TN vs. IPS – 2 gängige Betrachtungswinkeltechnologien von TFT-LCDs

TN vs. IPS: IPS-LCD bietet einen größeren Betrachtungswinkel, während TN-LCD eine kostengünstigere Option darstellt.

In der Geschichte der Display-Revolution haben Dünnschicht-Flüssigkristalldisplays (TFT-LCD) einen großen Nachteil im Betrachtungswinkel überwunden, um die herkömmlichen CRT-Displays zu ersetzen und sich zu einer Mainstream-Displaytechnologie zu entwickeln:

Wenn Sie ein LCD aus einem bestimmten Winkel betrachten, werden Sie einen plötzlichen Verlust (Verdunkelung) und eine Verfärbung der Displayhelligkeit bemerken. Ältere Flachbildschirme haben typischerweise nur einen Betrachtungswinkel von 90⁰, also jeweils 45⁰ auf der linken/rechten Seite.

Da das Prinzip von LCD darin besteht, die räumliche Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen durch ein elektrisches Feld zu steuern und die Schwingungsrichtung des einfallenden Lichts von der Hintergrundbeleuchtungsquelle zu ändern, ist das meiste vom Bildschirm emittierte Licht polarisiertes Licht.

Wenn wir einen rein weißen Bildschirm aus einem sehr schrägen Winkel betrachten, sehen wir möglicherweise Schwarztöne oder Farbverzerrungen, die den Betrachtungswinkel des LCD einschränken (der maximale Betrachtungswinkel wird normalerweise mit einem Kontrastverhältnis von mindestens 10:1 definiert). in vier Richtungen nach oben/unten/links/rechts).

Es gibt zwei gängige Betrachtungswinkeltechnologien: TFT-LCD, TN vs. IPS, und wir werden ihre Unterschiede vergleichen.

I. TN (Twisted Nematic)

Am häufigsten wird das Twisted-Nematic-TFT-Flüssigkristalldisplay (TN-TFT-LCD) verwendet. Sein Funktionsprinzip ist: Auf der oberen und unteren Schicht des Panels befinden sich Polarisatoren, die Transmissionsrichtungen der beiden Polarisatoren stehen senkrecht zueinander. Die Flüssigkristallmoleküle sind räumlich um 90° verdreht von der oberen Schicht zur unteren Schicht angeordnet.

Wenn keine Netzspannung angelegt wird, befindet sich der Flüssigkristall in einem natürlichen Zustand und das von der unteren Schicht emittierte Licht wird nach dem Durchgang durch die Flüssigkristall-Zwischenschicht um 90° gedreht, sodass es reibungslos durch die obere Schicht gelangen kann.

Wenn zwischen den beiden Schichten eine Spannung angelegt wird, entsteht ein elektrisches Feld. Zu diesem Zeitpunkt wird der Flüssigkristall abgelenkt und vertikal angeordnet, das Licht wird nicht verdreht. Dadurch kann das Licht nicht durch die untere Schicht dringen.

Auf diese Weise wird die Steuerung der von der Hintergrundbeleuchtung beleuchteten Pixel realisiert.

(1) TN+Film: zur Verbesserung des Betrachtungswinkels

Da es sich um polarisiertes Licht handelt, ist der sichtbare Bereich begrenzt, im Allgemeinen etwa 90°. Um diesen Nachteil auszugleichen, führte die Industrie eine TN+Film-Technologie ein, indem sie auf der Oberfläche des Panels eine Schicht einer Weitwinkel-Kompensationsfolie anbrachte, um den Betrachtungswinkel zu erhöhen. Aus technischer Sicht ist dies eine einfach zu implementierende Methode in Technologien mit großem Betrachtungswinkel.

LCD-Hersteller verwenden einen ausgereifteren Standard-TFT-Twisted-Nematic-Flüssigkristall. Eine spezielle Folie (Drehfolie), die auf die Oberseite des Panels aufgebracht wird, kann den horizontalen Betrachtungswinkel von 90° auf 140° Grad erhöhen. Dies ist die einfachste Methode und bietet eine hohe Ergiebigkeit.

