出處：pconline 2010年01月29日 作者：醉癲 責(zé)任編輯：chenpengjie
前言：液晶面板就是液晶顯示器的屏幕，它的產(chǎn)量、優(yōu)劣以及市場環(huán)境等多種因素都關(guān)系著液晶顯示器自身的質(zhì)量、價格和市場走向，因為一臺液晶顯示器其80％左右的成本都集中在了面板上?？傊?，面板一直是液晶顯示器最重要的部件，在顯示器玩家的眼里，面板更是他們選擇的重點。
現(xiàn)在市場的主流面板有3類型，分別是TN、IPS和VA。眾所周知，TN效果是最差的，但VA和IPS究竟誰好一直被爭論，它們究竟好在哪里？它們的工作原理是什么？相信不少普通消費者不知道，下面筆者就為大家詳細介紹一下TN、IPS以及VA屏的工作原理以及一些技術(shù)特性，讓菜鳥也能趕快進階。
TN面板：Twisted Nematic（扭曲向列型）面板
主要生產(chǎn)廠商：三星，LG-Display，奇美，友達廣電，瀚宇彩晶
TN全稱為Twisted Nematic（扭曲向列型）面板，低廉的生產(chǎn)成本使TN成為了應(yīng)用最廣泛的入門級液晶面板。更確切地說，在目前市面上主流的中低端液晶顯示器中被廣泛使用的TN面板為TN+Film類型面板。這種類型的液晶面板應(yīng)該算是應(yīng)用于入門級和中端的面板產(chǎn)品，最為重要的有一點就是價格實惠、低廉，成為眾多廠商選用的產(chǎn)品。
TN+film液晶面板主要應(yīng)用于入門級和中端產(chǎn)品，它基于早期可視角度很小的TN技術(shù)（視角最大90度），但在面板上增加了一層轉(zhuǎn)向膜，將可視角度提高到了170度左右，成為了一種視角較廣的產(chǎn)品，所以嚴格的說，TN+film也算是一種廣角技術(shù)。
工作原理圖
動態(tài)工作原理圖 斷開（亮）
動態(tài)工作原理圖 （暗）
這是最普遍的液晶模式，當(dāng)沒有施加電壓的時候，液晶分子按初始狀態(tài)排列，這時光線就可以順利的通過取向?qū)?，顯示為亮。而在施加電壓后，液晶分子的排列作出了相應(yīng)改變，光線便不能通過取向?qū)?，最終顯示為暗。在上面我們舉的例子，只是最簡單情況的表現(xiàn)，因為這只是一個象素，而且并沒有考慮到色彩，實際情況要復(fù)雜的多。
TN屏液晶分子排列
由于其液晶分子排列固有結(jié)構(gòu)，對比度很難得到比較大的提升。當(dāng)然市面上出現(xiàn)了數(shù)百甚至上千萬比一的對比度有一定忽悠成分，因為動態(tài)對比度是由全白/全黑計算得出的，而這個比值只需簡單調(diào)整一下全黑環(huán)境下的亮度就能提升不少。
在技術(shù)上，TN面板的技術(shù)性能上略為遜色，它不能表現(xiàn)真正的16.7M艷麗色彩（某些TN面板標(biāo)稱能達到16.7M色，實際是通過液晶顯示器內(nèi)部的電路ic芯片實現(xiàn)的，我們俗稱為16.7M色彩，但并非艷麗色彩），并且可視角度也受到了一定的限制。之所以TN型這種面板產(chǎn)品仍然是眾多廠商采用的主力還是因為由于他的輸出灰接級數(shù)較少，液晶分子偏轉(zhuǎn)速度快，致使它的響應(yīng)時間容易提高，出于成本控制，現(xiàn)在市場上大部分產(chǎn)品大多都采用的是TN液晶面板。
正在擠壓 擠壓過后
如上圖，大家可以看到，但壓力施加到TN面板時，面板上是呈現(xiàn)出漣漪狀的顏色變化（俗稱水波紋），但壓力點離開后，留下的形狀也不是十分鮮明。
可視角度測試
大部分TN屏的顯示器，上下可視角度標(biāo)稱是170度/170度，但從這么多的測試中，發(fā)現(xiàn)只要達到130度左右，圖像顏色就開始變化，只是文字還能看到而已（因為文字是黑色）。正是由于可是角度的問題，TN屏的顯示器底座設(shè)計相對簡單，可調(diào)整角度一般只是-15度到30度之間。
