之前介紹LCD屏幕組成原理時候我們已經知道液晶屏主要通過液晶層（液晶分子）引導光線偏轉方向並疏通光路，而液晶分子排列方式是否得當直接影響屏幕顯示效果。和AMOLED的P排列和RGB排列類似，LCD陣營的IPS排列和TN排列也存在過競爭上崗的時期，眾所周知IPS排列最終以壓倒性優勢戰勝了TN排列，今天就讓我們一起回顧一下這段恩怨情仇。
TN排列和IPS排列
我們先回顧下面這張屏幕技術體系架構圖：
屏幕技術對應屏幕結構關係圖
我們今天的重點內容為倒數第二列內容的下半部分，也就是IPS排列和TN排列。先普及一下英文常識，IPS全稱In-Plane Switching，TN全稱Twisted Nematic。從英文名字就能夠看到兩種液晶分子排列方式在發生偏轉時候最大區別，下面我們詳細介紹一下。
如下圖所示，我們將顯示更多顏色的濾光層抽走，假設只讓液晶屏顯示黑和白兩種顏色。正常情況下液晶分子是雜亂無章分布在液晶層中的，製造屏幕廠商分別採用TN或者IPS兩種排列方式，將液晶分子有序地靜置在液晶層之中，下面先從相對落後的TN排列開始介紹。
液晶分子TN排列偏轉規律
當我們接上電路液晶分子就會發生偏轉，偏轉後儘可能和兩層偏光片分別保持垂直的角度。這時候我們可以簡單看作這層液晶層已經消失了，也就是兩層偏光片相互重疊，根據之前文章的介紹自然就會顯示黑色。當然，液晶分子不可能和兩片偏光片保持正90°垂直關係，肯定會有所偏離，這時候就會出現我們經常說的LCD屏幕在顯示黑色的時候始終不及AMOLED屏幕那種深邃。前者是依靠遮擋顯示黑色，漏光在所難免，後者則是直接關閉發光元件，想深邃自然手到拿來。
當我們斷開電路液晶分子就會還原TN排列方式，這時候正如其英文全稱一樣，是一種扭向的排列方式，而且在通電前後的液晶分子排列並不是處於同一平面的，這在上面的圖片中能夠看得十分清楚。這時候由於液晶分子產生了扭向的排列狀態，讓背光源光線能夠相對順暢地先後穿越兩層偏光片並抵達到屏幕最外層，從而讓人眼能夠看到顯示屏的畫像。
接著我們看看IPS排列，如下圖所示，和TN排列第一個不同地方就是施加電壓時候的表現。TN排列施加電壓時候顯示黑色，IPS排列施加電壓時候顯示白色。其實施加電壓的方向兩者也有區別，不過鑑於篇幅所限暫不展開討論了。
液晶分子IPS排列偏轉規律
施加電壓後IPS排列液晶分子發生偏轉，從而讓光線能夠正常通過兩層偏光板。當我們斷開電路，液晶分子會恢復IPS排列初始狀態，這個時候液晶分子分別平行於兩層偏光板，和TN排列剛好相反，一個垂直一個平行。其實都是為了讓兩層偏光板能夠重疊在一起儘量隔絕背光源的光線。細心的夥伴已經發現IPS排列的液晶分子由始至終的偏轉方向都處於同一個平面之中，這也是其英文全稱的含義。
聽起來兩者的區別貌似也不是很大，非也！為了簡化問題我們不討論彩色濾光片疊加下的彩色照片顯示情況，換成以下這張主色調由簡單的黑白雙色組成的照片。
圖片來自網際網路
結合上面TN屏和IPS屏分別顯示黑色和白色時候的四種排列情況，我們不難發現TN屏在可視角度上的問題。TN排列在分別顯示白色和黑色的時候液晶分子並不是處於同一平面進行偏轉的，這樣就會出現同時顯示這兩種顏色的圖像時候，液晶分子之間就會出現相互遮擋。負責遮擋偏光片那部分液晶分子由於受到電壓作用就會同時垂直於兩塊偏光片，而且正如上文所述並不能形成90°完全垂直。負責引導光線正常通過偏光片那部分液晶分子就會同時平行於兩塊偏光片。最終就會讓兩種液晶分子之間產生很多夾角，出現從不同角度看同一張採用TN屏回放照片出現不同的顯示效果情況。最經典的場景就是屏幕泛白，三五知己坐在一起看小電影的時候總有夥伴投訴看不清。
IPS排列也會出現可視角度問題，但是由於這種排列方式下液晶分子在顯示白色和黑色的過程中始終處於同一個平面偏轉，從而減少了垂直角度那個平面帶來的互相遮擋問題，只剩下同一水平方向遮擋，因此大大增加了傳統液晶屏幕的可視角度並拉近了和OLED陣營的差距。IPS屏正因為可視角度更大，相比TN屏在顯示色彩時候就會更加真實和養眼，並不會出現改變一個角度出現顏色衰減和泛白的情況，明明是大紅花變成了櫻花的樣子。
IPS LCD對比TN LCD
IPS LCD對比TN LCD
IPS屏幕相比TN屏幕確實存在可視角度更廣的優勢，但是IPS屏幕的特點也帶來了副作用，例如開口率和透光率相比TN屏幕有所降低，這也是為什麼IPS屏幕需要更多背光燈的原因。開口率和透光率可以粗暴地看作是背光燈經過一系列的阻隔之後抵達顯示屏最外層時候剩下的光線總量，和原本背光燈發射出去的光線總量之間的比值。液晶分子也算是一種障礙物，偏轉到某些角度下對背光燈光線存在著一定阻隔作用。回到上文的原理圖，IPS液晶分子排列無論顯示什麼顏色始終都在同一個水平面偏轉，換句話說始終都和背光層平行從而對光線的阻隔程度比TN排列要嚴重一點。