Die beiden Hauptprobleme des geringen Kontrasts und der langsamen Reaktionszeit können jedoch immer noch nicht behoben werden.

Die einfache Identifizierung des TN-Displays erfolgt durch das Lumineszenzprinzip. Die für Schwarz-Weiß-Inversionsprobleme charakteristische Farbverschiebung ist in einem großen Betrachtungswinkelbereich in vertikaler Richtung zu finden. Da die verdrehte Anordnung des Flüssigkristalls leicht zerstört werden kann, wenn der Bildschirm durch eine äußere Kraft gedrückt wird, kommt es um den Druckpunkt herum zu offensichtlichen Änderungen des Helligkeitswassermusters.

II. IPS (In-Plane Switching oder Super-TFT)

IPS (In-Plane Switching) wurde ursprünglich von Hitachi entwickelt, mittlerweile handelt es sich jedoch um eine ausgereifte Technologie, die in vielen TFT-LCDs zum Einsatz kommt.

Dasselbe gilt auch für die IPS- und TN+Film-Technologie: Durch die Drehung des Flüssigkristalls ändert sich die Polarisationsrichtung des Lichts und somit die Lichtdurchlässigkeit.

Der Unterschied besteht darin, dass sich die Elektroden des IPS auf derselben Seite des Panels befinden, die positiven und negativen Elektroden versetzt sind und die Rotation der Flüssigkristallmoleküle in horizontaler Richtung erfolgt. Nachdem der Flüssigkristall verdreht ist, ist die Ausrichtungsrichtung immer noch parallel zum Glassubstrat.

Aufgrund der horizontalen Anordnung der Flüssigkristallmoleküle kann der Betrachtungswinkel durch den Einsatz der IPS- oder Super-TFT-Technologie auf über 170° erweitert werden, genau wie der Betrachtungswinkel von CRT-Monitoren.

Im Vergleich zu TN wird IPS auch als Hard-Screen-Technologie bezeichnet, da die Molekülanordnung mit horizontaler Verschiebung eine robustere und stabilere Flüssigkristallstruktur bietet.

(1) Vorteile von IPS

● Großer Betrachtungswinkel

Der Betrachtungswinkel des IPS-Panels kann 178 Grad erreichen. Wie bereits erwähnt, wird der maximale Betrachtungswinkel mit einem Kontrastverhältnis von mindestens 10:1 definiert, normalerweise in den vier Richtungen oben/unten/links/rechts. Tests zeigen, dass die Farbverzerrung, die das bloße Auge aus jedem Blickwinkel auf den IPS-Bildschirm verursacht, nahezu unbedeutend ist.

● Schnelle Reaktion

Die IPS-Technologie verändert die Anordnung von Flüssigkristallmolekülen bei der horizontalen Umwandlung. Folglich ist die Reaktionsgeschwindigkeit des Flüssigkristallbildschirms schneller und stabiler. Bei der Verarbeitung bewegter Bilder kann die Ablenkungsgeschwindigkeit von LC-Molekülen erhöht werden. Die schnelle Reaktionsgeschwindigkeit des IPS-Bildschirms macht die Bewegung des Inhalts feiner und klarer und löst die Probleme von Bildverschmierungen und Verwacklungseffekten. Wenn Menschen Langzeitfilme mit Zeitraffer genießen, ist die Anzeigeleistung des IPS-Bildschirms klar und flüssig, was Schmerzen und Ermüdung der Augen drastisch reduziert und den gesundheitlichen Anforderungen voll und ganz entspricht.

● Echte Farben

Der IPS-Bildschirm bietet eine hervorragende Farbumkehr und Helligkeitsumwandlung, wodurch Bilder in lebendigen und natürlichen Farben angezeigt werden.

● Berühren Sie ohne Wasserzeichen

Die Hard-Screen-Technologie von IPS eliminiert das Problem von Wasserzeichen, Schatten und Blitzen beim Drücken und eignet sich daher am besten für Geräte mit Touchscreen-Display.

