光的多畴的垂直对齐液晶显示器在黑暗中使用比色模型的状态

文摘

光泄漏液晶显示器在黑暗中状态是相对较大,导致退化的对比度和颜色的转变。这个作品描述了一个新颖的基于穆勒矩阵比色模型,包括去极化光的传播通过液晶分子,偏振器和颜色过滤器。在这个模型中,色度可以估计在LCD的凹凸和没有凹凸区域。我们表明,模拟和色度测量的区别是约0.01。光泄漏隆起地区是三次,没有凹凸地区处于黑暗状态。

1。介绍

许多宽视角液晶显示器和生产调查。平面转换(IPS) [1,2)和多畴的垂直对齐(MVA) [3- - - - - -5广泛用于高端液晶产品。MVA液晶具有优越的对比度在正常观看方向,宽视角,色散和糟糕的颜色。然而,光在黑暗中泄漏状态和颜色转变的倾斜角尚未完善。因此,提高对比度和消除光在黑暗中泄漏状态是重要的目标6,7]。等条件导致光泄漏光散射从液晶和颜色过滤器,交叉偏振器的失调,迟钝的阶段从液晶8,9]。极化光散射从液晶由于热激动orientation-based液晶董事和去极化光的波动滤色器由于色素散射有讨论10,11]。调查液晶显示器的比色和光度特征,其中包括他们的主要光学组件,如交叉偏振器、液晶、颜色过滤器,和背光模块,很有趣12- - - - - -14]。

在这种比色模型基于穆勒矩阵,每个组件都是进口的透射谱和液晶的光散射被忽略。色度坐标可以通过测量估计的程度去极化偏振镜和滤色器。色度误差可以通过引入三个背光单元分析和颜色抗拒。最后,这项工作提出了模拟和测量结果液晶模块在黑暗中状态,证明最小差异存在于色度,光和泄漏的凹凸区域没有凹凸地区的三倍。

2。分析光在黑暗中泄漏状态

图1偏振镜,展示了一些液晶部位分析仪、液晶和颜色过滤器。两个主要部分在像素设计存在一个MVA:一个是凹凸区域,另一个是没有凹凸区域。撞地区由于隆起的形状,液晶分子的取向是边界条件的影响。当线性偏振光经过碰撞区域,在非线性极化光相位延迟结果。最后,光泄漏可以存在于凹凸区域。此外,碰撞区域的透光率也影响液晶显示器色度。我们应该关心单独计算一个像素的光学性能bump,没有凹凸地区。图2礼物在一个垂直的图像亚像素的彩色滤光片在黑暗中正常方向的状态。蓝色,绿色和红色的灯光由滤色器生成不同颜色的色素的存在。在每个网格斜行(亚像素)显示肿块区域,这是比在黑暗中没有凹凸区域因光泄漏。光泄漏可以减少比色和光度性能的液晶显示器在黑暗状态。

3所示。比色矩阵法计算

发生去极化和极化的减少程度当光通过光学散射偏振器或颜色过滤器等元素。在(1),发出的光通过偏振器的液晶,分析仪、液晶和颜色光学滤波器可以用一个矩阵来描述。 在哪里是偏振镜的穆勒矩阵;是传输的方向轴的下标数字吗分别是偏振器和分析器;的穆勒矩阵消偏振镜(包括偏振镜和滤色器);去极化的程度。值得注意的是, , , ,和被称为斯托克的参数quasimonochromatic平面波代表总强度、水平或垂直极化状态,线性极化方向角吗=±45°设在,左或右圆偏振状态,分别。标斯托克参数描述光传播的条件通过液晶模块。的值 , ,和在未极化的状态消失。

