对于显示器,我们常常听到IPS屏、TN屏,那么他们到底有什么区别?
在用户购买显示器的时候,IPS和TN这两种面板类型,分别适用什么需求的用户呢?
很多显示器用户还会有这样的疑问,显示器的面板是指什么?
用最简单的方法解释:显示器的组成,可以理解成3个部分:
最前面你伸手摸到的屏幕就是面板,简称OC(Open Cell)。
面板后面是背光系统,背光系统相当于灯,作用是照亮了前面的面板使得用户看清屏幕内容。
还有驱动板对前面两者进行控制和输出显示内容。
所以面板的区别,直接决定了“看得见”的直观感受。包括亮度,对比度,色彩,可视角度。市面上主流的面板的类型,LCD显示器面板主要分为TN面板,VA面板,IPS面板。
下文中,我们将从不同角度介绍 TN与 IPS面板的区别。
一、TN和IPS本质区别是结构不同
结构指液晶分子的排列方式。
首先,LCD液晶屏主要通过液晶层(液晶分子)引导光线偏转方向并疏通光路,而液晶分子排列方式是否得当直接影响屏幕显示效果。
LCD的实现原理
1、TN 模式
TN(Twist Nematic)扭曲向列相模式,行业内俗称“软屏”,是液晶显示产品中使用较早且技术成熟的面板类型。其显示原理如下:
①未施加电压时:来自背光源的自然光经过下偏光片后,形成线偏振光进入液晶盒内,由于上下玻璃基板内表面取向层(PI)的作用,液晶分子从下到上扭曲90度,使得光在传播过程中,其偏振方向同步旋转。
当偏振光到达上偏光片时,偏振光已经旋转了90度,与上偏光片的光轴平行,因此光线可以透过,此时LCD呈现亮态。
TN模式LCD显示原理
②施加电压后(垂直电场):液晶的介电各向异性和电场的相互作用导致液晶分子扭曲结构解体,液晶分子的长轴平行于电场方向,线偏振光的偏振方向不再旋转,当偏振光线到达上偏光片,与偏光片的光轴垂直,导致无光线透过,此时LCD呈现暗态。
总结来说,TN模式面板,在不通电时画面表现为亮态,通电时表现为暗态,由于TN显示模式在不通电时为亮态,所以称为常白模式。
TN模式LCD电场方向
TN模式面板由于采用的是垂直电场,液晶的长轴沿着垂直方向旋转,不同视角观看,光程差差异很大,所以当人站在不同视角看显示屏时,显示效果会有很大差异,只有在正视角看画面时,才是最真实的。
当然,针对不同视角显示上的差异,可以通过采用带视角补偿的偏光片来解决。但不管怎么样,针对TN模式的面板,都有一个最佳的观看视角,如6点钟或者12点钟方向。
2、IPS模式
IPS(In-plane Switching)面内转换模式,行业内俗称“硬屏”,它是一种先进的液晶显示技术,它在2000年代初期由日立公司开发,并由LG
等公司进一步推广和改进。
IPS技术以其较佳的显示性能和广泛的应用领域而受到市场欢迎,成为目前主流的显示模式之一,其显示原理如下:
①未施加电压时:当没有施加电压时,来自背光源的自然光经过下偏光片后,光线经过下偏光片后形成短轴的直线偏振光,由于液晶分子不转动,偏光方向不能改变,光线与上偏光板相互垂直,被上偏光板进行阻挡,无法射出,此时LCD呈现暗态。
IPS模式 LCD 显示原理
②施加电压后(水平电场):当施加电压后,液晶分子会沿着电场的方向平行旋转,将透过下偏光片的光的偏振方向改变90度,使其与上偏光片的透光方向平行,光线即可通过上偏光片,此时LCD呈现亮态。
IPS面板通过控制施加电压的大小,可以调节液晶分子的旋转角度,进而控制光线的透过量,实现不同灰度和颜色的显示。
总结来说,IPS型面板,在不通电时画面表现为暗态,通电时表现为亮态,由于IPS显示模式在不通电时为暗态,所以称为常黑模式。
IPS模式 LCD电场方向
IPS型LCD由于采用的是水平电场,液晶的长轴沿着水平方向旋转,不同视角观看,光程差差异很小,从各个方向观察,没有视角和显示效果差异很大的情况。
二、TN和IPS面板特性对比
内部结构在很大程度上决定了它们的特性。
