液晶显示器面板技术详解

目前，LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示器）成为CRT（Cathode Ray Tube，阴极射线管显示器）的继任者已经是大势所趋。液晶面板决定了液晶显示器的最终显示效果，是液晶显示器中最为关键的核心部件，占去了液晶显示器近80%的成本。常见的液晶面板有TN液晶面板、IPS液晶面板，以及MVA和PVA等VA类液晶面板三大类。它们通过各自独特的液晶材料和面板结构，从而获得不同的性能优势。

一、TN面板

TN（Twisted Nematic Liquid Crystal Display，扭曲向列型液晶显示器）面板被广泛应用于入门级和中低端的液晶显示器当中，由于其输出灰阶级数较少，液晶分子偏转速度快，致使其响应时间容易提高。目前市场上8ms以下液晶产品均采用TN面板，但可视角度相对偏小是TN面板最大的缺点。目前TN面板的液晶显示器普遍采用改良型的TN+FILM（补偿膜）技术，用于弥补TN面板可视角度方面的不足。同时，色彩抖动技术的使用也使得原本只能显示26万色的TN面板获得了16.2M色的显示能力。

TN+FILM技术是在面板上增加了一层转向膜，将可视角度提高到了140度左右。严格的说，TN+FILM也算是一种广角技术，但不是最佳的广视角解决方案。由于它是最简单的方法并且良品率极高，且TN+FILM的技术是公开的，制造商不用负担高昂的授权和研发费，因此TN+FILM在成本上占据了巨大的优势。

总体来说，TN面板是一款优势和劣势都很明显的产品。价格便宜，响应时间快是其优势所在，可视角度不理想和不能表现16.7M色所带来的色彩不真实又是其明显的劣势。与其他几种广角液晶面板相比，TN液晶面板黑白对比度不高，分子间隙相对较大，文字的笔画不是那么细密。不过由于现在TN面板改进了很多，显示风格逐渐向VA类面板靠拢。

二、IPS面板

IPS（In-Plane Switching，平面转换）是日立HITACHI公司开发的液晶技术，俗称为“Super TFT”，也是目前主要的一种液晶面板类型。IPS通过液晶分子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。换句话说，传统的液晶分子是以垂直、水平角度切换作为背光通过的方式，IPS则将液晶分子改为水平旋转切换作为背光通过方式。为了配合这种结构，IPS要求对电极进行改良，电极做到了同侧，形成平面电场。这样的设计带来的问题是双重的：一方面可视角度问题得到了解决，另一方面由于液晶分子转动角度大、面板开口率低（光线透过率），所以IPS也有响应时间较慢和对比度较难提高的缺点。

早期的IPS已经实现了较好的可视角度，而S-IPS则为第二代IPS技术，它又引入了一些新的技术，以改善IPS模式在某些特定角度的灰阶逆转现象。基于最新一代AS-IPS2液晶面板技术的液晶显示器可以获得最高850：1的对比度，并且能够将200：1对比度下的可视角度提高到任意方向160度。虽然目前在响应时间方面IPS液晶面板技术还稍显不足，但是由于其比较容易实现精细的点距，因此依然获得了高端液晶显示器制造商的青睐，并被应用于专业液晶显示器的制造。

IPS阵营中， 16.7M色、170度可视角度和16ms响应时间代表现在IPS液晶显示器技术的最高水平。

IPS面板具有最好的一致性，颜色表现细腻。尤其是仔细观察显示器时，有一种晶莹般的感觉，这是鉴定IPS液晶面板最直接有效的方法。

三、VA面板

VA类面板是现在高端液晶应用较多的面板类型，16.7M色彩和大可视角度是该类面板的特点。同时，VA面板又可分为由富士通主导的MVA面板和由三星开发的PVA面板，后者是对前者的继承和改良。

富士通FUJITSU的MVA（Multi-domain Vertical Alignment，多象限垂直配向技术）技术是一种多象限垂直配向技术，可以说是最早出现的广视角液晶面板技术。这种技术有效的改善了液晶显示器的响应时间和可视角度问题。我们知道，液晶材料通过状态变换实现对光的控制，对应到分子层级上，就是液晶分子在垂直、水平（相对于屏幕）之间作角度切换。在没有施加电压，液晶分子静止的时候，它处于垂直状态，只有在电场作用下才会转成水平状态让光线透过。MVA技术利用一个巧妙的方法对这种模式作改良：MVA液晶面板的液晶层中包含一种凸出物供液晶分子附着，在不施加电压的状态下，MVA面板看起来同传统技术没什么两样，液晶分子垂直于屏幕。而一旦在电压的作用下，液晶分子就会依附在凸出物上偏转，形成垂直于凸出物表面的状态。此时，它与屏幕表面也会产生偏转效应，提高了透光率，形成画面输出。

这种巧妙的方式有效改善了LCD的响应时间和视角。首先，由于液晶分子的转角变小，转换速度更快，响应时间一般都可以被缩短到30毫秒以内。如果使用其他辅助措施，最快可以将反应时间降至20毫秒的级别。在视角方面，MVA表现极为出色，由于凸出物可使液晶分子出现不同的偏转，光线发射的角度被大大扩张，同时凸出物本身也承担起散射光线的作用，最终使得基于MVA技术的液晶面板实现160度的大视角。

经过技术改进的MVA被称为之P-MVA，这种面板在保留MVA优点的同时，可以搭配各种增压芯片达到较高的响应时间。8ms GTG灰阶，178度可视角度是目前采用P-MVA面板液晶显示器的最高水平。

三星SAMSUNG电子的PVA（Patterned Vertical Alignment，图像垂直调整技术）是独家推出的一种面板类型。它在富士通MVA面板的基础上有了进一步的发展和提高，是一种图像垂直调整技术。PVA用透明的ITO电极代替MVA中的液晶层凸出物，获得更高的开口率和背光源的利用率，换言之，便是可以获得优于MVA的亮度输出和对比度。

有足够的证据表明，PVA的综合素质优于MVA，改良型的S-PVA和P-MVA并驾齐驱，它提供的可视角度可达170度，响应时间被控制在20毫秒以内（采用Overdrive加速技术可达到8ms GTG），而对比度可轻易超过700:1的高水准。

VA类液晶面板的正面对比度最高，但是屏幕的均匀度不够好，往往会发生颜色偏移。清晰锐利的文本显示效果是其最大优势，黑白对比度很高。在VA类液晶面板中，通常PVA液晶面板是最好辨认的，打开一个文本，如果发现文字很润泽，且笔画不那么粗，有一种立体感觉的话，那就基本上可以确定该款显示器所采用的是PVA液晶面板。另外，仔细看显示器的像素，会发现它们的安排呈现波浪状。

综上所述，目前中高端液晶显示器以采用IPS和VA面板为主，而入门级和中低端产品则以采用TN面板为主。由于显示颜色数、可视角度、亮度、对比度以及响应时间这些液晶显示器的基本参数指标都是由液晶面板本身所决定的，因此在购买液晶显示器时，除了上述这些基本的参数指标之外，更应该多留意究竟是采用何种液晶面板，毕竟液晶面板才是液晶显示器中最为关键的核心部件。

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