液晶基礎(chǔ)知識(shí)1

1、液晶基礎(chǔ)知識(shí)1、今天我們將要討論的是關(guān)于液晶的基礎(chǔ)知識(shí)。2、我們先大致了解一下液晶分子，然后仔細(xì)研究一下使液晶工作的電特性和 光特性：先講電介質(zhì)的各向異性；再談液晶對(duì)電場的響應(yīng)；之后是液晶分子的雙折 射光學(xué)特性；然后是偏光鏡，最后再了解一下三種最具商業(yè)價(jià)值的工作模式：扭曲 向列型、IPS、MVA。4、液晶分子有很多種，這是其中的一種?？傮w上講，在一個(gè)液晶面板中由是 很多種液晶分子組成的混合物，提供許多附加的特性，但本質(zhì)上都是一個(gè)具有堅(jiān)硬 頭部和柔韌尾部的長圓柱體分子。它堅(jiān)硬的頭部在室溫下是結(jié)晶態(tài)，但由于那個(gè)柔 韌的尾部在室溫下的擺動(dòng)阻止液晶分子凝結(jié)成為固體。這種結(jié)構(gòu)賦予它與眾不同的 熔融特性，

2、它是介于晶體和液體之間的狀態(tài)。5、液晶有許多種類，這里的幾種是最主要的，近晶型、膽甾型和向列型。我 們將主要的精力集中在向列型液晶上，就是右邊的這種。它是到目前為止用在顯示 技術(shù)上最重要的原材料，包括扭曲向列型、IPS和MVA模式。6、向列型液晶的排列：如圖中左側(cè)的這幅圖所示：這是一個(gè)橢圓柱形的液晶 分子。它可以在任何方向平移，它可以如圖所示柢軸方向自由的向前或向后的橫 向移動(dòng)，包括紙面所示的向上和向下以及向里和向外的方向。它甚至可以在長軸方 向旋轉(zhuǎn)。它在圖中y軸和z軸方向不可以自由的擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。它被它鄰近的分子所限 制。這個(gè)分子所有的鄰近都是順著它排列的，當(dāng)它試圖荷和z方向擺動(dòng)時(shí)，會(huì)撞到 它

3、的鄰居，所以受到了限制。這就是基本的模型，你所看到的這些是它的液體方面的特性。首先，它可以在任何方向平移，它可以在其中的一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，但在另外兩個(gè) 方向的旋轉(zhuǎn)被限制，這就決定了它的晶體特性，所以它是液晶，在兩者之間的混合 物。7、現(xiàn)在讓我們討論一下液晶分子的電特性模型。分子在電場中通常會(huì)充電， 之后被極化。在電場的影響下分子產(chǎn)生的特殊電子云分布會(huì)使分子產(chǎn)生形變。當(dāng)對(duì) 分子加一個(gè)橫向的電場，它將會(huì)極化。對(duì)于各向同性的介質(zhì)，在各個(gè)方向的極化是 相等的，不會(huì)考慮電場的方向性?？梢缘玫较嗤臉O化結(jié)果，所以這個(gè)極化結(jié)果在 這幅圖中稱為P。它是一個(gè)矢量，充電后最終得到一個(gè)對(duì)準(zhǔn)電場方向的正、負(fù) 兩極。有些分

4、子可以極化，幾乎所有分子的極化在不同方向是不同的，但通常在一 種液體或非晶體中，所有的分子是隨機(jī)指向任何方向的，所以總體上得到一個(gè)各向 同性的結(jié)果。8、但是在晶體中可以得到各向異性的結(jié)果。在三個(gè)有效方向中可以得到其中 一個(gè)方 向的極化效果好于另 外兩個(gè)方向。Two of them, its going to turn out to averagetogether, well see that in a minute.你能看到的是：當(dāng)電場方向平行于長軸方向時(shí)，分子的極化效果非常的好；但當(dāng)電 場方向平行于分子短軸方向時(shí)，它的極化效果并不是很好。這就是引起液晶許多特 性的電介質(zhì)各向異性。9、它是怎樣