舉個例子，當年採用IPS LCD的LG G3由於解析度從LG G2的1080P提升到2K，導致液晶分子的數量也增加了不少從而對背光燈阻隔也大了不少，最終LG G3犧牲續航成績來提高背光燈的亮度，從而提高開口率和透光率。
LG G3
TN屏幕相比IPS屏幕另一個優勢在於響應時間短，前幾年對於電子競技之類的職業選手來說TN屏幕無疑更適合他們。不過隨著這幾年的技術追趕，TN屏幕在這方面的優勢沒那麼明顯了。
最後就是採用IPS排列成本高和可視角度大的缺點。你沒聽錯，可視角度大對於某些群體來說就是缺點，不少消費者在購買了IPS LCD設備之後還需要額外購買一張防窺膜貼在屏幕上面，用於防範別人看到自己的隱私。
從TN排列邁向IPS排列
根據百度百科定義TN技術是一種相對比較舊的排列方式，IPS技術則是2001年由日立公司推出的液晶面板技術，後來吸引了LG-飛利浦、瀚宇彩晶、IDTech（奇美電子與日本IBM合資公司）等廠商靠攏。在手機行業iPhone 4帶動了IPS LCD這股熱潮，加上屏幕解析度上升到Retina顯示屏高度，最終讓其顯示效果十分細膩並且色彩真實養眼，從而讓消費者對IPS LCD的熱情瞬間提高起來。
之後整個手機行業都在效仿iPhone引入IPS排列，短短幾年時間就已經遍地開花。撇除三星堅守OLED陣營，LCD陣營這邊HTC、LG、諾基亞等國際大廠，還有小米、魅族等國產精英基本上都更換了IPS LCD屏幕。
比較標新立異的就是索尼，12年全平衡旗艦索尼Xperia Z和索尼Xperia Z1用上了最頂級的攝像頭CMOS，最尖端的影像處理器和G鏡頭，也放下了雙核心的堅持果斷上了四核心處理器，但是偏偏不上IPS LCD屏幕。索粉們在那個時期每次看到索尼旗艦機都得吐槽一番臉蛋，身材再好臉蛋不行也是枉然。和索尼Xperia Z1同期發布的索尼Xperia Z Ultra終於用上了IPS LCD，顯示效果比前者好上不知道多少倍，讓索粉都搞不清楚究竟誰才是旗艦機。之後索尼Xperia Z2開始終於一直沿用著IPS LCD屏幕，索粉們也可以鬆一口氣。
索尼Xperia Z Ultra
對於隱私權十分看重的大和民族或許是故意讓索尼Xperia Z和索尼Xperia Z1不上IPS LCD屏幕的，可視角度大的話在公交或者地鐵上連回個私密簡訊和郵件的勇氣都沒有了，看部經典的愛情文藝片或者動作片的機會也被剝奪了。當然TN屏幕容易泛白，可視角度小，色彩容易跑偏等問題確實造成了另一部分消費者的困擾，索尼恐怕最終也是迫於市場的壓力所以將IPS LCD替換掉TN LCD屏幕的。
IPS排列也分很多種？
在智慧型手機上我們很少聽到IPS排列還會細分種類的說法，但是放大到液晶顯示器和液晶電視的領域，IPS排列還可以進一步細分為S-IPS、H-IPS、P-IPS、E-IPS、AH-IPS，SHE？呵呵！說到底依然是排列方式不同，但終究還是IPS排列而不會基因突變成TN排列的，我們簡單介紹一下這幾種排列方式。
H-IPS和S-IPS檔次比較高而且售價相對比較貴，區分準則就是用顯微鏡放大液晶屏幕時候能夠看到S-IPS屏幕三種次像素走向是一種魚鱗狀排布，H-IPS則是豎直標準排列。E-IPS和H-IPS的排列方式類似，但是成本低不少所以品質也會相對差一點。
顯微鏡下液晶分子排列
P-IPS主要是華碩液晶顯示器提出來的概念，相比E-IPS的色域更高而且色彩更加豐富，層次感更強。換句話說顯示效果上H-IPS>P-IPS>E-IPS，液晶分子排列方式相對比較類似。
AH-IPS則是由LG Display推出的液晶顯示屏排列方式，也就是iPhone4、HTC One(M8)等產品上的屏幕所採用的排列方式。AH-IPS用在臺式機顯示器方面的話，定位相比E-IPS更高。
總結：最後想補充一點，LCD陣營中無論是TN排列還是IPS排列，基本上都類似於OLED陣營的RGB排列方式，也就是三種次像素的大小比例基本上是1：1：1，而不會出現Pentile排列那種不對稱形式。所以無論是採用IPS還是TN排列的LCD手機在色準和色溫上基本不會出現三星手機那種發青發藍的問題。
來源：手機中國
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