液晶显示器工作原理——IPS

The Creative Life创创 意意 感感 动动 生生 活活液晶显示器工作原理液晶显示器工作原理IPSIPS全球质量管理中心全球质量管理中心 QEQE部部20102010年年8 8月月5 5日日2 The Creative Life创创 意意 感感 动动 生生 活活IPS液晶显示器简介IPS液晶显示器构造IPS液晶显示器工作原理IPS液晶显示器IPS液晶显示器特性目录目录3 The Creative Life创创 意意 感感 动动 生生 活活In-Plane Switching liquid crystal display：IPS-LCD 平面转换型液晶显示器平面转换型液晶显示器 主要生产厂商：主要生产厂商：日立，LG-Display，NEC，IPS，智基。IPS型液晶面板也是目前主要的一种主流的液晶面板类型，由日本日立于2001年推出，液晶分子以平面切换的方式来改善视角，利用空间厚度、摩擦强度并有效利用横向电场驱动的改变让液晶分子做最大的平面旋转角度来增加视角；在商品的制造上不须额外加补偿膜，显示视觉上对比较好。在视角的提升上可达到178度。IPS型液晶面板具有可视角度大、颜色细腻等优点，看上去比较通透，不过响应时间较慢和功耗高也是这类型面板一个比较明显的缺点。IPS-LCDIPS-LCD屏介绍屏介绍4 The Creative Life创创 意意 感感 动动 生生 活活IPS-LCDIPS-LCD屏构造屏构造5 The Creative Life创创 意意 感感 动动 生生 活活IPS面板其结构特点：一是液晶分子平行于屏幕；二是它的电极在同一个面上。当不施加电压的时，液晶完全不会旋转，两个偏振片成90度垂直，就会显示出比较纯的黑色，IPS广视角技术也属于NB常黑模式液晶，这也是IPS比TN+FILM的强项。施加电压后，液晶分子旋转，使水平偏振光转换到垂直偏振光，光线便可以通过。改变施加在液晶分子两侧的电场大小，来控制转换偏振光线的多少，达到控制光线的目的。所以大家看到，IPS与TN-LCD在施加和不施加电压的显示效果是正好相反的。不过值得一提的是，不管加不加电压，IPS的液晶分子都是平躺着转的，由于它的这项特性，在大视角下的对比度与色偏表现是三种液晶技术中最好的。工作原理工作原理6 The Creative Life创创 意意 感感 动动 生生 活活IPSIPS面板面板的发展：的发展：第一代IPS技术针对TN模式的弊病提出了全新的液晶排列方式，实现较好的可视角度。第二代IPS技术（S-IPS即Super-IPS）采用人字形电极，引入双畴模式，改善IPS模式在某些特定角度的灰阶逆转现象。第三代IPS技术（AS-IPS即Advanced Super-IPS）减小液晶分子间距离，提高开口率，获得更高亮度。工作原理工作原理7 The Creative Life创创 意意 感感 动动 生生 活活IPS-LCDIPS-LCD的优缺点：的优缺点：优点：优点：178178度的宽可视角度，色彩丰富，硬屏（一定的防刮伤）；度的宽可视角度，色彩丰富，硬屏（一定的防刮伤）；缺点：功耗较高（缺点：功耗较高（开口率较低，导致背光灯亮度增加）开口率较低，导致背光灯亮度增加），响应时间较长、和驱动电压较高响应时间较长、和驱动电压较高等缺点仍有待改进等缺点仍有待改进。广视角设计：广视角设计：采用人字形电极和双畴模式的S-IPS技术 IPS-LCDIPS-LCD特性特性8 The Creative Life创创 意意 感感 动动 生生 活活采用S-IPS技术的液晶显示器可以说是一个VA屏中比较特殊的一种类型，和VA屏常态下分子长轴垂直于面板方向平行排列所不同，S-IPS液晶分子始终都与屏幕平行。S-IPS是IPS升级后的一项技术，也是日立的一个专利技术，IPSIPS技技术术不管在何不管在何种状态种状态下液晶分下液晶分子始子始终终都都与与屏幕平行，采用完全平行的液晶分子排列方式，使液晶分子可以做最大限度的旋屏幕平行，采用完全平行的液晶分子排列方式，使液晶分子可以做最大限度的旋转转角度以增加視角。