TFT-LCD的三种广视角技术:IPS、MVA、TN+FILM

2008-05-07 10:23:05来源: 飞达光学网

 

  当你拿传统的CRT显示器来与薄膜晶体管液晶显示器比较时,你会发现薄膜晶体管液晶显示器有两个重大的缺点: (1) 当你从某个角度观看TFT-LCD时,你将发现显示器的亮度急遽的损失(变暗)及变色。较旧型的平面显示器通常只有90度的视角,也就是左/右两边各45度。但只要只有一位观看者的话,这个问题就不存在。而只要超过一位以上的观看者,如你想要展示某个画面给客人看或是多人一起玩游戏机,你大概只能一直听他们抱怨显示器的品质有多糟糕。 (2) 影片及游戏中,快速的移动画面是常出现的,但这样的需求却是目前响应时间慢的液晶显示器所无法提供的。太慢的响应时间会导致画面失真及次序错乱。最明显的例子就是股票市场中的交易显示器及游戏中飞机飞过村庄的画面。  

  当背光源之入射光通过偏极片、液晶及所谓的配向膜后,输出光便具备了特定的方向特性,也就是说,大多数从屏幕射出的光具备了垂直方向。假如从一个非常斜的角度观看一个全白的画面,我们可能会看到黑色或是色彩失真。这个效应在某些场合有用,但在大部份的应用上是我们不想要的。制造商们已经花了很多时间来试图改善液晶显示器的视角特性,有数种广视角技术被提出:IPS(IN-PLANE -SWITCHING、MVA(MULTI-DOMAIN VERTICAL ALIGNMENT)、TN+FILM。这些技术都能把液晶显示器的视角增加到160度,甚至更多,就如同CRT屏幕的视角特性一样。最大视角的定义是对比值至少能达到10:1的视角(通常有四个方向,上/下/左/右)。液晶显示器厂商并没有停下他们的脚步,而在最近引进了第一个可以改善视角特性的新技术。最重要的广视角技术包含TN+Film,IPS(也称为超级液晶显示器)及MVA。

  TN+Film(TN+视角扩大膜)

  

  

  图1 TN+Film的显示器对准液晶于基板的垂直方向,与标准的TFT-LCD一样。

  有了在上层表面的一层膜就可以增加视角。从技术的观点来看,TN+Film是广视角技术中容易实现的方法。液晶显示器的制造商使用较成熟的标准TFT-Twisted Nematic (扭转向列式)液晶。一层特殊的薄膜(转向膜或是)加在面板的上表面就可以将水平视角从90度改善到140度。但是,低对比及响应速度慢这两大问题依旧无法改善。TN+Film法也许不是最佳的广视角解决方案但它是最简单的方法并且良率极高(几乎与标准TFT-TN一样)。

  IPS (In-Plane Switching or Super-TFT)

  

  

  

  图2 当施加电压,液晶分子的对准方向平行于玻璃基版

  

  IPS起初是由Hitachi所发展,但现在NEC及Nokia也采用这项技术。IPS与使用TN+Film(扭转向列液晶+视角扩大膜组合)技术不同的地方是液晶分子的对准方向平行于玻璃基版。使用IPS或Super TFT技术可以使视角扩大到170度,就如同CRT监视器的视角一样好。但是这项技术也有缺点,因为液晶的对准方向,使得它的电极只能置于两片玻璃板中的其中一边,而不像TN模式一样。这些电极必须制作成像梳子装状的排列在下层的表面。但是这样做会导致对比降低,因此必须加强背光源的亮度。IPS模式的对比及响应时间与传统的TFT-TN 比较起来并无改善。

  MVA(Multi-Domain Vertical Alignment,画素分割垂直配向)

  

  

  图3 富士通所发展的MVA。从技术的观点来看,MVA是针对视角及响应时间最好的解决方案。

  依我们的看法,富士通已经找到最好的解决方案。MVA可以获得160度的视角,而且,也可提供高对比及快速响应的优秀表现。

  MVA的原理是什么呢? 在MVA中,M代表 “multi-domain“(多象限),是就一个子像素(cell)来说。图3说明了以突出物来形成多象限。富士通最近已经开发出四个象限的画素分割技术。VA 代表“Vertical Alignment“(垂直配向),但事实因为有突出物的关系,液晶分子在静态时并不是真的垂直配向(见上图,在off的时候)。当施加电压时,液晶分子变成水平配向因此允许背光通过。对游戏机及动画的应用上,MVA可以提供比TN+视角扩大膜及IPS技术较短的响应时间。在对比方面,也比其它广视角技术高,当然,对比也随视角而变。

  评估各种广视角技术

  

  

  图4 MVA提供较快的响应及非常大的视角,然而,使用MVA的市场还是相当小。

  TN+视角扩大膜对响应时间并无太多的改善。之前已提过,这个技术较为便宜并且良率较高,仅能把视角提升到人眼可接受的程度。使用这个技术的显示器将会渐渐没落。IPS已经被多家制造商所采用,包含Hitachi及NEC,都支持这个技术。这个技术成功的因素是因为它提供了170度的视角及可接受的响应速度。从技术的观点来看,MVA是最佳的解决方案。它的视角能高达160度,就如同CRT一样好。它的响应时间也可达20 msec,足够任何画面的播放。应用此技术的的厂商还不多,但在慢慢增加中。

 

关键字:MVA  视角  TN  FILM  IPS  TFT-LCD  技术  响应时间  液晶显示器

编辑:孙树宾 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2008/0507/article_821.html
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