4 vanlige LCD-skjermmoduser: TN, IPS, VA, FFS

LCD-teknologi er basert på dobbeltbrytningseffekten til flytende krystallmolekyler. Avhengig av molekylets bevegelsestilstand er LCD-skjermer kategorisert i fire hovedmoduser:

TN (Twisted Nematic)

IPS (In Plane Switching)

VA (vertikal justering)

FFS (Fringe Field Switching)

Kjenner du til visningsprinsippene og de viktigste egenskapene? DOIT VISION vil veilede deg i disse detaljene.

Relatert: Kostnad for oppgradering av LCD-vegg til LED-vegg.

4 vanlige LCD-skjermmoduser:

TN-modus (vridd nematisk)

TN er en etablert LCD-modus som bruker et vridd flytende krystalllag. Beskrivelser som «myk skjerm» er uformelle og bør ikke behandles som mekaniske holdbarhetsvurderinger.

Skjermprinsipp:

Ingen spenning påført: Naturlig lys fra bakgrunnsbelysningen passerer gjennom den nedre polarisatoren og blir lineært polarisert lys. Dette lyset kommer inn i den flytende krystallcellen. På grunn av justeringslagene (PI) på de indre overflatene av de øvre og nedre glasssubstratene, vrir de flytende krystallmolekylene seg 90 grader fra bunn til topp.

Etter hvert som det polariserte lyset forplanter seg gjennom cellen, roterer polarisasjonsretningen synkront med molekylene. Når dette polariserte lyset når den øvre polarisatoren, har retningen rotert 90 grader, og er parallelt med den optiske aksen til den øvre polarisatoren. Følgelig slipper lyset gjennom, og LCD-skjermen vises lyssterk (PÅ-tilstand).

Påført spenning (vertikalt elektrisk felt): Samspillet mellom den dielektriske anisotropien til de flytende krystallene og det påførte elektriske feltet forstyrrer den vridde strukturen. De lange aksene til de flytende krystallmolekylene er rettet parallelt med det elektriske feltets retning. Polarisasjonsretningen til det innkommende lineært polariserte lyset roterer ikke lenger. Når dette lyset når den øvre polarisatoren, er polarisasjonsretningen vinkelrett på polarisatorens optiske akse, noe som forhindrer lystransmisjon. Følgelig ser LCD-skjermen mørk ut.

Kort sagt, TN-moduspaneler er lyse (PÅ) når det ikke er spenning påført, og mørke (AV) når det er spenning påført. Fordi skjermen vanligvis er lys uten spenning, kalles det en normalt hvit (NW) modus.

Begrensning av synsvinkel:

TN-modusen er avhengig av et vertikalt elektrisk felt, noe som får de lange aksene til de flytende krystallmolekylene til å vippe vertikalt. Dermed skaper det betydelige forskjeller i optisk banelengde når det sees fra forskjellige vinkler. Følgelig varierer skjermens utseende sterkt avhengig av betrakterens posisjon, der det mest nøyaktige bildet bare sees rett forfra. Selv om filmer for kompensasjon for synsvinkel delvis kan redusere dette problemet, har TN-paneler alltid en optimal synsretning, vanligvis beskrevet som klokken 6- eller 12-posisjonen.

Pros:

Rask responstid: TN-design kan tilby raske overganger og forbli relevante der bevegelsesytelse og kostnad er prioritert. Responsen avhenger av panel-, overgangs- og stasjonsinnstillingene; det er ikke en direkte konsekvens av å ha færre fargenivåer.

Lavere kostnader: Produksjonsprosessen er relativt enkel, moden og kostnadseffektiv. Derfor er TN egnet for å prioritere kostnader fremfor optimal bildekvalitet.

Strømforbruk: Sammenlign den ferdige skjermen med lik lysstyrke. Bakgrunnsbelysningseffektivitet, skjermstørrelse, oppdateringsfrekvens og elektronikk kan oppveie enhver enkel strømforbruksvurdering basert på LCD-modus.

Cons:

Begrensede synsvinkler: TN-paneler har smale synsvinkler, spesielt i vertikal retning. Fargeforskyvninger, kontrastreduksjon, lysstyrkeendringer og bildeforvrengning er vanlige når de vises utenfor aksen.

Fargegjengivelse: Noen TN-paneler bruker 6-bits kjøring med temporal dithering for å representere flere nyanser. Native 6-bits RGB har 262 144 kombinasjoner, men hele skjermen kan godta et 8-bits signal. Panelmodus alene bestemmer ikke fargenøyaktighet, fargespekter eller bitdybde; sjekk disse separat.