● Umweltfreundlich und stromsparend

Die IPS-Technologie ist ein Durchbruch beim Energiesparen. Die Technologie der horizontalen Ausrichtung hat die Dicke der LC-Schicht reduziert und die Lichtdurchlässigkeit des Flüssigkristallbildschirms verändert. Darüber hinaus nutzt IPS die bipolare Antriebstechnologie, die das Pixelöffnungsverhältnis um 25 % erhöht. Angesichts der Transmission kann IPS mehr Energie einsparen, um in der Anwendung die gleiche Helligkeit zu erreichen. Andererseits kann selbst bei einem langlebigen Verbraucherprodukt wie einem Fernseher die Lebensdauer eines IPS-LCD theoretisch mehr als 70.000 Stunden betragen.

● Größenvorteil

Auch hinsichtlich der Größe des LCD-Bildschirms hat IPS gegenüber dem alten LCD-Bildschirm offensichtliche Vorteile. Beispielsweise hat der 42-Zoll-LCD-Fernseher mit Hardscreen-Technologie bei den gängigen 42-Zoll- und 40-Zoll-Panels auf dem Markt eine Fläche von 67,58 Quadratzoll mehr als der 40-Zoll-LCD-Bildschirm des alten LCD-Bildschirms. Das ist nicht nur ein buchstäblicher Unterschied von 2 Zoll, sondern ein ganzer Laptop. Auf dem 42-Zoll-Bildschirm kann der Bildschirm des Digitalfernsehers vollständig angezeigt werden, sodass Verbraucher das Spiel auf einem größeren Bildschirm genießen können. Der 40-Zoll-Bildschirm ist etwas schlechter, da die kleinen Teile an den Ecken nicht angezeigt werden können und das Bild nicht vollständig wiederhergestellt werden kann.

(2) Nachteile von IPS

Auch diese Technik hat Nachteile, da die Elektroden nur auf einer Seite der beiden Glasplatten platziert werden können und die Elektroden kammartig auf der Oberfläche einer bestimmten Schicht angeordnet werden müssen. Dadurch wird der Kontrast verringert, sodass die Hintergrundbeleuchtung aufgehellt werden muss.

Aufgrund des Einflusses der Verarbeitungstechnologie ist auch das Öffnungsverhältnis der Elektrode begrenzt.

Darüber hinaus kommt es aufgrund des großen Betrachtungswinkels zu geringfügigen Farbabweichungen in den vier Ecken des Displays und zu Lichtverlustproblemen.

III. Vergleich zweier Haupttechniken: TN vs. IPS

TN+Film verbessert die Reaktionszeit nicht wesentlich. Diese Technologie ist relativ einfach und weist eine hohe Ausbeute auf. Dadurch kann der Betrachtungswinkel nur auf ein für das menschliche Auge akzeptables Maß verbessert werden, sodass Displays, die diese Technologie verwenden, nach und nach zurückgehen.

IPS wurde von mehreren Herstellern übernommen, darunter Hitachi und NEC, die diese Technologie unterstützen. Der Erfolg dieser Technologie besteht darin, dass sie einen Betrachtungswinkel von 170° und eine akzeptable Reaktionsgeschwindigkeit bietet.

Zusätzlich zu den oben genannten Wide-View-Technologien gibt es die exklusive ASV-Technologie von SHARP, eine Verformungs-MVA-Technologie „PVA“ von Südkorea SAMSUNG und die IPS-Verformungstechnologie „FFS“ von Südkorea HYDIS.

Mit dem Aufkommen und der Einführung verschiedener optimierter Technologien wird der Anzeigeeffekt von LCD weiterhin übertroffen, um verschiedenen Anwendungsanforderungen gerecht zu werden.

Tailor Pixels ist ein professioneller TFT-LCD-Hersteller und -Lieferant, der standardmäßige und kundenspezifische IPS-TFT-LCD-Produkte und -Lösungen für verschiedene Endgeräte anbietet.