下面我們一起簡單總結(jié)一下TN屏的優(yōu)缺點：
優(yōu)點：價格便宜（最重要的優(yōu)勢），面板液晶分子響應(yīng)時間快，開機速度快，功耗較低；
缺點：可視角度窄，色域偏低（NTSC色域在70%左右）。
IPS面板(IN-PLANE -SWITCHING，板內(nèi)切換）技術(shù)
主要生產(chǎn)廠商：日立，LG-Display，NEC，IPSα，智基
它也是目前主要的一種主流的液晶面板類型，由日本日立于2001年推出，液晶分子平面切換的方式來改善視角，利用空間厚度、摩擦強度并有效利用橫向電場驅(qū)動的改變讓液晶分子做最大的平面旋轉(zhuǎn)角度來增加視角；在商品的制造上不須額外加補償膜，顯示視覺上對比也很高。在視角的提升上可達到178度。IPS型液晶面板具有可視角度大、顏色細膩等優(yōu)點，看上去比較通透，不過響應(yīng)時間較慢和對比度較難提高也是這類型面板一個比較明顯的缺點。
IPS即第一代IPS技術(shù)，它已經(jīng)實現(xiàn)了較好的可視角度。后來，日立又推出了S-IPS（super-IPS）技術(shù)，很好的改善了響應(yīng)時間過長的問題，但是開口率低的問題依然存在。雖然IPS、S-IPS都是日立公司的杰作，但是LG Display公司生產(chǎn)的S-IPS面板應(yīng)用更廣泛，目前液晶電視采用的S-IPS面板，普遍都出自LG-Display公司。
IPS改變了液晶分子的排列和電極的分布，工作時的情況也有了改變。當(dāng)不施加電壓的時，液晶完全不會旋轉(zhuǎn)，兩個取向?qū)映?0度垂直，就會顯示出比較純的黑色，這也是IPS比TN+FILM的強項。施加電壓后，液晶分子旋轉(zhuǎn)到垂直的為止，光線便可以通過。所以大家看到，IPS與TN-LCD在施加和不施加電壓的顯示效果是正好相反的。不過值得一提的是，不管加不加電壓，IPS的液晶分子都是平躺著轉(zhuǎn)的，由于它天生的這項特性，所以它在大視角下的對比與色偏表現(xiàn)是三種液晶技術(shù)中最好的，不需要額外動啥手腳。
S-IPS
H-IPS
IPS面板現(xiàn)在有數(shù)個分支結(jié)構(gòu)，包括常見的魚鱗狀液晶分子的S-IPS，豎直條紋狀的H-IPS。它的全黑狀態(tài)漏光控制得很好，色彩均勻，而且大多數(shù)此類面板都會搭配10bit甚至更強得驅(qū)動IC，色彩更為鮮艷。當(dāng)然，它的缺點就是液晶分子響應(yīng)速度比較慢。目前最快的H-IPS面板響應(yīng)時間也僅為灰階5ms，而大部分S-IPS都還在灰階8ms徘徊。
IPS是由日立研發(fā)的。其特點就是液晶分子適中平行于屏幕，有效控制漏光。另外它的面板是屬于“常閉”類型，即不通電狀態(tài)下，面板是完全關(guān)閉呈黑色的，而TN屬于“常開”型，非通電狀態(tài)液晶分子完全打開，光線可以自由通過。經(jīng)過多年發(fā)展，目前顯示器用IPS面板主要由韓國的LGD研發(fā)和生產(chǎn)。
擠壓過后
如上圖，大家可以看到，壓力施加到IPS面板時，由于屬于硬屏設(shè)計，所以需要施加的力更大，出現(xiàn)的梅花印比較淡，松開后能迅速消失。