Kontrastforhold: TN gir ofte mindre naturlig kontrast enn VA. Det faktiske forholdet avhenger av panelet og måleforholdene. Sammenlign statisk kontrast separat fra påstander om dynamisk bakgrunnsbelysning, og kontroller svartnivået i det tiltenkte rommet.

Markedsposisjon:

TN er fortsatt et alternativ i kostnadssensitive og hastighetsfokuserte applikasjoner. Begrensningene utenfor aksen kan gjøre den svakere egnet for delt visning eller fargekritisk arbeid. Velg fra gjeldende modellspesifikasjoner i stedet for å anta at alle TN-produkter tilhører ett pris- eller kvalitetsnivå.

IPS-modus (In-Plane Switching)

IPS står for In-Plane Switching. Den roterer flytende krystall-dirigenten i stor grad innenfor substratets plan og brukes mye der stabile bilder utenfor aksen er viktige. Det uformelle begrepet «hard panel» etablerer ikke slagfasthet eller levetid. IPS har flere implementeringer, så kontrast, responstid og fargekapasitet trenger fortsatt sammenligning på modellnivå.

Skjermprinsipp:

Ingen spenning påført: Naturlig lys fra bakgrunnsbelysningen passerer gjennom den nedre polarisatoren og blir til lineært polarisert lys på linje med polarisatorens akse. I fravær av spenning forblir de flytende krystallmolekylene i sin opprinnelige tilstand og roterer ikke lysets polarisasjonsplan. Følgelig, når dette polariserte lyset når den øvre polarisatoren, er polarisasjonsretningen vinkelrett på den optiske aksen til den øvre polarisatoren. Den øvre polarisatoren blokkerer lyset, noe som resulterer i at LCD-skjermen ser mørk ut (AV-tilstand).

Påført spenning: Et elektrisk felt i planet roterer de flytende krystallmolekylene i substratplanet. Dette endrer lagets optiske retardasjon og lyset som sendes gjennom polarisatorene. Handlingen beskrives mer nøyaktig på denne måten enn som en fast 90-graders rotasjon av hver lysstråle.

Den varierende retardasjonen lar ulike mengder lys passere gjennom analysatoren. Ved å variere den påførte spenningen regulerer IPS-paneler transmisjonen for å produsere grånivåer; fargefiltre danner RGB-delpiksler.

Kort sagt, IPS-paneler er mørke (AV) når det ikke er noen spenning, og lyse (PÅ) når det er spenning. Fordi skjermen vanligvis er mørk uten spenning, kalles det en normalt svart (NB)-modus.

Synsvinkelytelse:

Den hovedsakelig planare molekylære bevegelsen hjelper IPS med å opprettholde mer konsistent farge og kontrast i skrå vinkler enn mange TN-implementeringer. Endringer utenfor aksen kan fortsatt forekomme, spesielt med mørkt innhold. En bred sitert vinkel er ikke en garanti for at alle farger forblir identiske i hele det området.

Pros:

Eksepsjonelle synsvinkler: IPS-paneler opprettholder klare bilder og nøyaktig fargegjengivelse over brede synsvinkler, både horisontalt og vertikalt.

Fargekapasitet: Et 8-bits RGB-signal har 256 verdier per kanal, eller omtrent 16.77 millioner kombinasjoner. IPS-paneler er tilgjengelige med forskjellige native dybder og dithering-metoder. LCD-modusen bidrar til å forklare visningsatferd, mens kalibrering, fargespekter og signalbehandling bestemmer det faktiske fargeresultatet.

Kommersiell drift: Sjekk driftstimer, veiledning om statisk elektrisitet, kjøling og garanti for den ferdige skjermen. Verken IPS eller andre paneletiketter garanterer levetid eller motstand mot fysisk skade. Dette er viktig for resepsjonsskjermer og overvåkingsvegger som brukes over lengre tid.

Cons:

Lavere naturlig kontrastforhold: Mange IPS-paneler har lavere naturlig kontrast enn VA-design. Sammenlign målte modelldata; det finnes ikke et enkelt kontrastforhold som deles av alle IPS-paneler. Lokal dimming kan endre hele skjermens oppførsel uavhengig av den underliggende LCD-modusen.

IPS-glød og bakgrunnslysutbredning: IPS-glød er en vinkelavhengig lysstyrke som er mest merkbar i mørke scener. Bakgrunnslysutbredning er uønsket lyslekkasje eller ujevnhet og er et annet problem. Inspiser mørke bilder fra de planlagte setene med en realistisk lysstyrkeinnstilling.

