记得从笔记本电脑发明一直到智能手机开始角逐屏幕素质之前,TN面板的显示屏一直是笔记本的主流配置,比起屏幕效果来说,大多数笔记本用户更关心的是硬件配置、外观设计、便携性等方面。随着智能手机厂商开始追逐屏幕显示效果,使得手机的屏幕素质开始反超笔记本之后,笔记本用户和各大厂商才开始关注起屏幕效果来。到目前为止,主流级的笔记本产品大多数都配上了IPS屏,但是依然还是部分笔记本采用的是TN屏,那么两者之间有什么区别?显示效果又有多大差别呢?
接下来我们分辨介绍下TN屏和IPS屏的相关知识,最后再实际对比下两种屏幕的显示效果。如果只想看效果对比的网友,直接直接跳转去看:点击进入
TN屏
TN面板全称为 Twisted Nematic (扭曲向列型)面板,最大的特点莫过于,如果你用用手指在屏幕上划过的话,就会出现水波纹一般的轨迹(而这也是通常我们辨识TN屏的一个重要方法)。
显微镜下的TN屏
由于价格低廉,成本可控,许多厂商也都喜欢选择TN屏来作为笔记本的屏幕面板类型,不过目前我们看到的TN面板也大多是改良型的TN+film屏了——film即补偿膜,它弥补了TN面板可视角度的不足,而改良过的TN面板,其可视角度也甚至已经达到160°了。
TN面板的技术细节
原理:将两块偏光镜P1和P2互呈90度平行摆放。在偏光镜P1,P2间注入液晶LC(实际上偏光镜和液晶还隔有玻璃层G和导电板E1,E2),在不通电的时候液晶分子会呈螺旋状排列,使光线逐渐扭曲透过偏光镜。通电的情况下液晶分子会因电场作用顺偏光镜法线方向排列,由于两块偏光镜呈90度方向,这时光线不能透过偏光镜。
左:电路断开,液晶亮 右:回路接通,液晶不亮
而我们平常所说的灰阶响应时间,指的就是液晶单元针对输入信号从一个灰度值过渡到另一个灰度值所需要的时间,即液晶单元从一种分子排列状态转变成另外一种分子排列状态所需要的时间,响应时间愈小愈好,它反映了液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度,其原理是在液晶分子内施加电压,使液晶分子扭转与恢复,而通常提到的25ms、16ms就是指的这个反应时间,反应时间越短,则使用者在看动态画面时越不会有尾影拖曳的感觉。
示意:从左往右反应时间越来越短,最左...看着就好像那啥多了一样
不过现今使用的RTC-OD(Response Time Compensation-Overdrive)技术,也让制造商得以有效的降低了灰阶响应时间(G2G),因此,在现如今的TN型面板上,像素的反应时间也已经快到足以大幅减少残影问题了。
RTC-OD(Response Time Compensation-Overdrive)技术:液晶显示器通过旋转液晶分子到不同的路线来中和光流,并根据每个像素的电子设定来传输或多或少的光。
TN面板优缺点解析
这样一类广为应用的面板类型,既然能得到应用,也必然是有着巨大优势的,但广为应用也并不意味着它是完美的,那么,一体两面的它,有着怎样的优势,又有着怎样无可避免的缺憾呢?
TN面板的优点:
TN面板的特点是液晶分子偏转速度快,因此在响应时间上也比较容易提高。由于输出灰阶级数较少,液晶分子偏转速度快,因此它的响应时间也很容易提高,并且,随着TN面板的不断改良,最新的TN面板显示器也经营不会再因为高效的响应时间而牺牲画质了,而低廉的价格和更好的能耗控制也是它的一大优势。
下面的三栏分别是从上下以及侧面看屏幕的效果
TN面板的缺点:
作为原生6Bit的面板,TN面板只能显示红/绿/蓝各64色,最大实际色彩仅有262.144种,即使通过“抖动”技术可以使其获得超过1600万种色彩的表现能力,也只能够显示0到252灰阶的三原色——最后得到的色彩显示数也只有是1620万色而已,而不是我们通常所说的24位真彩色(亦即1670万色),加上TN面板提高对比度的难度较大,其直接暴露出来的问题就是色域窄、还原能力差、过渡不自然,以及可视角度窄等问题,而早期产品甚至还有拖影和重影的问题(而对于玩游戏和看电影来说,色彩和可视角度都是很重要的)。
总结:
作为现今一代显示屏技术,TN屏的优势也正在被其他新类型的屏幕赶超,一代又一代的屏幕技术的刷新带给了我们不同的使用体验,随着时代的推移,也有了越来越多更加优秀的屏幕面板。不过这里,相比之下,还是更推荐非TN屏的笔记本,更丰富的色彩本身对于眼睛就是一种保护,而更宽的可视角度当然也更加便利一些。
IPS屏简介与历史
简介