5、工作的呢？當(dāng)一個(gè)液晶分子可以自由的旋轉(zhuǎn)，它有一個(gè)主要軸和 兩個(gè)次要軸。分子的旋轉(zhuǎn)允許它的兩個(gè)次要軸相互平均，這就是這副圖試圖展示給 你的：垂直介電常數(shù)是兩個(gè)垂直介電常數(shù)的平均值。它可以極化，并且它通常是極 化的，這兩個(gè)中的一個(gè)稍微好于其它的方向。但是因?yàn)樗淖杂尚D(zhuǎn)，它的平均化， 使得它實(shí)際上具有兩個(gè)介電常數(shù)，這就是液晶分子所具有的特性。這個(gè)階電常數(shù)是 g，或者是平行于長軸的g mallei，或者是垂直于長軸的& perpendicular。10、那么現(xiàn)在我們?cè)撛鯓幼瞿?？首先，我們認(rèn)識(shí)到這個(gè)分子在電場中會(huì)經(jīng)歷轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)樗陂L軸方向的極化要 好于其它方向。我們來看轉(zhuǎn)動(dòng)是怎樣產(chǎn)生的。在這種情況下，

6、當(dāng)這個(gè)分子稍微橫向 于電場時(shí)，由于分子極化，其中一端會(huì)帶正電，并且由于庫侖力qE）的作用，會(huì) 被吸引到電場的負(fù)極方向。相反的，分子的負(fù)極一端會(huì)被吸引到電場的正極。這就 會(huì)造成分子的轉(zhuǎn)動(dòng)。事實(shí)上，由于有兩個(gè)介電常數(shù)、兩個(gè)極化軸，將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的競爭。所以會(huì)產(chǎn) 生一個(gè)使長軸平行于電場方向的轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)使短軸平行于電場方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于長 軸方向極化效果更好，所以這個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)獲勝。11、在這幅圖中可以看到一個(gè)你所期待的描述轉(zhuǎn)動(dòng)的公式。我們來看詳細(xì)資料： 首先，要依靠兩個(gè)介電常數(shù)的不同。如果兩個(gè)軸的介電常數(shù)是相同的，那就不會(huì)得 到轉(zhuǎn)動(dòng)效果，因?yàn)樵噲D從兩個(gè)方向拉它的力相同，而最后只能得到都拉不動(dòng)的結(jié)果

7、。 知道了這個(gè)結(jié)論后，就可以推出兩個(gè)方向的介電常數(shù)的差別越大，兩個(gè)方向的極化 矢量差別就越大，在相同電場下得到的轉(zhuǎn)動(dòng)就越多。這樣，我們可以通過擴(kuò)大兩個(gè) 介電常數(shù)的方法以低電壓驅(qū)動(dòng)液晶。插一句：液晶有溫度依賴性：當(dāng)溫度升高后液晶分子的擺動(dòng)會(huì)更多，順便提一 下，當(dāng)溫度升高過多，液晶會(huì)旋轉(zhuǎn)而變成液體，這個(gè)溫度稱為清亮點(diǎn)。在低于清亮 點(diǎn)高于結(jié)晶溫度時(shí)，液晶是在一個(gè)中間狀態(tài)，當(dāng)溫度上升后它有了更多的擺動(dòng)，致 使有效介電常數(shù)g下降。所以液晶有一定的溫度依賴性。同時(shí)我們可以從這個(gè)等式 中看到它依賴于電場強(qiáng)度的平方。這是一個(gè)重要的結(jié)論。它意味著液晶的極化不 取決于電場的極性。因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)取決于電場的平方，所以無論