Høyere kostnader: På grunn av mer komplekse produksjonsprosesser har IPS-paneler vanligvis høyere priser enn TN-paneler.

VA-modus (vertikal justering)

VA kan gi sterk naturlig kontrast fordi den vertikalt justerte off-state-en bidrar til å blokkere lys mellom kryssede polarisatorer. Den bruker fortsatt justeringsstrukturer; kontrastfordelen skyldes ikke mangelen på justeringslag. Faktisk kontrast avhenger av cellen, optiske filmer og komplett bakgrunnsbelysningsdesign.

VA-moduspaneler representerer en annen viktig mainstream-skjermteknologi. Den brukes primært i store TV-er og buede skjermer. VA-kategorien kan videre deles inn i typer som MVA, PVA, PSVA og UV2A.

Skjermprinsipp:

Ingen spenning påført: I fravær av spenning justeres flytende krystallmolekyler vertikalt. Naturlig lys fra bakgrunnsbelysningen passerer gjennom den nedre polarisatoren og blir lineært polarisert lys. På grunn av den vertikale molekylære justeringen forblir polarisasjonsretningen til dette lyset uendret. Når det når den øvre polarisatoren, er polarisasjonsretningen vinkelrett på polarisatorens optiske akse, noe som blokkerer lystransmisjonen. Følgelig vises LCD-skjermen mørk (AV-tilstand).

Påført spenning: Det elektriske feltet får molekylene til å vippe bort fra sin opprinnelige vertikale justering. Graden og retningen av vippingen endrer den optiske retardasjonen og transmisjonen gjennom de kryssede polarisatorene. Molekylene trenger ikke å bli helt horisontale, og heller ikke tilsvarer hver driftstilstand en fast 90-graders lysrotasjon.

Endring av spenning endrer mengden av gjennomsiktig lys, noe som gir forskjellige grånivåer. Flerdomenedesign arrangerer vipperetningene for å forbedre visningsadferden. Fargefiltre og kontrollelektronikken fullfører fargebildet.

Kort sagt er VA-paneler mørke (AV) når det ikke er noen spenning, og lyse (PÅ) når det er spenning. Fordi skjermen vanligvis er mørk uten spenning, kalles det en normalt svart (NB)-modus.

Synsvinkelytelse:

VA-implementeringer kan bruke flere domener for å balansere visningsatferd i forskjellige retninger. Antallet og strukturen deres varierer etter design. Dette forbedrer ytelsen sammenlignet med et enkelt arrangement med ett domene, men gamma og fargeskift utenfor aksen må fortsatt inspiseres i et bredt sitteoppsett.

Pros:

Høy kontrastforhold: VA-design produserer ofte dypere svarttoner enn konvensjonelle IPS- eller TN-skjermer ved sammenlignbare innstillinger. Dette kan være nyttig for mørkeromsbilder. Sjekk målt kontrast og oppførsel i lyse omgivelser for den aktuelle skjermen i stedet for å bruke en universell terskel på 3000:1.

Brede synsvinkler: Selv om synsvinklene generelt er litt smalere enn for IPS-paneler, tilbyr VA-teknologi fortsatt betydelig bredere og mer stabile synsvinkler enn TN-paneler.

Fargegjengivelse: VA-skjermer kan tilby rike farger, men deres opprinnelige bitdybde, fargespekter og nøyaktighet er separate spesifikasjoner. Som med IPS gir et 8-bits RGB-signal omtrent 16.77 millioner kodekombinasjoner. Sjekk kalibrering og farge utenfor aksen, samt det aksepterte signalformatet.

Cons:

Tregere responstider: Sammenlignet med TN-paneler og noen IPS-paneler med rask respons, viser VA-paneler generelt tregere pikselresponstider, spesielt i overganger fra grått til grått. Dette kan føre til bevegelsesuskarphet eller skyggeartefakter i innhold med rask bevegelse.

Strømforbruk: Strømforbruket til hele skjermen avhenger i stor grad av bakgrunnsbelysning, lysstyrke, areal og elektronikk. Molekylær drivspenning alene er ikke et pålitelig grunnlag for å rangere energiforbruket til TN-, IPS- og VA-skjermer.

Potensielle problemer med ensartethet: Det kan være utfordrende å oppnå perfekt skjermuniformitet med VA-paneler. Du kan støte på problemer som fargeforskyvning. Det er mer merkbart sammenlignet med andre teknologier, spesielt utenfor aksen.

