彩色OCB液晶技术 可辅佐多色LED背光模块

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近几年来，包括液晶、等离子等显示面板愈来愈受到市场的喜爱，因此各式各样被发表出来的新一代技术观念，也就备受市场的关心。   在这些平面显示技术中，由于液晶显示的基础理论与其它完全相异，因此也就出现了更多的新革命性想法，由于液晶显示的本质上是受光的概念，因此也就具备了省电性、以及能够整合所有的功能组件一起全能发挥的特色，基于这些优点，因此包括光源、光控制等等的技术分离方面也就更容易的被多元化开发，当然这些优点也有机会成为阻碍发展的缺点，这是因为只要其中一项组件的技术发展落后，也就会拖累整体的效能。
   在最近这几年的国际监视器年会（SID）中，透过由业者及学术业界所发表的论文以及展示可以发现，液晶监视器的可显示色饱和度愈来愈宽广，其中一项关键点便是在背光源方面，已经逐渐由LED取代传统的冷阴极管，来扩大色饱和度的范围，因此如何提高应答速度来配合LED背光，也就成了液晶监视器的挑战之一，因在最近几年的展览会中，OCB已经是高速应答液晶显示面板的主流技术。不过仅仅依赖OCB技术还是不容易达到完美的显示成过，因此搭配Field Sequential技术的呼声也就愈来愈高。

全彩显示已经是液晶面板的基本能力
    在1981年，日本学者开始尝试利用Color Filter的做法来让LCD达到全彩显示的目标。这种方法就是在加法混色法的基础上，分别加上红、绿、蓝三色的彩色滤光片，来让原本的背光源透过液晶的扭转，来控制它们各自的透光强度，实现液晶面板全色显示的目标。在此之前，液晶显示当时是一个没有彩色化的技术，也就是说当背光透过液晶扭转控制之后，只能简单的达到单点透光与不透光，来完成白色与黑色的显示。这样的显示能力，在面对其它不断进步的技术，也出现了液晶显示的危机时代，不过随后的彩色滤光技术被发表出来之后，短短的几年间，所有的液晶面板业者纷纷引入彩色滤光的技术，所以这样的技术可以说是，几乎在一瞬间就席卷了全球液晶彩色显示产业。
    直到今天，几乎9成以上的液晶面板都配有了彩色滤光片来提供全彩显示，而也推动了液晶面板成为家用电视的力量，就目前的成果来看，大尺寸液晶电视的市场每年都在增加，其中30吋以上的大型监视器，几乎成为液晶面板市场成长增加的重要因素。到目前为止，大多数的市调单位都相信，在2007年全球预计30吋以上大型监视器将会有5,000万台的市场空间，所以如果依照平均每一台1,500美元来算的话，那就是一个750亿美元以上的产业。

利用Field Sequential技术实现无彩色滤光片模块
   虽然液晶技术有低耗电以及多元化技术发展的特色，但是由于本身先天显示原理的因素，导致了存在着只有几个百分比背光利用率问题，其中的一个影响因素就是彩色滤光片的技术。这是因为彩色滤光片会从白色光里面吸收必要的波长，然后再产生色光，然而这种吸收就会变成光的损失。所以在2001年开始，一些学者便开始针对切换光源的Field Sequential彩色技术进行研究开发，就观念上而言，液晶FieldSequential彩色技术的研发，就是针对高速液晶和高速高纯度光源探索的历史，其重点在于如何进行色彩分离。
   所谓Field Sequential技术就是透过对红、绿、蓝的影像，进行高速切换来实现彩色显示的一种技术，简单的说，简单的说，FieldSequential彩色技术就是，将TFT液晶面板中光源由冷阴极管改变采用LED的同时，也放弃使用彩色滤光片，达到面板具有高宿应答时间、高色彩饱和以及高亮度的目标，并且还可以因为少掉彩色滤光片来降低液晶面板模块的总成本。目前全球的各大面板业者都积极的朝向这一方面的技术进行开发，同时也获得了一些实际的成果。