8、電場的分布是從上到下 還是從下到上，都會(huì)得到同樣的結(jié)果。它說明我們可以將這些轉(zhuǎn)動(dòng)都平均，我不仔細(xì)講這里了，但大體上我們可以認(rèn)為液 晶依賴于均方根值。它的轉(zhuǎn)動(dòng)可以由施加的電場強(qiáng)度的均方根值得出。因此，因?yàn)橐壕Ц袘?yīng)電場，液晶分子的排列、轉(zhuǎn)動(dòng)取決于施加電壓的平方或均 方根值。這是一個(gè)重要的特性，因?yàn)槲覀兛梢酝ㄟ^對(duì)液晶施加正極性和負(fù)極性的電 壓而得到相同的轉(zhuǎn)移特性。下面我們將要細(xì)致的討論光學(xué)傳輸特性，但是它的響應(yīng)不依賴于電壓的極性， 我們能夠改變電壓的極性，這就意味著可以使施加于液晶電壓的直流分量為零。這 就可以使懸浮在純凈液晶中微粒變純，但是通常會(huì)有一些離子的存在而不純。and that keeps

9、 particles that are suspended in this intended to be pure liquid crystal,這些離 子是由于電離產(chǎn)生的。電離的結(jié)果使會(huì)影響電光特性曲線，會(huì)產(chǎn)生稱之為“圖像暫留”或“圖像保持” 的現(xiàn)象。最終我們看到的是角度關(guān)系而影響畫質(zhì)。顯然，由于電場使得分子的角度轉(zhuǎn)動(dòng)。特殊情況是，當(dāng)分子順著電場時(shí)，不會(huì) 發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；而當(dāng)它垂直于電場時(shí)也不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。所以，需要給分子一個(gè)預(yù)傾角， 使得較大的極化矢量，那個(gè)長軸，當(dāng)它加上電壓時(shí)具有產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)有力的轉(zhuǎn)動(dòng)。 這些要素是理解液晶特性的重要要素。12、現(xiàn)在，我描述了為了使液晶分子轉(zhuǎn)動(dòng)需要什么：施加一個(gè)外部

10、電場我們可 以使液晶分子轉(zhuǎn)動(dòng)。但什么可以使液晶恢復(fù)？它是一個(gè)彈性系統(tǒng)，分子有一個(gè)穩(wěn)態(tài)位置，必須增加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩使它偏離穩(wěn) 態(tài)位置。向列型液晶在穩(wěn)態(tài)位置就像雪茄放在盒子里一樣，有三個(gè)彈性常量確保它 固定在這個(gè)位置，液晶分子在電場作用下發(fā)生形變后，這三個(gè)彈性常量使液晶分子 恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)位置。13、這三個(gè)彈力是：彎曲、扭曲、張力。由這張圖可以看到這三個(gè)彈力。 你可以想象一下，將一條液晶分子彎曲，它會(huì)像一條橡皮一樣彈回到原來的位置。 你同樣可以想象將它扭曲，也會(huì)彈回原來的位置。對(duì)于張力不容易想象，但如果你 可以試著拉一條橡皮使它分離，這就是張力。這三個(gè)彈性常量是使被外部電場轉(zhuǎn)動(dòng) 的液晶分子恢復(fù)穩(wěn)態(tài)的恢復(fù)

11、彈力。由此我們可以很合理的理解一個(gè)液晶分子如何在外部電場作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，之后又 在沒有外部電場的情況下恢復(fù)到它的初始位置的。14、但是我們?nèi)绾问顾@示？現(xiàn)在我們就必須先將分子電特性模型放在一邊， 來研究一下光學(xué)領(lǐng)域，即電光傳輸特性。15、我們先回顧一下折射。當(dāng)光線穿過一種材料，由于折射率的關(guān)系，它的傳 播速率會(huì)變化。有傳播速率慢的材料也有傳播速率快的材料，這個(gè)原理在光學(xué)上用 來改變光線傳播方向。有一個(gè)界面，在界面一邊是低折射率的材料，如空氣；另一邊是高折射率的材 料，如玻璃。可以讓光線從界面上穿過，一部分光線的速率不變，另外一部分光線 的速率下降，并引起光線傳播方向的改變。但這并不是我們用在液晶上

