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显示器的选择:TN/IPS/VA我究竟该选哪一种

查尔 装机教程 2019-09-02 15:53:56

目前市面上主流的显示器都是LCD,也就是液晶显示器,而目前市场上有许多种类的液晶显示器,比如TN屏、IPS屏还有VA屏等等。那么这些不同种类的面板究竟是在哪些地方上面有区别?各自又有什么样的特性?这篇课堂就简单介绍一下目前主流的几种LCD屏幕。

目前最常用的LCD技术为TFT-LCD,中文全名薄膜晶体管液晶显示器,目前的TN、IPS和VA等等种类的LCD屏幕都是TFT-LCD的分支,要搞明白不同种类LCD屏幕的区别,首先要简单理解一下LCD显示原理。

LCD的简单原理

LCD的核心技术之一就是利用到了液晶。液晶是介于液态与固态之间的一种特殊化合物的通称,现在定义已经扩展到了在某一温度范围可以实现液晶相、在较低温度为正常结晶之物质。

这类物质在电场和磁场的影响下非常容易发生形态的改变,光在通过这类物质的时候会发生强度的变化,而不同形态的液晶对于光线有着不同的通过率。LCD就利用这点特性来进行像素点颜色的控制,打个比方液晶层就像是百叶窗,你在光源的另一头看到的光已经经过了百叶窗的调节,其强度由百叶窗开了多大决定。

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上面就是一张比较简单的部分原理图,可以看到中间的液晶层夹在上下两块偏光片之间,起到一个光闸的作用。

我们知道在常用的计算机系统中,颜色是用RGB,也就是红绿蓝三种颜色来描述的,显示器也是这么干的,一个像素由红绿蓝三色来组成。而在LCD的液晶层的更上面是有一层彩色滤光片的,每个像素对应了红绿蓝三块滤光片,它们非常非常小,以至于不借助放大镜,人眼是无法识别出每个像素点上面的三束光线,其实为了防止光线间互相干扰,在三块滤光片之间都有黑色填充的间隙的,只不过太过于微小,人眼将其自动拼合成了一个像素点。

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整个的LCD结构大致可以用这张图来表示:

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用我们平常使用LCD显示器的视角来看,LCD面板的最后面是背光模组,早期为CCFL,后来为了节能与整体的寿命考虑,用上了LED。它提供了整个显示器的光源,然后光线穿过一层偏振片,然后再穿过一层玻璃基板达到液晶层,这时候外部的电场就根据显示内容的需要,选择性地给液晶层加电,能够穿过液晶层的光线已经是强弱不一的了,再打到更前面的RGB三原色滤光片上面就形成了一个像素所显示的颜色,最后再穿出来,打到我们能够看到的那层屏幕上。

TFT-LCD其实就是应用了TFT技术的LCD,其在下层的玻璃基板上面覆盖了各种不同的薄膜,使得半导体材料可以积在基板上,形成控制电路,从而实现了在更小的体积空间内对液晶层分子的控制。

先天不足

诚然,LCD有许多优点,但是今天我们要讲的,是LCD有许多先天性的不足。

首先,对比度低。LCD的背光模组要求是常亮的,而它的液晶层并不能完全阻断光线的通过,只能是最大程度的进行减弱,所以就导致最后我们看到的黑色并不是纯黑,也就是一点光都没有的那种。对比度这项参数简单地说就是黑与白的对比程度,LCD自然打不过前辈CRT。

不过目前市场上一般的LCD都能做到1000:1了,基本能够满足日常使用。

其次,颜色还原差。现如今,Windows系统一般输出的都是32位真彩色,是RGB每个通道用8个bit来描述,另外加上一个透明度通道A,一共4x8=32位来描述一个像素点的颜色,不过实际上显示器只需要RGB三个通道的数据,所以是24位。每个颜色都有8个bit,一共就是2的八次方——256种,一共有三个颜色通道,那么总的颜色就是256的三次方,也就是最常见的1677 7216种颜色,常见的表示方式就是16.7M种颜色或者是1677万种颜色。

而早期和现在普通的1080p或更低的LCD面板因为驱动速度的原因,原生其实只能够显示6bit的颜色,也就是每个通道64种,三个通道一共262144种颜色,这差距也太远了吧!怎么办呢?厂商想到了用多个像素点一起显示从而拟合出想要的颜色,比如想要一个R通道颜色值为2的像素,那么就可以用两个相邻的像素点,一个显示RGB(0,0,0)一个显示RGB(4,0,0),通过人眼拟合出来就差不多是RGB(2,0,0)的效果。这种模拟的办法最高可以实现出来16.2M种颜色,一般在厂商说明中会写明。

