全面解析IPS面板技術(shù)：與OLED相比誰更優(yōu)秀？

IPS屏幕自從在市場上露面以來一直頂著高畫質(zhì)的光環(huán)，在電視領(lǐng)域LG Display在08年時與國產(chǎn)6品牌合作，推出了"IPS 240Hz伙伴企業(yè)"；而在移動設(shè)備領(lǐng)域，由于從iPhone4開始，采用了IPS屏幕得到了廣泛的認(rèn)同。由于蘋果產(chǎn)品與IPS面板的捆綁宣傳效應(yīng)，越來越多的產(chǎn)品也開始采用IPS面板。那么IPS面板究竟有什么魅力呢，選擇IPS是否就代表著高畫質(zhì)呢？我們將在下文作出解答。

IPS液晶面板固有的優(yōu)勢包括可視角度大，并且由于液晶分子的排列樣式保持水平排列，因而觸摸時基本不出現(xiàn)色差（水波紋），因而更適合目前觸屏設(shè)備使用。不過僅憑以上兩點(diǎn)并不足以證明其擁有高畫質(zhì)，只是更為適應(yīng)便攜設(shè)備的發(fā)展趨勢。這里要說明的，中小尺寸的IPS面板其實(shí)和顯示器上所使用的技術(shù)并不完全一致，常見的iPad等產(chǎn)品采用了FFS（Fringe Field Switching邊界電場切換廣視角技術(shù)），這里就不詳細(xì)解釋，只解釋IPS方面的問題。

IPS屏幕是怎么一回事？

許多朋友對IPS（In-Plane-Switching平面內(nèi)切換液晶）的認(rèn)識，應(yīng)該都是從"硬屏"這個名詞開始的，硬屏就像前面所說的那樣，是液晶分子排列所導(dǎo)致的。這其實(shí)已經(jīng)明確說明了IPS的本質(zhì)是改變傳統(tǒng)液晶分子的方式的技術(shù)。IPS模式是針對在玻璃基板上水平配置的液晶，添加水平方向的橫向電場，使得液晶分子在平行于玻璃基板的方向上旋轉(zhuǎn)。說白了主要的特點(diǎn)就是液晶分子以保持水平狀態(tài)旋轉(zhuǎn)來調(diào)整每個子像素的亮度，也因此擁有了高可視角度的特點(diǎn)。一般IPS屏幕可以實(shí)現(xiàn)至少上下左右160度的可視角度，最高可以實(shí)現(xiàn)接近180度的可視角度。

那么為什么會有可視角度這個說法，也許我們要從液晶面板的成像原理開始說明了。這簡單說一下，大家都知道R、G、B紅綠藍(lán)三色是顯示設(shè)備的基礎(chǔ)，通過調(diào)整三色的明暗就可以組合任何顏色，我們可以講液晶分子理解成快門，通過調(diào)整液晶分子的排列可以像快門一樣遮擋后面的光源，遮擋后的光透過前面的RGB三色濾光片就可以產(chǎn)生顏色。像TN屏幕就是將螺旋狀排列的液晶分子旋轉(zhuǎn)90度來實(shí)現(xiàn)快門作用，通電時旋轉(zhuǎn)液晶造成垂直狀態(tài)遮擋光線（由于在液晶層前后置入了偏光鏡，只有非90度狀態(tài)才能讓光線通過）。

但是這種TN液晶技術(shù)有著一些缺陷，最主要的一個就是施加電壓時，液晶分子要扭曲至90度才能遮擋光線，但是實(shí)際上完全實(shí)現(xiàn)完全垂直并不容易，因而較難實(shí)現(xiàn)全黑狀態(tài)，也因而對比度較低；另外液晶分子排列方式，使得可視角度較低。而響應(yīng)速度（液晶分子改變狀態(tài)需要時間）與自身不發(fā)光是液晶材質(zhì)的固有缺陷，無論如何都是不可能完美解決的。

