IPS的面板之道

　　面板一直是LCD的核心，面板的好坏已经决定了LCD 60%以上的品质，因而一些专业的显示器，除了在电路上精益求精之外，还在面板上精挑细选。我曾经问过高端LCD执牛耳的EIZO，他们认为IPS面板的一致性更好，而且细节更多，适合超高灰度精细的显示要求，因而在印刷和医用显示器上，都只用IPS面板的产品，尤其是医疗用显示器，那些面对诊疗用的显示器，灰度都要超过1000级，否则容易出现问题，IPS面板这个时候的优势就非常明显，而且他们要求像素之间的干扰减低到最小，从而实现精准的显示，这也是IPS面板特别有优势的地方。

　　既然EIZO对此都称赞有嘉，我们需要仔细看看IPS面板与一般面板尤其是它的老对手VA面板的不同。

　　IPS面板和VA面板都是为了弥补TN面板的缺陷提出的两个技术，改善了视角和颜色还原。尤其是TN面板是通过预先对液晶分子进行定向，液晶分子逐级扭曲，形成光路的偏转。因为不通电的时候，液晶分子的厚度差异对光学特性影响更为明显，所以TN面板首先把分子定向好，然后通过通电改变一些分子的排列实现像素的控制。

　　不过因为提前进行定向，这个效率比不上通过电场自行定向的那种模式，并且人工的定向也无法保证足够的精度，从而导致TN面板的层次无法保证，对比度也大受影响。即便是通电的时候，液晶分子垂直面板的极化玻璃，因为不是绝对的，所以可能导致漏光，这个技术使用的定向膜并没有考虑到视角问题，TN面板的可视角度受到很大的限制。

　　IPS和VA采用了不同的策略。实际上，VA面板也有模仿IPS的痕迹。它们预先把液晶分子进行垂直定向，但是，这个垂直定向无法解决光线偏转的问题，并且即便实现了偏转也无法提高视角和对比度。这给面板技术带来了很大的制造难题，一方面需要让液晶分子偏转，尽可能接近水平的状态，又需要给液晶分子一个切向的力，实现液晶分子的偏转，它的电极安排就跟普通IPS不一样，必须有一个交叉角度，让一个电极既实现液晶分子的偏转，同时还有扭转。为了解决这个问题，VA面板采用了一个有趣的技术，把一个像素分成两个部分，每个部分对准不同的方向，这样他们在像素的中间采用了一个锥形的电极，并且在对面的玻璃基板上有对应锥形电极，电极之间不是在一个平面，而是有交叉角度，这个交叉角度就决定了液晶分子的扭转角度。电极通电之后，从而实现光线向电场方面偏转和同时扭转两个状态的变化，从而使光线通过面板的前偏振片。从技术根源上来说，VA和IPS如出一辙，VA更复杂而且更脆弱，这恐怕才是面板软硬之别的真正原因所在。

　　由于VA面板有两个偏转，所以偏转的过程会变长，并且偏转的量不好控制，电场的强弱决定了偏向电极的分子的数量同时也决定了扭转的分子的数量，在两个方面控制像素的亮度，不过因为有两个过程，分子偏转和扭转的数量不与电场呈现绝对的线性，所以它的屏幕的亮度不均匀程度要比IPS面板大，并且动态画面的时候，偏转和扭曲不同时进行，会在颜色衔接的区域出现明显的拖影，或者在边界处出现奇怪的光栅现象，都是两者不能达到同时最大值导致的。

　　VA面板的这个特性还决定了VA面板无法控制漏光现象。在液晶分子偏转和扭曲的过程中，会把光线导向不合适的方向，并且强度逐渐变化，从而导致运动画面中的颜色漂移，眼睛看来就成为拖影的一部分。这是VA面板为了解决视角问题必须的。并且，锥形的电极占据了一部分空间，在亮屏幕的时候，一部分分子也不偏转，形成暗区，因而屏幕的均匀度也会受到影响。

　　IPS面板的聪明之处在于不预先给液晶分子定向成为透光模式，而是定向成为不透光的模式，那样透光的多少就通过与液晶分子定向方向垂直的电极决定，电压越高，扭转的分子就越多，从而实现光线的精确控制。它只控制IPS面板液晶的一个偏转角度，并且偏转分子的数量能够与电压接近正比例，从而面板的层次控制更容易实现。

　　为了扩大视角，液晶分子的基本模块就是V形的，而且因为液晶分子更好被控制，从而能够实现更为细腻的画面控制。并且液晶分子与面板平行，光线容易被控制在面板内部，因而漏光情况更少。在运动画面中，它能够表现更好，实现更好的对比度，IPS面板暗部控制得更好，VA却有不可控的漏光，所以IPS面板在暗部层次方面要大大好于VA面板。这也是讨好眼睛的设计，人眼对暗部层次更敏感，因而在对比动态画面的过程中，眼睛看IPS会更舒服。

　　我们通常在展示IPS和VA之间差异的时候，通过敲击屏幕来判断，VA面板经过敲击之后往往更容易出现颜色异常。这是由两种面板的液晶分子排列差异决定的，VA面板是通过液晶分子偏转和扭转实现透光，而在敲击的时候，垂直定向的液晶分子会像挤压的两边偏转和扭转，从而实现透光。水平定向的IPS面板，在敲击的时候，液晶分子的偏转数量要少得多，所以对屏幕影响没有那么大，这就是两者在敲击之后呈现如此大差异的根本原因。虽然实际操作的可能性能比较低，如果不能通过上文的差异发现IPS面板和VA的差异，可以凑近面板看像素的差异。IPS面板是V字型排列，而VA面板如同鱼鳞状排列，像素之间更紧密，这个形状就是液晶分子定向和电极的形状。