Cell设计光学基础

1.2 1 0.8
Luminance
※光电曲线越陡越好？
0.6 0.4 0.2 0 0 1 2 3 4 5 6 7
Applied Voltage
VESA对gamma的定义：
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液晶材料对器件光学性能的影响——液晶参数选择：
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•
•
•
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no > ne
no < ne
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•
单轴晶体与双轴晶体：单轴晶体 （方解石晶体、石英、红宝石、冰等）、双轴晶体（云母、 蓝宝石、橄榄石、硫黄等）等等。 横波：质点的振动方向与传播方向相互垂直。光是横波。
•
E
H
•
c
偏振光：如果光在传播过程中，只存在某一确定方向的振动，这种光称为线偏振光或完全 偏振光，简称偏振光。 δ＝0或
BEW: Blurred Edge Width
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液晶材料对器件光学性能的影响——响应时间：
How to improve MPRT： 1. LC material 2. Overdrive 3. Double Frame
BenQ 24寸PVA液 晶显示器，关背光
G Gate Line
D S Data Line
Pixel
Aperture
Black Matrix
Drain Source
TFT channel
Pixel electrode
Data Line
Gate Confidential
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TN type TFT_LCD scanning: Charging time VS. holding time, frequency
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液晶材料对器件光学性能的影响——色度：
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4. 色彩学在TFT_LCD液晶显示中的应用
• 光度学(Photometry)： 研究光的发射、传播、吸收和散射等过程，特别针对人眼可感知的光能量计量的科学。 黑体： 完全吸收任何外来波长的辐射的物体。吸收比始终为1。辐射特性可以由普朗克公式来描述：
通常意义上的响应时间Tr+Tf：
tr(上升时间, ton)表示液晶材料在施加电压后透光率由10%增加到90%的时间，tf(下降时间, toff)表示去掉电压后液晶材料透光率从90%减少到10%的时间。
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液晶材料对器件光学性能的影响——响应时间：
GTG RT： 灰阶响应时间(GLRT)就是面板在灰阶转换时，即液晶分子在两个不同透光状态(即不同灰阶) 之间转换时，所需要的转换时间.
例：平行光垂直入射到光轴平行界面的单轴负晶体上： AAo’, AAe’，BBo’, BBe’ 即为折射光，由惠更斯作图法可以看出，折射光的方向和入射光方 向相同，但o光,e光速度不同。
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在液晶盒的关态，从盒下表面出射光线为线偏振光，光在盒内扭曲 旋光需满足的条件为：
Δn是折射率各向异性， 为液晶分子的倾角平均值，d为液晶 层厚度， 为扭曲角 TN盒，光在盒内扭曲光需满足的条件变为：
Δnd>>λ/2被称为莫根条件，例如：d=3um，Δn=0.15，所以 Δnd=0.45um，满足莫根条件。 在莫根条件满足时，关态TN液晶盒内液晶分子形成的是一种扭曲结 构。当对两块玻璃片上的电极加一定大小的电压后，形成垂直于基 板方向的电场，由于Δε>0，液晶分子将随电场方向排列，扭曲结构 消失，导致旋光作用消失。
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Conf响应时间：
影响响应时间的因素：电压、旋转粘 度，介电各向异性、gap…
※CRT显像原理 ? 视觉残留、空间混色 Motion Blur
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液晶材料对器件光学性能的影响——响应时间：
0 0 64 128 191 255 1.2 1.2 1.2 1.5 9.3 9 14.9 18.2 16.8 24.4 64 19.1 128 21.1 19.7 191 22.4 20.2 20.2 255 4.3 4.3 4.4 4.7
Note: 1. 改善GTG——Overdrive; 2. GLRT不能完全消除Motion Blur: (a) 无法对所有灰阶都进行OD; (b) Hold-type的特性.
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液晶材料对器件光学性能的影响——响应时间：
MPRT： 运动图像响应时间(Moving/Motion Picture Response Time)是屏幕在播放动画时，人眼会 观察到的模糊程度。
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液晶材料对器件光学性能的影响——响应时间：
为什么液晶显示存在flicker的问题？ 液晶分子直流特性：不能够一直固定在某一个电压不变，不然时间久了，即使将 电压取消掉，液晶分子会因为特性的破坏而无法再因应电场的变化来转动，以形 成不同的灰阶。所以每隔一段时间，就必须将电压恢复原状，以避免液晶分子的 特性遭到破坏，但是，要长时间显示相同画面怎么办？
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惠更斯作图法：
例：平行光垂直入射到光轴垂直界面的单轴负晶体上： AA’，BB’即为折射光，由惠更斯作图法可以看出，光沿着光轴传播时，折射光和入射光在 同一直线上，o光,e光不分开。
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惠更斯作图法：
新员工培训 Cell光学基础介绍
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开发1部 Cell设计科 向贤明 2010年 07月 20日
合肥京东方光电科技有限公司
Contents
TN Type TFT_LCD液晶显示基本原理 TN Type TFT_LCD液晶显示的条件与光学性质 TN Type TFT_LCD液晶材料特性以及对器件光学性能的影响 色彩学在TFT_LCD液晶显示中的应用 常见几种液晶显示模式 Jones Matrix of TN Type TFT_LCD
1. 2. 3. 4. 5. 6.
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1. TN Type TFT_LCD液晶显示基本原理
常白型TN液晶显示：
（被动发光器件）
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TN type Active Matrix TFT_LCD pixel (Cst on common)：
LC type Mj08412 Cell gap (um) 23 Area (mm2) 113 Volatge (V) Capacitance (pF) 0 155.390000 0.2 155.390000 0.4 155.350000 0.6 155.290000 0.8 155.360000 1 155.420000 ……. ……..
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TN液晶盒穿透率特性及应用：
u=2△nd/λ
※为什么TN通常是Normally white ?
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3. TN Type TFT_LCD液晶材料特性以及对器件电光特性的影响
液晶液体的流动性和晶体的各向异性； 液晶分类： • • • 按形成方式分类：热致液晶(浓致液晶、两性液晶…)； 按几何形状分类：棒状分子(条状、碟状…)； 按分子大小分类：小分子(高分子) ※为什么液晶显示器要用TN液晶 ? 理想液晶材料应具备的性能： • 对光、热、化学试剂的稳定性； • 较宽的向列相温度范围； • 较大的介电各向异性； • 合适的折射率各向异性； • 粘度小； • 高阻抗；
( no − ne ) d
= (2k + 1)λ / 4
二分之一波晶片（简称λ/2片），光程差满足：
(no − ne )d
= (2k + 1)λ / 2
= δ 相位差满足：
(2k + 1)π
•
快轴：传播速度快的光的振动方向（轴）。负晶体的e轴，正晶体的o轴。
•
慢轴：传播速度慢的光的振动方向（轴）。负晶体的o轴，正晶体的e轴。
300.0 250.0 200.0
capacitance
150.0 100.0 50.0 0.0 0 2 4 6 Voltage 8 10 12
Ɛ ~>变量
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液晶材料对器件光学性能的影响——flicker：
各个灰阶有不同的feed through电压~，Vcom怎么选择？ ？？中间阶调？？ ※为什么在中间阶调调Vcom/flicker？ ※ 怎么减小feed through电压的影响？
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液晶材料对器件光学性能的影响——视角：
液晶显示器从不同角度观察，其对比度存在差异。导致对 比度视角依赖性的原因是因为液晶双折射的视角依赖性：
光学补偿原理：
WV film--Fuji film
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液晶材料对器件光学性能的影响——flicker：