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ソリューション
VATN LCDにおける広視野角表示技術
December 08,2022
イントロダクション
ビジョンを超える：VATN-LCD広視野角ディスプレイのご紹介
液晶ディスプレイマーケットを支配したLCD 技術は三つあります：
- TN (twisted nematic mode,ツイストネマチック)
- VA (vertical alignment mode,垂直整列)
- ÍPS (in-plane switching mode,インプレーンスイッチング)
VA ディスプレイ技術は、次の 3 つのグループに分類できます：
- 富士通社主導のMVA (multi-domain Vertical Alignment)
- サムスン社主導の PVA (patterned vertical alignment)
- シャープ社主導のCPA (continuous pinwheel alignment)
当社はVA TFT ディスプレイとの混同を避けるため、STN製品に対してVA LCDをVATN と通 称しています。
VATNは、電源投入前に、液晶分子の配向がガラスと平行するTNと異なり、液晶分子の配向がガラスに対して垂直なものです。図1で示すように、光が通過すると偏光板にブロックされるため、VATNが黒く見えます。そして、電圧を印加すると、液晶分子は傾いて動き、屈折した光は偏光板を透過するようになり白っぽく見えます。視覚的なコントラストに関しては、VATNはTNよりも優れたパフォーマンスを発揮します。
図1：VATN&TN表示のメカニズム
VATN液晶配列の特性により、写真 2 のように、特定の視野角内で「盲点」(またはグレースケール反転) が見られます。液晶分子の回転角度により通過する光に指向性があり、光と色の偏差を引き起こす傾向はあります。違う視野角から見るとグレースケール反転と色の偏差の症状は出ます。
図2: 6Hおよび12H 視野角での VATN のグレースケール反転
グレースケール反転の原因：
液晶分子は長軸方向と短軸方向の特性を有し（図3）、それぞれ異なる屈折率効果を有し、それが液晶の複屈折特性です。LCDはこの独特な光学特性を利用し表示します。光はさまざまな角度の液晶分子を通過した後、さまざまな明るさになります。
図 3: 液晶分子の図
LCDは明るさとコントラストが見る角度によって変わります。これはある角度では液晶分子の長軸が多く、他の角度では短軸が多く見えるためです。短軸が支配的な視野角である場合、グレースケールの反転 (暗い部分が明るくなり、明るい部分が暗くなる)は発生します（図 4）。
図 4: グレースケール反転の原因
グレースケール反転の症状を緩和するため、当社はVATN広視野角 (full view)のカスタムソリューションを提供しています。図 5のように、違う視野角から見てもコントラストにほとんど差がなく、グレースケール反転はかなり改善されました。高コントラストと広視野角を求める製品に適しています。
図 5: グレースケール反転が少ないVATN広視野角 (full view)
VATN広視野角 (full view)の技術：
特定視野角内でのブラインドエリア（盲点、グレースケール反転)を改善するため、フリンジ電場効果（Fringe-Field）を利用し、電極がずれて配置され対称的で曲がった電場を作り出します。非通電時は一般的なVATN液晶分子と同じ垂直配向ですが、通電後は液晶分子が同時に複数の傾斜角を持つため、液晶分子の多軸を同時に見られます。視野角、明暗の偏差のバランスを取り、各角度のコントラストを高め、視野角を広げました。
図 6: VATN広視野角 (full view)の技術理論
WINSTAR の VATN 広視野角 (full view)製品の特徴：
- 高コントラスト比: 最大 120:1
- 広視野角:最大 170(H) 110(V)
- モード：ネガ表示モード限定（暗黒背景）
- 表示パターンの色: 白。シルクスクリーン印刷のカスタム対応可能
- Duty制限： ≤ 1/4 Duty
- バックライトの色: 白/黄緑/緑/赤/青
VATN広視野角タイプと一般VATNの特性比較
| 項目 | インターフェース | マスク | 視野角 | 電圧 | Duty（デューティ） |
|---|---|---|---|---|---|
| 一般視野角 VATN | Zebra Heat Seal PIN | Film Mask | 3H / 6H / 9H / 12H | VOP > 4.0V | Duty ≤ 1/18 |
| COG | Cr Mask ×1 | 反対方向に視野角の死角あり | — | — | |
| 広視野角 VATN | Zebra Heat Seal PIN / COG | Cr Mask ×2 | 全視野角・死角なし | VOP > 4.5V | Duty ≤ 1/4 |
備考：広視野角VATNは金型に2枚のCrマスクが必要で、コストが若干高くなります。 また、Dutyでは1/4以下を推奨し、VOPは一般的なVATNよりもやや高めです。
関連情報
表示機能とタッチキー入力の両方を必要とするアプリケーションについては、以下の記事をご参照ください。
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