1、TN液晶屏 VS IPS液晶屏:视角更窄
TN 面板的液晶分子位于垂直方向,光线在垂直区域周围发射。因此,我们只能在非常有限的角度内获得较好的视觉质量,在倾斜角度下会出现明显的色彩失真。
相比之下,在 IPS 面板中,液晶分子的水平排列有利于光线在任何角度的发射,从而实现了宽广的有效视角。垂直和水平角度均可达到 170 度到接近 180 度,因此我们也称 IPS LCD 为 "全视角"显示器。
TN屏从侧面看会泛白
这就是为什么以前几个人排排坐看电脑,旁边的人总会看不清
2、 TN液晶屏 VS IPS液晶屏:灰度较低
灰度是用来衡量色彩过渡的能力的指标。
TN LCD(6bit)可显示 262 万种色彩,而 IPS LCD(8bit)可显示 1677 万种色彩。
从黑色到白色的过渡过程中,IPS 可以显示更多的颜色,因此过渡表现更加自然流畅。
可以看出IPS屏的色彩过渡更细腻
3、 TN液晶屏 VS IPS液晶屏:更快的响应时间
由于高清的高对比度和广色域,IPS 面板比 TN 面板需要更长的响应时间,一般响应时间为30ms左右。在显示动态高清图片时,IPS
容易出现重影和抖动。
TN屏得益于输出灰阶级数较少,液晶分子偏转速度快,响应速度更快,常规的TN模组响应时间为10-25ms。一些TN屏可以做到1ms的响应时间,不会出现残影。常用来作为职业电竞屏,通过快速响应,TN屏可无损呈现高速变化的场景细节。
响应时间不同,显示动态画面能力不同
4、 TN液晶屏 VS IPS液晶屏:色彩还原能力较差
灰阶和色彩主要决定了色彩还原能力。
与 TN 面板相比,IPS 面板的显灰阶更多,成像表现更细腻,对色彩图像的还原效果细腻逼真。
如下图所示,TN 面板上显示的图像四个角是纯粹的黑色,没有细节。而 IPS 可以显示多个色彩层次。
5、 TN液晶屏 VS IPS液晶屏:屏幕硬度较低
TN屏幕属于软屏,用手指按压 TN 面板时,表面会出现水波纹,但压力释放后,表面会迅速恢复。
IPS屏幕则属于硬屏,IPS 液晶屏的表面有一层高硬度的透明树脂薄膜保护,因此在触摸时可以保持原状,屏幕表面也不会产生水波纹。
此外,如果我们用放大镜观察屏幕,就会发现像素点像鱼鳞一样向左侧分布。由于液晶分子的水平排列,在相同外部压力作用下,IPS 的还原速度比分子垂直排列的 TN
快约 10 倍。
6、TN液晶屏 VS IPS液晶屏:更高的开口率、透光率和更低的功耗
开口率:指有效的透光区域与全部面积的比例。开口率的高低直接影响光线的通过效率,开口率越高,光线通过的效率也越高,相同亮度下,LED背光的功耗可以降低,节省耗电。
IPS 的电极都在同一平面上,而 TN 的电极分布在上下两侧。换句话说,IPS 的开口率比 TN 低。
此外,与 TN 相比,IPS 的水平布局会阻挡更多的光线通过。
由于开口率低和透光率低,IPS 需要更强的背光源,耗电量更大,才能达到与 TN 显示屏相同的亮度。
总结:
TN 液晶屏:
优点:便宜,响应速度快,耗能低
缺点:色彩表现差,可视角度小
适合场景:工业控制、电竞游戏
IPS液晶屏:
优点:色彩表现强,可视角度广
缺点:相对于 TN 面板而言速度较慢
适合场景:大部分使用场景
从以上可知,TN 和 IPS 是常见的液晶面板类型,TN 液晶面板更便宜,响应速度快,能耗更低。IPS 液晶面板则在广视角和显示效果方面遥遥领先。
随着各大厂商的努力和行业技术的发展,各种面板的缺点都在改善,它们的优缺点变得不那么绝对,IPS的对比度可以做到更高,硬屏也可以做曲面了。另外还出现了诸如Fast-IPS面板这种,在响应时间上,得到了明显的提升。
总体来说,每个面板都有他该出现的地方,厂商在生产时,需要针对用户实际用途进行选择,才会让用户有更好的使用体验。
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