得到广泛应用的横向电场效应显示技术(英语:In-Plane-Switching Liquid Crystal,简称:英语:In-Plane Switching,缩写:IPS)是日立制作所于1996年开发的LCD广视角技术,被广泛的使用在液晶电视及平板电脑的制造上,能有效改善当视角差时,在TN屏幕上出现的色差及其他问题。
在二十世纪八十年代代末和二十世纪九十年代代初的时候,TN面板技术曾是唯一可行的有源矩阵液晶显示器技术,而早期的面板技术则面临着灰度反转和高响应时间的问题。随着90年代中期新技术的开发——经典的IPS面板技术和VA面板技术的到来,才使得这些缺憾得以解决成为可能并被应用于大屏面板的制造。
历史
在1974年获得专利的成像方法因为发明者并不能够制造出优于TN面板液晶显示器的成品而收效甚微。因而,Guenter Baur等人在德国提交了更优秀的技术细节, 并于1990年1月9日在美国等国家获得了专利。这一技术发明者工作的弗劳恩霍夫协会(见注释)在弗莱堡将这些专利授予了德国达姆施塔特的默克集团(这家公司主营的是医药行业...你们敢信?)。
注:弗劳恩霍夫应用研究促进协会(德语:Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.),是德国也是欧洲最大的应用科学研究机构,成立于1949年3月26日,以德国科学家、发明家和企业家约瑟夫·弗劳恩霍夫的名字命名。弗劳恩霍夫协会下设80多个研究所,研究经费10亿欧元,总部位于慕尼黑。
此后不久,日本日立公司就改进了这项技术并申请了专利。在这一领域的领跑者是胜近藤(Katsumi Kondo),1992年,他在日立研究中心工作。日立的工程师们制定了IPS技术的各种实用细节,以将薄膜晶体管阵列互连成矩阵,避免在像素之间出现不受欢迎的杂散域。日立还通过优化电极的形状进一步提高了视角的可接受度。而NEC和日立也因此成为了这一技术最早的制造商。
IPS屏:技术细节
IPS技术改变了液晶分子颗粒的排列方式,并采用了水平转换技术,在加快了液晶分子偏转速度的同时,还保证了抖动时画面的清晰度,这消除了传统液晶显示屏在收到外界压力和摇晃时会出现模糊及水纹扩散现象。由于液晶分子在平面内旋转,所以IPS屏幕的可视角度表现也不错,四个轴向都可以做到接近180度的视角。
细分的话IPS也有好多种,看着密密麻麻的分类...感觉好累
当然,IPS其实是这类屏幕的一个统称,细分的话,也是有很多类的。
IPS面板与TN面板使用的都是TN液晶,两者不同的特征是,它们施加于液晶分子的电场是不同的: 跟TN面板上下平行配置两块导电板的方式不同,IPS液晶的电极和液晶都处于同一个平面(即电场平行于液晶平面)——开路状态下光线无法通过,回路接通液晶分子扭转光线发生双折射透过液晶平面。由于电极和液晶处于同一平面所以没有方向性,所以能得到上下左右178度的视角。
其成像原理是:线性偏振滤镜P和A都处于相同的方向。而为了在不施加外加电场(关闭状态)的情况下,达到两个玻璃板之间液晶层的90度扭曲的扭曲向列结构,玻璃板的内表面被处理来和液晶分子呈直角对齐。这种分子结构实际上与TN液晶显示器是相同的。不过,IPS技术当中的电极E1和E2,其排列方式则和TN技术是不同的——因为它们在同一个平面上, 并且在一个单玻璃板上,这使它们产生的电场基本上是与这个玻璃板平行的,而液晶层只有几微米厚,所以与电极之间的距离相比非常小。
上下文的图示在这里~亿众电脑维修网
而因为液晶分子具有正介电各向异性,并与它们的长轴平行于外加电场,因此在关闭状态下(像上面左边那样),入射光L1会由偏振片P进行线性偏振。扭曲向列的液晶层会将通过光线的偏振轴旋转90度, 因而,在理想情况下,是没有光会通过偏振片A的。而在开启的状态下,因为在电极之间施加了一个足够的电压,并产生了一个相应的电场E,因此液晶分子会被重新布局,就像上图右边的那样,这样,光线L2就可以通过偏振片A了。
不过IPS液晶的对比度表现并不是很好,同时色温偏低,有偏黄倾向,需要专用补正电路。此外,IPS面板时滞响应慢也是一大问题,在显示快速变化的图像时会产生拖影,因此相对于显示变化快的电视节目,TA还是更适合运用于显示变化较慢且对色彩还原要求高的电脑图像,不过IPS面板因为表面较硬,不会因受到压力引起色差变化,所以成为了高级触控屏幕的首选。
IPS屏优缺点
说了这么多,我自己可能都快要晕了...喵呜!来总结下IPS屏的优点和缺点吧!这样也更好取舍一些。
优点
♦在明亮的户外灯或阳光直射下, IPS 屏幕更易于查看或阅读, 因为有内置背光。
