LCD 報告

廣視角技術 IPS

報告人光電三甲 495L0015 吳昱寬光電三甲 495L0067 王俊弘指導老師：吳文端老師

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大綱

發展歷史 IPS 種類介紹 使用 IPS 技術產商 IPS 產品比較 結論 參考資料

IPS 發展歷史 IPS 的發展史是從 1996 年開始的 , 第一代 IPS 技術針對 TN模式

的弊病提出了全新的液晶排列方式 , 實現較好的可視角度 . 1998年第二代 IPS 技術（ S-IPS 即 Super-IPS ）採用人字形電極 , 引入雙軸模式 , 改善 IPS 模式在某些特定角度的灰階逆轉現象 . 2002 年第三代 IPS 技術（ AS-IPS 即 Advanced Super-IPS ）減小液晶分子間距離 , 提高開口率 , 獲得更高亮度 . 2004 年推出的第四代 IPS-pro 則是以改善電極的排列方式 , 獲得更高亮度高對比的表現 . 而目前是 2008 年的 IPS α (IPS Alpha) 技術 , 則是藉著加入阻光鏡與改善材質的方式增強灰階的表現能力，提供更佳的明暗對比效果。

種類介紹

1. IPS

2. S-IPS

3. E-IPS

4. H-IPS

5. IPS ALPHA

第一代 IPS 介紹 IPS 的工作原理有些類似於 TN模式液晶 , 不同的是 IPS 模式的液晶分子排列不是扭曲向列而且其長軸方向始終平行於基板 . 如圖所示 , 細條型的正負電極間隔排列在基板上 , 這有些類似早期的 VA模式液晶 , 把電壓加到電極上 , 原來平行於電極的液晶分子會旋轉到與電極垂直的方向 , 但液晶分子長軸仍然平行於基板 , 控制該電壓的大小就把液晶分子旋轉到需要的角度 , 再配合偏振片就可以調製極化光線的透過率 , 以顯示不同的色階 .

S-IPS 介紹 採用 S-IPS 技術的 液晶電視可以說是一個 VA屏中比較特殊的一種類

型，和 VA屏常態下分子長軸垂直於面板方向平行排列所不同， S-IPS液晶分子始終都與屏幕平行。

S-IPS 是 IPS 升級後的一項技術，也是日立的一個專利技術， IPS 技術不管在何種狀態下液晶分子始終都與屏幕平行，采用完全平行的液晶分子排列方式，使液晶分子可以做最大限度的旋轉角度以增加視角。值得一提的是 S-IPS 屏幕，在受到外部壓力時，可完全消除一般液晶顯示屏形成的水波紋擴散現象，這就是平時大家所說的硬屏。

硬屏效果和其他類型的面板相比， IPS 面板的屏幕較為“硬”，用手輕輕滑一下不容易出现水纹样變形，因此又有硬屏之稱。

H-IPS 介紹 H-IPS被部分人認為是 S-IPS 面板的增強版（ NEC 稱 LGD為自己定做

的 IPS 面板為 H-IPS ），但它們的像素結構卻並不相同。 魚鱗狀液晶分子的 S-IPS，豎直條紋狀的 H-IPS。它的全黑狀態漏光

控制得很好，色彩均勻，而且大多數此類面板都會搭配 10bit 甚至更強得驅動 IC，色彩更為鮮艷。當然，它的缺點就是液晶分子響應速度比較慢。目前最快的 H-IPS 面板響應時間也僅為灰階 5ms

NEC的 LCD3090WQXi 具有非常出色的性能，它就採用 H-IPS 面板，可以達到 102% 超廣色域，1000:1 對比度和 6ms的灰階響應時間，同時可以保証 Gamma 調整曲線完美重合，具有非常強大的實力。

E-IPS 介紹 E-IPS 技術面板是基於 IPS 技術特點的新型液晶面板，由 LG公司研發，採用成本優化結構，擁有與 TN相同的亮度以及 72%的色域，兩極處於同一平面，因此在任何狀態下 E-IPS 面板的的液晶分子始终都與屏幕平行，開口率降低，透光率也减少，以而大大提高了它的可視角度，可視角度高達 178°，而且不產生任何拖影。另外，E-IPS属於硬屏，採用平面轉換技術，分子轉換稳定，色彩飽合度、亮麗程度都是 TN、 VA 面板所無法比擬的。E-IPS 可以說繼承了 IPS 面板的優異性能，但價格卻相近與 TN面板而遠遠低於 IPS 面板。

IPS ALPHA 介紹 IPS α 雖然受到液晶本身材質的影響 , 在各個可視

角度範圍內無法實現百分之百的原畫質 , 但卻也是業界 最接近 原畫質的技術 , 不像其他的技術只能達成上下左右四個角度上視角特別加強 , 而其它部份就以模糊失真帶過 .