我们假设偏振器和分析器组成理想偏振器。偏振镜的穆勒矩阵可以提出如下: 穆勒矩阵在不同方向的传输轴可以获得通过改变的价值吗 。

方程(3)派生对比度由即将离任的光的强度与平行偏振器 除以这个交叉偏振器 在黑暗中状态。 在哪里和即将离任的总强度光偏振的偏振器平行或垂直的相互交叉,分别。

液晶显示器的比色和光度性能取决于波长。即所有光泄漏机制都应该确定wavelength-related条款。因此,考虑到颜色过滤器的透光率和偏振器,去极化的程度是波长的函数。的可以估计(3测量对比度后)。即将离任的光的强度的撞击和没有凹凸区域如下: 在哪里光学组件的透光率,CF颜色过滤器,撞撞的地区,LC_BUMP的地区是液晶(LC)肿块,PF是偏振镜或分析仪、TFT薄膜晶体管,然后呢光源光谱。

确定色度的黑暗状态, , ,和三色值委员会国际de 1 'eclairage (CIE)颜色空间通过凹凸区域可以写在以下表格14]: 在哪里 ,单色的刺激和三色值的吗是一个常数。

此外,通过没有凹凸区域光的三色值 , ,和可以写成:

当液晶显示器比色和光度性能的分析 , ,和值是很难解释的凹凸和没有凹凸区域共存。色度坐标 , ,和开发和建立的委员会国际de 1 'eclairage (CIE)。方程(7)展示了色度之间的关系和三色;作为 使用色度坐标,描述色度的刺激 是合理的。计算一个像素的光学性能,肿块和没有凹凸区域应该单独研究。这项工作将比 ,撞的面积除以孔面积的像素,和色度 模块可以使用(在黑暗中状态8)。

4所示。测量

图3显示了测量系统中,两个偏振器叠加到双方的准备样品;偏振的偏振器平行或垂直的交叉。光源是一个背光单元与冷阴极荧光灯(灯管)(友达59.23 m01.002),它可以提供> 7500 cd / m的亮度²。的光背光单元通过偏振器(日东,NPF-SEG1224DU),颜色抗拒(JSR有限R874 G894, B877),分析仪,和光谱仪(美能达,cs - 1000),按顺序。滤色器由三个不同颜色的抵制(R874、G894 B877的R, G, B,分别)。第一个偏振器和背光单元之间的距离是2厘米,入射角是< 10°,两个偏振器之间的距离是2厘米。比色模型可以实现当去极化的程度是测量。这个测量必须确定等于亮度的对比度的光通过平行偏振器除以交叉偏振器。

5。仿真结果的光在黑暗中泄漏状态

RGB颜色抗拒的去极化程度是衡量没有解决黑色矩阵的透光率。颜色的对比度滤波器可以测量使用各种RGB颜色抗拒。如果没有液晶和液晶层,输出光的光谱取决于滤色器的透射谱,去极化的程度,和频谱的背光单元(4)。在比色模型的价值和分别是14.05和0.002765,白色点条件下。这个模型表明,对比度的值是5110颜色过滤器。建模的对比度是接近5500年的实测结果。这是一个快速的方法评价光学性能颜色过滤器在开发新颜色抗拒。

比色和光度性能 可以发现(图4)考虑TFT的透光率,凹凸,信用证使用(5)和(6)。没有解决碰撞面积超过一个像素面积的比值在这个模型中,光泄漏凹凸区域三倍没有凹凸区域。通过提高液晶显示器的对比度,光泄漏LC发育迟缓造成的凹凸区域可以减少。

图5显示了输出光谱的测量(实线)和模拟(虚线)的液晶模块在黑暗状态。光谱峰值约为440纳米,550 nm和610 nm,代表了R, G, B颜色,分别。生成的485 nm和585 nm的峰值透射光谱重叠之间的B和G颜色过滤器。710海里峰从背光发射器,R地区具有较高的透光率。图5表明测量和仿真结果是相似的。图6显示了比色测量和仿真结果模型在黑暗和明亮的状态有三个面板的位置。实,虚线代表测量和仿真结果,分别。点右上方(上下左右)的图是明亮的状态(黑暗状态)。在明亮的状态,错误的 色度是0.003;在黑暗中状态,色度误差大约是0.01。大错误在黑暗中状态有两个原因。一个是去极化的程度比色模型。交叉偏振的偏振时,光强度很低,导致波动的程度去极化的波长。制造变异造成的其他原因是错误,如偏振镜失调或细胞间隙的空间变异。低光强度可以提高使用相对光明的连续光源。最小程度的去极化噪声时,估计在黑暗中色度的液晶状态可以通过测量颜色的去极化程度抗拒。

