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显示面板技术说明 - LCD模式

简介

显示技术的革新为客户带来了众多选择,如扭曲向列(TN)、超垂直取向(SVA)、共面转换(IPS)等等。客户总是会考虑—哪个最好、最优、最结实、最万无一失?

和生活中所有重要的东西一样,答案是“视情况而定!” 在尝试争辩“哪个LCD技术最好”之前,应该先弄明白“要用它做什么?”。

在此白皮书中,我们专注于商用显示面板(PID)领域(也称为商用显示屏或广告机),尝试针对用户需求评估每种技术的优点。为什么选择PID?一方面,它能满足特别的显示需求,另一方面,这是行业中成长最快的领域。根据全球市场研究和咨询公司DisplaySearch的数据,当时预计2014年商用显示面板的总市值为38亿美元。DisplaySearch预测该市场会持续增长,到2018年市值将达到76亿美元。

我们过去九年一直是商用显示面板市场的领导者,有幸拥有与大量客户对话的特权—我们了解到他们是这样定义PID面板领域的成功的:

非凡的性能

  • 显示必须清晰并能抓住观众的注意力
  • 可以显示文字、图形和活动的图像
  • 广视角

非凡的适应性

  • 不论在强光还是弱光的房间中,都能完美显示
  • 灵活支持纵向和横向模式

总购置成本(TCO)低

  • 产品使用寿命长
  • 超长质保
  • 低功耗
  • 性能与耐用性俱佳的品质

您是不是也希望自己的显示屏拥有这些特性? 介绍了成功的定义后,下面我们来了解各种LCD的运行模式。面板中的液晶运行模式是显示面板的关键特性,对于其性能和功能起决定作用。 当前大型和商用显示面板中使用最多的是VA和IPS技术。

垂直取向(VA)

在垂直取向(VA)模式中,液晶与玻璃基板自然垂直对齐,也被称为垂面排列。在没有外部电压的情况下,偏振光在无偏光变化的情况下穿过面板,然后被第二组偏光片完全阻挡(与第一组偏光片成90度角),形成完美的黑色。电场的应用会使液晶分子旋转到水平位置,让光线完全穿过并显示白色。

与TFT升级、雾面涂层、现代背光装置和像素设计相结合后,赋予了VA LCD超高的对比度,给人印象深刻的视觉体验。随着技术的进步,其响应时间和像素延迟大幅缩短,显示滞后也不复存在。帧率和动态画面响应时间也变得更加顺畅。VA抗残影的能力更强,因为垂面排列可以加宽散布面。VA还能实现最佳的对比度,很多显示专业人士认为它在商用显示面板的显示品质方面排名第一。

 

VA vs IPS LCD 模式 - VA Technology

共面转换(IPS)

共面转换(IPS)模式最初是为克服扭曲向列LCD中出现的窄视角问题而开发的。该技术通过改变施加的电压使液晶在与玻璃基板平行的面上排列,从而可更改共面上液晶分子的方向。IPS也被称为水平排列。[3] 由于偏光片位于同一面上,转换效果由液晶分子围绕垂直于其长度方向的轴旋转而实现的。[2] VA模式中的液晶分子与偏光轴对齐,但IPS中的液晶分子与偏光轴偏离。

IPS矩阵不仅晶体结构不同,而且一个晶圆上电极的位置也不同,会导致占用更多空间,导致屏幕对比度和亮度更低。该技术的另一个主要缺点在于响应时间长,有时G到G长达60毫米。在新一代产品中,该技术缩短了响应时间,但仍高于VA面板的平均响应时间。[6] 这往往会导致残影,特别是在零售环境下,如长时间显示特惠或促销静态图像时。

除低对比度外,IPS LCD往往还具有黑色纯度低的问题。现代IPS技术的透过率相比最初的技术提升了约30%。虽然这有助于增加对比度,但仍比不上VA面板的对比度。最众所周知的一个缺点是,从侧面看深色图像时IPS面板会出现白光,也被称为IPS光。[6] 由于液晶的特性,从侧面看时IPS虽仍可保持色彩均匀性,但从这些角度看其亮度会降低。

VA vs IPS LCD模式 - IPS Technology

超VA (SVA)

通过将每个像素分成额外的域并让它们同步工作,VA技术得到了进一步的提升。这些域中的液晶分子朝向不同的角度,让一个域可以透光,而临近的域仍会遮挡光线,从而实现光线的多样性和更微妙的色调。技术所用的域越多,斜角下的颜色性能和图像质量越好。

VA技术改进的最早期有四个域的方向,其中整体子像素分成四个单独的多元域。另一改进是使用朝向同一方向的非均质聚合物网络,因为液晶处于暗态,这样可改进液晶的向错线。[6] 使用此聚合物稳定技术,面板透光率大幅提升,有助于改进液晶的偏转速度,减少功耗,并增加亮度和对比度。

引入八个域的朝向后,液晶矩阵分成两个区域,每个区域有四个域,从而为每个子像素创造了八个域。像素区域的形状、位置和电压可应对从侧角观看时出现的色彩偏移效应问题。

最后,凭借三星显示的增强VA专利技术,也称为超VA (SVA),不同方向晶体的域进一步改进,不论观众的视线或视角如何改变,屏幕都能保持相同的颜色。[6] 将液晶单元的结构改成弧形后,进一步将每个子像素分成两个不同的部分,它们相对排列(也称为鱼骨结构),从此VA技术的观看角度问题不复存在。SVA还使用聚合物稳定剂,可增强透光率并降低功耗。总之,SVA技术现在可实现更大的观看角度、更高的面板透光率、更高的亮度和更低的等效功率,以及更好的对比度和液晶转换速度。大多数三星显示PID产品都使用了SVA技术。这不仅提升了标准VA性能,还因更高的透光率而具有更好的功耗,产品的耐用性也得到了提升。超垂直取向(SVA)是原有技术上的进步,拥有行业最高的对比度、最快的响应时间以及最佳的观看角度。它特别适合需要在阳光直射下保持可读性的应用,以及安装在黑色背景上并需要保持图像清晰的应用,或需要从不同角度观看的场景中。

VA/SVA相对IPS的优势:

  • 对比度比IPS面板高约300%

对比度

  • 在类似亮度下,功耗低于IPS面板
  • 抗残影的能力强于IPS面板

VA vs IPS LCD模式 - 残影对比

  • IPS面板在光线差的房间中和侧视时会出现白光

白光对比

  • G到G的响应时间快50%,确保更好地显示动态图像

VA vs IPS LCD模式 - 快速响应比较

结论

VA和IPS都是广视角液晶所常用的技术,其不同之处在于液晶在聚合物取向膜的协助下与基板的对齐方式。[1] IPS型显示屏中的液晶是水平对齐的,相对的就是垂直对齐的显示屏。随着近年来的发展,VA模式的LCD已能够匹敌IPS的视角。当今VA技术已经远远胜过IPS,VA的其他变体,如SVA(超VA),在商用显示面板领域已具有更好的性能。