與早期IPS面板想比，通過導(dǎo)入人字形電極和雙疇模式，改善了特定角度的灰階逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象并進一步拓寬視角，實現(xiàn)了S-IPS（Super IPS）178度廣視角技術(shù)。不僅在左右視角廣度達到178°，仰角俯角有效收視范圍也能達了178°。確保在任意角度觀看時，都能真實再現(xiàn)精彩畫面，很好的解決了相對而言視角范圍較小、側(cè)面觀看時畫面略有失真的問題。此外，LG利用獨有的TR波形校正技術(shù)，將對比度提升到10000：1，極大改善了屏幕的明暗對比度，透光性能突出，從而使亮度、對比度提高，確保任何場景都可以完美展示最細膩的畫面。
▲AOC iF23（100%亮度）
▲戴爾 2209WA（100%亮度）
廣角液晶分子需要更高的電壓才能驅(qū)動偏轉(zhuǎn)，所以要保證一定的亮度，必須要加大耗電量。不過16：9設(shè)計的顯示器，燈管數(shù)量降低，并且部分顯示器默認最大亮度調(diào)低了，所以會出現(xiàn)比較理想的情況。如上圖的AOC iF23采用2燈管的16：9設(shè)計，所以功耗得到較好控制，但總的來說IPS面板的功耗還是比TN高不少的。
下面我們一起簡單總結(jié)一下IPS屏的優(yōu)缺點：
優(yōu)點：178度的寬可視角度，S-IPS、H-IPS色域廣，硬屏（一定的防刮傷）；
缺點：功耗較高，良品率較低，價格偏高。
VA面板(VERTICAL alignMENT，垂直排列）
主要生產(chǎn)廠商：三星，友達光電，奇美電子，F(xiàn)uijtsu，愛普生
VA型液晶面板在目前的顯示器產(chǎn)品中應(yīng)用較為廣泛，16.7M色彩和大可視角度是它最為明顯的技術(shù)特點，目前VA型面板主要分為兩種，一種為MVA型，另外一種為PVA型。
MVA（MULTI-DOMAIN VERTICAL alignMENT，多區(qū)域垂直排列）技術(shù)，原理是增加突出物來形成多個可視區(qū)域。液晶分子在靜態(tài)的時候并不是完全垂直排列，在施加電壓后液晶分子成水平排列，這樣光便可以通過各層。MVA技術(shù)將可視角度提高到160度以上，并且提供比IPS和TN+FILM更短的響應(yīng)時間。這項技術(shù)是富士通公司開發(fā)的，目前我國臺灣的奇美、友達光電等面板廠都有獲得授權(quán)使用。
PVA則是三星推出的一種面板類型，它在富士通MVA面板的基礎(chǔ)上有了進一步的發(fā)展和提高，是一種圖像垂直調(diào)整技術(shù)，該技術(shù)直接改變液晶單元結(jié)構(gòu)，讓顯示效能大幅提升可以獲得優(yōu)于MVA的亮度輸出和對比度。此外在這兩種類型基礎(chǔ)上又延出改進型S-PVA和P-MVA兩種面板類型，主要是在色彩、響應(yīng)時間和可視角度等方面，繼續(xù)作出有效改善。
PVA型則是三星推出的一種面板類型，是一種圖像垂直調(diào)整技術(shù)，該技術(shù)直接改變液晶單元結(jié)構(gòu)，讓顯示效能大幅提升可以獲得優(yōu)于MVA的亮度輸出和對比度。此外在這兩種類型基礎(chǔ)上又延出改進型S-PVA和P-MVA兩種面板類型，在技術(shù)發(fā)展上更趨向上，可視角度可達178度，響應(yīng)時間被控制在20毫秒以內(nèi)（目前多數(shù)采用Overdrive加速達到6ms以內(nèi)），而對比度可輕易超過1000:1較高的水準(zhǔn)。
PVA廣視角技術(shù)原理分析
PVA廣視角技術(shù)同樣屬于VA技術(shù)的范疇，實際上它跟MVA極其相似，可以說是MVA的一種變形。PVA采用透明的ITO層代替MVA中的凸起物，制造工藝與TN模式相容性較好。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和MVA畢竟一脈相承，在實際性能表現(xiàn)上兩者都是相當(dāng)?shù)摹VA也屬于NB（常暗）模式液晶，在TFT受損壞而未能受電時，該像素呈現(xiàn)暗態(tài)。這種模式大大降低了液晶面板出現(xiàn)“亮點”的可能性。
