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广视角显示技术VATN-LCD

广视角显示技术VATN-LCD


现今液晶面板技术主要有三大类,分别为︰
  • 扭转向列型TN(twisted nematic mode)
  • 垂直排列型VA (vertical alignment mode)
  • 平面转换型ÍPS(in-plane switching mode)

VA面板技术区分为三大阵营:
  • 富士通主导的多象限垂直配向技术(MVA,multi-domain vertical alignment)
  • 韩国三星的图像垂直配向技术(PVA,patterned vertical alignment)
  • 夏普的连续焰火状配向技术(CPA,continuous pinwheel alignment)
华凌在STN产品技术分类里较常称之为VATN(vertical alignment twisted nematic),以便与TFT的VA做区别。

 

VATN液晶未通电时,液晶分子排列的方向是垂直于玻璃,不同一般TN液晶是平行于玻璃基板,如图1所示。当光线通过时会被偏光片挡住,呈现黑色态。对液晶的两侧施加电压后液晶分子就会倾斜、倒下,被倾斜液晶折射后的光线变得能够通过偏光片,呈现白色态。在对比上的表现,VATN比TN的对比性要好。

VATN与TN之液晶排列显示机制

图1: VATN与TN之液晶排列显示机制
 

由于VATN液晶分子排列的规则性,在特定视角下,容易产生视觉盲区(灰阶反转效应),如图2所示。液晶因旋转角度之关系,造成透光之光线较具有方向性,导致在不同角度下,肉眼看到的光线及颜色会偏移,即所谓的灰阶反转(Gray Scale Inversion)及色偏移。

VATN之6H视角与12H视角之灰阶反转效应

图2: VATN之6H视角与12H视角之灰阶反转效应
 

灰阶反转的成因:

液晶分子具有长轴方向与短轴方向的特性(如图3所示),分别有不同的折射率效果,这就是液晶的双折射(Birefringence)性质。LCD利用液晶独特的光学特性来显示,光线经过不同的角度的液晶分子后将会得到不同的亮度。

液晶分子轴向示意图

图3: 液晶分子轴向示意图
 

从不同的角度观看LCD时,所看到的亮度与对比就会不同,是因为在特定角度看到较多液晶分子的长轴,在特定角度看到较多短轴。在看见较多短轴的方位,甚至会发生灰阶反转(黑色变亮、白色变暗)。如图4所示。

灰阶反转的成因

图4: 灰阶反转的成因
 

针对此视角反转的问题,华凌有提供一改善方案-VATN广视角(full view)的产品技术,可以改善此一问题。改善效果,如图5所示,各个视角对比差异不大,无灰阶反转。此产品应用,非常适用于高对比度与广视角的产品需求。

华凌solution方案-VATN广视角(Full view)产品改善灰阶反转

图5: 华凌solution方案-VATN广视角(Full view)产品改善灰阶反转
 

■VATN广视角(Full view)技术原理:

为了改善视角盲区,利用边缘电场效应(Fringe-Field),将电极做成上下两侧错位的分割缺口结构,产生对称且路径弯曲的电场,使液晶分子受到电场影响后产生不同方位的倾斜。在未通电时与一般VATN液晶分子同样是垂直排列;但在通电后,由于液晶分子同时拥有多个方位的倾斜角度,从各个视角皆能同时看见液晶分子的多个轴向,亮暗的偏差程度便能取得视觉平衡,并能提高各个角度的对比,视角变得宽广,因而解决原本的灰阶反转的问题。如图6所示。

VATN广视角(Full view)技术原理

图6: VATN广视角(Full view)技术原理
 

华凌的VATN广视角(Full view)产品特色:

  • 高对比度度:最高可达 120:1
  • 广视角: 最广视角可达 170(H) 110(V)
  • 模式:限定负显模式 (深黑色底色)
  • 字段颜色:白色,可搭配丝印客制化配色
  • Duty要求: ≤ 1/4 Duty
  • 可搭配背光颜色:白色/黄绿色/绿色/红色/蓝色
VATN广视角与一般视角的差异,如表1所示

 

表1: VATN广视角与一般视角的差异:

  界面 光罩 视角 电压 Duty
一般General VATN Zebra Heat Seal PIN Film Mask 3H/6H/9H/12H
反方向有盲区
VOP>4.0V Duty≤1/18
COG Cr Mask ×1
广视角Wide viewing VATN Zebra Heat Seal PIN COG Cr Mask ×2 Full view 无盲区 VOP>4.5V Duty ≤ 1/4
 

PS.广视角可解决视角盲区但模具要用到两片Cr Mask,费用略高。另外Duty大多建议1/4以下,VOP也比一般VATN略高。

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