12、的，我們使 用的是偏光面。首先我們先了解一下光通過一種材料時(shí)的它的波長變化。在這幅圖中我們可以看到從兩個(gè)相同光源發(fā)出的兩束相干光波通過折射率為 N0的材料，它們是同頻同相的。在這幅圖上部的這束光彌方向通過折射率為山的 材料；在下部是同樣的光波通過折射率為口2的材料。當(dāng)它們從折射率為n1和n2的材 料中傳出，回到原來的材料中。這時(shí)你注意到了什么？如果你仔細(xì)看的話？光線通 過界面時(shí)的點(diǎn)不同。換句話說，上下兩個(gè)波形在穿過界面時(shí)的相位是不同的。這個(gè)相位的不同正是我們用在液晶方面的。我們想說的是它有一個(gè)不同的光學(xué) 軌跡。也就是說，如果光學(xué)軌跡相同，則相位是相同的。我們假設(shè)在兩個(gè)波長不同 的光波中，其中一

13、個(gè)的光學(xué)軌跡長或短于另外一個(gè)，就能得到不同的相位。16、現(xiàn)在，讓我們?cè)倩仡^談一下液晶分子。就像我們前面說過的，液晶分子有 三個(gè)軸方向的介電常數(shù)，其中兩個(gè)的介電常數(shù)近似的相等。對(duì)于穿過液晶分子光波 的波長具有同樣的原理。兩個(gè)方向的折射率是不同的，沿著長軸方向的折射率要比 沿著短軸方向的折射率大。就像介電常數(shù)一樣，我們將這種現(xiàn)象稱為雙折射現(xiàn)象。 液晶分子具有兩個(gè)折射率，在電學(xué)領(lǐng)域我們稱為電介質(zhì)的各向異性，而在光學(xué)領(lǐng)域 我們稱為雙折射。無論如何,當(dāng)光波穿過時(shí)，在不同方向具有不同的速率這是液晶 分子的一種自然屬性。我們將要利用這種性質(zhì)來旋轉(zhuǎn)偏振光的偏振面。17、讓我們先來了解偏振光是如何穿過一種介質(zhì)的

14、。偏振光的意思是指光波的 振動(dòng)方向是沿著一個(gè)軸振動(dòng)的。光波的振動(dòng)分為電場分量和磁場分量，在這里我們 只對(duì)它的電場分量感興趣，我們僅需要注意光的這種電場特性。偏振光的振動(dòng)只在一個(gè)方向，也就是僅在一個(gè)偏振面上。如果將這個(gè)偏振面注入到 一種具有慢速軸和快速軸的介質(zhì)中，這個(gè)偏振面就會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)。我們可以將電場分 量分為快速軸方向和慢速軸方向的兩個(gè)矢量。由于快速軸的競爭能力強(qiáng)與慢速軸， 所以就會(huì)將偏振面旋轉(zhuǎn)。這副圖想要說明的是，當(dāng)光波最初進(jìn)入這種介質(zhì)時(shí)，它的 振動(dòng)方向是一45，而當(dāng)它通過這種介質(zhì)后，它的振動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)到了+45，當(dāng)它 射出這種介質(zhì)時(shí)它的偏振面旋轉(zhuǎn)了90。所以，具有快、慢兩種折射率的介質(zhì)，具

15、有雙折射現(xiàn)象，它能夠旋轉(zhuǎn)偏振面。18、現(xiàn)在讓我們了解一下白色隨機(jī)偏振光。從白熾燈泡或者其他光源發(fā)出的光 波都是在所有方向振動(dòng)，具有所有方向的偏振角度。我們需要使用的僅是其中的一 個(gè)偏振角度。我們可以用偏光片使在所有方向振動(dòng)的光波變?yōu)橹辉谝粋€(gè)方向振動(dòng)的 偏振光。現(xiàn)在我們看一下偏光片的效果。偏光片僅能通過一個(gè)振動(dòng)方向的光，換句 話說，它會(huì)讓一個(gè)振動(dòng)方向的光波通過而吸收與它的振動(dòng)方向垂直的光波。19、換句話說，線性偏光片會(huì)讓在一個(gè)方向振動(dòng)的光通過而吸收與它的振動(dòng)方 向成90的光波?？梢詫⑷我夥较蛘駝?dòng)的光波分為平行和垂直于偏振方向的兩個(gè)分 量，平行分量會(huì)通過偏光片而垂直分量會(huì)被偏光片吸收。這幅圖中所展

