫度范圍內呈現出各向異性的熔體。1.2 熱致液晶的分類1.向列相液晶向列相液晶2.近晶相液晶近晶相液晶3.膽甾

2、相液晶膽甾相液晶向列相液晶（顯示器件中用得最多的）向列相液晶（顯示器件中用得最多的）向列相液晶由長徑比不是很大的棒狀分子所向列相液晶由長徑比不是很大的棒狀分子所組成，分子質心沒有長程有序性，分子不能組成，分子質心沒有長程有序性，分子不能排列成層，它能上下、左右、前后滑動，只排列成層，它能上下、左右、前后滑動，只有在分子長軸方向上保持平行或者近于平行有在分子長軸方向上保持平行或者近于平行。（分子間的力屬于范德瓦耳斯力）（分子間的力屬于范德瓦耳斯力） 近晶相液晶近晶相液晶 近晶相液晶由棒狀分子或條狀分子組成，近晶相液晶由棒狀分子或條狀分子組成，分子排列成層，層內分子長軸互相平行，分子排列成層，層內

3、分子長軸互相平行，其方向可以垂直于層面，或與層面成傾斜其方向可以垂直于層面，或與層面成傾斜排列排列目前已經發現目前已經發現1616種近晶相，但最種近晶相，但最常見的還是只有三種！常見的還是只有三種！ 膽甾相液晶膽甾相液晶 呈扁平狀，排列成層，層內分子互相平行。呈扁平狀，排列成層，層內分子互相平行。分子長軸平行于層平面，不同的層分子長分子長軸平行于層平面，不同的層分子長軸方向稍有變化，沿層的法線方向排列成軸方向稍有變化，沿層的法線方向排列成螺旋狀。螺旋狀。1.3液晶顯示器件的基本結構典型液晶顯示器件的基本結構如上圖。基本上部件都相同，但不排除有不同的情況，比如偏振片的有無液晶顯示器件的原理：在電

4、場、熱等外場的作用下，使液晶分子從特定的初始排列狀態變成其他分子排列狀態，隨著分子排列的變化，液晶元件的光學特性發生變化，從而變換為視覺變化1.4 液晶顯示的方式反射式透射式投影式1.4液晶顯示的方式-反射式主要用于小尺寸設備（手機屏、手表、定位導航設備）優點：功耗低，重優點：功耗低，重量輕，可以利用外量輕，可以利用外界光，節省功耗，界光，節省功耗，在陽光下圖像不會在陽光下圖像不會被沖刷被沖刷缺點：對比度低，缺點：對比度低，色飽和度差，暗環色飽和度差，暗環境下可讀性差境下可讀性差1.4液晶顯示方式-透射式優點：高對比優點：高對比度，高亮度及度，高亮度及良好的色飽和良好的色飽和度。度。缺點：背光

5、源缺點：背光源功耗大且在戶功耗大且在戶外可讀性較差外可讀性較差應用應用: :計算機顯示器、電視和電子相框的室內設計算機顯示器、電視和電子相框的室內設備備1.4液晶顯示方式-投影式第二章藍相液晶的概況第二章藍相液晶的概況 2.1 藍相液晶的基本概念 藍相（Blue Phase，BP）是介于膽甾相和各向同性相之間的一種穩定液晶相態，由于通常呈現藍色，故稱為藍相 藍相液晶的由來 1888年奧地利植物學家F. Reinitzer在觀察膽甾醇苯甲酸脂的液晶行為時就發現了藍相，當這種具有液晶特性的物質從178.5 C冷卻時，在很小的溫度范圍內出現明亮的藍紫色。1906年O.Lehmann發現此物質雖然能選

6、擇性反射可見光，但是它沒有雙折射，呈現光學各向同性，因此他認為此物質是不同于膽甾相的另外一種液晶相。根據首次發現時觀察到的藍紫色，1956年G. W.Gray將其命名為藍相，由于藍相出現在膽甾液晶相之后，故又稱為膽甾藍相。如今藍相已經有了紅、綠和藍等多種顏色，但是科學界仍然延用藍相的命名。 藍相是一種熱力學穩定相，根據組織結構的不同，溫度由低至高依次具有BP 、BP和BP 這三種子相，如圖所示；其中，BP 為體心立方結構，BP 為簡單立方結構，BP 為無定型態，又稱霧相。2.2液晶的基本特點響應速度超快（亞毫秒級）暗態時呈光各向同性以及無需取向層藍相液晶的主要特點在于藍相液晶的主要特點在于它的