不用屋脊形的凸起物如何生成傾斜的電場呢？PVA很巧妙的解決了這一問題。如圖，PVA上的ITO不再是一個完整的薄膜，而是被光刻了一道道的縫，上下兩層的縫并不對應(yīng)，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(diào)制光線。
CPA (Continuous Pinwheel Alignment，連續(xù)焰火狀排列) 模式廣視角技術(shù)
CPA模式廣視角技術(shù)嚴格來說也屬于VA陣營的一員。在未加電狀態(tài)下，液晶分子跟VA模式一慣特性一樣都是分子長軸垂直于面板方向互相平行排列。如圖，CPA模式的每個像素都具有多個方形圓角的次像素電極，當(dāng)電壓加到液晶層次像素電極和另一面的電極上時，形成一個對角的電場驅(qū)使液晶向中心電極方向傾斜。各液晶分子朝著中心電極呈放射的焰火狀排列。由于像素電極上的電場是連續(xù)變化的，所以這種廣視角模式被稱作“連續(xù)焰火狀排列（CPA）”模式。
在性能上，CPA模式與MVA基本相當(dāng)，而且CPA也屬于NB（常黑）模式液晶，在未受電情況下屏幕為黑色，在生產(chǎn)導(dǎo)致TFT損壞時也同樣不易產(chǎn)生“亮點”。因為CPA模式在各個方向均有相應(yīng)的液晶分子作補償，所以在視角表現(xiàn)上除了水平和垂直兩方向外在其他傾斜角也有不錯的表現(xiàn)。
除了IPS規(guī)格面板外，常見廣視角液晶還有VA面板。它的特點是采用垂直多疇液晶分子，所以總能看到相交的液晶晶格。具有代表性的是三星的S-PVA和友達光電/奇美電的MVA。注意下凸中三星S-PVA面板中的三角形晶格是有兩個垂直相交的小三角形組成，并且不可單獨工作，上下連續(xù)兩排晶格凸起方向交錯，如果全開就會組成類似長條形顆粒晶格。
VA屏同樣擁有廣角特色，在圍觀之下色彩
正在擠壓 擠壓過后
更重要的一點就是，但壓力點消失的時候，在面板上會留下著名的“梅花烙印”，VA屏屬于軟屏，梅花印的色彩會偏深，不過消失速度也較快。
▲三星 275T+ 100%亮度 110W
▲三星 275T+ 80%亮度 89W
下面我們一起簡單總結(jié)一下VA屏的優(yōu)缺點：
優(yōu)點：廣角設(shè)計（高達178度/178度），色域廣，亮點率較低；
缺點：功耗較高，價格偏高。
總結(jié)：上面介紹了目前主流的3類面板的一些技術(shù)特點。相信不少消費者都有一定了解，在了解的基礎(chǔ)上就要理性看待上述這些產(chǎn)品。這里再次說明TN屏雖然技術(shù)不怎樣，但它的歷史意義在于廉價的它推動了液晶顯示器的普及，它對液晶顯示器進入平民百姓家有較大的推動作用。這也恰恰反映了存在則合理的道理。
至于IPS和PVA，相信受到不少顯示器玩家的關(guān)注，在現(xiàn)在主流的IPS和PVA面板中，由于定位問題，兩者性能相差不大。但IPS的鼻祖是日立，擁有更強悍的技術(shù)，在真正的專業(yè)領(lǐng)域里更強大。（其實很多專業(yè)級的液晶顯示器大多還是采用IPS面板設(shè)計的，如藝卓、NEC一些萬元以上的顯示器。）
當(dāng)然，除了面板外，液晶顯示器還需要其他部件的配合，所以千萬別以為基于廣視角面板的LCD畫質(zhì)就一定如何如何好，沒這么簡單，設(shè)計到的IC驅(qū)動、芯片和電路設(shè)計那可是相當(dāng)復(fù)雜的，正因為驅(qū)動電路復(fù)雜，因此專業(yè)級LCD功耗往往都不低，這一點從EIZO、NEC等高端產(chǎn)品上就能夠佐證。
