晶莹剔透之旅——液晶面板技术横向解析(上)
技术空间
液晶介于液态和固态之间,具有很多奇妙的特性。随着技术的不断发展,液晶面板成本不断下降,液晶显示设备正逐步取代传统的CRT显示设备,成为显示设备市场上的主流之选。众所周知,液晶面板又是液晶显示设备的最重要组成部分,其性能、质量决定了液晶显示设备的最终显示效果,是影响液晶显示设备性能的重要因素。不同的液晶面板具备不同的显示色数、可视角度、对比度、响应时间。你知道你的液晶显示器采用的是什么液晶面板技术吗?你知道市面上的液晶面板都有哪些种类、产地都在哪里吗?想知道的话就一起来参加我们的“晶莹剔透之旅”吧。
TN类面板技术
TN面板全称为Twisted Nematic(扭曲向列型)面板,上下两层玻璃之间涂覆配向材料,液晶分子在上下两片玻璃之间成90度扭曲状,故得此名。TN型液晶显示的特点是响应速度快、对比度高,缺点是无法支持高精度显示、视角窄,因此仅用于电子表之类的低档产品。

随着技术的进步,又出现了STN(增大扭曲角来提高曲线的陡度,宽视角、大容量显示,缺点是响应速度慢)、DSTN(Double STN,旋向相反的两个STN叠加在一起,使得互相干涉的两束光线又互相补偿回来,从而实现黑白显示)、FSTN(Film STN,用一层薄膜替代了液晶盒,从而实现黑白显示,多被黑白手机采用)、CSTN(Color STN,彩色STN产品,一个FSTN屏加上一层彩膜,多被低端彩屏手机采用,包括UFB屏)等等。
在STN之后,液晶面板就进入了TFT(Thin Film Transistor)技术为主导的时代。而TN+Film及B-TN等产品的出现,也为TN类产品延续了生命。
TN+Film技术
主导厂商:奇美、友达
目前液晶显示器市场上使用最广的液晶面板仍是TN面板的改良型面板:TN+Film面板。Film即补偿膜,它可以弥补早期TN面板的可视角度最大只有90度的不足,目前改良型TN面板的可视角度可达140度左右。TN+Film面板产品最大的特点就是价格低廉、良品率极高、响应时间快(由于输出灰阶级数较少,液晶分子偏转速度快,响应时间容易提高)、技术准入门槛低(TN+Film的技术是公开的,制造商不用负担高昂的授权和研发费用即可开工生产)、应用广泛(可沿用以往的生产线),市场上的中低价液晶显示器采用的面板几乎都是TN+Film面板。
不过,这种面板虽然价格便宜,响应时间也够快,但也存在着显示色彩不足、可视角度低、色彩还原能力较差、色彩过渡不自然等缺陷。TN+Film面板只能表现16.2M色,虽然目前市面上有改进的TN面板,通过加装8bit驱动,也能够显示16.7M色,但在效果方面还是无法和物理显示16.7M色的面板相比。如果不使用软件技术增强,TN+Film面板的对比度一般在1000∶1以下。
B-TN技术
主导厂商:三星
三星开发的B-TN(Best-TN)面板,是TN面板的改良型产品,解决了TN面板高速响应必须牺牲画质的矛盾。和传统的TN面板相比,B-TN面板具有更高的对比度和更宽的视角(可达160度),对比度可达700∶1,同时能够显示16.7M色(面板的性能与液晶的色彩显示能力有关,色彩性能也取决于所采用的IC驱动,8位IC驱动的TN面板可以支持16.7M色,6位IC驱动的TN面板则只能支持16.2M色),灰阶响应时间提升到了4ms,不过在色彩表现能力上较原来的TN+Film面板并没有实质性提高。

