廣視角補償原理及廣視角技術的應用
自我補償方式
上述的三種方式幾乎都是整個廣視角技術上的運用主流,事實上,廣視角還存在一種光學補償方式,即為自我補償(Self-Compensated)方式,見圖3。光學補償彎曲(Optically Compensated Bend,OCB)模式則是此代表性廣視角技術,它也是一個反應速度極快(~5ms)的液晶模式。這種方式和Multi-Domain很類似,特別對于視角變大時之灰階反轉特性有極大的改善。但相對應還需很復雜的光學補償,特別在正向對比及視角色偏上補償不易。
廣視角技術分類
廣視角技術可分為四大類,即(1)Film TN;(2)MVA系列:Conventional MVA、Premium-MVA(P-MVA)、PVA、CPA、SVA…都屬此類;(3)IPS系列:Conventional IPS、Super-IPS(S-IPS)、Ad vanced Super IPS(AS-IPS)、Fringe-Field Switching(FFS)Ultra-FFS…都屬此類;(4)OCB。
以上詳述了各類廣視角補償原理及其目的,事實上,現在存在的幾種產品化技術中,只有運用到前三項,而MVA和IPS兩項則是開發大尺寸電視應用之液晶顯示器的唯二選擇。OCB因光學補償不易,制程穩定性不夠,加上其特有的快速反應時間也漸漸被IPS和MVA以外部驅動訊號技巧拉近差距,故前途未卜。現存可產品化的各種廣視角技術發展詳見表1
廣視角液晶顯示器的光學要求要點
除了以對比仍有10的最大斜向角度值為基本的視角定義外,要讓液晶顯示器的視角特性好,還要考慮色偏、灰階反轉、穿透率均勻性等因素。利用補償膜、多域畫素配置、本質上液晶配置、自我補償四種技巧來達成這些光學特性上的廣視角要求。
1.穿透率均勻性的廣視角要求
不同液晶顯示模式之穿透率均勻性和視角的關系,表現的優劣程度依序為IPS(2-Domain)>IPS(Single Domain)>VA(2-Domain)>TN>VA(Single Domain),這是因為IPS從晶體光學的角度來看,本質上在各個大視角上有很緩和的光學差異變化。事實上,IPS于方位角上的光學差異變化并非同樣如此緩和,但無論如何Single Domain已夠好,若還要更好,Azimuthal上的2-Domain設計可更加強其穿透率均勻性。
2.對比、色偏、灰階反轉的廣視角要求
針對對比、色偏等各種廣視角液晶顯示器的光學要求比較了TN、MVA、IPS系列之廣視角技術水準。其中的對比和灰階反轉兩項和液晶晶體的視角有強相關性,可由上述多個示意圖清楚推敲,至于色偏的種類及原因在本文不多討論,但最新、最需繼續精進的廣視角改善課題,卻是色偏。因為篇幅所限,不在此論述。
廣視角技術在大型液晶電視的最新產品應用
廣視角技術將產品應用擴展到完整的領域,等待的是大尺寸電視應用的產品到位,這場煙硝味極重的LCD TV之爭,也只不過是最近一年左右的事,雖然目前家用電視市場仍以CRT為主,電漿顯示器PDP的出現讓消費者嘗試到面積大、體積小的平面顯示(Flat Panel Display,FPD)電視,但其有電力消耗過大,解析度不高、平均對比不足,明室對比不佳、平均亮度等加強的問題,液晶電視在50寸以下的勝出指日可待。
開發廣視角技術的軌跡可描述如下:初始濫于日本,南韓后來居上,而臺灣緊跟在后。日本幾乎以原始顯示及制程技術開發為大宗、臺灣則以不斷提升大尺寸基板產能為優勢,但可怕的是南韓兼具兩者的發展。以MVA來說,最早在1998年由富士通(Fujitsu)提出,一直發展至今,仍穩居MVA的技術龍頭,而臺灣廠商,如友達、奇美持續投資建立更大基板生產線,提供其相對應產能,使日本與臺灣合作的模式不斷出現,臺灣也因此于技術上獲益不少,韓國三星則緊追日本,比臺灣更積極投入顯示技術研發,提出類似MVA的PVA模式。又以IPS為例,最早在1995年由Hitachi提出,后于1997年由Matsushiat改善提出2-Domain的S-IPS,解決了方位角的Blue/Yellow Shift問題,爾后似乎停擺了一陣子,但南韓LG電子則在此時悄悄繼續改進,造就今天的LG.Philips Display(LGP)在IPS上的重要地位。臺灣的友達、奇美、瀚宇彩晶、廣輝等公司則在這一兩年內持續投入五代廠或更大的六、七代廠投資,且各有日本的Fujitsu Display Technologies(FDTC)、Hitachi Display和Sharp的技術支援,這場激烈的競賽看來還要持續一陣子。
現行真正量產的大型廣視角技術,可分為:
(1)MVA系列:
a.Conventional MVA:奇美電子(CMO);
b.P-MVA:友達光電(AUO)、FDTC;
c.PVA:Samsung;
d.CPA:Sharp。
(2)IPS系列:
a.Conventional IPS:無;
b.S-IPS:LG.Philips;
c.AS-IPS:Hitachi Display。
表3所列為2002年以來所有大型LCD-TV的產品規格及使用之廣視角技術。
總結
在TFT LCD廠商不斷的更新顯示結構、提升制程技術及提高大型化量產能力的努力下,把產品應用拉往更大尺寸之電視領域,所有家電廠商無不積極推出液晶電視,以投入這場由上游液晶顯示面板廠商延續下來的戰場。在各類廣視角技術中,明顯只剩MVA和IPS兩項是往大尺寸電視應用發展的選擇。應用方向的轉變,使得昔日的廣視角技術專注點由各式各樣琳郎滿目的結構轉變為致力影像改善,如何提供更高正向對比、更大視角(包括對比、色偏、灰階反轉、穿透率均勻性等特性)、更快速反應(Rising Time、Falling time和灰階間反應)、更高色濃度、更高亮度,以及解決態影像的模糊(Blurring)問題反而成為現今廣視角技術更應投注的開發課題。
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