本文对TN、STN、FSTN等液晶显示器件的视角进行了计算分析，给出了它们在不同模式下的视图，提供了一个比较系统、完整的LCD视角分析结果。这些

结果具有普遍意义，在文献中很难找到，可作为业内同行的参考。本文还对改善液晶显示视角的方法进行了讨论。

    关键词：视角：液晶显示；VISUAL LCD中图分类号TN 141．9 文献标识码：B

1、引言:

    液晶显示器件的视角特性是用对比度与视角的关系来表示的。这种关系实质上是由入射光偏振方向与分子长轴方向的夹角随视角改变引起的。液晶显示器

件的视角呈现不对称性，且视角较窄。并在宽视角时，由于斜入射导致黑态漏光而引起灰度反转。液晶显示器件的视角特性一般由极坐标(0，φ)中对比度的等

高线来表示。为了更好地理解液晶显示器件的视角特性，本文使用模拟软件VISUAL LCD对TN(扭曲向列相)，STN(超扭曲向列相)和FSTN(薄膜补偿超扭曲向列

相)液晶显示器件的视角进行了计算分析。

2、TN的视角:

    根据入射光的偏振方向，TN液晶盒有两种工作模式。入射光偏振方向平行于基片上液晶分子的长轴方向时，为E模式；入射光偏振方向垂直于基片上液晶

分子的长轴方向时，为O模式。TN器件有两个偏振片，液晶分子指向矢从一个基片到另一个基片旋转了90。。当输入偏振片的偏振面平行于相邻基片的磨擦方

向时，TN器件工作在E模式；当输入偏振片的偏振面垂直于相邻基片的磨擦方向时，TN器件工作在O模式。TN器件依据未加电时所处的亮暗状态分为两类：处

于亮态者，为常白态TN；若处于暗态者，为常黑态TN。当两偏振片的偏振面正交时，TN器件为常白态；当两偏振片的偏振面平行时，TN器件为常黑态。另

外，根据盒厚与液晶材料双折射率的乘积(d△n)，TN又可分为第一极小值点TN(d△n=0．55μm)和第二极小值点TN(d△ n=1．05μm)。

    对应第一极小值点TN常白态E模式和O模式，对比度与视角的关系如图1和图2所示。在极坐标中，θ沿径向从0变到90°，φ沿圆周从0变到360°。三个

同心圆对应的极角分别为30°，60°和90°。在图1中，对应于对比度为5的等高线，水平和垂直视角均为一20°和40°。在图2中，对比度为5等高线包涵的

区域要更大一些。TN常白型O模式的视角特性要好一些。第一极小值点TN常黑态E模式和O模式的对比度与视角的关系，如图3和4所示。对应于对比度为5的等

高线，TN常黑态E模式和O模式的视角所包涵的区域基本相同，但最大视角的方向不同。对于TN常黑态E模式，水平视角为一65。，75°，垂直视角为一35°，

40°。对于TN常黑态O模式，水平视角为一35°，40°，垂直视角为一65°，75°。

    STN与TN器件的工作原理不同。TN器件对于偏振光有旋光作用，入射光的偏振方向经过液晶层时被旋转90°。STN 器件基于双折射原理，出射的O光和E光

由于相位不同，相互干涉而呈现一定的颜色，通常有黄绿模式和蓝模式。黄绿模式STN的扭曲角一般为240°，220°，180°，不同的扭曲角，屏的颜色不

同。对于黄绿模式，扭曲角180°STN的颜色含绿色成分最多，扭曲角240°STN的颜色含黄色成分最多。蓝模式STN是黄绿模式STN 的互补工作模式：黄绿模式

在未加电时呈亮态，蓝模式在未加电时呈暗态。

    就扭曲角为240°的黄绿模式STN而言，其对比度与视角的关系如图9所示，它的视角特性比常白模式TN的视角特性要好。对于240°黄绿模式STN而言，对

应于对比度为5 的等高线，其水平视角和垂直视角均为一40°和4O°。

    扭曲角为220°和18O°的黄绿模式STN，其对比度与视角的关系如图1O和图11所示。随着扭曲角的减小，STN的视角特性变差。

    扭曲角为240°的蓝模式STN的对比度与视角的关系，如图12所示。蓝模式STN有较好的视角特性，视角在四个象限分布较对称，其水平视角和垂直视角均

