TFT-LCDの広視野角技術完全ガイド

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まとめ

TN-type display, IPS-type display, and VA-type display, these three types of displays cover almost all tft displays we can access, and each of them has its own wide viewing angle technology. In addition to wide viewing angle technology, there is also knowledge about display power consumption and sunlight readable display.

1.IPS wide viewing angle technology

2.pixel two domains technology

3.FFS wide viewing angle technology

4.TN wide viewing angle technology

5。結論

TFT-LCD を広い角度から見ると、急速に輝度が低下し、ディスプレイが変色していることに気付くでしょう。 古いフラット パネル ディスプレイは通常 90 度の視野角しかなく、左右それぞれ 45 度です。
バックライトからの入射光が偏光子、液晶、配向膜を通過するとき、出力光には特定の指向特性があります。つまり、画面から出てくる光のほとんどは垂直方向です。 非常に斜めの角度から真っ白な画面を見ると、黒または色の歪みが見える場合があります。 この効果は状況によっては便利ですが、ほとんどのアプリケーションでは必要ありません。 メーカーは、LCD の視野角特性を改善するために多くの時間を費やしてきました。IPS (IN-PLANE-SWITCHING)、MVA (MULTI-DOMAIN VERTICAL ALIGNMENT)、TN+FILM、すべて そのうち、LCD の視野角を 160 度またはそれ以上に広げることができます。 またはそれ以上、CRT 画面の視野角特性と同様です。 最大視野角は、少なくとも 10:1 のコントラスト比を持つ視野角として定義されます (通常、上下左右の 4 方向)。 LCD メーカーは足を止めていませんが、最近、視野角特性を改善できる最初の新技術を導入しました。 最も重要な広視野角技術には、TN+フィルム、IPS (スーパー LCD とも呼ばれます)、および MVA が含まれます。

IPS(Planar Control Mode)広視野角技術

 

IPSの最大の特徴は、他の液晶モードの電極が上下にあるのとは異なり、電極がすべて同じ面にあることです。なぜなら、こうすることで初めて液晶分子を横方向に移動させるための平面電界を作ることができるからです。このような電極は、表示効果に悪影響を及ぼす。電極に電圧をかけると、電極に近い液晶分子は大きな力を得て、素早く90度ねじれるのは問題ない。しかし、電極から遠い上側の液晶分子は同じパワーを得ることができず、動きが鈍くなる。駆動電圧を上げることで、電極から遠い液晶分子も大きなパワーを得ることができるのです。そのため、IPSの駆動電圧は高くなり、一般的には15Vになります。電極が同一平面上にあるため、開口率が低下し、光の透過率が低下するため、IPSディスプレイにはより多くのバックライトが必要になる。

Pixel two domains technology

電極に電圧をかけると、もともと電極に平行だった液晶分子が電極に垂直な方向へ回転するが、液晶分子の長軸は基板に平行のままである。電圧の大きさを制御することで、液晶分子を必要な角度に回転させることができる。このフィルムは、偏光光の透過率を変調させ、異なる色レベルを表示することができる。IPSの動作原理はTNモード液晶とやや似ているが、IPSモードの液晶分子の配列はツイストネマティックではなく、その長軸方向は常に基板に平行である点が異なる。

IPSモードの斜め45°方向の階調反転現象に対しては、光学フィルムで補正する以外に、MVAの特性に合わせてIPSを「最適化」することも可能です。図に示すように、IPSの元の直線電極を、MVAモードと同じジグザグ電極「人型電極」に変更します。この改良型IPSは、IPSとMVAの長所を吸収しており、「ダブルドメインIPS」と呼ぶことができます。新世代のSuper-IPSと言えるでしょう。

FFS(フリンジ・フィールド・スイッチング)広視野角化技術

FFSの構造はIPSモードと同様で、正極と負極の電極が間隔をあけて配置されることがなくなりました。透明電極は光を遮断しないので、より高い開口率を実現することができます。新世代のFFS技術は、他の面でも画期的な改良が施されています。例えば、ネガ型液晶は光学効率は高いが、ねじれ粘度が大きく応答速度が遅い、ポジ型液晶は応答速度が速いが光学効率が非常に低いという欠点がある。FFS技術でも液晶の最適化により、ポジ型液晶にネガ型液晶の光効率を約90%得ることができ、光透過率と応答速度を両立させることができる。最適化されたくさび形電極は、自動的に光漏れを抑えることができるため、カラーフィルター固有のブラックマトリクスも捨てることができ、光透過率を大幅に向上させることができます

MVA(マルチドメイン・バーティカル・アライメント)広視野角化技術

MVA (Multi-domain Vertical Alignment) mode liquid crystal display, the long axis of the liquid crystal molecules is not parallel to the screen like the TN mode when not powered, but perpendicular to the screen, and each pixel is composed of multiple such vertical Aligned liquid crystal molecular domains. When a voltage is applied to the liquid crystal, the liquid crystal molecules flip in different directions. In this way, the compensation in the corresponding direction can be obtained when viewing the screen from different angles, which improves the viewing angle. MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) From a technical point of view, MVA is the best solution for viewing angle and response time. MVA can obtain a 160-degree viewing angle, and can also provide excellent performance with high contrast and fast response.
What is the principle of MVA? In MVA, M stands for “multi-domain” (multi-quadrant), which is a sub-pixel (cell). VA stands for “Vertical Alignment”. Because this mode of LCD display is black when it is not powered, it is also called NB (Normal Black, normally black) mode LCD.