7、有序參量呈現它的有序參量呈現出自組裝的三維空間周期性，即出自組裝的三維空間周期性，即3D3D晶格特性，晶格特性，同時又保持液體的流動性，晶格參數易于變同時又保持液體的流動性，晶格參數易于變更而具有不同的光電特性，是絕佳的可調式更而具有不同的光電特性，是絕佳的可調式光子晶體。光子晶體。 在宏觀宏觀上，藍相的三維光子晶體結構不具有雙折射現象，還能選擇性地反射紫外光或可見光。 在微觀微觀上，根據Meiboom模型，藍相液晶是由分布在立方晶格中的雙扭曲柱體組成的 由于液晶分子由于液晶分子排列不連續，排列不連續，這些雙扭曲柱這些雙扭曲柱體在相互堆疊體在相互堆疊時，會在空間時，會在空間中形成缺陷中形成缺陷

8、藍相是一種與缺陷共存的熱藍相是一種與缺陷共存的熱力學穩定相，這也使其呈現力學穩定相，這也使其呈現出有別于一般液晶的物理特出有別于一般液晶的物理特性。性。2.32.3 藍相液晶與傳統液晶的比較光學特性工作電壓制作工藝比較內容響應時間1 1、響應時間在亞毫、響應時間在亞毫秒范圍，可實現場秒范圍，可實現場序彩色顯示序彩色顯示2 2、不加電壓時，呈、不加電壓時，呈現光學各向同性；現光學各向同性；有助于提高顯示器有助于提高顯示器的對比度和視角的對比度和視角3 3、不需要取向層，、不需要取向層，制作工藝簡單制作工藝簡單1 1、工作電壓很高、工作電壓很高2 2、透過率較低、透過率較低3 3、遲滯效應、遲滯效

9、應4 4、殘留雙折射、殘留雙折射優點優點缺點缺點2.4藍相液晶的電光效應與數值模型2.4.12.4.1藍相液晶的克爾效應藍相液晶的克爾效應與傳統向列液晶基于指向矢重新取向不同，藍相液晶的工與傳統向列液晶基于指向矢重新取向不同，藍相液晶的工作原理是作原理是基于電場控制的感應雙折射基于電場控制的感應雙折射，即，即克爾效應克爾效應。向列相。向列相液晶分子在不加電壓時為光學各向異性，加電壓之后雖然指液晶分子在不加電壓時為光學各向異性，加電壓之后雖然指向矢改變，但依然為光學各向異性，即為光學各向異性向矢改變，但依然為光學各向異性，即為光學各向異性- -光光學各向異性的過程；而藍相液晶在不加電壓時為光學各

10、向同學各向異性的過程；而藍相液晶在不加電壓時為光學各向同性（性（n nx x= =n ny y= =n nz z），加電壓后為光學各向異性，即為光學各向），加電壓后為光學各向異性，即為光學各向同性同性- -光學各向異性的過程，如圖光學各向異性的過程，如圖2.52.5所示。雖然，在宏觀上所示。雖然，在宏觀上藍相液晶的電場感應雙折射屬于克爾效應；但是，在微觀上藍相液晶的電場感應雙折射屬于克爾效應；但是，在微觀上這種電場感應雙折射產生的原因仍然是外加電場使液晶分子這種電場感應雙折射產生的原因仍然是外加電場使液晶分子發生重新分布，因此藍相液晶的發生重新分布，因此藍相液晶的電場感應雙折射不能超過主電場感

11、應雙折射不能超過主體液晶材料的雙折射。體液晶材料的雙折射。基于克爾效應，藍相液晶的基于克爾效應，藍相液晶的電場感應雙折射電場感應雙折射nind可以可以表示為：表示為：式中是波長，K是克爾系數，E是外加電場強度當介質外加電場時，當介質外加電場時，介質的折射率橢球方介質的折射率橢球方程可表示為：程可表示為：（2.1）（2.2）第一項與介質三個主軸方向上的原有折射率第一項與介質三個主軸方向上的原有折射率n nx x、n ny y和和n nz z有關；有關；第二項描述的是線性電光效應，即普克爾斯效應；第二項描述的是線性電光效應，即普克爾斯效應；第三項描述的是二次電光效應，即克爾效應；由于二次電光效應第