傳統 IPS 技術的液晶顯示器在左上和右下角 45度雖然會出現灰階逆轉現象 , 但是 IPS α 技術已經以通過光學補償膜方式改善 ; IPS α 技術也屬於 NB 常黑模式液晶 , 在未加電時其表現為暗態 , 所以應用 IPS α 技術的液晶面板相對來說 , 出現 "亮點 "、 "漏光 " 的機率也非常低 .

IPS ALPHA 介紹 IPS α (IPS Alpha) 技術是在傳統的 IPS pro 面板中夾入一片阻光鏡在背

光源與 LCD 液晶板之間 , 並改善濾光片與偏光板的材質。

IPS ALPHA 介紹 在加了阻光鏡後 , 光源改變了偏光的方向，對比上升率與對比下降率的曲線

拉高，並且 GAMMA 值更穩定不會過高而變成淡化或白化的現象。

使用 IPS 技術的產商

--------- LCD2490WUXI 使用 H-IPS 技術

--------- LCD LM201W01 使用 S-IPS 技術

--------- 戴爾 UltraSharp 2209WA 使用 E-IPS 技術

--------- 日立 32LD9500TC 液晶電視使用 IPS ALPHA 技術

--------- W2005S12-E 使用 E-IPS 技術

E-IPS V.S TN 型液晶面板比較

                                                               

            

DELL 2209WA 使用 E-IPS V.S HP w2207h 使用 TN 型利用這兩種液晶顯示器來比較。

均勻性比較

根據實測數據與全白、全黑實拍效果圖的對比，可以看到， DELL 2209WA 與 HP w2207h 的全白均勻性相差不大，均較差，實測數值均偏高，並且有明顯的暗斑。

測試結果 DELL 2209WA HP w2207h

白色不均勻性

中心 1.13 1.20

角落 1.49 1.45

黑色不均勻性

中心 1.22 1.22

角落 1.50 1.47

色度不均勻性

中心 0.014 0.006

角落 0.018 0.008

均勻性比較

全白（左： DELL 2209WA ；右： HP w2207h ）

全黑（左： DELL 2209WA ；右： HP w2207h ） 最終結論： DELL 2209WA 所採用的 E-IPS 面板的均勻性比大部分市場主流TN 面板產品要差許多。

全黑均勻性的差距就較為明顯了， HP w2207h 漏光壓重，雖然 DELL 2209WA 在邊角處也有一些亮斑，但相形之下就顯的優秀多了；色度不均勻性是 DELL 2209WA 最差的地方，無論是從明顯高的測試數據，還是大面積泛紅的實拍圖上均可以看出這點；而 HP w2207h僅僅是在邊角處有些泛藍。

色域比較 在色域表現方面，採用 TN 面板的 HP w2207h

相當于 NTSC 色域的 75.13% 。採用 E-IPS 面板的 DELL 2209WA 色域達 79.13% ，對于一款非廣色域產品，能覆蓋如此廣的色域範圍已經是難得可貴相當優秀了。

目前消費級市場上非廣色域 TN 面板的色域值大都在 72% 至 76% 之間，而 DELL 2209WA採用的 E-IPS 面板所達到的 79.13% 色域，已經足可以傲視幾乎全部非廣色域 TN 面板。

色域範圍示意圖

                                                      

             

Dell 2209WA 色域範圍

Dell 2209WA 相比 HP w2207h 最大的差異是，綠色點的色度坐標明顯要偏上一些，紅色與藍色的色度座標幾乎是重合的。理論上分析， Dell 2209WA 與 HP w2207h 紅色與藍色的表現應該是幾乎一樣的，而綠色 Dell 2209WA 會表現的更優秀一些。

HP w2207h 色域範圍

三原色實拍圖                                                                       

     

紅色（左： DELL 2209WA ；右： HP w2207h ）

                                                                      