三星205BW使用改良后的B-TNⅢ面板,其在色彩、对比度、可视角度方面均要优于TN面板,甚至可以与广视角面板媲美。
VA类面板技术
VA类面板多被中高端液晶显示设备所采用,属于广视角面板。在目前液晶电视及中高端液晶显示器当中,VA型液晶面板应用很广泛。物理支持16.7M色彩、可视角度大和对比度高是VA类面板的主要特点。VA类面板又可分为MVA面板和PVA面板两大类。
MVA技术
主导厂商:富士通
MVA(Multi-domain Vertical Alignment,多象限垂直配向技术)是最早出现的广角液晶面板技术,这种技术有效改善了液晶显示设备的响应时间和可视角度问题。采用该技术的液晶分子在未加电时不像TN模式的液晶分子那样平行于屏幕,而是垂直于屏幕,并且每个像素都由多个这种垂直取向的液晶分子组成。当施加电压让液晶分子变成水平取向后,背光通过时会更为快速,这样便可以大幅度提高响应时间;而且施加电压后,液晶分子就会依附在凸出物上偏转,形成垂直于凸出物表面的状态,让可视角度也变得更为宽广。
通过液晶分子垂直于屏幕排列、通电后倒向不同方向来获得更广视角,MVA面板的可视角度可达160度以上。
目前市面上采用MVA面板的中高端液晶显示器较多,许多品牌的20英寸、22英寸宽屏产品就采用了MVA液晶面板。而且MVA产品在制造上并不特别复杂,所以很受代工厂的欢迎。奇美电子(奇晶光电)、友达光电(AUO)等厂商在获得富士通授权后,也各自推出了自己的MVA改良型面板,如P-MVA、A-MVA、S-MVA等。

P-MVA技术
主导厂商:富士通、友达
P-MVA面板(Premium MVA)是改良型MVA广视角面板,成本更低,可提供高对比度(高达1000∶1)和170度以上(左右及上下视角均可达176度)可视角度,反应速度可达灰阶8ms。很多“台湾屏”平板电视及液晶显示器都采用此类面板。
A-MVA技术
主导厂商:友达
在面板的可视角度、对比度、响应速度、色彩等方面进行改进之后,友达光电推出了P-MVA技术,2005年再次开发出全新的A-MVA面板技术。A-MVA(Advanced MVA,高阶多畴垂直取向,或译做“进阶改良式广域垂直液晶阵列”)面板技术是友达光电在P-MVA基础上推出的新面板技术。该技术的主要突破在于:克服了以往广视角技术(尤其是MVA技术)色彩衰减的问题,能在保证上下左右178度超广视角的前提下实现1200∶1的高对比度。
以往的MVA技术通过将液晶分子分割成4个畴来实现更广的视角补偿,这也就是所谓的“四畴”或“多畴”垂直取向的由来。由于四畴模式液晶的补偿角度仍然有限,因此MVA技术最普遍的问题就是在视角偏转较大时会出现色彩衰减和畸变的现象,这也阻碍了MVA面板色彩表现力的进一步提升。友达光电通过将液晶分子分割成更多的畴,对更大的视角进行了更好补偿,减小了倾斜角度下透光率的波动,因此有效改善了色彩衰减的问题,与传统VA模式液晶显示器相比,能够提供更好的画质。
S-MVA技术
主导厂商:奇美
2001年奇美开发出S-MVA(Super MVA)技术,S-MVA是由MVA技术发展而来,性能比旧版更强。具有超广视角特点的S-MVA面板,在具有178度水平/垂直视角的同时,仍能够支持16.7M色的显示。近些年来,S-MVA面板的成本下降很快,市场实际占有率较高。
VAextreme技术
主导厂商:奇美
奇美电子自1999年投入MVA广视角液晶显示技术以来,在推出Super MVA独家技术后,在2005年,又推出了新一代的VAextreme技术。
VAextreme主要包含奇美开发的三大系列最新液晶显示技术,分别是Omniview、VisionREAL及BlastSWITCH。这三项系列技术,能够让新一代液晶显示设备拥有超广视角、低色偏、鲜艳自然的色彩表现及超快反应时间等崭新的影像视觉感受。
其中,奇美独家开发的Omniview COLOR技术,能大幅改善液晶显示器的广角显示能力,透过“多区域维度(multi-dimension)”及“动态模式(dynamic mode)”色彩补偿方法,可以大幅降低液晶显示器在大角度观看时灰阶(如肤色)所产生的色偏状态,让收视者无论处于任何角度,都能欣赏到最为自然而生动的影像画面,是目前最佳的广视角、低色偏解决方案之一。此外,VisionREAL技术能提供大于1000∶1的对比度;而BlastSWITCH超快反应时间技术,亦可真正有效改善动态影像质量,平均3.6毫秒的灰阶反应速度是目前业界最高水准技术。