对比度定义的 。颜色的去极化滤波器不仅是一个有影响力的因素,但是撞区域的光泄漏计算对比度时具有重要作用。这个模型可以评估的卓越液晶模块的对比度时只有改善对比度的滤色器。图7显示颜色的对比度滤波器,从而增加对比度的LCD液晶模块的极端比例模型是假定为约3500。实际上,扩散型颜色过滤器,提高颜色的对比度滤波器200%是很困难的。最后,液晶显示器的对比度恶化的主要原因是光泄漏bump地区。

6。结论

这项工作研究比色和光度液晶显示器使用小说比色模型的属性。这项工作表明,液晶的色度坐标可以准确模拟,和该模型可以用于优化彩色液晶显示器与不同的光学组件(不含液晶)。最重要的是,这项工作彻底分析了液晶显示器的色度特性,在这一过程中,表明适当优化液晶显示器使用不同的背光和颜色抗拒。最后,去极化和发育迟滞效应可以减少提高对比度MVA-type液晶模块的性能。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究得到了科技部(大多数)资助下的台湾最106 - 2221 - e - 035 - 072 - my2。

引用

1. s . Aratani h . Klausmann m . Oh-e et al .,“完全抑制颜色平面液晶显示器开关模式的转变与单向拓片,获得的多畴的结构”学报1997激光和光电学会议上环太平洋地区,克莱奥/环太平洋地区1997年7月,93年,页。视图:谷歌学术搜索
2. 学术界。陈,F.-C。林,H.-P。d . Shieh”,一场顺序彩色液晶领域基于颜色安排颜色分手和减少闪烁,“显示技术杂志》,5卷,不。1,34-39,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
3. h·陈,r·朱M.-C。李,S.-L。李,S.-T。吴”,高动态范围液晶显示器像素区域调光,”光学表达,25卷,不。3、1973 - 1984年,2017页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. h·陈,g . Tan M.-C。李,S.-L。李,S.-T。吴”,去极化效应”在液晶显示器,光学表达,25卷,不。10日,11315 - 11328年,2017页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. s . h .香港黄懿慧桢,h . y . Kim h . m .赵w·g·李,和s h·李,“电光特性4-domain垂直对齐与interdigital电极向列液晶显示器,”应用物理杂志,卷87,不。12日,第8263 - 8259页,2000年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. 郭宏源。尹,g . d。李,j . c . Kim“Nontwist四分之一波长的液晶单元高对比度反射显示,“光学表达,25卷,不。20日,第1549 - 1547页,2000年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. 问:香港,t . x, x朱、陆r, S.-T。吴”,设计款和宽带圆偏振器”,光学表达,13卷,不。20日,第8331 - 8318页,2005年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. k . Okumoto t土屋,k米村et al .,“一种新的模拟方法在平面模式切换面板考虑光散射行为,”《2015年SID国际研讨会,页1555 - 1558,美国。视图:谷歌学术搜索
9. 朱x r . Lu,吴,问:在香港,和t . Wu”Ultrawide-View液晶显示器”,显示技术杂志》,1卷,不。1,3 - 14,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. m . Yoneya、y .他和y laowai”去极化的光散射从液晶作为黑电平光泄漏的因素在液晶显示器,”应用物理杂志,卷98,不。1,文章ID 016106, 2005。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. z . f . h . Chen Peng罗et al .,“高性能与低介电常数材料,液晶显示器”光学材料表达,4卷,不。11日,第2273 - 2262页,2014年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. j·l·Pezzaniti s c·麦克莱恩奇普曼r . a, S.-Y。陆,“去极化在液晶电视。”光学表达,18卷,不。23日,第2073 - 2071页,1993年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. m·巴斯手册的光学,3卷,1995年。
14. g . Wyszecki和w·s·斯泰尔斯颜色科学。概念和方法,定量数据和公式,2000年。

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