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深一點廣一點漫談VA顯示技術

2021/12/25

延續之前的 VA PK IPS(http://www.wretch.cc/blog/KisPlay/1166104) 與古早味顯示技術(http://www.wretch.cc/blog/KisPlay/1191190) 的介紹後, 今天就針對VA來作一下介紹, 請大家加減看啊! 看完也麻煩給個回應鼓勵小弟一下囉~

根據市場研究機構DisplaySearch最新發布的季度廣視角技術出貨報告顯示, 今年第一季全球採用VA（Vertical Alignment）型廣視角技術的面板, 其出貨面積占全球所有面板出貨比例達43.5%, 在各種廣視角技術中取得領先. 其次為TN_WVF（TN加廣視角膜Wide View Film, WVF）, 出貨面積市佔率達26% ; IPS/FFS（In Plane Switching, IPS/Fringe-field switching, FFS）出貨面積市佔率約17% ; 傳統TN（Twisted Nematic, 扭轉向列）技術出貨市佔率約13%. (Source: http://www.funddj.com/kmdj/news/NewsViewer.aspx?a=9624e0d7-8b1c-4a08-b12b-f6be85715720)

從上述統計資料看的出來, 採用VA 型廣視角的市佔比例已高達四成以上. 這應該顛覆了很多人過往的印象, 原來現在採用TN 型的比例已大不如前囉! 那為何需要廣視角技術呢? 又為何是VA領先? 根據請示谷哥大神與參考其他文獻後, 大致整理如下給大家參考, 如果有錯一定是別人亂寫.(哈哈~ 全部賴給別人囉~ 還是請各位不吝指教啦!) 回到正題, 說到面板, 一定就要先提一下TN 型面板, TN 型面板在未施加電壓時是亮(white), 施加電壓則變成黑(black), 如圖一(a); 而圖一(b) 則是顯示我們在不同角度時所看到的不同液晶軸向產生不同亮度的結果, 從此圖來看, 若正視是一個中間亮度的顯示, 則上視角是看到較亮的亮度, 下視角是看到較暗的亮度, 所以TN型面板在正視跟側視會有不同的光學表現, 一般稱之為灰階反轉, 如圖二.

那大家或許要問: 有灰階反轉又如何? 這其實是個很嚴重的問題~ 灰階反轉會讓黑人變白人, 女人變男人, 男人變死人, 不… 我是說變好人, (純粹博君一笑啦!) 試想, 你會希望你以正視看是志玲姐姐, 但在大角度看到是黑臉的志玲姐姐嗎? 因此TN 型面板的特性是視角較小, 但對於一些個人使用的電子商品卻很適合, 例如NB. 所以, 一些會有多人共享的電子商品就不能只有這樣的視角, 例如TV, 因為不能限制大家只能在某些角度才能看電視, 所以廣視角是基本的需求. 而廣視角技術眾多, 其中較為知名的有VA陣營(MVA/PVA), IPS陣營(IPS/FFS)與(TN +補償膜) 三大類, 本篇主要著眼於VA技術, 其他技術就有空再說啦~

VA 型面板在未施加電壓時是黑(black), 施加電壓則變成亮(white), 如圖三(a); 而圖三(b) 則是顯示出在不同角度時所看到的不同液晶軸向產生的亮度, 從此圖來看, 若正視是一個中間亮度的顯示, 則上視角是看到一亮一暗液晶的平均, 下視角也是看到一亮一暗液晶的平均, 所以和正視的光學看起來並沒有太嚴重的差異, 因此灰階反轉不像TN 型面板那麼嚴重. 所以可視角度也比較大(目前VA上下左右視角都可以超過80度).

那VA 型面板是如何讓液晶站成像圖三(b) 的樣子呢? 主要是在TFT與 CF上製作凸起物(protrusion) 來產生成傾斜的電場以規範液晶的方向, 如圖四(a), 因為有凸起物的關係, 液晶分子在靜態時並不是真的垂直配向. 當施加電壓時, 液晶分子變成水平配向, 因此允許背光通過. 而隨著技術進步也演變成在color filter上做protrusion, 在TFT上做ITO slit, 如圖四(b) .

另外有種不需凸起物的VA叫PVA(Pattern Vertical Alignment ), 沒有凸起物如何生成傾斜的電場呢? PVA很巧妙的解決了這一個問題. 如圖五, PVA上的color filter ITO不再是一個完整的薄膜, 而是蝕刻了一道道的縫, 上下兩層的縫並不對應, 從剖面上看, 上下兩端的電極正好依次錯開, 平行的電極之間也恰好形成一個傾斜的電場來調整光線.