16、示的就是相 對(duì)偏光片偏振方向來說是不同振幅不同振動(dòng)方向的光波通過偏光片后只有平行于 偏光方向的分量通過。理論上會(huì)有50%的光通過而有50%的光被吸收。但實(shí)際上， 只有接近42%的光透過。對(duì)于LCD，我們首先需要做的，是由一個(gè)背光系統(tǒng)產(chǎn)生白 光，讓這些白光通過偏光片，會(huì)有50%以上的光被吸收。20、用這種方法我們就可以制作一個(gè)顯示器了：我們要有一個(gè)在所有方向振動(dòng) 的白色光源，讓它通過一個(gè)線性偏光片后變成僅在一個(gè)方向振動(dòng)的線性偏振光。這 種線形偏振光是將自然光變?yōu)榫€形偏振光的。在這種光波中，少于初始值50%的光 波通過偏光片。之后進(jìn)入一種具有雙折射性質(zhì)的介質(zhì)中。這種介質(zhì)具有慢速軸和快 速軸。當(dāng)光波

17、進(jìn)入這種介質(zhì)后，會(huì)有沿著慢速軸方向的分量和沿著快速軸方向的分 量。當(dāng)光波穿過這種介質(zhì)后，我們就會(huì)看到前面講過的偏振面的旋轉(zhuǎn)。光波在進(jìn)入 介質(zhì)前的偏振面是線形偏光片的方向，但由于液晶這種具有雙折射性質(zhì)的作用，當(dāng) 它射出液晶層之前，它的偏振面方向已經(jīng)被液晶旋轉(zhuǎn)了一定的角度。這時(shí)，如果液 晶層的另外一端有一個(gè)在光學(xué)上稱之為檢偏片的偏光片，光波的一部分就會(huì)被吸 收。同樣也可以將光波分為兩個(gè)相互垂直的分量，一個(gè)分量平行于檢偏片的方向， 另外一個(gè)分量垂直于它。當(dāng)然，垂直于檢偏片方向的分量會(huì)被吸收，而另外一個(gè)分 量通過了檢偏片。由此我們得到了通過第二個(gè)偏光片的光波，這個(gè)光波的振動(dòng)方向 與初始的振動(dòng)平面相同，

18、但由于部分被吸收，它的振幅降低了。由此可知，如果我們想辦法將光波在液晶層旋轉(zhuǎn)的角度調(diào)制為90，那么光波 將會(huì)在第二片偏光片處被完全吸收，從外面看起來就是暗場。如果完全不旋轉(zhuǎn)光波 的偏振面，那它會(huì)完全透過第二個(gè)偏光片，從外面看起來就是亮場?？刂破衩嫘?轉(zhuǎn)角度的就是具有雙折射性質(zhì)的液晶層，是液晶層相對(duì)光波傳播方向的排列方式。21、現(xiàn)在讓我們看一看如何構(gòu)造一個(gè)液晶顯示系統(tǒng)。在這副圖中是液晶層的表 面，這里具有液晶的取向結(jié)構(gòu)。這個(gè)取向?qū)邮窃谝粚佑袡C(jī)高分子薄膜（聚酰亞胺） 上，用絨布類材料高速摩擦得到的?？梢詫⑺胂鬄橐恍┎郏@些槽有的很寬，并 不起作用，但有些槽的寬度與液晶的寬度是相近的，這樣就可以

19、起到將液晶分子固 定取向的作用。之后就是制造一層液晶，將液晶灌注到取向?qū)拥谋砻妫壕У拈L軸 會(huì)自然的對(duì)準(zhǔn)取向?qū)由夏Σ脸鰜淼姆较?。這個(gè)將液晶分子固定取向的過程是制造液 晶顯示器的第一步。現(xiàn)在，這個(gè)附加層固定在表面后，向列型液晶層就建立起來了。 下一層液晶分子將要鋪在這層液晶上面。就像這樣，第一層液晶分子以固定的取向 鋪在取向?qū)由希诙右壕Х肿愉佋诘谝粚由?，逐步積累，形成一個(gè)立體的液晶層， 形成了這種向列型規(guī)則。22、現(xiàn)在來看一看扭曲向列型液晶顯示器的結(jié)構(gòu)。在底部將液晶分子對(duì)準(zhǔn)取向 層的表面，分子的長軸的方向是垂直于紙面的。而在頂部液晶分子有了 90。的扭曲， 它的長軸方向是平行于紙面的。這里我