    对比度与视角的关系图1O 黄绿模式STN 220。的对比度与视角的关系FSTN是薄膜补偿的STN，可实现黑白显示。它的基本原理是在液晶盒上贴一层高分

子薄膜，以补偿液晶层的位相差。FSTN对高分子薄膜的延迟量和方向有严格要求。扭曲角为240。的FSTN 的对比度与视角的关系如图13所示。与黄绿模式STN

    宽视角LCD是未来LCD 的一个重要发展方向。研发人员一直致力于此，并提出了很多改善液晶显示器视角特性的方法。

    5.1 相位补偿法

    相位补偿法的原理是补偿LCD黑态的相位，减少LCD黑态在斜入射时的漏光。FujiPhoto公司推出的富士宽视角膜(Fuji WV Film)对TN LCD的视角有显著

的改善作用。富士宽视角膜可以被模型化为由线性倾斜圆盘状液晶聚合物组成的多层负性单轴膜。Fuji WV Film可使水平视角达到一70°和70°，垂直视角

达到一40°~和70°。

    5.2 多畴技术

    多畴技术(Multi—Domain)，最常用的是两畴(TDTN)和四畴(FDTN)。两畴TN是把每个象素自然分成两个子象素，液晶分子在两个子象素中具有相反方向

的倾角。这样，平均透过率对角度的依赖性就降低了，从而改善了视角的对称性。

    5.3 共面开关模式

    共面开关模式(In Plane Switch，缩写为IPS)采用梳状电极和侧向电场，能够改善视角，使水平视角超过一70。和70。)，垂直视角超过一70°和

70°。但是，梳状电极降低了开口率，需要高亮度背光源，因而增加了功耗。IPS模式对盒厚均匀性的要求很严格，为了不降低成品率，需要介电各向异性

(△n)较大的Lc材料。不过，此类材料的清亮点较低，限制了工作温度上限。

    5.4 多畴垂直排列

    多畴垂直排列(Multi—domain vertical align—ment，缩写为MVA)是由Fujitsu Limited开发的技术。多畴由自动畴形成(ADF)技术来实现，利用补

偿片，LC采取垂直排列。采用MVA技术，能够显著地改善视角特性，在对比度大于10的情况下，水平和垂直视角都可大于一80°和80°。

    5.5 轴对称模式

    轴对称模式(Axially Symmetric Mode，缩写为ASM)采用聚合物墙(Polymer Wal1)隔离每个象素，在每个象素上，液晶呈圆柱型对称排列。采用ASM可

使水平和垂直视角都大于一80°和80°。

    5.6 等离子寻址液晶

    等离子体寻址液晶(Plasma—addressed liquidcrystal，缩写为PALC)是在ASM模式基础上，利用等离子体的开关作用来对LCD选址，其视角特性主要由

ASM模式来实现。等离子体被激发后，将在相当长的一段长时间内保持激发态。这种功能可替代TFT-LCD中的TFT，且可实现大屏幕显示。夏普公司已开发成功

42in大屏幕PALC显示器。

    5.7 Pi盒

    Pi盒(Pi—cel1)的弯曲结构使得液晶指向矢在盒的上下两半部具有相同而反向的倾斜，形成自补偿结构，不必分割象素和控制多畴，即可得到宽视角。

Pi盒响应速度快，有希望实现示领域中的一种主流技术。

6 结论

    深圳市好威格电子有限公司利用VISUAL LCD对液晶显示器的视角进行了模拟。从模拟结果发现：第一极小值点的TN的视角特性优于第二极小值点的TN的

视角特性；O模式常白态TN的视角特性优于E模式常白态TN的视角特性；常黑态TN有较宽的视角；在黄绿模式STN器件中，扭曲角为240°的STN 的视角特性优

于220°和180°STN的视角特性；蓝模式STN的视角有较好的对称性，但最大对比度较低；FSTN器件的视角特性优于黄绿模式STN的视角特性。在液晶器件的视