广视角补偿原理及广视角技术的新产品应用

共平面切换显示模式

晶体是有方向性的物质，在光学上一定有角度依存性，这也是为什么液晶显示器有视角上的问题，不过众多的液晶显示模式中，一定存在一种液晶分子切换排列配置是有本质上较好的视角特性，这种模式就是让液晶分子只在同一平行于偏光片平面上切换的方式，称之为共平面切换（In-Plane Switching,IPS）模式。从晶体光学的角度来看，它有着本质上的广视角，并不需要补偿膜做光学补偿就可在各个大视角达到很缓和的光学差异变化。事实上，IPS于方位角上的光学差异变化并非同样如此缓和，只不过就人体工学而言，人们去看一个显示器时，在大视角上变换的机会远多于在方位角上的变换。况且IPS仍可藉由楔型电极的安排以一次Rubbing配向达成Azimuthal上的多域设计，一般设计成2 Domain的方式，即为Matsushita提出的Super-IPS（S-IPS）结构。当然，IPS的广视角使得我们不需补偿液晶本身在斜向角度观察下的暗态漏光，也就是说IPS完全不用补偿膜在广视角表现上就已相当好，但毕竟上下互为正交的偏光片组斜向暗态漏光仍然存在，为求更完美的视角特性表现，Hitachi进一步把此补偿加在其Advanced Super-IPS（AS-IPS）上。

自我补偿方式

上述的三种方式几乎都是整个广视角技术上的运用主流，事实上，广视角还存在一种光学补偿方式，即为自我补偿（Self-Compensated）方式，见图3。光学补偿弯曲（Optically Compensated Bend,OCB）模式则是此代表性广视角技术，它也是一个反应速度极快（～5ms）的液晶模式。这种方式和Multi-Domain很类似，特别对于视角变大时之灰阶反转特性有极大的改善。但相对应还需很复杂的光学补偿，特别在正向对比及视角色偏上补偿不易。

广视角技术分类

广视角技术可分为四大类，即（1）Film TN；（2）MVA系列：Conventional MVA、Premium-MVA（P-MVA）、PVA、CPA、SVA…都属此类；（3）IPS系列：Conventional IPS、Super-IPS（S-IPS）、Ad vanced Super IPS（AS-IPS）、Fringe-Field Switching（FFS）Ultra-FFS…都属此类；（4）OCB。

以上详述了各类广视角补偿原理及其目的，事实上，现在存在的几种产品化技术中，只有运用到前三项，而MVA和IPS两项则是开发大尺寸电视应用之液晶显示器的唯二选择。OCB因光学补偿不易，制程稳定性不够，加上其特有的快速反应时间也渐渐被IPS和MVA以外部驱动讯号技巧拉近差距，故前途未卜。现存可产品化的各种广视角技术发展详见表1

广视角液晶显示器的光学要求要点

除了以对比仍有10的最大斜向角度值为基本的视角定义外，要让液晶显示器的视角特性好，还要考虑色偏、灰阶反转、穿透率均匀性等因素。利用补偿膜、多域画素配置、本质上液晶配置、自我补偿四种技巧来达成这些光学特性上的广视角要求。

1.穿透率均匀性的广视角要求
不同液晶显示模式之穿透率均匀性和视角的关系，表现的优劣程度依序为IPS（2-Domain）＞IPS（Single Domain)＞VA（2-Domain）＞TN＞VA（Single Domain），这是因为IPS从晶体光学的角度来看，本质上在各个大视角上有很缓和的光学差异变化。事实上，IPS于方位角上的光学差异变化并非同样如此缓和，但无论如何Single Domain已够好，若还要更好，Azimuthal上的2-Domain设计可更加强其穿透率均匀性。
2.对比、色偏、灰阶反转的广视角要求
针对对比、色偏等各种广视角液晶显示器的光学要求比较了TN、MVA、IPS系列之广视角技术水准。其中的对比和灰阶反转两项和液晶晶体的视角有强相关性，可由上述多个示意图清楚推敲，至于色偏的种类及原因在本文不多讨论，但最新、最需继续精进的广视角改善课题，却是色偏。因为篇幅所限，不在此论述。

广视角技术在大型液晶电视的最新产品应用

广视角技术将产品应用扩展到完整的领域，等待的是大尺寸电视应用的产品到位，这场烟硝味极重的LCD TV之争，也只不过是最近一年左右的事，虽然目前家用电视市场仍以CRT为主，电浆显示器PDP的出现让消费者尝试到面积大、体积小的平面显示（Flat Panel Display,FPD）电视，但其有电力消耗过大，解析度不高、平均对比不足，明室对比不佳、平均亮度等加强的问题，液晶电视在50寸以下的胜出指日可待。

开发广视角技术的轨迹可描述如下：初始滥于日本，南韩后来居上，而台湾紧跟在后。日本几乎以原始显示及制程技术开发为大宗、台湾则以不断提升大尺寸基板产能为优势，但可怕的是南韩兼具两者的发展。以MVA来说，最早在1998年由富士通（Fujitsu）提出，一直发展至今，仍稳居MVA的技术龙头，而台湾厂商，如友达、奇美持续投资建立更大基板生产线，提供其相对应产能，使日本与台湾合作的模式不断出现，台湾也因此于技术上获益不少，韩国三星则紧追日本，比台湾更积极投入显示技术研发，提出类似MVA的PVA模式。又以IPS为例，最早在1995年由Hitachi提出，后于1997年由Matsushiat改善提出2-Domain的S-IPS，解决了方位角的Blue/Yellow Shift问题，尔后似乎停摆了一阵子，但南韩LG电子则在此时悄悄继续改进，造就今天的LG.Philips Display（LGP）在IPS上的重要地位。台湾的友达、奇美、瀚宇彩晶、广辉等公司则在这一两年内持续投入五代厂或更大的六、七代厂投资，且各有日本的Fujitsu Display Technologies（FDTC）、Hitachi Display和Sharp的技术支援，这场激烈的竞赛看来还要持续一阵子。

现行真正量产的大型广视角技术，可分为：
（1）MVA系列：
a.Conventional MVA：奇美电子（CMO）；
b.P-MVA：友达光电（AUO）、FDTC；
c.PVA：Samsung；
d.CPA：Sharp。

（2）IPS系列：
a.Conventional IPS：无；
b.S-IPS：LG.Philips；
c.AS-IPS：Hitachi Display。
表3所列为2002年以来所有大型LCD-TV的产品规格及使用之广视角技术。