IPS / FFS 顯示技術介紹

kisplay

本文章最後由 kisplay 於 2010-12-14 14:41 編輯

最近平板電腦十分的火熱, 自從Steve Jobs在今年iPad的發表會上說提到了iPad的面板使用這樣的技術, 也就是 Gorgeous 9.7 inch IPS (in-plane switch)面內橫向電場開關的面板技術後, IPS成了面板業界最熱門的話題之一. 但iPad使用的IPS技術嚴格說來應該是FFS, 小弟想說可能有很多人還不知道FFS是什麼, 今天就跟大家來介紹一下IPS吧!


之前曾經跟大家介紹過VA (Vertical Alignment)垂直配向的液晶面板技術, 今天來跟大家簡介一下IPS跟FFS (Fringe Field Switching)邊緣電場開關的技術. 不管是VA或是IPS/FFS, 都是以LCD (Liquid Crystal Display)裡面液晶分子排列與電場動作方向來命名的, 它們都屬於液晶模態的一種. 其中垂直配向的VA, 電場是與玻璃基板垂直的 (如圖一). VA面板液晶分子的排列與動作方向就是垂直平行玻璃基板, 藉由調變電場來控制光的透過率. 而IPS/FFS因為則是讓電場平行於玻璃基板, 使液晶分子的運動就限制在平面旋轉來產生灰階 (圖二). 不論是IPS或是FFS, 它們的液晶分子都是水平轉動的, 大體上可以算是同一系列的設計. 其中IPS與FFS的不同點就在於電極的排列方式不同, (如圖三) IPS的正極與負極在同一平面上; 而FFS的負極則先做在玻璃基板的上一層, 再覆蓋多層的絕緣層後才是正極.(如圖四) 雖然VA 與IPS/FFS都是廣視角的技術, 但因為液晶模態的不同, 光學表現也就不同, 規格上也就會不大一樣啦~ 接著就來介紹一下這些技術在畫面呈現上的不同點囉.






從一般顯示觀感來看, 對比度VA的面板表現較好. 至於大視角色偏的表現上則是FFS面板優於VA的面板. 先說對比好了, 對比高的面板對使用者來說看起來會覺得銳利很多. 若不使用其他特別的提升對比技術, 就靜態對比來看, VA可以達到3000:1至5000:1 (如表一所示) 因為它的黑畫面比較黑, 也就是所謂的暗態比較暗. 這在靜態的影像的瀏覽, 如照片, 圖片等就會覺得影像清晰漂亮. 而IPS / FFS的對比通常就在1000:1附近, 不過現在的LCD TV通常也都有所謂的動態對比, (有的廠商已經推出1,000,000:1以上的對比) 可以透過調整背光亮度的方式來拉高畫面的對比度. 採用這樣的對比提升方式對於觀賞電影來說並沒有太大的問題, 因為畫面不斷切換, 使用者不容易感受到快速與局部亮暗變化的差異.

至於色偏的部份, FFS的表現較佳. 這裡色偏指的是在大角度看畫面時, 顏色的偏移程度, 倒不是說面板跟面板間, 或是面板的左半邊跟右半邊有什麼顏色上的差異, 而是指大視角觀看面板畫面的時候, 比如說回家的時候從大門口進來往電視的方向看, 會看到畫面會有點變白, 就是所謂的洗白, 或名叫washout (專業術語) 這情況尤其在一些膚色, 天還有天空的顏色看來會較明顯. 不過同樣的, 大部份的LCD TV也都會有一些特別的設計來解決這個問題, 所以大家在賣場比較時可能會發現IPS與VA的面板在色偏上的差異並不太大.



FFS的另一個優點就是"硬屏", 這是一般坊間推銷員最常拿來比較VA與IPS/FFS的用詞. 不過這個硬屏可別神話了, 並不是像第四台的銷售員強調的怎麼敲、用力敲都不會破的那種硬屏. 這裡的硬屏指的是用手去按壓面板, 不會看到有類似水波紋的情況. 其實這是因為VA的液晶垂直站立的, 當液晶被擠壓到, 容易影響了它的分子排列方向所導致. 而FFS的液晶分子為水平排列, 按壓面板對於水平轉動的液晶分子影響較小, 並不是IPS/FFS的面板比較硬, 大家可別被推銷員給洗腦了, 還回家拿東西去敲螢幕阿. 基本上不管VA或是IPS/FFS都是一樣的玻璃, 所以硬度也是差不多的, 沒有所謂硬屏比較堅硬的情況. 而且說實話, 有誰會在家裡邊看電視邊去按壓面板呢? 還有聽過為了玩Wii, 怕會將控制器砸到電視, 而選擇硬屏, 那更是不明究理的迷思, 因為就像我剛剛說的, 玻璃還是一樣的硬度, 不會因為使用IPS/FFS的面板就比較不會破, 大家可別被洗腦啦. 唯一比較有影響的是觸控面板, 現在很多筆電、平板電腦會搭配觸控, 但是大部分有搭載觸控功能的平板電腦, 都會在屏幕前再加一層高硬度的防護玻璃, 不會讓使用者直接碰觸到面板本身, 所以關於VA或是IPS/FFS誰比較適用於觸控面板的疑慮也大可以忽略了.