12、三項描述的是二次電光效應，即克爾效應；由于二次電光效應比線性電光效應小很多，通常在線性電光效應存在時，二次電光比線性電光效應小很多，通常在線性電光效應存在時，二次電光效應可忽略。效應可忽略。由于二次電光效由于二次電光效應比線性電光效應比線性電光效應小很多，通常應小很多，通常在線性電光效應在線性電光效應存在時，二次電存在時，二次電光效應可忽略光效應可忽略。（2.3）在沒有外加電場時，藍相液晶呈現光學各向同性，因此各個方向上的折射率相同，用ni表示。假設外加電場沿z軸方向，這樣在x和y方向上的電場分量都為零：在式在式2.42.4中，線性項消失中，線性項消失了，只剩下克爾效應項。了，只剩下克爾效應項

13、。克爾效應的電光張量由介克爾效應的電光張量由介質的分子結構決定。對于質的分子結構決定。對于各向同性液體，它的二次各向同性液體，它的二次電光效應系數可以用下面電光效應系數可以用下面的矩陣表示的矩陣表示：（2.4）（2.5）將將(2.4)式和式和(2.5)式代入式代入(2.3)式中，可以得到外加電式中，可以得到外加電場時的藍相液晶折射率橢球：場時的藍相液晶折射率橢球：（2.6）我們可以得到尋常光折射率no沿x軸方向和y軸方向，而非常光折射率ne沿z軸方向：藍相液晶的電場感應雙折射為（2.7）（2.8）（2.9）(2.1)(2.1)和和(2.9)(2.9)式都可式都可以用來表示藍相液晶的以用來表示藍

14、相液晶的電場感應雙折射，只是電場感應雙折射，只是前者用的是克爾系數，前者用的是克爾系數，而后者用的是二次電光而后者用的是二次電光系數。對比兩式，可以系數。對比兩式，可以發現克爾系數發現克爾系數K K也與波長也與波長有關，因此只有在給定有關，因此只有在給定波長和溫度的情況下，波長和溫度的情況下，克爾系數才是一個常數。克爾系數才是一個常數。2.4.2 2.4.2 藍相液晶的擴展克爾效應藍相液晶的擴展克爾效應 當沒有外加電場時，藍相液晶呈現當沒有外加電場時，藍相液晶呈現光學各光學各向同性向同性 當外加電場時，藍相液晶產生感應雙折射，當外加電場時，藍相液晶產生感應雙折射，對于正性液晶（對于正性液晶（0

15、 0） 液晶分子將沿電場方向取向；對于負性液液晶分子將沿電場方向取向；對于負性液晶（晶（0 0），液晶分子將垂直電場方向），液晶分子將垂直電場方向取向取向當外加電場當外加電場較弱較弱時，藍相液晶中產生時，藍相液晶中產生克爾效應克爾效應，感，感應雙折射可以用應雙折射可以用(2.1)(2.1)式描述。式描述。當外加電場當外加電場很強很強時，藍相液晶中出現時，藍相液晶中出現晶格形變晶格形變（電（電致伸縮效應），將導致布拉格反射波長的偏移。致伸縮效應），將導致布拉格反射波長的偏移。當外加電場繼續增強時，液晶甚至會出現相變，從當外加電場繼續增強時，液晶甚至會出現相變，從藍相轉換到一個藍相轉換到一個新的相

16、態新的相態。這個轉換過程通常比較慢，大概在幾秒的量級；而這個轉換過程通常比較慢，大概在幾秒的量級；而且，該轉換是一個不可逆的過程，且，該轉換是一個不可逆的過程，會導致遲滯效應、會導致遲滯效應、殘留雙折射，甚至永久性結構損壞。殘留雙折射，甚至永久性結構損壞。液晶盒由兩個平面液晶盒由兩個平面ITO電極和玻璃基板電極和玻璃基板構成，藍相液晶灌注其間，盒厚為構成，藍相液晶灌注其間，盒厚為8m。然后，在縱向方向加電場，采用邁克爾然后，在縱向方向加電場，采用邁克爾遜干涉儀測量光線經過藍相液晶的相位遜干涉儀測量光線經過藍相液晶的相位變化，測量波長為變化，測量波長為=633nm。折射率變化測量值折射率變化測量