     

綠色（左： DELL 2209WA ；右： HP w2207h ）

                                                                     

      

藍色（左： DELL 2209WA ；右： HP w2207h ）

通過下述的三原色實拍圖，要以充分証明我們上述理論論分析，紅色與藍色基本看不出任何差別， Dell 2209WA 綠色的表現明顯更純粹一些。

色溫比較 在色溫一致性方面，

DELL 2209WA 表現相當出色，幾乎是一條完美的直線；而 HP w2207h 相形之下就糟糕了許多，隨著灰階的降低，色溫相差明顯。                                                           

         

DELL 2209WA 色溫一致性

                                                        

          

HP w2207h 色溫一致性

功耗比較 下述兩個表格為兩款顯示器在最佳設置下，顯示器中心點各級亮度與

相應的實測功耗。可以看到，採用 TN 面板的 HP w2207h 最大耗電量為 36.9W ，此時能源效率為 0.997 ，按照國家規定，能源效率只要高于 0.85 已經屬于一款節能產品。

HP w2207h  亮度設置級實測結果

設置亮度

0 20 40 60 80 100

實測亮度(cd/㎡ )

50.1 88 132 179 236 262.3

功耗（ W）

17.9 21.7 24.6 29.5 34.3 36.9

能源效率(Cd/W)

0.393 0.569 0.753 0.851 0.965 0.997

Dell 2209WA 亮度設置級實測結果

設置亮度

0 20 40 60 80 100

實測亮度(cd/㎡ )

127 153 177 200 225 278

功耗（ W）

39.6 42.5 49.5 52 58.7 69

能源效率(Cd/W)

0.451 0 0.504

0.501 0.538 0.537 0.564

功耗原因

所以出現這種情況，這與 IPS 面板的技術特性有直接關系。 IPS 面板最大的特點就是它的兩極都在同一個面上，而不象其它液晶模式的電極是在上下兩面，立體排列。由于電極在同一平面上，不管在何種狀態下液晶分子始終都與屏幕平行，會使開口率降低，減少透光率，所以 IPS 應用在 LCD 上會需要更多的背光燈。

Dell 2209WA正是由于採用了 E-IPS 面板，面板透光率較低，所以不得不採用六燈管背光設計才能達到普通 TN 面板液晶四燈管就能達到的亮度。因此， E-IPS 面板先天性的決定了它與節能無緣，只能成為“電老虎”。

視角

（左： DELL 2209WA ；右： HP w2207h ）水平偏轉 60 度

                                                                      

     

（左： DELL 2209WA ；右： HP w2207h ）下偏角 40 度

                                                                      

     

（左： DELL 2209WA ；右： HP w2207h ）垂直上偏轉 20 度

                                                                   

        

（左： DELL 2209WA ；右： HP w2207h ）水平偏轉 30 度

結論 E-IPS 面板並不是完美的。面板均勻性上， E-IPS 要遠遠不如大

多數價格低廉的 TN 面板，尤其是色度均勻性更是要差了許多。功耗上， E-IPS 要做到與 TN 面板相同的亮度，功耗要高出 30 多瓦，僅僅剛過合格標准的能源效率，注定了與綠色節能無緣。

當然， E-IPS 面板也並非一無是處。遠遠廣于 TN 面板的可視角度為 E-IPS 面板最大優勢所在， TN 面板的視角在 E-IPS 的相襯之下，只能用慘不忍睹來形容。此外，較高的對比度保証了 E-IPS面板相對于大多數 TN 面板擁有較多的層次感。稍廣了一些的色域範圍，使得 E-IPS 面板可以做到比市場上眾多的非廣色域 TN 面板更優的色彩展現，在綠色的表現優勢會更為明顯。

E-IPS 面板的成本要遠遠低于市場上眾多傳統的廣視角面板，甚至成本比同規格 TN 面板也貴不了多少。有效控制了成本的 E-IPS面板已經具備了與市場主流的 TN 面板一較高下的能力，相信這正應該是眾多消費者希望看到的。

參考資料

http://financenews.sina.com/h/2009-02-13/09542820549.shtml

http://homea.people.com.cn/BIG5/41404/8956739.html

http://www.wqsky.com/hk/list/1134.htm http://financenews.sina.com/h/2008-11-

03/10452551891.shtml