Painel IPS - IPS panel

IPS ( comutação no plano ) é uma tecnologia de tela para monitores de cristal líquido (LCDs). No IPS, uma camada de cristais líquidos é imprensada entre duas superfícies de vidro . As moléculas de cristal líquido são alinhadas paralelamente às superfícies em direções predeterminadas ( no plano ). As moléculas são reorientadas por um campo elétrico aplicado, enquanto permanecem essencialmente paralelas às superfícies para produzir uma imagem. Ele foi projetado para resolver a forte dependência dos ângulos de visão e a reprodução de cores de baixa qualidade dos LCDs de matriz de efeito de campo nemático torcido (TN) predominante no final dos anos 1980.

História

O método TN era a única tecnologia viável para LCDs TFT de matriz ativa no final da década de 1980 e início da década de 1990. Os primeiros painéis mostraram inversão da escala de cinza de cima para baixo e tiveram um alto tempo de resposta (para este tipo de transição, 1 ms é visualmente melhor do que 5 ms). Em meados da década de 1990, novas tecnologias foram desenvolvidas - normalmente IPS e Alinhamento vertical (VA) - que poderiam resolver esses pontos fracos e foram aplicadas a grandes painéis de monitor de computador .

Uma abordagem patenteada em 1974 era usar eletrodos interdigitados em um substrato de vidro apenas para produzir um campo elétrico essencialmente paralelo aos substratos de vidro. No entanto, o inventor ainda não foi capaz de implementar IPS-LCDs superiores aos monitores TN.

Após uma análise completa, detalhes de arranjos moleculares vantajosos foram arquivados na Alemanha por Guenter Baur et al. e patenteado em vários países, incluindo os EUA, em 9 de janeiro de 1990. A Fraunhofer Society em Freiburg , onde os inventores trabalharam, atribuiu essas patentes à Merck KGaA , Darmstadt, Alemanha.

Pouco tempo depois, a Hitachi do Japão registrou patentes para aprimorar essa tecnologia. Um líder neste campo foi Katsumi Kondo, que trabalhou no Centro de Pesquisa Hitachi. Em 1992, os engenheiros da Hitachi trabalharam em vários detalhes práticos da tecnologia IPS para interconectar o conjunto de transistores de filme fino como uma matriz e evitar campos indesejáveis ​​entre os pixels. A Hitachi também melhorou a dependência dos ângulos de visão otimizando a forma dos eletrodos ( Super IPS ). A NEC e a Hitachi se tornaram os primeiros fabricantes de LCDs endereçados de matriz ativa com base na tecnologia IPS. Este é um marco para a implementação de LCDs de tela grande com desempenho visual aceitável para monitores de computador de tela plana e telas de televisão. Em 1996, a Samsung desenvolveu a técnica de padronização ótica que permite o LCD de vários domínios. Subseqüentemente, a comutação multi-domínio e no plano continua sendo os designs de LCD dominantes em 2006.

Posteriormente, a LG Display e outros fabricantes de LCD sul-coreanos, japoneses e taiwaneses adaptaram a tecnologia IPS.

A tecnologia IPS é amplamente usada em painéis de TVs, tablets e smartphones . Em particular, a maioria dos produtos IBM foi comercializada como Flexview de 2004 a 2008 com LCDs IPS com iluminação de fundo CCFL , e todos os produtos da Apple Inc. comercializados com o rótulo Retina Display apresentam LCDs IPS com retroiluminação LED desde 2010.

Desenvolvimento de tecnologia Hitachi IPS
Nome Apelido Ano Vantagem
Relação de transmissão / contraste
Observações
Super TFT IPS 1996 Amplo ângulo de visão 100/100
Nível básico
A maioria dos painéis também oferece suporte a cores reais de 8 bits por canal . Essas melhorias vieram ao custo de um tempo de resposta menor, inicialmente cerca de 50 ms. Os painéis IPS também eram extremamente caros.
Super-IPS S-IPS 1998 Mudança de cor livre 100/137 O IPS foi substituído pelo S-IPS (Super-IPS, Hitachi Ltd. em 1998), que tem todos os benefícios da tecnologia IPS com a adição de melhor tempo de atualização de pixel.
Super-IPS avançado AS-IPS 2002 Alta transmitância 130/250 O AS-IPS, também desenvolvido pela Hitachi Ltd. em 2002, melhora substancialmente a relação de contraste dos painéis S-IPS tradicionais a ponto de ficarem atrás apenas de alguns S-PVAs .
IPS-Provectus IPS-Pro 2004 Alta taxa de contraste 137/313 O mais recente painel da IPS Alpha Technology com uma gama de cores mais ampla e taxa de contraste compatível com monitores PVA e ASV sem brilho fora do ângulo.
IPS Alpha IPS-Pro 2008 Alta taxa de contraste Próxima geração de IPS-Pro
IPS Alpha Next-Gen IPS-Pro 2010 Alta taxa de contraste
Desenvolvimento de tecnologia LG IPS
Nome Apelido Ano Observações
IPS horizontal ANCAS 2007 Melhora a taxa de contraste torcendo o layout do plano do eletrodo. Também apresenta um filme polarizador Advanced True White opcional da NEC, para tornar o branco mais natural. Isso é usado em LCDs profissionais / fotográficos.
IPS aprimorado E-IPS 2009 Abertura mais ampla para transmissão de luz, permitindo o uso de backlights de baixa potência e mais baratos. Melhora o ângulo de visão diagonal e reduz ainda mais o tempo de resposta para 5 ms.
IPS profissional SEMENTES 2010 Oferece 1,07 bilhões de cores (profundidade de cor de 30 bits). Mais orientações possíveis por subpixel (1024 em oposição a 256) e produz uma profundidade de cor verdadeira melhor.
IPS de alto desempenho avançado AH-IPS 2011 Precisão de cor aprimorada, resolução e PPI aprimoradas e maior transmissão de luz para menor consumo de energia.