17、值（空心圓）和各種模（空心圓）和各種模型的擬合曲線。聚合型的擬合曲線。聚合物穩定藍相液晶由主物穩定藍相液晶由主體向列相液晶體向列相液晶(49 wt% Merck BL038)、手性摻雜劑手性摻雜劑(21% Merck CB15, 6% ZLI-4572)和單體材料和單體材料(9% EHA , 15% RM257)混合而成。混合而成。不加電壓時，藍相液晶呈現光學各向同性，根據麥克斯韋關系式（=n2），其折射率可表示為（2.10）其中，ne和no分別為液晶材料的非常光折射率和尋常光折射率。當雙折射比較小時，式（2.10）可以近似為（2.11）當外加電場時，感應折射率橢球的光軸沿電場方向，其尋常光折

18、射率由ni變為no(E)（2.12）根據式（2.10）和式（2.11），感應雙折射可以重新表示為（2.13）在圖2.3中，點線表示的是截斷模型：（2.14）不加電壓時，藍相液晶呈現光學各向同性，根據麥克斯韋關系式（=n2），其折射率可表示為22(2)/3ieonnn其中，ne和no分別為液晶材料的非常光折射率和尋常光折射率。當雙折射比較小時，式（2.10）可以近似為（2.10）(2)/3ieonnn（2.11）其中，no表示液晶材料的固有雙折射，Es表示飽和電場。no與液晶的雙折射、波長、以及溫度有關，Es則取決于介電各向異性、彈性系數和聚合物濃度。在截斷模型中當E Es時，感應雙折射與(E/

19、Es)2呈線性關系；當EEs時，該模型認為電場已將所有的液晶指向矢重新定位，感應雙折射達到最大值no，之后不再發生變化。截斷模型只適用于電場較弱的情況，它無截斷模型只適用于電場較弱的情況，它無法解釋強電場時的飽和現象法解釋強電場時的飽和現象為了解釋飽和現象，需要考慮高階電光效高階電光效應應。對于中心對稱晶體，由于反演對稱性，不存在奇數階電光效應，故只剩下偶數階電光效應。考慮二次項和四次項的模型，稱為四階模型四階模型，其感應折射率變化可以表示為（2.15）其中其中K1K1 和和 K2 K2分別表示克爾系數和四次電光系數分別表示克爾系數和四次電光系數為了解釋圖2.3中的飽和現象，Jin Yan等人

20、提出了一個收斂的模型，稱為擴展克爾效應模型（2.16）其中，其中，nns s是飽和折射率變化，是飽和折射率變化，E Es s是飽和是飽和電場。擴展克爾效應模型的擬合曲線不電場。擴展克爾效應模型的擬合曲線不僅與全部數據吻合的非常好，而且在強僅與全部數據吻合的非常好，而且在強電場區域表現出了預期的飽和趨勢。電場區域表現出了預期的飽和趨勢。據式（2.13），藍相液晶的感應雙折射可以表示為（2.17）其中其中nsat表示飽和感應雙折射，表示飽和感應雙折射，Es表示飽和電場。表示飽和電場。如果將(2.16)式展開成一個冪級數，可以得到項（克爾效應）在弱電場情況下的近似，此時克爾系數可以表示（2.18）在

21、強電場情況下，可以采用在強電場情況下，可以采用擴展克爾效應擴展克爾效應模型模型可以更好的模擬聚合物穩定藍相液晶可以更好的模擬聚合物穩定藍相液晶的電光特性。的電光特性。2.4.3 藍相液晶的數值模型藍相液晶的數值模型在外加電場時，如果要精確計算藍相液晶分子的分布情況，需要同時考慮Landau 自由能和電勢能，計算相當復雜。為了計算簡便，我們采用前面介紹的克爾效應模型和擴展克爾效應模型來描述藍相液晶的電光特性入射光經過第i層藍相液晶產生的相位延遲為（2.19）第i層藍相液晶的瓊斯矩陣為（2.20）將2.20代入式中，經一系列的擴展瓊斯矩陣的變換，可得到藍相液晶盒的透過率。改變電壓，計算藍相液晶盒中

