Unterschiede in der Durchlässigkeit zwischen TN- und IPS-LCD-Glas

     Viele Hardware-Ingenieure fragen sich bei der Beratung zu Displays oft, warum TN-LCD-Bildschirme bei gleicher Hintergrundbeleuchtungshelligkeit heller sind als IPS-LCD-Bildschirme. Dies erklären heute Ingenieure von Shenzhen Hongjia Technology. Erstens weisen TN- (Twisted Nematic) und IPS-LCD-Gläser (In-Plane Switching) grundlegende Unterschiede in der Durchlässigkeit auf, was direkt zu Unterschieden in ihren Anzeigeeffekten (wie Kontrast, Farbe und Betrachtungswinkel) führt. Die Unterschiede sind wie folgt:

1. TN (Twisted Nematic) LCD-Glas

• Grundstruktur: Die Polarisationsrichtungen des oberen und unteren Polarisators stehen senkrecht zueinander. Unter natürlichen Bedingungen bilden die Flüssigkristallmoleküle unter dem Einfluss der oberen und unteren Ausrichtungsschichten des Substrats eine um 90 Grad verdrehte Ausrichtung.

• Kein Einschalten (Normaler Weißmodus):

Durch den oberen Polarisator eintretendes Licht wird linear polarisiert. Wenn dieses polarisierte Licht die verdrehte Flüssigkristallschicht passiert, dreht sich seine Polarisationsrichtung aufgrund der Verdrehung der Flüssigkristallmoleküle um 90 Grad. Wenn das Licht den unteren Polarisator erreicht, ist seine Polarisationsrichtung genau auf die Transmissionsachse des unteren Polarisators ausgerichtet, sodass das Licht reibungslos hindurchtreten kann → auf dem Bildschirm wird ein heller (weißer) Zustand mit der höchsten Transmission angezeigt.

• Einschaltmodus:

Bei Anlegen einer Spannung stehen die Flüssigkristallmoleküle entlang der elektrischen Feldrichtung aufrecht, verlieren ihre verdrillte Struktur und sind nicht mehr in der Lage, die Polarisationsrichtung des Lichts zu drehen. Licht vom oberen Polarisator behält seine Polarisationsrichtung. Wenn es den unteren Polarisator erreicht, wird es vollständig blockiert, da seine Polarisationsrichtung senkrecht zum unteren Polarisator verläuft → der Bildschirm zeigt einen dunklen (schwarzen) Zustand an.

• Hauptmerkmale der Transmission:

• Vorteile: Im hellen Zustand (weißer Bildschirm) ist der theoretische Transmissionsgrad relativ hoch. Dies ist einer der Gründe, warum TN-Bildschirme normalerweise „heller“ erscheinen, und auch wegen ihrer geringeren Herstellungskosten.

Hauptmerkmale der Transmission:

Vorteile: Im hellen Zustand (weißer Bildschirm) ist der theoretische Transmissionsgrad relativ hoch. Dies ist einer der Gründe, warum TN-Bildschirme in der Regel „heller“ erscheinen, und auch, weil sie geringere Herstellungskosten haben. • Nachteile: Da sich die Flüssigkristallmoleküle bei Dunkelheit (schwarzer Bildschirm) nicht perfekt ausrichten können, tritt immer etwas Licht aus, was zu einem unreinen Schwarz führt, das als „Grauschwarz“ erscheint. Dadurch ist das Kontrastverhältnis von TN-Panels typischerweise niedrig (möglicherweise nur 1000:1 oder weniger).

2. IPS (In-Plane Switching) LCD-Glas

• Grundstruktur: Die Polarisationsrichtungen des oberen und unteren Polarisators sind parallel. Die Flüssigkristallmoleküle rotieren immer innerhalb der Substratebene, im Gegensatz zu TN, das „aufrecht steht“.

• Keine Stromaktivierung:

Die Flüssigkristallmoleküle behalten ihre ursprüngliche Ausrichtung bei und ändern die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts. Da der obere und der untere Polarisator parallel sind, kann das Licht, nachdem es durch die Flüssigkristallschicht „falsch“ moduliert wurde, den unteren Polarisator nicht passieren → das Licht wird blockiert → der Bildschirm zeigt einen dunklen (schwarzen) Zustand an, an dem die Durchlässigkeit am niedrigsten ist.

• Einschaltzustand:

• Wenn Spannung angelegt wird, drehen sich die Flüssigkristallmoleküle in der Ebene und richten die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts an der des unteren Polarisators aus, sodass das Licht reibungslos hindurchtreten kann → der Bildschirm zeigt einen hellen Zustand (weiß) an.

• Kernmerkmale der Transmission:

• Vorteile: Hervorragende lichtblockierende Wirkung in dunklen Zuständen (schwarzer Bildschirm), wodurch sehr reine und tiefe Schwarztöne erzeugt werden. Dadurch können IPS-Panele extrem hohe Kontrastverhältnisse erreichen (typischerweise 1500:1 oder sogar höher, bei High-End-Modellen sogar höher).

• Nachteile: Da die Flüssigkristallmoleküle im viskosen Flüssigkristallmaterial planar rotieren müssen, sind eine stärkere Spannung und eine längere Reaktionszeit erforderlich. Um die gleiche Helligkeit zu erreichen, ist außerdem eine stärkere Hintergrundbeleuchtung oder eine höhere Ansteuerspannung erforderlich, was den Stromverbrauch in gewissem Maße erhöht. Frühe IPS-Panels hatten im hellen Zustand eine geringere Durchlässigkeit als TN-Panels, aber moderne Technologien (wie AHVA, PLS und andere IPS-Varianten) haben dies erheblich verbessert.

      Shenzhen Hongjia Technology ist seit 12 Jahren auf Forschung und Entwicklung, Produktion und Vertrieb von 1,14-Zoll- bis 12,1-Zoll-Displays und passenden Touchscreens spezialisiert. Sie bieten sowohl TN- als auch IPS-LCD-Bildschirme in allen Größen und mit mehreren Schnittstellenoptionen an. Der grundlegende Unterschied in der Durchlässigkeit zwischen TN- und IPS-LCD-Glas bestimmt, dass IPS TN in der Gesamtbildqualität (insbesondere Kontrast, Farbe und Betrachtungswinkel) überlegen ist. Der einzige große Vorteil von TN liegt in seiner extrem schnellen Reaktionszeit, was ihm immer noch einen Markt im professionellen E-Sport verschafft, wo extreme Bildraten entscheidend sind. Für die überwiegende Mehrheit der alltäglichen Benutzer, Bildverarbeitungsbegeisterte, Filmbetrachter und Gamer bieten IPS-Panels jedoch ein viel besseres visuelles Erlebnis.