了解這一原理我們就知道為啥要改進(jìn)液晶面板，目前主流的改進(jìn)型的液晶技術(shù)包裝VA與IPS兩種，IPS采用旋轉(zhuǎn)水平排列的液晶分子來實(shí)現(xiàn)快門動作，從根本上避免了液晶從垂直到傾斜角度的旋轉(zhuǎn)動作，因此可視角度是IPS固有的最大優(yōu)勢；VA則是液晶在未通電狀態(tài)下就是垂直狀態(tài)（不透光、全黑），帶來了先天的對比度優(yōu)勢，以及后來改進(jìn)液晶分子的傾斜角度也達(dá)到了接近IPS的可視角度。因此IPS并不是僅僅LG所生產(chǎn)的面板，而是指很龐大的一個液晶面板類型，而分類的依據(jù)就是液晶分子產(chǎn)生快門作用的方法（也就是顯示方式），事實(shí)上IPS在面市伊始還有糟糕的響應(yīng)速度與不敵VA液晶高對比度的問題。

TFT液晶與IPS屏幕的關(guān)系

那么Retina視網(wǎng)膜屏幕又是如何和IPS發(fā)生關(guān)系的呢？其實(shí)IPS隸屬于TFT液晶，但是高精度液晶屏幕并不一定要是IPS模式，這個問題主要是和液晶面板的驅(qū)動方式，選擇低溫多結(jié)晶硅（LTPS）TFT驅(qū)動能夠?qū)崿F(xiàn)很高的屏幕精度（PPI）。原因是LTPS TFT的載流子遷移率高達(dá)100cm2/Vs以上，即使像素高精細(xì)化，也容易確保開口率。所以講Retina與IPS畫上等號并不正確，就像夏普所生產(chǎn)的IGZO-TFT液晶屏幕，因?yàn)榻鉀Q了驅(qū)動的問題實(shí)現(xiàn)了高精度，即使不采用IPS顯示模式也一樣可行。這里還要加一句，常見的液晶電視采用了a-Si TFT非晶硅驅(qū)動。

事實(shí)上目前我們在主流消費(fèi)電子產(chǎn)品上看到的液晶面板都是TFT液晶，TFT液晶屏幕全稱應(yīng)該是薄膜晶體管液晶顯示器（Thin film transistor liquid crystal display），也就是TFT-LCD。這種屏幕屬于主動式矩陣LCD也就是AMLCD，要解釋起來比較復(fù)雜，大致上就是實(shí)現(xiàn)了每個像素都可被獨(dú)立控制，帶來了更好的色彩表現(xiàn)與相應(yīng)速度。由于液晶技術(shù)已經(jīng)發(fā)展良久，即使是我們常見的TN電腦顯示屏也是采用了TN+TFT的形式。因此很多時候我們強(qiáng)調(diào)TFT液晶這一名詞有點(diǎn)多余，因?yàn)楝F(xiàn)在消費(fèi)電子產(chǎn)品中非TFT液晶已經(jīng)很少見。

IPS屏幕的歷史

目前我們在市面上看到的IPS廠商似乎主要就是LG Display，然而在IPS面市的十幾年間，LGD卻還是個后加入者。日立研究所在1996年量產(chǎn)IPS屏幕并面市，98年時發(fā)布了改進(jìn)版的S-IPS（Super IPS），直到1999年LG-飛利浦才以合資廠商的身份加入了IPS陣營，直接使用了S-IPS的技術(shù)。LG-飛利浦在06年時宣告破產(chǎn)，之前飛利浦已經(jīng)將所持有的公司股份大量出售，其后IPS屏幕的業(yè)務(wù)由LG Display公司打理，所以后期我們能看到高舉著"硬屏"進(jìn)行宣傳的已經(jīng)是LGD了。而曾經(jīng)NEC，BOE，ID TECH等廠商也在S-IPS的基礎(chǔ)上研發(fā)過IPS，不過目前并不常見。