22、的感應雙折射分布，可得到不同電壓下的透過率。改變入射光的入射角和方位角，得到一組透過率。這樣采用該數值計算方法便可以計算出藍相液晶盒在任何入射角和方位角下的透過率，從而計算出其對比度和視角圖。2.5面內轉換電極和凸起電極結構面內轉換電極和凸起電極結構在藍相液晶結構中，施加電壓以后，雙扭曲柱體中分子將重新定向。從宏觀角度看，加電壓時，局部折射率橢球的有效光軸是沿著電場方向的，只有橫向電場有助于藍相液晶盒的透過率。因此，為了提高透過率和降低工作電壓，電極之間必須產生很強的橫向電場。藍相液晶器件中常見的兩種電極結：凸起電極凸起電極面內轉換電極面內轉換電極2.5.1 藍相液晶面內轉換電極藍相液晶面內轉

23、換電極面內轉換電極技術是在一面玻璃基板上設置若干梳狀電極，加電壓時，梳狀電極之間可以產生橫向電場。圖2.5是面內轉換電極結構的示意圖，藍相液晶盒夾在兩個正交的偏振片之間，電極方向與下基板偏振片的透光軸成45，電極寬度為 w，電極間隙為 l。從圖2.6可以發現，在面內轉換藍相液晶盒中，橫向電場主要分布在電極之間，縱向電場則主要分布在電極上方。圖2.7是面內轉換藍相液晶盒中neff的分布，其中neff是光線正入射時的有效感應雙折射。 nind是藍相液晶材料總的感應雙折射，不考慮電場方向和有效性由圖由圖2.72.7可知，有效感應雙折射可知，有效感應雙折射n neffeff主要分布主要分布在電極之間。

24、在面內轉換電極的正上方，電場在電極之間。在面內轉換電極的正上方，電場主要為縱向電場，主要為縱向電場，n neffeff幾乎為零，因此正入幾乎為零，因此正入射光線的兩個分量之間將不會產生相位延遲。射光線的兩個分量之間將不會產生相位延遲。圖2.8是藍相液晶盒中不同位置的透過率分布，其中透過率相對于兩個平行偏振片的透過率（34.83%）做了歸一化。圖圖2.9是面內轉換藍相液晶盒的電壓是面內轉換藍相液晶盒的電壓-透過率曲線，透過率曲線，其中峰值透過率為其中峰值透過率為65%，峰值透過率處的工作電壓，峰值透過率處的工作電壓為為32Vrms。因此采用面內轉換電極結構的藍相液晶顯。因此采用面內轉換電極結構的

25、藍相液晶顯示器的透過率較低，同時工作電壓也很高。示器的透過率較低，同時工作電壓也很高。2.5.2 凸起凸起電極電極在面內轉換電極藍相液晶盒中，梳狀電極之間的水平電場比較弱且穿透深度比較淺，所以它的工作電壓很高，透過率也比較低。為了增加電極之間的橫向電場，可采用凸起電極結構。藍相液晶盒夾在兩個正交的偏振片之間，電極方向與下基板偏振片的透光軸成45，像素電極和公共電極都是梯形結構，尺寸定義如下：w1是下底寬，w2是上底寬，h是梯形的高，l是電極間隙。圖2.11是凸起電極藍相液晶中局部光軸與x軸夾角的分布，電極尺寸為w1=2m，w2=1m，h=2m，l=2m。與面內轉換藍相液晶盒相比，凸起電極藍相液

26、晶盒中橫向電場的分布范圍要大得多。圖2.12是凸起電極藍相液晶盒中neff的分布，可以看出，凸起電極結構產生的橫向電場更強，而且電場的穿透深度也更深。這正是凸起電極所需工作電壓低得多的原因。與面內轉換藍相液晶盒一樣，在凸起電極藍相液晶盒中，縱向電場對正入射光線的透過率也沒有貢獻。圖2.13是凸起電極藍相液晶盒中不同位置的透過率分布。與面內轉換電極類似，在凸起電極藍相液晶盒中，電極之間同樣呈現高透過率，而在電極正上方，透過率幾乎為零。圖2.14是凸起電極藍相液晶盒的電壓-透過率曲線，可以發現，峰值透過率處的工作電壓約為10Vrms。因此凸起電極結構可以將藍相液晶的工作電壓降至10Vrms，這樣便