20、們不過多的討論這個(gè)90的扭曲。這個(gè)扭曲 屬于力學(xué)的扭曲，不是偏光面的旋轉(zhuǎn)。從這幅圖中可以看出，可以將這個(gè)空間劃分出不同的區(qū)域，可以用電場控制每 一個(gè)區(qū)域，這些不同的區(qū)域稱之為象素或者叫子象素。可以將彩色濾光片放在每個(gè) 子象素的后面，當(dāng)光透過時(shí)，可以得到不同的顏色。當(dāng)放上紅、綠、藍(lán)三種顏色的 濾光片后，就可以組成全彩色的顯示器了。23、從這副圖可以看到液晶分子對(duì)準(zhǔn)取向?qū)?，并沒有扭曲。但是你可以想象到 經(jīng)過摩擦的取向?qū)邮挂壕幽軌蝽樦∠虿叟帕?。兩個(gè)表面有45的交叉，所以偏 振角度與液晶分子的夾角是45。所以光波射入液晶層后，由于順著長軸振動(dòng)的分 量和順著短軸振動(dòng)的分量的不同，使得偏振面旋轉(zhuǎn)了90

21、。當(dāng)光波通過底部透過液 晶層后，隨著偏光片方向的不同，光波要么透過要么停止。由于我們讓上、下兩個(gè) 偏光片的方向相互垂直，當(dāng)光波通過液晶層被旋轉(zhuǎn)了 90。后，通過了第二個(gè)偏光片， 這種模式成為常亮模式。這種模式下，在未加電場的情況下，液晶分子處于穩(wěn)態(tài)位 置，它將光波旋轉(zhuǎn)了90，讓光波通過。24、在另外一種狀態(tài)下，當(dāng)我在兩層偏光片之間加上電場之后，就可以使液晶 分子豎直起來，垂直于偏光片。這樣，就不會(huì)發(fā)生雙折射，進(jìn)入液晶層的光波就不 會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)。由于光波的偏振面沒有發(fā)生旋轉(zhuǎn)，所以光波在通過液晶層到達(dá)第二個(gè) 偏光片后就會(huì)被完全吸收，這樣從外面看來就是暗場。所以我們就得到了兩種情況， 第一種情況下，光

22、波透過，是亮場；第二種情況下，光波被吸收，是暗場。由此我 們就可以做成一個(gè)顯示器件了，可以對(duì)顯示器上的某個(gè)區(qū)域進(jìn)行控制，讓它透過或 吸收，讓它變成亮場或暗場。通過R、G、B濾色片，我們就可以通過吸收不同波長 的光波，來顯示出不同色彩，讓液晶顯示器不僅能夠顯示黑和白，還能夠顯示出不 同的顏色。另外當(dāng)我們可以尋找到一些中間點(diǎn)，可以是一部分光波被旋轉(zhuǎn)而另一部 分不旋轉(zhuǎn)，就可以作出有不同灰階的顯示器。25、現(xiàn)在讓我們回頭仔細(xì)看一下扭曲向列型液晶。如前所述，將取向?qū)幽Σ梁螅?靠近它的液晶就會(huì)順著它排列。在另外一端，將摩擦的方向垂直于前一層，靠近這 一層的液晶會(huì)順著這個(gè)方向排列。而液晶分子就會(huì)在兩層之間自