屏幕技術(shù)一直在不斷發(fā)展，日立、松下與東芝成立IPS Alpha公司，共同開發(fā)生產(chǎn)IPS屏幕，其公司主要生產(chǎn)的IPS為經(jīng)過改進(jìn)的IPS-PRO屏幕，在子像素排列上和我們常見的S-IPS并不一樣，從魚鱗狀變成了矩形的常規(guī)外形。然而此后在一連串的收購動作后，IPS Alpha成為了松下的子公司，松下也由此擁有了IPS液晶面板的生產(chǎn)能力。[!--empirenews.page--]

除此之外，日立研究所的顯示器部門在去年的合并動作中和東芝顯示示、索尼移動顯示共同組成了"日本顯示器"，所以IPS顯示技術(shù)也成為該公司的所有，由于日本顯示器主要著眼于中小尺寸液晶面板，在手機(jī)和平板上我們將會看到它的屏幕。

然而生產(chǎn)IPS屏幕的廠商遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，雖然當(dāng)初IPS陣營廠商不多，更多的液晶廠商選擇了VA陣營。不過隨著IPS屏幕在iPhone、iPad上的成功，越來越來廠商選擇生產(chǎn)中、小尺寸的IPS面板，除了上面所說的已經(jīng)合并的索尼移動顯示以外，奇美電子也接受日立顯示器的IPS技術(shù)生產(chǎn)IPS屏幕，除此之外三星也有相似的PLS技術(shù)，在原理上和IPS一致。

所以我們一直以為由LGD供貨的iPhone、iPad的IPS面板出處要比想象的復(fù)雜得多，日本顯示器必然是生產(chǎn)廠商之一，而三星顯示、臺灣的奇美等廠商也可能參與生產(chǎn)。以后談到蘋果所使用的IPS屏幕也許我們并不能信心滿滿地說這是LGD的IPS屏幕，唯一準(zhǔn)確的驗(yàn)證方式可能就是拆機(jī)查看屏幕的序列號等信息。

日立系IPS面板發(fā)展

從日立的IPS演進(jìn)圖中我們可以看到IPS、S-IPS、AS-IPS、IPS PRO的發(fā)展方向。S-IPS是IPS一個重要的改進(jìn)，在98年面市的S-IPS改善了初代IPS響應(yīng)時間問題，魚鱗狀子像素是個醒目的識別方式，直到今天我們還是能在中高端顯示器與液晶電視上看到，尤其是LG的顯示器與液晶電視。

AS-IPS（Advanced Super IPS）雖然在日立IPS演進(jìn)圖占據(jù)一席之地，然而使用它的設(shè)備屈指可數(shù)，甚至這個名字是由NEC 20WGX2專業(yè)顯示器宣傳中出現(xiàn)的，擁有小于5ms響應(yīng)時間與1600：1動態(tài)對比度，即使在今天也很出色。這塊出色的液晶面板目前只能在三菱、NEC、日立等天價顯示器中可以看到。目前LGD也生產(chǎn)AS-IPS屏幕，也有說法是LG將AS-IPS使用在了自家高端液晶電視上，筆者對比去年的LG高端電視LW9500評測文章發(fā)現(xiàn)，在子像素排列上更近似于AS-IPS而不是S-IPS。

第四代IPS PRO面板在AS-IPS面板的基礎(chǔ)上引入了新技術(shù)來改善某些特定角度的灰階逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象，加強(qiáng)了面板的響應(yīng)時間，常常被認(rèn)為是最強(qiáng)大的液晶面板類型，在子像素外形上已經(jīng)沒有了魚鱗狀排列。主要出現(xiàn)在松下的液晶電視上，像是今年的WT5、DT5、ET5等松下液晶電視上都采用了IPS-PRO液晶面板。