但是模拟出来的颜色总归不如原生的强,在颜色进行过渡的区域,6bit面板的劣势就会体现出来,有色块等现象产生。不过目前原生8bit的屏幕越来越多了,1440p分辨率级别的LCD基本都用的是原生8bit屏幕,而4k级别的显示器用10bit屏幕的也越来越多了,这不最近N卡驱动还加入了10bit视频输出的功能,就是为了应对现今的大潮流。

最后,可视角度小,最早广泛应用的TN屏在侧看屏幕的时候会出现色差的问题。


图片来自于GamersNexus

其实其他还有一些问题,不过最主要的还是以上三点。

TN:响应速度快

TN(Twisted Nematic)是最早被广泛使用的一种LCD的实现技术,因为其制造相对简单的原因,目前LCD中占很大比重所用的也还是这项比较老的技术。


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但是TN屏幕也具有LCD几乎所有缺点,在颜色还原、可视角度等方面都比较差劲,不过因为TN屏幕因为可以做到非常快的响应速度,几年以前就有做到5ms以内的TN屏幕产品了,这几年更是把响应时间压缩到了1ms以内,甚至有0.4ms的产品出现,受到了不少游戏玩家的欢迎。另外目前很多240Hz刷新率的显示器使用的都还是TN面板,IPS对应的产品还很少。

优点:响应速度快,成本低。

缺点:色彩还原不够准确、可视角度小(近几年已经有所改善)。

IPS:可视角度广、色彩表现优

由于TN屏在很多方面表现都不尽如人意,所以之后业界又研发出了新的IPS(In-Plane Switching)技术来尝试解决TN屏的一些痛点。

简单来说,IPS就是把控制液晶的电场方向从原本的纵向换成了横向,使得液晶分子不管在加电还是不加电的情况下都与屏幕平行,并且在结构上进行了一些改良,最终使得整体的可视角度大幅改善,多年前的产品就可以达到178°这样的数据。

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EZIO的专业级显示器几乎全部使用IPS面板

而IPS面板的响应速度会比原来TN面板的要高一些,不过近几年的IPS面板已经可以将响应速度控制在个位数毫秒级,与TN屏差距很小了,最近AOC还发布了原生1ms响应速度的一款IPS屏幕。而且IPS面板因为需要更高的背光亮度,所以漏光是家常便饭。



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优点:色彩更加精准、可视角度更大。

缺点:响应速度慢一些,成本更高,漏光。

另外三星的PLS本质上与IPS相差并不大,所以它也具有类似IPS的优缺点。

VA:大屏、曲面屏最爱

VA屏幕是最近几年随着曲面屏和大屏幕潮流重新流行起来的一种面板类型,本身是面板厂想将TN和IPS两种技术的优点结合在一起而诞生的,它的液晶分子扭曲幅度不会像TN屏那么大,也不像IPS屏那样完全平行于屏幕,而是介于两者之间。


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不过很可惜,VA屏还是受限于LCD的先天不足,继承了两位前辈的一些缺点,比如在响应速度方面不如TN屏,颜色还原也离IPS差了那么一点点。不过VA屏的一个很大的优点就是它容易做大屏和曲面屏,目前市场上绝大多数的曲面屏都采用的是VA面板,在比较低的价位上也可以提供不错的视觉体验,而高端VA显示器则可以提供超过IPS的体验。

优点:容易做大屏,对比度更优秀。

缺点:在大角度下看屏幕会泛白,响应速度略慢(已经改善)。

总结

三种面板都说完了,简单用一张表来总结一下,表中的"+"、"-"号代表在这项上表现相比更好/坏,"="号表示处于三者之间的水平。

TN/IPS/VA面板对比
面板类型 TN IPS VA
响应速度 + - -
色彩表现 - + +
可视角度 - + =
造价 + - =
其他 电竞加成 行业最爱 方便做曲面屏
 

很简单,如果你是极致电竞玩家,那么选购TN面板超低响应速度的显示器准没错,而如果你是专业用户,需要做图形设计或者处理视频,有色彩精准度的需求,那请认准IPS面板。如果喜欢曲面屏,那么VA面板的屏幕是你几乎唯一的选择,当然,对于普通玩家和喜欢多媒体娱乐的朋友,VA屏幕也不失为一种不错的选择。

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