27、可以采用非晶硅薄膜晶體管技術驅動藍相液晶顯示器。2.6 藍相液晶器件電光特性的影響因素藍相液晶器件電光特性的影響因素2.6.1波長的影響波長的影響對于藍相液晶來說，它的克爾系數與波長有關，其中K可由單波段模型描述為（2.21）式中，式中，*是平均共振波長，是平均共振波長，G是比例系數。是比例系數。2.6.2 液晶盒厚度的影響液晶盒厚度的影響在傳統的向列相液晶盒中，液晶盒厚度的變化會影響透過率。但是，在藍相液晶盒中，液晶盒厚度的變化對透過率的影響非影響非常小常小。盡管感應雙折射nind的最大值出現在電極表面的正上方，但是此處局部折射率橢球光軸幾乎是垂直的，與入射光線方向平行，對透過率沒有貢獻。而

28、且，從兩幅圖中可以發現，不論電極尺寸怎樣，垂直方向的穿透深度都非常小。換句話說，只要液晶盒厚度大于穿透深度，藍相液晶電光特性對液晶盒厚度的變化就不敏感。這是藍相液晶與傳統向列相液晶的又一重要區別。圖2.17描述了不同液晶盒厚度時藍相液晶盒的電壓-透過率曲線。從圖中可以發現，當液晶盒厚度大于穿透深度時，電壓-透過率曲線確實對液晶盒厚度的變化不敏感，但是當液晶盒厚度小于穿透深度時，工作電壓移向高電壓一側。2.6.3 電極尺寸的影響電極尺寸的影響圖2.18描述了不同電極尺寸時凸起電極藍相液晶盒的電壓-透過率曲線。這是由于隨著電極間隙的變窄，產生的橫向電場更強，但是死區所占的比例也會變大，造成透過率降

29、低。2.6.4 固有雙折射的影響固有雙折射的影響圖2.19描述了不同固有雙折射no時藍相液晶盒的電壓-透過率曲線。對于不同的固有雙折射no，它們的電壓-透過率曲線非常接近。在凸起電極藍相液晶盒中，增大固有雙折射no不僅增大了克爾系數，同時也改變了感應雙折射nind的分布，有助于提高透過率和降低工作電壓。2.6.5 克爾系數的影響克爾系數的影響圖2.20是不同克爾系數時凸起電極藍相液晶盒的電壓-透過率曲線。可以預見，隨著大 液晶材料的持續發展，藍相液晶的工作電壓將進一步降低，應用也會越來越廣泛。第三章第三章 液晶技術的發展概況和發展趨勢液晶技術的發展概況和發展趨勢3.1 3.1 液晶技術的發展過

30、程液晶技術的發展過程自自19681968年第一塊液晶顯示器誕生之后，年第一塊液晶顯示器誕生之后，LCDLCD技術發展經歷了技術發展經歷了5 5個發展階段個發展階段 第一階段（1968年-1972年）： 1968年美國RCA公司研制了動態散射型液晶顯示器，1971-1972制造出動態散射型液晶手表，LCD走上實用化第二階段（1971-1984年）1971年瑞士人發明了扭曲向列型（TN） 液晶顯示器，日本廠家將其產業化。由于TN-LCD制造成本低，成為20世紀七八十年代液晶產品的主流，但是由于TN-LCD信息容量小，只能用于筆段式數字顯示及簡單字符顯示 第三階段（1985-1990年）： 1985

31、年后，由于超扭曲（STN）液晶顯示器的發展及非晶硅薄膜晶體管（-Si TFT）液晶顯示技術的發明。使LCD技術發展進入了大容量顯示的階段，即進入了信息容量顯示的膝上電腦，筆記本電腦，電子翻譯機等。 第四階段（1990-1995年）： 在有源矩陣液晶顯示器飛速發展的基礎上，LCD技術開始進入高畫質液晶顯示階段。 第五階段（1996年以后）： LCD已在筆記本電腦中普及，從1998年開始，TFT-LCD產品打入監視器市場，液晶的三大難題視角，色飽和度和亮度問題得到基本解決，性能提高的同時價格也是以5年降價3/4大幅度下降3.2 3.2 LCDLCD寬視角化技術的進展寬視角化技術的進展LCDLCD具

