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LCD 報告

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. I n P lane S witchihg. 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.

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Presentation Transcript

  1. 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 In Plane Switchihg

  2. 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

  3. 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。

  4. 種類介紹 • IPS • S-IPS • E-IPS • H-IPS • IPS ALPHA

  5. 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.

  6. 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。

  7. 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。

  8. 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。

  9. 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。

  10. 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.

  11. 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。

  12. 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。

  13. 使用IPS技術的產商 ---------日立32LD9500TC液晶電視使用IPS ALPHA技術 --------- LCD LM201W01使用S-IPS 技術 ---------戴爾UltraSharp 2209WA使用E-IPS技術 --------- LCD2490WUXI 使用H-IPS 技術 --------- W2005S12-E 使用E-IPS 技術

  14. 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。

  15. 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。

  16. 均勻性比較 • 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。 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。

  17. 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。

  18. 色域範圍示意圖 HP w2207h色域範圍 Dell 2209WA色域範圍

  19. 三原色實拍圖 藍色（左：DELL 2209WA；右：HP w2207h） 紅色（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。 綠色（左：DELL 2209WA；右：HP w2207h）

  20. 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

  21. 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。

  22. 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”。

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

  24. 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。

  25. 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

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