液晶顯示器面板技術詳解

目前，LCD（Liquid Crystal Display，液晶顯示器）成為CRT（Cathode Ray Tube，陰極射線管顯示器）的繼任者已經是大勢所趨。液晶面板決定了液晶顯示器的最終顯示效果，是液晶顯示器中最為關鍵的核心部件，占去了液晶顯示器近80%的成本。常見的液晶面板有TN液晶面板、IPS液晶面板，以及MVA和PVA等VA類液晶面板三大類。它們通過各自獨特的液晶材料和面板結構，從而獲得不同的性能優勢。

一、TN面板

TN（Twisted Nematic Liquid Crystal Display，扭曲向列型液晶顯示器）面板被廣泛應用于入門級和中低端的液晶顯示器當中，由于其輸出灰階級數較少，液晶分子偏轉速度快，致使其響應時間容易提高。目前市場上8ms以下液晶產品均采用TN面板，但可視角度相對偏小是TN面板最大的缺點。目前TN面板的液晶顯示器普遍采用改良型的TN+FILM（補償膜）技術，用于彌補TN面板可視角度方面的不足。同時，色彩抖動技術的使用也使得原本只能顯示26萬色的TN面板獲得了16.2M色的顯示能力。

TN+FILM技術是在面板上增加了一層轉向膜，將可視角度提高到了140度左右。嚴格的說，TN+FILM也算是一種廣角技術，但不是最佳的廣視角解決方案。由于它是最簡單的方法并且良品率極高，且TN+FILM的技術是公開的，制造商不用負擔高昂的授權和研發費，因此TN+FILM在成本上占據了巨大的優勢。

總體來說，TN面板是一款優勢和劣勢都很明顯的產品。價格便宜，響應時間快是其優勢所在，可視角度不理想和不能表現16.7M色所帶來的色彩不真實又是其明顯的劣勢。與其他幾種廣角液晶面板相比，TN液晶面板黑白對比度不高，分子間隙相對較大，文字的筆畫不是那么細密。不過由于現在TN面板改進了很多，顯示風格逐漸向VA類面板靠攏。

二、IPS面板

IPS（In-Plane Switching，平面轉換）是日立HITACHI公司開發的液晶技術，俗稱為“Super TFT”，也是目前主要的一種液晶面板類型。IPS通過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動的改變讓液晶分子做最大的平面旋轉角度來增加視角。換句話說，傳統的液晶分子是以垂直、水平角度切換作為背光通過的方式，IPS則將液晶分子改為水平旋轉切換作為背光通過方式。為了配合這種結構，IPS要求對電極進行改良，電極做到了同側，形成平面電場。這樣的設計帶來的問題是雙重的：一方面可視角度問題得到了解決，另一方面由于液晶分子轉動角度大、面板開口率低（光線透過率），所以IPS也有響應時間較慢和對比度較難提高的缺點。

早期的IPS已經實現了較好的可視角度，而S-IPS則為第二代IPS技術，它又引入了一些新的技術，以改善IPS模式在某些特定角度的灰階逆轉現象。基于最新一代AS-IPS2液晶面板技術的液晶顯示器可以獲得最高850：1的對比度，并且能夠將200：1對比度下的可視角度提高到任意方向160度。雖然目前在響應時間方面IPS液晶面板技術還稍顯不足，但是由于其比較容易實現精細的點距，因此依然獲得了高端液晶顯示器制造商的青睞，并被應用于專業液晶顯示器的制造。

IPS陣營中， 16.7M色、170度可視角度和16ms響應時間代表現在IPS液晶顯示器技術的最高水平。

IPS面板具有最好的一致性，顏色表現細膩。尤其是仔細觀察顯示器時，有一種晶瑩般的感覺，這是鑒定IPS液晶面板最直接有效的方法。

三、VA面板

VA類面板是現在高端液晶應用較多的面板類型，16.7M色彩和大可視角度是該類面板的特點。同時，VA面板又可分為由富士通主導的MVA面板和由三星開發的PVA面板，后者是對前者的繼承和改良。

富士通FUJITSU的MVA（Multi-domain Vertical Alignment，多象限垂直配向技術）技術是一種多象限垂直配向技術，可以說是最早出現的廣視角液晶面板技術。這種技術有效的改善了液晶顯示器的響應時間和可視角度問題。我們知道，液晶材料通過狀態變換實現對光的控制，對應到分子層級上，就是液晶分子在垂直、水平（相對于屏幕）之間作角度切換。在沒有施加電壓，液晶分子靜止的時候，它處于垂直狀態，只有在電場作用下才會轉成水平狀態讓光線透過。MVA技術利用一個巧妙的方法對這種模式作改良：MVA液晶面板的液晶層中包含一種凸出物供液晶分子附著，在不施加電壓的狀態下，MVA面板看起來同傳統技術沒什么兩樣，液晶分子垂直于屏幕。而一旦在電壓的作用下，液晶分子就會依附在凸出物上偏轉，形成垂直于凸出物表面的狀態。此時，它與屏幕表面也會產生偏轉效應，提高了透光率，形成畫面輸出。

這種巧妙的方式有效改善了LCD的響應時間和視角。首先，由于液晶分子的轉角變小，轉換速度更快，響應時間一般都可以被縮短到30毫秒以內。如果使用其他輔助措施，最快可以將反應時間降至20毫秒的級別。在視角方面，MVA表現極為出色，由于凸出物可使液晶分子出現不同的偏轉，光線發射的角度被大大擴張，同時凸出物本身也承擔起散射光線的作用，最終使得基于MVA技術的液晶面板實現160度的大視角。

經過技術改進的MVA被稱為之P-MVA，這種面板在保留MVA優點的同時，可以搭配各種增壓芯片達到較高的響應時間。8ms GTG灰階，178度可視角度是目前采用P-MVA面板液晶顯示器的最高水平。

三星SAMSUNG電子的PVA（Patterned Vertical Alignment，圖像垂直調整技術）是獨家推出的一種面板類型。它在富士通MVA面板的基礎上有了進一步的發展和提高，是一種圖像垂直調整技術。PVA用透明的ITO電極代替MVA中的液晶層凸出物，獲得更高的開口率和背光源的利用率，換言之，便是可以獲得優于MVA的亮度輸出和對比度。

有足夠的證據表明，PVA的綜合素質優于MVA，改良型的S-PVA和P-MVA并駕齊驅，它提供的可視角度可達170度，響應時間被控制在20毫秒以內（采用Overdrive加速技術可達到8ms GTG），而對比度可輕易超過700:1的高水準。

VA類液晶面板的正面對比度最高，但是屏幕的均勻度不夠好，往往會發生顏色偏移。清晰銳利的文本顯示效果是其最大優勢，黑白對比度很高。在VA類液晶面板中，通常PVA液晶面板是最好辨認的，打開一個文本，如果發現文字很潤澤，且筆畫不那么粗，有一種立體感覺的話，那就基本上可以確定該款顯示器所采用的是PVA液晶面板。另外，仔細看顯示器的像素，會發現它們的安排呈現波浪狀。

綜上所述，目前中高端液晶顯示器以采用IPS和VA面板為主，而入門級和中低端產品則以采用TN面板為主。由于顯示顏色數、可視角度、亮度、對比度以及響應時間這些液晶顯示器的基本參數指標都是由液晶面板本身所決定的，因此在購買液晶顯示器時，除了上述這些基本的參數指標之外，更應該多留意究竟是采用何種液晶面板，畢竟液晶面板才是液晶顯示器中最為關鍵的核心部件。

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