液晶顯示器因可視角度小,在側面較大的角度觀看時畫面就會失色,對比度和顏色表現也較差,因此面板廠以開發相關廣視角技術,廣視角技術不僅關係到液晶顯示器的可視角度,還直接影響液晶面板的回應時間、亮度等其他性能參數。
廣視角技術常見的有TN面板、VA類面板、 IPS面板以及IPS延伸出FFS面板,其中VA面板又分為為由富士通主導的MVA面板、三星開發的PVA面板與夏普開發的CPA面板,各技術主導廠商為日立的IPS技術(LG Display)、三星的PVA技術、富士通的MVA技術(友達與奇美)、夏普的CPA(ASV )技術、韓國Hydis(元太)的FFS技術。
◎TN與TN+ Film面板
TN(Twisted Nematic,扭轉向列型)面板,生產成本低廉,所以TN為應用最廣泛的入門級液晶面板,在市面上主流的中低階液晶顯示器廣為使用。TN缺點是在非正視時的對比與色偏表現均較差,若在偏光板上加上FujiFilm專利的廣視角補償膜(Wide View Film, WVF),則左右視角則從90度提升到140度,上下由40度提升到120度,TN+Film是廣視角技術中最容易實現的方法,但是TN+Film不是最佳的廣視角解決方案,只是方法最簡單並且良率很高。
TN 面板的優點是由於輸出灰階級數較少,液晶分子偏轉速度快,響應時間容易提高,另外TN+film的技術是公開的,製造商不用負擔授權和相關研發費用,成本具有優勢。
◎VA面板
VA(Vertical Alignment,垂直配向)面板,VA面板在高階面板應用最廣,不加電壓時,液晶分子站直,此時是暗態;加了電壓之後,液晶分子往四面八方倒下,此時是亮態,對比與色偏表現均較TN來得好。VA面板又分為為由富士通主導的MVA面板、三星開發的PVA面板與夏普開發的CPA面板。
MVA是富士通於1998年開發,為最早出現的廣視角液晶面板技術,M代表multi-domain(多象限),MVA是利用凸起物使液晶靜止時並非傳統的直立式,而是偏向某一個角度;當施加電壓讓液晶分子改變成水平讓背光通過則更為快速,便可大幅度縮短顯示時間,也因為凸出物改變液晶分子配向,讓視野角度更為寬廣。在視角的增加上可達160度以上,響應時間縮短至20ms以內。國內友達與奇美均採用MVA面板技術,分別以友達的A-MVA(Advanced MVA),奇美的S-MVA(Super MVA)為發展。
三星電子的PVA(Patterned Vertical Alignment)譯為圖像垂直調整技術,是以MVA為基礎延伸發展的,PVA採用透明的ITO電極取代MVA中的液晶層凸起物,透明電極可以獲得更好的開口率,最大限度減少背光源的浪費,PVA液晶面板也降低亮點出現的可能性。
夏普液晶面板為CPA(Continuous Pinwheel Alignment,連續焰火狀排列)型液晶面板,呈六角形放射狀的獨特像素結構,並且配合夏普專利的ASV(Advance Super View)技術,ASV為一個排列晶狀物質的新方法,ASV將可視角度提高到170度,響應時間減少到25ms以下。
◎ IPS面板
IPS(In-Plane Switching,平面轉換)技術是Hitachi公司於2001推出的液晶面板技術,採用液晶分子只在同一平行於偏光片平面上切換的方式,利用空間厚度、摩擦強度並有效利用橫向電場驅動的改變讓液晶分子做最大的平面旋轉角度,以增加視角。IPS將液晶分子傳統的垂直、水平切換改為水平旋轉切換作為背光通過方式,無須額外加補償膜,且由於電極在同一平面上,不管在何種狀態下液晶分子始終都與螢幕平行,使開口率降低,減少透光率。
IPS優點是可視角度大、顏色細膩、響應速度快,缺點是漏光問題比較嚴重,其純黑效果較VA差,因此需要依靠光學膜的補償來實現更好的黑色,另一方面因開口率低的關係,需搭配使用較高輝度的背光模組使用。
IPS面板屬於硬板,用手輕劃面板不容易出現水紋樣,前者TN與VA皆屬於軟板,用手輕輕劃面板會出現類似水紋。支持IPS面板包括LG Display、IPS Alpha、Hitachi、瀚宇彩晶等,奇美電於2010年7月與Hitachi Displays簽署液晶面板廣視角技術IPS合作,也投入此技術發展。
◎ FFS面板
FFS(Fringe Field Switching,邊界電場切換),是由Hydis擁有的專利技術,FFS技術是由IPS(In Plane Switching)廣視角技術的進階延伸而來。Hydis前身是現代電子的LCD事業部,於2007年被國內面板廠元太買下,Hydis於現代電子時期即完成FFS技術,此支持陣營包括大陸面板廠-京東方。
FFS具有低耗電、高透光率、高亮度、反應快速、無色偏、高色彩還原性等等特性。FFS與傳統的VA技術相比,具有驅動電壓低、可視角角度較大、反應速度快、亮度較高等;與IPS技術比較,FFS廣視角技術較為省電,且穿透率較高、解析度較高等優點,FFS是廣視角技術中,視角最廣的技術。
根據DisplaySearch統計,2010年第一季所有LCD視角技術,以VA型廣視角技術面板出貨佔42.2%最大,其次為TN(含TN-None、TN-WVF)佔39.5%、IPS/FFS佔18.3%。廣視角技術應用,在筆記型電腦及LCD顯示器的面板主要是採用TN 型,佔90%以上,只有少數比重採用高階的IPS或VA的技術;而在LCD TV的部份,VA型的出貨面積高達60%、IPS/FFS佔20%。
液晶面板的基本視角技術為TN 型,主要用在筆記型電腦面板與迷你筆電面板上,後來面板廠與偏光板廠聯合日本富士寫真,開發了廣視角膜(WVF),並加在TN型面板上,形成了視角比TN更廣的TN-WVF型面板,並廣泛的用在 LCD顯示器面板與32吋以下的液晶電視上,而在32吋以上液晶電視上,兩大主流技術為IPS及VA型。