Field Sequential技术液晶面板陆续发表
    在较早之前，NEC已经发表了利用Field Sequential所开发的面板，这款面板是采用RGB3原色的LED做为背光源，面板得画面尺寸为2.2吋，分辨率达到240×320画素。由于NEC所开发的这款基于FieldSequential技术的LED背光液晶面板由于不需要使用彩色滤光片，因此可以将耗电量只有传统使用彩色滤光片面板的2分之1，并且加上因为使用RGB3原色的LED做为背光，根据NEC的说法是，面板得色域范围相当于NTSC标准的104％。
   而最近在一些展览中包括三星电子、中华映管、东芝都曾经展示出利用FieldSequential技术所开发出来的液晶面板，在2006年中华映管所展示的是利用FieldSequential完成32吋液晶电视的开发，而三星电子则是在2005年的横滨的显示展览上，发表了32吋无彩色滤光片的液晶面板，现场参观者都可以从画面的显示中，发现面板的色彩表现非常鲜艳，根据三星所公布的资料其应答时间也仅有5ms，所以可以使得画面的频率达到180Hz，功率消耗却只有82W，能够表现出传统耗功为250W的TFT-LCD电视相同的亮度。
    而三星电子所展示的Field Sequential技术32吋液晶电视，采用了OCB面板可视角度也能够超过160度，分辨率为1366×768，对比度高达1000∶1。
    东芝松下也在2006年的SID会议中，发表了以Field Sequential为基础的液晶面板。东芝松下所利用Field Sequential开发出新一代的9吋TFT液晶面板屏幕，靠着超高的透光率、大角度的视角和高速的应答时间，一举提高了液晶屏幕的显示能力，这个新屏幕的独特之处在于它同时使用了Optically CompensatedBend 和 FieldSequential两种技术。这款新面板和传统液晶屏幕相比，不需要透过可能吸收高70％光源的滤光片，因此不仅比较亮（或比较省电），而且因为不用将一个画素切割分成3个子画素来显示三种颜色，所以可以在同样的面板面积下达到传统3倍的分辨率。在分辨率上可以在9吋的面板上达到800 x480的细腻度，而可观看的视角也将近170度左右。

Field Sequential技术背景介绍
   虽然理论上采用这个技术的特色是，不会造成LED背光模块光源损耗高达3分之2的彩色滤光片技术，所以对于液晶面板降低电力消耗，有着相当高效果的技术。并且因为这种技术，可以让LED背光模块的光源高速点灭，所以也兼具在显示明暗变化较低的画面时，能够获得影像鲜明的优点。所以根据实验室针对15吋液晶面板的试验结果，事实上利用FieldSequential是具有能力达到实现动态影像的鲜明化、提高光利用效率与色彩再现性。不过其中还是有一些困难点存在，例如包括色分离现象等等，虽然如果不是专家的话，对于面板的色分离现象是很难察觉，但是追求完美的前提下，开发人员还是相当积极的研发相关技术来解决，但是这些关键点仍旧是需要一段时间才能够获得克服。
    事实上，Field Sequential彩色显示技术的开发，是在1940下半年由CBSLaboratories展开，CBS实验室在电视彩色传输选择实验中，将FieldSequential的显示技术引入单色CRT，因此后来也有学术以及业界的研发人员，开始构想将FieldSequential应用到液晶技术上。在较早先的时候，有些研究人员针对这种技术提出了应用在单色（黑白）CRT和快门的想法，但是当时的技术没有实现显示平面及薄型化的能力，因此所制造出来监视器的体积相当的大，此外还有些论文提到利用光纤，将R、G、B3色单枪CRT的光导入扩散板中，再以此为基础来与LCD进行组合的构想。不过在这种技术想法中，虽然使用了TN Cell、πCell和强诱电性液晶Cell （FerroelectricLiquid Crystal Cell：FLCCell），但是并没有明确的定义出，详细的应答速度、显示特性以及对于全色显示来说不可或缺的灰阶的显示特性，所以最终也是不了了之。虽然有着这么多关于Field Sequential应用的研发最后都无法实现商用化，但是，再实验室中仍旧有研发人员持续针对FieldSequential的技术进行开发，例如将红色和绿色的LED数组作为背光模块，配合单矩阵强诱电性液晶Cell的应用，或者利用half-V-mode强诱电性液晶等等的想法。

