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谈TFT与IPS的区别

2017-10-26 10:38 来源:网络 作者:网络

720p逐渐代替qHD、WVGA这种落后的分辨率,和1080p逐渐在高端机行列铺开,是2013年智能手机屏幕领域的两大趋势。受此趋势和去年底刮起的“5英寸1080p”流行元素的影响,所有人的眼光似乎只聚焦在“屏幕大小”“屏幕分辨率”两个方面,其实好的材质与显示技术对于手机屏幕来说却远比分辨率重要,虽然iPhone 5屏幕的精细程度ppi仍然只有跟iPhone 4一样的326,但你绝对不可否认iPhone 5的屏幕还是至今手机液晶屏幕里面最出色的。

所以不妨改变视角,来关心一下自己手机屏幕的材质与技术,毕竟对于拍照来说重要的是色彩要对味曝光要准、同样对于显示来说面板材质与显示技术也是关乎“显示色彩”“显示效果”的重要方面;因此这里不谈1080p,就让我们由被炒作最热门的“TFT”“IPS”入手来了解手机屏幕。
手机屏幕科普 谈TFT与IPS的区别

手机屏幕科普 谈TFT与IPS的区别

【TFT与IPS的区别?手机科普】手机屏幕怎样显示图像?

首先有必要来了解一下屏幕到底是怎样去显示游戏画面、我们所拍的照片,以及其他。

红蓝绿三原色——发光与呈色

自从牛顿的色散实验用一块三棱镜将自然光分成了七色,色彩缤纷的大自然有了更加容易的解释;更重要的,也因此诞生了如今显示设备的原理基础——红蓝绿三原色。采用“三原色”的意义在于我们可以仅仅用“红蓝绿”色彩的混合就可以表示出自然界的几乎任意颜色的光。
手机屏幕科普 谈TFT与IPS的区别

最美丽的十大物理实验 牛顿色散

除了“色彩”,另一个重要的概念就是“像素”(或者称为“分辨率”)。我们将反应现实的画面画成一个个的小格子,每个格子填充不同的色彩和亮度,数千万个像素组合在一起就完成了对现实世界的描述。

像素与次像素——精细程度

于是回到我们所要说的“手机屏幕”上面,如果拿放大镜什么的仔细观察屏幕,就会看到这一个个的小格子,每个方形的格子代表一个像素pixel,里面有红蓝绿三原色,而每个红、蓝、绿的长条代表一个次像素sub pixel。每个次像素的明暗变化,反映到整个画面当中就会演绎出千变万化的色彩场景。

格子分的越多,像素数就越多,画面就越精细,每个像素小到无穷小的时候我们看照片的时候就没有下图这样的“颗粒感”了,而是非常平滑、人物轮廓也极为鲜明可以比拟现实了。不过“无穷小”仅仅是理想状态,人们所做的努力就是不断让它变小变精细。目前的最高水准4.7英寸搭配1080p也只有468ppi,代表每英寸被分为了468个像素点,基本可以让肉眼认为那就是非常平滑、看不出实际像素点的。
手机屏幕科普 谈TFT与IPS的区别

推倒现实,就是一个个像素点(图片来自techeblog)
手机屏幕科普 谈TFT与IPS的区别

像素与次像素(图片来自TFTCentral)

至于红蓝绿如何演绎1600多万种色彩呢?用过Photoshop的朋友应该对RGB的0~255非常熟悉,手机屏幕也通过红蓝绿三种颜色的0~255的变化来描绘不同的颜色。比如R 228,G 189,B 79混合就可以得出金色。
手机屏幕科普 谈TFT与IPS的区别

三原色表现色彩的方式(图片来自oled-a.org)

至此大家应该可以差不多了解了手机屏幕的显示原理,那么下面就让我们来接触今天的主角“TFT”和“IPS”两种目前争论不休的东西吧。

【TFT与IPS的区别?手机科普】TFT有多无辜?IPS又为何出色?

LCD屏幕显示“三大件”

知道了上面的色彩与光的显示原理,来看一下手机屏幕最主流的液晶屏幕——也就是LCD的结构;虽然结构繁多,但是大体可以分为“背光灯、TFT薄膜晶体管、彩色滤光片”三层,发色发光过程可以理解为背光灯发光,照射布满红蓝绿颜色的彩色滤光片产生不同颜色,而上面提到的红蓝绿色彩调配——0~255的控制则通过TFT来实现,最后的这个可是个大活儿。

除了采用液晶的LCD,比较新的OLED,像三星手机采用的AMOLED系列,则不需要彩色滤光片这一层,携带染料的有机发光二极管可以自己发出带颜色的光,担负了“背光灯+滤光片”的作用;但是控制0~255这项工作还是得交给TFT来做。
手机屏幕科普 谈TFT与IPS的区别

液晶屏幕结构(图片来自Kisplay)

现在真正转入正题,可以看出屏幕显示的难度在于如何控制红蓝绿三色0~255的变化,于是诞生了“液晶”和“TFT薄膜晶体管”这样的概念。如果TFT是工具,液晶就是载体,屏幕显示就是通过TFT控制液晶来阻隔光线,以此实现不同区域的像素明暗,从而显示完整图像的。

上面的图示可以看出,液晶分子螺旋排列的时候光线无法通过屏幕因此显示全黑,只有液晶分子在电压作用下改变了排列方式,光线才有可能通过液晶层,再通过滤光片呈现不同颜色。

TFT与IPS为何不等价?

由于控制液晶偏转技术的不同,诞生了TN面板、VA面板、IPS面板这样的名词,因此就可以理解“TFT”并非是与“IPS”等价的名词,“TN面板、VA面板和IPS面板”同属于液晶显示屏LCD类,IPS的全称应该叫做IPS-TFT-LCD。
手机屏幕科普 谈TFT与IPS的区别

TN面板、VA面板、IPS面板不同的液晶偏转控制方式(图片来自Display Mate)

区分开了TFT与IPS等名词,再来聊一下为什么这俩词儿打得火热;人们习惯用TFT对等IPS来比较,大多是因为想当然的将TFT看做了TN面板的代名词,而作为比较老的TN面板,拥有着“可视角度不高”等诸多弊病,也就成了以“色彩准确、可视角度大”著称的IPS面板经常挑衅的对象。

可视角度怎样决定?

至于可视角度大小是如何决定的呢?当然这也与液晶的排列和偏转方式有关,让我们拿TN面板和VA面板来举个例子对比一下。

在屏幕点亮的状态下可以用下面两张图来形象表示一下,同样从上中下三个方向(图中的左中右)观看屏幕,按照TN面板的液晶排列方式,上视角亮度较大而下视角亮度较暗(上视角看到水平方向分子光线可通过,下视角看到垂直方向分子光线因此被阻断),中视角——也就是正常观看屏幕的方向亮度比较中和。于是从两侧去观察屏幕就会出现灰阶反转,亮度和色彩都有很大程度的衰减,比如有的角度泛白而有的角度很暗,画面基本不可用,也就是我们所说的“可视角度小”的问题。

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