♦一旦屏幕上的晶体管烧掉变成了死点,一般死点会变成一个亮点,但IPS类的屏幕却会变成了一个没有光的黑点,在高分辨率上屏幕几乎不影响使用。
♦硬式面板,很适合做成受压的触控屏幕。
♦色彩表现及可视角度极佳。
♦与 TN液晶显示器不同, IPS 面板在触摸时不会亮起或显示尾砂。
♦IPS面板提供清晰的图像和稳定的响应时间。
缺点
♦价格昂贵(虽然IPS屏幕技术已经随着时间的推移而有所改进,但理所当然地,更好的IPS屏幕也更昂贵——因为有了更高的制造成本)。
♦对比度较差,在黑色及暗色系表现不佳(比如看电影的时候,不能很好地反映颜色的话就会影响对于剧情传达理念的误解),也容易有漏光。
♦与 TN面板相比, IPS 屏幕技术最大的缺点之一就是功耗——通常IPS屏幕需要比TN屏多耗大约15%的电能。
♦此外,由于涉及工程复杂性,生产 IPS 屏幕显示比生产 TN 液晶屏更昂贵。
♦部分IPS屏反应速度较慢,容易有残影(早期的IPS有这个情况,现在有的产品的响应速度最高甚至能达到4ms,不过比较贵就是了)。
总结:
IPS经过长久的发展,现在也有反应时间较高的面板了,用来玩游戏和看电影都是不错的,如果挑到色域比较宽的笔记本,可以说是很值了,丰富的色彩表现和较宽的可视范围在使用中能够带来很不错的体验,但较高的功耗可能的确会带来不便,不过鱼与熊掌不可兼得嘛,没有什么是完美的,总要做出取舍的。
IPS屏与TN屏显示效果对比
前面说了这么多,IPS屏和TN屏的理论知识基本已经说的差不多了,那么IPS屏和TN屏的实际显示效果到底有多少差距呢?接下来我们就通过两组屏幕效果对比的方式来了解一下。
第一组:普通IPS屏对比普通TN屏
对比之前,我们先不说哪台笔记本配备的是IPS显示屏,大家先通过图片自己感受一下。(图片转自:亿众电脑维修网)
首先说明下,由于图片都是使用外置相机拍摄的,所以以上图片和实际效果都有一定的失真,但是基本上也能反映普通IPS屏和普通TN屏的显示效果拆别了。
上面这组图片全部采用正面视角,图中右侧的笔记本电脑采用的是IPS屏幕,左边的自然是TN屏,个人觉得两台屏幕的实际显示效果差距还是还挺大的,TN屏的显示不仅发灰,而且色彩也比较薄弱,整个亮度的均匀度也明显弱于IPS屏幕。总体来说,IPS屏在色彩还原度、通透度、色阶方面全面领先于这块TN屏。
第二组:60Hz IPS屏对比高端的120Hz TN屏
在上面的对比中,IPS屏的显示效果可以说是压倒性的胜利。不过现在市面上也有不少高端的TN屏幕出现,例如接下来要对比的这台微星游戏本就采用了120Hz刷新率的TN屏幕,而与它对比的是另一台微星游戏本,配备的是60Hz刷新率的IPS显示屏。(图片转载自微星吧,作者北京小琼)
接下来还是先来正面对比,这组图片由于室内灯光过亮,所以图片依然有失真的情况。左边的微星游戏本采用的是60Hz刷新率的IPS屏幕,右边的微星游戏本采用的是120Hz刷新率的TN屏,总体来说这款TN屏属于高端版的。
从对比图片中可以看出,相对于之前普通TN对比的情形来说,这款微星游戏本配备的120Hz TN屏的显示效果大幅度提升,亮度更高,色彩还原度、色阶也与左侧的IPS屏差距缩小了很多。
不过总体来说,左侧的IPS屏除了色彩偏黄之外,整个屏幕的色彩通透度、层次感依然要更加优秀一些,尤其是最后一张纯色图对比中,TN屏的颜色明显不均匀,亮度的均匀感也有差距,所以IPS屏的观感自然也好一些。
接下来是屏幕可视角度对比,即使是高端TN屏幕,但是由于TN面板本身的结构缺陷问题,也无法扭转与IPS屏在可视角度方面的差距。右侧的120Hz TN屏在侧面视角观看的情况下,出现颜色失真、偏色的问题。
总结:
通过以上两组对比测试之后,我们可以发现,普通TN屏在显示效果方面大幅度落后于IPS屏,色彩还原和亮度都存在一定的问题,甚至已经比较影响整个屏幕的正常观感。
而高端TN屏在正面视角的情况下,各方面的显示效果都已经与普通IPS屏幕差距不大,甚至在FPS游戏中由于响应速度方面的优势,整体观感、尤其是长时间游戏中的体验还会略好于普通的IPS屏。不过由于可视角度的问题,在侧面观感依然是它的弱点。
最后要说明的是,笔记本显示屏之间的实际差异还不止上面这么多,本次测试的IPS屏幕全部是45% NTSC色域的,目前已经有不少中高端笔记本采用了色彩还原度更高的72% NTSC色域的屏幕,这种屏幕的观感还要再提升一些,显示效果更加饱满。同时,即使是同样采用72% NSTC色域的IPS屏幕,它们是否全部落在100% SRGB容积内又对显示效果有着微弱的影响。