Tecnologia

Diagrama esquemático display de cristal líquido IPS

Implementação

Neste caso, ambos os filtros de polarização linear P e A têm seus eixos de transmissão na mesma direção. Para obter a estrutura nemática torcida de 90 graus da camada LC entre as duas placas de vidro sem um campo elétrico aplicado ( estado DESLIGADO ), as superfícies internas das placas de vidro são tratadas para alinhar as moléculas de LC vizinhas em um ângulo reto. Essa estrutura molecular é praticamente a mesma dos LCDs TN. No entanto, a disposição dos eletrodos e1 e e2 é diferente. Por estarem no mesmo plano e em uma única placa de vidro, eles geram um campo elétrico essencialmente paralelo a essa placa. O diagrama não está em escala: a camada LC tem apenas alguns micrômetros de espessura e, portanto, é muito pequena em comparação com a distância entre os eletrodos.

As moléculas LC têm uma anisotropia dielétrica positiva e se alinham com seu eixo longo paralelo a um campo elétrico aplicado. No estado DESLIGADO (mostrado à esquerda), a luz que entra L1 torna-se linearmente polarizada pelo polarizador P. A camada LC nemática torcida gira o eixo de polarização da luz que passa em 90 graus, de modo que idealmente nenhuma luz passe pelo polarizador A. No No estado LIGADO , uma voltagem suficiente é aplicada entre os eletrodos e um campo elétrico correspondente E é gerado que realinha as moléculas LC, conforme mostrado à direita do diagrama. Aqui, a luz L2 pode passar pelo polarizador A.

Na prática, existem outros esquemas de implementação com uma estrutura diferente das moléculas LC - por exemplo, sem qualquer torção no estado OFF . Como os dois eletrodos estão no mesmo substrato, eles ocupam mais espaço do que os eletrodos de matriz TN. Isso também reduz o contraste e o brilho.

O Super-IPS foi posteriormente introduzido com melhores tempos de resposta e reprodução de cores.

Este layout de pixel é encontrado em LCDs S-IPS. Uma forma de chevron é usada para alargar o cone de visualização .

Vantagens

  • Os painéis IPS exibem cores consistentes e precisas de todos os ângulos de visão. Uma comparação de última geração (2014) de painéis IPS vs. TN em relação à consistência de cores sob diferentes ângulos de visão pode ser vista no site da Japan Display Inc.
  • Ao contrário dos LCDs TN, os painéis IPS não iluminam ou mostram cauda quando tocados. Isso é importante para dispositivos com tela de toque, como smartphones e tablets .
  • Os painéis IPS oferecem imagens claras e tempo de resposta estável.

Desvantagens

  • Os painéis IPS requerem até 15% mais energia do que os painéis TN.
  • Os painéis IPS são mais caros de produzir do que os painéis TN.
  • Os painéis IPS têm tempos de resposta mais longos do que os painéis TN.
  • Os painéis IPS às vezes são vulneráveis ​​a um defeito no sangramento da luz de fundo

Tecnologias alternativas

Troca de plano para linha (PLS)

No final de 2010, a Samsung Electronics lançou o Super PLS (Comutação de plano para linha) com a intenção de fornecer uma alternativa à popular tecnologia IPS, que é fabricada principalmente pela LG Display. É uma tecnologia de painel do "tipo IPS" e é muito semelhante em recursos de desempenho, especificações e características à oferta do monitor LG. A Samsung adotou os painéis PLS em vez dos painéis AMOLED porque, no passado, os painéis AMOLED tinham dificuldades em obter resolução full HD em dispositivos móveis . A tecnologia PLS era a tecnologia LCD de ângulo de visão amplo da Samsung, semelhante à tecnologia IPS do LG Display.

A Samsung afirmou os seguintes benefícios do Super PLS (comumente referido apenas como "PLS") em relação ao IPS:

  • Melhoria adicional no ângulo de visão
  • 10 por cento de aumento no brilho
  • Diminuição de até 15 por cento nos custos de produção
  • Maior qualidade de imagem
  • Painel flexível

Ângulo de hipervisão avançado (AHVA)

Em 2012, a AU Optronics começou a investir em sua própria tecnologia do tipo IPS, denominada AHVA. Isso não deve ser confundido com sua tecnologia AMVA de longa data (que é uma tecnologia do tipo VA ). O desempenho e as especificações permaneceram muito semelhantes às ofertas IPS do LG Display e PLS da Samsung. Os primeiros painéis do tipo IPS compatíveis com 144 Hz foram produzidos no final de 2014 (usados ​​pela primeira vez no início de 2015) pela AUO, superando a Samsung e LG Display para fornecer painéis do tipo IPS de alta taxa de atualização.

Fabricantes

Veja também

Referências

links externos