23、動(dòng)的旋轉(zhuǎn)90。另外要做的一件事就是要在取向?qū)由显O(shè)置一定的預(yù)傾角?；仡檮偛胖v的分子的 轉(zhuǎn)動(dòng)狀況，為了讓沿著長軸和短軸的分量的合力能夠使分子轉(zhuǎn)動(dòng)，需要使分子的初 始角度與電場間的角度不是零。這個(gè)預(yù)傾角不僅起這個(gè)作用，還可以使液晶分子能 夠更快的對(duì)電場響應(yīng)。26、扭曲向列型液晶是顯示器件的一個(gè)創(chuàng)新，但它并不完美，它的視角并不好， 如果能夠使它的視角有所改善，它將會(huì)有更多的應(yīng)用。但是這正是扭曲向列型相對(duì) 于非扭曲向列型的功能差別所在，它產(chǎn)生了寬視角。如果我們將視角看為一種功能，視角，就是指當(dāng)你可以正常觀看畫面的角度，當(dāng)你超過這個(gè)角度去觀看，就會(huì) 發(fā)現(xiàn)本來的亮畫面變暗了；本來的暗畫面變亮了。同樣，灰階也

24、會(huì)變化，不再是你 想要呈現(xiàn)的那個(gè)灰階了。這是液晶一個(gè)不受歡迎的特點(diǎn)。由于它平面顯示、高亮度以及全彩色的特點(diǎn)，液晶顯示是一種很好的顯示器。 但由于它的視角問題使得它并不理想。我們可以通過損失垂直視角來改進(jìn)水平視 角。對(duì)同一個(gè)顯示器，當(dāng)觀察點(diǎn)在垂直方向移動(dòng)時(shí)，會(huì)有不同的效果。將顯示器垂 直向上移動(dòng)時(shí)，所有中間灰階和最暗階的亮度都會(huì)升高，但不包括最亮階。也就是 說，將顯示器下移，所有灰階會(huì)變暗；將顯示器上移，所有灰階會(huì)變亮。所以，隨 著視角的變化，會(huì)有很大的亮度不穩(wěn)定性，這是由對(duì)顯示器的定向來決定。我們可 以通過損失垂直視角來增大水平視角。如果你有筆記本電腦，你會(huì)注意到這個(gè)特性 的。如果我將筆記本電

25、腦放的很低，畫面會(huì)很暗；而當(dāng)我將它抬高后，會(huì)變亮。這 樣可以得到一個(gè)比較滿意的適中的角度。液晶的視角是一個(gè)重要的特性，因?yàn)樗拇嬖?，限制了它在許多場合的應(yīng)用。 它能夠比較好的應(yīng)用于筆記本電腦。如果沒有這種全彩色平板顯示器件，就很難做 出這么小的電腦來。所以不得不在這方面做出一些讓步.但是，當(dāng)我們想做大尺寸 的顯示器或者大屏幕的液晶電視的時(shí)候，那些非常挑剔的人就會(huì)說：“我想要一個(gè) 高質(zhì)量的顯示器”。28、這個(gè)是觀看時(shí)合適的距離，18英寸或者20英寸。大屏幕的會(huì)有一個(gè)完全不 同的視角。這個(gè)視角意味著做不到一一對(duì)于每種顏色、每個(gè)點(diǎn)來說，做的完全一樣 的亮度是不可能的。因?yàn)椴噬怯蒖/G/B三基色組成

26、的，當(dāng)視角增加時(shí)，很難讓每 種顏色保持穩(wěn)定,所以不同視角的亮度一致性差會(huì)帶來顏色的失真。為了補(bǔ)償這種 不穩(wěn)定性進(jìn)行了許多的努力。29、我們先對(duì)怎樣進(jìn)行改進(jìn)了解一點(diǎn)原理。對(duì)于液晶來說，在不同的視角下會(huì) 有不同的光學(xué)路徑。我們想做的就是使不同視角下的光學(xué)路徑相同，就是讓不同視 角下光波的偏振面相同，就得到了一個(gè)均勻的顯示器。具體實(shí)施的，就是構(gòu)建一個(gè)與TN型互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)與TN型一前一后的排列。如圖中所 示，將一個(gè)左手扭曲型和一個(gè)右手扭曲型結(jié)合起來，就可以得到互相補(bǔ)償，消除了 視角問題。但是，在上面一層和下面一層間的界面不可能無限制的變薄。它是由兩層玻璃 組成的，在不加層的情況下是無法使液晶變厚的。當(dāng)它