不過在國外媒體的畫質(zhì)對比中，使用這一面板的松下液晶電視名次并不算靠前。

　　LG系IPS常見面板

在LGD這一邊IPS也同樣經(jīng)歷了技術(shù)的革新。從開始繼承自日立的S-IPS后，還有H-IPS、e-IPS、P-IPS、AH-IPS等。H-IPS（Horizontal IPS）最為明顯的區(qū)別就是改變了S-IPS的魚鱗狀子像素排列，每個像素都呈筆直排列像素之間連成一條從上到下的直線，同時每個像素之間都擁有較以往更小的電極寬度。在定位上處于和S-IPS相當(dāng)?shù)漠嬞|(zhì)水平，小幅改進(jìn)了對比度、色彩表現(xiàn)，一般在中高端顯示器與液晶電視中見得到。

還有e-IPS，可以注意到這個"e"為小寫，被稱為economic IPS，其實(shí)國外玩家都認(rèn)為這塊面板無非是經(jīng)濟(jì)版的H-IPS，在對比度與色彩上都要差上一截，一般被使用在中低端顯示器上，在液晶電視上比較少見。色域達(dá)到了72%，開口率減小，從而使得可視角度提高，除了廣角可視外在畫質(zhì)上沒有什么建樹。

另外還有LG在2012年主推的AH-IPS屏幕，顯示效果上沒有很大提升，也許可以被認(rèn)為是e-IPS的色彩、對比度、能耗的小升級版。除此之外還有UH-IPS、S-IPS2等面板，在畫面上和H-IPS有著相似的，僅在很少的電腦顯示器上可見?？梢钥闯?，日立系的IPS面板進(jìn)化遠(yuǎn)比LGD方面要來得重大而提升明顯，不過目前占據(jù)顯示市場著主要是LG系的IPS面板。

那些與IPS同級的液晶面板

說起與IPS同級的液晶面板，廣義上講能夠同樣實(shí)現(xiàn)廣視角的液晶面板只能是VA陣營了。與IPS相似，VA液晶模式的產(chǎn)生也是為了彌補(bǔ)TN屏幕在可視角度、色彩、對比度等方面的不足。說起VA可真是個大家族，現(xiàn)在常見夏普、三星、奇美、友達(dá)光電等重要的液晶面板廠商都屬于這一陣營，也因此國內(nèi)銷售的外資品牌的液晶電視絕大多數(shù)都是VA屏幕的。這其中有很多耳熟能詳?shù)拿姘孱愋停袷窃?jīng)大名鼎鼎的夏普ASV、三星S-PVA、友達(dá)光電的A-MVA等，新的包括夏普UV2A、貴麗瀧四色技術(shù)、東芝PSA等也都是VA陣營的。

在原理上，VA（Vertical Alignment liquid crystal垂直排列液晶）模式是利用垂直方向的縱向電場，來驅(qū)動垂直配置于玻璃基板上的液晶分子。不施加電壓時為黑色顯示狀態(tài)。施加電壓時，使液晶分子倒向水平方向，成為白色顯示狀態(tài)。在顯示原理上正好和TN屏幕相反，由于不施加電壓時即為全黑狀態(tài)，因此擁有先天的對比度優(yōu)勢；施加電壓時，可以依據(jù)電壓大小能控制液晶分子倒伏程度，實(shí)現(xiàn)顏色和亮度的調(diào)節(jié)，其實(shí)在原理上比IPS在色彩、對比度上都有先天的優(yōu)勢。而可視角度也在后期發(fā)展中不斷改善，接近IPS屏幕，在3D技術(shù)流行前畫質(zhì)上其實(shí)略遜于IPS。[!--empirenews.page--]

液晶屏幕有一個很明顯的特點(diǎn)我們可以從像素的近拍圖中觀察到，幾年前的液晶屏幕的像素微距圖中都有明顯的斜紋結(jié)構(gòu)，這是在彩色濾光片上形成控制配向的樹脂突起，也就是配向膜，它的作用是控制液晶分子的傾斜方向，液晶分子像多米諾骨牌那樣沿著配向倒下。在VA的屏幕中很是明顯，像是PVA（三星）、MVA（友達(dá)）以及ASV（夏普）都有各自不同的斜紋結(jié)構(gòu)。這里就不一一介紹這些VA液晶面板的工作原理了，可以說每一個廠商要實(shí)現(xiàn)面板畫質(zhì)的提升都不是一件簡單的事。

