Wprowadzenie do wyświetlaczy VATN-LCD o szerokim kącie widzenia
Na rynku dominują trzy technologie LCD:
- TN (twisted nematic mode, skręcony tryb nematyczny)
- VA (vertical alignment mode, układ pionowy)
- ÍPS (in-plane switching mode, przełączanie w płaszczyźnie)
Technologie wyświetlaczy VA można podzielić na trzy grupy:
- MVA (multi-domain vertical alignment) od Fujitsu
- PVA (patterned vertical alignment) od Samsunga
- CPA (continuous pinwheel alignment) od Sharpa
Aby uniknąć nieporozumień z wyświetlaczami VA TFT, zwykle określamy VA LCD jako VATN.
Przed włączeniem, ustawienie ciekłych kryształów jest prostopadłe do szkła, w przeciwieństwie do wyświetlaczy TN, gdzie są równoległe do podłoża szklanego. Jak pokazano na rysunku 1, światło jest blokowane przez polaryzator podczas przechodzenia, przez co ekran wydaje się czarny.
Po przyłożeniu napięcia ciekłe kryształy pochylają się i poruszają. Dzięki pochyleniu kryształów, światło łatwiej przechodzi przez polaryzator, co sprawia, że ekran wygląda na biały. W zakresie kontrastu wizualnego VATN osiąga lepsze wyniki niż TN.

Rysunek 1: mechanizm wyświetlania ciekłych kryształów VATN i TN
W wyniku ułożenia ciekłych kryształów VATN pojawia się „martwy punkt” (lub inwersja skali szarości) w określonych kątach widzenia, jak pokazano na zdjęciu nr 2.
Ze względu na kąty obrotu ciekłych kryształów, przechodzące przez nie światło staje się kierunkowe, powodując odchylenia światła i kolorów. Jest to główna przyczyna tzw. inwersji skali szarości i odchylenia kolorów.

Rysunek 2: inwersja skali szarości VATN przy kątach widzenia 6H i 12H
Przyczyny inwersji skali szarości:
Długie i krótkie osie ciekłych kryształów, jak pokazano na rysunku 3, powodują różne poziomy załamania światła. Zjawisko to nazywane jest podwójnym załamaniem (birefringencją).
Wyświetlacze LCD wykorzystują tę unikalną cechę optyczną ciekłych kryształów, pokazując różną jasność w zależności od kąta padania światła.

Rysunek 3: schemat molekuł ciekłych kryształów
Jasność i kontrast wyglądają inaczej w zależności od kąta widzenia. Wynika to z faktu, że obserwator widzi więcej długich osi w jednym kącie, a więcej krótkich osi w innym kącie. W kątach dominujących krótkie osie obserwator widzi tzw. inwersję skali szarości (ciemne staje się jaśniejsze, a jasne ciemniejsze), jak pokazano na rysunku 4.

Rysunek 4: przyczyny inwersji skali szarości
Aby rozwiązać problem inwersji skali szarości, Winstar oferuje rozwiązanie VATN o szerokim kącie widzenia. Jak pokazano na rysunku 5, nie występuje inwersja, co czyni je idealnym rozwiązaniem dla aplikacji wymagających wysokiego kontrastu i szerokiego kąta widzenia.

Rysunek 5: poprawa VATN z mniejszą inwersją skali szarości
Mechanizm technologii VATN full-view:
Aby poprawić martwe strefy w kącie widzenia, stosuje się efekt pola elektrycznego typu fringe (Fringe-Field), tworząc elektrody o strukturze szczeliny dzielonej z przesunięciami u góry i u dołu, co generuje symetryczne i zakrzywione pole elektryczne. Dzięki temu molekuły ciekłych kryształów pochylają się w różnych kierunkach pod wpływem pola elektrycznego.
Gdy wyświetlacz nie jest zasilany, molekuły ciekłych kryształów ustawione są pionowo, jak w zwykłym VATN; po włączeniu, molekuły przyjmują wiele kątów nachylenia jednocześnie. Obserwator może widzieć wiele osi jednocześnie z różnych kątów, co pozwala na zbalansowanie jasności i ciemności, poprawę kontrastu pod różnymi kątami oraz poszerzenie kąta widzenia, eliminując problem inwersji skali szarości, jak pokazano na rysunku 6.

Rysunek 6: teoria techniczna VATN
Cechy produktów VATN full-view firmy WINSTAR:
- Wysoki współczynnik kontrastu: do 120:1
- Szeroki kąt widzenia: maksymalnie 170°(H) / 110°(V)
- Tryb: ograniczony tryb wyświetlania negatywowego (ciemne tło)
- Kolor tekstu: biały, kompatybilny z nadrukiem sitodrukowym, możliwość personalizacji koloru
- Wymagania Duty: ≤ 1/4Duty
- Kolory podświetlenia: biały/zielono-żółty/zielony/czerwony/niebieski
Różnica między VATN o szerokim kącie widzenia a VATN standardowym, jak pokazano w tabeli 1
Różnice między VATN o szerokim kącie widzenia a VATN standardowym
| Pozycja |
Interfejs |
Maska |
Kąt widzenia |
Napięcie |
Duty |
| VATN standardowy |
Zebra Heat Seal PIN |
Film Mask |
3H/6H/9H/12H |
VOP>4.0V |
Duty ≤ 1/18 |
| COG |
Cr Mask ×1 |
Martwa strefa w przeciwnym kierunku |
— |
— |
| VATN o szerokim kącie |
Zebra Heat Seal PIN / COG |
Cr Mask ×2 |
Pełny widok, brak martwej strefy |
VOP>4.5V |
Duty ≤ 1/4 |
PS. Szeroki kąt widzenia eliminuje martwe strefy, ale forma wymaga dwóch masek Cr, co nieznacznie zwiększa koszty. Ponadto zalecany Duty jest mniejszy niż 1/4, a VOP jest nieco wyższe niż w VATN standardowym.
Dalsza lektura
W przypadku aplikacji wymagających zarówno funkcji wyświetlania, jak i obsługi klawiszy dotykowych, prosimy zapoznać się z poniższym artykułem:
Zaawansowany wyświetlacz VATN LCD z technologią klawiszy dotykowych: idealne rozwiązanie wyświetlacza