资料总结-FFS课件

IPS（In-PlaceSwitching）和FFS(FringeFieldSwitching)比较电场分布:

电极分布不同,电场方向不同(vs),电场有效面积不同FFS(Cst)>>IPS(Cst)

FFSCst由1stITO&2ndITO组成.1stITO是Box形状,面积大.因此FFS产品只能采用Cstoncommon.IPSFFSTATAGlassGlassGlassGlassEdwlxyzl’CstOffstateOnstateCommonelectrodePixelelectrodeCommonelectrodeOffstateOnstateIPSFFSl/d>1≤1l/w>1≤1FieldEy()Ey,Ez(边缘电场）ElectrodesSlitMetal/ITOBox/SlitITOFringeFieldSwitchingMode原理-1上下偏振片相互垂直;下偏振片光透过方向平行于下板的摩擦方向(Emode),上下取向膜摩擦方向相反;液晶分子在取向膜平面上排向(预倾角2~3°,摩擦角0°);不加电压:

液晶分子与下偏光板的透过轴平行存在,通过下偏光板的光的偏光状态不变所以不能通过上偏光板的透过轴⇒常黑模式加电压:

当电压超过门槛值Vth,正性液晶分子沿着电场方向排列

⇒扭转变形

⇒透光

IPS/FFS光透过率公式:T=Tosin2(2Φ)sin2(πdΔn/λ)

To平行偏振片所透过的光,d盒厚,Δn折射率各向异性,λ波长

扭转角度(Φ):下偏振片透光方向和LC光轴间的角XYZθΦLC分子空间坐标(θ:倾斜角度;Φ:扭转角度)offoffononΦΦ偏光片检光片下板摩擦方向上板摩擦方向Off/Onstates俯视图FieldFringeSwitchingMode原理-2FFS边缘电场分布：

Ey在像素电极边上位置极强,在电极中间(pixelelectrodecenter&slitcenter)极弱;

Ez同时存在，极强点在电极中间,极弱点在像素边缘;FFS扭转角和倾斜角分布:

扭转角最大值在电极边缘底表面附近,在电极中间位置扭转角只有20~30°;

倾斜角最大可达20~30°;FFS透光率随电极位置变化:

光透过率在电极边缘处最大,在电极边缘位置光透过率极小,呈现disclinationlines.EyEzA1A2A1A2A3A3A1A2A3扭转角倾斜角+LC光轴方向在盒内随着y轴变化情况(d=3µm)FFS专利

:1996年

FFS首次引进市场:1999⇒边缘电场技术(FFS):宽视角,高光透过率⇒一开始用负性液晶(-Δε):15.0”XGA

优点:光效率高((因为负性液晶在边缘电场下都是在水平平面上排列)

缺点:响应速度慢(因为负性液晶旋转粘性高),存在色偏(由于单畴结构),驱动电压高,

残余直流电压高,残像严重,价格贵

开发正性液晶(+Δε):18.1”SXGA,21.3”UXGA,15.0”XGA

优点:响应速度快,驱动电压低,饱和电压低,残余直流电压低,价格便宜缺点:光效率低(因为正性液晶在边缘电场作用下有可能倾斜排列)⇒Ultra-FFS

TFT-LCD:双畴像素结构解决了色偏问题

通过电动力学优化研制出先进FFS技术(AFFS):高亮度,真彩色,超宽视角⇒AFFS技术系列品牌:2003年9月FFS

技术发展-1DatalineFFS技术发展-2AFFS技术先进像素概念介绍(onepixelrule)

目的:消除像素边缘由于楔形变形引起的暗态区域.重要参数

:物理性能

(BM/OC/LC的R,ε,n),电场方向和强度,像素形状,

控制楔形变形,

像素边缘电场方向VersionI:改进像素边缘的LC扭转排列,提高亮度和对比度VersionII:优化像素-黑矩阵-数据线间的电动力学,减低黑矩阵尺寸，提高开口率设计

(A1=46.5μm,B(BM)=22μm),A(有效宽度

=42.5μm)A’=A+D=46.5

μm,

B’(BM)=18µmNormalFFSPixelBrightness165nitsContrastRatio450:1B原来FFS(L255)(Brightness<165nits,CR450:1)AdvancedFFS(L255)(Brightness191nits,CR700:1)A'B'10.4”XGAwithPCFpolarizer比较AD:~4μm像素暗区A1边缘暗区BMLC倾斜排列DisclinationDisclination没有暗态区域AFFS:2ndITOSlitedge形状变化,1stITOCD&2ndITOCD变化,数据线侧BM宽度降低FFS技术发展-3AFFS技术开发的新产品：TablePC:10.4”XGA,12.1”XGA;Notebook:14.1”SXGA+,15”UXGA;Monitor:15”SXGA+,18.1”XGA(黑白);LCDTV:20.1”XGABB'ParameterHT10X21-200(400)HT12X21-100(HT12X21-200)HT14P21-100HT15P41(HT15U21)HT20X21Activearea(mm)210.432x157.824245.76x184.32