其實(shí)上面說了這么多，筆者想說的是，這種斜紋的配向膜實(shí)際上阻擋了光線的透過，影響了液晶屏幕的對比度，這也是一個MVA要遜于IPS的一個原因。然而這一問題在2010以后得到了很大的改善。VA廠商開始使用名為PSA（Polymer Sustained Alignment，聚合物穩(wěn)定配向）的顯示技術(shù)，這一技術(shù)采用了UV光來給液晶分子配向，減少了突起，也因此獲得了更完整的子像素，提高了對比度等畫質(zhì)參數(shù)。

采用了PSA技術(shù)的三星S-PVA面板近拍圖

三星ES7000采用了PSA技術(shù)的三星的S-PVA面板

HX920采用了PSA技術(shù)的S-PVA屏幕不過與三星ES7000略有差異

在這上面走得更遠(yuǎn)的是夏普，UV2A光配向技術(shù)夏普目前最為重用的，其原理也是利用UV光線來充當(dāng)配向膜的用處，以此提高了液晶面板的響應(yīng)速度（4ms）以及對比度，也難怪夏普會稱自家的面板高速液晶面板。從子像素上，也可以看到，現(xiàn)在UV2A技術(shù)的液晶面板都是非常齊整沒有斜紋結(jié)構(gòu)的。實(shí)際上UV2A這個名稱也是，UVVA的縮寫，也就是UV光線的VA面板，在技術(shù)上已經(jīng)超越了LG的IPS屏幕，與IPS-a屏幕則不相上下。在光配向技術(shù)上，目前LGD還僅僅公布了采用了光配向的技術(shù)的IPS樣本。

那么采用這些新技術(shù)的液晶面板都有哪些產(chǎn)品呢？目前可以生產(chǎn)PSA技術(shù)面板的廠商包括三星、友達(dá)光電、夏普等，也因此主要集中在中高端的外資、部分國產(chǎn)品牌電視中，像是索尼HX850、HX750，三星ES8000、ES7000、D8000、D7000，夏普近兩年大多數(shù)產(chǎn)品品等等，TCL等國產(chǎn)廠商也有部分采用三星面板的型號。然而這里要提醒的是不同批次的液晶電視會采用不同廠商的面板。

總結(jié)：

其實(shí)本文想要借著IPS向液晶屏幕知識掃掃盲，IPS并不是一項完美的液晶技術(shù)，不同類型的IPS有著很大的畫質(zhì)差異，最差的IPS面板在畫質(zhì)表現(xiàn)上甚至趕不上TN屏幕，不過廣視角上的優(yōu)勢是任何液晶類型都無法媲美的。

其次IPS屏幕幸運(yùn)地符合手持設(shè)備對屏幕的要求，高可視角度與觸摸時不產(chǎn)生波紋，所以未來智能手機(jī)、平板電腦上的屏幕將會是IPS的天下，當(dāng)然不排除以后OLED的趕超。

不過在畫質(zhì)面前手持設(shè)備所采用的屏幕一般都較弱，跟液晶電視拼畫質(zhì)顯然不現(xiàn)實(shí)，在液晶電視面板領(lǐng)域，夏普、三星等采用新技術(shù)的VA屏幕有著超越IPS屏幕的水平。

最后要說的是隨著越來越多廠商量產(chǎn)IPS屏幕，我們完全沒有必要有LG屏幕較好的錯覺，在技術(shù)上不少液晶廠商都有著完全不落后LG的技術(shù)。而且有時候不打著IPS旗號并不一定就不是IPS，像是Galaxy Tab 10.1、HTC ONE X等其實(shí)都采用了類似IPS的技術(shù)。