In the MVA mode, because the movement amplitude of the liquid crystal molecules is not as large as that in the TN mode, the liquid crystal molecules will rotate to a predetermined position relatively faster after power-on, and the liquid crystal molecules close to the electrode slope will rotate rapidly when receiving electricity, driving the Liquid crystal molecules further away from the electrodes move. Therefore, the MVA wide viewing angle technology after changing the arrangement of the liquid crystal molecules is beneficial to improve the response speed of the liquid crystal.
The vertical alignment of liquid crystal molecules means that the liquid crystal molecules at both ends of the Panel do not need to be aligned parallel to the Panel, which means that MVA no longer needs rubbing treatment in manufacturing, which improves production efficiency. The front contrast ratio of the MVA mode liquid crystal display with the optical compensation film can be done very well, even if it is not difficult to reach 1000:1. Unfortunately, the color of MVA liquid crystal will become lighter as the viewing angle increases. If the viewing angle is defined by the color difference change, the MVA mode will suffer, but in general, it is still a big improvement over the traditional TN mode. .
MVA mode isn’t a perfect wide-angle technology. Its special electrode arrangement makes the electric field intensity uneven. If the electric field intensity is not enough, the grayscale display will be incorrect. Therefore, it is necessary to increase the driving voltage to 13.5V in order to precisely control the rotation of the liquid crystal molecules. In addition, because its liquid crystal molecular arrangement is completely different from the traditional TN mode, if the traditional process is used when filling the liquid crystal, the time required will be greatly increased. Therefore, the cost of MVA has increased compared with the traditional TN mode liquid crystal.

デュアルドメインVAモードの液晶に電力が供給されていない場合、液晶分子の長軸は画面に垂直であり、バンプ電極に近い液晶分子のみがわずかに傾いており、光は通過できません この時点で上下の偏光板。 電力が印加されると、突起の近くの液晶分子が他の液晶を急速に駆動して、突起の表面に垂直な状態に回転します。つまり、分子の長軸が画面に対して傾斜し、透過率が増加します。
このデュアル ドメイン モードでは、隣接するドメイン分子の状態はちょうど対称であり、長軸は異なる方向を指しています。 VA モードは、この異なる分子長軸ポインティングを使用して、光学補償を実現します。

デュアルドメインモード液晶の直線的な三角柱状の突起を、90°前後に曲げた三角柱状の突起に変えると、液晶分子を微妙に4つのドメインに分割できる、つまりマルチドメインモードになります。4ドメインモード液晶に電源を入れると、A、B、C、Dドメインの液晶分子が4方向に回転し、液晶ディスプレイの上下左右の視野角が同時に補正される。したがって、MVAモードの液晶ディスプレイは、この4方向。どの方向にも良好な視野角が確保されている。この補償原理に基づいて、突起の形状を変え、異なる方向の液晶ドメインを増やすことで、あらゆる視野角を補償し、良好な結果を得ることができるのです。

TN+Film(TN+視野角拡大フィルム)広視野角化技術

TN+Film 広視野角技術は、TN 液晶ディスプレイの改良技術に基づいています。 液晶分子の配列はまだ TN モードであり、動作状態は電源投入後もパネルの平行方向から垂直方向にねじれています。 複屈折△n0)を補償して広視野角を実現しているため、位相差フィルムまたは補償フィルムとも呼ばれます。 (視野角も広がります)。 映画)。 位相差フィルムは、透明なフィルムを所定の形状に引き延ばした部品です。
補償フィルムは、液晶パネルの表面側だけでなく、液晶セルの両面に貼り付けられます。 光が下から補償フィルムを通過すると、液晶セルに入った後、液晶分子の影響により、負の位相遅延が発生します(補償フィルムが△n<0であるため)。 液晶セルでは、負の位相差が正の位相差を相殺して 0 になります。光が上方向に移動し続けると、液晶分子の上部の作用により、液晶セルを通過するときに正の位相差を持ちます。 . 光が上部の補償フィルムを通過すると、位相遅延は再び 0 にオフセットされます。 このように、TNモード液晶を用いた緻密な補償フィルムを用いることにより、良好な視野角改善効果を得ることができる。

結論

TN-type displays, IPS-type displays, and VA-type displays all have their own wide viewing angle technology. TN type display can improve viewing angle through compensation film, IPS can achieve large viewing angle through advanced design such as FFS, VA type display and IPS type display can also achieve large viewing angle through special pixel design, using these technologies can achieve better display effect .

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