27、工作時(shí)，必須經(jīng)過一段較長 的距離，要想從中得益必須要付出很大的代價(jià)。很顯然，這種做法是不可行的。30、對(duì)于TN型液晶，還有一種做法就是用一種成為負(fù)極性延遲薄膜的物質(zhì)貼 在液晶層的下面。這樣就可以增大視角。加上這種稱為延遲器的補(bǔ)償薄膜，它是具 有雙折射性質(zhì)的材料，它相對(duì)液晶來說是負(fù)極性的，會(huì)將偏轉(zhuǎn)面向相反的方向旋轉(zhuǎn)。 這樣就增大了視角。這種方法應(yīng)用于15英寸和17英寸的顯示器上。因?yàn)檠a(bǔ)償膜是負(fù) 極性而液晶是正極性的，將它們疊加后改變了雙折射。但這種調(diào)制雙折射的方法， 對(duì)于灰階的視角擴(kuò)展的作用相對(duì)還是比較窄的。31、32、33、我們要使接近黑色的灰階的視角擴(kuò)展，這樣可以有效的提高顯示 器的對(duì)比度，

28、這種方法對(duì)于17英寸的顯示器來說，具有很好的性價(jià)比。但是對(duì)于大屏幕的顯示器和液晶電視來說，這種方法就不合適了。而另外兩種 解決這個(gè)問題的方法已經(jīng)發(fā)展起來了。其中之一就是IPS模式，IPS模式不同于TN型液晶。在這種模式中，所有的液 晶分子都指向同一個(gè)方向。這個(gè)方向與一邊的偏光片的方向平行而與另一邊偏光片 的方向垂直。在這種模式下，與TN型不同之處，液晶分子始終都是平行于偏光片的，所以 稱為平面控制模式。當(dāng)施加了一個(gè)平面電場后，就可以使偏振面也就是液晶分子在 一條帶中旋轉(zhuǎn)，所以在右手旋轉(zhuǎn)這一邊所施加的電場要更強(qiáng)烈一些。這樣就可以使 下半部分的液晶分子由穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)90到垂直態(tài)；而上半部分由垂直態(tài)旋轉(zhuǎn)

29、90回到 穩(wěn)態(tài)。這樣，上下兩部分將會(huì)相互補(bǔ)償。本質(zhì)上，我們所做的就是讓上下兩半部分 精確的相互補(bǔ)償。IPS模式理論上在各級(jí)灰階下對(duì)通過液晶的光波都進(jìn)行了補(bǔ)償，是一種本質(zhì)上 的修正方法。但是，這種方法也有缺陷，因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)，所以就多討論一下。理論上，理想化的平面控制模式材料可以完全補(bǔ)償光學(xué)路徑。我們先來看看IPS模 式的制造技術(shù)。如圖所示，左右兩個(gè)電極是排列在液晶的同一側(cè)的。當(dāng)沒有施加電 場時(shí)，所有的分子都指向同一個(gè)方向。當(dāng)在兩個(gè)電極間施加了電場之后，你所看到 的就是之前那幅圖中實(shí)施所示的，液晶的排列分為上下兩部分。34、但因?yàn)殡姌O是排列在同一側(cè)的，就會(huì)帶來一些損失。由于電極是不透明的， 所以電極部分就不能夠透過光。這樣，就會(huì)影響到開口率。如果想得到同樣的亮度， 就需要更亮的背光燈。35、另外一種寬視角技術(shù)稱為垂直取向技術(shù)。自始至終我都談到過液晶分子的長軸方向的偏振要好于短軸方向。但是，有可 能使液晶的短軸方向的偏振好于長軸方向，這種稱為垂直取向。36、如果具有了垂直取向的液晶，就可以制造出具有商業(yè)價(jià)值的產(chǎn)品，具有不 同變量的MVA模式。我們需要做的就是讓所有的分子站立起來。在靜止?fàn)顟B(tài)下， 使雙折射參數(shù)中較低的那個(gè)的方向（長軸）平行于光波方向。這樣就使分子站立起 來，使它具有不同的垂直特性。當(dāng)然，我們需要使它具