角度以增加視角。值得一提的是S-IPS屏幕，在受到外力时，可完全消除一般液晶显示屏形成的水波编纹扩散现象，这就是平时大家所说的硬屏。IPS-LCDIPS-LCD特性特性9 The Creative Life创创 意意 感感 动动 生生 活活人字形电极和双畴模式人字形电极和双畴模式 为了扩大视角，液晶分子的基本模块就是人字形的，因电极的排列为人字形，使液晶分子更好被控制，从而能够实现更为细腻的画面控制。并且液晶分子与面板平行，光线容易被控制在面板内部，因而漏光情况更少。在运动画面中，它能够表现更好，实现更好的对比度，IPS面板暗部控制得更好，VA却有不可控的漏光，所以IPS面板在暗部层次方面要大大好于VA面板。这也是讨好眼睛的设计，人眼对暗部层次更敏感，因而在对比动态画面的过程中，眼睛看IPS会更舒服。IPS-LCDIPS-LCD特性特性10 The Creative Life创创 意意 感感 动动 生生 活活色彩丰富色彩丰富 IPS面板的色彩丰富在于不预先给液晶分子定向成为透光模式，而是定向成为不透光的模式，那样透光的多少就通过与液晶分子定向方向垂直的电极决定，电压越高，扭转的分子就越多，从而实现光线的精确控制。它只控制IPS面板液晶的一个偏转角度，并且偏转分子的数量能够与电压接近正比例，从而面板的层次控制更容易实现。所以它的全黑与暗画面状态漏光控制得很好，色彩均匀，而且大多数此类面板都会搭配10bit甚至更强得驱动IC，色彩更为鲜艳。IPS-LCDIPS-LCD特性特性11 The Creative Life创创 意意 感感 动动 生生 活活功耗较高：功耗较高：之所以出现功耗高的情況，這与IPS面板的技术特性有直接关系。IPS面板最大的特点就是它的两个电极都在同一个面上，而不象其它液晶模式的电极是在上下两面，立体排列。由于电极在同一平面上，不管在何种状态下液晶分子始终都与屏幕平行，会使开口率降低，減少透光率，所以IPS应用在LCD上会需要更多的背光亮度。IPS-LCDIPS-LCD特性特性12 The Creative Life创创 意意 感感 动动 生生 活活响应时间长：响应时间长：IPS屏的响应时间一般在40ms左右，这是很难接受的，所以目前的IPS屏都采用Overdrive技术，以缩短响应时间。驱动电压较高：驱动电压较高：当驱动电压加到IPS面板电极上后，靠近电极的液晶分子会获得较大的动力，迅速扭转90度是没问题的。但是远离电极的上层液晶分子就无法获得一样的动力，运动较慢。只有增加驱动电压才可能让离电极较远的液晶分子也获得不小的动力。所以IPS的驱动电压会较高，一般需要15伏。IPS-LCDIPS-LCD特性特性13 The Creative Life创创 意意 感感 动动 生生 活活总结总结前面介绍了目前主流的3类面板的一些技术特点。对液晶显示器都有一定了解，在了解的基础上就要理性看待上述这些产品。这里再次说明TN屏虽然技术不怎样，但它的历史意义在于廉价的它推动了液晶显示器的普及，它对液晶显示器进入平民百姓家有较大的推动作用。这也恰恰反映了存在则合理的道理。至于VA 和IPS 屏，相信受到不少显示器厂家的关注，在现在主流的VA 和IPS面板中，由于定位问题，两者性能相差不大。当然，除了面板外，液晶显示器还需要其他部件的配合，所以千万别以为基于广视角面板的LCD画质就一定会好。如很多专业级的液晶显示器大多还是采用IPS面板设计的，如艺卓、NEC一些万元以上的显示器。这是由于IPS的鼻祖是日立，在专业领域里拥有更强悍的技术，设计到的IC驱动、芯片、电路及屏构造等设计，方能达到好的显示效果。后续我们将对面板的驱动与设计进行了解与学习。14 The Creative Life创创 意意 感感 动动 生生 活活谢谢！