不論是VA面板或是FFS面板都屬於廣視角的技術, 視角都會比傳統筆電的TN mode面板要來得好, 而且不會有下視角 (視角)灰階反轉的問題 (如圖五, 最下面那排的照片, 鸚鵡的翅膀綠色、淺藍色的部份都變黑了. 而照片中左上方的深色的樹葉反而變亮了起來) 這在手持式/攜帶式產品是必要的. 當使用者將螢幕拿在手上翻來轉去的, 總不希望在某一個角度看到的圖案文字是黑的變白的, 而白的變黑的吧! 雖然說現在很多報導指出FFS具有低能耗、高透光率、高亮度、快速響應、無色偏等優點, 但嚴格說來, 快速響應這一點FFS與VA的差異並不大, 而低能耗與高穿透度可以看成同一件事, 穿透度高, 自然亮度就高, 要使用的背光亮度也就不需要這麼高, 能耗自然就降低.則還是要看面板的畫素是怎麼設計的,若是畫素更高的產品 (高解析度, 像是3.54吋的iPhone解析度有960x640) 不管是FFS或是VA, 都會因為面板穿透度的考量在設計上就犧牲了反應速度及大視角色偏的特性.


如果真要比規格, 還是OLED比較佔優勢. 因為OLED的對比可以更高, 它的黑(暗態)就是真的不發光, 所以對比非常高. 再加上它的反應時間超快, 色彩又非常飽和, 這都是一般TFT LCD顯示器所比不上的. 再加上OLED不需要背光模組, 它的厚度跟重量也都占有優勢. 實機比較後來選表現最佳的面板, 小弟還是會投OLED一票啦! 但就是它的能耗還有進步的空間, 當然價錢與大尺寸還存在著不少的問題, 若要大量替代手持裝置的面板, 看來還需要再等個1~2年了!

[延伸閱讀]

OLED介紹
http://www.wretch.cc/blog/KisPlay/1411023

FED介紹
http://www.wretch.cc/blog/KisPlay/1379111

VA介紹
http://www.wretch.cc/blog/KisPlay/1348033

TN LCD介紹
http://www.wretch.cc/blog/KisPlay/1157531

IPS/FFS介紹
http://www.wretch.cc/blog/KisPlay/1499687

液晶顯示器發展
http://www.wretch.cc/blog/KisPlay/1191190

其他顯示相關文章
http://www.wretch.cc/blog/KisPlay&category_id=14840578

ai475869

K大的文章講解的非常棒啊!!
非常容易了解 由其圖文並茂!!
有時小梗讓文章更有趣了 哈哈

tom.lee

淺顯易懂的說明
對於PANEL有更深一層的認識了!!

zlltg

好文章喔

jw0390111

感謝K大的文章
小弟最近剛好想買IPS的螢幕
看完文章對螢幕又有更深一層的認識了

WhiteXBlue

ips真的是比較適合拿來當做"電視".
"va"的再怎麼做,色偏或是洗白還是無法避免....

jeryhuang1216

家中剛好有IPS、VA面板液晶電視各一部~
看來看去還是IPS面板那一部較自然.....

花見小路

本文章最後由 花見小路 於 2010-12-24 09:46 編輯

家中也是IPS、VA面板液晶電視各一部
VA那台看起來暗部好黑
IPS那台可視角比較廣
直接印證kisplay大所寫

rickywu67

之前就聽說IPS的面板比較好
但為什麼好總是說不清楚，看了樓主的解說
總算有了皮毛了解，感謝！

Han527

kisplay大哥的文章都好棒，可以學到很多
讓我不會再被廠商廣告搞得團團轉，真是很感謝
最後我也要投OLED一票！