边缘场开关技术

广视角技术

FFS技术全称为“边缘场开关技术”（Fringe Field Switching 简称FFS），是液晶界为解决大尺寸、高清晰度桌面显示器和液晶电视应用而开发的广视角技术，也就是现在俗称的“硬屏技术”的一种。

简介

最近几年出现几种可以改善LCD画质的技术，其中又以新型边界电场切换技术(简称为FFS:Fringe Field Switching)能同时实现高穿透性与大视角等要求，因此备受相关业者高度重视。所谓的FFS技术是藉由边界电场使面内几乎均质排列的液晶分子的电极表层内部旋转，进而产生IPS(In Plane Switching) 技术无法达成的高穿透性效应。

历史

液晶显示器（LC D）因体积小、重量轻、功耗低且显示质量优异而获得了飞速发展，特别是在便携式电子信息产品中获得了广泛的应用。为了使液晶显示器能够用于大屏幕显示并最终替代 C R T，还需要改善其视角特性和提高响应速度等。LC D 的视角比较窄是指在偏离液晶盒法线方向观察时，对比度明显下降，视角大时还会发生灰度和彩色反转现象，严重影响 LC D 的显示质量。视角问题成为 LC D 替代 C R T 技术的一大障碍。LC D 的视角问题源于液晶的工作原理。液晶分子是棒状的，不同的分子排列方式对应着不同的光学各向异性。液晶双折射率随入射光和液晶分子夹角的减小而减小。入射光与液晶分子指向矢的夹角不同，有效光程差 Δnd 就不同。液晶盒的最佳光程差是按照垂直于盒的法线方向设计的，对于斜入射的光线，最小透射率随夹角的增大而增大，对比度就会下降。当夹角足够大时，甚至会出现对比度反转的现象。

目前，已经提出了很多解决视角问题的方法，如：O C B 模式、共面转换模式(IPS)、边缘场开关模式(FFS)和多畴垂面排列模式（M VA）等。它们都有各自的优缺点，多畴垂面排列模式具有高对比度和快速响应的特点，但是它需要一个双轴补偿膜和两个椭圆偏振片，因此成本较高；O C B 模式很难用交流电压来保持稳定控制，对 R 、G 、B 三种单色光的透过率不一样，另外液晶盒内的分子在零场是按平行于基板的方向排列的，为了实现弯曲排列，需在盒上加几秒电压进行预置，然后才可以在较低的电压下维持这种排列，因此使用不便；共面转换模式只需要线偏振片而不需要补偿膜，但响应速度太慢，不能显示快速运动的画面。IPS 模式和 FFS 模式制作简单，角很宽，是目前改善视角特性、实现大面积显示的最有吸引力的方法。

发展概况

1996年HYDIS提出了其广视角专利技术--边缘场开关FFS技术; 1999年该技术被成功应用于15in XGA级Tablet PC产品; 2001年开发了Ultra FFS（双畴）技术并应用于显示器; 2003年1月京东方全资收购了韩国HYDIS（BOEHYDIS），从而拥有了FFS广视角技术; 2004年BOEHYDIS提出了性能更优异的AFFS广视角技术。

第一代FFS技术主要解决宽视角、高开口率、低功耗高亮度等问题。

第二代FFS技术(Ultra FFS)将像素改为楔形电极，采用双畴结构，重点改善了色偏。

第三代FFS技术(Advanced FFS)通过(电动力学优化)对液晶材料的改良和优化，在正型液晶上获得负型液晶90%左右的光效率，从而解决了因为负型液晶黏度大导致响应时间慢的问题；同时AFFS对楔形电极进行修改，使之具备自动抑制光泄漏的能力，这样可以大幅缩小彩色滤光片固有的黑矩阵与像素电极间的重叠幅度，进一步提高了透光率。

原理

IPS方式的电极幅宽与间隙电极间距很小，施加电压时电极间会发生面内电场，液晶只能在该部位产生光变频，光穿透领域因而受到限制。相较之下FFS方式是在画电极间距下方设置一般电极，补助容量Cst 存在于光穿透领域，施加电压就会产生边界电场使液晶在电极上旋转，因此可获得高穿透率效果。此外传统的TFT LCD通常使用负诱电率异方性液晶(以下简称为负液晶)，其高黏度使的反应速度只有50ms左右，加上液晶是在单一领域内单一方向的面内旋转，因此会有所谓的彩色移转现象发生。如果将液晶cell参数最佳化，正液晶也可获得等同于负液晶90%左右的光穿透效率。此外像素电极如果电极作成褉形结构(wedge type)并使设计参数最佳化，如此一来data电极与像素电极之间的光泄漏便会自动的被抑制，其结果是黑矩阵(black matrix)实质上可以完全不用，同时还可以增加光线穿透率，达成25ms高速反应时亦不会减损LCD的辉度，利用FFS技术的TFT-LCD的画质除了足可比美CRT之外，这种技术非常适合应用于各种尺寸的液晶显示器。

优点

1.高穿透率。

2.视角宽广。

3.无失真(cross talk)。

4.耗电量低。

5.反应速度快

6.耐压性高。

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