32、有眾多的優點，但是具有眾多的優點，但是LCDLCD有視角各向異性和有視角各向異性和視角范圍較小的弱點（離開垂直于顯示板法線方向視角范圍較小的弱點（離開垂直于顯示板法線方向觀察時，對比度明顯下降。觀察時，對比度明顯下降。對于灰度和彩色顯示，視角大時還會發生灰度和彩對于灰度和彩色顯示，視角大時還會發生灰度和彩色反轉的現象。色反轉的現象。LCDLCD視角問題是由液晶的工作原理本身決定的。液視角問題是由液晶的工作原理本身決定的。液晶分子是棒狀的，分子不同的排列方式存在著不同晶分子是棒狀的，分子不同的排列方式存在著不同的光學各向異性。的光學各向異性。對于黑白工作模式對于黑白工作模式LCDLCD，因分子排

33、列只有兩種方式，因分子排列只有兩種方式，通過調整液晶盒和光學設計，可以改善通過調整液晶盒和光學設計，可以改善LCDLCD視角特視角特性，而對于灰度顯示，因為每一種灰度都對應一種性，而對于灰度顯示，因為每一種灰度都對應一種液晶分子排列，解決起來就困難很多。液晶分子排列，解決起來就困難很多。為了改善LCD的視角特性，必須克服不同視角方向有效nd不同的現象，解決方法有： （1 1）液晶盒外光學補償法液晶盒外光學補償法 這是一種在液晶面的觀察面上加貼一片一定數值的相位差膜以改善視角特性的方法。對于AMLCD，采用無場時為亮抬，即常白（NW）模式。亮態式的透過特性與視角關系不大，而暗態的透過率與視角關系

34、是非靈敏，所以視角的補償多集中在暗態的光學補償上。由于暗態是有場太，這是液晶分子以垂直于基板表面的排列方式為主，為正性雙折射，故可用負雙折射系數的相差膜補償。而對于常黑（NB）模式，則需要用正雙折射系數的相差膜補償。(2)(2)低扭曲叫和低低扭曲叫和低ndnd設計設計LCDLCD（LTN-LCD)LTN-LCD)： LCD較窄的視角特性是由于偏離發現方向不同角度入射光線的有效nd不同形成的，因此減小LCD盒的nd可以減少nd的變化，從而改善視角特性。 但是nd的減小將使最大透過率下降，可以將液晶盒的扭曲角變小，使最大透過率恢復到原有的水平。為了提高對比度，可以加一層延遲量很小的PVA薄膜進行補

35、償。 第一種方法工藝簡單，成本較低，可擴大視角范第一種方法工藝簡單，成本較低，可擴大視角范圍，但沒有改變原有對比度曲線沿方位角的形狀。圍，但沒有改變原有對比度曲線沿方位角的形狀。這種改善視角的方法還常與其他方法組合使用。這種改善視角的方法還常與其他方法組合使用。 第二種方法的工藝和普通第二種方法的工藝和普通TN-LCDTN-LCD完全相同，不需完全相同，不需要另外增加工藝過程，因此成本較低，但是要另外增加工藝過程，因此成本較低，但是LTN-LTN-LCDLCD的視角方位性仍未根本克服，只是在原有基礎的視角方位性仍未根本克服，只是在原有基礎上得到了增寬，結果和相差膜補償類似。上得到了增寬，結果和

36、相差膜補償類似。(3)(3)改變液晶分子排列方式改變液晶分子排列方式： TNTN和和STNSTN液晶盒每個像素下面的液晶分子都是以圍繞基液晶盒每個像素下面的液晶分子都是以圍繞基板法線方向扭曲一定角度，在板法線方向扭曲一定角度，在X,YX,Y方向平移排列而成。不方向平移排列而成。不同方向入射的光線在不同液晶層面上遇到不同扭曲排列的同方向入射的光線在不同液晶層面上遇到不同扭曲排列的液晶分子，造成有效液晶分子，造成有效ndnd的不同，從而產生不同的視角的不同，從而產生不同的視角特性特性。從改變液晶分子排列方式入手，可以從根本上克服從改變液晶分子排列方式入手，可以從根本上克服LCDLCD視角較小的弱點。視角較小的弱點。多疇多疇TNTN（每個像素由多個像素組成，每個子像素都（每個像素由多個像素組成，每個子像素都有特有的扭曲排列方式，構成一個疇和相應的視角有特有的扭曲排列方式，構成一個疇和相應的視角特性）特性）非晶非晶TNTN模式（模式（-