FFS-modus (bytte av frynsefelt)

FFS, eller Fringe Field Switching, utviklet fra familien av in-plane LCD-metoder. I en typisk FFS-struktur er mønstrede elektroder og en underliggende felles elektrode atskilt av et isolerende lag. Det resulterende frynsefeltet kan kontrollere molekyler over elektrodene så vel som mellom dem, noe som forbedrer bruken av det tilgjengelige pikselområdet.

FFS er utviklet for å forbedre lysgjennomgangen samtidig som vidvinkelfunksjonen beholdes. Høyere gjennomgang kan hjelpe en skjerm med å oppnå en gitt luminans med mindre bakgrunnsbelysning, selv om den totale effekten avhenger av hele produktet. FFS eliminerer ikke iboende mura eller garanterer perfekt ensartethet og fargenøyaktighet. Se E Inks tekniske redegjørelse for FFS-utvikling.

Viktigste forskjellen fra IPS:

I konvensjonell IPS roterer påføring av spenning primært flytende krystallmolekyler som er plassert mellom elektrodene. I FFS-modus roterer påføring av spenning flytende krystallmolekyler både mellom elektrodene OG rett over elektrodene på grunn av det genererte frynsefeltet.

Pros:

Høyt transmittans-/aperturforhold: FFS bruker transparente elektroder, noe som maksimerer pikselaperturforholdet. Dette øker panelets transmittans betydelig sammenlignet med standard IPS.

Brede synsvinkler: Fringe-field-kontroll støtter stabil ytelse utenfor aksen. Sammenlign den faktiske implementeringen med andre vidvinkel-LCD-design; FFS garanterer ikke en bredere bruksvinkel enn alle IPS-modeller.

Lavere strømforbruk: Den høyere transmittansen oversettes direkte til lavere nødvendig bakgrunnsbelysningslysstyrke for å oppnå samme lysstyrke på skjermen, noe som reduserer det totale strømforbruket.

Cons:

Høyere produksjonskostnader: FFS-produksjon innebærer relativt komplekse prosesser som krever høypresisjonsutstyr og streng prosesskontroll. Derfor er produksjonskostnadene høyere sammenlignet med grunnleggende IPS eller TN.

Avveining av responstid: Selv om FFS-paneler utmerker seg med hensyn til transmittans og synsvinkler, kan de noen ganger ha litt lavere responstider enn optimaliserte TN- eller noen avanserte IPS-varianter. Dette kan påvirke klarheten i bilder med rask bevegelse, noe som potensielt kan forårsake subtil bevegelsesuskarphet.

Sammendragssammenligning av TN, IPS, VA og FFS

Tabellen beskriver vanlige tendenser, ikke garanterte spesifikasjoner. Normalt refererer hvit eller svart til de forenklede konstruksjonene som er forklart ovenfor; optiske varianter finnes.

Bla horisontalt for å se alle kolonnene på en liten skjerm.

Konklusjon:

TN, IPS, VA og FFS beskriver hvordan en LCD-skjerm modulerer bakgrunnsbelysning. Velg mellom dem ved hjelp av visningsgeometri, kontrast, bevegelse og fargekrav. Når et prosjekt vokser til en vegg med flere paneler, sammenlign også rammens synlighet, total lerretsstørrelse, tjenestetilgang og innholdsoppløsning. Det er disse systemspørsmålene der et direkte LED-alternativ blir relevant.

Når man skal sammenligne en LCD-veggbelysning med en LED-belysning med direkte visning

De fire LCD-modusene forklarer panelets oppførsel; de avgjør ikke i seg selv den beste teknologien for en hel vegg. For en større installasjon, sammenlign avbrudd i rammen, nærmeste synsavstand, lesbarhet av liten tekst, totalt antall piksler og tilgang for vedlikehold. En enkelt LCD og en modulær LED-vegg løser ulike størrelses- og installasjonsproblemer.

Med LED, match pikselavstand og moduloppsett med det fysiske lerretet og innholdet. Med en LCD-vegg, ta hensyn til panelkanter og den resulterende innholdsoppsettet. I begge tilfeller, vurder lysstyrke, refleksjoner og visning utenfor aksen i det virkelige rommet.

Bruk veiledningen for LED-videovegg til å gjennomgå systemvalget, og kostnadsveiledningen for oppgradering fra LCD til LED til å organisere budsjettet. Ta med eksisterende paneldimensjoner, kildeoppløsning og et bilde av stedet til en prosjektdiskusjon.