285.6x214.2304.1x228.1408x306NumberofPixel1024x768(V)1024x7681400x10501400x1050(1600x1200)1024x768Pixelpitch(mm)0.20550.2400.2040.2175(0.1905)133x399ModeAFFSV.1(V.2)AFFSV.1(V.2)AFFSV.2AFFSV.2A-UFFS(2-domain)PixelResolution(ppi)123106124117(133)63.7ApertureRatio45%(52%)58%52%54%(48.4%)69%TransmittanceRatio7%(7.8%)6.3%(7.1%)7%7.2%(6.6%)6%Brightness(nits)191(210typ.)150(180typ.)200typ.200(180typ.)450typ.ContrastRatio700(700typ.)450(600typ.)500typ.500typ.(600typ)500typ.ResponseTime(ms)35353030(30)16(ODC)PowerConsumption3.3W3.7W4.2W6.0W(6.5W)35WPolarizerPCFNormalPCFPCFNormalWeight(g)235typ.290typ.405typ.600typ.3,200typ.Back-lightTopedge1-CCFLBottomedge1-CCFL<=<=Edge-light6CCFLStateMP(Developed)

MP(Developed)MP(Developed)MP(Developed)Developed高透光率AFFS亮度高于IPS,可达TN-LCD的95%透光率可提高到TN的90%:FFSLC分子受边缘电场作用,在电极中间发生扭转变形,透光面积大于IPS

改变各种参数(电极宽度/间隔,盒厚,液晶特性,摩擦角,slitangel等)开口率可增大到70%:

优化像素电极楔型形状,消除数据线/像素电极间的漏光,缩短数据线侧BM宽度至20/18/16µm12.1”SVGA透光率可达到TN-LCD的90%,远大于IPS-LCD广视角视角定义:C/R为10以上没有灰度反转的领域视角表达方式:上/下/左/右=80°/80°/80°/80°TN窄视角原因:液晶的光学性能各向异性随视角变化,∆n差异程度不同,光透过率差异程度不同偏振片漏光xyz上下左右θnone平行于光轴方向,ne=no,∆n=ne-no=0垂直于光轴方向,ne>no,∆n=ne-no>0正性液晶双折射现象扩大视角的方法贴光补偿膜(TN+WVfilm);多畴结构(MVA,ASV)DirectiondependenceofLCDLCcellLCcellLCcellCompensationbyopticalfilmCompensationbyDomaindivisioncompensationfilmFFS(+LC)U-FFS(+LC)广视角高对比度CR=100:1上下左右视角超过70oCR>10:1所有方向可达到视角

80o以上(AUFFS)Colorshift色偏色偏是指随着视角变化,光的色度发生异常.原因:

随着视角变化,LC分子d·∆n发生变化,

与LC分子在电场作用下的旋转方向有关.视角⇒∆n⇒光程差(d·∆n)⇒透过光波长范围平行与LC分子光轴方向时,∆n=0↓

垂直与LC分子光轴方向时,∆n达到最大值↑对于一定相位延迟=2π(d·∆n)/λ,

透过光波长范围波动与光程差波动一致.平行与LC分子光轴方向时,λ↓色偏蓝.

垂直与LC分子光轴方向时,λ↑色偏黄.解决办法:两畴像素结构(UFFS)既提高视角又减小色偏YellowishBluishBackLightLCLC在电场作用下旋转色偏最小化-WedgeShapeofPixelElectrode<Ultra-FFS>电场方向CommonLine旋转方向检光片两畴结构使得液晶分子在每个像素区内有两个相反的旋转方向.因此,每个像素分为两个视角不同的区域.色偏被有效的弥补了.∆n1(//)+∆n2(┴)=∆n2(//)+∆n1(┴)PixelstructureofU-FFS(2-Domain)偏光片交叉串扰交叉串扰定义:

不应该参加显示的电子信号影响到显示画面,画面出现失真现象.FFScrosstalk测试图形和测试方法:

在L31灰度图案下,屏中心位置为L255最大亮度图案,左右两侧,上下两侧与周围L31亮度不同.L0YHbL31L255Cross-talkcheckpattern水平cross-talk垂直cross-talkL255L255L31YHaL31L255L255YVaYVb水平Cross-talk(%)={|YHa-YHb|/YHa}X100垂直Cross-talk(%)={|YVa-YVb|/YVa}X100TFT-LCDcrosstalk要求小于2%,FFS-LCDcrosstalk一般小于1%。交叉串扰

交叉串扰原因:水平方向:

高Gate&Commonlinedelay;Gateline&S/DlineCross部

耦合作用强;

C/F侧

Commondelay高

;

TFT&C/F对位

Misalign高

垂直方向:S/Dline和

Pixel间耦合作用强;

TFTIoff漏电流高;

S/Dline电阻高;

TFT&C/F对位

Misalign高举例说明FFS交叉串扰:L255图形下,FFS+LC电容最大,水平方向的Gate/Commonline的RCdelay加大,影响到水平方向上的像素电压/液晶电压变小,发暗.同时L255图案所加信号电压最强,由于数据