Field Sequential要求面板能够达到5.56msec的应答速度
   数年前，日本研发人员吉原等人，透过采用强诱电性液晶监视器的Field Sequential彩色LCD，达到实现了利用非晶硅TFT的强诱电性液晶，完成高速开关以及现实灰阶能力的开发，除此之外，这些研发人员还利用反强诱电性液晶（AntiferroelectricLiquid Crystal：AFLCD）实现了应用FieldSequential的可能性。从这些的研发论文中可以发现关于强诱电性液晶的最大课题，存在于窄间隙Cell和分子配向的稳定化，如果能够稳定控制的话，那么与传统液晶相比之下，可以实现大诱电率的驱动组件高速电流供给能力的提高。
    利用FieldSequential完成彩色LCD技术当中，为了达到不会因为色彩的切换，而产生影像的明暗变化，所以就必须在180分之1秒的时间内，进行3原色（R、G、B）的切换，也就是说每个颜色的切换时间需要少于5.56 msec。不过到目前为止，要能够完成在低于5.56msec的时间内进行切换，还是不容易开发出具有如此高速应答特性，并且可以进行高灰阶显示能力的商用化液晶驱动技术。例如现在的TFT-LCD当中所应用的TN Cell，如果含有高灰阶显示能力的话，应答时间就会变成20~100msec，因此就会出现速度不足的情况。
   所以面对这样困境，日本学术与产业界便联合开发出应用在一般液晶的Optically CompensatedBend（OCB）模式技术。这个技术基础是由普通间隙Cell（一般为8μm）的π-Cell，和二轴性的薄膜构成，再加上这种Cell具有广视野角的特性，所以可以实现高灰阶显示的能力，并且这种Cel的应答时间比一般TNCell高出10倍以上，达到2~8msec的高速应答速度。因此在这些条件都能够满足的情况下，就能够充分的发挥FieldSequential彩色技术的优点，让液晶显示面板得以达到无画面闪动的实现。
   就实际模块应用的研发方面也已经正式展开，目前研发人员已经开始利用这种OCBCell的液晶，配合红、绿、蓝的冷阴极管，来完成实验性质的TFT液晶面板模块，在实验的结果中确认，采用这样的技术可以获得和原来采用彩色滤光片的LCD相同的全彩色显示特性。更近一步的研发人员，再配合RGB三原色矩阵LED的背光模块搭配TFT液晶面板，也是一样达到完美显示的效过，另一方面，研发人员更大胆的将Field Sequential彩色技术应用在使用OLED背光的TFT液晶面板模块。

OCB、Field Sequential、LED的完美搭配
   最近这几年来，LED的发光亮度与效率获得突破性的改善结果，因此利用LED做为背光的产品也就陆续的被开发出来，藉此改善TFT液晶面板因为冷阴极管所无法呈现的宽广色域。由于采用FieldSequential彩色技术需要搭配毫秒单位上的应答时间，因此对于LED背光模块来说，正好可以满足FieldSequential彩色技术的需求条件，这可以说是双方达到相辅相成的一个结果，再加上采用非结晶硅OCB的液晶驱动技术，那么TFT液晶面板就能够完成，所有开发人员所期待的具有高速应答、宽广色域、广视角度、高灰阶显示能力的完美结果。
    回顾液晶监视器的发展之路，也是不断突破技术难关的历史。由于现在市场对监视器技术所表现出来的关心，再未来无论是技术或者市场规模的不断成长，相信是毋庸置疑的，同时因透过监视器技术的开发，也满足了影像传媒以及内容制作者的期待。